JP2003107102A

JP2003107102A - 流向検出装置

Info

Publication number: JP2003107102A
Application number: JP2001299576A
Authority: JP
Inventors: Takatoshi Yamamoto; 隆利山本; Kazumi Ban; 和美伴; Masahiro Iwamoto; 正博岩元; Ryujiro Tsurumaru; 隆二郎鶴丸; Shoichi Anai; 正一穴井; Masahiro Hayashi; 昌浩林
Original assignee: KYUSHU REGIONAL DEV BUREAU MIN; Mizota Co Ltd; Ministry of Land Infrastructure Transport and Tourism Kyushu Regional Development Bureau
Current assignee: KYUSHU REGIONAL DEV BUREAU MIN; Mizota Co Ltd; Ministry of Land Infrastructure Transport and Tourism Kyushu Regional Development Bureau
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2003-04-09
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP3782697B2

Abstract

(57)【要約】【課題】スムースで、確実にわずがな水の流向を検出し
て、水門の開閉を制御する。【解決手段】ガイド枠４内には、中空の円柱体である動
作体１０が配置されている。動作体１０は、ガイド枠４
内を浮遊して移動するものであり、非磁性体の材質のも
のでできている。動作体１０の外周に第１磁石５に対向
する状態で第２磁石１１が取り付けられており、この第
２磁石１１も永久磁石である。相対する磁石同志が同じ
極同志、Ｎ極とＮ極または、Ｓ極とＳ極であり、互いに
反発する力が生じている。水が支流から本流方向へ流れ
ると、ガイド枠４内の動作体１０は、水圧を受けて左側
即ち、Ｃ側に寄せられ、ストッパー１４ａにより停止す
る。この時Ｃ側に寄ったことを、被検出体１２ａの位置
で検出体１３ａがその位置を検出し、流向を検出する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、河川等の自然水
路、又は人工的水路を流れる水、自動車、列車用のトン
ネル等を流れる空気の流向等を検出する流向検出装置に
関する。特に、流れ方向に移動自在に磁力で浮上させた
浮遊体の移動を検知して、流れ方向を定める流向検出装
置に関する。

【０００２】

【従来の技術】河川、地下水等の水路において、排水樋
門などの扉体の開閉により、水流を規制している。この
扉体の昇降動作は、一般にマニュアル制御で行われる場
合が多いが、自動制御で行う場合もある。通常、河川の
水は、上流から下流へ向けて流れるが、台風等の場合に
は降雨が激しく水量が多くなるので、下流に当たる本川
の水位が上昇し、支川へ水が逆流することがある。この
本川から支川への逆流は避けなければならない。

【０００３】このために本川と支川との間に排水樋管等
の扉体を設置し、この扉体を降下させて水を堰き止める
方法が採られている。この方法を自動で行う場合、水流
中に検知手段を配置し、この検知手段により水流状態を
検知し、この検知結果で開閉動作を行う。この検知手段
については、種々の方法が提案され実施されている。

【０００４】従来から行われている方法で、電磁式は、
電磁コイルが誘起した磁界中を流れる流体がファラデー
の法則により、誘起する起電力をコイルで検出して流向
を検出している。そのために流体の電導度の影響を受け
やすく、また、起電力は距離の二乗に反比例するので、
表面の付着物の影響を受けやすいという問題がある。超
音波方式は、超音波の伝播速度が流向の方向と異なるの
で、その時間差から流向を検出する方法と、ドップラー
効果による周波数の変化を検出する方法がある。

【０００５】また、流路に沿って一定間隔離れた位置に
２個の温度センサーをおき、中央部に置かれた発熱体に
より水を加熱し、この発熱体の前後の温度を温度センサ
で計測して、この温度差で流向を検出する方法、或いは
カメラにより水面又は水中の浮遊物体を画像認識し、流
向を検出する方法等が知られている。

【０００６】いずれの方式も精度応答性は良いが、流体
の温度、流れの分布などの影響を受けやすく、また検出
器等の機器が要であるが高価である。また、矢羽根式
は、流線型をした本体の後部に矢羽根を取り付けて水中
に吊り下げると、本体、及び矢羽根の方向に沿って矢羽
根が向くのでその角度から流向を検出している。また、
矢羽根を水中に垂直に吊し、矢羽根が下流に向くことを
利用しリードスイッチのＯＮ状態を検出しているものも
ある。

【０００７】振り子式は、振り子を水中に吊り下げる
と、流れによって振り子が動くので振り子が移動する。
この振り子の移動方向により、流向を検出している。こ
れら矢羽根式、振り子式などの機械式は構造が簡単であ
るが、いずれの場合も機械的な可動部があり、動作体が
回転部分の摺動摩擦抵抗により軽く動かないとか、ま
た、浮遊物などが動作体にからむなどの問題が起こって
いる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このような
技術的背景に基づいてなされたもので、下記の目的を達
成するものである。本発明の目的は、スムースな動き
で、確実に流向を検出することのできる流向検出装置を
提供することにある。本発明の他の目的は、水流の条件
に左右されない安定した検出のできる流向検出装置を提
供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に次のような手段を採る。本発明の流向検出装置は、流
体通路内に設置され流れの向きを検出する検出装置であ
って、前記流体通路に固定され前記流体通路の流れ方向
両側に開口部を有する基体と、前記基体の中央部内壁に
固定された複数の第１磁性体と、前記基体の中央部内に
設けられ浮遊状態で流れ方向に移動可能な動作体と、前
記第１磁性体に同極で対向し前記動作体に設けられた複
数の第２磁性体と、前記動作体に設けられ、前記動作体
の移動位置を示す被検出体と、前記基体に設けられ前記
被検出体の移動位置を検出する検出体とからなり、前記
開口部からの流体によって浮遊する前記動作体の移動を
検出することにより、前記流体の流れ方向を検知するも
のである。

【００１０】また、前記流向検出装置において、前記動
作体の移動位置を拘束するストッパを前記基体中央部の
流れ方向両側に設けたものであっても良い。更に、前記
流向検出装置において、前記開口部は、流体方向に傾斜
した傾斜面として構成されているとより効果的である。
更に、前記流向検出装置において、前記開口部に異物の
侵入を防ぐスクリーンバーを設ける故障、誤動作が少な
くて良い。更に、前記流向検出装置において、前記基体
は、中央部をガイド枠に、前記流体の流れ方向の両側に
開口部を有するフレームに分割して構成されており、前
記動作体は前記ガイド枠に内蔵されていると良い。更
に、前記流向検出装置において、前記基体は、パイプ材
で構成されていても良い。更に、前記流向検出装置にお
いて、前記フレームの端部に水路壁に固定する取り付け
部を設けたものであっても良い。

【発明の実施の形態】（実施の形態１）以下、本発明の
実施の形態を説明する。図１に示すものは、本発明の流
向検出装置１全体を示した平面図である。図２は、図１
のＡ−Ａ断面であり、図１の正面図を示している。図３
は、図２のＢ−Ｂ断面図である。この流向検出装置１に
は、中央部を境に流水方向（図１の矢印）に向かって両
側に、対称的に開口部２を有するフレーム３が取り付け
られている。このフレーム３に挟まれて中央部にガイド
枠４が設けられている。このガイド枠４は断面形状が略
四角形になっており、中空状態で中は流水路を形成して
いる。

【００１１】この四角なガイド枠４の内部の角部には第
１磁石５が取り付けられている。この第１磁石５は角部
に、即ち流水方向と直交する面内で等角度位置に４個設
けられており、この第１磁石５は棒状の長い永久磁石で
ある。第１磁石５を複数個に分割して、流れ方向に複数
位置に配置したものであっても良い。ただし、水中での
絶縁が保持されるものであれば、電磁石であってもよ
い。ガイド枠４の両側にフレーム３がフランジ６を介し
て取り付けられており、このフレーム３は、流水方向に
沿って筒状に構成されてその端部が側壁である水路壁７
に固定されている。

【００１２】この固定は、アンカーボルト８により行わ
れているので、激しい流水にも耐えられるようになって
いる。また、フレーム３の端部は開口部２となってお
り、流水口を構成している。この開口部２は流水方向に
沿って水路壁側が幅広く、水路中央に向けて斜めに削が
れた状態になっている。開口部２を傾斜面にしたこと
で、流水を取り込み易くしている。また、この開口部２
にはスクリーンバー９が設けられている。

【００１３】このスクリーンバー９は複数の遮断板を開
口部２の全面に亘って並べて構成されたもので、水路中
の塵芥類がフレーム３を通りガイド枠４の中に侵入する
のを防止している。この開口部２を傾斜面にして、スク
リーンバー９を設けることは、塵芥類の侵入を防止する
とともに、傾斜面に沿って塵芥類を流向検出装置１の外
へ流してしまう効果がある。

【００１４】このため、塵芥類が開口部２に引っかかる
ことがなく、流向検出装置１が侵入塵芥によってトラブ
ルを起こすおそれは解消される。このスクリーンバー９
は異物の侵入を防ぐ遮断板としているが、パイプ状のも
のあるいは丸棒部材であってもよい。ガイド枠４内に
は、中空の円柱体である動作体１０が設けられている。
この動作体１０は、ガイド枠４内を浮遊して移動するも
のであるから、特に材質は特定しないがアルミニューウ
ム等の金属、合成樹脂、木製等の非金属製の非磁性体の
材質のものでできるだけ軽いものがよい。

【００１５】この動作体１０の外周に第１磁石５に対向
する状態で第２磁石１１が取り付けられており、この第
２磁石１１も永久磁石である。磁石はＮ極とＳ極とがあ
り、相対する磁石同志が異なる極、即ちＮ極とＳ極、又
は、Ｎ極とＳ極であると、互いに引きつけられる力が生
じるが、逆に同じ極同志の場合、即ちＮ極とＮ極また
は、Ｓ極とＳ極であると、互いに反発する力が生じる。

【００１６】本発明の実施の形態では、同じ極同志にな
るように対向して設置されている。従って、ガイド枠４
側の第１磁石５と動作体側の第２磁石１１とは、互いに
同極で反発することになる。このため、動作体１０はガ
イド枠４内の水中で浮遊し、摺動摩擦抵抗等はほとんど
ない。この動作体１０には、被検出体１２が第２磁石１
１間に流水方向に沿って２個取り付けられている。

【００１７】一方ガイド枠４の枠体に、この被検出体１
２の位置に対向する状態で２つの検出体１３が設けられ
ている。即ち動作体１０が図（図１，図２）からみて左
側に移動したとき、被検出体１２ａの位置を検出体１３
ａが検出する。同様に右側に移動したとき被検出体１２
ｂの位置を検出体１３ｂが検出する。

【００１８】この検出体１２は無接触の検出体であり、
被検出体が検出体の検出許容範囲に到達したときその位
置を検出する。ガイド枠４には、動作体１０の移動範囲
を規制するストッパー１４ａ、ストッパー１４ｂがガイ
ド枠４の両サイドにそれぞれ設けられている（図２参
照）。このストッパー１４ａ、ストッパー１４ｂはガイ
ド枠４の中央部を横切って、対向する枠に跨っている棒
状のものである。

【００１９】動作体１０はこのストッパー１４ａの規制
により、ガイド枠４の外に飛び出ないようになってい
る。更に、ガイド枠４外には、ステイ１５が設けられ、
このステイ１５を介して流向検出装置１を水路壁７に取
り付けられるようになっている。この取り付け位置は、
水底面上であってもよい。従って、本実施の形態では、
フレーム３の２箇所と合わせ、４箇所の取り付け部によ
り流向検出装置１を強固に水路壁７に取り付けている。

【００２０】図４は、この流向検出装置１を水門近傍の
水路壁７に取り付けた状態を示した正面図であり、図５
はその平面図である。水門１６は支流と本流の境に設置
されているが、流向検出装置１は水門１６の支流側の水
路壁７に取り付けている。水門１６は、その境に扉体１
７を設け開閉動作を行う。図４の流向検出装置１の左側
をＣ（本流側）とし、右側をＤ（支流側）とすると、水
は通常ＤからＣの方へ流れている。

【００２１】次にこの流向検出装置１の動作について説
明する。前述のように、この流向検出装置１に対して水
が支流から本流へ、即ちＤからＣの方向に流れると、ガ
イド枠４内の動作体１０は、水圧を受けて左側即ち、Ｃ
側に寄せられ、ストッパー１４ａにより停止する。この
時Ｃ側に寄ったことを、被検出体１２ａの位置で検出体
１３ａがその位置を検出する。

【００２２】検出体１２ａには、リード線１８があり図
示していないが水門１６の扉体１７の開閉を制御する制
御装置に接続されている。このリード線１８を使用せず
に無線、超音波等で信号を送る無線方式であってもよ
い。この検出信号は水門１６側に伝えられ、水門は扉体
１７が開いたままの開放された状態を維持する。逆に、
台風等の災害で降雨量が多く、本流側の水位が高くなっ
て水が逆流する場合、即ちＣからＤの方向に流れると、
ガイド枠４内の動作体１０は、水圧を受けて右側、即ち
Ｄ側に寄せられストッパー１４ｂにより停止する。

【００２３】この状態を前述のように、検出体１２ｂが
被検出体１３ｂの位置を検出しその信号を水門１６側に
送る。水門１６側は、この信号を受けて水門１６の扉体
１７を自動的に閉鎖する。このようにして、本流から支
流への逆流を防ぐ。この流向検出装置１は、動作体１０
がどのような状態であっても浮遊常態を維持できる構成
になっているので、流れの方向は正確に検出される。

【００２４】（実施の形態２）図６から図８に示す装置
の構成は、フレームとガイド枠を一体にしてコストダウ
ンを図ったものである。この構成の基体２０は、パイプ
形状のものでその両端を斜めにカットしたものである。
この装置の中央部を仕切ってガイド枠４と同様の構成と
する。パイプ状の基体２０の内壁に３つの第１磁石２１
を均等に配置している。

【００２５】この第１磁石２１の数は３つに限ることは
ない。この第１磁石２１に対向して動作体１０に同数の
第２磁石２２を設ける。また、基体２０には２つの検出
体２３が設けられ、これに対向して動作体１０の第２磁
石２２の間に被検出体が２４設けられている。動作につ
いては、実施の形態１の場合と同様である。

【００２６】更に基体２０には、動作体１０の回転動作
を規制するための回り止め部材２５が動作体１０の移動
範囲に亘って設けられ、また、前述したものと同様にス
トッパー２６がガイド枠４に相当する部分の両端に取り
付けられている。一方、基体２０の両端部傾斜面２７は
開口部２８を形成し、この開口部２８にはスクリーンバ
ー２９が前述同様に設けられ、塵芥類の侵入を防いでい
る。この基体２０の端部外壁にステイ３０が設けられ、
アンカーボルト３１を介して、この基体２０は水路壁７
に強固に取り付けられる。この場合は、市販のパイプを
利用して基体２０を製作することができるので、安価に
装置を構成することが可能である。

【００２７】（その他の実施の形態）以上２つの実施の
形態を詳述したが、本発明は、以上説明した構成に限定
されるものではなく、他の例にも適用されることはいう
までもない。例えば、前記した実施の形態１及び２のも
のは、人工的な水路に配置された流向検出装置１であ
り、この水路を流れる水の流向を計測するものであった
が、自然河川に架けられた橋の橋脚等に配置したもので
あっても良いし、河床に支持台を配置して水深の中間位
置に配置したものであっても良い。

【００２８】更に、前述した流向検出装置１は、水の流
れを計測するものであったが、列車、自動車のトンネル
の壁面、天井等に配置して、空気の流れの方向を検知す
るものであっても良い。更に、空調等のダクトに配置し
て、空気の流れの方向を検知するものであっても良い。

【００２９】

【発明の効果】以上詳記したように、本発明を適用する
ことにより、常に浮遊状態を維持し安定した構成の装置
としたので、流体の流れの向きを確実に検出できる。ま
た、検出のためのスペースも少なくてよく、流体通路の
どの位置に設置してもよい。更に、構造もシンプルで低
コストの装置を実現できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、流向検出装置の平面図である。

【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面で図１の正面図であ
る。

【図３】図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。

【図４】図４は、水門近傍の水路に流向検出装置を設置
したことを示す説明図である。

【図５】図５は、図４の平面図である。

【図６】図６は、実施の形態２の流向検出装置の平面図
である。

【図７】図７は、図６の正面図である。

【図８】図８は、図７のＣ−Ｃ断面図である。

【符号の説明】

１…流向検出装置２，２８…開口部３…フレーム４…ガイド枠５，２１…第１磁石７…水路壁９，２９…スクリーンバー１０…動作体１１，２２…第２磁石１２，２４…被検出体１３，２３…検出体１４，２６…ストッパー１６…水門１７…扉体２０…基体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者伴和美佐賀県佐賀市日の出１丁目751番地国土交通省佐賀河川総合開発工事事務所内 (72)発明者岩元正博宮崎県延岡市大貫町１丁目2889番地国土交通省延岡工事事務所内 (72)発明者鶴丸隆二郎佐賀県佐賀市伊勢町15番地１号株式会社ミゾタ内 (72)発明者穴井正一佐賀県佐賀市伊勢町15番地１号株式会社ミゾタ内 (72)発明者林昌浩佐賀県佐賀市伊勢町15番地１号株式会社ミゾタ内Ｆターム(参考） 2F034 AA02 AA03 DB04 DB15

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】流体通路内に設置され流れの向きを検出す
る検出装置であって、前記流体通路に固定され前記流体通路の流れ方向両側に
開口部を有する基体と、前記基体の中央部内壁に固定された複数の第１磁性体
と、前記基体の中央部内に設けられ浮遊状態で流れ方向に移
動可能な動作体と、前記第１磁性体に同極で対向し前記動作体に設けられた
複数の第２磁性体と、前記動作体に設けられ、前記動作体の移動位置を示す被
検出体と、前記基体に設けられ前記被検出体の移動位置を検出する
検出体とからなり、前記開口部からの流体によって浮遊する前記動作体の移
動を検出することにより、前記流体の流れ方向を検知す
ることを特徴とする流向検出装置。
【請求項２】請求項１記載の流向検出装置において、前記動作体の移動位置を拘束するストッパを前記基体中
央部の流れ方向両側に設けたことを特徴とする流向検出
装置。
【請求項３】請求項１又は２記載の流向検出装置におい
て、前記開口部は、流体方向と傾斜して傾斜面として構成さ
れていることを特徴とする流向検出装置。
【請求項４】請求項１、２、及び３に記載から選択され
る１項の流向検出装置において、前記開口部に異物の侵入を防ぐスクリーンバーを設けた
ことを特徴とする流向検出装置。
【請求項５】請求項１、２、３及び４に記載から選択さ
れる１項の流向検出装置において、前記基体は、前記中央部をガイド枠とし、前記流体の流
れ方向の両側に開口部を有するフレームとに分割して構
成されており、前記動作体は前記ガイド枠に内蔵されていることを特徴
とする流向検出装置。
【請求項６】請求項１、２、３及び４に記載から選択さ
れる１項の流向検出装置において、前記基体は、パイプ
材で構成されていることを特徴とする流向検出装置。
【請求項７】請求項５に記載の流向検出装置において、
前記フレームの端部に、前記流体通路の流体通路壁、又
は前記流体通路の底に固定する取り付け部が設けられて
いることを特徴とする流向検出装置。