JP2015026367A - 流量計測装置および流量計測装置に利用される無線装置 - Google Patents

Abstract

【課題】従来技術に比べ、無線送信出力を高くした場合でも、送信出力の低減を図った、流量計測装置等を提供する。
【解決手段】
流量計測装置は、被計量物の流量に関する検出値を出力するセンサを収容するハウジングと、検出値に基づいて被計量物の流量に関するデータを取得する第１回路を搭載した第１回路基板と、第１回路基板と電気的に接続されて、流量に関するデータを高周波信号に変調する第２回路を搭載した第２回路基板と、第２回路基板と接続され、高周波信号を電波として放射する放射導体とを備えている。放射導体は、平行かつ対向する第１直線部分および第２直線部分を少なくとも１組有する導線であって、第１直線部分および第２直線部分において、高周波信号が互いに逆方向に伝送される導線を含む。
【選択図】図３

Description

本発明は、流量計測装置に関し、特に、被計量物の流量を計測する流量計測装置、および流量計測装置に利用される無線装置に関する。

近年、家屋などの建造物に設置された流量計測装置でガス、電気、水道などの使用量を計測し、この計測データを無線通信によって収集する自動検針システムが導入されている。このような自動検針システムでは、設置しやすさなどの観点から小型の流量計測装置が求められている。

このような流量計測装置として、たとえば特許文献１は、無線アダプタ子機が内蔵されたガスメータを提案している。この特許文献１に記載の無線アダプタ子機には、基板実装形板状アンテナが内蔵されている。基板実装形板状アンテナでは、接地導体板と放射導体部の短絡導体とがプリント回路基板の配線パターンを介して接続されている。この接地導体板が、放射導体部のグラウンドとして利用されている。

特開平１０−３１３２１２号公報

アンテナ設置領域が小さい場合、ループ形状アンテナを使用してアンテナ領域が小さくてもアンテナ特性の改善を図る。ループ形状アンテナを使用すると、ループ形状アンテナの中心に電磁波が励起されるため、アンテナを接続しているＲＦ基板上に高周波電流が流れてしまう。無線送信出力が小さい場合はＲＦ基板上に流れる高周波電流が小さいので問題にならない。しかしながら、無線送信出力を大きくするために高周波電力増幅器（アンプ）を用いて所定の信号を増幅する場合には問題となる。基板上に大きな高周波電流が流れるため、この励起された高周波電流により、送信電力増幅器が影響を受け、送信出力が劣化してしまうからである。

このため、アンテナの放射電力の向上と送信電力の増加の両立は困難であった。

本発明は、上述した問題を解決するためになされたものであり、アンテナの放射電力の向上と送信電力の増加をバランスよく両立させることを目的とする。

本発明の例示的な実施形態にかかる流量計測装置は、被計量物の流量に関する検出値を出力するセンサを収容するハウジングと、前記検出値に基づいて前記被計量物の流量に関するデータを取得する第１回路を搭載した第１回路基板と、前記第１回路基板と電気的に接続されて、前記流量に関するデータを高周波信号に変調する第２回路を搭載した第２回路基板と、前記第２回路基板と接続され、前記高周波信号を電波として放射する放射導体とを備え、前記放射導体は、平行かつ対向する第１直線部分および第２直線部分を少なくとも１組有する導線であって、前記第１直線部分および前記第２直線部分において、前記高周波信号が互いに逆方向に伝送される導線を含む。

前記第２回路基板は、前記高周波信号を増幅する高周波電力増幅器を備え、前記第１直線部分および前記第２直線部分は、前記第１直線部分および前記第２直線部分から放射され、前記高周波電力増幅器を透過する電磁波の電磁界強度が所定値以下になるよう配置されていてもよい。

前記放射導体から放射される電波の強度は予め定められており、前記電波の強度を満たす範囲内に収まるよう、前記所定値が決定されていてもよい。

前記放射導体は、前記第１直線部分および前記第２直線部分の組を複数有していてもよい。

前記放射導体は、折り返しダイポールアンテナであってもよい。

前記第１回路基板、前記第２回路基板、および前記放射導体を収容する非導電性材料で形成された筐体をさらに備え、前記ハウジングは導電性材料で形成されていてもよい。

前記放射導体は、第１の方向に伸びる第１導電部材と、前記第１の方向とは異なる第２の方向に伸びる第２導電部材とを有しており、前記第１導電部材および前記第２導電部材は電気的に接続されており、かつ分離可能であってもよい。

前記第１導電部材は、前記第２回路基板と平行な平面上の方向である水平方向に伸びており、前記第２導電部材は、前記第２回路基板と平行な平面に垂直な方向である垂直方向に伸びていてもよい。

前記第２回路基板と前記放射導体とを接続する接続部をさらに備え、前記放射導体が前記第２回路基板と平行な方向に沿って前記接続部に挿入されることにより、前記接続部は、前記第２回路基板と前記放射導体とを電気的に接続してもよい。

本発明の例示的な実施形態にかかる無線装置は、被計量物の流量に関する検出値を出力するセンサ、および前記検出値に基づいて前記被計量物の流量に関するデータを取得する第１回路を搭載した第１回路基板を有する流量計測装置に取り付けられて、前記流量に関するデータを、高周波信号の電波として出力する無線装置であって、前記第１回路基板によって取得された前記流量に関するデータを高周波信号に変調する第２回路を搭載した第２回路基板と、前記第２回路基板と接続され、前記高周波信号を電波として放射する放射導体とを備え、前記放射導体は、平行かつ対向する第１直線部分および第２直線部分を少なくとも１組有する導線であって、前記第１直線部分および前記第２直線部分において、前記高周波信号が互いに逆方向に伝送される導線を含む。

本発明は、以上に説明した構成を有し、従来技術に比べ、無線送信出力が高い場合にも無線送信出力が劣化しない流量計測装置を提供することができるという効果を奏する。

本発明の上記目的、他の目的、特徴、及び利点は、添付図面参照の下、以下の好適な実施態様の詳細な説明から明らかにされる。

本発明の例示的な実施の形態１に係る流量計測装置を示す正面図である。 本発明の例示的な実施の形態１に係る流量計測装置の側面図である。 本発明の例示的な実施の形態１に係る流量計測装置の内部を正面から見たときの構成を示す模式図である。 本発明の例示的な実施の形態１に係る流量計測装置の内部を側面から見たときの構成を示す模式図である。 本発明の例示的な実施の形態２に係る流量計測装置の下筐体部分の立体的な構成を示す模式図である。 本発明の例示的な実施の形態２に係る流量計測装置の下筐体部分の構成を、部品ごとに分解して示した組立模式図である。 本発明の例示的な実施の形態２に係る流量計測装置の下筐体部分を側面方向から切断した場合の模式図である。 本発明の例示的な実施の形態３に係る接続構造の概略を示す斜視図である。 本発明の例示的な実施の形態３に係る接続構造の一例を示す断面図である。 本発明の例示的な実施の形態３に係る接続部の筐体への組立方法の一例を示す概略図である。

本発明のある実施の態様に係る流量計測装置は、被計量物の流量に関する検出値を出力するセンサを収容するハウジングと、検出値に基づいて被計量物の流量に関するデータを取得する第１回路を搭載した第１回路基板（たとえば計量用回路基板）と、第１回路基板と電気的に接続されて、流量に関するデータを高周波信号に変調する第２回路を搭載した第２回路基板（たとえば無線通信用回路基板）と、第２回路基板と接続され、高周波信号を電波として放射する放射導体とを備え、放射導体は、平行かつ対向する第１直線部分および第２直線部分を少なくとも１組有する導線であって、第１直線部分および第２直線部分において、高周波信号が互いに逆方向に伝送される導線を含む。

以下、本発明にかかる流量計測装置の例示的な実施形態を、図面を参照しながら具体的に説明する。

なお、以下では全ての図面を通じて同一又は相当する要素には同一の参照符号を付して、その重複する説明を省略する。

また、説明の便宜上、各図に示すように、「前」、「後」、「上」、「下」、「右」、「左」を定義する。即ち、ハウジング１０に対して筐体２０が位置する方向を「前」とし、そのため、反対を「後」とする。そして、前方を向いた状態を基準として、「右」および「左」を規定する。更に、鉛直方向の上下を夫々「上」および「下」と規定する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１に係る流量計測装置１を示す正面図である。図２は、流量計測装置１を示す側面図である。図３は、流量計測装置１の内部を正面から見たときの構成を示す模式図である。図４は、流量計測装置１の内部を側方から見たときの構成を示す模式図である。

流量計測装置１は、たとえば、センサ２１により検出されたデータを無線通信でガス、電気および水道水などの供給業者のコンピュータに送信する装置である。

流量計測装置１は、流体の流量を計測するセンサ２１を収容するハウジング１０、および、該センサ２１の動作を制御したり該センサ２１が検出したデータを外部へ送信したりするための構成を収容する筐体（ｃａｓｅ）２０を備える。

ハウジング１０は、導電性材料で形成される。導電性材料としては、たとえば、アルミニウムやステンレスなどの金属、導電性樹脂などが挙げられる。

ハウジング１０は、略直方体形状を成しており、その上面に、被計量物の流入用と流出用の２本の配管３０が接続されている。ハウジング１０内にはセンサ２１が収容されている。流入用の配管３０からハウジング１０内に流入した被計量物は、当該センサ２１によってその流量が検出された後、流出用の配管３０を通じて外部へ流出する。被計量物としては、たとえば、ガス、水道水および電気などが挙げられる。

筐体２０は、ハウジング１０の正面側の壁面上に配され、非導電性材料で形成される。非導電性材料としては、たとえば、ポリプロピレンやＡＢＳなど電気絶縁性を有する樹脂が挙げられる。

筐体２０は、上下寸法や左右寸法に比べて前後方向の厚み寸法が小さい直方体形状を成しており、ナット等によりハウジング１０に固定される。

筐体２０の前面に表示部２２が設けられる。表示部２２には、センサ２１が検出した被計量物の流量などが表示される。

筐体２０はこの内部空間に、放射導体４０、無線通信用回路基板５０、計量用回路基板７０、バッテリ６０、および導線８０、８１を収容する。なお、筐体２０の、計量用回路基板７０を除く構成は、流量計測装置１に着脱可能な無線装置２５として捉えてもよい。すなわち無線装置２５は、放射導体４０、無線通信用回路基板５０、計量用回路基板７０およびバッテリ６０、配線８０、８１を収容する。無線装置２５が流量計測装置１に取り付けられることにより、流量計測装置１に無線機能を実装できる。以下の記載では特に無線装置２５には言及しない。しかしながら、無線装置２５に含まれ得る各構成要素に関する以下の説明（後述の実施の形態の説明を含む。）は、そのまま無線装置２５に関する説明として援用される。

計量用回路基板７０はプログラムが実装された集積回路を備える。集積回路は、センサ２１からの検知信号に基づいて、伝送すべき信号を生成する信号生成回路を含む。この集積回路がプログラムに基づいて動作することにより、センサ２１からの検出値に基づいて、ガスや水道水などの被計測物の流量が取得される。計測値の取得方法は、特に限定されない。たとえば、計量対象がガスであれば、膜式や超音波式など公知の何れの方法を採用してもよい。この採用した計量方法に基づいて計量値を算出するのに必要なプログラムが集積回路に実装されていればよい。

無線通信用回路基板５０には、送信回路、受信回路、および、整合回路等が搭載されている。送信回路は、送信対象となるデータを高周波信号に変調して、無線通信によりデータを送信するための回路である。受信回路は、無線通信により受信した信号を復調してデータとして取得するための回路である。整合回路は、放射導体４０とこれら送信回路および受信回路を整合させる回路である。

無線通信用回路基板５０には、さらに高周波電力増幅器および給電回路を含む集積回路が搭載される。高周波電力増幅器は、送信回路によって変調された高周波信号を増幅する。給電回路は、放射導体４０と電気的に接続されて、送信回路によって変調され、高周波電力増幅器によって増幅された高周波信号を放射導体４０に供給する。無線通信用回路基板５０上の、給電回路を含む集積回路は、導線８０を介して計量用回路基板７０の集積回路と電気的に接続される。そして、無線通信用回路基板５０に搭載された集積回路は、計量用回路基板７０の集積回路からの計量データに応じて放射導体４０に電位を付与することにより、該計量データを示す高周波信号を発信する。

なお本発明の実施形態の説明において、放射導体４０を利用して送受信される「高周波信号」は、１００〜５００ＭＨｚの信号をいい、より具体的には約１６９ＭＨｚの信号を言う。また、本発明の実施形態の説明では、高周波電力増幅器の出力は約１Ｗ（ワット）程度を想定している。この値は、たとえば携帯型電話機の出力（0.5〜0.8W）と比較すると、より高い。

バッテリ６０は、無線通信用回路基板５０に実装される電子部品などに電力を供給する電源である。特に、バッテリ６０から供給された電力は、導線８１を介して無線通信用回路基板５０と電気的に接続される。そのため、バッテリ６０から供給された電力は、無線通信用回路基板５０の給電回路を通じて高周波電力に変換され、放射導体４０へ供給される。

放射導体４０は、送信回路にて変調された高周波信号を、電波として放射したり、外部からの電波（高周波信号）を受信して、これを復調する受信回路に受け渡す。放射導体４０は、導電部材４１と導電部材４２と金属部材４３とを含む。導電部材４２と金属部材４３は、無線通信用回路基板５０に対して垂直に配置される。また、金属部材４３は導電部材４１と導電部材４２とによって支持され、無線通信用回路基板５０と略水平となるように設置される。導電部材４１と導電部材４２は、金属部材４３と電気的に接続するとともに、無線通信用回路基板５０とも電気的に接続されている。

上記構成の流量計測装置１では、被計量物が配管３０を流れ、センサ２１が被計量物の流量を検出する。計量用回路基板７０の集積回路がセンサ２１からの検出値に基づいて被計量物の流量を計測する。無線通信用回路基板５０の集積回路は、計量用回路基板７０の集積回路からの計測値に応じて高周波信号を生成して、これを放射導体４０に与える。放射導体４０とそのグランドを成すハウジング１０（及び配管３０）との間には電界が形成され、この電界は、与えられた高周波信号に応じて変化する。この電界の変化が、放射導体４０から放射される電波となる。

次に、放射導体４０を説明する。放射導体４０は、折り返しダイポールアンテナの構造をしている。そして、この折返しダイポールアンテナ構造の放射導体４０のグランド（ＧＮＤ；以下同じ）端は、無線通信用回路基板５０のＧＮＤに接続されている。

また、この無線通信用回路基板５０のＧＮＤとは、ハウジング１０と電気的に接続されているが、ハウジング１０と電気的に接続されている部分に近い部分で放射導体４０のＧＮＤ端を接続することで、効果を最大限に得ることができる。

上述の構成を採用する根拠を説明する。一般的なガスメータ用、水道メータ用あるいは電気メータ用の計量機は、計量機に取り付けられている無線機を収納する筐体の大きさをあまり大きくとることができない。よって、アンテナとしてはλ／４（λ＝１波長）のモノポールが使用される。このアンテナでは、アンテナから励起されている高周波電流が無線通信用回路基板上にも流れる。このため、無線通信回路基板上に実装されている電力増幅器の送信出力が大きくなることで、無線通信用回路基板の送信出力が大きくなり、この高い送信出力によりアンテナに励起される電磁波の強さも大きくなる。そして、このアンテナから放射された電磁波により、無線通信用回路基板上に高周波電流が流れる。これにより電力増幅器の電力増幅特性が劣化し、アンテナから放射される送信電力が劣化してしまう。

実際、本願発明者らは、電力増幅器の出力が相対的に大きい１Ｗ（ワット）であり、周波数は相対的に低い１６９ＭＨｚであるという条件下で、モノポールのアンテナを用いて実験を行った。その結果、本願発明者らは、ハウジング内の物理的理由から、折り返しの無いモノポールのアンテナと電力増幅器との距離が近付くと、放射導体から放射される電磁波が、無線通信用回路基板上に設けられた電力増幅器に集中し、励起された高周波電流の影響により、電力増幅器の電力増幅特性が劣化することを確認した。

そこで、本願発明者らは、アンテナの構成に関して検討を重ねた。その結果、本願発明者らは、平行かつ対向する第１直線部分および第２直線部分を少なくとも１組有する導線であって、当該第１直線部分および第２直線部分において、高周波信号が互いに逆方向に伝送される導線を含むようアンテナを構成するに至った。これにより、上述の問題が緩和され、または実質的には解消されることを見出した。

たとえばアンテナとして、アンテナ長をλ／２程度に長くした折り返しダイポールアンテナを使用すると、アンテナエレメントで構成されるループ形状の面積を小さくできる。これにより、アンテナエレメントから励起される電磁波が、集中して無線通信用回路基板上を通過させないように調整することができる。

上述した第１直線部分および第２直線部分は、当該第１直線部分および第２直線部分から放射され、無線通信用回路基板に設けられた電力増幅器を透過する電磁波の電磁界強度が所定値以下になるよう、調整される。「所定以下」とは、当該電磁界強度が可能な限り小さい値（たとえばゼロ）であればよることが好ましいが、必要とされる通信の仕様（電波の強度）を満たす範囲内に収まればゼロでなくてもよく、予め定められた値以下でもよい。

調整の具体的な方法として、たとえば、第１直線部分および第２直線部分の間隔を調整することにより、第１直線部分および第２直線部分から放射された電磁界の強度を、電力増幅器において所定以下（たとえばゼロ）にすることが可能である。折り返しダイポールアンテナの複数の箇所において、上述した第１直線部分および第２直線部分の組を設けることにより、電力増幅器への電磁波の影響を分散させることができる。図３には、３組の第１直線部分および第２直線部分（組ａ、ｂおよびｃ）が示されている。これにより、アンテナにから放射された電磁波のために無線通信用回路基板上に励起される高周波電流を低減させることができ、高出力電力増幅器へ与える影響を低減させることで、送信出力の電力劣化を低減させることができる。そして最終的に、放射導体４０のアンテナから放射される電波強度の低下を防ぐことができる。

上述の構成は、本願明細書で想定している、電力増幅器の出力が相対的に大きい１Ｗ（ワット）であり、周波数は相対的に低い１６９ＭＨｚであるという条件においてより好適である。

なお、携帯電話等では折返しダイポールアンテナを使用している。その理由は、できるだけ筐体に電流が流れないようにするためである。携帯電話は、人間が手で持って使用するため、携帯電話の持ち方、手の違い（大きさ、脂肪、骨）により、携帯電話距筐体に流れる電流が異なる。筐体に流れる電流が変化することにより、アンテナ特性が変化し得る。このようなアンテナ特性の変化を防ぐためには折返しダイポールアンテナが好適である。

一方、無線通信を行う、ガスメータ用、水道メータ用あるいは電気メータ用の計量機には、一般的には折返しダイポールアンテナは使用されない。そのような計量機は設置型であるため、通常、筐体の電流が変化しないからである。

さらに、本願明細書において想定している、約１６９ＭＨｚのような相対的に低い周波数の電波を放射するための放射導体４０としては、通常、折り返し形状を採用するほどの長さを必要としない。また、折返しダイポールアンテナは、高周波において比較的広い帯域幅が必要とされる場合に採用するのは適切である。しかしながら、上述したような相対的に低い周波数で使用される場合には、もともと広い帯域幅を確保しにくい。よって、特に、本願明細書において想定しているような条件下では、折返しダイポールアンテナを利用する利点はない。

また、折り返し形状にすると形状が複雑になり、成形することの困難さが増加する。材料もほぼ倍必要になり、その結果コストも増加する。なお、折り返し形状のアンテナを１本の金属導線で形成することは技術的には可能であるが、金型で量産することはできないため、人の手を介した加工が必要になる。その加工に要するコストが、製造コストとして反映されることになる。

上述の種々の事情を考慮すると、当業者が折返しダイポールアンテナを利用することは通常考えられない。

なお、上記全ての実施の形態では、線状アンテナの放射導体４０が用いられたが、放射導体４０はこれ以外の板状の導体素子で構成され得る。線状の導体素子としては、たとえば、ループアンテナまたはメアンダラインアンテナなどが挙げられる。

さらに、上記全ての実施の形態では、放射導体４０に線状の導体素子が用いられたが、放射導体４０はこれ以外の導体素子で構成され得る。たとえば、板状逆Ｆアンテナ、線状逆Ｌアンテナ、板状のダイポールアンテナなどの平面状の導体素子が放射導体４０として用いられてもよい。

（実施の形態２）
本実施の形態では、放射導体４０の構成、および放射導体４０と無線通信用回路基板５０との接続方法を説明する。

従来、一枚板のような、応力に耐性のある板状のアンテナであれば、筐体への組み込み時に、アンテナを構成する部品（アンテナエレメント）に応力がかかったとしても、変形してしまう可能性は少ない。たとえば送信周波数が比較的高い（波長が比較的短い）通信用のアンテナは、アンテナ長が短くて済み、設計上、応力耐性を与えやすかった。

しかしながら、送信周波数が低い（波長が長い）などの理由で、同体積内に比較的長いアンテナエレメントを収納する必要があるような場合には、アンテナエレメント形状が複雑化せざるを得ず、応力への耐性も弱く変形しやすくなる。その結果、筐体への組み込み時にアンテナエレメントにかかる応力により、アンテナエレメントが変形して無線特性が劣化し、安定した無線性能が得られないことがあった。

また、限られた体積内にてアンテナを形成する場合、回路基板から距離を離さないとアンテナ特性が劣化するため、アンテナエレメントの形状としては、回路基板から垂直方向に伸び、回路基板から離れた空間にて、回路基板と平行に這わせるようにアンテナエレメントを形成するのが一般的であるが、この不安定な立体形状が、アンテナ組み込み時の難易度を上げ、より応力がかかりやすくアンテナエレメントが変形する原因の一つとなっている。

そこで本実施の形態では、放射導体を構成するアンテナエレメントの変形リスクを低減することにより、より安定した無線特性を実現した、小型の流量計測装置を提供する。

図５は流量計測装置１の下筐体部分の立体的な構成を示し、図６は流量計測装置１の下筐体部分の構成を部品ごとに分解して示す。図７は、図１の流量計測装置の下筐体部分を側面方向から切断した場合の模式図を示す。

本実施の形態に係る放射導体４０は、細い棒形状、もしくは、板状であり、銅や鉄などの導電性材料にて形成される。放射導体４０は、複数の部材の組み合わせによって構成される。いま、放射導体４０が組み込まれる状況を想定して、以下のように方向を定義する。すなわち、無線通信用回路基板５０および／または計量用回路基板７０と平行な平面上の方向を水平方向とし、当該平面に垂直な方向を垂直方向とする。

本実施の形態にかかる放射導体４０は、水平方向に伸びる導電部材と、垂直方向に伸びる導電部材とを有している。図５には、水平方向に伸びる導電部材として金属部材４３が示されており、垂直方向に伸びる導電部材として、導電部材４１、４２、ビス４４、４５が示されている。

導電性材料としては、たとえば、アルミニウムやステンレスなどの金属、導電性樹脂が挙げられる。導電部材４１、４２は、例として、スペーサのように下端には、ネジのように他材料に固定できる機構を有していても良い。本実施の形態では、導電部材４１の柱部の下面と、無線通信用回路基板５０の出力部（給電端子）が接触し、電気的に接続された状態を保持しつつ、導電部材４１の先端のネジ部はネジ受けを有する筐体２０に固定される。本実施の形態においては、放射導体４０の給電点は、導電部材４１、４２と無線通信用回路基板５０の出力部（給電端子）とが接触する点である。

より一般化して説明すると、本実施の形態による放射導体４０は、少なくとも、給電点から第１の方向に伸びる第１導電部材と、第１の方向とは異なる第２の方向に伸びる第２導電部材とを有している。第１導電部材と第２導電部材とは着脱可能であり、組み込み時には、たとえばまず第１導電部材が基板に取り付けられ、その後、第２導電部材が第１導電部材に取り付けられる。本実施の形態にかかる放射導体４０は、異なる方向に伸びる、一体成形された放射導体ではないため、組み込み時に応力による変形はほとんどない。また、各導電部材を別個独立に製造できるため、複雑な折り曲げ加工等は不要であり、製造は容易である。たとえば第２導電部材を、打ち抜きによって製造することができる。

以下、図５等に示された、放射導体４０の組み込み時および組み込み後の構成を具体的に説明する。

導電部材４２は、導電部材４２の柱部の下面と、無線通信用回路基板５０のＧＮＤが接触し、電気的に接続された状態を保持しつつ、導電部材４２の先端のネジ部はネジ受けを有する筐体２０に固定される。

また、導電部材４１、４２は、組み込み時の応力や放射導体４０の自重を支えるためにも、応力に耐え得る形状が望ましく、たとえば、直径５ｍｍ以上の円柱、角柱の形状であることが望ましい。

次に、各ビス４４、４５は、それぞれ放射導体４０を貫通し、導電部材４１、４２にそれぞれ固定され、電気的に接続される。その結果、無線通信用回路基板５０の出力部（給電端子）から導電部材４１、ビス４４、放射導体４０、ビス４５、導電部材４２を経由して、無線通信用回路基板５０のＧＮＤまで、一回周するように電気的に接続される。

このとき、導電性のビス４４、４５を介して、放射導体４０、導電部材４１または４２を貫通し、無線通信用回路基板５０と直接電気的に接続する構成と採用しても構わない。また、同様の電気的接続形態が確立されるのであれば、本実施の形態に示したビスによる接続に限らず、溶接、ハンダ接続等、接続手段は問わない。

従来であれば、アンテナエレメントが複数の方向に伸びており、立体的な構造を有していたため、アンテナ組み込み時にアンテナエレメントに応力がかかりやすく、アンテナエレメントの変形による特性劣化のリスクが高かった。

しかしながら、本実施の形態では、放射導体４０が、筐体面に対して第１方向（たとえば垂直方向）のアンテナエレメントを担う導電部材４１、４２と、第２方向（たとえば水平方向）のアンテナエレメントを担う金属部材４３とに分かれ、かつ、それぞれの部品にて独立して固定できる構成を採用する。これにより、組み立ての難易度が低くなるだけでなく、それぞれの部品に無理な応力がかかることなくアンテナエレメントを組み込むことが可能となり、アンテナの無線特性の劣化を防ぐことができる。

また、上記構成のように立体的なアンテナエレメントから、平面アンテナと支柱形の導電部材に分かれた構成を採用することにより、アンテナエレメント作成の工数削減（折り曲げ加工不要）によるコスト低減の他、部材の収納・保管のしやすさ、輸送中のアンテナエレメントの変形リスク低減などが効果として挙げられる。

また、本実施の形態では、ループアンテナを採用しているため、放射導体４０の両端がそれぞれ無線通信用回路基板５０の出力部、ＧＮＤと接続されている。しかしながら、他の種類のアンテナを使用する場合には、給電点において無線通信用回路基板５０の出力部（給電端子）と一端のみが接続され、他端は開放される場合もある。

以上のように、本実施の形態では、流量計測装置１は、導電性材料で形成され、かつ被計量物の流量を検出するセンサを収容するためのハウジングと、高周波信号を成す電波を放射する放射導体と、放射導体と電気的に接続される導電部材と、導電部材を介して、高周波信号を形成する高周波電力を、導電部材と放射導体に供給する給電回路を有する回路基板と、回路基板と電気的に接続される計量用回路基板と、同じく回路基板と電気的に接続されるバッテリと、非導電性材料で形成され、かつ放射導体および回路基板を収容する筐体と、を備えることで、部品に無理な応力がかかることなくアンテナエレメントを組み込むことが可能となり、アンテナの無線特性の劣化を防ぐことができる。

（実施の形態３）
本実施の形態では、放射導体４０と無線通信用回路基板５０のさらに他の接続方法を説明する。なお、図８から図１０では本実施の形態を説明する上で関連する構成が示されている。

図８は、本発明における放射導体４０と無線通信用回路基板５０の接続方法における概略構造を示す斜視図である。図８に示す通り、放射導体４０と無線通信用回路基板５０は接続部１０１を介して接続される。

接続部１０１には、放射導体４０が無線通信用回路基板５０と平行な方向に沿って挿入される。図８には、放射導体４０を接続部１０１に挿入する方向が矢印で示されている。その結果、接続部１０１は、無線通信用回路基板５０と放射導体４０とを電気的に接続する。

本実施の形態の構成によれば、放射導体４０を無線通信用回路基板５０と平行な方向に沿って挿入するため、放射導体４０の接続時における基板への応力が緩和され、基板の反りを低減することができる。その結果、基板の破損、実装部品の破損、または半田割れなどを防止することができる。

次に、接続部１０１の内部構造を説明する。

図９は、接続部１０１における接続構造の一例を示す断面図である。接続部１０１は、具体的には、バネ機構を有する２つの金属板１０２ａ、１０２ｂにより構成される。本実施の形態では、接続部１０１の上部側に金属板１０２ａが設けられ、下部側に金属板１０２ｂが設けられている。そして、接続部１０１は、挿入された放射導体４０の先端を２つの金属板１０２ａ、１０２ｂで挟み込む。このとき、金属板１０２ａは図面下方向に弾性力を付与し、金属板１０２ｂは図面上方向に弾性力を付与する。これにより、接続部１０１は、物理的に放射導体４０を固定する。つまり、本実施の形態では、接続部１０１は、嵌合によって放射導体４０を固定する。そして放射導体４０は、金属板１０２ａ、１０２ｂを介して無線通信用回路基板５０と電気的に接続される。なお、本実施の形態では弾性力を利用して嵌合させる例を説明するが、電気的導通を確保し、物理的な固定が可能である限り、弾性力以外によって嵌合させてもよい。

これにより、部品と接続部との着脱を容易にすると共に、着脱時の基板への応力を緩和し、基板の反り、基板の破損、実装部品の破損、または半田割れなどを防止することができる。

本実施形態における接続部１０１では、バネ機構を有する２つの金属板１０２ａ、１０２ｂが無線通信用回路基板５０上に配置され、無線通信用回路基板５０と平行な方向に沿って挿入された放射導体４０を固定する。そのため、放射導体４０の大きさ及び形状に応じて、金属板１０２ａ、１０２ｂを無線通信用回路基板５０と平行な方向に沿って伸長させればよく、垂直方向に伸長させる必要がない。

よって、本実施の形態の構成によれば、放射導体４０と無線通信用回路基板５０との高さを維持し、無線通信用回路基板５０、放射導体４０及び接続部１０１などを収容する筐体の高さを小さくすることができる。その結果、筐体（ケース）を設置する場所が限定されることを抑制することができる。

あるいは、逆に、筐体の大きさを維持し、放射導体４０と無線通信用回路基板５０とをより離すように接続部１０１を設けることで、放射導体４０の感度を向上させることができる。

また、本実施の形態における接続部１０１は、放射導体４０の大きさなどに応じて無線通信用回路基板５０と平行な方向に沿う方向に大きくすることができる。具体的には、図９に示されるような構成の場合、金属板１０２ｂが無線通信用回路基板５０に接地する面の表面積が大きくなる。そのため、放射導体４０が揺れるように力が加わったとしても、接続部１０１が無線通信用回路基板５０から剥離することを防止することができる。

なお、上述した、接続部１０１が無線通信用回路基板５０から剥離する問題は、通信で用いられる周波数（無線通信周波数）が低いほどより重要である。なぜなら、アンテナの大きさは、無線通信周波数の波長に比例するからである。つまり、無線通信周波数が低くなると波長は長くなるため、アンテナの大きさも大きくなる。よって、モバイル分野で用いられる無線通信周波数（約１〜５ＧＨｚ）よりも低い無線通信周波数（約１６９ＭＨｚ）が用いられる、本開示による無線送信機能を有する流量計測装置（いわゆるスマートメータ）の分野において、接続部１０１が無線通信用回路基板５０から剥離する問題はより深刻である。

次に、無線通信用回路基板５０と放射導体４０とを筐体へ収納する組立方法を、図１０を用いて説明する。図１０は、筐体２０への組立方法の一例を示す概略図である。このようにして、実施の形態１または実施の形態２で説明した本発明の電気回路を含む装置が構成される。

また、図１０において、筐体２０は、電気回路を構成する無線通信用回路基板５０と放射導体４０とを組立てるときまたは電池の交換などメンテナンスを行うときに開閉可能な小窓１０２を備える。そして、接続部１０１は、小窓１０２から放射導体４０の着脱が可能である位置に配置される。

例えば、無線通信用回路基板５０と放射導体４０とを組立てるとき、作業者などが小窓１０２を開け、放射導体４０の先端を無線通信用回路基板５０と平行な方向に沿って接続部１０１に挿入することで、放射導体４０を固定する。この作業は、電池の交換などのメンテナンスを行うときにも、必要に応じて実施される。

この構成により、筐体２０の取り外しまたは筐体２０の分解をせずに、小窓から部品と接続部との着脱を容易に作業することができると共に、着脱時の基板への応力を緩和し、基板の反り、基板の破損、実装部品の破損、または半田割れなどを防止することができる。

特に、接続部１０１が小窓１０２の端に配備される場合、作業性の向上が大きくなる。これにより、部品と接続部との着脱を容易にすると共に、作業性を向上させることができる。

なお、上記においては、基板上の接続部に接続される対象としてアンテナを一例として挙げたが、アンテナ以外の部品を接続部に接続する場合においても、同様の効果を奏する。

なお、上述の実施の形態の説明では、平行な方向、垂直な方向を定義すると共に、接続部１０１への挿入方向として、無線通信用回路基板５０と「平行な方向に沿って」と記載した。しかしながら、この記載は厳密な水平または垂直、および平行を意味せず、多少のずれがあってもよい。たとえば、接続部１０１への放射導体４０の挿入方向に関しては、基板上の部品の配置または筐体への収納を考慮して、完全に平行にならなくてもよく、略平行な方向も含む。水平方向および垂直方向に関しても同様に、略水平な方向および略垂直な方向の場合も含む。

つまり、アンテナなどが基板に対して垂直方向（基板からの角度が９０度）に挿入されることに因る応力を軽減するために、基板からの角度が９０度より小さくなる方向にアンテナなどが挿入されればよい。そして、基板に対する応力が最も小さくなるのが、基板に対して水平方向（基板からの角度が０度）である。

このように、基板からの角度が９０度より小さくなる方向にアンテナなどを挿入する接続部の構成とすることにより、挿入時の基板への応力を緩和しつつ、基板上の部品の配置または筐体への収納を考慮した接続方向にすることが可能となり、メンテナンスなどの作業効率を向上させることができる。

なお、実施の形態１〜３において説明した構成や、放射導体４０と無線通信用回路基板５０の接続方法については、適宜組み合わせて実施することも可能である。

上記説明は、例示としてのみ解釈されるべきであり、本発明は実行する最良の態様を当業者に教示する目的で提供されたものである。本発明の精神を逸脱することなくその構造及び／又は機能の詳細を実質的に変更できる。

以上のように、本発明にかかる流量計測装置は、従来技術に比べ、アンテナ特性の向上を図った、小型の流量計測装置に対し、アンテナの放射効率を向上させることと、送信出力を向上することを両立することに対し有用である。

１ 流量計測装置
１０ ハウジング
２０ 筐体
２１ センサ
２２ 表示部
３０ 配管
４０ 放射導体
４１、４２ 導電部材
４３ 金属部材
４４、４５ ビス（接続用）
５０ 無線通信用回路基板（回路基板）
６０ バッテリ
７０ 計量用回路基板（回路基板）
８０、８１ 導線（接続用）
１０１ 接続部
１０２ 小窓

Claims (10)

1. 被計量物の流量に関する検出値を出力するセンサを収容するハウジングと、
   前記検出値に基づいて前記被計量物の流量に関するデータを取得する第１回路を搭載した第１回路基板と、
   前記第１回路基板と電気的に接続されて、前記流量に関するデータを高周波信号に変調する第２回路を搭載した第２回路基板と、
   前記第２回路基板と接続され、前記高周波信号を電波として放射する放射導体と
   を備え、
   前記放射導体は、平行かつ対向する第１直線部分および第２直線部分を少なくとも１組有する導線であって、前記第１直線部分および前記第２直線部分において、前記高周波信号が互いに逆方向に伝送される導線を含む、流量計測装置。
2. 前記第２回路基板は、前記高周波信号を増幅する高周波電力増幅器を備え、
   前記第１直線部分および前記第２直線部分は、前記第１直線部分および前記第２直線部分から放射され、前記高周波電力増幅器を透過する電磁波の電磁界強度が所定値以下になるよう配置されている、請求項１に記載の流量計測装置。
3. 前記放射導体から放射される電波の強度は予め定められており、
   前記電波の強度を満たす範囲内に収まるよう、前記所定値が決定されている、請求項２に記載の流量計測装置。
4. 前記放射導体は、前記第１直線部分および前記第２直線部分の組を複数有する、請求項１に記載の流量計測装置。
5. 前記放射導体は、折り返しダイポールアンテナである、請求項１に記載の流量計測装置。
6. 前記第１回路基板、前記第２回路基板、および前記放射導体を収容する非導電性材料で形成された筐体をさらに備え、
   前記ハウジングは導電性材料で形成されている、請求項１に記載の流量計測装置。
7. 前記放射導体は、
   第１の方向に伸びる第１導電部材と、
   前記第１の方向とは異なる第２の方向に伸びる第２導電部材と
   を有しており、
   前記第１導電部材および前記第２導電部材は電気的に接続されており、かつ分離可能である、請求項１に記載の流量計測装置。
8. 前記第１導電部材は、前記第２回路基板と平行な平面上の方向である水平方向に伸びており、
   前記第２導電部材は、前記第２回路基板と平行な平面に垂直な方向である垂直方向に伸びている、請求項７に記載の流量計測装置。
9. 前記第２回路基板と前記放射導体とを接続する接続部をさらに備え、
   前記放射導体が前記第２回路基板と平行な方向に沿って前記接続部に挿入されることにより、前記接続部は、前記第２回路基板と前記放射導体とを電気的に接続する、請求項１に記載の流量計測装置。
10. 被計量物の流量に関する検出値を出力するセンサ、および
    前記検出値に基づいて前記被計量物の流量に関するデータを取得する第１回路を搭載した第１回路基板
    を有する流量計測装置に取り付けられて、前記流量に関するデータを、高周波信号の電波として出力する無線装置であって、
    前記第１回路基板によって取得された前記流量に関するデータを高周波信号に変調する第２回路を搭載した第２回路基板と、
    前記第２回路基板と接続され、前記高周波信号を電波として放射する放射導体と
    を備え、
    前記放射導体は、平行かつ対向する第１直線部分および第２直線部分を少なくとも１組有する導線であって、前記第１直線部分および前記第２直線部分において、前記高周波信号が互いに逆方向に伝送される導線を含む、無線装置。

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