JPH0599837A - 耐候試験機及び試料ホルダー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 試料ホルダーに保持した試料位置による温度
のバラツキが少なく、耐候性の良い材料、製品を長時間
試験しても、その試験結果のバラツキが少なく正確な信
頼性のある試験ができる耐候試験機を提供する。 【構成】 光源２を中心に回転し、試料を保持した試料
ホルダー４を取付けるための枠を上下に持つ試料回転枠
を有し、試験槽３内の空気温度又は空気流量（風量）に
よって試料温度を制御する耐候試験機１であって、
（イ）試料回転枠の上部枠５ａに取付けた鉛直方向の高
さが最大15 cm 、筒状端円周が上部枠５ａから水平方向
に最大15cmの円錐台筒状又は逆円錐台筒状の上部風向板
と、（ロ）試料回転枠の下部枠５ｂの下方にあって、幅
最大15cmで且つその内周と外周が下部枠５ｂの円周と一
致する範囲内に位置し、下部枠５ｂとの間に間隙を設け
てなる水平リング状の下部風向板とを風向調節装置とし
て備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラスチック、繊維、
塗膜などの各種材料、製品の劣化を促進試験する耐候試
験機および試料ホルダーに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来耐候試験機は図６に示すような、温
湿度が調節可能な試験槽３の中央に１灯の光源２を設
け、そのまわりを試料を保持した試料回転枠５が回転
し、材料、製品を試験するものが主流であった。しかし
近年、耐候性の良い材料、製品が増加し、試験に要する
時間が長時間になってきた。このため、これらの評価を
正確且つ迅速に行うには耐候試験機が多数必要となって
きており、試験装置に要する費用、装置の設置場所、維
持費など大幅に増大してきた。

【０００３】そこで、図６の装置の諸性能を満足した上
で一度に試験する試料を倍増できる図５に示すような耐
候試験機が開発され使用されてきている。この装置は図
示するように、温湿度が調節可能な試験槽３に、光源２
として垂直に保持された２灯のキセノンランプを、試験
槽の中心を通る垂直軸上に１灯ずつ上下に並べて配置
し、試料を保持した試料ホルダー４を取付ける試料回転
枠5a、5bが独立してそれぞれの光源２を中心（前記垂直
軸を中心）として回転可能に設けて構成されたものであ
る。又、試験時間の増加に伴い、試料が受ける放射照度
と共に温度の均一性も厳しく管理することが必要になっ
てきた。

【０００４】放射照度は、例えば光源としてキセノンラ
ンプを用いた装置であれば、試料面と同一位置に放射照
度を受光する受光器を置き、その受光量の変化からラン
プの入力電力を制御して常に一定になるようにする装置
が一般化されており、比較的容易に均一に制御できる。

【０００５】しかし温度は、試験槽の形状、試験槽の循
環空気の流れ、その速度、量など種々の要素によって変
化するものであるから、単純に所定の温度に制御した温
風を試験槽内に送入すればよいものではなく均一化は難
しいものであった。図５及び図６の装置では、詳細に図
示してないが、試料回転枠の下部枠5bより小さい円盤状
の風向板16を下部枠の下方に設けて、試験槽下部から送
入される調温調湿され且つ風量、風速を一定にした循環
空気を整流し、試料ホルダーの裏面及び光源の周囲を通
過させて、試料が受ける温度を均一にしようとしたもの
である。又、これと同様な方式が耐候試験機の温度制御
として広く用いられている。

【０００６】図７は、図５及び図６の回転試料枠部分の
断面構成図である。図において、試料ホルダーは、後述
する図３の本発明の試料ホルダーの上端部に固定した台
形状の平板20と下端部に固定した平板22とを取除いた形
の変形コの字状の３段試料ホルダーである。さて、図
５，図６及び図７の装置に於ける循環空気は各図中の矢
印のように流れている。つまり、多くの空気は、試料ホ
ルダーの下段裏面に衝突しながらこの裏面全体をなめる
ように通過して上方に流れ、他の少量の空気は風向板と
下部枠の間から、試料ホルダーの下段表面をなめるよう
にランプ方向に向って上方に流れるようになっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の耐
候試験機では、試料ホルダーの他の部分に比べて、下段
裏面及び下段表面に循環空気が多く当るため、後述する
試験結果を示す表１に示すように試料ホルダーに保持し
た試料で、下段の試料の温度が著しく低くなっており、
試料を保持する位置によにるバラツキが生じていた。従
って、耐候性の良い材料、製品が増加し、試験時間が長
時間になってきた現在、同一の試料を同時に試験しても
試料を保持する位置によって異なる試験結果が生じ、そ
の評価ができない場合も出てきている。このため、保持
した試料に温度のバラツキを生じさせない装置の開発が
課題となっていた。

【０００８】

【課題が解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに本発明は、第１に光源を中心に回転し、試料を保持
した試料ホルダーを取付けるための枠を上下に持つ試料
回転枠を有し、試験槽内の空気温度又は空気流量（風
量）によって試料温度を制御する耐候試験機に於いて、
その試料回転枠の上部枠に取付けた鉛直方向の高さが最
大15cmであり、筒上端円周が上部枠から水平方向に最大
15cmの円錐台筒状又は逆円錐台筒状の上部風向板と、試
料回転枠の下部枠の下方にあって、幅が最大15cmで且つ
その内周と外周との間に下部枠の円周が存在する範囲内
に位置し、下部枠との間に間隙を設けてなる水平リング
状の下部風向板とを風向調節装置として備える。

【０００９】第２に上記耐候試験機に於いて、その試料
ホルダーを隙間なく試料回転枠に取付けたとき、上記第
１の上部風向板と同一の円錐台状又は逆円錐台状を形成
するように、又下部風向板と同一の水平リング状の下部
風向板を形成するように、試料ホルダーの上端及び下端
を構成した試料ホルダーを備える。

【００１０】第３に上記耐候試験機に於いて、風向調節
装置が前記試料ホルダーを隙間なく試料回転枠に取付け
たとき、鉛直方向の高さが最大 15cm 、筒上端円周が試
料ホルダー上端から水平方向に最大15cmの円錐台状又は
逆円錐台状をなすように上端に取付けた、下底がこのホ
ルダー上端の幅と一致する台形状の平板で構成された上
部風向板と、前記試料回転枠の下部枠の下方にあって、
幅が最大15cmで且つその内周と外周が下部枠の円周と一
致する範囲内に位置し、下部枠との間に間隙を設けてな
る水平リング状の下部風向板とから構成されている。

【００１１】

【作用】本発明においては、上記風向調節装置を備える
ことにより、耐候試験機の試験槽下方から送入された循
環空気は、その大部分が下部風向板に当って試料ホルダ
ーの裏面を通過して上方に流れる。少量の部分は試料枠
の内部に入るが試料ホルダーの近辺を流れずに光源の周
囲を流れて上方に行く。又、試料ホルダーの裏面を通過
した循環空気は、試験槽の上部にある空気吸込口から調
温調湿室に入り、再び所定に温湿度にされて試験槽に戻
る循環を行う。このため試料ホルダーの上方近辺の空気
は空気吸込口から吸引されるために整流状態になく、試
料ホルダー上段裏面に多くの空気が当ることになる。上
部風向板はこの流れをさらに上方に導き、試料ホルダー
上段裏面に当る空気を少なくするものである。従って、
循環空気は下部風向板及び上部風向板によって、試料ホ
ルダー近辺で整流されることになり、試料温度を一定に
維持できることになる。

【００１２】

【実施例】次に、図面を参照して本発明を実施例により
説明する。実施例１ 図１に実施例１の耐候試験機１を示す。図１に於いて、
光源２として垂直に保持された２灯のキセノンランプ
が、試験槽３の中心を通る垂直軸上に１灯ずつ上下に並
べて配置してあり、試料を保持した試料ホルダー４を取
付ける試料回転枠が独立して上部試料回転枠5aおよび下
部試料回転枠5bとしてそれぞれの光源を中心（前記垂直
軸を中心）として回転可能に設けてある。試験槽３内に
調温調湿した空気を循環させてこの槽内の温湿度を制御
するための、ブロワー６、ヒーター７、冷却器８、加湿
器９などよりなる調温調湿室10を試験槽３に隣接して設
けてある。さらに、図示しないが試料表面が受ける放射
照度は常に一定になるように制御されている。又試料回
転枠は、試験槽の上方に配置したものを上部試料回転枠
5a、下方に配したものを下部試料回転枠5bとして配置し
てあり、図２に示す上部枠12を上部枠支え23により、ま
た下部枠14を下部枠支え24により支持している。

【００１３】上記耐候試験機では図２に示すように、上
部風向板11は、上部が絞り込まれた筒状 (円錐台筒状)
で、高さは上部枠12の上端から筒上端まで鉛直線上に５
cm、筒上端の絞り込みは上部枠12上端から水平に４cmと
したもので、その下部周囲を上部枠12上端に固定したも
のである。また下部風向板13は、幅４cmのリング状の平
板の内周を下部枠の円周と一致させて、下部枠14の下方
に一定幅の間隙を設けて水平に配置してあり、複数の支
柱15を介して下部枠14へ固定したものである。この上部
風向板11及び下部風向板13を、上下に独立して配置した
試料回転枠5a, 5bそれぞれの上部枠12及び下部枠14それ
ぞれに取付けて一体として構成して風向調節装置とした
ものである。

【００１４】このように構成したことにより、試験槽３
下部から送入された循環空気は次のような流れを行う。 （イ）循環空気の大部分は図１に示すように風向板16に
よって試験槽３の槽壁に向かうように上昇する。 （ロ）（イ）の空気の内の多くが下部試料回転枠5bの下
部風向板13に当り、試料ホルダー17の裏面を通り上昇す
る。 （ハ）少量は下部風向板13と風向板16の間からランプ方
向に上昇する。 （ニ）下部試料回転枠5bの上方の空気は、上部試料回転
枠5aの下部風向板13に当り、試料ホルダー17の裏面を通
り上昇する。 （ホ）下部試料回転枠5bの上方の空気は、上部風向板11
と上部試料回転枠5aの間から少量がランプ方向に上昇す
る。 （ヘ）上部試料回転枠5aの上方近辺の空気は、この上部
風向板11上方から空気吸込口18に吸い込まれる。 このような循環空気の流れによって、試料ホルダー17の
下段及び上段部分に空気が多く当ることが解消されてい
る。

【００１５】実施例２ 図４に実施例２を示す。この耐候試験機では実施例１に
示す試験機に次の実施例３に示す３段式試料ホルダーを
組合わせたもので、実施例１の試料回転枠に実施例１と
同様な下部風向板13を同様に固定し、又、試料ホルダー
の上部に実施例３の試料ホルダーの上部と同様な台形状
の平板20を固定したものである。従って台形状の平板は
上記実施例１と同様にした試料回転枠に実施例３と同様
にした試料ホルダーを、隙間なく取付けた場合上記風向
板として機能し、下部風向板とで風向調節装置を構成す
る。

【００１６】実施例３ 本例の耐候試験装置は図３に示す試料ホルダーを用いた
ものである。試料ホルダーは変形コの字形状の３段式試
料ホルダーで、この上端部及び下端部を工夫したもので
あり、各試料ホルダー４は試料19を保持し、上部枠12お
よび下部枠14に取付けられている。この３段式試料ホル
ダーを上記上部枠と下部枠を介して前記実施例１の試料
回転枠に隙間なく取付けたことき、この上部が前記上部
風向板と同一になるように台形状の平板20を固定し、さ
らに下端部にこの下部が前記下部風向板と同一になるよ
うに、２本の支柱21を介して一定幅の間隙を設けて水平
に平板22を固定して構成したものである。尚、上記実施
例１に於いて、上部風向板を例えば上部が広がった筒状
（逆円錐台筒状）にし、下部風向板の外周を下部枠の円
周に一致させて固定するか又は下部風向板の幅内で下部
枠に固定してもよい。

【００１７】また、実施例２及び実施例３に於ける循環
空気の流れも実施例１と同じ流れとなる。次に、実施例
１の装置を用いて実験しその結果を、本発明を用いない
場合（従来技術）と比較して表１に示す。この表は、上
段及び下段試料回転枠に取付けた３段式試料ホルダーの
上、中、下段それぞれに試料を保持し、この表面の温度
を測定した結果である。又、試験槽の温度制御は、下段
試料回転枠に取付けた３段式試料ホルダーの上段に取付
けたブラックパネル温度計の温度を63℃になるよう循環
空気の温度をコントロールしたものである。

【００１８】

【表１】 この表から明らかなように、本発明の装置を用いたもの
では上、中、下の試料表面温度の差が最大で 4.1℃、最
小で 0.2℃、同様に従来技術では最大14℃、最小でも
4.6℃であった。又、実施例２および３の装置を用いた
実験結果でもほぼ表１と同一の好結果を得られた。尚、
実施例１〜３に於いて、上部風向板の高さを15cm、水平
方向の距離を15cmより大きくし、且つ下部風向板の幅を
15cmより大きくした場合には、上記実験結果のように好
結果は得られず、従来技術の結果とほぼ同程度であっ
た。

【００１９】

【発明の効果】上記の実験結果から明らかなように、本
発明の耐候試験機では上述の風向調節装置及びかかる風
向調節装置を備えた試料ホルダーを用いることで、試料
ホルダーに保持する試料の取付け位置による温度のバラ
ツキが少なくなるため、耐候性の良い材料、製品を長時
間試験しても、その試験結果にバラツキが少なくなり、
正確な信頼性のある試験ができるようになった。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例に用いた耐候試験機の側面概略構成図で
ある。

【図２】実施例１の風向調節装置の構成図である。

【図３】実施例３の試料ホルダーの構成図である。

【図４】実施例２の風向調節装置の構成図である。

【図５】従来の耐候試験機で、試験槽内に光源を２灯配
置した装置の構成図である。

【図６】従来の耐候試験機で、試験槽内に光源を１灯配
置した装置の構成図である。

【図７】従来の耐候試験機の回転試料枠部分の説明図で
ある。

【符号の説明】

１ 耐候試験機 ２ 光源 ３ 試験槽 ４ 試料ホルダー ５ 試料回転枠 5a 上部試料回転枠 5b 下部試料回転枠 ６ ブロワー ７ ヒーター ８ 冷却器 ９ 加湿器 10 調温調湿室 11 上部風向板 12 上部枠 13 下部風向板 14 下部枠 15 支柱 16 風向板 17 試料ホルダー 18 空気吸込口 19 試料 20 台形状の平板 21 支柱 22 平板 23 上部枠支え 24 下部枠支え

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源を中心に回転し、試料を保持した試
   料ホルダーを取付けるための枠を上下に持つ試料回転枠
   を有し、試験槽内の空気温度又は空気流量(風量) によ
   って試料温度を制御する耐候試験機において、 試料面上を流れる空気の流れを一定にし、試料温度を均
   一にするために、 (イ) 前記試料回転枠の上部枠に取付けた鉛直方向の高
   さが最大15cm、筒上端円周が上部枠から水平方向に最大
   15cmの円錐台筒状又は逆円錐台筒状の上部風向板と、 (ロ) 前記試料回転枠の下部枠の下方にあって、幅が最
   大15cmで且つその内周と外周との間に下部枠の円周が存
   在する範囲内に位置し、下部枠との間に間隙を設けてな
   る水平リング状の下部風向板とを風向調節装置として備
   えたことを特徴とする耐候試験機。
2. 【請求項２】 風向調節装置が、 (イ) 前記試料ホルダーを隙間なく試料回転枠に取付け
   たとき、鉛直方向の高さが最大15cm、筒上端円周が試料
   ホルダー上端から水平方向に最大15cmの円錐台状又は逆
   円錐台状をなすように上端に取付けた、下底がこのホル
   ダー上端の幅と一致する台形状の平板で構成された上部
   風向板と、 (ロ) 前記試料回転枠の下部枠の下方にあって、幅が最
   大15cmで且つその内周と外周が下部枠の円周と一致する
   範囲内に位置し、下部枠との間に間隙を設けてなる水平
   リング状の下部風向板とから構成されたことを特徴とす
   る請求項１記載の耐候試験機。
3. 【請求項３】 光源を中心に回転し、試料を保持した試
   料ホルダーを取付けるための枠を上下に持つ試料回転枠
   を有し、試験槽内の空気温度又は空気流量(風量) によ
   って試料温度を制御する耐候試験機に用いる試料ホルダ
   ーにおいて、 (イ) 前記試料ホルダーを隙間なく試料回転枠に取付け
   たとき、鉛直方向の高さが最大15cm、筒上端円周が試料
   ホルダー上端から水平方向に最大15cmの円錐台状又は逆
   円錐台状をなす上部風向板を形成するように、前記各試
   料ホルダーの上端部に取付けた、下底がこのホルダー上
   端の幅と一致する台形状の平板と、 (ロ)前記ホルダー
   を隙間なく試料回転枠に取付けたとき、幅最大 15cm で
   且つその内周と外周が下部枠の円周と一致する範囲内に
   位置し、下部枠との間に間隙を設けてなる水平リング状
   の下部風向板を形成するように、前記各試料ホルダーの
   下端部に取付けた平板とから構成され、試料面上を流れ
   る空気の流れを一定にし、試料の温度を均一にする風向
   調節装置を有することを特徴とする耐候試験機に用いる
   試料ホルダー。