(57)【要約】【課題】防舷材等の水上浮遊物に装着した際に波によって海面高さが変動しても受信アンテナにおいて受信可能な受信電界強度を得ることができる送信装置及びこれを備えた防舷材を提供する。【解決手段】防舷材1に搭載されて情報を電波によって送信する送信装置10の送信ユニット100内のアンテナと水面との間に導体板200を配置した送信装置10を構成する。これにより、水面や水中浮遊物或いは水底において反射されて受信アンテナに到達していた電波は全て導体板200によって反射されるため、水面高さの変動による時間の経過に伴って生じていた受信アンテナにおける受信電界強度の変動が除去され、常に安定した受信電界強度を得ることができる。【選択図】１４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水上浮遊物に搭載されて所定情報を電波によって送信する送信装置において、
送信電波を輻射するアンテナと水面との間の所定境界平面に配置された導体板を備えている
ことを特徴とする送信装置。
【請求項２】
前記導体板が前記アンテナの水平面への投影面積以上の面積を有する
ことを特徴とする請求項１に記載の送信装置。
【請求項３】
前記アンテナはコイル状アンテナであり、該アンテナのコイル軸が前記導体板の面に対して平行に配置されている
ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の送信装置。
【請求項４】
前記導体板の厚みが５μｍ以上であることを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載の送信装置。
【請求項５】
請求項１乃至４の何れかに記載の送信装置を備えていることを特徴とする防舷材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、防舷材などの水上浮遊物に装着した場合にも受信側において水面による電波の反射の影響を受け難い送信装置及びこれを備えた防舷材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、センサを用いて検出した温度や湿度或いは圧力等の物理状態の検出値をセンサを備えた送信ユニットを用いて電波によって離れた場所に送信する送信装置が知られている。【０００３】
例えば、船舶が岸壁や他の船舶に対して接岸或いは接舷する際に用いる空気式防舷材においても内部の空気圧を送信ユニットのセンサによって検出し、その検出値を送信ユニットを用いて電波によって離れた場所に送信し、これを受信して空気式防舷材に触れることなく内部の空気圧を監視することができるようにしたものが知られている。【０００４】
このようなセンサを備えた防舷材を用いたシステムの一例としては、ＷＯ２００８／０５３８８７号公報（特許文献１）に開示される操船および船舶係留支援システムが知られている。このシステムにおいては船舶の側面に複数の防舷材を装着し、２隻の船舶が接舷する際に防舷材の内部気圧を監視しながら操船することができるというものである。例えば、図１７乃至図１９に示すように船舶Sp1の側面に４つの防舷材1A,1B,1C,1Dが装着されている場合、各防舷材1A,1B,1C,1Dの内部には送信装置10のケース11に収納された送信ユニット100が設けられており、送信ユニット100に備わるセンサによって防舷材内部の空気圧が検出され、この検出された空気圧の情報がデジタルデータとして送信される。各防舷材1A,1B,1C,1Dから送信されたデータは操舵室の横に取り付けられた受信アンテナ2によって受信される。ここで、各防舷材1A,1B,1C,1Dと受信アンテナ2との間の距離はそれぞれLa,Lb,Lc,Ld（ｍ）である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】ＷＯ２００８／０５３８８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
船舶Sp1および防舷材1A,1B,1C,1Dは海洋上に浮かんでいるものであり、波によって海面が上下に変動することは言うまでもない。このため、図２０に示すように、海面の上下変動Hvによって各防舷材1A,1B,1C,1Dの送信機100と海面との間の距離Hsが変動して、この変動に伴って受信アンテナ2における各防舷材1A,1B,1C,1Dからの受信電波強度が大きく変動してしまう。すなわち、防舷材1に設けられた送信機100から輻射された電波は直接波DWとして受信アンテナ2に到達するものと、反射波RW1a,RW1b,RW2,RW3として受信アンテナ2に到達するもの或いは受信アンテナ2に到達しないものが存在する。例えば、最も低いときの海面5によって反射された反射波RW1a及び最も高い海面5aによって反射された反射波RW1bを含む反射波は受信アンテナ2に到達する場合と到達しない場合があり、到達したときには直接波DWと干渉して受信電界強度を増加させるときと減少させるときがある。また、海水4中に存在する浮遊物6によって反射された反射波RW2は海水によって減衰されるため受信アンテナ2に到達せず、海底3によって反射された反射波RW3も海水によって減衰されるため受信アンテナ2に到達しない。【０００７】
このときの各防舷材1A,1B,1C,1Dからの受信電界強度の測定値を図２１乃至図２４に示す。図において、曲線Ｄは接舷対象と船舶Sp1との間の距離、RSSIは受信電界強度である。これらの図に示すように、各防舷材1A,1B,1C,1Dからの受信電界強度は波による海面高さの変動によって大きく変動し、防舷材1A,1B,1C,1Dからの受信電界強度が受信アンテナ2における受信限界強度を下回ることがあり、データを受信できないことがあった。【０００８】
本発明は、防舷材等の水上浮遊物に装着した際に波によって海面高さが変動しても受信アンテナにおいて受信可能な受信電界強度を得ることができる送信装置及びこれを備えた防舷材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、上記の目的を達成するために、水上浮遊物に搭載されて所定情報を電波によって送信する送信装置において、送信電波を輻射するアンテナと水面との間の所定境界平面に配置された導体板を備えている送信装置を提案する。【００１０】
本発明によれば、水面や水中浮遊物或いは水底において反射されて受信アンテナに到達していた電波は全て導体板によって反射されるため、水面高さの変動による時間の経過に伴って生じていた受信アンテナにおける受信電界強度の変動が除去される。【００１１】
また、本発明は上記送信装置を備えた防舷材を提案する。【００１２】
本発明によれば、防舷材の送信装置から輻射された後に水面や水中浮遊物或いは水底において反射されて受信アンテナに到達していた電波は全て導体板によって反射されるため、水面高さの変動による時間の経過に伴って生じていた受信アンテナにおける受信電界強度の変動が除去される。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の送信装置は、水面や水中浮遊物或いは水底において反射されて受信アンテナに到達していた電波は全て導体板によって反射されるため、水面高さの変動による時間の経過に伴って生じていた受信アンテナにおける受信電界強度の変動が除去され、常に安定した受信電界強度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明の一実施形態における送信装置を示す外観図
【図２】本発明の一実施形態における送信装置を備えた防舷材を示す図
【図３】本発明の一実施形態における防舷材を備えた船舶を示す図
【図４】本発明の一実施形態における送信ユニットを示す外観斜視図
【図５】本発明の一実施形態における送信ユニットを示す平面図
【図６】本発明の一実施形態における送信ユニットを示す側面断面図
【図７】本発明の一実施形態におけるユニット本体を示す外観斜視図
【図８】本発明の一実施形態におけるユニット本体を示す外観斜視図
【図９】本発明の一実施形態におけるユニット本体の要部を示す外観斜視図
【図１０】本発明の一実施形態における送信ユニットの電気系回路を示すブロック図
【図１１】本発明の一実施形態における平面導体板と保持材を示す外観斜視図
【図１２】本発明の一実施形態における保持材を示す外観斜視図
【図１３】本発明の一実施形態における直接波と反射波を説明する図
【図１４】本発明の一実施形態における直接波と反射波を説明する図
【図１５】本発明の一実施形態における受信電界強度の増加を説明する図
【図１６】本発明の一実施形態における送信装置の他の構成例を示す図
【図１７】従来例における防舷材を備えた船舶を示す図
【図１８】従来例における送信装置を示す外観図
【図１９】従来例における送信装置を備えた防舷材を示す図
【図２０】従来例における直接波と反射波を説明する図
【図２１】従来例における受信電界強度の変動を示す図
【図２２】従来例における受信電界強度の変動を示す図
【図２３】従来例における受信電界強度の変動を示す図
【図２４】従来例における受信電界強度の変動を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。
【００１６】
図１は本発明の一実施形態における送信装置を示す外観図、図２は本発明の一実施形態における送信装置を備えた防舷材を示す図、図３は本発明の一実施形態における防舷材を備えた船舶を示す図、図４は本発明の一実施形態における送信ユニットを示す外観斜視図、図５は本発明の一実施形態における送信ユニットを示す平面図、図６は本発明の一実施形態における送信ユニットを示す側面断面図、図７及び図８は本発明の一実施形態におけるユニット本体を示す外観斜視図、図９は本発明の一実施形態におけるユニット本体の要部を示す外観斜視図、図１０は本発明の一実施形態における送信ユニットの電気系回路を示すブロック図である。
【００１７】
図において、10は送信装置で、電波を透過する絶縁体からなる円筒状のケース11内に１個の送信ユニット100が収容されると共に送信ユニット100の下方１ｃｍの位置には厚さ５μｍを有する５０ｃｍ四方の導体板200が配置されて構成されている。なお、導体板200の厚さは電磁波の表皮効果を考慮して良好な電磁波の反射を得るために５μｍ以上に設定することが好ましい。また、導体板200の面積は送信ユニット100の投影面積よりも大きく設定することが好ましく、さらに送信電波の周波数の波長の１／４の整数倍の長さ或いは幅を有するものが好ましい。
【００１８】
送信装置10は、図２に示すように、防舷材1のフランジ1a近傍の防舷材1の内部に収容され、防舷材内部の空気圧と温度の情報をデジタルデータで送信する。この防舷材1の用途としては、図３に示すように、従来例と同様に船舶Sp1の側面に４個の防舷材1A,1B,1C,1Dが装着され、船舶Sp1と船舶Sp2との接舷時の緩衝材として使用される。
【００１９】
送信ユニット100は電波を透過する絶縁体からなる略直方体のケース130にユニット本体300が収容されて構成されている。
【００２０】
送信ユニット100のケース130は、図４乃至図６に示すように、略直方体形状をなし、その長手方向の両端部にねじ止め用の突起部を有し、ケース本体131と蓋体132とから構成されている。図６に示すように、ケース本体131の内部にはユニット本体300を収納するための収納空間134が形成され、収納空間134の開口は蓋体132をケース本体131にねじ141によって固定することにより閉鎖される。また、蓋体132には通気孔133が形成されており、ケース本体131に蓋体132を固定した状態においてもこの通気孔133を介して外部から収納空間134に空気が流通するようになっている。
【００２１】
図７乃至図９に示すように、ユニット本体300は、略長方形をなす２枚のプリント配線基板351,352が所定間隔を開けて平行に配置されてなり、これらの間はアンテナ450を構成する柱状接続導体354と連結用の第３プリント配線基板353などによって互いに固定されている。ユニット本体300の長手方向の他端部には第１及び第２プリント配線基板351,351の幅方向に延びる中心軸を有するコイル状のアンテナ450が形成されており、一端側にはセンサ部410及び電池420などを含む電子回路を構成する電子部品が搭載されている。連結用プリント配線基板353は２つのプリント配線基板351,352のそれぞれに半田付けされている。
【００２２】
第１プリント配線基板351と第２プリント配線基板352は、これらの間に設けられ一方のプリント配線基板に対して他方のプリント配線基板を所定の間隔をあけて固定するとともに一方のプリント配線基板のプリント配線と他方のプリント配線基板のプリント配線とを導電接続する複数の柱状接続導体354によって連結されている。
【００２３】
ユニット本体300には図１０に示す検出・送受信回路400が形成されている。すなわち、検出・送受信回路400はセンサ部410、電池420、主制御部430、送受信部440、アンテナ450から構成されている。
【００２４】
センサ部410は、本体300の表面上に搭載され、空気圧検出素子411と、温度検出素子412、アナログ／ディジタル変換回路413とから構成され、例えば空気式防舷材の空気室内の空気圧と温度とを空気圧検出素子411と温度検出素子412によって検出し、この検出結果をアナログ／ディジタル変換回路413によってディジタル値に変換して主制御部430に出力する。
【００２５】
電池420は、接続導体によってユニット本体300に連結され、ユニット本体300に形成されている検出・送受信回路400に電力を供給する。
【００２６】
主制御部430は周知のＣＰＵとメモリ及びディップスイッチなどから構成され、センサ部410による検出結果をディジタル値で受け取り、このディジタル値を含むディジタル情報を生成して送受信部440に出力する。なお、このディジタル情報には、上記検出結果のディジタル値の他に、予め設定されているユニット本体300に固有の識別情報（予めメモリに書き込まれているか又はディップスイッチによって設定されている）と、上記ディップスイッチに設定されているユニット本体300に固有の数値が含まれる。ディップスイッチとしては、後述する送信の順番である１〜８の何れかを表す数値を設定可能なものであれば、フラットタイプでも良いし或いはロータリータイプでも良い。また、本実施形態では、２つのディップスイッチを設け、第１のディップスイッチには送信の順番を示す数値ａが設定され、第２のディップスイッチには送信装置10に含まれる送信ユニット100の総数の値Ｎが設定されている。
【００２７】
さらに、主制御部430は、前記ディップスイッチに設定されている自己に固有の数値に基づいて前記自己に固有の数値と前記検出結果の情報を送信する、或いは、送受信部440から入力した受信情報からユニット本体に固有の数値を検出し、この検出した数値と前記ディップスイッチに設定されている自己に固有の数値すなわち送信の順番を表す数値とを比較し、この比較結果に基づいて前記自己に固有の数値と前記検出結果の情報を送信する。
【００２８】
送受信部440は、主制御部430からの指示に基づいて送信と受信を切り替え、送信時には主制御部430から入力したディジタル情報を所定周波数、例えば３１５ＭＨｚの電波によってアンテナ450から送信するとともに、受信時にはアンテナ450を介して受信した３１５ＭＨｚの電波からディジタル信号を検出し、検出したディジタル信号からディジタル情報を抽出して主制御部430に出力する。なお、送受信部440の送信周波数と受信周波数とは同一周波数に設定されている。
【００２９】
アンテナ450は、共振周波数が送受信部440の送受信周波数に設定されたコイル状アンテナであり、第１プリント配線基板351に設けられたプリント配線351aと第２プリント配線基板352に設けられたプリント配線352a及び第１プリント配線基板351のプリント配線と第２プリント配線基板352のプリント配線とを導電接続するとともにこれらのプリント配線基板351,352を互いに固定する柱状接続導体354によって形成されている。
【００３０】
さらに、第２プリント配線基板352の他端部外面には長方形をなす平面導体板361が４つの保持材371によって固定されている。ユニット本体300をケース130に収納した時にケース本体131の底面側に位置する第２プリント配線基板352と平行になるようにアンテナ450の位置に平面導体板361が設けられている。平面導体板361は保持材371によって第２プリント配線基板352と所定の間隔を維持するように固定されている。この平面導体板361は第２プリント配線基板352の所定の導体パターン（電池420の負極に接続されている導体パターン）に導電接続されて基準電位に設定されている。また、図１１に示すように、保持材371は平面導体板361の四隅に固定されている。保持材371は、図１２に示すように円柱形の本体371aの両端に本体371aよりも小さい直径の円柱形状の突起部371bを備えた形状をなしている。
【００３１】
第２プリント配線基板352に平面導体板361を装着した状態においてアンテナ450は３１５ＭＨｚを共振周波数とするものであり、３１５ＭＨｚにおけるアンテナインピーダンスは５０オームである。このときの第２プリント配線基板352と平面導体板361との間隔Ｄは保持材371によって１．５ｍｍに設定されている。
【００３２】
上記構成よりなる送信装置10を備えた防舷材1を船舶Sp1の側面に装着する際には、図１３及び図１４に示すように、送信ユニット100と海面5との間に導体板200が位置するように防舷材1を船舶Sp1の側面に装着する。これにより、送信ユニット100から輻射された電波のうちの直接波DWのみが受信アンテナ2に到達し、従来例において海面5や海中浮遊物6或いは海底3において反射されていた電波は導体板200によって反射される。したがって、従来例において海面5や海中浮遊物6或いは海底3において反射されて受信アンテナ2に到達していた電波は全て導体板200によって反射されるため、海面高さの変動Hvによる時間の経過に伴って生じていた受信アンテナ2における受信電界強度の変動が除去され、常に安定した受信電界強度を得ることができる。
【００３３】
図１５に従来例の受信電界強度と本実施形態における受信電界強度との比較結果を示す。従来例においては防舷材1Aからの受信電界強度は−３０．０ｄBm、防舷材1Bからの受信電界強度は−３０．０ｄBm、防舷材1Cからの受信電界強度は−２７．９ｄBm、防舷材1Dからの受信電界強度は−２５．０ｄBmであったのに対して、本実施形態では防舷材1Aからの受信電界強度は−２６．４ｄBm、防舷材1Bからの受信電界強度は−２７．８ｄBm、防舷材1Cからの受信電界強度は−２３．５ｄBm、防舷材1Dからの受信電界強度は−２１．７ｄBmであった。本実施形態は従来に比べて防舷材1A,1B,1C,1Dのそれぞれにおいて受信電界強度が３．６ｄBm、２．２ｄBm、４．４ｄBm、３．３ｄBm増加している。
【００３４】
なお、上記実施形態では送信ユニット100を１個備えた送信装置を構成したが、図１６に示すように、送信装置10のケース11内に８個の送信ユニット100a〜100hを収容したときにも、送信ユニット100a〜100hの下方に導体板200を配置することにより上記と同様の効果を得ることができる。
【００３５】
このように８個の送信ユニット100a〜100hを設ける理由は次のとおりである。すなわち、各送信ユニット100a〜100hは３１５ＭＨｚ帯の周波数の電波を使用する無線設備に該当するため、混信の回避を図ることなどを目的として無線送信においては所定の送信休止時間を設けることが法令上定められている。この法令によれば送信休止時間は１０秒以上と規定されている。このため、送信装置10として１０秒よりも小さい時間間隔ｔで空気圧や温度などの情報を送信できるようにするため、各送信ユニット100a〜100hは一定時間Ｔ経過毎に情報の送信を行うようにし、この一定時間Ｔを１０秒に設定するとともに、時間ｔを１０／８秒（＝１．２５秒）に設定し、時間ｔ経過毎に各送信ユニット100a〜100hが順番に情報の送信を行うようにしている。
【００３６】
また、上記実施形態では、空気圧と温度の両方を検出できる送信ユニット100を構成したが、空気圧または温度の何れか一方或いは他の物理量を検出できる送信ユニット或いは他の情報を送信する送信ユニットを構成しても良い。
【００３７】
また、上記実施形態では空気式防舷材に装着する送信装置としたが、これに限定されることはなく、空気式防舷材以外の水上浮遊物、例えばブイや救命ボートなどの水上に浮遊する物体に本発明の送信装置を適用することができることは言うまでもないことである。
【産業上の利用可能性】
【００３８】
本発明の送信装置は、水面や水中浮遊物或いは水底において反射されて受信アンテナに到達していた電波は全て導体板によって反射されるため、水面高さの変動による時間の経過に伴って生じていた受信アンテナにおける受信電界強度の変動が除去され、常に安定した受信電界強度を得ることができる。
【符号の説明】
【００３９】
10…送信装置、11…ケース、100,100a〜100h…送信ユニット、130…ケース、131…ケース本体、132…蓋体、133…通気孔、134…収納空間、141…ねじ、300…ユニット本体、351…第１プリント配線基板、351a…プリント配線、352…第２プリント配線基板、352a…プリント配線、353…第３プリント配線基板、354…柱状接続導体、361…平面導体板、371…保持材、400…検出・送受信回路、410…センサ部、411…空気圧検出素子、412…温度検出素子、413…アナログ／ディジタル変換回路、420…電池、430…主制御部、440…送受信部、450…アンテナ。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【国際調査報告】
2013187162.tif 000027
2013187162.tif 000028