JP2011053147A - 雨雪量計 - Google Patents

Abstract

【課題】ヒータ付雨雪量計にあって、受水器の表面温度の変動を抑えて、受水器の上方付近で発生する上昇流の変動を抑え、雨雪の捕捉率を向上させる。
【解決手段】上方に向いて開口する受水器５と、この受水器５の下方に設けられる濾水器１５と、この濾水器１５から水を受けて一対の受水部の一方ごとに所定量が溜まると軸を支点として揺動し、前記水を一対の排水口へ排水する転倒ます１９と、この転倒ます１９の揺動数から水の量を計測する計測手段とを備えた雨雪量計１において、前記受水器５の裏面に、放熱板８を設ける。そして、この放熱板８と前記受水器５との間に隙間１２を設ける。それから、放熱板８の裏面にヒータ９を取付けている。
【選択図】図４

Description

この発明は、雨水や雪を構成する水の量を計測する雨雪量計に関する。

従来、雨雪量計は、上方に向いて開口する受水器と、この受水器の下方に設けられる濾水器と、この濾水器からの水を受けて所定量が溜まると軸を支点として揺動し、前記水を排水口へ排水する転倒ますと、この転倒ますの軸に設けられた磁石と、この磁石により、オン、オフされるリードスイッチと、このリードスイッチからのパルス信号にもとづいて計数する計数手段を備え、外気温が０℃以下となる冬場にあって、雨水の凍結を防いだり、雪を溶かすために加熱手段をも持っている。

加熱手段を備える雨雪量計は、温水式雨雪量計とヒータ付雨雪量計とに大別される。前記温水式雨雪量計は、外筒の周囲に不凍液を備え、この不凍液をヒータで温めている。この温水式雨雪量計は、図８に示すように、不凍液の水温の温度変化はほとんどなく、受水器の上方付近で生じる上昇流は一定で、下記するヒータ付雨雪量計より雨や雪の捕捉率は良いが、不凍液の交換などメンテナンスに多大の労力を要している。

この温水式雨雪量計に比して、機器のメンテナンスが少ない利点を持つヒータ付雨雪量計が開発されて用いられている。このヒータ付雨雪量計は、外筒内にあり、受水器の裏面（内側）で計量部との間にヒータを設け、このヒータの放射熱により受水器を温め、もって雨水の凍結を防ぎ、また捕捉された受水器内の雪を溶かし、降水量として計量している。

このヒータ付雨雪量計は、更に発展し、例えば特許文献１に示すように、受水器の裏面（内側）にヒータ（電気式の面状発熱体）を直接密着して取付け、このヒータからの熱により、受水器を温める作用を行っている。

特許第４２６４８９２号

前記ヒータ付雨雪量計においては、図９に示すような表面温度の温度特性が表れている（感温スイッチのＯＮ、ＯＦＦの切換温度１０℃）。この例で見ますと、通電されると、受水器が最大で１２℃程の温度の変動が起き、例えば外気温が０℃の時に下限値で７℃、上限値で２０℃、外気温が−８℃の時に下限値で７℃、上限値で１９℃となって、大きな温度変化が生じている。このことから、受水器の上方付近で発生する上昇流が大きく変動して、雨雪の捕捉率を低下させていた。特に雪は風の影響を受けやすく、気象庁発行の「気象観測の手引」には１０〜５０％に達する例もあると記述されている。

このため、この発明はヒータ付雨雪量計にあって、受水器の表面温度の温度変動を少なくすることを目的とし、これにより上昇流の変動を小さくし、もって雨雪の捕捉率の向上を図るものである。

上記の課題を解決するため、この発明に係る雨雪量計は、上方に向いて開口する受水器と、この受水器の下方に設けられる濾水器と、この濾水器から水を受けて一対の受水部の一方ごとに所定量が溜まると軸を支点として揺動し、前記水を対応する一対の排水口へ排水する転倒ますと、この転倒ますの揺動数から水の量を計測する計測手段とを備えた雨雪量計において、前記受水器の裏面にそれを覆う放熱板を隙間を持たせて設けると共に前記放熱板の裏面にヒータを取付けたことにある（請求項１）。

この構成により、受水器の裏面に、それを覆う放熱板が配され、受水器との間に隙間を持っており、まずヒータが加熱されると、放熱板が温められ、それから、隙間内の空気層が温められ、そして空気層の熱が受水器を温めることになる。受水器は、空気層を介して温められるから、急激に温められることなく、温度上昇速度は緩やかとなる。また、逆にヒータの加熱が停止されても、空気層に熱が蓄熱されることから、その降下速度も緩やかとなり、受水器の表面温度の変動は小さくなり、受水器の上方付近に生じる上昇流の変動を抑え、雨や雪の捕捉率を向上させる。

また、受水器は、その上端にあって外筒に固定され、前記放熱板は少なくとも濾水器、前記転倒ます、前記排水口を支える底板に支持されることにある（請求項２）。このことから、受水器は外筒に、放熱板は底板に支えられる。また、受水器のみならず放熱板も外筒に固定しても良い（請求項５）。

前記隙間は、前記受水器と、その受水器の裏面を覆う放熱板との間に形成され、３ｍｍから９ｍｍとすることで（請求項３）、空気層が熱の蓄熱される。９ｍｍを越えると、隙間に空気の流れが出て、滞留できず、また３ｍｍ未満であると、空気量が少なく、熱の伝導も速いし、且つ熱の蓄熱ができにくくなる。

前記隙間は、少なくとも前記放熱板、前記濾水器、前記転倒ます、前記排水口を備えた前記底板とより成る機器部に、前記受水器を備えた外筒を外嵌することで、形成されることにある（請求項４）。即ち、外筒を機器部に外嵌すること容易に且つ簡単に何らの機構的手段を要せず、適切な隙間を得ることができる。

前記ヒータは、フィルム状の面状発熱体が用いられることにあり（請求項６）、例えばフィルムヒータやラバーヒータと称されるもので、一面に接着層を持つものが好ましい。

この発明によれば、受水器とヒータを設けた放熱板との間に隙間を設けたことから、隙間内の空気層に熱が蓄熱される。このことから、ヒータの加熱時には、受水器は緩やかに温められ、その表面温度も緩やかに上昇し、逆にヒータの加熱停止時でも、緩やかに温度を下降させることにより、受水器の上方付近で発生する上昇流の変動を抑えて、雨雪の捕捉率を向上させることができる（請求項１）。

また、前記隙間は、前記受水器と、その受水器の外側を覆う放熱板との間に形成され、３ｍｍから９ｍｍとすることにあり（請求項３）、隙間により形成の空気層が蓄熱作用を司り、３ｍｍ未満であると、蓄熱量が少なすぎ、また９ｍｍを越えると、隙間に空気の流れが出て、滞留できず、効果が薄くなる。

さらに、前記隙間は、前記隙間は、少なくとも前記放熱板、前記濾水器、前記転倒ます、前記排水口を備えた前記底板とより成る機器部に、前記受水器を備えた外筒を外嵌することで、形成されることから（請求項４）、容易に且つ簡単に、何らの機構的手段を用いず、適切な隙間を得る利点を持つ。

この発明の実施例１が示され、外筒のみを切断した状態の断面図である。 同上の受水器が固定された受水器を持つ外筒の断面図である。 同上の放熱板、濾水器、転倒ます、排水口、底板とより成る機器部の正面図である。 同上の受水器と放熱器とより成る隙間及びその付近の構成を示す部分断面図である。 同上の外筒を機器部に外嵌してこの発明の雨雪量計を組立てる説明図である。 同上の受水器の表面温度特性線図である。 この発明の実施例２が示され、受水器と放熱板が共に外筒に固定された例を示した部分断面図である。 従来の温水式雨雪量計の受水器表面温度特性線図である。 従来のヒータ付き雨雪量計の受水器表面温度特性線図である。

以下、この発明の実施の形態について、詳細に説明する。

図１乃至図４において、雨雪量計１は、円筒上の外筒２と、この内部に配される機器部３とより構成され、前記外筒２は、金属材料において作られ、その直径が２０ｃｍ程で、高さが５５ｃｍ程となっている。この外筒２は、上方及び下方は開口され、上方にあって、漏斗状の受水器５が開口５ａよりすこし入った位置に固定されている。それから下方にあって、下記する底板２５の縁部の段部２６に外嵌されている。

受水器５は金属材料により造られ、漏斗状で、前記外筒２の上端開口２ａから入った雨水は、受水器５により集められ、排出孔６より下記する濾水器１５に流出される。

前記受水器５の外側に、それを覆う放熱板８が下記する隙間１２を持って配されている。この放熱板８は、前記受水器５と同様に逆円錐形で、銅などの金属材料により作られ、三本の支柱１０ａ、１０ｂ、１０ｃにより支えされ、その内一本の支柱１０ａは、下方まで伸び底板２５に立設され、また他の二本１０ｂ、１０ｃは、放熱板取付板１１に立設されていて、この放熱板取付板１１を介して最終的には底板２５に支えられる。

それから、放熱板８は、その外側に面状の発熱体であるヒータ９が密着して取付けられている。このヒータ９に通電されると、発熱し、前記放熱板８が温められる。

前記放熱板８と前記受水器５の裏面（機器部側）との間に隙間１２を持っているので、その隙間１２に空気層が形成されている。この空気層により熱伝導遅延効果、蓄熱効果が得られる。隙間の寸法Ｄは５ｍｍ程が好ましいが、３ｍｍ未満では空気量が少なく、熱伝導も速く、且つ熱の蓄熱もできにくい。それから９ｍｍを越えると、隙間に空気の流れが出て、滞留ができなくなり、蓄熱効果が低下する。

即ち、ヒータ９に通電されて発熱されると、まず放熱板８が温められる。それから空気層が温められ、その空気層を介して受水器５が温められる。このため、空気層の介在から熱の伝導速度は遅延されることになる。そのため緩やかな温度上昇となる。またヒータ９への通電が止められても、空気層の蓄熱作用により、緩やかに温度下降となり、受水器５の表面温度が図６に示す特性線図となり、表面温度の変動が抑えられる。例えば、外気温が０℃の時に下限値が２５℃、上限値で１０℃となっている。この結果、受水器５の上方付近に発生する上昇流の変動も抑えられる。

１３は前記ヒータ９への通電をコントロールする感温スイッチ、１４は温度ヒーズであり、共に前記放熱板取付板１１上に設けられている。

機器部３は、上方より前記ヒータ９を接着の前記放熱板８と、その下方の濾水器１５と、その下方の転倒ます１９と、その下方の排水口２２ａ、２２ｂとより成り、それぞれ底板２５上に設けられている。

濾水器１５は、漏斗状で、金属製の漏水器保持板１６に支えられ、下記する転倒ます１９より上方にあり、水は排水孔１７より転倒ます１９に流出される。

転倒ます１９は、２つの受水部１９ａ、１９ｂを持ち、中心を揺動軸２０（端子ボックス２１に固定）にて支えられ、一方の受水部に水が溜まると、その重さで揺動軸２０を支点として揺動するもので、揺動により、該揺動軸２０に固着の磁石が動かされ、１回の揺動によりリードスイッチを１回オンオフさせる。したがって、その揺動数が計測手段によりパルスとして検出され、パルスを計数することで、水の量が検出される。

排水口２２ａ、２２ｂは、金属材料により製造された筒状のもので、前記転倒ます１９を挟んで対称位置に設けられ、排水口２２ａ、２２ｂに落下した水は配水管２３から外部へ排出される。

底板２５は、円板状の部材で、前記外筒２の内径寸法と同等の部分と、それより大きな径寸法を有する部分とを持ち、両者の間に段部２６を有している。そして、この底板２５上に前記した機器類が固定されている。それから、下面に脚２７を有している。

この底板２５に前記した機器が設けられ、図３の状態となっており、図２の外筒２が図５に示すようにして外嵌されると、外筒２は底板２５の段部２６に嵌合して、雨雪量計１は組立てられる。

上述の構成において、外気温が低下して、例えば１０度以下となると、感温スイッチ１３がオンとなり、ヒータ９に通電される。これにより、ヒータ９は発熱し、放熱板８は温められ、さらに隙間１２の空気層も温められ、最終的に受水器５も温められる。

受水器５は空気層を介して温められるから、急激に温められることなく、温度上昇の速度は緩やかとなる。また逆にヒータ９の加熱が停止されても、空気層に熱が蓄熱されることから、その降下速度も緩やかとなり、受水器の表面温度の変動は図６に示すように小さくなり、受水器の上方付近に生じる上昇流の変動を抑え、雨や雪の捕捉率を向上させる。

この発明の他の実施例が、図７に示され、この図７をもとに説明するが、前述した実施例１と異なる所のみ説明する。この実施例２では、放熱板８の取付例が異なり、外筒２に固定されている。即ち、実施例１に対しては、支柱１０ａ、１０ｂ、１０ｃをなくす利点を有している。この実施例２にあても、受水器５と放熱板８との間に隙間１２が持たされていて、実施例１と同様な作用効果を有することは勿論である。その他の構成は同一のため、同一の部分には同一の符号を付して説明を省略する。

１ 雨雪量計
２ 外筒
６ 受水器
８ 放熱板
９ ヒータ
１２ 隙間
１５ 濾水器
１９ 転倒ます
２２ａ，２２ｂ 排水口
２５ 底板

Claims (6)

1. 上方に向いて開口する受水器と、この受水器の下方に設けられる濾水器と、この濾水器から水を受けて一対の受水部の一方ごとに所定量が溜まると軸を支点として揺動し、前記水を対応する一対の排水口へ排水する転倒ますと、この転倒ますの揺動数から水の量を計測する計測手段とを備えた雨雪量計において、前記受水器の裏面にそれを覆う放熱板を隙間を持たせて設けると共に前記放熱板の裏面にヒータを取付けたことを特徴とする雨雪量計。
2. 前記受水器は、その上端にあって外筒に固定され、前記放熱板は少なくとも濾水器、前記転倒ます、前記排水口を支える底板に支持されることを特徴とする請求項１記載の雨雪量計。
3. 前記隙間は、前記受水器と、その受水器の外側を覆う放熱板との間に形成され、３ｍｍから９ｍｍとすることを特徴とする請求項１記載の雨雪量計。
4. 前記隙間は、少なくとも前記放熱板、前記濾水器、前記転倒ます、前記排水口を備えた前記底板とより成る機器部に、前記受水器を備えた外筒を外嵌することで、形成されることを特徴とする請求項１、２又は３記載の雨雪量計。
5. 前記受水器が、その上端にあって外筒に固定され、前記放熱板も前記外筒に固定されていることを特徴とする請求項１記載の雨雪量計。
6. 前記ヒータは、フィルム状の面状発熱体が用いられることを特徴とする請求項１記載の雨雪量計。

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