特開 2024-107936 磁界発生装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024107936

(43)【公開日】2024-08-09

(54)【発明の名称】磁界発生装置

(51)【国際特許分類】

   G01V 15/00 20060101AFI20240802BHJP

【ＦＩ】

G01V15/00

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023012139

(22)【出願日】2023-01-30

(71)【出願人】

【識別番号】000159618

【氏名又は名称】吉川工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001601

【氏名又は名称】弁理士法人英和特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】原野 信也

【テーマコード（参考）】

2G105

【Ｆターム（参考）】

2G105AA01

2G105BB12

2G105DD02

2G105EE01

2G105HH01

2G105JJ05

2G105KK06

(57)【要約】

【課題】所定の方向に長く延びる領域を画定するために、所定の方向に長く延びる磁界を発生させることのできる磁界発生装置を提供する。
【解決手段】長尺Ｕ字状の導線１と、導線１を保持する保持具２と、導線１に同調回路を介して所定の周波数の交流電流を印加する発信回路とを含む磁界発生装置Ｂである。保持具２は、柔軟性を有する非金属質材料で形成され、かつ導線１の略全長にわたりＵ字の間隔を一定に保つように配置されている。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

長尺Ｕ字状の導線と、前記導線を保持する保持具と、前記導線に同調回路を介して所定の周波数の交流電流を印加する発信回路とを含む磁界発生装置であって、
前記保持具は、柔軟性を有する非金属質材料で形成され、かつ前記導線の略全長にわたりＵ字の間隔を一定に保つように配置されている磁界発生装置。

【請求項2】

前記保持具は、長尺帯状の本体部と、前記本体部の両側に設けられ前記導線を被覆するように保持する保持部とを備える、請求項１に記載の磁界発生装置。

【請求項3】

前記同調回路を複数含み、前記導線と接続される同調回路を切り替えるための切替手段を更に含む、請求項１又は２に記載の磁界発生装置。

【請求項4】

前記切替手段は、前記導線の両端に接続された多ピンコネクタを含む、請求項３に記載の磁界発生装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、交流誘導磁界を発生させる磁界発生装置に関する。なお、本明細書では「交流誘導磁界」のことを単に「磁界」ともいう。

【背景技術】

【0002】

磁界発生装置は、例えば特許文献１に開示されているように高所作業領域を画定するためや、例えば特許文献２に開示されているように作業者の安全が確保された安全区域の出入口部を画定するためなど、各種領域を画定するための手段として使用されることがある。従来一般的に磁界発生装置は球形状又は楕円体状に磁界を発生させるが、上述の高所作業領域や安全区域は所定の方向に長く延びている場合があり、このように画定したい領域が所定の方向に長く延びている場合、従来一般的な磁界発生装置では、その領域を画定することができない。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０２１－１６６６８５号公報

【特許文献2】特許第６４４５８１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする課題は、所定の方向に長く延びる領域を画定するために、所定の方向に長く延びる磁界を発生させることのできる磁界発生装置を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明の一観点によれば、次の磁界発生装置が提供される。
長尺Ｕ字状の導線と、前記導線を保持する保持具と、前記導線に同調回路を介して所定の周波数の交流電流を印加する発信回路とを含む磁界発生装置であって、
前記保持具は、柔軟性を有する非金属質材料で形成され、かつ前記導線の略全長にわたりＵ字の間隔を一定に保つように配置されている磁界発生装置。

【発明の効果】

【0006】

本発明によれば、所定の方向に長く延びる磁界を発生させることができ、これにより所定の方向に長く延びる領域を画定することができる。すなわち、本発明によれば、長尺Ｕ字状の導線に沿って磁界が発生するから、この長尺Ｕ字状の導線を所定の方向に沿って設置することで、所定の方向に長く延びる磁界を発生させることができ、これにより所定の方向に長く延びる領域を画定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0007】

【図1】本発明の一実施形態である磁界発生装置の装置構成を概念的に示す平面図。

【図2】図１の磁界発生装置における装置本体の構成を概念的に示すブロック図。

【図3】図１のＩ－Ｉ断面図。

【図4】図１の磁界発生装置において発生する磁界を概念的に示す説明図。

【図5】導線と接続される同調回路を切り替えるための切替手段の一例を概念的に示す説明図。

【発明を実施するための形態】

【0008】

図１に、本発明の一実施形態である磁界発生装置の装置構成を平面図で概念的に示している。また、図２には図１の磁界発生装置における装置本体の構成をブロック図で概念的に示している。
図１において磁界発生装置Ｂは接近検知システムＡに組み込まれており、長尺Ｕ字状の導線１と、導線１を保持する保持具２と、接近検知システムＡの検知機を兼ねる装置本体３とを備えている。装置本体３は導線１に所定の周波数の交流電流を印加する発信回路３１と、導線１と発信回路３１との間に介在する同調回路３２とを含む。すなわち、発信回路３１は同調回路３２を介して所定の周波数の交流電流を導線１に印加する。なお、本実施形態において装置本体３は上述の通り接近検知システムＡの検知機を兼ねており、その詳細な構成及び作用については後述する。

【0009】

図１に戻って導線１は長尺Ｕ字状に形成されている。ここで、「長尺Ｕ字状」とは、Ｕ字状の導線１の長さＬ１が概ね１ｍ以上で、かつＵ字の間隔Ｗ１が概ね１５ｃｍ以下の細長い形状ことをいい、長さＬ１に関してはより実用的には概ね５ｍ以上の細長い形状ことをいう。なお、長さＬ１の上限は特に限定されないが、実用面を考慮すると概ね１００ｍが上限である。また、間隔Ｗ１の下限も特に限定されないが、実用面を考慮すると数ｍｍが下限である。
導線１としては一般的なケーブルを用いることができ、一般的なケーブルをＵ字状に折り曲げることで形成することができる。またケーブルとしてはコスト面から、最も一般的で安価な２芯ケーブルを用いることができる。２芯ケーブルを用いる場合、２芯のうち１芯のみを用いて発信回路３１及び同調回路３２に接続してもよいし、２芯の両端を接合しこれを発信回路３１及び同調回路３２に接続するようにしてもよい。

【0010】

保持具２は、柔軟性を有する非金属質材料で形成され、かつ長尺Ｕ字状の導線１の略全長にわたりＵ字の間隔Ｗ１（図３参照）を一定に保つように配置されている。なお、本実施形態において導線としては２芯ケーブルを用いているが、図３において２芯ケーブルである導線１の断面は簡略化して示している。
保持具２を形成するための柔軟性を有する非金属質材料としては、エラストマー、ゴム、シリコーンレジン等が挙げられるが、成形の容易性等の観点から、熱可塑性のエラストマーを用いることが好ましい。
本実施形態において保持具２は、熱可塑性エラストマーによる一体成形物であり、長尺帯状の本体部２１と、本体部２１の両側に設けられ導線１を被覆するように保持する保持部２２とを備える。本体部２１は一定の幅Ｗ２を有し、保持部２２は本体部２１の両側に全長にわたり対をなすように形成されている。また、保持部２２の端部には全長にわたり切欠き２２１が形成されており、導線１は切欠き２２１を介して保持部２２内に装着される。これにより、導線１が保持部２２で被覆されるように保持される。

【0011】

保持具２は上述の通り、長尺Ｕ字状の導線１の略全長にわたり配置される。ここで長尺Ｕ字状の導線１の略全長とは、Ｕ字状に折り曲げた先端部分と、装置本体３に接続される基端部分を除く全長ということである。ここで、上記の「先端部分」及び「基端部分」は必ずしも厳密に画定されるものではなく、長尺Ｕ字状の導線１のＵ字の間隔Ｗ１を一定に保つという保持具２の機能及び技術常識等を考慮して画定されるものである。

【0012】

保持具２に保持された長尺Ｕ字状の導線１には、上述の通り所定の周波数の交流電流を印加される。これにより、図４に概念的に示しているように長尺Ｕ字状の導線１の周囲に磁界Ｍが発生する。このとき、長尺Ｕ字状の導線１のＵ字の間隔Ｗ１が一定に保たれているから、磁界Ｍは長尺Ｕ字状の導線１の周囲に略円柱状に発生する。なお、この略円柱状の磁界Ｍの半径ｒは、長尺Ｕ字状の導線１のＵ字の間隔Ｗ１、導線１に印加する交流電流の周波数、電流値等により調整することができる。例えば間隔Ｗ１を３０ｍｍ、交流電流の周波数を１２５ｋＨｚ、電流値を１００ｍｍＡとした場合、半径ｒは１ｍとなる。

【0013】

このように本実施形態によれば、長尺Ｕ字状の導線１に沿って略円柱状の磁界Ｍが発生するから、この長尺Ｕ字状の導線１を所定の方向に沿って設置することで、所定の方向に長く延びる磁界を発生させることができ、これにより所定の方向に長く延びる領域を画定することができる。また本実施形態において保持具２は、長尺Ｕ字状の導線１の略全長にわたりＵ字の間隔Ｗ１を一定に保つように配置されているから、磁界Ｍは長尺Ｕ字状の導線１に沿って略円柱状となり、所定の方向に長く延びる領域を均一に画定することができる。更に本実施形態において保持具２は、柔軟性を有する非金属質材料で形成されているから、長尺Ｕ字状の導線１を所定の設置場所に設置するときにその設置場所に多少の凹凸や段差等があったとしても、保持具２の柔軟性により対応することができる。

【0014】

上述の通り交流電流は、同調回路３２を介して導線１へ印加される。同調回路はマッチング回路とも呼ばれ、本実施形態において同調回路３２はコンデンサよりなる。すなわち、本実施形態において磁界発生装置Ｂは、長尺Ｕ字状の導線１をコイル、同調回路３２をコンデンサとするＬＣ回路とみなすことができる。

【0015】

ＬＣ回路は、下記を満たすときに共振回路として動作する。

ここで、fは共振周波数（Ｈｚ）、Ｌはコイルのインダクタンス（Ｈ）、Ｃはコンデンサの静電容量（Ｆ）である。

【0016】

本実施形態ではｆ＝１２５ｋＨｚに共振させるように各値を決定する。また、Ｌ値は導線１の長さで決まる。このようにｆ値とＬ値が決まるので、それに合ったＣ値を有するコンデンサを同調回路３２とする。
なお、本実施形態ではｆ＝１２５ｋＨｚに共振させるようにしたが、ｆ値は１２５ｋＨｚには限定されず、例えば数十ｋＨｚから百数十ｋＨｚの範囲で任意に選択することができる。また、本実施形態では直列ＬＣ共振回路としたが並列ＬＣ共振回路とすることもできる。更に同調回路に抵抗を含めてＲＬＣ共振回路とすることもできる。

【0017】

上述の通りＬＣ共振回路ではｆ値とＬ値が決まるとＣ値も決まり、本実施形態ではそのＣ値を有するコンデンサを同調回路３２とする。本実施形態においてｆ値は固定値である。一方、Ｌ値は使用する導線１の長さにより変化する。そのため本実施形態では、導線１の長さに応じて適切なＣ値を有するコンデンサを選択して同調回路３２とする。

【0018】

また、本発明の他の実施形態では、Ｃ値の異なる同調回路を複数設け、使用する導線１の長さに応じて、その導線１と接続する同調回路を切り替えるための切替手段を設けることができる。その切替手段の一例は、図５に概念的に示しているように導線１の両端に接続された多ピンコネクタ１１を含むものである。すなわち、一方の多ピンコネクタ１１により、Ｃ値の異なるコンデンサよりなる３つの同調回路３２ａ～ｃのうちの一つに接続する。なお、他方の多ピンコネクタ１１は直接的に発信回路３１に接続される。このようにして使用する導線１の長さに応じて、その導線１と接続する同調回路を切り替えることができる。

【0019】

次に装置本体３の詳細について説明する。上述の通り、本実施形態において装置本体３は接近検知システムＡの検知機を兼ねている。そのため、本実施形態において装置本体３は図２に示しているように、磁界発生装置の装置本体として必要な発信回路３１及び同調回路３２のほかに受信回路３３及び警報回路３４を含み、併せて電源に接続される電源回路３５と、各回路の動作を制御する制御回路３６とを含む。

【0020】

発信回路３１は、電源回路３５から所定の周波数の交流電流の供給を受けると共に、制御回路３５から装置本体３に固有の装置ＩＤを受信し、その装置ＩＤを付加した交流電流を、同調回路３２を介して導線１に印加する。これにより、長尺Ｕ字状の導線１の周囲に装置ＩＤを含む磁界Ｍが発生する。
図１に示した接近検知システムＡにおいては、磁界検知機能付きＲＦＩＤタグ４が上述の磁界Ｍの範囲内に入りその磁界Ｍを検知すると、その磁界検知機能付きＲＦＩＤタグ４から装置ＩＤを含む電波が送信される。なお、磁界検知機能付きＲＦＩＤタグ４の構成については、例えば上述の特許文献２にも開示されているように公知であるから、その説明を省略する。
磁界検知機能付きＲＦＩＤタグ４から送信された電波が装置本体３に接続された電波受信アンテナ５で受信されると、その電波は図２に示した受信回路３３に送信される。そして制御回路３６が、受信回路３３が受信した電波に含まれる装置ＩＤを確認し、その装置ＩＤが装置本体３の装置ＩＤと一致していれば、警報回路３４から接近警報を発報させる。

【0021】

以上の通り本実施形態では磁界発生装置Ｂを、接近検知システムＡにおいて磁界検知機能付きＲＦＩＤタグ４が接近したときに接近警報を発するための領域を画定するために使用したが、本発明の磁界発生装置はこのほか、例えば上述の通り高所作業領域を画定するためや、作業者の安全が確保された安全区域の出入口部を画定するためなど、各種領域を画定するための手段として使用することができる。

【符号の説明】

【0022】

Ａ 接近検知システム
Ｂ 磁界発生装置
１ 導線
１１ 多ピンコネクタ
２ 保持具
２１ 本体部
２２ 保持部
２２１ 切欠き
３ 装置本体
３１ 発信回路
３２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ 同調回路
３３ 受信回路
３４ 警報回路
３５ 電源回路
３６ 制御回路
４ 磁界検知機能付きＲＦＩＤタグ
５ 電波受信アンテナ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】