JP2007132730A - Pyrheliometer having photo catalyst layer - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガラスドームを備える改良型日射計に係り、より詳細には、前記ガラスドーム上に光触媒層を設けた日射計に関する。 The present invention relates to an improved pyranometer having a glass dome, and more particularly to a pyranometer having a photocatalytic layer provided on the glass dome.
日射計は、その上部に備えるガラスドームを通過した太陽光線が受感部に入射し、その熱エネルギーが電圧に変換される計測器である。この日射計は、太陽光分布とセンサーの分光特性とが整合しない場合には、特に、熱型センサーを利用した場合には、分光誤差や観測誤差が非常に大きくなることが知られている。 The pyranometer is a measuring instrument in which sunlight rays that have passed through a glass dome provided on the top thereof are incident on the sensing part and the thermal energy is converted into a voltage. This pyranometer is known to have very large spectral and observation errors when the solar light distribution and the spectral characteristics of the sensor do not match, particularly when a thermal sensor is used.
分光誤差を解消する目的で、熱型センサーではなく、少なくとも2つの量子型センサーであって、感光波長域が異なるセンサーを利用した日射計が開示されている(例えば、特許文献1参照)。 For the purpose of eliminating spectral errors, a pyranometer using at least two quantum sensors instead of a thermal sensor and having different photosensitive wavelength ranges is disclosed (for example, see Patent Document 1).
しかしながら、日射計は、しばしば、屋外に設置されて観測に多用されている。そのため、常に、雨風に晒され、ガラスドームの表面には汚れが沈着する。この場合、ガラスドームの光透過率が減少し、日射計の感度低下が生じるため、少なくとも2つの量子型センサーを利用しただけでは、日射計の観測誤差の問題を解消することは困難である。 However, pyranometers are often installed outdoors and are often used for observation. Therefore, it is always exposed to rain and wind, and dirt is deposited on the surface of the glass dome. In this case, since the light transmittance of the glass dome is reduced and the sensitivity of the pyranometer is reduced, it is difficult to solve the observation error problem of the pyranometer only by using at least two quantum sensors.
また、気象観測装置に用いられる日射計は、山やビルの屋上など、メンテナンスの難しい場所に設置されることが多い。さらに、観測の自動化や無人化が進展し、日射計のメンテナンスを回数を減らすことが求められている。
本発明の課題は、長期間屋外等にて設置しても観測誤差が生じにくい、かつ、メンテナンス回数を減らした日射計を提供することである。 An object of the present invention is to provide a pyranometer that is less likely to cause observation errors even when installed outdoors for a long period of time and that has a reduced number of maintenance.
そこで、本発明者らは、観測誤差が発生しにくい日射計を鋭意検討したところ、日射計が有するガラスドーム上に光触媒層を設けることにより、上記課題を解決するこができるという知見を得て、本発明を完成するに至った。 Therefore, the present inventors diligently studied a pyranometer that is unlikely to cause an observation error, and obtained the knowledge that the above problem can be solved by providing a photocatalyst layer on the glass dome of the pyranometer. The present invention has been completed.
すなわち、本発明では、基板と、前記基板上に配設したセンサーと、前記センサー上に配設した拡散板と、前記拡散板の上に位置し、前記基板、前記センサーおよび前記拡散板を覆うガラスドームと、を備える日射計であって、前記ガラスドームの表面に、つまり、外界と接する表面に、光励起に応じて親水化する光触媒層を設けることを特徴とする、日射計を提供する。 That is, in the present invention, the substrate, the sensor disposed on the substrate, the diffusion plate disposed on the sensor, and the diffusion plate are located on the substrate, covering the substrate, the sensor, and the diffusion plate. A solar radiation meter comprising a glass dome, wherein a photocatalytic layer that becomes hydrophilic in response to photoexcitation is provided on a surface of the glass dome, that is, a surface in contact with the outside.
かかる構成によれば、日射計ガラスドームに付着した汚れが、光触媒の作用によって分解され、その後、雨や風等によって流されるため、日射計の感度低下は発生しにくくなる。 According to such a configuration, the dirt attached to the pyranometer glass dome is decomposed by the action of the photocatalyst, and is then washed away by rain, wind, or the like, so that the sensitivity of the pyranometer is less likely to occur.
本発明に係る日射計の好ましい態様では、前記光触媒層は、TiO2、ZnO、SrTiO3、WO3、Bi2O3、Fe2O3、SnO2およびSiO2からなる群から選択される親水性材料を含む。 In a preferred embodiment of the solar radiation meter according to the present invention, the photocatalyst layer is hydrophilic selected from the group consisting of TiO 2 , ZnO, SrTiO 3 , WO 3 , Bi 2 O 3 , Fe 2 O 3 , SnO 2 and SiO 2. Contains sexual materials.
このような光触媒層を利用することにより、ガラスドームの表面に付着した汚れの分解を促進することが可能となる。 By using such a photocatalyst layer, it becomes possible to accelerate the decomposition of dirt adhering to the surface of the glass dome.
本発明に係る日射計の好ましい態様では、前記日射計は、分光日射計、紫外放射計、赤外放射計、シリコンドームを使用した赤外放射計、回転式日照計、直達日射計、太陽電池式日射計、放射収支計、ラディエーションシールド付温湿度計からなる群から選択される。 In a preferred embodiment of the solar radiation meter according to the present invention, the solar radiation meter is a spectroscopic solar radiation meter, an ultraviolet radiometer, an infrared radiometer, an infrared radiometer using a silicon dome, a rotary solarimeter, a direct solar radiation meter, or a solar cell. It is selected from the group consisting of a solar radiation meter, a radiation balance meter, and a temperature and humidity meter with a radiation shield.
本発明によれば、屋外に長期間設置しても、観測誤差の少ない日射計が提供される。また、本発明によれば、無人の観測場所に設置した日射計のメンテナンス回数を低下させることもできる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it installs outdoors for a long period of time, the pyranometer with few observation errors is provided. Moreover, according to this invention, the frequency | count of a maintenance of the pyranometer installed in the unmanned observation place can also be reduced.
本発明の実施の形態について、図面を参照しつつ説明する。以下の実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をこの実施形態にのみ限定する趣旨ではない。本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな形態で実施することができる。 Embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiment is an example for explaining the present invention, and is not intended to limit the present invention only to this embodiment. The present invention can be implemented in various forms without departing from the gist thereof.
図1は、本発明の一の実施態様における日射計の概略断面図を示す。図1に示すように、本発明に係る日射計10は、基板20と、その基板20上に配設されたセンサー30と、そのセンサー30の上に配設されたフィルター40と、そのフィルター40の上に配設された拡散板50と、前記基板20、前記センサー30、前記フィルター40および前記拡散板50を覆うように配設されたガラスドーム60と、そのガラスドームの表面に設けられた光触媒層70と、を備える。
FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a pyranometer in one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the
本発明に用いる基板10は、その材質は特に限定されないが、熱による変形等が発生しないガラスやプラスチック等から構成されることが好ましい。
The material of the
本発明に用いるセンサー30は、熱形センサーや、シリコン(Si)センサー、InGaAsやGaAsPなどの量子型センサー等が挙げられる。特に、センサーとしては、光電子素子であり、経時変化が少なく、かつ、電気信号への変換効率の高い量子型のSiダイオードが適する。また、必要に応じて、フィルター40を介して感光波長を選択することもできる。本発明に用いるフィルター40の具体例としては、カットオフフィルターまたは透過する波長範囲を限定するフィルター等が挙げられる。
Examples of the
本発明に用いる拡散板50は、太陽光等の光を受光する受光面である。この拡散板の存在により、方位特性(斜入射角特性)を満足させる構造となっている。本発明に用いる拡散板50の材質としては、本発明に係る日射計10としての角度特性を満足させるものであれば特に限定されないが、テフロン(登録商標)製であることが好ましい。
The
本発明に用いるガラスドーム60は、その表面に、光励起に応じて親水化する光触媒層を設ける。このように、親水化した表面では、付着した汚れは、雨などにより流されて、ガラスドーム60の表面が洗浄されることになる。そのため、長期間屋外に、本発明に係る日射計を設置しても、泥、砂や有機物によりガラスドームの表面が汚れても、ガラスドームに設けられた、光励起に応じて親水化しり光触媒層の作用により、ガラスドーム上の汚れが分解されたり、汚れ自体が流されたりする。
The
本発明において、必要とされる親水性の程度は、雨などにより供給された水が濡れ拡がる程度であり、概して、接触角(水滴の端部接触角)が10°以下、好ましくは5°以下、より好ましくは3°以下である。 In the present invention, the degree of hydrophilicity required is such that the water supplied by rain or the like spreads out, and generally the contact angle (water droplet end contact angle) is 10 ° or less, preferably 5 ° or less. More preferably, it is 3 ° or less.
本発明による光触媒層70は、TiO2、ZnO、SrTiO3、WO3、Bi2O3、Fe2O3、SnO2およびSiO2からなる群から選択される親水性材料を含み、特に、TiO2を含む光触媒層が好ましい。かかる光触媒層は、日射計10に用いるガラスドーム表面に設ける方法は、以下のものに限定されないが、前述のTiO2、ZnO、SrTiO3、WO3、Bi2O3、Fe2O3、SnO2、SiO2などの材料を含む光触媒溶液に浸し、ガラスドーム表面に光触媒層を付け、乾燥または加熱しながら乾燥する方法や、前述の材料の蒸着により光触媒層をガラスドーム表面に塗設する方法等がある。
The
図2は、本発明に係る日射計10における演算装置のブロック図である。本発明に係る日射計におけるセンサーからは、多くの場合、電力出力Vとして出力され、本発明にて用いる演算装置にて、常数Kを介して測定量、たとえば、日射強度Gに変換される。すなわち、
G = K*V
と表現される。このKの値は、日射計内または演算装置内で、電気的に処理され、測定量が各々の単位で直接表示または記録される。
FIG. 2 is a block diagram of an arithmetic unit in the
G = K * V
It is expressed. The value of K is electrically processed in the pyranometer or the arithmetic unit, and the measured quantity is directly displayed or recorded in each unit.
図2に示すように、センサー20からの出力電圧は、コネクター80を介して、CPUとメモリから構成される演算装置90に送られ、該装置内にある演算部にて、所定の算出方法に従って、日射強度を算出することができる。なお、図2では、前記演算装置を日射計の外部に設けた態様を例示したが、日射計内部に設けることも可能であることは、当業者には容易に理解できる。必要に応じて、演算装置90にて得られた日射強度の値は、演算装置90に接続された表示手段100にて表示される。本発明で用いられる表示手段1100の具体例としては、以下のものに限定されないが、液晶表示装置等を挙げることができる。
As shown in FIG. 2, the output voltage from the
本発明に係る日射計10に用いる光触媒層70を設けたガラスドーム60は、センサー受光面をガラスドームまたはガラスの筒で覆ったものに適用できるほか、分光日射計、紫外放射計、赤外日射計などに適用可能である。また、本発明による光触媒層70を設けたガラスドーム60を備えた日射計の具体例としては、回転式日照計や直達日射計にも適用可能である。さらに、本発明による光触媒層70は、ガラスの筒またはガラスカバーを備えた太陽電池式日射計にも適用可能である。そのほかの適用例としては、シリコンドームを使用した赤外放射計、放射収支計、ラディエーションシールド付温湿度計などの気象観測機器等が挙げられる。
The
本発明によれば、屋外に長期間設置しても、観測誤差の少ない日射計が提供される。また、本発明によれば、無人の観測場所に設置した日射計のメンテナンス回数を低下させることもできる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, even if it installs outdoors for a long period of time, the pyranometer with few observation errors is provided. Moreover, according to this invention, the frequency | count of a maintenance of the pyranometer installed in the unmanned observation place can also be reduced.
10:本発明に係る日射計、20:基板、30:センサー、40:フィルター、50:拡散板、60:ガラスドーム、70:光触媒層、80:コネクター、90:演算装置、100:表示手段 10: pyranometer according to the present invention, 20: substrate, 30: sensor, 40: filter, 50: diffusion plate, 60: glass dome, 70: photocatalyst layer, 80: connector, 90: arithmetic device, 100: display means
Claims (3)
前記基板上に配設したセンサーと、
前記センサー上に配設した拡散板と、
前記拡散板の上に位置し、前記基板、前記センサーおよび前記拡散板を覆うガラスドームと、を備える日射計であって、
前記ガラスドームの表面に、光励起に応じて親水化する光触媒層を設けることを特徴とする、日射計。 A substrate,
A sensor disposed on the substrate;
A diffuser disposed on the sensor;
A pyranometer located on the diffuser plate and comprising a glass dome covering the substrate, the sensor and the diffuser plate,
A photometer, wherein a photocatalytic layer that becomes hydrophilic in response to photoexcitation is provided on the surface of the glass dome.
The above-mentioned pyranometers are spectrophotometers, ultraviolet radiometers, infrared radiometers, infrared radiometers using silicon domes, rotary solarimeters, direct solar radiation meters, solar cell solar radiation meters, radiation balance meters, and radiation shields. The pyranometer of Claim 1 or 2 selected from the group which consists of a thermo-hygrometer.
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