JP3749223B2 - 雨量計 - Google Patents
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Description
【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 (2)
- 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とともに、前記雨水取込部の形状に起因する入り組んだ部位を有する液剤貯留室と、
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、外径側が内径側よりも低くなるように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記載の雨量計。
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