(57)【要約】【課題】比較的高位の第１基準液槽１と比較的低位の第２基準液槽２とを連通する連通管３に、複数の測定箇所に固定される複数の測定管部４を接続し、各液圧計測手段８により計測された各測定管部４の液圧の変化に基づいて各測定箇所の上下方向の変位量を測定する変位計において、各測定管部における初期状態での液圧を任意に設定可能とし、初期変位による測定管部の液圧のオフセットに対し容易に対処し得るようにする。【解決手段】連通管３の第１基準液槽１に連なる上流側管部３ａと第２基準液槽２に連なる下流側管部３ｂとの間に各測定管部４を並列に接続する。そして、各測定管部４と連通管３の上流側管部３ａとの間及び各測定管部４と連通管３の下流側管部３ｂとの間に、夫々、可変絞り弁９，１０を介設する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の測定箇所の上下方向の変位量を測定する変位計であって、
第１基準液槽と、第２基準液槽と、第１基準液槽と第２基準液槽とを連通する連通管と、各測定箇所に該各測定箇所と一体に上下変位するように設けられた、連通管に接続される各測定管部と、各測定管部の液圧を計測する各液圧計測手段とを備え、第１基準液槽からオーバーフローさせつつ第１基準液槽に給液して、第１基準液槽内の液面を所定の一定高さに保つと共に、第２基準液槽からオーバーフローさせつつ第２基準液槽に第１基準液槽から連通管を介して給液して、第２基準液槽内の液面を第１基準液槽内の液面より低い一定の高さに保ち、この状態で各液圧計測手段により計測された各測定管部の液圧の変化に基づいて各測定箇所の上下方向の変位量を測定するものにおいて、
連通管の第１基準液槽に連なる上流側管部と第２基準液槽に連なる下流側管部との間に各測定管部を並列に接続し、各測定管部と連通管の上流側管部との間及び各測定管部と連通管の下流側管部との間に、夫々、可変絞り弁を介設することを特徴とする変位計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、複数の測定箇所の上下方向の変位量を測定する変位計に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種の変位計として、第１基準液槽と、第２基準液槽と、第１基準液槽と第２基準液槽とを連通する連通管と、各測定箇所に該各測定箇所と一体に上下変位するように設けられた、連通管に直列に接続される各測定管部と、各測定管部の液圧を計測する各液圧計測手段とを備え、第１基準液槽からオーバーフローさせつつ第１基準液槽に給液して、第１基準液槽内の液面を所定の一定高さに保つと共に、第２基準液槽からオーバーフローさせつつ第２基準液槽に第１基準液槽から連通管を介して給液して、第２基準液槽内の液位を第１基準液槽内の液面より低い一定の高さに保ち、この状態で各液圧計測手段により計測された各測定管部の液圧の変化に基づいて各測定箇所の上下方向の変位量を測定するようにした連通管式変位計が知られている(例えば、特許文献１参照)。
【０００３】
ここで、図３を参照して、上記変位計の原理を説明する。第１基準液槽１と第２基準液槽２との間の液体の流れの定常状態において、第１基準液槽１の液面のＡ点における全水頭、即ち、圧力水頭と速度水頭と位置水頭との総和は、ベルヌーイの定理により、第２基準液槽２の液面のＢ点における全水頭に、Ａ，Ｂ両点間の液体の損失水頭を加えたものと一致する。大気圧をＰ０、Ａ点，Ｂ点における流速を夫々ＶＡ，ＶＢ、Ａ，Ｂ両点間の液体の損失水頭をΣＨ、液体の密度をγ、重力加速度をｇとし、更に、任意に定めた水平面からの第１と第２の基準液槽１，２の液面の高さを夫々(Ｚ０＋Ｚ１＋Ｚ３)，(Ｚ１＋Ｚ２)とすると、上記の関係は次式、
(Ｐ０／γ)＋(ＶＡ2／２ｇ)＋(Ｚ０＋Ｚ１＋Ｚ３)
＝(Ｐ０／γ)＋(ＶＢ2／２ｇ)＋(Ｚ１＋Ｚ２)＋ΣＨ…(１)
で表される。
【０００４】
この場合、第１基準液槽１には、その液面が一定レベルに維持されるように常時液体が供給されるため、ＶＡ＝０になる。従って、上記(１)式は次式、
(Ｐ０／γ)＋(Ｚ０＋Ｚ１＋Ｚ３)＝(Ｐ０／γ)＋(ＶＢ2／２ｇ)＋(Ｚ１＋Ｚ２)＋ΣＨ…(２)
になる。そして、(２)式をＶＢについて解けば、次式、
ＶＢ＝[２ｇ(Ｚ０−ΣＨ)]1/2…(３)
が得られる。
【０００５】
ここで、連通管３を十分に長くし、両基準液槽１，２間と測定管部４との間で十分な弛みを付けておけば、測定箇所(測定管部４)の上下変位を生じても、連通管３の各所における曲がり具合や断面積は殆ど変化せず、そのため、測定箇所の上下変位により生ずる損失水頭ΣＨの変化は無視できるほど小さくなる。従って、測定箇所の上下変位に係らずＶＢは一定になる。そして、測定管部４におけるＣ点での流速も一定になる。
【０００６】
次に、Ｃ点が測定箇所の変位によりＺ２分だけ下方に変位した状態を考える。変位前の初期状態において、Ａ点の全水頭(＝(２)式の左辺)は、ベルヌーイの定理により、Ｃ点の全水頭に、Ａ，Ｃ両点間の損失水頭を加えたものに一致する。Ｃ点の液圧をＰＣ、流速をＶＣ、Ａ，Ｃ両点間の損失水頭をΣＨｃとすると、上記の関係は次式、
(Ｐ０／γ)＋(Ｚ０＋Ｚ１＋Ｚ３)＝(ＰＣ／γ)＋(ＶＣ2／２ｇ)＋Ｚ２＋ΣＨｃ…(４)
で表される。また、変位後においても、Ａ点の全水頭は、Ｃ点の全水頭に、Ａ，Ｃ両点間の損失水頭を加えたものに一致する。そして、連通管３を十分に長くしておけば、変位後のＡ，Ｃ両点間の損失水頭は初期状態での損失水頭ΣＨｃに等しいと看做すことができ、また、Ｃ点における流速ＶＣも上記の如く変化しない。従って、変位後のＣ点での液圧をＰＣ´として、次式、
(Ｐ０／γ)＋(Ｚ０＋Ｚ１＋Ｚ３)＝(ＰＣ´／γ)＋(ＶＣ2／２ｇ)＋ΣＨｃ…(５)
が成立する。
【０００７】
(４)式と(５)式から、次式、
(ＰＣ／γ)＋(ＶＣ2／２ｇ)＋Ｚ２＋ΣＨｃ＝(ＰＣ´／γ)＋(ＶＣ2／２ｇ)＋ΣＨｃ…(６)
が得られる。そして、(６)式から、次式、
Ｚ２＝(ＰＣ´−ＰＣ)／γ…(７)
が得られる。(７)式は、Ｃ点の上下変位量、即ち、測定箇所の上下変位量Ｚ２がＣ点の液圧変化量に比例することを示している。従って、測定管部４の液圧の変化に基づいて測定箇所の上下変位量を測定することができる。これが上記変位計の原理である。図中４ａは測定管部４に立設した液柱管を示している。
【０００８】
ところで、土木施工法の一つであるパイプルーフ工法において、パイプルーフの経時的な上下方向変位量を上記変位計を用いて測定することが考えられている。ここで、長尺のパイプルーフの場合、削孔時の曲がりにより、パイプルーフの先端部が尾端部に比し鉛直方向に数ｃｍ〜数十ｃｍ下がって或いは上がって設置されることがある。これによれば、パイプルーフ先端部に設置した測定管部に、パイプルーフの尾端部に設置した測定管部に比し±数ｃｍ〜±数十ｃｍの初期変位が与えられることになる。そして、初期変位による測定管部の液圧のオフセットにより、測定管部の液圧が初期状態において液圧計測手段で計測可能な上限或いは下限を超えて、変位測定が不可能になることがある。この場合の対処方法として、パイプルーフの先端部の測定管部の取付け位置を修正することが考えられるが、そのためには、パイプルーフに予め固定されている測定管部用の支持ブラケットの付け替え作業が必要になり、相当な手間がかかる。
【特許文献１】特開平７−３０６０４０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑み、連通管式変位計の各測定管部における初期状態での液圧を任意に設定可能とし、初期変位による測定管部の液圧のオフセットに対し容易に対処し得るようにした変位計を提供することをその課題としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明では、複数の測定箇所の上下方向の変位量を測定する変位計であって、第１基準液槽と、第２基準液槽と、第１基準液槽と第２基準液槽とを連通する連通管と、各測定箇所に該各測定箇所と一体に上下変位するように設けられた、連通管に接続される各測定管部と、各測定管部の液圧を計測する各液圧計測手段とを備え、第１基準液槽からオーバーフローさせつつ第１基準液槽に給液して、第１基準液槽内の液面を所定の一定高さに保つと共に、第２基準液槽からオーバーフローさせつつ第２基準液槽に第１基準液槽から連通管を介して給液して、第２基準液槽内の液面を第１基準液槽内の液位より低い一定の高さに保ち、この状態で各液圧計測手段により計測された各測定管部の液圧の変化に基づいて各測定箇所の上下方向の変位量を測定するものにおいて、連通管の第１基準液槽に連なる上流側管部と第２基準液槽に連なる下流側管部との間に各測定管部を並列に接続し、各測定管部と連通管の上流側管部との間及び各測定管部と連通管の下流側管部との間に、夫々、可変絞り弁を介設している。
【００１１】
上記の構成によれば、測定管部と連通管の上流側管部との間に介設した可変絞り弁(流入側の可変絞り弁)を絞ると、測定管部の液圧が低下し、測定管部と連通管の下流側管部との間に介設した可変絞り弁(流出側の可変絞り弁)を絞ると、測定管部の液圧が上昇する。そのため、各測定管部の流入側と流出側の可変絞り弁を調整することにより、各測定管部における初期状態での液圧を任意に設定できる。
【００１２】
従って、初期変位による測定管部の液圧のオフセットで、何れかの測定管部の初期状態での液圧が液圧計測手段の計測可能範囲から外れても、その測定管部の流入側と流出側の可変絞り弁の調整により、初期状態での液圧を計測可能範囲に入るように変更することができる。そのため、測定管部の取り付け位置に修正といった面倒な作業を行わずに済み、初期変位による測定管部の液圧のオフセットに容易に対処できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。図１は本発明変位計の実施形態のシステム構成図、図２は可変絞り弁による測定管部の液圧調整の原理を説明するための説明図である。
【００１４】
図１を参照して、１は上下変位しない比較的高い場所に設けた第１基準液槽、２は上下変位しない比較的低い場所に設けた第２基準液槽であり、両基準液槽１，２を可撓性を有する十分な長さの連通管３を介して連通させている。そして、連通管３の第１基準液槽１に連なる上流側管部３ａと第２基準液槽２に連なる下流側管部３ｂとの間に、複数の測定管部４を並列に接続している。
【００１５】
第２基準液槽２は回収槽５に収容されており、第２基準液槽２からオーバーフローした液体(例えば水)を回収槽５からポンプ６で汲み上げて第１基準液槽１に供給し、第１基準液槽２からオーバーフローした液体を回収管７を介して回収槽５に戻すように構成されている。そして、第１基準液槽１からオーバーフローさせつつ、ポンプ６により第１基準液槽１に連続的に一定流量で給液して、第１基準液槽１内の液面を所定の一定高さに保つと共に、第２基準液槽２からオーバーフローさせつつ、第２基準液槽２に第１基準液槽１から連通管３を介して給液して、第２基準液槽２内の液面を第１基準液槽１内の液面より低い一定の高さに保つようにしている。
【００１６】
各測定管部４には、その液圧を計測する液圧計測手段たる各圧力計８が設けられている。圧力計８は、測定管部４を被包するケーシング８ａに収納した、測定管部４の液圧を受ける金属ベローズ等の起歪体８ｂの歪を検出して、測定管部４の液圧に応じた電気信号を出力するように構成されている。
【００１７】
そして、複数の測定箇所、例えば、パイプルーフの長手方向の複数の測定箇所の夫々にこれら各測定管部４を各圧力計８を介して固定し、各圧力計８で計測された各測定管部４の液圧の変化に基づいて各測定箇所の経時的な上下方向の変位量を測定する。この測定原理は、先に説明した連通管式変位計の測定原理と同じであり、ここでは詳しく説明しない。尚、個々の測定管部４に流れる液体の流速は測定管部４が上下方向に変位しても変化せず、上記(７)式が成立する。
【００１８】
ここで、各測定管部４と連通管３の上流側管部３ａとの間には、流入側の可変絞り弁９が介設され、また、各測定管部４と連通管３の下流側管部３ｂとの間には、流出側の可変絞り弁１０が介設されている。そのため、流入側の可変絞り弁９の開度を減少させると、測定管部４の液圧が低下し、流出側の可変絞り弁１０の開度を減少させると、測定管部４の液圧が上昇する。これを、図２を参照して説明する。図２の線ａは、第１基準液槽１と第２基準液槽２との間の全水頭の変化を示す水頭勾配線である。今、測定管部４が流入側の可変絞り弁９を介して水頭勾配線ａの点Ａ１に連結され、流出側の可変絞り弁１０を介して水頭勾配線ａの点Ａ２に連結されているとすると、測定管部４の全水頭は流入側の連結点Ａ１の全水頭と流出側の連結点Ａ２の全水頭とのほぼ中間になる。この状態から流入側の可変絞り弁９を絞ると、流入側連結点の全水頭をＡ１から水頭勾配線ａに沿って矢印ｂの如く低下させるのと同様な効果を生じ、測定管部４の全水頭もそれに応じて低下する。そして、流入側の可変絞り弁９を閉じると、流入側連結点の全水頭は流出側連結点Ａ２の全水頭に一致し、測定管部４の全水頭も流出側連結点Ａ２の全水頭に等しくなる。また、流出側の可変絞り弁１０を絞ると、流出側連結点の全水頭をＡ２から水頭勾配線ａに沿って矢印ｃの如く上昇させるのと同様な効果を生じ、測定管部４の全水頭もそれに応じて上昇する。そして、流出側の可変絞り弁１０を閉じると、流出側連結点の全水頭は流入側連結点Ａ１の全水頭に一致し、測定管部４の全水頭も流入側連結点Ａ１の全水頭に等しくなる。このようにして、流入側の可変絞り弁９を絞ると、測定管部４の液圧が低下し、流出側の可変絞り弁１０を絞ると、測定管部４の液圧が上昇する。
【００１９】
従って、本実施形態によれば、各測定管部４の液圧をその流入側と流出側の可変絞り弁９，１０の調整により任意に設定することができる。そのため、何れかの測定管部４の液圧が、これを固定した測定箇所の下方への初期変位により、圧力計８で計測可能な液圧範囲の上限を上回っても、この測定管部４の流入側可変絞り弁９を絞ることにより、初期状態での測定管部４の液圧を圧力計８で計測可能な液圧範囲に低下させることができる。同様に、何れかの測定管部４の液圧が、これを固定した測定箇所の上方への初期変位により、圧力計８で計測可能な液圧範囲の下限を下回っても、この測定管部４の流出側可変絞り弁１０を絞ることにより、初期状態での測定管部４の液圧を圧力計８で計測可能な液圧範囲に上昇させることができる。尚、このように可変絞り弁９，１０を調整すると、測定管部４に流れる液体の流速が変化するが、その後は可変絞り弁９，１０を再調整しない限り、測定管部４が上下方向に変位しても流速は一定に維持され、測定管部４の液圧変化に基づいて測定箇所の上下変位量を測定できる。
【００２０】
尚、上記実施形態では、液圧計測手段として圧力計８を用いたが、測定管部４に連通する液柱管を立設し、液柱管の液位を測定して測定管部４の液圧を計測するタイプのものを液圧計測手段として用いることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明変位計の実施形態のシステム構成図。
【図２】可変絞り弁による測定管部の液圧調整の原理を説明するための説明図。
【図３】連通管式変位計の基本原理を説明するための説明図。
【符号の説明】
【００２２】
１…第１基準液槽、２…第２基準液槽、３…連通管、３ａ…上流側管部、３ｂ…下流側管部、４…測定管部、８…圧力計(液圧計測手段)、９…流入側可変絞り弁、１０…流出側可変絞り弁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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