JP2018096141A - 信号通信装置、信号処理システム、及び信号通信方法 - Google Patents

Abstract

【課題】各通信ユニットの各発電機において発生した電力を用いて、応答までの時間が長いシステムを利用することを可能とする。【解決手段】通信ユニット２０及び通信ユニット３０は、それぞれが、一連の動作に含まれる所定の動作を利用して発電する発電機２１及び発電機３１と、それら発電機から供給される電力で動作する無線通信回路２４及び無線通信回路３４とを含む。発電機２１は、一連の動作に含まれるある動作を利用して発電し、無線通信回路２４は、その動作が実施され、発電機２１が電力を発生させると、外部サービスサーバ７０に信号を送信する。発電機３１は、一連の動作において後に実施される別の動作を利用して発電し、無線通信回路３４は、その別の動作が実施され、発電機３１が電力を発生させると、外部サービスサーバ７０に信号を送信する。【選択図】図１

Description

本発明は信号通信装置、及び信号処理システムに関し、例えば人などの動作を利用して発電する発電装置を含む信号通信装置及び信号処理システムに関する。また、本発明は、例えばそのような信号通信装置及び信号処理システムにおける信号通信方法に関する。

特許文献１は、電気式施錠解錠装置を開示する。特許文献１に記載の電気式施錠解錠装置は、ドア内に充電手段を備える。特許文献１には、施錠又は解錠のための駆動力となる電力を、自己発電にて充電手段に充電することが記載されている。特許文献１において、自己発電は、ドアノブの操作駆動力又はドアの開閉駆動力を電力に変換することで実施される。

特許文献２は、ドアノブ式発電機を開示する。特許文献２では、ドアの取手部の内部に筒部が設けられ、その筒部には磁石部とコイル部とが設けられる。ドアノブ式発電機において、取手部が操作され、筒部の傾きが一定以上になると磁石部が移動する。磁石部の移動に伴い、磁石部とコイル部との間で電磁誘導が生じることで、電力が発生する。

特許文献２には、取手部の操作に伴って発生した電力を用いて、外部の信号受信部などに対して取手部が操作されたことを示す情報を送信することも記載されている。さらに、特許文献２には、取手部が操作されたことを示す情報を活用することで、ドアの開閉後に必要となるドア内側の照明の点滅や、空調の起動停止、及び監視カメラの動作などを制御することが可能となることも記載されている。

特許文献３は、自己発電型個人認証システムを開示する。特許文献３では、ドアノブの回転エネルギーが発電機に伝達され、個人認証システムに設けられた蓄電器に電気エネルギーが蓄えられる。特許文献３では、個人認証装置自身が動作するために必要となるエネルギーを、利用者によるドアノブなどの操作部材の回転から生成して蓄積することで、長時間にわたる個人認証装置の利用が可能となるとしている。

特開２００９−１６２００９号公報 特開２０１３−１２４５１４号公報 特開２０１１−１９０５７２号公報

特許文献１には、自己発電で得られた電力を用いて充電が行われるため、ドアに電源ラインを引かなくてもよいことが示されている。しかしながら、特許文献１においては、ドアを備え付ける戸枠側に電源ラインを引く必要がある。また、特許文献１では、自己発電による充電のみのシステムを構築したとしても、自己放電などにより、長時間の不使用時は機能不全に陥る危険性がある。

特許文献２には、簡易な機構でありながら、ドアノブの操作により効率よく発電できることが示されている。しかしながら、効率よく発電したとしても、ドアノブの操作から得られる電力は小さく、発電期間も短い。このため、自己発電のみで何らかのサービスをユーザに提供しようとした場合を考えると、処理時間と消費電力の制約が大きいという問題がある。

特許文献３では、ドアノブで発電された電力が充電され、長期間の不使用への耐性がより高まっている。しかしながら、特許文献３においても、自己放電により機能不全に陥る可能性がある。また、特許文献３では、動作不可能時にはユーザがドアノブを回して充電する必要があるといった問題があった。

その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。

一実施の形態によれば、信号通信装置は、一連の動作に含まれる第１の動作を利用して発電する発電機と、第１の動作が実施され、発電機が電力を発生させると、外部装置に第１の信号を送信する無線通信部を有する第１の通信ユニットと、一連の動作において第１の動作よりも後に実施される第２の動作を利用して発電する発電機と、第２の動作が実施され、発電機が電力を発生させると、外部装置に第２の信号を送信する無線通信部と有する第２の通信ユニットとを備える。

前記一実施の形態によれば、各通信ユニットの発電機において発生した電力を用いて、応答までの時間が長いシステムを利用することができる。

実施形態１に係る信号通信装置を含む信号処理システムを示すブロック図。 通信ユニットが配置されたドアの一例を示す図。 ドアのドアノブ付近の断面を示す図。 ドアクローザの内部構造を示す図。 信号処理システムにおける動作手順を示すフローチャート。 信号処理システムにおける各部動作状況を示すタイミングチャート。 実施形態２に係る信号処理システムを示すブロック図。 実施形態３に係る信号処理システムを示すブロック図。 実施形態３に係る信号処理システムにおける各部の動作状況を示すタイミングチャート。 変形例に係る信号処理システムを示すブロック図。

以下、図面を参照しつつ、上記課題を解決するための手段を適用した実施形態を詳細に説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、様々な処理を行う機能ブロックとして図面に記載される各要素は、ハードウェア的には、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、メモリ、又はその他の回路で構成することができ、ソフトウェア的には、メモリにロードされたプログラムなどによって実現される。したがって、これらの機能ブロックがハードウェアのみ、ソフトウェアのみ、又はそれらの組合せによっていろいろな形で実現できることは当業者には理解されるところであり、何れかに限定されるものではない。なお、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。

また、上述したプログラムは、様々なタイプの非一時的なコンピュータ可読媒体（non-transitory computer readable medium）を用いて格納され、コンピュータに供給することができる。非一時的なコンピュータ可読媒体は、様々なタイプの実体のある記録媒体（tangible storage medium）を含む。非一時的なコンピュータ可読媒体の例は、磁気記録媒体（例えばフレキシブルディスク、磁気テープ、ハードディスク）、光磁気記録媒体（例えば光磁気ディスク）、ＣＤ−ＲＯＭ（Read Only Memory）ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−Ｒ／Ｗ、及び半導体メモリ（例えば、マスクＲＯＭ、ＰＲＯＭ（Programmable ROM）、ＥＰＲＯＭ（Erasable PROM）、フラッシュＲＯＭ、ＲＡＭ（Random Access Memory））を含む。また、プログラムは、様々なタイプの一時的なコンピュータ可読媒体（transitory computer readable medium）によってコンピュータに供給されてもよい。一時的なコンピュータ可読媒体の例は、電気信号、光信号、及び電磁波を含む。一時的なコンピュータ可読媒体は、電線及び光ファイバ等の有線通信路、又は無線通信路を介して、プログラムをコンピュータに供給できる。

以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクション又は実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部又は全部の変形例、応用例、詳細説明、又は補足説明等の関係にある。また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。

さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（動作ステップ等も含む）は、特に明示した場合及び原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、又は位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数等（個数、数値、量、範囲等を含む）についても同様である。

［実施形態１］
図１は、実施形態１に係る信号通信装置を含む信号処理システムを示す。信号処理システム１０は、通信ユニット２０、通信ユニット３０、無線ＬＡＮ（Local Area Network）アクセスポイント装置５０、及び外部サービスサーバ７０を有する。信号処理システム１０において、通信ユニット２０及び通信ユニット３０は、信号通信装置を構成する。また、外部サービスサーバ７０は、信号処理装置（外部装置）を構成する。無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０及び外部サーバ７０は、それぞれインターネット６０に接続されている。無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０は、通信ユニット２０及び通信ユニット３０と外部サービスサーバ７０との間の通信を中継する中継装置としても機能する。

通信ユニット２０は、発電機２１と半導体部２２とを含む。半導体部２２は、制御回路２３と無線通信回路（無線通信部）２４とを含む。通信ユニット３０は、発電機３１と半導体部３２とを含む。半導体部３２は、制御回路３３と無線通信回路３４（無線通信部）と外部出力回路３５とを含む。発電機２１及び発電機３１は、一連の動作に含まれる所定の動作を利用して発電する。半導体部２２及び半導体部３２は、それぞれ発電機２１及び発電機３１から供給される電力で動作する。通信ユニット２０及び通信ユニット３０は、それぞれ公知の製品又は公知の製造技術によって形成されている。

ここで、発電機２１は、一連の動作に含まれるある動作を利用して発電する。一方、発電機３１は、一連の動作において、発電機２１が発電に利用する動作よりも後に実施される動作を利用して発電する。従って、通信ユニット２０と通信ユニット３０とにおいて、発電のタイミングは相互に異なる。また、半導体部２２及び半導体部３２は、それぞれ発電機２１及び発電機３１から供給される電力で動作するため、半導体部２２及び半導体部３２が動作するタイミングも相互に異なる。

半導体部２２に含まれる制御回路２３は、半導体部２２内の各部を制御する。無線通信回路２４は、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０との間で無線通信を行う。制御回路２３は、発電機２１が電力を発生させると、無線通信回路２４に外部サービスサーバ７０への信号送信を指示する。無線通信回路２４は、この指示を受けると、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０との間で無線通信を行い、インターネット６０を通じて外部サービスサーバ７０に信号を送信する。無線通信回路２４は、例えば通信ユニット２０に固有の識別情報を含む信号を外部サービスサーバ７０に送信する。

半導体部３２に含まれる制御回路３３は、半導体部３２内の各部を制御する。無線通信回路３４は、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０との間で無線通信を行う。制御回路３３は、発電機３１が電力を発生させると、無線通信回路３４に外部サービスサーバ７０への信号送信を指示する。無線通信回路３４は、この指示を受けると、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０との間で無線通信を行い、インターネット６０を通じて外部サービスサーバ７０に信号を送信する。無線通信回路３４は、例えば通信ユニット３０に固有の識別情報を含む信号を外部サービスサーバ７０に送信する。

外部サービスサーバ７０は、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０及びインターネット６０を介して、通信ユニット２０及び通信ユニット３０からそれぞれ信号を受信する。外部サービスサーバ７０は、通信ユニット２０から信号を受信すると、ある処理を開始する。外部サービスサーバ７０は、その処理の実施後、通信ユニット３０から信号が送信されるまで待機する。

外部サービスサーバ７０は、通信ユニット３０から信号を受信すると、次の処理を実施する。外部サービスサーバ７０が通信ユニット３０から信号を受信してから実施する処理には、例えば、通信ユニット２０から送信された信号に対する応答を示す信号、及び上記処理の処理実行結果を示す信号の少なくとも一方を通信ユニット３０に送信する処理が含まれる。

外部サービスサーバ７０は、通信ユニット２０から信号を受信すると、例えばあるサービスを提供するための処理を実行する。外部サービスサーバ７０は、例えば処理開始後、通信ユニット２０から受信した信号に対する応答を示す信号、及び処理の実行結果の少なくとも一方を送信する前の段階で処理を中断し、通信ユニット３０から信号が受信されるまで待機する。外部サービスサーバ７０は、通信ユニット３０から信号を受信すると、処理を再開し、受信した信号に対する応答を示す信号、及び処理実行結果の少なくとも一方を通信ユニット３０に送信する処理を実行する。

通信ユニット３０の制御回路３３は、無線通信回路３４を通じて、外部サービスサーバ７０から、通信ユニット２０が送信した信号に対する応答を示す信号、及び通信ユニット２０が送信した信号に応答して実施された処理の処理実行結果を示す信号の少なくとも一方を受信する。制御回路３３は、例えば処理実行結果を示す信号を受信した場合、一連の動作を実施した者（ユーザ）に、外部出力回路３５を用いて、処理実行結果を示す信号に応じた通知を行う。外部出力回路３５は、例えばＬＥＤ（Light Emitting Diode）やブザーなどの出力装置を含んでおり、光や音を用いて、ユーザに対する通知を行う。

［通信ユニットの配置例］
以下では、主に、通信ユニット２０及び通信ユニット３０がドアに配置されている場合を考え、一連の動作として、人がドアの開閉を行う動作を考える。ドアの開閉は、人がドアノブなどを回転させる動作、ドアを開く動作、及びドアを閉じる動作などを含む。通信ユニット２０及び通信ユニット３０は、例えば同じドアの異なる部分に配置されている。

図２は、通信ユニットが配置されたドアの一例を示す。この例では、通信ユニット２０は、ドア８０のドアノブ８１に対応して配置されている。また、通信ユニット３０は、開かれたドア８０を閉じるためのドアクローザ８２に対応して配置されている。通信ユニット２０の発電機２１（図１を参照）は、例えば人などがドアノブを回転させる動作を利用して発電を行う。一方、通信ユニット３０の発電機３１は、例えばドア８０の開閉におけるドア８０を閉じる動作を利用して発電を行う。一般に、ドア８０が閉じる動作は、ドアノブ８１を回転させる動作に比べて運動量が多い。本実施形態において、発電機３１の発電電力量は、発電機２１の発電電力量よりも高いものとする。

［通信ユニット２０］
図３は、ドア８０のドアノブ８１付近の断面を示す。通信ユニット２０は、例えばドアノブ８１の近傍のドア８０の内部に配置されるか、或いはドアノブ８１の近傍のドア８０の表面に配置される。通信ユニット２０は、その機械部８３として、発電機２１とワンウェイクラッチ機構８４とを有する。ドアノブ８１が回転運動すると、発電機２１の回転軸が回転し、発電機２１は、ドアノブ８１に加わる回転力を用いて発電する。発電機２１が発生した電力は、半導体部２２に供給され、制御回路２３と無線通信回路２４とが動作可能となる。半導体部２２は、発電機２１以外に電源を持たないものとする。別の言い方をすると、半導体部２２で必要な電力は、発電機２１の発電電力でまかなえるものとする。

ワンウェイクラッチ機構８４は、ドアノブ８１が初期位置からある方向に回転する場合のみ、その回転力を発電機２１に伝達し、その反対方向に回転する場合は発電機２１に回転力を伝達しない。ワンウェイクラッチ機構８４は、例えば、人がドア８０を開けるためにドアノブ８１をまわす方向に回した場合、その回転力を発電機２１に伝達する。ワンウェイクラッチ機構８４は、例えば、人がドアノブ８１から手を離し、ドアノブ８１が初期位置に戻る方向に回転する場合は、その回転力を発電機２１に伝達しない。このようなワンウェイクラッチ機構８４を用いることで、人がドア８０を開くためにドアノブ８１を回転させた後、人がドアノブ８１から手を離したときに、ドアノブ８１が初期位置に戻る動作が阻害されない。

［通信ユニット３０］
図４は、ドアクローザ８２の内部構造を示す。ドアクローザ８２は、開かれたドアに対して、ドアを閉じる方向に回転させる力を発生するものである。通信ユニット３０は、例えばドアクローザ８２の中に配置される。通信ユニット３０は、その機械部８５として、発電機２１とワンウェイクラッチ機構８６とを有する。ドアクローザ８２内の回転軸が回転運動すると、発電機３１の回転軸が回転し、発電機３１は、ドアクローザ８２の回転軸に加わる回転力を用いて発電する。発電機３１が発生した電力は、半導体部３２に供給され、制御回路３３、無線通信回路３４、及び外部出力回路３５が動作可能となる。半導体部３２は、発電機３１以外に電源を持たないものとする。別の言い方をすると、半導体部３２で必要な電力は、発電機３１の発電電力でまかなえるものとする。

ワンウェイクラッチ機構８６は、ドアクローザ８２の回転軸がある方向に回転する場合のみ、その回転力を発電機３１に伝達し、その反対方向に回転する場合は発電機３１に回転力を伝達しない。ワンウェイクラッチ機構８６は、例えば、ドアクローザ８２の回転軸がドアを閉じる方向に回転している場合、その回転力を発電機３１に伝達する。ワンウェイクラッチ機構８６は、例えば、ドアクローザ８２の回転軸がドアの開く方向に回転している場合は、その回転力を発電機３１に伝達しない。このようなワンウェイクラッチ機構８６を用いることで、人によるドアの開放動作が阻害されない。

［動作手順］
図５は、信号処理システムにおける動作手順を示す。例えば、ドア８０は、特定の場所への出入り口に配置されている。ユーザが、ドア８０のドアノブ８１（図２を参照）を握り、回転させると（ステップＳ１）、ドアノブ８１とワンウェイクラッチ機構８４（図３を参照）を介して繋がった発電機２１が回転し、電力が発生する（ステップＳ２）。発電機２１が発電すると、通信ユニット２０の半導体部２２に電力が供給される。ユーザがドアノブ８１から手を離すと、ドアノブ８１は逆回転し、初期位置に戻る。ドアノブ８１を初期位置へ戻す仕組みには、市販のドアノブで採用されている公知の仕組みが用いられる。ワンウェイクラッチ機構８４の効果により、ドアノブ８１が初期位置に戻る動作に対し、発電機２１による抵抗は生じない。

通信ユニット２０において、発電機２１から半導体部２２に電力が供給されると、制御回路２３は、初期化を実施する（ステップＳ３）。この初期化において、制御回路２３は、無線通信回路２４を起動し、無線通信回路２４と無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０（図１を参照）との間の無線通信を開始させる。初期化後、無線通信回路２４は、固有のＩＤ（Identifier）を含む信号を、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０及びインターネット６０を介して外部サービスサーバ７０に送信する（ステップＳ４）。

外部サービスサーバ７０は、通信ユニット２０からＩＤを含む信号を受信すると（ステップＳ５）、受信したＩＤに応じて処理を開始する（ステップＳ６）。外部サービスサーバ７０は、所定の状態まで処理を進行させると、例えば処理実行結果を送信するまでの段階で処理を中断する。外部サービスサーバ７０は、処理実行結果の送信待ち状態となり、通信ユニット３０から信号が送信されるまで待機する（ステップＳ７）。

ユーザがドアノブ８１を回転させてドア８０を開けた後、ドア８０から手を離すと、ドアクローザ８２（図４を参照）が回動運動を行い、ドア８０が閉まる方向に動く（ステップＳ８）。その際、ドアクローザ８２においてワンウェイクラッチ機構８６を介してドアクローザ８２の回転軸と繋がって発電機３１が回転し、電力が発生する（ステップＳ９）。発電機３１が発電すると、通信ユニット３０の半導体部３２に電力が供給される。ワンウェイクラッチ機構８６の効果により、ドアを開ける際にユーザの動作に対して発電機３１による抵抗は生じない。

通信ユニット３０において、発電機３１から半導体部３２に電力が供給されると、制御回路３３は、初期化を実施する（ステップＳ１０）。この初期化において、制御回路３３は、無線通信回路３４を起動し、無線通信回路３４と無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０との間の無線通信を開始させる。無線通信回路３４は、固有のＩＤを含む信号を、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０及びインターネット６０を介して外部サービスサーバ７０に送信する（ステップＳ１１）。

外部サービスサーバ７０は、通信ユニット３０からＩＤを含む信号を受信する（ステップＳ１２）。外部サービスサーバ７０では、同じドアに配置された２つの通信ユニットのＩＤが対応付けて記憶されている。外部サービスサーバ７０において、ステップＳ１２で受信した信号に含まれるＩＤは、ステップＳ５で受信した信号に含まれるＩＤの通信ユニットと同じドアに配置された通信ユニットのものであることが確認される。外部サービスサーバ７０は、ステップＳ７の待機状態を解除し、送信待ちとなっていた処理実行結果を示す信号を無線通信回路３４に送信する（ステップＳ１３）。

通信ユニット３０において、無線通信回路３４は、処理実行結果を示す信号受信する（ステップＳ１４）。制御回路３３は、無線通信回路３４が受信した処理実行結果に応じた処理を行い、外部出力回路３５を用いてユーザに通知を行う（ステップＳ１５）。

［動作例］
図６は、信号処理システム１０における各部動作状況を示すタイミングチャートである。外部サービスサーバ７０は、通信ユニット２０から信号を受信する前は、スリープ状態であるとする。時刻ｔ１１でユーザがドアノブを回転させると、ドアノブに配置された通信ユニット２０の発電機２１が発電を行う（（ａ）を参照）。このときの発電機２１の発電電力（ピーク値）をＰ１とする。無線通信回路２４は、発電機２１から電源供給を受け、外部サービスサーバ７０に固有ＩＤを含む信号を送信する（（ｂ）を参照）。

外部サービスサーバ７０は、通信ユニット２０の無線通信回路２４から信号を受信すると、処理を開始する（（ｃ）を参照）。このとき、発電機２１はドアノブの回転動作を利用して発電するものであり、発電期間が短いため、無線通信回路２４への電源供給は停止されている（（ａ）及び（ｂ）を参照）。外部サービスサーバ７０は、処理開始後、例えば処理結果の送信する前の段階で処理を中断し、通信ユニット３０の無線通信回路３４から信号が送信されるまで待機する。

時刻ｔ１２で、ドアが閉まり始めると、ドアクローザに配置された通信ユニット３０の発電機３１が発電を行う（（ｆ）を参照）。このときの発電機３１の発電電力（ピーク値）をＰ２とする。発電機３１の発電電力Ｐ２は、発電機２１の発電電力Ｐ１よりも大きい。また、通常、ドアが閉じるのに要する時間は、ドアノブを回転させる時間よりも長いため、発電機３１の発電期間は、発電機３１の発電期間よりも長い。その結果として発電機３１は、発電機２１が半導体部２２に電源を供給する期間に比べて、長期間、半導体部３２に電源を供給することができる。

通信ユニット３０の無線通信回路３４は、発電機３１から電源供給を受け、外部サービスサーバ７０に固有ＩＤを含む信号を送信する（（ｄ）を参照）。外部サービスサーバ７０は、無線通信回路３４から信号を受信すると、待機状態を解除し、処理実行結果を示す信号を無線通信回路３４に送信する（（ｃ）及び（ｄ）を参照）。その後、制御回路３３は、外部出力回路３５を通じて、ユーザに処理実行結果を通知する（（ｅ）を参照）。外部出力回路３５は、例えば発電機３１から供給される電力が停止されるまで、ユーザへの通知を継続する。

［まとめ］
本実施形態では、各通信ユニットは発電機を含んでおり、自身の発電機が供給する電力を用いて無線通信回路を動作させ、外部サービスサーバ７０に対して信号を送信する。各通信ユニットにおいて、発電機は、それぞれ一連の動作に含まれる所定動作を利用して発電を行う。本実施形態では、一連の動作に含まれるある動作を利用して通信ユニット２０において発電機２１が発電を行う。このようにすることで、その動作が実施されたことを契機として、外部サービスサーバ７０に信号を送信できる。また、その後、一連の動作に含まれる別の動作を利用して通信ユニット３０において発電機３１が発電を行う。このようにすることで、後に実施される別の動作を契機として、外部サービスサーバ７０に信号を送信できる。

ここで、人間の行動は様々な動作の組み合わせで構成されており、一連の動作における各動作の実行順にはある程度決まりがある。本実施形態では、特に、ドアを隔てて分かれた空間に対して移動する行動に焦点を当てている。この行動において、ドアを開けるためには、その前にドアノブを回す必要があり、ドアノブを回す動作の前にドアを開ける動作が入ることはないと考えられる。このため、ドアノブの回転の後にドアクローザの回転が発生する。このように動作順が決まっている行動に対して各動作で発生するエネルギーを電気エネルギーに変換することで、動作に応じて適した順番にシステムを動かすことが可能となる。

本実施形態では、特に、通信ユニット２０の発電機２１はドアノブの回転動作を利用して発電を行い、通信ユニット３０の発電機３１はドアを閉じる動作を利用して発電を行う。ユーザが、例えばドアを開けて部屋などに入室するという一連の動作において、ドアノブの回転が先に実施され、その後、ドアが開閉することから、２つの通信ユニットのうち、先に通信ユニット２０が動作し、その後、通信ユニット３０が動作することになる。このように、２つの通信ユニット間で発電機が発電するタイミングをずらすことで、通信ユニット２０と通信ユニット３０との間で、外部サービスサーバ７０への信号の送信タイミングをずらすことができる。

上記のように、信号の送信タイミングをずらすことで、例えば図６に示されるように、通信ユニット２０が信号を送信することで外部サービスサーバ７０において開始された処理の処理実行結果を、通信ユニット２０よりも後に動作する通信ユニット３０において受信することが可能となる。この場合、外部サービスサーバ７０において処理実行結果が得られる前に通信ユニット２０において電源供給が停止されたとしても、通信ユニット３０において処理実行結果を受信することができる。

仮に、通信ユニット２０及び通信ユニット３０のうちの一方のみ、例えば通信ユニット３０のみを用い、通信ユニット３０が信号を送信した後に外部サービスサーバ７０において処理を開始した場合を考える。その場合、発電機３１の発電期間は、発電機２１の発電期間よりは長いものの、外部サービスサーバ７０における処理の実行時間に対しては十分ではなく、外部サービスサーバ７０において処理実行結果が得られる前に、発電機３１の発電が終了することも考えられる。本実施形態では、複数の通信ユニットを用い、通信ユニット間において発電に利用する動作の一連の動作における時間差を利用することで、処理開始から処理実行結果が得られるまでに要する時間が各発電機の発電期間より長い場合でも、処理実行結果の受信が可能となる。つまり、本実施形態では、各発電機の発電期間内に結果を得られない外部サービスなどを利用することが可能となる。

本実施形態では、発電機２１の発電電力は、発電機３１の発電電力よりも小さい。通信ユニット２０と通信ユニット３０とのうち、先に動作する通信ユニット２０は、外部サービスサーバ７０に信号を送信できればよいため、消費電力はそれほど大きくなくてよく、また、動作期間も短くてよい。一方、後に動作する通信ユニット３０は、外部出力回路３５を用いて通知などを行うことから、通信ユニット２０に比べて消費電力が大きく、また、ある程度の期間継続して動作する必要もある。本実施形態では、電力を多く消費する処理、例えば演算や外部出力制御などの処理は、発電電力の大きい通信ユニット３０において実施される。このように、本実形態では、各通信ユニットにおいて、その通信ユニットにおける消費電力に適した発電電力の発電機が配置される。

本実施形態では、各通信ユニットの半導体部は、各通信ユニットの発電機で発電された電力、つまり、対応する動作の実施がされている間に生じた電力のみを使用する。本実施形態では、発電機が、半導体部の動作に必要な大きさ、かつ期間の電力を発生するため、蓄電システムが不要である。半導体部を自給した電力のみで動作させることで、長期間不使用であっても充電なしに正しく動作させることが可能であり、長期間不使用時の自己放電による悪影響を排除できる。

［実施形態２］
続いて、実施形態２を説明する。図７は、実施形態２に係る信号処理システムを示す。本実施形態に係る信号処理システム１０ａは、通信ユニット２０及び通信ユニット３０の信号の送信先が、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０に接続された機器に変更になっている点で、図１に示される実施形態１に係る信号処理システム１０ａと相違する。本実施形態では、例えば家庭内に設置された無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０を介して、家電製品などの機器に信号が送信される。

本実施形態では、例えば電子機器（家電製品）７１、窓（施錠装置）７２、及び防犯装置７３などの機器（外部装置又は信号処理装置）が無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０に接続されている。これら機器と無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０との間の通信は、無線通信であってもよいし、有線通信であってもよい。無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０に接続される機器はこれらのものには限定されず、例えば外出時に規定の状態に移行させたい別の機器が無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０に接続されていてもよい。

［動作の説明］
例えば人がドアから退室するとき、ドアノブ８１（図３を参照）が回転され、通信ユニット２０において発電機２１が電力を発生させると、無線通信回路２４は、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０を介して、電子機器７１、窓７２、及び防犯装置７３などの機器に通信ユニット２０のＩＤを含む信号を送信する。電子機器７１は、通信ユニット２０のＩＤを含む信号を受信すると、動作モードを低消費電力モードに移行させ、或いは機器のシャットダウンを行う。窓７２は、通信ユニット２０のＩＤを含む信号を受信すると、モータなどを動作させ、窓の鍵を施錠状態に移行させる。防犯装置７３は、通信ユニット２０のＩＤを含む信号を受信すると、防犯機能をアクティブにする。

次いで、ドアクローザ８２（図４を参照）が動作すると、通信ユニット３０において発電機３１が電力を発生させる。発電機３１が電力を発生させると、無線通信回路３４は、ドアノブの回転時に通信ユニット２０の無線通信回路２４が信号を送信した機器に、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０を介して、通信ユニット３０のＩＤを含む信号を送信する。つまり、無線通信回路３４は、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０を介して、電子機器７１、窓７２、及び防犯装置７３などの機器に通信ユニット３０のＩＤを含む信号を送信する。

電子機器７１、窓７２、及び防犯装置７３などの機器は、通信ユニット３０のＩＤを含む信号を受信すると、各機器が期待する状態に移行できたか否かを示す信号を無線通信回路３４に送信する。制御回路３３は、無線通信回路３４が受信した、各機器が期待する状態に移行できたか否かを示す信号に基づいて外部出力回路３５を制御し、外部出力回路３５を用いて、各機器が期待する状態に移行できたか否かの確認結果をユーザに通知する。

［まとめ］
本実施形態に係る信号処理システム１０ａは、例えば、各通信ユニットが無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０を介して家庭内の機器などにアクセスするプライベートネットワーク内のサービスシステムに用いることができる。本実施形態では、実施形態１とは異なりインターネットに接続する必要がないため、ローカルなネットワークまでの接続しか認められない機器も、システムに組み込むことができる。

［実施形態３］
引き続き、実施形態３を説明する。図８は、実施形態３に係る信号処理システムを示す。本実施形態に係る信号処理システム１０ｂは、通信ユニット２０及び通信ユニット３０の信号の送信先が、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０に接続された人感知システム９０に変更になっている点で、図１に示される実施形態に係る信号処理システムと相違する。本実施形態において、人感知システム９０は外部装置又は信号処理装置を構成する。

人感知システム９０には、防犯装置７３、照明装置７４、及び空調装置７５などの機器が接続されている。人感知システム９０は、例えば、所定の場所などにおいて人を感知するためのセンサなどを含んでおり、人感知の結果に応じて防犯装置７３、照明装置７４、及び空調装置７５などの機器に対する制御を実施する。人感知システム９０は、起動開始から、人を感知できる状態となるまでに、比較的長い時間を要するものとする。

［動作の説明］
例えば人がドアを通って移動するとき、ドアノブ８１（図３を参照）が回転され、通信ユニット２０において発電機２１が電力を発生させると、無線通信回路２４は、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０を介して、人感知システム９０に通信ユニット２０のＩＤを含む信号を送信する。人感知システム９０は、通信ユニット２０のＩＤを含む信号を受信すると、システムを起動する。

次いで、ドアクローザ８２（図４を参照）が動作すると、通信ユニット３０において発電機３１が電力を発生させる。発電機３１が電力を発生させると、無線通信回路３４は、無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０を介して、人感知システム９０に、通信ユニット３０のＩＤを含む信号を送信する。ドア８０が閉まるとき、ドア８０を開けた人は、ドア８０の周辺にいると考えられる。人感知システム９０は、通信ユニット３０のＩＤを含む信号を受信すると、例えばドア８０に関連付けられたエリアにおいて、人感知を行う。人感知システム９０は、ドアクローザの回転時に人がどこにいるのかを感知し、その結果に応じて、防犯装置７３、照明装置７４、及び空調装置７５などの制御を行う。

［動作例］
図９は、信号処理システム１０ｂにおける各部の動作状況を示すタイミングチャートである。人感知システム９０は、通信ユニット２０から信号を受信する前は、スリープ状態であるとする。時刻ｔ２１でユーザがドアノブを回転させると、ドアノブに配置された通信ユニット２０の発電機が発電を行う（（ａ）を参照）。無線通信回路２４は、発電機２１から電源供給を受け、固有ＩＤを含む信号を人感知システム９０に送信する（（ｂ）を参照）。

人感知システム９０は、通信ユニット２０の無線通信回路２４から信号を受信すると、人感知の判定のための準備（判定準備）を開始する（（ｃ）を参照）。このとき、発電機２１はドアノブの回転動作を利用して発電するものであり、発電期間が短いため、判定準備が完了する前に無線通信回路２４への電源供給は停止されている（（ａ）及び（ｂ）を参照）。人感知システム９０は、例えば開閉されるドアの付近において、判定準備を開始する。人感知システム９０は、判定準備が終了すると、通信ユニット３０の無線通信回路３４から信号が送信されるまで待機する。

時刻ｔ２２で、ドアが閉まり始めると、ドアクローザに配置された通信ユニット３０の発電機３１が発電を行う（（ｅ）を参照）。通信ユニット３０の無線通信回路３４は、発電機３１から電源供給を受け、固有ＩＤを含む信号を人感知システム９０に送信する（（ｄ）を参照）。人感知システム９０は、無線通信回路３４から信号を受信すると、待機状態を解除し、所定のエリアにおいて人感知（判定）を実施する。人感知システム９０は、判定結果に基づいて、防犯装置７３、照明装置７４、及び空調装置７５などを制御する。人感知システム９０は、制御の実施後、スリープ状態に移行してもよい。なお、本実施形態において、ユーザへの通知が不要であれば、外部出力回路３５は省略してもよい。

［まとめ］
本実施形態では、人感知システム９０は、通信ユニット２０から信号を受信すると判定準備を開始し、その後、通信ユニット３０から信号を受信すると、人感知の判定を実施する。このようにすることで、人感知システム９０の起動に時間がかかる場合でも、所望のタイミングで人感知システム９０を動作させ、所望のエリアにおいて人感知を迅速に実施することが可能である。また、本実施形態では、人感知システム９０を常時稼動する必要がなく、照明機器や空調機器の制御を低消費電力で実現することが可能である。

［変形例］
上記各実施形態では、主に、信号処理システムが２つの通信ユニットを含んでいる例について説明したが、信号処理システムは複数の通信ユニットを含んでいればよく、通信ユニットの数は２つには限定されない。また、通信ユニット２０及び通信ユニット３０の信号の送信先が、実施形態１ではインターネット６０に接続された外部サービスサーバ７０であり、実施形態２では電子機器７１などの家庭内の機器であり、実施形態３では人感知システム９０である例を説明したが、これらには限定されない。通信ユニット２０及び通信ユニット３０の信号の送信先としては、様々な組み合わせも考えられる。

図１０は、変形例に係る信号処理システム１０ｃを示す。変形例に係る信号処理システム１０ｃは、通信ユニット２０及び通信ユニット３０に加えて、通信ユニット４０を有する。通信ユニット４０の構成は、通信ユニット２０又は通信ユニット３０の構成と同様である。通信ユニット４０の発電機は、例えば一連の動作において、発電機２１及び発電機３１がそれぞれ発電に利用する動作よりも後に実施される動作を利用して発電する。信号処理システム１０ｃは、更に多数の通信ユニットを含んでいてもよい。

通信ユニット２０、通信ユニット３０、及び通信ユニット４０は、それぞれ無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０及びインターネット６０を通じて、外部装置又は信号処理装置であるデータベース７６やサービスサーバ７７に信号を送信することができる。また、通信ユニット２０、通信ユニット３０、及び通信ユニット４０は、それぞれ無線ＬＡＮアクセスポイント装置５０を通じて、外部装置又は信号処理装置である、例えば家庭内に配置された任意の屋内機器７８に信号を送信することができる。このように、各通信ユニットから所望の相手に対して信号送信を実施することで、所望のサービスなどの提供や所望の機器の制御などが可能となる。

なお、上記各実施形態では、通信ユニット３０が外部出力回路３５を有する例について説明したが、これには限定されない。通信ユニット３０において、外部出力回路３５は省略されていてもよい。また、上記各実施形態では、通信ユニット２０は外部出力回路を有していないこととしたが、これには限定されない。上記各実施形態に係る信号処理システムにおいて、任意の通信ユニットの半導体部が外部出力回路を有する構成とすることができ、例えば、通信ユニット２０が外部出力回路を有する構成とすることも可能である。

図５では、外部サービスサーバ７０は、通信ユニット３０から信号を受信するまで待機する例について説明したが、外部サービスサーバ７０は、必ずしも通信ユニット３０から信号を受信するまで待機する必要はない。例えば、通信ユニット２０の発電機２１が発電する電力、及び期間の範囲で、通信ユニット２０の無線通信回路２４が外部サービスサーバ７０から処理実行結果を受信可能な場合は、外部サービスサーバ７０は、待機せずに、通信ユニット２０に処理実行結果を示す信号を送信してもよい。例えば、プライベートネットワーク内での利用など、応答時間の最大値が極めて小さい場合、外部サービスサーバ７０は、通信ユニット２０に対して処理実行結果などを送信してもよい。その場合、通信ユニット２０の制御回路２３は、通信ユニット２０に配置された外部出力回路を用いてユーザへ処理実行結果を通知してもよい。

以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は既に述べた実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の変更が可能であることはいうまでもない。

１０：信号処理システム
２０、３０、４０：通信ユニット
２１、３１：発電機
２２、３２：半導体部
２３、３３：制御回路
２４、３４：無線通信回路
３５：外部出力回路
５０：無線ＬＡＮアクセスポイント装置
６０：インターネット
７０：外部サービスサーバ
７１：電子機器
７２：窓
７３：防犯装置
７４：照明装置
７５：空調装置
７６：データベース
７７：サービスサーバ
７８：屋内機器
８０：ドア
８１：ドアノブ
８２：ドアクローザ
８３、８５：機械部
８４、８６：ワンウェイクラッチ機構
９０：人感知システム

Claims (13)

1. それぞれが、一連の動作に含まれる所定の動作を利用して発電する発電機と、該発電機から供給される電力で動作する無線通信部とを含む複数の通信ユニットを備え、
   前記複数の通信ユニットは、第１の通信ユニット及び第２の通信ユニットを含み、
   前記第１の通信ユニットの発電機は、前記一連の動作に含まれる第１の動作を利用して発電し、前記第１の通信ユニットの無線通信部は、前記第１の動作が実施され、前記発電機が電力を発生させると、外部装置に第１の信号を送信し、
   前記第２の通信ユニットの発電機は、前記一連の動作において前記第１の動作よりも後に実施される第２の動作を利用して発電し、前記第２の通信ユニットの無線通信部は、前記第２の動作が実施され、前記発電機が電力を発生させると、前記外部装置に第２の信号を送信する信号通信装置。
2. 前記第２の通信ユニットの無線通信部は、更に、前記外部装置から前記第１の信号に対する応答を示す信号及び処理実行結果を示す信号の少なくとも一方を受信する請求項１に記載の信号通信装置。
3. 前記第２の通信ユニットの無線通信部は前記処理実行結果を示す信号を受信するものであり、
   前記第２の通信ユニットは、前記処理実行結果を示す信号に応じた通知を行う外部出力回路を更に備える請求項２に記載の信号通信装置。
4. 前記第１の信号は前記第１の通信ユニットに固有の識別情報を含み、前記第２の信号は前記第２の通信ユニットに固有の識別情報を含む請求項１に記載の信号通信装置。
5. 前記第１の通信ユニット及び前記第２の通信ユニットはドアに配置され、前記第１の動作はドアの開閉におけるドアノブの回転であり、前記第２の動作はドアの開閉におけるドアが閉じる動作である請求項１に記載の信号通信装置。
6. 前記ドアにはドアクローザが配置されており、
   前記第１の通信ユニットの発電機は前記ドアノブに加わる回転力を用いて発電し、前記第２の通信ユニットの発電機は前記ドアクローザの回転軸に加わる回転力を用いて発電する請求項５に記載の信号通信装置。
7. 前記第２の通信ユニットの発電機の発電電力量は、前記第１の通信ユニットの発電機の発電電力量よりも高い請求項１に記載の信号通信装置。
8. それぞれが、一連の動作に含まれる所定の動作を利用して発電する発電機と、該発電機から供給される電力で動作する無線通信部とを含む複数の通信ユニットと、
   所定の処理を実行する信号処理装置とを備え、
   前記複数の通信ユニットは、第１の通信ユニット及び第２の通信ユニットを含み、
   前記第１の通信ユニットの発電機は、前記一連の動作に含まれる第１の動作を利用して発電し、前記第１の通信ユニットの無線通信部は、前記第１の動作が実施され、前記発電機が電力を発生させると、前記信号処理装置に第１の信号を送信し、
   前記第２の通信ユニットの発電機は、前記一連の動作において前記第１の動作よりも後に実施される第２の動作を利用して発電し、前記第２の通信ユニットの無線通信部は、前記第２の動作が実施され、前記発電機が電力を発生させると、前記信号処理装置に第２の信号を送信する信号処理システム。
9. 前記信号処理装置は、前記第１の信号を受信すると第１の処理を開始し、第１の処理の実施後、前記第２の信号が受信されるまで待機し、前記第２の信号が受信されると第２の処理を実施する請求項８に記載の信号処理システム。
10. 前記複数の通信ユニットと前記信号処理装置との間で通信を中継する中継装置を更に備える請求項８に記載の信号処理システム。
11. 各通信ユニットの無線通信部は、前記中継装置との間で無線通信を行う請求項１０に記載の信号処理システム。
12. 前記第２の処理は、前記第１の信号に対する応答を示す信号及び処理実行結果を示す信号の少なくとも一方を前記第２の通信ユニットに含まれる無線通信部に送信する処理を含む請求項９に記載の信号処理システム。
13. 一連の動作に含まれる第１の動作を利用して発電し、
    前記第１の動作を利用して発電された電力を用いて、所定の処理を実行する信号処理装置に第１の信号を送信し、
    前記一連の動作において前記第１の動作よりも後に実施される第２の動作を利用して発電し、
    前記第２の動作を利用して発電された電力を用いて前記信号処理装置に第２の信号を送信する信号通信方法。

Images