JP6566534B1 - 雨量計 - Google Patents

Abstract

【課題】より正確な降雨量を測定することができ、背が低くてコンパクトな筐体で風圧や落ち葉などの落下物からの影響が少ない雨量計の提供を図る。【解決手段】受水用開口部１１内に降った雨水を集める集水部１２と、集水部１２に集められた雨水を滴下させる筒状部１３と、筒状部１３から滴下する水滴を検知する検知部１４と、検知結果に基づき降水量を算出する演算部１７とを備える。筒状部１３は、細管部１８とその内部に配置された通水性のある滴下部１９を備え、滴下部１９の下端から水滴を滴下させる。【選択図】図１

Description

本発明は、雨量計に関するものである。

従来、電子的な測定手段によって雨量を測定する種々の降雨計が提供されている。例えば特許文献１に示される転倒マス型降雨計は、受水ロートに入水した雨水を転倒マスに落下させるものである。転倒マスは、雨水を貯留する左右対称形の計量マスを有し、軸受けによって転倒可能に支持されている。そして、いずれか片方の計量マスに規定量の雨水が貯留する度に各計量マスが交互に転倒し、各計量マスに対応して設けられた電気スイッチを押下する。これにより、電気スイッチからの検出パルスを計数することで、雨量を自動的に測定することができる。

また、特許文献２のように、雨水を貯留槽から油槽内を落下させ、この水滴の数をカウントすることにより、雨量を測定するものも知られている。
さらに、特許文献３のように、細管を通して滴り落ちる水滴の滴下時間間隔から測定時の瞬間降雨量（雨量の変化）を測定する測定回路（測定手段）を備えた雨量計も提案されている。

さらにまた特許文献４のように、漏斗状に構成された集雨器の下端に、これに連通する透明なパイプ状の流下ガイドを設け、この流下ガイドの上下中間部位の外側に、流下ガイド内を流下する雨滴を光学的に検知して信号を出力する通過センサと、この通過センサからの信号と連動して作動する判別手段とを備えた雨量計も提案されている。

ところが、特に近年にあっては、集中的な豪雨が発生する場合があり、最大10分間降水量が３０mmを超えたり、最大1時間降水量が１００mmを超えることがある。このような豪雨の場合には、上述の特許文献１のような転倒マス型降雨計では、転倒マスの動きが雨量の増大について行くことができず取り溢しが生ずるおそれがあると共に可動部分があるため劣化や部品消耗が生ずるおそれがある。また、特許文献２〜４の雨量計にあっては、細管を通して滴り落ちる水滴を検知するものであるため、水滴とならずに連続した水の流れとなった場合には、計測ができなくなってしまうが、豪雨の場合には、水滴とならずに連続した水の流れとなってしまい、計測ができなくなるおそれがある。また、水滴となる場合にあっても、降雨量の増大に伴い、細管を通して滴り落ちる水滴の滴下時間間隔が小さくなるに伴って、1滴あたりの水量が変化していく場合があるため、単に滴下時間間隔や回数を計測するだけでは、正確な降雨量を知ることができなくなるおそれがある。

特許文献５や６にあっては、落下する水滴の体積を調整するための部材として、スポンジ等の多孔質体を用いることが示されている。また特許文献７にあっては、下方に向かって断面積が小さくなっており、その下端はドーム形状をしている多孔質体が示されている。
ところが、スポンジ等の多孔質体では、風があまりにも強いと水滴にならず連続した流れになったりするなど、水滴の体積や落下する間隔が風の影響を受けて変化し易いという課題を有する。特許文献７のドーム形状は、その直径を１００とするときその高さが５０を超えており、水滴の体積が小さくなりがちであることはもちろん、これに加えて風の影響を受けると、水滴の体積や落下する間隔の不安定性がより一層顕著に現れるという課題を有する。

特公平６−１９４７７号公報 特開平６−６６９５６号公報 特開２００３−１７２７８６号公報 実公平４−２９４３１号公報 特開２００９−１５６８６５号公報 国際公開第９９／０２１０３１号公報 米国特許第４５２０６６７号明細書公報

本発明は降雨量の変化にかかわらず、より正確な降雨量を測定することができる雨量計の提供を課題とする。
また本発明は、背が低くてコンパクトな筐体で風圧や落ち葉などの落下物からの影響が少なく正確な降雨量を測定することができる雨量計の提供を課題とする。
さらに本発明は、風による悪影響を抑制することができる雨量計の提供を課題とする。

本発明は、一定の開口面積を備え雨水を受けることができるように開口した受水用開口部と、前記受水用開口部内に降った雨水を集める集水部と、前記集水部に集められた雨水を滴下させる筒状部と、前記筒状部から滴下する水滴を検知する検知部と、前記検知部によって検知された検知結果に基づき降水量を算出する演算部とを備えた雨量計を改良するものである。本発明の雨量計は、前記筒状部が、細管部と前記細管部に設けられた通水性のある滴下部を備える。そして、前記滴下部の下端から水滴を滴下させるように構成されたものである。
前記滴下部の下端は、下方に向かうに従ってその断面積が小さくなっていくもので、縦断面視においてその外周が曲線状であるドーム形状であり、前記ドーム形状は、その直径を１００とするときその高さが１０〜４０であることを特徴とする。
特に、前記滴下部の上端面と下端面とには通水性を有するシート体が配置されたものとして実施することができる。そして上端面と下端面の前記シート体の間に綿状体を配置しても構わない。また、前記上端面と前記下端面とは共にその外周面が曲面状であるドーム形状であり、全体として凸レンズ状をなすものとすることもできる。

本発明は、前記筒状部を、前記集水部に設けたものであり、前記集水部は漏斗状であったり、漏斗状よりも下流の別途の第二の集水部を設けたものであったりしてもかまわないが、次のように構成することでコンパクトなものとすることができる。
すなわち、筒状のケーシングと、前記ケーシングの下端面の少なくとも一部に配置された排水部と、少なくとも前記排水部が前記ケーシングの載置面と間隔を保った状態で前記載置面に前記ケーシングを接地させる脚部とを備え、前記受水用開口部は前記ケーシングの上端に開口しており、前記集水部は前記ケーシング内に配置された漏斗部であり、前記筒状部は前記漏斗部の下端に配置され、前記検知部は前記ケーシング内における前記排水部と前記筒状部の間に配置されているものとすることができる。

本発明は降雨量の変化にかかわらず、より正確な降雨量を測定することができる雨量計を提供することができたものである。
また本発明は、背が低くてコンパクトな筐体で風圧や落ち葉などの落下物からの影響が少なく正確な降雨量を測定することができる雨量計を提供することができたものである。
本発明は、風による悪影響を抑制することができる雨量計を提供することができたものである。

（Ａ）本発明の実施の形態に係る雨量計の内部構造説明図、（Ｂ）同要部拡大図。（Ｃ）同変更例を示す要部拡大図。 本発明の実施の形態に係る雨量計における時間間隔T1と水滴１滴当たりの重量との関係を示すグラフ。 本発明の他の実施の形態に係る雨量計の内部構造説明図。 本発明のさらに他の実施の形態に係る雨量計の内部構造説明図。

以下、図面に基づき本発明の実施の形態を説明する。
この雨量計は、筒状のケーシング２０を備え、その内部の上部に集水部１２（漏斗部２４）が配置されている。ケーシング２０は上端が開口しており、この開口が受水用開口部１１を構成しており、その内部に漏斗部２４が装着されている。漏斗部２４は下方に向かうに従いその内径が小さくなっていく略逆円錐形状の斜面を備えたもので、その下端は筒状部１３となっている。筒状部１３は、径の小さな細管部１８と、漏斗部２４の下端からその内部上方に向けて突出した上筒部２５を備えるもので、細管部１８の下端には滴下部１９が配置されている。上筒部２５には、例えば丸穴状の通水部２６が複数個形成されている。通水部２６は、周方向及び高さ方向にそれぞれ複数個が開口しており、図の例では、縦に３個設けられている。このうち最も下の通水部２６は漏斗部２４の下端と同じ高さに位置しており、通常、漏斗部２４によって集められた雨水は、その下端から最も下の通水部２６を通って細管部１８内に入る。他の通水部２６（図の例では、最も上と中間の通水部２６）は、漏斗部２４の下端よりも上方の上筒部２５に位置している。これによって、漏斗部２４の内部に落ち葉などの落下物が溜まっても、雨水を通水部２６から内部に導入することができる。なお、上筒部２５は、漏斗部２４の下端よりも上方から雨水を内部に導入できるようにすると共に滴下部１９を保護するものであるため、ネット状やパンチングメタルなどの開口を備えた筒状体で構成することもできる。

この滴下部１９の上下の端面には上部シート３１と下部シート３２を備える。
さらに図１（Ｂ）の例では、上部シート３１と下部シート３２の間に綿状体が配置されている。この綿状体は、多数の繊維が絡まりあって塊の状態になっているもので、この実施の形態では木綿の綿が用いられているが、合成繊維の綿など他の素材の綿で実施することもできる。綿状体は、多数の繊維が絡まりあっており、望ましくは幾分圧縮された綿が用いられているため、雨水を徐々に通すことができることはもちろん、風によって細管部１８の上方からの風圧が高まった場合にあっても、絡み合った繊維によってその圧力が弱められ、風による影響を抑制することができる。なお、通水性を有するスポンジなどの多孔質体を用いた場合には、風による影響を抑制することが困難であり、滴下する水滴の大きさが安定しない場合があったが、適度に圧縮された綿を用いることによって滴下する水滴の大きさを、安定させることができたのである。
なお、上筒部２５の内部には滴下部１９を配置していないが、配置しても構わない。また図１では、滴下部１９の下端が筒状部１３の下端よりも突出しているが、露出させずに筒状部１３の内部に収まっているものであっても構わない。

この滴下部１９は、その上下に上部シート３１と下部シート３２が配置されているものであって、綿状体が上部シート３１と下部シート３２との間に封入されており、全体として凸レンズ状をなす。
滴下部１９の下端の形状、言い換えれば下部シート３２の形状は、下方に向かうに従ってその断面積が小さくなっていく先細り形状であることが適当であり、さらに縦断面視においてその外周が曲線状であるドーム形状であることが好ましい。ドーム型の形態の方が、滴下する水滴が大きくなることが測定の結果判明したものであり、豪雨などの大量の雨水を受けた場合にも、連続した水流とならずに滴下状態を維持することを促すことができる点で好ましい。
前記ドーム形状は、その直径を１００とするときその高さが１０〜４０であることが適当であり、１０を下回ると落下する水滴の場所が不安定であり、他方、４０を超えると滴下する水滴が小さくなりすぎて、水滴の大きさが一定せず、測定結果が不安となる恐れがある。
この例では上部シート３１の形状は、下部シート３２の形状と略上下対象となっており、上方に向かうに従ってその断面積が小さくなっていくドーム形状である。
上部シート３１と下部シート３２とは、通水性があるシートであれば種々の素材を選択して実施することができるが、例えばガーゼなどの織地や編地のシートを採用することができる。
さらに、図１（Ｃ）に示すように、上部シート３１と下部シート３２の間の綿状体を省略して、上部シート３１と下部シート３２のみで実施することができる。その際、上部シート３１と下部シート３２とで全体として上下に膨らんだ凸レンズ状をなすものであっても構わないが、図のように上部シート３１と下部シート３２との２枚が重ねられたものであっても構わない。

筒状部１３の下方には検知部１４が配置されている。この検知部１４はケーシング２０の下部に配置された床２１に支持されている。この例では、床２１は、中央に金網などの排水部２２が設けられたドーナツ状の底部２７の上方に分解可能に支持されている。またケーシング２０の下端は、この底部２７の上に着脱可能に載置されている。底部２７の下面には脚部２３が設けられ、これによって、脚部２３を載置面上に接地させて、載置面から検知部１４を離れた位置に配置すると共に、排水部２２から雨水が確実に排水されるようにしている。

検知部１４は、滴下部１９から滴下する水滴を赤外線などによって検知するものである。検知部１４は、センサ１５と透明筒１６とを備えたもので、センサ１５は、赤外線LEDを備えた投光部と、赤外線を検知する受光部とを備え、投光部と受光部との間に物体が通過することを検知する光学式通過センサによって構成されることができる。また、投光部と受光部とを保護するために両者間に透明筒１６が必要に応じて配置される。センサ１５によって検知された水滴の通過信号は、床２１の上に設けられた演算部１７に送られる。なおこの演算部１７はケーシング２０の内部に格納することもできる他、室内などの離れた位置に配置することもできる。
演算部１７では、次の演算のいずれか一方を行うことによって、降雨量を求めることができ、これを使用者が選択することができるようにしても構わない。

（水滴の滴下時間間隔による降雨量）
水滴の滴下時間間隔による降雨量は、透明筒１６による水滴の滴下の検知から次の滴下の検知までの時間間隔T1を測定し、これに水滴１滴当たりの容積Vを乗じ、これを受水用開口部１１の面積Ｓで割れば、時間当たり降雨量に換算して求めることができる。

従って、T1を秒の単位とすれば、次の式（１）によって、水滴の滴下時間間隔による１時間当たりの降雨量X1を求めることができる。
X1＝３６００・V／（Ｓ・T1）……（１）
その際、本願発明者の観察によって、時間間隔T1が約3秒以上では同じ重さの安定した水滴を得ることができ、これより小さくなるに従って水滴１滴当たりの重量（容積V）が大きくなることが知見された。なお水の比重は１であり、水滴の重量によって容積Vに換算することができるが、その際、温度による比重の変化よる補正を行っても構わない。時間間隔T1と水滴１滴当たりの重量との関係を図２のグラフに示す。時間間隔T1に応じた図２のグラフなどに示されるにおける時間間隔T1から知られた水滴１滴当たりの容積Vや、同グラフを示す所定の関数にて水滴１滴当たりの容積Vを求めるようにして実施することができる。

（時間当たりの降雨量）
また、上記のような水滴の検知結果により、一定の時間間隔T2で水滴の数ｎを数え、水滴数ｎに上記の水滴１滴当たりの容積Vを乗じ、これを受水用開口部１１の面積Ｓで割れば、T2時間当たりの降水量となる。これを１時間／T2時間倍すれば時間当たりの降水量X1を測定することができるものであり、T2を秒の単位とすれば、以下の式２に示すことができる。

X2＝３６００・V・ｎ／（Ｓ・T2）……（２）
以上、この実施の形態にかかる降雨計では、雨の降り出しと同時に1時間予想雨量を算出し、室内などに設けられた表示部（図示せず）の画面上に表示することができるし、データとして記憶手段等に記録させるなど、種々の利用方法を選択的に実施することができる。

また、表示される降水量に色を付けたり、点滅させて注意を促がし、いち早く警報を出すようにして実施することができる。
この雨量計では、雨を安定した水滴とすることができ、正確な降水量を導き出すことができる。

また検知部は水滴が流れ落ちるだけの簡単な構造で機械的構造が無いため保守の軽減を図ることができるし、可動部が無く、劣化及び、消耗部品が無いので信頼度が非常に高い。通水部２６は内部を乾燥させるという役割も兼ねているし、ケーシング２０の高さを集水部１２0ｍｍ程度にできるので風圧に対して影響は少なく、又、雷対策としても非常に有効である。

図３は他の実施の形態を示すので、この実施の形態では滴下部１９の上端を、上筒部２５の中程まで伸ばした点が相違するとともに、上部シート３１を平面状としたものである。この例では木綿の綿が１〜０．６ｇ／ｃｍ2に圧縮して配置されている。

また図4に示すように、自己制御性ヒーター４１を漏斗部２４の下面に設けたり、さらに断熱材４２を設けたりして、寒冷地などの降雪時にも漏斗部２４の雪を溶かして、その降雪を降雨量として計測できるようにして実施することができる。また必要に応じて断熱材４２を支えるためのスタンド４３を設けて実施しても構わない。

１１ 受水用開口部
１２ 集水部
１３ 筒状部
１４ 検知部
１５ センサ
１６ 透明筒
１７ 演算部
１８ 細管部
１９ 滴下部
２０ ケーシング
２１ 床
２２ 排水部
２３ 脚部
２４ 漏斗部
２５ 上筒部
２６ 通水部
２７ 底部
３１ 上部シート
３２ 上部シート
４１ 自己制御性ヒーター
４２ 断熱材
４３ スタンド

Claims (3)

1. 一定の開口面積を備え雨水を受けることができるように開口した受水用開口部と、前記受水用開口部内に降った雨水を集める集水部と、前記集水部に集められた雨水を滴下させる筒状部と、前記筒状部から滴下する水滴を検知する検知部と、前記検知部によって検知された検知結果に基づき降水量を算出する演算部とを備えた雨量計において、
   前記筒状部は、細管部と、前記細管部に設けられた通水性のある滴下部とを備え、
   前記滴下部の下端から水滴を滴下させるように構成され、
   前記滴下部の下端は、下方に向かうに従ってその断面積が小さくなっていくもので、縦断面視においてその外周が曲線状であるドーム形状であり、
   前記ドーム形状は、その直径を１００とするときその高さが１０〜４０であり、
   前記滴下部は、その上端面と下端面とに配置された通水性を有するシート体を備えていることを特徴とする雨量計。
2. 一定の開口面積を備え雨水を受けることができるように開口した受水用開口部と、前記受水用開口部内に降った雨水を集める集水部と、前記集水部に集められた雨水を滴下させる筒状部と、前記筒状部から滴下する水滴を検知する検知部と、前記検知部によって検知された検知結果に基づき降水量を算出する演算部とを備えた雨量計において、
   筒状のケーシングと、
   前記ケーシングの下端面の少なくとも一部に配置された排水部と、
   少なくとも前記排水部が前記ケーシングの載置面と間隔を保った状態で前記載置面に前記ケーシングを接地させる脚部とを備え、
   前記受水用開口部は前記ケーシングの上端に開口しており、
   前記集水部は前記ケーシング内に配置された漏斗部であり、
   前記筒状部は前記漏斗部の下端に配置され、
   前記検知部は前記ケーシング内における前記排水部と前記筒状部の間に配置されており、
   前記筒状部は、細管部と前記細管部に設けられた通水性のある滴下部を備え、
   前記滴下部の下端から水滴を滴下させるように構成され、
   前記滴下部の下端は、下方に向かうに従ってその断面積が小さくなっていくもので、縦断面視においてその外周が曲線状であるドーム形状であり、
   前記ドーム形状は、その直径を１００とするときその高さが１０〜４０であり、
   前記滴下部は、その上端面と下端面とに配置された通水性を有するシート体を備えていることを特徴とする雨量計。
3. 前記滴下部は、前記上端面と前記下端面の前記シート体同士の間に配置された綿状体を備え、
   前記上端面と前記下端面とは共にその外周面が曲面状であるドーム形状であり、全体として凸レンズ状をなすことを特徴とする請求項１又は２に記載の雨量計。

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