JP2008109556A - マンホールアンテナ - Google Patents

Abstract

【課題】充分な無線電力を確保するとともに既存のマンホールに追加工を不要もしくは極力施さないで設置する構成を採用して、実用性の向上を図るマンホールアンテナを提供する。
【解決手段】マンホール蓋２００の空気孔２０１の内部に入るような小型構造であって放射電波の指向性が広く電界強度が大きいチップアンテナ１１を採用し、さらにベース部１２がマンホール蓋２００の空気孔２０１に嵌着されて、マンホール蓋２００に取り付け可能になされたマンホールアンテナ１０とした。
【選択図】図１

Description

本発明は、マンホール蓋に装着してマンホール内外で無線通信を行うためのマンホールアンテナに関する。

下水道では、マンホール内に監視装置を配置し、たとえば、工場等からの有害物質等を含む悪質排水についての監視や、または下水道を流れる下水の水位についての監視など、諸項目の環境データについて監視を行っている。このような監視装置で収集した環境データを、マンホール蓋に取り付けたアンテナ（以下、マンホールアンテナという）を介して無線通信により、例えば監視所などに設置されたデータ処理装置へ送信し、データ処理装置により必要な各種情報処理を行って、下水道の運用などに役立てている。

このようなマンホールアンテナの従来技術について図を参照しつつ概略説明する。図８は従来技術のマンホールアンテナの説明図である。
図８で示すマンホールアンテナ１００ａは、直線状のアンテナ１０１であり、アンテナ１０１の端部では、樹脂やゴムなどの絶縁部１０２により外周が覆われている。このマンホールアンテナ１００ａの絶縁部１０２がマンホール蓋２００に形成された既存の孔である、圧力逃げ用の空気孔２０１に嵌め込まれて配置され、アンテナ１０１の一端が外部に露出している。また、アンテナ１０１の他端はコネクタ１０３に接続されており、このコネクタ１０３を介して図示しない監視装置と、信号を伝送可能に接続される。監視装置には、図示しない水質センサや水位センサという環境センサが接続され、環境センサが取得した環境データを送信用の高周波信号に変換し、コネクタ１０３を介してアンテナ１０１で放射することで無線通信する。このようなマンホールアンテナ１００ａはマンホール蓋２００の空気孔２０１内に固定されるため、取り付けが容易であるという利点がある。

また、マンホールアンテナの他の従来技術について図を参照しつつ概略説明する。図９は従来技術の他のマンホールアンテナの説明図である。
図９で示すマンホールアンテナ１００ｂのアンテナ１１１は周知のダイポールアンテナであり、アンテナ１１１のエレメントに垂直な方向では電磁波の放射が最大となることから上側方向に放射電波の指向性（図９中の楕円）が強く、電界強度（図９中の矢印）も大きい。このようなアンテナ１１１が、マンホール蓋２００の凹部２０２の中に配置され、挿通孔２０３を介してマンホール蓋２００の裏側にアンテナ１１１の他端が到達している。このアンテナ１１１の他端はコネクタ１１２に接続されており、このコネクタ１１２を介して図示しない監視装置にアンテナ１１１が通信可能に接続される。監視装置には、図示しない環境センサが接続され、環境センサが取得した環境データを送信用の高周波信号に変換し、コネクタ１１２を介してアンテナ１１１で放射することで無線通信する。このようなマンホールアンテナ１００ｂは必要な無線電力を確保できるという利点がある。

また、他のマンホールアンテナの従来技術として、例えば、特許文献１（実用新案登録第３０６１７１５号公報，考案の名称「マンホールの遠隔監視装置」），特許文献２（特開２００４−７２１０号公報，発明の名称「スロットアンテナ」），特許文献３（特開２００３−１４２９０９号公報，発明の名称「マンホールアンテナ」）などが開示されている。

特許文献１に記載された従来技術は、マンホール蓋に形成された既存の孔である、空気孔にアンテナを配置し、このアンテナから無線信号を送信するというものである。
特許文献２に記載された従来技術は、マンホール蓋に形成された既存の孔である、鍵孔（マンホール蓋を開ける際に開蓋用の工具を挿入するための孔）にスロットアンテナを配置するというものである。
特許文献３に記載された従来技術は、マンホールの蓋に凹部を形成し、凹部内にアンテナを配置するというものである。

実用新案登録第３０６１７１５号公報（図４） 特開２００４−７２１０号公報（段落番号００１３〜００２５，図１〜図１１） 特開２００３−１４２９０９号公報（段落番号００２２〜００４１，図１〜図３）

図８で示すマンホールアンテナ１００ａでは、アンテナ１０１が外部に露出する頂上部の面積はわずかであり、その多くがマンホール内部にある。アンテナは４〜８ｃｍ程度の長さを必要とし、しかもその長辺に対して垂直に感度がある。このため、マンホール内部に多くの部分があるアンテナ１０１から本来放射したくない不要な放射電波が放射されてしまい、しかもこの不要な放射電波の電界強度（図８中の下の矢印）が大きいため、外部に露出するアンテナ１０１の頂上部からの放射電波の電界強度（図８中の上の矢印）が小さくなってマンホール外での無線に充分な電力が確保できないというものであって、実用性は低いという問題がある。
マンホール蓋に形成された既存の孔である、空気孔にアンテナを配置し、このアンテナから無線信号を送信するという特許文献１に記載された従来技術、などでも同様に無線に充分な電力の確保ができないという問題がある。

また、図９で示すマンホールアンテナ１００ｂで用いるアンテナ１１１は、エレメントが４〜８ｃｍ程度の長さを確保したダイポールアンテナであり、マンホール蓋２００の上面に水平に取り付けて、放射電波の指向性・電界強度を無線通信には充分な程度としている。しかしながら、図９でも明らかなように、マンホール蓋２００の凹部２０２内にアンテナ１１１が配置されており、マンホール蓋２００を新たに追加工する必要がある。この凹部形成という追加工は非常に高価で手間のかかる作業であり、コストの点で問題があった。

また、マンホール蓋２００の凹部２０２によりマンホール蓋２００の強度が小さくなる。特に下水道の下水本管は道路等の地下に埋設されていることが多く、マンホール蓋２００も、道路上に配置されていることが多い。このため、自動車等が通過するマンホール蓋２００は充分な強度が必要であり、マンホール蓋２００に対して凹部２０２を追加工することは、マンホール蓋２００が薄くなるということであり、強度確保の観点から採用は困難であるという問題があった。
マンホールの蓋に凹部を形成し、凹部内にアンテナを配置するという特許文献３に記載された従来技術でもこのような問題を内包するものであった。

このように、従来技術のマンホールアンテナでは、無線用の電力が不足したり、また、機械的強度の確保が必須のマンホールに追加工が必要となるなど、実用的観点から問題があった。

そこで、本発明は上記問題点を解決するためになされたものであり、その目的は、充分な無線電力を確保するとともに既存のマンホールに追加工を不要もしくは極力施さないで設置する構成を採用して、実用性の向上を図るマンホールアンテナを提供することにある。

現在自治体等が所有するマンホール蓋には圧力逃げのための空気孔（またはマンホール蓋を明ける際に開蓋用の工具を挿入するための孔である鍵孔）が開いている。上記目的を達成するために、本発明ではそのマンホール蓋に形成された既存の孔である前記空気孔または鍵孔に入る形状のチップアンテナを採用することでマンホールに対する追加工を不要としたマンホールアンテナ、または、最小限の追加工を施すことで簡単に取り付けられるようなマンホールアンテナ、を実現するというものである。

本発明の請求項１に係るマンホールアンテナは、
マンホールを塞ぐマンホール蓋に形成された既存の孔に装着するマンホールアンテナであって、
電気的な絶縁体によるベース部と、
高周波信号を送信する機能を有し、電気的に絶縁した状態で前記ベース部に固定するチップアンテナと、
前記チップアンテナと通信可能に接続し、前記チップアンテナへ送信用の高周波信号を伝送する伝送ケーブルと、
伝送ケーブルを覆う伝送ケーブル保護部と、
電気的な絶縁体であり、前記チップアンテナおよび前記ベース部を電気的に絶縁した状態で覆う絶縁保護部と、
前記ベース部、前記伝送ケーブル、前記伝送ケーブル保護部または前記絶縁保護部の少なくとも一つを支持しつつ前記既存の孔にて固定を行う固定部と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項２に係るマンホールアンテナは、
マンホールを塞ぐマンホール蓋に形成された既存の孔に装着するマンホールアンテナであって、
伝送ケーブル保護部を一体に含むベース部と、
高周波信号を送信する機能を有するチップアンテナと、
前記チップアンテナと通信可能に接続し、前記チップアンテナへ送信用の高周波信号を伝送する伝送ケーブルと、
電気的な絶縁体であり、前記チップアンテナの全面を電気的に絶縁した状態で覆うとともに前記ベース部に固定する絶縁保護部と、
前記ベース部、前記伝送ケーブル保護部、前記伝送ケーブルまたは前記絶縁保護部の少なくとも一つを支持しつつ前記既存の孔にて固定を行う固定部と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項３に係るマンホールアンテナは、
請求項１または請求項２に記載のマンホールアンテナにおいて、
前記チップアンテナと前記伝送ケーブルとの間に介在する処理回路と、
前記処理回路を搭載した回路基板と、
を備えることを特徴とする。

また、本発明の請求項４に係るマンホールアンテナは、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のマンホールアンテナにおいて、
前記固定部は、前記ベース部の一部であって前記既存の孔の内径より大きく、かつ前記既存の孔内で圧入により嵌着を行う円状の嵌着部を含み、前記ベース部を支持しつつ前記既存の孔にて固定を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項５に係るマンホールアンテナは、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のマンホールアンテナにおいて、
前記既存の孔は、断面テーパー状に形成されており、前記固定部は前記ベース部の一部であって、該ベース部の最大径は前記既存の孔の最大径よりも小さいとともに前記既存の孔の最小径よりも大きくして、前記既存の孔の内側面部と当接する当接部を含み、前記ベース部を支持しつつ前記既存の孔にて固定を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項６に係るマンホールアンテナは、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のマンホールアンテナにおいて、
前記固定部は、前記マンホール蓋の裏面にて取付を行い、前記ベース部、前記伝送ケーブルまたは前記伝送ケーブル保護部を支持する支持部を含み、前記ベース部、前記伝送ケーブルまたは前記伝送ケーブル保護部を支持しつつ前記既存の孔にて固定を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項７に係るマンホールアンテナは、
請求項６に記載のマンホールアンテナにおいて、
前記支持部は、前記マンホール蓋の裏面に吸着するマグネットを含むことを特徴とする。

また、本発明の請求項８に係るマンホールアンテナは、
請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のマンホールアンテナにおいて、
前記固定部は、前記絶縁保護部の一部であって前記既存の孔の内径より大きく、かつ前記既存の孔外周で係止する円状の係止部を含み、前記絶縁保護部を支持しつつ前記既存の孔にて固定を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項９に係るマンホールアンテナは、
請求項８に記載のマンホールアンテナにおいて、
前記固定部は、マンホール蓋の裏面にて取り付けを行い、前記ベース部、前記伝送ケーブルまたは前記伝送ケーブル保護部にて保持する保持部を含み、前記係止部と前記保持部とで前記既存の孔を挟持して固定を行うことを特徴とする。

また、本発明の請求項１０に係るマンホールアンテナは、
請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のマンホールアンテナにおいて、
前記伝送部の他端で通信可能に接続するコネクタを備えることを特徴とする。

以上の本発明によれば、充分な無線電力を確保するとともに既存のマンホールに追加工を不要もしくは極力施さないで設置する構成を採用して、実用性の向上を図るマンホールアンテナを提供することができる。

続いて、本発明を実施するための最良の形態のマンホールアンテナについて、図を参照しつつ説明する。図１は本形態のマンホールアンテナの構成図であり、図１（ａ）はマンホール蓋取付時のマンホールアンテナの断面構成図、図１（ｂ）はマンホールアンテナの平面図である。
なお、本明細書中で上側とは地上側（図１（ａ）や図２では図の上側）を、また、下側とは地下側（図１（ａ）や図２では図の下側）を指すものであり、マンホールアンテナでも上側，下側という用語を用いて説明している。
マンホールアンテナ１０は、チップアンテナ１１、ベース部１２、伝送ケーブル１３、伝送ケーブル保護部１４、絶縁保護部１５、コネクタ１６を備える。このマンホールアンテナ１０は、地中に埋設されるマンホールを封じるためのマンホール蓋２００に形成された既存の孔である、空気孔２０１に装着される。

続いて、マンホールアンテナ１０の構成について概略説明する。
チップアンテナ１１は、チップ状の誘電体からなり、高周波信号を送受信する機能を有している。従来、小型平面状であってその平面の上部方向に指向性が強いというアンテナは存在しなかったが、このチップアンテナ１１は、指向性が広く、略長方形板状であってその平面の上部方向も含めて指向性を確保し、さらに上部方向へ電界強度が大きい放射電波を発する機能を有している。さらにチップアンテナ１１は、図１（ｂ）でも明らかなように、空気孔２０１に入るような小型形状としている。ここに最近、多数自治体で採用されているマンホール蓋２００の圧力逃がし用の空気孔２０１は直径１２ｍｍ〜２０ｍｍ程度であるが、チップアンテナ１１は、この空気孔２０１内に収納可能な大きさとしている。

ベース部１２は、電気的な絶縁体により回転体の円錐台形として形成されている。ベース部１２の大径面側が上側を向いている。ベース部１２では円錐台形の中心軸に沿って挿通孔が形成されており、この挿通孔に伝送ケーブル１３、伝送ケーブル保護部１４が挿通されている。ベース部１２の大径面上に配置されたチップアンテナ１１と、伝送ケーブル１３と、が高周波信号を伝送可能に接続されるとともに、ベース部１２にチップアンテナ１１が電気的に絶縁された状態で固定されている。ベース部１２の大径面の直径はマンホール蓋２００の空気孔２０１の直径よりも若干大きいようにしている。この空気孔２０１の直径は、上記のように直径１２ｍｍ〜２０ｍｍ程度となり、ベース部１２の大径面の直径の具体的数値はマンホールアンテナ１０を搭載するマンホール蓋２００の空気孔２０１の直径に応じて決定される。

伝送ケーブル１３は、一端が上記のようにチップアンテナ１１と通信可能に接続され、また、他端でコネクタ１６と通信可能に接続されており、さらに伝送ケーブル１３自体は伝送ケーブル保護部１４によって覆われており外部から受ける力や電気的なノイズ等から保護されている。
伝送ケーブル保護部１４は、例えば金属パイプのような筒体であってベース部１２の挿通孔で固定されて抜け落ちることがないように構成されている。
絶縁保護部１５は、電気的な絶縁体により形成され、チップアンテナ１１を覆って電気的に絶縁しつつ、ベース部１２まで覆うようにして固定されている。チップアンテナ１１は、上側の絶縁保護部１５と下側のベース部１２により覆われて電気的に絶縁される。ここにチップアンテナ１１、ベース部１２、および絶縁保護部１５は一体のアンテナ上部を形成する。

コネクタ１６は、上記のように伝送ケーブル１３の他端に接続され、図示しない監視装置に接続された他のケーブルと伝送可能に接続される。監視装置には、図示しない環境センサ（例えば水質センサや水位センサなど）が接続されている。また、この監視装置は、無線通信のため、環境センサから送信された環境データを送信用の高周波信号に変換する携帯電話通信手段または小電力無線通信手段も備え、この高周波信号を送信する。
マンホールアンテナ１０の構成はこのようなものである。

続いて、マンホールアンテナ１０のマンホール蓋２００への取付について概略説明する。
絶縁保護部１５を上側に、また、コネクタ１６を下側に向けた状態のマンホールアンテナ１０を、マンホール蓋２００の空気孔２０１の上側から下側へ挿入する。すると、ベース部１２の大径面の外周部が空気孔２０１の内径よりも大きく形成されていて空気孔２０１の上側で干渉して係止される。そこで、さらに空気孔２０１内にマンホールアンテナ１０を押し込んで圧入すると、図１（ａ）で示すように、ベース部１２の大径面の外周部が強固に空気孔２０１を押圧して固定され、円状の嵌着部１２ａとして機能する。本形態ではこの嵌着部１２ａが固定部となっている。このため、ベース部１２は、例えば電気的絶縁体であって、さらに可撓性を有する絶縁樹脂や弾性ゴムという可撓性絶縁体を採用している。これにより、空気孔２０１内にマンホールアンテナ１０を固定することができる（図５参照）。マンホールアンテナ１０は空気孔２０１内に入り込んで固定されるため、例えば、車や人がマンホール蓋２００の空気孔２０１付近を踏んだとしても、マンホールアンテナ１０に無用な力が加わることがない。

このようなマンホールアンテナ１０では、チップアンテナ１１が空気孔２０１内にあって安全が確保される。また、チップアンテナ１１の指向性は少なくとも上側方向では強くなるとともに充分な電界強度の放射電波を放射できる状態で空気孔２０１に固定されるようにしており、上側に配置されている図示しない受信アンテナまで無線信号を到達させることができる。
また、取付自体は簡単にしており、作業性を向上させている。
また、ベース部１２および絶縁保護部１５によりチップアンテナ１１は電気的な絶縁が確保されており、チップアンテナ１１へ給電される無線電力がマンホール蓋２００へ漏れ伝わるという事態は起こらない。

続いて、他の形態のマンホールアンテナについて、図を参照しつつ説明する。図２は他の形態によるマンホール蓋取付時のマンホールアンテナの断面構成図である。
マンホールアンテナ２０は、チップアンテナ２１、ベース部２２、伝送ケーブル２３、伝送ケーブル保護部２４、絶縁保護部２５、コネクタ２６、支持部２７、マグネット２８、留めねじ２９を備える。このマンホールアンテナ２０も、地中に埋設されるマンホールを封じるためのマンホール蓋２００の空気孔２０１に装着される。

続いて、マンホールアンテナ２０の構成について概略説明する。
なお、チップアンテナ２１、伝送ケーブル２３、伝送ケーブル保護部２４、絶縁保護部２５、コネクタ２６については、先に図１を用いて説明したチップアンテナ１１、伝送ケーブル１３、伝送ケーブル保護部１４、絶縁保護部１５、コネクタ１６と同じ構成であり、重複する説明を省略する。

ベース部２２は、電気的な絶縁体により回転体の円錐台形として形成されている。ベース部２２の大径面側が上側を向いている。ベース部２２では円錐台形の中心軸に沿って挿通孔が形成されており、この挿通孔に伝送ケーブル２３、伝送ケーブル保護部２４が挿通されている。ベース部２２の大径面上に配置されたチップアンテナ２１と、伝送ケーブル２３と、が高周波信号を伝送可能に接続されるとともに、ベース部２２にチップアンテナ２１が電気的に絶縁された状態で固定されている。なお、ベース部２２の大径面の直径はマンホール蓋２００の空気孔２０１の直径よりも小さくしており、先に説明したような嵌着部１２ａを構成しない。この空気孔２０１の直径は、上記のように直径１２ｍｍ〜２０ｍｍ程度となり、ベース部２２の大径面の直径の具体的数値はマンホールアンテナ２０を搭載するマンホール蓋２００の空気孔２０１の直径に応じて決定される。

支持部２７は、多段円板状に形成されており、上側の大径板２７ａと下側の小径板２７ｂとを有する。また、中央に挿通孔が形成されている。また、小径板２７ｂの半径方向にねじ孔が設けられている。
マグネット２８は支持部２７の大径板２７ａに固定されて、図２でも明らかなように磁力によりマンホール蓋２００に支持部２７が強固に固定される。なお、図２の断面ではマグネット２８はリング状に形成されているものとして説明しているが、リング状に限定する趣旨ではなく、例えば、多数のマグネット２８が放射状に配置されるようにしても良い。少なくともマンホールアンテナ２０が落下しないように充分な磁力により支持部２７が固定されるようになされていればよい。

留めねじ２９は、支持部２７の小径板２７ｂに螺挿されており、図２でも明らかなように留めねじ２９が伝送ケーブル保護部２４を押さえつけることで、伝送ケーブル保護部２４に支持部２７が強固に固定され、アンテナ上部も支持部２７に固定される。
マンホールアンテナ２０の構成はこのようなものである。

続いて、マンホールアンテナ２０のマンホール蓋２００への取付について概略説明する。例えば、マンホール蓋２００を半開きにした状態とする。ここに取付前ではマンホールアンテナ２０は、留めねじ２９を緩めておくものとする。
まず、チップアンテナ２１、ベース部２２、および絶縁保護部２５によるアンテナ上部を空気孔２０１の下側から上側へ押し込む。次にマグネット２８をマンホール蓋２００に吸着させつつ支持部２７をマンホール蓋２００の裏側で固定する。この際、支持部２７の位置が空気孔２０１に対して同軸になるように調整する。最後に伝送ケーブル保護部２４を上側から下側へ引っ張ってアンテナ上部を移動させ、ベース部２２の下側の小径面が支持部２７に到達・接触したときに留めねじ２９を締め付けて固定する。

このようなマンホールアンテナ２０では、空気孔２０１内にマンホールアンテナ２０を固定することができる。マンホールアンテナ２０も空気孔２０１内に入り込んで固定されるため（図５参照）、例えば、車や人がマンホール２００を踏んだとしても、マンホールアンテナ２０が空気孔２０１内にあって無用な力が加わることがなく、マンホールアンテナ２０の安全が確保される。

また、チップアンテナ２１の指向性は上側に強くなる状態で空気孔２０１に固定されるようにしており、上側に配置されている図示しない受信アンテナまで無線信号を到達させることができる。

また、ベース部２２および絶縁保護部２５によりチップアンテナ２１に対する電気的な絶縁が確保されており、チップアンテナ２１へ給電される無線電力がマンホール蓋２００へ漏れるという自体は起こらない。
また、取付自体を簡単にすることで、作業性を向上させている。
また、下水用のマンホールではマンホール内の気圧が急激に上昇することがあるが、支持部２７が抜け止めの機能を果たすことにより、マンホールアンテナ２０が抜けてしまうという事態が発生しないようにしている。

なお、この形態では先に図１（ａ）で説明したな嵌着部１２ａは特に必要ないが、固定をより強固なものとするため、敢えて嵌着部を形成することも可能である。嵌着部が空気孔２０１を封止して雨水等の侵入も防止する。
また、支持部２７では留めねじ２９が伝送ケーブル保護部２４を固定する構成を採用しているが、図示しないがこれ以外にも、支持部２７で留めねじ２９がベース部２２または伝送ケーブル２３を固定したり、さらには、複数の留めねじで複数箇所にてベース部２２、伝送ケーブル２３または伝送ケーブル保護部２４の中から選択した二個、または全てを同時に固定するようにしても良い。
また、マグネット２８に代えて、空気孔２０１やマンホール蓋２００に取付を行う他の手段（ねじや粘着部等）を採用しても良い。

図３に、マンホールアンテナ２０を別のマンホール蓋２００へ適用した場合の断面構成図を示す。このマンホール蓋２００は昔から多く採用されていたものであり、蓋断面の空気孔２０１の形状がテーパー状となっている。具体的には、マンホール蓋２００表面（図３の上側であり地上側）での空気孔２０１の直径は２３ｍｍと最大径をなし、表面から鉛直下方（図３の下側であり地下側）に向かって徐々に径が小さくなっていき、蓋底面での空気孔２０１の直径は１５ないし１６ｍｍとなっている。
なお、ベース部２２は、上記のように電気的な絶縁体により回転体の円錐台形を成しているが、これはこのタイプのマンホール蓋にベース部２２が挿入できることを意図しているためでもある。

このような空気孔２０１内にマンホールアンテナ２０を収納する場合、ベース部２２の最大径は、前記空気孔２０１の最大径よりも小さく、かつ前記空気孔２０１の最小径よりも大きくなる必要があり、適宜空気孔２０１の径に応じて決定される。勿論、ベース部２２の最小径は、前記空気孔２０１の最小径よりも大きくなる必要があることは言うまでもない。

このような構成のもとで、実際にマンホールアンテナ２０をマンホール蓋２００の空気孔２０１へ取り付けると、ベース部２２の側部は断面テーパー状をなした空気孔２０１の内側部と当接する当接部２２ａで保持され、この部分で空気孔２０１はベース部２２の自重を支えることになり、この場合は上記マンホール１０のようにベース部１２の嵌着部１２ａが空気孔２０１への圧入部として機能する場合とは異なっている。単にベース部２２を空気孔２０１内へ挿入して載せるだけとなっている。なお、この形態で採用したマンホールアンテナ２０では、前記当接部２２ａおよび支持部２７とで固定部を形成している。
ところで、その他の構成については図２と同一となっているので、マンホールアンテナ２０の構成および取付についての説明は以下、省略する。

続いて、他の形態のマンホールアンテナについて、図を参照しつつ一括して説明する。図４は他の形態によるマンホールアンテナの構成図で、図４（ａ）はマンホールアンテナの縦断面図、図４（ｂ）はマンホールアンテナのＡ−Ａ線断面図、図４（ｃ）はマンホールアンテナの側面図である。図５はマンホールアンテナの取付説明図である。図６はマンホール蓋取付時のマンホールアンテナの断面構成図である。
マンホールアンテナ３０は、チップアンテナ３１、ベース部３２、伝送ケーブル３３、絶縁保護部３４、コネクタ３５、保持部３６、処理回路３７、回路基板３８を備える。このマンホールアンテナ３０も、地中に埋設されるマンホールを封じるためのマンホール蓋２００の空気孔２０１に装着される。

続いて、マンホールアンテナ３０の構成について概略説明する。
なお、チップアンテナ３１、伝送ケーブル３３、コネクタ３５については、先に図１を用いて説明したチップアンテナ１１、伝送ケーブル１３、コネクタ１６と同じ構成であり、重複する説明を省略する。

ベース部３２は、挿通孔を有する伝送ケーブル保護部３２ａが中心軸に沿って形成され、さらに一端にフランジ部が、他端にねじ部３２ｂが形成された回転体である。フランジ部は、絶縁保護部３４の抜け止めとして機能する。絶縁保護部３４によりチップアンテナ３１の絶縁が確保されるため、ベース部３２は、電気的な絶縁体または導体のいずれでも良い。ベース部３２に一体に含まれる伝送ケーブル保護部３２ａは円筒体であり、この円筒体の中心軸に沿う挿通孔に伝送ケーブル３３が挿通されている。

処理回路３７は、チップアンテナ３１と伝送ケーブル３３との間に介在し、例えば伝送ケーブル３３からの高周波信号に対して各種処理を行った上でチップアンテナ３１へ送信する。処理回路３７は、例えば抵抗・コンデンサ・コイル・半導体素子などによる回路である。
回路基板３８は、通常の絶縁基板であってチップアンテナ３１および処理回路３７を搭載している。なお、図４（ａ）で示すようにチップアンテナ３１の上側に回路基板３８が位置しているが、チップアンテナ３１は上側方向にも放射電波の指向性が強く、電界強度も大きいため、回路基板３８に影響されることなく無線通信が可能である。

絶縁保護部３４により、チップアンテナ３１および処理回路３７を搭載した回路基板３８が電気的に絶縁された状態で固定されている。なお、絶縁保護部３４の頂上部にある大径面の直径はマンホール蓋２００の空気孔２０１の直径よりも大きくして図６で示すように係止部３４ａを構成している。この空気孔２０１の直径は、上記のように直径１２ｍｍ〜２０ｍｍ程度となり、絶縁保護部３４の大径面の直径の具体的数値はマンホールアンテナ３０を搭載するマンホール蓋２００の空気孔２０１の直径に応じて決定される。

保持部３６は、円板状であって、中央にねじ孔３６ａが形成されている。このねじ孔３６ａには伝送ケーブル３３、コネクタ３５が通過できるような径で形成されている。また、保持部３６の外周面では手指が滑らないように溝なども形成されている。保持部３６は、ベース部３２のねじ部３２ｂに螺挿されて、上下方向に移動できるようになされている。
マンホールアンテナ３０の構成はこのようなものである。

続いて、マンホールアンテナ３０のマンホール蓋２００への取付について概略説明する。例えば、マンホール蓋２００を半開きにした状態とする。
まず、ベース部３２および絶縁保護部３４によるアンテナ上部を空気孔２０１に押し込む。すると、絶縁保護部３４の大径面の外周部である係止部３４ａが空気孔２０１の内径よりも大きく形成されていて空気孔２０１の上側で干渉して係止される。続いて、保持部３６のねじ孔３６ａにコネクタ３５および伝送ケーブル３３を挿通させて、さらに保持部３６をねじ留めする。すると、係止部３４ａと保持部３６とで空気孔２０１の上下で係止されて空気孔２０１を挟持してマンホール蓋２００に固定される。本形態では係止部３４ａと保持部３６とで固定部を構成する。なお、図６では図をわかりやすくするため、係止部３４ａはマンホール蓋２００から突出して描かれているが、実際は図５で示すように空気孔２０１の上側は段が形成されており、空気孔２０１から突出しないようなされる。

このようなマンホールアンテナ３０では、空気孔２０１内にマンホールアンテナ３０を固定することができる。マンホールアンテナ３０も空気孔２０１内に入り込んで固定されるため、例えば、車や人がマンホール２００を踏んだとしても、マンホールアンテナ３０が空気孔２０１内にあって無用な力が加わることがなく、マンホールアンテナ３０の安全が確保される。

また、チップアンテナ３１の指向性は上側に強くなる状態で空気孔２０１に固定されるようにしており、上側に配置されている図示しない受信アンテナまで無線信号を到達させることができる。

また、絶縁保護部３４により電気的な絶縁が確保されており、チップアンテナ３１に給電される無線電力がマンホール蓋２００へ漏れるという自体は起こらない。
また、取付自体を簡単にすることで、作業性を向上させている。
また、下水用のマンホールではマンホール内の気圧が急激に上昇することがあるが、保持部３６が抜け止めの機能を果たすことにより、マンホールアンテナ３０が抜けてしまうという事態が発生しないようにしている。また、係止部３４ａが空気孔２０１を封止して雨水等の侵入も防止する。

また、保持部３６はベース部３２（の伝送ケーブル保護部３２ａ）に保持される構成を採用しているが、これ以外にも、マンホールアンテナ１０または２０で説明したような伝送ケーブル３３を覆う円筒状の伝送ケーブル保護部（図示せず）をさらに設け、保持部３６が該伝送ケーブル保護部を固定しても良い。また、伝送ケーブル３３を固定しても良い。さらには、複数箇所にてベース部３２、伝送ケーブル３３または伝送ケーブル保護部３２ａの中から選択した二個、または全てを同時に固定するようにしても良い。

続いて、他の形態のマンホールアンテナについて、図を参照しつつ一括して説明する。図７は他の形態によるマンホールアンテナの構成図であり、図７（ａ）は絶縁保護部を除くマンホールアンテナの内観図、図７（ｂ）は絶縁保護部を除くマンホールアンテナのＢ−Ｂ線断面図、図７（ｃ）はマンホールアンテナの正面図、図７（ｄ）はマンホールアンテナの側面図である。
マンホールアンテナ４０は、チップアンテナ４１、ベース部４２、伝送ケーブル４３、絶縁保護部４４、コネクタ４５、保持部４６、処理回路４７、回路基板４８を備える。このマンホールアンテナ４０も、地中に埋設されるマンホールを封じるためのマンホール蓋の空気孔に装着される。

続いて、マンホールアンテナ４０の構成について概略説明する。
なお、チップアンテナ４１、伝送ケーブル４３、コネクタ４５、保持部４６、処理回路４７、回路基板４８については、先に図４を用いて説明したチップアンテナ３１、伝送ケーブル３３、コネクタ３５、保持部３６、処理回路３７、回路基板３８と同じ構成であり、重複する説明を省略する。

ベース部４２は、挿通孔を有する伝送ケーブル保護部４２ａが中心軸に沿って形成され、さらにねじ部４２ｂが形成された回転体である。縦方向に立った状態の回路基板４８がベース部４２に電気的に絶縁された状態で固定され、さらに絶縁保護部４４により全体が覆われてチップアンテナ４１の絶縁が確保されるため、ベース部４２は、電気的な絶縁体または導体のいずれでも良い。伝送ケーブル保護部４２ａは円筒体であり、この円筒体の中心軸に沿う挿通孔に伝送ケーブル４３が挿通されている。

絶縁保護部４４により、チップアンテナ４１および処理回路４７を搭載した回路基板４８が電気的に絶縁された状態で固定されている。なお、絶縁保護部４４の頂上部にある大径面の直径はマンホール蓋の空気孔の直径よりも大きくして係止部（図６の係止部３４ａと同じ構成である）となるように構成している。空気孔の直径は、直径１２ｍｍ〜２０ｍｍ程度となり、絶縁保護部４４の大径面の直径の具体的数値はマンホールアンテナ４０を搭載するマンホール蓋の空気孔の直径に応じて決定される。

ねじ部４９は、回路基板４８をベース部４２に固定する。
本形態ではチップアンテナ４１の側面が上側を向いた構成であるが、このようなチップアンテナ４１は側面から上側方向へ放射される放射電波も指向性が強く、電界強度が大きいため、上側に配置されている図示しない受信アンテナまで無線信号を到達させることができる。マンホールアンテナ４０の構成はこのようなものである。
なお、マンホールアンテナ４０のマンホール蓋への取付は、先に図６を用いて説明したマンホールアンテナ３０の取付と同じであり、重複する説明を省略する。

このようなマンホールアンテナ４０では、空気孔内にマンホールアンテナ４０を固定することができる。マンホールアンテナ４０も空気孔内に入り込んで固定されるため、例えば、車や人がマンホールを踏んだとしても、マンホールアンテナ４０が空気孔内にあって無用な力が加わることがなく、マンホールアンテナ４０の安全が確保される。

また、チップアンテナ４１の指向性は上側に強くなる状態で空気孔に固定されるようにしており、上側に配置されている図示しない受信アンテナまで無線信号を到達させることができる。
また、絶縁保護部４４により電気的な絶縁が確保されており、チップアンテナ４１に給電される無線電力がマンホール蓋へ漏れるという自体は起こらない。

また、取付自体を簡単にすることで、作業性を向上させている。
また、下水用のマンホールではマンホール内の気圧が急激に上昇することがあるが、保持部４６が抜け止めの機能を果たすことにより、マンホールアンテナ４０が抜けてしまうという事態が発生しないようにしている。また、係止部が空気孔を封止して雨水等の侵入も防止する。

また、保持部４６はベース部４２（の伝送ケーブル保護部４２ａ）に保持される構成を採用しているが、これ以外にも、マンホールアンテナ１０または２０で説明したような伝送ケーブル４３を覆う円筒状の伝送ケーブル保護部（図示せず）をさらに設け、保持部４６が該伝送ケーブル保護部を固定しても良い。また、伝送ケーブル４３を固定しても良い。さらには、複数箇所にてベース部４２、伝送ケーブル４３または伝送ケーブル保護部４２ａの中から選択した二個、または全てを同時に固定するようにしても良い。

以上本発明の各種形態について説明した。
なお、チップアンテナ１１，２１，３１，４１や伝送ケーブル１３，２３，３３，４３では、伝送ケーブル１３，２３，３３，４３を介して監視装置から伝送された送信用の高周波信号をチップアンテナ１１，２１，３１，４１から送信するものとして説明したが、この送信機能に加えてさらにチップアンテナ１１，２１，３１，４１が受信した受信用の高周波信号をケーブル１３，２３，３３，４３を介して図示しない監視装置へ伝送する送受信兼用の構成としても良い。送信専用、または送受信兼用とするかは適宜選択される。

また、先に説明した各形態では原則としてマンホールを追加工することなく収納できる小型のチップアンテナ１１，２１，３１，４１を採用しているものとして説明したが、例えば携帯電話通信手段（データ通信用を含む）または小電力無線通信手段のチップアンテナでマンホール上面方向に指向性をさらに強くするためには、少し大型のチップアンテナを用いる必要がある。そこで、例えば、径１８ｍｍの空気孔２０１に対して孔径を２０ｍｍまで拡げるという追加工を施すことが必要になることもあるが、それでも一個の空気孔２０１の径の拡大という簡単な加工のみならばマンホール蓋２００が強度不足になるという事態は起きないため、マンホール蓋２００の強度を維持することができる。

また、図１，図２を用いて説明したマンホールアンテナ１０，２０ではチップアンテナ１１，２１は、単体の誘電体チップを想定して説明したが、図３〜図５を用いて説明したマンホールアンテナ３０のように、伝送ケーブルとチップアンテナとの間に介在して電気的に接続される処理回路と、この処理回路が搭載された回路基板と、をさらに備えて基板にチップアンテナが搭載されたユニットによるチップアンテナを採用しても良い。
逆に、図３〜図５を用いて説明したマンホールアンテナ３０，４０も単体の誘導体チップによるチップアンテナとしても良い。

また、マンホールアンテナ１０で採用した嵌着部１２ａによる固定部、マンホールアンテナ２０で採用した支持部２７による固定部または同じくマンホールアンテナ２０で採用した支持部２７および当接部２２ａによる固定部、マンホールアンテナ３０で採用した保持部３６および係止部３４ａによる固定部を、マンホールアンテナ１０，２０，３０，４０で適宜入れ替えて採用しても良い。
このようにしても本発明の実施は可能である。

本発明を実施するための最良の形態のマンホールアンテナの構成図であり、図１（ａ）はマンホール蓋取付時のマンホールアンテナの断面構成図、図１（ｂ）はマンホールアンテナの平面図である。 他の形態によるマンホール蓋取付時のマンホールアンテナの断面構成図である。 別のマンホール蓋へ適用した場合のマンホールアンテナの断面構成図である。 他の形態によるマンホールアンテナの構成図であり、図４（ａ）はマンホールアンテナの縦断面図、図４（ｂ）はマンホールアンテナのＡ−Ａ線断面図、図４（ｃ）はマンホールアンテナの側面図である。 マンホールアンテナの取付説明図である。 マンホール蓋取付時のマンホールアンテナの断面構成図である。 他の形態によるマンホールアンテナの構成図であり、図７（ａ）は絶縁保護部を除くマンホールアンテナの内観図、図７（ｂ）は絶縁保護部を除くマンホールアンテナのＢ−Ｂ線断面図、図７（ｃ）はマンホールアンテナの正面図、図７（ｄ）はマンホールアンテナの側面図である。 従来技術のマンホールアンテナの説明図である。 従来技術の他のマンホールアンテナの説明図である。

符号の説明

１０：マンホールアンテナ
１１：チップアンテナ
１２：ベース部
１２ａ：嵌着部
１３：伝送ケーブル
１４：伝送ケーブル保護部
１５：絶縁保護部
１６：コネクタ
２０：マンホールアンテナ
２１：チップアンテナ
２２：ベース部
２２ａ：当接部
２３：伝送ケーブル
２４：伝送ケーブル保護部
２５：絶縁保護部
２６：コネクタ
２７：支持部
２７ａ：大径板
２７ｂ：小径板
２８：マグネット
２９：留めねじ
３０：マンホールアンテナ
３１：チップアンテナ
３２：ベース部
３２ａ：伝送ケーブル保護部
３２ｂ：ねじ部
３３：伝送ケーブル
３４：絶縁保護部
３５：コネクタ
３６：保持部
３６ａ：ねじ孔
３７：処理回路
３８：回路基板
４０：マンホールアンテナ
４１：チップアンテナ
４２：ベース部
４２ａ：伝送ケーブル保護部
４２ｂ：ねじ部
４３：伝送ケーブル
４４：絶縁保護部
４５：コネクタ
４６：保持部
４６ａ：ねじ孔
４７：処理回路
４８：回路基板
４９：ねじ部
２００：マンホール蓋
２０１：空気孔

Claims (10)

1. マンホールを塞ぐマンホール蓋に形成された既存の孔に装着するマンホールアンテナであって、
   電気的な絶縁体によるベース部と、
   高周波信号を送信する機能を有し、電気的に絶縁した状態で前記ベース部に固定するチップアンテナと、
   前記チップアンテナと通信可能に接続し、前記チップアンテナへ送信用の高周波信号を伝送する伝送ケーブルと、
   伝送ケーブルを覆う伝送ケーブル保護部と、
   電気的な絶縁体であり、前記チップアンテナおよび前記ベース部を電気的に絶縁した状態で覆う絶縁保護部と、
   前記ベース部、前記伝送ケーブル、前記伝送ケーブル保護部または前記絶縁保護部の少なくとも一つを支持しつつ前記既存の孔にて固定を行う固定部と、
   を備えることを特徴とするマンホールアンテナ。
2. マンホールを塞ぐマンホール蓋に形成された既存の孔に装着するマンホールアンテナであって、
   伝送ケーブル保護部を一体に含むベース部と、
   高周波信号を送信する機能を有するチップアンテナと、
   前記チップアンテナと通信可能に接続し、前記チップアンテナへ送信用の高周波信号を伝送する伝送ケーブルと、
   電気的な絶縁体であり、前記チップアンテナの全面を電気的に絶縁した状態で覆うとともに前記ベース部に固定する絶縁保護部と、
   前記ベース部、前記伝送ケーブル保護部、前記伝送ケーブルまたは前記絶縁保護部の少なくとも一つを支持しつつ前記既存の孔にて固定を行う固定部と、
   を備えることを特徴とするマンホールアンテナ。
3. 請求項１または請求項２に記載のマンホールアンテナにおいて、
   前記チップアンテナと前記伝送ケーブルとの間に介在する処理回路と、
   前記処理回路を搭載した回路基板と、
   を備えることを特徴とするマンホールアンテナ。
4. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のマンホールアンテナにおいて、
   前記固定部は、前記ベース部の一部であって前記既存の孔の内径より大きく、かつ前記既存の孔内で圧入により嵌着を行う円状の嵌着部を含み、前記ベース部を支持しつつ前記既存の孔にて固定を行うことを特徴とするマンホールアンテナ。
5. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のマンホールアンテナにおいて、
   前記既存の孔は、断面テーパー状に形成されており、前記固定部は前記ベース部の一部であって、該ベース部の最大径は前記既存の孔の最大径よりも小さいとともに前記既存の孔の最小径よりも大きくして、前記既存の孔の内側面部と当接する当接部を含み、前記ベース部を支持しつつ前記既存の孔にて固定を行うことを特徴とするマンホールアンテナ。
6. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のマンホールアンテナにおいて、
   前記固定部は、前記マンホール蓋の裏面にて取付を行い、前記ベース部、前記伝送ケーブルまたは前記伝送ケーブル保護部を支持する支持部を含み、前記ベース部、前記伝送ケーブルまたは前記伝送ケーブル保護部を支持しつつ前記既存の孔にて固定を行うことを特徴とするマンホールアンテナ。
7. 請求項６に記載のマンホールアンテナにおいて、
   前記支持部は、前記マンホール蓋の裏面に吸着するマグネットを含むことを特徴とするマンホールアンテナ。
8. 請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載のマンホールアンテナにおいて、
   前記固定部は、前記絶縁保護部の一部であって前記既存の孔の内径より大きく、かつ前記既存の孔外周で係止する円状の係止部を含み、前記絶縁保護部を支持しつつ前記既存の孔にて固定を行うことを特徴とするマンホールアンテナ。
9. 請求項８に記載のマンホールアンテナにおいて、
   前記固定部は、マンホール蓋の裏面にて取り付けを行い、前記ベース部、前記伝送ケーブルまたは前記伝送ケーブル保護部にて保持する保持部を含み、前記係止部と前記保持部とで前記既存の孔を挟持して固定を行うことを特徴とするマンホールアンテナ。
10. 請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載のマンホールアンテナにおいて、
    前記伝送部の他端で通信可能に接続するコネクタを備えることを特徴とするマンホールアンテナ。

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