JP2010011225A - 防爆アンテナ、この防爆アンテナを有する無線通信機器 - Google Patents

Abstract

【課題】構造を簡素化し、且つ生産性の良い防爆アンテナ及びこの防爆アンテナを有する無線通信装置を提供することを目的とするものである。
【解決手段】本発明は、防爆アンテナを合わせガラスを用いたガラスアンテナで構成し、このガラスアンテナに対し、電磁結合により給電を行うことにより、防爆規格を満足させつつ構造を簡素化し且つ生産性の良い防爆アンテナ及びこの防爆アンテナを有する無線通信装置を提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、防爆アンテナ及びこの防爆アンテナを有する無線通信機器に関する。

従来から、防爆アンテナを有し、危険場所に設置されて無線通信を行う耐圧防爆構造の無線通信装置がある。危険場所とは、可燃性ガス又は可燃性液体の蒸気（爆発性ガス）が存在し、または存在するおそれのある場所を言う。

例えば特許文献１には、アンテナを機器の筐体内部に設け、筐体に送受信用の電波を通過させる電波放射用窓を設けた防爆型移動体識別装置が記載されている。特許文献２には、機器の筐体の外部に設けられており、樹脂ケースで囲まれた防爆アンテナが記載されている。特許文献３には、機器の筐体からアンテナを外部に引き出す構造の防爆型無線装置が記載されている。
特許第３００３０６９号公報 特許第３００４０６８号公報 特開２００６−４２５５８号公報

しかしながら、上記特許文献１記載の発明では、電波放射用窓を介して電波の送受信が行われるため、アンテナの指向性が特定方向となり、用途が限定されるという問題点がある。また特許文献２ではアンテナを囲う樹脂ケースが必要となり、特許文献３記載の発明ではアンテナを外部に引き出すことが必要となるため、両者共に構造が複雑になるという問題点がある。

本発明は、上記問題点を解決すべく成されたものであり、構造を簡素化し且つ生産性の良い防爆アンテナ及びこの防爆アンテナを有する無線通信装置を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記目的を達成するために、以下の如き構成を採用した。

本発明は、耐圧防爆構造の無線通信機器であって、第一のガラス板と、該第一のガラス板と合わせガラスを構成する第二のガラス板と、前記第一のガラス板と前記第二のガラス板との間に挟まれた導電体と、により構成される防爆アンテナを有する構成とした。

また本発明の無線通信装置において、前記防爆アンテナは、電磁結合により給電される構成とした。

また本発明の無線通信装置は、前記防爆アンテナが装着される装着部が形成された筐体を有し、前記筐体は、前記装着部において、前記防爆アンテナを介して前記筐体の内部を目視可能とする覗き窓が形成されている構成とした。

また本発明の無線通信装置は、前記装着部に装着された前記防爆アンテナの一部を覆うカバーを有し、前記カバーには、前記装着部に形成された覗き窓と重なる位置に、前記筐体の内部を目視可能とする覗き窓が形成されている構成した。

本発明は、耐圧防爆構造の無線通信機器の防爆アンテナであって、前記防爆アンテナは、第一のガラス板と、該第一のガラス板と合わせガラスを構成する第二のガラス板と、前記第一のガラス板と前記第二のガラス板との間に挟まれた導電体と、により構成されるものとした。

また本発明の防爆アンテナは、電磁結合により給電される構成とした。

本発明によれば、構造を簡素化し且つ生産性の良い防爆アンテナ及び無線通信装置を提供することができる。

本発明は、防爆アンテナを合わせガラスを用いたガラスアンテナで構成し、このガラスアンテナに対し、電磁結合により給電を行うことにより、構造を簡素化し且つ生産性の良い防爆アンテナ及び無線通信装置を提供する。
（第一の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第一の実施形態について説明する。図１は、第一の実施形態の無線通信装置１００の斜視図である。

第一の実施形態の無線通信装置１００は、例えば製油所や石油化学工場等の危険地区に設置され、危険地区の製造設備の運転データ等の非危険地区への管理設備の送信や、非危険地区の管理設備から送信される制御信号等の受信を行う。

本実施形態の無線通信装置１００は、ガラスアンテナ１０、金属性の筐体２０、金属性のカバー３０、金属性の台座４０により構成される。筐体２０は、台座４０に支持されている。

ガラスアンテナ１０は、合わせガラス１１と、合わせガラス１１の内部に導体で形成されたアンテナパターン１２とから構成される。筐体２０には、ガラスアンテナ１０が装着される装着部２１が形成されている。装着部２１は、溝状であり、ガラスアンテナ１０は装着部２１に案内されて装着される。装着部２１に装着されたガラスアンテナ１０は、アンテナパターン１２の一部が筐体２０の外部へ突出するように、カバー３０で覆われて、ネジ３１により筐体２０へ固定されている。

本実施形態の無線通信装置１００では、ガラスアンテナ１０のアンテナパターン１２の一部が筐体２０の外部へ突出するよう構成したことにより、ガラスアンテナ１０が無線通信装置１００のアンテナとして機能する。ガラスアンテナ１０の詳細は後述する。

尚本実施形態の無線通信装置１００では、筐体２０の内部に図示しない送信機器と受信機器とが内蔵されている。本実施形態の無線通信装置１００では、送信機器から出力された信号は、伝送線路を介してガラスアンテナ１０へ伝送され、ガラスアンテナ１０から送信される。また無線通信装置１００は、ガラスアンテナ１０が受信した信号は、伝送線路を介して受信機器へ伝送される。

図２を参照して、本実施形態の無線通信装置１００についてさらに説明する。図２は、第一の実施形態の無線通信装置１００のＡ−Ａ断面図である。

ガラスアンテナ１０は、筐体２０及びカバー３０との間に設けられるガスケット２２により、筐体２０とカバー３０との間で固定される。ガスケット２２とは、気密性、水密性を持たせるために用いる固定用シール材である。

筐体２０の装着部２１には、ガラスアンテナ１０のアンテナパターン１２と伝送線路２８とを導通させるために筐体２０を貫通させた貫通部２３が形成されている。貫通部２３には、給電パッド２４、スペーサ２５、基板２６、高周波コネクタ２７がガラスアンテナ１０側から筐体２０の内部に向かって配置される。

給電パッド２４は、基板２６に形成された導体のパターン（電極）である。給電パッド２４のパターン形状は、無線通信装置１００が通信に用いる周波数等に応じて決定される。スペーサ２５は、基板２６上に形成されても良いし、基板２６と別に設けられても良い。スペーサ２５は、給電パット２４をガラスアンテナ１０に密着されることができるように、給電パッド２４と同等の厚さである事が好ましい。また本実施形態ではスペーサ２５を有する構成としたが、スペーサ２５は設けられていなくても良い。

基板２６は、給電パッド２４がガラスアンテナ１０に密着し、且つ給電パッド２４がガラスアンテナ１０内のアンテナパターン１２と重なる位置にくるように、貫通部２３内に配置される。尚本実施形態の基板２６は、例えば樹脂等で形成されている。基板２６において、給電パッド２４が形成された面と反対側の面には、高周波コネクタ２７が実装されている。高周波コネクタ２７は、基板２６を介して給電パッド２４と導通している。高周波コネクタ２７には、伝送線路２８が接続される。

伝送線路２８には、例えばＲＦ回路等が実装されたプリント基板（図示せず）と接続されている。よって伝送線路２８により伝送された信号は、高周波コネクタ２７と基板２６を介して給電パッド２４へ伝送される。

次に図３を参照して本実施形態のガラスアンテナ１０について説明する。図３は、ガラスアンテナ１０を説明する図である。

ガラスアンテナ１０は、ガラス板１１ａとガラス板１１ｂとが中間膜１１ｃを介して接着固定された合わせガラス１１において、ガラス板１１ａとガラス板１１ｂとの間にアンテナパターン１２が形成されて構成される。

ガラス板１１ａ、ガラス板１１ｂは、ソーダ石灰系ガラス板又はホウ珪酸系ガラス板で形成されており、その厚さは１ｍｍ〜８ｍｍで、熱膨張係数（１０〜１００）×１０− ７／℃が使用される。又、中間膜１１ｃは、通常、厚さが１５〜１２０ミリ（０．３８〜３．０４ｍｍ）のポリビニルブチラール膜等が使用される。アンテナパターン１２の形状は周波数や筐体及び周囲環境に応じて形成される。

アンテナパターン１２は、導線（例えば銅製のアンテナ細線）や導電膜で形成されてよく、また、如何なる方法で合わせガラス１１に封入されても良い。例えばアンテナパターン１２は、電線を中間膜１１ｃに埋め込むことにより形成されても良いし、アンテナパターンが形成されたフィルムを中間膜１１ｃとガラス板１１ａとの間に介挿することにより形成されても良い。さらにアンテナパターン１２は、ガラス板１１ａの中間膜１１ｃと接着される面にプリントされることにより形成されても良い。尚本実施形態のアンテナパターン１２は、無線通信装置１００による通信に用いられる周波数に応じて決定される。

本実施形態では、上記構成により、給電パッド２４を用いた電磁結合によりアンテナパターン１２へ給電することができる。すなわち本実施形態では、アンテナパターン１２と給電パッド２４との間の静電容量を介して、アンテナパターン１２へ給電される。

したがって本実施形態では、給電パッド２４とアンテナパターン１２とを接続するために、アンテナパターン１２を合わせガラス１１から引き出す必要がない。よって本実施形態のガラスアンテナ１０では、アンテナパターン１２を引き出すために、合わせガラス１１を構成するガラス板を切り欠く必要がない。

仮に、アンテナパターン１２を引き出すために、ガラスアンテナ１０の合わせガラス１１を構成するガラス板を切り欠く構造とした場合、筐体２０と合わせガラス１１との間に、防爆規格で規定された隙間以上の中間膜厚による隙間が形成され、防爆規格を満足させることができない。本実施形態では、アンテナパターン１２への給電を電磁結合により行うことで、この問題を解決している。即ち本実施形態では、アンテナパターン１２を引き出すための切り欠きが不要であるため、筐体２０と合わせガラス１１との間の隙間を、防爆規格を満たす範囲とすることができる。

さらに本実施形態では、ガラスアンテナ１０の製造工程において、合わせガラス１１を構成するガラス板を切り欠く工程が不要となり、ガラスアンテナ１０の製造工程を簡素化することができる。

また、従来では、アンテナを収納するための電波を透過する材質を用いた樹脂ケース等を使用して筐体と接続することで耐圧防爆構造を満足していたのに対し、本実施形態のガラスアンテナ１０では既にアンテナパターン１２が電波透過する材料である合わせガラス１１で封入されており、前記の樹脂ケース等が不要となる。よって本実施形態では、そのまま筐体２０と接続するのみで耐圧防爆構造を満足でき、簡素化し且つ生産性を向上させることができる。

（第二の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第二の実施形態について説明する。本発明の第二の実施形態では、カバー３０を備えていない点が第一の実施形態で相違する。したがって以下の第二の実施形態の説明では、第一の実施形態と同様の構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し説明を省略する。

図４は、第二の実施形態の無線通信装置１００Ａの斜視図である。

本実施形態の無線通信装置１００Ａの筐体２０Ａは、ガラスアンテナ１０が固定される装着部２１Ａを有する。本実施形態では、装着部２１Ａは平面で形成されており、ガラスアンテナ１０は、装着部２１Ａにネジ３１Ａで固定されて装着される。このときガラスアンテナ１０は、アンテナパターン１２の一部が貫通部２３に配置された基板２６の給電パッド２４と重なる位置に装着される。

図５は、第二の実施形態の無線通信装置１００ＡのＡ−Ａ断面図である。図５に示すように、本実施形態ではカバー３０を有しておらず、ガラスアンテナ１０がネジ３１Ａにより直接筐体２０Ａに固定されていることがわかる。

本実施形態では、カバー３０を設けないため、第一の実施形態と比較してさらに無線通信装置１００の製造工程を簡素化することができ、生産性を向上させることができる。

（第三の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第三の実施形態について説明する。本発明の第三の実施形態では、覗き窓５０を設けた点が第一の実施形態で相違する。したがって以下の第三の実施形態の説明では、第一の実施形態と同様の構成を有するものには、第一の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し説明を省略する。

図６は、第三の実施形態の無線通信装置１００Ｂの斜視図である。

本実施形態の無線通信装置１００Ｂは、筐体２０Ｂの外部から筐体２０Ｂの内部を目視可能とするために用いられる覗き窓５０を有する。本実施形態では、カバー３０Ａに覗き窓５０を形成し、貫通部２３Ａの一部が覗き窓５０と重なるように筐体２０Ｂを形成すれば、ガラスアンテナ１０を介して筐体２０Ｂの外部から筐体２０Ｂの内部を目視することができる。

図７は、第三の実施形態の無線通信装置１００ＢのＡ−Ａ断面図である。本実施形態では、カバー３０Ａに覗き窓５０を形成する。また本実施形態の筐体２０Ｂでは、基板２６が配置される貫通部２３Ａが覗き窓５０と重なるように形成される。

この構成により、本実施形態では、覗き窓５０からガラスアンテナ１０を介して筐体２０Ｂの内部を目視することができる。したがって本実施形態では、防爆規格を満足しつつ、容易に覗き窓５０を設けることができる。

尚本実施形態の覗き窓５０は、略四角形状として図示したが、これに限定されない。覗き窓５０の形状や大きさは、防爆規格を満足するものであれば良い。

（第四の実施形態）
以下に図面を参照して本発明の第四の実施形態について説明する。本発明の第四の実施形態では、カバー３０Ａを有していない点が第三の実施形態で相違する。したがって以下の第四の実施形態の説明では、第三の実施形態と同様の構成を有するものには、第三の実施形態の説明で用いた符号と同様の符号を付与し説明を省略する。

図８は、第四の実施形態の無線通信装置１００Ｃの斜視図である。本実施形態の無線通信装置１００Ｃは、カバー３０Ａを有しておらず、ガラスアンテナ１０がネジ３１Ａにより筐体２０Ｃへ固定されている。

本実施形態の無線通信装置１００Ｃの筐体２０Ｃは、ガラスアンテナ１０が固定される装着部２１Ａを有する。本実施形態では、装着部２１Ａは平面で形成されており、ガラスアンテナ１０は、装着部２１Ａにネジ３１Ａで固定されて装着される。このときガラスアンテナ１０は、アンテナパターン１２の一部が貫通部２３Ｂに配置された基板２６の給電パッド２４と重なる位置に装着される。

図９は、第四の実施形態の無線通信装置１００ＣのＡ−Ａ断面図である。本実施形態の無線通信装置１００の筐体２０Ｃでは、貫通部２３Ｂは、基板２６を配置した後に貫通部２３Ｂの一部が覗き窓５０Ａとなるように形成される。このように構成すれば、ガラスアンテナ１０を介して覗き窓５０Ａから筐体２０Ｃの外部から筐体２０Ｃの内部を目視することができる。

このように本実施形態では、筐体２０Ｃの貫通部２３Ｂの一部が覗き窓５０Ａとなるように形成するだけで、無線通信装置１００Ｃに覗き窓を設けることができる。よって本実施形態によれば、製造工程を簡素化することができ、生産性を向上させることができる。

以上、各実施形態に基づき本発明の説明を行ってきたが、上記実施形態に示した要件に本発明が限定されるものではない。これらの点に関しては、本発明の主旨をそこなわない範囲で変更することができ、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

本発明は、防爆アンテナ及びこの防爆アンテナを有する無線通信機器に利用可能である。

第一の実施形態の無線通信装置１００の斜視図である。 第一の実施形態の無線通信装置１００のＡ−Ａ断面図である。 ガラスアンテナ１０を説明する図である。 第二の実施形態の無線通信装置１００Ａの斜視図である。 第二の実施形態の無線通信装置１００ＡのＡ−Ａ断面図である。 第三の実施形態の無線通信装置１００Ｂの斜視図である。 第三の実施形態の無線通信装置１００ＢのＡ−Ａ断面図である。 第四の実施形態の無線通信装置１００Ｃの斜視図である。 第四の実施形態の無線通信装置１００ＣのＡ−Ａ断面図である。

符号の説明

１０ ガラスアンテナ
１１ 合わせガラス
１２ アンテナパターン
２０、２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 筐体
２１、２１Ａ 装着部
２３、２３Ａ、２３Ｂ 貫通部
２４ 給電パッド
２５ スペーサ
２６ 基板
２７ 高周波コネクタ
２８ 伝送線路
３０、３０Ａ カバー
３１、３１Ａ ネジ
４０ 台座

Claims (6)

1. 耐圧防爆構造の無線通信機器であって、
   第一のガラス板と、該第一のガラス板と合わせガラスを構成する第二のガラス板と、
   前記第一のガラス板と前記第二のガラス板との間に挟まれた導電体と、により構成される防爆アンテナを有する無線通信機器。
2. 前記防爆アンテナは、
   電磁結合により給電される請求項１記載の無線通信機器。
3. 前記防爆アンテナが装着される装着部が形成された筐体を有し、
   前記筐体は、
   前記装着部において、前記防爆アンテナを介して前記筐体の内部を目視可能とする覗き窓が形成されている請求項１又は２記載の無線通信装置。
4. 前記装着部に装着された前記防爆アンテナの一部を覆うカバーを有し、
   前記カバーには、前記装着部に形成された覗き窓と重なる位置に、前記筐体の内部を目視可能とする覗き窓が形成されている請求項３記載の無線通信装置。
5. 耐圧防爆構造の無線通信機器の防爆アンテナであって、
   前記防爆アンテナは、
   第一のガラス板と、該第一のガラス板と合わせガラスを構成する第二のガラス板と、
   前記第一のガラス板と前記第二のガラス板との間に挟まれた導電体と、により構成される防爆アンテナ。
6. 電磁結合により給電される請求項５記載の防爆アンテナ。

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