JP2005083825A

JP2005083825A - 気象観測装置

Info

Publication number: JP2005083825A
Application number: JP2003314408A
Authority: JP
Inventors: Ryuichiro Sekiyama; 竜一郎関山
Original assignee: Yokogawa Denshikiki Co Ltd
Current assignee: Yokogawa Denshikiki Co Ltd
Priority date: 2003-09-05
Filing date: 2003-09-05
Publication date: 2005-03-31

Abstract

【課題】受光部を覆うカバーに付着する微細な水滴を排除して受光部に検出された光の量の測定精度を高く維持することができる気象観測装置を提供すること。
【解決手段】受光部１５，１６と、受光部１５，１６を覆うとともに光を透過するカバー１４と、カバー１４の表面に設けられた光触媒層１９とを備え、光触媒層１９がカバー１４の内面に設けられている気象観測装置であって、この気象観測装置によって、光触媒層１９に紫外線が照射されるとその光触媒層１９が親水性を発揮してカバー１４の表面から水滴を除去するため、受光部１５，１６を通過する光の散乱を防止する。
【選択図】図１

Description

本発明は、気象観測装置に関する。

気象観測装置として種々の装置が用いられており、その一つに例えば日照計がある。
日照計は、直射日光が地表を照射する日照時間を測定するものであり、直径約１０ｃｍの透明なガラス玉で直達日射光を集光し、あらかじめ時間目盛りの印刷された紙を焦がすカンベル・ストークス日照計や、小穴をあけた円筒内に感光液を塗った紙を巻いて、穴から入った太陽光で感光させるジョルダン式日照計が古くから使用されてきた。現在の日照の定義である直達日射量０．１２ｋＷ／ｍ^２（しきい値）はカンベル・ストークス日照計と直達日照計と直達日射量の比較から定めたものである。
これらの型の日照計は、記録紙や感光紙の特性が測定精度に影響すること、日照の有無の判断に個人差が入りやすいこと、日没後に紙を交換しなければならないといった難点がある。
日照の定義が定量的に定められた現在では、これらに代わり各種の光電式日照計が開発され使用されるようになってきている。特に、アメダスには太陽電池式日照計が使用されている（非特許文献１参照）。

従来の太陽電池式日照計としては、例えば次のようなものがある。すなわち、この日照計は、脱空気泡硬質ガラスよりなり、その内部が機密構造であり不活性ガスが充填されている円筒形のガラスドームと、その内部に固定された正三角形の断面を有する三角柱とを備えている。三角柱の二側面および頂面にはそれぞれ光電変換素子として太陽電池が取付けられている。ここで、二側面に設けられた太陽電池は、東西面における太陽電池の日の出から日の入までの直達日射光を感知するために取付けられており、頂面に設けられた太陽電池は、北半球の場合には北面の散乱日射光を感知するためにフードの内部に取付けられている（特許文献１参照）。
気象庁、"気象観測の手引き"、第４３〜４５頁、[online]、平成１０年９月、気象庁、[平成１５年７月１４日検索]、インターネット<URL:http://www.kishou.go.jp/know/kansoku_guide/tebiki.pdf> 特開平１１−７２５７２号公報（第３−４頁、第１図）

上記従来の太陽電池式日照計においては、外気とガラスドーム内部との温度差によって湿気分が凝縮され、ガラスドーム内部の表面全体に微細な水滴が付着することによって、その日照計に直達する直達光の一部が微細な水滴を通過する際に散乱するため、直達光が低減された状態で直達日射量が日照計に測定される。また、ガラスドーム内部の表面に付着した微細な水滴の量は変動するため、直達光の低減にばらつきを有して直達日射量が日照計に測定される。したがって、直達日射量の測定精度が著しく低下し、直達日射量の正確なデータが得られないという問題があった。このことは従来の気象観測装置においても同様であり、受光部を覆うカバーに微細な水滴が付着することによって、受光部に検出された光の量の測定精度が著しく低下し、直達日射量の正確なデータが得られないという問題があった。

本発明は、このような事情を考慮してなされたもので、受光部を覆うカバーに付着する微細な水滴を排除して受光部に検出された光の量の測定精度を高く維持することができる気象観測装置を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち本発明は、気象観測装置であって、受光部と、前記受光部を覆うとともに光を透過するカバーと、前記カバーの表面に設けられた光触媒層とを備えていることを特徴としている。
本発明によれば、受光部を覆うとともに光を透過するカバーの表面に光触媒層が設けられていることにより、光触媒層に紫外線が照射されるとその光触媒層が親水性を発揮して被覆部の表面から水滴を除去するため、カバーを通過する光の散乱を防止することとなる。

また、本発明は、前記光触媒層が、前記カバーの内面に設けられていることを特徴としている。
本発明によれば、被覆部の内面と外気との温度差が生じて被覆部の内面に水滴が付着して曇った場合、カバーの内面に光触媒層が設けられていることにより、光触媒層に紫外線が照射されるとその光触媒層が親水性を発揮してカバーの内面に付着した水滴を除去するため、カバーの内面の曇り止めとして有効となる。

また、本発明は、前記光触媒層が、前記カバーの外面に設けられていることを特徴としている。
本発明によれば、雨水等によってカバーの外面に水滴が付着した場合、カバーの外面に光触媒層が設けられていることにより、光触媒層に紫外線が照射されるとその光触媒層が親水性を発揮してカバーの外面に付着した水滴を除去するため、カバーの外面に付着した雨水等の水滴が除去されるとともに、その水滴とともにカバーの外面に付着している汚れが分解され、また、外気に散乱する塵やゴミ等がカバーの外面に付着しにくくなる。

また、本発明は、投光部と、前記投光部を覆うとともに光を透過するカバーと、前記カバーの表面に設けられた光触媒層とを備えていることを特徴としている。
本発明によれば、投光部を覆うとともに光を透過するカバーの表面に光触媒層が設けられていることにより、光触媒層に紫外線が照射されるとその光触媒層が親水性を発揮してカバーの表面から水滴を除去するため、カバーを通過する光の散乱を防止することとなる。

本発明の気象観測装置によれば、光触媒層に紫外線が照射されるとその光触媒層が親水性を発揮してカバーの表面から水滴を除去するため、受光部を通過する光の散乱を防止することとなるので、受光部に検出される光の量の測定精度を高く維持することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
図１〜図３は、本発明における実施形態を示す図であって、本発明を適用した気象観測装置として日照計を示す図である。
日照計１０は、軸部１１と、台座部１２と、三角柱１３と、ガラスドーム１４とを備え、地面に立設したスタンド１に取付けられたホルダ２に把持されて屋外に設置されている。
軸部１１は、円筒形に形成されており、その中央部がホルダ２に把持されるようになっている。軸部１１の一端には、円板状に形成され、その中心に軸部１１を貫通される貫通孔を有した台座部１２が設けられている。
台座部１２の表面には、台座部１２の表面に固定され、軸部１１の延長方向に延在するように三角柱１３が設けられている。三角柱１３は、平面視して正三角形の断面を有している。

三角柱１３の二側面および頂面にはそれぞれ受光部として太陽電池１５，１６，１７が取付けられている。ここで、太陽電池１５，１６は東西面における太陽の日の出から日の入までの直達日射光を感知するために取付けられており、太陽電池１７は北半球の場合には北面の散乱日射光を感知するためにフード１８の内部に取付けられている。なお、直達日射光とは太陽から大気を通過して直接地上に達する日射光をいう。また、その直達日射光の量を直達日射量という。
ガラスドーム１４は、直達日射光を透過する脱空気泡硬質ガラスよりなる円筒形に形成され、台座部１２の表面に固定されて、カバーとして三角柱１３を覆うように配置されている。このガラスドーム１４は、その内部が気密構造になっており、不活性ガスが充填されている。

また、ガラスドーム１４の内面には、例えば酸化チタンによって形成された光触媒層１９が設けられている。ここで、光触媒層１９は、酸化チタンによって形成されていることで、紫外線を吸収したときに有機物を室温で二酸化炭素と水とに分解する光触媒分解機能と、紫外線を吸収したときにガラスドーム１４の表面に付着した水滴をその表面に広げて除去する光親水化機能を有している。
このように構成される日照計１０は、太陽電池１５，１６が太陽の日周運動に対して常に太陽からの直達光を捕捉できるように配置する。すなわち、図１に示すように太陽電池１５，１６が配置された二側面により形成される三角柱１３の稜線の方位を北に向け地軸と平行とし、さらにその場所の緯度に合わせた仰角αで取付ける。

屋外に設置された日照計１０において、気密構造とされたガラスドーム１４内部の温度が外気の温度との間に温度差を生じた場合、ガラスドーム１４内部の空気に含まれる水分が、微細な水滴となってガラスドーム１４内部の表面に付着する。しかしながら、その表面には光触媒層１９が設けられているため、外気からの紫外線を照射されると、ガラスドーム１４内部の表面に付着した水滴が、光触媒層１９の親水性によってその表面上に広がって除去される。そのため、従来のようにガラスドーム１４内部の表面が曇ることはなく、ガラスドーム１４内部の表面に水滴が存在していない状態が維持されることとなる。
この場合、ガラスドーム１４内部の表面に水滴が付着しないことで、太陽電池１５，１６，１７がそれぞれ直達日射光を受ける際に直達日射光が水滴によって散乱することがないため、太陽電池１５，１６，１７が直達日射量を正確に測定することができる。したがって、太陽電池１５，１６，１７が直達日射量の測定精度を高く維持することができる。

なお、上記実施形態において、例えば親水性を有する酸化チタンによって形成されたカバーとして光触媒層１９が、ガラスドーム１４の外面に設けられてもよい。
この場合、ガラスドーム１４外部の表面に光触媒層１９が設けられていることにより、ガラスドーム１４外部の表面に紫外線が照射されると、その光触媒層１９が親水性を発揮してガラスドーム１４外部の表面に付着した水滴を除去するため、ガラスドーム１４外部の表面に付着した雨水等の水滴が除去されるとともに、その水滴とともにガラスドーム１４外部の表面に付着している汚れが分解され、また、外気に散乱する塵やゴミ等がガラスドーム１４外部の表面に付着しにくくなる。したがって、光触媒層１９がガラスドーム１４の外面に設けられた場合には、光触媒層１９がガラスドーム１４の内面に設けられた場合と同様の効果が得られる。

気象観測装置としては、上記実施形態に示すような日照計に限らず、例えば、視程距離とともに降水の種類の判別、降水量を測定することのできる機能を有した視程計がある。
図４は、視程計の一例を示す図である。
視程計２０は、スタンド２１と、アーム２２と、投光部収納ケース２３と、受光部収納ケース２４とを備え、屋外に設置されている。
スタンド２１は、棒状に形成され、コンクリート基礎Ｂ上に例えばボルトによって接合されて鉛直方向に立設されている。
アーム２２は、棒状に形成され、その中央部がスタンド２１の頂部に接合されて、基礎と水平となるように設置されている。

投光部収納ケース２３及び受光部収納ケース２４は、それぞれ円筒形に形成され、所定の角度、例えば３３度をもってアーム２２の両端部に取付けられた平板２５，２６に取付けられている。そして、これら投光部収納ケース２３及び受光部収納ケース２４は、その内部に直射及び反射太陽光が入らないように地面側を開口され、相互に対向するように配置されている。
投光部収納ケース２３には、レーザ光を投光する投光部２３ａが内部に設けられ、その投光部２３ａを覆うようにレーザ光を透過するカバーとして例えばガラス製の透明板２３ｂが設けられている。透明板２３ｂの内面には、光触媒層２３ｃが設けられている。
受光部収納ケース２４には、投光部２３ａからのレーザ光のうち霧等によって散乱された一部のレーザ光を受光する受光部２４ａが内部に設けられ、その受光部２４ａを覆うように被覆部として例えばガラス製の透明板２４ｂが設けられている。透明板２４ｂの内面には、光触媒層２４ｃが設けられている。

視程計２０が稼動すると、投光部２３ａからレーザ光を投光して外気に直進させる。天候が例えば霧の場合、外気の霧に含まれる水滴によって一部のレーザ光が散乱するため、受光部２４ａがその一部のレーザ光を受光する。
屋外に設置された視程計２０において、投光部収納ケース２３内部及び受光部収納ケース２４内部の温度が外気の温度との間に温度差を生じた場合、投光部収納ケース２３内部及び受光部収納ケース２４内部の空気に含まれる水分が、微細な水滴となって透明板２３ｂ及び透明板２４ｂの内面に付着する。しかしながら、それらの内面には光触媒層１９が設けられているため、外気からの紫外線を照射されると、透明板２３ｂ及び透明板２４ｂの内面に付着した水滴が、光触媒層１９の親水性によってその表面上に広がって除去される。そのため、透明板２３ｂ及び透明板２４ｂの内面が曇ることはなく、透明板２３ｂ及び透明板２４ｂの内面に水滴が存在していない状態が維持されることとなる。

この場合、透明板２３ｂ及び透明板２４ｂの内面に水滴が付着しないことで、投光部２３ａ及び受光部２４ａがそれぞれレーザ光を投光及び受光する際にレーザ光が水滴によって散乱することがないため、受光部２４ａが外気の霧によって散乱されたレーザ光の量のみを正確に測定することができる。したがって、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。
また、透明板２３ｂ及び透明板２４ｂの外面に光触媒層１９が設けられた場合においても、上記実施形態においてガラスドーム１４外部の表面に光触媒層１９が設けられた場合と同様の効果が得られる。

本発明における実施形態に係る日照計をホルダに取付けたときの正面図である。本発明における実施形態に係る日照計の正面図である。本発明における実施形態に係る日照計の平面図である。本発明における視程計の正面図である。

符号の説明

１０日照計（気象観測装置）
１３三角柱
１４ガラスドーム（カバー）
１５，１６，１７太陽電池（受光部）
１９光触媒層

Claims

受光部と、前記受光部を覆うとともに光を透過するカバーと、前記カバーの表面に設けられた光触媒層とを備えている気象観測装置。
前記光触媒層は、前記カバーの内面に設けられている請求項１記載の気象観測装置。
前記光触媒層は、前記カバーの外面に設けられている請求項１または２記載の気象観測装置。
投光部と、前記投光部を覆うとともに光を透過するカバーと、前記カバーの表面に設けられた光触媒層とを備えている気象観測装置。