WO2023100554A1 - 太陽電池ビーコン及びビーコンシステム - Google Patents

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WO2023100554A1
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radio wave
beacon
solar cell
wave absorbing
reflecting part
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夢奇 古月
俊之 信岡
俊 植木
佑樹 渡邉
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Sharp Corp
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    • G01S1/00—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith
    • G01S1/02—Beacons or beacon systems transmitting signals having a characteristic or characteristics capable of being detected by non-directional receivers and defining directions, positions, or position lines fixed relatively to the beacon transmitters; Receivers co-operating therewith using radio waves
    • G01S1/68—Marker, boundary, call-sign, or like beacons transmitting signals not carrying directional information
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01S—RADIO DIRECTION-FINDING; RADIO NAVIGATION; DETERMINING DISTANCE OR VELOCITY BY USE OF RADIO WAVES; LOCATING OR PRESENCE-DETECTING BY USE OF THE REFLECTION OR RERADIATION OF RADIO WAVES; ANALOGOUS ARRANGEMENTS USING OTHER WAVES
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    • H01G9/00—Electrolytic capacitors, rectifiers, detectors, switching devices, light-sensitive or temperature-sensitive devices; Processes of their manufacture
    • H01G9/20—Light-sensitive devices
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q1/00—Details of, or arrangements associated with, antennas
    • H01Q1/42—Housings not intimately mechanically associated with radiating elements, e.g. radome
    • H—ELECTRICITY
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    • H01Q—ANTENNAS, i.e. RADIO AERIALS
    • H01Q15/00—Devices for reflection, refraction, diffraction or polarisation of waves radiated from an antenna, e.g. quasi-optical devices
    • H01Q15/14—Reflecting surfaces; Equivalent structures
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02S—GENERATION OF ELECTRIC POWER BY CONVERSION OF INFRARED RADIATION, VISIBLE LIGHT OR ULTRAVIOLET LIGHT, e.g. USING PHOTOVOLTAIC [PV] MODULES
    • H02S10/00—PV power plants; Combinations of PV energy systems with other systems for the generation of electric power
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10F—INORGANIC SEMICONDUCTOR DEVICES SENSITIVE TO INFRARED RADIATION, LIGHT, ELECTROMAGNETIC RADIATION OF SHORTER WAVELENGTH OR CORPUSCULAR RADIATION
    • H10F19/00—Integrated devices, or assemblies of multiple devices, comprising at least one photovoltaic cell covered by group H10F10/00, e.g. photovoltaic modules
    • H10F19/80—Encapsulations or containers for integrated devices, or assemblies of multiple devices, having photovoltaic cells

Definitions

  • the present disclosure relates to solar cell beacons and beacon systems. This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2021-193696 filed in Japan on November 30, 2021, the contents of which are incorporated herein.
  • a solar battery beacon is equipped with a solar battery that converts light, etc. emitted by a lighting device into electric power.
  • the solar cell beacon operates with the electric power and emits radio waves.
  • solar battery beacons Compared to beacons with primary batteries that discharge power, solar battery beacons have the advantage of not requiring battery replacement and significantly reducing maintenance work.
  • a solar beacon can transmit radio waves depends on the illuminance of the light that illuminates the solar beacon. Therefore, in order to cause the solar cell to emit radio waves, it is necessary to set the illuminance of the light to a sufficient illuminance.
  • Patent Document 1 discloses a beacon.
  • the beacon includes a substrate on which an antenna is mounted and a radio wave absorber.
  • An antenna radiates a signal wave.
  • the radio wave absorber is arranged on the side surface, back surface, front surface, or the like of the substrate.
  • a radio wave absorber placed in front of the substrate has an opening through which part of the signal wave radiated from the antenna passes (paragraphs [0059] and [0060]).
  • the solar battery beacons installed in the area cannot transmit radio waves and cannot provide functions to the area.
  • a solar-powered beacon is a beacon that provides a positioning function to an area where it is installed by transmitting radio waves for positioning
  • the solar-powered beacon installed in that area will transmit radio waves for positioning. and cannot provide positioning functionality to the area.
  • One aspect of the present disclosure aims, for example, to provide a solar-powered beacon that can provide functionality in areas that do not have sufficient illumination.
  • a solar battery beacon of one aspect of the present disclosure includes a solar battery that generates electric power, a transmission device that operates with the electric power and emits radio waves, a transparent radio wave absorption/reflection part that absorbs or reflects the radio waves, Prepare.
  • a beacon system includes a solar cell beacon that includes a solar cell that generates power, a transmitter that operates with the power and transmits radio waves, and a transparent beacon that absorbs or reflects the radio waves. and a screen comprising a radio wave absorbing/reflecting portion.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating a solar cell beacon of a first embodiment
  • FIG. 3 is a side view schematically illustrating a radio wave absorbing/reflecting part provided in the solar cell beacon of the first embodiment
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically illustrating a solar cell beacon of a first modified example of the first embodiment
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a solar cell beacon of a second embodiment
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating a solar cell beacon of a first modified example of the second embodiment;
  • FIG. 11 is a perspective view schematically illustrating a solar cell beacon of a third embodiment;
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating a solar cell beacon of a fourth embodiment;
  • 5 is a graph showing the relationship between dielectric loss tangent tan ⁇ , dielectric constant ⁇ ′ and penetration depth D of each substance at 2.45 GHz.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating an experimental device for measuring received signal strength indicator (RSSI) of radio waves emitted by a solar-powered beacon that does not include a radio wave absorber/reflector.
  • RSSI received signal strength indicator
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically illustrating an experimental device for measuring RSSI of radio waves emitted by a solar cell beacon having a radio wave absorption/reflection part
  • FIG. FIG. 12 is a graph showing changes in RSSI with time, measured using the experimental apparatus shown in FIG. 11, when the solar cell beacon does not include a radio wave absorbing/reflecting part
  • 13 is a graph showing changes in RSSI with time, measured using the experimental apparatus illustrated in FIG. 12, when the solar cell beacon has a radio wave absorbing/reflecting part and the radio wave absorbing/reflecting part is pure water.
  • 4 is a graph showing the relationship between temperature, dielectric constant ⁇ ′, and dielectric loss factor ⁇ ′′ of 1% agar gel containing NaCl at various concentrations.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating a solar cell beacon of a sixth embodiment
  • FIG. 20 is a cross-sectional view schematically illustrating a solar cell beacon of a first modified example of the sixth embodiment
  • It is a perspective view which illustrates the beacon system of 7th Embodiment typically.
  • FIG. 1 is a plan view schematically illustrating a solar battery beacon according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically illustrating the solar battery beacon of the first embodiment.
  • the solar cell beacon 1 of the first embodiment illustrated in FIGS. 1 and 2 converts the light L that irradiates the solar cell beacon 1 into electric power, operates with the electric power, and emits radio waves RW.
  • the radio waves RW are radio waves for positioning, and the solar cell beacon 1 provides positioning functions by transmitting radio waves for positioning.
  • the radio waves RW may be radio waves other than radio waves for positioning, and the solar cell beacon 1 may provide functions other than the positioning function.
  • the solar battery beacon 1 is installed in an area with sufficient illuminance and transmits radio waves RW toward areas without sufficient illuminance. This allows the solar beacon 1 to provide positioning functionality in areas that do not have sufficient illumination.
  • the solar battery beacon 1 is installed in a room where a lighting device is installed. Therefore, the light L is mainly light emitted by the lighting device. However, the light L may be light other than the light emitted by the illumination. For example, the light L may be sunlight.
  • the radio wave RW is a radio wave conforming to the Bluetooth (registered trademark) Low Energy (BLE) standard. Therefore, the radio wave RW has a frequency belonging to the frequency band of 2.4 GHz. However, the radio wave RW may have a frequency that does not belong to the 2.4 GHz frequency band.
  • Radio waves RW are received by smartphones and used for positioning by smartphones.
  • the radio waves RW may be received by terminals other than smartphones, and may be used for purposes other than positioning.
  • the solar battery beacon 1 includes a solar battery beacon main body 11 and a radio wave absorption/reflector 12 .
  • the solar cell beacon main body 11 has a plate-like shape. For this reason, the solar battery beacon body 11 has a first principal surface 11A and a second principal surface 11B. The second main surface 11B is on the side opposite to the side on which the first main surface 11A is present.
  • the first main surface 11A includes a light receiving surface 21. As shown in FIG.
  • the solar battery beacon main body 11 converts the light L that irradiates the light receiving surface 21 into electric power, operates with the electric power, and emits radio waves RW.
  • the solar battery beacon main body 11 may have a shape other than the plate-like shape.
  • the radio wave absorber/reflector 12 has a plate-like shape.
  • the radio wave absorber/reflector 12 is arranged on the first main surface 11A.
  • the radio wave absorbing/reflecting portion 12 may contact the first main surface 11A or may not contact the first main surface 11A. Therefore, there may be no space between the radio wave absorbing/reflecting portion 12 and the first main surface 11A, or there may be a space between the radio wave absorbing/reflecting portion 12 and the first main surface 11A.
  • the radio wave absorber/reflector 12 is arranged on the light receiving surface 21 of the solar cell beacon main body 11 to cover the light receiving surface 21 .
  • the radio wave absorber/reflector 12 may cover the entire light receiving surface 21 or only a portion of the light receiving surface 21 as long as the intensity of the radio wave RW can be reduced by 5 dBm or more, as will be described later. . Therefore, the area occupied by the radio wave absorbing/reflecting portion 12 may be equal to or larger than the area of the light receiving surface 21 or may be smaller than the area of the light receiving surface 21 .
  • the radio wave absorber/reflector 12 may have a shape other than the plate shape.
  • the radio wave absorbing/reflecting part 12 is attached to the first main surface of the solar battery beacon main body 11 by adhesion with an adhesive substance, fixing by fixing members such as screws and clips, fitting into grooves formed in the solar battery beacon main body 11, and the like. 11A.
  • the radio wave absorption/reflection part 12 is transparent. Therefore, the radio wave absorbing/reflecting portion 12 transmits the light L in the thickness direction of the radio wave absorbing/reflecting portion 12 .
  • the transmitted light L irradiates the light receiving surface 21 .
  • the radio wave absorber/reflector 12 absorbs or reflects the radio wave RW and controls the directivity of the radio wave RW.
  • the solar cell beacon 1 emits radio waves RW in the direction in which the second main surface 11B of the solar cell beacon main body 11 where the radio wave absorbing/reflecting part 12 is not arranged faces. Therefore, the solar battery beacon 1 transmits radio waves RW in the direction opposite to the direction in which the light receiving surface 21 of the solar battery beacon main body 11 faces. This allows the solar battery beacon 1 installed in an area with sufficient illuminance to transmit radio waves RW to an area without sufficient illuminance.
  • radio wave absorption/reflection parts are colored. Therefore, when the radio wave absorbing/reflecting portion covering the light receiving surface 21 of the solar cell beacon main body 11 is made of a general radio wave absorbing/reflecting portion, the light receiving surface 21 is prevented from receiving the light L. However, in the first embodiment, since the radio wave absorbing/reflecting portion 12 covering the light receiving surface 21 is transparent, the light receiving surface 21 does not prevent the light L from being received by the second solar cell beacon main body 11. A radio wave RW can be transmitted in the direction in which the main surface 11B faces.
  • the solar battery beacon main body 11 includes a solar battery 31 , a transmitter 32 and a housing 33 .
  • the solar cell 31 has a light receiving surface 21 and converts the light L received by the light receiving surface 21 into electric power to generate power.
  • Solar cell 31 is not particularly limited, but is preferably a dye-sensitized solar cell with high energy conversion efficiency.
  • the transmitting device 32 operates with the generated power and transmits radio waves RW.
  • the housing 33 accommodates the solar cell 31 and the transmission device 32 .
  • the housing 33 is formed with an opening 33P.
  • Light receiving surface 21 of solar cell 31 is exposed to the outside of housing 33 through opening 33P.
  • the radio wave absorber/reflector 12 is arranged on the outer surface of the housing 33 and closes the opening 33P.
  • the radio wave absorber/reflector 12 may not block the opening 33P.
  • the transmitting device 32 includes a circuit board 41 and an antenna 42 .
  • the circuit board 41 generates high frequency power.
  • the antenna 42 is mounted on the circuit board 41.
  • the antenna 42 converts the generated high-frequency power into radio waves RW and radiates the radio waves RW.
  • FIG. 3 is a side view schematically illustrating the radio wave absorber/reflector provided in the solar cell beacon of the first embodiment.
  • the radio wave absorber/reflector 12 absorbs or reflects the radio wave RW and reduces the intensity of the radio wave RW by 5 dBm or more. Therefore, the intensity of the radio wave RW reaching the receiving location when the radio wave absorbing/reflecting unit 12 is arranged in the propagation path of the radio wave RW is the same as that of the receiving location when the radio wave absorbing/reflecting unit 12 is not arranged in the propagation path of the radio wave RW.
  • the intensity of the radio wave RW reaching the receiving location when the radio wave RW passes through the radio wave absorbing/reflecting portion 12 is the intensity of the radio wave RW reaching the receiving location when the radio wave RW does not pass through the radio wave absorbing/reflecting portion 12. 5 dBm or more lower than
  • the radio wave absorber/reflector 12 transmits the light L and has a visible light transmittance of 10% or more.
  • Light L is visible light having a wavelength of 370-780 nm.
  • the radio wave absorber/reflector 12 is solid.
  • the radio wave absorbing/reflecting portion 12 includes at least one selected from the group consisting of, for example, a transparent conductive film and a semiconductor film.
  • the transparent conductive film is, for example, a group consisting of indium tin oxide (ITO), fluorine-doped tin oxide (FTO), zinc oxide (ZnO), tin oxide (SnO 2 ), titanium oxide (TiO 2 ), metal thin films and carbon nanotubes.
  • the semiconductor film contains, for example, at least one selected from the group consisting of gallium nitride (GaN) and silicon carbide (SiC).
  • the solar battery beacon 1 may have a transparent layer sandwiching the radio wave absorbing/reflecting part 12 .
  • the transparent layer is made of resin, glass, or the like.
  • the resin includes, for example, at least one selected from the group consisting of acrylic resin (PMMA), polyethylene terephthalate (PET) resin and polycarbonate (PC) resin.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view schematically illustrating a solar battery beacon of a first modification of the first embodiment.
  • the radio wave absorbing/reflecting portion 12 is arranged on the second main surface 11B.
  • the solar battery beacon 1M mainly emits radio waves RW in the direction in which the first main surface 11A of the solar battery beacon main body 11 where the radio wave absorbing/reflecting part 12 is not arranged faces.
  • the radio wave absorbing/reflecting portion 12 is arranged on the second main surface 11B, the radio wave absorbing/reflecting portion 12 does not have to be transparent.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view schematically illustrating a usage example of the solar cell beacon of the first embodiment.
  • a first lighting device 55 capable of illuminating the first area 53 is installed in the first area 53
  • a second lighting device 55 capable of illuminating the second area 54 is installed in the second area 54 .
  • lighting device 56 is installed.
  • the first lighting device 55 is turned on to illuminate the first area 53
  • the second lighting device 56 is turned off to illuminate the second area 54 . do not have. Therefore, the first area 53 has sufficient illuminance, but the second area 54 does not have sufficient illuminance.
  • a first smartphone 57 for positioning exists in the first area 53
  • a second smartphone 58 for positioning exists in the second area 54 .
  • the first smart phone 57 may be replaced with a device other than a smart phone.
  • the second smart phone 58 may be replaced with a device other than a smart phone.
  • the partition 52 has a first wall surface 52A and a second wall surface 52B.
  • the first wall surface 52A faces the first area 53 and is illuminated by the first lighting device 55, and the second wall surface 52B faces the second area 54 and is not illuminated.
  • Solar cell beacons 1 and 1M are attached on the first wall surface 52A of the partition 52.
  • the solar battery beacon 1 is mounted on the first wall surface 52A of the partition 52 so that the second main surface 11B of the solar battery beacon body 11 faces the first wall surface 52A.
  • the light receiving surface 21 of the solar cell beacon main body 11 faces the first area 53 having sufficient illuminance.
  • the solar battery beacon 1 can convert the first light L1 that irradiates the first area 53 into electric power, generate electric power, operate with the generated electric power, and transmit the first radio waves RW1. can.
  • the second main surface 11B of the solar cell beacon body 11 on which the radio wave absorbing/reflecting part 12 is not installed faces the second area 54 .
  • the solar battery beacon 1 can transmit the first radio wave RW1 toward the second area 54 that does not have sufficient illuminance.
  • the second smartphone 58 existing in the second area 54 which could not be positioned conventionally, can perform positioning.
  • the solar battery beacon 1M is also mounted on the first wall surface 52A of the partition 52 so that the second main surface 11B of the solar battery beacon body 11 faces the first wall surface 52A.
  • the light receiving surface 21 of the solar cell beacon main body 11 faces the first area 53 having sufficient illuminance.
  • the solar battery beacon 1M can convert the first light L1 that irradiates the first area 53 into electric power, generate electric power, operate with the generated electric power, and transmit the second radio waves RW2. can.
  • the first main surface 11A of the solar battery beacon main body 11 on which the radio wave absorbing/reflecting part 12 is not installed faces the first area 53.
  • the solar cell beacon 1M can transmit the second radio wave RW2 toward the first area 53 having sufficient illuminance.
  • the first smartphone 57 existing in the first area 53 can perform positioning.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically illustrating the solar battery beacon of the second embodiment.
  • a housing 33 accommodates the radio wave absorbing/reflecting part 12.
  • Radio wave absorber/reflector 12 is arranged on light receiving surface 21 of solar cell 31 .
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically illustrating a solar cell beacon of a first modified example of the second embodiment.
  • the solar battery beacon 2M of the first modification of the second embodiment illustrated in FIG. placed in The solar battery beacon 2M mainly emits radio waves RW in the direction in which the first main surface 11A of the solar battery beacon main body 11 where the radio wave absorbing/reflecting part 12 is not arranged faces. If the radio wave absorber/reflector 12 is arranged between the transmitting device 32 and the second principal surface 11B, the radio wave absorber/reflector 12 may not be transparent.
  • FIG. 8 is a perspective view schematically illustrating the solar cell beacon of the third embodiment.
  • the solar battery beacon 3 of the third embodiment illustrated in FIG. 1 is the solar battery beacon 3 of the third embodiment illustrated in FIG.
  • the transparent case 13 is formed with an accommodation space 13S capable of accommodating the solar cell beacon main body 11 .
  • the transparent case 13 is transparent and made of acrylic resin, for example.
  • the radio wave absorber/reflector 12 is attached to the transparent case 13.
  • the solar cell beacon main body 11 can be inserted into and removed from the transparent case 13 .
  • the solar battery beacon main body 11 When the solar battery beacon main body 11 is inserted into the transparent case 13, the solar battery beacon main body 11 is accommodated in the accommodation space 13S. Also, the radio wave absorbing/reflecting part 12 is arranged on the first main surface 11A of the solar cell beacon main body 11 . Therefore, when the solar battery beacon main body 11 is inserted into the transparent case 13 , the radio wave absorbing/reflecting part 12 is arranged on the light receiving surface 21 of the solar battery beacon main body 11 to cover the light receiving surface 21 . This facilitates switching between a state in which the radio wave absorbing/reflecting portion 12 covers the light receiving surface 21 and a state in which the radio wave absorbing/reflecting portion 12 does not cover the light receiving surface 21 .
  • FIG. 9 is a cross-sectional view schematically illustrating the solar cell beacon of the fourth embodiment.
  • the radio wave absorbing/reflecting portion 12 is liquid.
  • the solar cell beacon 4 also includes a transparent container 14 .
  • the radio wave absorber/reflector 12 contains, for example, at least one selected from the group consisting of water, ethyl alcohol, methyl alcohol, ethylene glycol and glycerin.
  • Ethyl alcohol, methyl alcohol, ethylene glycol and glycerin are examples of alcohols.
  • Water, ethyl alcohol, methyl alcohol, ethylene glycol and glycerin are examples of substances with hydroxyl groups.
  • FIG. 10 is a graph showing the relationship between dielectric loss tangent tan ⁇ , dielectric constant ⁇ ' and penetration depth D of each substance at 2.45 GHz.
  • the horizontal axis of the graph in FIG. 10 represents the dielectric loss tangent tan ⁇
  • the vertical axis of the graph in FIG. 10 represents the dielectric constant ⁇ '.
  • points indicating the dielectric loss tangent tan ⁇ and the dielectric constant ⁇ ' of each material are plotted, and a line indicating the dielectric loss tangent tan ⁇ and the dielectric constant ⁇ ' giving each penetration depth D is drawn.
  • the penetration depth D is the depth at which the microwave power is attenuated by half.
  • the penetration depth D is expressed by Equation (1) using the frequency f [Hz], relative permittivity ⁇ r and dielectric loss tangent tan ⁇ .
  • the material constituting the radio wave absorbing/reflecting part 12 In order for the radio wave absorbing/reflecting part 12 to reduce the intensity of the radio wave RW by 5 dBm or more, the material constituting the radio wave absorbing/reflecting part 12 must have a penetration depth D of 0.03 m or less at the frequency of the radio wave RW. is. Then, referring to FIG. 10, it can be understood that water, ethyl alcohol, methyl alcohol, ethylene glycol and glycerin mentioned above can be mentioned as substances having a penetration depth D of 0.03 m or less at 2.45 GHz. can.
  • the dielectric loss factor ⁇ ′′ is obtained from the product ⁇ r ⁇ tan ⁇ of the dielectric constant ⁇ r (dielectric constant ⁇ ′) and the dielectric loss tangent tan ⁇ . ' and the dielectric loss factor ⁇ '' are shown in Table 1.
  • a housing space 14S for housing the radio wave absorbing/reflecting section 12 is formed in the transparent container 14 .
  • the transparent container 14 is arranged on the first main surface 11A of the solar cell beacon main body 11 .
  • the radio wave absorbing/reflecting part 12 is arranged on the light receiving surface 21 of the solar cell beacon main body 11 and covers the light receiving surface 21 .
  • the radio wave absorbing/reflecting part 12 transmits the light L in the thickness direction, absorbs or reflects the radio wave RW, and controls the directivity of the radio wave RW.
  • the transparent container 14 is transparent and made of, for example, resin or glass.
  • the resin includes, for example, at least one selected from the group consisting of acrylic resin (PMMA), polyethylene terephthalate (PET) resin and polycarbonate (PC) resin.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view schematically illustrating an experimental device for measuring the received signal strength indicator (RSSI) of radio waves emitted by a solar battery beacon that does not have a radio wave absorption/reflection part.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view schematically illustrating an experimental device for measuring RSSI of radio waves emitted by a solar cell beacon having a radio wave absorbing/reflecting part.
  • RSSI received signal strength indicator
  • a radio wave receiver 61 1 m away from the solar cell beacon 4A without the radio wave absorbing/reflecting unit 12 receives the radio wave RW4A transmitted by the solar cell beacon 4A.
  • a radio wave receiver 61 1 m away from the solar cell beacon 4B having the radio wave absorbing/reflecting part 12 receives the radio wave RW4B transmitted by the solar cell beacon 4B.
  • the radio wave absorber/reflector 12 has a thickness of 1.5 cm.
  • FIG. 13 is a graph showing changes in RSSI over time, measured using the experimental device shown in FIG. 11, when the solar battery beacon does not include a radio wave absorbing/reflecting part.
  • FIG. 14 is a graph showing changes in RSSI over time, measured using the experimental apparatus shown in FIG. 12, when the solar cell beacon has a radio wave absorption/reflection portion and the radio wave absorption/reflection portion is pure water. be.
  • the radio wave absorbing/reflecting part 12 made of pure water reduces the RSSI by about 15 dbm.
  • the radio wave absorption/reflection part 12 contains a solvent and a solute.
  • a solute is dissolved in a solvent.
  • the solvent includes, for example, at least one selected from the group consisting of water, ethyl alcohol, methyl alcohol, ethylene glycol and glycerin.
  • the solute includes, for example, at least one selected from the group consisting of electrolytes and sucrose. Electrolytes include, for example, sodium chloride (NaCl).
  • Fig. 15 is a graph showing the relationship between temperature, dielectric constant ⁇ ' and dielectric loss factor ⁇ " of 1% agar gel containing NaCl at various concentrations.
  • Fig. 16 is a graph showing 1% agar gel containing sucrose at various concentrations.
  • 2 is a graph showing the relationship between the temperature of , the dielectric constant ⁇ ′ and the dielectric loss factor ⁇ ′′.
  • FIG. 17 is a graph showing changes in RSSI over time, measured using the experimental apparatus shown in FIG. 12, when the solar cell beacon has a radio wave absorption/reflection portion and the radio wave absorption/reflection portion is pure water.
  • FIG. 18 shows changes in RSSI over time, measured using the experimental apparatus shown in FIG. 12, when the solar cell beacon has a radio wave absorption/reflection part and the radio wave absorption/reflection part is a 23% NaCl aqueous solution. graph.
  • FIG. 19 is a cross-sectional view schematically illustrating the solar battery beacon of the sixth embodiment.
  • a solar cell beacon 6 of the sixth embodiment illustrated in FIG. 19 includes a first antireflection film 15 .
  • a first antireflection film 15 is attached to the outer surface 14A of the transparent container 14 . Thereby, the reflection of the light L on the outer surface 14A can be suppressed. Thereby, the visible light transmittance of the radio wave absorber/reflector including the radio wave absorber/reflector 12 and the transparent container 14 can be increased.
  • FIG. 20 is a cross-sectional view schematically illustrating a solar cell beacon of a first modified example of the sixth embodiment.
  • a solar cell beacon 6M of a first modified example of the sixth embodiment illustrated in FIG. 20 includes a second antireflection film 16 in addition to the first antireflection film 15.
  • a second antireflection film 16 is attached to the inner surface 14B of the transparent container 14 . Thereby, the reflection of the light L on the inner surface 14B can be suppressed. Thereby, the visible light transmittance of the radio wave absorber/reflector including the radio wave absorber/reflector 12 and the transparent container 14 can be increased.
  • the second antireflection film 16 is not attached to the inner surface 14B of the transparent container 14. Therefore, the radio wave absorbing/reflecting portion 12 and the transparent container 14 form an interface on the inner surface 14B.
  • the difference between the refractive index of the radio wave absorbing/reflecting portion 12 and the refractive index of the transparent container 14 is 2.0 or less.
  • radio wave absorption/reflection Part 12 consists of water with a refractive index of 1.33.
  • a refractive liquid for example, is used to adjust the refractive index of the liquid.
  • FIG. 21 is a perspective view schematically illustrating a beacon system according to a seventh embodiment.
  • the beacon system 7 of the seventh embodiment illustrated in FIG. 21 includes a screen 71, a first solar battery beacon 72 and a second solar battery beacon 73.
  • the screen 71 divides the room 81 into a first area 82 and a second area 83 .
  • the screen 71 is also called a partition or the like.
  • a first lighting device 84 capable of illuminating the first area 82 is installed in the first area 82, and a first lighting device 84 capable of illuminating the second area 83 is installed in the second area 83.
  • a second lighting device 85 is installed. However, for energy saving, the first lighting device 84 is turned on to illuminate the first area 82, while the second lighting device 85 is turned off to illuminate the second area 83. do not have.
  • the screen 71 has a radio wave absorbing/reflecting part similar to the radio wave absorbing/reflecting part 12 provided in the solar cell beacon 1 of the first embodiment. Therefore, the screen 71 hardly transmits a radio wave RW71 traveling from the first area 82 to the second area 83 and hardly transmits a radio wave RW72 traveling from the second area 83 to the first area 82 . Thereby, the screen 71 controls the directivity of radio waves emitted by the first solar cell beacon 72 and the second solar cell beacon 73 . However, the screen 71 transmits light traveling from the first area 82 to the second area 83 and transmits light traveling from the second area 83 to the first area 82 . Thereby, the first lighting device 84 can also illuminate the second area 83 to some extent.
  • Each of the first solar cell beacon 72 and the second solar cell beacon 73 includes a solar cell 31 , a transmitter 32 and a housing 33 .
  • a first solar beacon 72 is installed in a first area 82 and a second solar beacon 73 is installed in a second area 83 .
  • the first solar cell beacon 72 receives light L emitted by a first lighting device 84 installed in the first area 82 and transmits a first radio wave RW73 within the first area 82 .
  • the first solar beacon 72 thereby provides positioning functionality to the first area 82 .
  • the second solar battery beacon 73 receives the light L emitted by the first lighting device 84 installed in the first area 82 through the screen 71, and emits the second radio wave in the second area 83. Send RW74.
  • the second solar beacon 73 provides the positioning function to the second area 83 .
  • the screen 71 having the radio wave absorbing/reflecting part 12 the directivity of the radio waves emitted by the first solar battery beacon 72 and the second solar battery beacon 73 is controlled, and positioning is performed for each area partitioned by the screen 71. function can be provided. Further, since the radio wave absorbing/reflecting portion 12 provided in the screen 71 is transparent, the screen 71 does not prevent the illuminance of the partitioned area from being sufficiently high.

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Abstract

太陽電池ビーコンは、電力を発電する太陽電池と、前記電力により動作して電波を発信する発信装置と、透明であり前記電波を吸収又は反射する電波吸収／反射部と、を備える。

Description

太陽電池ビーコン及びビーコンシステム
　本開示は、太陽電池ビーコン及びビーコンシステムに関する。本願は、２０２１年１１月３０日に、日本に出願された特願２０２１－１９３６９６号に基づく優先権を主張するものであり、その内容をここに援用する。
　太陽電池ビーコンは、照明装置により放射された光等を電力に変換する太陽電池を備える。太陽電池ビーコンは、当該電力により動作して電波を発信する。
　太陽電池ビーコンは、電力を放電する一次電池を備えるビーコンと比較して、電池の交換が不要でありメンテナンスの手間を大幅に削減することができるという利点を有する。
　一方で、太陽電池ビーコンが電波を発信することができるか否かは、太陽電池ビーコンを照射する光の照度に依存する。このため、太陽電池に電波を発信させるためには、当該光の照度を十分な照度とする必要がある。
　特許文献１は、ビーコンを開示する。当該ビーコンは、アンテナが実装された基板及び電波吸収体を備える。アンテナは、信号波を放射する。電波吸収体は、基板の側面、背面、正面等に配置される。基板の正面に配置される電波吸収体は、アンテナから放射された信号波の一部を通過させる開口を有する（段落[0059]及び[0060]）。
国際公開第２０１９／０９８０６８号
　照明装置が設置された室内であっても、照明装置により放射された光が十分に届かず十分な照度を有しないエリアが存在することがある。
　当該エリアに設置された太陽電池ビーコンは、電波を発信することができず、当該エリアに機能を提供することができない。例えば、太陽電池ビーコンが、測位のための電波を発信して設置されたエリアに測位機能を提供するビーコンである場合は、当該エリアに設置された太陽電池ビーコンは、測位のための電波を発信することができず、当該エリアに測位機能を提供することができない。
　本開示は、この問題に鑑みてなされた。本開示の一態様は、例えば、十分な照度を有しないエリアに機能を提供することができる太陽電池ビーコンを提供することを目的とする。
　本開示の一態様の太陽電池ビーコンは、電力を発電する太陽電池と、前記電力により動作して電波を発信する発信装置と、透明であり前記電波を吸収又は反射する電波吸収／反射部と、を備える。
　本開示の他の一態様のビーコンシステムは、電力を発電する太陽電池と、前記電力により動作して電波を発信する発信装置と、を備える太陽電池ビーコンと、透明であり前記電波を吸収又は反射する電波吸収／反射部を備える衝立と、を備える。
第１実施形態の太陽電池ビーコンを模式的に図示する平面図である。 第１実施形態の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。 第１実施形態の太陽電池ビーコンに備えられる電波吸収／反射部を模式的に図示する側面図である。 第１実施形態の第１変形例の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。 第１実施形態の太陽電池ビーコンの使用例を模式的に図示する断面図である。 第２実施形態の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。 第２実施形態の第１変形例の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。 第３実施形態の太陽電池ビーコンを模式的に図示する斜視図である。 第４実施形態の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。 ２．４５ＧＨｚにおける各物質の誘電正接ｔａｎδ、誘電率ε’及び浸透深さＤの関係を示すグラフである。 電波吸収／反射部を備えない太陽電池ビーコンにより発信された電波の受信信号強度（ＲＳＳＩ）を測定するための実験装置を模式的に図示する断面図である。 電波吸収／反射部を備える太陽電池ビーコンにより発信された電波のＲＳＳＩを測定するための実験装置を模式的に図示する断面図である。 図１１に図示される実験装置を用いて測定された、太陽電池ビーコンが電波吸収／反射部を備えない場合のＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。 図１２に図示される実験装置を用いて測定された、太陽電池ビーコンが電波吸収／反射部を備え電波吸収／反射部が純水である場合のＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。 各濃度のＮａＣｌを含む１％寒天ゲルの温度、誘電率ε’及び誘電損率ε”の関係を示すグラフである。 各濃度のショ糖を含む１％寒天ゲルの温度、誘電率ε’及び誘電損率ε”の関係を示すグラフである。 図１２に図示される実験装置を用いて測定された、太陽電池ビーコンが電波吸収／反射部を備え電波吸収／反射部が純水である場合のＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。 図１２に図示される実験装置を用いて測定された、太陽電池ビーコンが電波吸収／反射部を備え電波吸収／反射部が２３％ＲＳＳＩ水溶液である場合のＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。 第６実施形態の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。 第６実施形態の第１変形例の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。 第７実施形態のビーコンシステムを模式的に図示する斜視図である。
　以下、本開示の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。なお、図面については、同一又は同等の要素には同一の符号を付し、重複する説明は省略する。
　１　第１実施形態
　１．１　太陽電池ビーコンの概略
　図１は、第１実施形態の太陽電池ビーコンを模式的に図示する平面図である。図２は、第１実施形態の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。
　図１及び図２に図示される第１実施形態の太陽電池ビーコン１は、太陽電池ビーコン１を照射する光Ｌを電力に変換し、当該電力により動作して電波ＲＷを発信する。
　電波ＲＷは、測位のための電波であり、太陽電池ビーコン１は、測位のための電波を発信して測位機能を提供する。ただし、電波ＲＷが、測位のための電波以外の電波であってもよく、太陽電池ビーコン１が、測位機能以外の機能を提供してもよい。
　太陽電池ビーコン１は、十分な照度を有するエリアに設置され、十分な照度を有しないエリアに向けて電波ＲＷを発信する。これにより、太陽電池ビーコン１は、十分な照度を有しないエリアに測位機能を提供する。
　太陽電池ビーコン１は、照明装置が設置された室内に設置される。このため、光Ｌは、主に、当該照明装置により放射される光である。ただし、光Ｌが、当該照明により放射される光以外の光であってもよい。例えば、光Ｌが、太陽光であってもよい。
　電波ＲＷは、ブルートゥース（登録商標）・ロー・エナジー（ＢＬＥ）の規格に準拠した電波である。このため、電波ＲＷは、２．４ＧＨｚの周波数帯に属する周波数を有する。ただし、電波ＲＷが、２．４ＧＨｚの周波数帯に属しない周波数を有してもよい。
　電波ＲＷは、スマートフォンにより受信され、スマートフォンによる測位に用いられる。電波ＲＷが、スマートフォン以外の端末により受信されてもよく、測位以外の用途に用いられてもよい。
　１．２　太陽電池ビーコンの構成
　図１及び図２に図示されるように、太陽電池ビーコン１は、太陽電池ビーコン本体１１及び電波吸収／反射部１２を備える。
　太陽電池ビーコン本体１１は、板状の形状を有する。このため、太陽電池ビーコン本体１１は、第１の主面１１Ａ及び第２の主面１１Ｂを有する。第２の主面１１Ｂは、第１の主面１１Ａがある側と反対の側にある。第１の主面１１Ａは、受光面２１を含む。太陽電池ビーコン本体１１は、受光面２１を照射する光Ｌを電力に変換し、当該電力により動作して電波ＲＷを発信する。太陽電池ビーコン本体１１が、板状の形状以外の形状を有してもよい。
　電波吸収／反射部１２は、板状の形状を有する。電波吸収／反射部１２は、第１の主面１１Ａの上に配置される。電波吸収／反射部１２は、第１の主面１１Ａに接触してもよいし、第１の主面１１Ａに接触しなくてもよい。したがって、電波吸収／反射部１２と第１の主面１１Ａとの間に空間が存在しなくてもよいし、電波吸収／反射部１２と第１の主面１１Ａとの間に空間が存在してもよい。電波吸収／反射部１２は、太陽電池ビーコン本体１１の受光面２１の上に配置され、受光面２１を覆う。電波吸収／反射部１２は、後述するように電波ＲＷの強度を５ｄＢｍ以上低下させることができる限り、受光面２１の全体を覆ってもよいし、受光面２１の一部のみを覆ってもよい。したがって、電波吸収／反射部１２が占める面積は、受光面２１の面積以上であってもよいし、受光面２１の面積より小さくてもよい。電波吸収／反射部１２が、板状の形状以外の形状を有してもよい。
　電波吸収／反射部１２は、粘着物質による接着、ねじ、クリップ等の固定部材による固定、太陽電池ビーコン本体１１に形成された溝へのはめ込み等により、太陽電池ビーコン本体１１の第１の主面１１Ａに取り付けられる。
　電波吸収／反射部１２は、透明である。このため、電波吸収／反射部１２は、電波吸収／反射部１２の厚さ方向に光Ｌを透過させる。透過させられた光Ｌは、受光面２１を照射する。
　電波吸収／反射部１２は、電波ＲＷを吸収又は反射し、電波ＲＷの指向性を制御する。これにより、太陽電池ビーコン１は、電波吸収／反射部１２が配置されない太陽電池ビーコン本体１１の第２の主面１１Ｂが向く方向に電波ＲＷを発信する。したがって、太陽電池ビーコン１は、太陽電池ビーコン本体１１の受光面２１が向く方向と反対の方向に電波ＲＷを発信する。これにより、十分な照度を有するエリアに設置された太陽電池ビーコン１に、十分な照度を有しないエリアに向けて電波ＲＷを発信させることができる。
　一般的な電波吸収／反射部には、色が着いている。このため、太陽電池ビーコン本体１１の受光面２１を覆う電波吸収／反射部が一般的な電波吸収／反射部からなる場合は、受光面２１が光Ｌを受光することが阻害される。しかし、第１実施形態においては、受光面２１を覆う電波吸収／反射部１２が透明であるため、受光面２１が光Ｌを受光することを阻害することなく太陽電池ビーコン本体１１の第２の主面１１Ｂが向く方向に電波ＲＷを発信することができる。
　１．３　太陽電池ビーコン本体
　図１及び図２に図示されるように、太陽電池ビーコン本体１１は、太陽電池３１、発信装置３２及びハウジング３３を備える。
　太陽電池３１は、受光面２１を有し、受光面２１により受光された光Ｌを電力に変換して電力を発電する。太陽電池３１は、特に制限されないが、望ましくは、高いエネルギー変換効率を有する色素増感太陽電池である。
　発信装置３２は、発電された電力により動作して電波ＲＷを発信する。
　ハウジング３３は、太陽電池３１及び発信装置３２を収容する。ハウジング３３には、開口３３Ｐが形成される。太陽電池３１の受光面２１は、開口３３Ｐからハウジング３３の外部に向かって露出する。電波吸収／反射部１２は、ハウジング３３の外面の上に配置されて開口３３Ｐを塞ぐ。電波吸収／反射部１２が開口３３Ｐを塞がなくてもよい。
　１．４　発信装置
　図２に図示されるように、発信装置３２は、回路基板４１及びアンテナ４２を備える。
　回路基板４１は、高周波電力を生成する。
　アンテナ４２は、回路基板４１の上に実装される。アンテナ４２は、生成された高周波電力を電波ＲＷに変換して電波ＲＷを放射する。
　１．５　電波吸収／反射部
　図３は、第１実施形態の太陽電池ビーコンに備えられる電波吸収／反射部を模式的に図示する側面図である。
　電波吸収／反射部１２は、電波ＲＷを吸収又は反射し、電波ＲＷの強度を５ｄＢｍ以上低下させる。したがって、電波ＲＷの伝搬経路に電波吸収／反射部１２が配置された場合に受信場所に到達する電波ＲＷの強度は、電波ＲＷの伝搬経路に電波吸収／反射部１２が配置されない場合に受信場所に到達する電波ＲＷの強度より５ｄＢｍ以上低い。すなわち、電波ＲＷが電波吸収／反射部１２を透過する場合に受信場所に到達する電波ＲＷの強度は、電波ＲＷが電波吸収／反射部１２を透過しない場合に受信場所に到達する電波ＲＷの強度より５ｄＢｍ以上低い。
　電波吸収／反射部１２は、光Ｌを透過させ、１０％以上の可視光透過率を有する。光Ｌは、３７０～７８０ｎｍの波長を有する可視光である。
　電波吸収／反射部１２は、固体である。電波吸収／反射部１２が固体である場合は、電波吸収／反射部１２は、例えば、透明導電膜及び半導体膜からなる群より選択される少なくとも１種を含む。透明導電膜は、例えば、酸化インジウムスズ（ＩＴＯ）、フッ素ドープ酸化スズ（ＦＴＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ２）、酸化チタン（ＴｉＯ２）、金属薄膜及びカーボンナノチューブからなる群より選択される少なくとも１種を含む。半導体膜は、例えば、窒化ガリウム（ＧａＮ）及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる群より選択される少なくとも１種を含む。
　太陽電池ビーコン１が、電波吸収／反射部１２を挟む透明層を備えてもよい。透明層は、樹脂、ガラス等からなる。樹脂は、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂及びポリカーボネート（ＰＣ）樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を含む。
　１．６　変形例
　図４は、第１実施形態の第１変形例の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。
　図４に図示される第１実施形態の第１変形例の太陽電池ビーコン１Ｍにおいては、電波吸収／反射部１２が、第２の主面１１Ｂの上に配置される。太陽電池ビーコン１Ｍは、主に電波吸収／反射部１２が配置されない太陽電池ビーコン本体１１の第１の主面１１Ａが向く方向に電波ＲＷを発信する。電波吸収／反射部１２が第２の主面１１Ｂの上に配置される場合は、電波吸収／反射部１２が透明でなくてもよい。
　１．７　太陽ビーコンの使用例
　図５は、第１実施形態の太陽電池ビーコンの使用例を模式的に図示する断面図である。
　図５に図示される第１実施形態の太陽電池ビーコン１及び１Ｍの使用例においては、室内５１がパーティション５２により第１のエリア５３及び第２のエリア５４に仕切られる。
　第１のエリア５３には、第１のエリア５３を照明することができる第１の照明装置５５が設置され、第２のエリア５４には、第２のエリア５４を照明することができる第２の照明装置５６が設置されている。ただし、省エネルギーのために、第１の照明装置５５は、点灯されて第１のエリア５３を照明しているが、第２の照明装置５６は、消灯されて第２のエリア５４を照明していない。このため、第１のエリア５３は、十分な照度を有するが、第２のエリア５４は、十分な照度を有しない。
　第１のエリア５３には、測位を行う第１のスマートフォン５７が存在しており、第２のエリア５４には、測位を行う第２のスマートフォン５８が存在している。第1のスマートフォン５７が、スマートフォン以外の機器に置き換えられてもよい。第２のスマートフォン５８が、スマートフォン以外の機器に置き換えられてもよい。
　パーティション５２は、第１の壁面５２Ａ及び第２の壁面５２Ｂを有する。第１の壁面５２Ａは、第１のエリア５３に面し、第１の照明装置５５により照明され、第２の壁面５２Ｂは、第２のエリア５４に面し、照明されない。
　パーティション５２の第１の壁面５２Ａの上には、太陽電池ビーコン１及び１Ｍが取り付けられる。
　太陽電池ビーコン１は、太陽電池ビーコン本体１１の第２の主面１１Ｂがパーティション５２の第１の壁面５２Ａに対向するように第１の壁面５２Ａの上に取り付けられる。
　これにより、太陽電池ビーコン１においては、太陽電池ビーコン本体１１の受光面２１が、十分な照度を有する第１のエリア５３を向く。これにより、太陽電池ビーコン１は、第１のエリア５３を照射する第１の光Ｌ１を電力に変換して電力を発電し、発電した電力により動作して第１の電波ＲＷ１を発信することができる。
　また、太陽電池ビーコン１においては、電波吸収／反射部１２が設置されない太陽電池ビーコン本体１１の第２の主面１１Ｂが、第２のエリア５４を向く。これにより、太陽電池ビーコン１は、十分な照度を有しない第２のエリア５４に向けて第１の電波ＲＷ１を発信することができる。これにより、従来測位を行うことができなかった第２のエリア５４に存在する第２のスマートフォン５８は、測位を行うことができる。
　太陽電池ビーコン１Ｍも、太陽電池ビーコン本体１１の第２の主面１１Ｂがパーティション５２の第１の壁面５２Ａに対向するように第１の壁面５２Ａの上に取り付けられる。
　これにより、太陽電池ビーコン１Ｍにおいては、太陽電池ビーコン本体１１の受光面２１が、十分な照度を有する第１のエリア５３を向く。これにより、太陽電池ビーコン１Ｍは、第１のエリア５３を照射する第１の光Ｌ１を電力に変換して電力を発電し、発電した電力により動作して第２の電波ＲＷ２を発信することができる。
　また、太陽電池ビーコン１Ｍにおいては、電波吸収／反射部１２が設置されない太陽電池ビーコン本体１１の第１の主面１１Ａが、第１のエリア５３を向く。これにより、太陽電池ビーコン１Ｍは、十分な照度を有する第１のエリア５３に向けて第２の電波ＲＷ２を発信することができる。これにより、第１のエリア５３に存在する第１のスマートフォン５７は、測位を行うことができる。
　２　第２実施形態
　以下では、第２実施形態が第１実施形態と相違する点が説明される。説明されない点については、第１実施形態において採用される構成と同様の構成が第２実施形態においても採用される。第１実施形態以外の実施形態において採用される構成と同様の構成が第２実施形態において採用されてもよい。
　図６は、第２実施形態の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。
　図６に図示される第２実施形態の太陽電池ビーコン２においては、ハウジング３３が電波吸収／反射部１２を収容する。電波吸収／反射部１２は、太陽電池３１の受光面２１の上に配置される。
　特許文献１に開示されるビーコンと同様に透明でない電波吸収材が太陽電池３１と発信装置３２との間に配置された場合は、太陽電池３１と発信装置３２とを電気的に接続するための開口が電波吸収材に形成される必要がある。しかし、太陽電池ビーコン２においては、太陽電池３１と発信装置３２との間ではなく太陽電池３１の受光面２１の上に電波吸収／反射部１２が配置されるため、太陽電池３１と発信装置３２とを電気的に接続するための開口が電波吸収／反射部１２に形成される必要がない。このため、電波吸収／反射部１２を太陽電池ビーコン２に組み込むことは容易である。
　図７は、第２実施形態の第１変形例の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。
　図７に図示される第２実施形態の第１変形例の太陽電池ビーコン２Ｍにおいては、電波吸収／反射部１２が、発信装置３２と太陽電池ビーコン本体１１の第２の主面１１Ｂとの間に配置される。太陽電池ビーコン２Ｍは、主に電波吸収／反射部１２が配置されない太陽電池ビーコン本体１１の第１の主面１１Ａが向く方向に電波ＲＷを発信する。電波吸収／反射部１２が発信装置３２と第２の主面１１Ｂとの間に配置される場合は、電波吸収／反射部１２が透明でなくてもよい。
　３　第３実施形態
　以下では、第３実施形態が第１実施形態と相違する点が説明される。説明されない点については、第１実施形態において採用される構成と同様の構成が第３実施形態においても採用される。第１実施形態以外の実施形態において採用される構成と同様の構成が第３実施形態において採用されてもよい。
　図８は、第３実施形態の太陽電池ビーコンを模式的に図示する斜視図である。
　図８に図示される第３実施形態の太陽電池ビーコン３は、太陽電池ビーコン本体１１、電波吸収／反射部１２及び透明ケース１３を備える。
　透明ケース１３には、太陽電池ビーコン本体１１を収容することができる収容空間１３Ｓが形成される。透明ケース１３は、透明であり、例えば、アクリル樹脂からなる。
　電波吸収／反射部１２は、透明ケース１３に取り付けられる。
　太陽電池ビーコン本体１１は、透明ケース１３に対して挿抜可能である。
　太陽電池ビーコン本体１１が透明ケース１３に対して挿入された場合は、太陽電池ビーコン本体１１が、収容空間１３Ｓに収容される。また、電波吸収／反射部１２が、太陽電池ビーコン本体１１の第１の主面１１Ａの上に配置される。このため、太陽電池ビーコン本体１１が透明ケース１３に対して挿入された場合は、電波吸収／反射部１２は、太陽電池ビーコン本体１１の受光面２１の上に配置され、受光面２１を覆う。これにより、電波吸収／反射部１２が受光面２１を覆う状態と電波吸収／反射部１２が受光面２１を覆わない状態とを切り替えることが容易になる。
　４　第４実施形態
　以下では、第４実施形態が第１実施形態と相違する点が説明される。説明されない点については、第１実施形態において採用される構成と同様の構成が第４実施形態においても採用される。第１実施形態以外の実施形態において採用される構成と同様の構成が第４実施形態において採用されてもよい。
　図９は、第４実施形態の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。
　図９に図示される第４実施形態の太陽電池ビーコン４においては、電波吸収／反射部１２が、液体である。また、太陽電池ビーコン４は、透明容器１４を備える。
　電波吸収／反射部１２は、例えば、水、エチルアルコール、メチルアルコール、エチレングリコール及びグリセリンからなる群より選択される少なくとも１種を含む。エチルアルコール、メチルアルコール、エチレングリコール及びグリセリンは、アルコールの例である。水、エチルアルコール、メチルアルコール、エチレングリコール及びグリセリンは、水酸基を有する物質の例である。
　以下では、電波吸収／反射部１２を構成する物質の選定について説明する。
　図１０は、２．４５ＧＨｚにおける各物質の誘電正接ｔａｎδ、誘電率ε’及び浸透深さＤの関係を示すグラフである。
　図１０のグラフの横軸には、誘電正接ｔａｎδがとられており、図１０のグラフの縦軸には、誘電率ε’がとられている。図１０のグラフ内には、各物質の誘電正接ｔａｎδ及び誘電率ε’を示す点がプロットされており、各浸透深さＤを与える誘電正接ｔａｎδ及び誘電率ε’を示す線が引かれている。
　浸透深さＤは、マイクロ波の電力が半分に減衰する深さである。浸透深さＤは、周波数ｆ［Ｈｚ］、比誘電率εｒ及び誘電正接ｔａｎδを用いて、式（１）により表される。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
　電波吸収／反射部１２が電波ＲＷの強度を５ｄＢｍ以上低下させるためには、電波ＲＷの周波数において電波吸収／反射部１２を構成する物質が０．０３ｍ以下の浸透深さＤを有することが必要である。そして、図１０を参照すると、２．４５ＧＨｚにおいて０．０３ｍ以下の浸透深さＤを有する物質として、先述した水、エチルアルコール、メチルアルコール、エチレングリコール及びグリセリンを挙げることができることを理解することができる。
　誘電損率ε”は、誘電率εｒ（誘電率ε’）と誘電正接ｔａｎδとの積εｒ×ｔａｎδから求められる。参考として、２．４５ＧＨｚ、２５℃における各溶媒の沸点、誘電率ε’及び誘電損率ε”を表１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　透明容器１４には、電波吸収／反射部１２を収容する収容空間１４Ｓが形成される。透明容器１４は、太陽電池ビーコン本体１１の第１の主面１１Ａの上に配置される。これにより、電波吸収／反射部１２は、太陽電池ビーコン本体１１の受光面２１の上に配置され、受光面２１を覆う。これにより、電波吸収／反射部１２は、厚さ方向に光Ｌを透過させ、電波ＲＷを吸収又は反射し、電波ＲＷの指向性を制御する。
　透明容器１４は、透明であり、例えば、樹脂、ガラス等からなる。樹脂は、例えば、アクリル樹脂（ＰＭＭＡ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）樹脂及びポリカーボネート（ＰＣ）樹脂からなる群より選択される少なくとも１種を含む。
　図１１は、電波吸収／反射部を備えない太陽電池ビーコンにより発信された電波の受信信号強度（ＲＳＳＩ）を測定するための実験装置を模式的に図示する断面図である。図１２は、電波吸収／反射部を備える太陽電池ビーコンにより発信された電波のＲＳＳＩを測定するための実験装置を模式的に図示する断面図である。
　図１１に図示される実験装置においては、電波吸収／反射部１２を備えない太陽電池ビーコン４Ａから１ｍ離れた電波受信機６１が、太陽電池ビーコン４Ａにより発信された電波ＲＷ４Ａを受信している。図１２に図示される実験装置においては、電波吸収／反射部１２を備える太陽電池ビーコン４Ｂから１ｍ離れた電波受信機６１が、太陽電池ビーコン４Ｂにより発信された電波ＲＷ４Ｂを受信している。電波吸収／反射部１２は、１．５ｃｍの厚さを有する。
　図１３は、図１１に図示される実験装置を用いて測定された、太陽電池ビーコンが電波吸収／反射部を備えない場合のＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。図１４は、図１２に図示される実験装置を用いて測定された、太陽電池ビーコンが電波吸収／反射部を備え電波吸収／反射部が純水である場合のＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。
　図１３及び図１４からは、純水である電波吸収／反射部１２は、ＲＳＳＩを約１５ｄｂｍ低下させることを理解することができる。
　５　第５実施形態
　以下では、第５実施形態が第４実施形態と相違する点が説明される。説明されない点については、第４実施形態において採用される構成と同様の構成が第５実施形態においても採用される。第４実施形態以外の実施形態において採用される構成と同様の構成が第５実施形態において採用されてもよい。
　第５実施形態の太陽電池ビーコンにおいては、電波吸収／反射部１２が、溶媒及び溶質を含む。溶質は、溶媒に溶解している。溶媒は、例えば、水、エチルアルコール、メチルアルコール、エチレングリコール及びグリセリンからなる群より選択される少なくとも１種を含む。溶質は、例えば、電解質及びショ糖からなる群より選択される少なくとも１種を含む。電解質は、例えば、塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）を含む。
　図１５は、各濃度のＮａＣｌを含む１％寒天ゲルの温度、誘電率ε’及び誘電損率ε”の関係を示すグラフである。図１６は、各濃度のショ糖を含む１％寒天ゲルの温度、誘電率ε’及び誘電損率ε”の関係を示すグラフである。
　図１５からは、ＮａＣｌの濃度が高くなるほど、誘電損率ε”が高くなることを理解することができる。また、図１６からは、ショ糖の濃度が高くなるほど、誘電損率ε”が高くなることを理解することができる。これらのことから、ＮａＣｌ、ショ糖等の溶質の濃度が高くなるほど、誘電損率ε”が高くなり、電波吸収／反射部１２による電波ＲＷの吸収量が大きくなることを理解することができる。
　図１７は、図１２に図示される実験装置を用いて測定された、太陽電池ビーコンが電波吸収／反射部を備え電波吸収／反射部が純水である場合のＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。図１８は、図１２に図示される実験装置を用いて測定された、太陽電池ビーコンが電波吸収／反射部を備え電波吸収／反射部が２３％ＮａＣｌ水溶液である場合のＲＳＳＩの時間変化を示すグラフである。
　図１７及び図１８からは、ＮａＣｌは、ＲＳＳＩを低下させることを理解することができる。
　６　第６実施形態
　以下では、第６実施形態が第４実施形態と相違する点が説明される。説明されない点については、第４実施形態において採用される構成と同様の構成が第６実施形態においても採用される。第４実施形態以外の実施形態において採用される構成と同様の構成が第６実施形態において採用されてもよい。
　図１９は、第６実施形態の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。
　図１９に図示される第６実施形態の太陽電池ビーコン６は、第１の反射防止フィルム１５を備える。第１の反射防止フィルム１５は、透明容器１４の外面１４Ａに貼られる。これにより、外面１４Ａにおける光Ｌの反射を抑制することができる。これにより、電波吸収／反射部１２及び透明容器１４を備える電波吸収／反射体の可視光透過率を高くすることができる。
　図２０は、第６実施形態の第１変形例の太陽電池ビーコンを模式的に図示する断面図である。
　図２０に図示される第６実施形態の第１変形例の太陽電池ビーコン６Ｍは、第１の反射防止フィルム１５に加えて第２の反射防止フィルム１６を備える。第２の反射防止フィルム１６は、透明容器１４の内面１４Ｂに貼られる。これにより、内面１４Ｂにおける光Ｌの反射を抑制することができる。これにより、電波吸収／反射部１２及び透明容器１４を備える電波吸収／反射体の可視光透過率を高くすることができる。
　太陽電池ビーコン６においては、透明容器１４の内面１４Ｂに第２の反射防止フィルム１６が貼られない。このため、内面１４Ｂにおいて、電波吸収／反射部１２と透明容器１４とが界面を形成する。この場合は、望ましくは、電波吸収／反射部１２の屈折率と透明容器１４の屈折率との差が２．０以下とされる。例えば、透明容器１４が屈折率１．４９のアクリル樹脂、屈折率１．６４のポリエチレンテレフタレート樹脂、屈折率１．５８のポリカーボネート樹脂又は屈折率１．５１のガラスからなる場合は、電波吸収／反射部１２は、屈折率１．３３の水からなる。これにより、内面１４Ｂに第２の反射防止フィルム１６が貼られていなくても、内面１４Ｂにおける光Ｌの反射を抑制することができる。液体の屈折率の調整には、例えば、屈折液が用いられる。
　７　第７実施形態
　図２１は、第７実施形態のビーコンシステムを模式的に図示する斜視図である。
　図２１に図示される第７実施形態のビーコンシステム７は、衝立７１、第１の太陽電池ビーコン７２及び第２の太陽電池ビーコン７３を備える。
　衝立７１は、室内８１を第１のエリア８２及び第２のエリア８３に仕切る。衝立７１は、パーティション等とも呼ばれる。
　第１のエリア８２には、第１のエリア８２を照明することができる第１の照明装置８４が設置されており、第２のエリア８３には、第２のエリア８３を照明することができる第２の照明装置８５が設置されている。ただし、省エネルギーのために、第１の照明装置８４は、点灯されて第１のエリア８２を照明しているが、第２の照明装置８５は、消灯されて第２のエリア８３を照明していない。
　衝立７１は、第１実施形態の太陽電池ビーコン１に備えられる電波吸収／反射部１２と同様の電波吸収／反射部を備える。このため、衝立７１は、第１のエリア８２から第２のエリア８３へ向かう電波ＲＷ７１をほとんど透過させず、第２のエリア８３から第１のエリア８２へ向かう電波ＲＷ７２をほとんど透過させない。これにより、衝立７１は、第１の太陽電池ビーコン７２及び第２の太陽電池ビーコン７３により発信される電波の指向性を制御する。ただし、衝立７１は、第１のエリア８２から第２のエリア８３へ向かう光を透過させ、第２のエリア８３から第１のエリア８２へ向かう光を透過させる。これにより、第１の照明装置８４は、第２のエリア８３もある程度照明することができる。
　第１の太陽電池ビーコン７２及び第２の太陽電池ビーコン７３の各々は、太陽電池３１、発信装置３２及びハウジング３３を備える。第１の太陽電池ビーコン７２は、第１のエリア８２に設置され、第２の太陽電池ビーコン７３は、第２のエリア８３に設置される。第１の太陽電池ビーコン７２は、第１のエリア８２に設置された第１の照明装置８４により放射された光Ｌを受光し、第１のエリア８２内に第１の電波ＲＷ７３を発信する。これにより、第１の太陽電池ビーコン７２は、第１のエリア８２に測位機能を提供する。第２の太陽電池ビーコン７３は、第１のエリア８２に設置された第１の照明装置８４により放射された光Ｌを衝立７１を介して受光し、第２のエリア８３内に第２の電波ＲＷ７４を発信する。これにより、第２の太陽電池ビーコン７３は、第２のエリア８３に測位機能を提供する。
　電波吸収／反射部１２を備える衝立７１によれば、第１の太陽電池ビーコン７２及び第２の太陽電池ビーコン７３により発信される電波の指向性を制御して衝立７１により仕切られるエリアごとに測位機能を提供することができる。また、衝立７１に備えられる電波吸収／反射部１２は、透明であるため、衝立７１は、仕切られるエリアの照度を十分なものとすることを妨げない。

Claims (16)

  1. 　電力を発電する太陽電池と、
    　前記電力により動作して電波を発信する発信装置と、
    　透明であり前記電波を吸収又は反射する電波吸収／反射部と、
    を備える太陽電池ビーコン。
  2. 　前記太陽電池は、光を受光する受光面を有し、前記光を前記電力に変換し、
    　前記電波吸収／反射部は、前記受光面の上に配置される
    請求項１に記載の太陽電池ビーコン。
  3. 　前記電波吸収／反射部は、前記電波の強度を５ｄＢｍ以上低下させる
    請求項１又は２に記載の太陽電池ビーコン。
  4. 　前記電波吸収／反射部は、１０％以上の可視光透過率を有する
    請求項１から３までのいずれかに記載の太陽電池ビーコン。
  5. 　前記電波吸収／反射部は、酸化インジウムスズ、フッ素ドープ酸化スズ、酸化亜鉛、酸化スズ、酸化チタン、金属薄膜、カーボンナノチューブ、窒化ガリウム及び炭化ケイ素からなる群より選択される少なくとも１種を含む
    請求項１から４までのいずれかに記載の太陽電池ビーコン。
  6. 　前記電波吸収／反射部は、液体であり、
    　前記電波吸収／反射部を収容する透明容器を備える
    請求項１から４までのいずれかに記載の太陽電池ビーコン。
  7. 　前記電波吸収／反射部は、水、エチルアルコール、メチルアルコール、エチレングリコール及びグリセリンからなる群より選択される少なくとも１種を含む
    請求項６に記載の太陽電池ビーコン。
  8. 　前記電波吸収／反射部は、溶媒と、前記溶媒に溶解した溶質と、を含む
    請求項６又は７に記載の太陽電池ビーコン。
  9. 　前記溶質は、電解質及びショ糖からなる群より選択される少なくとも１種を含む
    請求項８に記載の太陽電池ビーコン。
  10. 　前記透明容器の外面に貼られる第１の反射防止フィルムを備える
    請求項６から９までのいずれかに記載の太陽電池ビーコン。
  11. 　前記透明容器の内面に貼られる第２の反射防止フィルムを備える
    請求項１０に記載の太陽電池ビーコン。
  12. 　前記電波吸収／反射部と前記透明容器とが界面を形成し、
    　前記電波吸収／反射部の屈折率と前記透明容器の屈折率との差が２．０以下である
    請求項１０に記載の太陽電池ビーコン。
  13. 　前記太陽電池及び前記発信装置を収容するハウジングを備え、
    　前記電波吸収／反射部は、前記ハウジングの外面の上に配置される
    請求項１から１２までのいずれかに記載の太陽電池ビーコン。
  14. 　前記太陽電池、前記発信装置及び前記電波吸収／反射部を収容するハウジングを備える請求項１から１２までのいずれかに記載の太陽電池ビーコン。
  15. 　透明ケースと、
    　前記太陽電池及び前記発信装置を備え、前記透明ケースに対して挿抜可能な太陽電池ビーコン本体と、
    を備え、
    　前記電波吸収／反射部は、前記透明ケースに取り付けられる
    請求項１から１４までのいずれかに記載の太陽電池ビーコン。
  16. 　電力を発電する太陽電池と、前記電力により動作して電波を発信する発信装置と、を備える太陽電池ビーコンと、
    　透明であり前記電波を吸収又は反射する電波吸収／反射部を備える衝立と、
    を備えるビーコンシステム。
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