JPH08247317A

JPH08247317A - 降雨ノズルユニット及び可変降雨装置

Info

Publication number: JPH08247317A
Application number: JP7944795A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Moriwaki; 寛森脇; Isao Otsuka; 勇夫大塚; Tetsuo Kitasako; 鐵雄北迫; Hideaki Yoshida; 英明吉田
Original assignee: KAGAKU GIJUTSUCHO BOSAI KAGAKU; KAGAKU GIJUTSUCHO BOSAI KAGAKU GIJUTSU KENKYUSHO; Takasago Thermal Engineering Co Ltd; Toko Valex Co Ltd
Current assignee: KAGAKU GIJUTSUCHO BOSAI KAGAKU; KAGAKU GIJUTSUCHO BOSAI KAGAKU GIJUTSU KENKYUSHO; Takasago Thermal Engineering Co Ltd; Toko Valex Co Ltd
Priority date: 1995-03-10
Filing date: 1995-03-10
Publication date: 1996-09-27
Anticipated expiration: 2013-01-26
Also published as: JP2704506B2

Abstract

(57)【要約】【目的】降雨実験などに用いられるノズルユニットに
おいて、降り始め、降り終わりのノズルからのボタ落ち
を防止すると共に、降雨量の瞬時の切り替えを可能にす
る。【構成】本体２１の上部にエアシリンダ２５を構成す
ると共に、下部にはノズル装着部２７ａを構成する。ノ
ズル装着部２７ａ内にはノズルＮ₁に通ずる水の流路２
７ｄを形成する。ピストン３１のロッド３４の下端部
に、流路２７ｄを閉鎖自在な弁３８を設ける。エア供給
口３３からエアが供給されると、コイルスプリング３２
の付勢に抗してピストン３１が押し上げられ、弁３８に
よる閉鎖状態は即座に解除される。エアの供給が停止さ
れると、コイルスプリング３２の付勢によって、弁３８
は流路２７ｄを瞬時に閉鎖する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、降雨実験などに用いら
れる可変降雨ノズルユニット及びこの可変降雨ノズルユ
ニットを用いた可変降雨装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】各種の降雨実験を行ない、その結果に基
づいて今後の防災上の対策を講じることは極めて重要で
あるが、従来の降雨実験設備は次のように構成されてい
た。即ち、図５に示したように、水槽１０１と、例えば
実験建物の天井部に配管された４つの系統の主管１０
２、１０３、１０４、１０５と、前記各主管１０２、１
０３、１０４、１０５からそれぞれ分岐して、降雨ユニ
ットＡ、Ｂ、Ｃ…毎に配管される分岐管１０２ａ〜１０
２ｃ…、１０３ａ〜１０３ｃ…、１０４ａ〜１０４ｃ
…、１０５ａ〜１０５ｃ…、とを有しており、各降雨ユ
ニットＡ、Ｂ、Ｃ…毎に、前記主管の系統に対応させた
４種類の口径の異なるノズルα、β、γ、δが用意さ
れ、これら各ノズルが、前記分岐管１０２ａ〜１０２ｃ
…、１０３ａ〜１０３ｃ…、１０４ａ〜１０４ｃ…、１
０５ａ〜１０５ｃ…の先端にそれぞれ装着されている。

【０００３】つまり各降雨ユニットＡ、Ｂ、Ｃ…は、所
定数（図示の例では４本）でグループ化された各分岐管
の先端に、径の異なるスプレーノズルタイプのノズル
α、β、γ、δを単に装着した構成を有している。また
主管１０２、１０３、１０４、１０５には、前出各分岐
管によって分岐される以前の段階で、それぞれ自動弁１
０６、１０７、１０８、１０９が介装されている。なお
１１０は逃がし弁である。

【０００４】そして降雨実験の際には、降雨量に応じた
径のノズルを選び、それに対応する主管１０２、１０
３、１０４、１０５を選択し、当該選択された主管の自
動弁のみを開放して、ポンプ１１１によって取水した水
を当該選択された主管に送水し、各降雨ユニットにおけ
る同一系統のノズルから降雨させるようにしていた。例
えばノズルα、β、γ、δの径が、α＞β＞γ＞δであ
った場合、最も雨量の多い降雨を実現するためには、各
降雨ユニットＡ、Ｂ、Ｃ…におけるノズルαから降雨さ
せる必要があるが、この場合には当該ノズルαが装着さ
れている分岐管１０２ａ〜１０２ｃ…に送水する主管１
０２の自動弁１０６のみを開放して、降雨させるのであ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしそのような従来
技術では、自動弁からノズルまでの配管距離が長くな
り、降り始め、降り終わりの時に、圧力不足により配管
内の水がノズルからボタ落ちしてしまう。そうすると、
例えばノズルの下方に設定してある縮尺対象の土砂部分
が陥没してしまい、実験の目的となる所定降雨量の影響
が正確に判断できないおそれがある。また降雨量の切り
替えにも時間を要していた。そのうえ使用ノズル、及び
降雨時の圧力が一定のため、雨滴の粒径が一種類に限定
されてしまい、多彩な降雨実験を行うことができなかっ
た。さらには「通り雨」の実験をしようとして自動弁の
切り替え制御しても、既述の如くノズルからのボタ落ち
や応答、切替に時間がかかるため、「通り雨」の実現は
不可能であった。

【０００６】本発明はかかる点に鑑みてなされたもので
あり、ノズルからのボタ落ちを防止すると共に、降雨量
の瞬時の切り替えが可能で、ある程度雨滴の粒径が選択
でき、しかも「通り雨」の実現をも可能とする降雨ノズ
ルユニット、並びにこの降雨ノズルユニットを用いた可
変降雨装置を提供して、前記問題の解決を図ることを目
的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、請求項１によれば、ノズルから水を吐出させて降雨
状態を創出するためのノズルユニットであって、本体上
部にエアシリンダを構成すると共に、本体下部にはノズ
ル装着部を構成し、このノズル装着部には装着されたノ
ズルに通ずる水の流路を形成し、さらに前記エアシリン
ダのピストンに、このピストンの移動に伴って前記ノズ
ル装着部の水の流路を開閉自在な弁を設けたことを特徴
とする、降雨ノズルユニットが提供される。

【０００８】また請求項２によれば、ノズルから水を吐
出させて降雨状態を創出するためのノズルユニットであ
って、本体上部にエアシリンダを構成すると共に、本体
下部にはノズル装着部を構成し、このノズル装着部には
装着されたノズルに通ずる水の流路を形成し、さらに前
記エアシリンダにはピストンを下方に付勢する弾性部材
を設け、エアシリンダへのエアの供給口はピストンを上
方に押圧する構成とし、前記エアシリンダのピストンに
は、このピストンの移動に伴って前記ノズル装着部の水
の流路を開閉自在な弁を設け、前記弾性部材の付勢によ
って、常態では前記ノズル装着部の水の流路が閉鎖され
る如く構成したことを特徴とする、降雨ノズルユニット
が提供される。

【０００９】前記各降雨ノズルユニットにおける弁は、
請求項３に記載したように、ピストンに固着されたロッ
ドに設けてもよい。

【００１０】さらに請求項４によれば、請求項１、２又
は３に記載の降雨ノズルユニットを複数備え、各降雨ノ
ズルユニットにおける水の流路を連通させると共に、各
降雨ノズルユニットのノズル装着部にはノズル口径の異
なったノズルを装着してなる、可変降雨装置が提供され
る。

【００１１】

【作用】請求項１に記載の降雨ノズルユニットよれば、
エアシリンダのピストンに、このピストンの移動に伴っ
てノズルに通ずる水の流路を開閉自在な弁が設けられて
いるので、ピストンの上下動を実現するエアシリンダへ
のエアの供給の有無によって、ノズルからの水の吐出を
制御できる。従って、水の吐出、停止を瞬時に切り替え
ることが可能である。

【００１２】また請求項２に記載の降雨ノズルユニット
よれば、請求項１と同じく、エアの供給の有無によっ
て、水の吐出、停止を瞬時に切り替えることが可能であ
る。しかも常態では弾性部材の付勢によってピストンが
下方に押し下げられ、ノズル装着部の水の流路は弁によ
って閉鎖されているが、エアの供給によってこのピスト
ンが上方に押圧される構成となっているので、エアの供
給圧の調整によって、流路を閉鎖している弁の開度を調
整することも可能となっている。従ってノズルからの吐
出流量を変化させることができる。またピストン上昇の
際の衝撃が吸収される。

【００１３】請求項３に記載の降雨ノズルユニットよれ
ば、ピストンに固着されたロッドに弁が設けられている
ので、エアシリンダ部と水の流路とを離して設定するこ
とが容易である。

【００１４】請求項４に記載した可変降雨装置によれ
ば、前記した作用を有する請求項１、２又は３に記載の
降雨ノズルユニットが複数備えられ、これら各降雨ノズ
ルユニットにおける水の流路が連通されているので、降
雨ノズルユニットへの水の供給経路が簡素化される。そ
して各降雨ノズルユニットのノズル装着部にはノズル口
径の異なったノズルが装着されているので、各降雨ノズ
ルユニットの弁を切り替えることによって、装置から吐
出させる水の量を変化させることができる。しかも既述
した如く、当該弁の切り替えは、瞬時に行えるので降雨
量の切り替えに時間を要さない。また各降雨ノズルユニ
ットのノズル口径は異なっているので、一定降雨量で雨
滴の粒径を変化させることも可能である。例えばある大
径ノズルからの大粒径の雨滴によって実現される雨量
を、これより小さい粒径の雨滴によって実現する場合、
当該雨量を確保するためのより大きい圧力で他の小径ノ
ズルから降雨させればよい。即ち圧力の変化とノズルの
選択によって一定降雨量での雨滴粒径を変化させること
ができるのである。

【００１５】

【実施例】次に本発明の実施例を図面に基づいて説明す
れば、図１は本実施例にかかる可変降雨装置１の正面、
図２は同平面を示しており、この可変降雨装置１は、５
つの降雨ノズルユニット２、３、４、５、６を支持する
ケーシング７とこのケーシング７の中央部に立設され、
そのフランジ部８ａによって給水管９と接続される支持
管８とによって構成されている。前記支持管８内には、
給水管９からの水が流れる流路８ｂが形成されており、
さらにこの流路８ｂは、ケーシング７内に形成された流
路７ａと通じている。

【００１６】前記各降雨ノズルユニット２、３、４、
５、６は同一構造であり、図３に示した降雨ノズルユニ
ット２に基づいてその構成の詳細について説明すると、
この降雨ノズルユニット２の本体２１の上部は、上端部
が閉口した略筒状のシリンダーカバー２２と略筒状のシ
リンダーケース２３とが、六角穴付きボルト２４によっ
て一体化されたエアシリンダ２５を構成している。そし
て前記シリンダーケース２３の下部には、六角穴付きボ
ルト２６によってノズル装着部材２７が固着されてい
る。

【００１７】前記ノズル装着部材２７は略筒状の形態を
有し、その下部は、内周にネジ溝が切られたノズル装着
部２７ａを構成し、このノズル装着部２７ａに、所定口
径のスプレーノズル、例えばノズルＮ₁が螺着される。
そしてノズル装着部２７ａの中央両側には、開口部２７
ｂ、２７ｃが夫々形成され、ノズル装着部２７ａ内の流
路２７ｄは、これら開口部２７ｂ、２７ｃを介して、前
出ケーシング７内の流路７ａと連通している。

【００１８】なおこのノズル装着部材２７は、ケーシン
グ７に穿設された貫通孔内に嵌入して、その上端にある
フランジ部２７ｅをケーシング７上面に係止させ、また
その下端突出部に固定ナット２８を螺着することによっ
て、ケーシング７に固定される。なお前記貫通孔内壁と
接する部分には、ＯリングＲ₁、Ｒ₂が配されて水密性が
確保されている。

【００１９】前記エアシリンダ２５のピストン３１は、
その上面外周縁部に環状の切欠部３１ａが形成されてお
り、この切欠部３１ａが、シリンダーケース２３の内径
よりも小さい内径のシリンダーカバー２２の下端部と係
止するまで、シリンダーケース２３内を摺動して上昇
し、また一方ピストン３１の下端部が、シリンダーケー
ス２３内に形成された段部２３ａに係止するまで、シリ
ンダーケース２３内を摺動して下降自在である。

【００２０】前記ピストン３１の環状の切欠部３１ａ
と、シリンダーカバー２２との間には、弾性部材となる
コイルスプリング３２が設けられており、このコイルス
プリング３２の付勢によって、ピストン３１は常時下方
に押し下げられている。

【００２１】一方シリンダーケース２３の側方下部に
は、エア供給口３３が形成されており、このエア供給口
３２から所定圧以上のエアが供給されると、前記コイル
スプリング３２の付勢に抗して、ピストン３１は押し上
げられる構成となっている。なおピストン３１外周の環
状溝３１ｂには、ＯリングＲ₃が配され、シリンダーケ
ース２３との間の気密性が確保されている。

【００２２】前記ピストン３１の中心には、ロッド３４
が貫設されており、止め輪３５、３６によってピストン
３１と一体化されている。さらにこのロッド３４の下部
は、シリンダーケース２３の底部、及びノズル装着部材
２７の上部に固定されたステムガイド３７を夫々摺動自
在に貫通しており、ロッド３４の下端部には、その径が
大きくなった径大部３４ａが形成され、当該径大部３４
ａはその表面にＮＢＲライニングされて、前出ノズル装
着部２７ａ内に形成された流路２７ｄを閉塞自在な弁３
８を構成している。

【００２３】なおロッド３４の外周には、適宜数の環状
溝が上下方向に形成され、その中に夫々ＯリングＲ₄、
Ｒ₅、Ｒ₆が嵌められて、ピストン３１、シリンダーケー
ス２３の底部、ステムガイド３７との間の気密性、水密
性が確保され、またステムガイド３７の外周に形成され
た環状溝にも、ＯリングＲ₇が嵌められて、ノズル装着
部材２７との間の気密性、水密性が確保されている。

【００２４】前記シリンダーカバー２２の上端壁には、
近接センサ３９が設けられている。この近接センサ３９
は、シリンダーカバー２２内に突出してロッド３４の上
端部と対向する感知部３９ａを有しており、ロッド３４
の上端部が設定距離以上にこの感知部３９ａに接近する
と、適宜の信号、例えば弁開放信号を出力する構成を有
している。

【００２５】降雨ノズルユニット２は以上の構成を有し
ており、他の降雨ノズルユニット３、４、５、６も全く
同一の構成を有している。従って、これら各降雨ノズル
ユニット２、３、４、５、６に置ける各ノズル装着部２
７の流路２７ｄは、ケーシング７内に形成された流路７
ａによって連通する構成となっている。そして降雨ノズ
ルユニット３、４、５、６の各ノズル装着部２７には、
夫々相互に、かつ降雨ノズルユニット２のノズル装着部
に装着されたノズルＮ₁とも口径の異なったノズルＮ₂、
Ｎ₃、Ｎ₄、Ｎ₅が装着される。本実施例に置いては、例
えばノズル口径の大きさが、Ｎ₁＞Ｎ₂＞Ｎ₃＞Ｎ₄＞Ｎ₅
となっている。

【００２６】本実施例にかかる可変降雨装置１は、以上
のように構成されており、降雨実験を実施する場合に
は、まず予め各降雨ノズルユニット２、３、４、５、６
の各エア供給口にエア配管しておく。そして既述したよ
うに支持管８と給水管９を接続し、ケーシング７内の流
路７ａを充水させ、給水状態にしておく。このとき各ユ
ニットにおいては、シリンダカバー２２内に配されたコ
イルスプリング３２によって、ピストン３１、即ちロッ
ド３４が下方に付勢され、図１、図３に示したように、
ノズル装着部２７ａの流路２７ｄは閉鎖されている。

【００２７】次いで所望の降雨量を得るためのノズルを
選択し、その後は当該ノズルが装着されているユニット
へエアを供給すると、当該ノズルから水が吐出されるの
である。これを例えば最大降雨量を得るために選択した
ノズルＮ₁が装着された降雨ノズルユニット２に即して
説明すると、図４に示したように、エア供給口３３から
所定圧のエアが供給されると、コイルスプリング３２の
付勢に抗してピストン３１が押し上げられ、それに伴っ
てロッド３４が上昇し、当該ロッド３４の下端部にある
弁３８がノズル装着部２７ａ内の流路２７ｄの閉鎖を解
除する。その際、たとえ急激な圧力がピストン３１に加
わっても、その衝撃はコイルスプリング３２によって吸
収されるので、装置の安全性も確保されている。

【００２８】そうすると、ケーシング７内の流路７ａか
ら給水された水は、流路２７ｄを通じてノズルＮ₁から
吐出されるのである。この場合、充水状態にあるケーシ
ング７内の流路７ａとノズルＮ₁の吐出口までの距離は
極めて短いので、応答が迅速であり、ピストン３１の上
昇、即ちエアの供給によって直ちにノズルＮ₁から水が
吐出される。従って、降り始めにボタ落ちすることはな
い。

【００２９】また降雨を停止する場合には、エアの供給
を停止すればコイルスプリング３２の付勢によってピス
トン３１が直ちに押し下げられ、これによって弁３８が
ノズル装着部２７ａ内の流路２７ｄを即座に閉鎖するの
で、降り終わりの際にもボタ落ちすることはない。

【００３０】このように降り始め、降り終わりの際にボ
タ落ちがなく、しかもエアの供給に直ちに反応して降雨
開始、停止ができるので、各降雨ノズルユニット２、
３、４、５、６のエア供給口へのエア配管中に、例えば
電磁弁など応答性の良好な弁を介装することにより、降
雨量の切り替えを瞬時に実現することができる。

【００３１】また前記した如く降雨開始、停止を瞬時に
行うことができるので、大規模降雨実験設備において、
本実施例にかかる可変降雨装置を多数配設し、前記エア
配管の電磁弁を、予め定められたプログラムに従ってシ
ーケンス制御することにより、「通り雨」を実現するこ
とも可能である。

【００３２】さらに本実施例においては、各降雨ノズル
ユニットのシリンダーカバー２２には、近接センサ３９
が設けられており、弁３８の開閉を感知してその信号を
外部に出力することができるので、前記した大規模降雨
実験設備におけるユニットの制御が容易となっている。

【００３３】なお本実施例においては、エアの供給圧の
大小によってピストン３１の押し上げ度合いを変化させ
て弁３８の開度を調節できる構成となっているので、エ
アの供給圧を適宜調整することによって、当該ユニット
自体において吐出流量、即ち降雨量をある程度変化させ
ることができ、それに伴って雨滴の粒径をある程度変化
させることも可能である。従って、多彩な降雨状態を創
出することができる。降雨量についても５mm/Hr〜３０
０mm/Hrの変化が可能である。

【００３４】また本実施例においては、ケーシング７内
に流路７ａ、支持管８内には流路８ｂが形成されている
が、これら流路７ａ、８ｂはヘッダとして機能してい
る。即ち、配管に弁およびノズルを直接取り付けると、
例えば多数の大口径ノズルを開放した際、圧損が生じ圧
力が急激に低下してしまうが、本実施例においては、そ
のように流路７ａ、８ｂが別途形成されているため、こ
れらがヘッダとして機能し、前記した急激な圧力変化を
防止している。

【００３５】

【発明の効果】請求項１〜３に記載の降雨ノズルユニッ
トよれば、水の吐出、停止を瞬時に切り替えることがで
きるので、降り始め、降り終わりにノズルからボタ落ち
することはなく、また「通り雨」にも対応できる。また
特に請求項２、３に記載の降雨ノズルユニットよれば、
エアの供給圧の調整によって、流路を閉鎖している弁の
開度を調整することができるので、ノズルから吐出され
る水の流量をある程度変化させることも可能である。ま
た急激なピストンの押し上げに対し、弾性部材はいわば
緩衝材ともなっているので、装置自体の安全性も確保さ
れている。そして請求項３に記載の降雨ノズルユニット
では、さらにエアシリンダ部と水の流路とを離して設定
できるから、装置の設計の自由度も大きい。

【００３６】請求項４に記載した可変降雨装置によれ
ば、各降雨ノズルユニットへの水の供給経路が簡素化さ
れるので、配管が容易で装置全体をコンパクトにでき、
しかも降雨量の切り替えも瞬時に行え、雨滴粒径を変化
させることも可能である。また各降雨ノズルユニット自
体は、前記請求項１〜３に記載したものを使用している
から、極めて多彩な降雨実験を実施することが可能であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例にかかる可変降雨装置の一部断
面正面図である。

【図２】図１の可変降雨装置の平面説明図である。

【図３】図１の可変降雨装置に用いた降雨ノズルユニッ
トの弁が閉鎖状態にあるときの正面断面図である。

【図４】図１の可変降雨装置に用いた降雨ノズルユニッ
トの弁が開放状態にあるときの正面断面図である。

【図５】従来技術にかかる降雨実験設備の説明図であ
る。

【符号の説明】

１可変降雨装置２、３、４、５、６降雨ノズルユニット７ケーシング７ａ流路２１本体２２シリンダーカバー２３シリンダーケース２５エアシリンダ２７ａノズル装着部２７ｄ流路３１ピストン３２コイルスプリング３３エア供給口３４ロッド３８弁Ｎ₁〜Ｎ₅ ノズル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大塚勇夫埼玉県和光市本町31−11−419 (72)発明者北迫鐵雄東京都町田市玉川学園７−13−18 玉川学園Ｖ101 (72)発明者吉田英明東京都江戸川区松島４丁目２番17号東工・バレックス株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ノズルから水を吐出させて降雨状態を創
出するためのノズルユニットであって、本体上部にエアシリンダを構成すると共に、本体下部に
はノズル装着部を構成し、このノズル装着部には装着さ
れたノズルに通ずる水の流路を形成し、さらに前記エア
シリンダのピストンに、このピストンの移動に伴って前
記ノズル装着部の水の流路を開閉自在な弁を設けたこと
を特徴とする、降雨ノズルユニット。
【請求項２】ノズルから水を吐出させて降雨状態を創
出するためのノズルユニットであって、本体上部にエアシリンダを構成すると共に、本体下部に
はノズル装着部を構成し、このノズル装着部には装着さ
れたノズルに通ずる水の流路を形成し、さらに前記エア
シリンダにはピストンを下方に付勢する弾性部材を設
け、エアシリンダへのエアの供給口はピストンを上方に
押圧する構成とし、前記エアシリンダのピストンには、
このピストンの移動に伴って前記ノズル装着部の水の流
路を開閉自在な弁を設け、前記弾性部材の付勢によっ
て、常態では前記ノズル装着部の水の流路が閉鎖される
如く構成したことを特徴とする、降雨ノズルユニット。
【請求項３】ピストンに固着されたロッドに弁を設け
たことを特徴とする、請求項１又は２に記載の降雨ノズ
ルユニット。
【請求項４】請求項１、２又は３に記載の降雨ノズル
ユニットを複数備え、各降雨ノズルユニットにおける水
の流路を連通させると共に、各降雨ノズルユニットのノ
ズル装着部にはノズル口径の異なったノズルを装着して
なる、可変降雨装置。