JP2003149127A

JP2003149127A - 浸漬サイクル付き改良促進耐候試験装置

Info

Publication number: JP2003149127A
Application number: JP2002316361A
Authority: JP
Inventors: Iii Henry K Hardcastle; ヘンリー・ケイ・ハードキャスル・ザ・サード
Original assignee: Atlas Material Testing Technology GmbH; Atlas Material Testing Technology LLC
Current assignee: Atlas Material Testing Technology GmbH; Atlas Material Testing Technology LLC
Priority date: 2001-10-30
Filing date: 2002-10-30
Publication date: 2003-05-21
Also published as: CN1417569A; CN1306262C; US6533452B1

Abstract

(57)【要約】【課題】少なくとも一つの支持部材と、少なくとも一
つの支持部材に動作可能に接続された動作部とを有す
る、少なくとも一つの試料に対して太陽放射を集中し、
浸漬する促進耐候試験装置を提供する。【解決手段】動作部は鏡台と少なくとも一つの支柱と
チャンネルを有している。動作部は、第一動作位置から
第二動作位置まで、少なくとも一つの支持部材に関して
可動になっている。ターゲットボードは、動作部が第一
動作位置にある場合には、少なくとも一つの試料が太陽
放射の集中に曝されるのを支持するために、さらに、第
二動作位置にある場合には、試料が流体に浸漬されるの
を支持するため、チャンネル内に配置されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、試料を太陽放射や
その他の自然環境に曝すタイプの促進耐候試験装置に関
するものであって、より詳細には、日時に関係なく自動
的に浸漬サイクルを提供する改良促進耐候試験装置に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、塗装や上塗りなどを行う表面塗
装業者や、太陽放射その他の風化効果に曝されると劣化
するプラスチック部品やその他の部品の製造業者は、こ
のような資材が以後の長期間の暴露環境においてどのよ
うに機能するのかについて通常知りたいと思っている。
しかしながら、これらの当業者は、この種の情報を、通
常の条件下でこれらの物を暴露環境に曝すのに要する時
間よりも極めて短時間に必要としている。そこで、５年
から１０年の屋外暴露後に資材がどの程度の耐久性を有
しているかを判断するために、５年から１０年の期間経
過を製造業者が待つことなく、屋外暴露による風化効果
を極めて短時間に促進する促進耐候試験装置が開発され
ている。

【０００３】米国特許番号４，８０７，２４７のロビン
三世特許では、従来の屋外促進耐候試験装置が開示され
ており、図１に示している。この試験装置は、十個の平
面鏡３４、３６を備えた枠３２を有するフレネル反射太
陽光集光部を有しており、これによって自然太陽光が、
略幅６インチ、長さ５５インチのターゲットボードに固
定されている一連の試料に集められることになる。フレ
ネル反射太陽光集光部は、およそ太陽８個分の強度の太
陽放射を直接ターゲットボードに向ける。太陽光集光部
の鏡３４、３６を支持している台３２とターゲットボー
ドは、太陽の一日の動きを追跡するために回転すること
が可能な枠によって支持されている。太陽の位置に対応
する太陽追跡機構は、太陽の動き追跡するために、試験
装置を回転させるための電気モーターの操作を制御す
る。

【０００４】試験機の回転軸は南北方向を向いており、
北面は一年の種々の時点における太陽高度の変化に対応
する高度調整機能を備えている。また、このような公知
の試験機は、ターゲットボードの上に取り付けられた空
気トンネル４４を備えている。空気デフレクターによっ
て、空気トンネルからの空気は、曝された太陽放射の集
中によって試料の過熱を避けるために、ターゲットボー
ドに取り付けられた試料全体に行き渡るようになってい
る。かご形状送風機４８は、外冷気を空気トンネルに送
るために空気トンネル４４とつながっている。従来の装
置は、日中の外気温の変化や太陽放射の強度の変化にか
かわらず、試料の日中の温度を実質的に一定に維持する
ために送風機を制御する機構になっている。さらに、湿
度、露、降雨による風化効果を促すために、試料を一定
の周期で湿らせる噴水ノズル６０がターゲットボードに
近接して備わっている。

【０００５】上記で述べた種類の屋外促進耐候試験機の
操作の標準的な試験方法が開発されている。米国材料試
験協会(ＡＳＴＭ)が、これに限定されないが、Ｇ９０と
いう規格を発表している。これは屋外促進耐候試験を行
うための試験手順や操作パラメーターに関するものであ
る。促進耐候試験に関するその他の規格が自動車技術会
(ＳＡＥ)やフォード、国際標準化機構(ＩＳＯ)、米国規
格協会(ＡＮＳＩ)、日本工業規格(ＪＩＳ)などの標準化
機関によって制定されている。しかしながら、屋外自然
光促進耐候試験サイクルに浸漬サイクルをあわせた標準
規格は制定されていない。規格Ｄ５７２２は、工場被膜
されたエンボスハードボードのひび割れ、剥離などフィ
ルムの質の低下を含んだ仕上げ処理不良促進のために開
発されたものである。この規格は、試料を太陽光の集中
に曝し、（選択的に周期的な日中の表面噴水を伴う）さ
らに、間接の浸漬・凝固・解凍サイクルを行うことによ
り、長期の風化効果を促進するものである。この規格の
手順においては、試験装置から試料が取り付けられてい
るターゲットボードを取り外し、ターゲットボードを、
摂氏２１℃±３℃（華氏７０度±５度）に保たれた脱イ
オン水浸漬タンクに一時間浸すことが必要である。浸漬
後、試料が取り付けられたターゲットボードは、摂氏−
１８℃±３℃（華氏０度±５度）に保たれた冷凍庫に十
二時間置くことが必要である。翌日、試料は、実験室条
件下で少なくとも一時間解凍される。その後、試料が取
り付けられたターゲットボードは、前の要領に従って、
再度暴露装置に取り付けられる。

【０００６】独自の研究により、促進耐候試験で資材の
劣化を評価するためには、浸漬サイクルが有意義であり
重要な要素であることが判った。発明者は、促進耐候試
験の分野において、浸漬期間がこの種の試験では有意義
であり、重要な要素であることの実証や確証をする多数
の実験を行った。これらの実験の結果は、発明者によっ
て作成、出版、発表された「Fractional Factorial Ap
proaches to EmmaquaExperiments」「Applying Taguchi
Designs to Emmaqua Weathering Experiments」という
論文で論じられている。両論文は促進耐候試験の異なる
技術に関する背景調査の結果を記したものであって、浸
漬が風化においては極めて重要な役割を果たすことを結
論づけている。

【０００７】上記で述べた屋外促進耐候試験装置以外
に、人工光源を用い、水浸することによって試料を暴露
する他の試験装置が知られている。このような試験装置
としては、グラボウスキー特許（米国特許３，１１６，
９７７）、クリパート特許（米国特許３，２２４，２６
６）、アーノルド特許（米国特許３，２６６，３０
６）、ヤング三世特許（米国特許３，６８５，９６
９）、パウウェル特許（米国特許３，９３６，２７
３）、クリパート特許（米国特許４，０１２，９５
４）、ピアース特許（米国特許４，２８２，１８１）、
テイラー特許（米国特許４，６９８，５０７）などその
他従来の試験方法がある。

【０００８】米国特許３，１１６，９７７では、阻害剤
が溶解している温水槽に金属試料を浸し、金属試料を引
き上げて加熱し、周期的に浸漬と引き上げとをかなり長
期間に渡って繰り返すことによって、腐食阻害を調べる
装置が開示されている。これには、太陽放射やその他の
光源に曝す部分はない。

【０００９】米国特許３，２２４，２６６では、明暗切
替制御による明暗期間に加えて、湿潤、降雨、完全液浸
状態や加熱、空気循環などの条件下で試料を試験する装
置についてクレームされている。これは、照明源からの
熱に加えて、空気加熱ヒーターによる加熱も備えてい
る。この装置は太陽放射への暴露やその後に太陽放射の
暴露がなされる迅速な一連の浸漬処理を備えていない。

【００１０】米国特許３，２６６，３０６では、チャン
バ内の蒸気圧に曝して、資材の耐湿性を試験する装置の
記載がある。この先行特許では、太陽放射暴露その他の
光源暴露は行わないものとされている。

【００１１】米国特許３，６８５，９６９は、腐食条件
下での試料の強さを試験する装置を開示している。腐食
性のある流体が試料を備えている固定タンクとを行き来
する重力を利用して、加圧されている試料が断続的に浸
漬に曝される。太陽放射やその他の光源暴露については
言及されていない。

【００１２】米国特許３，９３６，２７３は、流体に対
する耐腐食性を判断するための装置を開示している。こ
の装置はシャフトに取り付けられた試料を液体の中で回
転させ、その後、腐食の程度を調べる前に、この試料を
長期間に渡って流体の中に入れたままにしておく。この
先行特許は太陽放射やその他の光源暴露を備えるもので
はない。

【００１３】米国特許４，０１２，９５４は、照明源か
らの赤外線を反射し、紫外線と可視光線を透過する鏡と
ともに、赤外線部分は透過するが、可視光線と紫外線は
反射する第二の鏡を利用して、資材の耐光特性、耐候特
性を試験する装置をクレームしている。水平サポート上
の試料は、浸水、水抜き、水冷却され、さらに、空冷さ
れることもある。この先行特許には、太陽放射に暴露す
る過程がない。

【００１４】米国特許４，２８２，１８１は、部品が腐
食媒体内に下ろされ、その後乾燥領域に所定の時間繰り
返して引き上げられる部品の促進腐食試験装置を開示し
ている。太陽放射やその他の光源暴露についての言及は
ない。

【００１５】米国特許４，６９８，５０７は、露光下で
の浸水膨張、乾燥収縮、熱膨張、熱収縮に対する耐性を
試験する装置について説明している。試料を水浸させ、
加熱、乾燥させ、再度水浸させるまでに冷却する前に光
に暴露する回転シャフトが載っている台に試料は載せら
れる。回転シャフトが入っている耐腐食チャンバは、タ
ンク基部と、蛍光灯と赤外線加熱片と熱電対と目視口を
備えるカバー部とから構成されている。試験液体は、熱
電対と制御部とを用いた熱交換を通じた流体の流れによ
って一定の温度に保たれている。この先行技術には、太
陽放射の過程が存在しない。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】このような試験装置
は、放射強度、温度、湿度の正確な制御が可能な点では
優れているが、試験中の試料が日常の使用で実際に曝さ
れる太陽光の実際のスペクトルを再現することはできな
いものである。屋外（自然）の光源と屋内（人工）の光
源の試験装置は互いに区別され、異なる実験データを提
供するものであることは理解されている。例えば、米国
材料試験協会(ＡＳＴＭ)が、水浸を伴うものと伴わない
ものを含む非金属資材の人工光源暴露装置（キセノンア
ーク型）の操作として、Ｇ２６という規格を発表し、自
動車技術会(ＳＡＥ)が試験方法規格Ｊ１９６０を発表し
ている。

【００１７】前述の米国特許番号４，８０７，２４７
（図１）タイプの屋外促進耐候試験装置は、自然太陽光
を利用するという利点があり、その結果、試料は太陽光
の実際のスペクトルに曝されることになる。しかし、屋
外促進耐候試験装置の欠点として、試験方法に自動の浸
漬サイクルを組み入れることができないことが判ってき
た。

【００１８】浸漬サイクルを有する従来の試験方法は、
時間と手間が必要となる点で不利であった。したがっ
て、ある期間に、必要な信頼性の程度を有した暴露及び
浸漬は非常に限定された回数しか行うことができなかっ
た。従来の試験方法は、ＡＳＴＭ規格Ｇ９０やその他の
操作手順の規格によって、試料を集中太陽光に曝す過程
を有している。一般的に、浸漬試験サイクルの手順は、
（１）枠に試料を取り付ける（２）ターゲットボードエ
リアに近づけるように装置を反転させる（３）ターゲッ
トボード上の中央に試料付きの枠を置く（４）ネジその
他の適当な留め具で枠をターゲットボードに取り付ける
（５）装置の冷気送風機を動作させる（６）装置の太陽
追跡システムを動作させる（７）試料に太陽放射を与え
るために装置を回転集中させる（８）日中太陽を追跡す
る（９）日没後に送風機と追跡システムの動作を止める
（１０）ターゲットボードエリアに近づけるように装置
を反転させる（１１）留め具を枠から外す（１２）枠と
試料を装置から取り外す（１３）浸漬タンクが設置され
ている実験室に枠を移動させる（１４）タンクに脱イオ
ン水を浸す（１５）タンクに加熱部材を沈める（１６）
水を加熱する加熱部材を動作させる（１７）加熱部材と
水温を制御する加熱制御部に接続されている温度測定電
極を水の中に挿入する（１８）水温制御部を所定の値に
設定する（１９）浸漬タンク内の水に試料を浸漬する
（２０）所定の時間（通常一晩）試料を浸漬タンクに浸
漬させる（２１）所定時間の浸漬の終了後、試料を浸漬
タンクから取り外す（２２）試料を実験室内の浸漬タン
クから外部の試験装置に移動させる（２３）ネジその他
の留め具によって枠に取り付けられている試料をターゲ
ットボードに再度取り付ける。この試料の放射、取り外
し、浸漬、再放射のサイクルが所定の回数継続される。

【００１９】この従来の浸漬サイクル試験方法には、い
くつかの欠点がある。一つの欠点は、浸漬過程に先立っ
て、技術者が枠と試料をターゲットボードから取り外さ
なければならない点である。これでは、一回の暴露試験
（数百サイクル）の間に数百回の作業が必要となる。着
脱作業は手間がかかり、費用がかかり、効率の悪いもの
である。さらに、技術者は、浸漬過程の終了後に枠と試
料をターゲットボード上に再度取り付ける必要がある。
これによると、さらに、一回の暴露試験（数百サイク
ル）の間に、手間、費用がかかり、非効率な数百回の作
業が必要となる。

【００２０】別の欠点としては、手動による着脱は長時
間を要する点である。さらに、手動の着脱は、冷気、放
射、訂正部などに対して試料が不適当な位置に取り付け
られるなどのミスを生じやすく、これらによって試験サ
イクルに大きな誤差を招来し、高価な試験の結果を歪め
ることになる。別の欠点としては、試料の着脱に要する
時間のために、２４時間内の複数の浸漬サイクルが実験
するのに非常に魅力のないものとなっている点である。
従来技術では、太陽放射の期間（日中）に、試料がター
ゲットボードに取付けられている状態で湿気を与えるた
めに、スプレーが用いられていた。別の欠点としては、
従来の浸漬サイクル方法は、試料をターゲットボードか
ら、離隔した浸漬タンク（実験室内の）に移動させなけ
ればならない点である。従って、取扱による試料の損傷
のおそれが増大し、その結果、誤差を招来すると共に、
試験結果を歪めることになる。

【００２１】従来の屋外耐候試験装置は、太陽放射の間
に試料に対して単にスプレー噴水するだけであった。し
かし、浸漬期間が資材の劣化に関しては重要であり、有
意義であることが判ってきた。浸漬期間を組み入れた従
来の放射サイクル試験方法は、手間、費用がかかり、非
効率であった。従来の浸漬サイクル試験方法は、試験過
程において多くの誤りを招来し、これによって、試験結
果が歪められ、暴露試験結果の信頼のおける解釈を妨げ
ることになる。以上のように、浸漬サイクルを組み入れ
た改良促進耐候試験装置及び方法に対するニーズが存在
する。本発明は、かかる実情に鑑み、浸漬サイクルを組
み入れた改良促進耐候試験装置及び試験方法を提供しよ
うとするものである。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、少なくとも一つの試料に対して太陽放射
を集中するとともにその試料を浸漬させる促進耐候試験
装置であって、少なくとも一つの支持部材と、少なくと
も一つの支持部材に動作可能に接続された動作部とを有
している。動作部は鏡台と、少なくとも一つの支柱と、
チャンネルを有している。動作部は、第一動作位置から
第二動作位置まで、少なくとも一つの支持部材に関して
可動になっている。ターゲットボードは、動作部が第一
動作位置にある場合には、少なくとも一つの試料が太陽
放射の集中に曝されるのを支持するために、さらに、第
二動作位置にある場合には、流体に浸漬されるのを支持
するため、チャンネル内に配置されている。

【００２３】また、本発明は、少なくとも一つの試料に
対して太陽放射を集中するとともにその試料を浸漬させ
る促進耐候試験装置であって、少なくとも一つの支持部
材と少なくとも一つの支持部材に動作可能に接続された
動作部と、ターゲットボードと、供給システムと、制御
デバイスを有している。動作部は、鏡台と、少なくとも
一つの支柱と、チャンネルと、チャンネルと連通してい
る空気循環機構を有しており、第一動作位置から第二動
作位置まで、少なくとも一つの支持部材に関して可動に
なっている。ターゲットボードは、動作部が第一動作位
置にある場合には、太陽放射の集中に曝される少なくと
も一つの試料を取り付けるために、さらに、第二動作位
置にある場合には、流体に浸漬される試料を取り付ける
ために、チャンネル内に配置されている。供給システム
は、第一バルブと、チャンネルに流体を供給する動作可
能にチャンネルに接続している少なくとも一つの流体路
を有している。制御デバイスは、第一バルブを制御し
て、動作部が第二動作位置にあるときに、少なくとも一
つの試料が流体に浸漬されるように流体をチャンネルに
供給する。

【００２４】制御デバイスが、その他の適当な形式によ
って構成されてもよいことは本発明の開示の範囲である
ことが理解されるだろう。例えば、制御デバイスは、電
気電子部品や、ハンドル、タイマー、レバーなど操作者
による操作のための機械要素やその他の適切な構成とし
てもよい。従って、試験サイクルの数値や各段階は電気
電子制御されてもよいし、操作者による機械要素の手動
操作により制御されてもよい。

【００２５】また、本発明は、少なくとも一つの支持部
材と、少なくとも一つの支持部材に動作可能に接続され
た動作部とを有し、動作部は鏡台と、少なくとも一つの
支柱と、ターゲットボードを中に設置しているチャンネ
ルと、チャンネルと連通している空気循環機構と、流体
をチャンネルに供給する動作可能にチャンネルに接続さ
れた第一バルブを有する供給システムと、第一バルブを
制御する制御デバイスを有している促進耐候試験装置を
備える促進耐候試験方法であって、少なくとも一つの試
料をターゲットボードに取り付けるステップと、試験サ
イクルを実行する制御機構をプログラムするステップと
を有し、前記試験サイクルは、（１）空気循環機構を動
作させるステップと、（２）第一所定時間、太陽追跡シ
ステムを作動させるステップと、（３）第一所定時間の
終了により太陽追跡システムの動作を止めるステップ
と、（４）動作部を第一動作位置から第二動作位置へと
回転させるステップと、（５）空気循環機構の動作を止
めるステップと、（６）流体を流体路および第一バルブ
を通じてチャンネル内に供給されるように、第二所定時
間第一バルブを、通常閉じている第一動作位置から通常
開いている第二動作位置に、動作させるステップと、
（７）チャンネル内の流体を所望の水準に達するよう
に、第二所定時間の終了時に、第一動作位置から第二動
作位置に第一バルブの動作を止めるステップと、（８）
第三所定時間に少なくとも一つの試料を曝し、チャンネ
ルから流体を取り除くステップと、（９）上記ステップ
を所望の回数繰り返すステップとを有している。

【００２６】

【発明の実施の形態】図２は、本発明の一実施例に基づ
いた促進耐候試験装置１００の側面図である。促進耐候
試験装置１００は、試験サイクルの間に少なくとも一つ
の試料に対して太陽放射を集中し、浸漬し、少なくとも
一つの支持部材１２０と、少なくとも一つの支持部材１
２０に動作可能に接続された動作部１３０とを有する。
動作部１３０は、鏡台１４０と、少なくとも一つの支柱
１５０と、チャンネル１６０を有している。動作部１３
０は、第一動作位置（図２、３及び５）から第二動作位
置（図４、図６Ａ〜Ｃ）まで、少なくとも一つの支持部
材１２０に関して可動になっている。

【００２７】支持部材１２０は、図１に示すように単軸
追跡デバイスと構成してもよいし、図２〜４に示すよう
に、複軸追跡デバイスと構成されてもよい。両追跡デバ
イスは、太陽の入射光に対して鏡台１４０を垂直に維持
するために、支持部材１２０と動作部１３０の方向及び
位置を制御する従来の太陽電池追跡部（図示せず）を用
いている。図１の単軸デバイスの支持構造は、地面の所
望の位置に試験装置を固定するための錨２６、２８を備
えたＡ字形状の一対の枠部材２２、２４を有しているこ
とは当業者にとって公知である。高度調整柱３０は、正
午における太陽高度の周期的な変化に対応するために、
所望の調節可能な高度にＡ字形状部材２４を支持してい
る。装置の軸は南北方向を向いており、北側の柱は、太
陽最高度の季節による変化に対応するために、高さ調整
が可能となっている。

【００２８】図２〜４に示した複軸デバイスは、同様の
機能を有するが、やや異なる構成を用いている。すなわ
ち、促進耐候試験装置１００の方位角への回転や傾斜高
を制御する調整部１２６を備えるＡ字形状の枠部材１２
２、１２４を用いている。これら両支持部材は、当該分
野において公知であり、米国材料試験協会規格Ｇ９０−
９４に示されている。太陽に応じて装置を調整するｓ機
能を備えるために、これ以外の適切な支持部材を用いる
ことができることは本発明の開示の範囲内である。

【００２９】支柱１５０は、鏡台１４０から垂直方向上
方に延びている。チャンネル１６０は、断面が略矩形で
あり、支柱１５０の上端により支持されている。かご形
状送風機１６４を有する空気循環機構１６２は、チャン
ネル１６０の一端と連通している。かご形状送風機１６
４は、電気モーターにより駆動されるファンを備え、外
冷気をチャンネル１６０に循環させている。従来の制御
システムが、この空気循環機構１６２と関連しうること
は本発明の開示の範囲内である。例えば、制御システム
は、かご形状送風機１６３内の電気モーターへの電力の
供給を選択的に制御するために、ターゲットボード上の
試料の温度を判断するためのセンサと関連する温度セン
サパネルやその他の適宜の制御システムを有している。
又、図６Ａ〜Ｃに示すように、チャンネル１６０は、タ
ーゲットボードと同一の長さで、試料を冷却するため
に、ターゲットボード全体に外冷気を循環させるデフレ
クター１６４を有している。

【００３０】供給システム１７０は、図４に示すよう
に、動作部１３０が第二動作位置に配置されているとき
に、少なくとも一つの試料を浸漬させるためのチャンネ
ル１６０に流体を供給するものであって、動作可能にチ
ャンネル１６０と接続されている。供給システム１７０
は、チャンネル１６０に動作可能に接続されているチャ
ンネル１６０に流体を供給する第一バルブ１７２と、第
一バルブ１７２と連通している流体を供給する少なくと
も一つの流体路１７４を有している。バルブに代えてそ
の他の駆動装置を用いることができることは本発明の開
示の範囲である。例えば、閉じた位置から開いた位置に
駆動される装置であれば、バルブの機能を果たすことが
できる。さらに、流体路１７４も適当な方法で形成して
もよいことは理解されるであろう。例えば、流体路は、
金属やゴム製のフレキシブルホースや固定管、ホースと
管の組合せたものやその他の適当な流路構造とすること
も可能である。試料を浸漬するための流体は、チャンネ
ル内に、液体、気体、液体と気体の混合液のいずれとし
て処理されても良いことは本発明の開示の範囲内であ
る。例えば、流体は、加熱による霧や蒸気などが生じて
いる水溶液とした溶液その他適当な液体、気体、液体と
気体の混合であってもよい。

【００３１】制御デバイス１８０は、装置の一般的な操
作に関する中でも特に第一バルブ１７２を制御し、図４
に示すように第二動作位置に動作部１３０が配置されて
いる時に、少なくとも一つの試料を流体に浸漬させるた
めに、チャンネル１６０に流体が供給されるようにプロ
グラム可能となっている。制御デバイス１８０は、第一
信号線１７８を介して第一バルブ１７２と連通してお
り、試料を浸漬させる目的で、チャンネル１６０に流体
が流体路１７４を通って所定の時間供給されるために、
通常閉じられている第一動作位置から、開かれている第
二動作位置へ、第一バルブ１７２を駆動させるようにな
っている。制御デバイス１８０は、さらに、第二信号線
１７９を介して第二バルブ１７６と連通しており、流体
が少なくとも一つの流体路１７４を介してチャンネル１
６０から排出されるために、通常閉じられている第一動
作位置から、開かれている第二動作位置へ、別の流体路
１７４とつながっている第二バルブ１７６を駆動させる
ようになっている。制御デバイス１８０は、好適には電
気電子的な構成であることが好ましいが、同一の機能を
備える機械的な構成を利用してもよい。例えば、デジタ
ル半導体デバイスが、簡易化、プログラム制御可能、信
頼性、コストの観点から好ましいが、タイマーベースの
システムなどのアナログデバイスでも同様の機能を備え
ることができる。さらに、バルブの駆動が操作者による
手動によって行われてもよいことは本発明の開示の範囲
である。

【００３２】噴水ノズル１３２は、動作部１３０が第一
動作位置にある場合に、試料に対して周期的に噴水する
の用いられ、従来の公知の方法で露や降雨をシュミレー
トする。

【００３３】添加システム２２０は、流体路２２２と第
三バルブ２２４を有しており、以下で述べるが、図４の
第二動作位置に動作部１３０が配置されている時に、添
加物を流体に加えるために供給システム１７０と動作可
能に接続されている。制御デバイス１８０は、第三信号
線２２６を介して、第三バルブ２２４と連通しており、
添加物が流体路１７４の流体に加えるために、通常閉じ
られている第一動作位置から、開かれている第二動作位
置へ、第三バルブ２２４を駆動させるようになってい
る。添加システムは、バルブや流体路について説明した
ものと類似した構成要素で適宜構成することができる。
添加物は、これらに限定されないが、汚染物質、腐食物
質（塩など）、溶剤、溶質、有機又は無機の固体、液
体、気体これらの混合その他適当な添加物であってもよ
い。

【００３４】図３は、促進耐候試験装置１００の端面図
である。鏡台１４０は、複数の平板鏡１４２を支持して
おり、これらの平板鏡は、直接受けた太陽放射をターゲ
ットボードに反射させるために鏡台１４０に対して傾斜
している(図５参照)。制御デバイス１８０は、A字形状
部材１２２上の箱体１８２の中に配置され、信号線は箱
体１８２の一側面から出ている。

【００３５】図４は、図２の促進耐候試験装置１００の
第二動作位置での斜視図である。この位置では、鏡台１
４０とチャンネル１６０が、図２、３、５に示された第
一動作位置での元の位置から反転するように、動作部１
３０が支持部材１２０に対して移動されている。図４の
第二動作位置の支柱１５０は、鏡台１４０からチャンネ
ル１６０に向かって垂直下方に延びている。試料１１０
は、チャンネル１６０に配置されたターゲットボード１
１２に支持されており、試料１１０は、動作部１３０が
第一動作位置（図５参照）にある場合には、太陽放射の
集中に曝され、さらに、第二動作位置（図６Ａ〜６Ｃ参
照）にある場合には、試料は流体に浸漬されるようにな
っている。試料１１０は、適宜の方法でターゲットボー
ド１１２に支持され、ターゲットボード１１２は、適宜
の方法でチャンネル１６０に固定されている。例えば、
試料１１０又はターゲットボード１１２は、ネジ部材、
面ファスナー、ツーピース・ファスナー、接着剤やその
他適宜の方法で固定してもよい。本発明の試験サイクル
は、試料１１０が各試験サイクルの間に太陽放射や流体
浸漬に曝されるように、動作部が、第一動作位置から第
二動作位置の間を試料１００がターゲットボード１１２
上に支持された状態で振子運動することによって決定さ
れる。

【００３６】図５は、第一動作位置にある状態の促進耐
候試験装置の動作部１３０の細部の断面図である。複数
の平板鏡１４２は、鏡台１４０に支持されるとともに、
破線で示した太陽放射をターゲットボード１１２に取り
付けられた試料１１０に集中させるために、鏡台１４０
に対して多様な角度で傾斜している。従来の公知のセン
サと駆動部を有する追跡システムは、促進耐候試験装置
に対する太陽の動きを追跡して、所望量の太陽放射を試
料１１０に集中させるために、上述したように、促進耐
候試験装置の位置を変えることになる。第一動作位置に
ある促進耐候試験装置の動作は適宜の方法によってなさ
れることができる。

【００３７】図６Ａは、第二動作位置にある動作部のチ
ャンネル１６０の細部の断面図である。チャンネル１６
０内に配置されているターゲットボード１１２は、試料
１１０を支持している。第一バルブ１７２は、チャンネ
ル１６０に接続されており、チャンネル１６０に流体を
流入させるためにチャンネル１６０と流体路１７４の間
を連通している。信号線１７８は、制御デバイスが第一
バルブ１７２を上述の適宜の方法で駆動させるために、
制御デバイスと第一バルブ１７２をつないでいる。第二
バルブ１７６は、チャンネル１６０に接続されており、
チャンネル１６０から流体路１７４を通じて流体を排出
するために、チャンネルと流体路１７４の間を連通して
いる。流体がチャンネル１６０から排出されるために、
通常閉じられている第一動作位置から、開かれている第
二動作位置へ、制御デバイスが第二バルブ１７６を駆動
させるために、信号線１７９は制御デバイスを第二バル
ブ１７６につないでいる。流体をチャンネル１６０から
排出させるためにその他の構成を用いることも可能であ
ることは本発明の範囲内である。例えば、動作部を第一
動作位置に移動させる他適宜の方法で、チャンネル１６
０に形成されたドレイン孔から、流体を排出することも
可能である。

【００３８】温度調整部２０２と温度センサ２０４を有
する温度制御システム２００は、流体の温度を制御する
ためにチャンネル１６０内に配置されている。信号線２
０６、２０８は各々、温度調整部２０２と温度センサ２
０４を、一つの温度設定値又は一連の設定値がプログラ
ムされる制御デバイスにつないでいる。温度調整部２０
２と温度センサ２０４は、制御デバイスと適合するその
他の方法で構成することもできる。例えば、温度調整部
は、耐熱部材その他適宜の構成としてもよく、温度セン
サは、熱電対その他適宜の構成としてもよい。さらに、
温度制御システムは、一つの設定値又は一連の設定値を
自動制御若しくは手動制御するとしてもよい。図６Ａに
示すように、動作部は第二動作位置に移動される。しか
し、第一バルブ１７２は、制御デバイスによって駆動さ
れずに、通常閉じている第一動作位置のままである。し
たがって、流体路１７４を介してチャンネル１６０に流
体が流入することはない。

【００３９】図６Ｂは、試料１１０が溶液Ｌに浸漬され
るために、第一バルブ１７４が所定時間開いている際の
動作部のチャンネル１６０の細部を示している。注入線
Ｆは、本実施例において溶液Ｌがチャンネル１６０内を
満たす水準を示すものである。試料１１０は、注入線Ｆ
の下方に配置されている。本実施例での流体は、液体で
ある。試料を浸漬するための流体は、気体又は液体と気
体の混合液のいずれであっても良いことは本発明の開示
の範囲内である。さらに、図６Ｃは、試料１１０が注入
線Ｆよりも上方に位置するように、溶液Ｌがチャンネル
１６０内を注入線Ｆまで満たされている動作部のチャン
ネル１６０の細部の断面図である。制御デバイスは、前
記時間よりも短い所定時間の経過後、第一バルブ１７２
の動作を停止する。従って、注入線Ｆは、低い位置にく
る。制御デバイスは、温度調整部２０２と温度センサ２
０４とに動作可能につながっており、流体が試料１１０
を気体状態Ｇで浸漬するように、溶液Ｌの温度を制御し
ている。一般的に、気体Ｇは、流体を所定の温度まで加
熱することによって溶液Ｌから発生する。しかし、蒸
発、拡散、揮発などの溶液から気体を発生させる他の方
法によってもよい。例えば、気体を発生させるために溶
液を冷やす必要があるなど、他の適宜の方法でもよい。

【００４０】制御デバイスは、信号線１７９を介して第
二バルブ１７６と動作可能につながっており、チャンネ
ル１６０（図６Ｂ、６Ｃ参照）内の溶液Ｌが、流体路１
７４を介してチャンネル１６０から排出されるために、
通常閉じられている第一動作位置から、開かれている第
二動作位置へ、第二バルブ１７６を駆動させるようにな
っている。所定時間の経過後、図６Ｂ、６Ｃでの流体は
この方法で排出される。

【００４１】さらに、動作に関して、制御デバイスは促
進耐候試験装置を、以下のようにプログラム制御する。
すなわち、（１）第一動作位置から第二動作位置の間を
所定時間、振子運動をして試験の一サイクルとする
（２）太陽放射を試料に集中するために動作部が第一動
作位置にある場合に太陽を追跡する（３）空気循環機構
を動作させる（４）第一動作位置と第二動作位置との間
の第一バルブを所定時間振動させ、流体が流体路と第一
バルブを通じて流れ、チャンネル内の所望の注入線まで
満たされ、少なくとも一つの試料が所定期間流体に浸漬
される（５）流体温度を所定の時間、所望の設定温度に
維持するために温度制御システムを制御する（６）流体
を第二バルブから流し、チャンネル内を空にするため
に、第一動作位置から第二動作位置に第二バルブを振動
させる。

【００４２】動作に関して、促進耐候試験装置は、促進
耐候試験のために利用される。本促進耐候試験装置は、
少なくとも一つの支持部材と、少なくとも一つの支持部
材に動作可能に接続された動作部とを有し、動作部は鏡
台と、少なくとも一つの支柱と、ターゲットボードを中
に設置している少なくとも一つのチャンネルと、チャン
ネルと連通している空気循環機構と、流体をチャンネル
に供給する動作可能にチャンネルに接続された第一バル
ブを有する供給システムと、促進耐候試験装置と第一バ
ルブを制御する制御デバイスを有している。まず、少な
くとも一つの試料をターゲットボードに取り付ける。次
に、制御デバイスは、試験サイクルを実行するためにプ
ログラムされ、この試験サイクルは、（１）空気循環機
構を動作させるステップと、（２）第一所定時間、太陽
追跡システムを動作させるステップと、（３）第一所定
時間の終了により太陽追跡システムの動作を止めるステ
ップと、（４）動作部を第一動作位置から第二動作位置
へと回転させるステップと、（５）空気循環機構の動作
を止めるステップと、（６）流体を流体路および第一バ
ルブを通じてチャンネル内に供給されるように、第二所
定時間第一バルブを、通常閉じている第一動作位置から
通常開いている第二動作位置に、動作させるステップ
と、（７）チャンネル内の流体を所望の水準に達するよ
うに、第二所定時間の終了時に、第一動作位置から第二
動作位置に第一バルブの動作を止めるステップと、
（８）第三所定時間に少なくとも一つの試料を曝すステ
ップと、（９）チャンネルから流体を取り除くステップ
と、（１０）ステップ（１）から（９）までを所望の回
数繰り返すステップとを有している。

【００４３】別の実施例として、促進耐候試験装置は、
さらに、流体の温度を制御するチャンネルに配置された
温度調整部と温度センサとを有する温度制御システムを
備えていてもよい。本実施例では、試験サイクルは一部
修正され、さらに、（１）第三所定時間内の第四所定時
間中に温度調整部を動作させるステップと、（２）温度
センサによって流体の温度をモニターするステップと、
（３）流体の温度を一つの設定値又は一連の設定値に維
持するステップと、（４）第四所定時間の終了時に温度
調整部の動作を中止するステップとを備えている。

【００４４】別の実施例では、供給システムは、さら
に、流体に添加物を加える添加システムを有している。
この場合において試験サイクルは一部修正され、さら
に、（１）第二所定時間内の第五所定時間中に添加シス
テムが駆動されるステップと、（２）チャンネルに供給
された流体に添加物を加えるステップと、（３）第五所
定時間の終了時に、添加システムの動作を中止するステ
ップとを備えている。

【００４５】別の実施例では、供給システムは、さらに
チャンネルから流体を除去するための第二バルブを備え
ているとしてもよい。この場合には、試験サイクルは一
部修正され、さらに、（１）第三所定期間の終了後、第
六所定期間中に、第二バルブを、通常閉じている第一動
作位置から、開いている第二動作位置へ、駆動させるス
テップと、（２）第六所定期間の終了後、流体をチャン
ネルから除去するために、第二動作位置から第一動作位
置へと第二バルブの動作を中止するステップとを備えて
いる。

【００４６】尚、本発明は、以上のように詳細に説明さ
れたが、上述の図示例にのみ限定されるものではない。
例えば、本発明に関して述べた動作、駆動、作動を、本
発明の開示の範囲内で操作者の手動によって行ってもよ
い。又、その他本発明の要旨を逸脱しない範囲内におい
て種々変更を加え得ることは勿論である。

【００４７】

【発明の効果】以上説明したように本発明の浸漬サイク
ル付き改良促進耐候試験装置及び試験方法によれば労
力、費用を要さずに効率的に促進耐候試験を行うことが
できる。また、試験過程において多くの誤りが介在し試
験結果が歪められこともなく、耐候試験結果の信頼性の
高い解釈を得ることが可能になるという優れた効果を奏
し得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、従来の促進耐候試験装置の斜視図であ
る。

【図２】図２は、本発明の一実施例に基づいた促進耐候
試験装置の第一動作位置での側面図である。

【図３】図３は、図２の促進耐候試験装置の端面図であ
る。

【図４】図４は、図２の促進耐候試験装置の第二動作位
置での斜視図である。

【図５】図５は、図２に記載の促進耐候試験装置の細部
の断面図である。

【図６】図６Ａは、図４に記載の促進耐候試験装置の細
部の断面図であり、図６Ｂは、液体に試料が浸された状
態での図４の促進耐候試験装置の細部の断面図であり、
図６Ｃは、チャンネル内に液体及び液体と気体の混合流
体を含んでいる状態での図４の促進耐候試験装置の細部
の断面図である。

【符号の説明】

１００促進耐候試験装置１１０試料１１２ターゲットボード１２０支持部材１３０動作部１４０鏡台１５０支柱１６０チャンネル１６２空気循環機構１６３かご形状送風機１６４デフレクター１７０供給システム１８０制御デバイス２００温度制御システム２０２温度調整部２０４温度センサ２２０添加システムＦ注入線Ｇ気体Ｌ溶液

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ヘンリー・ケイ・ハードキャスル・ザ・サードアメリカ合衆国、フロリダ33322、サンライズ、エヌ・ダブリュー・トゥエンティナインス・マナ10760 Ｆターム(参考） 2G050 AA01 BA09 CA02 CA03 CA07 DA03 EA01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも一つの試料に対して太陽放射
を集中し、浸漬する促進耐候試験装置であって、少なくとも一つの支持部材と、少なくとも一つの支持部材に動作可能に接続された、鏡
台と少なくとも一つの支柱とチャンネルを有している動
作部とを有し、動作部は、第一動作位置から第二動作位置まで、少なく
とも一つの支持部材に関して可動になっており、ターゲットボードは、動作部が第一動作位置にある場合
には、少なくとも一つの試料が太陽放射の集中に曝され
るのを支持するために、さらに、第二動作位置にある場
合には、流体に浸漬されるのを支持するため、チャンネ
ル内に配置されていることを特徴とする促進耐候試験装
置。
【請求項２】前記流体は、液体状である請求項１に記
載の装置。
【請求項３】流体の温度を制御する温度調整部と温度
センサ部を有する温度制御システムがチャンネル内に配
置されている請求項１に記載の装置。
【請求項４】動作部は、第一動作位置から第二動作位
置の間を、少なくとも一つの試料がターゲットボード上
に支持された状態で振子運動して、試験サイクルとさ
れ、各サイクルにおいて試料が太陽放射や流体浸漬に曝
されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】動作部が第二動作位置に配置されている
ときに、少なくとも一つの試料を浸漬させるチャンネル
に流体を供給する供給システムが、動作可能にチャンネ
ルと接続されている請求項１に記載の装置。
【請求項６】動作部が第二動作位置に配置されている
ときに添加物を流体に入れる添加システムが、動作可能
に供給システムに接続されている請求項５に記載の装
置。
【請求項７】少なくとも一つの支持部材と、少なくとも一つの支持部材に動作可能に接続された、鏡
台と少なくとも一つの支柱と、チャンネルと、チャンネ
ルと連通した空気循環機構を有する動作部とを有し、動作部は、第一動作位置から第二動作位置まで、少なく
とも一つの支持部材に関して可動になっている、少なく
とも一つの試料に対して太陽放射を集中し、浸漬する促
進耐候試験装置において、動作部が第一動作位置にある場合には、太陽放射の集中
に曝される少なくとも一つの試料を取り付けるために、
さらに、第二動作位置にある場合には、流体に浸漬され
る試料を取り付けるために、チャンネル内に配置されて
いるターゲットボードと、第一バルブと、チャンネルに流体を供給する動作可能に
チャンネルに接続している少なくとも一つの流体路とを
有している供給システムと、第一バルブを制御して、動作部が第二動作位置にあると
きに、少なくとも一つの試料が流体に浸漬されるよう
に、流体をチャンネルに供給する制御デバイスとを備え
ることを特徴とする促進耐候試験装置。
【請求項８】少なくとも一つの試料がターゲットボー
ドにネジ部材で固定されている請求項７に記載の装置。
【請求項９】制御デバイスが、少なくとも一つの試料
を浸漬させるために、チャンネルに流体が少なくとも一
つの流体路を通って所定の時間供給されるために、通常
閉じられている第一動作位置から、開かれている第二動
作位置に、第一バルブ１７２を駆動させる請求項７に記
載の装置。
【請求項１０】制御デバイスが、流体がチャンネルか
ら除去されるために、通常閉じられている第一動作位置
から、開かれている第二動作位置に、第二バルブを制御
し、駆動させる請求項７に記載の装置。
【請求項１１】温度調整部と温度センサを有する温度
制御システムは、流体の温度を制御するためにチャンネ
ル内に配置されている請求項７に記載の装置。
【請求項１２】制御デバイスは、流体の温度を少なく
とも一つの設定温度に制御するために、温度調整部と温
度センサ部とに動作可能に接続されている請求項１１に
記載の装置。
【請求項１３】制御デバイスが、促進耐候試験装置
を、（１）第一動作位置から第二動作位置の間を所定時
間、振子運動をして試験の一サイクルとし、（２）太陽
放射を試料に集中するために動作部が第一動作位置にあ
る場合に太陽を追跡し、（３）空気循環機構を動作さ
せ、（４）第一動作位置と第二動作位置との間第一バル
ブを所定時間動作させ、（５）流体が流体路と第一バル
ブを通じて流れ、チャンネル内の所望の注入線まで満た
され、少なくとも一つの試料が所定時間流体に浸漬さ
れ、（６）流体温度を所定の時間、少なくとも一つの所
望の設定温度に維持するために温度制御システムを制御
し、（７）流体を第二バルブから流し、チャンネル内を
空にするために、所定の時間第一動作位置から第二動作
位置に、第二バルブを振動させるようにプログラム制御
する請求項７に記載の装置。
【請求項１４】促進耐候試験方法において、（ａ）少
なくとも一つの支持部材と、少なくとも一つの支持部材
に動作可能に接続された動作部と、流体をチャンネルに
供給する動作可能にチャンネルに接続された第一バルブ
を有する供給システムと、第一バルブを制御する制御デ
バイスを有し、前記動作部は、鏡台と、少なくとも一つ
の支柱と、ターゲットボードを中に設置しているチャン
ネルと、チャンネルと連通している空気循環機構とを有
する促進耐候試験装置を備え、（ｂ）少なくとも一つの
試料をターゲットボードに取り付けるステップと、
（ｃ）試験サイクルを実行する制御デバイスをプログラ
ムするステップとを有し、前記試験サイクルは、（１）
空気循環機構を動作させるステップと、（２）第一所定
時間、太陽追跡システムを動作させるステップと、
（３）第一所定時間の終了により太陽追跡システムの動
作を止めるステップと、（４）動作部を第一動作位置か
ら第二動作位置へと回転させるステップと、（５）空気
循環機構の動作を止めるステップと、（６）流体が流体
路および第一バルブを通じてチャンネル内に供給される
ように、第二所定時間第一バルブを、通常閉じている第
一動作位置から通常開いている第二動作位置に、動作さ
せるステップと、（７）チャンネル内の流体を所望の水
準に達するように、第二所定時間の終了時に、第一動作
位置から第二動作位置に第一バルブの動作を止めるステ
ップと、（８）第三所定時間に少なくとも一つの試料を
曝すステップと、（９）チャンネルから流体を除去する
ステップと、（１０）（１）から（１０）のステップを
所望の回数繰り返すステップとを有している促進耐候試
験方法。
【請求項１５】促進耐候試験装置は、さらに、流体の
温度を制御するチャンネルに配置された温度調整部と温
度センサを有する温度制御システムを備えていることを
特徴とする請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】試験サイクルは、さらに、（ａ）第三
所定時間内の第四所定時間中に温度調整部を動作させる
ステップと、（ｂ）温度センサによって流体の温度をモ
ニターするステップと、（ｃ）流体の温度を少なくとも
一つの設定値に維持するステップと、（ｄ）第四所定時
間の終了時に温度調整部の動作を中止するステップと、
（ｅ）（ａ）から（ｄ）までのステップを少なくとも一
つの設定温度毎に繰り返すステップを備えている請求項
１５に記載の方法。
【請求項１７】供給システムは、さらに、流体に添加
物を加える添加システムを有している請求項１４に記載
の方法。
【請求項１８】試験サイクルは、さらに、（ａ）第二
所定時間内の第五所定時間中に添加システムが駆動され
るステップと、（ｂ）チャンネルに供給された流体に添
加物を加えるステップと、（ｃ）第五所定時間の終了時
に、添加システムの動作を中止するステップとを備えて
いる請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】供給システムは、さらにチャンネルか
ら流体を除去するための第二バルブを備えている請求項
１４に記載の方法。
【請求項２０】試験サイクルは、さらに、（ａ）第三
所定期間の終了後、第六所定期間中に、第二バルブを、
通常閉じている第一動作位置から、開いている第二動作
位置へ、駆動させるステップと、（ｂ）第六所定期間の
終了後、流体をチャンネルから除去するために、第二動
作位置から第一動作位置へと第二バルブの動作を中止す
るステップとを備えている請求項１９に記載の方法。