JP4224543B2 - 自動降水採取装置 - Google Patents

Description

本発明は、所定時間毎に連続的に一定量の降水を採取するための自動降水採取装置に関するものである。

従来、降雨を自動的に採取するための装置は、主として酸性降下物の観測を行うために広く利用されている。このような装置においは、連続降雨中に一定量毎に降水を採取するか、もしくは、回収するまでに捕集された積算降水を採取することを目的としたものが多い。
また、一定時間毎に降水を別々に採取することを目的とした装置では、例えば観測所の屋上等に設置して使用するように設計されており、商用電源を必要とすると共に、装置重量が重いことから容易に搬送することはできず、例えば、山間部等のアクセスが不便な場所や商用電源が利用できない場所での利用は困難である。

特許文献１乃至３には、種々の降雨採取装置が開示されている。
まず、特許文献１による初期降雨分取装置においては、垂直面内で回動可能な転動体の同一円周上に配置された複数の容器に関して、やや上方に位置する容器に対して降雨を漏斗を介して注入し、当該容器に一定量の降雨が収容されたとき、当該容器の重量と転動体に備えられたおもりとの重量バランスによって、転動体が回動して、次の容器が上記やや上方の位置に持ち来され、この次の容器内に降雨が収容される。これにより、各容器に順次に一定量の降雨が収容されることにより、動力そして電源なしに段階的に降雨を自動採取できるようになっている。

次に、特許文献２による降雨サンプリング装置においては、降雨等によって降水が貯水手段に貯水され、その貯水量が基準量に達したことを検出手段が検出すると、充填手段が貯水手段内の降水を試料保持手段の何れか一つに充填すると共に、貯水手段内に残っている降水を排出手段により排出する。以上の動作を繰り返すことにより、複数の試料保持手段に対して順次に降水を充填して、降雨を自動採取するようになっている。

さらに、特許文献３による降雨水試料の自動定量採取装置においては、降雨水が導かれる所定の内部容積に設定された分割引出し管のサイフォン効果によって、分割引出し管内に貯留された降雨水を順次に分割採取するようになっている。

特開平５−１９８４号公報（［０００５］、［０００６］、図１） 特開平８−１２２２２７号公報（［０００６］） 特開平１０−２８２２５１号公報（フロントページ）

しかしながら、上述した各特許文献による自動降雨採取装置においては、以下のような問題があった。即ち、特許文献１においては、各容器に一定量の降雨が溜ったとき、転動体が回動して次の容器に降雨が収容されることから、所定時間毎に降雨を採取することはできないという課題がある。

また、特許文献２においては、同様に貯水手段の貯水量が基準量に達したとき、貯水手段内の降水が試料保持手段に充填されるようになっていることから、特に降水量が少ない場合に所定時間毎に降水を自動採取することが困難であるという課題がある。さらに、構成が複雑であり、電源も必要であることから、設置場所が限定されてしまうという課題がある。

さらに、特許文献３においては、分割引出し管内に導入される降雨水が分割引出し管内の所定の内部容積を満たしたとき、そのサイフォン効果によって一定量の降雨水が分割採取されるようになっているので、同様にして所定時間毎に降雨を採取することはできないという課題がある。

また、上記特許文献１乃至３を含む従来の自動降雨採取装置においては、採取した降雨の蒸発を防止するための対策が不十分であった。このため、降水の蒸発に敏感に反応して値が変化する降水の安定同位体観測等を精度良く行うためには、別途蒸発防止装置を組み込むことが必要となり、装置が複雑となるという課題がある。
さらに、近年降雨の採取に関して、時空間的に密な観測が求められるようになってきており、各地で時間を揃えて、所定時間毎の降雨採取が要求されているという課題がある。

本発明は、以上の点に鑑み、簡単な構成により、容易に持ち運べると共に、商用電源を必要とせず、一定時間毎に降雨を自動採取できるようにした、自動降雨採取装置を提供することを目的としている。

上記目的は、本発明によれば、降雨を受けるために上方に向かって拡がるように形成された漏斗と、漏斗の下方に配置され、漏斗から落下する降雨を収容する貯留容器と、貯留容器底面に備えられた複数個の採取口に対してそれぞれ採取管を介して接続された複数個の試料保存容器と、貯留容器底面の中心付近の排水口に接続され、開閉弁を備えた排水管と、を含んでおり、試料保存容器がそれぞれシリンジから構成されていて、各シリンジのピストンがバネにより吸引方向に付勢されると共に、内容量ゼロの状態で係止手段により係止されており、さらに、各試料保存容器の係止手段をそれぞれ解放する解放手段と、各解放手段及び開閉弁を前もって決められた時刻に作動させるタイマー手段と、を含み、解放手段及び／又は開放弁がソレノイドにより駆動され、タイマー手段及びソレノイドがバッテリにより駆動されることを特徴とする、自動降雨採取装置により達成される。
上記構成によれば、降雨があると、雨水が漏斗を介して貯留容器内に収容される。そして、タイマー手段が、最初の試料保存容器に対応する解放手段を作動させると、当該試料保存容器の係止手段が解放され、シリンジのピストンがバネの張力に基づいて吸引方向に移動される。これにより、貯留容器内の雨水の一部が、当該試料保存容器に対応する採取口から採取管を介してシリンジ内に吸引される。その後、タイマー手段が開閉弁を開弁させると、貯留容器内に残っている雨水がすべて排水口から排水管を通って排水される。
解放手段及び／又は開放弁がソレノイドにより駆動され、タイマー手段及びソレノイドがバッテリにより駆動されるため、タイマー手段からソレノイドに駆動パルスを印加することにより、バッテリを使用して極めて小電力で解放手段を作動させる。山間部等の商用電力を利用できない場所でも、本自動降雨採取装置を設置することができる。
このようにして、タイマー手段が各試料保存容器に対応する解放手段を順次に作動させ、さらに開閉弁を開弁させることによって、各試料保存容器には、所定時間における雨水が順次に採取される。

また、試料保存容器内への雨水の吸引は、シリンジのピストンを付勢するバネにより行われるが、内容量ゼロの状態で係止手段でピストンを係止しているので、この係止手段を開放手段で開放する必要がある。しかし、この開放手段はバッテリで駆動可能としたので、駆動のために電力消費は大きくなく、したがって、商用電源は不要である。
さらに、全体に簡単な構成であることから、小型に構成され得るので、山間部等のアクセスが不便な場所等にも容易に搬送することができる。

本発明による自動降水採取装置において、好ましくは、前記採取管の内径が、貯留容器内に収容された降雨が表面張力によって前記採取管内に自由落下しないように選定されている。上記構成によれば、空の試料保存容器及び対応する採取管内に雨水が進入したり、既に雨水が収容されている試料保存容器及び対応する採取管内に、貯留容器内の雨水が進入し、混合してしまうことがない。このため、各試料保存容器内に吸引された雨水は、採取管内に残っている雨水により密閉されることになり、蒸発防止装置を特別に設けなくても、蒸発が防止される。
したがって、試料保存容器内に採取した雨水により、雨水中に含まれる同位体分析などを行う場合であっても、雨水中の同位体比が蒸発することにより変化する効果を最小限とすることができる。また、試料回収後も同位体比を保持することができるので、雨水中の同位体比分析などを精度よく行うことが可能となる。

本発明による自動降水採取装置において、好ましくは、前記貯留容器の底面が、前記排水口に向かって低くなるように扁平な円錐状に形成されている。この構成によれば、開閉弁の開弁時に、貯留容器内に残っている雨水が、貯留容器の底面の円錐状の形状により完全に排水口から排水される。

本発明による自動降水採取装置において、好ましくは、前記貯留容器が、上縁付近にオーバーフロー管を備えている。この構成によれば、降雨量が多くなって、貯留容器内に雨水が満たされたときには、その後に貯留容器内に流入する雨水は、上記オーバーフロー管を介して排出されるので、多過ぎる降雨量に対応することができる。

本発明による自動降水採取装置において、好ましくは、さらに、前記貯留容器の重量を測定する重量センサを備えており、この重量センサが測定した貯留容器の重量に基づいて降雨量を検出する。
また、好ましくは、前記重量センサが測定した降雨量により、各解放手段及び開閉弁をタイマー手段により制御する。
上記構成によれば、貯留容器の重量に基づいて、降雨量の計測が可能であるので、試料保存容器により雨水のサンプリングを行うと共に、そのときの降雨量の検出をすることができる。さらに、タイマー手段を用い、降雨量の検出により、各解放手段及び開閉弁を制御することができる。

本発明による自動降水採取装置において、好ましくは、さらに、降雨センサを備えており、降雨センサが降雨を検出したとき、タイマー手段が動作開始する。この構成によれば、降雨が始まったとき、降雨センサにより降雨を検出することにより、この検出を受けてタイマー手段が動作開始して、各試料保存容器に対応する解放手段を順次に作動させることにより、降雨開始と共に、雨水を試料保存容器に採取することができる。

本発明による自動降水採取装置において、好ましくは、漏斗の上端の直径が、自動降雨採取装置の設置場所の雨量に基づいて選定されている。この構成によれば、前もって設置場所の気象情報等により雨量を予測して、その雨量に対応して、例えば雨量の少ない場所では、比較的大きな直径の漏斗を使用することにより、貯留容器内に収容される雨水の最低限必要な量を確保することができる。

本発明による自動降水採取装置において、好ましくは、各センサと、解放手段及び／又は開放弁と、が順時作動する。この構成によれば、例えば、１分乃至数日程度の所定時間毎に、各試料保存容器内に雨水を吸引することにより、時空間的な雨水の採取を行うことが可能になる。

本発明の自動降雨採取装置によれば、簡単な構成により、容易に持ち運べると共に、商用電源を必要とせず、任意に時間毎や降雨毎に降雨を自動採取でき、また、極めて小電力で降雨の自動採取ができる。したがって、山間部等の商用電力を利用できない場所でも、本自動降雨採取装置を設置することができる。

以下、図面に基づいて本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。各図において同一又は対応する部材には同一符号を用いる。
図１乃至図５は、本発明による自動降水採取装置の第１の実施の形態を示している。
図１は本発明による自動降雨採取装置の第１の実施形態の外観を示す概略斜視図で、図２は図１の自動降雨採取装置の一部を示す部分側面図である。自動降水採取装置１０は、漏斗１１と、貯留容器１２と、複数個、例えば４０個の試料保存容器１３と、排水管１４と、オーバーフロー管１５と、タイマー手段１６と、を含んでいる。

上記漏斗１１は、降雨を受けるために上方に向かって拡がるように形成されており、下端に降雨採取口１１ａが開口している。なお、漏斗１１の上端の直径は、自動降雨採取装置１０の設置場所に応じて、この設置場所の気象状況に対応して、適宜に選定される。これにより、例えば雨量の少ない場所では、漏斗１１の上端の直径を大きくすることによって、試料保存容器１３に吸引するために最低限必要な雨水量を確保することができる。

上記貯留容器１２は、実質的に上方が開放した中空円筒状に形成されており、その底面１２ａは、図２に示すように、扁平な円錐状に形成されている。そして、この貯留容器１２は、底面１２ａの中心に排水口１２ｂと、排水口１２ｂの周りに対称的に分散配置された複数個、例えば４０個の採取口１２ｃとを備えている。

上記各試料保存容器１３は、それぞれ、例えば１０ｃｍ³ のシリンジから構成されており、その各先端１３ａが、例えばフッ素樹脂製の採取管１２ｄを介して対応する採取口１２ｃに液密的に、すなわち採取した雨水が漏れないように接続されている（図３参照）。なお、本明細書では、「液密」とは、液体が漏れないように、採取管１２ｄと採取口１２ｃとが、封止されていることを意味する。
ここで、採取口１２ｃ及び採取管１２ｄの各内径は、貯留容器１２内に収容された雨水が表面張力によって自由落下により採取口１２ｃから採取管１２ｄ内に進入しない値、例えば１ｍｍに選定されている。

上記排水管１４は、貯留容器１２の底面１２ａの排水口１２ｂに接続されていると共に、途中に開閉弁１４ａを備えている。これにより、排水管１４は、開閉弁１４ａが開弁されているとき、排水口１２ｂから貯留容器１２内に残っている雨水を完全に外部に排水するようになっている。

上記オーバーフロー管１５は、貯留容器１２の上縁付近に設けられており、貯留容器１２内に雨水が満たされたとき、さらに漏斗１１から貯留容器１２内に雨水が落下しても、オーバーフロー管１５を介して外部へ排出するようになっている。

ここで、上記漏斗１１，貯留容器１２，試料保存容器１３，排水管１４及びオーバーフロー管１５は、それぞれ、例えば樹脂やアルミニウム等の軽い材料から成るフレーム１７に対して着脱可能に取り付けられている。

上記タイマー手段１６は、乾電池などのバッテリ（図示せず）により駆動され、前もって決められた所定時刻又は所定日時、好ましくは所定時間毎に、各試料保存容器１３の解放手段であるソレノイド１３ｉ（後述）に駆動パルスを送出すると共に、開閉弁１４ａの
制御を行うようになっている。タイマー手段１６としては、例えばマイクロコンピュータやパーソナルコンピュータを使用することも可能である。この場合、各試料保存容器１３の解放手段を駆動する所定時刻を、前もってプログラミングにより設定しておくことが可能である。

ここで、試料保存容器１３およびその取付態様を説明する。
図３は、試料保存容器１３およびその取付態様を示す一部側面図である。フレーム１７に対して鉛直方向に、試料保存容器１３の数と同数の固定台１７ａが設けてある。試料保存容器１３は、先端１３ａが上向きになるように、固定台１７ａに対して固定具１７ｂで固定保持されている。
また、上記試料保存容器１３のピストン１３ｂの鍔に対して、引張り金具１３ｄが挟持されて取り付けられている。なお、この引張り金具１３ｄは、固定台１７ａの内部の摺動溝に沿って鉛直方向にスライド可能に一部挿入されている。
引張り金具１３ｄは、固定台１７ａにスライド可能に挿入されている挿入部にて、係止穴１３ｅを備えている。ピストン１３ｂの鍔を挟持する引張り金具１３ｄにおいては、この鍔を挟持する下側の挟持板の下面に、バネ固定金具１３ｊが設けられている。このバネ固定金具１３ｊによりバネ１３ｃの上端が固定されている。そして、バネ１３ｃの下端は、固定台１７ａに取り付けられたバネ固定片１３ｋにより固定されている。このバネ１３ｃでピストン１３ｂが下方に向かって付勢されている。

これに対して、固定台１７ａには、引張り金具１３ｄの係止穴１３ｅに係合し得るように、揺動可能に支持された係止手段としてのロック爪１３ｆが備えられている。さらに、このロック爪１３ｆは、下方に係合凹部１３ｇを備えており、この係合凹部１３ｇには、下方から支持棒１３ｈが係合する。これにより、ロック爪１３ｆが引張り金具１３ｄの係止穴１３ｅに係止した状態を維持できる。

上記支持棒１３ｈは下方に延びていて、同様に固定台１７ａの表面１７ｃに取り付けられたソレノイド１３ｉの駆動部に連結されている。これにより、ソレノイド１３ｉが駆動されると、上記支持棒１３ｈが下方へ移動して、ロック爪１３ｆの係合凹部１３ｇから外れる。

本発明の第１の実施形態による自動降水採取装置１０は以上のように構成されており、以下のように動作する。図４は、自動降雨採取装置１０の準備完了状態である、試料保存容器１３におけるロック爪１３ｆのロック状態を示した部分断面図である。
まず、空の試料保存容器１３をフレーム１７の固定台１７ａに対して固定保持すると共に、ピストン１３ｂに取り付けられた引張り金具１３ｄに対して、バネ１３ｃの上端を固定し、さらにロック爪１３ｆを引張り金具１３ｄの係止穴１３ｅに係合させる。そして、ロック爪１３ｆの係合凹部１３ｇ内に支持棒１３ｈの上端を係合させる。これにより、自動降雨採取装置１０の準備が完了する。

この状態から、降雨があると、雨水が漏斗１１を介して貯留容器１２内に収容される。そして、タイマー手段１６が、最初の試料保存容器１３に対応する解放手段としてのソレノイド１３ｉに駆動パルスを送出して、当該ソレノイド１３ｉを作動させる。
図５は、ソレノイド１３ｉを作動させたときにロック爪１３ｆが開放する様子を示した
部分断面図である。ソレノイド１３ｉの作動により、支持棒１３ｈが、図５にて矢印Ａで
示すように下方へ移動して、ロック爪１３ｆが、図５にて矢印Ｂで示すように揺動して、引張り金具１３ｄの係止穴１３ｅから外れる。

これにより、当該試料保存容器１３の引張り金具１３ｄが解放されるので、このピストン１３ｂが、図５にて矢印Ｃで示すように、バネ１３ｃの張力に基づいて下方即ち吸引方向へ移動する。従って、貯留容器１２内の雨水の一部が、当該試料保存容器１３に対応する採取口１２ｃから採取管１２ｄを介して試料保存容器１３のシリンジ内に吸引される。その後、タイマー手段１６が開閉弁１４ａを開弁させると、貯留容器１２内に残っている雨水がすべて排水口１２ｂから排水管１４を通って外部へ排水される。

そして、所定時間経過後に、タイマー手段１６が次の試料保存容器１３に対応する解放手段としてのソレノイド１３ｉに駆動パルスを送出することにより、当該試料保存容器１３内に貯留容器１２内の雨水を吸引して雨水を採取し、その後、開閉弁１４ａを開弁して、貯留容器１２内の雨水を外部に排出する。
このようにして、タイマー手段１６が各試料保存容器１３に対応するソレノイド１３ｉを順次に作動させ、さらに開閉弁１４ａを開弁させることによって、各試料保存容器１３には、雨水が順次に採取される。

この場合、各試料保存容器１３内に吸引された雨水は、採取管１２ｄ内に残っている雨水で密閉されることになり、蒸発防止装置を特別に設けなくても蒸発が防止される。従って、比較的長期の保存が可能であると共に、試料保存容器１３内に採取した雨水により、雨水中に含まれる同位体分析を行う場合であっても、雨水中の同位体比が蒸発によって変化することがなく、正確な同位体分析を行うことが可能となる。

さらに、採取口１２ｃ及び採取管１２ｄの内径が、貯留容器１２内の雨水が自由落下により進入しないように選定されているので、既に雨水が吸引された試料保存容器１３および採取管１２ｄ内に後から雨水が進入し、混合してしまうようなことがない。

また、試料保存容器１３内への雨水の吸引は、シリンジのピストン１３ｂを付勢するバネ１３ｃにより行われる。従って、ソレノイド１３ｉによりロック爪１３ｆを解放するだけの電力が必要となるが、この電力は小さいので、商用電源が必要となるような大きな電力を準備する必要がない。

さらに、全体に簡単な構成であり、軽量のフレーム１７に対して着脱可能であることから、分解した状態で、例えば山間部等のアクセスが不便な場所等にも容易に搬送し、組み立てることにより、どんな場所でも本自動降雨採取装置１０を利用することができる。

次に、本発明による自動降水採取装置の第２の実施の形態を説明する。
本発明による自動降水採取装置の第２の実施形態が、第１の実施形態と異なるのは、その取付態様である。これらの構成以外は、本発明の第１の実施形態の自動降雨採取装置１０と同じであるので説明は省略する（図１及び図２参照）。
図６は、本発明の第２の実施形態に用いる試料保存容器２３およびその取付態様を示す一部側面図であり、図７は図６の一部正面図である。図６に示すように、自動降雨採取装置２０の試料保存容器２３において、引張り金具１３ｄの係止穴１３ｅに係合し得るように、揺動可能に支持された係止手段としてのロック金具２４と、位置決め金具２５と、ガイド棒２６と、押し上げ金具２７と、ロック金具２４の上部に当接する板バネ２８とが、備えられている。他の構成は、第１の実施形態の試料保存容器１３およびその取付態様と同様であるので説明は省略する。
この押し上げ金具２７は、ピストン１３ｂの鍔を固定する引張金具１３ｄと接続される固定部２７ａと、ガイド部２７ｂ，２７ｂと、カバー部２７ｃと、から構成されており、ソレノイド１３ｉが固定される面１７ｃの側面１７ｄ側に配設されている。
ガイド部２７ｂ，２７ｂの間には、ガイド棒２６が挿入される。このため、それらの間隔が、ガイド棒２６を上下方向に可動できるように設定されている。そして、カバー部２７ｃは、ガイド棒２６が上下方向に移動する際に、ガイド部２７ｂ，２７ｂから外れないように設けられている。

ガイド棒２６は略Ｌ字状であり、その上端部にストッパー２６ａが設けられ、その下端部２６ｂの先端が位置決め金具２５に接続されている。位置決め金具２５は、図示しない位置決め用の螺子などにより、支持棒１３ｈに固定されようになっている。
ロック金具２４は下方に係合部２４ｇを備えており、この係合部２４ｇには下方から支持棒１３ｈが係合する。これにより、ロック金具２４が引張り金具１３ｄの係止穴１３ｅに係止した状態を維持できる。

上記支持棒１３ｈは、下方に延びていて、同様に固定台１７ａに取り付けられたソレノイド１３ｉの駆動部に連結されている。これにより、ソレノイド１３ｉが駆動されると、上記支持棒１３ｈが下方に移動して、ロック金具２４の爪２４ｆが引張り金具１３ｄの係止穴１３ｅから外れる共に、ロック金具２４の係合部２４ｇも支持棒１３ｈから外れるようになっている。

本発明の第２の実施形態による自動降水採取装置は以上のように構成されており、以下のように動作する。図８は、自動降雨採取装置２０の準備完了状態である、試料保存容器２３におけるロック金具２４のロック状態を示した部分断面図である。
まず、空の試料保存容器２３をフレーム１７の固定台１７ａに対して固定保持すると共に、ピストン１３ｂに取り付けられた引張り金具１３ｄに対して、バネ１３ｃの上端を固定する。次に引張り金具１３ｄを上方へ引上げる。
この引張り金具１３ｄを可動できる最上まで押し上げると、押し上げ金具２７によりガイド棒２６が持ち上げられると共に、ガイド棒２６に位置決め金具２５を介して接続された支持棒１３ｈが引上げられる。そして、支持棒１３ｈの先端部とロック金具２４の係合部２４ｇとが係合されると共に、ロック金具２４の爪部２４ｆが引張り金具１３ｄの係止穴１３ｅに係合される。
これにより、引張り金具１３ｄによりピストン１３ｂを最上部に押し上げる、すなわち採取状態にすることで、ロック金具２４の爪２４ｆ及び係合部２４ｇを、同時に、それぞれ、係止穴１３ｅ及び支持棒１３ｈに係合させることができ、自動降雨採取装置２０の準備が完了する。

この状態から、降雨があると、雨水が漏斗１１を介して貯留容器１２内に収容される。そして、タイマー手段１６が、最初の試料保存容器２３に対応する解放手段としてのソレノイド１３ｉに駆動パルスを送出して、当該ソレノイド１３ｉを作動させる。
図９は、ソレノイド１３ｉを作動させたときにロック金具の爪２４ｆが開放する様子を
示した部分断面図である。ソレノイド１３ｉの作動により、支持棒１３ｈが、図９にて矢
印Ａ’で示すように下方へ移動して、ロック金具の爪２４ｆが、図９にて矢印Ｂ’で示すように板バネ２８の作用により揺動し、引張り金具１３ｄの係止穴１３ｅから外れる。

これにより当該試料保存容器１３の引張り金具１３ｄが解放されるので、このピストン１３ｂが、図９にて矢印Ｃ’で示すように、バネ１３ｃの張力に基づいて下方即ち吸引方向へ移動する。従って、貯留容器１２内の雨水の一部が、当該試料保存容器２３に対応する採取口１２ｃから採取管１２ｄを介して試料保存容器２３のシリンジ内に吸引される。その後の動作は、第１の実施形態と同じであるので説明は省略する。
本発明の第２の実施形態によれば、試料保存容器２３におけるロック金具２４のロック状態が、ピストン１３ｂを最上部に押し上げるだけで完了するので、採取状態前の準備作業時間を短くできる。これにより利便性が向上する。

次に、本発明による自動降水採取装置の第３の実施の形態を説明する。
第３の実施形態による自動降水採取装置が、第１及び第２の実施形態と異なるのは、さらに、貯留容器１２内の雨水の重量から降水量を検出することができる点である。
図１０は、第３の実施形態による自動降水採取装置３０の一部を模式的に示す部分側面図である。自動降水採取装置３０には、貯水容器１２と、これに接続される配設管１４と、排水弁開閉用ソレノイド収容容器３１と、が設けられている。これらは、フレーム１７と一体となっている貯水容器収容部３２に、重量センサ３３の測定に支障がないように載置されている。排水弁１４ａは貯水容器１２の下部に設けられている。また、排水弁開閉用ソレノイド３６は、その収容容器３１に収容されている。
ここで、排水弁１４ａは、排水弁開閉用支持棒３４を介して排水弁開閉用ソレノイド３６に接続されている。排水弁開閉用支持棒３４の下部には、排水弁開閉用ソレノイド３６に排水がかからないように、排水用防水カバー３５を設けている。また、排水弁開閉用ソレノイド３６及び重量センサ３３は、図示しないタイマー手段１６に電気的に接続されている。なお、図示しない試料保存容器は、第１及び第２の実施形態で説明した試料保存容器１３，２３及びそれらの取付態様とすることができる。

本発明の第３の実施形態による自動降水採取装置３０は以上のように構成されており、以下のように動作する。
自動降雨採取装置３０の準備完了状態において、タイマー手段１６を動作させて、重量センサ３３により、上記貯水容器１２と、これに接続される配設管１４と、排水弁開閉用ソレノイド収容容器３１などの装置重量の測定を行う。この装置重量を空重量と呼ぶ。そして、所定の時間経過毎に、タイマー手段１６を動作させて重量センサ３３により重量を測定し、この重量から空重量を引いた重量が降水重量として計測される。
この際、タイマー手段１６が降雨を採取するか否かを、計測した降水重量から判定し、採取すると判定した場合には、本発明の第１実施形態または第２実施形態に基づいて降水採取を行う。採取後、タイマー手段１６によって、所定時間の間排水弁開閉用ソレノイド３６を駆動し、排水弁１４ａを開けて排水し、次の試料回収準備を行う。また、排水弁開閉用ソレノイド３６の駆動時間は、重量センサ３３の重量を測定しながら制御すれば、試料保存容器の保存容量に応じた採取もできる。また、タイマーが採取しないと判定した場合には、採取しない。
ここで、ある程度降雨を予想して、タイマー手段１６の所定時刻の設定を行うようにしてもよい。また、降雨センサを設けて降雨開始と共にタイマー手段１６を動作させて降雨の採取を行うようにしてもよい。この際、重量センサと降雨センサを連動させてもよい。さらに、所定時間内に降雨センサにより降雨が観測されない場合には、タイマー手段１６を動作させて、降雨の採取を行なわないようにもできる。

また、以上の説明においては、貯留容器１２に対して４０個の試料保存容器１３が接続されているが、これに限らず、３９個以下または４１個以上の任意の個数の試料保存容器１３を接続することが可能である。

容積１０ｃｍ³ の試料保存容器１３を４０本有する自動降雨採取装置１０において、各試料保存容器１３のソレノイドに、１２Ｖ、１９４μＡ、１秒のパルスを印加することにより、各試料保存容器１３に降雨を採取することができた。

容積１０ｃｍ³ の試料保存容器１３を４０本有し、その取付態様が実施例１と異なる自動降雨採取装置２０において、各試料保存容器１３のソレノイドに、１２Ｖ、１９４μＡ、１秒のパルスを印加することによって、同様に降雨採取ができた。また、この自動降雨採取装置２０における、採取状態前の準備作業時間は、実施例１の自動降雨採取装置１０の場合と比較して、その半分以下に短縮できた。

本発明の自動採取降雨装置において、採取された降雨の同位体比が、採取後に他試料と混合することなく保持されることを調べるために、同位体比が異なる人工降水を連続に採取し、その海水に対する同位体比を計測した。
酸素同位体比がそれぞれ異なる人工降水としては、深層水（酸素同位体比＝−０．１％）、横浜市水道（酸素同位体比＝−７．３％）、ノルウェー産ミネラルウォーター（酸素同位体比＝−２．０％）の３種を用いた。これらの人工降水を採取後、直ちに質量分析計（精度０．１％）を用いて、酸素同位体比の計測を行った。
図１１は、実施例３における人工降水を採取したときの酸素同位体比の計測結果を示す表である。図１１から明らかなように、回収された降水の酸素同位体比は、人工降水のそれぞれの酸素同位体比と計測精度で一致していることが分かる。これにより、本発明による降雨採取装置を用いて、他試料と混合せずに降雨試料を連続的に採取でき、雨水中に含まれる安定同位体分析にも応用可能であることが明らかになった。

本発明は上記実施例に限定されることなく、特許請求の範囲に記載した発明の範囲内で種々の変形が可能であり、それらも本発明の範囲内に含まれることはいうまでもない。試料保存容器及びその取付け態様は用途に応じて適宜変更でき、また、タイマー手段による制御は、重量及び降雨センサ以外のセンサと組合わせできることは明らかである。

本発明の自動降雨採取装置の一実施の形態の外観を示す概略斜視図である。 図１の自動降雨採取装置の一部を示す部分側面図である。 図１の自動降雨採取装置における試料保存容器の詳細な構成を示す側面図である。 図３の試料保存容器におけるロック爪のロック状態の部分断面図である。 図３の試料保存容器におけるロック爪の解放状態を示す部分断面図である。 自動降水採取装置の第２の実施形態に用いる試料保存容器およびその取付態様を示す一部側面図である。 図６の一部正面図である。 自動降雨採取装置の準備完了状態である、試料保存容器におけるロック金具のロック状態を示した部分断面図である。 ソレノイドを作動させたときにロック金具の爪が開放する様子を示した部分断面図である。 第３の実施形態による自動降水採取装置の一部を模式的に示す部分側面図である。 実施例３における人工降水を採取したときの酸素同位体比の計測結果を示す表である。

符号の説明

１０，２０，３０ 自動降雨採取装置
１１ 漏斗
１１ａ 降雨採取口
１２ 貯留容器
１２ａ 底面
１２ｂ 排水口
１２ｃ 採取口
１２ｄ 採取管
１３，２３ 試料保存容器
１３ａ 先端
１３ｂ ピストン
１３ｃ バネ
１３ｄ 引張り金具
１３ｅ 係止穴
１３ｆ ロック爪
１３ｇ 係合凹部
１３ｈ 支持棒
１３ｉ ソレノイド
１３ｊ バネ固定金具
１３ｋ バネ固定片
１４ 排水管
１４ａ 開閉弁
１５ オーバーフロー管
１６ タイマー手段
１７ フレーム
１７ａ 固定台
１７ｂ 固定具
１７ｃ ソレノイドが固定される面
１７ｄ １７ｃの側面
２４ ロック金具
２４ｆ 爪部
２４ｇ 係合部
２５ 位置決め金具
２６ ガイド棒
２６ａ ストッパー
２７ 押し上げ金具
２７ａ 固定部
２７ｂ ガイド部
２７ｃ カバー部
２８ 板バネ
３１ 排水弁開閉用ソレノイド収容容器
３２ 貯水容器収容部
３３ 重量センサ
３４ 排水弁開閉用支持棒
３５ 排水用防水カバー
３６ 排水弁開閉用ソレノイド

Claims (9)

1. 降雨を受けるために上方に向かって拡がるように形成された漏斗と、
   上記漏斗の下方に配置され、上記漏斗から落下する降雨を収容する貯留容器と、
   上記貯留容器底面に備えられた複数個の採取口に対してそれぞれ採取管を介して接続された複数個の試料保存容器と、
   上記貯留容器底面の中心付近の排水口に接続され、開閉弁を備えた排水管と、を含んでおり、
   上記試料保存容器が、それぞれシリンジから構成されていて、
   各シリンジのピストンが、バネにより吸引方向に付勢されると共に、内容量ゼロの状態で係止手段により係止されており、
   さらに、各試料保存容器の係止手段をそれぞれ解放する解放手段と、各解放手段及び開閉弁を前もって決められた時刻に作動させるタイマー手段と、
   を含み、
   上記解放手段及び／又は上記開放弁がソレノイドにより駆動され、上記タイマー手段及び上記ソレノイドがバッテリにより駆動されることを特徴とする、自動降雨採取装置。
2. 前記採取管の内径が、貯留容器内に収容された降雨が表面張力によって前記採取管内に自由落下しないように選定されていることを特徴とする、請求項１に記載の自動降雨採取装置。
3. 前記貯留容器の底面が、前記排水口に向かって低くなるように扁平な円錐状に形成されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の自動降雨採取装置。
4. 前記貯留容器が、上縁付近にオーバーフロー管を備えていることを特徴とする、請求項１から３の何れかに記載の自動降雨採取装置。
5. さらに、前記貯留容器の重量を測定する重量センサを備えており、
   上記重量センサが測定した貯留容器の重量に基づいて、降雨量を検出することを特徴とする、請求項１から４の何れかに記載の自動降雨採取装置。
6. 前記重量センサが測定した降雨量により、前記各解放手段及び前記開閉弁を、タイマー手段により制御することを特徴とする、請求項１から５の何れかに記載の自動降雨採取装置。
7. さらに、降雨センサを備えており、
   前記降雨センサが降雨を検出したとき、前記タイマー手段が動作開始することを特徴とする、請求項１から６の何れかに記載の自動降雨採取装置。
8. 前記漏斗の上端の直径が、自動降雨採取装置の設置場所の雨量に基づいて選定されていることを特徴とする、請求項１から７の何れかに記載の自動降雨採取装置。
9. 前記タイマー手段が、前記各センサと、前記解放手段及び／又は前記開放弁と、を順時作動させることを特徴とする、請求項１から８の何れかに記載の自動降雨採取装置。

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