特開 2020-200625 コンクリート充填検知センサ、コンクリートの充填検知方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2020-200625(P2020-200625A)

(43)【公開日】2020年12月17日

(54)【発明の名称】コンクリート充填検知センサ、コンクリートの充填検知方法

(51)【国際特許分類】

   E04G 21/02 20060101AFI20201120BHJP

   G01V 8/20 20060101ALI20201120BHJP

【ＦＩ】

   E04G21/02 103Z

   G01V8/20 P

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2019-107332(P2019-107332)

(22)【出願日】2019年6月7日

(71)【出願人】

【識別番号】000000240

【氏名又は名称】太平洋セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000729

【氏名又は名称】特許業務法人 ユニアス国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】井坂 幸俊

(72)【発明者】

【氏名】江里口 玲

【テーマコード（参考）】

2E172

2G105

【Ｆターム（参考）】

2E172AA05

2E172DE01

2E172HA03

2G105AA01

2G105BB17

2G105CC03

2G105DD02

2G105EE02

2G105HH04

(57)【要約】

【課題】導入コストが低廉であり、且つ、測定に伴う作業員の作業負担が少ない、コンクリートの充填検知センサを提供する。
【解決手段】本発明に係るコンクリート充填検知センサは、所定照度以上の光を受光すると電気信号を出力する、及び／又は、受光した光の照度に応じた電気信号を出力する受光素子を含む。
【選択図】 図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

所定照度以上の光を受光すると電気信号を出力する、及び／又は、受光した光の照度に応じた電気信号を出力する受光素子を含むことを特徴とする、コンクリート充填検知センサ。

【請求項2】

前記受光素子は、コンクリートが内側に投入される型枠、前記型枠で囲まれた領域内に配設された鉄筋、前記鉄筋と前記型枠との間に配設されたスペーサ又はインサート、の少なくともいずれか１種の場所に取り付け可能に構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート充填検知センサ。

【請求項3】

前記受光素子は、コンクリートが内側に投入される型枠、鉄筋と前記型枠との間に配設されたスペーサ又はインサート、の少なくともいずれか１種と一体化されていることを特徴とする、請求項１に記載のコンクリート充填検知センサ。

【請求項4】

請求項１に記載のコンクリート充填検知センサを用いた、コンクリートの充填検知方法であって、
型枠の内側表面又は前記型枠で囲まれた領域内に前記受光素子を配置する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記型枠で囲まれた領域内にコンクリートを投入する工程（ｂ）と、
前記受光素子から出力される前記電気信号の有無又は大きさを所定の時間にわたって連続的に検知する工程（ｃ）と、
前記電気信号が検知されなかった、又は前記電気信号が所定値を下回った前記受光素子が配置されている位置にはコンクリートが充填されていると判断する工程（ｄ）とを含むことを特徴とする、コンクリートの充填検知方法。

【請求項5】

前記工程（ａ）は、前記型枠の内側表面又は前記型枠で囲まれた領域内において、異なる深さ位置に複数の前記受光素子を配置する工程であり、
前記工程（ｃ）は、前記複数の受光素子それぞれから出力される前記電気信号の有無又は大きさを前記所定の時間にわたって連続的に検知する工程であることを特徴とする、請求項４に記載のコンクリートの充填検知方法。

【請求項6】

前記工程（ｄ）において、前記電気信号が検知されていた、又は前記電気信号が閾値以上を示していた第一状態から、前記電気信号が検知されなくなった、又は前記電気信号が前記閾値を下回った第二状態に遷移し、且つ前記第二状態が所定時間以上継続したことを確認すると、前記第一状態から前記第二状態に遷移した時刻に、前記第二状態を示す前記受光素子が配置されている位置にコンクリートが充填されたと判断することを特徴とする、請求項４又は５に記載のコンクリートの充填検知方法。

【請求項7】

前記工程（ａ）は、前記型枠の内側表面、前記型枠の内側に配設された鉄筋、前記鉄筋と前記型枠との間に配設されたスペーサ又はインサートの少なくともいずれか１種の場所に、前記受光素子を配置する工程であることを特徴とする、請求項４〜６のいずれか１項に記載のコンクリートの充填検知方法。

【請求項8】

前記型枠の表面、前記型枠の内側に配設された鉄筋と前記型枠との間に配設されたスペーサ又はインサートに、前記受光素子と接続されたＲＦタグを取り付ける工程（ｅ）を有し、
前記工程（ｃ）は、前記ＲＦタグから無線通信を介して送信された前記電気信号を、前記無線通信に対応した端末で受信する工程を含むことを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載のコンクリートの充填検知方法。

【請求項9】

前記工程（ｃ）は、前記型枠の外側に配置され、前記受光素子と信号線によって接続されてなる計測装置によって前記電気信号を取得する工程を含むことを特徴とする、請求項４〜７のいずれか１項に記載のコンクリートの充填検知方法。

【請求項10】

前記工程（ｂ）は、コンクリートを投入するためのブーム又は前記型枠の内側表面、に配置された光源によって、前記型枠で囲まれた領域を照明しながら、コンクリートを投入する工程であることを特徴とする、請求項４〜９のいずれか１項に記載のコンクリートの充填検知方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、土木施工や建築施工などで用いられるコンクリートが、充填対象空間に充填された状態を検知するためのセンサ、及びその方法に関する。

【背景技術】

【0002】

コンクリート構造物は、型枠で囲まれた閉塞空間内にフレッシュコンクリート（生コンクリート）を投入して所定期間養生した後、型枠を外して（脱型して）構築される。より具体的には、ミキサー車などからポンプや配管を介してフレッシュコンクリートを型枠内に投入しつつ、この投入されたフレッシュコンクリートに対して振動機による攪拌が行われて締め固める作業が行われる。

【0003】

型枠内のフレッシュコンクリートの状態は、脱型するまで不明であるため、閉塞空間の形状や、フレッシュコンクリートの流動性、施工の仕方などによっては、脱型後に打設が不十分であることが明らかとなる場合がある。例えば、コンクリート表面に材料が分離したり（豆板、ジャンカ）、コンクリートの充填が完全ではないために凹み箇所が生じる場合がある。

【0004】

このような初期欠陥を防止するための一つの方法として、型枠内にフレッシュコンクリートを打設する際に、型枠内の隅々までフレッシュコンクリートが行き渡っているか否かを、当該フレッシュコンクリートが硬化する前に型枠を設置したまま調査する方法がある。従来は、熟練者が木槌等で型枠を打ち、その打撃音によって経験と勘に基づいて判断することが行われていた。

【0005】

しかしながら、従来の熟練者による経験と勘に基づいた打設確認方法では、確認者による差が大きく、また、充填されていると判断されても実際は充填されていない場合があり得るという問題点があった。

【0006】

このような課題を受け、確認者の熟練度によらず、コンクリート充填状態を検知する方法が、従来種々提案されている（下記、特許文献１〜３参照）。

【0007】

特許文献１には、作業員が赤外線カメラと可視光カメラが搭載されたウェアラブル端末を着用して、型枠側面などを撮像し、その情報を管理者や他の作業員に共有させることで、打設状況を周知する方法が開示されている。

【0008】

特許文献２には、マイクロフォンや加速度計が搭載されたハンマー型のコンクリート充填検知装置と、この検知装置に接続されたコンクリート充填判定装置とを用いた検知方法が開示されている。詳細には、作業員が打設作業中にハンマー型のコンクリート充填検知装置によって型枠部材やコンクリート表面を叩き、マイクロフォンや加速度計によって音圧や加振加速度を計測する。そして、この計測結果が、コンクリート充填判定装置に送信され、判定装置側でコンクリートの充填状態が判定される。

【0009】

特許文献３には、コンクリート打設前に設置される、長尺状の一対の導体及びこの導体を被覆する絶縁体からなる充填センサを用い、コンクリートの充填状態に応じて前記一対の導体間の静電容量が変化することを利用して、充填状態を検知する方法が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0010】

【特許文献1】特開２０１８−１２３５１２号公報

【特許文献2】特開２０１７−１９０５６７号公報

【特許文献3】特開２０１３−９２５１１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0011】

コンクリート構造物における初期欠陥の発生を抑制するという目的に加えて、万一欠陥が発生した場合における原因や責任の所在を明らかにするためにも、当初の打設計画どおりに打設作業が進行しているかどうかが容易に確認でき、且つ、低廉なコストで導入できるシステムを構築することが好ましい。

【0012】

特許文献１の方法を用いるためには、特別なウェアラブル端末が必要となるため、導入コストが高騰する可能性がある。また、充填状況を撮影するために、作業員を計測場所に必ず配置する必要があることから、コンクリートを打設する現場が広い敷地であるような場合には、同時に撮影するために複数人の作業員を配置する必要がある。建設業界では人手不足も大きな課題となっており、なるべく現場に派遣される作業員の数を減らしたい事情があるため、特許文献１に開示された方法よりも、少ない作業員によって充填状態を検知することのできる方法の方が望ましい。

【0013】

特許文献２の方法を用いるためには、マイクロフォンや加速度計が搭載されたハンマー形状を示す専用のコンクリート充填検知装置が必要となるため、特許文献１の方法よりも更に導入コストが高騰する可能性がある。また、充填状況を確認すべくコンクリートや型枠を叩くために、作業員を計測場所に必ず配置する必要があることから、特許文献１と同様に、コンクリートを打設する現場が広い敷地であるような場合には、複数人の作業員を配置する必要がある。このため、特許文献２に開示された方法よりも、少ない作業員によって充填状態を検知することのできる方法の方が望ましい。

【0014】

特許文献３の方法は、打設する前に絶縁体で被覆された一対の導線を配設し、この導線の先端に設けられたセンサによって、一対の導線が示す静電容量の値の変化を検出することで充填状態を検知するという方法であるため、特許文献１や特許文献２に記載された方法と比較すると、低廉で導入でき、且つ、少ない作業員で検出できる可能性がある。

【0015】

しかし、特許文献３の方法は、既設のコンクリート構造物の外周にコンクリートを打設するなど、打設する対象空間が狭い場合には適用できるが、例えば新設の広い現場において、コンクリートの充填状態を検知する方法としては不向きである。

【0016】

本発明は、導入コストが低廉であり、且つ、測定に伴う作業員の作業負担が少ない、コンクリートの充填検知方法を提供することを目的とする。また、本発明は、このような方法の実現に適した、コンクリート充填検知センサを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0017】

本発明に係るコンクリート充填検知センサは、所定照度以上の光を受光すると電気信号を出力する、及び／又は、受光した光の照度に応じた電気信号を出力する受光素子を含むことを特徴とする。

【0018】

前記コンクリート充填検知センサは、型枠で囲まれた領域（以下、「充填対象空間」と称されることがある。）内にコンクリート（フレッシュコンクリート）を投入して打設作業が行われる場合において、前記充填対象空間内にコンクリートがどの程度充填されているかを検知するために利用される。好ましくは、前記コンクリート充填検知センサは、複数の前記受光素子を含み、充填対象空間内において、異なる深さ位置にこれらの複数の受光素子が配置された状態で利用される。

【0019】

前記受光素子は、フォトダイオード、フォトトランジスタ、照度計などを採用することができる。なお、ＬＥＤ素子を前記受光素子として利用することも可能である。これらの素子によれば、安価でコンクリート充填検知センサを実現できる。

【0020】

例えば、充填対象空間内の深さＤ１のある位置に、前記受光素子が配置されていたとする。コンクリートの最表面が深さＤ１よりも深い位置の場合、受光素子は光を受光して電気信号を出力する。一方、コンクリートの打設が進行し、最表面が深さＤ１よりも浅い位置である場合には、受光素子の受光面はコンクリートによって隠れるため、受光素子は光を受光できないか、又は受光素子によって受光された光の照度が大幅に低下する。この結果、受光素子から出力される電気信号の値が大幅に低下するか、若しくは電気信号を出力しなくなる。

【0021】

よって、受光素子から出力される電気信号の大きさの変化を確認することで、当該受光素子が設置されている領域においては、その深さ位置までコンクリートが充填されているかどうかを検知することができる。なお、ここでいう「電気信号の大きさの変化」には、電気信号が所定のレベルを示していた状態から、電気信号の出力がなくなった状態に変化する場合が含まれる。

【0022】

そして、本発明に係るコンクリート充填検知センサによれば、単に受光素子から出力される電気信号の大きさの変化を検知すればよいため、コンクリートの充填状態を検知するためだけに、作業員を現場に配置する必要がない。すなわち、現場に配置するべき作業員の数の増加を招くことなく、コンクリートの充填状態を検知することができる。

【0023】

前記受光素子は、コンクリートが内側に投入される型枠、前記型枠で囲まれた領域内に配設された鉄筋、前記鉄筋と前記型枠との間に配設されたスペーサ又はインサート、の少なくともいずれか１種の場所に取り付け可能に構成されているものとしても構わない。

【0024】

また、前記受光素子は、コンクリートが内側に投入される型枠、鉄筋と前記型枠との間に配設されたスペーサ又はインサート、の少なくともいずれか１種と一体化されているものとしても構わない。この場合、コンクリート充填検知センサは、受光素子が一体化されてなる型枠、受光素子が一体化されてなるスペーサ、又は、受光素子が一体化されてなるインサートとして実現される。

【0025】

本発明は、上記のコンクリート充填検知センサを用いた、コンクリートの充填検知方法であって、
型枠の内側表面又は前記型枠で囲まれた領域内に前記受光素子を配置する工程（ａ）と、
前記工程（ａ）の後に、前記型枠で囲まれた領域内にコンクリートを投入する工程（ｂ）と、
前記受光素子から出力される前記電気信号の有無又は大きさを所定の時間にわたって連続的に検知する工程（ｃ）と、
前記電気信号が検知されなかった、又は前記電気信号が所定値を下回った前記受光素子が配置されている位置にはコンクリートが充填されていると判断する工程（ｄ）とを含むことを特徴とする。

【0026】

上記方法によれば、コンクリートを投入する前に予め受光素子を配置しておけば、受光素子から出力される電気信号の高低又は有無によってコンクリートの充填状態が検知される。これにより、検知作業のために別途作業員を現場に配置する必要がなく、また、低廉なコストで実現できる。

【0027】

前記工程（ａ）は、前記型枠の内側表面又は前記型枠で囲まれた領域内において、異なる深さ位置に複数の前記受光素子を配置する工程であり、
前記工程（ｃ）は、前記複数の受光素子それぞれから出力される前記電気信号の有無又は大きさを前記所定の時間にわたって連続的に検知する工程であるものとしても構わない。

【0028】

上記の方法によれば、型枠で囲まれた領域が大きい場合などにおいて、コンクリートの充填状況を受光素子の数に応じた細かい精度で検知することができる。

【0029】

前記工程（ｄ）において、前記電気信号が検知されていた、又は前記電気信号が閾値以上を示していた第一状態から、前記電気信号が検知されなくなった、又は前記電気信号が前記閾値を下回った第二状態に遷移し、且つ前記第二状態が所定時間以上継続したことを確認すると、前記第一状態から前記第二状態に遷移した時刻に、前記第二状態を示す前記受光素子が配置されている位置にコンクリートが充填されたと判断するものとしても構わない。

【0030】

かかる方法によれば、コンクリートの充填状態を時間的に管理することが可能となる。特に、前記工程（ａ）において、充填対象空間を上から見たときに複数の箇所に受光素子を配置しておけば、各受光素子から出力される電気信号の状態が第一状態から第二状態に変化した時刻を受光素子毎に管理することで、充填対象空間が広い場合においても、場所毎にコンクリートの充填状態を時間的に管理することができる。

【0031】

なお、受光素子の受光領域内を作業員が一時的に通過するなど、コンクリートが充填される以外の外的な要因によって、受光素子が受光する光の照度が一時的に低下することも想定される。しかし、このような外的な要因によって受光した光の照度が低下した場合には、短い時間が経過した後、この外的要因が消滅して再び受光する光の照度が上昇することが予想される。これに対し、コンクリートが充填されたことで受光素子が受光する光の照度が低下する場合には、再び照度が上昇することは起こり得ない。

【0032】

上記の方法によれば、単に第一状態から第二状態に遷移しただけではなく、この第二状態が所定時間以上継続しているかどうかが確認されるため、前記のような外的要因に基づく一時的な照度の低下をもって、コンクリートが充填されたと誤判断することが防止される。

【0033】

前記工程（ａ）は、前記型枠の内側表面、前記型枠の内側に配設された鉄筋、前記鉄筋と前記型枠との間に配設されたスペーサ又はインサートの少なくともいずれか１種の場所に、前記受光素子を配置する工程であるものとしても構わない。

【0034】

また、前記コンクリートの充填検知方法は、前記型枠の表面、前記型枠の内側に配設された鉄筋と前記型枠との間に配設されたスペーサ又はインサートに、前記受光素子と接続されたＲＦタグを取り付ける工程（ｅ）を有し、
前記工程（ｃ）は、前記ＲＦタグから無線通信を介して送信された前記電気信号を、前記無線通信に対応した端末で受信する工程を含むものとしても構わない。

【0035】

かかる構成によれば、受光素子から型枠の外側に信号線を配線することなく、受光素子から出力される電気信号を端末で確認することができる。特に、前記端末としては、ＲＦタグとの間で無線通信を介して送受信可能な専用アプリケーションプログラムがインストールされた、スマートフォンやタブレットＰＣなどの汎用機器とすることができる。この場合、スマートフォンやタブレットＰＣから更にインターネットなどの通信回線を介して、現場から離れた場所に設置された管理サーバに対して、コンクリートの充填状態に関する情報を容易に送信することができ、他の作業員や管理員に対して情報の共有が容易化される。

【0036】

前記工程（ｃ）は、前記型枠の外側に配置され、前記受光素子と信号線によって接続されてなる計測装置によって前記電気信号を取得する工程としても構わない。この場合、計測装置は、更にスマートフォンやタブレットＰＣとの間でBluetooth（登録商標）などの汎用の通信方式によって通信可能に構成されているものとしても構わない。

【0037】

前記工程（ｂ）は、コンクリートを投入するためのブーム又は前記型枠の内側表面、に配置された光源によって、前記型枠で囲まれた領域を照明しながら、コンクリートを投入する工程であるものとしても構わない。

【0038】

充填対象空間の形状や地理的環境によっては、もともと充填対象空間内に日光が入りづらい場所が存在する可能性が考えられる。このような場合であっても、光源によって照明しながらコンクリートの投入作業が行われるため、受光素子の配置位置までコンクリートが充填されると、受光素子が受光する光の照度が低下し、出力する電気信号の有無又は高低が検知できる。

【発明の効果】

【0039】

本発明によれば、低廉な導入コストと少ない作業負担によって、コンクリートの充填状態を検知することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0040】

【図1】本発明のコンクリート充填検知センサ、及びコンクリートの充填検知方法の第一実施形態の構成を模式的に示す概念図である。

【図2】図１に示す充填対象空間を、Ｚ方向から見たときの模式的な図面である。

【図3A】図１に示す充填対象空間内の一部分を、ある高さ位置でＸＹ平面に沿って切断したときの、模式的な図面である。

【図3B】図３Ａとは異なる態様で、通信装置が取り付けられている状態を模式的に示す図面である。

【図4A】受光素子の設置態様の一例を模式的に示す図面である。

【図4B】受光素子の設置態様の別の一例を模式的に示す図面である。

【図4C】受光素子の設置態様の更に別の一例を模式的に示す図面である。

【図5】充填対象空間内にコンクリートを投入する状態を模式的に示す図面である。

【図6】本発明のコンクリート充填検知センサ、及びコンクリートの充填検知方法の第二実施形態の構成を模式的に示す概念図である。

【図7】本発明のコンクリート充填検知センサ、及びコンクリートの充填検知方法の第二実施形態の構成を模式的に示す別の概念図である。

【図8A】受光素子の設置態様の一例を模式的に示す図面である。

【図8B】受光素子の設置態様の一例を模式的に示す図面である。

【図9】受光素子の設置態様の別の一例を模式的に示す図面である。

【図10】受光素子の設置態様の更に別の一例を模式的に示す図面である。

【図11】光源の設置態様の一例を模式的に示す図面である。

【図12】光源の設置態様の別の一例を模式的に示す図面である。

【図13】光源の設置態様の別の一例を模式的に示す図面である。

【図14】受光素子の設置態様の更に別の一例を模式的に示す図面である。

【発明を実施するための形態】

【0041】

以下、本発明に係るコンクリート充填検知センサ、及びコンクリートの充填検知方法の実施形態につき、適宜図面を参照して説明する。なお、以下の図面において、一部が誇張されている場合があり、実際の寸法比と図面上の寸法比とは必ずしも一致しない。

【0042】

［第一実施形態］
図１は、コンクリート充填検知センサ及びコンクリートの充填検知方法の第一実施形態の構成を、模式的に示す概念図である。

【0043】

図１に示されるコンクリート充填検知システム１は、コンクリートを充填する対象となる空間（充填対象空間１０）、充填対象空間１０から送られる電気信号を無線通信２０を介して受信する端末３０、端末３０からインターネット４０を介して所定の情報が送信される管理サーバ４１を含む。

【0044】

充填対象空間１０は、型枠１１によって囲まれた領域であり、コンクリートが充填される対象となる空間である。コンクリートを充填する作業（打設作業）を行う前に、この充填対象空間１０を確定させるために型枠１１を取り付ける作業が行われる。図１では、説明の都合上、充填対象空間１０内にコンクリートが全く投入されていない状態が図示されている。

【0045】

充填対象空間１０内には、型枠１１の内側において複数の鉄筋１２が配設されている。型枠１１は、Ｚ方向から見て充填対象空間１０を４方から取り囲むように配置されている。図２は、図１に示す充填対象空間１０を、Ｚ方向から（上から）見たときの模式的な図面である。

【0046】

鉄筋１２は、ＸＹ平面に平行な方向に相互に離間し、Ｚ方向に延伸する形状で複数本が配置されている。なお、一部箇所には、Ｘ方向又はＹ方向に延伸する鉄筋１２が配設され、Ｚ方向に延伸する鉄筋１２同士を連結している。

【0047】

充填対象空間１０内には、複数の受光素子（２，２，‥‥）が配置されている。これら複数の受光素子（２，２，‥‥）が、コンクリート充填検知センサ３を構成する。

【0048】

図１に示す例では、コンクリート充填検知センサ３を構成する複数の受光素子（２，２，‥‥）は、鉄筋１２、及び型枠１１の内側表面に取り付けられている。特に、図１に示すように、複数の受光素子（２，２，‥‥）が、異なる深さ位置（Ｚ方向に係る位置）に配置されるのが好ましい。

【0049】

受光素子２は、所定照度以上の光を受光すると電気信号を出力する素子であるか、又は、受光した光の照度に応じた電気信号を出力する素子であり、これら両方の機能を備えた素子であってもよい。受光素子２としては、フォトダイオード、フォトトランジスタ、照度計、ＬＥＤ素子などを利用することができる。

【0050】

受光素子２は、鉄筋１２に取り付けられる場合には、絶縁性の紐状の部材によって括り付けられるものとしても構わない。また、受光素子２は、型枠１１の表面に取り付けられる場合には、ネジ止めなどの公知の方法で固定されるものとして構わない。

【0051】

本実施形態のコンクリート充填検知システム１においては、充填対象空間１０内に、複数の受光素子（２，２，‥‥）からの電気信号が信号線２２を介して入力されるＲＦタグ２１が設置されている。ＲＦタグ２１は、誘導アンテナ（不図示）を内蔵し、所定の周波数帯の無線周波数で通信を行う。

【0052】

図３Ａは、充填対象空間１０の一部分を、ある高さ位置でＸＹ平面に沿って切断したときの、模式的な図面である。図３Ａに示すように、充填対象空間１０内には、一般的に鉄筋１２と型枠１１との間の離間を確保するためのスペーサ１３が配置される。

【0053】

図３Ａに示す例では、スペーサ１３の面上にＲＦタグ２１が配置されている。ＲＦタグ２１は、例えば２５ｍｍ×９ｍｍ程度で厚みが３ｍｍ程度の板状の部材で構成され、スペーサ１３の面上に配置可能な程度に小さいサイズである。なお、スペーサ１３は、一般的にコンクリート、モルタル、プラスチック等の絶縁性部材で構成される。

【0054】

なお、本出願人によって出願された、特許第６３９９６３８号に開示されるように、ＲＦタグ２１を内蔵したスペーサ１３を利用するものとしても構わない。

【0055】

スペーサ１３に取り付けられたＲＦタグ２１は、複数の受光素子（２，２，‥‥）と信号線２２によって接続され、受光素子（２，２，‥‥）が検知した光の照度に応じた電気信号がＲＦタグ２１に入力される。ＲＦタグ２１は、ＲＦタグ２１との間で通信環境の成立したリーダライタ２７に対して、入力された前記電気信号に基づく電波信号を送信する。リーダライタ２７は、無線通信２０を介して通信可能な範囲内に端末３０の存在を確認すると、受信した電波信号に基づく信号を端末３０に対して送信する（図１参照）。

【0056】

リーダライタ２７は、専用機器であっても構わないし、ＲＦタグ２１との間で通信が可能な専用アプリケーションプログラムがインストールされた、タブレット端末などの汎用機器であっても構わない。なお、本実施形態では、「リーダライタ２７」を用いる場合を例として説明するが、少なくともＲＦタグ２１から送信された信号が受信できればよく、ＲＦタグ２１に対する情報の書き込み機能を有しない、いわゆる「リーダ」であっても構わない。

【0057】

別の例として、図３Ｂに示すように、型枠１１に通信装置２３を取り付け、通信装置２３と受光素子（２，２，‥‥）とを信号線２２によって接続するものとしても構わない。図３Ｂは、充填対象空間１０の一部分を、図１と同様にＹ方向から見たときの模式的な図面に対応する。この通信装置２３は、無線通信２０を介して、リーダライタ機能を搭載した端末３０との間で通信可能であれば、その態様には限定されない。すなわち、図３Ａに示したような、ＲＦタグ２１であっても構わないし、それよりも大型の専用の装置であっても構わない。

【0058】

なお、複数の受光素子（２，２，‥‥）は、図１に示す場所の他、充填対象空間１０内における種々の場所に取り付け可能である。例えば、図４Ａに示すように、ＸＹ平面に平行な方向（水平方向）に延伸する鉄筋１２に取り付けられても構わないし、図４Ｂに示すように、Ｚ方向に延伸する鉄筋１２同士の離間部分に設置された水糸１４に取り付けられても構わないし、図４Ｃに示すように、型枠１１と鉄筋１２とを連結するインサート１５に取り付けられても構わない。なお、インサート１５に替えてセパレータを利用しても構わない。

【0059】

以下、本発明に係るコンクリートの充填検知方法の手順について説明する。

【0060】

（ステップＳ１）
まず、充填対象空間１０を確定させるために、型枠１１を取り付ける作業が行われる。

【0061】

（ステップＳ２）
図１〜図４Ｃを参照して説明したように、所定の箇所に複数の受光素子（２，２，‥‥）が設置される。これにより、コンクリート充填検知センサ３が充填対象空間１０内に取り付けられる。

【0062】

このとき、上述したように、複数の受光素子（２，２，‥‥）は、異なる深さ位置（Ｚ方向に係る座標）に取り付けるのが好ましい。また、充填対象空間１０の広さに応じて、同じ深さ位置においても、ＸＹ平面上の異なる位置に複数の受光素子（２，２，‥‥）を取り付けるのが好ましい。なお、受光素子（２，２，‥‥）の配置間隔は、充填対象空間１０に応じて適宜設定されるが、例えば数十ｃｍ〜２ｍ程度である。

【0063】

更に、本実施形態においては、受光素子（２，２，‥‥）に加えて、図３Ａ及び図３Ｂを参照して上述したように、ＲＦタグ２１又は通信装置２３が所定の箇所に取り付けられる。このとき、ＲＦタグ２１又は通信装置２３は、受光素子（２，２，‥‥）と信号線２２によって接続される。

【0064】

なお、充填対象空間１０内の異なる深さ位置に、多数の受光素子（２，２，‥‥）が配置される場合には、ＲＦタグ２１又は通信装置２３についても、複数箇所に配置されるものとしても構わない。特に、図３Ａに示したように、スペーサ１３にＲＦタグ２１が設けられる場合には、異なる深さ位置に配置された複数のスペーサ１３に対して、ＲＦタグ２１が設けられるものとして構わない。この場合、受光素子（２，２，‥‥）が配置される深さ位置に応じて、信号線２２を介して接続されるＲＦタグ（２１，２１，‥‥）を異ならせるものとして構わない。

【0065】

このステップＳ２が工程（ａ）及び工程（ｄ）に対応する。

【0066】

（ステップＳ３）
図５に模式的に示すように、アジテータ車５１及びポンプ車５２を介して、コンクリート４（フレッシュコンクリート）が、充填対象空間１０内に投入される。具体的には、アジテータ車５１内に格納された流動型のコンクリート４が、ポンプ車５２によってブーム５３を通じて吸い上げられ、充填対象空間１０内に投入される。

【0067】

このとき、図５に示すように、充填対象空間１０内が暗い場合には、ブーム５３に取り付けられた光源５４によって、充填対象空間１０内を照明しながらコンクリート４を投入するものとしても構わない。

【0068】

このステップＳ３が工程（ｂ）に対応する。

【0069】

（ステップＳ４）
充填対象空間１０内に配置された複数の受光素子（２，２，‥‥）は、受光した光の照度に応じた電気信号を生成し、信号線２２を通じて、ＲＦタグ２１又は通信装置２３に出力する。ＲＦタグ２１又は通信装置２３は、信号線２２によって接続された複数の受光素子（２，２，‥‥）から出力される電気信号を、所定の時間にわたって連続的に検出する。

【0070】

このステップＳ４が工程（ｃ）に対応する。

【0071】

（ステップＳ５）
作業員は、例えば、スマートフォンやタブレットＰＣなどの端末３０を用いて、ＲＦタグ２１又は通信装置２３から、無線通信２０を介して前記電気信号を受信する（図１参照）。端末３０には、例えば、専用のアプリケーションがインストールされており、このアプリケーションが、ＲＦタグ２１又は通信装置２３から送信された前記電気信号に基づいて、コンクリート４の充填状態を判断する。

【0072】

コンクリート４が投入される前の状態では、複数の受光素子（２，２，‥‥）は、日光などの自然光、街灯や信号などの環境光、又は光源５４による照明光を受光して、当該受光した照度に応じた電気信号を生成する。このことは、ステップＳ３の実行中であっても、未だコンクリート４によって埋没されていない受光素子（２，２，‥‥）、例えば図５における受光素子２ｂにおいても同様である。

【0073】

一方、ステップＳ３において、コンクリート４が投入されて埋没された受光素子（２，２，‥‥）、例えば図５に示す受光素子２ａは、コンクリート４の投入前と比較して受光光量を大きく低下させる。この結果、受光素子２ａなどの、コンクリート４によって埋没された受光素子（２，２，‥‥）は、電気信号を生成しなくなるか、又は電気信号の値が大きく低下する。

【0074】

つまり、複数の受光素子（２，２，‥‥）は、コンクリート４によって埋没される前の状態においては、電気信号を出力するか、又は、高い値の電気信号を出力する状態（以下、「第一状態」という。）を示す。そして、受光素子（２，２，‥‥）は、コンクリート４の投入が進行して、コンクリート４によって埋没されると、もはや電気信号を出力しなくなるか、又は、第一状態よりも低い値の（所定値を下回る）電気信号を出力する状態（以下、「第二状態」という。）を示すようになる。そして、受光素子（２，２，‥‥）は、ひとたび第二状態に移行すると、そのまま第二状態が継続される。

【0075】

従って、端末３０は、受光素子（２，２，‥‥）が、第一状態から第二状態に変化したこと、及び第二状態に移行してから所定時間（例えば、５分間）以上経過していることを確認すると、該当する受光素子（２，２，‥‥）はコンクリート４によって埋没されていると判断する。例えば、端末３０は、受光素子２ａが第二状態を示し、受光素子２ａと同じＸＹ平面上の座標位置αに配置された受光素子２ｂが第一状態を示していることを確認すると、座標位置αにおいては、受光素子２ａが設置されている深さ位置まではコンクリート４が充填されており、受光素子２ｂが設置されている深さ位置まではコンクリート４が充填されていないと判断する。

【0076】

このステップＳ５が工程（ｄ）に対応する。

【0077】

上記の方法によれば、受光素子（２，２，‥‥）及び、ＲＦタグ２１又は通信装置２３を予め充填対象空間１０内に配置しておけば、作業員が現場内の充填対象空間１０から離れた場所で別の作業を行っている場合であっても、作業員が携帯する端末３０に対してＲＦタグ２１又は通信装置２３から無線通信２０を介して検出結果に関する情報がリアルタイムで送信される。このため、作業員は、端末３０を確認するだけで、充填対象空間１０内におけるコンクリート４の充填状況を把握することができる。

【0078】

また、端末３０は、専用のアプリケーションを起動しておくことにより、インターネット４０を介して、充填対象空間１０内におけるコンクリート４の充填状況に関する結果の情報を、管理サーバ４１に送信するものとしても構わない。このとき、各受光素子（２，２，‥‥）が第一状態から第二状態に遷移した時刻に関する情報を、各受光素子（２，２，‥‥）の充填対象空間１０内における座標位置と共に管理サーバ４１に対して送信することで、充填対象空間１０内におけるコンクリート４の充填状況を、管理サーバ４１にアクセスすることで確認できる。例えば、コンクリート４を製造する工場の担当者が管理サーバ４１にアクセスすることにより、充填対象空間１０（現場）におけるコンクリート４の使用量や今後の使用見通しが確認できると共に、アジテータ車５１の配車計画に活用できる。

【0079】

なお、端末３０側においても、各受光素子（２，２，‥‥）が第一状態から第二状態に遷移した時刻に関する情報を、各受光素子（２，２，‥‥）の充填対象空間１０内における座標位置と共に把握可能であるものとして構わない。更にこの場合、端末３０の画面上において、充填対象空間１０内におけるコンクリート４の充填状況が、３次元の画像によってイメージ化された状態で視認できるものとしても構わない。

【0080】

［第二実施形態］
コンクリート充填検知センサ及びコンクリートの充填検知方法の第二実施形態の構成につき、第一実施形態と異なる箇所を中心に説明する。

【0081】

図６は、本実施形態におけるコンクリート充填検知センサ及びコンクリートの充填検知方法の構成を模式的に示す概念図である。本実施形態では、第一実施形態と比較して、ＲＦタグ２１や通信装置２３に代えて、計測装置２５を備える点が異なる。この計測装置２５は、充填対象空間１０の外側、すなわち、型枠１１の外側に設置され、各受光素子（２，２，‥‥）からは信号線２２によって接続されている。

【0082】

本実施形態においても、第一実施形態と同様に、ステップＳ１〜Ｓ４が実行される。このとき、計測装置２５は、複数の受光素子（２，２，‥‥）が受光した光の照度に応じた電気信号が、信号線２２を通じて入力される。

【0083】

（ステップＳ５ａ）
計測装置２５は、受光素子（２，２，‥‥）が第一状態から第二状態に変化したこと及び、第二状態に移行してから所定時間以上経過していることを確認すると、該当する受光素子（２，２，‥‥）は前記第一状態から前記第二状態に変化した時刻において、コンクリート４が、当該受光素子（２，２，‥‥）の深さ位置に達するように充填されたことを判断する。計測装置２５は、この判断結果を、例えば無線通信２０を介して端末３０に送信する。このステップＳ５ａが工程（ｄ）に対応する。

【0084】

作業員は、計測装置２５の画面又は端末３０の画面を通じて、各受光素子（２，２，‥‥）の状態を確認することで、充填対象空間１０内におけるコンクリート４の充填状況を把握することができる。

【0085】

なお、計測装置２５は、必ずしも結果を表示するための画面を備えていなくても構わない。また、図７に示すように、計測装置２５がインターネット４０を介して管理サーバ４１に対して、ステップＳ５ａに基づく判断結果に関する情報を送信するものとしても構わない。この場合には、計測装置２５は無線通信２０を介して端末３０に対して情報を送信しなくても構わない。

【0086】

図７には、受光素子（２，２，‥‥）が型枠１１の内側表面に取り付けられている場合が示されているが、受光素子（２，２，‥‥）の配置位置は、計測装置２５と信号線２２によって接続できる限りにおいて、第一実施形態と同様に、充填対象空間１０内の任意の場所とすることができる。

【0087】

ただし、第一実施形態と同様の理由により、受光素子（２，２，‥‥）は、異なる深さ位置（Ｚ方向に係る座標）に取り付けるのが好ましく、充填対象空間１０の広さに応じて、同じ深さ位置においても、複数の受光素子（２，２，‥‥）を取り付けるのが好ましい。

【0088】

例えば、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、スペーサ１３の面上に受光素子（２，２，‥‥）を取り付けるものとしても構わない。図８Ａは、上から見た図面に対応し、図８Ｂは、ある高さ位置でＸＹ平面に平行な方向で切断したときの断面図に対応する。なお、スペーサ１３の内部に信号線２２を通すための孔部を設けておけば、スペーサ１３の内部に受光素子（２，２，‥‥）を配置しても構わない。また、受光素子（２，２，‥‥）は、粉塵が受光面に付着・堆積することで受光量が低下するのを防ぐために、下向きに取り付けられるものとしても構わない。

【0089】

また、図９に示すように、インサート１５の面上に受光素子（２，２，‥‥）を取り付けるものとしても構わない。更に、型枠１１の充填対象空間１０側の面上に受光素子（２，２，‥‥）を取り付けると共に、型枠１１の反対側の面上に計測装置２５を取り付けるものとしても構わない。この場合、型枠１１によって、受光素子（２，２，‥‥）と計測装置２５が一体化される。また、受光素子（２，２，‥‥）と計測装置２５（図９では不図示）とを接続する信号線２２は、インサート１５内部の空洞を利用して這わせられるものとしても構わない。

【0090】

［別実施形態］
以下、別実施形態について説明する。

【0091】

〈１〉図１１〜図１３に示すように、充填対象空間１０内を照明するための光源５５を、別途備えるものとしても構わない。例えば、図１１に示すように、スペーサ１３に光源５５が配置されても構わないし、図１２に示すように、インサート１５に光源５５が配置されても構わないし、図１３に示すように型枠１１に光源５５が配置されても構わない。なお、図１１に示すように、スペーサ１３内部には光源５５に対する電源を供給するための電池５５ａが搭載されているものとしても構わない。特に、図１３に示すように、型枠１１で囲まれた充填対象空間１０の一部が奥まっており、太陽光や環境光が届きにくい形状を示す場合には、型枠１１に光源５５を配置するのが好ましい。また、光源５５自体に電池が内蔵されているものとしても構わない。

【0092】

なお、図１１に示すスペーサ１３や図１２に示すインサート１５は、光源５５が配置されている側とは反対側の面に受光素子２やＲＦタグ２１を備えるものとしても構わない。また、図１２において、インサート１５に連結された鉄筋１２に受光素子２が配置されても構わない。

【0093】

〈２〉ＲＦタグ２１は、鉄筋１２や鋼製のスペーサ１３の面上に設置されても構わない。この場合、ＲＦタグ２１としては、金属対応のＲＦタグを利用すればよい。

【0094】

〈３〉上記実施形態では、型枠１１の内側に複数の受光素子（２，２，‥‥）が、異なる深さ位置に取り付けられるものとして説明した。しかし、型枠１１の内側によって規定される充填対象空間１０の広さや深さによっては、単一の受光素子２が取り付けられるものとしても構わないし、同一の深さ位置にのみ複数の受光素子（２，２，‥‥）が取り付けられるものとしても構わない。

【0095】

〈４〉図１４に示すように、スペーサ１３に対して、異なる向きに複数の受光素子２（２ａ，２ｂ，２ｃ）を取り付けるものとしても構わない。図１４の例では、スペーサ１３に対して３方向から受光素子２が取り付けられている。

【0096】

このような態様によれば、例えばある受光素子２ａの設置箇所においてはコンクリート４が充填されていないものの、受光素子２ｂ及び２ｃの設置箇所においてはコンクリート４が充填されているなど、コンクリート４のより厳密な充填状況を検知することができる。また、光が届きにくい場所であっても、少なくとも１つの受光素子２に対して光が届くことで、コンクリート４の充填状態が検知できる。このため、単一の受光素子２を用いる場合と比べて、検知精度が向上する。

【0097】

なお、図１４においては、各受光素子２（２ａ，２ｂ，２ｃ）からの電気信号が入力されるＲＦタグ２１として、センサインタフェース付のＲＦタグとするのが好ましい。

【符号の説明】

【0098】

１ ： コンクリート充填検知システム
２（２ａ，２ｂ） ： 受光素子
３ ： コンクリート充填検知センサ
４ ： コンクリート
１０ ： 充填対象空間
１１ ： 型枠
１２ ： 鉄筋
１３ ： スペーサ
１４ ： 水糸
１５ ： インサート
２０ ： 無線通信
２１ ： ＲＦタグ
２２ ： 信号線
２３ ： 通信装置
２５ ： 計測装置
２７ ： リーダライタ
３０ ： 端末
４０ ： インターネット
４１ ： 管理サーバ
５１ ： アジテータ車
５２ ： ポンプ車
５３ ： ブーム
５４ ： 光源
５５ ： 光源
５５ａ ： 電池

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】

【図4C】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8A】

【図8B】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】