センサー装置
【課題】コンクリートの品質劣化を防止しつつ、測定対象物の状態を測定し、その測定結果に基づく情報を鉄筋の腐食前の計画的または予防的な保全に活用することができるセンサー装置を提供すること。
【解決手段】本発明のセンサー装置１は、電気抵抗体３と、電気抵抗体３に対して離間して設けられた電気抵抗体４と、電気抵抗体３上に設けられ、毛管凝縮効果を生じるように厚さ方向に貫通する貫通孔８２を有する絶縁膜８と、電気抵抗体４上に設けられ、毛管凝縮効果を実質的に生じないように厚さ方向に貫通する貫通孔９２を有する絶縁膜９と、電気抵抗体３、４の抵抗値をそれぞれ測定する機能を有する機能素子５１とを備える。
【解決手段】本発明のセンサー装置１は、電気抵抗体３と、電気抵抗体３に対して離間して設けられた電気抵抗体４と、電気抵抗体３上に設けられ、毛管凝縮効果を生じるように厚さ方向に貫通する貫通孔８２を有する絶縁膜８と、電気抵抗体４上に設けられ、毛管凝縮効果を実質的に生じないように厚さ方向に貫通する貫通孔９２を有する絶縁膜９と、電気抵抗体３、４の抵抗値をそれぞれ測定する機能を有する機能素子５１とを備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサー装置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。
特許文献１に係るセンサー装置では、細線が切断されたタイミングにより、コンクリート構造物中の鉄筋の腐食が始まった時期を知ることは可能である。しかし、特許文献１に係るセンサー装置では、細線が腐食し始めてから切断に至るまでの間に鉄筋の腐食が進行してしまい、鉄筋の腐食前に予防的または計画的な保全を行うことができないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
本発明の目的は、コンクリートの品質劣化を防止しつつ、測定対象物の状態を測定し、その測定結果に基づく情報を鉄筋の腐食前の計画的または予防的な保全に活用することができるセンサー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、第１の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体に対して離間して設けられた第２の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体上に設けられ、毛管凝縮効果を生じるように厚さ方向に貫通する貫通孔を有する絶縁膜と、
前記第１の電気抵抗体および前記第２の電気抵抗体の抵抗値をそれぞれ測定する機能を有する機能素子とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このように構成されたセンサー装置によれば、第１の電気抵抗体を第２の電気抵抗体よりも塩化物イオンにより腐食されやすくするとともに、第１の電気抵抗体を第２の電気抵抗体よりも二酸化炭素により腐食されにくくすることができる。
そのため、第１の電気抵抗体の抵抗値に基づいて、塩化物イオンの侵入（塩害）を検知し、また、第２の電気抵抗体の抵抗値に基づいて、二酸化炭素の侵入（中性化）を検知することができる。
このようなことから、コンクリートの品質劣化を防止しつつ、測定対象物の状態を測定し、その測定結果に基づく情報を鉄筋の腐食前の計画的または予防的な保全に活用することができる。
【０００８】
本発明のセンサー装置は、第１の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体に対して離間して設けられた第２の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体上に設けられ、毛管凝縮効果を生じるように厚さ方向に貫通する第１の貫通孔を有する第１の絶縁膜と、
前記第２の電気抵抗体上に設けられ、毛管凝縮効果を実質的に生じないように厚さ方向に貫通する第２の貫通孔を有する第２の絶縁膜と、
前記第１の電気抵抗体および前記第２の電気抵抗体の抵抗値をそれぞれ測定する機能を有する機能素子とを備えることを特徴とする。
【０００９】
このように構成されたセンサー装置によれば、第１の電気抵抗体を第２の電気抵抗体よりも塩化物イオンにより腐食されやすくするとともに、第１の電気抵抗体を第２の電気抵抗体よりも二酸化炭素により腐食されにくくすることができる。
そのため、第１の電気抵抗体の抵抗値に基づいて、塩化物イオンの侵入（塩害）を検知し、また、第２の電気抵抗体の抵抗値に基づいて、二酸化炭素の侵入（中性化）を検知することができる。
このようなことから、コンクリートの品質劣化を防止しつつ、測定対象物の状態を測定し、その測定結果に基づく情報を鉄筋の腐食前の計画的または予防的な保全に活用することができる。
【００１０】
本発明のセンサー装置では、前記第２の貫通孔の幅は、前記第１の貫通孔の幅よりも大きいことが好ましい。
これにより、比較的簡単に、毛管凝縮効果を生じるように第１の貫通孔を形成するとともに、毛管凝縮効果を実質的に生じないように第２の貫通孔を形成することができる。
本発明のセンサー装置では、前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜は、それぞれ、多孔質体で構成されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、毛管凝縮効果を生じるように第１の貫通孔を形成するとともに、毛管凝縮効果を実質的に生じないように第２の貫通孔を形成することができる。
【００１１】
本発明のセンサー装置では、前記第１の電気抵抗体は、長尺状をなし、
前記第１の絶縁膜は、前記第１の電気抵抗体の長手方向での一部の表面に接触していることが好ましい。
これにより、第１の電気抵抗体を局所的に腐食させ、第１の電気抵抗体を腐食により切断されやすくすることができる。
【００１２】
本発明のセンサー装置では、前記第１の電気抵抗体は、前記第１の絶縁膜に覆われていない部分の表面積が前記第１の絶縁膜に覆われている部分の表面積よりも大きいことが好ましい。
これにより、電気抵抗体の腐食を促進することができる。
本発明のセンサー装置では、前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜は、それぞれ、耐アルカリ性を有する材料から構成されていることが好ましい。
これにより、測定対象部位がコンクリートである場合であっても、第１の絶縁膜および第２の絶縁膜の耐久性を優れたものとすることができる。そのため、コンクリートの状態を長期に亘り安定して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の電気抵抗体および前記第２の電気抵抗体は、それぞれ、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で構成されていることが好ましい。
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、第１の電気抵抗体および第２の電気抵抗体の表面に不動態膜が形成される。そのため、測定対象部位のｐＨが所定値以上であるか否かにより、第１の電気抵抗体および第２の電気抵抗体の二酸化炭素による腐食されやすさが急激に変化する。このようなことから、第１の電気抵抗体または第２の電気抵抗体の抵抗値に基づいて、測定対象部位に二酸化炭素が侵入したことを高精度に検知することができる。
【００１４】
本発明のセンサー装置では、前記金属材料は、鉄、ニッケルまたはこれらを含む合金であることが好ましい。
これらの金属は比較的安価で入手が容易である。また、例えば、センサー装置をコンクリート構造物の状態測定に用いた場合、第１の電気抵抗体および第２の電気抵抗体をコンクリート構造物中の鉄筋と同一材料（または近似した材料）で構成することが可能であり、コンクリート構造物中の鉄筋の腐食状態を効果的に検知することができる。
【００１５】
本発明のセンサー装置では、前記機能素子は、前記電気抵抗体の抵抗値に基づいて、前記測定対象部位の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機能をも有することが好ましい。
これにより、測定対象物の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。
本発明のセンサー装置は、アンテナと、前記アンテナに給電する機能を有する通信用回路とを有し、
前記機能素子は、前記通信用回路を駆動制御する機能をも有することが好ましい。
これにより、無線により測定対象物の外部へ測定結果を送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサー装置の使用状態の一例を示す図である。
【図２】図１に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す電気抵抗体および機能素子を説明するための平面図である。
【図４】図２に示す電気抵抗体を説明するための断面図（図３中のＡ−Ａ線断面図）である。
【図５】図２に示す電気抵抗体（第１の電気抵抗体）を説明するための拡大断面図である。
【図６】図２に示す電気抵抗体（第２の電気抵抗体）を説明するための拡大断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るセンサー装置を示す平面図である。
【図８】図７に示す電気抵抗体を説明するための断面図（図７中のＡ−Ａ線断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のセンサー装置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装置の使用状態の一例を示す図、図２は、図１に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図、図３は、図２に示す電気抵抗体および機能素子を説明するための平面図、図４は、図２に示す電気抵抗体を説明するための断面図（図３中のＡ−Ａ線断面図）、図５は、図２に示す電気抵抗体（第１の電気抵抗体）を説明するための拡大断面図、図６は、図２に示す電気抵抗体（第２の電気抵抗体）を説明するための拡大断面図である。
【００１８】
なお、以下では、本発明のセンサー装置をコンクリート構造物の品質測定に用いる場合を例に説明する。
図１に示すセンサー装置１は、コンクリート構造物１００の品質を測定するものである。
コンクリート構造物１００は、コンクリート１０１内に複数の鉄筋１０２が埋設されている。そして、センサー装置１は、コンクリート構造物１００のコンクリート１０１内の鉄筋１０２付近に埋設されている。なお、センサー装置１は、コンクリート構造物１００の打設する際に、コンクリート１０１の打設前に鉄筋に固定して埋め込んでもよいし、打設後に硬化したコンクリート１０１に穿孔して埋め込んでもよい。
【００１９】
このセンサー装置１は、本体２と、その本体２上に設けられた電気抵抗体３、４とを有する。本実施形態では、電気抵抗体３（第１の電気抵抗体）および電気抵抗体４（第２の電気抵抗体）は、鉄筋１０２よりもコンクリート構造物１００の外表面側において、コンクリート構造物１００の外表面からの距離が互いに等しくなるように設置されている。また、電気抵抗体３および電気抵抗体４は、それぞれ、コンクリート構造物１００の外表面に対して平行または略平行となるように設置されている。そして、電気抵抗体３および電気抵抗体４は、それぞれ、コンクリート１０１の測定対象部位の酸または塩化物イオンによって腐食し、切断するように構成されている。また、図１では説明の便宜上図示を省略しているが、電気抵抗体３上には、絶縁膜（第１の絶縁膜）８が設けられ、また、電気抵抗体４上には、絶縁膜（第２の絶縁膜）９が設けられている（図３、４参照）。なお、電気抵抗体３、電気抵抗体４、絶縁膜８および絶縁膜９については、後に詳述する。
また、センサー装置１は、図２に示すように、電気抵抗体３および電気抵抗体４にそれぞれ電気的に接続された機能素子５１と、電源５２と、温度センサー５３と、通信用回路５４と、アンテナ５５と、発振器５６とを有し、これらが本体２内に収納されている。
【００２０】
以下、センサー装置１を構成する各部を順次説明する。
（本体）
本体２は、電気抵抗体３、電気抵抗体４および機能素子５１等を支持する機能を有する。
このような本体２は、図３および図４に示すように、電気抵抗体３、電気抵抗体４および機能素子５１を支持する基板２１を有する。なお、基板２１は、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６をも支持するが、図３および図４では、説明の便宜上、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６の図示を省略している。
【００２１】
この基板２１は、絶縁性を有する。基板２１としては、特に限定されず、例えば、アルミナ基板、樹脂基板等を用いることができる。
この基板２１上には、例えばソルダーレジストのような絶縁性の樹脂組成物で構成された絶縁層２３が設けられている。そして、この絶縁層２３を介して基板２１上には、電気抵抗体３、電気抵抗体４および機能素子５１が実装されている。
【００２２】
図３に示すように、機能素子５１の導体部６１、６２（電極パッド）が配線７１、７２を介して電気抵抗体３の両端部に電気的に接続され、機能素子５１の導体部６３、６４（電極パッド）が配線７３、７４を介して電気抵抗体４の両端部に電気的に接続されている。
また、本体２は、機能素子５１、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６を収納する機能を有する。
【００２３】
特に、本体２は、機能素子５１、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６を液密的に収納するように構成されている。
具体的には、図３および図４に示すように、本体２は、封止部２４を有する。この封止部２４は、機能素子５１、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６を封止する機能を有する。これにより、センサー装置１を水分やコンクリートの存在下に設置した場合に、機能素子５１、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６の劣化を防止することができる。
【００２４】
ここで、封止部２４は、絶縁膜８、９の電気抵抗体３、４とは反対側の部分を露出させつつ、かかる部分以外の各部を覆うように設けられている。これにより、かかる部分以外の各部の劣化を防止しつつ、センサー装置１が測定を行うことができる。また、より確実に、後述するように、電気抵抗体３の絶縁膜８で覆われていない部分の酸（ＣＯ２）による腐食を抑制するとともに、電気抵抗体４の絶縁膜９で覆われていない部分の塩化物イオンによる腐食を抑制することができる。なお、電気抵抗体３、４の一部が露出していてもよい。
【００２５】
封止部２４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。
なお、封止部２４は、必要に応じて設ければよく、省略することもできる。
【００２６】
（電気抵抗体）
電気抵抗体３および電気抵抗体４は、図４に示すように、それぞれ、前述した本体２の基板２１上に設けられている。特に、電気抵抗体３および電気抵抗体４は、同一平面上に設けられている。そのため、電気抵抗体３および電気抵抗体４の設置環境の差が生じるのを防止することができる。
【００２７】
また、電気抵抗体３および電気抵抗体４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。
この電気抵抗低３、４は、それぞれ、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３、４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る。
【００２８】
また、電気抵抗体３、４の外形は、それぞれ、板状またはシート状をなしている。また、電気抵抗体３、４は、それぞれ、長尺状をなしている。すなわち、電気抵抗体３、４は、それぞれ、帯状をなしている。これにより、電気抵抗体３、４をそれぞれ腐食により切断され易くすることができる。
また、電気抵抗体３は、電気抵抗体４よりも長尺となっている。なお、電気抵抗体３、４の長さの関係は、これに限定されず、例えば、電気抵抗体４が電気抵抗体３よりも長尺であってもよいし、電気抵抗体の長さと電気抵抗体４の長さが等しくてもよい。
【００２９】
このような電気抵抗体３（第１の電気抵抗体）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３の表面に不動態膜が形成される。
このような不動態膜（第１の不動態膜）を形成する金属材料（第１の金属材料）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。
【００３０】
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。
【００３１】
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３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、本実施形態のように、センサー装置１をコンクリート構造物１００の状態測定に用いた場合、電気抵抗体３の構成材料をコンクリート構造物１００の鉄筋１０２と同一または近似の材料とすることが可能であり、鉄筋１０２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３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。
【００３２】
一方、電気抵抗体４（第２の電気抵抗体）の構成材料としては、電気抵抗体３の構成材料と同様、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、不動態膜（第２の不動態膜）を形成する金属材料（第２の金属材料）、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎまたはこれらを含む合金等を用いるのが好ましい。
また、電気抵抗体４の構成材料は、前述した電気抵抗体３の構成材料と同じであっても異なっていてもよい。
【００３３】
このような電気抵抗体３および電気抵抗体４は、それぞれ、特に限定されず、成膜法を用いて形成することができる。
また、電気抵抗体３、４の厚さは、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。
【００３４】
（第１の絶縁膜）
絶縁膜８は、電気抵抗体３の基板２１とは反対側の面を覆うように設けられている。そして、絶縁膜８は、図５に示すように、複数の貫通孔８２を構成する複数の空孔を有する多孔質体８３で構成されている。そして、各貫通孔８２は、隣接する空孔同士が連通する連続空孔（細孔）であり、絶縁膜８の厚さ方向に貫通するとともに、絶縁膜８の表面に開口している。
【００３５】
この各貫通孔８２は、毛管凝縮効果を生じさせるように構成されている。これにより、水分を含有するコンクリート１０１内において、各貫通孔８２内を水で満たすことができる。
このように貫通孔８２内が水で満たされていると、コンクリート１０１内に塩化物イオンが侵入したとき、その塩化物イオンを貫通孔８２内の水を通じて電気抵抗体３上に供給することができる。
【００３６】
また、貫通孔８２内が水で満たされていると、コンクリート１０１内に二酸化炭素が侵入していても、その二酸化炭素は、貫通孔８２内の水によりブロックされるため、電気抵抗体３上に到達しにくくなる。そのため、電気抵抗体３上に塩化物イオンを選択的に供給することができる。すなわち、電気抵抗体３は、二酸化炭素（中性化）による腐食よりも、塩化物イオンによる腐食の方が生じやすくなる。
【００３７】
本実施形態では、絶縁膜８が前述したような連続空孔を有する多孔質体８３で構成されている。これにより、空孔の径を適宜設定することにより、比較的簡単に、毛管凝縮効果を生じるように貫通孔８２を形成することができる。
また、絶縁膜８の各貫通孔８２による毛管凝縮効果を効果的に生じさせることができる。そのため、電気抵抗体３上に安定して液体の水を存在させることができる。すなわち、仮に絶縁膜８を省略した場合に電気抵抗体３上に結露が生じないような低い相対湿度においても、電気抵抗体３上に結露させて液体の水を存在させることができる。
【００３８】
このようなことから、コンクリート１０１内に塩化物イオンが侵入すると、コンクリート１０１内の水分とともに塩化物イオンを速やかに電気抵抗体３上に供給することができる。その結果、電気抵抗体３が塩化物イオンにより腐食しやすくなり、コンクリート１０１内への塩化物イオンの侵入を迅速に検知することができる。
また、複数の貫通孔８２の幅（平均幅）Ｗ１は、前述したように毛管凝縮効果を生じ得る範囲であれば、特に限定されないが、例えば、２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるのが好ましく、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるのがより好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。すなわち、貫通孔８２は、メソ孔であるのが好ましい。
【００３９】
さらに、絶縁膜８を構成する多孔質体８３の空孔率は、それぞれ、前述したように毛管凝縮効果を生じ得る範囲であれば、特に限定されないが、例えば、１０％以上９０％以下であるのが好ましい。
また、絶縁膜８の構成材料としては、絶縁性を有するものであれば、特に限定されないが、絶縁性および耐久性に優れるという観点から、例えば、金属やシリコンの酸化物、窒化物、フッ化物等（セラミックス材料）を用いるのが好ましい。なお、絶縁膜８の構成材料として、樹脂材料を用いることもできる。
【００４０】
また、絶縁膜８は、耐アルカリ性を有するのが好ましい。例えば、絶縁膜８の構成材料として、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等の耐アルカリ性に優れた材料を用いるのが好ましい。これにより、測定対象部位がコンクリート１０１である場合であっても、絶縁膜８の耐久性を優れたものとすることができる。そのため、コンクリート１０１の状態を長期に亘り安定して測定することができる。
【００４１】
また、絶縁膜８の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるのが好ましい。これにより、前述したような毛管凝集効果を生じ得る貫通孔８２を有する絶縁膜８を比較的簡単に形成することができる。これに対し、かかる平均厚さが薄すぎると、前述したような毛管凝集効果を生じ得る貫通孔８２を形成するのが難しく、一方、かかる平均厚さが厚すぎると、貫通孔８２を通じて水分等を電気抵抗体３に供給するのが難しくなる。
【００４２】
このような絶縁膜８は、特に限定されず、公知の多孔質体膜の形成方法を用いて形成することができる。例えば、絶縁膜８が金属酸化物で構成されている場合、金属酸化物の前駆体である金属オキソ種と、ポリスチレン系界面活性剤とを極性溶媒に溶解した前駆溶液をスピンコート、インクジェット法等の塗布法により成膜し、乾燥、焼成することにより絶縁膜８を形成することができる。
なお、図５に示す複数の貫通孔８２の形状は、一例であり、前述したように絶縁膜８の連続空孔が毛管凝縮効果を発揮し得るものであれば、図示のものに限定されず、絶縁膜８は、連続空孔を有する公知の各種多孔質体で構成することができる。また、貫通孔８２は、例えばエッチング等により形成され、規則的な形状をなしていてもよい。
【００４３】
（第２の絶縁膜）
絶縁膜９は、電気抵抗体４の基板２１とは反対側の面を覆うように設けられている。そして、絶縁膜９は、図６に示すように、複数の貫通孔９２を構成する複数の空孔を有する多孔質体９３で構成されている。そして、各貫通孔９２は、隣接する空孔同士が連通する連続空孔（細孔）であり、絶縁膜９の厚さ方向に貫通するとともに、絶縁膜９の表面に開口している。
【００４４】
この各貫通孔９２は、毛管凝縮効果を実質的に生じさせないように構成されている。これにより、水分を含有するコンクリート１０１内においても、各貫通孔９２内が水で満たされるのを防止し、各貫通孔９２内にその貫通方向での全域に亘って気体を存在させることができる。なお、ここで、「毛管凝集効果を実質的に生じさせない」とは、毛管凝集効果を全く生じさせないか、または、毛管凝集効果を生じていても、その作用（効果）が著しく少ないことをいう。
【００４５】
このように貫通孔９２内に気体が存在していると、コンクリート１０１内に二酸化炭素が侵入したとき、その二酸化炭素を貫通孔９２内を通じて電気抵抗体４上に供給することができる。
また、貫通孔９２内に気体が存在していると、コンクリート１０１内に塩化物イオンが侵入していても、その塩化物イオンは、貫通孔８２内の気体によりブロックされるため、電気抵抗体４上に到達しにくくなる。そのため、電気抵抗体４上に二酸化炭素を選択的に供給することができる。すなわち、電気抵抗体４は、塩化物イオンによる腐食よりも、二酸化炭素（中性化）による腐食の方が生じやすくなる。
【００４６】
本実施形態では、絶縁膜９が前述したような連続空孔を有する多孔質体９３で構成されている。これにより、空孔の径を適宜設定することにより、比較的簡単に、毛管凝縮効果を実質的に生じないように貫通孔９２を形成することができる。
また、貫通孔９２の幅Ｗ２は、前述した絶縁膜８の貫通孔８２の幅Ｗ１よりも大きい。これにより、比較的簡単に、毛管凝縮効果を生じるように貫通孔８２を形成するとともに、毛管凝縮効果を実質的に生じないように貫通孔９２を形成することができる。
【００４７】
また、複数の貫通孔９２の幅（平均幅）Ｗ２は、前述したように毛管凝縮効果を生じさせない範囲であれば、特に限定されないが、例えば、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であるのが好ましい。
さらに、絶縁膜９を構成する多孔質体９３の空孔率は、それぞれ、特に限定されないが、例えば、１０％以上９０％以下であるのが好ましい。
【００４８】
また、絶縁膜９の構成材料としては、絶縁性を有するものであれば、特に限定されず、前述した絶縁膜８と同様の材料を用いることができる。
また、絶縁膜９の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるのが好ましい。
このような絶縁膜９は、特に限定されず、前述した絶縁膜８と同様、公知の多孔質体膜の形成方法を用いて形成することができる。
なお、図６に示す複数の貫通孔９２の形状は、一例であり、前述したように絶縁膜９の連続空孔が毛管凝縮効果を生じさせないものであれば、図示のものに限定されず、絶縁膜９は、連続空孔を有する公知の各種多孔質体で構成することができる。また、貫通孔９２は、例えばエッチング等により形成され、規則的な形状をなしていてもよい。
【００４９】
（機能素子）
機能素子５１は、前述した本体２の内部に埋設されている。なお、機能素子５１は、前述した本体２の基板２１に対して電気抵抗体３および電気抵抗体４とは、同一面に設けても、反対側に設けても良い。
この機能素子５１は、電気抵抗体３および電気抵抗体４の抵抗値をそれぞれ測定する機能を有する。これにより、電気抵抗体３、４の抵抗値に基づいて、測定対象部位の状態を測定することができる。
【００５０】
また、機能素子５１は、電気抵抗体３および電気抵抗体４の抵抗値に基づいて、測定対象物であるコンクリート構造物１００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機能をも有する。これにより、コンクリート構造物１００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。
このような機能素子５１は、例えば、集積回路である。より具体的には、機能素子５１は、例えば、ＭＣＵ（マイクロコントロールユニット）であり、図２に示すように、ＣＰＵ５１１と、Ａ／Ｄ変換回路５１２と、測定回路５１４とを有する。
【００５１】
また、機能素子５１は、電源５２からの通電により作動する。電源５２は、機能素子５１を動作可能な電力を供給できるものであれば、特に限定されず、例えば、ボタン型電池のような電池であってもよいし、圧電素子のような発電機能を有する素子を用いた電源ものであってもよい。
また、機能素子５１は、温度センサー５３の検知温度情報を取得し得るように構成されている。これにより、測定対象部位の温度に関する情報も得ることができる。このような温度に関する情報を用いることにより、測定対象部位の状態をより正確に測定したり、測定対象部位の変化を高精度に予想したりすることができる。
【００５２】
温度センサー５３は、測定対象物であるコンクリート構造物１００の測定対象部位の温度を検知する機能を有する。このような温度センサー５３としては、特に限定されず、例えば、サーミスター、熱電対等の公知の様々な種類の温度センサーを用いることができる。
また、機能素子５１は、通信用回路５４を駆動制御する機能をも有する。例えば、機能素子５１は、電気抵抗体３、４の抵抗値に関する情報（以下、単に「抵抗値情報」ともいう）と、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に関する情報（以下、単に「ｐＨ情報」ともいう）とをそれぞれ通信用回路５４に入力する。また、機能素子５１は、温度センサー５３によって検知された温度に関する情報（以下、単に「温度情報」ともいう）も併せて通信用回路５４に入力する。
【００５３】
通信用回路５４は、アンテナ５５に給電する機能（送信機能）を有する。これにより、通信用回路５４は、入力された情報をアンテナ５５を介して無線送信することができる。送信された情報は、コンクリート構造物１００の外部に設けられた受信機（リーダー）で受信される。
この通信用回路５４は、例えば、電磁波を送信するための送信回路、信号を変調する機能を有する変調回路等を有する。なお、通信用回路５４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、電磁波を受信するための受信回路、信号を復調する機能を有する復調回路等を有していてもよい。
【００５４】
また、アンテナ５５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。
また、機能素子５１は、発振器５６からのクロック信号を取得し得るように構成されている。これにより、各回路の同期をとったり、各種情報に時刻情報を付加したりすることができる。
【００５５】
発振器５６は、特に限定されないが、例えば、水晶振動子を利用した発振回路で構成されている。
以上説明したように構成されたセンサー装置１を用いた測定方法は、電気抵抗体３および電気抵抗体４を測定対象物であるコンクリート構造物１００内にそれぞれ埋設し、電気抵抗体３、４の抵抗値に基づいて、コンクリート構造物１００の状態を測定する。
【００５６】
以下、電気抵抗体３、４がＦｅ（炭素鋼）で構成されている場合を一例として、センサー装置１の作用を説明する。
打設直後のコンクリート構造物１００において、通常、適切に打設されていれば、コンクリート１０１は強アルカリ性を呈する。そのため、このとき、電気抵抗体３および電気抵抗体４は、それぞれ、安定な不動態膜を形成する。
【００５７】
その後、コンクリート構造物１００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１０１のｐＨが徐々に酸性側に変化していく。
コンクリート１０１のｐＨが９程度にまで下がる前に、コンクリート構造物１００のコンクリート１０１の測定対象部位に塩化物イオンが侵入すると、測定対象部位の塩化物イオン濃度が炭素鋼を腐食させる限界濃度（約１．２ｋｇ／ｍ３）に達していなくても（約０．１ｋｇ／ｍ３程度であっても）、電気抵抗体３に形成された不動態膜が絶縁膜８の各貫通孔８２を通じた塩化物により腐食し、電気抵抗体３の抵抗値が大きくなる。なお、測定対象部位の塩化物イオン濃度が炭素鋼を腐食させる限界濃度に達していなくても、電気抵抗体３に形成された不動態膜が腐食するのは、貫通孔８２を通じた塩化物イオンにより隙間腐食または孔食と同一または近似の現象が生じるためである。
【００５８】
一方、電気抵抗体４においては、測定対象部位の塩化物イオン濃度が炭素鋼を腐食させる限界濃度に達するまでの間、電気抵抗体４に形成された不動態膜は、塩化物イオンの存在下においても、腐食せず、電気抵抗体４の抵抗値がほとんど変化せず低い状態に維持される。
そして、測定対象部位の塩化物イオン濃度が炭素鋼を腐食させる限界濃度に達すると、電気抵抗体４も腐食し、電気抵抗体４の抵抗値が大きくなる。ただし、塩化物イオンによる電気抵抗体４の腐食速度は、塩化物イオンによる電気抵抗体３の腐食速度よりも遅い。
このような電気抵抗体３、４の抵抗値に基づいて、測定対象部位への塩化物イオンの侵入を段階的に検知することができる。
【００５９】
また、コンクリート構造物１００のコンクリート１０１の測定対象部位に塩化物イオンが侵入していなくても、コンクリート１０１へ二酸化炭素が侵入し、コンクリート１０１のｐＨが９程度にまで下がると、電気抵抗体３、４がともに腐食し、電気抵抗体３、４の抵抗値がともに大きくなる。ただし、二酸化炭素による電気抵抗体４の腐食速度は、二酸化炭素による電気抵抗体３の腐食速度よりも遅い。
このような電気抵抗体３、４の抵抗値に基づいて、測定対象部位のｐＨが９程度になったことを検知することができる。
【００６０】
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１００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１０２が腐食する前に、コンクリート１０１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１０２が腐食する前に、コンクリート構造物１００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。
【００６１】
また、コンクリート構造物１００の打設時に異常があった否かを判断することもできる。そのため、コンクリート構造物１００の初期トラブルを防止し、コンクリート構造物１００の品質を向上させることができる。
以上説明したように第１実施形態のセンサー装置１によれば、電気抵抗体３を電気抵抗体４よりも塩化物イオンにより腐食されやすくするとともに、電気抵抗体３を電気抵抗体４よりも二酸化炭素により腐食されにくくすることができる。
【００６２】
そのため、電気抵抗体３の抵抗値に基づいて、塩化物イオンの侵入（塩害）を検知し、また、電気抵抗体４の抵抗値に基づいて、二酸化炭素の侵入（中性化）を検知することができる。これにより、塩化物イオンの侵入と二酸化炭素の侵入とを区別して検知することができる。
このようなことから、センサー装置１は、コンクリート１０１の品質劣化を防止しつつ、コンクリート構造物１００の状態を測定し、その測定結果に基づく情報を鉄筋１０２の腐食前の計画的または予防的な保全に活用することができる。
【００６３】
＜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を示す平面図、図８は、図７に示す電気抵抗体を説明するための断面図（図７中のＡ−Ａ線断面図）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。
【００６４】
第２実施形態のセンサー装置は、第１の電気抵抗体および第１の絶縁膜の形状が異なるとともに、第２の絶縁膜を省略した以外は、第１実施形態のセンサー装置とほぼ同様である。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。
図７に示すセンサー装置１Ａは、本体２Ａ上に設けられた電気抵抗体３Ａ（第１の電気抵抗体）と、電気抵抗体３Ａの表面に接触して設けられた絶縁膜８Ａとを有する。
【００６５】
ここで、本体２Ａは、開口部２４１を有する封止部２４Ａを備えている。この封止部２４Ａは、開口部２４１から電気抵抗体３Ａおよび電気抵抗体４の一部をそれぞれ露出させつつ、電気抵抗体３Ａおよび電気抵抗体４以外の各部を覆うように設けられている。これにより、封止部２４Ａが電気抵抗体３Ａおよび電気抵抗体４以外の各部の劣化を防止しつつ、センサー装置１Ａが測定を行うことができる。なお、開口部２４１は、電気抵抗体３Ａの少なくとも一部および電気抵抗体４の少なくとも一部を露出するように形成されていればよい。
【００６６】
電気抵抗体３Ａは、長尺状をなし、その途中に幅狭の部分を有する。すなわち、電気抵抗体３は、幅広の２つの第１の部分３１、３２と、この２つの第１の部分３１、３２間に形成された幅狭の第２の部分３３とから構成されている。
この第２の部分３３の平面視での面積は、第１の部分３１の平面視での面積、および、第１の部分３２の平面視での面積よりも小さくなっている。すなわち、第１の部分３１の平面視での面積、および、第１の部分３２の平面視での面積は、それぞれ、第２の部分３３の平面視での面積よりも大きくなっている。これにより、電気抵抗体３Ａの腐食時にカソード反応を生じる部分の表面積を大きくすることができる。また、電気抵抗体３Ａの腐食時にアノード反応を生じる部分の横断面（電流が流れる方向に直交する断面）の面積を小さくし、絶縁膜８Ａ付近において電気抵抗体３Ａが腐食により切断されやすくすることができる。
【００６７】
絶縁膜８Ａは、前述した電気抵抗体３Ａの第２の部分３３上に設けられている。
特に、絶縁膜８Ａは、電気抵抗体３Ａの長手方向での一部の表面に接触している。これにより、電気抵抗体３Ａを局所的に腐食させ、電気抵抗体３Ａを腐食により切断されやすくすることができる。
このような絶縁膜８Ａは、公知の成膜法により形成することができる。
【００６８】
このようなセンサー装置１Ａによれば、電気抵抗体４の塩化物イオンによる腐食前に、電気抵抗体３Ａの第２の部分３３を塩化物イオンにより腐食させることができる。
特に、電気抵抗体３Ａは、絶縁膜８Ａに覆われていない部分（開口部２４１から露出した部分）の表面積が絶縁膜８Ａに覆われた部分の表面積よりも大きい。これにより、電気抵抗体３Ａの腐食を促進することができる。
【００６９】
以上説明したような第２実施形態に係るセンサー装置１Ａによっても、コンクリート１０１の品質劣化を防止しつつ、測定対象物の状態を測定し、その測定結果に基づく情報を鉄筋１０２の腐食前の計画的または予防的な保全に活用することができる
以上、本発明のセンサー装置を、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、例えば、本発明の測定方法では、任意の目的の工程が１または２以上追加されてもよい。
また、前述した実施形態では電気抵抗体がそれぞれ基板上に設けられた場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、電気抵抗体は、例えば、センサー装置の本体の封止樹脂で構成された部分の外表面上に設けてもよい。
【００７１】
また、電気抵抗体の設置位置、大きさ（大小関係）、数等についても、前述したような測定が可能であれば、前述した実施形態に限定されず、任意である。
また、前述した実施形態では機能素子がＣＰＵ、Ａ／Ｄ変換回路および測定回路を有する場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、機能素子には、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種駆動回路等の他の回路が組み込まれていてもよい。
【００７２】
また、前述した実施形態では電気抵抗体の抵抗値に関する情報をアクティブタグ通信により無線送信によりセンサー装置外部へ送信する場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、パッシブタグ通信を用いて情報をセンサー装置の外部へ送信してもよいし、有線により情報をセンサー装置の外部へ送信してもよい。
また、前述した実施形態では機能素子５１、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６を本体２内に収納し、これらを電気抵抗体３および電気抵抗体４とともに測定対処物であるコンクリート構造物１００内に埋設する場合を例に説明したが、機能素子５１、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６を測定対象物の外部に設けてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１‥‥センサー装置 １Ａ‥‥センサー装置 ２‥‥本体 ２Ａ‥‥本体 ３‥‥電気抵抗体 ３Ａ‥‥電気抵抗体 ４‥‥電気抵抗体 ８‥‥絶縁膜 ８Ａ‥‥絶縁膜 ９‥‥絶縁膜 ２１‥‥基板 ２３‥‥絶縁層 ２４‥‥封止部 ２４Ａ‥‥封止部 ３１‥‥第１の部分 ３２‥‥第１の部分 ３３‥‥第２の部分 ５１‥‥機能素子 ５２‥‥電源 ５３‥‥温度センサー ５４‥‥通信用回路 ５５‥‥アンテナ ５６‥‥発振器 ６１‥‥導体部 ６２‥‥導体部 ６３‥‥導体部 ６４‥‥導体部 ７１‥‥配線 ７２‥‥配線 ７３‥‥配線 ７４‥‥配線 ８２‥‥貫通孔 ８３‥‥多孔質体 ９２‥‥貫通孔 ９３‥‥多孔質体 １００‥‥コンクリート構造物 １０１‥‥コンクリート １０２‥‥鉄筋 ２４１‥‥開口部 ５１１‥‥ＣＰＵ ５１２‥‥変換回路 ５１４‥‥測定回路 Ｗ１‥‥幅 Ｗ２‥‥幅
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサー装置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。
特許文献１に係るセンサー装置では、細線が切断されたタイミングにより、コンクリート構造物中の鉄筋の腐食が始まった時期を知ることは可能である。しかし、特許文献１に係るセンサー装置では、細線が腐食し始めてから切断に至るまでの間に鉄筋の腐食が進行してしまい、鉄筋の腐食前に予防的または計画的な保全を行うことができないという課題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【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】
【０００５】
本発明の目的は、コンクリートの品質劣化を防止しつつ、測定対象物の状態を測定し、その測定結果に基づく情報を鉄筋の腐食前の計画的または予防的な保全に活用することができるセンサー装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
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、第１の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体に対して離間して設けられた第２の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体上に設けられ、毛管凝縮効果を生じるように厚さ方向に貫通する貫通孔を有する絶縁膜と、
前記第１の電気抵抗体および前記第２の電気抵抗体の抵抗値をそれぞれ測定する機能を有する機能素子とを備えることを特徴とする。
【０００７】
このように構成されたセンサー装置によれば、第１の電気抵抗体を第２の電気抵抗体よりも塩化物イオンにより腐食されやすくするとともに、第１の電気抵抗体を第２の電気抵抗体よりも二酸化炭素により腐食されにくくすることができる。
そのため、第１の電気抵抗体の抵抗値に基づいて、塩化物イオンの侵入（塩害）を検知し、また、第２の電気抵抗体の抵抗値に基づいて、二酸化炭素の侵入（中性化）を検知することができる。
このようなことから、コンクリートの品質劣化を防止しつつ、測定対象物の状態を測定し、その測定結果に基づく情報を鉄筋の腐食前の計画的または予防的な保全に活用することができる。
【０００８】
本発明のセンサー装置は、第１の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体に対して離間して設けられた第２の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体上に設けられ、毛管凝縮効果を生じるように厚さ方向に貫通する第１の貫通孔を有する第１の絶縁膜と、
前記第２の電気抵抗体上に設けられ、毛管凝縮効果を実質的に生じないように厚さ方向に貫通する第２の貫通孔を有する第２の絶縁膜と、
前記第１の電気抵抗体および前記第２の電気抵抗体の抵抗値をそれぞれ測定する機能を有する機能素子とを備えることを特徴とする。
【０００９】
このように構成されたセンサー装置によれば、第１の電気抵抗体を第２の電気抵抗体よりも塩化物イオンにより腐食されやすくするとともに、第１の電気抵抗体を第２の電気抵抗体よりも二酸化炭素により腐食されにくくすることができる。
そのため、第１の電気抵抗体の抵抗値に基づいて、塩化物イオンの侵入（塩害）を検知し、また、第２の電気抵抗体の抵抗値に基づいて、二酸化炭素の侵入（中性化）を検知することができる。
このようなことから、コンクリートの品質劣化を防止しつつ、測定対象物の状態を測定し、その測定結果に基づく情報を鉄筋の腐食前の計画的または予防的な保全に活用することができる。
【００１０】
本発明のセンサー装置では、前記第２の貫通孔の幅は、前記第１の貫通孔の幅よりも大きいことが好ましい。
これにより、比較的簡単に、毛管凝縮効果を生じるように第１の貫通孔を形成するとともに、毛管凝縮効果を実質的に生じないように第２の貫通孔を形成することができる。
本発明のセンサー装置では、前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜は、それぞれ、多孔質体で構成されていることが好ましい。
これにより、比較的簡単に、毛管凝縮効果を生じるように第１の貫通孔を形成するとともに、毛管凝縮効果を実質的に生じないように第２の貫通孔を形成することができる。
【００１１】
本発明のセンサー装置では、前記第１の電気抵抗体は、長尺状をなし、
前記第１の絶縁膜は、前記第１の電気抵抗体の長手方向での一部の表面に接触していることが好ましい。
これにより、第１の電気抵抗体を局所的に腐食させ、第１の電気抵抗体を腐食により切断されやすくすることができる。
【００１２】
本発明のセンサー装置では、前記第１の電気抵抗体は、前記第１の絶縁膜に覆われていない部分の表面積が前記第１の絶縁膜に覆われている部分の表面積よりも大きいことが好ましい。
これにより、電気抵抗体の腐食を促進することができる。
本発明のセンサー装置では、前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜は、それぞれ、耐アルカリ性を有する材料から構成されていることが好ましい。
これにより、測定対象部位がコンクリートである場合であっても、第１の絶縁膜および第２の絶縁膜の耐久性を優れたものとすることができる。そのため、コンクリートの状態を長期に亘り安定して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の電気抵抗体および前記第２の電気抵抗体は、それぞれ、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で構成されていることが好ましい。
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、第１の電気抵抗体および第２の電気抵抗体の表面に不動態膜が形成される。そのため、測定対象部位のｐＨが所定値以上であるか否かにより、第１の電気抵抗体および第２の電気抵抗体の二酸化炭素による腐食されやすさが急激に変化する。このようなことから、第１の電気抵抗体または第２の電気抵抗体の抵抗値に基づいて、測定対象部位に二酸化炭素が侵入したことを高精度に検知することができる。
【００１４】
本発明のセンサー装置では、前記金属材料は、鉄、ニッケルまたはこれらを含む合金であることが好ましい。
これらの金属は比較的安価で入手が容易である。また、例えば、センサー装置をコンクリート構造物の状態測定に用いた場合、第１の電気抵抗体および第２の電気抵抗体をコンクリート構造物中の鉄筋と同一材料（または近似した材料）で構成することが可能であり、コンクリート構造物中の鉄筋の腐食状態を効果的に検知することができる。
【００１５】
本発明のセンサー装置では、前記機能素子は、前記電気抵抗体の抵抗値に基づいて、前記測定対象部位の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機能をも有することが好ましい。
これにより、測定対象物の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。
本発明のセンサー装置は、アンテナと、前記アンテナに給電する機能を有する通信用回路とを有し、
前記機能素子は、前記通信用回路を駆動制御する機能をも有することが好ましい。
これにより、無線により測定対象物の外部へ測定結果を送信することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の第１実施形態に係るセンサー装置の使用状態の一例を示す図である。
【図２】図１に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す電気抵抗体および機能素子を説明するための平面図である。
【図４】図２に示す電気抵抗体を説明するための断面図（図３中のＡ−Ａ線断面図）である。
【図５】図２に示す電気抵抗体（第１の電気抵抗体）を説明するための拡大断面図である。
【図６】図２に示す電気抵抗体（第２の電気抵抗体）を説明するための拡大断面図である。
【図７】本発明の第２実施形態に係るセンサー装置を示す平面図である。
【図８】図７に示す電気抵抗体を説明するための断面図（図７中のＡ−Ａ線断面図）である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明のセンサー装置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装置の使用状態の一例を示す図、図２は、図１に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図、図３は、図２に示す電気抵抗体および機能素子を説明するための平面図、図４は、図２に示す電気抵抗体を説明するための断面図（図３中のＡ−Ａ線断面図）、図５は、図２に示す電気抵抗体（第１の電気抵抗体）を説明するための拡大断面図、図６は、図２に示す電気抵抗体（第２の電気抵抗体）を説明するための拡大断面図である。
【００１８】
なお、以下では、本発明のセンサー装置をコンクリート構造物の品質測定に用いる場合を例に説明する。
図１に示すセンサー装置１は、コンクリート構造物１００の品質を測定するものである。
コンクリート構造物１００は、コンクリート１０１内に複数の鉄筋１０２が埋設されている。そして、センサー装置１は、コンクリート構造物１００のコンクリート１０１内の鉄筋１０２付近に埋設されている。なお、センサー装置１は、コンクリート構造物１００の打設する際に、コンクリート１０１の打設前に鉄筋に固定して埋め込んでもよいし、打設後に硬化したコンクリート１０１に穿孔して埋め込んでもよい。
【００１９】
このセンサー装置１は、本体２と、その本体２上に設けられた電気抵抗体３、４とを有する。本実施形態では、電気抵抗体３（第１の電気抵抗体）および電気抵抗体４（第２の電気抵抗体）は、鉄筋１０２よりもコンクリート構造物１００の外表面側において、コンクリート構造物１００の外表面からの距離が互いに等しくなるように設置されている。また、電気抵抗体３および電気抵抗体４は、それぞれ、コンクリート構造物１００の外表面に対して平行または略平行となるように設置されている。そして、電気抵抗体３および電気抵抗体４は、それぞれ、コンクリート１０１の測定対象部位の酸または塩化物イオンによって腐食し、切断するように構成されている。また、図１では説明の便宜上図示を省略しているが、電気抵抗体３上には、絶縁膜（第１の絶縁膜）８が設けられ、また、電気抵抗体４上には、絶縁膜（第２の絶縁膜）９が設けられている（図３、４参照）。なお、電気抵抗体３、電気抵抗体４、絶縁膜８および絶縁膜９については、後に詳述する。
また、センサー装置１は、図２に示すように、電気抵抗体３および電気抵抗体４にそれぞれ電気的に接続された機能素子５１と、電源５２と、温度センサー５３と、通信用回路５４と、アンテナ５５と、発振器５６とを有し、これらが本体２内に収納されている。
【００２０】
以下、センサー装置１を構成する各部を順次説明する。
（本体）
本体２は、電気抵抗体３、電気抵抗体４および機能素子５１等を支持する機能を有する。
このような本体２は、図３および図４に示すように、電気抵抗体３、電気抵抗体４および機能素子５１を支持する基板２１を有する。なお、基板２１は、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６をも支持するが、図３および図４では、説明の便宜上、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６の図示を省略している。
【００２１】
この基板２１は、絶縁性を有する。基板２１としては、特に限定されず、例えば、アルミナ基板、樹脂基板等を用いることができる。
この基板２１上には、例えばソルダーレジストのような絶縁性の樹脂組成物で構成された絶縁層２３が設けられている。そして、この絶縁層２３を介して基板２１上には、電気抵抗体３、電気抵抗体４および機能素子５１が実装されている。
【００２２】
図３に示すように、機能素子５１の導体部６１、６２（電極パッド）が配線７１、７２を介して電気抵抗体３の両端部に電気的に接続され、機能素子５１の導体部６３、６４（電極パッド）が配線７３、７４を介して電気抵抗体４の両端部に電気的に接続されている。
また、本体２は、機能素子５１、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６を収納する機能を有する。
【００２３】
特に、本体２は、機能素子５１、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６を液密的に収納するように構成されている。
具体的には、図３および図４に示すように、本体２は、封止部２４を有する。この封止部２４は、機能素子５１、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６を封止する機能を有する。これにより、センサー装置１を水分やコンクリートの存在下に設置した場合に、機能素子５１、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６の劣化を防止することができる。
【００２４】
ここで、封止部２４は、絶縁膜８、９の電気抵抗体３、４とは反対側の部分を露出させつつ、かかる部分以外の各部を覆うように設けられている。これにより、かかる部分以外の各部の劣化を防止しつつ、センサー装置１が測定を行うことができる。また、より確実に、後述するように、電気抵抗体３の絶縁膜８で覆われていない部分の酸（ＣＯ２）による腐食を抑制するとともに、電気抵抗体４の絶縁膜９で覆われていない部分の塩化物イオンによる腐食を抑制することができる。なお、電気抵抗体３、４の一部が露出していてもよい。
【００２５】
封止部２４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。
なお、封止部２４は、必要に応じて設ければよく、省略することもできる。
【００２６】
（電気抵抗体）
電気抵抗体３および電気抵抗体４は、図４に示すように、それぞれ、前述した本体２の基板２１上に設けられている。特に、電気抵抗体３および電気抵抗体４は、同一平面上に設けられている。そのため、電気抵抗体３および電気抵抗体４の設置環境の差が生じるのを防止することができる。
【００２７】
また、電気抵抗体３および電気抵抗体４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。
この電気抵抗低３、４は、それぞれ、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３、４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る。
【００２８】
また、電気抵抗体３、４の外形は、それぞれ、板状またはシート状をなしている。また、電気抵抗体３、４は、それぞれ、長尺状をなしている。すなわち、電気抵抗体３、４は、それぞれ、帯状をなしている。これにより、電気抵抗体３、４をそれぞれ腐食により切断され易くすることができる。
また、電気抵抗体３は、電気抵抗体４よりも長尺となっている。なお、電気抵抗体３、４の長さの関係は、これに限定されず、例えば、電気抵抗体４が電気抵抗体３よりも長尺であってもよいし、電気抵抗体の長さと電気抵抗体４の長さが等しくてもよい。
【００２９】
このような電気抵抗体３（第１の電気抵抗体）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３の表面に不動態膜が形成される。
このような不動態膜（第１の不動態膜）を形成する金属材料（第１の金属材料）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。
【００３０】
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。
【００３１】
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３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、本実施形態のように、センサー装置１をコンクリート構造物１００の状態測定に用いた場合、電気抵抗体３の構成材料をコンクリート構造物１００の鉄筋１０２と同一または近似の材料とすることが可能であり、鉄筋１０２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３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。
【００３２】
一方、電気抵抗体４（第２の電気抵抗体）の構成材料としては、電気抵抗体３の構成材料と同様、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、不動態膜（第２の不動態膜）を形成する金属材料（第２の金属材料）、例えば、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｚｎまたはこれらを含む合金等を用いるのが好ましい。
また、電気抵抗体４の構成材料は、前述した電気抵抗体３の構成材料と同じであっても異なっていてもよい。
【００３３】
このような電気抵抗体３および電気抵抗体４は、それぞれ、特に限定されず、成膜法を用いて形成することができる。
また、電気抵抗体３、４の厚さは、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。
【００３４】
（第１の絶縁膜）
絶縁膜８は、電気抵抗体３の基板２１とは反対側の面を覆うように設けられている。そして、絶縁膜８は、図５に示すように、複数の貫通孔８２を構成する複数の空孔を有する多孔質体８３で構成されている。そして、各貫通孔８２は、隣接する空孔同士が連通する連続空孔（細孔）であり、絶縁膜８の厚さ方向に貫通するとともに、絶縁膜８の表面に開口している。
【００３５】
この各貫通孔８２は、毛管凝縮効果を生じさせるように構成されている。これにより、水分を含有するコンクリート１０１内において、各貫通孔８２内を水で満たすことができる。
このように貫通孔８２内が水で満たされていると、コンクリート１０１内に塩化物イオンが侵入したとき、その塩化物イオンを貫通孔８２内の水を通じて電気抵抗体３上に供給することができる。
【００３６】
また、貫通孔８２内が水で満たされていると、コンクリート１０１内に二酸化炭素が侵入していても、その二酸化炭素は、貫通孔８２内の水によりブロックされるため、電気抵抗体３上に到達しにくくなる。そのため、電気抵抗体３上に塩化物イオンを選択的に供給することができる。すなわち、電気抵抗体３は、二酸化炭素（中性化）による腐食よりも、塩化物イオンによる腐食の方が生じやすくなる。
【００３７】
本実施形態では、絶縁膜８が前述したような連続空孔を有する多孔質体８３で構成されている。これにより、空孔の径を適宜設定することにより、比較的簡単に、毛管凝縮効果を生じるように貫通孔８２を形成することができる。
また、絶縁膜８の各貫通孔８２による毛管凝縮効果を効果的に生じさせることができる。そのため、電気抵抗体３上に安定して液体の水を存在させることができる。すなわち、仮に絶縁膜８を省略した場合に電気抵抗体３上に結露が生じないような低い相対湿度においても、電気抵抗体３上に結露させて液体の水を存在させることができる。
【００３８】
このようなことから、コンクリート１０１内に塩化物イオンが侵入すると、コンクリート１０１内の水分とともに塩化物イオンを速やかに電気抵抗体３上に供給することができる。その結果、電気抵抗体３が塩化物イオンにより腐食しやすくなり、コンクリート１０１内への塩化物イオンの侵入を迅速に検知することができる。
また、複数の貫通孔８２の幅（平均幅）Ｗ１は、前述したように毛管凝縮効果を生じ得る範囲であれば、特に限定されないが、例えば、２ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるのが好ましく、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるのがより好ましく、１０ｎｍ以上５０ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。すなわち、貫通孔８２は、メソ孔であるのが好ましい。
【００３９】
さらに、絶縁膜８を構成する多孔質体８３の空孔率は、それぞれ、前述したように毛管凝縮効果を生じ得る範囲であれば、特に限定されないが、例えば、１０％以上９０％以下であるのが好ましい。
また、絶縁膜８の構成材料としては、絶縁性を有するものであれば、特に限定されないが、絶縁性および耐久性に優れるという観点から、例えば、金属やシリコンの酸化物、窒化物、フッ化物等（セラミックス材料）を用いるのが好ましい。なお、絶縁膜８の構成材料として、樹脂材料を用いることもできる。
【００４０】
また、絶縁膜８は、耐アルカリ性を有するのが好ましい。例えば、絶縁膜８の構成材料として、ＳｉＯ２、Ｓｉ３Ｎ４等の耐アルカリ性に優れた材料を用いるのが好ましい。これにより、測定対象部位がコンクリート１０１である場合であっても、絶縁膜８の耐久性を優れたものとすることができる。そのため、コンクリート１０１の状態を長期に亘り安定して測定することができる。
【００４１】
また、絶縁膜８の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるのが好ましい。これにより、前述したような毛管凝集効果を生じ得る貫通孔８２を有する絶縁膜８を比較的簡単に形成することができる。これに対し、かかる平均厚さが薄すぎると、前述したような毛管凝集効果を生じ得る貫通孔８２を形成するのが難しく、一方、かかる平均厚さが厚すぎると、貫通孔８２を通じて水分等を電気抵抗体３に供給するのが難しくなる。
【００４２】
このような絶縁膜８は、特に限定されず、公知の多孔質体膜の形成方法を用いて形成することができる。例えば、絶縁膜８が金属酸化物で構成されている場合、金属酸化物の前駆体である金属オキソ種と、ポリスチレン系界面活性剤とを極性溶媒に溶解した前駆溶液をスピンコート、インクジェット法等の塗布法により成膜し、乾燥、焼成することにより絶縁膜８を形成することができる。
なお、図５に示す複数の貫通孔８２の形状は、一例であり、前述したように絶縁膜８の連続空孔が毛管凝縮効果を発揮し得るものであれば、図示のものに限定されず、絶縁膜８は、連続空孔を有する公知の各種多孔質体で構成することができる。また、貫通孔８２は、例えばエッチング等により形成され、規則的な形状をなしていてもよい。
【００４３】
（第２の絶縁膜）
絶縁膜９は、電気抵抗体４の基板２１とは反対側の面を覆うように設けられている。そして、絶縁膜９は、図６に示すように、複数の貫通孔９２を構成する複数の空孔を有する多孔質体９３で構成されている。そして、各貫通孔９２は、隣接する空孔同士が連通する連続空孔（細孔）であり、絶縁膜９の厚さ方向に貫通するとともに、絶縁膜９の表面に開口している。
【００４４】
この各貫通孔９２は、毛管凝縮効果を実質的に生じさせないように構成されている。これにより、水分を含有するコンクリート１０１内においても、各貫通孔９２内が水で満たされるのを防止し、各貫通孔９２内にその貫通方向での全域に亘って気体を存在させることができる。なお、ここで、「毛管凝集効果を実質的に生じさせない」とは、毛管凝集効果を全く生じさせないか、または、毛管凝集効果を生じていても、その作用（効果）が著しく少ないことをいう。
【００４５】
このように貫通孔９２内に気体が存在していると、コンクリート１０１内に二酸化炭素が侵入したとき、その二酸化炭素を貫通孔９２内を通じて電気抵抗体４上に供給することができる。
また、貫通孔９２内に気体が存在していると、コンクリート１０１内に塩化物イオンが侵入していても、その塩化物イオンは、貫通孔８２内の気体によりブロックされるため、電気抵抗体４上に到達しにくくなる。そのため、電気抵抗体４上に二酸化炭素を選択的に供給することができる。すなわち、電気抵抗体４は、塩化物イオンによる腐食よりも、二酸化炭素（中性化）による腐食の方が生じやすくなる。
【００４６】
本実施形態では、絶縁膜９が前述したような連続空孔を有する多孔質体９３で構成されている。これにより、空孔の径を適宜設定することにより、比較的簡単に、毛管凝縮効果を実質的に生じないように貫通孔９２を形成することができる。
また、貫通孔９２の幅Ｗ２は、前述した絶縁膜８の貫通孔８２の幅Ｗ１よりも大きい。これにより、比較的簡単に、毛管凝縮効果を生じるように貫通孔８２を形成するとともに、毛管凝縮効果を実質的に生じないように貫通孔９２を形成することができる。
【００４７】
また、複数の貫通孔９２の幅（平均幅）Ｗ２は、前述したように毛管凝縮効果を生じさせない範囲であれば、特に限定されないが、例えば、０．１ｍｍ以上１ｍｍ以下であるのが好ましい。
さらに、絶縁膜９を構成する多孔質体９３の空孔率は、それぞれ、特に限定されないが、例えば、１０％以上９０％以下であるのが好ましい。
【００４８】
また、絶縁膜９の構成材料としては、絶縁性を有するものであれば、特に限定されず、前述した絶縁膜８と同様の材料を用いることができる。
また、絶縁膜９の平均厚さは、特に限定されないが、例えば、１０ｎｍ以上１０００ｎｍ以下であるのが好ましい。
このような絶縁膜９は、特に限定されず、前述した絶縁膜８と同様、公知の多孔質体膜の形成方法を用いて形成することができる。
なお、図６に示す複数の貫通孔９２の形状は、一例であり、前述したように絶縁膜９の連続空孔が毛管凝縮効果を生じさせないものであれば、図示のものに限定されず、絶縁膜９は、連続空孔を有する公知の各種多孔質体で構成することができる。また、貫通孔９２は、例えばエッチング等により形成され、規則的な形状をなしていてもよい。
【００４９】
（機能素子）
機能素子５１は、前述した本体２の内部に埋設されている。なお、機能素子５１は、前述した本体２の基板２１に対して電気抵抗体３および電気抵抗体４とは、同一面に設けても、反対側に設けても良い。
この機能素子５１は、電気抵抗体３および電気抵抗体４の抵抗値をそれぞれ測定する機能を有する。これにより、電気抵抗体３、４の抵抗値に基づいて、測定対象部位の状態を測定することができる。
【００５０】
また、機能素子５１は、電気抵抗体３および電気抵抗体４の抵抗値に基づいて、測定対象物であるコンクリート構造物１００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機能をも有する。これにより、コンクリート構造物１００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。
このような機能素子５１は、例えば、集積回路である。より具体的には、機能素子５１は、例えば、ＭＣＵ（マイクロコントロールユニット）であり、図２に示すように、ＣＰＵ５１１と、Ａ／Ｄ変換回路５１２と、測定回路５１４とを有する。
【００５１】
また、機能素子５１は、電源５２からの通電により作動する。電源５２は、機能素子５１を動作可能な電力を供給できるものであれば、特に限定されず、例えば、ボタン型電池のような電池であってもよいし、圧電素子のような発電機能を有する素子を用いた電源ものであってもよい。
また、機能素子５１は、温度センサー５３の検知温度情報を取得し得るように構成されている。これにより、測定対象部位の温度に関する情報も得ることができる。このような温度に関する情報を用いることにより、測定対象部位の状態をより正確に測定したり、測定対象部位の変化を高精度に予想したりすることができる。
【００５２】
温度センサー５３は、測定対象物であるコンクリート構造物１００の測定対象部位の温度を検知する機能を有する。このような温度センサー５３としては、特に限定されず、例えば、サーミスター、熱電対等の公知の様々な種類の温度センサーを用いることができる。
また、機能素子５１は、通信用回路５４を駆動制御する機能をも有する。例えば、機能素子５１は、電気抵抗体３、４の抵抗値に関する情報（以下、単に「抵抗値情報」ともいう）と、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に関する情報（以下、単に「ｐＨ情報」ともいう）とをそれぞれ通信用回路５４に入力する。また、機能素子５１は、温度センサー５３によって検知された温度に関する情報（以下、単に「温度情報」ともいう）も併せて通信用回路５４に入力する。
【００５３】
通信用回路５４は、アンテナ５５に給電する機能（送信機能）を有する。これにより、通信用回路５４は、入力された情報をアンテナ５５を介して無線送信することができる。送信された情報は、コンクリート構造物１００の外部に設けられた受信機（リーダー）で受信される。
この通信用回路５４は、例えば、電磁波を送信するための送信回路、信号を変調する機能を有する変調回路等を有する。なお、通信用回路５４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、電磁波を受信するための受信回路、信号を復調する機能を有する復調回路等を有していてもよい。
【００５４】
また、アンテナ５５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。
また、機能素子５１は、発振器５６からのクロック信号を取得し得るように構成されている。これにより、各回路の同期をとったり、各種情報に時刻情報を付加したりすることができる。
【００５５】
発振器５６は、特に限定されないが、例えば、水晶振動子を利用した発振回路で構成されている。
以上説明したように構成されたセンサー装置１を用いた測定方法は、電気抵抗体３および電気抵抗体４を測定対象物であるコンクリート構造物１００内にそれぞれ埋設し、電気抵抗体３、４の抵抗値に基づいて、コンクリート構造物１００の状態を測定する。
【００５６】
以下、電気抵抗体３、４がＦｅ（炭素鋼）で構成されている場合を一例として、センサー装置１の作用を説明する。
打設直後のコンクリート構造物１００において、通常、適切に打設されていれば、コンクリート１０１は強アルカリ性を呈する。そのため、このとき、電気抵抗体３および電気抵抗体４は、それぞれ、安定な不動態膜を形成する。
【００５７】
その後、コンクリート構造物１００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１０１のｐＨが徐々に酸性側に変化していく。
コンクリート１０１のｐＨが９程度にまで下がる前に、コンクリート構造物１００のコンクリート１０１の測定対象部位に塩化物イオンが侵入すると、測定対象部位の塩化物イオン濃度が炭素鋼を腐食させる限界濃度（約１．２ｋｇ／ｍ３）に達していなくても（約０．１ｋｇ／ｍ３程度であっても）、電気抵抗体３に形成された不動態膜が絶縁膜８の各貫通孔８２を通じた塩化物により腐食し、電気抵抗体３の抵抗値が大きくなる。なお、測定対象部位の塩化物イオン濃度が炭素鋼を腐食させる限界濃度に達していなくても、電気抵抗体３に形成された不動態膜が腐食するのは、貫通孔８２を通じた塩化物イオンにより隙間腐食または孔食と同一または近似の現象が生じるためである。
【００５８】
一方、電気抵抗体４においては、測定対象部位の塩化物イオン濃度が炭素鋼を腐食させる限界濃度に達するまでの間、電気抵抗体４に形成された不動態膜は、塩化物イオンの存在下においても、腐食せず、電気抵抗体４の抵抗値がほとんど変化せず低い状態に維持される。
そして、測定対象部位の塩化物イオン濃度が炭素鋼を腐食させる限界濃度に達すると、電気抵抗体４も腐食し、電気抵抗体４の抵抗値が大きくなる。ただし、塩化物イオンによる電気抵抗体４の腐食速度は、塩化物イオンによる電気抵抗体３の腐食速度よりも遅い。
このような電気抵抗体３、４の抵抗値に基づいて、測定対象部位への塩化物イオンの侵入を段階的に検知することができる。
【００５９】
また、コンクリート構造物１００のコンクリート１０１の測定対象部位に塩化物イオンが侵入していなくても、コンクリート１０１へ二酸化炭素が侵入し、コンクリート１０１のｐＨが９程度にまで下がると、電気抵抗体３、４がともに腐食し、電気抵抗体３、４の抵抗値がともに大きくなる。ただし、二酸化炭素による電気抵抗体４の腐食速度は、二酸化炭素による電気抵抗体３の腐食速度よりも遅い。
このような電気抵抗体３、４の抵抗値に基づいて、測定対象部位のｐＨが９程度になったことを検知することができる。
【００６０】
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１００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１０２が腐食する前に、コンクリート１０１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１０２が腐食する前に、コンクリート構造物１００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。
【００６１】
また、コンクリート構造物１００の打設時に異常があった否かを判断することもできる。そのため、コンクリート構造物１００の初期トラブルを防止し、コンクリート構造物１００の品質を向上させることができる。
以上説明したように第１実施形態のセンサー装置１によれば、電気抵抗体３を電気抵抗体４よりも塩化物イオンにより腐食されやすくするとともに、電気抵抗体３を電気抵抗体４よりも二酸化炭素により腐食されにくくすることができる。
【００６２】
そのため、電気抵抗体３の抵抗値に基づいて、塩化物イオンの侵入（塩害）を検知し、また、電気抵抗体４の抵抗値に基づいて、二酸化炭素の侵入（中性化）を検知することができる。これにより、塩化物イオンの侵入と二酸化炭素の侵入とを区別して検知することができる。
このようなことから、センサー装置１は、コンクリート１０１の品質劣化を防止しつつ、コンクリート構造物１００の状態を測定し、その測定結果に基づく情報を鉄筋１０２の腐食前の計画的または予防的な保全に活用することができる。
【００６３】
＜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を示す平面図、図８は、図７に示す電気抵抗体を説明するための断面図（図７中のＡ−Ａ線断面図）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。
【００６４】
第２実施形態のセンサー装置は、第１の電気抵抗体および第１の絶縁膜の形状が異なるとともに、第２の絶縁膜を省略した以外は、第１実施形態のセンサー装置とほぼ同様である。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。
図７に示すセンサー装置１Ａは、本体２Ａ上に設けられた電気抵抗体３Ａ（第１の電気抵抗体）と、電気抵抗体３Ａの表面に接触して設けられた絶縁膜８Ａとを有する。
【００６５】
ここで、本体２Ａは、開口部２４１を有する封止部２４Ａを備えている。この封止部２４Ａは、開口部２４１から電気抵抗体３Ａおよび電気抵抗体４の一部をそれぞれ露出させつつ、電気抵抗体３Ａおよび電気抵抗体４以外の各部を覆うように設けられている。これにより、封止部２４Ａが電気抵抗体３Ａおよび電気抵抗体４以外の各部の劣化を防止しつつ、センサー装置１Ａが測定を行うことができる。なお、開口部２４１は、電気抵抗体３Ａの少なくとも一部および電気抵抗体４の少なくとも一部を露出するように形成されていればよい。
【００６６】
電気抵抗体３Ａは、長尺状をなし、その途中に幅狭の部分を有する。すなわち、電気抵抗体３は、幅広の２つの第１の部分３１、３２と、この２つの第１の部分３１、３２間に形成された幅狭の第２の部分３３とから構成されている。
この第２の部分３３の平面視での面積は、第１の部分３１の平面視での面積、および、第１の部分３２の平面視での面積よりも小さくなっている。すなわち、第１の部分３１の平面視での面積、および、第１の部分３２の平面視での面積は、それぞれ、第２の部分３３の平面視での面積よりも大きくなっている。これにより、電気抵抗体３Ａの腐食時にカソード反応を生じる部分の表面積を大きくすることができる。また、電気抵抗体３Ａの腐食時にアノード反応を生じる部分の横断面（電流が流れる方向に直交する断面）の面積を小さくし、絶縁膜８Ａ付近において電気抵抗体３Ａが腐食により切断されやすくすることができる。
【００６７】
絶縁膜８Ａは、前述した電気抵抗体３Ａの第２の部分３３上に設けられている。
特に、絶縁膜８Ａは、電気抵抗体３Ａの長手方向での一部の表面に接触している。これにより、電気抵抗体３Ａを局所的に腐食させ、電気抵抗体３Ａを腐食により切断されやすくすることができる。
このような絶縁膜８Ａは、公知の成膜法により形成することができる。
【００６８】
このようなセンサー装置１Ａによれば、電気抵抗体４の塩化物イオンによる腐食前に、電気抵抗体３Ａの第２の部分３３を塩化物イオンにより腐食させることができる。
特に、電気抵抗体３Ａは、絶縁膜８Ａに覆われていない部分（開口部２４１から露出した部分）の表面積が絶縁膜８Ａに覆われた部分の表面積よりも大きい。これにより、電気抵抗体３Ａの腐食を促進することができる。
【００６９】
以上説明したような第２実施形態に係るセンサー装置１Ａによっても、コンクリート１０１の品質劣化を防止しつつ、測定対象物の状態を測定し、その測定結果に基づく情報を鉄筋１０２の腐食前の計画的または予防的な保全に活用することができる
以上、本発明のセンサー装置を、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、例えば、本発明の測定方法では、任意の目的の工程が１または２以上追加されてもよい。
また、前述した実施形態では電気抵抗体がそれぞれ基板上に設けられた場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、電気抵抗体は、例えば、センサー装置の本体の封止樹脂で構成された部分の外表面上に設けてもよい。
【００７１】
また、電気抵抗体の設置位置、大きさ（大小関係）、数等についても、前述したような測定が可能であれば、前述した実施形態に限定されず、任意である。
また、前述した実施形態では機能素子がＣＰＵ、Ａ／Ｄ変換回路および測定回路を有する場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、機能素子には、ＲＯＭ、ＲＡＭ、各種駆動回路等の他の回路が組み込まれていてもよい。
【００７２】
また、前述した実施形態では電気抵抗体の抵抗値に関する情報をアクティブタグ通信により無線送信によりセンサー装置外部へ送信する場合を例に説明したが、これに限定されず、例えば、パッシブタグ通信を用いて情報をセンサー装置の外部へ送信してもよいし、有線により情報をセンサー装置の外部へ送信してもよい。
また、前述した実施形態では機能素子５１、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６を本体２内に収納し、これらを電気抵抗体３および電気抵抗体４とともに測定対処物であるコンクリート構造物１００内に埋設する場合を例に説明したが、機能素子５１、電源５２、温度センサー５３、通信用回路５４、アンテナ５５および発振器５６を測定対象物の外部に設けてもよい。
【符号の説明】
【００７３】
１‥‥センサー装置 １Ａ‥‥センサー装置 ２‥‥本体 ２Ａ‥‥本体 ３‥‥電気抵抗体 ３Ａ‥‥電気抵抗体 ４‥‥電気抵抗体 ８‥‥絶縁膜 ８Ａ‥‥絶縁膜 ９‥‥絶縁膜 ２１‥‥基板 ２３‥‥絶縁層 ２４‥‥封止部 ２４Ａ‥‥封止部 ３１‥‥第１の部分 ３２‥‥第１の部分 ３３‥‥第２の部分 ５１‥‥機能素子 ５２‥‥電源 ５３‥‥温度センサー ５４‥‥通信用回路 ５５‥‥アンテナ ５６‥‥発振器 ６１‥‥導体部 ６２‥‥導体部 ６３‥‥導体部 ６４‥‥導体部 ７１‥‥配線 ７２‥‥配線 ７３‥‥配線 ７４‥‥配線 ８２‥‥貫通孔 ８３‥‥多孔質体 ９２‥‥貫通孔 ９３‥‥多孔質体 １００‥‥コンクリート構造物 １０１‥‥コンクリート １０２‥‥鉄筋 ２４１‥‥開口部 ５１１‥‥ＣＰＵ ５１２‥‥変換回路 ５１４‥‥測定回路 Ｗ１‥‥幅 Ｗ２‥‥幅
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体に対して離間して設けられた第２の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体上に設けられ、毛管凝縮効果を生じるように厚さ方向に貫通する貫通孔を有する絶縁膜と、
前記第１の電気抵抗体および前記第２の電気抵抗体の抵抗値をそれぞれ測定する機能を有する機能素子とを備えることを特徴とするセンサー装置。
【請求項２】
第１の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体に対して離間して設けられた第２の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体上に設けられ、毛管凝縮効果を生じるように厚さ方向に貫通する第１の貫通孔を有する第１の絶縁膜と、
前記第２の電気抵抗体上に設けられ、毛管凝縮効果を実質的に生じないように厚さ方向に貫通する第２の貫通孔を有する第２の絶縁膜と、
前記第１の電気抵抗体および前記第２の電気抵抗体の抵抗値をそれぞれ測定する機能を有する機能素子とを備えることを特徴とするセンサー装置。
【請求項３】
前記第２の貫通孔の幅は、前記第１の貫通孔の幅よりも大きい請求項２に記載のセンサー装置。
【請求項４】
前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜は、それぞれ、多孔質体で構成されている請求項２または３に記載のセンサー装置。
【請求項５】
前記第１の電気抵抗体は、長尺状をなし、
前記第１の絶縁膜は、前記第１の電気抵抗体の長手方向での一部の表面に接触している請求項２ないし４のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項６】
前記第１の電気抵抗体は、前記第１の絶縁膜に覆われていない部分の表面積が前記第１の絶縁膜に覆われている部分の表面積よりも大きい請求項５に記載のセンサー装置。
【請求項７】
前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜は、それぞれ、耐アルカリ性を有する材料から構成されている請求項２ないし６のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項８】
前記第１の電気抵抗体および前記第２の電気抵抗体は、それぞれ、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で構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項９】
前記金属材料は、鉄、ニッケルまたはこれらを含む合金である請求項８に記載のセンサー装置。
【請求項１０】
前記機能素子は、前記電気抵抗体の抵抗値に基づいて、前記測定対象部位の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機能をも有する請求項１ないし９のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項１１】
アンテナと、前記アンテナに給電する機能を有する通信用回路とを有し、
前記機能素子は、前記通信用回路を駆動制御する機能をも有する請求項１ないし１０のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項１】
第１の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体に対して離間して設けられた第２の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体上に設けられ、毛管凝縮効果を生じるように厚さ方向に貫通する貫通孔を有する絶縁膜と、
前記第１の電気抵抗体および前記第２の電気抵抗体の抵抗値をそれぞれ測定する機能を有する機能素子とを備えることを特徴とするセンサー装置。
【請求項２】
第１の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体に対して離間して設けられた第２の電気抵抗体と、
前記第１の電気抵抗体上に設けられ、毛管凝縮効果を生じるように厚さ方向に貫通する第１の貫通孔を有する第１の絶縁膜と、
前記第２の電気抵抗体上に設けられ、毛管凝縮効果を実質的に生じないように厚さ方向に貫通する第２の貫通孔を有する第２の絶縁膜と、
前記第１の電気抵抗体および前記第２の電気抵抗体の抵抗値をそれぞれ測定する機能を有する機能素子とを備えることを特徴とするセンサー装置。
【請求項３】
前記第２の貫通孔の幅は、前記第１の貫通孔の幅よりも大きい請求項２に記載のセンサー装置。
【請求項４】
前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜は、それぞれ、多孔質体で構成されている請求項２または３に記載のセンサー装置。
【請求項５】
前記第１の電気抵抗体は、長尺状をなし、
前記第１の絶縁膜は、前記第１の電気抵抗体の長手方向での一部の表面に接触している請求項２ないし４のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項６】
前記第１の電気抵抗体は、前記第１の絶縁膜に覆われていない部分の表面積が前記第１の絶縁膜に覆われている部分の表面積よりも大きい請求項５に記載のセンサー装置。
【請求項７】
前記第１の絶縁膜および前記第２の絶縁膜は、それぞれ、耐アルカリ性を有する材料から構成されている請求項２ないし６のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項８】
前記第１の電気抵抗体および前記第２の電気抵抗体は、それぞれ、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で構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項９】
前記金属材料は、鉄、ニッケルまたはこれらを含む合金である請求項８に記載のセンサー装置。
【請求項１０】
前記機能素子は、前記電気抵抗体の抵抗値に基づいて、前記測定対象部位の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機能をも有する請求項１ないし９のいずれかに記載のセンサー装置。
【請求項１１】
アンテナと、前記アンテナに給電する機能を有する通信用回路とを有し、
前記機能素子は、前記通信用回路を駆動制御する機能をも有する請求項１ないし１０のいずれかに記載のセンサー装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−１０８８６６（Ｐ２０１３−１０８８６６Ａ）
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２５４７０４（Ｐ２０１１−２５４７０４）
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年６月６日（２０１３．６．６）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年１１月２２日（２０１１．１１．２２）
【出願人】（０００００２３６９）セイコーエプソン株式会社 (51,324)
【Ｆターム（参考）】
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