(57)【要約】【課題】鉄筋コンクリート柱への取付作業性及び耐久性の向上を図ったコイルを備えた鋼材選別センサを提供する。【解決手段】鋼材選別センサ２は、長方形状に巻回されたコイル２１と、平板状に設けられ、その板厚方向とコイル２１の軸方向とが平行になるようにコイル２１を収容するホルダ２２と、を備えている。コイル２１及びホルダ２２は、コイル２１の長辺方向が鉄筋コンクリート柱１の外周面に沿って湾曲されて設けられている。よって、ホルダ２２の内周面を鉄筋コンクリート柱１の外周面に当てて、鉄筋コンクリート柱１に取り付ける。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート柱に使用されている鋼材の種類を選別するため鋼材選別センサであって、
楕円形状又は長方形状に巻回されたコイルと、
平板状に設けられ、その板厚方向と前記コイルの軸方向とが平行になるように前記コイルを収容するホルダと、を備え、
前記コイル及び前記ホルダは、前記コイルの長辺方向が前記鉄筋コンクリート柱の外周面に沿って湾曲されて設けられている
ことを特徴とする鋼材選別センサ。
【請求項２】
前記コイルの短辺が、５０ｍｍ以上に設けられている
ことを特徴とする請求項１に記載の鋼材選別センサ。
【請求項３】
前記ホルダの内周面と前記コイルとの距離が、１０ｍｍ以下に設けられている
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼材選別センサ。
【請求項４】
前記コイルの長辺が、前記鉄筋コンクリート柱の円周の１／４以上に設けられている
ことを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の鋼材選別センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、鋼材選別センサに係り、特に、鉄筋コンクリート柱に使用されている鋼材の種類を選別するため鋼材選別センサに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
上記鉄筋コンクリート柱は、図１２（Ｃ）に示すように、コンクリート１１の内部に鉄筋１２を配したコンクリート柱である。この鉄筋１２としては、緊張鋼材（ＴＷ：テンションワイヤ）と非緊張鋼材（ＮＴＷ：ノンテンションワイヤ）とから構成されている。そして、緊張鋼材として用いられるＰＣ鋼材（プレストレストコンクリート緊張鋼材）としては、伸線加工用強化型のＰＣ鋼線と熱処理強化型のＰＣ鋼棒の２種類のどちらかの鋼材が使用されている。ＰＣ鋼線とＰＣ鋼棒とは経年劣化度が異なるため、鉄筋コンクリート柱１の緊張鋼材（ＴＷ）として、ＰＣ鋼線が用いられているのか、ＰＣ鋼棒が用いられているのか選別する必要がある。
【０００３】
しかしながら、緊張鋼材（ＴＷ）はコンクリートの内部に配されている。このため、ＰＣ鋼線を用いた鉄筋コンクリート柱１とＰＣ鋼棒を用いた鉄筋コンクリート柱１との間に外見上の違いがなく、緊張鋼材の選別が困難である、という問題があった。
【０００４】
そこで、鉄筋コンクリート柱１の周りにコイルを巻き、ＰＣ鋼線とＰＣ鋼棒の透磁率の差をコイルのインダクタンスの変化として捉え（図１３参照）、コイルに交流電流を流してインダクタンスを測定し、測定したインダクタンスと基準値とを比較してＰＣ鋼線とＰＣ鋼棒を非破壊にて選別する鋼材選別装置が提案されている（特許文献１）。
【０００５】
上記鋼材選別装置は、鉄筋コンクリート柱１内の鋼材を１本の棒と見立て、鉄筋コンクリート柱１に円形のコイルを巻き付けインダクタンスを測定している。円形のコイルは、導線を螺旋状に巻回して形成されており、図１２（Ａ）に示す一括コイル４、図１２（Ｂ）に示す分割コイル５が提案されている。一括コイル４は、巻回方向に接続部がないため鉄筋コンクリート柱１頂部用としてしか使用できない。
【０００６】
分割コイル５は、図１２（Ｃ）に示すように、鉄筋コンクリート柱１を分割コイル５の中に入れるために巻回方向に接続部５１が設けられており、分割コイル５に鉄筋コンクリート柱１を挿入した後、この接続部５１の両側に取り付けられたコネクタＣを接続させて鉄筋コンクリート柱１に巻き付けて使用する。接続部５１を設けることにより、鉄筋コンクリート柱１の頂部以外にも簡単に巻き付けることができる。
【０００７】
しかしながら、分割コイル５は、接続部５１を開き、鉄筋コンクリート柱１に巻き付け、接続部５１の両端に取り付けられたコネクタＣを接続させる、という一連の作業を行う必要があり、作業性が悪い、という問題があった。また、分割コイル５は、接続部５１を開いて鉄筋コンクリート柱１に挿入する際に、鉄筋コンクリート柱１の間近で接続部５１を動かすことにより、コネクタＣへの異物の付着や挟み込みの危険があり、コネクタＣを破損する可能性が高い。また、何度も着脱を繰り返すことからコネクタＣの摩耗が発生し寿命が短いという問題点があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１０−９１３０３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
そこで、本発明は、鉄筋コンクリート柱への取付作業性及び耐久性の向上を図ったコイルを備えた鋼材選別センサを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上述した課題を解決するための請求項１記載の発明は、鉄筋コンクリート柱に使用されている鋼材の種類を選別するため鋼材選別センサであって、楕円形状又は長方形状に巻回されたコイルと、平板状に設けられ、その板厚方向と前記コイルの軸方向とが平行になるように前記コイルを収容するホルダと、を備え、前記コイル及び前記ホルダは、前記コイルの長辺方向が前記鉄筋コンクリート柱の外周面に沿って湾曲されて設けられていることを特徴とする鋼材選別センサに存する。
【００１１】
請求項２記載の発明は、前記コイルの短辺が、５０ｍｍ以上に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の鋼材選別センサに存する。
【００１２】
請求項３記載の発明は、前記ホルダの内周面と前記コイルとの距離が、１０ｍｍ以下に設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鋼材選別センサに存する。
【００１３】
請求項４記載の発明は、前記コイルの長辺が、前記鉄筋コンクリート柱の円周の１／４以上に設けられていることを特徴とする請求項１〜３何れか１項に記載の鋼材選別センサに存する。
【発明の効果】
【００１４】
以上説明したように請求項１記載の発明によれば、内部にコイルが保持され、湾曲されたホルダの内周面を鉄筋コンクリート柱に外周面に当てるだけで鉄筋コンクリート柱へ取り付けることができるので、鉄筋コンクリート柱への取付作業性及び耐久性の向上を図ることができる。
【００１５】
請求項２記載の発明によれば、コイルの短辺を５０ｍｍ以上に設けることにより、コイルの短辺方向一方側の部分と他方側の部分とが磁界を打ち消しあってインダクタンスが小さくなってしまうことを防ぎ、ＰＣ鋼棒とＰＣ鋼線を判別するための十分なインダクタンス差を得ることができる。
【００１６】
請求項３記載の発明によれば、ホルダの内周面とコイルとの距離が、１０ｍｍ以下に設けられているので、ＰＣ鋼棒とＰＣ鋼線を判別するための十分なインダクタンス差を得ることができる。
【００１７】
請求項４記載の発明によれば、コイルの長辺が、鉄筋コンクリート柱の円周の１／４以上に設けられているので、より多くの鉄筋コンクリート柱内の鋼材を測定できるため、ＰＣ鋼棒とＰＣ鋼線を判別するための十分なインダクタンス差を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の鋼材選別センサを鉄筋コンクリート柱に取り付けた状態を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）〜（Ｃ）はそれぞれ図１に示す鋼材選別センサの斜視図、上面図及び側面図である。
【図３】（Ａ）〜（Ｃ）は図１に示すホルダ内に収容されたコイルの斜視図、上面図及び側面図である。
【図４】（Ａ）は図２（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【図５】図１に示す鋼材選別センサを用いた鋼材選別装置を示すブロック図である。
【図６】ＰＣ鋼棒を使用した複数種類の鉄筋コンクリート柱と、ＰＣ鋼線を使用した複数種類のコンクリート柱と、に図１〜図４に示す鋼材選別センサを取り付けたときのコイルのインダクタンスを示すグラフである。
【図７】コイルの短辺の長さが４０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲で異なる複数種類の鋼材選別センサについて、そのコイルのインダクタンスを測定した結果を示すグラフである。
【図８】ホルダの内周面とコイルとの距離が０ｍｍ〜２５ｍｍの範囲で異なる鋼材選別センサをそれぞれ鉄筋コンクリート柱に取り付けたときのコイルのインダクタンスを測定した結果を示すグラフである。
【図９】コイルの長辺の長さが鉄筋コンクリート柱外周の１／８〜３／４の範囲で異なる複数種類の鋼材選別センサをＰＣ鋼材を用いた鉄筋コンクリート柱とＰＣ鋼棒を用いた鉄筋コンクリート柱とにそれぞれ取り付けたときのコイル２１のインダクタンス差を測定した結果を示すグラフである。
【図１０】他の実施形態における鋼材選別センサの上面図である。
【図１１】他の実施形態におけるコイルの平面図である。
【図１２】従来の鋼材選別装置に用いられるコイルの一例を示す概略図である。
【図１３】ＰＣ鋼棒を使用した複数種類の鉄筋コンクリート柱と、ＰＣ鋼線を使用した複数種類のコンクリート柱と、に図１２に示す従来のコイルを取り付けたときのコイルのインダクタンスを示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。まず、本発明の鋼材選別センサを説明する前に、鉄筋コンクリート柱の構造について図１を参照して説明する。図１は、本発明の鋼材選別センサを鉄筋コンクリート柱に取り付けた状態を示す斜視図である。なお、図１において、鉄筋コンクリート柱は部分的に断面図となっている。
【００２０】
同図に示すように、鉄筋コンクリート柱１は、コンクリート１１と、コンクリート１１の内部に配された複数の鉄筋１２と、から構成されている。コンクリート１１は、円柱状に設けられている。複数の鉄筋１２は、棒状に設けられ、その長手方向がコンクリート１１の軸方向に沿うように、コンクリート１１の外周面に沿って円上に並べて配置されている。
【００２１】
上記複数の鉄筋１２のうち一部は緊張鋼材（ＴＷ：テンションワイヤ）から構成され、残りは非緊張鋼材（ＮＴＷ：ノンテンションワイヤ）から構成されている。そして、緊張鋼材として用いられるＰＣ鋼材としては、背景技術でも説明したように、ＰＣ鋼線とＰＣ鋼棒の２種類のどちらかの鋼材が使用されている。本発明の鋼材選別センサ２は、上述した鉄筋コンクリート柱１のＰＣ鋼材としてＰＣ鋼線が用いられているのか、ＰＣ鋼棒が用いられているのか、を識別するためのセンサである。即ち、ＰＣ鋼棒を用いた鉄筋コンクリート柱１に鋼材選別センサ２を近づけたときと、ＰＣ鋼線を用いた鉄筋コンクリート柱１に鋼材選別センサ２を近づけたときと、では、後述する鋼材選別センサ２内のコイル２１のインピーダンスが異なる。このインピーダンス差によりＰＣ鋼材の種類を選別することができる。
【００２２】
次に、本発明の鋼材選別センサ２の構成について上述した図１に加え、図２〜図４を参照して説明する。図２（Ａ）〜図２（Ｃ）はそれぞれ図１に示す鋼材選別センサの斜視図、上面図及び側面図である。図３（Ａ）〜図３（Ｃ）は図１に示すホルダ内に収容されたコイルの斜視図、上面図及び側面図である。図４（Ａ）は図２（Ｂ）のＡ−Ａ線断面図であり、（Ｂ）は図２（Ｂ）のＢ−Ｂ線断面図である。
【００２３】
上記鋼材選別センサ２は、コイル２１と、コイル２１を収容するホルダ２２と、を備えている。上記コイル２１は、図３に示すように、軸方向から見ると長方形状になるように、導線を螺旋状に巻回して設けている。このコイル２１の短辺Ｌ１は、５０ｍｍ以上に設けられている。また、コイル２１の長辺Ｌ２は、鉄筋コンクリート柱１の円周の１／４以上に設けられている。
【００２４】
上記ホルダ２２は、図２などに示すように、平板状に設けられ、その板厚方向とコイル２１の軸方向とが平行になるようにコイル２１を収容する。ホルダ２２は、鉄筋コンクリート柱１の鉄筋１２にのみコイル２１の磁界の影響を集中させるために樹脂製で、かつ、たわみを防ぐために剛性の高いプラスチック（例えばＡＢＳや硬質塩化ビニルなど）を使用している。
【００２５】
上記コイル２１及びホルダ２２は、コイル２１の長辺方向が鉄筋コンクリート柱１の外周面に沿って湾曲して設けられている。また、図４（Ａ）に示すように、ホルダ２２の内周面とコイル２１との距離Ｌ３が、１０ｍｍ以下に設けられている。これにより、図１に示すように、ホルダ２２の内周面を鉄筋コンクリート柱１の外周面に当てて、鋼材選別センサ２を鉄筋コンクリート柱１に取り付けると、鉄筋コンクリート柱１の外周面とコイル２１との距離を１０ｍｍ以下にすることができる。
【００２６】
次に、上述した鋼材選別センサ２を用いた鋼材選別装置３について図５を参照して説明する。同図に示すように、鋼材選別装置３は、発振器３１と、信号合成・分離部３２と、信号増幅部３３と、マイコン３４と、メモリ３５と、表示部３６と、から構成されている。上記発振器３１は、例えば１００Ｈｚ又は１２０Ｈｚで発振してコイル２１に供給する交流電流を発生する。信号合成・分離部３２は、発振器３１からの交流電流をコイル２１に供給すると共にコイル２１の両端電圧及びコイル通電電流を信号増幅部３３に対して出力する。信号増幅部３３は、信号合成・分離部３２から出力されたコイル２１の端子電圧及びコイル通電電流を増幅してマイコン３４に対して出力する。マイコン３４は、信号増幅部３３から供給されたコイル２１の端子電圧及びコイル通電電流からコイル２１のインダクタンスを求める。マイコン３４は、求めたインダクタンスと基準値（メモリ３５内に格納されている）とを比較して、ＰＣ鋼材であるか、ＰＣ鋼線であるか選別して、その結果を表示部３６に出力する。
【００２７】
次に、本発明者らは、ＰＣ鋼棒を使用した複数種類の鉄筋コンクリート柱１にそれぞれ図１に示すように鋼材選別センサ２を取り付けた場合と、ＰＣ鋼線を使用した複数種類の鉄筋コンクリート柱１にそれぞれ図１に示すように鋼材選別センサ２を取り付けた場合と、において、コイル２１のインダクタンスを測定して、本発明の効果を測定した。結果を図６に示す。同図に示すように、ＰＣ鋼材とＰＣ鋼線とでコイル２１のインダクタンスに差が出るため、図１３に示す従来と同じように、コイル２１のインダクタンスを測定すればＰＣ鋼材かＰＣ鋼棒かを選別できることが分かった。
【００２８】
よって、内部にコイル２１が保持され、湾曲されたホルダ２２の内周面を鉄筋コンクリート柱１の外周面に当てるだけで鉄筋コンクリート柱１へ取り付けることができるので、鉄筋コンクリート柱１への取付作業性及び耐久性の向上を図ることができる。
【００２９】
次に、本発明者らは、コイル２１の短辺Ｌ１の長さが４０ｍｍ〜１５０ｍｍの範囲で異なる鋼材選別センサ２について、そのコイル２１のインダクタンスを測定して本発明の効果を確認した。結果を図７に示す。同図に示すように、コイル２１の短辺Ｌ１の長さが５０ｍｍ未満になると急激にインダクタンスが小さくなり、５０ｍｍ以上になるとインダクタンスが急激に大きくなり、長さ４０ｍｍと比較して２．５倍以上のインダクタンス値にできることが分かった。即ち、コイル２１の短辺Ｌ１を５０ｍｍ以上に設けることにより、コイル２１の短辺方向一方側の部分と他方側の部分とが磁界を打ち消しあってインダクタンスが小さくなってしまうことを防ぎ、ＰＣ鋼棒とＰＣ鋼線を判別するための十分なインダクタンス差を得ることができることが分かった。
【００３０】
さらに、本発明者らは、ホルダ２２の内周面とコイル２１との距離Ｌ３（＝鉄筋コンクリート柱１とコイル２１との距離）が０ｍｍ〜２５ｍｍの範囲で異なる鋼材選別センサ２をそれぞれ鉄筋コンクリート柱１に取り付けたときのコイル２１のインダクタンスを測定して本発明の効果を確認した。結果を図８に示す。同図に示すように、距離Ｌ３が１０ｍｍ以上の場合、ＰＣ鋼材とＰＣ鋼棒との違いによるインダクタンスの差が急激に小さくなり、距離が１０ｍｍ未満の場合、ＰＣ鋼材とＰＣ鋼棒との違いによるインダクタンス差を大きくできることが分かった。よって、距離Ｌ３が１０ｍｍ以下となるようにホルダ２２を設けることにより、ＰＣ鋼棒とＰＣ鋼線を判別するための十分なインダクタンス差を得ることができることが分かった。
【００３１】
さらに、本発明者らは、コイル２１の長辺Ｌ２の長さが鉄筋コンクリート柱１外周の１／８〜３／４の範囲で異なる複数種類の鋼材選別センサ２をＰＣ鋼材を用いた鉄筋コンクリート柱１とＰＣ鋼棒を用いた鉄筋コンクリート柱１とにそれぞれ取り付けたときのコイル２１のインダクタンス差を測定して本発明の効果を確認した。結果を図９に示す。同図に示すように、コイル２１の長辺Ｌ２が、鉄筋コンクリート柱１円周の１／４未満の場合、ＰＣ鋼材とＰＣ鋼棒との違いによるインダクタンスの差を得ることができないが、鉄筋コンクリート柱１円周の１／４以上の場合、ＰＣ鋼材とＰＣ鋼棒との違いによるインダクタンス差を得ることができる。
【００３２】
なお、上述した実施形態では、コイル２１の長辺Ｌ２の長さを鉄筋コンクリート柱１の１／４にしていたが、本発明はこれに限ったものではない。図１０（Ａ）に示すようにホルダ２２をＣ字状にして鉄筋コンクリート柱１円周の１／２にしてもよい。また、ホルダ２２の長辺方向を全てを湾曲させなくてもよく、図１０（Ｂ）に示すように、両端を直線にして略Ｕ字状にしてもよい。
【００３３】
また、上述した実施形態においては、コイル２１は軸方向からみて長方形状に形成していたが、本発明はこれに限ったものではない。図１１に示すように、楕円形状に形成するようにしてもよい。この場合も同様に短辺Ｌ１が５０ｍｍ以上、長辺Ｌ２が鉄筋コンクリート柱１円周の１／４以上に設けることが望ましい。
【００３４】
また、前述した実施形態は本発明の代表的な形態を示したに過ぎず、本発明は、実施形態に限定されるものではない。即ち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。
【符号の説明】
【００３５】
１    鉄筋コンクリート柱
２    鋼材選別センサ
１２  鉄筋
２１  コイル
２２  ホルダ
Ｌ１  短辺
Ｌ２  長辺
【図１】
2012208020.tif 000003
【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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