(57)【要約】      （修正有）【課題】河川等の流水の流速を測定する電波流速計の流水平均流速を従来よりも高精度に計測する。【解決手段】使用する浮き子は本体において喫水上に位置する部位に外部から照射された電波を反射する電波反射部を備え、電波反射部は、互いに直交する２あるいは３つの反射面を備えるコーナーリフレクタを背中合わせに４つ組み合わせたものである。【選択図】図１
2009192318.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
本体において喫水上に位置する部位に外部から照射された電波を反射する電波反射部を備えることを特徴とする浮子。
【請求項２】
電波反射部は、互いに直交する２あるいは３つの反射面を備えるコーナーリフレクタを背中合わせに４つ組み合わせたものであることを特徴とする請求項１記載の浮子。
【請求項３】
各反射面は、中心を通る２本の線で円を等分に４分割した形状に形成されていることを特徴とする請求項２記載の浮子。
【請求項４】
本体の回転を抑制する一対の整流翼あるいは本体に回転力を付与する回転翼を備えることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の浮子。
【請求項５】
流水中に浮かぶ前記請求項１〜４のいずれかに記載の浮子に、所定位置からマイクロ波を照射し、当該マイクロ波の浮子からの反射波のドップラ周波数に基づいて流速を計測することを特徴とする流速測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、浮子及び流速測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
河川等の流水の流速を測定する方法として、２つの方法が実用化されている。第１は、浮子を用いる方法であり、作業者が河川中に浮かぶ浮子の２地点における通過時間をそれぞれ計測することにより２地点間における浮子の移動速度を求め、当該移動速度を流速とするものである。この方法は、河川について国土交通省が認定する公認の流速測定方法である。下記特許文献１には、このような流速測定方法に用いる浮子（アルミ製浮子）が開示されている。
第２は、電波流速計を用いるものであり、河川の水面にマイクロ波を照射して得られる反射波のドップラ周波数に基づいて流速を演算するものである。このような電波流速計については、例えば下記特許文献２に詳細が公開されている。
【特許文献１】特開２００３−１０２３３５号公報
【特許文献２】特開２００５−１８９０７４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記第１の流速測定法は、２地点に各々配置された作業者がストップウオッチを用いて浮子の通過時間を計測するものなので、つまり人手を介して流速を計測するものなので、誤差要因が大きいという問題点がある。また、河川の増水時に作業者が河川周辺で作業を行うことになるので、作業員の安全上好ましいものではない。
一方、上記第２の流速測定法は、河川の表面から得られる反射波のドップラ周波数を利用するので、水の表面流速を計測するものである。したがって、第２の流速測定法は、真に計測したい流水の平均流速を計測し得ないという問題点がある。また、風などによって水面に波が立っている場合には、この波が誤差要因となるので、補正処理が必要なるという問題点もある。
【０００４】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、流水の平均流速を従来よりも高精度に計測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】
【０００５】
上記目的を達成するために、本発明では、浮子に係る第１の解決手段として、本体において喫水上に位置する部位に外部から照射された電波を反射する電波反射部を備える、という手段を採用する。
浮子に係る第２の解決手段として、上記第１の手段において、電波反射部は、互いに直交する２あるいは３つの反射面を備えるコーナーリフレクタを背中合わせに４つ組み合わせたものである、という手段を採用する。
浮子に係る第３の解決手段として、上記第２の手段において、各反射面は、中心を通る２本の線で円を等分に４分割した形状に形成されている、という手段を採用する。
浮子に係る第４の解決手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、本体の回転を抑制する一対の整流翼あるいは本体に回転力を付与する回転翼を備える、という手段を採用する。
流速測定方法に係る解決手段として、流水中に浮かぶ上記第１〜第４のいずれかの浮子に、所定位置からマイクロ波を照射し、当該マイクロ波の浮子からの反射波のドップラ周波数に基づいて流速を計測する、という手段を採用する。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、本体において喫水上に位置する部位に外部から照射された電波を反射する電波反射部を備えるので、電波流速計から電波反射部に向けて電波を照射することによって、流水の平均流速を従来よりも高精度に計測することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。
図１は、本実施形態に係る電波反射浮子Ａの斜視図である。この電波反射浮子Ａは、丸棒状の本体１と、当該本体１の頂上部に設けられたコーナーリフレクタ部２とから構成されている。本体１は、紙や木材等、水に浮くと共に使用後に周囲環境に悪影響を与えない材料によって形成された丸棒状の部材である。コーナーリフレクタ部２は、本電波反射浮子Ａを水に投入した場合において喫水上に位置する部位、つまり本体１の頂上部に設けられており、外部から照射された電波を反射する電波反射部である。
【０００８】
上記コーナーリフレクタ部２は、図示するように、逆円錐状の台座３の上に互いに直交する３つの電波反射面を備えるコーナーリフレクタを背中合わせに４つ組み合わせたものである。すなわち、このコーナーリフレクタ部２は、台座３の底面を電波反射面とし、当該底面上に両面が電波反射面である４枚の仕切版４Ａ〜４Ｄを互いの角度が９０°となるように配置したものである。なお、上記台座３は、軽量化や浮力を付与することによる電波反射浮子Ａの姿勢の安定化等を考慮して内部が中空状になっている。
【０００９】
このようなコーナーリフレクタ部２では、図示するように、台座３の底面を仕切版４Ａ〜４Ｄで仕切るので、４つのコーナーリフレクタは、台座３の底面（円形）を４分割した形状（４分円形）の電波反射面と、同じく４分円形の仕切版４Ａ〜４Ｄによる２つの電波反射面、つまり４分円形であると共に互いに直交する３つの電波反射面から構成される。上記台座３及び仕切版４Ａ〜４Ｄは、本体１と同様に周囲環境に悪影響を与えない材料によって形成されており、表面に導電性塗料を塗布する等によって導電膜を設けることにより電波反射面を形成している。
各コーナーリフレクタは、所定方向（入射方向）から入射した電波を互いに直交する３つの電波反射面で順次反射することにより、入射方向と同一方向に出射する性能を有する。
【００１０】
図２は、このように構成された本電波反射浮子Ａに所定周波数（例えば１０ＧＨｚ帯あるいは２４ＧＨｚ帯）のマイクロ波帯の電波を照射した場合における反射特性を示す特性図である。本電波反射浮子Ａは、仕切版４Ａ〜４Ｄの近傍における反射率が低下すると共に変動が激しいが、それ以外の領域では良好な反射率を有している。
なお、電波反射面の形状を４分円形とすることにより、三角形の電波反射面よりも反射電力を大きくすることが可能である。また、４分円形よりも四角形の電波反射面の方が反射電力を大きくすることができる。
【００１１】
次に、本電波反射浮子Ａを用いた河川の流速測定方法について、図３を参照して説明する。
本電波反射浮子Ａを用いて河川の流速を測定する場合、作業員が橋の上から河川の下流に向けて電波反射浮子Ａを投下し、電波流速計Ｄから本電波反射浮子Ａに向けて所定周波数のマイクロ波を照射し、このマイクロ波が電波反射浮子Ａによって反射されて発生する反射波を電波流速計Ｄで受信することにより、河川の流速が測定される。
【００１２】
すなわち、河川中に投下された電波反射浮子Ａは、コーナーリフレクタ部２を喫水上に露出させた状態で河川の水と共に下流に流れ、橋から順次遠ざかる。このように水と共に順次下流に移動する電波反射浮子Ａに橋上の電波流速計Ｄからマイクロ波を照射する。そして、電波反射浮子Ａのコーナーリフレクタ部２で反射した反射波のドップラ周波数を電波流速計Ｄで検出することにより電波反射浮子Ａが計測される。
【００１３】
ここで、電波反射浮子Ａは、従来の浮子と同様に河川中を倒立した状態で水と共に移動するので、電波反射浮子Ａの移動速度は、河川の水の表面流速ではなく、従来の浮子を用いた流速測定と同様に平均流速を示すものとなる。したがって、本流速測定方法によれば、河川の水の平均流速を高精度に計測することができる。
【００１４】
次に、このような電波反射浮子Ａの変形例について図４を参照して説明する。
上記電波反射浮子Ａは、河川中を倒立した状態で流れるが、本体１が棒状であるために軸心周りに回転し易い。そして、回転する電波反射浮子Ａにマイクロ波を照射した場合、当該マイクロ波は、図２に示す反射特性を有するコーナーリフレクタ部２で反射されるので、変動する反射率で反射される。すなわち、上記電波反射浮子Ａが河川中で軸心周りに回転すると、電波流速計Ｄが受信する反射波はその強度が変動するマイクロ波となるので、電波流速計Ｄは、電波反射浮子Ａの回転状態にも拠るが、ドップラ周波数を良好に検出することができない。
【００１５】
このような電波反射浮子Ａの回転を抑制する方法として、図４（ａ）に示すように、本体１の軸心に対して対称な位置に配置された一対の整流板を設けることが有効である。このような整流板を設けることにより、図示するように各整流板に流水が均等に作用することにより、本体１の回転が抑制される。
【００１６】
一方、図４（ｂ）は、本体１の軸心に対して対称な位置に一対の回転翼を設けることによって、本体１を高速回転させるものである。このような回転翼を設けることにより、一方の回転翼（この図の場合、下側の回転翼）に流水の力が大きく作用するので、本体１は高速回転する。そして、電波反射浮子Ａが比較的高速で回転することによって、反射特性が全ての角度について均一化されるので、反射波の強度変動を抑制することができる。
【００１７】
このような本実施形態によれば、河川の平均流速を従来よりも高精度に計測することができる。また、既存の電波流速計Ｄを組み合わせることにより高精度な平均流速の測定が可能なので、既存設備への適用が容易である。
さらには、電波反射浮子Ａは、従来のアルミ製浮子とは異なり環境に優しい材料から形成されているので、流速測定後に回収する必要がなく、よって測定作業を効率的に行うことができる。
【００１８】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のような変形例が考えられる。
（１）上記実施形態では、台座３の底面と各仕切版４Ａ〜４Ｄが構成する３つの電波反射面、つかり４つのコーナーリフレクタの各電波反射面を４分円形としたが、このような電波反射面の形状は４分円形に限定されない。電波反射面の形状は４分円形以外の形状、例えば四角形あるいは三角形であっても良い。但し、マイクロ波の反射電力をより大きなものとするためには４分円形が最も好ましい。
また、３つの台座を電波を透過する物質で作ることにより上下２つのコーナーリフレクタを円形状に配置することにより反射電力をさらに向上させることができる。
【００１９】
（２）上記実施形態では、電波反射浮子Ａを橋の上から河川の下流に向けて投下し、電波流速計Ｄから順次離れていく電波反射浮子Ａの移動速度を平均流速として計測する計測方法を説明したが、これに代えて電波反射浮子Ａを橋の上から河川の上流に向けて投下し、電波流速計Ｄに順次近づいて来る電波反射浮子Ａの移動速度を平均流速として計測するようにしても良い。
【００２０】
（３）上記実施形態では、本体１を丸棒状としたが、本体１の断面形状はこれに限定されない。丸形状以外の形状、例えば長円形、四角形、三角形であっても良く、また軸線方向に断面形状が変化するような形状でも良い。
（４）上記実施形態では、電波反射浮子Ａを河川の平均流速を測定する場合について説明したが、本発明はこれに限定されない。河川以外の流速測定にも本発明を適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態に係わる浮子の構成を示す斜視図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わる浮子の電波反射特性を示す模式図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わる浮子を用いた流速測定方法を示す模式図である。
【図４】本発明の一実施形態に係わる浮子の変形例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００２２】
１…本体、２…コーナーリフレクタ部、３…台座、４Ａ〜４Ｄ４…仕切版
【図１】
2009192318.tif 000003
【図２】
2009192318.tif 000004
【図３】
2009192318.tif 000005
【図４】
2009192318.tif 000006