JP6925934B2 - 通信ユニット - Google Patents

Description

本開示は、無線通信を行う通信ユニットに関する。

従来、測定装置によって測定したデータを、サーバに収集するシステムが知られている。例えば、特許文献１は、測定装置が測定したデータを、端末によってサーバに送信するシステムを開示している。

特開２０１４−２０９３１１号公報

従来のシステムでは、例えばモノのインターネット（Internet of Things（ＩｏＴ））技術の普及によって、利便性の向上が求められている。

本開示の目的は、利便性の高い通信ユニットを提供することにある。

また、本開示の一実施形態に係る通信ユニットは、互いに交差する第１方向、第２方向、及び第３方向それぞれに沿う辺を有する直方体状の筐体と、アンテナと、通信モジュールと、外部端子とを備える。前記筐体の第１方向に沿う辺は、前記筐体の第２方向及び第３方向に沿う辺より長い。前記アンテナは、前記筐体の第１方向の一端の側に位置する。前記通信モジュール及び前記外部端子は、前記筐体の第１方向の他端の側に位置する。

本開示の一実施形態によれば、利便性の高い通信ユニットが提供され得る。

一実施形態に係る通信ユニットの外観を示す斜視図である。 図１に示す通信ユニットの分解図である。 図２に示す内部構造の平面図である。 図２に示す内部構造の底面図である。 図４において、バッテリを取り外した状態を示す図である。 図２に示す内部構造の正面図である。 図２に示す内部構造の背面図である。 バッテリを取り外した状態の内部構造の斜視図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 アンテナが位置する側における内部構造の一例を示す斜視図である。 第１方向から見たアンテナの構造の一例を示す図である。 アンテナの周波数特性の一例を示すグラフである。 アンテナの周波数特性の一例を示すグラフである。 第１方向から見たアンテナの構造の一例を示す図である。 図１のＡ−Ａ断面図である。

以下、本開示の一実施形態が、図面を参照して説明される。本実施形態に係る通信ユニット１（図１参照）は、典型的にはＩｏＴ（Internet of Things）向けの通信ユニット１であってよい。本実施形態に係る通信ユニット１は、ＩｏＴ向けの通信ユニット１に限定されず、無線通信機能を有する各種の通信ユニット１であってよい。

通信ユニット１は、外部のサーバ等と通信してよい。通信ユニット１は、外部環境の情報を取得してよい。通信ユニット１は、取得した外部環境の情報を、外部のサーバ等に送信してよい。通信ユニット１は、他の機器又は商品等に取り付けられた状態で使用されてよい。通信ユニット１は、小型化されることによって、他の機器又は商品等に取り付けられやすくなる。通信ユニット１は、その用途に応じた多様な使用環境下に置かれ得る。多様な使用環境は、例えば、塵若しくは埃等が多い環境、湿度が高い環境、温度が高い若しくは低い環境、又は、気圧が高い若しくは低い環境等を含んでよい。

図１及び図２に示されるように、一実施形態に係る通信ユニット１は、筐体１０と、内部構造１３とを備える。内部構造１３は、筐体１０の内部に位置する。

筐体１０は、プレート１１と、ケース１２とを備えてよい。筐体１０は、内部構造１３を保護しうる。筐体１０は、プレート１１とケース１２との間に、封止のためのパッキンをさらに備えてよい。プレート１１とケース１２との間がパッキンで封止されることによって、筐体１０の内部に水分又は塵等が侵入しにくくなる。結果として、内部構造１３が水分又は塵等から保護されやすくなる。

筐体１０の外観形状は、互いに交差するＸ軸、Ｙ軸、及びＺ軸それぞれに沿う辺を有する直方体状であってよい。Ｘ軸、Ｙ軸、及びＺ軸は、互いに直交してよい。筐体１０のＸ軸方向の長さは、筐体１０のＹ軸方向の長さ、及び、筐体１０のＺ軸方向の長さより長いものとする。筐体１０のＹ軸方向の長さは、筐体１０のＺ軸方向の長さより長いものとする。Ｘ軸方向は、第１方向ともいう。Ｙ軸方向は、第２方向ともいう。Ｚ軸方向は、第３方向ともいう。言い換えれば、筐体１０の第１方向の長さは、第２方向の長さ及び第３方向の長さより長い。第１方向、第２方向、及び第３方向はそれぞれ、筐体１０の長手方向、短手方向、及び厚み方向ともいう。

筐体１０は、通信ユニット１の用途に応じた使用環境に耐え得る強度を有する材料で構成されてよい。例えば、筐体１０は、樹脂又は金属等で構成されてよい。

プレート１１は、スイッチハンドル１１Ａと、報知窓１１Ｂとを有してよい。スイッチハンドル１１Ａは、内部構造１３に含まれるスイッチ８１（図３参照）に対応して配置される。このようにすることで、ユーザは、スイッチハンドル１１Ａを介してスイッチ８１を操作しうる。スイッチハンドル１１Ａは、可撓性を有する材料で構成されてよい。報知窓１１Ｂは、内部構造１３に含まれる報知部８０（図３参照）に対応して配置される。報知窓１１Ｂは、透明部材等で構成されてよい。このようにすることで、ユーザは、報知窓１１Ｂを介して報知部８０を視認しうる。

プレート１１は、孔１１Ｃ、孔１１Ｄ、孔１１Ｅ及び孔１１Ｆをさらに有してよい。孔１１Ｃは、内部構造１３に含まれる気圧センサ７１（図３参照）に対応して配置される。孔１１Ｄは、内部構造１３に含まれる温度センサ７２（図３参照）に対応して配置される。孔１１Ｅは、内部構造１３に含まれる湿度センサ７３（図３参照）に対応して配置される。孔１１Ｆは、内部構造１３に含まれる照度センサ７４（図３参照）に対応して配置される。このようにすることで、気圧センサ７１、温度センサ７２、湿度センサ７３及び照度センサ７４は、センサ７０（図３参照）と総称される。各センサ７０は、筐体１０の外部の環境をより高い精度で検出しうる。

ケース１２は、底面部１２Ａと、側面部１２Ｂとを有してよい。底面部１２Ａは、内部構造１３を挟んでプレート１１の反対側に位置する。側面部１２Ｂは、プレート１１と底面部１２Ａとの間に位置し、底面部１２Ａ及びプレート１１に交差する。ケース１２は、側面部１２Ｂに、差込口１２Ｃを有してよい。差込口１２Ｃは、内部構造１３に含まれる外部端子２２（図３参照）に対応して配置される。このようにすることで、外部機器の端子は、差込口１２Ｃを通って、外部端子２２と接続しうる。

孔１１Ｃ〜１１Ｆ及び報知窓１１Ｂの少なくとも１つは、ケース１２の側面部１２Ｂに配置されてもよい。

プレート１１は、マーク１１Ｇをさらに有してよい。マーク１１Ｇは、例えば通信ユニット１の製造主体を表すロゴマーク等であってよい。ユーザは、マーク１１Ｇの位置に基づいて、通信ユニット１の向きを特定しうる。ユーザは、例えば通信ユニット１を地面等に配置する場合、プレート１１の側が地面等に接触しないように通信ユニット１を配置しうる。つまり、ユーザは、ケース１２の底面部１２Ａの側が地面等に接触するように通信ユニット１を配置しうる。プレート１１の側が地面等に接触しないことによって、孔１１Ｃ〜１１Ｆ及び報知窓１１Ｂが地面等でふさがれにくくなる。孔１１Ｃ〜１１Ｆ及び報知窓１１Ｂがケース１２の側面部１２Ｂに配置される場合、ケース１２の底面部１２Ａの側が地面等に接触するように通信ユニット１が配置されることによって、孔１１Ｃ〜１１Ｆ及び報知窓１１Ｂが地面等でふさがれにくくなる。

図３〜図９に示されるように、内部構造１３は、アンテナ１００と、通信モジュール５０とを含む。内部構造１３は、外部端子２２をさらに含んでよい。内部構造１３は、回路基板２０をさらに含んでよい。内部構造１３は、バッテリ３０をさらに含んでよい。内部構造１３は、フレーム４０をさらに含んでよい。内部構造１３は、センサ７０と、報知部８０と、スイッチ８１とをさらに含んでよい。

図３に示されるように、アンテナ１００は、筐体１０において、Ｘ軸の正の方向の側に位置してよい。通信モジュール５０及び外部端子２２の少なくとも一方は、筐体１０において、Ｘ軸の負の方向の側に位置してよい。つまり、アンテナ１００は、筐体１０の第１方向の一端の側に位置してよい。通信モジュール５０及び外部端子２２の少なくとも一方は、筐体１０の第１方向の他端の側に位置してよい。アンテナ１００と、通信モジュール５０及び外部端子２２の少なくとも一方とは、第１方向に沿って、互いに反対側に位置してよい。このようにすることで、アンテナ１００は、電波のノイズ源となりうる通信モジュール５０及び外部端子２２の少なくとも一方から所定距離より遠くに離されることによって、電波を受信する際に、ノイズ源による影響を受けにくくなる。結果として、通信ユニット１の利便性が高められうる。多くの場合にスマートフォンなどの携帯電話よりも小型化が要請されノイズ源による影響が懸念されるＩｏＴ向けの通信ユニット１においては、より効果的である。外部端子２２が複数設けられる場合、少なくとも一つの外部端子２２が、第１方向に沿って、アンテナ１００と反対側に位置していれば、ノイズ源による影響を低減する効果が得られる。

回路基板２０は、板状であってよい。回路基板２０は、ＸＹ平面に沿って位置してよい。回路基板２０は、樹脂又はセラミック等の材料で構成されてよい。回路基板２０には、各種部品が実装されてよい。回路基板２０に実装される部品は、例えば、電子部品６０（図９参照）、センサ７０、又は報知部８０等を含んでよい。回路基板２０には、端子又は配線等が実装されてもよい。

図４及び図５に示されるように、回路基板２０のＺ軸の負の方向の側の面には、バッテリ端子２１と、外部端子２２とが実装されてよい。

バッテリ端子２１は、バッテリ３０の正極に接続されるバッテリ端子２１Ａと、バッテリ３０の残量を検出するためのバッテリ端子２１Ｂと、バッテリ３０の負極に接続されるバッテリ端子２１Ｃとを含む。バッテリ端子２１は、バッテリ３０を付勢する付勢機構を有してよい。バッテリ端子２１は、バッテリ３０をＸ軸の負の方向に付勢してよい。

外部端子２２は、支持部２２Ａによって回路基板２０に固定される。外部端子２２は、外部機器を接続可能な端子である。外部端子２２は、例えば、マイクロＵＳＢ（Universal Serial Bus）のコネクタを接続可能な端子であってよい。通信ユニット１は、外部端子２２を介して接続された外部機器によって、制御されてよい。通信ユニット１は、外部端子２２から供給される電力によって、バッテリ３０を充電してもよい。

バッテリ３０は、通信ユニット１の各構成部に電力を供給してよい。バッテリ３０は、充電可能な二次電池を含んでよい。二次電池は、例えば、リチウムイオン電池、ニッケルカドミウム電池、又はニッケル水素電池等を含んでよい。バッテリ３０は、二次電池に限られず、充電できない一次電池を含んでよい。一次電池は、例えば、アルカリ電池又はマンガン電池等を含んでよい。

図６に示されるように、バッテリ３０は、回路基板２０に対してＺ軸の負の方向の側に位置してよい。バッテリ３０の形状は、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向、及びＺ軸方向それぞれに沿う辺を有する直方体状であってよい。バッテリ３０のＺ軸方向の長さは、Ｘ軸方向及びＹ軸方向それぞれの長さより短いものとする。バッテリ３０のＺ軸方向の長さは、バッテリ３０の厚みともいう。バッテリ３０は、回路基板２０に沿って位置してよい。

図４及び図５に示されるように、フレーム４０は、回路基板２０及びバッテリ３０を保持してよい。フレーム４０は、その内部に回路基板２０及びバッテリ３０を収容してもよい。回路基板２０とバッテリ３０とフレーム４０とは、一体化されてよい。回路基板２０とバッテリ３０とフレーム４０とが一体化されることで、内部構造１３の強度が高められうる。

図３〜図８に示されるように、フレーム４０は、本体４１を有してよい。図６、図７及び図８に示されるように、本体４１は、平面部４１Ａと、側面部４１Ｂとを有してよい。平面部４１Ａは、Ｚ軸の正の方向の側に位置してよい。平面部４１Ａは、ＸＹ平面に沿って広がる板状であってよい。側面部４１Ｂは、平面部４１Ａの周囲からＺ軸の負の方向の側に突出してよい。本体４１は、側面部４１Ｂによって囲まれる開口をＺ軸の負の方向の側に有するといえる。本体４１は、開口の側から回路基板２０及びバッテリ３０を収容してよい。

図４〜図７に示されるように、フレーム４０は、保持部４２Ａ及び４２Ｂと、凸部４５Ａ及び４５Ｂとを有してよい。

保持部４２Ａ及び４２Ｂは、バッテリ３０のＸ軸の正の方向の側に位置する２つの角に合わせて位置してよい。保持部４２Ａ及び４２Ｂは、本体４１の側面部４１Ｂから、Ｚ軸の負の方向の側にさらに突出してよい。図６及び図７に示されるように、Ｙ軸方向から見た保持部４２Ａ及び４２Ｂの形状は、Ｌ字状であってよい。保持部４２Ａ及び４２Ｂの先端は、バッテリ３０をＺ軸の負の方向の側で保持するように、Ｘ軸の負の方向の側に突出してよい。Ｙ軸方向から見た保持部４２Ａ及び４２Ｂの形状は、Ｌ字状に限られず、バッテリ３０を保持しうる任意の形状であってよい。

凸部４５Ａ及び４５Ｂは、バッテリ３０のＸ軸の負の方向の側に位置する２つの角に合わせて位置してよい。凸部４５Ａ及び４５Ｂは、本体４１の側面部４１Ｂから、Ｚ軸の負の方向の側にさらに突出してよい。凸部４５Ａ及び４５Ｂは、例えばバッテリ３０にＸ軸の正の方向から力が加えられたとき、バッテリ３０のＸ軸の負の方向の側の端部と当接しうる。このようにすることで、バッテリ３０がＸ軸の負の方向に動いても支持部２２Ａに衝突しにくくなる。結果として、支持部２２Ａに対する衝撃が低減されうる。

凸部４５Ａ及び４５Ｂは、バッテリ端子２１が付勢機構を有する場合、Ｘ軸の負の方向に付勢されるバッテリ３０を支持してよい。バッテリ３０は、バッテリ端子２１と凸部４５Ａ及び４５Ｂとの間で挟持されてよい。

図３及び図８に示されるように、フレーム４０は、フレーム開口４６を有してよい。フレーム開口４６は、本体４１の板状部材の一部に位置する開口であってよい。フレーム開口４６は、通信モジュール５０が実装されている位置に対応して位置してよい。

図８に示されるように、フレーム４０は、本体４１の平面部４１ＡからＺ軸の負の方向に突出するリブ４７を有してよい。リブ４７は、本体４１の平面部４１Ａと回路基板２０との間に位置してよい。リブ４７は、フレーム開口４６の周囲の少なくとも一部から、Ｚ軸の負の方向に突出してよい。リブ４７は、フレーム開口４６の周囲に限られず、平面部４１Ａの他の部分からもＺ軸の負の方向に突出してよい。リブ４７の少なくとも一部は、回路基板２０の近傍まで突出してよいし、回路基板２０に接するまで突出してもよい。リブ４７は、内部構造１３に対してＺ軸の正の方向から加えられる力を受けうる。このようにすることで、フレーム４０の本体４１が変形しにくくなる。通信ユニット１が通信モジュール５０と温度センサ７２とを備える場合、リブ４７は、温度センサ７２と通信モジュール５０とを隔ててもよい。このようにすることで、通信モジュール５０で生じた熱が温度センサ７２に伝導しにくくなる。

フレーム４０の各構成部は、例えば、適切な強度の材料を含んでよい。適切な強度の材料は、例えば、樹脂又は金属等を含んでよい。フレーム４０の各構成部は、適切な強度の素材で一体として形成されてよい。フレーム４０の各構成部が一体として形成されることで、フレーム４０の強度が高められうる。結果として、内部構造１３に対して外部からの衝撃が伝達しにくくなる。

通信モジュール５０は、無線通信をはじめとする各種の機能を実現することができる。通信モジュール５０は、フレーム４０に配置されているアンテナ１００を介して、外部機器と無線通信してよい。通信モジュール５０は、アンテナ１００で受信した電波を取得してよい。通信モジュール５０は、アンテナ１００に送信させる電波の波形を出力してよい。通信モジュール５０は、センサ７０によって取得した情報を、外部機器に送信してよい。通信モジュール５０は、バッテリ３０からの電力供給を受けて動作してよい。通信モジュール５０は、通信モジュール５０内に内蔵されたバッテリ等からの電力供給を受けて動作してもよい。

通信モジュール５０は、図３等に示されるように、回路基板２０のＺ軸の正の方向の側の面において、フレーム４０のフレーム開口４６に対応する位置に実装されてよい。通信モジュール５０は、回路基板２０の方に延びる側壁部５０Ａを含んでよい。側壁部５０Ａは、シールドケースであってよいし、他の部材であってもよい。側壁部５０Ａは、内部構造１３に対してＺ軸の正の方向から加えられる力を受けうる。このようにすることで、通信モジュール５０に加わる力が低減されうる。結果として、通信モジュール５０が変形しにくくなる。

図９に示されるように、通信モジュール５０は、回路基板２０とは異なる通信回路基板５１を介して、回路基板２０のＺ軸の正の方向の側の面に実装されてよい。通信回路基板５１は、例えば、セラミック等の材料で構成されてよい。通信回路基板５１は、板状であってよい。通信回路基板５１と、バッテリ３０のＺ軸の正の方向の側の面の少なくとも一部とは、回路基板２０を挟んで対向してよい。通信回路基板５１と回路基板２０とが異なる材料を含む場合、外力による通信回路基板５１及び回路基板２０それぞれの撓み量は異なりうる。通信回路基板５１と、バッテリ３０のＺ軸の正の方向の側の面の少なくとも一部とが回路基板２０を挟んで対向することによって、回路基板２０及び通信回路基板５１が撓みにくくなる。結果として、通信回路基板５１が回路基板２０から剥がれにくくなる。

通信回路基板５１は、回路基板２０と対向する側にキャビティ５２を有してよい。キャビティ５２の内部には、電子部品６０の一部が実装されてよい。キャビティ５２の内部に実装される電子部品６０の一部は、通信に関連しない部品であってよい。電子部品６０は、例えば、記憶部６１及び制御部６２を含む。キャビティ５２の内部には、記憶部６１及び制御部６２が実装されてよい。通信ユニット１が通信モジュール５０を備えない場合、電子部品６０は、通信部等を含んでよい。電子部品６０は、回路基板２０上に実装されてもよいし、通信回路基板５１におけるキャビティ５２を形成する面に実装されてもよい。 電子部品６０がキャビティ５２に実装されることによって、電子部品６０と回路基板２０との間に隙間が形成されうる。このようにすることで、回路基板２０の変形に起因する衝撃が電子部品６０に伝達しにくくなる。結果として、電子部品６０が保護されうる。

キャビティ５２とバッテリ３０のＺ軸の正の方向の側の面の少なくとも一部とは、回路基板２０を挟んで対向してよい。このようにすることで、外力は、高い剛性を有するバッテリ３０によって吸収されやすくなり、通信回路基板５１に伝達しにくくなる。結果として、通信回路基板５１の変形が低減されうるとともに、キャビティ５２内の電子部品６０が破損しにくくなる。

記憶部６１は、半導体メモリ又は磁気メモリ等で構成されてよい。記憶部６１は、各種情報及び制御部６２で実行されるプログラム等を記憶する。記憶部６１は、制御部６２のワークメモリとして機能してよい。

制御部６２は、種々の機能を実行するための制御及び処理能力を提供するために、少なくとも１つのプロセッサを含む。プロセッサは、単一の集積回路として実現されてよい。集積回路は、ＩＣ（Integrated Circuit）ともいう。プロセッサは、複数の通信可能に接続された集積回路及びディスクリート回路として実現されてよい。プロセッサは、他の種々の既知の技術に基づいて実現されてよい。

センサ７０は、外部環境の情報を取得可能である。センサ７０は、回路基板２０のＺ軸の負の方向の側の面に実装されてよい。つまり、センサ７０は、回路基板２０の、プレート１１と対向する側の面に実装されてよい。センサ７０は、ケース１２の側面部１２Ｂの側に配置されてよい。センサ７０は、例えば、気圧センサ７１、温度センサ７２、湿度センサ７３及び照度センサ７４の少なくとも１つを含んでよい。

図８に示されるように、気圧センサ７１、温度センサ７２、湿度センサ７３及び照度センサ７４はそれぞれ、孔１１Ｃ、孔１１Ｄ、孔１１Ｅ及び孔１１Ｆ（図１参照）に対応する位置に実装されてよい。気圧センサ７１は、孔１１Ｃを介して通信ユニット１の外部の気圧を検出しうる。温度センサ７２は、孔１１Ｄを介して通信ユニット１の外部の温度を検出しうる。湿度センサ７３は、孔１１Ｅを介して通信ユニット１の外部の湿度を検出しうる。照度センサ７４は、孔１１Ｆを介して通信ユニット１の外部の照度を検出しうる。

センサ７０は、上述の気圧センサ７１等に限られず、方位センサ、角速度センサ、加速度センサ及び近接センサ等を含んでよい。方位センサは、地磁気の向きを検出しうる。角速度センサは、通信ユニット１の角速度を検出しうる。加速度センサは、通信ユニット１に生じる加速度を検出しうる。近接センサは、通信ユニット１に近接する物体の存在を非接触で検出しうる。

図８に示されるように、報知部８０は、報知窓１１Ｂ（図１参照）に対応する位置に実装されてよい。報知部８０は、例えば、ＬＥＤ（Light Emission Diode）等の発光デバイスを含んでよい。報知部８０は、他の発光デバイスを含んでよい。報知部８０は、制御部６２の制御に基づいて発光デバイスを点灯させてよい。報知部８０がユーザに知らせる各種情報は、発光デバイスの点灯色、又は、点灯パターンに対応づけられてよい。例えば、報知部８０は、発光デバイスを緑色に点灯させることによって、通信ユニット１の電源がオン状態であることを、ユーザに知らせてよい。報知部８０は、発光デバイスを点灯させ続けることによって、通信ユニット１が外部装置等と通信中であることをユーザに知らせてよい。報知部８０は、発光デバイスを点滅させることによって、バッテリ３０の残量が所定値を下回っていることを知らせてよい。

報知部８０は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等の表示デバイスを含んでよい。報知部８０は、他の表示デバイスを含んでよい。報知部８０は、制御部６２の制御に基づいて、ユーザに知らせる各種情報をディスプレイに表示させてよい。

図８に示されるように、スイッチ８１は、スイッチハンドル１１Ａ（図１参照）に対応する位置に実装されてよい。スイッチ８１は、スイッチハンドル１１Ａを介してユーザによって操作されうる。スイッチ８１に入力されたユーザによる操作は、制御部６２に出力されてよい。

制御部６２は、スイッチ８１に対するユーザ操作を検出した場合、スイッチ８１の操作に対応づけられている所定機能を実行してよい。所定機能は、通信ユニット１を電源がオンになっている状態と、電源がオフになっている状態との間で遷移させる機能を含んでよい。所定機能は、通信ユニット１の動作を開始させたり、停止させたりする機能を含んでよい。制御部６２は、スイッチ８１が押下された回数に基づいて、異なる機能を実行してよい。制御部６２は、スイッチ８１が押下された時間の長さに基づいて、異なる機能を実行してよい。

図３及び図８に示されるように、アンテナ１００は、フレーム４０の本体４１の外面に沿って位置してよい。アンテナ１００は、本体４１の平面部４１ＡのＺ軸の正の方向の側に位置してよい。つまり、アンテナ１００は、フレーム４０において、回路基板２０及びバッテリ３０が保持される側とは反対側に位置してよい。このようにすることで、比較的重い質量を有するバッテリ３０が地面等に近い側に位置する場合に、アンテナ１００は、地面等から遠い側に位置しうる。結果として、アンテナ１００が電波を送受信する際、地面等からのノイズ等の影響が低減されうる。

アンテナ１００は、通信モジュール５０に電気的に接続されてよい。通信モジュール５０は、アンテナ１００で受信した電波を取得したり、アンテナ１００に電波を送信させたりすることによって、外部機器と無線通信してよい。

図１０及び図１１に示されるように、アンテナ１００は、第１エレメント１１０と、第２エレメント１２０と、第３エレメント１３０とを備えてよい。第１エレメント１１０、第２エレメント１２０及び第３エレメント１３０はそれぞれ、筐体１０の第２方向に延在してよい。第１エレメント１１０は、フレーム４０の平面部４１Ａに沿ってよい。第２エレメント１２０及び第３エレメント１３０はそれぞれ、フレーム４０の側面部４１Ｂに沿ってよい。

アンテナ１００は、第１折り返し部１１２と、第２折り返し部１２２とをさらに備えてよい。第１折り返し部１１２及び第２折り返し部１２２はそれぞれ、第１エレメント１１０、第２エレメント１２０及び第３エレメント１３０に交差する方向に延在してよい。第１折り返し部１１２及び第２折り返し部１２２はそれぞれ、フレーム４０の側面部４１Ｂに沿ってよい。第１折り返し部１１２は、第１エレメント１１０の端部と、第２エレメント１２０の端部とを電気的に接続してよい。第２折り返し部１２２は、第２エレメント１２０の、第１折り返し部１１２と接続していない側の端部と、第３エレメント１３０の端部とを電気的に接続してよい。

第１エレメント１１０と、第１折り返し部１１２と、第２エレメント１２０と、第２折り返し部１２２と、第３エレメント１３０とは、順番に、直列に接続してよい。つまり、第１エレメント１１０と、第１折り返し部１１２と、第２エレメント１２０と、第２折り返し部１２２と、第３エレメント１３０とは、１本の導線を構成してよい。第１エレメント１１０と、第１折り返し部１１２と、第２エレメント１２０と、第２折り返し部１２２と、第３エレメント１３０とが順番に直列に接続する構成は、導波部ともいう。

アンテナ１００は、第１エレメント１１０と第１折り返し部１１２とが接続する位置から分岐する分岐エレメント１４０をさらに備えてよい。分岐エレメント１４０は、一端において第１エレメント１１０と接続してよい。分岐エレメント１４０は、フレーム４０の平面部４１Ａの上で第１エレメント１１０から分岐してよい。分岐エレメント１４０は、第１エレメント１１０から分岐している位置から、平面部４１ＡとＹ軸の負の方向の側の側面部４１Ｂとが交差する位置まで延在してよい。分岐エレメント１４０は、平面部４１ＡとＹ軸の負の方向の側の側面部４１Ｂとが交差する部分から、さらに側面部４１Ｂに沿ってＺ軸の負の方向に延在してよい。

フレーム４０の本体４１は、Ｘ軸方向を向く側面部４１Ｂと、Ｙ軸方向を向く側面部４１Ｂとの間に面取り部４１Ｃを有してよい。平面部４１Ａの隅は、面取り部４１Ｃに合わせて、面取り形状を有してよい。分岐エレメント１４０は、第１エレメント１１０と接続する部分から、平面部４１ＡとＹ軸の負の方向の側の側面部４１Ｂとが交差する部分まで、平面部４１Ａの面取り形状に沿って延在してよい。

第１エレメント１１０、第２エレメント１２０、第３エレメント１３０及び分岐エレメント１４０は、エレメントと総称されうる。

アンテナ１００は、Ｘ軸の正の方向を向く側面部４１ＢとＹ軸の負の方向を向く側面部４１Ｂとの間に位置する面取り部４１Ｃ、又は、その近傍に、エレメントを備えてよい。つまり、アンテナ１００は、筐体１０の隅又はその近傍にエレメントを備えてよい。アンテナ１００は、筐体１０の隅又はその近傍にエレメントを備えることによって、効率的に電波を送受信しうる。一方で、アンテナ１００は、筐体１０の隅又はその近傍にエレメントを備えることによって、外部からのノイズを受けやすい。本実施形態に係る通信ユニット１は、他の機器又は商品等に取り付けられる場合、人体に接触しにくく、人体からのノイズを受けにくい。本実施形態に係る通信ユニット１は、人体に接触されやすい機器と比較して、ノイズを受けにくい。本実施形態に係る通信ユニット１によれば、電波の送受信が人体からのノイズによる影響を受けにくくなるとともに、効率的に実行されうる。結果として、通信ユニット１の利便性が高められうる。通信ユニット１は、互いに異なる２つの側面であって筐体１０の角部近傍にエレメントを設けることで、より小さいスペースにアンテナ１００を配置できる。互いに異なる２つの側面は、例えば、Ｘ軸の正の方向を向く側面部４１ＢとＹ軸の負の方向を向く側面部４１Ｂとであってよい。このようにすることで、通信ユニット１が小型化されうる。

アンテナ１００は、第１エレメント１１０の、第１折り返し部１１２と接続していない側の端部と接続する給電部１０２をさらに備えてよい。給電部１０２は、アンテナ１００の給電点として機能してよい。給電部１０２は、例えば通信モジュール５０に接続してよい。アンテナ１００は、給電部１０２を介して、受信した電波に応じた電力信号を通信モジュール５０に出力してよい。アンテナ１００は、送信する電波を生成するための電力信号を通信モジュール５０から取得してよい。電力信号は、電流信号及び電圧信号の少なくとも一方を含んでよい。給電部１０２は、整合回路と接続してよい。整合回路は、通信モジュール５０等への入力インピーダンスをアンテナ１００のインピーダンスに近づけてよい。

アンテナ１００は、位置決め部１５０Ａ〜１５０Ｉによって位置決めされてよい。位置決め部１５０Ａ〜１５０Ｉは、位置決め部１５０とも総称される。位置決め部１５０は、フレーム４０の本体４１から突出するボスであってよい。位置決め部１５０の形状は、例えば円柱形状であってよい。位置決め部１５０の形状は、これに限られず、他の種々の形状であってよい。

位置決め部１５０Ａ及び１５０Ｂは、平面部４１Ａから突出してよい。位置決め部１５０Ａは、第１エレメント１１０が延在する区間の途中に位置してよい。位置決め部１５０Ｂは、第１エレメント１１０と、第１折り返し部１１２及び分岐エレメント１４０とが接続する部分に位置してよい。

位置決め部１５０Ｃ〜１５０Ｈは、Ｘ軸の正の方向を向く側面部４１Ｂから突出してよい。位置決め部１５０Ｃは、第１折り返し部１１２が延在する区間の途中に位置してよい。位置決め部１５０Ｄは、第２エレメント１２０が延在する区間の途中に位置してよい。位置決め部１５０Ｅは、第２エレメント１２０と第２折り返し部１２２とが接続する部分に位置してよい。位置決め部１５０Ｆは、第２折り返し部１２２と第３エレメント１３０とが接続する部分に位置してよい。位置決め部１５０Ｇは、第３エレメント１３０が延在する区間の途中に位置してよい。位置決め部１５０Ｈは、第３エレメント１３０の、第２折り返し部１２２と接続していない側の端部に位置してよい。

位置決め部１５０Ｉは、Ｙ軸の負の方向を向く側面部４１Ｂから突出してよい。位置決め部１５０Ｉは、分岐エレメント１４０の、第１エレメント１１０と接続していない側の端部に位置してよい。

導波部は、第１周波数帯で電波を送受信可能とされてよい。導波部は、第１周波数帯で電波を効率的に送受信しうる。アンテナ１００が電波をどの程度効率的に送受信できるかを表す指標として、電圧定在波比が用いられうる。電圧定在波比は、ＶＳＷＲ（Voltage Standing Wave Ratio）ともいう。ＶＳＷＲが１に近いほど、アンテナ１００は、外部から入射する電波を反射しにくく、より高い効率で電波を受信しうる。ＶＳＷＲが１に近いほど、アンテナ１００は、給電点に入力された電力信号を反射しにくく、より高い効率で電波を送信しうる。第１周波数帯の中心周波数は、導波部のＶＳＷＲの周波数特性において、ＶＳＷＲが極小値となる周波数として特定されてよい。導波部は、第１周波数帯の中心周波数を特定するともいえる。

第１周波数帯の中心周波数は、第１エレメント１１０、第１折り返し部１１２、第２エレメント１２０、第２折り返し部１２２及び第３エレメント１３０それぞれの長さの合計に基づいて決定されうる。第１エレメント１１０、第１折り返し部１１２、第２エレメント１２０、第２折り返し部１２２及び第３エレメント１３０それぞれの長さの合計は、アンテナ長ともいう。つまり、第１周波数帯の中心周波数は、アンテナ長に基づいて決定されうる。アンテナ長は、例えば、第１周波数帯の中心周波数に対応する波長の１／４の長さであってよい。給電部１０２は、回路基板２０等に設けられている接地線と結合してよい。接地線の長さは、第１周波数帯の中心周波数に対応する波長の１／４の長さより長くてよい。アンテナ１００は、導波部と接地線とを含む構成によって、電波を送受信してよい。

導波部が第１折り返し部１１２と第２折り返し部１２２とを有することによって、アンテナ長が調整されうる。アンテナ長は、第１折り返し部１１２及び第２折り返し部１２２それぞれの長さによって調整されてもよい。アンテナ長は、導波部が少なくとも一部にミアンダ形状を有することによって、調整されてもよい。

導波部において、第１エレメント１１０に対して、第２エレメント１２０及び第３エレメント１３０の少なくとも一方が電磁的に結合してよい。第１エレメント１１０と、第２エレメント１２０及び第３エレメント１３０の少なくとも一方とが電磁的に結合する部分は、電磁結合部ともいう。アンテナ１００が電磁結合部を有することによって、例えば図１２に示されるように、ＶＳＷＲの周波数特性において、ＶＳＷＲが２つの周波数において極小値をとりうる。図１２のグラフにおいて、横軸及び縦軸はそれぞれ、周波数及びＶＳＷＲを表す。ＶＳＷＲは、周波数がｆ１及びｆ２である点において極小値となっている。ｆ１は、第１周波数帯の中心周波数を表す。ｆ２は、第１周波数帯とは異なる第２周波数帯の中心周波数を表す。電磁結合部は、導波部のＶＳＷＲの周波数特性において、もう１つの極小値を発生させる機能を有するともいえる。電磁結合部は、ＶＳＷＲの周波数特性においてもう１つの極小値を発生させることで、第２周波数帯の中心周波数を特定するともいえる。本実施形態に係るアンテナ１００は、導波部が電磁結合部を有することによって、２つの周波数帯で電波を送受信しうる２共振アンテナとして機能しうる。

比較例に係る２共振アンテナは、例えば、２つの周波数帯それぞれでの電波の送受信に対応するために、２つの導波部を有している。この場合、２つの導波部が広い範囲を占有しうる。一方、本実施形態に係るアンテナ１００は、１つの導波部だけを有することで、比較的狭い範囲に配置されうる。つまり、本実施形態に係るアンテナ１００は、限られた範囲に配置されていながら、２共振アンテナとして機能しうる。このようにすることで、通信ユニット１は、小型化されやすい。結果として、通信ユニット１の利便性が高められうる。

例えば図１３に示されるように、第２周波数帯の中心周波数は、第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との結合が強化されることによって、低くなりうる。図１３のグラフにおいて、横軸及び縦軸はそれぞれ、周波数及びＶＳＷＲを表す。実線のグラフで表される、第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との結合が強化された後の周波数特性において、周波数がｆ１及びｆ３である点において、ＶＳＷＲの値が極小値となっている。ｆ３は、第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との結合が強化された後の第２周波数帯の中心周波数を表す。比較のために一点鎖線のグラフで表される周波数特性によって、第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との結合が強化される前の第２周波数帯の中心周波数（ｆ２）が表される。第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との結合が強化された後の第２周波数帯の中心周波数（ｆ３）は、第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との結合が強化される前の第２周波数帯の中心周波数（ｆ２）よりも低くなっている。

第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との間の結合容量が大きいほど、第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との電磁的な結合は強まりうる。

第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との間隔が狭いほど、第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との電磁的な結合は強まりうる。第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との間隔は、結合間隔ともいう。結合間隔は、第３エレメント１３０のＺ軸の正の方向の側の端部の位置によって調整されてよい。例えば、第３エレメント１３０が全体としてＺ軸の正の方向の側に移動することによって、結合間隔が狭くされてよい。この場合、第３エレメント１３０は、Ｚ軸方向に沿って延在する部分を含んでよい。

例えば図１４に示されるように、第３エレメント１３０の少なくとも一部において、Ｚ軸方向の寸法が長くされることによって、結合間隔が狭くされてもよい。第３エレメント１３０の、Ｙ軸方向に沿う一部におけるＹ軸方向に交差する方向の長さは、Ｙ軸方向に沿う他の部分におけるＹ軸方向に交差する方向の長さよりも長くてよい。このようにすることで、第３エレメント１３０のＹ軸方向の長さが変わらないように、結合間隔が狭くされうる。結合間隔が狭くされることによって、第２周波数帯の中心周波数が調整されやすくなる。第３エレメント１３０のＹ軸方向の長さが変わらないことによって、第１周波数帯の中心周波数が変わりにくい。つまり、第１周波数帯及び第２周波数帯それぞれの中心周波数が独立に調整されうる。結果として、通信ユニット１の利便性が高められうる。

第１エレメント１１０と第３エレメント１３０とが互いに結合する部分の面積が大きいほど、第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との電磁的な結合は強まりうる。例えば、第１エレメント１１０のＸ軸方向の長さが長いほど、第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との電磁的な結合は強まりうる。

給電部１０２から導波部に電力信号が伝搬する場合、第１エレメント１１０における電力信号の伝搬方向は、第３エレメント１３０における電力信号の伝搬方向と同一でありうる。例えば、電力信号が給電部１０２から位置決め部１５０Ａ〜１５０Ｈを順番に通過する経路で伝搬する場合、第１エレメント１１０及び第３エレメント１３０それぞれにおいて、電力信号は、Ｙ軸の負の方向に伝搬する。つまり、第１エレメント１１０及び第３エレメント１３０それぞれにおいて、電力信号が同一の方向に伝搬しうる。導波部から給電部１０２に電力信号が伝搬する場合も、第１エレメント１１０における電力信号の伝搬方向は、第３エレメント１３０における電力信号の伝搬方向と同一でありうる。

互いに沿って位置する２つのエレメントにおける電力信号の伝搬方向が同一である場合、電力信号が互いに共振しやすくなりうる。つまり、互いに沿って位置する２つのエレメントにおける電力信号の伝搬方向が同一である場合、伝搬方向が逆である場合と比較して、２つのエレメントは、より強く電磁的に結合しうる。

第３エレメント１３０は、２つの折り返し部を経由して第１エレメント１１０に接続することによって、第１エレメント１１０と同一の方向に電力信号を伝搬させうる。このようにすることで、第３エレメント１３０は、第１エレメント１１０と、より強く電磁的に結合しうる。

一方、第２エレメント１２０は、１つの折り返し部を経由して第１エレメント１１０に接続することによって、第１エレメント１１０とは反対の方向に電力信号を伝搬させうる。この場合、第２エレメント１２０を伝搬する電力信号は、第３エレメント１３０を伝搬する電力信号よりも、第１エレメント１１０を伝搬する電力信号と共振しにくくなりうる。

本実施形態に係るアンテナ１００は、２つの折り返し部を経由して第１エレメント１１０に接続する第３エレメント１３０を備えることによって、第１エレメント１１０とより強く電磁的に結合させうる。導波部がより強く電磁的に結合する電磁結合部を有することによって、第２周波数帯の中心周波数が調整されやすくなる。結果として、通信ユニット１の利便性が高められうる。

第２周波数帯の中心周波数は、分岐エレメント１４０の長さによっても調整されうる。分岐エレメント１４０の長さは、第１エレメント１１０の長さとの合計が、例えば、第２周波数帯の中心周波数に対応する波長の１／４の長さとなるように調整されてよい。分岐エレメント１４０は、少なくとも一部にミアンダ形状を有してもよい。

本実施形態に係るアンテナ１００は、限られた範囲にアンテナ１００を備えることによって小型化されうるとともに、２つの周波数帯で電波を効率的に送受信しうる。つまり、本実施形態に係るアンテナ１００は、小型化されているにもかかわらず、２共振アンテナとして機能しうる。結果として、本実施形態に係る通信ユニット１の利便性が高められうる。

図６、図７及び図１５に示されるように、バッテリ３０は、筐体１０のＺ軸の負の方向の側に位置してよい。アンテナ１００は、筐体１０のＺ軸の正の方向の側に位置してよい。言い換えれば、バッテリ３０とアンテナ１００とは、筐体１０を第１方向から見て、互いに第３方向にオフセットしていてよい。このようにすることで、アンテナ１００は、Ｘ軸方向から入射する電波を受信する際に、バッテリ３０の影響を受けにくくなる。

図１１及び図１４に示されるように、バッテリ３０は、筐体１０を第１方向から見て、アンテナ１００の少なくとも一部と重ならないように位置してよい。バッテリ３０は、筐体１０を第１方向から見て、第１エレメント１１０及び第３エレメント１３０と重ならないように位置してよい。このようにすることで、アンテナ１００は、Ｘ軸方向から入射する電波を受信する際に、バッテリ３０の影響を受けにくくなる。回路基板２０は、筐体１０を第１方向から見て、第１エレメント１１０及び第３エレメント１３０と重ならないように位置してよい。このようにすることで、アンテナ１００は、Ｘ軸方向から入射する電波を受信する際に、回路基板２０の影響を受けにくくなる。

第１エレメント１１０と第３エレメント１３０との間の隙間は、電磁結合部に対応しうる。電磁結合部は、筐体１０を第１方向から見て、バッテリ３０又は回路基板２０と重ならないように位置してよい。このようにすることで、アンテナ１００がＸ軸方向から入射する電波を受信する際に、電磁結合部がバッテリ３０又は回路基板２０の影響を受けにくくなる。アンテナ１００とバッテリ３０又は回路基板２０とが上述のように配置されていることによって、アンテナ１００は、より効率的に電波を受信しうる。結果として、通信ユニット１の利便性が高められうる。

図８に示されるように、センサ７０は、筐体１０のＺ軸の正の方向の側に位置してよい。通信ユニット１は、センサ７０で外部環境に関する情報を検出するために、筐体１０のＺ軸の正の方向の側が露出するように、他の機器又は商品等に取り付けられうる。アンテナ１００の少なくとも一部は、センサ７０が位置する側と同一の側に位置してよい。例えば、図１０及び図１１に示されるように、第１エレメント１１０は、フレーム４０の平面部４１Ａに沿って位置してよい。つまり、第１エレメント１１０は、筐体１０のＺ軸の正の方向の側に位置してよい。この場合、通信ユニット１が他の機器又は商品等に取り付けられている状態において、アンテナ１００は、他の機器又は商品等から離れて位置しやすくなる。このようにすることで、アンテナ１００は、より効率的に電波を受信しうる。結果として、通信ユニット１の利便性が高められうる。

本開示を諸図面及び実施例に基づき説明してきたが、当業者であれば本開示に基づき種々の変形又は修正を行うことが容易であることに注意されたい。従って、これらの変形又は修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。例えば、各機能部に含まれる機能などは論理的に矛盾しないように再配置可能である。複数の機能部等は、１つに組み合わせられたり、分割されたりしてよい。上述した本開示に係る各実施形態は、それぞれ説明した各実施形態に忠実に実施することに限定されるものではなく、適宜、各特徴を組み合わせたり、一部を省略したりして実施されうる。

１ 通信ユニット
１０ 筐体
１１ プレート
１１Ａ スイッチハンドル
１１Ｂ 報知窓
１１Ｃ、１１Ｄ、１１Ｅ、１１Ｆ 孔
１１Ｇ マーク
１２ ケース
１２Ａ 底面部
１２Ｂ 側面部
１２Ｃ 差込口
１３ 内部構造
２０ 回路基板
２１（２１Ａ、２１Ｂ、２１Ｃ） バッテリ端子
２２ 外部端子
２２Ａ 支持部
３０ バッテリ
４０ フレーム
４１ 本体
４１Ａ 平面部
４１Ｂ 側面部
４１Ｃ 面取り部
４２Ａ、４２Ｂ 保持部
４５Ａ、４５Ｂ 凸部
４６ フレーム開口
４７ リブ
５０ 通信モジュール
５０Ａ 側壁部
５１ 通信回路基板
５２ キャビティ
６０ 電子部品
６１ 記憶部
６２ 制御部
７０ センサ
７１ 気圧センサ
７２ 温度センサ
７３ 湿度センサ
７４ 照度センサ
８０ 報知部
８１ スイッチ
１００ アンテナ
１０２ 給電部
１１０ 第１エレメント
１１２ 第１折り返し部
１２０ 第２エレメント
１２２ 第２折り返し部
１３０ 第３エレメント
１４０ 分岐エレメント
１５０（１５０Ａ〜１５０Ｉ） 位置決め部

Claims (11)

1. 互いに交差する第１方向、第２方向、及び第３方向それぞれに沿う辺を有する直方体状の筐体と、アンテナと、通信モジュールと、外部端子とを備え、
   前記筐体の第１方向に沿う辺は、前記筐体の第２方向及び第３方向に沿う辺より長く、
   前記アンテナは、前記筐体の第１方向の一端の側に位置し、
   前記通信モジュール及び前記外部端子は、前記筐体の第１方向の他端の側に位置する、
   通信ユニット。
2. 前記アンテナは、前記筐体の第１方向の一端の側に位置する面と、前記筐体の第２方向を向く面の、前記筐体の第１方向の側の一端とにそれぞれ沿って位置する、請求項１に記載の通信ユニット。
3. 前記アンテナは、前記アンテナが電波を送受信可能な第１周波数帯の中心周波数を特定する導波部を備え、
   前記導波部は、前記アンテナが電波を送受信可能な第２周波数帯の中心周波数を特定する電磁結合部を有する、請求項１又は２に記載の通信ユニット。
4. 前記導波部は、順番に直列に接続される第１エレメントと、第１折り返し部と、第２エレメントと、第２折り返し部と、第３エレメントとを有し、
   前記第１エレメント、前記第２エレメント及び前記第３エレメントはそれぞれ、前記第２方向に沿って位置し、
   前記第１折り返し部及び前記第２折り返し部は、前記第２方向に交差する方向に沿って位置し、
   前記電磁結合部は、前記第１エレメントと、前記第２エレメント及び前記第３エレメントの少なくとも一方とが電磁的に結合する部分である、請求項３に記載の通信ユニット。
5. 前記電磁結合部は、前記第１エレメントと前記第３エレメントとが電磁的に結合する部分であり、
   前記第１エレメントにおける電力信号の伝搬方向は、前記第３エレメントにおける電力信号の伝搬方向と同一である、請求項４に記載の通信ユニット。
6. 前記第２方向に沿う一部における、前記第３エレメントの、前記第２方向に交差する方向の長さは、前記第２方向に沿う他の部分における、前記第３エレメントの、前記第２方向に交差する方向の長さよりも長い、請求項４又は５に記載の通信ユニット。
7. 前記アンテナは、第１エレメントと第１折り返し部とが接続する位置から分岐する分岐エレメントをさらに備える、請求項４乃至６のいずれか一項に記載の通信ユニット。
8. センサをさらに備え、
   前記センサは、前記筐体の第３方向を向く面に位置し、
   前記アンテナは、前記筐体の、前記センサが位置する面と同じ側の面、及び、前記筐体の第２方向を向く面の少なくとも一方に位置する、請求項１乃至７のいずれか一項に記載の通信ユニット。
9. バッテリをさらに備え、
   前記アンテナは、前記筐体を第１方向から見て、前記筐体の第３方向の一端の側に位置し、
   前記バッテリは、前記筐体を第１方向から見て、前記筐体の第３方向の他端の側に位置する、請求項１乃至８のいずれか一項に記載の通信ユニット。
10. 前記バッテリは、前記筐体を第１方向から見て、前記アンテナの少なくとも一部と重ならないように位置する、請求項９に記載の通信ユニット。
11. 前記バッテリは、前記筐体を第１方向から見て、前記アンテナの前記電磁結合部と重ならないように位置する、請求項９又は１０に記載の通信ユニット。

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