JP2014232046A - 発電装置、建造物診断装置及び建造物診断システム - Google Patents

Abstract

【課題】外部からの配線を要しない配線レス化が容易な発電装置、建造物診断装置及び建造物診断システム等を提供すること。
【解決手段】発電装置２００は、第１変形部１０と、第１変形部１０に設けられた第１圧電素子１２と、第１圧電素子１０から発生される交流電流を整流する第１整流回路１４と、第１整流回路１４に接続された第１蓄電素子１６と、第１変形部１０の共振周波数より共振周波数が低い第２変形部２０と、第２変形部２０に設けられた第２圧電素子２２と、第２圧電素子２２から発生される交流電流を整流する第２整流回路２４と、第２整流回路２４に接続された第２蓄電素子２６と、第１蓄電素子１６の電圧と第２蓄電素子２６の電圧とを検出する検出部８０と、を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、発電装置、建造物診断装置及び建造物診断システムに関する。

建物、橋、道路、トンネル、煙突、風力発電機などの建造物は、その使用環境下において様々に変動する外力を受けることによって振動する。建造物が振動する場合には、建造物の共振周波数が主要な周波数成分となる。また、建造物が劣化すると、建造物の共振周波数が変化するという研究結果がある。

特許文献１には、レーザー速度計によって構造物の振動速度を計測し、種々の演算処理を行うことによって構造物の異常の有無を診断する診断方法が提案されている。

特開２００１−２１５１４８号公報

建造物が劣化して異常が発生するまでには、通常は数十年程度かかる。特許文献１で提案されている診断方法では、レーザー速度計や複雑な演算処理を行う演算装置が必要となるので、数十年に亘る長期的な計測を行うためには、配線を介した外部電力の供給が不可欠である。このため、配線を行うための費用や手間が生じるという課題があった。

本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、本発明のいくつかの態様によれば、外部からの配線を要しない配線レス化が容易な発電装置、建造物診断装置及び建造物診断システム等を提供することができる。

［適用例１］
適用例にかかる発電装置は、第１変形部と、前記第１変形部に設けられた第１圧電素子と、前記第１圧電素子から発生される交流電流を整流する第１整流回路と、前記第１整流回路に接続された第１蓄電素子と、前記第１変形部の共振周波数より共振周波数が低い第２変形部と、前記第２変形部に設けられた第２圧電素子と、前記第２圧電素子から発生される交流電流を整流する第２整流回路と、前記第２整流回路に接続された第２蓄電素子と、前記第１蓄電素子の電圧と前記第２蓄電素子の電圧とを検出する検出部と、を含む、発電装置である。

本適用例によれば、例えば、検出部で検出される第１蓄電素子の電圧と第２蓄電素子の電圧とを比較するなど、簡易な処理で発電装置が取り付けられた場所の振動の異常の有無を判定できる。このような簡易な処理では、多くの電力を消費しない。したがって、外部からの配線を要しない配線レス化が容易な発電装置を実現できる。

［適用例２］
適用例にかかる建造物診断装置は、上述の発電装置と、前記検出部で検出された前記第２蓄電素子の電圧が、前記検出部で検出された前記第１蓄電素子の電圧より高くなった場合に、建造物に異常があるものと判定する判定処理を行う判定部と、を含む、建造物診断装置である。

本適用例によれば、判定部は、第１蓄電素子の電圧と第２蓄電素子の電圧とを比較するという簡易な処理で建造物の異常の有無を判定できる。このような簡易な処理では、多くの電力を消費しない。したがって、外部からの配線を要しない配線レス化が容易な建造物診断装置を実現できる。

［適用例３］
上述の適用例にかかる建造物診断装置において、前記判定部に電力を供給する電池部と、前記第１蓄電素子に蓄電された電力及び前記第２蓄電素子に蓄電された電力の少なくとも１つを用いて、前記電池部を充電する充電回路と、をさらに含むことが好ましい。

本適用例によれば、電池部が判定部に電力を供給するので、外部からの配線を要しない配線レス化が容易な建造物診断装置を実現できる。また、充電回路が、第１蓄電素子に蓄電された電力及び第２蓄電素子に蓄電された電力の少なくとも１つを用いて、電池部を充電するので、電池部を長期間利用できる。

［適用例４］
上述の適用例にかかる建造物診断装置において、前記判定部による判定結果を通信出力する通信部をさらに含むことが好ましい。

本適用例によれば、通信部が判定部による判定結果を通信出力するので、建造物から離れた場所においても判定結果を得ることができる。

［適用例５］
上述の適用例にかかる建造物診断装置において、前記電池部は、前記通信部に電力を供給することが好ましい。

本適用例によれば、電池部が通信部に電力を供給するので、外部からの配線を要しない配線レス化が容易な建造物診断装置を実現できる。

［適用例６］
上述の適用例にかかる建造物診断装置において、前記判定部は、前記第１蓄電素子の電圧及び前記第２蓄電素子の電圧の少なくとも１つが所定電圧を超えた場合に、前記判定処理を行うことが好ましい。

建造物の振動が小さい場合には、第１蓄電素子の電圧を第２蓄電素子の電圧との差が小さくなり、建造物の異常の有無を正確に判定できない可能性がある。本適用例によれば、第１蓄電素子の電圧及び第２蓄電素子の電圧の少なくとも１つが所定電圧を超えた場合に判定処理を行うので、判定精度の高い建造物診断装置を実現できる。

［適用例７］
適用例にかかる建造物診断システムは、第１変形部と、前記第１変形部に設けられた第１圧電素子と、前記第１圧電素子から発生される交流電流を整流する第１整流回路と、前記第１整流回路に接続された第１蓄電素子と、前記第１変形部の共振周波数より共振周波数が低い第２変形部と、前記第２変形部に設けられた第２圧電素子と、前記第２圧電素子から発生される交流電流を整流する第２整流回路と、前記第２整流回路に接続された第２蓄電素子と、前記第１蓄電素子の電圧及び前記第２蓄電素子の電圧を通信出力する通信部と、を含む検出装置と、前記通信部が通信出力する前記第１蓄電素子の電圧及び前記第２蓄電素子の電圧を検出して、前記第２蓄電素子の電圧が、前記第１蓄電素子の電圧より高くなった場合に、建造物に異常があるものと判定する判定処理を行う判定装置と、を含む
、建造物診断システムである。

本適用例によれば、判定装置は、第１蓄電素子の電圧と第２蓄電素子の電圧とを比較するという、簡易な処理で建造物の異常の有無を判定できる。このような簡易な処理では、多くの電力を消費しない。したがって、消費電力が小さい建造物診断システムを実現できる。

［適用例８］
上述の適用例にかかる建造物診断システムにおいて、前記通信部に電力を供給する電池部と、前記第１蓄電素子に蓄電された電力及び前記第２蓄電素子に蓄電された電力の少なくとも１つを用いて、前記電池部を充電する充電回路と、をさらに含むことが好ましい。

本適用例によれば、電池部が通信部に電力を供給するので、検出装置側では外部からの配線を要しない配線レス化が容易な建造物診断システムを実現できる。また、充電回路が、第１蓄電素子に蓄電された電力及び第２蓄電素子に蓄電された電力の少なくとも１つを用いて、電池部を充電するので、電池部を長期間利用できる。

［適用例９］
上述の適用例にかかる建造物診断システムにおいて、前記判定装置は、前記第１蓄電素子の電圧及び前記第２蓄電素子の電圧の少なくとも１つが所定電圧を超えた場合に、前記判定処理を行うことが好ましい。

建造物の振動が小さい場合には、第１蓄電素子の電圧を第２蓄電素子の電圧との差が小さくなり、建造物の異常の有無を正確に判定できない可能性がある。本適用例によれば、第１蓄電素子の電圧及び第２蓄電素子の電圧の少なくとも１つが所定電圧を超えた場合に判定処理を行うので、判定精度の高い建造物診断システムを実現できる。

本実施形態に係る建造物診断装置１の使用態様の概要を説明するための図である。 本実施形態に係る建造物診断装置１及び発電装置２００の機械的構成を示す模式図である。 本実施形態に係る建造物診断装置１及び発電装置２００の電気的構成を示す回路図である。 建造物診断装置１に与えられる振動の周波数と、第１圧電素子１２及び第２圧電素子２２が発生させる電圧との関係を模式的に示すグラフである。 経過時間と、第１蓄電素子１６及び第２蓄電素子２６の電圧との関係を模式的に示すグラフである。 経過時間と、第１蓄電素子１６及び第２蓄電素子２６の電圧との関係を模式的に示すグラフである。 本実施形態に係る建造物診断システム２の使用態様の概要を説明するための図である。 本実施形態に係る建造物診断システム２の電気的構成を示す回路図である。

以下、本発明の好適な実施例について図面を用いて詳細に説明する。用いる図面は説明の便宜上のものである。なお、以下に説明する実施例は、特許請求の範囲に記載された本発明の内容を不当に限定するものではない。また以下で説明される構成の全てが本発明の必須構成要件であるとは限らない。

以下では、次のような順序にしたがって本発明の実施形態を説明する。

１．発電装置及び建造物診断装置
２．建造物診断システム

１．発電装置及び建造物診断装置
図１は、本実施形態に係る建造物診断装置１の使用態様の概要を説明するための図である。

図１に示される例では、建造物が橋１０００である場合について示されている。橋１０００は、橋桁１００１と橋脚１００２とを有している。図１に示される例では、本実施形態に係る建造物診断装置１は、橋脚１００２に取付けられて使用されている。なお、建造物診断装置１は、橋桁１００１に取付けられて使用されてもよい。

建造物としては、橋に限らず、例えば、建物、タワー、道路、トンネル、風力発電機など、種々の公知の建造物を採用できる。

図２は、本実施形態に係る建造物診断装置１及び発電装置２００の機械的構成を示す模式図である。図３は、本実施形態に係る建造物診断装置１及び発電装置２００の電気的構成を示す回路図である。

本実施形態に係る発電装置２００は、第１変形部１０と、第１変形部１０に設けられた第１圧電素子１２と、第１圧電素子１２から発生される交流電流を整流する第１整流回路１４と、第１整流回路１４に接続された第１蓄電素子１６と、第１変形部１０の共振周波数より共振周波数が低い第２変形部２０と、第２変形部２０に設けられた第２圧電素子２２と、第２圧電素子２２から発生される交流電流を整流する第２整流回路２４と、第２整流回路２４に接続された第２蓄電素子２６と、第１蓄電素子１６の電圧と第２蓄電素子２６の電圧とを検出する検出部８０と、を含む。

本実施形態に係る建造物診断装置１は、発電装置２００と、検出部８０で検出された第２蓄電素子２６の電圧が、検出部８０で検出された第１蓄電素子１６の電圧より高くなった場合に、建造物（例えば、橋１０００）に異常があるものと判定する判定処理を行う判定部３０と、を含む。

先端に錘７１が設けられた第１変形部１０は、基端側で接続部７０に固定された片持ち梁構造となっており、変形方向を切り換えて変形することができる。接続部７０は、建造物診断装置１内に固定されることが望ましい。

第１変形部１０の表面には、第１圧電素子１２が設けられている。第１圧電素子１２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料によって形成された圧電部材１２ｃと、圧電部材１２ｃの表面に金属薄膜によって形成された第１電極（上部電極）１２ａ及び第２電極（下部電極）１２ｂとを含んで構成されている。第１電極（上部電極）１２ａ及び第２電極（下部電極）１２ｂは、圧電部材１２ｃを挟んで対向配置されている。

第１変形部１０は、基端側が接続部７０に固定されており、先端側には錘７１が設けられているので、振動などが加わると、図中に白抜きの矢印で示したように、第１変形部１０の先端が振動する。その結果、第１変形部１０の表面に設けられた第１圧電素子１２には、圧縮力及び引張力が交互に作用する。すると、第１圧電素子１２の圧電部材１２ｃは圧電効果によって正負の電荷を発生し、その電荷が第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂに現れる。また、錘７１は必須ではないが、第１変形部１０の先端側と基端側とで重量のバ
ランスが非均衡であることが望ましい。なぜなら、重量のバランスが非均衡であることで、例えば、１つの振動によって第１変形部１０の変位が反復しやすくなるためである。

先端に錘７２が設けられた第２変形部２０は、基端側で接続部７０に固定された片持ち梁構造となっており、変形方向を切り換えて変形することができる。第２変形部２０は、第１変形部１０とは共振周波数が異なる。図２に示される例では、第２変形部２０は、第１変形部１０と同じ幅で長く構成されているので、第１変形部１０よりも共振周波数が低くなるように構成されている。

第２変形部２０の表面には、第２圧電素子２２が設けられている。第２圧電素子２２は、チタン酸ジルコン酸鉛（ＰＺＴ）などの圧電材料によって形成された圧電部材２２ｃと、圧電部材２２ｃの表面に金属薄膜によって形成された第１電極（上部電極）２２ａ及び第２電極（下部電極）２２ｂとを含んで構成されている。第１電極（上部電極）２２ａ及び第２電極（下部電極）２２ｂは、圧電部材２２ｃを挟んで対向配置されている。

第２変形部２０は、基端側が接続部７０に固定されており、先端側には錘７２が設けられているので、振動などが加わると、図中に白抜きの矢印で示したように、第２変形部２０の先端が振動する。その結果、第２変形部２０の表面に設けられた第２圧電素子２２には、圧縮力及び引張力が交互に作用する。すると、第２圧電素子２２の圧電部材２２ｃは圧電効果によって正負の電荷を発生し、その電荷が第１電極２２ａ及び第２電極２２ｂに現れる。また、錘７２は必須ではないが、第２変形部２０の先端側と基端側とで重量のバランスが非均衡であることが望ましい。なぜなら、重量のバランスが非均衡であることで、例えば、１つの振動によって第２変形部２０の変位が反復しやすくなるためである。

第１圧電素子１２の圧電部材１２ｃに設けられた第１電極１２ａ及び第２電極１２ｂは、第１圧電素子１２の圧電部材１２ｃが発生させる交流電流を整流する第１整流回路１４に接続されている。図３に示される例では、第１整流回路１４は、４つのダイオードＤ１１〜Ｄ１４から構成される全波整流回路である。第１整流回路１４を全波整流回路で構成することによって、第１圧電素子１２の圧電部材１２ｃから発生した電荷を効率よく引き出すことができる。

図３に示される例では、第１蓄電素子１６は、第１整流回路１４に並列に接続されている。第１蓄電素子１６は、第１整流回路１４の出力電流を蓄電する。図３に示される例では、第１蓄電素子１６は、第１整流回路１４を介して第１圧電素子１２と並列に接続されている。すなわち、第１圧電素子１２の圧電部材１２ｃに生じる電圧を利用して第１蓄電素子１６に充電できるように接続されている。第１蓄電素子１６としては、例えば、種々の公知のコンデンサーを採用できる。

第２圧電素子２２の圧電部材２２ｃに設けられた第１電極２２ａ及び第２電極２２ｂは、第２圧電素子２２の圧電部材２２ｃが発生させる交流電流を整流する第２整流回路２４に接続されている。図３に示される例では、第２整流回路２４は、４つのダイオードＤ２１〜Ｄ２４から構成される全波整流回路である。第２整流回路２４を全波整流回路で構成することによって、第２圧電素子２２の圧電部材２２ｃから発生した電荷を効率よく引き出すことができる。

図３に示される例では、第２蓄電素子２６は、第２整流回路２４に並列に接続されている。第２蓄電素子２６は、第２整流回路２４の出力電流を蓄電する。図３に示される例では、第２蓄電素子２６は、第２整流回路２４を介して第２圧電素子２２と並列に接続されている。すなわち、第２圧電素子２２の圧電部材２２ｃに生じる電圧を利用して第２蓄電素子２６に充電できるように接続されている。第２蓄電素子２６としては、例えば、種々
の公知のコンデンサーを採用できる。

検出部８０は、第１蓄電素子１６の電圧と、第２蓄電素子２６の電圧とを検出する。図３に示される例では、検出部８０は、検出した第１蓄電素子１６の電圧を含む情報及び第２蓄電素子２６の電圧を含む情報を、判定部３０に出力している。

判定部３０は、第１蓄電素子１６の電圧と、第２蓄電素子２６の電圧とに基づいて、建造物（例えば、橋１０００）の異常の有無を判定する。本実施形態においては、判定部３０は、第１蓄電素子１６の電圧と、第２蓄電素子２６の電圧との大小を比較することによって建造物の異常の有無を判定する。より具体的には、判定部３０は、検出部８０で検出された第２蓄電素子２６の電圧が、検出部８０で検出された第１蓄電素子１６の電圧より高くなった場合に、建造物に異常があるものと判定する判定処理を行う。判定部３０は、比較器を含んで構成されていてもよい。

図４は、建造物診断装置１に与えられる振動の周波数と、第１圧電素子１２及び第２圧電素子２２が発生させる電圧との関係を模式的に示すグラフである。図４の横軸は振動の周波数［Ｈｚ］、図４の縦軸は第１圧電素子１２及び第２圧電素子２２が発生させる電圧［Ｖ］を表す。

図４に示される例では、第１変形部１０に設けられた第１圧電素子１２は、周波数１００［Ｈｚ］の振動を与えられた場合に最大の電圧を発生させる。また、図４に示される例では、第２変形部２０に設けられた第２圧電素子２２は、周波数９９［Ｈｚ］の振動を与えられた場合に最大の電圧を発生させる。第１圧電素子１２及び第２圧電素子２２が発生させる電圧の大きさは、建造物診断装置１に与えられる振動の大きさに依存するが、ある周波数において第１圧電素子１２が発生させる電圧と第２圧電素子２２が発生させる電圧との大小関係は、建造物診断装置１に与えられる振動の大きさに依存しない。

図５は、経過時間と、第１蓄電素子１６及び第２蓄電素子２６の電圧との関係を模式的に示すグラフである。図５の横軸は経過時間［年］、図５の縦軸は第１蓄電素子１６及び第２蓄電素子２６の電圧［Ｖ］を表す。

図５に示される例では、建造物（例えば、橋１０００）の共振周波数が、最初の２０年程度の間は１００[Ｈｚ]程度であり、その後、建造物の劣化にともなって徐々に共振周波数が小さくなる例について示されている。そのため、経過時間が約２３年の時点（図５の矢印の時点）で、第１蓄電素子１６の電圧と第２蓄電素子２６の電圧との大小関係が入れ替わっている。したがって、第１蓄電素子１６の電圧と第２蓄電素子２６の電圧との大小関係が入れ替わったか否かを判定基準とすることによって、建造物の共振周波数が所定以上変化したか否かを判定できる。

本実施形態に係る発電装置２００によれば、例えば、検出部８０で検出される第１蓄電素子１６の電圧と第２蓄電素子２６の電圧とを比較するなど、簡易な処理で発電装置２００が取り付けられた場所（例えば、橋１０００）の振動の異常の有無を判定できる。このような簡易な処理では、多くの電力を消費しない。したがって、外部からの配線を要しない配線レス化が容易な発電装置２００を実現できる。

また、本実施形態に係る建造物診断装置１によれば、判定部３０は、第１蓄電素子１６の電圧と第２蓄電素子２６の電圧とを比較するという簡易な処理で建造物（例えば、橋１０００）の異常の有無を判定できる。このような簡易な処理では、多くの電力を消費しない。したがって、外部からの配線を要しない配線レス化が容易な建造物診断装置１を実現できる。

本実施形態に係る建造物診断装置１は、判定部３０に電力を供給する電池部４０と、第１蓄電素子１６に蓄電された電力及び第２蓄電素子２６に蓄電された電力の少なくとも１つを用いて、電池部４０を充電する充電回路５０と、をさらに含んでいてもよい。電池部４０としては、リチウムイオン電池やニッケル・カドミウム蓄電池などの種々の公知の二次電池を採用できる。

図３に示される例では、充電回路５０は、ダイオードＤ３１、ダイオードＤ３２及び蓄電素子５１を含んで構成されている。蓄電素子５１としては、例えば、種々の公知のコンデンサーを採用できる。ダイオードＤ３１のアノードは第１蓄電素子１６の高電圧側の端子に接続されている。ダイオードＤ３２のアノードは第２蓄電素子２６の高電圧側の端子に接続されている。ダイオードＤ３１のカソード、ダイオードＤ３２のカソード、蓄電素子５１の高電圧側の端子及び電池部４０の高電圧側の端子は相互に接続されている。蓄電素子５１の低電圧側の端子及び電池部４０の低電圧側の端子は接地電位に接続されている。このような構成によって、電池部４０は、第１蓄電素子１６に蓄電された電力及び第２蓄電素子２６に蓄電された電力の少なくとも１つを用いて充電される。

本実施形態に係る建造物診断装置１によれば、電池部４０が判定部３０に電力を供給するので、外部からの配線を要しない配線レス化が容易な建造物診断装置１を実現できる。また、充電回路５０が、第１蓄電素子１６に蓄電された電力及び第２蓄電素子２６に蓄電された電力の少なくとも１つを用いて、電池部４０を充電するので、電池部４０を長期間利用できる。

本実施形態に係る建造物診断装置１は、判定部３０による判定結果を通信出力する通信部６０をさらに含んでいてもよい。通信部６０は、種々の公知の通信回線を用いて、判定部３０による判定結果を通信出力する。建造物診断装置１の配線レス化の観点では、通信回線として無線通信回線を用いることが好ましい。

本実施形態に係る建造物診断装置１によれば、通信部６０が判定部３０による判定結果を通信出力するので、建造物から離れた場所においても判定結果を得ることができる。

本実施形態に係る建造物診断装置１において、電池部４０は、通信部６０に電力を供給してもよい。

本実施形態に係る建造物診断装置１によれば、電池部４０が通信部６０に電力を供給するので、外部からの配線を要しない配線レス化が容易な建造物診断装置１を実現できる。

本実施形態に係る建造物診断装置１において、判定部３０は、第１蓄電素子１６の電圧及び第２蓄電素子２６の電圧の少なくとも１つが所定電圧Ｖｔｈを超えた場合に、判定処理を行ってもよい。

図６は、経過時間と、第１蓄電素子１６及び第２蓄電素子２６の電圧との関係を模式的に示すグラフである。図６の横軸は経過時間［秒］、図６の縦軸は第１蓄電素子１６及び第２蓄電素子２６の電圧［Ｖ］を表す。

建造物の振動が小さい場合には、第１蓄電素子１６の電圧を第２蓄電素子２６の電圧との差が小さくなり、建造物の異常の有無を正確に判定できない可能性がある。図６に示される例では、経過時間が１０［秒］となるタイミングから建造物診断装置１に振動が加わり始めた場合が示されている。図６に示されるように、建造物診断装置１に振動が加わり始めた直後の時間帯においては、第１蓄電素子１６の電圧と第２蓄電素子２６の電圧との
差が小さいので、ノイズなどの影響によって大小関係が入れ替わってしまう可能性がある。

本実施形態に係る建造物診断装置１によれば、第１蓄電素子１６の電圧及び第２蓄電素子２６の電圧の少なくとも１つが所定電圧Ｖｔｈを超えた場合に判定処理を行うので、判定精度の高い建造物診断装置１を実現できる。

２．建造物診断システム
以下では本実施形態に係る建造物診断システム２について説明する。上述された建造物診断装置１と同様の構成には同一の符号を付し、詳細な説明を省略する。

図７は、本実施形態に係る建造物診断システム２の使用態様の概要を説明するための図である。本実施形態に係る建造物診断システム２は、検出装置１００と判定装置１１０とを含んで構成されている。

図７に示される例では、建造物が橋１０００である場合について示されている。橋１０００は、橋桁１００１と橋脚１００２とを有している。図７に示される例では、本実施形態に係る建造物診断システム２の検出装置１００は、橋脚１００２に取付けられて使用されている。なお、検出装置１００は、橋桁１００１に取付けられて使用されてもよい。

建造物としては、橋に限らず、例えば、建物、タワー、道路、トンネル、風力発電機など、種々の公知の建造物を採用できる。

判定装置１１０は、検出装置１００の検出結果に基づいて、建造物の異常の有無を判定する判定処理を行う。判定処理の詳細については後述される。

本実施形態に係る建造物診断システム２の検出装置１００の機械的構成は、図２に示される構成と同様である。図８は、本実施形態に係る建造物診断システム２の電気的構成を示す回路図である。

本実施形態に係る建造物診断システム２は、第１変形部１０と、第１変形部１０に設けられた第１圧電素子１２と、第１圧電素子１２から発生される交流電流を整流する第１整流回路１４と、第１整流回路１４に接続された第１蓄電素子１６と、第１変形部１０の共振周波数より共振周波数が低い第２変形部２０と、第２変形部２０に設けられた第２圧電素子２２と、第２圧電素子２２から発生される交流電流を整流する第２整流回路２４と、第２整流回路２４に接続された第２蓄電素子２６と、第１蓄電素子１６の電圧及び第２蓄電素子２６の電圧を通信出力する通信部１３０と、を含む検出装置１００と、通信部１３０が通信出力する第１蓄電素子１６の電圧及び第２蓄電素子２６の電圧を検出して、第２蓄電素子２６の電圧が、第１蓄電素子１６の電圧より高くなった場合に、建造物（例えば、橋１０００）に異常があるものと判定する判定処理を行う判定装置１１０と、を含む。

第１変形部１０、第１圧電素子１２、第１整流回路１４、第１蓄電素子１６、第２変形部２０、第２圧電素子２２、第２整流回路２４及び第２蓄電素子２６の構成については、上述された建造物診断装置１の構成と同様である。

通信部１３０は、種々の公知の通信回線を用いて、第１蓄電素子１６の電圧を含む情報及び第２蓄電素子２６の電圧を含む情報を通信出力する。検出装置１００の配線レス化の観点では、通信回線として無線通信回線を用いることが好ましい。

判定装置１１０は、通信部１３０が通信出力する第１蓄電素子１６の電圧及び第２蓄電
素子２６の電圧に基づいて、建造物（例えば、橋１０００）の異常の有無を判定する。本実施形態においては、判定装置１１０は、第１蓄電素子１６の電圧と、第２蓄電素子２６の電圧との大小を比較することによって建造物の異常の有無を判定する。より具体的には、判定装置１１０は、第２蓄電素子２６の電圧が、第１蓄電素子１６の電圧より高くなった場合に、建造物に異常があるものと判定する判定処理を行う。判定装置１１０は、比較器を含んで構成されていてもよい。

判定処理によって建造物の異常の有無を判定できる理由については、図４及び図５を用いて上述されたとおりである。

本実施形態に係る建造物診断システム２によれば、判定装置１１０は、第１蓄電素子１６の電圧と第２蓄電素子２６の電圧とを比較するという、簡易な処理で建造物（例えば、橋１０００）の異常の有無を判定できる。このような簡易な処理では、多くの電力を消費しない。したがって、消費電力が小さい建造物診断システム２を実現できる。

本実施形態に係る建造物診断システム２は、通信部１３０に電力を供給する電池部４０と、第１蓄電素子１６に蓄電された電力及び第２蓄電素子２６に蓄電された電力の少なくとも１つを用いて、電池部４０を充電する充電回路５０と、をさらに含んでいてもよい。

図８に示される例では、電池部４０及び充電回路５０の構成は、図３を用いて上述された建造物診断装置１と同様である。

本実施形態に係る建造物診断システム２によれば、電池部４０が通信部１３０に電力を供給するので、検出装置１００側では外部からの配線を要しない配線レス化が容易な建造物診断システム２を実現できる。また、充電回路５０が、第１蓄電素子１６に蓄電された電力及び第２蓄電素子２６に蓄電された電力の少なくとも１つを用いて、電池部４０を充電するので、電池部４０を長期間利用できる。

本実施形態に係る建造物診断システム２において、判定装置１１０は、第１蓄電素子１６の電圧及び第２蓄電素子２６の電圧の少なくとも１つが所定電圧Ｖｔｈを超えた場合に、判定処理を行ってもよい。このように判定処理を行う利点については、図６を用いて上述されたとおりである。

建造物の振動が小さい場合には、第１蓄電素子１６の電圧を第２蓄電素子２６の電圧との差が小さくなり、建造物の異常の有無を正確に判定できない可能性がある。本実施形態に係る建造物診断システム２によれば、第１蓄電素子１６の電圧及び第２蓄電素子２６の電圧の少なくとも１つが所定電圧Ｖｔｈを超えた場合に判定処理を行うので、判定精度の高い建造物診断システム２を実現できる。

なお、上述された実施形態及び変形例は一例であって、これらに限定されるわけではない。例えば各実施形態及び各変形例は、複数を適宜組み合わせることが可能である。

例えば、上述された実施形態においては、変形部、圧電素子、整流回路及び蓄電素子の組が２つである場合について説明したが、本発明に係る建造物診断装置及び建造物診断システムは、変形部、圧電素子、整流回路及び蓄電素子の組を３つ以上有していてもよい。

本発明は、上述された実施形態及び変形例に限定されるものではなく、さらに種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。
また、本発明は、実施形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。

１…建造物診断装置、２…建造物診断システム、１０…第１変形部、１２…第１圧電素子、１２ａ…第１電極、１２ｂ…第２電極、１２ｃ…圧電部材、１４…第１整流回路、１６…第１蓄電素子、２０…第２変形部、２２…第２圧電素子、２２ａ…第１電極、２２ｂ…第２電極、２２ｃ…圧電部材、２４…第２整流回路、２６…第２蓄電素子、３０…判定部、４０…電池部、５０…充電回路、５１…蓄電素子、６０…通信部、７０…接続部、７１，７２…錘、８０…検出部、１００…検出装置、１１０…判定装置、１３０…通信部、２００…発電装置、１０００…橋、１００１…橋桁、１００２…橋脚、Ｄ１１〜１４，Ｄ２１〜２４，Ｄ３１〜３２…ダイオード

Claims (9)

1. 第１変形部と、
   前記第１変形部に設けられた第１圧電素子と、
   前記第１圧電素子から発生される交流電流を整流する第１整流回路と、
   前記第１整流回路に接続された第１蓄電素子と、
   前記第１変形部の共振周波数より共振周波数が低い第２変形部と、
   前記第２変形部に設けられた第２圧電素子と、
   前記第２圧電素子から発生される交流電流を整流する第２整流回路と、
   前記第２整流回路に接続された第２蓄電素子と、
   前記第１蓄電素子の電圧と前記第２蓄電素子の電圧とを検出する検出部と、
   を含む、発電装置。
2. 請求項１に記載の発電装置と、
   前記検出部で検出された前記第２蓄電素子の電圧が、前記検出部で検出された前記第１蓄電素子の電圧より高くなった場合に、建造物に異常があるものと判定する判定処理を行う判定部と、
   を含む、建造物診断装置。
3. 請求項２に記載の建造物診断装置において、
   前記判定部に電力を供給する電池部と、
   前記第１蓄電素子に蓄電された電力及び前記第２蓄電素子に蓄電された電力の少なくとも１つを用いて、前記電池部を充電する充電回路と、
   をさらに含む、建造物診断装置。
4. 請求項２又は３に記載の建造物診断装置において、
   前記判定部による判定結果を通信出力する通信部をさらに含む、建造物診断装置。
5. 請求項３に従属する請求項４に記載の建造物診断装置において、
   前記電池部は、前記通信部に電力を供給する、建造物診断装置。
6. 請求項２ないし５のいずれか１項に記載の建造物診断装置において、
   前記判定部は、前記第１蓄電素子の電圧及び前記第２蓄電素子の電圧の少なくとも１つが所定電圧を超えた場合に、前記判定処理を行う、建造物診断装置。
7. 第１変形部と、前記第１変形部に設けられた第１圧電素子と、前記第１圧電素子から発生される交流電流を整流する第１整流回路と、前記第１整流回路に接続された第１蓄電素子と、前記第１変形部の共振周波数より共振周波数が低い第２変形部と、前記第２変形部に設けられた第２圧電素子と、前記第２圧電素子から発生される交流電流を整流する第２整流回路と、前記第２整流回路に接続された第２蓄電素子と、前記第１蓄電素子の電圧及び前記第２蓄電素子の電圧を通信出力する通信部と、を含む検出装置と、
   前記通信部が通信出力する前記第１蓄電素子の電圧及び前記第２蓄電素子の電圧を検出して、前記第２蓄電素子の電圧が、前記第１蓄電素子の電圧より高くなった場合に、建造物に異常があるものと判定する判定処理を行う判定装置と、
   を含む、建造物診断システム。
8. 請求項７に記載の建造物診断システムにおいて、
   前記通信部に電力を供給する電池部と、
   前記第１蓄電素子に蓄電された電力及び前記第２蓄電素子に蓄電された電力の少なくとも１つを用いて、前記電池部を充電する充電回路と、
   をさらに含む、建造物診断システム。
9. 請求項７又は８に記載の建造物診断システムにおいて、
   前記判定装置は、前記第１蓄電素子の電圧及び前記第２蓄電素子の電圧の少なくとも１つが所定電圧を超えた場合に、前記判定処理を行う、建造物診断システム。