JP2004205406A

JP2004205406A - 雨量計

Info

Publication number: JP2004205406A
Application number: JP2002376506A
Authority: JP
Inventors: Minoru Sakaimoto; 實堺本
Original assignee: Yokogawa Denshikiki Co Ltd
Current assignee: Yokogawa Denshikiki Co Ltd
Priority date: 2002-12-26
Filing date: 2002-12-26
Publication date: 2004-07-22
Anticipated expiration: 2022-12-26
Also published as: JP3749223B2

Abstract

【課題】雨水取込部を所定温度に均一に加温することによって計測精度を向上させ、かつ、雨水取込部の凍結を防止する。
【解決手段】雨水取込部４の下部から排出された雨水Ｙを濾水器Ｓ１で受け、濾水器Ｓ１から排出された雨水Ｙを下方に配置された雨量計測部Ｓ３に導くことによって降雨量を計測する雨量計であって、上記雨水取込部４の外壁を囲むように配置される液剤貯留室５と、該液剤貯留室５に所定量貯留される液剤Ｆと、該液剤Ｆを加温すると共に加温された液剤Ｆを上記雨水取込部４に接した液剤貯留室５の壁部に沿うように循環させる加温・循環手段Ｓ７，７とを備える。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、寒冷地等で用いる雨量計に関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、雨量計は、降雨した雨水を漏斗形状の雨水取込部で取り込み、その取り込んだ雨水を濾水器を介して雨水計測部に導き、この雨水計測部に導かれた雨水の量を計測する。このような雨量計は、例えば日本全国を約１７ｋｍ四方に区分し、各区分に対応する１３００ヶ所の地点に各々設置されている。そして、各雨量計で計測された降雨量は、降雨量を示す計測信号として例えば電話回線を介して気象センターに送信される。気象センターは、日本全国に多数分散配置された雨量計から電話回線を介して送られてくる計測信号に基づいて遠隔地の降雨量を把握する。
【０００３】
ところで、雨量計は日本全国に多数分散配置されているため、当然寒冷地にも設置される。寒冷地での降水現象は、特に冬場においては雪となる。雨量計は、このような寒冷地の降雨量を計測するために雨水取込部において雪を溶かして雨水としてから濾水器を介して雨水計測部に導いている。
【０００４】
図６は、寒冷地に設置される雨量計の概略を表した図である。この図に示すように、雨量計は、雨量計測部及び濾水器を収納する収納室と、該収納室を囲むように設置される外筒と、該外筒の上部に設置される雨水取込部と、雨水取込部を加温する液剤が貯留される液剤貯留室と、上記収納室に設置され、上記液剤を所定温度加温するヒータとを具備している。なお、上記液剤貯留室は、図示するように、収納室、外筒及び雨水取込部によって囲まれた密閉空間である。ヒータによって液剤を加温することで、雨水取込部は加温されるので、雨水取込部において雪を溶かすことが可能となる。
【０００５】
【特許文献１】
特開２０００−２４９７７４号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記雨水取込部が漏斗形状に形状設定されているため、図示するように、液剤貯留室は、雨量計の中心部に入り組んだ形状となっている。このため、ヒータによって加温された液剤が液剤貯留室の入り組んだ部位に入り込まなくなる。すなわち、図示するように、加温された液剤は、液剤貯留室の入り組んだ部位に入り込まずに上昇し、液剤貯留室の上部で冷却され下部に下降する。この結果、雨水取込部の上部だけが加温されることとなり、雨水取込部の下部が凍結するという問題が発生する。この問題に対し、ヒータの温度を高く設定することが考えられるが、ヒータの温度を高く設定すると雨水取込部の上部の温度が高くなりすぎてしまう。雨水取込部の温度が高いと雪を溶かして得た雨水が蒸発する量が多くなり、計測誤差が大きくなるので、雨水取込部を均一に、かつ、雨水を蒸発させないように加温することが求められている。
【０００７】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、雨水取込部を所定温度に均一に加温することによって計測精度を向上させ、かつ、雨水取込部の凍結を防止することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、雨水取込部（４）の下部から排出された雨水（Ｙ）を濾水器（Ｓ１）で受け、濾水器（Ｓ１）から排出された雨水（Ｙ）を下方に配置された雨量計測部（Ｓ３）に導くことによって降雨量を計測する雨量計であって、上記雨水取込部（４）の外壁を囲むように配置される液剤貯留室（５）と、該液剤貯留室（５）に所定量貯留される液剤（Ｆ）と、該液剤（Ｆ）を加温すると共に加温された液剤（Ｆ）を上記雨水取込部（４）に接した液剤貯留室（５）の壁部に沿うように循環させる加温・循環手段（Ｓ７，７）とを備えるという構成を採用する。
【０００９】
第２の手段として、上記第１の手段において、上記加温・循環手段（Ｓ７，７）は、上記雨水取込部（４）の下方に配置され、上記液剤（Ｆ）を所定温度に加温するヒータ（Ｓ７）と、上記液剤貯留室（５）の内部に位置するように支持され、上記液剤（Ｆ）を上記雨水取込部（４）に沿うように導く整流板（７）とを備えるという構成を採用する。
【００１０】
第３の手段として、漏斗形状の雨水取込部（４）の下部から排出された雨水（Ｙ）を濾水器（Ｓ１）で受け、濾水器（Ｓ１）から排出された雨水（Ｙ）を下方に配置された雨量計測部（Ｓ３）に導くことによって降雨量を計測する雨量計であって、上記濾水器（Ｓ１）及び上記雨量計測部（Ｓ３）を収納する収納室（２）の外壁と上記雨水取込部（４）の外壁とを囲むように配置される液剤貯留室（５）と、該液剤貯留室（５）に所定量貯留される液剤（Ｆ）と、上記収納室（２）の内部に設置され、上記液剤（Ｆ）を上記液剤貯留室（５）の下部において加温するヒータ（Ｓ７）と、平板形状かつリング形状に形状設定され、所定角度傾斜して上記液剤貯留室（５）に設置されることによって、加温された液剤（Ｆ）を上記雨水取込部（４）に接した上記液剤貯留室（５）の壁部に沿うように導く整流板（７）とを備えるという構成を採用する。
【００１１】
第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、上記液剤（Ｆ）は、不凍液であるという構成を採用する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係る雨量計の一実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係る雨量計の縦断面図である。この図において、符号１は円形台座、２は収納室、３は外筒、４は雨水取込部、５は液剤貯留室、６は液剤温度センサ、７は整流板、８は整流板支持具、Ｓは被収納部材、Ｆは不凍液（液剤）、また、Ｘは雪、Ｙは雨水である。
【００１４】
図１に示すように、円形台座１の上にはステンレス等の金属材で形成された中空円筒状の収納室２が設置されており、この収納室２の内部には被収納部材Ｓが収納されている。また、円形台座１の下面には、本雨量計を固定するための取付脚が設置されている。外筒３は、収納室２を囲むように配置されるステンレス等の金属材で形成された円筒形状の筒体であり、その上端は開口されている。雨水取込部４は、雪Ｘを溶かして雨水Ｙとして排出口４ａ（中心部）から下方に排出するものであり、漏斗形状に形状設定されており、かつ、外筒３の上部に設置されている。この雨水取込部４も収納室２及び外筒３と同様にステンレス等の金属材によって形成されている。また、雨水取込部４の排出口４ａは、収納室２の内部に位置している。
【００１５】
被収納部材Ｓは、濾水器Ｓ１、濾水器支持具Ｓ２、転倒升Ｓ３、転倒升支持具Ｓ４、排水部Ｓ５ａ，Ｓ５ｂ、ストッパＳ６ａ，Ｓ６ｂ、収納室ヒータＳ７（ヒータ）、排水口ヒータＳ８ａ，Ｓ８ｂ及び排水口温度センサＳ９ａ，Ｓ９ｂとから構成されている。なお、上記収納室ヒータＳ７と上記整流板７は、本雨量計に係る加温・循環手段を構成するものである。
【００１６】
濾水器Ｓ１は、雨水取込部の排出口４ａから排出された雨水Ｙを受け、濾過してから下方の転倒升Ｓ３（雨量計測部）に排出するものであり、濾水器支持具Ｓ２によって収納室２の上部に位置するように支持されている。
【００１７】
転倒升Ｓ３は、転倒升支持具Ｓ４によって転倒自在に支持されると共に、左右に所定容積の升部Ｓ３ａ，Ｓ３ｂが形成されている。この転倒升Ｓ３は、升部Ｓ３ａ，Ｓ３ｂで濾水器Ｓ１から排出される雨水Ｙを交互に受けるものであり、升部Ｓ３ａに転倒雨量の雨水Ｙが溜まると転倒して排水部Ｓ５ａに排水する一方、升部Ｓ３ａに代わって升部Ｓ３ｂで濾水器Ｓ１から排出される雨水Ｙを受け、升部Ｓ３ｂに転倒雨量の雨水Ｙが溜まると再び転倒して排水部Ｓ５ｂに排水する一方、升部Ｓ３ｂに代わって再び升部Ｓ３ａで濾水器Ｓ１から排出される雨水Ｙを受ける。
【００１８】
排水部Ｓ５ａ，Ｓ５ｂは、転倒升Ｓ３の左右下方に一対設けられ、転倒升Ｓ３から排出された雨水Ｙを排水口Ｓ５ａ１，Ｓ５ｂ１を介して外部に排出するものである。上記排水口Ｓ５ａ１，Ｓ５ｂ１近傍には、凍結防止用の排水口ヒータＳ８ａ，Ｓ８ｂ及び排水口Ｓ５ａ１，Ｓ５ｂ１の温度を各々計測するための排水口温度センサＳ９ａ，Ｓ９ｂが備えられている。ストッパＳ６ａ，Ｓ６ｂは、転倒升Ｓ３の下方に一対備えられ、転倒升Ｓ３の転倒角度を規制するものである。収納室ヒータＳ７は、不凍液Ｆ及び収納室２の内部を加温するものであり、収納室２の内周面上、すなわち、雨水取込部４の下方に設置されている。
【００１９】
また、このような被収納部材Ｓには、図示しないが、転倒升Ｓ３の転倒動作を非接触で検出するリードスイッチが設けられている。転倒升Ｓ３の転倒動作の回数（転倒回数）は降雨量または降雪量に応じた値となるので、本雨量計は、図示しない通信装置を介することにより、上記リードスイッチの検出結果を降雨量を示すパルス信号（計測信号）として外部に送信する。
【００２０】
液剤貯留室５は、収納室２の外壁と前記雨水取込部４の外壁とを囲むように配置され、その内部に不凍液Ｆを貯留するものである。図示するように、液剤貯留室５は、上記収納室２、上記外筒３及び上記雨水取込部４で囲まれた密閉空間であり、雨水取込部４本雨量計の下部から上部に亘って設置されている。また、この液剤貯留室５の上部には、不凍液Ｆを内部に注入するための不凍液注入孔５ａが設けられている。
【００２１】
液剤温度センサ６は、液剤貯留室５に貯留された不凍液Ｆの温度を計測して温度計測信号として出力するものであり、上記収納室２の上面に設置されている。また、液剤温度センサ６の計測結果が収納室２内部温度に影響されないように、液剤温度センサ６の下方の収納室２の内面には、ゴム等の断熱材が設置されている。なお、図示しないが、本雨量計は、液剤温度センサ６から入力される温度計測信号に基づいて収納室ヒータＳ７の温度を制御する制御装置を備えている。
【００２２】
整流板７は、液剤貯留室５の内部に設置されており、収納室ヒータＳ７によって加温された不凍液Ｆの流れを整流するものである。この整流板７は、図示するように、雨水取込部４の途中部位を囲むように整流板支持具８によって収納室２の上方に支持されている。図２は、整流板７の構成を表した図面であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’矢視図である。整流板７は、図示するように、平板のリング形状に形状設定されている。この整流板７の外径は、外筒３との間に隙間が出来るように外筒３よりも小径に設定されており、整流板７の内径は、雨水取込部４との間に隙間が出来るように設定されている。また、整流板７は、外径側が内径側よりも低くなるように、例えば水平面に対して１５°傾斜された状態に形成されている。
【００２３】
次に、このように構成された本実施形態に係る雨量計の要部動作について説明する。
【００２４】
図３は、上記不凍液Ｆの流れを説明するための本雨量計の概略図である。液剤貯留室５の下部において収納室ヒータＳ７によって加温された不凍液Ｆは、液剤貯留室５の下部から上部に向けて上昇する。そして、不凍液Ｆは、整流板７にぶつかることで収納室２の上部に沿って本雨量計の中心部に向けて流れる。続いて、不凍液Ｆは、整流板７と雨水取込部４との間の隙間を通過して、雨水取込部４に沿って上昇する。液剤貯留室５の上部まで上昇した不凍液Ｆは、雨水取込部４との熱交換によって冷却されている。そこで、不凍液Ｆは、液剤貯留室５の上部から下部に向けて、整流板７と外筒３との間の隙間を通過して下降する。液剤貯留室５の下部まで下降した不凍液Ｆは、収納室ヒータＳ７によって再び加温されて液剤貯留室５の上部に向けて上昇する。
【００２５】
不凍液Ｆが上述のように循環する、すなわち、加温された不凍液Ｆが雨水取込部４に沿って上昇するので、雨水取込部４は均一に加温される。また、上記制御装置は、上記液剤温度センサ６で計測される不凍液Ｆの温度が５℃近傍となるように収納室ヒータＳ７の温度を制御する。図４は、液剤温度センサ６で計測される不凍液Ｆの温度が５℃となるように収納室ヒータＳ７を制御した場合における本雨量計の特定箇所の時系列的な温度変化を実験に基づいて表した図である。
【００２６】
なお、特定箇所の温度とは、図３に示すように、外気温ａ、液剤温度センサ６近傍の液剤の温度ｂ（以下センサ温度と言う）、排出口４ａ近傍の雨水取込部４の表面温度ｃ（以下雨水取込部中心温度と言う）、外筒３近傍の雨水取込部４の表面温度ｄ（以下雨水取込部外側温度と言う）、収納室２内部における収納室ヒータＳ７上部近傍の金属材（収納室２）の温度ｅ（以下ヒータ上部温度と言う）及び収納室２内部における転倒升Ｓ３近傍の温度ｆ（以下収納室内部温度と言う）である。また、図４に示す実験データは、上記排水口ヒータＳ８ａ，Ｓ８ｂを動作させずに得たものである。
【００２７】
図４に示すように、センサ温度ｂは、外気温ａが５℃以下の場合には、上述のように制御装置によって収納室ヒータＳ７の温度が制御されているために５℃に設定される。雨水取込部中心温度ｃ及び雨水取込部外側温度ｄは、外気温ａが５℃以下の場合には、外気温ａに比例して約２℃〜５℃の範囲で変化する。図示するように、雨水取込部中心温度ｃと雨水取込部外側温度ｄは、同様に変化を示しているので、雨水取込部４の温度が均一化されているのが分かる。
【００２８】
ヒータ上部温度ｅは、外気温ａが低い場合には収納室ヒータＳ７の温度が高くなるので、外気温ａが５℃以下の場合には、外気温ａに反比例して約５℃〜１４℃の範囲で変化する。収納室内部温度ｆもヒータ上部温度ｅと同様に外気温ａに反比例して約５℃〜１０℃の範囲で変化する。なお、収納室ヒータＳ７を収納室２の内周面上に設置することで収納室内部温度Ｆは約５℃〜１０℃の範囲で変化するので、上記収納部材Ｓの凍結が防止される。すなわち、単一の収納室ヒータＳ７で、被収納部材Ｓが凍結しないように収納室２内部を加温すると共に、不凍液Ｆを加温することができる。このため、コストを削減することが可能となる。
【００２９】
また、センサ温度ｂ、雨水取込部中心温度ｃ、雨水取込部外側温度ｄ、ヒータ上部温度ｅ及び収納室内部温度ｆは、外気温ａが５℃以上の場合には、外気温ａに比例して５℃以上に上昇する。
【００３０】
上述のように、雨水取込部４は約２℃〜５℃に均一に加温されるので、雨水取込部４によって受けた雪Ｘは、雨水取込部４において積雪することなく、かつ、蒸発することなく溶かされて雨水Ｙとして排出口４ａから排出される。また、雨水取込部４は約２℃〜５℃に加温され、収納室２内部は約５℃〜１０℃に加温されているので、雨水取込部４及び被収納部材Ｓの凍結を防止することができる。
【００３１】
そして、雨水取込部４から排出された雨水Ｙは、転倒升Ｓ３の升部Ｓ３ａあるいは升部Ｓ３ｂに溜まることによって転倒升Ｓ３を転倒させる。この転倒升Ｓ３の転倒は、リードスイッチによって非接触で検出され、降雪量（降雨量）を示すパルス信号として出力される。
【００３２】
なお、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、以下のような変形例も考えられる。
（１）図５は、本雨量計の変形例を表した図面である。この変形例において、上記実施形態で設置された、収納室ヒータＳ７、排水口ヒータＳ８ａ，Ｓ８ｂは設置されておらず、代わりに加温ヒータ９が設けられている。この加温ヒータ９は、図示するように、円形台座１の上に設置されており、不凍液Ｆ、収納室２内部及び排水口Ｓ５ｂ１，Ｓ５ｂ２の加温を一括して行うものである。このような加温ヒータ９を設置することによって、上記実施形態と同様の作用・効果を奏すると共に、ヒータの数を減らしてコストを削減することが可能となる。
【００３３】
（２）上記実施形態における雨水取込部４に落ち葉等の比較的大きな異物を雨量計内部に侵入させないように網等の濾過手段を設けても良い。なお、雨水取込部４の表面は、約２℃〜５℃に加温されているので、上記網等を雨水取込部４の表面近傍に配置すれば、網等の凍結を防止することが可能となる。
【００３４】
（３）上記実施形態において、整流板７を外径側が内径側よりも低くなるように、水平面に対して１５°傾斜された状態に形成した。しかしながら、傾斜角度は、これに限られるものではなく、加温された不凍液Ｆが雨水取込部４に接した液剤貯留室５の壁部に沿うように導かれる範囲で任意である。
【００３５】
（４）上記実施形態において、本雨量計は、降雨量を示すパルス信号を出力した。しかしながら、演算機能を有する変換器を設け、該変換器において上記パルス信号に基づいて所定時間内の降雨量を示す積算値を算出して、該積算値を出力しても良い。
【００３６】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、雨水取込部の下部から排出された雨水を濾水器で受け、濾水器から排出された雨水を下方に配置された雨量計測部に導くことによって降雨量を計測する雨量計であって、上記雨水取込部の外壁を囲むように配置される液剤貯留室と、該液剤貯留室に所定量貯留される液剤と、該液剤を加温すると共に加温された液剤を上記雨水取込部に接した液剤貯留室の壁部に沿うように循環させる加温・循環手段とを備えるので、雨水取込部を所定温度に均一に加温することによって計測精度を向上させ、かつ、雨水取込部の凍結を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る雨量計の縦断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る整流板７の構成を表した図面であり、（ａ）は上面図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ’矢視図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る不凍液Ｆの流れを説明するための本雨量計の概略図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る液剤温度センサ６で計測される不凍液Ｆの温度が５℃となるように収納室ヒータＳ７を制御した場合における本雨量計の特定箇所の時系列的な温度変化を実験に基づいて表した図である。
【図５】本発明の一実施形態に係る変形例を表した図面である。
【図６】本発明の従来技術に係る概略図である。
【符号の説明】
１……円形台座
２……収納室
３……外筒
４……雨水取込部
５……液剤貯留室
６……液剤温度センサ
７……整流板
８……整流板支持具
Ｓ……被収納部材
Ｆ……不凍液（液剤）
Ｘ……雪
Ｙ……雨水

Claims

雨水取込部の下部から排出された雨水を濾水器で受け、濾水器から排出された雨水を下方に配置された雨量計測部に導くことによって降雨量を計測する雨量計であって、
前記雨水取込部の外壁を囲むように配置される液剤貯留室と、
該液剤貯留室に所定量貯留される液剤と、
該液剤を加温すると共に加温された液剤を前記雨水取込部に接した液剤貯留室の壁部に沿うように循環させる加温・循環手段と
を備えることを特徴とする雨量計。
前記加温・循環手段は、
前記雨水取込部の下方に配置され、前記液剤を所定温度に加温するヒータと、
前記液剤貯留室の内部に位置するように支持され、前記液剤を前記雨水取込部に沿うように導く整流板と
を備えることを特徴とする請求項１記載の雨量計。
漏斗形状の雨水取込部の下部から排出された雨水を濾水器で受け、濾水器から排出された雨水を下方に配置された雨量計測部に導くことによって降雨量を計測する雨量計であって、
前記濾水器及び前記雨量計測部を収納する収納室の外壁と前記雨水取込部の外壁とを囲むように配置される液剤貯留室と、
該液剤貯留室に所定量貯留される液剤と、
前記収納室の内部に設置され、前記液剤を前記液剤貯留室の下部において加温するヒータと、
平板形状かつリング形状に形状設定され、所定角度傾斜して前記液剤貯留室に設置されることによって、加温された液剤を前記雨水取込部に接した前記液剤貯留室の壁部に沿うように導く整流板と
を備えることを特徴とする雨量計。
前記液剤は、不凍液であることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の雨量計。