JP5974352B2 - Sensor device - Google Patents

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Description

本発明は、センサー装置に関するものである。   The present invention relates to a sensor device.

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(中性化)していくため、鉄筋が腐食することとなる。また、コンクリート構造物は、コンクリートへ侵入した塩化物イオンによっても鉄筋が腐食する。
As a sensor device, for example, a device that measures the corrosion state of a reinforcing bar in concrete is known (see, for example, Patent Document 1).
The concrete in the concrete structure immediately after construction usually exhibits strong alkalinity. Therefore, the reinforcing bars in the concrete structure immediately after construction are stable because a passive film is formed on the surface. However, concrete structures that have been affected by acid rain, exhaust gas, etc. after construction will cause the steel bars to corrode because the concrete is gradually acidified (neutralized). In addition, in a concrete structure, the reinforcing bars are corroded by chloride ions that have entered the concrete.

例えば、特許文献1に記載の装置では、参照電極および対極を備えたプローブをコンクリートに埋設して、鉄筋の腐食による電位変化および分極抵抗を測定することにより、鉄筋の腐食を予測する。
しかし、かかる装置では、鉄筋の腐食の原因がコンクリート中へ侵入した塩化物イオンによるものなのか、コンクリートの中性化によるものなのかを特定することができず、その結果、コンクリート構造物の適切な保全を行うことができないという問題があった。
For example, in the apparatus described in Patent Document 1, a probe having a reference electrode and a counter electrode is embedded in concrete, and potential change due to corrosion of the reinforcing bar and polarization resistance are measured, thereby predicting corrosion of the reinforcing bar.
However, such a device cannot identify whether the corrosion of the reinforcing bars is due to chloride ions that have entered the concrete or due to the neutralization of the concrete. There was a problem that it was not possible to perform proper maintenance.

特開平6−222033号公報JP-A-6-222033

本発明の目的は、コンクリート構造物のコンクリート中の塩化物イオン濃度変化をコンクリートのpH変化と区別して測定し、その測定情報をコンクリート構造物の計画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。   An object of the present invention is to provide a sensor device that can measure a chloride ion concentration change in concrete of a concrete structure separately from a concrete pH change, and can use the measurement information for planned maintenance of the concrete structure. It is to provide.

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の金属材料で構成された第1の電極と、
前記第1の電極に対して離間して設けられ、第2の金属材料で構成された第2の電極と、
前記第1の電極の表面との間に隙間を形成して配置された隙間形成体と、
前記隙間に充填され、測定対象物内の環境下で溶解または分解することにより消失する隙間充填体と、
前記第1の電極と前記第2の電極との電位差を測定する機能を有する機能素子とを有し、
前記機能素子で測定された電位差に基づいて、測定対象部位の状態を測定し得るように構成されたことを特徴とする。
Such an object is achieved by the present invention described below.
The sensor device of the present invention includes a first electrode composed of a first metal material,
A second electrode provided apart from the first electrode and made of a second metal material;
A gap forming body arranged to form a gap with the surface of the first electrode;
A gap filler that fills the gap and disappears by dissolving or decomposing under the environment in the measurement object;
A functional element having a function of measuring a potential difference between the first electrode and the second electrode;
Based on the potential difference measured by the functional element, the state of the measurement target region can be measured.

このように構成されたセンサー装置によれば、測定対象物内において、隙間充填体が溶解または分解することにより消失するため、第1の電極と隙間形成体との間には、局所的な隙間が形成される。これにより、測定対象部位の塩化物イオン濃度が第2の電極の腐食が生じない比較的低い状態であっても、第1の電極を隙間腐食により腐食させることができる。
そのため、測定対象部位の塩化物イオン濃度が比較的低い状態であっても、第1の電極と第2の電極との電位差が生じ、かかる電位差に基づいて塩化物イオンの侵入を高感度に検知することができる。
ここで、第1の電極および隙間形成体を測定対象物内に設置する途中およびその後の所定期間において、第1の電極と隙間形成体との間の隙間の少なくとも一部が隙間充填体により埋められた状態となるため、かかる隙間が潰れたり意図しない物質により埋められたりするのを防止することができる。その結果、前述したような隙間腐食を確実に生じさせることができる。
According to the sensor device configured as described above, the gap filler disappears by being dissolved or decomposed in the measurement object. Therefore, there is a local gap between the first electrode and the gap forming body. Is formed. Thereby, even if the chloride ion concentration of the measurement target site is in a relatively low state where corrosion of the second electrode does not occur, the first electrode can be corroded by crevice corrosion.
Therefore, even when the chloride ion concentration at the measurement target site is relatively low, a potential difference occurs between the first electrode and the second electrode, and intrusion of chloride ions is detected with high sensitivity based on the potential difference. can do.
Here, during the installation of the first electrode and the gap forming body in the measurement object and during a predetermined period thereafter, at least a part of the gap between the first electrode and the gap forming body is filled with the gap filling body. Therefore, such a gap can be prevented from being crushed or filled with an unintended substance. As a result, crevice corrosion as described above can surely occur.

本発明のセンサー装置では、前記隙間充填体は、前記第1の電極上に成膜することにより形成されたものであることが好ましい。
これにより、隙間充填体を簡単かつ高精度に形成することができる。
本発明のセンサー装置では、前記隙間形成体は、前記隙間充填体上に成膜することにより形成されたものであることが好ましい。
これにより、隙間充填体の厚さに応じて第1の電極と隙間形成体との間の隙間を高精度に規定することができる。
In the sensor device of the present invention, it is preferable that the gap filling member is formed by forming a film on the first electrode.
Thereby, a clearance gap filler can be formed easily and with high precision.
In the sensor device according to the aspect of the invention, it is preferable that the gap forming body is formed by forming a film on the gap filling body.
Thereby, the clearance gap between a 1st electrode and a clearance gap formation body can be prescribed | regulated with high precision according to the thickness of a clearance gap filling body.

本発明のセンサー装置では、前記隙間充填体は、アルカリ溶解性を有する金属材料または樹脂材料で構成されていることが好ましい。
これにより、測定対象物が例えばコンクリート構造物である場合、コンクリート構造物中のコンクリートが強アルカリ性を呈するので、コンクリート構造物中で隙間充填体を溶解させることができる。
In the sensor device of the present invention, it is preferable that the gap filler is made of a metal material or a resin material having alkali solubility.
Thereby, when the measurement object is, for example, a concrete structure, the concrete in the concrete structure exhibits strong alkalinity, so that the gap filler can be dissolved in the concrete structure.

本発明のセンサー装置では、前記第1の電極および前記隙間形成体は、それぞれ、板状またはシート状をなし、互いに重ねて配置されていることが好ましい。
これにより、第1の電極の隙間腐食を生じさせ得る隙間を第1の電極と隙間形成体との間に簡単かつ確実に形成することができる。
本発明のセンサー装置では、前記隙間形成体は、前記第1の電極の表面の一部との間に前記隙間を形成していることが好ましい。
これにより、隙間充填体の消失後の第1の電極の隙間腐食を促進することができる。
In the sensor device according to the aspect of the invention, it is preferable that the first electrode and the gap forming body each have a plate shape or a sheet shape and are arranged to overlap each other.
Thereby, a gap that can cause crevice corrosion of the first electrode can be easily and reliably formed between the first electrode and the gap forming body.
In the sensor device according to the aspect of the invention, it is preferable that the gap forming body forms the gap between a part of the surface of the first electrode.
Thereby, crevice corrosion of the 1st electrode after disappearance of a gap filler can be promoted.

本発明のセンサー装置では、前記第1の電極は、前記隙間形成体に覆われていない部分の表面積が前記隙間を介して前記隙間形成体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、隙間充填体の消失後の第1の電極の隙間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、前記隙間形成体は、絶縁性材料で構成されていることが好ましい。
これにより、隙間形成体が第1の電極の自然電位に影響を及ぼすのを防止することができる。そのため、第1の電極および隙間形成体の設計が容易となる。
In the sensor device of the present invention, it is preferable that the first electrode has a surface area of a portion not covered with the gap forming body larger than a surface area of a portion covered with the gap forming body through the gap. .
Thereby, crevice corrosion of the 1st electrode after disappearance of a gap filler can be promoted.
In the sensor device of the present invention, it is preferable that the gap forming body is made of an insulating material.
This can prevent the gap forming body from affecting the natural potential of the first electrode. This facilitates the design of the first electrode and the gap forming body.

本発明のセンサー装置では、前記隙間形成体は、前記第1の金属材料と同種の金属材料で構成されていることが好ましい。
これにより、隙間形成体が第1の電極の自然電位に影響を及ぼすのを防止することができる。そのため、第1の電極および隙間形成体の設計が容易となる。
本発明のセンサー装置では、前記隙間形成体は、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、隙間形成体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。
In the sensor device of the present invention, it is preferable that the gap forming body is made of the same metal material as the first metal material.
This can prevent the gap forming body from affecting the natural potential of the first electrode. This facilitates the design of the first electrode and the gap forming body.
In the sensor device of the present invention, it is preferable that the gap forming body is made of a material having alkali resistance.
Thereby, even if it is a case where a measurement object part is concrete, the endurance of a crevice formation object can be made excellent. Therefore, the state of concrete can be measured stably over a long period of time.

本発明のセンサー装置では、前記隙間における前記隙間形成体と前記第1の電極との間の距離は、1μm以上100μm以下であることが好ましい。
これにより、隙間充填体の消失後の第1の電極の隙間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の金属材料および前記第2の金属材料は、それぞれ、前記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あることが好ましい。
これにより、第1の電極と第2の電極との電位差に基づいて、測定対象部位に塩化物イオンが侵入したことを高感度に検知することができる。
In the sensor device according to the aspect of the invention, it is preferable that a distance between the gap forming body and the first electrode in the gap is 1 μm or more and 100 μm or less.
Thereby, crevice corrosion of the 1st electrode after disappearance of a gap filler can be promoted.
In the sensor device of the present invention, each of the first metal material and the second metal material forms a passive film on the surface or exists on the surface in accordance with an environmental change of the measurement target site. It is preferably a metal material that eliminates the passive film.
Thereby, based on the potential difference between the first electrode and the second electrode, it is possible to detect with high sensitivity that chloride ions have entered the site to be measured.

本発明のセンサー装置では、前記第1の金属材料および前記第2の金属材料は、同種の金属材料で構成されることが好ましい。
これにより、第1の電極と第2の電極との電位差に基づいて、測定対象部位に塩化物イオンが侵入したことをより高感度に検知することができる。
本発明のセンサー装置では、前記第1の金属材料および前記第2の金属材料は、異なる金属材料で構成されることが好ましい。
これにより、第1の電極と第2の電極との電位差に基づいて、測定対象部位のpHが設定値以下か否かを検知することができる。
In the sensor device of the present invention, it is preferable that the first metal material and the second metal material are made of the same kind of metal material.
Thereby, based on the potential difference between the first electrode and the second electrode, it is possible to detect with high sensitivity that chloride ions have entered the measurement target site.
In the sensor device of the present invention, it is preferable that the first metal material and the second metal material are made of different metal materials.
Thereby, based on the potential difference between the first electrode and the second electrode, it is possible to detect whether the pH of the measurement target site is equal to or lower than the set value.

本発明のセンサー装置では、前記第1の金属材料および前記第2の金属材料は、それぞれ、鉄または鉄系材料であることが好ましい。
鉄または鉄系合金(鉄系材料)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の電極および第2の電極の少なくとも一方の電極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。
In the sensor device of the present invention, it is preferable that each of the first metal material and the second metal material is iron or an iron-based material.
Iron or iron-based alloys (iron-based materials) are relatively inexpensive and easily available. For example, when the sensor device is used for measuring the state of a concrete structure, at least one of the first electrode and the second electrode is made of the same material (or an approximate material) as the reinforcing bar in the concrete structure. It is possible to detect the corrosion state of the reinforcing bars in the concrete structure effectively.

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。It is a figure which shows an example of the use condition of the sensor apparatus which concerns on 1st Embodiment of this invention. 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。It is a block diagram which shows schematic structure of the sensor apparatus shown in FIG. 図2に示す第1の電極、第2の電極、隙間形成体および機能素子を説明するための平面図である。It is a top view for demonstrating the 1st electrode shown in FIG. 2, a 2nd electrode, a clearance gap formation body, and a functional element. 図2に示す第1の電極、第2の電極、隙間形成体および隙間充填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。FIG. 3 is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along line AA in FIG. 3) for describing the first electrode, the second electrode, the gap forming body, and the gap filling body shown in FIG. 図2に示す機能素子を説明するための断面図(図3中のB−B線断面図)である。It is sectional drawing for demonstrating the functional element shown in FIG. 2 (BB sectional view taken on the line in FIG. 3). 図2に示す機能素子に備えられた差動増幅回路を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a differential amplifier circuit provided in the functional element shown in FIG. 2. 図2に示す機能素子に備えられた差動増幅回路を示す回路図である。FIG. 3 is a circuit diagram showing a differential amplifier circuit provided in the functional element shown in FIG. 2. 図4に示す隙間充填体の消失後の第1の電極および隙間形成体を説明するための断面図である。It is sectional drawing for demonstrating the 1st electrode and clearance gap formation body after the loss | disappearance of the gap filling body shown in FIG. 図8に示す第1の電極の塩化物イオンによる腐食を説明する模式図である。It is a schematic diagram explaining the corrosion by the chloride ion of the 1st electrode shown in FIG. 図1に示すセンサー装置の作用の一例を説明するための図である。It is a figure for demonstrating an example of an effect | action of the sensor apparatus shown in FIG. 本発明の第2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。It is a figure which shows an example of the use condition of the sensor apparatus which concerns on 2nd Embodiment of this invention. 図11に示すセンサー装置の部分拡大斜視図である。It is a partial expansion perspective view of the sensor apparatus shown in FIG. 図12に示す第1の電極、隙間形成体および隙間充填体を示す拡大側面図である。FIG. 13 is an enlarged side view showing a first electrode, a gap forming body, and a gap filling body shown in FIG. 12.

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に示す第1の電極、第2の電極、隙間形成体および機能素子を説明するための平面図、図4は、図2に示す第1の電極、第2の電極、隙間形成体および隙間充填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に示す機能素子を説明するための断面図(図3中のB−B線断面図)、図6は、図2に示す機能素子に備えられた差動増幅回路を示す回路図、図7は、図2に示す機能素子に備えられた差動増幅回路を示す回路図、図8は、図4に示す隙間充填体の消失後の第1の電極および隙間形成体を説明するための断面図、図9は、図8に示す第1の電極の塩化物イオンによる腐食を説明する模式図、図10は、図1に示すセンサー装置の作用の一例を説明するための図である。
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。
Hereinafter, a preferred embodiment of a sensor device of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
<First Embodiment>
First, a first embodiment of the present invention will be described.
1 is a diagram showing an example of a usage state of a sensor device according to a first embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a schematic configuration of the sensor device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is shown in FIG. FIG. 4 is a plan view for explaining the first electrode, the second electrode, the gap forming body, and the functional element. FIG. 4 shows the first electrode, the second electrode, the gap forming body, and the gap filling body shown in FIG. FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining the functional element shown in FIG. 2 (cross-sectional view taken along the line BB in FIG. 3), FIG. 6 is a circuit diagram showing the differential amplifier circuit provided in the functional element shown in FIG. 2, FIG. 7 is a circuit diagram showing the differential amplifier circuit provided in the functional element shown in FIG. 2, and FIG. Sectional drawing for demonstrating the 1st electrode and gap | interval formation body after the loss | disappearance of the gap filler shown in FIG. 4, FIG. 9 is the chloride of the 1st electrode shown in FIG. Schematic diagram illustrating the corrosion due to the on, 10 is a diagram for explaining an example of the action of the sensor apparatus shown in FIG.
In the following, a case where the sensor device of the present invention is used for quality measurement of a concrete structure will be described as an example.

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を打設する際に、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。
このセンサー装置1は、本体2と、その本体2上に設けられた第1の電極3および第2の電極4とを有する。また、図1では説明の便宜上図示を省略しているが、センサー装置1は、第1の電極3上に設けられた隙間形成体8を有する(図3参照)。また、第1の電極3と隙間形成体8との間には、隙間充填体10が設けられている(図4参照)。
A sensor device 1 shown in FIG. 1 measures the quality of a concrete structure 100.
The concrete structure 100 has a plurality of reinforcing bars 102 embedded in a concrete 101. The sensor device 1 is embedded in the vicinity of the reinforcing bar 102 in the concrete 101 of the concrete structure 100. Note that when the concrete structure 100 is placed, the sensor device 1 may be fixed and embedded in the reinforcing bar before placing the concrete 101, or may be embedded in the concrete 101 hardened after placing.
The sensor device 1 includes a main body 2 and a first electrode 3 and a second electrode 4 provided on the main body 2. Although not shown in FIG. 1 for convenience of explanation, the sensor device 1 has a gap forming body 8 provided on the first electrode 3 (see FIG. 3). Further, a gap filling body 10 is provided between the first electrode 3 and the gap forming body 8 (see FIG. 4).

本実施形態では、第1の電極3および第2の電極4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、第1の電極3および第2の電極4は、それぞれ、電極面がコンクリート構造物100の外表面に平行または略平行となるように設置されている。そして、第1の電極3および第2の電極4は、コンクリート101の測定対象部位の状態変化に伴って、これらの間の電位差が変化するように構成されている。なお、第1の電極3、第2の電極4、隙間形成体8および隙間充填体10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、第1の電極3および第2の電極4に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。
In this embodiment, the 1st electrode 3 and the 2nd electrode 4 are installed so that the distance from the outer surface of the concrete structure 100 may become equal mutually in the outer surface side of the concrete structure 100 rather than the reinforcing bar 102. ing. Further, the first electrode 3 and the second electrode 4 are respectively installed such that the electrode surfaces are parallel or substantially parallel to the outer surface of the concrete structure 100. And the 1st electrode 3 and the 2nd electrode 4 are comprised so that the electrical potential difference between these may change with the state change of the measurement object site | part of the concrete 101. FIG. The first electrode 3, the second electrode 4, the gap forming body 8, and the gap filling body 10 will be described in detail later.
As shown in FIG. 2, the sensor device 1 includes a functional element 51 electrically connected to the first electrode 3 and the second electrode 4, a power source 52, a temperature sensor 53, and a communication circuit 54. And an antenna 55 and an oscillator 56, which are housed in the main body 2.

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、第1の電極3、第2の電極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4および図5に示すように、第1の電極3、第2の電極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3〜5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。
Hereinafter, each part which comprises the sensor apparatus 1 is demonstrated sequentially.
(Body)
The main body 2 has a function of supporting the first electrode 3, the second electrode 4, the functional element 51, and the like.
As shown in FIGS. 4 and 5, the main body 2 has a substrate 21 that supports the first electrode 3, the second electrode 4, and the functional element 51. The substrate 21 also supports the power supply 52, the temperature sensor 53, the communication circuit 54, the antenna 55, and the oscillator 56. However, in FIGS. 3 to 5, for convenience of explanation, the power supply 52, the temperature sensor 53, and the communication circuit 54 are used. The antenna 55 and the oscillator 56 are not shown.

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。
図4に示すように、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、第1の電極3、第2の電極4および機能素子51が実装されている。
The substrate 21 has an insulating property. The substrate 21 is not particularly limited, and for example, an alumina substrate, a resin substrate, or the like can be used.
As shown in FIG. 4, an insulating layer 23 made of an insulating resin composition such as a solder resist is provided on the substrate 21. Then, the first electrode 3, the second electrode 4, and the functional element 51 are mounted on the substrate 21 through the insulating layer 23.

図5に示すように、この基板21上には、機能素子51(集積回路チップ)が保持され、機能素子51の導体部61、62(電極パッド)が第1の電極3および第2の電極4と接続されている。
この導体部61は、第1の電極3と、導体部516a、516dおよびトランジスタ514aのゲート電極とを電気的に接続している。また、導体部62は、第2の電極4と、導体部516b、516eおよびトランジスタ514bのゲート電極とを電気的に接続している。第1の電極3と第2の電極4は、各々、トランジスタ514a、514bのゲート電極と接続しているためフローテイング状態にある。515aと515bは、集積回路の層間絶縁膜であり、25は、集積回路の保護膜である。
As shown in FIG. 5, the functional element 51 (integrated circuit chip) is held on the substrate 21, and the conductor portions 61 and 62 (electrode pads) of the functional element 51 are the first electrode 3 and the second electrode. 4 is connected.
The conductor portion 61 electrically connects the first electrode 3 to the conductor portions 516a and 516d and the gate electrode of the transistor 514a. The conductor 62 electrically connects the second electrode 4 to the conductors 516b and 516e and the gate electrode of the transistor 514b. Since the first electrode 3 and the second electrode 4 are connected to the gate electrodes of the transistors 514a and 514b, respectively, they are in a floating state. 515a and 515b are interlayer insulating films of the integrated circuit, and 25 is a protective film of the integrated circuit.

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。
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4および図5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。
The main body 2 has a function of housing the functional element 51, the power source 52, the temperature sensor 53, the communication circuit 54, the antenna 55, and the oscillator 56.
In particular, the main body 2 is configured to store the functional element 51, the power source 52, the temperature sensor 53, the communication circuit 54, the antenna 55, and the oscillator 56 in a liquid-tight manner.
Specifically, as shown in FIGS. 4 and 5, the main body 2 has a sealing portion 24. The sealing unit 24 has a function of sealing the functional element 51, the power source 52, the temperature sensor 53, the communication circuit 54, the antenna 55, and the oscillator 56. Thereby, when the sensor apparatus 1 is installed in the presence of moisture or concrete, it is possible to prevent the functional element 51, the power source 52, the temperature sensor 53, the communication circuit 54, the antenna 55, and the oscillator 56 from being deteriorated.

ここで、封止部24は、開口部241を有し、この開口部241から第1の電極3および第2の電極4を露出させつつ、第1の電極3および第2の電極4以外の各部を覆うように設けられている(図3および図4参照)。これにより、封止部24が第1の電極3および第2の電極4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。なお、開口部241は、第1の電極3の少なくとも一部および第2の電極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。   Here, the sealing portion 24 has an opening 241, and the first electrode 3 and the second electrode 4 are exposed from the opening 241, and the portions other than the first electrode 3 and the second electrode 4 are exposed. It is provided so as to cover each part (see FIGS. 3 and 4). Thereby, the sensor device 1 can perform the measurement while the sealing portion 24 prevents the deterioration of the respective portions other than the first electrode 3 and the second electrode 4. The opening 241 may be formed so as to expose at least a part of the first electrode 3 and at least a part of the second electrode 4.

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。
Examples of the constituent material of the sealing portion 24 include thermoplastic resins such as acrylic resins, urethane resins, and olefin resins, epoxy resins, melamine resins, thermosetting resins such as phenol resins, and the like. Various resin materials etc. are mentioned, Among these, it can use combining 1 type (s) or 2 or more types.
In addition, the sealing part 24 should just be provided as needed, and can also be abbreviate | omitted.

(第1の電極、第2の電極)
第1の電極3および第2の電極4は、図4に示すように、それぞれ、前述した本体2の外表面上(より具体的には基板21上)に設けられている。特に、第1の電極3および第2の電極4は、同一平面上に設けられている。そのため、第1の電極3および第2の電極4の設置環境の差が生じるのを防止することができる。
また、第1の電極3および第2の電極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。
(First electrode, second electrode)
As shown in FIG. 4, each of the first electrode 3 and the second electrode 4 is provided on the outer surface of the main body 2 (more specifically, on the substrate 21). In particular, the first electrode 3 and the second electrode 4 are provided on the same plane. Therefore, it is possible to prevent the difference in installation environment between the first electrode 3 and the second electrode 4 from occurring.
Further, the first electrode 3 and the second electrode 4 are separated to such an extent that they are not affected by the potential (for example, several mm).

本実施形態では、第1の電極3および第2の電極4は、それぞれ、板状またはシート状をなしている。また、第1の電極3および第2の電極4の平面視形状は、それぞれ、四角形をなしている。また、第1の電極3および第2の電極4は、平面視にて、互いの形状および面積が等しくなっている。なお、第1の電極3および第2の電極4の平面視での形状および面積は、互いに異なっていてもよい。   In the present embodiment, the first electrode 3 and the second electrode 4 each have a plate shape or a sheet shape. Moreover, the planar view shape of the 1st electrode 3 and the 2nd electrode 4 has comprised the square, respectively. Further, the first electrode 3 and the second electrode 4 have the same shape and area in plan view. Note that the shape and area of the first electrode 3 and the second electrode 4 in plan view may be different from each other.

また、第1の電極3は、その少なくとも表面付近が緻密体で構成されているのが好ましい。これにより、第1の電極3は、塩化物イオンの存在下において、最も腐食が生じやすい部分が最初に腐食し、その最初に腐食を生じた部位の腐食し易さが他の部分に比してさらに大きくなるため、局所的な腐食(孔食)が生じる。
また、第2の電極4は、その少なくとも表面付近が多孔質体で構成されているのが好ましい。これにより、第2の電極4の表面には腐食の生じやすい部分として微細な多数の凹部が均一に分散して形成される。そのため、第2の電極4の表面は、塩化物イオンの存在下において、均一に腐食が生じ、局所的な腐食(孔食)が抑制される。
Further, it is preferable that at least the surface of the first electrode 3 is formed of a dense body. As a result, in the first electrode 3, in the presence of chloride ions, the portion where corrosion is most likely to corrode is first corroded, and the first corroded portion is more easily corroded than the other portions. And becomes even larger, causing local corrosion (pitting corrosion).
The second electrode 4 is preferably composed of a porous body at least near the surface. As a result, a large number of fine recesses are uniformly dispersed on the surface of the second electrode 4 as portions that are likely to be corroded. Therefore, the surface of the second electrode 4 is uniformly corroded in the presence of chloride ions, and local corrosion (pitting corrosion) is suppressed.

また、上述したように第2の電極4を多孔質体を用いて構成した場合、その多孔質体の空孔の平均径は、前述したような塩化物イオンによる孔食を防止し得る範囲であれば、特に限定されないが、例えば、2nm以上50nm以下であるのが好ましい。すなわち、かかる空孔は、メソ孔であるのが好ましい。またに、かかる多孔質体の空孔率は、前述したように塩化物イオンによる孔食を防止し得る範囲であれば、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。   In addition, when the second electrode 4 is configured using a porous body as described above, the average pore diameter of the porous body is within a range in which pitting corrosion due to chloride ions as described above can be prevented. If there are, it will not specifically limit, For example, it is preferable that they are 2 nm or more and 50 nm or less. In other words, such vacancies are preferably mesopores. Further, the porosity of the porous body is not particularly limited as long as it is within a range in which pitting corrosion due to chloride ions can be prevented as described above. For example, the porosity is preferably 10% or more and 90% or less. .

かかる範囲内の平均径の空孔を有する多孔質体で第2の電極4が構成されていることにより、前述したような第2の電極4の塩化物イオンによる孔食を防止するとともに、細孔による毛管凝縮効果により、より低い相対湿度で、第2の電極4上に水分を結露させることができる。そのため、第2の電極4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、仮に第2の電極4が緻密体で構成された場合に第2の電極4上に結露が生じないような低い相対湿度においても、第2の電極4上にそれぞれ結露させて液体の水を存在させることができる。
このようなことから、外部環境の湿度や温度の変化に伴ってコンクリート101内の相対湿度が変化しても、第2の電極4上の水分量の変動を防止することができる。その結果、外部環境の湿度や温度の変化によって第2の電極4の自然電位が変動するのを防止し、コンクリート101の測定対象部位の状態を高精度に測定することができる。
Since the second electrode 4 is formed of a porous body having pores with an average diameter within such a range, the pitting corrosion due to chloride ions of the second electrode 4 as described above can be prevented, and fine pores can be prevented. Due to the capillary condensation effect by the holes, moisture can be condensed on the second electrode 4 at a lower relative humidity. Therefore, liquid water can be stably present on the second electrode 4. In other words, if the second electrode 4 is formed of a dense body, even if the relative humidity is such that no condensation occurs on the second electrode 4, the dew condensation is caused on the second electrode 4, respectively. Can exist.
For this reason, even if the relative humidity in the concrete 101 changes with changes in the humidity and temperature of the external environment, fluctuations in the amount of water on the second electrode 4 can be prevented. As a result, it is possible to prevent the natural potential of the second electrode 4 from fluctuating due to changes in the humidity and temperature of the external environment, and to measure the state of the measurement target portion of the concrete 101 with high accuracy.

ここで、第1の電極3および第2の電極4の構成材料について説明する。
第1の電極3は、不動態膜(第1の不動態膜)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3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3は、不動態膜が形成された状態(不動態化した状態)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3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3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。
Here, the constituent materials of the first electrode 3 and the second electrode 4 will be described.
The first electrode 3 is composed of a first metal material (hereinafter also simply referred to as “first metal material”) that forms a passive film (first passive film). As for the 1st electrode 3 comprised in this way, a passive film is formed or destroyed by the change of pH. Such a first electrode 3 is inactive (noble) in a state where a passive film is formed (passivated state), and has a high natural potential (becomes noble). On the other hand, the first electrode 3 is active (base) in a state where the passive film is destroyed (a state where it is lost). Therefore, the potential of the first electrode 3 changes sharply depending on the presence or absence of a passive film accompanying a change in pH.

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。   The first metal material is not particularly limited as long as a passive film is formed, and examples thereof include Fe, Ni, Mg, Zn, and alloys containing these.

例えば、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。また、SUS304は、pHが2〜13であるときに不動態膜を形成する。   For example, Fe forms a passive film when the pH is greater than 9. Further, FeAl (Al 0.8%) based carbon steel forms a passive film when the pH is higher than 4. Ni forms a passive film when the pH is 8-14. Mg forms a passive film when the pH is higher than 10.5. Zn forms a passive film when the pH is 6-12. SUS304 forms a passive film when the pH is 2-13.

また、例えば、炭素鋼(SD345)は、塩化物イオン濃度が約1.2kg/mを超えたときに不動態膜の破壊が始まる。
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(具体的には、炭素鋼、合金鋼、SUS等)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、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、第1の金属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、第1の電極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。
Further, for example, in carbon steel (SD345), the passive film starts to break when the chloride ion concentration exceeds about 1.2 kg / m 3 .
Among these, the first metal material is preferably Fe or an alloy containing Fe (Fe-based alloy), that is, an iron-based material (specifically, carbon steel, alloy steel, SUS, etc.). Iron-based materials are cheap and easy to obtain. Further, when the sensor device 1 is used for measuring the state of the concrete structure 100 as in this embodiment, the first metal material can be the same as or similar to the rebar 102 of the concrete structure 100. Yes, the corrosive environment state of the reinforcing bars 102 can be detected effectively. For example, when the first electrode 3 is made of Fe, it can be determined whether the pH is 9 or more.

一方、第2の電極4は、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。
この第2の金属材料としては、第2の電極4が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の金属材料と同種の材料(同一または近似した材料)で構成されていてもよいし、前述した第1の金属材料と異なる材料で構成されていてもよい。
また、第2の金属材料は、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。
On the other hand, the second electrode 4 is made of a second metal material (hereinafter also simply referred to as “second metal material”).
The second metal material is not particularly limited as long as the second electrode 4 can function as an electrode, and various metal materials can be used.
Further, the second metal material may be made of the same kind of material (same or similar material) as the first metal material described above, or may be made of a material different from the first metal material mentioned above. May be.
The second metal material may form a passive film or may not form a passive film.

第1の金属材料および第2の金属材料が互いに同種である場合、第1の電極3および第2の電極4は、測定対象部位のpH変化に対して、互いに同一または近似して状態が変化する。したがって、測定対象部位のpHが変化しても、第1の電極3と第2の電極4との電位差は、全く変化しないか、あるいは、ほとんど変化しない。そのため、測定対象部位の塩化物イオン濃度変化を測定対象部位のpH変化と区別して測定することができる。
すなわち、第1の電極3および第2の電極4の表面にそれぞれ不動態膜が形成された状態において、第1の電極3と第2の電極4との電位差が測定対象部位の塩化物イオン濃度に応じたものとなる。そのため、第1の電極3と第2の電極4との電位差に基づいて、測定対象部位に塩化物イオンが侵入したことをより高感度に検知することができる。
When the first metal material and the second metal material are the same type, the first electrode 3 and the second electrode 4 change in the same or approximate state with respect to the pH change of the measurement target site. To do. Therefore, even if the pH of the measurement target site changes, the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 does not change at all or hardly changes. Therefore, the change in the chloride ion concentration at the measurement target site can be measured separately from the pH change at the measurement target site.
That is, in the state in which the passive films are formed on the surfaces of the first electrode 3 and the second electrode 4, respectively, the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 is the chloride ion concentration at the site to be measured. Depending on. Therefore, based on the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4, it can be detected with higher sensitivity that chloride ions have entered the measurement target site.

一方、第1の金属材料および第2の金属材料が互いに異なる種類である場合、第2の金属材料が不動態膜(第2の不動態膜)を形成するものであると、第1の電極3の不動態膜が形成または消失するタイミングと、第2の電極4の不動態膜が形成または消失するタイミングとを異ならせることができる。そのため、第1の電極と第2の電極との電位差に基づいて、測定対象部位のpHが設定値以下か否かを検知することができる。   On the other hand, when the first metal material and the second metal material are different from each other, the first electrode is such that the second metal material forms a passive film (second passive film). The timing at which the passive film 3 is formed or disappeared can be different from the timing at which the passive film of the second electrode 4 is formed or disappeared. Therefore, based on the potential difference between the first electrode and the second electrode, it is possible to detect whether the pH of the measurement target site is equal to or lower than a set value.

例えば、測定対象部位のpHの低下に伴う、第1の電極3の不動態膜が消失するタイミングが、第2の電極4の不動態膜が消失するタイミングよりも早い場合、第2の電極4は、前述したように不動態膜の有無により第1の電極3の電位が変化する際に、不動態膜の形成や破壊(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3の電位が変化する際に、第1の電極3と第2の電極4との電位差が急峻に変化する。そのため、第1の電極3および第2の電極4の設置環境(本実施形態ではコンクリート101の鉄筋102付近)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。   For example, when the timing at which the passive film of the first electrode 3 disappears due to the decrease in pH of the measurement target site is earlier than the timing at which the passive film of the second electrode 4 disappears, the second electrode 4 As described above, when the potential of the first electrode 3 changes depending on the presence or absence of the passive film, there is no formation or destruction (disappearance) of the passive film, and there is no rapid change in the potential. Therefore, as described above, when the potential of the first electrode 3 changes depending on the presence or absence of the passive film, the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 changes sharply. Therefore, it is possible to accurately detect whether the pH of the installation environment of the first electrode 3 and the second electrode 4 (in the present embodiment, the vicinity of the reinforcing bar 102 of the concrete 101) is equal to or lower than the set value.

また、第2の金属材料が不動態膜(第2の不動態膜)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。
第1の金属材料および第2の金属材料の双方が不動態膜を形成する金属材料である場合、第1の金属材料が不動態膜を形成するpHの範囲の下限値を第1のpH(第1の不動態化pH)とし、第2の金属材料が不動態膜を形成するpHの範囲の下限値を第2のpH(第2の不動態化pH)としたとき、第1のpHおよび第2のpHが互いに異なるのが好ましい。すなわち、第1の金属材料は、第1のpHよりも大きいpHとなったときに不動態膜を形成し、第2の金属材料は、第1のpHとは異なる第2のpHよりも大きいpHとなったときに不動態膜を形成するのが好ましい。これにより、第1の電極3および第2の電極4が設置された環境のpHが第1のpH以下か否かおよび第2のpH以下か否かをそれぞれ正確に検知することができる。
When the second metal material forms a passive film (second passive film), examples of the second metal material include the metals exemplified as the first metal material. .
When both the first metal material and the second metal material are metal materials that form a passive film, the lower limit of the pH range in which the first metal material forms a passive film is set to the first pH ( First pH), and the lower limit of the pH range in which the second metal material forms a passive film is the second pH (second passivation pH), the first pH And the second pH is preferably different from each other. That is, the first metal material forms a passive film when the pH is higher than the first pH, and the second metal material is higher than the second pH different from the first pH. A passive film is preferably formed when the pH is reached. Thereby, it is possible to accurately detect whether or not the pH of the environment in which the first electrode 3 and the second electrode 4 are installed is lower than the first pH and lower than the second pH.

この場合、第1のpHが8以上10以下であり、かつ、第2のpHが7以下であるのが好ましい。これにより、第1のpH以下か否かを検知することにより、第1の電極3および第2の電極4の設置環境が中性状態に近付いていることを事前に知ることができる。このようなことから、本実施形態にように、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、鉄筋102の腐食防止の対策を事前に行うことができる。また、第2のpH以下か否かを検知することにより、第1の電極3および第2の電極4の設置環境(測定対象部位)が酸性状態になってしまったことを知ることもできる。   In this case, the first pH is preferably 8 or more and 10 or less, and the second pH is preferably 7 or less. Thereby, by detecting whether it is below 1st pH, it can know beforehand that the installation environment of the 1st electrode 3 and the 2nd electrode 4 is approaching a neutral state. For this reason, when the sensor device 1 is used for measuring the state of the concrete structure 100 as in the present embodiment, measures for preventing corrosion of the reinforcing bars 102 can be taken in advance. Further, by detecting whether or not the pH is equal to or lower than the second pH, it is possible to know that the installation environment (measurement target site) of the first electrode 3 and the second electrode 4 has become an acidic state.

また、この場合、第2の金属材料は、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、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、第1の金属材料を鉄筋102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102と同種材料(Fe系合金)とすることにより、鉄筋102の腐食状態を効果的に検知することができる。   In this case, the second metal material is preferably an alloy containing Fe (Fe-based alloy), that is, an iron-based material. Iron-based materials are cheap and easy to obtain. Further, when the sensor device 1 is used for measuring the state of the concrete structure 100 as in this embodiment, the first metal material can be the same material as the reinforcing bar 102, and the second metal material can be By using the same kind of material as the reinforcing steel 102 (Fe-based alloy), the corrosion state of the reinforcing steel 102 can be detected effectively.

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3および第2の電極4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。
この場合、第1の金属材料は、3以上5以下のpH、または、8以上10以下のpHよりも大きいpHとなったときに不動態膜を形成するものであるのが好ましい。3以上5以下のpH以下か否かを検知することにより、第1の電極3および第2の電極4の設置環境が酸性状態になってしまったことを知ることができる。また、8以上10以下のpH以下か否かを検知することにより、第1の電極3および第2の電極4の設置環境が中性状態に近付いていることを事前に知ることができる。
このような第1の電極3および第2の電極4の形成方法としては、それぞれ、特に限定されず、公知の成膜法を用いることができる。
On the other hand, when the second metal material does not form a passive film, examples of the second metal material include Pt and Au. When the second metal material does not form a passive film, when the installation environment of the first electrode 3 and the second electrode 4 changes from a strong alkali state to a strong acid state, the change is made in one step. It can be detected with high accuracy.
In this case, it is preferable that the first metal material forms a passive film when the pH becomes 3 or more and 5 or less or a pH higher than 8 or 10 and less. By detecting whether the pH is 3 or more and 5 or less, it can be known that the installation environment of the first electrode 3 and the second electrode 4 has become an acidic state. Further, by detecting whether the pH is 8 or more and 10 or less, it can be known in advance that the installation environment of the first electrode 3 and the second electrode 4 is approaching a neutral state.
The method for forming the first electrode 3 and the second electrode 4 is not particularly limited, and a known film forming method can be used.

(隙間形成体)
隙間形成体8は、第1の電極3の表面の一部との間に隙間Gを形成して配置されている。この隙間Gは、第1の電極3の表面に対して局所的に形成され、外部に連通している。
この隙間Gには、図4に示すように、隙間充填体10が充填されている。
隙間充填体10は、隙間Gを埋めるように第1の電極3と隙間形成体8との間に設けられている。そして、隙間充填体10は、測定対象物内の環境下で溶解または分解することにより消失する。これにより、後述するように、センサー装置1を測定対象物内に設置したときに、隙間充填体10が溶解または分解することにより消失し、隙間Gが現れる(図8参照)。
(Gap forming body)
The gap forming body 8 is disposed with a gap G formed between a part of the surface of the first electrode 3. The gap G is locally formed on the surface of the first electrode 3 and communicates with the outside.
As shown in FIG. 4, the gap G is filled in the gap G.
The gap filling body 10 is provided between the first electrode 3 and the gap forming body 8 so as to fill the gap G. The gap filler 10 disappears by dissolving or decomposing in the environment within the measurement object. Thereby, as will be described later, when the sensor device 1 is installed in the measurement object, the gap filler 10 disappears due to dissolution or decomposition, and the gap G appears (see FIG. 8).

このような隙間充填体10は、測定対象物内の環境下での溶解性または分解性を有する材料で構成されている。
例えば、隙間充填体10の構成材料としては、アルカリ溶解性を有する金属材料または樹脂材料を用いることができる。コンクリート構造物中のコンクリートが強アルカリ性を呈するので、このような材料を用いることにより、コンクリート構造物中で隙間充填体10を溶解させることができる。
Such a gap filling body 10 is made of a material having solubility or decomposability in the environment within the measurement object.
For example, as a constituent material of the gap filling member 10, a metal material or resin material having alkali solubility can be used. Since the concrete in the concrete structure exhibits strong alkalinity, the gap filler 10 can be dissolved in the concrete structure by using such a material.

アルカリ溶解性を有する金属材料としては、アルカリ水溶液(特に強アルカリ水溶液)に溶解し得る金属材料であればよく、例えば、アルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)、スズ(Sn)、鉛(Pb)等を用いることができる。
また、アルカリ溶解性を有する樹脂材料としては、アルカリ水溶液(特に強アルカリ水溶液)に溶解し得る樹脂材料(アルカリ可溶性樹脂)であればよく、例えば、ポリメチルグルタルイミド(PMGI)等を用いることができる。
The metal material having alkali solubility may be any metal material that can be dissolved in an alkaline aqueous solution (particularly a strong alkaline aqueous solution). For example, aluminum (Al), zinc (Zn), tin (Sn), lead (Pb) Etc. can be used.
The resin material having alkali solubility may be a resin material (alkali-soluble resin) that can be dissolved in an alkaline aqueous solution (particularly a strong alkaline aqueous solution). For example, polymethylglutarimide (PMGI) may be used. it can.

なお、隙間充填体10の構成材料は、コンクリート内で溶解または分解するものであれば、上述したものに限定されず、例えば、水溶性を有する材料、加水分解性を有する材料等であってもよい。また、また、測定対象物が土壌等である場合には、隙間充填体10の構成材料として、例えば、ポリ乳酸、ポリグリコール酸、ポリジオキサノン、キチン、キトサン等の生分解性材料を用いることもできる。   The constituent material of the gap filler 10 is not limited to the above as long as it dissolves or decomposes in the concrete, and may be, for example, a water-soluble material, a hydrolyzable material, or the like. Good. In addition, when the measurement object is soil or the like, a biodegradable material such as polylactic acid, polyglycolic acid, polydioxanone, chitin, or chitosan can be used as a constituent material of the gap filler 10. .

このような隙間充填体10の消失により隙間Gが現れると、測定対象部位の塩化物イオン濃度が第2の電極4の腐食が生じない比較的低い状態であっても、第1の電極3を隙間腐食により腐食させることができる。そのため、測定対象部位の塩化物イオン濃度が比較的低い状態であっても、第1の電極3と第2の電極4との電位差が生じ、かかる電位差に基づいて塩化物イオンの侵入を検知することができる。   When the gap G appears due to such disappearance of the gap filler 10, even if the chloride ion concentration of the measurement target site is relatively low without causing corrosion of the second electrode 4, Can be corroded by crevice corrosion. Therefore, even when the chloride ion concentration at the measurement target site is relatively low, a potential difference is generated between the first electrode 3 and the second electrode 4, and the entry of chloride ions is detected based on the potential difference. be able to.

特に、第1の電極3および第2の電極4がそれぞれ前述したような不動態膜を形成する金属材料で構成されている場合、第2の電極4に形成された不動態膜は、測定対象部位の塩化物イオン濃度が比較的高くなるまで破壊されず、また、局所的な破壊が一旦生じても、pHが所定値以上の環境下では再生する。そのため、測定対象部位のpHが所定値以上である場合、測定対象部位の塩化物イオン濃度が比較的高くなるまでの間、第2の電極4の自然電位が高い状態(貴化した状態)に安定して維持される。   In particular, when each of the first electrode 3 and the second electrode 4 is made of a metal material that forms a passive film as described above, the passive film formed on the second electrode 4 is measured. It is not destroyed until the chloride ion concentration at the site becomes relatively high, and even if local destruction occurs, it is regenerated in an environment where the pH is a predetermined value or more. Therefore, when the pH of the measurement target site is equal to or higher than a predetermined value, the natural potential of the second electrode 4 is kept high (a noble state) until the chloride ion concentration in the measurement target site becomes relatively high. Maintained stably.

一方、第1の電極3に形成された不動態膜は、測定対象部位の塩化物イオン濃度が比較的低くても、第1の電極3と隙間形成体8との間の隙間Gに侵入した塩化物イオンによる局所的な破壊が一旦生じると、かかる隙間G内において、第1の電極3から溶出した金属イオンの濃度が増大し、それに伴って、塩化物イオンの濃度が増大するため、再生されない。そのため、測定対象部位のpHが所定値以上である場合、測定対象部位に塩化物イオンが存在しないときには、第1の電極3の自然電位が高い状態(貴化した状態)に安定して維持されるが、測定対象部位に塩化物イオンが侵入すると、第1の電極3の隙間腐食が進行し、第1の電極3の自然電位が低くなる(卑化する)。
このようなことから、第1の電極3と第2の電極4との電位差に基づいて、測定対象部位に塩化物イオンが侵入したことを高感度に検知することができる。
On the other hand, the passive film formed on the first electrode 3 entered the gap G between the first electrode 3 and the gap forming body 8 even when the chloride ion concentration at the measurement target site was relatively low. Once local destruction due to chloride ions occurs, the concentration of metal ions eluted from the first electrode 3 increases in the gap G, and the concentration of chloride ions increases accordingly. Not. Therefore, when the pH of the measurement target site is equal to or higher than a predetermined value, when no chloride ion is present in the measurement target site, the natural potential of the first electrode 3 is stably maintained in a high state (a noble state). However, when chloride ions enter the site to be measured, crevice corrosion of the first electrode 3 proceeds, and the natural potential of the first electrode 3 is lowered (decreased).
For this reason, it is possible to detect with high sensitivity that chloride ions have entered the measurement target site based on the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4.

本実施形態では、隙間形成体8は、第1の電極3の表面の一部との間に隙間Gを形成している。このように隙間形成体8を構成することにより、隙間充填体10の消失後の第1の電極3の隙間腐食を生じさせ得る隙間Gを第1の電極3と隙間形成体8との間に簡単かつ確実に形成することができる。
また、第1の電極3の隙間形成体8に覆われていない部分の表面積は、第1の電極3の隙間Gを介して隙間形成体8に覆われている部分の表面積よりも大きい。これにより、隙間充填体10の消失後の第1の電極3の隙間腐食を促進することができる。
In the present embodiment, the gap forming body 8 forms a gap G between part of the surface of the first electrode 3. By configuring the gap forming body 8 in this manner, a gap G that may cause gap corrosion of the first electrode 3 after the gap filler 10 disappears is formed between the first electrode 3 and the gap forming body 8. It can be formed easily and reliably.
Further, the surface area of the portion of the first electrode 3 not covered with the gap forming body 8 is larger than the surface area of the portion covered with the gap forming body 8 through the gap G of the first electrode 3. Thereby, the crevice corrosion of the 1st electrode 3 after the loss | disappearance of the gap filler 10 can be accelerated | stimulated.

また、隙間形成体8は、板状またはシート状をなし、第1の電極3に対して重ねて配置されている。これにより、第1の電極3の隙間腐食を生じさせ得る隙間Gを第1の電極3と隙間形成体8との間に簡単かつ確実に形成することができる。
このような隙間形成体8は、例えば、第1の電極3上に隙間充填体10を例えば電解メッキ等の成膜法により形成した後、その隙間充填体10上に隙間形成体8を公知の成膜法により形成することにより形成することができる。
このように、隙間充填体10が第1の電極3上に成膜することにより形成されたものであることにより、隙間充填体10を簡単かつ高精度に形成することができる。
Further, the gap forming body 8 has a plate shape or a sheet shape, and is disposed so as to overlap the first electrode 3. Accordingly, the gap G that can cause crevice corrosion of the first electrode 3 can be easily and reliably formed between the first electrode 3 and the gap forming body 8.
For example, the gap forming body 8 is formed by forming the gap filling body 10 on the first electrode 3 by a film forming method such as electrolytic plating, and then forming the gap forming body 8 on the gap filling body 10. The film can be formed by a film formation method.
Thus, since the gap filling body 10 is formed by forming a film on the first electrode 3, the gap filling body 10 can be formed easily and with high accuracy.

また、隙間形成体8が隙間充填体10上に成膜することにより形成されたものであることにより、隙間形成体8を簡単かつ高精度に形成することができる。また、隙間充填体10の厚さに応じて第1の電極3と隙間形成体8との間の隙間Gを高精度に規定することができる。
このような隙間形成体8の構成材料としては、特に限定されないが、例えば、絶縁材材料、または、第1の電極3を構成する第1の金属材料と同種の金属材料を用いるのが好ましい。また、隙間形成体8の構成材料としては、測定対象物内で溶解および分解し難いものが好ましく、特に、本実施形態では、前述した隙間充填体10よりも耐アルカリ性および耐加水分解性に優れるものが好ましい。
Further, since the gap forming body 8 is formed by forming a film on the gap filling body 10, the gap forming body 8 can be formed easily and with high accuracy. Further, the gap G between the first electrode 3 and the gap forming body 8 can be defined with high accuracy according to the thickness of the gap filling body 10.
The constituent material of the gap forming body 8 is not particularly limited. For example, it is preferable to use an insulating material or a metal material of the same type as the first metal material constituting the first electrode 3. In addition, the constituent material of the gap forming body 8 is preferably a material that is not easily dissolved and decomposed in the measurement object. In particular, in the present embodiment, the alkali resistance and hydrolysis resistance are superior to the gap filling body 10 described above. Those are preferred.

隙間形成体8が絶縁性材料で構成されている場合、隙間形成体8が第1の電極3の自然電位に影響を及ぼすのを防止することができる。そのため、第1の電極3および隙間形成体8の設計が容易となる。
かかる絶縁性材料としては、特に限定されないが、例えば、SiO、Si等の絶縁性セラミックス材料、PSF(ポリサルフォン)、PAI(プリアミドイミド)、PTFE(ポリテトラフルオロエチレン)、PVDF(ポリフッ化ビニリデン)等の樹脂材料等が挙げられる。
When the gap forming body 8 is made of an insulating material, the gap forming body 8 can be prevented from affecting the natural potential of the first electrode 3. Therefore, the design of the first electrode 3 and the gap forming body 8 becomes easy.
The insulating material is not particularly limited. For example, insulating ceramic materials such as SiO 2 and Si 3 N 4 , PSF (polysulfone), PAI (preamidoimide), PTFE (polytetrafluoroethylene), PVDF ( Resin materials such as polyvinylidene fluoride).

また、隙間形成体8が第1の電極3を構成する金属材料と同種の金属材料で構成されている場合、隙間形成体8が第1の電極3の自然電位に影響を及ぼすのを防止することができる。そのため、第1の電極3および隙間形成体8の設計が容易となる。
また、隙間形成体8は、耐アルカリ性を有するのが好ましい。これにより、測定対象部位がコンクリートである場合であっても、隙間形成体8の耐久性を優れたものとすることができる。そのため、コンクリートの状態を長期に亘り安定して測定することができる。
Further, when the gap forming body 8 is made of the same metal material as that of the first electrode 3, the gap forming body 8 is prevented from affecting the natural potential of the first electrode 3. be able to. Therefore, the design of the first electrode 3 and the gap forming body 8 becomes easy.
Moreover, it is preferable that the clearance gap formation body 8 has alkali resistance. Thereby, even if it is a case where a measurement object part is concrete, the endurance of gap formation object 8 can be made excellent. Therefore, the state of concrete can be measured stably over a long period of time.

また、隙間Gにおける隙間形成体8と第1の電極3との間の距離(第1の電極3の厚さ方向での距離)は、1μm以上100μm以下であるのが好ましく、10μm以上80μm以下であるのがより好ましく、20μm以上60μm以下であるのがさらに好ましい。これにより、隙間充填体10の消失後に第1の電極3の隙間腐食を生じさせることができる。   In addition, the distance between the gap forming body 8 and the first electrode 3 in the gap G (the distance in the thickness direction of the first electrode 3) is preferably 1 μm or more and 100 μm or less, and preferably 10 μm or more and 80 μm or less. It is more preferable that it is 20 μm or more and 60 μm or less. Thereby, crevice corrosion of the 1st electrode 3 can be caused after disappearance of gap filling object 10.

(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に対して第1の電極3および第2の電極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、第1の電極3と第2の電極4との電位差を測定する機能を有する。これにより、第1の電極3と第2の電極4との電位差に基づいて、第1の電極3および第2の電極4の設置環境の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できる。
(Functional element)
The functional element 51 is embedded in the main body 2 described above. The functional element 51 may be provided on the same surface as the first electrode 3 and the second electrode 4 with respect to the substrate 21 of the main body 2 described above or on the opposite side.
The functional element 51 has a function of measuring a potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4. Thus, based on the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4, it is detected whether the chloride ion concentration in the installation environment of the first electrode 3 and the second electrode 4 is equal to or lower than a set value. be able to.

また、機能素子51は、第1の電極3と第2の電極4との電位差に基づいて、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、差動増幅回路514とを有する。
Further, based on the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4, the functional element 51 determines whether the pH or chloride ion concentration of the measurement target portion of the concrete structure 100 that is the measurement target is less than the set value. It also has a function of detecting whether or not. Thereby, the state change accompanying the pH change or chloride ion concentration change of the concrete structure 100 is detectable.
Such a functional element 51 is, for example, an integrated circuit. More specifically, the functional element 51 is, for example, an MCU (micro control unit), and includes a CPU 511, an A / D conversion circuit 512, and a differential amplifier circuit 514 as shown in FIG.

より具体的に説明すると、機能素子51は、図5に示すように、基板513と、基板513上に設けられた複数のトランジスタ514a、514b、514cと、トランジスタ514a、514b、514cを覆う層間絶縁膜515a、515bと、配線および導体ポストを構成する導体部516a、516b、516c、516d、516e、516fと、保護膜25と、電極パッドを構成する導体部61、62とを有する。   More specifically, as shown in FIG. 5, the functional element 51 includes a substrate 513, a plurality of transistors 514a, 514b, and 514c provided on the substrate 513, and an interlayer insulation covering the transistors 514a, 514b and 514c. Films 515a and 515b, conductor portions 516a, 516b, 516c, 516d, 516e, and 516f that constitute wiring and conductor posts, a protective film 25, and conductor portions 61 and 62 that constitute electrode pads are included.

基板513は、例えばSOI基板であり、CPU511およびA/D変換回路512が形成されている。基板513としてSOI基板を用いることにより、トランジスタ514a〜514cをSOI型MOSFETとすることができる。
複数のトランジスタ514a、514b、514cは、それぞれ例えば電界効果トランジスタ(FET)であり、差動増幅回路514の一部を構成するものである。
The substrate 513 is, for example, an SOI substrate, on which a CPU 511 and an A / D conversion circuit 512 are formed. By using an SOI substrate as the substrate 513, the transistors 514a to 514c can be SOI MOSFETs.
Each of the plurality of transistors 514a, 514b, and 514c is, for example, a field effect transistor (FET), and constitutes a part of the differential amplifier circuit 514.

差動増幅回路514は、図6に示すように、3つのトランジスタ514a〜514cと、カレントミラー回路514dとで構成されている。
また、差動増幅回路514は、図7に示すように、演算増幅器201、202と、演算増幅器203とを有する。
演算増幅器201は、比較用電極7を基準として第1の電極3の電位を検出する。また、演算増幅器202は、比較用電極7を基準として第2の電極4の電位を検出する。また、演算増幅器203は、演算増幅器201の出力電位と演算増幅器202の出力電位との差を検出する。
As shown in FIG. 6, the differential amplifier circuit 514 includes three transistors 514a to 514c and a current mirror circuit 514d.
Further, the differential amplifier circuit 514 includes operational amplifiers 201 and 202 and an operational amplifier 203 as shown in FIG.
The operational amplifier 201 detects the potential of the first electrode 3 with reference to the comparison electrode 7. The operational amplifier 202 detects the potential of the second electrode 4 with reference to the comparison electrode 7. The operational amplifier 203 detects a difference between the output potential of the operational amplifier 201 and the output potential of the operational amplifier 202.

導体部516aは、その一端がトランジスタ514aのゲート電極に接続され、他端が前述した導体部516dに接続されている。導体部516dは、導体部61を介して第1の電極3に電気的に接続されている。これにより、トランジスタ514aのゲート電極と第1の電極3とが電気的に接続されている。そのため、第1の電極3の電位の変化に応じて、トランジスタ514aのドレイン電流が変化する。   One end of the conductor portion 516a is connected to the gate electrode of the transistor 514a, and the other end is connected to the above-described conductor portion 516d. The conductor portion 516d is electrically connected to the first electrode 3 through the conductor portion 61. Thus, the gate electrode of the transistor 514a and the first electrode 3 are electrically connected. Therefore, the drain current of the transistor 514a changes in accordance with the change in the potential of the first electrode 3.

同様に、導体部516bは、その一端がトランジスタ514bのゲート電極に接続され、他端が前述した導体部516eに接続されている。導体部516eは、導体部62を介して第2の電極4に電気的に接続されている。これにより、トランジスタ514bのゲート電極と第2の電極4とが電気的に接続されている。そのため、第2の電極4の電位の変化に応じて、トランジスタ514bのドレイン電流が変化する。   Similarly, the conductor portion 516b has one end connected to the gate electrode of the transistor 514b and the other end connected to the above-described conductor portion 516e. The conductor portion 516e is electrically connected to the second electrode 4 through the conductor portion 62. Thus, the gate electrode of the transistor 514b and the second electrode 4 are electrically connected. Therefore, the drain current of the transistor 514b changes in accordance with the change in the potential of the second electrode 4.

また、導体部516cは、その一端がトランジスタ514cのゲート電極に接続され、他端が前述した導体部516fに接続され、回路の一部を構成している。
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。
In addition, one end of the conductor portion 516c is connected to the gate electrode of the transistor 514c, and the other end is connected to the above-described conductor portion 516f, thereby forming part of the circuit.
The functional element 51 is activated by energization from the power source 52. The power source 52 is not particularly limited as long as it can supply power capable of operating the functional element 51. For example, the power source 52 may be a battery such as a button-type battery or has a power generation function such as a piezoelectric element. It may be a power source using an element.

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。
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。
The functional element 51 is configured to be able to acquire temperature information detected by the temperature sensor 53. Thereby, the information regarding the temperature of a measurement object site | part can also be obtained. By using such temperature-related information, it is possible to measure the state of the measurement target part more accurately or predict the change of the measurement target part with high accuracy.
The temperature sensor 53 has a function of detecting the temperature of the measurement target portion of the concrete structure 100 that is the measurement target. Such temperature sensor 53 is not particularly limited, and various types of known temperature sensors such as a thermistor and a thermocouple can be used, for example.

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、第1の電極3と第2の電極4との電位差に関する情報(以下、単に「電位差情報」ともいう)と、測定対象部位のpHや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。   The functional element 51 also has a function of driving and controlling the communication circuit 54. For example, the functional element 51 includes information on the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 (hereinafter, also simply referred to as “potential difference information”), and the pH and chloride ion concentration of the measurement target site are below a set value Information (hereinafter also simply referred to as “pH information”) is input to the communication circuit 54. The functional element 51 also inputs information related to the temperature detected by the temperature sensor 53 (hereinafter also simply referred to as “temperature information”) to the communication circuit 54.

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RF帯またはLF帯(好ましくはLF帯)を用い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。
The communication circuit 54 has a function of supplying power to the antenna 55 (transmission function). As a result, the communication circuit 54 can wirelessly transmit the input information via the antenna 55 using the RF band or the LF band (preferably the LF band). The transmitted information is received by a receiver (reader) provided outside the concrete structure 100.
The communication circuit 54 includes, for example, a transmission circuit for transmitting electromagnetic waves, a modulation circuit having a function of modulating a signal, and the like. Note that the communication circuit 54 receives a down-converter circuit having a function of converting a signal frequency to a low level, an up-converter circuit having a function of converting a signal frequency to a large level, an amplifier circuit having a function of amplifying a signal, and electromagnetic waves. And a demodulator circuit having a function of demodulating a signal.

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。
The antenna 55 is not particularly limited, but is made of, for example, a metal material, carbon, or the like, and forms a winding, a thin film, or the like.
Further, the functional element 51 is configured to be able to acquire a clock signal from the oscillator 56. Thereby, each circuit can be synchronized and time information can be added to various information.

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、第1の電極3および第2の電極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、第1の電極3と第2の電極4との電位差に基づいて、コンクリート構造物100の状態を測定する。
The oscillator 56 is not particularly limited. For example, the oscillator 56 includes an oscillation circuit using a crystal resonator.
In the measuring method using the sensor device 1 configured as described above, the first electrode 3 and the second electrode 4 are respectively embedded in the concrete structure 100 that is a measurement object, and the first electrode 3 is embedded. The state of the concrete structure 100 is measured based on the potential difference between the first electrode 4 and the second electrode 4.

以下、センサー装置1の作用について説明する。なお、以下では、第1の電極3および第2の電極4がそれぞれ炭素鋼(SD345)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。
前述したように、センサー装置1をコンクリート構造物100内に設置したとき、隙間充填体10が溶解または分解することにより消失し、隙間Gが現れる(図8参照)。
Hereinafter, the operation of the sensor device 1 will be described. In the following, the operation of the sensor device 1 will be described by taking as an example the case where the first electrode 3 and the second electrode 4 are each made of carbon steel (SD345).
As described above, when the sensor device 1 is installed in the concrete structure 100, the gap filler 10 disappears due to dissolution or decomposition, and the gap G appears (see FIG. 8).

まず、図9に基づいて、隙間形成体8との間に隙間Gが形成された第1の電極3の塩化物イオンによる腐食(隙間腐食)についてより具体的に説明する。
第1の電極3が塩化物イオン(Cl)の存在下にあるとき、隙間G内に侵入した塩化物イオンにより、第1の電極3の表面に形成された不動態膜の局所的な破壊が一旦生じると、第1の電極3を構成する第1の金属材料が金属イオン(Mnn+)として隙間G内に溶出する。
First, based on FIG. 9, the corrosion (gap corrosion) by the chloride ions of the first electrode 3 in which the gap G is formed between the gap forming body 8 will be described more specifically.
When the first electrode 3 is in the presence of chloride ions (Cl ), local destruction of the passive film formed on the surface of the first electrode 3 due to chloride ions entering the gap G Once this occurs, the first metal material constituting the first electrode 3 elutes into the gap G as metal ions (Mnn + ).

例えば、第1の金属材料が純鉄(Fe)である場合、
Fe→Fe2++2e
の反応により、隙間G内に金属イオンとしてFe2+が溶出する。
このように隙間G内に溶出した金属イオンは、拡散速度が遅く、隙間G内に滞留する。これにより、隙間G内での金属イオンの濃度が増加する。
For example, when the first metal material is pure iron (Fe),
Fe → Fe 2+ + e
As a result of this reaction, Fe 2+ is eluted as a metal ion in the gap G.
Thus, the metal ions eluted in the gap G have a low diffusion rate and stay in the gap G. Thereby, the density | concentration of the metal ion in the clearance gap G increases.

すると、隙間G内での電気的中性を保つように、隙間G外から隙間G内へ塩化物イオンが泳動し、塩化物イオンが隙間G内に集中する。これにより、隙間G内での塩化物イオンの濃度も増加する。
そのため、隙間G外における塩化物イオンの濃度に比し、隙間G内における塩化物イオンの濃度が高くなる。
Then, chloride ions migrate from the gap G to the gap G so that the electrical neutrality in the gap G is maintained, and the chloride ions concentrate in the gap G. Thereby, the density | concentration of the chloride ion in the clearance gap G also increases.
Therefore, the concentration of chloride ions in the gap G is higher than the concentration of chloride ions outside the gap G.

また、隙間G内では、金属イオンと塩化物イオンと水との反応により、水素イオンが発生し、隙間G内の水素イオン濃度が増加、すなわち隙間G内のpHが低下する。
例えば、第1の金属材料が純鉄(Fe)である場合、
Fe2++2Cl→FeCl
FeCl+2HO→Fe(OH)+HCl
の反応により、隙間G内の水素イオンの濃度が増加する。
そのため、隙間G外における水素イオンの濃度に比し、隙間G内における水素イオンの濃度が高くなる。
Further, in the gap G, hydrogen ions are generated by reaction of metal ions, chloride ions, and water, and the hydrogen ion concentration in the gap G increases, that is, the pH in the gap G decreases.
For example, when the first metal material is pure iron (Fe),
Fe 2+ + 2Cl → FeCl 2
FeCl 2 + 2H 2 O → Fe (OH) 2 + HCl
Due to this reaction, the concentration of hydrogen ions in the gap G increases.
Therefore, the concentration of hydrogen ions in the gap G is higher than the concentration of hydrogen ions outside the gap G.

以上のようなことから、隙間G外における塩化物イオンおよび水素イオンの濃度が比較的少なくても、隙間G内の塩化物イオン濃度および水素イオン濃度が高まり、第1の電極3の隙間腐食が進行することとなる。
ここで、第1の電極3の表面は、隙間腐食が生じる部分がアノード領域となり、隙間Gの外側に露出した部分がカソード領域となる。
As described above, even if the concentration of chloride ions and hydrogen ions outside the gap G is relatively small, the chloride ion concentration and hydrogen ion concentration in the gap G are increased, and the gap corrosion of the first electrode 3 is caused. Will progress.
Here, on the surface of the first electrode 3, a portion where crevice corrosion occurs becomes an anode region, and a portion exposed outside the gap G becomes a cathode region.

例えば、第1の金属材料が純鉄(Fe)である場合、
第1の電極3のアノード領域では、Fe→Fe2++2eのアノード反応が生じ、
第1の電極3のカソード領域では、1/2O+HO+2e→2OH−のカソード反応が生じる。
このようなカソード反応は、第1の電極3のカソード領域を大きくすることにより、アノード反応が促進される。そのため、第1の電極3の表面の隙間Gの外側に露出した部分の面積を大きくすることにより、測定対象部位の塩化物イオン濃度がより低い状態においても、第1の電極3の隙間腐食が生じるため、測定対象部位への塩化物イオンの侵入をより高感度に検知することができる。
For example, when the first metal material is pure iron (Fe),
In the anode region of the first electrode 3, an anode reaction of Fe → Fe 2+ + 2e occurs,
In the cathode region of the first electrode 3, a cathode reaction of 1 / 2O 2 + H 2 O + 2e → 2OH− occurs.
Such a cathode reaction is promoted by increasing the cathode region of the first electrode 3. Therefore, by increasing the area of the portion exposed outside the gap G on the surface of the first electrode 3, the crevice corrosion of the first electrode 3 is caused even when the chloride ion concentration at the measurement target site is lower. As a result, the intrusion of chloride ions into the site to be measured can be detected with higher sensitivity.

次に、図10に基づいて、隙間充填体10の消失後の第1の電極3および第2の電極4の電位の関係を説明する。
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、測定対象部位に塩化物イオンが侵入していなければ、第1の電極3および第2の電極4は、それぞれ、安定な不動態膜を形成する。すなわち、図10(a)に示すように、第1の電極3は、その表面に不動態膜33が形成され、第2の電極4は、その表面に不動態膜43が形成される。これにより、第1の電極3および第2の電極4の自然電位がそれぞれ上がっている(貴化している)。そのため、コンクリートの打設直後における第1の電極3と第2の電極4との電位差は小さくなる。
Next, based on FIG. 10, the relationship between the potentials of the first electrode 3 and the second electrode 4 after disappearance of the gap filler 10 will be described.
In the concrete structure 100 immediately after placing, the concrete 101 exhibits strong alkalinity if it is properly placed. Therefore, at this time, if chloride ions do not enter the measurement target site, each of the first electrode 3 and the second electrode 4 forms a stable passive film. That is, as shown in FIG. 10A, the first electrode 3 has a passive film 33 formed on the surface thereof, and the second electrode 4 has a passive film 43 formed on the surface thereof. As a result, the natural potentials of the first electrode 3 and the second electrode 4 are increased (nominated). Therefore, the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 immediately after the concrete is placed becomes small.

その後、不動態膜33、43が形成されている状態において、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、そ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、第2の電極4に形成された不動態膜43は、塩化物イオンの存在下においても、腐食せず、自然電位がほとんど変化せず貴化した状態(高い状態)に維持される。一方、第1の電極3に形成された不動態膜33は、周囲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、塩化物イオンの存在下において、隙間G内にて隙間腐食により局所的に破壊される。これにより、第1の電極3の不動態膜33の一部が消失し、図10(b)に示すように、第1の電極3の不動態化されていない部分が露出し、第1の電極3の自然電位が卑化する(下がる)。
このようなことから、測定対象部位へ塩化物イオンが侵入すると、第1の電極3と第2の電極4との電位差が大きくなる。そのため、第1の電極3と第2の電極4との電位差に基づいて、測定対象部位の塩化物イオン濃度変化を測定することができる。
Thereafter, in a state where the passive films 33 and 43 are formed, when chloride ions enter the measurement target portion of the concrete 101 of the concrete structure 100, the chloride ion concentration reaches a limit concentration that corrodes the carbon steel. In the meantime, the passive film 43 formed on the second electrode 4 does not corrode even in the presence of chloride ions, and the natural potential does not substantially change and is maintained in a noble state (high state). The On the other hand, the passivating film 33 formed on the first electrode 3 is not present in the gap G in the presence of chloride ions, even if the surrounding chloride ion concentration does not reach the limit concentration that corrodes carbon steel. And locally destroyed by crevice corrosion. Thereby, a part of the passive film 33 of the first electrode 3 disappears, and as shown in FIG. 10B, a non-passivated part of the first electrode 3 is exposed, and the first electrode 3 is exposed. The natural potential of the electrode 3 is reduced (decreased).
For this reason, when chloride ions enter the site to be measured, the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 increases. Therefore, based on the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4, it is possible to measure a change in chloride ion concentration at the measurement target site.

また、周囲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、不動態膜43の一部も破壊される。そのため、第1の電極3と第2の電極4との電位差は小さくなる。これにより、周囲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たことを検知することもできる。
また、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(中性化)していく。
Further, when the surrounding chloride ion concentration reaches a limit concentration that corrodes carbon steel, a part of the passive film 43 is also destroyed. Therefore, the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 becomes small. Thereby, it can also be detected that the surrounding chloride ion concentration has reached a limit concentration that corrodes carbon steel.
In the concrete structure 100, the pH of the concrete 101 gradually changes (neutralizes) to the acidic side due to the influence of carbon dioxide, acid rain, exhaust gas, and the like.

そして、コンクリート101のpHが9程度にまで下がると、図10(c)に示すように、第1の電極3および第2の電極4は、不動態膜33、43がともに崩壊し始め、それぞれ自然電位が下がる(卑化する)。このとき、第1の電極3および第2の電極4は、ともに自然電位が下がっているので、第1の電極3と第2の電極4との電位差は、小さくなる。また、第1の電極3と比較用電極7との電位差、および、第2の電極4と比較用電極7との電位差がそれぞれ急峻に変化する。そのため、測定対象部位のpHが9程度となったことを高精度に検知することができる。なお、このとき、第1の電極3および第2の電極4の腐食がそれぞれ進む。   And when the pH of concrete 101 falls to about 9, as shown in FIG.10 (c), as for the 1st electrode 3 and the 2nd electrode 4, both the passive films 33 and 43 began to collapse, The natural potential drops (decays). At this time, since the natural potential of both the first electrode 3 and the second electrode 4 is lowered, the potential difference between the first electrode 3 and the second electrode 4 becomes small. Further, the potential difference between the first electrode 3 and the comparison electrode 7 and the potential difference between the second electrode 4 and the comparison electrode 7 change steeply. Therefore, it can be detected with high accuracy that the pH of the measurement target site is about 9. At this time, the corrosion of the first electrode 3 and the second electrode 4 proceeds respectively.

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。
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。
By using such a detection result, it is possible to monitor a change with time in quality after placing the concrete structure 100. Therefore, deterioration (neutralization and salt intrusion) of the concrete 101 can be grasped before the reinforcing bar 102 corrodes. Thereby, before the reinforcing bar 102 corrodes, the concrete structure 100 can be repaired by painting, preservative-mixed mortar, or the like.
It can also be determined whether or not there was an abnormality when placing the concrete structure 100. Therefore, the initial trouble of the concrete structure 100 can be prevented and the quality of the concrete structure 100 can be improved.

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、コンクリート構造物100内において、隙間充填体10が溶解または分解することにより消失するため、第1の電極3と隙間形成体8との間には、局所的な隙間Gが形成される。これにより、コンクリート構造物100の塩化物イオン濃度が第2の電極4の腐食が生じない比較的低い状態であっても、第1の電極3を隙間腐食により腐食させることができる。   As described above, according to the sensor device 1 of the first embodiment, in the concrete structure 100, the gap filler 10 disappears by dissolving or decomposing, so the first electrode 3 and the gap forming body 8 In between, a local gap G is formed. Thereby, even if the chloride ion concentration of the concrete structure 100 is in a relatively low state where the corrosion of the second electrode 4 does not occur, the first electrode 3 can be corroded by crevice corrosion.

そのため、コンクリート構造物100の塩化物イオン濃度が比較的低い状態であっても、第1の電極3と第2の電極4との電位差が生じ、かかる電位差に基づいて塩化物イオンの侵入を高感度に検知することができる。
ここで、第1の電極3および隙間形成体8をコンクリート構造物100内に設置する途中およびその後の所定期間において、第1の電極3と隙間形成体8との間の隙間Gの少なくとも一部が隙間充填体10により埋められた状態となるため、かかる隙間Gが潰れたり意図しない物質により埋められたりするのを防止することができる。その結果、前述したような第1の電極3の隙間腐食を確実に生じさせることができる。
Therefore, even when the chloride ion concentration of the concrete structure 100 is relatively low, a potential difference is generated between the first electrode 3 and the second electrode 4, and chloride ion penetration is increased based on the potential difference. Sensitivity can be detected.
Here, in the middle of installing the first electrode 3 and the gap forming body 8 in the concrete structure 100 and in a predetermined period thereafter, at least a part of the gap G between the first electrode 3 and the gap forming body 8. Since the gap G is filled with the gap filler 10, the gap G can be prevented from being crushed or filled with an unintended substance. As a result, the crevice corrosion of the first electrode 3 as described above can surely occur.

<第2実施形態>
次に、本発明の第2実施形態を説明する。
図11は、本発明の第2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12は、図11に示すセンサー装置の部分拡大斜視図、図13は、図12に示す第1の電極、隙間形成体および隙間充填体を示す拡大側面図である。
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。
Second Embodiment
Next, a second embodiment of the present invention will be described.
FIG. 11 is a view showing an example of a usage state of the sensor device according to the second embodiment of the present invention, FIG. 12 is a partially enlarged perspective view of the sensor device shown in FIG. 11, and FIG. 13 is a first view shown in FIG. It is an enlarged side view which shows the electrode of this, a clearance gap formation body, and a clearance gap filling body.
Hereinafter, the second embodiment will be described with a focus on differences from the above-described embodiment, and description of similar matters will be omitted.

第2実施形態のセンサー装置は、第1の電極、隙間形成体および隙間充填体の構成が異なる以外は、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。
本実施形態のセンサー装置1Aは、図11に示すように、本体2Aと、その本体2A上に設けられた第1の電極3Aおよび第2の電極4とを有する。
The sensor device of the second embodiment is substantially the same as the sensor device of the first embodiment, except that the configurations of the first electrode, the gap forming body, and the gap filling body are different. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the structure similar to embodiment mentioned above.
As shown in FIG. 11, the sensor device 1A according to the present embodiment includes a main body 2A, and a first electrode 3A and a second electrode 4 provided on the main body 2A.

また、図11では説明の便宜上図示を省略しているが、図12に示すように、センサー装置1Aは、第1の電極3A上に隙間G1を介して設けられた隙間形成体8Aと、第1の電極3上に隙間G1を埋めるように設けられた隙間充填体10Aとを有する。
本実施形態では、第1の電極3Aおよび第2の電極4は、コンクリート構造物100の外表面からの距離が、コンクリート構造物100の外表面と鉄筋102との間に距離(すなわち鉄筋102のかぶり深さ)とほぼ等しくなるように設置されている。
Although not shown in FIG. 11 for convenience of explanation, as shown in FIG. 12, the sensor device 1A includes a gap forming body 8A provided on the first electrode 3A via a gap G1, And a gap filler 10A provided to fill the gap G1 on one electrode 3.
In the present embodiment, the distance between the first electrode 3A and the second electrode 4 from the outer surface of the concrete structure 100 is a distance between the outer surface of the concrete structure 100 and the reinforcing bar 102 (that is, the reinforcing bar 102). It is installed so that it is almost equal to (cover depth).

第1の電極3Aおよび第2の電極4は、図12に示すように、それぞれ、前述した本体2Aの外表面上に設けられている。
第1の電極3Aは、板状またはシート状をなし、一方の面が本体2Aに固着されている。そして、図13に示すように、第1の電極3Aの本体2Aとは反対側の面には、第1の電極3Aの一部を薄肉化するように段差部34が設けられている。この段差部34により、隙間Gを簡単かつ確実に形成することができる。
As shown in FIG. 12, the first electrode 3A and the second electrode 4 are respectively provided on the outer surface of the main body 2A.
The first electrode 3A has a plate shape or a sheet shape, and one surface is fixed to the main body 2A. And as shown in FIG. 13, the level | step-difference part 34 is provided in the surface on the opposite side to 2 A of main bodies of the 1st electrode 3A so that a part of 1st electrode 3A may be thinned. With this stepped portion 34, the gap G can be easily and reliably formed.

また、この段差部34には、隙間充填体10Aが設けられている。
この隙間充填体10Aは、その一部が隙間G1に充填され、前述した第1実施形態の隙間充填体10と同様、測定対象物内の環境下(すなわちコンクリート構造物100内の環境下)で溶解または分解することにより消失するものである。
このような隙間充填体10Aは、第1の電極3A上に成膜することにより形成することができる。
In addition, the stepped portion 34 is provided with a gap filler 10A.
A part of the gap filling body 10A is filled in the gap G1, and is similar to the gap filling body 10 of the first embodiment described above in the environment within the measurement object (that is, in the environment within the concrete structure 100). It disappears by dissolving or decomposing.
Such a gap filling body 10A can be formed by forming a film on the first electrode 3A.

隙間形成体8Aは、その一部と第1の電極3Aとの間に隙間充填体10Aが介在するように、第1の電極3Aに固定されている。これにより、隙間形成体8Aは、第1の電極3Aの表面の一部(具体的には段差部34に対応する部分)との間に隙間G1を形成して設けられている。
本実施形態では、隙間形成体8Aは、平面視にて四角形をなしている。なお、隙間形成体8Aの平面視形状は、四角形に限定されず、例えば、円形であってもよい。
The gap forming body 8A is fixed to the first electrode 3A so that the gap filling body 10A is interposed between a part of the gap forming body 8A and the first electrode 3A. Thus, the gap forming body 8A is provided with a gap G1 formed between a part of the surface of the first electrode 3A (specifically, a part corresponding to the step part 34).
In the present embodiment, the gap forming body 8A has a quadrangular shape in plan view. In addition, the planar view shape of 8 A of clearance gap formation bodies is not limited to a tetragon | quadrangle, For example, a circle may be sufficient.

特に、本実施形態では、第1の電極3Aおよび隙間形成体8Aは、それぞれ、板状またはシート状をなし、互いに重ねられた状態で隙間形成体8Aが第1の電極3Aに対して固定部材9により固定されている。
より具体的に説明すると、固定部材9は、ボルト91と、ワッシャー92、93と、ナット94とを有している。
In particular, in the present embodiment, each of the first electrode 3A and the gap forming body 8A has a plate shape or a sheet shape, and the gap forming body 8A is fixed to the first electrode 3A in a state of being stacked on each other. 9 is fixed.
More specifically, the fixing member 9 includes a bolt 91, washers 92 and 93, and a nut 94.

そして、第1の電極3Aおよび隙間形成体8Aは、互いに重ねられた状態にて、双方を貫通する貫通孔(図示せず)が形成されており、その貫通孔に一方側からワッシャー92を介してボルト91を挿通し、他方側からワッシャー93を介してボルト91にナット94を螺合させることにより、隙間形成体8Aが第1の電極3Aに対して固定部材9により固定されている。   The first electrode 3 </ b> A and the gap forming body 8 </ b> A are formed with a through hole (not shown) penetrating the first electrode 3 </ b> A and the gap forming body 8 </ b> A. The gap 91 is fixed to the first electrode 3A by the fixing member 9 by inserting the bolt 91 and screwing the nut 94 to the bolt 91 through the washer 93 from the other side.

この隙間G1における第1の電極3Aと隙間形成体8Aとの間の距離、すなわち、段差部34の深さは、前述した第1実施形態における隙間Gにおける第1の電極3と隙間形成体8との間の距離と同様の大きさ、すなわち、第1の電極3Aの隙間腐食を生じ得る大きさに設定すればよい。
以上説明したような第2実施形態のセンサー装置1Aによっても、コンクリート構造物100のコンクリート101中の塩化物イオン濃度変化をコンクリート101のpH変化と区別して測定し、その測定情報をコンクリート構造物100の計画的な保全に活用することができる。
The distance between the first electrode 3A and the gap forming body 8A in the gap G1, that is, the depth of the stepped portion 34, is the first electrode 3 and the gap forming body 8 in the gap G in the first embodiment described above. What is necessary is just to set to the magnitude | size which can produce the crevice corrosion of 3 A of 1st electrodes, the same magnitude | size as the distance between these.
Also with the sensor device 1A of the second embodiment as described above, the chloride ion concentration change in the concrete 101 of the concrete structure 100 is measured separately from the pH change of the concrete 101, and the measurement information is obtained from the concrete structure 100. It can be used for planned maintenance.

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。
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、前述した実施形態では、隙間形成体が第1の電極の表面の一部を覆う場合を例に説明したが、隙間形成体が第1の電極の表面の全域を覆っていてもよい。この場合、例えば、隙間形成体の少なくとも一部を測定対象物内で腐食し得る材料で構成することにより、測定対象物内で隙間充填体が分解または溶解するための欠損部を隙間形成体に形成することができる。また、隙間充填体は、測定対象物内で完全に消失せずに一部が残存するように構成されていてもよい。
As mentioned above, although the sensor apparatus of this invention was demonstrated based on embodiment of illustration, this invention is not limited to this.
For example, in the sensor device of the present invention, the configuration of each part can be replaced with any configuration that exhibits the same function, and any configuration can be added.
Moreover, although embodiment mentioned above demonstrated the case where the gap formation body covered a part of surface of the 1st electrode as an example, the gap formation body may cover the whole surface of the surface of the 1st electrode. In this case, for example, by forming at least a part of the gap forming body with a material that can be corroded in the measurement object, the gap formed in the measurement object by which the gap filler is decomposed or dissolved is formed in the gap formation body. Can be formed. Further, the gap filler may be configured such that a part thereof remains without completely disappearing in the measurement object.

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、第1の電極および第2の電極は、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。
また、前述した実施形態では第1の電極および第2の電極がそれぞれ薄膜状をなす場合を例に説明したが、これに限定されず、第1の電極および第2の電極の形状は、それぞれ、例えば、ブロック状、線状等をなしていてもよい。また、前述した実施形態では第1の電極および第2の電極をそれぞれセンサー装置の本体の外表面に沿って設けているが、第1の電極および第2の電極をそれぞれセンサー装置の本体の外表面から突出させてもよい。また、第1の電極および第2の電極の設置位置、大きさ(大小関係)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。
In the above-described embodiment, the case where the first electrode and the second electrode are provided on the substrate has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. For example, the first electrode and the second electrode are For example, you may provide on the outer surface of the part comprised with the sealing resin of the main body of a sensor apparatus.
In the above-described embodiment, the case where the first electrode and the second electrode are each in the form of a thin film has been described as an example. However, the present invention is not limited to this, and the shapes of the first electrode and the second electrode are respectively For example, it may have a block shape, a line shape, or the like. In the above-described embodiment, the first electrode and the second electrode are provided along the outer surface of the main body of the sensor device, respectively. However, the first electrode and the second electrode are respectively provided on the outer side of the main body of the sensor device. You may make it protrude from the surface. Further, the installation positions and sizes (magnitude relations) of the first electrode and the second electrode are not limited to the above-described embodiment and may be arbitrary as long as the above-described measurement is possible.

また、前述した実施形態では機能素子がCPU、A/D変換回路および差動増幅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。
また、前述した実施形態では測定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。
In the above-described embodiment, the case where the functional element includes a CPU, an A / D conversion circuit, and a differential amplifier circuit has been described as an example. However, the functional element is not limited thereto. Other circuits such as a drive circuit may be incorporated.
In the above-described embodiment, the case where the measurement information is transmitted to the outside of the sensor device by wireless transmission by active tag communication has been described as an example. However, the present invention is not limited to this. Information may be transmitted to the outside, or information may be transmitted to the outside of the sensor device by wire.

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、これらを第1の電極3および第2の電極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。
また、前述した第2実施形態では、隙間形成体を第1の電極に対して固定する固定部材として、ボルトおよびナットを有するものを例に説明したが、第1の電極3の隙間腐食を生じ得る隙間を形成しつつ隙間形成体を第1の電極に対して固定することができるものであれば、これに限定されない。
In the above-described embodiment, the functional element 51, the power source 52, the temperature sensor 53, the communication circuit 54, the antenna 55 and the oscillator 56 are accommodated in the main body 2, and these are combined with the first electrode 3 and the second electrode 4. The case where the measurement object is embedded in the concrete structure 100 has been described as an example. However, the functional element 51, the power source 52, the temperature sensor 53, the communication circuit 54, the antenna 55, and the oscillator 56 are provided outside the measurement object. May be.
Moreover, in 2nd Embodiment mentioned above, although the thing which has a volt | bolt and a nut was demonstrated to the example as a fixing member which fixes a clearance gap formation body with respect to a 1st electrode, the crevice corrosion of the 1st electrode 3 arises. The present invention is not limited to this as long as the gap forming body can be fixed to the first electrode while forming the gap to be obtained.

1‥‥センサー装置 1A‥‥センサー装置 2‥‥本体 2A‥‥本体 3‥‥第1の電極 3A‥‥第1の電極 4‥‥第2の電極 7‥‥比較用電極 8‥‥隙間形成体 8A‥‥隙間形成体 9‥‥固定部材 10‥‥隙間充填体 10A‥‥隙間充填体 21‥‥基板 23‥‥絶縁層 24‥‥封止部 25‥‥保護膜 33‥‥不動態膜 34‥‥段差部 43‥‥不動態膜 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 91‥‥ボルト 92‥‥ワッシャー 93‥‥ワッシャー 94‥‥ナット 100‥‥コンクリート構造物 101‥‥コンクリート 102‥‥鉄筋 201‥‥演算増幅器 202‥‥演算増幅器 203‥‥演算増幅器 241‥‥開口部 511‥‥CPU 512‥‥A/D変換回路 513‥‥基板 514‥‥差動増幅回路 514a‥‥トランジスタ 514b‥‥トランジスタ 514c‥‥トランジスタ 514d‥‥カレントミラー回路 515a‥‥層間絶縁膜 515b‥‥層間絶縁膜 516a‥‥導体部 516b‥‥導体部 516c‥‥導体部 516d‥‥導体部 516e‥‥導体部 516f‥‥導体部 G‥‥隙間 G1‥‥隙間   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Sensor apparatus 1A ... Sensor apparatus 2 ... Main body 2A ... Main body 3 ... 1st electrode 3A ... 1st electrode 4 ... 2nd electrode 7 ... Comparison electrode 8 ... Gap formation Body 8A ... Gap forming body 9 ... Fixing member 10 ... Gap filling body 10A ... Gap filling body 21 ... Substrate 23 ... Insulating layer 24 ... Sealing part 25 ... Protective film 33 ... Passive film 34 ... Stepped part 43 ... Passive film 51 ... Functional element 52 ... Power supply 53 ... Temperature sensor 54 ... Communication circuit 55 ... Antenna 56 ... Oscillator 61 ... Conductor part 62 ... Conductor part 91 ... Bolt 92 ... Washer 93 ... Washer 94 ... Nut 100 ... Concrete structure 101 ... Concrete 102 ... Reinforcement 201 ... Operational amplifier 202 ... Operational amplifier 203 ... Performance Amplifier 241 ... Opening 511 ... CPU 512 ... A / D conversion circuit 513 ... Substrate 514 ... Differential amplification circuit 514a ... Transistor 514b ... Transistor 514c ... Transistor 514d ... Current mirror circuit 515a ... Interlayer insulation film 515b ... Interlayer insulation film 516a ... Conductor part 516b ... Conductor part 516c ... Conductor part 516d ... Conductor part 516e ... Conductor part 516f ... Conductor part G ... Gap G1 ... Gap

Claims (14)

第1の金属材料で構成された第1の電極と、
前記第1の電極に対して離間して設けられ、第2の金属材料で構成された第2の電極と、
前記第1の電極の表面との間に隙間を形成して配置された隙間形成体と、
前記隙間に設けられ、測定対象物内の環境下で溶解または分解することにより消失する隙間充填体と、
前記第1の電極と前記第2の電極との電位差を測定する機能を有する機能素子とを有し、
前記第1の金属材料は、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あり、
前記第2の金属材料は、前記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あり、
前記機能素子で測定された電位差に基づいて、前記測定対象部位の状態を測定し得るように構成されたことを特徴とするセンサー装置。
A first electrode made of a first metal material;
A second electrode provided apart from the first electrode and made of a second metal material;
A gap forming body arranged to form a gap with the surface of the first electrode;
A gap filler which is provided in the gap and disappears by dissolving or decomposing in an environment in the measurement object;
A functional element having a function of measuring a potential difference between the first electrode and the second electrode;
The first metal material is a metal material that forms a passive film on the surface in accordance with an environmental change of a measurement target site, or disappears the passive film present on the surface,
The second metal material is a metal material that forms a passive film on the surface in accordance with an environmental change of the measurement target site or disappears the passive film present on the surface,
Based on the potential difference measured by the functional element, a sensor device, characterized in that it is configured so as to measure the state of the measurement target region.
前記隙間充填体は、前記第1の電極上に設けられたものである請求項1に記載のセンサー装置。   The sensor device according to claim 1, wherein the gap filling body is provided on the first electrode. 前記隙間形成体は、前記隙間充填体上に設けられたものである請求項1または2に記載のセンサー装置。   The sensor device according to claim 1, wherein the gap forming body is provided on the gap filling body. 前記隙間充填体は、アルカリ溶解性を有する金属材料または樹脂材料で構成されている請求項1ないし3のいずれかに記載のセンサー装置。   The sensor device according to any one of claims 1 to 3, wherein the gap filler is made of a metal material or a resin material having alkali solubility. 前記第1の電極および前記隙間形成体は、それぞれ、板状またはシート状をなし、互いに重ねて配置されている請求項1ないし4のいずれかに記載のセンサー装置。   5. The sensor device according to claim 1, wherein each of the first electrode and the gap forming body has a plate shape or a sheet shape and is disposed so as to overlap each other. 前記隙間形成体は、前記第1の電極の表面の一部との間に前記隙間を形成している請求項1ないし5のいずれかに記載のセンサー装置。   The sensor device according to claim 1, wherein the gap forming body forms the gap with a part of the surface of the first electrode. 前記第1の電極は、前記隙間形成体に覆われていない部分の表面積が前記隙間を介して前記隙間形成体に覆われている部分の表面積よりも大きい請求項6に記載のセンサー装置。   The sensor device according to claim 6, wherein the first electrode has a surface area of a portion not covered with the gap forming body larger than a surface area of a portion covered with the gap forming body via the gap. 前記隙間形成体は、絶縁性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。   The sensor device according to claim 1, wherein the gap forming body is made of an insulating material. 前記隙間形成体は、前記第1の金属材料と同種の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。   The sensor device according to any one of claims 1 to 7, wherein the gap forming body is made of the same metal material as the first metal material. 前記隙間形成体は、耐アルカリ性を有する材料から構成されている請求項1ないし9のいずれかに記載のセンサー装置。   The sensor device according to claim 1, wherein the gap forming body is made of a material having alkali resistance. 前記隙間における前記隙間形成体と前記第1の電極との間の距離は、1μm以上100μm以下である請求項1ないし10のいずれかに記載のセンサー装置。   The sensor device according to claim 1, wherein a distance between the gap forming body and the first electrode in the gap is 1 μm or more and 100 μm or less. 前記第1の金属材料および前記第2の金属材料は、同種の金属材料で構成される請求項1ないし11のいずれかに記載のセンサー装置。 The sensor device according to claim 1, wherein the first metal material and the second metal material are made of the same kind of metal material. 前記第1の金属材料および前記第2の金属材料は、異なる金属材料で構成される請求項1ないし11のいずれかに記載のセンサー装置。 The sensor device according to claim 1, wherein the first metal material and the second metal material are made of different metal materials. 前記第1の金属材料および前記第2の金属材料は、それぞれ、鉄または鉄系材料である請求項1ないし13のいずれかに記載のセンサー装置。 Wherein the first metal material and said second metallic material, the sensor device according to any one of respectively claims 1 a iron or iron-based material 13.
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