JPH08210967A - 促進耐候光試験機 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 促進耐候光試験において、試験温度、試料温
度の変化による変退色、試験中の試料の変化等が誤差が
なく、正確に測定・判定できると共にそれらのデータ
が、試験を実行している装置から離れた場所でも視認で
きる促進耐候光試験機を提供すること。 【構成】 促進耐候光試験機において、光源に正対して
配置し、所定波長域のエネルギーに応じた出力を出す光
電素子と、光源に正対し試料面と同位置に配置した試験
温度を計測するためのブラックパネル温度計と、試験中
の試料の計時変化を測定するための第１の試料挙動測定
素子として、試料表面に貼付又は試料内部に挿入して試
料の温度を測定する試料温度測定素子と、前記ブラック
パネル温度計及び各素子の出力を電送するためのデータ
送信手段及び送信データを受信するデータ受信手段と、
データ受信手段で受信したデータを演算処理すると共に
演算処理して求めた処理データを該受信手段外に出力す
る出力機能を有する演算部とを有する促進耐候光試験
機。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、促進耐候光試験にお
いて、試験温度、試料温度の変化による変退色、試験中
の試料の変化等が誤差がなく、正確に測定・判定できる
と共にそれらのデータが、試験を実行している装置から
離れた場所でも視認できる促進耐候光試験機に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】促進耐候光試験機において、光源を中心
に回転するように配置した試料が受ける光エネルギーや
試験温度等を測定するには、従来より、試料面と同位置
に配した光エネルギーを測定するための光電素子やブラ
ックパネル温度計等の出力信号をスリップリングを介し
て測定する方法が採られている。また、光エネルギーの
測定に関しては、光源から一定距離離れた位置に設けた
ライトガイドを通じて光電素子に光源の光を導く方法も
採られている。

【０００３】図７は、耐候光試験機の概略図で、試験槽
１内の中央に耐候光試験の光源としてキセノンアークラ
ンプ２が吊下して設けられており、この光源２を中心に
回転するように回転枠３が設けられ、試料４はその表面
（試験面）が光源と正対するように試料ホルダー５を介
して回転枠に複数個取付けられている。また、光電素子
６及び試験温度を計測するためのブラックパネル温度計
７が回転枠３の試料面と略同位置に取付けられている。
これらからの出力信号（アナログ出力）は、例えば回転
枠３を構成するパイプ、回転枠を回転するための回転軸
９（回転機構は図示せず）等を中空状とし、それらの空
間を通して配線した信号線８を経て回転軸に固定したス
リップリング１０（摺動接点）を介して、これら出力信
号を増幅する増幅器、Ａ／Ｄ変換部を含む演算処理部１
１で所定のデータに処理される。さらに、演算処理部１
１は、この処理データを表示するための表示器１２、光
電素子が受ける光エネルギーが常に一定となるように光
源の出力を調節するための光源出力調節回路１３、ブラ
ックパネル温度計７の温度が常に一定になるように試験
槽１内の温度を調節するための試験槽温度調節回路１４
に連絡している。この試験槽温度調節回路１４は図示し
ないヒーター、外気取入れ口の開閉、冷凍機等を制御し
て、ブラックパネル温度が常に一定になるように制御す
るものである。

【０００４】図８は、光源の光エネルギーを測定するた
めに、光源から一定距離離れた位置に光源の光を導入す
るためのライトガイド６ａを配し、これを介して試験槽
外に配置した光電素子に光源の光を導くもので、光電素
子からの出力信号は図７の場合と同様に演算処理部に入
力され、必要に応じて表示器や光源出力調節回路に連絡
するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】光電素子やブラックパ
ネル温度計等を試料面と同様に光源の周囲を回転させな
がら測定を行う従来の試験装置においては、光電素子や
ブラックパネル温度計からの微弱な出力信号はスリップ
リングを介して演算部に送られるが、このスリップリン
グの接触抵抗は一般に０．３Ωあるため、例えば１０ｍ
Ａの電流を流した場合には、３ｍＶの誤差が最初から生
じていることになる。さらに、スリップリングは使用に
伴い摩耗するため、この接触抵抗も増大することにな
り、正確に１０ｍＡを供給しても３ｍＶから３０ｍＶ程
度の誤差が生じ試験の信頼性に大きな影響を及ぼしてい
た。

【０００６】このため、光電素子やブラックパネル温度
計からスリップリングを介して微弱な出力信号を取り出
す方法では、スリップリングの接触抵抗の変化によって
演算処理部に送られる出力信号に誤差が生じ易く、常に
安定して正確な測定値を得ることは不可能であった。従
って、正確な測定値を求めるため、光源の光エネルギー
は試験中において別個の放射照度計等の測定手段により
頻繁に測定され、その測定値に基づいて演算処理された
データを補正することが必要であった。同様に、ブラッ
クパネル温度も他のブラックパネル温度計を用いて測定
し、それに基づいてデータを補正することが必要であっ
た。そのため、特に長時間連続して試験を行う場合に
は、測定データの補正に多くの手間を要していた。ま
た、スリップリングの容量にも限界があるため、数多く
の出力信号を同時に取り出すことは不可能であった。

【０００７】また、ライトガイドを用いて光源の光エネ
ルギーを測定する方法では、測定場所が回転枠に取付け
た試料面と異なるため、測定値が試料面と同一になるよ
うに補正することが必要となるとともに、光源の周壁や
光源を取り囲むフィルタ等に部分的な汚れが生じた場合
には、ライトガイドから取り入れる光源の光に誤差が発
生することがある。また、ブラックパネル温度計の出力
信号も、上記と同様にスリップリングを介して計測する
ことが必要となる。

【０００８】従って、上記の従来例と同様に、別個の放
射照度計等を用いて頻繁に試験中の光エネルギーを測定
し、ライトガイドを介して得られた測定データを補正す
ることが必要となり、長時間試験を行う場合には、これ
らのデータの補正に多くの手間を要していた。さらに、
回転枠に取付けた試料の試験中の挙動を監視すると共
に、試験時間に応じた挙動変化を測定するためには、上
記のようにスリップリングを介して測定を行う必要があ
る。しかし、上記と同様に、この測定はスリップリング
の摩耗により接触抵抗が変化するため正確なデータの採
取は困難であり、そのため従来こうした促進耐候光試験
機において、試験中の試料の挙動変化、例えば試料の温
度を直接測定しその変化による試料の変退色等を判定し
ようとすることは行われていなかった。

【０００９】また、試料の変退色は、耐候光試験機の光
源別、または機差により、同一時間、同一エネルギーを
照射しても色差は同一にならない。例えば、ブルースケ
ール４級（ＪＩＳ Ｌ ０８４１−１９９２）の標準退
色は、紫外線フェードメーターを用いた場合１９時間か
ら２２時間を要する。即ち、正確な標準退色時間を知る
ためには、１９時間照射後短時間毎に試験を中断し、ブ
ルースケールを取り出して標準退色に達したかどうかを
判定する以外に適当な方法がなかった。

【００１０】そこで、より正確にかつ長時間連続的に光
源の光エネルギーやブラックパネル温度計の温度が測定
でき、例えばブルースケール等の試料の変退色をその温
度変化を測定することにより判定でき、さらに試験中の
試料の試験時間に伴う挙動変化が測定できる促進耐候光
試験機が求められていた。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、この発明は、促進耐候光試験機において、光源に正
対して配置し、所定波長域のエネルギーに応じた出力を
出す光電素子と、光源に正対し試料面と同位置に配置し
た試験温度を計測するためのブラックパネル温度計と、
試験中の試料の径時変化を測定するための第１の試料挙
動測定素子として、試料表面に貼付又は試料内部に挿入
して試料の温度を測定する試料温度測定素子と、前記ブ
ラックパネル温度計及び各素子の出力を電送するための
データ送信手段及び送信データを受信するデータ受信手
段と、データ受信手段で受信したデータを演算処理する
と共に演算処理して求めた処理データを該受信手段外に
出力する出力機能を有する演算部とを有することを特徴
とするものである。

【００１２】また、様々な試料挙動測定素子、即ち、試
験中の試料の応力変化を測定するための歪み計や試験中
の試料表面の色を測定するための測色素子を設けたもの
である。さらに、前記演算部で求めた各素子の処理デー
タを表示するために、各素子に対応し、前記演算部と連
絡して表示器を設けた促進耐候光試験機や、該処理デー
タを用い、光源の出力を調節する光源出力調節回路と、
前記演算部で求めた前記ブラックパネル温度計の出力を
用いた試験槽内の温度を調節する試験槽温度調節回路と
を、それぞれ前記演算部に連絡する構成としたものであ
る。

【００１３】

【作用】この発明は、促進耐候光試験機において、上記
の手段を採用したとにより、前記ブラックパネル温度計
及び各素子の出力を演算部に導く方法として、これら測
定部からの出力をデータ送信手段及びデータ受信手段を
介して行うことにより、微弱な出力であってもスリップ
リングを用いた場合のように接触抵抗等による誤差を生
じることがない。また、出力信号数に対応し、即ちブラ
ックパネル温度計や各素子ごとに、データ送信手段及び
受信手段を設けることによって出力信号の数に制限を設
ける必要もない。

【００１４】また、各種の試料挙動測定素子を試料に取
り付けることによって、試験中の試料の変化を同時に測
定することができる。

【００１５】

【実施例】

（第１実施例）図１は、この発明の第１の実施例の促進
耐候光試験機の概略図であり、図２は試料の一つのブル
ースケールの温度を直接測定するために、温度測定素子
として熱電対を取付けた図である。

【００１６】図１において、試験槽１内の中央には、従
来例と同様に耐候光試験の光源であるキセノンアークラ
ンプ２が吊下して設けられており、この光源２を中心に
回転する回転枠３には、試料ホルダー５がその表面（試
験面）が光源と正対するように回転枠の全周にわたって
取付けられている。この試料ホルダー５の試料面と同位
置には、光電素子６及び試験温度を計測するためのブラ
ックパネル温度計７が、また、試料の一つとして熱電対
１６を取付けたブルースケール１５が取付けられてい
る。

【００１７】さて、ブルースケールは耐光堅ろう度の等
級を示すもので、光に対する染色堅ろう度が最も低い１
級から最も高い８級までの青色標準染布をそれぞれ細長
く裁断して台紙１７上に並べて貼付したものである。そ
の一般的な試験方法は、各試料４とブルースケール１５
に同時に光照射を行って、試験前後の試料４の変退色の
大きさとブルースケール１５の各級の試験前後の変退色
の大きさとを比較し、同じ変退色を示すブルースケール
１５の等級によって試料４の耐光堅ろう度を表示するも
のである。また、ブルースケール４級がグレースケール
の４号退色に一致した時をブルースケールの標準退色と
している。図２において、その４級ブルースケールと台
紙１７との間に温度測定素子として熱電対１６が挿入さ
れいてる。光電素子６には波長選択フィルタ（本実施例
では３００ｎｍ〜４００ｎｍの波長域）が取付けられて
おり、この波長域の光エネルギー強度に応じた出力を出
すように構成され、光電素子６を収納する密閉状のケー
スの前面には太陽電池１８が取付けられ、後述のデータ
送信手段及びデータ受信手段の作動電源として作動して
いる。

【００１８】ブラックパネル温度計７、光電素子６及び
熱電対１６の出力は、それぞれの信号線８を介して試験
槽外に設けられたデータ送信手段１９にそれぞれ対応し
たデータを送信する。データ送信手段１９は、出力信号
（アナログ出力）を増幅する増幅器、増幅した出力信号
をデジタル変換するＡ／Ｄ変換器及びデジタル化された
出力信号をパルス信号に変換するパルス変換器（詳細図
示せず）を内蔵する変換部２２、パルス出力に応じて赤
外ＬＥＤを発光させる送信部２３から構成されている。
データ受信手段２８は前記赤外ＬＥＤの光を受光する受
光器２９、そのパルスをデジタル信号に変換する変換器
３０から構成されている。

【００１９】図３は、本実施例におけるデータ送信手段
１９及びデータ受信手段２８を示すもので、データ送信
手段は変換部と送信部から構成され、上記増幅器、Ａ／
Ｄ変換器及びパルス変換器（図示せず）を内蔵する変換
部２２は小ボックス内に収納し回転軸９に固定してあ
る。回転枠３を構成するパイプ、回転枠３を回転するた
めの回転軸９（回転軸の回転機構は図示せず）等は中空
の管体であって、ブラックパネル温度計７、光電素子６
及び熱電対１６の信号線８はそれらの空間を通して配線
され、回転軸９の小孔２０から管外にそれぞれ取出し、
変換部２２に接続されている。変換された信号はそれぞ
れ変換部２２から取出し回転軸９の小孔２１から回転軸
空間を経て送信部２３に送信される。送信部２３には、
回転軸９を貫通して固定されている３個の鍔付き小筒２
４，２５，２６が設けられており、各鍔付き小筒２４，
２５，２６の周囲の同一平面上には、赤外ＬＥＤ２７が
１２０°間隔でそれぞれ３個設けられている。本実施例
では、送信部２３の鍔付き小筒２４はブラックパネル温
度計、鍔付き小筒２５は光電素子、鍔付き小筒２６は熱
電対からの信号に対応するようになっている。また、デ
ータ受信手段２８は各鍔付き小筒２４，２５，２６の赤
外ＬＥＤ２７のパルス光が受光可能な位置に配した受光
器２９と、パルス光をデジタル信号に変換する変換器３
０を有しており、データ送信手段１９とデータ受信手段
２８は外光の入り難いボックス３１内に収納されてい
る。また、ボックス３１内には各鍔付き小筒２４，２
５，２６のＬＥＤ光が干渉しないように仕切板３２が設
けられている。さて、データ受信手段２８のデータはそ
れぞれ演算処理部１１に送られ、演算処理され、光電素
子の出力からは所定の光エネルギー値が、ブラックパネ
ル温度計及びブルースケールに設けた熱電対の出力から
は温度が求められることになる。

【００２０】また、演算処理部１１は従来の装置と同様
に演算処理して求めたデータを外部に出力するための機
能を有している。例えば、光電素子の出力から求めた光
エネルギー、ブラックパネル温度計の出力から求めた温
度及びブルースケールに設けた熱電対の出力から求めた
温度を表示するための表示器１２が備えられている。さ
らに、光電素子が受ける光源のエネルギーが常に一定と
なるように光源の出力を調節するための光源出力調節回
路１３、ブラックパネル温度計の温度が常に一定になる
ように試験槽内の温度を調節するための試験槽温度調節
回路１４が設けられている。この試験槽温度調節回路１
４は図示しないヒーター、外気取入れ口の開閉、冷凍機
等を制御して、ブラックパネル温度が常に一定になるよ
うに制御するようになっている。さらに、詳細に図示し
ていないが、ブルースケールに設けた熱電対の温度（或
いは出力）を設定でき、設定値になったときこの装置を
停止する所定温度到達時電源遮断スイッチが設けられて
いる。

【００２１】（実験例）図４は、上記促進耐候光試験機
でブルースケール４級が標準退色したときの、ブルース
ケール４級の表面温度を示すもので、横軸は試験時間及
び紫外部放射露光量を示し、右軸は色差を示すものであ
る。試験は第１にブラックパネル温度が６３℃を維持す
るように十分調節された試験槽内に、図２に示すように
４級部分に熱電対１６を取付けたブルースケール１５を
取付け、その表面温度とその時の熱電対の出力を測定し
た。表面温度は試験開始時は４２℃、その時の熱電対の
出力は１．６５８ｍＶ、標準退色した１９時間後が３５
℃、その時の熱電対の出力は１．４０７ｍＶであった。
また、このとき試験開始前に測定した４級部分との色差
（ΔＥ＊ａｂ）は５であった。

【００２２】次に、所定温度到達時電源遮断スイッチに
熱電対の出力を１．４０７ｍＶに設定し、上記と同一条
件で試験を行った。結果は、１９．１時間後に装置が停
止し、その時４級ブルースケールは標準退色していた。
また、色差（ΔＥ＊ａｂ）は４．８であった。同様の試
験をさらに２回繰返し、合計３回の平均は、装置の停止
時間が１９．０３時間、色差（ΔＥ＊ａｂ）は４．９で
あり、いずれの場合も４級ブルースケールは標準退色し
ていた。

【００２３】上記の実験例から明らかなように、本実施
例の装置を用いた場合、予めブルースケールが標準退色
するときの熱電対の出力を求め、その値を設定しておけ
ば、従来ブルースケールが標準退色するであろう時間を
推定し、その時間から短時間毎に試験を中断し、ブルー
スケールを取出して標準退色したかどうかを調べる必要
がない。 （第２実施例）図５は市販の歪み計３３を試料４の裏面
に接着して固定した一例である。この試料４は図１で示
すように、その表面が光源と対向するように試料ホルダ
ーを介して促進耐候光試験機の回転枠３に取付けられ、
本実施例では試料としてプラスチック板を用いた。

【００２４】実験結果の説明は省略するが、歪み計３３
を取付けた試料は、試験時間の経過とともに、試料表面
の劣化が進行し、試料に歪みが生じる様子が表示器を通
じて視認できた。 （第３実施例）図６は図１で示した促進耐候光試験機に
試験中の試料の表面色を測定するための測定センサーを
設けた一例である。

【００２５】図において、測定センサー３４はコの字状
のアーム３５の先端に固定してあり、このアーム３５の
他端は回転枠３の上部の試料ホルダー取付枠３７に固定
したアーム駆動装置３６に固定してある。測定センサー
３４には測色計等で用いられている公知の測色センサー
を用い、アーム駆動装置３６は詳細図示しないが、小型
モーター、ギヤー等で構成されており、一定時間毎に作
動し、試料表面を測定できるようになっている。

【００２６】従って、試験中の試料の色変化が一定時間
毎に測定できると共に表示器１２を通じてその状態を視
認できるものである。

【００２７】

【発明の効果】この発明によれば、ブラックパネル温度
計や各素子の出力を演算部に導く方法として、従来用い
られていたスリップリングの代りにデータ送信手段及び
データ受信手段を採用したので、スリップリングの接触
抵抗の変化による出力信号の誤差を補正する必要がな
く、また、微弱な出力であっても誤差を生じることがな
く正確に測定することができる。

【００２８】従って、この発明によれば試験中の試料の
温度を正確に測定できるため、例えば、促進耐候光試験
機でブルースケールを用いて変退色の測定を行うとき、
予め標準退色したときの試料表面温度を求めておき、そ
の温度に到達したとき装置を停止することにより測定を
行うことができる。従って、従来装置のように標準退色
するであろう時間を推定し、その時間に近づいた時点で
短時間毎に試験を中断し、ブルースケールを取出して標
準退色したかどうかを調べる必要がなくなり、また、長
時間の連続試験のとき、校正用の放射照度計、ブラック
バネル温度計等を使用し、測定データを補正する必要も
なく、試験を大幅に省力化することができる。

【００２９】また、出力信号数に対応し、即ちブラック
パネル温度計や各素子ごとに、データ送信手段及び受信
手段を設けることによって出力信号の数に制限がなく、
各種の試料挙動測定素子、例えば歪み計、測色センサー
を取り付けることによって、試験中の試料の変化を連続
して正確に測定でき、表示器等を通じて変化を視認でき
ることになる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例で、ブラックパネル温度計
や光電素子等の出力をデータ電送手段を用いて行う促進
耐候光試験機の概略図である。

【図２】図１の促進耐候光試験機で、ブルースケールの
表面温度を測定するための熱電対を設けたブルースケー
ルの概略図である。

【図３】図１の促進耐候光試験機のデータ電送手段の詳
細図である。

【図４】図１の促進耐候光試験機で測定したブルースケ
ールの表面温度と、その時の出力、試験時間及び色差の
関係を示す図である。

【図５】図１の促進耐候光試験機の試料の裏面に取付け
た歪み計の概略図である。

【図６】図１の促進耐候光試験機で、試料表面の色を測
定するための測定センサーを示す概略図である。

【図７】ブラックパネル温度計や光電素子等の出力をス
リップリングを用いて測定する促進耐候光試験機の従来
例である。

【図８】光源の光をライトガイドを用いて光電素子に導
く促進耐候光試験機の従来例である。

【符号の説明】 １ 試験槽 ２ 光源（キセノンアークランプ） ３ 回転枠 ４ 試料 ５ 試料ホルダー ６ 光電素子 ６ａ ライトガイド ７ ブラックパネル温度計 ８ 信号線 ９ 回転軸 １０ スリップリング １１ 演算処理部 １２ 表示器 １３ 光源出力調節回路 １４ 試験槽温度調節回路 １５ ブルースケール １６ 熱電対 １７ ブルースケール台紙 １８ 太陽電池 １９ データ送信手段 ２０，２１ 小孔 ２２ 変換部 ２３ 送信部 ２４，２５，２６ 小筒 ２７ 赤外ＬＥＤ ２８ データ受信手段 ２９ 受光器 ３０ 変換器 ３１ ボックス ３２ 仕切板 ３３ 歪み計 ３４ 測定センサー ３５ アーム ３６ アーム駆動装置 ３７ 試料ホルダー取付枠

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 光源のエネルギー、試験温度、試料温度
   及び試料の変化を測定する機能を有する促進耐候光試験
   機において、光源に正対して試料面と同位置に配置し、
   所定波長域のエネルギーに応じた出力を出す光電素子
   と、光源に正対し試料面と同位置に配置した試験温度を
   計測するためのブラックパネル温度計と、試験中の試料
   の変化を測定するための第１の試料挙動測定素子とし
   て、試料表面に貼付又は試料内部に挿入して試料の温度
   を測定しかつその温度変化によって変退色を判定するた
   めの試料温度測定素子と、前記ブラックパネル温度計及
   び各素子の出力を電送するためのデータ送信手段及び送
   信データを受信するデータ受信手段と、データ受信手段
   で受信したデータを演算処理すると共に演算処理して求
   めた処理データを該受信手段外に出力する出力機能を有
   する演算部を設けたことを特徴とする促進耐候光試験
   機。
2. 【請求項２】 データ送信手段は、増幅器、Ａ／Ｄ変換
   器およびパルス変換器からなる変換部と、赤外ＬＥＤか
   らなる送信部から構成され、データ受信手段は、受光器
   および変換器から構成されていることを特徴とする請求
   項１記載の促進耐候光試験機。
3. 【請求項３】 前記第１の試料挙動測定素子に代わって
   又は該素子と同時に配置する第２の試料挙動測定素子と
   して、測定試料表面が光源の照射光の陰にならない位置
   に試験中の試料の応力変化を測定するための歪み計を設
   けたことを特徴とする請求項１記載の促進耐候光試験
   機。
4. 【請求項４】 前記第１及び第２の試料挙動測定素子に
   代わって又は該各素子と同時に配置する第３の試料挙動
   測定素子として、測定試料表面が光源の照射光の陰にな
   らない位置に試験中の試料表面の色を測定するための測
   色素子を設けたことを特徴とする請求項１又は３記載の
   促進耐候光試験機。
5. 【請求項５】 前記演算部で求めたブラックパネル温度
   計及び各素子の処理データを表示するために、各素子に
   対応し、前記演算部と連絡して設けた表示器を有するこ
   とを特徴とする請求項１、２、３又は４記載の促進耐候
   光試験機。
6. 【請求項６】 前記演算部で求めた前記光電素子の処理
   データを用いた光源の出力を調節する光源出力調節回路
   と、前記演算部で求めた前記ブラックパネル温度計の出
   力を用いた試験槽内の温度を調節する試験槽温度調節回
   路とを設け、それぞれ前記演算部と連絡したことを特徴
   とする請求項１、２、３、４又は５記載の促進耐候光試
   験機。