JP2017015517A

JP2017015517A - 通信機能付メータ

Info

Publication number: JP2017015517A
Application number: JP2015131467A
Authority: JP
Inventors: 佐藤　晃一; Koichi Sato; 晃一佐藤
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 2015-06-30
Filing date: 2015-06-30
Publication date: 2017-01-19
Anticipated expiration: 2035-06-30
Also published as: US20170003331A1; US9939474B2; JP6538453B2

Abstract

【課題】設置場所によらずに性能を十分に発揮できるようにアンテナが組み込まれた通信機能付メータを提供する。
【解決手段】通信機能付メータは、建屋の設置部に固定され電力線が接続される端子台と、設置部から離れる方向へ間隔を空け端子台に重ねて配置された複数の基板と、基板と交差する向きに配置されたプレート基材に形成されたアンテナと、を備える。
【選択図】図１

Description

本発明の実施形態は、消費した電力量などを計測して外部機器と通信する通信機能付メータに関する。

需要家の消費電力量を計測する電力メータと、計測された電力量を通信データに変換してアンテナから送信する通信ユニットと、これらを覆う非導電性の保護カバーとを備える検針装置がある。アンテナは、保護カバーの内面に沿って配置され、端子台から離れる垂直方向へ延び、さらに電力量を表示する部分を覆わないように電力メータに被さるように端子台と平行な方向へ折れ曲がっている。

特開２０１１−８１５１８号公報

ところで、検針装置は、新設に限らず、既設の電力メータに代えて設置されることになるので、その設置場所や外形寸法などが電力会社の仕様によって決まっている。無線通信用のアンテナを検針装置に組み込む場合、検針装置内の回路基板から発生する高周波ノイズの影響をアンテナが受けやすい。

そこで、本発明は、性能を十分に発揮できるようにアンテナが組み込まれた通信機能付メータを提供する。

本発明に係る一実施形態の通信機能付メータは、設置部に対して所定の位置に配置されて電力線が接続される端子台と、設置部から離れる方向へ間隔を空け端子台に重ねて配置された複数の基板と、基板と交差する向きに配置されたプレート基材に形成されたアンテナと、を備える。

第１の実施形態の通信機能付メータを示す斜視図。図１の通信機能付メータの概略を示す正面図。図２中のＦ３−Ｆ３線に沿う通信機能付メータの断面図。第２の実施形態の通信機能付メータを示す斜視図。図４の通信機能付メータの概略を示す平面図。図５中のＦ６−Ｆ６線に沿う通信機能付メータの断面図。第３の実施形態の通信機能付メータを示す斜視図。図７中のＦ７−Ｆ７線に沿う通信機能付メータの断面図。

第１の実施形態の通信機能付メータ１について、図１から図３を参照して説明する。図１の通信機能付メータ１は、電力メータ２と通信装置３とを搭載しており、建屋の外壁や玄関先等の予め用意された設置部Ｅに取り付けられる。この通信機能付メータ１は、電力メータ２で使用電力量を計測及び表示するとともに、通信装置３でネットワークに無線接続して管轄の電力会社に計測データを送信する。図１に示す通信機能付メータ１の外観において、電力メータ２の表示部２１は上側に配置されており、電力ケーブルＡは下端から延びている。本明細書では説明の便宜上、通信機能付メータ１は設置部Ｅに固定された状態で、重力の作用する方向を基準に「上」、「下」をそれぞれ定義し、表示部２１を見る観測者から見て右手側を「右」、左手側を「左」、観測者に近い側を「手前（前側）」、設置部Ｅに近い側を「奥（背側）」とそれぞれ言うことがある。

図１に示す通信機能付メータ１は、端子台１１と、複数の基板２２と、アンテナ３１と、を備える。端子台１１は、電力メータ２及び通信装置３のハウジング４（フロントカバー４４）と連結されており、通信機能付きメータ１が設置部Ｅに取り付けられることによって、設置部Ｅに対して所定の位置に配置される。また、端子台１１には、フロントカバー４４を通して電力ケーブルＡが下方から接続されている。電力ケーブルＡは、電力会社から送電される電力の他に、太陽光発電などによってユーザ側で発電された電力がある場合はその電力ケーブルＡも接続される。本実施形態において、複数の基板２２は、電源基板、制御基板、及び通信基板の３枚を含む。これらの基板２２は、設置部Ｅから離れる方向へ間隔を空けて端子台１１に重ねて配置される。図２は、基板２２が重なる方向に通信機能付メータ１を見た正面図であって、基板２２の下側の一部が端子台１１の下端１１１よりも下方へ張り出た状態である。基板２２は、端子台１１に組み付けられたケース４１に収められている。

図１から図３に示すように、ケース４１は、端子台１１に固定される底部４２と、端子台１１から離れる方向へ底部の外周から立ち上がる外周部４３とを有し、非導電性部材の合成樹脂で、かつ、例えば温度変化など気候変化に対する耐久性に優れた材料で造られている。基板２２は、図３に示すようにスタッド２４で互いに間隔を空けて保持されている。電力メータ２は、消費電力量及び発電電力量をそれぞれ計測可能な計測部２５と、この計測部２５で計測された電力量を表示する表示部２１とを備える。また、通信機能付メータ１は、表示部２１を覗かせたフロントカバー４４で全体が覆われている。ケース４１とフロントカバー４４は、ハウジング４に含まれる。

通信装置３は、基板２２の１つとして組み込まれる通信基板と、この通信基板に同軸ケーブルで接続されたアンテナ３１を含む。アンテナ３１は、平坦なプレート基材３１０に形成されている。プレート基材３１０は、図２及び図３に示すように、基板２２と交差する向きに配置されている。アンテナ３１は、設置部Ｅから離れる方向へ端子台１１に重ならない範囲、本実施形態では、基板２２の下縁２２１よりもさらに下方に位置している。具体的には、ケース４１の外周部４３の内面に蟻溝状に形成された凹部４５に、内面に沿う方向に差し込まれて保持されている。また、アンテナ３１は、少なくとも２つの基板２２の外周を板厚方向に横切って配置される。本実施形態の場合、図３に示すように、ケース４１の底部４２までアンテナ３１のプレート基材３１０が差し込まれており、３枚の基板２２をその板厚方向へ横切って配置されている。アンテナ３１は、凹部４５に差し込まれる代わりに、ケース４１の内面に接着されていてもよい。

以上のように構成された通信機能付メータ１は、基板２２が保持されている向きすなわち回路が形成されている面に対して、アンテナ３１が保持されている向きすなわちアンテナ３１が形成されている面が交差する配置である。本実施形態では、図２及び図３に示されるように、基板２２が配置されている面に対して、垂直にアンテナ３１のプレート基材３１０を配置している。このような配置にすることによって、基板２２から発生する高周波ノイズの影響を受けにくく、アンテナ性能が低下することを抑えることができる。

また、端子台１１は、金属製部品を含んでいることが多いため、設置部Ｅから離れる方向に端子台１１に重ならない位置にアンテナ３１が配置されている。つまり、アンテナ３１が形成されたプレート基材３１０の面の延長上に金属製部品が配置されないので、アンテナ性能が低下することを抑制できる。

第２の実施形態の通信機能付メータ１について、図４から図６を参照して説明する。なお、第１の実施形態の通信機能付メータ１の構成と同じ機能を有する構成は、第２の実施形態の説明及び図において同じ符号を付して説明し、その詳細は第１の実施形態の対応する記載を参酌することとする。

第２の実施形態の通信機能付メータ１は、アンテナ３１の形状及び配置の点が第１の実施形態の通信機能付メータ１と異なる。第２の実施形態の通信機能付メータ１は、アンテナ３１として、マルチバンドアンテナ３１Ｍとシングルバンドアンテナ３１Ｓとを含んでいる。マルチバンドアンテナ３１Ｍはいわゆる３Ｇ／ＬＴＥの通信周波数帯域に対応したアンテナであり、シングルバンドアンテナ３１Ｓはマルチバンドアンテナ３１Ｍの通信周波数帯域とは異なる通信周波数帯域で使用されるアンテナであって、例えばサブＧＨｚ帯域である９２０ＭＨｚ帯の通信に使用される。

基板２２は、設置部Ｅから離れる方向へ端子台１１に重ならない少なくとも２つの角部、本実施形態では下方へ張り出した下縁２２１の２つの角部である第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２を有している。マルチバンドアンテナ３１Ｍは、図４及び図５に示すように、この第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２の外側を囲う一対に設けられている。具体的には、マルチバンドアンテナ３１Ｍは、四角形の箱型のケース４１の下側の２つの角の内側に沿ってＬ字形にそれぞれ配置された一対に設けられる。

それぞれのマルチバンドアンテナ３１Ｍは、第１のリジッド部３１１と第２のリジッド部３１２とフレキシブル部３１３とを含む。第１のリジッド部３１１は、基板２２の外周を板厚方向に横切って配置される。本実施形態の場合、第１のリジッド部３１１は、図５に示すように、基板２２の下縁２２１に沿う方向に基板２２の下方に配置されている。第２のリジッド部３１２は、基板２２の外周を板厚方向に横切りかつ第１のリジッド部３１１に交差する方向に配置される。本実施形態の場合、第２のリジッド部３１２は、図５に示すように、第１の角部Ｃ１及び第２の角部Ｃ２を第１のリジッド部３１１とともに挟むように基板２２の左外側または右外側にそれぞれ配置される。フレキシブル部３１３は、第１のリジッド部３１１と第２のリジッド部３１２とを接続するように、第１のリジッド部３１１から第２のリジッド部３１２まで一続きに形成されている。

また、シングルバンドアンテナ３１Ｓは、マルチバンドアンテナ３１Ｍが配置された第１の角部Ｃ１及び第２の角部Ｃ２とは反対側の基板２２の第３の角部Ｃ３の外側を囲って配置される。本実施形態の場合、第３の角部Ｃ３は、図５に示すように通信機能付メータ１を正面から見て基板２２の右上部分である。シングルバンドアンテナ３１Ｓは、マルチバンドアンテナ３１Ｍと同様に、第１のリジッド部３１１、第２のリジッド部３１２及びフレキシブル部３１３を含むＬ字形に形成されている。シングルバンドアンテナ３１Ｓは、アンテナ３１として一対に設けられたマルチバンドアンテナ３１Ｍに加えて通信装置３のアンテナ３１として設けられる第３のアンテナである。図５に示すようにシングルバンドアンテナ３１Ｓの第１のリジッド部３１１は、基板２２とその上方に配置された電力メータ２の計測部２５との間に配置され、第２のリジッド部３１２は、基板２２の右外側に配置されている。さらにシングルバンドアンテナ３１Ｓの第２のリジッド部３１２は、設置部Ｅから離れる方向へ端子台１１に重ならない位置に配置されている。

ケース４１は、基板２２の角部Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３のそれぞれに対応する範囲の外周部４３の内面に凹部４５を有している。この凹部４５は、それぞれのマルチバンドアンテナ３１Ｍ及びシングルバンドアンテナ３１Ｓを基板２２の板厚方向に沿って手前側から差し込め、かつ、基板２２側に脱落させない蟻溝状に形成されている。マルチバンドアンテナ３１Ｍ及びシングルバンドアンテナ３１Ｓは、図６に示すように、凹部４５に差し込まれ、複数の基板２２のうちの少なくとも２つの基板２２の外周を板厚方向に横切って配置されている。

以上のように構成された第２の実施形態の通信機能付メータ１は、第１の実施形態の通信機能付メータ１と同様に、基板２２が保持されている向きすなわち回路が形成されている面に対して、アンテナ３１が保持されている向きすなわちマルチバンドアンテナ３１Ｍ及びシングルバンドアンテナ３１Ｓが形成されている面が交差する配置である。そして、第２の実施形態では、マルチバンドアンテナ３１Ｍは一対に設けられ、それぞれの第１のリジッド部３１１に対して第２のリジッド部３１２が直交するように配置されている。したがって、それぞれのアンテナ３１は、基板２２から発生する高周波ノイズの影響を受けにくく、また、金属製部品を含む端子台１１から離れているので、アンテナ性能を低下させることを抑えることができる。

また、マルチバンドアンテナ３１Ｍの通信周波数帯域と異なる通信周波数帯域で使用されるシングルバンドアンテナ３１Ｓは、設置部Ｅに沿う方向に基板２２を隔ててマルチバンドアンテナ３１Ｍと反対側に配置されている。本実施形態では、マルチバンドアンテナ３１Ｍを基板２２の下縁２２１よりも下方となる位置に配置し、シングルバンドアンテナ３１Ｓをその一部が基板２２と計測部２５との間に入る位置に配置しているので、マルチバンドアンテナ３１Ｍとシングルバンドアンテナ３１Ｓが互いに干渉することを軽減でき、それぞれのアンテナ性能を発揮させやすい。

なお、第２の実施形態において、アンテナ３１としてのマルチバンドアンテナ３１Ｍは、基板２２の下縁２２１の角部（第１の角部Ｃ１及び第２の角部Ｃ２）の外側をそれぞれ囲うように一対に配置されているが、アンテナ３１は、どちらか一方の角部の外側を囲うように配置してもよい。

第３の実施形態の通信機能付メータ１について、図７及び図８を参照して説明する。なお、第１の実施形態の通信機能付メータ１の構成と同じ機能を有する構成は、第３の実施形態の説明及び図において同じ符号を付して説明し、その詳細は第１の実施形態の対応する記載を参酌することとする。

第３の実施形態の通信機能付メータ１は、アンテナ３１としてマルチバンドアンテナ３１Ｍを備えている。本実施形態のマルチバンドアンテナ３１Ｍの配置は、第２の実施形態における通信機能付メータ１を正面から見た図５のマルチバンドアンテナ３１Ｍの配置と同じであり、側方から見たときの配置が第２の実施形態のマルチバンドアンテナ３１Ｍの配置と異なっている。

マルチバンドアンテナ３１Ｍは、基板２２の下縁２２１の２つの角部である第１の角部Ｃ１と第２の角部Ｃ２のそれぞれ外側を囲う一対に設けられている。通信機能付メータ１の電力メータ２の表示部（電力量表示部）２１は、設置部Ｅに沿う方向へ基板２２を隔ててこのマルチバンドアンテナ３１Ｍと反対側に配置されている。マルチバンドアンテナ３１Ｍは、第１のリジッド部３１１及び第２のリジッド部３１２を互いに連結するフレキシブル部３１３にアンテナ３１のグランド部３１４とパターン部３１５とを備える。

グランド部３１４は、設置部Ｅから離れる方向へ端子台１１に重ならない範囲で少なくとも２つの基板２２の外周を板厚方向に横切って配置される。本実施形態では、図８に示すように、マルチバンドアンテナ３１Ｍのプレート基材を構成する第１のリジッド部３１１、第２のリジッド部３１２及びフレキシブル部３１３が、ケース４１の外周部４３の内面に形成された凹部４５に沿って奥まで、設置部Ｅに向かって、差し込まれており、３枚の基板２２の外周を板厚方向に横切っている。

そして、本実施形態のマルチバンドアンテナ３１Ｍは、図８に示すように、凹部４５の奥まで差し込まれた状態でパターン部３１５の少なくとも一部が設置部Ｅから離れる方向へ表示部２１よりも突出している。ケース４１は、図７及び図８に示すように、アンテナ３１であるマルチバンドアンテナ３１Ｍが配置される位置に対応する範囲に外周部４３を有しており、設置部Ｅから離れる方向へマルチバンドアンテナ３１Ｍよりも小さい。つまり、通信機能付メータ１を正面から見て手前側にケース４１の凹部４５からマルチバンドアンテナ３１Ｍが露出している。フロントカバー４４は、突出したマルチバンドアンテナ３１Ｍを保護するように手前側へ膨出している。

なお、ケース４１は、設置部Ｅから離れる方向にマルチバンドアンテナ３１Ｍを越える位置まで形成されていてもよい。また、マルチバンドアンテナ３１Ｍ（アンテナ３１）のパターン部３１５は、設置部Ｅから離れる方向に重ねて配置された複数の基板２２の内の最も手前側に配置された基板２２よりもさらに手前側に突出していれば、表示部２１よりも設置部Ｅ側に引っ込んでいてもよい。また、通信機能付メータ１は、第２の実施形態のようにシングルバンドアンテナ３１Ｓを備えていてもよいし、第１の実施形態のように基板２２の下縁２２１に沿う平坦なプレート形状であってもよい。

以上のように構成された第３の実施形態の通信機能付メータ１は、基板２２が保持されている向きすなわち回路が形成されている面に対して、アンテナ３１が保持されている向きすなわちマルチバンドアンテナ３１Ｍが形成されている面が交差する配置であり、第３の実施形態では、第１及び第２の実施形態と同様に互いに直交する配置である。さらに、一対に設けられたマルチバンドアンテナ３１Ｍのそれぞれは、第１のリジッド部３１１に対して第２のリジッド部３１２が直交するように配置されている。したがって、それぞれのアンテナ３１は、基板２２から発生する高周波ノイズの影響を受けにくく、また、端子台からも離れていることによって、アンテナ性能を低下させることを抑えることができる。

さらにアンテナ３１のパターン部３１５の少なくとも一部が設置部Ｅから離れる方向へ表示部２１よりも突出している、すなわち、この通信機能付メータ１が取り付けられた設置部Ｅに対してこの通信機能付メータ１の中で最もアンテナ３１が突出しているので、アンテナ性能を発揮しやすくなる。また、アンテナ３１のパターン部３１５は、プレート基材３１０の面内においてどの向きに形成されるかは、通信周波数帯域やその特性に応じて変更され得る。つまり、アンテナ３１は、グランド部３１４及びパターン部３１５がある境界で明確に分けられるものに限定されない。したがって、アンテナ３１の少なくとも一部が、設置部Ｅから離れる方向へ、表示部２１よりも突出していることや最も手前側に位置する基板２２よりも手前に突出していることも本実施形態の一部に含まれる。

第１から第３の実施形態における通信機能付メータ１において、アンテナ（マルチバンドアンテナ３１Ｍ及びシングルバンドアンテナ３１Ｓ）３１は、基板２２を収納するケース４１の外周部４３の内面に保持されるように組み込まれる。したがって、組立やメンテナンスの際にフロントカバー４４を取り外す場合でもアンテナ３１の機能及び性能を維持できる。

本発明のいくつかの実施形態を説明した。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を意図していない。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。これらの実施形態やその変形例は、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。

１…通信機能付メータ、２…電力メータ、３…通信装置、１１…端子台、２１…表示部、２２…基板、３１…アンテナ、３１Ｍ…マルチバンドアンテナ（アンテナ）、３１Ｓ…シングルバンドアンテナ（第３のアンテナ）、３１０…プレート基材、３１１…第１のリジッド部（リジッド部）、３１２…第２のリジッド部（リジッド部）、３１３…フレキシブル部、３１４…グランド部、３１５…パターン部、Ｅ…設置部、Ｃ１…（第１の）角部、Ｃ２…（第２の）角部、Ｃ３…第３の角部。

Claims

設置部に対して所定の位置に配置されて電力線が接続される端子台と、
前記設置部から離れる方向へ間隔を空け前記端子台に重ねて配置された複数の基板と、
前記基板と交差する向きに配置されたプレート基材に形成されたアンテナと、を備える
ことを特徴とする通信機能付メータ。
前記アンテナは、前記設置部から離れる方向へ前記端子台に重ならない範囲に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載された通信機能付メータ。
前記アンテナは、少なくとも２つの前記基板の外周を板厚方向に横切って配置される
ことを特徴とする請求項１に記載された通信機能付メータ。
前記アンテナは、前記基板の外周を板厚方向に横切って配置される第１のリジッド部と、前記基板の外周を板厚方向に横切りかつ前記第１のリジッド部に交差する方向に配置される第２のリジッド部と、前記第１のリジッド部及び前記第２のリジッド部を接続するフレキシブル部とを含む
ことを特徴とする請求項１に記載された通信機能付メータ。
前記基板は、前記設置部から離れる方向へ前記端子台に重ならない少なくとも２つの角部を有し、
前記アンテナは、２つの前記角部の外側をそれぞれに囲う一対に設けられる
ことを特徴とする請求項４に記載された通信機能付メータ。
前記アンテナが配置された側と反対側の前記基板の第３の角部の外側を囲って配置され前記アンテナの通信周波数帯域と異なる通信周波数帯域で使用される第３のアンテナ、をさらに備える
ことを特徴とする請求項５に記載された通信機能付メータ。
前記設置部に沿う方向へ前記基板を隔てて前記アンテナと反対側に配置された電力量表示部をさらに備え、
前記アンテナは、前記設置部から離れる方向へ前記端子台に重ならない範囲で少なくとも２つの前記基板の外周を板厚方向に横切って配置されるグランド部と、少なくとも一部が前記設置部から離れる方向へ前記電力量表示部よりも突出したパターン部と、を備える
ことを特徴とする請求項１に記載された通信機能付メータ。