通信システム
【課題】適切なタイミングで起電力を発生させて通信を行うことのできる通信システムを提供すること。
【解決手段】通信システム５０に、通信に用いる電波を送信するリーダー６０と、リーダー６０から離れた位置に設置され、リーダー６０で送信した電波を受信すると共に、受信した電波に基づきリーダー６０へ返信電波を送信するアンテナ用コイル４２と、アンテナ用コイル４２の近傍に配設され、且つ、アンテナ用コイル４２に対して相対的な位置関係が変化することにより、アンテナ用コイル４２に対して交番磁界を発生させる発電用磁石３１と、を備え、アンテナ用コイル４２は、発電用磁石３１との相対的な位置関係の変化時に交番磁界によって起電力を発生し、返信電波の出力を、起電力を用いて増大させる。
【解決手段】通信システム５０に、通信に用いる電波を送信するリーダー６０と、リーダー６０から離れた位置に設置され、リーダー６０で送信した電波を受信すると共に、受信した電波に基づきリーダー６０へ返信電波を送信するアンテナ用コイル４２と、アンテナ用コイル４２の近傍に配設され、且つ、アンテナ用コイル４２に対して相対的な位置関係が変化することにより、アンテナ用コイル４２に対して交番磁界を発生させる発電用磁石３１と、を備え、アンテナ用コイル４２は、発電用磁石３１との相対的な位置関係の変化時に交番磁界によって起電力を発生し、返信電波の出力を、起電力を用いて増大させる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
搬送波として電波を用いる通信システムは、従来より様々なものがあるが、その中には、装置で発電を行いつつ、発電した電力を用いて通信を行っているものがある。例えば、特許文献１に記載された回転式無線機器では、無線送信部とセンサとを有すると共に、回転部と固定部とに磁石とコイルとが別々に配設されている。これにより、回転部が回転した際にコイルに発生する誘導起電力によって発電した電気を用いてセンサで検出し、この検出結果を、発電した電気を用いて無線送信部で無線送信している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３５１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発電を目的としない運動状態を利用して発電を行う場合、発電を行う状態になったり発電状態が停止したりすることにより、発電が連続しないものがある。このような発電状態の電気を用いて情報を送信する通信システムでは、情報を送信したい場合に発電が行われないことにより、送信する必要がある情報を送信できない場合がある。このように、自らの装置で起電力を発生させ、この起電力を用いて通信を行う場合、通信と起電力を発生させるタイミングを合わせる必要があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、適切なタイミングで起電力を発生させて通信を行うことのできる通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、通信に用いる電波を送信するリーダーと、前記リーダーから離れた位置に設置され、前記リーダーで送信した電波を受信すると共に、受信した電波に基づき前記リーダーへ返信電波を送信するアンテナ用コイルと、前記アンテナ用コイルの近傍に配設され、且つ、前記アンテナ用コイルに対して相対的な位置関係が変化することにより、前記アンテナ用コイルに対して交番磁界を発生させる磁石と、を備え、前記アンテナ用コイルは、前記磁石との相対的な位置関係の変化時に前記交番磁界によって起電力を発生し、前記返信電波の出力を、前記起電力を用いて増大させることを特徴とする。
【０００７】
また、上記通信システムにおいて、前記磁石は、回転可能に配設されると共に回転することによって円周上における極性が変化し、前記アンテナ用コイルは、前記磁石の回転時の中心軸を中心とする径方向における前記磁石の外端よりも径方向外方で前記磁石の近傍に配設されており、前記磁石が回転した際の円周上の極性の変化によって前記交番磁界を受けることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る通信システムは、アンテナ用コイルは、磁石から受ける交番磁界によって起電力を発生し、この起電力によって返信電波の出力を増大させるため、アンテナ用コイルと磁石との相対的な位置関係が変化した場合にのみ、リーダーで返信電波を受信することができる。これにより、適切なタイミングで起電力を発生させて通信を行うことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係る通信システムが用いられる門扉の概略図である。
【図２】図２は、図１のＡ部詳細図である。
【図３】図３は、図２に示す軸側部材の斜視図である。
【図４】図４は、図２に示す軸側部材の正面図である。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図６は、図２に示す支持側部材の斜視図である。
【図７】図７は、図２に示す支持側部材の正面図及び要部断面図である。
【図８】図８は、軸側部材と支持側部材とを組み合わせる際の説明図である。
【図９】図９は、回転ユニットの正面図及び要部断面図である。
【図１０】図１０は、図９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る通信システムの構成概略図である。
【図１２】図１２は、実施形態に係る通信ユニットの変形例であり、図９のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る通信システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００１１】
〔実施形態〕
図１は、実施形態に係る通信システムが用いられる門扉の概略図である。なお、以下の説明では、本実施形態に係る通信システム５０が用いられる門扉１の通常の使用態様時における上下方向を、通信システム５０の上下方向として説明する。図１に示す門扉１は、一対の門扉１が２つの門柱６によって開閉可能に支持されている。詳しくは、２つの門扉１は２つの門柱６間に配設され、各門扉１は、それぞれ門柱６に回転ユニット１０によって連結されることにより、開閉可能に支持されている。回転ユニット１０は、１つの門扉１と１つの門柱６とを２箇所で連結しており、門扉１の高さ方向における上端付近と下端付近で、門扉１と門柱６とを連結している。また、２つの門扉１には、それぞれ他方の門扉１寄りの端部にレバーハンドル２と錠前（図示省略）とが配設されており、このレバーハンドル２や錠前を操作することにより、門扉１を閉じた状態で維持したり、閉じている状態の門扉１を開いたりすることができる。
【００１２】
図２は、図１のＡ部詳細図である。回転ユニット１０は、軸側部材１１と支持側部材２１とを相対的に回転可能に組み合わせることにより構成されており、軸側部材１１は門扉１と一体に設けられ、支持側部材２１は門柱６と一体に設けられている。これにより、門扉１と門柱６とは、相対的に回転可能に組み合わされている。
【００１３】
これらの軸側部材１１と支持側部材２１とのうち、軸側部材１１は、門扉１において水平方向に延在する部材である横フレーム３の端部を含んで構成されており、この横フレーム３において軸側部材１１を構成している部分は、回転ユニット１０における門扉１に対する固定部分である門扉側固定部４となっている。
【００１４】
また、支持側部材２１は、回転ユニット１０における門柱６に対する固定部分である門柱側固定部７を含んで構成されている。この門柱側固定部７は、門柱６から門扉１の方向に突出する部材によって設けられている。
【００１５】
図３は、図２に示す軸側部材の斜視図である。図４は、図２に示す軸側部材の正面図である。軸側部材１１は、円柱状に形成される軸部１２と、この軸部１２を保持する軸部固定部１５と、により構成されている。詳しくは、軸部１２は、円柱の一端が軸部固定部１５に接続されることにより軸部固定部１５に固定されており、軸部１２は、門扉１の通常の使用態様において軸部固定部１５から鉛直方向に下方に向かって延在している。また、軸部固定部１５は、門扉側固定部４が兼ねており、即ち、軸部固定部１５は、門扉１の横フレーム３が兼ねている。
【００１６】
また、軸部１２は、後述する発電用コイル３２と共に、発電手段である発電ユニット３０を構成する発電用磁石３１を有している。この発電用磁石３１は、軸部１２の先端付近、即ち、軸部１２における軸部固定部１５に接続されている側の端部の反対側の端部付近に配設されている。また、発電用磁石３１は、軸部１２の形状である円柱の径と同程度の径からなる円板状の形状で形成されており、このため、軸部１２は、発電用磁石３１を含む全体の形状が、円柱状、或いは丸棒状の形状で形成されている。
【００１７】
図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。発電用磁石３１は、軸部１２の周方向で極性が変化しており、即ち、軸部１２の周方向で極性が交互に変化するように、発電用磁石３１は構成されている。例えば、発電用磁石３１は、２つの磁石を組み合わせることにより形成されている場合は、軸部１２の軸方向に見た場合における形状が半円の形状になると共に、軸部１２の周方向において９０°で分けた領域で極性が異なる２つの磁石が組み合わされることにより形成される。即ち、半円の磁石は、軸部１２の周方向において９０°で分けた場合の一方の領域がＮ極になり、他方の領域がＳ極になり、発電用磁石３１は、この半円の磁石２つを、隣接する極性同士が異なる極性になるように組み合わせる。これにより、発電用磁石３１は、軸部１２の周方向における９０°ごとに磁石の極性が異なるように構成される。
【００１８】
図６は、図２に示す支持側部材の斜視図である。図７は、図２に示す支持側部材の正面図及び要部断面図である。支持側部材２１は、円筒状に形成される支持部材２２と、この支持部材２２を保持する支持部材固定部２５と、により構成されている。詳しくは、支持部材２２は、円筒の一端が支持部材固定部２５に接続されることにより支持部材固定部２５に固定されており、支持部材２２は、門扉１の通常の使用態様において支持部材固定部２５から鉛直方向に上方に向かって延在している。このため、円筒状に形成される支持部材２２の内側部分である中空部２３は、上方に向かって開口している。このように上端側が開口する中空部２３は、内径が軸部１２の外径よりも若干大きい径となって形成されている。また、支持部材固定部２５は、門柱側固定部７が兼ねており、支持側部材２１は、支持部材固定部２５が門柱６と一体に設けられることにより、門柱６に連結されている。
【００１９】
また、支持部材２２には、軸部１２に設けられる発電用磁石３１と共に発電ユニット３０を構成する発電用コイル３２が設けられている。この発電用コイル３２は、伝導体の電線を、内側に空間を有するように巻くことにより構成されており、例えば、矩形の平面の外周を電線で巻いた形状で形成されている。支持部材２２には、この発電用コイル３２が複数配設されており、複数の発電用コイル３２は、円筒状の支持部材２２の中心軸を中心とする周方向における間隔が、等間隔となって配設されている。
【００２０】
また、支持側部材２１は、電波によって個体識別を行う際に用いるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）受信機４０を有している。このＲＦＩＤ受信機４０は、ＲＦＩＤ通信時に実際に情報の処理を行うＩＣチップ４１と、ＩＣチップ４１に接続されると共にＲＦＩＤ通信に用いる電波の送受信を行うアンテナ用コイル４２と、により構成されている。このうち、アンテナ用コイル４２は、発電用コイル３２と同様に、伝導体の電線を、内側に空間を有するように巻いた形状で形成されており、ＲＦＩＤ受信機４０は、発電用コイル３２と同様に支持部材２２に配設されている。また、ＲＦＩＤ受信機４０は、発電用コイル３２に電気的に接続されているため、発電ユニット３０で発電した電気を用いて、ＲＦＩＤ通信を行うことが可能になっている。
【００２１】
図８は、軸側部材と支持側部材とを組み合わせる際の説明図である。回転ユニット１０を構成する軸側部材１１と支持側部材２１とを組み合わせる場合は、軸側部材１１の軸部１２を、支持側部材２１の中空部２３に挿入することにより行う。即ち、軸部固定部１５から下方に向かって延在している軸部１２を、上方に向かって開口している支持部材２２の中空部２３に対して、上方から挿入する。これにより、軸部１２を中空部２３に入り込ませ、軸側部材１１と支持側部材２１とを組み合わせる。
【００２２】
図９は、回転ユニットの正面図及び要部断面図である。図１０は、図９のＢ−Ｂ断面図である。支持側部材２１は、このように中空部２３に軸部１２が入り込んだ状態で軸部１２を支持するが、中空部２３の径は、軸部１２の径よりも若干径が大きくなっているため、軸部１２は、中空部２３に対して軸部１２の中心軸を中心として中空部２３に対して相対的に回転可能な状態になる。このため、支持側部材２１は、中空部２３に軸部１２が入り込んだ状態では、相対回転可能に軸部１２を支持する。これにより、軸部１２に配設される発電用磁石３１は、中空部２３内で支持部材２２に対して回転可能に配設された状態になっており、支持部材２２に対して相対回転した場合には、円周上における極性が変化するように配設されている。
【００２３】
また、支持側部材２１で軸部１２を支持する状態では、発電用磁石３１は、支持部材２２に配設される発電用コイル３２と、上下方向における位置が同程度の位置になる。つまり、軸部１２が中空部２３に入り込んだ状態における発電用磁石３１と発電用コイル３２とは、軸部１２や中空部２３の軸方向における位置が同程度の位置になる。このため、複数の発電用コイル３２は、等間隔で発電用磁石３１の周囲に配設される状態になる。
【００２４】
また、アンテナ用コイル４２も同様に、軸部１２が中空部２３に入り込んだ状態での上下方向における位置が、発電用磁石３１と同程度の位置になっている。このため換言すると、発電用コイル３２とアンテナ用コイル４２とは、発電用磁石３１の回転時の中心軸を中心とする径方向における、発電用磁石３１の外端よりも径方向外方で、発電用磁石３１の近傍に配設されている。
【００２５】
図１１は、実施形態に係る通信システムの構成概略図である。本実施形態に係る通信システム５０は、ＲＦＩＤ受信機４０の他に、ＲＦＩＤ通信に用いる電波を送信する主通信手段であるリーダー６０を有して構成されている。リーダー６０は、このように電波を送信することができるように構成されているため、電波の送信に用いるリーダー用アンテナ６１を有している。また、ＲＦＩＤ受信機４０は、通信システム５０においては、リーダー６０から離れた位置に設置されてリーダー６０から送信された電波を受信したり、受信した電波に基づいてリーダー６０へ返信電波を送信することによりリーダー６０に対して情報を送信したりする副通信手段として設けられている。
【００２６】
また、リーダー６０は、通信システム５０が備えられる建物内に設けられており、このリーダー６０には、建物に設置される電気機器の制御を行う制御回路７０が接続されている。このように、リーダー６０に接続される制御回路７０には、玄関や室内の照明７１や、便座ヒータ７２、浴槽の湯はり７３、空調７４等の制御を行うことが可能になっている。
【００２７】
本実施形態に係る通信システム５０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。制御回路７０は、各電気機器を制御する際に用いる情報として、リーダー６０で取得した情報を使用する。このため、リーダー６０は、各電気機器の制御に用いる情報を、ＲＦＩＤ通信によって取得し、取得する情報の１つとして、門扉１の開閉情報を取得する。つまり、門扉１を開閉可能に門柱６に連結する回転ユニット１０は、リーダー６０から見た場合には、リーダー６０から離れた位置に設置され、相対的な位置関係が変化する複数の部材である軸側部材１１と支持側部材２１とを有する被検知部材となっている。
【００２８】
リーダー６０で門扉１の開閉情報を取得する場合には、まず、情報の検出時に用いる信号をリーダー６０からリーダー用アンテナ６１に流し、この信号を乗せた電波をリーダー用アンテナ６１から送信する。このようにリーダー用アンテナ６１から送信した電波は、支持側部材２１に設けられるＲＦＩＤ受信機４０のアンテナ用コイル４２で受信し、ＩＣチップ４１に伝達される。
【００２９】
ＩＣチップ４１は、アンテナ用コイル４２から伝達された電波のエネルギによって作動し、演算処理等を行った後、所定の情報の信号をアンテナ用コイル４２に流す。アンテナ用コイル４２は、この信号を乗せた電波を送信することにより、リーダー６０からの信号に対して返信を行う。また、このように返信を行う際における電波である返信電波を送信する際におけるエネルギも、リーダー６０側から送信された電波のエネルギを用いて行う。
【００３０】
ここで、リーダー用アンテナ６１から電波を送信する場合には、リーダー用アンテナ６１は電波をあらゆる方向に送信する。このため、アンテナ用コイル４２で受信する電波は、リーダー用アンテナ６１から送信した電波の一部になっている。このため、電波を受信することによりＲＦＩＤ受信機４０が利用することができるエネルギも、リーダー用アンテナ６１から送信した電波全体のエネルギの一部になっており、エネルギの量が小さくなっている。これにより、このエネルギを利用してＲＦＩＤ受信機４０から返信の信号を送信する返信電波は微弱な電波になっており、リーダー用アンテナ６１には届き難くなっている。従って、門扉１の開閉を行わない場合には、リーダー６０はＲＦＩＤ受信機４０からの電波の受信を行わず、ＲＦＩＤ受信機４０からの情報は取得しない。
【００３１】
また、リーダー６０で開閉情報の取得を行う門扉１を開閉する場合には、閉じている状態の門扉１を人が開けたり、開いている状態の門扉１を人が閉じたりするが、門扉１が開閉する際には、回転ユニット１０を構成する複数の部材が相対的に回転することにより開閉する。
【００３２】
つまり、回転ユニット１０を構成する部材のうち、軸側部材１１は門扉１に接続され、支持側部材２１は門柱６に接続されており、支持側部材２１は、中空部２３に入り込んだ軸側部材１１の軸部１２を、相対回転可能に支持している。これにより、軸側部材１１と支持側部材２１とが相対回転することにより、門扉１は軸部１２の中心軸を中心として門柱６に対して相対的に回転し、開閉可能になる。
【００３３】
この門扉１の開閉時に、軸側部材１１と支持側部材２１とが相対的に回転した場合には、軸部１２に設けられる発電用磁石３１と、支持側部材２１に設けられるＲＦＩＤ受信機４０のアンテナ用コイル４２とは、相対的な位置が変化する。即ち、発電用磁石３１は、軸部１２の径方向におけるアンテナ用コイル４２の内方側に位置しているため、軸側部材１１と支持側部材２１が相対的に回転した場合には、発電用磁石３１とアンテナ用コイル４２とは、軸部１２の周方向における相対的な位置が変化する。
【００３４】
一方、発電用磁石３１は、軸部１２の周方向で極性が交互に変化しているため、発電用磁石３１とアンテナ用コイル４２との周方向における相対的な位置が変化した場合には、発電用磁石３１からアンテナ用コイル４２に対して作用する磁界が変化し、アンテナ用コイル４２に対して交番磁界が発生する。即ち、アンテナ用コイル４２は、発電用磁石３１が回転した際の円周上の極性の変化によって交番磁界を受ける。発電用磁石３１は、このようにアンテナ用コイル４２の近傍に配設され、且つ、アンテナ用コイル４２に対して相対的な位置関係が変化することにより、アンテナ用コイル４２に対して交番磁界を発生させる磁石として設けられている。アンテナ用コイル４２は、この交番磁界の漏れ磁界を検出し、ＩＣチップ４１は、この漏れ磁界の情報を、リーダー６０側への返信電波に乗せてアンテナ用コイル４２から送信する。
【００３５】
また、アンテナ用コイル４２は、伝導体の電線により構成されているため、交番磁界の発生時には、この交番磁界による起電力である誘導起電力を発生する。このため、アンテナ用コイル４２は、リーダー６０側に返信電波を送信する際には、返信電波の出力を、誘導起電力を用いて増大させて送信する。
【００３６】
さらに、支持側部材２１には、発電用コイル３２も設けられているため、門扉１を開閉して軸側部材１１と支持側部材２１とが相対的に回転した場合には、軸部１２に設けられる発電用磁石３１と、支持側部材２１が有する発電用コイル３２とも相対的な位置が変化する。これにより、発電用磁石３１から発電用コイル３２に対して作用する磁界が変化し、発電用コイル３２では、磁界が変化する際における誘導起電力によって電気が発生する。即ち、発電ユニット３０は、門扉１の開閉時における発電用磁石３１と発電用コイル３２との相対的な位置の変化によって発電をする。換言すると、発電ユニット３０は、被検知部材である回転ユニット１０の軸側部材１１と支持側部材２１との、双方の部材同士の相対的な位置関係の変化によって発電する。
【００３７】
このように、発電用コイル３２で発生した電気は、ＲＦＩＤ受信機４０に伝達される。門扉１の開閉時に、発電用磁石３１からアンテナ用コイル４２に作用する磁界の変化の情報を、リーダー６０側へ送信するＲＦＩＤ受信機４０は、発電用コイル３２から伝達された電気を用いて、返信電波の出力を増大させてリーダー６０側へ送信する。つまり、ＲＦＩＤ受信機４０は、リーダー６０で送信した電波を受信すると共に、軸側部材１１と支持側部材２１とが相対的に回転しない場合は、受信した電波に基づく電気のみで返信電波を送信する。これに対し、軸側部材１１と支持側部材２１とが相対的に回転する場合は、アンテナ用コイル４２で発生する誘導起電力と、発電ユニット３０で発電した電気とを用いて出力を増大させて、返信電波を送信する。
【００３８】
リーダー６０は、門扉１の開閉情報を検出するが、ＲＦＩＤ受信機４０は、門扉１の開閉があった場合にのみ、出力を増大させることによりリーダー６０で検出可能な返信電波を送信して、門扉１の開閉情報を送信する。即ち、リーダー６０は、門扉１の検出を行うための信号を常時送信するが、ＲＦＩＤ受信機４０は、門扉１の開閉があった場合にのみ、リーダー６０からの信号に対して返信する。
【００３９】
ＲＦＩＤ受信機４０から送信した返信電波は、リーダー用アンテナ６１に到達し、リーダー６０は、この受信した返信電波の信号に基づいて、門扉１の開閉が行われたとの情報を検出する。門扉１が開閉したことを検出したリーダー６０は、その情報を制御回路７０に伝達する。制御回路７０は、門扉１の開閉情報に基づいて、建物に設置されている電気機器の制御を行う。例えば、建物内の電気機器が作動しておらず、閉じている状態の門扉１が開いたことが検出された場合には、外出していた建物内の人が建物内に入ることが想定される。このため、この場合は、制御回路７０は、必要に応じて玄関や室内の照明７１を点灯させたり、便座ヒータ７２をＯＮにしたり、浴槽の湯はり７３を行ったり、空調７４の運転を開始したりする。
【００４０】
以上の通信システム５０は、ＲＦＩＤ受信機４０が有するアンテナ用コイル４２の近傍に発電用磁石３１を配設し、アンテナ用コイル４２は、発電用磁石３１から受ける交番磁界によって誘導起電力を発生して、この誘導起電力によって返信電波の出力を増大させている。このため、門扉１が開閉して回転ユニット１０が動作して交番磁界が発生し、アンテナ用コイル４２で誘導起電力を発生する場合は、アンテナ用コイル４２は、誘導起電力で返信電波の出力を増大するため、リーダー６０は、返信電波の受信が可能になる。一方、門扉１が開閉されず、回転ユニット１０が動作しない場合には、アンテナ用コイル４２からから送信する返信電波は出力が小さいため、リーダー６０はこの返信電波を受信できない。従って、本実施形態に係る通信システム５０は、リーダー６０で開閉状態の検出を行う門扉１の開閉時のみ、アンテナ用コイル４２からリーダー６０に送信する返信電波の出力を大きくし、この返信電波をリーダー６０で受信することができる。この結果、適切なタイミングで起電力を発生させて通信を行うことができる。
【００４１】
また、アンテナ用コイル４２は、回転可能に設置される発電用磁石３１の径方向外方で発電用磁石３１の近傍に配設されているため、発電用磁石３１の回転時に円周上の極性が変化した際に、より確実に交番磁界を受けることができる。この結果、門扉１の開閉時に、より確実にアンテナ用コイル４２で誘導起電力を発生して返信電波の出力を増大することができ、適切なタイミングで通信を行うことができる。
【００４２】
また、通信システム５０は、さらに、軸側部材１１と支持側部材２１との相対回転時に発電する発電ユニット３０を備えており、アンテナ用コイル４２は、この発電ユニット３０の発電用コイル３２に接続されているため、門扉１の開閉時には、発電ユニット３０で発電した電気を用いて、返信電波をさらに増大させることができる。従って、アンテナ用コイル４２で発生する誘導起電力が弱い場合や、リーダー６０とアンテナ用コイル４２との距離が大きく離れている場合でも、アンテナ用コイル４２からの返信電波を、リーダー６０でより確実に受信することができる。この結果、適切なタイミングで、より確実に通信を行うことができる。
【００４３】
なお、上述した通信システム５０では、門扉１の開閉状態を検出するのみであるが、門扉１の開閉時の回転角度も検出してもよい。図１２は、実施形態に係る通信ユニットの変形例であり、図９のＢ−Ｂ断面図である。門扉１の開閉時の回転角度を検出する場合には、アンテナ用コイル４２で発電用磁石３１からの交番磁界を検出する際における磁力の極数を増加させることにより行う。例えば、図１２に示すように、発電用磁石３１を、軸部１２の軸方向に見た場合における形状が四半円形になる４つの磁石を組み合わせることにより形成する。この四半円形の各磁石は、軸部１２の周方向において４５°で分けた場合の一方の領域がＮ極で、他方の領域がＳ極になっており、発電用磁石３１は、この四半円形の磁石４つを、隣接する極性同士が異なる極性になるように組み合わせる。これにより、発電用磁石３１は、軸部１２の周方向における４５°ごとに磁石の極性が異なるように構成する。
【００４４】
これにより、門扉１の開閉時にアンテナ用コイル４２で検出する漏れ磁界は、回転ユニット１０の軸部１２が４５°回転するごとに極性が変化する交番磁界になる。このため、ＲＦＩＤ受信機４０から、この磁界の変化の情報を随時リーダー６０にすることにより、リーダー６０は、軸部１２の回転時における回転角度を検出することができ、門扉１の開閉時の回転角度を検出することができる。従って、門扉１の開閉時の情報を取得する際に、より多くの情報を取得することができる。
【００４５】
また、上述した通信システム５０では、支持側部材２１に発電用コイル３２を配設しているが、発電用コイル３２は配設しなくてもよい。リーダー６０とアンテナ用コイル４２との距離が比較的近かったり、アンテナ用コイル４２と発電用磁石３１との設置状態によってアンテナ用コイル４２で大きな誘導起電力を発生させたりすることができる場合は、アンテナ用コイル４２で発生する誘導起電力で返信電波の出力を増大するのみで、リーダー６０によって返信電波を受信することができる。このため、このような場合には、発電用コイル３２を省くことにより、適切なタイミングで通信を行う通信システム５０を、低コストで製造することができる。
【００４６】
また、上述した通信システム５０では、ＲＦＩＤ受信機４０としては１つの回転ユニット１０に１組のＩＣチップ４１とアンテナ用コイル４２とが配設されているのみであるが、ＲＦＩＤ受信機４０は、１つの回転ユニット１０に複数配設してもよい。１つの回転ユニット１０にＲＦＩＤ受信機４０を複数配設し、それぞれのＲＦＩＤ受信機４０で発電用磁石３１からの漏れ磁界を検出することにより、軸側部材１１と支持側部材２１との相対的な回転角度の変化を、より精度よく検出することができ、精度が高い門扉１の開閉時の情報を取得することができる。
【００４７】
また、上述した通信システム５０では、回転ユニット１０の軸部１２は、軸部固定部１５から鉛直方向に下方に向かって延在し、中空部２３の上方から中空部２３内に挿入する形態になっているが、軸部１２と中空部２３の向きは反対向きでもよい。つまり、軸部１２は軸部固定部１５から鉛直方向に上方に向かって延在し、下方側が開口する中空部２３に対して下方側から軸部１２を挿入する形態でもよい。軸部１２と中空部２３とが、このように組み合わされる場合でも、回転ユニット１０に発電ユニット３０とＲＦＩＤ受信機４０を設けることにより、回転ユニット１０の動作時のみ発電ユニット３０で発電し、ＲＦＩＤ受信機４０からリーダー６０に対して情報を送信することができる。
【００４８】
また、上述した通信システム５０では、回転ユニット１０は、門扉１と門柱６との連結部分に配設され、門扉１の開閉に用いられているが、回転ユニット１０は門扉１以外の部分に用いられてもよい。例えば、玄関の扉や、建物内に設置される扉など、回転軸を中心として回転することにより開閉すると共に、回転軸の向きが鉛直方向になる建具であれば、発電ユニット３０で発電した電気で送信出力を増幅させるＲＦＩＤ受信機４０を備える回転ユニット１０を配設する部分の用途は問わない。
【符号の説明】
【００４９】
１ 門扉
４ 門扉側固定部
６ 門柱
７ 門柱側固定部
１０ 回転ユニット
１１ 軸側部材
１２ 軸部
１５ 軸部固定部
２１ 支持側部材
２２ 支持部材
２３ 中空部
２５ 支持部材固定部
３０ 発電ユニット
３１ 発電用磁石
３２ 発電用コイル
４０ ＲＦＩＤ受信機
４１ ＩＣチップ
４２ アンテナ用コイル
５０ 通信システム
６０ リーダー
７０ 制御回路
【技術分野】
【０００１】
本発明は、通信システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
搬送波として電波を用いる通信システムは、従来より様々なものがあるが、その中には、装置で発電を行いつつ、発電した電力を用いて通信を行っているものがある。例えば、特許文献１に記載された回転式無線機器では、無線送信部とセンサとを有すると共に、回転部と固定部とに磁石とコイルとが別々に配設されている。これにより、回転部が回転した際にコイルに発生する誘導起電力によって発電した電気を用いてセンサで検出し、この検出結果を、発電した電気を用いて無線送信部で無線送信している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−１３５１５４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、発電を目的としない運動状態を利用して発電を行う場合、発電を行う状態になったり発電状態が停止したりすることにより、発電が連続しないものがある。このような発電状態の電気を用いて情報を送信する通信システムでは、情報を送信したい場合に発電が行われないことにより、送信する必要がある情報を送信できない場合がある。このように、自らの装置で起電力を発生させ、この起電力を用いて通信を行う場合、通信と起電力を発生させるタイミングを合わせる必要があった。
【０００５】
本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、適切なタイミングで起電力を発生させて通信を行うことのできる通信システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る通信システムは、通信に用いる電波を送信するリーダーと、前記リーダーから離れた位置に設置され、前記リーダーで送信した電波を受信すると共に、受信した電波に基づき前記リーダーへ返信電波を送信するアンテナ用コイルと、前記アンテナ用コイルの近傍に配設され、且つ、前記アンテナ用コイルに対して相対的な位置関係が変化することにより、前記アンテナ用コイルに対して交番磁界を発生させる磁石と、を備え、前記アンテナ用コイルは、前記磁石との相対的な位置関係の変化時に前記交番磁界によって起電力を発生し、前記返信電波の出力を、前記起電力を用いて増大させることを特徴とする。
【０００７】
また、上記通信システムにおいて、前記磁石は、回転可能に配設されると共に回転することによって円周上における極性が変化し、前記アンテナ用コイルは、前記磁石の回転時の中心軸を中心とする径方向における前記磁石の外端よりも径方向外方で前記磁石の近傍に配設されており、前記磁石が回転した際の円周上の極性の変化によって前記交番磁界を受けることが好ましい。
【発明の効果】
【０００８】
本発明に係る通信システムは、アンテナ用コイルは、磁石から受ける交番磁界によって起電力を発生し、この起電力によって返信電波の出力を増大させるため、アンテナ用コイルと磁石との相対的な位置関係が変化した場合にのみ、リーダーで返信電波を受信することができる。これにより、適切なタイミングで起電力を発生させて通信を行うことができる、という効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】図１は、実施形態に係る通信システムが用いられる門扉の概略図である。
【図２】図２は、図１のＡ部詳細図である。
【図３】図３は、図２に示す軸側部材の斜視図である。
【図４】図４は、図２に示す軸側部材の正面図である。
【図５】図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。
【図６】図６は、図２に示す支持側部材の斜視図である。
【図７】図７は、図２に示す支持側部材の正面図及び要部断面図である。
【図８】図８は、軸側部材と支持側部材とを組み合わせる際の説明図である。
【図９】図９は、回転ユニットの正面図及び要部断面図である。
【図１０】図１０は、図９のＢ−Ｂ断面図である。
【図１１】図１１は、実施形態に係る通信システムの構成概略図である。
【図１２】図１２は、実施形態に係る通信ユニットの変形例であり、図９のＢ−Ｂ断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明に係る通信システムの実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態によりこの発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、或いは実質的に同一のものが含まれる。
【００１１】
〔実施形態〕
図１は、実施形態に係る通信システムが用いられる門扉の概略図である。なお、以下の説明では、本実施形態に係る通信システム５０が用いられる門扉１の通常の使用態様時における上下方向を、通信システム５０の上下方向として説明する。図１に示す門扉１は、一対の門扉１が２つの門柱６によって開閉可能に支持されている。詳しくは、２つの門扉１は２つの門柱６間に配設され、各門扉１は、それぞれ門柱６に回転ユニット１０によって連結されることにより、開閉可能に支持されている。回転ユニット１０は、１つの門扉１と１つの門柱６とを２箇所で連結しており、門扉１の高さ方向における上端付近と下端付近で、門扉１と門柱６とを連結している。また、２つの門扉１には、それぞれ他方の門扉１寄りの端部にレバーハンドル２と錠前（図示省略）とが配設されており、このレバーハンドル２や錠前を操作することにより、門扉１を閉じた状態で維持したり、閉じている状態の門扉１を開いたりすることができる。
【００１２】
図２は、図１のＡ部詳細図である。回転ユニット１０は、軸側部材１１と支持側部材２１とを相対的に回転可能に組み合わせることにより構成されており、軸側部材１１は門扉１と一体に設けられ、支持側部材２１は門柱６と一体に設けられている。これにより、門扉１と門柱６とは、相対的に回転可能に組み合わされている。
【００１３】
これらの軸側部材１１と支持側部材２１とのうち、軸側部材１１は、門扉１において水平方向に延在する部材である横フレーム３の端部を含んで構成されており、この横フレーム３において軸側部材１１を構成している部分は、回転ユニット１０における門扉１に対する固定部分である門扉側固定部４となっている。
【００１４】
また、支持側部材２１は、回転ユニット１０における門柱６に対する固定部分である門柱側固定部７を含んで構成されている。この門柱側固定部７は、門柱６から門扉１の方向に突出する部材によって設けられている。
【００１５】
図３は、図２に示す軸側部材の斜視図である。図４は、図２に示す軸側部材の正面図である。軸側部材１１は、円柱状に形成される軸部１２と、この軸部１２を保持する軸部固定部１５と、により構成されている。詳しくは、軸部１２は、円柱の一端が軸部固定部１５に接続されることにより軸部固定部１５に固定されており、軸部１２は、門扉１の通常の使用態様において軸部固定部１５から鉛直方向に下方に向かって延在している。また、軸部固定部１５は、門扉側固定部４が兼ねており、即ち、軸部固定部１５は、門扉１の横フレーム３が兼ねている。
【００１６】
また、軸部１２は、後述する発電用コイル３２と共に、発電手段である発電ユニット３０を構成する発電用磁石３１を有している。この発電用磁石３１は、軸部１２の先端付近、即ち、軸部１２における軸部固定部１５に接続されている側の端部の反対側の端部付近に配設されている。また、発電用磁石３１は、軸部１２の形状である円柱の径と同程度の径からなる円板状の形状で形成されており、このため、軸部１２は、発電用磁石３１を含む全体の形状が、円柱状、或いは丸棒状の形状で形成されている。
【００１７】
図５は、図４のＡ−Ａ断面図である。発電用磁石３１は、軸部１２の周方向で極性が変化しており、即ち、軸部１２の周方向で極性が交互に変化するように、発電用磁石３１は構成されている。例えば、発電用磁石３１は、２つの磁石を組み合わせることにより形成されている場合は、軸部１２の軸方向に見た場合における形状が半円の形状になると共に、軸部１２の周方向において９０°で分けた領域で極性が異なる２つの磁石が組み合わされることにより形成される。即ち、半円の磁石は、軸部１２の周方向において９０°で分けた場合の一方の領域がＮ極になり、他方の領域がＳ極になり、発電用磁石３１は、この半円の磁石２つを、隣接する極性同士が異なる極性になるように組み合わせる。これにより、発電用磁石３１は、軸部１２の周方向における９０°ごとに磁石の極性が異なるように構成される。
【００１８】
図６は、図２に示す支持側部材の斜視図である。図７は、図２に示す支持側部材の正面図及び要部断面図である。支持側部材２１は、円筒状に形成される支持部材２２と、この支持部材２２を保持する支持部材固定部２５と、により構成されている。詳しくは、支持部材２２は、円筒の一端が支持部材固定部２５に接続されることにより支持部材固定部２５に固定されており、支持部材２２は、門扉１の通常の使用態様において支持部材固定部２５から鉛直方向に上方に向かって延在している。このため、円筒状に形成される支持部材２２の内側部分である中空部２３は、上方に向かって開口している。このように上端側が開口する中空部２３は、内径が軸部１２の外径よりも若干大きい径となって形成されている。また、支持部材固定部２５は、門柱側固定部７が兼ねており、支持側部材２１は、支持部材固定部２５が門柱６と一体に設けられることにより、門柱６に連結されている。
【００１９】
また、支持部材２２には、軸部１２に設けられる発電用磁石３１と共に発電ユニット３０を構成する発電用コイル３２が設けられている。この発電用コイル３２は、伝導体の電線を、内側に空間を有するように巻くことにより構成されており、例えば、矩形の平面の外周を電線で巻いた形状で形成されている。支持部材２２には、この発電用コイル３２が複数配設されており、複数の発電用コイル３２は、円筒状の支持部材２２の中心軸を中心とする周方向における間隔が、等間隔となって配設されている。
【００２０】
また、支持側部材２１は、電波によって個体識別を行う際に用いるＲＦＩＤ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ ＩＤｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）受信機４０を有している。このＲＦＩＤ受信機４０は、ＲＦＩＤ通信時に実際に情報の処理を行うＩＣチップ４１と、ＩＣチップ４１に接続されると共にＲＦＩＤ通信に用いる電波の送受信を行うアンテナ用コイル４２と、により構成されている。このうち、アンテナ用コイル４２は、発電用コイル３２と同様に、伝導体の電線を、内側に空間を有するように巻いた形状で形成されており、ＲＦＩＤ受信機４０は、発電用コイル３２と同様に支持部材２２に配設されている。また、ＲＦＩＤ受信機４０は、発電用コイル３２に電気的に接続されているため、発電ユニット３０で発電した電気を用いて、ＲＦＩＤ通信を行うことが可能になっている。
【００２１】
図８は、軸側部材と支持側部材とを組み合わせる際の説明図である。回転ユニット１０を構成する軸側部材１１と支持側部材２１とを組み合わせる場合は、軸側部材１１の軸部１２を、支持側部材２１の中空部２３に挿入することにより行う。即ち、軸部固定部１５から下方に向かって延在している軸部１２を、上方に向かって開口している支持部材２２の中空部２３に対して、上方から挿入する。これにより、軸部１２を中空部２３に入り込ませ、軸側部材１１と支持側部材２１とを組み合わせる。
【００２２】
図９は、回転ユニットの正面図及び要部断面図である。図１０は、図９のＢ−Ｂ断面図である。支持側部材２１は、このように中空部２３に軸部１２が入り込んだ状態で軸部１２を支持するが、中空部２３の径は、軸部１２の径よりも若干径が大きくなっているため、軸部１２は、中空部２３に対して軸部１２の中心軸を中心として中空部２３に対して相対的に回転可能な状態になる。このため、支持側部材２１は、中空部２３に軸部１２が入り込んだ状態では、相対回転可能に軸部１２を支持する。これにより、軸部１２に配設される発電用磁石３１は、中空部２３内で支持部材２２に対して回転可能に配設された状態になっており、支持部材２２に対して相対回転した場合には、円周上における極性が変化するように配設されている。
【００２３】
また、支持側部材２１で軸部１２を支持する状態では、発電用磁石３１は、支持部材２２に配設される発電用コイル３２と、上下方向における位置が同程度の位置になる。つまり、軸部１２が中空部２３に入り込んだ状態における発電用磁石３１と発電用コイル３２とは、軸部１２や中空部２３の軸方向における位置が同程度の位置になる。このため、複数の発電用コイル３２は、等間隔で発電用磁石３１の周囲に配設される状態になる。
【００２４】
また、アンテナ用コイル４２も同様に、軸部１２が中空部２３に入り込んだ状態での上下方向における位置が、発電用磁石３１と同程度の位置になっている。このため換言すると、発電用コイル３２とアンテナ用コイル４２とは、発電用磁石３１の回転時の中心軸を中心とする径方向における、発電用磁石３１の外端よりも径方向外方で、発電用磁石３１の近傍に配設されている。
【００２５】
図１１は、実施形態に係る通信システムの構成概略図である。本実施形態に係る通信システム５０は、ＲＦＩＤ受信機４０の他に、ＲＦＩＤ通信に用いる電波を送信する主通信手段であるリーダー６０を有して構成されている。リーダー６０は、このように電波を送信することができるように構成されているため、電波の送信に用いるリーダー用アンテナ６１を有している。また、ＲＦＩＤ受信機４０は、通信システム５０においては、リーダー６０から離れた位置に設置されてリーダー６０から送信された電波を受信したり、受信した電波に基づいてリーダー６０へ返信電波を送信することによりリーダー６０に対して情報を送信したりする副通信手段として設けられている。
【００２６】
また、リーダー６０は、通信システム５０が備えられる建物内に設けられており、このリーダー６０には、建物に設置される電気機器の制御を行う制御回路７０が接続されている。このように、リーダー６０に接続される制御回路７０には、玄関や室内の照明７１や、便座ヒータ７２、浴槽の湯はり７３、空調７４等の制御を行うことが可能になっている。
【００２７】
本実施形態に係る通信システム５０は、以上のごとき構成からなり、以下、その作用について説明する。制御回路７０は、各電気機器を制御する際に用いる情報として、リーダー６０で取得した情報を使用する。このため、リーダー６０は、各電気機器の制御に用いる情報を、ＲＦＩＤ通信によって取得し、取得する情報の１つとして、門扉１の開閉情報を取得する。つまり、門扉１を開閉可能に門柱６に連結する回転ユニット１０は、リーダー６０から見た場合には、リーダー６０から離れた位置に設置され、相対的な位置関係が変化する複数の部材である軸側部材１１と支持側部材２１とを有する被検知部材となっている。
【００２８】
リーダー６０で門扉１の開閉情報を取得する場合には、まず、情報の検出時に用いる信号をリーダー６０からリーダー用アンテナ６１に流し、この信号を乗せた電波をリーダー用アンテナ６１から送信する。このようにリーダー用アンテナ６１から送信した電波は、支持側部材２１に設けられるＲＦＩＤ受信機４０のアンテナ用コイル４２で受信し、ＩＣチップ４１に伝達される。
【００２９】
ＩＣチップ４１は、アンテナ用コイル４２から伝達された電波のエネルギによって作動し、演算処理等を行った後、所定の情報の信号をアンテナ用コイル４２に流す。アンテナ用コイル４２は、この信号を乗せた電波を送信することにより、リーダー６０からの信号に対して返信を行う。また、このように返信を行う際における電波である返信電波を送信する際におけるエネルギも、リーダー６０側から送信された電波のエネルギを用いて行う。
【００３０】
ここで、リーダー用アンテナ６１から電波を送信する場合には、リーダー用アンテナ６１は電波をあらゆる方向に送信する。このため、アンテナ用コイル４２で受信する電波は、リーダー用アンテナ６１から送信した電波の一部になっている。このため、電波を受信することによりＲＦＩＤ受信機４０が利用することができるエネルギも、リーダー用アンテナ６１から送信した電波全体のエネルギの一部になっており、エネルギの量が小さくなっている。これにより、このエネルギを利用してＲＦＩＤ受信機４０から返信の信号を送信する返信電波は微弱な電波になっており、リーダー用アンテナ６１には届き難くなっている。従って、門扉１の開閉を行わない場合には、リーダー６０はＲＦＩＤ受信機４０からの電波の受信を行わず、ＲＦＩＤ受信機４０からの情報は取得しない。
【００３１】
また、リーダー６０で開閉情報の取得を行う門扉１を開閉する場合には、閉じている状態の門扉１を人が開けたり、開いている状態の門扉１を人が閉じたりするが、門扉１が開閉する際には、回転ユニット１０を構成する複数の部材が相対的に回転することにより開閉する。
【００３２】
つまり、回転ユニット１０を構成する部材のうち、軸側部材１１は門扉１に接続され、支持側部材２１は門柱６に接続されており、支持側部材２１は、中空部２３に入り込んだ軸側部材１１の軸部１２を、相対回転可能に支持している。これにより、軸側部材１１と支持側部材２１とが相対回転することにより、門扉１は軸部１２の中心軸を中心として門柱６に対して相対的に回転し、開閉可能になる。
【００３３】
この門扉１の開閉時に、軸側部材１１と支持側部材２１とが相対的に回転した場合には、軸部１２に設けられる発電用磁石３１と、支持側部材２１に設けられるＲＦＩＤ受信機４０のアンテナ用コイル４２とは、相対的な位置が変化する。即ち、発電用磁石３１は、軸部１２の径方向におけるアンテナ用コイル４２の内方側に位置しているため、軸側部材１１と支持側部材２１が相対的に回転した場合には、発電用磁石３１とアンテナ用コイル４２とは、軸部１２の周方向における相対的な位置が変化する。
【００３４】
一方、発電用磁石３１は、軸部１２の周方向で極性が交互に変化しているため、発電用磁石３１とアンテナ用コイル４２との周方向における相対的な位置が変化した場合には、発電用磁石３１からアンテナ用コイル４２に対して作用する磁界が変化し、アンテナ用コイル４２に対して交番磁界が発生する。即ち、アンテナ用コイル４２は、発電用磁石３１が回転した際の円周上の極性の変化によって交番磁界を受ける。発電用磁石３１は、このようにアンテナ用コイル４２の近傍に配設され、且つ、アンテナ用コイル４２に対して相対的な位置関係が変化することにより、アンテナ用コイル４２に対して交番磁界を発生させる磁石として設けられている。アンテナ用コイル４２は、この交番磁界の漏れ磁界を検出し、ＩＣチップ４１は、この漏れ磁界の情報を、リーダー６０側への返信電波に乗せてアンテナ用コイル４２から送信する。
【００３５】
また、アンテナ用コイル４２は、伝導体の電線により構成されているため、交番磁界の発生時には、この交番磁界による起電力である誘導起電力を発生する。このため、アンテナ用コイル４２は、リーダー６０側に返信電波を送信する際には、返信電波の出力を、誘導起電力を用いて増大させて送信する。
【００３６】
さらに、支持側部材２１には、発電用コイル３２も設けられているため、門扉１を開閉して軸側部材１１と支持側部材２１とが相対的に回転した場合には、軸部１２に設けられる発電用磁石３１と、支持側部材２１が有する発電用コイル３２とも相対的な位置が変化する。これにより、発電用磁石３１から発電用コイル３２に対して作用する磁界が変化し、発電用コイル３２では、磁界が変化する際における誘導起電力によって電気が発生する。即ち、発電ユニット３０は、門扉１の開閉時における発電用磁石３１と発電用コイル３２との相対的な位置の変化によって発電をする。換言すると、発電ユニット３０は、被検知部材である回転ユニット１０の軸側部材１１と支持側部材２１との、双方の部材同士の相対的な位置関係の変化によって発電する。
【００３７】
このように、発電用コイル３２で発生した電気は、ＲＦＩＤ受信機４０に伝達される。門扉１の開閉時に、発電用磁石３１からアンテナ用コイル４２に作用する磁界の変化の情報を、リーダー６０側へ送信するＲＦＩＤ受信機４０は、発電用コイル３２から伝達された電気を用いて、返信電波の出力を増大させてリーダー６０側へ送信する。つまり、ＲＦＩＤ受信機４０は、リーダー６０で送信した電波を受信すると共に、軸側部材１１と支持側部材２１とが相対的に回転しない場合は、受信した電波に基づく電気のみで返信電波を送信する。これに対し、軸側部材１１と支持側部材２１とが相対的に回転する場合は、アンテナ用コイル４２で発生する誘導起電力と、発電ユニット３０で発電した電気とを用いて出力を増大させて、返信電波を送信する。
【００３８】
リーダー６０は、門扉１の開閉情報を検出するが、ＲＦＩＤ受信機４０は、門扉１の開閉があった場合にのみ、出力を増大させることによりリーダー６０で検出可能な返信電波を送信して、門扉１の開閉情報を送信する。即ち、リーダー６０は、門扉１の検出を行うための信号を常時送信するが、ＲＦＩＤ受信機４０は、門扉１の開閉があった場合にのみ、リーダー６０からの信号に対して返信する。
【００３９】
ＲＦＩＤ受信機４０から送信した返信電波は、リーダー用アンテナ６１に到達し、リーダー６０は、この受信した返信電波の信号に基づいて、門扉１の開閉が行われたとの情報を検出する。門扉１が開閉したことを検出したリーダー６０は、その情報を制御回路７０に伝達する。制御回路７０は、門扉１の開閉情報に基づいて、建物に設置されている電気機器の制御を行う。例えば、建物内の電気機器が作動しておらず、閉じている状態の門扉１が開いたことが検出された場合には、外出していた建物内の人が建物内に入ることが想定される。このため、この場合は、制御回路７０は、必要に応じて玄関や室内の照明７１を点灯させたり、便座ヒータ７２をＯＮにしたり、浴槽の湯はり７３を行ったり、空調７４の運転を開始したりする。
【００４０】
以上の通信システム５０は、ＲＦＩＤ受信機４０が有するアンテナ用コイル４２の近傍に発電用磁石３１を配設し、アンテナ用コイル４２は、発電用磁石３１から受ける交番磁界によって誘導起電力を発生して、この誘導起電力によって返信電波の出力を増大させている。このため、門扉１が開閉して回転ユニット１０が動作して交番磁界が発生し、アンテナ用コイル４２で誘導起電力を発生する場合は、アンテナ用コイル４２は、誘導起電力で返信電波の出力を増大するため、リーダー６０は、返信電波の受信が可能になる。一方、門扉１が開閉されず、回転ユニット１０が動作しない場合には、アンテナ用コイル４２からから送信する返信電波は出力が小さいため、リーダー６０はこの返信電波を受信できない。従って、本実施形態に係る通信システム５０は、リーダー６０で開閉状態の検出を行う門扉１の開閉時のみ、アンテナ用コイル４２からリーダー６０に送信する返信電波の出力を大きくし、この返信電波をリーダー６０で受信することができる。この結果、適切なタイミングで起電力を発生させて通信を行うことができる。
【００４１】
また、アンテナ用コイル４２は、回転可能に設置される発電用磁石３１の径方向外方で発電用磁石３１の近傍に配設されているため、発電用磁石３１の回転時に円周上の極性が変化した際に、より確実に交番磁界を受けることができる。この結果、門扉１の開閉時に、より確実にアンテナ用コイル４２で誘導起電力を発生して返信電波の出力を増大することができ、適切なタイミングで通信を行うことができる。
【００４２】
また、通信システム５０は、さらに、軸側部材１１と支持側部材２１との相対回転時に発電する発電ユニット３０を備えており、アンテナ用コイル４２は、この発電ユニット３０の発電用コイル３２に接続されているため、門扉１の開閉時には、発電ユニット３０で発電した電気を用いて、返信電波をさらに増大させることができる。従って、アンテナ用コイル４２で発生する誘導起電力が弱い場合や、リーダー６０とアンテナ用コイル４２との距離が大きく離れている場合でも、アンテナ用コイル４２からの返信電波を、リーダー６０でより確実に受信することができる。この結果、適切なタイミングで、より確実に通信を行うことができる。
【００４３】
なお、上述した通信システム５０では、門扉１の開閉状態を検出するのみであるが、門扉１の開閉時の回転角度も検出してもよい。図１２は、実施形態に係る通信ユニットの変形例であり、図９のＢ−Ｂ断面図である。門扉１の開閉時の回転角度を検出する場合には、アンテナ用コイル４２で発電用磁石３１からの交番磁界を検出する際における磁力の極数を増加させることにより行う。例えば、図１２に示すように、発電用磁石３１を、軸部１２の軸方向に見た場合における形状が四半円形になる４つの磁石を組み合わせることにより形成する。この四半円形の各磁石は、軸部１２の周方向において４５°で分けた場合の一方の領域がＮ極で、他方の領域がＳ極になっており、発電用磁石３１は、この四半円形の磁石４つを、隣接する極性同士が異なる極性になるように組み合わせる。これにより、発電用磁石３１は、軸部１２の周方向における４５°ごとに磁石の極性が異なるように構成する。
【００４４】
これにより、門扉１の開閉時にアンテナ用コイル４２で検出する漏れ磁界は、回転ユニット１０の軸部１２が４５°回転するごとに極性が変化する交番磁界になる。このため、ＲＦＩＤ受信機４０から、この磁界の変化の情報を随時リーダー６０にすることにより、リーダー６０は、軸部１２の回転時における回転角度を検出することができ、門扉１の開閉時の回転角度を検出することができる。従って、門扉１の開閉時の情報を取得する際に、より多くの情報を取得することができる。
【００４５】
また、上述した通信システム５０では、支持側部材２１に発電用コイル３２を配設しているが、発電用コイル３２は配設しなくてもよい。リーダー６０とアンテナ用コイル４２との距離が比較的近かったり、アンテナ用コイル４２と発電用磁石３１との設置状態によってアンテナ用コイル４２で大きな誘導起電力を発生させたりすることができる場合は、アンテナ用コイル４２で発生する誘導起電力で返信電波の出力を増大するのみで、リーダー６０によって返信電波を受信することができる。このため、このような場合には、発電用コイル３２を省くことにより、適切なタイミングで通信を行う通信システム５０を、低コストで製造することができる。
【００４６】
また、上述した通信システム５０では、ＲＦＩＤ受信機４０としては１つの回転ユニット１０に１組のＩＣチップ４１とアンテナ用コイル４２とが配設されているのみであるが、ＲＦＩＤ受信機４０は、１つの回転ユニット１０に複数配設してもよい。１つの回転ユニット１０にＲＦＩＤ受信機４０を複数配設し、それぞれのＲＦＩＤ受信機４０で発電用磁石３１からの漏れ磁界を検出することにより、軸側部材１１と支持側部材２１との相対的な回転角度の変化を、より精度よく検出することができ、精度が高い門扉１の開閉時の情報を取得することができる。
【００４７】
また、上述した通信システム５０では、回転ユニット１０の軸部１２は、軸部固定部１５から鉛直方向に下方に向かって延在し、中空部２３の上方から中空部２３内に挿入する形態になっているが、軸部１２と中空部２３の向きは反対向きでもよい。つまり、軸部１２は軸部固定部１５から鉛直方向に上方に向かって延在し、下方側が開口する中空部２３に対して下方側から軸部１２を挿入する形態でもよい。軸部１２と中空部２３とが、このように組み合わされる場合でも、回転ユニット１０に発電ユニット３０とＲＦＩＤ受信機４０を設けることにより、回転ユニット１０の動作時のみ発電ユニット３０で発電し、ＲＦＩＤ受信機４０からリーダー６０に対して情報を送信することができる。
【００４８】
また、上述した通信システム５０では、回転ユニット１０は、門扉１と門柱６との連結部分に配設され、門扉１の開閉に用いられているが、回転ユニット１０は門扉１以外の部分に用いられてもよい。例えば、玄関の扉や、建物内に設置される扉など、回転軸を中心として回転することにより開閉すると共に、回転軸の向きが鉛直方向になる建具であれば、発電ユニット３０で発電した電気で送信出力を増幅させるＲＦＩＤ受信機４０を備える回転ユニット１０を配設する部分の用途は問わない。
【符号の説明】
【００４９】
１ 門扉
４ 門扉側固定部
６ 門柱
７ 門柱側固定部
１０ 回転ユニット
１１ 軸側部材
１２ 軸部
１５ 軸部固定部
２１ 支持側部材
２２ 支持部材
２３ 中空部
２５ 支持部材固定部
３０ 発電ユニット
３１ 発電用磁石
３２ 発電用コイル
４０ ＲＦＩＤ受信機
４１ ＩＣチップ
４２ アンテナ用コイル
５０ 通信システム
６０ リーダー
７０ 制御回路
【特許請求の範囲】
【請求項１】
通信に用いる電波を送信するリーダーと、
前記リーダーから離れた位置に設置され、前記リーダーで送信した電波を受信すると共に、受信した電波に基づき前記リーダーへ返信電波を送信するアンテナ用コイルと、
前記アンテナ用コイルの近傍に配設され、且つ、前記アンテナ用コイルに対して相対的な位置関係が変化することにより、前記アンテナ用コイルに対して交番磁界を発生させる磁石と、
を備え、
前記アンテナ用コイルは、前記磁石との相対的な位置関係の変化時に前記交番磁界によって起電力を発生し、前記返信電波の出力を、前記起電力を用いて増大させることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記磁石は、回転可能に配設されると共に回転することによって円周上における極性が変化し、
前記アンテナ用コイルは、前記磁石の回転時の中心軸を中心とする径方向における前記磁石の外端よりも径方向外方で前記磁石の近傍に配設されており、前記磁石が回転した際の円周上の極性の変化によって前記交番磁界を受けることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【請求項１】
通信に用いる電波を送信するリーダーと、
前記リーダーから離れた位置に設置され、前記リーダーで送信した電波を受信すると共に、受信した電波に基づき前記リーダーへ返信電波を送信するアンテナ用コイルと、
前記アンテナ用コイルの近傍に配設され、且つ、前記アンテナ用コイルに対して相対的な位置関係が変化することにより、前記アンテナ用コイルに対して交番磁界を発生させる磁石と、
を備え、
前記アンテナ用コイルは、前記磁石との相対的な位置関係の変化時に前記交番磁界によって起電力を発生し、前記返信電波の出力を、前記起電力を用いて増大させることを特徴とする通信システム。
【請求項２】
前記磁石は、回転可能に配設されると共に回転することによって円周上における極性が変化し、
前記アンテナ用コイルは、前記磁石の回転時の中心軸を中心とする径方向における前記磁石の外端よりも径方向外方で前記磁石の近傍に配設されており、前記磁石が回転した際の円周上の極性の変化によって前記交番磁界を受けることを特徴とする請求項１に記載の通信システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２０１３−４１３３１（Ｐ２０１３−４１３３１Ａ）
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１７６１６３（Ｐ２０１１−１７６１６３）
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（３０２０４５７０５）株式会社ＬＩＸＩＬ (949)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年２月２８日（２０１３．２．２８）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年８月１１日（２０１１．８．１１）
【出願人】（３０２０４５７０５）株式会社ＬＩＸＩＬ (949)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]