JP3600796B2

JP3600796B2 - フェンスセンサ

Info

Publication number: JP3600796B2
Application number: JP2000556348A
Authority: JP
Inventors: 良智加藤; 秀人加藤; 邦英神山; 輝一清野
Original assignee: ケイエステクノ株式会社
Priority date: 1998-06-23
Filing date: 1999-06-23
Publication date: 2004-12-15
Anticipated expiration: 2019-06-23
Also published as: CA2336131A1; US6456198B1; WO1999067755A1; AU4391799A

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、フェンスセンサに関し、特に、フェンスに接近し、あるいは、接触する物体の存在を検出するフェンスセンサ或いは昇降部材用センサに関する。
【０００２】
【背景技術】
従来、侵入者を検知するためのフェンス用の防犯センサには、日本国特許出願公開公報９−２３７３８９号のような電界形成型センサがある。これは、フェンスの内部に設けた電線に正弦波電流を供給し電界を発生させ、侵入者がフェンスに接近することにより生じる静電容量の変化を検出し、警報装置を作動させるというものである。
【０００３】
また、フェンスに沿って赤外線の検出領域を設けるために、フェンスの近傍に赤外線の発光部と、この赤外線を受光する受光部とを配設した防犯センサも知られている。これは、侵入者が赤外線を遮ることを検出し、警報装置を作動させるというものである。
【０００４】
上記の電界形成型センサは、正弦波を用いて電界を発生させるため、フェンス周辺の電話回線や電子回路等のノイズ源になるという問題点がある。従って、設置場所が限定されてしまう。
【０００５】
また、電界形成型センサは、フェンスの内部に電線を張り渡した領域のみを検出可能領域とするため、フェンスの設計上の制約が伴うという問題点があった。
また、上記の電界形成型センサは、常に、電界を発生させておく必要があるために、消費電力が大きくなってしまうという問題点がある。
【０００６】
上記の赤外線センサは、発光部から受光部までの検出領域を直線状に形成する必要があり、曲面構造のフェンスに沿わせて検出領域を形成することができないという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記の電界形成型センサや赤外線センサの問題点を解決すると共に、電界を発生するための電流や赤外線を用いず、且つ、検出安定性に優れたフェンスセンサを提供することを目的とする。
【０００８】
【特許文献１】
日本国特許出願公開公報９−２３７３８９号
【０００９】
【発明の開示】
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明のフェンスセンサは、帯電部材周囲の検出可能領域内に物体が存在することにより生じた帯電部材の電荷の増大を、検出電極と基準電極間の静電容量の変化として検出し、この物体の存在を検出することを目的とする。
【００１１】
また、本発明のフェンスセンサは、広い面積の検出可能領域を形成することを目的とする。また本発明のフェンスセンサは、被検出物の直接的な接触により、静電火花が発生し、これにより検出回路が破壊することを防止することを目的とする。その他付随的な目的として、検出回路の検出安定性の向上、検出精度を向上、検出領域の指向性、検出可能領域を拡大性等を発明の目的としいる。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明のフェンスセンサは、フェンスの支柱と、この支柱に絶縁状態で設けられ、かつ、検出電極及び該検出電極と絶縁した基準電極とを有する電極部材と、この電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成るフェンスの帯電部材と、前記電極部材に電気的に接続されていると共に、被検出物が存在した時、該帯電部材の周囲の検出可能領域内の前記被検出物の電荷により生じた前記検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
また、本発明のフェンスセンサは、フェンスの支柱と、この支柱に絶縁状態で設けられ、かつ、検出電極及び該検出電極と絶縁した基準電極とを有する電極部材と、この電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成るフェンスの帯電部材と、前記電極部材に電気的に接続されていると共に、被検出物が存在した時、該帯電部材の周囲の検出可能領域内の前記被検出物の電荷により生じた前記検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを備え、前記電極部材は、少なくともその一部が外部から隠蔽されるように前記帯電部材の内部空間に固定的に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明のフェンスセンサは、フェンスの支柱と、この支柱に絶縁状態で設けられ、かつ、検出電極及び該検出電極と絶縁した基準電極とを有する電極部材と、この電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成るフェンスの帯電部材と、前記電極部材に電気的に接続されていると共に、被検出物が存在した時、該帯電部材の周囲の検出可能領域内の前記被検出物の電荷により生じた前記検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを備え、前記電極部材は、フェンスの壁体と帯電部材との間に位置するように壁体に設けた溝内にケース状の指向性制御手段を介して収納されていることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のフェンスセンサは、フェンスの支柱と、この支柱に絶縁状態で設けられ、かつ、検出電極及び該検出電極と絶縁した基準電極とを有する電極部材と、この電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成るフェンスの帯電部材と、前記電極部材に電気的に接続されていると共に、被検出物が存在した時、該帯電部材の周囲の検出可能領域内の前記被検出物の電荷により生じた前記検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを備え、前記検出電極表面の水膜をアースされた水膜から分離する水膜分離手段をフェンスに加味したことを特徴とする。
【００１６】
また、本発明のフェンスセンサは、移動可能なフェンスの支柱と、この支柱に絶縁状態で設けられ、かつ、検出電極及び該検出電極と絶縁した基準電極とを有する電極部材と、この電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成るフェンスの帯電部材と、前記電極部材に電気的に接続されていると共に、被検出物が存在した時、該帯電部材の周囲の検出可能領域内の前記被検出物の電荷により生じた前記検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを備えたことを特徴とする。
【００１７】
さらに、本発明のフェンスセンサに相当する昇降部材用センサは、検出電極及び該検出電極と絶縁した基準電極とを有する電極部材と、この電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成る帯電可能な昇降部材と、前記電極部材に電気的に接続されていると共に、被検出物が存在した時、該昇降部材の周囲の検出可能領域内の前記被検出物の電荷により生じた前記検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを備えたことを特徴とする。
【００１８】
請求項に於いて、「フェンス」とは、コンクリートや石材で形成した塀や、所定間隔離間させて配設した支柱とこの支柱間に張り渡した金属製のネットから形成した柵等、その形態を問わない。また、その配設場所は屋外であるか屋内であるかを問わない。さらに、フェンスの全部に検出可能領域を設ける場合の他、フェンスの一部を構成する手摺等に検出可能領域を形成する場合も含む。
【００１９】
また、このフェンスセンサの用途は、防犯の用途に限られない。例えば、駐車区画の後方のフェンスに本発明のセンサを設け、車両の接近を警告することにより、車両がフェンスに衝突することを防止する用途にも使用できる。
【００２０】
請求項に於いて、「絶縁体」とは、木材、合成樹脂、石材、陶材、コンクリート材等、その材質や形状は問わない。また、「検出電極と基準電極の一部を隠蔽する」とは、人体と接近又は接触する可能性が高い部分、即ち、静電火花がこれら両電極に対して発生しやすい部分だけを隠蔽することをいう。また、外部からこれら両電極が発見しやすい部分だけを隠蔽することをいう。
【００２１】
請求項に於いて、「大地又は建築物と接続する」とは、フェンスを地上に設けた場合には、大地に基準電極を接続し、また、建築物のテラス等にフェンスを設けた場合には、当該建築物に基準電極を接続することをいう。また、「電気的に接続する」とは、接地抵抗の有無を問わない。
【００２２】
請求項に於いて、昇降部材とは、梯子や非常階段をいい、主に、人間が足を使用して昇降する際に踏む部材のことをいう。例えば、梯子の場合、梯子の横木をステンレススチール製のパイプで形成し、横木内部に検出電極と基準電極を形成する２本の電線を張り渡す。また、非常階段の場合、ステップをコンクリート製の非常階段のステップで形成し、ステップの裏面に検出電極と基準電極を形成する２つの導電層を設けた電極部材を貼付する。
【００２３】
【発明の効果】
（１）帯電部材周囲の検出可能領域内に物体が存在することにより、該物体の電荷により生じた帯電部材の電荷の増大を、検出電極と基準電極間の静電容量の変化として検出し、この物体の存在を検出することができる。従って、本発明のフェンスセンサは、電源からリード線を介し導体に電磁波を与えて電界を形成したり、赤外線を使用する必要が無い。例えば、検出可能領域に侵入者が接近すると、侵入者の人体の電荷により、導体の帯電部材に静電誘導が生じ、この帯電部材の電荷が増大する。この帯電部材は、検出電極や基準電極と絶縁されているため、帯電部材の電荷は電流となってこれら電極に直接移動しない。しかし、帯電部材は検出電極の検出領域内に位置するため、帯電部材の電荷が増大すると検出電極の検出領域に電界が形成され、検出電極の電荷が増大する。故に、検出電極と基準電極間の静電容量が増加する。この静電容量の増加が、検出回路の検出しきい値より大きい場合、検出回路は検出信号を発信する。
【００２４】
（２）本発明は、電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成るフェンスの帯電部材を構成要件とするので、広い面積の検出可能領域を形成することが可能になる。例えば、塀の側壁の広い面積を検出可能領域として形成する場合、帯電部材をこの側壁全面に設けるだけでそれが可能となる。もし、検出電極や基準電極を広い面積に設けると、物体が検出電極の検出領域に存在しない場合（静的状態）の検出電極と基準電極間の静電容量は極めて大きくなる。
【００２５】
上記のように、検出電極と基準電極間の静電容量が極めて大きいと、物体が検出領域に存在する場合（帯電状態）における増大した検出電極の電荷量は、この静的状態の静電容量と比較すると相対的に極めて小さなものとなる。このため、検出回路は、相対的に極めて小さな電荷の増大を検出しなければならなくなり、検出安定性が損なわれ、検出不能となる。従って、本発明は、帯電部材を用いることにより、検出電極と基準電極間の静的状態における静電容量の増加を伴うことなしに、広い検出可能領域を安定して検出することができる。
【００２６】
（３）請求項３項に記載のフェンスセンサは、請求項１と同様に、絶縁体の帯電部材に侵入者の人体が接近すると、人体の電荷によって、この帯電部材には誘電分極が生じる。この誘電分極により生じた分極電荷により、検出電極の検出領域に電界が形成される。この電界の形成により、検出電極と基準電極間の静電容量が増大し、検出回路は侵入者の存在を検出できる。これに加え、「電極部材は、少なくともその一部が外部から隠蔽されるように前記帯電部材の内部空間に固定的に設けられていること」から、直接両電極に接近又は接触しにくくなる。このため、静電火花による検出回路の破壊を防止することができる。即ち、大気が乾燥している場合、侵入者の人体の電荷量は極めて大きくなっている。
【００２７】
もし、両電極が露出していると、これら電極と人体の間で静電火花が生じ、高圧電流がこれら電極と接続されている検出回路を瞬時に破壊してしまうのである。この点、請求項４項記載のフェンスセンサも、「電極部材は、フェンスの壁体と帯電部材との間に位置するように壁体に設けた溝内にケース状の指向性制御手段を介して収納されていること」から、請求項３の発明と同様の効果を得ることができる。
【００２８】
（４）以下、その他の効果について記述する。請求項５項記載のフェンスセンサは、基準電極は、大地又は建築物と電気的に接続されているというものであるから、基準電極と大地を電気的に接続すると、接続していない場合に比べて、上記帯電状態の検出電極と基準電極間の静電容量が増大し、検出しきい値を大きく設定することができるため、外部環境によって生じるノイズに対する信号の割合（Ｓ／Ｎ比）が向上し、検出安定性が向上する。
【００２９】
（５）請求項６項記載のフェンスセンサは、帯電部材が、撥水手段を有するというものである。例えば、帯電部材が絶縁体であるコンクリート材の場合、帯電部材に水分が染み込むと、プラスの水素イオンにより帯電部材内の電荷の移動が容易になり、帯電部材が導体に近い状態に変わる。従って、検出回路により検出される静的状態の静電容量と、帯電状態の静電容量の増加の割合（増加率）は、相対的に減少する。このため検出回路は、相対的に減少した静電容量の増加率を検出しなければならず、その検出精度を向上させる必要がある。
【００３０】
そこで、本発明は、帯電部材に撥水手段を設け、帯電部材内部に水分が浸透することを防止し、帯電部材の静的状態の電荷量を維持することにより、高い検出精度を維持することができる。
【００３１】
（６）請求項７項記載のフェンスセンサは、検出電極の電気力線の方向を限定する指向性制御手段を設けたというものである。本発明のフェンスセンサは、指向性制御手段を備えたことにより、例えば、フェンスの上を越えようとする侵入者を検出し、フェンスの側方を通過する歩行者を検出しないようにすることができる。この点、請求項３に記載の発明も、同様の目的を有している。
【００３２】
（７）請求項８項記載のフェンスセンサは、シールド電極が基準電極と接続されているために、検出電極の不要な電気力線を完全に遮断することができる。
【００３３】
（８）請求項９項記載のフェンスセンサは、検出電極と基準電極の間に配設されると共に、検出電極及び基準電極と絶縁されている少なくとも１以上の電極間帯電部材を設けたものであるから、検出電極の感度を安定させ、検出回路の検出しきい値を小さく設定することができる。従って、検出可能領域を拡大することができる。
【００３４】
（９）請求項１１項記載のフェンスセンサは、複数組の検出電極と基準電極間の静電容量の変化を一の検出回路により検出することにより、広範囲の検出可能領域を低廉なコストで実現することができる。
【００３５】
（１０）本発明の昇降部材用センサは、上記フェンスセンサと技術分野や解決しようとする課題を同一とする発明であり、帯電部材である昇降部材を踏む侵入者等を検出することができる。そして、検出可能領域内の被検出物の存在により生じた検出電極と基準電極間の静電容量の変化を検出回路により検出する。
【００３６】
（１１）請求項１９記載の昇降部材は、非常階段が一例であり、検出電極と、検出電極と絶縁した基準電極と、検出電極及び基準電極と絶縁されると共に、検出電極の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体又は絶縁体から成る帯電部材とを有するものであるから、請求項１に記載の発明とその効果は同一である。
【００３７】
【発明を実施するための最良の形態】
本発明に係る第１の実施の形態のフェンスセンサを図１乃至図３を参照しつつ説明する。本実施の形態のフェンスセンサは、アパートのテラスのフェンス１に設けた防犯システム用センサであり、侵入者が手摺３に接近すると警報が作動するというものである。
【００３８】
符号１は、フェンスであり、フェンス本体２と、フェンス２の上面に設けた手摺３から成る。この手摺３は、ステンレススチール製の中空のパイプ４と、ステンレススチール製の支柱５と、このパイプ４と支柱５を絶縁する合成樹脂製の絶縁部材１１から成る。帯電部材であるパイプ４の内部空間６には、電極部材７をパイプ３の長手方向に延設する。
【００３９】
電極部材７は、検出電極線８と、この検出電極線８と平行に延設した基準電極線９と、両電極線間の距離を保持する保持部材１０とから成る。尚、空間６内部には、電極部材７を所定位置に固定する固定部材（図示せず）が設けられている。
【００４０】
次に、本実施の形態のフェンスセンサの全体構成を説明する。上記検出電極線８は、図３に示す検出回路２０に接続され、基準電極線９はアパートの躯体へアースされている。さらに、アパートの同一居住区の他のテラスのフェンスに設けた電極部材１３、１６が検出回路２０に接続されている。即ち、３本の検出電極線８、１４、１７が並列に接続され、また、３本の基準電極線９、１５、１８が並列に接続され、一の検出回路２０を共有している。
【００４１】
この検出回路２０は、制御回路（図示せず）に接続されている。この制御回路は、検出回路２０の検出信号を受信すると、制御回路に接続された室内スピーカー（図示せず）から警報音を発生させると共にテラスの照明装置（図示せず）を点滅させる。
【００４２】
上記検出回路２０を図３を参照しつつ説明する。検出回路２０は、一連に接続されたパルス信号発生回路２１と、差動増幅器２２と、ＡＣ−ＤＣ変換器２３と、比較器２４とから成る。回路２０から出力されたパルス信号Ｖ１は分枝され、分枝されたパルス信号は、抵抗２５と電極部材７の静電容量の増大により、パルス信号の波形が鈍るように変化する。
【００４３】
差動増幅器２２は、パルス信号Ｖ１と、静電容量の変化により形成されたパルス信号Ｖ２の電圧差を増幅し、さらに、この出力Ｖ３を変換器２３により直流電圧に変換する。比較器２４は、変換器２３の出力Ｖ４を、予め設定されている検出しきい値と比較し、このしきい値よりもＶ４が大きい場合、制御回路へ検出信号を送信する。
【００４４】
尚、検出電極線８の検出領域内にパイプ４の内壁面を位置させるため、上記しきい値を調整するか、検出電極線８とパイプ４の内壁面まで距離を調整する。
【００４５】
次に、本実施の形態のフェンスセンサの作用を説明する。侵入者がパイプ４に接近すると、侵入者の人体の電荷によりパイプ４に静電誘導が生じる。この静電誘導により増加したパイプ４の電荷は、パイプ４の内壁面に電界を形成する。
【００４６】
尚、パイプ４と支柱５は絶縁部材１１により絶縁されているため、パイプ４の増加した電荷は、支柱５を介してアパートの躯体へ移動しない。一方、大気が乾燥し、侵入者の人体の電荷量が極めて大きくなっている時には、パイプ４と侵入者の人体の間で静電火花が発生する。
【００４７】
しかし、この高圧電流は、パイプ４の表面から支柱５の上端縁１２へ放電し、アパートの躯体へ流れる。従って、帯電部材であるパイプ４によりその全部が隠蔽されている検出電極線８や基準電極線９へこの高圧電流が直接流れることはない。このため、検出回路２０が静電火花の発生により破壊されることはない。
【００４８】
上記の電界の形成により、検出電極線８に静電誘導が生じる。この静電誘導により検出電極線８と基準電極線９の間の静電容量が増大する。そして、この静電容量の増大は、検出回路２０により検出される。検出回路２０が検出信号を送信すると、制御回路は、スピーカーから警報音を発生させると共にテラスの照明装置を点滅させ、侵入者の接近を住人に知らせる。
【００４９】
本発明に係る第２の実施の形態のフェンスセンサを図４及び図５を参照しつつ説明する。尚、検出回路は、上記第１の実施の形態の検出回路２０を利用し、制御回路は、検出回路２０の検出信号を受信すると、スピーカーから警告アナウンスを発声させると共に庭の照明装置を点滅させるものである。
【００５０】
尚、後述する複数の電極部材４０と、一の電極部材１００は、夫々の検出電極層４１、１０１が並列に接続され、また、基準電極層４３、１０３が並列に接続され、一の検出回路２０を共有している。この基準電極線４３、１０３は、接地抵抗を介し大地へアースされている。
【００５１】
符号３０は、敷地境界線に沿って設けたフェンスであり、複数の電極部材４０と、一の電極部材１００と、所定間隔で立設したアルミニウム製の支柱３１と、支柱３１の上端に合成樹脂製の絶縁部材３３を介して支持したアルミニウム製のパイプ３２と、支柱３１の側面にアルミニウム製の支持材３６を介して支持した枠３４と、この枠３４に固定したアルミニウム製の柵３５とから成る。
【００５２】
尚、上記支持材３６の両端には絶縁部材３７を設け、支柱３１と枠３４を絶縁する。また、パイプ３２は、枠３４と離間して設けられていると共に、その下面を長手方向に切除し、開放部４７を設ける。即ち、パイプ３２の断面形状は、馬蹄型に形成されている。
【００５３】
各電極部材４０は、略直方体に形成されており、検出電極層４１と、電極間帯電板４２と、基準電極層４３とを、絶縁部材４４、４５を介在させて積層して成る。また、各電極部材４０は、上記パイプ３２の内壁側面に一端を固定すると共に、基準電極層４３とパイプ３２とを絶縁する角柱形状の絶縁部材４６の下面に固定する。また、夫々の電極部材４０は、対応する枠３４の上面４８に検出電極層４１を所定距離隔て対向して配設する。
【００５４】
電極部材１００は、略直方体に形成されており、検出電極層１０１と、電極間帯電板１０２と、基準電極層１０３とを、絶縁部材１０４、１０５を介在させて積層して成る。
【００５５】
また、電極部材１００は、上記パイプ３２の内壁側面に一端を固定すると共に、基準電極層１０３とパイプ３２とを絶縁する角柱形状の絶縁部材４６の上面に固定する。また、電極部材１００は、パイプ３２の内壁上面１０６に検出電極層１０１を所定距離隔て対向して配設する。
【００５６】
上記電極間帯電層４２は、検出電極層４１及び基準電極層４３と絶縁されており、他の一切の部材と電気的に接続されていない。これら帯電層４２は、検出電極層４１の電荷量に応じて、検出電極層４１に電荷を供給したり、また、電荷を吸収する。即ち、帯電層４３は、検出電極層４１への電荷の供給・吸収部として機能する。
【００５７】
具体的には、検出電極層４１と帯電層４２の間、帯電層４２と基準電極層４３との間に、直列に接続された２つのコンデンサが形成されるので、その部位の静電容量が低下する。このため、外部環境（温度や湿度、あるいは、電波や振動等）により引き起こされる検出電極層４１と基準電極層４３間の静電容量の変化、即ち、ノイズが低減される。
【００５８】
従って、帯電層４２を設けることにより、外部環境によって生じるノイズに対する信号の割合（Ｓ／Ｎ比）が増大し、電極部材４０の安定した検出感度が維持できる。このため、検出回路２０の検出しきい値を小さく設定することが可能となり、故に、検出電極層の検出領域Ｒ１を拡大することができる。
【００５９】
同様に、上記電極間帯電層１０２は、検出電極層１０１及び基準電極層１０３と絶縁されており、他の一切の部材と電気的に接続されておらず、検出電極層１０１への電荷の供給・吸収部として機能する。
【００６０】
本実施の形態では、枠３４及び柵３５と、パイプ３２の全てが帯電部材を構成する。即ち、図５に示すように、各電極部材４０の検出電極層４１の検出領域Ｒ１内に対応する枠３４の上面４８が存在する。この検出領域Ｒ１は、上記開放部４７の内側に形成される。
【００６１】
また、電極部材１００の検出電極層１０１の検出領域Ｒ２内にパイプ３２の内壁上面が存在する。尚、図５に示す検出領域Ｒ１及びＲ２は、枠３４やパイプ３２等の帯電部材が存在しない場合の検出電極層４１及び１０１の検出領域を示す。また、侵入者の人体が、枠３４やパイプ３２等の帯電部材に所定の電荷量を与える範囲を示したのが、検出可能領域Ｒ３である。
【００６２】
次に、本実施の形態のフェンスセンサの作用を説明する。侵入者がフェンス３０を乗り越えようとフェンス３２に接近すると、侵入者の人体の電荷によりパイプ３２に静電誘導が生じる。この静電誘導により増加したパイプ３２の電荷は、パイプ３２の内壁上面１０６に電界を形成する。
【００６３】
パイプ３２は、支柱３１と絶縁されているため、帯電により増加した電荷が支柱３１を介して地面に移動しない。一方、帯電部材であるパイプ３２により、検出電極層１０１や基準電極層１０３は隠蔽されているため、上記の静電火花により発生した高圧電流が検出回路２０へ直接流れることはない。
【００６４】
上記の電界は、検出電極層１０１の検出領域Ｒ２内に形成されるため、検出電極層１０１に静電誘導を生じる。この静電誘導により検出電極層１０１と基準電極層１０３の間の静電容量が増大する。そして、この静電容量の増大は、検出回路２０により検出される。検出回路２０が検出信号を送信すると、制御回路は、スピーカーから警告アナウンスを発声させると共に庭の照明装置を点滅させ、侵入者の接近を住人に知らせる。
【００６５】
次に、侵入者がフェンス３０の側方から這いながらフェンス３２に接近すると、侵入者の人体の電荷により柵３５に静電誘導が生じる。この静電誘導により増加した柵３５の電荷は枠３４へ移動し、枠３４の上面４８に電界を形成する。
【００６６】
枠３４は、支柱３１と絶縁されているため、帯電により増加した電荷が支柱３１を介して地面に移動しない。一方、検出電極層４１や基準電極層４３は、帯電部材の一部、即ち、枠３４の上面４８とパイプ３２間の間隙やパイプ３２の開放部分４７を除いた部分により隠蔽されているため、上記の静電火花により発生した高圧電流が検出回路２０へ直接流れることはない。
【００６７】
上記の電界は、検出電極層４１の検出領域Ｒ１内に形成されるため、検出電極層４１に静電誘導を生じる。この静電誘導により検出電極層４１と基準電極層４３の間の静電容量が増大する。そして、この静電容量の増大は、検出回路２０により検出される。検出回路２０が検出信号を送信すると、制御回路は、スピーカーから警告アナウンスを発声させると共に庭の照明装置を点滅させ、侵入者の接近を住人に知らせる。
【００６８】
本実施の形態は、フェンスの適所に電極部材を設けるだけでフェンス全体を検出可能領域とすることができる。このため、従来の電界形成型センサのように、フェンスの内部に電線を張り渡す必要が無く、フェンスの設計上の制約を最小限のものとすることができる。
【００６９】
本発明に係る第３の実施の形態のフェンスセンサを図６乃至図８を参照しつつ説明する。符号５０は、敷地境界線に沿って設けたコンクリート製のフェンスであり、電極部材６０と、側壁５２、５３を有する壁体５１と、壁体５１の上部に合成樹脂の充填材である絶縁部材５５を介して固定したコンクリート製の帯電部材５４とから成る。
【００７０】
電極部材６０は、上記壁体５１の上部に設けた溝内に収納すると共に壁体５１と帯電部材５４の間に配設し、壁体５１と帯電部材５４の長手方向に沿って延設する。電極部材６０は、合成樹脂製のケース６１と、ケース６１内に収納した第１電極部材７０と第２電極部材８０とから成る。
【００７１】
第１電極部材７０は、第１検出電極板７１と、第１基準電極板７２と、この第１基準電極板７２の両側縁から立設した第１シールド電極板７３、７４と、第１電極間帯電板７５、７６から成る。
【００７２】
第２電極部材８０は、第１検出電極板８１と、第２基準電極板８２と、この第２基準電極板８２の両側縁から立設した第２シールド電極板８３、８４と、第２電極間帯電板８５、８６から成る。
【００７３】
上記第１及び第２検出電極板７１、８１と第１及び第２電極間帯電板７５、７６、８５、８６は、互いにケース６１内に充填された絶縁部材（図示せず）により絶縁されると共に、基準電極板７２、８２と、この基準電極板７２、８２と一体に形成され電気的に接続されている第１及び第２シールド電極板７３、７４、８３、８４と絶縁されている。
【００７４】
シールド電極板７３、７４、８３、８４は、夫々、対応する検出電極板７１、８１の電気力線の方向を限定する指向性制御手段である。即ち、検出電極板７１、８１の側方に広がる電気力線を遮蔽し、検出電極板７１、８１の上方へ伸びる電気力線のみに限定することにより、検出電極板７１、８１の検出領域を帯電部材５４の方向へ限定することができる。
【００７５】
従って、シールド電極板７３、８４により、フェンスの側方を通過する歩行者を誤って検出しないようにすることができる。また、第１及び第２シールド電極板７４、８３により、第１検出電極７１と第２検出電極８１相互間の影響を排除することができる。
【００７６】
上記帯電部材５４の表面には、合成樹脂を主成分とする撥水材により撥水層（図示せず）が形成されており、帯電部材５４内に水分が浸透することを防止している。また、帯電部材５４の上面は屋根型に形成しため、帯電部材５４の上部に雨水が溜まることを防止することができる。
【００７７】
次に、本実施の形態のフェンスセンサの全体構成を説明する。上記第１検出電極板７１と第２検出電極板８１は、図３に示す検出回路９０に接続され、第１基準電極板７２と第２基準電極板８２は大地へアースされている。この検出回路９０は、制御回路（図示せず）に接続されている。この制御回路は、上記第２の実施の形態の制御回路を利用する。
【００７８】
上記検出回路９０を図８を参照しつつ説明する。この検出回路９０は、パルス信号発生装置９１と、可変抵抗９２と、第１可変遅延回路９３と、第２可変遅延回路９４と、位相弁別回路９５とから構成されている。
【００７９】
回路９１から出力されたパルス信号は、可変抵抗９２を介して第１可変遅延回路９３と第２可変遅延回路９４へ分技される。この第１可変遅延回路９３には、第１検出電極板７１が接続され、また、第２可変遅延回路９４には、第２検出電極板８１が接続されている。両可変遅延回路９３、９４は、それぞれに接続されている各検出電極板７１、８１と各基準電極板７２、８２間の静電容量の大きさに応じ、入力されたパルス信号を遅延させ、比較手段である位相弁別回路９５へ出力する。
【００８０】
位相弁別回路９５は、第１可変遅延回路９３と第２可変遅延回路９４により出力されたパルス信号の位相を比較し、所定しきい値以上の位相のずれを検出した場合には、制御回路に検出信号を送信する。
【００８１】
次に、本実施の形態の作用を説明する。侵入者が敷地の外側に位置する側壁５３側から帯電部材５４の上部に手を掛けようとすると、帯電部材５４が帯電し誘電分極を生じる。この誘電分極により生じた電荷は、帯電部材５４の敷地の外側に位置する部分により多く分布する。
【００８２】
この帯電部材５４の電荷分布は、この帯電部材５４の裏面の電荷分布にも影響を与え、第１検出電極板７１近傍の分極電荷量の方が、第２検出電極板７２近傍の分極電荷量よりも大きくなる。このため、電荷量に応じ帯電部材５４の裏面に形成される電界の強さが部分的に異なる。この強さの異なる電界により生じた静電誘導により、第１検出電極板７１の電荷量は、第２検出電極板７２の電荷量よりも大きくなる。
【００８３】
従って、第１検出電極板７１と第１基準電極板７２間の静電容量が、第２検出電極板８１と第２基準電極板８２間の静電容量よりも大きくなるため、位相弁別回路９５は、第１可変遅延回路からのパルス信号が、第２可変遅延回路のパルス信号よりも遅延していることを弁別し、検出信号を制御回路に送信する。
【００８４】
逆に、居住者が敷地の内側に位置する側壁５２側から帯電部材５４の上部に手を掛けようとすると、第２検出電極板８１と第２基準電極板８２間の静電容量が、第１検出電極板７１と第１基準電極板７２間の静電容量よりも大きくなるため、位相弁別回路９５は、第２可変遅延回路からのパルス信号が、第１可変遅延回路のパルス信号よりも遅延していることを弁別し、検出信号を発信しない。このように、本実施の形態のフェンスセンサは、第１検出電極７１と第２検出電極８１とを設けることにより、外部からの侵入者のみを検出することができる。
【００８５】
【実施例】
以下、この欄では、追加した実施例を記述する。本発明に係る第４の実施の形態のフェンスセンサを、図９を参照しつつ説明する。このフェンスセンサは、アパートのテラスの手摺１０１を検出電極とした防犯システム用フェンスである。
【００８６】
このフェンスは、手摺１０１と、合成樹脂製の絶縁部材１０２を介して該手摺１を支持するためにコンクリート製の躯体１０４に設けた支柱１０３から構成されている。手摺１０１は、リード線１０５を介して検出回路１０８に接続されている。このリード線１０５は、この部分が外界の電界の変動の影響を受けないようにするために、シールド線とすることが好ましい。
【００８７】
リード線１０１とアース間には、ネオン管１０６が設けられており、さらに、コンデンサ１０７が直列に接続されている。このネオン管１０６は、静電火花除去手段であり、静電火花の発生によって、コンデンサ１０７に過大な電流が流れることを防止するためものである。
【００８８】
本実施の形態では、検出回路１０８のしきい値は、静的状態における検出電極の静電容量が１００ｐＦ以上になると検出信号を出力するように設定されている。手摺１０１の静電容量値が１０，０００ｐＦである場合、コンデンサの静電容量値を１００ｐＦにすると、略静的状態における検出回路１０１からみた静電容量値を１００ｐＦ弱に減少することができる。
【００８９】
手摺１０１が直射日光を受け、温度や湿度の変化の激しい環境に設置せざるを得ない場合でも、リード線１０５を介し、コンデンサ１０７を手摺１０１から離間し、温度や湿度の変化の少ない場所に配設することにより、コンデンサ１０７の温度上昇を最小限に抑えることが可能である。即ち、コンデンサ１０７内部の誘電体等が温度等の影響を受けることにより引き起こされるコンデンサ１０７の静電容量の変動を防止することができ、検出回路１０８の誤動作を防止することができる。
【００９０】
さらに、本実施の形態によれは、手摺１０１の長さや、絶縁体１０２の厚み等により、手摺１０１の静的状態における静電容量値が変化するが、コンデンサ１０７の静電容量値を調整することにより、検出回路１０８が適正に作動する静電容量値を設定することができ、検出回路１０８の閾値を調整する必要がない。このため、本実施の形態のフェンスセンサは、施工が容易であり、施工現場での設置を迅速に行うことができる。
【００９１】
本発明に係る第５の実施の形態のフェンスセンサを図１０を参照しつつ説明する。本実施の形態は、上記第４の実施の形態のフェンスセンサの絶縁部材１０２に関するものである。
【００９２】
絶縁部材１０２の周囲には、水膜分離手段である水切り壁１１０が支柱１０３の上端部において下方に向かって張出している。この水切り壁１１０の内壁面１１１は、支柱部側面１１２と距離Ｌ１を隔てて位置しており、この内壁面１１１と支柱部側面１１２の間に溝１１３が形成されている。なお、この距離Ｌ１は、６ｍｍ以上である。
【００９３】
フェンスの手摺１０１や支柱１０３の夫々の表面に雨水等の水膜が形成されると、手摺１０１の表面の水膜と支柱１０３の表面の水膜が接触する直前に、手摺１０１の静電容量が急激に増大する。これは、両水膜の表面間の距離が極めて小さくなり、手摺１０１とアースとを近接させた状態と同じ状態を招くからである。この場合、検出回路１０８は、手摺１０１の静電容量の急激な増大により検出信号を出力する。即ち、誤作動することになる。
【００９４】
しかし、本実施の形態のように、上記の水切り壁１１０を絶縁部材１０２の周囲に設けると、手摺１０１や支柱１０３の夫々の表面に形成された両水膜が接触することが防止される。これは、溝１１３の距離Ｌ１を６ｍｍ以上にすることにより、両水膜の表面張力の作用で両水膜がこの溝１１３を横断して結合することが防止されるからである。従って、上記の検出回路１０８の誤作動が防止される。
【００９５】
本発明に係る第６の実施の形態のフェンスセンサを図１１を参照しつつ説明する。本実施の形態は、上記第５の実施の形態の水膜分離手段に関するものである。
【００９６】
絶縁部材１０２の周囲には、水膜分離手段である水切り壁１２０が支柱１０３の上端部において下方に向かって張出している。この水切り壁１２０の上部内壁面１２２は、支柱部側面１２４と距離Ｌ２を隔てて位置しており、この内壁面１２２と支柱部側面１２４の間に副溝１２１が形成されている。なお、この距離Ｌ２は、１ｍｍ以上６ｍｍ未満である。１ｍｍ以上とは、水膜の厚さよりも大きな数値であり、また、６ｍｍ未満とは、上記Ｌ１よりも小さな値にする必要があるからである。また、この水切り壁１２０の下部内壁面１２３は、支柱部側面１２４と距離Ｌ１を隔てて位置しており、この内壁面１２３と支柱部側面１２４の間に主溝１２５が形成されている。なお、この距離Ｌ１は、６ｍｍ以上である。
【００９７】
支柱１０３に対し横方向から風雨が吹き付けると、水膜Ｗ２が支柱１０３の上方に向かって上昇する。しかし、当該水膜Ｗ２の上端が副溝１２１に達すると、副溝１２１内の水膜の自重により、さらに上昇しようとする水膜Ｗ２が押し戻され、水膜Ｗ２の上昇が防止される。このため、水膜Ｗ１と水膜Ｗ２の分離が維持され、従って、本実施の形態では、横方向からの風雨下でも検出回路１０８の誤作動が防止できる。
【００９８】
本発明に係る第７の実施の形態のフェンスセンサを図１２乃至図１５を参照しつつ説明する。本実施の形態のフェンスセンサは、既存のガードレールを使用するものであり、ガードレールに接近する車両や歩行者等を検出するものである。
【００９９】
フェンスセンサ１３０は、鉄板から形成したガードレール部１３１と、延在するガードレール部を支持する複数の鉄製の支柱１３２から構成されている。支柱１３２の側部には、左右に支持板１３３を備えた支持部材１３４がボルト（図示せず）等により固定されている。このボルトは、支持部材１３４と電気的に接続されている一方、支柱１３２とは絶縁体のスペーサ（図示せず）等により絶縁されている。さらに、このボルトは、リード線を介して検出回路（図示せず）に接続されている。ガードレール部１３１は、支持板１３３に固定され、この支持板１３３及び支持部材１３４と電気的に導通しているため、ガードレール部全体が検出電極を形成する。
【０１００】
支柱１３２の下部は大地等に埋設されているため、支柱１３２はアースされている。このため、支柱１３２と支持部材１３４は、ゴム製の半円筒状の絶縁部材１３５により所定の距離を隔て絶縁されている。しかし、支持部材１３４と支柱１３２の表面の水膜が接触すると、その直前に検出回路が誤作動する。このため、本実施の形態では、４つの水膜分離手段を当該絶縁部材１３５の周囲に設けている。
【０１０１】
第１の水膜分離手段は、上部水膜分離部材１４０の上面溝１４２である。この上面溝１４２は、水切り壁１４１と支柱１３２の表面の間に形成されている。また、上面溝１４２の両端は開放され、その底面は中央部から両端に向かって傾斜している。
【０１０２】
この上面溝１４２は、支柱１３２の頂部から落下してくる水膜を両端部から排水し、絶縁部材１３５の表面へ水膜が侵入することを防止する。第２の水膜分離手段は、上部水膜分離手段１４０の下面溝１４３である。この溝の幅は６ｍｍ以上であり、上記第５の実施の形態の水膜分離手段である水切り壁１１０と同様の効果を有する。即ち、支柱１３２の表面の水膜と絶縁部材１３５の表面の水膜との分離を維持する。第３の水膜分離手段は、側部水膜分離部材１３６であり、絶縁部材１３５の側方からの絶縁部材１３５表面への水膜の侵入を阻止する。
【０１０３】
第４の水膜分離手段は、下部水膜分離手段１３８の下面溝１３７である。この溝の幅も６ｍｍ以上であり、上記の水膜分離手段１４０の下面溝１４３と同様の効果を有する。即ち、絶縁部材１３５の表面の水膜が支柱１３２の表面の水膜との分離を維持する。
【０１０４】
本発明に係る第８の実施の形態のフェンスセンサを図１６を参照しつつ説明する。本実施の形態のフェンスセンサは、複数の支柱１３２の間に張り渡した導電性のチェーン１５１，１５２を検出電極として利用するものであり、チェーンに接近する物体を検出する。
【０１０５】
本実施の形態の水膜分離手段の構成は、上記第６の実施の形態の構成と略同様であり、同様の機能を有する部分は、同様の符号により示されている。
【０１０６】
本実施の形態では、支柱１３２の側部のチェーン固定部材１５３は、支柱１３２とは絶縁体のスペーサ（図示せず）等により絶縁されると共に、リード線を介して検出回路（図示せず）に接続されている。このため、導電性の金属で形成されているチェーン固定部材１５３とチェーン１５１、１５２とは、それら全体が検出電極を形成する。
【０１０７】
本発明に係る第９の実施の形態のフェンスセンサを図１７及び図１８を参照しつつ説明する。本実施の形態のフェンスセンサは、工事現場等で用いられる移動可能な鉄製のフェンス１６０の全体を帯電部材とし、検出脚部１７０に設けた検出電極によりフェンス１６０に接近する人間等を検出する。この検出脚部１７０の上部には、支柱１６１の端部と係合する係合孔１７６と、周囲に設けた溝１７３を有する水膜分離手段１７２とが設けられている。この水膜分離手段１７２は、帯電部材であるフェンス１６０及びその支柱１６１の表面の水膜と検出脚部下部表面１７１の水膜とを分離する。検出脚部１７０の内部には、検出電極１７４とアース電極１７５が対向して配設されている。
【０１０８】
尚、検出回路（図示せず）のしきい値は、係合孔１７６内の支柱１６１の端部が検出電極１７４の検出領域内に位置するように調整されている。尚、検出脚部１７０を装着した以外の他の３本の支柱１６１の脚部には、検出脚部１７０と高さを揃えるための高さ調整脚部１６２が装着されている。
【０１０９】
【産業上の利用可能性】
本発明に係るフェンスセンサは、主として、侵入者等を発見する防犯用のセンサとして利用することができる。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係る第１の実施の形態のフェンスセンサの部分斜視図。尚、保持部材１０は、検出電極線８及び基準電極線９を明瞭に示すため、図示していない。
図２は、図１のＡ−Ａ線断面図。
図３は、図１のフェンスセンサの検出回路２０の回路図。
図４は、本発明に係る第２の実施の形態のフェンスセンサの部分斜視図。
図５は、図４のフェンス端部断面の拡大図。
図６は、本発明に係る第３の実施の形態のフェンスセンサの部分斜視図。
図７は、図６のＢ−Ｂ線断面図。
図８は、図６のフェンスセンサの検出回路９０の回路図。
図９は、本発明に係る第４の実施の形態のフェンスセンサのブロック図。
図１０は、本発明に係る第５の実施の形態のフェンスセンサの部分断面図。
図１１は、本発明に係る第６の実施の形態のフェンスセンサの部分断面図。
図１２は、本発明に係る第７の実施の形態のフェンスセンサの支柱とガードレールの位置関係を示す説明図。
図１３は、図１２のＡ−Ａ線断面図。
図１４は、図１２のＢ−Ｂ線断面図。
図１５は、図１２のＣ−Ｃ線断面図。
図１６は、本発明に係る第８の実施の形態のフェンスセンサの支柱とチェーンの位置関係を示す説明図。
図１７は、本発明に係る第９の実施の形態のフェンスセンサの斜視図。
図１８は、図１７の検出脚部１７０の縦断面図。

Claims

フェンスの支柱と、この支柱に絶縁状態で設けられ、かつ、検出電極及び該検出電極と絶縁した基準電極とを有する電極部材と、この電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成るフェンスの帯電部材と、前記電極部材に電気的に接続されていると共に、被検出物が存在した時、該帯電部材の周囲の検出可能領域内の前記被検出物の電荷により生じた前記検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを備えたフェンスセンサ。
請求項１に於いて、前記帯電部材表面の水膜をアースされた水膜から分離する水膜分離手段を備えていることを特徴とするフェンスセンサ。
フェンスの支柱と、この支柱に絶縁状態で設けられ、かつ、検出電極及び該検出電極と絶縁した基準電極とを有する電極部材と、この電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成るフェンスの帯電部材と、前記電極部材に電気的に接続されていると共に、被検出物が存在した時、該帯電部材の周囲の検出可能領域内の前記被検出物の電荷により生じた前記検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを備え、前記電極部材は、少なくともその一部が外部から隠蔽されるように前記帯電部材の内部空間に固定的に設けられていることを特徴とするフェンスセンサ。
フェンスの支柱と、この支柱に絶縁状態で設けられ、かつ、検出電極及び該検出電極と絶縁した基準電極とを有する電極部材と、この電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成るフェンスの帯電部材と、前記電極部材に電気的に接続されていると共に、被検出物が存在した時、該帯電部材の周囲の検出可能領域内の前記被検出物の電荷により生じた前記検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを備え、前記電極部材は、フェンスの壁体と帯電部材との間に位置するように壁体に設けた溝内にケース状の指向性制御手段を介して収納されていることを特徴とするフェンスセンサ。
請求項１、請求項３、請求項４の何れかに於いて、前記基準電極は、大地又は建築物と電気的に接続されていることを特徴とするフェンスセンサ。
請求項１又は請求項３に於いて、前記帯電部材は、撥水手段を有することを特徴とするフェンスセンサ。
請求項１又は請求項３に於いて、前記検出電極の電気力線の方向を限定する指向性制御手段を設けたことを特徴とするフェンスセンサ。
第７項に於いて、前記指向性制御手段は、前記基準電極と接続されたシールド電極であることを特徴とするフェンスセンサ。
請求項１又は請求項３に於いて、前記検出電極と前記基準電極の間に配設されると共に、前記検出電極及び前記基準電極と絶縁されている少なくとも１以上の電極間帯電部材を設けたことを特徴とするフェンスセンサ。
請求項１又は請求項３に於いて、前記検出電極は、互いに絶縁された第１検出電極と第２検出電極とから構成され、前記検出回路は、該第１検出電極と前記基準電極間の静電容量と、該第２検出電極と前記基準電極間の静電容量とを比較する比較手段を有することを特徴とするフェンスセンサ。
請求項１又は請求項３に於いて、前記検出電極と前記基準電極とを複数組設け、該複数の検出電極を電気的に接続すると共に、該複数の基準電極を電気的に接続し、該複数の検出電極と該複数の基準電極を一の前記検出回路に接続したことを特徴とするフェンスセンサ。
請求項１に於いて、前記検出回路と検出電極との間に直列に接続された１以上のコンデンサを備えると共に、該コンデンサは、該検出電極と離間して設けられていることを特徴とするフェンスセンサ。
フェンスの支柱と、この支柱に絶縁状態で設けられ、かつ、検出電極及び該検出電極と絶縁した基準電極とを有する電極部材と、この電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成るフェンスの帯電部材と、前記電極部材に電気的に接続されていると共に、被検出物が存在した時、該帯電部材の周囲の検出可能領域内の前記被検出物の電荷により生じた前記検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを備え、前記検出電極表面の水膜をアースされた水膜から分離する水膜分離手段をフェンスに加味したことを特徴とするフェンスセンサ。
請求項１３に於いて、前記水膜分離手段は、下方に開口した幅６ｍｍ以上の溝であることを特徴とするフェンスセンサ。
請求項１３に於いて、前記水膜分離手段は、下方に開口した幅６ｍｍ以上の主溝と、該主溝内部に下方に開口した幅６ｍｍ未満の副溝とを備えて成ることを特徴とするフェンスセンサ。
移動可能なフェンスの支柱と、この支柱に絶縁状態で設けられ、かつ、検出電極及び該検出電極と絶縁した基準電極とを有する電極部材と、この電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成るフェンスの帯電部材と、前記電極部材に電気的に接続されていると共に、被検出物が存在した時、該帯電部材の周囲の検出可能領域内の前記被検出物の電荷により生じた前記検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを備えたフェンスセンサ。
検出電極及び該検出電極と絶縁した基準電極とを有する電極部材と、この電極部材の検出領域内に少なくともその一部が位置するように配設された導体或いは絶縁体から成る帯電可能な昇降部材と、前記電極部材に電気的に接続されていると共に、被検出物が存在した時、該昇降部材の周囲の検出可能領域内の前記被検出物の電荷により生じた前記検出電極と該基準電極間の静電容量の変化を検出する検出回路とを備えた昇降部材用センサ。
請求項１７に於いて、昇降部材は、非常階段であることを特徴とする昇降部材用センサ。