JP7337306B1

JP7337306B1 - 通信装置

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Publication number: JP7337306B1
Application number: JP2023523193A
Authority: JP
Inventors: 俊明福島; 茂角; 哲也高嶋; 晃司野田
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2022-12-01
Filing date: 2022-12-01
Publication date: 2023-09-01
Anticipated expiration: 2042-12-01

Abstract

通信装置（１００）は、本体部（１０１）と、本体部（１０１）に収容され、本体部（１０１）に近接する外部機器と磁気結合による無線通信をする無線通信部と、を備える。本体部（１０１）は、壁面（２０３）の開口部（２０１）に挿入されて壁面（２０３）に取り付けられた状態で壁面（２０３）から露出する露出面（１０３）を有し、無線通信部は、外部機器との間で磁気結合をするコイルパターンが形成された基板（１３２）を有し、基板（１３２）と露出面（１０３）とは、非平行である。

Description

本開示は、通信装置に関する。

例えばＦＡ（Factory Automation）の現場で用いられる制御盤のような、装置を取り付けることで、ユーザインタフェースに代表される機能を追加可能な設備が知られている。このような設備に取り付けられる装置が、スマートホン及びタブレット端末に代表される携帯端末との無線通信をすることができれば、作業者によるデータの入出力が容易になり、利便性が高くなる。

ここで、設備を利用するユーザが、ネットワーク設定のような煩雑な事前作業を要することなく簡便に装置を取り付けて使用するためには、設備に取り付けられる装置が、携帯端末と近距離無線通信をすることが望ましい。そこで、近距離無線通信の技術を、設備に取り付けられる装置に適用することが考えられる（例えば、特許文献１を参照）。

特開２０１１－０９１５０３号公報

特許文献１には、相手側機器のアンテナが近接するときに近距離無線通信を実行するアンテナを備えるデジタルカメラについて記載されている。このようなデジタルカメラにおいては、上下、左右及び前後から相手側機器が近接することが可能であるため、アンテナを配置する自由度が高い。

しかしながら、設備に取り付けられた装置は、通常、本来の機能を発揮するための一面を除いて設備に埋め込まれて一体化するため、近距離無線通信は、この一面を介して行われることとなる。ここで、特許文献１と同様に、平面状のアンテナを、相手側機器のアンテナと向かい合わせられるように内蔵すると、設備に取り付けられるべき装置の上記一面を、少なくともアンテナの面積だけ拡大する必要がある。このため、設備に取り付けられるべき装置に近距離無線通信の機能を実装した際に当該装置が大型化してしまうおそれがある。

本開示は、上述の事情の下になされたもので、設備に取り付けられるべき装置に近距離無線通信の機能を実装した際の当該装置の大型化を抑制することを目的とする。

上記目的を達成するため、本開示の通信装置は、本体部と、本体部に収容され、本体部に近接する外部機器と磁気結合による無線通信をする無線通信手段と、を備え、本体部は、壁面の開口部に挿入されて壁面に取り付けられた状態で壁面から露出する露出面を有し、無線通信手段は、外部機器との間で磁気結合をするコイルパターンが形成された基板を有し、基板と露出面とは、非平行であり、コイルパターンは、少なくとも１の巻き線数をそれぞれ有する第１コイルパターン及び第２コイルパターンを有し、第１コイルパターンは、露出面が露出している外部の方向及び本体部が挿入された方向のうちの一側の第１導体部と、他側の第２導体部と、を有し、第２コイルパターンは、一側の第３導体部と、他側の第４導体部と、を有し、第１導体部及び第３導体部は、基板において同一の面上に形成されており、第２導体部及び第４導体部は、基板の異なる層に形成されている。

本開示によれば、コイルパターンが形成された基板と露出面とが非平行である。このため、露出面において無線通信のために確保すべき領域は、基板の面積より小さくなる。これにより、設備に取り付けられるべき装置に近距離無線通信の機能を実装した際の当該装置の大型化を抑制することができる。

実施の形態１に係る通信装置の外観を示す図実施の形態１に係る通信装置が設備に取り付けられた状態を示す図実施の形態１に係る本体部の構成を示す図実施の形態１に係るコイルパターンによって発生する磁界を模式的に示す図実施の形態１に係る基板を露出面に対して傾斜する場合を示す図比較例に係る基板を含む枠を示す図実施の形態２に係るコイルパターンを示す図実施の形態２に係るコイルパターンによって発生する磁界を模式的に示す図変形例に係るコイルパターンを示す第１の図実施の形態３に係るコイルパターンを示す図実施の形態３に係る基板の断面を模式的に示す図実施の形態３に係るコイルパターンによって発生する磁界を模式的に示す図変形例に係る磁界の発生を模式的に示す図変形例に係る基板の断面を模式的に示す第１の図変形例に係る基板の断面を模式的に示す第２の図実施の形態４に係るコイルパターンを示す図実施の形態４に係る基板の断面を模式的に示す図変形例に係る基板の断面を模式的に示す第３の図変形例に係る基板の断面を模式的に示す第４の図実施の形態５に係るコイルパターンを示す図実施の形態５に係る基板の断面を模式的に示す図変形例に係る基板の断面を模式的に示す第５の図変形例に係る通信装置を示す図

以下、本開示の実施の形態に係る通信装置について、図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、図中、矢印Ｚ１は、設備に通信装置を挿入する方向を指し、矢印Ｚ２は、矢印Ｚ１とは反対の方向を指す。矢印Ｘ１、Ｘ２及び矢印Ｙ１、Ｙ２はそれぞれ、矢印Ｚ１，Ｚ２と直交する方向を指す。実施の形態では、矢印Ｘ１，Ｘ２が水平方向を指し、矢印Ｙ１，Ｙ２が鉛直方向を指す例を中心に説明する。設備に取り付けられた状態の通信装置の露出面は、Ｘ－Ｙ平面となる。

実施の形態１．
本実施の形態に係る通信装置１００は、図１に示されるように、制御盤である設備２００に取り付けられることで設備２００のユーザインタフェースとして機能する表示器である。通信装置１００は、通信装置１００のユーザインタフェース機能を発揮するための本体部１０１と、設備２００に本体部１０１を取り付けて固定するための取付部１０２と、設備２００に取り付けられたときに設備２００の外部に対して露出する露出面１０３と、を有する。

通信装置１００の露出面１０３とは反対側の面から、設備２００の壁面２０３に設けられた開口部２０１に、矢印Ｚ１に沿って本体部１０１を挿入して、設備２００の内壁面側の孔２０２に取付部１０２を不図示のネジで固定することにより、通信装置１００が設備２００に取り付けられる。なお、図１では、取付部１０２がネジ孔を有する金具として例示されているが、取付部１０２は、本体部１０１を開口部２０１に挿入してから当該金具を取り付けるための金具取付部であってもよい。露出面１０３は、壁面２０３の開口部２０１に挿入されて壁面２０１に取り付けられた状態で壁面２０１から露出する本体部１０１のＺ２側の面であって、設備２００を操作する作業者に対して画像を表示する表示面１０４を含む。

通信装置１００の内部には、近距離無線通信のためのアンテナとして機能するコイルパターンを含む基板１３２が、Ｘ－Ｚ平面と平行に配置されている。図２には、設備２００に取り付けられて設備２００と一体化した通信装置１００が示されている。図２に示されるように、露出面１０３は、表示面１０４及び表示面１０４の枠を含む。

表示器である通信装置１００の主たる機能がユーザインタフェースであるため、その機能を発揮するための表示面１０４が露出面１０３において占める割合が大きく、枠が小さいことが望ましい。作業者は、枠の内部に配置された基板１３２に携帯端末を近接させることで、近距離無線通信によりデータの入出力を行う。

図３には、本体部１０１の構成が示されている。図３に示されるように、本体部１０１は、本体部１０１の各構成要素を制御する制御部１１０と、設備２００と通信するための装置通信部１２０と、外部機器と近距離無線通信をするための無線通信部１３０と、表示面１０４に画像を表示する表示部１４０と、を有する。表示面１０４は、画像が表示される画面の一例に相当し、表示部１４０は、露出面内の画面に画像を表示する表示手段の一例に相当する。

装置通信部１２０は、設備２００とケーブルで接続されて設備２００と有線通信を行ってもよいし、設備２００と無線通信を行ってもよい。

制御部１１０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）又はＭＰＵ（Micro Processing Unit）と、ＲＡＭ（Random Access Memory）及びＲＯＭ（Read Only Memory）に代表されるメモリと、を含む。制御部１１０は、メモリに記憶されるプログラムを実行することで、装置通信部１２０、無線通信部１３０及び表示部１４０を制御する。

詳細には、制御部１１０は、表示部１４０のタッチスクリーンに対する作業者の操作内容又は当該操作内容を処理した結果を、装置通信部１２０を介して設備２００に通知することにより、通信装置１００の入力インタフェースとしての機能を実現する。また、制御部１１０は、装置通信部１２０を介して設備２００から受信した信号に基づいて作成した画像を表示部１４０に表示させることにより、通信装置１００の出力インタフェースとしての機能を発揮する。さらに、制御部１１０は、無線通信部１３０を介して外部機器から受信したデータを処理し、無線通信部１３０を介して外部機器にデータを送信する。

無線通信部１３０は、本体部１０１に収容され、本体部１０１の露出面１０３に近接する外部機器と磁気結合による無線通信をする無線通信手段の一例に相当する。無線通信部１３０は、通信インタフェース回路を含む通信回路部１３１と、外部機器との間で磁気結合をするコイルパターン１３３が形成された基板１３２と、を有する。コイルパターン１３３は、リジッド基板である基板１３２の表面にプリントされた、図３において実線で示される導体部と、基板１３２の裏面にプリントされた、破線で示される導体部と、を有する。これらの導体部は、基板の絶縁層を貫くスルーホール導体又はビア導体によって電気的に接続される。このため、コイルパターン１３３は、コイルを形成し、インダクタとして機能する。通信回路部１３１は、コイルパターン１３３と外部機器が有するコイルとの磁気結合により、外部機器との間でデータを送受信する。

基板１３２が上述のようにＸ－Ｚ平面と平行に配置されているため、コイルパターン１３３に電流が流れると、図４において破線で示されるような磁界が発生する。通常、コイルによって発生する磁束密度は、当該コイルの中心軸において大きな値を有するが、図４から分かるように、Ｚ２方向に位置する外部機器３００においてもフリンジ磁界が発生するため、コイルパターン１３３をアンテナとして用いる通信が可能になる。

なお、外部機器３００側のアンテナから発生する磁界による誘導電流についても、アンテナを含む基板同士を向かい合わせるときより弱いものの発生するため、無線通信部１３０は、外部機器３００からデータを受信することができる。外部機器３００側のアンテナとしてのコイルの中心軸が基板１３２と一致する場合には誘導電流がほぼ発生しないが、そのような場合には外部機器３００の位置又は姿勢を調整することを促すメッセージを表示部１４０に表示させればよい。

基板１３２がＸ－Ｚ平面と平行である例、すなわち、基板１３２と露出面１０３とが垂直であって、基板１３２と露出面１０３とのなす角度θが９０度である例について説明したが、これには限定されない。角度θは、図５に示されるように、ゼロ度より大きく９０度より小さくてもよい。すなわち、基板１３２と露出面１０３とが非平行であればよい。なお、図５から分かるように、基板１３２と露出面１０３とのなす角度θは、基板１３２を延長した平面と露出面１０３を延長した平面とのなす角であってもよい。また、図４，５から分かるように、角度θは、基板１３２と露出面１０３とのなす鋭角に等しい。

以上、説明したように、アンテナとしてのコイルパターン１３３が形成されている基板１３２と露出面１０３とが非平行である。このため、露出面１０３において無線通信のために確保すべき領域は、基板の面積より小さくなる。例えば、図５に示される露出面１０３において表示面を囲む枠の幅Ｄ１の方が、図６において比較例として示される基板１３２ａと平行な露出面１０３の枠の幅Ｄ２よりも小さい。これにより、設備２００に取り付けられるべき通信装置１００に近距離無線通信の機能を実装した際の当該通信装置１００の大型化を抑制することができる。

特に、角度θが６０度以上であれば、露出面１０３において確保すべき領域が、基板１３２の面積の半分以下となるため、好ましい。角度θが８５度以上であれば、露出面１０３において確保すべき領域が、基板１３２の面積の１０％以下となるため、さらに好適である。

なお、コイルパターン１３３の巻き線数が２である例について説明したが、この巻き線数は１であってもよいし２より多くてもよい。

実施の形態２．
続いて、実施の形態２について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いる。本実施の形態は、コイルパターン１３３が、中心点の異なる複数のコイル状のパターンを含む点で、実施の形態１とは異なる。

図７に示されるように、コイルパターン１３３は、塗りつぶされた領域で示される第１コイルパターン１５１と、ハッチングが付された領域で示される第２コイルパターン１５２と、を有する。第１コイルパターン１５１及び第２コイルパターン１５２の巻き線数はそれぞれ１であり、コイルパターン１３３は、巻き線数が２のコイルに相当する。第１コイルパターン１５１及び第２コイルパターン１５２は、基板１３２の同一の面１３２１上に形成され、第１コイルパターン１５１は、第２コイルパターン１５２の外周側に形成されている。

第２コイルパターン１５２の中心点Ｃ２２は、第１コイルパターン１５１の中心点Ｃ２１よりも、露出面１０３に近い。中心点Ｃ２１，Ｃ２２は、第１コイルパターン１５１及び第２コイルパターン１５２の重心であってもよいし、第１コイルパターン１５１及び第２コイルパターン１５２と同じ基板１３２の面１３２１において、第１コイルパターン１５１及び第２コイルパターン１５２それぞれに電流が流れるときに最も磁束密度が大きくなる点であってもよい。

第１コイルパターン１５１は、露出面１０３側の第１導体部１５１ａと、第１導体部１５１ａを挟んで露出面１０３とは反対側の第２導体部１５１ｂと、を含み、第２コイルパターン１５２は、露出面１０３側の第３導体部１５２ａと、第３導体部１５２ａを挟んで露出面１０３とは反対側の第４導体部１５２ｂと、を有する。そして、第１導体部１５１ａと第３導体部１５２ａとの間の距離Ｄ１１は、第２導体部１５１ｂと第４導体部１５２ｂとの間の距離Ｄ１２より小さい。

本実施の形態に係るコイルパターン１３３によれば、図８に示されるように、コイルパターン１３３を構成する導体パターンのうちの露出面１０３側の導体パターンが密になることにより、その周辺の磁束密度が大きくなると考えられる。これにより、外部機器３００との近距離無線通信の効率が向上することが期待される。

なお、第１コイルパターン１５１及び第２コイルパターン１５２それぞれの巻き線数が１である例について説明したが、これには限定されない。第１コイルパターン１５１及び第２コイルパターン１５２の少なくとも一方の巻き線数が１より大きくてもよい。図９には、第１コイルパターン１５１及び第２コイルパターン１５２の巻き線数がそれぞれ２である場合のコイルパターン１３３が例示されている。巻き線数に関わらず、第２コイルパターン１５２の中心点Ｃ２２と露出面１０３との間の距離Ｄ２２が、第１コイルパターン１５１の中心点Ｃ２１と露出面１０３との間の距離Ｄ２１より小さければよい。ただし、第１コイルパターン１５１が内周側に位置し、第２コイルパターン１５２が外周側に位置する場合には、距離Ｄ２１が距離Ｄ２２より小さければよい。コイルパターン１３３は、距離Ｄ２１が距離Ｄ２２とは異なるような第１コイルパターン１５１及び第２コイルパターン１５２を有していればよい。距離Ｄ２１は、第１コイルパターンの中心と露出面との第１距離の一例に相当し、距離Ｄ２２は、第２コイルパターンの中心と露出面との第２距離の一例に相当する。

実施の形態３．
続いて、実施の形態３について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いる。本実施の形態は、コイルパターン１３３が、基板１３２の異なる層に形成されている複数のコイル状のパターンを含む点で、実施の形態１とは異なる。

図１０に示されるように、コイルパターン１３３は、塗りつぶされた領域で示される第１コイルパターン１６１と、ハッチングが付された領域で示される第２コイルパターン１６２と、を有する。第１コイルパターン１６１は、基板１３２の矢印Ｙ１側の表面に形成されていて、第２コイルパターン１６２は、基板１３２の矢印Ｙ２側の裏面に形成されていて、スルーホール導体又はビア導体である導体１６３ａを介して第１コイルパターン１６１と電気的に接続されている。第１コイルパターン１６１及び第２コイルパターン１６２の巻き線数はそれぞれ１であり、コイルパターン１３３は、巻き線数が２のコイルに相当する。

第１コイルパターン１６１の中心点Ｃ３１は、第２コイルパターン１６２の中心点Ｃ３２よりも、露出面１０３に近い。すなわち、中心点Ｃ３１と露出面１０３との距離Ｄ３１は、中心点Ｃ３２と露出面１０３との距離Ｄ３２より小さい。中心点Ｃ３１，Ｃ３２は、実施の形態２における中心点Ｃ２１，Ｃ２２と同様に規定されてもよい。

基板１３２のＡ－Ａ線における断面が、図１１で模式的に示されている。図１１に示されるように、第１コイルパターン１６１は、基板１３２の表面の導体層に形成されており、第２コイルパターン１６２は、基板１３２の裏面の導体層に形成されている。図１１から分かるように、第１コイルパターン１６１及び第２コイルパターン１６２を含むコイルパターン１３３に相当するコイルは、基板１３２に対して傾斜する。

本実施の形態に係るコイルパターン１３３を有する通信装置１００によれば、図１２に示されるように、基板１３２と露出面１０３とのなす角度θが９０度であっても、コイルパターン１３３の中心軸は、Ｙ軸に対して傾斜する。その結果、外部機器３００の位置における磁束密度の値が大きくなることが期待される。したがって、外部機器３００との通信効率が向上すると考えられる。

なお、角度θを９０度より小さくすれば、図１３に示されるように、コイルの中心軸がさらにＺ軸に近接する結果、外部機器３００との通信効率がさらに向上することが期待される。

また、基板１３２を多層基板として、コイルパターン１３３は、異なる導体層にそれぞれ形成されているコイルパターンを有してもよい。図１４には、コイルパターン１３３が、第１コイルパターン１６１及び第２コイルパターン１６２に加えて、第１コイルパターン１６１よりＹ１側に形成されている第３コイルパターン１６３、並びに、第２コイルパターン１６２よりＹ２側に形成されている第４コイルパターン１６４及び第５コイルパターン１６５を含む例が示されている。いずれのコイルパターンについても、露出面１０３側の導体と反対側の導体との間の距離Ｄ３０が等しく、中心点Ｃ３１，Ｃ３２並びに第３コイルパターン１６３の中心点Ｃ３３、第４コイルパターン１６４の中心点Ｃ３４及び第５コイルパターン１６５の中心点Ｃ３５は、矢印Ｙ１に沿う順番で露出面１０３に近くなっている。換言すると、基板１３２の積層方向の順で、各層における中心点Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３，Ｃ３４，Ｃ３５は露出面１０３に近くなっている。

また、図１４の形態を図１５に示されるように更に変形してもよい。図１５の例では、中心点Ｃ３３が、中心点Ｃ３１よりも露出面１０３に近く、中心点Ｃ３４が、中心点Ｃ３２よりも露出面１０３に近く、中心点Ｃ３５が、中心点Ｃ３４よりも露出面１０３に近くなっている。

また、第１コイルパターン１６１及び第２コイルパターン１６２それぞれの巻き線数が１である例について説明したが、これには限定されない。第１コイルパターン１６１及び第２コイルパターン１６２の少なくとも一方の巻き線数が１より大きくてもよい。

実施の形態４．
続いて、実施の形態４について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いる。本実施の形態は、コイルパターン１３３を構成する複数のコイルパターンのうち、露出面１０３側の導体部は基板１３２の同一面上に形成されているのに対して、反対側の導体部は異なる層に形成されている点で、実施の形態１とは異なる。

図１６に示されるように、コイルパターン１３３は、塗りつぶされた領域で示される第１コイルパターン１７１と、ハッチングが付された領域で示される第２コイルパターン１７２と、を有する。第１コイルパターン１７１及び第２コイルパターン１７２の巻き線数はそれぞれ１であり、コイルパターン１３３は、巻き線数が２のコイルに相当する。

第１コイルパターン１７１は、露出面１０３側の第１導体部１７１ａと、第１導体部１７１ａを挟んで露出面１０３とは反対側の第２導体部１７１ｂと、を有する。第１導体部１７１ａ及び第２導体部１７１ｂはいずれも、基板１３２の表面である面１３２１上に形成されている。第２コイルパターン１７２は、露出面１０３側の第３導体部１７２ａと、第３導体部１７２ａを挟んで露出面１０３とは反対側の第４導体部１７２ｂと、を有する。第３導体部１７２ａは、第１コイルパターン１７１と同様に面１３２１上に形成されているが、第４導体部１７２ｂは、基板１３２の裏面上に形成される。第３導体部１７２ａ及び第４導体部１７２ｂは、図１６において白抜きの丸印で示される導体により電気的に接続されている。

基板１３２のＢ－Ｂ線における断面が、図１７で模式的に示されている。図１７に示されるように、第１コイルパターン１７１を構成する第１導体部１７１ａ及び第２導体部１７１ｂはいずれも、基板１３２の表面の導体層に形成されている。一方、第２コイルパターン１７２のうち、第３導体部１７２ａは、基板１３２の表面の導体層に形成されており、第４導体部１７２ｂは、基板１３２の裏面の導体層に形成されている。

本実施の形態に係る基板１３２を有する通信装置１００によれば、コイルパターン１３３によって発生する磁界において、露出面１０３側の磁束密度の値が大きくなり、通信効率が向上することが期待される。特に、第１導体部１７１ａ及び第３導体部１７２ａを近接して配置するとともに、第２導体部１７１ｂ及び第４導体部１７２ｂとは、Ｘ－Ｚ平面上において重複することが望ましい。

なお、角度θが９０度である例を説明したが、上述の実施形態のように角度θを変更してもよい。

また、基板１３２を多層基板として、コイルパターン１３３は、部分的に異なる層に形成されている、２つより多くのコイルパターンを含んでもよい。図１８の例では、第１導体部１７１ａ及び第３導体部１７２ａに加えて、第５導体部１７３ａ、第７導体部１７４ａ及び第９導体部１７５ａが同一の導体層において露出面１０３側に形成されている。また、第２導体部１７１ｂ、第４導体部１７２ｂ、第５導体部１７３ａとともに第３コイルパターンを構成する第６導体部１７３ｂ、第７導体部１７４ａとともに第４コイルパターンを構成する第８導体部１７４ｂ、及び、第９導体部１７５ａとともに第５コイルパターンを構成する第１０導体部１７５ｂが、Ｚ１側においてＹ軸に沿って形成されている。このように構成される基板１３２によっても、通信効率の向上が期待される。図１８の例は、一般的な円筒型のコイルを図１５に示されるように折り曲げた変形の、さらに別の例に相当する。

また、第１コイルパターン１７１及び第２コイルパターン１７２それぞれの巻き線数が１である例について説明したが、これには限定されない。第１コイルパターン１７１及び第２コイルパターン１７２の少なくとも一方の巻き線数が１より大きくてもよい。

なお、図１８に示されるＺ１側とＺ２側の導体部の配置を入れ替えて、図１９のように、複数の層に形成された導体部を露出面１０３の近傍に配置することで、露出面１０３側において反対側より均一な磁場を形成させることにより外部機器３００との通信の安定性を向上させることも考えられる。すなわち、図１６～１８において、Ｘ軸に対して対称な形状のコイルパターンを基板１３２が有してもよい。磁束密度に影響するパラメータは、コイルパターンに加えて、基板１３２と露出面１０３との距離、通信装置１００及び設備２００の材料、基板１３２の姿勢、その他の要因を含み多様であるため、通信効率及び通信の安定性を検証してから通信装置１００に実装すべきコイルパターンを決定してもよい。

基板１３２に形成されたコイルパターンは、少なくとも１の巻き線数をそれぞれ有する第１コイルパターン及び第２コイルパターンを有し、第１コイルパターンは、露出面が露出している外部の方向すなわちＺ２方向、及び、本体部１０１が挿入された方向すなわちＺ１方向のうちの一側の第１導体部と、他側の第２導体部と、を有し、第２コイルパターンは、一側の第３導体部と、他側の第４導体部と、を有していればよい。この第１導体部及び第３導体部は、基板において同一の面上に形成されていて、第２導体部及び第４導体部は、基板の異なる層に形成されていればよい。

実施の形態５．
続いて、実施の形態５について、上述の実施の形態１との相違点を中心に説明する。なお、上記実施の形態１と同一又は同等の構成については、同等の符号を用いる。本実施の形態は、コイルパターン１３３を構成する導体部の一部が、並列に接続されている点で、実施の形態１とは異なる。

図２０に示されるように、コイルパターン１３３は、Ｚ２側、すなわち露出面１０３側の第１導体部１８１と、Ｚ１側、すなわち第１導体部１８１を挟んで露出面１０３とは反対側の導体部１８２と、を有する。ただし、導体部１８２は、互いに異なる層に形成されている第２導体部１８２ａ、第３導体部１８２ｂ及び第４導体部１８２ｃを含む。第２導体部１８２ａ、第３導体部１８２ｂ及び第４導体部１８２ｃは、スルーホール導体又はビア導体を介して並列に、第１導体部１８１と電気的に接続されている。

基板１３２のＣ－Ｃ線における断面が、図２１で模式的に示されている。図２１の例では、コイルパターン１３３の導体部１８２が、ビア導体により異なる導体層を電気的に接続している。

本実施の形態に係る基板１３２を有する通信装置１００によれば、コイルパターン１３３によって発生する磁界において、露出面１０３側の磁束密度の値が大きくなり、通信効率が向上することが期待される。

なお、コイルパターン１３３の導体部１８２が３つの異なる層に形成される導体パターンを有する例について説明したが、これには限定されない。導体部１８２を構成する導体パターンが形成される層は、２層であってもよいし、３層より多くてもよい。特に、導体部１８２を構成する導体パターンが、５層にわたって形成される場合は、図１８に示される第１導体部１７１ａ、第３導体部１７２ａ、第５導体部１７３ａ、第７導体部１７４ａ及び第９導体部１７５ａをまとめて１つの導体パターンに変形した例に相当する。

また、コイルパターン１３３の巻き線数が１である例について説明したが、これには限定されない。コイルパターン１３３の巻き線数は１より大きくてもよい。

なお、図２１に示されるＺ１側とＺ２側の導体部の配置を入れ替えて、図２２のように、複数の層に形成された導体部を露出面１０３の近傍に配置することで、露出面１０３側において反対側より均一な磁場を形成させることにより外部機器３００との通信の安定性を向上させることも考えられる。すなわち、図２０～２１において、Ｘ軸に対して対称な形状のコイルパターンを基板１３２が有してもよい。磁束密度に影響するパラメータが多様であるため、これらのパラメータとコイルパターンの形状と、通信効率及び通信の安定性と、の関係を検証してから通信装置１００に実装すべきコイルパターンを決定してもよい。

コイルパターンは、露出面１０３が露出している外部の方向すなわちＺ２方向、及び、本体部１０１が挿入された方向すなわちＺ１方向のうちの一側の第１導体部と、他側の、第１導体部に並列に接続される第２導体部及び第３導体部と、を有し、第２導体部及び第３導体部は、基板の異なる層に形成されていればよい。

以上、本開示の実施の形態について説明したが、本開示は上記実施の形態によって限定されるものではない。

例えば、通信装置１００が実質的に本体部１０１に等しい例について説明したが、これには限定されない。通信装置１００は、本体部１０１に加えて、取付部１０２とは異なる構成要素を有してもよい。

また、通信装置１００の形状は、直方体に限定されず、任意の形状であってもよい。例えば、図２３に示されるように、通信装置１００の本体部１０１は、Ｚ２方向の作業者からみて開口部２０１より大きな表示面を含む画面ユニット１０５を有してもよい。この例において、通信装置１００が設備２００の開口部２０１に挿入されて取り付けられたときには、画面ユニット１０５のうちの表示面の外周に位置する枠の内部に配置されている基板１３２により、近距離無線通信が達成される。

また、通信装置１００が表示器である例を説明したが、これには限定されない。例えば、通信装置１００は、制御盤である設備２００に取り付けられるスピーカ又は記憶装置であってもよい。また、設備２００は、制御盤でなくともよい。例えば、設備２００は、コンクリート、木材、金属のような材料で建てられた建築物の壁であってもよい。設備２００は、通信装置１００を取り付けるための壁面２０３を有していればよく、通信装置１００は、壁面２０３の窪みに取り付けられてもよい。

また、取付部１０２を利用してネジ留めにより通信装置１００を設備２００に取り付ける例について説明したが、これには限定されず、設備２００に通信装置１００を取り付ける方法を任意に変更してもよい。例えば、通信装置１００から取付部１０２を省略してもよい。具体的には、直方体の本体部１０１が開口部２０１に挿入されたときに本体部１０１を押さえ付けて又は挟み込むことで取り付ける取付部が壁面２０３又は開口部２０１に設けられていてもよい。また、本体部１０１の筐体に含まれる鋼板を、開口部２０１の底に設けられた磁石で吸着することで、通信装置１００を開口部２０１に固定してもよい。

本開示は、本開示の広義の精神と範囲を逸脱することなく、様々な実施の形態及び変形が可能とされるものである。また、上述した実施の形態は、本開示を説明するためのものであり、本開示の範囲を限定するものではない。つまり、本開示の範囲は、実施の形態ではなく、請求の範囲によって示される。そして、請求の範囲内及びそれと同等の開示の意義の範囲内で施される様々な変形が、本開示の範囲内とみなされる。

本開示は、壁面に取り付けられて近距離無線通信を行う装置に適している。

１００通信装置、１０１本体部、１０２取付部、１０３露出面、１０４表示面、１０５画面ユニット、１１０制御部、１２０装置通信部、１３０無線通信部、１３１通信回路部、１３２，１３２ａ基板、１３２１面、１３３コイルパターン、１４０表示部、１５１，１６１，１７１第１コイルパターン、１５１ａ，１７１ａ，１８１第１導体部、１５１ｂ，１７１ｂ，１８２ａ第２導体部、１５２，１６２，１７２第２コイルパターン、１５２ａ，１７２ａ，１８２ｂ第３導体部、１５２ｂ，１７２ｂ，１８２ｃ第４導体部、１６３第３コイルパターン、１６３ａ導体、１６４第４コイルパターン、１６５第５コイルパターン、１７３ａ第５導体部、１７３ｂ第６導体部、１７４ａ第７導体部、１７４ｂ第８導体部、１７５ａ第９導体部、１７５ｂ第１０導体部、１８２導体部、２００設備、２０１開口部、２０２孔、３００外部機器、Ｃ２１，Ｃ２２，Ｃ３１，Ｃ３２，Ｃ３３，Ｃ３４，Ｃ３５中心点、Ｄ１，Ｄ２幅、Ｄ１１，Ｄ１２，Ｄ２１，Ｄ２２，Ｄ３０，Ｄ３１，Ｄ３２距離、 θ 角度。

Claims

本体部と、
前記本体部に収容され、前記本体部に近接する外部機器と磁気結合による無線通信をする無線通信手段と、を備え、
前記本体部は、壁面の開口部に挿入されて前記壁面に取り付けられた状態で前記壁面から露出する露出面を有し、
前記無線通信手段は、前記外部機器との間で前記磁気結合をするコイルパターンが形成された基板を有し、
前記基板と前記露出面とは、非平行であり、
前記コイルパターンは、少なくとも１の巻き線数をそれぞれ有する第１コイルパターン及び第２コイルパターンを有し、
前記第１コイルパターンは、前記露出面が露出している外部の方向及び前記本体部が挿入された方向のうちの一側の第１導体部と、他側の第２導体部と、を有し、
前記第２コイルパターンは、前記一側の第３導体部と、前記他側の第４導体部と、を有し、
前記第１導体部及び前記第３導体部は、前記基板において同一の面上に形成されており、
前記第２導体部及び前記第４導体部は、前記基板の異なる層に形成されている、
通信装置。
前記基板と前記露出面とのなす角度は、６０度以上である、
請求項１に記載の通信装置。
本体部と、
前記本体部に収容され、前記本体部に近接する外部機器と磁気結合による無線通信をする無線通信手段と、を備え、
前記本体部は、壁面の開口部に挿入されて前記壁面に取り付けられた状態で前記壁面から露出する露出面を有し、
前記無線通信手段は、前記外部機器との間で前記磁気結合をするコイルパターンが形成された基板を有し、
前記基板と前記露出面とは、非平行であり、
前記コイルパターンは、前記露出面が露出している外部の方向及び前記本体部が挿入された方向のうちの一側の第１導体部と、他側の、前記第１導体部に並列に接続される第２導体部及び第３導体部と、を有し、
前記第２導体部及び前記第３導体部は、前記基板の異なる層に形成されている、
通信装置。
本体部と、
前記本体部に収容され、前記本体部に近接する外部機器と磁気結合による無線通信をする無線通信手段と、を備え、
前記本体部は、壁面の開口部に挿入されて前記壁面に取り付けられた状態で前記壁面から露出する露出面を有し、
前記無線通信手段は、前記外部機器との間で前記磁気結合をするコイルパターンが形成された基板を有し、
前記基板と前記露出面とは、非平行であり、
前記露出面内の画面に画像を表示する表示手段、をさらに備え、
前記基板は、前記画面を囲む枠の内部に配置される、
通信装置。