JP2006017627A - Physical quantity detecting sensor and sensing device - Google Patents

Physical quantity detecting sensor and sensing device Download PDF

Info

Publication number
JP2006017627A
JP2006017627A JP2004196968A JP2004196968A JP2006017627A JP 2006017627 A JP2006017627 A JP 2006017627A JP 2004196968 A JP2004196968 A JP 2004196968A JP 2004196968 A JP2004196968 A JP 2004196968A JP 2006017627 A JP2006017627 A JP 2006017627A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
light
sensor
physical quantity
photocatalyst layer
optical
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2004196968A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4762508B2 (en
Inventor
Masaki Izumo
正樹 出雲
Koichi Miyazaki
浩一 宮崎
Tetsuo Wada
哲郎 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Furukawa Electric Co Ltd filed Critical Furukawa Electric Co Ltd
Priority to JP2004196968A priority Critical patent/JP4762508B2/en
Publication of JP2006017627A publication Critical patent/JP2006017627A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4762508B2 publication Critical patent/JP4762508B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a physical quantity detecting sensor for making even a small-scaled structure hard to receive the effect due to the outside environment, to prevent the adhesion of a stain. <P>SOLUTION: The physical quantity detecting sensor is equipped with the sensor head 8 attached to a sensor installed region to measure the physical quantity, the photocatalyst layer 22 formed on the detection surface of the sensor head 8 and an optical element 21 for irradiating the photocatalyst layer 22 with light and has a structure for preventing the adhesion of the stain on the optical detection surface by the photocatalytic action due to the irradiation of the photocatalyst layer 22 with light from the optical element 21. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、物理量検知センサ及びセンシング装置に関し、より詳しくは、溶存酸素濃度、気中酸素濃度、ｐＨ、圧力などをセンシングする際に用いられる物理量検知センサ及びセンシング装置に関する。   The present invention relates to a physical quantity detection sensor and a sensing device, and more particularly to a physical quantity detection sensor and a sensing device used when sensing dissolved oxygen concentration, atmospheric oxygen concentration, pH, pressure, and the like.

従来、水中の溶存酸素濃度、ｐＨなどをセンサにより測定するセンシングシステムでは、汚れによるセンサの測定精度の劣化を防止するために、センサを回転ブラシにより洗浄したり、或いは、センサを揺動することで汚れの付着を防止している。   Conventionally, in a sensing system that measures dissolved oxygen concentration, pH, etc. in water using a sensor, the sensor is washed with a rotating brush or the sensor is oscillated in order to prevent deterioration in sensor measurement accuracy due to dirt. Prevents dirt from sticking.

しかし、回転ブラシによる洗浄では、センサ構造が大型化したり、ブラシにゴミがつまったり、回転用消費電力が大きい等の問題があった。   However, cleaning with a rotating brush has problems such as a large sensor structure, dust on the brush, and high power consumption for rotation.

また、センサを揺動して汚れを防止する場合に、センサを機械的に揺動する構造を採用すれば、システムが大型化するだけでなく消費電力が大きい。これに対して、水の流れによりセンサを揺動する構造を採用すれば、システムの大型化、消費電力の増加は避けられるが、水の流れが緩い場合には十分な汚染防止効果が得られないという問題がある。   In addition, when a structure in which the sensor is mechanically oscillated is employed when the sensor is oscillated to prevent contamination, not only the system is increased in size but also power consumption is increased. On the other hand, if a structure that swings the sensor with the flow of water is adopted, an increase in the size of the system and an increase in power consumption can be avoided, but a sufficient contamination prevention effect can be obtained when the flow of water is slow. There is no problem.

ところで、測定対象である液を流すために設けられた流路の内面の汚染を防止する技術として光触媒を使うことが下記の特許文献１に開示されている。   By the way, the following patent document 1 discloses that a photocatalyst is used as a technique for preventing contamination of the inner surface of a flow path provided for flowing a liquid to be measured.

例えば図１５に示すように、流路１１１の一面に光触媒層１１０が形成されていて、その流路１１１内を通して紫外光が照射される。その紫外光は、光触媒１１０と、流路１１１の上を覆うガラス１１２の反射面１１２ａを多重反射する。この場合、ガラス１１２の上方にＬＥＤ１１３及びフォトダイオード１１４が取り付けられている。   For example, as shown in FIG. 15, a photocatalyst layer 110 is formed on one surface of the flow path 111, and ultraviolet light is irradiated through the flow path 111. The ultraviolet light multi-reflects the photocatalyst 110 and the reflection surface 112 a of the glass 112 covering the channel 111. In this case, the LED 113 and the photodiode 114 are attached above the glass 112.

しかし、そのような構造では流路１１１内を通して紫外光を光触媒層１１０に照射する構造となっているので、流路１１１内を流れる液の透明度が低下するにつれて紫外光が減衰され、これにより光触媒層１１０への紫外光照射量が低減して十分な洗浄効果が得られなくなる。
特開２０００−６１４４７号公報 However, in such a structure, the photocatalyst layer 110 is irradiated with ultraviolet light through the flow path 111, so that the ultraviolet light is attenuated as the transparency of the liquid flowing in the flow path 111 decreases, thereby causing the photocatalyst. The amount of ultraviolet light applied to the layer 110 is reduced, and a sufficient cleaning effect cannot be obtained.
JP 2000-61447 A

本発明は、汚れの付着を防止することができる物理量検知センサ及びセンシング装置を提供することを目的とする。   An object of this invention is to provide the physical quantity detection sensor and sensing apparatus which can prevent adhesion of dirt.

この発明の第１の態様は、センサ設置領域（８ａ，３２）に取り付けられて物理量を測定するセンサヘッド（８，３１）と、前記センサヘッド（８，３１）の検知面上に形成された光触媒層（２２，３７，４８）と、前記光触媒層（２２，３７，４８，６５，７６）に光を照射するための光素子（２１，２５，４１，４４，４９，５４）とを有することを特徴とする物理量検知センサである。   The first aspect of the present invention is formed on the sensor head (8, 31) attached to the sensor installation area (8a, 32) and measuring a physical quantity, and on the detection surface of the sensor head (8, 31). It has a photocatalyst layer (22, 37, 48) and an optical element (21, 25, 41, 44, 49, 54) for irradiating the photocatalyst layer (22, 37, 48, 65, 76) with light. This is a physical quantity detection sensor.

この発明の第２の態様は、センサ設置領域（８ａ，３２）に取り付けられて物理量を測定するセンサヘッド（８，３１）と、前記センサヘッド（８，３１）の検知面上に形成された光触媒層（２２，３７，４８）と、前記光触媒層（２２，３７，４８，６５，７６）に光を照射するための光素子（２１，２５，４１，４４，４９，５４）とを備えたセンサと、前記センサから出力されたデータを処理するデータ処理部（３４）とを有することを特徴とするセンシング装置である。   The second aspect of the present invention is formed on the sensor head (8, 31) attached to the sensor installation area (8a, 32) and measuring a physical quantity, and on the detection surface of the sensor head (8, 31). A photocatalyst layer (22, 37, 48) and an optical element (21, 25, 41, 44, 49, 54) for irradiating the photocatalyst layer (22, 37, 48, 65, 76) with light are provided. And a data processing unit (34) for processing data output from the sensor.

上述したように、本発明の物理量検知センサ及びセンシング装置によれば、センサの検知面に光触媒層を形成し、さらに、光ファイバ、発光素子等の光素子からセンサに光を照射するようにしている。   As described above, according to the physical quantity detection sensor and the sensing device of the present invention, the photocatalyst layer is formed on the detection surface of the sensor, and the sensor is irradiated with light from an optical element such as an optical fiber or a light emitting element. Yes.

従って、センサの検知面上で光触媒作用による洗浄効果を生じさせ、外部環境による影響を受け難くしてセンサでの汚れの付着を防止することができる。   Therefore, the cleaning effect by the photocatalytic action is produced on the detection surface of the sensor, and it is difficult to be affected by the external environment, and the adhesion of dirt on the sensor can be prevented.

以下に、本発明の実施形態を、図面を参照しながら詳細に説明する。
（第１の実施形態）
図１は、本発明の第１の実施形態を示す物理量検知センサの上面図、図２は、その物理量検知センサの横断面図である。 Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
FIG. 1 is a top view of a physical quantity detection sensor showing a first embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a cross-sectional view of the physical quantity detection sensor.

図１、図２において、センサユニット１は、上蓋２と下蓋３によって上下が密閉される円筒状の筐体４と、筐体４内で下蓋３の上に取り付けられた電子回路基板５と、下蓋３上に取り付けられた発光素子６及び光分岐ユニット７と、下蓋３のほぼ中央に取り付けられた酸素濃度検知用のセンサヘッド８とを有している。上蓋２及び下蓋３及び筐体４は、耐腐食性材料等で構成され、例えばステンレスが好ましい。   1 and 2, the sensor unit 1 includes a cylindrical casing 4 that is hermetically sealed by an upper lid 2 and a lower lid 3, and an electronic circuit board 5 attached on the lower lid 3 in the casing 4. A light emitting element 6 and a light branching unit 7 attached on the lower lid 3, and a sensor head 8 for detecting the oxygen concentration attached to the approximate center of the lower lid 3. The upper lid 2, the lower lid 3, and the housing 4 are made of a corrosion-resistant material or the like, and for example, stainless steel is preferable.

光分岐ユニット７は、例えば入射光と出射光とを分離する機能を持つＮ端子（Ｎ≧３の正数）の非相反光デバイスであって、筐体４の側面を貫通して気密状態で取り付けられた光ケーブル９の一端から引き出される第１の光ファイバ１０が接続される第１入出力ポートと、発光素子６の光出力面に光結合された第２の光ファイバ１１が接続される第２入出力ポートと、電子回路基板５の発電回路１２に引き出される第３の光ファイバ１３が接続される第３入出力ポート、その他の入出力ポートを有する。   The optical branching unit 7 is a non-reciprocal light device having an N terminal (a positive number of N ≧ 3) having a function of separating incident light and outgoing light, for example, and penetrates the side surface of the housing 4 in an airtight state. A first input / output port to which the first optical fiber 10 drawn from one end of the attached optical cable 9 is connected and a second optical fiber 11 optically coupled to the light output surface of the light emitting element 6 are connected. 2 input / output ports, a third input / output port to which a third optical fiber 13 drawn to the power generation circuit 12 of the electronic circuit board 5 is connected, and other input / output ports.

電子回路基板５において、発電回路１２は、第３の光ファイバ１３から入射した光を電力に変換する光・電力変換器を有し、変換された電力は蓄電用の電気二重層コンデンサ１９に送電される。また、コンデンサ１９には半導体スイッチ１４を介して増幅回路１５が接続されており、増幅回路１５は、例えば電圧を昇圧してセンサヘッド８に電力を供給するとともに、センサヘッド８の測定信号を増幅して発光素子駆動回路１６に出力するように構成されている。その発光素子駆動回路１６は、センサヘッド８の測定信号に基づく信号を配線１７を介して発光素子６に送ることにより、発光素子６の光出力面から第２の光ファイバ１１に光信号を出射させるように構成されている。   In the electronic circuit board 5, the power generation circuit 12 includes an optical / power converter that converts light incident from the third optical fiber 13 into electric power, and the converted electric power is transmitted to the electric double layer capacitor 19 for power storage. Is done. In addition, an amplifier circuit 15 is connected to the capacitor 19 via a semiconductor switch 14. The amplifier circuit 15 boosts a voltage to supply power to the sensor head 8, for example, and amplifies a measurement signal of the sensor head 8. Then, it is configured to output to the light emitting element driving circuit 16. The light emitting element driving circuit 16 emits an optical signal from the light output surface of the light emitting element 6 to the second optical fiber 11 by sending a signal based on the measurement signal of the sensor head 8 to the light emitting element 6 through the wiring 17. It is configured to let you.

なお、半導体スイッチ１４は、例えばトランジスタから構成されており、所定条件を満たした時点で配線２９ａを介して伝達される発電回路１２からの制御信号により駆動され、これによりコンデンサ１９の蓄積電力を増幅回路１５に供給する。   The semiconductor switch 14 is constituted by a transistor, for example, and is driven by a control signal from the power generation circuit 12 transmitted via the wiring 29a when a predetermined condition is satisfied, thereby amplifying the accumulated power of the capacitor 19 Supply to the circuit 15.

センサヘッド８は、図３に示すように、下蓋３から外部に突出されるケーシング８ａを有している。そのケーシング８ａの底部には、酸素透過性光透過膜２０（例えば、ポリテトラフルオロエチンレン膜）により覆われる開口部８ｂが形成されている。なお、ケーシング８ａの内部は、被測定雰囲気から空間的に仕切られたセンサ設置領域であって、酸素透過性光透過膜２０以外では被測定雰囲気には接触しない領域である。   As shown in FIG. 3, the sensor head 8 has a casing 8 a that protrudes outward from the lower lid 3. At the bottom of the casing 8a, an opening 8b that is covered with an oxygen permeable light permeable film 20 (for example, a polytetrafluoroethylene film) is formed. The inside of the casing 8a is a sensor installation area that is spatially partitioned from the atmosphere to be measured, and is an area that does not contact the atmosphere to be measured except for the oxygen-permeable light permeable film 20.

酸素透過性光透過膜２０の上面には、第４の光ファイバ２１の一端面が接着剤により接続固定されている。この第４の光ファイバ２１は、光ケーブル９内を通って外部の光源に接続されるものであってもよいし、光分岐ユニット７に接続された第３の光ファイバ１３から分岐されたものであってもよい。   One end face of the fourth optical fiber 21 is connected and fixed to the upper surface of the oxygen permeable light transmissive film 20 with an adhesive. The fourth optical fiber 21 may be connected to an external light source through the optical cable 9 or branched from the third optical fiber 13 connected to the optical branching unit 7. There may be.

酸素透過性光透過膜２０の下面には光触媒層２２として例えば酸化チタン層が形成されている。酸化チタン層は、製造方法、膜厚などの調整により光透過性と酸素透過性を有することができる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン膜に酸化チタンの粉末を溶け込ませる方法や、部分的に過酸化チタン酸溶液を焼き付ける方法や、酸素透過性シリコーンポリマーをバインダーとして酸化チタンハイブリッド光触媒粒子を混ぜ込ませて塗布する方法などにより形成される。なお、酸化チタンハイブリッド光触媒粒子とは、酸化チタン光触媒粒子の表面に光触媒として不活性なセラミックスを付けたものである。   For example, a titanium oxide layer is formed as the photocatalyst layer 22 on the lower surface of the oxygen permeable light transmissive film 20. The titanium oxide layer can have light permeability and oxygen permeability by adjusting the manufacturing method, film thickness, and the like. For example, a method in which titanium oxide powder is dissolved in a polytetrafluoroethylene film, a method in which a titanium peroxide solution is partially baked, or a titanium oxide hybrid photocatalyst particle is mixed using an oxygen-permeable silicone polymer as a binder. It is formed by the method to do. The titanium oxide hybrid photocatalyst particles are obtained by attaching an inactive ceramic as a photocatalyst to the surface of the titanium oxide photocatalyst particles.

また、ケーシング８ａの中には電解液８ｃとして例えば水酸化カリウム（ＫＯＨ）が貯えられ、電界液８ｃ中では、増幅回路１５に繋がる第１信号線１８ａに接続された陰極８ｄが酸素透過性光透過膜２０寄りに配置され、また増幅回路１５に繋がる第２信号線１８ｂに接続された陽極８ｅが陰極８ｄの上方に配置されている。陰極８ｄは例えば銀（Ag）、金（Au）、銅（Cu）等から構成され、陽極８ｅは例えば鉛（Pb）、スズ（Sn）等から構成される。   Further, for example, potassium hydroxide (KOH) is stored in the casing 8a as the electrolytic solution 8c. In the electric field solution 8c, the cathode 8d connected to the first signal line 18a connected to the amplifier circuit 15 is connected to the oxygen-permeable light. An anode 8e disposed near the transmission film 20 and connected to the second signal line 18b connected to the amplifier circuit 15 is disposed above the cathode 8d. The cathode 8d is made of, for example, silver (Ag), gold (Au), copper (Cu), and the like, and the anode 8e is made of, for example, lead (Pb), tin (Sn), or the like.

なお、図１、図２において、符号２８ａは、光ケーブル９を筐体４に固定するブラケット、２８ｂは、筐体４に上蓋２，下蓋３等を固定するネジ、２８ｃは、筐体４に対する上蓋２，下蓋３等の気密性を保持するためのパッキン、２９ｂ〜２９ｄは、電子回路基板５に接続された配線を示している。   1 and 2, reference numeral 28 a denotes a bracket for fixing the optical cable 9 to the housing 4, 28 b denotes a screw for fixing the upper lid 2, the lower lid 3, etc. to the housing 4, and 28 c denotes the housing 4. Packings 29 b to 29 d for maintaining the airtightness of the upper lid 2, the lower lid 3, etc., indicate wirings connected to the electronic circuit board 5.

以上のような物理量検知センサにおいて、第３の光ファイバ１３内を伝搬して発電回路１の光・電力変換器に照射された光は電力に変換される。この電力は、配線２９ｂを介してコンデンサ１９内で蓄積された後に、配線２９ｃ、半導体スイッチ１４、増幅回路１５、第１、第２信号線１８ａ，１８ｂを介してセンサヘッド８に供給される。   In the physical quantity detection sensor as described above, light propagating through the third optical fiber 13 and irradiated on the light / power converter of the power generation circuit 1 is converted into electric power. This electric power is accumulated in the capacitor 19 via the wiring 29b and then supplied to the sensor head 8 via the wiring 29c, the semiconductor switch 14, the amplifier circuit 15, and the first and second signal lines 18a and 18b.

そして、センサヘッド８に電力が供給されている状態で、外部の被測定雰囲気から光触媒層２２、酸素透過性光透過膜２０を透過してセンサヘッド８の電解液８ｃに酸素が入るとその酸素濃度に応じた大きさの電流が陰極８ｄと陽極８ｅの間に流れる。   Then, when electric power is supplied to the sensor head 8, oxygen enters the electrolytic solution 8 c of the sensor head 8 through the photocatalyst layer 22 and the oxygen-permeable light-transmitting film 20 from the atmosphere to be measured from the outside. A current having a magnitude corresponding to the concentration flows between the cathode 8d and the anode 8e.

その電流は、酸素濃度を示す信号として増幅回路１５を介して発光素子駆動回路１６に出力され、また、発光素子駆動回路１６は、入力信号に応じて発光素子６の発光状態を変化させる。さらに、発光素子６から出力された信号光は、第２の光ファイバ１１、光分岐ユニット７を介して第１の光ファイバ１０内を伝搬し、さらに光ケーブル９内を通して外部の処理装置へ伝搬される。   The current is output to the light emitting element driving circuit 16 through the amplifier circuit 15 as a signal indicating the oxygen concentration, and the light emitting element driving circuit 16 changes the light emitting state of the light emitting element 6 according to the input signal. Furthermore, the signal light output from the light emitting element 6 propagates in the first optical fiber 10 via the second optical fiber 11 and the optical branching unit 7 and further propagates through the optical cable 9 to an external processing device. The

一方、センサユニット１の外部の光源（不図示）から光ケーブル９内の第１の光ファイバ１０内を伝搬して供給される光は、光分岐ユニット７及び第３の光ファイバ１３内を伝搬して発電回路１２に導入される一方、光分岐ユニット７で分岐されて第４の光ファイバ２１に伝搬される。ここで、光源として紫外光光源を用いる。   On the other hand, light supplied from a light source (not shown) outside the sensor unit 1 through the first optical fiber 10 in the optical cable 9 propagates through the optical branching unit 7 and the third optical fiber 13. Are introduced into the power generation circuit 12, and are branched by the optical branching unit 7 and propagated to the fourth optical fiber 21. Here, an ultraviolet light source is used as the light source.

そして、第４の光ファイバ２１から出射された紫外光は、酸素透過性光透過膜２０を透過して光触媒層２２に照射される。光触媒層２２は光透過構造となっているので、光触媒層２２のうち外部に露出する面にも紫外光が照射される。   The ultraviolet light emitted from the fourth optical fiber 21 passes through the oxygen permeable light transmissive film 20 and is irradiated to the photocatalyst layer 22. Since the photocatalyst layer 22 has a light transmission structure, the surface exposed to the outside of the photocatalyst layer 22 is also irradiated with ultraviolet light.

従って、光触媒層２２の外面に付着する汚染物質も、光触媒層２２の光触媒反応によって分解される。
また、第４の光ファイバ２１の先端面は酸素透過性光透過膜２０に接触して固定されているので汚染されることはない。 Accordingly, contaminants adhering to the outer surface of the photocatalyst layer 22 are also decomposed by the photocatalytic reaction of the photocatalyst layer 22.
Further, since the tip surface of the fourth optical fiber 21 is fixed in contact with the oxygen-permeable light-transmitting film 20, it is not contaminated.

しかも、センサヘッド８の内側から光触媒層２２に光を照射するようにしているので、センサヘッド８が置かれる雰囲気の透明度が低下しても光触媒層２２による汚染防止効果は維持されている。   Moreover, since the photocatalyst layer 22 is irradiated with light from the inside of the sensor head 8, even if the transparency of the atmosphere in which the sensor head 8 is placed is lowered, the anti-contamination effect by the photocatalyst layer 22 is maintained.

ところで、センサユニット１内においては、図４に示すように、センサヘッド８内に引き込まれる第４の光ファイバ２１のうち光分岐ユニット７から酸素透過性光透過膜２０に至る光路の途中に波長変換素子２３を接続する構造を採用してもよい。   By the way, in the sensor unit 1, as shown in FIG. 4, the wavelength is in the middle of the optical path from the optical branching unit 7 to the oxygen permeable light transmitting film 20 in the fourth optical fiber 21 drawn into the sensor head 8. A structure for connecting the conversion element 23 may be adopted.

波長変換素子２３は、例えばβ-BaB2O4、LiNbO3 、LiIO3 、LiB3O5、Sr2Be2BO7、CsLiB6O10、KTiOPO4などの非線形光学結晶から構成され、第１の光ファイバ１０、光分岐ユニット７を介して入射した光（例えば赤外光）を紫外光（ＵＶ）に変換する構成となっている。 The wavelength conversion element 23 is composed of a nonlinear optical crystal such as β-BaB 2 O 4 , LiNbO 3 , LiIO 3 , LiB 3 O 5 , Sr 2 Be 2 BO 7 , CsLiB 6 O 10 , KTiOPO 4, and the like. The light (for example, infrared light) incident through the optical fiber 10 and the optical branching unit 7 is converted into ultraviolet light (UV).

そのような構造によれば、光分岐ユニット７から第４の光ファイバ２１に伝搬される光として例えば赤外光を使用する場合に、その光を波長変換器２３により紫外光に変換できる。これにより、第４の光ファイバ２１から出射される紫外光は、酸素透過性光透過膜２０を透過して光触媒層２２に照射されることになる。   According to such a structure, when using, for example, infrared light as light propagating from the optical branching unit 7 to the fourth optical fiber 21, the light can be converted into ultraviolet light by the wavelength converter 23. Thereby, the ultraviolet light emitted from the fourth optical fiber 21 passes through the oxygen permeable light permeable film 20 and is irradiated to the photocatalyst layer 22.

ところで、酸素透過性光透過膜２０と光触媒層２２への光の照射領域をさらに広げたい場合には、図５に示すように、バンドル２４により束ねられた複数本の第４の光ファイバ２１を互いに分離させ、それらの先端を酸素透過性光透過膜２０の複数箇所に接続すると、光触媒層２２の光照射領域が広がって汚染物質の分解効率を高めることができる。   By the way, when it is desired to further expand the light irradiation region to the oxygen permeable light transmissive film 20 and the photocatalyst layer 22, a plurality of fourth optical fibers 21 bundled by a bundle 24 are provided as shown in FIG. If they are separated from each other and their tips are connected to a plurality of locations of the oxygen permeable light permeable film 20, the light irradiation region of the photocatalyst layer 22 is expanded, and the decomposition efficiency of contaminants can be increased.

それらの第４の光ファイバ２１を伝搬する光が紫外光以外の光、例えば赤外光である場合には、図６に示すように、複数の第４の光ファイバ２１の光路の途中に光波長変換器２３を接続する構造を採用してもよい。これにより、光触媒層２２の広い領域に紫外光が照射される。   When the light propagating through the fourth optical fiber 21 is light other than ultraviolet light, for example, infrared light, light is transmitted in the middle of the optical path of the plurality of fourth optical fibers 21 as shown in FIG. A structure for connecting the wavelength converter 23 may be adopted. Thereby, ultraviolet light is irradiated to a wide area of the photocatalyst layer 22.

なお、センサヘッド８のうち少なくとも光が漏れる部分には光吸収層等からなる漏れ光防止構造が形成されている。この漏れ光防止構造は、光触媒層の検知面以外に位置するセンサヘッド８の筐体外周面ならどこに形成されてもよい。この漏れ光防止構造により、藻等の発生、付着を防止させることが可能となる。この構造については、以下の実施形態でも同様に適用することができる。   Note that at least a portion of the sensor head 8 where light leaks is formed with a light leakage prevention structure including a light absorption layer or the like. This leakage light preventing structure may be formed anywhere on the outer peripheral surface of the housing of the sensor head 8 located on a side other than the detection surface of the photocatalyst layer. With this leakage light prevention structure, generation and adhesion of algae and the like can be prevented. This structure can be similarly applied to the following embodiments.

（第２の実施形態）
本実施形態では、ｐＨ測定用のセンサヘッドの汚染を防止する構造を有する物理量検知センサについて説明する。
図７は、本発明の第２の実施形態に係る物理量検知センサのセンサヘッドを示す断面図である。 (Second Embodiment)
In the present embodiment, a physical quantity detection sensor having a structure for preventing contamination of a sensor head for pH measurement will be described.
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a sensor head of a physical quantity detection sensor according to the second embodiment of the present invention.

図７において、センサヘッドのケーシング６１の底部には、ｐＨ測定対象となる液を外部から導入する孔６２が形成されている。また、ケーシング６１の中には、所定の液が内部に充填されたガラス電極６３と参照電極６４とが互いに離れて配置されている。また、ガラス電極６３と参照電極６４にはそれぞれ信号線６７，６８が接続されている。   In FIG. 7, a hole 62 is formed in the bottom portion of the sensor head casing 61 for introducing a liquid to be measured for pH from the outside. In the casing 61, a glass electrode 63 filled with a predetermined liquid and a reference electrode 64 are arranged apart from each other. Further, signal lines 67 and 68 are connected to the glass electrode 63 and the reference electrode 64, respectively.

また、ガラス電極６３の端部のｐＨ検知面には透明膜６４が密接され、さらに透明膜６４のうちｐＨ検知面に対して反対側の面には光触媒層６５が密接されている。さらに、透明膜６４のうち光触媒層６５に覆われない側面には、光素子６６の発光部が密接して取り付けられている。光素子６６として、例えば、第１実施形態で説明した光ファイバ、或いは後述の第６実施形態で説明する発光素子を用いる。   The transparent film 64 is in close contact with the pH detection surface at the end of the glass electrode 63, and the photocatalyst layer 65 is in close contact with the surface of the transparent film 64 opposite to the pH detection surface. Further, the light emitting portion of the optical element 66 is closely attached to the side surface of the transparent film 64 that is not covered with the photocatalytic layer 65. As the optical element 66, for example, the optical fiber described in the first embodiment or the light emitting element described in the sixth embodiment described later is used.

この実施形態において、透明膜６４の横の光素子６６から出射された紫外光は透明膜６４内を伝搬して光触媒層６５に照射され、これにより光触媒層６５では光触媒作用により洗浄効果が起こるため、ガラス電極６３の検知面の汚染が防止される。この結果、ガラス電極６３の汚染による感度低下が防止できる。   In this embodiment, the ultraviolet light emitted from the optical element 66 next to the transparent film 64 propagates through the transparent film 64 and is irradiated to the photocatalyst layer 65, thereby causing a cleaning effect by the photocatalytic action in the photocatalyst layer 65. Contamination of the detection surface of the glass electrode 63 is prevented. As a result, a decrease in sensitivity due to contamination of the glass electrode 63 can be prevented.

なお、透明膜６４に光を照射する方向は、透明膜６４に対して横方向、垂直方向、斜め方向のいずれであってもよいが、斜め方向から照射させることにより光の照射面積が大きくなって光触媒効果が得られやすい。これについては、上記した実施形態、および後述する実施形態でも同様である。   The direction of irradiating light to the transparent film 64 may be any of the lateral direction, the vertical direction, and the oblique direction with respect to the transparent film 64, but the light irradiation area increases by irradiating from the oblique direction. Therefore, the photocatalytic effect can be easily obtained. The same applies to the above-described embodiment and the embodiments described later.

（第３の実施形態）
本実施形態では、圧力測定用のセンサヘッドの汚染を防止する構造を有する物理量検知センサについて説明する。
図８は、本発明の第３の実施形態に係る物理量検知センサのセンサヘッドを示す断面図である。 (Third embodiment)
In the present embodiment, a physical quantity detection sensor having a structure for preventing contamination of a sensor head for pressure measurement will be described.
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a sensor head of a physical quantity detection sensor according to the third embodiment of the present invention.

図８において、センサヘッドのケーシング７１の底には外部との圧力差により変形するダイヤフラム７２が取り付けられている。また、ケーシング７１の内部には、ダイヤフラム７２上に取り付けられてダイヤフラム７２の歪み量から圧力を計測する歪みゲージ７３が取り付けられている。さらに、歪みゲージ７３には、ケーシング７１内部に引き出される信号線７４が接続されている。   In FIG. 8, a diaphragm 72 that is deformed by a pressure difference with the outside is attached to the bottom of the casing 71 of the sensor head. In addition, a strain gauge 73 that is attached on the diaphragm 72 and measures the pressure from the strain amount of the diaphragm 72 is attached to the inside of the casing 71. Further, the strain gauge 73 is connected to a signal line 74 that is drawn into the casing 71.

また、ケーシング７１の外側を向くダイヤフラム７２の検知面には透明膜７５が密着され、また、透明膜７５のうちダイヤフラム７２に対して反対側の面には光触媒層７６が密着して形成されている。   A transparent film 75 is closely attached to the detection surface of the diaphragm 72 facing the outside of the casing 71, and a photocatalyst layer 76 is closely attached to the surface of the transparent film 75 opposite to the diaphragm 72. Yes.

さらに、透明膜７５のうち光触媒層７６に覆われない側面には、光素子７７の発光部が密接して取り付けられている。光素子７７として、例えば、第１実施形態で説明した光ファイバ、或いは、後述の第６実施形態で説明する発光素子を用いる。   Further, the light emitting portion of the optical element 77 is closely attached to the side surface of the transparent film 75 that is not covered with the photocatalytic layer 76. As the optical element 77, for example, the optical fiber described in the first embodiment or the light emitting element described in the sixth embodiment to be described later is used.

この実施形態において、光素子７７から透明膜７５に出射された紫外光は、透明膜７５内を伝搬して光触媒層７６に照射され、これにより光触媒層７６では光触媒反応により洗浄効果が起こるため、ダイヤフラム７２の検知面の汚染が防止される。この結果、ダイヤフラム７２の汚染による感度低下が防止される。   In this embodiment, the ultraviolet light emitted from the optical element 77 to the transparent film 75 propagates through the transparent film 75 and is irradiated to the photocatalyst layer 76, thereby causing a cleaning effect by the photocatalytic reaction in the photocatalyst layer 76. Contamination of the detection surface of the diaphragm 72 is prevented. As a result, a decrease in sensitivity due to the contamination of the diaphragm 72 is prevented.

（第４の実施形態）
本実施形態では、酸素濃度、ｐＨ濃度、圧力だけでなく、ガス濃度、透明度、その他の物理量を検知するセンサユニット表面に付着する汚染物質の付着を防止する構造を有する物理量センシングシステムについて説明する。 (Fourth embodiment)
In the present embodiment, a physical quantity sensing system having a structure for preventing adhesion of contaminants attached to the surface of a sensor unit that detects not only oxygen concentration, pH concentration, and pressure but also gas concentration, transparency, and other physical quantities will be described.

図９は、本発明の第４の実施形態に係る物理量検知センシングシステムを示す構成図である。なお、図９において、図３と同じ符号は同じ要素を示している。   FIG. 9 is a configuration diagram showing a physical quantity detection sensing system according to the fourth embodiment of the present invention. In FIG. 9, the same reference numerals as those in FIG. 3 denote the same elements.

図９において、物理量センシングシステムは、ガス濃度、透明度その他の物理量を検知するセンサヘッド３１と、センサヘッド３１を格納する筐体３２と、センサヘッド３１の出力信号を所定の信号に変換する変換器３３と、筐体３２の外部に設けられ且つ変換器３３の出力データに基づいて物理量の測定値を算出するデータ処理装置３４とを有している。   In FIG. 9, the physical quantity sensing system includes a sensor head 31 that detects a gas quantity, transparency, and other physical quantities, a housing 32 that stores the sensor head 31, and a converter that converts an output signal of the sensor head 31 into a predetermined signal. 33 and a data processing device 34 that is provided outside the housing 32 and calculates a measured value of the physical quantity based on the output data of the converter 33.

センサヘッド３１を格納する筐体３２の一面には、透明膜３５に覆われた開口部３６が形成され、その透明膜３５の外側の面には光触媒層３７が形成されている。なお、筐体３２内部は、被測定雰囲気から空間的に仕切られるセンサ設置領域である。   An opening 36 covered with a transparent film 35 is formed on one surface of the housing 32 that houses the sensor head 31, and a photocatalyst layer 37 is formed on the outer surface of the transparent film 35. The inside of the housing 32 is a sensor installation area that is spatially partitioned from the atmosphere to be measured.

透明膜３５は、塩化ビニル、酸化シリコン、フッ素樹脂等の光透過材料から構成され、また、光触媒層３７は、第１実施形態で説明した光触媒層２２と同じ材料から構成されている。   The transparent film 35 is made of a light transmissive material such as vinyl chloride, silicon oxide, or fluororesin, and the photocatalyst layer 37 is made of the same material as the photocatalyst layer 22 described in the first embodiment.

また、筐体３２内には、その外部に設置された赤外光源３８に一端が接続された第１の光ファイバ３９の他端が配置され、その他端には、赤外光を紫外光に変換する光波長変換素子４０を介して第２の光ファイバ４１の一端が接続されている。さらに、第２の光ファイバ４１の他端は、筐体３２の内側から透明膜３５の表面に接している。   In the housing 32, the other end of the first optical fiber 39 connected at one end to an infrared light source 38 installed outside the casing 32 is disposed, and infrared light is converted into ultraviolet light at the other end. One end of the second optical fiber 41 is connected via an optical wavelength conversion element 40 for conversion. Further, the other end of the second optical fiber 41 is in contact with the surface of the transparent film 35 from the inside of the housing 32.

この物理量検知センシングシステムにおいて、センサヘッド３１により測定された物理量に基づく物理量測定信号は、信号線４２を介して変換器３３に入力される。さらに、変換器３３から出力された信号は、データ処理装置３４により物理量測定信号として算出される。   In this physical quantity detection sensing system, a physical quantity measurement signal based on the physical quantity measured by the sensor head 31 is input to the converter 33 via the signal line 42. Further, the signal output from the converter 33 is calculated as a physical quantity measurement signal by the data processing device 34.

また、赤外光源３８から出射された赤外光は、第１の光ファイバ３９内を伝搬して光波長変換素子４０に入射される。そして、光波長変換素子４０は、赤外光を紫外光に変換し、その紫外光を第２の光ファイバ４１を介して透明膜３５及び光触媒層３７に照射する。また、光触媒層３７は光を透過する構造となっているので、その内部を透過した紫外光が筐体３２外側で露出する光触媒層３７の表面にも照射される。   The infrared light emitted from the infrared light source 38 propagates through the first optical fiber 39 and enters the optical wavelength conversion element 40. Then, the light wavelength conversion element 40 converts infrared light into ultraviolet light, and irradiates the ultraviolet light to the transparent film 35 and the photocatalyst layer 37 via the second optical fiber 41. Further, since the photocatalyst layer 37 has a structure that transmits light, the ultraviolet light transmitted through the inside of the photocatalyst layer 37 is also irradiated to the surface of the photocatalyst layer 37 that is exposed outside the housing 32.

従って、光触媒層３７の表面では、光触媒層３７の触媒反応によって汚染物質が分解され、外部から筐体３２内に入射する光が遮られることが防止される。また、光触媒層３７、透明膜３５にガス透過性の構造が採用されている場合には、光触媒層３７の表面の汚染が防止されて、センサヘッド３１表面のガス導入口がふさがることが防止される。   Therefore, on the surface of the photocatalyst layer 37, contaminants are decomposed by the catalytic reaction of the photocatalyst layer 37, and light incident into the housing 32 from the outside is prevented from being blocked. Further, when a gas permeable structure is employed for the photocatalyst layer 37 and the transparent film 35, the surface of the photocatalyst layer 37 is prevented from being contaminated, and the gas inlet on the surface of the sensor head 31 is prevented from being blocked. The

一方、第２の光ファイバ４１は、センサヘッド３１が置かれる筐体３２の内部に取り付けられるので、紫外光照射による光触媒反応は筐体３２の外部環境による影響を受けにくくなる。さらに、第２の光ファイバ４１の先端面が透明膜３５に接触して固定されているので汚染されにくい。   On the other hand, since the second optical fiber 41 is attached to the inside of the housing 32 where the sensor head 31 is placed, the photocatalytic reaction caused by the ultraviolet light irradiation is less affected by the external environment of the housing 32. Furthermore, since the tip surface of the second optical fiber 41 is fixed in contact with the transparent film 35, it is not easily contaminated.

ところで、上記した構造では、第１の光ファイバ３９内を伝搬する赤外光を光波長変換素子４０により紫外光に変換する構造になっている。   By the way, in the above-described structure, infrared light propagating in the first optical fiber 39 is converted into ultraviolet light by the light wavelength conversion element 40.

しかし、筐体３２の外部に紫外光源が設置できる場合には、図１０に示すように、第２の光ファイバ４１の一端を紫外光源４３に光結合し、紫外光源４３から出射される紫外光を第２の光ファイバ４１の他端から透明膜３５を透過させて光触媒層３６に照射してもよい。この場合には、光波長変換器４０は省略される。   However, when an ultraviolet light source can be installed outside the housing 32, one end of the second optical fiber 41 is optically coupled to the ultraviolet light source 43, as shown in FIG. May be transmitted through the transparent film 35 from the other end of the second optical fiber 41 to irradiate the photocatalyst layer 36. In this case, the optical wavelength converter 40 is omitted.

（第５の実施形態）
本実施形態は、エコロジーの観点から、電気エネルギーによる光源を使わずに太陽光等の自然光を利用して光触媒層に紫外光を照射する構造を有するシステムについて説明する。 (Fifth embodiment)
In the present embodiment, from the viewpoint of ecology, a system having a structure that irradiates the photocatalyst layer with ultraviolet light using natural light such as sunlight without using a light source based on electric energy will be described.

図１１は、本発明に係る第５の実施形態に係る物理量検知センシングシステムを示す構成図であり、図９と同じ符号は同じ要素を示している。
図１１において、筐体３２には複数本の光ファイバ４４をバンドルした光ケーブル４５が取り付けられ、それらの光ファイバ４４の一端は互いに分離されて筐体３２内に引き込まれ、さらに筐体３２の開口部３６を覆う透明膜３５の上面に接続されている。また、光ファイバ４４の他端は、筐体３２の外部に引き出されて集光器４６に接続されている。 FIG. 11 is a block diagram showing a physical quantity detection sensing system according to the fifth embodiment of the present invention. The same reference numerals as those in FIG. 9 denote the same elements.
In FIG. 11, an optical cable 45 in which a plurality of optical fibers 44 are bundled is attached to the housing 32, and one ends of these optical fibers 44 are separated from each other and drawn into the housing 32. The transparent film 35 covering the portion 36 is connected to the upper surface. The other end of the optical fiber 44 is drawn out of the housing 32 and connected to the condenser 46.

集光器４６は、自然光を集光して光ケーブル４５内の光ファイバ４４に入射させる構造を有している。
このような構造を有する物理量検知センシングシステムにおいて、集光器４６により集光された光は、光ファイバ４４内を伝搬して筐体３２内に導入され、透明膜３５に照射される。 The condenser 46 has a structure that collects natural light and makes it incident on the optical fiber 44 in the optical cable 45.
In the physical quantity detection sensing system having such a structure, the light collected by the condenser 46 propagates through the optical fiber 44 and is introduced into the housing 32 and is irradiated onto the transparent film 35.

透明膜３５に照射された自然光の中に含まれる紫外光は、透明膜３５を透過して光触媒層３７に達する。光触媒層３７は光透過性を有しているので、紫外光は透明膜３５内を散乱、透過してその下面側に照射される。   The ultraviolet light contained in the natural light irradiated on the transparent film 35 passes through the transparent film 35 and reaches the photocatalyst layer 37. Since the photocatalyst layer 37 has optical transparency, the ultraviolet light is scattered and transmitted through the transparent film 35 and irradiated on the lower surface side.

従って、光触媒層３７の表面では、光触媒反応によって汚染物質が分解され、また、外部から筐体３２内に入射する光が遮られない。さらに、光触媒層３７、透明膜３５にガス透過性の構造が採用されている場合には、光触媒層３７の表面の汚染が防止されて、センサヘッド３１表面のガス導入口がふさがることが防止される。   Therefore, on the surface of the photocatalyst layer 37, contaminants are decomposed by the photocatalytic reaction, and light incident on the housing 32 from the outside is not blocked. Further, when a gas permeable structure is adopted for the photocatalyst layer 37 and the transparent film 35, the surface of the photocatalyst layer 37 is prevented from being contaminated and the gas inlet on the surface of the sensor head 31 is prevented from being blocked. The

一方、光ファイバ４４は、センサヘッド３１が置かれる筐体３２の内部に引き込まれているので、紫外光照射による光触媒反応は筐体３２の外部環境による影響を受けにくい。さらに、紫外光供給用の光ファイバ４４の先端面が透明膜３５に接触して固定されているので汚染されにくい。   On the other hand, since the optical fiber 44 is drawn into the housing 32 in which the sensor head 31 is placed, the photocatalytic reaction due to the ultraviolet light irradiation is not easily influenced by the external environment of the housing 32. Furthermore, since the front end surface of the optical fiber 44 for supplying ultraviolet light is fixed in contact with the transparent film 35, it is not easily contaminated.

ところで、集光器４６により集光される光が太陽光の場合には、夜間に光触媒層３７に光を照射できない状態となるので、第４の実施形態に示した光源３８を光ファイバ３８に結合して夜間に一時的に導入してもよい。この場合でも、昼間は太陽エネルギーを利用しているので電力消費量を低減できる。   By the way, when the light condensed by the condenser 46 is sunlight, it becomes impossible to irradiate the photocatalyst layer 37 at night, so the light source 38 shown in the fourth embodiment is applied to the optical fiber 38. You may combine and introduce temporarily at night. Even in this case, since solar energy is used in the daytime, power consumption can be reduced.

（第６の実施形態）
本実施形態では、光触媒層に照射する光を発光素子から出射させる構造を採用することについて説明する。
図１２は、本発明の第６の実施形態に係る物理量検知センシングシステムを示す構成図である。 (Sixth embodiment)
In the present embodiment, it will be described that a structure in which light emitted to the photocatalyst layer is emitted from the light emitting element is employed.
FIG. 12 is a configuration diagram showing a physical quantity detection sensing system according to the sixth embodiment of the present invention.

図１２において、物理量センシングシステムは、物理量を検知するセンサヘッド３１と、センサヘッド３１を格納する筐体３２と、センサヘッド３１の出力信号を所定の信号に変換する変換器３３と、筐体３２の外部に設けられ且つ変換器３３の出力データに基づいて物理量の測定値を算出するデータ処理装置３４とを有している。   12, the physical quantity sensing system includes a sensor head 31 that detects a physical quantity, a casing 32 that stores the sensor head 31, a converter 33 that converts an output signal of the sensor head 31 into a predetermined signal, and a casing 32. And a data processing device 34 that calculates a measured value of the physical quantity based on the output data of the converter 33.

センサヘッド３１を格納する筐体３２の開口部３６は透明膜３５に覆われ、その透明膜３５の外側の面には光触媒層３７が形成されている。透明膜３５、光触媒層３７は、それぞれ第４実施形態で説明した透明膜２０、光触媒層２２と同じ材料から構成されている。   The opening 36 of the housing 32 that houses the sensor head 31 is covered with a transparent film 35, and a photocatalyst layer 37 is formed on the outer surface of the transparent film 35. The transparent film 35 and the photocatalyst layer 37 are made of the same material as the transparent film 20 and the photocatalyst layer 22 described in the fourth embodiment, respectively.

また、筐体３２内には、外部に設置された光エネルギー供給用の光源８８に一端が接続された光ファイバ５２の他端が引き込まれ、その他端には光を電力に変換する光・電力変換器５３が取り付けられている。   Further, the other end of the optical fiber 52 having one end connected to a light source 88 for supplying light energy installed outside is drawn into the housing 32, and the other end is a light / power that converts light into electric power. A converter 53 is attached.

光・電力変換器５３の電力出力端には、紫外光を発光する発光素子５４、例えば紫外光供給用の半導体レーザ、ＬＥＤが接続されている。
この物理量検知センシングシステムにおいて、センサヘッド３１により測定された物理量に基づく物理量測定信号は、信号線４２を介して変換器３３に入力される。さらに、変換器３３から出力された信号は、データ処理装置３４により物理量測定信号として算出される。 A light output element 54 that emits ultraviolet light, for example, a semiconductor laser for supplying ultraviolet light, and an LED are connected to the power output terminal of the light / power converter 53.
In this physical quantity detection sensing system, a physical quantity measurement signal based on the physical quantity measured by the sensor head 31 is input to the converter 33 via the signal line 42. Further, the signal output from the converter 33 is calculated as a physical quantity measurement signal by the data processing device 34.

また、光源５１から出射された光は、光ファイバ５２内を伝搬して光・電力変換器５３に入射される。そして、光・電力変換器５３は、光を電力に変換し、その電力を発光素子５４に供給する。   The light emitted from the light source 51 propagates through the optical fiber 52 and enters the light / power converter 53. The light / power converter 53 converts light into electric power and supplies the electric power to the light emitting element 54.

これにより、発光素子５４は、紫外光を透明膜３５及び光触媒層３７に照射する。また、光触媒層３７は光を透過する構造となっているので、その内部を透過した紫外光が筐体３２外側で露出する光触媒層３７の表面にも照射される。   Thereby, the light emitting element 54 irradiates the transparent film 35 and the photocatalyst layer 37 with ultraviolet light. Further, since the photocatalyst layer 37 has a structure that transmits light, the ultraviolet light transmitted through the inside of the photocatalyst layer 37 is also irradiated to the surface of the photocatalyst layer 37 that is exposed outside the housing 32.

従って、光触媒層３７の表面では、第２の実施形態と同様に、光触媒層３７の光触媒反応によって汚染物質が分解される。
一方、発光素子５４は、センサヘッド３１が置かれる筐体３２の内部に取り付けられるので、紫外光照射による光触媒作用は筐体３２の外部環境による影響を受けにくい。 Therefore, on the surface of the photocatalyst layer 37, the contaminants are decomposed by the photocatalytic reaction of the photocatalyst layer 37 as in the second embodiment.
On the other hand, since the light emitting element 54 is attached to the inside of the housing 32 where the sensor head 31 is placed, the photocatalytic action by the ultraviolet light irradiation is not easily influenced by the external environment of the housing 32.

なお、発光素子５４の発光面に拡散レンズ（不図示）を取り付けて、光触媒層３７での紫外光照射領域を広げてもよい。
ところで、図１２に示した構造では、発光素子５４への電力の供給を光・電力変換器５３により行っているが、筐体３２内にバッテリーを取り付けるスペースがある場合には、図１３に示すように、バッテリー５５を発光素子３４に接続して電力を供給してもよい。これによれば、筐体３２内に引き込まれる光ファイバの心数に余裕がない場合や、筐体３２の外部に適当な光源が無い場合にも光触媒層３７に紫外光を照射することが可能になる。 Note that a diffusion lens (not shown) may be attached to the light emitting surface of the light emitting element 54 to widen the ultraviolet light irradiation region in the photocatalyst layer 37.
By the way, in the structure shown in FIG. 12, power is supplied to the light emitting element 54 by the light / power converter 53, but when there is a space for mounting the battery in the housing 32, it is shown in FIG. As described above, the battery 55 may be connected to the light emitting element 34 to supply power. According to this, it is possible to irradiate the photocatalyst layer 37 with ultraviolet light even when there is not enough room for the number of optical fibers drawn into the housing 32 or when there is no appropriate light source outside the housing 32. become.

なお、本実施形態では光素子として発光素子を使用し、また、第１〜第５の実施形態では光素子として光ファイバを使用して、紫外光を透明膜を介して光触媒層に照射する構造を採用している。   In the present embodiment, a light emitting element is used as the optical element, and in the first to fifth embodiments, an optical fiber is used as the optical element, and the photocatalyst layer is irradiated with ultraviolet light through the transparent film. Is adopted.

光素子として、光ファイバを利用する場合には、遠隔から光を送ることができるので、センサ部内に電源線が供給できない場合や自然光を取り込めない場合でも汚染防止処理を行うことができる。
なお、透明膜が不要な場合には、光素子から光触媒層に直に紫外光を照射してもよい。 When an optical fiber is used as the optical element, light can be sent from a remote location, so that the contamination prevention process can be performed even when the power line cannot be supplied into the sensor unit or when natural light cannot be taken in.
In addition, when a transparent film is unnecessary, you may irradiate an ultraviolet light directly to a photocatalyst layer from an optical element.

（第７の実施形態）
本実施形態では、上記した実施形態においてセンサと光触媒層の間に形成される透明体を光導波路から構成した物理量検知センサについて説明する。
図１４は、本発明の第７の実施形態に係る物理量検知センサのセンサヘッドを示す断面図である。 (Seventh embodiment)
In the present embodiment, a physical quantity detection sensor in which the transparent body formed between the sensor and the photocatalyst layer in the above-described embodiment is configured from an optical waveguide will be described.
FIG. 14 is a cross-sectional view showing a sensor head of a physical quantity detection sensor according to the seventh embodiment of the present invention.

図１４において、センサヘッド８１の検知面には、光導波路から形成された透明体８２が形成され、さらに、透明体８２のうちセンサヘッド８１とは反対側の部分に光触媒層８３が形成されている。センサヘッド８１には信号線８４が接続されている。   In FIG. 14, a transparent body 82 formed of an optical waveguide is formed on the detection surface of the sensor head 81, and a photocatalyst layer 83 is formed on a portion of the transparent body 82 opposite to the sensor head 81. Yes. A signal line 84 is connected to the sensor head 81.

透明体８２を構成する光導波路として、例えば、シングルモード若しくはマルチモードの光ファイバ、光集積回路等が用いられる。光ファイバを用いる場合には、その中を伝搬する光がコア、クラッドから漏れるように、光ファイバを任意の曲げ半径以上にして配置するか、若しくはコアを偏心させればよい。また、光集積回路を用いる場合は、コアがより光触媒層の近くになるように設計すればよい。   As an optical waveguide constituting the transparent body 82, for example, a single mode or multimode optical fiber, an optical integrated circuit, or the like is used. In the case of using an optical fiber, the optical fiber may be arranged with an arbitrary bending radius or larger so that light propagating therein leaks from the core and cladding, or the core may be eccentric. When using an optical integrated circuit, the core may be designed to be closer to the photocatalytic layer.

図１は、本発明の第１の実施形態に係る物理量検知システムに使用されるセンサの上面図である。FIG. 1 is a top view of a sensor used in the physical quantity detection system according to the first embodiment of the present invention. 図２は、本発明の第１の実施形態に係る物理量検知システムに使用されるセンサの横断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of a sensor used in the physical quantity detection system according to the first embodiment of the present invention. 図３は、本発明の第１の実施形態に係る物理量検知システムに使用されるセンサヘッドの第１例を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a first example of a sensor head used in the physical quantity detection system according to the first embodiment of the present invention. 図４は、本発明の第１の実施形態に係る物理量検知システムに使用されるセンサヘッドの第２例を示す断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a second example of a sensor head used in the physical quantity detection system according to the first embodiment of the present invention. 図５は、本発明の第１の実施形態に係る物理量検知システムに使用されるセンサヘッドの第３例を示す断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a third example of the sensor head used in the physical quantity detection system according to the first embodiment of the present invention. 図６は、本発明の第１の実施形態に係る物理量検知システムに使用されるセンサヘッドの第４例を示す断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a fourth example of a sensor head used in the physical quantity detection system according to the first embodiment of the present invention. 図７は、本発明の第２の実施形態に係る物理量検知センシングシステムに使用されるセンサヘッドを示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view showing a sensor head used in the physical quantity detection sensing system according to the second embodiment of the present invention. 図８は、本発明の第３の実施形態に係る物理量検知センシングシステムに使用されるセンサヘッドの断面図である。FIG. 8 is a cross-sectional view of a sensor head used in the physical quantity detection sensing system according to the third embodiment of the present invention. 図９は、本発明の第４の実施形態に係る物理量検知センシングシステムの構成図である。FIG. 9 is a configuration diagram of a physical quantity detection sensing system according to the fourth embodiment of the present invention. 図１０は、本発明の第４の実施形態に係る物理量検知センシングシステムの他の態様を示す構成図である。FIG. 10 is a configuration diagram illustrating another aspect of the physical quantity detection sensing system according to the fourth embodiment of the present invention. 図１１は、本発明の第５の実施形態に係る物理量検知センシングシステムを示す構成図である。FIG. 11 is a configuration diagram showing a physical quantity detection sensing system according to the fifth embodiment of the present invention. 図１２は、本発明の第６の実施形態に係る物理量検知センシングシステムを示す構成図である。FIG. 12 is a configuration diagram showing a physical quantity detection sensing system according to the sixth embodiment of the present invention. 図１３は、本発明の第６の実施形態に係る物理量検知センシングシステムの他の態様を示す構成図である。FIG. 13: is a block diagram which shows the other aspect of the physical quantity detection sensing system which concerns on the 6th Embodiment of this invention. 図１４は、本発明の第７の実施形態に係る物理量検知センシングシステムに使用されるセンサを示す構成図である。FIG. 14: is a block diagram which shows the sensor used for the physical quantity detection sensing system which concerns on the 7th Embodiment of this invention. 図１５は、従来技術の物理量検知センサの一例を示す断面図である。FIG. 15 is a cross-sectional view illustrating an example of a conventional physical quantity detection sensor.

符号の説明Explanation of symbols

１：センサユニット
２：上蓋
３：下蓋
４：筐体
５：電子回路基板
６：発光素子
７：光分岐ユニット
８：センサヘッド
８ａ：ケーシング
８ｂ：開口部
９：光ケーブル
１０，１１，１３，２１：光ファイバ
１２：発電回路
１４：半導体スイッチ
１５：増幅回路
１６：発光素子駆動回路
１９：コンデンサ
２０：酸素透過性光透過膜
２２：光触媒層
２３：波長変換素子
３１：センサヘッド
３２：筐体
３５，６４，７５：透明膜
３６：開口部
３７，４８，６５，７６，８３：光触媒層
３８：赤外光源
３９，４１：光ファイバ
４４，４９，５２：光ファイバ
４６：集光器
５１：光源
５３：光源
５４：発光素子
６６，７７：光素子
８２：透明体


1: Sensor unit 2: Upper lid 3: Lower lid 4: Housing 5: Electronic circuit board 6: Light emitting element 7: Light branching unit 8: Sensor head 8a: Casing 8b: Opening 9: Optical cables 10, 11, 13, 21 : Optical fiber 12: Power generation circuit 14: Semiconductor switch 15: Amplifier circuit 16: Light emitting element drive circuit 19: Capacitor 20: Oxygen permeable light transmissive film 22: Photocatalyst layer 23: Wavelength conversion element 31: Sensor head 32: Housing 35 64, 75: Transparent film 36: Openings 37, 48, 65, 76, 83: Photocatalyst layer 38: Infrared light source 39, 41: Optical fibers 44, 49, 52: Optical fiber 46: Condenser 51: Light source 53: Light source 54: Light emitting element 66, 77: Optical element 82: Transparent body


Claims (14)

センサ設置領域に取り付けられて物理量を測定するセンサヘッドと、
前記センサヘッドの検知面上に形成された光触媒層と、
前記光触媒層に光を照射するための光素子と
を有することを特徴とする物理量検知センサ。 A sensor head attached to the sensor installation area and measuring a physical quantity;
A photocatalytic layer formed on the detection surface of the sensor head;
A physical quantity detection sensor comprising: an optical element for irradiating the photocatalyst layer with light. 前記光素子は、光ファイバ、発光素子のいずれかであることを特徴とする請求項１に記載の物理量検知センサ。 The physical quantity detection sensor according to claim 1, wherein the optical element is one of an optical fiber and a light emitting element. 前記センサヘッドの前記検知面と前記光触媒層の間に形成された透明体をさらに有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の物理量検知センサ。 The physical quantity detection sensor according to claim 1, further comprising a transparent body formed between the detection surface of the sensor head and the photocatalyst layer. 前記光素子は、前記センサ設置領域の内側から前記光触媒層に光を直接又は間接的に照射する位置に配置されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の物理量検知センサ。 The physical quantity according to any one of claims 1 to 3, wherein the optical element is disposed at a position where light is directly or indirectly applied to the photocatalyst layer from the inside of the sensor installation region. Detection sensor. センサ設置領域に取り付けられて物理量を測定するセンサヘッドと、前記センサヘッドの検知面上に形成された光触媒層と、前記光触媒層に光を照射するための光素子とを備えたセンサと、
前記センサから出力されたデータを処理するためのデータ処理部と
を有することを特徴とするセンシング装置。 A sensor comprising a sensor head attached to a sensor installation region for measuring a physical quantity, a photocatalyst layer formed on a detection surface of the sensor head, and an optical element for irradiating the photocatalyst layer with light,
And a data processing unit for processing data output from the sensor. 前記センサヘッドの前記検知面と前記光触媒層の間に形成され、且つ前記光素子から前記光を透過する透明体をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の物理量検知センサ。 The physical quantity detection sensor according to claim 5, further comprising a transparent body that is formed between the detection surface of the sensor head and the photocatalyst layer and transmits the light from the optical element. 前記光素子は、光源に光結合された光ファイバであることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のセンシング装置。 The sensing device according to claim 5, wherein the optical element is an optical fiber optically coupled to a light source. 前記光源は、紫外光源であることを特徴とする請求項７に記載のセンシング装置。 The sensing device according to claim 7, wherein the light source is an ultraviolet light source. 前記光源は、波長変換器を介して前記光ファイバに光結合されていることを特徴とする請求項７に記載のセンシング装置。 The sensing device according to claim 7, wherein the light source is optically coupled to the optical fiber via a wavelength converter. 前記波長変換器は紫外線に変換する構造を有していることを特徴とする請求項９に記載のセンシング装置。 The sensing device according to claim 9, wherein the wavelength converter has a structure for converting to ultraviolet light. 前記光ファイバは前記センサ設置領域内で複数本配置され且つ互いに分離されていることを特徴とする請求項７乃至請求項１０に記載のセンシング装置。 The sensing device according to any one of claims 7 to 10, wherein a plurality of the optical fibers are arranged in the sensor installation region and separated from each other. 前記光素子は、前記センサ設置領域から自然光照射領域に引き出される光ファイバであることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のセンシング装置。 The sensing device according to claim 5, wherein the optical element is an optical fiber drawn from the sensor installation region to a natural light irradiation region. 前記光素子は、バッテリーに接続される発光素子であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のセンシング装置。 The sensing device according to claim 5, wherein the optical element is a light emitting element connected to a battery. 前記光素子は、外部から引き込まれる光ファイバに光結合される光・電力変換器の電力出力端に接続される発光素子であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のセンシング装置。 The sensing device according to claim 5 or 6, wherein the optical element is a light emitting element connected to a power output terminal of an optical / power converter optically coupled to an optical fiber drawn from outside. .
JP2004196968A 2004-07-02 2004-07-02 Physical quantity detection sensor and sensing device Expired - Fee Related JP4762508B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004196968A JP4762508B2 (en) 2004-07-02 2004-07-02 Physical quantity detection sensor and sensing device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004196968A JP4762508B2 (en) 2004-07-02 2004-07-02 Physical quantity detection sensor and sensing device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006017627A true JP2006017627A (en) 2006-01-19
JP4762508B2 JP4762508B2 (en) 2011-08-31

Family

ID=35792051

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2004196968A Expired - Fee Related JP4762508B2 (en) 2004-07-02 2004-07-02 Physical quantity detection sensor and sensing device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4762508B2 (en)

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008072612A1 (en) * 2006-12-11 2008-06-19 Horiba, Ltd. Process for production of sensitive glass film for ion electrode, sensitive glass film for ion electrode, and ion electrode
JP2008215926A (en) * 2007-03-01 2008-09-18 Hitachi High-Technologies Corp Electrolyte measuring instrument and biochemical autoanalyzer
JP2008232660A (en) * 2007-03-16 2008-10-02 Horiba Ltd Ion selective electrode
JP2008241697A (en) * 2007-02-27 2008-10-09 Mie Univ Responsive glass and glass electrode
WO2009069749A1 (en) * 2007-11-28 2009-06-04 Gs Yuasa Corporation Electrochemical oxygen sensor
JP2010538808A (en) * 2007-09-10 2010-12-16 サン−ゴバン グラス フランス Material with photocatalytic properties
CN102944586A (en) * 2012-10-31 2013-02-27 青岛轩汇仪器设备有限公司 Capacitive rain and snow sensor
JP2013531795A (en) * 2010-06-18 2013-08-08 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー Sensor containing photocatalyst

Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61150627A (en) * 1984-12-25 1986-07-09 株式会社東芝 Driving of electronic circuit
JPH06148172A (en) * 1992-11-04 1994-05-27 Japan Storage Battery Co Ltd Measuring method for cod
JPH06258284A (en) * 1993-03-09 1994-09-16 Fuji Electric Co Ltd Bod measuring device
JPH10142141A (en) * 1996-11-06 1998-05-29 Meidensha Corp Instrument for measuring water quality
JPH10281979A (en) * 1997-04-09 1998-10-23 Nec Corp Light measuring device and method of preventing its contamination
JPH11156568A (en) * 1997-09-26 1999-06-15 Sumitomo Heavy Ind Ltd Marking method of transparent material
JP2000061447A (en) * 1998-06-12 2000-02-29 Hitachi Ltd Water quality control system and water quality monitor
JP2001041949A (en) * 1999-07-27 2001-02-16 Masao Karube Apparatus and method for measurement of chemical oxygen demand
JP2001289778A (en) * 2000-04-04 2001-10-19 Japan Organo Co Ltd Densitometer
JP2001296263A (en) * 2000-02-07 2001-10-26 Japan Organo Co Ltd Conductivity meter, conductivity measuring electrode and manufacturing method thereof
JP2001311710A (en) * 2000-02-23 2001-11-09 Japan Organo Co Ltd Multiple conductivity measuring device
JP2002014078A (en) * 2000-06-30 2002-01-18 Sharp Corp Device for measuring concentration of organic halogen compound, and method using the same
JP2002285341A (en) * 2001-03-27 2002-10-03 Citizen Watch Co Ltd Method for producing titanium material

Patent Citations (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61150627A (en) * 1984-12-25 1986-07-09 株式会社東芝 Driving of electronic circuit
JPH06148172A (en) * 1992-11-04 1994-05-27 Japan Storage Battery Co Ltd Measuring method for cod
JPH06258284A (en) * 1993-03-09 1994-09-16 Fuji Electric Co Ltd Bod measuring device
JPH10142141A (en) * 1996-11-06 1998-05-29 Meidensha Corp Instrument for measuring water quality
JPH10281979A (en) * 1997-04-09 1998-10-23 Nec Corp Light measuring device and method of preventing its contamination
JPH11156568A (en) * 1997-09-26 1999-06-15 Sumitomo Heavy Ind Ltd Marking method of transparent material
JP2000061447A (en) * 1998-06-12 2000-02-29 Hitachi Ltd Water quality control system and water quality monitor
JP2001041949A (en) * 1999-07-27 2001-02-16 Masao Karube Apparatus and method for measurement of chemical oxygen demand
JP2001296263A (en) * 2000-02-07 2001-10-26 Japan Organo Co Ltd Conductivity meter, conductivity measuring electrode and manufacturing method thereof
JP2001311710A (en) * 2000-02-23 2001-11-09 Japan Organo Co Ltd Multiple conductivity measuring device
JP2001289778A (en) * 2000-04-04 2001-10-19 Japan Organo Co Ltd Densitometer
JP2002014078A (en) * 2000-06-30 2002-01-18 Sharp Corp Device for measuring concentration of organic halogen compound, and method using the same
JP2002285341A (en) * 2001-03-27 2002-10-03 Citizen Watch Co Ltd Method for producing titanium material

Cited By (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7976690B2 (en) 2006-12-11 2011-07-12 Horiba, Ltd. Method for production of responsive glass membrane for ion electrode, responsive glass membrane for ion electrode, and ion electrode
CN101573611B (en) * 2006-12-11 2013-06-19 株式会社堀场制作所 Process for production of sensitive glass film for ion electrode, sensitive glass film for ion electrode, and ion electrode
JP4876123B2 (en) * 2006-12-11 2012-02-15 国立大学法人三重大学 Method for producing response glass membrane for ion electrode, response glass membrane for ion electrode, and ion electrode
WO2008072612A1 (en) * 2006-12-11 2008-06-19 Horiba, Ltd. Process for production of sensitive glass film for ion electrode, sensitive glass film for ion electrode, and ion electrode
JP2008241697A (en) * 2007-02-27 2008-10-09 Mie Univ Responsive glass and glass electrode
EP1965202A3 (en) * 2007-02-27 2010-11-03 Horiba, Ltd. Responsive glass membrane and glass electrode
US8080315B2 (en) 2007-02-27 2011-12-20 Horiba, Ltd. Responsive glass membrane and glass electrode
JP2008215926A (en) * 2007-03-01 2008-09-18 Hitachi High-Technologies Corp Electrolyte measuring instrument and biochemical autoanalyzer
JP2008232660A (en) * 2007-03-16 2008-10-02 Horiba Ltd Ion selective electrode
JP2010538808A (en) * 2007-09-10 2010-12-16 サン−ゴバン グラス フランス Material with photocatalytic properties
WO2009069749A1 (en) * 2007-11-28 2009-06-04 Gs Yuasa Corporation Electrochemical oxygen sensor
JP5019141B2 (en) * 2007-11-28 2012-09-05 株式会社Ｇｓユアサ Electrochemical oxygen sensor
JP2013531795A (en) * 2010-06-18 2013-08-08 エンパイア テクノロジー ディベロップメント エルエルシー Sensor containing photocatalyst
CN102944586A (en) * 2012-10-31 2013-02-27 青岛轩汇仪器设备有限公司 Capacitive rain and snow sensor

Also Published As

Publication number Publication date
JP4762508B2 (en) 2011-08-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7806603B2 (en) Optical power supply type sensing system
EP0566861B1 (en) Endoscope apparatus
JP4762508B2 (en) Physical quantity detection sensor and sensing device
KR101406884B1 (en) On-line water quality system to detect organic pollutions in water by multi-wavelength analysis
JP3832123B2 (en) Water quality meter
US9052285B2 (en) Method for determining the pH value of a liquid and sensor arrangement
CN101191768A (en) Safe and on-line type laser optical fibre nephelometer
US8608926B2 (en) Amperometric in-pipe electrochemical sensing probe
JP4631597B2 (en) Photocatalyst-coated gate valve and vacuum processing apparatus equipped with the same
WO2007108095A1 (en) Optical oil detector
EP3324212A1 (en) Scintillator sealing for solid state x-ray detector
CN210123411U (en) Electrode assembly
WO2002025254A1 (en) Concentration measurer
CN2864630Y (en) Sensor for ultraviolet detection
CN209387576U (en) A kind of hand-held water quality COD detector
JPH0519098B2 (en)
JP2003004635A (en) Fluorescence type oxygen analyzer
EP3767276A1 (en) Total organic carbon sensor with uv-sensitive photodetector comprising a down-converting layer
JP2013062191A (en) Mounting structure of methanol density sensor
JP2007132730A (en) Pyrheliometer having photo catalyst layer
JP3021406B2 (en) Water quality measurement sensor and water quality measurement device
CN214749768U (en) Real-time detection device for concentration of chlorine dioxide solution
CN116027001A (en) Water quality monitoring device and water quality monitoring system
JP2001021413A (en) Ultraviolet ray illuminance meter
JP2015059869A (en) Fluorescence sensor

Legal Events

Date Code Title Description
RD14 Notification of resignation of power of sub attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7434

Effective date: 20061215

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070601

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20081022

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091006

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20100601

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20100802

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20100802

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110208

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20110404

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20110510

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20110608

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140617

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140617

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees