特開 2023-112543 センサモジュール

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023112543

(43)【公開日】2023-08-14

(54)【発明の名称】センサモジュール

(51)【国際特許分類】

   G01D 11/24 20060101AFI20230804BHJP

   H02G 15/02 20060101ALI20230804BHJP

【ＦＩ】

G01D11/24 B

H02G15/02

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022014401

(22)【出願日】2022-02-01

【新規性喪失の例外の表示】特許法第３０条第２項適用申請有り 発行日 令和３年１１月２４日 刊行物 ２０２１年秋季講演会講演予稿、Ｐ１７５～Ｐ１８０、日本地下水学会発行 ［刊行物等］ 開催日 令和３年１２月３日 集会名、開催場所 日本地下水学会２０２１年秋季講演会、沖縄県那覇市

(71)【出願人】

【識別番号】000001373

【氏名又は名称】鹿島建設株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】512052764

【氏名又は名称】株式会社アサノ大成基礎エンジニアリング

(74)【代理人】

【識別番号】100088155

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 芳樹

(74)【代理人】

【識別番号】100113435

【弁理士】

【氏名又は名称】黒木 義樹

(74)【代理人】

【識別番号】100122781

【弁理士】

【氏名又は名称】近藤 寛

(74)【代理人】

【識別番号】100130052

【弁理士】

【氏名又は名称】大阪 弘一

(72)【発明者】

【氏名】瀬尾 昭治

(72)【発明者】

【氏名】栗原 啓丞

(72)【発明者】

【氏名】三好 貴子

(72)【発明者】

【氏名】竹延 千良

(72)【発明者】

【氏名】後藤 和幸

(72)【発明者】

【氏名】岩田 樹哉

【テーマコード（参考）】

5G375

【Ｆターム（参考）】

5G375AA02

5G375AA18

5G375BA21

5G375BB03

5G375CA19

5G375DB16

(57)【要約】

【課題】水や圧力等の外的要因に対して給電ユニット及び通信ユニットを保護するセンサモジュールを提供する。
【解決手段】センサモジュール３は、電気式センサ３ｄと、光ファイバ４から受信した光を電気に変換する給電ユニット３ｂと、電気式センサ３ｄから受信した電気信号を光信号に変換する通信ユニット３ｃと、両端が開口された円筒状に形成されて給電ユニット３ｂ及び通信ユニット３ｃを収容する金属製のユニットケース１１と、ユニットケース１１の一方の端部であるセンサ側開口端部１１ａを封止する第一封止部と、ユニットケース１１の他方の端部である光ファイバ側開口端部１１ｂを封止する第二封止部と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

電気式センサと、
光ファイバから受信した光を電気に変換する給電ユニットと、
前記電気式センサから受信した電気信号を光信号に変換する通信ユニットと、
両端が開口された円筒状に形成されて前記給電ユニット及び前記通信ユニットを収容する金属製のユニットケースと、
前記ユニットケースの一方の端部であるセンサ側開口端部を封止する第一封止部と、
前記ユニットケースの他方の端部である光ファイバ側開口端部を封止する第二封止部と、を備える、
センサモジュール。

【請求項2】

前記ユニットケースは、ステンレス製である、
請求項１に記載のセンサモジュール。

【請求項3】

前記電気式センサを収容する金属製のセンサケースを更に備え、
前記センサケースは、前記センサ側開口端部に挿入されて開口が形成された第一挿入端部を有し、
前記第一封止部は、
前記センサケースと、
前記開口を封止して、前記ユニットケースに配置された第一電線と前記センサケースに配置された第二電線とを電気的に接続する封止コネクタと、
前記センサ側開口端部と前記第一挿入端部との間に配置されて前記センサ側開口端部と前記第一挿入端部との間を封止する第一Ｏリングと、を有する、
請求項１又は２に記載のセンサモジュール。

【請求項4】

光ファイバを気密に導入するための導入孔が形成された円柱状の光ファイバ導入部材を更に備え、
前記光ファイバ導入部材は、前記光ファイバ側開口端部に挿入される第二挿入端部を有し、
前記第二封止部は、
前記光ファイバ導入部材と、
前記光ファイバ側開口端部と前記第二挿入端部との間に配置されて前記光ファイバ側開口端部と前記第二挿入端部との間を封止する第二Ｏリングと、を有する、
請求項３に記載のセンサモジュール。

【請求項5】

前記ユニットケースに対して前記光ファイバ導入部材を固定する固定機構を更に備える、
請求項４に記載のセンサモジュール。

【請求項6】

前記ユニットケースに対して前記光ファイバ導入部材を固定するナットを更に備え、
前記光ファイバ側開口端部は、前記ユニットケースの半径方向内側に突出する第一膨出部を有し、
前記光ファイバ導入部材は、
前記第二挿入端部の外周面に形成されて前記センサ側開口端部側から前記第一膨出部に当接する第二膨出部と、
前記ユニットケースから突出する延在部と、
前記延在部の外周面に形成された雄ネジと、を更に有し、
前記固定機構は、
前記第一膨出部と、
前記第二膨出部と、
前記延在部の前記雄ネジと、
前記延在部の前記雄ネジに螺合される雌ネジが形成されたナットと、を有する、
請求項５に記載のセンサモジュール。

【請求項7】

前記給電ユニット及び前記通信ユニットを搭載して、前記センサケースと前記光ファイバ導入部材とに固定されるユニット搭載部材を更に備え、
前記光ファイバ導入部材は、前記ユニットケースに対して前記センサ側開口端部側から挿抜可能な形状をなしている、
請求項６に記載のセンサモジュール。

【請求項8】

前記延在部の最大外径は、前記ユニットケースの最小内径以下であり、
前記光ファイバ導入部材の最大外径は、前記ユニットケースにおける前記第一膨出部よりも前記センサ側開口端部側の部分の最小内径以下である、
請求項７に記載のセンサモジュール。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、電気式センサを用いた計測に用いられるセンサモジュールに関する。

【背景技術】

【0002】

近年、光ファイバを利用した光センサで計測できるパラメータは増加してきているが、電気式センサでしか計測できないパラメータも多数ある。特に、ボーリング孔内や地下施設における地下水のパラメータの計測は、現在も電気式センサによるものが主流となっている。しかしながら、電気式センサは、伝送距離の制限、電線の腐食、落雷や電気的ノイズの影響、防爆性等に課題がある。このため、光ファイバを用いて電気式センサに給電するとともに、光ファイバを用いて電気式センサとの間の通信を行うモニタリングシステムが考えられるようになってきた（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１９―１４８４８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上述したモニタリングシステムでは、地上に設置される計測装置と計測地点に配置されるセンサモジュールとが、光ケーブルにより接続されている。センサモジュールには、電気式センサと、給電ユニットと、通信ユニットと、が搭載されている。給電ユニットは、光ケーブルからから受信した光を電気に変換して、電気式センサに給電する。通信ユニットは、電気式センサの出力を光信号に変換して、電気式センサの出力を計測装置でモニタリングするために光信号を計測装置に送信する。

【0005】

電気式センサは市販の汎用品を用いることができるが、給電ユニット及び通信ユニットは、電気式センサのような市販の汎用品ではないため、極めて高価で代替品を容易することが容易ではない。このため、センサモジュールにおいては、給電ユニット及び通信ユニットを水や圧力等の外的要因から保護することが重要となる。特に、ボーリング孔内や地下施設における地下水のパラメータの計測では、センサモジュールが被圧水下におかれるため、水や圧力等の外的要因に対する給電ユニット及び通信ユニットの保護がより重要となる。しかしながら。このような外的要因に対して給電ユニット及び通信ユニットを保護するセンサモジュールは、未だ開示されていない。

【0006】

そこで、本発明は、水や圧力等の外的要因に対して給電ユニット及び通信ユニットを保護することができるセンサモジュールを提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明に係るセンサモジュールは、電気式センサと、光ファイバから受信した光を電気に変換する給電ユニットと、電気式センサから受信した電気信号を光信号に変換する通信ユニットと、両端が開口された円筒状に形成されて給電ユニット及び通信ユニットを収容する金属製のユニットケースと、ユニットケースの一方の端部であるセンサ側開口端部を封止する第一封止部と、ユニットケースの他方の端部である光ファイバ側開口端部を封止する第二封止部と、を備える。

【0008】

このセンサモジュールでは、給電ユニット及び通信ユニットを収容するユニットケースが円筒状に形成された金属製であるため、高い耐圧性を有することができる。また、ユニットケースが、両端が開口された円筒状に形成されているため、ユニットケースを容易に製造することができる。そして、ユニットケースのセンサ側開口端部及び光ファイバ側開口端部が第一封止部及び第二封止部に封止されているため、高い耐水性を有することができる。このため、水や圧力等の外的要因に対して給電ユニット及び通信ユニットを保護することができる。

【0009】

ユニットケースは、ステンレス製であってもよい。このセンサモジュールでは、ユニットケースがステンレス製であるため、低コストで高い耐圧性及び耐食性を有することができる。これにより、長期にわたって、水や圧力等の外的要因に対して給電ユニット及び通信ユニットを保護することができる。

【0010】

電気式センサを収容する金属製のセンサケースを更に備え、センサケースは、センサ側開口端部に挿入されて開口が形成された第一挿入端部を有し、第一封止部は、センサケースと、開口を封止して、ユニットケースに配置された第一電線とセンサケースに配置された第二電線とを電気的に接続する封止コネクタと、センサ側開口端部と第一挿入端部との間に配置されてセンサ側開口端部と第一挿入端部との間を封止する第一Ｏリングと、を有してもよい。このセンサモジュールでは、電気式センサを収容するセンサケースが金属製であるため、電気式センサを適切に保護することができる。そして、ユニットケースのセンサ側開口端部が、センサ側開口端部に挿入される第一挿入端部を有するセンサケースと、第一挿入端部の開口を封止する封止コネクタと、センサ側開口端部と第一挿入端部との間に配置される第一Ｏリングと、により封止される。このため、ユニットケースに配置された第一電線とセンサケースに配置された第二電線とを電気的に接続しつつ、ユニットケースのセンサ側開口端部を封止することができる。また、第一Ｏリングを挟み込むユニットケースのセンサ側開口端部及びセンサケースの第一挿入端部の双方が金属製であるため、第一Ｏリングとユニットケースのセンサ側開口端部及びセンサケースの第一挿入端部との間を適切に封止することができる。

【0011】

光ファイバを気密に導入するための導入孔が形成された円柱状の光ファイバ導入部材を更に備え、光ファイバ導入部材は、光ファイバ側開口端部に挿入される第二挿入端部を有し、第二封止部は、光ファイバ導入部材と、光ファイバ側開口端部と第二挿入端部との間に配置されて光ファイバ側開口端部と第二挿入端部との間を封止する第二Ｏリングと、を有してもよい。このセンサモジュールでは、ユニットケースの光ファイバ側開口端部が、光ファイバ側開口端部に挿入される第二挿入端部を有する光ファイバ導入部材と、光ファイバ側開口端部と第二挿入端部との間に配置される第二Ｏリングと、により封止される。このため、光ファイバを導入しつつ、ユニットケースの光ファイバ側開口端部を封止することができる。

【0012】

ユニットケースに対して光ファイバ導入部材を固定する固定機構を更に備えてもよい。このセンサモジュールでは、固定機構によりユニットケースに対して光ファイバ導入部材が固定されるため、センサモジュールが被圧水下におかれた際に、外圧により光ファイバ導入部材がユニットケース内に押し込まれるのを抑制することができる。

【0013】

ユニットケースに対して光ファイバ導入部材を固定するナットを更に備え、光ファイバ側開口端部は、ユニットケースの半径方向内側に突出する第一膨出部を有し、光ファイバ導入部材は、第二挿入端部の外周面に形成されてセンサ側開口端部側から第一膨出部に当接する第二膨出部と、ユニットケースから突出する延在部と、延在部の外周面に形成された雄ネジと、を更に有し、固定機構は、第一膨出部と、第二膨出部と、延在部の雄ネジに螺合される雌ネジが形成されたナットと、を有してもよい。このセンサモジュールでは、光ファイバ導入部材がユニットケースから突出する延在部を有し、ナットに形成された雌ネジが延在部に形成された雄ネジに螺合される。このため、ナットを締め付けることで、ナットがユニットケースの端面に当接するとともに、光ファイバ導入部材の第二膨出部がセンサ側開口端部側からユニットケースの第一膨出部に当接する。これにより、ナットと光ファイバ導入部材の第二膨出部とでユニットケースの第一膨出部を挟み込んだ状態となるため、ユニットケースに対して光ファイバ導入部材を適切に固定することができる。

【0014】

給電ユニット及び通信ユニットを搭載して、センサケースと光ファイバ導入部材とに固定されるユニット搭載部材を更に備え、光ファイバ導入部材は、ユニットケースに対してセンサ側開口端部側から挿抜可能な形状をなしていてもよい。このセンサモジュールでは、給電ユニット及び通信ユニットを搭載するユニット搭載部材がセンサケース及び光ファイバ導入部材に固定されており、光ファイバ導入部材がユニットケースに対してセンサ側開口端部側から挿抜可能となっている。このため、センサ側開口端部側からユニットケースに対して光ファイバ導入部材を挿抜することで、給電ユニット及び通信ユニットを搭載したユニット搭載部材、及びセンサケースも一体的にユニットケースに対して挿抜することができる。

【0015】

延在部の最大外径は、ユニットケースの最小内径以下であり、光ファイバ導入部材の最大外径は、ユニットケースにおける第一膨出部よりもセンサ側開口端部側の部分の最小内径以下であってもよい。このセンサモジュールでは、延在部の最大外径がユニットケースの最小内径以下であり、光ファイバ導入部材の最大外径がユニットケースにおける第一膨出部よりもセンサ側開口端部側の部分の最小内径以下であるため、センサ側開口端部側からユニットケースに対して光ファイバ導入部材を挿抜することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、水や圧力等の外的要因に対して給電ユニット及び通信ユニットを保護することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態に係るセンサモジュールを備えたモニタリングシステムのブロック構成図である。

【図2】実施形態に係るセンサモジュールの断面図である。

【図3】ユニットケースとセンサケースとの接続部分を拡大した断面図である。

【図4】図３に示すＩＶ－ＩＶ線における断面図である。

【図5】ユニットケースと光ファイバ導入部材との接続部分を拡大した断面図である。

【図6】図５に示すＶＩ－ＶＩ線における断面図である。

【図7】センサモジュールの組立て途中を示す断面図である。

【図8】センサモジュールの組立て途中を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、以下の説明において同一又は相当要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。

【0019】

図１は、実施形態に係るセンサモジュールを備えたモニタリングシステムのブロック構成図である。図１に示すモニタリングシステム１は、計測地点における各種パラメータを計測するためのシステムである。計測地点としては、特に限定されるものではないが、例えば、ボーリング孔内や地下施設における地下水中である。モニタリングシステム１は、地上等に設置される計測装置２と、計測地点に配置されるセンサモジュール３と、計測装置２とセンサモジュール３とを接続する１又は複数の光ファイバ４と、を備える。

【0020】

計測装置２は、パーソナルコンピューター等の制御装置（不図示）に接続されて、センサモジュール３による計測を行うための装置である。計測装置２は、光源ユニット２ａと、通信ユニット２ｂと、を有する。光源ユニット２ａは、センサモジュール３に光給電を行うために、光ファイバ４に光を照射する。光源ユニット２ａには、例えば、光給電を行う電力量に応じた本数の光ファイバ４が接続されている。通信ユニット２ｂは、制御装置から受信した電気信号を光信号に変換して光ファイバ４に送信するとともに、光ファイバ４から受信した光信号を電気信号に変換して制御装置に送信する。通信ユニット２ｂには、例えば、計測装置２から通信ユニット２ｂに光信号を送信するための光ファイバ４と、通信ユニット２ｂから計測装置２に光信号を送信するための光ファイバ４の、合計２本の光ファイバ４が接続されている。

【0021】

センサモジュール３は、計測地点に配置されて、計測地点における各種パラメータを計測するモジュールである。センサモジュール３は、センサ部３ａと、給電ユニット３ｂと、通信ユニット３ｃと、を有する。

【0022】

センサ部３ａは、各種パラメータを計測する１又は複数の電気式センサ３ｄと、１又は複数の電気式センサ３ｄの出力をプロファイルして電気信号を出力するプロファイラ３ｅと、を有する。１又は複数の電気式センサ３ｄは、給電されることにより作動し、計測した情報を電気信号として出力するセンサである。１又は複数の電気式センサ３ｄとしては、特に限定されるものではないが、例えば、水圧を計測する圧力センサ、水素イオン濃度を計測するｐＨセンサ、酸化還元電位を計測するＯＲＰセンサ、電気伝導率を計測するＥＣセンサ、濁度を計測するＴＳＳセンサ、溶存酸素を計測するＤＯセンサ、水温を計測する温度センサ、地中水分量を計測する土壌水分計、水分量を計測する中性子水分計等が挙げられる。

【0023】

給電ユニット３ｂは、光ファイバ４から受信した光を電気に変換してセンサ部３ａ及び通信ユニット３ｃに給電する。通信ユニット３ｃは、給電ユニット３ｂからの給電を受けて、光ファイバ４から受信した光信号を電気信号に変換してセンサ部３ａに送信するとともに、センサ部３ａから受信した電気信号を光信号に変換して光ファイバ４に送信する。

【0024】

このように、モニタリングシステム１では、光ファイバ４を介して計測装置２からセンサモジュール３に光給電し、光ファイバ４を介して計測装置２とセンサモジュール３との間で光通信を行う。

【0025】

図２は、実施形態に係るセンサモジュールの断面図である。図２に示すように、本実施形態に係るセンサモジュール３は、上述したセンサ部３ａ、給電ユニット３ｂ、及び通信ユニット３ｃの他に、ユニットケース１１と、センサケース１２と、光ファイバ導入部材１３と、ナット１４と、ユニット搭載部材１５とを備える。

【0026】

図３は、ユニットケースとセンサケースとの接続部分を拡大した断面図である。図４は、図３に示すＩＶ－ＩＶ線における断面図である。図５は、ユニットケースと光ファイバ導入部材との接続部分を拡大した断面図である。図６は、図５に示すＶＩ－ＶＩ線における断面図である。図２～図６に示すように、ユニットケース１１は、給電ユニット３ｂ及び通信ユニット３ｃを収容するケースである。ユニットケース１１は、両端が開口された円筒状に形成されている。ユニットケース１１の内部には、給電ユニット３ｂ及び通信ユニット３ｃを収容する収容空間Ｓが形成されている。ユニットケース１１は、金属製である。ユニットケース１１は、低コストで高い耐圧性及び耐食性を有する観点から、ステンレス製とすることができる。

【0027】

ユニットケース１１の一方の端部を、センサ側開口端部１１ａといい、ユニットケース１１の他方の端部を、光ファイバ側開口端部１１ｂという。センサ側開口端部１１ａは、ユニットケース１１の延在方向Ｄにおける、センサケース１２側の開口端部である。光ファイバ側開口端部１１ｂは、ユニットケース１１の延在方向Ｄにおける、光ファイバ導入部材１３側の開口端部である。センサ側開口端部１１ａ及び光ファイバ側開口端部１１ｂを除くユニットケース１１の中央部を、ケース中央部１１ｃという。給電ユニット３ｂ及び通信ユニット３ｃは、ケース中央部１１ｃに収容されている。

【0028】

ユニットケース１１の外径は、ユニットケース１１の延在方向Ｄにおける全長にわたって同じである。ケース中央部１１ｃの内径は、ユニットケース１１の延在方向Ｄにおける全長にわたって同じである。センサ側開口端部１１ａの内径は、ケース中央部１１ｃの内径以上である。

【0029】

センサ側開口端部１１ａの内周面には、雌ネジ１１ｄが形成されている。雌ネジ１１ｄは、センサ側開口端部１１ａの内周面に形成されたネジ溝である。

【0030】

光ファイバ側開口端部１１ｂの内周面には、ユニットケース１１の半径方向内側に突出する第一膨出部１１ｅが形成されている。第一膨出部１１ｅは、ユニットケース１１の半径方向における内方に向かって（収容空間Ｓに向かって）突出する部分である。第一膨出部１１ｅは、センサ側開口端部１１ａの端部に形成されており、第一膨出部１１ｅの最小内径は、ユニットケース１１の最小内径となる。

【0031】

光ファイバ側開口端部１１ｂにおける第一膨出部１１ｅよりもセンサ側開口端部１１ａ側の部分の最小内径は、ケース中央部１１ｃの最小内径以上である。なお、最小内径は、最も小さな内径であり、例えば、ユニットケース１１の延在方向Ｄにおいて内径が異なる場合は、その最も小さい内径をいう。また、最大外径は、最も大きな内径であり、例えば、ユニットケース１１の延在方向Ｄにおいて外径が異なる場合は、その最も大きい外径をいう。

【0032】

図２～図４に示すように、センサケース１２は、センサ部３ａを収容するケースである。つまり、センサケース１２は、プロファイラ３ｅ及び１又は複数の電気式センサ３ｄを収容する。センサケース１２の素材は、特に限定されるものではないが、センサ部３ａを保護する観点から、センサケース１２は金属製とすることができる。この場合、センサケース１２は、低コストで高い耐圧性及び耐食性を有する観点から、ステンレス製とすることができる。

【0033】

センサケース１２は、円筒状に形成されている。センサケース１２は、センサ側開口端部１１ａに挿入されて開口１２ａが形成された第一挿入端部１２ｂを有する。つまり、センサケース１２のうちのセンサ側開口端部１１ａに挿入される部分が、第一挿入端部１２ｂとなる。第一挿入端部１２ｂには、開口１２ａを封止する封止コネクタ１６が固定されている。

【0034】

封止コネクタ１６は、開口１２ａを気密に保持しつつ、ユニットケース１１に配置された複数の第一電線Ｗ１とセンサケース１２に配置された複数の第二電線Ｗ２とを電気的に接続する。つまり、ユニットケース１１には、センサ部３ａに給電するために給電ユニット３ｂに接続された第一電線Ｗ１と、センサ部３ａとの間で電気信号による通信を行うために通信ユニット３ｃに接続された１又は複数の第一電線Ｗ１と、が配置されている。センサケース１２には、センサ部３ａに給電するためにセンサ部３ａに接続された第二電線Ｗ２と、センサ部３ａとの間で電気信号による通信を行うためにセンサ部３ａに接続された１又は複数の第二電線Ｗ２と、が配置されている。そして、封止コネクタ１６は、複数の第一電線Ｗ１と複数の第二電線Ｗ２とに接続される複数の電線１６ａと、複数の電線１６ａを気密に保持して開口１２ａを封止するガラス等の封止部１６ｂと、を有する。また、封止コネクタ１６と第一挿入端部１２ｂとの間には、封止コネクタ１６と第一挿入端部１２ｂとの間を封止するＯリング１７が配置されている。封止コネクタ１６としては、例えば、ハーメチックコネクタを用いることができる。

【0035】

第一挿入端部１２ｂの外周面には、雄ネジ１２ｃと、凹部１２ｄと、が形成されている。雄ネジ１２ｃは、センサ側開口端部１１ａの雌ネジ１１ｄに螺合されるように、第一挿入端部１２ｂの外周面に形成されたネジ溝である。凹部１２ｄは、環状の溝であり、凹部１２ｄには、Ｏリング１８（第一Ｏリング）が挿入されている。Ｏリング１８は、センサ側開口端部１１ａと第一挿入端部１２ｂとの間に配置されてセンサ側開口端部１１ａと第一挿入端部１２ｂとの間を封止するシール部材である。

【0036】

第一挿入端部１２ｂの端面には、ネジ穴１２ｅが形成されている。ネジ穴１２ｅは、雌ネジのネジ溝が形成された有底の穴である。ネジ穴１２ｅには、後述するネジ２１がねじ込まれる。

【0037】

第一挿入端部１２ｂは、センサ側開口端部１１ａに対して挿抜可能な形状となっている。具体的には、第一挿入端部１２ｂは、ユニットケース１１の延在方向Ｄにおいて、雄ネジ１２ｃにおいてのみセンサ側開口端部１１ａに係止されている。また、第一挿入端部１２ｂの最大外径は、センサ側開口端部１１ａにおける雌ネジ１１ｄよりも光ファイバ側開口端部１１ｂとは反対側の部分の最小内径以下である。このため、雌ネジ１１ｄに対する雄ネジ１２ｃの螺合を解除することにより、センサ側開口端部１１ａに対する第一挿入端部１２ｂの挿抜が可能となっている。

【0038】

そして、センサ側開口端部１１ａは、センサケース１２、封止コネクタ１６、及びＯリング１８により封止される。このため、センサケース１２、封止コネクタ１６、及びＯリング１８は、センサ側開口端部１１ａを封止する第一封止部として機能する。

【0039】

図２、図３、図５、及び図６に示すように、光ファイバ導入部材１３は、１又は複数の光ファイバ４を気密に導入するための導入孔１３ａが形成された蓋部材である。導入孔１３ａには、１又は複数の光ファイバ４が気密に挿入されている。光ファイバ導入部材１３の素材は、特に限定されるものではないが、低コストで高い耐圧性及び耐食性を有する観点から、ステンレス製とすることができる。なお、導入孔１３ａには、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）製のチューブ（不図示）が接続されており、このチューブ内に光ファイバ４が通されている。

【0040】

光ファイバ導入部材１３は、円柱状に形成されている。光ファイバ導入部材１３は、光ファイバ側開口端部１１ｂに挿入される第二挿入端部１３ｂと、光ファイバ側開口端部１１ｂから突出する延在部１３ｃと、を有する。つまり、光ファイバ導入部材１３のうちの光ファイバ側開口端部１１ｂに挿入される部分が、第二挿入端部１３ｂとなり、光ファイバ導入部材１３のうちの光ファイバ側開口端部１１ｂに挿入されない部分が、延在部１３ｃとなる。

【0041】

第二挿入端部１３ｂの外周面には、第二膨出部１３ｄと、凹部１３ｅと、が形成されている。第二膨出部１３ｄは、第二挿入端部１３ｂの半径方向における外方に向かって突出する部分である。第二膨出部１３ｄは、第一膨出部１１ｅのセンサ側開口端部１１ａ側に配置されて、センサ側開口端部１１ａ側から第一膨出部１１ｅに当接する。つまり、第二膨出部１３ｄの最大外径は、第一膨出部１１ｅの最小内径よりも大きい。凹部１３ｅは、環状の溝であり、凹部１３ｅには、Ｏリング１９（第二Ｏリング）が挿入されている。Ｏリング１９は、光ファイバ側開口端部１１ｂと第二挿入端部１３ｂとの間に配置されて光ファイバ側開口端部１１ｂと第二挿入端部１３ｂとの間を封止するシール部材である。

【0042】

そして、光ファイバ側開口端部１１ｂは、光ファイバ導入部材１３及びＯリング１９により封止される。このため、光ファイバ導入部材１３及びＯリング１９は、光ファイバ側開口端部１１ｂを封止する第二封止部として機能する。

【0043】

第二挿入端部１３ｂの端面には、ネジ穴１３ｆが形成されている。ネジ穴１３ｆは、雌ネジのネジ溝が形成された有底の穴である。ネジ穴１３ｆには、後述するネジ２２がねじ込まれる。延在部１３ｃの外周面には、雄ネジ１３ｇが形成されている。雄ネジ１３ｇは、延在部１３ｃの外周面に形成されたネジ溝である。

【0044】

光ファイバ導入部材１３は、ユニットケース１１に対してセンサ側開口端部１１ａ側から挿抜可能な形状をなしている。具体的には、第二膨出部１３ｄの最大外径は、ケース中央部１１ｃ及びセンサ側開口端部１１ａの最小内径以下である。つまり、ユニットケース１１における第一膨出部１１ｅよりも光ファイバ側開口端部１１ｂ側の部分の最小内径は、第二膨出部１３ｄの最大外径以上である。また、延在部１３ｃの最大外径は、ユニットケース１１の最小内径以下である。つまり、延在部１３ｃの最大外径は、第一膨出部１１ｅの最小内径以下である。そして、光ファイバ導入部材１３は、センサ側開口端部１１ａ側からユニットケース１１に挿入されており、これにより、第二挿入端部１３ｂが光ファイバ側開口端部１１ｂに挿入さるとともに、第二膨出部１３ｄがセンサ側開口端部１１ａ側から第一膨出部１１ｅに当接している。

【0045】

ナット１４は、ユニットケース１１に対して光ファイバ導入部材１３を固定する。ナット１４の内周面には、雌ネジ１４ａが形成されている。雌ネジ１４ａは、延在部１３ｃの雄ネジ１３ｇに螺合されるように、ナット１４の内周面に形成されたネジ溝である。

【0046】

雌ネジ１４ａを雄ネジ１３ｇに螺合してナット１４を光ファイバ導入部材１３に締め付けると、ナット１４が光ファイバ側開口端部１１ｂの端面に当接して、光ファイバ導入部材１３がセンサ側開口端部１１ａとは反対側に移動する。そこで、ナット１４を光ファイバ導入部材１３に締め付けた際に、ナット１４が光ファイバ側開口端部１１ｂの端面に当接するとともに、第二膨出部１３ｄがセンサ側開口端部１１ａ側から第一膨出部１１ｅに当接するように、ユニットケース１１の延在方向Ｄにおけるナット１４の長さ及び雌ネジ１４ａの位置が設定されている。

【0047】

そして、ナット１４が光ファイバ導入部材１３に締め付けられることで、ナット１４がユニットケース１１の端面に当接されるとともに、第二膨出部１３ｄがセンサ側開口端部１１ａ側から第一膨出部１１ｅに当接されている。これにより、ナット１４と光ファイバ導入部材１３の第二膨出部１３ｄとでユニットケース１１の第一膨出部１１ｅを挟み込んだ状態となって、光ファイバ導入部材１３が光ファイバ側開口端部１１ｂに固定されている。このため、第一膨出部１１ｅ、第二膨出部１３ｄ、延在部１３ｃの雄ネジ１３ｇ、及びナット１４は、ユニットケース１１に対して光ファイバ導入部材１３を固定する固定機構として機能する。

【0048】

図２～図６に示すように、ユニット搭載部材１５は、給電ユニット３ｂ及び通信ユニット３ｃを搭載する板状部材である。ユニット搭載部材１５は、センサケース１２と光ファイバ導入部材１３とに固定されている。センサケース１２に対するユニット搭載部材１５の固定は、例えば、ユニット搭載部材１５を貫通させたネジ２１をセンサケース１２のネジ穴１２ｅにねじ込むことにより行うことができる。同様に、光ファイバ導入部材１３に対するユニット搭載部材１５の固定は、例えば、ユニット搭載部材１５を貫通させたネジ２２を光ファイバ導入部材１３のネジ穴１３ｆにねじ込むことにより行うことができる。

【0049】

次に、センサモジュール３の組立て方法について説明する。

【0050】

まず、図７に示すように、ユニット搭載部材１５にセンサケース１２及び光ファイバ導入部材１３を固定してユニット化する。このとき、封止コネクタ１６により、第一電線Ｗ１と第二電線Ｗ２とを電気的に接続しておく。そして、ナット１４、ユニットケース１１、及び光ファイバ導入部材１３に１又は複数の光ファイバ４を通し、１又は複数の光ファイバ４を給電ユニット３ｂ及び通信ユニット３ｃに接続する。

【0051】

次に、図７及び図８に示すように、光ファイバ導入部材１３、ユニット搭載部材１５、及びセンサケース１２のユニットをセンサ側開口端部１１ａ側からユニットケース１１に挿入する。そして、センサ側開口端部１１ａの雌ネジ１１ｄと第一挿入端部１２ｂの雄ネジ１２ｃとを螺合して、センサ側開口端部１１ａに第一挿入端部１２ｂを締結する。これにより、センサ側開口端部１１ａ及び光ファイバ側開口端部１１ｂが封止される。

【0052】

次に、図８及び図２に示すように、ナット１４の雌ネジ１４ａと延在部１３ｃの雄ネジ１３ｇとを螺合させて、延在部１３ｃにナット１４を締結する。これにより、光ファイバ側開口端部１１ｂが封止されるとともに、光ファイバ導入部材１３が光ファイバ側開口端部１１ｂに固定される。

【0053】

以上説明したように、本実施形態に係るセンサモジュール３では、給電ユニット３ｂ及び通信ユニット３ｃを収容するユニットケース１１が円筒状に形成された金属製であるため、高い耐圧性を有することができる。また、ユニットケース１１が、両端が開口された円筒状に形成されているため、ユニットケース１１を容易に製造することができる。そして、ユニットケース１１のセンサ側開口端部１１ａ及び光ファイバ側開口端部１１ｂが封止されているため、高い耐水性を有することができる。このため、水や圧力等の外的要因に対して給電ユニット３ｂ及び通信ユニット３ｃを保護することができる。

【0054】

また、このセンサモジュール３では、ユニットケース１１がステンレス製であるため、低コストで高い耐圧性及び耐食性を有することができる。これにより、長期にわたって、水や圧力等の外的要因に対して給電ユニット３ｂ及び通信ユニット３ｃを保護することができる。

【0055】

また、このセンサモジュール３では、１又は複数の電気式センサ３ｄを収容するセンサケース１２が金属製であるため、電気式センサ３ｄを適切に保護することができる。そして、ユニットケース１１のセンサ側開口端部１１ａが、センサ側開口端部１１ａに挿入される第一挿入端部１２ｂを有するセンサケース１２と、第一挿入端部１２ｂの開口１２ａを封止する封止コネクタ１６と、センサ側開口端部１１ａと第一挿入端部１２ｂとの間に配置されるＯリング１８と、により封止される。このため、ユニットケース１１に配置された第一電線Ｗ１とセンサケース１２に配置された第二電線Ｗ２とを電気的に接続しつつ、ユニットケース１１のセンサ側開口端部１１ａを封止することができる。また、Ｏリング１８を挟み込むユニットケース１１のセンサ側開口端部１１ａ及びセンサケース１２の第一挿入端部１２ｂの双方が金属製であるため、Ｏリング１８とユニットケース１１のセンサ側開口端部１１ａ及びセンサケース１２の第一挿入端部１２ｂとの間を適切に封止することができる。

【0056】

また、このセンサモジュール３では、ユニットケース１１の光ファイバ側開口端部１１ｂが、光ファイバ側開口端部１１ｂに挿入される第二挿入端部１３ｂを有する光ファイバ導入部材１３と、光ファイバ側開口端部１１ｂと第二挿入端部１３ｂとの間に配置されるＯリング１９と、により封止される。このため、１又は複数の光ファイバ４を導入しつつ、ユニットケース１１の光ファイバ側開口端部１１ｂを封止することができる。

【0057】

また、このセンサモジュール３では、ユニットケース１１に対して光ファイバ導入部材１３が固定されるため、センサモジュール３が被圧水下におかれた際に、外圧により光ファイバ導入部材１３がユニットケース１１内に押し込まれるのを抑制することができる。

【0058】

また、このセンサモジュール３では、光ファイバ導入部材１３がユニットケース１１から突出する延在部１３ｃを有し、ナット１４に形成された雌ネジ１４ａが延在部１３ｃに形成された雄ネジ１３ｇに螺合される。このため、ナット１４を締め付けることで、ナット１４がユニットケース１１の端面に当接するとともに、光ファイバ導入部材１３の第二膨出部１３ｄがセンサ側開口端部１１ａ側からユニットケース１１の第一膨出部１１ｅに当接する。これにより、ナット１４と光ファイバ導入部材１３の第二膨出部１３ｄとでユニットケース１１の第一膨出部１１ｅを挟み込んだ状態となるため、ユニットケース１１に対して光ファイバ導入部材１３を適切に固定することができる。

【0059】

また、このセンサモジュール３では、給電ユニット３ｂ及び通信ユニット３ｃを搭載するユニット搭載部材１５がセンサケース１２及び光ファイバ導入部材１３に固定されており、光ファイバ導入部材１３がユニットケース１１に対してセンサ側開口端部１１ａ側から挿抜可能となっている。このため、センサ側開口端部１１ａ側からユニットケース１１に対して光ファイバ導入部材１３を挿抜することで、給電ユニット３ｂ及び通信ユニット３ｃを搭載したユニット搭載部材１５、及びセンサケース１２も一体的にユニットケース１１に対して挿抜することができる。

【0060】

また、このセンサモジュール３では、延在部１３ｃの最大外径がユニットケース１１の最小内径以下であり、光ファイバ導入部材１３の最大外径がユニットケース１１における第一膨出部１１ｅよりもセンサ側開口端部１１ａ側の部分の最小内径以下であるため、センサ側開口端部１１ａ側からユニットケース１１に対して光ファイバ導入部材１３を挿抜することができる。

【0061】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限られるものではなく、各請求項に記載した要旨を変更しない範囲で変形し、又は他のものに適用してもよい。

【0062】

例えば、センサモジュールにワイヤーケーブル又はロッドを取り付け、このワイヤーケーブル又はロッドによりセンサモジュールを吊下げるものとしてもよい。

【0063】

また、センサモジュールを孔内の所定の位置で固定したい場合は、センサモジュール又はセンサモジュールから離れた位置にパッカーを取り付けてもよい。パッカーを取り付ける場合は、１又は複数の光ファイバの他に、パッカーを膨らませるための吸気管等が設けられる。

【0064】

また、通信ユニットは、計測装置とセンサモジュールとの間で双方向の通信を行うものであってもよく、センサモジュールから計測装置への一方向の通信を行うものであってもよい。

【符号の説明】

【0065】

１…モニタリングシステム、２…計測装置、２ａ…光源ユニット、２ｂ…通信ユニット、３…センサモジュール、３ａ…センサ部、３ｂ…給電ユニット、３ｃ…通信ユニット、３ｄ…電気式センサ、３ｅ…プロファイラ、４…光ファイバ、１１…ユニットケース、１１ａ…センサ側開口端部、１１ｂ…光ファイバ側開口端部、１１ｃ…ケース中央部、１１ｄ…雌ネジ、１１ｅ…第一膨出部、１２…センサケース、１２ａ…開口、１２ｂ…第一挿入端部、１２ｃ…雄ネジ、１２ｄ…凹部、１２ｅ…ネジ穴、１３…光ファイバ導入部材、１３ａ…導入孔、１３ｂ…第二挿入端部、１３ｃ…延在部、１３ｄ…第二膨出部、１３ｅ…凹部、１３ｆ…ネジ穴、１３ｇ…雄ネジ、１４…ナット、１４ａ…雌ネジ、１５…ユニット搭載部材、１６…封止コネクタ、１６ａ…電線、１６ｂ…封止部、１７…Ｏリング、１８…Ｏリング（第一Ｏリング）、１９…Ｏリング（第二Ｏリング）、２１…ネジ、２２…ネジ、Ｄ…延在方向、Ｓ…収容空間、Ｗ１…第一電線、Ｗ２…第二電線。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】