特開 2024-46402 管渠内センサ装置

(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】P2024046402

(43)【公開日】2024-04-03

(54)【発明の名称】管渠内センサ装置

(51)【国際特許分類】

   E03F 5/02 20060101AFI20240327BHJP

   G01D 5/353 20060101ALI20240327BHJP

   E03F 7/00 20060101ALI20240327BHJP

【ＦＩ】

E03F5/02

G01D5/353 A

E03F7/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022151773

(22)【出願日】2022-09-22

【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 ▲１▼発行日 令和４年９月１日 刊行物 奥村組技術研究年報Ｎｏ．４８、第１，４５～５０頁、株式会社奥村組技術研究所 ▲２▼ウェブサイトの掲載日 令和４年９月１日 ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｏｋｕｍｕｒａｇｕｍｉ．ｃｏ．ｊｐ／ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ／ｔｒｉ／ａｎｎｕａｌ＿ｒｅｐｏｒｔ／２０２２／

(71)【出願人】

【識別番号】515117682

【氏名又は名称】株式会社コアシステムジャパン

(71)【出願人】

【識別番号】000140292

【氏名又は名称】株式会社奥村組

(74)【代理人】

【識別番号】110002170

【氏名又は名称】弁理士法人翔和国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】山崎 大志

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 博幸

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 一弘

(72)【発明者】

【氏名】山口 治

(72)【発明者】

【氏名】楢崎 雄一

(72)【発明者】

【氏名】南雲 裕樹

【テーマコード（参考）】

2D063

2F103

【Ｆターム（参考）】

2D063DA07

2D063EA03

2F103CA03

2F103EC08

2F103GA15

(57)【要約】

【課題】固体流入物の堆積を抑制することができ、かつ高精度の検知を行うことができるように、浸漬型のセンサを管渠内に固定することが可能な装置を提供する。
【解決手段】管渠内センサ装置１００は、人孔Ｂ内の下部を横断する円形断面の管路Ｃの人孔Ｂ側の開口部に固定されるリング状の固定板１１と、固定板１１の内壁面に固定され、管路Ｃ内を流れる水に浸漬された状態で、流れる水の状態を検知するセンサ本体２０と、固定板１１の内壁面に固定されると共に、流れる水の上流側から下流側に向かって管路Ｃ内方に傾斜する傾斜面３１を有し、傾斜面３１によってセンサ本体２０の上流側を下流側に向かって覆うカバーシート３０とを備える。センサ本体２０は、管路Ｃの底部位置における最底部より上方にて、固定板１１に固定される。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

人孔内の下部を横断する円形断面の管路の人孔側の開口部に固定されるリング状の固定体と、
前記固定体の内壁面に固定され、前記管路内を流れる水に浸漬された状態で、流れる水の状態を検知するセンサ本体と、
前記固定体の内壁面に固定されると共に、流れる水の上流側から下流側に向かって前記管路内方に傾斜する傾斜面を有し、当該傾斜面によって前記センサ本体の上流側を下流側に向かって覆うカバー体と、を備え、
前記センサ本体は、前記管路の底部位置における最底部より上方にて、前記固定体に固定されることを特徴とする管渠内センサ装置。

【請求項2】

人孔内の下部を横断する円形断面の管路の人孔側の開口部に固定されるリング状の固定体と、
前記固定体の内壁面に固定され、前記管路内を流れる水に浸漬された状態で、流れる水の状態を検知するセンサ本体と、
前記固定体の内壁面に固定されると共に、流れる水の上流側から下流側に向かって前記管路内方に傾斜する傾斜面を有し、当該傾斜面によって前記センサ本体の上流側を下流側に向かって覆うカバー体と、を備え、
前記センサ本体がヘテロコア部を途中に有する光ファイバからなる水位センサであることを特徴とする管渠内センサ装置。

【請求項3】

前記固定体は、金属又は樹脂からなる板状弾性体からなり、前記板状弾性体の外面が前記管路の内壁に弾発力で当接した状態で当該管渠内に固定されることを特徴とする請求項１又は２に記載の管渠内センサ装置。

【請求項4】

前記固定体は一部が離間する円環状であるととともに、当該離間する箇所の両端部を板状弾性体の両端部を接続する接続部材を備え、前記接続部材は前記固定体の直径を調整可能に接続することを特徴とする請求項１又は２に記載の管渠内センサ装置。

【請求項5】

前記カバー体は、前記センサ本体の位置より上流側および下流側の端部のうち、少なくとも上流側端部が前記固定体の内壁面に固着されており、当該カバー体の固着されていない両側方より前記センサ本体内に水が流入するよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の管渠センサ装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、管渠内に固定されるセンサ装置に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、局地的な集中豪雨が頻発しており、雨水が流入する管渠の急激な増水に対する安全対策を図る必要がある。従来から管渠内に固定した水位センサを用いて管渠を流れる水の水位を計測するシステムが構築されている（例えば、特許文献１から３参照）。なお、水位だけでなく、水温、ｐＨ値、流量（流速）などの計測値を、管渠内に固定した各種センサを用いて計測することも行われている。

【0003】

例えば、特許文献１には、底板の一部が管渠に内接して固定され、底板の両端部からそれぞれ上方に延在する側板の間に架設される上板にて、超音波式などの非浸漬型の水位センサを支持するセンサ固定具が記載されている。

【0004】

特許文献２には、浸漬型の水位センサを、管渠の内壁に設置されるセンサホルダの底部に収容して保持することが記載されている。また、特許文献３には、水位計ホルダの底板の一部が管渠に内接して固定され、底板の最深部に設けられた水位計ホルダに浸漬側の水位計本体を収容して保持することが記載されている。なお、水位計ホルダは、水位計本体に水流の動圧が作用することを防止するものである。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第６７１６９５２号公報

【特許文献2】特開平１０－２１２７５１号公報

【特許文献3】特許第６８２２６０１号公報

【発明の概要】

【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などに記載された非浸漬型の水位センサの技術においては、非浸漬型であるため、水位センサの僅かな固定角度の変化によっても、測定される水位が大きく変化するという課題がある。

【0007】

一方、上記特許文献２，３などに記載された浸漬型の水位センサの技術においては、水に伴って流入する固体流入物が水位センサ又はこれを収容するセンサホルダに堆積して、水位センサによる水位の検知が困難になる、又は、検知精度が劣化するおそれがあるという課題がある。

【0008】

本発明はかかる背景に鑑みてなされたものであり、固体流入物の堆積を抑制することができ、かつ高精度の検知を行うことができるように、浸漬型のセンサを管渠内に固定することが可能な装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１の管渠内センサ装置は、人孔内の下部を横断する円形断面の管路の人孔側の開口部に固定されるリング状の固定体と、前記固定体の内壁面に固定され、前記管路内を流れる水に浸漬された状態で、流れる水の状態を検知するセンサ本体と、前記固定体の内壁面に固定されると共に、流れる水の上流側から下流側に向かって前記管路内方に傾斜する傾斜面を有し、当該傾斜面によって前記センサ本体の上流側を下流側に向かって覆うカバー体と、を備え、前記センサ本体は、前記管路の底部位置における最底部より上方にて、前記固定体に固定されることを特徴とする。

【0010】

本発明の第１の管渠内センサ装置によれば、上流側から下流側に向かって上方に傾斜する傾斜面を有し、当該傾斜面によってセンサ本体の上流側を下流側に向かって覆うカバー体を備えている。このカバー体の傾斜面に沿って水と共に上流側から流入する固体流入物が流れ易くなるので、センサ本体に固体流入物が堆積して、センサ本体の感度が低下するおそれを抑制することが可能となる。

【0011】

また、固体流入物は管渠の最深部を流れやすい。本管渠内センサ装置においては、センサ本体は管渠の最底部より上方にて固定体に固定されるので、上記特許文献２，３のように管渠の最底部にセンサが固定される場合と比較して、センサ本体に固体流入物が堆積して、センサ本体の感度が低下するおそれを抑制することが可能となる。

【0012】

本発明の第２の管渠内センサ装置は、人孔内の下部を横断する円形断面の管路の人孔側の開口部に固定されるリング状の固定体と、前記固定体の内壁面に固定され、前記管路内を流れる水に浸漬された状態で、流れる水の状態を検知するセンサ本体と、前記固定体の内壁面に固定されると共に、流れる水の上流側から下流側に向かって前記管路内方に傾斜する傾斜面を有し、当該傾斜面によって前記センサ本体の上流側を下流側に向かって覆うカバー体と、を備え、前記センサ本体がヘテロコア部を途中に有する光ファイバからなる水位センサであることを特徴とする。

【0013】

本発明の第２の管渠内センサ装置によれば、本発明の第１の管渠内センサ装置と同様に、カバー体に傾斜面が存在することにより、センサ本体に固体流入物が堆積して、センサ本体の感度が低下するおそれを抑制することが可能となる。

【0014】

また、センサ本体がヘテロコア部を途中に有する光ファイバセンサであるので、センサ本体を薄厚に形成することが可能となる。これにより、センサ本体に固体流入物が堆積して、センサ本体の感度が低下するおそれを抑制することが可能となる。

【0015】

本発明の第１及び第２の管渠内センサ装置において、前記固定体は、金属又は樹脂からなる板状弾性体からなり、前記板状弾性体の外面が前記管路の内壁に弾発力で当接した状態で当該管渠内に固定されることが好ましい。

【0016】

この場合、固定体自身の弾発力の作用により固定体が管路に固定されるので、同じ固定体を直径が相違する管渠に固定することが可能となる。

【0017】

また、本発明の第１及び第２の管渠内センサ装置において、前記固定体は一部が離間する円環状であるととともに、当該離間する箇所の両端部を接続する接続部材を備え、前記接続部材は前記固定体の直径を調整可能に接続することが好ましい。

【0018】

この場合、固定体との接続箇所の間隔を相違させて、固定体と接続部材を接続させることにより、過度な弾発力が作用して管路から脱落し易くなることなく、直径の相違する管路に固定体を適切に固定することが可能となる。

【0019】

また、本発明の第１及び第２の管渠内センサ装置において、前記カバー体は、前記センサ本体の位置より上流側および下流側の端部のうち、少なくとも上流側端部が前記固定体の内壁面に固着されており、当該カバー体の固着されていない両側方より前記センサ本体内に水が流入するよう構成されていることが好ましい。

【0020】

この場合、カバー体は、上流側端部が固定体の内壁面に固着されてセンサ本体を覆うので、センサ本体に固体流入物が堆積して、センサ本体の感度が低下するおそれをより抑制することが可能となる。また、カバー体の固着されていない両側方よりセンサ本体内に水が流入するので、センサ本体が水位センサである場合、センサ本体に水位による外圧を付与することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】本発明の実施形態に係る管渠内センサ装置の模式斜視図。

【図2】管渠内センサ装置の模式正面図。

【図3】管渠内センサ装置の模式断面図。

【図4】管渠内センサ装置のセンサ本体などを示す模式縦断面図。

【図5】カバーシート６０を省略した図１のＶ－Ｖ線模式断面図。

【図6A】ヘテロコア部を有する光ファイバを説明する図。

【図6B】ヘテロコア部を有する光ファイバの模式断面斜視図。

【図7】図４のダイヤフラムが撓んだ状態を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本発明の実施形態に係る管渠内センサ装置１００について図面を参照して説明する。なお、図面は、管渠内センサ装置１００及びその構成要素などを明確化するためにデフォルメされており、実際の比率を表すものではない。

【0023】

図１から図３を参照して、地下に埋設された下水道などの管渠Ａには、点検、清掃、補修などの管渠Ａの維持管理のための人の出入口として人孔（マンホール）Ｂが設けられている。

【0024】

管渠内センサ装置１００は、管渠Ａ内に固定される固定具１０と、固定具１０に固定されるセンサ本体２０と、固定具１０に固定され、センサ本体２０を覆うカバーシート３０とを備えている。管渠内センサ装置１００においては、固定具１０を用いて管渠Ａ内を流れる水に浸漬させた状態でセンサ本体２０を固定し、この水に関する情報をセンサ本体２０が検知する。

【0025】

固定具１０は、管渠Ａを構成する円形断面の管路Ｃの人孔Ｂ側の開口部内に固定される。人孔Ｂの底部には、水が流れる溝としてインバートＤが形成されている。管渠Ａは、管路Ｃと、管路Ｃに接続されたインバートＤとから構成される。

【0026】

ここでは、固定具１０は、展開すると１枚の薄厚の矩形板状となる板状弾性体である固定板１１を有している。固定板１１は本発明の固定体に相当する。固定板１１は、耐水性及び耐食性に優れた金属又は樹脂の板材からなる。固定板１１は、例えば、厚さが１０ｍｍ以下のステンレス鋼や耐食性プラスチックの板材からなる。

【0027】

なお、固定板１１は、その厚さに応じて、例えば厚さが１ｍｍ以上である場合、固定板１１の水流の上流側の端部に水流の上流側から下流側に向って厚さが徐々に増加する傾斜面を設けることが好ましい。これにより、固定板１１と管路Ｃの内壁面との間に生じる段差が水流の障壁となること、さらに、この段差に固体流入物が堆積することを抑制することが可能となる。

【0028】

固定板１１の長さは、管路Ｃの内壁面の円周長よりも短く、かつ、例えばこの円周長の３／４以上であることが好ましい。また、一部を切り欠いたリング状（円環状）に加工されていることが好ましい。これにより、固定板１１を、弾性範囲において短辺同士を接近させて、その外径を管路Ｃの内径より小さくして管路Ｃ内に位置させた後、この接近を解除することによって、その外周面が管路Ｃの内壁面に弾発力で当接した状態で管路Ｃ内に安定的に固定することが可能となる。

【0029】

なお、固定具１０は、この固定板１１だけからなるものであってもよい。この場合、固定具１０は、管路Ｃの内壁面に沿って湾曲し全体としてリング状（円環状）となっており、切り欠き部は上部に設けることが好ましい。

【0030】

ただし、ここでは、固定具１０は、固体板１１の長手方向の両端部を所定の距離に近づけて接続するアジャスタ１２を備えている。アジャスタ１２により、固体板１１における短辺同士の離間距離とアジャスト１２との接続位置を変更して、固定板１１の直径を調整することによって、管路Ｃの内壁面に対して固定板１１を強固に押し付けることが可能となる。このため、固定板１１を一部が切り欠いたリング状（円環状）に加工する場合、加工時の外径を管路Ｃの内径より少し小さくしてもよい。

【0031】

ここでは、固定板１１の長手方向の内周面の両端部に、それぞれＬ字状ブラケット１３が設けられている。このＬ字状ブラケット１３は、その底辺部１３ａの上面が、固定板１１の内周面に溶接や接着などによって固定されている。Ｌ字状ブラケット１３は、金属や樹脂などの硬質材からなる。

【0032】

各Ｌ字状ブラケット１３の起立辺部１３ｂは、固定板１１の人孔Ｂ側に平面を有するように、上方に向かって起立している。そして、各Ｌ字状ブラケット１３の起立辺部１３ｂに貫通孔（不図示）が形成されている。なお、Ｌ字状ブラケット１３に替えて、法線方向に延びる突出片を曲げ加工などにより固定板１１と一体成形してもよい。

【0033】

一方、アジャスタ１２は、金属や樹脂などの硬質材からなる矩形板材であり、長手方向の両端部に複数の貫通孔１２ａが長手方向に間隔を開けて形成されている。そして、作業者がＬ字状ブラケット１３の貫通孔とアジャスタ１２の適切に選択した貫通孔１２ａとにボルト１４を管路Ｃ側から挿通させ、このボルト１４をナット１５を用いて反対側から固定する。

【0034】

Ｌ字状ブラケット１３は、管路Ｃの人孔Ｂ側の上方端面に起立部１３ｂの裏面が当接して、管路Ｃに流入する水によって管渠内センサ装置１００が管路Ｃ内に入り込まないように防止するストッパとして機能する。また、Ｌ字状ブラケット１３は、その底辺部１３ｃの厚さとボルト１４の頭部の厚さだけしか管路Ｃの内周面から突出しておらず、しかも、突出位置は管路Ｃ内の上部である。そのため、この突出箇所が水流の障壁や固体流入物が堆積する要因とはならず、管路Ｃ内の底部付近に設置されるセンサ本体２０の水位検知に悪影響を及ぼすことはない。

【0035】

このようにして、固定板１１は、Ｌ字状ブラケット１３を介してアジャスタ１２により上部が離間されたリング状となっており、その直径はアジャスタ１２の選択した貫通孔１２ａの位置に応じて定まる。管路Ｃの内壁面の直径に応じてアジャスタ１２の貫通孔１２ａのいずれかを適宜選択してＬ字ブラケット１３と接続することにより、固定板１１の直径が管路Ｃの内壁に対応したものとなる。なお、図示しないが、両端部にそれぞれ形成された貫通孔の間隔が相違する複数本のアジャスタを用意しておき、管路Ｃの内壁の直径に応じて適切なアジャスタを選択するようにしてもよい。

【0036】

また、図示しないが、アジャスタ１２又はＬ字状ブラケット１３の貫通孔を長孔とすれば、固定板１１を管路Ｃ内に嵌め込み易くなると共に、固定板１１の直径やその管路Ｃの内壁面に当接する力の調整をより細かく行うことが可能となる。

【0037】

なお、固定板１１は、１枚の板状弾性体である場合に限定されない。例えば、固定板１１として、複数枚の板状弾性体を長尺方向に連結したものであってもよく、さらに、そのうちの一部は非弾性体ではあってもよい。

【0038】

また、本発明の固定体は、板状以外の弾性体、例えば、丸棒、角棒などの棒状、網状などであってもよい。さらに、固定体は、円環状でなくてもよく、多角形状などのリング状（輪状）であってもよい。

【0039】

さらに、固定体は、弾性体からなる場合に限定されない。例えば、固定体は、管路Ｃの内壁面に挿入または嵌入することが可能な形状の非弾性体であってもよい。この場合、固定具１０を固定板１１のみとして管路Ｃの内径より若干小さめに設置すると、固定体と管路Ｃの内壁面との間に隙間が生じ、この隙間に固体流入物が入り込むことはあるが、多少の隙間であればセンサ本体２０による水位検知には悪影響を及ぼさない。なお、アジャスタ１２を用いる場合には、弾性・非弾性に限らず、固定板１１の離間距離を広げることにより、管路Ｃの内壁面に押し付け固定することが可能である。

【0040】

センサ本体２０は、管路Ｃ内を流れる濁水に浸漬された状態で、この水の状態を検知する。管路Ｃ内を水と共に流れて来る粒状物やゴミ、枝、葉などの固体流入物がセンサ本体２０に堆積して、良好な検知を妨げないように、センサ本体２０は薄いことが好ましく、例えば、３０ｍｍ以下の厚さであることが好ましい。

【0041】

以下、厚さが３０ｍｍ以下と薄厚にすることが可能なセンサ本体２０の一例について説明する。センサ本体２０は、図４及び図５を参照して、ヘテロコア部ＨＰを有する光ファイバ４０と、ダイヤフラム５１を有し、ヘテロコア部ＨＰが内部に配置されたチャンバ５０とを備えている。なお、以下の説明及び図面において、上下などの方向は、チャンバ５０単体における方向であり、チャンバ５０の固定具１０への取付方向などに応じて変化する。

【0042】

センサ本体２０は、ダイヤフラム５１に作用する水圧を検知することができる。この水圧から水位も求まるので、センサ本体２０は水位センサとして機能する。

【0043】

光ファイバ４０は、図６Ａ及び図６Ｂを参照して、入射端側の光ファイバ素線４１と、出射端側の光ファイバ素線４２と、光ファイバ素線４１，４２の間に挿入されたヘテロコア部ＨＰとから構成されている。ヘテロコア部ＨＰは、光ファイバ素線４１，４２との間に設けられ、伝送される光の一部を漏洩（リーク）する。

【0044】

ヘテロコア部ＨＰは、ここでは、コア４３と、その外周部に設けられたクラッド４４とを有する短いシングルモード光ファイバである。例えば、コア４３の径は５μｍであり、クラッド４４の径は１２５μｍであり、長さは１．６ｍｍである。一方、光ファイバ素線４１，４２はともに、コア４５と、その外周部に設けられたクラッド４６とを有する長いシングルモード光ファイバである。例えば、コア４５の径は９μｍであり、クラッド４６の径は１２５μｍである。このように、ヘテロコア部ＨＰのコア径は、光ファイバ素線４１，４２のコア径よりも小さくなるように構成されている。

【0045】

なお、ヘテロコア部ＨＰ、光ファイバ素線４１，４２の双方、あるいは一方が、マルチモード光ファイバであってもよい。また、ヘテロコア部ＨＰのコア径が、光ファイバ素線４１，４２のコア径よりも大きくなるように構成されていてもよい。また、ヘテロコア部ＨＰが、光ファイバ素線４１，４２のコア４５の屈折率あるいはクラッド４６の屈折率と同等の屈折率を有する素材からなるものであってもよい。この場合も、コア４５の径が、０あるいはクラッド４６の径と同じである一種のヘテロコア構造であると考えることが可能である。

【0046】

ヘテロコア部ＨＰと光ファイバ素線４１，４２とは、長手方向に直交する界面４７でコア４３，４５が接合するように、同軸又は略同軸に、放電による融着などによって接合されている。なお、溶融延伸することによって、ヘテロコア部ＨＰを形成してもよい。また、コア４３，４５の径が漸次変化するものであってもよい。

【0047】

このように、光ファイバ素線４１，４２の中途部にヘテロコア部ＨＰが存在しているので、界面４７におけるコア径の相違によって、光の一部がヘテロコア部ＨＰのクラッド４４に漏洩し、伝送される光が損失される。ヘテロコア部ＨＰ及びその近傍の光ファイバ素線４１，４２の曲率半径Ｒが小さいほど、光の損失量（リーク量）が大きくなる。

【0048】

図４及び図５を参照して、チャンバ５０は、上側フレーム５２と下側フレーム５３とが水密に固定されることにより、全体の外観が略直方体状となるように構成されている。これらフレーム５２，５３は、例えば、樹脂、金属、セラミックスなどの硬質の材料から形成されている。

【0049】

上側フレーム５２と下側フレーム５３とは、ヘテロコア部ＨＰから両側に離間した部分における光ファイバ素線４１，４２を間に挟んだ状態で固定されている。２つのフレーム５２，５３が固定されたチャンバ５０において、内部に密閉空間Ｓが形成されている。

【0050】

上側フレーム５２の上側の壁部には、他の部分よりも薄厚のダイヤフラム５１が形成されている。換言すれば、上側フレーム５２にその厚み方向に穿った空間（密閉空間Ｓの一部を構成する空間）を設け、この空間の底部を撓み可能な厚さとしてダイヤフラム５１を構成している。

【0051】

ダイヤフラム５１は、ダイヤフラム５１の上面に作用する圧力（チャンバ５０外方に存在する水から受ける水圧）と密閉空間Ｓ内の内圧を受圧する受圧部であり、内圧と外圧との差圧に応じて撓む。差圧が大きいほど、ダイヤフラム５１は大きく撓む。ダイヤフラム５１は、所望の精度で差圧を検知することができるよう、差圧に応じて適度な撓み量が生じるように厚さを設定すればよい。

【0052】

ここでは、密閉空間Ｓは完全に密閉されており、その内圧は所定の内圧、例えば、大気圧に近い内圧や真空に近い内圧に設定されている。これにより、センサ本体２０は、ダイヤフラム５１の上面に作用する外圧と密閉空間Ｓの内圧との差圧を検知することになる。

【0053】

ここでは、ダイヤフラム５１は、上側フレーム５２の他の部分と同じ材質で形成され、上側フレーム５２と一体化されている。ただし、ダイヤフラム５１を上側フレーム５２とは相違する材質別の部材として構成し、これらを接着剤やパッキン等のシール材などを用いて固定してもよい。

【0054】

ダイヤフラム５１の下面の略中央部には、２つの支持部材５４，５５が間隔Ｌ０を存してその一端部側（上端部側）が固定されている。ここでは、これら支持部材５４，５５は、上側フレーム５２の他の部分と同じ材質で形成されており、ダイヤフラム５１と一体化している。

【0055】

各支持部材５４，５５は、それぞれが独立した角柱状の部材であり、上面が接触するダイヤフラム５１の下面から下方に向かって延びるように起立している。各支持部材５４，５５の他端部側（下端部側）である下面に光ファイバ素線４１，４２の所定部分Ｍ，Ｎが間隔Ｌ１を隔てて固定されている。これらの固定部分Ｍ，Ｎの間にヘテロコア部ＨＰが位置している。固定部分Ｍ，Ｎ間のヘテロコア部ＨＰを含む部分の光ファイバ４０であるセンサ部ＳＰは、予め屈曲するように固定されていることが好ましい。

【0056】

また、フレーム５２，５３の間に挟まれた光ファイバ素線４１，４２は、これらフレーム５２，５３の間に水密に固定されている。

【0057】

図示しないが、光ファイバ４０の入射端である光ファイバ素線４１の入射端には、半導体発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザなどの発光素子を有する光源が接続されている。光ファイバ４０の出射端である光ファイバ素線４２の端部には、フォトダイドード（ＰＤ）や電荷結合素子（ＣＣＤ）などの受光素子を有する光パワーメータなどの受光部が接続されている。さらに、受光部には、ＣＰＵやメモリ等を備えた検知部が接続されている。なお、受光部から検知部に無線で受光信号を送信してもよい。これら光源、受光部及び検知部は、地上又はマンホール蓋の裏などに設置されている。

【0058】

以上のように構成されたセンサ本体２０において、図７に示すように、外圧が内圧より大きい場合、その差圧に応じてダイヤフラム５１は下向きに凸となるように湾曲して撓む。この撓みは、上記の間隔Ｌ１は支持部材５４，５５の上下方向の長さに比例して拡大され、固定部分Ｍ，Ｎの間隔Ｌ２は初期の間隔Ｌ１（図４参照）よりも大きくなる。よって、ダイヤフラム５１に直接的にセンサ部が固定されている場合と比較して、２つの支持部材５４，５５に支持されたセンサ部ＳＰの間隔Ｌが大きく変化するので、センサ部ＳＰの曲率が大きく変化し、光ファイバ４０を伝送する光の漏洩の割合に大きな変化が生じるため、差圧を高感度で検知することが可能となる。

【0059】

差圧によるダイヤフラム５１の撓み量を大きくすれば、従来のようにダイヤフラム５１の変形に応じて直接的に変形するようにセンサ部が支持されていても、高感度で差圧を検知することはできる。ただし、この場合、ダイヤフラム５１を薄くするか大面積化する必要がある。しかし、ダイヤフラム５１を薄くすると強度不足で破損するおそれがあり、大面積化するとチャンバ５０が大型化するという問題が生じる。

【0060】

センサ本体２０を、上述したヘテロコア光ファイバセンサからなるものとすることにより、センサ本体２０を例えば３０ｍｍ以下の薄厚に形成することが可能となる。これは、ダイヤフラム５１の小さな撓みを支持部材５４，５５の長さによって拡大し、センサ部ＳＰの微小な曲率の変化でもヘテロコア光ファイバでは光の漏洩の割合に大きな変化が生じるため、差圧を高感度で検知するからである。このようにセンサ本体２０が薄厚であるので、センサ本体２０に固体流入物が堆積して、検知感度が低下するおそれを抑制することが可能となる。

【0061】

なお、センサ本体２０は上述したものに限定されない。例えば、光ファイバ素線４１の中途部に光カプラを設け、光カプラで別の光ファイバを分岐させるとともに、光ファイバ素線４１の端部に銀蒸着などによって鏡を形成した反射部を設けてもよい。この場合、前記分岐された光ファイバの端部が出射端となり、この出射端に受光部を接続すればよい。このような反射部を設けることにより、チャンバ５０から光ファイバ素線４１が延び出ることが回避され、光ファイバ４０の取り回しが簡易となる。

【0062】

また、光ファイバ素線４２の端部にＯＴＤＲ（Optical time-domain reflectometer）装置を接続して、ＯＴＤＲ装置から入射されたセンサ光の後方へのレイリー散乱光をＯＴＤＲ装置自身が計測するものであってもよい。

【0063】

また、ヘテロコア部ＨＰを有する光ファイバ４０以外の光ファイバとして、長周期光ファイバグレーティングを用いてもよい。この場合、光ファイバの屈曲度合に応じて共鳴波長のシフトを生じるので、光ファイバにおける伝送光のスペクトルに基づいて、差圧を検知することが可能となる。

【0064】

なお、センサ本体２０は、ヘテロコア部ＨＰを有さない光ファイバを用いた水位センサ、例えば、ファブリペロー干渉計やファイバ・ブラッグ・グレーティング（Fiber Bragg Grating：ＦＢＧ）を用いた光ファイバ式水位センサであってもよい。また、センサ本体２０は、ＭＥＭＳ圧力センサなどの他の形式の水位センサであってもよい。

【0065】

また、センサ本体２０は、水位センサに限定されず、浸漬されている水の何らかの状態を検知するものであればよく、例えば、水温センサ、ｐＨセンサ、流量センサなどであってもよい。

【0066】

さらに、センサ本体２０は、その上面がカバーシート３０により覆われている。カバーシート３０は本発明のカバー体に相当する。カバーシート３０は、センサ本体２０を覆った状態で固定板１１の内壁面に固定されている。

【0067】

カバーシート３０は、ここでは、薄厚の耐食性及び耐水性に優れた樹脂シートである。カバーシート３０は、特に摩擦係数が小さいものであることが好ましいので、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂、商品面テフロン（登録商標））シートなどであることが好ましい。

【0068】

センサ本体２０は、台座６１を介して固定板１１の内壁面に固定されている。ここでは、台座６１及びカバーシート３０にそれぞれ形成された貫通孔を挿通するボルト６２が固定板１１に形成されたネジ穴に螺合することにより、固定板１１の内壁面に台座６１が固定され、台座６１の両端部にカバーシート３０の両端部が固定される。ただし、固定板１１、台座６１及びカバーシート３０は接着や溶接などにより固定してもよい。

【0069】

台座６１の下面は、ここでは、平面状であり、これに固定される固定板１１の内壁面の部分も平面状となり、管路Ｃとの内壁面との間に隙間が生じる。ただし、この隙間は微小であるので、固体流入物が大量に堆積して、センサ本体２０による検知感度に悪影響を及ぼすことはない。なお、台座６１の下面は、固定板１１の湾曲した内面に沿った曲面状であってもよい。

【0070】

そして、センサ本体２０に形成された貫通孔を挿通するボルト６３が台座６１に形成されたネジ穴に螺合することにより、台座６１の上面にセンサ本体２０が固定される。ただし、センサ本体２０と台座６１とは接着や溶接などにより固定してもよい。

【0071】

このようにカバーシート３０がセンサ本体２０の上方を覆うことにより、水流はカバーシート３０の上面に沿って流れ、センサ本体２０には直接的には水流がかからないので、センサ本体２０に固体流入物が堆積することの防止を図ることが可能となる。

【0072】

なお、カバーシート３０は、流れる水の上流側から下流側に向かって管路Ｃの内方（上方）に傾斜する傾斜面３１を有し、この傾斜面３１によってセンサ本体２０の上流側を下流側に向かって覆っていればよい。これにより、センサ本体２０に固体流入物が堆積することの防止を図ることが可能となる。すなわち、カバーシート３０は、センサ本体２０の上面を全面に亘って覆う必要はない。

【0073】

そして、カバーシート３０は、ここでは、センサ本体２０の側方を覆っていない。これにより、センサ本体２０のダイヤフラム５１に水圧が作用するので、カバーシート３０はセンサ本体２０の水位検知に影響を及ぼさない。

【0074】

なお、台座６１の厚さが例えば１ｍｍ以上である場合、台座６１の水流の上流側の端部に水流の上流側から下流側に向って厚さが徐々に増加するに斜面を設けることが好ましい。これにより、台座６１と固定板１１の内壁面との間に生じる段差が水流の障壁となること、また、この段差に固体流入物が堆積することの抑制を図ることが可能となる。

【0075】

上述したセンサ本体２０の一例において、光ファイバ４０の光ファイバ素線４１，４２は、固定板１１の内壁面に固定された部分を介して、地上などに設置された上記光源及び受光部に向かって延びる。この固定板１１の内壁面に固定された光ファイバ素線４１，４２は、配線を防水する際などに使用されるシリコーンコーキングなどのコーキング７１によって覆うことが好ましい。これにより、光ファイバ素線４１，４２に固体流入物が大量に堆積することが防止され、センサ本体２０による検知感度に悪影響を及ぼすことの抑制を図ることが可能となる。

【0076】

なお、コーキング７１に覆われて固定板１１の内壁面に固定される光ファイバ４１，４２の延びる方向は、図１に示すように、固定板１１の長尺方向（水流と直交する方向）に平行な方向であっても、固定板１１の短尺方向（水流と平行な方向）に平行な方向であってもよい。

【0077】

また、上述したセンサ本体２０の一例において、不図示の通気パイプなどを介して密閉空間Ｓと外気を連通してもよい。この通気パイプなども光ファイバ素線４１，４２と共にコーキング７１によって覆うことが好ましい。

【0078】

さらに、センサ本体２０が、光ファイバ式のセンサでない場合、このセンサ本体２０から地上などに設置される検知関連装置に向かって延びる各種ケーブルなども、固定板１１の内壁面に固定される部分はコーキング７１で覆えばよい。

【0079】

固体流入物うち、その大半を占める水より比重の高い粒子状物は管路Ｃの最深部を流れ中央を流れる。そこで、本管渠内センサ装置１００においては、センサ本体２０は、管路Ｃの底部位置における最底部より上方にて、固定板１１の内壁面に固定されている。

【0080】

ここで、管渠Ａ（管路Ｃ）の底部位置とは、管渠Ａ（管路Ｃ）の下半内周面における開き角１２０度の弧長部分を指し、センサ本体２０の固定位置は水が殆ど流れていないと判断できる又はそう判断しても管理上支障を来さない高さ位置である。例えば、センサ本体２０は、管路Ｃの底部位置における最底部より、センサ本体２０の厚さの半分以上、あるいは、センサ本体２０の厚さ以上上方にて、固定板１１の内壁面に固定されている。これにより、上記特許文献２，３のように管路Ｃの最底部にセンサが固定される場合と比較して、センサ本体２０に固体流入物が堆積、接触して、センサ本体２０の感度が低下するおそれを抑制することが可能となる。

【0081】

また、管路Ｃは円形断面であるため、上記した底部位置の範囲においては、センサ本体２０の設置高さに比して断面左右方向への移動距離が長く、必要最低限の高さを確保して上で上記した固体流体物との接触をより高い確率で回避することができる。

【0082】

なお、本発明は実施形態に限定されるものではない。例えば、本発明の固定体として、上記特許文献１～３に記載されたものを用いてもよい。

【符号の説明】

【0083】

１０…固定具、 １１…固定板（固定体）、 １２…アジャスタ（接続部材）、 １２ａ…貫通孔、 １３…Ｌ字状ブラケット、 １３ａ…底辺部、 １３ｂ…起立辺部、 １４…ボルト、 １５…ナット、 ２０…センサ本体、 ３０…カバーシート（カバー体）、 ３１…傾斜面、 ４０…光ファイバ、 ４１…出射端側の光ファイバ素線、 ４２…入射端側の光ファイバ素線、 ４３，４５…コア、 ４４，４６…クラッド、 ４７…界面、 ５０…チャンバ、 ５１…ダイヤフラム、 ５２…上側フレーム、 ５３…下側フレーム、 ５４，５５…支持部材、 ６１…台座、 ６２，６３…ボルト、 ７１…コーキング、 １００…管渠内センサ装置、 Ａ…管渠、 Ｂ…人孔、 Ｃ…管路、 Ｄ…インバート、 ＨＰ…ヘテロコア部、 Ｍ，Ｎ…固定部分、 Ｓ…密閉空間、 ＳＰ…センサ部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6A】

【図6B】

【図7】