塑性変形検出器
【課題】鉄骨部材の耐火被覆等を除去することなく、鉄骨部材の塑性変形の発生を検査者に知らせることができる塑性変形検出器を提供する。
【解決手段】耐火被覆１０された鉄骨部材９に塑性変形が生じたことを、該変形に伴う発熱から検出する塑性変形検出器１１である。前記発熱を伝達可能に前記鉄骨部材に密着若しくは近接配置されるとともに、前記耐火被覆の外に出力端を有する温度ヒューズを備える。前記温度ヒューズは、６０〜８０℃の融点の溶融材と、該溶融材の溶融によって不可逆的に開動作若しくは閉動作する一対の電気接点とを有し、前記電気接点の導通状態の変化を前記出力端へ伝達する。
【解決手段】耐火被覆１０された鉄骨部材９に塑性変形が生じたことを、該変形に伴う発熱から検出する塑性変形検出器１１である。前記発熱を伝達可能に前記鉄骨部材に密着若しくは近接配置されるとともに、前記耐火被覆の外に出力端を有する温度ヒューズを備える。前記温度ヒューズは、６０〜８０℃の融点の溶融材と、該溶融材の溶融によって不可逆的に開動作若しくは閉動作する一対の電気接点とを有し、前記電気接点の導通状態の変化を前記出力端へ伝達する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨造建物の鉄骨部材に塑性変形が生じたことを検出する塑性変形検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２に鉄骨造建物３の側面視の概念図を示すが、一般に鉄骨造建物３は、適宜間隔を隔てて配置された鉄骨製の柱部材５，５…と梁部材７，７…とからなるラーメン構造の主架構を備えている。そして、この主架構は、柱部材５と梁部材７とを剛接合して応力を伝達させることによって、地震や強風による水平力に抵抗するようになっている。一方、大地震等により前記抵抗限界を超える水平力が作用した場合には、前記梁部材７の端部９を塑性変形させて地震エネルギーを吸収し、もって建物３の完全倒壊を防ぐようになっている。
【０００３】
但し、この梁端部９は一旦塑性変形し塑性ヒンジとなってしまうと、再び地震エネルギーを吸収することはできない。このため、大きな地震発生後には、必ず梁端部９表面を検査者が目視検査して塑性変形の有無および変形の程度を調べ、許容値を超えている場合には当該梁端部９を補修若しくは交換して、建物３の構造健全性を維持している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一般に鉄骨製梁部材７は耐火被覆や内装材で覆われているため、前記目視検査の際には、この耐火被覆等を除去しなければならず、多大な手間やコストがかかっていた。
【０００５】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、鉄骨部材の耐火被覆等を除去することなく、鉄骨部材の塑性変形の発生を検査者に認知させることができる塑性変形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】
【０００６】
かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、耐火被覆された鉄骨部材に塑性変形が生じたことを、該変形に伴う発熱から検出する塑性変形検出器であって、前記発熱を伝達可能に前記鉄骨部材に密着若しくは近接配置されるとともに、前記耐火被覆の外に出力端を有する温度ヒューズを備え、該温度ヒューズは、６０〜８０℃の融点の溶融材と、該溶融材の溶融によって不可逆的に開動作若しくは閉動作する一対の電気接点とを有し、前記電気接点の導通状態の変化を前記出力端へ伝達することを特徴とする。
【０００７】
上記請求項１に示す発明によれば、塑性変形による鉄骨部材の発熱が溶融材へ伝達されて、溶融材温度が融点に達すると溶融材は溶融する。すると、この溶融に伴い、前記電気接点が不可逆的に開き非導通状態となるか若しくは不可逆的に閉じて導通状態となる。この導通状態の変化は前記出力端へ伝達される。この時、この出力端は、耐火被覆の外に存在しているので、もって検査者は耐火被覆を剥がさずに、塑性変形の発生を知ることができる。
【０００８】
また、前記電気接点は不可逆的に開動作若しくは閉動作するので、当該動作後の電気接点は動作後の状態を存置し続ける。よって、検査者は、塑性変形発生の事実を、前記動作後の何時においても知ることができる。
【０００９】
請求項２に示す発明は、請求項１に記載の塑性変形検出器において、前記電気接点同士をつなぐ導線の一部は前記耐火被覆の外へ引き出される一方、該一部には、前記電気接点の導通状態の変化を検知するための導通検知手段が配されていることを特徴とする。
【００１０】
上記請求項２に示す発明によれば、塑性変形による鉄骨部材の発熱が溶融材へ伝達されて、溶融材温度が融点に達すると溶融材は溶融する。すると、この溶融に伴い、前記電気接点が不可逆的に開き非導通状態となるか若しくは不可逆的に閉じて導通状態となる。この導通状態の変化は、この電気接点同士をつなぐ導線の一部に配された導通検知手段によって検知されて、もって検査者は塑性変形の発生を知ることができる。この時、この導通検知手段は、耐火被覆の外に引き出された導線の前記一部に配されているため、検査者は、耐火被覆を剥がさずに、前記導通状態の変化を知ることができる。
【００１１】
また、前記電気接点は不可逆的に開動作若しくは閉動作するので、当該動作後の電気接点は動作後の状態を存置し、前記導通検知手段は当該状態を検知し続ける。よって、検査者は、塑性変形発生の事実を、前記動作後の何時においても知ることができる。
【００１２】
請求項３に示す発明は、請求項１又は２に記載の塑性変形検出器おいて、前記溶融材は、融点未満温度にて、閉方向に付勢された一対の電気接点間に挟まれて、該電気接点を開状態に保持することを特徴とする。
【００１３】
上記請求項３に示す発明によれば、塑性変形による鉄骨部材の発熱が溶融材に伝達されて、溶融材温度が融点に達すると溶融材は溶融する。すると、この溶融材は、電気接点を非導通状態たる開状態に保持しきれずに、当該電気接点は前記付勢方向へ閉動作する結果、導通状態となる。よって、この電気接点の導通状態の変化を前記導通検知手段若しくは前記受信器にて検知して、検査者は前記塑性変形の発生を知ることができる。
【００１４】
請求項４に示す発明は、請求項１又は２に記載の塑性変形検出器おいて、前記溶融材は、融点未満温度にて、開方向に付勢された一対の電気接点を閉状態に保持することを特徴とする。
【００１５】
上記請求項４に示す発明によれば、塑性変形による鉄骨部材の発熱が溶融材に伝達されて、溶融材温度が融点に達すると溶融材は溶融する。すると、この溶融材は、電気接点を導通状態たる閉状態に保持しきれずに、当該電気接点は前記付勢方向へ開動作する結果、非導通状態となる。よって、この電気接点の導通状態の変化を前記導通検知手段若しくは前記受信器にて検知して、検査者は前記塑性変形の発生を知ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の塑性変形検出器によれば、検査者は、耐火被覆を剥がさずに塑性変形の発生を知ることができるので、塑性変形の検査を、手間をかけずに安価に行うことができる。また、検査者は、塑性変形発生の事実をいつでも知ることができるので、当該事実を確実に把握できて、建物の構造健全性評価の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明の塑性変形検出器が適用される鉄骨造の建物は、図１２に示すように、鉄骨製柱部材５，５…に、鉄骨製梁部材７，７…の両端を剛接合したラーメン構造からなる。この梁部材７の両端部は、梁端部材９を介して前記柱部材５に剛接合されており、地震による水平力が建物３の水平保有耐力を超える場合には、当該梁端部材９に塑性変形させて地震エネルギーを吸収し、もって建物３の完全倒壊を防ぐようになっている。
【００１８】
図１３に、図１２中のXIII部を拡大して示すが、前記梁部材７は上下フランジ７ａ，７ｂを備えたＨ形鋼であり、これに突き合わされる梁端部材９も同形のＨ形鋼である。但し、この梁端部材９は前記梁部材７よりも早期降伏するように部材断面が設定されているのが通常である。例えば梁端部材９の上下フランジ７ａ，７ｂの長手方向の一部には、フランジ幅が狭幅の断面積減少部が設定されている。
【００１９】
一方、前記柱部材５には、その外周に上下一対の平面視矩形状ダイアフラム５ａ，５ｂが形成されている。そして、この上下のダイアフラム５ａ，５ｂに前記梁端部材９の一方の小口端面の上下フランジ９ａ，９ｂが突き合わされて溶接固定されるとともに、他方の小口端面は前記梁部材７の小口端面に突き合わされて継手鋼板８により接合され、もって梁端部材９を介して柱部材５に梁部材７が剛接合されている。
【００２０】
尚、これら柱梁部材５，７は、火災時の温度上昇を防ぐべく、ロックウールや珪酸カルシウム板等を原料とする耐火被覆（図示無し）により覆われている。
【００２１】
本発明の塑性変形検出器は、前記梁端部材９の塑性変形を検出すべく当該梁端部材９に設置される。尚、梁端部材９が前述したようなＨ形鋼の場合には、その下フランジ９ｂ下面に設置するのが望ましい。これは、前記塑性変形時には、上下フランジ９ａ，９ｂに塑性歪みが集中して温度上昇し易く塑性変形を検出し易いためであるのと、上フランジ９ａ上面には通常床スラブ（図示無し）が取り付けられていて前記塑性変形検出器を取り付け難いためである。
【００２２】
図１に、参考例の塑性変形検出器１１の縦断面図を示す。この塑性変形検出器１１は、所期温度にて不可逆的に状態変化する温度ヒューズを備え、この温度ヒューズは、被検査対象の梁端部材９の下フランジ９ｂ下面に密着配置される。そして、この温度ヒューズの出力端は、前記梁端部材９の耐火被覆１０の外に取り出されており、この出力端には、温度ヒューズの前記状態変化信号が出力される。よって、耐火被覆１０を剥がさずとも、前記出力端の前記信号を見れば検査者は塑性変形の発生を一見して認知することができる。
【００２３】
ここで、参考例の塑性変形検出器１１について具体的に説明する。この参考例の塑性変形検出器１１は、以下の構成の温度ヒューズである。
【００２４】
この温度ヒューズは、概ね梁端部材９とともに耐火被覆１０内に埋設されるものであり、被検査対象たる前記下フランジ９ｂ下面に密着された融点未満温度の溶融材１３と、この溶融材１３に、前記耐火被覆１０を貫通して吊下された重錘部材１５とから主に構成される。そして、前記状態変化信号としての重錘部材１５の落下により、前記塑性変形の発生を報知するようになっている。
【００２５】
前記溶融材１３は、前記下フランジ９ｂ下面に密着されていて、梁端部材９の塑性変形に伴う発熱が当該溶融材１３へと速やかに伝達されるようになっている。また、この密着を確実なものとすべく、前記溶融材１３は、下フランジ９ｂ下面に固定された後記溶融材ケーシング１７により支持されている。
【００２６】
この溶融材１３としては、６０〜８０℃で溶融する材料が望ましい。この理由は、大地震に相当する塑性変形を受けた鉄骨造柱梁仕口部は、そのフランジ９ｂ表面において最大で約５０℃の温度上昇が見られる一方、当該フランジ９ｂ表面の平常温度は１０℃〜３０℃であることから、前記塑性変形時には前記フランジ９ｂ表面温度は６０〜８０℃に達すると想定されるためである。
【００２７】
この温度範囲で溶融する物質としては、ナフタレン（融点：８０℃）・パラフィンワックス（融点：４７〜７５℃）・キャンデリラワックス（植物系）（融点：６６〜７１℃）・ナイロン（４７−４９℃：転移点）・ポリエチレンテレフタレート（６８℃：転移点）・ポリメタクリル酸メチル（６８℃：転移点）等が挙げられる。
【００２８】
尚、前記溶融材１３への熱伝達の観点からは、溶融材１３を下フランジ９ｂ下面に直に接触させるのが望ましいが、輻射熱伝達等により溶融材１３へと伝熱する場合には必ずしも接触させる必要はない。
【００２９】
また、溶融材１３の分量は、その固化状態、すなわち溶融材１３の融点未満温度において、後記重錘部材１５を吊下できるだけの分量があれば十分であり、例えば後記重錘１５ａが数ｃｍ径の金属球であるならば、数グラム程度で十分である。
【００３０】
前記重錘部材１５は、球状の重錘１５ａと、この重錘１５ａを吊下する重錘懸架線１５ｂとからなる。この重錘懸架線１５ｂは、ピアノ線等の耐火性能を有する鋼線である。そして、その上端が前記溶融材１３中に埋設される一方、その下端は耐火被覆１０を貫通して耐火被覆１０下面から下方へ突出し、当該下端に前記重錘１５ａが溶接等により固定されている。
【００３１】
この重錘懸架線１５ｂを前記溶融材１３中に埋設する方法としては、溶融状態の溶融材１３に前記懸架線１５ｂを存置させた後、温度を下げて溶融材１３を固化させて、常温（非溶融状態）において溶融材１３と懸架線１５ｂとが十分に接合されるようにすれば良い。
【００３２】
そして、この温度ヒューズを設置後に、この溶融材１３が温度上昇して溶融した際には、下端の重錘１５ａの重量にて懸架線１５ｂ上端が溶融材１３中から引き抜かれ、もって重錘１５ａが落下するようになっている。
【００３３】
尚、この落下を円滑にすべく、重錘懸架線１５ｂは、図示のような重錘懸架線ガイドチューブ１９内に挿抜自在に通されて、前記耐火被覆１０を貫通するようになっているのが望ましい。このガイドチューブ１９は、その上端開口を後記溶融材ケーシング１７の通し孔１７ａに一致させつつ当該溶融材ケーシング１７に溶接固定されている。また、このガイドチューブ１９の素材は、耐火被覆１０に要求されるのと同等の耐火性能を有するものが好ましく、例えばグラスファイバーチューブなどが適用可能である。チューブ太さは、重錘懸架線１５ｂの通過を妨げない範囲でなるべく細いことが望ましい。
【００３４】
前記溶融材ケーシング１７は、前述したように下フランジ９ｂ下面から溶融材１３が脱落しないようにこれを支持するものであり、上面が開口した鉄製の箱である。そして、この上端縁には鍔状のフランジ部１７ｂが設けられ、前記溶融材１３を溶融材ケーシング１７の底板１７ｃ上に支持した状態にて、前記フランジ部１７ｂが下フランジ９ｂ下面に溶接若しくはボルト止め固定される。また、この底板１７ｃには、前述したように重錘懸架線１５ｂの通し孔１７ａが形成されている。この溶融材ケーシング１７の素材としては、前記溶融材１３の溶融温度に十分耐えられる材料で、かつ被検査対象となる下フランジ９ｂ下面に容易に取り付けられるものであれは良く、例えば前記鉄のような金属製が好ましい。
【００３５】
尚、図示の如く、梁端部材９の下方に、内装材として天井板６が配される場合には、この天井板６における重錘１５ａ直下の部分には、重錘１５ａの落下確認用の貫通孔６ａを形成するとともに、この重錘１５ａを収容する有蓋筒状の重錘ケーシング１８を固着するのが望ましい。この重錘ケーシング１８は、落下した重錘１５ａが、落下後他の場所に移動しないように拘束して、確実に前記確認用貫通孔６ａから目視確認可能にするものである。尚、前記重錘ケーシング１８の蓋部１８ａには、重錘懸架線１５ｂの通し孔が形成されているのは言うまでもない。
【００３６】
また、この重錘ケーシング１８を備える構成にあっては、前記重錘懸架線１５ｂの一部をバネ定数の低い低剛性部（例えば、コイルバネ）１５ｃに形成しておき、前記懸架線１５ｂに過大な引張力が作用した際には柔軟に伸長して引張力を吸収できるようにしておくのが望ましい。これは、地震時において、前記梁端部材９と前記重錘ケーシング１８が固定された天井板６との間に水平又は上下方向の相対変形が生じると、重錘１５ａが重錘ケーシング１８に引っ張られて前記懸架線１５ｂに過大な引張力が作用し、当該懸架線１５ｂの破断若しくは溶融材１３からの抜け落ちを起こす虞があるためである。
【００３７】
図２は、第１実施形態の塑性変形検出器の縦断面図を示し、図３（ａ）は図２中のIII−III線矢視の説明図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）と同じ線矢視の説明図であって、図３（ａ）に示す開状態の電気接点が閉状態となった様子を示す。尚、前記参考例と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００３８】
本第１実施形態の塑性変形検出器２１は、一対の電気接点２３ａ，２３ｂを有して梁端部材９に設置される温度ヒューズと、前記電気接点２３ａ，２３ｂのそれぞれに一端が接続される一対の導線２５ａ，２５ｂと、これら一対の導線２５ａ，２５ｂの各他端に接続されて前記電気接点２３ａ，２３ｂの導通状態を検出する導通検知手段２７とから構成される。
【００３９】
この温度ヒューズは、前記梁端部材９の下フランジ９ｂ下面に密着された溶融材１３と、融点未満温度の前記溶融材１３を挟んで開状態に保持された一対の電気接点２３ａ，２３ｂとからなる。そして、梁端部材９の塑性変形発熱によって溶融材１３が溶けて、図３（ｂ）に示すように前記電気接点２３ａ，２３ｂが閉じて導通状態になると、この導通たる状態変化信号を前記導通検知手段としての電導度テスター２７が検知して、前記塑性変形の発生を検査者に報知するようになっている。
【００４０】
前記溶融材１３は、図２に示すように、参考例とほぼ同様の構成である。すなわち、この溶融材１３は、梁端部材９の下フランジ９ｂ下面に密着される一方、この下面からの脱落防止として前記溶融材ケーシング１７により支持されており、このような状態にて耐火被覆１０内に埋設されている。但し、この第１実施形態にあっては、溶融材１３の電気伝導度は小さいことが必要である。これは、溶融材１３を前記電気接点２３ａ，２３ｂに挟んで開状態にすることにより非導通状態にしているためである。また、この溶融材１３の分量は、後記電気接点２３ａ，２３ｂの閉方向の付勢力に抗して電気接点２３ａ，２３ｂを開放し続けることが可能な量で十分である。
【００４１】
前記電気接点２３ａ，２３ｂは、洗濯ばさみ状スイッチ２３における開閉する一対の腕部２３ａ，２３ｂである。そして、これら腕部２３ａ，２３ｂは、互いの絶縁を保ちつつスイッチ本体２３ｃに開閉可能に支持される一方、前記スイッチ本体２３ｃに設けられたコイルバネ２４によって閉方向に付勢されている。そして、これら腕部２３ａ，２３ｂ先端が接離することによって、導通若しくは非導通状態に切り換えることができる。尚、塑性変形の検出前においては、これら一対の腕部２３ａ，２３ｂは、前記融点未満温度の溶融材１３を挟んで開状態に保持されている。
【００４２】
また、これら腕部２３ａ，２３ｂのそれぞれには、前記導線２５ａ，２５ｂの一端が電気的に接続され、これら一対の導線２５ａ，２５ｂの他端は耐火被覆１０の外へと引き出されている。そして、これら導線２５ａ，２５ｂの各他端は、電導度テスター２７に接続されており、当該電導度テスター２７により前記電気接点２３ａ，２３ｂの導通若しくは非導通状態を遠方から監視可能となっている。尚、前記導線２５ａ，２５ｂの各他端を常に電導度テスター２７に接続しておく必要はなく、常時はコネクターのみを設け、検査時等必要に応じてコネクターに電導度テスター２７を接続して導通検査を行うようにしても良い。
【００４３】
図４は、前記第１実施形態の変形例を示す、図３と同じ線矢視の説明図である。尚、前記第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００４４】
前記第１実施形態では、塑性変形発熱に伴って溶融材１３が溶融すると、開状態の一対の腕部２３ａ，２３ｂが閉じて塑性変形の発生を報知していたところ、本変形例はこれとは逆に、閉状態の腕部２３ａ，２３ｂが開いて報知する点で相違する。
【００４５】
すなわち、一対の前記腕部２３ａ，２３ｂはコイルバネ２４ａによって開方向に付勢されている一方、前記腕部２３ａ，２３ｂ先端を接触させたまま融点未満温度の溶融材１３中に埋設されて、これにより電気接点２３ａ，２３ｂは閉状態に保持されている。そして、梁端部材９の塑性変形発熱に伴って溶融材１３が溶融すると、前記腕部２３ａ，２３ｂ先端が開いて非導通状態となり、この状態変化信号を前記電導度テスター２７により検知して、前記塑性変形の発生を検査者に報知するようになっている。
【００４６】
尚、前記第１実施形態の洗濯ばさみ状スイッチの温度ヒューズに代えて、図５の縦断面図にて示すような、導線の一部が熱にて溶断して電気回路を遮断する電気ヒューズ式を用いることもできる。
【００４７】
この温度ヒューズは、図示のように、筒状のケース本体３３と、このケース本体３３に支持されつつ互いに所定間隔を隔てて配された一対のリード線３５，３６と、これらリード線３５，３６の各一端３５ａ，３６ａに接合されて、リード線３５，３６を導通する線材状の可溶合金３７とから構成される。そして、使用する場合には、梁端部材９の塑性変形発熱が伝わるように梁端部材９に密着させて前記温度ヒューズを配するとともに、この温度ヒューズから突出する前記両リード線の他端３５ｂ，３６ｂに、それぞれ前記一対の導線２５ａ，２５ｂを介して前記電導度テスター２７を接続する。
【００４８】
前記発熱が温度ヒューズに伝わって前記可溶合金３７が温度上昇し融点に達すると、この可溶合金３７は溶融してリード線３５，３６は断線して非導通状態となり、もって梁端部材９の塑性変形を報知する。このような電気ヒューズ式の温度ヒューズとしては、例えば内橋エステック株式会社製の合金製温度ヒューズ等が挙げられる。
【００４９】
尚、前記参考例の塑性変形検出器１１は、基本的に重錘１５ａの落下を目視することにより塑性変形の発生を認知可能とするものであったが、これを、前記第１実施形態のように電気接点の導通により認知可能とすることもできる。例えば、前記重錘１５ａを導体にて形成するとともに、この重錘１５ａの落下地点に一対の電気接点を配置し、落下した重錘１５ａによって前記電気接点が接続されて導通されるようにすれば良い。
【００５０】
図６は、第２実施形態の塑性変形検出器の縦断面図を示し、図７（ａ）は図６中のVII−VII線矢視の説明図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）と同じ線矢視の説明図であって、図７（ａ）に示す閉状態の電気接点が開状態となった様子を示す。尚、前記第１実施形態の変形例と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５１】
前記第１実施形態の変形例では、電気接点２３ａ，２３ｂと電導度テスター２７とを導線２５ａ，２５ｂにて接続し、つまり有線により電気接点２３ａ，２３ｂの開閉信号を電導度テスター２７へ伝達したところ、本第２実施形態の塑性変形検出器５１は、前記電気接点２３ａ，２３ｂの開閉を電磁波信号５５ｃに変換して耐火被覆１０の外にある受信器５３へと発信する点、つまり無線にて電気接点２３ａ，２３ｂの開閉信号を受信器５３へ伝達する点で相違する。
【００５２】
すなわち、前記温度ヒューズは、所期融点の溶融材１３と、該溶融材１３の溶融によって不可逆的に閉状態から開状態へ動作する一対の電気接点２３ａ，２３ｂと、前記状態変化信号たる前記電気接点２３ａ，２３ｂの非導通を電磁波信号５５ｃに変換して発信する発信器５５とを備える。また、前記耐火被覆１０の外には、前記電磁波信号５５ｃを受信するための前記出力端としての受信器５３が配されている。
【００５３】
この発信器５５および受信器５３には、図８に示すＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグシステムにおけるＲＦＩＤタグ５５およびその送信器兼受信器５３を適用することができる。前記ＲＦＩＤタグ５５は、無線コイル５５ａと、この無線コイル５５ａの両端子に一対の端子が各々結線されて一つの電気回路を形成するＩＣチップ５５ｂとから構成される。そして、外から特定周波数の信号５３ｃが送信されると、その信号５３ｃを無線コイル５５ａで捕らえてＩＣチップ毎５５ｂに個別に付与されたＩＤ（Identification）番号を電波５５ｃで発信するようになっている。但し、前記電気回路が遮断すると、ＩＣチップ５５ｂは前記電波５５ｃを発信しなくなる、つまり前記信号５３ｃに対して応答しなくなる。
【００５４】
一方、前記送信器兼受信器５３は、前記無線コイル５５ａへと前記信号５３ｃを送信するとともに、その返信としての、ＩＣチップ５５ｂからの前記電波５５ｃを受信するものである。
【００５５】
本第２実施形態の塑性変形検出器５１は、図７（ａ）に示すように、このＲＦＩＤタグ５５における、無線コイル５５ａとＩＣチップ５５ｂとを繋ぐ一対の結線の一方に、前記第１実施形態の変形例に係る温度ヒューズが接続されて構成される。つまり、無線コイル５５ａとＩＣチップ５５ｂとは一方の結線にて接続されているが、他方の結線は外されている。そして、この外された結線のうちの無線コイル５５ａ側の端子は、温度ヒューズの一方の電気接点２３ａに接続される一方、ＩＣチップ５５ｂ側の端子は、他方の電気接点２３ｂに接続されており、もって無線コイル５５ａ、電気接点２３ａ，２３ｂ、およびＩＣチップ５５ｂにより一つの電気回路が形成されている。
【００５６】
そして、図示のように、温度ヒューズの溶融材１３の溶融前は、電気接点２３ａ，２３ｂが閉じているため前記電気回路は導通していて、もって前記送信器兼受信器５３からの信号５３ｃに応答してＩＣチップ５５ｂは前記ＩＤ番号の電波５５ｃを返信する。しかし、溶融材１３が溶融すると、図７（ｂ）に示すように、前記電気接点２３ａ，２３ｂは開いて前記電気回路は遮断されるため、前記送信器兼受信器５３からの信号５３ｃに対してＩＣチップ５５ｂは応答せず、つまり前記電波５５ｃを返信しなくなる。よって、この電波５５ｃの返信の有無によって、電気接点２３ａ，２３ｂの開閉を検知できて、もって塑性変形の発生を検査者に報知することができる。
【００５７】
また、温度ヒューズが複数配されている場合には、温度ヒューズ毎に個別にＩＤ番号を付与しておけば、ＩＣチップ５５ｂから送信されるＩＤ番号の電波５５ｃによって、どの温度ヒューズが閉状態なのかを識別することができる。
【００５８】
更には、このＲＦＩＤタグシステムを用いれば、前記第１実施形態の導線２５ａ，２５ｂに類する温度ヒューズからの延長物を短くできて、温度ヒューズを完全に耐火被覆１３内に収めることができる。
【００５９】
尚、このＲＦＩＤタグ５５は、前記送信器兼受信器５３の前記信号５３ｃによって電力供給されて、その電力によりＩＣチップ５５ｂが動作するようになっている。つまり、前記信号５３ｃは特定周波数の電磁波であり、これが無線コイル５５ａに到達すると、電磁誘導によって無線コイル５５ａに特定周波数の誘導電流が発生し、この誘導電流を電源としてＩＣチップ５５ｂが作動して電波５５ｃを発信するようになっている。よって、ＲＦＩＤタグ５５内部には電池等の消耗部品を持たずに済むので、長期間に亘ってメンテナンスを要さず、もって温度ヒューズを耐火被覆１３内に完全に収めた状態を長期間維持することが可能となる。
【００６０】
尚、前記第２実施形態の温度ヒューズには、第１実施形態の変形例を適用したが、第１実施形態の温度ヒューズを適用できることは言うまでもない。
更には、このＲＦＩＤタグシステムを用いる第２実施形態にあっては、前記耐火被覆１０には、電波５５ｃを通す素材が用いられることは言うまでもない。
ここで、前記第１実施形態の塑性変形検出器２１を用いて、建物３に設置された全ての梁端部材９，９…の状態を一箇所で集中監視可能な集中監視システムについて説明する。
【００６１】
図９にその概念図を示すが、建物３の一箇所に集中監視室３ａが設けられ、この集中監視室３ａにまで、各梁端部材９，９…に設けられた各温度ヒューズの一対の導線２５ａ，２５ｂがそれぞれに引き回されている。この集中監視室３ａには、各温度ヒューズに対して一対一に対応させて前記電導度テスター２７が設けられており、各温度ヒューズ毎に塑性変形の発生を検出可能となっている。尚、図９にあっては、図の錯綜を避けるべく、前記一対の導線２５ａ，２５ｂを一本の実線にて示している。
【００６２】
尚、前記例示した集中監視システムにあっては、各温度ヒューズ毎に単独で電導度テスター２７に接続して各温度ヒューズ毎に塑性変形の検出を可能にしたが、図１０に示すように、全て若しくは複数の温度ヒューズ２２，２２…を、導線２５ｃを介して直列接続して１つの導通した電気回路を形成し、この電気回路の非導通を１つの電導度テスター２７で検出するようにしても良い。この構成によれば、直列接続された温度ヒューズ２２，２２…のうちの１つでも非導通状態になると、この非導通を電導度テスター２７にて検出することができる。また、この構成によれば、複数の温度ヒューズ２２，２２…を直列接続するので、導線２５ｃ，２５ｃ…のトータル長を短くすることができて、システムを安価に構築することができる。
【００６３】
また、図１１に示すように、建物３の各階層毎にＡＤ変換器４３を設けて、このＡＤ変換器４３に、温度ヒューズの導通状態のアナログ信号を導線２５ａ，２５ｂを介して取り込んでデジタル信号に変換し、このデジタル信号を、構内ＬＡＮ（local area network）や構内電話回線等の通信回線４５を介して、この通信回線に接続された任意の端末コンピュータ４７に送信して、これら端末コンピュータ画面上にて報知可能にしても良い。更には、前記デジタル信号を、インターネット等の通信回線を介して遠方の監視所に送信して当該監視所において報知可能にしても良い。尚、前記第１実施形態の塑性変形検出器２１に代えて、前記第２実施形態のＲＦＩＤタグシステムを用いた塑性変形検出器５１を適用して、その送信器兼受信器５３を介して前記ＡＤ変換器４３に前記ＩＤ番号を取り込むようにすれば、前記導線２５ａ，２５ｂを省略することができる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
【００６５】
（ａ）本実施形態においては、温度ヒューズを被検査対象としての梁端部材に設置したが、塑性変形により発熱する鉄骨部材であればこれに限るものではなく、必要に応じて鉄骨製柱梁部材における任意の部分に設置することもできる。
【００６６】
（ｂ）本実施形態においては、梁端部材につき１つの温度ヒューズを設置したが、温度ヒューズを、１つの梁端部材の所定範囲に亘って複数設置して、塑性変形の範囲を特定できるようにしても良い。その際、これら温度ヒューズに対して第２実施形態のＲＦＩＤタグシステムを適用すれば、温度ヒューズ毎に個別にＩＤ番号を付与することができるので、もってＩＣチップから発信されるＩＤ番号によって、どの設置場所が塑性変形を起こしたのかを容易に識別することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る参考例の塑性変形検出器の縦断面図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態の塑性変形検出器の縦断面図である。
【図３】図３（ａ）は図２中のIII−III線矢視の説明図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）と同じ線矢視の説明図であって、図３（ａ）に示す開状態の電気接点が閉状態となった様子を示す。
【図４】第１実施形態の変形例を示す、図３と同じ線矢視の説明図である。
【図５】第１実施形態の温度ヒューズの代わりに適用可能な電気ヒューズ式温度ヒューズの縦断面図である。
【図６】本発明に係る第２実施形態の塑性変形検出器の縦断面図である。
【図７】図７（ａ）は図６中のVII−VII線矢視の説明図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）と同じ線矢視の説明図であって、図７（ａ）に示す閉状態の電気接点が開状態となった様子を示す。
【図８】ＲＦＩＤタグシステムにおけるＲＦＩＤタグおよびその送信器兼受信器を示す概念図である。
【図９】建物の梁端部材の状態を一箇所で集中監視可能な集中監視システムの概念図である。
【図１０】温度ヒューズを直列接続した配線例を示す概念図である。
【図１１】デジタル信号の通信回線を用いた集中監視システムの概念図である。
【図１２】鉄骨造建物の側面視の概念図である。
【図１３】図１２中のXIII部の拡大図である。
【符号の説明】
【００６８】
９ 梁端部材（鉄骨部材）
９ｂ 下フランジ（鉄骨部材）
１０ 耐火被覆
１１ 塑性変形検出器
１３ 溶融材
１５ 重錘部材
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鉄骨造建物の鉄骨部材に塑性変形が生じたことを検出する塑性変形検出器に関する。
【背景技術】
【０００２】
図１２に鉄骨造建物３の側面視の概念図を示すが、一般に鉄骨造建物３は、適宜間隔を隔てて配置された鉄骨製の柱部材５，５…と梁部材７，７…とからなるラーメン構造の主架構を備えている。そして、この主架構は、柱部材５と梁部材７とを剛接合して応力を伝達させることによって、地震や強風による水平力に抵抗するようになっている。一方、大地震等により前記抵抗限界を超える水平力が作用した場合には、前記梁部材７の端部９を塑性変形させて地震エネルギーを吸収し、もって建物３の完全倒壊を防ぐようになっている。
【０００３】
但し、この梁端部９は一旦塑性変形し塑性ヒンジとなってしまうと、再び地震エネルギーを吸収することはできない。このため、大きな地震発生後には、必ず梁端部９表面を検査者が目視検査して塑性変形の有無および変形の程度を調べ、許容値を超えている場合には当該梁端部９を補修若しくは交換して、建物３の構造健全性を維持している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、一般に鉄骨製梁部材７は耐火被覆や内装材で覆われているため、前記目視検査の際には、この耐火被覆等を除去しなければならず、多大な手間やコストがかかっていた。
【０００５】
本発明はかかる従来の課題に鑑みて成されたもので、鉄骨部材の耐火被覆等を除去することなく、鉄骨部材の塑性変形の発生を検査者に認知させることができる塑性変形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】
【０００６】
かかる目的を達成するために請求項１に示す発明は、耐火被覆された鉄骨部材に塑性変形が生じたことを、該変形に伴う発熱から検出する塑性変形検出器であって、前記発熱を伝達可能に前記鉄骨部材に密着若しくは近接配置されるとともに、前記耐火被覆の外に出力端を有する温度ヒューズを備え、該温度ヒューズは、６０〜８０℃の融点の溶融材と、該溶融材の溶融によって不可逆的に開動作若しくは閉動作する一対の電気接点とを有し、前記電気接点の導通状態の変化を前記出力端へ伝達することを特徴とする。
【０００７】
上記請求項１に示す発明によれば、塑性変形による鉄骨部材の発熱が溶融材へ伝達されて、溶融材温度が融点に達すると溶融材は溶融する。すると、この溶融に伴い、前記電気接点が不可逆的に開き非導通状態となるか若しくは不可逆的に閉じて導通状態となる。この導通状態の変化は前記出力端へ伝達される。この時、この出力端は、耐火被覆の外に存在しているので、もって検査者は耐火被覆を剥がさずに、塑性変形の発生を知ることができる。
【０００８】
また、前記電気接点は不可逆的に開動作若しくは閉動作するので、当該動作後の電気接点は動作後の状態を存置し続ける。よって、検査者は、塑性変形発生の事実を、前記動作後の何時においても知ることができる。
【０００９】
請求項２に示す発明は、請求項１に記載の塑性変形検出器において、前記電気接点同士をつなぐ導線の一部は前記耐火被覆の外へ引き出される一方、該一部には、前記電気接点の導通状態の変化を検知するための導通検知手段が配されていることを特徴とする。
【００１０】
上記請求項２に示す発明によれば、塑性変形による鉄骨部材の発熱が溶融材へ伝達されて、溶融材温度が融点に達すると溶融材は溶融する。すると、この溶融に伴い、前記電気接点が不可逆的に開き非導通状態となるか若しくは不可逆的に閉じて導通状態となる。この導通状態の変化は、この電気接点同士をつなぐ導線の一部に配された導通検知手段によって検知されて、もって検査者は塑性変形の発生を知ることができる。この時、この導通検知手段は、耐火被覆の外に引き出された導線の前記一部に配されているため、検査者は、耐火被覆を剥がさずに、前記導通状態の変化を知ることができる。
【００１１】
また、前記電気接点は不可逆的に開動作若しくは閉動作するので、当該動作後の電気接点は動作後の状態を存置し、前記導通検知手段は当該状態を検知し続ける。よって、検査者は、塑性変形発生の事実を、前記動作後の何時においても知ることができる。
【００１２】
請求項３に示す発明は、請求項１又は２に記載の塑性変形検出器おいて、前記溶融材は、融点未満温度にて、閉方向に付勢された一対の電気接点間に挟まれて、該電気接点を開状態に保持することを特徴とする。
【００１３】
上記請求項３に示す発明によれば、塑性変形による鉄骨部材の発熱が溶融材に伝達されて、溶融材温度が融点に達すると溶融材は溶融する。すると、この溶融材は、電気接点を非導通状態たる開状態に保持しきれずに、当該電気接点は前記付勢方向へ閉動作する結果、導通状態となる。よって、この電気接点の導通状態の変化を前記導通検知手段若しくは前記受信器にて検知して、検査者は前記塑性変形の発生を知ることができる。
【００１４】
請求項４に示す発明は、請求項１又は２に記載の塑性変形検出器おいて、前記溶融材は、融点未満温度にて、開方向に付勢された一対の電気接点を閉状態に保持することを特徴とする。
【００１５】
上記請求項４に示す発明によれば、塑性変形による鉄骨部材の発熱が溶融材に伝達されて、溶融材温度が融点に達すると溶融材は溶融する。すると、この溶融材は、電気接点を導通状態たる閉状態に保持しきれずに、当該電気接点は前記付勢方向へ開動作する結果、非導通状態となる。よって、この電気接点の導通状態の変化を前記導通検知手段若しくは前記受信器にて検知して、検査者は前記塑性変形の発生を知ることができる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の塑性変形検出器によれば、検査者は、耐火被覆を剥がさずに塑性変形の発生を知ることができるので、塑性変形の検査を、手間をかけずに安価に行うことができる。また、検査者は、塑性変形発生の事実をいつでも知ることができるので、当該事実を確実に把握できて、建物の構造健全性評価の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明に係る実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。
本発明の塑性変形検出器が適用される鉄骨造の建物は、図１２に示すように、鉄骨製柱部材５，５…に、鉄骨製梁部材７，７…の両端を剛接合したラーメン構造からなる。この梁部材７の両端部は、梁端部材９を介して前記柱部材５に剛接合されており、地震による水平力が建物３の水平保有耐力を超える場合には、当該梁端部材９に塑性変形させて地震エネルギーを吸収し、もって建物３の完全倒壊を防ぐようになっている。
【００１８】
図１３に、図１２中のXIII部を拡大して示すが、前記梁部材７は上下フランジ７ａ，７ｂを備えたＨ形鋼であり、これに突き合わされる梁端部材９も同形のＨ形鋼である。但し、この梁端部材９は前記梁部材７よりも早期降伏するように部材断面が設定されているのが通常である。例えば梁端部材９の上下フランジ７ａ，７ｂの長手方向の一部には、フランジ幅が狭幅の断面積減少部が設定されている。
【００１９】
一方、前記柱部材５には、その外周に上下一対の平面視矩形状ダイアフラム５ａ，５ｂが形成されている。そして、この上下のダイアフラム５ａ，５ｂに前記梁端部材９の一方の小口端面の上下フランジ９ａ，９ｂが突き合わされて溶接固定されるとともに、他方の小口端面は前記梁部材７の小口端面に突き合わされて継手鋼板８により接合され、もって梁端部材９を介して柱部材５に梁部材７が剛接合されている。
【００２０】
尚、これら柱梁部材５，７は、火災時の温度上昇を防ぐべく、ロックウールや珪酸カルシウム板等を原料とする耐火被覆（図示無し）により覆われている。
【００２１】
本発明の塑性変形検出器は、前記梁端部材９の塑性変形を検出すべく当該梁端部材９に設置される。尚、梁端部材９が前述したようなＨ形鋼の場合には、その下フランジ９ｂ下面に設置するのが望ましい。これは、前記塑性変形時には、上下フランジ９ａ，９ｂに塑性歪みが集中して温度上昇し易く塑性変形を検出し易いためであるのと、上フランジ９ａ上面には通常床スラブ（図示無し）が取り付けられていて前記塑性変形検出器を取り付け難いためである。
【００２２】
図１に、参考例の塑性変形検出器１１の縦断面図を示す。この塑性変形検出器１１は、所期温度にて不可逆的に状態変化する温度ヒューズを備え、この温度ヒューズは、被検査対象の梁端部材９の下フランジ９ｂ下面に密着配置される。そして、この温度ヒューズの出力端は、前記梁端部材９の耐火被覆１０の外に取り出されており、この出力端には、温度ヒューズの前記状態変化信号が出力される。よって、耐火被覆１０を剥がさずとも、前記出力端の前記信号を見れば検査者は塑性変形の発生を一見して認知することができる。
【００２３】
ここで、参考例の塑性変形検出器１１について具体的に説明する。この参考例の塑性変形検出器１１は、以下の構成の温度ヒューズである。
【００２４】
この温度ヒューズは、概ね梁端部材９とともに耐火被覆１０内に埋設されるものであり、被検査対象たる前記下フランジ９ｂ下面に密着された融点未満温度の溶融材１３と、この溶融材１３に、前記耐火被覆１０を貫通して吊下された重錘部材１５とから主に構成される。そして、前記状態変化信号としての重錘部材１５の落下により、前記塑性変形の発生を報知するようになっている。
【００２５】
前記溶融材１３は、前記下フランジ９ｂ下面に密着されていて、梁端部材９の塑性変形に伴う発熱が当該溶融材１３へと速やかに伝達されるようになっている。また、この密着を確実なものとすべく、前記溶融材１３は、下フランジ９ｂ下面に固定された後記溶融材ケーシング１７により支持されている。
【００２６】
この溶融材１３としては、６０〜８０℃で溶融する材料が望ましい。この理由は、大地震に相当する塑性変形を受けた鉄骨造柱梁仕口部は、そのフランジ９ｂ表面において最大で約５０℃の温度上昇が見られる一方、当該フランジ９ｂ表面の平常温度は１０℃〜３０℃であることから、前記塑性変形時には前記フランジ９ｂ表面温度は６０〜８０℃に達すると想定されるためである。
【００２７】
この温度範囲で溶融する物質としては、ナフタレン（融点：８０℃）・パラフィンワックス（融点：４７〜７５℃）・キャンデリラワックス（植物系）（融点：６６〜７１℃）・ナイロン（４７−４９℃：転移点）・ポリエチレンテレフタレート（６８℃：転移点）・ポリメタクリル酸メチル（６８℃：転移点）等が挙げられる。
【００２８】
尚、前記溶融材１３への熱伝達の観点からは、溶融材１３を下フランジ９ｂ下面に直に接触させるのが望ましいが、輻射熱伝達等により溶融材１３へと伝熱する場合には必ずしも接触させる必要はない。
【００２９】
また、溶融材１３の分量は、その固化状態、すなわち溶融材１３の融点未満温度において、後記重錘部材１５を吊下できるだけの分量があれば十分であり、例えば後記重錘１５ａが数ｃｍ径の金属球であるならば、数グラム程度で十分である。
【００３０】
前記重錘部材１５は、球状の重錘１５ａと、この重錘１５ａを吊下する重錘懸架線１５ｂとからなる。この重錘懸架線１５ｂは、ピアノ線等の耐火性能を有する鋼線である。そして、その上端が前記溶融材１３中に埋設される一方、その下端は耐火被覆１０を貫通して耐火被覆１０下面から下方へ突出し、当該下端に前記重錘１５ａが溶接等により固定されている。
【００３１】
この重錘懸架線１５ｂを前記溶融材１３中に埋設する方法としては、溶融状態の溶融材１３に前記懸架線１５ｂを存置させた後、温度を下げて溶融材１３を固化させて、常温（非溶融状態）において溶融材１３と懸架線１５ｂとが十分に接合されるようにすれば良い。
【００３２】
そして、この温度ヒューズを設置後に、この溶融材１３が温度上昇して溶融した際には、下端の重錘１５ａの重量にて懸架線１５ｂ上端が溶融材１３中から引き抜かれ、もって重錘１５ａが落下するようになっている。
【００３３】
尚、この落下を円滑にすべく、重錘懸架線１５ｂは、図示のような重錘懸架線ガイドチューブ１９内に挿抜自在に通されて、前記耐火被覆１０を貫通するようになっているのが望ましい。このガイドチューブ１９は、その上端開口を後記溶融材ケーシング１７の通し孔１７ａに一致させつつ当該溶融材ケーシング１７に溶接固定されている。また、このガイドチューブ１９の素材は、耐火被覆１０に要求されるのと同等の耐火性能を有するものが好ましく、例えばグラスファイバーチューブなどが適用可能である。チューブ太さは、重錘懸架線１５ｂの通過を妨げない範囲でなるべく細いことが望ましい。
【００３４】
前記溶融材ケーシング１７は、前述したように下フランジ９ｂ下面から溶融材１３が脱落しないようにこれを支持するものであり、上面が開口した鉄製の箱である。そして、この上端縁には鍔状のフランジ部１７ｂが設けられ、前記溶融材１３を溶融材ケーシング１７の底板１７ｃ上に支持した状態にて、前記フランジ部１７ｂが下フランジ９ｂ下面に溶接若しくはボルト止め固定される。また、この底板１７ｃには、前述したように重錘懸架線１５ｂの通し孔１７ａが形成されている。この溶融材ケーシング１７の素材としては、前記溶融材１３の溶融温度に十分耐えられる材料で、かつ被検査対象となる下フランジ９ｂ下面に容易に取り付けられるものであれは良く、例えば前記鉄のような金属製が好ましい。
【００３５】
尚、図示の如く、梁端部材９の下方に、内装材として天井板６が配される場合には、この天井板６における重錘１５ａ直下の部分には、重錘１５ａの落下確認用の貫通孔６ａを形成するとともに、この重錘１５ａを収容する有蓋筒状の重錘ケーシング１８を固着するのが望ましい。この重錘ケーシング１８は、落下した重錘１５ａが、落下後他の場所に移動しないように拘束して、確実に前記確認用貫通孔６ａから目視確認可能にするものである。尚、前記重錘ケーシング１８の蓋部１８ａには、重錘懸架線１５ｂの通し孔が形成されているのは言うまでもない。
【００３６】
また、この重錘ケーシング１８を備える構成にあっては、前記重錘懸架線１５ｂの一部をバネ定数の低い低剛性部（例えば、コイルバネ）１５ｃに形成しておき、前記懸架線１５ｂに過大な引張力が作用した際には柔軟に伸長して引張力を吸収できるようにしておくのが望ましい。これは、地震時において、前記梁端部材９と前記重錘ケーシング１８が固定された天井板６との間に水平又は上下方向の相対変形が生じると、重錘１５ａが重錘ケーシング１８に引っ張られて前記懸架線１５ｂに過大な引張力が作用し、当該懸架線１５ｂの破断若しくは溶融材１３からの抜け落ちを起こす虞があるためである。
【００３７】
図２は、第１実施形態の塑性変形検出器の縦断面図を示し、図３（ａ）は図２中のIII−III線矢視の説明図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）と同じ線矢視の説明図であって、図３（ａ）に示す開状態の電気接点が閉状態となった様子を示す。尚、前記参考例と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００３８】
本第１実施形態の塑性変形検出器２１は、一対の電気接点２３ａ，２３ｂを有して梁端部材９に設置される温度ヒューズと、前記電気接点２３ａ，２３ｂのそれぞれに一端が接続される一対の導線２５ａ，２５ｂと、これら一対の導線２５ａ，２５ｂの各他端に接続されて前記電気接点２３ａ，２３ｂの導通状態を検出する導通検知手段２７とから構成される。
【００３９】
この温度ヒューズは、前記梁端部材９の下フランジ９ｂ下面に密着された溶融材１３と、融点未満温度の前記溶融材１３を挟んで開状態に保持された一対の電気接点２３ａ，２３ｂとからなる。そして、梁端部材９の塑性変形発熱によって溶融材１３が溶けて、図３（ｂ）に示すように前記電気接点２３ａ，２３ｂが閉じて導通状態になると、この導通たる状態変化信号を前記導通検知手段としての電導度テスター２７が検知して、前記塑性変形の発生を検査者に報知するようになっている。
【００４０】
前記溶融材１３は、図２に示すように、参考例とほぼ同様の構成である。すなわち、この溶融材１３は、梁端部材９の下フランジ９ｂ下面に密着される一方、この下面からの脱落防止として前記溶融材ケーシング１７により支持されており、このような状態にて耐火被覆１０内に埋設されている。但し、この第１実施形態にあっては、溶融材１３の電気伝導度は小さいことが必要である。これは、溶融材１３を前記電気接点２３ａ，２３ｂに挟んで開状態にすることにより非導通状態にしているためである。また、この溶融材１３の分量は、後記電気接点２３ａ，２３ｂの閉方向の付勢力に抗して電気接点２３ａ，２３ｂを開放し続けることが可能な量で十分である。
【００４１】
前記電気接点２３ａ，２３ｂは、洗濯ばさみ状スイッチ２３における開閉する一対の腕部２３ａ，２３ｂである。そして、これら腕部２３ａ，２３ｂは、互いの絶縁を保ちつつスイッチ本体２３ｃに開閉可能に支持される一方、前記スイッチ本体２３ｃに設けられたコイルバネ２４によって閉方向に付勢されている。そして、これら腕部２３ａ，２３ｂ先端が接離することによって、導通若しくは非導通状態に切り換えることができる。尚、塑性変形の検出前においては、これら一対の腕部２３ａ，２３ｂは、前記融点未満温度の溶融材１３を挟んで開状態に保持されている。
【００４２】
また、これら腕部２３ａ，２３ｂのそれぞれには、前記導線２５ａ，２５ｂの一端が電気的に接続され、これら一対の導線２５ａ，２５ｂの他端は耐火被覆１０の外へと引き出されている。そして、これら導線２５ａ，２５ｂの各他端は、電導度テスター２７に接続されており、当該電導度テスター２７により前記電気接点２３ａ，２３ｂの導通若しくは非導通状態を遠方から監視可能となっている。尚、前記導線２５ａ，２５ｂの各他端を常に電導度テスター２７に接続しておく必要はなく、常時はコネクターのみを設け、検査時等必要に応じてコネクターに電導度テスター２７を接続して導通検査を行うようにしても良い。
【００４３】
図４は、前記第１実施形態の変形例を示す、図３と同じ線矢視の説明図である。尚、前記第１実施形態と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００４４】
前記第１実施形態では、塑性変形発熱に伴って溶融材１３が溶融すると、開状態の一対の腕部２３ａ，２３ｂが閉じて塑性変形の発生を報知していたところ、本変形例はこれとは逆に、閉状態の腕部２３ａ，２３ｂが開いて報知する点で相違する。
【００４５】
すなわち、一対の前記腕部２３ａ，２３ｂはコイルバネ２４ａによって開方向に付勢されている一方、前記腕部２３ａ，２３ｂ先端を接触させたまま融点未満温度の溶融材１３中に埋設されて、これにより電気接点２３ａ，２３ｂは閉状態に保持されている。そして、梁端部材９の塑性変形発熱に伴って溶融材１３が溶融すると、前記腕部２３ａ，２３ｂ先端が開いて非導通状態となり、この状態変化信号を前記電導度テスター２７により検知して、前記塑性変形の発生を検査者に報知するようになっている。
【００４６】
尚、前記第１実施形態の洗濯ばさみ状スイッチの温度ヒューズに代えて、図５の縦断面図にて示すような、導線の一部が熱にて溶断して電気回路を遮断する電気ヒューズ式を用いることもできる。
【００４７】
この温度ヒューズは、図示のように、筒状のケース本体３３と、このケース本体３３に支持されつつ互いに所定間隔を隔てて配された一対のリード線３５，３６と、これらリード線３５，３６の各一端３５ａ，３６ａに接合されて、リード線３５，３６を導通する線材状の可溶合金３７とから構成される。そして、使用する場合には、梁端部材９の塑性変形発熱が伝わるように梁端部材９に密着させて前記温度ヒューズを配するとともに、この温度ヒューズから突出する前記両リード線の他端３５ｂ，３６ｂに、それぞれ前記一対の導線２５ａ，２５ｂを介して前記電導度テスター２７を接続する。
【００４８】
前記発熱が温度ヒューズに伝わって前記可溶合金３７が温度上昇し融点に達すると、この可溶合金３７は溶融してリード線３５，３６は断線して非導通状態となり、もって梁端部材９の塑性変形を報知する。このような電気ヒューズ式の温度ヒューズとしては、例えば内橋エステック株式会社製の合金製温度ヒューズ等が挙げられる。
【００４９】
尚、前記参考例の塑性変形検出器１１は、基本的に重錘１５ａの落下を目視することにより塑性変形の発生を認知可能とするものであったが、これを、前記第１実施形態のように電気接点の導通により認知可能とすることもできる。例えば、前記重錘１５ａを導体にて形成するとともに、この重錘１５ａの落下地点に一対の電気接点を配置し、落下した重錘１５ａによって前記電気接点が接続されて導通されるようにすれば良い。
【００５０】
図６は、第２実施形態の塑性変形検出器の縦断面図を示し、図７（ａ）は図６中のVII−VII線矢視の説明図である。図７（ｂ）は、図７（ａ）と同じ線矢視の説明図であって、図７（ａ）に示す閉状態の電気接点が開状態となった様子を示す。尚、前記第１実施形態の変形例と同一構成部分には同一符号を付して重複する説明は省略する。
【００５１】
前記第１実施形態の変形例では、電気接点２３ａ，２３ｂと電導度テスター２７とを導線２５ａ，２５ｂにて接続し、つまり有線により電気接点２３ａ，２３ｂの開閉信号を電導度テスター２７へ伝達したところ、本第２実施形態の塑性変形検出器５１は、前記電気接点２３ａ，２３ｂの開閉を電磁波信号５５ｃに変換して耐火被覆１０の外にある受信器５３へと発信する点、つまり無線にて電気接点２３ａ，２３ｂの開閉信号を受信器５３へ伝達する点で相違する。
【００５２】
すなわち、前記温度ヒューズは、所期融点の溶融材１３と、該溶融材１３の溶融によって不可逆的に閉状態から開状態へ動作する一対の電気接点２３ａ，２３ｂと、前記状態変化信号たる前記電気接点２３ａ，２３ｂの非導通を電磁波信号５５ｃに変換して発信する発信器５５とを備える。また、前記耐火被覆１０の外には、前記電磁波信号５５ｃを受信するための前記出力端としての受信器５３が配されている。
【００５３】
この発信器５５および受信器５３には、図８に示すＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）タグシステムにおけるＲＦＩＤタグ５５およびその送信器兼受信器５３を適用することができる。前記ＲＦＩＤタグ５５は、無線コイル５５ａと、この無線コイル５５ａの両端子に一対の端子が各々結線されて一つの電気回路を形成するＩＣチップ５５ｂとから構成される。そして、外から特定周波数の信号５３ｃが送信されると、その信号５３ｃを無線コイル５５ａで捕らえてＩＣチップ毎５５ｂに個別に付与されたＩＤ（Identification）番号を電波５５ｃで発信するようになっている。但し、前記電気回路が遮断すると、ＩＣチップ５５ｂは前記電波５５ｃを発信しなくなる、つまり前記信号５３ｃに対して応答しなくなる。
【００５４】
一方、前記送信器兼受信器５３は、前記無線コイル５５ａへと前記信号５３ｃを送信するとともに、その返信としての、ＩＣチップ５５ｂからの前記電波５５ｃを受信するものである。
【００５５】
本第２実施形態の塑性変形検出器５１は、図７（ａ）に示すように、このＲＦＩＤタグ５５における、無線コイル５５ａとＩＣチップ５５ｂとを繋ぐ一対の結線の一方に、前記第１実施形態の変形例に係る温度ヒューズが接続されて構成される。つまり、無線コイル５５ａとＩＣチップ５５ｂとは一方の結線にて接続されているが、他方の結線は外されている。そして、この外された結線のうちの無線コイル５５ａ側の端子は、温度ヒューズの一方の電気接点２３ａに接続される一方、ＩＣチップ５５ｂ側の端子は、他方の電気接点２３ｂに接続されており、もって無線コイル５５ａ、電気接点２３ａ，２３ｂ、およびＩＣチップ５５ｂにより一つの電気回路が形成されている。
【００５６】
そして、図示のように、温度ヒューズの溶融材１３の溶融前は、電気接点２３ａ，２３ｂが閉じているため前記電気回路は導通していて、もって前記送信器兼受信器５３からの信号５３ｃに応答してＩＣチップ５５ｂは前記ＩＤ番号の電波５５ｃを返信する。しかし、溶融材１３が溶融すると、図７（ｂ）に示すように、前記電気接点２３ａ，２３ｂは開いて前記電気回路は遮断されるため、前記送信器兼受信器５３からの信号５３ｃに対してＩＣチップ５５ｂは応答せず、つまり前記電波５５ｃを返信しなくなる。よって、この電波５５ｃの返信の有無によって、電気接点２３ａ，２３ｂの開閉を検知できて、もって塑性変形の発生を検査者に報知することができる。
【００５７】
また、温度ヒューズが複数配されている場合には、温度ヒューズ毎に個別にＩＤ番号を付与しておけば、ＩＣチップ５５ｂから送信されるＩＤ番号の電波５５ｃによって、どの温度ヒューズが閉状態なのかを識別することができる。
【００５８】
更には、このＲＦＩＤタグシステムを用いれば、前記第１実施形態の導線２５ａ，２５ｂに類する温度ヒューズからの延長物を短くできて、温度ヒューズを完全に耐火被覆１３内に収めることができる。
【００５９】
尚、このＲＦＩＤタグ５５は、前記送信器兼受信器５３の前記信号５３ｃによって電力供給されて、その電力によりＩＣチップ５５ｂが動作するようになっている。つまり、前記信号５３ｃは特定周波数の電磁波であり、これが無線コイル５５ａに到達すると、電磁誘導によって無線コイル５５ａに特定周波数の誘導電流が発生し、この誘導電流を電源としてＩＣチップ５５ｂが作動して電波５５ｃを発信するようになっている。よって、ＲＦＩＤタグ５５内部には電池等の消耗部品を持たずに済むので、長期間に亘ってメンテナンスを要さず、もって温度ヒューズを耐火被覆１３内に完全に収めた状態を長期間維持することが可能となる。
【００６０】
尚、前記第２実施形態の温度ヒューズには、第１実施形態の変形例を適用したが、第１実施形態の温度ヒューズを適用できることは言うまでもない。
更には、このＲＦＩＤタグシステムを用いる第２実施形態にあっては、前記耐火被覆１０には、電波５５ｃを通す素材が用いられることは言うまでもない。
ここで、前記第１実施形態の塑性変形検出器２１を用いて、建物３に設置された全ての梁端部材９，９…の状態を一箇所で集中監視可能な集中監視システムについて説明する。
【００６１】
図９にその概念図を示すが、建物３の一箇所に集中監視室３ａが設けられ、この集中監視室３ａにまで、各梁端部材９，９…に設けられた各温度ヒューズの一対の導線２５ａ，２５ｂがそれぞれに引き回されている。この集中監視室３ａには、各温度ヒューズに対して一対一に対応させて前記電導度テスター２７が設けられており、各温度ヒューズ毎に塑性変形の発生を検出可能となっている。尚、図９にあっては、図の錯綜を避けるべく、前記一対の導線２５ａ，２５ｂを一本の実線にて示している。
【００６２】
尚、前記例示した集中監視システムにあっては、各温度ヒューズ毎に単独で電導度テスター２７に接続して各温度ヒューズ毎に塑性変形の検出を可能にしたが、図１０に示すように、全て若しくは複数の温度ヒューズ２２，２２…を、導線２５ｃを介して直列接続して１つの導通した電気回路を形成し、この電気回路の非導通を１つの電導度テスター２７で検出するようにしても良い。この構成によれば、直列接続された温度ヒューズ２２，２２…のうちの１つでも非導通状態になると、この非導通を電導度テスター２７にて検出することができる。また、この構成によれば、複数の温度ヒューズ２２，２２…を直列接続するので、導線２５ｃ，２５ｃ…のトータル長を短くすることができて、システムを安価に構築することができる。
【００６３】
また、図１１に示すように、建物３の各階層毎にＡＤ変換器４３を設けて、このＡＤ変換器４３に、温度ヒューズの導通状態のアナログ信号を導線２５ａ，２５ｂを介して取り込んでデジタル信号に変換し、このデジタル信号を、構内ＬＡＮ（local area network）や構内電話回線等の通信回線４５を介して、この通信回線に接続された任意の端末コンピュータ４７に送信して、これら端末コンピュータ画面上にて報知可能にしても良い。更には、前記デジタル信号を、インターネット等の通信回線を介して遠方の監視所に送信して当該監視所において報知可能にしても良い。尚、前記第１実施形態の塑性変形検出器２１に代えて、前記第２実施形態のＲＦＩＤタグシステムを用いた塑性変形検出器５１を適用して、その送信器兼受信器５３を介して前記ＡＤ変換器４３に前記ＩＤ番号を取り込むようにすれば、前記導線２５ａ，２５ｂを省略することができる。
【００６４】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で以下に示すような変形が可能である。
【００６５】
（ａ）本実施形態においては、温度ヒューズを被検査対象としての梁端部材に設置したが、塑性変形により発熱する鉄骨部材であればこれに限るものではなく、必要に応じて鉄骨製柱梁部材における任意の部分に設置することもできる。
【００６６】
（ｂ）本実施形態においては、梁端部材につき１つの温度ヒューズを設置したが、温度ヒューズを、１つの梁端部材の所定範囲に亘って複数設置して、塑性変形の範囲を特定できるようにしても良い。その際、これら温度ヒューズに対して第２実施形態のＲＦＩＤタグシステムを適用すれば、温度ヒューズ毎に個別にＩＤ番号を付与することができるので、もってＩＣチップから発信されるＩＤ番号によって、どの設置場所が塑性変形を起こしたのかを容易に識別することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明に係る参考例の塑性変形検出器の縦断面図である。
【図２】本発明に係る第１実施形態の塑性変形検出器の縦断面図である。
【図３】図３（ａ）は図２中のIII−III線矢視の説明図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）と同じ線矢視の説明図であって、図３（ａ）に示す開状態の電気接点が閉状態となった様子を示す。
【図４】第１実施形態の変形例を示す、図３と同じ線矢視の説明図である。
【図５】第１実施形態の温度ヒューズの代わりに適用可能な電気ヒューズ式温度ヒューズの縦断面図である。
【図６】本発明に係る第２実施形態の塑性変形検出器の縦断面図である。
【図７】図７（ａ）は図６中のVII−VII線矢視の説明図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）と同じ線矢視の説明図であって、図７（ａ）に示す閉状態の電気接点が開状態となった様子を示す。
【図８】ＲＦＩＤタグシステムにおけるＲＦＩＤタグおよびその送信器兼受信器を示す概念図である。
【図９】建物の梁端部材の状態を一箇所で集中監視可能な集中監視システムの概念図である。
【図１０】温度ヒューズを直列接続した配線例を示す概念図である。
【図１１】デジタル信号の通信回線を用いた集中監視システムの概念図である。
【図１２】鉄骨造建物の側面視の概念図である。
【図１３】図１２中のXIII部の拡大図である。
【符号の説明】
【００６８】
９ 梁端部材（鉄骨部材）
９ｂ 下フランジ（鉄骨部材）
１０ 耐火被覆
１１ 塑性変形検出器
１３ 溶融材
１５ 重錘部材
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火被覆された鉄骨部材に塑性変形が生じたことを、該変形に伴う発熱から検出する塑性変形検出器であって、
前記発熱を伝達可能に前記鉄骨部材に密着若しくは近接配置されるとともに、前記耐火被覆の外に出力端を有する温度ヒューズを備え、
該温度ヒューズは、６０〜８０℃の融点の溶融材と、該溶融材の溶融によって不可逆的に開動作若しくは閉動作する一対の電気接点とを有し、
前記電気接点の導通状態の変化を前記出力端へ伝達することを特徴とする塑性変形検出器。
【請求項２】
前記電気接点同士をつなぐ導線の一部は前記耐火被覆の外へ引き出される一方、該一部には、前記電気接点の導通状態の変化を検知するための導通検知手段が配されていることを特徴とする請求項１に記載の塑性変形検出器。
【請求項３】
前記溶融材は、前記融点未満温度にて、閉方向に付勢された一対の電気接点間に挟まれて、該電気接点を開状態に保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の塑性変形検出器。
【請求項４】
前記溶融材は、前記融点未満温度にて、開方向に付勢された一対の電気接点を閉状態に保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の塑性変形検出器。
【請求項１】
耐火被覆された鉄骨部材に塑性変形が生じたことを、該変形に伴う発熱から検出する塑性変形検出器であって、
前記発熱を伝達可能に前記鉄骨部材に密着若しくは近接配置されるとともに、前記耐火被覆の外に出力端を有する温度ヒューズを備え、
該温度ヒューズは、６０〜８０℃の融点の溶融材と、該溶融材の溶融によって不可逆的に開動作若しくは閉動作する一対の電気接点とを有し、
前記電気接点の導通状態の変化を前記出力端へ伝達することを特徴とする塑性変形検出器。
【請求項２】
前記電気接点同士をつなぐ導線の一部は前記耐火被覆の外へ引き出される一方、該一部には、前記電気接点の導通状態の変化を検知するための導通検知手段が配されていることを特徴とする請求項１に記載の塑性変形検出器。
【請求項３】
前記溶融材は、前記融点未満温度にて、閉方向に付勢された一対の電気接点間に挟まれて、該電気接点を開状態に保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の塑性変形検出器。
【請求項４】
前記溶融材は、前記融点未満温度にて、開方向に付勢された一対の電気接点を閉状態に保持することを特徴とする請求項１又は２に記載の塑性変形検出器。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２００６−２１５０４５（Ｐ２００６−２１５０４５Ａ）
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１０３０３８（Ｐ２００６−１０３０３８）
【出願日】平成１８年４月４日（２００６．４．４）
【分割の表示】特願２００２−６６４８（Ｐ２００２−６６４８）の分割
【原出願日】平成１４年１月１５日（２００２．１．１５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年８月１７日（２００６．８．１７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年４月４日（２００６．４．４）
【分割の表示】特願２００２−６６４８（Ｐ２００２−６６４８）の分割
【原出願日】平成１４年１月１５日（２００２．１．１５）
【出願人】（００００００５４９）株式会社大林組 (1,758)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]