JP2019186610A - スマートメータ用通信装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】スマートメータや電力メータ等の他の電子機器と組み合わされた場合であっても、アンテナ性能を一定に保つことができるスマートメータ用通信装置を提供することである。【解決手段】実施形態のスマートメータ用通信装置は、筐体と、アンテナと、導体部材とを持つ。スマートメータ用通信装置は、電力量を測定する電力メータに取り付けられるスマートメータ用通信装置である。前記筐体は前記スマートメータ用通信装置を囲む。前記アンテナは前記筐体の中に配置される。前記導体部材は前記電力メータと前記アンテナとの間に配置され、前記電力メータから前記アンテナに放射される電磁波を低減する。【選択図】図2
Description
本発明の実施形態は、スマートメータ用通信装置に関する。
従来、需要家が消費する電力量を測定する電力メータに通信機能を備えたスマートメータがある。スマートメータにおいては、通信装置が電力メータと近接した位置に配置されるため、通信装置における無線通信用のアンテナが電力メータから放射される電磁波の影響を受け易く、アンテナ単体の特性に問題がないにも関わらず、スマートメータに通信装置を組み込むとアンテナ特性が低下してしまう場合があった。また、スマートメータに組み込まれる電力メータは素材や形状が様々であり、尚且つスマートメータ自体の形状や内部構造もそれぞれ異なるため、それら全てと組み合わせた状態で一定のアンテナ性能を保つことは困難であった。
本発明が解決しようとする課題は、スマートメータや電力メータ等の他の電子機器と組み合わされた場合であっても、アンテナ性能を一定に保つことができるスマートメータ用通信装置を提供することを目的とする。
実施形態のスマートメータ用通信装置は、筐体と、アンテナと、導体部材とを持つ。スマートメータ用通信装置は、電力量を測定する電力メータに取り付けられるスマートメータ用通信装置である。前記筐体は前記スマートメータ用通信装置を囲む。前記アンテナは前記筐体の中に配置される。前記導体部材は前記電力メータと前記アンテナとの間に配置され、前記電力メータから前記アンテナに放射される電磁波を低減する。
以下、実施形態のスマートメータ用通信装置を、図面を参照して説明する。以下の説明では、同一または類似の機能を有する構成に同一の符号を付す。そして、それらの構成の重複する説明は省略する場合がある。
(第1の実施形態)
図1は、第1の実施形態のスマートメータ1の概略を示す側面図、及び正面図である。図1の左図はスマートメータ1の側面図、図1の右図はスマートメータ1の正面図をそれぞれ示している。スマートメータ1は、電力メータ2と、端子台3と、保護カバー4と、スマートメータ用通信装置(以下、単に通信装置という)5と、電力ケーブルAとを備える。スマートメータ1は、需要家の建屋の外壁や玄関先等にある設置部Eに取り付けられ、需要家に供給する電力の電力量を測定及び表示すると共に、測定した電力量を管轄の電力事業者に送信する。なお、スマートメータ1は、通信装置5を含まない装置として定義されてもよい。
図1は、第1の実施形態のスマートメータ1の概略を示す側面図、及び正面図である。図1の左図はスマートメータ1の側面図、図1の右図はスマートメータ1の正面図をそれぞれ示している。スマートメータ1は、電力メータ2と、端子台3と、保護カバー4と、スマートメータ用通信装置(以下、単に通信装置という)5と、電力ケーブルAとを備える。スマートメータ1は、需要家の建屋の外壁や玄関先等にある設置部Eに取り付けられ、需要家に供給する電力の電力量を測定及び表示すると共に、測定した電力量を管轄の電力事業者に送信する。なお、スマートメータ1は、通信装置5を含まない装置として定義されてもよい。
図1では、スマートメータ1における設置部E側の下部側(z軸負側)から上部側(z軸正側)に向かって、電力ケーブルA、端子台3、及び電力メータ2が順に配置され、電力ケーブルAを流れる電力が端子台3を介して電力メータに供給される。
また、スマートメータ1では、通信装置5が、端子台3に、電力メータ2の正面から見て少なくとも一部が重なるように配置される。本実施形態の電力メータ2の正面は設置部Eに取り付けられたスマートメータ1を、設置部Eから離れる方向(y軸正方向)からみた平面視により視認される面であり、zx平面に略平行な面である。
なお、スマートメータ1における電力メータ2、端子台3、通信装置5及び電力ケーブルAの配置は、図1の例と異なってもよい。電力メータ2と通信装置5とは、互いに通信可能に構成される。スマートメータ1は、例えば、電力メータ2からデータを取得したり通信装置5にデータを出力したりする図示しないマイコンを備え、このマイコンを介して電力メータ2と通信装置5とが通信を行う。また、スマートメータ1は、例えば、電力メータ2を流れる交流電力を直流電力に変換する図示しないACDC変換器を備え、ACDC変換器により変換された直流電力を通信装置5の電源として供給する。
電力メータ2は、端子台3から供給される電力の電圧値及び電流値を測定する。電力メータ2は、例えば、電流計と電圧計と計算部と表示部とを備える。電力メータ2は、電流計により測定された電流及び電圧計により測定された電圧を、計算部に出力する。電力メータ2は、計算部により算出された電力量を、上述したスマートメータ1のマイコンに出力したり、表示部に表示させたりする。ここで、電力メータ2計算部と表示部とは、上述したスマートメータ1のマイコンに実装されるものであってもよい。また、表示部は電力メータ2の正面に表示画面が設けられる。
端子台3は、電力メータ2に電力を供給する。端子台3の一端には電力ケーブルAが接続され、端子台3の他端から電力メータ2に電力を供給する。
保護カバー4は、湿度及び温度変化など気候変化に対する耐久性に優れた合成樹脂やプラスチック材により形成され、電力メータ2及び通信装置5に湿気や塵芥が侵入することを抑制する。図1では保護カバー4は、電力メータ2及び端子台3を内包するケース40と、通信装置5を内包するケース41とにより構成される。
図1ではケース40とケース41とが取付部40A、及び41Aによって互いに近接した状態で取り付けられる場合を例示している。この場合、例えば、ケース41の取付部41Aには突起部があり、ケース40の取付部40Aにあるくぼみに合せて押し込まれることで、ケース40にケース41が接続されて取り付けられる。
通信装置5は、電力メータ2から取得した電力量を管轄の電力事業者等に送信する。通信装置5は、図示しないネットワーク上位装置と無線通信し、電力メータ2から取得した電力量を示すデータを送信する。なお、通信装置5の側面における外周の形状は、底面から正面に至る端部に切欠き部が設けられることにより凹部が形成された場合を例示しているが、これに限定されることはなく、通信装置5の形状は、内包する電力メータ2、端子台3、通信装置5、及びスマートメータの形状等に応じて任意に設計されてよい。
電力ケーブルAには、需要家により消費される電力を供給する。図1の例では電力ケーブルAが複数設けられる場合を示しており、例えば、管轄の電力事業者から送電された電力や、太陽光発電など需要家側で発電された電力がそれぞれ供給されてよい。
図2は、第1の実施形態の通信装置5の構成例を示す側面図である。図2に示すように、通信装置5は、例えば、筐体50と、導体部材51と、基板52と、アンテナ53とを備える。
筐体50は、合成樹脂やプラスチック材等の非導電性部材で形成され、導体部材51と基板52とアンテナ53とを筐体50の中に内包する。
導体部材51は、導電性部材の金属で形成され、電力メータ2とアンテナ53との間に配置される。導体部材51は、面51Aが電力メータ2に向くように配置され、面51Bがアンテナ53に向くように配置される。ここで、面51Aは、「第1の面」の一例である。また、面51Bは、「第2の面」の一例である。
導体部材51は、面51Aが電力メータ2に向くように配置されていることから、電力メータ2が放射する電磁波の通る経路上に延在し、電力メータ2から放射される電磁波を吸収したり反射したりして遮蔽することが可能である。また、導体部材51は、面51Bがアンテナ53に向くように配置されていることから、アンテナ53が放射する電磁波の通る経路上に延在し、アンテナ53から放射される電磁波を吸収したり反射したりして遮蔽することが可能である。つまり、導体部材51は、電力メータ2が存在することにより生じるアンテナ53に対する電界の影響を低減させる。これにより、端子台3とアンテナ53との電磁結合により、アンテナ53に誘導電流が流れ、誘起電圧が生じることにより、アンテナ53のインピーダンスが変化してしまうことを抑制する。
また、導体部材51は、端子台3とアンテナ53との間に配置される。導体部材51は、面51Cが端子台3に向くように配置され、面51Dがアンテナ53に向くように配置される。ここで、面51Cは、「第3の面」の一例である。また、面51Dは、「第4の面」の一例である。
導体部材51は、面51Cが端子台3に向くように配置されていることから、端子台3が放射する電磁波の通る経路上に延在し、端子台3から放射される電磁波を吸収したり反射したりして遮蔽することが可能である。また、導体部材51は、面51Dがアンテナ53に向くように配置されていることから、アンテナ53が放射する電磁波の通る経路上に延在し、アンテナ53から放射される電磁波を吸収したり反射したりして遮蔽することが可能である。つまり、導体部材51は、端子台3が存在することにより生じるアンテナ53に対する電界の影響を低減させる。これにより、端子台3から放射される電磁波とアンテナ53から放射される電磁波との電磁結合により、アンテナ53に誘導電流が流れ、誘起電圧が生じることにより、アンテナ53のインピーダンスが変化してしまうことを抑制する。
なお、図2の例では、導体部材51は、面51Aと面51Bとが水平方向(y軸方向)に沿って配置され、面51Cと面51Dとが垂直方向(z軸方向)に沿って配置される場合を示しているが、これに限定されることはない。面51Aは、少なくとも電力メータ2の方向を向いて配置されていればよく、水平方向に対して斜めの方向に延伸していてもよいし、屈曲部を有していてもよい。また、面51Bは、少なくともアンテナ53の方向を向いて配置されていればよく、水平方向に対して斜めの方向に延伸していてもよいし、屈曲部を有していてもよい。面51Cは、少なくとも端子台3の方向を向いて配置されていればよく、垂直方向に対して斜めの方向に延伸していてもよいし、屈曲部を有していてもよい。また、面51Dは、少なくともアンテナ53の方向を向いて配置されていればよく、垂直方向に対して斜めの方向に延伸していてもよいし、屈曲部を有していてもよい。
また、図2では、導体部材51は、面51Aから面51Cに至るまでL字型に屈曲し、一体として形成される場合を示しているが、これに限定されることはない。面51Aと面51Cとは、別体であってもよいし、面51Aと面51Cとの一部のみが接続して構成されていてもよい。また、面51Bと面51Dとが別体であってもよいし、面51Bと面51Dと一部のみが接続して構成されていてもよい。
また、図2では、面51A〜51Dの各々が、連続した面として形成される場合を示しているが、これに限定されることはない。面51A等は、例えば、複数の板部材を備え、各々の面が電力メータ2の方向を向くように配置されることにより構成されてもよい。
また、図2の例では、導体部材51として、板状の部材(導体板)が用いられる場合を示しているが、これ限定されることはない。導体部材51は、柱状であってもよいし、筒状や多面体形状であってもよい。また、導体部材51の表面に凹凸があってもよい。
なお、導体部材51は、基板52とアンテナ53とに電気的に接続されない。こうすることで、電力メータ2等から吸収した電磁波をアンテナ53等に出力してしまうことがなく、電力メータ2等からアンテナ53に放射される電磁波を低減させる遮蔽板として機能させる。
基板52は、例えば、電力メータ2から取得した電力量を示すデータに基づいて、送信データを生成する通信処理を行う集積回路が実装された基板である。この場合、集積回路は、電力メータ2から電力量を示すデータを取得するとともに、送信データをアンテナ53に出力する。
アンテナ53は、例えば、基板52と近接する位置に配置されるアンテナである。アンテナ53は、基板52に実装された集積回路により作成された送信データの高周波エネルギーを空間に放射することにより送信データを送信する。なお、アンテナ53は、導体部材51の存在を考慮して設計され、導体部材51が実装された状態において、そのアンテナ特性が調整されている。
図3は、第1の実施形態の通信装置5の構成例を示す正面図である。図3に示すように、基板52は、アンテナ53が配置される基板であってよい。この場合、アンテナ53は、例えば、基板52に実装される板状のアンテナである。アンテナ53は、接続部530を備え、基板52と接続する。
図3に示すように、導体部材51は、アンテナ53の寸法よりも十分大きな寸法であってよい。導体部材51がアンテナ53の寸法よりも十分大きいとは、例えば、通信装置5の上部方向(z軸正方向)からアンテナ53に垂直に進む方向(z軸負方向)にアンテナ53が配置された位置を視認した場合に、導体部材51の背後にアンテナ53が隠れて視認されない状態をいう。また、導体部材51がアンテナ53の寸法よりも十分大きいとは、例えば、通信装置5の端子台3側の方向(y軸負方向)からアンテナ53に垂直に進む方向(y軸正方向)にアンテナ53が配置された位置を視認した場合に、導体部材51の背後にアンテナ53が隠れて視認されない状態をいう。すなわち、導体部材51におけるアンテナ53の方向に向かう面の面積が、その面に対向するアンテナ53の面の面積よりも大きいことが望ましい。これにより、電力メータ2から放射された電磁波がアンテナ53に影響しないように十分に遮蔽することが可能となる。
また、導体部材51は、基板52に対して十分大きな寸法であってよい。導体部材51におけるアンテナ53の方向に向かう面の面積が、その面に対向する基板52の面の面積よりも大きいことが望ましい。これにより、端子台3から放射された電磁波がアンテナ53に影響しないように十分に遮蔽することが可能となる。
以上説明したように、第1の実施形態の通信装置5は、電力メータ2とアンテナ53との間に配置され、電力メータ2からアンテナ53に放射される電磁波を低減する導体部材51を備えるため、電力メータ2から放射される電磁波を遮蔽し、電磁波がアンテナ53の特性に影響することを抑制することができるため、スマートメータ1や電力メータ2、及び端子第3と組み合わされた場合でも、アンテナ性能を一定に保つことができる。
また、第1の実施形態の通信装置5では、導体部材51は、面51Aが電力メータ2に向くように配置され、面51Bがアンテナ53に向くように配置されるため、電力メータ2から放射される電磁波を面51Aにより遮蔽し、アンテナ53から放射される電磁波を面51Bにより遮蔽し、電磁結合によりアンテナ53に誘導電流が流れ、誘起電圧が生じることを抑制することができる。
また、第1の実施形態の通信装置5では、導体部材51は、端子台3とアンテナ53との間に配置されるため、端子台3から放射される電磁波を遮蔽し、電磁波がアンテナ53の特性に影響することを抑制することができる。
また、第1の実施形態の通信装置5では、導体部材51は、面51Cが端子台3に向くように配置され、面51Cがアンテナ53に向くように配置されるため、端子台3から放射される電磁波を面51Bにより遮蔽し、アンテナ53から放射される電磁波を面51Cにより遮蔽し、電磁結合によりアンテナ53に誘導電流が流れ、誘起電圧が生じることを抑制することができる。
また、第1の実施形態の通信装置5では、アンテナ53が配置される基板52を更に備え、導体部材51は、端子台3と基板52の間に配置されるため、端子台3から基板52に放射される電磁波を遮蔽し、電磁波が基板52やアンテナ53の特性に影響することを抑制することができる。
また、第1の実施形態の通信装置5では、導体部材51は、板状であってもよいため、電力メータ2とアンテナ53との間に容易に配置することができる。また、板状であることから加工が容易であり、電力メータ2の面やアンテナ53の面に沿った形状に加工することにより、遮蔽効果を向上させることも可能である。
(第2の実施形態)
次に、第2の実施形態について説明する。本実施形態では、導体部材151が網目(メッシュ)構造である点において、上述した実施形態と相違する。
次に、第2の実施形態について説明する。本実施形態では、導体部材151が網目(メッシュ)構造である点において、上述した実施形態と相違する。
図4は、第2の実施形態の通信装置105の構成例、及び導体部材151を示す図である。図4(a)は第2の実施形態の導体部材151の模式図を示し、図4(b)は第2の実施形態の通信装置105の正面図を示している。
図4(a)に示すように、本実施形態の導体部材151は、例えば、導体部材である金属線が格子状に配置されることにより形成された網目状の板である。この場合、格子の間隔は遮蔽対象とする電波(電磁波)の波長に比べて十分小さく設計されることが望ましい。ここで、十分小さいとは、例えば、遮蔽対象とする電波の波長の1/10以下程度である。しかし、格子の間隔がこれに限定されることはなく、電力メータ2や端子台3と、基板152やアンテナ153との相対的な位置関係や、スマートメータ1の形状により任意に設定されてよい。
導体部材151は、遮蔽対象とする電波の波長に比べて格子の間隔を十分小さくして用いられることにより、遮蔽対象とする電波を遮蔽する。ここでの遮蔽対象とする電波の波長とは、例えば、電力メータ2や端子台3を流れる50[Hz]又は60[Hz]の商用電源周波数に対応する波長である。
一方、導体部材151は、格子の間隔よりも小さい波長、つまり、ある程度周波数が高い帯域の電波の波長を、格子の間の空間から通過させる。ここでの、ある程度周波数が高い帯域の電波とは、例えば、アンテナ153から送信される通信に用いられる周波数帯域(例えば、920[MHz])に対応する電波である。すなわち、導体部材151をメッシュ構造とすることにより、通信装置105では、電力メータ2や端子台3からアンテナ153に放射される比較的低い周波数の電波(電磁波)を遮蔽する一方で、アンテナ153から送信する比較的高い周波数の電波(電磁波)を通過させる。
以上説明したように、第2の実施形態の通信装置105の導体部材151はメッシュ構造であるため、アンテナ153が電力メータ2や端子台3から受ける影響を低減させるとともに、アンテナ153自身が送信した電波が導体部材151に遮蔽されることにより受ける影響によりアンテナ特性が変化してしまうことを抑制することが可能である。
なお、上記では、導体部材151が、金属線が格子状に配置されることにより形成された網目状の板である場合を例示して説明したが、これに限定されることはない。導体部材151は、例えば、パンチング加工により金属板に複数の穴があけられたものであってもよい。また、導体部材151における格子の形状やパンチングの穴の形状は、四角形や菱形等の方形状であってもよいし、円形や亀甲形など、その他の任意の形状であってよい。また、導体部材151が櫛形に形成されていてもよい。
(第3の実施形態)
次に、第3の実施形態について説明する。本実施形態では、導体部材251が、筐体250に含まれる点において、上述した実施形態と相違する。
次に、第3の実施形態について説明する。本実施形態では、導体部材251が、筐体250に含まれる点において、上述した実施形態と相違する。
図5は、第3の実施形態の通信装置205の構成例を示す側面図である。本実施形態では、筐体250における電力メータ2が配置される側の面には、導体部材251が含まれている。つまり、筐体250は、少なくとも電力メータ2とアンテナ253との間に位置する箇所に、導電性を有する物質である導体部材251を含む。図5では、筐体250の上部250Aが、導体部材251で形成されている。
また、筐体250における端子台3が配置される側の面には、導体部材251が含まれている。つまり、筐体250は、少なくとも端子台3とアンテナ253との間に位置する箇所に、導電性を有する物質である導体部材251を含む。図5では、筐体250の左部250Bが、導体部材251で形成されている。
以上説明したように、第3の実施形態の通信装置205では、導体部材251が含まれる筐体250を用いることにより、筐体250の壁面を遮蔽板として作用させることができる。すなわち、電磁結合によりアンテナ53に誘導電流が流れ、誘起電圧が生じることを抑制することができる。また、電磁結合を抑制のために導体板を設ける必要がないため装置の小型化を実現することも可能である。
なお、導体部材251が含まれる筐体250は、筐体250の原材料に導電性を有する物質を混ぜ込んで形成されてよい。また、導体部材が含まれていない筐体に、導体部材251を蒸着させる、或いは銅箔粘着テープなどのシール状の導体部材251を付着させることにより形成されてもよい。また、筐体250の外側に導体部材251が付着されていてもよいし、内側に導体部材251が付着されていてもよい。また、筐体250の内側と外側の両方の面に導体部材251が付着されていてもよい。
(第4の実施形態)
次に、第4の実施形態について説明する。本実施形態では、導体部材351が、コの字型に配置される点において、上述した実施形態と相違する。
次に、第4の実施形態について説明する。本実施形態では、導体部材351が、コの字型に配置される点において、上述した実施形態と相違する。
図6は、第4の実施形態の通信装置305の構成例を示す側面図である。図6に示すように、導体部材351は、面351Eがアンテナ353の下部353Aの方向を向くように配置される。導体部材351は、面351Eがアンテナ53に向くように配置されていることから、電力メータ2や端子台3からの電磁波が回析した回析波がアンテナ353の下部353Aに放射される場合の経路上に延在し、その回析波を吸収したり反射したりして遮蔽することが可能である。つまり、導体部材351は、電力メータ2や端子台3が放射した電磁波の回析波とアンテナ353から放射される電磁波との電磁結合により、アンテナ353に誘導電流が流れ、誘起電圧が生じることにより、アンテナ353のインピーダンスが変化してしまうことを抑制する。
以上説明したように、第4の実施形態の通信装置305は、導体部材351の面351Eがアンテナ353の下部353Aの方向を向くように配置される。これにより、アンテナ353の下部353Aの方向には、電力メータ2や端子台3などの他の電子機器が配置されていないが、電子機器から放射された電磁波が回析する等してアンテナ353のアンテナ特性を変化させてしまう場合であっても、導体部材351の面351Eにより回析波が電磁結合してしまうことを抑制することができるため、アンテナ353のインピーダンスが変化することを抑制することが可能となる。
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、電力メータ2とアンテナ53(153、253、353)との間に配置され、電力メータ2からアンテナ53(153、253、353)に放射される電磁波を低減する導体部材51を備えるため、電力メータ2から放射される電磁波を遮蔽し、電磁波がアンテナ53(153、253、353)の特性に影響することを抑制することができるため、スマートメータ1や電力メータ2、及び端子第3と組み合わされた場合でも、アンテナ性能を一定に保つことができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、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は意図していない。これら実施形態は、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。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、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ものである。
1…スマートメータ、2…電力メータ、3…端子台、4…保護カバー、5(105、205、305)…通信装置、50(150、250、350)…筐体、51(151、251、351)…導体部材、52(152、252、352)…基板、53(153、253、353)…アンテナ
Claims (8)
- 電力量を測定する電力メータに取り付けられるスマートメータ用通信装置であって、
筐体と、
前記筐体の中に配置されるアンテナと、
前記電力メータと前記アンテナとの間に配置され、前記電力メータから前記アンテナに放射される電磁波を低減する導体部材と
を備えるスマートメータ用通信装置。 - 前記導体部材は、第1の面が前記電力メータに向くように配置され、第2の面が前記アンテナに向くように配置される
請求項1に記載のスマートメータ用通信装置。 - 前記スマートメータ用通信装置は、前記電力メータに電力を供給する端子台に、前記電力メータの正面から見て少なくとも一部が重なるように配置され、
前記導体部材は、前記端子台と前記アンテナとの間に配置される
請求項1又は請求項2に記載のスマートメータ用通信装置。 - 前記導体部材は、第3の面が前記端子台に向くように配置され、第4の面が前記アンテナに向くように配置される
請求項3に記載のスマートメータ用通信装置。 - 前記アンテナが配置される基板を更に備え、
前記導体部材は、前記端子台と前記基板の間に配置される
請求項3又は請求項4に記載のスマートメータ用通信装置。 - 前記導体部材は、メッシュ構造である
請求項1から請求項5の何れか一項に記載のスマートメータ用通信装置。 - 前記導体部材は、前記筐体の内側に接する
請求項1から請求項6の何れか一項に記載のスマートメータ用通信装置。 - 電力量を測定する電力メータに取り付けられるスマートメータ用通信装置であって、
筐体と、
前記筐体の中に配置されるアンテナと、
を備え、
前記筐体は、少なくとも前記電力メータと前記アンテナとの間に位置する箇所に、導電性を有する物質を含み、前記電力メータから前記アンテナに放射される電磁波を低減する
スマートメータ用通信装置。
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