(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
降雪が積もるように上方に開口されている収集容器と、
前記収集容器を載置するための載置台と、
前記収集容器の底部に配されて前記収集容器に積もった雪と接触される第１導電体と、
前記収集容器の側壁に高さ方向に沿って互いに離隔して配されて、前記収集容器に積もった雪と接触される複数の第２導電体と、
前記第１導電体及び複数の第２導電体と電気的に連結されている電源と、
前記収集容器に積もった雪を介して前記第１導電体と第２導電体との通電を感知する感知センサーと、を備え、
前記複数の第２導電体は、前記収集容器の側壁の一側面と他側面とに一定間隔で交互に配されて配置高さの相異なることを特徴とする積雪量測定装置。
【請求項２】
前記第１導電体と第２導電体とが露出された部分を除いて、前記収集容器の内面は電気が通じない非伝導体で形成されたことを特徴とする請求項１に記載の積雪量測定装置。
【請求項３】
前記収集容器の内面にはゴム素材でコーティングされていることを特徴とする請求項２に記載の積雪量測定装置。
【請求項４】
前記収集容器の下部には、雪が溶けた水が排出されるように排水孔が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の積雪量測定装置。
【請求項５】
前記収集容器の排水孔を通じて排出された水の重さを測定して降雪量を測定できるように、前記収集容器の下部に配される降水量計をさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の積雪量測定装置。
【請求項６】
前記収集容器の底面には前記排水孔が複数個形成され、
前記排水孔に排出された水が一つの排出路を通じて排出されるように、前記収集容器の下部に結合されるじょうご状の集水部をさらに備えることを特徴とする請求項５に記載の積雪量測定装置。
【請求項７】
前記降水量計はティッピングバケット方式の降水量計であることを特徴とする請求項６に記載の積雪量測定装置。
【請求項８】
前記収集容器に積もった雪を加熱して溶かすように、前記収集容器の内面に付着されるヒーティングパッドをさらに備えることを特徴とする請求項４に記載の積雪量測定装置。
【請求項９】
前記収集容器に雪が漸進的に積もれば、前記収集容器の下部に配された第２導電体から上部に配された第２導電体まで、順次に前記第１導電体と通電されて前記感知センサーで感知されるが、
最後に前記第１導電体と通電されたと感知された第２導電体より高い位置に配された第２導電体が、一定時間前記第１導電体との通電が感知されていない場合、前記ヒーティングパッドが作動して雪を加熱することを特徴とする請求項８に記載の積雪量測定装置。
【請求項１０】
前記ヒーティングパッドの内部には、電気抵抗によって熱を発生させる熱線が配され、
前記熱線にはバイメタルが設けられて、前記熱線が既定の温度以上に加熱される場合、前記熱線への電気供給を中断させることを特徴とする請求項８に記載の積雪量測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気象と気候とに関する測定装置であり、特に雪の積もった量についての積雪量と、雪が溶けて水になった後の量についての降雪量とを測定するための積雪量及び降雪量測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自然の山や土からなる斜面に雨が降る場合、表土層では降雨の影響で土砂と水が斜面の低い所に傾斜方向に沿って流れる。これによって、斜面の上部または中部は土層の侵食が発生し、相対的に高度が低くて傾斜の緩慢な地域には上部から移動した土砂が堆積される。
【０００３】
このような土層の侵食及び堆積は、自然的な地形の変化を引き起こす最も基本的な要因になり、侵食の激しい場合には山崩れまたは斜面崩壊に転移することもある。また傾斜地から流失された土砂が小河川などに合う場合に下流に移動し、この過程で一部は河川の底部に堆積されて河床高を高める役割を行う。河床高の上昇は、結果的には河川の通水断面を低減させて洪水の潜在的要因になることもある。
【０００４】
このように土砂の移動において重要な要因のうち一つは、雪または雨による降雨及び降雪である。したがって、土砂の移動量と降雨量と降雪量との関係を明らかにすることが非常に重要である。
【０００５】
一方、降水量計は、多様な方式で測定の正確性を高めた計測器が開発されているが、雪の積雪量を測定するための方法及び装置については未だ開発が不十分な状態である。すなわち、従来は積雪量は重量で測定し、積雪量の１０％に当る量を降雪量に換算する方式を使用した。しかし、雪に含まれた水分の含有量、すなわち、乾性積雪であるか、または湿性積雪であるかによって水分含有量が非常に異なって、重量を利用して積雪量を測定するのは正確でない。
【０００６】
また、光学式や超音波を利用して積雪量（積雪の高さ）を測定する方式が開発されているが、積雪量に対する測定が正確でないという限界があり、特に雪が溶けた後の降雪量を測定できないという問題点がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は前記問題点を解決するためのものであって、雪を通じて電流が流れるという点を利用して雪の積もった高さに関する積雪量を正確に測定でき、雪が溶けた後の水の重さに対する降雪量も測定できる積雪量計を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するための本発明による電気伝導性を利用した積雪量及び降雪量測定装置は、雪が流入されて積もるように上方に開口されている収集容器；前記収集容器を載置するための載置台；前記収集容器の底部に配されて前記収集容器に積もった雪と接触される第１導電体；前記収集容器の側壁に高さ方向に沿って互いに離隔して配されて、前記収集容器に積もった雪と接触される複数の第２導電体；前記第１導電体及び複数の第２導電体と電気的に連結されている電源；前記収集容器に積もった雪を介して前記第１導電体と第２導電体との通電を感知する感知センサー；を備えることを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、前記複数の第２導電体は、前記収集容器の側壁の一側面と他側面とに一定間隔で交互に配されて配置高さが相異なる。
【００１０】
そして、前記第１導電体と第２導電体とが露出された部分を除いて、前記収集容器の内面は電気が通じない非伝導体で形成され、特に、本発明の一実施形態において、前記収集容器の内面にはゴム素材でコーティングされている。
【００１１】
一方、本発明の一実施形態において、前記収集容器の下部には、雪が溶けた水が排出されるように排水孔が形成され、前記収集容器の排水孔を通じて排出された水の重さを測定して降雪量を測定できるように、前記収集容器の下部に配される降水量計をさらに備える。
【００１２】
また、前記収集容器の底面には前記排水孔が複数個形成され、前記排水孔に排出された水が一つの排出路を通じて排出されるように、前記収集容器の下部に結合されるじょうご状の集水部をさらに備え、前記降水量計はティッピングバケット方式の降水量計である。
【００１３】
そして、本発明の一実施形態においては、前記収集容器に積もった雪を加熱して溶かすように、前記収集容器の内面に付着されるヒーティングパッドをさらに備える。
【００１４】
また、前記収集容器に雪が漸進的に積もれば、前記収集容器の下部に配された第２導電体から上部に配された第２導電体まで、順次に前記第１導電体と通電されて前記感知センサーで感知されるが、最後に前記第１導電体と通電されたと感知された第２導電体より高い位置に配された第２導電体が、一定時間前記第１導電体との通電が感知されていない場合、前記ヒーティングパッドが作動して雪を加熱する。
【００１５】
そして、前記ヒーティングパッドの内部には、電気抵抗によって熱を発生させる熱線が配され、前記熱線にはバイメタルが設けられて、前記熱線が既定の温度以上に加熱される場合、前記熱線への電気供給を中断させる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明による積雪量測定装置は、第１導電体と第２導電体との電気的連結如何を通じて雪が積もる高さを正確に測定できるという利点がある。
【００１７】
また、積雪量を換算して降雪量を推定する方式ではなく、雪を溶かして降雪量を降水量計にて正確に測定することで、降雪量に対する正確な測定が可能であるという利点がある。
【００１８】
コントローラでは、積雪量及び降雪量についてのデータが保存され、気象庁または災害管理センターなどとの通信を通じてデータが伝送できて、災害などを効率的に予防できるという利点がある。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による電気伝導性を利用した積雪量測定装置の概略的な斜視図である。
【図２】図１のII−II線の概略的な断面図である。
【図３】図１のIII−III線の概略的な断面図である。
【図４】図１に図示された収集容器を広げた状態の展開図である。
【図５】図１に図示された電気伝導性を利用した積雪量測定装置の電気的連結状態を表示するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付した図面を参照して、本発明の一実施形態による積雪量測定装置についてさらに詳細に説明する。
【００２１】
図１は、本発明による電気伝導性を利用した積雪量測定装置の概略的な斜視図であり、図２は、図１のII−II線の概略的な斜視図であり、図３は、図１のIII−III線の概略的な断面図である。
【００２２】
図１ないし図３を参照すれば、本発明の一実施形態による積雪量測定装置１００は、収集容器１０、載置台２０、第１導電体３０、第２導電体４０、電源５０及び感知センサー６０を備える。
【００２３】
収集容器１０は、雪が降って積もる空間を提供するものであって、上方に向かって開口されている。本実施形態において、収集容器１０は略円筒形（または方形柱型）に形成される。規格は、本装置が設けられる地域の積雪量及び降雪量によって異なるが、本実施形態で円筒形の収集容器１０は、ステンレス材質であって、直径１０cm、高さ１６０cmの規格が使われる。
【００２４】
後述するが、収集容器１０の内面は電気が通じてはいけないため、収集容器１０の内面に非伝導体であるゴム１１がコーティングされる。
【００２５】
そして、収集容器１０の底部には排水孔１２が形成される。本実施形態で排水孔１２は、図２に図示されたように、収集容器１０の底部の中央に一つ、そして円周方向に沿って４つ配される。この排水孔１２は、収集容器１０内で雪が溶けた水を排出させるためのものである。本実施形態で排水孔１２は、直径１cmサイズに形成される。
【００２６】
また、収集容器１０の下部には集水部１３が形成される。集水部１３は、複数の排水孔１２から排出された水を一つの排出路１４に集めて排出させるためのものであって、下部が上部に比べて狭いじょうご状に形成される。じょうご状の最下端には排出路１４が形成される。排出路１４を通じて排出された水は、後述する降雪量計によってその量が測定される。
【００２７】
前記のように、収集容器１０は、積雪量を測定するために雪が積もる空間を提供し、また雪が溶けて水に変わった量、すなわち、降雪量を測定できるように雪が溶けた水を一つに集めて排出させる役割も行う。
【００２８】
前記構成の収集容器１０を載置して支持するための載置台２０は、図１及び図３に図示されたように、収集容器１０の下部に配される。収集容器１０は、ボルト、ナットなどの公知の結合手段（図示せず）によって載置台２０の上部に結合される。そして、載置台２０の下部には、地面に挿入させるように複数の固定ピン２１が設けられる。載置台２０の内部には、降水量計７０が設けられるが、降水量計７０は、収集容器１０の排出路１４の下側に配される。
【００２９】
一方、本発明では積雪量を測定するために、第１導電体３０、第２導電体４０、電源５０及び感知センサー６０を使用する。
【００３０】
第１導電体３０は、収集容器１０の底部に設けられる。第１導電体３０は、電気が通じる伝導性素材、本実施形態では円板状の銅で製造される。収集容器１０に雪が積もれば、第１導電体３０と雪とが接触する。
【００３１】
そして、複数の第２導電体４０は収集容器１０の側壁に設けられる。第２導電体４０も第１導電体３０と同様に電気が通じる伝導性素材からなり、本実施形態では、バー状の銅で製造される。本実施形態で第２導電体４０は、幅５cm、高さ０．２cmのサイズで製作され、収集容器１０の内部側に露出されるように設けられて、収集容器１０に積もった雪と接触できる。
【００３２】
本実施形態で第２導電体４０が、収集容器１０の一側壁と他側壁とにそれぞれ高さ方向に沿って互いに離隔して配される。そして第２導電体４０は、一側壁と他側壁とに交互に配される。すなわち、図４の展開図に図示されたように、第２導電体４０は、収集容器１０の一側壁と他側壁とにそれぞれ０．５cmの間隔で配され、一側壁と他側壁とに交互に配されるので、全体的には、第２導電体４０が収集容器１０の高さ方向に沿って０．２５cm間隔で配される。
【００３３】
本装置の電気的連結状態を表示した図５を参照すれば、第１導電体３０と複数の第２導電体４０とは、並列的に電源５０に連結されている。本実施形態では１２Ｖの電源が使われる。
【００３４】
図５を参照すれば、第１導電体３０と第２導電体４０とを電気的に連結及び断絶させるスイッチＳが表示されているが、ここでスイッチＳは、実際スイッチではなく、収集容器１０の内部の雪がスイッチの役割を行うことを表示するためである。すなわち、第１導電体３０と第２導電体４０との間に雪があれば、雪内部の水分によって第１導電体３０と第２導電体４０とが通電され、雪がなければ電気的媒介体がないので、第１導電体３０と第２導電体４０とは電気的に遮断される。
【００３５】
すなわち、収集容器１０の底部から雪の積もった高さまでの間に配された第２導電体４０は、雪を通じて第１導電体３０と通電され、雪がまだ積もっていない部分に配された第２導電体４０は、電気的媒介体がないため通電されない。
【００３６】
感知センサー６０は、第１導電体３０と第２導電体４０とに電気的に連結されて、第１導電体３０と第２導電体４０との間の通電如何を感知する。そして、通電如何を収集容器１９のコントロールボックス１７内に設けられたコントローラ（図示せず）に送信する。コントローラでは、第１導電体３０と通電された複数の第２導電体４０のうち最も高い位置に配された第２導電体を判別する。
【００３７】
第２導電体の設置高さはコントローラに保存されているので、コントローラでは、収集容器１０内に雪の積もった高さを感知できる。前記のように、本実施形態では第２導電体４０が０．２５cm間隔で配されているので、雪の積もった高さを０．２５cm間隔の高さに測定できる。さらに精密に雪の積もった高さが分かるためには、第２導電体４０間の間隔をさらに狭めれば実現できる。
【００３８】
コントローラでは、雪が降り始めてから、収集容器１０の下部から上部に配された第２導電体４０まで順次に第１導電体３０と通電されることを感知する。このように順次に通電される過程で、第１導電体３０と最後に通電されたと感知された第２導電体４０より高い位置に配された第２導電体４０が新たに第１導電体３０と通電されることが一定時間感知されなければ、コントローラでは雪がもう降らないと判断して積雪量測定を完了し、後述するヒーティングパッド８２を稼動させる。
【００３９】
コントローラは、感知センサー６０から受信された信号に基づいて、収集容器１０の最も下部に配された第２導電体４０が第１導電体３０と通電された時刻、順次に第２導電体が通電された時刻、そして最後に第２導電体４０が第１導電体３０と通電された時刻などのデータを保存する。このデータを通じて雪が降り始めた時間、時間帯別の積雪量と最終積雪量及び雪が止んだ時間を判断できる。
【００４０】
前記のように、積雪量に対するセンシングが終了すれば、今後の積雪量測定のために収集容器１０内部の雪を排出させねばならない。これに本発明では、収集容器１０の内面にヒーティングパッド８２が付着され、本実施形態では収集容器１０の内面両側に２つ付着される。
【００４１】
ヒーティングパッド８２は、パッド部材とこのパッド部材の間に配される熱線で形成される。熱線は電流が流れる時に抵抗により発熱する点を利用する加熱道具であって、パッド部材の間でジグザグ形態に配される。ただし、ジグザグ形態で熱線が曲がる部分は、パッド部材の上部及び下部にして、熱線がパッド部材の上下方向に沿って長く配されるようにした。
【００４２】
すなわち、収集容器１０に積もった雪は熱線に沿って溶けるようになるので、熱線が上下方向に長く配されれば、雪が溶けた水が上側から下側に自然に排出される水路を形成する。例えば、本実施形態とは異なって電熱線が横方向に長く配される場合に横方向に沿って水路が形成されるので、縦方向に水路が形成される場合に比べて雪が溶けた水の排出が容易ではない。
【００４３】
そして、ヒーティングパッド８２は、曲面になった収集容器１０の内面または外面に密着自在に曲がる素材を使用して薄い薄膜形態で形成される。
【００４４】
また熱線にはバイメタルが設けられて、熱線が既定の温度以上に加熱されれば、電源の供給を中断し、熱線の過熱を防止する。ヒーティングパッド８２は、図５に図示されたように、第１導電体３０及び第２導電体４０と電源５０を共有する。
【００４５】
ヒーティングパッド８２によって雪が溶けて生じた水は、排水孔１２及び排水路１４を通じて収集容器１０の下部に排出される。
【００４６】
本発明の一実施形態では、雪が溶けた水の量、すなわち、降雪量を正確に測定するために排水路１４の下部に降水量計７０を設ける。従来の積雪量計では積雪量のみを測定し、湿気を多く含む湿雪の場合に積雪量の１０％を、湿気をあまり含まない乾雪の場合に積雪量の３〜４％を降雪量または降水量に換算する方式を使用したため、正確ではなかった。
【００４７】
特に雪に含まれた湿気の量を判断し難く、有人観測所ではない山や奥地に位置する無人観測所では測定が容易ではなかった。これにより、本発明では、雪が溶けた水の量を正確に測定するために降水量計７０を設ける。
【００４８】
収集容器１０の排水路１４を通じて排出された水は降水量計７０に流入されて、降雪量が正確に測定される。本実施形態で降水量計は、ティッピングバケット方式が使われるが、多様な形態の降水量計が使われてよい。降水量計は公知の装置であるため、詳細な説明は省略する。
【００４９】
図示していないが、降水量計７０も、コントローラと連結されて降雪量についてのデータをコントローラに伝送する。
【００５０】
コントローラは、積雪量と降雪量についてのデータ及び時間についてのデータを保存し、このようなデータを気象庁などのセンターにリアルタイムまたは一定時間間隔で伝送する。
【００５１】
前記のように、本発明では、第１導電体と第２導電体との間の通電如何を通じて雪の積もった高さを測定でき、雪が止んだ後には、ヒーティングパッドを通じて雪を溶かして降雪量を正確に測定できる。
【００５２】
すなわち、一つの装置で積雪量と降雪量とをいずれも正確に測定できるという利点がある。
【００５３】
図５で説明していない参照番号８１は、ヒーティングパッドを制御するためにコントローラに設けられた制御部である。
【００５４】
本発明は、添付した図面に図示された一実施形態を参考にして説明されたが、これは例示的なものに過ぎず、当業者ならば、これより多様な変形及び均等な他の実施形態が可能であるという点を理解できるであろう。したがって、本発明の真の保護範囲は特許請求の範囲のみにより定められねばならない。
【産業上の利用可能性】
【００５５】
本発明は、積雪量及び降雪量測定装置関連の技術分野に好適に用いられる。
【符号の説明】
【００５６】
１００  積雪量測定装置
１０    収集容器
２０    載置台
３０    第１導電体
４０    第２導電体
５０    電源
６０    感知センサー
７０    降水量計
８２    ヒーティングパッド
【図１】
0005572617.tif 000002
【図２】
0005572617.tif 000003
【図３】
0005572617.tif 000004
【図４】
0005572617.tif 000005
【図５】
0005572617.tif 000006