JPH03255388A - 雨量計及び雨雪量計 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は雨量計及び雨雪置針に関し、特に重量式雨量計
に於いて、重量の測定誤差を少なくし、かつ風圧による
測定誤差を少なくした雨量計及び雨雪置針に関する。

〔従来の技術〕

測定精度の良さから従来の転倒升式の雨量計に替り、雨
水の重量を測定して測定重量を雨量に換算する所謂重量
式の雨量計が実用化されている。

従来の重量式雨量計は、雨水を貯留した貯水槽の重量を
台秤状の重量計で測定するのが一般的である。

また、重量式雨量計では、受水口上面を風が切って吹く
と貯水槽内部に負圧が生じ、あるいは受水口に風が吹き
込むと貯水槽に風圧がかかったりして測定誤差となる。

これを防ぐため、従来は受水口と貯水槽との間に相互間
の連通を断つ弁体を受け、測定時には当該弁体を閉じて
貯水槽に風圧がかかったり、貯水槽内部に負圧が生ずる
のを防止している。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来の重量式雨量計では、貯水槽の重量測定を台秤
形式の重量計によって行っているため、雨量計が少しで
も傾いて設置されると重量計への荷重点か変動し、測定
誤差の原因となるため、雨量計か水平に保たれるよう細
心の注意をもって設置工事を行なう必要があり、かつ設
置後も長期に渡り、雨量計の水平が保たれるように、ま
た風圧等が加わることにより水平が崩れないように強固
な基礎工事を必要とする。

本発明の第１の課題は、上記従来の問題点を解決し、雨
量計の設置に厳密な水平性が要求されず、また基礎工事
に於いても高い強固性が要求されず、比較的簡単に設置
でき、しかも高い測定精度が得られる雨量計の構造を提
供することにある。

また、風の影響を排除するために弁体を用いる従来の構
造に於いては、弁体に例えば電磁弁を用いるため高価で
あるばかりか、測定時の処理シーケンスが複雑化し、か
つ当該電磁弁は可動部品であるため、特に厳しい環境に
於いては耐久性及び信頼性に問題がある。

本発明の第２の課題は、可動部品を用いることなく風の
影響を排除できる雨量計の構造を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

以上のｔ！題を解決するため、本発明は雨水を貯留する
貯水槽を重量計の入力軸に垂下状に連結したものであり
、重量計の人力軸には、周縁に溝を有するローラーを回
転自在に設け、重量計と貯水槽を連結する連結ワイヤを
当該ローラーの溝に沿って２水平行に設定したものであ
る。また、受水口に開口し、底面に小口径の通水孔を有
する＊Ｘの雨水受は構体を雨量計の外筺又はこれと同等
の部位に固定して設け、側面に貯水槽への雨水の導出口
である溢水口を有する３４２の雨水受は構体を上記第１
の雨水受は構体に間隙を有して嵌め込んで設け、この第
２の雨水受は構体の下側に貯水槽を連結し、連結部の中
間部位に連結ワイヤで重量計の入力軸を結合するように
したものである。

〔作　　　用〕

本発明では、雨水の貯水槽を重量計の入力軸に連結ワイ
ヤで垂下保持したから、雨量計が若干傾いて設置されて
も貯水槽による荷重が重量計に片寄って加わることがな
く、また重量計の人力軸と貯水槽との結合を、当該入力
軸に回転自在に固定したローラーと、このローラーの周
縁に設けられた溝に沿わせた平行２本の連結ワイヤによ
り行なうようにしたから、上記荷重は常に上記重量計の
入力軸の中心に印加されるので、貯水槽の重量測定の誤
差が少なくなり、高精度の雨量測定が可能となる。

また、雨水の受木部は、一方を雨量計の外筐に固定し、
他方を貯水槽に固定した２つの雨水受は構体による二重
受皿構造とし、上側の雨水受は構体の底面に小口径の通
水孔を設け、下側の雨水受は構体の側面に溢水口を設け
たので、当該２つの雨水受は構体間の間隙は常時雨水で
満たされ、かつ上側の雨水受は構体の水面に風等によっ
て加わる短周期の負圧もしくは加圧は上記小口径の通水
孔を介してのみ伝わるため当該負圧もしくは加圧が測定
重量に与える影響は極めて少なくなる。

〔実　施　例〕

第１図及び第２図は、本発明の実施例に係る雨量計（雨
雪置針）を示すもので、第１図は構造を示す断面図、第
２図は要部の拡大構造図であり、第３図（＾）　、　（
Ｂ）〜第５図（Ａ）　、　（Ｂ）は測定誤差について説
明する図である。

第１図に示すように、本発明の実施例に係る雨量計又は
雨雪置針は、降雨時の雨水の受口（受水口）を構成する
受水構体１、受水構体１を介して受けた雨水の受は皿と
なる第１の雨水受は構体２及び第２の雨水受は構体３、
雨水を貯留する貯水槽４、第２の雨水受は構体３と貯水
槽４とを相互に固定的に連結する連結構体５、ｍｌ及び
第２の雨水受は構体２．３と貯水槽４にたまった雨水の
重量を測定する重量計６、連結構体５を介して第２の雨
水受は構体３と貯水槽４を重量計６に結合する連結ワイ
ヤ７及びローラー８、第２の雨水受は構体３から貯水槽
４に雨水を導く第１の導水構体９及び′８２の導水構体
１０、貯水槽４にためられた雨水を外部に排出する排水
構体１１、重量計６と第２の導水構体１０とを所定位置
に固定する基台１２、受水構体１と基台１２を支える支
柱１３、雨量計機構を搭載する架台１４、雨量計機構を
収納するカバー１５及び当該雨量計を雨雪置針として用
いる場合に第１の雨水受は構体２内部に設けられる融雪
用ヒーター１６等で、構成される。

受水構体１は、受水口１０１が所定の口径（雨量測定に
ついて定められている口径）に形成された中空の円筒１
０２と、該円筒１０２の裾部分に形成された鍔部１０３
でなり、該鍔部１０３は雨量計の外筐の上部を構成して
いる。

第１の雨水受は構体２は、受は皿形状（有底円筒形状）
に形成され、底部中央に小口径の通水孔２０１が設けら
れ、また、側面には小口径の通気孔２０２が設けられて
おり、受水橋体１の受水口１０１に開口して鍔部１０３
の内側に固定されている。

第２の雨水受は構体３は、受は皿形状（有底円筒形状）
に形成され、その側面には溢水口３０１が設けられてお
り、第１の雨水受は構体２をその開口部に嵌め込んで当
該第１の雨水受は構体２との間に少間隙Ｓが形成される
ような位置関係で、連結構体５の上部に固定されている
。

貯水槽４は、内部に４つの貯水部４０１を有するドラム
形状に形成され、軸４０２を中心に回転可能であるよう
に連結構体５の下部に取付けられている。また、図には
示さないが、当該貯水槽４には駆動装置が設けられてお
り、１つの貯水部４０１に設定量の雨水が溜まると当該
駆動装置によって４分の１回転して上記雨水を排水し、
排水した貯水部４０１に隣接する貯水部４０１に雨水が
溜められるように制御される。

連結構体５は、第２図に示すように、互に平行な位置関
係にある２本の柱体５０１，５０２と、この２木の柱体
５０１，５０２を相互に連結する連結体５０３で構成さ
れ、下部には２木の柱体５０１と５０２の間に前記貯水
槽４が取付けられ、上部には前記第２の雨水受は構体３
が固定されている。また、当該連結構体５は基台１２の
中央に設けられた孔１２１に非接触状態で挿通されてお
り、当該連結構体５の運動は雨量計の固定的構造物によ
って規制されることはない。

重量計６は、例えば水晶圧力センサ（水晶振動子に圧力
が加わると、その共振周波数が変化することを利用して
圧力を検出するようにしたセンサ）のような高精度、高
感度のセンサ（図示せず）を主体に構成され、当該セン
サと連結された入力軸６０１を有し、基台１２に固定さ
れている。この人力軸６０１には周縁に溝（例えばＶ字
溝）８０１を形成したローラー８が回転自在に取付けら
れており、当該ローラー８の溝８０１には連結ワイヤ７
が掛けられ、この連結ワイヤ７の両端が連結構体５の連
結体５０３に結合固定されている。

連結ワイヤ７は、第２図に示すように、ローラー８の溝
８０１の底差し渡し寸法で２木のワイヤ７０１．７０２
が平行に設定されて連結構体５の連構体５０３に連結固
定されており、この構造により、上記重量計６の大力軸
６０１には、当該連結ワイヤ７のみによって前記第２の
雨水受は構体３、貯水槽４及び連結構体５の合計重量（
第１及び第２の雨水受は構体２．３と貯水槽４内の雨水
を含む。）か入力されるようになっている。

第１の導通構体９は、バイブで構成され、内部が第２の
雨水受は構体３の溢水口３０１に連通し、当該溢水口３
０１から溢れ出た雨水を下方に導くように第２の雨水受
は構体３の側面に固定されており、また、第２の導水構
体１０は上側が拡がった形状の中空パイプで構成され、
上端が上記第１の導水構体９の下端に、下端が貯水槽４
の雨水受は口４０３にそれぞれ対向するように基台１２
に固定され、第１の導水構体９により導かれた雨水を貯
水槽４の貯水部４０１に導くようになっている。

排水構体１１は、底面に排水口１１１を有するバケツ形
状に構成され、架台１４を挿通して当該排水口１１】が
外部に比るようにして雨量計内部の下側に設けられ、排
水時に貯水槽４から流出した雨水を雨量計外部に排圧す
る。

融雪用ヒーター１６は雨量計を雨雪置針として使用する
ものの場合に第１の雨水受は構体２の内部に設けられる
。

以上に述べた雨量計の機構部は、基台１２゜支柱１３．
架台１４等で構成されるフレーム内に収められ、周囲に
は外筐１５で覆われて上記機構部が保護される。

次に計測時の動作を説明する。

降雨があると、雨水は受水橋体１の受水口１０１を通し
て第１の雨水受は構体２で受けられる。降雪の場合には
受水口１０１から降り込んだ雪は第１の雨水受は構体２
内で融雪用ヒーター１６によって融かされて雨水となる
。

第１及び第２の雨水受は構体２．３内には通常は溢水口
３０１のレベルまで雨水が満たされており、降雨（又は
降雪）があると、雨水は第２の雨水受は構体３から溢水
口３０１を通して溢わ出て、当該溢れ出た雨水は第１及
び第２の導水構体９．１０によって貯水槽４の１つの貯
水部４０１に導かれて、ここに溜められる。以上の動作
に於いて、第１の雨水受は構体２には通気孔２０２が設
けられているので、雨量計内外の圧力差が生ずることは
なく、第２の雨水受は構体３から貯水槽４への雨水の流
入はスムーズに行なわれる。

重量計６の入力軸６０１には連結ワイヤ７及びローラー
８を介して常時第２の雨水受は構体３及び貯水槽４内の
雨水の重量が入力されているので、上記降雨（降雪）に
よる雨量計内の貯水量の増加は当該重量計６によりて重
量により測定される。

ところで、第１及び第２の雨水受は構体２゜３内には雨
水が必ずしも溢水口３０１のレベルまで満たこれている
必要はない、すなわち、重量計６による雨水の重量測定
は、当該雨水受は構体２，３内の雨水も含めて行なわれ
るからである。但し、次に述へる風による誤差を排除す
る目的から、第１の雨水受は構体２の底外面と第２の雨
水受は構体３の底内面との間に形成される間隙Ｓ′には
雨水が満たされている必要がある。当該間隙Ｓ′に雨水
が満たされているものとして、風があるときの測定値へ
の影響について次に説明する。

周知のように、風か受水橋体１の受水口１０１に吹き込
むと、受水橋体１内は風圧による増圧が生じ、また、受
水口１０１を風が横切ると、受水橋体１内には負圧によ
る減圧が生ずる。

この増圧又は減圧による荷重の変化は、仮に第１の雨水
受は構体２がないものとすると、重量計６の入力軸６０
１に直ちに入力され、これが測定の誤差となる。この誤
差は、重量計６に応答時間の短いセンサを使用したとき
、特に大きくなる。

ところで、本発明の実施例の構造上、第１の特徴はｚｉ
図に示す通り、雨水受は部は小口径の通水孔２０１で相
互に連通した２つの雨水受は構体２，３によって構成さ
れる二重構造であリ、しかも当該２つの雨水受は構体２
，３間に形成される少くとも間隙Ｓ′には雨水が満たさ
れるようにされていることであり、この構造によフて雨
量計内部は通水孔２０２部分を除いて外部と遮断されて
おり、受水構体１の円筒１０２内部に生ずる風による増
圧又は減圧の影響は、上記小口径の通水孔２０１を介し
てのみ重量計６に及ぼされるようになっている。ところ
で、風による増圧又は減圧による荷重の変化の周期は雨
水の増加による荷重の変化の周期に比べて短いため、当
該風の影響による荷重変化分の殆んどは通水孔２０１に
よっては雨水受は構体３には伝わらず（通水孔２０１は
圧力変化の伝達に対して電気回路でいうインダクタンス
と同等の作用をする。）、一方、降水による第１の雨水
受は構体２内の雨水重量の増加は周期の長い変化となる
ので、当該雨水重量の増加は通水孔２０１を介して第２
の雨水受は構体３に正しく伝わり、重量計６による降雨
量の測定が可能となる。すなわち、重量計６では、第１
及び第２の雨水受は構体３の降雨による水位変化に相当
する重量変化と貯水槽４の重量変化が計測されることと
なる。尚、通気孔２０２の径は、受水口１０１の内部に
生ずる上記増圧又は減圧の影響が第２の雨水受は構体３
の水面に及ばないように小口径に設定される。

また、本発明の実施例の構造上、第２の特徴は、重量計
６による被計測部分（第２の雨水受は構体３．貯水槽４
及び連結構体５）が連結ワイヤ５によフて重量計６の入
力軸６０１に垂下状に連結されていることである。従っ
て従来の台秤式重量計を有する雨量計のように、設置時
の傾き、または風圧等による傾か等によりて被計測部分
の重量計に対する荷重点が変動することがなく、誤差の
少ない測定が可能となる。

以上のような被計測部分と重量計６との連結構造に於い
て、更に測定誤差を少なくするため、実施例では重量計
６の入力軸６０１と連結ワイヤ７との間に当該入力軸６
０１に回転自在に取付けた、周縁にＶ字溝８０１を有す
るローラー８を介在させている。以下、このローラー８
の作用にって述べる。

第５図（＾）に示すように、被測定物１７の重量を重量
計６の入力軸６０１に垂下状に吊して測定する場合に於
いて、被測定物１７を吊す連結ワイヤ７と入力軸６０１
　との間に剛性の短冊状部材６０３を介在させた場合を
考える。入力軸６０１の長さをり、短冊状部材６０３の
長さを１、被測定物１７の重量によって入力軸６０１に
作用する力をＦとし、被測定物１７が角度θだけ傾いた
場合を想定して第５図（Ａ）を図式化すると、第５図（
Ｂ）のようになる、尚、連結ワイヤフは被測定物１７の
揺動に追従できる部分であり、短冊状部材６０３　（Ｂ
Ｃ）は被測定物１７の揺動に追従できない部分である。

センサ６０２に作用するモーメントＭ（点Ａに作用する
モーメント）は Ｍ　＝　Ｌ−Ｆ−ｃｏｓθ−１ｔ　−Ｆ　−５ｉｎθで
表わされる。ここで、角度θが変動したときのｃｏｓθ
と　ｓｉｎθの変化は、ｓｉｎθが大きく、ＣＯＳθは
小さい。従って、重量計６による測定誤差を少なくすへ
く上記モーメントＭの変動を小さくするためには、８Ｃ
の長さ℃を小さく、望ましくは零としなければならない
。尚、短冊状部材６０３を用いず、人力軸６０１に連結
ワイヤ７を直接結び付けた場合であっても、入力軸６０
１の半径がＢＧに相当することとなり、上記長さβを零
とすることはできない。

ところで、本実施例では前記したように、入力軸［ｉｏ
ｌに取付けたローラー８の溝８０１に沿わせた互に平行
の２本のワイヤ７０１，７０２によって被計測部分（第
５図（＾）の被測定物１７）を吊っているので、第３図
（Ａ）及び第４図（Ａ）に示すように、ローラー８の溝
８０１底部円周と連結ワイヤ７との２つの接点Ｐ　ｒ　
、　Ｐ　２を結ぶ線は入力軸６０１の中心点０を通るこ
とにより、前記第５図（Ｂ）のＢＣの長さβは零となる
。また、雨量計が第１図に示す右側に傾いた場合を想定
すると、当該傾きが極端な場合を除き、ローラー８と連
結ワイヤ７との接触状態は、第３図（Ｂ）に示すように
、連結ワイヤ７の、ローラー８の溝８０１に沿った部分
７０３は、そのまま当該溝８０１に保持され上記接点ｐ
、、ｐ２は変動しないので、前記ＢＣの長さｋは依然と
して零に保たれる。

次に、雨量計が第２図に示す左側に傾いた場合を想定す
ると、ローラー８は入力軸６０１に回転自在に取付けら
れているため、第４図（Ｂｌ　に示すように、前記接点
ｐ１．ｐ２を結ぶ線は、依然として入力軸６０１の中心
点０を通り、前記ＢＣの長さ１は零に保たれる。第３図
（Ｂ）の傾きと第４図（Ｂ）の傾きが同時に生じた場合
も、前記ＢＣの長さβが零に保たれることは言うまでも
ない。

以上の説明から明らかなように、ローラー８を介して重
量計６の入力軸６０１に被計測部分を垂下状に結合する
ことは、雨量計の傾きによる計測誤差を少なくする上で
非常に効果的である。

Ｃ発明の効果） 以上に説明したように、本発明は、雨水受は部を、底部
に小口径の通水孔を有し、筐体又はこれと同等の部位に
固定された第１の受水量は構体と、この第１の雨水受は
構体との間に隙間が形成されるように支持された第２の
雨水受は構体とで構成した二重構造とし、また雨水が溜
められる被計測部分を、重量計の人力軸に回転自在に取
付けたローラーを介して垂下状に取付けたものであり、
例えば電磁弁のような複雑な機構を用いることなく、極
めて簡単な構造で風に起因する測定誤差を少なくするこ
とができ、また、雨量計の傾きに起因する測定誤差も少
なくできるため、雨量計の設置工事に厳密な垂直性を求
められることなく設置工事が極めて容易となり、また、
風等によフて雨量計に若干の傾きが生じてもよいから設
置の際の基礎工事が容易かつ安価になる等、本発明は極
めて顕著な効果を奏するものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の実施例に係る雨量計の構造断面図、
＠：２図は要部の拡大構造図、第３図（Ａ）、（Ｂ）　
、第４図（Ａ）、（Ｂ）　、第５図（Ａ）　、　（Ｂ）
は測定誤差について説明する図である。 ２・・・′ｓ１の雨水受は構体　２０１・・・通水孔３
・・・第２の雨水受は構体　３０１・・・溢水口４・・
・貯水溝　　　　　　　　５・・・連結構体６・・・重
量計　　　　　　　　６０１−・・入力軸７・・・連結
ワイヤ ８・・・ローラー　　　　　　　ａｏｉ・・・溝１６・
・・融雪用ヒーター　　　ｓ、ｓ”・・・少間隙第１図 他４名 第 ２ 図 ６０１（入力軸） ４（貯水槽） 第二 １１（被側疋物） 第 図 （Ａ） （８） 第 図 （Ａ） （Ｂ） （Ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　受水口で受けた雨水の重量を測定して測定重量を雨
   量に換算するようにした雨量計に於いて、上記受水口で
   受けた雨水を貯留する貯水槽と、重量計と、該重量計の
   入力軸に少くとも上記貯水槽を垂下状に連結する連結ワ
   イヤでなる雨量計。 ２　受水口で受けた雨水の重量を測定して測定重量を雨
   量に換算するようにした雨量計に於いて、上記受水口に
   開口し、底面に通水孔を有していて外筺又はこれと同等
   の部位に固定された第１の雨水受け構体と、側面に溢水
   口を有し、上記第１の雨水受け構体に間隙を有して嵌め
   込まれた第２の雨水受け構体と、該第２の雨水受け構体
   の溢水口から溢れた雨水を貯留する貯水槽と、該貯水槽
   を下側に、及び上記第２の雨水受け構体を上側にして相
   互に連結する連結構体と、重量計と、該重量計の入力軸
   に上記連結構体の中間部位を連結して上記貯水槽を垂下
   状に連結する連結ワイヤでなる雨量計。 ３　周縁に溝を有するローラーを重量計の入力軸に回転
   自在に設け、当該ローラーの溝に沿わせて両端を連結構
   体に固定してなる連結ワイヤを吊持ガイドさせ、かつ該
   ワイヤの折り返し部が平行となるように設定した請求項
   １又は２に記載の雨量計。 ４　請求項２に記載の雨量計に於いて、第１の雨水受け
   構体に融雪用ヒーターを設けた雨雪量計。