JP6233644B2 - 耐候性試験機および希釈溶液供給装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定の希釈溶液の生成および供給を行う希釈溶液供給装置、およびそのような希釈溶液供給装置を備えた耐候性試験機に関する。

耐候性試験機は、太陽に代わる光源（人工光源）からの放射光を促進的環境条件下（加速試験環境下）で各種試料に照射することにより、その試料（材料）の劣化度合い等を評価・判定する（耐候性試験を行う）ための装置である（例えば、特許文献１〜３参照）。

このような耐候性試験機では一般に、温度および湿度等の調節が可能な試験槽の中に、光源として、例えば、キセノンアークランプ、サンシャインカーボンアークランプ、紫外線カーボンアークランプ、メタルハライドランプまたは蛍光ランプ等が配置されている。また、この光源を中心とする円環状の試料取付枠が設けられ、この試料取付枠に各試料が取り付けられている。そして、上記の促進的環境条件の下、数十時間から数千時間程度の試験が連続して行われるようになっている。

特開２００３−１９４７０４号公報 特開２００３−２２２５８６号公報 特開２００４−９３４２４号公報

ところで、耐候性試験機では一般に、ユーザの利便性を向上させることが求められている。なお、この点は、耐候性試験機以外の他の試験機や装置等においても同様である。したがって、ユーザの利便性を向上させることを可能とする手法の提案が望まれる。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、利便性を向上させることが可能な耐候性試験機および希釈溶液供給装置を提供することにある。

本発明の第１および第２の耐候性試験機は、試料に対して所定の希釈溶液を噴霧させる噴霧機構を内蔵する試験槽と、噴霧機構へ希釈溶液を供給する希釈溶液供給装置とを備えたものである。この希釈溶液供給装置は、各々流入された純水と原液とを自動的に混合することにより希釈溶液を生成する混合器と、この混合器と噴霧機構との間の溶液供給路上に配置され、混合器により生成された希釈溶液を貯蔵する溶液タンクとを有している。混合器は、純水が流入される純水流入管と、原液が流入される原液流入管と、純水流入管から流出される純水と原液流入管から流出される原液とが混合される混合スペースを内蔵し、溶液供給路に接続された溶液出力管とを有している。純水流入管が、その流出口側が溶液出力管内に挿入配置されたノズル管であり、原液流入管が、ノズル管の外壁面へ向けて原液を流出させるように配置され、混合スペースにおいて、ノズル管から流出される純水と、原液流入管からノズル管と溶液出力管との間隙を経由して流出される原液とが、混合されるようになっている。
ここで、本発明の第１の耐候性試験機では、ノズル管が、純水の進行方向に沿って徐々に外径が小さくなるテーパ状の外壁面と、非テーパ状の内壁面とを有している。
また、本発明の第２の耐候性試験機では、ノズル管の外壁面上における、原液流入管からの原液の流出領域付近に、外壁面を周回する形状の周回溝が形成されている。

本発明の第１および第２の希釈溶液供給装置は、試料に対して所定の希釈溶液を噴霧させる噴霧機構へ希釈溶液を供給する装置であって、各々流入された純水と原液とを自動的に混合することにより希釈溶液を生成する混合器と、この混合器と噴霧機構との間の溶液供給路上に配置され、混合器により生成された希釈溶液を貯蔵する溶液タンクとを備えたものである。混合器は、純水が流入される純水流入管と、原液が流入される原液流入管と、純水流入管から流出される純水と原液流入管から流出される原液とが混合される混合スペースを内蔵し、溶液供給路に接続された溶液出力管とを有している。純水流入管が、その流出口側が溶液出力管内に挿入配置されたノズル管であり、原液流入管が、ノズル管の外壁面へ向けて原液を流出させるように配置され、混合スペースにおいて、ノズル管から流出される純水と、原液流入管からノズル管と溶液出力管との間隙を経由して流出される原液とが、混合されるようになっている。
ここで、本発明の第１の希釈溶液供給装置では、ノズル管が、純水の進行方向に沿って徐々に外径が小さくなるテーパ状の外壁面と、非テーパ状の内壁面とを有している。
また、本発明の第２の希釈溶液供給装置では、ノズル管の外壁面上における、原液流入管からの原液の流出領域付近に、外壁面を周回する形状の周回溝が形成されている。

本発明の第１および第２の耐候性試験機ならびに第１および第２の希釈溶液供給装置では、混合器において純水と原液とが自動的に混合されて希釈溶液が生成され、溶液タンクに貯蔵される。そして、生成された希釈溶液が噴霧機構へ供給される。これにより、希釈溶液が手動で生成されて利用される場合と比べ、希釈溶液が容易に利用可能となる。また、純水流入管が、その流出口側が溶液出力管内に挿入配置されたノズル管であると共に、原液流入管が、ノズル管の外壁面へ向けて原液を流出させるように配置され、混合スペースにおいて、ノズル管から流出される純水と、原液流入管からノズル管と溶液出力管との間隙を経由して流出される原液とが混合されるため、以下のようになる。すなわち、ベンチュリー効果を利用することで、混合スペースにおいて純水と原液とが混合し易くなり、希釈溶液における濃度ばらつきが抑えられる。また、ベンチュリー効果によって原液流入管の流出口付近が負圧となるため、原液流入管内に原液および純水が逆流することが防止される。

ここで、本発明の第１の耐候性試験機および第１の希釈溶液供給装置では、ノズル管が、純水の進行方向に沿って徐々に外径が小さくなるテーパ状の外壁面と、非テーパ状の内壁面とを有しているため、以下のようになる。すなわち、上記間隙を経由して流出される原液の流出方向が、ノズル管から流出される純水の流出方向に対して非平行となる（斜入射することになる）ため、純水と原液とが更に混合し易くなる（純水と原液とが互いに層流状態になり難くなる）。その結果、希釈溶液における濃度ばらつきが更に抑えられる。

また、本発明の第２の耐候性試験機および第２の希釈溶液供給装置では、ノズル管の外壁面上における原液流入管からの原液の流出領域付近に、この外壁面を周回する形状の周回溝が形成されているため、以下のようになる。すなわち、この周回溝によって、原液がノズル管の外壁面の周囲（望ましくは全周）へ一旦拡散した後に純水と混合することになるため、純水と原液とがより一層混合し易くなる。よって、希釈溶液における濃度ばらつきの更なる低減が図られる。

ここで、上記溶液出力管が、混合スペースの溶液タンク側に、純水と原液との混合を促進する混合促進機構を更に内蔵するのが望ましい。このようにした場合、希釈溶液が混合スペースから溶液タンクへ流れる過程においても、純水と原液との混合促進が図られるため、希釈溶液における濃度ばらつきが更に抑えられる。

上記混合促進機構としては、例えば、絞り機構、または、螺旋状流路が挙げられる。絞り機構では、希釈溶液が流れる際に乱流が生じるため、純水と原液とが互いに層流状態になり難くなる結果、純水と原液との混合促進が図られる。一方、螺旋状流路では、希釈溶液がこの螺旋状流路内を流れる過程で、純水と原液との混合促進が図られる。また、この絞り機構は、溶液出力管の延在方向に沿って多段に配置されているのが望ましい。このようにした場合、絞り機構による乱流発生が複数回なされるため、純水と原液との更なる混合促進が図られ、希釈溶液における濃度ばらつきがより一層抑えられる。

ここで、上記溶液タンクは、混合器の直後の溶液供給路上に配置されているのが望ましい。このようにした場合、混合器での生成直後に希釈溶液が溶液タンクに貯蔵されるため、希釈溶液における経時的な濃度変動が抑えられる。

また、上記原液としては、例えば過酸化水素水が挙げられる。つまり、上記希釈溶液としては、例えば過酸化水素水希釈溶液が挙げられる。このようにした場合、例えば溶液タンク内において希釈溶液の撹拌を行う場合とは異なり、撹拌熱による温度上昇に起因した過酸化水素水の化学分解（化学的不安定性に起因した分解）が最小限に抑えられる。その結果、過酸化水素水希釈溶液において化学分解に起因した濃度変動が低減する。

本発明の第１および第２の耐候性試験機ならびに第１および第２の希釈溶液供給装置によれば、純水と原液とを自動的に混合して希釈溶液を生成し、溶液タンクへ貯蔵すると共に、この希釈溶液を噴霧機構へ供給するようにしたので、希釈溶液を容易に利用することができる。よって、利便性を向上させることが可能となる。

本発明の一実施の形態に係る耐候性試験機の概略構成例を表す模式図である。 図１に示した混合器の概略構成例を表す模式断面図である。 比較例に係る耐候性試験機の概略構成を表す模式図である。 変形例１に係る混合器の概略構成例を表す模式断面図である。 変形例２に係る混合器の概略構成例を表す模式断面図である。 変形例３に係る混合器の概略構成例を表す模式断面図である。 変形例４に係る混合器の概略構成例を表す模式断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．実施の形態（ノズル管および絞り機構を含む混合器を備えた希釈溶液供給装置の例）
２．変形例
変形例１（実施の形態において絞り機構を３段構成にした混合器の例）
変形例２（実施の形態において絞り機構を設けないようにした混合器の例）
変形例３（実施の形態においてノズル管の外壁面に周回溝を設けた混合器の例）
変形例４（混合促進機構として螺旋状流路を設けた混合器の例）
３．その他の変形例

＜１．実施の形態＞
［構成］
図１は、本発明の一実施の形態に係る耐候性試験機（耐候性試験機３）の概略構成例を模式的に表したものである。耐候性試験機３は、試験槽１内に配置された各種の材料からなる試料（試験片）９について、促進的環境条件下での耐候性試験を行うものである。この耐候性試験機３は、試験槽１と、本発明の一実施の形態に係る希釈溶液供給装置（希釈溶液供給装置２）とを備えている。

（試験槽１）
試験槽１は、その内部の温度および湿度等の調節が可能となっており、光源１１と、１または複数（この例では複数）の試料ホルダ１２と、噴霧機構１３とを内蔵している。

光源１１は、図１に示したように、試験槽１内において、周囲に（試料ホルダ１２上の各試料９へ向けて）放射光Ｌoutを放射するものである。この光源１１は、例えば、キセノンアークランプ、サンシャインカーボンアークランプ、紫外線カーボンアークランプ、メタルハライドランプまたは蛍光ランプ等を用いて構成されている。

試料ホルダ１２は、例えば、図示しない円環状の試料取付枠に取り付けられており、この試料取付枠に対して着脱可能となっている。また、例えば、この試料取付枠が光源１１を中心とした回転動作を行うことで、各試料ホルダ１２もまた、光源１１を中心とした回転動作が可能となっている。各試料ホルダ１２では、光源１１と対向する試料取付面上に、１または複数（この例では３つ）の試料９が配置されている。なお、この試料ホルダ１２における試料取付面上に、例えば図示しないブラックパネル温度計や照度計などが配置されていてもよい。このような複数の試料ホルダ１２全体では、例えば、それらの個数に応じた多角形状をなしている。換言すると、これら複数の試料ホルダ１２は、上記した試料取付枠上で多角形を構成するように並んで配置されている。

噴霧機構１３は、各試料９に対して後述する所定の希釈溶液Ｗｄを噴霧させるための部材である。この噴霧機構１３は、基体としての支持部材１３１と、この支持部材１３１上に並んで配置された複数のノズル１３２（スプレノズル）とを有している。複数のノズル１３２はそれぞれ、希釈溶液Ｗｄを噴出する部材であり、この例では複数の試料９の対向位置に１対１の対応関係にて配置されている。ただし、この例には限られず、１つの試料９に対して複数のノズル１３２が配置されるような対応関係であってもよい。なお、図１中には、このような噴霧機構１３が１つだけ図示されているが、これには限られず、試験槽１内に噴霧機構１３が複数設けられていてもよい。

（希釈溶液供給装置２）
希釈溶液供給装置２は、試験槽１内の噴霧機構１３に対して希釈溶液Ｗｄを供給する装置である。この希釈溶液供給装置２は、この例では、純水タンク２１１、原液タンク２２１、補給ポンプＰ０、送液ポンプＰ１、送液用定量ポンプＰ２、フローメーター２１２，２２２、電磁弁２１３，２２３、混合器２３、溶液タンク２４、一対の水位センサ２５ａ，２５ｂ、供給ポンプＰ３、電磁弁２６および排水処理タンク２７を有している。

ここで、本実施の形態では一例として、希釈溶液Ｗｄが過酸化水素水（Ｈ₂Ｏ₂）の希釈溶液（過酸化水素水希釈溶液；Ｈ₂Ｏ₂＋Ｈ₂Ｏ）となっている。また、この過酸化水素水希釈溶液の濃度としては、例えば１％程度が挙げられる。

純水タンク２１１は、外部から供給される純水（Ｈ₂Ｏ）Ｗ１を貯蔵するタンクである。この純水タンク２１１における貯蔵容量は、例えば３リットル（Ｌ）〜６リットル程度（例えば４．５リットル）である。

原液ポリタンク２２０は、例えば市販品である過酸化水素水の原液Ｗ２（濃度＝３０％〜３５％程度（例えば３５％））を貯蔵するポリタンクであり、希釈溶液供給装置２の外部に配置されている。一方、原液タンク２２１は、原液ポリタンク２２０から補給される原液Ｗ２を貯蔵するタンクである。原液ポリタンク２２０における貯蔵容量は、例えば１８リットル程度であり、原液タンク２２１における貯蔵容量は、例えば２５リットル程度である。

補給ポンプＰ０は、原液ポリタンク２２０から原液タンク２２１に対して原液Ｗ２の補給を行う際に用いられるポンプであり、例えば原液吸引パイプを介して原液Ｗ２の補給がなされるようになっている。

送液ポンプＰ１は、純水タンク２１１からフローメーター２１２および電磁弁２１３をこの順に経由して混合器２３へと純水Ｗ１を送液する際に用いられるポンプである。一方、送液用定量ポンプＰ２は、原液タンク２２１からフローメーター２２２および電磁弁２２３をこの順に経由して混合器２３へと原液Ｗ２を送液する際に用いられる定量ポンプである。

フローメーター２１２は、純水タンク２１１から送液ポンプＰ１を介して供給される純水Ｗ１の流量を計測するための流量計である。一方、フローメーター２２２は、原液タンク２２１から送液用定量ポンプＰ２を介して供給される原液Ｗ２の流量を計測するための流量計である。なお、これらのフローメーター２１２，２２２ではそれぞれ、希釈溶液Ｗｄの濃度が予め設定された値（例えば１％の値）となるように、それらの調整バルブが調整され、純水Ｗ１および原液Ｗ２の各流量（流量比，混合比率）が予め設定されるようになっている。

電磁弁２１３は、フローメーター２１２と混合器２３との間の純水Ｗ１の供給路上に配置されており、この純水Ｗ１の送液の制御（送液の遮断切換など）を行うための弁である。一方、電磁弁２２３は、フローメーター２２２と混合器２３との間の原液Ｗ２の供給路上に配置されており、この原液Ｗ２の送液の制御（送液の遮断切換など）を行うための弁である。

混合器２３は、純水タンク２１１から送液ポンプＰ１、フローメーター２１２および電磁弁２１３をこの順で経由して流入された純水Ｗ１と、原液タンク２２１から送液用定量ポンプＰ２、フローメーター２２２および電磁弁２２３をこの順で経由して流入された原液Ｗ２とを、自動的に混合する機器である。これにより混合器２３では、これら純水Ｗ１と原液Ｗ２との混合溶液である、原液Ｗ２の希釈溶液Ｗｄが生成されるようになっている。なお、この混合器２３の詳細な構成例については後述する（図２）。

溶液タンク２４は、混合器２３と試験槽１内の噴霧機構１３との間の希釈溶液Ｗｄの溶液供給路Ｌｄ上に配置されており、混合器２３により生成された希釈溶液Ｗｄを貯蔵するタンクである。溶液タンク２４は、この例では、混合器２３の直後（具体的には、混合器２３と後述する供給ポンプＰ３との間）の溶液供給路Ｌｄ上に配置されている。溶液タンク２４における貯蔵容量は、例えば６リットル〜１８リットル程度（例えば６リットル）である。なお、詳細は後述するが、この溶液タンク２４には、貯蔵されている溶液Ｗｄを撹拌するための撹拌ポンプ等は設けられていない。

水位センサ２５ａ，２５ｂはそれぞれ、溶液タンク２４内に貯蔵されている希釈溶液Ｗｄの水位（溶液タンク２４内での希釈溶液Ｗｄの貯蔵量）を検知するためのセンサである。このうち、水位センサ２５ａは、希釈溶液Ｗｄの検知水位Ｌｗａが所定の閾値水位Ｌth1を超えている（Ｌｗａ＞Ｌth1）か否かを検知するためのものである。一方、水位センサ２５ｂは、希釈溶液Ｗｄの検知水位Ｌｗｂが所定の閾値水位Ｌth2（＜Ｌth1）を下回っている（Ｌｗｂ＜Ｌth2）か否かを検知するためのものである。なお、詳細は後述するが、このようにして検知された希釈溶液Ｗｄの水位（検知水位Ｌｗａ，Ｌｗｂ）はそれぞれ、送液ポンプＰ１、送液用定量ポンプＰ２、フローメーター２１２，２２２および電磁弁２１３，２２３などへフィードバックされ、これらの動作制御に利用されるようになっている。

供給ポンプＰ３は、溶液タンク２４から電磁弁２６を経由して試験槽１内の噴霧機構１３へと希釈溶液Ｗｄを送液（供給）する際に用いられるポンプである。

電磁弁２６は、供給ポンプＰ３と噴霧機構１３との間の希釈溶液Ｗｄの溶液供給路Ｌｄ上に配置されており、この希釈溶液Ｗｄの送液の制御（送液の遮断切換など）を行うための弁である。

排水処理タンク２７は、試験槽１内からの排水Ｗout（噴霧機構１３から各試料９への噴霧後の希釈溶液Ｗｄなど）に対して所定の排水処理を施して無害化する際に、この排水Ｗoutを一時的に貯蔵しておくためのタンクである。この排水処理としては、例えば、活性炭などを利用した化学分解処理（２Ｈ₂Ｏ₂→２Ｈ₂Ｏ＋Ｏ₂）などが挙げられる。なお、このような排水処理後の排水（処理済排水Ｗtout）は、排水処理タンク２７から希釈溶液供給装置２の外部へと出力されるようになっている。

（混合器２３）
図２は、混合器２３の概略構成例を断面図で模式的に表したものである。この例では、混合器２３は、純水流入管２３１、原液流入管２３２および溶液出力管２３３を有している。なお、この図２では、ＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面構成例を、図２中の右下部分の破線内に模式的に図示している。

純水流入管２３１は、純水Ｗ１（原液Ｗ２と比べて相対的に流量が大きい）が流入される管状の部材であり、この例では垂直方向Ｖに沿って延伸するように配置されている。純水流入管２３１は、この例では、その流出口側（下方側）が溶液出力管２３３内に挿入されるように配置されており、この流出口から純水Ｗ１が噴出されるノズル管として機能するようになっている。換言すると、純水流入管２３１は、その流出口側が溶液出力管２３３内に包み込まれるように配置されている。この純水流入管２３１は、この例では図２中に示したように、純水Ｗ１の進行方向（この例では垂直方向Ｖ）に沿って徐々に外径Ｄｅが小さくなるテーパ状の外壁面Ｓｅと、純水Ｗ１の進行方向に依存しない一定の内径Ｄｉを有する非テーパ状の内壁面Ｓｉとを有している。なお、純水流入管２３１は、例えば塩化ビニルなどの材料により構成されており、外径Ｄｅ＝１０ｍｍ〜１８ｍｍ程度、内径Ｄｉ＝４ｍｍ〜８ｍｍ程度である。

原液流入管２３２は、原液Ｗ２（純水Ｗ１と比べて相対的に流量が小さい）が流入される管状の部材であり、この例では水平方向Ｈに沿って延伸するように配置されている。すなわち、この例では、純水Ｗ１に対して原液Ｗ２が直交して流入されるよう、この原液流入管２３２と純水流入管２３１とが互いに直交するように延伸配置されている。また、この例では、原液流入管２３２は、純水流入管２３１（ノズル管）の外壁面Ｓｅへ向けて原液Ｗ２を流出させるように配置されており、これにより純水流入管２３１が純水Ｗ１と原液Ｗ２との混合時の緩衝体として機能するようになっている。なお、原液流入管２３２は、例えば塩化ビニルなどの材料により構成されており、外径＝８ｍｍ〜１８ｍｍ程度、内径＝３ｍｍ〜６ｍｍ程度である。

溶液出力管２３３は、純水Ｗ１と原液Ｗ２とが混合されることで得られる希釈溶液Ｗｄを出力する管状の部材であり、この例では垂直方向Ｖに沿って延伸するように配置されている。すなわち、この例では、希釈溶液Ｗｄが垂直方向Ｖに沿って混合器２３から出力されるようになっている。また、溶液出力管２３３は、前述した溶液供給路Ｌｄに接続されている。このような溶液出力管２３３は、図２中に示したように、純水流入管２３１から流出される純水Ｗ１と原液流入管２３２から流出される原液Ｗ２とが混合される、混合スペースＳmix（混合室）を内蔵している。なお、溶液出力管２３３は、例えば塩化ビニルなどの材料により構成されており、外径＝１４ｍｍ〜１８ｍｍ程度、内径＝９ｍｍ〜１３ｍｍ程度である。

ここで、混合スペースＳmixでは、例えば図２中の矢印で示したように、純水流入管２３１（ノズル管）から流出される純水Ｗ１と、原液流入管２３２から純水流入管２３１と溶液出力管２３３との間隙Ｇ（ギャップ領域）を経由して流出される原液Ｗ２とが、混合されるようになっている。

溶液出力管２３３はまた、この例では、混合スペースＳmixの出力側（溶液タンク２４側）に、純水Ｗ１と原液Ｗ２との混合を促進する（より良く混合するように作用させる）絞り機構Ａ１，Ａ２を更に内蔵している。これらの絞り機構Ａ１，Ａ２は、希釈溶液Ｗｄの進行方向（出力方向）である垂直方向Ｖに沿って配置されており、多段構成（この例では２段構成）の絞り機構となっている。なお、絞り機構Ａ１，Ａ２はそれぞれ、本発明における「混合促進機構」の一具体例に対応している。

［作用・効果］
（Ａ．基本動作）
この耐候性試験機３では、図１に示したように、試験槽１内において、光源１１から放射光Ｌoutが放射される。また、複数の試料９などが取り付けられた試料ホルダ１２が、例えば、この光源１１を中心とした回転動作を行う。これにより、試料ホルダ１２上の各試料９に対して放射光Ｌoutが照射される。このような放射光Ｌoutの連続照射や、照射期間と非照射期間との周期的動作（サイクル）が、所定の試験時間（例えば数十時間〜数千時間程度）の間連続して行われることで、耐候性試験が行われる。

ここで、例えば放射光Ｌoutの非照射期間において、試験槽１内では、噴霧機構１３から各試料９に対して希釈溶液Ｗｄが噴霧され、スプレ試験が行われる。なお、このようなスプレ試験の際の各種設定は、例えば耐候性試験機３の本体部に設置されたタッチパネル（図示せず）を用いてなされる。

このような希釈溶液Ｗｄは、希釈溶液供給装置２において生成され、試験槽１内の噴霧機構１３へと供給される。具体的には、この希釈溶液供給装置２では、純水タンク２１１から供給される純水Ｗ１と原液タンク２２１から供給される原液Ｗ２とが混合されて希釈溶液Ｗｄが生成され、溶液タンク２４に貯蔵される。そして、この溶液タンク２４に貯蔵されている希釈溶液Ｗｄが、供給ポンプＰ３などを介して噴霧機構１３へと供給される。

この際、スプレ試験の実施によって溶液タンク２４内の希釈溶液Ｗｄが消費され、この希釈溶液Ｗｄの水位が低下すると（水位センサ２５ｂからの検知水位Ｌｗｂ＜閾値水位Ｌth2であることが検知されると）、図示しない制御部によって以下の動作制御が行われる。すなわち、送液ポンプＰ１、送液用定量ポンプＰ２、フローメーター２１２，２２２および電磁弁２１３，２２３などが作動し、純水Ｗ１および原液Ｗ２の供給動作が開始されることで、溶液タンク２４への希釈溶液Ｗｄの補給動作が開始される。

一方で、逆に、溶液タンク２４内の希釈溶液Ｗｄの水位が上限に到達すると（水位センサ２５ａからの検知水位Ｌｗａ＞閾値水位Ｌth1であることが検知されると）、図示しない制御部によって以下の動作制御が行われる。すなわち、送液ポンプＰ１、送液用定量ポンプＰ２、フローメーター２１２，２２２および電磁弁２１３，２２３などが作動し、純水Ｗ１および原液Ｗ２の供給動作が停止されることで、溶液タンク２４への希釈溶液Ｗｄの補給動作が停止される。

（Ｂ．希釈溶液供給装置２の作用）
ここで、本実施の形態の希釈溶液供給装置２では、混合器２３において、純水タンク２１１から供給される純水Ｗ１と原液タンク２２１から供給される原液Ｗ２とが自動的に混合されて希釈溶液Ｗｄが生成され、溶液タンク２４に貯蔵される。そして、このようにして生成および貯蔵されている希釈溶液Ｗｄが、溶液供給路Ｌｄを経由して噴霧機構１３へ供給される。

このようにして本実施の形態では、混合器２３において自動的に希釈溶液Ｗｄが生成されて利用されるため、希釈溶液Ｗｄが手動で生成されて利用される場合と比べ、希釈溶液Ｗｄが容易に利用可能となる。具体的には、例えば、人手を省いて作業時間を短縮することができると共に、作業中に希釈溶液Ｗｄが作業者へ飛散する危険性を回避することも可能となる。

また、例えば図３に示した比較例に係る耐候性試験機（耐候性試験機１０３）における希釈溶液供給装置１０２のように、溶液タンク１０４内において、撹拌ポンプＰ１０４などを用いて希釈溶液Ｗｄの撹拌を行う場合と比べ、以下の利点が得られる。すなわち、混合器２３を設けることにより、撹拌ポンプＰ１０４を使用した混合および濃度維持を図る必要がなくなるため（撹拌ポンプＰ１０４が不要となるため）、溶液タンク１０４と比べて溶液タンク２４の小型化（ひいては希釈溶液供給装置２の小型化）が実現され、コストダウンも図られる。また、溶液タンク２４が小型化されることから、溶液タンク１０４の場合と比べて希釈溶液Ｗｄの貯蔵時間が短くなるため、例えば希釈溶液Ｗｄが過酸化水素水希釈溶液の場合などに、化学分解（化学的不安定性）に起因した希釈溶液Ｗｄの濃度変動が抑えられる。

特に、本実施の形態の混合器２３では、図２に示したように、純水流入管２３１が、その流出口側が溶液出力管２３３内に挿入配置されたノズル管となっていると共に、原液流入管２３２が、このノズル管の外壁面Ｓｅへ向けて原液Ｗ２を流出させるように配置されている。また、溶液出力管２３３内の混合スペースＳmixにおいて、純水流入管２３１（ノズル管）から流出される純水Ｗ１と、原液流入管２３２から前述した間隙Ｇを経由して流出される原液Ｗ２とが、混合される。このようにして混合器２３では、ベンチュリー効果を利用することで、原液Ｗ２が間隙Ｇにおいて移動していくため、混合スペースＳmixにおいて純水Ｗ１と原液Ｗ２とが混合し易くなり、希釈溶液Ｗｄにおける濃度ばらつきが抑えられる。また、ベンチュリー効果によって原液流入管２３２の流出口付近が負圧となるため、原液流入管２３２内に原液Ｗ２および純水Ｗ１が逆流することが防止される。

また、この混合器２３では、図２に示したように、純水流入管２３１（ノズル管）が、純水Ｗ１の進行方向に沿って徐々に外径Ｄｅが小さくなるテーパ状の外壁面Ｓｅと、非テーパ状の内壁面Ｓｉとを有している。これにより、間隙Ｇを経由して流出される原液Ｗ２の流出方向が、ノズル管から流出される純水Ｗ１の流出方向に対して非平行となる（斜入射することになる）。このため、純水Ｗ１と原液Ｗ２とが、更に混合し易くなる（純水Ｗ１と原液Ｗ２とが、互いに層流状態になり難くなる）。その結果、希釈溶液Ｗｄにおける濃度ばらつきが更に抑えられる。また、非テーパ状の内壁面Ｓｉに沿って純水Ｗ１が進行するため、純水Ｗ１の流量（流速）の変動も抑制される。

加えて、混合器２３内の溶液出力管２３３には、図２に示したように、混合スペースＳmixの溶液タンク２４側に、絞り機構Ａ１，Ａ２が内蔵されている。これらの絞り機構Ａ１，Ａ２ではそれぞれ、希釈溶液Ｗｄが流れる際に乱流が生じる（渦流の溜り場となる）ため、純水Ｗ１と原液Ｗ２とが互いに層流状態になり難くなる結果、純水Ｗ１と原液Ｗ２との混合促進が図られる。このようにして混合器２３では、希釈溶液Ｗｄが混合スペースＳmixから溶液タンク２４へ流れる過程においても、純水Ｗ１と原液Ｗ２との混合促進が図られるため、希釈溶液Ｗｄにおける濃度ばらつきが更に抑えられる。

また、この絞り機構Ａ１，Ａ２は、図２に示したように、溶液出力管２３３の延在方向に沿って多段に配置されている。これにより、上記した希釈溶液Ｗｄにおける乱流発生が複数回なされるため、純水Ｗ１と原液Ｗ２との更なる混合促進が図られ、希釈溶液Ｗｄにおける濃度ばらつきがより一層抑えられる。

更に、図１に示したように、この例では溶液タンク２４が、混合器２３の直後の溶液供給路Ｌｄ上に配置されている。これにより、混合器２３での生成直後に希釈溶液Ｗｄが溶液タンク２４に貯蔵されるため、希釈溶液Ｗｄにおける経時的な濃度変動が抑えられる。

以上のように本実施の形態では、混合器２３において純水Ｗ１と原液Ｗ２とを自動的に混合して希釈溶液Ｗｄを生成し、この希釈溶液Ｗｄを溶液タンク２４へ貯蔵すると共に、希釈溶液Ｗｄを試験槽１内の噴霧機構１３へ供給するようにしたので、希釈溶液Ｗｄを容易に利用することができる。よって、利便性を向上させることが可能となる。

また、原液Ｗ２として過酸化水素水を用いる（希釈溶液Ｗｄとして過酸化水素水希釈溶液を用いる）ようにしたので、以下の効果を得ることも可能となる。すなわち、例えば上記比較例のように、溶液タンク内において希釈溶液Ｗｄの撹拌を行う場合とは異なり、撹拌熱による温度上昇に起因した過酸化水素水の化学分解（化学的不安定性に起因した分解）が最小限に抑えられる。その結果、噴霧機構１３へ供給される過酸化水素水希釈溶液において、化学分解に起因した濃度変動を低減することが可能となる。

更に、希釈溶液供給装置２内に、試験槽１内からの排水Ｗoutに対して所定の排水処理を施す際に用いられる排水処理タンク２７を設けるようにしたので、以下の効果を得ることも可能となる。すなわち、噴霧機構１３による噴霧後の希釈溶液Ｗｄなどを回収して無害化し、処理済排水Ｗtoutとして外部へ出力することが可能となる。

＜２．変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１〜４）について説明する。なお、実施の形態における構成要素と同一のものには同一の符号を付し、適宜説明を省略する。

［変形例１］
図４は、変形例１に係る混合器（混合器２３Ａ）の概略構成例を、断面図で模式的に表したものである。本変形例の混合器２３Ａは、実施の形態の混合器２３において、溶液出力管２３３の代わりに溶液出力管２３３Ａを設けたものに対応しており、他の構成は基本的には同様となっている。

この溶液出力管２３３Ａは、溶液出力管２３３において、絞り機構Ａ１，Ａ２に加えて絞り機構Ａ３を更に設けることで３段構成の絞り機構としたものに対応しており、他の構成は基本的には同様となっている。この絞り機構Ａ３は、純水流入管２３１における純水Ｗ１の流出口直後（絞り機構Ａ１，Ａ２よりも上流側である混合スペースＳmix側）に配置されている。なお、絞り機構Ａ３も絞り機構Ａ１，Ａ２と同様に、本発明における「混合促進機構」の一具体例に対応している。

このような構成により本変形例では、上記実施の形態における効果に加え、以下の効果も得ることが可能となる。すなわち、上記した位置の絞り機構Ａ３を更に設けることによって、原液Ｗ２が間隙Ｇから純水流入管２３１の流出口へ向けて流れるようになるため、原液Ｗ２と純水Ｗ１との混合効率を向上させることが可能となる。

［変形例２］
図５は、変形例２に係る混合器（混合器２３Ｂ）の概略構成例を、断面図で模式的に表したものである。本変形例の混合器２３Ｂは、実施の形態の混合器２３において、溶液出力管２３３の代わりに溶液出力管２３３Ｂを設けたものに対応しており、他の構成は基本的には同様となっている。

この溶液出力管２３３Ｂは、溶液出力管２３３において、混合スペースＳmixの出力側に絞り機構Ａ１，Ａ２のいずれをも設けないようにしたものに対応しており、他の構成は基本的には同様となっている。

このような構成の本変形例においても、基本的には上記実施の形態と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。すなわち、このような混合器２３Ｂを設けることによって希釈溶液Ｗｄを容易に利用することができ、利便性を向上させることが可能となる。

［変形例３］
図６は、変形例３に係る混合器（混合器２３Ｃ）の概略構成例を、断面図で模式的に表したものである。本変形例の混合器２３Ｃは、実施の形態の混合器２３において、純水流入管（ノズル管）２３１および原液流入管２３２の代わりに、純水流入管（ノズル管）２３１Ｃおよび原液流入管２３２Ｃをそれぞれ設けたものに対応しており、他の構成は基本的には同様となっている。

純水流入管２３１Ｃは、純水流入管２３１において、この純水流入管２３１Ｃの外壁面Ｓｅ上に周回溝Ｇｅが形成されたものに対応している。この周回溝Ｇｅは、外壁面Ｓｅ上における、原液流入管２３２Ｃからの原液Ｗ２の流出領域付近に形成されており、この外壁面Ｓｅを周回（この例では水平方向Ｈに沿って周回）する形状となっている。また、この例では、周回溝Ｇｅの内部にまで、原液流入管２３２Ｃの先端部分（流出口付近）が挿入されるようになっている。なお、図６では、このような周回溝Ｇｅ付近の断面構成例（ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面構成例）を、図６中の左下部分の破線内に模式的に図示している（ＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面構成例と、ＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿った矢視断面構成例とでは、便宜上、縮尺が多少異なっている）。

このような構成により本変形例では、上記実施の形態における効果に加え、以下の効果も得ることが可能となる。すなわち、周回溝Ｇｅによって、原液Ｗ２が純水流入管２３１Ｃの外壁面Ｓｅの周囲（望ましくは全周）へ一旦拡散した後に純水Ｗ１と混合することになるため、純水Ｗ１と原液Ｗ２とがより一層混合し易くなる。よって、希釈溶液Ｗｄにおける濃度ばらつきの更なる低減を図ることが可能となる。また、原液流入管２３２Ｃの先端部分が周回溝Ｇｅの内部にまで挿入されているため、純水流入管２３１Ｃの外壁面Ｓｅの周囲に原液Ｗ２がより拡散し易くなり、純水Ｗ１と原液Ｗ２との更なる混合促進を図ることが可能となる。

［変形例４］
図７は、変形例４に係る混合器（混合器２３Ｄ）の概略構成例を、断面図で模式的に表したものである。本変形例の混合器２３Ｄは、純水流入管２３１Ｄ、原液流入管２３２Ｄおよび溶液出力管２３３Ｄを有している。

純水流入管２３１Ｄは、純水流入管２３１と同様に、純水Ｗ１が流入される管状の部材であり、垂直方向Ｖに沿って延伸するように配置されている。ただし、この純水流入管２３１Ｄは純水流入管２３１とは異なり、ノズル管の構造とはなっておらず、また、その流出口側が溶液出力管２３３Ｄ内に包み込まれる配置ともなっていない。

原液流入管２３２Ｄは、原液流入管２３２と同様に、原液Ｗ２が流入される管状の部材であり、水平方向Ｈに沿って延伸するように配置されている。ただし、この原液流入管２３２Ｄは原液流入管２３２とは異なり、純水流入管２３１Ｄの外壁面へ向けて原液Ｗ２を流出させる配置とはなっていない。

溶液出力管２３３Ｄは、溶液出力管２３３，２３３Ａ，２３３Ｂと同様に、希釈溶液Ｗｄを出力する管状の部材であり、垂直方向Ｖに沿って延伸するように配置されている。また、溶液出力管２３３Ｄは、図７中に示したように、純水流入管２３１Ｄから流出される純水Ｗ１と原液流入管２３２Ｄから流出される原液Ｗ２とが混合される、混合スペースＳmixを内蔵している。ただし、この溶液出力管２３３Ｄは溶液出力管２３３，２３３Ａとは異なり、この混合スペースＳmixの出力側に、絞り機構Ａ１，Ａ２等の代わりに、垂直方向Ｖに沿って形成された螺旋状流路Ｆｈを内蔵している。この螺旋状流路Ｆｈもまた、本発明における「混合促進機構」の一具体例に対応している。このような螺旋状流路Ｆｈでは、混合スペースＳmix側から希釈溶液Ｗｄがこの螺旋状流路Ｆｈを流れる過程で、純水Ｗ１と原液Ｗ２との混合促進が図られるようになっている。

このような構成の本変形例においても、基本的には上記実施の形態と同様の作用により、同様の効果を得ることが可能である。すなわち、このような混合器２３Ｄを設けることによって希釈溶液Ｗｄを容易に利用することができ、利便性を向上させることが可能となる。

＜３．その他の変形例＞
以上、実施の形態および変形例を挙げて本発明を説明したが、本発明はこれらの実施の形態等に限定されず、種々の変形が可能である。

例えば、試験槽や希釈溶液供給装置の構成等は、上記実施の形態等において説明したものには限られず、他の構成としてもよい。

また、上記実施の形態等では、混合器の構成を具体的に挙げて説明したが、混合器の構成はこれには限られず、他の構成としてもよい。具体的には、例えば実施の形態および変形例１〜３において、純水流入管をノズル管以外の構造としてもよい。また、逆に変形例４において、実施の形態および変形例１〜３と同様に、純水流入管をノズル管の構造としてもよい。更に、純水流入管がノズル管の構造である場合において、その内壁面や外壁面の形状、各管同士の接続関係（配置角度など）等についても、実施の形態や変形例１〜３で説明したもの以外の他の形状や接続関係等としてもよい。

また、上記実施の形態等では、混合器内の混合促進機構の構成を具体的に挙げて説明したが、混合促進機構の構成はこれには限られず、他の構成としてもよい。具体的には、例えば実施の形態および変形例１〜３の混合器において、変形例４で説明した螺旋状流路を混合促進機構として用いてもよい。逆に、変形例４の混合器において、実施の形態や変形例１，３で説明した絞り機構を混合促進機構として用いてもよい。更に、変形例３の混合器において、変形例１で説明した３段構成の絞り機構を用いるようにしてもよい。加えて、絞り機構の段数が例えば１段だけや４段以上であってもよく、螺旋状流路が例えば多段（２段以上）に配置されていてもよい。また、混合促進機構として、このような絞り機構および螺旋状流路以外の構造を採用してもよい。

加えて、上記実施の形態等では、原液が過酸化水素水であると共に希釈溶液が過酸化水素水希釈溶液である場合を例に挙げて説明したが、これには限られない。すなわち、本発明の希釈溶液供給装置は、過酸化水素水以外の他の原液の希釈に適用することも可能である。

また、上記実施の形態等では、本発明の希釈溶液供給装置を耐候性試験機に適用した場合を例に挙げて説明したが、これには限られず、本発明の希釈溶液供給装置を、耐候性試験機以外の他の試験機（例えば腐食促進試験機など）や他の装置に適用してもよい。

１…試験槽、１１…光源、１２…試料ホルダ、１３…噴霧機構、１３１…支持部材、１３２…ノズル、２…希釈溶液供給装置、２１１…純水タンク、２１２…フローメーター、２１３…電磁弁、２２０…原液ポリタンク、２２１…原液タンク、２２２…フローメーター、２２３…電磁弁、２３，２３Ａ〜２３Ｄ…混合器、２３１，２３１Ｃ…純水流入管（ノズル管）、２３１Ｄ…純水流入管、２３２，２３２Ｃ，２３２Ｄ…原液流入管、２３３，２３３Ａ，２３３Ｂ，２３３Ｄ…溶液出力管、２４…溶液タンク、２５ａ，２５ｂ…水位センサ、２６…電磁弁、２７…排水処理タンク、３…耐候性試験機、９…試料、Ｌout…放射光、Ｗ１…純水、Ｗ２…原液、Ｗｄ…希釈溶液、Ｗout…排水、Ｗtout…処理済排水、Ｌｄ…溶液供給路、Ｐ０…補給ポンプ、Ｐ１…送液ポンプ、Ｐ２…送液用定量ポンプ、Ｐ３…供給ポンプ、Ｌｗａ，Ｌｗｂ…検知水位、Ｈ…水平方向、Ｖ…垂直方向、Ｓmix…混合スペース、Ｇ…間隙、Ｇｅ…周回溝、Ａ１，Ａ２，Ａ３…絞り機構、Ｆｈ…螺旋状流路、Ｓｉ…内壁面、Ｓｅ…外壁面、Ｄｉ…内径、Ｄｅ…外径。

Claims (10)

1. 試料に対して所定の希釈溶液を噴霧させる噴霧機構を内蔵する試験槽と、
   前記噴霧機構へ前記希釈溶液を供給する希釈溶液供給装置と
   を備え、
   前記希釈溶液供給装置は、
   各々流入された純水と原液とを自動的に混合することにより、前記希釈溶液を生成する混合器と、
   前記混合器と前記噴霧機構との間の溶液供給路上に配置され、前記混合器により生成された希釈溶液を貯蔵する溶液タンクと
   を有し、
   前記混合器は、
   前記純水が流入される純水流入管と、
   前記原液が流入される原液流入管と、
   前記純水流入管から流出される純水と前記原液流入管から流出される原液とが混合される混合スペースを内蔵し、前記溶液供給路に接続された溶液出力管と
   を有し、
   前記純水流入管が、その流出口側が前記溶液出力管内に挿入配置されたノズル管であり、
   前記原液流入管が、前記ノズル管の外壁面へ向けて前記原液を流出させるように配置され、
   前記混合スペースにおいて、前記ノズル管から流出される純水と、前記原液流入管から前記ノズル管と前記溶液出力管との間隙を経由して流出される原液とが、混合され、
   前記ノズル管は、
   前記純水の進行方向に沿って徐々に外径が小さくなるテーパ状の前記外壁面と、
   非テーパ状の内壁面と
   を有する耐候性試験機。
2. 前記ノズル管の外壁面上における、前記原液流入管からの前記原液の流出領域付近に、前記外壁面を周回する形状の周回溝が形成されている
   請求項１に記載の耐候性試験機。
3. 試料に対して所定の希釈溶液を噴霧させる噴霧機構を内蔵する試験槽と、
   前記噴霧機構へ前記希釈溶液を供給する希釈溶液供給装置と
   を備え、
   前記希釈溶液供給装置は、
   各々流入された純水と原液とを自動的に混合することにより、前記希釈溶液を生成する混合器と、
   前記混合器と前記噴霧機構との間の溶液供給路上に配置され、前記混合器により生成された希釈溶液を貯蔵する溶液タンクと
   を有し、
   前記混合器は、
   前記純水が流入される純水流入管と、
   前記原液が流入される原液流入管と、
   前記純水流入管から流出される純水と前記原液流入管から流出される原液とが混合される混合スペースを内蔵し、前記溶液供給路に接続された溶液出力管と
   を有し、
   前記純水流入管が、その流出口側が前記溶液出力管内に挿入配置されたノズル管であり、
   前記原液流入管が、前記ノズル管の外壁面へ向けて前記原液を流出させるように配置され、
   前記混合スペースにおいて、前記ノズル管から流出される純水と、前記原液流入管から前記ノズル管と前記溶液出力管との間隙を経由して流出される原液とが、混合され、
   前記ノズル管の外壁面上における、前記原液流入管からの前記原液の流出領域付近に、前記外壁面を周回する形状の周回溝が形成されている
   耐候性試験機。
4. 前記溶液出力管は、前記混合スペースの前記溶液タンク側に、前記純水と前記原液との混合を促進する混合促進機構を更に内蔵する
   請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の耐候性試験機。
5. 前記混合促進機構が、絞り機構、または、螺旋状流路である
   請求項４に記載の耐候性試験機。
6. 前記絞り機構が、前記溶液出力管の延在方向に沿って多段に配置されている
   請求項５に記載の耐候性試験機。
7. 前記溶液タンクが、前記混合器の直後の前記溶液供給路上に配置されている
   請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の耐候性試験機。
8. 前記原液が過酸化水素水であり、前記希釈溶液が過酸化水素水希釈溶液である
   請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載の耐候性試験機。
9. 試料に対して所定の希釈溶液を噴霧させる噴霧機構へ前記希釈溶液を供給する装置であって、
   各々流入された純水と原液とを自動的に混合することにより、前記希釈溶液を生成する混合器と、
   前記混合器と前記噴霧機構との間の溶液供給路上に配置され、前記混合器により生成された希釈溶液を貯蔵する溶液タンクと
   を備え、
   前記混合器は、
   前記純水が流入される純水流入管と、
   前記原液が流入される原液流入管と、
   前記純水流入管から流出される純水と前記原液流入管から流出される原液とが混合される混合スペースを内蔵し、前記溶液供給路に接続された溶液出力管と
   を有し、
   前記純水流入管が、その流出口側が前記溶液出力管内に挿入配置されたノズル管であり、
   前記原液流入管が、前記ノズル管の外壁面へ向けて前記原液を流出させるように配置され、
   前記混合スペースにおいて、前記ノズル管から流出される純水と、前記原液流入管から前記ノズル管と前記溶液出力管との間隙を経由して流出される原液とが、混合され、
   前記ノズル管は、
   前記純水の進行方向に沿って徐々に外径が小さくなるテーパ状の前記外壁面と、
   非テーパ状の内壁面と
   を有する希釈溶液供給装置。
10. 試料に対して所定の希釈溶液を噴霧させる噴霧機構へ前記希釈溶液を供給する装置であって、
    各々流入された純水と原液とを自動的に混合することにより、前記希釈溶液を生成する混合器と、
    前記混合器と前記噴霧機構との間の溶液供給路上に配置され、前記混合器により生成された希釈溶液を貯蔵する溶液タンクと
    を備え、
    前記混合器は、
    前記純水が流入される純水流入管と、
    前記原液が流入される原液流入管と、
    前記純水流入管から流出される純水と前記原液流入管から流出される原液とが混合される混合スペースを内蔵し、前記溶液供給路に接続された溶液出力管と
    を有し、
    前記純水流入管が、その流出口側が前記溶液出力管内に挿入配置されたノズル管であり、
    前記原液流入管が、前記ノズル管の外壁面へ向けて前記原液を流出させるように配置され、
    前記混合スペースにおいて、前記ノズル管から流出される純水と、前記原液流入管から前記ノズル管と前記溶液出力管との間隙を経由して流出される原液とが、混合され、
    前記ノズル管の外壁面上における、前記原液流入管からの前記原液の流出領域付近に、前記外壁面を周回する形状の周回溝が形成されている
    希釈溶液供給装置。

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