JP2004253928A

JP2004253928A - アンテナ内蔵マンホール鉄蓋

Info

Publication number: JP2004253928A
Application number: JP2003040338A
Authority: JP
Inventors: Shoichi Sakai; 正一酒井; Koichi Nishigaki; 功一西垣
Original assignee: Okamoto Corp
Current assignee: Okamoto Corp
Priority date: 2003-02-18
Filing date: 2003-02-18
Publication date: 2004-09-09

Abstract

【課題】本来のアンテナの有する利得性能や指向性能を出来るだけ損失させることなく、マンホール蓋にアンテナを収容せしめる構造を提供すること。
【解決手段】マンホール鉄蓋８の上面に開口するアンテナ収容凹所２０内に、送受信アンテナ１０を、横置きにして、地上面より２０ｍｍ以内の深さから信号の送受信が行われ得るように配置せしめ、更に、凹所２０内壁より１５ｍｍ以上離隔して、保持する一方、かかる凹所２０の開口部を、比誘電率が５以下の材質からなる剛性のある保護カバー２４にて覆蓋した。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【技術分野】
本発明は、アンテナを内蔵したマンホール鉄蓋に係り、特に、アンテナによる無線通信をより確実に行なうことが出来るアンテナ内蔵マンホール鉄蓋の構造に関するものである。
【０００２】
【背景技術】
従来から、地中には、上下水道管やガス管、電力・通信ケーブル等のインフラが整備されてきているが、特に、近年になって、それらの設備がより充実度を増し、四方八方に張り巡らされるようになってきている。しかしながら、その反面では、それら地中埋設物の維持管理が、より煩雑さを増してきているのが実情であり、具体的には、上下水道管においては漏水や流量、ガス管においてはガス漏れ、電力・通信ケーブルにおいては漏電、断線等の異常時の状態を検知し、監視している必要がある。
【０００３】
このため、それらのデータを収集して監視する機能として、マンホール内に測定機器や監視機器を設置するケースが増えてきており、そしてそれらの機器で求められたデータを取得する場合においては、監視員がマンホール内に入って、それらのデータを得るという手法が採用されている。しかして、このような人手によるデータの採取作業は、非常に面倒であり、しかも時間がかかり、マンホール内の状況を迅速に把握して、適切な対策を講じるには不都合なものであった。このため、よりよいデータ採取手段として、地上からそれらのデータを得るようにする手段も近年では考えられてきている。
【０００４】
例えば、特開昭５５−３００５０号公報においては、ＦＲＰ等の絶縁物で形成されたマンホール蓋の裏側に送受信機を取り付け、送信アンテナは、そのマンホール蓋に埋め込んだ態様において設けてなる構造が明らかにされており、また、特開平５−２２７０７３号公報には、マンホール蓋の一部を誘電体化して、その誘電体中に送信アンテナを設置してなる構造が明らかにされ、更に、実開平５−８３０５３号公報には、鋳鉄製のフレーム内において、一対の誘電体皮膜にてアンテナ素子を挟み込んでなる構造が明らかにされている。更にまた、特開平７−１４３６３１号公報には、マンホール蓋を二重蓋構造とし、その中蓋にアンテナ機能を持たせるようにした構成が示され、加えて、特開平１１−６６４８４号公報には、マンホール蓋に簡単な加工を加えるだけで、蓋強度を低下させることなく、マンホール蓋にアンテナ機能を持たせることが出来るマンホール蓋アンテナ装置が提案されている。
【０００５】
このように、地下埋設物の状態のモニタリング結果を送信する地中の通信手段と、マンホール蓋に取り付けたアンテナとを組み合わせることによって、無線通信網を形成することを目的として、マンホール蓋にアンテナ素子を埋め込んでなる構造が、従来から検討されてきているのであるが、上記した従来の例にあっては、加工によるマンホール蓋の強度低下や、マンホール蓋の構造の大幅な変更が必要となるという問題があり、また、アンテナの調節及び設置方法に関しては、充分に考慮されていないものであった。
【０００６】
また、特に、アンテナをマンホール鉄蓋に設置するにあたっては、それを構成する比誘電率の高い鋳鉄素材中に収納することとなるところから、アンテナそのものの有する利得性能及び指向性能が低下するようになり、通信機能の低下を招く恐れが充分にあるために、その収納方法については、より慎重に検討する必要があるのである。
【０００７】
【特許文献１】
特開昭５５−３００５０号公報
【特許文献２】
特開平５−２２７０７３号公報
【特許文献３】
実開平５−８３０５３号公報
【特許文献４】
特開平７−１４３６３１号公報
【特許文献５】
特開平１１−６６４８４号公報
【０００８】
【解決課題】
ここにおいて、本発明は、かかる事情に鑑みて為されたものであって、その課題とするところは、本来のアンテナが有する利得性能や指向性能を出来るだけ損失させることなく、マンホール蓋に収納するようにした構造を採用することで、アンテナによる無線通信をより確実に行なうことが出来る装置を提供することにある。
【０００９】
【解決手段】
そして、本発明にあっては、かくの如き技術的課題を解決するために、マンホール鉄蓋の上面に開口するようにアンテナ収容凹所を設け、該凹所内に所定の送受信アンテナを収容して、マンホール内に設置された機器に接続し得るように構成したマンホール鉄蓋において、かかる送受信アンテナを、横置きにして、地上面より２０ｍｍ以内の深さから信号の送受信が行なわれ得るように前記凹所内に配置せしめ、且つ前記凹所内壁より１５ｍｍ以上離隔せしめて、保持する一方、該凹所の開口部を、比誘電率が５以下の材質からなる剛性のある保護カバーにて覆蓋したことを特徴とするアンテナ内蔵マンホール鉄蓋を、その要旨とするものである。
【００１０】
このように、本発明に従うアンテナ内蔵マンホール鉄蓋にあっては、送受信アンテナが、横置きにされた形態において、マンホール鉄蓋の上面開口凹所内に地上面より２０ｍｍ以内の深さから信号が送受信されるようにした状態において、鉄蓋外部に臨むように配置され、更に、鉄蓋に設けた凹所の内壁より１５ｍｍ以上離隔した形態において保持されると共に、比誘電率が５以下の材質からなる、剛性のある保護カバーにて凹所開口部が覆蓋せしめられているところから、アンテナの利得性能や指向性能の損失が、可及的に回避され得ることとなり、以て、良好な通信機能を確保し得ることとなったのであり、しかも、鉄蓋上面に開口する開口部が、剛性のある保護カバーにて覆蓋されていることによって、車両等の重量物が通過しても、内部のアンテナは効果的に保護され得ることとなるのである。
【００１１】
因みに、金属は電波を遮蔽してしまう性質があり、マンホール鉄蓋においても同様なことが言えるものであるところから、かかるマンホール鉄蓋にアンテナを収容させる場合には、アンテナの利得性能や指向性能を損失させないように、出来るだけ空間部を設けることが望ましいのであるが、そのような空間を大きくすればするほど、鉄蓋としての構造上、強度等に支障をきたす恐れがあり、そのために、双方の要求を充たす形状を考慮する必要があるのである。また、アンテナを収容するために使用される部材乃至は部品においても、鉄蓋と同様に、電波への悪影響を及ぼす可能性があることから、充分に吟味された材料の選択が必要となるのである。このため、本発明にあっては、それらの点を考慮して、アンテナの配設形態を規定すると共に、凹所開口部を覆蓋する保護カバーを、特定の比誘電率を有するものにて構成すると共に、剛性のある、強度の高いものとして用いることとしたのであり、これによって、上記した課題の効果的な解決を図ったものである。
【００１２】
なお、かくの如き本発明に従うアンテナ内蔵マンホール鉄蓋の望ましい態様の一つによれば、前記送受信アンテナは、比誘電率が５以下の材質からなる保持体中に埋設されて、前記凹所内に収容せしめられることとなる。そして、このような保持体中へのアンテナの埋設によって、耐衝撃性や防湿性にも優れたものとなり、安全性が高まり、また、外観上においても優れたものとなる。
【００１３】
また、本発明に従うアンテナ内蔵マンホール鉄蓋の他の望ましい態様の一つによれば、前記凹所が、前記マンホール鉄蓋の下面に固設された収容箱体によって与えられ、該箱体内部を鉄蓋外部に連通せしめる開口部としての窓部が、該マンホール鉄蓋に設けられている構成が有利に採用される。このように、マンホール鉄蓋の下側に取り付けた収容箱体内にアンテナを収容するようにすれば、マンホール鉄蓋に設けられる凹所開口部としての窓部を、利得性能や指向性能に悪影響をもたらさない程度に小さくすることが出来、これによって、マンホール鉄蓋の構造上における強度を有利に確保することが出来る等という利点を享受することが出来る。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しつつ、本発明の構成について、更に具体的に明らかにすることとする。
【００１５】
先ず、図１は、マンホール２の内部の状態（ここでは、水位）をモニタリングするためのシステムの一例を示すものであって、マンホール２のコンクリート製の基礎４上に固設された、鋳物製等のマンホール受け枠６に対して、従来と同様な構造において、鋳物製のマンホール鉄蓋８が嵌合せしめられることにより、かかるマンホール２の開口部が、閉鎖せしめられるようになっている。そして、かかるマンホール鉄蓋８には、アンテナ１０が配置され、マンホール２内に設置された水位センサー１２による、マンホール２内の水位の検出情報が、通信装置１４から出力され、アンテナ１０を通じて、無線にて基地局１６に送信されて、かかるマンホール２内の状態が監視され得るようになっているのである。
【００１６】
ここで、マンホール鉄蓋８には、その中央部において、裏側（下方）に突出するように、凹陥部１８が一体的に形成されており、この凹陥部１８内の空所が、マンホール鉄蓋８の上面に開口するアンテナ収容凹所２０として、形成されている。そして、そのようなアンテナ収容凹所２０内に、アンテナ１０が横置きにされた形態において、収容され、またそのようなアンテナ１０は、凹所２０内に充填された発泡スチロールの如き充填物２２内に埋設されており、その状態において、更に、凹所２０の開口部を覆蓋するように、ポリカーボネート等からなる板状の保護カバー２４が、装着されている。
【００１７】
ここにおいて、送受信アンテナ１０としては、通常のモノポール方式、ダイポール方式、ダイバシティ方式等の各種のアンテナが用いられ得るものであって、そのようなアンテナ１０は、そのアンテナ素子が横方向に伸びるように、横置き形態において、凹所２０内に収容せしめられることとなるが、その際、そのようなアンテナ２０は、地上より２０ｍｍ以内の深さから電波が送受信され得るように、地上面とアンテナ（素子）１０の上面との間の距離：ａが２０ｍｍ以内となるように、配置せしめられていると共に、凹所２０の内壁面とアンテナ（素子）１０との間の距離：ｂ（ここでは、凹所２０の底面との距離にて示されるが、勿論、図２における凹所２０の左右の壁面との間の距離や、図２において、紙面に垂直な方向における凹所２０の内壁面との間の距離も対象とされることは、言うまでもないところである）が、１５ｍｍ以上離隔されるようにして、充填物２２内に埋設された状態において、凹所２０内に保持されているのである。
【００１８】
また、そのようなアンテナ１０を埋設、保持する充填物２２や、板状の保護カバー２４は、何れも、本発明に従って、比誘電率が５以下、好ましくは４以下の材質にて構成されており、これによって、アンテナの利得性能等の性能が悪影響を受けないようになっている。
【００１９】
なお、そのような比誘電率が５以下の材質としては、プラスチック、例えばポリスチレン、ポリエチレン、ポリアミド、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキサイド）、エポキシ樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリエステル、フェノール樹脂、シリコン樹脂等や、軟質ゴム、生ゴム、ブチルゴム、シリコンゴムの如きゴム類を挙げることが出来、それらの中から、充填物２２や保護カバー２４として、適当な材質が適宜に選定されることとなる。具体的には、保護カバー２４としては、剛性のある、強度の高い材質が選択され、例えば、ポリカーボネートやアクリル樹脂、ベークライト、エポキシ樹脂等が用いられ、また、充填物２２としては、シリコンゴムの如きゴム類や、発泡スチロール樹脂の如き樹脂発泡体が、好適に用いられることとなる。また、それら充填物２２と保護カバー２４とは、同様な材質にて構成されるものであるところから、それらを一体物として構成することも可能である。そして、その場合においては、例えばプラスチックにて充填物２２と保護カバー２４とを一体的に成形する手法の他、レジンコンクリート等の材料を凹所２０内に注入して、充填物２２と共に、保護カバー２４を同時に成形するようにすることも可能である。
【００２０】
そして、かくの如きアンテナ１０のマンホール鉄蓋８に対する配設形態を採用することによって、マンホール鉄蓋による影響を極力回避しつつ、また、マンホール鉄蓋８上を通過する車両等の重量物の影響を避けて、送受信アンテナ１０の利得性能や指向性能を有利に確保し得ることとなったのであり、以て、通信機能の向上を有利に達成し得たのである。
【００２１】
これに対して、アンテナ１０を横置きとしない場合にあっては、指向性能が著しく低下することとなるのであり、また、アンテナ１０の上面が、地上面より２０ｍｍを越えるような深さにおいて位置せしめられたり、或いは、凹所内壁との距離が１５ｍｍよりも少なくなり、凹所内壁面に近接して、アンテナ１０が配設されたりした場合にあっては、鉄蓋の影響を受けて、利得性能や指向性能が低下して、通信機能を充分に実現し得なくなる問題を惹起する。加えて、充填物２２や、保護カバー２４を構成する材質の比誘電率が５を超えるようになると、利得性能が悪くなる等の問題を惹起することとなる。
【００２２】
ところで、かかる図２に示される如き凹陥部１８を有するマンホール鉄蓋は、例えば、従来と同様な鋳造操作によって、有利に得られることとなるが、また、そのような凹陥部１８によってアンテナ収容凹所２０を与える方式に換えて、図３に示される如く、マンホール鉄蓋８の下面に、上部が開放された構造の収容箱体２６をボルトやねじ等によって固設せしめ、この収容箱体２６内を収容凹所２０として、そこに、アンテナ１０を配置せしめるようにすることも可能である。勿論、その際には、箱体２６の内部を鉄蓋外部に連通せしめる開口部としての窓部２８が、マンホール鉄蓋８に設けられ、そして、その窓部２８に対して、前述の如き特性を有する保護カバー２４が嵌着せしめられているのである。
【００２３】
なお、このように、収容箱体２６内にアンテナ１０を収容配置せしめる場合にあっても、かかるアンテナ１０は、横置き形態において保持されると共に、かかるアンテナ１０の上面と地上面との間の距離：ａは、２０ｍｍ以内となるようにされ、更に、凹所２０の内面との間の距離：ｂにあっても、１５ｍｍ以上の間隔があくようにして、配置せしめられることとなる。なお、その際、マンホール鉄蓋８の下面にあっても、それが、アンテナ１０上にオーバーハングしている（延びている）限りにおいて、そのような下面も、凹所２０の内壁面となるところから、そのような下面とアンテナ１０の上面との間の距離（ｂ）も、１５ｍｍ以上の間隔があくようにして、配置されることとなる。
【００２４】
このような図３に示される如き収容箱体２６を、マンホール鉄蓋８の下面に取り付けてなる構造にあっては、かかる収容箱体２６にて与えられる収容凹所２０を鉄蓋外部に連通せしめる開口部としての窓部２８を、アンテナ１０の指向性能や利得性能等に悪影響をもたらさない程度において、可及的に小さくすることが可能であり、それによって、マンホール鉄蓋８自体の構造上の強度を効果的に高めることが可能となる等の特徴を発揮する。
【００２５】
以上、本発明の代表的な具体例について詳述してきたが、それは、あくまでも例示に過ぎないものであって、本発明は、そのような具体例のみに限定して解釈されるものでは決してないことが理解されるべきであり、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて、本発明が、当業者の知識に基づいて種々なる変更、修正、改良等を加えた態様において実施され得るものであることは、言うまでもないころである。
【００２６】
例えば、マンホール鉄蓋８の構造としては、従来より各種のものが知られており、また、そのようなマンホール鉄蓋８を受けるマンホール枠体６にあっても、種々なる構造のものが提案されており、本発明にあっては、そのような公知のものの中から、適宜の構造のマンホール鉄蓋や、それを受ける受け枠が選定されることとなる。
【００２７】
また、マンホール２内に設置される測定機器としては、水位センサー１２のみならず、各種の測定装置や監視装置が設置され得ることは、よく知られているところであり、本発明にあっては、そのような機器がマンホール２内に設置される一方、アンテナ１０としても、それは、発信機能を有するのみならず、基地局１６からの信号を受ける受信アンテナとしても機能させ、その受信信号に基づき、マンホール２内に設置された機器を作動させ、その測定データを、再びアンテナ１０を通じて、基地局１６に出力させるようにすることも可能である。
【００２８】
【実施例】
以下に、本発明の実施例を示し、本発明の作用・効果を更に具体的に明らかにすることとするが、本発明が、そのような実施例の記載によって、何等の制約をも受けるものではないことは、言うまでもないところである。
【００２９】
先ず、通信手段として、既成の携帯電話と同様の無線方式（Ｄｏｐａ網：８００ＭＨｚ域）を利用し、その専用アンテナ（モノポール方式）（１０）を、図２に示される如き構造の各種大きさの凹所（２０）内に、下記表１に示される条件下に収容した。そして、そのようなアンテナ（１０）から信号を発信せしめ、離れた位置に置いた受信機にて、良好に受信可能か、どうかについて検討し、その結果を、下記表１に併せ示した。なお、保護カバー（２４）としてはアクリル板を用い、充填物（２２）としてはシリコーン（樹脂）を用い、凹所（２０）内のアンテナ（１０）の隙間に充填せしめた。また、表１において、受信結果を示す記号のうち、○：受信良好、△：受信やや不良、×：受信出来ない、ことを示している。
【００３０】
【表１】

【００３１】
上記の表１の結果から明らかなように、本発明に従って、アンテナ（１０）を横置き方式において配置し、そして、かかるアンテナ（素子）上面の深さ（ａ）を２０ｍｍ以内とすると共に、凹所２０の内壁面との間の距離（ｂ）を１５ｍｍ以上とすることにより、優れた受信結果が得られるのである。また、そのような優れた結果は、保護カバー（２４）であるアクリル板の上に、雪を１５ｃｍ、又は２０ｃｍ配置した場合（４−１，４−２）においても、何等変わることはなかった。
【００３２】
これに対して、アンテナ（１０）を縦置き方式としたり、また、収納深さ（ａ）を深くしたり、収納隙間（ｂ）を狭くした場合にあっては、何れも、受信結果は良くないことが認められ、利得性能、又は指向性能において低下しており、通信機能が低下しているものと認められた。また、保護カバー（２４）として、アクリル板に代えて鉄板を用いたところ、何れの場合にあっても、受信結果は不良（×）であり、このことから、保護カバー（２４）に用いられる材質としても、充分に吟味する必要があることが明らかとなった。
【００３３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に従うアンテナ内蔵マンホール鉄蓋にあっては、アンテナの利得性能や指向性能の損失を可及的に抑制しつつ、アンテナによる無線通信をより確実に行い得ることとなったのであり、それによって、マンホール内の監視機能等が著しく高められ得たところに、大きな技術的意義を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に従う構造を備えたアンテナ内蔵マンホール鉄蓋を、マンホールに設置した状態を概略的に示した断面説明図である。
【図２】図１に示されるアンテナ内蔵マンホール鉄蓋の要部拡大説明図である。
【図３】本発明に従うアンテナ内蔵マンホール鉄蓋の他の例を示す図２に対応する断面図である。
【符号の説明】
２マンホール４基礎
６マンホール受け枠８マンホール鉄蓋
１０アンテナ１２水位センサー
１４通信装置１６基地局
１８凹陥部２０アンテナ収容凹所
２２充填物２４保護カバー
２６収容箱体２８窓部

Claims

マンホール鉄蓋の上面に開口するようにアンテナ収容凹所を設け、該凹所内に所定の送受信アンテナを収容して、マンホール内に設置された機器に接続し得るように構成したマンホール鉄蓋において、かかる送受信アンテナを、横置きにして、地上面より２０ｍｍ以内の深さから信号の送受信が行なわれ得るように前記凹所内に配置せしめ、且つ前記凹所内壁より１５ｍｍ以上離隔せしめて、保持する一方、該凹所の開口部を、比誘電率が５以下の材質からなる剛性のある保護カバーにて覆蓋したことを特徴とするアンテナ内蔵マンホール鉄蓋。
前記送受信アンテナが、比誘電率が５以下の材質からなる保持体中に埋設されて、前記凹所内に収容されている請求項１に記載のアンテナ内蔵マンホール鉄蓋。
前記凹所が、前記マンホール鉄蓋の下面に固設された収容箱体によって与えられ、該箱体内部を鉄蓋外部に連通せしめる開口部としての窓部が、該マンホール鉄蓋に設けられている請求項１又は請求項２に記載のアンテナ内蔵マンホール鉄蓋。