JP5953402B1 - エネルギー伝送器具およびエネルギー受電対象物 - Google Patents

Abstract

【課題】検査対象物に取り付けられているエネルギー受電対象物に対してエネルギーを付与して所定の動作をさせることで、検査対象物を間違えることなく確実に点検することができるエネルギー伝送器具およびエネルギー受電対象物を提供する。【解決手段】 金属製の長尺状部材から形成され、電波エネルギー送信装置２００から発信される電磁波に基づく高周波電流を生じさせる通信路５０、長尺状部材の先端部分に設けられ、通信路５０に基づくエネルギーをエネルギー受電対象物１００へ伝送するエネルギー集中部３０、エネルギー集中部３０に電気的に接続され、エネルギー集中部３０により多く電磁エネルギーを流し込むための、伝送する全エネルギーの一部をあえて電波エネルギーとして再放射するエネルギー流路としてのアンテナ部４０を有し、エネルギー集中部３０をエネルギー受電対象物１００に近接させることで、エネルギー受電対象物１００に所定の動作を実行させるエネルギー伝送器具１０とする。【選択図】図１

Description

ＩＣタグの小型化に伴って、近年、種々のものにＩＣタグを組み込んだものが考案されつつある。そのようなものとしては、たとえば、特許文献１および特許文献２に開示の技術内容がある。特許文献１には、小型ＩＣタグと、リーダ装置の間が入り組んでいたり、電波が直接進入できない空間配置であっても、検出ができるような構成について開示されている。かかる構成においては、同軸ケーブルの小型ＩＣタグ側の一端側には小型ループアンテナが接続されていて、小型ＩＣタグを検出可能としていると共に、同軸ケーブルのリーダ装置側のアンテナ付近では、リーダ装置のアンテナと対向したダイポールアンテナが接続されていて、これらの間の通信を可能としている。

また、特許文献２には、代表的な伝送ケーブルを同軸ケーブルとし、その同軸ケーブルの端部に接続されるアンテナの種類を、ＩＣタグの性能やリーダの装置の種類に整合させるように組み合わせ、リーダ装置のアンテナ部と離れた箇所に存在しているＩＣタグを電磁的に接続するといった技術内容について開示されている。

特開２００８−９０８１３号公報（図１２Ａ、図１３参照） 特開２０１０−２１８５３７号公報（図４３〜図４６）

ところで、上述したような技術内容では、次のような問題がある。すなわち、小型ＩＣタグを検出するための検出用器具に、例えば同軸ケーブルを適用する場合、その同軸ケーブルを内蔵するか、あるいは同軸ケーブル自身が検出用器具の筐体等の外部に露出するかのいずれかとなる。

しかしながら、同軸ケーブルを内蔵する場合であって、かつ検出器具が棒状で伸縮自在である場合は、ケーブルの巻き取り機構などの大掛かりな設計変更が必要となる。また、同軸ケーブルが検出用器具の筐体等の外部に露出する態様で取り付けられる場合には、その同軸ケーブルが邪魔になる場合がある。特に、検出用器具が金属製の指示棒の如き伸縮可能なタイプのものである場合には、その検出用器具が縮められた状態では、同軸ケーブルが弛んでしまい、その弛み部分が引っ掛かる等して、断線や落下等の不具合が生じてしまう場合がある。

また、特許文献１または特許文献２に開示される検出用器具では、小型のＩＣタグが密集しているような場合には、本来作業者が検出しようとするＩＣタグとは異なるＩＣタグを検出してしまう可能性がある。

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、検査対象物に取り付けられているエネルギー受電対象物に対してエネルギーを付与して所定の動作をさせることで、検査対象物を間違えることなく確実に点検することができるエネルギー伝送器具およびエネルギー受電対象物を提供するものである。

上記課題を解決するために、本発明のエネルギー伝送器具は、金属製の長尺状部材から形成されると共に外部の電波エネルギー送信装置から発信される電磁波に基づいた高周波電流を表面に生じさせる通信路と、長尺状部材の先端部分に設けられていると共に、通信路に基づくエネルギーを、検査対象物に取り付けられているエネルギー受電対象物へ伝送するエネルギー集中部と、エネルギー集中部に電気的に接続され、エネルギー集中部により多く電磁エネルギーを流し込むための、伝送する全エネルギーの一部をあえて電波エネルギーとして再放射するエネルギー流路としてのアンテナ部と、を有し、エネルギー集中部をアンテナ部および通信路よりもエネルギー受電対象物に近接させることで、エネルギー受電対象物に所定の動作を実行させるものである。

また、上述したエネルギー伝送器具であって、アンテナ部は、複数回折り返された九十九折形状に設けられていることが好ましい。

また、上述したエネルギー伝送器具であって、アンテナ部は、ストレート形状に設けられていて、かつ通信路に対向するように設けられていることが好ましい。

また、上述したエネルギー伝送器具であって、エネルギー集中部に連続するように延長導体部が設けられていると共に、この延長導体部は、通信路に対して非接触の状態で対向して対向部位を形成し、高周波電流が流れる場合には、この対向部位で電磁結合を生じさせることが好ましい。

また、上述のエネルギー受電対象物は、エネルギー集中部を介して伝送されたエネルギーを受電して、直流に変換する直流電源変換回路と、直流電源変換回路から出力される電力に基づいて点灯するＬＥＤまたは所定の動作をするパッシブ型のＩＣタグのいずれかを有し、エネルギー集中部は、直流電源変換回路にエネルギーを伝送してＬＥＤを点灯させる、またはパッシブ型のＩＣタグに所定の動作を実行させることが好ましい。

また、上述の電子装置はＬＥＤであり、エネルギー集中部は、直流電源変換回路へ伝送したエネルギーによってＬＥＤを点灯させることが好ましい。

また、上述の外部の電波エネルギー送信装置は、パッシブ型のＩＣタグの情報を読み取ることができるリーダ装置であり、エネルギー受電対象物はパッシブ型のＩＣタグを有しており、エネルギー集中部は、直流電源変換回路へ伝送したエネルギーによってパッシブ型のＩＣタグを起動させると共に、通信路を逆にたどって、外部の電波エネルギー送信装置へパッシブ型のＩＣタグから読み取られた情報を伝送する、あるいはもう一つ別のルートとしてアンテナ部は、エネルギーの一部が空間へ再放射される電波によって外部の電波エネルギー送信装置へパッシブ型のＩＣタグから読み取られた情報を伝送することが好ましい。

また、エネルギー受電対象物はパッシブ型のＩＣタグを有しており、エネルギー集中部は、直流電源変換回路へエネルギーを伝送して直流電流を蓄電させることが好ましい。

また、上記課題を解決するために、本発明の他の側面は、エネルギー受電対象物に関するものである。すなわち、本発明に係るエネルギー受電対象物は、外部の電波エネルギー送信装置から発信される電磁波に基づいた高周波電流を表面に生じさせ、その高周波電流に基づくエネルギーを中継する上述したいずれかのエネルギー伝送器具から供給されたエネルギーを受電するためのコイルアンテナと、コイルアンテナと電気的に接続され、高周波電流を直流電流に変換するダイオードと、ダイオードにより変換された直流電流を蓄電するためのコンデンサと、コンデンサに蓄電された電力に基づいて点灯するＬＥＤまたは所定の動作をするパッシブ型のＩＣタグのいずれかの電子装置と、を有する。

本発明によると、検査対象物に取り付けられているエネルギー受電対象物に対してエネルギーを付与して所定の動作をさせることで、検査対象物を間違えることなく確実に点検することができるエネルギー伝送器具およびエネルギー受電対象物を提供することができる。

図１は、本発明の実施の形態を説明するための図であり、（Ａ）は、エネルギー伝送器具の基本構成と、エネルギー受電対象物と、電波エネルギー送信装置を示す図であり、（Ｂ）はエネルギー受電対象物が有する直流電源変換部の構成例を示す図である。 図２は、本発明の一実施の形態に係るエネルギー伝送器具の一例としての指示棒１０Ａをリーダ装置に装着して一体化した状態を示す図である。 図３は、図２に示す指示棒を用いて、エネルギー受電対象物に取り付けられているＬＥＤを点灯させるイメージを示す図である。 図４は、エネルギー中継部のアンテナ部が九十九折（つづら折）形状に設けられている構成例を示す図である。 図５は、エネルギー中継部の保護カバーで保護する構成例を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面断面図を示している。 図６は、エネルギー中継部において、通信路が、エネルギー集中部およびアンテナ部とは電気的な導通が取れる状態で直接接続されていない構成を示す図である。 図７は、図６に示すような構成の感度パターンの一例を示す図である。 図８は、エネルギー中継部におけるアンテナ部の九十九折形状の別の構成例を示す図である。 図９は、エネルギー中継部のアンテナ部がストレート形状に設けられ、かつ通信路に対してアンテナ部が直交するように設けられている構成例を示す図である。 図１０は、図９に示すようなエネルギー中継部において、ストレート形状のアンテナ部の角度配置を示す図である。 図１１は、図１０に示すストレート形状のアンテナ部と通信路を有するエネルギー中継部の最小構成例を示す図である。 図１２は、図１０に示すストレート形状のアンテナ部を有するエネルギー中継部において、通信路が、エネルギー集中部およびアンテナ部とは電気的な導通が取れる状態で直接接続されていない構成を示す図である。 図１３は、図１２に示すような構成の感度パターンの一例を示す図である。 図１４は、アンテナ部が通信路に対して平行に設けられていて、しかも互いに近接対向するように設けられている構成例を示す図である。

以下、本発明の一実施の形態に係るエネルギー伝送器具１０について説明する。なお、以下の構成においては、後述の図４における通信路５０の長手方向をＸ方向とし、図４における右側をＸ１側、それとは逆側をＸ２側とする。また、後述の図４において、Ｘ方向に直交する方向をＹ方向とし、図４において奥側をＹ１側とし、それとは逆の手前側をＹ２側とする。ただし、これらを用いずに説明する場合もある。

＜１−１．エネルギー伝送器具の構成について＞
図１は、本発明の実施の形態を説明するための図であり、（Ａ）は、エネルギー伝送器具１０の基本構成と、エネルギー受電対象物１００と、電波エネルギー送信装置２００を示す図であり、（Ｂ）はエネルギー受電対象物１００が有する直流電源変換部１１０の構成例を示す図である。このエネルギー伝送器具１０は、エネルギー中継部１１と、作用部２０とを有していて、エネルギー中継部１１は、エネルギー集中部３０と、アンテナ部４０と、通信路５０とを備えている。

作用部２０は、エネルギー受電対象物１００に対して仕事をする部分である。たとえば、エネルギー伝送器具１０が確認用の指示棒であれば、先端側のエネルギー受電対象物１００を指し示す部分が該当する。

エネルギー集中部３０は、たとえば、使用する周波数において反射などで失われるエネルギー伝送の損失が少なくなるように巻き数を調整したコイル状部分（ループアンテナ）であり、例えばUHFの920MHz帯など高周波では、コイル直径や周辺部材にも影響するが１ターンから２〜３ターン程度の巻数に設けられている。なお、後述する図では１ターンの場合を示しているが、1ターンに限定されるものではなく、巻数は、ループアンテナの感度にあわせた巻き数が望ましく、幾つであっても良い。このエネルギー集中部３０は、エネルギー受電対象物１００に取り付けられている直流電源変換部１１０と近接して通信を行う部分であり、いわば磁界アンテナに相当する。

アンテナ部４０は、電界アンテナである放射アンテナに対応する部分であり、エネルギー集中部３０により多くの高周波電流を誘起させる役割があって、一部のエネルギーをアンテナから空間へ再放射させる。この役割が電波エネルギー送信装置２００から放射される電磁波によって、アンテナ部４０を含めた導体部分により多くの高周波電流が流れ、その高周波電流によってより大きな定在波が発生し、その定在波に基づいて、電波エネルギー送信装置２００との間で通信が可能となる。

ここで、電波エネルギー送信装置２００から放射される電磁波の波長をλとすると、アンテナ部４０は、λ／４程度の長さを有しているアンテナ部分であり、その一端側でエネルギー集中部３０に電気的に接続されている。なお、通常は、エネルギー集中部３０とアンテナ部４０とは、同一の線材を用いて構成されている。しかしながら、エネルギー集中部３０とアンテナ部４０とは、別体的な線材であっても良く、それら別体的な線材を電気的に接続して構成されても良い。なお、λ／４程度とは、正確にλ／４の長さを有しているものも該当するが、概ねλ／４程度の長さであっても良い。すなわち、λ／４から長さがずれると、高周波電流の誘起が減少し最終的にエネルギー集中部３０の感度を低下させる方向に影響を与える。この感度低下が実用限度内であれば多少のずれた長さであっても良い。

通信路５０は、金属製の長尺状部材から形成されると共に外部の電波エネルギー送信装置２００から発信される電磁波に基づいた高周波電流を表面に生じさせる部分である。すなわち、通信路５０は、電波エネルギー送信装置２００から放射される電磁波によって高周波電流が流れる部分である。かかる通信路５０を流れる高周波電流により、上記のエネルギー集中部３０およびアンテナ部４０を含めた導体部分に、定在波を形成する。そして、所定の位置、例えば半波長の位置ごとに、定在波のヌル点（節目となる点；高周波電流の大きさが０または最小となる点）を形成する。

エネルギー受電対象物１００は、検査対象物に取り付けられるものであり、作業者がエネルギー伝送器具１０を用いて検査対象物を個別に認識できるようにするためのものである。エネルギー受電対象物１００は、直流電源変換部１１０を有している。直流電源変換部１１０は、エネルギー中継部１１を介して伝送されたエネルギーを受領するためのコイルアンテナ１１１と、コイルアンテナ１１１と電気的に接続され、高周波電流を直流電流に変換する変換部１１２を有する。変換部１１２は、高周波電流を直流電流に変換するダイオード１１３と、ダイオード１１３に変換された直流電流を蓄電するためのコンデンサ１１４と、コンデンサ１１４に蓄電された電力に基づいて所定の動作をする電子装置１１５とを有している。エネルギー受電対象物１００では、エネルギー集中部３０を介して伝送されたエネルギーによって電子装置１１５に所定の動作を実行させることができる。電子装置１１５は、たとえばＬＥＤ、アクティブ型のＩＣタグ、パッシブ型のＩＣタグ、歪みセンサ、ブザーなどの所定の動作をする電子装置であるが、以下の説明ではＬＥＤとして説明する。

なお、エネルギー受電対象物１００としては、直流電源変換部１１０を取り付けられる各種のものが該当する。以下は、直流電源変換部１１０を取り付け可能なエネルギー受電対象物１００の例であるが、たとえば、トンネルや橋などの社会的なインフラを構成する部材に使用されるボルトやナット、道路のマンホールの蓋、建物内の各種の配管、バルブ装置、分電盤のスイッチ部分等のような各種のスイッチ、定期的にメンテナンスする必要があるガス容器、はさみ、巻尺等が挙げられる。しかしながら、エネルギー受電対象物１００は、定期的にメンテナンスする必要があるものであれば、上述したもの以外であってもよい。

電波エネルギー送信装置２００は、たとえば９２０ＭＨｚといった所定の周波数の電磁波を送受信するリーダ装置である。この電波エネルギー送信装置２００は、ハンディタイプであることが好ましい。また、電波エネルギー送信装置２００は、インターネットのようなコンピュータネットワークに接続可能なものが望ましい。そして、電波エネルギー送信装置２００で読み取った情報を、電波エネルギー送信装置２００とは異なる外部のデータベースに保存可能としていることが好ましい。いわば、電波エネルギー送信装置２００は、モノのインターネット（Internet of Things；IoT）の構成要素であることが好ましい。

（エネルギー伝送器具１０の一例）
図２は、本発明の一実施の形態に係るエネルギー伝送器具１０の一例としての指示棒１０Ａをリーダ装置に装着して一体化した状態を示す図である。かかる指示棒１０Ａの最も先端側には、先端取付部６０Ａが取り付けられている。先端取付部６０Ａの内部には、上述したエネルギー集中部３０と、アンテナ部４０とが配置されている。すなわち、エネルギー中継部１１の一部が指示棒１０Ａの先端側に取り付けられているとみなすこともできるし、通信路５０が指示棒１０Ａの把持部８０Ａまで連続していると見ることができる。

図２に示す構成では、指示棒１０Ａは、通信路５０を構成する導体製の伸縮ポール部５０Ａを備えている。伸縮ポール部５０Ａは、直径の大きな筒状の導体部に、直径の小さな導体部を収納することで、複数段階に延長可能に設けられている。そして、この伸縮ポール部５０Ａの一端側（先端側）には、エネルギー中継部１１が取り付けられている。なお、図２に示す構成では、エネルギー中継部１１は、キャップ状の保護カバー６０を介して伸縮ポール部５０Ａの先端側に取り付けられている。なお、電波エネルギー送信装置２００と指示棒１０Ａは一体的に片手で操作できるように互いに装着可能とすることが望ましい。

なお、先端取付部６０Ａは、作用部２０としても機能する。そして、電波エネルギー送信装置２００から電磁波が放射されている状況下で、先端取付部６０Ａ（作用部２０）でエネルギー受電対象物１００の直流電源変換部１１０を指し示すことで、電波エネルギー送信装置２００と直流電源変換部１１０との間で通信を行うことを可能としている。なお、電波エネルギー送信装置２００と指示棒１０Ａは片手で一体的に操作できるよう互いに付着可能な構成とすることが望ましい。

また、伸縮ポール部５０Ａの他端側には、ユーザが把持するための把持部８０Ａが設けられている。そして、この把持部８０Ａを把持したとき、電波エネルギー送信装置２００に設けられるトリガレバー８１を引く動作が、他の部分によって妨げられずに行うことができ、このトリガレバー８１を引いたとき、電波エネルギー送信装置２００から電磁波が放射される構成となっている。なお、電波エネルギー送信装置２００は、把持部８０Ａに一体的に設けられていても良いが、後述の図３および図４に示すように、把持部８０Ａとは別体的に設けられていても良い。

（ＬＥＤ点灯の例）
図３は、図２に示す指示棒１０Ａを用いて、不図示のエネルギー受電対象物１００に取り付けられているＬＥＤ１１５Ｂを点灯させるイメージを示す図である。このように、指示棒１０Ａの先端側のエネルギー集中部３０を、エネルギー受電対象物１００に近接させることにより、エネルギー受電対象物１００のＬＥＤ１１５Ｂに電力を伝送させることを可能としていて、電力が伝送された特定のＬＥＤ１１５Ｂのみが点灯する。これにより、作業者は、指示棒１０Ａでエネルギー受電対象物１００を指し示す行為と、目視でＬＥＤ１１５Ｂの点灯を確認する行為の２つの行為により、エネルギー受電対象物１００が取り付けられている点検対象物を確実に点検、識別することができる。

（アンテナ部４０の構成例：九十九折形状）
図４は、エネルギー中継部１１のアンテナ部４０が九十九折（つづら折）形状に設けられている構成例を示す図である。図４に示す構成においては、アンテナ部４０が九十九折形状に曲げられている。この場合、アンテナ部４０の線長は、λ／４となるように設けられている。この図４に示す構成のように、アンテナ部４０が九十九折形状に曲げられていることにより、全体的にコンパクトな構成とすることが可能となっている。しかも、九十九折形状のように、アンテナ部４０の折り曲げ部位を多くすると、ヌル点Ｔ（０）とヌル点Ｔ（１）とは離れる。そのため、ヌル点Ｔ（０）とヌル点Ｔ（１）とが近接している場合と比較して、アンテナ部４０に流れる電流は、このアンテナ部４０と近接対向する通信路５０を流れる逆方向の電流で打ち消されることがなく、アンテナ部４０の放射アンテナとしての機能（より遠くまで感度を維持する機能）をより発揮することができる。

図５は、エネルギー中継部１１の保護カバー６０で保護する構成例を示す図であり、（ａ）は側面図、（ｂ）は正面断面図を示している。この図５に示す構成では、通信路５０は、λ／４の長さかそれ以上の長さを有している。また、少なくともアンテナ部４０は、樹脂等のような電気的な絶縁性を有する材質で形成された保護カバー６０で覆われていて、通信路５０の一部も、その保護カバー６０で覆われている。

通信路５０の長さが、λ／４といった短い長さであっても、アンテナ部４０と通信路５０とで共振を生じ、エネルギー集中部３０における直流電源変換部１１０の検出と、アンテナ部４０における放射アンテナとしての機能を発揮させることができる。

図６は、エネルギー中継部１１において、通信路５０が、エネルギー集中部３０およびアンテナ部４０とは電気的な導通が取れる状態で直接接続されていない構成を示す図である。この構成では、エネルギー集中部３０から更にＸ１側に向かい、延長導体部７０が延伸している。延長導体部７０は、通信路５０に対して、互いに近接対向するように設けられている。そのため、延長導体部７０と通信路５０は、電磁結合によって、電気的に接続された状態となっている。このとき、コンデンサと同様に、延長導体部７０と通信路５０の間が狭いほど、電磁結合が強くなる。このように、延長導体部７０と通信路が物理的に別体とすることで、エネルギー集中部３０とこれに続くアンテナ部４０を１つの部品化ができ、故障時などの部品交換をし易くすることができる。

かかる図６に示すような構成を採用する場合には、エネルギー集中部３０と通信路５０との接続を、たとえばはんだ接合や、接点を設けた接合とする場合と比べて、電気的な接続のための手間を省略することが可能となる。また、図６に示すような構成は、延長導体部７０と通信路５０の間が機械的に接続されていないので、たとえば伸縮式の差し棒といった伸縮可能なエネルギー伝送器具１０への適用が容易となる。

なお、上述した九十九折形状のアンテナ部４０と同様に、延長導体部７０と通信路５０とは、電気的に直接接触しない構成とすることが必要である。そのような構成とするために、延長導体部７０と通信路５０の間に、樹脂等のような絶縁部材を配置する構成としても良く、延長導体部７０と通信路５０を構成する線材のうち少なくとも一方を、エナメル線のような絶縁被膜で覆われた線材によって構成しても良い。

図７は、図６に示すような構成の感度パターンの一例を示す図である。図７に示すように、エネルギー集中部３０の感度領域Ｓ１は、この部分が磁界アンテナであるため、非常に狭い領域となっている。一方、遠くまで感度を維持した通信が可能な放射電磁波で動作するアンテナ部４０と通信路５０と延長導体部７０のそれぞれの感度領域は重ね合わされて、感度領域Ｓ１と比較して非常に広い領域を有する感度領域Ｓ２が形成される。

なお、上述した各構成のうち、図６に示す構成では、エネルギー集中部３０に連続するように延長導体部７０が設けられていると共に、この延長導体部７０は、通信路５０に対して非接触の状態で対向して対向部位を形成し、高周波電流が流れる場合には、この対向部位で電磁結合を生じさせている。このため、エネルギー集中部３０と通信路５０との接続を、たとえばはんだ接合や、接点を設けた接合とする場合と比べて、電気的な接続のための手間を省略することが可能となる。また、延長導体部７０と通信路５０の間が機械的に接続されていないので、たとえば伸縮式の差し棒といった伸縮可能なエネルギー伝送器具１０への適用が容易となる。

図８は、エネルギー中継部１１におけるアンテナ部４０の九十九折形状の別の構成例を示す図である。なお、図８に示す構成では、アンテナ部４０を９０度倒すことによって、上述した図４に示す構成となる。ただし、九十九折部分のアンテナ部４０が、図４に示す構成よりも、Ｙ方向に突出する長さが短い場合には、図８に示すような九十九折部分のアンテナ部４０を採用するのが有利な場合がある。

（アンテナ部４０の構成例：ストレート形状）
図９は、エネルギー中継部１１のアンテナ部４０がストレート形状に設けられ、かつ通信路５０に対してアンテナ部４０が直交するように設けられている構成例を示す図である。図９に示す構成においては、アンテナ部４０は、ストレート形状に設けられていて、その線長は、λ／４となるように設けられている。かかる図９に示す構成では、アンテナ部４０は、モノポールアンテナに相当するものであり、アンテナ部４０は、通信路５０の長手方向（Ｘ方向）に対して直交するＹ方向に延伸する配置となっている。

図１０は、図９に示すようなエネルギー中継部１１において、ストレート形状のアンテナ部４０の角度配置を示す図である。図１０のようなストレート形状のアンテナ部４０を有するエネルギー伝送器具１０においては、通信路５０をグランドアースと見た場合に、Ｘ方向に対して９０度をなすようにアンテナ部４０が配置されている場合に、モノポールアンテナとして最大の能力を発揮する。この９０度の角度配置の場合が、図１０において破線で示されている。

これに対して、図１０において実線で示すように、Ｘ方向に対してなす角度が０度となる位置までアンテナ部４０を倒すと、アンテナ部４０はＹ方向に突出しなくなるので、エネルギー伝送器具１０は、突出部分の存在しない、スマートな構成とすることが可能となる。

しかしながら、この場合には、上述したように、アンテナ部４０と通信路５０とが対向している部分では、同じ大きさの電流が平行で逆向きとなっている。そのため、この対向部分では、電磁波を放射する能力が大きく減じられ、モノポールアンテナとしての機能を発揮できなくなってしまう。そのため、Ｙ方向においてアンテナ部４０から離れると、ほとんど通信不能となる。すなわち、アンテナ部４０付近での通信は困難になる。しかしながら、通信路５０は、電磁波の波長よりも長く設けることができ、その電磁波によって通信路５０の軸方向（Ｘ方向）で表面を伝達する高周波電流が生じ、その高周波電流により定在波が形成され、通信路５０の一端に接続点Ｐで接続されるエネルギー集中部３０と、λ／４の長さのアンテナ部４０が配置されることで、電磁気学で知れるように、その根元にあたるエネルギー集中部３０で最大の高周波電流となる。そのためエネルギー集中部３０の直近のＩＣタグ１１５Ｂと最良の通信を確保することが可能になる。

アンテナ部４０と通信路５０が平行に対向している部分では、アンテナ機能を失っているのでもはやアンテナという呼び方よりも平行二線式の伝送線と呼ぶほうがふさわしく、この平行部分は、損失の少ない状態で電磁波の伝送を行うことができる。また、この平行二線式のＸ２側の終端には、エネルギー集中部３０が設けられているので、エネルギー集中部３０がＩＣタグ１１５Ｂの情報を検出することで、平行二線式の伝送線となる部分（対向している部分）を介して通信路５０を伝わって、電波エネルギー送信装置２００側へと読み取った情報を伝えることができる。

図１１は、図１０に示すストレート形状のアンテナ部４０と通信路５０を有するエネルギー中継部１１の最小構成例を示す図である。図１１に示す構成では、アンテナ部４０は、λ／４の長さを有していると共に、通信路５０は、アンテナ部４０と対向している部分の長さがλ／４であり、さらにその対向部分からＸ１側に向かってλ／４の長さを有している。

図１２は、図１０に示すストレート形状のアンテナ部４０を有するエネルギー中継部１１において、通信路５０が、エネルギー集中部３０およびアンテナ部４０とは電気的な導通が取れる状態で直接接続されていない構成を示す図である。この構成でも、図６に示す構成と同様に、エネルギー集中部３０から更にＸ１側に向かい、延長導体部７０が延伸していて、この延長導体部７０は、通信路５０に対して近接対向するように設けられ、これらの間で電磁結合を生じさせ、それによって、電気的に接続された状態となっている。

なお、この図１２に示す構成においても、アンテナ部４０と延長導体部７０と通信路５０とは、電気的には、互いに直接接触しない構成とすることが必要である。そのために、アンテナ部４０と延長導体部７０の間、および延長導体部７０と通信路５０の間に、樹脂等のような絶縁部材を配置する構成としても良く、アンテナ部４０と延長導体部７０のうち少なくとも一方、および延長導体部７０と通信路５０を構成する線材のうち少なくとも一方を、エナメル線のような絶縁被膜で覆われた線材によって構成しても良い。

かかる図１２に示す構成においても、エネルギー集中部３０と通信路５０との接続を、たとえばはんだ接合や、接続点Ｐを設けた接合とする場合と比べて、電気的な接続のための手間を省略することが可能となる。

図１３は、図１２に示すような構成の感度パターンの一例を示す図である。図１３に示すように、エネルギー集中部３０の感度領域Ｓ３は、上述した図７に示す感度領域Ｓ１と同程度の領域となっている。しかしながら、アンテナ部４０、通信路５０および延長導体部７０とが重ね合わされた感度領域Ｓ４は、非常に狭いか、またはアンテナ部４０と通信路５０との間の打ち消しによって事実上ゼロとなる。図１３では、感度領域Ｓ４が非常に狭い状態のイメージを示している。

なお、図９から図１２に示す構成では、アンテナ部４０に代わり、通信路５０によって種々の方向に位置可能な電波エネルギー送信装置２００との間の通信が可能であるが、上述したように感度領域Ｓ４の幅が狭く、Ｘ２方向とＸ１方向に長く分布している。また、九十九折形状のアンテナ部４０ではなく、ストレート形状のアンテナ部４０が存在する構成のため、エネルギー伝送器具１０の先端側を細くすることが可能となる。

＜１−２．効果＞
以上のような構成のエネルギー伝送器具１０によると、金属製の長尺状部材から形成されると共に外部の電波エネルギー送信装置２００から発信される電磁波に基づいた高周波電流を表面に生じさせる通信路５０と、長尺状部材の先端部分に設けられていると共に、通信路５０に基づくエネルギーを、検査対象物に取り付けられているエネルギー受電対象物１００へ伝送するエネルギー集中部３０と、エネルギー集中部３０に電気的に接続され、エネルギー集中部３０により多く電磁エネルギーを流し込むための、伝送する全エネルギーの一部をあえて電波エネルギーとして再放射するエネルギー流路としてのアンテナ部４０とを有し、エネルギー集中部３０をアンテナ部４０および通信路５０よりもエネルギー受電対象物１００に近接させることで、エネルギー受電対象物１００に所定の動作を実行させるようにしたので、作業者は、エネルギー受電対象物１００の所定の動作に基づいて、検査対象物を間違えることなく確実に認識してから点検をすることができる。たとえば、電子装置１１５が図３に示すＬＥＤ１１５Ｂの場合には、作業者は、指示棒１０Ａの先端でエネルギー受電対象物１００を指し示すと共に、目視で該当のＬＥＤ１１５Ｂのみが点灯していることを確認することにより、エネルギー受電対象物１００が取り付けられている検査対象物を確実に認識してから点検をすることができる。

なお、この高周波電流の効果的な発生の方法は、電波エネルギー送信装置２００を通信路５０に近接させ、さらに電波エネルギー送信装置２００からの放射電磁波方向が通信路５０の長手方向（Ｘ方向）に向くように配置する。また、エネルギー集中部３０は、通信路５０に対して電気的に接続されていると共に、直流電源変換部１１０を高周波電流に基づく電磁誘導に基づいて検出するコイル状の部分である。また、アンテナ部４０は、エネルギー集中部３０に対して電気的に接続されると共に通信路５０に対して電気的に非接触であり、外部空間に向けて、高周波電流に基づいて電磁波を放射している。

また、このような構成を採用することにより、通信路５０は同軸ケーブルに代わり、外部の電波エネルギー送信装置２００から放射される電磁波に基づいて、高周波電流を導通させるので、同軸ケーブルを用いずに済む。そのため、通信路５０を同軸ケーブルとした場合、エネルギー受電対象物１００と外部の電波エネルギー送信装置２００との間で、作用部２０が仕事をするのに同軸ケーブルが邪魔になるという課題を根本から解決することが可能となる。また、同軸ケーブルを内蔵する場合のような、エネルギー伝送器具１０の大掛かりな設計変更が不要となることが可能となる。また、同軸ケーブルを内蔵する場合のような、エネルギー伝送器具１０の大掛かりな設計変更が不要となる

また、図２〜図７に示すように、アンテナ部４０は、複数回折り返された九十九折形状に設けることも可能である。この場合には、九十九折の分だけアンテナ部４０を全体的にコンパクトな構成とすることが可能となる。しかも、九十九折形状のように、アンテナ部４０がコンパクトになると、アンテナ部４０側のヌル点Ｔ（０）と通信路５０側のヌル点Ｔ（１）とは離れるので、それらの間での電流の打ち消し効果が減じられる。また、アンテナ部４０を九十九折形状とすると、アンテナ部４０には通信路５０に対して直交する成分が多くなるので、アンテナ部４０のアンテナ機能がさほど弱くならずに済む。しかしながらアンテナ部４０は、コンパクトになるほどアンテナ感度が低い方向に向かうので、作用部２０の邪魔にならない程度とするのが好ましい。

また、図９に示すように、アンテナ部４０は、ストレート形状に設けられていて、かつ通信路５０に対向するように設けることも可能である。この場合には、図２〜図７に示すような構成と比較して、幅方向に突出する部位が存在しない構成とすることが可能となる。そのため、狭い場所に挿入しながら、直流電源変換部１１０を検出することが可能となる。なお、この場合は、アンテナ部４０のまわりの外部空間に対するアンテナ機能が無くなるので、直流電源変換部１１０を検出する領域が減少する。

また、図１の（Ｂ）に示すように、エネルギー受電対象物１００は、外部の電波エネルギー送信装置２００から発信される電磁波に基づいた高周波電流を表面に生じさせ、その高周波電流に基づくエネルギーを中継する上述したいずれかのエネルギー伝送器具１０から供給されたエネルギーを受電するためのコイルアンテナ１１１と、コイルアンテナ１１１と電気的に接続され、高周波電流を直流電流に変換するダイオード１１３と、ダイオード１１３により変換された直流電流を蓄電するためのコンデンサ１１４と、コンデンサ１１４に蓄電された電力に基づいて所定の動作をする電子装置１１５とを有するので、この受電対象物１００を取り付けられた検査対象物同士が密集しているような場合であっても、エネルギー伝送器具１０により指示された受電対象物１００が有する電子装置１５のみが所定の動作を実行して、作業者がそれを認識することができる。これにより、作業者は、エネルギー受電対象物１００が取り付けられている検査対象物を確実に認識してから点検をすることができる。

＜３．その他の変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

図１４は、アンテナ部４０が通信路５０に対して平行に設けられていて、しかも互いに近接対向するように設けられている構成例を示す図である。たとえば、図１４に示す構成は、図１０に示す構成と同様に、アンテナ部４０は、ストレート形状に設けられていて、その線長は、λ／４となるように設けられている。また、アンテナ部４０は、通信路５０に対しては電気的に直接接触しない構成とすることが必要である。ただし、図１４に示す構成では、アンテナ部４０は、通信路５０に対して平行に設けられていて、しかも互いに近接対向するように設けられている。このようにすることで、図１４に示す構成では、図９に示す構成と比較して、幅方向に突出する部位が存在しない構成とすることが可能となっている。そのため、狭い場所に挿入しながら、電子装置１１５を検出することが可能となる。

かかる図１４に示す構成においては、アンテナ部４０と通信路５０とが対向している部分では、その電流が必ず平行で逆向きとなる。しかも、図１４に示す構成では、ヌル点Ｔ（０）とヌル点Ｔ（１）とは、近接した位置に位置していて、アンテナ部４０および通信路５０の長手方向では、概ね同じ位置に位置している。そのため、アンテナ部４０に流れる電流は、このアンテナ部４０と近接対向する通信路５０を流れる逆方向の電流で打ち消され、アンテナ部４０の放射アンテナとしての機能（より遠くまで感度を維持する機能）がなくなる、という問題がある。

また、電子装置１１５がＩＣタグ（不図示）の場合、そのＩＣタグが内蔵しているセンサ（不図示）から検出情報が常時発信できる状態となるため、情報漏えいやセンサ情報の不正取得等の情報セキュリティ上の問題となることが考えられる。その場合、エネルギー伝送器具１０自体にもＩＣタグを設けておき、このＩＣタグに記録されている識別情報を含むデータ通信の場合だけ電子装置１１５が応答するように、エネルギー受電対象物１００側のＩＣタグ側にプログラミングしておいてもよい。これにより、１対１のセキュアな通信を確立することができる。

また、上述の実施の形態においては、電波エネルギー送信装置２００は、原則として、エネルギー伝送器具１０とは別途の部位に存在するものとしている。しかしながら、図２で説明したように、電波エネルギー送信装置２００をエネルギー伝送器具１０と一体的に設けられる構成を採用しても良い。この場合、指示棒１０Ａにおいて、電波エネルギー送信装置２００を把持部８０Ａに取り付けるように構成しても良い。

また、上述の実施の形態では、図６，７に示すように、延長導体部７０は、通信路５０に対して、互いに近接対向することで、コンデンサと同様な電磁結合を生じさせている。しかしながら、電磁結合は、たとえばコンデンサ方式ではなくトランス方式で実現するようにしても良い。なお、トランス方式やコンデンサ方式においては、必要に応じて、位相を調整する位相調整用の回路を用いるようにしても良い。

また、上述の実施の形態においては、ＲＦＩＤ通信にて用いられるＵＨＦ帯の周波数として９２０ＭＨｚが挙げられている。しかしながら、ＲＦＩＤ通信にて用いられるＵＨＦ帯の周波数としては、たとえば８６０ＭＨｚから９６０ＭＨｚの帯域であれば、どのような周波数であっても良い。また、ＲＦＩＤ通信にて用いられる周波数としては、ＵＨＦ帯の周波数には限られず、２．４５ＧＨｚを中心とする周波数であっても良く、４３３ＭＨｚを中心とする周波数であっても良く、その他の周波数であっても良い。

１０…エネルギー伝送器具、１０Ａ…指示棒、１１…エネルギー中継部、２０…作用部、３０…エネルギー集中部、４０…アンテナ部、５０…通信路、１００…検査対象物、１１０…直流電源変換部、１１５Ａ,Ｂ,Ｃ…ＬＥＤ、１１１…コイルアンテナ、１１２…変換部、１１３…ダイオード、１１４…コンデンサ、１１５…電子装置、２００…電波エネルギー送信装置

Claims (8)

1. 金属製の長尺状部材から形成されると共に外部の電波エネルギー送信装置から発信される電磁波に基づいた高周波電流を表面に生じさせる通信路と、
   前記長尺状部材の先端部分に設けられていると共に、前記通信路に基づくエネルギーを、検査対象物に取り付けられているエネルギー受電対象物へ伝送するエネルギー集中部と、
   前記エネルギー集中部に電気的に接続され、エネルギー集中部により多く電磁エネルギーを流し込むための、伝送する全エネルギーの一部をあえて電波エネルギーとして再放射するエネルギー流路としてのアンテナ部と、
   を有し、前記エネルギー集中部を前記アンテナ部および前記通信路よりも前記エネルギー受電対象物に近接させることで、前記エネルギー受電対象物に所定の動作を実行させる、
   ことを特徴とするエネルギー伝送器具。
2. 請求項１記載のエネルギー伝送器具であって、
   前記アンテナ部は、
   複数回折り返された九十九折形状に設けられている、
   ことを特徴とするエネルギー伝送器具。
3. 請求項１記載のエネルギー伝送器具であって、
   前記アンテナ部は、
   ストレート形状に設けられていて、かつ前記通信路に対向するように設けられている、
   ことを特徴とするエネルギー伝送器具。
4. 請求項１から３のいずれか１項に記載のエネルギー伝送器具であって、
   前記エネルギー集中部に連続するように延長導体部が設けられていると共に、この延長導体部は、前記通信路に対して非接触の状態で対向して対向部位を形成し、前記高周波電流が流れる場合には、この対向部位で電磁結合を生じさせる、
   ことを特徴とするエネルギー伝送器具。
5. 請求項１から４のいずれか1項に記載のエネルギー伝送器具であって、
   前記エネルギー受電対象物は、
   前記エネルギー集中部を介して伝送されたエネルギーを受電して、直流に変換する直流電源変換回路と、
   前記直流電源変換回路から出力される電力に基づいて点灯するＬＥＤまたは所定の動作をするパッシブ型のＩＣタグのいずれかを有し、
   前記エネルギー集中部は、
   前記直流電源変換回路にエネルギーを伝送して前記ＬＥＤを点灯させる、または前記パッシブ型のＩＣタグに所定の動作を実行させることを特徴とするエネルギー伝送器具。
6. 請求項５に記載のエネルギー伝送器具であって、
   前記外部の電波エネルギー送信装置は、前記パッシブ型のＩＣタグの情報を読み取ることができるリーダ装置であり、
   前記エネルギー受電対象物は前記パッシブ型のＩＣタグを有しており、
   前記エネルギー集中部は、
   前記直流電源変換回路へ伝送したエネルギーによって前記ＩＣタグを起動させると共に、前記通信路を逆にたどって、前記外部の電波エネルギー送信装置へ前記パッシブ型のＩＣタグから読み取られた情報を伝送する、あるいはもう一つ別のルートとして
   前記アンテナ部は、エネルギーの一部が空間へ再放射される電波によって前記外部の電波エネルギー送信装置へ前記パッシブ型のＩＣタグから読み取られた情報を伝送する、
   ことを特徴とするエネルギー伝送器具。
7. 請求項５に記載のエネルギー伝送器具であって、
   前記エネルギー受電対象物は前記パッシブ型のＩＣタグを有しており、
   前記エネルギー集中部は、
   前記直流電源変換回路へエネルギーを伝送して直流電流を蓄電させることを特徴とするエネルギー伝送器具。
8. 外部の電波エネルギー送信装置から発信される電磁波に基づいた高周波電流を表面に生じさせ、その高周波電流に基づくエネルギーを中継する請求項１〜７のいずれか１項に記載のエネルギー伝送器具から供給されたエネルギーを受電するためのコイルアンテナと、
   前記コイルアンテナと電気的に接続され、前記高周波電流を直流電流に変換するダイオードと、
   前記ダイオードにより変換された直流電流を蓄電するためのコンデンサと、
   前記コンデンサに蓄電された電力に基づいて点灯するＬＥＤまたは所定の動作をするパッシブ型のＩＣタグのいずれかの電子装置と、
   を有することを特徴とするエネルギー受電対象物。

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