(57)【要約】    【課題】  比較的簡単な構成で、解析も容易で、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を検知する。    【解決手段】  クラックセンサＣＳ１は、絶縁体からなるベース材ＦＢ１上に箔状の導体によりパターン導体ＰＣ１を形成している。パターン導体ＰＣ１は、主検出方向に平行に配設される共通ライン部Ｃ０１と、各々共通ライン部Ｃ０１から分岐し且つ該共通ライン部Ｃ０１の一端から順次適宜間隔を存して主検出方向と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有する複数の分岐ライン部Ｂ１〜Ｂ１０と、そしてこれら共通ライン部Ｃ０１および複数の分岐ライン部Ｂ１〜Ｂ１０の各先端の他端に外部から接続するための端子部Ｔ０１，Ｔ１〜Ｔ１０とを実質的に共通平面上に形成している。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィルム状の絶縁体からなるベース材と、
前記ベース材上に形成される扁平箔状の導体からなり、主検出方向と平行に配設される共通ライン部、各々前記共通ライン部から分岐し且つ該共通ライン部の一端から順次適宜間隔を存して前記主検出方向と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有する複数の分岐ライン部、そして前記複数の分岐ライン部の各先端および前記共通ライン部の他端に接続するための複数の端子部を実質的に共通平面上に有してなるパターン導体と、
を具備し、
クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの成長方向に前記主検出方向を対応させて貼着し、クラックによる前記パターン導体の断裂を前記端子部間の導通状態からの論理処理により、当該クラックの成長形態および成長速さを検知することを特徴とするクラックセンサ。
【請求項２】
フィルム状の絶縁体からなるベース材と、
前記ベース材上に形成される扁平箔状の導体からなり、主検出方向と平行に配設される共通ライン部、各々前記共通ライン部から一側方に分岐し且つ該共通ライン部の一端から順次適宜間隔を存して前記主検出方向と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有する複数の分岐ライン部、そして前記複数の分岐ライン部の各先端および前記共通ライン部の他端に接続するための複数の端子部を実質的に共通平面上に有してなるパターン導体と、
を具備し、
クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの成長方向に前記主検出方向を対応させて貼着し、クラックによる前記パターン導体の断裂を前記端子部間の導通状態からの論理処理により、当該クラックの成長形態および成長速さを検知することを特徴とするクラックセンサ。
【請求項３】
フィルム状の絶縁体からなるベース材と、
前記ベース材上に形成される扁平箔状の導体からなり、主検出方向と平行に配設される共通ライン部、各々前記共通ライン部から両側方に分岐し且つ各側方毎に分布して該共通ライン部の一端から順次適宜間隔を存して前記主検出方向と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有し、さらに前記共通ライン部の少なくとも一側方において前記互いにほぼ平行に延設される部分が、各々前記共通ライン部から所定距離で分岐してさらに互いにほぼ平行に延び、前記共通ライン部の両側にわたって複数の検知エリアを形成する複数ずつの分岐ライン部、そして前記複数の分岐ライン部の各先端および前記共通ライン部の他端に接続するための複数の端子部を実質的に共通平面上に有してなるパターン導体と、
を具備し、
クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの成長方向に前記主検出方向を対応させて貼着し、クラックによる前記パターン導体の断裂を前記端子部間の導通状態からの論理処理により、当該クラックの成長形態および成長速さを検知することを特徴とするクラックセンサ。
【請求項４】
フィルム状の絶縁体からなるベース材と、
前記ベース材上に形成される扁平箔状の導体からなり、半径方向に向けて配設される共通ライン部、各々前記共通ライン部から両側方円周方向に分岐し且つ各側方毎に分布して該共通ライン部の一端から順次適宜間隔を存して前記共通ラインと交差する円周方向に互いに同心円状に延設される部分を有し、さらに前記共通ライン部の少なくとも一側方において前記互いに円周方向に延設される部分が、各々前記共通ライン部から適宜距離で分岐してさらに互いに円周方向に延び、前記共通ライン部の両側にわたって複数の検知エリアを形成する複数ずつの分岐ライン部、そして前記複数の分岐ライン部の各先端および前記共通ライン部の他端に接続するための複数の端子部を実質的に共通平面上に有してなるパターン導体と、
を具備し、
クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの発生部位に前記クラックセンサの中心を対応させて貼着し、クラックによる前記パターン導体の断裂を前記端子部間の導通状態からの論理処理により、特に、放射方向に伸びる当該クラックの成長形態および成長速さを検知することを特徴とするクラックセンサ。
【請求項５】
パターン導体は、前記ベース材上に敷設され、実質的に絶縁体により被覆形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載のクラックセンサ。
【請求項６】
少なくともパターン導体は、対象物に生ずるクラックにより断裂される強度および形状に形成されていることを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか１項に記載のクラックセンサ。
【請求項７】
請求項１〜請求項６のいずれか１項のクラックセンサと、
前記クラックセンサのパターン導体の端子部相互間の導通／非導通をディジタルデータとして抽出するデータ抽出部と、
前記データ抽出部により抽出されたディジタルデータを前記クラックセンサのパターン導体のパターン配置に基づいて論理処理してクラックの成長状態を解析する解析処理部と、
前記解析処理部で判別されたクラックの成長状態を模式的に可視化する状態可視化部と
を具備することを特徴とするクラック監視装置。
【請求項８】
前記データ抽出部は、前記クラックセンサのパターン導体の共通ライン部の他端に接続された端子部と各分岐ライン部の先端に接続された端子部との間の導通／非導通をディジタル値として弁別してディジタルデータとすることを特徴とする請求項７に記載のクラック監視装置
【請求項９】
前記データ抽出部で検出されたディジタルデータを前記解析処理部へ伝送するデータ伝送系をさらに含むことを特徴とする請求項７または請求項８に記載のクラック監視装置
【請求項１０】
前記データ伝送系は、ディジタルデータを無線伝送する送信機と受信機を含む無線伝送系であることを特徴とする請求項９に記載のクラック監視装置
【請求項１１】
請求項１〜請求項６のいずれか１項のクラックセンサと、
前記クラックセンサのパターン導体の共通ライン部の他端に接続された端子部と各分岐ライン部の先端に接続された端子部との間の導通／非導通をディジタル値として弁別してディジタルデータとして抽出するためのデータ抽出手段と、
前記データ抽出手段にて検出されたディジタルデータを伝送するデータ伝送系と、
前記データ伝送系を介して伝送される前記データ抽出部にて抽出されたディジタルデータを前記クラックセンサのパターン導体のパターン配置に基づいて論理処理してクラックの成長状態を解析するための解析処理手段と、
前記解析処理部で判別されたクラックの成長状態を模式的に可視化する状態可視化手段と
を具備することを特徴とするクラック監視システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物におけるクラックを検知して、クラックの発生およびその進行すなわち成長の状況を監視するためのクラックセンサ、クラック監視装置およびクラック監視システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、この種のクラック検知には、例えば、特許文献１（実公平８−８４０４号）、特許文献２（特開平１１−２１１６４４号）および特許文献３（特開平６−３２３９７４号公報）に開示された技術等が用いられていた。
特許文献１の技術では、一般的なひずみゲージとほぼ同様に、絶縁体からなるベース部材の表面に、複数本の線状の抵抗膜からなる導体が２つの電極間に並列的に且つ互いに平行に設けられてなるセンサとしてのクラックゲージを、対象物に貼着する。当該対象物におけるクラックの進行に従って導体が順次断裂することによって非導通となり、電極間の抵抗値が逐次変化することによって、クラックの進展つまりクラックの成長を検知する。また、この場合、導体の断裂による電極間の抵抗値の変化の記録および解析は、アナログ波形をそのまま、またはそのアナログ波形をＡ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換してから行うことになる。そのため、別途に増幅器または増幅器およびＡ／Ｄ変換器が必要となる。
【０００３】
また、特許文献２の技術では、絶縁体からなるベース部材上に、複数本の線状の抵抗膜からなる導体を２つの電極間に並列的に且つ互いにほぼ平行に配列してなる第１の面状抵抗体を設け、さらに絶縁体を介して、第１の面状抵抗体と直交する方向に、複数本の線状の抵抗膜からなる導体を２つの電極間に並列的に且つ互いにほぼ平行に配列してなる第２の面状抵抗体を設けてなる２次元クラックゲージが構成される。
この特許文献２の２次元クラックゲージは、特許文献１のクラックゲージに類似した構成を直交する方向に配置して、クラックの成長を２次元的に検知することを可能としている。
特許文献３には、試験片の表面に格子状に電気回路を形成することにより２次元的に破壊起点位置を検出する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】実公平８−８４０４号公報
【特許文献２】特開平１１−２１１６４４号公報
【特許文献３】特開平６−３２３９７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上述したように、特許文献１に開示されたクラックゲージは、絶縁体からなるベース部材の表面に、複数本の線状の抵抗膜からなる導体が２つの電極間に並列的に且つ互いに平行に設けられている。このようなクラックゲージを、対象物に貼着して、当該対象物におけるクラックの進行に従って導体が順次断裂して非導通となり、電極間の抵抗値が逐次変化することによって、平行に配列された導体に直交する１次元方向についてクラックの成長を検知する。そして、特許文献２の２次元クラックゲージは、特許文献１のクラックゲージに類似した構成を絶縁体を介して直交する方向に積層配置して、クラックの成長を２次元的に検知する。
これら特許文献１および特許文献２に開示されたクラックゲージは、基本的に、１次元方向について、導体の断裂による電極間の抵抗値の変化を検出し解析して、該当方向についてのクラックの成長を検知する。このため、電極間の抵抗値の変化によるアナログ波形をそのまま解析するか、またはそのアナログ波形をＡ／Ｄ変換してディジタルデータとしてから解析することになる。したがって、これらの構成では、別途に増幅器、または増幅器とＡ／Ｄ変換器が必要となり、そのぶんだけ所要電力も増大することになる。
【０００６】
また、クラックの成長を２次元的に検知するためには、特許文献１に示されたようなクラックゲージを複数個組み合わせて用いるか、または特許文献２に示されたような２次元クラックゲージを用いるかしなければならないが、検知されるクラックが、クラックゲージの配置や積層構造によって、制限される。
さらに対象物によっては、クラックの発生および成長を長期間にわたってワイヤレスで遠隔にて検知したい場合も少なくないが、ワイヤレスでクラックの発生および成長を検知するためには、少なくともクラックゲージ部分における所要電力が少ないことが望ましく、従来の構成では所要電力の大きさからワイヤレス検知の実現は困難であった。
また、特許文献３における亀裂状態の計測方法は電気回路としての格子状の部分は、間に絶縁材を介挿させた積層構造となるため、貼着面から離れた側の電気回路の断裂が必ずしも確実になされない、という検知能力の不確実性が否めない。
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、比較的簡単な構成で、解析も容易で、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を検知することを可能とするクラックセンサ、それを用いたワイヤレス化も容易なクラック監視装置およびクラック監視システムを提供することを目的としている。
【０００７】
本発明の請求項１の目的は、特に、従来の抵抗膜を用いるクラックゲージに比し、簡単な構成で、解析も容易で、しかも少ない所要電力で、クラックの成長の形態および成長の速さを確実に検知することを可能とするクラックセンサを提供することにある。
本発明の請求項２の目的は、特に、従来の抵抗膜を用いるクラックゲージに比し、簡単な構成で、解析も容易で、しかも少ない所要電力で、クラックの成長の所定方向についての長さおよび成長の速さを確実に検知することを可能とするクラックセンサを提供することにある。
本発明の請求項３の目的は、特に、従来の抵抗膜を用いるクラックゲージに比し、簡単な構成で、解析も容易で、しかも少ない所要電力で、クラックの成長の概略方向と長さおよび成長の速さを確実に検知することを可能とするクラックセンサを提供することにある。
本発明の請求項４の目的は、特に、従来の抵抗膜を用いるクラックゲージに比し、簡単な構成で、解析も容易で、しかも少ない所要電力で、特に、クラックの放射方向に向う成長の概略経路および成長の速さを検知することを可能とするクラックセンサを提供することにある。
【０００８】
本発明の請求項５の目的は、特に、簡単な構成で、解析も容易で、しかも少ない所要電力で、高精度に、クラックの成長の形態および成長の速さを検知することを可能とするクラックセンサを提供することにある。
本発明の請求項６の目的は、特に、簡単な構成で、解析も容易で、しかも少ない所要電力で、高精度に且つ高感度に、クラックの成長の形態および成長の速さを検知することを可能とするクラックセンサを提供することにある。
本発明の請求項７の目的は、特に、簡単な構成で、高精度に、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を視認監視することを可能とし、長期間にわたるワイヤレス化も容易なクラック監視装置を提供することにある。
本発明の請求項８の目的は、特に、簡単な構成に基づく簡単な処理で、高精度に、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を視認監視することを可能とし、長期間にわたるワイヤレス化も容易なクラック監視装置を提供することにある。
本発明の請求項９の目的は、特に、簡単な構成に基づく簡単な処理で、高精度に、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を遠隔視認監視することを可能とし、長期間にわたるワイヤレス化も容易なクラック監視装置を提供することにある。
【０００９】
本発明の請求項１０の目的は、特に、簡単な構成に基づく簡単な処理で、高精度に、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を長期間にわたって遠隔地から視認監視することを可能とするクラック監視装置を提供することにある。
本発明の請求項１１の目的は、特に、簡単な構成に基づく簡単な処理で、高精度に、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を遠隔視認監視することを可能とし、長期間にわたるワイヤレス化も容易なクラック監視システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
請求項１に記載した本発明に係るクラックセンサは、上述した目的を達成するために、
フィルム状の絶縁体からなるベース材と、
前記ベース材上に形成される扁平箔状の導体からなり、主検出方向と平行に配設される共通ライン部、各々前記共通ライン部から分岐し且つ該共通ライン部の一端から順次適宜間隔を存して前記主検出方向と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有する複数の分岐ライン部、そして前記複数の分岐ライン部の各先端および前記共通ライン部の他端に接続するための複数の端子部を実質的に共通平面上に有してなるパターン導体と、
を具備し、
クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの成長方向に前記主検出方向を対応させて貼着し、クラックによる前記パターン導体の断裂を前記端子部間の導通状態からの論理処理により、当該クラックの成長形態および成長速さを検知することを特徴としている。
【００１１】
請求項２に記載した本発明に係るクラックセンサは、上述した目的を達成するために、
フィルム状の絶縁体からなるベース材と、
前記ベース材上に形成される扁平箔状の導体からなり、主検出方向と平行に配設される共通ライン部、各々前記共通ライン部から一側方に分岐し且つ該共通ライン部の一端から順次適宜間隔を存して前記主検出方向と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有する複数の分岐ライン部、そして前記複数の分岐ライン部の各先端および前記共通ライン部の他端に接続するための複数の端子部を実質的に共通平面上に有してなるパターン導体と、
を具備し、
クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの成長方向に前記主検出方向を対応させて貼着し、クラックによる前記パターン導体の断裂を前記端子部間の導通状態からの論理処理により、当該クラックの成長形態および成長速さを検知することを特徴としている。
【００１２】
請求項３に記載した本発明に係るクラックセンサは、上述した目的を達成するために、
フィルム状の絶縁体からなるベース材と、
前記ベース材上に形成される扁平箔状の導体からなり、主検出方向と平行に配設される共通ライン部、各々前記共通ライン部から両側方に分岐し且つ各側方毎に分布して該共通ライン部の一端から順次適宜間隔を存して前記主検出方向と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有し、さらに前記共通ライン部の少なくとも一側方において前記互いにほぼ平行に延設される部分が、各々前記共通ライン部から所定距離で分岐してさらに互いにほぼ平行に延び、前記共通ライン部の両側にわたって複数の検知エリアを形成する複数ずつの分岐ライン部、そして前記複数の分岐ライン部の各先端および前記共通ライン部の他端に接続するための複数の端子部を実質的に共通平面上に有してなるパターン導体と、
を具備し、
クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの成長方向に前記主検出方向を対応させて貼着し、クラックによる前記パターン導体の断裂を前記端子部間の導通状態からの論理処理により、当該クラックの成長形態および成長速さを検知することを特徴としている。
【００１３】
請求項４に記載した本発明に係るクラックセンサは、上述した目的を達成するために、
フィルム状の絶縁体からなるベース材と、
前記ベース材上に形成される扁平箔状の導体からなり、半径方向に向けて配設される共通ライン部、各々前記共通ライン部から両側方円周方向に分岐し且つ各側方毎に分布して該共通ライン部の一端から順次適宜間隔を存して前記共通ラインと交差する円周方向に互いに同心円状に延設される部分を有し、さらに前記共通ライン部の少なくとも一側方において前記互いに円周方向に延設される部分が、各々前記共通ライン部から適宜距離で分岐してさらに互いに円周方向に延び、前記共通ライン部の両側にわたって複数の検知エリアを形成する複数ずつの分岐ライン部、そして前記複数の分岐ライン部の各先端および前記共通ライン部の他端に接続するための複数の端子部を実質的に共通平面上に有してなるパターン導体と、
を具備し、
クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの発生部位に前記クラックセンサの中心を対応させて貼着し、クラックによる前記パターン導体の断裂を前記端子部間の導通状態からの論理処理により、特に、放射方向に伸びる当該クラックの成長形態および成長速さを検知することを特徴としている。
【００１４】
請求項５に記載した本発明に係るクラックセンサは、請求項１〜請求項４のいずれか１項のクラックセンサであって、
パターン導体が、前記ベース材上に敷設され、実質的に絶縁体により被覆形成されていることを特徴としている。
請求項６に記載した本発明に係るクラックセンサは、請求項１〜請求項５のいずれか１項のクラックセンサであって、
少なくともパターン導体は、対象物に生ずるクラックにより断裂される強度および形状に形成されていることを特徴としている。
請求項７に記載した本発明に係るクラック監視装置は、請求項１〜請求項６のいずれか１項のクラックセンサを用いたクラック監視装置であって、
前記クラックセンサのパターン導体の端子部相互間の導通／非導通をディジタルデータとして抽出するデータ抽出部と、
前記データ抽出部により抽出されたディジタルデータを前記クラックセンサのパターン導体のパターン配置に基づいて論理処理してクラックの成長状態を解析する解析処理部と、
前記解析処理部で判別されたクラックの成長状態を模式的に可視化する状態可視化部と
をさらに具備することを特徴としている。
【００１５】
請求項８に記載した本発明に係るクラック監視装置は、請求項７のクラック監視装置であって、
前記データ抽出部は、前記クラックセンサのパターン導体の共通ライン部の他端に接続された端子部と各分岐ライン部の先端に接続された端子部との間の導通／非導通をディジタル値として弁別してディジタルデータとすることを特徴としている。
請求項９に記載した本発明に係るクラック監視装置は、請求項７または請求項８のクラック監視装置であって、
前記データ抽出部で検出されたディジタルデータを前記解析処理部へ伝送するデータ伝送系をさらに含むことを特徴としている。
請求項１０に記載した本発明に係るクラック監視装置は、請求項９のクラック監視装置であって、
前記データ伝送系は、ディジタルデータを無線伝送する送信機と受信機を含む無線伝送系であることを特徴としている。
【００１６】
請求項１１に記載した本発明に係るクラック監視システムは、請求項１〜請求項６のいずれか１項のクラックセンサを用いたクラック監視システムであって、
前記クラックセンサのパターン導体の共通ライン部の他端に接続された端子部と各分岐ライン部の先端に接続された端子部との間の導通／非導通をディジタル値として弁別してディジタルデータとして抽出するためのデータ抽出手段と、
前記データ抽出手段にて検出されたディジタルデータを伝送するデータ伝送系と、
前記データ伝送系を介して伝送される前記データ抽出部にて抽出されたディジタルデータを前記クラックセンサのパターン導体のパターン配置に基づいて論理処理してクラックの成長状態を解析するための解析処理手段と、
前記解析処理部で判別されたクラックの成長状態を模式的に可視化する状態可視化手段と
をさらに具備することを特徴としている。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、比較的簡単な構成で、解析も容易で、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を確実に検知することを可能とするクラックセンサ、それを用いたワイヤレス化も容易なクラック監視装置およびクラック監視システムを提供することができる。
【００１８】
すなわち、本発明の請求項１のクラックセンサによれば、
フィルム状の絶縁体からなるベース材と、
前記ベース材上に形成される扁平箔状の導体からなり、主検出方向と平行に配設される共通ライン部、各々前記共通ライン部から分岐し且つ該共通ライン部の一端から順次適宜間隔を存して前記主検出方向と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有する複数の分岐ライン部、そして前記複数の分岐ライン部の各先端および前記共通ライン部の他端に接続するための複数の端子部を実質的に共通平面上に有してなるパターン導体と、
を具備し、
クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの成長方向に前記主検出方向を対応させて貼着し、クラックによる前記パターン導体の断裂を前記端子部間の導通状態からの論理処理により、当該クラックの成長形態および成長速さを検知することにより、
従来の抵抗膜を用いるクラックゲージに比し、簡単な構成で、解析も容易となり、しかも少ない所要電力で、クラックの成長の形態および成長の速さを検知することが可能となる。
【００１９】
本発明の請求項２のクラックセンサによれば、
フィルム状の絶縁体からなるベース材と、
前記ベース材上に形成される扁平箔状の導体からなり、主検出方向と平行に配設される共通ライン部、各々前記共通ライン部から一側方に分岐し且つ該共通ライン部の一端から順次適宜間隔を存して前記主検出方向と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有する複数の分岐ライン部、そして前記複数の分岐ライン部の各先端および前記共通ライン部の他端に接続するための複数の端子部を実質的に共通平面上に有してなるパターン導体と、
を具備し、
クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの成長方向に前記主検出方向を対応させて貼着し、クラックによる前記パターン導体の断裂を前記端子部間の導通状態からの論理処理により、当該クラックの成長形態および成長速さを検知することにより、
特に、従来の抵抗膜を用いるクラックゲージに比し、簡単な構成で、解析も容易となり、しかも少ない所要電力で、クラックの成長の所定方向についての長さおよび成長の速さを検知することが可能となる。
【００２０】
本発明の請求項３のクラックセンサによれば、
フィルム状の絶縁体からなる円形のベース材と、
前記ベース材上に形成される扁平箔状の導体からなり、主検出方向と平行に配設される共通ライン部、各々前記共通ライン部から両側方に分岐し且つ各側方毎に分布して該共通ライン部の一端から順次適宜間隔を存して前記主検出方向と交差する円周方向に互いに同心円状に延設される部分を有し、さらに前記共通ライン部の少なくとも一側方において前記互いに円周方向に延設される部分が、各々前記共通ライン部から適宜距離で分岐してさらに互いに円周方向に延び、前記共通ライン部の両側にわたって複数の検知エリアを形成する複数ずつの分岐ライン部、そして前記複数の分岐ライン部の各先端および前記共通ライン部の他端に接続するための複数の端子部を実質的に共通平面上に有してなるパターン導体と、
を具備し、
クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの成長方向に前記主検出方向を対応させて貼着し、クラックによる前記パターン導体の断裂を前記端子部間の導通状態からの論理処理により、当該クラックの成長形態および成長速さを検知することにより、
特に、従来の抵抗膜を用いるクラックゲージに比し、簡単な構成で、解析も容易となり、しかも少ない所要電力で、クラックの成長の概略経路および成長の速さを検知することが可能となる。
【００２１】
本発明の請求項４のクラックセンサによれば、
フィルム状の絶縁体からなるベース材と、
前記ベース材上に形成される扁平箔状の導体からなり、半径方向に向けて配設される共通ライン部、各々前記共通ライン部から両側方円周方向に分岐し且つ各側方毎に分布して該共通ライン部の一端から順次適宜間隔を存して前記共通ラインと交差する円周方向に互いに同心円状に延設される部分を有し、さらに前記共通ライン部の少なくとも一側方において前記互いに円周方向に延設される部分が、各々前記共通ライン部から適宜距離で分岐してさらに互いに円周方向に延び、前記共通ライン部の両側にわたって複数の検知エリアを形成する複数ずつの分岐ライン部、そして前記複数の分岐ライン部の各先端および前記共通ライン部の他端に接続するための複数の端子部を実質的に共通平面上に有してなるパターン導体と、
を具備し、
クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの発生部位に前記クラックセンサの中心を対応させて貼着し、クラックによる前記パターン導体の断裂を前記端子部間の導通状態からの論理処理により、特に、放射方向に伸びる当該クラックの成長形態および成長速さを検知することにより、
特に、従来の抵抗膜を用いるクラックゲージに比し、簡単な構成で、解析も容易となり、しかも少ない所要電力で、特に放射方向に進むクラックの成長の概略経路および成長の速さを検知することが可能となる。
【００２２】
本発明の請求項５のクラックセンサによれば、請求項１〜請求項４のいずれか１項のクラックセンサにおいて、
パターン導体が、前記ベース材上に敷設され、実質的に絶縁体により被覆形成されていることにより、
特に、簡単な構成で、解析も容易で、しかも少ない所要電力で、高精度に、クラックの成長の形態および成長の速さを検知することが可能となる。
本発明の請求項６のクラックセンサによれば、請求項１〜請求項５のいずれか１項のクラックセンサにおいて、
少なくともパターン導体は、対象物に生ずるクラックにより断裂される強度および形状に形成されることにより、
特に、簡単な構成で、解析も容易で、しかも少ない所要電力で、高精度に且つ高感度に、クラックの成長の形態および成長の速さを検知することが可能となる。
【００２３】
また、本発明の請求項７のクラック監視装置によれば、請求項１〜請求項６のいずれか１項のクラックセンサを用いたクラック監視装置において、
前記クラックセンサのパターン導体の端子部相互間の導通／非導通をディジタルデータとして抽出するデータ抽出部と、
前記データ抽出部により抽出されたディジタルデータを前記クラックセンサのパターン導体のパターン配置に基づいて論理処理してクラックの成長状態を解析する解析処理部と、
前記解析処理部で判別されたクラックの成長状態を模式的に可視化する状態可視化部と
をさらに具備することにより、
特に、簡単な構成で、高精度に、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を視認監視することが可能となり、しかも長期間にわたるワイヤレス化も容易となる。
【００２４】
本発明の請求項８のクラック監視装置によれば、請求項７のクラック監視装置において、
前記データ抽出部は、前記クラックセンサのパターン導体の共通ライン部の他端に接続された端子部と各分岐ライン部の先端に接続された端子部との間の導通／非導通をディジタル値として弁別してディジタルデータとすることにより、
特に、簡単な構成に基づく簡単な処理で、高精度に、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を視認監視することが可能となり、長期間にわたるワイヤレス化も容易となる。
本発明の請求項９のクラック監視装置によれば、請求項７または請求項８のクラック監視装置において、
前記データ抽出部で検出されたディジタルデータを前記解析処理部へ伝送するデータ伝送系をさらに含むことにより、
特に、簡単な構成に基づく簡単な処理で、高精度に、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を遠隔視認監視することが可能となり、長期間にわたるワイヤレス化も容易となる。
【００２５】
本発明の請求項１０のクラック監視装置によれば、請求項９のクラック監視装置において、
前記データ伝送系は、ディジタルデータを無線伝送する送信機と受信機を含む無線伝送系であることにより、
特に、簡単な構成に基づく簡単な処理で、高精度に、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を長期間にわたって遠隔地から視認監視することが可能となる。
そして、本発明の請求項１１のクラック監視システムによれば、請求項１〜請求項６のいずれか１項のクラックセンサを用いたクラック監視システムにおいて、
前記クラックセンサのパターン導体の共通ライン部の他端に接続された端子部と各分岐ライン部の先端に接続された端子部との間の導通／非導通をディジタル値として弁別してディジタルデータとして抽出するためのデータ抽出手段と、
前記データ抽出手段にて検出されたディジタルデータを伝送するデータ伝送系と、
前記データ伝送系を介して伝送される前記データ抽出部にて抽出されたディジタルデータを前記クラックセンサのパターン導体のパターン配置に基づいて論理処理してクラックの成長状態を解析するための解析処理手段と、
前記解析処理部で判別されたクラックの成長状態を模式的に可視化する状態可視化手段と
をさらに具備することにより、
特に、簡単な構成に基づく簡単な処理で、高精度に、しかも少ない所要電力で、クラックの成長を遠隔視認監視することが可能となり、長期間にわたるワイヤレス化も容易となる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るクラックセンサの要部の構成を示す平面図である。
【図２】図１のクラックセンサの使用時の回路接続構成を示す回路構成図である。
【図３】図１のクラックセンサを用いてクラック監視システムを構成したクラック監視装置の構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の第２の実施の形態に係るクラックセンサの要部の構成を示す平面図である。
【図５】図４のクラックセンサの具体的な動作を説明するためのクラックセンサの構成を示す模式図である。
【図６】図４のクラックセンサの具体的な動作を説明するための第１の状態でのクラックの成長とクラックセンサで検出される生データおよび所要の処理を施した後の処理データを模式的に示す図である。
【図７】図４のクラックセンサの具体的な動作を説明するための第２の状態でのクラックのさらなる成長とクラックセンサで検出される生データおよび所要の処理を施した後の処理データを模式的に示す図である。
【図８】図４のクラックセンサの具体的な動作を説明するための第３の状態でのクラックのさらなる成長とクラックセンサで検出される生データおよび所要の処理を施した後の処理データを模式的に示す図である。
【図９】図４のクラックセンサの具体的な動作を説明するための第４の状態でのクラックのさらなる成長とクラックセンサで検出される生データおよび所要の処理を施した後の処理データを模式的に示す図である。
【図１０】図４のクラックセンサの具体的なクラック検知結果とそれに基づく可視化表現の第１の例を示す図であり、（ａ）はクラックの成長とクラックセンサとの関係を示す模式図であり、そして（ｂ）は検知されたクラックの成長を模式的に表現する表現パターンを示す図である。
【図１１】図４のクラックセンサの具体的な動作を説明するためのクラックの進展に伴いクラックセンサで検出される生データを図表的に示す図である。
【図１２】図４のクラックセンサの具体的な動作を説明するためのクラックの進展に伴いクラックセンサで検出される生データにクラックの成長状況を把握するために所定の処理を施した処理後のデータを図表的に示す図である。
【図１３】図４のクラックセンサの具体的なクラック検知結果とそれに基づく可視化表現の第２の例を示す図であり、（ａ）はクラックの成長とクラックセンサとの関係を示す模式図であり、そして（ｂ）は検知されたクラックの成長を模式的に表現する表現パターンを示す図である。
【図１４】図４のクラックセンサの具体的なクラックの成長状況に対応するクラック検知結果に基づく可視化表現の第１および第２の例を並列的に示す図である。
【図１５】本発明の第３の実施の形態に係るクラックセンサの要部の構成を模式的に示す平面図である。
【図１６】図１５のクラックセンサの具体的な動作を説明するための第１の状態でのクラックの成長とクラックセンサで検出される生データおよび所要の処理を施した後の処理データを模式的に示す図である。
【図１７】図１５のクラックセンサの具体的な動作を説明するための第２の状態でのクラックのさらなる成長とクラックセンサで検出される生データおよび所要の処理を施した後の処理データを模式的に示す図である。
【図１８】図１５のクラックセンサの具体的な動作を説明するための第３の状態でのクラックのさらなる成長とクラックセンサで検出される生データおよび所要の処理を施した後の処理データを模式的に示す図である。
【図１９】図１５のクラックセンサの具体的なクラック検知結果とそれに基づく可視化表現の第１の例を示す図であり、（ａ）はクラックの成長とクラックセンサとの関係を示す模式図であり、そして（ｂ）は検知されたクラックの成長を模式的に表現する表現パターンを示す図である。
【図２０】図１５のクラックセンサの具体的な動作を説明するためのクラックの進展に伴いクラックセンサで検出される生データを図表的に示す図である。
【図２１】図１５のクラックセンサの具体的な動作を説明するためのクラックの進展に伴いクラックセンサで検出される生データにクラックの成長状況を把握するために所定の処理を施した処理後のデータを図表的に示す図である。
【図２２】図１５のクラックセンサの具体的なクラックの成長状況に対応するクラック検知結果に基づく可視化表現の第１および第２の例を並列的に示す図である。
【図２３】本発明の第４の実施の形態に係るクラックセンサの要部の構成を模式的に示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
〈第１の実施の形態〉
以下、本発明の複数の実施の形態に基づき、図面を参照して本発明のクラックセンサ、クラック監視装置およびクラック監視システムを詳細に説明する。
図１〜図３は、本発明の第１の実施の形態に係るクラックセンサおよびそれを用いてクラック監視システムを構築したクラック監視装置の要部の構成を示している。図１は、本発明の第１の実施の形態に係るクラックセンサの概略構成を説明するための主として導体パターンを模式的に示す平面図、図２は、図１のクラックセンサを使用するための電気的な回路の一例を模式的に示す回路構成図、そして図３は図１のクラックセンサを用いたクラック監視装置の構成を示すブロック図である。
図１に示すクラックセンサＣＳ１は、ベース材ＦＢ１およびパターン導体ＰＣ１を具備している。図１には、主としてパターン導体ＰＣ１を示しており、このパターン導体ＰＣ１の全パターンをベース材ＦＢ１上に形成する。ベース材ＦＢ１は、フィルム状の絶縁体からなる。パターン導体ＰＣ１は、扁平箔状の導体からなり、ベース材ＦＢ１上に積層形成されている。
【００２８】
図１に示すように、パターン導体ＰＣ１は、主検出方向Ｄ１と実質的に平行に配設される共通ライン部Ｃ０１と、各々共通ライン部Ｃ０１から一側方に分岐し且つ該共通ライン部Ｃ０１の一端から順次適宜間隔を存して主検出方向Ｄ１と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有する複数の分岐ライン部Ｂ１〜Ｂ１０と、そしてこれら共通ライン部Ｃ０１および複数の分岐ライン部Ｂ１〜Ｂ１０の各先端の他端に外部から接続するための複数の端子部Ｔ０１，Ｔ１〜Ｔ１０とを実質的に共通平面上に形成している（請求項１および請求項２に対応している）。
このクラックセンサＣＳ１は、クラックを検出しようとする対象物の表面に、予想されるクラックの成長方向に主検出方向Ｄ１を対応させて貼着して使用し、クラックによるパターン導体ＰＣ１の断裂を、端子部Ｔ０１と端子部Ｔ１〜Ｔ１０との相互間の導通状態（導通／遮断、つまりオン／オフ）に基づくディジタル情報を論理処理することによって検知し、対応方向についてのクラックの発生、成長長さおよび成長速さ（成長速度）を解析する。
【００２９】
すなわち、図１に示すクラックセンサＣＳ１は、例えば図２に示すような回路を用いてディジタルデータとして取り出す。図２において、クラックセンサＣＳは、この場合、図１に示すクラックセンサＣＳ１であり、そのベース材ＦＢ（この場合、ＦＢ１）上のパターン導体ＰＣ（この場合ＰＣ１）の共通ライン部から引き出された端子部Ｔ０は、共通電位に接続され、各分岐ライン部から引き出された端子部Ｔｎは、それぞれ（いわゆるプルアップ抵抗）抵抗ＰＲｎを介して電源ＰＳに接続されている。
このような回路で、端子部Ｔｎから導出される出力は、分岐ラインが断裂していなければ、対応する抵抗ＰＲｎを介して、例えば正電源である電源ＰＳに接続されており、端子部Ｔ０が共通電位に接続されているために、共通電位となる。この端子部Ｔｎから導出される出力は、分岐ラインが断裂していれば、対応する抵抗ＰＲｎを介して電源ＰＳに接続されているために、電源ＰＳにプルアップされて電源電位となる。なお、電源ＰＳが負電源である場合には、端子部Ｔｎから導出される出力は、分岐ラインが断裂していれば、対応する抵抗ＰＲｎを介して、電源ＰＳにプルダウンされて電源電位となる。
【００３０】
図３には、図１および図２に示したクラックセンサを用いてクラック監視システムを構築したクラック監視装置の一例を示しており、クラック検知データを伝送するデータ伝送系に無線伝送系を用いた構成を示している。図３に示すクラック監視装置は、クラックセンサＣＳ、送信ユニットＴＲ、受信ユニットＲＣおよび表示ユニットＤＰを備えており、送信ユニットＴＲは、パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部ＳＣおよび無線送信モジュールＲＴを具備している。
クラックセンサＣＳは、この場合、図１に示すクラックセンサＣＳ１であり、対象物に貼着されていて、例えば図２に示したような回路により給電駆動されて、各分岐ラインに対応するクラック検知状態情報を“０”か“１”かのディジタル値としてパラレルデータの形で出力する。送信ユニットＴＲのＰ／Ｓ変換部ＤＣは、クラックセンサＣＳから出力されるパラレルデータをシリアルデータに変換する。送信ユニットＴＲの無線送信モジュールＲＴは、Ｐ／Ｓ変換部ＤＣで変換されたシリアルデータで変調して無線送信する。
【００３１】
受信ユニットＲＣは、送信ユニットＴＲの無線送信モジュールＲＴから送信されたシリアルデータを受信し、この受信データに基づいてクラックセンサＣＳによるクラックの検知状態を解析し、対象物におけるクラックの発生の有無およびクラックが発生している場合にはクラックの成長状況を示す情報を出力する。表示ユニットＤＰは、受信ユニットＲＣから与えられるクラックの発生の有無およびクラックが発生している場合のクラックの成長状況を示す情報に基づいて、クラックの成長状況を模式的に示す情報（例えば、後述する図１０（ｂ）および図１３（ｂ）とおおむね同様の形態の情報）として表示する。
但し、この場合、図１のようなクラックセンサＣＳ１を１枚用いただけでは、パターン導体ＰＣの複数の分岐ライン部Ｂ１〜Ｂ１０の主検出方向Ｄ１と直交する互いに平行な部分の分岐ライン部Ｂ１〜Ｂ１０のどの分岐ライン部Ｂ１〜Ｂ１０までクラックが進行したかということと、限られた場合（クラックが直前に共通ライン部Ｃ０１および分岐ライン部Ｂ１〜Ｂ１０を横切っていない場合）における共通ライン部Ｃ０１をどの分岐ライン部Ｂ１〜Ｂ１０に対応する箇所でクラックが横切ったかということしか検知することができない。このため、図１のようなクラックセンサＣＳ１は、予測されるクラックの発生箇所および成長方向が限られている場合に有効であり、クラックの発生箇所および成長方向を予測することができない場合には、複数枚を適宜なる配置で組み合わせるなどして使用する。
【００３２】
〈第２の実施の形態〉
図４は、本発明の第２の実施の形態に係るクラックセンサの要部の概略構成を説明するための主として導体パターンを模式的に示す平面図である。
図４に示すクラックセンサＣＳ２は、ベース材ＦＢ２およびパターン導体ＰＣ２を具備している。図４には、主としてパターン導体ＰＣ２を示しており、このパターン導体ＰＣ２の全パターンをベース材ＦＢ２上に形成する。ベース材ＦＢ２は、フィルム状の絶縁体からなる。パターン導体ＰＣ２は、扁平箔状の導体からなり、ベース材ＦＢ２上に積層的に敷設されている。
図４に示すように、パターン導体ＰＣ２は、主検出方向Ｄ２と実質的に平行に配設される共通ライン部Ｃ０２と、各々共通ライン部Ｃ０２から一側方に分岐し且つ該共通ライン部Ｃ０２の一端から順次適宜間隔を存して主検出方向Ｄ２と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有する複数の第１の分岐ライン部Ｂ１１〜Ｂ２０と、各々共通ライン部Ｃ０２から他側方に分岐し且つ該共通ライン部Ｃ０２の一端から順次適宜間隔を存して主検出方向Ｄ２と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有する複数の第２の分岐ライン部Ｂ２１〜Ｂ３０と、そしてこれら共通ライン部Ｃ０２並びに複数の第１および第２の分岐ライン部Ｂ１１〜Ｂ２０およびＢ２１〜Ｂ３０の各先端の他端に外部から接続するための端子部Ｔ０２，Ｔ１１〜Ｔ２０およびＴ２１〜Ｔ３０とを実質的に共通平面上に形成している（請求項３に対応している）。
【００３３】
すなわち、図４に示すクラックセンサＣＳ２のパターン導体ＰＣ２は、パターン導体ＰＣ２の中心に共通ライン部Ｃ０２を配置し、その共通ライン部Ｃ０２の一側方にクラック検知用の第１の分岐ライン部Ｂ１１〜Ｂ２０を、そして共通ライン部Ｃ０２の他側方にクラック検知用の第２の分岐ライン部Ｂ２１〜Ｂ３０を配置したパターンを形成している。
このようなパターンを形成したパターン導体ＰＣ２により、主検出方向Ｄ２についてのクラックの発生、成長長さおよび成長速さに加えて、クラックが共通ライン部Ｃ０２のどちらの側方エリアに成長しているかを、解析し判断することができるようになる。従来のクラックゲージでは、このようなクラックの形態の解析および検知は、実現することができなかった。
ここで、図４に示したクラックセンサＣＳ２によるクラック検知処理について、図５を参照してさらに詳細に説明する。
図５に示す検知ライン１〜１０および１１〜２０は、それぞれ、パターン導体ＰＣ２の第１の分岐ライン部Ｂ１１〜Ｂ２０および第２の分岐ライン部Ｂ２１〜Ｂ３０の各チャネルに対応し、各チャネルの値は、パラレル検知データの出力桁として端子部Ｔ１１〜Ｔ２０およびＴ２１〜Ｔ３０から導出される。
【００３４】
コモンラインＣＬは、パターン導体ＰＣ２の共通ライン部Ｃ０２から端子部Ｔ０２を介して引き出され、図２に示したような回路の電源コモン電位に接続され、端子部Ｔ１１〜Ｔ３０の出力は、それぞれ抵抗ＰＲｎを介して電源に接続されている。したがって、分岐ライン部Ｂ１１〜Ｂ３０による検知ライン１〜２０は、クラックによる断裂が発生しておらず、導通状態であれば、短絡して、ほぼ共通電位となって、“１”を出力し、クラックによる断裂が発生して、非導通状態であれば、ほぼ電源電位となって“０”を出力するものとする。
発生したクラックが途中で屈曲して成長し、共通ライン部Ｃ０２が断裂して非導通となると、見かけ上、その断裂箇所より先端側（検知ライン１および１１側）の検知ラインが全て非導通となったのと同等となり、クラックによる断裂位置を判断することができなくなる。そのような状況を防止し、クラックの成長経路を確実に判定するために、次のような処理を行う。
まず、共通ライン部Ｃ０２のコモンラインＣＬを挟んで互いに対称位置にある第１の分岐ライン部Ｂ１１〜Ｂ２０による検知ライン１〜１０と第２の分岐ライン部Ｂ２１〜Ｂ３０による検知ライン１１〜２０の互いに対応する検知ライン（この場合には、検知ライン１と１１、検知ライン２と１２、…）をそれぞれペアとして扱う。
【００３５】
そして、ペアの一方が断裂し非導通となって“０”を出力した場合には、それ以降ペアの他方が“０”となったとしても“１”に変換するというデータ処理を行う。このような処理のことを、これ以降は「ペア処理」と称する。
さらに、図６〜図９を参照して、このような処理の一例を説明する。
図６〜図９は、クラックセンサＣＳ２のパターン形状を模式化して示している。図６〜図９において、太線で示したのは、検知ライン１〜２０（各図の図示左右両端部に示している）およびコモンラインＣＬである。各図の下方には、検知データとして出力されるパラレルデータの生データ（「生」と表記している）およびこの生データに上述したペア処理が施された後の処理データ（「処」と表記している）を示している。
当初は、検知ライン１〜２０およびコモンラインＣＬの全てが導通状態であり、すべてのチャネルで“１”が出力されている。そして、図６に示すように、クラックが発生し成長して、検知ライン１１を越えて進行すると、検知ライン１１が断裂し非導通となり、検知ライン１１のチャネル出力が“０”となる。この出力からクラックが到達して検知ライン１１が断裂し、この状態におけるクラックの先端は、図６のハッチングを施したエリア内にあると判別することができる。ここでは、模式的に該当エリアの中心にクラック先端が達していると見なして「●」として示している。
【００３６】
さらにクラックが成長し、図７の状態となると、検知ライン１１および１２に対応するチャネルの出力が“０”となり、検知ライン１１および１２断裂して非導通となったと判別することができる。図７の状態からクラックがさらに成長して、例えば図８に示すように、クラックが成長方向を大きく変えて、図８における左側の検知ライン３が断裂して非導通となった状態となる。このとき、クラックがコモンラインＣＬを横切って成長するため、検知データとして得られる生データでは、検知ライン１〜３に該当するチャネル１〜３の出力値が“０”となるが、先に述べたペア処理を施すことによって、処理データにおいては、検知ライン１および２に該当するチャネル１および２の出力値が“１”に変換されて、検知ライン１１、１２および３が断裂したと判別することができる。さらに、同様にして、図９においては、検知ライン４が断裂されて該当するチャネル４の出力値が“０”となる。したがって、図９の状態では、検知ライン１１、１２、３および４が断裂したと判別することができる。
以後、図１０（ａ）に示すような経路ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈ→ｉ→ｊ→ｋ→ｌでクラックが成長したと仮定した場合、クラックセンサＣＳ２の検知出力結果から、クラックの先端が図１０（ｂ）に示すようにエリア推移を示したと判別することができる。この場合、図１０（ｂ）のように推移過程を折れ線状に結ぶことによって、クラックの成長状況を模式的なパターンとして表現することができる。
【００３７】
クラックセンサＣＳ２の検知出力データに基づいて、図１０（ｂ）のような、パターン図形を表示すれば、クラックの発生および成長の状況を模式的に可視化することができる。この図１０（ｂ）に示したのが、クラックセンサＣＳ２の検知出力データに基づくクラックの発生および成長状況の可視化表現の第１の例である。
上述した図６〜図１０のようなクラックの成長状況におけるクラックセンサＣＳ２の検知出力データの時間経過に関連する変化を図１１および図１２に示している。図１１は、クラックセンサＣＳ２の検知出力の生データであり、図１２は、図１１の生データに先に述べたペア処理を施した後の処理データである。
図１１の検知出力の生データの表および図１２のペア処理を施した後の検知出力の処理データにおいて、縦方向つまり行の変化は経過時間を示し、横方向つまり桁の変化は検知ライン番号を示している。所定時間毎に行が進み、クラックにより検知ラインが断裂して非導通となると、出力値が“１”→“０”と変化する。図１２においては、直前の行に対して出力値が“１”→“０”と変化した箇所にやや濃い網掛けを施しており、生データにペア処理を施した結果として、処理データにおける出力が“０”→“１”と変化した箇所に淡い網掛けを施している。図１１および図１２における表の２列目のポイント名としては、図１０（ａ）等に示したクラックが検知ライン１〜２０およびコモンラインＣＬを横切ってパターンを断裂させたポイント名ａ〜ｌを示している。
このような図１２に示す処理データに基づいて、図１０（ｂ）に示したようにクラックの模式的なパターンとして可視化表現することによって、クラックの発生および成長状況を認識することが可能となる。
【００３８】
次に、クラックセンサＣＳ２の検知出力データに基づくクラックの発生および成長状況の可視化表現の第２の例について説明する。
図１２に示したペア処理後の処理データに基づいて、経過時間とそれに伴って成長するクラックの先頭位置の関係をグラフ化して可視化したものを図１３（ｂ）に示す。図１３（ａ）には、クラックの成長と図１３（ｂ）の可視化表現との対比を容易にするために図１０（ａ）と全く同様のクラックの成長状況を模式的に示している。図１３（ａ）においても、クラックの成長に伴う先端の進行経路ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈ→ｉ→ｊ→ｋ→ｌを示している。
図１３（ｂ）においては、図示横方向が右へ進むほど時間が経過した経過時間を示し、図示縦方向は、下方へ延びるほどクラックが長く成長したこと（つまりクラックの先頭の進行長さ）を示している。さらに、図１３（ｂ）においては、クラックセンサＣＳ２における検出領域を図５等に示すコモンラインＣＬの両側の検出エリアを、コモンラインＣＬの図示左側のエリアとコモンラインＣＬの図示右側のエリアとで区別して表現している。すなわち、図１３（ｂ）においては、クラックの先端がコモンラインＣＬよりも左側にある場合には、淡い網掛けを付し、クラックの先端がコモンラインＣＬよりも右側にある場合には、濃い網掛けを付して示している。
【００３９】
このようにして、図１３（ｂ）のようなグラフに表現により可視化することにより、クラックの成長速さ、つまり先端の進行速度およびクラックの概略成長方向、つまりこの場合には、クラックの先端がコモンラインＣＬの左側のエリアおよびコモンラインＣＬの右側のエリアのいずれのエリアに位置しているか、を判別することができる。なお、図１４に示すように、図１０（ｂ）に示したクラックの成長状況の概略を模式的に表現する可視化パターンと、図１３（ｂ）に示したクラックの成長速さおよびクラックの概略成長方向を可視化するグラフ表現とを、並べて表示するようにしても良い。その場合、図１０（ｂ）の可視化パターンには、図１３（ｂ）で用いた網掛け濃度分けや色分けを示して、網掛け濃度分けや色分けのエリア区別が直感的に把握し易くなるようにしても良い。
上述した図４に示すクラックセンサＣＳ２は、図１のクラックセンサＣＳ１とほぼ同様に、クラックを検出しようとする対象物の該当箇所表面に、予想されるクラックの成長方向に主検出方向Ｄ２を対応させて貼着して使用し、クラックによるパターン導体ＰＣ２の断裂を検知し、対応方向についてのクラックの発生、成長長さおよび成長速さを解析する。
すなわち、図４に示すクラックセンサＣＳ２も、例えば図２に示したような回路を用いてディジタルデータとして取り出すことができる。
【００４０】
また、図４のクラックセンサＣＳ２を用いて、図３に示したようなクラック監視装置を構成し、クラック監視システムを構築することもでき、クラック検知データを伝送するデータ伝送系に無線伝送系を用いた構成としてもよい。
この場合、図３に示すクラック監視装置におけるクラックセンサＣＳとして、図４に示すクラックセンサＣＳ２を用いれば良い。クラックセンサＣＳ２は、対象物に貼着されていて、例えば図２に示したような回路により給電駆動されて、各分岐ラインに対応するクラック検知状態情報を“０”か“１”かのディジタル値としてパラレルデータの形で出力する。
【００４１】
〈第３の実施の形態〉
図１５は、本発明の第３の実施の形態に係るクラックセンサの要部の概略構成を説明するための主として導体パターンを示す平面図である。
図１５に示すクラックセンサＣＳ３は、ベース材ＦＢ３およびパターン導体ＰＣ３を具備している。図１５には、主としてパターン導体ＰＣ３を示しており、このパターン導体ＰＣ３の全パターンをベース材ＦＢ３上に形成する。ベース材ＦＢ３は、フィルム状の絶縁体からなる。パターン導体ＰＣ３は、扁平箔状の導体からなり、ベース材ＦＢ３上に積層的に敷設されている。
図１５に示すように、パターン導体ＰＣ３は、主検出方向Ｄ３と実質的に平行に配設される共通ライン部Ｃ０３と、各々共通ライン部Ｃ０３から一側方に分岐し且つ該共通ライン部Ｃ０３の一端から順次適宜間隔を存して主検出方向Ｄ３と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有する複数の第１の分岐ライン部Ｂ３１〜Ｂ４０と、各々共通ライン部Ｃ０３から他側方（図１５では右方）に分岐し且つ該共通ライン部Ｃ０３の一端から順次適宜間隔を存して主検出方向Ｄ３と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有する複数の第２の分岐ライン部Ｂ４１〜Ｂ５０と、そしてこれら共通ライン部Ｃ０３並びに複数の第１および第２の分岐ライン部Ｂ３１〜Ｂ４０およびＢ４１〜Ｂ５０の各先端の他端に外部から接続するための端子部Ｔ０３，Ｔ３１〜Ｔ４０およびＴ４１〜Ｔ５０とを実質的に共通平面上に形成している。
【００４２】
但し、この場合、第１の分岐ライン部Ｂ３１〜Ｂ４０と第２の分岐ライン部Ｂ４１〜Ｂ５０は、それぞれ１本おきに共通ライン部Ｃ０３から分岐しているが、それら以外の残部（やはり１本おきとなる）は、共通ライン部Ｃ０３と、互いにほぼ平行に延設されている部分の端部（屈曲して端子部Ｔ０３，Ｔ３１〜Ｔ４０およびＴ４１〜Ｔ５０への引き出し部につながる部分）と、の中間の共通ライン部Ｃ０３と平行な仮想的な線分と交わる所定箇所において、前述の共通ライン部Ｃ０３から分岐した分岐ライン部からさらに分岐している。（請求項４に対応している）
すなわち、第１の分岐ライン部Ｂ３１〜Ｂ４０と第２の分岐ライン部Ｂ４１〜Ｂ５０のうちの各々奇数番目の分岐ライン部Ｂ３１，Ｂ３３，Ｂ３５〜Ｂ３９と分岐ライン部Ｂ４１，Ｂ４３，Ｂ４５〜Ｂ４９は、共通ライン部Ｃ０３から順次適宜間隔を存して主検出方向Ｄ３と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有して分岐し、そして第１の分岐ライン部Ｂ３１〜Ｂ４０と第２の分岐ライン部Ｂ４１〜Ｂ５０のうちの各々偶数番目の分岐ライン部Ｂ３２，Ｂ３４，Ｂ３６〜Ｂ４０と分岐ライン部Ｂ４２，Ｂ４４，Ｂ４６〜Ｂ５０は、それぞれ、先に述べた仮想的な線分と交わる所定箇所において、奇数番目の分岐ライン部Ｂ３１，Ｂ３３，Ｂ３５〜Ｂ３９と分岐ライン部Ｂ４１，Ｂ４３，Ｂ４５〜Ｂ４９から適宜間隔を存して主検出方向Ｄ３と交差する方向に互いにほぼ平行に延設される部分を有して分岐している。
【００４３】
したがって、図１５に示すクラックセンサＣＳ３のパターン導体ＰＣ３は、パターン導体ＰＣ３の中心に共通ライン部Ｃ０３を配置し、その共通ライン部Ｃ０３の一側方に、先に述べた仮想的な線分と交わる所定箇所においてさらに２つに分岐するクラック検知用の第１の分岐ライン部Ｂ３１〜Ｂ４０を、そして共通ライン部Ｃ０３の他側方に、先に述べた仮想的な線分と交わる所定箇所においてさらに２つに分岐するクラック検知用の第２の分岐ライン部Ｂ４１〜Ｂ５０を配置したパターンを形成している。このようにして、共通ライン部Ｃ０３の各側方のエリアをさらに先に述べた仮想的な線分で各々２つのエリアに分割した４つの検知エリアを形成していることになる。
このようなパターンを形成したパターン導体ＰＣ３により、主検出方向Ｄ３についてのクラックの発生、成長長さおよび成長速さに加えて、クラックがどの検知エリアに成長しているかを、解析し判断することができるようになる。従来のクラックゲージでは、このようなクラックの形態の解析および検知は、実現することができなかった。
ここで、図１５に示したクラックセンサＣＳ３によるクラック検知処理について、図１６〜図１９を参照してさらに詳細に説明する。
【００４４】
図１９（ａ）に示す検知ライン１〜１０および１１〜２０は、それぞれ、図１５に示すパターン導体ＰＣ３の第１の分岐ライン部Ｂ３１〜Ｂ４０および第２の分岐ライン部Ｂ４１〜Ｂ５０の各チャネルに対応し、各チャネルの値は、パラレル検知データの出力桁として端子部Ｔ３１〜Ｔ４０およびＴ４１〜Ｔ５０から導出される。コモンラインＣＬは、パターン導体ＰＣ３の共通ライン部Ｃ０３から端子部Ｔ０３を介して引き出される。ここで、検知ライン１〜２０およびコモンラインＣＬの参照符号は、理解を容易にするために、第２の実施の形態と同様の参照符号を使用しているが、パターン導体ＰＣ３の第１の分岐ライン部Ｂ３１〜Ｂ４０および第２の分岐ライン部Ｂ４１〜Ｂ５０および共通ライン部Ｃ０３の構成は、第２の実施の形態におけるパターン導体ＰＣ２の第１の分岐ライン部Ｂ１１〜Ｂ２０および第２の分岐ライン部Ｂ２１〜Ｂ３０および共通ライン部Ｃ０２とは異なっており、同一の参照符号を用いていても異なる構成を示している。
コモンラインＣＬに接続された端子部Ｔ０３は、図２に示したような回路の電源コモン電位に接続され、検知ライン１〜２０に接続された端子部Ｔ３１〜Ｔ５０の出力は、それぞれ抵抗ＰＲｎを介して電源に接続されている。したがって、分岐ライン部Ｂ３１〜Ｂ５０による検知ライン１〜２０は、クラックによる断裂が発生しておらず、導通状態であれば、短絡して、ほぼ共通電位となって、“１”を出力し、クラックによる断裂が発生して、非導通状態であれば、ほぼ電源電位となって“０”を出力するものとする。
【００４５】
発生したクラックが途中で屈曲して成長し、共通ライン部Ｃ０３が断裂して非導通となると、見かけ上、その断裂箇所より先端側（検知ライン１および１１側）の検知ラインが全て非導通となったのと同等となり、クラックによる断裂位置を判断することができなくなる。そのような状況を防止し、クラックの成長経路を確実に判定するために、次のような処理を行う。
まず、共通ライン部Ｃ０３のコモンラインＣＬを挟んで互いに対称位置にある第１の分岐ライン部Ｂ３１〜Ｂ４０による検知ライン１〜１０と第２の分岐ライン部Ｂ４１〜Ｂ５０による検知ライン１１〜２０の互いに対応する検知ライン（この場合には、検知ライン１および２と１１および１２、検知ライン３および４と１３および１４、…）をそれぞれペアとして扱う。
そして、ペアの一方が断裂し非導通となって“０”を出力した場合には、それ以降ペアの他方が“０”となったとしても“１”に変換するというデータ処理、すなわちペア処理、を行う。
さらに、図１６〜図１８を参照して、このような処理の一例を説明する。
【００４６】
図１６〜図１８は、クラックセンサＣＳ３のパターン形状を模式化して示している。図１６〜図１８において、太線で示したのは、検知ライン１〜２０（各図の図示左右両端部に示している）およびコモンラインＣＬである。各図の下方には、検知データとして出力されるパラレルデータの生データ（「生」と表記している）およびこの生データに上述したペア処理が施された後の処理データ（「処」と表記している）を示している。
当初は、検知ライン１〜２０およびコモンラインＣＬの全てが導通状態であり、すべてのチャネルで“１”が出力されている。そして、図１６に示すように、クラックが発生し成長して、検知ライン１１を越えて進行すると、検知ライン１１が断裂し非導通となり、検知ライン１１のチャネル出力が“０”となる。このとき、同時に検知ライン１１から分岐している検知ライン１２のチャネル出力も非導通を検知して“０”となる。この出力からクラックが到達して検知ライン１１における検知ライン１２との分岐前の部位が断裂し、この状態におけるクラックの先端は、図１６の網掛けを施したエリア内にあると判別することができる。同図においては、模式的に該当エリアの中心にクラック先端が達していると見なして「●」として示している。
【００４７】
さらに、第２の状態となると、図１６の状態からクラックがさらに成長し、例えば図１７に示すように、クラックが成長方向を大きく変えて、図１７における左端の検知ライン４が分岐した後の検知ライン３が断裂して非導通となった状態となる。このとき、クラックがコモンラインＣＬを横切って成長するため、検知データとして得られる生データでは、検知ライン１〜３に該当するチャネル１〜３の出力値が“０”となるが、先に述べたペア処理を施すことによって、処理データにおいては、検知ライン１および２に該当するチャネル１および２の出力値が“１”に変換されて、検知ライン１１、１２および３が断裂したと判別することができる。さらに、同様にして、図１８においては、検知ライン４が断裂されて該当するチャネル４の出力値が“０”となる。したがって、図１８の状態では、検知ライン１１、１２、３および４が断裂したと判別することができる。
以後、図１９（ａ）に示すような経路ａ→ｂ→ｃ→ｄ→ｅ→ｆ→ｇ→ｈ→ｉ→ｊでクラックが成長した場合、クラックセンサＣＳ３の検知出力結果から、クラックの先端が図１９（ｂ）に示すようにエリア推移を示したと判別することができる。この場合、図１９（ｂ）のように推移過程を折れ線状に結ぶことによって、クラックの成長状況を模式的なパターンとして表現することができる。クラックセンサＣＳ３の検知出力データに基づいて、図１９（ｂ）のような、パターン図形を表示すれば、クラックの発生および成長の状況を模式的に可視化することができる。この図１９（ｂ）に示したのが、クラックセンサＣＳ３の検知出力データに基づくクラックの発生および成長状況の可視化表現の第１の例である。
【００４８】
上述した図１６〜図１９のようなクラックの成長状況におけるクラックセンサＣＳ３の検知出力データの時間経過に関連する変化を図２０および図２１に示している。図２０は、クラックセンサＣＳ３の検知出力の生データであり、図２１は、図２０の生データに先に述べたペア処理を施した後の処理データである。
図２０の検知出力の生データの表および図２１のペア処理を施した後の検知出力の処理データにおいて、縦方向つまり行の変化は経過時間を示し、横方向つまり桁の変化は検知ライン番号を示している。所定時間毎に行が進み、クラックにより検知ラインが断裂して非導通となると、出力値が“１”→“０”と変化する。図２１においては、直前の行に対して出力値が“１”→“０”と変化した箇所にやや濃い網掛けを施しており、生データにペア処理を施した結果として、処理データにおける出力が“０”→“１”と変化した箇所に淡い網掛けを施している。図２０および図２１における表の２列目のポイント名としては、図１９（ａ）等に示したクラックが検知ライン１〜２０およびコモンラインＣＬを横切ってパターンを断裂させたポイント名ａ〜ｊを示している。
このような図２１に示す処理データに基づいて、図１９（ｂ）に示したようにクラックの模式的なパターンとして可視化表現することによって、クラックの発生および成長状況を認識することが可能となる。
【００４９】
次に、クラックセンサＣＳ３の検知出力データに基づくクラックの発生および成長状況の可視化表現の第２の例について説明する。
図２１に示したペア処理後の処理データに基づいて、処理経過時間とそれに伴って成長するクラックの先頭位置の関係をグラフ化して可視化したものが、可視化表現の第２の例であり、図１３（ｂ）の場合と同様に、横方向が右へ進むほど時間が経過した処理経過時間を示し、縦方向は、下方へ延びるほどクラックが長く成長したこと（つまりクラックの先頭の進行長さ）を示す。さらに、クラックセンサＣＳ３における検出領域を図１９（ａ）等に示すコモンラインＣＬの両側の検出エリアをコモンラインＣＬの左側の検知ラインの分岐前のエリアＡと、コモンラインＣＬの左側の検知ラインの分岐後のエリアＢと、コモンラインＣＬの右側の検知ラインの分岐前のエリアＣと、コモンラインＣＬの右側の検知ラインの分岐後のエリアＤとで区別して表現する。例えば、クラックの先端が、コモンラインＣＬよりも左側で検知ラインの分岐前のエリアＡにある場合には、縦縞線（実際には、例えば緑色の表示）を付し、コモンラインＣＬよりも左側で検知ラインの分岐後のエリアＢにある場合には、左傾方向のハッチング（実際には、例えば、赤色の表示）を付し、クラックの先端が、コモンラインＣＬよりも右側で検知ラインの分岐前のエリアＣにある場合には、横縞線（実際には、例えば、青色の表示）を付し、コモンラインＣＬよりも右側で検知ラインの分岐後のエリアＤにある場合には、右傾方向のハッチング（実際には、例えば、ピンク色の表示）を付して示す。
【００５０】
このようにして、図１３（ｂ）の場合と同様なグラフの表現により可視化することにより、クラックの成長速さ、つまり先端の進行速度およびクラックの概略成長方向、つまりこの場合には、クラックの先端が、コモンラインＣＬの左側で検知ラインの分岐前のエリアＡ、コモンラインＣＬの左側で検知ラインの分岐後のエリアＢ、コモンラインＣＬの右側で検知ラインの分岐前のエリアＣおよびコモンラインＣＬの右側で検知ラインの分岐後のエリアＤのうちのいずれのエリアに位置しているか、を判別することができる。
図２２には、図１９（ｂ）に示したクラックの成長状況の概略を模式的に表現する可視化パターンの第１の例と、上述した（図１３（ｂ）の場合と同様な）クラックの成長速さおよびクラックの概略成長方向を可視化するグラフ表現による可視化パターンの第２の例とを、並べて表示した状態を示している。この場合、第１の例の可視化パターンには、可視化パターンの第２の例で用いた網掛け濃度分けや色分けを示して、網掛け濃度分けや色分けのエリア区別を直感的に把握し易くなるようにしている。
上述した図１５に示すクラックセンサＣＳ３は、図１のクラックセンサＣＳ１や図４のクラックセンサＣＳ２とほぼ同様に、クラックを検出しようとする対象物の該当箇所表面に、予想されるクラックの成長方向に主検出方向Ｄ３を対応させて貼着して使用し、クラックによるパターン導体ＰＣ３の断裂を検知し、対応方向についてのクラックの発生、成長長さおよび成長速さを解析する。
【００５１】
図１５に示すクラックセンサＣＳ３も、例えば図２に示したような回路を用いてディジタルデータとして取り出すことができる。
また、図１５のクラックセンサＣＳ３を用いて、図３に示したようなクラック監視装置を構成し、クラック監視システムを構築することもでき、クラック検知データを伝送するデータ伝送系に無線伝送系を用いた構成としてもよい。
この場合、図３に示すクラック監視装置におけるクラックセンサＣＳとして、図１５に示すクラックセンサＣＳ３を用いれば良い。クラックセンサＣＳ３は、対象物に貼着されていて、例えば図２に示したような回路により給電駆動されて、各分岐ラインに対応するクラック検知状態情報を“０”か“１”かのディジタル値としてパラレルデータの形で出力する。
【００５２】
〈第４の実施の形態〉
上述においては、検知ラインを構成する分岐ライン部がコモンラインを構成する共通ライン部にほぼ直交する直線上に配置される例を説明したが、対象物における予想されるクラックの発生形態によっては、検知ラインを構成する分岐ライン部を湾曲させて同心円状に形成しても良い。
図２３は、本発明の第４の実施の形態に係るクラックセンサの要部の概略構成を模式的に示す平面図である。
図２３に示すクラックセンサＣＳ４は、ベース材ＦＢ４およびパターン導体ＰＣ４を具備している。パターン導体ＰＣ４の全パターンをベース材ＦＢ４上に形成する。ベース材ＦＢ４は、フィルム状の絶縁体からなる。パターン導体ＰＣ４は、扁平箔状の導体からなり、ベース材ＦＢ４上に積層的に敷設されている。
【００５３】
図２３に示すように、パターン導体ＰＣ４は、円形のベース材ＦＢ４の半径方向に沿う主検出方向Ｚ４と実質的に平行に配設される共通ライン部Ｃ０４と、各々共通ライン部Ｃ０４から一側方に分岐し且つ該共通ライン部Ｃ０４の一端から順次適宜間隔を存して主検出方向と交差する円周方向に互いにほぼ等間隔で同心円状に延設される部分を有する複数の第１の分岐ライン部Ｂ５０と、各々共通ライン部Ｃ０４から他側方に分岐し且つ該共通ライン部Ｃ０４の一端から順次適宜間隔を存して主検出方向と交差する円周方向に互いに等間隔として同心円状に延設される部分を有する複数の第２の分岐ライン部Ｂ６０と、そしてこれら共通ライン部Ｃ０４並びに複数の第１および第２の分岐ライン部Ｂ５０、Ｂ６０の各先端の他端に外部から接続するための端子部Ｔ０４とを実質的に共通平面上に形成している。但し、この場合、第１の分岐ライン部Ｂ５０と第２の分岐ライン部Ｂ６０は、それぞれ１本おきに共通ライン部Ｃ０４から分岐しているが、それら以外の残部（やはり１本おきとなる）は、共通ライン部Ｃ０４と、互いに円周方向に延設されている部分の端部（端子部）と、の中間の共通ライン部Ｃ０４と所定の角度をなす仮想的な放射方向線分と交わる所定箇所において、前述の共通ライン部Ｃ０４から分岐した分岐ライン部からさらに分岐している。
【００５４】
このような構成とすれば、パターン導体ＰＣ４は、実質的に共通平面上に形成してなるので、クラックに忠実に断裂することができ、従来のクラックゲージのように断裂による抵抗値の変化量によって断裂箇所を判別するのではなく、導通／非導通を判別すれば良いので、クラックセンサを作動させるための電力が少なくて済む。また、このため増幅器やＡ／Ｄ（アナログ-ディジタル）変換器等もほとんど必要がなくなり、回路構成も簡単で済む。検知データはディジタル処理で良いので、ノイズにも強く、しかも無線伝送も容易で、それに要する電力も少なくて済む。
【符号の説明】
【００５５】
ＣＳ，ＣＳ１，ＣＳ２，ＣＳ３，ＣＳ４  クラックセンサ
ＦＢ，ＦＢ１，ＦＢ２，ＦＢ３，ＦＢ４  ベース材
ＰＣ１，ＰＣ２，ＰＣ３，ＰＣ４  パターン導体
Ｃ０１，Ｃ０２，Ｃ０３，Ｃ０４  共通ライン部
Ｂ１〜Ｂ１０，Ｂ１１〜Ｂ３０，Ｂ３１〜Ｂ５０  分岐ライン部
Ｔ０，Ｔｎ，Ｔ１〜Ｔ１０，Ｔ０１，Ｔ１１〜Ｔ３０，Ｔ０２，Ｔ３１〜Ｔ５０，Ｔ０３  端子
ＰＲｎ  抵抗
ＴＲ  送信ユニット
ＤＣ  パラレル／シリアル（Ｐ／Ｓ）変換部
ＲＴ  無線送信モジュール
ＲＣ  受信ユニット
ＤＰ  表示ユニット
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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