(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アームの先端に取り付けられた計測手段を用いて河川の水流を観測する河川観測装置において、
前記アームの後端に設けられ前記アームを水平面に沿って回動させるためのアーム軸と、
このアーム軸の上部位置に設けられアーム軸を回動自在に支持する上側軸受けと、
前記アーム軸の下部位置に設けられ前記上側軸受けと共同してアーム軸を回動自在に支持する下側軸受けと、
ユニバーサルジョイントを介して前記アーム軸のいずれか一端に接続され、アーム軸を回動駆動する駆動手段とを備え、
前記上側軸受けおよび下側軸受けは、アーム軸の軸心ズレを自動調整する自動調心軸受けからなることを特徴とする河川観測装置。
【請求項２】
請求項１記載の河川観測装置において、
前記アームの上方位置に水平面と平行して固定され、前記アームの回動方向に沿った円弧端を有する略扇板状のホルダプレートと、
一端が前記アームの上側面に固定され、他端が前記ホルダプレートの下面に沿って突出するストッパーと、
前記ホルダプレートの円弧端と前記ストッパーの他端とを締結することにより、所望の角度方向に回動された前記アームを固定するとともに前記アームを上方へ補助的に支持するクランプとをさらに備えることを特徴とする河川観測装置。
【請求項３】
請求項１記載の河川観測装置において、
前記駆動手段は、遠隔制御に応じて動作するモータからなることを特徴とする河川観測装置。
【請求項４】
請求項１記載の河川観測装置において、
前記アームに沿って回転自在に取り付けられたシャフトと、
前記アームの先端に設けられ前記シャフトの回転に応じて前記計測手段の向きを鉛直方向を軸線として回動させる計測方向調整手段と、
前記シャフトの後端に設けられシャフトを回転させるための回転ハンドルとをさらに備えることを特徴とする河川観測装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、河川観測装置に関し、特に大雨による土石流や河川の氾濫などの災害に備えて、河川の水流を観測する河川観測装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
大雨による土石流や河川の氾濫などの災害を回避するため、河川の上流で砂防ダムを建設して土砂の流出をせき止め、急激な河川の増水や土石流の発生を抑制してきた。しかし、このような砂防ダムでせき止められる土砂の量も限界があるため、砂防ダムの代わりに土砂の流れる勢いを緩和する暗渠砂防堰堤の建設が検討されている。暗渠砂防堰堤とは、河川を横断して設けられた土手（断面台形）状の砂防堰に数個の暗渠を設け、上流側で発生した土石流の勢いを砂防堰で緩和するとともに、その土石流を各暗渠を介して下流側へ射流することにより、砂防堰での土砂の堆積を抑制して長期にわたり機能が維持されるようにしたものである。
【０００３】
このような暗渠砂防堰堤は、発生した土石流を完全にせき止めるものではないことから、土石流発生の兆候を早期に捉えるため、水流の変化、例えば水位や流速の変化を精度良く観測し、必要に応じて下流の地域へ警報する必要がある。
従来、このように河川の水位や流速を観測する場合、川岸からアームを延ばし、その先端に超音波水位計や超音波流速計などの計測機器を設置して、予め設定した固定的な観測ポイントで水位や流速を観測していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような暗渠砂防堰提は、土石流や急激な増水の発生が予想される地点に建設されるため、その付近では、河川幅範囲に対して実際に流れる水の流路（澪筋）の位置が大きく変化する。しかしながら、このような従来の河川観測装置では、固定的な観測ポイントで水位や流速を観測しているため、土石流や増水などによる河床の地形変化や流れる水の流量に起因して実際に水が流れている流路位置が変化した場合には、アームを固定している固定具を取り外した後、アームを持ち上げるなどしてその角度方向をずらすという作業が必要となり、水路位置に応じて容易に観測ポイントを変更することができないという問題点があった。
本発明はこのような課題を解決するためのものであり、実際に水が流れる流路の位置が変化した場合でも、観測ポイントを適切な位置へ容易に変更できる河川観測装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成するために、本発明にかかる第１の河川観測装置は、アームの後端に設けられアームを水平面に沿って回動させるためのアーム軸と、このアーム軸の上部位置に設けられアーム軸を回動自在に支持する上側軸受けと、アーム軸の下部位置に設けられ上側軸受けと共同してアーム軸を回動自在に支持する下側軸受けと、ユニバーサルジョイントを介してアーム軸のいずれか一端に接続され、アーム軸を回動駆動する駆動手段とを設け、上側軸受けおよび下側軸受けとして、アーム軸の軸心ズレを自動調整する自動調心軸受けを用いたものである。
【０００６】
アームの回動方向を固定する手段としては、アームの上方位置に水平面と平行して固定され、アームの回動方向に沿った円弧端を有する略扇板状のホルダプレートと、一端がアームの上側面に固定され、他端がホルダプレートの下面に沿って突出するストッパーとを設け、ホルダプレートの円弧端とストッパーの他端とをクランプで締結することにより、所望の角度方向に回動されたアームを固定するとともにアームを上方へ補助的に支持するようにしてもよい。また、駆動手段として、遠隔制御に応じて動作するモータを用いてもよい。
【０００７】
さらに、計測手段の向きを調整する手段として、アームに沿って回転自在に取り付けられたシャフトと、アームの先端に設けられシャフトの回転に応じて計測手段の向きを鉛直方向を軸線として回動させる計測方向調整手段と、シャフトの後端に設けられシャフトを回転させるための回転ハンドルとを設けてもよい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１、図２は本発明の第１の実施の形態にかかる河川観測装置を示す構成図であり、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は側面図、図２は正面図を示している。本実施の形態では、河川堤防や前述した暗渠砂防堰堤のうち河川に面した斜面９１に設置する河川観測装置を例として説明する。
【０００９】
本実施の形態にかかる河川観測装置は、アーム１の後端に設けられアーム１を水平面に沿って回動させるためのアーム軸１３と、このアーム軸１３の上部位置に設けられアーム軸１３を回動自在に支持する上側軸受け２１と、アーム軸１３の下部位置に設けられ上側軸受け２１と共同してアーム軸１３を回動自在に支持する下側軸受け２２と、ユニバーサルジョイント２５を介してアーム軸１３のいずれか一端に接続され、駆動ハンドル２６の回転に応じてアーム軸１３を回動駆動するギヤボックス２３とから構成されており、上側軸受け２１および下側軸受け２２として、アーム軸１３の軸心ズレを自動調整する自動調心軸受けが用いられている。
【００１０】
以下、本実施の形態にかかる河川観測装置について詳細に説明する。円筒状のアーム１の先端には支持部１０が鉛直下方へ向けて設けられており、その下端には計測手段として水位計測器１０Ａと流速計測器１０Ｂが取り付けられている。水位計測器１０Ａは真下の水面へ向けて超音波を送信し反射波が受信されるまでの時間に基づき水面との距離すなわち水位を計測する。流速計測器１０Ｂは水平方向から斜め下方（例えば４５゜下方）の水面へ向けて超音波を送信しその反射波との周波数変化に基づき水流の速度を計測する。
【００１１】
アーム１の後端部分には、図３に示すように、その上下左右の側面を四方から囲むようにして上板１１，下板１２と側板１４，１５とが配置され、互いに溶接されている。このうち上板１１と下板１２は、アーム１の後端より外側に半円状に突出しており、その突出した部分を貫通して、鉛直方向を軸線とする円柱状のアーム軸１３が支持されている。上板１１，下板１２とアーム１とはピン１７により固定されている。また側板１４，１５とアーム１とはピン１６により固定されている。
【００１２】
アーム軸１３は、その上部位置に設けられた上側軸受け２１と、その下部位置に設けられた下側軸受け２２とで、上下から回動自在に支持されている。上側軸受け２１はアーム軸１３が貫通する切り欠き部（図示せず）が設けられている板状のアッパーブラケット３１により支持されている。下側軸受け２２はアーム軸１３が貫通する切り欠き部（図示せず）が設けられている板状のロアブラケット３２により支持されている。これらアッパーブラケット３１およびロアブラケット３２は、アンカーボルト３９により斜面９１に設置された支持板３０に溶接され、ほぼ水平に支持されている。３４，３５は補強板である。
【００１３】
上側軸受け２１および下側軸受け２２としては、アーム軸１３の軸心ズレを自動的に調整する自動調心軸受けが用いられている。図４に自動調心軸受けの構成例を示す。同図において、台座４１には、平面視中心位置にアーム軸１３が上下に貫通する穴４１Ａが形成されており、この穴４１Ａの中程にはゴムブッシュ４３がはめ込まれる内室４１Ｂが形成されている。またカバー４２には、平面視中心位置にアーム軸１３が上下に貫通する穴４２Ａが形成されており、台座４１へ螺合して取り付けられる。アーム軸１３をゴムブッシュ４３へ貫通して固着させることにより、このゴムブッシュ４３によりアーム軸１３が弾性を持って回動自在に支持される。したがって、アーム１の撓みによりアーム軸１３の軸心ズレが生じた場合や、製造時や設置時に上側軸受け２１および下側軸受け２２に軸心ズレが生じている場合でも、アーム１をスムーズに回動できる。なお、自動調心軸受けの構成については図４に限定されるものではなく、上記と同様の作用が得られる構成であれば本実施の形態に適用できる。
【００１４】
アーム軸１３の上端には、ユニバーサルジョイント２５を介してギヤボックス２３の軸２４が接続されており、このユニバーサルジョイント２５でも軸心ズレが吸収される。ギヤボックス２３は、軸２４が下方へ貫通する穴（図示せず）が形成された板状のハンドルブラケット３３に支持されている。ハンドルブラケット３３は支持板３０に溶接され、ほぼ水平に支持されている。ギヤボックス２３の駆動ハンドル２６の回転に応じてその回転数が減速されて軸２４が回転し、アーム軸１３を介してアーム１が水平方向へ回動される。
【００１５】
このように、アーム軸１３の上下に上側軸受け２１および下側軸受け２２を設けて回動自在に支持するとともに、ユニバーサルジョイント２５を介してアーム軸１３の一端にギヤボックス（駆動手段）２３を接続し、これら上側軸受けおよび下側軸受けとして、アーム軸の軸心ズレを自動調整する自動調心軸受けを用いるようにしたので、従来のように、アームを固定している固定具を取り外した後、アームを持ち上げるなどしてその角度方向をずらすという作業を必要とせず、容易な作業で重量のあるアーム１を任意の角度方向へ回動させることができ、任意の観測ポイントで水位および流速を観測できる。なお、駆動ハンドル２６の代わりに遠隔制御に応じて動作するモータを設けてもよく、これによって観測には適しているが作業しにくい斜面９１にも設置できる。
【００１６】
アッパーブラケット３１には、略扇板状のホルダプレート３６がアーム１の上方位置に水平面と平行して固定されている。このホルダプレート３６の先端（アーム１の先端方向）には、アーム１の回動方向に沿った円弧端３６Ａが形成されている。一方、アーム１の上側面には、他端がホルダプレート３６の下面に沿って突出するストッパー３７が固定されている。このストッパー３７の他端にはクランプ（例えば、万力）３８の狭持部下端３８Ａが溶接されている。なお、図２にはクランプ３８を便宜上図示していない。このクランプ３８で、ホルダプレート３６の円弧端３６Ａとストッパー３７の他端とを締結することにより、所望の角度方向に回動されたアームが固定されるとともに、アーム１が上方（ホルダプレート３６）側へ補助的に支持される。
【００１７】
図５に本実施の形態にかかる河川観測装置の設置例を示す。ここでは、暗渠砂防堰堤９のうち河川（川上側または川下側）に面した斜面９１に設置されている。暗渠砂防堰堤とは、河川を横断して設けられた土手（断面台形）状の砂防堰に数個の暗渠９３を設け、上流側で発生した土石流の勢いを砂防堰で緩和するとともに、その土石流を各暗渠を介して下流側へ射流することにより、砂防堰での土砂の堆積を抑制して長期にわたり機能が維持されるようにしたものである。図５では、斜面９１のうち各暗渠９３の出口（または入口）上部に河川観測装置が設置されている。これにより、河川幅範囲に対して実際に流れる水の流路（澪筋）の位置が大きく変化する場合でも、水位や流速を確実かつ正確に観測できる。
【００１８】
次に、図６を参照して、本発明の第２の実施の形態にかかる河川観測装置について説明する。図６は本発明の第２の実施の形態にかかる河川観測装置を示す構成図（側面図）である。本実施の形態では、河川堤防や前述した暗渠砂防堰堤のうちその上側面９２に設置する河川観測装置を例として説明する。
本実施の形態にかかる河川観測装置は、アーム７１を水平面に沿って支持する円筒状の本体６１と、この本体６１の下端６１Ａを回動自在に支持する円筒状の基台５１とからなる。
【００１９】
基台５１の下端には台座５２および補強板５３が溶接され、アンカーボルト５４により上側面９２へ設置されている。台座５２の上部外径は、本体６１の内径より小さく形成されており、台座５２の上部５１Ａが本体６１の下端６１Ａからその内側に挿入された状態で本体６１の軸線方向が鉛直方向となるように支持される。基台５１の外周部にフランジ５５が形成されている。一方、本体下端６１Ａの外周には、ドーナツ板状の支持板６３が溶接されており、この支持板６３の下側面にはスプロケット６４がネジ止めされている。フランジ５５とスプロケット６４との間にスラストベアリング５６が設けられており、このスラストベアリング５６を介して本体下端６１がフランジ５５で回動自在に支持されている。
【００２０】
本体６１のアーム支持位置外周には、その支持強度を高めるため筒状の補強部６２が取り付けられている。この補強部６２には筒状ブラケット６５が取り付けられており、接続部７２を介してアーム７１が支持されている。フランジ５５より低い位置で基台５１の外周部には、ハンドルブラケット５７が水平方向に取り付けられており、補強板５８で支持されている。このハンドルブラケット５７には、チェーン７５を介してスプロケット６４を回動させるギヤボックス７４が取り付けられている。ギヤボックス７４の駆動ハンドル７６の回転に応じてその回転数が減速されてスプロケット６４が回動し、本体６１およびアーム７１が水平方向へ回動される。これにより、容易な作業で重量のあるアーム７１を任意の角度方向へ回動させることができ、任意の観測ポイントで水位および流速を観測できる。特にアームが長くその重量が大きい場合でも、安定してアームを回動させることができる。
【００２１】
本体６１の補強部６２には、アーム７１側（接続部７２側）と反対側にウエイトアーム７７が支持されている。このウエイトアーム７７の先端にはウエイト７９を取り外し自在に搭載するためのウエイトボックス７８が取り付けられている。そのため、本体６１を中心としてアーム７１側とウエイトアーム７７側とのバランスをとることができ、安定した観測を実現できる。また、アーム７１を回動させる際でも、その回動中心本体６１に対する偏った無理な加重の発生を回避できる。
【００２２】
アーム７１は、接続部７３を介して複数段直列に接続されている。基台５１から少し離れた位置には手摺り状の固定座５９が配置されており、観測時にはアーム７１が固定座５９にベルトなどにより固定され、その角度方向が固定される。アーム７１の先端には、ギヤボックス（計測方向調整手段）８３を介して、支持部１０が鉛直下方へ向けて支持されており、その下端には水位計測器１０Ａと流速計測器１０Ｂが取り付けられている。このギヤボックス８３には、アーム７１に沿ってシャフト８２が回転自在に取り付けられている。このシャフト８２の後端（本体６１側端）に設けられた回転ハンドル８１を回転させることにより支持部１０が鉛直方向を軸線として回動する。
【００２３】
これにより、比較的長いアーム７１を広い範囲にわたって回動させる場合でも、流速計測器１０Ｂの向きを例えば水流方向に沿った方向へ調整することができ、より正確な流速を計測できる。
図７に本実施の形態にかかる河川観測装置の設置例を示す。ここでは、暗渠砂防堰堤９の上側面９２に設置されている。これにより、暗渠９３が複数あり、実際に流れる水の流路（澪筋）の位置が大きく変化する場合でも、１つの河川観測装置で水位や流速を確実かつ正確に観測できる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、アームの後端に設けられアームを水平面に沿って回動させるためのアーム軸と、このアーム軸の上部位置に設けられアーム軸を回動自在に支持する上側軸受けと、アーム軸の下部位置に設けられ上側軸受けと共同してアーム軸を回動自在に支持する下側軸受けと、ユニバーサルジョイントを介してアーム軸のいずれか一端に接続され、アーム軸を回動駆動する駆動手段とを設け、これら上側軸受けおよび下側軸受けとして、アーム軸の軸心ズレを自動調整する自動調心軸受けを用いるようにしたので、従来のように、アームを固定している固定具を取り外した後、アームを持ち上げるなどしてその角度方向をずらすという作業を必要とせず、容易な作業で重量のあるアームを任意の角度方向へ回動させることができ、任意の観測ポイントで水位および流速を観測できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施の形態である河川観測装置の平面図および側面図である。
【図２】  図１の河川観測装置の正面図である。
【図３】  アーム軸取り付け部分を示す説明図である。
【図４】  自動調心軸受けを示す構成例を示す説明図である。
【図５】  図１の河川観測装置の設置例を示す説明図である。
【図６】  本発明の第２の実施の形態である河川観測装置の平面図および側面図である。
【図７】  図６の河川観測装置の設置例を示す説明図である。
【符号の説明】
１…アーム、１０…支持部、１０Ａ…水位計測器、１０Ｂ…流速計測器、１１…上板、１２…下板、１３…アーム軸，１４，１５…側板、２１…上側軸受け、２２…下側軸受け、２３…ギヤボックス、２４…軸、２５…ユニバーサルジョイント、２６…駆動ハンドル、３０…支持板、３１…アッパーブラケット、３２…ロアブラケット、３３…ハンドルブラケット、３４，３５…補強板、３９…アンカーボルト、３６…ホルダプレート、３７…ストッパー、３８…クランプ、３８Ａ…狭持部下端、４１…基台、４１Ａ…穴、４１Ｂ…内室、４２…カバー、４３…ゴムブッシュ、５１…基台、５１Ａ…基台上部、５２…台座、５３…補強板、５４…アンカーボルト、５５…フランジ、５６…スラストベアリング、５７…ハンドルブラケット、５８…補強板、５９…固定座、６１…本体、６１Ａ…本体下端、６２…補強部、６３…支持板、６４…スプロケット、６５…筒状ブラケット、７１…アーム、７２，７３…接続部、７４…ギヤボックス、７５…チェーン、７６…駆動ハンドル、７７…ウエイトアーム、７８…ウエイトボックス、７９…ウエイト、８１…回転ハンドル、８２…シャフト、８３…ギヤボックス。
【図１】
0003796520.tif 000002
【図２】
0003796520.tif 000003
【図３】
0003796520.tif 000004
【図４】
0003796520.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0003796520.tif 000008