(57)【要約】【課題】任意の周波数の電磁波をエネルギーとして利用して、発光および吹鳴の少なくとも一方を用いて注意喚起できる、電磁波を用いた無電源自動注意喚起装置および無電源自動注意喚起方法を提供する。【解決手段】電磁波を発する発信機と、発信機の発する電磁波を受信するアンテナと、受信した電磁波から所定の周波数を抽出し、抽出した周波数の電磁波を電力へ変換する電気回路と、変換された電力により発光する発光部および吹鳴する音発生部の少なくとも１つを有する。【選択図】図１
2019128405.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波を発する発信機と、
前記発信機の発する電磁波を受信するアンテナと、
受信した電磁波から所定の周波数を抽出し、抽出した周波数の電磁波を電力へ変換する電気回路と、
変換された電力により発光する発光部および吹鳴する音発生部の少なくとも１つを有することを特徴とする電磁波を用いた無電源自動注意喚起装置。
【請求項２】
前記発信機と前記アンテナとの距離が２ｍ以内に接近し、
かつ前記アンテナが３００ＭＨｚから３ＧＨｚの周波数帯域より選択された電磁波を受信したときに、前記発光部および前記音発生部の少なくとも１つを用いて注意喚起を行うことを特徴とする請求項１に記載の電磁波を用いた無電源自動注意喚起装置。
【請求項３】
前記発光部は、明滅点灯あるいは連続点灯することを特徴とする請求項１または２に記載の電磁波を用いた無電源自動注意喚起装置。
【請求項４】
発信機により電磁波を発し、
前記発信機が発した電磁波をアンテナで受信し、
受信した電磁波から所定の周波数を抽出した後、抽出した周波数の電磁波を電気回路で電力へ変換し、
変換された電力を用いて、発光部による発光および音発生部による吹鳴の少なくとも一方により注意喚起を行うことを特徴とする電磁波を用いた無電源自動注意喚起方法。
【請求項５】
前記発信機と前記アンテナとの距離が２ｍ以内に接近し、かつ前記アンテナが３００ＭＨｚから３ＧＨｚの周波数帯域より選択された電磁波を受信したときに、前記発光部および前記音発生部の少なくとも一方により注意喚起することを特徴とする請求項４に記載の電磁波を用いた無電源自動注意喚起方法。
【請求項６】
前記発光部により、明滅点灯あるいは連続点灯させることを特徴とする請求項４または５に記載の電磁波を用いた無電源自動注意喚起方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、工場での安全掲示に好適な、電磁波を用いた無電源自動注意喚起装置および無電源自動注意喚起方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
工場における災害を防止するために、作業員に対し、危険個所に注意喚起の掲示をする方法や音で危険個所を伝達する方法が取られている。安価かつ簡易的な注意喚起方法としては、紙やシールなどを掲示する方法が一般的である。この方法は人（作業員）が目にすることで意識する受動的な方法である。しかし、受動的な注意喚起方法は、掲示位置や掲示数などに制約が無く、簡便ながら、人の認識性に欠ける恐れがある。
【０００３】
それに対し、能動的な注意喚起方法としては、例えばセンサーにより人を感知し、光や音で人へ訴えかける方法が挙げられる。能動的な注意喚起方法では、センサーの電源を固定配線方式とする場合、コンセントにより設置位置や接続数に制約が生じることから簡便性に欠ける恐れがある。また、電池方式とする場合、電池切れによりその機能を果たさなくなることが懸念される。工場ではこのような電池切れのまま放置され、しかる後に災害が発生してしまうことが往々にしてある。これを解決する方法として、電磁波を利用して無電源で注意喚起を行う装置が考えられる。
【０００４】
本発明とは適用分野は異なるが、電磁波を利用して無電源で注意喚起を行う技術の一例として、特許文献１、２に電磁波を利用した発光装置が提案されている。特許文献１では、近距離無線通信の電磁波をエネルギーとして利用し、ＬＥＤを発光させる技術である。特許文献２では、携帯電話の電磁波をエネルギーとして利用し、有機エレクトロルミネッセンス素子を発光させる技術である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特表２０１５−５２４０７７号公報
【特許文献２】特開２００７‐２４９１６２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、特許文献１、２にはそれぞれ次のような問題点や難点がある。
【０００７】
特許文献１及び特許文献２に記載された技術では、周波数の選択性が無いため、何らかの電磁波の発生源の近くに設置された場合には、常に発光した状態となる。発光が常態化してしまっては注意喚起の意味をなさず、また、機器の寿命も縮まるといった問題点がある。そして、建物内の照明等が明るい場所では、光を発するだけでは気づかれない可能性があるという難点がある。
【０００８】
さらに、特許文献２では、利用される電磁波にも問題がある。携帯電話は常に電磁波を出しているわけではなく、エリア移動時や通話時に限られる。電磁波の出力も基地局との距離により変化するため、得られる電力は不安定である。このため、注意喚起を目的とした効果的な発光を得られにくい問題がある。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みなされたものであり、任意の周波数の電磁波をエネルギーとして利用し、発光および吹鳴の少なくとも一方を用いて注意喚起を行うことができる、電磁波を用いた無電源自動注意喚起装置および無電源自動注意喚起方法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】
【００１０】
本発明者らは、上記課題を解決するため、鋭意検討を行った。その結果、任意の周波数を選択可能な発信機と、発信機の発する電磁波を受信するアンテナと、任意の周波数の電磁波を通電する同調回路の組み込まれた電気回路と、電磁波を変換して得られた電力により発光するＬＥＤなどの発光体およびブザーなどの音発生装置の少なくとも１つを有して構成されることにより、光および音の少なくとも１つを用いて効果的に注意喚起できる。また、発信機を装着した人がアンテナに近接した際のみ動作可能とするため、発光や発音の常態化が防げ、さらに機器の長寿命化が得られることもわかった。
【００１１】
本発明は、上記知見に基づいたものであり、以下の要旨を有する。
［１］  電磁波を発する発信機と、
前記発信機の発する電磁波を受信するアンテナと、
受信した電磁波から所定の周波数を抽出し、抽出した周波数の電磁波を電力へ変換する電気回路と、
変換された電力により発光する発光部および吹鳴する音発生部の少なくとも１つを有することを特徴とする電磁波を用いた無電源自動注意喚起装置。
［２］  前記発信機と前記アンテナとの距離が２ｍ以内に接近し、
かつ前記アンテナが３００ＭＨｚから３ＧＨｚの周波数帯域より選択された電磁波を受信したときに、前記発光部および前記音発生部の少なくとも１つを用いて注意喚起を行うことを特徴とする上記［１］に記載の電磁波を用いた無電源自動注意喚起装置。
［３］  前記発光部は、明滅点灯あるいは連続点灯することを特徴とする上記［１］または［２］に記載の電磁波を用いた無電源自動注意喚起装置。
［４］  発信機により電磁波を発し、
前記発信機が発した電磁波をアンテナで受信し、
受信した電磁波から所定の周波数を抽出した後、抽出した周波数の電磁波を電気回路で電力へ変換し、
変換された電力を用いて、発光部による発光および音発生部による吹鳴の少なくとも一方により注意喚起を行うことを特徴とする電磁波を用いた無電源自動注意喚起方法。
［５］  前記発信機と前記アンテナとの距離が２ｍ以内に接近し、かつ前記アンテナが３００ＭＨｚから３ＧＨｚの周波数帯域より選択された電磁波を受信したときに、前記発光部および前記音発生部の少なくとも一方により注意喚起することを特徴とする上記［４］に記載の電磁波を用いた無電源自動注意喚起方法。
［６］  前記発光部により、明滅点灯あるいは連続点灯させることを特徴とする上記［４］または［５］に記載の電磁波を用いた無電源自動注意喚起方法。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、任意の周波数の電磁波をエネルギーとして利用し、電磁波を電力に変換して発光および吹鳴の少なくとも一方を動作させて、効果的に注意喚起することができる。また、従来の一般的な装置では必要とされていた電力供給源としての固定配線や電池を不要にできる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】図１は、本発明の一実施形態である無電源自動注意喚起装置の構成を説明する概略図である。
【図２】図２（Ａ）、（Ｂ）は、それぞれ本発明で提示される注意喚起内容の一例を示した概略図である。
【図３】図３は、本発明の一実施形態である無電源自動注意喚起装置の回路図であり、図３（Ａ）は発光部および音発生部を直列に接続した回路図であり、図３（Ｂ）は発光部および音発生部を並列に接続した回路図である。
【図４】図４は、本発明の他の実施形態である無電源自動注意喚起装置の回路図であり、図４（Ａ）は発光回路および音発生回路を直列に積層接続した回路図であり、図４（Ｂ）は発光回路および音発生回路を並列に配置した回路図である。
【図５】図５は、本発明の一実施形態である無電源自動注意喚起方法のフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の無電源自動注意喚起装置および無電源自動注意喚起方法について図面を参照しながら説明する。なお、本発明はこの実施形態に限定されない。ここでは、本発明の無電源自動注意喚起装置および無電源自動注意喚起方法として、発光部と音発生部の両方を有する場合を説明するが、どちらか一方を有する場合でも本発明の効果は十分に得られる。
【００１５】
まず、図１、２を参照して、本発明の無電源自動注意喚起装置について説明する。図１は、本発明の無電源自動注意喚起装置１の一例を説明する構成図である。図２は、本発明の無電源自動注意喚起装置における注意喚起の表示例を説明する図である。
【００１６】
図１に示す無電源自動注意喚起装置１は、発信機２、アンテナ３、電気回路４、発光部５、および音発生部６を有する。図１に示す装置では、アンテナ３、電気回路４、発光部５、および音発生部６が無電源自動注意喚起装置１の本体１ａに設ける場合を例示している。
【００１７】
無電源自動注意喚起装置１の本体１ａは、板状あるいはフィルム状に製造される。本体１ａの材質は、電磁波を遮断しない材質であればよく、設置箇所や注意喚起の目的に応じて、金属以外の材質より適宜選択される。例えば、プラスチック、紙、木材、ガラスである。本体１ａの形状は、特に限定されず、設置箇所や注意喚起の目的に応じて、円形、四角形などより適宜選択される。本体１ａの設置は、建物内、例えば工場の場合には、注意喚起を促したいエリア周辺の壁、床、パイプあるいは高所に設置された設備等に、接着材等で貼り付けることで行う。
【００１８】
発信機２は、電磁波を発する機器である。例えば、スマートウォッチといった時計型、スマートフォンといった通信機型などの機器が挙げられ、それ以外にもバッテリーを有し携帯できる重さであれば形態には捉われない。本発明では、工場内での注意喚起に適用する観点より、発信機２の電磁波として３００ＭＨｚから３ＧＨｚの周波数帯域より適宜選択される周波数を用いることが好ましい。周波数は適宜選択できるため、工場内に存在する周波数を発信する他の機器との棲み分けが可能となり、後述する発光部５及び音発生部６の誤動作を防止できる。発信機２は、工場内で作業する作業員の腕、腰などに装着するとよい。
【００１９】
アンテナ３は、発信機２の発する電磁波を受信するものである。例えば、ループアンテナやダイポールアンテナなどである。図１に示す装置の場合、アンテナ３は本体１ａの裏面の端部に配置される。ループアンテナを用いる場合には、受信強度に応じて適宜コイルの巻き数を調整する。受信強度は、後述する発光部５および音発生部６の動作に必要な電力や、受信可能な距離に応じて適宜決定される。
【００２０】
電気回路４は、アンテナ３で受信した電磁波から所定の周波数を抽出し、抽出した周波数の電磁波を電力へ変換する回路である。本発明では、上述のように発信機２の周波数は適宜選択可能のため、受信した電磁波から所定の周波数を抽出するために同調回路を組み込む。図１に示す装置の場合、電気回路４は本体１ａの裏側の中央部に配置される。なお、電気回路４の詳細については後述する。
【００２１】
発光部５は、変換された電力により発光する発光体である。例えば、ＬＥＤ、有機ＥＬなどを用いる。発光部５の設置数は、注意喚起の程度（レベル）に応じて１つ以上より適宜選択でき、発光部５の配置も自由に選べる。図１に示す装置の場合、発光部５は本体１ａの表面に４つ配置した状態を例示しているが、例えば図２（Ａ）、（Ｂ）に示すように文字の周辺を照らすように配置したり、文字状に配置してもよい。また、発光部５は、明滅点灯あるいは連続点灯より選択できる。点灯状態が選択できるため、より視覚的に注意を促すことが可能となる。
【００２２】
音発生部６は、変換された電力により吹鳴する機器である。例えば、ブザーなどを用いる。図１に示す装置の場合、音発生部６は本体１ａの表面の左下側に配置される。
【００２３】
以上の構成を有する無電源自動注意喚起装置１は、発信機２を装着した人（作業者）がアンテナ３に近接した際にのみ、電磁波をアンテナで受け、電磁誘導により発電し、電気回路４に接続された発光部５および音発生部６を動作させる。これにより、注意喚起として効果的な距離から知覚的に危険個所を作業員に意識付けすることができる。また、無電源のため、固定配線の制約を受けることなく本体１ａの設置箇所を自由に選べる。
【００２４】
次に、図３、４を参照して、本発明の無電源自動注意喚起装置１の本体１ａにおける回路図について説明する。なお、図３は発光部５を明滅点灯させる場合の回路図の一例であり、図４は発光部を連続点灯させる場合の回路図の一例である。各図（Ａ）には発光部５および音発生部６を直列に接続した状態を、各図（Ｂ）には発光部５および音発生部６を並列に接続した状態を示す。
【００２５】
図３、４に示すように、アンテナ３は、同調回路を組み込まれた電気回路４に接続され、電気回路４には発光部５および音発生部６がそれぞれ直列あるいは並列に接続される。発光部５には、逆流防止のために整流ダイオードを設ける。また、発光部５と定電流ダイオード（ＣＲＤ）は、並列に接続する。
【００２６】
まず、アンテナ３では発信機２（図示せず）の発する電磁波を受信し、電気回路４ではアンテナ３で受信した電磁波より同調回路を介して所定の周波数を抽出し、電力へ変換する。同調回路では、任意の周波数を通電するため、予め発信機２の発信周波数を設定する。これにより、アンテナ３が発信機２以外の電磁波を受信した場合でも、発光部５及び音発生部６を誤作動させることを回避できるため、発光及び発音が常態化することを防止できる。電気回路４による起電力は、ファラデーの電磁誘導の法則（式１．１）に従う。
【００２７】
【数１】
2019128405.tif 000003
【００２８】
ここで、Ｖ：起電力、Ｎ：コイルの巻数、φ：磁束、ｔ：時間、とする。
【００２９】
続いて、電気回路４で変換された電力を用いて、発光部５（例えばＬＥＤ）および音発生部６（例えばブザー）を動作させる。そのため、少なくとも発光部５および音発生部６の動作に必要な電力を供給する必要がある。発信機２側の電力は、フリスの伝達公式（式１．２）より得られる。アンテナ３の利得は、以下に示す式（式１．３）より得られる。
【００３０】
【数２】
2019128405.tif 000004
【００３１】
ここで、Pr：受信電力、Gr：受信利得、Pt：送信電力、Gt：送信利得、r：距離、λ：波長、とする。
【００３２】
【数３】
2019128405.tif 000005
【００３３】
ここで、G：ループアンテナの利得、ｎ：巻数、Ａ：アンテナ面積、λ：波長、とする。
【００３４】
具体的には、図３、４に示す回路は、ループアンテナ３、整流ダイオード、ＣＲＤ、ツェナーダイオード、発光部（ＬＥＤ）５、音発生部（ブザー）６、同調回路４より構成される。ループアンテナ３より得られた電波は電力へ変換され、発光部５及び音発生部６へと供給される。また、同調回路４により特定周波数のみ選択的に電力へと変換することができる。
【００３５】
以上に説明した本発明の無電源自動注意喚起装置１では、アンテナ３が発信機２の電磁波を受信可能とする距離は特に限定されず、発信機やアンテナの設計により適宜設定できる。
【００３６】
例えば、工場内のように危険個所が複数あり、定常的に注意喚起を掲示する紙やシールなどの掲示が多い環境では、危険個所に接近していることを効果的に作業者へ意識づけることが重要とされる。すなわち、危険個所から余りにも遠い場所あるいは至近距離で点灯及び吹鳴させることは、有効な注意喚起と言えない。そのため、工場に設置する場合には、効果的に危険個所を意識付けする観点より、作業者が危険個所から２ｍ以内に存在するときに知覚的に注意喚起できるようにすることが好ましい。具体的には、アンテナ３が発信機２の電磁波を受信可能とする距離を２ｍ以内とし、発信機２が発した３００ＭＨｚから３ＧＨｚの周波数帯域より選択された周波数の電磁波をアンテナ３で受け、電気回路４において電磁誘導により発電し、電気回路４に接続された発光部５を光らせるとともに音発生部６で吹鳴させる。
【００３７】
これにより、従来の固定配線や電池を用いたライトなどよりも簡便に、かつ紙やシールなどの掲示板よりも効果的に、危険個所を人間へ意識付けすることができるため、災害の発生確率が低減できる。また、発信機２を装着した人間（作業員）が危険個所に近接した場合にのみ発電して発光部５等を動作させるので、無電源にできる。そのため、従来必要とされていた固定配線や電池が不要となり、また、従来では必要とされていた電池代や電池を交換する人工の削減もできる。さらに、任意の周波数の電磁波をエネルギーとして利用し、発光及び吹鳴するため、機器の長寿命化にも繋がる。
【００３８】
次に、図５を参照して、本発明の無電源自動注意喚起方法について説明する。図５は、本発明の無電源自動注意喚起装置方法の一例を説明するフロー図である。なお、本発明の方法は、上述した図１に示す構成を備えた装置に適用することができる。本発明の無電源自動注意喚起方法は、発信手段、受信手段、電力変換手段、注意喚起起動手段を有する処理装置により実行される。発信手段では上述したような発信機２により電磁波の発信を行い、受信手段では上述したようなアンテナ３により電磁波の受信を行い、電力変換手段では上述したような電気回路４により受信した電磁波から電力への変換を行い、注意喚起起動手段では上述したような発光部５および音発生部６の起動に関する処理を行う。
【００３９】
まず、発信手段では、発信機２を装着した作業者が、接近しているか否かを判断する（ステップＳ１）。接近しているか否かの判断は、アンテナ３が発信機２の電磁波を受信するか否かにより行う。発信機２は、常時、３００ＭＨｚから３ＧＨｚの周波数帯域より選択された周波数の電磁波を発している。なお、発信機２の発信周波数は、個別に設定可能であり、例えば作業エリアや作業者毎に設定することができる。
アンテナ３が発信機２の電磁波を受信した場合（ステップＳ１のＹｅｓ）には、後続の処理（ステップＳ２）へ進み、一方、電磁波を受信しない場合（ステップＳ１のＮｏ）には、再度ステップＳ１の判断が行われる。
【００４０】
次に、受信手段では、アンテナ３で受信した電磁波から所定の周波数を抽出した後、抽出した周波数の電磁波を電気回路４で電力へ変換する（ステップＳ２）。電気回路４では、電磁誘導により発電する。所定の周波数の抽出は、電気回路４に組み込まれた同調回路により行う。同調回路に設定する周波数は適宜選択可能であり、例えば発信機２に用いる周波数を１つ以上選択して、予め設定することができる。
【００４１】
次に、電力変換手段では、電気回路４で変換された電力を用いて、発光部５による発光および音発生部６による吹鳴の少なくとも一方を用いて注意喚起を行う（ステップＳ３）。例えば、発光部５および音発生部６の両方で注意喚起を行う場合には、発光部を発光させるとともに音発生部を吹鳴させる。発光部５及び音発生部６は、それぞれに電力が供給されている間動作する。注意喚起のレベルに応じて、供給電力を調整することができ、これにより発光部５の明るさや音発生部６の音量を調整する。また、発光部５は、明滅点灯あるいは連続点灯も選択できる。
【００４２】
次に、電力変換手段では、アンテナ３における電磁波の受信が終了したか否かを判断する（ステップＳ４）。受信が終了したか否かの判断は、発信機２を装着した作業者がアンテナ３の受信範囲内に存在するか否かにより行う。
アンテナ３の受信範囲内に作業者が存在しない場合（ステップＳ４のＹｅｓ）には、注意喚起の対象が居ないことになるため、ステップＳ３の発光および吹鳴は不要となる。この場合、アンテナ３が発信機２の電磁波を受信しないため電力は得られず、発光部５および音発生部６の動作は終了する。そして、再び、人（作業者）が近接しているか否かの判断（上記ステップＳ１）が行われる。一方、アンテナ３の受信範囲内に作業者が存在する場合（ステップＳ４のＮｏ）には、注意喚起を継続する必要があるため、ステップＳ３の処理が継続して行われる。この場合、アンテナ３が発信機２の電磁波を受信し続けているため、電力は継続して得られており、発光部５および音発生部６も動作し続ける。
【００４３】
以上のような一連の処理により、人（作業者）が危険個所に近接した際のみ、発光及び吹鳴させることで、効果的に注意喚起を行うことができる。
【００４４】
なお、ここでは発光部５および音発生部６の両方で注意喚起を行う場合について説明したが、上述したように、本発明は発光部５および音発生部６のどちらか一方を用いて注意喚起を行う場合にも適用できる。この場合にも上記した各ステップの処理とほぼ同様の処理が行われことになるが、ステップＳ３においては発光部５による発光または音発生部６による吹鳴のいずれか一方が行われることになる。
【００４５】
上述した本発明の注意喚起装置および注意喚起方法は、製鉄所などの工場における危険個所で作業を行う作業員に対する安全掲示として、次のような利用も可能である。
例えば、高所に位置する設備に、フィルム状に製造したトラ縞状に点灯する無電源自動注意喚起装置１の本体１ａを設置する。これにより、作業者が装着した発信機２が発した所定周波数の電磁波をアンテナ３で受け、電気回路４において電磁誘導により発電し、電気回路４に接続された発光部５をトラ縞状に光らせて、２ｍ以内に接近した場所から知覚的に注意喚起を行うようにしてもよい。さらに、発光部５に加えて、音発生部６を設けて、ブザー音を吹鳴させてもよい。
また例えば、足元などに注意を促したい箇所がある場合には、該当箇所の周辺を囲うように板状あるいはシート状に製造した無電源自動注意喚起装置１の本体１ａを設置し、発光部５を明滅させて注意喚起を行ってもよい。なお、発光部５に変えて、音発生部６を設けて、ブザー音で吹鳴させて注意喚起を行ってもよい。あるいは、その両方を設けて注意喚起を行ってもよい。
【００４６】
なお、本発明の装置の本体１ａは材質および形状を自由に設計できるため、従来の注意喚起装置では設置できないような狭い箇所や火気エリアであっても、設置可能となる。
【符号の説明】
【００４７】
１    無電源自動注意喚起装置
１ａ  本体
２    発信機
３    アンテナ
４    電気回路
５    発光部
６    音発生部
【図１】
2019128405.tif 000006
【図２】
2019128405.tif 000007
【図３】
2019128405.tif 000008
【図４】
2019128405.tif 000009
【図５】
2019128405.tif 000010