JP4476729B2 - 浸水検知装置 - Google Patents

Description

本発明は、マンホール、ハンドホール、穴、建物内部、各種装置の筐体内など監視対象空間に配置された浸水検知センサを用いて、該監視対象空間の浸水を検知する浸水検知装置に関する。

従来、マンホール、ハンドホール、穴などの監視対象空間の浸水を検知する浸水検知センサおよび装置としては、特許文献１などに記載されているように、浸水時に検知用光ファイバに曲げや伸び歪みなどの変形を与え、該検知用光ファイバの光損失増加をＯＴＤＲ等の光試験装置で観測する構成のものが知られている。上述した検知用光ファイバの変形による光損失増加は、一般的には、少なくとも２ｄＢ程度とされている。
特開２０００−２５８２２５号公報

しかしながら、従来の浸水検知センサおよび装置では、検知用光ファイバと光試験装置とを連絡する光伝送路を構成する光ファイバや光部品等の接続部や端面などにおける光の反射量（戻り光）が大きいと、光損失の測定の障害となり、検知用光ファイバ変形による光損失増加を検知できなくなるおそれがある。また、振動や温度変化などの外乱に由来する伝送損失の増加を浸水と誤って検知するおそれがある。このため、検知の信頼性が不十分であった。
また、光伝送路は、光ファイバ心線同士などの融着接続等により、伝送損失を十分に低くして布設する必要があり、また、取扱い性に劣っていた。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、検知の信頼性が高く、取扱い性に優れる浸水検知センサを用いた浸水検知装置を提供することを課題とする。

前記課題を解決するため、本発明は、検知用光ファイバが一対の切断部材の間に配置されているとともに、前記一対の切断部材の少なくとも一方に近接または当接して、吸水時に膨張する吸水材が配置されており、浸水時に前記吸水材が吸水して前記一対の切断部材の少なくとも一方を前記検知用光ファイバに向かって押圧することにより、前記検知用光ファイバが切断されるように構成された浸水検知センサと、前記検知用光ファイバの一端側に光接続された光源と、前記光源と反対側である前記検知用光ファイバの他端側に光接続された光パワーメータとを備え、前記一対の切断部材は、前記検知用光ファイバに向かって、三角形状の切断用突部が突設された切断部材と、前記切断用突部と対向する位置に逆三角形の切欠状凹部が設けられた切断部材とからなり、前記吸水材は、ポリエーテル系ウレタンのエラストマーからなり、前記検知用光ファイバの両端に光コネクタが取り付けられており、前記検知用光ファイバと前記光源とを光接続する光伝送路ならびに前記検知用光ファイバと前記光パワーメータとを光接続する光伝送路が、前記検知用光ファイバと光コネクタを介して着脱可能に光接続されていることを特徴とする浸水検知装置を提供する。

なお、本発明において、光ファイバが切断されるとは、光ファイバに局所的に生じた損傷等により、光導波路としての機能が著しく損なわれ、光の伝搬が中断された状態をいう。例えば、光ファイバ心線や光ファイバコード等の内部の光ファイバ素線などが破断すればよいのであって、光ファイバコード等が樹脂被覆や抗張力材等を含めて両断されること等を、必須とするものではない。

このような浸水検知装置によれば、光源から検知用光ファイバを介して光パワーメータに入力される光の損失の変動を測定することにより、検知用光ファイバの切断を検知することができる。すなわち、監視対象空間の浸水を確実に検知できる。また、特殊な機器などを必要とせず、製造や保守も容易である。

また、膨張性を有する吸水材により、浸水時に切断部材を押圧して前記検知用光ファイバを切断するので、光伝送路等の伝送損失や反射等の影響を受けにくくなり、監視対象空間の浸水を確実に検知することができる。
また、光コネクタにより、検知用光ファイバの光接続作業や、浸水検知後の検知用光ファイバの交換作業を容易に行うことができる。

上記浸水検知装置においては、前記検知用光ファイバが配線されるファイバ配線部と、吸水材が収容される吸水材収容部との間に、前記一対の切断部材の少なくとも一方の移動を案内するガイド部を設けることが好ましい。これにより、吸水して膨張する吸水材によって押圧される切断部材の移動方向を、確実に検知用光ファイバに向かう方向にできるので、浸水検知の信頼性が向上する。
前記吸水材収容部は前記ガイド部よりも幅が狭くなっており、前記ガイド部の下端に確保された段部には、前記ガイド部によって案内される側の切断部材の基部が載せられており、前記吸水材は、吸水前の状態では、前記切断部材と当接することなく、その下方に近接された状態で配置されていることが好ましい。
前記浸水検知センサの容器には、少なくとも前記吸水材収容部に臨む位置に、多数の貫通孔が形成され、前記吸水材は、ブロック状に一体化されたものであることが好ましい。
前記検知用光ファイバは光ファイバコードからなり、その被覆及び抗張力材が付いたままの状態で、前記一対の切断部材の間に配置されていることが好ましい。

本発明の浸水検知センサによれば、膨張性を有する吸水材により、浸水時に切断部材を押圧して前記検知用光ファイバを切断するように機能するので、光伝送路等の伝送損失や反射等の影響を受けにくくなり、比較的簡単な構成で、監視対象空間の浸水を確実に検知することができる。
本発明の浸水検知装置によれば、光源から検知用光ファイバを介して光パワーメータに入力される光の損失の変動を測定することにより、検知用光ファイバの切断を検知することができる。すなわち、監視対象空間の浸水を確実に検知することができる。特殊な機器などを必要とせず、また、製造や保守も容易である。
前記検知用光ファイバと光伝送路との光接続を光コネクタを介して行う場合、検知用光ファイバの光接続作業や、浸水検知後の検知用光ファイバの交換作業を容易に行うことができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の浸水検知センサの概略構成の一例を示す正面図である。図２は、図１に示す浸水検知センサの斜視図である。図３は、図１に示す浸水検知センサの分解斜視図である。図４は、図１に示す正断面図である。図５は、図１に示す浸水検知センサにより光ファイバが切断された状態の一例を示す正断面図である。なお、図４，図５では、基体１０と蓋体２０とを固定するネジ（６）およびネジ穴（１３ａ，１４ａ）の図示を省略してある。

本例の浸水検知センサ１は、マンホール、ハンドホール、穴、建物内部、各種装置の筐体内などの監視対象空間に設置することができる。
浸水検知センサ１は、基体１０と蓋体２０を向かい合わせて固定することにより開閉可能とされた容器２と、基部３ｂから突出した切断用突部３ａを有する切断部材３と、前記切断部材３の基部３ｂの前記切断用突部３ａと対向する下面３ｄに臨んで配設された吸水材４と、容器２内に挿通された検知用光ファイバ５とを、少なくとも備えている。
ここでは、一対の切断部材３，１３のうち、一方の切断部材１３は、基体１０と一体に形成されて固定されており、他方の切断部材３は、基体１０に形成されたガイド部１６（後述）にスライド移動可能に収容されている。しかし、本発明は、切断部材３，１３の一方のみが可動である構成に限定されるものではなく、例えば、切断部材３，１３の両方が、独立に又は互いに連動して、移動可能になっていてもよい。

容器２の基体１０および蓋体２０は、特に限定されるものではないが、金属板や合成樹脂などから形成することができる。
検知用光ファイバ５は、特に限定されるものではないが、例えば、単心または多心の光ファイバコードや光ファイバ心線等の様態による石英系光ファイバなどとすることができる。光ファイバコード等は、被覆や抗張力材等が付いたままの状態で、容器２内に配線してよい。光ファイバコード等が多心のものである場合、そのうちの少なくとも一本の光ファイバ（光ファイバ素線など）を検知用光ファイバ５として使用することができる。特に、光ファイバコードは、取扱い性に優れ、好ましい。

基体１０は、概略四角形状の主板部１１と、該主板部１１の幅方向（図１の左右）両側において前記主板部１１の裏面１１ｂ側に屈曲形成された一対のフランジ部１２と、主板部１１の表面１１ａ側に突出し、光ファイバが配線されるファイバ配線部１５を介して対向した切断部材１３および受け部１４とを有して概略構成されている。
図４，５に示すように、ファイバ配線部１５は、対向する切断部材３，１３の間に、主板部１１の前記幅方向に延在して形成されている。ファイバ配線部１５の両端部１５ａは、固定された切断部材１３と受け部１４とにより間隔を狭められ、溝状になっている。検知用光ファイバ５は、両側の溝部１５ａに挿通されて、ファイバ配線部１５を通して容器２内に張り渡される。

フランジ部１２には、基体１０を監視対象空間の壁部（図示略）などに取付固定するためのネジ穴１２ａが穿設されている。浸水検知センサ１は、ネジ穴１２ａに座金７ａを介してネジ７を通してネジ締めすることにより、監視対象空間の所望の箇所に固定することができる。なお、浸水検知センサ１の固定方法は、ネジ締めに限定されることはなく、この他、係合、嵌合、接着、固着などの適宜の方法を採用することができる。

図３に示すように、受け部１４は、ファイバ配線部１５を介して切断部材１３に対向して配置されており、切断部材３の移動を案内するガイド部１６と、吸水材４を収容するための空間である吸水材収容部１７を有する。
ここでは、ガイド部１６は、ファイバ配線部１５の延在方向と垂直な方向（図１の上下方向）に延びる幅広の溝状に形成されており、ファイバ配線部１５と吸水材収容部１７とをつなげて連通している。
切断部材３は、その基部３ｂの両側の側部３ｃが、ガイド部１６の両側の側壁１６ａ（図１の左右の両側）に規制されることにより、ファイバ配線部１５の延在方向と垂直な方向（図１の上下方向）にスライド移動するように、ガイド部１６内に収容される。ガイド部１６の両側壁１６ａ同士の間隔は、基部３ｂの両側部３ｃ同士の幅と同程度または若干大きい程度とされている。

図４に示すように、吸水材収容部１７は、三方を受け部１４による周壁１７ａに囲まれており、残る一方（図４の上方）が、ガイド部１６に連通している。
主板部１１には、少なくとも吸水材収容部１７に臨んで、裏面１１ｂから貫通した多数の貫通孔１１ｃが穿設されている。この貫通孔１１ｃは、監視対象空間が浸水したときに、容器２の裏側から水を吸水材４に吸収させるための水路である。

吸水材４は、吸水材収容部１７に収容されており、吸水して膨潤することにより、前記切断部材３をその基部３ｂの下面（受圧部）３ｄに当接して検知用光ファイバ５に向かって押圧する機能を有する。このような吸水材４としては、ポリエーテル系ウレタンのエラストマーが例示される。
本実施の形態では、吸水材４が切断部材３を押圧する方向と、切断部材３が検知用光ファイバ５にせん断力を加える方向（ここでは、ガイド部１６に沿う方向である）とは、同じ方向（図４，図５の上向き）になっている。しかし、本発明は、特にこれに限定されるものではない。

本実施の形態においては、吸水材収容部１７はガイド部１６よりも幅が狭くなっており、両者の幅の差によって確保されたガイド部１６の下端の段部１６ｂには、切断部材３の基部３ｂを載せることができるようになっている。これにより、吸水材４と切断部材３とが近接された状態で配置されるとともに、吸水前の状態（図４）では、吸水材４と切断部材３との接触が避けられ、切断部材３の重みで吸水材４が潰されるおそれがない。なお、吸水前に吸水材４と切断部材３との接触を避ける必要はなく、吸水材４の上に切断部材３を直接載せ、当接状態にしてもよい。

図４などに示すように、切断部材３，１３の一方（ここでは切断部材３の方）には、ファイバ配線部１５に配線された検知用光ファイバ５に向かって、切断用突部３ａが突設されている。
ここでは、切断部材３は、略長方形板状の基部３ｂから切断用突部３ａは、略三角形状の切断用突部３ａが突出して形成されたものになっている。
切断部材３，１３のうち、基体１０と一体化された切断部材１３には、ガイド部１６に収容された切断部材３の切断用突部３ａと対向しうる位置に、凹部１８が設けられている。凹部１８は、図４の正面視において略逆三角形の切欠状に形成されている。

図３に示すように、蓋体２０は、主板部２１と、この主板部２１の周縁に形成された周壁部２２とを有している。
主板部２１には、蓋体２０を基体１０に固定したときに、少なくとも吸水材収容部１７に臨む位置に、貫通した多数の貫通孔２１ｃが穿設されている。この貫通孔２１ｃは、監視対象空間に浸水したときに、容器２の表側から水を吸水材４に吸収させるための水路である。

蓋体２０の主板部２１は、基体１０の切断部材１３および受け部１４に当接されて固定されることにより、基体１０および蓋体２０の主板部１１，２１の間に、ファイバ配線部１５、ガイド部１６、吸水材収容部１７などの内部空間を確保する。
蓋体２０の主板部２１と、基体１０の切断部材１３および受け部１４とには、互いに対応する位置に、ネジ穴１３ａ，１４ａ，２１ａが形成されている。これらのネジ穴１３ａ，１４ａ，２１ａに座金６ａを介してネジ６を通し、ネジ締めすることにより、基体１０と蓋体２０を固着して一体化された容器２とすることができる。なお、基体１０と蓋体２０との固定方法は、ネジじめに限定されることはなく、この他、係合、嵌合、接着、固着などの適宜の方法を採用することができる。

また、蓋体２０には、基体１０のファイバ配線部１５に通される検知用光ファイバ５を通すための切欠２３が形成されており、周壁部２２から主板部２１にかけて、ファイバ配線部１５に沿う方向に延びている。図２に示すように、ファイバ配線部１５と切欠２３とは、蓋体２０と基体１０を一体化したときに、容器２に通される検知用光ファイバ５を挿通する挿通孔２ａを構成する。
さらに、蓋体２０には、切断部材３の突部３ａと対向する凹部１８に対応する位置に、観察用の小孔（小窓）２１ｂが形成されている。この小孔２１ｂを介して観察することにより、蓋体２０を開けることなく、切断部材３の突部３ａの位置や検知用光ファイバ５の状態を容器２の外から確認できる。

上記浸水検知センサ１は、以下のように機能する。
浸水検知センサ１は、検知用光ファイバ５をなるべく水平にして、可動の切断部材３の切断用突部３ａが上向きになるように、監視対象空間の所望の位置に設置される。設置高さは、浸水時に、水が浸水検知センサ１に侵入しうる高さとされ、監視対象空間の状況などによって適宜設定されうる。

監視対象空間の浸水時には、図５に示すように、吸水材４が吸水により膨張しすると、吸水材収容部１７の周壁１７ａから反力を受けてガイド部１６側に膨張し、下側から切断部材３を押圧する。吸水材４の膨張による圧力は、切断部材３の下面３ｄにより受圧され、該下面３ｄと反対側に突出した切断用突部３ａの先端部（符号省略）から集中して、検知用光ファイバ５の側面に加えられる。切断用突部３ａが検知用光ファイバ５の側面を押圧し、検知用光ファイバ５が切断用突部３ａに沿って湾曲すると、検知用光ファイバ５は、凹部１８のガイド部１６側に開口した両側の突端１８ａ，１８ａに当接し、凹部１８の突端１８ａ，１８ａと切断部材３の切断用突部３ａとの間に挟みこまれて、せん断力を加えられることにより、検知用光ファイバ５が切断（破断）される。
浸水後の浸水検知センサ１の復旧は、蓋体２０を開けて、膨潤した吸水材４や検知用光ファイバ５を容器２から取り出し、新しいものと交換して取り付けることにより、簡単に行うことができる。

以上説明したように、上記浸水検知センサ１によれば、以下のようなこうかを奏する。
吸水材４の膨張による押圧力が、切断用突部３ａを介したせん断力として検知用光ファイバ５の側面に加えられるので、検知用光ファイバ５を確実に切断することができる。この検知用光ファイバ５の切断を検知することにより、監視対象空間の浸水を検知することができる。
光ファイバ５の切断による光損失増加は、曲げ等による光損失増加に比べてはるかに大きいので（例えば約３０〜５０ｄＢ）、検知光伝送路等の伝送損失や反射等の影響を受けにくくなり、監視対象空間の浸水を確実に検知することができる。
検知用光ファイバ５の切断されるべき部位と、切断部材３，１３および吸水材４とが、容器２内に互いに位置決めされて保持されているので、長期にわたる使用中に振動などの外乱が作用することがあっても位置ずれしにくく、浸水時に確実に作動することができる。

次に、本発明の浸水検知センサを用いて監視対象空間の浸水を遠隔監視するための浸水検知装置の構成例を図６に図示して説明する。
本実施の形態の浸水検知装置３０は、監視対象空間３９に設置された浸水検知センサ１と、検知用光ファイバ５に光を入力するための光源３２と、検知用光ファイバ５を伝搬した光の強度を検出する光パワーメータ３３と、光源３２を検知用光ファイバ５の一端５ａと光接続するための往路側光伝送路３４と、光パワーメータ３３を検知用光ファイバ５の他端５ｂと光接続するための復路側光伝送路３５とを少なくとも具備している。
特に限定されるものではないが、光源３２および光パワーメータ３３としては、例えば、市販の光測定機器３１に組み込まれたものを使用することができる。光測定機器３１は、監視対象空間３９から遠隔した場所（監視局）３８に設置することができる。

検知用光ファイバ５の両端５ａ，５ｂと、往路側および復路側の光伝送路３４，３５とは、それぞれ光コネクタ３６，３７を介してコネクタ接続されている。
光コネクタ３６，３７は、具体的には、検知用光ファイバ５の両端５ａ，５ｂをコネクタ成端する光コネクタプラグ３６ａ，３７ａと、光伝送路３４，３５のセンサ側の一端をコネクタ成端する光コネクタプラグ３６ｂ，３７ｂと、光コネクタプラグ３６ａと３６ｂならびに３７ａと３７ｂを接続する光コネクタアダプタ３６ｃ，３７ｃとからなり、光コネクタアダプタの両側から光コネクタプラグを挿入することにより、各光コネクタプラグに成端された光ファイバの端面同士を位置決めされて突き合わせ光接続する中継用光部品である。
光コネクタ３６，３７の種類は、単心光ファイバコネクタや多心光ファイバコネクタなどから、特に限定することなく使用できるが、例えば、ＪＩＳ Ｃ ５９７３などに規定のＳＣ形光コネクタ（ＳＣ：Single fiber Coupling）や、ＪＩＳ Ｃ ５９７０などに規定のＦＣ形光コネクタ（ＦＣ：Fiber transmission system optical Connector）などを採用することができる。

このような浸水検知装置３０によれば、監視局３８に配置された光源３２から往路側光伝送路３４を介して検知用光ファイバ５に光を入力し、検知用光ファイバ５からの出力を復路側光伝送路３５を介して光パワーメータ３３に入力することにより、光損失の変動を測定することができる。検知用光ファイバ５が切断されると、光パワーメータ３３による光損失の測定値が著しく増大するので、監視対象空間３９から遠くはなれた監視局３８からでも、検知用光ファイバ５の切断を検知し、すなわち、監視対象空間３９の浸水を検知することができる。
監視対象空間３９の浸水を検知したとき、作業員等を監視対象空間３９に派遣して、浸水に対する処置をすることができる。

以上、本発明を好適な実施の形態に基づいて説明してきたが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
容器の構造は特に限定されず、例えば、基体と蓋体とで挟み込む構成でなくともよい。蓋体は、ヒンジなどを介して基体と一体化されていてもよい。
可動な切断部材の移動を案内するガイド部は、基体側に設ける構成に限定されず、蓋体側でもよく、また、基体と蓋体の両方に形成してもよい。
上記実施の形態では、ガイド部は、ファイバ溝に側方から向かう溝状としたが、この他、レールや斜面、枢軸など、適宜の案内手段を採用することも可能である。ガイド部に案内される切断部材の移動も、上記実施の形態ではスライド移動としたが、本発明は、特にこれに限定されることはなく、例えば、回転移動などでもよい。

本発明の浸水検知センサの概略構成の一例を示す正面図である。 図１に示す浸水検知センサの斜視図である。 図１に示す浸水検知センサの分解斜視図である。 図１に示す正断面図である。 図１に示す浸水検知センサにより光ファイバが切断された状態の一例を示す正断面図である。 本発明の浸水検知装置のセンサの一例を示す概略構成図である。

符号の説明

１…浸水検知センサ、３…切断部材、４…吸水材、５…検知用光ファイバ、５ａ…検知用光ファイバの一端、５ｂ…検知用光ファイバの他端、１３…切断部材、１５…ファイバ配線部、１６…ガイド部、１７…吸水材収容部、３０…浸水検知装置、３２…光源、３３…光パワーメータ、３４，３５…光伝送路、３６ａ，３６ｂ…光コネクタ（光コネクタプラグ）。

Claims (5)

1. 検知用光ファイバ（５）が一対の切断部材（３，１３）の間に配置されているとともに、前記一対の切断部材の少なくとも一方に近接または当接して、吸水時に膨張する吸水材（４）が配置されており、浸水時に前記吸水材が吸水して前記一対の切断部材の少なくとも一方を前記検知用光ファイバに向かって押圧することにより、前記検知用光ファイバが切断されるように構成された浸水検知センサ（１）と、
   前記検知用光ファイバの一端（５ａ）側に光接続された光源（３２）と、
   前記光源と反対側である前記検知用光ファイバの他端（５ｂ）側に光接続された光パワーメータ（３３）とを備え、
   前記一対の切断部材は、前記検知用光ファイバに向かって、三角形状の切断用突部（３ａ）が突設された切断部材（３）と、前記切断用突部（３ａ）と対向する位置に逆三角形の切欠状凹部（１８）が設けられた切断部材（１３）とからなり、
   前記吸水材は、ポリエーテル系ウレタンのエラストマーからなり、
   前記検知用光ファイバの両端に光コネクタ（３６ｂ，３７ｂ）が取り付けられており、前記検知用光ファイバと前記光源とを光接続する光伝送路（３４）ならびに前記検知用光ファイバと前記光パワーメータとを光接続する光伝送路（３５）が、前記検知用光ファイバと光コネクタを介して着脱可能に光接続されていることを特徴とする浸水検知装置（３０）。
2. 前記検知用光ファイバが配線されるファイバ配線部（１５）と、吸水材が収容される吸水材収容部（１７）との間に、前記一対の切断部材の少なくとも一方の移動を案内するガイド部（１６）が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の浸水検知装置。
3. 前記吸水材収容部は前記ガイド部よりも幅が狭くなっており、前記ガイド部の下端に確保された段部には、前記ガイド部によって案内される側の切断部材の基部が載せられており、前記吸水材は、吸水前の状態では、前記切断部材と当接することなく、その下方に近接された状態で配置されていることを特徴とする請求項２に記載の浸水検知装置。
4. 前記浸水検知センサの容器（２）には、少なくとも前記吸水材収容部に臨む位置に、多数の貫通孔（１１ｃ，２１ｃ）が形成され、前記吸水材は、ブロック状に一体化されたものであることを特徴とする請求項２または３に記載の浸水検知装置。
5. 前記検知用光ファイバは光ファイバコードからなり、その被覆及び抗張力材が付いたままの状態で、前記一対の切断部材の間に配置されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の浸水検知装置。

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