特許 7170990 コンクリート検出器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-11-07

(45)【発行日】2022-11-15

(54)【発明の名称】コンクリート検出器

(51)【国際特許分類】

   E21D 11/10 20060101AFI20221108BHJP

   E04G 21/02 20060101ALI20221108BHJP

   G01F 23/263 20220101ALI20221108BHJP

【ＦＩ】

E21D11/10 A

E04G21/02 103Z

G01F23/263

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2019032603

(22)【出願日】2019-02-26

(65)【公開番号】P2020133369

(43)【公開日】2020-08-31

【審査請求日】2022-02-07

(73)【特許権者】

【識別番号】000158725

【氏名又は名称】岐阜工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107700

【弁理士】

【氏名又は名称】守田 賢一

(72)【発明者】

【氏名】大久保 常秀

(72)【発明者】

【氏名】棚瀬 冨弘

【審査官】石川 信也

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１４－０７７２４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０７－０９１０５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開昭６３－１０１８２３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】特開２０１８－０３５６３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－００２４９５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｅ２１Ｄ １１／１０

Ｅ０４Ｇ ２１／０２

Ｇ０１Ｆ ２３／２６３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電容量形の棒状の近接スイッチと、コンクリート充填空間を形成する枠板に設けた検出開口内に、先端検出部が前記検出開口の内周面と間隔をおいた状態で前記近接スイッチを前記枠板に固定する固定手段とを備え、かつ、前記近接スイッチの先端検出部の周面を覆うように金属層が設けられているコンクリート検出器。

【請求項2】

前記金属層が、前記先端検出部の周面と端面を覆う金属製キャップの周壁によって構成されている請求項１に記載のコンクリート検出器。

【請求項3】

前記金属製キャップの端面はその中心部のみがコンクリート充填空間へ露出している請求項２に記載のコンクリート検出器。

【請求項4】

前記近接スイッチの先端検出部周囲を覆うように前記検出開口内に前記間隔を確保する厚みを有して装着される筒状の絶縁体をさらに備える請求項１ないし３のいずれかに記載のコンクリート検出器。

【請求項5】

前記固定手段は、前記近接スイッチの姿勢が目視できる状態で当該近接スイッチを固定するものである請求項１ないし４のいずれかに記載のコンクリート検出器。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はコンクリート検出器に関し、特に小型かつ安価なコンクリート検出器に関するものである。

【背景技術】

【0002】

トンネルセントルの外周とトンネル内壁との間に形成された円弧状空間内へ覆工コンクリートを充填する際に、空間内のどの位置までコンクリートが充填されているかを検出することが求められており、このような用途に、静電容量式のレベルスイッチ（例えばシーエル計測工業（株）製 Ｃ－１０００型）が使用されている。

【0003】

なお、コンクリート検出器としては、特許文献１に示された光センサを利用したもの、あるいは特許文献２に示されたコンクリート圧を検出するもの等が知られている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開平６－２４０８６８号

【文献】特開平３－２７４４２１号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで従来使用されている静電容量式の上記レベルスイッチは大型でかつ値段も比較的高い。一方、近年はＩｏＴ（Internet of Things）の進展に伴って、より精密な覆工コンクリート充填情報の提供が望まれており、そのためにはコンクリート検出器を多数設置する必要があって、小型かつ安価なコンクリート検出器の実現が待たれていた。

【0006】

そこで、本発明はこのような課題を解決するもので、従来に比して十分に小型で安価なコンクリート検出器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】

【0007】

上記目的を達成するために、本第１発明では、静電容量形の棒状の近接スイッチ（４）と、コンクリート充填空間（Ｓ）を形成する枠板（Ｐ）に設けた検出開口（Ｐ１）内に、先端検出部（４１）を前記検出開口（Ｐ１）の内周面と間隔（ｄ）を離した状態で前記近接スイッチ（４）を前記枠板（Ｐ）に固定する固定手段（２）とを備え、かつ、前記近接スイッチ（４）の先端検出部（４１）の周面を覆うように金属層（５２）が設けられている。

【0008】

本第１発明によれば、近接スイッチを検出開口内に位置させるだけの簡易な構成で従来に比して十分に小型で安価なコンクリート検出器を実現することができる。特に金属層を設けたことによって先端検出部と検出開口の内周面との間隔を十分小さくできるから検出開口をより小さくすることが可能で、コンクリート検出器全体をよりコンパクトに設置することができる。また、金属層を設けたことによって確実な検出が可能になる。

【0009】

本第２発明では、前記金属層が、前記先端検出部（４１）の周面と端面を覆う金属製キャップ（５）の周壁（５２）によって構成されている。

【0010】

本第２発明によれば、先端検出部に金属製キャップを装着するだけの簡易な構造で金属層を設けることができるとともに、先端検出部の端面を摩耗から守ることができる。

【0011】

本第３発明では、前記金属製キャップ（５）の端面はその中心部（５１１）のみがコンクリート充填空間（Ｓ）へ露出している。

【0012】

本第３発明によれば、端面の中心部のみをコンクリート充填空間へ露出させたから、端面全面を露出させるのに比して、反応面積を少なくすることによって、硬化したコンクリートや水滴等の付着による影響を受けにくくし誤検出をより効果的に避けることができる。

【0013】

本第４発明では、前記近接スイッチ（４）の先端検出部（４１）周囲を覆うように前記検出開口（Ｐ１）内に前記間隔（ｄ）を確保する厚みを有して装着される筒状の絶縁体（３）をさらに備える。

【0014】

本第４発明によれば、絶縁体によって近接スイッチが確実に保持されるとともに、検出開口の液密性を簡易に確保することができる。

【0015】

本第５発明では、前記固定手段（２）は前記絶縁体（３）の姿勢が目視できる状態で当該絶縁体（３）を固定するものである。

【0016】

本第５発明によれば、絶縁体が適正に検出開口内に位置して液密性が確保されている等を目視で確認することができる。

【0017】

上記カッコ内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を参考的に示すものである。

【発明の効果】

【0018】

以上のように、本発明のコンクリート検出器は、従来に比して十分に小型で安価なものとできる。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】コンクリート検出器を設けたトンネルセントルの枠体の正面図である。

【図2】本発明の第１実施形態における、コンクリート検出器の全体断面図である。

【図3】検出器本体の断面図である。

【図4】検出器本体の分解断面図である。

【図5】本発明の第２実施形態における、コンクリート検出器の全体断面図である。

【図6】本発明の第３実施形態における、検出器本体の断面図である。

【図7】検出器本体の分解断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

なお、以下に説明する実施形態はあくまで一例であり、本発明の要旨を逸脱しない範囲で当業者が行う種々の設計的改良も本発明の範囲に含まれる。

【0021】

（第１実施形態）
図１には本発明のコンクリート検出器Ｄｔを設けたトンネルセントルＭを示す。すなわち、内壁が円弧状をなすトンネルＴの内方位置に円弧状をなすトンネルセントルＭが位置しており、トンネルセントルＭの外周とトンネルＴの内壁との間に覆工コンクリートＣを充填するための円弧状の充填空間Ｓが形成されている。トンネルセントルＭは中央の天端フォームＦａと、その左右端に公知の構造で回動可能に連結された側フォームＦｂ、および側フォームＦｂの下端に公知の構造で回動可能に連結されたインバートフォームＦｃで構成されている。そして、各フォームＦａ～Ｆｃの外周（より正確には外周を構成するスキンプレート）には詳細を以下に説明するコンクリート検出器Ｄｔが、トンネルセントルＭの外周方向へ所定の間隔をおいて複数設置されている。なお、図１は覆工コンクリートＣがインバートフォームＦｃから側フォームＦｂの下部にかけての充填空間Ｓ内に充填されつつあるところを示している。

【0022】

図２にはコンクリート検出器Ｄｔの一部断面側面図を示す。図２において、枠体としてのスキンプレートＰには所定位置に円形の検出開口Ｐ１が設けてあり、スキンプレートＰの外側面とその外方のトンネル内周壁（図示略）との間に充填空間Ｓが形成されている。そして、スキンプレートＰの内側には検出開口Ｐ１に臨んで詳細を後述する検出器本体１が装着されており、検出器本体１から離れた位置には検出器本体１を固定するための詳細を後述する固定手段２が設けられている。

【0023】

図３には検出器本体１の断面図を示し、図４にはその分解断面図を示す。検出器本体１を構成する絶縁体３は電気絶縁性の例えば樹脂で成形されており、先端部３１が段付きに小径となった一定厚の円筒状となっている。絶縁体３の先端部３１の外径は検出開口Ｐ１の内径にほぼ等しく、先端部３１の長さはスキンプレートＰの厚みに等しくなっている。これにより、絶縁体３はその先端部３１が検出開口Ｐ１内に液密的に嵌着されている（図３）。ここで、絶縁体３の先端部３１の厚みは、後述する近接スイッチ４がスキンプレートＰの影響を受けて誤作動しないだけの間隔ｄを検出開口Ｐ１内周との間に確保できる寸法としてある。

【0024】

絶縁体３の筒内には、棒状の静電容量型近接スイッチ４のやや小径となった先端検出部４１が挿入されている。この先端検出部４１には端面全面と周面を覆って金属製のキャップ５が被せられており、キャップ５の端壁５１は絶縁体３の外側開口端面およびスキンプレートＰの外側面と同一面に位置させられている（図３）。

【0025】

このようなキャップ５の端壁５１によって、スキンプレートＰのケレン作業等で近接スイッチ４の先端検出部４１が摩耗する等の問題が避けられるとともに、キャップ５の周壁５２によって、先端検出部４１の周面を覆うように金属層が設けられる。そして、金属層を設けたことによって、金属層が無い場合に比して検出開口Ｐ１内周との間の間隔ｄを小さくしてもスキンプレートＰの影響を受けて誤作動することが無くなる。この結果、検出開口Ｐ１を小さくすることができて検出器本体１全体を小型化することができる。また、金属層を設けると上記近接スイッチ４がタッチセンサのように機能して、先端検出部４１に誘電率の異なる物質、すなわち覆工コンクリートが接触するまで作動することは無い。これによって確実な検出が可能になる。

【0026】

上記キャップ５の開口端面は絶縁体３の内周に形成された段付き面３２に当接しており、この状態でキャップ５は絶縁体３の内周に接着固定されている。また、近接スイッチ４の後端からは信号線４４が延出している。近接スイッチ４としては例えばオムロン（株）製Ｅ２Ｋ－Ｘ等が好適に使用できる。

【0027】

図２において、固定手段２はＬ字形に屈曲した抑え板２１を備えており、その長辺の先端部はここに設けた開口２１１によって近接スイッチ４の中間ねじ部４２に嵌装され、中間ねじ部４２に螺合させたナット部材１１を介して絶縁体３の後端面を押圧している。上記抑え板２１の先端部には筒体２２が形成されて、抑え板２１の先端部を近接スイッチ４の中間ねじ部４２に嵌装した際に当該中間ねじ部４２と基端部４３、さらに信号線４４の基端部４３からの取出し端が筒体２２内に位置して外部から保護される。

【0028】

抑え板２１の長辺基端部に設けた開口２１３にはボルト２３が挿通されて、当該ボルト２３はスキンプレートＰの裏面に固着されたウェルドナット２４に結合されている。そして、ボルト２３をウェルドナット２４に適度にねじ込むことによって絶縁体３が適当な力でスキンプレートＰに圧接されて検出器本体１が固定される。このような固定手段２によれば、絶縁体３の姿勢を常に外部から目視することができるから、絶縁体３（および近接スイッチ４が検出開口Ｐ１内に適正に位置していることが確認できる。

【0029】

このようなコンクリート検出器によれば、充填空間Ｓ内に充填された覆工コンクリートＣのコンクリート面が近接スイッチ４の先端検出部４１を覆うキャップ５部分に至ると、近接スイッチ４がこれを検知して検出信号が出力される。これにより、覆工コンクリートＣの充填位置を確認することができる。

【0030】

（第２実施形態）
図５には固定手段２の他の例を示す。ここでは、固定手段２を構成するウェルドナット２５が検出器本体１の絶縁体３の外方を囲むように同心状に配設されてスキンプレートＰの裏面に固着されている。そして、検出器本体１を覆うように円筒状の抑え部材６が上記ウェルドナット２５にねじ込まれており、抑え部材６の内周に形成した段付き面６１によって、近接スイッチ４の中間ねじ部４２に螺合させたナット部材１１を介して絶縁体３の後端面が押圧され、絶縁体３が適当な力でスキンプレートＰに圧接されて検出器本体１が固定される。

【0031】

（第３実施形態）
図６、図７に示す本実施形態では、検出器本体１を構成するキャップ５の形状が上記第１実施形態と異なり、これに応じて、キャップ５の周囲に設置される絶縁体３の形状も異なっている。他の構造は第１実施形態と同様であり、同一部分には同一符号を付してある。以下、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

【0032】

図６、図７において、近接スイッチ４の先端検出部４１に被せられる金属製のキャップ５には、その端壁５１の中心部に小径の突出部５１１が形成されている。本実施形態ではこの突出部５１１は円柱状となっている。そして、キャップ５が被せられた上記先端検出部４１を内部に受け入れる絶縁体３には、先端部３１の中心に開口３１１が形成されて、キャップ５の上記突出部５１１が挿入できるようになっている。挿入された状態で突出部５１１の先端面は絶縁体先端部３１の端面と同一面になる（図６）。

【0033】

このような構造によると、充填空間Ｓへはキャップ５の端面中心部が突出部５１１によって露出するだけであるから、コンクリート検出器Ｄｔを天端フォームＦａ(図１)に設けた場合等に、上方のトンネルＴ内壁から水滴が落下してもその影響を最小限にとどめて水滴の付着による誤作動を効果的に防止することができる。また、本構造では、絶縁体３内にキャップ５を挿入しさらにこれに近接スイッチ４の先端検出部４１を挿入してスキンプレートＰに押し付けるだけで全体を固定できるから、設置が容易であり加工の手間も少なくなるため第1実施形態の構造よりも安価に実現できる。なお、要は近接スイッチ４の先端検出部４１端面を一部のみ充填空間Ｓへ露出させればよいのであるから、キャップ５の端壁中心部に突出部５１１を形成する構造はあくまでこれを実現する場合の一例を示すに過ぎない。

【0034】

（その他の実施形態）
近接スイッチ４の先端検出部４１に金属製キャップ５を装着するのに代えて、先端検出部４１の周面に金属箔を巻回して金属層とし、先端検出部４１の端面には耐摩耗性のある樹脂板等を貼着する構造としても良い。また耐摩耗性が問題とならない場合には、先端検出部４１の端面をそのまま充填空間Ｓに露出させるようにしても良い。また絶縁体３は必ずしも必要なものではなく、空気層であっても良い。なお、上記実施形態ではトンネルセントルにコンクリート検出器を設ける場合について説明したが、本発明の用途はこれに限られない。

【符号の説明】

【0035】

１…検出器本体、２…固定手段、３…絶縁体、４…近接スイッチ、４１…先端検出部、５…キャップ、５１…端壁、５１１…突出部（中心部）、５２…キャップの周壁（金属層）、６…抑え部材、Ｐ…スキンプレート（枠板）、Ｐ１…検出開口、Ｓ…コンクリート充填空間。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】