JP7058451B1 - 亀裂検出装置 - Google Patents

Abstract

構造物に発生する亀裂を検出する亀裂検出装置であって、金属シース７ａ内に無機絶縁材粉末７ｂを介在させて導線７ｃを収容しているとともに、亀裂の発生が想定される箇所の想定亀裂Ｃと交差するように構造物に沿って設けられるＭＩケーブル７と、溶融状態から硬化することにより接合を成す金属であって、ＭＩケーブル７を、構造物又は構造物に固定された部材に接合する接合部１０，１５と、導線７ｃの両端に接続され、導線７ｃの電気的特性を検出する検出装置９と、を備え、接合部１０，１５は、想定亀裂Ｃに対して、交差する方向の一方側及び他方側に存在する。

Description

本開示は、構造物に亀裂が発生したことを検出する、亀裂検出装置に関する。

橋梁や鉄道車両用台車などの構造物は、長期にわたって圧力を受け、かつ、振動することにより、金属疲労を起こし、亀裂を生じることがある。これらの亀裂については、安全管理の観点から早期に発見して対策をとる必要がある。しかし、目視による検査では、検査員の能力や注意力に依存するので、小さな亀裂を見逃す可能性がある。また、検査周期の間に小さな亀裂が成長して、構造物の破断等に至ることがある。そのため、亀裂の発生及びその場所を早期に発見するための様々な亀裂検出装置が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。

特許文献１に開示された亀裂検出装置では、硬銅線を被覆して形成された検出線が、橋梁の表面上の亀裂想定箇所に、接着剤で固定されている。そして、検出線の一端側から他端側に向かって常時通電されている。このような亀裂検出装置によれば、検出線が固定された部分で橋梁に亀裂が発生した場合、検出線が断線し、通電が遮断される。これにより、亀裂の発生を検出することができる。

特開２００５－１５６５５２号公報

本開示が解決しようとする課題

特許文献１において、亀裂検出装置に用いる検出線は、硬銅線を絶縁材により被覆した直径０．３ｍｍ以下の被覆銅線である。検出線を構造物の表面上に固定する場合、エポキシ系又はシアノアクリレート系の接着剤の使用が好適である。しかし、これらの接着剤は、長期の使用により、水分、油分、熱、紫外線等の影響を受けて、接着力が低下する。接着力が低下した接着剤に応力が連続して発生すると、劣化が進む。その結果、検出線を保持できなくなる。構造物に確実に保持されていない検出線では、亀裂を検出することができない。また、鉄道車両用台車では、飛び石などの影響によって検出線が断線することもある。この場合、構造物に亀裂が発生したと、誤った検出をすることになる。

本開示は、亀裂検出機能の劣化を長期にわたって抑制し、かつ、亀裂の発生を、より確実に検出できる亀裂検出装置を提供することを目的とする。

本開示の亀裂検出装置は、構造物に発生する亀裂を検出する亀裂検出装置であって、
金属シース内に無機絶縁材粉末を介在させて導線を収容しているとともに、亀裂の発生が想定される箇所の想定亀裂と交差するように前記構造物に沿って設けられるＭＩケーブルと、
溶融状態から硬化することにより接合を成す金属であって、前記ＭＩケーブルを、前記構造物又は前記構造物に固定された部材に接合する接合部と、
前記導線の両端に接続され、前記導線の電気的特性を検出する検出装置と、を備え、
前記接合部は、前記想定亀裂に対して、交差する方向の一方側及び他方側に存在する、亀裂検出装置である。

本開示の効果

本開示の亀裂検出装置によれば、亀裂検出機能の劣化を長期にわたって抑制し、かつ、亀裂の発生を、より確実に検出することができる。

図１は、鉄道車両用の台車の一例を、台車の進行方向と直交する車幅方向の一方の側面から見た概略図である。 図２は、第１実施形態に係る、亀裂検出装置を構成するＭＩケーブル及びその近傍の拡大斜視図である。 図３は、図２におけるＡ－Ａ線矢視部に相当する箇所の断面図である。 図４は、図２におけるＢ－Ｂ線矢視部に相当する箇所の断面図である。 図５は、検出装置の内部回路の一例を示す図である。 図６は、図２の状態から、台車枠に亀裂が発生した場合の斜視図である。 図７は、第２実施形態に係る、亀裂検出装置を構成するＭＩケーブル及びその近傍の拡大斜視図である。 図８は、図７におけるＤ－Ｄ線矢視部に相当する箇所の断面図である。 図９は、図７の状態から、台車枠に亀裂が発生した場合の斜視図である。 図１０は、第３実施形態に係る、亀裂検出装置を構成するＭＩケーブル及びその近傍の拡大斜視図である。 図１１は、第４実施形態に係る、亀裂検出装置を構成するＭＩケーブル及びその近傍の拡大斜視図である。 図１２は、第５実施形態に係る、亀裂検出装置を構成するＭＩケーブルとその両端近傍の水平断面図である。 図１３は、第５実施形態における検出装置の内部回路の一例を示す図である。 図１４は、第６実施形態に係る、亀裂検出装置を構成するＭＩケーブルの水平又は垂直の断面図である。 図１５は、第７実施形態に係る、亀裂検出装置を構成するＭＩケーブルとその両端近傍の水平断面図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、図１～図１５（図５，図１３を除く。）は、構造の特徴を示すことを主眼として描いており、各部の寸法は必ずしも実物の寸法に比例した図ではない。

《第１実施形態》
図１は、鋼材やアルミなどの金属からなる鉄道車両用の台車の一例を、台車の進行方向と直交する車幅方向の一方の側面から見た概略図である。他方の側面から台車を見た場合は、図１を表裏反転した形態となる。台車１は、台車枠２と、支持腕３と、車軸４と、車輪５と、軸ばね６とを備えている。支持腕３は、台車枠２に対して揺動可能である。車軸４は、支持腕３の先端側に取り付けられている。支持腕３、車輪５及び軸ばね６は、１台の台車１に４組設けられる。車幅方向の左右一対の車輪５は、車軸４により接続されている。軸ばね６は、支持腕３の先端と、台車枠２の先端のばね座２ａとの間に、設けられている。

軸ばね６の上端を固定しているばね座２ａは、台車枠２の本体部２ｂに対して、溶接により、一体に形成されている。溶接部分には、溶接ビード２ｃが残っている。一般に、構造物に外的な力が働くと、その力によって部材が変形しようとするが、その変形に抗して部材内部に生じる力が応力である。

台車枠２の本体部２ｂとばね座２ａとのつなぎ目近傍には、車両の重量及び線路からの衝撃により、強い応力が生じる。また、応力は、部材表面のわずかな傷、溝、凹凸などの、形状が不連続に変化する部分に集中しやすい。そのため、溶接ビード２ｃ及びその近辺には応力が集中しやすく、長年の使用により、亀裂が生じる場合がある。

図１に示す亀裂想定箇所Ｐは、応力の集中により亀裂が生じる可能性のある部分である。従って、この部分に亀裂が発生すれば、それを直ちに検出する必要がある。台車１の亀裂想定箇所Ｐでは、亀裂は縦方向に発生する。そこで、亀裂想定箇所Ｐにおいて、溶接ビード２ｃのラインを、亀裂が発生すると想定される「想定亀裂Ｃ」として、以下、説明する。

上記の想定亀裂Ｃと交差するように横長に、台車枠２の表面に沿って、ＭＩ（ｍｉｎｅｒａｌ ｉｎｓｕｌａｔｅｄ）ケーブル７が設けられている。このＭＩケーブル７は、金属シース内に無機絶縁材粉末を介在させて導線を収容したもので、信号用の、微小な電流を流すためのケーブルである。ＭＩケーブル７の両端にはそれぞれ、外部ケーブル８の一端が接続されている。２本の外部ケーブル８のそれぞれの他端は、検出装置９に接続されている。

図２は、第１実施形態に係る、亀裂検出装置１００を構成するＭＩケーブル７及びその近傍の拡大斜視図である。図２は、図１における左側のＭＩケーブル７及びその近傍を示しているが、図１における右側のＭＩケーブル７及びその近傍についても、左右対称になるだけで、同様である。

図２において、ＭＩケーブル７は、想定亀裂Ｃと交差している。ＭＩケーブル７は、その両端を除く中間部分が、台車枠２の表面に、例えばレーザ溶接により形成された接合部１０により、固着されている。レーザ溶接の接合部１０は、想定亀裂Ｃをまたいで、ＭＩケーブル７の延びる方向(軸方向)の中央及びその近傍に連続して形成されている。従って、接合部１０は、想定亀裂Ｃに対して、これに交差する方向の一方側及び他方側に存在していることになる。接合部１０は、溶接やろう付けなどのように、溶融状態から硬化して金属接合を成すものであり、堅牢である。

ＭＩケーブル７の両端には金属スリーブ１１が取り付けられている。金属スリーブ１１を介して引き出された絶縁被覆付きの外部ケーブル８は、検出装置９に接続されている。なお、外部ケーブル８に代えて、電線管に被覆電線を通したものを用いてもよい。

図２に示すように接合部１０がＭＩケーブル７に沿って連続して形成されているのは一例であり、これに限定されない。例えば、不連続に、スポット状に何箇所かレーザ溶接を行ってもよい。但し、想定亀裂Ｃに対して、これに交差する方向の一方側及び他方側で、少なくとも一か所、ＭＩケーブル７を確実に台車枠２の表面に金属接合した状態となっていることが必要である。

図３は、図２におけるＡ－Ａ線矢視部に相当する箇所の断面図である。ＭＩケーブル７は、外側の金属シース７ａと、その内側に高密度に固く充填された無機絶縁材粉末７ｂと、中心の１本の導線７ｃとを備えている。接合部１０は、台車枠２の表面と金属シース７ａとを互いに一体化させるように、金属接合を成している。

金属シース７ａは、オーステナイト系のステンレス鋼で、外径は３．０ｍｍ、肉厚は０．３ｍｍである。また、導線７ｃはニッケル線で外径は０．７ｍｍである。オーステナイト系ステンレス鋼は、クロムとニッケルが入った合金鋼であり、耐食性が高く、防錆処理が不要で、堅牢な金属である。また、一般に、市場に出回る全ステンレス鋼の半分以上がオーステナイト系であることから、当該ステンレス鋼は、入手が容易な材料である。なお、材質及び寸法は一例に過ぎず、これらに限定される訳ではない。例えば、金属シース７ａの外径は１．０ｍｍ以上、３．０ｍｍ以下が好ましい。１．０ｍｍ未満では取り扱いが難しくなる。３．０ｍｍを超えると、亀裂に反応して破損する確実性が若干下がる。

レーザ溶接は、アーク溶接などの他の溶接法に比べ、入熱が少なく、熱影響が小さい溶接法である。レーザ溶接を用いた場合には、金属シース７ａへの熱影響を最小限に抑え、導線７ｃへの熱的な影響を抑制することができる。従って、台車枠２にＭＩケーブル７を固着する際のＭＩケーブル７の損傷を抑制することができる。
なお、レーザ溶接に代えて、ろう付けを行うこともできる。ろう付けも、溶融状態から硬化して金属接合を成すものであり、堅牢な接合である。

上記のように、ＭＩケーブル７は、外皮が金属製（金属シース７ａ）であることから、レーザ溶接によって台車枠２と一体化して固定することができる。そのため、頑丈で、環境に対しても安定しており、水分、油分、熱、紫外線等に対して高い耐久性を有する。しかも、ＭＩケーブル７が台車枠２と一体化しているため、ひとたび台車枠２に亀裂が発生すると、これに感度良く反応して破損する。

図４は、図２におけるＢ－Ｂ線矢視部に相当する箇所の断面図である。ＭＩケーブル７の両端において、金属シース７ａは金属スリーブ１１の内周面に接合されている。導線７ｃは、絶縁被覆８ｂ付きの外部ケーブル８の導線８ａに接続されている。金属スリーブ１１内は、絶縁物（例えばガラス）のシール部１６によって封止されている。シール部１６により、導線７ｃから外部ケーブル８の導線８ａへと接続される部分が断線しないよう固定され、保護されている。

図５は、検出装置９の内部回路の一例を示す図である。検出装置９内に外部から供給される直流電圧（Ｖｄｄ）の電源電路９１には、電流を制限するための抵抗９２の一端が接続されている。抵抗９２の他端は、ＭＩケーブル７の一端に接続されている。ＭＩケーブル７の他端は、検出装置９内で接地（ＧＮＤ）されている。抵抗９２とＭＩケーブル７との接続点の電圧は、信号電圧Ｖｏとして出力される。ＭＩケーブル７には、電源電路９１から常時、通電が行われている。抵抗９２の存在により、電流値は微小な値に制限される。

ＭＩケーブル７の導線７ｃに常時通電し、かつ、導線７ｃが正常に導通しているときは、信号電圧Ｖｏは、接地電位、すなわち０［Ｖ］となる。ＭＩケーブル７の導線７ｃが断線して非導通となったときは、信号電圧Ｖｏは、Ｖｄｄとなる。従って、信号電圧Ｖｏにより、ＭＩケーブル７の導線７ｃの、導通／非導通がわかる。

なお、検出装置９は、例えば電源電路９１と抵抗９２との間に定期的に開閉されるスイッチを挿入し、導線７ｃに対して、定期的に通電を試みるようにしてもよい。定期的な通電により、常時通電よりも節電することができる。定期的にＭＩケーブル７の導線７ｃに通電する場合には、導線７ｃが正常に導通していると、信号電圧Ｖｏは常時０［Ｖ］、断線すると、通電時はＶｄｄ、非通電時は０［Ｖ］のパルス列となるので、これにより、ＭＩケーブル７の導線７ｃの、導通／非導通がわかる（以下同様。）。

図２に戻り、前述のように、ＭＩケーブル７は、台車枠２の表面上で、想定亀裂Ｃと交差するように取り付けられている。交差する角度は、概ね直交が好ましい。このように取り付けることで、ＭＩケーブル７の延びる方向(軸方向)と、亀裂の進展によって裂け目が分かれて広がる方向が、概略同じになる。そのため、この取り付け方によれば、亀裂を感度良く検出することができる。また、ＭＩケーブル７は、レーザ溶接によって、台車枠２の表面と一体化するように金属接合されているので、台車枠２に亀裂が発生すると、接合部１０も破損し、ＭＩケーブル７が断線する。

図６は、図２の状態から、台車枠に亀裂Ｃｋが発生した場合の斜視図である。想定亀裂Ｃ（図２）の近辺で亀裂が発生すると、それに呼応してＭＩケーブル７の金属シース７ａ及び導線７ｃ（図３，図４）が引っ張られて断線する。金属シース７ａの内側に高密度に固く充填された無機絶縁材粉末７ｂは、金属シース７ａ及び導線７ｃの断線に伴って、粉状に粉砕される。この導線７ｃの断線によって、検出装置９から出力される信号電圧Ｖｏは、０からＶｄｄに変化する。これにより、ＭＩケーブル７に通電できなくなったこと、すなわち、台車枠２に亀裂が発生したことを、迅速に検出することができる。

《第２実施形態》
図７は、第２実施形態に係る、亀裂検出装置２００を構成するＭＩケーブル７及びその近傍の拡大斜視図である。第１実施形態の図２との違いは、ＭＩケーブル７が、台車枠２に直接ではなく、台車枠２に取り付けられた金属パッド１２に、レーザ溶接により、取り付けられていることである。

図７において、第１実施形態と同様に、ＭＩケーブル７は、想定亀裂Ｃと交差している。一対の金属パッド１２は、例えばアーク溶接により、溶接部１３を形成し、台車枠２の表面に固着されている。２つの金属パッド１２は、想定亀裂Ｃに対して、これに交差する方向の両側にある。ＭＩケーブル７は、直線状に延びていて、一対の金属パッド１２の表面に、ＭＩケーブル７の延びる方向（軸方向）に連続してレーザ溶接されている。これにより、接合部１０が形成されている。その他の構成は、図２と同様である。

なお、接合部１０が連続して形成されているのは一例であり、これに限定されない。例えば、不連続に、スポット状に何箇所かにレーザ溶接を行ってもよい。

図８は、図７におけるＤ－Ｄ線矢視部に相当する箇所の断面図である。ＭＩケーブル７は、第１実施形態と同様に、外側の金属シース７ａと、その内側に高密度に固く充填された無機絶縁材粉末７ｂと、中心の１本の導線７ｃとを備えている。接合部１０は、金属パッド１２の表面と金属シース７ａとを互いに一体化させるように、金属接合を成している。ＭＩケーブル７の材質及び寸法については、第１実施形態と同様である。

また、ＭＩケーブル７は、その外皮が金属製（金属シース７ａ）であることから、レーザ溶接によって金属パッド１２と一体化して固定することができる。そのため、頑丈で、環境に対しても安定しており、水分、油分、熱、紫外線等に対して高い耐久性を有する。

図７に戻り、前述のように、ＭＩケーブル７は、台車枠２の表面上で、想定亀裂Ｃと交差するように取り付けられている。交差する角度は、概ね直交が好ましい。このように取り付けることで、ＭＩケーブル７の延びる方向（軸方向）と、亀裂の進展によって裂け目が分かれて広がるのをそのまま反映して一対の金属パッド１２間で相対的に位置ずれが最も大きくなる方向とが、互いに概略同じになる。すなわち、ひとたび台車枠２に亀裂が発生すると、台車枠２の裂け目が分かれて広がるのをそのまま反映して一対の金属パッド１２間の距離が拡がる。その結果、ＭＩケーブル７は破損し、導線７ｃは断線する。こうして、第１実施形態と同様に、亀裂を感度良く検出することができる。

図９は、図７の状態から、台車枠２に亀裂Ｃｋが発生した場合の斜視図である。想定亀裂Ｃ（図７）の近辺で亀裂が発生すると、それに呼応してＭＩケーブル７の金属シース７ａ及び導線７ｃ（図８）が引っ張られて断線する。この導線７ｃの断線によって、検出装置９（図５）から出力される信号電圧Ｖｏは、０からＶｄｄに変化する。これにより、ＭＩケーブル７に通電できなくなったこと、すなわち、台車枠２に亀裂が発生したことを、迅速に検出することができる。

第２実施形態の構造によれば、ＭＩケーブル７の金属シース７ａと金属パッド１２との溶接にはレーザ溶接を用いてＭＩケーブル７への熱影響を抑制することができる。また、金属パッド１２と台車枠２の表面との溶接には、ＭＩケーブル７への直接の溶接ではないことから熱影響が抑制される。そのため、レーザ溶接に限らず、アーク溶接も用いることができる。

こうして、金属パッド１２と台車枠２の表面との溶接とは別に、ＭＩケーブル７の金属シース７ａと金属パッド１２との溶接を予め行っておくことができる。すなわち、作業を別々に行っておくことができ、前者と比較して細心の注意を要する後者の溶接作業を、予め行っておくことができる、という取付け作業上の利点がある。

なお、第２実施形態では、２つの金属パッド１２を用いる例を示したが、３つ以上の金属パッドを用いてもよい。但し、想定亀裂Ｃに対して、これに交差する方向の両側で、ＭＩケーブル７を確実に金属パッド１２の表面に金属接合した状態となっていることが必要である。

《第３実施形態》
図１０は、第３実施形態に係る、亀裂検出装置３００を構成するＭＩケーブル７及びその近傍の拡大斜視図である。第２実施形態の図７との違いは、ＭＩケーブル７を金属パッド１２に固定する手法であり、その他の構成は第３実施形態と同様である。図１０において、ＭＩケーブル７は、金属製の押さえ金具１４を用いて金属パッド１２に固定される。押さえ金具１４の外端部と金属パッド１２及びＭＩケーブル７とは、ろう付けにより接合部１５を形成して固定される。第１，第２実施形態では、細いＭＩケーブル７にレーザ溶接をするため、溶接にある程度の難易度を伴うが、押さえ金具１４にろう付けを行うことによって、より容易にＭＩケーブル７を金属パッド１２に固定することができる。

第３実施形態の場合も、図９と同様に、想定亀裂Ｃ（図１０）の近辺で亀裂が発生すると、それに呼応してＭＩケーブル７が引っ張られて、中の導線７ｃが断線する。この導線７ｃの断線によって、検出装置９（図５）から出力される信号電圧Ｖｏは、０からＶｄｄに変化する。これにより、ＭＩケーブル７に通電できなくなったこと、すなわち、台車枠２に亀裂が発生したことを、迅速に検出することができる。

《第４実施形態》
図１１は、第４実施形態に係る、亀裂検出装置４００を構成するＭＩケーブル７及びその近傍の拡大斜視図である。第３実施形態の図１０との違いは、金属パッド１２を、溶接ではなく、四隅のボルト１７を用いて、台車枠２に締結する点であり、その他の構成は同様である。
この場合も、第３実施形態と同様に、台車枠２に亀裂が発生したことを、迅速に検出することができる。

《第５実施形態》
図１２は、第５実施形態に係る、亀裂検出装置５００を構成するＭＩケーブル７とその両端近傍の水平断面図（第１実施形態における図４に対応する断面図）である。本実施形態では、ＭＩケーブル７として、シース熱電対を用いる。このＭＩケーブル７は、外側の金属シース７ａと、その内側に高密度に固く充填された無機絶縁材粉末７ｂと、熱電対素線（導線）のプラス側素線７ｄと、マイナス側素線７ｅと、これら２素線の接合点である測温部７ｆとを備えている。

プラス側素線７ｄとマイナス側素線７ｅとは、直線的に配置され、それらの先端同士の当接する部分が溶接により接合され、測温部７ｆとなっている。また、外部ケーブル１８は、プラス側素線７ｄに接続する、熱電対の補償導線のプラス側芯線１８ｄ及びこれを覆う絶縁被覆１８ａ、並びに、マイナス側素線７ｅに接続する、熱電対の補償導線のマイナス側芯線１８ｅ及びこれを覆う絶縁被覆１８ａ、を備えている。金属スリーブ１１内は、絶縁物（例えばガラス）のシール部１６によって封止されている。シール部１６により、熱電対のプラス側素線７ｄから補償導線のプラス側芯線１８ｄへと接続される部分、及び、熱電対のマイナス側素線７ｅから補償導線のマイナス側芯線１８ｅへと接続される部分が、それぞれ、断線しないよう固定され、保護されている。

図１３は、第５実施形態における検出装置９の内部回路の一例を示す図である。図１３において、検出装置９内に外部から供給される直流電圧（Ｖｄｄ）の電源電路９１には、電流を制限するための抵抗９２の一端が接続されている。抵抗９２の他端は、端子９５ａに接続されているときのスイッチ９５を介して、ＭＩケーブル７の一端に接続されている。ＭＩケーブル７の他端は、端子９６ａに接続されているときのスイッチ９６を介して、検出装置９内で接地（ＧＮＤ）されている。抵抗９２とスイッチ９５との接続点の電圧は、信号電圧Ｖｏとして出力される。スイッチ９５，９６は、有接点リレーであってもよいし、また、半導体スイッチであってもよい。

直流電圧（Ｖｄｄ）は、温度検出回路９３及び切替回路９４にも、電源電圧として供給されている。温度検出回路９３は、スイッチ９５及びスイッチ９６がそれぞれ端子９５ｂ及び９６ｂと接続されているとき、シース熱電対であるＭＩケーブル７から熱起電力による温度を検出し、温度計測信号Ｔを出力することができる。スイッチ９５，９６は、切替回路９４により、端子９５ａ，９６ａ側に接続するか、端子９５ｂ，９６ｂ側に接続するかを、定期的に切り替えることができる。

スイッチ９５，９６がそれぞれ、端子９５ａ，９６ａに接続されているときは、実質的に、第１の実施形態（図５）と類似の回路となる。ＭＩケーブル７の熱電対素線（プラス側素線７ｄ，マイナス側素線７ｅ）が正常に導通しているときは、信号電圧Ｖｏは、接地電位、すなわち０［Ｖ］となる。ＭＩケーブル７の熱電対素線が断線して非導通となったときは、信号電圧Ｖｏは、Ｖｄｄとなる。従って、信号電圧Ｖｏにより、ＭＩケーブル７の熱電対素線の、導通／非導通がわかる。

また、スイッチ９５，９６がそれぞれ、端子９５ｂ，９６ｂに接続されているときは、ＭＩケーブル７は測温部７ｆ（図１２）で温度を検出し、温度検出回路９３は、温度計測信号Ｔを出力する。温度の被測定部位である想定亀裂Ｃ（図２）の温度は、応力が集中することにより、上昇することがある。そこで、図１３の回路によれば、応力集中による想定亀裂Ｃ及びその近傍の温度が上昇したことを検出して、亀裂が生じる前に亀裂の発生を予測することができる。

切替回路９４は、スイッチ９５，９６を周期的に切り替える。これにより、温度検出と、亀裂（断線）検出とを、時分割で行うことができる。なお、スイッチ９５，９６がそれぞれ、端子９５ｂ，９６ｂに接続されているときであっても、亀裂が発生して熱電対素線（プラス側素線７ｄ及びマイナス側素線７ｅの少なくとも一方）が断線すると、熱起電力が温度検出回路９３に入力されなくなるので、この状態を、温度検出回路９３によって、断線（亀裂発生）として検出することもできる。

《第６実施形態》
図１４は、第６実施形態に係る、亀裂検出装置６００を構成するＭＩケーブル７の水平又は垂直の断面図である。本実施形態では、ＭＩケーブル７として、シース熱電対を、本来の形態のまま用いる。すなわち、熱電対素線は、プラス側素線７ｄ及びその先端の測温部７ｆを介して戻るマイナス側素線７ｅの往復線である。その他、第５実施形態（図１２）と同様の部分には、同一の符号を付して説明を省略する。台車枠２への取付け方としては、例えば、図７，図１０，図１１のように金属パッド１２を用いて取り付けることができる。

この場合、金属シース７ａの長さの範囲内で、好ましくは、中央近傍に、想定亀裂Ｃに対して、ＭＩケーブル７が交差するように取り付ける。これによって、亀裂が発生すればＭＩケーブル７が破損して熱電対素線（プラス側素線７ｄ，マイナス側素線７ｅ）の少なくとも一方が断線することにより、亀裂の発生を検出することができる。熱電対としての金属シース７ａは、図示するイメージよりも実際には長い。この熱電対の長さを利用して、これをそのまま亀裂検出用のＭＩケーブル７として用いることができる。

《第７実施形態》
図１５は、第７実施形態に係る、亀裂検出装置７００を構成するＭＩケーブル７とその両端近傍の水平断面図（第１実施形態における図４に対応する断面図）である。第１実施形態（図４）との違いは、金属シース７ａの中間に、周溝７ｇを形成した点である。このような周溝７ｇを形成した部位は金属シース７ａの肉厚が薄くなるので、亀裂が発生した場合に、周溝７ｇを起点として破損が、より確実に生じやすくなる。従って、より確実に、導線７ｃを断線させ、亀裂を検出することができる。
なお、ＭＩケーブル７に周溝７ｇを設ける構成は、第１～第６の実施形態にも適用することができる。

《その他》
なお、上述の各実施形態では、ＭＩケーブル７は１本である例を示したが、複数本直列に設けて、いずれのＭＩケーブル７が破損しても亀裂を検出できるようにしてもよい。

また、例えば３本（数値は一例である。）のＭＩケーブル７を直列に接続し、それぞれが、想定亀裂Ｃと交差するように蛇行して配置することもできる。この場合、想定亀裂Ｃの縦方向に広範囲に亘って亀裂を検出することができる。

さらに、例えば３本のＭＩケーブル７を直列に接続し、それぞれが、３本の想定亀裂と交差するように配置することもできる。この場合、複数の想定亀裂がある場合でも、そのいずれかで発生した亀裂を検出することができる。

なお、上述の各実施形態については、その少なくとも一部を、相互に任意に組み合わせてもよい。
また、上述の実施形態は、亀裂検出の対象物を、鉄道車両用の台車として説明したが、台車に限らず、応力集中により亀裂の発生が予想される種々の構造物に対して、上記の亀裂検出の開示技術を適用することができる。

《開示のまとめ》
上述の開示は、以下のように一般化して表現することができる。

（１）開示したのは、構造物に発生する亀裂を検出する亀裂検出装置１００であって、ＭＩケーブル７と、接合部１０，１５と、検出装置９とを備えている。ＭＩケーブル７は、金属シース７ａ、当該金属シース７ａ内に充填された無機絶縁材粉末７ｂ、及び、当該無機絶縁材粉末７ｂにより金属シース７ａと絶縁された導線７ｃ（又は熱電対素線）を有し、亀裂の発生が想定される箇所の想定亀裂Ｃと交差するように構造物に沿って設けられる。接合部１０，１５は、溶融状態から硬化することにより接合を成す金属であって、ＭＩケーブル７を、構造物又は構造物に固定された部材（例えば金属パッド１２）に接合する。検出装置９は、外部ケーブル８の導線８ａの両端に接続され、導線７ｃの電気的特性を検出する。そして、接合部１０，１５は、想定亀裂Ｃに対して、交差する方向の一方側及び他方側に存在する。

上記のような亀裂検出装置１００では、構造物に実際に亀裂が発生すると、構造物に金属接合されているＭＩケーブル７も破損し、導線７ｃ（又は熱電対素線）は断線する。検出装置９は、導線７ｃの断線により通電できなくなったことを検出し、これにより、亀裂の発生を検出することができる。このような亀裂検出装置１００によれば、亀裂検出の機能が劣化することを長期にわたって抑制し、かつ、亀裂の発生を、より確実に検出できる。

例えば、接合部１０，１５は、前記交差する方向の一方側及び他方側において、それぞれ少なくとも一カ所で前記構造物に固定されていればよい。
この場合、想定亀裂Ｃに交差する方向の一方側及び他方側で構造物に固定されているＭＩケーブル７は、亀裂の発生により、高い確実性をもって破損する。接合部１０，１５による固定の態様は、想定亀裂Ｃと交差する方向の両側にスポット状に存在してもよいし、想定亀裂Ｃと交差する方向に連続していてもよい。

（２）前記（１）の亀裂検出装置１００において、前記部材は一対の金属パッド１２を含み、当該金属パッド１２は、前記交差する方向の一方側及び他方側にあって、構造物に固定された状態で設けられ、接合部１０，１５は、一対の金属パッド１２にそれぞれ設けられている、という形態であってもよい。
使用するＭＩケーブル７は小径（例えば直径３ｍｍ程度）である。そのため、例えば溶接により構造物に直接取り付けるには、ＭＩケーブル７を熱で破損しないよう、注意が必要である。しかし、金属パッド１２を用いることにより、
（ａ）予め、ＭＩケーブル７を金属パッド１２に例えば、レーザ溶接又は、ろう付けしておき、
（ｂ）金属パッド１２を構造物に、例えばアーク溶接により溶接する、
という２段階取り付けが可能となる。（ｂ）は、（ａ）に比べて、さほど細心の注意を要しない作業である。従って、（ｂ）の溶接をエンドユーザに委ねる場合は、この取り付け態様が好適である。

（３）前記（１）又は（２）の亀裂検出装置１００において、導線７ｃは熱電対素線であってもよい。
ＭＩケーブル７としては、同様な構造のシース熱電対を用いることができる。この場合、導線が熱電対素線（７ｄ，７ｅ）となる。熱電対素線は、プラス側素線７ｄ及びその先端の測温部７ｆを介して戻るマイナス側素線７ｅの２線であってもよい。この場合、熱電対の長さを利用して、これをそのままＭＩケーブル７として用いることができる。

（４）前記（１）から（３）のいずれかの亀裂検出装置１００において、ＭＩケーブル７の金属シース７ａの外周面に、肉厚の薄い部分（例えば周溝７ｇ）が形成されていてもよい。
この場合、亀裂の発生により、より確実に、ＭＩケーブル７を破損させ、導線７ｃを断線させることができる。

《補記》
以上、実施形態について説明したが、請求の範囲の趣旨及び範囲から逸脱することなく、形態や詳細の多様な変更が可能なことが理解されるであろう。

１ 台車
２ 台車枠
２ａ ばね座
２ｂ 本体部
２ｃ 溶接ビード
３ 支持腕
４ 車軸
５ 車輪
６ 軸ばね
７ ＭＩケーブル
７ａ 金属シース
７ｂ 無機絶縁材粉末
７ｃ 導線
７ｄ プラス側素線（熱電対素線）
７ｅ マイナス側素線（熱電対素線）
７ｆ 測温部
７ｇ 周溝
８ 外部ケーブル
８ａ 導線
８ｂ 絶縁被覆
９ 検出装置
１０ 接合部
１１ 金属スリーブ
１２ 金属パッド
１３ 溶接部
１４ 押さえ金具
１５ 接合部
１６ シール部
１７ ボルト
１８ 外部ケーブル
１８ａ 絶縁被覆
１８ｄ プラス側芯線（補償導線）
１８ｅ マイナス側芯線（補償導線）
９１ 電源電路
９２ 抵抗
９３ 温度検出回路
９４ 切替回路
９５，９６ スイッチ
９５ａ，９５ｂ，９６ａ，９６ｂ 端子
１００，２００，３００，４００，５００，６００，７００ 亀裂検出装置
Ｃ 想定亀裂
Ｃｋ 亀裂
Ｐ 亀裂想定箇所

Claims (4)

1. 構造物に発生する亀裂を検出する亀裂検出装置であって、
   金属シース内に無機絶縁材粉末を介在させて導線を収容しているとともに、亀裂の発生が想定される箇所の想定亀裂と交差するように前記構造物に沿って設けられるＭＩケーブルと、
   溶融状態から硬化することにより接合を成す金属であって、前記ＭＩケーブルを、前記構造物又は前記構造物に固定された部材に接合する接合部と、
   前記導線の両端に接続され、前記導線の電気的特性を検出する検出装置と、を備え、
   前記接合部は、前記想定亀裂に対して、交差する方向の一方側及び他方側に存在する、亀裂検出装置。
2. 前記部材は一対の金属パッドを含み、当該一対の金属パッドは、前記交差する方向の一方側及び他方側にあって、前記構造物に固定された状態で設けられ、
   前記接合部は、前記一対の金属パッドにそれぞれ設けられている、
   請求項１に記載の亀裂検出装置。
3. 前記導線は熱電対素線である請求項１又は請求項２に記載の亀裂検出装置。
4. 前記ＭＩケーブルの前記金属シースの外周面に、肉厚の薄い部分が形成されている請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の亀裂検出装置。

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