(57)【要約】    【課題】  応力履歴などの状態変化の記録が容易で、しかも、その記録を簡単に見ることができるようにする。    【解決手段】  本装置１０は、例えば、応力発光シート１１と、感光シート１２と、フィルタシート１３との３層構造体である。応力発光シート１１は、計測対象物である構造物１に接着され、応力の変化を受けて発光する。感光シート１２は、透明又は半透明で、応力発光体１１からの光で感光し変色する。フィルタシート１３は、感光シート１２の感光範囲の光を遮断する一方、半透明又は透明で外部から前記変色を視認可能である。【選択図】  図１
2016008945.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
計測対象物に装着され、計測対象物の状態変化に応じて、発せられる光の軌跡が変化する発光体と、
前記発光体からの光を受ける側に配置され、透明又は半透明で、前記発光体からの光で感光し変色して光の軌跡を記録する感光体と、
前記感光体の前記発光体側とは反対側に配置され、前記感光体の感光範囲の光を遮断する一方、半透明又は透明で外部から前記変色を視認可能なフィルタと、
を含んで構成される、状態変化記録装置。
【請求項２】
前記発光体は、応力の変化を受けて発光する応力発光体であることを特徴とする、請求項１記載の状態変化記録装置。
【請求項３】
前記応力発光体の層と、前記感光体の層と、前記フィルタの層との３層構造体であることを特徴とする、請求項２記載の状態変化記録装置。
【請求項４】
前記３層構造体は、前記フィルタの層の側を外側にして、前記応力発光体の層の側を接着剤により計測対象物である構造体に接着して使用することを特徴とする、請求項３記載の状態変化記録装置。
【請求項５】
前記応力発光体は、互いに波長が異なる第１及び第２の光を発する２種の応力発光材料を含み、
前記感光体は、前記第１の光で感光し、前記第２の光では感光せず、
前記フィルタは、前記第１の光を遮断し、前記第２の光を透過可能であることを特徴とする、請求項２〜請求項４のいずれか１つに記載の状態変化記録装置。
【請求項６】
前記発光体は、スポット光源であることを特徴とする、請求項１記載の状態変化記録装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、計測対象物である構造物の状態監視を簡易に行うため、計測対象物の状態変化を記録する、状態変化記録装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来この種の装置として、特許文献１に記載の応力履歴記録装置が知られている。
これは、機械的な外力に応じて発光する応力発光材料を含む発光部（応力発光体）と、この発光部からの発光によって生じた光反応の履歴を記録する記録部（感光体）とを備えている。
すなわち、応力発光体と感光体との２層構造で、応力発光体側を測定対象物に貼り付けて使用する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１２−２２９９３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、構造物の維持管理の重要性が増し、例えば、クラックの発生や、発生後の変化を長期間にわたり監視・計測して、問題となる箇所をいち早く抽出することが重要となっている。
その一方、電源を確保できない場所や、長期間の計測に対応可能とするため、計測の省電力化、バッテリレス化が求められている。また、簡単な計測により、広範囲（多点）をスクリーニングすることも極めて重要である。
【０００５】
そこで、ビデオカメラなどによる監視に代え、特許文献１に記載の装置を用いることが考えられた。
すなわち、応力発光体と感光体との２層構造体を用い、その応力発光体の側を計測対象物である構造物に貼り付けて、設置する。そして、構造物におけるクラックの発生あるいは発生後の変化に伴って、その都度、応力発光体から発光させ、これにより感光体を感光させることで、応力変化の履歴（光の軌跡）を記録するのである。
【０００６】
しかし、特許文献１に記載の装置は、感光体の性質上、感光体が外部から光で感光しないようにするため、外側から、すなわち感光体の応力発光体側とは反対側から、応力変化の履歴を見ることは不可能である。従って、内側から見るために、応力発光体から感光体を剥がす必要があり、取り扱いが容易とは言えない。
【０００７】
本発明は、このような実状に鑑み、応力履歴や変位などの状態変化の記録が容易で、しかも、その記録を簡単に見ることができる、状態変化記録装置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】
【０００８】
上記の課題を解決するために、本発明に係る状態変化記録装置は、計測対象物に装着され、計測対象物の状態変化に応じて、発せられる光の軌跡が変化する発光体と、前記発光体からの光を受ける側に配置され、透明又は半透明で、前記発光体からの光で感光し変色して光の軌跡を記録する感光体と、前記感光体の前記発光体側とは反対側に配置され、前記感光体の感光範囲の光を遮断する一方、半透明又は透明で前記変色を視認可能なフィルタと、を含んで構成される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、状態変化の記録が容易となる。また、フィルタにより、感光体が外部からの光で感光するのを防止できる一方、フィルタの外側から、感光体上の状態変化の記録を見ることができる。従って、計測結果をそのまま可視化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の一実施形態を示す状態変化記録装置の概略構成図
【図２】同上一実施形態の変形例を示す状態変化記録装置の概略構成図
【図３】本発明の他の実施形態を示す状態変化記録装置の概略斜視図
【図４】同上他の実施形態の説明図
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
図１は本発明の一実施形態を示す状態変化記録装置の概略構成図である。
本実施形態の状態変化記録装置は、応力履歴記録装置である。
本実施形態の応力履歴記録装置１０は、計測対象物である構造物１の壁面に容易に装着できるように、シート状に構成されており、応力発光体の層をなす応力発光シート１１と、感光体の層をなす感光シート１２と、フィルタの層をなすフィルタシート１３との３層構造体である。
尚、ここでは、３枚のシートの積層構造体として説明するが、応力発光体の層は塗装（スプレーを含む）により形成されてもよい。更に、感光体の層、及び、フィルタの層についても、同様に塗装により形成されてもよい。
【００１２】
応力発光シート１１は、応力が変化したときに一時的に発光する応力発光材料を含んでいる。具体的には、これが取付けられる計測対象物（構造体）１を補強することがないように、比較的軟質の合成樹脂、ゴム、あるいは不織布などをベースとし、この中に応力発光材料を混ぜ込んである。
応力発光シート１１は、計測対象物（構造体）１の壁面に、当該壁面に生じる応力を受けて歪みを生じるように装着される。具体的には、接着剤を用いて接着される。
【００１３】
尚、応力発光材料としては、例えば、下記の（１）〜（５）を挙げることができる。
（１）スピネル構造のＭｇＡｌ2Ｏ4及びＣａＡｌ2Ｏ4、コランダ構造のＡｌ2Ｏ3、及びβ−アルミナ構造のＳｒＭｇＡｌ10Ｏ17の中から選ばれた少なくとも１種の金属酸化物又は複合酸化物の母体結晶を用いるもの（特開２０００−１１９６４７号公報参照）
（２）Ｙ、Ｂａ及びＭｇの中から選ばれた少なくとも１種の金属の酸化物とＳｉの酸化物との複合体を少なくとも主成分とする母体材料を用いるもの（特開２０００−３１３８７８号公報参照）
（３）非化学量論的組成を有するアルミン酸塩の少なくとも１種を用いるもの（特開２００１−０４９２５１号公報参照）
（４）特定のアルミノケイ酸塩、アルミン酸塩、ケイ酸塩、タンタル酸塩、又は、ニオブ酸塩などを母体材料として用いるもの（特開２００３−１６５９７３号公報参照）
（５）ウルツ鉱型構造とせん亜鉛鉱型構造との共存構造を有する複合半導体結晶を用いるもの（特開２００４−０４３６５６号公報参照）
【００１４】
感光シート１２は、応力発光シート１１の計測対象物１側とは反対側に接合される。
感光シート１２は、透明又は半透明で、応力発光シート１１からの光で感光して変色し、例えば黒く（あるいは青く）なる。図中の１２ａは、感光して黒くなった変色部を示している。
【００１５】
フィルタシート１３は、感光シート１２の応力発光シート１１側とは反対側に接合される。
フィルタシート１３は、外部からの光のうち、感光シート１２の感光範囲の光を、遮断する機能を有している。
フィルタシート１３は、また、透明又は半透明で、外部から感光シート１２の変色部１２ａを視認可能である。
フィルタシート１３は、更に、外部からの光のうち、感光体シート１２の感光範囲外の光の少なくとも一部を透過可能とすることで、応力発光体１１を光チャージ可能とすることができる。
【００１６】
応力発光シート１１としては、次のような光を発するものが一部実用化され、また一部は開発中である。
（ａ）紫外線（短波長、約３００ｎｍ）
（ｂ）緑色光（中波長、約５００ｎｍ）
（ｃ）赤外線（長波長、約７００ｎｍ）
【００１７】
上記（ａ）〜（ｃ）の場合について、感光シート１２及びフィルタシート１３の選択について説明する。
（ａ）応力発光シート１１が紫外線を発する場合
感光シート１２としては、紫外線により感光するフィルムを使用する。例えば、富士フイルム（株）製の紫外線光量分布測定フィルム「ＵＶスケール」を使用できる。フィルタシート１３としては、紫外線をカットするフィルタを使用する。
（ｂ）応力発光シート１１が緑色に光る場合
感光シート１２としては、緑色光により感光するフィルムを使用する。例えば、富士フィルム（株）製の工業用Ｘ−レイフィルムを使用できる。フィルタシート１３としては、緑色光をカットするフィルタを使用する。
（ｃ）応力発光シート１１が赤外線を発する場合
感光シート１２としては、赤外線により感光するフィルムを使用する。フィルタシート１３としては赤外線をカットするフィルタを使用する。
【００１８】
尚、上記（ｂ）又は（ｃ）の場合、フィルタシート１３が感光シート１２に感光しない紫外線を透過可能であれば、応力発光シート１１の光チャージが可能となり、応力発光シート１１の使用可能期間（通常は３ヶ月〜１年）を延長することができる。
【００１９】
本実施形態の応力履歴記録装置１０を用いた監視・計測について説明する。
応力発光シート１１と感光シート１２とフィルタシート１３との３層構造体である応力履歴記録装置１０の応力発光シート１１側を、計測対象物である構造物１の壁面に接着剤を用いて接着する。特に、クラックの発生や、発生後の変化を監視するため、クラックの発生しそうな場所、あるいは既にクラックが発生している場所に、接着する。このように接着することで、構造物１におけるクラックの発生時や成長時の応力変化が応力発光シート１１に及ぶようにする。
尚、ここでは、シート状であることを前提として接着しているが、既に述べたように、応力発光体の層は塗装（スプレーを含む）により形成されてもよい。更に、感光体の層、及び、フィルタの層についても、同様に塗装により形成されてもよい。
【００２０】
かかる状態で、構造物１に実際にクラックが発生したり、発生済みのクラックの亀裂が増大したりすると、応力発光シート１１に応力変化に伴う歪みを生じ、応力発光シート１１の歪み部分が発光する。以下、応力発光シート１１が緑色に発光する場合について説明する。
【００２１】
応力発光シート１１の歪み部分が例えば緑色に発光すると、その光が感光シート１２に達し、感光シート１２の対応する部位が感光して黒くなる。これにより、応力変化の履歴が記録される。この場合、感光シート１２としては緑色光で感光するものが使用されている。
そして、構造物１のクラックの亀裂が増大する毎に、発光と感光とが繰り返されて、応力変化の履歴が、光の軌跡として、感光シート１２上に黒い変色部１２ａという形で記録される。
【００２２】
一方、外部の光が感光シート１２に達して感光しようとするが、フィルタシート１３があり、外部からの光のうち、感光シート１２の感光範囲の光（少なくとも緑色光）については図示のように遮断する。従って、フィルタシート１３により、感光シート１２が外部からの光で感光するのを回避でき、感光シート１２には応力変化の履歴のみが記録されるようになる。
【００２３】
観察者は、定期的に、あるいは任意のタイミングで、点検を行い、外部から、フィルタシート１３を介して、感光シート１２を覗き見る。
フィルタシート１３は透明又は半透明であり、また応力変化の履歴が変色部１２ａという形で記録される感光シート１２も透明又は半透明であるので、黒い変色部２２ａを視認することができる。
これにより、３層構造の応力履歴記録装置１０を取外したり、分解することなく、応力履歴の記録（光の軌跡）を確認することができる。
【００２４】
次に上記実施形態の変形例について図２により説明する。
図１の例では、応力変化による発光の履歴を感光シート１２上の変色部１２ａという形で見ることができるが、たとえ現場にいたとしても、実際の発光は見ることができない。そこで、図２の例では、実際の発光も見ることができるようにしている。
【００２５】
図２の例では、応力発光シート１１は、互いに波長が異なる第１及び第２の光を発する２種の応力発光材料、具体的には、第１の光として緑色の光（波長４９５〜５７０ｎｍ）を発する応力発光材料と、第２の光として赤色の光（波長６２０〜７５０ｎｍ）を発する応力発光材料とを含んでいる。
【００２６】
感光シート１２は、第１の光（緑色の光）で感光し、第２の光（赤色の光）では感光しないという機能を有している。
フィルタシート１３は、第１の光（緑色の光）を遮断し、第２の光（赤色の光）を透過するという機能を有している。
【００２７】
図２の例では、構造物１にクラックが発生したり、発生済みのクラックの亀裂が増大すると、応力発光シート１１が緑色と赤色とに発光する。
緑色の光は、感光シート１２に達すると、感光シート１２を感光させ、感光部分は黒色に変色する（変色部１２ａ）。緑色の光はフィルタシート１３は透過できず、外部から緑色の光を認識することはできない。しかし、光の軌跡を感光シート１２上の変色部１２ａという形で見ることができる。
【００２８】
赤色の光は、感光シート１２を感光させず、しかもフィルタシート１３を透過可能であるので、観察者がいれば、観察者の目に入る。従って、観察者は、現場にて、構造物１に歪みが生じる毎の発光を感じ取ることができる。例えば、構造物が鉄道用の橋梁の場合に、列車が通過する毎に橋梁が振動して歪みが生じる毎に発光するのを観察することができる。
【００２９】
ここでは、応力発光シート１１が発光する応力履歴記録用の第１の光を緑色光、現示用の第２の光を赤色光としたが、これに限るものではないことは言うまでもなく、互いに波長が異なる光であれば、任意の光を選択できる。
但し、感光シート１２が第１の光で感光し、第２の光で感光せず、フィルタシート１３が第１の光を遮断し、第２の光を透過可能であるという条件を満たし得ることは必要である。
また、上記の条件を満たす限り、応力履歴記録用の第１の光として、赤外線又は紫外線を選択することも可能であるが、現示用の第２の光は、観察者が直接認識できるようにするという観点から、可視光とするのがよい。但し、第２の光自体が可視光でなくても、特殊なレンズやフィルタを用いて可視になりさえすればよい。つまり、第２の光は可視であるか、何らかの観察手段（レンズ、フィルタ）を通じて可視であればよい。
【００３０】
以上の実施形態では、応力履歴記録装置１０をシート状の３層構造体として、応力発光シート１１の側を計測対象物である構造物１の壁面に接着する構成としたが、計測対象物である構造物１の既存のクラック内に挿入配置する構成としてもよい。この場合は、応力発光体の側をクラックの奥部に挿入し、感光体及びフィルタの側をクラックの外側に露出させて、外部から視認可能とする。この場合は、スプレーを含む塗装方式とすることで簡便に設置できる。
【００３１】
本実施形態に係る応力履歴記録装置によれば、計測対象物である構造物の状態監視を極めて簡易に行うことができ、構造物の現場での変状の発生・進展、あるいは危険度の増大を的確に検知することができる。
特に、構造物に設置して応力履歴（光の軌跡）を残しておくことで、クラックが起きるより前に、あるいは、大規模なクラックが発生する前に、危険箇所の特定（有害なクラック、あるいは、修繕の優先度の高いクラックの特定）が可能となる。
【００３２】
計測対象物とすることができる構造物としては、橋梁、ダム、トンネル、人工河川堤防、人工斜面などの土木構造物、並びに、一般住宅、マンション、ビル、公共建築物、各種施設などの建築構造物を挙げることができる。更には、人工構造物の他、自然構造物、例えば、岩盤などで形成されている自然地形を含むことができる。
【００３３】
次に本発明の他の実施形態について図３及び図４により説明する。
本実施形態の状態変化記録装置は、計測対象物である構造物の変位を記録可能とする変位記録装置である。
本実施形態の変位記録装置３０は、例えば、計測対象物である構造物２１が建屋２２内にあり、建屋２２内は線量が高いなどの理由により、建屋２２内に入れないという条件下で、構造物２１の挙動を記録・観察したい場合に、使用する。
【００３４】
本実施形態の変位記録装置３０は、スポット光源としてのレーザー光源３１と、感光シート３２及びフィルタシート３３とを含んで構成される。
すなわち、建屋２２内の計測対象物（構造物）２１に、スポット光源として、レーザー光源３１を装着する。建屋２２内に人が入ることはできないが、図２に示すように無線操縦可能なロボット２３を用いれば、取付けたり、載せたりすることは可能である。
そして、建屋２２の窓部に、建屋２２の外から観察可能に、感光シート３２とフィルタシート３３との積層構造体を配置する。
【００３５】
感光シート３２は、レーザー光源３１からの光を受ける側に配置される。
感光シート３２は、透明又は半透明で、レーザー光源３１からの光で感光して変色し、例えば黒く（あるいは青く）なる。
【００３６】
フィルタシート３３は、感光シート３２のレーザー光源３１側とは反対側に接合される。
フィルタシート３３は、外部からの光のうち、感光シート３２の感光範囲の光を、遮断する機能を有している。
フィルタシート３３は、また、透明又は半透明で、外部から感光シート３２の変色部を視認可能である。
【００３７】
本実施形態の変位記録装置３０を用いた監視・計測について説明する。
構造物１が変位すると、これに設置されているレーザー光源３１の位置が変化する。ここでの位置変化には傾きも含まれる。すると、感光シート３２上のレーザー光の照射位置が変化する。これにより、感光シート３２には、構造物１の変位に伴うレーザー光の照射位置の変化が、光の軌跡として、記録される。
【００３８】
その一方、外部からの光が感光シート３２に達して感光しようとするが、フィルタシート３３があり、外部からの光のうち、少なくとも感光シート３２の感光範囲の光について遮断できる。従って、フィルタシート３３により、感光シート３２が外部からの光で感光するのを回避でき、感光シート３２にはレーザー光の軌跡のみが記録されるようになる。
【００３９】
観察者は、定期的に、あるいは任意のタイミングで、点検を行い、外部から、フィルタシート３３を介して、感光シート３２を覗き見る。
フィルタシート３３は透明又は半透明であり、また光の軌跡が変色部という形で記録される感光シート３２も透明又は半透明であるので、光の軌跡である変色部を視認することができる。
これにより、外部から、構造物２１の変位の履歴に相当する光の軌跡を確認することができる。レーザー光源３１は必ずしも常時発光させる必要はない。観察時のみ発光させることで、少なくとも観察時ごとの変化を確認することができる。
【００４０】
尚、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更を包含するものであることは言うまでもない。
【符号の説明】
【００４１】
１  計測対象物（構造物）
１０  応力履歴記録装置
１１  応力発光シート
１２  感光シート
１２ａ  変色部
１３  フィルタシート
２１  計測対象物（構造物）
２２  建屋
２３  ロボット
３０  変位記録装置
３１  レーザー光源
３２  感光シート
３３  フィルタシート
【図１】
2016008945.tif 000003
【図２】
2016008945.tif 000004
【図３】
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【図４】
2016008945.tif 000006