JP3617218B2 - 設備機器用アンテナ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス、石油電気等により水を加熱し、給湯する給湯器などの設備機器に使用される無線装置におけるアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線を利用して制御、計測を行う設備機器が増えてきている。家庭内においては、給湯器を無線リモコンによって制御を行う無線リモコン付き給湯器が商品化されてきており、特開平７−１３９８０８号公報には伸縮可能なロッドアンテナを給湯器の金属製筐体の外に配置したものが示されている。また設備機器に使用されるアンテナとして、登録実用新案第２０５６１００号には送電線に取付けられた無線送信機の金属製筐体にスロットアンテナを構成し、無線によって送電線の諸情報を伝送する設備機器用アンテナが示されている。
【０００３】
従来例の無線リモコンを利用した無線リモコン付き給湯器の構成を図８に示して説明する。図８において２１は家屋の外に設置されている給湯器、２２は給湯器２１を屋内より無線によって制御を行う給湯器リモコン、２３は給湯器の内部に収納されている無線信号を送受信する無線通信部、２４は無線通信部２３に接続されるとともに空間に電波を輻射するアンテナである。給湯器２１は屋外に設置され、給湯器リモコン２２は屋内に設置されており、利用者は給湯器リモコン２２を操作することで電波によって無線制御信号が送信され、アンテナ２４、無線通信部２３を介して制御情報を受信し、前記制御情報に応じて給湯器２１を制御する。アンテナ２４は給湯器２１の外殻ケースである金属製筐体の上部に取り付けられており給湯器２１の外部に突き出ている構成である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、給湯器２１などの設備機器は金属製筐体により覆われているため、アンテナ２４が給湯器２１に内蔵できず、給湯器２１の外側に取り付けられ給湯器２１の外観を損ない、またアンテナ２４が外部に露出していることで風雨による金属の劣化やいたずらなどによる破損があり、さらに取り付ける家庭によっては設置スペースが狭く給湯器が取り付けられない事態が発生する場合がある。またアンテナ２４の周囲に金属物が存在したりまたは置かれたりする場合があり、金属物がアンテナ２４に著しく近接した時にはアンテナ利得が劣化し無線通信に支障を来す恐れがある。また給湯器２１とアンテナ２４を別々に構成することで製造コストが上昇するなどの課題があった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するもので、給湯器などの設備機器に使用される無線装置のアンテナにおいて、設備機器の外観を損なうことなく、また金属の劣化やいたずらによってアンテナが破損することなく、省スペースで金属物等の近接による利得低下の可能性を減少させ、安価に製造できる設備機器用アンテナを提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するための手段として、設備機器の金属製筐体の一部にスリットを設け、前記スリットに無線通信部より無線信号を給電することでスロットアンテナを形成したものである。加えて、設備機器の金属製筐体に複数のスリットを形成し、前記スリットに無線通信部より無線信号を給電することでスロットアンテナを形成したものである。
【０００７】
また、設備機器の金属製筐体の背面にスリットを設け、前記スリットに無線通信部より無線信号を給電することでスロットアンテナを形成したものである。
【０００９】
また、設備機器の金属製筐体に複数のスリットを形成し、前記スリットに無線通信部より無線信号を給電することでスロットアンテナを形成したものである。
【００１０】
また、設備機器の金属製筐体は少なくとも１対の対向する面を有し、前記金属製筐体の対向する面のそれぞれにスリットを形成し複数のスロットアンテナを構成したものである。
【００１１】
また、設備機器の金属製筐体に複数のスリットを形成し、前記スリットに無線通信部より無線信号を給電することで、スロットアンテナを構成するとともに複数のスロットアンテナをダイバーシティアンテナとして構成したものである。
【００１３】
このような構成によれば、アンテナが家庭用設備機器の外部に突き出さないので設備機器の外観を損なったり風雨による金属の劣化やいたずらなどによって破損する恐れがなくなる。さらに無線コントローラ及びアンテナの部分が家庭用設備機器に内蔵（一体化）できる為、省スペースとなり設備機器の取り付け自由度が向上し設置スペースによる取付け不可能な状況をなくすことができる。また、アンテナが外部に突き出ていない為、配管パイプなどの金属物が近接する可能性を減少させアンテナ利得が劣化し無線通信に支障を来す恐れを減少する。また、無線コントローラやアンテナを給湯器に内蔵（一体化）することで無線コントローラ筐体あるいはアンテナを形成する部品をなくすことでき製造コストを減少させることができる。また、設備機器の金属製筐体を利用することで、無線通信部を収納するとともにアンテナが取付けられた無線コントローラを別に取付けることなく、しかも金属製筐体で覆われた設備機器の無線通信部及びアンテナを内蔵（一体化）することができるようになり、設備機器の外観を損なうことがなくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、請求項１記載の発明のように、給湯器などの家庭に設置される設備機器の金属製筐体と、前記金属製筐体に収納され無線信号を送受信する無線通信部と、前記金属製筐体の一部に形成されたスリットと、無線信号を供給する給電部とを備え、前記スリットに無線通信部より無線信号を給電して設備機器用アンテナとすることにより実施することができる。
【００１５】
そして設備機器アンテナは家庭用設備機器の金属筐体に形成されるので無線通信部を収納するとともにアンテナの取付けられた無線コントローラを別に取付けることなく、しかも金属製筐体で覆われた設備機器の無線通信部及びアンテナを内蔵（一体化）することができるようになり、設備機器の外観を損なうことがなくなる。アンテナが給湯器外部に突き出さないので風雨による金属の劣化やいたずらなどによって破損する恐れがなくなる。さらに無線コントローラ及びアンテナの部分が給湯器に内蔵（一体化）できる為、省スペースとなり給湯器の取り付け自由度が向上し設置スペースによる取付け不可能な状況をなくすことができる。また、アンテナが給湯器外部に突き出ていない為、配管パイプなどの金属物が近接する可能性を減少させアンテナ利得が劣化し無線通信に支障を来す恐れを減少する。また、無線コントローラやアンテナを給湯器に内蔵（一体化）することで無線コントローラの筐体やアンテナを形成する部品をなくすことでき安価に製造できるようになる。加えて、設備機器を燃焼設備機器で構成し、前記燃焼設備機器は前記金属製筐体の一部に熱排気口及び吸気口を備え、前記熱排気口あるいは吸気口に無線通信部より無線信号を給電し、設備機器用アンテナとすることにより実施できる。そして燃焼設備機器の熱排気口または吸気口をアンテナとして構成することで設備機器のアンテナの外観を損なうことなく無線装置及びアンテナを内蔵でき、金属製筐体に覆われているにもかかわらずアンテナを外部に突き出すことなく無線システムを構成できるようになる。
【００１６】
また、本発明は請求項２記載の発明のように屋外の壁または壁に近接した位置に設置されている設備機器の金属製筐体の背面にスリットを形成し設備機器用アンテナとすることにより実施できる。この場合は設備機器の金属製筐体の背面にアンテナを形成することで、前記アンテナは開口方向に電波を強く放射するので壁面方向すなわち屋内の方向に電波を強く放射することが可能となり通信が良好となるとともに不要輻射を減少させるこが可能となり、自システムまたは他システムの無線装置に与える影響を減少させることが可能となる。
【００１８】
また、本発明は請求項４記載の発明のように設備機器の金属製筐体に複数のスリットを形成し、設備機器用アンテナとすることにより実施できる。そして複数のスリットを形成することで、複数のアンテナを構成し、それぞれのアンテナの偏波成分を変化させて構成したり、互いのアンテナの放射しない方向を補うように構成することができるようになるため無線通信を良好に行うように構成できる。また、設備機器の金属製筐体にスリットを複数形成するだけなので安価にかつ簡単に製造することができる。
【００１９】
また、本発明は請求項５記載の発明のように設備機器の金属製筐体は少なくとも１対の対向する面を有し、前記金属製筐体の対向する面のそれぞれにスリットを形成し複数のスロットアンテナとすることにより実施できる。そしてスリットの開口方向にのみに指向性を有するスロットアンテナを対向面に形成することで、互いのアンテナの放射しない方向を補いあうことができるとともに設備機器の金属製筐体に形成したアンテナ全体として無指向性に近い放射特性を持たせることができ、設置状態が不確定な設備機器においても無線通信を良好に行うことができるようになる。
【００２０】
また、本発明は請求項６記載の発明のように複数のスリットを夫々アンテナとして形成するとともに、無線通信部において前記複数のアンテナを切り替えて無線信号の送受信を行うダイバーシティアンテナとして形成し設備機器用アンテナとすることにより実施できる。そして金属製筐体に形成されたスロットアンテナによってダイバーシティアンテナを構成することで、屋外に設置される設備機器と屋内に設置される無線リモコンの通信においては、電波の多重反射が発生しフェージングなどによる受信電力の落ち込みが発生するが、設備機器の外部にアンテナを取付けることなくダイバーシティアンテナによって受信電力の強いアンテナを選択して受信可能となるので通信品質を向上することができる。
【００２２】
（実施例１）
以下本発明の実施例１について図１を参照して説明する。図１において、１は家庭に設置される給湯器の金属製筐体、２は給湯器の金属製筐体１の内部に設けられた無線通信部、３は無線通信部２に接続されアンテナに無線信号を給電するための給電線、４は給湯器の金属製筐体１上に形成しているスリット、５は給電線３によってスリット４に無線信号を供給する給電部、６は給湯器の内部で発生する熱を給湯器の外部に排気する熱排気口である。
【００２３】
次に詳細な構成と作用を説明すると、給湯器本体は外ケースである給湯器の金属製筐体１に覆われ、給湯器の金属製筐体１の内部には給湯器を屋内からリモコンによって無線で制御する為に無線通信部２を備え、使用周波数帯は特定な小電力無線テレメータ・テレコントロール用の４２９ＭＨｚ帯を用いている。さらに給湯器の金属製筐体１の側面に長辺が使用する周波数の１／２波長程度（４２９ＭＨｚの場合、スリット長は約３５ｃｍ）の長さにした細長いスリット４を形成し、スリット４の長辺間に給電線３を介して無線通信部２から無線信号を給電する給電部５を設けてスロットアンテナを構成している。スロットアンテナについて図２を使用して説明すると、図２において７は広い導体板である。図２（Ａ）のように導体板７に細長いスリット４を形成し前記スリットの長辺の中央部付近ａ，ｂ間に給電すると、前記スリット周囲に発生する電界により電波が放射するようになる。スリット４の長辺を１／２波長にとると、図２（Ｂ）に示すような導体８のｃ、ｄ間に給電したような１／２波長ダイポールアンテナ（補対ダイポール）と等価と考えることができる。指向性においては導体板７の片側のみを考えるためダイポールアンテナの指向性の半分をもつ。
【００２４】
なおスリット４は整合回路を使用することでスリット長を変化させることも可能である。またスリット４の切り方は縦長形、横長形またはＬ字形など、どのような形状でも構成でき給湯器の金属製筐体１の形状に自由に対応することもできる。また本実施例１においてスリット４は給湯器の金属製筐体１の側面に設けたが、給湯器の金属製筐体１のどの面に形成しても構わない。
【００２５】
なお本実施例１において家庭用設備機器を給湯器として説明したが、風呂がま用給湯器、電気温水器またはメータ装置などの他の設備機器においても同様に構成することができる。以上の説明は以下のどの実施例においても同様に構成することができるとともに同様の効果がある。
【００２６】
このように本実施例１の構成によれば、設備機器用アンテナはスロットアンテナが家庭用設備機器の金属製筐体１に形成されるので無線通信部２を収納するとともにアンテナが取付けられた無線コントローラを別に取付けることなく、しかも金属製筐体で覆われた設備機器の無線通信部２及びアンテナを内蔵（一体化）することができるようになり、設備機器の外観を損なうことがなくなる。アンテナが外に突き出さないので風雨による金属の劣化やいたずらなどによって破損する恐れがなくなる。さらに無線コントローラ及びアンテナの部分が給湯器に内蔵（一体化）できる為、省スペースとなり給湯器の取り付け自由度が向上し設置スペースによる取付け不可能な状況をなくすことができる。またアンテナが外部に突き出ていない為、配管パイプなどの金属物が近接する可能性を減少させアンテナ利得が劣化し無線通信に支障を来す恐れを減少する。また無線コントローラやアンテナを給湯器に内蔵（一体化）することで無線コントローラの筐体やアンテナを形成する部品をなくすことでき製造コストを減少させることができる。
【００２７】
（実施例２）
次に本発明の実施例２について図３を用いて説明する。実施例２で前記実施例１と異なるのは家屋外壁の近傍に配置された給湯器においてスリットを給湯器の金属製筐体の背面に設けている点である。また図３において前記実施例１において説明した構成要素については同一番号を付して説明は省略する。図３において９は給湯器が設置されている近傍の家屋外壁である。
【００２８】
次に詳細な構成と作用について説明する。図３に示すように家屋外壁９の近傍に配置された給湯器の金属製筐体１の背面側すなわち家屋外壁９と対向している面に長辺が使用周波数の１／２波長程度のスリット４を形成し、無線通信部２に接続された給電線３を介してスリット４の長辺間の給電部５に給電しスロットアンテナを構成している。
【００２９】
このような構成によれば、スロットアンテナは開口方向に強く電波を放射する指向性を有するため壁面方向すなわち屋内の方向に電波を強く放射することが可能となり、屋内との通信が良好となるとともに不要輻射を減少させるこが可能となり、自システムまたは他システムの無線装置に与える通信への影響を減少させることが可能となる。
【００３０】
（実施例３）
次に本発明の実施例３を図４を用いて説明する。実施例３で前記実施例１、２と異なるのは給湯器の金属製筐体１に設けられた熱排気口６に給電し、スロットアンテナを構成している点である。また図４において前記実施例１、２において説明した構成要素については同一番号を付して説明は省略する。
【００３１】
次に詳細な構成と作用について説明する。図４において給湯器の金属製筐体１に配される熱排気口６の長辺を使用周波数の１／２波長程度の長さのスリットとして形成し、前記熱排気口６の長辺間の給電部５に給湯器の金属製筐体１の内部に備えた無線通信部２に接続された給電線３を介して給電することでスロットアンテナを構成している。
【００３２】
なお本実施例３は熱排気口６をスロットアンテナとして構成したが、給湯器の金属製筐体１に形成された吸気口についても同様に構成でき、その構成を図５に示す。図５において前記実施例１、２、３と同様の構成要素については同一番号を付して説明を省略する。図５において、１０は給湯器の内部において燃焼に必要な空気を取り込むための吸気口であり、給湯器の金属製筐体１に形成された吸気口１０は長辺の長さが使用周波数の１／２波長程度の長さのスリットとして形成し、前記熱排気口６と同様な構成によりスロットアンテナを構成している。
【００３３】
このように燃焼設備機器の熱排気口及び吸気口をスロットアンテナとして構成することで設備機器の外観を全く損なうことなく無線装置及びアンテナ装置を内蔵でき、設備機器が金属製筐体に覆われていてもアンテナを設備機器の外部に突き出すことなく無線システムを構成できるため燃焼設備機器の設置性を損なうことがなくなる。また燃焼設備機器に必ず形成されている熱排気口または吸気口を利用しアンテナを構成することでアンテナを安価に構成できる。
【００３４】
（実施例４）
次に本発明の実施例４を図６を用いて説明する。実施例４で前記実施例１、２、３と異なるのは給湯器の金属製筐体１に複数のスリットを形成し、スロットアンテナとして構成している点である。また図６において前記実施例１、２、３において説明した構成要素については同一番号を付して説明は省略する。図６において１１は給湯器の金属製筐体１に設けられた第１のスリット、１２は給湯器の金属製筐体１に設けられた第２のスリットである。
【００３５】
次に詳細な構成と作用について説明する。図６において給湯器の金属製筐体１の右側面に第１のスリット１１を形成し、左側面に第２のスリット１２を形成している。そして給湯器の金属製筐体１に内蔵されている無線通信部２に接続された給電線３を介して第１のスリット１１及び第２のスリット１２のそれぞれのスリット長辺間に設けた給電部５に無線信号を給電し複数のスロットアンテナを構成している。このように複数のスリットを形成し複数のスロットアンテナを構成させることでそれぞれのアンテナの偏波成分を変化させて構成したり、互いのアンテナ放射パターンのヌル方向を補うように構成することができるようになる。また設備機器の金属製筐体にスリットを複数形成するだけなので安価にかつ簡単に形成できる。なお本実施例４は２つのスリットを給湯器の金属製筐体１の異なる面に形成しているが、それぞれのスリットを金属製筐体１の同一の面上に構成することもできる。さらにスリットは２つ以上の複数でも構わない。
【００３６】
また図６に示すように給湯器の金属製筐体１を直方体に構成し、第１のスリット１１と第２のスリット１２を対向する面に構成し、熱排気口６が形成された面を給湯器の前面とすると給湯器の前面に向かって右側面方向を第１のスリット１１のスロットアンテナが、また左側面方向を第２のスリット１２のスロットアンテナが電波を放射するように構成する。このようにするとスロットアンテナはダイポールアンテナの半分の指向性を有する為、対向する面にスロットアンテナを配置すると水平面に無指向性に近い特性を得ることが可能となる。よって設置される設備機器の向きが不確定な設備機器においても設置状態によることなく良好に通信できるようになる。なお対向する面はどの面においても構成可能で複数の対向面にスロットアンテナを構成しても同様の効果がある。またスリットは各面において複数でも構わない。
【００３７】
また第１のスリット１１及び第２のスリット１２によるスロットアンテナを無線通信部２において受信電力の大きいアンテナを選択して受信するようにしダイバーシティアンテナとして構成させることも可能である。このように構成することで、屋外に設置される設備機器と屋内に設置される無線リモコンの通信においては、電波の多重反射が発生しフェージングなどによる受信電力の落ち込みが発生するが、設備機器の外部にアンテナを取付けることなくダイバーシティアンテナによって受信電力の強いアンテナを選択して受信可能となる。
【００３８】
（実施例５）
次に本発明の実施例５について図７を用いて説明する。実施例５で前記実施例１ないし４と異なるのはスリットを金属製の無線コントローラにスリットを設けスロットアンテナを構成している点である。また図７において前記実施例１ないし４において説明した構成要素については同一番号を付して説明は省略する。図７において１３は給湯器を遠隔において無線リモコンによって制御を行う為に設けられ、屋内に設置されている無線リモコンと無線通信を行う無線コントローラである。
【００３９】
次に詳細な構成と作用について説明する。無線コントローラ１３は金属製の筐体で前記無線コントローラ１３の内部に無線通信部２を内蔵するともに、無線コントローラ１３上の一面に長辺を無線通信を行う使用周波数の１／２波長程度で形成したスリット４を設け、前記スリット４に無線通信部２より給電線３を介してスリット４の長辺間の給電部５に無線信号を給電しスロットアンテナを形成する。また無線コントローラ１３は給湯器の金属製筐体１に取り付けられており、無線コントローラ１３に内蔵された無線通信部２によって通信される制御信号は給湯器の金属製筐体１に内蔵される制御部と通信される構成である。
【００４０】
このように無線コントローラ１３を設けスリット４を形成しスロットアンテナを構成することで既存の設備機器に取付けて用いることができるようになる。アンテナを無線コントローラ１３と一体化できる為、アンテナを安価に構成できしかも空間への張り出しを小さくでき、またいたずらや金属の酸化などによるアンテナの破損によって通信が不可能になる恐れを減少させる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の設備機器用アンテナはスロットアンテナが家庭用設備機器の金属製筐体に形成されるので無線通信部を収納するとともにアンテナが取付けられた無線コントローラを別に取付けることなく、しかも金属製筐体で覆われた設備機器の無線通信部及びアンテナを内蔵（一体化）することができるようになり、設備機器の外観を損なうことがなくなる。アンテナが設備機器の外部に突き出さないので風雨による金属の劣化やいたずらなどによって破損する恐れがなくなる。さらに無線コントローラ及びアンテナの部分が設備機器に内蔵（一体化）できる為、省スペースとなり前記設備機器の取り付け自由度が向上し設置スペースによる取付け不可能な状況をなくすことができる。またアンテナが外部に突き出ていない為、配管パイプなどの金属物が近接する可能性を減少させアンテナ利得が劣化し無線通信に支障を来す恐れを減少する。また無線コントローラやアンテナを給湯器等の設備機器に内蔵（一体化）することで無線コントローラの筐体やアンテナを形成する部品をなくすことでき安価に製造できるようになる。加えて、燃焼設備機器の熱排気口または吸気口をスロットアンテナとして構成することで設備機器のアンテナの外観を全く損なうことなく無線装置を内蔵でき、金属製筐体に覆われているにもかかわらずアンテナを外部に突き出すことなく無線通信を可能とする。
【００４２】
また設備機器の金属製筐体の背面にスロットアンテナを形成することで、スロットアンテナは開口方向に強く放射する指向性を有する為に壁面方向すなわち屋内の方向に電波を強く放射することが可能となり、設備機器において屋内との通信が良好となるとともに不要輻射を減少させるこが可能となり、自システムまたは他システムの無線装置に与える影響を減少させることが可能となる。
【００４４】
また、複数のスリットを形成し、複数のスロットアンテナを構成させることでアンテナの偏波成分を変化させて構成したり、互いのアンテナ放射パターンのヌル方向を補うように構成することができるようになるため無線通信が良好になる。また、設備機器の金属製筐体にスリットを複数形成するだけなので安価にかつ簡単に形成することができる。
【００４５】
また、設備機器の金属製筐体は少なくとも対向する面を有して構成するとともに対向する面のそれぞれにスロットアンテナを構成することで、スロットアンテナがダイポールアンテナの半分の指向性を有する為、対向する面にスロットアンテナを配置すると水平面に無指向性に近い特性を得ることが可能となる。よって設置される設備機器の向きが不確定な設備機器においても設置状態によることなく良好に無線通信できる。
【００４６】
また、金属製筐体に形成された複数のスロットアンテナによってダイバーシティアンテナを構成することで、機器外部にアンテナを設けることなく簡単に複数アンテナをダイバーシティアンテナとして構成でき、電波が多重反射し干渉することでフェージングが発生しやすい設備機器の無線通信環境において、空間的に異なった位置に配置したあるいは偏波の異なったスロットアンテナによってより強い電波を選択し受信でき、特定の偏波や空間に依存した受信電力の落ち込みを回避しＣ／Ｎを向上させることで、無線通信の品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における設備機器用アンテナの構成を示す斜視図
【図２】（Ａ）同スロットアンテナの原理構成図
（Ｂ）同スロットアンテナの別の原理構成図
【図３】本発明の実施例２における設備機器用アンテナの構成を示す斜視図
【図４】本発明の実施例３における設備機器用アンテナの構成を示す斜視図
【図５】同アンテナの他の構成を示す斜視図
【図６】本発明の実施例４における設備機器用アンテナの構成を示す斜視図
【図７】本発明の実施例５における設備機器用アンテナの構成を示す斜視図
【図８】従来の無線リモコン付き給湯器の外観構成を示す斜視図
【符号の説明】
１ 給湯器の金属製筐体
２ 無線通信部
４ スリット
５ 給電部
６ 熱排気口
９ 家屋外壁
１０ 吸気口
１３ 無線コントローラ
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス、石油電気等により水を加熱し、給湯する給湯器などの設備機器に使用される無線装置におけるアンテナに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、無線を利用して制御、計測を行う設備機器が増えてきている。家庭内においては、給湯器を無線リモコンによって制御を行う無線リモコン付き給湯器が商品化されてきており、特開平７−１３９８０８号公報には伸縮可能なロッドアンテナを給湯器の金属製筐体の外に配置したものが示されている。また設備機器に使用されるアンテナとして、登録実用新案第２０５６１００号には送電線に取付けられた無線送信機の金属製筐体にスロットアンテナを構成し、無線によって送電線の諸情報を伝送する設備機器用アンテナが示されている。
【０００３】
従来例の無線リモコンを利用した無線リモコン付き給湯器の構成を図８に示して説明する。図８において２１は家屋の外に設置されている給湯器、２２は給湯器２１を屋内より無線によって制御を行う給湯器リモコン、２３は給湯器の内部に収納されている無線信号を送受信する無線通信部、２４は無線通信部２３に接続されるとともに空間に電波を輻射するアンテナである。給湯器２１は屋外に設置され、給湯器リモコン２２は屋内に設置されており、利用者は給湯器リモコン２２を操作することで電波によって無線制御信号が送信され、アンテナ２４、無線通信部２３を介して制御情報を受信し、前記制御情報に応じて給湯器２１を制御する。アンテナ２４は給湯器２１の外殻ケースである金属製筐体の上部に取り付けられており給湯器２１の外部に突き出ている構成である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら上記従来の構成では、給湯器２１などの設備機器は金属製筐体により覆われているため、アンテナ２４が給湯器２１に内蔵できず、給湯器２１の外側に取り付けられ給湯器２１の外観を損ない、またアンテナ２４が外部に露出していることで風雨による金属の劣化やいたずらなどによる破損があり、さらに取り付ける家庭によっては設置スペースが狭く給湯器が取り付けられない事態が発生する場合がある。またアンテナ２４の周囲に金属物が存在したりまたは置かれたりする場合があり、金属物がアンテナ２４に著しく近接した時にはアンテナ利得が劣化し無線通信に支障を来す恐れがある。また給湯器２１とアンテナ２４を別々に構成することで製造コストが上昇するなどの課題があった。
【０００５】
本発明は上記課題を解決するもので、給湯器などの設備機器に使用される無線装置のアンテナにおいて、設備機器の外観を損なうことなく、また金属の劣化やいたずらによってアンテナが破損することなく、省スペースで金属物等の近接による利得低下の可能性を減少させ、安価に製造できる設備機器用アンテナを提供することを目的としたものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成するための手段として、設備機器の金属製筐体の一部にスリットを設け、前記スリットに無線通信部より無線信号を給電することでスロットアンテナを形成したものである。加えて、設備機器の金属製筐体に複数のスリットを形成し、前記スリットに無線通信部より無線信号を給電することでスロットアンテナを形成したものである。
【０００７】
また、設備機器の金属製筐体の背面にスリットを設け、前記スリットに無線通信部より無線信号を給電することでスロットアンテナを形成したものである。
【０００９】
また、設備機器の金属製筐体に複数のスリットを形成し、前記スリットに無線通信部より無線信号を給電することでスロットアンテナを形成したものである。
【００１０】
また、設備機器の金属製筐体は少なくとも１対の対向する面を有し、前記金属製筐体の対向する面のそれぞれにスリットを形成し複数のスロットアンテナを構成したものである。
【００１１】
また、設備機器の金属製筐体に複数のスリットを形成し、前記スリットに無線通信部より無線信号を給電することで、スロットアンテナを構成するとともに複数のスロットアンテナをダイバーシティアンテナとして構成したものである。
【００１３】
このような構成によれば、アンテナが家庭用設備機器の外部に突き出さないので設備機器の外観を損なったり風雨による金属の劣化やいたずらなどによって破損する恐れがなくなる。さらに無線コントローラ及びアンテナの部分が家庭用設備機器に内蔵（一体化）できる為、省スペースとなり設備機器の取り付け自由度が向上し設置スペースによる取付け不可能な状況をなくすことができる。また、アンテナが外部に突き出ていない為、配管パイプなどの金属物が近接する可能性を減少させアンテナ利得が劣化し無線通信に支障を来す恐れを減少する。また、無線コントローラやアンテナを給湯器に内蔵（一体化）することで無線コントローラ筐体あるいはアンテナを形成する部品をなくすことでき製造コストを減少させることができる。また、設備機器の金属製筐体を利用することで、無線通信部を収納するとともにアンテナが取付けられた無線コントローラを別に取付けることなく、しかも金属製筐体で覆われた設備機器の無線通信部及びアンテナを内蔵（一体化）することができるようになり、設備機器の外観を損なうことがなくなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明は、請求項１記載の発明のように、給湯器などの家庭に設置される設備機器の金属製筐体と、前記金属製筐体に収納され無線信号を送受信する無線通信部と、前記金属製筐体の一部に形成されたスリットと、無線信号を供給する給電部とを備え、前記スリットに無線通信部より無線信号を給電して設備機器用アンテナとすることにより実施することができる。
【００１５】
そして設備機器アンテナは家庭用設備機器の金属筐体に形成されるので無線通信部を収納するとともにアンテナの取付けられた無線コントローラを別に取付けることなく、しかも金属製筐体で覆われた設備機器の無線通信部及びアンテナを内蔵（一体化）することができるようになり、設備機器の外観を損なうことがなくなる。アンテナが給湯器外部に突き出さないので風雨による金属の劣化やいたずらなどによって破損する恐れがなくなる。さらに無線コントローラ及びアンテナの部分が給湯器に内蔵（一体化）できる為、省スペースとなり給湯器の取り付け自由度が向上し設置スペースによる取付け不可能な状況をなくすことができる。また、アンテナが給湯器外部に突き出ていない為、配管パイプなどの金属物が近接する可能性を減少させアンテナ利得が劣化し無線通信に支障を来す恐れを減少する。また、無線コントローラやアンテナを給湯器に内蔵（一体化）することで無線コントローラの筐体やアンテナを形成する部品をなくすことでき安価に製造できるようになる。加えて、設備機器を燃焼設備機器で構成し、前記燃焼設備機器は前記金属製筐体の一部に熱排気口及び吸気口を備え、前記熱排気口あるいは吸気口に無線通信部より無線信号を給電し、設備機器用アンテナとすることにより実施できる。そして燃焼設備機器の熱排気口または吸気口をアンテナとして構成することで設備機器のアンテナの外観を損なうことなく無線装置及びアンテナを内蔵でき、金属製筐体に覆われているにもかかわらずアンテナを外部に突き出すことなく無線システムを構成できるようになる。
【００１６】
また、本発明は請求項２記載の発明のように屋外の壁または壁に近接した位置に設置されている設備機器の金属製筐体の背面にスリットを形成し設備機器用アンテナとすることにより実施できる。この場合は設備機器の金属製筐体の背面にアンテナを形成することで、前記アンテナは開口方向に電波を強く放射するので壁面方向すなわち屋内の方向に電波を強く放射することが可能となり通信が良好となるとともに不要輻射を減少させるこが可能となり、自システムまたは他システムの無線装置に与える影響を減少させることが可能となる。
【００１８】
また、本発明は請求項４記載の発明のように設備機器の金属製筐体に複数のスリットを形成し、設備機器用アンテナとすることにより実施できる。そして複数のスリットを形成することで、複数のアンテナを構成し、それぞれのアンテナの偏波成分を変化させて構成したり、互いのアンテナの放射しない方向を補うように構成することができるようになるため無線通信を良好に行うように構成できる。また、設備機器の金属製筐体にスリットを複数形成するだけなので安価にかつ簡単に製造することができる。
【００１９】
また、本発明は請求項５記載の発明のように設備機器の金属製筐体は少なくとも１対の対向する面を有し、前記金属製筐体の対向する面のそれぞれにスリットを形成し複数のスロットアンテナとすることにより実施できる。そしてスリットの開口方向にのみに指向性を有するスロットアンテナを対向面に形成することで、互いのアンテナの放射しない方向を補いあうことができるとともに設備機器の金属製筐体に形成したアンテナ全体として無指向性に近い放射特性を持たせることができ、設置状態が不確定な設備機器においても無線通信を良好に行うことができるようになる。
【００２０】
また、本発明は請求項６記載の発明のように複数のスリットを夫々アンテナとして形成するとともに、無線通信部において前記複数のアンテナを切り替えて無線信号の送受信を行うダイバーシティアンテナとして形成し設備機器用アンテナとすることにより実施できる。そして金属製筐体に形成されたスロットアンテナによってダイバーシティアンテナを構成することで、屋外に設置される設備機器と屋内に設置される無線リモコンの通信においては、電波の多重反射が発生しフェージングなどによる受信電力の落ち込みが発生するが、設備機器の外部にアンテナを取付けることなくダイバーシティアンテナによって受信電力の強いアンテナを選択して受信可能となるので通信品質を向上することができる。
【００２２】
（実施例１）
以下本発明の実施例１について図１を参照して説明する。図１において、１は家庭に設置される給湯器の金属製筐体、２は給湯器の金属製筐体１の内部に設けられた無線通信部、３は無線通信部２に接続されアンテナに無線信号を給電するための給電線、４は給湯器の金属製筐体１上に形成しているスリット、５は給電線３によってスリット４に無線信号を供給する給電部、６は給湯器の内部で発生する熱を給湯器の外部に排気する熱排気口である。
【００２３】
次に詳細な構成と作用を説明すると、給湯器本体は外ケースである給湯器の金属製筐体１に覆われ、給湯器の金属製筐体１の内部には給湯器を屋内からリモコンによって無線で制御する為に無線通信部２を備え、使用周波数帯は特定な小電力無線テレメータ・テレコントロール用の４２９ＭＨｚ帯を用いている。さらに給湯器の金属製筐体１の側面に長辺が使用する周波数の１／２波長程度（４２９ＭＨｚの場合、スリット長は約３５ｃｍ）の長さにした細長いスリット４を形成し、スリット４の長辺間に給電線３を介して無線通信部２から無線信号を給電する給電部５を設けてスロットアンテナを構成している。スロットアンテナについて図２を使用して説明すると、図２において７は広い導体板である。図２（Ａ）のように導体板７に細長いスリット４を形成し前記スリットの長辺の中央部付近ａ，ｂ間に給電すると、前記スリット周囲に発生する電界により電波が放射するようになる。スリット４の長辺を１／２波長にとると、図２（Ｂ）に示すような導体８のｃ、ｄ間に給電したような１／２波長ダイポールアンテナ（補対ダイポール）と等価と考えることができる。指向性においては導体板７の片側のみを考えるためダイポールアンテナの指向性の半分をもつ。
【００２４】
なおスリット４は整合回路を使用することでスリット長を変化させることも可能である。またスリット４の切り方は縦長形、横長形またはＬ字形など、どのような形状でも構成でき給湯器の金属製筐体１の形状に自由に対応することもできる。また本実施例１においてスリット４は給湯器の金属製筐体１の側面に設けたが、給湯器の金属製筐体１のどの面に形成しても構わない。
【００２５】
なお本実施例１において家庭用設備機器を給湯器として説明したが、風呂がま用給湯器、電気温水器またはメータ装置などの他の設備機器においても同様に構成することができる。以上の説明は以下のどの実施例においても同様に構成することができるとともに同様の効果がある。
【００２６】
このように本実施例１の構成によれば、設備機器用アンテナはスロットアンテナが家庭用設備機器の金属製筐体１に形成されるので無線通信部２を収納するとともにアンテナが取付けられた無線コントローラを別に取付けることなく、しかも金属製筐体で覆われた設備機器の無線通信部２及びアンテナを内蔵（一体化）することができるようになり、設備機器の外観を損なうことがなくなる。アンテナが外に突き出さないので風雨による金属の劣化やいたずらなどによって破損する恐れがなくなる。さらに無線コントローラ及びアンテナの部分が給湯器に内蔵（一体化）できる為、省スペースとなり給湯器の取り付け自由度が向上し設置スペースによる取付け不可能な状況をなくすことができる。またアンテナが外部に突き出ていない為、配管パイプなどの金属物が近接する可能性を減少させアンテナ利得が劣化し無線通信に支障を来す恐れを減少する。また無線コントローラやアンテナを給湯器に内蔵（一体化）することで無線コントローラの筐体やアンテナを形成する部品をなくすことでき製造コストを減少させることができる。
【００２７】
（実施例２）
次に本発明の実施例２について図３を用いて説明する。実施例２で前記実施例１と異なるのは家屋外壁の近傍に配置された給湯器においてスリットを給湯器の金属製筐体の背面に設けている点である。また図３において前記実施例１において説明した構成要素については同一番号を付して説明は省略する。図３において９は給湯器が設置されている近傍の家屋外壁である。
【００２８】
次に詳細な構成と作用について説明する。図３に示すように家屋外壁９の近傍に配置された給湯器の金属製筐体１の背面側すなわち家屋外壁９と対向している面に長辺が使用周波数の１／２波長程度のスリット４を形成し、無線通信部２に接続された給電線３を介してスリット４の長辺間の給電部５に給電しスロットアンテナを構成している。
【００２９】
このような構成によれば、スロットアンテナは開口方向に強く電波を放射する指向性を有するため壁面方向すなわち屋内の方向に電波を強く放射することが可能となり、屋内との通信が良好となるとともに不要輻射を減少させるこが可能となり、自システムまたは他システムの無線装置に与える通信への影響を減少させることが可能となる。
【００３０】
（実施例３）
次に本発明の実施例３を図４を用いて説明する。実施例３で前記実施例１、２と異なるのは給湯器の金属製筐体１に設けられた熱排気口６に給電し、スロットアンテナを構成している点である。また図４において前記実施例１、２において説明した構成要素については同一番号を付して説明は省略する。
【００３１】
次に詳細な構成と作用について説明する。図４において給湯器の金属製筐体１に配される熱排気口６の長辺を使用周波数の１／２波長程度の長さのスリットとして形成し、前記熱排気口６の長辺間の給電部５に給湯器の金属製筐体１の内部に備えた無線通信部２に接続された給電線３を介して給電することでスロットアンテナを構成している。
【００３２】
なお本実施例３は熱排気口６をスロットアンテナとして構成したが、給湯器の金属製筐体１に形成された吸気口についても同様に構成でき、その構成を図５に示す。図５において前記実施例１、２、３と同様の構成要素については同一番号を付して説明を省略する。図５において、１０は給湯器の内部において燃焼に必要な空気を取り込むための吸気口であり、給湯器の金属製筐体１に形成された吸気口１０は長辺の長さが使用周波数の１／２波長程度の長さのスリットとして形成し、前記熱排気口６と同様な構成によりスロットアンテナを構成している。
【００３３】
このように燃焼設備機器の熱排気口及び吸気口をスロットアンテナとして構成することで設備機器の外観を全く損なうことなく無線装置及びアンテナ装置を内蔵でき、設備機器が金属製筐体に覆われていてもアンテナを設備機器の外部に突き出すことなく無線システムを構成できるため燃焼設備機器の設置性を損なうことがなくなる。また燃焼設備機器に必ず形成されている熱排気口または吸気口を利用しアンテナを構成することでアンテナを安価に構成できる。
【００３４】
（実施例４）
次に本発明の実施例４を図６を用いて説明する。実施例４で前記実施例１、２、３と異なるのは給湯器の金属製筐体１に複数のスリットを形成し、スロットアンテナとして構成している点である。また図６において前記実施例１、２、３において説明した構成要素については同一番号を付して説明は省略する。図６において１１は給湯器の金属製筐体１に設けられた第１のスリット、１２は給湯器の金属製筐体１に設けられた第２のスリットである。
【００３５】
次に詳細な構成と作用について説明する。図６において給湯器の金属製筐体１の右側面に第１のスリット１１を形成し、左側面に第２のスリット１２を形成している。そして給湯器の金属製筐体１に内蔵されている無線通信部２に接続された給電線３を介して第１のスリット１１及び第２のスリット１２のそれぞれのスリット長辺間に設けた給電部５に無線信号を給電し複数のスロットアンテナを構成している。このように複数のスリットを形成し複数のスロットアンテナを構成させることでそれぞれのアンテナの偏波成分を変化させて構成したり、互いのアンテナ放射パターンのヌル方向を補うように構成することができるようになる。また設備機器の金属製筐体にスリットを複数形成するだけなので安価にかつ簡単に形成できる。なお本実施例４は２つのスリットを給湯器の金属製筐体１の異なる面に形成しているが、それぞれのスリットを金属製筐体１の同一の面上に構成することもできる。さらにスリットは２つ以上の複数でも構わない。
【００３６】
また図６に示すように給湯器の金属製筐体１を直方体に構成し、第１のスリット１１と第２のスリット１２を対向する面に構成し、熱排気口６が形成された面を給湯器の前面とすると給湯器の前面に向かって右側面方向を第１のスリット１１のスロットアンテナが、また左側面方向を第２のスリット１２のスロットアンテナが電波を放射するように構成する。このようにするとスロットアンテナはダイポールアンテナの半分の指向性を有する為、対向する面にスロットアンテナを配置すると水平面に無指向性に近い特性を得ることが可能となる。よって設置される設備機器の向きが不確定な設備機器においても設置状態によることなく良好に通信できるようになる。なお対向する面はどの面においても構成可能で複数の対向面にスロットアンテナを構成しても同様の効果がある。またスリットは各面において複数でも構わない。
【００３７】
また第１のスリット１１及び第２のスリット１２によるスロットアンテナを無線通信部２において受信電力の大きいアンテナを選択して受信するようにしダイバーシティアンテナとして構成させることも可能である。このように構成することで、屋外に設置される設備機器と屋内に設置される無線リモコンの通信においては、電波の多重反射が発生しフェージングなどによる受信電力の落ち込みが発生するが、設備機器の外部にアンテナを取付けることなくダイバーシティアンテナによって受信電力の強いアンテナを選択して受信可能となる。
【００３８】
（実施例５）
次に本発明の実施例５について図７を用いて説明する。実施例５で前記実施例１ないし４と異なるのはスリットを金属製の無線コントローラにスリットを設けスロットアンテナを構成している点である。また図７において前記実施例１ないし４において説明した構成要素については同一番号を付して説明は省略する。図７において１３は給湯器を遠隔において無線リモコンによって制御を行う為に設けられ、屋内に設置されている無線リモコンと無線通信を行う無線コントローラである。
【００３９】
次に詳細な構成と作用について説明する。無線コントローラ１３は金属製の筐体で前記無線コントローラ１３の内部に無線通信部２を内蔵するともに、無線コントローラ１３上の一面に長辺を無線通信を行う使用周波数の１／２波長程度で形成したスリット４を設け、前記スリット４に無線通信部２より給電線３を介してスリット４の長辺間の給電部５に無線信号を給電しスロットアンテナを形成する。また無線コントローラ１３は給湯器の金属製筐体１に取り付けられており、無線コントローラ１３に内蔵された無線通信部２によって通信される制御信号は給湯器の金属製筐体１に内蔵される制御部と通信される構成である。
【００４０】
このように無線コントローラ１３を設けスリット４を形成しスロットアンテナを構成することで既存の設備機器に取付けて用いることができるようになる。アンテナを無線コントローラ１３と一体化できる為、アンテナを安価に構成できしかも空間への張り出しを小さくでき、またいたずらや金属の酸化などによるアンテナの破損によって通信が不可能になる恐れを減少させる。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の設備機器用アンテナはスロットアンテナが家庭用設備機器の金属製筐体に形成されるので無線通信部を収納するとともにアンテナが取付けられた無線コントローラを別に取付けることなく、しかも金属製筐体で覆われた設備機器の無線通信部及びアンテナを内蔵（一体化）することができるようになり、設備機器の外観を損なうことがなくなる。アンテナが設備機器の外部に突き出さないので風雨による金属の劣化やいたずらなどによって破損する恐れがなくなる。さらに無線コントローラ及びアンテナの部分が設備機器に内蔵（一体化）できる為、省スペースとなり前記設備機器の取り付け自由度が向上し設置スペースによる取付け不可能な状況をなくすことができる。またアンテナが外部に突き出ていない為、配管パイプなどの金属物が近接する可能性を減少させアンテナ利得が劣化し無線通信に支障を来す恐れを減少する。また無線コントローラやアンテナを給湯器等の設備機器に内蔵（一体化）することで無線コントローラの筐体やアンテナを形成する部品をなくすことでき安価に製造できるようになる。加えて、燃焼設備機器の熱排気口または吸気口をスロットアンテナとして構成することで設備機器のアンテナの外観を全く損なうことなく無線装置を内蔵でき、金属製筐体に覆われているにもかかわらずアンテナを外部に突き出すことなく無線通信を可能とする。
【００４２】
また設備機器の金属製筐体の背面にスロットアンテナを形成することで、スロットアンテナは開口方向に強く放射する指向性を有する為に壁面方向すなわち屋内の方向に電波を強く放射することが可能となり、設備機器において屋内との通信が良好となるとともに不要輻射を減少させるこが可能となり、自システムまたは他システムの無線装置に与える影響を減少させることが可能となる。
【００４４】
また、複数のスリットを形成し、複数のスロットアンテナを構成させることでアンテナの偏波成分を変化させて構成したり、互いのアンテナ放射パターンのヌル方向を補うように構成することができるようになるため無線通信が良好になる。また、設備機器の金属製筐体にスリットを複数形成するだけなので安価にかつ簡単に形成することができる。
【００４５】
また、設備機器の金属製筐体は少なくとも対向する面を有して構成するとともに対向する面のそれぞれにスロットアンテナを構成することで、スロットアンテナがダイポールアンテナの半分の指向性を有する為、対向する面にスロットアンテナを配置すると水平面に無指向性に近い特性を得ることが可能となる。よって設置される設備機器の向きが不確定な設備機器においても設置状態によることなく良好に無線通信できる。
【００４６】
また、金属製筐体に形成された複数のスロットアンテナによってダイバーシティアンテナを構成することで、機器外部にアンテナを設けることなく簡単に複数アンテナをダイバーシティアンテナとして構成でき、電波が多重反射し干渉することでフェージングが発生しやすい設備機器の無線通信環境において、空間的に異なった位置に配置したあるいは偏波の異なったスロットアンテナによってより強い電波を選択し受信でき、特定の偏波や空間に依存した受信電力の落ち込みを回避しＣ／Ｎを向上させることで、無線通信の品質を向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例１における設備機器用アンテナの構成を示す斜視図
【図２】（Ａ）同スロットアンテナの原理構成図
（Ｂ）同スロットアンテナの別の原理構成図
【図３】本発明の実施例２における設備機器用アンテナの構成を示す斜視図
【図４】本発明の実施例３における設備機器用アンテナの構成を示す斜視図
【図５】同アンテナの他の構成を示す斜視図
【図６】本発明の実施例４における設備機器用アンテナの構成を示す斜視図
【図７】本発明の実施例５における設備機器用アンテナの構成を示す斜視図
【図８】従来の無線リモコン付き給湯器の外観構成を示す斜視図
【符号の説明】
１ 給湯器の金属製筐体
２ 無線通信部
４ スリット
５ 給電部
６ 熱排気口
９ 家屋外壁
１０ 吸気口
１３ 無線コントローラ
Claims (5)
- 燃焼部分を有する燃焼設備機器の金属製筐体と、前記金属製筐体に収納され無線信号を送受信する無線通信部と、前記金属筐体の一部に形成されたスリットと、無線信号を供給する給電部とを備え、前記スリットは、前記燃焼設備機器は金属製筐体の一部に熱排気口及び吸気口として備え、前記熱排気口あるいは吸気口に無線通信部より無線信号を給電する設備機器用アンテナ。
- 屋外の壁又は壁に近接した位置に設置されている設備機器の金属製の筐体の背面にスリットを形成した請求項１記載の設備機器用アンテナ。
- 設備機器の金属製筐体に複数のスリットを形成した請求項１又は２記載の設備機器用アンテナ。
- 設備機器の金属製筐体は少なくとも１対の対向する面を有し、前記金属製筐体の対向する面のそれぞれにスリットを形成した請求項３記載の設備機器用アンテナ。
- 複数のスリットを夫々アンテナとして形成するとともに、無線通信部において、前記複数のアンテナを切り替えて無線信号の送受信を行うダイバーシティアンテナとした請求項３又は４記載の設備機器用アンテナ。
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