(57)【要約】【課題】本発明では、簡単な構造で製造コストを安価に抑えることができ斜面の変動を正確に検知することができる斜面変動検知装置を提供することを目的とするものである。【解決手段】作動機構２では、微調整ネジ１７により水平状態に調整された載置台１９に静置された３個の球体２１の上に設置された転動板２２に検知球体２３が静置した状態にセットされる。斜面Ｓの変動により載置台１９が傾斜すると球体２１が転動して検知球体２３が落下し、傾斜板２４から誘導管２６を通って検知バー３１を破損する。検知バー３１の破損により表示板３５が落下しケース３０の外部に露出して表示状態となる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
斜面に設置固定された基台と、前記基台に設けられた平面状の載置面を水平状態に調整する水平調整機構と、前記載置面上に移動自在に配置されるとともに前記載置面が傾斜することで移動する移動体と、前記移動体上に当接して設置された転動板と、前記転動板の上面に転動自在に配置された検知球体と、前記検知球体が前記転動板から落下したことを検知する検知機構とを備えていることを特徴とする斜面変動検知装置。
【請求項２】
前記移動体は、前記載置面上に転動自在に配置された３個以上の同じ大きさの球体群からなることを特徴とする請求項１に記載の斜面変動検知装置。
【請求項３】
前記水平調整機構は、前記載置面が形成された載置板に取り付けられた３本の調整ネジからなることを特徴とする請求項１又は２に記載の斜面変動検知装置。
【請求項４】
前記検知機構は、外部に露出する表示位置に移動可能な表示板を備えており、前記検知球体の落下に連動して前記表示板が前記表示位置に移動して保持されることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の斜面変動検知装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、崩落の可能性のある自然斜面や建設工事で造成又は切削により形成された人工斜面の変動を検知するための斜面変動検知装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
道路や鉄道等に沿って形成された斜面は、崩落による土砂災害が社会的に問題となっている。こうした斜面は、山間部の自然に形成された自然斜面や建設工事に伴って造成又は切削により形成された人工斜面があるが、いずれも地震や大雨による地盤の緩みが発生した後一挙に崩落するため、定期的に巡回して監視していたとしても崩落を正確に予測して通行止め等の予防措置をとることが難しいのが現状である。
【０００３】
そこで、斜面に検知装置を設置して崩落の危険性を検知することが提案されている。例えば、特許文献１では、ケースが鉛直姿勢から傾斜姿勢に変化したことを検出し、所定の周波数を持つ電波を発信する崩壊検知センサと、この崩壊検知センサが発信する電波を受信する受信器及びこの受信器が電波を受信したことを表示する表示器とから成る警報受信装置とを具備し、上記崩壊検知センサを被監視場所に鉛直姿勢で設置すると共に、上記警報受信装置が所定の周波数の電波を受信したことを上記表示器に表示させることにより、上記崩壊検知センサの設置場所が崩壊したと判定する斜面崩壊検知方法が記載されている。また、特許文献２では、崩落型災害が発生した際転動されるように転動可能な外形を備えた液密なケースと、このケースの転動に応答して作動されるべくケース内に配設された転動検出器と、ケース内に配置され転動検出器９の作動に応答して作動される崩落型災害報知信号発生器とを有する崩落型災害警報装置が記載されている。
【特許文献１】特開平１１−１０１６３８号公報
【特許文献２】特開平１１−１８５１８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述した特許文献に記載された装置では、斜面の変化や崩落を確実に検知することができるものの、検知には電気エネルギーが必要となるため長期間にわたって確実に電気エネルギーを提供できるようにしなければならず、また、定期的に正常に作動するか否かチェックする必要がある。さらに、検知センサ、信号発生回路、受信回路といった電子部品が必要となり、装置を製造するコスト及びメンテナンスのためのコストが高くなるため、多くの斜面に設置することはコストの面からみて難しくなる。そのため、崩落の危険性の高い斜面から設置することになるが、その優先順位をどのような基準で行なうか、また、１つの斜面に対してどの位置に設置するかについてもその判断が難しいのが実情である。
【０００５】
そこで、本発明では、簡単な構造で製造コストを安価に抑えることができ斜面の変動を正確に検知することができる斜面変動検知装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る斜面変動検知装置は、斜面に設置固定された基台と、前記基台に設けられた平面状の載置面を水平状態に調整する水平調整機構と、前記載置面上に移動自在に配置されるとともに前記載置面が傾斜することで移動する移動体と、前記移動体上に当接して設置された転動板と、前記転動板の上面に転動自在に配置された検知球体と、前記検知球体が前記転動板から落下したことを検知する検知機構とを備えていることを特徴とする。さらに、前記移動体は、前記載置面上に転動自在に配置された３個以上の同じ大きさの球体群からなることを特徴とする。さらに、前記水平調整機構は、前記載置面が形成された載置板に取り付けられた３本の調整ネジからなることを特徴とする。さらに、前記検知機構は、外部に露出する表示位置に移動可能な表示板を備えており、前記検知球体の落下に連動して前記表示板が前記表示位置に移動して保持されることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明は、上記のような構成を有することにより、水平状態の載置面上に移動自在に配置された移動体の上に転動板を設置し、転動板の上面に検知球体を転動自在に配置しているので、斜面の変動により検知球体が落下することでその変動を正確に検知することができる。
【０００８】
すなわち、斜面に設置固定された基台が斜面の変動により傾斜すると移動体が載置面上を移動するようになり、それに連動して転動板が動くことで検知球体が転動して落下する。したがって、載置面の水平状態を精度よく調整しておけば、移動体の移動が生じる載置面の傾斜を正確に設定することが可能となり、斜面の変動の発生を正確に検知することができる。
【０００９】
そして、これらの一連の動作では、電気エネルギー等は一切不要で重力作用による動作のみにより検知球体の落下が発生するため、製造コストを極めて安価に抑えることができ、定期的な点検といったメンテナンスコストについてもほとんど発生しない。また、検知球体が落下した後でも載置面の水平状態を調整し直すことで、再度検知可能な状態に簡単に設定することができ、繰返し使用することが可能となる。そのため、設置が必要な箇所が多数となっても全体の設置コストを抑えることができ、多数の設置箇所において斜面の変動を正確に検知することが可能となるため、斜面の変動による土砂災害の発生の予測精度を向上させることができる。
【００１０】
また、移動体として、載置面上に転動自在に配置された３個以上の同じ大きさの球体群を用いることで、転動板を安定した状態に設置することができ、球体の転動の容易性を利用して載置面のわずかな傾斜に対しても移動体が動作して検知することが可能となる。そして、球体群のみにより構成されているので、コスト面においてもきわめて安価に抑えることができる。
【００１１】
また、水平調整機構として、載置面が形成された載置板に取り付けられた３本の調整ネジを用いることで、簡単な構成で載置板の水平状態を正確に調整することができ、製造コストが抑えられるとともに再設定する場合にも３本の調整ネジを調整する簡単な操作で行なうことができる。
【００１２】
また、検知機構に、外部に露出する表示位置に移動可能な表示板を備えることで、検知球体の落下に連動して表示板が表示位置に移動して保持されるようにすれば、設置箇所から離れた場所から目視で斜面に変動があったか否か確認することができる。そのため、検査のために斜面を登る必要はなく、土砂崩れ等の危険性の高い斜面に近づくことなく安全に斜面の監視を行なうことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る実施形態について詳しく説明する。なお、以下に説明する実施形態は、本発明を実施するにあたって好ましい具体例であるから、技術的に種々の限定がなされているが、本発明は、以下の説明において特に本発明を限定する旨明記されていない限り、これらの形態に限定されるものではない。
【００１４】
図１は、本発明に係る実施形態に関する概略断面図であり、図２は、その分解斜視図である。斜面変動検知装置１は、斜面Ｓの変動に連動する作動機構２及び検知機構３を備えている。
【００１５】
作動機構２は、斜面Ｓに打ち込まれて固定された杭１０の上面に基板１１が釘等の固定具１２により固定されており、基板１１の上方に直方体状のケース１３が３本の粗調整ネジ１４により取り付けられている。粗調整ネジ１４は、下部が基板１１にねじ込まれて固定されており、その中間部に支持ボルト１４ａが螺合されている。そして、支持ボルト１４ａの高さを調整してケース１３の底面に穿設された取付穴に粗調整ネジ１４の上部を挿着し、ケース１３の底面をほぼ水平状態に設定する。
【００１６】
粗調整ネジ１４の上部に支持ボルト１４ｂが螺合されており、支持ボルト１４ｂの高さを調整して三角形状の支持板１５の３つの角部に穿設された取付穴にそれぞれ粗調整ネジ１４の上部を挿着し、支持板１５の上面をほぼ水平状態に設定する。支持板１５の上面には、ほぼ中央部に水準器１６が固定されており、水準器１６により支持板１５の上面が水平状態であるかチェックする。水平状態でない場合には、３つの支持ボルト１４ｂの高さ位置をそれぞれ微調整することで水平状態に設定される。
【００１７】
支持板１５の上方には、３本の微調整ネジ１７を介して三角形状の載置板１８が設置されている。各微調整ネジ１７は、載置板１８の３つの角部にそれぞれ上方から螺合し下部が貫通して設けられており、下端部が支持板１５の角部に回動可能に取り付けられている。３本の微調整ネジ１７をそれぞれ回転させることで、載置板１８の３つの角部の高さをそれぞれ微調整することができるようになっている。
【００１８】
載置板１８の中央部分には、円形状の載置台１９が設置されており、載置台１９の上面の周縁に沿って円環状のゴム製枠体２０が設けられている。そして、載置台１９上面の載置面の中心部には、３個の同じ大きさの球体２１が互いに当接するように配置されており、各球体２１は載置面を転動自在となるように設置されている。
【００１９】
球体２１は、載置面がわずかに傾斜するだけで転動してしまうことから、３本の微調整ネジ１７により載置板１８の３つの角部の高さを微調整して球体２１が転動しないように載置面の水平状態に設定する。
【００２０】
３つの球体２１が載置面の中心部に当接した状態で設置した後、球体２１の上に円形状の転動板２２を設置する。転動板２２は、載置台１９と同じ大きさに設定されており、載置台１９に合わせて位置決めすることで、転動板２２の重心位置が３つの球体２１により支持される位置に設定されて転動板２２が安定した状態に支持される。
【００２１】
転動板２２上面の転動面の中心位置に検知球体２３が転動自在に設置される。転動板２２は、同じ厚さに形成されているため、載置面が水平状態に設定されていれば、転動面も水平状態に設定されるため、検知球体２３は安定した状態で中心位置に設置することができる。
【００２２】
なお、移動体として３個の球体２１を用いる場合以外にも、それ以上の個数の球体を用いてもよい。また、例えば車輪を用いた構造体のように、載置面の傾斜により移動するものであれば用いることができる。
【００２３】
ケース１３の内部には、底面側に傾斜板２４が設けられており、傾斜板２４はケース１３の底面の１つの角部に向かって傾斜するように設定されている。そして、傾斜板２４の最も低い位置となる角部には円形状の落下孔２５が穿設されており、落下孔２５はケース１３を貫通して下方取り付けた誘導管２６と接続されている。なお、傾斜板２４には、ケース１３の底面と同様に粗調整ネジ１４が貫通する取付穴が穿設されている。
【００２４】
検知機構３は、斜面Ｓに固定されたケース３０を備えており、ケース３０内に上方から誘導管２６が挿入されている。誘導管２６には、図３の拡大斜視図に示すように、管内を横断する方向に連通するように取付穴２６ａが穿設されており、取付穴２６ａに棒状の検知バー３１が挿着されている。そして、検知バー３１は、誘導管２６内を落下してくる検知球体２３に衝突する位置に設定されており、検知球体２３が衝突することで容易に折れるような素材で作成されている。
【００２５】
挿着された検知バー３１の誘導管２６から突出する両端部には、係止部材３２が係止されている。係止部材３２は、検知バー３１の両端部に引っ掛けられるフック部３２ａを備えており、フック部３２ａを連結する連結バー３２ｂに紐３３の一端部が結び付けられている。
【００２６】
紐３３は、ケース３０内の天井面に設置固定された滑車部３４を介して他端部に表示板３５が結び付けられており、矩形状の表示板３５は紐３３によりケース３０内に吊下げられた状態に設定される。そして、ケース３０の底面には、表示板３５が落下する際に通過可能な開口部が穿設されている。滑車部３４の上部には、高さ調整ネジ３４ｂが設けられており、高さ調整ネジ３４ｂをケース３０の天井面に穿設した取付穴に挿入して支持ボルト３４ａによりケース３０に取り付けられる。そして、支持ボルト３４ａの位置を調整して、表示板３５の高さ位置を調整したり、紐３３に付与する張力を調整する。
【００２７】
次に、斜面Ｓが地盤の緩み等により変動した場合の装置の作動について説明する。図４（ａ）に示すように、装置を斜面Ｓに設置する場合には、上述したように、粗調整ネジ１４及び微調整ネジ１７を調整することで載置台１９の載置面を水平状態に設定して球体２１を載置台１９の中心部に静置させた後、その上に転動板２２を設置して転動板２２の中心に検知球体２３を静置する。この設置状態では転動板２２の転動面が水平状態に設定されるため、検知球体２３が転動することはない。
【００２８】
設置後斜面Ｓが徐々に変動してくると、設置当初水平状態に設定されていた載置台１９が徐々に傾斜した状態になり、図４（ｂ）に示すように、載置面が傾斜して球体２１に転動する力が徐々に加わるようになる。そして、転動する力が所定の閾値を超えると、球体２１が転動を開始し、図４（ｃ）に示すように、載置台１９の周縁まで転動してゴム製枠体２０に当接して止まる。球体２１の転動に伴い転動板２２が球体２１の上を滑動していき、検知球体２３とともに落下するようになる。
【００２９】
落下した検知球体２３は、傾斜板２４上に落ちてその傾斜方向に誘導されて転動し、落下孔２５から誘導管２６内を落下するようになる。
【００３０】
誘導管２６内を落下する検知球体２３は、図５に示すように、検知機構３内に導入されて（図５（ａ））、検知バー３１に上方から衝突して検知バー３１を破損し、そのまま落下する。検知バー３１が破損すると、係止部材３２と検知バー３１との間の係止状態が解除されて表示板３５の自重により紐３３が手繰られていき、係止部材３２が滑車部３４に引っ掛かって停止するようになる。そのため、表示板３５は、開口部３６から落下しケース３０から外部に露出した表示位置に到達して停止した状態に保持される。
【００３１】
以上の例では、検知バー３１を検知球体２３により破損して検知を行なうようにしているが、図６に示すように、誘導管２６から検知球体２３が落下する地点に回動板３７を設けておき、検知球体２３が回動板３７に衝突すると回動板３７が上下動するように設定しておく。回動板３７の先端部には係止爪３７ａが上方に折り曲げるように形成されており、係止爪３７ａに係止バー３８を引っ掛けて係止バー３８を紐３３により引っ張るようにセットする。このように構成することで、回動板３７の上下動により係止バー３８が外れるようになるが、再度係止バー３８を回動板３７に引っ掛けることで容易に再セットすることが可能となる。
【００３２】
以上説明した実施形態に関する斜面変動検知装置を用い、載置板を傾斜させる作動実験を行なったところ、傾斜角度がほぼ５００秒で作動することが確かめられた。検知角度が５００秒の場合、回転半径が１〜２ｍ（落石する岩石に匹敵する大きさ）では２．４〜４．８ｍｍ程度の変位となることから、こうした斜面の変動を確実に検知することができる。
【００３３】
また、載置板及び検知球体の材料を種々組み合せて作動実験を行ったところ、載置板の載置面の材料として強化ガラス等の表面が傷つきにくく平滑で硬い材料を用い、検知球体の材料としてジルコニア等の高強度の材料を用いることで、傾斜角度が１００秒〜３００秒で作動し、検知精度の向上が確認できた。そして、こうした材料を使用することで長期間使用した場合でも錆等の劣化が生じることがなく、検知精度が維持されて耐久性に優れた斜面変動検知装置とすることができる。
【００３４】
検知球体の上に設置する転動板については、円板状のものが好ましく、重量が大きい方が検知精度を向上させることができる。また、転動板のサイズが大きい方が検知精度を高くすることができるが、上述したように、載置板及び検知球体の材料を検知精度が高くなるように選択しておけば、転動板のサイズを小さくしても検知精度の低下を抑えることができ、装置のコンパクト化を図ることが可能となる。
【００３５】
本発明に係る斜面変動検知装置は、表示板３５が外部に露出することで、斜面から離れた場所からも表示板３５を視認することができ、斜面に変動があったことを確実に判断することが可能となる。以上の装置の作動には電気エネルギー等は一切用いられておらず、バッテリ切れ等による不作動といった問題はなく、また安価な材料を用いて簡単な構造で斜面の変動を検知できることから、装置を多数設置してもコスト負担を抑えることが可能となる。そのため、同一の斜面において多数箇所に設置したり、多数の斜面に設置するといったことができ、広範囲で斜面の変動を正確に監視することが可能となる。そして、設置場所から離れていても表示板により確実に確認することができるため、監視作業を容易に行うことができる。
【００３６】
また、本発明に係る斜面変動検知装置では、検知球体の上に転動板を設置する構成を有しているため、地震動等の地盤の振動に対して免震構造として働くようになり、地盤振動による誤作動を防止することができる。装置に対する振動実験を行ったところ、震度３程度の振動に対しては誤作動しないことが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明に係る実施形態に関する概略断面図である。
【図２】本発明に係る実施形態に関する分解斜視図である。
【図３】検知機構の一部拡大斜視図である。
【図４】実施形態の作動状態に関する説明図である。
【図５】実施形態の検知動作に関する説明図である。
【図６】検知機構の変形例に関する一部拡大斜視図である。
【符号の説明】
【００３８】
１      斜面変動検知装置
２      作動機構
３      検知機構
17      微調整ネジ
18      載置板
19      載置台
21      球体
22      転動板
23      検知球体
31      検知バー
35      表示板
【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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