(57)【要約】【課題】  汚れた河川であっても検出器の腐食を防止して、正確な水位を計測できることはもとより、漂流物の多い河川においても長期的、安定的かつ経済的に使用することができる河川用水位計を提供する。【解決手段】  河川の水圧を検出する検出器２と、この検出器２を収容し、少なくとも１つの側面に開口部３１が形成された金属製の筐体フレーム３と、この筐体フレーム３の開口部３１を被覆し、河川の水圧を筐体フレーム３内に伝達可能な弾性を有する薄膜状の受圧シート４と、この受圧シート４を露出させる窓部５１を有し、筐体フレーム３の開口部３１に受圧シート４を狭着して密封する窓枠フレーム５と、筐体フレーム３内に充填されて窓部５１に露出された受圧シート４が受ける水圧を検出器２に伝達する圧力伝達媒体６とを有している。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
河川の水圧を検出する検出器と、
この検出器を収容し、少なくとも１つの側面に開口部が形成された金属製の筐体フレームと、
この筐体フレームの前記開口部を被覆し、河川の水圧を前記筐体フレーム内に伝達可能な弾性を有する薄膜状の受圧シートと、
この受圧シートを露出させる窓部を有し、前記筐体フレームの開口部に前記受圧シートを狭着して密封する窓枠フレームと、
前記筐体フレーム内に充填されて前記窓部に露出された前記受圧シートが受ける水圧を前記検出器に伝達する圧力伝達媒体と
を有していることを特徴とする河川用水位計。
【請求項２】
請求項１において、
前記筐体フレームに対して上下動自在に設けられ、河川の水位に応じて上下動するフロート体と、
このフロート体の上部に固定されたマグネットと、
このマグネットが所定の距離範囲内に近接した場合に、前記検出器が検出した圧力値を水位に変換する変換器を作動させるマグネットスイッチと
を有していることを特徴とする河川用水位計。
【請求項３】
請求項１または請求項２において、
前記筐体フレームの側面に固定され、前記河川用水位計を所定の高さ位置に吊り下げる吊下フレームを有し、この吊下フレームの先端部は、前記河川用水位計の重心に沿って鉛直方向に延出されていることを特徴とする河川用水位計。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかにおいて、
前記窓枠フレームの窓部は、前記受圧シートが前記圧力伝達媒体へ伝達する水圧の誤差を所定範囲内に抑え、かつ、所定のフレーム剛性およびフレーム強度を確保する大きさと形状に形成されていることを特徴とする河川用水位計。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水圧に基づいて水位を計測する投込式の水位計に関し、特に、汚れた河川でも水位計のセンサー部を詰まらせることがなく、流木等の漂流物が多い河川においても、長期的かつ安定的に水位を計測することができる河川用水位計に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水圧に基づいて水位を計測する投込式の水位計が知られている。この投込式の水位計は、圧力センサを内蔵する検出器と、この検出器により検出された圧力値を水位に変換する変換器とから構成されている。そして、水中に投げ込んだ検出器から圧力値を取得し、当該圧力値を地上の変換器において水位に変換するようになっている。
【０００３】
しかしながら、上記のような水位計は、海水や下水で長年使用すると、検出器の筐体が腐食し、正常な測定ができなくなってしまうという問題がある。また、検出器は、通常、筐体の底部に小孔を有し、この小孔から圧力を感知するダイアフラム（受圧膜）が露出されている。このため、当該小孔にゴミや泥水が目詰まりすると、ダイアフラムが正確な圧力を感知できず、測定誤差を生じるという問題がある。
【０００４】
このような問題を解決するものとして、例えば、特開平５−３０２８４１号公報や特開２００１−２０８５９３号公報には、検出器を保護袋や外套によって包み込み、これら保護袋や外套の中に液体を封入する構成が開示されている（特許文献１，特許文献２）。これにより、海水や下水が検出器に直接接触することがなく、検出器の腐食を防止でき、正確な水位測定ができるとされている。
【０００５】
【特許文献１】特開平５−３０２８４１号公報
【特許文献２】特開２００１−２０８５９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記特許文献１，２に記載された発明においては、単に、検出器の腐食を防止することを主目的としており、流木等の漂流物が多い河川で使用することを想定していない。このため、特許文献１の「保護袋」は、「ポリエチレン製等の軟質部材」によって構成されており、特許文献２の「外套」は、「形や厚さを容易に変えられ、柔らかさも幅広く選定できるプラスチックやプラスチックエラストマーおよびゴム」によって構成されている。
【０００７】
したがって、鋭利な流木や硬質なゴミ等の多い河川で使用すると、これらが上記「保護袋」や「外套」に衝突しただけで、簡単に破損してしまうおそれがある。また、プラスチック材料によって外套を形成すると、低温時における耐衝撃性が低下してしまう。このため、冬場や寒い地方では壊れやすくなり、特に、漂流物の多い河川での使用には適さないという問題がある。そして、破損した場合には内部の液体が漏れるので環境問題も生じる。
【０００８】
また、従来、河川と農業用水路との間に設けられる水門等には、上記のような水位計が設置され水位に応じて開閉させるものが多い。しかしながら、大雨や台風による河川の増水は、それほど頻繁に発生するものではない。このため、水位計を常時作動させておくことは電気の無駄である。また、商用電源が届いていないような地域では、ソーラー発電装置とバッテリーを使用したとしても、水位計を常時作動させておくこと自体が困難である。
【０００９】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、汚れた河川であっても検出器の腐食を防止して、正確な水位を計測できることはもとより、漂流物の多い河川においても長期的、安定的かつ経済的に使用することができる河川用水位計を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る河川用水位計の特徴は、河川の水圧を検出する検出器と、この検出器を収容し、少なくとも１つの側面に開口部が形成された金属製の筐体フレームと、この筐体フレームの前記開口部を被覆し、河川の水圧を前記筐体フレーム内に伝達可能な弾性を有する薄膜状の受圧シートと、この受圧シートを露出させる窓部を有し、前記筐体フレームの開口部に前記受圧シートを狭着して密封する窓枠フレームと、前記筐体フレーム内に充填されて前記窓部に露出された前記受圧シートが受ける水圧を前記検出器に伝達する圧力伝達媒体とを有している点にある。
【００１１】
また、本発明において、前記筐体フレームに対して上下動自在に設けられ、河川の水位に応じて上下動するフロート体と、このフロート体の上部に固定されたマグネットと、このマグネットが所定の距離範囲内に近接した場合に、前記検出器が検出した圧力値を水位に変換する変換器を作動させるマグネットスイッチとを有していることが好ましい。
【００１２】
さらに、本発明において、前記筐体フレームの側面に固定され、前記河川用水位計を所定の高さ位置に吊り下げる吊下フレームを有し、この吊下フレームの先端部は、前記河川用水位計の重心に沿って鉛直方向に延出されていることが好ましい。
【００１３】
また、本発明において、前記窓枠フレームの窓部は、前記受圧シートが前記圧力伝達媒体へ伝達する水圧の誤差を所定範囲内に抑え、かつ、所定のフレーム剛性およびフレーム強度を確保する大きさと形状に形成されていることが好ましい。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、汚れた河川であっても検出器の腐食を防止して、正確な水位を計測できることはもとより、漂流物の多い河川においても長期的、安定的かつ経済的に使用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下、本発明に係る河川用水位計の実施形態について図面を用いて説明する。図１は、本実施形態の河川用水位計１を示す斜視図であり、図２は分解斜視図であり、図３は使用状態を示す全体図である。
【００１６】
図１から図３に示すように、本実施形態の河川用水位計１は、主として、河川の水圧を検出する検出器２と、この検出器２を収容する筐体フレーム３と、水圧を圧力伝達媒体６に伝える受圧シート４と、この受圧シート４を筐体フレーム３に固定する窓枠フレーム５と、筐体フレーム３内に充填される圧力伝達媒体６と、検出器２により検出された圧力値を水位に変換する変換器７とから構成されている。
【００１７】
以下、各構成部についてより詳細に説明する。検出器２は、河川に沈められて水圧を検出するものである。本実施形態において、検出器２は、略円筒形状の本体ケース２１の底部に圧力センサ（図示せず）を内蔵している。また、本体ケース２１の上部には、検出器２と変換器７とを接続する電線２２や、大気圧を本体ケース２１内に導入する大気圧導入パイプ２３を内蔵する中空ケーブル２４が接続されている。
【００１８】
なお、検出器２の圧力センサに加わる圧力は、河川の水圧と大気圧との和に相当するものである。したがって、本実施形態において、検出器２は、当該圧力と大気圧導入パイプ２３から導入された大気圧との差圧を測定するように構成されている。これにより、大気圧による誤差を相殺し、正確な水圧を計測しうるようになっている。また、検出器２は、この差圧信号を中空ケーブル２４内の電線２２を介して変換器７に送信するようになっている。
【００１９】
筐体フレーム３は、検出器２全体を収容して保護するものである。本実施形態において、筐体フレーム３は、ステンレス等の耐食性に優れた金属で構成されており、図１に示すように、略直方体形状に形成されている。また、筐体フレーム３は、図２に示すように、互いに平行する２つの側面に、開口部３１，３１が形成されている。なお、本実施形態では、水圧の測定精度を安定化させるため、開口部３１，３１を両側面に設けているが、これに限られるものではなく、少なくとも１つの側面に形成されていればよい。
【００２０】
また、本実施形態において、筐体フレーム３には、河川用水位計１を所定の高さ位置に吊り下げる吊下フレーム３２が設けられている。この吊下フレーム３２は、図１および図３に示すように、筐体フレーム３の開口部３１，３１のない側面に固定され、その先端部が筐体フレーム３の中心側に曲げられ、河川用水位計１の重心に沿って鉛直方向上方に延出されている。このため、本実施形態の河川用水位計１は、図３に示すように、河川内で吊下された場合、検出器２が傾斜せず、バランスの取れた状態で吊り下げられるようになっている。なお、吊下フレーム３２の固定位置は、特に限定されるものではなく、窓枠フレーム５に固定してもよい。
【００２１】
受圧シート４は、筐体フレーム３の開口部３１，３１を被覆し、河川の水圧を受けて内部に伝えるものである。本実施形態において、受圧シート４は、シリコンシートによって構成されており、河川の水圧を伝達しうる薄膜状に形成されている。なお、本実施形態では、受圧シート４の耐久性を考慮して、シリコンシートを採用しているが、これに限られるものではなく、河川の水圧を筐体フレーム３内に伝達しうる弾性を有するものであれば、ゴムシート等の他の材質のものであってもよい。また、本実施形態では、筐体フレーム３内の構造を視認しやすくするため、半透明の受圧シート４を使用しているが、不透明であってもよい。
【００２２】
窓枠フレーム５は、筐体フレーム３の各開口部３１，３１に受圧シート４を狭着させ、その一部を露出させるものである。本実施形態において、窓枠フレーム５は、筐体フレーム３と同様、ステンレス等の耐食性に優れた金属で構成されている。そして、図１から図３に示すように、受圧シート４を水中に露出させる２つの窓部５１，５１を有している。なお、本実施形態では、各窓枠フレーム５に２つの窓部５１，５１を設けているが、この構成に限られるものではない。すなわち、少なくとも１つ以上の窓部５１を有していればよく、河川の状況などに応じて、適宜増減してもよい。
【００２３】
また、窓枠フレーム５の周縁部には、複数個のネジ穴５２が形成されており、各開口部３１，３１との間で受圧シート４を狭持した状態で、筐体フレーム３に強固にネジ止めされるようになっている。これにより受圧シート４が劣化あるいは損傷した場合であっても交換が容易である。なお、ネジ止め箇所が少な過ぎると、受圧シート４の剛性によって窓枠フレーム５が変形してしまうおそれがある。このため、本実施形態では、窓枠フレーム５の変形を防止しうる数および配置でネジ穴５２を形成し、ネジ止めしている。
【００２４】
本実施形態において、窓枠フレーム５の窓部５１，５１は、受圧シート４が圧力伝達媒体６へ伝達する水圧の誤差を所定範囲内に小さく抑えられ、かつ、所定のフレーム剛性およびフレーム強度を確保する大きさと形状に形成されている。窓部５１，５１が小さ過ぎると、受圧シート４の剛性が相対的に高くなり、圧力伝達媒体６へ伝達する水圧を低減させるおそれがあるからである。一方、窓部５１，５１が大き過ぎると、窓枠フレーム５の剛性および強度が低下してしまうし、受圧シート４の露出量が多くなるため、損傷しやすくなってしまうからである。
【００２５】
なお、本実施形態において、「剛性」とは、物体に荷重を加えたとき、物体がその変形に抵抗する程度をいうものであり、「強度」とは、荷重をかけた物体が壊れるときの荷重の程度をいうものである。したがって、本実施形態では、水圧やネジ止めによる荷重によって窓枠フレーム５が変形しないことがポイントとなるため、「剛性」の方が重要である。
【００２６】
圧力伝達媒体６は、窓部５１に露出された受圧シート４が受ける河川の水圧を検出器２へ伝達するものである。本実施形態において、圧力伝達媒体６は、プロピレングリコールやエチレングリコール等の無害な不凍液から構成されている。また、圧力伝達媒体６は、開口部３１の一方を受圧シート４と窓枠フレーム５によって密閉した後、筐体フレーム３内に充填される。そして、他方の開口部３１を受圧シート４と窓枠フレーム５で固定することで、筐体フレーム３内に密封されるようになっている。なお、圧力伝達媒体６の封入方法は、これに限られるものではなく、筐体フレーム３の上部に、別途、密封可能な注入口等を形成してもよい。
【００２７】
変換器７は、検出器２により検出された圧力値を水位に変換するものである。本実施形態において、変換器７は、図３に示すように、地上に設置されており、中空ケーブル２４によって検出器２と接続されている。そして、中空ケーブル２４内の電線２２を介して検出器２からの差圧信号を受信するようになっている。
【００２８】
また、本実施形態の河川用水位計１は、河川の水位に応じて変換器７の電源スイッチをオン／オフさせる水位追従スイッチ８を有している。この水位追従スイッチ８は、図１および図３に示すように、筐体フレーム３に対して上下動自在に設けられるフロート体８１と、このフロート体８１の上部に固定されたマグネット８２と、このマグネット８２が所定の距離範囲内に近接した場合に変換器７を作動させるマグネットスイッチ８３とを有している。
【００２９】
フロート体８１は、プラスチックによって中空状に形成されており、その上部にマグネット８２を固定している。また、筐体フレーム３には、上下方向に沿って案内レール８４が設けられており、この案内レール８４にフロート体８１が摺動自在に設けられている。本実施形態において、フロート体８１は、図３に示すように、河川の水位が平常レベルの場合、最下端に位置するように設置される。そして、河川の増水に追従して上方へ浮上するようになっている。
【００３０】
また、マグネットスイッチ８３は、マグネット８２が所定の距離範囲内に近接した場合に変換器７の電源をオンにし、マグネット８２が所定の距離範囲外に離れた場合に変換器７の電源をオフにするように設定されている。本実施形態において、マグネットスイッチ８３は、図４に示すように、フロート体８１がマグネットスイッチ８３に当接するまで浮上した場合、マグネット８２との距離が上記所定の範囲内になるように設置されている。
【００３１】
つぎに、以上のような構成を備えた本実施形態における河川用水位計１の作用について、図面を参照しつつ説明する。
【００３２】
まず、本実施形態の河川用水位計１によって、河川の水位を計測する場合、図３に示すように、河岸に設置された固定用金具に、金属ワイヤー等によって吊下フレーム３２を結びつける。これにより、河川用水位計１は、所定の高さ位置に鉛直方向に沿ってバランスが取れた状態で吊り下げられるため、河川の水位が正確に計測される。
【００３３】
また、本実施形態において、筐体フレーム３や窓枠フレーム５が金属によって形成されているため、鋭利な流木や硬質なゴミ等が衝突しても、簡単に破損することがない。また、窓枠フレーム５の窓部５１，５１は、受圧シート４を適度な面積で露出させているため、計測誤差を最小限に抑えつつ、受圧シート４の破損を防止する。
【００３４】
河川の水位が平常レベルの場合、図３に示すように、フロート体８１は最下端位置に保持されるため、変換器７の電源スイッチはオフ状態で維持される。これにより、河川の水位を計測する必要がない場合は、変換器７が作動しないため、商用電源が届いていないような地域でも、ソーラー発電装置とバッテリー等による駆動が可能となる。
【００３５】
一方、河川が増水すると、図４に示すように、フロート体８１が案内レール８４に沿って上方へ浮上する。これにより、フロート体８１の上部に固定されたマグネット８２が、マグネットスイッチ８３に近接するため、変換器７の電源スイッチをオン状態にする。このため、水位の計測が必要となった場合にのみ変換器７が作動するため、ランニングコストが低減する。
【００３６】
変換器７の電源スイッチが入れられると、検出器２が河川の水圧を計測する。具体的には、受圧シート４が、窓部５１，５１から露出された部分で河川の水圧を受け、この水圧を圧力伝達媒体６へと伝達する。このとき、窓部５１，５１は、適度な面積に形成されているため、圧力伝達媒体６へ伝達する水圧に大きな誤差を生じさせることがない。また、窓枠フレーム５に最低限の強度を保持させるとともに、受圧シート４が損傷してしまう可能性を低減する。
【００３７】
受圧シート４から水圧が伝達されると、圧力伝達媒体６は、検出器２に内蔵された圧力センサへ当該水圧を伝達する。本実施形態において、圧力伝達媒体６は不凍液により構成されており、筐体フレーム３や窓枠フレーム５が金属製であるため、冬場や寒い地方であっても圧力伝達媒体６が凍結したり、筐体フレーム３や窓枠フレーム５の耐衝撃性が低下することがなく、確実に水位を計測する。
【００３８】
圧力センサで水圧を検出した検出器２は、当該水圧と大気圧導入パイプ２３から導入された大気圧との差圧を測定する。そして、この差圧信号を中空ケーブル２４内の電線２２を介して変換器７に送信する。差圧信号を受信した変換器７は、当該差圧値を水位に変換する。これにより、大気圧による誤差が相殺され、正確な水圧が計測される。
【００３９】
以上のような本実施形態によれば、
１．漂流物の多い汚い河川においても長期的・安定的かつ経済的に使用することができる。
２．検出器２の腐食を防止するとともに、正確な水位を計測することができる。
３．水位の計測が必要な場合に、変換器７を自動的に作動させることができ、商用電源の届いていない地域でも使用することができる。
４．河川用水位計１をバランスの良い状態で設置し、計測精度を向上させることができる等の効果を奏する。
【００４０】
なお、本発明に係る河川用水位計１は、上述した実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
【００４１】
例えば、本実施形態では、略平板状の窓枠フレーム５を使用しているが、この構成に限られるものではなく、窓枠フレーム５の剛性を高めるために、端部を約９０°折り曲げた略Ｌ字状の窓枠フレーム５を使用してもよい。
【００４２】
また、本実施形態では、河川用水位計１を直接河川に投入しているが、この構成に限られるものではない。例えば、塩化ビニル製の円筒パイプ等に河川用水位計１を挿入した状態で河川に設置するようにしてもよい。これにより、当該円筒パイプが河川用水位計１を流木等から保護するため、破損や故障がより一層防止される。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明に係る河川用水位計の実施形態を示す斜視図である。
【図２】本実施形態の河川用水位計を示す分解斜視図である。
【図３】本実施形態において、水位が低い場合の使用状態を示す全体図である。
【図４】本実施形態において、水位が高い場合の使用状態を示す全体図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  河川用水位計
２  検出器
３  筐体フレーム
４  受圧シート
５  窓枠フレーム
６  圧力伝達媒体
７  変換器
８  水位追従スイッチ
２１  本体ケース
２２  電線
２３  大気圧導入パイプ
２４  中空ケーブル
３１  開口部
３２  吊下フレーム
５１  窓部
５２  ネジ穴
８１  フロート体
８２  マグネット
８３  マグネットスイッチ
８４  案内レール
【図１】
2009156606.tif 000003
【図２】
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【図３】
2009156606.tif 000005
【図４】
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