特許 6014862 耐候性試験機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6014862

(24)【登録日】2016年10月7日

(45)【発行日】2016年10月26日

(54)【発明の名称】耐候性試験機

(51)【国際特許分類】

   G01N 17/00 20060101AFI20161013BHJP

【ＦＩ】

   G01N17/00

【請求項の数】6

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2015-223259(P2015-223259)

(22)【出願日】2015年11月13日

【審査請求日】2015年12月18日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000107583

【氏名又は名称】スガ試験機株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001357

【氏名又は名称】特許業務法人つばさ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】須賀 茂雄

(72)【発明者】

【氏名】川島 智明

(72)【発明者】

【氏名】齋藤 公平

【審査官】 萩田 裕介

(56)【参考文献】

【文献】 特許第５４５５９９９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開昭６３−２０５１４６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｎ １７／００ − １７／０４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試験槽と、
前記試験槽内の温度を上昇させるためのヒータと、
前記試験槽内の温度を下降させるための空気調節弁と、
前記ヒータおよび前記空気調節弁の動作をそれぞれ、ＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative）制御を用いて制御することにより、前記試験槽内の温度制御を行う制御部と
を備え、
前記制御部は、
前記ＰＩＤ制御を用いて前記温度制御の際の単一の温度制御信号を生成し、前記単一の温度制御信号に基づいて、前記ヒータにおけるオン時間の比率と前記空気調節弁における開時間の比率とをそれぞれ設定することで、前記温度制御を行うと共に、
前記単一の温度制御信号における最小値超過から最大値未満までの温度制御区間のうちの、前記単一の温度制御信号の値が相対的に低い区間である低出力区間と、前記単一の温度制御信号の値が相対的に高い区間である高出力区間と、の双方の全区間において、前記ヒータにおけるオン時間の比率と前記空気調節弁における開時間の比率とのうちの一方が０となり、かつ、前記低出力区間と前記高出力区間との切り替わり点において、前記ヒータにおけるオン時間の比率と前記空気調節弁における開時間の比率との双方が０となるように、前記温度制御を行う
耐候性試験機。

【請求項2】

前記空気調節弁の開口量が、設定温度および設定湿度に応じて変化する
請求項１に記載の耐候性試験機。

【請求項3】

前記ヒータの電力量が、設定温度および設定湿度に応じて変化する
請求項１または請求項２に記載の耐候性試験機。

【請求項4】

前記制御部は、
前記単一の温度制御信号に基づいて、前記ヒータにおけるオン時間の比率に対応する昇温制御信号と、前記空気調節弁における開時間の比率に対応する降温制御信号とを個別に生成する、単一の演算部を有し、
前記昇温制御信号を前記ヒータに供給すると共に、前記降温制御信号を前記空気調節弁に供給する
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。

【請求項5】

前記試験槽内に、ランプ光源が設けられており、
前記制御部は、前記ランプ光源における点灯電力の増減に応じて、前記温度制御の際に、前記ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ設定値を変化させる
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の耐候性試験機。

【請求項6】

前記制御部は、
前記温度制御の際の設定温度と、前記空気調節弁の外部側の温度である外気温度との温度差に応じて、
前記温度制御の際に、前記ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ設定値を変化させる
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の耐候性試験機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、光源からの放射光を促進的環境条件下で試料に照射することにより耐候性試験を行う耐候性試験機に関する。

【背景技術】

【0002】

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１参照）。

【0003】

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紫外線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。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第３９４５７８４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、このような耐候性試験機では一般に、耐候性試験の際の省エネルギー化を図ることが求められている。したがって、そのような省エネルギー化を図る手法の提案が望まれる。

【0006】

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、省エネルギー化を図ることが可能な耐候性試験機を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の耐候性試験機は、試験槽と、この試験槽内の温度を上昇させるためのヒータと、試験槽内の温度を下降させるための空気調節弁と、ヒータおよび空気調節弁の動作をそれぞれＰＩＤ（Proportional-Integral-Derivative）制御を用いて制御することにより、試験槽内の温度制御を行う制御部とを備えたものである。この制御部は、ＰＩＤ制御を用いて温度制御の際の単一の温度制御信号を生成し、この単一の温度制御信号に基づいて、ヒータにおけるオン時間の比率と空気調節弁における開時間の比率とをそれぞれ設定することで、上記温度制御を行う。また、上記制御部は、上記単一の温度制御信号における最小値超過から最大値未満までの温度制御区間のうちの、上記単一の温度制御信号の値が相対的に低い区間である低出力区間と、上記単一の温度制御信号の値が相対的に高い区間である高出力区間と、の双方の全区間において、ヒータにおけるオン時間の比率と空気調節弁における開時間の比率とのうちの一方が０となり、かつ、上記低出力区間と上記高出力区間との切り替わり点において、ヒータにおけるオン時間の比率と空気調節弁における開時間の比率との双方が０となるように、上記温度制御を行う。

【0008】

本発明の耐候性試験機では、上記単一の温度制御信号における最小値超過から最大値未満までの温度制御区間のうちの上記低出力区間と上記高出力区間との双方の全区間において、ヒータにおけるオン時間の比率と空気調節弁における開時間の比率とのうちの一方が０となる（ヒータおよび空気調節弁のうちの一方のみが動作する片方動作状態となる）ように、試験槽内の温度制御が行われる。これにより、ヒータによる昇温動作と空気調節弁による降温動作との双方が同時に行われる状態（双方動作状態）の発生が抑えられ、温度制御におけるエネルギー消費の無駄が低減する。また、上記低出力区間および上記高出力区間のうちの一部の区間のみにおいて、上記オン時間の比率と上記開時間の比率とのうちの一方が０となるように温度制御が行われる場合と比べ、温度制御におけるエネルギー消費の無駄が、より一層低減される（より一層の省エネルギー化が図られる）。

【0013】

本発明の耐候性試験機では、上記制御部が、上記単一の温度制御信号に基づいてヒータにおけるオン時間の比率に対応する昇温制御信号と空気調節弁における開時間の比率に対応する降温制御信号とを個別に生成する、単一の演算部を有するようにし、昇温制御信号をヒータに供給すると共に降温制御信号を空気調節弁に供給するようにしてもよい。

【0014】

ここで、上記試験槽内にランプ光源が設けられている場合、上記制御部は、このランプ光源における点灯電力の増減に応じて、上記温度制御の際にＰＩＤ制御におけるＰＩＤ設定値を変化させるようにしてもよい。このようにした場合、例えば、ランプ光源の使用時間の増加に伴ってその点灯電力が増加した場合であっても、温度制御の際におけるオーバーシュート現象（ランプ光源から放射される熱量の変化に起因した温度変動）やオフセット現象（制御目標値との偏差）の発生が抑えられ、安定した温度制御が実現される。

【0015】

また、上記制御部は、上記温度制御の際の設定温度とこの空気調節弁の外部側の温度である外気温度との温度差に応じて、上記温度制御の際にＰＩＤ制御におけるＰＩＤ設定値を変化させるようにしてもよい。このようにした場合、上記温度差が変化した場合であっても、そのような温度差の変化に起因したハンチング現象や上記したオフセット現象の発生が抑えられ、安定した温度制御が実現される。

【0016】

本発明の耐候性試験機では、例えば、ヒータの電力量を、試験条件（設定温度および設定湿度等）に応じて変化させるのが望ましい。また、例えば、空気調節弁の開口量を、試験条件（設定温度および設定湿度等）に応じて変化させるのが望ましい。

【発明の効果】

【0017】

本発明の耐候性試験機によれば、上記単一の温度制御信号における最小値超過から最大値未満までの温度制御区間のうちの上記低出力区間と上記高出力区間との双方の全区間において、ヒータにおけるオン時間の比率と空気調節弁における開時間の比率とのうちの一方が０となるように試験槽内の温度制御を行うようにしたので、温度制御におけるエネルギー消費の無駄を低減することができる。よって、耐候性試験の際の省エネルギー化を図ることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0018】

【図1】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2】図１に示したＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面構成例を表す模式図である。

【図3】図１に示した制御部の詳細構成例を表すブロック図である。

【図4】比較例に係る耐候性試験機における制御部の構成例を表すブロック図である。

【図5】比較例に係る耐候性試験機における試験槽内の温度制御動作を表す図である。

【図6】実施の形態に係る試験槽内の温度制御動作の一例を表す図である。

【図7A】変形例１に係る試験槽内の温度制御動作の一例を表す図である。

【図7B】変形例２に係る試験槽内の温度制御動作の一例を表す図である。

【図7C】変形例３に係る試験槽内の温度制御動作の一例を表す図である。

【図8】変形例４に係る試験槽内の温度制御動作の一例を表す図である。

【図9】変形例４に係るブラックパネル温度と温度制御動作との関係の一例を表す図である。

【図10】変形例４に係るランプ点灯電力と熱エネルギーとの関係の一例を表す図である。

【図11】変形例５に係る試験槽内の温度制御動作の一例を表す図である。

【図12】変形例６に係る試験槽内の制御動作の一例を表す図である。

【図13】変形例７に係る試験槽内の制御動作の一例を表す図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

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（温度制御区間の全区間でヒータ・空気調節弁の一方のみが動作する制御例）
２．変形例
変形例１〜３（ヒータ・空気調節弁の一方のみが動作する他の制御例）
変形例４（ランプ光源の点灯電力の増減に応じてＰＩＤ設定値を変化させる例）
変形例５（設定温度・外気温度の温度差に応じてＰＩＤ設定値を変化させる例）
変形例６，７（空気調節弁・ヒータの動作に関する変形例）
３．その他の変形例

【0020】

＜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１）の概略構成例を模式的に表したものである。また、図２は、この図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿った矢視断面構成（Ｘ−Ｙ断面構成）例を模式的に表したものである。

【0021】

耐候性試験機１は、試験槽１０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１は、図１および図２に示したように、温度および湿度等の調節が可能な試験槽１０内に、光源１１、一対の試料取付枠１２ａ，１２ｂ、複数の試料ホルダ１３、受光器１４およびブラックパネル温度計１５を備えている。耐候性試験機１はまた、図１に示したように、回転軸１２０、空気調節弁１６、風路１６０、ヒータ１７、送風機１８１、湿度発生機１８２、乾球温度センサ１８３、湿球温度センサ１８４、外気温湿度センサ１８５および制御部１９を備えている。

【0022】

光源１１は、試験槽１０内の中央付近に、Ｚ軸方向に沿って延在するように配置されている。光源１１は、試験槽１０内において周囲に（Ｘ−Ｙ面内方向に沿って）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紫外線蛍光ランプ等のランプ光源により構成されている。つまり、光源１１は、本発明における「ランプ光源」の一具体例に対応する。

【0023】

試料取付枠１２ａ，１２ｂはそれぞれ、光源１１が中心位置となるようにＸ−Ｙ平面内に配置された円環状の枠である。これらの試料取付枠１２ａ，１２ｂはそれぞれ、図１に示したように、回転軸１２０が回転方向Ｒ１に沿って回転することで、この回転方向Ｒ１と同じ向きの回転方向Ｒ２に沿って、光源１１を中心（回転中心）とした一定速度での回転動作を行うようになっている。これにより図２に示したように、後述する各試料ホルダ１３もまた、光源１１を中心として回転方向Ｒ２に沿った回転動作が行われるようになっている。

【0024】

試料ホルダ１３は、図１に示したように、試料取付枠１２ａ，１２ｂの間を繋ぐようにして取り付けられており、これらの試料取付枠１２ａ，１２ｂに対して着脱可能となっている。各試料ホルダ１３は、光源１１側に対向する試料取付面Ｓ１〜Ｓ３を、試料取付枠１２ａ側から試料取付枠１２ｂ側に沿ってこの順に有している。これらの試料取付面Ｓ１〜Ｓ３上には、図２に示したように、試料９または後述するブラックパネル温度計１５が配置されている。このような複数の試料ホルダ１３全体では、例えば図２に示したように、Ｘ−Ｙ平面上において、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１３は、上記した試料取付枠１２ａ，１２ｂ上で多角形を構成するように並んで配置されている。

【0025】

受光器１４は、光源１１から放射された放射光Ｌoutの放射照度を測定するためのもの（照度計）であり、試料取付枠１２ａ，１２ｂ上に取り付けられている。具体的には、例えば図２に示したように、この受光器１４は、試料取付枠１２ａ，１２ｂ上において、試料９が取り付けられていない（配置されていない）試料ホルダ１３上に配置されている。なお、この受光器１４により得られた受光データ（受光値）は、後述する制御部１９へ伝送されるようになっている。

【0026】

ブラックパネル温度計１５は、図２に示したように、試料ホルダ１３上（試料取付面Ｓ１〜Ｓ３のいずれか）に取り付けられており、試料９の温度情報を検出するための温度計である。この温度情報としては、放射光Ｌoutの光エネルギーが温度化された成分と、試験槽１０内の環境温度成分とを含んでいる。このようなブラックパネル温度計１５は、例えば、バイメタル、白金抵抗体、サーミスタまたは熱電対等の感熱体を含んで構成されている。

【0027】

空気調節弁１６は、図１中の矢印Ｐ１で示したような弁の開閉動作を利用して、外気（耐候性試験機１の外部の空気）の導入と、試験槽１０内の空気の風路１６０を介した排出とを、それぞれ制御するための機器である。具体的には、空気調節弁１６が閉じている状態では、外気の導入および試験槽１０内の空気の風路１６０を介した排出がそれぞれ行われない一方、空気調節弁１６が開いている状態では、外気の導入および試験槽１０内の空気の風路１６０を介した排出がそれぞれ行われるようになっている。なお、この図１中に示した矢印Ｐａは、空気調節弁１６における弁の開口量（例えば、最大値に対して弁がどの程度開いているのかを百分率で示したもの）の大きさを、模式的に示している。このような空気調節弁１６の開閉動作を利用した空気の導入・排出によって、試験槽１０内の温度が制御される（具体的には、下降する）ようになっている。つまり、この空気調節弁１６は、試験槽１０内の温度を下降させる（降温させる）ための機構として機能するものである。このような空気調節弁１６は、例えば、筒状の吸排気口と、駆動モータによって上下運動する蓋とにより構成されている。このような構造により空気調節弁１６では、簡便でメンテナンス性に優れ、安価であり、冷凍機のような冷却装置を必要とせず省スペースで、大きな電力を必要とせず省エネルギーで試験槽１０内の温度を下降させることが可能となっている。

【0028】

風路１６０は、例えば図１中の矢印で示したように、空気調節弁１６を介して導入した外気および試験槽１０内から流出した空気における温度および湿度が調整され、循環空気となって試験槽１０内に流入した空気が通る経路に相当する。なお、この風路１６０内では、図１中の矢印Ｐ２で示したように、空気調節弁１６を介して導入した外気と、試験槽１０内から流出した空気とが、互いに遮断あるいは混合される（これらの空気の経路設定が制御される）ようになっている。

【0029】

ヒータ１７は、風路１６０内に配置されており、上記した循環空気の温度を上昇させるための機器である。これにより、試験槽１０内の温度が制御される（具体的には、上昇する）ようになっている。つまり、このヒータ１７は、試験槽１０内の温度を上昇させる（昇温させる）ための機構として機能するものである。

【0030】

送風機１８１は、風路１６０内に配置されており、この風路１６０内で空気を通過させるための送風動作を行う機器である。

【0031】

湿度発生機１８２は、風路１６０を介して試験槽１０内の湿度を制御する（設定された所定の湿度を発生する）ための機器である。

【0032】

乾球温度センサ１８３は、試験槽１０内に配置されており、この試験槽１０内の乾球温度（放射光Ｌoutの光エネルギーが温度化された成分を含んでいない、環境温度のみ）を測定するセンサである。なお、耐候性試験時の温度制御の基準となる値は、前述したブラックパネル温度計１５またはこの乾球温度センサ１８３のどちらかを選択して行うようになっている。

【0033】

湿球温度センサ１８４は、試験槽１０内に配置されており、この試験槽１０内の湿球温度を測定するセンサである。なお、後述する制御部１９では、この湿球温度と上記した乾球温度との関係を用いて、試験槽１０内の相対湿度が算出されるようになっている。

【0034】

外気温湿度センサ１８５は、空気調節弁１６の近傍に設置されており、この空気調節弁１６から風路１６０へ導入される空気の温湿度（温度および湿度）を測定するセンサである。

【0035】

（制御部１９）
制御部１９は、耐候性試験機１全体の動作を制御する部分である。制御部１９は、このような制御動作の１つとして、この例では、受光器１４により得られた受光データに基づいて光源１１の放射強度を制御することにより、試料９への放射照度を制御する機能を有している。また、同時に制御部１９は、温度制御の基準をブラックパネル温度計１５に選択した場合に、このブラックパネル温度計１５により得られた温度情報に基づいて、ヒータ１７の動作（試験槽１０内の昇温動作）と、空気調節弁１６の動作（試験槽１０内の降温動作）とをそれぞれ制御することにより、温度制御（例えば、ブラックパネル温度＝６３℃）を行う機能（温度制御機能）を有している。具体的には、この制御部１９は、詳細は後述するが、これらヒータ１７および空気調節弁１６のうちの一方のみが動作する状態（片方動作状態）が少なくとも一部に含まれることとなるように、温度制御を行うようになっている。また、同時に制御部１９は、乾球温度と湿球温度との関係から算出された相対湿度に基づいて湿度発生機１８２を制御することにより、試験槽１０内の湿度制御を行う機能（湿度制御機能）を有している。このように制御部１９は、互いに影響し合う３つの要素（放射照度、ブラックパネル温度（もしくは乾球温度）、および相対湿度）に対して、同時に制御を行うようになっている。

【0036】

図３は、このような制御部１９の詳細構成例を、ブロック図で表したものである。この例では制御部１９は、温度調節器１９１および演算部１９２を有している。なお、図３中に示したように、制御部１９内の温度調節器１９１は、この例ではＰＩＤ制御を用いて上記した温度制御を行うようになっている。

【0037】

温度調節器１９１は、試験槽１０内の温度制御の際の設定温度（目標温度）の大きさに対応する温度制御信号Ｓｔを生成し、この温度制御信号Ｓｔを演算部１９２へ出力するものである。なお、この温度制御信号Ｓｔは、詳細は後述するが、温度調節器１９１内の図示しないリレー接点の開閉状態の割合（具体的には、例えば、開状態の時比率）によって示される信号であり、例えば、０％〜１００％の値で表されるようになっている。

【0038】

演算部１９２は、図３に示したように、温度調節器１９１から供給される温度制御信号Ｓｔに基づいて、ヒータ１７の動作（昇温動作）を制御する制御信号Ｓｔｕ（昇温制御信号）と、空気調節弁１６の動作（降温動作）を制御する制御信号Ｓｔｄ（降温制御信号）とを、個別に生成するものである。そして、演算部１９２は、このようにして生成された制御信号Ｓｔｕをヒータ１７に供給すると共に、制御信号Ｓｔｄを空気調節弁１６に供給する。つまり、制御部１９内のこの単一の演算部１９２において、温度制御信号Ｓｔを基に制御信号Ｓｔｕ，Ｓｔｄがそれぞれ個別に生成されている。このようにして、詳細は後述するが、ヒータ１７および空気調節弁１６に対する個別制御が行われるようになっている。

【0039】

なお、このような制御部１９による温度制御動作の詳細については、後述する。

【0040】

［作用・効果］
（Ａ．基本動作）
この耐候性試験機１では、試験槽１０内において、光源１１から放射光Ｌoutが放射される。また、複数の試料ホルダ１３および受光器１４が取り付けられた試料取付枠１２ａ，１２ｂがそれぞれ、この光源１１を中心とした回転動作を行う。これにより、促進的環境条件（加速試験環境）の下で、各試料ホルダ１３上の試料９に放射光Ｌoutが照射される。このような放射光Ｌoutの放射が所定の試験時間（例えば数時間〜数千時間程度）の間連続して行われることで、各試料９（材料）の劣化度合い等が評価され、耐候性試験がなされる。

【0041】

また、この際、制御部１９は、受光器１４により得られた受光データに基づいて、光源１１の放射強度を制御することにより、試料９への放射照度を制御する。これにより、受光データの値が予め設定された試験条件値と略一致（望ましくは一致）するように光源１１の放電電力が制御され、安定した放射動作が担保されることになる。

【0042】

この制御部１９はまた、前述したように、ヒータ１７および空気調節弁１６の動作をそれぞれ制御することにより、試験槽１０内の温度制御を行う。なお、このような温度制御は、例えばＰＩＤ制御を用いて行われる。このような試験槽１０内の温度制御が行われるのは、例えば以下の理由による。すなわち、耐候性試験機１では、光源１１から放射される熱等によって、試料９の表面（試料面）での温度が上昇する。したがって、ブラックパネル温度計１５等によって検知された温度が、例えばＰＩＤ制御の際の比例帯の温度範囲内にある場合、前述した温度制御信号Ｓｔにより示される設定温度が維持されるように、温度制御がなされる。

【0043】

また、制御部１９は、乾球温度と湿球温度との関係から算出された相対湿度に基づいて湿度発生機１８２を制御することにより、試験槽１０内の相対湿度を制御する。これにより、試験槽１０内の相対湿度が予め設定された試験条件値と略一致（望ましくは一致）するように湿度発生機１８２が制御され、設定相対湿度が維持される。

【0044】

更に、制御部１９は、互いに影響し合う３つの要素（放射照度、ブラックパネル温度（もしくは乾球温度）、および相対湿度）に対して、同時に制御を行う。例えば、耐候試験では、光によりブラックパネル温度に大きな影響を及ぼすため、光源も熱源となるが、この光源としてキセノンアークランプを用いる場合、以下のようになる。すなわち、試験条件に応じて放射照度が大小様々であることから、放射照度の条件の変化によって、ブラックパネル温度に及ぼす光による温度への影響が、変化する。また、相対湿度については、以下のようになる。すなわち、蒸気加熱により加湿が行われることから、この加湿を行う際には高温の蒸気が試験槽１０内に流入されるため、この高温の蒸気もまた熱源となる。このようにして、放射照度、ブラックパネル温度（もしくは乾球温度）、および相対湿度は互いに影響し合うため、これら３つの要素を制御することは、大変困難なことであると言える。

【0045】

（Ｂ．温度制御動作の詳細について）
次に、図１，図２に加えて図３〜図６を参照して、このような制御部１９による試験槽１０内の温度制御動作について、比較例と比較しつつ詳細に説明する。

【0046】

（比較例）
ここで、図４は、比較例に係る耐候性試験機（耐候性試験機１０１）における制御部（制御部１０９）の構成例を、ブロック図で表したものである。この比較例の耐候性試験機１０１は、本実施の形態の耐候性試験機１において、制御部１９の代わりに制御部１０９を設けたものに対応している。また、この制御部１０９は、図４に示したように、温度調節器１９１を有している。すなわち、制御部１０９は、図３に示した制御部１９において、演算部１９２を設けないようにした（省いた）ものに対応している。

【0047】

制御部１０９における温度調節器１９１は、図３に示した本実施の形態の制御部１９の場合とは異なり、図４に示したように、生成した温度制御信号Ｓｔを、空気調節弁１６およびヒータ１７の各々に対して直接供給している。つまり、空気調節弁１６およびヒータ１７はそれぞれ、この共通した制御信号である温度制御信号Ｓｔによって、それらの動作が制御される。したがって、この比較例の耐候性試験機１０１では、具体的には以下のようにして、試験槽１０内の温度制御動作が行われる。

【0048】

図５は、比較例の耐候性試験機１０１における試験槽１０内の温度制御動作を表したものである。具体的には、図５（Ａ）は、温度制御信号Ｓｔの値（前述した０％〜１００％の値）と、空気調節弁１６における弁の開時間の比率（空気調節弁開時間率：０％〜１００％）およびヒータ１７におけるＯＮ時間の比率（ヒータＯＮ時間率：０％〜１００％）との対応関係を、グラフにて模式的に表したものである。また、図５（Ｂ）は、一例として、温度制御信号Ｓｔ＝０％，２５％，５０％，７５％，１００％の各場合における、空気調節弁１６における動作状態（弁の開閉状態）と、ヒータ１７における動作状態（ＯＮ（動作）／ＯＦＦ（停止）状態）とを、それぞれタイミング波形図にて示している。なお、これらの温度制御信号Ｓｔ、空気調節弁１６の動作状態、およびヒータ１７の動作状態はそれぞれ、この例では、ＰＷＭ（Pulse Width Modulation；パルス幅変調）制御によって表されている。

【0049】

この比較例の温度制御動作では、まず、図５（Ａ）中に符号Ｇ１０１ｄ，Ｇ１０１ｕでそれぞれ示したように、空気調節弁開時間率およびヒータＯＮ時間率ともに、温度制御信号Ｓｔの変化に応じて線形（直線的）に変化している。具体的には、温度制御信号Ｓｔの値が０％から１００％まで増加するのに従って、空気調節弁開時間率は１００％から０％まで線形に減少していく一方、ヒータＯＮ時間率は０％から１００％まで線形に増加している。したがって、この比較例では、図５（Ａ）から分かるように、温度制御信号Ｓｔが０％超過から１００％未満までのいずれの値のときであっても、ヒータ１７および空気調節弁１６の双方が動作する状態（双方動作状態）となっている。

【0050】

なお、このとき、例えば図５（Ｂ）に示したように、温度制御信号Ｓｔの値（温度制御の際の操作出力量）が増加するのに従って、その時比率（オン・デューティ比）も比例して増加している。また、前述したように、この比較例の温度制御では、この温度制御信号Ｓｔに基づいて、空気調節弁１６およびヒータ１７の動作がそれぞれ一括して制御されている。具体的には、温度制御信号ＳｔにおけるＯＮ状態／ＯＦＦ状態の各期間と、ヒータ１７におけるＯＮ状態／ＯＦＦ状態の各期間とが、互いに一致していると共に、これらの反転信号が、空気調節弁１６の開状態／閉状態の各期間に対応している。

【0051】

このようにして比較例の温度制御動作では、ヒータ１７による昇温動作と空気調節弁１６による降温動作との双方が同時に行われている状態（上記双方動作状態）が、ほとんどである（温度制御信号Ｓｔ＝０％，１００％を除いた全ての温度制御状態において、双方動作状態となっている）。したがって、この比較例では、例えば、以下の（１），（２）で示したような問題が生じるおそれがある。

【0052】

（１）例えば、最終的に昇温が必要な場合であっても、昇温動作とともに降温動作が同時に行われることになる一方、最終的に降温が必要な場合であっても、降温動作とともに昇温動作が同時に行われることになる。したがって、温度制御の際のエネルギー消費の無駄が大きい（例えば、図５（Ａ）中の矢印Ｇ１０１で示した部分が、エネルギー消費の無駄の分に対応）。
（２）ほとんどの状態（温度制御信号Ｓｔ＝１００％以外の各温度制御状態）において、空気調節弁１６が開状態となることから、この空気調節弁１６を介して取り込まれた外気に起因して、試験槽１０内の湿度が下がり易くなってしまう。このため、例えば、高温度・高湿度（例えば、ブラックパネル温度＝８３℃，相対湿度＝５０％ＲＨ等）の環境下での耐候性試験が実施し難くなってしまうおそれが生じる。

【0053】

（本実施の形態の温度制御動作）
これに対して本実施の形態の耐候性試験機１では、制御部１９において、以下詳述するようにして、試験槽１０内の温度制御動作を行う。

【0054】

図６は、この耐候性試験機１における試験槽１０内の温度制御動作の一例を表したものである。具体的には、図６（Ａ）は、温度制御信号Ｓｔの値（前述した０％〜１００％の値）と、空気調節弁１６における弁の開時間の比率（空気調節弁開時間率：０％〜１００％）およびヒータ１７におけるＯＮ時間の比率（ヒータＯＮ時間率：０％〜１００％）との対応関係を、グラフにて模式的に表したものである。また、図６（Ｂ）は、一例として、温度制御信号Ｓｔ＝０％，２５％，５０％，７５％，１００％の各場合における、空気調節弁１６における動作状態（弁の開閉状態）と、ヒータ１７における動作状態（ＯＮ／ＯＦＦ状態）とを、それぞれタイミング波形図にて示している。なお、これらの温度制御信号Ｓｔ、空気調節弁１６の動作状態、およびヒータ１７の動作状態はそれぞれ、この例では、ＰＷＭ制御によって表されている。

【0055】

本実施の形態の温度制御動作では、まず、例えば図６（Ａ）中に符号Ｇ１ｄ，Ｇ１ｕでそれぞれ示したように、上記比較例の場合（図５（Ａ）中の符号Ｇ１０１ｄ，Ｇ１０１ｕ参照）とは異なり、温度制御信号Ｓｔの変化に応じて、空気調節弁開時間率およびヒータＯＮ時間率がそれぞれ、以下のように変化する。すなわち、制御部１９は、ヒータ１７および空気調節弁１６のうちの一方のみが動作する状態（片方動作状態）が、温度制御信号Ｓｔによる温度制御状態のうちの端部状態（温度制御信号Ｓｔ＝０％，１００％の各状態）を除いた少なくとも一部に含まれることとなるように、温度制御を行う。

【0056】

より具体的には、この例では、制御部１９は、温度制御の際の温度制御信号における最小値（温度制御信号Ｓｔ＝０％）超過から最大値（温度制御信号Ｓｔ＝１００％）未満まで（０％＜Ｓｔ＜１００％）の温度制御区間のうち、少なくとも一部の区間において上記片方動作状態となるように、温度制御を行う。詳細には、この例では、制御部１９は、上記温度制御区間のうちの温度制御信号の値が相対的に低い区間（低出力区間）では、ヒータ１７および空気調節弁１６のうちの少なくとも空気調節弁１６が動作するように、温度制御を行う（図６（Ａ）中の符号Ｇ０ｕで示した状態を参照）。また、制御部１９は、上記温度制御区間のうちの温度制御信号の値が相対的に高い区間（高出力区間）では、ヒータ１７および空気調節弁１６のうちの少なくともヒータ１７が動作するように、温度制御を行う（図６（Ａ）中の符号Ｇ０ｄで示した状態を参照）。より詳細には、この例では、制御部１９は、上記低出力区間および上記高出力区間のうちの少なくとも一方において、その少なくとも一部の区間で上記片方動作状態となるように、温度制御を行う。

【0057】

なお、このとき、例えば図６（Ｂ）に示したように、温度制御信号Ｓｔの値（温度制御の際の操作出力量）が増加するのに従って、その時比率（オン・デューティ比）も比例して増加している。ただし、本実施の形態の制御部１９では、上記比較例の制御部１０９とは異なり、演算部１９２が温度調節器１９１から供給される温度制御信号Ｓｔに基づいて、ヒータ１７の動作を制御する制御信号Ｓｔｕと空気調節弁１６の動作を制御する制御信号Ｓｔｄとを、個別に生成・出力している。つまり、例えば図６（Ａ）で示した温度制御が実現されるよう、温度制御信号ＳｔのＯＮ状態／ＯＦＦ状態の各期間と、ヒータ１７におけるＯＮ状態／ＯＦＦ状態の各期間と、空気調節弁１６の開状態／閉状態の各期間とが、個別に設定されるようになっている。

【0058】

このような温度制御動作が行われることで、本実施の形態では上記比較例と比べ、例えば以下のような利点が得られる。すなわち、本実施の形態では、まず、例えば図６（Ａ）に示したように、ヒータ１７による昇温動作と空気調節弁１６による降温動作との双方が同時に行われている状態（前述した双方動作状態）の発生が抑えられ、上記比較例（図５（Ａ）参照）と比べ、温度制御におけるエネルギー消費の無駄が低減する。

【0059】

また、例えば図６（Ａ）に示したように、空気調節弁１６が開状態となる状態が、図５（Ａ）に示した比較例と比べて少なくなることから、この比較例と比べ、空気調節弁１６を介して取り込まれた外気に起因した、試験槽１０内の湿度低下が抑えられる。したがって、比較例と比べ、例えば、高温度・高湿度（例えば、ブラックパネル温度＝８３℃，相対湿度＝５０％ＲＨ等）の試験条件での耐候性試験の実施が容易となる。また、空気調節弁１６の駆動モータの動作時間が短縮されるため、省エネルギー化が図られると共に、この駆動モータの寿命が延びることになる。また、比較例と比べ、湿度発生機１８２に使用する水の量を削減できるようになる。更に、例えば、耐候性試験機１の設置場所での外気温度が高い場合や、相対湿度が低い場合等であっても、耐候性試験の実施が可能となるため、耐候性試験機１の設置環境での温湿度に対する許容範囲が、比較例と比べて広くなる。

【0060】

ここで、本実施の形態では特に、例えば図６（Ａ）に示したように、制御部１９は、上記低出力区間および上記高出力区間の双方において、それらの少なくとも一部の区間で上記片方動作状態となるように、温度制御を行う。したがって、例えば、これらの低出力区間および高出力区間の一方のみにおいて、そのような片方動作状態となるように温度制御が行われる場合と比べ、温度制御におけるエネルギー消費の無駄が更に低減されると共に、上記したような外気に起因した湿度低下が更に抑えられる。

【0061】

また、本実施の形態では更に、例えば図６（Ａ）に示したように、制御部１９は、上記低出力区間および上記高出力区間の双方において、それらの全区間で上記片方動作状態となるように、温度制御を行う。具体的には、この例では、温度制御信号Ｓｔの値が０％超過から５０％までの低出力区間（０％＜Ｓｔ≦５０％の区間）において、空気調節弁１６のみが動作状態となっていてヒータ１７が停止状態となっている（空気調節弁１６のみが動作する片方動作状態：図６（Ａ）中の符号Ｇ０ｕ参照）。一方、温度制御信号Ｓｔの値が５０％から１００％未満までの高出力区間（５０％≦Ｓｔ＜１００％の区間）において、ヒータ１７のみが動作状態となっていて空気調節弁１６が停止状態となっている（ヒータ１７のみが動作する片方動作状態：図６（Ａ）中の符号Ｇ０ｄ参照）。つまり、上記低出力区間では、空気調節弁１６による降温動作のみを行う一方、上記高出力区間では、ヒータ１７による昇温動作のみを行うことから、降温動作と昇温動作とが同時に実行されることが回避される。これにより、上記した各区間のうちの一部の区間のみにおいて上記片方動作状態となるように温度制御が行われる場合と比べ、温度制御におけるエネルギー消費の無駄がより一層低減されると共に、上記したような外気に起因した湿度低下もより一層抑えられる。

【0062】

以上のように本実施の形態では、ヒータ１７および空気調節弁１６のうちの一方のみが動作する状態（片方動作状態）が、温度制御信号Ｓｔによる温度制御状態のうちの端部状態（Ｓｔ＝０％，１００％の各状態）を除いた少なくとも一部に含まれることとなるように、温度制御が行われる。これにより、温度制御におけるエネルギー消費の無駄を低減することができ、耐候性試験の際の省エネルギー化を図ることが可能となる。

【0063】

また、本実施の形態の制御部１９では、図３に示したように、比較例（図４）に係る制御部１０９と同じ構成の温度調節器１９１を用いてＰＩＤ制御を行うようにしたので、例えば以下のような効果も得ることが可能となる。すなわち、本実施の形態では、従来の一般的な温度調節器（温度調節器１９１）をそのまま使用して、ＰＩＤ制御による温度制御を行っており、その演算結果である温度制御信号Ｓｔは、設定値に対して連続的に変化する。そして、演算部１９２ではその温度制御信号Ｓｔの大きさを解析し、温度制御信号Ｓｔの大きさに応じて、制御信号Ｓｔｕ，Ｓｔｄを個別に演算して出力している（図６等参照）。ここで、図６等に示したように、前述した低出力期間と高出力区間との間で温度制御が連続的に変化するため、温度制御の際に乱れは生じない。また、ＰＩＤ制御における設定値も従来と同様に１つだけで済むとともに、耐候性試験機１に対する操作性も従来と全く同じでよいことから、ＰＩＤ制御における設定値の調整が容易となる。

【0064】

＜２．変形例＞
続いて、上記実施の形態の変形例（変形例１〜７）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。

【0065】

［変形例１〜３］
図７Ａ，図７Ｂ，図７Ｃはそれぞれ、変形例１〜３に係る温度制御動作の一例を表したものである。なお、これらの変形例１〜３では、耐候性試験機自体の構成は、基本的には実施の形態の耐候性試験機１と同様となっており、制御部１９により温度制御動作の手法が、実施の形態で説明した温度制御動作の手法と若干異なるものとなっている。

【0066】

（変形例１）
まず、図７Ａに示した変形例１では、基本的には実施の形態と同様に、制御部１９は、前述した低出力区間および高出力区間の双方において、それらの少なくとも一部の区間で前述した片方動作状態となるように、温度制御を行う（図７Ａ中の符号Ｇ２ｄ，Ｇ２ｕ，Ｇ０ｕ，Ｇ０ｄ参照）。

【0067】

ただし、本変形例では実施の形態とは異なり、これら低出力区間および高出力区間における全区間ではなく、それらの一部の区間のみにおいて片方動作状態となるように、温度制御が行われる（図７Ａ中の符号Ｇ０ｕ，Ｇ０ｄ参照）。つまり、本変形例において制御部１９は、これらの低出力区間と高出力区間との切り替わり区間付近（温度制御信号Ｓｔ＝５０％付近の状態）において、ヒータ１７および空気調節弁１６の双方が動作する双方動作状態となるように、温度制御を行う。

【0068】

これにより本変形例では、上記実施の形態と比べ、若干のエネルギー消費の無駄（図７Ａ中の符号Ｇ２参照）が生じるものの、例えば以下のような効果が得られる。すなわち、ヒータ１７の動作開始時または空気調節弁１６の動作開始時等におけるタイムラグ（時間的な動作遅延）に起因した、動作の不安定化が抑えられる。よって、本変形例では、そのような双方動作状態（オーバラップ状態）を敢えて設けるようにしたことで、安定した温度制御を実現することが可能となる。

【0069】

（変形例２）
次いで、図７Ｂに示した変形例２では、実施の形態および変形例１とは異なり、制御部１９は、前述した低出力区間および高出力区間のうちの一方のみにおいて、その少なくとも一部の区間で前述した片方動作状態となるように、温度制御を行う。具体的には、本変形例では制御部１９は、これらのうちの低出力区間のみにおいて、その少なくとも一部の区間で前述した片方動作状態となるように、温度制御を行う（図７Ｂ中の符号Ｇ３ｄ，Ｇ３ｕ，Ｇ０ｕ参照）。

【0070】

このような本変形例では、上記実施の形態と比べ、若干のエネルギー消費の無駄（図７Ｂ中の符号Ｇ３参照）が生じるものの、やはり前述した比較例（図５（Ａ））と比べれば、温度制御の際のエネルギー消費を低減することが可能となる。

【0071】

（変形例３）
また、図７Ｃに示した変形例３においても、実施の形態および変形例１とは異なり、制御部１９は、前述した低出力区間および高出力区間のうちの一方のみにおいて、その少なくとも一部の区間で前述した片方動作状態となるように、温度制御を行う。具体的には、本変形例では制御部１９は、これらのうちの高出力区間のみにおいて、その少なくとも一部の区間で前述した片方動作状態となるように、温度制御を行う（図７Ｃ中の符号Ｇ４ｄ，Ｇ４ｕ，Ｇ０ｄ参照）。

【0072】

このような本変形例においても、上記実施の形態と比べ、若干のエネルギー消費の無駄（図７Ｃ中の符号Ｇ４参照）が生じるものの、やはり前述した比較例（図５（Ａ））と比べれば、温度制御の際のエネルギー消費を低減することが可能となる。

【0073】

［変形例４，５］
図８および図９はそれぞれ、変形例４，５に係る温度制御動作の一例を表したものである。なお、これらの変形例４，５においても、耐候性試験機自体の構成は、基本的には実施の形態の耐候性試験機１と同様となっており、制御部１９により温度制御動作の手法が、実施の形態で説明した温度制御動作の手法と若干異なるものとなっている。

【0074】

（変形例４）
まず、図８に示した変形例４では、制御部１９は、例えば、前述したキセノンアークランプ等のランプ光源からなる光源１１における点灯電力が変化するのに応じて、制御目標値Ｔｓを基準とした温度制御の際に、ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ設定値を変化させるようにしている。

【0075】

具体的には、例えば光源１１が新しいランプ光源からなる場合等には、受光器１４により得られた受光データに基づいて放射照度を制御するときに、光源１１の点灯電力が相対的に小さくなる。したがって、制御部１９は、温度制御におけるＰＩＤ制御のＰ値が相対的に小さくなると共にＩ値は相対的に大きくなるように、制御する（図８中の符号Ｇ５ｎ参照）。一方、例えば光源１１が古いランプ光源からなる場合等には、受光器１４により得られた受光データに基づいて放射照度を制御するときに、光源１１の点灯電力が相対的に大きくなる。したがって、制御部１９は、温度制御におけるＰＩＤ制御のＰ値が相対的に大きくなると共にＩ値は相対的に小さくなるように、制御する（図８中の符号Ｇ５ｏ参照）。より具体的には、例えば基準の点灯電力を４ｋＷとした場合、光源１１の点灯電力が１ｋＷ減少するごとに、Ｐ値を５％減少させると共にＩ値を５％増加させて、ＰＩＤ制御を行う。また、光源１１の点灯電力が１ｋＷ増加するごとに、Ｐ値を５％増加させると共にＩ値を５％減少させて、ＰＩＤ制御を行う。

【0076】

これは、以下の理由によりものである。すなわち、まず、耐候性試験機では一般に、光源も大きな熱源になり、例えば前述したキセノンアークランプの場合、その点灯電力のうちの約６０％が熱になると言われている。また、このキセノンアークランプでは一般に、ランプの劣化により使用時間が増加すると、特に物質の劣化に寄与する紫外領域（３００〜４００ｎｍの波長領域）において、放射照度の減少が大きくなる。ここで、耐候性試験における一般的な試験条件では、この紫外領域での放射照度を一定に維持する必要があることから、放射照度が減少したランプ光源を用いて紫外領域の放射照度を一定に保つためには、ランプ光源の点灯電力を増加させることになる。すると、そのような点灯電力の増加に伴って、熱を発生させる赤外領域での放射照度が増加してしまうことになる。

【0077】

ここで図９は、本変形例に係るブラックパネル温度と温度制御動作との関係の一例を表したものであり、具体的には、ブラックパネル温度の制御安定時における空気調節弁１６およびヒータ１７の出力の一例を表したものである。なお、空気調節弁１６およびヒータ１７の出力としてはそれぞれ、前述した空気調節弁開時間率（０％〜１００％）およびヒータＯＮ時間率（０％〜１００％）を用いている。

【0078】

この図９の例では、ランプ光源の点灯電力＝４ｋＷの場合には、ブラックパネル温度＝６３℃において、空気調節弁１６およびヒータ１７の出力がともに０％となって釣り合いが取れている。ブラックパネル温度が６３℃未満のときには、空気調節弁１６の出力が０％よりも大きくなり、ランプ光源からの熱と空気調節弁１６の制御とによって、温度制御がなされている。また、ブラックパネル温度が６３℃超過のときには、ヒータ１７の出力が０％よりも大きくなり、ランプ光源からの熱とヒータ１７の制御とによって、温度制御がなされている。一方、ランプ光源の点灯電力＝６ｋＷの場合には、ブラックパネル温度＝７３℃において、空気調節弁１６およびヒータ１７の出力がともに０％となって釣り合いが取れている。ブラックパネル温度が７３℃未満のときには、空気調節弁１６の出力が０％よりも大きくなり、ランプ光源からの熱と空気調節弁１６の制御とによって、温度制御がなされている。また、ブラックパネル温度が７３℃超過のときには、ヒータ１７の出力が０％よりも大きくなり、ランプ光源からの熱とヒータ１７の制御とによって、温度制御がなされている。このように、ランプ光源の点灯電力によって制御状況が大きく変化するため、耐候試験機の温度制御において、光源は重要な要素となる。

【0079】

また、図１０は、本変形例に係るランプ点灯電力と熱エネルギーとの関係の一例を表したものである。この図１０の例では、ランプ使用時間＝０ｈ（時間）では約２．４ｋＷの熱が発生し、ランプ使用時間＝３０００ｈでは約５．１ｋＷの熱が発生することから、その差は約２．７ｋＷとなる。ヒータ１７の出力が１．５ｋＷであるとすれば、光源の熱の影響が大きいことが分かる。このように、ランプ光源が新しい場合と古い場合とで、ランプ光源から放射される熱量が変化することになり、それに起因した温度変動が大きくなってしまう（オーバーシュート現象が発生してしまう）と共に、制御目標値Ｔｓとの偏差が発生してしまう（オフセット現象の発生や収束に時間を要する）おそれがある。

【0080】

そこで本変形例では、上記したように、制御部１９において、光源１１における点灯電力が変化（増加）するのに応じて、温度制御の際に、ＰＩＤ制御におけるＰ値を変化（増加）させると共にＩ値を変化（減少）させるようにしている。これにより、上記したように、例えばランプ光源の使用時間の増加に伴ってその点灯電力が増加した場合であっても、温度制御の際におけるオーバーシュート現象（ランプ光源から放射される熱量の変化に起因した温度変動）やオフセット現象（制御目標値Ｔｓとの偏差）の発生が抑えられ、安定した温度制御を実現することが可能となる。つまり、ランプ光源から放射される熱量の大きさに応じた、最適な温度制御を行うことが可能となる。

【0081】

（変形例５）
次いで、図１１に示した変形例５では、制御部１９は、温度制御の際の設定温度と、前述した外気温湿度センサ１８５により測定される空気調節弁１６の外部側の温度（外気温度）との温度差ΔＴに応じて、温度制御の際に、ＰＩＤ制御におけるＰＩＤ設定値を変化させるようにしている。具体的には、この温度差ΔＴが相対的に小さいときには、制御部１９は、ＰＩＤ制御におけるＰ値が相対的に小さくなると共にＩ値は相対的に大きくなるように制御する。一方、温度差ΔＴが相対的に大きいときには、制御部１９は、ＰＩＤ制御におけるＰ値が相対的に大きくなると共にＩ値は相対的に小さくなるように制御する。より具体的には、例えば基準の温度差ΔＴを４０℃（一般的な条件であるブラックパネル温度＝６３℃、外気温度＝２３℃）とした場合、温度差ΔＴが１０℃減少するごとに、Ｐ値を５％減少させると共にＩ値を５％増加させて、ＰＩＤ制御を行う。また、温度差ΔＴが１０℃増加するごとに、Ｐ値を５％増加させると共にＩ値を５％減少させて、ＰＩＤ制御を行う。

【0082】

これは、以下の理由によるものである。すなわち、一般に、外気温度や設定温度によっても、試験槽１０内の温度制御に影響が生じる。具体的には、例えば上記した温度差ΔＴが大きい場合、空気調節弁１６による降温動作の際に、試験槽１０内の温度が大きく低下するため、ハンチング現象や前述したオフセット現象が生じてしまうおそれがある。

【0083】

そこで本変形例では、上記したように、制御部１９において、設定温度と外気温湿度センサ１８５により測定される外気温度との温度差ΔＴが変化（増加）するのに応じて、温度制御の際に、ＰＩＤ制御におけるＰ値を変化（増加）させると共にＩ値を変化（減少）させるようにしている。これにより、この温度差ΔＴが変化（増加）した場合であっても、そのような温度差ΔＴの変化（増加）に起因した上記ハンチング現象や上記オフセット現象の発生が抑えられ、安定した温度制御を実現することが可能となる。つまり、設定温度や外気温度の変化によらず、そのようなハンチング現象やオフセット現象の発生を抑えて安定した温度制御を行うことが可能となる。

【0084】

［変形例６］
この変形例６では、空気調節弁１６の動作に関する変形例について説明する。図１２は、変形例６に係る試験槽１０内の制御動作の一例を表したものであり、基本的には、前述した図６（Ｂ）における制御動作例をベースとしたものとなっている。

【0085】

まず、例えば、耐候性試験機１における試験条件が高温度や高湿度の条件である場合、あるいは、耐候性試験機１の設置環境が高温度や低湿度である場合等に、空気調節弁１６を用いて降温動作の際に、以下のような問題が生じ得る。すなわち、試験槽１０内の湿った空気が、空気調節弁１６を介して外部へ排出され、試験槽１０内の湿度が大幅に低下してしまうおそれがある。

【0086】

そこで本変形例では、空気調節弁１６における弁の開口量（前述した図１中の矢印Ｐａ参照）が、試験条件（例えば設定温度および設定湿度等）に応じて変化するようになっている。具体的には、例えば図１２中の矢印Ｐ３で示したように、空気調節弁１６における開口量が、０％（ＯＦＦ状態）から１００％（ＯＮ状態）の間で、任意に設定可能となっている。つまり、例えば、そのような試験条件に応じて制御部１９による自動調整が行われたり、あるいは、ユーザによる手動での調整が可能となるように、空気調節弁１６が構成されている。

【0087】

より具体的には、例えば上記したように、耐候性試験機１における試験条件が高温度や高湿度の条件である場合、あるいは、耐候性試験機１の設置環境が高温度や低湿度である場合等に、空気調節弁１６における開口量が減少するようにする。一例として、試験条件が、ブラックパネル温度＝６３℃の時には、相対湿度＝７０％ＲＨ以上において開口量を５０％に減少させ、ブラックパネル温度＝８３℃の時には、相対湿度＝５０％ＲＨ以上において開口量を５０％に減少させる。一方で、例えば、耐候性試験機１の設置環境の温度が３３℃以上の場合には、開口量を５０％に減少させ、耐候性試験機１の設置環境の湿度が４５％ＲＨ以下の場合には、開口量を５０％に減少させる。これにより、試験槽１０内の湿った空気の排出が低減されるため、高温度や高湿度での耐候性試験を実施することができるようになり、試験条件の範囲を拡大させることが可能となる。

【0088】

また、試験槽１０内の湿度の急激な減少を抑制できるため、耐候性試験の際の制御を安定化させることも可能となる。

【0089】

更に、試験槽１０からの蒸気の排出を減少させることで、湿度発生機１８２における消費電力量および水の無駄が減少し、省エネルギー化を図ることも可能となる。この場合、ＰＩＤ制御における設定値を変更させることなく、このような効果を得ることが可能となる。

【0090】

［変形例７］
この変形例７では、ヒータ１７の動作に関する変形例について説明する。図１３は、変形例７に係る試験槽１０内の制御動作の一例を表したものであり、基本的には、前述した図６（Ｂ）における制御動作例をベースとしたものとなっている。

【0091】

まず、例えば、耐候性試験機１における試験条件が高温度や高湿度の条件である場合、あるいは、耐候性試験機１の設置環境が高温度や低湿度である場合等に、ヒータ１７を用いた昇温動作の際に、以下のような問題が生じ得る。すなわち、ヒータ１７に加え、光源から放射される熱量や湿度発生機１８２から排出される高温の蒸気も存在することから、試験槽１０内が大幅に昇温され、空気調節弁１６が作動し易くなる。そして、この空気調節弁１６が作動すると、上記変形例６の場合と同様に、試験槽１０内の湿った空気が空気調節弁１６を介して外部へ排出され、試験槽１０内の湿度が大幅に低下してしまうおそれがある。

【0092】

そこで本変形例では、ヒータ１７の電力量（熱量）が、試験条件（例えば設定温度および設定湿度等）に応じて変化するようになっている。具体的には、例えば図１３中の矢印Ｐ４で示したように、ヒータ１７の電力量が、０％（ＯＦＦ状態）から１００％（ＯＮ状態）の間で、任意に設定可能となっている。つまり、例えば、そのような試験条件に応じて制御部１９による自動調整が行われたり、あるいは、ユーザによる手動での調整が可能となるように、ヒータ１７が構成されている。

【0093】

より具体的には、例えば上記したように、耐候性試験機１における試験条件が高温度や高湿度の条件である場合、あるいは、耐候性試験機１の設置環境が高温度や低湿度である場合等に、ヒータ１７における電力量を調整し、ヒータ１７の電力量が低下するようにする。一例として、試験条件が、ブラックパネル温度＝６３℃の時には、相対湿度＝７０％ＲＨ以上において電力量を７０％に減少させ、ブラックパネル温度＝８３℃の時には、相対湿度＝５０％ＲＨ以上において電力量を７０％に減少させる。一方で、例えば、耐候性試験機１の設置環境の温度が３３℃以上の場合には、電力量を７０％に減少させ、耐候性試験機１の設置環境の湿度が４５％ＲＨ以下の場合には、電力量を７０％に減少させる。これにより、試験槽１０内の大幅な昇温が防止され、空気調節弁１６が作動しにくくなる。その結果、上記変形例６の場合と同様に、試験槽１０内の湿った空気の排出が低減されるため、高温度や高湿度での耐候性試験を実施することができるようになり、試験条件の範囲を拡大させることが可能となる。

【0094】

また、試験槽１０内の温度の急激な上昇を抑制できるため、耐候性試験の際の制御を安定化させることも可能となる。

【0095】

更に、ヒータ１７の電力量が減少することから、省エネルギー化を図ることも可能となる。

【0096】

加えて、試験槽１０からの蒸気の排出を減少させることで、湿度発生機１８２における消費電力量および水の無駄が減少し、この点でも省エネルギー化を図ることも可能となる。この場合、ＰＩＤ制御における設定値を変更させることなく、このような効果を得ることが可能となる。

【0097】

＜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。

【0098】

例えば、上記実施の形態等では、耐候性試験機における各機器の構成（形状、配置、個数等）を具体的に挙げて説明したが、これらの構成については、上記実施の形態等で説明したものには限られず、他の形状や配置、個数等であってもよい。

【0099】

なお、耐候性試験機においては一般に、前述したように、ランプ光源等から放射される熱量や湿度発生機から排出される高温の蒸気によっても温度上昇するため、空気調節弁を閉じる動作は、昇温動作にも該当する（空気調節弁が昇温機構としても機能する）ことになる。また、空気調節弁において、例えば図１中の符号Ｐ２で示した弁の開度（前述した開時間率または開口量）を変化させることで、空気置換量を変化させるようにしてもよい。

【0100】

また、上記実施の形態等では、前述したランプ光源を用いて本発明における「光源」を構成する場合の例について説明したが、これには限られず、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）等の他の光源を用いて、本発明における「光源」を構成するようにしてもよい。更に、円環状の試料取付枠としては、例えば、光源を中心とした回転動作を行うのもの（回転式のもの）ではなく、固定式のもの（光源を中心として固定配置されたもの）であってもよい。

【0101】

また、上記実施の形態等では、制御部による各種の制御動作（試験槽内の温度制御動作等）や耐候性試験方法等について具体的に挙げて説明したが、上記実施の形態等で説明した手法には限られず、他の手法を用いて各種の制御動作や耐候性試験を行うようにしてもよい。具体的には、例えば、上記実施の形態等では、ＰＩＤ制御を用いて試験槽内の温度制御を行う場合の例について説明したが、これには限られず、例えば、ＰＩＤ制御以外の他の制御手法（例えば、ＰＩ（Proportional-Integral）制御や、Ｐ（Proportional）制御等）を用いて、試験槽内の温度制御を行うようにしてもよい。

【0102】

更に、上記実施の形態等で説明した一連の制御は、ハードウェア（回路）で行われるようにしてもよいし、ソフトウェア（プログラム）で行われるようにしてもよい。ソフトウェアで行われるようにした場合、そのソフトウェアは、上記した各機能をコンピュータ（マイクロコンピュータ等）により実行させるためのプログラム群で構成される。各プログラムは、例えば、上記コンピュータに予め組み込まれて用いられてもよいし、ネットワークや記録媒体から上記コンピュータにインストールして用いられてもよい。

【符号の説明】

【0103】

１…耐候性試験機、１０…試験槽、１１…光源、１２ａ，１２ｂ…試料取付枠、１２０…回転軸、１３…試料ホルダ、１４…受光器、１５…ブラックパネル温度計、１６…空気調節弁、１６０…風路、１７…ヒータ、１８１…送風機、１８２…湿度発生機、１８３…乾球温度センサ、１８４…湿球温度センサ、１８５…外気温湿度センサ、１９…制御部、１９１…温度調節器、１９２…演算部、９…試料、Ｌout…放射光、Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３…試料取付面、Ｒ１，Ｒ２…回転方向、Ｓｔ…温度制御信号、Ｓｔｕ…昇温制御信号、Ｓｔｄ…降温制御信号、Ｔｓ…制御目標値、ΔＴ…温度差。

【要約】

【課題】省エネルギー化を図ることが可能な耐候性試験機を提供する。
【解決手段】耐候性試験機１は、試験槽１０と、この試験槽１０内の温度を上昇させるためのヒータ１７と、試験槽１０内の温度を下降させるための空気調節弁１６と、ヒータ１７および空気調節弁１６の動作をそれぞれ制御することにより、試験槽１０内の温度制御を行う制御部１９とを備えている。この制御部１９は、ヒータ１７および空気調節弁１６のうちの一方のみが動作する状態である片方動作状態が、温度制御状態のうちの端部状態を除いた少なくとも一部に含まれることとなるように、温度制御を行う。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7A】

【図7B】

【図7C】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】