JP6592377B2 - Solar cell composite sensor device - Google Patents
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Description
本発明は、太陽電池複合型センサ装置に関する。 The present invention relates to a solar cell composite sensor device.
近年、太陽電池とセンサを備えた複合型センサ装置が検討されている(例えば、特許文献1,2)。このような複合型センサ装置においては発電に必要な光を得るために、太陽電池が外部に対して剥き出しに配置されているか又は複合型センサ装置を収納する箱の壁の一部が透明部材とされ、その近傍に太陽電池が配置されている(特許文献1)。このような複合型センサ装置を屋内に設置することも検討されている(特許文献2)。 In recent years, composite sensor devices including solar cells and sensors have been studied (for example, Patent Documents 1 and 2). In such a composite sensor device, in order to obtain light necessary for power generation, the solar cell is arranged so as to be exposed to the outside or a part of the wall of the box housing the composite sensor device is a transparent member. In the vicinity thereof, a solar cell is arranged (Patent Document 1). Installation of such a composite sensor device indoors has also been studied (Patent Document 2).
しかしながら、太陽電池の外観は必ずしも優れているとはいえず、太陽電池が外部から容易には視認されない工夫が求められている。特に、前記複合型センサ装置を居住空間内に配置する場合には、意匠性が高いことも望まれている。 However, the appearance of the solar cell is not necessarily excellent, and there is a demand for a device by which the solar cell is not easily seen from the outside. In particular, when the composite sensor device is disposed in a living space, it is also desired that the design is high.
本発明は、上記事情を鑑みてなされたものであり、太陽電池が外部から容易には視認されない、太陽電池複合型センサ装置を提供する。 This invention is made | formed in view of the said situation, and provides a solar cell composite-type sensor apparatus with which a solar cell is not easily visually recognized from the outside.
[1] 絶縁性基板と、前記絶縁性基板の表面を覆う化粧板と、前記絶縁性基板と前記化粧板の間の空隙部と、を備え、前記空隙部に少なくとも太陽電池及びセンサ素子が配置されたセンサ装置であって、前記化粧板のうち、少なくとも前記太陽電池を覆う領域の可視光透過率が10〜90%であることを特徴とする太陽電池複合型センサ装置。
[2] 前記空隙部に、前記センサ素子から得られる信号を外部へ送信するアンテナが配置されていることを特徴とする[1]に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[3] 前記空隙部に、前記太陽電池、前記センサ素子及び前記アンテナのうち少なくとも1つを制御する制御回路がさらに配置されていることを特徴とする[2]に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[4] 前記空隙部に、前記太陽電池で発電された電力を前記センサ素子に供給する電力供給回路が配置されていることを特徴とする[1]〜[3]の何れか一項に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[5] 前記空隙部に、前記太陽電池で発電された電力を蓄電し、前記センサ素子へ電力を供給する二次電池が配置されていることを特徴とする[1]〜[4]の何れか一項に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[6] 前記センサ素子は、前記空隙部内の状態或いは前記空隙部内の気体又は前記化粧板で隔てられた外部の気体の物性若しくは前記気体に含まれる物質を感知することを特徴とする[1]〜[5]の何れか一項に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[7] 前記センサ素子は、温度、湿度、圧力、音、振動、匂い物質、前記匂い物質以外の化学物質及び微粒子から選ばれる1つ以上を感知することを特徴とする[1]〜[6]の何れか一項に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[8] 前記空隙部が密閉空間であることを特徴とする[1]〜[7]の何れか一項に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[9] 前記化粧板のガス透過率が1cm3/m2・24h・atm以上であることを特徴とする[1]〜[8]の何れか一項に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[10] 前記化粧板の一部又は全面にわたって、前記空隙部と前記化粧板を隔てた外部とを連通する連通孔が設けられていることを特徴とする[1]〜[9]の何れか一項に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[11] 前記化粧板の一部又は全面にわたって複数の前記連通孔が設けられ、その開口径の平均が1mm未満であることを特徴とする[10]に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[12] 前記化粧板の表面の一部又は全面に、文字、絵、記号又は模様からなる意匠部が配置されていることを特徴とする[1]〜[11]の何れか一項に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[13] 前記化粧板は電波透過性を有する材料によって形成されていることを特徴とする[1]〜[12]の何れか一項に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[14] 前記絶縁性基板が合成樹脂からなることを特徴とする[1]〜[13]の何れか一項に記載の太陽電池複合型センサ装置。
[1] An insulating substrate, a decorative plate that covers a surface of the insulating substrate, and a gap between the insulating substrate and the decorative plate, and at least a solar cell and a sensor element are disposed in the gap. It is a sensor apparatus, Comprising: The visible light transmittance | permeability of the area | region which covers the said solar cell at least among the said decorative boards is 10-90%, The solar cell composite type sensor apparatus characterized by the above-mentioned.
[2] The solar cell composite sensor device according to [1], wherein an antenna that transmits a signal obtained from the sensor element to the outside is disposed in the gap.
[3] The solar cell composite sensor according to [2], wherein a control circuit for controlling at least one of the solar cell, the sensor element, and the antenna is further disposed in the gap. apparatus.
[4] A power supply circuit that supplies electric power generated by the solar cell to the sensor element is disposed in the gap portion, according to any one of [1] to [3]. Solar cell composite sensor device.
[5] Any of [1] to [4], wherein a secondary battery that stores electric power generated by the solar cell and supplies electric power to the sensor element is disposed in the gap. A solar cell composite sensor device according to claim 1.
[6] The sensor element senses a state in the gap, a gas in the gap, a physical property of an external gas separated by the decorative plate, or a substance contained in the gas [1] The solar cell composite sensor device according to any one of to [5].
[7] The sensor element senses one or more selected from temperature, humidity, pressure, sound, vibration, odor substance, chemical substance other than the odor substance, and fine particles [1] to [6] ] The solar cell composite-type sensor apparatus as described in any one of.
[8] The solar cell composite sensor device according to any one of [1] to [7], wherein the gap is a sealed space.
[9] The solar cell composite sensor device according to any one of [1] to [8], wherein the decorative board has a gas permeability of 1 cm 3 / m 2 · 24 h · atm or more.
[10] Any one of [1] to [9], wherein a communication hole is provided over a part or the entire surface of the decorative board to communicate the gap and the outside across the decorative board. The solar cell composite sensor device according to one item.
[11] The solar cell composite sensor device according to [10], wherein a plurality of the communication holes are provided over a part or the entire surface of the decorative plate, and an average opening diameter is less than 1 mm.
[12] The design part which consists of a character, a picture, a symbol, or a pattern is arrange | positioned in a part or the whole surface of the said decorative board, It is any one of [1]-[11] characterized by the above-mentioned. Solar cell composite sensor device.
[13] The solar cell composite sensor device according to any one of [1] to [12], wherein the decorative plate is formed of a material having radio wave permeability.
[14] The solar cell composite sensor device according to any one of [1] to [13], wherein the insulating substrate is made of a synthetic resin.
本発明の太陽電池複合型センサ装置においては、装置全体の美観を損なう恐れのあった太陽電池は、化粧板によって目隠しされているため、外部から容易には視認されない。この結果、本発明の装置の意匠性が高められている。したがって、例えば室内の居住空間に本発明を配置した場合にも、快適な生活空間を実現することができる。 In the solar cell composite sensor device of the present invention, a solar cell that may impair the aesthetic appearance of the entire device is hidden by a decorative plate and is not easily visible from the outside. As a result, the design of the apparatus of the present invention is enhanced. Therefore, for example, even when the present invention is arranged in an indoor living space, a comfortable living space can be realized.
以下、本発明に係る太陽電池複合型センサ装置の実施形態の好ましい例について、図面を参照して説明する。 Hereinafter, a preferred example of an embodiment of a solar cell composite sensor device according to the present invention will be described with reference to the drawings.
図1に示す第一実施形態の太陽電池複合型センサ装置(以下、単に複合型センサ装置ということがある。)10は、絶縁性基板1と、絶縁性基板1の表面を覆う化粧板2と、絶縁性基板1と化粧板2の間の空隙部3と、を備え、空隙部3に少なくとも太陽電池4及びセンサ素子5が配置されたセンサ装置である。
A solar cell composite sensor device (hereinafter, simply referred to as a composite sensor device) 10 according to the first embodiment shown in FIG. 1 includes an insulating substrate 1 and a
<絶縁性基板1>
絶縁性基板1の厚さは特に限定されず、例えば、0.1mm〜100mmが挙げられる。
絶縁性基板の材料は特に限定されず、例えば、合成樹脂、ガラス、セラミックス等の一般的な成形品に使用される絶縁材料が挙げられる。なかでも、公知のプリンタブル・エレクトロニクスの分野で使用される絶縁性基板が好ましく、合成樹脂製フィルムであることがより好ましい。
絶縁性基板1は他の支持基材によって支持されていてもよい。
<Insulating substrate 1>
The thickness of the insulating substrate 1 is not particularly limited, and examples thereof include 0.1 mm to 100 mm.
The material of the insulating substrate is not particularly limited, and examples thereof include insulating materials used for general molded products such as synthetic resin, glass, and ceramics. Among these, an insulating substrate used in the field of known printable electronics is preferable, and a synthetic resin film is more preferable.
The insulating substrate 1 may be supported by another supporting base material.
<化粧板2>
化粧板2のうち、少なくとも前記太陽電池を覆う領域の可視光透過率は10〜90%である。この範囲の可視光透過率であると、化粧板2を透過した光を利用して、太陽電池4によって充分に発電することが可能になる。
化粧板2の可視光透過率が90%以下であることにより、外部から化粧板2を透かして空隙部3内を見ることが簡単ではなくなり、空隙部3内に備えられた太陽電池4及びセンサ素子5等のメカニカルな外観を有する電子部品のうち、少なくとも太陽電池4を化粧板2によって目隠しすることができる。
化粧板2の可視光透過率が10%以上であることにより、太陽電池4によって実質的に利用可能な発電量を得ることができる。
<
The visible light transmittance | permeability of the area | region which covers the said solar cell at least among the
When the visible light transmittance of the
When the visible light transmittance of the
ここで、「可視光透過率」は、日本工業規格JIS 7375:2008の「プラスチック−全光線透過率及び全光線反射率の求め方」に準拠して、波長400〜800nmの可視光波長域について求められた値である。
なお、化粧板2に、後述する貫通孔が形成されている場合にも、形成されていない場合と同様に上記方法により、貫通孔を有する化粧板2の可視光透過率は測定される。
Here, “visible light transmittance” refers to the visible light wavelength range of 400 to 800 nm in accordance with “Plastics—How to obtain total light transmittance and total light reflectance” of Japanese Industrial Standard JIS 7375: 2008. This is the calculated value.
In addition, also when the through-hole mentioned later is formed in the
化粧板2の可視光透過率が10〜90%であることが特に求められる箇所は、太陽電池4を覆う領域、即ち太陽電池4の直上の領域である。したがって、少なくとも太陽電池4を覆う領域の化粧板2の可視光透過率が上記範囲であればよく、太陽電池4の発電に影響を与えない箇所の化粧板2の可視光透過率は上記範囲外であってもよい。
The location where the visible light transmittance of the
しかし、空隙部3内のメカニカルな外観(機械的で無機質な外観)を化粧板2によって目隠しすることにより装置全体の意匠性を高める観点から、太陽電池4を覆う領域だけでなく、太陽電池4の近傍を含めて覆う領域の化粧板2の可視光透過率が10〜90%であることが好ましい。ここで、太陽電池4の「近傍」の範囲としては、例えば、太陽電池4の周縁から100mm離れた線で囲まれた領域をいう。
また、太陽電池4及びセンサ素子5を覆う領域の化粧板2の可視光透過率が10〜90%であることがより好ましく、さらに後述するアンテナ6を含む送受信ユニット及び制御回路7を含めて覆う領域の化粧板2の可視光透過率が10〜90%であることがさらに好ましい。
However, from the viewpoint of enhancing the design of the entire device by blinding the mechanical appearance (mechanical and inorganic appearance) in the
Moreover, it is more preferable that the visible light transmittance of the
太陽電池4を目隠ししつつ、なるべく高い光電変換効率を得る観点から、太陽電池4を覆う化粧板2の可視光透過率は、10〜90%が好ましく、30〜70%がより好ましく、40〜60%がさらに好ましい。
From the viewpoint of obtaining as high a photoelectric conversion efficiency as possible while blinding the solar cell 4, the visible light transmittance of the
化粧板2の材料は、上記可視光透過率を実現できる材料であれば特に限定されず、例えば、ポリカーボネート、ポリエステル、ポリオレフィン等の合成樹脂、ガラス、紙等が挙げられる。
空隙部3内にアンテナを配置することを考慮して、化粧板2の材料は電波透過性を有する材料であることが好ましい。このような材料として絶縁材料が好ましい。
The material of the
In consideration of disposing the antenna in the
化粧板2の材料が合成樹脂である場合、当該合成樹脂中に、金属、金属酸化物、炭素材料、色素、顔料等の微粒子が分散されていてもよい。通常、微粒子の含有量が多いほど、可視光透過率が低下する傾向がある。
合成樹脂により形成された化粧板2の厚みとしては、例えば1mm〜10mmが挙げられる。
When the material of the
Examples of the thickness of the
化粧板2の材料がガラスである場合、ガラスは単層であってもよいし、中間膜を含む多層ガラスであってもよい。中間膜としては、例えば公知の合成樹脂製のフィルムが挙げられる。中間膜の可視光透過率が化粧板2の可視光透過率に反映される。
ガラス製の化粧板2の厚みとしては、例えば1mm〜10mmが挙げられる。
When the material of the
Examples of the thickness of the glass
合成樹脂やガラスによって形成された化粧板2の表面に微小な凹凸加工や擦り加工が施されていてもよい。これらの表面加工によっても可視光透過率は調整され得る。
The surface of the
化粧板2の材料が紙である場合、その厚みとしては、例えば0.1mm〜5mmが挙げられる。また、前記紙の坪量としては、例えば40〜300g/m2が挙げられる。また、前記紙の密度(緊度)としては、例えば、0.5〜1.5g/cm3が挙げられる。通常、前記厚みが厚いほど、坪量が重いほど、または緊度が高いほど、化粧板2の可視光透過率が低下する傾向がある。
When the material of the
化粧板2は単層であってもよいし、多層(複数の層)であってもよい。単層の化粧板2の場合は、単層の化粧板2の可視光透過率が10〜90%とされている。多層の化粧板2の場合は、個々の層の可視光透過率に関わらず、多層全体の可視光透過率が10〜90%とされている。また、単層又は多層の化粧板2を支える支持板や支持部材が任意に設置されてもよい。この支持板や支持部材が化粧板2の可視光透過率に実質的な影響を与えない場合(例えば、支持板や支持部材の可視光透過率が97〜100%である場合、又は支持板や支持部材の可視光透過率が化粧板2の一部のみに影響を与える場合)は、当該支持板及び支持部材は化粧板2に該当しないといえる。
The
化粧板2のガス透過率(単位:cm3/m2・24h・atm)は特に限定されないが、化粧板2を隔てた外部の空気又は気体を空隙部3内に設置されたセンサ素子5の感知対象とする観点からいえば、例えば1cm3/m2・24h・atm以上であることが好ましい。
ここで、ガス透過率は、JIS K7126−1(差圧法)に準拠して測定される値である。
The gas permeability (unit: cm 3 / m 2 · 24h · atm) of the
Here, the gas permeability is a value measured according to JIS K7126-1 (differential pressure method).
化粧板2の一部又は全面にわたって、空隙部3と化粧板2を隔てた外部とを連通する連通孔が設けられていてもよい。つまり、化粧板2にはガスが透過可能な連通孔が設けられていてもよい。連通孔の形状は特に限定されず、微小な不定形孔が多数連通してなる多孔質形状であってもよいし、化粧板2の表面と裏面を直線的に貫通する貫通孔であってもよい。
A communication hole that allows communication between the
貫通孔の大きさは特に限定されず、例えば、直径1μm〜10cmの大きさが挙げられる。貫通孔の個数は単数でもよいし、複数でもよい。直径が小さい貫通孔を設ける場合、当該貫通孔の個数は複数であることが好ましい。貫通孔の大きさや個数は所望のガス透過率に合わせて適宜調整される。化粧板2において貫通孔が設けられる位置は特に限定されず、例えば、直径50〜500μmの貫通孔が化粧板2の全面にわたって多数形成されていてもよいし;直径1〜10mmの貫通孔が1〜100個程度、センサ素子5の近傍に形成されていてもよい。
The magnitude | size of a through-hole is not specifically limited, For example, the magnitude | size of a diameter of 1 micrometer-10 cm is mentioned. The number of through holes may be singular or plural. When providing a through-hole with a small diameter, it is preferable that the number of the through-holes is plural. The size and number of through holes are appropriately adjusted according to the desired gas permeability. The position where the through hole is provided in the
化粧板2に前記連通孔が形成されている場合、化粧板2の表面には連通孔の開口がある。この開口を平面視した開口径は、開口に内接する内接円に近似して求められる。
一例として、化粧板2の一部又は全面にわたって複数の前記連通孔が設けられ、その開口径の平均(平均開口径)が1mm未満である場合が挙げられる。平均開口径が1mm未満であると、化粧板2の表面において開口が目立たず、化粧板2の意匠性を損なうことなく、ガス透過率を高めることができる。
また、別の一例として、化粧板2の局所に単数又は複数の前記連通孔が設けられ、その開口径の平均(平均開口径)が1mm以上である場合が挙げられる。平均開口径が1mm以上であると、ガス透過率を一層高めることができる。センサ素子5が外部の気体を感知する機能を有する場合には、前記局所はセンサ素子5の近傍(例えばセンサ素子5から100mm以内)であることが好ましい。
When the communication hole is formed in the
As an example, there may be mentioned a case where a plurality of the communication holes are provided over a part or the entire surface of the
Moreover, the case where the one or several said communicating hole is provided locally in the
化粧板2の表面の一部又は全面に、文字、絵、記号、模様等からなる意匠部が配置されていてもよい。意匠部は、化粧板2の表面に印刷されたものであってもよいし、接着されたものであってもよいし、その他の公知の手法により固定されたものであってもよい。
A design portion made up of characters, pictures, symbols, patterns, and the like may be disposed on a part or the entire surface of the
本発明において、前記意匠部が化粧板2の可視光透過率に与える影響は、無視されず、考慮される。例えば、太陽電池4を覆う領域の化粧板2の構成として、可視光透過率が90%超のアクリル板の表面に前記意匠部を印刷することにより、可視光透過率が10〜90%に調整された構成が挙げられる。
In the present invention, the influence of the design portion on the visible light transmittance of the
<空隙部3>
空隙部3の厚みは、絶縁性基板1から化粧板2までの距離に相当する。この厚みは特に限定されず、例えば、0.1mm〜50mm程度で設計することができる。
絶縁性基板1および化粧板2を平面視したときの空隙部3の面積は特に限定されず、例えば、5cm×10cm程度の書籍サイズ、50cm×100cm程度の額縁サイズ、5m×10m程度の壁面サイズ等が挙げられる。
<
The thickness of the
The area of the
空隙部3は、絶縁性基板1、化粧板2及び任意のその他の部材によって密閉(密封)された空間であってもよいし、非密閉空間であってもよい。
空隙部3が密閉空間である場合、化粧板2のガス透過率が0cm3/m2・24h・atmであると仮定したときに、空隙部3に対する気体の流入及び流出を実質的にゼロとすることできる。このような構成であると、化粧板2のガス透過率を調整することにより又は化粧板2に貫通孔を形成することにより、空隙部3からなる密閉空間に対する気体の流入及び流出を容易に制御することができる。
The
When the
<太陽電池4>
太陽電池4の種類は特に限定されず、例えば、色素増感太陽電池、シリコン系太陽電池、ペロブスカイト太陽電池等が挙げられる。
現在の一般的なルテニウム色素を用いた色素増感太陽電池は、入射する光強度が2〜100mW/cm2である場合に9〜11%程度の光電変換効率を示し、入射する光強度が0.01〜1mW/cm2の低照度の場合にも9〜10%程度の光電変換効率を示す。色素増感太陽電池はリーク電流が極めて少ないため低照度の場合にも高い変換効率を示す。
一方、現在の一般的な結晶シリコン太陽電池は、入射する光強度が2〜100mW/cm2である場合に8〜14%程度の光電変換効率を示すが、入射する光強度が0.01〜1mW/cm2の低照度の場合には0〜7%程度の光電変換効率に低下してしまう。結晶シリコン太陽電池は、低照度条件において照度が低くなるほど、その光電変換効率は指数関数的に低下する傾向がある。
ここで、100mW/cm2は太陽光を受ける屋外の照度に相当し、0.01〜1mW/cm2は屋内の照度に相当する。
したがって、化粧板2によって目隠しされる太陽電池4の発電効率を高める観点から、太陽電池4は色素増感太陽電池であることが好ましい。
<Solar cell 4>
The kind of solar cell 4 is not specifically limited, For example, a dye-sensitized solar cell, a silicon-type solar cell, a perovskite solar cell etc. are mentioned.
The current dye-sensitized solar cell using a general ruthenium dye exhibits a photoelectric conversion efficiency of about 9 to 11% when the incident light intensity is 2 to 100 mW / cm 2 , and the incident light intensity is 0. Even in the case of low illuminance of 0.01 to 1 mW / cm 2, the photoelectric conversion efficiency is about 9 to 10%. Since dye-sensitized solar cells have very little leakage current, they exhibit high conversion efficiency even at low illuminance.
On the other hand, the current general crystalline silicon solar cell shows a photoelectric conversion efficiency of about 8 to 14% when the incident light intensity is 2 to 100 mW / cm 2 , but the incident light intensity is 0.01 to In the case of low illuminance of 1 mW / cm 2, the photoelectric conversion efficiency is reduced to about 0 to 7%. Crystalline silicon solar cells tend to exponentially decrease in photoelectric conversion efficiency as the illuminance decreases under low illuminance conditions.
Here, 100mW / cm 2 is equivalent to the outdoor illumination subjected to sunlight, 0.01~1mW / cm 2 corresponds to the indoor illumination.
Therefore, it is preferable that the solar cell 4 is a dye-sensitized solar cell from the viewpoint of increasing the power generation efficiency of the solar cell 4 blinded by the
太陽電池4の受光面積、形状、大きさは目的に応じて適宜設計される。
太陽電池4によって発電された電力は、センサ素子5並びに後述するアンテナ6を含む送受信ユニット及び制御回路7の少なくとも一つに供給されてもよいし、外部に供給されてその他の用途に使用されてもよい。この電力供給に必要な電力供給回路が、空隙部3内の絶縁性基板1の表面に配置されていることが好ましい。この電力供給回路は、公知のプリンタブル・エレクトロニクスの手法によって形成されていることが好ましい。
The light receiving area, shape, and size of the solar cell 4 are appropriately designed according to the purpose.
The electric power generated by the solar cell 4 may be supplied to at least one of the
<センサ素子5>
センサ素子5はICチップに搭載されていてもよいし、公知のプリンタブル・エレクトロニクスの手法により、絶縁性基板1の表面に印刷された電気回路によって形成されていてもよい。前記電気回路としては、例えば、導電性粒子及びバインダーを含む導電性インクによって形成されたものが挙げられる。
<
The
センサ素子5としては、例えば、接触方式又は非接触方式によって、空隙部3内の状態、或いは空隙部3内に流入した気体又は化粧板2で隔てられた外部の気体の物性若しくは前記気体に含まれる物質を感知するものが挙げられる。
ここで、接触方式とは、センサ素子5とセンサ素子5の感知対象とが直接的に相互作用する方式をいい、非接触方式とは、センサ素子5とセンサ素子5の感知対象とが直接的には相互作用しない方式をいう。非接触方式の一例において、センサ素子5はレーザー光を発信して、化粧板2を隔てた外部の感知対象物にレーザー光が作用した様子を観測する例が挙げられる。
The
Here, the contact method refers to a method in which the
センサ素子5の機能は特に限定されず、例えば、物理量又はその変化を感知する機能、具体的には例えば、温度、湿度、圧力、音、振動、匂い物質、前記匂い物質以外の化学物質及び微粒子から選ばれる1つ以上を感知する機能が挙げられる。
The function of the
センサ素子5が温度を感知する温度センサである場合、当該温度センサは、空隙部3内に流入した気体の温度を感知してもよいし、化粧板2を隔てた外部の気体の温度を感知してもよい。
When the
センサ素子5が湿度を感知する湿度センサである場合、当該湿度センサは、空隙部3内に流入した気体の湿度を感知してもよいし、化粧板2を隔てた外部の気体の湿度を感知してもよい。
When the
センサ素子5が圧力を感知する圧力センサである場合、当該圧力センサは、空隙部3内の定常的な圧力を常時又は断続的にモニターしてもよいし、空隙部3内の圧力変化を感知してもよい。空隙部3が前記密閉空間であると、化粧板2が内側へ押圧されて空隙部3の容積が変化したことを圧力変化として感知することが容易になる。
When the
センサ素子5が音を感知する音センサである場合、当該音センサは、空隙部3内に伝搬された音波を感知する。
When the
センサ素子5が振動を感知する振動センサである場合、当該振動センサは、空隙部3を構成する絶縁性基板1の振動及び化粧板2のうち少なくとも一方の振動を感知する。
When the
センサ素子5が匂い物質を感知する匂いセンサである場合、当該匂いセンサは、空隙部3内に流入した気体に含まれる匂い物質(動物がそれを嗅いだときに何らかの匂いであると認識する物質)を感知する。
When the
センサ素子5が前記匂い物質以外の化学物質を感知する化学センサである場合、当該化学センサは、空隙部3内に流入した気体に含まれる化学物質を感知する。
When the
センサ素子5が微粒子を感知する塵センサである場合、当該塵センサは、空隙部3内に流入した気体に含まれる微粒子の濃度を感知してもよいし、化粧板2を隔てた外部の気体に含まれる微粒子の濃度を感知してもよい。前記微粒子は、固体であってもよいし、液体であってもよい。前記微粒子の大きさは、例えば、空気中に浮遊又は飛散可能な大きさであり、具体的には例えば、長径が1000μm以下の大きさが挙げられる。このような微粒子としては、例えば、大気汚染物質として知られるPM10、PM2.5、煤煙、粉塵、ダニやカビ等のハウスダスト、等が挙げられる。
In the case where the
センサ素子5が機能するために必要な電力は、太陽電池4から供給されてもよいし、他の電源から供給されてもよい。
The electric power necessary for the
<アンテナ6>
図1の複合型センサ10は、任意の部品として、アンテナ6を有する。アンテナ6は、センサ素子5から得られる信号を外部へ送信するものである。アンテナ6は、外部からの信号を受信するものであってもよい。受信された信号は、例えばセンサ素子5又は制御回路7に伝送される。本明細書において、送信と受信を合わせて送受信という。
<Antenna 6>
The
アンテナ6としては、例えば、コイルアンテナ、ダイポールアンテナ、パッチアンテナ等が挙げられる。アンテナ6によって送受信される通信電波は特に限定されず、例えば、900MHz帯、2.45GHz帯などのマイクロ波が挙げられる。これらのマイクロ波を送受信するアンテナ6のアンテナ長としては、例えば3cm〜20cmが挙げられる。 Examples of the antenna 6 include a coil antenna, a dipole antenna, and a patch antenna. Communication radio waves transmitted and received by the antenna 6 are not particularly limited, and examples thereof include microwaves such as 900 MHz band and 2.45 GHz band. Examples of the antenna length of the antenna 6 that transmits and receives these microwaves include 3 to 20 cm.
アンテナ6には、前記信号を外部へ送信するのに適したセンサ信号に変換する送信回路が備えられていることが好ましい。また、アンテナ6には、外部からの信号をセンサ素子5又は制御回路7へ伝送する受信回路が備えられていてもよい。本明細書において、送信回路と受信回路を合わせて送受信回路という。
The antenna 6 is preferably provided with a transmission circuit that converts the signal into a sensor signal suitable for transmission to the outside. The antenna 6 may be provided with a receiving circuit that transmits a signal from the outside to the
アンテナ6及び前記送受信回路は、公知のプリンタブル・エレクトロニクスの手法により、絶縁性基板1の表面に印刷された電気回路によって形成されていてもよいし、ICチップ等によって形成されていてもよい。 The antenna 6 and the transmission / reception circuit may be formed by an electric circuit printed on the surface of the insulating substrate 1 by a known printable electronics technique, or may be formed by an IC chip or the like.
アンテナ6及び前記送受信回路を含む送受信ユニットに必要な電力は、太陽電池4から供給されてもよいし、他の電源から供給されてもよい。 The electric power necessary for the transmission / reception unit including the antenna 6 and the transmission / reception circuit may be supplied from the solar battery 4 or may be supplied from another power source.
<制御回路7>
図1の複合型センサ装置10は、空隙部3内に制御回路7を有する。制御回路7は、複合型センサ装置10に備えられた太陽電池4、センサ素子5、及びアンテナ6を含む前記送受信ユニットを制御する制御ユニットを構成する。
制御回路7は、公知のプリンタブル・エレクトロニクスの手法により、絶縁性基板1の表面に印刷された電気回路によって形成されていてもよいし、ICチップ等によって形成されていてもよい。
<
The
The
<二次電池>
図1には示していないが、複合型センサ10の空隙部3には、太陽電池4によって発電された電力を蓄電する二次電池が設置されていることが好ましい。
二次電池に蓄電された電力は、センサ素子5、アンテナ6を含む送受信ユニット及び制御回路7の少なくとも一つに供給されてもよいし、外部へ供給されて他の用途に使用されてもよい。この電力供給に必要な電力供給回路が、空隙部3内の絶縁性基板1の表面に配置されていることが好ましい。この電力供給回路は、公知のプリンタブル・エレクトロニクスの手法により、絶縁性基板1の表面に印刷された電気回路によって形成されていることが好ましい。
<Secondary battery>
Although not shown in FIG. 1, it is preferable that a secondary battery that stores power generated by the solar battery 4 is installed in the
The electric power stored in the secondary battery may be supplied to at least one of the transmission / reception unit including the
以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲内に記載された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。 The preferred embodiments of the present invention have been described in detail above. However, the present invention is not limited to the specific embodiments, and various modifications can be made within the scope of the gist of the present invention described in the claims. Deformation / change is possible.
本発明は、プリンタブル・エレクトロニクスの分野、特にセンサに関する分野において広く利用することができる。 The present invention can be widely used in the field of printable electronics, particularly in the field of sensors.
1…絶縁性基板、2…化粧板、3…空隙部、4…太陽電池、5…センサ素子、6…アンテナ、7…制御回路 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Insulating board | substrate, 2 ... Decorative plate, 3 ... Gap part, 4 ... Solar cell, 5 ... Sensor element, 6 ... Antenna, 7 ... Control circuit
Claims (14)
前記空隙部に少なくとも太陽電池及びセンサ素子が配置されたセンサ装置であって、
前記化粧板のうち、少なくとも前記太陽電池を覆う領域の可視光透過率が10〜90%であることを特徴とする太陽電池複合型センサ装置。 An insulating substrate, a decorative plate covering the surface of the insulating substrate, and a gap between the insulating substrate and the decorative plate,
A sensor device in which at least a solar cell and a sensor element are arranged in the gap,
A visible light transmittance of a region covering at least the solar cell in the decorative plate is 10 to 90%.
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