(57)【要約】【課題】  小型機器における安定した無線通信に好適な、出力電力を大きくする必要が無くしかも余分な電力を消費しない、小寸法のアンテナ装置を安価かつ簡便に提供する。【解決手段】  アンテナ装置１２は、棒状の形状記憶合金から成るアンテナ導体によって構成され、パワートランジスタ１３に近接して設けられている。このアンテナ装置１２は、電波を送信または受信するアンテナ導体を構成するとともに、パワートランジスタ１３の温度変化によって形状が変化してアンテナ導体を変位させる感温体を構成する。蓄電池センサー装置１１の動作によってパワートランジスタ１３に温度変化が生じると、形状記憶合金から構成されるアンテナ装置１２は、図３（ａ）に示す通常の直線形状から、その温度変化によって伝達される温度に記憶された形状、つまり、図３（ｂ）に示す傾いた形状に変化する。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波を送信または受信するアンテナ導体と、機器の動作によって発熱する発熱体の温度変化によって形状が変化して前記アンテナ導体を変位させる感温体とから構成されるアンテナ装置。
【請求項２】
前記アンテナ導体は前記感温体から構成されることを特徴とする請求項１に記載のアンテナ装置。
【請求項３】
前記感温体は形状記憶合金またはバイメタルから構成されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のアンテナ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電波を送信または受信するアンテナ導体を備えて構成されるアンテナ装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
１[ＧＨｚ]を超えるような高い周波数を用いた無線通信では、無線機器を僅かに移動させたり、障害物を設けたりするだけで、通信状態が大きく変化し、通信ができなくなることがある。図１（ａ）は、２．４[ＧＨｚ]帯の無線通信で、送信機１側のアンテナ２から電波を送信し、受信機３側のダイポールアンテナ４でこれを受信した場合の無線通信機器構成を示す。同図（ｂ）は、この受信の際、ダイポールアンテナ４の角度を変えたときに受信機３で計測される電界強度を示すグラフである。同グラフの横軸はダイポールアンテナ４の角度[ｄｅｇ]、縦軸は受信機３で計測される電界強度[ｄＢｍ]を表す。また、菱形のプロットを結んで得られる点線の計測結果Ａは水平偏波、正方形のプロットを結んで得られる実線の計測結果Ｂは垂直偏波についての、測定結果例を示す。同グラフに示されるように、ダイポールアンテナ４の角度が少し変化するだけで、受信機３に受信計測される電界強度は大きく変化する。ダイポールアンテナ４の輻射パターンは、大地の影響を受けない高空にある理想的な環境では、水平偏波で８の字特性、垂直偏波で円特性の指向性を示す。しかし、実際のアンテナ設置環境では、電波の反射・散乱などのマルチパスフェージング等により、同グラフに示すように信号の強弱が発生し、本来の理想的なアンテナ特性と一致しない。
【０００３】
その対策として、従来、無線機の送信出力を大きくしたり、設置位置の異なる複数のアンテナから構成されるダイバシティーアンテナを使用したりする対策などが、広く採用されている。ダイバシティーアンテナでは、図２に示すように、離れた位置に複数のアンテナ５ａ，５ｂを設け、受信回路６で受信される信号レベルの高いアンテナ５ａまたは５ｂを切換器７で選択することで、通信のできないエリアを少なくしている。
【０００４】
また、特許文献１には、線状のアンテナ導体と、線状のアクチュエータ部材とが電気的に分離された状態でカバーに覆われて、一体的に変位可能な構造とされたアンテナ装置が開示されている。アクチュエータ部材はイオン導電性高分子線条により構成され、その周囲に設けられた第１および第２の電極対に、第１および第２のアクチュエータ駆動電圧が印加されることで、アクチュエータ部材は駆動電圧の極性および大きさに応じて変形する。従って、アクチュエータ部材に一体的に設けられたアンテナ導体も、アクチュエータ部材の変形とともに変位する。このため、このアンテナ装置によっても、アンテナ導体を変位・移動させることで、通信のできないエリアを少なくすることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２４６８５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、図２に示すようなダイバシティーアンテナでは、複数のアンテナ５ａ，５ｂを設置したり、アンテナ５ａ，５ｂを切り換える切換器７などを設ける必要がある。そのため、ダイバシティーアンテナを使用する対策では、アンテナ装置の寸法が大きくなるとともに、部品コストが増大する問題がある。また、小型の機器で無線通信を行う場合には、アンテナ装置の寸法を小さくする必要の他、出力電力を法的制限以下にしたり、消費電力の低減化を図ったりする必要も生じる。そのため、小型の機器で安定した無線通信を行う対策として、上記従来のような、無線機の送信出力を大きくしたり、ダイバシティーアンテナを使用したりするなどの対策は、取り難い。
【０００７】
また、特許文献１に開示されたアンテナ装置では、アクチュエータ部材を変形させるため、アクチュエータ部材の周囲に電極対を設けたり、アクチュエータ駆動電圧を電極対に印加する回路が必要となる。そのため、特許文献１に開示されたアンテナ装置においても、装置が複雑化・大型化する問題があり、小型の機器で安定した無線通信を行う用途には適さない。また、装置コストを抑制することも困難である。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明はこのような課題を解決するためになされたもので、
電波を送信または受信するアンテナ導体と、機器の動作によって発熱する発熱体の温度変化によって形状が変化してアンテナ導体を変位させる感温体とから、アンテナ装置を構成した。
【０００９】
この構成によれば、感温体は、特許文献１に記載された従来の電極対や駆動電圧印加回路などの特別な装置構成を備えること無く、機器の動作によって発熱する発熱体の温度変化により、形状が変化する。従って、アンテナ導体に感温体を設けるだけの簡単な構成で、アンテナ導体を変位させ、電波送信時または受信時のアンテナ導体の姿勢を操ることができるアンテナ装置を構成できる。このため、小型の機器における安定した無線通信に好適な、出力電力を大きくする必要が無く、しかも、余分な電力を消費しない、小寸法のアンテナ装置を安価かつ簡便に提供することができる。
【００１０】
また、本発明は、アンテナ導体が感温体から構成されることを特徴とする。
【００１１】
この構成によれば、感温体がアンテナ導体と兼用される。このため、小型の機器における安定した無線通信に好適なアンテナ装置をさらに安価かつ簡便に提供することができる。
【００１２】
また、本発明は、感温体が形状記憶合金またはバイメタルから構成されることを特徴とする。
【００１３】
この構成によれば、機器の動作によって発熱体に温度変化が生じると、形状記憶合金から構成される感温体は、その温度変化によって伝達される温度に記憶された形状に変化する。また、バイメタルから構成される感温体は、その温度変化によって伝達される温度での熱膨張率の相違に応じた形状に変化する。従って、アンテナ導体は、感温体のこの形状変化に伴って変位し、電波送信時または受信時の姿勢が操られる。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、上記のように、小型の機器における安定した無線通信に好適な、出力電力を大きくする必要が無く、しかも、余分な電力を消費しない、小寸法のアンテナ装置を安価かつ簡便に提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】ダイポールアンテナの角度を変えたときに受信される電界強度を測定する無線通信機器構成およびその測定結果を示す図である。
【図２】ダイバシティーアンテナの概略構成を示す図である。
【図３】本発明の一実施の形態によるアンテナ装置を用いた蓄電池センサー装置の概略構成を示す図である。
【図４】図３に示す蓄電池センサー装置によって鉛蓄電池の内部抵抗を計測するときにおける各部の動作および状態を示すタイミングチャートである。
【図５】一実施の形態の変形例によるアンテナ装置を用いた蓄電池センサー装置の概略構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
次に、本発明の一実施の形態によるアンテナ装置を蓄電池センサー装置に適用した場合について、説明する。
【００１７】
図３は、この蓄電池センサー装置１１の概略構成を示す図である。
【００１８】
蓄電池センサー装置１１は図示しない鉛蓄電池の近傍に設置され、鉛蓄電池の電圧や内部抵抗、温度等を一定時間毎に計測する。そして、アンテナ装置１２によって図示しないシステムコントローラとの間で無線通信し、計測したデータをシステムコントローラへ送信する。この無線通信は例えば２．４[ＧＨｚ]帯の周波数帯域で行われる。
【００１９】
鉛蓄電池の内部抵抗計測時、蓄電池センサー装置１１は、内蔵したパワートランジスタ１３によって鉛蓄電池へ電流を流す。例えば、１２[Ｖ]の鉛蓄電池であれば、パワートランジスタ１３によって１[Ａ]以上の電流を鉛蓄電池へ流す。従って、このとき、蓄電池センサー装置１１内では、１２[Ｗ]（＝１[Ａ]×１２[Ｖ]）以上の電力が消費され、発熱する。この発熱は主に電流駆動用のパワートランジスタ１３で生じる。パワートランジスタ１３は、機器である蓄電池センサー装置１１の動作によって発熱する発熱体を構成する。
【００２０】
アンテナ装置１２は、本実施形態では、棒状の形状記憶合金から成るアンテナ導体によって構成され、パワートランジスタ１３に近接して設けられている。このアンテナ装置１２は、電波を送信または受信するアンテナ導体を構成するとともに、パワートランジスタ１３の温度変化によって形状が変化してアンテナ導体を変位させる感温体を構成する。形状記憶合金は、ある温度（変態点）以下で変形しても、その温度以上に加熱すると、記憶している形状に回復する性質を持った合金である。このような合金としては、例えば、銅−亜鉛−アルミニウム合金、銅−アルミニウム−ニッケル合金、ニチノールに代表されるニッケル−チタン合金などが挙げられる。
【００２１】
本実施形態では、アンテナ装置１２は、変態点以下の温度では同図（ａ）に示す直線形状に変形しており、変態点以上に加熱されると、同図（ｂ）に示す傾いた記憶している形状に変位する。
【００２２】
図４は、蓄電池センサー装置１１によって鉛蓄電池の内部抵抗を計測するときにおける各部の動作および状態を示すタイミングチャートである。
【００２３】
同図（ａ）は、鉛蓄電池の内部抵抗計測タイミングを示し、時刻ｔ１において計測が開始され、時刻ｔ２に計測が終了する。同図（ｂ）は、パワートランジスタ１３の温度変化を示し、内部抵抗の計測が開始される時刻ｔ１から、パワートランジスタ１３の動作開始に伴ってその温度は上昇する。パワートランジスタ１３の発熱は時間の経過に伴って蓄積されるため、図示するように、内部抵抗の計測が終了する時刻ｔ２を過ぎてもパワートランジスタ１３の温度は上昇し、その後低下して行く。
【００２４】
同図（ｃ）は、アンテナ装置１２の形状変化を示す。パワートランジスタ１３の温度が上昇して、アンテナ装置１２を構成する形状記憶合金の変態点を超えると、アンテナ装置１２は時刻ｔ３において変形し、図３（ａ）に示す通常の直線形状から図３（ｂ）に示す傾いた形状に変化する。この形状変化は、形状記憶合金自体の動作遅れによってパワートランジスタ１３の温度変化よりも遅れ、図示する変化となる。その後、パワートランジスタ１３の温度が低下して、アンテナ装置１２を構成する形状記憶合金の変態点以下になると、時刻ｔ６において、アンテナ装置１２は図３（ａ）に示す通常の直線形状に戻る。同図（ｄ）は、アンテナ装置１２による蓄電池センサー装置１１とシステムコントローラとの間における無線通信の状態を示す。この無線通信は、アンテナ装置１２が図３（ｂ）に示す傾いた形状のときの時刻ｔ４およびｔ５間、およびアンテナ装置１２が図３（ａ）に示す通常の直線形状のときの時刻ｔ７およびｔ８間において、行われる。
【００２５】
このような本実施形態によれば、鉛蓄電池の内部抵抗を計測する蓄電池センサー装置１１の動作によってパワートランジスタ１３に図４（ｂ）に示すような温度変化が生じると、形状記憶合金から構成されるアンテナ装置１２は、図３（ａ）に示す通常の直線形状から、その温度変化によって伝達される温度に記憶された形状、つまり、図３（ｂ）に示す傾いた形状に変化する。従って、アンテナ装置１２を構成するアンテナ導体は、感温体を構成する形状記憶合金のこの形状変化に伴って変位し、電波送信時または受信時の姿勢が操られる。従って、図４（ｄ）に示すようなアンテナ装置１２の変形の前後のタイミングで無線通信を行うことで、アンテナ装置１２の異なった姿勢で無線通信を行うことができる。このため、アンテナ装置１２を固定している場合に比べ通信可能な範囲を広げることが可能であり、蓄電池センサー装置１１はシステムコントローラとの間において安定した無線通信の実施を確保することができる。
【００２６】
また、アンテナ装置１２を構成する感温体は、特許文献１に記載された従来の電極対や駆動電圧印加回路などの特別な装置構成を備えること無く、蓄電池センサー装置１１の動作によって発熱するパワートランジスタ１３の温度変化により、形状が変化する。従って、アンテナ装置１２を構成するアンテナ導体の材質を形状記憶合金にするだけの簡単な構成で、アンテナ装置１２を変位させ、電波送信時または受信時のアンテナ装置１２の姿勢を操ることができる。このため、小型の機器における安定した無線通信に好適な、出力電力を大きくする必要が無く、しかも、余分な電力を消費しない、小寸法のアンテナ装置１２を安価かつ簡便に提供することができる。
【００２７】
また、本実施形態のアンテナ装置１２は、アンテナ導体が感温体から構成され、感温体がアンテナ導体と兼用される。このため、小型の機器における安定した無線通信に好適なアンテナ装置１２をさらに安価かつ簡便に提供することができる。
【００２８】
なお、上記の実施形態では、感温体をアンテナ導体と兼用したアンテナ装置１２について説明したが、感温体をアンテナ導体と別体にして設けるように構成してもよい。例えば、図５に示す変形例のように、感温体１４とアンテナ導体１５とからアンテナ装置１６を構成するようにしてもよい。なお、同図において図３と同一部分には同一符号を付してその説明は省略する。感温体１４は、棒状の形状記憶合金からなり、パワートランジスタ１３に近接して設けられる。アンテナ導体１５は棒状の金属等からなり、感温体１４の先端に取り付けられる。感温体１４は、パワートランジスタ１３の温度が感温体１４を構成する形状記憶合金の変態点以下のときには、同図（ａ）に示す通常の直線形状、変態点以上のときには同図（ｂ）に示す傾いた形状に変化する。従って、感温体１４の先端に取り付けられたアンテナ導体１５は、感温体１４の形状の変化に伴って変位し、電波送信時または受信時の姿勢が操られる。
【００２９】
従って、このような構成のアンテナ装置１６においても、感温体１４は、特別な装置構成を備えること無く、蓄電池センサー装置１１の動作によって発熱するパワートランジスタ１３の温度変化により、形状が変化する。従って、アンテナ導体１５に感温体１４を設けるだけの簡単な構成で、アンテナ導体１５を変位させ、電波送信時または受信時のアンテナ導体１５の姿勢を操ることができるアンテナ装置１６を構成できる。このため、このような構成のアンテナ装置１６においても、上記の実施形態と同様な作用効果が奏される。
【００３０】
また、上記の実施形態および変形例では、感温体が形状記憶合金から構成される場合について、説明した。しかし、感温体は形状記憶合金に限定されることはなく、温度の変化によって形状が変化する部材であればよく、例えば、バイメタルなどによって構成するようにしてもよい。バイメタルは、熱膨張率の異なる２種類の金属板を冷間圧延などによって貼り合わせたものである。このような金属板は、鉄とニッケルの合金に、マンガン、クロム、銅などを添加して、異なる２種類の熱膨張率に作製できる。この構成によれば、バイメタルから構成される感温体は、パワートランジスタ１３の温度変化によって伝達される温度での熱膨張率の相違に応じた形状に変化する。このため、このような感温体を用いてアンテナ装置１２、１６を構成しても、上記の実施形態と同様な作用効果が奏される。
【００３１】
また、上記の実施形態では、アンテナ装置１２の図３（ａ）に示す立った姿勢と、図３（ｂ）に示す傾いた姿勢とで、無線通信を行う場合について説明した。しかし、図３（ａ）に示す立った姿勢と図３（ｂ）に示す傾いた姿勢との間の任意の傾きで傾いた、任意の複数の姿勢においても、無線通信を行うようにしてもよい。同様に、上記の変形例においても、アンテナ装置１６の図５（ａ）に示す立った姿勢と図５（ｂ）に示す傾いた姿勢との間の任意の傾きで傾いた、任意の複数の姿勢で、無線通信を行うようにしてもよい。このように無線通信を行うことで、アンテナ装置１２，１６の通信可能な範囲をより広げることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
上記の実施形態では、本発明によるアンテナ装置を鉛蓄電池の内部抵抗等を計測する蓄電池センサー装置に適用した場合について、説明した。しかし、本発明によるアンテナ装置は、このような蓄電池センサー装置に限らず、機器の動作によって発熱する発熱体を備えた他の小型機器にも同様に適用することができる。そして、この場合においても、上記の実施形態と同様な作用効果が奏される。
【符号の説明】
【００３３】
１１…蓄電池センサー装置
１２，１６…アンテナ装置
１３…パワートランジスタ（発熱体）
１４…感温体
１５…アンテナ導体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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