(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
柔軟なチューブ内に、非接触状態でチューブの長手方向に沿って配置した一対の導電性部材を有し、これら一対の導電性部材どうしの接触によってチューブにかかる外力を検知するチューブ状スイッチと、前記チューブ状スイッチの両側に間隔をもって平行に配置された２本のワイヤと、螺旋状に巻回され且つ螺旋のピッチごとに互いに交差する一対の線材とを備え、前記一対の線材は、その交差部で前記チューブ状スイッチを挟持するとともに、螺旋の内側に、それぞれ前記ワイヤが貫通していることを特徴とする検知装置。
【請求項２】
請求項１記載の検知装置を、幅方向に複数並列配置した検知装置であって、１の検知装置とそれに隣接する検知装置が1本のワイヤを共有していることを特徴とする検知装置。
【請求項３】
請求項１記載の検知装置であって、前記２本のワイヤとは別のワイヤを備え、前記別のワイヤは、前記一対の線材の一方に複数箇所で交差し、当該一方の線材の外側に張り出しでいることを特徴とする検知装置。
【請求項４】
請求項１ないし３のいずれか1項記載の検知装置であって、前記チューブ状スイッチの一対の導電性部材に接続され、チューブ状スイッチ内での導通を検出する検出回路と、前記検出回路の出力に応じて警報を発する警報回路を備えたことを特徴とする検知装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、チューブ状スイッチを利用した検知装置に係り、特に落石や土石流の検知に好適な検知装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
チューブ状スイッチは、柔軟なチューブの内側に２本の裸電線を螺旋状に対向配置した構造を有し、何らかの原因でチューブが潰されると、これら２本の裸電線が短絡し、これによってチューブが潰された原因、例えば車等の侵入や落石事故等の発生を検知するものである。このようなチューブ状スイッチの構造や用途については、本発明者が種々の提案をしている（例えば、国際出願公開番号ＷＯ98/01875等）。
【０００３】
一方、近年多発している火山噴火後の土石流による災害や、大雨や地震によるがけ崩れや落石災害を事前に察知して避難をするなどして被害をできるだけ少なくするため、その初期の予兆段階を検知する方法が国土交通省を中心に各種研究、試行されている。例えばＴＶカメラの監視画像のわずかな変位を捉える画像監視システムや、光ファイバや電線の応力や変形または静電容量の変化を捉えることにより地形の変化や土石流を検知する方法など様々な方法が研究、開発されている。
【０００４】
しかし、このような方法は、いずれも高額な機器と高度の施工、メンテナンス技術を必要とし、その経済性から実用化が難しいのが現状である。これに対し、上述したチューブ状スイッチは、チューブのどの部分が潰れても、内部の電線が交差して接触通電しセンサー機能を発揮することができるので、このようなチューブ状スイッチの特性を利用して土石流や落石を検知するシステムを開発する試みがなされてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところでチューブ状スイッチが潰れるためには、チューブ状スイッチが硬いものと硬いものとの間に挟まれるか、折れ曲がるような外力を受ける必要があるが、チューブ状スイッチを上述した落石や土石流の検知装置として利用する場合、その敷設現場は必ずしも平坦な道路ではなく、がけや山の斜面等であるため、単に地上に置いただけでは、落石が当たっても動作しない可能性がある。またチューブ状スイッチ自体は幅の狭いものであるので、落石があっても必ずしもチューブ状スイッチに当たるとは限らず、落石の初期の段階で検知することが困難である。落石が当たりやすくするために、斜面に対して落石を受ける塀を建てて、そこに設置した場合には、落石を検知する確率は高くなるものの、塀が土砂も受け止めてしまう結果、その圧力で破壊するという問題もある。
【０００６】
そこで本発明は、雨水や土砂をせき止めることなく、確実に落石や土石流等を検知できる検知装置を提供することを目的とする。また本発明は足場の悪い危険な斜面であっても、施工性がよく、低コストで敷設できる検知装置を提供することを目的する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の検知装置は、柔軟なチューブ内に、非接触状態でチューブの長手方向に沿って配置した一対の導電性部材を有し、これら一対の導電性部材どうしの接触によってチューブにかかる外力を検知するチューブ状スイッチと、前記チューブ状スイッチの両側に間隔をもって平行に配置された２本のワイヤと、螺旋状に巻回され且つ螺旋のピッチごとに互いに交差する一対の線材とを備え、前記一対の線材は、その交差部で前記チューブ状スイッチを挟持するとともに、螺旋の内側に、それぞれ前記ワイヤが貫通しているものである。
【０００８】
本発明の検知装置によれば、チューブ状スイッチを一対の線材で挟んだ構成としたことにより、チューブ状スイッチよりも広い範囲について、チューブ状スイッチにかかる外力を確実に検知することができる。また外力を検知する部分を構成する要素間に空隙があるため、土砂等が滞留したり、それによって検知装置が破損するおそれがない。さらに本発明の検知装置は、チューブ状スイッチを利用することにより、高度なシステムを構築することなく、落石や土砂災害等の検知システムを構成できる。
【０００９】
また本発明の検知装置は、上述した検知装置を幅方向に複数並列配置した検知装置であって、１の検知装置とそれに隣接する検知装置が1本のワイヤを共有していることを特徴とするものである。この検知装置は、チューブ状スイッチと2本のワイヤで構成される検知装置を幅方向に広げたものであり、これによって感知範囲の広い検知装置を得ることができる。
【００１０】
さらに本発明の検知装置は、チューブ状スイッチと2本のワイヤで構成される検知装置において、２本のワイヤとは別に、一対の線材の一方に複数箇所で交差し、当該一方の線材の外側に張り出しでいる別のワイヤを備えたものである。この検知装置は、検知装置を固定するためのワイヤとは別に、外側に張り出したワイヤを設けたことにより、1本のチューブ状スイッチの感知範囲を更に広げることができる。
【００１１】
本発明の検知装置は、さらに、チューブ状スイッチの一対の導電性部材に接続され、チューブ状スイッチ内での導通を検出する検出回路と、前記検出回路の出力に応じて警報を発する警報回路を備えたものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の検知装置を図面を参照して説明する。
【００１３】
図１は、本発明の検知装置の一実施形態を示す図で、（a）は平面図、（b）は端面図である。図示するように、検知装置は、１本のチューブ状スイッチ10と、このチューブ状スイッチ10の両側に平行に配置される２本のワイヤーロープ20a、20bと、これらチューブ状スイッチ10及び各ワイヤーロープ20a、20bに螺旋状に巻回された２本のラッシングロッド30a、30bとからなる。ラッシングロッド30a、30bは、互いに交差して撚りを形成しており、その撚りの部分にチューブ状スイッチ10が通った構造をしている。これにより、チューブ状スイッチ10は、２本のラッシングロッド30a、30bで挟まれ、支持されている。
【００１４】
チューブ状スイッチ10は、例えば図２に示すように、柔軟性のあるチューブ部材11の内面に、一部が内部空間に露出するように固定された一対の導電性部材12と、導電性部材12に接続された検出回路13とを備えたものである。一対の導電性部材12は、互いに非接触状態を保つことができる形状であればよく、例えば、一方が線材で他方が面形状というような非対称であってもよいが、図示するように２本の線材を螺旋状にチューブ部材内面に固定したものが動作の信頼性の点で好適である。このような一対の導電性部材12は、チューブ部材１１が外力を受けて潰れたり変形すると、互いに接触し、検出回路13及び一対の導電性部材12をつなぐ閉回路が形成され、これによってチューブ部材11が外力を受けたこと、例えば落石等によって潰されたことを検出することができる。また検出回路13から接触部までの距離によって回路抵抗が変化することにより、接触部までの距離、即ち外力を受けた場所を検出することができる。検出回路13の構成については後述する。
【００１５】
ワイヤーロープ20a、20bは、ラッシングロッド30a、30bを互いに離れる方向に付勢するためのものである。例えばワイヤーロープを両側に引っ張るようにして敷設場所の立ち木、岩、鋼製のポール等に固定することにより、ラッシングロッド30a、30bを互いに離れる方向に付勢し、これにより、ラッシングロッド30a、30bで挟まれたチューブ状スイッチ10は、強い力で挟持された状態となる。
【００１６】
ラッシングロッド30a、30bは、空中に電線を保持する部材として電気工事業界で広く実用化されているものであり、図３に示すように、螺旋状の硬い鋼線を樹脂で被覆した構成をしている。このようなラッシングロッド30a、30bは、螺旋の各ピッチごとに互いに交差しており、その交差する部分にチューブ状スイッチ10が貫通しており、これによってチューブ状スイッチ10を挟む構造になっている。上述したように、ラッシングロッド30a、30bはワイヤーロープによって互いに離れる方向に付勢されているので、ラッシングロッド30a、30bが外力を受けると、その間にあるチューブ状スイッチ10に外力が加わり、これを作動させることができる。即ち、ラッシングロッド30a、30bは、チューブ状スイッチ10の検知範囲を広げるとともに確実な作動を確保する。
【００１７】
チューブ状スイッチ10の検出回路13の一例を図３に示す。この検出回路13は、電源部31と、チューブ状スイッチ10に定電流を供給する定電流回路32と、スイッチオン時の電圧(抵抗)を検出する差動増幅器33及びフィルター回路34と、位置情報、断線情報及びオン回数をそれぞれ検出するための比較回路35-1、35-2、35-3及び警報出力リレー36-1、36-2、36-3と、位置データおよび回数データ等を表示する表示器37などを備えている。チューブ状スイッチ10の一方の導電性部材12は、定電流回路32に接続され、他方の導電性部材12は、差動増幅器33に接続されている。さらに図では示していないが、チューブ状スイッチ10の電源入力部側とは反対側の端部は、大きな抵抗を介して一対の導電性部材を接続しており、チューブ状スイッチ10を閉回路として常時微弱な電流を流している。
【００１８】
このような構成において、チューブ状スイッチ10の一対の導電性部材12が導通することによって回路が閉成すると、差動増幅器33において検出された電圧は、比較回路35-1で予め設定された距離に対応する電圧と比較され、警報出力リレー36-1をオンさせるとともに、4-20mA変換回路を介して位置データを表示器37や外部の警報装置に送出する。また上述したようにチューブ状スイッチ10には常時微弱な電流が流れているが、導電性部材12に断線がある場合には、抵抗が無限大となり、差動増幅器33が検出する電圧は最大となる。比較回路35-2は、電圧が最大であることを検出し、警報出力リレー36-2をオンさせるとともに、断線データを外部の警報装置に送出する。比較回路35-3は、スイッチのオン状態を検出するとともにカウンタ回路においてその回数を計数し、これを表示器37に表示させる。
【００１９】
警報装置、サイレン、音声、点灯等の手段で災害の発生を報知するもので、通常は検知装置本体から離れた監視センター等の遠隔地に設置されている。検出回路13から警報装置への信号の伝送は、電線や光ファイバを用いた伝送のほか、無線で行うことも可能である。
【００２０】
次にこのような構成における検知装置の動作を説明する。
【００２１】
本実施形態の検知装置は、例えば、図４に示すように、山の斜面に立設されたポール41、42にワイヤーロープ20a、20bを固定することにより敷設される。この際、ワイヤーロープ20a、20bの両端に適当な張力を与えるとともに、ラッシングロッド30a、30bが離れる方向に付勢するように固定する。地面から検知装置の下端までの高さＨは、地形や検出範囲等を考慮し適宜調節することができる。
【００２２】
このような状態で、土石等がラッシングロッド30aに当たると、ラッシングロッド30aはワイヤーロープ20aを支点として旋回しようとし、同様にラッシングロッド30bはワイヤーロープ20bを支点として旋回しようとする。このような対称的なラッシングロッド30a、30bの動きによってチューブ状スイッチ10は潰され、内部の導電性部材12が導通し、検出回路13が落石があったこと及び落石箇所を検出する。検出回路13で落石を検出すると、その信号は、警報装置に伝送され、サイレン、音声などによる警報が出される。
【００２３】
本実施形態の検知装置によれば、チューブ状スイッチを挟持する一対のラッシングロッドの旋回力を利用してチューブ状スイッチを動作させるようにしているので、確実にチューブ状スイッチを動作させることができる。またチューブ状スイッチの硬さ（チューブ部材の肉厚や素材の硬度、径など）を適切に選択することにより、検知対象荷重範囲を設定することができる。さらに、チューブ状スイッチが検知する範囲をラッシングロッドが存在する範囲まで広げることができるので、検知の確率を高めることができる。ワイヤーロープの張力は、チューブ状スイッチやラッシングロッドに負担を与えないので、ワイヤーロープの引張強度の範囲内で検知装置の長さを任意に長く設計することができる。さらに、検知装置を構成する各要素は線材からなり要素間の空隙が多いので、雨水や土砂等は通過できるので、土砂が溜まったり、それによって検知装置が破損するおそれが少ない。
【００２４】
尚、図４では本発明の検知装置を、斜面に対し水平に設置した場合を示したが、地形や発生しやすい災害に応じて、垂直や斜めや種々の方向を組み合わせて設置できる。また斜面、がけ、砂防ダム等の上流から下流まで複数段設けて、土石の滞留がどこまで進行したかを検出することも可能である。
【００２５】
次に本発明の第２の実施形態を説明する。図５は、図１の検知装置を幅方向に延長し、検出範囲の拡大を図ったものである。
【００２６】
即ち、本実施形態の検知装置は、図１の検知装置を単位とし、１の検知装置単位の一方のワイヤーロープ20ｂを、それに隣接する検知装置単位の他方のワイヤーロープ20aと共用することにより、ワイヤーロープとチューブ状スイッチ10とを交互に配置した構造を有している。このような構造の検知装置は、例えば、互いに交差する一対のラッシングロッド30の交差部にチューブ状スイッチ10を通したものを複数並べて、隣接するラッシングロッドの両方に1本のワイヤーロープを通すことにより製造することができる。検知装置単位の数は、敷設場所の大きさや用途に応じて任意に変更することができ、これにより所望の広さの検知装置を構成することができる。
【００２７】
本実施形態の検知装置も、図１の検知装置と同様に、ワイヤーロープを敷設場所の立ち木や岩、或いはポール等に固定することにより敷設することができ、落石等があるとラッシングロッド30の旋回によってチューブ状スイッチ10が確実につぶされ、落石等を検出することができる。
【００２８】
図６は、本発明のさらに別の実施形態を示す図で、図１に示す検知装置の感知範囲を広げたものである。即ち、本実施形態では、検知装置の一方のラッシングロッド30bに、その螺旋の、例えば1回転ごと或いは２回転ごとに、別のワイヤーロープ20cを通し、垂れ下げるとともにそのワイヤロープ20cの下端にさらに別のワイヤーロープ20dを通したものである。
【００２９】
この実施形態の検知装置は、ワイヤーロープ20cの垂れ下がった部分が下側となるように斜面に設置する。上からの落石や土砂等によってワイヤーロープ20cが引っ張られると、それによってワイヤーロープ20cが通されたラッシングロッド30bを引っ張り、チューブ状スイッチ10がオンする。この実施形態では、１つの検知装置で比較的広い範囲をカバーすることができる。
【００３０】
以上、本発明の検知装置を図面に示す実施形態に基づき説明したが、本発明はこれら実施形態に限定されることなく、種々の変更が可能である。例えば、図では、ラッシングロッドは１ピッチごとにチューブ状スイッチを挟持する交差部を設けたものを示しており、交差部のピッチが細かいほど検知の位置精度は高くなるが、交差部中にチューブ状スイッチを挟持しない部分がある場合や、交差部のピッチが異なる場合も本発明の範囲に含まれる。
【００３１】
またワイヤーロッドやラッシングロッドは、同様の機能を有するものであれば、採用することができる。チューブ状スイッチについても、チューブ内に2本の裸電線を螺旋状に配置したもののみならず、一般にチューブ形状で外力が加わると内部の導電性部材が接触してオンとなるスイッチであれば採用することができる。
【００３２】
さらに上記実施形態では、本発明の検知装置を落石、土石流等の検知装置として適用する場合を説明したが、本発明の検知装置は、このような自然災害のみならず、例えば、建物の敷地内や駐車場の入り口などに設置することにより、防犯センサーとして使用することも可能である。
【００３３】
【発明の効果】
本発明によれば、チューブ状スイッチを利用することにより、簡易で且つ確実に落石や土石流の発生を感知することができる検知システムが提供される。また本発明によれば、検知装置の長さや幅を任意に設計でき、また敷設方向も自由に選択できるので、種々の災害や事故等に対応して適切な敷設を行なうことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の検知装置の一実施形態を示す図
【図２】  本発明の検知装置が採用するチューブ状スイッチの一例を示す図
【図３】  本発明の検知装置の検出回路の一例を示す図
【図４】  図１の検知装置の敷設例を示す図
【図５】  本発明の検知装置の他の実施形態を示す図
【図６】  本発明の検知装置の他の実施形態を示す図
【符号の説明】
10・・・チューブ状スイッチ、11・・・チューブ、12・・・導電性部材、13・・・検出回路、20（20a、20b）・・・ワイヤーロープ、30（30a、30b）・・・ラッシングロッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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