WO2022097232A1 - 複合部材および構造物 - Google Patents

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    • H01Q9/04—Resonant antennas
    • H01Q9/30—Resonant antennas with feed to end of elongated active element, e.g. unipole

Definitions

  • This disclosure relates to composite members and structures.
  • Non-Patent Document 1 In order to realize wireless communication between the electromagnetically shielded space and the outside, there is a method of extending the antenna to the outside of the space. Further, when the space is a manhole or the like buried in the ground and a vehicle or a person passes over the manhole, there is a method of forming a recess when manufacturing a metal member such as a manhole cover and embedding a transmission / reception device. (See, for example, Non-Patent Document 1).
  • the size of the lid is limited to the transmission / reception device, and it is particularly difficult to apply it to a small lid. Further, when the lid is made of a metal material, it becomes difficult to communicate inside and outside the shielded space. On the other hand, when the lid is made of a non-metal material, it is desirable to use a high-strength and non-brittle material assuming that heavy objects such as vehicles will be loaded, but FRP (Fiber Reinforced Plastics) etc. is applied. Then, the cost tends to be high. As described above, a member having high strength and capable of communication between the inside and the outside of the structure has been desired.
  • the purpose of the present disclosure made in view of such circumstances is to provide a member having high strength and enabling communication between the inside and the outside of the structure.
  • the composite member according to the present disclosure is a base material having a non-metal as a main material and a metal material having a wiring pattern formed therein, and the base material is embedded in the base material. It is provided with a metal material to be reinforced and a feeding point to the metal material.
  • the structure according to the present disclosure includes a composite member according to the present disclosure, a communication unit for transmitting information detected by a sensor, and a feeding line connecting the feeding point and the communication unit.
  • upper and lower mean the direction parallel to the Z axis of the coordinate axis display drawn in the drawing
  • horizontal means the direction of the coordinate axis display drawn in the drawing. It shall mean a direction parallel to the XY plane.
  • the composite member 1 includes a base material 10 and a metal material 20.
  • the metal material 20 includes a feeding point 21.
  • One end of the feeder line 51 is connected to the feeder point 21.
  • the other end of the feeder line 51 is connected to the transmitter / receiver 5.
  • the composite member 1 and the transmission / reception device 5 are connected via the feeding point 21 and the feeding line 51.
  • the composite member 1 may form at least a part of the door or the lid of the structure 2.
  • the structure 2 is a meter box for a water pipe.
  • the composite member 1 is installed so that the upper surface is exposed on the road surface.
  • the feeder line 51 connects the composite member 1 and the transmission / reception device 5 provided inside the meter box.
  • the feeder line 51 may include a coaxial cable and a connector.
  • the base material 10 has a substantially rectangular parallelepiped shape and is made of a non-metal material having a small radio wave attenuation.
  • the base material 10 is specifically a resin, concrete, mortar, glass, ceramics or the like, and may be a combination thereof. More specifically, the resin includes polyethylene, polyvinyl chloride, polypropylene, ABS (Acrylonitrile Butadiene Styrene), acrylic and the like. As described below, the base material 10 may be selected so that the attenuation of radio waves is small, depending on the frequency used by the antenna composed of the metal material 20.
  • the base material 10 is preferably made of a resin which is a non-brittle material in consideration of the impact of a vehicle or the like passing on the road surface.
  • the metal material 20 When concrete or mortar is used for the base material 10, the metal material 20 is placed in an alkaline environment. In this case, the metal material 20 is provided with higher corrosion resistance than when a general resin coating is applied. As described above, depending on the material of the base material 10, it is possible to impart anticorrosion property to the metal material 20.
  • the metal material 20 is embedded in the base material 10.
  • the metal material 20 is steel, gold, silver, copper, aluminum, an alloy of two or more of these, and the like.
  • the metal material 20 is made of steel.
  • the metal material 20 takes the shape of a ribbed reinforcing bar to reinforce the base material 10.
  • the metal material 20 may have a rod-like or plate-like shape, and the vertical, horizontal, and height can be appropriately adjusted.
  • the longitudinal direction of the metal material 20 extends along the Y direction, but the present invention is not limited to this, and the metal material 20 may extend along the X direction according to the shape of the base material 10.
  • the cross section of the metal material 20 is circular, but the cross section is not limited to this and may be rectangular.
  • the diameter of the metal material 20 can be set so that the composite member 1 has a predetermined load-bearing strength when the composite member 1 constitutes the door or lid of the structure 2.
  • the load-bearing strength may be determined according to the location on the road surface where the door or lid is installed, and is, for example, the load-bearing capacity of T-2.
  • the metal material 20 forms an arbitrary wiring pattern and is fed via the feeding point 21 to form an antenna.
  • the metal material 20 constitutes a dipole antenna.
  • the antenna composed of the metal material 20 may be a monopole antenna, a loop antenna, a slot antenna, an inverted F antenna, a rombic antenna, a patch antenna, an array antenna, a microstrip antenna, or the like.
  • the length, diameter and width dimensions of the metal material 20 may be freely determined according to the bandwidth used. In this way, the metal material 20 reinforces the base material 10 as a reinforcing material, and at the same time, enables transmission of radio waves from the composite member 1 itself and reception of radio waves to the composite member 1 itself as an antenna.
  • the feeding point 21 can be exposed to the outside of the composite member 1. In the examples shown in FIGS. 2A and 2B, the feeding point 21 is exposed on the bottom surface of the base material 10, but the present invention is not limited to this. For example, a notch is made in the base material 10 and the feeding point 21 is outside the base material 10. May be exposed to.
  • a feeder line 51 can be connected to the feeder point 21. Specifically, one end of the feeder line 51 is connected via the connector, and the other end of the feeder line 51 is connected to the transmission / reception device 5 via the connector. As a result, high-frequency power is supplied to the metal material 20 via the feeding point 21, and is also sent from the metal material 20 to the transmission / reception device 5.
  • the feeder line 51 may be connected to the feeder point 21 later, or may be connected to the feeder point 21 in advance when the composite member 1 is manufactured.
  • the metal material 20 embedded in the base material 10 constitutes a monopole antenna.
  • the metal material 20 improves the strength of the door of the meter box, and at the same time, enables transmission of radio waves from the door itself and reception of radio waves to the door itself.
  • the metal material 20 is arranged in the central region when viewed from the upper surface of the composite member 1.
  • the metal material 20 is connected to the transmission / reception device 5 via a feeder line 51.
  • information can be transmitted / received between the outside and the inside of the meter box via the transmission / reception device 5 and the composite member 1.
  • the information includes, for example, information about the quality, pressure, and flow rate of water in the water pipe P measured by a sensor 6 provided in the water pipe P.
  • the sensor 6 inside the meter box may be a smart meter. Details of meter reading by a smart meter are disclosed in, for example, Document 1 below, and are omitted here.
  • Reference 1 "Tokyo Metropolitan Waterworks Bureau Press Release", [online], [Search on November 2, 2nd year of Reiwa], Internet ⁇ URL: https://www.waterworks.metro.tokyo.jp/press/h31/ press200121-01.html>
  • the transmission / reception device 5 is connected to the sensor 6 by wire or wirelessly.
  • the transmission / reception device 5 includes a control unit and a communication unit.
  • the control unit of the transmission / reception device 5 acquires information about water measured by the sensor 6 from the sensor 6 via the communication unit.
  • the control unit transmits the acquired information via the communication unit and the feeder line 51.
  • the information transmitted from the transmission / reception device 5 in this way is transmitted to the outside of the meter box via the composite member 1.
  • the transmission / reception device 5 may receive a signal requesting acquisition of information from the outside of the meter box, and acquire and transmit the information according to the received signal.
  • the control unit of the transmission / reception device 5 includes one or more processors.
  • the "processor” is a general-purpose processor or a dedicated processor specialized for a specific process, but is not limited thereto. It may be configured by dedicated hardware, a general-purpose processor, or a processor specialized for a specific process.
  • the control unit executes processing related to the operation of the entire transmission / reception device 5 while controlling each unit of the transmission / reception device 5.
  • the communication unit of the transmission / reception device 5 includes at least one communication interface.
  • the communication interface is, for example, an interface compatible with short-range wireless communication such as Bluetooth (registered trademark), or a LAN interface.
  • the communication unit receives the information used for the operation of the transmission / reception device 5, and also transmits the information obtained by the operation of the transmission / reception device 5.
  • the composite member 1 constitutes the door of the meter box for the water pipe as the structure 2, but the present invention is not limited to this.
  • the composite member 1 may form, for example, a gutter as a structure 2, a manhole, a lid of various storage tanks such as silos, and the like.
  • the composite member 1 may form, for example, a door of a warehouse room, an electric room, a machine room, a storage room, a freight car, a freight train, or the like as a structure 2.
  • the transmission / reception device 5 can acquire the information measured by the sensor 6 provided inside the structure 2 and transmit it to the outside of the structure 2 via the composite member 1.
  • the sensor 6 includes various sensors such as a temperature / humidity sensor, a water level sensor, an odor sensor, a corrosion sensor, and a gas sensor.
  • FIG. 3 shows the directivity when the metal material 20 constituting the dipole antenna is applied to the door of the meter box as the structure 2. From FIG. 3, it can be seen that radio waves are also radiated below the metal material 20, that is, toward the inside of the meter box. Radio waves radiated toward the inside of the meter box may be reflected above the metal material 20 by using a reflector to improve the directivity to the outside of the meter box.
  • the reflector is made of metal, for example.
  • the reflector can be provided on the bottom surface of the composite member 1 as shown by the line AA'in FIG. 2B.
  • the composite member 1 is a base material 10 having a non-metal as a main material and a metal material having a wiring pattern formed therein, and the base material 10 is embedded in the base material 10.
  • a metal material 20 to be reinforced and a feeding point 21 to the metal material 20 are provided.
  • the metal material 20 in the composite member 1 can simultaneously realize the reinforcing effect and the antenna function. Since the metal material 20 functions as a reinforcing bar in the base material 10, the strength equivalent to that of a metal product can be realized at low cost. Further, the cost of the base material 10 can be suppressed by using a resin or the like which is a general material. Therefore, the composite member 1 can provide a member having high strength and enabling communication between the inside and the outside of the structure 2.
  • the metal material 20 constitutes the antenna depending on the shape of the wiring pattern.
  • the wiring pattern of the metal material 20 can be examined, and the directivity of the antenna composed of the metal material 20 can be freely designed.
  • the metal material 20 and the transmission / reception device 5 are connected to each other, and radio wave transmission without attenuation can be realized directly from the composite member 1. Further, by separating the transmission / reception device 5 and the antenna, it is possible to reduce the size of the lid or the door of the structure 2. Therefore, the composite member 1 can provide a member having high strength and enabling communication between the inside and the outside of the structure 2.
  • the base material 10 is made of resin, concrete, mortar, glass, ceramics, or a combination thereof.
  • the composite member 1 can be provided by using a material such as a resin, which is a non-brittle material and is inexpensive, as the base material 10. Therefore, the composite member 1 can provide a member having high strength and enabling communication between the inside and the outside of the structure 2.
  • the metal material 20 when the base material 10 is concrete or mortar, the metal material 20 is provided with anticorrosion properties by the base material 10, and the metal material 20 in the base material 10 can be provided with an anticorrosion film. can. Compared with the case where the metal material 20 is coated with resin, the metal material 20 can secure higher corrosion resistance and can form an antenna. Therefore, the composite member 1 can provide a member having high strength and enabling communication between the inside and the outside of the structure 2.
  • the feeding point 21 is exposed to the outside of the base material 10. Therefore, the feeder line 51 can be easily connected to the feeder point 21. As a result, even when the feeder line 51 is deteriorated, the replacement work can be performed quickly, and the communication via the composite member 1 can be stably maintained. Therefore, the composite member 1 can provide a member having high strength and enabling communication between the inside and the outside of the structure 2.
  • the structure 2 according to the present embodiment is a feeding line connecting the composite member 1 according to the present embodiment, the communication unit for transmitting the information detected by the sensor 6, and the feeding point 21 and the communication unit. 51 and.
  • the transmission / reception device 5 can transmit the information detected by the sensor 6 inside the structure 2 to the outside of the structure 2 via the composite member 1 and the feeder line 51.
  • the composite member 1 having an antenna function and the transmission / reception device 5 having a communication unit by a feeder line 51 more reliable communication between the inside and the outside of the structure 2 becomes possible.
  • the composite member 1 constitutes at least a part of the door or the lid of the structure 2.
  • the composite member 1 is arranged at the boundary between the inside and the outside of the structure 2. By realizing the antenna function of the composite member 1 itself, stable communication between the inside and the outside of the structure 2 can be realized.
  • the structure 2 according to the present embodiment is a meter box.
  • the information detected by the sensor 6 inside the meter box can be transmitted to the outside via the transmission / reception device 5 and the composite member 1.
  • manual confirmation is not required and efficiency can be improved.
  • the base material 10 of the composite member 1 may be a combination of different materials.
  • a part of the base material 10 may be made of a resin such as acrylic, and the other part may be made of concrete.
  • the portion of the base material 10 made of a resin such as acrylic makes it easier for radio waves to pass through, and the part made of concrete enhances the corrosion resistance of the metal material 20.
  • the strength of the composite member 1 can be increased, and efficient communication can be realized at the same time.

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Abstract

本開示に係る複合部材（１）は、非金属を主材料とする母材（１０）と、配線パターンを形成した金属材であって、母材（１０）中に埋設されて母材（１０）を補強する金属材（２０）と、金属材（２０）への給電点（２１）と、を備える。

Description

複合部材および構造物
　本開示は、複合部材および構造物に関する。
　電磁的に遮蔽された空間と外部との無線通信を実現するためには、当該空間の外へアンテナを張出す方法がある。また、当該空間が地中に埋設されたマンホール等であり、その上を車両または人が通過する場合、マンホールの蓋等の金属製部材の製造時に凹部を形成し、送受信装置を埋め込む方法がある（例えば、非特許文献１参照）。
"管きょリアルタイム監視用　マンホールアンテナ"、［online］、［令和2年11月2日検索］、インターネット〈URL：https://www.meidensha.co.jp/catalog/bb/BB524-3291.pdf〉
　凹部を形成した蓋に送受信装置を埋め込む方法では、蓋の寸法が送受信装置に制限され、特に小型の蓋への適用は困難である。また、蓋を金属材料で構成する場合は、遮蔽された空間の内外の通信が困難となる。一方、蓋を非金属材料で構成する場合は、車両等の重量物が載荷されることを想定して高強度かつ非脆性の材料を用いることが望ましいが、FRP(Fiber Reinforced Plastics)等を適用するとコストが高くなりがちである。このように、高い強度を有し、併せて構造物の内部と外部との通信を可能にする部材が望まれていた。
　かかる事情に鑑みてなされた本開示の目的は、高い強度を有し、併せて構造物の内部と外部との通信を可能にする部材を提供することにある。
　上述の課題を解決するため、本開示に係る複合部材は、非金属を主材料とする母材と、配線パターンを形成した金属材であって、前記母材中に埋設されて前記母材を補強する金属材と、前記金属材への給電点と、を備える。
　また、本開示に係る構造物は、本開示に係る複合部材と、センサで検出した情報を送信する通信部と、前記給電点と前記通信部とを接続する給電線と、を備える。
　本開示によれば、高い強度を有し、併せて構造物の内部と外部との通信を可能にする部材を提供することができる。
本開示の一実施形態に係る複合部材の構成の一例を示す斜視図である。 本開示の一実施形態に係る複合部材の構成の一例を示す平面図である。 本開示の一実施形態に係る複合部材の構成の一例を示す断面図である。 本開示の一実施形態に係る複合部材を適用した場合の、アンテナの指向性を示す図である。
　以下、本開示の実施形態について適宜図面を参照しながら説明する。以下に説明する実施形態は本開示の構成の例であり、本開示は、以下の実施形態に制限されるものではない。
　なお、以下の説明における「上」、「下」とは、図面に描かれた座標軸表示のＺ軸に平行な方向を意味するものとし、「水平」とは、図面に描かれた座標軸表示のＸＹ平面に平行な方向を意味するものとする。
　図１、図２Ａ、および図２Ｂを参照して、本開示の実施形態に係る複合部材１の概要を説明する。図１に示すように、複合部材１は、母材１０と、金属材２０とを備える。金属材２０は給電点２１を備える。給電点２１に、給電線５１の一方の端部が接続される。給電線５１の他方の端部は送受信装置５に接続される。このように、給電点２１および給電線５１を介して、複合部材１と送受信装置５とが接続される。
　複合部材１は構造物２の扉または蓋の少なくとも一部を構成してもよい。本実施形態では、構造物２は水道管用のメーターボックスである。メーターボックスが地中に埋設される場合、複合部材１は、上面が路面上に露出するように設置される。給電線５１は、複合部材１と、メーターボックスの内部に設けられた送受信装置５とを接続する。給電線５１は具体的には、同軸ケーブルおよびコネクタを含んでよい。
　母材１０は、略直方体形状であり、電波減衰の小さい非金属材料から成る。母材１０は、具体的には樹脂、コンクリート、モルタル、ガラス、セラミクス等であり、これらの組み合わせであってもよい。より具体的には、樹脂は、ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリプロピレン、ＡＢＳ（Acrylonitrile Butadiene Styrene）、アクリル等を含む。母材１０は、以下に説明するように金属材２０が構成するアンテナが用いる周波数に応じて、電波の減衰が少ないものが選択されてよい。母材１０は、路面上を通過する車両等の衝撃を考慮した場合には、非脆性材料である樹脂により構成されることが望ましい。
　母材１０にコンクリートまたはモルタルを用いた場合には、金属材２０がアルカリ環境下におかれることになる。この場合、金属材２０には一般的な樹脂塗装を施した場合よりも高い防食性が付与される。このように、母材１０の素材によっては金属材２０に防食性を付与することも可能である。
　金属材２０は、母材１０の中に埋設される。金属材２０は具体的には、鉄鋼、金、銀、銅、アルミニウム、およびこれらの２種以上の合金等である。本実施形態では、金属材２０は鉄鋼から成る。金属材２０は、リブ付きの鉄筋の形状をとり、母材１０を補強する。金属材２０は棒状または板状の形状であってよく、縦、横、および高さは適宜調整できる。図１では、金属材２０の長手方向がＹ方向へ沿うように延在しているが、これに限られず、母材１０の形状に合わせてＸ方向へ沿うように延在してもよい。図１では、金属材２０の断面は円形であるが、これに限られず矩形であってもよい。金属材２０の直径は、複合部材１が構造物２の扉または蓋を構成する場合に、複合部材１が所定の耐荷重強度を有するよう設定できる。耐荷重強度は、当該扉または蓋が設置される路面上の場所に応じて決められてよく、例えばＴ－２の耐荷重である。
　金属材２０は、任意の配線パターンを形成し、給電点２１を介して給電されることでアンテナを構成する。図１において、金属材２０はダイポールアンテナを構成する。これに限られず、金属材２０が構成するアンテナは、モノポールアンテナ、ループアンテナ、スロットアンテナ、逆Ｆアンテナ、ロンビックアンテナ、パッチアンテナ、アレイアンテナ、マイクロストリップアンテナ等であってもよい。金属材２０の長さ、直径および幅の寸法は使用する帯域幅に応じて自由に決められてよい。このように、金属材２０は、補強材として母材１０を補強すると同時に、アンテナとして複合部材１自体からの電波の送信および複合部材１自体への電波の受信を可能にする。
　給電点２１は、複合部材１の外部に露出させることができる。図２Ａおよび図２Ｂに示す例では、給電点２１は母材１０の底面に露出しているが、これに限られず、例えば母材１０に切り欠きを入れ、給電点２１を母材１０の外部に露出させてもよい。給電点２１には給電線５１を接続することができる。具体的には、給電線５１の一方の端部がコネクタを介して接続され、また、給電線５１の他方の端部が、コネクタを介して送受信装置５に接続される。これにより、高周波電力が金属材２０に給電点２１を介して供給され、また、金属材２０から送受信装置５へと送り込まれる。給電線５１は、後から給電点２１に接続されてもよいし、複合部材１の製造時に予め給電点２１に接続されていてもよい。
　図２Ａおよび図２Ｂにおいて、母材１０の中に埋設された金属材２０はモノポールアンテナを構成する。金属材２０はメーターボックスの扉の強度を向上させ、同時に、扉自体からの電波の発信、および扉自体への電波の受信を可能にする。図２Ａに示すように、金属材２０は複合部材１の上面から見て中央部の領域に配置される。
　図２Ｂに示すように、メーターボックスの内部において、金属材２０は給電線５１を介して送受信装置５と接続される。これにより、メーターボックスの外部と内部との情報の送受信が、送受信装置５および複合部材１を介して行うことができる。情報とは、例えば水道管Ｐに設けられたセンサ６が計測した、水道管Ｐ内の水の質、圧力、流量についての情報を含む。
　なお、メーターボックスの内部のセンサ６はスマートメーターであってもよい。スマートメーターによる検針の詳細については、例えば下記の文献１に開示されているため、ここでは省略する。
　文献１：“東京都水道局　プレス発表”、［online］、［令和2年11月2日検索］、インターネット〈URL：https://www.waterworks.metro.tokyo.jp/press/h31/press200121-01.html〉
　送受信装置５はセンサ６と有線または無線により接続される。送受信装置５は制御部、および通信部を備える。送受信装置５の制御部は、センサ６が計測した水についての情報を、通信部を介して、センサ６から取得する。制御部は、取得した情報を通信部および給電線５１を介して送信する。このようにして送受信装置５から送信された情報は、複合部材１を介してメーターボックスの外部に送信される。また、送受信装置５は、メーターボックスの外部から情報の取得を要求する信号を受信し、受信した信号に応じて当該情報を取得および送信してもよい。
　送受信装置５の制御部は、１つ以上のプロセッサを含む。本実施形態において、「プロセッサ」は、汎用のプロセッサまたは特定の処理に特化した専用のプロセッサであるが、これらに限られない。専用のハードウェアによって構成されてもよいし、汎用のプロセッサ又は特定の処理に特化したプロセッサによって構成されてもよい。制御部は、送受信装置５の各部を制御しながら、送受信装置５全体の動作に関わる処理を実行する。
　送受信装置５の通信部は、少なくとも１つの通信用インタフェースを含む。通信用インタフェースは、例えば、Bluetooth（登録商標）などの近距離無線通信に対応したインタフェース、またはＬＡＮインタフェースである。通信部は、送受信装置５の動作に用いられる情報を受信し、また送受信装置５の動作によって得られる情報を送信する。
　本実施形態では、複合部材１は構造物２としての水道管用のメーターボックスの扉を構成するが、これに限られない。複合部材１は例えば、構造物２としての側溝、マンホール、サイロ等の各種貯蔵槽等の蓋を構成してもよい。複合部材１は例えば、構造物２としての倉庫室、電気室、機械室、物置、貨物車または貨物列車の貨物室等の扉を構成してもよい。この場合、構造物２の内部に設けられたセンサ６が計測した情報を送受信装置５が取得し、複合部材１を介して構造物２の外部に送信できる。当該センサ６は温湿度センサ、水位センサ、臭気センサ、腐食センサ、ガスセンサ等の各種センサを含む。
　図３は、構造物２としてのメーターボックスの扉に、ダイポールアンテナを構成する金属材２０を適用した場合の指向性を示す。図３から、金属材２０の下方、すなわちメーターボックスの内部の方向へも電波が放射されていることがわかる。メーターボックスの内部の方向へ放射される電波は、反射板を用いて金属材２０の上方へ反射させ、メーターボックスの外部への指向性を高めてもよい。反射板は例えば金属製である。反射板は、図２ＢのＡ－Ａ’線で示すように、複合部材１の底面に設けることができる。
　上述のように、本実施形態にかかる複合部材１は、非金属を主材料とする母材１０と、配線パターンを形成した金属材であって、母材１０中に埋設されて母材１０を補強する金属材２０と、金属材２０への給電点２１と、を備える。
　本実施形態によれば、複合部材１中の金属材２０が補強効果とアンテナ機能とを同時に実現することができる。金属材２０が母材１０中で鉄筋として機能することにより、金属製品に相当する強度を低コストで実現できる。また、母材１０は一般的な材料である樹脂等を用いることでコストを抑制することができる。よって複合部材１により、高い強度を有し、併せて構造物２の内部と外部との通信を可能にする部材を提供することができる。
　上述のように、本実施形態にかかる複合部材１では、配線パターンの形状により、金属材２０がアンテナを構成する。
　本実施形態によれば、金属材２０の配線パターンを検討し、金属材２０が構成するアンテナの指向性を自由に設計することができる。金属材２０と送受信装置５とが接続され、複合部材１から直接、減衰のない電波発信を実現できる。また、送受信装置５とアンテナとが分離されることで、構造物２の蓋または扉の小型化が実現できる。よって複合部材１により、高い強度を有し、併せて構造物２の内部と外部との通信を可能にする部材を提供することができる。
　上述のように、本実施形態にかかる複合部材１では、母材１０は、樹脂、コンクリート、モルタル、ガラス、セラミクス、またはこれらの組み合わせからなる。
　本実施形態によれば、非脆性材料であり、かつ安価である樹脂等の材料を母材１０として用いて複合部材１を提供できる。よって複合部材１により、高い強度を有し、併せて構造物２の内部と外部との通信を可能にする部材を提供することができる。
　上述のように、母材１０が、コンクリートまたはモルタルである場合には、金属材２０は、母材１０により防食性を付与され、母材１０中の金属材２０に防食被膜を付与することができる。金属材２０に樹脂塗装を施した場合と比較し、金属材２０がより高い防食性を確保してアンテナを構成できる。よって複合部材１により、高い強度を有し、併せて構造物２の内部と外部との通信を可能にする部材を提供することができる。
　上述のように、本実施形態にかかる複合部材１では、給電点２１は、母材１０の外部に露出している。このため、給電点２１への給電線５１の接続を容易に行うことができる。これにより給電線５１が劣化した場合等も、交換の作業を素早く行うことができ、複合部材１を介した通信を安定的に保つことができる。よって複合部材１により、高い強度を有し、併せて構造物２の内部と外部との通信を可能にする部材を提供することができる。
　上述のように、本実施形態にかかる構造物２は、本実施形態にかかる複合部材１と、センサ６で検出した情報を送信する通信部と、給電点２１と通信部とを接続する給電線５１と、を備える。
　本実施形態によれば、構造物２の内部でセンサ６が検出した情報を、送受信装置５が、複合部材１と給電線５１とを介して構造物２の外部に送信できる。アンテナ機能を有する複合部材１と、通信部を有する送受信装置５とが給電線５１で接続されることにより、構造物２の内部と外部とのより確実な通信が可能となる。
　上述のように、本実施形態にかかる構造物２では、複合部材１は、構造物２の扉または蓋の少なくとも一部を構成する。
　本実施形態によれば、構造物２の内部と外部との境界に複合部材１が配置される。複合部材１自体がアンテナ機能を実現することで、構造物２の内部と外部との安定的な通信が実現できる。
　上述のように、本実施形態にかかる構造物２は、メーターボックスである。この場合、メーターボックスの内部のセンサ６が検出した情報を送受信装置５および複合部材１を介して外部に送信できる。メーターボックスの外部から情報を適宜取得できることで、人手による確認が不要となり、効率化を図ることができる。
　本開示を諸図面や実施形態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や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、これらの変形や修正は本開示の範囲に含まれることに留意されたい。
　本開示の変形例として、複合部材１の母材１０が異なる材料の組み合わせであってもよい。例えば、母材１０の一部をアクリル等の樹脂で構成し、他の部分をコンクリートで構成してもよい。
　本変形例によれば、母材１０のうち、アクリル等の樹脂で構成した部分が電波を透過しやすくし、コンクリートで構成した部分が金属材２０の防食性を高める。このように、母材１０の設計の自由度を高めることで、複合部材１の強度を高め、併せて効率的な通信を実現できる。
　　１　複合部材
　　２　構造物
　　５　送受信装置
　　６　センサ
　　１０　母材
　　２０　金属材
　　２１　給電点
　　５１　給電線

Claims (8)

  1. 　非金属を主材料とする母材と、
    　配線パターンを形成した金属材であって、前記母材中に埋設されて前記母材を補強する金属材と、
    　前記金属材への給電点と、
    を備える複合部材。
  2. 　前記配線パターンの形状により、前記金属材がアンテナを構成する、請求項１に記載の複合部材。
  3. 　前記母材は、樹脂、コンクリート、モルタル、ガラス、セラミクス、またはこれらの組み合わせからなる、請求項１または２に記載の複合部材。
  4. 　前記母材は、コンクリートまたはモルタルであり、
    　前記金属材は、前記母材により防食性を付与される、請求項３に記載の複合部材。
  5. 　前記給電点は、前記母材の外部に露出している、請求項１から４のいずれか一項に記載の複合部材。
  6. 　請求項１から５のいずれか一項に記載の複合部材と、
    　センサで検出した情報を送信する通信部と、
    　前記給電点と前記通信部とを接続する給電線と、
    を備える構造物。
  7. 　前記複合部材は、前記構造物の扉または蓋の少なくとも一部を構成する、請求項６に記載の構造物。
  8. 　前記構造物は、メーターボックスである、請求項６又は７に記載の構造物。
     
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003142909A (ja) * 2001-10-30 2003-05-16 Sumitomo Electric Ind Ltd マンホールアンテナ
JP2003342966A (ja) * 2002-05-28 2003-12-03 Mitsubishi Electric Corp 無線通信用マンホール蓋、無線通信データ収集装置およびデータ収集システム
US20170155191A1 (en) * 2015-11-27 2017-06-01 Electronics And Telecommunications Research Institute Manhole cover type omnidirectional antenna
JP2019149669A (ja) * 2018-02-27 2019-09-05 株式会社日立製作所 アンテナ装置、アンテナ装置を備えたマンホール蓋および分電盤

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6369769B1 (en) * 2000-02-25 2002-04-09 Innovatec Communications, Llc Flush mounted pit lid antenna
KR20020039825A (ko) * 2000-11-22 2002-05-30 안달 매설가스관 부식 검침시스템용 무선 검침신호 송신장치
US6518933B2 (en) * 2001-05-30 2003-02-11 Ads Corporation Low profile antenna
KR200360412Y1 (ko) 2004-06-07 2004-08-30 주식회사 이엠따블유안테나 맨홀일체형 안테나
KR100880655B1 (ko) * 2007-06-21 2009-02-02 박동국 지표면 매립형 안테나 장치
US8497804B2 (en) * 2008-10-31 2013-07-30 Medtronic, Inc. High dielectric substrate antenna for implantable miniaturized wireless communications and method for forming the same
US8866679B2 (en) * 2010-02-11 2014-10-21 Apple Inc. Antenna clip
KR20120013838A (ko) * 2010-08-06 2012-02-15 삼성전기주식회사 안테나 패턴이 케이스에 매립되는 전자장치 및 그 제조방법
KR101394071B1 (ko) 2013-06-26 2014-05-13 (주)피피아이평화 맨홀
JP6227302B2 (ja) * 2013-06-28 2017-11-08 東京都下水道サービス株式会社 多機能型のマンホール蓋
FR3012684B1 (fr) * 2013-10-29 2015-11-13 Inst Francais De Rech Pour L’Expl De La Mer – Ifremer Antenne radiofrequence sous-marine
EP3106842B1 (en) * 2014-02-14 2020-05-13 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Flow rate measurement device and wireless communication device
KR101880472B1 (ko) * 2016-03-31 2018-07-23 주식회사 네이블커뮤니케이션즈 LPWA(Low-Power Wide-Area) 네트워크 기반의 지하시설물 상태 모니터링을 위한 맨홀 커버
KR101692935B1 (ko) * 2016-06-28 2017-01-04 (주)서용엔지니어링 맨홀용 안테나
NO344782B1 (en) 2018-02-14 2020-04-27 Well Id As Downhole measurement tool assembly for measuring and storing at least one quantity in a wellbore and for wireless surface readout
US10848189B2 (en) * 2018-07-25 2020-11-24 The Boeing Company Method for curing and embedding an antenna in a composite part

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003142909A (ja) * 2001-10-30 2003-05-16 Sumitomo Electric Ind Ltd マンホールアンテナ
JP2003342966A (ja) * 2002-05-28 2003-12-03 Mitsubishi Electric Corp 無線通信用マンホール蓋、無線通信データ収集装置およびデータ収集システム
US20170155191A1 (en) * 2015-11-27 2017-06-01 Electronics And Telecommunications Research Institute Manhole cover type omnidirectional antenna
JP2019149669A (ja) * 2018-02-27 2019-09-05 株式会社日立製作所 アンテナ装置、アンテナ装置を備えたマンホール蓋および分電盤

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