(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の構造材に使用される集成材からなる木材の建材の内部に、当該建材と一体化するように光ファイバを埋め込み、その光ファイバは、板を重ね合わせて接着剤で貼り付けて製造された集成材の、前記板の間に埋設され、前記集成材と固着一体化されており、前記光ファイバに対して検出信号送出部が所定の検出信号を入力し、監視部が、前記光ファイバが出力した過去の検出信号と今回検出をして取得した検出信号とを比較することによって、光ファイバの信号伝送特性の経時変化を相互に比較して監視することにより、前記建物全体に加わる応力を監視することを特徴とする住宅管理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は住宅の経年変化や自然災害による住宅の構造物の変化を長期的に監視して異常を発見できる住宅管理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
建築後長期間を経過した住宅は、例えば雨漏りや壁のひび割れ、その他外壁材のひび割れなどによって様々な問題を起こす。そこで、住宅メーカーは、定期的に住宅検査サービスや保守点検サービスを行ない、問題の発生する前に必用な補修を行なうようにしている。また、住宅の所有者も独自に様々な点検を行なうようにしている。こうした点検を確実に行ない、的確な補修を行なうことによって、住宅を長期間快適に使用することが可能になる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような従来の技術には、次のような解決すべき課題があった。
住宅の点検は主に、その外観観察により行なわれる。すなわち、外壁や屋根などのひび割れや隙間の発生を、丹念に肉眼で検査する。また水まわりなどでは、水の漏れなどがないかを壁や床の色等を見て判断する。その他に、専門家は、柱の状態や建材の継ぎ目の状態などを調べて、問題の発生を予知する。しかしながら、こうした検査は外観を肉眼によって確認する作業が大部分で、熟練の程度によって検査結果も異なってくる。すなわち充分熟練した専門家でなければ、家のすみずみまで外観をチェックして、適切な点検ができるとは限らない。すなわち問題の発生している箇所を見落としてしまうといった問題もあった。また、点検費用の点からみても、すべての住宅について、頻繁に丹念な保守点検作業が行なえるわけではない。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は以上の点を解決するため次の構成を採用する。
〈構成１〉
建材の内部に、建材と一体化するように埋め込んだ光ファイバに対して、所定の検出信号を入力して、上記光ファイバの信号伝送特性の経時変化を監視することにより、上記建材に加わる歪みを監視することを特徴とする住宅管理方法。
【０００５】
〈構成２〉
建物の構造材に使用される複数の建材の内部に、当該建材と一体化するように埋め込んだ光ファイバに対して、所定の検出信号を入力して、各建材に埋め込まれた上記光ファイバの信号伝送特性の経時変化を相互に比較して監視することにより、上記建物全体に加わる応力を監視することを特徴とする住宅管理方法。
【０００６】
〈構成３〉
建物の重心を通る鉛直線の近傍であって、建物の各階の床裏もしくは天井裏に、光ファイバ式加速度センサを配置したことを特徴とする住宅。
【０００７】
〈構成４〉
防水壁の裏面に敷設した光ファイバに対して、所定の検出信号を入力して、上記光ファイバの信号伝送特性の経時変化を監視することにより、上記水回りの漏水の有無を監視することを特徴とする住宅管理方法。
【０００８】
〈構成５〉
外壁と内壁の間に断熱材を挟み込んだ壁体において、上記外壁もしくは内壁と断熱材の間に敷設した光ファイバに対して、所定の検出信号を入力して、上記光ファイバの信号伝送特性の経時変化を監視することにより、上記壁体内部の結露の有無を監視することを特徴とする住宅管理方法。
【０００９】
〈構成６〉
建物の床下空間に敷設した光ファイバに対して、所定の検出信号を入力して、上記光ファイバの信号伝送特性の経時変化を監視することにより、上記床裏部分の温湿度環境変化を監視することを特徴とする住宅管理方法。
【００１０】
〈構成７〉
建物の小屋裏に敷設した光ファイバに対して、所定の検出信号を入力して、上記光ファイバの信号伝送特性の経時変化を監視することにより、上記建物の屋根裏部分の温湿度環境変化を監視することを特徴とする住宅管理方法。
【００１１】
〈構成８〉
火気使用場所の天井裏に敷設した光ファイバに対して、所定の検出信号を入力して、上記光ファイバの信号伝送特性の経時変化を監視することにより、上記火気使用場所の火災発生の有無を監視することを特徴とする住宅管理方法。
【００１２】
〈構成９〉
建物の各部を構成する建材と一体化するように埋め込んだ光ファイバ群と、上記光ファイバ群のうちのいずれかに接続されて、光ファイバを用いた建物の環境変化を測定するセンサ群と、上記光ファイバ群を通じて、上記センサ群の測定データを監視するデータ監視部とを備えたことを特徴とする住宅。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を具体例を用いて説明する。
図１は、本発明の住宅管理方法を実施する住宅の骨組みの正面図である。
この発明では、この住宅１に経年変化などの状態を監視する監視部３を設ける。この監視部３は、住宅の各所に張り巡らした光ファイバ１１〜１５を利用して住宅の各部の状態情報を取得する。モニタ部３は、ネットワーク４を通じてホストコンピュータ５に接続されている。ホストコンピュータ５は、データベース６と監視部７を備えている。
【００１４】
すなわち、ホストコンピュータ５は、管理対象となる多数の住宅の情報を、適当な周期で定期的にネットワーク４を通じて取得し、これをデータベース６に記憶させている。また、データベース６に記憶した過去の検出信号と、今回検出をして取得した検出信号とを比較することによって、光ファイバの信号伝送特性の経時変化を判定できる。経時変化が著しければ、何らかの事故が発生したと判断できる。監視部７はこのような判断を行ない、例えば住宅の所有者に伝えたりあるいは住宅のサービス業務を行なっている部門に通知する。
【００１５】
図２は上記のモニタ部３の具体的なブロック図である。
上記の例では、ホストコンピュータ側でセンサの出力を監視して集中管理をしている。しかし、住宅ごとにモニタ部３で独自に住宅各部の状態を監視して、必要に応じて警報処理を行なうことが可能である。図２の例は、独自の監視機能と、ホストコンピュータ側への情報の伝達の両方の機能を持つモニタ部３の例を示したものである。
【００１６】
ここでは、光ファイバを用いたセンサの例として、歪み監視用光ファイバ１１、加速度センサ１２及び漏水監視用光ファイバ１４を表示した。これらはいずれも、スプライスボックス２１を経て検出信号送信部２２と監視部２３に接続されている。監視部２３には、受光部２４と、信号変換部２５、解析制御部２６、記憶部２７及び通信制御部２８が設けられている。また解析制御部２６は、表示部２９を制御するように構成されている。
【００１７】
この発明では、住宅内部に光ファイバを用いた様々なセンサを配置し、これらのセンサを柱等に埋め込んだ光ファイバを通じてモニタ部３に接続する。図２の例では、歪み監視用光ファイバ１１と加速度センサ１２と漏水監視用光ファイバ１４とを、スプライスボックス２１に接続した。歪み監視用光ファイバ１１は、後で説明するように建材の内部に埋め込まれており、建材に様々なストレスが加わるとそのストレスの強度に応じて光信号の減衰量を変化させたり、あるいは波長特性を変化させる。この変化を観察すれば、建材に曲がりや過剰な荷重が加わった事を検出できる。
【００１８】
加速度センサ１２は、光ファイバに加わる加速度を検出するためのもので、地震などの際に建物に加わった加速度データの収集に重要な役割を果たす。漏水監視用光ファイバ１４は、外周に水が接触した場合に、光伝送特性が変化することを利用したものである。スプライスボックス２１は、これらの光ファイバの接続部を収納するための接続箱である。検出信号送信部２２は、歪み検出、加速度検出あるいは漏水検出のための光信号を生成し、これをスプライスボックス２１を介して各センサ用の光ファイバに送り込む機能を持つ。
【００１９】
検出信号送信部２２は、例えば１時間おきとか１日おきといった要領で、多数の光ファイバセンサに対して所定の検出信号を送信する。必要に応じて、所定の波長の所定の強度の光信号に所定の変調をかける処理を施す。光ファイバを利用したセンサが住宅各部に多数存在したとしても、十分に長い時間間隔で順番に１箇所ずつ検査を行なえば良い。この検出信号送信部２２は１つで良いし、２以上あってもよい。
【００２０】
監視部２３の受光部２４は、センサ用の光ファイバに入力された信号が反射をして戻ってきたものを受け入れる部分である。この受光部２４で光信号が電気信号に変換される。信号変換部２５は、例えばアナログデジタル変換回路やレベル調整回路等から構成される。こうして所定の検出信号が得られると、これが解析制御部２６に送り込まれる。解析制御部２６は、例えば直前に測定した該当するセンサの出力を記憶していて、今回測定した結果と比較する。そして、その比較の結果著しく検出信号の内容が変化している場合には警告メッセージを生成する。この警告メッセージは表示部２９に表示される。こうして、モニタ部３は自動的に住宅の持ち主に対して独自の警告をする。例えば、「１階の床に水漏れがあります」といった警告を表示部２９に表示する。表示部２９は、家庭用のテレビジョンモニタでもよいし、パーソナルコンピュータでもよい。
【００２１】
記憶部２７には、このようにして解析された検出信号を、各センサの識別記号と共に記憶しておく。このデータが蓄積されると、過去の同一箇所のデータと比較して、様々な警告や注意メッセージを自動的に生成することが可能である。通信制御部２８は、ホストコンピュータ５に対し、記憶部２７に記憶したデータの内容を送信する。
【００２２】
図３は具体的な光ファイバを用いたセンサの例を示す。
図の（ａ）は、集成材を用いた柱や梁の構造を示す。この集成材３０は、何枚かの薄い板を重ね合わせて接着剤で貼り付けて製造されたものである。このような材料はコストも安く、丈夫で任意の装飾塗装等ができる特色を持つ。この集成材３０の薄い板の間に、光ファイバ３１が埋設してある。すなわち光ファイバ３１は、集成材３０と固着一体化されている。光ファイバ３１の端は、端末３１Ａと端末３１Ｂとに分岐されている。この分岐方法はよく知られた熱融着接続方法による。端末３１Ａは、検出信号送信部２２に接続される。また、端末３１Ｂは、受光部２４に接続される。
【００２３】
このような構造の歪みセンサは、極めて敏感に動作する。集成材３０の中に光ファイバ３１を埋め込んでおくと、集成材３０に伸びや曲がりその他の応力が加わった場合に、光ファイバ３１も同時に変形して、非常に敏感に光伝送特性を変化させる。この種の光ファイバケーブルを用いて建材の歪み検出を行なうとする場合には、光ファイバを、建材の表面に貼り付けるのが一般的である。しかしながら、その場合には、建材の曲がり方によって光ファイバに歪みが発生したり弛みが生じたりする。また、光ファイバと建材との密着がわるくなることもある。
【００２４】
すなわち、例えば柱が湾曲するような力を受けた場合に、湾曲した柱の内側に光ファイバが貼り付けてある場合には光ファイバに伸びを耐える力は発生しない。また光ファイバに加わる曲げ応力も弱い。これに対して、（ａ）に示す例では、光ファイバ３１が柱や梁に完全に埋め込まれているため、柱や梁がどのように力を受けて歪んだとしてもその応力を敏感に検出することが可能になる。主に２階の梁などで、設計上大きな長期荷重が予想される場所に設置すれば、クリープや乾燥収縮による梁の変形を監視できる。また、筋かいに予め光ファイバーを埋め込み歪みを計ることで、地震等で発生する応力を監視して、損傷状況を把握できる。ラーメン構造などでは、歪みを計ることで柱に加わる応力を計測し損傷状態を監視できる。また、柱に埋め込んだ光ファイバーは、歪み検出用としてだけでなく、住宅の１階から２階といった高さ方向の配線経路として利用できる。
【００２５】
図の（ｂ）の例は加速度センサの斜視図を示している。図の加速度センサ１２に接続した光ファイバ１０の端末が、（ａ）の場合と同様にして検出信号送信部２２や受光部２４に接続される。この加速度センサ１２は、図１に示したように、建物の重心を通る鉛直線の近傍に配置される。従って、建物の各階の重心に近い床の裏や天井裏に配置される。このような場所に加速度センサを配置すると、地震などの揺れに対し建物全体が受けた加速度などの代表値を検出できる。即ち、どの建物についても、各階の建物の重心を通る鉛直線上に加速度センサを取り付けるようにして、その揺れを比較すれば、各建物の地震に対する揺れや影響の程度を一定の基準で比較評価できる。このため、上記加速度センサの検出信号に基づく建物の振動特性は、そのまま建物の耐震性などを評価するデータとして蓄積し利用できる。また、地震時の各建物の応答を検知して、構造体の損傷状況を監視できる。さらに、大地震発生の際に、監視対象となっている多くの建物の加速度センサの検出信号を収集して、瞬時に被災地域を特定し、救援活動のために利用することもできる。
【００２６】
図４は、建物の温湿度環境変化を監視する光ファイバの例を示す。
図４の（ａ）は、屋根３２の裏側に光ファイバ１３を配置したものである。この光ファイバ１３は、検出感度を向上させるために、一次被覆を残して全ての保護被覆を除去したものが好ましい。また、吸水性の保護被覆を施したものが好ましい。これによって、例えば屋根３２の雨漏りによって屋根３２の内側が濡れたような場合に、その漏水を検知できる。即ち、屋根や壁の防水層の裏側に光ファイバを敷設すれば、防水層の損傷によって水漏れが発生した場合にそれを検出できる。特に、漏れだした水の流下する場所は特定できないほど広範囲に及ぶ。そこで、図の（ｂ）に示すように、破線のように各所から漏れだした水の流下するべき経路４０を横切るように、長尺の光ファイバ３０を敷設するとよい。これにより、信頼性の高い監視ができる。床下空間に水漏れ検知光ファイバを敷設することができる。なお、柱等に埋め込んだ光ファイバは、木材の腐朽の原因となる水分状態を監視する効果もある。
【００２７】
図４の（ｂ）は、壁の内部の結露検知機構を示す。光ファイバは結露を生じた場合にも結露による水を検知して、著しい結露に対する対策に利用できる。図の外壁３３と内壁３５との間には、断熱材３４が配置されている。この断熱材３４と内壁３５との間に、光ファイバ１４を敷設する。外壁３３は、屋外側の壁仕上げ材である。内壁３５は室内側の壁仕上げ材である。この光ファイバ１４は、内壁３５の内側の、断熱材３４と内壁３５間に発生した結露を検出するために役立つ。もちろ、結露の発生しやすいどの部分に光ファイバを敷設してもよい。
【００２８】
いずれのセンサの光ファイバも、火事などの場合に高熱になると伝送特性が急激に変化したり、断線をすることが知られている。従って、光ファイバは火事などの検出も可能である。屋根裏や、壁や梁上、あるいは２階と１階のとの間の床下空間に光ファイバを敷設し、水漏れや火事の発生監視を行なうことが可能である。台所など火気使用室や監視必要箇所の天井表面に設置してもよい。
【００２９】
本発明の住宅管理方法では、図２に示したモニタ部の解析制御部２６が、直前の測定値あるいは数回前の測定値と今回の測定値とを比較し、両者が著しく異なっている場合に警報を発生させる。また、あるいは、長期間の測定値を比較して、その変化に急激な部分があればこれを警告する。さらに、こうした測定の結果得られたデータをホストコンピュータ５のデータベース６に記憶させておく。ホストコンピュータ５の側は、所定の判定処理を行なう。図１の監視部７がその処理を実行する。
【００３０】
この判定処理の結果は、例えば住宅の所有者に対しファクシミリやダイレクトメールあるいはその他の通信手段を用いて通知される。またあるいは、住宅メーカの保守管理担当者に通知される。これにより、住宅の所有者は、建物の外観だけでなく内部まで充分に正確に各種の環境変化に対する住宅の状態を監視できる。従って、様々な不具合を早期に発見して対策をとることが可能になる。また例えば火災検知用の光ファイバが火災の発生を検知した場合に所有者に通知したり、あるいは直接消防署に通知するといったシステムの実現も可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の住宅管理方法を実施する住宅の骨組みの正面図である。
【図２】モニタ部３の具体的なブロック図である。
【図３】具体的な光ファイバを用いたセンサの例説明図である。
【図４】建物の温湿度環境変化を監視する光ファイバの例説明図である。
【符号の説明】
１  住宅
３  モニタ部
５  ホストコンピュータ
２２  検出信号送信部
２３  監視部
２９  表示部
１１〜１５  センサ用光ファイバ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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