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技術 太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置

出願人 株式会社タクト
発明者 中村貴雄
出願日 2017年10月13日 (2年1ヶ月経過) 出願番号 2017-211256
公開日 2019年5月16日 (6ヶ月経過) 公開番号 2019-074503
状態 未査定
技術分野 測光及び光パルスの特性測定 光起電力装置
主要キーワード 照度管理 取付け場所 電源部分 生産機械 ワイヤーケーブル 分割比率 太陽電池付き 無線送信器
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重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2019年5月16日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (4)

課題

受光した紫外線太陽電池発電することにより、ワイヤレス化した受光部の電源供給をできるようにした太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置を提供する。

解決手段

紫外線を受光して、その照度に対応した2進符号を無線送信をする計測部6と、受光した紫外線から太陽電池20で電力を発生させ前記計測部6へ供給する電源部7とを有した受光部5と、前記無線送信を受信して紫外線の照度又は光量を表示する計測器本体1とを備えたことを特徴とする紫外線計測装置とする。

概要

背景

多くの紫外線照度計は、計測の際の利便性を考慮し、受光部がセパレート化されワイヤーケーブル計測器本体と接続される構成である。

しかし、UV光を利用する照明装置露光装置生産機械などにおいてUV光の照度管理のために組み込んで使用する場合も多く、その場合はケーブルによって受光部の取付け方向や取付け場所制約を受けるため装置の設計自由度が低下する。

また、受光部を光源対象物との中間に設置する場合はケーブルが光源からのUV光を遮ってしまい対象物に影が映り込み均一な照射が出来ない問題が発生するが、これらの課題はケーブルをワイヤレスにする〔特許文献1〕ことで解決されている。

概要

受光した紫外線太陽電池発電することにより、ワイヤレス化した受光部の電源供給をできるようにした太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置を提供する。紫外線を受光して、その照度に対応した2進符号を無線送信をする計測部6と、受光した紫外線から太陽電池20で電力を発生させ前記計測部6へ供給する電源部7とを有した受光部5と、前記無線送信を受信して紫外線の照度又は光量を表示する計測器本体1とを備えたことを特徴とする紫外線計測装置とする。

目的

本発明は前記問題点に鑑みてなされたもので、受光部に照射されたUV光を計測のみならず電源としても利用することで一次電池交換あるいは二次電池充電を不要とした保守性に優れ且つ組み込む装置の設計自由度を向上させた太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

紫外線受光するための受光器を有する受光部と前記紫外線の強度を表示する計測器本体とを無線接続するワイヤレス紫外線計測装置において、前記受光器器は別に前記紫外線を入射するためのUVフィルター太陽電池とを設置し、前記受光部の電源は前記太陽電池から供給されることを特徴とする太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置。

請求項2

請求項1において、二次電池充放電制御回路を設置し、前記太陽電池からの電力を前記受光部へ供給することを特徴とする請求項1記載の太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置。

請求項3

請求項1および2において、紫外線を入射するための前記UVフィルターと前記太陽電池の間に蛍光ガラスを設置し、前記蛍光ガラスを透過または反射することで前記紫外線を可視光へ変換することを特徴とする太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置。

請求項4

請求項3において、前記蛍光ガラスの入射光側にUVバンドパスフィルターを設置し、前記蛍光ガラスで発生した可視光を遮断することを特徴とする太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置。

請求項5

請求項1において、紫外線の入射光路ビームスプリッターを設置し、前記受光器と前記太陽電池への紫外線の入射光路を二つに分けたことを特徴とする太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置。

請求項6

紫外線を受光するための太陽電池を有する受光部と前記紫外線の強度を表示する計測器本体とを無線接続するワイヤレス紫外線計測装置において、前記紫外線の受光のためにUVバンドパスフィルターを設置し、前記受光部の電源は前記太陽電池から供給され、かつ、前記紫外線の強度は前記太陽電池の出力から計測されることを特徴とする太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置。

技術分野

0001

本発明は、UV光照度計測するための受光器を有する受光部がワイヤレス接続される装置において、太陽電池を前記受光部の電源とする太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置に関するものである。

背景技術

0002

多くの紫外線照度計は、計測の際の利便性を考慮し、受光部がセパレート化されワイヤーケーブル計測器本体と接続される構成である。

0003

しかし、UV光を利用する照明装置露光装置生産機械などにおいてUV光の照度管理のために組み込んで使用する場合も多く、その場合はケーブルによって受光部の取付け方向や取付け場所制約を受けるため装置の設計自由度が低下する。

0004

また、受光部を光源対象物との中間に設置する場合はケーブルが光源からのUV光を遮ってしまい対象物に影が映り込み均一な照射が出来ない問題が発生するが、これらの課題はケーブルをワイヤレスにする〔特許文献1〕ことで解決されている。

先行技術

0005

公開特許公報 特開平10−318833号

発明が解決しようとする課題

0006

しかしながら、ワイヤレスにすることで計測器本体から受光部への給電が断たれるために、受光部に電源として一次電池あるいは二次電池を内蔵する必要が生じ、前記のように装置に組み込んでの使用においては、定期的な一電池における電池交換あるいは二次電池における電池充電を行うことになり保守性の観点から問題となる。
その度に組み込んだ装置から取り外したり、あるいは充電用のケーブルを接続しなければならないことに加え、組み込んだ装置の構造によっては容易に取り外しが出来ない、あるいは設置場所によっては取付け場所まで近づけない場合さえある。

0007

本発明は前記問題点に鑑みてなされたもので、受光部に照射されたUV光を計測のみならず電源としても利用することで一次電池の交換あるいは二次電池の充電を不要とした保守性に優れ且つ組み込む装置の設計自由度を向上させた太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0008

上述した課題を解決するため本発明は、受光部筐体内において計測部と電源部とを備え、計測部の電源を電源部から供給する。

0009

計測部においては、受光したUV光の測定波長のみを通過させるUVバンドパスフィルタと、前記UV光を受光し電気信号に変換するための受光器と、前記電気信号を2進符号化するA/D変換器と、前記2進符号を無線送信するための無線送信器と、これらを制御するためのCPUとを有する。

0010

電源部においては、受光したUV光を電力に変換する太陽電池と、前記太陽電池の発電効率改善と劣化低減のためにUV光を可視光に変換する蛍光ガラスと、前記太陽電池の起電力を計測部に給電するための充放電制御回路および二次電池とを有する。

0011

また、前記蛍光ガラスはそれ自体が発光するため筐体外部へ可視光が放射されることになる。それは受光部の利用形態によっては不都合を生じるがUVバンドパスフィルタを設けUV光以外を遮断することで解決する。

発明の効果

0012

本発明によれば、太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置の受光部において電池の交換あるいは充電を必要とせず、保管時における電池の液漏れによる故障を極めて低減し、照明装置、露光装置、生産機械などに組み込んで利用すれば保守性が高く且つ組み込む装置の設計自由度を向上させる太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置を提供できる。

実施例

0013

本発明の実施形態の第1の例を図1に示す。
この太陽電池付きワイヤレス紫外線計測装置は、UV光源8から照射された計測部入射UV光9および電源部入射UV光10を受光部5の筐体に開けられた計測部入射口11および電源部入射口12で受光しその照度に対応した2進符号を変調して無線送信し、計測器本体1で前記無線送信を受信して得られた2進符号を単位換算して表示器4へ表示する。

0014

計測器本体1においては、無線受信器2と、第2のCPU3と、表示器4を有し、無線受信器2は受光部5からの無線送信を受信すると2進符号に復調して照度に対応した情報に変換して第2のCPU3へ送り、前記第2のCPU3は前記情報を表示すべき単位に換算し表示器4へ表示させて人間が可読可能とする。

0015

受光部5においては、計測部6と電源部7とを有し、計測部6を動作させるための電源を電源部7より供給する。

0016

計測部6は、UV光源8から照射された計測対象となる計測部入射UV光9を受光部5の計測部入射口11で受光し計測するが、多くのUV光源は単一波長ではないことに加えて受光部まで到達する過程において外光混入することもあり受光した計測部入射UV光9は計測対象以外の波長を含み計測誤差の原因となるため第1のUVバンドパスフィルタ13により計測対象とする波長のみを通過させて受光器14へ照射する。

0017

これにより、受光器14は計測対象波長の照度に対応した電流励起することができ、前記電流をA/D変換器15によって2進符号に変換して第1のCPU16へ送る。

0018

第1のCPU16は、A/D変換器15を制御しながら前記2進符号を受け取り、無線送信器17を制御して電波に変調させ空中へ放射する。

0019

電源部7は、計測部6の電源を得るためUV光源8から照射された電源部入射UV光10を受光部5の電源部入射口12で受光し太陽電池20で発電させるが、太陽電池はUV光の波長域においては発電効率が著しく低下する特徴を持つことに加え素子の劣化が顕著となる。

0020

このことから、太陽電池20で直接受光する構造にした場合は低コスト且つ小型に受光部5を構成できる反面、受光部5を各種装置に組み込んで使用する場合においてUV光源8の照度が比較的低い場合は発電量不足して受光部5の動作不良を引き起こす懸念があり、さらには計測時以外も常時UV光に曝露され続けるので太陽電池20の寿命が短縮する。これらを防止するため電源部入射UV光10を蛍光ガラス19により可視光に変換して太陽電池20へ照射する。

0021

また、前記可視光への変換は太陽電池に極めて良い効果をもたらすが、蛍光ガラス19で励起した可視光の一部が電源部入射口12から受光部5の筐体外部へ放射されしまうので、受光部5が組み込まれた各種生産装置がUV光以外の照射を想定していない設計であって前記生産装置動作に好ましくない影響を与えることがある場合は、第2のUVバンドパスフィルタ18を設けることで解決するが、電源部入射口12から可視光の入射をも遮断することになり太陽電池20の発電量は低下する。

0022

太陽電池20によって発電された電力の電圧および電流は、電源部入射UV光10の照度および計測部6の消費電力量によって変動するが、電源部入射UV光10の照度が充分であり発電された電圧が計測部6の動作電圧を上回り且つ発電された電流が計測部6の消費電流を上回る場合は太陽電池20のみによって計測部6へ給電できるが、電源部入射UV光10の照度が不充分あるいは不安定な環境下での使用をも想定するならば、定電圧化電流量の確保のため充放電制御回路21とそれに付随する二次電池22を備えることで解決する。

0023

また、受光部5において計測部6と電源部7とに個別の入射口を有している筐体であれば計測の精度や発電の効率において最も好ましいが、計測部入射口11および電源部入射口12は同一面上(以下、受光面という)に配置された筐体にする必要があって受光面の面積が比較的広くなることで各種生産装置の組み込み時において受光部5の影が問題となる場合がある。またUV光源8が一点から照射する光源で且つ至近距離に配置される場合は計測部入射口11および電源部入射口12に対して計測部入射UV光9および電源部入射UV光10とが斜めに入射することになり計測精度と発電効率が低下する。

0024

このための本発明の実施形態の第2の例を図2に示す。
受光部5は計測部6と電源部7とビームスプリッター32と入射口31とを備え、UV光源8からの入射入射UV光30を入射口31のみで受光しビームスプリッター32により計測部分割光33と電源部分割光34とにビームスプリッター32で決定される分割比率で分割して計測部分割光33を計測部6へ送り電源部分割光34を電源部7へ送る。

0025

計測部分割光33は入射UV光30に対してビームスプリッター32で決定される比率で減ぜられているため第1のCPU16が2進符号化すると同時に入射UV光30の照度と等しくなるようにビームスプリッター32で決定される比率に基づいて演算により補正する。
このように入射口を1つとした受光部5とする。

0026

また、受光器14は精度と反応速度を主眼とし太陽電池20は発電効率を主眼としているが双方共に発電することにおいては同じデバイスであるので測定精度は低下するが受光部5を小型且つ安価に製造するための本発明の実施形態の第3の例を図3に示す。

0027

受光部5は計測部6と電源部7と入射口31とを備え、前記計測部6はA/D変換器15と第1のCPU16と無線送信器17とを有し、前記電源部7は第1のUVバンドパスフィルタ13と太陽電池20と充放電制御回路21と二次電池22を有する。

0028

UV光源8からの入射UV光30を入射口31のみで受光し第1のUVバンドパスフィルタ13で計測対象とする波長のみを通過させて太陽電池20へ照射しその起電力を充放電制御回路21とA/D変換器15とへ送る。

0029

前記充放電制御回路21とそれに付随する二次電池22により安定化した電力を計測部6へ給電し、前記A/D変換器15により入射UV光30の照度に対応した2進符号に変換し第1のCPU16へ送る。

0030

前記第1のCPU16は、A/D変換器15を制御しながら前記2進符号を受け取り無線送信器17を制御して電波に変調させ空中へ放射させるが、一般的に太陽電池の出力電圧は受光した照度に対するリニアリティに乏しいため、予め入射UV光30の照度に対応した太陽電池20の出力電圧の情報を第1のCPU16へ記憶させることで前記情報に基づいて演算により補正したのち無線送信器17送る。

0031

このように、実施形態の第1の例と比較して発電効率と計測精度は低下するが一つの入射口にし且つ部品点数を減らして小型化する。

図面の簡単な説明

本発明の実施形態の第1の例を示すブロック図である。本発明の実施形態の第2の例を示すブロック図である。本発明の実施形態の第3の例を示すブロック図である。

1計測器本体
2無線受信器
3 第2のCPU
4表示器
5受光部
6計測部
7電源部
8UV光源
9 計測部入射UV光
10 電源部入射UV光
11 計測部入射口
12 電源部入射口
13 第1のUVバンドパスフィルタ
14受光器
15 A/D変換器
16 第1のCPU
17無線送信器
18 第2のUVバンドパスフィルタ
19蛍光ガラス
20太陽電池
21充放電制御回路
22二次電池
30 入射UV光
31 入射口
32ビームスプリッター
33 計測部分割光
34電源部分割光

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