(57)【要約】【課題】通信装置を計測装置に良好に接続する接続機構およびそれを用いる電子機器を提供する。【解決手段】実施形態の電子機器は、計測部と、通信部と、接続部と、を具備する。前記計測部は、被計測物を計測した計測結果を出力する。前記通信部は、前記計測部が出力する前記計測結果を伝送する。前記接続部は、前記通信部の回路基板の第１の面に設けられ、前記計測部の第１の接続部の第１の接続機構と接続する第１の接続機構と前記回路基板の前記第１の面の裏面に設けられ、前記計測部の前記第１の接続部の第２の接続機構と接続する第２の接続機構と、を具備し、前記計測部と前記通信部とを、電気的に接続する。【選択図】図４
2018026240.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の接続部を有する第一の装置と、前記第１の接続部と対応する第２の接続部を有する第二の装置と、を前記第１の接続部と前記第２の接続部とにより電気的に接続する接続機構であって、
前記第２の接続部は、前記第二の装置の回路基板の第１の面に設けられ、前記第１の接続部の第１の接続機構と接続する第１の接続機構と、前記回路基板の前記第１の面の裏面に設けられ、前記第１の接続部の第２の接続機構と接続する第２の接続機構と、を具備する接続装置。
【請求項２】
被計測物を計測した計測結果を出力する計測部と、
前記計測部が出力する前記計測結果を伝送する通信部と、
前記通信部の回路基板の第１の面に設けられ、前記計測部の第１の接続部の第１の接続機構と接続する第１の接続機構と前記回路基板の前記第１の面の裏面に設けられ、前記計測部の前記第１の接続部の第２の接続機構と接続する第２の接続機構と、を具備し、前記計測部と前記通信部とを、電気的に接続する接続部と、
を具備する電子機器。
【請求項３】
前記回路基板は、前記第１の接続部の前記第２の接続機構を前記第２の接続部の前記第２の接続機構に案内する貫通穴を具備する請求項２記載の電子機器。
【請求項４】
前記第２の接続部の前記第１の接続機構および前記第２の接続機構の一方はピンコネクタであり他の一方はソケットコネクタである請求項２または３記載の電子機器。
【請求項５】
前記第１の接続部の前記第１の接続機構、前記第１の接続部の前記第２の接続機構、前記第２の接続部の前記第１の接続機構、前記第２の接続部の前記第２の接続機構の少なくとも１つは、ピンコネクタとソケットコネクタが一体に形成されたソケットコネクタを含む請求項４記載の電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、接続装置およびそれを用いる電子機器に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガスや電力、水量等を計測する各種の計測装置が広く利用されている。また、各種の計測装置が計測した結果、例えば１日あたりの流量（使用量と称する場合もある）を通信により通知するための通信機能を有する計測装置も既に実用化されている。なお、通信機能を持たない現在稼働中の計測装置に付加することによりその計測装置に通信機能を与える補助的通信装置も既に実用化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−２９７３８７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の計測装置と通信装置とを接続する場合、それぞれの装置が含むプリント配線基板（ＰＣＢ／ＰＷＢ）に設けたコネクタおよびコンタクトにより、計測装置から通信装置へ電源を供給する場合がある。また、計測装置が計測した結果もコネクタおよびコンタクトにより、計測装置が通信装置に供給する。
【０００５】
この発明の目的は、通信装置を計測装置に良好に接続する接続装置およびそれを用いる電子機器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
実施形態の電子機器は、計測部と、通信部と、接続部と、を具備する。前記計測部は、被計測物を計測した計測結果を出力する。前記通信部は、前記計測部が出力する前記計測結果を伝送する。前記接続部は、前記通信部の回路基板の第１の面に設けられ、前記計測部の第１の接続部の第１の接続機構と接続する第１の接続機構と前記回路基板の前記第１の面の裏面に設けられ、前記計測部の前記第１の接続部の第２の接続機構と接続する第２の接続機構と、を具備し、前記計測部と前記通信部とを、電気的に接続する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】実施形態が適用可能な電子機器の一例を示す概略図。
【図２】実施形態が適用可能な電子機器の一例を示す概略図。
【図３】実施形態の電子機器の接続部の一例を示す概略図。
【図４】実施形態の電子機器の接続部の一例を示す概略図。
【図５】実施形態の電子機器の接続部の一例を示す概略図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照して、実施の一形態について説明する。
【０００９】
図１は、実施形態が適用可能な電子機器の一例を示す概略図である。
【００１０】
図１が示す電子機器１００は、第一の装置１０および第一の装置１０と電源供給および信号の受け渡しが可能に第一の装置１０と接続する第二の装置２０とを含む。第一の装置１０は、例えば１００ｍ（メートル）程度の距離の通信が可能な通信装置であり、第二の装置２０は、ガスや電力（積算電力量）、水の流量等を計測する各種の計測装置である。以下、第二の装置２０を、電力量メータ（積算電力計と称する場合もある）を例として、実施形態を説明する。なお、図２に、第一の装置１０と第二の装置２０とを接続する状態の一例を示す。
【００１１】
第一の装置（以下では通信装置と称する）１０は、回路基板（プリント基板／ＰＣＢ／ＰＷＢと称する場合もある）１１、二次側電源部（二次回路）１２、接続部１３、信号処理部１４、通信処理部１５および送受信部１６、等を含む。
【００１２】
回路基板１１は、二次側電源部１２、接続部１３、信号処理部１４、通信処理部１５および送受信部１６を支持する。回路基板１１は、例えばねじ止めあるいは嵌め込み、等により、ハウジングの所定の位置に、固定される。回路基板１１は、例えばねじ止め、はめ込み、接着あるいはコネクタを用いる接続、等により、２以上の基板を機械的に接続したものであってもよい。
【００１３】
二次側電源部１２は、以下に説明するインターフェースエリア（装置間接続領域と呼称する場合もある）である接続部１３を経由して第二の装置（以下では電力量メータと称する）２０の接続部２３経由で受け取る動作用電力（電源と称する場合もある）により、回路基板１１が支持する各部を動作させる。
【００１４】
接続部１３は、図２および図３を参照して後段で詳述するが、第１の接続機構１３ａと第２の接続機構１３ｂとを含む。第１の接続機構１３ａおよび第２の接続機構１３ｂは、コネクタ（ターミナルあるいはコンタクトと称することもある）であり、例えば「ピン（オス）」と「ソケット（メス）」の組み合わせあるいは「プラグ（オス）」と「ヘッダ（メス）」の組み合わせが、互いに逆となるよう、回路基板１１の所定の位置に、一体的に固定されている。接続部１３は、より詳細には、第１の接続機構１３ａがピン（プラグ）で、第２の接続機構１３ｂがソケット（ヘッダ）である。もちろん、第１の接続機構１３ａがソケットである場合には、第２の接続機構１３ｂがピンである。また、正芯／逆芯の組み合わせについては、電力量メータ２０との組み合わせにより一義的に規定されるが、どちらであっても構わない。但し、電力量メータ２０の電源部が一次側であって、通信装置１０の電源部１２が二次側となるこの実施形態のような場合には、電力量メータ２０の回路基板２１側をソケット（ヘッダ（メス））とし、正芯を選択すべきであることはいうまでもない。
【００１５】
信号処理部１４は、接続部１３を経由して第二の装置２０から受け取る情報、すなわち計測結果であって、例えば計測した電力量を送信対象データとして通信相手先が要求する所定の形式に整え、必要に応じてデータサイズを圧縮し、通信処理部１５に入力する。
【００１６】
通信処理部１５は、通信相手先へ送信すべき情報、すなわち信号処理部１４からの送信対象データを、送受信部１６が送信に用いる搬送波により送信可能に、例えば変調する。
【００１７】
送受信部１６は、通信処理部１５が変調した送信対象データを所定の周波数のＲＦ（Radio Frequency）信号として、通信相手先へ送信する。送受信部１６はまた、近隣に位置している他の電子機器１００の送受信部１６が送信した他の電子機器１００の計測結果のデータを受信し、別の電子機器１００に向けて送信すること（ホッピングと称する場合もある）も可能である。
【００１８】
電力量メータ（第二の装置）２０は、回路基板（プリント基板／ＰＣＢ／ＰＷＢと称する場合もある）２１、一次側電源部（一次回路）２２、接続部２３、計測部２４、計測対象入出力部２５、表示制御部２６および表示部２７、等を含む。
【００１９】
回路基板２１は、一次側電源部２２、接続部２３、計測部２４、計測対象入出力部２５、表示制御部２６および表示部２７を支持する。回路基板２１は、例えばねじ止めあるいは嵌め込み、等により、ハウジングの所定の位置に、固定される。回路基板２１は、例えばねじ止め、はめ込み、接着あるいはコネクタを用いる接続、等により、２以上の基板を機械的に接続したものであってもよい。
【００２０】
一次側電源部２２は、商用電源と接続し、商用電源からの入力電圧を所定の電圧に変圧したのち直流電圧に変換し、回路基板２１が支持する各部を動作させる。一次側電源部２２が変圧した交流電圧は、接続部２３を経由して通信装置１０にも供給される。
【００２１】
接続部２３は、図２および図３を参照して後段で詳述するが、第１の接続機構２３ａと第２の接続機構２３ｂとを含む。第１の接続機構２３ａおよび第２の接続機構２３ｂは、コネクタ（ターミナル／コンタクト）であり、例えば「ピン（オス）」と「ソケット（メス）」の組み合わせあるいは「プラグ（オス）」と「ヘッダ（メス）」の組み合わせが、互いに逆となるよう、回路基板２１の所定の位置に、一体的に固定されている。接続部２３は、より詳細には、第１の接続機構２３ａがピン（プラグ）で、第２の接続機構２３ｂがソケット（ヘッダ）である。なお、第１の接続機構２３ａは、通信装置１０の接続部１３の第２の接続機構１３ｂと対となることは、言うまでもない。また、第２の接続機構２３ｂは、通信装置１０の接続部１３の第１の接続機構１３ａと対となることは、言うまでもない。もちろん、第１の接続機構２３ａがソケットである場合には、第２の接続機構２３ｂがピンである。
【００２２】
計測部２４は、接続部２３を経由して通信装置１０へ出力（供給）する情報、すなわち計測結果であって、例えば計測対象入出力部２５を通じて入力される計測対象すなわち被計測物、例えば単位時間当たりの通過電力を積算した積算電力量を計測する。計測部２４はまた、通信装置１０の信号処理部１４が読み取り（認識）可能に、計測により得た計測結果を所定の形式に変換する。計測部２４が所定の形式に変換した計測結果は、インターフェースエリアすなわち接続部２３および通信装置１０の接続部１３を経由して通信装置１０の信号処理部１４に出力される。
【００２３】
計測対象入出力部２５は、例えば入力端と出力端とを有し、入力端に入力し、出力端から供給元へ戻る電力の通過を、計測部２４が計測可能に計測部２４に通知する。
【００２４】
表示制御部２６は、計測対象入出力部２５の入力端に力し、出力端から供給元へ戻る電力の通過を計測部２４が計測して積算した積算電力量を、表示部２７が表示可能に、表示部２７へ出力する。
【００２５】
表示部２７は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）を含み、表示制御部２６からの表示信号に基づいて、計測部２４が計測して積算した積算電力量を、表示する。
【００２６】
図３は、通信装置１０の回路基板１１と電力量メータ２０の回路基板２１とをインターフェースエリアにおいて接続する一例を示す。
【００２７】
図３が示すように、通信装置１０の接続部１３の第１の接続機構１３ａおよび第２の接続機構１３ｂは、インターフェースエリア内で、電力量メータ２０の接続部２３の第１の接続機構２３ａおよび第２の接続機構２３ｂと、相互に接続する。
【００２８】
通信装置１０の第１の接続機構１３ａおよび第２の接続機構１３ｂは、例えばハウジングもしくはハウジングに一体的に用意される耐力構造部の一部、あるいは回路基板１１に用意される隔壁構造部、等により区画されるインターフェースエリア内に、単一の部品とみなすことのできるように設けられている。インターフェースエリアは、電力量メータ２０の回路基板２１の接続部２３と接続部１３との間の電気的な接続および通信装置１０と電力量メータ２０とを接続する際の簡易的な位置決めを受け持つ。
【００２９】
電力量メータ２０の第１の接続機構２３ａおよび第２の接続機構２３ｂは、例えばハウジングもしくはハウジングに一体的に用意される耐力構造部の一部、あるいは回路基板２１に用意される隔壁構造部、等により区画されるインターフェースエリア内に、単一の部品とみなすことのできるように設けられている。インターフェースエリアは、通信装置１０の回路基板１１の接続部１３と接続部２３との間の電気的な接続および電力量メータ２０と通信装置１０とを接続する際の簡易的な位置決めを受け持つ。
【００３０】
図３が示すように、電力量メータ２０の回路基板２１の接続部２３の第２の接続機構２３ｂは、インターフェースエリア内で、通信装置１０の回路基板１１の接続部１３の第１の接続機構１３ａを受け入れる。また、通信装置１０の回路基板１１の接続部１３の第２の接続機構１３ｂは、インターフェースエリア内で、電力量メータ２０の回路基板２１の接続部２３の第１の接続機構２３ａを受け入れる。なお、個々の接続部において利用される第１の接続機構１３ａ（通信装置１０側）、第２の接続機構２３ｂ（電力量メータ２０側）、第１の接続機構２３ａ（電力量メータ２０側）および第２の接続機構１３ｂ（通信装置１０側）の少なくとも１つに、ソケット（メス）とピン（オス）が一体に形成されているソケットコネクタを用いることも可能である。
【００３１】
図３が示すインターフェースエリア内での接続部相互の接続において、電力量メータ２０の第２の接続機構２３ｂと通信装置１０の第１の接続機構１３ａとの接続は、回路基板２１の一次側電源部２２から通信装置１０の二次側電源部１２への電源供給を含むことから、商用電源の電圧が印加された状態となる（一次回路として区分される）。一方、図３が示すインターフェースエリア内での接続部相互の接続において、電力量メータ２０の第１の接続機構２３ａと通信装置１０の第２の接続機構１３ｂとの接続は、二次側電源部１２からの電圧が印加された状態となる（二次回路として区分される）。このため、電力量メータ２０の第２の接続機構２３ｂと通信装置１０の第２の接続機構１３ｂとの間に、所定の絶縁距離を確保する必要がある。
【００３２】
図４を用いて、本実施形態に係る、電力量メータ２０の第１の接続機構２３ａと通信装置１０の第２の接続機構１３ｂとの間の絶縁距離について説明する。なお、図４においては、通信装置１０の二次側電源部１２側すなわち電力量メータ２０の第１の接続機構２３ａと通信装置１０の第２の接続機構１３ｂとの接続について、通信装置１０の回路基板１１と第２の接続機構１３ｂとを接続する部分を分かり易く明示するために、電力量メータ２０の第１の接続機構２３ａにおけるヘッダオスのピンは、省略した状態を示している。
【００３３】
図４が示す実施形態においては、上述の通り、インターフェースエリア内において、通信装置１０の回路基板１１の第２の接続機構１３ｂの導体面すなわち第２の接続機構１３ｂのヘッダメス部１３１の導体面１３２を、回路基板１１の電力量メータ２０の回路基板２１から遠い側の面（図３において裏面と称した面）１１１ｂに設けている。また、前記ヘッダメス部１３１の孔１３４は、通信装置１０の回路基板１１の開口１１２を介して、電力量メータ２０の第１の接続機構２３ａから突出したピンと接続される。
【００３４】
すなわち、電力量メータ２０の第１の接続機構２３ａと通信装置１０の第２の接続機構１３ｂとは、第１の接続機構２３ａのピン（図示せず）を、回路基板１１の開口１１２をピンの挿入ガイドとして貫通させるとともに前記導体パターン１３３が形成された導体面１３２（裏面１１１ｂ側の）に設けられた第２の接続機構１３ｂのヘッダメス部１３１と接触可能として、電気的に接続できるように構成されている。
【００３５】
尚、導体パターン１３３は、回路基板１１の裏面１１１ｂ上に設けられた電気的コンタクト或いは配線であり、本実施形態ではヘッダオス部２３ａのピンと直接的に接していないが、場合によっては直接接続するようにしてもよい。
【００３６】
以上述べたように、通信装置１０の接続部１３の第１の接続機構１３ａ（オス）と第２の接続機構１３ｂ（メス）は、それぞれ、電力量メータ２０の接続部２３の第２の接続機構２３ｂ（メス）と第１の接続機構２３ａ（オス）とで相互に接続されるように構成される。
【００３７】
以上述べたように、電力量メータ２０と通信装置１０との間のインターフェース構成とすることにより、通信装置１０の回路基板１１（二次側電源部１２）と電力量メータ２０の回路基板２１（一次側電源部２２）とを積層した状態で、絶縁距離Ｘ（ｍｍ：ミリメートル）を、Ｘ＝ｔ＋ｙ（ここで、回路基板１１の基板の厚さをｔ（ｍｍ）とする）とすることができる。絶縁距離Ｘは、一次側電源部２２に印加される商用電源からの入力電圧の大きさが支配的であるが、例えばガラス入りエポキシ基板を用いた両基板の導体面相互間の絶縁距離Ｘとして、Ｘ＝６ｍｍ以上を確保している。
【００３８】
これに対し、通信回路１０の接続部１３の第１および第２の接続機構１３ａおよび１３ｂの両者を、回路基板１１の表面１１１ａに配置した場合、電力量メータ２０の回路基板２１の通信装置１０の回路基板１１に面する側の面２１１ａとの間の距離が接近する。この場合、通信装置１０と電力量メータ２０とを電気的に接続するインターフェースエリアにて、電力量メータ２０側の一次側電源部２２と通信装置１０側の二次側電源部１２とを同時に接続させようとしたときに、一次側電源部２２と二次側電源部１２との間の絶縁距離が近接し過ぎると両者間での絶縁性を維持することができない場合がある。
【００３９】
さらに、回路基板１１において、二次側電源部１２と接続するヘッダメス部の導体部分を回路基板１１の電力量メータ２０の回路基板２１から遠い側の表面（図３の裏面）１１１ｂに設けて絶縁距離Ｘを確保していることに加え、前記ヘッダメス部の導体部分を電力量メータ２０の一次側電源部２２と接続する回路基板２１のヘッダメス部からは、絶縁性のエポキシ基板の回路基板１１を介していることで、実質的にｙ（回路基板１１の表面１１１ａと回路基板２１の第２の接続部２３ｂであるヘッダメス部の回路基板１１側の面２３１との間の距離）の大きさを低減させることも可能である。このことは、通信装置１０の回路基板１１の第１の接続機構１３ａのピンに要求されるピンの長さ（全長）を低減することにも有益である。また、電力量メータ２０の回路基板２１のヘッダメス部の高さ（突出量）を低減でき、装置の小型化にも寄与する。
【００４０】
なお、図４に示したように、回路基板１１においては、二次側電源部１２と接続するヘッダメス部の導体部分とＧＮＤとの間の距離ｚについても、回路基板１１の導体抜き（Ground removed area）により、ｚ＝６ｍｍ以上を確保している。また、図４に示したように、回路基板１１のＧＮＤと電力量メータ２０の一次側電源部２２と接続する回路基板２１のヘッダメス部の回路基板１１側の表面２３１との間の距離についても、必要な絶縁距離を確保できている。
【００４１】
図５に、通信装置１０の回路基板１１と電力量メータ２０の回路基板２１とをインターフェースエリアにおいて接続する別の一例を示す。
【００４２】
図５が示す実施形態は、通信装置１０の回路基板１１に、電力量メータ２０の回路基板２１の第２の接続機構２３ｂと通信装置１０の回路基板１１の第１の接続機構１３ａとにより電源を供給する例である。なお、図５が示す実施形態においては、通信装置１０の回路基板１１の第２の接続機構１３ｂと電力量メータ２０の回路基板２１の第１の接続機構２３ａとの間の「ピン（オス）」による電気的な接続はないが、例えば通信装置１０の回路基板１１の機能等の検査時において第２の接続機構１３ｂの「ソケット（メス）」を利用する場合に有益である。
【００４３】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【００４４】
例えば、実施形態においては、第１の基板と第２の基板とを接続するインターフェース領域において、第１および第２のコネクタ（接続機構）を第１の基板の表面（第１面）と裏面（第２面）に配置して、第１の基板に接続される第２の基板との間の絶縁距離を確保し、少なくとも一方のコネクタ（接続機構）を使って、第２の基板から第１の回路基板へ電源を供給している。
【００４５】
また、実施形態においては、第１の基板の裏面（第２面）のコネクタ底面の導体に貫通穴を設け、コネクタ底面の導体と接続する第２の基板側からのピンと接続している。
【００４６】
また、実施形態においては、インターフェース領域において第２の基板にピンコネクタとソケットコネクタとを設けたことにより、第１の基板と第２の基板との間の相互の電気的接続を実現している。
【符号の説明】
【００４７】
１０…通信装置（第一の装置）、１１…回路基板、１２…二次側電源部、１３…接続部、１３ａ…第１の接続機構、１３ｂ…第１の接続機構、１４…信号処理部、１５…通信処理部、１６…送受信部、２０…電力量メータ（第二の装置）、２１…回路基板、２２…一次側電源部、２３…接続部、２３ａ…第１の接続機構、２３ｂ…第２の接続機構、２４…計測部、２５…計測対象入出力部、２６…表示制御部、２７…表示部。
【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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