(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
雪試料の重量を計測すると共に０℃の水に浮かべた前記雪試料全体を水中に沈めるときの前記雪試料に働く浮力を計測し、前記雪試料の重量と前記雪試料に働く浮力とを用いて数式１によって前記雪試料の含水率を求めることを特徴とする雪の含水率測定方法。
（数１）  Ｐ＝{Ｗs−(Ｗp／０．０８３)}／Ｗs×１００
ここに、Ｐ：雪試料の含水率（％），Ｗs：雪試料の重量（ｇ），Ｗp：雪試料に働く浮力（ｇ）。
【請求項２】
天秤棒と該天秤棒を支持する支柱とからなる天秤と、雪試料の重量を計測する際に前記天秤棒の支点に対して一方の側の端部に取り付けられる雪試料受け部及び前記天秤棒の支点に対して他方の側に取り付けられる重量測定用分銅と、前記雪試料に働く浮力を計測する際に０℃の水及び前記雪試料を入れる浮力計測容器と、さらに、前記雪試料に働く浮力を計測する際に前記浮力計測容器に入れられた前記０℃の水に浮かべられた前記雪試料を水中に沈めるために前記天秤棒の支点に対して一方の側の端部に取り付けられる押さえ部並びに前記天秤棒の支点に対して前記押さえ部と同じ側に取り付けられる浮力測定用分銅及び前記天秤棒の支点に対して他方の側に取り付けられる調整分銅とを有することを特徴とする雪の含水率測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雪の含水率測定方法及び装置に関する。さらに詳述すると、本発明は、例えば地面の積雪や架線に着雪した雪など（以下、単に積雪と表記する）の含水率を測定するための技術に関する。
【０００２】
本明細書において、雪の含水率とは、雪中の氷と水との重量ベースでの割合即ち重量含水率を意味するものとして用いる。
【背景技術】
【０００３】
雪の含水率を測定する従来の方法としては、例えば熱量式含水率測定方法がある。この方法は、積雪から採取した雪試料を湯に溶かし、湯の温度変化を計測することにより測定対象の雪試料の含水率を求めるものである。この場合、湯の温度変化、湯の質量、雪試料の質量を計測して雪の含水率を求める。
【０００４】
上記の熱量式含水率測定方法の代表的な例としては、例えば秋田谷式含水率計がある（特許文献１）。この秋田谷式含水率計は、図９に示すように、断熱箱１０１内のポリエチレンチューブ１０２に入れた湯１０３と雪試料１０４とを仕切板１０５を取り外して攪拌し、雪試料１０４を溶かして湯１０３の温度変化を温度センサ１０６で計測して含水率を求めるものである。
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１９７７１号
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、熱量式含水率測定方法を利用する秋田谷式含水率計では、計測の準備に手間がかかるので、積雪の含水率の測定を実施する現地において汎用的に用いる方法として適しているとは言えないという問題がある。また、熱量式含水率測定方法による含水率の測定は湯を必要とし、複数の雪試料について測定を複数回繰り返して実施するためには測定回数に応じた相当量の湯が必要とされるので、この点からも積雪の含水率の測定を実施する現地において汎用的に用いる方法として適しているとは言えないという問題がある。
【０００７】
そこで、本発明は、簡便な手順によって雪の含水率を測定することができる雪の含水率測定方法及び装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
かかる目的を達成するため、請求項１記載の雪の含水率測定方法は、雪試料の重量を計測すると共に０℃の水に浮かべた雪試料全体を水中に沈めるときの雪試料に働く浮力を計測し、雪試料の重量と雪試料に働く浮力とを用いて数式１によって雪試料の含水率を求めるようにしている。
【０００９】
（数１）  Ｐ＝{Ｗs−(Ｗp／０．０８３)}／Ｗs×１００
ここに、Ｐ：雪試料の含水率（％），Ｗs：雪試料の重量（ｇ），Ｗp：雪試料に働く浮力（ｇ）。
【００１０】
また、請求項２記載の雪の含水率測定装置は、天秤棒と該天秤棒を支持する支柱とからなる天秤と、雪試料の重量を計測する際に天秤棒の支点に対して一方の側の端部に取り付けられる雪試料受け部及び天秤棒の支点に対して他方の側に取り付けられる重量測定用分銅と、雪試料に働く浮力を計測する際に０℃の水及び雪試料を入れる浮力計測容器と、さらに、雪試料に働く浮力を計測する際に浮力計測容器に入れられた０℃の水に浮かべられた雪試料を水中に沈めるために天秤棒の支点に対して一方の側の端部に取り付けられる押さえ部並びに天秤棒の支点に対して押さえ部と同じ側に取り付けられる浮力測定用分銅及び天秤棒の支点に対して他方の側に取り付けられる調整分銅とを有するようにしている。
【００１１】
したがって、この雪の含水率測定方法及び装置によると、雪試料の重量並びに雪試料を０℃の水に浮かべた状態から水中に完全に沈めるときの雪試料に働く浮力を計測することによって雪の含水率を測定するようにしているので、簡便な手順によって雪の含水率が測定される。
【００１２】
また、この雪の含水率測定方法及び装置では、測定に用いる０℃の水としては例えば氷水や測定を実施する現場の雪を入れた水を用いれば良いので、測定に用いる道具の調達が容易である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の雪の含水率測定方法及び装置によれば、簡便な手順によって雪の含水率を測定することができるので、積雪の含水率の測定を実施する現地における測定方法並びに装置として汎用性の向上を図ることが可能になる。
【００１４】
さらに、本発明の雪の含水率測定方法及び装置によれば、測定に用いる道具を容易に調達することができるので、測定にかかる手間を軽減して積雪の含水率の測定を実施する現地における測定方法並びに装置として汎用性の向上を図ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明の構成を図面に示す最良の形態に基づいて詳細に説明する。
【００１６】
図１から図８に、本発明の雪の含水率測定方法及び装置の実施形態の一例を示す。この雪の含水率測定方法は、雪試料２の重量を計測すると共に０℃の水１１に浮かべた雪試料２全体を水１１の中に沈めるときの雪試料２に働く浮力を計測し、雪試料２の重量と雪試料２に働く浮力とを用いて数式２によって雪試料２の含水率を求めるようにしている。
【００１７】
（数２）  Ｐ＝{Ｗs−(Ｗp／０．０８３)}／Ｗs×１００
ここに、Ｐ：雪試料の含水率（％），Ｗs：雪試料の重量（ｇ），Ｗp：雪試料に働く浮力（ｇ）。
【００１８】
上記雪の含水率測定方法は、本発明の雪の含水率測定装置として実現される。本実施形態の雪の含水率測装置１は、天秤棒３と該天秤棒３を支持する支柱４とからなる天秤と、雪試料２の重量を計測する際に天秤棒３の支点３ｃに対して一方の側の端部に取り付けられる雪試料受け部７及び天秤棒３の支点３ｃに対して他方の側に取り付けられる重量測定用分銅６と、雪試料２に働く浮力を計測する際に０℃の水１１及び雪試料２を入れる浮力計測容器８と、さらに、雪試料２に働く浮力を計測する際に浮力計測容器８に入れられた０℃の水１１に浮かべられた雪試料２を水１１の中に沈めるために天秤棒３の支点３ｃに対して一方の側の端部に取り付けられる押さえ部９並びに天秤棒３の支点３ｃに対して押さえ部９と同じ側に取り付けられる浮力測定用分銅５及び天秤棒３の支点３ｃに対して他方の側に取り付けられる調整分銅１０とを備える。
【００１９】
本発明にかかる雪の含水率測装置１の基本的な構造としては、装置の設置面に対して直立する支柱４と、支柱４の上端に揺動可能に備えられる天秤棒３とによって天秤が構成される。なお、天秤棒３には、支柱４によって支えられる天秤棒３の支点３ｃからの距離を示す目盛りが付されている。
【００２０】
天秤棒３の一端には、貫通孔３ａが設けられる。また、天秤棒３の貫通孔３ａが設けられている側に、天秤棒３を貫通させる貫通孔を有する浮力測定用分銅５が天秤棒３に対して摺動可能に取り付けられる。
【００２１】
また、天秤棒３の貫通孔３ａが設けられている側と支点３ｃに対して反対側には、天秤棒３を貫通させる貫通孔を有する摺動部材３ｂが天秤棒３に対して摺動可能に取り付けられる。また、摺動部材３ｂは天秤棒３を貫通させる貫通孔の下方の天秤棒３方向の中央位置に貫通孔３ｄを有する。
【００２２】
また、本発明の雪の含水率測定装置１は、含水率の測定対象の積雪から採取した雪試料２（以下、単に雪試料２と呼ぶ）の重量を計測する際に用いられる重量測定用分銅６及び雪試料受け部７と、水１１及び雪試料２を入れるための浮力計測容器８と、浮力計測容器８に入れられた０℃の水１１に浮かべられた雪試料２を水１１の中に沈めるための押さえ部９と、押さえ部９と同程度の重量の調整分銅１０とを有する。
【００２３】
重量測定用分銅６は、先端側が釣り針状に湾曲して天秤棒３の摺動部材３ｂの貫通孔３ｄに引っ掛けたり貫通孔３ｄから外したりすることができる（即ち着脱自在な）取付具６ａを上端に有し、この取付具６ａと摺動部材３ｂとを介して天秤棒３に吊り下げられる。
【００２４】
雪試料受け部７は、先端側が釣り針状に湾曲して天秤棒３の貫通孔３ａに引っ掛けたり貫通孔３ａから外したりすることができる（即ち着脱自在な）取付具７ａを上端に有し、さらに、取付具７ａとの間に設けられて下端の受け皿７ｃを支える吊り下げ部材７ｂを有する。そして、雪試料受け部７は、取付具７ａを貫通孔３ａに引っ掛けることによって天秤棒３に吊り下げられる。
【００２５】
押さえ部９は、先端側が釣り針状に湾曲して天秤棒３の貫通孔３ａに引っ掛けたり貫通孔３ａから外したりすることができる（即ち着脱自在な）取付具９ａを有し、さらに、取付具９ａとの間に設けられて下端の押さえ具９ｃを支持する支持部材９ｂを有する。そして、押さえ部９は、取付具９ａを貫通孔３ａに引っ掛けることによって天秤棒３に吊り下げられる。
【００２６】
押さえ具９ｃは、水１１に浮かべられた雪の塊（即ち雪試料２）を上から押し下げて水１１の中に沈めるためのものであり、例えば金網や板状の部材が用いられる。また、支持部材９ｂは、天秤棒３が傾いて押さえ具９ｃが下がって押さえ具９ｃが水１１に浮いている雪の塊（即ち雪試料２）を押し下げる際に変形しない剛性が少なくとも必要とされる。
【００２７】
調整分銅１０は、先端側が釣り針状に湾曲して天秤棒３の摺動部材３ｂの貫通孔３ｄに引っ掛けたり貫通孔３ｄから外したりすることができる（即ち着脱自在な）取付具１０ａを上端に有し、この取付具１０ａと摺動部材３ｂとを介して天秤棒３に吊り下げられる。
【００２８】
上述した雪の含水率測定装置１を用いた雪試料の含水率の測定の手順を図１に示す手順フローに従って以下に説明する。
【００２９】
まず、雪試料受け部７に雪試料２を載せない状態で天秤棒３が水平になるときの重量測定用分銅６の位置を計測する（手順１）。
【００３０】
具体的には、図３に示すように、取付具６ａを貫通孔３ｄに引っ掛けることによって重量測定用分銅６を天秤棒３の摺動部材３ｂに取り付ける。また、取付具７ａを貫通孔３ａに引っ掛けることによって雪試料受け部７を天秤棒３に取り付ける。なお、浮力測定用分銅５は天秤棒３の支点３ｃ寄りに位置させておく。
【００３１】
この状態で、すなわち、天秤棒３の一方には雪試料２が載っていない雪試料受け部７を吊り下げると共に他方には重量測定用分銅６を吊り下げた状態で、天秤棒３が水平になるときの天秤棒３の支点３ｃから重量測定用分銅６が取り付けられている摺動部材３ｂの貫通孔３ｄの位置までの距離（以下、重量初期距離と呼ぶ）Ｌoを計測する（図３）。
【００３２】
次に、雪試料受け部７に雪試料２を載せた状態で天秤棒３が水平になるときの重量測定用分銅６の位置を計測する（手順２）。
【００３３】
具体的には、図４に示すように、手順１の計測を行った状態の雪試料受け部７に雪試料２を載せた状態で、天秤棒３が水平になるときの天秤棒３の支点３ｃから重量測定用分銅６が取り付けられている摺動部材３ｂの貫通孔３ｄの位置までの距離（以下、重量釣合距離と呼ぶ）Ｌsを計測する。
【００３４】
続いて、手順１によって得られた重量初期距離Ｌoと手順２によって得られた重量釣合距離Ｌsとを用いて数式３によって雪試料２の重量Ｗsを算出する（手順３）。
【００３５】
（数３）  Ｗs＝(Ｌs−Ｌo)×Ｗw／Ｌh
ここに、Ｗs：雪試料の重量（ｇ），Ｗw：重量測定用分銅の重量（ｇ），Ｌo：重量初期距離（ｍｍ），Ｌs：重量釣合距離（ｍｍ），Ｌh：天秤棒の支点から貫通孔（即ち雪試料受け部の吊り下げ点）までの距離（ｍｍ）。
【００３６】
手順２の処理の後、重量測定用分銅６及び雪試料受け部７を取り外す。
【００３７】
次に、雪試料に働く浮力を算出する（手順４〜手順６）。
【００３８】
まず、図５に示すように、天秤棒３の貫通孔３ａの下に浮力計測容器８を置く。また、取付具９ａを貫通孔３ａに引っ掛けることによって押さえ部９を天秤棒３に取り付ける。さらに、取付具１０ａを貫通孔３ｄに引っ掛けることによって調整分銅１０を天秤棒３の摺動部材３ｂに取り付ける。
【００３９】
このとき、浮力測定用分銅５は天秤棒３の支点３ｃ寄りに位置させておく。そして、調整分銅１０が取り付けられている摺動部材３ｂの位置を調整して天秤棒３を水平状態にする。そして、このときの天秤棒３の支点３ｃから浮力測定用分銅５の天秤棒３方向の中央位置までの距離（以下、浮力初期距離と呼ぶ）Ｌbを計測する（手順４；図５）。
【００４０】
次に、図６に示すように、浮力計測容器８の底に雪試料２を載置する。続いて、浮力計測容器８の中に０℃の水１１を注水する。０℃の水１１としては例えば氷水や雪を入れた水が用いられる。浮力計測容器８の底に載置した雪試料２が水１１に浮いて容器の底から離れ、さらに、浮力計測容器８の中の水１１の中に雪試料２を完全に沈めることができる深さになったら注水を止める。
【００４１】
なお、浮力計測容器８の中に水１１を注水する際には、浮力計測容器８の底に雪試料２を始めに載置してから水１１を注水するようにすることが好ましい。浮力計測容器８に水１１を始めに溜めておいてから雪試料２を入れる場合には雪試料２の中の空気が抜けきらないので雪試料２に働く浮力を正確に計測することができないおそれがある一方で、浮力計測容器８の底に雪試料２を始めに載置してから水１１を注水するようにすることによって浮力計測容器８の中の水位の上昇に伴って雪試料２中の空隙に水が徐々に染み込み雪試料２の中の空気が抜けるので雪試料２に働く浮力を正確に計測することができる。
【００４２】
そして、図７に示すように、押さえ部９の押さえ具９ｃが浮力計測容器８の中で水１１に浮いている雪試料２の上端に接するように、浮力計測容器８自体の高さを調整するか、又は、浮力計測容器８の中の水１１の水位を調整する。
【００４３】
続いて、図８に示すように、浮力測定用分銅５を移動させて押さえ部９に下向きの力をかけると共に浮力計測容器８の高さを調整する（具体的には上げる）ことにより浮力計測容器８の中の水１１に浮かんでいる雪試料２を押し下げ、雪試料２全体が丁度沈むときの、すなわち、押さえ具９ｃの下面が浮力計測容器８の中の水１１の水面と一致するときの、天秤棒３の支点３ｃから浮力測定用分銅５の天秤棒３方向の中央位置までの距離（以下、浮力距離と呼ぶ）Ｌpを計測する（手順５）。
【００４４】
このとき、浮力測定用分銅５の位置と浮力計測容器８の高さとを調整することにより、雪試料２全体が水１１の中に沈められているときに天秤棒３が水平若しくはほぼ水平になることが好ましい。本実施形態では、上記状態を達成するように浮力計測容器８の高さを調整するために浮力計測容器８の下に高さ調整板１２を置くようにしている。
【００４５】
次に、手順４によって得られた浮力初期距離Ｌbと手順５によって得られた浮力距離Ｌpとを用いて数式４によって雪試料に働く浮力Ｗpを算出する（手順６）。
【００４６】
（数４）  Ｗp＝(Ｌp−Ｌb)×Ｗb／Ｌh
ここに、Ｗp：雪試料に働く浮力（ｇ），Ｗb：浮力測定用分銅の重量（ｇ），Ｌp：浮力距離（ｍｍ），Ｌb：浮力初期距離（ｍｍ），Ｌh：天秤棒の支点から貫通孔（即ち押さえ部の吊り下げ点）までの距離（ｍｍ）。
【００４７】
次に、手順３によって得られた雪試料の重量Ｗsと手順６によって得られた雪試料に働く浮力Ｗpとを用いて数式５によって雪試料の含水率Ｐを算出する（手順７）。
【００４８】
（数５）  Ｐ＝{Ｗs−(Ｗp／０．０８３)}／Ｗs×１００
ここに、Ｐ：雪試料の含水率（％），Ｗs：雪試料の重量（ｇ），Ｗp：雪試料に働く浮力（ｇ）。
【００４９】
ここで、数式５中の定数０．０８３は氷の比重が０．９１７であることから導出される定数であり、水１１に浮いている雪試料２全体を水１１の中に沈める際の浮力に基づいて雪試料２中に含まれる水を除いた雪試料２全体の氷の重さを算出するための定数である。
【００５０】
以上の構成を有する本発明の雪の含水率測定方法及び装置によれば、雪試料の重量並びに雪試料を０℃の水に浮かべた状態から水中に完全に沈めるときの雪試料に働く浮力を計測することによって雪の含水率を測定することができる。このため、簡便な手順によって雪の含水率を測定することができる。しかも、測定に用いる０℃の水としては例えば氷水や雪を入れた水を用いれば良いので、容易に調達可能な道具のみによって雪の含水率を測定することができる。
【００５１】
なお、上述の形態は本発明の好適な形態の一例ではあるがこれに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実施可能である。例えば、本実施形態では、雪試料２の重量を測定する際に摺動部材３ｂに取り付ける分銅と雪試料２に働く浮力を測定する際に摺動部材３ｂに取り付ける分銅として重量測定用分銅６と調整分銅１０として別々の分銅を用いるしているが、これに限られず、重量測定用分銅６及び調整分銅１０として共通の分銅を用いるようにしても良い。
【００５２】
また、本実施形態では、手順５において、雪試料２全体が水１１の中に沈められているときに天秤棒３が水平若しくはほぼ水平になるように浮力計測容器８の高さを調整するために浮力計測容器８の下に高さ調整板１２を置くようにしているが、これに限られず、浮力計測容器８の高さを変えることなく、浮力測定用分銅５を移動させ天秤棒３を傾けて押さえ部９を下げることによって雪試料２全体を水１１の中に沈めるようにしても良い。この場合も、雪試料２を沈める前の浮力初期距離Ｌbと沈めたときの浮力距離Ｌpとによって雪試料２に働く浮力Ｗpを算出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明の雪の含水率測定方法の実施形態の一例を説明するフローチャートである。
【図２】本発明の雪の含水率測定装置の実施形態の概略構造を示す側面図である。
【図３】実施形態の雪の含水率測定装置の重量初期距離の計測を説明する図である。
【図４】実施形態の雪の含水率測定装置の重量釣合距離の計測を説明する図である。
【図５】実施形態の雪の含水率測定装置の浮力初期距離の計測を説明する図である。
【図６】実施形態の雪の含水率測定装置の浮力距離の計測の準備を説明する図である。
【図７】実施形態の雪の含水率測定装置の浮力距離の計測の準備を説明する図である。
【図８】実施形態の雪の含水率測定装置の浮力距離の計測を説明する図である。
【図９】従来の雪の含水率測定方法である熱量式含水率測定方法を用いた秋田谷式含水率計の断面図である。
【符号の説明】
【００５４】
１  雪の含水率測定装置
２  雪試料
３  天秤棒
３ａ  貫通孔
３ｂ  摺動部材
３ｃ  支点
３ｄ  貫通孔
４  支柱
５  浮力測定用分銅
６  重量測定用分銅
７  雪試料受け部
８  浮力計測容器
９  押さえ部
１０  調整分銅
１１  ０℃の水
【図１】
0005069600.tif 000002
【図２】
0005069600.tif 000003
【図３】
0005069600.tif 000004
【図４】
0005069600.tif 000005
【図５】
0005069600.tif 000006
【図６】
0005069600.tif 000007
【図７】
0005069600.tif 000008
【図８】
0005069600.tif 000009
【図９】
0005069600.tif 000010