JPH0710258Y2 - 耐寒性水位計 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本考案は、一端に大気と連通される大気圧室を、他端の
フィルタを介して被測定流体と連通される水圧室をそれ
ぞれ有する本体ケース部と、上記大気圧室と上記水圧室
との間の圧力差に応じて変形または変位する受圧部材
と、この受圧部材の変形または変位に伴い変形する起歪
板と、この起歪板に添着されたひずみゲージとを有する
水位計に関し、特に、寒冷地等における流雪溝の水位を
監視するのに公的な耐寒性水位計に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、河川や貯水池等の水圧を検出することによってこ
れらの水位を測定することのできる水位計は、種々の型
式のものが提案されている。上記した水位計の原理とし
ては、受圧部材となるベローズ蓋の変位量あるいはダイ
ヤフラムに生じたひずみ量を力伝達棒を介してそのベロ
ーズ蓋あるいはダイヤフラムに連結されたカンチレバー
（起歪板）に添着したひずみゲージによって電気的出力
に変換して取り出すように構成されている。

〔考案が解決しようとする課題〕

しかしながら、上記した水位計は、被測定流体がフィル
タを透過して直接的に受圧部材の受圧面に印加する方式
であるため、例えば、寒冷地等の水の凍結しやすい地域
においては、被測定流体の受圧部材を構成するベローズ
あるいはダイヤフラム等が凍結して水位計としての動作
が不可能となり、極端な場合、水位計が損壊するおそれ
があった。従って寒冷地等において被測定流体中に直
接、水位計を設置することはできなかった。

本考案は、上記事情に鑑みてなされたもので、凍結しや
すく硬い異物が流動するおそれのある水中に水位計を設
置しても内部が凍結せず、また損壊もせず水位の検出を
正確に且つ安定的に行うことができ、特に、流雪溝の水
位を監視するのに公的な耐寒性水位計を提供することを
目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本考案は、上記の目的を達成させるため、一端に大気と
連通される大気圧室を、他端にフィルタを介して被測定
流体と連通される水圧室をそれぞれ有する本体ケース部
と、上記大気圧室と上記水圧室との間の圧力差に応じて
変形または変位する受圧部材と、この受圧部材の変形ま
たは変位に伴い変形する起歪板と、この起歪板に添着さ
れたひずみゲージとを有する水位計において、上記フィ
ルタの外周を囲繞すると共に上記本体ケース部の外周に
シール部材を介して水密状に連結固定され、上部に上記
被測定流体を出入自在な比較的小さな連通孔が穿設され
たカバー部材と、このカバー部材内に充填された、水よ
り大きな比重を有する不凍液とを備え、上記連通孔を介
して印加される上記被測定流体の圧力を、上記不凍液に
伝達し、上記不凍液が受けた圧力を上記フィルタを介し
て上記受圧部材に伝達してこれを変形または変位せし
め、上記受圧部材の変形または変位に伴い変形する上記
起歪板に添着された上記ひずみゲージにより上記被測定
流体の圧力に対応した電気信号を得るように構成したこ
とを特徴としたものである。

〔作用〕

上記のように構成された耐寒性水位計において、被測定
流体の圧力は、連通孔を介してカバー部材内の不凍液に
印加され、この不凍液に印加された圧力は、フィルタを
介して受圧部材に印加される。すると受圧部材が変位ま
たは変形するので、この変形または変位を連結部材を介
して受ける起歪板も変形する。この起歪板の変形量（ひ
ずみ量）は、被測定流体の圧力に対応しているので、該
変形量を起歪板に添着されたひずみゲージで電気量に変
換することによって上記圧力に対応した電気信号を得る
ことができる。

〔実施例〕

以下、本考案の実施例を添付図面に基づいて詳しく説明
する。

まず、本考案に使用される耐寒性水位計の構成の一例を
第２図を用いて説明する。１は本体ケース部を示し、こ
の本体ケース部１は、ケーブル引込み用ケース２と、こ
のケーブル引込み用ケース２が一端に連結される起歪部
ケース３と、この起歪部ケース３の他端に連結される円
筒状のステンレス鋼材からなるフィルタ４と、このフィ
ルタ４の開口底部を閉塞し、対向部に位置する後述のベ
ローズを保護する底カバー５とから構成されている。本
体ケース部１には、起歪部ケース３を境として、その上
部に大気圧室Ｂが形成されると共に、下部に水圧室Ａが
形成されている。

上記ケーブル引込み用ケース２の上部にはケーブル６を
圧接保持する保持金具（ケーブルグランド）７が内周面
に形成された雌ねじ部にねじ込まれ、この保持金具７の
下端には防水用のパッキング部材８が配設されかつ上記
保持金具７によって圧縮されている。上記ケーブル６内
には前記した大気圧室Ｂに基準地点における大気を導入
するためのキャピラリーチューブ９および複数の信号線
10が共に挿通され、このうち、キャピラリーチューブ９
は上記ケーブル引込み用ケース２に開けた孔2aを通して
大気圧室Ｂへ導いてある。また、信号線10は、上記ケー
ブル引込み用ケース２内の避雷対策用の図示しないアレ
スタに接続されると共に、後述するひずみゲージに接続
されている。

上記起歪部ケース３の上面には、自由端（図において上
端面）がベローズ蓋11で閉塞された第１のベローズとし
ての大気圧側ベローズ12の基端が溶接等により水密状に
固定され、また、上記起歪部ケース３の下面には、自由
端（図において下端面）が流体の受圧部となるベローズ
蓋13で閉塞された第２のベローズとしての水圧側ベロー
ズ14が溶接等で水密状に固定されている。上記両ベロー
ズ蓋11と13は、連結部材としての連結ロッド15で結合さ
れている。そして、この連結ロッド15には、起歪部ケー
ス３内において起歪板16の自由端が固定（または連設）
され、起歪板16の基端が上記起歪板ケース３の壁面に固
定（または連設）されている。この起歪板16の表裏面の
曲げ応力が最大となる部位に２枚一対づつのひずみゲー
ジ17がそれぞれ接着、蒸着、スパッタリング等の手段に
より添着されている。

第１図は、上記のように構成された水位計を耐寒性水位
計に適用した要部の断面図を示す。

同図において、18は本体ケース部１のフィルタ４および
起歪部ケース３の外周を所用の間隔を存して囲繞する円
筒状のカバー部材で、その底部には、ねじ19により上記
本体ケース部１の底カバー５が当接された状態で固定さ
れ、さらに上記ねじ19は、水密的に溶接されている。

上記カバー部材18の上部には円形状の開口部が設けら
れ、その開口部には、本体ケース部１が次述するシール
手段により水密状に結合されている。

すなわち、上記カバー部材18の上記開口縁には内方に向
けて突出する引掛座20aを有するリング体20が溶接等に
より固着されている。このリング体20内には上下を座金
21aと21bとで挟まれた円筒状のゴムブッシュ21が挿入さ
れ、上記リング体20の引掛座20a上に落とし込まれてい
る。そしてこのゴムブッシュ21の一面（図においては上
面）側から締付グランド22が、その外面の雄ねじ22aを
上記リング体20の内面に形成した雌ねじ20bにねじ込ま
れている。これにより、上記ゴムブッシュ21は、圧迫さ
れて内外径方向へ膨張し、本体ケース部１の外周面とリ
ング体20の内周面に密着され、上記本体ケース部１とリ
ング体20の内周面に密着され、上記本体ケース部１とリ
ング体20間を水密的にシールしている。そして、上記カ
バー部材18内には水よりも比重の大きな不凍液、例えば
油などの充填液体23を充填してある。上記カバー部材18
の上面部には、比較的に小さな連通孔24が穿設され、こ
の連通孔24を介して被測定流体の水圧が上記充填液体23
に印加されるようになっている。

第３図および第４図は、上記のように構成された耐寒性
水位計が設置された暗渠式の流雪溝の概略構成を示す断
面図である。

同図において、例えば道路25に沿って地中に構築した流
雪溝26には、所定距離おきに地上と連通する縦穴からな
る投雪穴27が設けられ、この投雪穴27は、投雪時以外は
マンホール蓋27aなどで閉止されている。そして、第４
図に示すように流雪溝26と連通する側溝28には、本考案
に係る耐寒性水位計100が設置されている。なお、図示
しないが耐寒性水位計100のケーブル６から引出された
大気圧補正用のキャピラリーチューブ９は、流雪溝26に
所定距離おきに設置した各水位計100をそれぞれ同一の
大気圧条件とするために１個所に集合させてある。

次に、以上のように構成した耐寒性水位計の動作につい
て説明する。

尚、耐寒性水位計100は、流雪溝26と連通する側溝28中
に設置されているものとする。

流雪溝26の底と同一水準の側溝28の底から水面までの高
さ（深さ）に対応する被測定流体の水圧は、カバー部材
18の連通孔24から充填液体23へ印加される。これによっ
て上記充填液体23へ印加された圧力は、フィルタ４を介
して水圧室Ａ内に臨んでいる第２のベローズとしての水
圧側ベローズ14のベローズ蓋13に印加される。つまり、
水深に応じた水圧に大気圧が加算された圧力がベローズ
14のベローズ蓋13に加わる。一方、大気圧室Ｂにもキャ
ピラリーチューブ９を介して大気圧が導入されているた
め、第１のベローズとしての大気圧側ベローズ12のベロ
ーズ蓋11には、大気圧が負荷されている。その結果、大
気圧の変化に拘らず水深に対応した水圧によって水圧側
ベローズ14は圧縮されて縮小し、連結ロッド15を押し上
げる。この変位は、起歪板16の自由端に伝達され、起歪
板16を撓ませ、そのひずみ量がひずみゲージ17によって
電気信号に変換される。ひずみ量は、圧力水頭、すなわ
ち水面から水圧側ベローズ14のベローズ蓋13までの水深
に比例する。

従って、ひずみゲージ17によって構成されるホイートス
トンブリッジ（図示せず）の入力端にブリッジ電源を供
給すれば、該ホイートストンブリッジの出力端から所望
の深さの水位に対応した電気信号を、ケーブル６等を介
して地上に導出することができる。

上述したように本考案による耐寒性水位計は、本体ケー
ス部１のフィルタ４をカバー部材18で囲繞すると共に、
カバー部材18内に不凍液からなる油などの充填液体23を
満たし、カバー部材18の上部に被測定流体の水圧が上記
充填液体23に印加される連通孔24を開口した構成とした
ので、寒冷地などの凍結しやすい流雪溝26の水位を監視
する水位計に適用しても、伸縮動作する水圧側ベローズ
14が直接、被測定流体と接触することがないため、該水
圧側ベローズ14が凍結して水位計としての機能が損なわ
れることがなく、正確な水位を安定して測定することが
可能となる。

また、フィルタ４を囲繞しているカバー部材18には、比
較的小さな連通孔24のみが開いているだけであるため、
たとえ、水中に汚泥、岩石、ゴミ等の異物が含有した環
境に設置されても、これら異物はカバー部材18内の充填
液体23中に侵入することもない。従って、異物がフィル
タ４を通過してベローズ14の間に挟まったり、付着する
ことによってベローズ14の動作が妨げられるという不都
合は生じない。

また、カバー部材18が設けられているので、設置時ある
いは測定中に流木、流氷等の硬い流動物等が水位計100
に衝突しても、フィルタ４や水圧側ベローズ14の損傷は
防止される。

また、カバー部材18の開口部には、リング体20が気密状
に一体に連結されており、この本体ケース部１の外周と
の間には、座金21a,21bおよびゴムブッシュ21を介挿
し、締付グランド22の締付けによりゴムブッシュ21を座
金21aを介して圧迫してその内、外径方向へ膨出せし
め、本体ケース部１とリング体20との隙間をシールする
ように構成したので、締付グランド22の締付け力のみで
確実なシール作用が得られると共に、仮にカバー部材18
または変位計自体のいずれかが損傷あるいは故障をした
場合、両者を分解して補修あるいは交換をすることがで
きる。

尚、本考案は、上述した実施例のみに限定されるもので
はなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の変形実施
が可能である。

例えば、カバー部材18は、少なくともフィルタ４部分の
みを囲繞するものであればよく、また、シール手段は、
実施例の構成に限るものではなく、例えば本体ケース部
１側に雄ねじを、一方カバー部材18側に、雌ねじをそれ
ぞれ形成し、接合部にパッキングを介して両者を螺合し
緊締するようにしてもよい。

また、本考案による耐寒性水位計は、暗渠式の流雪溝に
使用した例について説明したが、開渠式の流雪溝に適用
してもよい。また、流雪溝以外、凍結しやすい寒冷地の
河川やダムあるいは貯水池等の水位を検出する水位計に
も広く適用可能である。

〔考案の効果〕

以上説明したように本考案によれば、寒冷地等の凍結し
やすい流雪溝や河川、ダムあるいは貯水池等の水位の測
定用や監視用として用いても、凍結することなく水位に
正確に対応した電気信号を安定的に得ることができ、ま
た、流木、流氷等の硬い流動物が衝突しても損壊するお
それが少なく、しかも水位計の設置場所から離れた遠隔
地にて集中的に水位の測定データが得られる耐寒性水位
計を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本考案の一実施例に係る耐寒性水位計の全体
構成を示す部分断面図、第２図は、本考案に適用し得る
水位計の一例を示す中央縦断面図、第３図および第４図
は、本考案に係る耐寒性水位計を用いて流雪溝の水位を
測定するときの状態を示すもので、それぞれ流雪溝の縦
断面と横断面を示す概略図である。 １……本体ケース部、２……ケーブル引込み用ケース、
３……起歪部ケース、４……フィルタ、５……底カバ
ー、６……ケーブル、９……キャピラリーチューブ、1
1,13……ベローズ蓋、12……大気圧側ベローズ、14……
水圧側ベローズ、15……連結ロッド、16……起歪板、17
……ひずみゲージ、18……カバー部材、20……リング
体、21……ゴムブッシュ、22……締付グランド、23……
充填液体、24……連通孔、25……道路、26……流雪溝、
27……投雪穴、28……側溝。

Claims (3)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】一端に大気と連通される大気圧室を、他端
   にフィルタを介して被測定流体と連通される水圧室をそ
   れぞれ有する本体ケース部と、上記大気圧室と上記水圧
   室との間の圧力差に応じて変形または変位する受圧部材
   と、この受圧部材の変形または変位に伴い変形する起歪
   板と、この起歪板に添着されたひずみゲージとを有する
   水位計において、上記フィルタの外周を囲繞すると共に
   上記本体ケース部の外周にシール部材を介して水密状に
   連結固定され、上部に上記被測定流体が出入自在な比較
   的小さな連通孔が穿設されたカバー部材と、このカバー
   部材内に充填された、水より大きな比重を有する不凍液
   とを備え、上記連通孔を介して印加される上記被測定流
   体の圧力を、上記不凍液に伝達し、上記不凍液が受けた
   圧力を上記フィルタを介して上記受圧部材に伝達してこ
   れを変形または変位せしめ、上記受圧部材の変形または
   変位に伴い変形する上記起歪板に添着された上記ひずみ
   ゲージにより上記被測定流体の圧力に対応した電気信号
   を得るように構成したことを特徴とする耐寒性水位計。
2. 【請求項２】ベローズ蓋で閉塞された自由端側が大気圧
   室に突出し、基部が本体ケース部に固定された第１のベ
   ローズと、他のベローズ蓋で閉塞された自由端側が水圧
   室に突出し、基部が本体ケース部に固定された第２のベ
   ローズまたは受圧面が上記水圧室に臨むように配設され
   た周縁が上記本体ケース部に固定されたダイヤフラム
   と、上記第１のベローズのベローズ蓋と上記第２のベロ
   ーズのベローズ蓋または上記ダイヤフラムとを連結する
   連結部材とをもって受圧部材を構成したことを特徴とす
   る請求項１記載の耐寒性水位計。
3. 【請求項３】起歪板を、本体ケース部の内径を限度とす
   る長さとし、自由端側が連結部材に連結され、基端が本
   体ケース部に固定された状態で上記本体ケース部内に配
   設したことを特徴とする請求項２記載の耐寒性水位計。