JPH0739988B2 - 赤外線照射恒温槽 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】自動車の内装材などに用いる各種
材料、製品、特にプラスチック成型品などに赤外線を照
射して、その変退色、変形などの劣化状態を再現し、促
進試験する恒温槽に関する。

【０００２】

【従来の技術】密閉されて炎天下に置かれた自動車内の
雰囲気温度は非常に高温になり（８０℃以上になること
もある）、また太陽光に直接照射される部分は蓄熱作用
によりさらに高温になる（１４０℃以上になることもあ
る）。一般に赤外線照射恒温槽はこうした実際の自動車
内の環境を再現することを第一の目的とした装置で、例
えばインスツルメントパネルなど自動車の内装成型部品
が、密閉された車内で窓越しの太陽光の照射熱によって
生じる変退色、焼け、変形などの様々な熱劣化を再現し
かつ促進試験するものである。

【０００３】自動車規格ＪＡＳＯ Ｍ３１２ー７５「プ
ラスチック成形部品の試験方法」には、耐温度性試験
で、自動車に取付けてある成形部品などが直接日光を受
けて高温になる場合の試験を行う１方法として、赤外線
ランプを成形部品などに照射する試験方法が記載されて
いる。

【０００４】図７はこの規格に記載の装置の観念図で、
一定の温度条件下で試料に赤外線を照射するために、既
設の恒温恒室槽２４内に、複数の赤外線ランプ５を取付
けたフレーム２５を入れ、この所定の位置に試験品（試
料）１１´を置いてこれに赤外線を照射しようとするも
のである。また試験品（試料）１１´を置く試験品置台
（架台）１０´はフレーム２５に取外し自在に固定した
もので、高さを可変できるようになっている。さらにフ
レーム２５の下端にはキャスター２６を取付けて、恒温
恒室槽２４からの出入れを容易にしてある。

【０００５】図３は図７を基にして赤外線照射専用に作
られた、従来の赤外線照射恒温槽２３の１例の概略構成
図である。図において、試験槽３の天井部分に同一定格
の電球形の赤外線ランプ５を複数個取り付けてある。赤
外線ランプ５は背面を放物面としてアルミニウムなどを
蒸着して照射効率を向上させた、定格２５０Ｗ〜１ｋＷ
のものが一般に用いられている。試料１１は試験槽３の
床に固定した架台１０上に水平に配してある。また、試
験槽３内の温度を調節するための冷却装置として、冷却
器２０、ファン９などよりなる冷却室１９が試験槽３の
一側面に接続して設けてあり、冷却風を冷却風出口２１
より試験槽３内に送入し、冷却風戻口２２から冷却室１
９に戻るように構成してある。試験槽３内の温度を測定
する温度計１２は赤外線ランプの光が直接照射されない
ように遮光板１３が設けてある。また試料１１の温度を
制御するためには、耐光試験機で一般に用いられている
のと同様なブラックパネル温度計１４（以下ＢＰＴ１４
と言う）を用いている。

【０００６】図４は図３における赤外線ランプ５、ＢＰ
Ｔ１４及び試料１１の配置を示す１例の平面図である。
図において、赤外線ランプ５は試験槽３の天井部平面を
４等分したＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄのブロックにそれぞれ同一個
数を同じ配列で取り付けてある。ＢＰＴ１４はこの各ブ
ロックの中心に対応する位置で、床面から試料１１とほ
ぼ同一の高さ（図５参照）にそれぞれ１個ずつ設けてあ
る。また、試料１１は床面から所定の距離を開けて試験
槽３のほぼ中央に配してある。

【０００７】図５はＢＰＴ１４及び試料１１の位置関係
を示す１例の要部断面図である。図において、試料１１
は架台上１０に水平に配してあり、ＢＰＴ１４は試料１
１の上下方向の中心線を通る水平面上で、前記各ブロッ
クの中心に対応する位置に、表面を赤外線ランプ５に向
けて水平に配してある。

【０００８】図示しないが、試験槽内温度を設定温度に
制御するために、試験槽３内の温度計１２は試験槽温度
設定調節器に連絡し、この調節器によって前記冷却室１
９の冷却器２０、ファン９などを制御するようになって
いる。また、ＢＰＴ１４の設定温度を維持するために、
ＢＰＴ１４はＢＰＴ温度設定調節器に連絡し、この調節
器によって赤外線ランプ５の照度を制御するようになっ
ている。

【０００９】さて、この様な赤外線照射恒温槽の主な作
用を説明する。

【００１０】一般に試験は自動車内の環境を再現するた
めに、試験槽温度設定調節器に車内の雰囲気温度を代表
する試験槽温度（例えば８０℃）を設定し、ＢＰＴ温度
設定調節器に蓄熱された試料温度を代表するＢＰＴ温度
（例えば１２０℃）を設定する。

【００１１】ＢＰＴ温度は赤外線ランプの照射を受け上
昇し、設定温度を越えるとＢＰＴ温度設定調節器の指示
によって赤外線ランプ５の照度が下げられる。この動作
を赤外線ランプ５を取付けた各ブロックごとに行い、試
料１１は均一な輻射熱を受ける。一方、試験槽温度は赤
外線ランプ５自体の放熱や試験槽壁などに当たった照射
光の輻射熱によって設定温度に上昇し、設定温度を越え
ると試験槽温度設定調節器の信号によって冷却室１９の
冷却器２０、ファン９などを作動させて、冷却風を試験
槽３内に循環させて設定温度まで下げる。この動作を繰
返し行い試験槽３内を設定温度に維持するものである。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】上記のような従来の赤
外線照射恒温槽には、次のような問題点があった。

【００１３】密閉された自動車内は、僅かに生じる自然
対流（風速０．０５〜０．１ｍ／ｓｅｃ）のみでほぼ無
風状態であるが、この赤外線照射恒温槽では試験槽内を
設定温度に維持するために冷却風を循環させるため、試
験槽内は自然対流だけでなく、制御温度により異なるが
約１．５ｍ〜３ｍ／ｓｅｃの風速の循環風が生じてい
る。このため、ＢＰＴ表面もこの風に当たることになり
無風状態でのＢＰＴ温度より低くなり赤外線ランプの照
度を無風状態より上げることになる。従ってＢＰＴが設
定温度を維持していても、実際は試料が赤外線ランプか
ら受ける輻射熱の量は無風状態より多いことになる。こ
のため密閉された自動車内で記録したＢＰＴ温度で試験
しても実際の条件と異なることになり、密閉されて炎天
下に置かれた自動車内の条件を正確に再現することはで
きなかった。

【００１４】また、一般に試験の対象試料がインスツル
メントパネルなどの立体的な成型物であるため、試料が
置かれている条件を再現するには、一平面上のＢＰＴ温
度だけでなく立体的な範囲でＢＰＴ温度が均一であるこ
とが必要である。しかしながら、試験槽は一般の恒温槽
と同じく冷却風の循環で比較的容易に制御できるが、立
体的に置いたＢＰＴ温度は表１に示す様に均一にするこ
とができなかった。

【００１５】

【表１】 表１の各温度は、図６に示す位置に置いたＢＰＴを測定
したときの温度で、試験槽温度を８０℃、Ａ１〜Ａ４位
置のＢＰＴ温度をそれぞれ１２０℃に設定し、試験槽内
温度が安定してから測定を開始し、１０分ごとに１０回
測定した平均である。

【００１６】なお図６は、図４及び図５で示すＢＰＴを
配する平面と平行で上下方向に１５ｃｍ離れた平面上の
Ｂ１、Ｂ２位置及びＣ１、Ｃ２位置にそれぞれＢＰＴを
配置したことを示すものである。

【００１７】また、赤外線ランプは各々その光を集光し
て照射効率を向上させるための放物面状の反射板がある
ため、集光による照射むらがないようにその個数、配列
を考慮しても、相互の光干渉のため部分的に「焼け」な
どの照射むらが生じ、試験結果に重大な影響を及ぼすこ
とがあった。

【００１８】さらに、試験槽内に赤外線ランプがあるた
め、冷却風でこのランプの放熱も除去する必要が有り、
単純に試験槽内を冷却するよりも冷却器などの容量を大
きなものとする必要があった。

【００１９】このような多くの問題点を解決し、密閉さ
れて炎天下に置かれた自動車内の条件を忠実に再現する
赤外線照射恒温槽を提供することが、本発明が解決しよ
うとする課題である。

【００２０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、試験槽の上部空間を金属製網を載置したガラスフィ
ルタで仕切ってなるランプ室と、ランプ室に複数本水平
に配列した直管状の赤外線ランプと、ランプ室天井部に
設けた赤外線ランプの照射光を反射するための平板反射
板と、外気を強制的に導入してランプ室内を冷却する送
風冷却装置と、試験槽の側面を覆って二重槽とする外槽
と、外槽と試験槽とでなす空間と試験槽壁を外気で冷却
するために、外槽壁下部に設けた複数の外気導入口と外
気導入口それぞれに取付けた外気導入装置および外槽壁
上部に設けた複数の排気口とから構成する赤外線照射恒
温槽を手段とした。

【００２１】

【作用】このような手段を採ったことにより、ランプ室
から赤外線ランプの放熱およびガラスフィルタの蓄熱を
除去しかつ試験槽壁を介して間接的に試験槽内を冷却し
て試験槽内温度を調節し、試験槽内を自然対流のみの無
風状態として、試料に赤外線を照射し、自動車内の雰囲
気を忠実に再現することができる。

【００２２】

【実施例】以下図面に従って本発明の１実施例を説明す
る。

【００２３】図１及び図２は本発明の実施例の装置の構
成を示す図で、図１はその正面断面図、図２は図１のＡ
Ａ´断面図である。

【００２４】図において、直方体形状の箱体内部上方を
自動車の窓ガラスと同じ透過特性を持つガラスフィルタ
１で区分して、このフィルタ１の上方部分をランプ室
２、下方部分を試験槽３としてある。

【００２５】ランプ室２には、天井部にアルミニウム平
板の反射板４が固定され、直管状赤外線ランプ５が同一
水平面上に複数本一定の配列で反射板４直下に取付けて
あり、ガラスフィルタ１の上全面に、約２０ｍｍ升目の
ステンレス製の金網６を波状にして置いてある。またラ
ンプ室２の側面の一方には複数の外気導入口７があり、
このそれぞれに回転モーター（図示せず）に連結したフ
ァン９が設けてある。さらに他方の側面には複数の排気
口８が設けてある。

【００２６】試験槽３には、試料１１を載せる架台１０
が床に水平に固定してある。試験槽３内の温度を測定す
る温度計１２はランプ室２からの光を遮る遮光板１３の
下方にあり内壁に固定してある。また試料１１の温度を
制御するためのＢＰＴ１４は、図４と同じようにランプ
室２を４等分したブロックそれぞれの中心位置に対応
し、かつ図５と同じく試料１１の上下方向の中心線を通
る水平面上に図示しない支持具を介して取付けてある。

【００２７】試験槽３の３側面の周りに一定の間隔を設
けて外槽１５があり、この残り１側面には開口部があり
内扉１６で密閉されている。また内扉１６に対応する外
槽１５の開口部には外扉１７が取付けてあり、試験槽３
と外槽１５とが共に密閉されている。また内扉１６と外
扉１７とでなす空間と試験槽３と外槽１５とでなす空間
とには若干の間隙１８があり、この間隙１８を通じて相
互に空気が流通するようになっている。

【００２８】さらに外槽１５の壁面下部に回転モーター
（図示せず）に連結したファン９を設けた外気導入口７
´を複数カ所設けて、装置周囲の外気を試験槽３と外槽
１５とでなす空間に送ると共に試験槽３の壁面に衝突さ
せて、空間内及び試験槽３の壁面を冷却して、試験槽３
内を間接的に冷却している。また導入した外気は壁面上
部に複数カ所設けてある排気口８´から排出される。

【００２９】なお図示しないが、試験槽の温度計１２は
この温度と設定温度とを比較し、冷却室１９からの冷却
風の送入量を調節するための信号を出す試験槽温度設定
調節器に連絡している。同様にＢＰＴ１４はそれぞれこ
の温度と設定温度とを比較し、赤外線ランプ５の照度を
ブロックごとに調節する信号を出すＢＰＴ温度設定調節
器に連絡している。これら調節設定器は図示しない制御
盤に取付けてある。

【００３０】この様に構成した実施例の赤外線照射恒温
槽２３の作用を説明する。

【００３１】ランプ室２と試験槽３とを区分したことに
より、ランプ室２内で発生し試料照射に直接関係ない
熱、例えば赤外線ランプ５自体の発熱、赤外線ランプ５
に照射された反射板４及びガラスフィルタ１からの放熱
などを、外気を強制的に導入して排出することでランプ
室２内を冷却できるため、試験槽３内はランプ室２の熱
の影響を受けず照射による熱以外は発生しないことにな
る。また赤外線ランプ５を直管状としたため、強制的に
導入する外気の流れを妨げずに効果的な冷却ができるこ
とになる。さらに直管状の赤外線ランプ５と平板状の反
射板４により、従来の電球状ランプより光の照射長がは
るかに長くなりかつ集光することがなく、部分的に「焼
け」などの照射むらが生じず均一な照射ができる。

【００３２】また、ガラスフィルタ１上に設けた金網６
は、ガラスフィルタ１の熱を効果的に排出する放熱器的
役割と赤外線ランプ５の照射光の均整度を向上させるた
めの役割を果たすことになる。さらにガラスフィルタ１
を自動車の窓ガラスと同じ透過特性としたことで、試験
槽３内の照射光は自動車内に照射される太陽光により近
似することになる。

【００３３】試験槽３及び内扉１６を、間隔を開けて外
槽１５及び外扉１７で覆って二重構造としたため、この
間隔内を冷却することによって試験槽３内を間接的に冷
却して制御することができる。従って、試験槽３内の冷
却に、この槽内に直接冷却風を導入して循環させる必要
がないため、試験槽３内は自然対流以外の風を生じず、
従来の装置のように循環風によるＢＰＴ１４の変動がな
くなるものである。

【００３４】以上より、実施例の赤外線照射恒温槽２３
は密閉されて炎天下に置かれた自動車内の条件をより忠
実に再現できることになる。

【００３５】表２は前記の表１と同一条件で、この実施
例の赤外線照射恒温槽２３を用いて試験した結果であ
る。

【００３６】

【表２】

【００３７】

【発明の効果】上記の様に構成した本発明の赤外線照射
恒温槽は、試験槽が自然対流だけの状態でもこの温度を
自由に制御できるため、炎天下に置かれた自動車内の条
件をより忠実に再現できることになる。また、表２に示
すように、試験時に試料温度を代表するＢＰＴ温度を立
体的な範囲で均一とすることができるため、成型品など
をそのまま試験できる。

【００３８】また、外槽と試験槽とでなす空間を外気で
冷却するため、高価かつ複雑な冷却装置を必要としない
ため、安価に製作でき経済的であると共に簡単な構造の
ため故障の発生も少なく、信頼性のある装置となるもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の装置の構成を示す正面断面
図。

【図２】本発明の実施例の装置の構成を示す図で図１の
ＡＡ´断面図。

【図３】従来より用いられている赤外線照射恒温槽の１
例の概略構成図。

【図４】赤外線ランプ、ＢＰＴ及び試料の配置を示す一
例の平面図。

【図５】ＢＰＴ及び試料の位置関係を示す１例の要部断
面図。

【図６】図４及び図５で示すＢＰＴを配する平面と平行
で上下方向に１５ｃｍ離れた平面上にＢＰＴを配置した
図。

【図７】自動車規格ＪＡＳＯ Ｍ３１２ー７５に記載の
赤外線照射装置の観念図。

【符号の説明】

１ ガラスフィルタ ２ ランプ室 ３ 試験槽 ４ 反射板 ５ 赤外線ランプ ６ 金網 ７ 外気導入口 ７´ 外気導入口 ８ 排気口 ８´ 排気口 ９ ファン １０ 架台 １０´ 試験品置台 １１ 試料 １１´ 試験品 １２ 温度計 １３ 遮光板 １４ ブラックパネル温度計（ＢＰＴ） １５ 外槽 １６ 内扉 １７ 外扉 １８ 間隙 １９ 冷却室 ２０ 冷却器 ２１ 冷却風出口 ２２ 冷却風戻り口 ２３ 赤外線照射恒温槽 ２４ 恒温恒湿槽 ２５ フレーム ２６ キャスター

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炎天下に密閉された自動車内の雰囲気を
   再現するために、試料を一定温度の雰囲気中に置き、こ
   の表面に赤外線を照射して試料の劣化を促進試験する装
   置において、試験槽の上部空間を金属製網を載置した
   ガラスフィルタで仕切ってなるランプ室と、ランプ室
   に複数本水平に配列した直管状の赤外線ランプと、ラ
   ンプ室天井部に設けた赤外線ランプの照射光を反射する
   ための平板反射板と、外気を強制的に導入してランプ
   室内を冷却する送風冷却装置と、試験槽の側面を覆っ
   て二重槽とする外槽と、外槽と試験槽とでなす空間と
   試験槽壁を外気で冷却するために、外槽壁下部に設けた
   複数の外気導入口と外気導入口それぞれに取付けた外気
   導入装置および外槽壁上部に設けた複数の排気口とから
   構成され、ランプ室から赤外線ランプの放熱およびガラ
   スフィルタの蓄熱を除去しかつ試験槽壁を介して間接的
   に試験槽内を冷却して試験槽内温度を調節し、試験槽内
   を自然対流のみの無風状態として、試料に赤外線を均一
   に照射し、自動車内の雰囲気を再現することを特徴とす
   る赤外線照射恒温槽。