KIMURA Fujio

MURAKAMI Masanori

木村 富士男

村上 雅則

Tsukuba Repository

〈研究ノート〉可搬型簡易自作強制通風式気温計作
成マニュアル
著者 村上 雅則, 木村 富士男
雑誌名 筑波大学陸域環境研究センター報告
巻 11
ページ 29-33
発行年 2010-12
URL http://doi.org/10.15068/00147151
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Ⅰ　はじめに
　近年，地球温暖化や都市化に関する研究におい
て，AMeDASなどの常時設置の気象観測網では
把握の困難な空間詳細な気温分布を得るため，気
温の集中観測が盛んに行われるようになった．
　気温を正確に観測するには，温度センサーの精
度が十分高いことに加えて，温度センサーを観測
しようとする大気の温度に極力近付ける必要があ
る．特に日中における野外観測では，観測精度は
前者より後者により大きく左右されることが多
い．そこで高精度の気温測定を行うためには，温
度センサーに与える放射の影響を最小にする必要
があり，放射シールドと強制通風が不可欠であ
る．自然通風式の放射シェルターを装備した温度
計では，日中には高温バイアスが生じやすいこと
が指摘されている（近藤，1982；浜田，2000）．
しかしながら既製の強制通風式気温計は高額であ
り，また通風ファンに必要な AC電源の確保も難
しいことが多い．
　本報告では，安価，かつ，比較的確保が容易で
ある DC電源用のファンを用いた可搬型簡易自作
強制通風式気温計（具体的には温度センサーを除
いて 5000円以内）作成のためのマニュアルと，
比較観測により得られた気温の観測精度を記す．
なお，本報告では温度センサーには T&D社製の
おんどとり Jr. RTR-52を採用した．
Ⅱ　製作する測器の概要
　通風筒の材料は安価で入手しやすく，加工が容
易な塩ビとアルミを利用する．強風時などにモー
ター側から温度センサー側に空気が逆流すること
を防ぐため，また温度センサーに直達光が当たる
ことを避けるために吸気・排気口を下向きとし
た．センサー付近の放射の影響を最小に，また観
測する大気の温度に極力近付けるために二重通風
構造とした．気温測定の精度保持に十分な通風
速度を得るために通風筒の温度センサー側の径
を絞る．これにより温度センサー付近において
約 6 m/sの通風速度を確保することが可能となる
（後述）．完成時の大きさは約 20 cm× 40 cm× 8
cm，重量は約 750 gと 1人で容易に持ち運びが
できるサイズにした．
Ⅲ　材料と準備
　使用した材料と道具は次の通りである．TSエ
ルボ（φ ＝ 25 mm），VPパイプ（φ ＝ 25 mm・
長さ 10 cm），TS 異径ソケット（25 mm × 50
mm），VU90°エルボ（φ＝ 50 mm），VUパイプ（φ
＝ 50 mm・長さ 10 cm），以上は全て塩ビ製であ
筑波大学陸域環境研究センター報告, No.11, 29～ 33, 2010
可搬型簡易自作強制通風式気温計作成マニュアル
Manual of  Handmade Field-portable Forced Ventilation Thermometer
村上　雅則 *・木村　富士男 **
Masanori MURAKAMI* and Fujio KIMURA**
* 筑波大学大学院生命環境科学研究科大学院生
** （独）海洋研究開発機構
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る．アルミパイプ（φ ＝ 1.8 mm・厚さ 1 mm・長
さ 10 cm ），アルミ板（縦 27 cm・横 10 cm・厚
さ 1 mm），接着剤（コニシ社製ボンドクイック 5
を推奨），瞬間接着剤，塩ビ用接着剤，ねじ用弛
緩防止剤，ラッカースプレ （ーつや消し黒色），な
べ小ねじ（M2× 10を 3本）と対応するナット
（3個），ヒートン（15 mm），アルミテープ，断
熱シート，ドリル（φ ＝ 1.5 mm，2.0 mm），パ
テ，もしくは，伸縮テープを準備する．これらは
ホームセンターで入手可能である．また，オリエ
ンタルモーター社製 DCファンMD625B-12H（縦
6 cm・横 6 cm・高さ 2.5 cm， DC12V・0.16A）を
準備する．ピンセットやロングペンチがあると作
業しやすい．
Ⅳ　作成方法
1．内部塗装
　まずⅢの材料のうち TSエルボ，VPパイプ，
TS異径ソケット，VUパイプ，VU90°エルボの
内部を黒色（つや消しのものを推奨）に塗装す
る．これは筒内での温度センサーへの乱反射を抑
えるためである．
2．DCファンと VU90°エルボの接着
　DCファンの向きを確認し，風が VU90°エルボ
から DCファンに向かうよう DCファンをエルボ
に接着する．吸引効率を高めるために，DCファ
ンと VU90°エルボの間に隙間ができないよう接
着剤を塗布する．接着剤は接着力が強く，また高
粘性で隙間を埋めやすいコニシ社製ボンドクイッ
ク 5を利用すると良い．
3．二重通風管の作成
　次に VPパイプとアルミパイプを加工する．ね
じ穴の位置などは上部・下部・右側・左側を基準
として計測する．第 1図に示すように，まず二
重構造を維持するためのねじ穴を，VPパイプの
上部左側 3.0 cm，上部右側 2.5 cm，下部右側 2.0 
cm，アルミパイプの上部左側 4.0 cm，上部右側
1.5 cm，下部右側 1.0 cmの位置にドリル（φ＝ 2.0 
mm）であける．また，アルミパイプの下部左側
3.5 cmの位置には温度センサー固定用のヒート
ン接着のための穴（φ ＝ 1.5 mm）をあける．こ
の穴に，アルミパイプとヒートンを瞬間接着剤で
固定する．次に，ピンセットやロングペンチを使
用して，なべ小ねじをアルミパイプの内側から，
VPパイプの対応する穴に通し，ナットで固定す
る．固定の際には，VPパイプとアルミパイプが
平行になるように保ち，ナットが緩まないよう，
接着剤や弛緩防止剤を併用すると良い．二重通風
管の完成時の断面は第2図（温度センサーも装着）
のようになる．
第 1 図　測器の構造概略図．パイプの長さは各
10 cm．灰色で示した内筒はアルミ製．
それ以外は塩ビ製．
第 2図　二重通風管の断面
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4．各パイプの接合
　TS異形ソケットの径が小さい方から 4.0 cmの
位置に温度センサー用の穴（φ ＝ 2.0 mm）をあ
ける．
　DCファン・VU90°と TS異形ソケットを，VU
パイプを介することにより接合する．次に，これ
と TSエルボを，二重通風管を介することにより
接合する．接合時に接着剤を用いても良いが，観
測時のトラブルに備え，パテや伸縮テープで隙間
を埋めることによって固定しておき，分解・点
検，場合によってはパーツ交換ができる状況にし
ておいた方が望ましいと考えられる．
5．断熱材コーティング
　測器の全体を断熱シートで覆い，その上からア
ルミテープでコーティングする．これは塩ビパイ
プが日射により温められ温度センサーに影響を及
ぼすことを防ぐためである． 
6．ファン排気ダクトの作成
　DCファンの外枠にアルミ板を折り曲げ接着す
る．これはファンの排気を吸入口から遠ざけ，ま
た，急な雨の際にファンを水から保護するためで
ある．
　以上により完成である．完成時の外観は第 3
図，第 4図のようになる．
Ⅴ　精度の検証
　作成した測器内の温度センサー付近の流速を
佐藤商事社製の熱線風速計（型式 AM-4204）に
より計測した．その結果，流速は約 6 m/sであっ
た．AMeDAS測器が 4～ 7 m/sであることを考
慮しても十分な通風量であると考えられる．さら
にオリエンタルモーター社の DCファンは電圧が
下がっても安定した通風量が供給される（図略）．
実験の結果，約 10.5 Vまで電圧が下がっても，
温度センサー付近の風速は約 6 m/sが維持され
る．これは，PANASONIC社製 EVOLTA乾電池
単 3型 8本の使用で約 12時間の運転後に相当す
る．
　測器の精度を検証するために，2008年 7月 2
日 8時 30分から 21時 40分まで，筑波大学陸域
環境研究センター内圃場において，プリード社
製温湿度計（型式 PVC-100）との比較を行った．
両者の距離は約 20 cm，高度はいずれも 1.5 mの
位置に設置した．サンプリング間隔は 10秒で，
解析には前 10分の平均値（平均化母数 60）を毎
正 10分値として利用した．検定当日の最寄りの
AMeDASつくばの天気概況は晴時々曇，日照時
間は 7.8時間であった．その結果，プリード社製
第 3図　測器の外観
（断熱シートコーティング前）
第 4図　測器完成時の外観
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温湿度計と比較して自作測器は日中やや高い気温
を示すが，両者の差（自作－プリード社製）の平
均は 0.08 ℃，標準偏差は 0.11 ℃であり，非常に
良く一致していた（第 5図）．
　次に，日本を代表するルーティン観測網であ
る AMeDAS気温との比較を，AMeDASつくば
の露場において 2008年 8月 4日，8日，15日，
22日，9月 12日に行った． 8月 22日は終日曇天
であったが，それ以外の日は概ね晴れ，最高気温
は 30 ℃を超えた．両者の距離は約 2 m，高度は
いずれも 1.5 mの位置に設置した．自作測器のサ
ンプリング間隔は 1秒で，解析には前 1分の平均
値（平均化母数 60）を毎正 1分値として利用し
た．また，AMeDAS気温は毎正 10秒値から求め
た前 1分の平均値（平均化母数 6）を利用した．
その結果，陸域環境研究センターでの検定と同様
第 5図　自作測器とプリード社温湿度計との気温
を比較した散布図
第 6図　自作測器と AMeDAS測器との気温を比
較した散布図
第 7図　自作測器と AMeDAS測器の気温差と全
天日射量を比較した散布図
第 8図　自作測器と AMeDAS測器の気温差のヒ
ストグラム
－ 33 －
に，日中に自作測器の方がやや高い気温を示すが
（図略），両者の気温は非常に良く一致している
（第 6図）．また，日中の気温差と，AMeDASつ
くばの全天日射量 1分積算値を比較したところ，
全天日射量が大きくなるにつれ，気温差のばらつ
きが大きくなる傾向が明らかとなった（第 7図）．
しかし，測器間の気温差と全天日射量の線形回帰
式の傾きは非常に小さく，放射の影響が抑えられ
ていることが明らかとなった．両者の差（自作－
AMeDAS）の平均は 0.16 ℃，標準偏差は 0.13 ℃
であり，全天日射量が 0 kJ/m2より大きい事例で
は，平均は 0.18 ℃，標準偏差は 0.13 ℃，また全
天日射量が 0 kJ/m2の事例では平均は 0.066 ℃，
標準偏差は 0.067 ℃であり，AMeDAS測器との
比較にも耐えうる，非常に高い精度であることが
明らかとなった（第 8図）．
Ⅵ　まとめと今後の課題
　気温を安価に，かつ，正確に測定するために持
ち運びが容易な強制通風式気温計を作成した．そ
の精度は既製品，AMeDASと比較して平均で 0.2 
℃以内（標準偏差約 0.1 ℃）と高い精度である．
　今後の課題として，二重通風管の構造上，塩ビ
パイプとアルミパイプの角度が不安定になりやす
いので，より安定する構造に再設計すること，お
よび，今回の測器は雨天時の使用を想定していな
いため，雨天時でも使えるよう再設計することの
二点が挙げられる．
謝辞
　本研究は，オリエンタルモーター株式会社アカ
デミックサポートのご協力・ご支援をいただきま
した．また，貴重なご助言をいただいた気象研究
所の中川慎治博士，牧　広篤博士，高橋俊二博
士，青柳暁典博士，清野直子博士，農業環境技術
研究所の桑形恒男博士にはこの場を借りて厚く御
礼申し上げます．
文献
近藤純正（1982）：「大気境界層の科学－大気と地
球表面の対話」：「気象学のプロムナード 4」
東京堂出版，219p．
近藤純正（2006）：近藤純正ホームページ　研究
の指針 K16．気温の観測方法．http://www.
asahi-net.or.jp/~rk7j-kndu/kenkyu/ke16.html
（2010.6.30閲覧）
浜田　崇（2000）：「身近な気象・気候調査の基
礎」，牛山素行編，古今書院，200p.
（2010年 9月 30日受付，2010年 11月 18日受理）


〈研究ノート〉可搬型簡易自作強制通風式気温計作成マニュアル

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