JP5942349B2 - センサー装置 - Google Patents

Description

本発明は、センサー装置に関するものである。

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。

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。

特開平６−２２２０３３号公報

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。

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の電極に配置された板状体と、
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、
前記第１の電極の表面には、凹部が形成されており、
前記板状体は、前記凹部に重なって設けられ、
前記板状体は前記凹部の壁面との間に隙間を形成し、前記凹部に連通する貫通孔または貫通溝が設けられていることを特徴とする。

このように構成されたセンサー装置によれば、第１の電極と隙間形成体との間に局所的な隙間が形成されているので、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、それぞれ、前記測定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、測定対象部位のｐＨが所定値以上である場合に、第１の電極および第２の電極の表面に不動態膜が形成される。
ここで、第２の電極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。

一方、第１の電極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の電極と隙間形成体との間の隙間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、かかる隙間内において、第１の電極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の電極の隙間腐食が進行し、第１の電極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。

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の電極および第２の電極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の電極と第２の電極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。

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。

本発明のセンサー装置では、前記第１の電極および前記板状体は、それぞれ、板状またはシート状をなし、前記板状体が前記第１の電極に対して固定部材により固定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、前記板状体は、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。
本発明のセンサー装置では、前記板状体は、前記第１の電極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、前記板状体は、耐アルカリ性を有することが好ましい。
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。

本発明のセンサー装置では、前記隙間における前記板状体と前記第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、第１の電極の隙間腐食を生じさせることができる。
本発明のセンサー装置では、前記機能素子は、前記第１の電極と前記第２の電極との電位差に基づいて、前記測定対象部位のｐＨまたは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを検知する機能をも有することが好ましい。
これにより、測定対象物のｐＨ変化あるいは塩化物イオン濃度変化に伴う状態変化を検知することができる。
本発明のセンサー装置では、アンテナと、
前記アンテナに給電する機能を有する通信用回路とを有し、
前記機能素子は、前記通信用回路を駆動制御する機能をさらに有することが好ましい。
これにより、無線により測定対象物の外部へ測定結果を送信することができる。

本発明の第１実施形態に係るセンサー装置の使用状態の一例を示す図である。 図１に示すセンサー装置の概略構成を示すブロック図である。 図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。 図２に示す第１の電極、第２の電極および隙間形成体を説明するための断面図（図３中のＡ−Ａ線断面図）である。 図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。 図２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。 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。 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。 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。 図１に示すセンサー装置の作用の他の例を説明するための図である。 図２に示す第１の電極および隙間形成体の変形例を示す部分平面図である。 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。 本発明の第３実施形態に係るセンサー装置の使用状態の一例を示す図である。 図１３に示す第１の電極、第２の電極および隙間形成体を説明するための斜視図である。 図１４に示す第１の電極および隙間形成体を示す拡大側面図である。

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の電極および隙間形成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７および図８は、それぞれ、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９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、図１０は、図１に示すセンサー装置の作用の他の例を説明するための図、図１１は、図２に示す第１の電極および隙間形成体の変形例を示す部分平面図である。
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。

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）。

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および第２の電極４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。

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。
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。
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。

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。

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、隙間形成体８の貫通溝８１や隙間Ｇを介して第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。

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。

（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。

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。
本実施形態では、第１の電極３の上面（すなわち基板２１とは反対側の面）には、凹部３１が形成されている。これにより、後述するように隙間形成体８が第１の電極３の上面に接合された状態で、第１の電極３と隙間形成体８との間に隙間Ｇを形成することができる。

この凹部３１は、例えば、凹部３１の形成前の第１の電極３に隙間形成体８を接合した状態で、隙間形成体８をマスクとして用いてエッチング（特に、ウエットエッチング）することにより形成することができる。このようにして凹部３１を形成することにより、第１の電極３と隙間形成体８との間に後述するような第１の電極３の塩化物イオンによる腐食を促進し得る隙間Ｇを簡単かつ確実に形成することができる。なお、凹部３１の形成方法は、これに限定されるものではない。

また、この凹部３１の深さ（最大深さ）は、後述するような第１の電極３の塩化物イオンによる腐食を促進し得る隙間Ｇを形成することができれば、特に限定されないが、例えば、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、後述するような第１の電極３の隙間腐食を生じさせ得る隙間Ｇを簡単かつ確実に形成することができる。

また、凹部３１の幅は、後述するような第１の電極３の隙間腐食を生じさせ得る隙間Ｇを形成することができれば、特に限定されない。
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。
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。

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。
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。

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。
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。
また、例えば、炭素鋼（ＳＤ３４５）は、塩化物イオン濃度が約１．２ｋｇ／ｍ^３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。

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。

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。

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。

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、不導体膜の形成や破壊（消失）が無く、急激な電位の変化がない。そのため、前述したように不動態膜の有無により第１の電極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。
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。

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。

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。

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。

（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、隙間形成体８の後述する貫通溝８１を介して外部に連通している。
このような隙間Ｇを形成することより、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。

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。

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。

以下、図６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（Ｍｎ^ｎ＋）として隙間Ｇ内に溶出する。

例えば、第１の金属材料が純鉄（Ｆｅ）である場合、
Ｆｅ→Ｆｅ^２＋＋２ｅ
の反応により、隙間Ｇ内に金属イオンとしてＦｅ^２＋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。

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。

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、
Ｆｅ^２＋＋２Ｃｌ⁻→ＦｅＣｌ_２
ＦｅＣｌ_２＋２Ｈ_２Ｏ→Ｆｅ（ＯＨ）_２＋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。
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。
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→Ｆｅ^２＋＋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_２＋Ｈ_２Ｏ＋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。

隙間形成体８は、前述した第１の電極３の表面に形成された凹部３１の壁面との間に隙間を形成しつつ凹部３１を覆って設けられている。本実施形態では、隙間形成体８は、板状またはシート状をなし、凹部３１の開口縁部に接合されている。また、隙間形成体８には、その厚さ方向に貫通する貫通溝８１が形成されている。この貫通溝８１は、凹部３１に連通している。

このような貫通溝８１を有する隙間形成体８と、凹部３１を有する第１の電極３とを組み合わせることにより、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。
貫通溝８１は、平面視にて一方向に延びる長尺状をなしている。なお、貫通溝８１（貫通孔）の平面視形状は、第１の電極３の隙間腐食を生じさせ得る隙間Ｇを形成し得るものであれば、これに限定されない。なお、隙間形成体８の貫通溝８１の変形例については、後に詳述する。

この貫通溝８１の幅は、前述したように隙間Ｇ内への塩化物イオンの侵入が可能であるとともに、第１の電極３の隙間腐食を生じさせ得る隙間Ｇを隙間形成体８と第１の電極３との間に形成することができれば、特に限定されない。
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く、特に、本実施形態では、前述したように隙間形成体８をマスクとして用いてエッチングにより第１の電極３の凹部３１を形成できるという観点から、絶縁性材料を用いるのが好ましい。

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_２、Ｓｉ_３Ｎ_４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、中でも、本実施形態では、前述したように隙間形成体８をマスクとして用いてエッチングにより第１の電極３の凹部３１を形成できるという観点から、絶縁性セラミックス材料を用いるのが好ましい。

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。
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、第１の電極３の隙間腐食を生じさせることができる。

（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。

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。

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。

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。

差動増幅回路５１４は、図７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８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。

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。

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。

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。
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。
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。

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。

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。
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。
以下、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（第１の例）、および、第１の電極３がＳＵＳ３０４で構成され、第２の電極４が炭素鋼（ＳＤ３４５）で構成されている場合（第２の例）を例として、センサー装置１の作用を説明する。

（第１の例）
まず、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のセンサー装置１の作用を説明する。
打設直後のコンクリート構造物１００において、通常、適切に打設されていれば、コンクリート１０１は強アルカリ性を呈する。そのため、このとき、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９（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。

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は、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、局所的な腐食（孔食）が生じる。すなわち、第１の電極３の不動態膜３３には、図９（ｂ）に示すように、貫通した欠損部３３１が形成され、その欠損部３３１を介して第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が腐食、すなわち第１の電極３が隙間腐食する。これにより、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。
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。

そして、コンクリート１０１のｐＨが９程度にまで下がると、図９（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。

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。

（第２の例）
次に、第１の電極３がＳＵＳ３０４で構成され、第２の電極４が炭素鋼（ＳＤ３４５）で構成されている場合のセンサー装置１の作用を説明する。
打設直後のコンクリート構造物１００において、通常、適切に打設されていれば、コンクリート１０１は強アルカリ性を呈する。そのため、このとき、測定対象部位に塩化物イオンが侵入していなければ、前述した第１の例と同様、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。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。

その後、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せずに、コンクリート１０１のｐＨが９程度にまで下がると、図１０（ｂ）に示すように、第１の電極３は、その不動態膜３３が安定であり、自然電位の変化が少ないものの、第２の電極４は、その不動態膜が崩壊し始め、自然電位が下がる（卑化する）。これにより、第１の電極３と第２の電極４との電位差が急激に大きくなる。これにより、測定対象部位のｐＨが９程度となったことを検知することができる。

なお、コンクリート１０１のｐＨが９程度にまで下がる前に、コンクリート構造物１００のコンクリート１０１の測定対象部位に塩化物イオンが侵入すると、前述した第１の例と同様、その塩化物イオン濃度に応じて、第１の電極３と第２の電極４との電位差が大きくなる。
そして、コンクリート１０１のｐＨが９程度にまで下がった後に、コンクリート構造物１００のコンクリート１０１の測定対象部位に塩化物イオンが侵入すると、図１０（ｃ）に示すように、第１の電極３の不動態膜３３には、貫通した欠損部３３１が形成され、第１の電極３が隙間腐食する。これにより、第１の電極３の自然電位が卑化する（下がる）。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。これにより、測定対象部位に塩化物イオンが侵入したことを検知することができる。

以上説明したように第１実施形態のセンサー装置１によれば、第１の電極３と隙間形成体８との間に局所的な隙間Ｇが形成されているので、測定対象部位の塩化物イオン濃度が第２の電極４の塩化物イオンによる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。

（変形例）
なお、隙間形成体８の貫通溝８１の形態は、前述したものに限定されず、隙間形成体８に代えて、例えば、図１１（ａ）、（ｂ）および（ｃ）に示すような貫通溝または貫通孔を有する隙間形成体を用いることができる。
図１１（ａ）に示す隙間形成体８Ｘ１は、互いに平行に延びる複数の貫通溝８１Ｘ１を有する。このような隙間形成体８Ｘ１を備えるセンサー装置１Ｘ１の第１の電極３は、例えば、隙間形成体８Ｘ１をマスクとしてエッチングすることにより形成された凹部を有し、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が形成される。

また、図１１（ｂ）に示す隙間形成体８Ｘ２は、上記貫通溝８１Ｘ１と直交する方向に互いに平行に延びる複数の貫通溝８１Ｘ２を有する。このような隙間形成体８Ｘ２を備えるセンサー装置１Ｘ２の第１の電極３は、例えば、隙間形成体８Ｘ２をマスクとしてエッチングすることにより形成された凹部を有し、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が形成される。

また、図１１（ｃ）に示す隙間形成体８Ｘ３は、上記複数の貫通溝８１Ｘ１と上記複数の貫通溝８１Ｘ２とを組み合わせた形状、すなわち格子状をなす貫通孔８１Ｘ３を有する。このような隙間形成体８Ｘ３を備えるセンサー装置１Ｘ３の第１の電極３は、例えば、隙間形成体８Ｘ３をマスクとしてエッチングすることにより形成された凹部を有し、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が形成される。

＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。
図１２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。

第２実施形態のセンサー装置は、第１の電極および第２の電極の数が異なる以外は、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、本体２Ａと、その本体２Ａの表面に露出した複数の第１の電極３ａ、３ｂ、３ｃおよび複数の第２の電極４ａ、４ｂ、４ｃとを有する。

本実施形態では、第１の電極３ａ、３ｂ、３ｃおよび第２の電極４ａ、４ｂ、４ｃは、互いに離間して設けられている。また、第１の電極３ａ、３ｂ、３ｃおよび第２の電極４ａ、４ｂ、４ｃは、それぞれ、電極面がコンクリート構造物１００の外表面に対して垂直または略垂直となるように設置されている。
また、複数の第１の電極３ａ、３ｂ、３ｃは、コンクリート構造物１００の外表面からの距離が互いに異なる。具体的には、コンクリート構造物１００の外表面側から内側へ、複数の第１の電極３ａ、３ｂ、３ｃがこの順に並んで設けられている。

同様に、複数の第２の電極４ａ、４ｂ、４ｃは、コンクリート構造物１００の外表面からの距離が互いに異なる。具体的には、コンクリート構造物１００の外表面側から内側へ、複数の第２の電極４ａ、４ｂ、４ｃがこの順に並んで設けられている。
さらに、第１の電極３ａおよび第２の電極４ａは、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３ｂおよび第２の電極４ｂは、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。第１の電極３ｃおよび第２の電極４ｃは、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。

このような第１の電極３ａ、３ｂ、３ｃおよび第２の電極４ａ、４ｂ、４ｃでは、第１の電極３ａと第２の電極４ａとが対をなし、第１の電極３ｂと第２の電極４ｂとが対をなし、第１の電極３ｃと第２の電極４ｃとが対をなす。
本実施形態では、センサー装置１Ａは、第１の電極３ａと第２の電極４ａとの電位差、第１の電極３ｂと第２の電極４ｂとの電位差、および、第１の電極３ｃと第２の電極４ｃとの電位差をそれぞれ図示しない機能素子により測定することができるように構成されている。

このような第２実施形態に係るセンサー装置１Ａによれば、第１の電極３ａおよび第２の電極４ａの設置環境、第１の電極３ｂおよび第２の電極４ｂの設置環境、および、第１の電極３ｃおよび第２の電極４ｃの設置環境のｐＨや塩化物イオン濃度がそれぞれ設定値以下か否かを正確に検知することができる。すなわち、コンクリート構造物１００の外表面からの深さが異なる位置でのｐＨがそれぞれ設定値以下か否かを正確に検知することができる。これにより、コンクリート１０１のｐＨが酸性側に変化する速度や塩化物イオン濃度が増加する速度を知ることができる。そのため、コンクリート構造物１００の中性化や塩害の深さ方向への侵入予測を効果的に行うことができる。

＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態を説明する。
図１３は、本発明の第３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１４は、図１３に示す第１の電極、第２の電極および隙間形成体を説明するための斜視図、図１５は、図１４に示す第１の電極および隙間形成体を示す拡大側面図である。

以下、第３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。
第３実施形態のセンサー装置は、第１の電極および隙間形成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１Ｂは、図１３に示すように、本体２Ｂと、その本体２Ｂ上に設けられた第１の電極３Ｂおよび第２の電極４とを有する。
また、図１３では説明の便宜上図示を省略しているが、図１４に示すように、センサー装置１Ｂは、第１の電極３Ｂの上に設けられた隙間形成体８Ｂを有する。
本実施形態では、第１の電極３Ｂ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。

第１の電極３Ｂおよび第２の電極４は、図１４に示すように、それぞれ、前述した本体２Ｂの外表面上に設けられている。
隙間形成体８Ｂは、図１５に示すように、第１の電極３Ｂの表面の一部との間に隙間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８Ｂは、平面視にて四角形をなしている。なお、隙間形成体８Ｂ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。

特に、本実施形態では、第１の電極３Ｂおよび隙間形成体８Ｂ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８Ｂが第１の電極３に対して固定部材９により固定されている。これにより、第１の電極３Ｂの隙間腐食を生じさせ得る隙間Ｇを第１の電極３Ｂと隙間形成体８Ｂとの間に簡単かつ確実に形成することができる。
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。

そして、第１の電極３Ｂおよび隙間形成体８Ｂ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８Ｂが第１の電極３Ｂに対して固定部材９により固定されている。
このようなボルト９１およびナット９４は、隙間形成体８Ｂを局所的に第１の電極３Ｂに対して圧着させるので、隙間形成体８の圧着された部部分以外の部分が第１の電極３Ｂに対して若干浮き上がり、隙間Ｇ１が形成される。なお、ワッシャー９２、９３は、省略してもよい。

この隙間Ｇ１における第１の電極３Ｂと隙間形成体８Ｂとの間の距離は、ボルト９１およびナット９４の締付トルクに応じて調整することができる。なお、かかる距離は、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３Ｂ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３Ｂ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３実施形態のセンサー装置１Ｂ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。

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。

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。

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。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｘ１、１Ｘ２、１Ｘ３‥‥センサー装置 ２、２Ａ、２Ｂ‥‥本体 ３、３ａ、３ｂ、３ｃ、３Ｂ‥‥第１の電極 ４、４ａ、４ｂ、４ｃ‥‥第２の電極 ７‥‥比較用電極 ２１‥‥基板 ２３‥‥絶縁層 ２４‥‥封止部 ２５‥‥保護膜 ３１‥‥凹部 ３３、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 ８、８Ｂ、８Ｘ１、８Ｘ２、８Ｘ３‥‥隙間形成体 ８１、８１Ｘ１、８１Ｘ２‥‥貫通溝 ８１Ｘ３‥‥貫通孔 ９‥‥固定部材 ９１‥‥ボルト ９２、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、２０２、２０３‥‥演算増幅器 ２４１‥‥開口部 ３３１‥‥欠損部 ５１１‥‥ＣＰＵ ５１２‥‥Ａ／Ｄ変換回路 ５１３‥‥基板 ５１４‥‥差動増幅回路 ５１４ａ、５１４ｂ、５１４ｃ‥‥トランジスタ ５１４ｄ‥‥カレントミラー回路 ５１５ａ、５１５ｂ‥‥層間絶縁膜 ５１６ａ、５１６ｂ、５１６ｃ、５１６ｄ、５１６ｅ、５１６ｆ‥‥導体部 Ｇ、Ｇ１‥‥隙間

Claims (12)

1. 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の電極に配置された板状体と、
   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、
   前記第１の電極の表面には、凹部が形成されており、
   前記板状体は、前記凹部に重なって設けられ、
   前記板状体は前記凹部の壁面との間に隙間を形成し、前記凹部に連通する貫通孔または貫通溝が設けられていることを特徴とするセンサー装置。
2. 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請求項１に記載のセンサー装置。
3. 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２に記載のセンサー装置。
4. 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２に記載のセンサー装置。
5. 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２ないし４のいずれかに記載のセンサー装置。
6. 前記第１の電極および前記板状体は、それぞれ、板状またはシート状をなし、前記板状体が前記第１の電極に対して固定部材により固定されている請求項１ないし５のいずれかに記載のセンサー装置。
7. 前記板状体は、絶縁性材料で構成されている請求項１ないし６のいずれかに記載のセンサー装置。
8. 前記板状体は、前記第１の電極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請求項１ないし６のいずれかに記載のセンサー装置。
9. 前記板状体は、耐アルカリ性を有する請求項１ないし８のいずれかに記載のセンサー装置。
10. 前記隙間における前記板状体と前記第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９のいずれかに記載のセンサー装置。
11. 前記機能素子は、前記第１の電極と前記第２の電極との電位差に基づいて、前記測定対象部位のｐＨまたは塩化物イオン濃度が設定値以下か否かを検知する機能をも有する請求項１ないし１０のいずれかに記載のセンサー装置。
12. アンテナと、
    前記アンテナに給電する機能を有する通信用回路とを有し、
    前記機能素子は、前記通信用回路を駆動制御する機能をさらに有する請求項１ないし１１のいずれかに記載のセンサー装置。

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