(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体通路内に設置され流れの向きを検出する検出装置であって、前記流体通路に固定され前記流体通路の流れ方向両側に開口部を有する基体と、
前記基体の中央部内壁に固定された複数の第１磁性体と、
前記基体の中央部内に設けられ浮遊状態で流れ方向に移動可能な動作体と、
前記第１磁性体に同極で対向し前記動作体に設けられた複数の第２磁性体と、
前記動作体に設けられ、前記動作体の移動位置を示す被検出体と、
前記基体に設けられ前記被検出体の移動位置を検出する検出体とからなり、
前記開口部からの流体によって浮遊する前記動作体の移動を検出することにより、前記流体の流れ方向を検知する
ことを特徴とする流向検出装置。
【請求項２】
請求項１記載の流向検出装置において、
前記動作体の移動位置を拘束するストッパを前記基体中央部の流れ方向両側に設けた
ことを特徴とする流向検出装置。
【請求項３】
請求項１又は２記載の流向検出装置において、
前記開口部は、流体方向と傾斜して傾斜面として構成されている
ことを特徴とする流向検出装置。
【請求項４】
請求項１、２、及び３に記載から選択される１項の流向検出装置において、
前記開口部に異物の侵入を防ぐスクリーンバーを設けた
ことを特徴とする流向検出装置。
【請求項５】
請求項１、２、３及び４に記載から選択される１項の流向検出装置において、
前記基体は、前記中央部をガイド枠とし、前記流体の流れ方向の両側に開口部を有するフレームとに分割して構成されており、
前記動作体は前記ガイド枠に内蔵されている
ことを特徴とする流向検出装置。
【請求項６】
請求項１、２、３及び４に記載から選択される１項の流向検出装置において、
前記基体は、パイプ材で構成されている
ことを特徴とする流向検出装置。
【請求項７】
請求項５に記載の流向検出装置において、
前記フレームの端部に、前記流体通路の流体通路壁、又は前記流体通路の底に固定する取り付け部が設けられている
ことを特徴とする流向検出装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川等の自然水路、又は人工的水路を流れる水、自動車、列車用のトンネル等を流れる空気の流向等を検出する流向検出装置に関する。特に、流れ方向に移動自在に磁力で浮上させた浮遊体の移動を検知して、流れ方向を定める流向検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
河川、地下水等の水路において、排水樋門などの扉体の開閉により、水流を規制している。この扉体の昇降動作は、一般にマニュアル制御で行われる場合が多いが、自動制御で行う場合もある。通常、河川の水は、上流から下流へ向けて流れるが、台風等の場合には降雨が激しく水量が多くなるので、下流に当たる本川の水位が上昇し、支川へ水が逆流することがある。この本川から支川への逆流は避けなければならない。
【０００３】
このために本川と支川との間に排水樋管等の扉体を設置し、この扉体を降下させて水を堰き止める方法が採られている。この方法を自動で行う場合、水流中に検知手段を配置し、この検知手段により水流状態を検知し、この検知結果で開閉動作を行う。この検知手段については、種々の方法が提案され実施されている。
【０００４】
従来から行われている方法で、電磁式は、電磁コイルが誘起した磁界中を流れる流体がファラデーの法則により、誘起する起電力をコイルで検出して流向を検出している。そのために流体の電導度の影響を受けやすく、また、起電力は距離の二乗に反比例するので、表面の付着物の影響を受けやすいという問題がある。超音波方式は、超音波の伝播速度が流向の方向と異なるので、その時間差から流向を検出する方法と、ドップラー効果による周波数の変化を検出する方法がある。
【０００５】
また、流路に沿って一定間隔離れた位置に２個の温度センサーをおき、中央部に置かれた発熱体により水を加熱し、この発熱体の前後の温度を温度センサで計測して、この温度差で流向を検出する方法、或いはカメラにより水面又は水中の浮遊物体を画像認識し、流向を検出する方法等が知られている。
【０００６】
いずれの方式も精度応答性は良いが、流体の温度、流れの分布などの影響を受けやすく、また検出器等の機器が要であるが高価である。また、矢羽根式は、流線型をした本体の後部に矢羽根を取り付けて水中に吊り下げると、本体、及び矢羽根の方向に沿って矢羽根が向くのでその角度から流向を検出している。また、矢羽根を水中に垂直に吊し、矢羽根が下流に向くことを利用しリードスイッチのＯＮ状態を検出しているものもある。
【０００７】
振り子式は、振り子を水中に吊り下げると、流れによって振り子が動くので振り子が移動する。この振り子の移動方向により、流向を検出している。これら矢羽根式、振り子式などの機械式は構造が簡単であるが、いずれの場合も機械的な可動部があり、動作体が回転部分の摺動摩擦抵抗により軽く動かないとか、また、浮遊物などが動作体にからむなどの問題が起こっている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、このような技術的背景に基づいてなされたもので、下記の目的を達成するものである。
本発明の目的は、スムースな動きで、確実に流向を検出することのできる流向検出装置を提供することにある。
本発明の他の目的は、水流の条件に左右されない安定した検出のできる流向検出装置を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために次のような手段を採る。
本発明の流向検出装置は、流体通路内に設置され流れの向きを検出する検出装置であって、
前記流体通路に固定され前記流体通路の流れ方向両側に開口部を有する基体と、
前記基体の中央部内壁に固定された複数の第１磁性体と、
前記基体の中央部内に設けられ浮遊状態で流れ方向に移動可能な動作体と、
前記第１磁性体に同極で対向し前記動作体に設けられた複数の第２磁性体と、
前記動作体に設けられ、前記動作体の移動位置を示す被検出体と、
前記基体に設けられ前記被検出体の移動位置を検出する検出体とからなり、
前記開口部からの流体によって浮遊する前記動作体の移動を検出することにより、前記流体の流れ方向を検知するものである。
【００１０】
また、前記流向検出装置において、前記動作体の移動位置を拘束するストッパを前記基体中央部の流れ方向両側に設けたものであっても良い。
更に、前記流向検出装置において、前記開口部は、流体方向に傾斜した傾斜面として構成されているとより効果的である。
更に、前記流向検出装置において、前記開口部に異物の侵入を防ぐスクリーンバーを設ける故障、誤動作が少なくて良い。
更に、前記流向検出装置において、前記基体は、中央部をガイド枠に、前記流体の流れ方向の両側に開口部を有するフレームに分割して構成されており、前記動作体は前記ガイド枠に内蔵されていると良い。
更に、前記流向検出装置において、前記基体は、パイプ材で構成されていても良い。
更に、前記流向検出装置において、前記フレームの端部に水路壁に固定する取り付け部を設けたものであっても良い。
【発明の実施の形態】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態を説明する。図１に示すものは、本発明の流向検出装置１全体を示した平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ断面であり、図１の正面図を示している。図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。この流向検出装置１には、中央部を境に流水方向（図１の矢印）に向かって両側に、対称的に開口部２を有するフレーム３が取り付けられている。このフレーム３に挟まれて中央部にガイド枠４が設けられている。このガイド枠４は断面形状が略四角形になっており、中空状態で中は流水路を形成している。
【００１１】
この四角なガイド枠４の内部の角部には第１磁石５が取り付けられている。この第１磁石５は角部に、即ち流水方向と直交する面内で等角度位置に４個設けられており、この第１磁石５は棒状の長い永久磁石である。第１磁石５を複数個に分割して、流れ方向に複数位置に配置したものであっても良い。ただし、水中での絶縁が保持されるものであれば、電磁石であってもよい。ガイド枠４の両側にフレーム３がフランジ６を介して取り付けられており、このフレーム３は、流水方向に沿って筒状に構成されてその端部が側壁である水路壁７に固定されている。
【００１２】
この固定は、アンカーボルト８により行われているので、激しい流水にも耐えられるようになっている。また、フレーム３の端部は開口部２となっており、流水口を構成している。この開口部２は流水方向に沿って水路壁側が幅広く、水路中央に向けて斜めに削がれた状態になっている。開口部２を傾斜面にしたことで、流水を取り込み易くしている。また、この開口部２にはスクリーンバー９が設けられている。
【００１３】
このスクリーンバー９は複数の遮断板を開口部２の全面に亘って並べて構成されたもので、水路中の塵芥類がフレーム３を通りガイド枠４の中に侵入するのを防止している。この開口部２を傾斜面にして、スクリーンバー９を設けることは、塵芥類の侵入を防止するとともに、傾斜面に沿って塵芥類を流向検出装置１の外へ流してしまう効果がある。
【００１４】
このため、塵芥類が開口部２に引っかかることがなく、流向検出装置１が侵入塵芥によってトラブルを起こすおそれは解消される。このスクリーンバー９は異物の侵入を防ぐ遮断板としているが、パイプ状のものあるいは丸棒部材であってもよい。ガイド枠４内には、中空の円柱体である動作体１０が設けられている。この動作体１０は、ガイド枠４内を浮遊して移動するものであるから、特に材質は特定しないがアルミニューウム等の金属、合成樹脂、木製等の非金属製の非磁性体の材質のものでできるだけ軽いものがよい。
【００１５】
この動作体１０の外周に第１磁石５に対向する状態で第２磁石１１が取り付けられており、この第２磁石１１も永久磁石である。磁石はＮ極とＳ極とがあり、相対する磁石同志が異なる極、即ちＮ極とＳ極、又は、Ｎ極とＳ極であると、互いに引きつけられる力が生じるが、逆に同じ極同志の場合、即ちＮ極とＮ極または、Ｓ極とＳ極であると、互いに反発する力が生じる。
【００１６】
本発明の実施の形態では、同じ極同志になるように対向して設置されている。従って、ガイド枠４側の第１磁石５と動作体側の第２磁石１１とは、互いに同極で反発することになる。このため、動作体１０はガイド枠４内の水中で浮遊し、摺動摩擦抵抗等はほとんどない。この動作体１０には、被検出体１２が第２磁石１１間に流水方向に沿って２個取り付けられている。
【００１７】
一方ガイド枠４の枠体に、この被検出体１２の位置に対向する状態で２つの検出体１３が設けられている。即ち動作体１０が図（図１，図２）からみて左側に移動したとき、被検出体１２ａの位置を検出体１３ａが検出する。同様に右側に移動したとき被検出体１２ｂの位置を検出体１３ｂが検出する。
【００１８】
この検出体１３は無接触の検出体であり、被検出体が検出体の検出許容範囲に到達したときその位置を検出する。ガイド枠４には、動作体１０の移動範囲を規制するストッパー１４ａ、ストッパー１４ｂがガイド枠４の両サイドにそれぞれ設けられている（図２参照）。このストッパー１４ａ、ストッパー１４ｂはガイド枠４の中央部を横切って、対向する枠に跨っている棒状のものである。
【００１９】
動作体１０はこのストッパー１４ａの規制により、ガイド枠４の外に飛び出ないようになっている。更に、ガイド枠４外には、ステイ１５が設けられ、このステイ１５を介して流向検出装置１を水路壁７に取り付けられるようになっている。この取り付け位置は、水底面上であってもよい。従って、本実施の形態では、フレーム３の２箇所と合わせ、４箇所の取り付け部により流向検出装置１を強固に水路壁７に取り付けている。
【００２０】
図４は、この流向検出装置１を水門近傍の水路壁７に取り付けた状態を示した正面図であり、図５はその平面図である。水門１６は支流と本流の境に設置されているが、流向検出装置１は水門１６の支流側の水路壁７に取り付けている。水門１６は、その境に扉体１７を設け開閉動作を行う。図４の流向検出装置１の左側をＣ（本流側）とし、右側をＤ（支流側）とすると、水は通常ＤからＣの方へ流れている。
【００２１】
次にこの流向検出装置１の動作について説明する。前述のように、この流向検出装置１に対して水が支流から本流へ、即ちＤからＣの方向に流れると、ガイド枠４内の動作体１０は、水圧を受けて左側即ち、Ｃ側に寄せられ、ストッパー１４ａにより停止する。この時Ｃ側に寄ったことを、被検出体１２ａの位置で検出体１３ａがその位置を検出する。
【００２２】
検出体１３ａには、リード線１８があり図示していないが水門１６の扉体１７の開閉を制御する制御装置に接続されている。このリード線１８を使用せずに無線、超音波等で信号を送る無線方式であってもよい。この検出信号は水門１６側に伝えられ、水門は扉体１７が開いたままの開放された状態を維持する。逆に、台風等の災害で降雨量が多く、本流側の水位が高くなって水が逆流する場合、即ちＣからＤの方向に流れると、ガイド枠４内の動作体１０は、水圧を受けて右側、即ちＤ側に寄せられストッパー１４ｂにより停止する。
【００２３】
この状態を前述のように、検出体１３ｂが被検出体１２ｂの位置を検出しその信号を水門１６側に送る。水門１６側は、この信号を受けて水門１６の扉体１７を自動的に閉鎖する。このようにして、本流から支流への逆流を防ぐ。この流向検出装置１は、動作体１０がどのような状態であっても浮遊常態を維持できる構成になっているので、流れの方向は正確に検出される。
【００２４】
（実施の形態２）
図６から図８に示す装置の構成は、フレームとガイド枠を一体にしてコストダウンを図ったものである。この構成の基体２０は、パイプ形状のものでその両端を斜めにカットしたものである。この装置の中央部を仕切ってガイド枠４と同様の構成とする。パイプ状の基体２０の内壁に３つの第１磁石２１を均等に配置している。
【００２５】
この第１磁石２１の数は３つに限ることはない。この第１磁石２１に対向して動作体１０に同数の第２磁石２２を設ける。また、基体２０には２つの検出体２３が設けられ、これに対向して動作体１０の第２磁石２２の間に被検出体が２４設けられている。動作については、実施の形態１の場合と同様である。
【００２６】
更に基体２０には、動作体１０の回転動作を規制するための回り止め部材２５が動作体１０の移動範囲に亘って設けられ、また、前述したものと同様にストッパー２６がガイド枠４に相当する部分の両端に取り付けられている。一方、基体２０の両端部傾斜面２７は開口部２８を形成し、この開口部２８にはスクリーンバー２９が前述同様に設けられ、塵芥類の侵入を防いでいる。この基体２０の端部外壁にステイ３０が設けられ、アンカーボルト３１を介して、この基体２０は水路壁７に強固に取り付けられる。この場合は、市販のパイプを利用して基体２０を製作することができるので、安価に装置を構成することが可能である。
【００２７】
（その他の実施の形態）
以上２つの実施の形態を詳述したが、本発明は、以上説明した構成に限定されるものではなく、他の例にも適用されることはいうまでもない。例えば、前記した実施の形態１及び２のものは、人工的な水路に配置された流向検出装置１であり、この水路を流れる水の流向を計測するものであったが、自然河川に架けられた橋の橋脚等に配置したものであっても良いし、河床に支持台を配置して水深の中間位置に配置したものであっても良い。
【００２８】
更に、前述した流向検出装置１は、水の流れを計測するものであったが、列車、自動車のトンネルの壁面、天井等に配置して、空気の流れの方向を検知するものであっても良い。更に、空調等のダクトに配置して、空気の流れの方向を検知するものであっても良い。
【００２９】
【発明の効果】
以上詳記したように、本発明を適用することにより、常に浮遊状態を維持し安定した構成の装置としたので、流体の流れの向きを確実に検出できる。また、検出のためのスペースも少なくてよく、流体通路のどの位置に設置してもよい。更に、構造もシンプルで低コストの装置を実現できた。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、流向検出装置の平面図である。
【図２】図２は、図１のＡ−Ａ断面で図１の正面図である。
【図３】図３は、図２のＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は、水門近傍の水路に流向検出装置を設置したことを示す説明図である。
【図５】図５は、図４の平面図である。
【図６】図６は、実施の形態２の流向検出装置の平面図である。
【図７】図７は、図６の正面図である。
【図８】図８は、図７のＣ−Ｃ断面図である。
【符号の説明】
１…流向検出装置
２，２８…開口部
３…フレーム
４…ガイド枠
５，２１…第１磁石
７…水路壁
９，２９…スクリーンバー
１０…動作体
１１，２２…第２磁石
１２，２４…被検出体
１３，２３…検出体
１４，２６…ストッパー
１６…水門
１７…扉体
２０…基体
【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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【図７】
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【図８】
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