(57)【要約】【課題】環境状態を測定できる、安価な装置を実現する。【解決手段】上記の如き課題を解決するため、太陽電池からなる発電部と、蓄電部と、計測部と、センサー部と、制御部と、通信部とからなる環境測定装置であって、前記発電部が、集光部と、前記集光部の下部に配置された太陽電池と、前記太陽電池の下部に配置された基板部とからなり、前記集光部と前記太陽電池と前記基板間を樹脂封止した環境測定装置を用いる。また、前記太陽電池が、球状太陽電池である環境測定装置を用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
太陽電池からなる発電部と、蓄電部と、計測部と、センサー部と、制御部と、通信部とからなる環境測定装置であって、
前記発電部が、集光部と、前記集光部の下部に配置された太陽電池と、前記太陽電池の下部に配置された基板部とからなり、
前記集光部と前記太陽電池と前記基板部とを樹脂封止した環境測定装置。
【請求項２】
前記太陽電池が、球状太陽電池である請求項１記載の環境測定装置。
【請求項３】
さらに、前記基板と前記太陽電池との間に反射部を設けた請求項１または２記載の環境測定装置。
【請求項４】
前記集光部が半球状の多層構造である請求項１から３のいずれか１項に記載の環境測定装置。
【請求項５】
前記集光部が半球状の多層構造であり、前記多層構造の外周部が成形樹脂物であり、前記多層構造の内周部が封止樹脂材料で埋められている請求項４に記載の環境測定装置。
【請求項６】
前記集光部が、ガラス材料で作製されている請求項１から５のいずれか１項に記載の環境測定装置。
【請求項７】
前記センサー部が、照度であり、さらに、酸素含有ポリエチレンフタレートからなるプラスチックシンチレータを有する請求項１から６のいずれか１項に記載の複数の環境測定装置。
【請求項８】
請求項１から６のいずれか１項に記載の複数の環境測定装置を用いて、農業分野の作物の環境状態を監視する環境測定方法。
【請求項９】
請求項１から６のいずれか１項に記載の複数の環境測定装置を用いて、農地の地面の環境を測定することで、農業分野の作物の環境状態を監視する環境測定方法。
【請求項１０】
請求項７項に記載の複数の環境測定装置を用いて、原子炉設備の周辺の環境測定をする環境測定方法。
【請求項１１】
請求項１から６のいずれか１項に記載の複数の環境測定装置を用いて、水田の環境測定をする環境測定方法。
【請求項１２】
請求項１から６のいずれか１項に記載の複数の環境測定装置を用いて、畑の環境測定をする環境測定方法。
【請求項１３】
請求項１から６のいずれか１項に記載の複数の環境測定装置を用いて、牧場の環境測定をする環境測定方法。
【請求項１４】
請求項１から６のいずれか１項に記載の複数の環境測定装置を用いて、ビニールハウスの環境測定をする環境測定方法。
【請求項１５】
請求項１から６のいずれか１項に記載の複数の環境測定装置を用いて、森林の環境測定をする場合、前記センサーとして、地中の酸性度を測定するセンサーを用いる環境測定方法。
【請求項１６】
請求項１から６のいずれか１項に記載の複数の環境測定装置を用いて、家畜の環境測定をする場合、前記センサーを、前記家畜に付ける環境測定方法。
【請求項１７】
請求項１から６のいずれか１項に記載の複数の環境測定装置を用いて、野外の環境測定をする場合、前記センサーとして、紫外線を測定する環境測定方法。
【請求項１８】
請求項１から６のいずれか１項に記載の複数の環境測定装置を用いて、道路周辺の環境測定をする場合、前記センサーとして、水分または傾きを測定する環境測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、環境測定装置およびにその使用方法、その応用に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から環境状態を測定する環境測定装置が知られている（特許文献１）。従来の測定装置を図７、図８に示す。図７は、従来の装置の構成図であり、図８は、その装置の外観を示す。
【０００３】
（構成図）
従来の放射線の環境測定装置９０１は、電力部９０２と、計測部９０３と、センサー部９０４と、通信部９０５とからなる。電力部９０２は、計測部９０３や通信部９０５に電力を供給部に提供する電池である。
【０００４】
計測部９０３は、センサー部９０４を利用して環境状態を計測する部分である。センサー部９０４は、環境状態を認識する部分である。温度計、湿度計など各種センサーである。通信部９０５は、計測部９０３で収集した測定データを管理機構へ送る通信する部分である。管理機構は、別の場所にあり、測定データを分析、解析する。
【０００５】
（外観図）
従来の環境測定装置９０１の外観を図８に示す。環境測定装置９０１は、外観上、デイスプレイ１００１と、カード挿入口１００２、入力部１００３と、センサー１００４とからなる。デイスプレイ１００１は、環境測定装置９０１への入力、出力を表示する部分である。カード挿入口１００２は、センサー１００４を挿入する口である。
【０００６】
入力部１００３は、環境測定装置９０１を操作するためのデータを入力する部分である。センサー１００４は、温度計など各環境状態を測定するセンサーである。測定するものにより異なるセンサー１００４を使用する。
【０００７】
（使用方法）
測定者が、この環境測定装置９０１を、測定が必要な場所に運んで、測定対象に応じた必要なセンサー１００４をカード挿入口１００２から挿入し、入力部１００３から指示して、測定をする。測定後、データを転送するように、通信部へ、入力部１００３から指示する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００２−３５１９２７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、この装置では、放射線などの測定が難しいものを測定する場合、大掛かりな装置となる。また、高価な装置にもなる。さらに、測定場所に行き測定する必要がある。この発明では、これら従来の問題点を解決するためになされたものであり、環境状態を測定できる、安価な装置を実現する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記の如き課題を解決するため、太陽電池からなる発電部と、蓄電部と、計測部と、センサー部と、通信部とからなる環境測定装置であって、
前記発電部が、集光部と、前記集光部の下部に配置された太陽電池と、前記太陽電池の下部に配置された基板部とからなり、前記集光部と前記太陽電池と前記基板間を樹脂封止した環境測定装置を用いる。
【００１１】
上記の複数の環境測定装置を用いて、農業分野の作物の環境状態を監視する環境測定方法を用いる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の環境測定装置は、装置を設置して置くだけで、人が操作することなく、各場所での放射線を測定できる。球状太陽電池で高い効率で電力を生み出すことができるので、電気が使用できない場所でも測定できる。また、プラスチックシンチレータを使用するので、低価格の装置となり、多くの場所に設置でき、放射線測定結果を収集できる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の環境測定装置の構成の図。
【図２】本発明の環境測定装置の図。
【図３】本発明の環境測定装置の発電部の断面を示す図。
【図４】本発明の環境測定装置と監視場の分布の図。
【図５】本発明の環境測定装置の図。
【図６】本発明の環境測定装置の図。
【図７】従来の環境測定装置の構成の図。
【図８】従来の環境測定装置の図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（全体構成）
図１に、発明の環境測定装置１０１を示す。環境測定装置１０１は、発電部１０２と、計測部１０３と、センサー部１０４と、通信部１０５と、蓄電部１０９と、制御部１１０とからなる。
【００１５】
発電部１０２は、計測部１０３や通信部１０５へ電力を供給するために、光を電力へ変換する太陽電池である。光１０８を受け、電力を作るところである。コンセントへ接続不要である。コンセントがある場合は、コンセントから電力の供給を受けてもよい。
【００１６】
計測部１０３は、センサー部１０４を利用して環境状態を計測する部分である。センサー部１０４は、この例では、外部から照射される放射線１０７を検出する部分である。センサー部１０４は、測定対象に応じて、いろいろなセンサー部１０４を用いることができる。水温、気温、日射量、ＰＨ、電気伝導度、酸化還元電位、水分量、風速、雨量、湿度、二酸化炭素濃度を測定するセンサーを用いることができる（詳細は後に記載）。
【００１７】
通信部１０５は、計測部１０３の結果を管理機構１０６へ送る通信する部分である。蓄電部１０９は、発電部１０２で作り出した電力を蓄え、計測部１０３、センサー部１０４、通信部１０５、制御部１１０へ電力を供給する。２次電池を使用できる。制御部１１０は、装置の全体を制御する半導体などを実装した基板である。
【００１８】
（外観）
図２に環境測定装置１０１の外観を示す。環境測定装置１０１は、発電部２０２と、本体２０３と、シンチレータ２０７と、センサー２０４と、蓄電部２０５と、支持部２０６からなる。発電部２０２は、上記発電部１０２と同じである。
【００１９】
本体２０３は、その内部に、図１の発電部１０２、蓄電部１０９以外の構成要素である計測部１０３、センサー部１０４、通信部１０５、制御部１１０等を有する。放射線測定の場合は、シンチレータ２０７も含まれる。
【００２０】
シンチレータ２０７は、本体２０３内部に位置する。放射線を測定しない場合は不要である。センサー２０４は、上記センサー部１０４と同じである。蓄電部２０５は、上記蓄電部１０９と同じである。支持部２０６は、環境測定装置を地面などに固定するものである。本願装置は、固定式である。複数の装置を、それぞれの場所に設置して使用する。
【００２１】
ここで、シンチレータ２０７は、放射線を受けると蛍光を発光する樹脂材料を成形したプラスチックシンチレータである。京都大学と帝人化成で開発された放射線蛍光プラスチック（商標登録出願名シンチレックス）を使用できる。この材料は、密度が１．３３ｇ／ｃｍ３、屈折率１．６５、蛍光量〜１０５００ホトン／Ｍｅｖ、最大蛍光波長４２５ｎｍであり、プポリエチレンテレフタレートからなる。ポリエチレンテレフタレートに酸素含有量を増加させることで、放射線感度を高くしてある。従来の放射線検出センサーより安価であり、装置のコストを大きく下げることができ、多くの装置を作製できる。
【００２２】
このシンチレータ２０７が、放射線を受けると、発光し、その発光をセンサー２０４が検出し、光の強度や、ＯＮ、ＯＦＦの情報を通信部により、管理機構１０６などへ送る。この場合、センサー２０４は、照度計を用いることができる。放射線の量は、発光量に比例し、照度計でその強さを測定することで、放射線の強さを測定できる。さらに、定期的に測定することで、放射線の変化がわかる。放射線が観測された時には、連続して、測定できるように制御プログラムなどに組み込んでいるとよい。人が放射線を受けることなくこの環境測定装置１０１にて、放射線を測定できる。
【００２３】
また、シンチレータ２０７を別途、設けるのでなく、本体２０３自身を上記の放射線により発光する樹脂を用いて樹脂成形すると、１部品分が削減できよい。
【００２４】
（使用）
この環境測定装置１０１は、必要な場所に設置してあり、定期的に放射線を測定する。通信部１０５により外部からの通信指示により測定をしてもよい。シンチレータ２０７が放射線で発光する。その発光をセンサー２０４で観測する。その結果を、通信部１０５で、別の場所にある管理機構１０６へ送る。
【００２５】
（本体２０３）
本体２０３は、樹脂成形で作製されている。内部にシンチレータ２０７や、制御部（制御基板、ＬＳＩなど半導体素子、電子部品、配線）を有する。
【００２６】
この装置では、球状の太陽電池により、電力を生み出し、蓄電部２０５で蓄え、センサー２０４で環境状態を測定できるので、停電、地震などで電気が供給されなくとも、環境状態を測定できる。さらに、通信機能（通信部１０５）により、遠隔地から制御でき、かつ、遠隔地から測定データを収集できるので、人がその場に行けなくとも、その場所の環境状態がわかる。また、安価なシンチレータからなり装置が安く、多くの装置を多くの遠隔地へ設置でき、環境状態を収集できる。固定式で容量、重量の制限がない。
【００２７】
（発電部２０２）
発電部２０２の構造を図３に示す。発電部２０２は、集光部３０１と、太陽電池３０２と、反射部３０４と、基板部３０５とからなる。
【００２８】
集光部３０１は、外周部３０６と、封止部３０３との２層構造からなる。外周部３０６は、半球状の形状で、内側に半球状の空洞がある。太陽の光を通す透明のプラスチックからなる。外周部の半球と内側の半球とは相似であり、外周部３０６の面上の各地点での厚みは一定である。封止部３０３は、外周部３０６の内部の空洞を埋める。太陽電池３０２と反射部３０４と外周部３０６との間を樹脂で埋めている。水分などが内部へはいることを防ぐ。２以上の層構造でもよいが、層数が増えると、光のロスが発生し、太陽電池へ吸収される率が下がる。
【００２９】
上記の構成をせず、１つの半球状の樹脂成形品を作製する場合、樹脂成形物（品）の体積が大きくなり、コストがかかる。つまり、集光部３０１は、光学部品と同様、体積、容量が大きいとコストがかかる。本願発明の場合、外周部３０６の体積が小さくなり、価格をおさえることができる。
【００３０】
また、集光部３０１を樹脂材料でなく、ガラス材料で作製すると、防爆上より好ましい。より完全な絶縁ができ、発火などを防ぐことができる。集光部３０１全体をガラスで作成してもよいが、外周部３０６のみをガラスで作製してもよい。内部の封止部３０３で、各構成要素間の接続を確実にできる。寸法の精度ばらつきも吸収できる。複数の層構造で、全体で半球状の形状としている。
【００３１】
太陽電池３０２は、球状の太陽電池で、平面状で、碁盤状に並べられている。球状の太陽電池（特開２００５−２１７３５７）は、京セミ株式会社製のものである。球状であるので、光の入射方向に依存することなく、発電効率よく電気を発生できる。ただし、通常の平面状の太陽電池の内、効率の高いものを用いることもできる。平面状の太陽電池の場合、外周部３０６の表面に沿って、球面状に設ける必要がある。
【００３２】
封止部３０３は、樹脂で反射部３０４は、光を反射するところである。必須の構成要素ではないが、あった方が、光を電気に変える効率が向上する。基板部３０５は、発電部２０２と本体２０３とを接続するための基板で、配線を有する。
【００３３】
太陽光が、集光部３０１の外周面（外周部３０６）から集光部３０１の内部へ入る。内部の封止部３０３に光入る時に、下部に位置する太陽電池３０２に照射される。光の一部は、反射部３０４で反射し、太陽電池３０２へ照射される。外周部３０６と封止部３０３との間で、光の屈折が起こる。また、反射部３０４で反射が起こるが、この太陽電池３０２は球状である入射角度依存性が少なく、かつ、いろいろな角度からの光を吸収でき、高い効率で電力を生み出すことができる。屈折、反射は回数が増えると、光の損失となるが、この例では、２層構造で、ともに１回であるので、損失は少ない。
【００３４】
特に、電気の供給のない場所での使用においては、この球状の太陽電池は、有効である。なぜなら、光の方向依存性がなく、弱い太陽光でも十分に発電できる。
【００３５】
（システム）
図４に、複数の環境測定装置１０１と監視場４０１との設置場所の例を示す。複数の環境測定装置１０１を、必要な場所に設置し、環境測定装置１０１からデータを監視場４０１へ送ることで各場所での環境状態を監視場４０１で監視できる。本願の環境測定装置１０１は、安価で、設置型であり、自己で発電するので、いろいろな場所に、多くの環境測定装置１０１を設置できる。
【００３６】
（１）センサーとして
環境測定装置１０１のセンサー２０４として、温度センサーを用いれば、各地の温度を測定できる。湿度センサーなら各地の湿度を測定できる。センサー２０４を選択することで、光照射時間、光強度、二酸化炭素濃度を測定できる。これらの情報を活かすと、農業分野で収穫の増加、品質向上ができる。風の強さを測定すれば、台風の対策もできる。
【００３７】
図５では、環境測定装置１０１の変形例を示す。センサー２０４の位置が支持部２０６にあり、地面などに埋められる。この結果、地中の水分、ペーパー、肥料濃度などを測定できる。
【００３８】
図６では、環境測定装置１０１の別の変形例を示す。複数のセンサー２０４を本体に設置している。本願発明のセンサー２０４としては、照度計、温度計、湿度計、雨量計、気圧計、風力計、ＰＨ計、水分計、地震計などを用いることができる。すべてデジタル化し、通信機能でデータとして送ることができる。その場所、地域における特異な、特に、局所的な環境状態が測定できる。この装置を用いれば、農業分野などで高い環境管理下で農作物を高い収率で得ることができる。
【００３９】
照度計では、光の強さ、光の照射時間を測定できる。農作物の収穫時期を知ることができる。温度計では、気温を測定できる。花の開花時期などを知ることができ、効率的に農作業を進めることができる。湿度計では、湿度を測定できる。乾燥を防ぐことができる。
【００４０】
雨量計では、雨の量を測定できる。水田、畑では、水の補給の時期がわかる。気圧計では、気圧を測定できる。その地域に局所的な天気の予想ができる。風力計では、風の強さを測定できる。ビニールハウスなら、ハウスの破損を知ることができる。台風の影響などを測定できる。
【００４１】
ＰＨ計では、その場所でのＰＨ値が測定でき、土壌の酸性度を測定できる。水田、池などの環境状態を測定できる。水分計では、土地の水分量を知ることができ、水やりなどが適時できる。地震計では、がけくずれ、建物崩壊などを知ることができる。
【００４２】
（２）場所として
環境測定装置１０１の設置場所として、原子炉設備の周辺や、水田、森林畑、牧場、ビニールハウス、道路などがある。高い効率の太陽電池に、光を効率よく当てることで、電源なく長時間使用できる。電線など、電気が供給されない場所で利用できる。
原子炉設備の周辺なら、放射線のセンサーで放射能の漏れを測定できる。
【００４３】
水田なら、水温、気温、日射量、ＰＨ、電気伝導度、酸化還元電位などを測定するセンサーを用いるのがよい。稲の成長を確保するためのいろいろな対策を適時できる。畑なら、気温、日射量、ＰＨ、電気伝導度、水分量などを測定するセンサーを用いることがよい。農作物の収穫を上げるためのいろいろな対策を適時できる。
【００４４】
牧場なら、気温、日射量、風速、雨量などのいずれか１つを測定するセンサーを用いることがよい。牛、ぶたなどの家畜の成長を促進することができる。個々の家畜にこの装置を取り付けると、個々の家畜ごとに成長の管理ができる。
【００４５】
ビニールハウスなら、室温、日射量、湿度、ＰＨ、電気伝導度、二酸化炭素の濃度などのいずれか１つを測定するセンサーを用いることがよい。ビニールハウス内の場所によるばらつきをおさえることができる。
の環境状態を監視できる。
【００４６】
森林なら、地中の酸性度など測定でき、森林破壊を防止できる。道路なら、水分量や環境測定装置１０１の傾きなどから道路の周辺のがけくずれを知ることができる。道路の状態を知ることができる。道路管理が楽になる。浜辺やキャンプ場など屋外なら、紫外線を測定することで、紫外線の人への照射を予防できる。特に、農業分野に応用すれば、そのセンサーによるデータより、対策を打つことで、収穫率を上げることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本願発明の環境測定装置および環境測定方法は、上記で説明したように、広く産業界において、環境測定に使用される。
【符号の説明】
【００４８】
１０１  環境測定装置
１０２  発電部
１０３  計測部
１０４  センサー部
１０５  通信部
１０６  管理機構
１０７  放射線
１０８  光
１０９  蓄電部
１１０  制御部
２０２  発電部
２０３  本体
２０４  センサー
２０５  蓄電部
２０６  支持部
２０７  シンチレータ
３０１  集光部
３０２  太陽電池
３０３  封止部
３０４  反射部
３０５  基板部
３０６  外周部
４０１  監視場
９０１  環境測定装置
９０２  電力部
９０３  計測部
９０４  センサー部
９０５  通信部
１００１  デイスプレイ
１００２  カード挿入口
１００３  入力部
１００４  センサー
【図１】
2013019769.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2013019769.tif 000007
【図６】
2013019769.tif 000008
【図７】
2013019769.tif 000009
【図８】
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