水滴形成装置
【課題】 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。
【解決手段】本発明は、従来の方法では成し得なかった大きな水滴径を安定的に形成できる方法を明らかにするものである。図２と図３で示すように、吐出口５から吐出された水を、一旦傾斜面１１９の水滴形成領域１０１で受けることにより、吐出口５から吐出された水でできる水滴と吐出時に吐出口１０１で発生する引きちぎり現象による小径の吐出水滴３０７を１個の大きな直径の形成水滴３１５として吸収することができるとともに、傾斜面１１９の水滴形成領域１０１で１個の水滴に形成された大きな直径の形成水滴３１５は、その自重で徐々に傾斜面１１９の水滴形成領域１０１から加速領域１０３へと滑り落ち、その後、大きな直径の形成水滴３１５は傾斜面１１９の縁部１１５を離れほぼ球状の１個の大きな直径の形成水滴３１５として落下させることが可能となる。
【解決手段】本発明は、従来の方法では成し得なかった大きな水滴径を安定的に形成できる方法を明らかにするものである。図２と図３で示すように、吐出口５から吐出された水を、一旦傾斜面１１９の水滴形成領域１０１で受けることにより、吐出口５から吐出された水でできる水滴と吐出時に吐出口１０１で発生する引きちぎり現象による小径の吐出水滴３０７を１個の大きな直径の形成水滴３１５として吸収することができるとともに、傾斜面１１９の水滴形成領域１０１で１個の水滴に形成された大きな直径の形成水滴３１５は、その自重で徐々に傾斜面１１９の水滴形成領域１０１から加速領域１０３へと滑り落ち、その後、大きな直径の形成水滴３１５は傾斜面１１９の縁部１１５を離れほぼ球状の１個の大きな直径の形成水滴３１５として落下させることが可能となる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直径１ｍｍ程度の小水滴径から直径１０ｍｍを越える大水滴径まで可変して形成させることができるのに好適な水滴形成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、降雨針の針先に水滴を形成させ、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】
例えば、図４に示されるように、従来の針方式降雨装置では、注射針のように中空の細い直径２ｍｍ程度の円筒状になった針先の先端が水平方向に平行な断面をもつ降雨針４０１に水を送り、降雨針４０１の先端に形成される水滴の自重で落下させる方法で人工的に降雨に似せた状態を作り出している。さらに従来の針方式降雨装置では、降雨状態を作り出したい領域に合わせて、降雨針４０１を格子状に並べて降雨させている。また、格子状に並べた降雨針４０１と降雨針４０１の間隔にも均一に降雨させるために、降雨針４０１に遠心力をかけ格子状に並べた降雨針４０１の間隔に降雨針４０１の先端に形成される水滴をランダムに落下させるようにしている（例えば、特許文献１、２参照）。さらに降雨針４０１の先端に形成される水滴に空気をあててランダムに落下させるようにする形態もある（例えば、特許文献３参照）。降雨針４０１の先端に形成される水滴が落下するまでの状態を時系列順に説明すると、降雨針４０１による水滴形成状態４００は、降雨針４０１にポンプなどの送水手段により送られた水は、吐出状態４０１−１から吐出状態４０１−２、吐出状態４０１−３、吐出状態４０１−４と時系列矢印Ａで示すように降雨針４０１の先端で成長して重力方向に落下する。このとき降雨針４０１形成される水滴は直径３．０ｍｍ程度が限界である。また、従来の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４０１に遠心力を与えて、降雨針４０１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、この遠心力形成装置で与える回転数を可変させることで水滴径を１．７ｍｍから約３．０ｍｍ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。しかしながら、降雨針４０１に遠心力を加えるもしくは空気をあてることは水滴径を小さく可変することには有効な手段ではあるが、水滴径を大きく（例えば、直径１０ｍｍ以上の水滴）形成することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公昭６１−４４５８７号公報
【特許文献２】実開昭６１−３３６６１号公報
【特許文献３】実用新案登録第３１５２１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の針方式降雨装置で前記降雨針４０１よりさらに水滴径を大きくする形態について図５で説明する。大きな直径の水滴を形成するために、前記降雨針４０１の先端の水滴を大きく成長させることが必要である。すなわち、水滴がその自重で重力方向に落下しないように前記降雨針４０１の先端と水滴の接触面積を大きくして表面張力を増大させるが必要である。そこで、表面張力を増大させるために水滴形成傘５０２の構造を有した傘付傘付降雨針５０１がある。傘付降雨針５０１の先端に形成される水滴が落下するまでの状態を時系列順に説明すると、傘付降雨針５０１による水滴形成状態５００は、傘付降雨針５０１にポンプなどの送水手段により送られた水は、吐出状態５０１−１から吐出状態５０１−２、吐出状態５０１−３、吐出状態５０１−４と時系列矢印Ａで示すように傘付降雨針５０１の先端で成長して重力方向に落下する。このとき水滴形成傘５０２の直径を大きくしても形成される水滴が自重で重力方向に落下するために、傘付降雨針５０１形成される水滴は直径４．０ｍｍ程度が限界である。このように、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は可変することができる。また、降雨針４０１に遠心力を加えるもしくは空気をあてることで水滴径を小さくすることは可能であった。しかしながら、従来の針方式降雨装置で傘付降雨針５０１を用いた場合でも４．０ｍｍ以上の水滴径を任意にかつ安定的に形成し落下させることが困難であった。
【０００７】
さらに、前記降雨針４０１と前記傘付降雨針５０１よりさらに水滴径を大きくする従来の形態について図６と図７で説明する。大きな直径の水滴を形成するために、前記降雨針４０１と前記傘付降雨針５０１の中空の円筒部が直径６．０ｍｍ程度で先端が水平方向に平行な断面をもつノズル６０１を用いることがある。ノズル６０１の先端に形成される水滴が落下するまでの状態を時系列順に説明すると、ノズル６０１による水滴形成状態６００は、ノズル６０１にポンプなどの送水手段により送られた水は、吐出状態６０１−１から吐出状態６０１−２、吐出状態６０１−３、吐出状態６０１−４と時系列矢印Ａで示すようにノズル６０１の先端で成長して重力方向に落下する。しかしながら、このときノズル６０１の先端において水の表面張力がうまく働かない場合に、図７で示す水滴形成状態７００のように、ポンプなどの送水手段により送られた水がノズル６０１中空の円筒部の内壁を伝い、吐出状態７０１−１から吐出状態７０１−２、吐出状態７０１−３、吐出状態７０１−４と時系列矢印Ａで示すようにノズル６０１の先端で水滴が大きく成長せず重力方向に落下してしまう場合がある。そこで、ハニカム構造物や孔子状物をノズル６０１の先端に取り付け水の表面張力が効くようにしても、水滴が自重により落下するため、ノズル６０１で形成できる水滴の直径は、水質と水の温度に影響されるが概ね６．０ｍｍ程度が限界である。このことは、つまり大きな直径の水滴（例えば、直径１０ｍｍ以上の水滴）を得ようとしてノズル６０１の直径を大きくしても水滴径を大きく形成する手段とならいことを示している。さらに、ノズル６０１の先端において４．０ｍｍ程度の水滴を形成して落下させようとすると形成される水滴が水滴自らの自重により自然落下するとき、落下する水滴と降雨針の先端に残る水との間の水が引きちぎられることにより、落下する水滴の後に径の小さな水滴６０１−５が同時に形成されてしまう現象が起きる。このようにノズル６０１先端に形成させた水滴を落下させる方法では、任意の径の水滴以外の径の小さな水滴６０１−５が発生してしまい、これを防ぐことは構造上容易でない。また針方式降雨装置では、水の表面張力や温度・組成・粘性など微妙な条件変動が水滴形成を阻害して直径４．０ｍｍ以上の安定的な水滴径の形成がおこなえない。さらに、針方式降雨装置として使用する水は通常、水道水もしくは純水を使用するため、使用する水の粘性などを制御する薬剤を使用できない。このように、針方式降雨装置において降雨針４０１、傘付降雨針５０１、ノズル６０１を使用して大きな直径の水滴（例えば、直径１０ｍｍ以上の水滴）を安定的に形成することができなかった。
【課題を解決する為の手段】
【０００８】
本発明は、このような問題を解決しようとするもので、水を吐出する吐出口と、前記吐出口の鉛直下側に配置されて傾斜面を有する滑落台を備え、前記吐出口から吐出された水を前記傾斜面で受け止めて水滴にし、更に前記水滴を前記傾斜面に沿って下方に案内し、前記傾斜面の下側の縁部から落下させる特徴を備えた水滴形成装置である。
【０００９】
前記傾斜面は、前記吐出口の水を受け止める水滴形成領域と、前記水滴形成領域よりも下方に形成されて前記水滴形成領域よりも傾斜角が大きい加速領域を備えた水滴形成装置である。
【００１０】
前記傾斜面の角度を変える角度制御装置を備えている水滴形成装置である。
【００１１】
前記傾斜面の下側の前記縁部が湾曲している特徴を備えた水滴形成装置である。
【００１２】
前記傾斜面は、前記水滴を案内する溝が傾斜方向に沿って形成されていることを特徴とする水滴形成装置である。
【００１３】
前記吐出口に脈動させながら水を送水するポンプを備えている水滴形成装置である。
【００１４】
前記吐出口と前記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吐出口の水滴に伝える特徴を備えた水滴形成装置である。
【００１５】
前記縁部の途中が、前記水滴から離れる方向に折れ曲がっている特徴を備えた水滴形成装置である。
【００１６】
前記縁部の折れ曲がり角度は、鋭角である特徴を備えた水滴形成装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、吐出口から吐出された水を、一旦傾斜面の水滴形成領域で受けることにより、吐出口から吐出された水でできる水滴と吐出時に吐出口で発生する引きちぎり現象による小径の水滴を１個の水滴として吸収することができるとともに、傾斜面の水滴形成領域で１個の水滴に形成された水滴は、その自重で徐々に傾斜面の水滴形成領域から加速領域へと滑り落ち、その後、水滴は傾斜面の縁部を離れほぼ球状の１個の水滴として落下させることが可能となる。
【００１８】
また、吐出口から吐出する水量を調節することで、傾斜面の水滴形成領域で１個の水滴に形成された水滴の大きさを可変することができる。つまり、吐出口から吐出する水量を調節することで任意の径を有した水滴を安定的に形成することが可能となる。
【００１９】
さらに、吐出口に対して脈動させながら送水するので、吐出量を均一化することが可能となり、また、形成したい任意の大きな直径の水滴の体積量に合わせて吐出口に送水する水量を調節することも可能となる。また、吐出口に送水する水の脈動の圧力を確実に吐出口の水滴に伝えるために逆止弁を併用することで吐出口の吐出量を均一化させることが可能となる。
【００２０】
従来形成することが困難であった径の大きな水滴の再現が本装置で可能となり、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利用することができる。
【００２１】
任意の水滴径を形成して滑落させるには、傾斜面に吐出する水量をポンプ側で調整することと、傾斜面の角度を調節する機能を付加すること、あるいはそれらを組み合わせることにより、装置設計の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水滴形成装置の構成図である。
【図２】同水滴形成装置の水滴形成・滑落部の詳細図である。
【図３】水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【図４】降雨針による水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【図５】傘付降雨針による水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【図６】ノズルによる水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【図７】ノズルによる水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【図８】Ｖ字型溝を付けた水滴形成・滑落部の斜視図である。
【図９】従来の縁部（湾曲縁部）による水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る水滴形成・滑落部の縁部（鋭角縁部）による水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態に係る水滴形成装置の構成について図１で説明する。水滴形成装置１は、水の吐出口５に供給する水を貯える水槽２５と、吐出口５に対して脈動させながら送水するポンプ２１と、ポンプ２１と連動して開閉する電磁弁１９と、吐出口５に送水するポンプ２１の脈動の圧力を確実に吐出口５の先端の水滴に伝えるための逆止弁１３と、水槽２５から吐出口５へ送水する送水管２３および送水管１１と、送水管１１から供給された水を吐出口５に分岐して供給する連通管９と、連通管９から金具３に取り付けられた吐出口５に送水された水を供給するために接続されたチューブ７と、吐出口５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、吐出口５から吐出された水を水滴として形成して滑落させる水滴形成・滑落部１００と水滴形成・滑落部１００の角度調整と水供給用の電磁弁１９とポンプ２１を制御するコントロールユニット２７とで構成されている。
【００２４】
次に、水滴生成装置の水滴形成・滑落部１００について図２で説明する。水滴形成・滑落部１００は、水滴形成領域１０１と加速領域１０３と縁部１１５が水滴の滑落方向に連続して形成される傾斜面１１９と、傾斜面１１９を支える取付台１０５と、取付台１０５を揺動することができるボールベアリング１０９と、ボールベアリング１０９を支える支柱１１１と、傾斜面１１９を支える取付台１０５を前後に揺動させる前後角度調整モーター１０７と、取付台１０５を左右に揺動させる左右角度調整モーター１１３とで構成されている。なお、加速領域１０３は、水滴形成領域１０１の傾斜角よりも大きな傾斜角に形成され、水滴形成領域１０１から滑落してきた水滴にさらに加速を付けて縁部１１５に案内する。また、縁部１１５は、水滴の滑落方向の下側に（滑落方向に凸となるように）丸まるように湾曲して形成されている。これにより、加速領域１０３で加速された水滴は、湾曲部で縁部１１５から離れ易くなっている。
【００２５】
水滴形成装置の水滴形成手順について、図１で説明する。水槽２５に蓄えられた水は、送水管２３からポンプ２１に供給され、電磁弁１９はポンプ２１の駆動と連動して弁を開き、ポンプ２１から送り出された水はバルブ１５で流量を調節して逆支弁１３を通過して送水管１１により連通管９に流れ、連通管９に取り付けられたチューブ７から、金具３に取り付けられた吐出口５へと供給される。吐出口５への水の供給量は流量計１７で確認することができる。また、電磁弁１９の開閉と、ポンプ２１の駆動はコントロールユニット２７で制御される。
【００２６】
続いて、水滴形成装置の水滴形成手順について図２と図３で説明する。図３は水滴形成・滑落部１００で吐出口５から吐出された水が水滴形成・滑落部１００で水滴として形成され滑落するまでを水滴形成状態３００Ａから水滴形成状態３００Ｂ、水滴形成状態３００Ｃ、水滴形成状態３００Ｄ、水滴形成状態３００Ｅ、水滴形成状態３００Ｆ、水滴形成状態３００Ｇへと時系列順に表している。時系列順に説明すると、３００Ａで表すように、吐出口５の先端にポンプ２１から送り出された水が吐出水状態３０３−１のように鉛直方向に出る。その後、３００Ｂで表すように吐出口５の先端の水は吐出水状態３０３−２のように徐々に成長する。その後、３００Ｃで表すようにさらに成長した吐出口５の先端の水は吐出水状態３０３−３のように、吐出口５から引きちぎられるように吐出口５の鉛直下部の水にくびれが出来始める。その後、３００Ｄで表すように吐出口５から引きちぎられた水は、大径の吐出水滴３０５が形成されると同時に引きちぎられたくびれ部分で小径の吐出水滴３０７が形成され吐出水落下方向３０９に鉛直落下する。その後、３００Ｅで表すように水滴形成・滑落部１００の傾斜面１１９の水滴形成領域１０１に先に落下した大径の吐出水滴３０５にわずかに遅れて落下した小径の吐出水滴３０７がひとつにまとまり、３００Ｆで表すように大きな形成水滴３１５（例えば、直径１０ｍｍ以上の水滴）となり、形成水滴３１５はその自重で傾斜面１１９に案内されながら形成水滴滑落方向３１１に徐々に滑落をはじめ、加速領域１０３で加速された形成水滴３１５は、その後、３００Ｇで表すように傾斜面１１９の縁部１１５から離れて、形成水滴落下方向３１２に形成水滴３１５が落下する。なお、水滴形成領域１０１から滑落してきた水滴は、水滴形成領域よりも傾斜角の大きい加速領域１０３で加速されるとともに、回転を始め、その回転の遠心力により略球状の水滴となって回転しながら落下する。
【００２７】
なお、水滴形成・滑落部１００の傾斜面１１９について、図８で表すように傾斜面１１９にＶ字型またはＵ字型の水滴誘導溝８０１を付け、さらに傾斜面１１９に撥水加工を施すようにしても好ましい。このようにすることで、水滴形成領域１０１において、吐出口５から吐出された大径の吐出水滴３０５とわずかに遅れて落下する小径の吐出水滴３０７が、水滴誘導溝８０１に誘導されて、ひとつの水滴にまとまりやすくなる。また、ひとつにまとまった水滴は滑らかにその自重で傾斜面１１９の水滴形成領域１０１から加速領域１０３方向に徐々に滑落をはじめ、加速領域１０３で加速された水滴が、その後、縁部１１５で傾斜面１１９から球状に近い形で離れて落下するようになる。なお、上記と同様に、水滴形成領域１０１から滑落してきた水滴は、水滴形成領域よりも傾斜角の大きい加速領域１０３で加速されるとともに、回転を始め、その回転の遠心力により略球状の水滴となって回転しながら落下する。
【００２８】
上記実施形態では、水滴形成領域１０１と、水滴形成領域１０１の傾斜角よりも大きな傾斜角を有する加速領域１０３を設ける構造としているが、少なくとも水滴形成領域１０３の傾斜面１１９だけがあれば良く、加速領域１０３と縁部１１５が無い形態でも良い。
【００２９】
上記実施形態では、従来の方法では成し得なかった大きな水滴径（例えば、直径１０ｍｍ以上の水滴）を安定的に形成することができる。つまり図２と図３で示すように、吐出口５から吐出された水を、一旦傾斜面１１９の水滴形成領域１０１で受けることにより、吐出口５から吐出された水でできる水滴と吐出時に吐出口５で発生する引きちぎり現象による小径の吐出水滴３０７を１個の形成水滴３１５として吸収することができるとともに、傾斜面１１９の水滴形成領域１０１で１個の水滴に形成された形成水滴３１５は、その自重で徐々に傾斜面１１９の水滴形成領域１０１から加速領域１０３へと滑り落ち、その後、形成水滴３１５は傾斜面１１９の縁部１１５を離れほぼ球状の１個の形成水滴３１５として落下させることが可能となる。上記実施形態の構成により、水滴形成装置１は、直径１０ｍｍ以上の水滴を形成することができる。勿論、１ｍｍから１０ｍｍ程度の直径の水滴を形成するにも好適である。
【００３０】
また、図１で示すように吐出口５から吐出する水量をポンプ２１あるいはバルブ１５で調節することで、図２と図３で示す傾斜面１１９の水滴形成領域１０１で１個の水滴に形成された形成水滴３１５の大きさを可変することができる。つまり、吐出口５から吐出する水量を調節することで任意の径を有した水滴を安定的に形成することが可能となる。
【００３１】
さらに、図１で示す吐出口５に対してポンプ２１が脈動させながら送水することで、吐出量を均一化することが可能となり、また、形成したい任意の大きな直径の水滴の体積量に合わせて吐出口５に送水する水量を調節することも可能となる。また、吐出口５に送水する水の脈動の圧力を確実に吐出口の水滴に伝えるために逆止弁１３を併用することで吐出口５の吐出量をさらに均一化させることが可能となる。
【００３２】
このように、従来形成することが困難であった径の大きな水滴の再現が本装置で可能となり、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利用することができる。
【００３３】
さらに任意の形成水滴３１５の水滴径を形成して滑落させるには、傾斜面１１９に吐出する水量をポンプ２１で調整することと、図２で示すように傾斜面１１９の角度を調節する機能を付加すること、あるいはそれらを組み合わせることにより、装置設計の自由度を向上させることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態に係る水滴形成装置について説明する。なお、第２実施形態に係る水滴形成装置は、水滴形成・滑落部１００の縁部（以下、鋭角縁部９１０と言う）に特徴があり、その他の構成や形状については、第１実施形態に係る水滴形成装置１と同じであるので、同じ部分については、同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
【００３５】
図９および図１０を用いて、第２実施形態に係る鋭角縁部９１０を、前述の第１実施形態で説明した縁部１１５との比較で説明する。図９は第１実施形態に係る水滴形成装置１で説明した縁部１１５であり、水滴９０１の滑落方向の下側に丸まるように湾曲した形状となっている。なお、以下、第１実施形態に係る水滴形成装置１において、水滴の滑落方向の下側に丸まるように湾曲した縁部１１５を湾曲縁部９００と言うことがある。
【００３６】
図９は、加速領域１０３で加速された水滴９０１が、湾曲縁部９００で傾斜面１１９から離れて落下するまでの状態を、時系列矢印Ａで示すように水滴離脱状態９００Ａから水滴離脱状態９００Ｂ、水滴離脱状態９００Ｃへと時系列順に表した説明図である。時系列順に説明すると、水滴離脱状態９００Ａで表すように、加速領域１０３で加速された水滴９０１は傾斜面１１９を滑落するときに得られた加速度により湾曲縁部９００で傾斜面１１９から引き剥がされ始める。この時、水滴９０１は水滴離脱状態９００Ｂで示すよう水の表面張力により変形して湾曲縁部９００との間に尾９０３が発生する。その後、水滴離脱状態９００Ｃで示すよう水滴９０１は傾斜面１１９を滑落するときに得られた加速度と自重により、終わりには傾斜面１１９から離れて落下するが、湾曲縁部９００の湾曲面が長かったり、湾曲縁部９００の表面状態が粗かったり、または水の粘度や湿度等の違いにより尾９０３が長く伸び、湾曲縁部９００との間に発生した尾９０３が水滴９０１からひきちぎられて小さな径の水滴９０５を形成して落下する場合がある。通常、ここで形成される水滴９０５は、小径の吐出水滴３０７（または、図６で説明した径の小さな水滴６０１−５）に比べて非常に小径のため、実質的にはなんら問題にならない。
【００３７】
図１０に示されるように、第２実施形態に係る水滴形成装置の鋭角縁部９１０は、水滴の滑落方向下側に丸まって湾曲した縁部の一部が滑落する水滴から離れる方向に折れ曲がるように形成されている所に特徴がある。具体的には、鋭角縁部９１０は、水滴９１１が離れる近傍において、湾曲部９１０ａに連続して形成される鋭角部９１０ｂが形成されている。換言すると、鋭角縁部９１０の一部が峰状（頂き状）に形成され、峰９１０ｃの角度は鋭角（例えば、３０°〜６０°）になっている。この鋭角縁部９１０は、図９で説明した、通常は問題にならない程度の非常に小径の水滴９０５をも確実に防止するものである。図１０は、鋭角縁部９１０において加速領域１０３で加速された水滴９１１が、鋭角縁部９１０で傾斜面１１９から離れて落下する滑落するまでの状態を、時系列矢印Ａで示すように水滴離脱状態９１０Ａから水滴離脱状態９１０Ｂ、水滴離脱状態９１０Ｃへと時系列順に表した説明図である。時系列順に説明すると、水滴離脱状態９１０Ａで表すように、加速領域１０３で加速された水滴９１１は傾斜面１１９を滑落するときに得られた加速度により鋭角縁部９１０で傾斜面１１９から引き剥がされ始める。その後、水滴９１１は水滴離脱状態９１０Ｂで示すよう水の表面張力により変形して鋭角縁部９１０との間に尾９１３が発生する。その後、水滴離脱状態９１０Ｃで示すよう水滴９１１は傾斜面１１９を滑落するときに得られた加速度と自重により終には傾斜面１１９から離れて落下する。しかしながら、鋭角縁部９１０では、湾曲面の先端を鋭角状にすることで、尾９１３が小さい（短い）段階で、鋭角縁部９１０から水滴９１１が離れる（つまり、峰９１０ｃから離れる）。これにより尾９１３の発生は、前述した湾曲縁部９００に比べて短くなり、鋭角縁部９１０との間に発生した尾９１３が水滴９１１からひきちぎられて小さな径の水滴９０５を形成して落下することを抑えることに有効である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 水滴形成装置
３ 金具
５ 吐出口
７ チューブ
９ 連通管
１１ 送水管
１３ 逆止弁
１５ バルブ
１７ 流量計
１９ 電磁弁
２１ ポンプ
２３ 送水管
２５ 水槽
２７ コントロールユニット
１００ 水滴形成・滑落部
１０１ 水滴形成領域
１０３ 加速領域
１０５ 取付台
１０７ 前後角度調整モーター
１０９ ボールベアリング
１１１ 支柱
１１３ 左右角度調整モーター
１１５ 縁部
１１９ 傾斜面
３００Ａ〜Ｇ 水滴形成状態
３０３−１〜４ 吐出水状態
３０５ 大径の吐出水滴
３０７ 小径の吐出水滴
３０９ 吐出水落下方向
３１１ 形成水滴滑落方向
３１２ 形成水滴落下方向
３１５ 形成水滴
４００ 降雨針４０１による水滴形成状態
４０１ 降雨針
４０１−１〜４ 吐出水状態
５００ 傘付降雨針５０１による水滴形成状態
５０１ 傘付降雨針
５０１−１〜４ 吐出水状態
６００ ノズル６０１による水滴形成状態
６０１ ノズル１
６０１−１〜４ 吐出水状態
６０１−５ 小さな径の水滴
７００ ノズル６０１による水滴形成状態
７０１−１〜４ 吐出水状態
８０１ 水滴誘導溝
９００ 湾曲縁部
９００Ａ〜Ｃ 水滴離脱状態
９０１、９１１ 水滴
９０３、９１３ 尾
９０５ 小さな径の水滴
９１０ 鋭角縁部
９１０ａ〜ｃ 水滴離脱状態
【技術分野】
【０００１】
本発明は、直径１ｍｍ程度の小水滴径から直径１０ｍｍを越える大水滴径まで可変して形成させることができるのに好適な水滴形成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、降雨針の針先に水滴を形成させ、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】
例えば、図４に示されるように、従来の針方式降雨装置では、注射針のように中空の細い直径２ｍｍ程度の円筒状になった針先の先端が水平方向に平行な断面をもつ降雨針４０１に水を送り、降雨針４０１の先端に形成される水滴の自重で落下させる方法で人工的に降雨に似せた状態を作り出している。さらに従来の針方式降雨装置では、降雨状態を作り出したい領域に合わせて、降雨針４０１を格子状に並べて降雨させている。また、格子状に並べた降雨針４０１と降雨針４０１の間隔にも均一に降雨させるために、降雨針４０１に遠心力をかけ格子状に並べた降雨針４０１の間隔に降雨針４０１の先端に形成される水滴をランダムに落下させるようにしている（例えば、特許文献１、２参照）。さらに降雨針４０１の先端に形成される水滴に空気をあててランダムに落下させるようにする形態もある（例えば、特許文献３参照）。降雨針４０１の先端に形成される水滴が落下するまでの状態を時系列順に説明すると、降雨針４０１による水滴形成状態４００は、降雨針４０１にポンプなどの送水手段により送られた水は、吐出状態４０１−１から吐出状態４０１−２、吐出状態４０１−３、吐出状態４０１−４と時系列矢印Ａで示すように降雨針４０１の先端で成長して重力方向に落下する。このとき降雨針４０１形成される水滴は直径３．０ｍｍ程度が限界である。また、従来の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４０１に遠心力を与えて、降雨針４０１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、この遠心力形成装置で与える回転数を可変させることで水滴径を１．７ｍｍから約３．０ｍｍ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。しかしながら、降雨針４０１に遠心力を加えるもしくは空気をあてることは水滴径を小さく可変することには有効な手段ではあるが、水滴径を大きく（例えば、直径１０ｍｍ以上の水滴）形成することはできない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】実公昭６１−４４５８７号公報
【特許文献２】実開昭６１−３３６６１号公報
【特許文献３】実用新案登録第３１５２１１４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の針方式降雨装置で前記降雨針４０１よりさらに水滴径を大きくする形態について図５で説明する。大きな直径の水滴を形成するために、前記降雨針４０１の先端の水滴を大きく成長させることが必要である。すなわち、水滴がその自重で重力方向に落下しないように前記降雨針４０１の先端と水滴の接触面積を大きくして表面張力を増大させるが必要である。そこで、表面張力を増大させるために水滴形成傘５０２の構造を有した傘付傘付降雨針５０１がある。傘付降雨針５０１の先端に形成される水滴が落下するまでの状態を時系列順に説明すると、傘付降雨針５０１による水滴形成状態５００は、傘付降雨針５０１にポンプなどの送水手段により送られた水は、吐出状態５０１−１から吐出状態５０１−２、吐出状態５０１−３、吐出状態５０１−４と時系列矢印Ａで示すように傘付降雨針５０１の先端で成長して重力方向に落下する。このとき水滴形成傘５０２の直径を大きくしても形成される水滴が自重で重力方向に落下するために、傘付降雨針５０１形成される水滴は直径４．０ｍｍ程度が限界である。このように、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は可変することができる。また、降雨針４０１に遠心力を加えるもしくは空気をあてることで水滴径を小さくすることは可能であった。しかしながら、従来の針方式降雨装置で傘付降雨針５０１を用いた場合でも４．０ｍｍ以上の水滴径を任意にかつ安定的に形成し落下させることが困難であった。
【０００７】
さらに、前記降雨針４０１と前記傘付降雨針５０１よりさらに水滴径を大きくする従来の形態について図６と図７で説明する。大きな直径の水滴を形成するために、前記降雨針４０１と前記傘付降雨針５０１の中空の円筒部が直径６．０ｍｍ程度で先端が水平方向に平行な断面をもつノズル６０１を用いることがある。ノズル６０１の先端に形成される水滴が落下するまでの状態を時系列順に説明すると、ノズル６０１による水滴形成状態６００は、ノズル６０１にポンプなどの送水手段により送られた水は、吐出状態６０１−１から吐出状態６０１−２、吐出状態６０１−３、吐出状態６０１−４と時系列矢印Ａで示すようにノズル６０１の先端で成長して重力方向に落下する。しかしながら、このときノズル６０１の先端において水の表面張力がうまく働かない場合に、図７で示す水滴形成状態７００のように、ポンプなどの送水手段により送られた水がノズル６０１中空の円筒部の内壁を伝い、吐出状態７０１−１から吐出状態７０１−２、吐出状態７０１−３、吐出状態７０１−４と時系列矢印Ａで示すようにノズル６０１の先端で水滴が大きく成長せず重力方向に落下してしまう場合がある。そこで、ハニカム構造物や孔子状物をノズル６０１の先端に取り付け水の表面張力が効くようにしても、水滴が自重により落下するため、ノズル６０１で形成できる水滴の直径は、水質と水の温度に影響されるが概ね６．０ｍｍ程度が限界である。このことは、つまり大きな直径の水滴（例えば、直径１０ｍｍ以上の水滴）を得ようとしてノズル６０１の直径を大きくしても水滴径を大きく形成する手段とならいことを示している。さらに、ノズル６０１の先端において４．０ｍｍ程度の水滴を形成して落下させようとすると形成される水滴が水滴自らの自重により自然落下するとき、落下する水滴と降雨針の先端に残る水との間の水が引きちぎられることにより、落下する水滴の後に径の小さな水滴６０１−５が同時に形成されてしまう現象が起きる。このようにノズル６０１先端に形成させた水滴を落下させる方法では、任意の径の水滴以外の径の小さな水滴６０１−５が発生してしまい、これを防ぐことは構造上容易でない。また針方式降雨装置では、水の表面張力や温度・組成・粘性など微妙な条件変動が水滴形成を阻害して直径４．０ｍｍ以上の安定的な水滴径の形成がおこなえない。さらに、針方式降雨装置として使用する水は通常、水道水もしくは純水を使用するため、使用する水の粘性などを制御する薬剤を使用できない。このように、針方式降雨装置において降雨針４０１、傘付降雨針５０１、ノズル６０１を使用して大きな直径の水滴（例えば、直径１０ｍｍ以上の水滴）を安定的に形成することができなかった。
【課題を解決する為の手段】
【０００８】
本発明は、このような問題を解決しようとするもので、水を吐出する吐出口と、前記吐出口の鉛直下側に配置されて傾斜面を有する滑落台を備え、前記吐出口から吐出された水を前記傾斜面で受け止めて水滴にし、更に前記水滴を前記傾斜面に沿って下方に案内し、前記傾斜面の下側の縁部から落下させる特徴を備えた水滴形成装置である。
【０００９】
前記傾斜面は、前記吐出口の水を受け止める水滴形成領域と、前記水滴形成領域よりも下方に形成されて前記水滴形成領域よりも傾斜角が大きい加速領域を備えた水滴形成装置である。
【００１０】
前記傾斜面の角度を変える角度制御装置を備えている水滴形成装置である。
【００１１】
前記傾斜面の下側の前記縁部が湾曲している特徴を備えた水滴形成装置である。
【００１２】
前記傾斜面は、前記水滴を案内する溝が傾斜方向に沿って形成されていることを特徴とする水滴形成装置である。
【００１３】
前記吐出口に脈動させながら水を送水するポンプを備えている水滴形成装置である。
【００１４】
前記吐出口と前記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吐出口の水滴に伝える特徴を備えた水滴形成装置である。
【００１５】
前記縁部の途中が、前記水滴から離れる方向に折れ曲がっている特徴を備えた水滴形成装置である。
【００１６】
前記縁部の折れ曲がり角度は、鋭角である特徴を備えた水滴形成装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、吐出口から吐出された水を、一旦傾斜面の水滴形成領域で受けることにより、吐出口から吐出された水でできる水滴と吐出時に吐出口で発生する引きちぎり現象による小径の水滴を１個の水滴として吸収することができるとともに、傾斜面の水滴形成領域で１個の水滴に形成された水滴は、その自重で徐々に傾斜面の水滴形成領域から加速領域へと滑り落ち、その後、水滴は傾斜面の縁部を離れほぼ球状の１個の水滴として落下させることが可能となる。
【００１８】
また、吐出口から吐出する水量を調節することで、傾斜面の水滴形成領域で１個の水滴に形成された水滴の大きさを可変することができる。つまり、吐出口から吐出する水量を調節することで任意の径を有した水滴を安定的に形成することが可能となる。
【００１９】
さらに、吐出口に対して脈動させながら送水するので、吐出量を均一化することが可能となり、また、形成したい任意の大きな直径の水滴の体積量に合わせて吐出口に送水する水量を調節することも可能となる。また、吐出口に送水する水の脈動の圧力を確実に吐出口の水滴に伝えるために逆止弁を併用することで吐出口の吐出量を均一化させることが可能となる。
【００２０】
従来形成することが困難であった径の大きな水滴の再現が本装置で可能となり、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利用することができる。
【００２１】
任意の水滴径を形成して滑落させるには、傾斜面に吐出する水量をポンプ側で調整することと、傾斜面の角度を調節する機能を付加すること、あるいはそれらを組み合わせることにより、装置設計の自由度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る水滴形成装置の構成図である。
【図２】同水滴形成装置の水滴形成・滑落部の詳細図である。
【図３】水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【図４】降雨針による水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【図５】傘付降雨針による水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【図６】ノズルによる水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【図７】ノズルによる水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【図８】Ｖ字型溝を付けた水滴形成・滑落部の斜視図である。
【図９】従来の縁部（湾曲縁部）による水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る水滴形成・滑落部の縁部（鋭角縁部）による水滴形成の時系列的状態変化の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
本発明の実施形態に係る水滴形成装置の構成について図１で説明する。水滴形成装置１は、水の吐出口５に供給する水を貯える水槽２５と、吐出口５に対して脈動させながら送水するポンプ２１と、ポンプ２１と連動して開閉する電磁弁１９と、吐出口５に送水するポンプ２１の脈動の圧力を確実に吐出口５の先端の水滴に伝えるための逆止弁１３と、水槽２５から吐出口５へ送水する送水管２３および送水管１１と、送水管１１から供給された水を吐出口５に分岐して供給する連通管９と、連通管９から金具３に取り付けられた吐出口５に送水された水を供給するために接続されたチューブ７と、吐出口５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、吐出口５から吐出された水を水滴として形成して滑落させる水滴形成・滑落部１００と水滴形成・滑落部１００の角度調整と水供給用の電磁弁１９とポンプ２１を制御するコントロールユニット２７とで構成されている。
【００２４】
次に、水滴生成装置の水滴形成・滑落部１００について図２で説明する。水滴形成・滑落部１００は、水滴形成領域１０１と加速領域１０３と縁部１１５が水滴の滑落方向に連続して形成される傾斜面１１９と、傾斜面１１９を支える取付台１０５と、取付台１０５を揺動することができるボールベアリング１０９と、ボールベアリング１０９を支える支柱１１１と、傾斜面１１９を支える取付台１０５を前後に揺動させる前後角度調整モーター１０７と、取付台１０５を左右に揺動させる左右角度調整モーター１１３とで構成されている。なお、加速領域１０３は、水滴形成領域１０１の傾斜角よりも大きな傾斜角に形成され、水滴形成領域１０１から滑落してきた水滴にさらに加速を付けて縁部１１５に案内する。また、縁部１１５は、水滴の滑落方向の下側に（滑落方向に凸となるように）丸まるように湾曲して形成されている。これにより、加速領域１０３で加速された水滴は、湾曲部で縁部１１５から離れ易くなっている。
【００２５】
水滴形成装置の水滴形成手順について、図１で説明する。水槽２５に蓄えられた水は、送水管２３からポンプ２１に供給され、電磁弁１９はポンプ２１の駆動と連動して弁を開き、ポンプ２１から送り出された水はバルブ１５で流量を調節して逆支弁１３を通過して送水管１１により連通管９に流れ、連通管９に取り付けられたチューブ７から、金具３に取り付けられた吐出口５へと供給される。吐出口５への水の供給量は流量計１７で確認することができる。また、電磁弁１９の開閉と、ポンプ２１の駆動はコントロールユニット２７で制御される。
【００２６】
続いて、水滴形成装置の水滴形成手順について図２と図３で説明する。図３は水滴形成・滑落部１００で吐出口５から吐出された水が水滴形成・滑落部１００で水滴として形成され滑落するまでを水滴形成状態３００Ａから水滴形成状態３００Ｂ、水滴形成状態３００Ｃ、水滴形成状態３００Ｄ、水滴形成状態３００Ｅ、水滴形成状態３００Ｆ、水滴形成状態３００Ｇへと時系列順に表している。時系列順に説明すると、３００Ａで表すように、吐出口５の先端にポンプ２１から送り出された水が吐出水状態３０３−１のように鉛直方向に出る。その後、３００Ｂで表すように吐出口５の先端の水は吐出水状態３０３−２のように徐々に成長する。その後、３００Ｃで表すようにさらに成長した吐出口５の先端の水は吐出水状態３０３−３のように、吐出口５から引きちぎられるように吐出口５の鉛直下部の水にくびれが出来始める。その後、３００Ｄで表すように吐出口５から引きちぎられた水は、大径の吐出水滴３０５が形成されると同時に引きちぎられたくびれ部分で小径の吐出水滴３０７が形成され吐出水落下方向３０９に鉛直落下する。その後、３００Ｅで表すように水滴形成・滑落部１００の傾斜面１１９の水滴形成領域１０１に先に落下した大径の吐出水滴３０５にわずかに遅れて落下した小径の吐出水滴３０７がひとつにまとまり、３００Ｆで表すように大きな形成水滴３１５（例えば、直径１０ｍｍ以上の水滴）となり、形成水滴３１５はその自重で傾斜面１１９に案内されながら形成水滴滑落方向３１１に徐々に滑落をはじめ、加速領域１０３で加速された形成水滴３１５は、その後、３００Ｇで表すように傾斜面１１９の縁部１１５から離れて、形成水滴落下方向３１２に形成水滴３１５が落下する。なお、水滴形成領域１０１から滑落してきた水滴は、水滴形成領域よりも傾斜角の大きい加速領域１０３で加速されるとともに、回転を始め、その回転の遠心力により略球状の水滴となって回転しながら落下する。
【００２７】
なお、水滴形成・滑落部１００の傾斜面１１９について、図８で表すように傾斜面１１９にＶ字型またはＵ字型の水滴誘導溝８０１を付け、さらに傾斜面１１９に撥水加工を施すようにしても好ましい。このようにすることで、水滴形成領域１０１において、吐出口５から吐出された大径の吐出水滴３０５とわずかに遅れて落下する小径の吐出水滴３０７が、水滴誘導溝８０１に誘導されて、ひとつの水滴にまとまりやすくなる。また、ひとつにまとまった水滴は滑らかにその自重で傾斜面１１９の水滴形成領域１０１から加速領域１０３方向に徐々に滑落をはじめ、加速領域１０３で加速された水滴が、その後、縁部１１５で傾斜面１１９から球状に近い形で離れて落下するようになる。なお、上記と同様に、水滴形成領域１０１から滑落してきた水滴は、水滴形成領域よりも傾斜角の大きい加速領域１０３で加速されるとともに、回転を始め、その回転の遠心力により略球状の水滴となって回転しながら落下する。
【００２８】
上記実施形態では、水滴形成領域１０１と、水滴形成領域１０１の傾斜角よりも大きな傾斜角を有する加速領域１０３を設ける構造としているが、少なくとも水滴形成領域１０３の傾斜面１１９だけがあれば良く、加速領域１０３と縁部１１５が無い形態でも良い。
【００２９】
上記実施形態では、従来の方法では成し得なかった大きな水滴径（例えば、直径１０ｍｍ以上の水滴）を安定的に形成することができる。つまり図２と図３で示すように、吐出口５から吐出された水を、一旦傾斜面１１９の水滴形成領域１０１で受けることにより、吐出口５から吐出された水でできる水滴と吐出時に吐出口５で発生する引きちぎり現象による小径の吐出水滴３０７を１個の形成水滴３１５として吸収することができるとともに、傾斜面１１９の水滴形成領域１０１で１個の水滴に形成された形成水滴３１５は、その自重で徐々に傾斜面１１９の水滴形成領域１０１から加速領域１０３へと滑り落ち、その後、形成水滴３１５は傾斜面１１９の縁部１１５を離れほぼ球状の１個の形成水滴３１５として落下させることが可能となる。上記実施形態の構成により、水滴形成装置１は、直径１０ｍｍ以上の水滴を形成することができる。勿論、１ｍｍから１０ｍｍ程度の直径の水滴を形成するにも好適である。
【００３０】
また、図１で示すように吐出口５から吐出する水量をポンプ２１あるいはバルブ１５で調節することで、図２と図３で示す傾斜面１１９の水滴形成領域１０１で１個の水滴に形成された形成水滴３１５の大きさを可変することができる。つまり、吐出口５から吐出する水量を調節することで任意の径を有した水滴を安定的に形成することが可能となる。
【００３１】
さらに、図１で示す吐出口５に対してポンプ２１が脈動させながら送水することで、吐出量を均一化することが可能となり、また、形成したい任意の大きな直径の水滴の体積量に合わせて吐出口５に送水する水量を調節することも可能となる。また、吐出口５に送水する水の脈動の圧力を確実に吐出口の水滴に伝えるために逆止弁１３を併用することで吐出口５の吐出量をさらに均一化させることが可能となる。
【００３２】
このように、従来形成することが困難であった径の大きな水滴の再現が本装置で可能となり、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利用することができる。
【００３３】
さらに任意の形成水滴３１５の水滴径を形成して滑落させるには、傾斜面１１９に吐出する水量をポンプ２１で調整することと、図２で示すように傾斜面１１９の角度を調節する機能を付加すること、あるいはそれらを組み合わせることにより、装置設計の自由度を向上させることができる。
【００３４】
次に、本発明の第２実施形態に係る水滴形成装置について説明する。なお、第２実施形態に係る水滴形成装置は、水滴形成・滑落部１００の縁部（以下、鋭角縁部９１０と言う）に特徴があり、その他の構成や形状については、第１実施形態に係る水滴形成装置１と同じであるので、同じ部分については、同一の符号を付し詳細な説明は省略する。
【００３５】
図９および図１０を用いて、第２実施形態に係る鋭角縁部９１０を、前述の第１実施形態で説明した縁部１１５との比較で説明する。図９は第１実施形態に係る水滴形成装置１で説明した縁部１１５であり、水滴９０１の滑落方向の下側に丸まるように湾曲した形状となっている。なお、以下、第１実施形態に係る水滴形成装置１において、水滴の滑落方向の下側に丸まるように湾曲した縁部１１５を湾曲縁部９００と言うことがある。
【００３６】
図９は、加速領域１０３で加速された水滴９０１が、湾曲縁部９００で傾斜面１１９から離れて落下するまでの状態を、時系列矢印Ａで示すように水滴離脱状態９００Ａから水滴離脱状態９００Ｂ、水滴離脱状態９００Ｃへと時系列順に表した説明図である。時系列順に説明すると、水滴離脱状態９００Ａで表すように、加速領域１０３で加速された水滴９０１は傾斜面１１９を滑落するときに得られた加速度により湾曲縁部９００で傾斜面１１９から引き剥がされ始める。この時、水滴９０１は水滴離脱状態９００Ｂで示すよう水の表面張力により変形して湾曲縁部９００との間に尾９０３が発生する。その後、水滴離脱状態９００Ｃで示すよう水滴９０１は傾斜面１１９を滑落するときに得られた加速度と自重により、終わりには傾斜面１１９から離れて落下するが、湾曲縁部９００の湾曲面が長かったり、湾曲縁部９００の表面状態が粗かったり、または水の粘度や湿度等の違いにより尾９０３が長く伸び、湾曲縁部９００との間に発生した尾９０３が水滴９０１からひきちぎられて小さな径の水滴９０５を形成して落下する場合がある。通常、ここで形成される水滴９０５は、小径の吐出水滴３０７（または、図６で説明した径の小さな水滴６０１−５）に比べて非常に小径のため、実質的にはなんら問題にならない。
【００３７】
図１０に示されるように、第２実施形態に係る水滴形成装置の鋭角縁部９１０は、水滴の滑落方向下側に丸まって湾曲した縁部の一部が滑落する水滴から離れる方向に折れ曲がるように形成されている所に特徴がある。具体的には、鋭角縁部９１０は、水滴９１１が離れる近傍において、湾曲部９１０ａに連続して形成される鋭角部９１０ｂが形成されている。換言すると、鋭角縁部９１０の一部が峰状（頂き状）に形成され、峰９１０ｃの角度は鋭角（例えば、３０°〜６０°）になっている。この鋭角縁部９１０は、図９で説明した、通常は問題にならない程度の非常に小径の水滴９０５をも確実に防止するものである。図１０は、鋭角縁部９１０において加速領域１０３で加速された水滴９１１が、鋭角縁部９１０で傾斜面１１９から離れて落下する滑落するまでの状態を、時系列矢印Ａで示すように水滴離脱状態９１０Ａから水滴離脱状態９１０Ｂ、水滴離脱状態９１０Ｃへと時系列順に表した説明図である。時系列順に説明すると、水滴離脱状態９１０Ａで表すように、加速領域１０３で加速された水滴９１１は傾斜面１１９を滑落するときに得られた加速度により鋭角縁部９１０で傾斜面１１９から引き剥がされ始める。その後、水滴９１１は水滴離脱状態９１０Ｂで示すよう水の表面張力により変形して鋭角縁部９１０との間に尾９１３が発生する。その後、水滴離脱状態９１０Ｃで示すよう水滴９１１は傾斜面１１９を滑落するときに得られた加速度と自重により終には傾斜面１１９から離れて落下する。しかしながら、鋭角縁部９１０では、湾曲面の先端を鋭角状にすることで、尾９１３が小さい（短い）段階で、鋭角縁部９１０から水滴９１１が離れる（つまり、峰９１０ｃから離れる）。これにより尾９１３の発生は、前述した湾曲縁部９００に比べて短くなり、鋭角縁部９１０との間に発生した尾９１３が水滴９１１からひきちぎられて小さな径の水滴９０５を形成して落下することを抑えることに有効である。
【符号の説明】
【００３８】
１ 水滴形成装置
３ 金具
５ 吐出口
７ チューブ
９ 連通管
１１ 送水管
１３ 逆止弁
１５ バルブ
１７ 流量計
１９ 電磁弁
２１ ポンプ
２３ 送水管
２５ 水槽
２７ コントロールユニット
１００ 水滴形成・滑落部
１０１ 水滴形成領域
１０３ 加速領域
１０５ 取付台
１０７ 前後角度調整モーター
１０９ ボールベアリング
１１１ 支柱
１１３ 左右角度調整モーター
１１５ 縁部
１１９ 傾斜面
３００Ａ〜Ｇ 水滴形成状態
３０３−１〜４ 吐出水状態
３０５ 大径の吐出水滴
３０７ 小径の吐出水滴
３０９ 吐出水落下方向
３１１ 形成水滴滑落方向
３１２ 形成水滴落下方向
３１５ 形成水滴
４００ 降雨針４０１による水滴形成状態
４０１ 降雨針
４０１−１〜４ 吐出水状態
５００ 傘付降雨針５０１による水滴形成状態
５０１ 傘付降雨針
５０１−１〜４ 吐出水状態
６００ ノズル６０１による水滴形成状態
６０１ ノズル１
６０１−１〜４ 吐出水状態
６０１−５ 小さな径の水滴
７００ ノズル６０１による水滴形成状態
７０１−１〜４ 吐出水状態
８０１ 水滴誘導溝
９００ 湾曲縁部
９００Ａ〜Ｃ 水滴離脱状態
９０１、９１１ 水滴
９０３、９１３ 尾
９０５ 小さな径の水滴
９１０ 鋭角縁部
９１０ａ〜ｃ 水滴離脱状態
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水を吐出する吐出口と、前記吐出口の鉛直下側に配置されて傾斜面を有する滑落台を備え、前記吐出口から吐出された水を前記傾斜面で受け止めて水滴にし、更に前記水滴を前記傾斜面に沿って下方に案内し、前記傾斜面の下側の縁部から落下させることを特徴とする水滴形成装置。
【請求項２】
前記傾斜面は、前記吐出口の水を受け止める水滴形成領域と、前記水滴形成領域よりも下方に形成されて前記水滴形成領域よりも傾斜角が大きい加速領域を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の水滴形成装置。
【請求項３】
前記傾斜面の角度を変える角度制御装置を備えていることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の水滴形成装置。
【請求項４】
前記傾斜面の下側の前記縁部が湾曲していることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水滴形成装置。
【請求項５】
前記傾斜面は、前記水滴を案内する溝が傾斜方向に沿って形成されていることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水滴形成装置。
【請求項６】
前記吐出口に脈動させながら水を送水するポンプを備えていることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水滴形成装置。
【請求項７】
前記吐出口と前記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吐出口の水滴に伝えることを特徴とする、
請求項６に記載の水滴形成装置。
【請求項８】
前記縁部の途中が、前記水滴から離れる方向に折れ曲がっていることを特徴とする、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水滴形成装置。
【請求項９】
前記縁部の折れ曲がり角度は、鋭角であることを特徴とする、
請求項８に記載の水滴形成装置。
【請求項１】
水を吐出する吐出口と、前記吐出口の鉛直下側に配置されて傾斜面を有する滑落台を備え、前記吐出口から吐出された水を前記傾斜面で受け止めて水滴にし、更に前記水滴を前記傾斜面に沿って下方に案内し、前記傾斜面の下側の縁部から落下させることを特徴とする水滴形成装置。
【請求項２】
前記傾斜面は、前記吐出口の水を受け止める水滴形成領域と、前記水滴形成領域よりも下方に形成されて前記水滴形成領域よりも傾斜角が大きい加速領域を備えることを特徴とする、
請求項１に記載の水滴形成装置。
【請求項３】
前記傾斜面の角度を変える角度制御装置を備えていることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の水滴形成装置。
【請求項４】
前記傾斜面の下側の前記縁部が湾曲していることを特徴とする、
請求項１乃至３のいずれか１項に記載の水滴形成装置。
【請求項５】
前記傾斜面は、前記水滴を案内する溝が傾斜方向に沿って形成されていることを特徴とする、
請求項１乃至４のいずれか１項に記載の水滴形成装置。
【請求項６】
前記吐出口に脈動させながら水を送水するポンプを備えていることを特徴とする、
請求項１乃至５のいずれか１項に記載の水滴形成装置。
【請求項７】
前記吐出口と前記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吐出口の水滴に伝えることを特徴とする、
請求項６に記載の水滴形成装置。
【請求項８】
前記縁部の途中が、前記水滴から離れる方向に折れ曲がっていることを特徴とする、
請求項１乃至７のいずれか１項に記載の水滴形成装置。
【請求項９】
前記縁部の折れ曲がり角度は、鋭角であることを特徴とする、
請求項８に記載の水滴形成装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２０１１−１１７９２１（Ｐ２０１１−１１７９２１Ａ）
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２９６０２５（Ｐ２００９−２９６０２５）
【出願日】平成２１年１２月７日（２００９．１２．７）
【出願人】（３９４００８８４６）大起理化工業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年６月１６日（２０１１．６．１６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１２月７日（２００９．１２．７）
【出願人】（３９４００８８４６）大起理化工業株式会社 (10)
【Ｆターム（参考）】
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