(57)【要約】【課題】座屈の虞や撓みによる測定精度の低下の問題を有しない新規な圧力センサを提供する。【解決手段】圧力センサ１１は、導電性を有する複数の硬球である硬球群２１を含む。硬球群２１は、硬球同士が接触する集合状態でハウジング２２内に配置される。ハウジング２２は、硬球群２１の外周を拘束することにより、硬球群２１の配置を固定する。ハウジング２２の上部である第１受圧部２２２の下面には、硬球群２１と電気的に接続される第１電極２３が配置される。ハウジング２２の下部である第２受圧部２２３の上面には、硬球群２１と電気的に接続される第２電極２４が配置される。第１受圧部２２２および第２受圧部２２３が受ける圧力により第１電極２３と第２電極２４との間の抵抗値が変化することを利用して、回路部１２により圧力が検出される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力センサであって、
導電性を有する複数の硬球である硬球群と、
硬球同士が接触する集合状態で前記硬球群の外周を拘束することにより、前記硬球群の配置を固定するハウジングと、
第１の位置で前記硬球群と電気的に接続される第１電極と、
前記第１の位置とは異なる第２の位置で前記硬球群と電気的に接続される第２電極と、
を備えることを特徴とする圧力センサ。
【請求項２】
請求項１に記載の圧力センサであって、
前記硬球群の間に存在する固化状態の樹脂をさらに備えることを特徴とする圧力センサ。
【請求項３】
請求項１または２に記載の圧力センサであって、
前記第２電極を含む複数の第２電極を備え、
前記硬球群が前記ハウジング内の円柱状の空間内に配置され、
前記第１電極が前記空間の中心軸上に位置し、
前記複数の第２電極が、前記空間の外側面上に位置することを特徴とする圧力センサ。
【請求項４】
請求項３に記載の圧力センサであって、
前記中心軸から放射状に広がる複数の絶縁部材をさらに備え、
前記複数の絶縁部材が、前記複数の第２電極の間の位置において前記硬球群を分割することを特徴とする圧力センサ。
【請求項５】
請求項１または２に記載の圧力センサであって、
前記第２電極を含む複数の第２電極を備え、
前記硬球群が前記ハウジング内の球状または半球状の空間内に配置され、
前記第１電極が前記空間の中心に位置し、
前記複数の第２電極が、前記空間の外周面上に位置することを特徴とする圧力センサ。
【請求項６】
請求項１ないし５のいずれか１つに記載の圧力センサであって、
前記硬球群に含まれる硬球の数が、１０以上であることを特徴とする圧力センサ。
【請求項７】
圧力測定装置であって、
請求項１ないし６のいずれか１つに記載の圧力センサと、
前記第１電極と前記第２電極との間の電気抵抗の値を取得する回路部と、
を備えることを特徴とする圧力測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力を測定する際に使用される圧力センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
土圧測定は、様々な土木技術において重要である一方で、容易ではない。現在、土圧測定では、ダイアフラム型の土圧計を用いることが主流である。ダイアフラム型の土圧計は、ダイアフラムと呼ばれる受圧板が圧力を受けた際の撓み量を取得することを測定原理としている。具体的には、受圧板に歪みゲージを貼付しておき、受圧板の引っ張り撓み量が土圧値に換算される。このような土圧計は、例えば、特許文献１の従来技術に開示されている。受圧板の引っ張り撓みを測定することにより、圧縮歪みを圧縮型の歪みゲージで測定する場合に生じ得る座屈が防止される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭５８−３４３３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、土は流動体ではないため、ダイアフラム型の土圧計の周囲の土と土圧計との間の剛性の差や受圧板の撓み等によって、応力集中が生じたり、受圧板の変形に起因する応力変化が周辺に伝達するアーチ作用が生じる。その結果、土圧測定の精度が低下する。また、従来より、土圧を多次元に測定するには、多数の土圧計を配置する必要があり、測定作業が煩雑になる。
【０００５】
本発明は、上記課題に鑑みなされたものであり、座屈の虞や撓みによる測定精度の低下の問題を有しない新規な圧力センサおよび圧力測定装置を提供することを主たる目的としている。本発明に係る圧力センサおよび圧力測定装置は、土圧測定以外にも利用可能である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、圧力センサに向けられている。圧力センサは、導電性を有する複数の硬球である硬球群と、硬球同士が接触する集合状態で前記硬球群の外周を拘束することにより、前記硬球群の配置を固定するハウジングと、第１の位置で前記硬球群と電気的に接続される第１電極と、前記第１の位置とは異なる第２の位置で前記硬球群と電気的に接続される第２電極とを備える。
【０００７】
ハウジングを介して硬球群が力を受けて第１電極と第２電極との間の抵抗値が変化することにより、圧力の検出が実現される。
【０００８】
好ましくは、圧力センサは、前記硬球群の間に存在する固化状態の樹脂をさらに備える。
【０００９】
好ましい一の形態では、圧力センサは、前記第２電極を含む複数の第２電極を備える。前記硬球群は前記ハウジング内の円柱状の空間内に配置される。前記第１電極は前記空間の中心軸上に位置し、前記複数の第２電極は、前記空間の外側面上に位置する。好ましくは、圧力センサは、前記中心軸から放射状に広がる複数の絶縁部材をさらに備え、前記複数の絶縁部材は、前記複数の第２電極の間の位置において前記硬球群を分割する。
【００１０】
好ましい他の一の形態では、圧力センサは、前記第２電極を含む複数の第２電極を備え、前記硬球群は前記ハウジング内の球状または半球状の空間内に配置される。前記第１電極は前記空間の中心に位置し、前記複数の第２電極は、前記空間の外周面上に位置する。
【００１１】
前記硬球群に含まれる硬球の数は、好ましくは、１０以上である。
【００１２】
本発明は、上記圧力センサを含む圧力測定装置にも向けられている。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、座屈の虞や撓みによる測定精度の低下の問題を有しない新規な圧力センサを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】土圧計の構成を示す図である。
【図２】圧力と硬球群の抵抗との相関性を示す実験結果を示す図である。
【図３】硬球群を利用する圧力センサを含むコーンを示す図である。
【図４】硬球群の位置でのコーンの横断面を示す図である。
【図５】部分硬球群に接続される回路部を示す図である。
【図６】硬球群を利用する圧力センサの他の応用例を示す図である。
【図７】硬球群を利用する圧力センサのさらに他の応用例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１は、本発明の一の好ましい実施の形態に係る土圧計１の構成を示す図である。土圧計１は、圧力センサ１１と、回路部１２とを含む圧力測定装置である。圧力センサ１１は、硬球群２１と、硬球群２１を覆うハウジング２２と、第１電極２３と、第２電極２４とを含む。
【００１６】
硬球群２１は、複数の導電性を有する硬球である。硬球の材料は、導電性を有するものであれば様々なものが採用可能である。硬球は、好ましくは、高い導電性を有し、抵抗が低い。例えば、硬球の材料は金属であり、さらに好ましくはステンレス鋼である。硬球は弾性的に形状が変化する。各硬球の直径は、０．１ｍｍ以上であり、上限は限定されない。ただし、大型の圧力センサであったとしても硬球の取り扱いの容易さを考慮した場合、硬球の直径は１０ｃｍ以下である。硬球の数は、１０個（１層目は１つの硬球の周囲に６個、２層目は１層目上に密に配置される３個）以上であり、好ましくは、１３個（さらに１層目の下に密に配置される３個）以上であり、通常は、１０万個以下である。さらに好ましくは、３０個以上５万個以下であり、さらに好ましくは、２００個以上１万個以下である。全ての硬球の直径は同一である必要はない。硬球群２１に関する上記説明は、以下の他の圧力センサにおいても同様である。
【００１７】
ハウジング２２は、ハウジング本体２２１と、第１受圧部２２２と、第２受圧部２２３とを含む。ハウジング本体２２１は図１における上下方向を向く中心軸を有する筒状である。ハウジング本体２２１は、好ましくは円筒状であるが、横断面が四角形や六角形等の多角筒状でもよい。第１受圧部２２２はハウジング本体２２１の上端を塞ぎ、上下方向に僅かにスライド可能である。第２受圧部２２３はハウジング本体２２１の下端を塞ぎ、ハウジング本体２２１に固定される。第１受圧部２２２および第２受圧部２２３の少なくとも一方がハウジング本体２２１に対して上下方向にスライド可能であれば、これらのハウジング本体２２１に対する取り付け方法は適宜変更されてよい。実際には、受圧部のスライド可能量はほぼ０であり、後述するように、ハウジング２２は、硬球群２１を安定して保持する。第１受圧部２２２および第２受圧部２２３は板状には限定されず、ブロック状でも他の形状でもよい。
【００１８】
ハウジング２２は、硬球同士が接触する集合状態で硬球群２１の外周を拘束することにより、硬球群２１の配置を固定する。ここで、「硬球同士が接触する集合状態」とは、ハウジング２２内の空間に可能な限り密に硬球が配置された状態を意味する。したがって、１つの硬球に注目した場合、当該硬球は周囲に隣接する幾つかの硬球と接触することにより、硬球の位置が固定される。「硬球群２１の外周を拘束する」とは、硬球群２１の外周全体、すなわち、側方のみならず、上下方向も拘束することを意味する。したがって、硬球群２１の外周部に位置する硬球は、隣接する幾つかの硬球と接触するとともにハウジング２２の内面とも接触する。これにより、ハウジング２２内では、各硬球の位置が固定され、各硬球は移動不可能な状態になっている。
【００１９】
ハウジング２２が金属で形成される場合は、ハウジング２２の内面には絶縁処理が施されたり、内面上に絶縁層が形成される。以下の他の圧力センサにおいても同様である。
【００２０】
第１電極２３は、第１受圧部２２２の硬球群２１に対向する面上に設けられる。第１電極２３は、硬球群２１のいずれかの硬球と接し、これにより、硬球群２１と電気的に接続される。第２電極２４は、第２受圧部２２３の硬球群２１に対向する面上に設けられる。第２電極２４は、硬球群２１のいずれかの硬球と接し、これにより、硬球群２１と電気的に接続される。第１電極２３および第２電極２４の位置は、互いに異なるのであれば、図１に示す位置には限定されない。換言すれば、第１電極２３と硬球群２１との接続位置を「第１の位置」と呼び、第２電極２３と硬球群２１との接続位置を「第２の位置」と呼ぶと、第２の位置は第１の位置とは異なる。好ましくは、第１電極２３および第２電極２４は、第１受圧部２２２から第２受圧部２２３に向かう方向に関してずれて配置される。
【００２１】
硬球群２１の間の空間は、空気や不活性ガスで満たされていてもよいが、好ましくは、固化状態の樹脂２６で満たされる。樹脂２６は各硬球に接着する。硬球群２１の間に存在する樹脂２６により、硬球群２１の接触状態を安定させることができる。その結果、測定結果が安定する。好ましくは、樹脂の材料として、金属との接着性が高く、絶縁性も高いエポキシ樹脂が用いられる。硬球群２１を樹脂で固定する際には、硬球群２１に錘を載せたり、磁石の間に硬球群２１を挟み込むことにより、力を作用させた状態で樹脂を固化させる。なお、絶縁材料であれば、硬球群２１の間に存在するものは樹脂には限定されない。
【００２２】
回路部１２は、第１電極２３と第２電極２４との間の電気抵抗の値を取得する。回路部１２は、定電流源３１と、電圧計３２と、演算回路３３とを含む。定電流源３１は、ほぼ一定の電流を生成する。電圧計３２の両端子は、好ましくは、第１電極２３および第２電極２４のそれぞれに直接的に接続される。両端子は、第１電極２３および第２電極２４に近い位置にて電流回路に接続されてもよい。このように、抵抗測定には、いわゆる、４端子測定法が採用される。これにより、第１電極２３と第２電極２４との間の電圧値が電圧計３２により正確に取得される。演算回路３３は、汎用コンピュータにより実現されてもよく、専用の電気回路により実現されてもよい。演算回路３３は、電圧値を電流値で除算することにより、第１電極２３と第２電極２４との間の電気抵抗値を取得する。演算回路３３は、さらに、予めメモリに準備されたテーブルを参照して、電気抵抗値を土圧値に変換する。
【００２３】
圧力センサ１１では、第１受圧部２２２および第２受圧部２２３が圧力を受けることにより、硬球群２１における硬球同士の総接触面積が増大する。その結果、硬球群２１の抵抗値が減少する。
【００２４】
土圧計１が使用される際には、圧力センサ１１は土中に埋設される。測定対象がコンクリートの場合は、圧力センサ１１はコンクリート内に埋設される。圧力センサ１１の第１受圧部２２２が受ける圧力は、演算回路３３が第１電極２３と第２電極２４との間の抵抗値を取得することにより求められる。地震や経年変化による圧力変動は、土圧計１からの出力値の変化として検出される。
【００２５】
図２は、圧力と硬球群の抵抗との相関性を示す実験結果を示す図である。実験では、硬球としてステンレス鋼製の直径３ｍｍの球を１３３．３ｇ使用した。硬球を直径６０．２３ｍｍのリング内に敷き詰め、上から押さえてできるだけ密になるように配置した。その後、エポキシ樹脂をリング内に流し入れ、上から押さえた状態で樹脂を硬化させた。これにより、円柱状の硬球群を得た。なお、硬化時に押さえる力が大きいほど圧力と抵抗との関係が安定することが別途行われた比較実験から分かっている。硬化後、硬球群の電極と接する部分が樹脂から露出するように処理を行った。硬球群を再度リング内にセットし、上下に電極としてアルミ板を配置した。その後、圧密試験機にて一軸方向に圧力を掛けつつ、抵抗測定を行った。
【００２６】
抵抗測定では、上下の電極に定電流源と電圧計とを接続し、２Ａの電流を流した。圧密試験機に錘を追加していくことにより荷重を漸次増加させる載荷過程と、錘を取り除いていくことにより荷重を漸次減少させる除荷過程とをそれぞれ４回行った。載荷過程では、荷重が２．７３４ｋＰａ、５ｋＰａ、１５ｋＰａ、３５ｋＰａ、７５ｋＰａ、１５５ｋＰａ、３１５ｋＰａ、６３５ｋＰａの段階で抵抗値を求めた。除荷過程では、荷重が３１５ｋＰａ、１５５ｋＰａ、７５ｋＰａ、３５ｋＰａ、１５ｋＰａ、５ｋＰａ、２．７３４ｋＰａの段階で抵抗値を求めた。
【００２７】
図２では、載荷過程を実線で、除荷過程を破線にて示している。符号８にて示す点線は近似直線を示す。近似直線の傾きは０．１６４である。２つの球体が接触する場合に、荷重と接触抵抗とは両対数グラフにおいて線形関係を有することが知られており、図２から多数の硬球が接触する場合も荷重と接触抵抗とは両対数グラフにおいて線形関係を有することが分かる。また、載荷過程と除荷過程との間のずれも十分に小さいことが分かる。このように、硬球群を感圧導電性粒子として用いることにより、座屈の虞や撓みによる精度の低下の問題を有しない新規な圧力センサが実現される。
【００２８】
図３は、硬球群を利用する圧力センサの応用例を示す図である。図３は、コーン貫入試験（ＣＰＴ）に利用されるコーン４を示し、コーン４は地中に打ち込まれる。コーン４の一部は、２次元ジオストレス感知器、すなわち、２次元の圧力センサ４１として機能する。実際には、コーン４には、他の様々な検出器が設けられ、コーン４から地中に関する様々な情報が取得される。
【００２９】
コーン４の下端は下方に凸となる円錐状である。コーン４の下端よりも上側は円柱状である。コーン４の圧力センサ４１として機能する部位の内部には、円柱状の空間２２０が設けられる。空間２２０内には硬球群２１が収容される。硬球群２１の周囲の部位は、硬球群２１を収容するハウジング２２として機能する。換言すれば、硬球群２１はハウジング２２内の円柱状の空間２２０内に配置される。図４は、硬球群２１の位置でのコーン４の横断面を示す図である。空間２２０の中心軸上には、棒状の第１電極２３が位置する。第１電極２３は硬球群２１の中央に位置する。空間２２０には、中心軸から放射状に広がる３つの絶縁部材２５が設けられる。絶縁部材２５は、周方向に１２０度間隔で配置される。絶縁部材２５により、硬球群２１は、３つの部分硬球群２１１に分けられる。
【００３０】
各部分硬球群２１１は、硬球同士が接触する集合状態である。すなわち、ハウジング２２と絶縁部材２５とにより仕切られる空間に可能な限り密に硬球が配置された状態になっている。そして、ハウジング２２は、硬球群２１の外周を絶縁部材２５と共に拘束することにより、硬球群２１の配置を固定する。隣接する部分硬球群２１１の間は、第１電極２３を除いて絶縁部材２５により電気的に絶縁される。好ましくは、硬球群２１および絶縁部材２５の間の隙間は樹脂にて固められる。
【００３１】
ハウジング２２の円筒部分は、受圧部２２４として機能する。受圧部２２４の内面上、かつ、絶縁部材２５の間のそれぞれの位置に第２電極２４が配置される。換言すれば、３つの第２電極２４は、空間２２０の外側面上に位置する。そして、３つの絶縁部材２５は、３つの第２電極２４の間の位置において、硬球群２１を分割する。３つの第２電極２４は、３つの部分硬球群２１１にそれぞれ電気的に接続される。
【００３２】
図５は、部分硬球群２１１に接続される回路部１２を示す図である。少なくとも２次元の圧力センサ４１と回路部１２とにより、２次元の圧力測定装置が構成される。２次元の圧力測定装置は、土中や構造物中等における２次元の応力測定装置でもある。回路部１２は、図１と同様の構成が各部分硬球群２１１に接続された構造を有する。すなわち、３つの定電流源３１および３つの電圧計３２が設けられ、定電流源３１は、第１電極２３と各部分硬球群２１１に接する第２電極２４とに接続され、電圧計３２も、第１電極２３と各部分硬球群２１１に接する第２電極２４とに接続される。演算回路３３は、各部分硬球群２１１の抵抗値を求める。
【００３３】
上記構造により、ハウジング２２の一部である受圧部２２４に力が加わると、硬球群２１は受圧部２２４を介して力を受ける。その結果、各部分硬球群２１１において、第１電極２３と第２電極２４との間の抵抗値が変化する。なお、受圧部２２４の変形量はほぼ０である。３つの部分硬球群２１１の抵抗値により、中心軸に垂直な方向における３方向の応力を取得することができる。３方向の応力を変換することにより、コーン４の周囲の２次元の応力状態、すなわち、互いに垂直な２つの圧縮応力θｘｘ、θｙｙおよび１つの剪断応力τｘｙを取得することができる。
【００３４】
なお、第２電極２４の数は、４以上でもよい。好ましくは、少なくとも３つの第２電極２４のそれぞれと第１電極２３とを結ぶ直線上には、他の第２電極２４は存在しない。予め他の条件が既知である、または、取得したい情報が限定的である場合は、第２電極２４の数は２でもよい。第２電極２４と同数の絶縁部材２５は第２電極２４の間の位置に配置される。測定精度を向上させるためには絶縁部材２５が存在することが好ましいが、圧力を受ける方向による硬球群２１の抵抗の異方性が顕著に表れる場合は、絶縁部材２５は省略されてもよい。すなわち、圧力を受けた際に硬球群２１に生じる応力鎖に沿って硬球の強い接触が現れ易い場合、電流は応力鎖に沿って流れやすくなる。その結果、応力鎖に沿う方向における硬球群２１の抵抗が減少する。
【００３５】
図３に示すコーン４が地中に打ち込まれることにより、コーン４の中心軸に垂直な方向における地中の応力状態を取得することができる。従来、地中の２次元の応力状態を取得するには、多数のセンサを使用する必要があり、いずれかのセンサに不具合が生じると測定を行うことができなかった。これに対し、硬球群を利用するセンサを使用することにより、簡単な構造で地中の応力を測定することが可能となる。また、例えば、掘削前にオーバーコアリング法にて地中の応力を測定する場合に比べて、作業が簡素化させる。
【００３６】
図６は、硬球群を利用する圧力センサの他の応用例を示す図である。図６の圧力センサ５１は、３次元の圧力センサである。圧力センサ５１は、半球状のハウジング２２を有し、ハウジング２２内の半球状の空間２２０には多数の導電性を有する硬球である硬球群２１が配置される。図１や図３の場合と同様に、ハウジング２２は、硬球同士が接触する集合状態で硬球群２１の外周を拘束することにより、硬球群２１の配置を固定する。
【００３７】
ハウジング２２は、半球の殻状の受圧部２２５と、厚い板状のベース部２２６とを含む。受圧部２２５はベース部２２６に覆い被さるように配置される。ベース部２２６の上面中央には第１電極２３が配置される。すなわち、第１電極２３は半球状の空間２２０の幾何学的な径方向の中心に位置する。受圧部２２５の内面の上側の頂部、および、頂部の周囲の６箇所に、第２電極２４が配置される。すなわち、第２電極２４は、空間２００の外周面上に位置する。第２電極２４の数は７である。第１電極２３および第２電極２４は硬球群２１に電気的に接続される。
【００３８】
硬球群２１は樹脂で固められてもよい。図４の場合に準じて、硬球群２１が絶縁部材により複数の部分硬球群に分けられ、各部分硬球群は、第１電極２３と１つの第２電極２４とに電気的に接続されてもよい。これにより、測定精度を向上することができる。
【００３９】
第１電極２３および７個の第２電極２４には、図５の場合に準じて、７個の定電流電源および７個の電圧計を含む回路部に接続される。少なくとも３次元の圧力センサ５１と回路部とにより、３次元の圧力測定装置が構成される。３次元の圧力測定装置は、土中や構造物中等における３次元の応力測定装置でもある。演算回路は第１電極２３と７個の第２電極２４との間の抵抗値を求める。これにより、受圧部２２５が受ける７方向の圧力、すなわち、圧力センサ５１が配置される土中やコンクリート内の応力が求められ、これらの応力を変換することにより、センサ周囲の３次元の応力状態が取得される。なお、圧力を受けた際の受圧部２２４の変形はほぼ０であり、図１の場合と同様に座屈や撓みの影響の問題は生じない。
【００４０】
図７は、硬球群を利用する圧力センサのさらに他の応用例を示す図である。図７の圧力センサ５２は、３次元の圧力センサであり、球状である点を除いて図６の圧力センサ５１と同様の構造を有する。すなわち、球状のハウジング２２を有し、ハウジング２２内の球状の空間２２０には多数の導電性を有する硬球である硬球群２１が配置される。ハウジング２２は、硬球同士が接触する集合状態で硬球群２１の外周を拘束することにより、硬球群２１の配置を固定する。
【００４１】
ハウジング２２は、全体が受圧部として機能する。第１電極２３は空間２２０の中心に位置する。ハウジング２２の上半分の３箇所および下半分の４箇所に、第２電極２４が配置される。すなわち、第２電極２４は、空間２００の外周面上に位置する。第２電極２４の数は７である。第１電極２３と各第２電極２４とを結ぶ直線上には他の第２電極２４は位置しない。第１電極２３および第２電極２４は硬球群２１に電気的に接続される。
【００４２】
硬球群２１は樹脂で固められてもよい。図４の場合に準じて、硬球群２１が絶縁部材により複数の部分硬球群に分けられ、各部分硬球群は、第１電極２３と１つの第２電極２４とに電気的に接続されてもよい。これにより、測定精度を向上することができる。
【００４３】
第１電極２３および７個の第２電極２４は、図６の場合と同様に、７個の定電流電源および７個の電圧計を含む回路部に接続される。少なくとも３次元の圧力センサ５２と回路部とにより、３次元の圧力測定装置が構成される。３次元の圧力測定装置は、土中や構造物中等における３次元の応力測定装置でもある。演算回路は第１電極２３と７個の第２電極２４との間の抵抗値を求める。これにより、周囲の７方向の応力が求められ、これらの応力を変換することにより、３次元の応力状態が取得される。圧力を受けた際のハウジング２２の変形はほぼ０であり、座屈や撓みの影響の問題は生じない。
【００４４】
図６および図７の圧力センサ５１，５２は、例えば、地中や構造物のコンクリート内に埋設される。これにより、圧力センサは３次元ジオストレス感知器として機能し、静的または動的な力を受けた地盤や構造物中の３次元の応力の変化を検出することが可能となる。例えば、地震荷重を受けた斜面の監視、ダムや堤防内の応力の監視等が可能となる。
【００４５】
図４、図６および図７に示す圧力センサでは、第１電極２３が１つであるため、従来の１次元の圧力センサを多数配置する場合に比べて、配線の数を削減することができる。従来と比べてセンサの設置作業も簡素化される。
【００４６】
上記圧力センサおよび圧力測定装置は様々な変形が可能である。
【００４７】
圧力センサの用途は、地中や構造物中の応力測定には限定されない。圧力センサは様々な圧力や荷重の測定に利用可能である。
【００４８】
ハウジング２２の形状は、上述の形状には限定されない。また、硬球群２１の配置を固定することができるのであれば、ハウジング２２は密閉構造にも限定されない。ハウジング２２は、好ましくは、内面が電気的に絶縁材料で形成された金属である。ハウジング２２は、剛性が高い樹脂でもよい。剛性を有し、かつ、硬球群２１にハウジング２２に作用する外力を伝えることができるのであれば、ハウジング２２の材料として様々なものが利用可能である。
【００４９】
硬球群２１の各硬球は、表面のみが金属の球でもよい。導電性を有するのであれば、硬球は金属には限定されない。
【００５０】
第１電極２３および第２電極２４の配置は様々に変更されてよい。もちろん、第１電極２３が配置される第１の位置と、第２電極２４が配置される第２の位置とは異なる。好ましくは、第１電極２３と第２電極２４とを結ぶ直線上に他の第２電極２４は配置されない。第１電極２３と複数の第２電極２４との間の距離は同一である必要はない。また、第１電極２３は硬球群２１の中心に位置する必要もない。第１電極２３の数は２以上でもよい。第２電極２４は硬球群２１の外周に配置される必要はなく、第２電極２４は硬球群２１内に配置されてもよい。ただし、第１電極２３と第２電極２４との間の距離は、硬球の平均半径の少なくとも３倍以上あり、好ましくは、１０倍以上１万倍以下である。
【００５１】
第１電極２３および第２電極２４の形状も上記実施の形態に示したものには限定されず、硬球群２１と電気的に接続可能であれば、円柱状、針状、板状、膜状等の様々な形態が採用可能である。
【００５２】
絶縁部材２５の形状も、上記実施の形態から変更可能である。各部分硬球群２１１が第１電極２３および１つの第２電極２４と接続可能であれば、絶縁部材２５の形状は様々に変更されてよい。絶縁部材２５の材料は、好ましくは、樹脂である。また、剛性の高い材料であることが好ましい。絶縁部材２５は樹脂以外の絶縁性を有する部材であってもよい。
【００５３】
上記実施の形態では、回路部１２に４端子測定法が採用されるが、通常の２端子測定法が採用されてもよい。すなわち、第１電極２３および第２電極２４から離れた位置で電圧計３２の両端子が定電流回路に接続されてもよい。
【００５４】
上記説明における「上下方向」は説明の便宜上の表現であり、実際に圧力センサやコーンが使用される際の重力方向を基準とする上下方向を示すものではない。
【００５５】
上記実施形態および各変形例における構成は、相互に矛盾しない限り適宜組み合わされてよい。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明に係る圧力センサは、圧力を測定する様々な分野で利用することができる。
【符号の説明】
【００５７】
１    土圧計（圧力測定装置）
１１，４１，５１，５２    圧力センサ
１２    回路部
２１    硬球群
２２    ハウジング
２３    第１電極
２４    第２電極
２５    絶縁部材
２６    樹脂
２２０    空間
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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