(57)【要約】      （修正有）【課題】降雨針に送水する水量が少ない場合において降雨針個々の吐出特性の影響を少なくすることが可能で降雨面に対する分布精度を向上することができる小径降雨発生装置を提供する。【解決手段】水滴を吐出する降雨針と、エアーを吹き付けて降雨針の針先にできる水滴を強制的に飛ばすエアーノズルを４３有した構造を備えたことを特徴とする小径降雨発生装置である。水滴を吐出する降雨針と降雨針先端の水滴にエアーを吹き付けて降雨針の針先にできる水滴を強制的に飛ばすことで、降雨針先端においてサイフォン現象を作り出すことができ、その結果として降雨針に送水する水量が少ない場合において降雨針個々の吐出特性の影響を少なくすることが可能となり降雨面に対する分布精度を向上することができる。【選択図】図１
0003152114.tif 000002
【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
水滴を吐出する降雨針と、エアーを吹き付けて降雨針の針先にできる水滴を強制的に飛ばすエアーノズルを有した構造を備えている小径降雨発生装置。
【請求項２】
請求項１において、前記降雨針に脈動させながら送水するポンプを備えている小径降雨発生装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、前記降雨針先端の水滴にあてる圧縮空気の圧力を制御できる圧力制御手段を備えている小径降雨発生装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、前記エアーノズルのエアー吐出口が前記降雨針の針先に対して半径方向に外側から中心に向かってエアーを吹き付ける小径降雨発生装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、前記エアーノズルのエアー吐出口が前記降雨針の針先の周囲に複数存在する小径降雨発生装置。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかにおいて、前記エアーノズルには前記降雨針の針先の全周に沿って、環状のエアー吐出口が形成され、かつ、前記エアー吐出口は前記降雨針の針先の中心に向かってエアーを吹き付ける小径降雨発生装置。
【請求項７】
請求項５において、１対の前記エアー吐出口が前記降雨針の針先に対して対向配置している小径降雨発生装置。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかにおいて、前記エアーノズルが前記降雨針の針先に対して上方から下方に向かってエアーを吹き付ける小径降雨発生装置。
【請求項９】
請求項１から請求項８のいずれかにおいて、前記エアーノズルのエアー吐出口がスリット形状を成して、前記降雨針の針先に対してエアーを吹き付ける小径降雨発生装置。
【請求項１０】
請求項１、請求項２において、前記ポンプの脈動として、周期と１周期あたりの送水量を任意に変更ができる小径降雨発生装置。
【請求項１１】
請求項１、請求項２または請求項１０において、前記ポンプが機械的な往復運動によって送水される構造を備えている小径降雨発生装置。
【請求項１２】
請求項１、請求項２、請求項１０、請求項１１のいずれかにおいて、前記降雨針とポンプの間に逆止弁を備え、送水する水の脈動の圧力を前記降雨針先端の水滴に伝える小径降雨発生装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、水滴径を３ｍｍから０．５ｍｍ程度まで可変して発生させることができるのに好適な小径降雨発生装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  降雨影響に関する試験や研究用に用いられる試験装置には様々な方式がある中で、より自然に近い降雨を再現することを目的とした降雨針を格子状に並べて降雨させる装置がある（以下針方式降雨装置という）。【０００３】  針方式降雨装置では、格子状に並べられたすべての降雨針に極わずかな水圧を定常的に与えることにより、降雨針針先に水滴を発生させ、水滴の自重による降雨針からの自然落下において降雨をさせている。【０００４】  また、針方式降雨装置では、自重で落下する水滴の径を可変するため、格子状に並べられた降雨針に遠心力を与えて、降雨針の針先にできる水滴を強制的に振り落とす装置を付加している。つまり、この遠心力発生装置で与える回転数を可変させることで雨滴径を３．０ｍｍから約１．７ｍｍ程度まで可変することができる。さらに、降雨針に遠心力を加えることで、格子状に並べられた降雨針の間に、ランダムに雨滴を落下させることが可能となり、降雨させる面全体にむらなく降雨させることができ自然降雨状態に近づけることができる。
【考案の開示】
【考案が解決しようとする課題】
【０００５】  従来の針方式降雨装置では、格子状に並べられた一定径の降雨針に送り込む水の量を調節することにより降雨量を可変することができる。しかしながら、降雨針に送り込む水の量が多すぎると、降雨針の先端において水が粒状にならず一本の糸のように連なった状態になり自然降雨状態の雨滴からかけ離れてしまうため、降雨量の可変幅の最大値は降雨針の先端で水が常に粒状となり落下する範囲内でなければならない。【０００６】  従来の針方式降雨装置では、降雨量の最大値は降雨針に送り込む水の量を制御することで可能となるが、少量の降雨をさせる場合、水量が少なすぎるため降雨針個々の吐出特性のわずかな違いが大きく影響し、降雨針からの水の吐出量が不均一となり降雨面に対する分布精度が極端に悪くなってしまう。また、自然界では１時間当たりの降雨量５ｍｍ以下の雨滴径は１ｍｍ以下といわれているが、従来の針方式降雨装置に付加している遠心力発生装置では、雨滴径は１ｍｍ以下を作りだすことは構造上容易でない。
【課題を解決する為の手段】
【０００７】  本発明は、このような問題を解決しようとするもので、水滴を吐出する降雨針と、エアーを吹き付けて降雨針の針先にできる水滴を強制的に飛ばすエアーノズルを有した構造を備えたことを特徴とする小径降雨発生装置である。
【０００８】  前記降雨針に脈動させながら送水するポンプを備えたことを特徴とする小径降雨発生装置である。
【０００９】  前記降雨針先端の水滴にあてる圧縮空気の圧力を制御できる圧力制御手段を備えたことを特徴とする小径降雨発生装置である。
【００１０】  前記エアーノズルのエアー吐出口が前記降雨針の針先に対して半径方向に外側から中心に向かってエアーを吹き付けることを特徴とする小径降雨発生装置である。
【００１１】  前記エアーノズルのエアー吐出口が前記降雨針の針先の周囲に複数存在することを特徴とする小径降雨発生装置である。
【００１２】  前記エアーノズルには前記降雨針の針先の全周に沿って、環状のエアー吐出口が形成され、かつ、前記エアー吐出口は前記降雨針の針先の中心に向かってエアーを吹き付けることを特徴とする小径降雨発生装置である。
【００１３】  １対の前記エアー吐出口が前記降雨針の針先に対して対向配置していることを特徴とする小径降雨発生装置である。
【００１４】  前記エアーノズルが前記降雨針の針先に対して上方から下方に向かってエアーを吹き付けることを特徴とする小径降雨発生装置である。
【００１５】  前記エアーノズルのエアー吐出口がスリット形状を成して、前記降雨針の針先に対してエアーを吹き付けることを特徴とする小径降雨発生装置である。
【００１６】  請求項１、請求項２において、前記ポンプの脈動として、周期と１周期あたりの送水量を任意に変更ができることを特徴とする小径降雨発生装置である。
【００１７】  前記ポンプが機械的な往復運動によって送水される構造を備えたことを特徴とする小径降雨発生装置である。
【００１８】  前記降雨針とポンプの間に逆止弁を備え、送水する水の脈動の圧力を前記降雨針先端の水滴に伝えることを特徴とする小径降雨発生装置である。
【考案の効果】
【００１９】  本発明は、水滴を吐出する降雨針と降雨針先端の水滴にエアーを吹き付けて降雨針の針先にできる水滴を強制的に飛ばすことで、降雨針先端においてサイフォン現象を作り出すことができ、その結果として降雨針に送水する水量が少ない場合において降雨針個々の吐出特性の影響を少なくすることが可能となり降雨面に対する分布精度を向上することができる。
【００２０】  降雨針に対して脈動させながら送水するので、降雨針に送水する水量が少ない場合において降雨針個々の針先の水圧を高めることが可能となり、降雨針全体の吐出量を均一化することが可能となる。また、降雨針に送水する水の脈動の圧力を確実に降雨針先端の水滴に伝えるために逆止弁を併用することで降雨針全体の吐出量を均一化させることに役立つ。
【００２１】  水滴を吐出する降雨針先端の水滴に吹き付けるエアーの圧力を制御することで任意の水滴径を発生させることが可能となる。すなわち、少量の降雨量においても水滴径１ｍｍ以下を発生させることが可能となり、自然界の状態に近い降雨を再現する降雨装置にとして、降雨影響に関する試験や研究用として役立つことが期待される。
【００２２】  水滴を吐出する降雨針先端の水滴に吹き付けるエアーノズルは、前記降雨針の針先の周囲に複数存在させる構造や、環状のエアー吐出口を形成して、かつ、前記エアー吐出口を前記降雨針の針先の中心に向かってエアーを吹き付ける構造や、エアー吐出口がスリット形状を成して前記降雨針の針先に対してエアーを吹き付ける構造のいずれかを使用するあるいは組み合わせることにより、装置設計の自由度が向上する。
【考案を実施するための最良の形態】
【００２３】  本発明の実施形態に係る小径降雨発生装置の構成について図１から図３で説明する。小径降雨発生装置１は、降雨針４１に供給する水を貯える水槽３と、降雨針４１に対して脈動させながら送水するポンプ５と、ポンプ５と連動して開閉する電磁弁７と、降雨針４１に送水するポンプ５の脈動の圧力を確実に降雨針４１の先端の水滴に伝えるための逆止弁９と、水槽３から降雨針４１へ送水する送水管２７と、送水管２７から供給された水を降雨針４１に分岐して供給する連通管４５と、連通管４５から金具５１に取り付けられた降雨針４１に送水された水を供給するために接続されたコネクタ５３およびチューブ４９と、各送水配管内部の空気抜きをする場合および降雨量の多い場合に連続して降雨針４１に水を供給することができる水槽３から降雨針４１へ送水する送水管２７に並列して配置されたポンプ１１と、ポンプ１１と連動して開閉する電磁弁１３と、降雨針４１に供給する水流量を調節するバルブ１５と、水流量を監視する流量計１７と、降雨針４１先端の水滴にエアーを吹き付けて水滴を強制的に飛ばすためのエアーノズル４３と、エアーノズル４３に圧縮空気を供給するコンプレッサー１９と、ポンプ５と連動して圧縮空気の供給を開閉する電磁弁２１と、降雨針４１先端の水滴に吹き付けるエアーの圧力を監視する圧力計２５と、降雨針４１先端の水滴に吹き付けるエアーの圧力制御をするバルブ２３と、コンプレッサー１９から供給された圧縮空気をエアーノズル４３が取り付けられたノズル用配管４７に接続する配管３１と、水供給用の電磁弁７および電磁弁１３とポンプ５およびポンプ１１と圧縮空気用の電磁弁２１を制御するコントロールユニット３３と、降雨部４０が取り付けられた架台３５で構成されている。【００２４】  次に、動作について図４、図５で説明する。小径降雨発生装置の降雨部４０に格子状に並べられたすべての降雨針４１に極わずかな水圧を定常的に与えることにより、降雨針４１の針先に水滴を発生させることができる。図４で示すとおり水滴６０は表面張力により針先で徐々に大きくなるが、終にはその自重により降雨針４１から自然落下する。エアーノズル４３のエアー吐出口７０は、降雨針４１の針先に対して半径方向に外側から中心に向かってエアーを吹き付けるようになっている。特に本実施形態では、１対のエアーノズル４３のエアー吐出口７０が、各降雨針４１の針先に対して対向配置されており、更に、このエアー吐出口７０が、降雨針４１の針先に対して上方から下方に向かってエアーを吹き付けるようになっている。従って、小径降雨発生装置では図５に示すとおりエアーノズル４３から降雨針４１に対して、半径方向外側から中心且つ上方から下方に向かってエアーを吹きつけ（エアーの吹きつけ方向５５）るので、降雨針４１の針先に発生した水滴が自重により自然落下する前に強制的に落下させることで、一層、小さな径の水滴６３を作り出すことができる。【００２５】  仮に図４に示すとおり、エアーノズル４３のエアー吐出口７０から降雨針４１にエアー吹き付けない状態で水を供給すると、格子状に並べられたすべての降雨針４１から、水滴は重力方向（下方）にしか落下せず常に同じ位置に水滴が落ちることになる。一方、この降雨針４１近傍を上方から視た状態の図６に示すとおり、エアーノズル４３のエアー吐出口７０から降雨針４１に対して、半径方向外側から中心に向かって対向状態でエアーを吹きつけ（エアーの吹きつけ方向５５）ることで、降雨針４１の針先では互いにぶつかり合うエアーの流れにより、水滴は降雨針４１を中心に微細な水滴となって拡散することになる。この水滴の拡散により格子状に並べられた降雨針４１の間（隙間）にもランダムに水滴６３を落とすことが可能となり、より自然に近い降雨状態を再現することが可能となる。【００２６】  また、仮に極めて少量の降雨を実現するために、脈動のない微弱水圧・微少流量を定常的に降雨針４１に供給した場合、格子状に並べた多数の降雨針４１の中でも連通管４５や、コネクタ５３、チューブ４９の状況の違いによって吐出しやすい降雨針４１から集中して水滴が落下してしまい、均一な降雨環境を作り出すことが難しくなる。そこで本実施形態では、ポンプ５が降雨針４１に対して水圧を脈動させながら送水するようになっている。この結果、少ない降雨量に設定しても、全ての降雨針４１の先端に高い水圧を供給することが可能となり、格子状に並べた全ての降雨針４１から水滴を落下しやすい環境を作り出すようにしている。更に、本実施形態では、電磁弁７や逆止弁９を設けることにより、この脈動圧力を減損させることなく降雨針４１の先端の伝えるようにしている。また、圧力制御手段となるバルブ２３の存在により、水滴にあてる空気の圧力を制御可能にしているので、降雨針４１から出る水滴の吐出量と空気圧を適宜調整することで、好みの降雨環境を作り出すことが可能になる。なおここでは特に図示しないが、ポンプ５による水圧の脈動は、その周期と１周期あたりの送水量を任意に変更ができるようにしておくことが好ましい。ポンプ５を、例えばピストン構造のように、機械的な往復運動によって送水する構造とすることが好ましく、ストロークと往復周期を調整することで、周期と送水量を可変することができる。【００２７】  なお、図６では降雨針４１に対して一対のエアーノズル４３のエアー吐出口７０を対向配置してエアーを吹きつけているが、降雨針４１の周囲に一方向あるいは複数のエアーノズルを設けてもよい。また、図７に示すとおり降雨針４１の全周（又は一部の外周）に沿って、環状のエアー吐出口が形成され、かつ、エアー吐出口７０は降雨針４１の針先の中心に向かってエアーを吹き付ける構造を設けてもよい。さらに、図８に示すとおり、のエアー吐出口８０がスリット形状を成して、降雨針４１の針先に対してエアーを吹き付ける構造を設けてもよい。このようにしても、エアーによって水滴を飛散させることが可能となる。【００２８】  また、全ての図面（図１から図８）において降雨針４１を円筒状としているが、降雨量を少量にしたい場合には、降雨針４１に作用する水圧が極わずかであることから、その吐出特性を向上させるために、図９で示す降雨針４１−アまたは降雨針４１−イのように、先端が絞られるようになった円錐状とし、更に水滴と接する針先９０を鋭角にしたり、丸めたりした構造を用いてもよい。【００２９】  コンプレッサー１９は、降雨針４１の針先にできる水滴を強制的���飛ばすための圧縮空気を供給できるものであれば他のものでも使用できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】小径降雨発生装置全体構成図である。
【図２】降雨部詳細図である。
【図３】小径降雨発生装置降雨部と架台である。
【図４】降雨針と空気をあてるノズルの構造である。
【図５】降雨針と空気をあてるノズルの構造である。
【図６】水滴生成イメージである。
【図７】環状エアー吐出口付降雨針である。
【図８】スリット形状エアー吐出口構造である。
【図９】円錐型降雨針構造である。
【符号の説明】１．小径降雨発生装置
３．水槽
５．ポンプ
７．電磁弁
９．逆止弁
１１．ポンプ
１３．電磁弁
１５．バルブ
１７．流量計
１９．コンプレッサー
２１．電磁弁
２３．バルブ
２５．圧力計
２７．送水管
３１．配管
３３．コントロールユニット
３５．架台
４０．降雨部
４１．降雨針
４３．エアーノズル
４５．連通管
４７．ノズル用配管
４９．チューブ
５１．金具
５３．コネクタ
５５．エアーの吹きつけ方向
６０．水滴（自然落下時）
６３．水滴（強制落下時）
７０．エアー吐出口
８０．エアー吐出口（スリット形状）
９０．針先
４１−ア．降雨針（変形）
４１−イ．降雨針（変形）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
0003152114.tif 000009
【図８】
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【図９】
0003152114.tif 000011
【手続補正書】
【提出日】平成21年4月20日(2009.4.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１０】
請求項２において、前記ポンプの脈動として、周期と１周期あたりの送水量を任意に変更ができる小径降雨発生装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１１】
請求項２または請求項１０において、前記ポンプが機械的な往復運動によって送水される構造を備えている小径降雨発生装置。
【手続補正３】
【補正対象書類名】実用新案登録請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１２】
請求項２、請求項１０、請求項１１のいずれかにおいて、前記降雨針とポンプの間に逆止弁を備え、送水する水の脈動の圧力を前記降雨針先端の水滴に伝える小径降雨発生装置。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１６】前記ポンプの脈動として、周期と１周期あたりの送水量を任意に変更ができることを特徴とする小径降雨発生装置である。