JP7369400B2 - 帯状センサ及び充填検査装置 - Google Patents

Description

この発明は、例えば、コンクリートなどの充填材を充填する際に充填状況を検査するための帯状センサ及び充填検査装置に関する。

一般的に多用されているコンクリート構造物は、現場で打設する場合であっても、工場で製造するプレキャストであっても、型枠内部に打設した生コンクリートを養生し、硬化させて構成している。

型枠内部へ生コンクリートを打設する際、型枠の隙間や空気抜き孔からしか型枠内部を確認できないため、コンクリートの充填状況の把握が困難であった。そのため、コンクリートの正確な打設量や打設高さを確認することができなかった。

このような問題に対し、様々な充填検査装置が提案されている。そのひとつである特許文献１に記載のコンクリート充填確認装置は、一対のゲージ端子間に抵抗器が配置されたセンサをコンクリートの打設空間に所定の間隔をあけて配設している。そして、打設したコンクリートによるゲージ端子間の抵抗値の変化を検出して、コンクリートの充填状況を確認することができるとされている。

しかしながら、このようなコンクリート充填確認装置では、センサが配置された箇所にコンクリートが充填されたことは確認できるものの、型枠内を打ち上がるコンクリートの打設高さを把握するためには、複数のセンサを狭ピッチで配置する必要があった。なお、センサ毎に配線が必要であり、複数のセンサを配置すると配線量は膨大となり、小型化することは困難であり、さらには、膨大な数のセンサに対する配線作業が困難であった。

特開平１０－１９７４６７号公報

この発明は、上述した問題を鑑み、コンパクトな構造で、導電性を有する充填材の充填状況を検査できる帯状センサ及び充填検査装置を提供することを目的とする。

この発明は、帯状の基板と、該基板の表面に配置され、長手方向に延びる第１電極及び第２電極と、該第２電極に対して、絶縁層を介して前記基板の厚み方向に積層される第３電極とが備えられ、前記第１電極及び前記第２電極は、間隔を隔てて幅方向に対向し、前記第２電極は、長手方向の所定長さで形成された短電極を長手方向に沿って複数配置して構成され、前記短電極のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切替部と、複数の前記切替部を制御する制御部とが備えられ、前記第１電極及び前記第３電極のうち一方を送信電極とし、他方を受信電極とすることで、前記第１電極、前記第３電極、前記短電極及び前記切替部で検出部を構成し、該検出部が長手方向に複数構成された帯状センサであることを特徴とする。

この発明により、コンパクトな構造で、導電性を有する充填材の充填状況を検査できる。
詳述すると、帯状の基板の表面に配置された第１電極と、第２電極に対して絶縁層を介して前記基板の厚み方向に積層される第３電極とは、いずれか一方が送信電極を構成し、他方が受信電極を構成する。前記第１電極に対して間隔を隔てて幅方向に対向するとともに、絶縁層を介して第３電極と前記基板の厚み方向に積層される第２電極がフロート状態である場合遮蔽電極を構成する。

また、遮蔽電極を構成する第２電極は、長手方向の所定長さで形成された短電極を長手方向に沿って複数配置して構成されており、前記短電極のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切替部と、複数の前記切替部を制御する制御部とが備えられている。そのため、前記第１電極、前記第３電極、前記短電極及び前記切替部で構成する検出部は静電容量センサを構成することができる。

このように静電容量センサを構成する検出部において、送信電極と受信電極間の静電容量の変化を検出することで、充填材の有無を検出することができる。さらに、帯状センサにおいて、該検出部が長手方向に複数配置されているため、各検出部で充填材の有無を検出することができる。したがって、例えば、型枠内を打ち上がる充填材の天端位置、つまり充填材の打設高さを検出することができる。
なお、上述の充填する導電性を有する充填材は、コンクリート、モルタル、セメントミルク、硬化性樹脂など、充填可能且つ導電性を有する流動体であることをいう。

この発明の態様として、前記第１電極は、前記幅方向の一方側に配置され、長手方向に延びる第１幹部と、該第１幹部から前記幅方向の他方側に向かって伸び、且つ長手方向に所定間隔を隔てて複数配置された第１枝部とで構成し、前記第２電極を構成する前記短電極は、前記幅方向の他方側に配置され、長手方向に延びる第２幹部と、該第２幹部から前記幅方向の一方側に向かって伸び、且つ長手方向に所定間隔を隔てて複数配置された第２枝部とで構成し、前記第３電極は、前記幅方向の他方側に配置され、長手方向に延びる第３幹部と、該第３幹部から前記幅方向の一方側に向かって伸び、且つ長手方向に所定間隔を隔てて複数配置された第３枝部とで構成し、前記第２枝部は、前記第１枝部同士の間に配置され、前記第３幹部及び前記第３枝部は、前記第２幹部及び前記第２枝部と、前記基板の厚み方向に積層されてもよい。

この発明により、各電極は幹部と枝部とで構成する櫛形電極を構成することができる。したがって、櫛形電極によって構成される擬似的な櫛形コンデンサで検出部を構成することができる。したがって、静電容量の変化を高精度で検出することができる。

またこの発明の態様として、前記第１電極は、前記幅方向の一方側において長手方向に延びるように配置されるとともに、前記第２電極及び前記第３電極は、前記幅方向の他方側において長手方向に延びるように配置され、前記第１電極と前記第２電極との間に、不用意な導通を抑制する導通抑制部が設けられてもよい。

この発明により、擬似的なコンデンサを構成し、充填する充填材の有無を検出することができる。また、幅方向に離間して配置される前記第１電極と前記第２電極との間に、不用意な導通を抑制する導通抑制部が設けられているため、充填材が前記第１電極と前記第２電極とを跨いでショートすることを防止できる。したがって、正確に充填する充填材の有無を検出部で検出することができる。

またこの発明の態様として、前記導通抑制部は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記基板を厚み方向に貫通する貫通孔で構成されてもよい。
この発明により、前記導通抑制部を断面凸状で形成する場合に比べて、前記導通抑制部の製造性が高く、軽量化を図るとともに、コンパクトな帯状センサを構成することができる。

またこの発明の態様として、前記基板の両表面のそれぞれに、前記第１電極及び前記第２電極が配置され、両第２電極のそれぞれに対して前記第３電極が設けられてもよい。
この発明により、前記基板の両面で充填材の充填の有無を検出することができる。

またこの発明の態様として、前記基板の長手方向の端部のうち少なくとも一方に、他の帯状センサの接続部と接続する接続部が設けられてもよい。
この発明により、複数の帯状センサを連結して、長い帯状センサを構成することができる。

またこの発明の態様として、前記制御部が、温度を検出する温度検出部を備えてもよい。
この発明により、充填する充填材の充填温度や硬化温度、あるいは充填された充填材の温度などを充填の有無と伴って検出することができる。

またこの発明は、上述の帯状センサを、充填材の充填方向に長手方向が向くよう、枠体内面に固定された充填検査装置であることを特徴とする。
この発明により、枠体内部での充填材の充填状況を確認することができる。
なお、枠体は、木製型枠や鋼製型枠など一般的に用いられる型枠、セントルと呼ばれるトンネル覆工用の型枠、内部に充填材を充填する鋼製エレメントなどが含まれる。

またこの発明の態様として、前記制御部は、前記充填材の充填を検出した前記検出部の検出容量によって、前記検出部における充填位置を算出してもよい。
この発明により、検出部における充填材の有無のみならず、充填材の充填位置を検出することができる。

またこの発明の態様として、前記制御部は、前記充填方向の下方の前記検出部における検出容量に基づいて、前記検出部における基準検出容量を設定してもよい。
この発明により、充填材の比誘電率が異なることで変化する基準検出容量を、検出部の実測値に基づいて設定することができる。したがって、充填材毎に基準検出容量を正確に設定することができる。

またこの発明の態様として、前記制御部は、前記基準検出容量に対する前記検出容量を比較してもよい。
この発明により、比誘電率が異なる充填材であっても、充填材の充填位置を正確に検出することができる。

この発明により、コンパクトな構造で前記導電性を有する充填材の充填状況を検査できる帯状センサ及び充填検査装置を提供することができる。

帯状センサの概略斜視図。 帯状センサの概略分解斜視図。 帯状センサの説明図。 帯状センサの構成を説明する説明図。 帯状センサのスイッチング制御ＩＣのブロック図。 帯状センサを用いた充填検査装置のブロック図。 充填検査装置を用いたコンクリート打設工事のフロー図。 充填検査装置を用いたコンクリート打設工事の打設状況の説明図。 別の実施形態の帯状センサの概略分解斜視図。 さらに別の実施形態の帯状センサの概略説明図。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を詳述する。
図１は帯状センサ１０の概略斜視図を示し、図２は帯状センサ１０の概略分解斜視図を示し、図３は帯状センサ１０の説明図を示し、図４は帯状センサ１０の構成を説明する説明図を示している。

詳しくは、図１及び図２は、最表面を被覆する絶縁膜３４（図４参照）の図示を省略している。
図３（ａ）は帯状センサ１０の平面図を示し、図３（ｂ）は帯状センサ１０の底面図を示している。図３（ｃ）は帯状センサ１０同士を接続した状態の接続箇所Ｃの拡大平面図を示し、図３（ｄ）は同状態の接続箇所Ｃの断面図を示している。なお、図３（ａ），（ｄ），（ｃ）では、櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）の図示を省略している。

図４（ａ）は櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）の概略構成斜視図を示し、図４（ｂ）は図４（ａ）におけるＡ－Ａ線位置における帯状センサ１０の断面図を示し、図４（ｃ）は図４（ａ）におけるＢ－Ｂ線位置における帯状センサ１０の断面図を示している。

図５は帯状センサ１０のスイッチング制御ＩＣ４０（以下においてＳＷＩＣ４０という）のブロック図を示し、図６は帯状センサ１０を用いた充填検査装置１のブロック図を示している。図７は充填検査装置１を用いたコンクリート打設工事のフロー図を示し、図８は充填検査装置１を用いたコンクリート打設工事の打設状況の説明図を示している。

詳しくは、図８（ａ）は帯状センサ取付け工程（ステップｓ２）における型枠１００の断面図を示している。図８（ｂ）はコンクリート打設工程（ステップｓ３）において帯状センサ１０の第１領域Ｘ１にコンクリートＦｃを打設した状態の断面図を示し、図８（ｃ）はキャリブレーション工程（ステップｓ５）の断面図を示している。図８（ｄ）は第ｎ領域打設面検出工程（ステップｓ７）の断面図を示し、図８（ｅ）はコンクリートＦｃの打設完了時の断面図を示し、図８（ｆ）のコンクリート構造物２００の断面図を示している。

帯状センサ１０は、帯状の基板２０と、基板２０の表面に配置され、長手方向Ｌに延びる第１櫛形電極３１及び第２電極３２と、第２電極３２に対して、絶縁層３５を介して基板２０の厚み方向に積層される第３櫛形電極３３とが備えられ、第１櫛形電極３１及び第２電極３２は、間隔を隔てて幅方向Ｗに対向し、第２電極３２は、長手方向Ｌの所定長さで形成された第２櫛形短電極３２ａを長手方向Ｌに沿って複数配置して構成され、第２櫛形短電極３２ａのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるＳＷＩＣ４０と、複数のＳＷＩＣ４０を制御する制御部５０とが備えられ、第１櫛形電極３１を送信電極とし、第３櫛形電極３３を受信電極とすることで、第１櫛形電極３１、第３櫛形電極３３、第２櫛形短電極３２ａ及びＳＷＩＣ４０で検出部Ｄを構成し、検出部Ｄが長手方向Ｌに複数構成されており、コンパクトな構造で、導電性を有するコンクリートＦｃの充填状況を検査するためのセンサである。

帯状センサ１０は、４層構造の基板２０の表面に櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）を備えている。
具体的には、基板２０はガラスエポキシ製の板状であり、略帯状に形成している。なお、図１に示すように、帯状に形成された基板２０の長手方向をＬとし、幅方向をＷとしている。

基板２０の長手方向Ｌの両端部には、幅方向Ｗに拡幅された拡幅部２１を設けている。拡幅部２１は、帯状センサ１０を後述する型枠１００に取付ける際の取付部として機能するとともに、帯状センサ１０同士を長手方向Ｌに並列配置した場合の連結部としても機能する。

そのため、幅方向Ｗの両側に拡幅された拡幅部２１の幅方向Ｗの一方を他方に比べて幅広に形成し、連結する帯状センサ１０同士を電気的に接続するコネクタ２２（２２ａ，２２ｂ）を備えている。
コネクタ２２は、後述する櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）や本実施形態では、帯状センサ１０における長手方向Ｌの手前側（図１において左下側、図３において左側）の拡幅部２１に雄型コネクタ２２ａを配置している。また、帯状センサ１０における長手方向Ｌの奥側（図１において右上側、図３において右側）の拡幅部２１に雌型コネクタ２２ｂを配置している。

雄型コネクタ２２ａは、拡幅部２１の長手方向Ｌの端部より接続ピン２３が突出している。これにより、図３（ｃ），（ｄ）に図示するように、複数の電気的且つ機械的に連結して長手方向Ｌに長い帯状センサ１０を構成することができる。

なお、複数本を連結した場合の長手方向Ｌの手前側の帯状センサ１０や、連結することなく１本で用いる場合の帯状センサ１０における雄型コネクタ２２ａは、帯状センサ１０で検出した検出結果を管理装置２（図６参照）に送信するために接続するインターフェイスとして機能する。

図３（ａ），（ｂ）に示すように、このように構成された基板２０の両表面に櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）、絶縁層３５、プリント配線３６（図６参照）が形成され、最表面を絶縁膜３４で被覆して、帯状センサ１０を構成している。

詳しくは、帯状センサ１０は、基板２０の両表面において、概略的に、基板２０に近い側から最表面に向かって、第３櫛形電極３３、絶縁層３５、第１櫛形電極３１及び第２電極３２、並びに絶縁膜３４がこの順で配置されている。なお、第１櫛形電極３１と第２電極３２とは幅方向Ｗに対向し、第２電極３２と第３櫛形電極３３とは絶縁層３５を介して厚み方向に積層している。

櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）は、長手方向Ｌに延びる幹部（３１１，３２１，３３１）と、幅方向Ｗに伸びるとともに、長手方向Ｌに所定間隔を隔てて複数配置した枝部（３１２，３２２，３３２）とを一体構成している。そのため、櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）は、幅方向Ｗの一方側が開放された平面視略櫛形に形成している。なお、櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）は帯状の銅箔で構成されている。枝部（３１２，３２２，３３２）は、枝部（３１２，３２２，３３２）を形成する帯状の幅よりわずかに幅広の間隔を隔てて長手方向Ｌに複数配置している。

第１櫛形電極３１は、基板２０における幅方向Ｗの一方側（図１における左上側）に配置されている。第１櫛形電極３１の第１幹部３１１は、基板２０における幅方向Ｗの一方側の端部近傍に配置され、長手方向Ｌにおける基板２０の長さに比べて少し短く形成している。第１櫛形電極３１の第１枝部３１２は第１幹部３１１から幅方向Ｗの他方側に向かって（図１において右下方向）、幅方向Ｗに伸びるように形成されている。

第２電極３２は、基板２０における幅方向Ｗの他方側（図１における右下側）に配置されている。第２電極３２は、長手方向Ｌにおいて所定の長さに形成した第２幹部３２１と、第２幹部３２１から幅方向Ｗの一方側に向かって（図１において左上方向）、幅方向Ｗに伸びるように形成された第２枝部３２２で構成する第２櫛形短電極３２ａが、長手方向Ｌに複数配置されて構成している。

なお、第２櫛形短電極３２ａを構成する第２幹部３２１は、幅方向Ｗの他方側の端部近傍に配置されている。
また、長手方向Ｌに隣り合う一対の第２櫛形短電極３２ａの間にはＳＷＩＣ４０が配置されている。ＳＷＩＣ４０は、長手方向Ｌに隣り合う一対の第２櫛形短電極３２ａの間において、両方の第２幹部３２１と接続されている。

第３櫛形電極３３は、基板２０における幅方向Ｗの他方側（図１における右下側）に配置されている。第３櫛形電極３３の第３幹部３３１は、基板２０における幅方向Ｗの他方側の端部近傍に配置され、長手方向Ｌにおける基板２０の長さに比べて少し短く形成している。第３櫛形電極３３の第３枝部３３２は第３幹部３３１から幅方向Ｗの一方側に向かって（図１において左上方向）、幅方向Ｗに伸びるように形成されている。

それぞれが上述のように構成された第１櫛形電極３１及び第２電極３２は、基板２０の表面において、対称な向きで幅方向Ｗに対向するように配置されている。詳しくは、基板２０における幅方向Ｗの一方側に配置された第１櫛形電極３１と、幅方向Ｗの他方側に配置された第２櫛形短電極３２ａとは、長手方向Ｌに所定間隔を隔てて配置された第１枝部３１２同士の間に第２枝部３２２が配置される。このとき、第１枝部３１２と第２枝部３２２は離間して電気的に接続せず、枝部（３１２，３２２）が相手方の幹部（３２１，３１１）とも接触しないよう離間して配置されている。

上述のように、対称な向きで幅方向Ｗに対向するように配置された第１櫛形電極３１及び第２電極３２（第２櫛形短電極３２ａ）は、基板２０の表面において、３／４程度の幅になるように形成している。
また、第２電極３２（第２櫛形短電極３２ａ）と同様の向きに形成された第３櫛形電極３３は、絶縁層３５を介して第２電極３２（第２櫛形短電極３２ａ）と同位置になるように配置している。

上述するように、長手方向Ｌに隣り合う一対の第２櫛形短電極３２ａの間において、両方の第２幹部３２１と接続されたＳＷＩＣ４０は、図５に示すように、制御回路４１、ＩＤメモリ４２、温度センサ４３、第１スイッチ素子４４及び第２スイッチ素子４５を備えている。

制御回路４１は、ＩＤメモリ４２、温度センサ４３、第１スイッチ素子４４及び第２スイッチ素子４５が接続され、それぞれを制御して実行する。
ＩＤメモリ４２は、当該ＳＷＩＣ４０の固有の識別情報を記憶する記憶領域である。

温度センサ４３は、ＳＷＩＣ４０の周辺温度を検出する温度センサである。
第１スイッチ素子４４と第２スイッチ素子４５は、接続された第２櫛形短電極３２ａのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチング素子である。

このように構成されたＳＷＩＣ４０は、後述する制御部５０に接続され、ＩＤメモリ４２に記憶するＩＤで個体識別する制御部５０の制御信号に基づき、制御回路４１によって、温度センサ４３でＳＷＩＣ４０周辺の温度を検出したり、第１スイッチ素子４４や第２スイッチ素子４５に接続された第２櫛形短電極３２ａのＯＮ／ＯＦＦを切り替える制御を行う。

なお、ＳＷＩＣ４０は、温度センサ４３を備えなくてもよいし、第２スイッチ素子４５を備えない構成であってもよい。第２スイッチ素子４５を備えないＳＷＩＣ４０の場合、第２櫛形短電極３２ａのそれぞれにＳＷＩＣ４０を接続することとなる。

制御部５０は、図６に示すように、演算制御回路５１、静電容量計測部５２、及びＩＣ通信部５３を備えている。
演算制御回路５１は、静電容量計測部５２及びＩＣ通信部５３と接続され、静電容量計測部５２やＩＣ通信部５３を制御するとともに、管理装置２に接続され、管理装置２と帯状センサ１０での計測データや制御信号等の送受信を行う。

静電容量計測部５２は、第１櫛形電極３１及び第３櫛形電極３３に接続され、第１櫛形電極３１及び第３櫛形電極３３における静電容量を計測する。
ＩＣ通信部５３は、演算制御回路５１による制御信号によって制御されるＳＷＩＣ４０と接続して通信する。

このように構成されたコネクタ２２、櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）、ＳＷＩＣ４０及び制御部５０は、基板２０の表面に形成されたプリント配線３６によって接続されている。
具体的には、プリント配線３６は、図６に示すように、静電容量計測部５２と第１櫛形電極３１とを接続する送信電極配線３６１、静電容量計測部５２と第３櫛形電極３３とを接続する受信電極配線３６２、ＩＣ通信部５３とＳＷＩＣ４０の一方極とを接続するスイッチング配線３６３、グランド電位とＳＷＩＣ４０の他方極とを接続するグランド配線３６４、制御部５０と雄型コネクタ２２ａとを接続するコネクタ配線３６５がある。

静電容量計測部５２と第１櫛形電極３１とを接続する送信電極配線３６１の他端側は雌型コネクタ２２ｂが接続されており、静電容量計測部５２と第３櫛形電極３３とを接続する受信電極配線３６２の他端側も雌型コネクタ２２ｂが接続されている。

ＩＣ通信部５３とＳＷＩＣ４０の一方極とを接続するスイッチング配線３６３は、ＳＷＩＣ４０に接続された第２櫛形短電極３２ａに給電する電力線として機能するとともに、ＳＷＩＣ４０におけるスイッチ素子４４，４５を制御する信号線としても機能している。

グランド電位とＳＷＩＣ４０の他方極とを接続するグランド配線３６４は、図示省略するグランド電位箇所に接続され、グランド電位つまり基準電位となる。
このように構成するスイッチング配線３６３及びグランド配線３６４には、複数のＳＷＩＣ４０が並列状態で接続されている。

上述のように各要素が構成された帯状センサ１０では、演算制御回路５１の制御によって、スイッチング配線３６３に接続されたＳＷＩＣ４０のスイッチ素子４４，４５によって通電のＯＮ／ＯＦＦが切り替えられる第２櫛形短電極３２ａと、送信電極配線３６１が接続され、送信電極を構成する第１櫛形電極３１と、受信電極配線３６２が接続され、受信電極を構成する第３櫛形電極３３と、上述のように、第２櫛形短電極３２ａへの通電を切り替えるＳＷＩＣ４０と、ＳＷＩＣ４０を制御する制御部５０とで、コンクリートＦｃの有無を検出する検出部Ｄを構成している。

上述したように、第２櫛形短電極３２ａは長手方向Ｌにおいて複数配置され、第２櫛形短電極３２ａごとに検出部Ｄが構成されるため、帯状センサ１０は、長手方向Ｌに沿って複数の検出部Ｄが備えられることとなる。

各検出部Ｄでは、演算制御回路５１の制御によって、スイッチング配線３６３に接続されたＳＷＩＣ４０のスイッチ素子４４，４５が、接続された各第２櫛形短電極３２ａへの通電をＯＮ／ＯＦＦ切り替える。ＳＷＩＣ４０のスイッチ素子４４，４５によって第２櫛形短電極３２ａへの通電をＯＮに切り替えると、第１櫛形電極３１と第３櫛形電極３３との間において第２櫛形短電極３２ａは遮蔽電極として機能し、検出部Ｄは静電容量を検出可能な有効状態となる。逆に、ＳＷＩＣ４０のスイッチ素子４４，４５によって第２櫛形短電極３２ａへの通電をＯＦＦに切り替えると、検出部Ｄは検出不可な可能な無効状態となる。

演算制御回路５１は、ＯＮ／ＯＦＦ制御する制御信号を複数の検出部ＤにおけるＳＷＩＣ４０のそれぞれに対して順に送信することで、長手方向Ｌに併設された検出部Ｄは順次、有効／無効を切り替え、走査することができる。

このように構成された帯状センサ１０は、図６に示すように、雄型コネクタ２２ａを介して管理装置２と接続することで充填検査装置１を構成することができる。
管理装置２は、データロガーなどの携帯端末で構成してもよいし、パーソナルコンピュータやタブレットなどで構成してもよい。管理装置２は、制御部５０を介して帯状センサ１０での検出を指示したり、検出結果を受信したりすることができる。また、管理装置２に通信機能を備え、クラウドサーバや管理事務所等の遠隔地に配置したパーソナルコンピュータと通信し、検出結果を記憶したり、確認できるように構成してもよい。

以下において、上述のように構成した充填検査装置１を用いて型枠１００にコンクリートＦｃを打設するコンクリート打設工事について説明する。なお、図８において、型枠１００の内面に沿って取付けた帯状センサ１０において所定長さ毎の検出部Ｄを図示している。型枠１００の内部において帯状センサ１０の検出部Ｄに対応する領域を領域Ｘとしている

まず、施工現場における所定箇所に、図示省略する鉄筋を組み立て、所定形状の型枠１００を組み立てる（型枠組立工程：ステップｓ１）。そして、図８（ａ）に示すように、組み立てられた型枠１００の内面に充填検査装置１の帯状センサ１０を取付ける（帯状センサ取付け工程：ステップｓ２）。

なお、複数の検出部Ｄが並列配置された長手方向Ｌが、型枠１００の内部においてコンクリートＦｃの打ち上がり方向（上下方向）に沿うように縦向きで帯状センサ１０を取付ける。このとき、最下段の検出部Ｄに対応する領域Ｘを第１領域Ｘ１とし、上に向かって第２領域Ｘ２というように順に増加し、最終の領域Ｘを最終領域Ｘｅに設定している。

図８（ｂ）に示すように、内面に帯状センサ１０が取付けられた型枠１００に対してコンクリートＦｃを適宜の方法で打設する（コンクリート打設工程：ステップｓ３）。コンクリートＦｃの打設に合わせて充填検査装置１を稼働させ、帯状センサ１０によるコンクリートＦｃの検出を開始する。

帯状センサ１０での検出が開始すると、演算制御回路５１がＩＣ通信部５３を介して、ＳＷＩＣ４０におけるスイッチ素子４４，４５のＯＮ／ＯＦＦ切替を第１検出部Ｄ１から最終検出部Ｄｅに向かって順に行い、帯状センサ１０の検出部Ｄにおける検出を走査する。具体的には、図８（ｂ）に示すように第１領域Ｘ１にコンクリートＦｃが打設されていると、第１検出部Ｄ１でコンクリートＦｃを検出し、第２領域Ｘ２以降の検出部ＤではコンクリートＦｃは検出しない。なお、ＳＷＩＣ４０はＩＤメモリ４２を搭載しているため、コンクリートＦｃの温度や型枠１００の温度も併せて検出することができる。

図８（ｃ）に示すように、第１領域Ｘ１のコンクリートＦｃの打設が完了すると（ステップｓ４）、制御部５０は、第１検出部Ｄ１で検出した静電容量を基準静電容量とする（キャリブレーション工程：ステップｓ５）。

コンクリートＦｃの打設を続け（ステップｓ６）、図８（ｄ）に示すように、第ｎ領域Ｘｎに打設したコンクリートＦｃの打設面を検出する（打設面検出工程：ｓ７）。具体的には、第ｎ検出部Ｄｎで検出した静電容量を上述の基準静電容量と比較することで、第ｎ領域ＸｎにおけるコンクリートＦｃの打設面の位置を検出することができる。

図８（ｅ）に示すように、第ｎ領域ＸｎにおけるコンクリートＦｃの打設が完了すると（ステップｓ８）、制御部５０は、第ｎ検出部Ｄｎで検出した静電容量と基準静電容量とを比較し、第ｎ領域ＸｎでコンクリートＦｃが密実に打設できているか確認する。第ｎ検出部Ｄｎで検出した静電容量が基準静電容量と同じであれば、第ｎ領域ＸｎでのコンクリートＦｃの打設は密実であるとして（ステップｓ９：Ｙｅｓ）、次のステップに進む。逆に、第ｎ検出部Ｄｎで検出した静電容量が基準静電容量より低い場合、第ｎ領域ＸｎでのコンクリートＦｃの打設は密実でないため（ステップｓ９：Ｎｏ）、第ｎ領域Ｘｎに追加でコンクリートＦｃを打設する（ステップｓ１０）。第ｎ領域ＸｎへのコンクリートＦｃの追打設によって、第ｎ検出部Ｄｎで検出した静電容量が基準静電容量と同じになれば、第ｎ領域ＸｎでのコンクリートＦｃの打設は密実であるとして（ステップｓ９：Ｙｅｓ）、次のステップに進む。

第ｎ領域Ｘｎが最終領域Ｘｅでなければ（ステップｓ１１：Ｎｏ）、ステップｓ６に戻って次の領域ＸにコンクリートＦｃを打設する。これを最終領域Ｘｅまで繰り返し、最終領域Ｘｅの打設が完了すると（ステップｓ１１：Ｙｅｓ）、コンクリートＦｃの打設は完了する。そして、打設したコンクリートＦｃを養生し、コンクリートＦｃの硬化後、図８（ｆ）に示すように、型枠１００を脱型して（ステップｓ１２）、コンクリート構造物２００を構築することができる。なお、帯状センサ１０のＳＷＩＣ４０には温度センサ４３を搭載しているため、コンクリートＦｃの硬化温度を検出することができる。

また、型枠１００が脱型されたコンクリート構造物２００の表面には、型枠１００の内面に取付けていた帯状センサ１０が配置される。このとき、型枠１００の内面に取付けられた状態で打設するコンクリートＦｃを検出していた面は、コンクリート構造物２００の内部側に配置され、その反対面がコンクリート構造物２００の表面に露出することとなる。このように、コンクリート構造物２００の表面に露出する面の検出部Ｄによって、コンクリート構造物２００表面の温度をＳＷＩＣ４０に搭載した温度センサ４３で検出することができる。

上述のように、帯状センサ１０は、帯状の基板２０と、基板２０の表面に配置され、長手方向Ｌに延びる第１櫛形電極３１及び第２電極３２と、第２電極３２に対して、絶縁層３５を介して基板２０の厚み方向に積層される第３櫛形電極３３とが備えられ、第１櫛形電極３１及び第２電極３２は、間隔を隔てて幅方向Ｗに対向し、第２電極３２は、長手方向Ｌの所定長さで形成された第２櫛形短電極３２ａを長手方向Ｌに沿って複数配置して構成され、第２櫛形短電極３２ａのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチ素子４４，４５と、複数のスイッチ素子４４，４５を制御する制御部５０とが備えられ、第１櫛形電極３１を送信電極とし、第３櫛形電極３３を受信電極とすることで、第１櫛形電極３１、第３櫛形電極３３、第２櫛形短電極３２ａ及びスイッチ素子４４，４５で検出部Ｄを構成し、検出部Ｄが長手方向Ｌに複数構成されているため、コンパクトな構造で、導電性を有するコンクリートＦｃの打設状況を検査できる。

詳述すると、帯状の基板２０の表面に配置された第１櫛形電極３１と、第２電極３２に対して絶縁層３５を介して基板２０の厚み方向に積層される第３櫛形電極３３とは、いずれか一方が送信電極を構成し、他方が受信電極を構成する。第１櫛形電極３１に対して間隔を隔てて幅方向Ｗに対向するとともに、絶縁層３５を介して第３櫛形電極３３と基板２０の厚み方向に積層される第２電極３２がフロート状態である場合遮蔽電極を構成する。

また、遮蔽電極を構成する第２電極３２は、長手方向Ｌの所定長さで形成された第２櫛形短電極３２ａを長手方向Ｌに沿って複数配置して構成されており、第２櫛形短電極３２ａのＯＮ／ＯＦＦを切り替えるスイッチ素子４４，４５と、複数のスイッチ素子４４，４５を制御する制御部５０とが備えられている。そのため、第１櫛形電極３１、第３櫛形電極３３、第２櫛形短電極３２ａ及びスイッチ素子４４，４５で構成する検出部Ｄは静電容量センサを構成することができる。

このように静電容量センサを構成する検出部Ｄにおいて、第１櫛形電極３１と第３櫛形電極３３との間の静電容量の変化を検出することで、コンクリートＦｃの有無を検出することができる。さらに、帯状センサ１０において、検出部Ｄが長手方向Ｌに複数配置されているため、各検出部ＤでコンクリートＦｃの有無を検出することができる。したがって、例えば、型枠内を打ち上がるコンクリートＦｃの天端位置、つまりコンクリートＦｃの打設高さを検出することができる。

また、第１櫛形電極３１は、幅方向Ｗの一方側に配置され、長手方向Ｌに延びる第１幹部３１１と、第１幹部３１１から幅方向Ｗの他方側に向かって伸び、且つ長手方向Ｌに所定間隔を隔てて複数配置された第１枝部３１２とで構成している。また、第２櫛形短電極３２ａは、幅方向Ｗの他方側に配置され、長手方向Ｌに延びる第２幹部３２１と、第２幹部３２１から幅方向Ｗの一方側に向かって伸び、且つ長手方向Ｌに所定間隔を隔てて複数配置された第２枝部３２２とで構成している。さらに、第３櫛形電極３３は、幅方向Ｗの他方側に配置され、長手方向Ｌに延びる第３幹部３３１と、第３幹部３３１から幅方向Ｗの一方側に向かって伸び、且つ長手方向Ｌに所定間隔を隔てて複数配置された第３枝部３３２とで構成している。そして、第２枝部３２２は、第１枝部３１２同士の間に配置され、第３幹部３３１及び第３枝部３３２は、第２幹部３２１及び第２枝部３２２と、基板２０の厚み方向に積層されている。そのため、各櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）は幹部（３１１，３２１，３３１）と枝部（３１２，３２２，３３２）とで構成する櫛形状に構成することができる。したがって、櫛形状である櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）によって構成される擬似的な櫛形コンデンサで検出部Ｄを構成することができる。したがって、静電容量の変化を高精度で検出することができる。

また、基板２０の両表面のそれぞれに、第１櫛形電極３１及び第２電極３２が配置され、両第２電極３２のそれぞれに対して第３櫛形電極３３が設けられているため、基板２０の両面でコンクリートＦｃの打設の有無を検出することができる。

また、基板２０の長手方向Ｌの端部の一方に、他の帯状センサ１０の雌型コネクタ２２ｂと接続する雄型コネクタ２２ａが設けられているため、複数の帯状センサ１０を連結して、長い帯状センサ１０を構成することができる。

また、ＳＷＩＣ４０に、温度を検出する温度センサ４３を備えているため、打設するコンクリートＦｃの打設温度や硬化温度、あるいは打設されたコンクリートＦｃの温度などを打設の有無と伴って検出することができる。

また、上述の帯状センサ１０を、コンクリートＦｃの打設方向に長手方向Ｌが向くよう、型枠１００の内面に固定された充填検査装置１は、型枠１００の内部でのコンクリートＦｃの打設状況を確認することができる。

また、制御部５０は、コンクリートＦｃの打設を検出した検出部Ｄの静電容量によって、検出部Ｄにおける打設位置を算出しているため、検出部ＤにおけるコンクリートＦｃの有無のみならず、コンクリートＦｃの打設位置を検出することができる。

また、制御部５０は、第１検出部Ｄ１における静電容量に基づいて、検出部Ｄにおける基準静電容量を設定しているため、コンクリートＦｃの配合等によって比誘電率が異なることで変化する基準静電容量を、第１検出部Ｄ１の実測値に基づいて設定することができる。したがって、基準静電容量を正確に設定することができる。

また、制御部５０は、第１検出部Ｄ１の実測値に基づいて設定した基準静電容量に対する静電容量を比較しているため、比誘電率が異なるコンクリートＦｃであっても、コンクリートＦｃの打設位置を正確に検出することができる。

上述の説明では、図３（ａ），（ｂ）に示すように、基板２０の両表面に、櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）を配置し、それぞれに検出部Ｄを設けて帯状センサ１０を構成したが，図９に示すように、基板２０ａの片側の表面にのみ櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）を配置し、検出部Ｄを構成する帯状センサ１０ａであってもよい。この場合、２層構造の基板２０ａを用いることとなる。

また、上述の帯状センサ１０，帯状センサ１０ａでは、幹部（３１１，３２１，３３１）と枝部（３１２，３２２，３３２）とで構成する櫛形電極３０（３１，３２ａ，３３）を用いて検出部Ｄを構成したが、図１０に示すように、帯状電極３０ｓ（３１ｓ，３２ｓ，３３ｓ）で検出部Ｄｓを構成してもよい。

具体的には、基板２０ｓにおける長手方向Ｌの長さより短い帯状の帯状電極３０ｓによって第１電極３１ｓ及び第３電極３３ｓを構成し、長手方向Ｌの所定長さで形成された帯状の帯状電極３０ｓによって第２短電極３２ｓａを長手方向Ｌに沿って複数配置して第２電極３２ｓを構成する。

なお、帯状センサ１０において第２電極３２と第３櫛形電極３３が絶縁層３５を介して厚み方向に積層したのと同様に、第２電極３２ｓと第３電極３３ｓとは、図示省略する絶縁層３５を介して厚み方向に積層する。そして、相手方に向かって幅方向Ｗに延びる枝部（３１２，３２２，３３２）が互い違いになるように第１櫛形電極３１と第２電極３２とを対向させた帯状センサ１０と異なり、ともに帯状の帯状電極３０ｓで構成した第１電極３１ｓと第２電極３２ｓとは、基板２０ｓにおいて幅方向Ｗに離間させて配置させるとともに、その間に長手方向Ｌに延びる貫通孔２４を備えている。

このように、幅方向Ｗに離間して配置される第１電極３１ｓと第２電極３２ｓとの間に貫通孔２４が設けられているため、コンクリートＦｃが第１電極３１ｓと第２電極３２ｓとを跨いでショートすることを防止できる。したがって、正確に打設するコンクリートＦｃの有無を検出部Ｄで検出することができる。

なお、第１電極３１ｓと第２電極３２ｓとの間に長手方向Ｌに延びる断面凸状となる凸部を設けてもコンクリートＦｃが第１電極３１ｓと第２電極３２ｓとを跨いでショートすることを防止できる。しかしながら、貫通孔２４は、第１櫛形電極３１と第２電極３２との間に設けられ、基板２０を厚み方向に貫通する貫通孔であるため、断面凸状の凸部を第１電極３１ｓと第２電極３２ｓとの間に形成する場合に比べて、貫通孔２４の製造性が高く、軽量化を図るとともに、コンパクトな帯状センサ１０ｓを構成することができる。

この発明の構成と、上述の実施形態との対応において、この発明の基板は基板２０に対応し、
以下同様に、
長手方向は長手方向Ｌに対応し、
第１電極は第１櫛形電極３１に対応し、
第２電極は第２電極３２に対応し、
絶縁層は絶縁層３５に対応し、
第３電極は第３櫛形電極３３に対応し、
幅方向は幅方向Ｗに対応し、
短電極は第２櫛形短電極３２ａに対応し、
切替部はスイッチ素子４４，４５に対応し、
制御部は制御部５０に対応し、
検出部は検出部Ｄに対応し、
帯状センサは帯状センサ１０に対応し、
第１幹部は第１幹部３１１に対応し、
第１枝部は第１枝部３１２に対応し、
第２幹部は第２幹部３２１に対応し、
第２枝部は第２枝部３２２に対応し、
第３幹部は第３幹部３３１に対応し、
第３枝部は第３枝部３３２に対応し、
導通抑制部は貫通孔２４に対応し、
他の帯状センサの接続部は他の帯状センサ１０の雌型コネクタ２２ｂに対応し、
接続部は雄型コネクタ２２ａに対応し、
温度検出部は温度センサ４３に対応し、
充填材はコンクリートＦｃに対応し、
充填方向は打設方向に対応し、
枠体は型枠１００に対応し、
充填検査装置は充填検査装置１に対応し、
充填位置は打設位置に対応し、
検出容量は静電容量に対応し、
基準検出容量は基準静電容量に対応するも、この発明は、上述の実施形態の構成のみに限定されるものではなく、多くの実施の形態を得ることができる。

例えば、上述の説明では、帯状センサ１０を取付けた型枠１００にコンクリートＦｃを打設し、コンクリートＦｃの打設状況を検出したが、コンクリートＦｃの代わりにモルタルやセメントミルク、硬化性樹脂など、充填可能且つ導電性を有する流動体を充填する際の充填状況を検出するために帯状センサ１０及び充填検査装置１を用いてもよい。

また、上述の説明では、コンクリートＦｃを型枠１００に打設する際に帯状センサ１０及び充填検査装置１を用いたが、セントルと呼ばれるトンネル覆工用の型枠に覆工コンクリートを打設する際や、鋼製エレメントの内部にコンクリートＦｃを打設する際に、帯状センサ１０及び充填検査装置１を用いてもよい。

さらには、上述の説明では、静電容量計測部５２と第１櫛形電極３１とを送信電極配線３６１で接続して第１櫛形電極３１を送信電極とし、静電容量計測部５２と第３櫛形電極３３とを受信電極配線３６２で接続して第３櫛形電極３３を受信電極とした。これに対し、静電容量計測部５２と第３櫛形電極３３とを送信電極配線３６１で接続して第３櫛形電極３３を送信電極とし、静電容量計測部５２と第１櫛形電極３１とを受信電極配線３６２で接続して第１櫛形電極３１を受信電極としてもよい。

また、上述の説明では、型枠１００の内面において、コンクリートＦｃの打ち上がり方向（上下方向）に沿って帯状センサ１０を取付けたが、例えば略水平方向に延びる鋼製エレメントの内部にコンクリートＦｃを打設する場合、鋼製エレメントの長手方向（略水平方向）に沿って帯状センサ１０を取付けてもよいし、略水平方向と上下方向との両方に帯状センサ１０を取付けてもよい。

１…充填検査装置
１０…帯状センサ
２０…基板
２２ａ…雄型コネクタ
２２ｂ…雌型コネクタ
２４…貫通孔
３１…第１櫛形電極
３２…第２電極
３２ａ…第２櫛形短電極
３３…第３櫛形電極
３５…絶縁層
４３…温度センサ
４４，４５…スイッチ素子
５０…制御部
１００…型枠
３１１…第１幹部３１１
３１２…第１枝部３１２
３２１…第２幹部３２１
３２２…第２枝部
３３１…第３幹部
３３２…第３枝部
Ｄ…検出部
Ｆｃ…コンクリート
Ｌ…長手方向
Ｗ…幅方向

Claims (11)

1. 帯状の基板と、
   該基板の表面に配置され、長手方向に延びる第１電極及び第２電極と、
   該第２電極に対して、絶縁層を介して前記基板の厚み方向に積層される第３電極とが備えられ、
   前記第１電極及び前記第２電極は、間隔を隔てて幅方向に対向し、
   前記第２電極は、長手方向の所定長さで形成された短電極を長手方向に沿って複数配置して構成され、
   前記短電極のＯＮ／ＯＦＦを切り替える切替部と、
   複数の前記切替部を制御する制御部とが備えられ、
   前記第１電極及び前記第３電極のうち一方を送信電極とし、他方を受信電極とすることで、前記第１電極、前記第３電極、前記短電極及び前記切替部で検出部を構成し、
   該検出部が長手方向に複数構成された
   帯状センサ。
2. 前記第１電極は、
   前記幅方向の一方側に配置され、長手方向に延びる第１幹部と、
   該第１幹部から前記幅方向の他方側に向かって伸び、且つ長手方向に所定間隔を隔てて複数配置された第１枝部とで構成し、
   前記第２電極を構成する前記短電極は、前記幅方向の他方側に配置され、長手方向に延びる第２幹部と、
   該第２幹部から前記幅方向の一方側に向かって伸び、且つ長手方向に所定間隔を隔てて複数配置された第２枝部とで構成し、
   前記第３電極は、
   前記幅方向の他方側に配置され、長手方向に延びる第３幹部と、
   該第３幹部から前記幅方向の一方側に向かって伸び、且つ長手方向に所定間隔を隔てて複数配置された第３枝部とで構成し、
   前記第２枝部は、前記第１枝部同士の間に配置され、
   前記第３幹部及び前記第３枝部は、前記第２幹部及び前記第２枝部と、前記基板の厚み方向に積層される
   請求項１に記載の帯状センサ。
3. 前記第１電極は、前記幅方向の一方側において長手方向に延びるように配置されるとともに、
   前記第２電極及び前記第３電極は、前記幅方向の他方側において長手方向に延びるように配置され、
   前記第１電極と前記第２電極との間に、不用意な導通を抑制する導通抑制部が設けられた
   請求項１に記載の帯状センサ。
4. 前記導通抑制部は、前記第１電極と前記第２電極との間に設けられ、前記基板を厚み方向に貫通する貫通孔で構成された
   請求項３に記載の帯状センサ。
5. 前記基板の両表面のそれぞれに、前記第１電極及び前記第２電極が配置され、
   両第２電極のそれぞれに対して前記第３電極が設けらた
   請求項１乃至請求項４のうちいずれかに記載の帯状センサ。
6. 前記基板の長手方向の端部のうち少なくとも一方に、他の帯状センサの接続部と接続する接続部が設けられた
   請求項１乃至請求項５のうちいずれかに記載の帯状センサ。
7. 前記制御部が、温度を検出する温度検出部を備えている
   請求項１乃至請求項６のうちいずれかに記載の帯状センサ。
8. 請求項１乃至請求項７のうちいずれかに記載の帯状センサを、充填材の充填方向に長手方向が向くよう、枠体内面に固定された
   充填検査装置。
9. 前記制御部は、前記充填材の充填を検出した前記検出部の検出容量によって、前記検出部における充填位置を算出する
   請求項８に記載の充填検査装置。
10. 前記制御部は、
    前記充填方向の下方の前記検出部における検出容量に基づいて、前記検出部における基準検出容量を設定する
    請求項８又は請求項９に記載の充填検査装置。
11. 前記制御部は、
    前記基準検出容量に対する前記検出容量を比較する
    請求項１０に記載の充填検査装置。

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