JP2006285356A - 特性検出通信装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 ＲＦＩＤ技術を、特性の検出通信技術に利用した場合において、その通信情報の信頼性を高める。
【解決手段】 本発明の特性検出通信装置は、ＲＦＩＤリーダライタが識別可能な複数のＲＦＩＤチップと、１又は複数のＲＦＩＤ用アンテナと、複数のＲＦＩＤチップの組合せのうち、検出対象特性のそのときの状態に応じた組合せの各ＲＦＩＤチップを、いずれかのＲＦＩＤ用アンテナに接続させて、ＲＦＩＤリーダライタとの通信を実行可能とさせる特性検出チップ選択手段とを有する。
【選択図】 図１

Description

本発明は特性検出通信装置に関し、例えば、プレストレストコンクリート構造物のグラウト施工におけるグラウト材の充填状況をシース管に取り付けたセンサ部により検出して通信するシステムに適用し得るものである。

プレストレストコンクリートは、高張力に耐え得る鋼材を用いて、コンクリートに圧縮応力を与え、従来の鉄筋コンクリートと比べて著しく曲げ耐力を向上させたもので、橋梁、建築構造物、各種タンク、防災設備などに利用されている。

プレストレストコンクリートを製造する方法の一つとして、シース管と呼ばれるパイプ状の鞘管を配置した後にコンクリートを打設し、コンクリートの硬化後にシース管内に通された鋼材を緊張してコンクリートに圧縮応力を導入するポストテンション方式がある。

ポストテンション方式のプレストレストコンクリートでは、鋼材とコンクリートとの一体化を図る目的、及び鋼材が腐食等により損傷することを防ぐ目的でシース管内にグラウト材が充填される。しかし、シース管内にグラウト材の未充填部があると、水や酸素、さらには海岸付近の構造物に対するケースや凍結防止剤を使用するケースでは塩化物イオンが進入し、長い期間に鋼材が腐食することがあり、プレストレストコンクリートの耐荷重性能は大きく低下する。従って、この工法においてはシース管内全体にグラウト材を行き渡らせる必要がある。

建設施工現場において、グラウト材やコンクリートの充填確認をセンサの測定結果をもとに行うという考え方がある。特許文献１には、電気抵抗の測定結果をもとに充填を確認することが開示され、特許文献２には、アルカリ性可変色材を用いて充填を確認することが開示されている。これらの確認方法は、グラウト材中のセンサ情報を有線で外部に引き出したり、専用のセンサを用いたりしているものである。

また、建設業以外におけるいわゆる液面監視や測定の応用分野において、充填確認のためにフロートが使われている場合があり、一例として、特許文献３の記載技術を挙げることができる。特許文献３の記載技術は、フロートに装着された磁石が液量に応じて上下し、その位置に応じてリードスイッチを含む回路が閉回路となったか否かによって容器内の量の確認（例えば充填されたかいなか）を行うものである。

ところで、ＲＦＩＤ技術（ＲＦＩＤタグ技術）が着目されており、特許文献３に記載の液量報知装置にも応用可能であり、報知装置としてＲＦＩＤチップを利用することも考えられる。この場合の回路構成は、例えば、図１７に示すようになる。液面の上昇とともにフロートに装着された磁石が上昇し、予め定められた高さに達すると、リードスイッチ１００がオンとなり、ＲＦＩＤチップ１０１及びＲＦＩＤ用アンテナ１０２を含む回路が閉回路となる。これにより、ＲＦＩＤリーダライタをＲＦＩＤ用アンテナ１０２にかざすことにより、ＲＦＩＤチップ１０１の情報を読み出すことができる。ここで、ＲＦＩＤチップ１０１の情報が読めないことをもって所定の高さに達してない（未充填）と判断し、ＲＦＩＤチップの情報が読めることをもって所定の高さに達した（充填）と判断する。
特開２０００−２３０９１５号公報 特開平６−３４６５９５号公報 特開平５−２４８６２７号公報

しかしながら、ＲＦＩＤ用アンテナの断線、ＲＦＩＤチップに接続したＲＦＩＤ用アンテナとＲＦＩＤリーダライタ側のアンテナとの角度、位置あるいは離間距離などにより、ＲＦＩＤチップの情報が安定的に読めない場合も想定される。

そのため、ＲＦＩＤ技術を、特性の検出通信技術に利用した場合において、その通信情報の信頼性を高めることができる特性検出通信装置が望まれている。

本発明の特性検出通信装置は、ＲＦＩＤリーダライタが識別可能な複数のＲＦＩＤチップと、１又は複数のＲＦＩＤ用アンテナと、複数の上記ＲＦＩＤチップの組合せのうち、検出対象特性のそのときの状態に応じた組合せの上記各ＲＦＩＤチップを、いずれかの上記ＲＦＩＤ用アンテナに接続させ、上記ＲＦＩＤリーダライタとの通信を実行可能とさせる特性検出チップ選択手段とを有することを特徴とする。

本発明の特性検出通信装置によれば、通信したＲＦＩＤチップの組合せが、検出対象特性のそのときの状態を表しているので、その通信された情報の信頼性を高めることができる。

（Ｏ）第１〜第３の実施形態の共通技術
以下では、本発明による特性検出通信装置を、グラウト材の充填検出通信装置に適用した第１〜第３の実施形態を説明するが、まず、第１〜第３の実施形態に共通する関連技術を説明する。

図１５は、シース管の固定方法の説明図である。図１６は、シース管へのグラウト材の充填の様子などを示す概略断面図である。

図１５において、シース管１は、鉄筋２から上方に垂設された左右の側面に格子状に配筋された鉄筋構造体（以下、側面鉄筋と呼ぶ）３Ｌ、３Ｒに対し、梁材４によって固定されて設けられる。このような状態において、コンクリート５が打設され、コンクリート５の硬化後に、図１６に示すように、シース管１内に１又は複数本の鋼材６が挿入されて緊張され、コンクリート５に圧縮応力を導入する。その後、シース管１内にグラウト材７が充填される。シース管１には、例えば、所定間隔で、充填検出通信装置８（８Ａ〜８Ｃ）が設けられている。

充填検出通信装置８は、その詳細構成は、第１〜第３の実施形態で異なるものであるが、グラウト材７の充填により位置変化を起こすフロートなどを有し、フロートなどの位置変化を、ＲＦＩＤ技術を用いてコンクリート構造物の外部のＲＦＩＤリーダライタへ通信するものである。

（Ａ）第１の実施形態
以下、本発明による特性検出通信装置を、グラウト材の充填検出通信装置に適用した第１の実施形態を説明する。

（Ａ−１）第１の実施形態の構成
図１は、第１の実施形態のグラウト材の充填検出通信装置８Ａの構成を示す概略斜視図である。なお、図１は、あくまでも特徴の理解を容易にするため、グラウト材の充填検出通信装置８Ａの構成を強調して記載しており、各構成要素の寸法関係は、実際の寸法関係と異なっている。

図１において、内部下方に１又は複数本の鋼材６を通している、水平方向に延長しているシース管１は、垂直方向上方に僅かに延びている、上端が開口している円筒状の装置受け部１Ａを有する。この装置受け部１Ａに対し、充填検出通信装置８Ａの蓋部１０が係合（例えば、嵌合、螺合など）することにより、充填検出通信装置８Ａがシース管１に取り付けられている。

充填検出通信装置８Ａは、構造的には、蓋部１０に加え、蓋部１０から垂直方向下方に設けられている円筒体部１１と、円筒体部１１を貫通して設けられている円環状のフロート１２とを有する。円筒体部１１の外周には、フロート１２の下限位置を規定する下限ストッパ１３と、フロート１２の上限位置を規定する上限ストッパ１４と、フロート１２の上昇（又は上下動）をフロート１２が回転しないように案内するガイド部（図示せず；突条でも溝であっても良い）とを有する。フロート１２は、上記円筒体部１１のガイド部と連携するガイド部（図示せず）を有し、また、フロート１２の内部には永久磁石１５が設けられている。なお、円筒体部１１の材質は、永久磁石１５の磁束を透過できるものである。

図２は、第１の実施形態の充填検出通信装置８Ａの電気的構成を示すブロック図である。図２において、充填検出通信装置８Ａは、電気的には、ＲＦＩＤ用アンテナ２０と、２個のＲＦＩＤチップ２１−１、２１−２と、特性検出チップ選択手段としての切換スイッチ２２と、導体結線２３、２４とを有する。

ＲＦＩＤ用アンテナ２０は、例えば、上述した蓋部１０の表面や蓋部１０の内部に設けられたループアンテナであり、ＲＦＩＤリーダライタからの質問波を捕捉し、応答波を返信するものである。ＲＦＩＤ用アンテナ２０は、２個のＲＦＩＤチップ２１−１、２１−２に共通なものであり、一端は、導体結線２３を介して切換スイッチ２２のｃ接点に接続され、他端は、導体結線２４を介してＲＦＩＤチップ２１−１及び２１−２に接続されている。

２個のＲＦＩＤチップ２１−１、２１−２は、例えば、蓋部１０の表面や蓋部１０の内部、又は、円筒体部１１の内部に設けられたものであり、切換スイッチ２２により、共通のＲＦＩＤ用アンテナ２０に対し、択一的に接続されるものである。ここで、各ＲＦＩＤチップ２１−１、２１−２の格納情報は異なっている。なお、充填検出通信装置８Ａが複数箇所に設けられる場合であれば、ＲＦＩＤチップ２１−１、２１−２の格納情報における当該充填検出通信装置８Ａを識別させる情報部分は同一にしておくことが好ましい。

切換スイッチ２２は、例えば、リードスイッチであるものであり、円筒体部１１の内部に設けられる。切換スイッチ２２は、図３（Ａ）に示すように、フロート１２（従って永久磁石１５）が下方に位置しており、永久磁石１５の磁力が影響していないときには、共通のｃ接点を、第２のＲＦＩＤチップ２１−２と接続されているａ接点に接続させ、一方、図３（Ｂ）に示すように、フロート１２（従って永久磁石１５）が上限ストッパ１４と接触する程度の位置で、永久磁石１５の磁力の影響を受けるときには（図３は反発力の場合を示しているが、吸引力が働く場合であっても良い）、共通のｃ接点を、第１のＲＦＩＤチップ２１−１と接続されているｂ接点に接続させるものである。

（Ａ−２）第１の実施形態の動作
次に、第１の実施形態の充填検出通信装置８Ａの動作を、充填が十分な場合と、不十分な場合とに分けて説明する。

以上のような構成を有する第１の実施形態の充填検出通信装置８Ａが取り付けられたシース管１に対し、グラウト材７が充填され、その充填が良好に行われ、フロート１２（従って永久磁石１５）が図３（Ｂ）に示すような上限ストッパ１４に接する位置になっていたとする。この場合には、永久磁石１５の磁力を受けて、切換スイッチ２２は、第１のＲＦＩＤチップ２１−１をＲＦＩＤ用アンテナ２０に接続させる。

このような状況において、図示しないＲＦＩＤリーダライタが質問波を送信すると、ＲＦＩＤ用アンテナ２０に接続されている第１のＲＦＩＤチップ２１−１だけが応答する。ＲＦＩＤリーダライタを操作している作業者は、第１のＲＦＩＤチップ２１−１の応答により、グラウト材７の十分な充填を認識する。

これに対して、シース管１に対するグラウト材７の充填が不十分でフロート１２（従って永久磁石１５）がほとんど上昇せず、図３（Ａ）に示すような下限ストッパ１３に近い位置に残っていたとする。この場合には、永久磁石１５の磁力を受けないので、切換スイッチ２２は、第２のＲＦＩＤチップ２１−２をＲＦＩＤ用アンテナ２０に接続させた当初からの状態を維持する。

このような状況において、図示しないＲＦＩＤリーダライタが質問波を送信すると、ＲＦＩＤ用アンテナ２０に接続されている第２のＲＦＩＤチップ２１−２だけが応答する。ＲＦＩＤリーダライタを操作している作業者は、第２のＲＦＩＤチップ２１−２の応答により、グラウト材７の充填が不十分であることを認識する。

（Ａ−３）第１の実施形態の効果
以上のように、第１の実施形態の充填検出通信装置によれば、グラウト材の充填、未充填に応じて、必ず、一方のＲＦＩＤチップが応答するので、充填確認の信頼性を向上させることができる。なお、いずれのＲＦＩＤチップ共に応答しないこと、ＲＦＩＤ用アンテナの断線など、グラウト材の充填、未充填に関係しない、通信系そのものの異常発生を意味する。従来では、通信系の異常と、グラウト材の未充填（又は充填）とを区別できず、充填確認の信頼性は低くなっていた。

また、第１の実施形態の充填検出通信装置によれば、各ＲＦＩＤチップの識別情報だけが異なっていれば充填、未充填の確認を実行でき、識別情報以外のデータの格納を不要とできるので、データ入力用のインタフェースなどを備えない、汎用的なＲＦＩＤチップを用いて装置を構成でき、装置コストを低くすることができる。

なお、切換スイッチの接点位置を送信データに挿入して送信する機能を持たせた１個のＲＦＩＤチップを設計することにより、１個のＲＦＩＤチップで充填、未充填の情報を送信させることも考えられるが、そのようなＲＦＩＤチップは専用的なものとなり、コスト高となる。

さらに、第１の実施形態の充填検出通信装置によれば、充填、未充填により異なるＲＦＩＤチップが有効となるが、ＲＦＩＤ用アンテナは同一であるので、ＲＦＩＤチップとＲＦＩＤチップに結線されるＲＦＩＤ用アンテナとで形成される共振回路の共振周波数は変わらず、そのため、ＲＦＩＤリーダライタ側の共振周波数も変更や調整を必要としない。すなわち、ＲＦＩＤリーダライタ側の調整をすることなく、いずれのＲＦＩＤチップからの高い信頼性で識別情報を読み出すことができる。

（Ｂ）第２の実施形態
次に、本発明による特性検出通信装置を、グラウト材の充填検出通信装置に適用した第２の実施形態を説明する。

（Ｂ−１）第２の実施形態の構成
上述した第１の実施形態では、２個のＲＦＩＤチップ２１−１、２１−２及び１個の切換スイッチ２２を用いて、シース管１内にグラウト材７が充填されているか否か（２値の状態）を観測して通信するものであった。この第２の実施形態は、充填時のグラウト材７のレベル（高さ）を３値のいずれであるかで通知しようとしたものである。

図４は、第２の実施形態のグラウト材の充填検出通信装置８Ｂの構成を示す概略斜視面図であり、第１の実施形態に係る図１との同一、対応部分には同一符号を付して示している。

第２の実施形態のグラウト材の充填検出通信装置８Ｂは、第１の実施形態の切換スイッチ２２に代え、特性検出チップ選択手段としての２個のオンオフスイッチ４０−１、４０−２が設けられている。

第１のオンオフスイッチ４０−１は、常時はオンのスイッチであり、フロート１２の永久磁石１５の磁力を受けてオフするものである。第１のオンオフスイッチ４０−１は、共通のＲＦＩＤ用アンテナ２０と、第１のＲＦＩＤチップ２１−１との間に介在しているものである。第１のオンオフスイッチ４０−１の設置高さは、例えば、フロート１２が上限ストッパ１４に接する程度の位置で、永久磁石１５の磁力を受ける高さに選定されている。

第２のオンオフスイッチ４０−２は、常時はオンのスイッチであり、フロート１２の永久磁石１５の磁力を受けてオフするものである。第２のオンオフスイッチ４０−２は、共通のＲＦＩＤ用アンテナ２０と、第２のＲＦＩＤチップ２１−２との間に介在しているものである。第２のオンオフスイッチ４０−２の設置高さは、例えば、下限ストッパ１３及び上限ストッパ１４間の中間にフロート１２が位置する際に、永久磁石１５の磁力を受ける高さに選定されている。

なお、図４では、両オンオフスイッチ４０−１及び４０−２が、同じ永久磁石１５の磁力によってオフするものを示したが、各オンオフスイッチ４０−１、４０−２用に、別個の永久磁石をフロートに設けるようにしても良い。また、常時はオフのものを適用するようにしても良い。

この第２の実施形態の場合、両ＲＦＩＤチップ２１−１及び２１−２、並びに、図示しないＲＦＩＤリーダライタは、アンチコリジョン機能に対応しているものである。すなわち、ＲＦＩＤリーダライタは両ＲＦＩＤチップ２１−１及び２１−２を同時にアクセスでき、その応答波信号を弁別して受信できるものである。

（Ｂ−２）第２の実施形態の動作
次に、第２の実施形態の充填検出通信装置８Ｂの動作を、充填が十分な場合と、充填が半分程度の場合と、不十分な場合とに分けて説明する。

以上のような構成を有する第２の実施形態の充填検出通信装置８Ｂが取り付けられたシース管１に対し、グラウト材７が充填され、その充填が良好に行われ、フロート１２（従って永久磁石１５）が上限ストッパ１４に接する位置になっていたとする。この場合には、永久磁石１５の磁力を受けて、第１のオンオフスイッチ４０−１がオフし、第１のＲＦＩＤチップ２１−１がＲＦＩＤ用アンテナ２０から非接続となる。一方、第２のオンオフスイッチ４０−２には、永久磁石１５の磁力が影響しないので、オンを継続し、第２のＲＦＩＤチップ２１−２はＲＦＩＤ用アンテナ２０に対する接続状態を維持する。

このような状況において、図示しないＲＦＩＤリーダライタが質問波を送信すると、ＲＦＩＤ用アンテナ２０に接続されている第２のＲＦＩＤチップ２１−２だけが応答する。ＲＦＩＤリーダライタを操作している作業者は、第２のＲＦＩＤチップ２１−２の応答により、グラウト材７の十分な充填を認識する。

また、グラウト材７の充填が中間的な高さまで実行され、フロート１２（従って永久磁石１５）が下限ストッパ１３及び上限ストッパ１４間に中間的な位置になったとする。この場合には、永久磁石１５の磁力を受けて、第２のオンオフスイッチ４０−２がオフし、第２のＲＦＩＤチップ２１−２がＲＦＩＤ用アンテナ２０から非接続となる。一方、第１のオンオフスイッチ４０−１には、永久磁石１５の磁力が影響しないので、オンを継続し、第１のＲＦＩＤチップ２１−１はＲＦＩＤ用アンテナ２０に対する接続状態を維持する。

このような状況において、図示しないＲＦＩＤリーダライタが質問波を送信すると、ＲＦＩＤ用アンテナ２０に接続されている第１のＲＦＩＤチップ２１−１だけが応答する。ＲＦＩＤリーダライタを操作している作業者は、第１のＲＦＩＤチップ２１−１の応答により、グラウト材７の充填が中間的であることを認識する。

さらに、シース管１に対するグラウト材７の充填が不十分でフロート１２（従って永久磁石１５）がほとんど上昇せず、下限ストッパ１３に近い位置に残っていたとする。この場合には、永久磁石１５の磁力を受けないので、第１のオンオフスイッチ４０−１も第２のオンオフスイッチ４０−２もオンを継続し、第１のＲＦＩＤチップ２１−１も第２のＲＦＩＤチップ２１−２もＲＦＩＤ用アンテナ２０に対する接続状態を維持する。

このような状況において、図示しないＲＦＩＤリーダライタが質問波を送信すると、ＲＦＩＤ用アンテナ２０に接続されている第１のＲＦＩＤチップ２１−１及び第２のＲＦＩＤチップ２１−２が共に応答する。ＲＦＩＤリーダライタを操作している作業者は、第１のＲＦＩＤチップ２１−１及び第２のＲＦＩＤチップ２１−２の応答により、グラウト材７の充填が不十分であることを認識する。

上述した第２の実施形態では、２個のＲＦＩＤチップ２１−１及び２１−２の少なくとも一方が応答する３値の応答の場合を示したが、図５に示すように、２個の常時はオンのオンオフスイッチ４０−３、４０−４を追加し、２個のＲＦＩＤチップ２１−１及び２１−２が共に応答しない場合も、充填レベルの通知に利用するようにしても良い。

但し、ＲＦＩＤ用アンテナの故障などによる両ＲＦＩＤチップ２１−１及び２１−２の非応答を考慮すると、充填レベルの高さが徐々に高くなっていくことを確認する継続監視を行う場合に利用することが好ましい。

（Ｂ−３）第２の実施形態の効果
第２の実施形態の充填検出通信装置によっても、第１の実施形態の充填検出通信装置とほぼ同様な効果を奏することができる。ここで、第２の実施形態では、充填されているか否かだけでなく、中間的な充填をも確認できるので、確認に対する信頼性は一段と高いものである。

（Ｃ）第３の実施形態
次に、本発明による特性検出通信装置を、グラウト材の充填検出通信装置に適用した第３の実施形態を説明する。

第３の実施形態は、第２の実施形態より充填高さ（レベル）を多値で通知し得るようにしたものである。

図６は、第３の実施形態の充填検出通信装置８Ｃの主要部の電気的な接続構成を示す説明図であり、第２の実施形態に係る図４との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

図６において、第３の実施形態の充填検出通信装置８Ｃは、ＲＦＩＤ用アンテナ２０と、３個のＲＦＩＤチップ２１−１〜２１−３と、特性チップ検出手段としての９個のオンオフスイッチ（リードスイッチでなる）４０−１〜４０−９とを有する。第１のＲＦＩＤチップ２１−１は第１〜第３のオンオフスイッチ４０−１〜４０−３と直列回路を構成し、第２のＲＦＩＤチップ２１−２は第４〜第６のオンオフスイッチ４０−４〜４０−６と直列回路を構成し、第３のＲＦＩＤチップ２１−３は第７〜第９のオンオフスイッチ４０−７〜４０−９と直列回路を構成し、これら３個の直列回路が並列に、ＲＦＩＤ用アンテナ２０の両端に接続されている。

ここで、第１〜第３のＲＦＩＤチップ２１−１〜２１−３をそれぞれ、３ビットにおけるＭＳＢビット、第２ビット、ＬＳＢビットに対応付けた際に、下限ストッパ１３及び上限ストッパ１４間（図４参照）を７段階に区分し、フロート１２（従って磁石１５；図４参照）が各段階の位置になったときに、下側の段階から、「１１１」、「１１０」、「１０１」、「１１０」、「０１１」、「０１０」、「００１」（但し、「１」がＲＦＩＤチップからの送信、「０」がＲＦＩＤチップからの非送信に対応している）をとるように、９個のオンオフスイッチ４０−１〜４０−９が配置されている。

ここで、上述した「１１１」、「１１０」、「１０１」、「１１０」、「０１１」、「０１０」、「００１」はグレイコードになっているが、フロート１２の高さ、言い換えると、グラウト材７の充填量、というアナログ量をデジタル値に変換したものとなっている。なお、ビット数は少ないが、上述した第２の実施形態もグレイコードへのアナログ／デジタル変換機能も担っている。

段階数は異なるが、第３の実施形態の充填検出通信装置８Ｃも、第２の実施形態と同様に動作するので、動作説明は省略する。

第３の実施形態の充填検出通信装置によっても、第１の実施形態の充填検出通信装置とほぼ同様な効果を奏することができる。さらに、第３の実施形態では、充填されているか否かだけでなく、中間的な充填をも多段階で確認できるので、確認に対する信頼性は一段と高いものである。また、応答波を送信したＲＦＩＤチップの組合せが、充填量というアナログ信号を変換したデジタル信号になっているので、受信側での充填量に対する処理がし易いものとなっている。

（Ｄ）第４の実施形態
次に、本発明による特性検出通信装置を、流動体の充填検出通信装置に適用した第４の実施形態を説明する。

上記第１〜第３の実施形態は、シース管に対するグラウト材の充填を円筒体部の周囲を上昇（又は上下動）するフロートを利用して確認するものであったが、この第４の実施形態は、パイプに対する流動体の充填を、浮き磁石を利用して確認するものである。なお、第４の実施形態は、一般的なパイプに対する流動体の充填を確認するためのものである。

図７は、第４の実施形態の充填検出通信装置８Ｄの構成を示す概略平面図であり、図８は、パイプの長手方向に沿った概略縦断面図であり、第１の実施形態に係る各図との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

第４の実施形態の流動体の充填検出通信装置８Ｄは、パイプ１Ｐ内部に設けられた浮き磁石３０と、パイプ１Ｐの上方の外表面に設けられた装置本体３１とでなる。

浮き磁石３０は、例えば、下側の方が磁石になっている磁石側の方が多い円筒部材でなる。浮き磁石３０は、その比重が流動体７Ｒの比重より軽くなされており、流動体７Ｒが充填されたときにはその表面に浮くものである。なお、パイプ１Ｐの内部には、流動体７Ｒの流れを阻止することなく、浮き磁石３０の、パイプ１Ｐの長手方向の位置を規制するストッパ板３２及び３３が設けられている。また、パイプ１Ｐの浮き磁石３０が上昇時に接触するような部分の近傍は、磁束の透過を妨げない材質（例えば合成樹脂）でなっていることを要する。

装置本体３１は、第１の実施形態とほぼ同様な、ＲＦＩＤ用アンテナ２０、２個のＲＦＩＤチップ２１−１、２１−２、切換スイッチ２２及び導体結線２３、２４を有する。第４の実施形態の場合、切換スイッチ２２の２個の切換接点（ａ接点、、ｂ接点）は、図９に示すように、上下方向に配置されている。

第４の実施形態の特性チップ検出手段としての切換スイッチ２２は、図９（Ａ）に示すように、浮き磁石３０が下方に位置しており、浮き磁石３０の磁力が影響していないときには、共通のｃ接点を、第２のＲＦＩＤチップ２１−２と接続されているａ接点に接続させ、一方、図９（Ｂ）に示すように、浮き磁石３０が上昇してパイプ１Ｐの上面に近接し、その浮き磁石３０の磁力の影響を受けるときには（図９は反発力の場合を示しているが、吸引力が働く場合であっても良い）、共通のｃ接点を、第１のＲＦＩＤチップ２１−１と接続されているｂ接点に接続させるものである。

以上のように、第４の実施形態では、第１の実施形態のフロートに代え、浮き磁石３０を利用しているが、その動作は、第１の実施形態とほぼ同様であるので、その説明は省略する。

第４の実施形態の充填検出通信装置によっても、第１の実施形態の充填検出通信装置と同様な効果を奏することができ、さらに、以下のような効果を期待できる。

第４の実施形態によれば、装置本体３１と浮き磁石３０とは別体とすることができる。そのため、パイプ１Ｐ内の浮き磁石３０の位置が容易に特定されるのであれば、装置本体３１の着脱が自由であり、装置本体３０の設置が容易であるだけではなく、その交換や保守も容易となる。

（Ｅ）第５の実施形態
次に、本発明による特性検出通信装置を、腐食状態検出通信装置に適用した第５の実施形態を説明する。

例えば、コンクリート打設後のコンクリート鋼材中鉄筋の健全度を監視することもあり、第５の実施形態の腐食状態検出通信装置は、このような場合に適用可能である。

図１０は、第５の実施形態の腐食状態検出通信装置６０の電気的構成を示すブロック図である。

図１０において、第５の実施形態の腐食状態検出通信装置６０は、ＲＦＩＤ用アンテナ６１と、複数個（図１０のものは７個；２個以上が好ましい）のＲＦＩＤチップ６２−１〜６２−７と、特性検出チップ検出手段としての複数本の金属線（図１０のものは７本）６３−１〜６３−７と、導体結線６４、６５とを有する。第６の実施形態の腐食状態検出通信装置６０は、検出対象の特性が腐食状態であり、腐食状態を検出するために、金属線６３−１〜６３−７を適用したことに特徴を有し、その他の点は、既述した第１〜第４の実施形態のものと同様である。

金属線６３−１〜６３−７は、所定位置以外の箇所をビニールなどの絶縁性材料で被覆されているものであり、金属線６３−１〜６３−７の被覆がなくて露出している部分が腐食により断線したときには、対応するＲＦＩＤチップ６２−１〜６２−７との電気的な接続が断たれる。なお、被覆は必須ではなく、断線の有無のみで健全度を監視するようにしても良い。金属線６３−１〜６３−７の断線は、外界からコンクリートに進入する塩分、炭酸ガスなどの劣化因子によって、鉄筋より先、あるいは、鉄筋と同時に金属線が腐食・断線することで、コンクリート構造物として成立するに必要な鉄筋の状態や劣化因子の進入度合いを知ろうとするものである。例えば、金属線６３−１〜６３−７の配線位置を変えることで、腐食劣化が大きい位置を特定することができる。また例えば、配線位置をほぼ同様にするが、被覆なし部分の直径などを変えることにより、腐食度合いを捉えることもできる。

従って、ＲＦＩＤリーダライタが質問波を送信したときに、いずれのＲＦＩＤチップ（６２−１〜６２−７）が応答したかにより、金属線の腐食断線の有無（その配線位置での腐食劣化因子の影響）やその位置が確認できる。

対象としている特性が、グラウト材の充填特性か金属線の腐食かという相違はあるが、この第５の実施形態によっても、第１の実施形態と同様の効果を奏することができる。

（Ｆ）第６の実施形態
次に、本発明による特性検出通信装置を、温度検出通信装置に適用した第６の実施形態を説明する。

例えば、コンクリートの打設後の硬化確認などで温度を監視することもあり、第５の実施形態の温度検出通信装置は、このような場合に適用可能である。

図１１は、第６の実施形態の温度検出通信装置５０Ａの電気的構成を示すブロック図である。

図１１において、第６の実施形態の温度検出通信装置５０Ａは、ＲＦＩＤ用アンテナ５１と、２個のＲＦＩＤチップ５２−１、５２−２と、特性検出チップ検出手段としてのバイメタル５３と、導体結線５４、５５とを有する。第６の実施形態の温度検出通信装置５０Ａは、第１の実施形態の電気的構成における切換スイッチ２２がバイメタル５３に置き換わったものであり、他の構成要素は、第１の実施形態のものと同様である。

バイメタル５３は、２個の接点を有するものであり、所定温度より低いときに第１のＲＦＩＤチップ５２−１に接続し、所定温度（上述の所定温度と異なっていても良い）以上のときに、第２のＲＦＩＤチップ５２−２に接続する。なお、バイメタルに代え、所定温度を境に形状が復帰する形状記憶合金を利用するようにしても良い。

従って、ＲＦＩＤリーダライタ（図示せず）が質問波を送信したときに、いずれのＲＦＩＤチップ５２−１、５２−２が応答したかにより、バイメタル５３近傍の周囲温度の段階を確認できる。

対象としている特性が、グラウト材の充填特性か温度かという相違はあるが、この第６の実施形態によっても、第１の実施形態と同様な効果を奏することができる。

（Ｇ）第７の実施形態
次に、本発明による特性検出通信装置を、温度検出通信装置に適用した第７の実施形態を説明する。

図１２は、第７の実施形態の温度検出通信装置５０Ｂの電気的構成を示すブロック図であり、第６の実施形態に係る図１１との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

図１２において、第７の実施形態の温度検出通信装置５０Ｂは、バイメタルとして２個のバイメタル５３−１、５３−２を有する点が、第６の実施形態と異なっている。

第１のバイメタル５３−１は、周囲温度が第１の所定温度（例えば０℃）以上であるときに、第１のＲＦＩＤチップ５２−１をＲＦＩＤ用アンテナ５１に接続させ、周囲温度が第１の所定温度より小さいときに、第１のＲＦＩＤチップ５２−１をＲＦＩＤ用アンテナ５１から切り離すものである。一方、第２のバイメタル５３−２は、周囲温度が第２の所定温度（例えば７０℃）以上であるときに、第２のＲＦＩＤチップ５２−２をＲＦＩＤ用アンテナ５１に接続させ、周囲温度が第２の所定温度より小さいときに、第１のＲＦＩＤチップ５２−１をＲＦＩＤ用アンテナ５１から切り離すものである。

従って、周囲温度が小さい方の第１の所定温度より小さいときは、第１及び第２のバイメタル５３−１及び５３−２の機能により、第１及び第２のＲＦＩＤチップ５２−１及び５２−２が共にＲＦＩＤ用アンテナ５１から切り離され、この状態で、ＲＦＩＤリーダライタがアクセスしても、第１及び第２のＲＦＩＤチップ５２−１及び５２−２は共に応答せず、ＲＦＩＤリーダライタを操作している作業者は、周囲温度が第１の所定温度より小さいことを認識する。

また、周囲温度が第１の所定温度以上で第２の所定温度より小さいときは、第１及び第２のバイメタル５３−１及び５３−２の機能により、第１のＲＦＩＤチップ５２−１がＲＦＩＤ用アンテナ５１に接続され、かつ、第２のＲＦＩＤチップ５２−２がＲＦＩＤ用アンテナ５１から切り離され、この状態で、ＲＦＩＤリーダライタがアクセスすると、第１のＲＦＩＤチップ５２−１だけが応答し、ＲＦＩＤリーダライタを操作している作業者は、周囲温度が第１の所定温度以上で第２の所定温度より小さいことを認識する。

さらに、周囲温度が大きい方の第２の所定温度以上のときは、第１及び第２のバイメタル５３−１及び５３−２の機能により、第１及び第２のＲＦＩＤチップ５２−１及び５２−２が共にＲＦＩＤ用アンテナ５１に接続され、この状態で、ＲＦＩＤリーダライタがアクセスすると、第１及び第２のＲＦＩＤチップ５２−１及び５２−２は共に応答し、ＲＦＩＤリーダライタを操作している作業者は、周囲温度が第２の所定温度以上であることを認識する。

第７の実施形態によれば、第６の実施形態と同様な効果を奏すると共に、温度をより多くの段階で通知することができるという効果をも奏する。

（Ｈ）第８の実施形態
次に、本発明による特性検出通信装置を、温度検出通信装置に適用した第７の実施形態を説明する。

図１３は、第８の実施形態の温度検出通信装置５０Ｃの電気的構成を示すブロック図であり、第７の実施形態に係る図１２との同一、対応部分には同一、対応符号を付して示している。

図１３において、第８の実施形態の温度検出通信装置５０Ｃは、第７の実施形態の構成に加え、温度制御回路５４を有する。温度制御回路５４は、第２のバイメタル５３−２がオンしたときに温度制御を実行するものである。このようなバイメタルのオンにより温度制御を行う温度制御回路としては、例えば、特開２００２−１０８４６０号公報に記載のものを挙げることができる。

この第８の実施形態の場合、周囲温度が大きい方の第２の所定温度以上のときは、上述したように、ＲＦＩＤリーダライタがアクセスすると、第１及び第２のＲＦＩＤチップ５２−１及び５２−２は共に応答する。このことは、周囲温度が第２の所定温度以上であることを通知しているだけでなく、温度制御が実行されていることも通知している。

図１４は、第８の実施形態の温度検出通信装置５０Ｃの変形実施形態を示すものであり、温度制御回路５４を通信系の構成から切り離すと共に、第２のバイメタル５３−２と同様に、第２の所定温度以上のときにオンする第３のバイメタル５３−３を温度制御回路５４に接続させたものである。この変形実施形態の場合には、通信系の構成による影響を受けることなく、温度制御回路５４は温度制御を実行することができる。

第８の実施形態によれば、第７の実施形態と同様な効果を奏すると共に、さらに、温度制御を実行しているか否かをも通知することができる。

（Ｉ）他の実施形態
上記各実施形態の説明においても、変形実施形態に言及したが、さらに、以下に例示するような変形実施形態を挙げることができる。

上記各実施形態では、複数のＲＦＩＤチップに対し、ＲＦＩＤ用アンテナが共通なものを示したが、各ＲＦＩＤチップ毎、又は、ＲＦＩＤチップのグループ単位でＲＦＩＤ用アンテナを設けたものであっても良い。

また、上記各実施形態は、流動体の充填特性（上面位置特性）、腐食断線又は温度を検出対象特性としたものであったが、他の特性を検出対象特性としたものであっても良い。例えば、傾斜量、湿度、ＰＨその他の物理量、化学量などであっても良い。

さらに、特性検出チップ選択手段として、第１〜第４の実施形態ではリードスイッチ構成の切換スイッチやオンオフスイッチを用いたものを示し、第５の実施形態では腐食断線する金属製を用いたものを示し、第６〜第８の実施形態ではバイメタルをスイッチとして用いたものを示したが、スイッチの種類はこれに限定されるものではなく、任意であり、また、初期状態でのスイッチ状態なども実施形態のものに限定されない。要は、通信を有効にする複数のＲＦＩＤチップの組合せを、検出対象特性の段階などに応じて切り替えられるものであれば、そのスイッチ種類や範囲などは任意である。

また、スイッチも、上述のバイメタルや腐食断線する金属線のように、それ自体が特性の検出機能を有するものであっても良く、それ自体は特性の検出機能を直接は持たないが検出機能を有する部材によりオンオフなどが制御されるものであっても良い。

本発明による特性検出通信装置の用途は、コンクリート建造物に関連する特性の検出通信に限定されないことは勿論である。

第１の実施形態のグラウト材の充填検出通信装置の構成を示す概略斜視図である。 第１の実施形態のグラウト材の充填検出通信装置の電気的構成を示すブロック図である。 第１の実施形態の切換スイッチの動作の説明図である。 第２の実施形態のグラウト材の充填検出通信装置の構成を示す概略斜視図である。 第２の実施形態を変形したグラウト材の充填検出通信装置の構成を示す概略斜視図である。 第３の実施形態のグラウト材の充填検出通信装置の構成を示す概略斜視図である。 第４の実施形態の流動体の充填検出通信装置の構成を示す概略平面図である。 第４の実施形態の流動体の充填検出通信装置のパイプの長手方向に沿った概略縦断面図である。 第４の実施形態の切換スイッチの動作の説明図である。 第５の実施形態の腐食状態検出通信装置の電気的構成を示すブロック図である。 第６の実施形態の温度検出通信装置の電気的構成を示すブロック図である。 第７の実施形態の温度検出通信装置の電気的構成を示すブロック図である。 第８の実施形態の温度検出通信装置の電気的構成を示すブロック図である。 第８の実施形態を変形した温度検出通信装置の電気的構成を示すブロック図である。 シース管の固定方法の説明図である。 シース管へのグラウト材の充填の様子などを示す概略断面図である。 ＲＦＩＤチップを利用した液量報知装置として考えられる構成を示す回路図である。

符号の説明

１…シース管、１Ｐ…パイプ、７…グラウト材、７Ｒ…流動体、８（８Ａ〜８Ｄ）…充填検出通信装置、１０…蓋部、１１…円筒体部、１２…フロート、１３…下限ストッパ、１４…上限ストッパ、１５…永久磁石、２０、５１、６１…ＲＦＩＤ用アンテナ、２１−１〜２１−３、５２−１、５２−２、６２−１〜６２−７…ＲＦＩＤチップ、２２…切換スイッチ、３０…浮き磁石、３１…装置本体、４０−１〜４０−９…オンオフスイッチ、５０Ａ〜５０Ｃ…温度検出通信装置、５３、５３−１〜５３−３…バイメタル、６０…腐食状態検出通信装置、６３−１〜６３−７…腐食断線する金属線。

Claims (6)

1. ＲＦＩＤリーダライタが識別可能な複数のＲＦＩＤチップと、
   １又は複数のＲＦＩＤ用アンテナと、
   複数の上記ＲＦＩＤチップの組合せのうち、検出対象特性のそのときの状態に応じた組合せの上記各ＲＦＩＤチップを、いずれかの上記ＲＦＩＤ用アンテナに接続させ、上記ＲＦＩＤリーダライタとの通信を実行可能とさせる特性検出チップ選択手段と
   を有することを特徴とする特性検出通信装置。
2. 上記ＲＦＩＤチップの組合せは、少なくとも１個のＲＦＩＤチップを要素として含むものであることを特徴とする請求項１に記載の特性検出通信装置。
3. 上記各ＲＦＩＤチップをそれぞれ、ＲＦＩＤチップの総数をビット長とするデータのＭＳＢ〜ＬＳＢ間のいずれかのビットに対応付けておき、
   上記特性検出チップ選択手段は、検出対象特性のそのときの状態をデジタル値に変換したデータに対応する組合せの上記各ＲＦＩＤチップを、上記ＲＦＩＤリーダライタとの通信を実行可能とさせる
   ことを特徴とする請求項１又は２に記載の特性検出通信装置。
4. １個の上記ＲＦＩＤ用アンテナを、全ての上記ＲＦＩＤチップが利用するものであることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の特性検出通信装置。
5. 上記検出対象特性が、管内又は容器内の流動体の上面レベル又は充填度合であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の特性検出通信装置。
6. 上記検出対象特性が、シース管内に対するグラウト材の上面レベル又は充填度合であることを特徴とする請求項５に記載の特性検出通信装置。
   
   

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