(57)【要約】【課題】耐火被覆にて被覆された鋼材の破断部の検知精度を向上させることが可能となる、鋼材の破断部検知方法及び鋼材の破断部検知システムを提供すること。【解決手段】耐火被覆にて被覆された鋼材１００であって磁性を有する鋼材１００の破断部１０７を検知する方法であって、キャパシタ３に直列接続された検知コイル２を、耐火被覆を介して鋼材１００の近傍に配置する配置工程と、検知コイル２とキャパシタ３を直列共振させる周波数であって、検知コイル２とキャパシタ３のインピーダンスの位相角が、鋼材１００の破断部１０７で基準値を上回り、且つ、鋼材１００の健全部１０８で基準値以下となる周波数を設定する周波数設定工程と、周波数設定工程において設定された周波数で、検知コイル２とキャパシタ３に電流を流し、位相角を測定する測定工程と、測定工程において測定された位相角と基準値との比較に基づいて、破断部１０７の位置を特定する特定工程とを含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火被覆にて被覆された鋼材であって磁性を有する鋼材の破断部を検知する方法であって、
キャパシタに直列接続された検知コイルを、前記耐火被覆を介して前記鋼材の近傍に配置する配置工程と、
前記検知コイルと前記キャパシタを直列共振させる周波数であって、前記検知コイルと前記キャパシタのインピーダンスの位相角又は前記検知コイルのインダクタンス変化率が、前記鋼材の前記破断部で基準値を上回り、且つ、前記鋼材の健全部で前記基準値以下となる周波数を設定する周波数設定工程と、
前記周波数設定工程において設定された前記周波数で、前記検知コイルと前記キャパシタに電流を流し、前記位相角を測定する測定工程と、
前記測定工程において測定された前記位相角と前記基準値との比較に基づいて、前記破断部の位置を特定する特定工程と、
を含む鋼材の破断部検知方法。
【請求項２】
前記周波数設定工程において、前記鋼材の種類又は形状に応じた前記周波数を設定する、
請求項１に記載の鋼材の破断部検知方法。
【請求項３】
前記鋼材は、第１面と、当該第１面に対して非平行状に直接的又は間接的に連接された第２面と、を有する入隅部を備え、
前記測定工程において、前記検知コイルの位置を、前記第２面の第１位置から当該第１位置よりも前記入隅部側の第２位置に変化させつつ、当該第１位置と当該第２位置との相互間の各位置における前記位相角を測定する、
請求項１又は２に記載の鋼材の破断部検知方法。
【請求項４】
前記検知コイルは、リッツ線にて形成され、
前記測定工程において、ＬＣＲメータにて前記位相角を測定する、
請求項１から３のいずれか一項に記載の鋼材の破断部検知方法。
【請求項５】
耐火被覆にて被覆された鋼材であって磁性を有する鋼材の破断部を検知するシステムであって、
前記耐火被覆を介して前記鋼材の近傍に配置される検知コイルと、
前記検知コイルに直列接続されたキャパシタと、
前記鋼材の種類に関する種類情報と、前記検知コイルと前記キャパシタを直列共振させる周波数であって、前記検知コイルと前記キャパシタから成る直列回路のインピーダンスの位相角又は前記検知コイルのインダクタンス変化率が、前記鋼材の前記破断部で基準値を上回り、且つ、前記鋼材の健全部で前記基準値以下となる周波数を特定する周波数情報とを、相互に関連づけて格納する周波数情報格納手段と、
前記鋼材の種類が特定された場合に、当該鋼材の種類に対応する前記周波数情報を前記周波数情報格納手段から取得し、当該取得した前記周波数情報に基づいて前記周波数を設定する周波数設定手段と、
前記周波数設定手段にて設定された前記周波数で、前記検知コイルと前記キャパシタに電流が流された状態で、前記位相角を測定する測定手段と、
前記測定手段にて測定された前記位相角と前記基準値との比較に基づいて、前記破断部の有無を判定する判定手段と、
を備える鋼材の破断部検知システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、鋼材の破断部検知方法及び鋼材の破断部検知システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
地震によって建築構造物の鋼材に破断が生じたか否かを検査する際、鋼材は一般に耐火被覆で覆われており、仮に鋼材に破断が生じていても耐火被覆には割れや剥離が生じないことが多いことから、外観から鋼材の破断部を発見することは困難である。また、このような鋼材の破断部を発見するために、鋼材から耐火被覆を除去することも考えられるが、耐火被覆を除去したり、除去後に耐火被覆を復旧させるためには、多大な労力、時間、及びコストを要するため、このような方法を採用することは現実的には困難である。
【０００３】
そこで、非破壊検査の原理を利用することで、鋼材から耐火被覆を除去することなく、鋼材に破断が生じたか否かを迅速に検査する技術が従来から提案されていた。例えば、特許文献１には、鋼材の破断部を検知するものではないが、非金属物に埋設された金属を検知する技術が開示されている。具体的には、検知コイルとキャパシタを直列接続して直列共振回路を構成し、検知コイルとキャパシタを直列共振させる周波数でこれら検知コイルとキャパシタに電流を流した状態で、検知対象物の表面を走査する。そして、各位置ごとに位相角を測定し、当該測定した位相角の変化に基づいて、金属を検知することが可能になる。
【０００４】
このような上記特許文献１の技術を鋼材の破断部を検知することに適用した場合には、鋼材の破断部の有無に応じて位相角の変化量に差異が生じることが想定されることから（例えば、鋼材の破断部における位相角の変化量が、鋼材の健全部における位相角の変化量に比べて大きくなる等）、当該差異に基づいて鋼材の破断部を検知することが可能になる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１４５２１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の技術においては、鋼材の破断部における位相角の極性と、鋼材の健全部における位相角の極性とが同じになることが想定される。そのため、例えば、鋼材の破断部の大きさが小さいこと等によって、鋼材の破断部における位相角の変化量と、鋼材の健全部における位相角の変化量との差異が小さい場合には、当該差異に基づいて鋼材の破断部を検知することが難しくなるおそれがあった。
【０００７】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、耐火被覆にて被覆された鋼材の破断部の検知精度を向上させることが可能となる、鋼材の破断部検知方法及び鋼材の破断部検知システム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】
【０００８】
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項１に記載の鋼材の破断部検知方法は、耐火被覆にて被覆された鋼材であって磁性を有する鋼材の破断部を検知する方法であって、キャパシタに直列接続された検知コイルを、前記耐火被覆を介して前記鋼材の近傍に配置する配置工程と、前記検知コイルと前記キャパシタを直列共振させる周波数であって、前記検知コイルと前記キャパシタのインピーダンスの位相角又は前記検知コイルのインダクタンス変化率が、前記鋼材の前記破断部で基準値を上回り、且つ、前記鋼材の健全部で前記基準値以下となる周波数を設定する周波数設定工程と、前記周波数設定工程において設定された前記周波数で、前記検知コイルと前記キャパシタに電流を流し、前記位相角を測定する測定工程と、前記測定工程において測定された前記位相角と前記基準値との比較に基づいて、前記破断部の位置を特定する特定工程とを含む。
【０００９】
請求項２に記載の鋼材の破断部検知方法は、請求項１に記載の鋼材の破断部検知方法において、前記周波数設定工程において、前記鋼材の種類又は形状に応じた前記周波数を設定する。
【００１０】
請求項３に記載の鋼材の破断部検知方法は、請求項１又は２に記載の鋼材の破断部検知方法において、前記測定工程において、前記検知コイルの位置を、前記第２面の第１位置から当該第１位置よりも前記入隅部側の第２位置に変化させつつ、当該第１位置と当該第２位置との相互間の各位置における前記位相角を測定する。
【００１１】
請求項４に記載の鋼材の破断部検知方法は、請求項１から３のいずれか一項に記載の鋼材の破断部検知方法において、前記検知コイルは、リッツ線にて形成され、前記測定工程において、ＬＣＲメータにて前記位相角を測定する。
【００１２】
請求項５に記載の鋼材の破断部検知システムは、耐火被覆にて被覆された鋼材であって磁性を有する鋼材の破断部を検知するシステムであって、前記耐火被覆を介して前記鋼材の近傍に配置される検知コイルと、前記検知コイルに直列接続されたキャパシタと、前記鋼材の種類に関する種類情報と、前記検知コイルと前記キャパシタを直列共振させる周波数であって、前記検知コイルと前記キャパシタから成る直列回路のインピーダンスの位相角又は前記検知コイルのインダクタンス変化率が、前記鋼材の前記破断部で基準値を上回り、且つ、前記鋼材の健全部で前記基準値以下となる周波数を特定する周波数情報とを、相互に関連づけて格納する周波数情報格納手段と、前記鋼材の種類が特定された場合に、当該鋼材の種類に対応する前記周波数情報を前記周波数情報格納手段から取得し、当該取得した前記周波数情報に基づいて前記周波数を設定する周波数設定手段と、前記周波数設定手段にて設定された前記周波数で、前記検知コイルと前記キャパシタに電流が流された状態で、前記位相角を測定する測定手段と、前記測定手段にて測定された前記位相角と前記基準値との比較に基づいて、前記破断部の有無を判定する判定手段とを備える。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１に記載の鋼材の破断部検知方法によれば、検知コイルとキャパシタを直列共振させる周波数であって、検知コイルとキャパシタのインピーダンスの位相角が、鋼材の破断部で基準値を上回り、且つ、鋼材の健全部で基準値以下となる周波数を設定するので、当該設定した周波数で検知コイルとキャパシタに電流を流すことにより、上記基準値を基準として、破断部における位相角の極性と健全部における位相角の極性とを相互に異ならせることができ、従来の装置に比べて、破断部の検知精度を向上させることが可能となる。
【００１４】
請求項２に記載の鋼材の破断部検知方法又は請求項５に記載の鋼材の破断部検知システムによれば、鋼材の種類又は形状に応じた周波数を設定するので、鋼材の種類又は形状に応じて、破断部における位相角の極性と健全部における位相角の極性とを相互に異ならせることができ、破断部の検知精度を一層向上させることが可能になる。
【００１５】
請求項３に記載の鋼材の破断部検知方法によれば、測定工程において、検知コイルの位置を、第２面の中央部から第２面の入隅部側の端部に変化させつつ、第２面の中央部と第２面の入隅部側の端部との相互間の各位置における位相角を測定するので、第２面の中央部が健全部である可能性が高いため、測定工程のための初期設定（具体的には、位相角のゼロ点調整）を正確に行うことが可能になる。
【００１６】
請求項４に記載の鋼材の破断部検知方法によれば、検知コイルは、リッツ線にて形成されているので、検知コイルの抵抗を増やすことなくインダクタンスを増加させることができ、共振回路における共振の鋭さを表わすＱ値を増大させることができるので、検知精度を一層高めることができる。また、ＬＣＲメータにて位相角を測定するので、発振器、アンプ、電流計、及びロックインアンプを使用して電流を測定する場合に比べて、鋼材の破断部検知システムを一層簡易かつ一層安価に構成することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】直列共振を用いた損傷検知の原理説明図であり、（ａ）は鋼材の健全部に検知コイルを配置した状態、（ｂ）は鋼材の破断部に検知コイルを配置した状態を示す図である。
【図２】本発明の実施の形態に係る鋼材の破断部検知システムを測定対象と共に示す模式図である。
【図３】周波数情報テーブルの構成例を示す図である。
【図４】測定結果を示すグラフである。
【図５】解析モデルの概要を示す斜視図である。
【図６】解析結果及び測定結果を示すグラフである。
【図７】各周波数に関する解析結果を示すグラフである。
【図８】解析モデルの概要を示す斜視図である。
【図９】解析結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明に係る鋼材の破断部検知方法、及び鋼材の破断部検知システムの実施の形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。ただし、この実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００１９】
〔実施の形態の基本的概念〕
まず、実施の形態の基本的概念について説明する。この実施の形態に係る鋼材の破断部検知方法及び鋼材の破断部検知システムは、耐火被覆にて被覆された鋼材の破断部を検知するためのものである。
【００２０】
（鋼材）
「鋼材」の種類や形状は任意であり、磁性を有する鋼材のうち、破断部の有無によって当該鋼材を流れる渦電流分布に変化が生じ得る全ての鋼材を含む。ここで、鋼材の種類としては、例えば、建築用の鋼材として、圧延鋼材（例えばＳＳ材等）や炭素鋼鋼材（例えばＳＣ材等）の如き鉄骨材や鉄筋材等を挙げることができる。また、鋼材の形状としては、例えば、Ｈ型鋼材、Ｌ型鋼材、Ｃ型鋼材、あるいは円筒管等を挙げることができる。
【００２１】
（破断部）
「破断部」とは、一般には鋼材が部分的に切断されている場合の当該切断箇所であるが、当該破断部の有無によって鋼材を流れる渦電流分布に変化が生じ得る全ての箇所を含む。例えば、鋼材が完全に切断されている箇所のみならず、鋼材の肉厚が亀裂等により減少しているが完全には切断されていないような箇所であっても、渦電流分布に変化が生じ得る箇所であれば、破断部に該当する。また、以下では、鋼材のうち破断部以外の箇所を「健全部」と称する。
【００２２】
（耐火被覆）
「耐火被覆」とは、火災の熱によって鋼材に構造耐力上に支障のある損傷が生じることを防止するため、鋼材の表面に設けられた物質であって、例えば、ロックウールを吹き付けることにより形成され、あるいは、ケイ酸カルシウム成形板を貼り付けることにより形成される。耐火被覆にて被覆された鋼材とは、鋼材の全表面が耐火被覆で覆われている場合のみならず、表面の一部のみが耐火被覆にて覆われている場合を含む。
【００２３】
（検知原理）
次に、本願発明者が見出した、実施の形態に係る鋼材の破断部検知原理について説明する。図１は、直列共振を用いた損傷検知の原理説明図であり、（ａ）は鋼材の健全部に検知コイルを配置した状態、（ｂ）は鋼材の破断部に検知コイルを配置した状態を示す。この図１に示すように、実施の形態に係る鋼材の破断部検知方法及び鋼材の破断部検知システムにおいては、検知コイル（励磁コイル）にキャパシタを直列接続することにより、ＬＣ直列回路を構成する。ただし、実際には、検知コイルや接続線等に損失抵抗があるため、ＬＣＲ直列回路を構成していることになる。このＬＣＲ直列回路にはＬＣＲメータを接続する。
【００２４】
そして、最初に、図１（ａ）に示すように、検知コイルを耐火被覆を介して鋼材の健全部の近傍位置に配置した状態（以下、健全部近傍配置状態）において、ＬＣＲ直列回路が直列共振状態となるように、ＬＣＲ直列回路に流す電流の周波数又はキャパシタのキャパシタンスが設定される。
【００２５】
ここで、周波数の設定において、従来のように、鋼材の破断部における位相角の極性と鋼材の健全部における位相角の極性とが同じになる周波数が設定された場合には、鋼材の破断部における位相角の変化量と、鋼材の健全部における位相角の変化量との差異が小さい場合に、当該差異に基づいて鋼材の破断部を検知することが難しくなるという問題があった。そこで、このような問題を解消するために、本実施の形態では、検知コイルとキャパシタのインピーダンスの位相角が、鋼材の破断部で「基準値を上回り」、且つ、鋼材の健全部で「基準値以下」となる周波数が設定される。ここで、「基準値以下」とは、基準値を下回る値と、基準値の近似値（例えば、基準値±０．５（ｄｅｇ）の範囲内の値等）とを含む概念である。また、以下では、「基準値以下」以外の値を、「基準値を上回る」値と称する。
【００２６】
具体的には、以下に示すロジックに基づいた周波数が設定される。すなわち、上述したＬＣ直列回路においては、検知コイルとキャパシタを直列共振させる周波数でこれら検知コイルとキャパシタに電流が流された状態で、鋼材の所定位置の位相角が測定され、当該測定された位相角の変化に基づいて、鋼材の破断部が検知される。ここで、鋼材は、導電性及び磁性を有し、導電性は検知コイルのインダクタンスを減少させる効果（以下、インダクタンス減少効果と称する）があるのに対して、磁性は検知コイルのインダクタンスを増加させる効果（以下、インダクタンス増大効果と称する）がある。そして、検知コイルの励磁周波数が高く設定された場合に、導電性によるインダクタンス減少効果が大きくなるのに対し、磁性によるインダクタンス増加効果が小さくなる。このことからすると、検知コイルの励磁周波数が低く設定された場合には、導電性によるインダクタンス減少効果が小さくなることで、相対的に磁性によるインダクタンス増加効果が大きくなると推定される。このような現象を利用して、破断部の有無に応じて位相角の極性を異ならせるためには、検知コイルの励磁周波数が低く設定される必要があるので、本実施の形態では、上記従来の方法で設定されている周波数（例えば数十ｋＨｚ等）よりも低い周波数（例えば、３００Ｈｚから１０００Ｈｚ等）が設定される。
【００２７】
なお、この周波数は、鋼材の種類又は形状に応じて変動する。この理由としては、鋼材の種類又は形状に応じて、コイルによる磁束が印加される範囲に含まれる磁性体の総量（以下、磁性体の総量と称する）が変わるからである。具体的には、鋼材が、板状の柱部と、当該柱部と接続された板状の梁部とを有する入隅部を備えている場合に、コイルがこの入隅部に近づけられると、柱部における磁性体の総量が比較的少ないため、上記磁束が柱部に吸われずに、破断部に印加されると推測される。一方、この柱部が管状に形成されている場合には、コイルがこの入隅部に近づけられると、柱部における磁性体の総量が板状の場合に比べて多くなるため、上記磁束が柱部に吸われてしまい、破断部に印加されなくなると推測される。この場合には、柱部における磁性の影響が大きすぎるため、破断部の有無に関わらず位相角が基準値を上回ってしまうことになると推測される。
【００２８】
続いて、上記設定された周波数でこれら検知コイルとキャパシタに電流を流した状態で、鋼材に沿って検知コイルが走査されつつ、ＬＣＲメータによって、ＬＣＲ直列回路のインピーダンスの位相角が測定される。そして、この測定した位相角と基準値との比較に基づいて、鋼材の破断部の位置が特定される。
【００２９】
このような検知の原理により、図１（ａ）に示すように、健全部近傍配置状態では、鋼材の健全部において鋼材の電気的な接続が維持されているため、導電性の影響が磁性の影響に比べて大きくなる。つまり、磁性によるインダクタンス増大効果が、導電性によるインダクタンス減少効果を下回るので、検知コイルのインダクタンスが減少し、位相角が基準値以下となる。一方、図１（ｂ）に示すように、検知コイルが耐火被覆を介して鋼材の破断部の近傍位置に配置された状態（以下、破断部近傍配置状態）では、鋼材の破断部において鋼材の電気的な接続が切断されているため、導電性の影響が磁性の影響に比べて小さくなる。つまり、磁性によるインダクタンス増加効果が、導電性によるインダクタンス減少効果を上回るので、検知コイルのインダクタンスが増加し、位相角が基準値を上回る。これらのことから、位相角の極性に基づいて、鋼材の破断部を検知することができる。特に、直列共振状態を利用することで、位相角の変化が増大するため、ＳＮ比の良い検知を行うことが可能になる。
【００３０】
また、このような検知の原理について、さらに式を用いて定量的に説明する。図１（ａ）に示すように、健全部近傍配置状態においては、反作用磁界のインダクタンス減少分を加味した検知コイルのインダクタンスをＬ、検知コイルと直列接続したキャパシタのキャパシタンスをＣ、検知コイルや接続線等の回路の損失抵抗をｒとすると、ＬＣＲ直列回路のインピーダンスＺ０は、下記式（１）のように表される。さらに、直列共振状態においては下記式（２）が成立するため、これを式（１）に当てはめるとＺ０＝ｒとなる。また、電流と電圧の位相差θ０＝０である。
【００３１】
【数１】
2015017938.tif 000003
【００３２】
【数２】
2015017938.tif 000004
【００３３】
また、共振回路における共振の鋭さを表わすＱ値は、一般に下記式（３）により定義される。このＱ値としては、２０程度の値は容易に実現することができる。
【００３４】
【数３】
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【００３５】
ここで、破断部近傍配置状態においては、渦電流による反作用磁界が減少し、後述する初期設定時の検知コイルのインダクタンスＬ０がδＬ０だけ大きくなる（δはインダクタンスの変化率）。これにより、ＬＣＲ直列回路のインピーダンスが変動する。このような変動後のインピーダンスＺは、下記式（４）のように表され、ＺとＺ０の比率（＝インピーダンスの変化率）は、下記式（５）のように表される。また、ＬＣＲ直列回路の電流と電圧の位相差θは、下記式（６）のように表される。また、インダクタンスの変化率δは、検知コイルのインダクタンスＬと、後述する初期設定時の検知コイルのインダクタンスＬ０を用いて、下記式（７）のように表される。
【００３６】
【数４】
2015017938.tif 000006
【００３７】
【数５】
2015017938.tif 000007
【００３８】
【数６】
2015017938.tif 000008
【００３９】
【数７】
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【００４０】
これら式（５）〜式（７）から明らかなように、破断部の存在に起因するインダクタンスの変化分δが微小であっても、Ｑ値が大きいことから、その変化を明瞭に検知することができる。これはすなわち、破断部が微小な場合や、破断部から大きく離れた位置に検知コイルが配置される場合であっても、破断部を検知できることを意味する。例えば、インダクタンスの変化分δ＝０．０１（つまり、１％）の場合であって、Ｑ＝1００の場合、インピーダンスの変化率は式（５）より約１．４倍程度に留まるが、位相角の変化は式（６）より、４５（ｄeｇ）となり、位相角は初期値０（ｄeｇ）に比べて非常に大きく変化する。インピーダンスの変化を検知できない場合であっても、インダクタンスの微小な変化を感度良く検知できることが分かる。そしてさらに、式（６）より、インダクタンスが増加（δ＞０）すれば位相角はプラス側に変化し、インダクタンスが減少（δ＜０）すれば位相角はマイナス側に変化するので、インダクタンスの変化に基づいて位相角の極性が変わることが分かる。
【００４１】
〔実施の形態の具体的内容〕
次に、実施の形態の具体的内容について説明する。最初に、この実施の形態に係る鋼材の破断部検知システムの構成について説明した後、鋼材の破断部検知方法について説明する。
【００４２】
（構成）
図２は、この実施の形態に係る鋼材の破断部検知システムを測定対象と共に示す模式図である。なお、以下の説明では、図２のＸ方向を破断部検知システムの縦方向、図１のＹ方向を破断部検知システムの横方向、図１のＺ方向を破断部検知システムの高さ方向とする。
【００４３】
（構成−鋼材）
図２に示すように、測定対象である鋼材１００は、第１辺１０１と、第１辺１０１に対して略直交するように配置された第２辺１０２と、第２辺１０２よりも下方の位置であって、第１辺１０１及び第２辺１０２に対して略直交するように配置された第３辺１０３と、を備えている。
【００４４】
具体的には、この鋼材１００は、第１辺１０１の第１面１０４と、当該第１面１０４に対して非平行状に第３辺１０３を介して間接的に連接された第２辺１０２の第２面１０５と、を有する入隅部１０６を備えている。そして、第１辺１０１と第３辺１０３とが溶接等によって接続されていると共に、第２辺１０２と第３辺１０３とが溶接等によって接続されている。ここで、第１辺１０１と第２辺１０２との相互間に隙間Ｗｆが形成されていることにより、模擬的に、当該隙間Ｗｆ中央部及びその近傍部分が、鋼材１００の破断部１０７として設定されている。また、第２面１０５における中央部から入隅部１０６側の端部に至る部分（ただし、破断部１０７と重複しない部分）であって、第２辺１０２と第３辺１０３との接続部と対応する部分が、鋼材１００の健全部１０８として設定されている。
【００４５】
また、鋼材１００の具体的な形状については、例えば、図２に示すように、第１辺１０１のＸ方向の長さ＝第２辺１０２のＸ方向の長さ＝第３辺１０３のＺ方向の長さ＝３００ｍｍ、第１辺１０１のＺ方向の長さ＝６００ｍｍｍ、第２辺１０２のＹ方向の長さ＝第３辺１０３のＹ方向の長さ＝５００ｍｍ、及び、第１辺１０１の肉厚＝第２辺１０２の肉厚＝第３辺１０３の肉厚＝６ｍｍが設定されている。また、隙間Ｗｆ＝１０ｍｍが設定されている。また、鋼材１００の材質については、例えば、一般構造用圧延鋼材であるＳＳ４００にて形成されている。
【００４６】
（構成−破断部検知システム）
破断部検知システム１は、検知コイル２、キャパシタ３、ＬＣＲメータ４、及び演算装置５を、接続線６を介して図示のように接続して構成されている。なお、図２には、図１に示す抵抗が接続されていない。これは、この抵抗が検知コイル２や接続線６の損失抵抗であるので、実際には独立した抵抗が、破断部検知システム１に接続されていないからである。ただし、必要に応じて独立した抵抗が、破断部検知システム１に接続されてもよい。
【００４７】
（構成−破断部検知システム−検知コイル）
検知コイル２は、耐火被覆を介して鋼材１００の近傍に配置されるものであり（より具体的には、Ｙ方向に対して斜めに配置されている。あるいは、これに限られず、例えば、鋼材１００の耐火被覆に直接接触させるように配置されてもよい。）、具体的には、電線を巻き付けることで形成されたソレノイドコイルとして構成されており、この検知コイル２にＬＣＲメータ４から出力された電流を流すことで、検知コイル２の内部には、当該検知コイル２の軸方向に沿った磁場が形成される。また、この検知コイル２は、例えば、図２に示すように、１つの検知コイルで構成されており、略円筒状に形成されている。なお、検知コイル２の具体的な形状については、検知コイル２の直径＝１２０ｍｍ、検知コイル２の長さ＝５０ｍｍである。
【００４８】
ここで、検知感度を向上させるためには、上記式（６）から明らかなように、Ｑ値を極力大きくすることが好ましい。このＱ値は、上記式（３）で表されるため、Ｑ値を大きくするためには、検知コイル２の巻き数を増やすことでインダクタンスＬを増加させることが考えられるが、このように検知コイル２の巻き数を増やした場合には検知コイル２の抵抗ｒも増えてしまうために、結果としては、Ｑ値を大きくすることには寄与しない。そこで、本願発明者は、検知コイル２を構成する電線の材料に着目した。すなわち、抵抗が小さい電線（例えば、リッツ線（エナメル撚線））を使用して検知コイル２を構成することで、表皮効果と近接効果を抑制して抵抗ｒを低下させ、Ｑ値を大きくすることとした。さらに、検知コイル２を多層巻きで構成することにより、相互誘導を抑制し、インダクタンスＬを増加させている。
【００４９】
（構成−破断部検知システム−キャパシタ）
キャパシタ３は、検知コイル２に直列に接続されることで、この検知コイル２と共に直列共振回路を構成する補償コンデンサである。
【００５０】
（構成−破断部検知システム−ＬＣＲメータ）
ＬＣＲメータ（インピーダンスメータ）４は、検知コイル２とキャパシタ３を直列共振させる周波数で、これら検知コイル２とキャパシタ３に電流を流しながら、鋼材１００に対する検知コイル２の位置を変化させつつ、各位置におけるこれら検知コイル２とキャパシタ３のインピーダンスの位相角を測定する測定手段及び位相角測定手段である。このＬＣＲメータ４の測定原理は任意であるが、例えば、ブリッジ法や共振法の如き方法によってインピーダンスの位相角を測定する。ただし、ＬＣＲメータ４に代えて、公知の発振器や電流計等を組み合わせて測定手段を構成してもよい。
【００５１】
（構成−破断部検知システム−演算装置）
演算装置５は、ＬＣＲメータ４を用いて測定されたインピーダンスの位相角と基準値との比較に基づいて、破断部１０７の有無を判定する判定手段である。この演算装置５は、例えば、公知のパーソナルコンピュータにより構成されており、入力部、出力部、記憶部、及び制御部を備える（これら各部の図示は省略する）。
【００５２】
入力部は、本実施の形態に係る測定方法を実行するために必要な各種の情報の入力を受け付けるための入力手段であり、例えば、キーボード、各種のスイッチ類、ＬＣＲメータ４に接続される端子等として構成されている。出力部は、本実施の形態に係る測定方法を実行するために必要な各種の情報を出力する出力手段であり、例えば、モニタ等として構成されている。
【００５３】
制御部は、演算装置５を制御する制御手段である。この制御部は、具体的には、ＣＰＵ、当該ＣＰＵ上で解釈実行される各種のプログラム（ＯＳなどの基本制御プログラムや、ＯＳ上で起動され特定機能を実現するアプリケーションプログラムを含む）、及びプログラムや各種のデータを格納するためのＲＡＭの如き内部メモリを備えて構成されている。特に、本実施の形態に係る鋼材１００の破断部検知プログラムは、コンピュータ読み取り可能な記録媒体に格納され、当該記録媒体から演算装置５にインストールされることで、制御部を実質的に構成する。
【００５４】
また、この制御部は、概略的に、周波数設定部（図示省略）、及び判定制御部（図示省略）を備えている。周波数設定部は、周波数を設定する周波数設定手段である。判定制御部は、ＬＣＲメータ４を用いて測定されたインピーダンスの位相角と基準値との比較に基づいて、破断部１０７の有無を判定する判定制御を行う判定制御手段である。
【００５５】
記憶部は、演算装置５の処理に必要な各種の情報を記憶する記憶手段であり、例えばハードディスクやその他の記録媒体によって構成される。
【００５６】
また、この記憶部には、周波数情報テーブル（図示省略）を備えている。周波数情報テーブルは、周波数を特定する周波数特定情報を格納する周波数情報格納手段である。図３は、周波数情報テーブルの構成例を示す図である。図３に示すように、項目「鋼材の種類」、項目「周波数」と、各項目に対応する情報とを、相互に関連付けて構成されている。ここで、項目「鋼材の種類」に対応する情報は、鋼材１００の種類に関する種類情報である。また、項目「周波数」に対応する情報は、周波数特定情報である。
【００５７】
（鋼材の破断部検知方法）
次に、このように構成された鋼材１００の破断部検知システム１を用いて行われる鋼材１００の破断部検知方法について説明する。
【００５８】
この方法では、最初に、キャパシタ３に直列接続された検知コイル２が、耐火被覆を介して鋼材１００の近傍に配置される（配置工程）。具体的には、ユーザが、検知コイル２を、鋼材１００における第２辺１０２の第２面１０５と間隔（例えば３０ｍｍ等）を隔てて配置すると共に、当該第２面１０５の健全部１０８に対応する位置（例えば、第２面１０５の中央部等）に配置する。この場合において、検知コイル２は、例えば、図２に示すように、第２面１０５に対して所定角度（例えば３０°〜８０°等）をつけて配置されてもよい。ただし、実際の鋼材１００は耐火被覆にて覆われているので、この場合には、検知コイル２が耐火被覆に検知コイル２を接触するように載置される。なお、検知コイル２は、必ずしも鋼材１００と間隔を隔てて配置されなくてもよく、樹脂（例えば発砲スチロール等）を介して鋼材１００に載置されてもよい。
【００５９】
次に、検知コイル２とキャパシタ３を直列共振させるための周波数が設定される（周波数設定工程）。具体的には、演算装置５における制御部の周波数設定部が、鋼材１００の種類が特定された場合に、当該鋼材１００の種類に対応する周波数情報を周波数情報テーブルから取得し、当該取得した周波数情報に基づいて周波数を設定する。例えば、ユーザによって入力部を介して鋼材１００の種類＝ＳＳ４００が入力された場合には、周波数情報テーブルを参照して、当該鋼材１００の種類に対応する周波数＝７００Ｈｚが設定される。ここで、この周波数設定工程が行われた後、後述する測定工程のための初期設定（つまり、位相角のゼロ調整）が行われることが望ましい。具体的には、まず、ＬＣＲメータ４が、周波数設定部にて設定された周波数で、これら検知コイル２とキャパシタ３に電流を流し、検知コイル２とキャパシタ３を直列共振させる。次に、ＬＣＲメータ４が、検知コイル２とキャパシタ３を直列共振させた状態において、ＬＣＲ直列共振回路のインピーダンスの位相角を測定する。このように測定された位相角は、入力部を介して演算装置５に入力される。そして、演算装置５に入力された位相角＝初期値（つまり、基準値）＝０（ｄｅｇ）となるように、ユーザがＬＣＲメータ４の電流等を調整する。なお、この初期設定で設定された位相角は、基準値として記憶部に記憶される。
【００６０】
次いで、周波数設定工程で設定された周波数で、検知コイル２とキャパシタ３に電流を流した状態で、検知コイル２とキャパシタ３のインピーダンスの位相角が測定される（測定工程）。具体的には、ユーザが、検知コイル２の位置を、第２面１０５の中央部から第２面１０５の入隅部１０６側の端部に変化させつつ、極力一定速度で、かつ、鋼材１００との間隔を極力一定に維持しながら、移動させる。そして、ＬＣＲメータ４が、このような移動中における第２面１０５の中央部と第２面１０５の入隅部１０６側の端部との相互間の各位置において（実際には、移動中に連続的に）、検知コイル２とキャパシタ３のインピーダンスの位相角を測定する。このように測定された位相角は、入力部を介して演算装置５に入力される。なお、「第２面の中央部」は、特許請求の範囲における「第２面の第１位置」に対応し、「第２面の入隅部側の端部」は、特許請求の範囲における「第２面の第２位置」に対応する。
【００６１】
そして、測定工程で測定された位相角に基づいて、破断部１０７の位置が特定される（特定工程）。具体的には、演算装置５における制御部の判定制御部が、記憶部に記憶された基準値と、検知コイル２の各位置における位相角とを比較することにより、破断部１０７の位置を特定する。より具体的には、この判定制御部は、ＬＣＲメータ４から位相角が演算装置５に入力される毎に、記憶部に記憶された基準値と当該入力された位相角とを比較し、当該入力された位相角が基準値を上回る場合には、検知コイル２に対応する部分は破断部１０７であると判定し、当該入力された位相角が基準値以下の場合には、検知コイル２に対応する部分は健全部１０８であると判定する。その後、制御部は、当該入力された位相角や判定制御部にて判定された結果等を、出力部を介して出力させる。
【００６２】
このような測定の実施例を説明する。図４は、測定結果を示すグラフであり、横軸は鋼材１００のＹ方向に沿った各位置（図２に示す鋼材１００における第２面１０５の入隅部１０６側の端部に設定した原点からの距離）、縦軸は位相角を示す（なお、図６に示すグラフについても同様とする）。ここで、図４に示すＷｆ＝１０ｍｍの測定結果は、破断部１０７が有る鋼材１００の測定結果であり、黒塗りのひし形状のポイント及び実線で示されている（図６のグラフについても同様とする）。また、図４に示すＷｆ＝０ｍｍの測定結果は、「破断部が無い鋼材」の測定結果であり、黒塗りの正方形状のポイント及び実線で示されている（図６のグラフについても同様とする）。ここで、「破断部が無い鋼材」とは、具体的には、図２に示す鋼材１００の一部が変更された鋼材であって、第１辺と第２辺との相互間の隙間Ｗｆ＝０ｍｍであり、この部分が溶接された鋼材である。この破断部が無い鋼材については、第２辺の第２面における中央部から入隅部側の端部に至る部分であって、第２辺と第３辺との接続部と対応する部分は、すべて健全部とする。また、この測定では、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝２５０ｍｍの位置（つまり、第２面１０５の中央部）で、位相角＝初期値（つまり、基準値）＝０（ｄｅｇ）に調整されている。
【００６３】
この図４から判るように、破断部１０７が有る鋼材１００の位相角は、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝１００ｍｍ〜２５０ｍｍ（つまり、鋼材１００の健全部１０８）では、基準値程度であるものの、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝５０ｍｍ〜１００ｍｍ（つまり、鋼材１００の破断部１０７）では、基準値を上回り、最大で＋２（ｄｅｇ）となった。
【００６４】
一方、破断部が無い鋼材の位相角は、第２面における入隅部側の端部からの距離＝１７５ｍｍ〜２５０ｍｍでは、基準値程度であるものの、第２面における入隅部側の端部からの距離＝５０ｍｍ〜１７５ｍｍでは、基準値を下回り、最大で−４（ｄｅｇ）となった。
【００６５】
このように、基準値を基準として、破断部１０７における位相角の極性と健全部における位相角の極性とが相互に異なるので、従来の装置に比べて、破断部１０７の検知精度を向上させることが可能となる。これにて、鋼材１００の破断部検知方法を終了する。
【００６６】
（解析結果）
次に、上述した鋼材１００に関する解析結果について説明する。ここでは、解析結果と測定結果との整合性と、解析結果と周波数との関係と、周波数と形状との関係とについて説明する。
【００６７】
（解析結果−解析結果と測定結果との整合性）
まず、解析結果と測定結果との整合性について説明する。図５は、解析モデルの概要を示す斜視図である。図５に示すように、この解析モデル２００は、図２に示す鋼材１００及び検知コイル２に対する、対称性を考慮した１／２領域のモデルである。
【００６８】
ここで、解析モデル２００のうちの鋼材モデル（以下、鋼材モデル２０１と称する）については、第１辺１０１と第２辺１０２との相互間に形成された隙間Ｗｆを０ｍｍ、１０ｍｍとしてそれぞれ解析が行われた。すなわち、隙間Ｗｆ＝１０ｍｍのモデルは、破断部１０７が有る鋼材モデル２０１とし、隙間Ｗｆ＝０ｍｍのモデルは、破断部１０７が無い鋼材モデル２０１とした。なお、破断部１０７が無い鋼材モデル２０１については、第２辺１０２の第２面１０５における中央部から入隅部１０６側の端部に至る部分であって、第２辺１０２と第３辺１０３との接続部と対応する部分は、すべて健全部１０８とした。
【００６９】
また、鋼材モデル２０１の材質については、図２に示す鋼材１００の種類と同じ材質（具体的には、ＳＳ４００）が設定された。そして、解析モデル２００のうちの検知コイルモデル（以下、検知コイルモデル２０２と称する）によって、７００Ｈｚの周波数による磁束を鋼材モデル２０１に印加しながら、検知コイルモデル２０２を鋼材モデル２０１の第２面１０５の中央部から第２面１０５の入隅部１０６の端部に向けて移動させることにより、第２面１０５の中央部と第２面１０５の入隅部１０６の端部との相互間の各位置における位相角が求められた。
【００７０】
図６は、解析結果及び測定結果を示すグラフである。ここで、図６に示すＷｆ＝１０ｍｍの解析結果は、破断部１０７が有る鋼材モデル２０１の解析結果であり、白抜きのひし形状のポイント及び点線で示されている。また、図６に示すＷｆ＝０ｍｍの解析結果は、破断部１０７がない鋼材モデル２０１の解析結果であり、白抜きの正方形状のポイント及び点線で示されている。
【００７１】
図６から判るように、破断部１０７が有る鋼材モデル２０１の位相角は、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝１５０ｍｍ〜２５０ｍｍ（つまり、鋼材モデル２０１の健全部１０８）では、基準値（ここでは、０（ｄｅｇ））程度であるものの、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝５０ｍｍ〜１５０ｍｍ（つまり、鋼材モデル２０１の破断部１０７）では、基準値を上回った（具体的には、最大で＋２．５（ｄｅｇ）となる）。また、この破断部１０７が有る鋼材モデル２０１の解析結果は、鋼材１００（つまり、破断部１０７が有る鋼材）の測定結果と略同一の結果となった。
【００７２】
一方、破断部１０７が無い鋼材モデル２０１の位相角は、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝１７５ｍｍ〜２５０ｍｍでは、基準値程度であるものの、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝５０ｍｍ〜１７５ｍｍでは、基準値を下回った（具体的には、最小で−４．５（ｄｅｇ）となる）。また、この破断部１０７が無い鋼材モデル２０１の解析結果は、破断部が無い鋼材の測定結果と略同一の結果となった。
【００７３】
これらの解析結果及び測定結果から、測定結果と整合性の高い解析結果が得られたことがわかった。
【００７４】
（解析結果−解析結果と周波数との関係）
次に、解析結果と周波数との関係について説明する。この解析では、図５に示す解析モデル２００と同じモデルが用いられた。そして、検知コイルモデル２０２によって、３００Ｈｚ、４００Ｈｚ、７００Ｈｚ、１０００Ｈｚの４種類の周波数による磁束を鋼材モデル２０１に印加しながら、検知コイルモデル２０２を鋼材モデル２０１の第２面１０５の中央部から入隅部１０６に向けて移動させることにより、各位置におけるインダクタンスの変化率δが求められた。
【００７５】
ここで、インダクタンスの変化率δを求めることにした理由は、以下の通りである。具体的には、上述した式（６）のＱ値は、負の値になることはない。このことを踏まえると、式（６）より、インダクタンスの変化率δがプラスに変化すると位相角もプラスに変化し、インダクタンスの変化率δがマイナスに変化すると位相角もマイナスに変化することになる。よって、インダクタンスの変化率δの極性の変化が、位相角の極性の変化と同義として取り扱われたとしても、一般性が失われることはないと言えるからである。
【００７６】
図７は、各周波数に関する解析結果を示すグラフであり、横軸は鋼材１００のＹ方向に沿った各位置（図２に示す鋼材１００における第２面１０５の入隅部１０６側の端部に設定した原点からの距離）、縦軸はインダクタンスの変化率δを示す（図９のグラフについても同様とする）。ここで、図７に示すＷｆ＝１０ｍｍの解析結果は、破断部１０７が有る鋼材モデル２０１の解析結果であり、点線で示されている。このうち、周波数＝３００Ｈｚの解析結果は白抜きのひし形状のポイントで示され、周波数＝４００Ｈｚの解析結果は白抜きの正方形状のポイントで示され、周波数＝７００Ｈｚの解析結果は白抜きの三角形状のポイントで示され、周波数＝１０００Ｈｚの解析結果は白抜きの円形状のポイントで示されている。また、図７に示すＷｆ＝０ｍｍの解析結果は、破断部１０７が無い鋼材モデル２０１の解析結果であり、実線で示されている。このうち、周波数＝３００Ｈｚの解析結果は黒塗りのひし形状のポイントで示され、周波数＝４００Ｈｚの解析結果は黒塗りの正方形状のポイントで示され、周波数＝７００Ｈｚの解析結果は黒塗りの三角形状のポイントで示され、周波数＝１０００Ｈｚの解析結果は黒塗りの円形状のポイントで示されている。
【００７７】
図７から判るように、破断部１０７が有る鋼材モデル２０１のインダクタンスの変化率δは、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝１５０ｍｍ〜２５０ｍｍ（つまり、鋼材モデル２０１の健全部１０８）では、基準値（ここでは０（％））程度であるものの、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝５０ｍｍ〜１５０ｍｍ（つまり、鋼材モデル２０１の破断部１０７）では、基準値よりも上回った。特に、第２面１０５における入隅部１０６側の端部近傍における各周波数のインダクタンスの変化率δについては、周波数が高くなるほど、変化量が小さくなる傾向が示された。
【００７８】
一方、破断部１０７が無い鋼材モデル２０１のインダクタンスの変化率δは、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝１５０ｍｍ〜２５０ｍｍでは、基準値程度であるものの、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝５０ｍｍ〜１５０ｍｍでは、基準値よりも下回った。特に、第２面１０５における入隅部１０６側の端部近傍における各周波数のインダクタンスの変化率δについては、周波数が高くなるほど、変化量が大きくなる傾向が示された。
【００７９】
これらの解析結果からすると、周波数が１０００Ｈｚを上回る場合には、破断部１０７が有る鋼材モデル２０１のインダクタンスの変化率δが０．１％以下になることが想定されるので、破断部１０７を検知することが困難になる。また、周波数が３００Ｈｚを下回る場合には、破断部１０７が無い鋼材モデル２０１のインダクタンスの変化率δが−０．１％以上になることが想定されるので、破断部１０７と健全部１０８との位相角の極性の違いを明確に示すことが困難になる。以上のことから、鋼材モデル２０１の場合（すなわち、上述した鋼材モデル２０１の形状及び鋼材の種類である場合）には、周波数が３００Ｈｚから１０００Ｈｚに設定されることが好ましいと考えられる。
【００８０】
（解析結果−周波数と形状との関係）
次に、周波数と形状との関係について説明する。図８は、解析モデルの概要を示す斜視図である。図８に示すように、この解析モデル３００は、対称性を考慮した１／２領域のモデルである。
【００８１】
具体的には、解析モデル３００のうちの鋼材モデル３０１は、柱部３１０と、柱部３１０に対して略直交するように配置された梁部３２０とを備えている。柱部３１０は、Ｈ型鋼材にて形成されており、相互に間隔を隔ててＹ方向に沿って並設された縦材３１１、３１２と、縦材３１１、３１２とを接続する横材３１３を有している。梁部３２０は、Ｈ型鋼材にて形成されており、相互に間隔を隔ててＺ方向に沿って並設された縦材３２１、３２２と、縦材３２１、３２２とを接続する横材３２３を有している。また、この鋼材モデル３０１は、縦材３１１の第１面１０４と、当該第１面１０４に対して非平行状に横材３２３を介して間接的に連接された縦材３２１の第２面１０５と、を有する入隅部１０６を備えている。
【００８２】
ここで、鋼材モデル３０１については、柱部３１０の縦材３１１と梁部３２０の縦材３２１との相互間に形成された隙間Ｗｆを０ｍｍ、１０ｍｍとしてそれぞれ解析が行われた。すなわち、隙間Ｗｆ＝１０ｍｍのモデルは、破断部１０７が有る鋼材モデル３０１とし、隙間Ｗｆ＝０ｍｍのモデルは、破断部１０７が無い鋼材モデル３０１とした。なお、破断部１０７が無い鋼材モデル３０１については、梁部３２０の縦材３２１の第２面１０５における中央部から入隅部１０６側の端部に至る部分であって、梁部３２０の縦材３２１と横材３２３との接続部と対応する部分は、すべて健全部１０８とした。
【００８３】
また、鋼材モデル３０１の具体的な形状については、実構造に近い形状に設定された。例えば、図８に示すように、柱部３１０の縦材３１１、３１２におけるＸ方向の長さ＝１２５ｍｍ、柱部３１０の横材３１３におけるＹ方向の長さ＝２５０ｍｍ、柱部３１０の縦材３１１、３１２におけるＺ方向の長さ＝柱部３１０の横材３１３におけるＺ方向の長さ＝１０００ｍｍ、梁部３２０の縦材３２１、３２２におけるＸ方向の長さ＝１００ｍｍ、梁部３２０の横材３２３におけるＺ方向の長さ＝４００ｍｍ、梁部３２０の縦材３２１、３２２におけるＹ方向の長さ＝梁部３２０の横材３２３におけるＺ方向の長さ＝５００ｍｍ、柱部３１０の縦材３１１、３１２の肉厚＝柱部３１０の横材３１３の肉厚＝梁部３２０の縦材３２１、３２２の肉厚＝梁部３２０の横材３２３の肉厚＝６ｍｍが設定された。また、鋼材モデル３０１の材質については、図５に示す解析モデル２００と同じ材質（具体的には、ＳＳ４００）が設定された。
【００８４】
そして、解析モデル３００のうちの検知コイルモデル３０２によって、４００Ｈｚ、７００Ｈｚ、１０００Ｈｚの３種類の周波数による磁束を鋼材モデル３０１に印加しながら、検知コイルモデル３０２を鋼材モデル３０１の第２面１０５の中央部から第２面１０５の入隅部１０６の端部に向けて移動させることにより、第２面１０５の中央部と第２面１０５の入隅部１０６の端部との相互間の各位置における位相角が求められた。
【００８５】
図９は、解析結果を示すグラフである。ここで、図９に示すＷｆ＝１０ｍｍの解析結果は、破断部１０７が有る鋼材モデル３０１の解析結果であり、点線で示されている。このうち、周波数＝４００Ｈｚの解析結果は白抜きのひし形状のポイントで示され、周波数＝７００Ｈｚの解析結果は白抜きの正方形状のポイントで示され、周波数＝１０００Ｈｚの解析結果は白抜きの三角状のポイントで示されている。また、図９に示すＷｆ＝０ｍｍの解析結果は、破断部１０７がない鋼材モデル３０１の解析結果であり、実線で示されている。このうち、周波数＝４００Ｈｚの解析結果は黒塗りのひし形状のポイントで示され、周波数＝７００Ｈｚの解析結果は黒塗りの正方形状のポイントで示され、周波数＝１０００Ｈｚの解析結果は黒塗りの三角状のポイントで示されている。
【００８６】
図９から判るように、破断部１０７が有る鋼材モデル３０１のインダクタンスの変化率δは、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝７５ｍｍ〜２２５ｍｍ（つまり、鋼材モデル３０１の健全部１０８）では、基準値（ここでは０（％））程度であるものの、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝２５ｍｍ〜７５ｍｍ（つまり、鋼材モデル３０１の破断部１０７）では、周波数＝１０００Ｈｚの解析結果を除いて、基準値よりも上回った。特に、第２面１０５における入隅部１０６側の端部近傍における各周波数のインダクタンスの変化率δについては、周波数が高くなるほど、変化量が小さくなる傾向が示された。
【００８７】
一方、破断部１０７が無い鋼材モデル３０１のインダクタンスの変化率δは、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝１２５ｍｍ〜２２５ｍｍでは、基準値程度であるものの、第２面１０５における入隅部１０６側の端部からの距離＝２５ｍｍ〜１２５ｍｍでは、周波数＝４００Ｈｚの解析結果を除いて、基準値よりも下回った。特に、第２面１０５における入隅部１０６側の端部近傍における各周波数のインダクタンスの変化率δについては、周波数が高くなるほど、変化量が大きくなる傾向が示された。
【００８８】
これらの解析結果からすると、周波数が１０００Ｈｚを上回る場合には、破断部１０７が有る鋼材モデル３０１のインダクタンスの変化率δが基準値以下になることが想定されるので、破断部１０７を検知することが困難になる。また、周波数が４００Ｈｚを下回る場合には、破断部１０７が無い鋼材モデル３０１のインダクタンスの変化率δが基準値以上になることが想定されるので、健全部１０８を検知することが困難になる。以上のことから、鋼材モデル３０１の場合（すなわち、上述した鋼材モデル３０１の形状及び鋼材の種類である場合）には、周波数が７００Ｈｚ程度に設定されることが好ましいと考えられる。
【００８９】
（効果）
このように本実施の形態によれば、検知コイル２とキャパシタ３を直列共振させる周波数であって、検知コイル２とキャパシタ３のインピーダンスの位相角が、鋼材１００の破断部１０７で基準値を上回り、且つ、鋼材１００の健全部１０８で基準値以下となる周波数を設定するので、当該設定した周波数で検知コイル２とキャパシタ３に電流を流すことにより、上記基準値を基準として、破断部１０７における位相角の極性と健全部１０８における位相角の極性とを相互に異ならせることができ、従来の装置に比べて、破断部１０７の検知精度を向上させることが可能になる。
【００９０】
また、鋼材１００の種類又は形状に応じた周波数を設定するので、鋼材１００の種類又は形状に応じて、破断部１０７における位相角の極性と健全部１０８における位相角の極性とを相互に異ならせることができ、破断部１０７の検知精度を一層向上させることが可能になる。
【００９１】
また、測定工程において、検知コイル２の位置を、第２面１０５の中央部から第２面１０５の入隅部１０６側の端部に変化させつつ、第２面１０５の中央部と第２面１０５の入隅部１０６側の端部との相互間の各位置における位相角を測定するので、第２面１０５の中央部が健全部１０８である可能性が高いため、測定工程のための初期設定を正確に行うことが可能になる。
【００９２】
また、検知コイル２は、リッツ線にて形成されているので、検知コイル２の抵抗を増やすことなくインダクタンスを増加させることができ、共振回路における共振の鋭さを表わすＱ値を増大させることができるので、検知精度を一層高めることができる。また、ＬＣＲメータ４にて位相角を測定するので、発振器、アンプ、電流計、及びロックインアンプを使用して電流を測定する場合に比べて、鋼材１００の破断部検知システム１を一層簡易かつ一層安価に構成することが可能になる。
【００９３】
（実施の形態に対する変形例）
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明の具体的な構成及び手段は、特許請求の範囲に記載した各発明の技術的思想の範囲内において、任意に改変及び改良することができる。以下、このような変形例について説明する。
【００９４】
（解決しようとする課題や発明の効果について）
まず、発明が解決しようとする課題や発明の効果は、前記した内容に限定されるものではなく、発明の実施環境や構成の細部に応じて異なる可能性があり、上述した課題の一部のみを解決したり、上述した効果の一部のみを奏することがある。例えば、特定工程において、破断部１０７の位置を従来よりも正確に特定することができない場合であっても、このような特定を従来とは異なる技術により達成できている場合には、本願発明の課題が解決されている。
【００９５】
（分散や統合について）
また、上述した各電気的構成要素は機能概念的なものであり、必ずしも物理的に図示の如く構成されていることを要しない。すなわち、各部の分散・統合の具体的形態は図示のものに限られず、その全部または一部を、各種の負荷や使用状況などに応じて、任意の単位で機能的または物理的に分散又は統合して構成できる。例えば、ＬＣＲメータ４の機能の全部又は一部を、演算装置５に統合してもよい。あるいは、演算装置５の機能の全部又は一部を、複数の装置に分散してもよい。
【００９６】
（鋼材について）
上記実施の形態では、測定対象である鋼材１００において、第２辺１０２の第２面１０５が、第１辺１０１の第１面１０４に対して非平行状に第３辺１０３を介して間接的に連接されていると説明したが、例えば、第２面１０５が、第１面１０４と直接的に連接されてもよい。ただし、この場合には、第１面１０４と第２面１０５との連接部分の一部（例えば、連接部分のＸ方向の中央等）が破断部１０７として設定されて、第１面１０４と第２面１０５との連接部分の他の一部が健全部１０８として設定されてもよい。
【００９７】
（検知コイルの構成について）
上記実施の形態では、検知コイル２は、円筒状にて形成されていると説明したが、これに限られず、例えば、略角筒状、略リング状にて形成されてもよい。
【００９８】
また、上記実施の形態では、検知コイル２は、リッツ線にて形成されていると説明したが、これに限られない。例えば、リッツ線の抵抗と通常の導線の抵抗とが変わらない低周波数帯においては、検知コイル２は、通常の導線にて形成されてもよい。
【００９９】
また、上記実施の形態では、検知コイル２は、１つの検知コイルで構成されていると説明したが、これに限られない。例えば、鋼材１００に沿って検知コイル２を容易に移動させるため、検知コイル２に取手を設けてもよい。また、水平方向に沿って配置された鋼材１００の測定を行う場合には、車輪付きの台車に、検知コイル２を含む鋼材１００の破断部検知システム１や電源を積載し、台車を移動させることで、検知コイル２を各測定位置に移動させるようにしてもよい。この際、例えば、台車の車輪の回転数に基づいて台車の移動距離を測定する距離測定手段を持たせ、この距離測定手段によって測定された移動距離に基づいて、検知コイル２の位置を決定してもよい。また、台車には、ＬＣＲメータ４等の測定手段の測定結果を表示する表示部を設け、この表示部に表示された測定結果を見ながら台車を移動させることで、破断部１０７の有無をモニタリングしてもよい。また、台車には、ＬＣＲメータ４等の測定手段の測定結果を記憶する記憶手段を設け、記憶手段にて磁気カード等の任意の記憶媒体に測定結果を記憶させ、この記憶媒体を取り出して外部機器への測定結果入力に使用できるようにしてもよい。
【０１００】
（基準値について）
上記実施の形態では、基準値は０（ｄeｇ）に設定されると説明したが、これに限られず、例えば、基準値は０（ｄeｇ）を上回る値に設定されてもよく、あるいは０（ｄeｇ）を下回る値に設定されてもよい。
【０１０１】
（周波数設定工程について）
上記実施の形態では、鋼材１００の種類が特定されている場合に、演算装置５における制御部の周波数設定部が、当該鋼材１００の種類に対応する周波数情報を周波数情報テーブルから取得し、当該取得した周波数情報に基づいて周波数を設定すると説明したが、これに限られない。例えば、鋼材１００の種類が特定できない場合には、周波数設定部が、ユーザが入力部を介して入力した周波数を設定してもよい（あるいは、ユーザによって入力部を介して周波数情報テーブルから任意に選択された周波数情報に基づいて周波数を設定してもよい）。この場合において、測定工程を行う前に、以下に示す準備工程が行われる。具体的には、まず、ユーザが、検知コイル２の位置を、鋼材１００の破断部１０７に相当する箇所（例えば、第２面１０５の入隅部１０６側とは反対側の端部近傍）に移動させる。そして、ＬＣＲメータ４が、設定した周波数で、鋼材１００の破断部１０７に相当する箇所における位相角を測定する。次に、演算装置５における制御部の判定制御部が、ＬＣＲメータ４から入力部を介して入力された位相角が基準値を上回るか否かを判定する。ここで、位相角が基準値を上回らないと判定された場合には、周波数の設定が適切でないとして、周波数が再設定された後、上述した位相角の測定及び位相角の判定が再度行われる（なお、このような一連の動作は、位相角が基準値を上回るまで繰り返される）。一方、位相角が基準値を上回ると判定された場合には、周波数の設定が適切であるとして、準備工程を終了する。
【０１０２】
また、上記実施の形態では、周波数情報テーブルから取得した周波数情報に基づいて周波数が設定されると説明したが、これに限られない。例えば、検知コイル２のインダクタンスＬとキャパシタ３のキャパシタンスＣとが調整されることにより、周波数が設定されてもよい。
【０１０３】
（測定工程について）
上記実施の形態では、ユーザが、検知コイル２の位置を、第２面１０５の中央部から第２面１０５の入隅部１０６側の端部に向けて移動させて、ＬＣＲメータ４が、第２面１０５の中央部と当該第２面１０５の入隅部１０６側の端部との相互間の各位置における位相角を測定すると説明したが、これに限られず、例えば、ユーザが、検知コイル２を任意に移動させ、ＬＣＲメータ４が、当該移動された各位置における位相角を測定してもよい。具体的には、ユーザが、検知コイル２の位置を、鋼材１００における破断部１０７が存在することが推測される箇所（例えば、第２面１０５の入隅部１０６側の端部近傍の一部）に移動させて、ＬＣＲメータ４が、当該移動させた箇所における位相角のみを測定してもよい。あるいは、ユーザが、検知コイル２の位置を、鋼材１００における破断部１０７が存在することが推測される複数の箇所を所定方向に沿って走査し（例えば、第２面１０５の入隅部１０６側の端部の一方から第２面１０５の入隅部１０６側の端部の他方に向けて走査する等）、ＬＣＲメータ４が、各位置ごとに位相角を測定してもよい。
【０１０４】
（特定工程について）
上記実施の形態では、制御部は、入力部にて入力された位相角や判定制御部にて判定された結果等を、出力部を介して出力させると説明したが、これに限られず、破断部１０７の検知結果の判定方法や出力形態としては、種々の態様を取り得る。例えば、破断部１０７が存在すると判定された場合には、制御部が、アラーム音や表示灯による出力を行うことで、破断部１０７が検知された事実をユーザに報知してもよい。
【符号の説明】
【０１０５】
１  破断部検知システム
２  検知コイル
３  キャパシタ
４  ＬＣＲメータ
５  演算装置
６  接続線
１００  鋼材
１０１  第１辺
１０２  第２辺
１０３  第３辺
１０４  第１面
１０５  第２面
１０６  入隅部
１０７  破断部
１０８  健全部
２００、３００  解析モデル
２０１、３０１  鋼材モデル
２０２、３０２  検知コイルモデル
３１０  柱部
３１１、３１２、３２１、３２２  縦材
３１３、３２３  横材
３２０  梁部
Ｗｆ  隙間
【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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