JP7103643B2 - 水位表示装置 - Google Patents

Description

本発明は、水位表示装置に関する。

従来、ダムや河川等においては水位を適切に把握することが重要である。水害等の災害に備えたり又は災害が発生した際に適切に避難措置等を取ることができるようにしたりするためである。従来、河川の水位に係る情報を収集するための各種発明がなされてきた（例えば、特許文献１や特許文献２参照）。

特許文献１には、数多くの設置スペースを確保できる河川等の護岸擁壁面に、護岸擁壁の造成と共に計測機溝を構築できる浮子摺動溝を、水位目盛りに並列して設定し、同摺動溝に浮子を摺動自在に嵌着して河川水位の上昇、下降に対応して浮子が昇降して河川水位を表示する技術が開示されている。特許文献１に係る技術によれば、多くの設置スペースを確保できると共に、構造が単純でメンテナンスも容易なのでコスト的にも有利に河川管理を行うことができる。

また特許文献２には、例えばレーダ観測によって得られた画像データを用いて河川の水位を計測する技術が開示されている。特許文献２に係る技術によれば、昼夜、天候および水害の有無を問わずに河川の水位を計測できる。

特開２０１１－２０９０９６号公報 特開２０１４－２２８４００号公報

ところで、我が国における河川は一級河川、二級河川、準用河川および普通河川に大別される。上記従来技術は、一級河川のように国又は各都道府県によって管理され、護岸の整備が行き届いた河川では効果的であったが、その他の河川のように護岸の整備が不十分な箇所もある河川では、管理費等の関係から当該技術をそのまま適用できない問題があった。

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、簡易な機構により河川、特に二級河川、準用河川および普通河川等において河川の水位を適切に表示することができる水位表示装置を提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る水位表示装置は、前後に列設される複数の板状の導光体と、前記複数の導光体の上部に取り付けられ、前記複数の導光体の各々に対してそれぞれ異なる光を出射する光出射装置と、を備え、前記複数の導光体の各々には、それぞれ異なる水位を表示する水位表示手段が設けられたことを特徴とする。

本発明によれば、簡易な機構により河川、特に二級河川、準用河川および普通河川等において河川の水位を適切に表示することができる。

本発明の実施形態に係る水位表示装置の構成例を示す斜視図である。 図１の水位表示装置を矢印Ａの方向から見た側面図である。 図２の遮蔽板周辺の拡大図である。 本発明の実施形態に係る光出射装置の具体的構成例を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る光出射装置の具体的構成の変形例を示す斜視図である。

以下、本発明の実施形態について説明する。

［水位表示装置の構成例］
図１は、本発明の実施形態に係る水位表示装置の構成例を示す斜視図である。図２は、図１の水位表示装置を矢印Ａの方向から見た側面図である。図３は、図２の遮蔽板周辺の拡大図である。

図１に示す水位表示装置１は、光出射装置２、第一の導光体３、第二の導光体４、第三の導光体５、反射層６、７、８、遮蔽板９、取付部１０を備える。この水位表示装置１は、河川等の橋脚、単独水位標支柱、水門近傍のコンクリート壁のコンクリート構造体や、従来からの非難判断をする箇所近傍その他水位監視所からの視認に優れる箇所等に取付部１０を介して取付け設置される。

光出射装置２は、第一の導光体３、第二の導光体４、第三の導光体５の上面に対して光を出射する装置である。この光出射装置２は、第一の導光体３、第二の導光体４、第三の導光体５の上部に取り付けられる。

この光出射装置２の詳細については図４等を用いて後述するが、この光出射装置２は、第一の導光体３、第二の導光体４、第三の導光体５のそれぞれに対して異なる色の光を出射する。本実施形態では、第一の導光体３に対しては赤色ＬＥＤに基づく赤色の光を出射し、第二の導光体４に対しては橙色ＬＥＤに基づく橙色の光を出射し、第三の導光体５に対しては橙系の黄色ＬＥＤに基づく黄色（橙系）の光を出射する。

第一の導光体３、第二の導光体４及び第三の導光体５は、図１に示すように、前後に列設される複数層（ここでは３層）構造の板状体を成しており、前後方向における後ろ方向すなわち第一の導光体３から第二の導光体４さらに第三の導光体５に向かうに従って、下方が長く構成されている。

また、第一の導光体３の下方側の背面には反射層６が、第二の導光体４の下方側の背面には反射層７が、第三の導光体５の下方側の背面には反射層８がそれぞれ形成される。すなわち、第一の導光体３、第二の導光体４及び第三の導光体５の各々には、それぞれ鉛直方向に異なる位置において反射層６、７、８が形成されている。

更に、第一の導光体３、第二の導光体４及び第三の導光体５の上部において、これらの導光体３、４、５の前後面には薄板状の遮蔽板９が配設される。遮蔽板９は、例えばアルミ等で形成される。この遮蔽板９は、それぞれの導光体３、４、５に入射した光が隣り合う導光体に入射されたり外部に漏れたりするのを防止するためのものである。遮蔽板９については図３を用いて後述する。

第一の導光体３は、光出射装置２の下部の最前面に取り付けられ、光出射装置２により出射された上記の赤色の光を導光する平板状の導光体、すなわち導光板（LGP：Light Guiding Panel）である。導光板とは、側面（図１では上面）から入れた光を拡散させ、表面に均一の光を出射する板状部材である。この第一の導光体３は、高さ約１．０～４．０ｍ、幅約１．０ｍ、奥行き約０．００５ｍ程度の大きさである。

この第一の導光体３は、図２に示すように、中心部のコア３ａと、コア３ａの周囲を覆うクラッド３ｂとの二層構造により構成される。コア３ａは、例えば熱可塑性プラスチックの一種であるポリカーボネートで形成され、ポリカーボネートは河川の流木等による衝撃に耐える素材であるという点において好適である。クラッド３ｂは、コア３ａよりも低屈折率の素材、例えばアクリル樹脂、シリコーン樹脂又はフッ素樹脂等で形成される。このような二層構造により、光出射装置２から入射した光は全反射によりコア３ａ内に閉じ込められた状態で、光エネルギーの損失を抑制した状態で第一の導光体３を伝搬することとなる。

図３を用いて補足する。図３では第一の導光体３の前背面に取り付けられる遮蔽板９周辺の拡大図を示している。図３に示す臨界角θｍは、光が第一の導光体３の内部で全反射するための臨界角である。この臨界角θｍは、スネルの法則によりコア３ａの屈折率（ｎＡ）とクラッド３ｂ（ｎＢ）の屈折率の組合せによりｓｉｎθｍ＝ｎＡ／ｎＢで表される。そして、コア３ａがポリカーボネート（屈折率１．５９）であってクラッド３ｂがアクリル樹脂（屈折率１．４９１）又はシリコーン樹脂（屈折率１．４３）の場合、臨界角θｍはそれぞれ６９．７°、６４．１°となる。なお、クラッド３ｂが空気（屈折率１．０００３）であると仮定した場合、臨界角θｍは３９．０°となる。

このように臨界角θｍはクラッド３ｂの屈折率により異なるが、本実施形態では、空気の屈折率に相当する３９．０°以下になるように設定する。すなわち、臨界角θｍ＝３９．０°である場合のＬの距離は、コア３ａの厚みｔの１．２３５倍となることにより、遮蔽板９の長さをコア３ａの厚みｔの１．５～２．０倍として設定する。

これにより、以下のような効果を奏する。その効果とは、この遮蔽板９が設けられない場合、特に、導光体３、４、５に入射する光のうち同導光体３、４、５への入射角が所定角（３９．０°）以上の光は隣り合う導光体に入射されたり外部に漏れたりしてしまうが、遮蔽板９はこのような光の発生を制御することができる。所定角は、入射光の周波数や後述する各導光体３、４、５のコア３ａ、４ａ、５ａ、クラッド３ｂ、４ｂ、５ｂの屈折率によって決定され、遮蔽板９の縦長さもこの所定角に応じて決定される。

また第一の導光体３の下方側の背面には反射層６が形成される。反射層６は、例えばアルミ等で形成された薄膜の反射層である。この反射層６は、第一の導光体３の内部を伝搬する光を当該水位表示装置１の前面側に向けて反射させるためのものである。また反射層６は、日中も歩行者等が認識できるよう光出射装置２からの出射光（本実施形態では上記の赤色）に近似させた色とする。この反射層６は、高さ約０．０５～０．２ｍ、幅約１．０ｍ程度の歩行者等が認識可能な大きさである。

当該水位表示装置１が設置される河川等において水面が、反射層６の上端に相当する第一の水位Ｌ１より下方に位置している場合には、歩行者等は反射層６による反射光を認識可能となる。他方、水面が第一の水位Ｌ１より上方に位置している場合には、反射層６による反射光は視認不可能となる。すなわち、水位表示装置１の反射層６は、水面が第一の水位Ｌ１より上方か下方かの水位を表示する第一の水位表示手段であると言い換えることができる。本実施形態では、反射層６は氾濫危険水位である赤色の反射光を反射するため、当該水位は氾濫危険水位を示すこととなる。

第二の導光体４は、光出射装置２の下部の第一の導光体３の背面に取り付けられ、光出射装置２により出射された上記の橙色の光を導光する平板状の導光体である。この第二の導光体４は、第一の導光体３よりも鉛直下方向に長く、高さは第一の導光体３よりも長い約１．１～４．３ｍ、幅約１．０ｍ、奥行き約０．００５ｍ程度の大きさである。

この第二の導光体４は、図２に示すように、中心部のコア４ａと、コア４ａの周囲を覆うクラッド４ｂとの二層構造により構成される。コア４ａ及びクラッド４ｂについては、それぞれ前述のコア３ａ及びクラッド３ｂと同様であるとしてここでは説明を省略する。

また第二の導光体４の下方側の背面には反射層７が形成される。反射層７は、例えばアルミ等で形成された薄膜の反射層である。この反射層７は構成及び作用において反射層６と基本的には同様であるが、以下、反射層７が有する相違点のみ説明する。

まず反射層７は、日中も歩行者等が認識できるよう光出射装置２からの出射光（本実施形態では上記の橙色）に近似させた色とする。この反射層７は、当該水位表示装置１が設置される河川等において水面が、反射層６の下端と反射層７の上端との間に相当する第二の水位Ｌ２より下方に位置している場合には、歩行者等は反射層７による反射光を認識可能となる。他方、水面が第二の水位Ｌ２より上方に位置している場合には、反射層７による反射光は視認不可能となる。すなわち、水位表示装置１の反射層７は、水面が第二の水位Ｌ２より上方か下方かの水位を表示する第二の水位表示手段であると言い換えることができる。本実施形態では、反射層７は避難判断水位である橙色の反射光を反射するため、当該水位は避難判断水位を示すこととなる。

第三の導光体５は、光出射装置２の下部の第二の導光体４の背面（最背面）に取り付けられ、光出射装置２により出射された上記の黄色の光を導光する平板状の導光体である。この第三の導光体５は、第二の導光体４よりも鉛直下方向に長く、高さは第二の導光体４よりも長い約１．２～４．４ｍ、幅約１．０ｍ、奥行き約０．００５ｍ程度である。

この第三の導光体５は、図２に示すように、中心部のコア５ａと、コア５ａの周囲を覆うクラッド５ｂとの二層構造により構成される。コア５ａ及びクラッド５ｂについては、それぞれ前述のコア３ａ及びクラッド３ｂと同様であるとしてここでは説明を省略する。

また第三の導光体５の下方側の背面には反射層８が形成される。反射層８は、例えばアルミ等で形成された薄膜の反射層である。この反射層８は構成及び作用において反射層６や反射層７と基本的には同様であるが、以下、反射層８が有する相違点のみ説明する。

まず反射層８は、日中も歩行者等が認識できるよう光出射装置２からの出射光（本実施形態では上記の黄色）に近似させた色とする。この反射層８は、当該水位表示装置１が設置される河川等において水面が、反射層７の下端と反射層８の上端との間に相当する第三の水位Ｌ３より下方に位置している場合には、歩行者等は反射層８による反射光を認識可能となる。他方、水面が第三の水位Ｌ３より上方に位置している場合には、反射層８による反射光は視認不可能となる。すなわち、水位表示装置１の反射層８は、水面が第三の水位Ｌ３より上方か下方かの水位を表示する第三の水位表示手段であると言い換えることができる。本実施形態では、反射層８は氾濫注意水位である黄色の反射光を反射するため、当該水位は氾濫注意水位を示すこととなる。

この第三の導光体５の背面の左右端縁には、当該水位表示装置１を河川等の橋脚、単独水位標支柱、水門近傍のコンクリート壁のコンクリート構造体等に取り付けるための取付部１０が複数配設されている。各々の取付部１０は、中央にボルト孔が形成された平座金（ワッシャー）である。ボルト等の固定部材が当該取付部１０のボルト孔を介してコンクリート構造体に設けられた穴部（不図示）に嵌挿されることによって、当該水位表示装置１はコンクリート構造体等に取り付けられる。なお、反射層６、７、８がそれぞれ当該水位表示装置１が取り付けられる河川等の氾濫危険水位、避難判断水位、氾濫注意水位を示す高さに位置されるように取り付けられる。

以上説明してきたように、本実施形態に係る水位表示装置１は、水面が第一の水位Ｌ１より上方か下方かの水位を表示する第一の水位表示手段である反射層６と、水面が第二の水位Ｌ２より上方か下方かの水位を表示する第二の水位表示手段である反射層７と、水面が第三の水位Ｌ３より上方か下方かの水位を表示する第三の水位表示手段である反射層８とを有する。すなわち、複数の導光体３、４、５の各々には、それぞれ異なる水位を表示する水位表示手段が設けられている。水位表示装置１は、各反射層６～８がそれぞれ異なる色、すなわち赤色、橙色及び黄色を表示することによって、歩行者等は、表示された色に応じて河川の水位を適切に認識することができる。

なお、光出射装置２は、日没から日出まで一定の輝度で第一の導光体３、第二の導光体４、第三の導光体５のそれぞれに対して異なる色の光を出射する。これにより、避難行動等への判断がし易くなるようにする。また、当該水位表示装置１において、反射層６の上端より上側全体をステンレス等により被装させることによって、河川の流木等による衝撃から保護することが好ましい。また、反射層６の上端より下側についても、反射層６、反射層７及び反射層８の前面を除きステンレス等により被装する。

さらに、図１に示す水位表示装置１では、第一の導光体３から第二の導光体４さらに第三の導光体５に向かうに従って、下方が長く構成されているが、この場合に限定されるものではない。第一の導光体３、第二の導光体４及び第三の導光体５のすべてが同じ長さであっても良い。

また、図１に示す水位表示装置１では、第一の導光体３、第二の導光体４及び第三の導光体５の幅が約１．０ｍ程度である場合を例に説明してきたが、幅は約０．１ｍ～約１．０ｍ程度が好適である。反射層６、７、８の縦長は約０．０５ｍ～約０．２０ｍ程度が好適である。

［光出射装置の構成例］
図４は、本発明の実施形態に係る光出射装置の具体的構成例を示す図である。なお、以下の説明において前述と同様の構成要素については同一の符号を付して重複する説明を適宜省略する。また、説明の便宜上、図４では、第一の導光体３、第二の導光体４及び第三の導光体５を示している。

図４に示す光出射装置２は、制御基板２１、発電装置２２、蓄電装置２３、第一のＬＥＤ群２４、第二のＬＥＤ群２５、第三のＬＥＤ群２６、及びこれらが配設される筐体２７を備える。この光出射装置２は、当該水位表示装置１が河川等に設置される際、水没しないエリアに設置される。

制御基板２１は、後述する第一のＬＥＤ群２４、第二のＬＥＤ群２５、第三のＬＥＤ群２６による発光を制御する制御手段である。この制御基板２１は、蓄電装置２３に蓄えられた電力に基づいて動作し、第一のＬＥＤ群２４、第二のＬＥＤ群２５、第三のＬＥＤ群２６による発光を制御する。発電装置２２は、発電を行う発電手段、例えば小型の太陽光パネルである。蓄電装置２３は、発電装置２２により発電された電力を蓄電する蓄電手段、例えば大容量コンデンサーである。

第一のＬＥＤ群２４は、第一の導光体３の上面全体に対して光を出射すべく、図４に示すように、第一の導光体３の幅方向に沿って所定の間隔（例えば、第一の導光体３の幅が約０．２ｍの場合において０．０４ｍ）毎に配設されて発光を行う発光手段としての複数のＬＥＤ（Light Emitting Diode）、ここでは赤色ＬＥＤである。図４では４個のＬＥＤが等間隔で下向きに配設される。

第二のＬＥＤ群２５は、第二の導光体４の上面全体に対して光を出射すべく、第二の導光体４の幅方向に沿って所定の間隔毎に配設されて発光を行う発光手段としての複数のＬＥＤ、ここでは橙色ＬＥＤである。図４では４個のＬＥＤが等間隔で下向きに配設される。

第三のＬＥＤ群２６は、第三の導光体５の上面全体に対して光を出射すべく、第三の導光体５の幅方向に沿って所定の間隔毎に配設されて発光を行う発光手段としての複数のＬＥＤ、ここでは黄色ＬＥＤである。図４では４個のＬＥＤが等間隔で下向きに配設される。

以上、図４を用いて説明してきたように、本実施形態に係る光出射装置２は、制御基板２１、発電装置２２、蓄電装置２３、第一のＬＥＤ群２４、第二のＬＥＤ群２５、第三のＬＥＤ群２６からなり、外部電源を必要としない簡易な機構である。加えて、第一のＬＥＤ群２４、第二のＬＥＤ群２５、第三のＬＥＤ群２６が、前述の第一の導光体３、第二の導光体４、第三の導光体５の各々に対してそれぞれ異なる光を発光するという簡易な構成である。これにより、河川、特に二級河川、準用河川および普通河川等において河川の水位を適切に表示することができる。

なお、当該光出射装置２のうちの制御基板２１、発電装置２２、蓄電装置２３については、図４に示すように第一のＬＥＤ群２４、第二のＬＥＤ群２５及び第三のＬＥＤ群２６と一体型であっても良いし、図５に示すように、これら第一のＬＥＤ群２４、第二のＬＥＤ群２５及び第三のＬＥＤ群２６と分離型であっても良い。図５は、本発明の実施形態に係る光出射装置の具体的構成の変形例を示す斜視図である。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、上記実施形態は本発明の適用例の一つを示したものであり、本発明の技術的範囲を上記実施形態の具体的構成に限定する趣旨ではない。

例えば、上記説明においては、水位表示装置１が３層の第一の導光体３、第二の導光体４、第三の導光体５に対して異なる３種類の光を出射させる場合を例に挙げて説明してきたが、この場合に限定されるものではない。例えば、２層の導光体に対して異なる２種類の光を出射させても良いし、４層以上であってもよい。

１ 水位表示装置
２ 光入射装置
３ 第一の導光体
４ 第二の導光体
５ 第三の導光体
６ 反射層（第一の水位表示手段）
７ 反射層（第二の水位表示手段）
８ 反射層（第三の水位表示手段）
９ 遮蔽板
２１ 制御基板
２２ 発電装置
２３ 蓄電装置
２４ 第一のＬＥＤ群
２５ 第二のＬＥＤ群
２６ 第三のＬＥＤ群

Claims (4)

1. 前後に列設される複数の板状の導光体と、
   前記複数の導光体の上部に取り付けられ、前記複数の導光体の各々に対してそれぞれ異なる光を出射する光出射装置と、を備え、
   前記複数の導光体の各々には、それぞれ異なる水位を表示する水位表示手段が設けられたことを特徴とする水位表示装置。
2. 前記複数の導光体の各々の水位表示手段は、当該複数の導光体の各々において鉛直方向に異なる位置にそれぞれ形成され、当該導光体の内部を伝搬する光を当該導光体の前面側に向けて反射する反射層であることを特徴とする請求項１に記載の水位表示装置。
3. 前記光出射装置は、
   発電を行う発電手段と、
   前記発電手段により発電された電力を蓄電する蓄電手段と、
   前記複数の導光体の各々に対してそれぞれ異なる光を発光する発光手段と、
   前記蓄電手段に蓄えられた電力に基づいて動作し、前記発光手段による発光を制御する制御手段と、を有することを特徴とする請求項１に記載の水位表示装置。
4. 前記複数の導光体の上部の前後面には、隣り合う導光体への光の入射を防止する遮蔽板が配設されることを特徴とする請求項１に記載の水位表示装置。
   

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