JP7054669B2

JP7054669B2 - 降雨装置及び人工気象室

Info

Publication number: JP7054669B2
Application number: JP2018224661A
Authority: JP
Inventors: 悟細川; 誠船上
Original assignee: Espec Corp
Current assignee: Espec Corp
Priority date: 2018-11-30
Filing date: 2018-11-30
Publication date: 2022-04-14
Anticipated expiration: 2038-11-30
Also published as: JP2020085821A

Description

本発明は、降雨装置及びこれを備えた人工気象室に関する。

従来、日射、降雨、降雪又は気圧などの様々な気象環境下における環境試験を行うことにより、各種製品や部品の品質、性能などの信頼性を評価するために用いられる人工気象室が知られている。このような人工気象室の一つとして、特許文献１に記載されているように、降雨環境を模擬的に再現することができる降雨装置を備えたものがある。

特許文献１には、プレハブ家屋などの建造物に対する降雨による濡れ試験を行うための対降雨試験装置が記載されている。この装置は、被試験物（プレハブ家屋）が収容される室内の天井近くに配設された降雨用の撒水ノズル群を備えており、当該被試験物へノズルから撒水することにより、対降雨試験を行うことができる。

実開昭５０－９０６９３号公報

特許文献１に記載された対降雨試験装置は、ノズルから噴出された降雨用水を直接試験エリアに降らせるものであるため、試験エリアの平面内における降雨量の分布にムラが生じることがある。このため、従来の降雨装置では、降雨量の面内分布精度が悪く、自然の降雨環境を高精度に模擬することが困難という課題がある。またノズルと被試験物との間の距離が短い場合には、ノズルから噴出された降雨用水が鉛直方向に安定して落下する前に被試験物に当たるため、被試験物に対して鉛直方向から降雨用水を当てることが困難である。この点からも、従来の降雨装置では、自然の降雨環境を高精度に模擬することが困難であった。

本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、降雨環境を高精度に模擬することが可能な降雨装置及びこれを備えた人工気象室を提供することである。

前記課題を解決するために、本発明の一局面に係る降雨装置は、人工気象室の試験エリアに降雨するための降雨装置であって、降雨用水を供給する給水部と、前記給水部から供給された前記降雨用水を噴出するノズルと、前記ノズルから噴出された前記降雨用水を受ける受け面を有すると共に、前記受け面上の前記降雨用水を前記試験エリアに降らせるように多数の通水孔が形成された降雨部材と、を備え、前記ノズルから噴出された前記降雨用水が、前記受け面に当たる勢いによって当該受け面上で広がりつつ前記通水孔を通して前記試験エリアに降らされる。

この降雨装置では、ノズルから噴出された降雨用水を降雨部材の受け面において受けた後、当該受け面上で広がった降雨用水を、各通水孔から人工気象室の試験エリアに降らせることができる。これにより、試験エリアにおいて降雨環境を再現し、試験エリアに配置される被試験物について降雨環境下での環境試験を行うことができる。この降雨装置によれば、ノズルから噴出された降雨用水を試験エリアに直接降らせる装置とは異なり、降雨部材の受け面において降雨用水を一旦受けた後に各通水孔を通じて降らせるため、試験エリアの平面内における降雨量の分布を改善することができる。また、たとえノズルから被試験物までの距離が短い場合であっても、被試験物に対して鉛直方向から降雨用水を当てることができる。したがって、降雨環境をより高精度に模擬することが可能になる。

本発明の一局面に係る降雨装置は、人工気象室の試験エリアに降雨するための降雨装置であって、降雨用水を供給する給水部と、前記給水部から供給された前記降雨用水を噴出するノズルと、前記ノズルから噴出された前記降雨用水を受ける受け面を有すると共に、前記受け面上の前記降雨用水を前記試験エリアに降らせるように多数の通水孔が形成された降雨部材と、を備え、前記降雨部材は、前記通水孔の面積を可変なように構成されている。

この構成によれば、ノズルから噴出された降雨用水を降雨部材の受け面において受けた後、当該受け面上で広がった降雨用水を、各通水孔から人工気象室の試験エリアに降らせることができる。これにより、試験エリアにおいて降雨環境を再現し、試験エリアに配置される被試験物について降雨環境下での環境試験を行うことができる。この降雨装置によれば、ノズルから噴出された降雨用水を試験エリアに直接降らせる装置とは異なり、降雨部材の受け面において降雨用水を一旦受けた後に各通水孔を通じて降らせるため、試験エリアの平面内における降雨量の分布を改善することができる。また、たとえノズルから被試験物までの距離が短い場合であっても、被試験物に対して鉛直方向から降雨用水を当てることができる。したがって、降雨環境をより高精度に模擬することが可能になる。しかも、通水孔の面積を変えることにより、試験条件に応じて降雨量を適宜調整することが可能になる。これにより、例えば、霧雨や豪雨などの様々な降雨条件下における環境試験を行うことができる。

上記降雨装置において、前記降雨部材は、第１孔が多数形成された第１多孔板と、第２孔が多数形成されると共に前記第１多孔板と重なり合うように配置された第２多孔板と、を含んでいてもよい。上記降雨装置は、前記第１孔と前記第２孔とが互いに重なり合う領域である前記通水孔の面積が変わるように、前記第１多孔板と前記第２多孔板とを互いに相対移動させる板移動機構をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、第１多孔板と第２多孔板とを互いに相対移動させるだけで通水孔の面積を簡単に変えることができるため、降雨量の調整が容易である。

上記降雨装置は、前記降雨部材に振動を付与する振動付与機構をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、降雨部材を振動させることにより、表面張力によって降雨部材上に残った降雨用水を、通水孔から強制的に落下させることができる。

上記降雨装置は、前記第１多孔板と前記第２多孔板とを一緒に振動させる振動付与機構をさらに備えていてもよい。

この構成によれば、第１多孔板と第２多孔板とを一緒に振動させることにより、表面張力によってこれらの多孔板上に残った降雨用水を通水孔から強制的に落下させることができる。

本発明の一局面に係る降雨装置は、人工気象室の試験エリアに降雨するための降雨装置であって、降雨用水を供給する給水部と、前記給水部から供給された前記降雨用水を噴出するノズルと、前記ノズルから噴出された前記降雨用水を受ける受け面を有すると共に、前記受け面上の前記降雨用水を前記試験エリアに降らせるように多数の通水孔が形成された降雨部材と、前記ノズルから噴出された前記降雨用水を前記受け面上で溜める水溜層を形成するように、前記受け面上の空間に充填された充填材と、を備えている。

この構成によれば、ノズルから噴出された降雨用水を降雨部材の受け面において受けた後、当該受け面上で広がった降雨用水を、各通水孔から人工気象室の試験エリアに降らせることができる。これにより、試験エリアにおいて降雨環境を再現し、試験エリアに配置される被試験物について降雨環境下での環境試験を行うことができる。この降雨装置によれば、ノズルから噴出された降雨用水を試験エリアに直接降らせる装置とは異なり、降雨部材の受け面において降雨用水を一旦受けた後に各通水孔を通じて降らせるため、試験エリアの平面内における降雨量の分布を改善することができる。また、たとえノズルから被試験物までの距離が短い場合であっても、被試験物に対して鉛直方向から降雨用水を当てることができる。したがって、降雨環境をより高精度に模擬することが可能になる。しかも、水溜層において降雨用水を平面内で広がるように流すことができる。これにより、試験エリアの平面内における降雨量の分布をより改善することができる。

上記降雨装置は、前記受け面上における前記降雨用水の水面高さが予め定められた基準高さに到達した時に、前記受け面上から前記降雨用水を排水する排水機構をさらに備えていてもよい。

降雨部材の受け面上に降雨用水が一定の水面高さ以上まで溜まると、通水孔の面積が一定であっても、通水孔から落下する降雨用水の量が当該受け面上に溜まる降雨用水の水圧に依存して変動する場合がある。これに対し、上記排水機構を設けて一定の水面高さ以上の降雨用水を受け面上から排水することにより、水圧による降雨量の変動を防止し、試験エリアにおける降雨量を正確に調整することが可能になる。

上記降雨装置は、前記ノズルからの前記降雨用水の噴出量を可変なように構成されていてもよい。

この構成によれば、降雨部材の受け面上に降雨用水が溜まり過ぎないようにノズルからの降雨用水の噴出量を調整することができるため、上述のような水圧の影響によって降雨量が変動するのを防止することができる。

本発明の他局面に係る人工気象室は、被試験物が配置される試験エリアが形成された試験室と、前記試験エリアの上方に配置され、前記試験エリアに降雨するための上記降雨装置と、を備えている。

この人工気象室は、上記本発明の降雨装置を備えるものであるため、試験エリアの平面内における降雨量の分布を改善することができる。これにより、高精度な降雨環境下において被試験物に対する降雨試験を行うことが可能になる。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、降雨環境を高精度に模擬することが可能な降雨装置及びこれを備えた人工気象室を提供することができる。

本発明の実施形態１に係る人工気象室及び降雨装置の構成を模式的に示す側面図である。本発明の実施形態１に係る人工気象室の構成を模式的に示す平面図である。本発明の実施形態１に係る降雨装置における降雨部材の平面図である。本発明の実施形態２に係る人工気象室及び降雨装置の構成を模式的に示す側面図である。本発明の実施形態２に係る降雨装置における降雨部材の平面図である。本発明の実施形態３に係る人工気象室及び降雨装置の構成を模式的に示す側面図である。本発明の実施形態４に係る人工気象室及び降雨装置の構成を模式的に示す側面図である。本発明の実施形態５に係る人工気象室及び降雨装置の構成を模式的に示す側面図である。本発明の実施形態６に係る人工気象室及び降雨装置の構成を模式的に示す側面図である。

以下、図面に基づいて、本発明の実施形態に係る人工気象室及び降雨装置について詳細に説明する。

（実施形態１）
まず、本発明の実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３について、図１～図３を参照して説明する。本実施形態に係る人工気象室１は、試験エリアＲ１において降雨環境を再現し、降雨環境下における被試験物Ｓ１の品質、性能などを試験するためのものである。図１及び図２に示すように、人工気象室１は、試験エリアＲ１が形成された試験室２と、当該試験エリアＲ１に降雨するための降雨装置３と、を主に備えている。

図１及び図２は、人工気象室１における主要な構成要素のみを示しており、当該人工気象室１は、両図に現れていない他の構成要素も備え得るものである。以下、人工気象室１及び降雨装置３の各構成要素についてそれぞれ説明する。

試験室２は、被試験物Ｓ１が配置される試験エリアＲ１が内部に形成された筐体である。図１に示すように、試験室２は、被試験物Ｓ１が配置される底壁２Ａと、試験エリアＲ１を取り囲むように底壁２Ａから上方に立ち上がった側壁２Ｂと、底壁２Ａに対して上下方向に対向する天井壁２Ｃと、を有している。図２に示すように、試験室２は、平面視矩形状を有する筐体である。被試験物Ｓ１の種類は特に限定されないが、例えば自動車などである。

降雨装置３は、試験エリアＲ１に降雨するための装置であり、試験室２内において試験エリアＲ１の上方に配置されている。すなわち、試験室２内における試験エリアＲ１の上方の領域は、降雨装置３が配置される降雨装置配置エリアＲ２となっている。図１に示すように、降雨装置３は、給水部１０と、複数のノズル２０と、降雨部材３０と、支持部材４０と、を主に備えている。

給水部１０は、ノズル２０に降雨用水Ｗ１を供給するものであり、給水源１１と、給水経路１２と、ポンプ１５と、弁１３と、を有している。給水経路１２は、例えば配管などからなり、上流端が給水源１１に接続されている。また図１に示すように、給水経路１２の下流側部分は、ノズル２０の設置数に応じて分岐しており、各分岐部分が試験室２の天井壁２Ｃを貫通してノズル２０に接続されている。

ポンプ１５は、給水経路１２に設置されており、給水源１１（例えばタンクなど）からの降雨用水Ｗ１を加圧し、給水経路１２を通じてノズル２０側へ送り出す。弁１３は、給水経路１２の各分岐部分にそれぞれ設置された開閉弁であり、給水経路１２内における降雨用水Ｗ１の流通及びその遮断を切り替える。本実施形態における給水部１０は、予め任意に定められた量の降雨用水Ｗ１をノズル２０に供給するように構成されている。

ノズル２０は、給水部１０から供給された降雨用水Ｗ１を噴出するものであり、図１に示すように、天井壁２Ｃの内面近傍において互いに間隔を空けて配置されている。より具体的には、本実施形態におけるノズル２０は、加圧された降雨用水Ｗ１を下方（降雨部材３０側）に向かってシャワー状に噴出する一流体ノズルであり、降雨用水Ｗ１を噴出するノズル口２０Ａを下方に向けた状態で設置されている。上述の通り、本実施形態では、給水部１０からノズル２０に供給される降雨用水Ｗ１の量が任意に定められた量であるため、ノズル２０からの降雨用水Ｗ１の噴出量も任意に定められた量となっている。なお、ノズル２０の設置数や設置場所は、試験エリアＲ１の広さなどを考慮して適宜決定される。

降雨部材３０は、ノズル２０から噴出された降雨用水Ｗ１を受ける受け面３２を有すると共に、当該受け面３２上の降雨用水Ｗ１を試験エリアＲ１に降らせるように多数の通水孔３１が形成された部材である。具体的に、本実施形態における降雨部材３０は、多数の通水孔３１が形成された１枚の多孔板である。各通水孔３１は、平面視円形状を有しており、降雨部材３０を厚さ方向に貫通するように形成されている。

図１に示すように、降雨部材３０は、試験エリアＲ１の上方で且つノズル２０の下方、すなわち試験エリアＲ１とノズル２０との間において水平に設置されている。降雨部材３０は、受け面３２をノズル口２０Ａ側（上側）に向けた状態で設置されている。これにより、ノズル口２０Ａから噴出された降雨用水Ｗ１は、試験エリアＲ１に落下する前に、降雨部材３０の受け面３２に当たる。なお、通水孔３１は、円形状以外の形状を有していてもよく、またその数も特に限定されない。

支持部材４０は、試験室２内における上下方向の所定位置において降雨部材３０を支持するものである。図１に示すように、支持部材４０は、ノズル２０及び降雨部材３０を収容する筐体であり、天井壁２Ｃに設置されている。より具体的には、支持部材４０は、天井壁２Ｃの内面における降雨部材３０よりも水平方向外側の位置から下方に延びる垂下部４１と、当該垂下部４１の延出端から水平方向内側に延びる水平部４２と、を有している。降雨部材３０は、その端部が水平部４２上に載置されることによって、試験エリアＲ１よりも上方の所定の高さ位置において水平姿勢で支持されている。また図１に示すように、支持部材４０の下面には開口部４３が形成されており、通水孔３１が当該開口部４３に臨むように降雨部材３０が設置されている。

次に、上記降雨装置３の動作について説明する。

まず、ポンプ１５を作動させることにより、給水源１１から給水経路１２を通じてノズル２０に降雨用水Ｗ１が送られる。そして、図１に示すように、降雨用水Ｗ１は、ノズル２０から下方に向かってシャワー状に噴出される。

図３は、降雨部材３０の平面図である。図３に示すように、ノズル２０から噴出された降雨用水Ｗ１は、降雨部材３０の受け面３２において受けられる（図３中の黒丸部分）。そして、降雨用水Ｗ１は、受け面３２に当たる時の勢いによって当該受け面３２上で広がり（図３中の破線矢印）、各通水孔３１に向かって受け面３２上を流れる。これにより、図１に示す通り、降雨部材３０の各通水孔３１から試験エリアＲ１に向かって降雨用水Ｗ１が鉛直に落下する。このようにして、試験エリアＲ１において降雨環境を再現し、被試験物Ｓ１について降雨環境下での環境試験を行うことができる。なお、図２では、降雨エリアが斜線で示されている。図２に示す通り、被試験物Ｓ１の全体が降雨エリア内に収まるように、降雨用水Ｗ１を試験エリアＲ１内に降らせることができる。

上述した本実施形態に係る降雨装置３によれば、ノズル２０から噴出された降雨用水Ｗ１を試験エリアＲ１に直接落下させる場合とは異なり、降雨部材３０の受け面３２において降雨用水Ｗ１を一旦受けた後、平面内で広がった降雨用水Ｗ１を各通水孔３１から落下させることができるため、試験エリアＲ１における降雨量の面内分布を改善することができる。したがって、降雨環境をより高精度に再現した状態で、被試験物Ｓ１について環境試験（降雨試験）を行うことができる。またノズル２０から試験エリアＲ１に降雨用水Ｗ１を直接噴出する場合には、降雨用水Ｗ１が上下方向に沿って安定して落下するための距離が必要となって装置が大型化するのに対し、本実施形態のように降雨部材３０をノズル２０の下側に配置することでこのような問題も回避することができる。

（実施形態２）
次に、本発明の実施形態２に係る人工気象室１Ａ及び降雨装置３Ａについて、図４及び図５を参照して説明する。実施形態２に係る人工気象室１Ａ及び降雨装置３Ａは、基本的に上記実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、降雨部材３０における通水孔３１の面積が可変となっている点で上記実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３とは異なっている。以下、上記実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３と異なる点についてのみ説明する。

図４は、実施形態２に係る人工気象室１Ａの全体構成を示す側面図である。図５は、実施形態２に係る降雨装置３Ａにおける降雨部材３０の平面図である。図４に示すように、降雨部材３０は、第１孔５１Ａが多数形成された第１多孔板５１と、第２孔５２Ａが多数形成されると共に当該第１多孔板５１と重なり合うように配置された第２多孔板５２と、を有している。より具体的には、第１多孔板５１が第２多孔板５２の下側に設置されており、第１多孔板５１の端部が支持部材４０の水平部４２上に載置されていると共に、第２多孔板５２が第１多孔板５１の上面に載置されている。したがって、実施形態２では、第２多孔板５２の上面が、降雨部材３０の受け面３２に相当する。

図５に示すように、実施形態２では、第１孔５１Ａと第２孔５２Ａとが互いに重なり合う領域（斜線領域）が、降雨部材３０の通水孔３１に相当する。本実施形態では、第１孔５１Ａ及び第２孔５２Ａが共に円形状を有しており、且つ孔径が同じになっている。しかしこれに限定されず、第１孔５１Ａ及び第２孔５２Ａは、円形状以外の形状を有していてもよいし、互いに異なる形状を有していてもよいし、孔径が互いに異なっていてもよい。

降雨装置３Ａは、通水孔３１の面積が変わるように、第１多孔板５１と第２多孔板５２とを互いに相対移動させる板移動機構６０を備えている。具体的に、板移動機構６０は、例えば電動シリンダなどの任意の直動機構からなり、試験室２の側壁２Ｂ及び支持部材４０の垂下部４１を貫通して水平に延びるボールねじ６１と、ボールねじ６１に外嵌されると共に当該ボールねじ６１の回転に伴って水平方向に進退移動するナット６２と、を有している。ナット６２は、第２多孔板５２に固定されている。これにより、支持部材４０に固定された第１多孔板５１に対して、第２多孔板５２を水平方向（面内方向）に移動させることができる。

このように、第２多孔板５２を第１多孔板５１に対して相対移動させることにより、図５に示すように、第１孔５１Ａと第２孔５２Ａとが互いに重なり合う領域、すなわち通水孔３１の面積を簡単に変えることができる。これにより、被試験物Ｓ１について行われる降雨試験の条件に応じて、試験エリアＲ１における降雨量を適宜調整することができる。例えば、霧雨などの降雨量が少ない環境を再現する場合には、第１孔５１Ａと第２孔５２Ａとが互いに重なり合う領域の面積が小さくなるように第２多孔板５２を第１多孔板５１上でスライドさせ、一方で豪雨などの降雨量が多い環境を再現する場合には、第１孔５１Ａと第２孔５２Ａとが互いに重なり合う領域の面積が大きくなるように第２多孔板５２を第１多孔板５１上でスライドさせる。

なお、通水孔３１の面積を変える際に、第１多孔板５１を移動させずに第２多孔板５２を移動させる場合に限定されない。第２多孔板５２を移動させずに第１多孔板５１を移動させてもよいし、第１多孔板５１及び第２多孔板５２の両方を移動させてもよい。

また本実施形態では、降雨部材３０における通水孔３１の面積を可変に構成するための一例として、複数の多孔板を重ね合わせる場合について説明したが、これに限定されない。例えば、上記実施形態１における降雨部材３０に形成された通水孔３１にリング部材などを嵌め込むことにより、通水孔３１の面積が可変となっていてもよい。

（実施形態３）
次に、本発明の実施形態３に係る人工気象室１Ｂ及び降雨装置３Ｂについて、図６を参照して説明する。実施形態３に係る人工気象室１Ｂ及び降雨装置３Ｂは、基本的に上記実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、降雨部材３０の受け面３２上の空間に充填材７１が充填されている点で上記実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３とは異なっている。以下、上記実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３と異なる点についてのみ説明する。

実施形態３に係る降雨装置３Ｂは、ノズル２０から噴出された降雨用水Ｗ１を受け面３２上で溜める水溜層７０を形成するように、当該受け面３２上の空間に充填された充填材７１を備えている。充填材７１は、例えばラシヒリングなどの粒子であり、所定の高さを有する水溜層７０を形成するように、受け面３２上の空間（支持部材４０内の下側空間）に多数敷き詰められている。なお、充填材７１の材質や粒径などは、特に限定されない。

水溜層７０においては、充填材７１の粒子同士の隙間が、降雨用水Ｗ１が流れる流路となっている。すなわち、ノズル２０から噴出された降雨用水Ｗ１は、降雨部材３０の受け面３２に至る前に水溜層７０において一次的に溜められるが、その間に、受け面３２の面内方向（水平方向）に広がるように充填材７１の粒子間に形成された網目状の流路を流れる（図６中の太線矢印）。より具体的には、降雨用水Ｗ１は、水溜層７０において、降雨部材３０の受け面３２に向かって下方に流れつつ、受け面３２の面内方向に広がるように流れる。

実施形態３に係る降雨装置３Ｂによれば、ノズル２０から噴出された降雨用水Ｗ１が降雨部材３０の受け面３２に当たる前に、水溜層７０において面内方向に広がるように流れる。これにより、ノズル２０の直下の領域において降雨量が偏るのを防止し、試験エリアＲ１の平面内における降雨量の分布をさらに改善することができる。

なお、本実施形態では、同じ粒径を有する多数の充填材７１が用いられているが、これに限定されない。例えば、ノズル２０の真下の領域には粒径が小さい充填材７１を充填し、当該真下の領域以外の領域にはそれよりも粒径が大きい充填材７１を充填してもよい。これにより、ノズル２０の真下に位置しない領域において降雨用水Ｗ１の流路が大きくなるため、降雨量の偏りをさらに改善することができる。

また本実施形態では、多数の充填材７１を充填することにより水溜層７０が形成される場合について説明したが、これに限定されない。例えば、単一の多孔質部材が、降雨部材３０の受け面３２上に配置されてもよい。

また本実施形態では、図６に示す通り、降雨部材３０が１枚の多孔板である場合について説明したが、これに限定されない。上記実施形態２に係る降雨装置３Ａ（図４）において、第２多孔板５２上の空間に多数の充填材７１が充填されてもよい。

（実施形態４）
次に、本発明の実施形態４に係る人工気象室１Ｃ及び降雨装置３Ｃについて、図７を参照して説明する。実施形態４に係る人工気象室１Ｃ及び降雨装置３Ｃは、基本的に上記実施形態３に係る人工気象室１Ｂ及び降雨装置３Ｂと同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、降雨部材３０の受け面３２上から降雨用水Ｗ１を排水する排水機構８０を備えている点で上記実施形態３に係る人工気象室１Ｂ及び降雨装置３Ｂとは異なっている。以下、上記実施形態３に係る人工気象室１Ｂ及び降雨装置３Ｂと異なる点についてのみ説明する。

図７は、実施形態４に係る人工気象室１Ｃ及び降雨装置３Ｃの要部を示す側面図である。実施形態４に係る降雨装置３Ｃは、降雨部材３０の受け面３２上における降雨用水Ｗ１の水面高さが予め定められた基準高さに到達した時に、当該受け面３２上から降雨用水Ｗ１を排水する排水機構８０を備えている。排水機構８０は、排水配管からなり、図７に示すように、一方の開口端８１が受け面３２上の所定の高さ（水溜層７０の最上面）に位置していると共に、当該一方の開口端８１から試験室２の外側まで延びている。当該一方の開口端８１の高さ位置が、上記予め定められた基準高さに相当する。

通水孔３１の面積が小さく、ノズル２０からの降雨用水Ｗ１の噴出量が多い場合には、通水孔３１から落下する降雨用水Ｗ１の量が受け面３２上に供給される降雨用水Ｗ１の量よりも少なくなり、受け面３２上に降雨用水Ｗ１が溜まる。また受け面３２上の空間に充填材７１を充填した場合も、同様に受け面３２上に降雨用水Ｗ１が溜まり易くなる。そして、受け面３２上に降雨用水Ｗ１が一定の水面高さ以上まで溜まると、通水孔３１の面積が一定であっても、通水孔３１から落下する降雨用水Ｗ１の量が、受け面３２上に溜まる降雨用水Ｗ１の水圧に依存して変動する場合がある。

これに対し、本実施形態に係る降雨装置３Ｃによれば、排水機構８０を設けることにより、一定の水面高さを超えないように降雨用水Ｗ１を受け面３２上の空間（支持部材４０内の空間）から試験室２の外に排出することができる。具体的には、受け面３２上の水面高さが排水配管の一方の開口端８１の高さまで到達すると、降雨用水Ｗ１が当該一方の開口端８１から排水配管内に流入する。これにより、水圧による降雨量の変動を防止し、試験エリアＲ１における降雨量を正確にコントロールすることが可能になる。

なお、本実施形態では、降雨部材３０の受け面３２上の空間に充填材７１が充填された状態で排水機構８０を設ける場合について説明したが、これに限定されない。上記実施形態１，２において説明した降雨装置３，３Ａにおいて、排水機構８０が設けられてもよい。

また排水配管の取り回しは、図７に示す態様に限定されない。例えば、排水配管が、垂下部４１を貫通すると共に、一方の開口端８１の面が受け面３２に対して垂直になるように配置されてもよい。また排水配管は、一方の開口端８１が上記予め定められた基準高さに位置するように配置される場合に限定されない。例えば、受け面３２上に排水配管が取り付けられ、降雨用水Ｗ１の水面高さが上記基準高さに到達した時に排水弁を開くことにより、排水配管を通じた降雨用水Ｗ１の排水が行われてもよい。なお、降雨用水Ｗ１の水面高さが上記基準高さに到達するタイミングを検知する手段としては、例えばフロートセンサ等を用いることができる。

（実施形態５）
次に、本発明の実施形態５に係る人工気象室１Ｄ及び降雨装置３Ｄについて、図８を参照して説明する。実施形態５に係る人工気象室１Ｄ及び降雨装置３Ｄは、基本的に上記実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、降雨部材３０に振動を付与する振動付与機構９０を備えている点で上記実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３とは異なっている。以下、上記実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３と異なる点についてのみ説明する。

図８は、実施形態５に係る人工気象室１Ｄ及び降雨装置３Ｄの要部を示す側面図である。振動付与機構９０は、例えば位置検出機能付の電動シリンダにより構成されており、降雨部材３０に対して所定の振幅及び周波数の条件で水平方向（受け面３２の面内方向）の振動を付与する。図８に示すように、振動付与機構９０は、モータ９１と、当該モータ９１により回転可能で且つ試験室２の側壁２Ｂ及び支持部材４０の垂下部４１を貫通するように水平に延びるボールねじ９２と、ボールねじ９２に外嵌されると共に当該ボールねじ９２の回転に伴って水平方向に進退移動するロッド９３と、モータ９１の回転を制御するコントローラ９４と、を有している。ロッド９３は、降雨部材３０に固定されており、コントローラ９４で設定された所定の振幅及び周波数で水平方向に振動する。

本実施形態に係る降雨装置３Ｄによれば、降雨部材３０に水平方向の振動を付与することができるため、表面張力によって降雨部材３０上に残った降雨用水Ｗ１を通水孔３１から強制的に落下させることができる。特に、通水孔３１の面積が小さい場合には、降雨用水Ｗ１が降雨部材３０上に残り易いため、振動付与機構９０を設けることが好ましい。また当該振動付与機構９０は、上記実施形態３，４に係る降雨装置１Ｂ，１Ｃにおいて適用されてもよい。さらに、振動数を変えることにより、降雨粒径を調整することも可能となる。

（実施形態６）
次に、本発明の実施形態６に係る人工気象室１Ｅ及び降雨装置３Ｅについて、図９を参照して説明する。実施形態６に係る人工気象室１Ｅ及び降雨装置３Ｅは、基本的に上記実施形態２に係る人工気象室１Ａ及び降雨装置３Ａと同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、第１多孔板５１と第２多孔板５２とを一緒に振動させる振動付与機構１００を備えている点で上記実施形態２に係る人工気象室１Ａ及び降雨装置３Ａとは異なっている。以下、上記実施形態２に係る人工気象室１Ａ及び降雨装置３Ａと異なる点についてのみ説明する。

図９は、実施形態６に係る人工気象室１Ｅ及び降雨装置３Ｅの要部を示す側面図である。振動付与機構１００は、例えば位置検出機能付の電動シリンダにより構成されており、基本的に上記実施形態５において説明した振動付与機構９０と同様の構成を備えている（モータ１０１、ボールねじ１０２、ロッド１０３、コントローラ１０４）。上記実施形態５からの変更点として、ロッド１０３は、第１多孔板５１及び第２多孔板５２の両方に固定されている。

このため、実施形態６では、モータ１０１を駆動させてロッド１０３を所定の振幅及び周波数の条件で振動させることにより、第１多孔板５１と第２多孔板５２とを水平方向において一緒に振動させることができる。またこのように第１多孔板５１及び第２多孔板５２が振動する間、第１孔５１Ａと第２孔５２Ａとが互いに重なり合う領域（通水孔３１）の面積は一定に維持される。これにより、降雨量の変動を防止しつつ、上記実施形態５と同様に表面張力によって降雨部材３０上に残った降雨用水Ｗ１を強制的に通水孔３１から落下させることができる。

また上記実施形態２において説明した通り、第１多孔板５１と第２多孔板５２とを互いに相対移動させることにより通水孔３１の面積を変えることができるが、当該孔面積の大小に応じて振動条件が変わるように振動付与機構１００が構成されていてもよい。例えば、通水孔３１の面積が小さくなるに従って振幅及び周波数のうち少なくとも一方の振動条件を大きくするように振動付与機構１００が構成されていてもよい。このようにすれば、通水孔３１の面積が小さく、降雨部材３０上に降雨用水Ｗ１が残り易い状況であっても、振幅や周波数を上げることによって降雨部材３０上に降雨用水Ｗ１が残るのを防止することができる。

（実施形態７）
次に、本発明の実施形態７に係る人工気象室及び降雨装置について説明する。実施形態７に係る人工気象室及び降雨装置は、基本的に上記実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３と同様の構成を備え且つ同様の効果を奏するものであるが、ノズル２０からの降雨用水Ｗ１の噴出量が可変となっている点で上記実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３とは異なっている。以下、上記実施形態１に係る人工気象室１及び降雨装置３と異なる点についてのみ説明する。

実施形態７において、給水部１０は、ノズル２０への降雨用水Ｗ１の供給量を可変なように構成されている。具体的には、弁１３（図１）が流量調整弁であり、その開度を調整することにより、給水部１０からノズル２０への降雨用水Ｗ１の供給量を変動（増減）させることができる。これにより、ノズル２０からの降雨用水Ｗ１の噴出量を変えることができる。またポンプ１５の回転数を変えることにより、給水部１０からノズル２０への降雨用水Ｗ１の供給量を可変となっていてもよい。

降雨部材３０に形成された通水孔３１の面積が小さい場合には、当該通水孔３１から落下する降雨用水Ｗ１の量が少ないため、受け面３２上に降雨用水Ｗ１が溜まり易くなる。これに対し、実施形態７に係る降雨装置によれば、受け面３２上に降雨用水Ｗ１が一定の水位以上まで溜まった時に弁１３の開度を絞ることにより、ノズル２０からの降雨用水Ｗ１の噴出量を下げることができる。そして、受け面３２上における降雨用水Ｗ１の水位が下がった時に、弁１３の開度を戻してもよい。さらに、受け面３２上における降雨用水Ｗ１の水位を検知するセンサを設置し、その検知結果に基づいて弁１３の開度を制御してもよい。

また弁１３やポンプ１５により降雨用水Ｗ１の噴出量を調整する場合に限定されず、流量調整が可能なノズル２０を用いてもよい。

（その他実施形態）
ここで、本発明のその他実施形態について説明する。

上記実施形態１では、降雨部材３０が多孔板である場合について説明したがこれに限定されず、より厚みが大きい部材が降雨部材として用いられてもよい。

上記実施形態２では、板移動機構の一例として電動シリンダにより構成されるものを説明したが、例えば油圧シリンダやラック＆ピニオンなどの他の直動機構が用いられてもよい。また板移動機構は、第１多孔板５１と第２多孔板５２とを自動で相対移動させるものに限定されず、これらを手動で相対移動させるもの（例えば、長穴と当該長穴に挿入される締付ねじとの組み合わせ）であってもよい。

上記実施形態５，６では、振動付与機構９０，１００が電動シリンダにより構成されている場合について説明したがこれに限定されず、例えば振動機を降雨部材３０上に設置する構成でもよい。

上記実施形態６では、第１多孔板５１と第２多孔板５２とを一緒に振動させる場合について説明したが、第１多孔板５１及び第２多孔板５２のうち一方のみを振動させてもよい。

今回開示された実施形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと解されるべきである。本発明の範囲は、上記した説明ではなくて特許請求の範囲により示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ人工気象室
２試験室
３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ，３Ｅ降雨装置
１０給水部
２０ノズル
３０降雨部材
３１通水孔
３２受け面
５１第１多孔板
５１Ａ第１孔
５２第２多孔板
５２Ａ第２孔
６０板移動機構
７０水溜層
７１充填材
８０排水機構
９０，１００振動付与機構
Ｒ１試験エリア
Ｓ１被試験物
Ｗ１降雨用水

Claims

人工気象室の試験エリアに降雨するための降雨装置であって、
降雨用水を供給する給水部と、
前記給水部から供給された前記降雨用水を噴出するノズルと、
前記ノズルから噴出された前記降雨用水を受ける受け面を有すると共に、前記受け面上の前記降雨用水を前記試験エリアに降らせるように多数の通水孔が形成された降雨部材と、を備え、
前記ノズルから噴出された前記降雨用水が、前記受け面に当たる勢いによって当該受け面上で広がりつつ前記通水孔を通して前記試験エリアに降らされる、降雨装置。
人工気象室の試験エリアに降雨するための降雨装置であって、
降雨用水を供給する給水部と、
前記給水部から供給された前記降雨用水を噴出するノズルと、
前記ノズルから噴出された前記降雨用水を受ける受け面を有すると共に、前記受け面上の前記降雨用水を前記試験エリアに降らせるように多数の通水孔が形成された降雨部材と、を備え、
前記降雨部材は、前記通水孔の面積を可変なように構成されている、降雨装置。
前記降雨部材は、第１孔が多数形成された第１多孔板と、第２孔が多数形成されると共に前記第１多孔板と重なり合うように配置された第２多孔板と、を含み、
前記第１孔と前記第２孔とが互いに重なり合う領域である前記通水孔の面積が変わるように、前記第１多孔板と前記第２多孔板とを互いに相対移動させる板移動機構をさらに備えた、請求項２に記載の降雨装置。
前記降雨部材に振動を付与する振動付与機構をさらに備えた、請求項１～３のいずれか１項に記載の降雨装置。
前記第１多孔板と前記第２多孔板とを一緒に振動させる振動付与機構をさらに備えた、請求項３に記載の降雨装置。
人工気象室の試験エリアに降雨するための降雨装置であって、
降雨用水を供給する給水部と、
前記給水部から供給された前記降雨用水を噴出するノズルと、
前記ノズルから噴出された前記降雨用水を受ける受け面を有すると共に、前記受け面上の前記降雨用水を前記試験エリアに降らせるように多数の通水孔が形成された降雨部材と、
前記ノズルから噴出された前記降雨用水を前記受け面上で溜める水溜層を形成するように、前記受け面上の空間に充填された充填材と、を備えた、降雨装置。
前記受け面上における前記降雨用水の水面高さが予め定められた基準高さに到達した時に、前記受け面上から前記降雨用水を排水する排水機構をさらに備えた、請求項１～６のいずれか１項に記載の降雨装置。
前記ノズルからの前記降雨用水の噴出量を可変なように構成されている、請求項１～７のいずれか１項に記載の降雨装置。
被試験物が配置される試験エリアが形成された試験室と、
前記試験エリアの上方に配置され、前記試験エリアに降雨するための請求項１～８のいずれか１項に記載の降雨装置と、を備えた、人工気象室。