JP2670532B2

JP2670532B2 - 流体の流向検出装置

Info

Publication number: JP2670532B2
Application number: JP21463594A
Authority: JP
Inventors: 孝篠田; 昭洋高木; 貢貴阿曽; 安彦鹿野; 俊夫浜田; 孝一布田; 喜一郎丹治
Original assignee: 建設省東北地方建設局長; 産電工業株式会社
Priority date: 1994-09-08
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 1997-10-29
Anticipated expiration: 2012-10-29
Also published as: JPH0875771A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、流体の流向を検出する
流体の流向検出装置に係り、例えば、住宅地や農地を流
れる小河川から、中，大主流河川への流入口に設けら
れ、あるいはまた、中，大河川から農業用水の取水口等
に設けられ、主流河川の緊急増水に際し適切な信号を発
して、樋門の開閉調節に支障を生じないようにする等の
目的で用いられる流体の流向検出装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、流体の流向検出装置としては、例
えば、所謂トーマスメータや境界層流量計等に具現され
ている装置がある。この流向検出装置は、図１１に示す
ように、例えば水路内において、流体に発熱体４を臨ま
せ、この発熱体４の流れ方向左右に温度センサＳａ，Ｓ
ｂを配置し、この温度センサＳａ，Ｓｂにより左右の温
度を検知するとともに、左右の温度差ΔＴを算出し、こ
の温度差ΔＴを用いて流体の流向を順流，滞流，逆流に
分けて検出するようにしている。

【０００３】この検出原理は、図１１中順流Ｆａ方向の
流れが存在し、発熱体部分で一定電力が消費される時
は、温度センサＳａにおける温度Ｔａは温度センサＳｂ
における温度Ｔｂよりも低くなり、温度差（ΔＴ＝Ｔｂ
−Ｔａ）の符号が正になる（ΔＴ＞０）。流向が逆転し
て逆流Ｆｂになると、温度差ΔＴの符号が逆の負になる
（ΔＴ＜０）。また、その間の温度差ΔＴ（絶対値）は
流速が大きくなると小さくなり、流速が小さくなると大
きくなる。そのため、温度差ΔＴと流速・流向とに一定
の関係が生じ、この関係により上記の流れ状態を検出す
るものである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の流体
の流向検出装置にあっては、流体の流速が小さくなった
場合は、発熱体４に沿う自然対流が支配的となり、その
左右対称な流れ構造のため温度差ΔＴが減少するが、微
小な流速の変化に対しても温度差ΔＴの変化の傾きが大
きく現われ流体の動きに鋭敏過ぎることから、順流Ｆａ
方向や逆流Ｆｂ方向に流体が微妙に動く流向の逆転現象
時、即ち、滞流状態の検出が不正確になり、流れ状態を
充分に把握することができないという問題があった。特
に、上記のような河川等に用いた場合には、流れが複雑
で滞流状態の検出が困難になっている。

【０００５】本発明は、上記の問題点に鑑みてなされた
もので、その課題は、流向の逆転現象時に生じる滞流状
態の検出を正確に行なうことができるようにし、流向の
検出精度の向上を図った流体の流向検出装置を提供する
点にある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るための本発明の技術的手段は、流体に発熱体を臨ませ
て温度検知を行なう温度検知部と、この温度検知部の検
知結果により流体の流向を検出する流向検出部とを備え
た流体の流向検出装置において、上記温度検知部を、流
体に接する接流体と、該接流体に設けられ接流体を加温
する発熱体と、該発熱体の流れ方向左右の温度を検知す
る一対の温度センサからなる第一温度センサ部と、上記
発熱体の加温温度と該発熱体の周囲の加温外温度とを検
知する一対の温度センサからなる第二温度センサ部とを
備えて構成し、上記流向検出部を、上記発熱体の流れ方
向左右の第一の温度差と流向・流速との関係並びに上記
発熱体の加温温度及び該発熱体の周囲の加温外温度の第
二の温度差と流向・流速との関係に基づいて得られた関
係データを予め記憶しておく関係データ記憶手段と、上
記第一温度センサ部の温度データから上記第一の温度差
を算出する第一温度差算出手段と、上記第二温度センサ
部の温度データから上記第二の温度差を算出する第二温
度差算出手段と、上記関係データ記憶手段が記憶した関
係データと上記第一温度差算出手段及び第二温度差算出
手段が算出した第一の温度差及び第二の温度差とを比較
し流向が順流，滞流及び逆流のいずれであるかを判断す
る流向判断手段とを備えて構成したものである。

【０００７】そして、必要に応じ、上記流向判断手段の
判断結果に基づいて流向が順流，滞流及び逆流のいずれ
であるかを表示する流向表示部を備えた構成としてい
る。

【０００８】そして、また必要に応じ、上記流向判断手
段は、上記第二の温度差が関係データとしての所定温度
差範囲に有るか無しか判定する一次温度差判定手段と、
該一次温度差判定手段が所定温度差範囲に無いと判定し
たとき滞流と判断して滞流判断信号を送出する滞流判断
信号送出手段と、上記一次温度差判定手段が所定温度差
範囲に有ると判定したとき上記第一の温度差が関係デー
タとしての別の所定温度差範囲に有るか無しかを判定す
る二次温度差判定手段と、二次温度差判定手段が第一の
温度差が別の所定温度差範囲に有ると判定したとき順流
と判断して順流判断信号を送出する順流判断信号送出手
段と、二次温度差判定手段が第一の温度差が別の所定温
度差範囲に無いと判定したとき逆流と判断して逆流判断
信号を送出する逆流判断信号送出手段とを備えた構成と
している。

【０００９】また、上記流向表示部は、順流判断信号送
出手段から送出された順流判断信号，滞流判断信号送出
手段から送出された滞流判断信号及び逆流判断信号送出
手段から送出された逆流判断信号に対応して、順流，滞
流及び逆流のいずれかを表示する機能を備えたことが有
効である。

【００１０】更に、必要に応じ、上記関係データ記憶手
段が記憶した関係データと上記第一温度差算出手段及び
第二温度差算出手段が算出した第一の温度差及び第二の
温度差とを比較して発熱体のオン・オフ制御を行なう発
熱体制御手段を備えた構成としている。

【００１１】更にまた、必要に応じ、上記関係データ記
憶手段が記憶した関係データと上記第一温度差算出手段
及び第二温度差算出手段が算出した第一の温度差及び第
二の温度差とを比較して流速を算出する流速算出手段を
備えた構成としている。

【００１２】

【作用】このような構成からなる流体の流向検出装置に
よれば、流向検出部の流向判断手段において、関係デー
タ記憶手段が記憶した関係データと第一温度差算出手段
及び第二温度差算出手段が算出した第一の温度差及び第
二の温度差とが比較され、流向が順流，滞流及び逆流の
いずれであるかが判断される。

【００１３】この判断原理は以下のとおりである。先
ず、第一の温度差と流向・流速との関係は、図１及び図
６を参照し、順流Ｆａの場合には、上流の温度Ｔａは下
流の温度Ｔｂよりも低くなり、第一の温度差（ΔＴ1 ＝
Ｔｂ−Ｔａ）の符号が正になる（ΔＴ1 ＞０）。流向が
逆転して逆流Ｆｂになると、第一の温度差ΔＴ1 の符号
が逆の負になる（ΔＴ1 ＜０）。また、その間の温度差
ΔＴ1 （絶対値）は流速が大きくなると小さくなり、流
速が小さくなると大きくなる。この場合、流速ゼロのご
く近傍においては自然対流が支配的となり、その左右対
称な流れ構造のため第一の温度差ΔＴ1 が急速に減少
し、温度差の変化が大きく現われる。

【００１４】また、第二の温度差と流向・流速との関係
は、図１及び図７を参照し、流速が比較的大きいときは
発熱体の加温部分からの強制対流による放熱が盛んであ
るため、発熱体の加温温度Ｔｃが低く押えられ、加温外
温度Ｔｄは略一定であることから、第二の温度差（ΔＴ
2 ＝Ｔｃ−Ｔｄ）は小さい。一方、流速が減少して行く
と、放熱プロセスは自然対流のみとなるため放熱効果も
減少し、発熱体の加温温度Ｔｃは徐々に上昇し、第二の
温度差ΔＴ2 は大きくなる。

【００１５】したがって、流向は、例えば、第二の温度
差ΔＴ2 が所定温度以上に大きいときは、第一の温度差
ΔＴ1 に無関係に、滞流と判断すればよい。即ち、流体
の流速が小さくなった場合は、第一の温度差ΔＴ1 と流
向・流速との関係では、微小な流速の変化に対しても温
度差の変化の傾きが大きく現われ流体の動きに鋭敏過ぎ
ることから、第一の温度差ΔＴ1 の符号の検出だけで
は、順流Ｆａ方向や逆流Ｆｂ方向に流体が微妙に動く流
向の逆転現象時、即ち、滞流状態の検出が不正確になる
が、第二の温度差ΔＴ2 に係る関係を用いることによ
り、滞流状態の検出が正確に行なわれる。

【００１６】

【実施例】以下、添付図面に基づいて本発明の実施例に
係る流体の流向検出装置について説明する。尚、上記と
同様のものには同一の符号を付して説明する。図１及び
図２に示すように、実施例に係る流向検出装置は、流体
として水路等を流れる水流体の流向を検出する装置であ
って、温度検知を行なう温度検知部１と、この温度検知
部１の検知結果により流体の流向を検出する流向検出部
２０を有した制御盤１０とを備えている。制御盤１０
は、図２及び図３に示すように、スタンド１１に支持さ
れている。１２はスタンド１１上部に設けられた太陽電
池、１３は太陽電池１２で生成された電気エネルギーを
充電するとともに電源となる蓄電池である。

【００１７】温度検知部１は、図１，図４及び図５に示
すように、流体に接する板状の接流体２（例えば１５０
ｍｍ×１２０ｍｍ厚さ１ｍｍ）と、箱形のケース３と
を備えている。この接流体２は、例えば、ステンレスや
アルミダイキャストで形成され、周囲に取付けフランジ
２ａが形成されており、ケース３の開口フランジ３ａに
取付けられている。この接流体２がケース３に取付けら
れた状態では、ケース３内部は密閉される。このケース
３は、接流体２を流体側に露出させて水路の壁部８等に
取付けられる。

【００１８】ケース３内部側の接流体２の裏面中央に
は、接流体２を加温する矩形板状の電熱型発熱体４が矩
形状の銅板５を介して付設されている。銅板５を用いる
のは、この銅板５が付設された部位の温度を均等にする
ためである。また、銅板５の左右の接流体２の裏面に
は、発熱体４の流れ方向左右の温度Ｔａ，Ｔｂを検知す
る一対の例えば熱電対型の温度センサＳａ，Ｓｂが設け
られ、第一温度センサ部Ｓ1 として構成されている。更
に、銅板５の接流体２に対向する中央には凹部５ａが形
成されており、この凹部５ａに発熱体４による接流体２
の加温温度Ｔｃを検知する例えば熱電対型の温度センサ
Ｓｃが設けられているとともに、発熱体４下部の接流体
２に発熱体４の周囲の加温外温度Ｔｄを検知する例えば
熱電対型の温度センサＳｄが設けられ、これらの一対の
温度センサＳｃ，Ｓｄは第二温度センサ部Ｓ2 として構
成されている。また、発熱体４，銅板５及び４つの温度
センサＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄは、シリコン樹脂等のモ
ールド剤６でモールディングされている。

【００１９】流向検出部２０は、図１に示すように、関
係データ記憶手段２１を備えている。この関係データ記
憶手段２１は、上記発熱体４の流れ方向左右の第一の温
度差ΔＴ1 と流向・流速との関係、並びに、上記発熱体
４の加温温度及び該発熱体４の周囲の加温外温度の第二
の温度差ΔＴ2 と流向・流速との関係に基づいて得られ
た関係データを予め記憶しておく。

【００２０】次に、上記第一の温度差ΔＴ1 と流向・流
速との関係及び第二の温度差ΔＴ2と流向・流速との関
係について、実験装置（図示せず）での実験における例
を挙げて説明する。実験装置は、長さ３ｍほどの水路の
側壁に、上記の構造を有する温度検知部１を設置し、水
路の上流に整流板を取り付け、ポンプから排出される流
水を整流して水路内に流す構造とした。流速はポンプ電
動機の回転数を変えることにより変化させた。その結
果、水路内の平均流速は数ｍｍ／ｓｅｃから２０ｃｍ／
ｓｅｃ程度の範囲で自由に設定できることが確認でき
た。さらに、ポンプを逆転させることにより水路中に逆
方向流れを実現した。この実験装置により、流速を順次
変え、そのときの温度差ΔＴ1 ，ΔＴ2 を測定した。

【００２１】図６は、発熱体４の流れ方向左右の温度Ｔ
ａ，Ｔｂの第一の温度差ΔＴ1 と流向・流速との関係を
示すグラフ図である。これは、水路内の平均流速が順流
Ｆａ方向から徐々に減少し、流向の逆転を経て、逆流Ｆ
ｂになり、その流速が増加して行くときの温度差と流速
・流向の関係を示す。この時のヒーターでの消費量は一
定に保っており、流水の温度も約２０℃で略一定であっ
た。流速ゼロのごく近傍においては自然対流が支配的と
なり、その左右対称な流れ構造のため第一の温度差（Δ
Ｔ1 ＝Ｔｂ−Ｔａ）の値は急速に減少する。流向が逆転
すると第一の温度差ΔＴ1 の符号も逆になる。また、順
流Ｆａ及び逆流Ｆｂ時において、夫々、極値を有し、温
度差が下降する温度差縮小領域Ｑと、温度差が上昇する
温度差拡大領域Ｐとに分けられる。この状態を、図８に
も示す。図８から分かるように、温度差縮小領域Ｑと温
度差拡大領域Ｐとに、夫々、温度差の絶対値が同一の点
Ｘが生じる。

【００２２】図７は、発熱体４の加温温度Ｔｃ及び発熱
体４の周囲の加温外温度Ｔｄの第二の温度差ΔＴ2 と流
向・流速との関係を示すグラフ図である。順流Ｆａ、逆
流Ｆｂいずれの場合も、水路内流速が減少するにしたが
い、第二の温度差（ΔＴ2 ＝Ｔｃ−Ｔｄ）が大きくな
り、流向の逆転時に最大温度差となることがわかる。こ
れは、水路内流速が減少するに従い強制対流による放熱
効果が減少するためである。

【００２３】次に、上記第一の温度差ΔＴ1 と流向・流
速との関係及び第二の温度差ΔＴ２と流向・流速との関
係に基づいて得られた関係データについて説明する。実
施例での関係データは、先ず、第二の温度差ΔＴ２と
流向・流速との関係から、発熱体４の加温状態を判定す
るための温度ｔ₀ ＝０〜２℃と、温度検知部１が空気中
に露出したときを判定するための温度ｔ₁ ＝６〜１０℃
と、水流の滞流域及び流動域の境界を判定する温度ｔ₂
＝３〜５℃と、発熱体４のオン・オフ制御のための温度
ｔ₃ ＝４〜６℃とを関係データとする。また、第一の温
度差ΔＴ1 と流向・流速との関係から、水流方向を判定
するための温度ｔ₄ ＝０〜０．０５℃を関係データとす
る。具体的には、図９に示すように、関係データとして
の所定温度を、例えば、ｔ₀ ＝２℃，ｔ₁ ＝１０℃，ｔ
₂ ＝４℃，ｔ₃ ＝４℃，ｔ₄ ＝０℃として一義的に定め
る。これらの所定温度は、流体の性状や水路の条件等に
よって適宜に定める。

【００２４】また、上記流向検出部２０において、２２
は上記第一温度センサ部Ｓ1 の温度データから発熱体４
の流れ方向左右の第一の温度差ΔＴ1 を算出する第一温
度差算出手段、２３は上記第二温度センサ部Ｓ2 の温度
データから発熱体４の加温温度と該発熱体４の周囲の加
温外温度との第二の温度差ΔＴ2 を算出する第二温度差
算出手段である。また、２４は上記関係データ記憶手段
２１が記憶した関係データと上記第一温度差算出手段２
２及び第二温度差算出手段２３が算出した第一の温度差
ΔＴ1 及び第二の温度差ΔＴ2 とを比較し流向が順流Ｆ
ａ，滞流Ｆｃ及び逆流Ｆｂのいずれであるかを判断する
流向判断手段である。

【００２５】流向判断手段２４において、２５は上記第
二の温度差ΔＴ2 が上記関係データとしての所定温度差
範囲（ΔＴ2 ≦ｔ₂ ＝４℃）に有るか無しか判定する一
次温度差判定手段、２６は一次温度差判定手段２５が所
定温度差範囲に無いと判定したとき滞流Ｆｃと判断して
滞流判断信号を送出する滞流判断信号送出手段である。
２７は一次温度差判定手段２５が所定温度差範囲に有る
と判定したとき上記第一の温度差ΔＴ1 が別の所定温度
差範囲（ΔＴ1 ＞ｔ₄ ＝０℃）に有るか無しかを判定す
る二次温度差判定手段、２８は二次温度差判定手段２７
が第一の温度差ΔＴ1 が別の所定温度差範囲に有ると判
定したとき順流Ｆａと判断して順流判断信号を送出する
順流判断信号送出手段、２９は二次温度差判定手段２７
が第一の温度差ΔＴ1 が別の所定温度差範囲に無いと判
定したとき逆流Ｆｂと判断して逆流判断信号を送出する
逆流判断信号送出手段である。

【００２６】更に、上記流向検出部２０において、３０
は発熱体制御手段であって、発熱体４のオン・オフ制御
のための温度範囲（ΔＴ2 ≦ｔ₁ ＝１０℃，ΔＴ2 ≦ｔ
₃ ＝４℃）に有るか無しかを判断して発熱体４のオン・
オフ制御を行なう。また、流向検出部２０は、発熱体４
の加温状態を判定するための温度範囲（ΔＴ2 ≦ｔ₀＝
２℃）に有るか無しかを判断して、後述の表示部に準備
中を表示する機能、温度検知部１が空気中に露出したと
きを判定するための温度範囲（ΔＴ2 ≦ｔ₁ ＝１０℃）
に有るか無しかを判断して、後述の表示部に準備中を表
示する機能、その他、発熱体４の電流検知によりセンサ
の故障を検出する機能等を備えている。

【００２７】また、図１に示すように、３１は上記第一
の温度差ΔＴ1 と流向・流速との関係及び第二の温度差
ΔＴ2 と流向・流速との関係に基づいて得られた関係デ
ータと、上記算出された第一の温度差ΔＴ1 及び第二の
温度差ΔＴ2 とを比較して流速を算出する流速算出手段
である。この、流速算出手段３１においては、第二の温
度差ΔＴ2 の速度依存性が強いので、図７の関係を用い
て流速の絶対値を算出する。尚、上記流向検出部２０の
各手段は、マイクロコンピュータのＣＰＵ等の機能によ
って実現される。

【００２８】図１乃至図３に戻り、４０は表示部であっ
て、上記流向判断手段２４の判断結果に基づいて流向が
順流Ｆａ，滞流Ｆｃ及び逆流Ｆｂのいずれであるかを表
示する流向表示部４１を備えている。流向表示部４１
は、順流判断信号送出手段２８から送出された順流判断
信号，滞流判断信号送出手段２６から送出された滞流判
断信号及び逆流判断信号送出手段２９から送出された逆
流判断信号に対応して、順流Ｆａ，滞流Ｆｃ及び逆流Ｆ
ｂのいずれかを表示する３種類の順流ランプ４２，滞流
ランプ４３及び逆流ランプ４４で構成されている。この
ランプ４２，４３，４４は上記スタンド１１に設けられ
ている。また、表示部４０は、液晶表示部（図示せず）
を備え、上記準備中，センサの故障あるいは、流速を表
示する機能を有している。

【００２９】次に、この流体の流向検出装置の処理につ
いて、図１０に示すフローチャートを用いて説明する。
装置の電源をＯＮ（１０−１）にすると、先ず、発熱体
４の電流検知が行なわれ（１０−２）、電流検知がない
ときは故障と判断して、表示部に異常を表示する（１０
−３）。正常な状態では、常時、発熱体４により接流体
２が加温され、温度センサＳａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄによ
る温度検知が行なわれる。この場合、発熱体４は銅板５
を介して接流体２を加温するので、銅板５が付設された
部位の温度が均等化し、そのため、むらのない温度検知
が行なわれる。また、接流体２は板状なので、流路に突
出するものに比較して、流木やごみによって損傷を受け
にくく、耐久性が向上させられる。

【００３０】また、上記流向検出部２０においては、第
一温度差算出手段２２が、第一温度センサ部Ｓ1 の温度
データから発熱体４の流れ方向左右の第一の温度差ΔＴ
1 を算出する。また、第二温度差算出手段２３が、第二
温度センサ部Ｓ2 の温度データから発熱体４の加温温度
と該発熱体４の周囲の加温外温度との第二の温度差ΔＴ
2 を算出する。そして、先ず、第二の温度差ΔＴ2 が発
熱体４の加温状態を判定するための温度範囲（ΔＴ2 ≦
ｔ₀ ＝２℃）に有るか無しかを判断し（１０−４）、無
い場合には、表示部４０に準備中を表示し（１０−
５）、有る場合には次に進む。

【００３１】次に、発熱体制御手段３０が第二の温度差
ΔＴ2 が温度範囲（ΔＴ2 ≦ｔ₁ ＝１０℃）に有るか無
しかを判断し（１０−６）、無いときは温度検知部１が
空気中に露出したとして、発熱体４の電源をオフにする
（１０−７）。また、この状態で、発熱体制御手段３０
が、第二の温度差ΔＴ2 が温度範囲（ΔＴ2 ≦ｔ₃ ＝４
℃）に有るか無しかを判断し（１０−８）、有ると判断
した場合には、発熱体４の電源をオンにする（１０−
９）。また、発熱体制御手段３０の第二の温度差ΔＴ2
が温度範囲（ΔＴ2 ≦ｔ₁ ＝１０℃）に有るか無しかの
判断（１０−６）において、有ると判断したときは、流
向判断手段２４において、一次温度差判定手段２５が第
二の温度差ΔＴ2 が所定温度差範囲（ΔＴ2 ≦ｔ₂ ＝４
℃）に有るか無しかを判定し（１０−１０）、無いと判
定した場合には、滞流と判定して滞流判断信号送出手段
２６から滞流判断信号が送出され、滞流ランプ４３が点
灯する（１０−１１）。

【００３２】また、一次温度差判定手段２５が第二の温
度差ΔＴ2 が所定温度差範囲（ΔＴ2 ≦ｔ₂ ＝４℃）に
有ると判定した場合には（１０−１０）、二次温度差判
定手段２７が第一の温度差ΔＴ1 が別の所定温度差範囲
（ΔＴ1 ＞ｔ₄ ＝０℃）に有るか無しかを判定し（１０
−１２）、第一の温度差ΔＴ1 が別の所定温度差範囲に
有ると判定したときは、順流Ｆａと判断されて順流判断
信号送出手段２８から順流判断信号が送出され、順流ラ
ンプ４２が点灯する（１０−１３）。一方、二次温度差
判定手段２７が第一の温度差ΔＴ1 が別の所定温度差範
囲に無いと判定したときは（１０−１２）、逆流Ｆｂと
判断されて逆流判断信号送出手段２９から逆流判断信号
が送出され、逆流ランプ４４が点灯する（１０−１
４）。上記のように逐時流向が判断され、流向表示部４
１に表示される。

【００３３】この場合、図６に示すように、流体の流速
が小さくなった場合は、微小な流速の変化に対しても温
度差の変化が大きく現われ流体の動きに鋭敏過ぎること
から、従来のような第一の温度差ΔＴ1 の符号の検出だ
けでは、順流Ｆａ方向や逆流Ｆｂ方向に流体が微妙に動
く流向の逆転現象時、即ち、滞流状態時の測定が不正確
になるが、滞流状態での温度差特性が明瞭な第二の温度
差ΔＴ2 に基づいて判断を行なうので、滞流Ｆｃの測定
が正確に行なわれる。

【００３４】また、図８に示すように、滞流Ｆｃと、順
流Ｆａ及び逆流Ｆｂとの境界が、温度差縮小領域Ｑと温
度差拡大領域Ｐとの境界にあるような場合には、温度差
が同一の点Ｘが温度差縮小領域Ｑと温度差拡大領域Ｐと
の両方にあって、その判断があいまいになるが、滞流状
態での温度差特性が明瞭な第二の温度差ΔＴ2 に基づい
て判断を行なうので、滞流Ｆｃの測定が正確に行なわれ
るのである。

【００３５】また、流速算出手段３１の流速の測定の場
合には、図７から分かるように、第二の温度差ΔＴ2 の
速度依存性が強いので、図７を用いて流速の絶対値を知
ることができる。このように、図６及び図７に示される
結果を利用することにより水路内の流速と流向、および
流向の逆転時を正確に測定できる。流速の計測可能範囲
は接流体２の大きさにもよるが、例えば２００ｍｍ×１
６０ｍｍ程度の大きさでは２０ｃｍ／ｓｅｃ程度の水路
内流速まで計測できることが確かめられた。原理的には
流れ方向に長さを伸ばした接流体２にすることにより第
一の温度差ΔＴ1 を大きくし、より高流速域の流速と流
向の計測も可能である。

【００３６】尚、上記実施例では、関係データを所定温
度としたが、この温度の設定は上述したものに限らず適
宜変更して良い。また、温度に限らず、他の要素を関係
データとして良いことは勿論である。更に、上記実施例
では、流向判断手段２４の判断を流向表示部４１に表示
させたが、この他に、有線あるいは無線で遠隔地に伝達
するようにしたり、ブザーよる警報を鳴らしたりする
等、適宜、流向認知のための手段を設けて良い。また、
太陽電池のみならず、一般の電源や、小型発電機を用い
る等、電源供給も適宜に定めて良い。更にまた、流向表
示部４１はランプで構成したが、これに限定されず、Ｌ
ＥＤ表示にする等適宜変更して差支えない。尚また、上
記実施例は、流体として水路の水について検出するもの
であるが、必ずしもこれに限定されるものではなく、本
装置をオイルや気体等の他の流体の検出に適用できるこ
とは勿論である。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の流体の流
向検出装置によれば、流向検出部において、発熱体の流
れ方向左右の第一の温度差と流向・流速との関係データ
のみならず、発熱体の加温温度及び発熱体の周囲の加温
外温度の第二の温度差と流向・流速との関係に基づいて
得られた関係データを用いて流向を判断するので、互い
の不足分を補って判断することができ、そのため、流向
の逆転現象時に生じる滞流状態時の検出を正確に行なう
ことができ、それだけ、流れ状態の検出精度を向上させ
ることができる。そのため、小河川や農業用水の水路等
で、主流河川の緊急増水に際し適切な信号を発して、樋
門の開閉調節に支障を生じないようにすることができ、
極めて有用になる。

【００３８】また、流向表示部を備えた場合には、流向
の状態が即座に目視でき、それだけ、河川の緊急増水等
に即応することができる。

【００３９】更に、一次温度差判定手段と二次温度差判
定手段とを備えた場合には、先に、第二の温度差に基づ
いて滞流状態の検出を行なうので、第二の温度差測定に
基づく検出が第一の温度差の符号の検出よりも、滞流に
対して明瞭なので、確実に滞流状態の検出を行なうこと
ができる。

【００４０】更にまた、関係データと第一の温度差及び
第二の温度差とを比較して発熱体のオン・オフ制御を行
なう発熱体制御手段を備えた場合には、温度検知部が空
気中に露出したとき等に発熱体を保護することができ耐
久性を確保することができる。

【００４１】また、第一の温度差と流向・流速との関係
及び第二の温度差と流向・流速との関係に基づいて得ら
れた関係データから流速を算出する流速算出手段を備え
た場合には、互いの不足分を補って流速を検出でき、そ
れだけ、流れ状態の検出精度を向上させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る流体の流向検出装置の構
成を示す図である。

【図２】本発明の実施例に係る流体の流向検出装置を示
す図である。

【図３】本発明の実施例に係る流体の流向検出装置の要
部を示す正面図（ａ）及び側面図（ｂ）である。

【図４】本発明の実施例に係る流体の流向検出装置の温
度検知部を示す正面図である。

【図５】本発明の実施例に係る流体の流向検出装置の温
度検知部を示す断面図である。

【図６】発熱体の流れ方向左右の温度の第一の温度差と
流向・流速との関係を示すグラフ図である。

【図７】発熱体の加温温度及び発熱体の周囲の加温外温
度の第二の温度差と流向・流速との関係を示すグラフ図
である。

【図８】発熱体の流れ方向左右の温度の第一の温度差と
流向・流速との関係を示す別のグラフ図である。

【図９】本発明の実施例に係る流向判断手段の判断に係
る関係データの一例と表示部での表示内容を示す図であ
る。

【図１０】本発明の実施例に係る流体の流向検出装置の
流向検出部での処理を示すフローチャートである。

【図１１】従来の流体の流向検出装置の一例を示す図で
ある。

【符号の説明】

１温度検知部２接流体３ケース４発熱体５銅板Ｓａ，Ｓｂ，Ｓｃ，Ｓｄ温度センサＳ1 第一温度センサ部Ｓ2 第二温度センサ部Ｔａ，Ｔｂ，Ｔｃ，Ｔｄ温度１１スタンド１２太陽電池２０流向検出部２１関係データ記憶手段 ΔＴ1 第一の温度差 ΔＴ2 第二の温度差Ｑ温度差縮小領域Ｐ温度差拡大領域Ｆａ順流Ｆｂ逆流Ｆｃ滞流２２第一温度差算出手段２３第二温度差算出手段２４流向判断手段２５一次温度差判定手段２６滞流判断信号送出手段２７二次温度差判定手段２８順流判断信号送出手段２９逆流判断信号送出手段３０発熱体制御手段３１流速算出手段４０表示部４１流向表示部４２順流ランプ４３滞流ランプ４４逆流ランプ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者阿曽貢貴宮城県仙台市太白区郡山五丁目６−６建設省東北地方建設局仙台工事事務所内 (72)発明者鹿野安彦岩手県盛岡市下厨川字四十四田１建設省東北地方建設局北上川ダム統合管理事務所内 (72)発明者浜田俊夫宮城県仙台市青葉区堤通雨宮町２番30号産電工業株式会社内 (72)発明者布田孝一宮城県仙台市青葉区堤通雨宮町２番30号産電工業株式会社内 (72)発明者丹治喜一郎宮城県仙台市青葉区堤通雨宮町２番30号産電工業株式会社内審査官治田義孝

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】流体に発熱体を臨ませて温度検知を行な
う温度検知部と、この温度検知部の検知結果により流体
の流向を検出する流向検出部とを備えた流体の流向検出
装置において、上記温度検知部を、流体に接する接流体
と、該接流体に設けられ接流体を加温する発熱体と、該
発熱体の流れ方向左右の温度を検知する一対の温度セン
サからなる第一温度センサ部と、上記発熱体の加温温度
と該発熱体の周囲の加温外温度とを検知する一対の温度
センサからなる第二温度センサ部とを備えて構成し、上
記流向検出部を、上記発熱体の流れ方向左右の第一の温
度差と流向・流速の関係並びに上記発熱体の加温温度及
び該発熱体の周囲の加温外温度の第二の温度差と流向・
流速との関係に基づいて得られた関係データを予め記憶
しておく関係データ記憶手段と、上記第一温度センサ部
の温度データから上記第一の温度差を算出する第一温度
差算出手段と、上記第二温度センサ部の温度データから
上記第二の温度差を算出する第二温度差算出手段と、上
記関係データ記憶手段が記憶した関係データと上記第一
温度差算出手段及び第二温度差算出手段が算出した第一
の温度差及び第二の温度差とを比較し流向が順流，滞流
及び逆流のいずれであるかを判断する流向判断手段とを
備えて構成したことを特徴とする流体の流向検出装置。
【請求項２】上記流向判断手段の判断結果に基づいて
流向が順流，滞流及び逆流のいずれであるかを表示する
流向表示部を備えたことを特徴とする請求項２記載の流
体の流向検出装置。
【請求項３】上記流向判断手段は、上記第二の温度差
が関係データとしての所定温度差範囲に有るか無しか判
定する一次温度差判定手段と、該一次温度差判定手段が
所定温度差範囲に無いと判定したとき滞流と判断して滞
流判断信号を送出する滞流判断信号送出手段と、上記一
次温度差判定手段が所定温度差範囲に有ると判定したと
き上記第一の温度差が関係データとしての別の所定温度
差範囲に有るか無しかを判定する二次温度差判定手段
と、二次温度差判定手段が第一の温度差が別の所定温度
差範囲に有ると判定したとき順流と判断して順流判断信
号を送出する順流判断信号送出手段と、二次温度差判定
手段が第一の温度差が別の所定温度差範囲に無いと判定
したとき逆流と判断して逆流判断信号を送出する逆流判
断信号送出手段とを備えたことを特徴とする請求項１ま
たは２記載の流体の流向検出装置。
【請求項４】上記流向表示部は、順流判断信号送出手
段から送出された順流判断信号，滞流判断信号送出手段
から送出された滞流判断信号及び逆流判断信号送出手段
から送出された逆流判断信号に対応して、順流，滞流及
び逆流のいずれかを表示する機能を備えたことを特徴と
する請求項３記載の流体の流向検出装置。
【請求項５】上記関係データ記憶手段が記憶した関係
データと上記第一温度差算出手段及び第二温度差算出手
段が算出した第一の温度差及び第二の温度差とを比較し
て発熱体のオン・オフ制御を行なう発熱体制御手段を備
えたことを特徴とする請求項１，２，３または４記載の
流体の流向検出装置。
【請求項６】上記関係データ記憶手段が記憶した関係
データと上記第一温度差算出手段及び第二温度差算出手
段が算出した第一の温度差及び第二の温度差とを比較し
て流速を算出する流速算出手段を備えたことを特徴とす
る請求項１，２，３，４または５記載の流体の流向検出
装置。