WO2021048955A1 - 縦穴用蓋、及び管渠内計測システム - Google Patents

Abstract

縦穴用蓋（１００）は、地上と地下の管渠とを繋ぐ縦穴の開口部を覆う縦穴用蓋（１００）であって、地上側の表面（１ａ）、管渠側の裏面（１ｂ）、及び地上側から無線電力伝送により送電された電力が内部に到達可能な格納部（３）を有する金属部分（１）を備え、格納部（３）には、電力を受電する受電用アンテナ（５）が設置され、裏面（１ｂ）側には、受電用アンテナ（５）が受電した電力を駆動源として用いて、管渠内の環境に関する環境情報を計測するセンサ部（９）が設置されている。

Description

縦穴用蓋、及び管渠内計測システム

　本発明は、主に、地上と地下の管渠とを繋ぐ縦穴の開口部を覆う縦穴用蓋に関する。

　家庭又は飲食店の排水口から排出された油成分が地下の管渠に流れ込み、その油成分が冷えて固まることで管渠が詰まることがある。これにより、管渠内の排水が家庭又は飲食店の排水口まで逆流したり、管渠内の水位が上昇して、排水がマンホールの蓋から溢れ出たりする可能性がある。そこで、排水の水位等の、管渠内の環境をセンシングする技術が求められている。

　例えば、特許文献１には、下水道管に設置されたフロートスイッチを使って管渠内の水位を計測する計測通信端末装置が記載されている。当該計測通信端末装置は、電池とともにマンホールの蓋の裏側に設置される。

　当該計測通信端末装置は、フロートスイッチの状態を確認し、確認の結果、管渠内の水位が基準値を上回っている場合に、当該電池を駆動源として用いて、メイン電源をオンにし、無線通信を使って管渠内の水位の計測結果を地上側に送信する。一方で、当該計測通信端末装置は、管渠内の水位が基準値を下回っている場合、無線通信を行わない。これにより、計測通信端末装置の電池消費量を減少させ、電池の交換頻度を減少させている。

特開２０１５－０１０３８２号公報

　電池消費量を減少させる上述の特許文献１の技術においても、管渠内の水位を計測する際等に、電池からの電力が必要であり、電池の交換は必ず必要である。
　この発明は、上記のような問題点を解決するためになされたものであり、電池からの電力を用いずに、管渠内の環境情報を計測することができる技術を提供することを目的とする。

　この発明に係る縦穴用蓋は、地上と地下の管渠とを繋ぐ縦穴の開口部を覆う縦穴用蓋であって、地上側の表面、管渠側の裏面、及び地上側から無線電力伝送により送電された電力が内部に到達可能な格納部を有する金属部分を備え、格納部には、電力を受電する受電用アンテナが設置され、裏面側には、受電用アンテナが受電した電力を駆動源として用いて、管渠内の環境に関する環境情報を計測するセンサ部が設置されている。

　この発明によれば、電池からの電力を用いずに、管渠内の環境情報を計測することができる。

実施の形態１に係る縦穴用蓋の構成を示す断面図である。 実施の形態１の第１の変形例に係る縦穴用蓋の構成を示す断面図である。 実施の形態１の第２の変形例に係る縦穴用蓋の構成を示す断面図である。 実施の形態１の第３の変形例に係る縦穴用蓋の構成を示す断面図である。 実施の形態２に係る管渠内計測システムの構成を示す側面図である。 実施の形態２に係る移動体を地表側から見た背面図である。 実施の形態２に係る管渠内計測システムによる管渠内計測方法を示すフローチャートである。 図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ及び図８Ｅは、それぞれ、実施の形態２の第１の変形例に係る縦穴用蓋の断面図と移動体の背面図とを示す図である。

　以下、この発明をより詳細に説明するため、この発明を実施するための形態について、添付の図面に従って説明する。
実施の形態１．
　図１は、実施の形態１に係る縦穴用蓋１００の構成を示す断面図である。なお、縦穴用蓋１００の「縦穴」とは、地上と地下の管渠とを繋ぐ穴を意味する。実施の形態１では、当該縦穴は、マンホールであり、縦穴用蓋１００は、マンホールの蓋である。

　図１が示すように、縦穴用蓋１００は、マンホールＡの開口部を覆うように設置されている。なお、マンホールＡは、地上と地下の管渠Ｂとを繋ぐ穴である。縦穴用蓋１００は、地上側の表面１ａ、管渠Ｂ側の裏面１ｂ及び格納部３を有する金属部分１を備えている。格納部３は、地上側から無線電力伝送により送電された電力が内部に到達可能である。

　より詳細には、実施の形態１では、格納部３は、金属部分１の表面１ａに設けられた凹部１ｃの内壁に囲まれた空間である。また、実施の形態１では、縦穴用蓋１００は、凹部１ｃの開口部を覆う第１の誘電体部分２をさらに備えている。つまり、実施の形態１に係る格納部３は、第１の誘電体部分２と凹部１ｃの内壁とに囲まれた空間であり、地上側から無線電力伝送により送電された電力が、第１の誘電体部分２を通過することにより、内部に到達可能である。

　上記のように、実施の形態１に係る格納部３は、第１の誘電体部分２と凹部１ｃの内壁とに囲まれた空間であるが、当該構成に限定されない。例えば、縦穴用蓋１００は、第１の誘電体部分２を備えていなくてもよい。その場合、格納部３は、地上側から無線電力伝送により送電された電力が、凹部１ｃの開口部を通過することにより、内部に到達可能である。

　第１の誘電体部分２についてより詳細には、第１の誘電体部分２は、地上側の表面が、金属部分１の表面１ａと面一になるように、凹部１ｃの開口部を覆う。なお、金属部分１と、第１の誘電体部分２との接続方法については、特に限定はない。また、第１の誘電体部分２の材料は、誘電体であれば特に限定はないが、例えば、セラミックス、又はプラスチック等である。

　また、実施の形態１では、凹部１ｃの底面には、第２の誘電体部分４が設けられている。つまり、実施の形態１では、上述の格納部３は、第１の誘電体部分２と第２の誘電体部分４と凹部１ｃの側壁とに囲まれた空間である。なお、凹部１ｃの側壁にも誘電体部分が設けられていてもよい。つまり、格納部３は、誘電体部分のみに囲まれた空間であってもよい。第２の誘電体部分４の材料は、誘電体であれば特に限定はない。当該誘電体の例として、セラミックス、又はプラスチック等が挙げられる。

　次に、格納部３の構成について説明する。格納部３には、受電用アンテナ５が設置されている。また、実施の形態１では、格納部３には、無線通信用アンテナ８、整流部６、及びＤＣ／ＤＣコンバータ７がさらに設置されている。

　より詳細には、実施の形態１では、受電用アンテナ５、無線通信用アンテナ８、整流部６、及びＤＣ／ＤＣコンバータ７は、第２の誘電体部分４における凹部１ｃの底面に対向する面とは反対の面に設置されている。また、受電用アンテナ５は、整流部６と配線１０で接続されており、整流部６は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７と配線１１で接続されている。なお、図１では、これらの配線は、実線で示されており、当該実線は、電力を伝達する配線を示す。

　なお、実施の形態１では、受電用アンテナ５、無線通信用アンテナ８、整流部６、及びＤＣ／ＤＣコンバータ７が格納部３に設置されている構成について説明するが、少なくとも、受電用アンテナ５及び無線通信用アンテナ８が格納部３に格納されていればよく、受電用アンテナ５及び無線通信用アンテナ８以外の各機器が設置される箇所は特に限定されない。なお、無線通信用アンテナ８は、受電用アンテナ５とは別の格納部に格納されていてもよい。その場合、当該別の格納部も、格納部３と同様の構成を有する。

　また、縦穴用蓋１００の裏面１ｂ側には、センサ部９が設置されている。センサ部９は、裏面１ｂから格納部３まで第２の誘電体部分４及び金属部分１を貫通する第１の貫通孔１ｄに通された配線１２で、格納部３内のＤＣ／ＤＣコンバータ７と接続されている。なお、図１では、当該配線１２は、実線で示されており、当該実線は、電力を伝達する配線を示す。

　また、センサ部９は、裏面１ｂから格納部３まで第２の誘電体部分４及び金属部分１を貫通する第２の貫通孔１ｅに通された配線１３で、格納部３内の無線通信用アンテナ８と接続されている。なお、図１では、当該配線１３は、点線で示されており、当該点線は、データを伝達する配線を示す。

　次に、実施の形態１における、受電用アンテナ５、無線通信用アンテナ８、整流部６、ＤＣ／ＤＣコンバータ７及びセンサ部９の各機能について説明する。
　受電用アンテナ５は、地上側から無線電力伝送により送電された電力を受電する。受電用アンテナ５は、受電した電力を、上述の配線１０を介して整流部６に出力する。例えば、受電用アンテナ５は、地上を走行する移動体から送電された電力を受電する。そのような構成については、後述する実施の形態２で説明する。

　より詳細には、受電用アンテナ５は、地上側から電力を送電した送電用アンテナが用いる無線電力伝送の方式と同じ方式で電力を受電する。当該無線電力伝送の方式は、例えば、電磁誘導方式、磁界共鳴方式、電界結合方式、又はマイクロ波方式等である（例えば、「関谷，“無線電力伝送システムとその動向，”電子情報通信学会誌，Vol.101,No.4,pp.382-386,2018」を参照）。よって、地上側から無線電力伝送により送電され、受電用アンテナ５が受電する電力の形態は、例えば、磁束、磁界、電界、又は電磁波等の形態であり得る。

　なお、地上側から無線電力伝送により送電された電力は、第１の誘電体部分２を通過し、受電用アンテナ５は、第１の誘電体部分２を通過した電力を受電する。例えば、地上と受電用アンテナ５との間に金属部分が配置されている場合、当該金属部分が地上側から無線電力伝送により送電された電力を吸収してしまう。しかし、実施の形態１では、第１の誘電体部分２が地上と受電用アンテナ５との間に配置されていることにより、地上側から無線電力伝送により送電された電力が受電用アンテナ５に到達するまでに減衰してしまうことを抑制することができる。

　また、実施の形態１では、上述のように、受電用アンテナ５は、第２の誘電体部分４における凹部１ｃの底面に対向する面とは反対の面に設置されている。これにより、受電用アンテナ５は、金属部分１と電気的に絶縁され、地上側から無線電力伝送により送電された電力が金属部分１に吸収されてしまうことを防ぐことができる。

　整流部６は、受電用アンテナ５が受電した電力を、直流電力に変換する。整流部６は、変換した直流電力を、上述の配線１１を介してＤＣ／ＤＣコンバータ７に出力する。
　より詳細には、一般的に、送電用アンテナは、高周波の交流電力を用いて無線電力伝送を行う。また、一般的に、管渠内の環境情報を計測する装置は、直流電力を用いる。よって、これらの場合、受電用アンテナ５が受電した電力は、整流部６によって直流電力に変換される必要がある。そのため、整流部６は、受電用アンテナ５が受電した電力を、直流電力に変換する。

　ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、整流部６が変換した直流電力の電圧を、センサ部９が動作するために必要な電圧に変換する。ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、電圧を変換した直流電力を、上述の配線１２を介してセンサ部９に出力する。なお、実施の形態１では、ＤＣ／ＤＣコンバータ７が電圧を変換する構成について説明するが、整流部６は、変換した直流電力の電圧をＤＣ／ＤＣコンバータ７を介さずに直接センサ部９に出力してもよい。

　センサ部９は、受電用アンテナ５が受電した電力を駆動源として用いて、管渠Ｂ内の環境に関する環境情報を計測する。センサ部９は、計測した環境情報を、上述の配線１３を介して無線通信用アンテナ８に出力する。

　より詳細には、センサ部９は、整流部６が変換した直流電力を駆動源として用いて、環境情報を計測する。さらに詳細には、センサ部９は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７が電圧を変換した直流電力を駆動源として用いて、環境情報を計測する。センサ部９は、計測した環境情報を、上述の配線１３を介して無線通信用アンテナ８に出力する。

　実施の形態１では、図１が示すように、センサ部９は、環境情報として、管渠内の水位を計測する水位計である。より詳細には、実施の形態１では、センサ部９は、超音波を用いて、縦穴用蓋１００から管渠内の水面Ｃまでの距離を計測することにより管渠内の水位を計測する。または、センサ部９は、超音波の代わりに、レーダ等を用いて、管渠内の水位を計測してもよい。

　なお、実施の形態１では、センサ部９が管渠内の水位を計測する構成を説明するが、センサ部９は、当該構成に限定されない。センサ部９は、例えば、環境情報として、管渠内のガス濃度を計測するガス濃度計測装置であってもよい。または、センサ部９は、例えば、環境情報として、管渠内の湿度を計測する湿度計であってもよい。または、センサ部９は、例えば、環境情報として、管渠内の温度を計測する温度計であってもよい。

　無線通信用アンテナ８は、センサ部９が計測した環境情報を無線で地上側に送信する。例えば、無線通信用アンテナ８は、地上を走行する移動体に環境情報を無線で送信する。そのような構成については、後述する実施の形態２で説明する。

　より詳細には、無線通信用アンテナ８が格納部３内から出力した電波は、第１の誘電体部分２を通過し、地上側に到達する。つまり、金属部分１ではなく、第１の誘電体部分２が地上と無線通信用アンテナ８との間に配置されていることにより、格納部３内の無線通信用アンテナ８から送信された電波が地上側に到達するまでに減衰してしまうことを抑制することができる。

　また、実施の形態１では、上述のように、無線通信用アンテナ８は、第２の誘電体部分４における凹部１ｃの底面に対向する面とは反対の面に設置されている。これにより、無線通信用アンテナ８は、金属部分１と電気的に絶縁され、無線通信用アンテナ８から送信された電波が金属部分１に吸収されてしまうことを防ぐことができる。
　また、実施の形態１では、無線通信用アンテナ８は、環境情報を無線で地上側に送信する際に、センサ部９と同様に、受電用アンテナ５が受電した電力を駆動源として用いる。

　なお、図１が示す格納部３では、第１の誘電体部分２と、受電用アンテナ５、無線通信用アンテナ８、整流部６、ＤＣ／ＤＣコンバータ７又は第２の誘電体部分４との間が空洞となっているが、当該空洞に、誘電体が充填されていてもよい。その場合であっても、上述の受電用アンテナ５は、地上から無線電力伝送により送電された電力を受電することができ、無線通信用アンテナ８は、環境情報を無線で地上側に送信できる。

　また、実施の形態１では、縦穴用蓋１００が電池を備えていない構成について説明したが、縦穴用蓋１００は、整流部６が変換した直流電力、又はＤＣ／ＤＣコンバータ７が電圧を変換した直流電力を充電する電池をさらに備えていてもよい。その場合、センサ部９は、適宜、当該電池に充電された電力を駆動源として用いて環境情報を計測してもよい。

　次に、実施の形態１の第１の変形例について、図面を参照して説明する。図２は、実施の形態１の第１の変形例に係る縦穴用蓋１０１の構成を示す断面図である。図２が示すように、縦穴用蓋１０１は、上述の縦穴用蓋１００において、無線通信用アンテナ８の代わりに、表示部２０を備えている。より詳細には、金属部分１は、表面１ａにおける凹部１ｃとは異なる部分に別の凹部１ｆを有し、表示部２０は、当該別の凹部１ｆに、表示面が表面１ａと面一になるように設置されている。

　なお、当該第１の変形例では、表示部２０は、当該別の凹部１ｆに設置されているが、上述の格納部３に設置されてもよい。その場合、第１の誘電体部分２は、地上側から格納部３まで貫通する貫通孔を有し、表示部２０は、表示面が第１の誘電体部分２の地上側の表面と面一になるように、当該貫通孔内に設置される。

　また、当該第１の変形例では、表示部２０は、当該別の凹部１ｆから裏面１ｂまで金属部分１を貫通する第２の貫通孔１ｇに通された配線２１で、センサ部９と接続されている。なお、図２では、当該配線２１は、点線で示されており、当該点線は、データを伝達する配線を示す。つまり、センサ部９は、当該配線２１を介して、表示部２０に環境情報を出力する。

　また、表示部２０は、第２の貫通孔１ｇに通され且つ第１の貫通孔１ｄに通された配線２２で、格納部３内のＤＣ／ＤＣコンバータ７と接続されている。当該配線２２は、実線で示されており、当該実線は、電力を伝達する配線を示す。つまり、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、電圧を変換した直流電力を、当該配線２２を介して表示部２０に出力する。

　次に、表示部２０の機能について説明する。表示部２０は、センサ部９が計測した環境情報を表示する。より詳細には、表示部２０は、センサ部９が計測した環境情報を可視光で数値又は画像として表示する。なお、実施の形態１では、表示部２０は、受電用アンテナ５が受電した電力を駆動源として用いて、環境情報を表示する。より詳細には、表示部２０は、ＤＣ／ＤＣコンバータ７が電圧を変換した直流電力を駆動源として用いて、環境情報を表示する。
　表示部２０は、例えば、７セグメントディスプレイ、又は液晶ディスプレイである。

　次に、実施の形態１の第２の変形例について、図面を参照して説明する。図３は、実施の形態１の第２の変形例に係る縦穴用蓋１０４の構成を示す断面図である。図３が示すように、縦穴用蓋１０４は、上述の縦穴用蓋１００の構成に加えて、第３の誘電体部分１４をさらに備えている。第３の誘電体部分１４は、第１の誘電体部分２と第２の誘電体部分４とにそれぞれ接続することにより、格納部３を第１の格納部３ａ及び第２の格納部３ｂに仕切る。

　第３の誘電体部分１４の材料は、誘電体であれば特に限定はないが、例えば、セラミックス、又はプラスチック等である。第１の誘電体部分２と第２の誘電体部分４と第３の誘電体部分１４とは、一体成型されたものであってもよい。

　第１の格納部３ａ及び第２の格納部３ｂは、それぞれ、第１の誘電体部分２と第２の誘電体部分４と凹部１ｃの側壁と第３の誘電体部分１４とに囲まれた空間である。受電用アンテナ５、及び無線通信用アンテナ８は、それぞれ、第１の格納部３ａに格納されており、整流部６、及びＤＣ／ＤＣコンバータ７は、第２の格納部３ｂに格納されている。なお、受電用アンテナ５と整流部６とを接続する配線１０は、第３の誘電体部分１４に設けられた貫通孔に通されている。

　上記の構成によれば、受電用アンテナ５は、地上側から無線電力伝送により送電された電力のうち、第１の誘電体部分２を通過した電力のみならず、第１の誘電体部分２及び第３の誘電体部分１４をそれぞれ通過した電力も受電することができる。また、無線通信用アンテナ８が出力した電波は、第１の誘電体部分２を通過することによって地上側に到達するのみならず、第１の誘電体部分２及び第３の誘電体部分１４をそれぞれ通過することによっても地上側に到達することができる。

　次に、実施の形態１の第３の変形例について、図面を参照して説明する。図４は、実施の形態１の第３の変形例に係る縦穴用蓋１０５の構成を示す断面図である。図４が示すように、縦穴用蓋１０５は、上述の縦穴用蓋１００の構成に加えて、第３の誘電体部分１５をさらに備えている。第３の誘電体部分１５は、第１の誘電体部分２と第２の誘電体部分４とにそれぞれ接続することにより、格納部３を第１の格納部３ｃ及び第２の格納部３ｄに仕切る。

　第３の誘電体部分１５の材料は、誘電体であれば特に限定はないが、例えば、セラミックス、又はプラスチック等である。第１の誘電体部分２と第２の誘電体部分４と第３の誘電体部分１５とは、一体成型されたものであってもよい。

　第１の格納部３ｃ及び第２の格納部３ｄは、それぞれ、第１の誘電体部分２と第２の誘電体部分４と凹部１ｃの側壁と第３の誘電体部分１５とに囲まれた空間である。無線通信用アンテナ８は、第１の格納部３ａに格納されており、受電用アンテナ５、整流部６、及びＤＣ／ＤＣコンバータ７は、第２の格納部３ｂに格納されている。

　上記の構成によれば、受電用アンテナ５は、地上側から無線電力伝送により送電された電力のうち、第１の誘電体部分２を通過した電力のみならず、第１の誘電体部分２及び第３の誘電体部分１５をそれぞれ通過した電力も受電することができる。また、無線通信用アンテナ８が出力した電波は、第１の誘電体部分２を通過することによって地上側に到達するのみならず、第１の誘電体部分２及び第３の誘電体部分１５をそれぞれ通過することによっても地上側に到達することができる。

　以上のように、実施の形態１に係る縦穴用蓋１００は、地上と地下の管渠Ｂとを繋ぐ縦穴の開口部を覆う縦穴用蓋１００であって、地上側の表面１ａ、管渠Ｂ側の裏面１ｂ、及び地上側から無線電力伝送により送電された電力が内部に到達可能な格納部３を有する金属部分１を備え、格納部３には、地上側から無線電力伝送により送電された電力を受電する受電用アンテナ５が設置され、裏面１ｂ側には、受電用アンテナ５が受電した電力を駆動源として用いて、管渠Ｂ内の環境に関する環境情報を計測するセンサ部９が設置されている。
　上記の構成によれば、電池からの電力を用いずに、受電用アンテナ５が受電した電力を駆動源として用いて、センサ部９が管渠内の環境情報を計測することができる。

　また、実施の形態１に係る縦穴用蓋１００における格納部３は、金属部分１の表面１ａに設けられた凹部１ｃの内壁に囲まれた空間である。
　上記の構成によれば、格納部３は、地上側から無線電力伝送により送電された電力が、凹部１ｃの開口部を通過することにより、内部に到達可能である。よって、受電用アンテナ５は、効率的に電力を受電することができる。

　また、実施の形態１に係る縦穴用蓋１００は、凹部１ｃの開口部を覆う第１の誘電体部分２をさらに備え、格納部３は、第１の誘電体部分２と凹部１ｃの内壁とに囲まれた空間である。

　例えば、従来のマンホールの蓋などの金属製の縦穴用蓋では、裏面にセンサを設置し、地上側から無線電力伝送によって当該センサに電力を送電した場合、地上側と当該センサとの間に金属製の縦穴用蓋が位置するため、当該縦穴用蓋が電力を吸収してしまう。つまり、縦穴用蓋の裏面に設置されたセンサには無線電力伝送では十分な電力を供給することができないという課題がある。

　しかし、実施の形態１の上記の構成では、第１の誘電体部分２が地上と受電用アンテナ５との間に配置されている。これにより、地上側から無線電力伝送により送電された電力が受電用アンテナ５に到達するまでに減衰してしまうことを抑制することができる。よって、受電用アンテナ５は、センサ部９が環境情報を計測するために必要な電力をセンサ部９に十分に供給することができる。

　また、実施の形態１に係る縦穴用蓋１００は、凹部１ｃの底面には、第２の誘電体部分４が設けられ、受電用アンテナ５は、第２の誘電体部分４における凹部１ｃの底面に対向する面とは反対の面に設置されている。

　例えば、従来のマンホールの蓋などの金属製の縦穴用蓋に、受電用アンテナを直接設置し、地上側から無線電力伝送によって当該受電用アンテナに電力を送電した場合、当該縦穴用蓋と当該アンテナとは、金属的に絶縁されておらず、当該縦穴用蓋は、強磁性体であることから、当該電力を吸収してしまうという課題がある。

　しかし、実施の形態１の上記の構成では、受電用アンテナ５は、第２の誘電体部分４における凹部１ｃの底面に対向する面とは反対の面に設置されている。これにより、受電用アンテナ５は、金属部分１と電気的に絶縁され、地上側から無線電力伝送により送電された電力が金属部分１に吸収されてしまうことを防ぐことができる。よって、受電用アンテナ５は、センサ部９が環境情報を計測するために必要な電力をセンサ部９に十分に供給することができる。

　また、実施の形態１に係る縦穴用蓋１００は、センサ部９が計測した環境情報を無線で地上側に送信する無線通信用アンテナ８をさらに備えている。
　上述のように、特許文献１の計測通信端末装置では、管渠内の水位が基準値を上回っている場合にのみ、無線通信を使って管渠内の水位の計測結果を地上側に送信することを説明した。このような構成では、管渠内の水位が基準値を下回っている場合、管渠内の水位の計測結果は、地上側に送信されない。つまり、当該計測結果を地上側に送信するタイミングは、管渠内の水位のみに依存しており、ユーザは、所望のタイミングで管渠内の環境を把握することができない課題がある。

　しかし、実施の形態１の上記の構成では、受電用アンテナ５が地上側から無線電力伝送により送電された電力を受電したタイミングで、環境情報を計測し、無線通信用アンテナ８が当該環境情報を地上側に送信する。つまり、ユーザは、管渠内の環境を把握したいタイミングで、無線電力伝送により受電用アンテナ５に電力を適宜送電することにより管渠内の環境を把握することができる。

　また、実施の形態１に係る縦穴用蓋１０１は、無線通信用アンテナ８の代わりに、センサ部９が計測した環境情報を表示する表示部２０をさらに備えていてもよい。
　上記の構成によれば、計測した環境情報を表示することができる。これにより、ユーザは、表示された環境情報に対して適宜撮影等を行うことにより、管渠内の環境を把握することができる。

実施の形態２．
　実施の形態１では、地上側から無線電力伝送により送電された電力を受電する受電用アンテナ５を備えている縦穴用蓋１００について説明した。実施の形態２では、縦穴用蓋１００と、縦穴用蓋１００の受電用アンテナ５に地上側から電力を送電する送電用アンテナを備えている移動体と、を含む管渠内計測システムについて説明する。

　以下で、実施の形態２について図面を参照して説明する。なお、実施の形態１で説明した構成と同様の機能を有する構成については同一の符号を付し、その説明を省略する。図５は、実施の形態２に係る管渠内計測システム１０２の構成を示す側面図である。

　図５が示すように、管渠内計測システム１０２は、実施の形態１で説明した縦穴用蓋１００と、移動体１０３とを含む。なお、図５では、移動体１０３は、移動方向Ｄに沿って、縦穴用蓋１００に向かって移動しているものとする。

　実施の形態２では、移動体１０３は、トラックである。または、移動体１０３は、例えば、トラック以外の車両であってもよい。トラック以外の車両の例として、トレーラー等が挙げられる。または、移動体１０３は、例えば、動力源が人力である台車等であってもよい。

　移動体１０３は、送電用アンテナ３０を備えている。より詳細には、送電用アンテナ３０は、移動体１０３における地表に面した底部１０３ａにおいて、移動方向Ｄに沿ってアレー化されている複数のアンテナ素子３０ａから構成されている。

　図６は、移動体１０３を地表側から見た背面図である。図６が示すように、複数のアンテナ素子３０ａは、底部１０３ａにおいて、移動方向Ｄに沿ってアレー化されている。より詳細には、実施の形態２では、送電用アンテナ３０は、移動方向Ｄに沿って等間隔にアレー化された５つのアンテナ素子３０ａが、底部１０３ａの面における移動方向Ｄに直交する方向である移動体１０３の幅方向に沿って等間隔に３列設けられたものである。つまり、送電用アンテナ３０は、１５個のアンテナ素子３０ａから構成されている。

　また、実施の形態２では、移動体１０３は、第１の縦穴用蓋検出部３１、第２の縦穴用蓋検出部３２、給電部３３、及び受信機３４をさらに備えている。より詳細には、第１の縦穴用蓋検出部３１は、移動体１０３の底部１０３ａにおける移動方向Ｄ側の前方部分に設置されている。また、第２の縦穴用蓋検出部３２は、移動体１０３の底部１０３ａにおける移動方向Ｄ側とは反対側の後方部分に設置されている。また、給電部３３及び受信機３４は、それぞれ、移動体１０３の荷台１０３ｂに設置されている。

　次に、実施の形態２における、送電用アンテナ３０、第１の縦穴用蓋検出部３１、第２の縦穴用蓋検出部３２、給電部３３及び受信機３４の各機能について説明する。
　第１の縦穴用蓋検出部３１は、移動体１０３が移動方向Ｄに沿って移動することにより縦穴用蓋１００が近づいてくることを検出する。より詳細には、実施の形態２では、第１の縦穴用蓋検出部３１は、縦穴用蓋１００を撮影するカメラである。第１の縦穴用蓋検出部３１は、縦穴用蓋１００を撮影することにより取得した画像に基づいて縦穴用蓋１００を検出し、検出した縦穴用蓋１００が近づいてくるか否かを判定する。

　給電部３３は、送電用アンテナ３０に電力を供給する。より詳細には、給電部３３は、第１の縦穴用蓋検出部３１が、縦穴用蓋１００が近づいてくることを検出した場合に、送電用アンテナ３０に電力を供給する。

　送電用アンテナ３０は、縦穴用蓋１００の受電用アンテナ５に無線電力伝送により地上側から電力を送電する。より詳細には、送電用アンテナ３０は、第１の縦穴用蓋検出部３１が、縦穴用蓋１００が近づいてくることを検出した場合に、給電部３３から供給された電力を駆動源として用いて、受電用アンテナ５に無線電力伝送により地上側から電力を送電する。

　なお、実施の形態２では、送電用アンテナ３０を構成する複数のアンテナ素子３０ａの全てが、受電用アンテナ５に無線電力伝送により地上側から電力を送電する。また、送電用アンテナ３０は、格納部３内において電力を受電する受電用アンテナ５が用いる無線電力伝送の方式と同じ方式で電力を送電する。また、上述の通り、送電用アンテナ３０が無線電力伝送により地上側から送電した電力は、縦穴用蓋１００の第１の誘電体部分２を通過し、受電用アンテナ５に到達する。

　第２の縦穴用蓋検出部３２は、移動体１０３が移動方向Ｄに沿って移動することにより縦穴用蓋１００が遠ざかっていることを検出する。より詳細には、実施の形態２では、第２の縦穴用蓋検出部３２は、縦穴用蓋１００を撮影するカメラである。第２の縦穴用蓋検出部３２は、縦穴用蓋１００を撮影することにより取得した画像に基づいて縦穴用蓋１００を検出し、検出した縦穴用蓋１００が遠ざかっているか否かを判定する。

　給電部３３は、第２の縦穴用蓋検出部３２が、縦穴用蓋１００が遠ざかっていることを検出した場合に、送電用アンテナ３０に対する電力の供給を停止する。送電用アンテナ３０は、第２の縦穴用蓋検出部３２が、縦穴用蓋１００が遠ざかっていることを検出した場合に、受電用アンテナ５に対する送電を停止する。これにより、送電用アンテナ３０が、縦穴用蓋１００がない場所で送電してしまうことを避けることができ、エネルギーを節約できる。
　受信機３４は、縦穴用蓋１００の無線通信用アンテナ８が送信した環境情報を受信する。

　なお、実施の形態２では、第１の縦穴用蓋検出部３１、及び第２の縦穴用蓋検出部３２を備えている構成について説明したが、管渠内計測システム１０２は、第１の縦穴用蓋検出部３１、及び第２の縦穴用蓋検出部３２を備えていなくてもよい。その場合、給電部３３は、送電用アンテナ３０に電力を供給し続け、送電用アンテナ３０は、縦穴用蓋１００の受電用アンテナ５に無線電力伝送により地上側から電力を送電し続ける。または、ユーザが給電部３３による給電と送電用アンテナ３０による送電とをオン又はオフできる構成を採用してもよい。

　次に、実施の形態２に係る管渠内計測システム１０２による管渠内計測方法について図面を参照して説明する。図７は、実施の形態２に係る管渠内計測システム１０２による管渠内計測方法を示すフローチャートである。上述の通り、移動体１０３は、縦穴用蓋１００に向かって移動しているものとする。また、第１の縦穴用蓋検出部３１及び第２の縦穴用蓋検出部３２は、それぞれ、地表を撮影し続けているものとする。

　まず、図７が示すように、第１の縦穴用蓋検出部３１は、縦穴用蓋１００を撮影することにより取得した画像に基づいて、縦穴用蓋１００を検出する（ステップＳＴ１）。
　次に、第１の縦穴用蓋検出部３１は、検出した縦穴用蓋１００が近づいてくるか否かを判定する（ステップＳＴ２）。

　第１の縦穴用蓋検出部３１が、縦穴用蓋１００が近づいてくると判定した場合（ステップＳＴ２のＹＥＳ）、給電部３３は、送電用アンテナ３０に対する電力の供給を開始し、送電用アンテナ３０は、縦穴用蓋１００の受電用アンテナ５に無線電力伝送により地上側から電力を送電する（ステップＳＴ３）。なお、給電部３３は、後述するステップＳＴ１１の処理に進むまで、送電用アンテナ３０に対する電力の供給を継続し、送電用アンテナ３０は、縦穴用蓋１００の受電用アンテナ５に無線電力伝送により地上側から電力を送電し続ける。

　第１の縦穴用蓋検出部３１は、縦穴用蓋１００が近づいてこないと判定した場合（ステップＳＴ２のＮＯ）、ステップＳＴ１の処理に戻り、縦穴用蓋１００が近づいてくると判定するまで、ステップＳＴ１及びステップＳＴ２の各処理を繰り返し実行する。

　ステップＳＴ３の次のステップとして、縦穴用蓋１００の受電用アンテナ５は、移動体１０３の送電用アンテナ３０が地上側から無線電力伝送により送電した電力を受電する（ステップＳＴ４）。受電用アンテナ５は、受電した電力を整流部６に出力する。なお、受電用アンテナ５は、給電部３３が後述するステップＳＴ１１の処理に進むまで、電力を受電し続け、受電した電力を整流部６に出力し続ける。

　次に、整流部６は、受電用アンテナ５が受電した電力を、直流電力に変換する（ステップＳＴ５）。整流部６は、変換した直流電力を、センサ部９に出力する。なお、整流部６は、給電部３３が後述するステップＳＴ１１の処理に進むまで、直流電力への変換を継続し、変換した直流電力を、センサ部９に出力し続ける。また、上述の実施形態１と同様に、ＤＣ／ＤＣコンバータ７は、整流部６が変換した直流電力の電圧を、センサ部９が動作するために必要な電圧に変換してもよい。

　次に、センサ部９は、整流部６が変換した直流電力を駆動源として用いて、管渠Ｂ内の環境に関する環境情報を計測する（ステップＳＴ６）。センサ部９は、計測した環境情報を無線通信用アンテナ８に出力する。なお、センサ部９は、給電部３３が後述するステップＳＴ１１の処理に進むまで、環境情報を計測し続け、計測した環境情報を無線通信用アンテナ８に出力し続ける。

　次に、無線通信用アンテナ８は、センサ部９が計測した環境情報を無線で地上側の移動体１０３の受信機３４に送信する（ステップＳＴ７）。なお、無線通信用アンテナ８は、給電部３３が後述するステップＳＴ１１の処理に進むまで、環境情報を送信し続ける。

　次に、受信機３４は、無線通信用アンテナ８が送信した環境情報を受信する（ステップＳＴ８）。なお、受信機３４は、給電部３３が後述するステップＳＴ１１の処理に進むまで、環境情報を受信し続ける。

　次に、第２の縦穴用蓋検出部３２は、縦穴用蓋１００を撮影することにより取得した画像に基づいて縦穴用蓋１００を検出する（ステップＳＴ９）。
　次に、第２の縦穴用蓋検出部３２は、検出した縦穴用蓋１００が遠ざかっているか否かを判定する（ステップＳＴ１０）。

　第２の縦穴用蓋検出部３２が、縦穴用蓋１００が遠ざかっていると判定した場合（ステップＳＴ１０のＹＥＳ）、給電部３３は、送電用アンテナ３０に対する電力の供給を停止する（ステップＳＴ１１）。

　第２の縦穴用蓋検出部３２は、縦穴用蓋１００が遠ざかっていないと判定した場合（ステップＳＴ１０のＮＯ）、ステップＳＴ９の処理に戻り、縦穴用蓋１００が遠ざかっていると判定するまで、ステップＳＴ９及びステップＳＴ１０の各処理を繰り返し実行する。

　次に、実施の形態２の第１の変形例について図面を参照して説明する。図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ及び図８Ｅは、それぞれ、縦穴用蓋１００の断面図と、移動体１０３の背面図とを示す図である。移動体１０３は、移動方向Ｄに沿って縦穴用蓋１００の上を通過しており、図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ及び図８Ｅの順に時間が経過しているものとする。

　図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃ、図８Ｄ及び図８Ｅが示すように、移動体１０３の送電用アンテナ３０を構成する複数のアンテナ素子３０ａは、それぞれ、縦穴用蓋１００に対向した場合に、受電用アンテナ５に電力を無線電力伝送により送電する。

　より詳細には、図８Ａでは、複数のアンテナ素子３０ａのうち、移動体１０３の底部１０３ａにおける移動方向側の前方部分から１列目に位置する、移動体１０３の幅方向に沿って並んだ３つのアンテナ素子３０ａがそれぞれ、縦穴用蓋１００に対向し、受電用アンテナ５に電力を無線電力伝送により送電する。

　図８Ｂでは、複数のアンテナ素子３０ａのうち、移動体１０３の底部１０３ａにおける移動方向側の前方部分から２列目に位置する、移動体１０３の幅方向に沿って並んだ３つのアンテナ素子３０ａがそれぞれ、縦穴用蓋１００に対向し、受電用アンテナ５に電力を無線電力伝送により送電する。

　図８Ｃでは、複数のアンテナ素子３０ａのうち、移動体１０３の底部１０３ａにおける移動方向側の前方部分から３列目に位置する、移動体１０３の幅方向に沿って並んだ３つのアンテナ素子３０ａがそれぞれ、縦穴用蓋１００に対向し、受電用アンテナ５に電力を無線電力伝送により送電する。

　図８Ｄでは、複数のアンテナ素子３０ａのうち、移動体１０３の底部１０３ａにおける移動方向側の前方部分から４列目に位置する、移動体１０３の幅方向に沿って並んだ３つのアンテナ素子３０ａがそれぞれ、縦穴用蓋１００に対向し、受電用アンテナ５に電力を無線電力伝送により送電する。

　図８Ｅでは、複数のアンテナ素子３０ａのうち、移動体１０３の底部１０３ａにおける移動方向側の前方部分から５列目に位置する、移動体１０３の幅方向に沿って並んだ３つのアンテナ素子３０ａがそれぞれ、縦穴用蓋１００に対向し、受電用アンテナ５に電力を無線電力伝送により送電する。

　以上のように、移動体１０３が移動方向Ｄに沿って移動することによって、縦穴用蓋１００に対向するアンテナ素子３０ａが替わる。そこで、例えば、給電部３３は、縦穴用蓋１００に対向したアンテナ素子３０ａのみが受電用アンテナ５に電力を無線電力伝送により送電するように複数のアンテナ素子３０ａに電力を送電する。

　上記の構成は、例えば、移動体１０３が移動方向Ｄに沿って移動するのに伴って、給電部３３が、移動体１０３の底部１０３ａにおける移動方向側の前方部分に位置するアンテナ素子３０ａから、移動体１０３の底部１０３ａにおける移動方向側とは反対側の後方部分に位置するアンテナ素子３０ａまで、順に電力を送電することにより実現してもよい。
　または、上記の構成は、例えば、複数のアンテナ素子３０ａにそれぞれセンサを設け、当該センサが縦穴用蓋１００に対向したことを検出した場合に、対応するアンテナ素子３０ａが電力を送電することにより実現してもよい。
　以上のような第１の変形例を採用することにより、縦穴用蓋１００に対向していないアンテナ素子３０ａは、電力を送電しないため、エネルギーを節約できる。

　次に、実施の形態２の第２の変形例について説明する。上述の説明では、移動体１０３が移動している場合の構成について説明したが、移動体１０３は移動していなくてもよい。より詳細には、移動体１０３は、縦穴用蓋１００の上で停止し、移動体１０３の送電用アンテナ３０は、対向する縦穴用蓋１００の受電用アンテナ５に無線電力伝送により地上側から電力を送電してもよい。これにより、移動体１０３が移動しなくても、管渠内の環境を計測することができる。

　次に、実施の形態２の第３の変形例について説明する。上述の説明では、移動体１０３が、無線通信用アンテナ８が送信した環境情報を受信する受信機３４を備えている構成について説明した。

　一方で、実施の形態１に係る縦穴用蓋１００の代わりに、実施の形態１の変形例に係る縦穴用蓋１０１を用いた場合、移動体１０３は、受信機３４の代わりに、縦穴用蓋１０１の表示部２０が表示した環境情報を撮影するカメラを底部１０３ａに備えていてもよい。これにより、当該カメラが撮影した環境情報を参照することで、管渠内の環境を把握することができる。

　以上のように、実施の形態２に係る管渠内計測システム１０２は、縦穴用蓋１００と、受電用アンテナ５に無線電力伝送により地上側から電力を送電する送電用アンテナ３０を備えている移動体１０３と、を含み、送電用アンテナ３０は、移動体１０３における地表に面した底部１０３ａにおいて、移動方向Ｄに沿ってアレー化されている複数のアンテナ素子３０ａから構成されている。

　上記の構成によれば、移動体１０３の送電用アンテナ３０が、縦穴用蓋１００の受電用アンテナ５に電力を送電し、電池からの電力を用いずに、受電用アンテナ５が受電した電力を駆動源として用いて、センサ部９が管渠内の環境情報を計測することができる。

　また、無線電力伝送では、送電側のアンテナと受電側のアンテナとが対向した場合に電力の伝送効率が最大になる。一方で、これらのアンテナの位置ずれが大きくなるほど電力の伝送効率が低くなる。そのため、移動体に送電側のアンテナが１つしか設置されていない場合、受電側のアンテナに給電する時間は一瞬となってしまい、センサを駆動させる電力を十分には給電することができないという課題がある。

　しかし、実施の形態２に係る送電用アンテナ３０は、底部１０３ａにおいて、移動方向Ｄに沿ってアレー化されている複数のアンテナ素子３０ａから構成されているため、移動体１０３が移動している場合であっても、移動体１０３から縦穴用蓋１００に十分に電力を送電することができる。

　また、実施の形態２に係る管渠内計測システム１０２の縦穴用蓋１００は、センサ部９が計測した環境情報を無線で地上側に送信する無線通信用アンテナ８をさらに備え、移動体１０３は、無線通信用アンテナ８が送信した環境情報を受信する受信機３４をさらに備えている。

　上記の構成によれば、縦穴用蓋１００の受電用アンテナ５が移動体１０３の送電用アンテナ３０から無線電力伝送により送電された電力を受電したタイミングで、環境情報を計測し、縦穴用蓋１００の無線通信用アンテナ８が当該環境情報を移動体１０３の受信機３４に送信する。つまり、ユーザは、管渠内の環境を把握したいタイミングで、無線電力伝送により受電用アンテナ５に電力を適宜送電することにより管渠内の環境を把握することができる。

　また、実施の形態２に係る管渠内計測システム１０２の複数のアンテナ素子３０ａは、それぞれ、縦穴用蓋（１００，１０１）に対向した場合に、受電用アンテナ（５）に電力を無線電力伝送により送電する。

　上記の構成によれば、縦穴用蓋１００に対向していないアンテナ素子３０ａは、電力を送電しないため、エネルギーを節約できる。
　なお、本願発明はその発明の範囲内において、各実施の形態の自由な組み合わせ、あるいは各実施の形態の任意の構成要素の変形、もしくは各実施の形態において任意の構成要素の省略が可能である。

　この発明に係る縦穴用蓋は、電池からの電力を用いずに、管渠内の環境情報を計測することができるため、管渠内計測システムに利用可能である。

　１　金属部分、１ａ　表面、１ｂ　裏面、１ｃ　凹部、１ｄ　第１の貫通孔、１ｅ　第２の貫通孔、１ｆ　凹部、１ｇ　第２の貫通孔、２　第１の誘電体部分、３　格納部、４　第２の誘電体部分、５　受電用アンテナ、６　整流部、７　ＤＣ／ＤＣコンバータ、８　無線通信用アンテナ、９　センサ部、１０，１１，１２，１３，２１，２２　配線、１４　第３の誘電体部分、１５　第３の誘電体部分、２０　表示部、３０　送電用アンテナ、３０ａ　アンテナ素子、３１　第１の縦穴用蓋検出部、３２　第２の縦穴用蓋検出部、３３　給電部、３４　受信機、１００　縦穴用蓋、１０１　縦穴用蓋、１０２　管渠内計測システム、１０３　移動体、１０３ａ　底部、１０３ｂ　荷台、１０４　縦穴用蓋、１０５　縦穴用蓋。

Claims (10)

1. 　地上と地下の管渠とを繋ぐ縦穴の開口部を覆う縦穴用蓋であって、
   　前記地上側の表面、前記管渠側の裏面、及び前記地上側から無線電力伝送により送電された電力が内部に到達可能な格納部を有する金属部分を備え、
   　前記格納部には、前記電力を受電する受電用アンテナが設置され、
   　前記裏面側には、前記受電用アンテナが受電した電力を駆動源として用いて、前記管渠内の環境に関する環境情報を計測するセンサ部が設置されていることを特徴とする、縦穴用蓋。
2. 　前記格納部は、前記金属部分の前記表面に設けられた凹部の内壁に囲まれた空間であることを特徴とする、請求項１に記載の縦穴用蓋。
3. 　前記凹部の開口部を覆う第１の誘電体部分をさらに備え、
   　前記格納部は、前記第１の誘電体部分と前記凹部の内壁とに囲まれた空間であることを特徴とする、請求項２に記載の縦穴用蓋。
4. 　前記凹部の底面には、第２の誘電体部分が設けられ、
   　前記受電用アンテナは、前記第２の誘電体部分における前記凹部の底面に対向する面とは反対の面に設置されていることを特徴とする、請求項３に記載の縦穴用蓋。
5. 　前記受電用アンテナが受電した電力を、直流電力に変換する整流部をさらに備え、
   　前記センサ部は、前記整流部が変換した直流電力を駆動源として用いて、前記環境情報を計測することを特徴とする、請求項１に記載の縦穴用蓋。
6. 　前記センサ部が計測した環境情報を無線で地上に送信する無線通信用アンテナをさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載の縦穴用蓋。
7. 　前記センサ部が計測した環境情報を表示する表示部をさらに備えていることを特徴とする、請求項１に記載の縦穴用蓋。
8. 　請求項１から請求項７の何れか１項に記載の縦穴用蓋と、
   　前記受電用アンテナに無線電力伝送により前記地上側から前記電力を送電する送電用アンテナを備えている移動体と、を含み、
   　前記送電用アンテナは、前記移動体における地表に面した底部において、移動方向に沿ってアレー化されている複数のアンテナ素子から構成されていることを特徴とする、管渠内計測システム。
9. 　前記縦穴用蓋は、前記センサ部が計測した環境情報を無線で地上側に送信する無線通信用アンテナをさらに備え、
   　前記移動体は、前記無線通信用アンテナが送信した環境情報を受信する受信機をさらに備えていることを特徴とする、請求項８に記載の管渠内計測システム。
10. 　前記複数のアンテナ素子は、それぞれ、前記縦穴用蓋に対向した場合に、前記受電用アンテナに前記電力を無線電力伝送により送電することを特徴とする、請求項８に記載の管渠内計測システム。

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