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日射計測装置 コモンズ

国内特許コード P110002369
整理番号 S2009-0221-N0
掲載日 2011年4月14日
出願番号 特願2008-323006
公開番号 特開2010-145254
登録番号 特許第5376504号
出願日 平成20年12月18日(2008.12.18)
公開日 平成22年7月1日(2010.7.1)
登録日 平成25年10月4日(2013.10.4)
発明者
  • 桶 真一郎
  • 滝川 浩史
  • 杉山 智美
出願人
  • 国立大学法人豊橋技術科学大学
発明の名称 日射計測装置 コモンズ
発明の概要

【課題】 気象以外の要因によって一時的且つ過渡的に発生する影に影響されることなく、日射を正確且つ的確に計測できる日射計測装置を提供する。
【解決手段】 直列接続及び/又は並列接続した複数の光電変換センサモジュールを用いることで、計測器の一部を遮蔽する一時的且つ過渡的な影の影響を排除することを可能とする。これらの光電変換センサモジュールは、少なくとも1個が影により遮蔽されないように分布配置及び/又は集合配置されることにより光電変換センサモジュール群を形成する。この光電変換センサモジュール群において、最大日射を計測する光電変換センサモジュールからの日射測定値を、自動的に実際の日射量として検出する。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


日射を集光して日射エネルギーを利用する例としては、日射を多数の鏡面により一点に集光して、生じる高温により熱供給を行う太陽炉、広範囲に設置された多数の太陽電池により日射を集光して発電を行う太陽光発電装置、日射に照射された集熱器に水を導入して加熱することにより温水を得る太陽熱温水器、並びにガラスなどの透明部材により形成された建築物内に日射を受光して、前記建築物内の環境を制御する温室等が挙げられる。



これらの日射エネルギー利用手段を使用する際には、注意するべき点が存在する。それは、日射は年中において一定ではなく、時刻、季節及び気象により変化することである。従って、常時に、日射強度を測定することにより、これらの日射エネルギー利用手段から得られる発熱量、発電量及び光量などを確認しなければならない。発熱量及び/又は発電量が必要量より低下した場合には、他のエネルギー供給手段を作動させてエネルギーを補給するか、又は前記日射エネルギー利用手段に接続される装置類の使用を減少或いは停止する必要が生じる。



例えば、太陽炉においては、日射が減少する際に、予備加熱機構を作動させるか、又は熱供給を停止しなければならない。又、太陽光発電装置においては、日射が減少する際には、電力を確保するために他の電力発生装置を併用するか、或いは前記太陽光発電装置に接続された前記電気装置の作動出力を低減するか、前記電気装置を完全に停止することが必要となる。更に、太陽熱温水器においては、日射が減少する際には、温水量を確保するために予備加熱機構を作動させるか、或いは温熱の供給を低減又は停止する必要がある。加えて、温室においては、日射が減少する際には、前記温室内において生育される植物が日射低下時における温度及び光量の低下に耐性を有さないものである場合には、前記温室内における温度及び照射量を確保するため、予備光源及び予備加熱機構を作動させる必要がある。



これらの日射エネルギー利用手段に接続された装置を、全て手動で制御を行うことは、原理的には可能であるが、非工業的である。工業的有用性を付随させるためには、これらの装置の制御の自動化が不可欠である。この自動化を実現させるためには、日射計測装置により日射を測定し、測定された日射量を制御装置へ送信し、前記制御装置に予備装置類の作動及び前記日射エネルギー利用手段に接続された装置の作動出力の低下或いは作動の停止を行わせることが必要となる。換言すると、日射エネルギー利用手段の自動制御を行うためには、日射計測装置が不可欠となる。



日射を計測するための計測装置に関しては、多くの提案事例があり、多種のセンサ、演算方法、および機器構成を採用することにより、多様な特徴を持たせている。



たとえば、特開平8-327149号公報(特許文献1)においては、日射センサやタイマを組み合わせることで、自動的に夜を検出することを可能としている。又、特開2004-045259号公報(特許文献2)においては、光検出器が検出する照射光の受光強度を、所定の補正演算式を用いることにより、光検出器の受光面に垂直な方向の受光強度に補正して日照・日射に関する気象量を測定することが記載されている。更に、特開平05-066153号公報(特許文献3)においては、魚眼レンズにより集光を行うことにより、直射及び散乱日射光を測定することが記載されている。その他、非特許文献としては、桶真一郎、松崎洋三、福重直行、見目喜重、滝川浩史、榊原建樹:「Siフォトダイオード型直達日射計の試作とその性能評価」、太陽エネルギー、Vol.32,No.3,pp.49-55(2006)(非特許文献1)においては、センサとしてSiフォトダイオードを用いることにより、従来の熱電対を用いる場合よりも、日射変動に対して高速に応答することが可能な日射計が提案されている。【特許文献1】特開平8-327149号公報【特許文献2】特開2004-045259号公報【特許文献3】特開平05-066153号公報【非特許文献1】桶真一郎、松崎洋三、福重直行、見目喜重、滝川浩史、榊原建樹:「Siフォトダイオード型直達日射計の試作とその性能評価」、太陽エネルギー、Vol.32,No.3,pp.49-55(2006)

産業上の利用分野


本発明は、太陽光の日射計測技術に関し、更に詳細には、気象及び夜間以外の要因によって一時的に影が発生する環境下における日射計測装置に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
日射を計測すべき対象区画内に2個以上の光電変換センサモジュールを間隔を有して接続したセンサモジュール群を配置し、前記センサモジュール群を構成する光電変換センサモジュールは直列又は直並列に接続されていて、その両端に並列に接続された抵抗で構成され、前記抵抗の両端に発生する電圧が計測され、この電圧からオームの法則に基づき短絡電流値が得られ、前記短絡電流値が影に遮蔽されない1個の光電変換センサモジュールの短絡電流値又はその近くになるように前記抵抗の抵抗値が選定され、前記センサモジュール群の短絡電流により、又は前記短絡電流の変換量により前記日射を計測することを特徴とする日射計測装置。

【請求項2】
前記光電変換センサモジュールが、1つ以上の光電変換センサから構成される請求項1に記載の日射計測装置。

【請求項3】
前記光電変換センサが太陽電池、フォトダイオード、フォトトランジスタ、焦電素子又は光電セルの1種以上からなる請求項2に記載の日射計測装置。

【請求項4】
前記日射は、日射強度(W/m)、照度(lx)、光量子束密度(μmol・m-2・s-1)、太陽光依存性抵抗(Ω)、太陽光発電電力(kW/m2)又は太陽熱集熱量(kW/m2)の1つ以上である請求項1~3のいずれかに記載の日射計測装置。

【請求項5】
前記センサモジュール群の配置形式が、分散配置型及び/又は集合配置型である請求項1~4のいずれかに記載の日射計測装置。
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2008323006thum.jpg
出願権利状態 登録
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