(57)【要約】【課題】金属で外装された装置が近接配置された領域に用いることが可能であって、そのような装置の影響を抑制して通信を行うことが可能な無線センサ装置を提供すること。【解決手段】無線センサ装置２は、電磁放射源２２が放射面２１１に形成されている平板状のアンテナ素子２０と、誘電材料によって形成され、センサ部４０、無線回路部３０、アンテナ素子２０及び給電線路５０を収容する筐体１０と、を備える。アンテナ素子２０は、放射面２１１と筐体１０の放射内面１１２とが離隔すると共に、接地面２１２と筐体１０の取付内面１２２とが離隔するように中央配置されており、放射面２１１と放射内面１１２との間には空気層６１が形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属で外装された装置が近接配置された領域に用いることが可能な無線センサ装置（２，２Ａ）であって、
取得した情報を信号に変換して出力するセンサ部（４０）と、
前記センサ部が出力する前記信号を用いて無線通信可能な搬送波を変調し、その変調した変調波を出力する無線回路部（３０）と、
前記無線回路部から出力される前記変調波を放射する電磁放射源（２２）が放射面（２１１）に形成されている平板状のアンテナ素子（２０）と、
前記アンテナ素子に前記変調波を伝達すると共に給電する給電線路（５０，５０Ａ）と、
誘電材料によって形成された複数の部材（１１，１２）によって形成され、前記センサ部、前記無線回路部、前記アンテナ素子及び前記給電線路を収容する筐体（１０）と、を備え、
前記アンテナ素子は、前記放射面と前記筐体の放射内面（１１２）とが離隔すると共に、前記放射面とは反対側の接地面（２１２）と前記筐体の取付内面（１２２）とが離隔するように中央配置されており、
前記放射面と前記放射内面との間には空気層（６１）が形成されている、ことを特徴とする無線センサ装置。
【請求項２】
前記筐体の外周面には、前記センサ部が設けられている側の取付外面（１２１）と、前記取付外面とは反対側に設けられた放射外面（１１１）と、が形成されており、
前記アンテナ素子は、前記放射面が前記放射外面側に向くように配置されている、ことを特徴とする請求項１に記載の無線センサ装置。
【請求項３】
前記無線回路部は前記取付内面に設けられており、
前記接地面と前記無線回路部との間に空気層（６２）が形成されている、ことを特徴とする請求項２に記載の無線センサ装置。
【請求項４】
前記給電線路は、前記取付内面を含む前記筐体の内面に沿った導体パターン（５０）として形成されている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線センサ装置。
【請求項５】
前記給電線路は、前記筐体の内面から離隔した導体部材（５０Ａ）として形成され、前記無線回路部と前記接地面とを繋ぎ、前記無線回路部と前記アンテナ素子とが対向する領域に配置されている、ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の無線センサ装置。
【請求項６】
前記電磁放射源に対して前記放射外面が遠方界とみなせる位置に配置されるように、前記放射面と前記放射内面とが離隔されている、ことを特徴とする請求項２に記載の無線センサ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属で外装された装置が近接配置された領域に用いることが可能な無線センサ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車を含む車両は、動力源としてのエンジンやモータや蓄電装置、動力源から駆動輪に駆動力を伝達する駆動力伝達装置、各種空調装置、各種センサ類といった各種装置・センサがその内部に配置されている。各種装置・センサは、互いに電気信号をやり取りすることで情報通信を行っている。この電気信号の授受は、信号線を介して行われている。
【０００３】
このような各種装置・センサ間の信号線は膨大な数になっており、その取り回しのための空間確保が車両の内部レイアウトや外形サイズに影響を与えることもある。
【０００４】
しかしながら、車両のように金属で外装された装置が密集しているものの内部に用いることが可能な無線センサ装置は通信が安定しないことが想定され、現時点では実用化されていない。小型の無線装置としては、例えば下記特許文献１に記載のものが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−２５９５１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記特許文献１には、無線装置の誘電体材料からなる筐体の表面にアンテナ素子を形成し、アンテナ特性を確保する技術が開示されている。筐体に対して、無線回路や給電線路が設けられた基板を内蔵し、それに対してアンテナ素子をどのように配置するかについては開示があるものの、センサとの組み合わせについては何らの言及も示唆も無い。
【０００７】
金属で外装された装置が内部に密集している車両では、単純に筐体の内部にアンテナ素子や無線回路やセンサを収めたとしても、近接する装置の金属外装とカップリングを起こしてしまって所望の通信が行えない場合が想定される。
【０００８】
本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、金属で外装された装置が近接配置された領域に用いることが可能であって、そのような装置の影響を抑制して通信を行うことが可能な無線センサ装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る無線センサ装置は、金属で外装された装置が近接配置された領域に用いることが可能な無線センサ装置（２，２Ａ）であって、取得した情報を信号に変換して出力するセンサ部（４０）と、前記センサ部が出力する前記信号を用いて無線通信可能な搬送波を変調し、その変調した変調波を出力する無線回路部（３０）と、前記無線回路部から出力される前記変調波を放射する電磁放射源（２２）が放射面（２１１）に形成されている平板状のアンテナ素子（２０）と、前記アンテナ素子に前記変調波を伝達すると共に給電する給電線路（５０，５０Ａ）と、誘電材料によって形成された複数の部材（１１，１２）によって形成され、前記センサ部、前記無線回路部、前記アンテナ素子及び前記給電線路を収容する筐体（１０）と、を備える。前記アンテナ素子は、前記放射面と前記筐体の放射内面（１１２）とが離隔すると共に、前記放射面とは反対側の接地面（２１２）と前記筐体の取付内面（１２２）とが離隔するように中央配置されており、前記放射面と前記放射内面との間には空気層（６１）が形成されている。
【００１０】
本発明によれば、変調波を放射する電磁放射源が設けられた放射面と、この放射面と対向する筐体の内面である放射内面との間に空気層を形成しているので、放射面と放射内面との距離を十分に確保することができる。無線センサ装置を、金属外装装置が密集した箇所に設置した場合、無線センサ装置が計測対象としているもの以外の金属外装装置に筐体が接する場合が想定される。そのような設置箇所であっても、放射面と放射内面との距離を十分に確保しているので、電磁放射源と金属外装装置との間にカップリング現象が生じることなく無線通信を行うことができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、金属で外装された装置が近接配置された領域に用いることが可能であって、そのような装置の影響を抑制して通信を行うことが可能な無線センサ装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】図１は、本発明の実施形態に係る無線センサ装置の中央近傍における断面を模式的に示す概略断面図である。
【図２】図２は、本発明の実施形態に係る無線センサ装置を車両に用いる例を示す概略構成図である。
【図３】図３は、図２のIII部の拡大図である。
【図４】図４は、本発明の実施形態に係る無線センサ装置の変形例を示す概略断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。
【００１４】
図１に示されるように、本発明の実施形態である無線センサ装置２は、筐体１０と、アンテナ素子２０と、無線回路部３０と、センサ部４０と、給電線路５０と、を備えている。
【００１５】
筐体１０は、アンテナ素子２０、無線回路部３０、センサ部４０、及び給電線路５０を収容するものである。筐体１０は、いずれも誘電材料によって形成されている、部材１１及び部材１２によって構成されている。誘電材料としては、部材１１，１２を射出成形できるような樹脂材料が用いられる。具体的な材料は、無線センサ装置２が配置される環境に応じて適宜選択される。
【００１６】
部材１１は、平板状部材として構成されている。部材１１は、放射外面１１１と、放射内面１１２とを有している。放射外面１１１は、筐体１０の外周面の一部を構成する。部材１１と部材１２とを組み合わせると、放射外面１１１は外側に向かい、放射内面１１２は内側に向かうように配置される。
【００１７】
部材１２は、部材１１によって開口部が塞がれることで直方体形状を成すような無蓋有底直方体形状に構成されている。部材１２は、取付外面１２１と、取付内面１２２と、取付段部１２３と、開口部１２４と、取付内側面１２５と、を有する。
【００１８】
取付外面１２１は、部材１２の底面であって、筐体１０の外周面の一部である底面を形成する。取付外面１２１と取付内面１２２とは、底面を構成する底板の外面と内面を構成する面である。取付外面１２１から取付内面１２２に至る貫通穴を形成するように、開口部１２４が設けられている。開口部１２４は、底板の略中央に設けられている。
【００１９】
取付内側面１２５は、部材１２の内側面において、取付内面１２２の外周から立ち上がるように設けられている。取付内側面１２５は、部材１２の内側面の略中央付近まで伸びて取付段部１２３に繋がっている。
【００２０】
取付段部１２３は、部材１２の内側面において、取付内側面１２５の上端（取付内面側を下端とした場合の反対側の端部）に設けられている段差部である。
【００２１】
取付内面１２２及び取付段部１２３には、給電線路５０として導体パターンが形成されている。取付内側面１２５の一部にも給電線路５０として導体パターンが形成されており、取付内面１２２に形成されている導体パターンと取付段部１２３に形成されている導体パターンとを繋いでいる。導体パターンとして構成される給電線路５０は、取付内面１２２を含む筐体１０の内面に沿って形成されている。
【００２２】
無線回路部３０は、開口部１２４を塞ぎ、取付内面１２２に形成されている給電線路５０としての導体パターンに接触して固定されている。無線回路部３０の開口部１２４に臨む面には、センサ部４０が取り付けられている。センサ部４０は、開口部１２４内部に設けられ、検出面が取付外面１２１側に向かうように配置されている。
【００２３】
アンテナ素子２０は、本体部２１と、電磁放射源２２とを有する。本体部２１は、平板状に形成されており、一方の主面が放射面２１１として形成され、裏面が接地面２１２として形成されている。電磁放射源２２は、放射面２１１の略中央に設けられている。
【００２４】
アンテナ素子２０は、放射面２１１及び電磁放射源２２を部材１１側に向けて、取付段部１２３に載置され固定されている。接地面２１２は、取付段部１２３に設けられた給電線路５０としての導体パターンと接触している。
【００２５】
センサ部４０は、温度や流量や圧力といった周囲の雰囲気から取得した情報を信号に変換して無線回路部３０に出力する。無線回路部３０は、センサ部４０が出力する信号を用いて、無線通信可能な搬送波を変調し、その変調した変調波を出力する。無線回路部３０が出力した変調波は、給電線路５０である導体パターンを経由してアンテナ素子２０に伝達される。アンテナ素子２０に送られた変調波は、電磁放射源２２から外部に向けて放射される。給電線路５０は、アンテナ素子２０に変調波を伝達するとともに給電するための導体部分である。
【００２６】
アンテナ素子２０は、放射面２１１と筐体１０の放射内面１１２とが離隔するように配置されている。アンテナ素子２０は、放射面２１１とは反対側の接地面２１２と筐体１０の取付内面１２２とが離隔するように配置されている。従って、筐体１０に対してアンテナ素子２０は、中央配置されている。
【００２７】
図２に一例として示されるように、無線センサ装置２は、車両７０のエンジンルーム７１内に設置される。無線センサ装置２は、エンジン７２と触媒装置７４との間に設置される。触媒装置７４は、マフラ７５と共に排気系７３を構成している。触媒装置７４は、金属で外装された装置である。無線センサ装置２は、電子装置７６と無線通信するように構成されている。
【００２８】
図２のIII部を拡大した図３に示されるように、無線センサ装置２は、取付外面１２１がエンジン７２の外表面に当接するように設けられている。センサ部４０の測定対象が温度なのか圧力なのか流量なのかによって、例えばエンジン７２に検知流路を設け、その検知流路にセンサ部４０が暴露されるような設置方法が採用される。無線センサ装置２は、触媒装置７４に近接配置されている。
【００２９】
放射面に設けられた電磁放射源２２と放射内面１１２とは、距離Ｌ１だけ離されている。放射面２１１及び電磁放射源２２と放射内面１１２との間には空気層６１が形成されている。このような構成とすることで、電磁放射源２２と触媒装置７４の外面７４１とは、距離Ｌ３だけ離隔される。
【００３０】
距離Ｌ１は、電磁放射源２２と放射内面１１２とが接触しないように配置することで空気層６１が形成される距離となっている。距離Ｌ３は、距離Ｌ１に部材１１の厚みと、放射外面１１１と外面７４１との距離を足し合わせた距離であるから、電磁放射源２２から放射する電磁波を電子装置７６といった送受信対象機器が受けることができる。
【００３１】
具体的には、電磁放射源２２に対して放射外面１１１が遠方界とみなせる位置に配置されるように、放射面２１１と放射内面１１２とが離隔されているので、必然的に電磁放射源２２に対して触媒装置７４の外面７４１も遠方界と確実にみなせる位置に位置することになる。従って、アンテナ素子２０と電子装置７６との間の無線通信が、カップリング現象の影響を受けること無く行うことができる。
【００３２】
接地面２１２と無線回路部３０との間に空気層６２が形成されているので、アンテナ素子２０と無線回路部３０との間に十分な距離Ｌ２を確保することができ、アンテナ素子２０の無線回路部３０に対するノイズ耐性を確保できる。
【００３３】
上述したように、給電線路５０として導体パターンを用いると、筐体１０の内側に導体膜を形成することで配線パターンが形成できるので、部品点数を減らすことができる。
【００３４】
一方、図４に示される無線センサ装置２Ａのように、給電線路として導体パターンに加えて若しくは導体パターンに変えて導体部材５０Ａを別途設けることもできる。図４に示される変形例において給電線路は、筐体１０の内面から離隔した導体部材５０Ａとして形成されている。導体部材５０Ａは、無線回路部３０と接地面２１２とを繋ぎ、無線回路部３０とアンテナ素子２０とが対向する領域に配置されている。このように円柱状や角柱状の導体部材５０Ａを設け、無線回路部３０とアンテナ素子２０とを直接繋いでいるので、給電線路としての役割に加えて、無線回路部３０とアンテナ素子２０とを強固に接続する役割も果たしている。
【符号の説明】
【００３５】
２，２Ａ：無線センサ装置
１０：筐体
１１，１２：部材
１１１：放射外面
１１２：放射内面
１２１：取付外面
１２２：取付内面
２０：アンテナ素子
２２：電磁放射源
２１１：放射面
２１２：接地面
３０：無線回路部
４０：センサ部
５０，５０Ａ：給電線路
６１，６２：空気層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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