(57)【要約】 【課題】  小型で通信感度の向上が図られ、信頼性が向上した引き違い窓にも取り付け可能なガラス破壊検知装置およびそれを用いた窓を提供することにある。【解決手段】  複層ガラス(ペアガラス)５を用いた窓で、複層ガラス５の二枚のガラスの間に、バッテリレス振動センサ９とアンテナを設置し、また、複層ガラスを用いた窓の外部に設けられた質問器１３と通信することによりガラス破壊検知装置およびそれを用いた窓を構成する。【選択図】  図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
二枚のガラスの間に乾燥した空気の層を封じ込めた複層ガラスと、前記複層ガラスと前記空気層を保持する金属フレームからなる窓に用いられる、バッテリレス振動センサとアンテナからなるガラス破壊検出器と、窓の外部に設置される、前記ガラス破壊検出器と通信する質問器からなるガラス破壊検知装置であって、前記バッテリレス振動センサが前記複層ガラスの二枚のガラスの間に取り付けられたことを特徴とするガラス破壊検知装置。
【請求項２】
前記アンテナとして前記金属フレームを用いることを特徴とする請求項１記載のガラス破壊検知装置。
【請求項３】
前記アンテナとして前記金属フレームの一部を用いて大きさ形状を調整することを特徴とする請求項１記載のガラス破壊検知装置。
【請求項４】
二枚のガラスの間に乾燥した空気の層を封じ込めた複層ガラスと、前記複層ガラスと前記空気層を保持する金属フレームからなる窓に設置された、バッテリレス振動センサとアンテナからなるガラス破壊検出器と、窓の外部に設置された、前記ガラス検出器と通信する質問器からなるガラス破壊検知装置を用いた窓であって、前記バッテリレス振動センサが前記複層ガラスの二枚のガラスの間に取り付けられたことを特徴とするガラス破壊検知装置を用いた窓。
【請求項５】
前記アンテナとして前記金属フレームを用いたことを特徴とする請求項４記載のガラス破壊検知装置を用いた窓。
【請求項６】
前記アンテナとして前記金属フレームの一部を用いて大きさ形状を調整したことを特徴とする請求項４記載のガラス破壊検知装置を用いた窓。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、対象物の振動現象を検出する振動検知方法並びにバッテリレス振動センサ及び質問器を備えた振動検知システムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動センサは、建造物の耐震診断や防犯セキュリティ用のガラス破壊検知装置、或いは設備や工作機械の異常振動検知に利用されている。その一例として、ガラス等の破壊現象において生じる振動のように瞬時的ではあるが周期的な変化を検知するシステムがある（例えば、特許文献１参照）。特許文献１のシステムでは、圧電材料を利用した振動センサを用いて、ガラス等の破壊現象において生じる振動を電気信号に変換することにより、破壊現象の有無を検知している。
【０００３】
特許文献２のセンサは、シングルポートの表面弾性波（ＳＡＷ）共振子を備えた振動センサと質問器を用いて振動検知システムを構築したことから、振動センサをバッテリレスとすることが可能となっている。また、振動検知用の処理を質問器側ですることとしたことから、振動センサから信号処理部などを省略することもできる。そのため、小型化が可能となっている。
【０００４】
【特許文献１】特開２０００−４８２６８号公報
【特許文献２】特開２００７−２３２７０６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
特許文献１のガラス破壊検出器は、一体化されているため形状が大きすぎ、引き違い窓には取り付けることが難しく、また、ガラス破壊検出器内の電池の取替えが必要となるため、ガラス破壊検出器が容易に取り外し可能な場所以外では使用できなかった。
【０００６】
また、特許文献２のバッテリレス振動センサはセンサチップとアンテナで構成されていて、バッテリレス振動センサ内に設置されたアンテナ形状により質問器との通信感度が決まるが、感度を上げるためにはアンテナ形状を大きくする必要がありバッテリレス振動センサ全体の大きさが大きくなってしまう問題があった。
【０００７】
ガラス破壊検知装置においては、２４時間休みなく監視する機能は必要条件であり、装置の信頼性が重要な要素となっている。特に寒冷地方において冬の季節にガラス窓に結露が見られることから、ガラスに接するように設置されたガラス破壊検出器のバッテリレス振動センサは、結露による影響の故障が心配されていた。
【０００８】
本発明の技術的課題は、小型で通信感度の向上が図られ、信頼性が向上し、引き違い窓にも取り付け可能なガラス破壊検知装置およびそれを用いた窓を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、複層ガラス(ペアガラス)を用いた窓で、複層ガラスの二枚のガラスの間に、バッテリレス振動センサとアンテナを設置し、また、複層ガラスを用いた窓の外部に設けられた質問器と通信することによりガラス破壊検知装置およびそれを用いた窓を構成する。
【００１０】
なお、複層ガラスの金属フレームをアンテナとするように構成するのが設計および製造上好ましい。また、アンテナとして複層ガラスの金属フレーム一体を用いるのではなく、金属フレームの一部分をアンテナとして用いることにより、通信周波数に合わせたアンテナの大きさと形状に調節して、アンテナの通信感度向上を容易に図ることができる。
【００１１】
本発明によれば、二枚のガラスの間に乾燥した空気の層を封じ込めた複層ガラスと、前記複層ガラスと前記空気層を保持する金属フレームからなる窓に用いられる、バッテリレス振動センサとアンテナからなるガラス破壊検出器と、窓の外部に設置される、前記ガラス破壊検出器と通信する質問器からなるガラス破壊検知装置であって、前記バッテリレス振動センサが前記複層ガラスの二枚のガラスの間に取り付けられたことを特徴とするガラス破壊検知装置が得られる。
【００１２】
本発明によれば、前記アンテナとして前記金属フレームを用いることを特徴とするガラス破壊検知装置が得られる。
【００１３】
本発明によれば、前記アンテナとして前記金属フレームの一部を用いて大きさ形状を調整することを特徴とするガラス破壊検知装置が得られる。
【００１４】
本発明によれば、二枚のガラスの間に乾燥した空気の層を封じ込めた複層ガラスと、前記複層ガラスと前記空気層を保持する金属フレームからなる窓に設置された、バッテリレス振動センサとアンテナからなるガラス破壊検出器と、窓の外部に設置された、前記ガラス検出器と通信する質問器からなるガラス破壊検知装置を用いた窓であって、前記バッテリレス振動センサが前記複層ガラスの二枚のガラスの間に取り付けられたことを特徴としたガラス破壊検知装置を用いた窓が得られる。
【００１５】
本発明によれば、前記アンテナとして前記金属フレームを用いたことを特徴とするガラス破壊検知装置を用いた窓が得られる。
【００１６】
本発明によれば、前記アンテナとして前記金属フレームの一部を用いて大きさ形状を調整したことを特徴とするガラス破壊検知装置を用いた窓が得られる。
【発明の効果】
【００１７】
本発明により、バッテリレス振動センサとアンテナを複層ガラスの二枚のガラス間に内蔵する形態をとるガラス破壊検知装置を提供することにより、設置されている状態でも窓の外観を損ねることがなく、引き違い窓においてバッテリレス振動センサを取り付けた状態で窓の開閉が可能となる。また、結露によるバッテリレス振動センサへの影響が無い。
【００１８】
また、複層ガラスの二枚のガラス間のガラス接続用の金属フレームをアンテナとしたり、アンテナとして金属フレームの一部分をアンテナとして用いたり、複層ガラスのフレームにアンテナを組み込むこと等により、通信周波数に合わせたアンテナの大きさと形状を調節して、アンテナの通信感度向上が図られ、通信距離が伸びることにより、質問器の台数を減らすことができる。そのため、最も高額な質問器のコストを抑えることができ、複層ガラス内に設置されているので信頼性も向上したガラス破壊検知装置およびそれを用いた窓の提供が可能になった。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明のガラス破壊検知装置およびそれを用いた窓は、二枚のガラスの間に乾燥した空気の層を封じ込めた複層ガラスと、複層ガラスと空気層を保持する金属フレームからなる窓に用いられる、バッテリレス振動センサと、アンテナからなるガラス破壊検出器と、窓の外部に設置された、ガラス破壊検出器と通信する質問器からなっている。破壊センサのバッテリレス振動センサが複層ガラスの二枚のガラスの間に取り付けられている。
【００２０】
また、アンテナは、金属フレームを用いたり、アンテナを金属フレームの一部を用いて大きさ形状等を調節して設けてもかまわない。
【００２１】
以下に図面を用いて、本発明の実施の形態を詳述する。
【００２２】
まず、複層ガラスのフレームをアンテナにしたときの性能を確認するため、長方形状のフレームアンテナを、短手方向を上下にした場合（フレームアンテナＡとする）と、長手方向を上下にした場合（フレームアンテナＢとする）を測定確認した。図１は、本発明によるフレームアンテナＡを示す図で、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は指向性を表す図である。図２は、本発明によるフレームアンテナＢを示す図で、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は上面図、図２（ｃ）は指向性を表す図である。図３は、比較する標準ダイポールアンテナの指向性を示した図である。図４は、本発明によるフレームアンテナＡ、Ｂの周波数特性を示した図である。
【００２３】
図１（ａ）のように、大きさ２６×６４ｃｍ、幅４ｃｍフレームアンテナＡ１にコネクタ３が繋がった同軸ケーブル２を取り付け、周波数特性と指向性を電波暗室において、３ｍ法による測定方法でトラッキングジェネレータを用いて測定した。送信：フレームアンテナＡ１で１０ｄＢｍ、受信：バイコニカルアンテナによる。図４に示すフレームアンテナＡ１の周波数特性は、１２５ＭＨｚ付近で最も効率が良く、更に１００ＭＨｚから３００ＭＨｚ付近まで使用が可能であることが確認できた。図１（ｃ）に、フレームアンテナＡ１の指向性の測定結果を示す。比較のために、標準アンテナであるダイポールアンテナの指向性の測定結果を図３に示す。測定結果を比較するとループアンテナ形状のフレームアンテナＡ１は標準アンテナと同等の利得があることが確認できた。また、指向性の方向は、ほぼ標準アンテナであるダイポールアンテナと同等の機能をすることが確認できた。
【００２４】
以上により、上記のフレームアンテナＡ１は１００ＭＨｚ帯から３００ＭＨｚ帯のダイポールアンテナとして機能することがわかった。アンテナ指向性により、バッテリレス振動センサを複層ガラスの窓に取り付け、その受信機としての質問器を設置する場合は、フレームの前面中心より前方水平方向左右７０度の位置に置くのが適切であると判断できる。
【００２５】
図２（ａ）のように大きさ６４×２６ｃｍ、幅４ｃｍフレームアンテナＢ４にコネクタ３が繋がった同軸ケーブル２を取り付け、上記フレームアンテナＡ１と同様に周波数特性と指向性の測定を行った。図４に示すフレームアンテナＢ４の周波数特性は、１２５ｋＨｚ付近で最も効率がよく、１００ＭＨｚから３００ＭＨｚ付近まで利用が可能であることが確認できた。図２（ｃ）に、フレームアンテナＢ４の指向性の測定結果を示す。この周波数特性の測定結果より、フレームアンテナＡ１と同様、標準アンテナと同等の利得があることが確認できた。また、指向性の測定結果もフレームアンテナＡ１と同様の結果が得られた。
【００２６】
以上により、上記のフレームアンテナＢ４は１００ＭＨｚ帯から３００ＭＨｚ帯のダイポールアンテナとして機能することがわかった。アンテナ指向性により、バッテリレス振動センサを複層ガラスの窓に取り付け、その受信機としての質問器を設置する場合は、フレームの前面中心より前方水平方向左右６０度の位置に置くのが適切であると判断できる。
【００２７】
実際に二枚のガラスの間に乾燥した空気の層を封じ込めた複層ガラスに、バッテリレス振動センサと金属フレームのアンテナからなるガラス破壊検出器を取り付けた例を説明する。図５は、本発明による複層ガラスの二枚のガラスの間にバッテリレス振動センサと金属フレームをアンテナにしたガラス破壊検出器を説明する図である。
【００２８】
バッテリレス振動センサ９は、センサチップを備えており、センサチップ内にはシングルポート表面弾性波（ＳＡＷ）共振子が設けられて、振動現象を検出するとＳＡＷ共振子の振動現象が変化することにより検出している。ＳＡＷ共振子を備えたバッテリレス振動センサ９を、複層ガラス５の外側のガラス６に接するように取り付け、質問器からバッテリレス振動センサ９に対して、連続搬送波を送信する一方で、質問器においてバッテリレス振動センサ９からの反射波を監視する。外側のガラス６において振動現象が生じると、それに伴ってバッテリレス振動センサ９に機械振動が与えられ、その結果反射波に変化が生じるので、それに基づいて質問器が振動現象を判断する。なお、バッテリレス振動センサ９、と質問器については、たとえば、特許文献２（特開２００７−２３２７０８号公報）に、詳細に開示されておりそれを適用することができる。
【００２９】
複層ガラス５の金属フレーム８に外側のガラス６と内側のガラス７を取り付け、バッテリレス振動センサ９を複層ガラス５の破壊を検出する外側のガラス６に接するように複層ガラス５のガラス間の間隙に取り付け、アンテナとしての金属フレーム８と接続してガラス破壊検出器１０を構成した。バッテリレス振動センサ９は、複層ガラス５の視界性、アンテナとの接続、ガラスが割られた時センサが落下しにくいことなどを考えてガラスの下端に接するように設置した。
【００３０】
この形態で発信機から３００ＭＨｚ、−５０ｄＢｍの搬送波を送信し稼動状態にして外側のガラス６を破壊し、返信される信号の受信電力を測定した。複層ガラス５より０．５ｍ離れた地点で、ガラス破壊検出器１０の返信波は−８０ｄＢｍ以上で観測され、ガラス破壊検出器１０として十分に機能することが確認された。上記実施の形態により、複層ガラス５を用いた窓の二枚のガラスの間にバッテリレス振動センサ９と金属フレーム８のアンテナ一体となった構造を取ることにより、バッテリレス振動センサ９を取り付けたまま、引き違い窓の開閉が容易にできる。
【００３１】
また、図６は、本発明による複層ガラスの二枚のガラスの間にバッテリレス振動センサとフレームの一部をアンテナにしたガラス破壊検出器を説明する図である。図６のように金属フレーム８を途中から非金属フレーム１１にしてアンテナの形状を調節することにより、通信周波数に合わせたアンテナ調節も可能となる。
【００３２】
図７は、本発明によるガラス破壊検出器と質問器によるガラス破壊検知装置およびそれを用いた窓を説明する図である。引き違い窓１２の左右複層ガラスの二枚のガラスの間に、バッテリレス振動センサ９とフレームをアンテナにしたガラス破壊検出器が設けられている。前に記述したフレームアンテナの検討結果より、質問器１３の設置位置をフレーム前方中心より、前方水平方向左右７０度以内で、前方上下方向上下６０度以内とした。左右の二つのガラス破壊検出器の通信用搬送波の周波数を異ならせることにより、二つのガラス破壊検出器を一つの質問器で対応することが出来た。また、ガラス破壊検出器の通信距離により一つの質問器で、二つ以上のガラス破壊検出器に対応することも可能である。
【００３３】
以上、実施例を用いて、この発明の実施の形態を説明したが、この発明は、これらの実施例に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更があっても本発明に含まれる。すなわち、当業者であれば、当然なしえるであろう各種変形、修正もまた本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明のガラス破壊検知装置およびそれを用いた窓を用いることにより、不審者の侵入、ガラスの破壊に代表される多様な防犯対策において、外観的に違和感がなく信頼性が高く低コストで実現できる防犯セキュリティ等に適したシステムを簡便に構築することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明によるフレームアンテナＡを示す図、図１（ａ）は正面図、図１（ｂ）は上面図、図１（ｃ）は指向性を表す図。
【図２】本発明によるフレームアンテナＢを示す図、図２（ａ）は正面図、図２（ｂ）は上面図、図２（ｃ）は指向性を表す図。
【図３】比較する標準ダイポールアンテナの指向性を示した図。
【図４】本発明によるフレームアンテナＡ、Ｂの周波数特性を示した図。
【図５】本発明による複層ガラスの二枚のガラスの間にバッテリレス振動センサと金属フレームをアンテナにしたガラス破壊検出器を説明する図。
【図６】本発明による複層ガラスの二枚のガラスの間にバッテリレス振動センサとフレームの一部をアンテナにしたガラス破壊検出器を説明する図。
【図７】本発明によるガラス破壊検出器と質問器によるガラス破壊検知装置およびそれを用いた窓を説明する図。
【符号の説明】
【００３６】
１    フレームアンテナＡ
２    同軸ケーブル
３    コネクタ
４    フレームアンテナＢ
５    複層ガラス（ペアガラス）
６    外側のガラス
７    内側のガラス
８    金属フレーム
９    バッテリレス振動センサ
１０    ガラス破壊検出器
１１    非金属フレーム
１２    引き違い窓
１３    質問器
【図１】
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【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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