JPH1172572A - 光電変換形日照計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 太陽の日周運動に対する指向性誤差を軽減し
た光電変換形日照計を提供する。 【解決手段】 光電変換素子としてフィルム状の太陽電
池シートを用いてこれら太陽電池シートを円柱の側面に
設け、これら太陽電池シートの表面には日の出から日の
入までの光を入射するようにスリットが形成された第1
の遮光体を設け、散乱光検出用太陽電池シート側の第1
の遮光体のスリットには直達光の入射を阻止するための
第2の遮光体を設けたことを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する分野】本発明は光電変換形日照計に関
し、詳しくはその測定精度の改善に関する。

【０００２】

【従来の技術】日照計は太陽光の放射時間を測定するも
のとして、従来からジョルダン日照計・バイメタル日照
計・太陽電池式日照計など各種のものが用いられてい
る。

【０００３】ジョルダン日照計は、円筒内面に感光紙を
収納して円筒の一端に小穴をあけた蓋をし、この小穴を
通過する太陽光が感光紙上に日照時間に比例した長さの
感光痕跡を記録するように構成されている。

【０００４】バイメタル日照計は、熱膨張率の異なる２
枚の金属板で構成されたバイメタルを日照の有無によっ
てたわみの変化を生じるセンサーとして用い、該バイメ
タルの日照の有無によるたわみの変化により接点を開閉
させるようにし、該接点の開閉状態を自動記録するよう
に構成されている。

【０００５】光電変換形日照計は、太陽光の照射強度に
応じて起電力が変化する光電変換素子をセンサーとして
用いたものであり、太陽追尾用の赤道儀やモーターなど
の可動機構を使用せずに測定できるように構成されてい
る。

【０００６】ここで、ジョルダン日照計は感光紙を取り
出して感光痕跡を読み取ることにより初めて日照時間が
測定できるものであり、自動測定には不適である。ま
た、定期的に感光紙を交換しなければならない。

【０００７】バイメタル日照計はジョルダン日照計のよ
うな感光紙の交換は不要であり、自動測定が可能ではあ
るが、機械的な接点を用いていることから接点の接触不
良により測定動作が不安定になる恐れがある。また、バ
イメタルの温度特性変化によっては日照の有無と接点の
開閉動作とが正しく対応せずに測定誤差を生じてしまう
ことがある。このため季節によって調整する必要があ
り、この調整には相当の工数を要することになる。

【０００８】これらに対し、光電変換形日照計は太陽光
の照射強度に応じて起電力が変化する光電変換素子をセ
ンサーとして用いていることから保守点検はほとんど不
要で自動測定に好適であり、装置としての調整も比較的
容易である。

【０００９】図４はこのような光電変換形日照計の従来
例の外観構成図、図５は図４のセンサーの配置説明図、
図６は図４の内部接続図、図７は図４の装置の取付け状
態説明図である。

【００１０】図５において、１は脱空気泡硬質ガラスよ
りなる円筒形のガラスドームであり、その内部は気密構
造になっていて不活性ガスが充填されており、図６に示
すように正三角形の断面を有する三角柱２が固定されて
いる。該三角柱２の二側面および頂面にはそれぞれ光電
変換素子として太陽電池３，４，５が取付けられてい
る。ここで、太陽電池３，４は東西面における太陽の日
の出から日の入までの直達日射光を感知するために取付
けられており、太陽電池５は北半球の場合には北面の散
乱日射光を感知するためにフード６の内部に取付けられ
ている。なお、直達日射光とは太陽から大気を通過して
直接地上に達する日射光をいう。

【００１１】直達日射光を感知するために取付けられて
いる太陽電池３，４は、直達日射光のみならず大気によ
り散乱された散乱光に対しても感度を有しているので、
このままの太陽電池３，４の出力には直達日射光に加え
てこれら太陽電池３，４の天空の視野範囲からの散乱光
を含んだものになっている。そこで、図６に示すように
三角柱２の頂面にはフード６を設けてその内側に散乱日
射光のみを感知するための太陽電池５を設け、これら太
陽電池３，４，５を図７に示すように太陽電池３，４の
出力から太陽電池５の出力を減じるように電気的に接続
し、太陽電池３，４との視野範囲の相違による散乱光量
の影響を電気的に補正している。図７において、太陽電
池３，４の出力は合成されるように同極性で並列に接続
され、太陽電池５はこれら太陽電池３，４の並列回路に
対して逆極性になるように直列に接続されている。そし
て、これらの合成出力が例えば１２０Ｗ／ｍ²以上のと
きに日照があるものと判断される。

【００１２】このように構成される日照計は、太陽電池
３，４が太陽の日周運動に対して常に太陽からの直達光
を捕捉できるように配置する。具体的には、図８に示す
ように太陽電池３，４が配置された二側面により形成さ
れる三角柱２の稜線の方位を北に向け地軸と平行とし、
さらにその場所の緯度に合わせた仰角αで取付ける。

【００１３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の構成の光電変換形日照計の太陽の日周運動に対する
指向性に着目すると、東西面における太陽の日の出から
日の入までの直達日射光を感知する太陽電池３，４は正
三角形の断面を有する三角柱２の２側面に配置されかつ
並列接続されているので、その指向性能は１２０度の位
相差を持つ太陽電池３，４それぞれの指向特性を合成し
たものになり、大きな誤差になってしまうという問題点
がある。

【００１４】また、これら東西面の直達日射光を感知す
る太陽電池３，４に入射する散乱光成分を除去するのに
あたって、北天方向に設置した太陽電池５に入射する散
乱光を基準として使用することから、曇天などで天空の
散乱光分布が不規則に変化するような状況下においては
散乱光除去が正しく行われず、残留散乱光による誤差が
発生するという問題もある。

【００１５】さらに、三角柱２の頂面にフード６を設け
ていることから、全長が長くなってしまうという問題も
ある。本発明は、このような従来の問題点を解決したも
のであり、その第１の目的は太陽の日周運動に対する指
向性誤差を軽減した光電変換形日照計を提供することに
あり、第２の目的は散乱光による測定誤差が軽減できる
光電変換形日照計を提供することにあり、さらに第３の
目的は装置の小型化を実現することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、請求項１記載の発明は、センサーとして光電変
換素子を用いた光電変換形日照計において、直達光検出
用素子および散乱光検出用素子の天空に対する視野を等
しくしたことを特徴とするものである。

【００１７】ここで、直達光検出用素子および散乱光検
出用素子の天空に対する視野を等しくしていることか
ら、散乱光検出用素子には直達光検出用素子と同等の散
乱光が入射されることになり、曇天などで天空の散乱光
分布が不規則に変化するような状況下においても散乱光
除去を正しく行うことができ、残留散乱光による誤差を
軽減できる。

【００１８】請求項２記載の発明は、請求項１におい
て、光電変換素子としてフィルム状の太陽電池シートを
用いてこれら太陽電池シートを円柱の側面に設け、これ
ら太陽電池シートの表面には日の出から日の入までの光
を入射するようにスリットが形成された第１の遮光体を
設け、散乱光検出用太陽電池シート側の第１の遮光体の
スリットには直達光の入射を阻止するための第２の遮光
体を設けたことを特徴とするものである。

【００１９】ここで、太陽電池シート９に対して遮光体
１３のスリット１１を介して地軸に垂直の方向から入射
するので、太陽の日の出から日の入までの間の太陽電池
シート９の受光面積は常に等しくなることから直達日射
光の強さに対応する太陽電池シート９の出力はいつの時
刻においても等しくなり、太陽の日周運動に対する指向
性は一定になる。一方、太陽電池シート１０に着目する
と、太陽電池シート９に入射される直達日射光成分と同
一方向からの散乱光成分のみが入射される。そこで、一
方の太陽電池シート９の出力と他方の太陽電池シート１
０の出力とを電気的に逆相で加算することにより太陽電
池シート９の出力から測定誤差要因になる散乱光成分を
除去でき、残留散乱光による測定誤差を大幅に軽減でき
る。

【００２０】請求項３記載の発明は、請求項１におい
て、光電変換素子として太陽電池を用いてこれら太陽電
池を断面形状が正三角形の三角柱の同一の二側面に設
け、散乱光検出用の太陽電池には直達光の入射を阻止す
るための遮光体を設けたことを特徴とするものである。

【００２１】ここで、直達光検出用素子および散乱光検
出用素子は三角柱の同一の二側面に設けているので両者
の天空に対する視野は等しくなる。そして、散乱光検出
用素子には直達光検出用素子と同等の散乱光が入射され
ることになって、曇天などで天空の散乱光分布が不規則
に変化するような状況下においても散乱光除去を正しく
行うことができ、残留散乱光による誤差を軽減できる。

【００２２】請求項４記載の発明は、センサーとして光
電変換素子を用いた光電変換形日照計において、光電変
換素子としてフィルム状の太陽電池シートを用いて該太
陽電池シートを円柱の側面に設け、該円柱には太陽電池
シートに日の出から日の入までの光を入射するようにス
リットが形成された筒状の遮光体を被せたことを特徴と
するものである。

【００２３】ここで、太陽電池シートには直達光以外に
散乱光も入射するが、散乱光の強度は直達光に比べて非
常に小さいため太陽電池シートから見る視野範囲を直達
光が入射する最小限の範囲とすることでその影響は少な
くなり、簡易的な日照計が実現できる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図に
より説明する。図１は本発明の実施の一形態例図であ
る。図１において、７は従来と同様な脱空気泡硬質ガラ
スよりなる円筒形のガラスドームであり、その内部は気
密構造になっていて不活性ガスが充填されており、合成
樹脂製の円柱８が固定されている。該円柱８の両端近傍
の外周にはそれぞれ柔軟性を有するフィルム状の太陽電
池シート９，１０が少なくとも外周の２４０度以上を覆
うように接着剤で取付けられている。これら太陽電池シ
ート９，１０の表面には、赤緯方向(円柱８の軸方向)で
の散乱光の入射角度範囲を制限するためのスリット１
１，１２を有する遮光体１３，１４が設けられている。
そして太陽電池シート１０の遮光体１４の外側には、円
柱８に対して同軸になり遮光体１４との間に一定の間隔
を保つようにリング状の遮光体１５が設けられている。
このリング状の遮光体１５は、直達日射光成分がスリッ
ト１２を通って太陽電池シート１０に入射しないように
制限する。太陽電池シート９，１０の出力は、ドーム内
の気密性を保持するようにハーメチックシールを介して
電気回路収納部１６に収納されている図示しない電気回
路に加えられている。

【００２５】このような構成において、太陽電池シート
９は直達光および散乱光を感知し、太陽電池シート１０
は散乱光のみを感知するが、これら太陽電池シート９，
１０の天空に対する視野は等しくなっている。

【００２６】次に本発明の光電変換形日照計の使用例を
説明する。このように構成される光電変換形日照計は、
従来の光電変換形日照計と同様に設置場所で円柱８の長
手方向が地軸と平行になるように固定する。

【００２７】これにより、太陽の日周運動による直達日
射光は、一方の太陽電池シート９に対して遮光体１３の
スリット１１を介して地軸に垂直の方向から入射するこ
とになる。この結果、太陽の日の出から日の入までの間
の太陽電池シート９の受光面積は常に等しくなるので直
達日射光の強さに対応する太陽電池シート９の出力はい
つの時刻においても等しくなり、太陽の日周運動に対す
る指向性は一定になる。

【００２８】ところで、太陽電池シート９には直達日射
光成分だけではなく散乱光成分も入射していることか
ら、太陽電池シート９の出力から測定誤差要因になる散
乱光成分を除去する必要がある。ここで他方の太陽電池
シート１０に着目すると、太陽電池シート１０の遮光体
14の外側には円柱８に対して同軸になり遮光体１４との
間に一定の間隔を保つようにして筒状の遮光体１５が設
けられているので、太陽電池シート９に入射される直達
日射光成分と同一方向からの散乱光成分のみが入射され
ることになる。

【００２９】そこで、一方の太陽電池シート９の出力と
他方の太陽電池シート１０の出力とを電気的に逆相で加
算し、太陽電池シート９の出力から測定誤差要因になる
散乱光成分を除去する。前述のように、太陽電池シート
１０に入射する散乱光成分は太陽電池シート９に入射す
る散乱光成分と同一方向のものになっているので両者の
相関は大きく、曇天などで天空の散乱光分布が不規則に
変化するような状況下においても従来の構成に比べて精
度よく散乱光除去を行うことができ、残留散乱光による
測定誤差を大幅に軽減できる。

【００３０】図２は本発明の実施の他の形態例図であ
り、図４と共通する部分には同一の符号を付けてそれら
の再度の説明を省略する。図２において、三角柱２の二
側面にはそれぞれ光電変換素子として太陽電池３，４の
他に太陽電池１７，１８が取付けられている。太陽電池
１７，１８は東西面における太陽の日の出から日の入ま
での散乱光を感知するためのものである。１９は帯状の
遮光体であり、これら散乱光検出用の太陽電池１７，１
８への直達光の入射を阻止するためにガラスドーム１の
内側に光透過率の低い塗料を塗布することにより構成さ
れている。図２では手前側の部分を一部破断して示して
いる。

【００３１】ここで、直達光検出用の太陽電池３，４お
よび散乱光検出用の太陽電池１７，１８を三角柱の同一
の二側面に設けているので両者の天空に対する視野は等
しくなり、散乱光検出用の太陽電池１７，１８には直達
光検出用の太陽電池３，４と同等の散乱光が入射される
ので曇天などの天空の散乱光分布が不規則に変化するよ
うな状況下でも散乱光除去を正しく行うことができ、残
留散乱光による誤差を軽減できる。

【００３２】図３も本発明の実施の他の形態例図であ
り、図１と共通する部分には同一の符号を付けてそれら
の再度の説明を省略する。図３において、円柱８のほぼ
中央の外周には柔軟性を有するフィルム状の太陽電池シ
ート２０が少なくとも外周の２４０度以上を覆うように
接着剤で取付けられている。そして円柱８には太陽電池
シート２０に日の出から日の入までの光を入射するよう
にスリット２１が形成された筒状の遮光体２２を被せて
いる。

【００３３】ここで、太陽電池シート２０には直達光以
外に散乱光も入射するけれど、散乱光の強度は直達光に
比べて非常に小さいため太陽電池シート２０から見る視
野範囲を直達光が入射する最小限の範囲とすることでそ
の影響は少なくなり、簡易的な日照計が実現できる。

【００３４】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の発
明によれば、直達光検出用素子および散乱光検出用素子
の天空に対する視野を等しくしているので散乱光検出用
素子には直達光検出用素子と同等の散乱光が入射される
ことになり、曇天などで天空の散乱光分布が不規則に変
化するような状況下においても散乱光除去を正しく行う
ことができ、残留散乱光による誤差を軽減できる。

【００３５】請求項２記載の発明では、光電変換素子と
してフィルム状の太陽電池シートを用いてこれら太陽電
池シートを円柱の側面に設け、これら太陽電池シートの
表面には日の出から日の入までの光を入射するようにス
リットが形成された第１の遮光体を設けて散乱光検出用
太陽電池シート側の第１の遮光体のスリットには直達光
の入射を阻止するための第２の遮光体を設けているの
で、太陽の日の出から日の入までの間の各太陽電池シー
トの受光面積は常に等しくなり各太陽電池シートの出力
はいつの時刻においても等しくなって、太陽の日周運動
に対する指向性は一定になる。そして、散乱光検出用太
陽電池シートには直達光検出用太陽電池シートに入射さ
れる直達日射光成分と同一方向からの散乱光成分のみが
入射されるので、これら両出力を電気的に逆相で加算す
ることにより直達光検出用太陽電池シートの出力から測
定誤差要因になる散乱光成分を除去でき、残留散乱光に
よる測定誤差を大幅に軽減できる。

【００３６】請求項３記載の発明では、光電変換素子と
して太陽電池を用いてこれら太陽電池を断面形状が正三
角形の三角柱の同一の二側面に設け、散乱光検出用の太
陽電池には直達光の入射を阻止するための遮光体を設け
ているので、両者の天空に対する視野は等しくなる。そ
して、散乱光検出用素子には直達光検出用素子と同等の
散乱光が入射されるので、曇天などで天空の散乱光分布
が不規則に変化するような状況下においても散乱光除去
を正しく行うことができ、残留散乱光による誤差を軽減
できる。

【００３７】請求項４記載の発明では、光電変換素子と
してフィルム状の太陽電池シートを用いて該太陽電池シ
ートを円柱の側面に設け、該円柱には太陽電池シートに
日の出から日の入までの光を入射するようにスリットが
形成された筒状の遮光体を被せているので、太陽電池シ
ートには直達光以外に散乱光も入射するものの散乱光の
強度は直達光に比べて非常に小さくなり、太陽電池シー
トから見る視野範囲を直達光が入射する最小限の範囲と
することによってその影響を少なくできて簡易的な日照
計が実現できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態を示す図である。

【図２】本発明の実施の他の形態を示す図である。

【図３】本発明の実施の他の形態を示す図である。

【図４】光電変換形日照計の従来例の外観構成図であ
る。

【図５】図４のセンサーの配置説明図である。

【図６】図４の内部接続図である。

【図７】図４の装置の取付け状態説明図である。

【符号の説明】

７ ガラスドーム ８ 円柱 ９，２０ 直達光検出用太陽電池シート １０ 散乱光検出用太陽電池シート １１，１２，２１ スリット １３，１４，１５，１９ 遮光体 １６ 電気回路収納部 １７，１８ 散乱光検出用太陽電池 ２２ 筒状遮光体

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 センサーとして光電変換素子を用いた光
   電変換形日照計において、 直達光検出用素子および散乱光検出用素子の天空に対す
   る視野を等しくしたことを特徴とする光電変換形日照
   計。
2. 【請求項２】 請求項１において、 光電変換素子としてフィルム状の太陽電池シートを用い
   てこれら太陽電池シートを円柱の側面に設け、 これら太陽電池シートの表面には日の出から日の入まで
   の光を入射するようにスリットが形成された第１の遮光
   体を設け、 散乱光検出用太陽電池シート側の第１の遮光体のスリッ
   トには直達光の入射を阻止するための第２の遮光体を設
   けたことを特徴とする光電変換形日照計。
3. 【請求項３】 請求項１において、 光電変換素子として太陽電池を用いてこれら太陽電池を
   断面形状が正三角形の三角柱の同一の二側面に設け、 散乱光検出用の太陽電池には直達光の入射を阻止するた
   めの遮光体を設けたことを特徴とする光電変換形日照
   計。
4. 【請求項４】 センサーとして光電変換素子を用いた光
   電変換形日照計において、 光電変換素子としてフィルム状の太陽電池シートを用い
   て該太陽電池シートを円柱の側面に設け、 該円柱には、太陽電池シートに日の出から日の入までの
   光を入射するようにスリットが形成された筒状の遮光体
   を被せたことを特徴とする光電変換形日照計。