JP2022100256A - 日射計および日射計の組み立て方法 - Google Patents

Abstract

【課題】日射計および日射計の組み立て方法を提供する。【解決手段】日射計１００は、日射計ハウジング４と、少なくとも１つの放射センサー２と、を含み、少なくとも１つの放射センサーは、日射計ハウジングから電気的に絶縁され、かつ、少なくとも１つの支持要素４２によって日射計ハウジングに熱的に結合され、支持要素は、日射計ハウジングに接続される、とともに、少なくとも１つの放射センサーを支持するように構成される。【選択図】図１

Description

本発明は、日射計および日射計の組み立て方法に関する。

日射計は、表面に入射する放射量（例えば、太陽放射量）を検出する測定器である。
日射計は、日射量測定の動作原理により、サーモパイル（熱電堆）を用いたセンサー日射計とシリコン半導体を用いた日射計との２つの異なるグループに分類できる。

サーモパイル（熱電堆）を用いたセンサー日射計では、サーモパイルを用いたセンサーによって日射量が測定され、約１８０度の視野角から、実質的に広い帯域で放射束密度を測定するように設計がされる。サーモパイルを用いたセンサーは、透明なドーム、特にガラス製のドームの下方に配置され、ガラス製のドームは、約１８０度の視野を実質的に維持しながら、約１９０～約４０００ナノメートル、特に約３００～約２８００ナノメートルのスペクトル応答を制限する。ガラスドームは、それと同時に、サーモパイルを用いたセンサーを外部環境から保護する機能を有している。

日射計は、他のシステム、特に、ソーラーシミュレーター、太陽光発電システム、気象観測所と組み合わせて使用することができる。これらのシステムでは、日射計で測定された放射量は、システムの他のパラメータ及び／又は性能、例えば太陽光発電モジュールの有効電力などを決定するために使用される。したがって、日射計の測定精度は、この測定器の最も重要な要素の１つである。特に、何年にもわたって数パーセントの変化が記録されるような気候関連のアプリケーションでは、日射計の測定精度はさらに最重要な要素となる。

日射計の使用中、特に日の出前の早い時間帯に、日射計のドームが露や霜の層で覆われることがある。露や霜の層は、サーモパイルを用いたセンサーに到達する放射の多くを妨げる可能性がある。さらに、霜や露の層は、放射のかなりの量をサーモパイルを用いたセンサーとは反対の方向に反射する可能性もある。その結果、露や霜があると、日射計で測定される放射（例えば太陽放射）は、露や霜の層がない場合に測定される実際の放射と一致しない場合がある。したがって、入射放射を正確に測定するためには、日射計の応答が霜や露の影響を受けないようにする必要がある。
露や霜の層の形成を防ぐために、公知の日射計は加熱される。具体的には、日射計は、通常、加熱されると同時に換気されてドームを除霜し、その結果、放射（例えば、太陽放射）をより正確に測定することができる。加熱は、特に加熱要素に近接して配置された電動ファンによって行われる。電動ファンは、日射計本体全体、特にドーム上部の空洞に温かい空気の流れを拡散させるように構成される。ファンによって拡散された温かい空気の流れは、ガラスドームを除霜する。

加熱／換気ユニットの使用により、日射計には温度オフセットが生じる場合がある。言い換えると、センサーによって測定された温度は、その付加的な加熱がない場合に測定され得る実際の温度よりも大きい場合がある。その結果、付加的な加熱に起因する温度オフセットは、測定精度を実質的に低下させる可能性がある。さらに、放射センサー（サーモパイルを用いたセンサー）の直接加熱も、熱オフセット信号が生成される可能性があるため、行われない。
そこで、日射計の測定精度に影響を与えずに、ドーム外側表面を覆う露や霜の層を効率的に除去できる加熱式日射計が求められている。
本発明の目的は、日射量を高精度に測定する日射計を提供することである。特に、本発明の目的は、測定精度が、天候、例えば露や霜の層の形成によって影響されない加熱式日射計を提供することである。

本発明によるこの目的の達成は独立請求項に記載される。本発明のさらなる発展は従属請求項の主題である。
一態様によれば、日射計ハウジングと、少なくとも１つの放射センサーと、を含む日射計が提供され、少なくとも１つの放射センサーは、日射計ハウジングから電気的に絶縁され、かつ、少なくとも１つの支持要素によって日射計ハウジングに熱的に結合され、支持要素は、日射計ハウジングに接続される、とともに、少なくとも１つの放射センサーを支持するように構成される。
特に、放射センサーによって測定される放射は、紫外（ＵＶ）、可視、および赤外スペクトル（ＩＲ）の放射を含む電磁スペクトルの任意の種類の放射を含んでもよく、特にそれは太陽放射を含んでもよい。
具体的には、日射計は、測定精度に影響を与えることなく、直接加熱することができる。言い換えると、放射センサーによって行われる日射測定に悪影響を及ぼすことなく、日射計ハウジングとドームを加熱することができる。さらに言うと、日射計は、露や霜などの気象条件の影響をとても受けにくくなる。

特に、支持要素は、電気絶縁を可能にするために、セラミック材料を含むか、または少なくとも一部がセラミック材料で作られている。
具体的には、セラミック材料は、放射センサーと日射計ハウジングとの間の熱的な接続を強化しつつ、放射センサーをハウジングから電気的に絶縁する。さらに、セラミック材料によって、日射計は電気的干渉を実質的に受けにくくなる。

特に、支持要素はプリント回路基板を含むか、またはプリント回路基板であり、特にプリント回路基板は少なくとも１つの放射センサーに熱的に結合される。具体的には、プリント回路基板の電気および／または電子部品は、同じプリント回路基板（支持要素）を介して少なくとも１つの放射センサーに熱的に結合され得る。一般に、放射センサーがマイクロサーモパイルである場合、オンボードサーミスタ（温度センサ）がプリント回路基板上に存在する。従って、プリント回路基板のオンボードサーミスタと放射センサー（サーモパイルを用いたセンサー）との間の熱的結合を向上させることができる。

特に、少なくとも１つの放射センサーは、サーモパイルを用いたセンサーを含んでもよい。
さらに特に、日射計は、日射計の外部からの光を少なくとも１つの放射センサーの受光面上に拡散させるように構成された少なくとも１つの拡散板をさらに含んでもよい。
特に、日射計は、放射センサーハウジングをさらに含んでもよく、少なくとも１つの放射センサーは、放射センサーハウジング内に含まれ、支持要素は、放射センサーハウジングを支持するように構成される。
特に、日射計はドームをさらに含んでもよく、ドームは、ドームと日射計ハウジングが熱的に結合されるように、日射計ハウジングに接続される。
特に、日射計は、少なくとも１つの放射センサーと日射計ハウジングとに接続されたセンタリング要素をさらに含んでもよく、センタリング要素は、日射計のドームの長手方向軸に対して、及び／又は少なくとも１つの拡散板の長手方向軸に対して、少なくとも１つの放射センサーをセンタリングするように構成される。
さらに特に、センタリング要素は、少なくとも１つの放射センサーを日射計ハウジングから電気的に絶縁するように構成されてもよい。
特に、センタリング要素は、弾力性のある材料、特に高分子材料を含むか、または少なくとも一部がその材料で作られる。
さらに特に、センタリング要素は、少なくとも１つの放射センサーを囲むように構成された支持部分と、支持要素の表面に接触するように構成されたベース部分とを含む。
さらに特に、日射計は、少なくとも１つの加熱要素をさらに含んでもよく、加熱要素は、特に接触によって日射計ハウジングを加熱するように配置される。
具体的には、日射計ハウジングを（接触によって）加熱するように配置された加熱要素により、日射計ドームの除霜、すなわち日射計ドームの氷、露、霜を除去することができる。

特に、少なくとも１つの加熱要素は、日射計ハウジングの内部空洞に配置された少なくとも１つの熱伝導性フォイル（箔）を含む。
具体的には、少なくとも１つの熱伝導性フォイルにより、放射センサーと日射計ハウジングの熱的接続を最適化しつつ、放射センサーを日射計ハウジングから電気的に絶縁する。

特定の実施形態によれば、日射計を組み立てる方法が提供される。この方法は、日射計ハウジングを提供することと、少なくとも１つの放射センサーを、これを支持するように構成された少なくとも１つの支持要素によって、少なくとも１つの放射センサーが日射計ハウジングから電気的に絶縁され、かつ日射計ハウジングに熱的に結合されるように、日射計ハウジングに取り付けることと、を含む。
特に、支持要素はセラミック材料を含むか、または少なくとも一部がセラミック材料で作られ、および／または支持要素はプリント回路基板を含むか、またはプリント回路基板であり、特にプリント回路基板は少なくとも１つの放射センサーに熱的に結合される。
本発明のこれらおよびその他の目的、特徴、および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面を通して、より明らかになるであろう。実施形態が別々に記載されていても、その単一の特徴は追加の実施形態に組み合わせることができることを理解すべきである。

本発明の一態様による日射計の軸測分解図である。 図１に示した日射計の一部を示す軸測組立図である。 図２による日射計の平面図である。 図３に示した日射計の断面図である。 本発明の一態様による日射計の軸測分解図である。

上記の図を参照すると、本開示による日射計は、その全体が参照番号１００で示される。
図１を参照して、本開示による日射計は、その全体が参照番号１００で示される。日射計１００は、ドーム１を備えている。ドーム１は、日射計１００の外側のドームであってもよい。言い換えれば、日射計１００に取り付けられたとき、ドーム１は日射計１００の最外周のドーム１を形成してもよい。ドーム１が日射計１００の外側の透明なドーム１である場合、ドーム１の外側表面１１は、実質的に日射計１００の外部の環境１３に面している。これに対し、ドーム１の内側表面１２は、実質的に空洞１０を取り囲んでいる。特に、空洞１０は、ドーム１の下方にある空気の空洞である。したがって、ドーム１の内側表面１２は、実質的に空洞１０に面している。

空洞１０は、実質的にドーム１の内側表面１２の下方の空間に対応する。特に、空洞１０は、空洞１０を取り囲むドーム１の内側表面１２の形状に実質的に相補的な形状を有する。空洞１０は、実質的に半球状の形状を有してよく、実質的に円形の形状を有する底部開口を含む。ドーム１は、縁部１４を含んでもよい。縁部１４は、ドーム１のリムを実質的に形成する周囲の縁部であってもよい。縁部１４は、実質的に環状の形状の表面を有してもよい。特に、外側表面１１の半径である外部半径と、内側表面１２の半径である内部半径との差は、ドーム１の厚さに実質的に対応する。

ドーム１は、放射（例えば、太陽光）に対して少なくとも部分的に透明である。特に、放射は、太陽放射であってもよい。特に、ドーム１は、特に１８０度の視野を実質的に維持しながら、スペクトル応答を約１９０～約４０００ナノメートル（ｎｍ）、厳密には約３００～約２８００ナノメートル（ｎｍ）に制限するように構成される。ドーム１の透明度は、特に、関連するスペクトル範囲の入射放射（例えば、太陽放射または太陽光）の少なくとも約６０％、厳密には少なくとも約７０％がそこを通過するようなものであってもよい。言い換えれば、ドーム１は、放射スペクトルの少なくとも一部が、外部環境１３から、外側表面１１を通り、ドーム１を形成する材料を通り、内側表面１２を通って、空洞１０に向かって透過するように構成される。空洞１０では、以下で詳細に説明するように、放射を測定することができる。
ドーム１は、放射（特に、太陽放射または太陽光）の透過を可能にする任意の適切な少なくとも部分的に透明な材料で作られてもよい。特に、ドーム１は、日射計１００の測定面を物理的に保護すると同時に、（ほとんどの）光に対して透明である（日射計１００が検出することを意図する放射（例えば、太陽放射）のスペクトルに対して少なくとも部分的に透明である）ような物理的／化学的特性を有する任意の材料で作られてもよい。例えば、ドーム１は、ガラス、石英、またはサファイアで作られてもよい。あるいは、ドーム１は、透明な熱可塑性ポリマー材料、すなわち、アクリル、アクリルガラス、プレキシガラスとしても知られるポリ（メチルメタクリレート）（ＰＭＭＡ）で作られてもよい。

図１および図４に示すように、日射計１００は、少なくとも１つの放射センサー２を含む。特に、日射計１００は、１つ、又は、複数の放射センサー２を含んでもよい。放射センサー２は、日射計１００に入射する放射（特に、太陽放射）を測定するように構成された測定センサーである。特に、少なくとも１つの放射センサー２によって測定される放射は、紫外（ＵＶ）、可視、および赤外スペクトル（ＩＲ）の放射を含む電磁スペクトルの任意の種類の放射を含んでもよく、さらに言うと、太陽放射を含んでもよい。
特に、放射センサー２は、受光面２０を含む。特に、放射センサー２は、日射計１００の外部からの放射が受光面２０に入射するように配置される。特に、日射計１００に入射する放射は、少なくとも部分的にドーム１を透過し、及び／又は、少なくとも１つの拡散板３によって、放射センサー２の受光面２０上で、又は受光面２０に向かって拡散される。拡散板３は、ドーム１を通過した放射を、放射センサー２の受光面２０上に拡散させるように特に配置される。特に、放射センサー２と拡散板３とは、特にそれらの間に距離または空隙を設けて、一方を他方の上に積み重ねることができる。図４に示すように、放射センサー２は、第２対向（底部）面２１を含む。

放射センサー２は、サーモパイルを用いたセンサーであってもよいし、サーモパイルを用いたセンサーを含んでもよい。サーモパイルを用いたセンサーは、とりわけ、実質的に１８０度の視野角から放射束密度の広い帯域を測定するのに特に適したサーモパイルを基にしたものであってよい。サーモパイルは、特に、熱エネルギーを電気エネルギーに変換する電子デバイスであり、直列または並列に接続された複数の熱電対からなるものである。サーモパイルは、異種金属や熱電対が温度差にさらされると電圧が発生するという熱電効果の原理を利用している。熱電対は、それらの接合点から熱電対の出力電圧が測定される点までの温度差を測定することで動作する。閉回路が複数の金属で構成されていて、接合部の間、および、ある金属から別の金属への移行のポイント間に温度差があると、温度の異なる接合部の間の電位差によって生じるかのように電流が発生する。つまり、本開示の日射計１００は、特にサーモパイル型日射計（熱電式日射計とも呼ばれる）であってよい。
具体的には、サーモパイル型日射計は、特に約３００～約２８００ｎｍの光を、ほぼフラットなスペクトル感度で検出する。具体的には、放射センサー２がサーモパイルを用いたセンサーである場合、受光面２０は、そこに入射する放射（例えば、太陽放射、またはドーム１および／または拡散板３などのその前に配された光学要素によってそのスペクトル成分が変更された修正太陽放射など）を（特にすべて）吸収するブラックコーティングに実質的に相当するか、又はそれを含む。熱電対のアクティブ（ホット）ジャンクションは、ブラックコーティングの表面の下方に（またはそれに対応して、またはそれに隣接して）配されており、ブラックコーティングから吸収された放射によって加熱される。熱電対のパッシブ（コールド）ジャンクションは、放射から（特に完全に）保護されており、特にヒートシンクとして機能する日射計ハウジング４と熱的に接触している。特に、熱電対のパッシブ（コールド）ジャンクションは、日射計ハウジングに熱的に接触可能な放射センサーハウジング２３と接触しており、日射計ハウジングに対して、または日射計ハウジングを介して、熱を実質的に放散させるようになっている。これにより、日陰で温度を測定する際の黄変や減衰による変動を有利に低減または防止し、日射計１００による日射の測定に支障をきたさないようにすることができる。

放射センサー２は、放射センサーハウジング２３内に配置されてもよい。放射センサーハウジング２３は、放射センサー２の受光面２０を露出させることができる窓２２を備えてもよい。放射センサーハウジング２３は、放射センサー２を少なくとも部分的に一体的に収容するように構成された空洞を有してもよい。言い換えれば、放射センサー２は、放射センサーハウジング２３に含まれてもよい。

ハウジング２３は、具体的には、ＴＯ（トランジスタアウトライン）ハウジングであってもよい。特に、放射センサー２のハウジング２３は、金属を含んでもよいし、金属製であってもよい。より詳細には、ハウジング２３の金属材料は、熱伝導体および電気伝導体であってもよい。
ハウジング２３の窓２２は、その底面側で、放射センサー２の受光面２０と実質的に向き合うが、これと直接接触しないように配置されてよい。特に、センサーの性能を低下させ得る熱漏れを防止するために、受光面２０と窓２２との間に隙間が存在してもよい。ハウジング２３の窓２２は、その上面側で、拡散板３の第２（底部）面３２と実質的に向き合うが、これと直接接触しないように配置されてよい。特に、拡散板３の第２（底部）面３２と窓２２との間には、隙間が存在してもよい。言い換えれば、ハウジング２３の窓２２は、拡散板３の第２（底部）面３２と、放射センサー２の受光面２０との間に、接触しないように、実質的に配置されてもよい。
ハウジング２３の窓２２は、放射（光）に対して少なくとも部分的に透明である。特に、ハウジング２３の窓２２は、関連するスペクトル範囲の入射放射（例えば、太陽放射または光）の少なくとも約６０％、より厳密には少なくとも約７０％がその中を通過するような透過性を有してもよい。放射センサー２がハウジング２３の中に配置されている場合、放射センサー２の第２面２１は、ハウジング２３の底面に対応する。放射センサー２のハウジング２３は、熱伝導性材料、例えば金属材料を含んでもよいし、それから作られてもよい。より詳細には、ハウジング２３の金属は、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼または鋼合金であってもよい。

図１～図４に示すように、日射計１００は、少なくとも一つの拡散板３を含む。特に、日射計１００は、１つ又は複数の拡散版３を含んでよい。拡散板３は、日射計１００の外部からであって、ドーム１を通過した放射（光）を放射センサー２の受光面２０に向けて拡散させるように構成される。したがって、放射センサー２（特に、サーモパイルを用いたセンサー２）の受光面２０に入射した放射は、放射センサー２によって測定することができる。

拡散板３は、特に拡散板３が日射計１００に搭載されたときに、その有する入射第１面／上面３１がドーム１の空洞１０に実質的に対向する光学素子である。言い換えれば、拡散板３は、入射面３１が、空洞１０内で、ドーム１の内側表面１２に実質的に面するように配置される。特に、拡散板３は、拡散板３の入射面３１が実質的にドーム１の内側表面１２を向くように、日射計ハウジング４に設けられた貫通開口部内、特に、日射計ハウジング４の第１部分４１の上部面４１１に設けられた貫通開口部４１３内に配置されてもよい。
拡散板３は、入射第１面／上面３１の実質的に反対側にある第２（底部）面３２と、少なくとも１つの側面３３とを備える。拡散板３は、その第２面３２が、入射面３１に対して実質的に反対側にあるように、および、放射センサー２の受光面２０と実質的に向き合うように配置される。入射面３１は、平坦な円弧状の面、円錐状の面、凸面、凹面、逆円錐状の面のいずれであってもよい。
特に、拡散板３は、軸対称、すなわち、拡散板３の長手方向の軸Ｘ３を中心に対称であってもよい。言い換えれば、拡散板３は、長手方向の軸線Ｘ３を有する回転対称体であってもよい。例えば、拡散板３は、実質的に円筒状の形状の側面３３を有し、および／または、円錐状の形状の入射第１面／上面３１を含んでもよい。

図４に示すように、拡散板３は、第２面３２が実質的に放射センサー２（特に、サーモパイルを用いたセンサー２）の受光面２０の方を向くように、一方、入射面３１が実質的にドーム１の内側表面１２の方を向くように配置してもよい。
したがって、ドーム１外部の放射または光（例えば、太陽放射）は、ドーム１を通って空洞１０に入る。空洞１０では、放射または光は、拡散板３の入射面３１に入射し、放射センサー２の受光面２０に向かって、拡散板３および第２面３２を少なくともその一部が透過する。放射センサー２に到達する放射または光（例えば、太陽放射）は、このようにして、後者によって測定することができる。
拡散板３は、その上に入射した光を拡散して透過させることができる任意の材料を含むか、又はそれから作られてもよい。例えば、拡散板３は、石英、特に気泡石英（bubble quartz）などの少なくとも部分的に多孔質の材料を含むか、又はそれから作られてもよい。

図４に示すように、日射計１００は、少なくとも１つの制御ユニット５を備えてもよい。制御ユニット５は、放射センサー２に動作可能に接続されてもよい。制御ユニット５は、コントローラ、特にマイクロコントローラであってもよい。制御ユニット５は、日射計ハウジング４内に配置されてもよい。
日射計ハウジング４は、第１部分４１を含んでもよい。特に、第１部分４１は、少なくとも部分的に、放射センサー２を取り囲むように構成されてもよい。

図４に示すように、第１部分４１は、空洞４１２を含んでもよい。特に、空洞４１２は、少なくとも部分的に、放射センサー２を収容するように構成されてもよい。より詳細には、空洞４１２は、放射センサー２を一体的に収容するように構成されてもよい。言い換えれば、空洞４１２は、放射センサー２を少なくとも部分的に、又は一体的に取り囲むように寸法決めされてよい。
具体的には、空洞４１２は、円筒形状を有してもよい。図１に示すように、空洞４１２は、周壁４１０によって囲まれてもよい。周壁４１０は、同じ第１部分４１の一部であってもよい。周壁４１０は、円筒形状を有してもよく、すなわち、第１部分４１の円筒形の外周面に対応してもよい。空洞４１２は、第１部分４１の第１（上部）面４１１と、第２（上部）面４１４とによってさらに区画されてもよい。第１面４１１及び第２面４１４は、周壁４１０にシームレスに結合されてもよい。特に、第１面４１１は、円形の形状を有してもよい。さらに、第１面４１１は、空洞４１２と連通する貫通開口４１３を含んでもよい。第２面４１４は、日射計ハウジング４の第１部分４１のフランジ部分として構成されてもよい。すなわち、第１面４１１及び第２面４１４は、実質的に平行な平面上に存在してもよい。

図５に示すように、日射計ハウジング４は、第２（外側）部分４３を含んでもよい。第２部分４３は、実質的に円筒形の形状を有してもよい。第２部分４３は、第２部分４３の上部面４３１に設けられた少なくとも１つの貫通開口４３２を含んでもよい。
特に、第２部分４３は、第１部分４１を、実質的に、一体的に、取り囲むように構成されてもよい。特に、第２の部分４３は、日射計ハウジング４の第１部分４１をその中に一体的に収容するように構成された空洞４３０を有してもよい。具体的には、第２部分４３は、第１部分４１、並びに、放射センサー２および／または制御ユニット５を日射計１００の外部の環境から保護するように構成された日射計１００の外側ケーシング（outer carter）であってもよい。第２部分４３は、金属材料で作られてもよいし、金属材料を含んでもよい。具体的には、金属材料は、アルミニウム合金、アルミニウム、鋼、又は真鍮であってよい。
第１部分４１は、第２部分４３に取り外し可能に結合されてもよい。特に、第１部分４１は、第２部分４３に直接接触するように配置されてもよい。具体的には、第１部分４１が第２部分４３に（特に直接）接触するように配置されることで、第１部分４１と第２部分４３との間の熱的結合を得ることができる。より詳細には、第１部分４１が第２部分４３に結合されてもよい場合、第１部分４１の第１（上部）面４１１および／または第２（上部）面４１４は、第２部分４３の内面、例えば空洞４３０の内面に直接接触してもよい。
特に、第１部分４１の第１面４１１は、第１部分４１が第２部分４３に結合されたとき、第２部分４３の上部面４３１に設けられた貫通開口４３２中に少なくとも一部が位置するように構成されてもよい。したがって、第１部分４１によって支持される拡散板３も、貫通開口４３２中に位置するようにしてもよい。第１部分４１の第１面４１１は、第２部分４３の上部面４３１の内底面側に接触してもよい。同様に、第１部分４１の第２（上部）面４１４は、第２部分４３の上部面４３１の内底面側、および／または第２部分４３の内面、例えば空洞４３０の内面に接触してもよい。

図５に示すように、ドーム１は、日射計ハウジング４の第２部分４３に、特に日射計ハウジング４の第２部分４３の上部面４３１に結合されてもよい。ドーム１は、特に、日射計ハウジング４の第２部分４３の上部面４３１に直接接触するように配置されてもよい。したがって、ドーム１は、日射計ハウジング４の第２部分４３に熱的に結合されてもよい。

図５に示すように、ドーム１が日射計ハウジング４の第２部分４３の上部面４３１に結合されると、第１部分４１の貫通開口４１３もドーム１の空洞１０に連通する（空洞１０の下方に配置される）ようになる。特に、図２～図４に示すように、第１部分４１の貫通開口４１３に拡散板３が配置されてもよい。
要約すると、図５に示すように、ドーム１は、日射計ハウジング４、特に日射計ハウジング４の第２部分４３の上部面４３１に接続される。特に、ドーム１は、日射計ハウジング４、特に第２部分４３の面４３１に接触するように構成される。この配置によって、ドーム１及び日射計ハウジング４は、熱的に結合される。特に、ドーム１は、（具体的には直接的に）第２部分４３に、及び（具体的には間接的に）日射計ハウジング４の第１部分４１に熱的に結合される。すなわち、ドーム１は、第２部分４３によって第１部分４１に熱的に結合され得る。その結果、ドーム１は、後述するように、特に日射計ハウジング４が加熱されることによって、熱的に接触して直接的に加熱され得る。
第１部分４１は、熱伝導性材料を含んでもよく、または、熱伝導性材料で作られてもよい。具体的には、熱伝導性材料は、金属材料であってもよい。例えば、第１部分４１は、アルミニウム、アルミニウム合金、鋼または鋼合金で作られてもよい。
日射計ハウジング４は、少なくとも１つの支持要素４２を含む。支持要素４２は、実質的に、プレートか、またはプレート状のものであってよい。特に、支持要素４２は、実質的に、円形の形状を有するプレートであってよい。
支持要素４２は、第１（上部）面４２０と、第１面４２０の反対側にある第２（底部）面４２１とを含んでもよい。支持要素４２は、日射計ハウジング４、特に日射計ハウジング４の第１部分４１に結合される。
具体的には、支持要素４２は、日射計ハウジング４、特に第１部分４１に取り外し可能に結合される。例えば、支持要素４２は、機械的接続、すなわち１つ以上のネジ、リベット及び／又はクランプによって、及び／又は接着剤によって、第１部分４１に取り外し可能に結合され得る。
特に、支持要素４２は、日射計ハウジング４の第１部分４１に組み立てられたときに、空洞４１２の底部開口を少なくとも部分的に、または一体的に閉じるように構成されてもよい。言い換えれば、支持要素４２が第１部分４１に結合されると、空洞４１２は実質的に閉じた空洞となり、その中に放射センサー２を一体的に収容する。したがって、空洞４１２は、その底部側では支持要素４２によって、その外周側では周壁４１０によって、そして、その上部側では第１面４１１によって実質的に区画される。空洞４１２は、第１面４１１に設けられた貫通開口４１３によって、ドーム１の空洞１０と連通され得る。

図４に示すように、放射センサー２は、日射計ハウジング４の支持要素４２によって支持される。特に、放射センサー２の第２面２１（又は放射センサー２の放射センサーハウジング２３の底面）は、少なくとも部分的に支持要素４２の第１面４２０に接触する。特に、放射センサー２と支持要素４２の第１面４２０とは、互いに直接的に接触してもよいし、間接的に接触してもよい。放射センサー２の第２面２１は、支持要素４２の第１面４２０に直接接続されてもよい。より詳細には、放射センサー２の第２面２１は、接着剤によって支持要素４２の第１面４２０に結合されてもよい。

支持要素４２は、放射センサー２を、日射計ハウジング４から、特に日射計ハウジング４の第１部分４１から電気的に絶縁するように構成される。同時に、支持要素４２は、放射センサー２を、日射計ハウジング４に、特に日射計ハウジング４の第１部分４１に熱的に結合させるように構成される。言い換えれば、放射センサー２は、支持要素４２によって日射計ハウジング４に接続される。支持要素４２は、詳しくは電気絶縁要素として構成されており、すなわち、支持要素４２は、日射計ハウジング４と放射センサー２との間の電流の如何なる直接的な通過も許容しない。同時に、支持要素４２は、詳しくは熱的に結合する要素として構成されており、すなわち、日射計ハウジング４（特に第１部分４１）は、支持要素４２によって放射センサー２（または放射センサー２のハウジング２５）に熱的に結合される。したがって、支持要素４２によって、日射計ハウジング４、特に日射計ハウジング４の第１部分４１と、放射センサー２との間で熱流が交換され得る。

要約すると、放射センサー２は、日射計ハウジング４から電気的に絶縁されると同時に、少なくとも１つの支持要素４２によって、日射計ハウジング４に、特に第１部分４１に熱的に結合され、支持要素４２は、日射計ハウジング４に接続され、そして放射センサー２を支持するように構成される。したがって、支持要素４２は、放射センサー２（または、放射センサー２を含む放射センサーハウジング２３）を日射計ハウジング４上で支持するように構成される。

特に、支持要素４２は、電気絶縁特性を有すると同時に熱伝導特性を有する任意の適切な材料を含んでもよく、または少なくとも一部がそのような材料で作られてもよい。特に、支持要素４２は、任意の適切な金属または非金属の電気絶縁性材料および熱伝導性材料を含んでもよく、または少なくとも一部がそのような材料で作られてもよい。
具体的には、支持要素４２は、セラミック材料を含んでもよいし、少なくとも一部がセラミック材料で作られてもよい。 例えば、セラミック材料は、窒化アルミニウムであってもよい。具体的には、支持要素４２は、約１ｍｍの厚さを有してもよい。支持要素４２は、約１７０Ｗ／（ｍＫ）に等しいか、又は、それよりも大きい熱伝導率を有していてもよい。
一態様によれば、支持要素４２は、プリント回路基板（ＰＣＢ）を含み、又はプリント回路基板である。プリント回路基板は、同じ支持要素４２を介して放射センサー２に熱的に結合されてもよい。
特に、支持要素４２は、１つ以上の電気または電子部品４２２を機械的に支持し、そしてそれらを互いに電気的に接続することができる。１つ以上の電気または電子部品は、支持要素４２の第２（底部）面４２１上に配置されてもよく、すなわち電気または電子部品は、放射センサー２が支持される支持要素４２の第１面４２０とは反対側の面上に配置されてもよい。
具体的には、支持要素４２は、第２面４２１上に、非導電性基板のシート層上および／またはシート層間に積層される導電性材料（すなわち銅）の１つまたは複数のシート層からエッチングされた１つまたは複数の導電トラック、パッド及び他の機能を含んでもよい。プリント回路基板の１つまたは複数の電気または電子部品は、放射センサー２に動作可能に接続されてもよい。
少なくとも１つの温度センサー、特にサーミスタが、支持要素４２の第２面４２１上に配置されてもよい。温度センサーは、支持要素４２の第１面４２０上に配置される放射センサー２に熱的に結合されるように、支持要素４２と直接接触してもよい。

図１および図４に示すように、日射計１００は、センタリング要素６を含んでもよい。センタリング要素６は、実質的に、少なくとも部分的に、放射センサー２を取り囲むように構成されてもよい。特に、放射センサー２が放射センサーハウジング２３に格納されている場合、センタリング要素６は、放射センサーハウジング２３を、実質的に、少なくとも部分的に格納するように構成されてもよい。

特に、センタリング要素６は、センタリング要素６の支持部分６２に設けられた貫通開口部６０を含んでもよい。貫通開口部６０は、支持部分６２の貫通開口部６０内に放射センサー２を取り囲むように、放射センサー２の外部形状（または放射センサーハウジング２３の外部形状）と実質的に相補的な形状を有してもよい。例えば、貫通開口部６０は、特に放射センサー２が実質的に円筒形の形状を有する場合、円形の形状であってもよい。
センタリング要素６は、ベース部分６１を含んでもよい。特に、ベース部分６１は、実質的にフランジ形状であってもよい。ベース部分６１は、支持要素４２、特に支持要素４２の第１面４２０に直接、または間接的に接触するように構成されてもよい。
センタリング要素６は、放射センサー２と、日射計ハウジング４とに接続されてもよい。特に、センタリング要素６のベース部分６１は、日射計ハウジング４の支持要素４２に取り外し可能に結合されてもよく、及び／又はセンタリング要素６の支持部分６２は、放射センサー２に取り外し可能に結合されてもよい。
特に、放射センサー２は、センタリング要素６の支持部分６２の貫通開口６０に密に嵌め込まれ、センタリング要素６のベース部分６１は、支持要素４２の第１面に直接接触するように構成されてもよい。特に、センタリング要素６のベース部分６１は、接着剤によって支持要素４２の第１面４２０に結合されてもよい。

具体的には、センタリング要素６は、日射計１００のドーム１の長手方向軸Ｘ１に対して、及び／又は拡散板３の長手方向軸Ｘ３に対して、放射センサー２又はハウジング４の第１部分４１を実質的にセンタリングするように構成されてもよい。言い換えれば、センタリング要素６は、放射センサー２の長手方向軸Ｘ２（又はハウジング４の第１部分４１の長手方向軸Ｘ４１）を、拡散板３の長手方向軸Ｘ３と、及び／又はドーム１の長手方向軸Ｘ１と、整合するように構成される。
センタリング要素６には、センタリング溝６３が設けられてもよい。センタリング溝６３は、対応するセンタリング突起２４を囲むように構成されてもよく、後者は放射センサー２に設けられる。特に、センタリング突起２４は、放射センサー２（又はハウジング２３）より実質的に半径方向に突出してもよく、センタリング溝６３と合致するように又は対応するように寸法設定されてもよい。言い換えれば、センタリング突起２４は、センタリング溝２３に一体的に包含されてもよい。具体的には、センタリング溝６３とセンタリング突起２４との間のマッチングは、センタリング要素６と放射センサー２との間の位置合わせ、及びその後の結合に対するガイダンスを提供する。
センタリング要素６は、放射センサー２を日射計ハウジング４から電気的に絶縁するように構成されてもよい。言い換えれば、センタリング要素６は、詳しくは電気絶縁要素として構成されてもよく、すなわち、センタリング要素６は、日射計ハウジング４と放射センサー２との間の電流の如何なる直接的な通過も許容しない。
センタリング要素６は、電気絶縁特性を有する任意の適切な材料を含んでもよいし、少なくとも一部がそのような材料で作られてもよい。特に、センタリング要素６は、任意の適切な金属または非金属の電気絶縁性材料を含んでもよいし、少なくとも一部がそのような材料で作られてもよい。
特に、センタリング要素６は、弾力性のある材料を含んでもよいし、少なくとも一部がそのような材料で作られてもよい。さらに特に、センタリング要素６は、熱可塑性、又は熱硬化性の高分子材料から作られてもよい。

図５に示すように、日射計１００は、少なくとも１つの加熱要素７を含んでもよい。加熱要素７は、日射計ハウジング４、特に日射計ハウジング４の第１部分４１および／または第２部分４３を加熱するように配置されてもよい。
特に、加熱要素７は、日射計ハウジング４の第１部分４１の周壁４１０に少なくとも部分的に接触するように配置されてもよい。したがって、日射計ハウジング４の第１部分４１は、加熱要素７による接触によって加熱されてもよい。

代替的に、または追加的に、加熱要素７は、日射計ハウジング４の第２部分４３の空洞４３０の内面に少なくとも部分的に接触するようにも配置され得る。従って、日射計ハウジング４の第２部分４３は、加熱要素７による接触によって加熱されてもよい。
加熱要素７は、少なくとも１つの熱伝導性フォイル（箔）を含んでもよい。熱伝導性フォイルは、ポリアミド製であってもよい。特に、加熱要素７は、日射計ハウジング４の内側の空洞、特に日射計ハウジング４の第２部分４３の内側の空洞４３０、および／または日射計ハウジング４の第１部分４１の周壁４１０に配置および／または結合されてもよい。
加熱要素７と日射計ハウジング４の第１部分４１および／または第２部分４３とが熱的に接触するため、第１部分４１および／または第２部分４３は、加熱要素７によって接触により加熱されてもよい。ドーム１は、日射計ハウジング４の第２部分４３とドーム１との間の熱的結合の結果として、加熱要素７によっても加熱され得る。放射センサー２はまた、支持要素４２により加熱要素７によって加熱され、後者は日射計ハウジング４の第１部分４１に熱的に結合される。言い換えると、放射センサー２は、支持要素４２を介しても加熱されることができる。後者は、放射センサー２を、加熱要素７によって接触により（特に直接）加熱される日射計ハウジング４、例えば第１部分４１に熱的に結合する。

さらに又は代替的に、ドーム１は、特にドーム１と日射計ハウジング４、例えば第２部分４３との間の熱的接続（熱的接触）の結果として、加熱要素７によって加熱されてもよい。
加熱要素７は、少なくとも１つの加熱フォイル（箔）及び／又はフレキシブルヒーターであっても、または含んでもよい。加熱フォイルは、高分子材料を含む加熱フォイルであってもよいし、高分子材料からなる加熱フォイルであってもよい。例えば、加熱フォイルは、ポリエステル又はポリアミドを含んでもよく、又は、ポリエステル又はポリアミドからなるものであってもよい。フレキシブルヒーターは、化学エッチングされた、スクリーン印刷された、及び／又は巻線ヒーターであってよく、これは、加熱されるべき日射計ハウジング４の面の輪郭に実質的に適合するように、屈曲又は曲げ又は変形させることができる。フレキシブルヒーターは、シリコーンゴムヒーター（エッチング及び／又は巻線）、ポリイミド／カプトン（登録商標）フィルムヒーター、カーボン印刷ヒーター、及び／又は透明ヒーターであってもよいし、これらを含んでもよい。
具体的には、加熱フォイルは、日射計ハウジング４の第１部分４１の周壁４１０を少なくとも部分的に、具体的には実質的に完全に包み込むか又は覆うように配置されてもよい。加熱要素７は、制御ユニット５によって制御されてもよい。
特に、日射計１００は、少なくとも１つの熱伝導性フォイル（図示せず）をさらに含んでもよい。熱伝導性フォイルは、放射センサー２と日射計ハウジング４との間に配置されてもよい。

一態様によれば、日射計１００の組み立て方法が開示される。日射計１００の組み立て方法は、日射計ハウジング４を提供するステップを含む。本方法は、放射センサー２を、放射センサー２を支持するように構成された少なくとも１つの支持要素４２によって、放射センサー２が日射計ハウジング４から電気的に絶縁され、そして日射計ハウジング４に熱的に結合されるように、日射計ハウジング４に取り付けるステップを更に含む。

日射計１００の組み立て方法は、拡散板３を取り付けるステップ、特に日射計ハウジング４（具体的には日射計ハウジング４の第１部分４１）に拡散板３を取り付けるステップを更に含んでもよく、拡散板３は、日射計１００の外部からの光を放射センサー２の受光面２０上に拡散するように配置される。
日射計１００の組み立て方法は、放射センサー２を放射センサーハウジング２３内に位置決めし、放射センサーハウジング２３を支持要素４２に取り付けるステップを更に含んでもよい。
日射計１００の組み立て方法は、ドーム１と日射計ハウジング４とが熱的に結合するように、ドーム１を日射計ハウジング４に取り付けるステップを更に含んでもよい。
日射計１００の組み立て方法は、センタリング要素６を放射センサー２に取り付けるステップと、放射センサー２、支持要素４２及びセンタリング要素６によって形成される組立体を日射計ハウジング４に取り付けるステップとを更に含んでもよい。具体的には、これらの取り付けは、日射計ハウジング４の第１部分４１の空洞４１２内において、放射センサー２の長手方向軸Ｘ２が、ドームの長手方向軸Ｘ１および／または拡散板３の長手方向軸Ｘ３、および／または日射計ハウジング４の第１部分４１の長手方向軸Ｘ４１と実質的に合致するようになされる。

日射計１００の組み立て方法は、少なくとも１つの加熱要素７を取り付けるステップ、特に、接触によって日射計ハウジング４を加熱するように少なくとも１つの加熱要素７を日射計ハウジング４に接触させるように配置するステップを更に含んでもよい。特に、日射計１００の組み立て方法は、少なくとも１つの加熱要素７を日射計ハウジング４、特に日射計ハウジング４の空洞の内側に取り付けるステップを更に含んでもよい。具体的には、ドーム１は、日射計ハウジング４に熱的に結合されることによって加熱されてもよく、及び／又は、放射センサー２は、日射計ハウジング４に熱的に結合され得る支持要素４２に取り付けられることによって加熱されることができる。

１ ドーム
２ 放射センサー
３ 拡散板
４ 日射計ハウジング
５ 制御ユニット
６ センタリング要素
７ 加熱要素
１０ 空洞
１１ ドームの外側表面
１２ ドームの内側表面
１３ 日射計の外部の環境
１４ 縁部
２０ 放射センサーの受光面
２１ 放射センサーの第２（底部）面
２２ ハウジングの窓
２３ 放射センサーのハウジング
２４ センタリング突起
３１ 拡散板の第１入射面／上面
３２ 拡散板の第２（底部）面
３３ 拡散板の側面
４１ 日射計ハウジングの第１部分
４２ 支持要素
４３ 日射計ハウジングの第２部分
６０ 貫通開口部
６１ センタリング要素のベース部分
６２ センタリング要素の支持部分
６３ センタリング溝
４１０ 周壁
４１１ 第１（上部）面
４１２ 空洞
４１３ 貫通開口
４１４ 日射計ハウジングの第１部分の第２（上部）面
４２０ 支持要素の第１（上部）面
４２１ 支持要素の第２（底部）面
４２２ 電気または電子部品
４３０ 日射計ハウジングの第２部分の空洞
４３１ 日射計ハウジングの第２部分の上部面
４３２ 第２部分の貫通開口
１００ 日射計
Ｘ１ ドームの長手方向軸
Ｘ２ 放射センサーの長手方向軸
Ｘ３ 拡散板の長手方向軸
Ｘ４１ 第１部分の長手方向軸

Claims (15)

1. 日射計（１００）であって、
   日射計ハウジング（４）と、
   少なくとも１つの放射センサー（２）と、を備え、
   前記少なくとも１つの放射センサー（２）は、前記日射計ハウジング（４）から電気的に絶縁され、かつ、少なくとも１つの支持要素（４２）によって前記日射計ハウジング（４）に熱的に結合され、前記支持要素（４２）は、前記日射計ハウジング（４）に接続される、とともに、前記少なくとも１つの放射センサー（２）を支持するように構成される、ことを特徴とする日射計。
2. 請求項１に記載の日射計（１００）であって、
   前記支持要素（４２）は、電気絶縁を可能にするために、セラミック材料を含むか、または少なくとも一部がセラミック材料で作られる、ことを特徴とする日射計。
3. 請求項１または請求項２に記載の日射計（１００）であって、
   前記支持要素（４２）は、プリント回路基板を含むか、またはプリント回路基板であり、特に前記プリント回路基板は前記少なくとも１つの放射センサー（２）に熱的に結合される、ことを特徴とする日射計。
4. 請求項１～請求項３のいずれか一項に記載の日射計（１００）であって、
   前記少なくとも１つの放射センサー（２）は、サーモパイルを用いたセンサーを含む、ことを特徴とする日射計。
5. 請求項１～請求項４のいずれか一項に記載の日射計（１００）であって、
   前記少なくとも１つの放射センサー（２）の受光面（２０）上で前記日射計（１００）の外部からの光を拡散するように構成された少なくとも１つの拡散板（３）を更に含む、ことを特徴とする日射計。
6. 請求項１～請求項５のいずれか一項に記載の日射計（１００）であって、
   放射センサーハウジング（２３）を更に含み、前記少なくとも１つの放射センサー（２）は前記放射センサーハウジング（２３）内に含まれ、前記支持要素（４２）は前記放射センサーハウジング（２３）を支持するように構成される、ことを特徴とする日射計。
7. 請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の日射計（１００）であって、
   ドーム（１）を更に含み、前記ドーム（１）は、前記ドーム（１）と前記日射計ハウジング（４）とが熱的に結合されるように、前記日射計ハウジング（４）に接続される、ことを特徴とする日射計。
8. 請求項１～請求項７のいずれか一項に記載の日射計（１００）であって、
   前記少なくとも１つの放射センサー（２）および前記日射計ハウジング（４）に接続されたセンタリング要素（６）を更に含み、前記センタリング要素（６）は、前記日射計（１００）の前記ドーム（１）の長手方向軸（Ｘ１）に対して、および／または前記少なくとも１つの拡散板（３）の長手方向軸（Ｘ３）に対して前記少なくとも１つの放射センサー（２）のセンタリングを行うように構成される、ことを特徴とする日射計。
9. 請求項８に記載の日射計（１００）であって、
   前記センタリング要素（６）は、前記少なくとも１つの放射センサー（２）を前記日射計ハウジング（４）から電気的に絶縁するように構成される、ことを特徴とする日射計。
10. 請求項８または請求項９に記載の日射計（１００）であって、
    前記センタリング要素（６）は、弾力性のある材料、特に高分子材料を含むか、または少なくとも一部が弾力性のある材料、特に高分子材料で作られる、ことを特徴とする日射計。
11. 請求項８～請求項１０のいずれか一項に記載の日射計（１００）であって、
    前記センタリング要素（６）は、前記少なくとも１つの放射センサー（２）を取り囲むように構成された支持部分（６２）と、前記支持要素（４２）の表面に接触するように構成されたベース部分（６１）とを含む、ことを特徴とする日射計。
12. 請求項１～請求項１１のいずれか一項に記載の日射計（１００）であって、
    少なくとも１つの加熱要素（７）を更に含み、前記加熱要素（７）は、特に接触することによって前記日射計ハウジング（４）を加熱するように配置される、ことを特徴とする日射計。
13. 請求項１２に記載の日射計（１００）であって、
    前記少なくとも１つの加熱要素（７）は、前記日射計ハウジング（４）の内側の空洞に配置された少なくとも１つの熱伝導性フォイル（７）を含む、ことを特徴とする日射計。
14. 日射計（１００）の組み立て方法であって、
    日射計ハウジング（４）を提供することと、
    少なくとも１つの放射センサー（２）が前記日射計ハウジング（４）から電気的に絶縁されるように、かつ前記少なくとも１つの放射センサー（２）を支持するように構成された少なくとも１つの支持要素（４２）によって前記少なくとも１つの放射センサー（２）が前記日射計ハウジング（４）に熱的に結合されるように、前記少なくとも１つの放射センサー（２）を前記日射計ハウジング（４）に取り付けることと、
    を含む、ことを特徴とする日射計の組み立て方法。
15. 請求項１４に記載の日射計の組み立て方法であって、
    前記支持要素（４２）はセラミック材料を含むか、または少なくとも一部がセラミック材料で作られ、および／または前記支持要素（４２）はプリント回路基板を含むか、またはプリント回路基板であり、特に前記プリント回路基板は前記少なくとも１つの放射センサー（２）に熱的に結合される、ことを特徴とする日射計の組み立て方法。

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