(57)【要約】【課題】点流速が０ｍ／ｓとなったときに検知アームを０点に戻しやすくすることができる点流速センサを提供する。【解決手段】回転体は、水流によって回転軸１２１を中心として正逆方向に回転する。加速度センサユニット１０５は、回転体と一体的に回転して回転体の角度を検出する。加速度センサユニット１０５の幅方向の中央から引き出されたケーブル１３１は、突出部１３２及び１３３を有する。突出部１３２は、正方向と逆方向とのうちの一方の方向に対応する第１の方向に向かった後に湾曲して、加速度センサユニット１０５から離れた位置の幅方向の中央に戻る。突出部１３３は、突出部１３２に連続して、幅方向の中央から正方向と逆方向とのうちの他方の方向に対応する第２の方向に向かった後に湾曲して、加速度センサユニット１０５からさらに離れた位置の幅方向の中央に戻る。【選択図】図１
2022003312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水流によって回転軸を中心として所定の角度の範囲で正方向または逆方向に回転する回転体と、
前記回転体と一体的に回転し、前記回転体の角度を検出する加速度センサユニットと、
前記加速度センサユニットの幅方向の中央から引き出され、前記加速度センサユニットが検出した前記回転体の角度を示す検出値を外部に出力するためのケーブルと、
を備え、
前記幅方向の中央から引き出された前記ケーブルは、
前記正方向と前記逆方向とのうちの一方の方向に対応する第１の方向に向かった後に湾曲して、前記加速度センサユニットから離れた位置であって前記幅方向の中央に戻る第１の突出部と、
前記第１の突出部に連続して、前記幅方向の中央から前記正方向と前記逆方向とのうちの他方の方向に対応する第２の方向に向かった後に湾曲して、前記加速度センサユニットからさらに離れた位置であって前記幅方向の中央に戻る第２の突出部と、
を有する
点流速センサ。
【請求項２】
水中に設置したときに下方に向ける下面を有するケースをさらに備え、前記下面には開口が形成されており、
前記回転体は、
前記回転軸を中心として前記所定の角度の範囲で前記正方向または前記逆方向に回転自在のベースと、
前記ベースに取り付けられ、一部が前記開口より前記ケースの外部へと突出し、水流によって前記回転軸を中心として回転して、前記ベースを回転させる検知アームと、
を有し、
前記ベースは、無給油ブッシュを介して前記回転軸に取り付けられている
請求項１に記載の点流速センサ。
【請求項３】
前記加速度センサユニットは前記ベースの第１の面に取り付けられ、
前記ベースの前記第１の面の反対側の第２の面には、前記回転体の一部としての重り板が取り付けられ、
点流速が０ｍ／ｓであるときに前記検知アームが鉛直方向の真下を向くように、前記加速度センサユニット、前記重り板、及び前記検知アームの各部品の重さと、前記各部品の前記ベースに対する位置が設定されている
請求項２に記載の点流速センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、点流速センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、水流によって回転軸を中心として所定の角度の範囲で正逆方向に回転する棒状の検知アームと、検知アームと一体的に回転し、検知アームの角度を検出するための加速度センサとを備える点流速センサが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１９−１５８４６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載されている点流速センサは、バランスウェイトが取り付けられていない状態において、点流速が０ｍ／ｓであるときに検知アームは正方向にも逆方向にも回転せず、鉛直方向の真下を向く。正方向にも逆方向にも回転していない検知アームの位置を０点と称することとする。本発明者による検証によって、点流速センサが所定の点流速を検出して正方向または逆方向に所定の角度だけ回転した後に点流速が０ｍ／ｓとなっても、検知アームが０点に戻りにくいことが判明した。検知アームが０点に戻りにくい現象は、点流速センサを小型化するほど顕著に発生することも判明した。
【０００５】
本発明は、点流速が０ｍ／ｓとなったときに検知アームを０点に戻しやすくすることができる点流速センサ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】
【０００６】
本発明は、水流によって回転軸を中心として所定の角度の範囲で正方向または逆方向に回転する回転体と、前記回転体と一体的に回転し、前記回転体の角度を検出する加速度センサユニットと、前記加速度センサユニットの幅方向の中央から引き出され、前記加速度センサユニットが検出した前記回転体の角度を示す検出値を外部に出力するためのケーブルとを備え、前記幅方向の中央から引き出された前記ケーブルは、前記正方向と前記逆方向とのうちの一方の方向に対応する第１の方向に向かった後に湾曲して、前記加速度センサユニットから離れた位置であって前記幅方向の中央に戻る第１の突出部と、前記第１の突出部に連続して、前記幅方向の中央から前記正方向と前記逆方向とのうちの他方の方向に対応する第２の方向に向かった後に湾曲して、前記加速度センサユニットからさらに離れた位置であって前記幅方向の中央に戻る第２の突出部とを有する点流速センサを提供する。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の点流速センサによれば、点流速が０ｍ／ｓとなったときに検知アームを０点に戻しやすくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態の点流速センサの蓋を外した状態を示す平面図である。
【図２】一実施形態の点流速センサを、ケースを切断した状態で示す側面図である。
【図３】一実施形態の点流速センサにおける回転軸周囲の構成を一部断面にて示す拡大図である。
【図４Ａ】一実施形態の点流速センサにおける回転体及び加速度センサユニットが正方向に回転した状態におけるケーブルの状態を示す部分平面図である。
【図４Ｂ】一実施形態の点流速センサにおける回転体及び加速度センサユニットが逆方向に回転した状態におけるケーブルの状態を示す部分平面図である。
【図５】一実施形態の点流速センサに接続されたデータ送信部の構成例を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、一実施形態の点流速センサについて、添付図面を参照して説明する。図１において、点流速センサ１０は、ケース１０１におけるケース本体１０１ａから蓋１０１ｂ（図２参照）を外した状態を示している。ケース本体１０１ａ及び蓋１０１ｂは、例えば合成樹脂によって形成されている。
【００１０】
ケース本体１０１ａの底面に取り付けられた回転軸１２１には、ステンレス板よりなるベース１０３が正逆方向に回転自在に取り付けられている。図１において、反時計方向の回転を正方向（＋方向）の回転とすれば、時計方向の回転が逆方向（−方向）の回転である。ベース１０３が回転軸１２１を中心として回転自在に取り付けられている詳細な構成については後述する。
【００１１】
ベース１０３の表面には、加速度センサユニット１０５が固着されている。加速度センサユニット１０５は、加速度センサ及び回路基板よりなるユニットと、そのユニットが取り付けられている取付部１０５１とより構成されている。加速度センサユニット１０５の取付部１０５１、ベース１０３、及び図２に示す重り板１０７〜１０９は、一対のねじ１０６によって連結されている。重り板１０７〜１０９はステンレス板よりなる。図１または図２に示すように、ベース１０３及び重り板１０７〜１０９は、一対のねじ１１０によって連結されている。
【００１２】
図１及び図２に示すように、重り板１０７の下端部には重り板１０７の面に直交して突出する突出片１０７ａが形成されている。突出片１０７ａには雌ねじが形成された孔が形成されている。検知アーム１１１の上端部には雄ねじが形成されている。検知アーム１１１の上端部の雄ねじを突出片１０７ａの孔の雌ねじに螺合させることによって、検知アーム１１１は重り板１０７に固定されている。結果として、加速度センサユニット１０５と検知アーム１１１とは実質的に一体化されている。
【００１３】
回転軸１２１に回転自在に取り付けられたベース１０３には、重り板１０７〜１０９及び検知アーム１１１が一体化されているので、ベース１０３、重り板１０７〜１０９、及び検知アーム１１１は回転体を構成する。加速度センサユニット１０５は回転体と一体化されているので、加速度センサユニット１０５は回転軸１２１を中心として回転体と一体的に回転する。
【００１４】
ケース１０１（ケース本体１０１ａ）の下面には、細長い四角形の開口１０２が形成されている。ケース１０１の下面は、点流速センサ１０を水中に設置したときに下方（河床側）に向ける面である。検知アーム１１１の一部は、開口１０２よりケース１０１の外部へと突出している。開口１０２は、検知アーム１１１が通る程度のスリットであってもよい。検知アーム１１１が回転する正逆方向の最大角度は、開口１０２の端部の位置によって決まる。
【００１５】
図２または図３に示すように、ケース本体１０１ａの底面（図２の右側面）には、例えば皿ねじよりなる回転軸１２１が取り付けられている。回転軸１２１には、ワッシャ１２２、ナット１２３、軸金具１２４、ステレンスパイプ１２５、ワッシャ１２８、ナット１２９が通されている。ナット１２３及び１２９を回転軸１２１に締め付けることにより、回転軸１２１には、軸金具１２４及びステレンスパイプ１２５がナット１２３とナット１２９との間に挟まれた状態で固定されている。
【００１６】
ステレンスパイプ１２５には、樹脂製の円筒形の無給油ブッシュ１２６が通されている。無給油ブッシュ１２６の直径はステレンスパイプ１２５の直径よりもわずかに大きい。ベース１０３及び補助板１２７に形成された孔には、無給油ブッシュ１２６が嵌め込まれている。補助板１２７はステンレス板よりなり、ベース１０３に溶接されている。ベース１０３に固定された補助板１２７は、回転体の一部を構成する。無給油ブッシュ１２６はベース１０３及び補助板１２７に接着されており、ステレンスパイプ１２５を中心に所定の角度の範囲で一体的に回転する。
【００１７】
なお、補助板１２７は、ベース１０３の厚みが無給油ブッシュ１２６の軸方向の長さよりも格段に小さいため設けているものである。補助板１２７を設けることは必須ではない。
【００１８】
点流速が０ｍ／ｓであるとき、検知アーム１１１は鉛直方向の真下を向いており、この検知アーム１１１の位置が０点である。検知アーム１１１が水流によって図１の右方向（反時計方向）または左方向（時計方向）へと回転すると、加速度センサユニット１０５が回転する。加速度センサユニット１０５が回転すれば、加速度センサユニット１０５は、検知アーム１１１の正方向または逆方向の角度を検出することができる。加速度センサユニット１０５が生成した検知アーム１１１（回転体）の角度を示す検出値（電圧値）は、ケーブル１３１を介して点流速センサ１０の外部へと出力される。
【００１９】
次に、点流速が０ｍ／ｓとなったときに検知アーム１１１を０点に戻しやすくするための具体的な構成について説明する。図１に示すように、ケーブル１３１は、加速度センサユニット１０５の幅方向の中央から引き出されている。ケーブル１３１は、正方向に対応する右方向に向かった後に湾曲して、加速度センサユニット１０５から上方に離れた位置であって幅方向の中央に戻るＵ字状の突出部１３２を有する。さらに、ケーブル１３１は、突出部１３２に連続して、幅方向の中央から逆方向に対応する左方向に向かった後に湾曲して、加速度センサユニット１０５からさらに上方に離れた位置であって幅方向の中央に戻るＵ字状の突出部１３３を有する。
【００２０】
加速度センサユニット１０５の幅方向の中央から引き出されたケーブル１３１に、左方向に向かった後に湾曲して幅方向の中央に戻る突出部１３３を形成し、続けて、右方向に向かった後に湾曲して幅方向の中央に戻る突出部１３２を形成してもよい。
【００２１】
ケーブル１３１には、幅方向の中央から引き出されて正方向と逆方向とのうちの一方の方向に対応する第１の方向に向かった後に湾曲して、加速度センサユニット１０５から離れて幅方向の中央に戻る第１の突出部が形成されればよい。これに加えて、ケーブル１３１には、第１の突出部に連続して、幅方向の中央から正方向と逆方向とのうちの他方の方向に対応する第２の方向に向かった後に湾曲して、加速度センサユニット１０５からさらに離れて幅方向の中央に戻る第２の突出部が形成されればよい。
【００２２】
第１及び第２の突出部とは、ケーブル１３１を引き回すときのケーブル１３１の形状が、加速度センサユニット１０５の幅方向の中央から左右方向に突出しているということである。
【００２３】
ケーブル１３１は、突出部１３３に連続して、加速度センサユニット１０５の幅方向の中央の位置において上方へ直線状に引き回されている。直線状に引き回されたケーブル１３１は、ケーブル固定板１３４によって軸金具１２４に固定されている。ケーブル固定板１３４は、一対のねじ１３５によって軸金具１２４に固定されている。さらに、ケーブル１３１は、ケース本体１０１ａに設けられたケーブル引き出し用パイプ１３６より外部へと引き出されている。
【００２４】
図４Ａは、点流速センサ１０における回転体及び加速度センサユニット１０５が正方向に回転した状態を示している。図４Ｂは、点流速センサ１０における回転体及び加速度センサユニット１０５が逆方向に回転した状態を示している。図４Ａに示すように、回転体及び加速度センサユニット１０５が正方向に回転すると、突出部１３２が広がり、突出部１３３が縮む。図４Ｂに示すように、回転体及び加速度センサユニット１０５が逆方向に回転すると、突出部１３２が縮み、突出部１３３が広がる。
【００２５】
点流速センサ１０が所定の点流速を検出して回転体及び加速度センサユニット１０５が正方向または逆方向に回転した状態で、点流速が０ｍ／ｓとなったとする。すると、一方が広がって他方が縮んだ突出部１３２及び突出部１３３が元の状態に戻ろうとするので、検知アーム１１１は０点に戻りやすくなる。検知アーム１１１は、点流速が０ｍ／ｓとなると即座に０点に戻る。
【００２６】
本実施形態においては、ケーブル１３１に第１の方向に突出する突出部と第２の方向に突出する突出部を一対形成しているが、２対以上の突出部を形成してもよい。第１の方向に突出する突出部の数と第２の方向に突出する突出部の数は同じとする必要がある。
【００２７】
本実施形態においては、検知アーム１１１を０点に戻しやすくするための好ましい構成として、ベース１０３を、無給油ブッシュ１２６を介して回転軸１２１に取り付けている。ケーブル１３１に突出部１３２及び突出部１３３を設けるのに加えて、ベース１０３を、無給油ブッシュ１２６を介して回転軸１２１に取り付ける構成とすることが好ましい。
【００２８】
本実施形態においては、検知アーム１１１を０点に戻しやすくするためのさらに好ましい構成として、回転体及び加速度センサユニット１０５を次のように構成している。加速度センサユニット１０５は、ベース１０３の第１の面（表面）に取り付けられている。ベース１０３の第１の面とは反対側の第２の面（裏面）には、回転体の一部としての重り板１０７〜１０９が取り付けられている。但し、重り板１０７における突出片１０７ａは実質的に第１の面側に位置している。検知アーム１１１は第１の面側に位置している。
【００２９】
ベース１０３の第１の面側に位置する加速度センサユニット１０５、突出片１０７ａ、及び検知アーム１１１の各部の重さとベース１０３に対する位置とによって決まるモーメントを第１のモーメントとする。ベース１０３の第２の面側に位置する重り板１０７〜１０９（突出片１０７ａを除く）の各部の重さとベース１０３に対する位置とによって決まるモーメントを第２のモーメントとする。本実施形態においては、第１のモーメントと第２のモーメントとが８７％均等となるように設定されている。
【００３０】
即ち、回転体及び加速度センサユニット１０５が、ケース本体１０１ａの底面側に傾いたり、蓋１０１ｂ側に傾いたりすることなく、点流速が０ｍ／ｓであるときに検知アーム１１１が鉛直方向の真下を向くように、各部品（加速度センサユニット１０５、重り板１０７〜１０９、検知アーム１１１）の重さ、及び各部品のベース１０３に対する位置を設定している。
【００３１】
本実施形態においては、３枚の重り板１０７〜１０９を設けているが、ベース１０３の第１の面側の重さと第２の面側の重さとを均等とするための重り板の枚数は３枚に限定されない。重り板の大きさ及び枚数は設計的な事項である。
【００３２】
図５を用いて、点流速センサ１０が検出した点流速の検出値がどのように利用されるかを説明する。図５に示すように、点流速センサ１０には、データ送信部２０が接続されている。データ送信部２０は、点流速センサ１０が取り付けられている支柱の上方に、点流速センサ１０とは所定距離だけ離隔した状態で取り付けられている。
【００３３】
データ送信部２０は、ケーブル１３１を介して点流速センサ１０から供給されるデジタル値の検出値をレベル変換するレベル変換器２１、検出値を点流速データに変換する中央処理装置２２（以下、ＣＰＵ２２）、点流速データを無線送信する無線機２３を備える。また、データ送信部２０は、データ送信部２０内の各部及び点流速センサ１０に電力を供給する電源部２４を備える。電源部２４は、ソーラーパネル及び充電池であってもよいし、予め充電された充電池または乾電池であってもよい。
【００３４】
図５に示す構成においては、ケーブル１３１は、点流速センサ１０が検出した点流速の検出値をデータ送信部２０に供給するケーブルと、電源部２４からの電力を点流速センサ１０に供給するケーブルとよりなる。
【００３５】
無線機２３は、点流速センサ１０が検出したベース１０３の回転方向の角度に基づく点流速データを中継局または河川を監視する監視事務所へと送信する。
【００３６】
本発明は以上説明した本実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能である。
【符号の説明】
【００３７】
１０  点流速センサ
１０１  ケース
１０１ａ  ケース本体
１０１ｂ  蓋
１０２  開口
１０３  ベース（回転体）
１０５  加速度センサユニット
１０７〜１０９  重り板（回転体）
１１１  検知アーム（回転体）
１２１  回転軸
１２５  ステレンスパイプ
１２６  無給油ブッシュ
１３１  ケーブル
１３２，１３３  突出部
【図１】
2022003312.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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