(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体と、
前記１対の導体のうちの一方の導体の先端部に接続された第１の電極と、
前記１対の導体のうちの他方の導体の先端部に接続された第２の電極とを有し、
前記１対の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態と、前記１対の導体を通じて、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差に基づいて、コンクリート構造物の状態を測定する第２の状態とを切り換えることを特徴とするセンサー装置。
【請求項２】
互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体と、
前記１対の導体の先端部同士の間に設けられた電気抵抗体を有し、
前記１対の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態と、前記１対の導体を通じて、前記電気抵抗体の抵抗値に基づいて、コンクリート構造物の状態を測定する第２の状態とを切り換えることを特徴とするセンサー装置。
【請求項３】
前記第１の状態と前記第２の状態とを切り換える切換部を有する請求項１または２に記載のセンサー装置。
【請求項４】
前記切換部は、前記コンクリート構造物のコンクリート打設時に、前記第１の状態とし、前記コンクリート構造物のコンクリート打設後に、前記第２の状態とする請求項３に記載のセンサー装置。
【請求項５】
前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極は、前記コンクリート構造物内の環境変化に伴って表面に不動態膜を形成するか、または、表面に存在した不動態膜を消失させる金属材料で構成されている請求項１に記載のセンサー装置。
【請求項６】
前記電気抵抗体は、前記コンクリート構造物内の環境変化に伴って表面に不動態膜を形成するか、または、表面に存在した不動態膜を消失させる金属材料で構成されている請求項２に記載のセンサー装置。
【請求項７】
前記第１の電極と前記第２の電極との電位差に基づいて、前記コンクリート構造物の測定対象部位のｐＨまたは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを検知する請求項１に記載のセンサー装置。
【請求項８】
前記電気抵抗体の抵抗値に基づいて、前記コンクリート構造物の測定対象部位のｐＨあるいは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを検知する請求項２に記載のセンサー装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載のセンサー装置と、
前記センサー装置の測定情報を収集する情報収集装置とを備えることを特徴とするセンサーシステム。
【請求項１０】
互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する工程と、
前記１対の導体を通じて、前記１対の導体のうちの一方の導体の先端部に接続された第１の電極と、前記１対の導体のうちの他方の導体の先端部に接続された第２の電極との間の電位差に基づいて、コンクリート構造物の状態を測定する工程と、
を有することを特徴とするコンクリートの状態測定方法。
【請求項１１】
互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する工程と、
前記１対の導体を通じて、前記１対の導体の先端部同士の間に設けられた電気抵抗体の抵抗値に基づいて、コンクリート構造物の状態を測定する工程と、
を有することを特徴とするコンクリートの状態測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサー装置、センサーシステムおよびコンクリートの状態測定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
センサー装置としては、例えば、コンクリート中の鉄筋の腐食状態を測定するものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
施工直後のコンクリート構造物中のコンクリートは、通常、強アルカリ性を呈する。そのため、施工直後のコンクリート構造物中の鉄筋は、その表面に不動態膜が形成されるため、安定である。しかし、施工後に酸性雨や排気ガス等の影響を受けたコンクリート構造物は、コンクリートが徐々に酸性化していくため、鉄筋が腐食することとなる。
【０００３】
そこで、例えば、特許文献１に係るセンサー装置では、コンクリート構造物中の鉄筋と同種材料からなる細線をコンクリート構造物中に埋設し、腐食による細線の断線の有無を検知することにより、コンクリート中の鉄筋の腐食状況を予測する。
しかし、かかるセンサー装置では、コンクリートを打設する際、そのコンクリートの充填状態を測定することができない。
【０００４】
ところで、コンクリートの充填状態を測定する装置として、２本の平行導線を有し、この平行導線をコンクリートの打設予定部位に予め設置しておき、コンクリートを打設する際、平行導線間のインピーダンス（静電容量）に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する装置が開発されている。
しかし、このような装置は、コンクリートの充填状態の検知にのみ用いられるものであるため、コンクリートの打設完了後には、何ら使用されずに無駄となっていた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−１５３５６８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明の目的は、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができるセンサー装置、センサーシステムおよびコンクリートの状態測定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明のセンサー装置は、互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体と、
前記１対の導体のうちの一方の導体の先端部に接続された第１の電極と、
前記１対の導体のうちの他方の導体の先端部に接続された第２の電極とを有し、
前記１対の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態と、前記１対の導体を通じて、前記第１の電極と前記第２の電極との間の電位差に基づいて、コンクリート構造物の状態を測定する第２の状態とを切り換えることを特徴とする。
【０００８】
このように構成されたセンサー装置によれば、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、第２の状態とし、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
また、１対の導体を、コンクリート構造物のコンクリート打設時における充填状態の測定だけでなく、コンクリート構造物のコンクリート打設後の状態測定を行うために、第１の電極および第２の電極への配線として有効利用することができる。
【０００９】
本発明のセンサー装置は、互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体と、
前記１対の導体の先端部同士の間に設けられた電気抵抗体を有し、
前記１対の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態と、前記１対の導体を通じて、前記電気抵抗体の抵抗値に基づいて、コンクリート構造物の状態を測定する第２の状態とを切り換えることを特徴とする。
【００１０】
このように構成されたセンサー装置によれば、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、第２の状態とし、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
また、１対の導体を、コンクリート構造物のコンクリート打設時における充填状態の測定だけでなく、コンクリート構造物のコンクリート打設後の状態測定を行うために、電気抵抗体への配線として有効利用することができる。
【００１１】
本発明のセンサー装置では、前記第１の状態と前記第２の状態とを切り換える切換部を有することが好ましい。
これにより、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、第２の状態とし、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
【００１２】
本発明のセンサー装置では、前記切換部は、前記コンクリート構造物のコンクリート打設時に、前記第１の状態とし、前記コンクリート構造物のコンクリート打設後に、前記第２の状態とすることが好ましい。
これにより、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
【００１３】
本発明のセンサー装置では、前記第１の電極および前記第２の電極のうちの少なくとも一方の電極は、前記コンクリート構造物内の環境変化に伴って表面に不動態膜を形成するか、または、表面に存在した不動態膜を消失させる金属材料で構成されていることが好ましい。
これにより、第２の状態において、ｐＨまたは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを、より正確に検知することができる。
【００１４】
本発明のセンサー装置では、前記電気抵抗体は、前記コンクリート構造物内の環境変化に伴って表面に不動態膜を形成するか、または、表面に存在した不動態膜を消失させる金属材料で構成されていることが好ましい。
これにより、第２の状態において、ｐＨまたは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを、より正確に検知することができる。
【００１５】
本発明のセンサー装置では、前記第１の電極と前記第２の電極との電位差に基づいて、前記コンクリート構造物の測定対象部位のｐＨまたは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを検知することが好ましい。
これにより、第２の状態において、測定対象部位のｐＨ変化あるいは塩化物イオン濃度変化に伴う状態変化を検知することができる。
【００１６】
本発明のセンサー装置では、前記電気抵抗体の抵抗値に基づいて、前記コンクリート構造物の測定対象部位のｐＨあるいは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを検知することが好ましい。
これにより、第２の状態において、測定対象部位のｐＨ変化あるいは塩化物イオン濃度変化に伴う状態変化を検知することができる。
【００１７】
本発明のセンサーシステムは、本発明のセンサー装置と、
前記センサー装置の測定情報を収集する情報収集装置とを備えることを特徴とする。
このように構成されたセンサーシステムによれば、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
本発明のコンクリートの状態測定方法は、互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する工程と、
前記１対の導体を通じて、前記１対の導体のうちの一方の導体の先端部に接続された第１の電極と、前記１対の導体のうちの他方の導体の先端部に接続された第２の電極との間の電位差に基づいて、コンクリート構造物の状態を測定する工程と、
を有することを特徴とする。
本発明のコンクリートの状態測定方法は、互いに間隔を隔てて設けられた長尺状の１対の導体の導体間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する工程と、
前記１対の導体を通じて、前記１対の導体の先端部同士の間に設けられた電気抵抗体の抵抗値に基づいて、コンクリート構造物の状態を測定する工程と、
を有することを特徴とする。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサーシステムの使用状態の一例を示す図である。
【図２】図１に示すセンサーシステムに備えられたセンサー装置の概略構成を示す模式図である。
【図３】図２に示すセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）および１対の電極（第１の電極および第２の電極）を示す図である。
【図４】図２に示すセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）を示す部分斜視図である。
【図５】図２に示すセンサー装置に備えられたターミナルを示すブロック図である。
【図６】図１に示すセンサーシステムの動作を説明するためのフローチャートである。
【図７】本発明の第２実施形態に係るセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）および１対の電極（第１の電極および第２の電極）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明のセンサー装置およびセンサーシステムの好適な実施形態について、添付図面を参照しつつ説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の第１実施形態を説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係るセンサーシステムの使用状態の一例を示す図、図２は、図１に示すセンサーシステムに備えられたセンサー装置の概略構成を示す模式図、図３は、図２に示すセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）および１対の電極（第１の電極および第２の電極）を示す図、図４は、図２に示すセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）を示す部分斜視図、図５は、図２に示すセンサー装置に備えられたターミナルを示すブロック図、図６は、図１に示すセンサーシステムの動作を説明するためのフローチャートである。
【００２０】
なお、以下では、本発明のセンサーシステムをコンクリート構造物のコンクリート打設時および打設後の状態測定に用いる場合を例に説明する。
（センサーシステム）
図１に示すセンサーシステム１は、コンクリートの打設時および打設後の状態を測定するものである。
【００２１】
図１では、既設の橋脚であるコンクリート構造物１０１の外周に沿ってコンクリートを打設することによりコンクリート構造物１０２を形成し、耐震補強が施されたコンクリート構造物１００を得る際に、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時の充填状態およびコンクリート打設後の状態を測定する場合を例に示している。
このセンサーシステム１は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時およびコンクリート打設後の状態を測定する複数のセンサー装置２と、各センサー装置２の測定結果を収集する情報収集装置１０とを有する。
【００２２】
各センサー装置２は、図２に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサー４と、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５とを備える。
このような各センサー装置２は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に充填センサー３による測定を行い、その測定結果をターミナル５が無線送信する。また、各センサー装置２は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後にセンサー４による測定を行い、その測定結果をターミナル５が無線送信する。
【００２３】
なお、センサー装置２については、後に詳述する。また、複数のセンサー装置２は、設置位置が異なる以外は、互いに同様である。また、センサー装置２の数は、図１に示すものに限定されるものではない。
情報収集装置１０（ロガー）は、各センサー装置２と無線通信可能に構成されており、各センサー装置２から無線送信された測定結果を収集する。
情報収集装置１０に収集された測定情報は、例えば、パソコン、携帯端末等に取り込まれ、表示部に表示される。
【００２４】
（センサー装置）
以下、センサー装置２を構成する各部を順次説明する。
前述したように、各センサー装置２は、図２に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサー４と、充填センサー３の基端部に接続されたターミナル５とを備える。
【００２５】
（充填センサー）
充填センサー３は、図３および図４に示すように、互いに間隔を隔てて（平行となるように）設けられた長尺状の１対の導体（導線）３１、３２と、この１対の導体３１、３２を被覆する絶縁体３３とを有する。
このような充填センサー３は、例えば、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設に先立ち、１対の導体３１、３２がコンクリート構造物１０１の外周に沿って鉛直方向に延在するように設置される。このように設置された充填センサー３は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に、コンクリートの充填状態（具体的には、充填量、コンクリート打ちあがり面１０２ａの高さ）に応じて、１対の導体３１、３２間のインピーダンス（静電容量）が変化する。そのため、後述するように、１対の導体３１、３２間のインピーダンスに基づいて、コンクリートの充填状態を測定することができる。
【００２６】
また、充填センサー３は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後に、後述するセンサー４による測定を行うために、センサー４とターミナル５とを電気的に接続する配線として用いられる。
各導体３１、３２は、各種導電性材料を用いることができるが、例えば、銅、アルミニウム、銀、金、白金等の金属材料を用いるのが好ましい。
【００２７】
なお、各導体３１、３２の横断面形状は、図３では円形をなしているが、コンクリート構造物１０２の充填状態を測定し得るように１対の導体３１、３２間の距離を確保することができれば、特に限定されず、例えば、四角形、楕円形、異形状等をなしていてもよい。また、各導体３１、３２の径（幅）は、特に限定されない。また、各導体３１、３２は、複数の導線を組み合わせて（例えば撚り合わせて）構成されていてもよい。
【００２８】
また、絶縁体３３は、１対の導体３１、３２間の距離を所定距離に規制するとともに、導体３１と導体３２とが短絡するのを防止する機能を有する。また、絶縁体３３は、各導体３１、３２が外部に露出するのを防止し、その結果、導体３１、３２の劣化を防止する機能をも有する。
このような絶縁体３３の構成材料としては、特に限定されず、各種絶縁性材料を用いることができるが、樹脂材料、ゴム材料、エラストマー材料等を用いるのが好ましい。これにより、所望の絶縁性を確保しつつ、充填センサー３全体に可撓性を付与できる。そのため、充填センサー３の取り扱い性を優れたものとするとともに、充填センサー３の設置を容易なものとすることができる。また、絶縁体３３の構成材料は、コンクリート中にて安定的に存在し得るように、強アルカリ性に対して耐性のある材料であるのが好ましい。
また、絶縁体３３の厚さおよび横断面形状は、１対の導体３１、３２間のインピーダンスに基づいてコンクリートの充填状態を測定できれば、特に限定されない。
【００２９】
（センサー）
センサー４は、図３に示すように、前述した充填センサー３の１対の導体３１、３２の先端部に電気的に接続されている。
センサー４は、前述した充填センサー３の先端部付近におけるコンクリート構造物１０２の測定対象部位（以下、単に「測定対象部位」ともいう）の状態を測定するものである。
【００３０】
このセンサー４は、導体３１の先端部に電気的に接続された第１の電極４１と、導体３２の先端部に電気的に接続された第２の電極４２とを有する。
ここで、導体３１と第１の電極４１との接続部、および、導体３２と第２の電極４２との接続部は、封止部７１により覆われている。第１の電極４１および第２の電極４２は、それぞれ、一部が封止部７１から露出している。これにより、封止部７１が上記２つの接続部の劣化を防止しつつ、センサー４による測定を行うことができる。
【００３１】
封止部７１の構成材料としては、例えば、アクリル系樹脂、ウレタン系樹脂、オレフィン系樹脂のような熱可塑性樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、フェノール系樹脂のような熱硬化性樹脂等の各種樹脂材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。また、封止部７１の構成材料は、コンクリート中にて安定的に存在し得るように、強アルカリ性に対して耐性のある材料であるのが好ましい。
なお、封止部７１は、必要に応じて設ければよく、省略することもできる。
【００３２】
（第１の電極、第２の電極）
第１の電極４１および第２の電極４２は、図３に示すように、それぞれ、長尺状をなし、互いに平行となるように設けられている。
また、第１の電極４１および第２の電極４２は、互いに電位の影響を受けない程度（例えば数ｍｍ）に離間している。
【００３３】
このような第１の電極４１は、例えば、不動態膜を形成する第１の金属材料（以下、単に「第１の金属材料」とも言う）で構成されている。このように構成された第１の電極４１は、ｐＨの変化によって不動態膜が形成されたり破壊されたりする。このような第１の電極４１に不動態膜が形成された状態では不活性（貴）であり、自然電位が高くなる（貴化する）。一方、第１の電極４１は、不動態膜が破壊された状態（消失された状態）では活性（卑）である。そのため、第１の電極４１の電位は、ｐＨ変化に伴う不動態膜の有無により急峻に変化する。
このような第１の金属材料としては、不動態膜が形成される限り、特に限定されないが、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎまたはこれらを含む合金等が挙げられる。
【００３４】
Ｆｅは、ｐＨが９よりも大きいときに不動態膜を形成する。また、ＦｅＡｌ（Ａｌ０．８％）系炭素鋼は、ｐＨが４よりも大きいときに不動態膜を形成する。また、Ｎｉは、ｐＨが８〜１４であるときに不動態膜を形成する。また、Ｍｇは、ｐＨが１０．５よりも大きいときに不動態膜を形成する。また、Ｚｎは、ｐＨが６〜１２であるときに不動態膜を形成する。
【００３５】
中でも、第１の金属材料は、ＦｅまたはＦｅを含む合金（Ｆｅ系合金）、すなわち鉄系材料（炭素鋼、合金鋼）であるのが好ましい。鉄系材料は安価で入手が容易である。また、第１の金属材料をコンクリート構造物１０２の鉄筋と同一材料とすることが可能であり、第１の金属材料を鉄筋と同一材料とすることにより、鉄筋の腐蝕環境状態を効果的に検知することができる。例えば、第１の電極４１がＦｅで構成されている場合、ｐＨが９以上か否かの判断ができる。
【００３６】
一方、第２の電極４２は、例えば、第１の金属材料とは異なる第２の金属材料（以下、単に「第２の金属材料」とも言う）で構成されている。このように構成された第２の電極４２は、前述したように不動態膜の有無により第１の電極４１の電位が変化する際に、不導体膜の形成や破壊（消失）が無く、急激な電位の変化がない。そのため、前述したように不動態膜の有無により第１の電極４１の電位が変化する際に、第１の電極４１と第２の電極４２との電位差が急峻に変化する。そのため、第１の電極４１および第２の電極４２の設置環境（本実施形態ではコンクリート構造物１０２の鉄筋付近のコンクリート）のｐＨが設定値以下か否かを正確に検知することができる。
【００３７】
第２の金属材料としては、第１の金属材料とは異なる金属材料であり、電極として機能し得るものであれば、特に限定されず、各種金属材料を用いることができる。
また、第２の金属材料は、前述した第１の金属材料と異なる金属材料であれば、不動態膜を形成するものであってもよいし、不動態膜を形成しないものであってもよい。
第２の金属材料が不動態膜を形成するものである場合、第２の金属材料として、上述の第１の金属材料として例示した金属を挙げることができる。
【００３８】
また、この場合、第２の金属材料は、ＦｅまたはＦｅを含む合金（Ｆｅ系合金）、すなわち鉄系材料であるのが好ましい。鉄系材料は安価で入手が容易である。また、第２の金属材料をコンクリート構造物１０２の鉄筋と同一材料とすることが可能であり、第２の金属材料を鉄筋と同一材料とすることにより、鉄筋の腐蝕状態を効果的に検知することができる。
【００３９】
一方、第２の金属材料が不動態膜を形成しないものである場合、第２の金属材料として、Ｐｔ、Ａｕ等を挙げることができる。第２の金属材料が不動態膜を形成しないものである場合、第１の電極４１および第２の電極４２の設置環境が強アルカリ状態から強酸性状態へ変化するとき、その変化を１段階で高精度に検知することができる。
このようなことから、外部からコンクリート構造物１０２内に侵入するＣＯ２（中性化）や塩素イオンをコンクリート構造物１０２中の鉄筋に届く前に検知できる。従って、鉄筋が腐食する前に腐食防止の対策を行うことができる。
【００４０】
以下、第１の電極４１がＦｅで構成され、第２の電極４２がＦｅＡｌで構成されている場合を一例として、センサー４の作用を説明する。
打設直後のコンクリート構造物１０２において、通常、適切に打設されていれば、コンクリート構造物１０２のコンクリートは強アルカリ性を呈する。そのため、このとき、第１の電極４１および第２の電極４２は、それぞれ、安定な不動態膜を形成する。これにより、第１の電極４１および第２の電極４２の自然電位がそれぞれ上がっている（貴化している）。その結果、コンクリートの打設直後における第１の電極４１と第２の電極４２との電位差は小さくなる。
【００４１】
その後、コンクリート構造物１０２は、二酸化炭素、酸性雨、排気ガス等の影響により、コンクリートのｐＨが徐々に酸性側に変化していく。
そして、コンクリートのｐＨが９程度にまで下がると、第２の電極４２は、その不動態膜が安定であり、自然電位の変化が少ないものの、第１の電極４１は、その不動態膜が崩壊し始め、自然電位が下がる（卑化する）。これにより、第１の電極４１と第２の電極４２との電位差が大きくなる。
【００４２】
また、コンクリート構造物１０２のコンクリートのｐＨが４程度まで下がると、第２の電極４２も、その不動態膜が崩壊し始め、自然電位が下がる。このとき、第１の電極４１および第２の電極４２は、ともに自然電位が下がっているので、第１の電極４１と第２の電極４２との電位差は、再び小さくなる。なお、このとき、第１の電極４１および第２の電極４２の腐蝕がそれぞれ進む。
【００４３】
このように、ｐＨが９程度となるタイミングと、ｐＨが４程度となるタイミングとの２つのタイミングで、第１の電極４１と第２の電極４２との電位差が急峻に変化する。そのため、測定部位のｐＨが９程度となったこと、および、測定部位のｐＨが４程度となったことをそれぞれ高精度に検知することができる。
このような検知結果を利用することにより、コンクリート構造物１０２の打設後の品質の経時変化をモニタリングすることができる。そのため、鉄筋が腐蝕する前に、コンクリート構造物１０２の劣化（中性化や塩分侵入）を把握することができる。これにより、鉄筋が腐食する前に、コンクリート構造物１０２に塗装や防腐剤混入モルタル等による補修工事を行うことが可能となる。
以上説明したような第１の電極４１と第２の電極４２との電位差に基づいて、コンクリート構造物１０２の測定対象部位のｐＨまたは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを検知する。これにより、第２の状態において、測定対象部位のｐＨ変化あるいは塩化物イオン濃度変化に伴う状態変化を検知することができる。
【００４４】
（ターミナル）
次に、ターミナル（リーダーライター）５について説明する。
図５に示すように、ターミナル５は、インターフェース部５１、５２と、制御部５３と、記憶部５４と、通信部５５と、電源部５６と、切換部６とを有する。
以下、ターミナル５を構成する各部を順次説明する。
［通信部］
通信部５５は、無線通信機能を有する。そして、通信部５５は、記憶部５４に記憶された測定情報を送信する。
より具体的に説明すると、通信部５５は、前述した充填センサー３およびセンサー４の測定情報を無線送信する機能を有する。この無線送信された測定情報は、情報収集装置１０で受信される。
【００４５】
このような通信部５５は、アンテナ５５１と、通信回路５５２とを有する。
アンテナ５５１は、特に限定されないが、例えば、金属材料、カーボン等で構成され、巻線、薄膜等の形態をなす。
通信回路５５２は、例えば、電磁波を送信するための送信回路と、送信する信号を変調する機能を有する変調回路と、電磁波を受信するための受信回路と、受信する信号を復調する機能を有する復調回路とを有する。なお、通信回路５５２は、信号の周波数を小さく変換する機能を有するダウンコンバータ回路、信号の周波数を大きく変換する機能を有するアップコンバータ回路、信号を増幅する機能を有する増幅回路等を有していてもよい。なお、これらの回路は、同一基板上に設けられていてもよいし、互いに異なる基板上に設けられていてもよい。
【００４６】
また、通信部５５は、情報収集装置１０との無線通信において空中を伝送するのでＬＦ帯域よりも高い周波数（例えばＧＨｚ帯域）の搬送波を用いて無線送信するように構成されているのが好ましく、ＲＦ帯域の搬送波を用いて無線送信するように構成されているのがより好ましい。
ターミナル５の無線送信がＲＦ帯域の搬送波として用いるものであると、情報収集装置１０とターミナル５との通信可能な距離を大きくすることができる。
【００４７】
［インターフェース部］
インターフェース部（第１信号処理回路）５１は、前述した充填センサー３の測定情報を制御部５３に入力する機能を有する。具体的には、インターフェース部５１は、充填センサー３の１対の導体３１、３２間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定し、その測定結果を制御部５３に入力する。
【００４８】
一方、インターフェース部（第２信号処理回路）５２は、前述したセンサー４の測定情報を制御部５３に入力する機能を有する。具体的には、インターフェース部５２は、センサー４の第１の電極４１と第２の電極４２との間の電位差に基づいて、コンクリート構造物１０２の状態を測定し、その測定結果を制御部５３に入力する。
また、インターフェース部５１、５２は、それぞれ、必要に応じて、測定情報（測定結果）に所定の処理を施して後、その処理後の測定情報を制御部５３に入力する。例えば、インターフェース部５１、５２は、それぞれ、Ａ／Ｄ変換回路を備え、測定情報をアナログからデジタルに変換して制御部５３に入力する。また、インターフェース部５１、５２は、それぞれ、増幅回路を備え、測定情報を増幅した後に制御部５３に入力する。
【００４９】
［記憶部］
記憶部５４は、充填センサー３の測定情報、センサー４の測定情報等を記憶する機能を有する。この記憶された測定情報は、前述した通信部５５で無線送信される。これにより、通信部５５が充填センサー３またはセンサー４による測定を複数回行うごとに通信動作を行って、複数回の測定情報を一括して無線送信することができる。
【００５０】
このような記憶部５４は、特に限定されず、不揮発性メモリ、揮発性メモリのいずれも用いることができるが、電力を供給しなくても情報を記憶した状態を保持することができ、省電力化を図ることができるという観点から、不揮発性メモリを用いるのが好ましく、特に、省電力で情報の読み書きができるという観点から、フラッシュメモリを用いるのが好ましい。
【００５１】
［制御部］
制御部５３は、ターミナル５を構成する各部、具体的には通信部５５、切換部６等を制御する機能を有する。
この制御部５３は、特に限定されないが、例えば、ＭＰＵで構成されている。
［電源部］
電源部５６は、ターミナル５を動作可能な電力を供給するものである。
【００５２】
ただし、ターミナル５は、コンクリート構造物１００の外部に設置することができるため、電源部５６は、点検、修理、交換等が容易である。また、コンクリート構造物１００に穿孔等することなく、外部から有線により電源部５６に電力を供給することが可能である。
このようなことから、電源部５６に電力を供給する電源としては、比較的大きな電力を発生する電源、例えば、比較的容量の大きい電池、商用電源、太陽電池に接続された二次電池等を用いることができる。このような電源を用いることにより、前述した通信部５５の通信距離を大きくすることができる。
【００５３】
［切換部］
切換部６は、充填センサー３の１対の導体３１、３２とインターフェース部５１、５２との間に設けられている。
そして、切換部６は、充填センサー（第１のセンサー）３による測定を行う状態と、センサー（第２のセンサー）４による測定を行う状態とを切り換え可能に構成されている。
【００５４】
すなわち、切換部６は、１対の導体３１、３２間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定する第１の状態（以下、単に「第１の状態」ともいう）と、１対の導体３１、３２を通じて、センサー４の第１の電極４１と第２の電極４２との間の電位差に基づいて、コンクリート構造物１０２の状態を測定する第２の状態（以下、単に「第２の状態」ともいう）とを切り換える。
【００５５】
この切換部６は、前述した制御部５３により駆動制御される。具体的には、切換部６は、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に第１の状態とし、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後に第２の状態とする。これにより、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時に、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後に、コンクリート構造物１０２の状態を長期にわたり測定することができる。
【００５６】
より具体的に説明すると、切換部６は、第１の状態において、１対の導体３１、３２をインターフェース部５１に電気的に接続するとともにインターフェース部５２に対して電気的導通を遮断する。また、切換部６は、第２の状態において、１対の導体３１、３２をインターフェース部５２に電気的に接続するとともにインターフェース部５１に対して電気的導通を遮断する。
【００５７】
これにより、第１の状態において、１対の導体３１、３２間の静電容量を測定することができる。また、第２の状態において、１対の導体３１、３２を介して、第１の電極４１と第２の電極４２との間の電位差を測定することができる。
このような切換部６（スイッチ）は、特に限定されないが、例えば、リレーで構成されている。
以上説明したように構成されたセンサーシステム１では、図６に示すように、まず、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定する（ステップＳ１）。
【００５８】
その後、コンクリートの充填状態の測定を終了するか否かを判断する（ステップＳ２）。例えば、コンクリートの充填量が所定量に達したか否か、コンクリートの充填開始から所定時間が経過したか否か、または、コンクリートの充填状態の測定を終了する旨の指示あるいは命令が入力されたか否か等に基づいて、コンクリートの充填状態の測定を終了するか否かを判断する。
【００５９】
そして、コンクリートの充填状態の測定を終了すると判断するまでの間、ステップＳ１が繰り返され、コンクリートの充填状態を測定する。
コンクリートの充填状態の測定を終了すると判断した場合、第２の状態とし、コンクリート構造物１０２の状態を測定する（ステップＳ３）。
その後、通信を行うか否かを判断する（ステップＳ４）。例えば、コンクリート構造物の状態の測定開始から所定時間が経過したか否か、または、通信を行う旨の指示あるいは命令が入力されたか否か等に基づいて、通信を行うか否かを判断する。
【００６０】
そして、通信を行うと判断するまでの間、ステップＳ３が繰り返され、コンクリートの充填状態を測定する。
通信を行うと判断した場合、コンクリート構造物の状態の測定結果を送信し（ステップＳ５）、その後、前述したステップＳ３に戻る。
以上説明したように構成されたセンサーシステム１では、充填センサー３による測定を行う第１の状態とセンサー４による測定を行う第２の状態とを切換部６により切り換えることができる。そのため、コンクリート構造物のコンクリート打設時に、第１の状態とし、コンクリートの充填状態を測定し、コンクリート構造物のコンクリート打設後に、第２の状態とし、コンクリート構造物の状態を長期にわたり測定することができる。
また、充填センサー３の１対の導体３１、３２を、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設時における充填状態の測定だけでなく、コンクリート構造物１０２のコンクリート打設後の状態測定を行うために、センサー４とターミナル５とを電気的に接続する配線として有効利用することができる。
【００６１】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図７は、本発明の第２実施形態に係るセンサー装置に備えられた充填センサー（１対の導体）および１対の電極（第１の電極および第２の電極）を示す図である。
以下、第２実施形態について、前述した実施形態との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【００６２】
第２実施形態のセンサー装置は、充填センサー（１対の導体）の先端部に接続されたセンサーの構成が異なる以外は、第１実施形態のセンサーシステムとほぼ同様である。なお、前述した実施形態と同様の構成には、同一符号を付してある。
本実施形態でのセンサー装置２Ａは、図７に示すように、長尺状の充填センサー３と、充填センサー３の先端部に接続されたセンサー４Ａとを備える。
【００６３】
センサー４Ａは、電気抵抗体４３を有する。この電気抵抗体４３は、一端が抵抗体４４を介して導体３１の先端部に電気的に接続され、他端が抵抗体４５を介して導体３２の先端部に電気的に接続されている。
このように抵抗体４４、４５を介して電気抵抗体４３を１対の導体３１、３２に電気的に接続することにより、第１の状態において、１対の導体３１、３２間の静電容量に基づいて、コンクリートの充填状態を測定することができる。
【００６４】
また、第２の状態において、１対の導体３１、３２を通じて、センサー４Ａの電気抵抗体４３の抵抗値に基づいて、コンクリート構造物１０２の状態を測定することができる。
電気抵抗体４３は、酸または塩化物イオンにより腐食するものである。そのため、電気抵抗体４３は、酸または塩化物イオンの環境下で、腐食により切断されて抵抗値が急激に増大する。したがって、電気抵抗体４３の抵抗値に基づいて、コンクリート構造物１０２の測定対象部位のｐＨあるいは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを検知する。これにより、第２の状態において、測定対象部位のｐＨ変化あるいは塩化物イオン濃度変化に伴う状態変化を検知することができる。
【００６５】
また、電気抵抗体４３は、長尺状をなしている。これにより、電気抵抗体４３を腐食により切断され易くすることができる。
このような電気抵抗体４３の構成材料としては、酸または塩化物イオンの存在下で腐食するものであれば、特に限定されないが、測定対象部位の環境変化に伴って表面に不動態膜を形成するか、または、表面に存在した不動態膜を消失させる金属材料を用いるのが好ましい。
これにより、測定対象部位のｐＨが所定値以上である場合に、電気抵抗体４３の表面に不動態膜が形成される。
このような不動態膜を形成する金属材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎまたはこれらを含む合金等が挙げられる。
【００６６】
例えば、Ｆｅは、ｐＨが約９よりも大きいときに不動態膜を形成する。また、ＦｅＡｌ（Ａｌ０．８％）系炭素鋼は、ｐＨが約４よりも大きいときに不動態膜を形成する。また、Ｎｉは、ｐＨが８〜１４であるときに不動態膜を形成する。また、Ｍｇは、ｐＨが１０．５よりも大きいときに不動態膜を形成する。また、Ｚｎは、ｐＨが６〜１２であるときに不動態膜を形成する。
【００６７】
また、例えば、炭素鋼（ＳＤ３４５）は、塩化物イオン濃度が約１．２ｋｇ／ｍ３を超えたときに不動態膜の破壊が始まる。
中でも、電気抵抗体４３を構成する金属材料は、ＦｅまたはＦｅを含む合金（Ｆｅ系合金）、すなわち鉄系材料（具体的には、炭素鋼、合金鋼、ＳＵＳ等）、ニッケルまたはこれらを含む合金であるのが好ましい。これらの材料は安価で入手が容易である。また、電気抵抗体４３の構成材料をコンクリート構造物１０２の鉄筋と同一または近似の材料とすることが可能であり、鉄筋の腐食環境状態を効果的に検知することができる。例えば、電気抵抗体２３がＦｅで構成されている場合、ｐＨが９以上か否かの判断ができる。
【００６８】
また、電気抵抗体４３は、前述したような金属材料からなる緻密質体で構成されているのが好ましい。これにより、電気抵抗体４３の後述する隙間腐食を生じさせやすくすることができる。
また、電気抵抗体４３の厚さおよび幅は、それぞれ、特に限定されないが、腐食による電気抵抗の変化が大きく、コンクリート強度に影響を及ぼさないためには、１０ｎｍ以上５ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００６９】
また、抵抗体４４、４５としては、特に限定されず、各種抵抗器を用いることができる。
以上説明したような第２実施形態のセンサー装置２Ａによっても、コンクリート打設時のコンクリートの充填状態を測定し、その測定にかかる構成を有効利用しつつ、コンクリート打設後の長期にわたりコンクリート構造物の状態を測定することができる。
以上、本発明のセンサー装置およびセンサーシステムを、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではない。
【００７０】
例えば、本発明のセンサー装置およびセンサーシステムでは、各部の構成は、同様の機能を発揮する任意の構成のものに置換することができ、また、任意の構成を付加することもできる。
また、前述した実施形態では、第１の電極および第２の電極が互いに異なる金属材料で構成されている場合を例に説明したが、第１の電極および第２の電極が互いに同じ金属材料で構成されていてもよい。この場合、第１の電極および第２の電極の腐蝕速度を互いに異ならせるように、例えば、第１の電極または第２の電極のいずれかに隙間構造を設ければよい。
【符号の説明】
【００７１】
１‥‥センサーシステム  ２‥‥センサー装置  ２Ａ‥‥センサー装置  ３‥‥充填センサー  ３Ａ‥‥充填センサー  ４‥‥センサー  ４Ａ‥‥センサー  ５‥‥ターミナル  ６‥‥切換部  １０‥‥情報収集装置  ２３‥‥電気抵抗体  ３１‥‥導体  ３２‥‥導体  ３３‥‥絶縁体  ４１‥‥第１の電極  ４２‥‥第２の電極  ４３‥‥電気抵抗体  ４４、４５‥‥抵抗体  ５１‥‥インターフェース部  ５２‥‥インターフェース部  ５３‥‥制御部  ５４‥‥記憶部  ５５‥‥通信部  ５６‥‥電源部  ７１‥‥封止部  １００‥‥コンクリート構造物  １０１‥‥コンクリート構造物  １０２‥‥コンクリート構造物  １０２ａ‥‥面  ４３１‥‥アンテナ  ４３２‥‥通信回路  ５５１‥‥アンテナ  ５５２‥‥通信回路  Ｓ１〜Ｓ５‥‥ステップ
【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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