JPH059756B2

JPH059756B2 -

Info

Publication number: JPH059756B2
Application number: JP63198746A
Authority: JP
Inventors: Moriaki Tamura
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1988-08-09
Filing date: 1988-08-09
Publication date: 1993-02-05
Also published as: JPH0247583A

Description

【発明の詳細な説明】〔産業上の利用分野〕本発明は積雪寒冷地における家屋、道路、鉄
道、駐車場等の融雪装置の自動制御を行う降雪検
知器の一部として、または気象観測のための降水
強度計として、降雨強度・降雪強度を高感度、且
つ定量的に測定する降水強度計用受水器及び降水
強度計に係るものである。

〔従来の技術及び発明が解決しようとする課題〕積雪寒冷地では家屋、道路、鉄道、駐車場等の
積雪の除排雪は住民の生活、交通、運輸等にとつ
て重要な課題であるが、近年家屋の屋根や道路等
に融雪装置を取り付け、更にこれに降雪検知器を
追加して、自動的に融雪装置を制御する方法が一
般化しつつある。しかし降雪検知器の性能が不十
分で、効率の良い融雪処理にはなつていない。す
なわち、現在使われている降雪検知器は雪片と雨
滴の定性的判別、大気中の雪片の有無の検出、大
気中を落下する雪片の計数、あるいは一定時間内
に地上又は雪受けに積もつた雪の厚み（積雪量、
降雪量）を測定するものであつた。

しかし、効率良く融雪処理を行うには、まず、
降雪の重量を知る必要がある。何故なら、降雪１
Kgつまり氷１Kgを融解する為には、その融解熱に
相当する熱量80Kcalを必要とするので、時々
刻々と変化する降雪の重量、つまり氷の重量を計
測できれば融雪装置に対し、降雪の融解に必要な
熱量を過不足なく出力すべく命令を与えることが
出来る。しかし、このような降雪重量を例えば１
分単位という短い時間間隔で連続的に測定出来る
簡便な降雪検知器は今まで出現していない。

また降雨降雪強度を測定出来るものとしては気
象測器として気象台などで使われている降雨強度
計があるが、気象観測を主目的としているため、
水滴を検出する機構が複雑である。すなわち漏斗
状の受水器で集められた降水は、一旦油層の中を
通し、更にサイホンを通して、再びノズルから水
滴を別の油層の中に滴下させ、細い光束を遮断さ
せて、水滴を計数する複雑な方法である。さら
に、形も直径210mm、高さ450mmと大きく、重量も
数Kgと重い。そのため、取り付けや支持、維持管
理が難しく、しかも価格（およそ50万円）が手頃
と言えないので、融雪装置の制御のための降雪検
知器として用いることは出来なかつた。

そこで、出願人は長い間降雪検知器を研究して
来た実績を活かして、時々刻々と変化する降雨・
降雪の重量を定量的に計測できる本発明を完成し
た。

〔課題を解決するための手段〕

添付図面を参照しながら詳述すると、次の通り
である。

受水部１に導水管２を垂下し、この導水管２上
部の開口部２′に細線３を突出し、細線３の端部
を導水管２の内壁に沿設し、導水管２の側面に空
気放出部４を設けたことを特徴とする降水強度計
用受水器。

受水部１に導水管２を垂下し、この導水管２上
部の開口部２′に細線３を突出し、細線３の端部
を導水管２の内壁に沿設し、導水管２の側面に空
気放出部４を設けた降水強度計用受水器におい
て、受水部の導水管２の下方に導水管２から落下
する流下水滴２８を検知できる発光器３２と受光
器３３を対向状態に設けたことを特徴とする降水
強度計。

受水部１に導水管２を垂下し、この導水管２の
下方に電流連絡針５を配設し、この電流連絡針５
の先端と導水管２の下端との間に流下水滴２８が
電流連絡針５に接触できる間隙を設け、導水管２
と電流連絡針５とに電圧を印加する電源装置ａを
設けたことを特徴とする降水強度計に係るもので
ある。

〔作用〕

第１図、第２図及び第３図の実施例に従つて説
明する。

受水部１に降雨があると水は受水部１の斜面
１′を伝わつて中心部の導水管２上部の開口部
２′に誘導される。

降雪の場合は、受水部１の下方に設置したヒー
ター１１により受水部１が加熱され、雪は融解さ
れ水となるので降雨と同じように受水部１の斜面
１′に伝わつて中心部の導水管２上部の開口部
２′に誘導される。

導水管２上部に細線３を開口部２′より突出さ
せ、かつ導水管２の内壁に沿わせて付設して置く
と、導水管２上部の開口部２′に達した水は表面
張力の作用により導水管２の開口部２′に回転楕
円体状となつて滞留しようとしても毛細管現象に
より細線３に導かれて導水管２内に円滑に入り込
むこととなる。

従つて、導水管２上部の開口部２′に達した水
は導水管２に入り込み、下方へ移動する。

そして、導水管２の下端に達した水は導水管２
の内面との間の付着力と水自身の表面張力の作用
により導水管２から外部にすぐには出ない。

導水管２内へ水が次々と流下し、導水管２の下
端内部に水が溜まつて来ると水はそれ自身の重量
により導水管２の下端外部に滴下しようとして膨
出し、且つ表面張力により半球状の流下水滴２８
が形成される。

更に、導水管２の下端に膨出した流下水滴２８
が増大すると水の表面張力がその重さを支えきれ
なくなり、導水管２の下端よりちぎれて流下水滴
２８は下方に落下する。

流下水滴２８が落下した後に導水管２の下端に
一部の水が導水管２の管口を塞ぐような形で残つ
ているとその上部の導水管２内に空気層が出来る
ので導水管２上部の開口部２′から水が更に流入
すると、その空気層を押し下げることになり、前
記の残水が一定質量に達する前に空気層の圧力に
よつて下方に押し出されて、シヤボン玉状になつ
てしまう。この現象は導水管２側面に設けた空気
放出部４によつて防止され、空気層は空気放出部
４から導水管２外へ放出され、その結果導水管２
の下端に残つていた水は新しく流下してきた水と
一体となる。導水管２下部に徐々に水が溜まり、
流下水滴２８はその表面張力が流下水滴２８自身
の重みに耐え得るまで落下せずに成長することと
なり、流下水滴２８が未成長のまま流入圧により
押し出されることはない。

また、導水管２の下方に発光器３２と受光器３
３を対向状態に設けたため流下水滴２８が光線上
を落下すると光線をさえぎり流下水滴２８を１滴
毎に検知する。

また、導水管２の下方に電流連絡針５を配設
し、この電流連絡針５の先端と導水管２の下端と
の間に流下水滴２８が電流連絡針５に接触できる
間隙を設けたため、この導水管２の下端外部に膨
出した流下水滴２８が成長して大きくなつたと
き、流下水滴２８の下端が電流連絡針５に接触す
る。ここで、電流連絡針５が流下水滴２８に接触
しても、また、水滴内部に突き刺さる状態になつ
ても、水滴の形状は変化せず、半球状の流下水滴
２８は破壊されない。この現象は電流連絡針５の
太さが適当な太さであり、あまり太くないことに
よる。

このとき、導水管２と電流連絡針５との間に電
源装置ａによつて電圧が印加されているため、電
気伝導性のある流下水滴２８により、導水管２と
電流連絡針５との間に電流が流れる。

これにより導水管２と電流連絡針５の間には再
び空間が生じ、電流は流れなくなる。

このようにして、導水管２から流下水滴２８が
１滴落下する度に導水管２と電流連絡針５の間に
電流が一回流れることになる。

この電流の有無を、例えば流下水滴２８が１滴
落下する度に第３図の回路を用いて或いは、発光
器３２と受光器３３の光線の遮断による光スイツ
チ動作を第３図のアンプ３４を用いて１個の矩形
パルスをパルス出力端子２０，２０′から得る。

このパルスを例えば第４図のカウンター回路２
２に入力し、このカウンター回路２２にタイマー
回路２３を接続することにより、任意に定める一
定時間、例えば１分間隔毎に流下水滴２８の数を
計測することが出来、これに基づいて融雪装置２
７を制御し、またマイクロコンピユーター２４に
より降水量に換算し、改めてデイジタル・アナロ
グ変換回路２５を通して記録計２６に表示する。

〔実施例〕

本発明の降水強度計用受水器及び降水強度計
は、下部に金属製の導水管２を有する漏斗状の受
水部１において、導水管２上部の開口部２′にそ
の一部が導水管２の内部管壁に沿うように、一部
が開口部２′から逆円錐状の受水部１の斜面１′に
沿うように、金属または非金属の細線３を設け、
導水管２の下端から上方へ少許の幅で長さ５mm以
上の切り込み状態の空気放出部４を設けることが
望ましい。

また、第３図は導水管２に支持板３１を付設
し、この支持板３１の左右に一組の発光器３２と
受光器３３を落下する流下水滴２８が発光器３２
からの光線をさえぎるように対向状態に配置した
場合を図示している。

また、発光器３２と受光器３３を流下水滴２８
が１滴落下する毎にパルス出力端子２０′から１
つのパルスを出力として発生するアンプ３４に接
続した場合を図示している。

また、導水管２の内径が３mmの場合受水部１の
導水管２の下端直下からおよそ８mmにその先端が
位置するように、針状の金属製の電流連絡針５を
鉛直に設け、導水管２と電流連絡針５を対向電極
として両者の間に電圧を印加する手段を設け、導
水管２内部を流下した降水が導水管２下端部から
流下水滴２８となつて鉛直下方に落下する直前
に、導水管２下端から半球形状に膨出した水が電
流連絡針５に接触し、導水管２と電流連絡針５が
導電性をもつ流下水滴２８を介して電気的に結合
する性質を利用して、降水を検出するように設計
することが望ましい。

一般に降雪による流下水滴２８の電気伝導率は
10μS／cmから数百μS／cmの範囲であることが知
られており、実施例においてはこの１／10の
1μS／cmの電気伝導率の水滴まで測定可能であ
る。

また、本発明を小型、軽量、簡易構造にし、且
つ秀れた性能を発揮する実施例としては、直径が
12cm程度の漏斗状の受水部１の中心部にステンレ
ス鋼等の金属製の導水管２を垂設する。

導水管２のその直下には第３図に示すように発
光器３２と受光器３３による光線を配置し、また
は第１図に示すように金属製の電流連絡針５を設
ける。導水管２の内径は３cmで外径は５mmであ
る。発光器３２、受光器３３とこれらに接続する
アンプ３４は市販のものを使用すれば足りる。ま
た、電流連絡針５の材料は白金又は電蝕の少ない
ステンレス鋼、耐酸合金等を用い、太さはできる
だけ細いものとし、少なくとも１mm以内とする。
実施一例では直径が0.3mmの白金線を用いている。
導水管２の下端と電流連絡針５の先端の間隔はお
よそ８mmとする。実施一例では８mmである。電流
連絡針５と導水管２の間には導線６，７を介して
交流又は直流電圧をかけておく。実施一例では導
水管２を接地側とし電流連絡針５に正の直流電圧
をかけている。

図面は逆円錐状の受水部１に仕切板３０を４枚
立設した場合を図示しており、この仕切板３０に
より、強風時の降雨や吹雪等の場合にも雨滴や雪
片の捕捉を良好にし流下水滴２８を作るに十分な
降水を集めることが出来る。

また、受水部１に受けた雪を融解するため受水
部１の内側にヒーター１１を付設する。更に導水
管２の凍結を防止する為、防護筒１２内に補助ヒ
ーター１１′を配置した場合を図示している。

また、導水管２、電流連絡針５、電流連絡針５
に付設した電流連絡板８、これらを固定した金具
２９は夫々電気伝導性を有する金属を使用し、金
具２９より導線６，７を引き出し、電源装置ａに
接続した場合を図示している。

また、幾度もの実験を繰り返した結果、受水部
１の開口面積を113cm²とした場合、導水管２の内
径を３mmとし、導水管２と電流連絡針５の間隙を
８mmとし、導水管２下端から上方へ幅１mm、長さ
15mmの切り込み状態の空気放出部４を設けた条件
が最適であつた。細線３は第２図に図示するよう
に〓状に折り返し、両端部が導水管２の内壁に沿
うようにして、折り返し部が輪状になつて導水管
２の真上に突出するように付設することが望まし
い。

尚、第３図の発光器３２と受光器３３の配置に
ついてはこれらによる光線を流下水滴２８が落下
時に遮断すれば良く、導水管２との距離は問題に
ならない。

第６図には、網状タイプの網状導水管２″を採
用した場合を図示しており、網目が空気放出部４
と同様な作用を果たす為切り込み状態の空気放出
部４を設けた導水管２と同様な効果を得ることが
出来る。

また、第４図は電源装置ａの接続及び１個の流
下水滴２８の落下を矩形波のパルス出力として取
り出すための方法としての回路を図示している。

第５図は、更にこの矩形波のパルス出力をパル
スカウンターに接続する場合において融雪装置の
制御及び降雨降雪の定量的計測を行うための記録
計を動作させるシステムのブロツク図を図示して
いる。

導水管２の内径を３mmとして自然降雨を用いて
導水管２から落下する流下水滴２８の質量を測定
した結果、流下水滴２８の１滴当たりの質量は
0.055ｇから0.064Kgの範囲にあり、平均値は0.058
ｇとなり、測定誤差は10％以内に収まり、気象台
等で使われている降雨強度計の精度に匹敵する性
能が得られた。また、受水部１の開口部の断面積
が113cm²であるので、この流下水滴２８１滴を降
水量に換算すると、0.0051mmとなり、高感度な降
水検知器になつている。

また、上述のように水滴の検出機構を簡単にし
たために第１図に示すような降水検知器の重量が
１Kg程度に軽量化され、取り付け、支持が容易に
なる。

さらに、付属装置として第５図のようなカウン
ター回路２２、マイクロコンピユータ２４、デイ
ジタル・アナログ変換回路２５及び被制御機であ
る融雪装置２７を接続する。このようなシステム
にすると、マイクロコンピユータ２４で流下水滴
２８の数を読み取つた後、降水量に換算して改め
てデイジタル・アナログ変換回路２５を通して記
録計２６等に表示することができる。また降つた
ものが降雪であれば、降雪重量を算出できるの
で、融雪に必要な熱量を直ちに計算し、融雪装置
２７に対して適切な命令を与えることができる。

尚、実施の一例においては少なくとも毎分247
カウントの測定が可能であり、降水量でおよそ毎
分1.3mm、毎時80mmまでの豪雨・豪雪の測定が可
能である。

尚、図中符号８は電流連絡板、９は絶縁板、１
０は排水漏斗、１２は防護筒、１３は電気抵抗、
１６はダイオード、１９は論理集積回路、２１は
カウンター入力端子である。

〔発明の効果〕

本発明は上述のように構成したため、単に降雨
降雪の有無を検知するものではなく、時々刻々に
変化する降雨重量、降雪重量を短い時間間隔例え
ば１分単位で連続的に測定でき、定量的な測定検
知を行うことができる秀れた降水強度計用受水器
及び降水強度計となる。

しかも本発明は、導水管に細線を突設すること
により水の流入を良好にし、且つ導水管側面に空
気放出部を設けることにより常に一定の大きさの
水滴を落下せしめ得ることになり、全体の重量も
従来の降水強度計の受水器に比して小型、軽量に
設計できる降水強度計用受水器となる。

また、流下水滴の形成と落下が１個の電気パル
スを発生させることになり、これをカウントする
ことにより降水量を定量的に正確に計測できるも
ので、現在の気象台等において使用されている降
雨強度計に比べ極めて簡易な構造でありながら同
等の精度を発揮し、流下水滴の１滴は降水量に換
算すると約0.0051mm程度となりそれだけに極めて
高感度な降水強度計となる。

また、降雪重量を定量的に計測できるため、融
雪装置の融雪に必要な熱量を計算し、適切な融雪
装置の制御が可能であり、融雪装置の過働等によ
る電力、地下水、石油等の浪費を防止でき、効率
の高い制御が可能となるなど秀れた特長を発揮す
る。

【図面の簡単な説明】

図面は本発明の一実施例を示すもので、第１図
は本発明の要部の正断面図、第２図は導水管上部
の拡大断面図、第３図は流下水滴を発光器と受光
器により検出する場合の一実施例、第４図は電流
連絡針により流下水滴を検出する場合のパルス発
生回路の一実施例、第５図はパルスのカウンター
回路、演算回路、出力回路、制御装置のブロツク
図、第６図は別例要部の正面図である。ａ……電源装置、１……受水部、２……導水
管、２′……開口部、３……細線、４……空気放
出部、５……電流連絡針、２８……流下水滴、３
２……発光器、３３……受光器。

Claims

【特許請求の範囲】１受水部に導水管を垂下し、この導水管上部の
開口部に細線を突出し、細線の端部を導水管の内
壁に沿設し、導水管の側面に空気放出部を設けた
ことを特徴とする降水強度計用受水器。２受水部に導水管を垂下し、この導水管上部の
開口部に細線を突出し、細線の端部を導水管の内
壁に沿設し、導水管の側面に空気放出部を設けた
降水強度計用受水器において、受水部の導水管の
下方に導水管から落下する流下水滴を検知できる
発光器と受光器を対向状態に設けたことを特徴と
する降水強度計。３受水部に導水管を垂下し、この導水管の下方
に電流連絡針を配設し、この電流連絡針の先端と
導水管の下端との間に流下水滴が電流連絡針に接
触できる間隙を設け、導水管と電流連絡針とに電
圧を印加する電源装置を設けたことを特徴とする
降水強度計。