無線中継装置
【課題】マンホール蓋の取り扱いが容易で、マンホール蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要がなく、設計・施工が容易な無線中継装置を提供する。
【解決手段】本発明の無線中継装置は、マンホール蓋１直下の地下道に設置され、地下道を伝搬する電波を反射して地下と地上との間の無線信号の送受信を仲介する無線中継装置であって、地下道を伝搬する電波をマンホール蓋１の周囲の電波透過性構造材料２に向けて反射する反射体５を備えていることを特徴とする。
【解決手段】本発明の無線中継装置は、マンホール蓋１直下の地下道に設置され、地下道を伝搬する電波を反射して地下と地上との間の無線信号の送受信を仲介する無線中継装置であって、地下道を伝搬する電波をマンホール蓋１の周囲の電波透過性構造材料２に向けて反射する反射体５を備えていることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下の通信設備や電力設備、下水道設備等の状態監視に有用な無線中継装置に関する。なお、本発明の対象となるマンホール蓋は、直接は、地中や地下道に通じ作業員が入るための竪穴であるマンホールに被せる蓋を意味するが、本発明は作業員が入らない、いわゆるハンドホールに被せる蓋についても適用し得るから、本発明でいうマンホール蓋にはハンドホール蓋をも含むものである。また、本実施例において、地下埋設物は通信ケーブルとして説明するが、上下水道管、ガス管、電力ケーブルのいずれでもよく、これらの場合、測定事項は通水状態、水質、漏水、ガス漏れ、漏電、断線等となる。
【背景技術】
【０００２】
インターネットでの動画配信など、高速・大容量の通信情報を各家庭に提供するために、地中に埋設された光ファイバケーブル網を使用した光通信システムが実用化されている。地中に埋設された光ファイバケーブルは、電柱を介して地上に引き出され、電線に設置されている架空クロージャを経由して、各家庭に設置される光回線終端装置に引き込まれる。さらに、光回線終端装置と接続されたパソコン等の情報端末機を使用し、インターネット網での通信の送受信に活用されている。
【０００３】
このような光通信システムの地下に設置された通信設備の点検には、定期的に作業員がマンホール内に入って巡回点検を実施しているが、このような点検の作業は危険が伴う困難な作業となる。このため、地下の通信設備等の状態の遠隔監視のために、地下の通信設備等に温度センサや浸水センサ等を設置し、マンホールの内部と外部とを無線接続による中継を行うことで地上と地下とのセンサ情報のやりとりを行う方法が提案されている。このような用途に用いる無線中継装置として、これまでに以下の様々な方法が提案されている。
【０００４】
（１）マンホール蓋そのものをアンテナとして動作させ、地上との無線接続に利用する無線中継装置（例えば特許文献１の「人孔内監視装置に使用する伝送装置」）。
【０００５】
図１１は従来のマンホール蓋そのものをアンテナとする構成の蓋部構造の詳細図である（本従来例は地中送電線路監視用のマンホールへの適用を目的としており、地中送電線路用の人孔の地上開口部は、強固な金属製外蓋３４及び水没防止用の金属製中蓋３５の二重構造となっている）。
【０００６】
受信用中継アンテナ３１は、インピーダンス整合回路３２の入力端に接続されマンホール中蓋３５の下面側に設置され、その長さは無線信号の半波長分の長さに設定されている。
【０００７】
インピーダンス整合回路３２は容量ＣとインダクタンスＬとから構成される。インピーダンス整合回路３２を収容した中継アンテナ用固定絶縁体３３は、マンホール中蓋３５に形成した窓部３５ａに嵌め込まれてマンホール中蓋３５を上下に貫通し、その入力端がマンホール中蓋３５の下面側に突き出し、その出力端がマンホール中蓋３５の上面側に突き出している。マンホール中蓋３５の上面側に突き出したインピーダンス整合回路３２の出力端には静電容量形成用の電極３６が接続される。電極３６はマンホール外蓋３４との間で静電容量３７を形成するように適当な大きさの表面積を持ち、この静電容量結合によりマンホール外蓋３４はアンテナとして機能する。
【０００８】
マンホール内に設置された無線送信機３８から送信された無線信号は、受信用中継アンテナ３１によって無線信号の送信電力を抽出し、インピーダンス整合回路３２、及びこれに接続された電極３６とマンホール外蓋３４の下面との間の静電容量Ｃを通してマンホール外蓋３４に最大電力を給電する。これによりマンホール外蓋３４はアンテナとして機能し、地上に無線信号が放射される。
【０００９】
本従来例では、受信用中継アンテナ３１とインピーダンス整合回路３２はマンホール中蓋に設置されているだけであり、作業者が人孔内に出入りする場合に、マンホール中蓋の開閉に支障を来たすことはない。しかしながら、本従来例では、マンホール蓋そのものをアンテナとしているため、アンテナのインピーダンスマッチングをとる必要がある等、設計が難しいという問題がある。また、マンホール中蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要があるという問題がある。
【００１０】
（２）マンホール蓋に開けられている鍵穴等の穴に、スロットアンテナを嵌め込み、アンテナとして動作させ、地上との無線接続に利用する無線中継装置（例えば特許文献２の「スロットアンテナ」）。
【００１１】
従来の無線中継装置に用いるスロットアンテナの構成を図１２に示す。マンホール蓋４２に設けられている鍵穴４２ａ内に本体部４１を装着し、本体部４１を形成する導体部４３に誘電体が充填されているスロット部４４を形成する。本体部４１の裏面であるマンホール内から、スロットアンテナ４５に給電する。既存の鍵穴等の穴を利用するためマンホール等に加工を施すことがないと共に、マンホール等から突出することのないアンテナを形成できる。しかしながら、マンホール蓋の裏面近傍に給電点および給電ケーブルを取り付ける必要があり、マンホールの開閉によって給電ケーブルを損傷したり、場合によっては切断することがないよう、蓋の開閉動作を慎重に行う必要があるという問題点がある。
【００１２】
（３）既設のマンホールの蓋の裏面の穴の近傍にアンテナを設置して電磁波を地上に放射し、無線接続に利用する無線中継装置（例えば特許文献３の「マンホールの遠隔監視装置」）。
【００１３】
図１３に示すように、既設のマンホール蓋の穴の近傍（例えば３０ｃｍ以内）にマンホール蓋の裏面側から電磁波を放射するアンテナと通信ユニットを設置し、地上の携帯電話回線網と電磁波の授受を行う下水道のマンホール内の無線中継装置が提案されている。しかしながら、マンホール蓋の穴の近傍にアンテナを取り付けるため、マンホールの蓋の開閉の操作が煩雑になり、注意が必要となる。また、通信ユニットからの信号をマンホール蓋に設けたアンテナまで接続ケーブルを介して伝送するので、マンホール内に侵入した雨や泥水などによって腐食したり接触不良を起こす恐れもある。さらに、マンホールの蓋の穴の金属厚は数ｃｍ程度と厚く、穴の内径が数ｃｍ以下の場合は、電気的には一種の円形状の金属導波管とみなすことが可能である。導波管は、その内径によって決まる特定周波数（遮断周波数Ｆｃと呼ぶ）以下の電磁波成分を遮断する特徴を有している。例えば、内径が２５ｃｍの円筒形状の導波管では、遮断周波数Ｆｃが約０．７ＧＨｚとなり、これ以下の周波数では導波管の減衰量が無限大となる（例えば特許文献４の「ガス絶縁機器の内部異常検出装置」を参照）。
【００１４】
なお、内径が小さくなるほど遮断周波数Ｆｃは高くなる。したがって、使用する無線周波数にも依存するが、マンホールの穴の直径として数十ｃｍ以上の大きさが望ましく、穴の内径が数ｃｍ以下では電磁波の遮断による減衰量が極めて大きく効率が悪いという問題点を有している。
【００１５】
（４）マンホールに地上の電波を送受信するアンテナとマンホール内の電波を送受信するアンテナを有する中継器を取り付け、マンホール内の分岐点に反射板を設置して地上との無線接続に利用する無線中継装置（例えば特許文献５の「移動通信システムと無線中継器」）。
【００１６】
図１４を参照すると、移動局（ＭＳ）６１は、無線回線を介してアンテナ７９により無線中継器（ＲＰＴ）６２と接続されており、無線中継器６２はアンテナ７０により下水道７３内で上記と同じ周波数の無線回線を介してアンテナ７０で受ける無線基地局（ＢＳ）
６３と接続され、基地局制御装置（ＢＳＣ）６４、移動通信交換局（ＭＳＣ）６５を介して公衆電話網６６と接続されている。
【００１７】
無線中継器（ＲＰＴ）６２は、地下の下水道内向け無線送受信機並びにアンテナ、地上の移動局６１向けの無線送受信機並びにアンテナ、そして制御部等から構成されている。無線周波数は地上の移動局６１と下水道内の無線基地局（ＢＳ）６３とへ同一周波数により送受信するので、ブースター又はリピータとして動作する。
【００１８】
無線中継器６２は、マンホール蓋７５に組み入れられ、下水道内送受信アンテナ７０により無線基地局との無線送受信を実行しており、下水道内反射板６８、６９を用いて、下水道内を伝搬する。下水道内反射板６８、６９それぞれの反射板の縦および横の寸法は下水道７３内を伝搬する無線周波数の１波長分の長さで構成されている。
【００１９】
下水道７３が円筒形の排水筒である場合で、水平面状で直角に曲げられ、又は分路や合成路を設けられている場合でも、反射板６８、６９によって一方向へ無線電波を逐次反射して伝搬できるように配設され、配管に従って、無線伝送を実現できる。
【００２０】
従来、直線部分の下水道ではそれほどの伝搬損失は発生しないが、分岐や折れ曲がりを伴った場合、無線伝搬損失が大きくなり、使用することができなかった。本従来例ではこのような問題点を解決するため、下水道内の分岐点に反射板を置くことで、曲がった先の下水道内の電界強度を確保することが可能となった。しかしながら、本従来例では、中継器を取り付けるためにマンホール蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要があるという問題点を有している。
【００２１】
（５）マンホール周囲に施されたアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装から電波を通し、地上との無線接続に利用する無線中継装置（例えば非特許文献１）。
【００２２】
図１５は、従来の無線中継装置を設置した典型的な上水道マンホールの概略図とその構造の一部を拡大して示した拡大断面図である。土壌（土層）８４には送水管８７が埋設されており、送水管８７に関連してマンホールが設置されている。マンホールはコンクリート壁８３により内部に空間を確保し、上部にはマンホール蓋８１が設けられている。アスファルト層あるいはコンクリート層８２は埋設固定されている受け環８１ｂをもち、蓋本体８１ａは、前記受け環８１ｂで着脱または開閉自在に保持されている。また、コンクリート壁８３の底から水道管空気弁８６が内部空間内に突出させられている。配水される水の圧力、速度その他のデータは、配管に関連して設けられている図示しないセンサ等によって取得させる。これらのデータは地下無線装置８５を介して地上に送出され、地上無線装置（図示せず）の情報も地下無線装置８５に伝達される。マンホール内に置く無線装置用アンテナ８５ａは反射板付き棒状λ／４（λ：波長）アンテナとし、マンホール蓋の中心軸上に配置している。アンテナから下方へ向かう一次放射を抑えることで土に吸収される電力を抑え、上空への放射電力を強める目的で金属製の反射板８５ｂを付している。地下無線装置８５は、λ／４アンテナ８５ａ、金属製の反射板８５ｂ、無線機ケース８５ｃ、処理装置８５ｄを含んでいる。処理装置８５ｄは、前述したセンサ等からの信号の処理または、その他の回路に制御信号等を送出する機能をもち、無線機ケース８５ｃに含まれる高周波送受信回路に接続されている。λ／４アンテナ８５ａのマンホール内の空間内の位置については、地上空間への放射電力の効率が上がる位置に適宜調整して設定する。
【００２３】
電波放射特性は以下の点に依存している。
１．マンホールなどの地中埋設構造物の幾何学的構造
２．アンテナの構造と配置位置と向き
３．使用する電波の周波数（波長）
４．土、コンクリート、アスファルトなどの誘電特性
【００２４】
本従来例では、地表に滲み出てくる電波を積極的に利用して、埋設構造内におかれた電子装置と地上に置かれた電子装置を無線接続できる。しかしながら、アンテナから放射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。そのため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用して精度高く放射特性を予測する必要があるという問題点がある。
【特許文献１】特許第２７９０９７５号公報
【特許文献２】特許第３９２６６７７号公報
【特許文献３】登録実用新案第３０６１７１５号公報
【特許文献４】特許第３３０２４８２号公報
【特許文献５】特開２０００−６８９１２号公報
【非特許文献１】水品静夫、安達惇、渡辺尚、「マンホール内４３０ＭＨｚアンテナからの放射」、２００７年総合大会講演論文集ＢＳ−５−４、電子情報通信学会、２００７年３月７日、ｐ．Ｓ−３３〜Ｓ−３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
従来例（１）では、マンホール蓋そのものをアンテナとしているため、アンテナのインピーダンスマッチングをとる必要がある等、設計が難しいという問題がある。また、マンホール中蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要があるという問題がある。
従来例（２）では、マンホール蓋裏面近傍に給電点および給電ケーブルを取り付ける必要があり、マンホールの開閉によって給電ケーブルを損傷したり、場合によっては切断することがないよう、蓋の開閉動作を慎重に行う必要があるという問題点がある。
従来例（３）では、マンホール蓋の穴の近傍にアンテナを取り付けるため、マンホールの蓋の開閉の操作が煩雑になり、注意が必要となる。また、通信ユニットからの信号をマンホール蓋に設けたアンテナまで接続ケーブルを介して伝送するので、マンホール内に侵入した雨や泥水などによって腐食したり接続不良を起こす恐れもある。さらに、マンホールの蓋の穴の内径が数ｃｍ以下では電磁波の遮断による減衰量が極めて大きく効率が悪いという問題点を有している。
従来例（４）では、中継器を取り付けるためにマンホール蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要があるという問題がある。
従来例（５）では、アンテナから放射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。そのため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用して精度高く放射特性を予測する必要があるという問題点がある。
【００２６】
本発明は、上述した問題点を解決するため、マンホール蓋の取り扱いが容易で、マンホール蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要がなく、設計・施工が容易な無線中継装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記の課題を解決するため、本発明の無線中継装置は、マンホール蓋直下の地下道に設置され、前記地下道を伝搬する電波を反射して地下と地上との間の無線信号の送受信を仲介する無線中継装置であって、前記地下道を伝搬する電波を前記マンホール蓋の周囲の電波透過性構造材料に向けて反射する反射体を備えていることを特徴とする。この構成によれば、マンホール内を伝搬してきた電波は、マンホール蓋の裏面側に設けられた反射体によって電波透過性構造材料に反射され、地表に伝達される。そのため、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に形成することなく、効率良く地上に電波を伝達することができる。また、マンホール蓋と無線通信装置との間に信号線等の電気配線を設ける必要がないので、断線による故障がなく、マンホール蓋の取り扱いも容易になる。さらに、マンホール蓋に電波を通すための穴等を設ける必要がないので、設計・施工が容易で、マンホール蓋の堅牢性を減らすこともない。
【００２８】
本発明においては、前記反射体は、頂点がマンホール蓋側に向けられた断面三角形状又は断面台形状の反射面を備えているものとすることができる。反射面の傾斜角（反射体の底面に対する傾斜角）は、反射体の底部よりも頂部の方が大きいことが望ましい。反射面の傾斜角の大きさは、反射体の底部から頂部に向けて段階的に変化していても良く（屈曲形状）、反射体の底部から頂部に向けて連続的に変化していても良い（湾曲形状）。また、屈曲形状と湾曲形状の双方を備えた形状でも良い。反射面の傾斜角をこのように変化させた場合、反射体に入射した電波はマンホール蓋周囲の所定の範囲に集約される。そのため、電波の集約される位置を例えばマンホール蓋周囲の電波透過性構造材料の最も薄い部分とすることで、電波の透過損失を最小限に抑えることができる。
【００２９】
反射体の形状としては、円錐、角錐、三角柱等が含まれる。また、これらの頂部を切断した円錐台、角錐台、台形柱等も含まれる。「円錐」には、底面と平行な面で切った断面が楕円である楕円錐形状が含まれ、「角錐」や「三角柱」には、角部や頂点部が丸みを帯びた形状が含まれる。また、「円錐」や「角錐」には、円錐や角錐の母線が底面に対して一定の角度で傾斜しているものの他、円錐や角錐の母線が屈曲又は湾曲しているもの（以下、「略円錐」又は「略角錐」と呼ぶことがある）が含まれる。同様に、「三角柱」には、前記稜線を挟む２つの面が屈曲又は湾曲した形状（以下、「略三角柱」と呼ぶことがある）が含まれる。さらに、これらの形状において、内部が中空となった形状や底部が開口した形状が含まれる。なお、本明細書において、板状の反射体を「反射板」と呼ぶことがある。
【００３０】
本発明においては、前記反射体は、頂点がマンホール蓋側に向けられた円錐状又は角錐状の反射面を備えていることが望ましい。この構成によれば、反射体に対して全方向から入射される電波を所望の方向に反射することができる。
【００３１】
本発明においては、前記反射体は、頂点がマンホール蓋側に向けられた略円錐状又は略角錐状の反射面を備えており、前記反射面の底面に対する母線の傾斜角が前記反射面の底部よりも頂部において大きくなるように、前記反射面が屈曲または湾曲していることが望ましい。この場合、前記反射体の反射面は、前記反射面で反射された電波をマンホール蓋周辺部の前記電波透過性構造材料が最も薄くなる位置に集約することのできる形状に形成されていることが望ましい。この構成によれば、反射体に対して全方向から入射される電波を効率良く地上に伝達することができる。
【００３２】
本発明においては、前記反射面の中心軸上に前記マンホール蓋の外接円の中心が配置されることが望ましい。この構成によれば、マンホール蓋の周囲に均一な分布で電波を放射することができる。電波の放射分布はマンホール蓋を中心とした円形又は多角形の形状となる。そのため、その円又は多角形の半径をマンホール蓋の外接円の半径と概ね一致させておけば、反射体で反射された電波が地上へ届くまでに通過する部分の距離（アスファルトやコンクリート等の電波透過性構造材料中を電波が伝搬する距離）が短くなり、電波の透過損失が小さくなる。
【００３３】
本発明においては、前記反射体は、頂部となる稜線がマンホール蓋側に向けられた三角柱状の反射面を備えていることが望ましい。この構成によれば、三角柱の長さを変えることで、任意の大きさの反射面を形成することができる。円錐状又は角錐状の反射体の場合、地下道の大きさが大きい場合には、地下道の幅に合わせて複数の反射体を設置する必要があるが、三角柱状の反射体の場合は、三角柱の長さによって反射面の大きさが変えられるため、１つの反射体で地下道を伝搬する全ての電波を反射することができる。
【００３４】
本発明においては、前記反射体は、頂部となる稜線がマンホール蓋側に向けられた略三角柱状の反射面を備えており、前記反射面の底面に対する側面の傾斜角が前記反射面の底部よりも頂部において大きくなるように、前記反射面が屈曲又は湾曲していることが望ましい。この場合、前記反射体の反射面は、前記反射面で反射された電波をマンホール蓋周辺部の前記電波透過性構造材料が最も薄くなる位置に集約することのできる形状に形成されていることが望ましい。この構成によれば、反射体に対して全方向から入射される電波を効率良く地上に伝達することができる。
【００３５】
本発明においては、前記反射体は、樹脂で成型した形状物の表面に金属箔を蒸着あるいは貼り付けたものであることが望ましい。或いは、前記反射体は、金属線又は金属棒のグリッドにより構成されていることが望ましい。或いは、前記反射体は、金属製の板に多数の貫通穴を設けたメッシュ構造により構成されていることが望ましい。これらの構成によれば、反射体を軽量化でき、施工が簡便になる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、マンホール蓋の取り扱いが容易で、マンホール蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要がなく、堅牢性を減らすこともない、設計・施工が容易な無線中継装置を提供することができる。また、電波の透過損失を減らしながら、地上の広範囲に渡って電波を伝達できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明による実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明によるマンホール周囲に施されたアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装から電波を通し、地上との無線接続に利用する無線中継装置の構成例を示す図である。土壌（土層）４の上面にはアスファルト層あるいはコンクリート層２が敷設され、マンホールが設置されている。マンホールはコンクリート壁３により内部に空間を確保し、上部にはマンホール蓋１が設けられている。マンホール蓋１の真下の地下道には円錐状あるいは角錐状の金属製の反射板５が設けられており、図８の従来例のようにマンホール蓋（あるいはこれに組み入れられた無線中継器）に向けて電波を反射するのではなくマンホール蓋の端に向けて電波を反射し、マンホール蓋の端から電波を拡散して地上に出せるようにしている。地下の通信設備等の温度や浸水等の状態データは、図示しない温度センサや浸水センサ等によって取得される。これらのデータは、地下無線装置６を介して無線信号となってマンホール内を伝搬し、反射板５で反射されて、アスファルト層あるいはコンクリート層２を通過して地表に伝達される。
【００３８】
数百ＭＨｚから数ＧＨｚ周波数帯域におけるアスファルトとコンクリートの電波吸収率は、土に比べて低い。いいかえると、３００ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲で、誘電損失の大きさは、概略、土、コンクリート、アスファルトの順である。特に、アスファルトは誘電損失が小さく、厚さ１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度であれば、実用的な強度の電磁波透過が期待できる（例えば非特許文献１）。従って、アスファルトあるいはコンクリート舗装層を通過して地表に滲み出てくる電波を利用して、マンホール内外の無線接続を確立することが可能である。仮にアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装が施されていない場合でも、地表に近い土層から電波は地表に滲み出てくる。このように、地表に滲み出てくる電波を積極的に利用して、マンホール内に置かれた地下無線装置と地上に置かれた無線装置を無線接続できる。
【００３９】
反射板５は、頂点がマンホール蓋１側に向けられた断面三角形状の反射面５ａを備えている。本構成例の場合、反射面５ａは円錐状又は角錐状に形成されており、反射面５ａの母線は円錐又は角錐の底面に対して一定の角度で傾斜している。反射板５はマンホール蓋１と平面的に重なる位置（鉛直方向から見たときに重なる位置）に配置されている。反射面５ａの母線の傾斜角は、地下道を伝搬する電波が全てマンホール蓋１の外側に反射されるような大きさに設定されていることが望ましい。例えば、電波が地下道を水平方向に伝搬する場合、反射面５ａの頂点付近に入射した電波がマンホール蓋１の外側に反射されるように母線の傾斜角は４５°よりも大きい値に設定されることが望ましい。
【００４０】
なお、図１において、電波の伝搬方向には、高さの異なる複数の反射板５が設けられている。高さの低い反射板５では、高さの低い位置を伝搬する電波が反射され、高さの高い反射板５では、高さの高い位置を伝搬する電波が反射されるようになっている。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、反射面５ａの中心軸（円錐又は角錐の頂点を含み円錐又は角錐の底面に垂直な軸）はマンホール蓋１の外接円の中心を通るように配置されることが望ましい。この構成によれば、マンホール蓋１の周囲に均一な分布で電波Ｅ１を放射することができる。また、図２（ｂ）に示すように、反射板５を反射面５ａの中心軸Ｃを通る平面で切った断面を見た場合に、反射面５ａの母線と中心軸Ｃとのなす角度は４５°未満であることが望ましい。この構成によれば、マンホール蓋１に垂直に入射した電波Ｅ１はマンホール蓋１の外周部を通って地表に伝達される。
【００４２】
図３は、反射板５のバリエーションを示す図である。図３の例では、図２の反射板と同一高さの反射板をマンホール蓋１の外接円の中心から左側にずれた位置に配置している。この例では、図示右側に反射された電波Ｅ２がマンホール蓋１に遮蔽されないようにするために、円錐の頂角が図２の例（図示点線で示す）に比べて鋭くなっている。このため、反射板５の表面積が小さくなり、地下道に設置する場合に、反射板５で反射される電波の強度が弱くなる。
【００４３】
図４は、反射板５の他のバリエーションを示す図である。図４の例では、図２の反射板と同一の底面積を有する反射板をマンホール蓋１の外接円の中心から左側にずれた位置に配置している。この例では、図示右側に反射された電波Ｅ２がマンホール蓋１に遮蔽されないようにするために、円錐の頂角が図２の例（図示点線で示す）に比べて鋭くなっている。このため、反射板５の高さが高くなり、マンホール内に収容しきれなくなる可能性がある。
【００４４】
また、図３及び図４のいずれの例においても、図示左側に反射された電波Ｅ２は、アスファルトやコンクリート等の電波透過性構造材料中を伝搬する距離が大きくなり、透過損失が大きくなる。したがって、良好な無線中継を行うためには、反射板５の中心軸Ｃとマンホール蓋１の外接円の中心とを一致させることが望ましい。
【００４５】
なお、反射板５の大きさは、使用する電波の波長に大きく依存する。すなわち、使用する電波の波長に対して十分な反射効果が得られる寸法として反射板５の側面の長さを伝搬電波の１／２波長以上にすることが望ましく、できれば３〜５波長程度にすることが好ましい（例えば特許第３３９５４０５号公報「反射アンテナ」を参照）。なお、反射板５の側面の長さを伝搬電波の１波長の整数倍にした場合には、共振により反射効率を向上できる（例えば特許文献５を参照）。このように反射板の大きさにより反射可能な電波の周波数は制限され、使用する電波の周波数の選定にあたっては実際のマンホール蓋の寸法を考慮する必要がある。
【００４６】
図１４に示した従来例では、下水道内を伝搬してきた電波は反射板により他の反射板あるいは下水道内送受信アンテナに向けて反射される。そのため、下水道内送受信アンテナに向けて反射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。また、図１５に示した従来例では、アンテナから放射された電波はマンホール蓋で反射され、同様に複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。そのため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用して精度高く放射特性を予測する必要があるという問題点があった。一方、本発明では、マンホール内を伝搬してきた電波をマンホール蓋の裏面に設けられた反射板５で直接アスファルト層あるいはコンクリート層２に反射して地表に伝達されるため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用することなく、効率よく伝達できるという効果がある。また、マンホール蓋と無線通信装置との間に信号線などの電気配線を設ける必要がない。そのため、電気配線により接続している場合に比べてその切断の心配がなくなるとともに、蓋の取り扱いも容易になる。さらに、マンホール蓋の堅牢性を減らすこともない。
【００４７】
図５は、本発明によるマンホール周囲に施されたアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装から電波を通し、地上との無線接続に利用する無線中継装置の他の構成例を示す図である。土壌（土層）１０の上面にはアスファルト層あるいはコンクリート層８が敷設され、マンホールが設置されている。マンホールはコンクリート壁９により内部に空間を確保し、上部にはマンホール蓋７が設けられている。マンホール蓋７の真下の地下道には三角柱状の金属製の反射板１１が設けられており、図１４の従来例のようにマンホール蓋（あるいはこれに組み入れられた無線中継器）に向けて電波を反射するのではなくマンホール蓋の端に向けて電波を反射し、マンホール蓋の端から電波を拡散して地上に出せるようにしている。地下の通信設備等の温度や浸水等の状態データは、図示しない温度センサや浸水センサ等によって取得させる。これらのデータは、地下無線装置１２を介して無線信号となってマンホール内を伝搬し、反射板１１で反射されて、アスファルト層あるいはコンクリート層８を通過して地表に伝達される。
【００４８】
数百ＭＨｚから数ＧＨｚ周波数帯域におけるアスファルトとコンクリートの電波吸収率は、土に比べて低い。いいかえると、３００ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲で、誘電損失の大きさは、概略、土、コンクリート、アスファルトの順である。特に、アスファルトは誘電損失が小さく、厚さ１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度であれば、実用的な強度の電磁波透過が期待できる（例えば非特許文献１）。従って、アスファルトあるいはコンクリート舗装層を通過して地表に滲み出てくる電波を利用して、マンホール内外の無線接続を確立することが可能である。仮にアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装が施されていない場合でも、地表に近い土層から電波は地表に滲み出てくる。このように、地表に滲み出てくる電波を積極的に利用して、マンホール内に置かれた地下無線装置と地上に置かれた無線装置を無線接続できる。
【００４９】
反射板１１は、頂点となる稜線がマンホール蓋７側に向けられた断面三角形状の反射面１１ａを備えている。本構成例の場合、反射面１１ａは三角柱状に形成されている。反射面１１ａは、頂点となる稜線部を介して交差した２つの反射面（反射板１１の側面）を備えている。稜線部を挟む２つの反射面は、三角柱の底面に対して一定の角度で傾斜している。反射板１１はマンホール蓋７と平面的に重なる位置（鉛直方向から見たときに重なる位置）に配置されている。
【００５０】
マンホール蓋７の外接円の中心は、反射面１１ａの頂部（稜線）を含む三角柱の底面に垂直な面内に配置されることが望ましい。これにより、マンホール蓋７の周囲に均一な電波分布を形成することができる。また、反射板１１の側面の傾斜角は、地下道を伝搬する電波が全てマンホール蓋７の外側に反射されるような大きさに設定されていることが望ましい。例えば、電波が地下道を水平方向に伝搬する場合、反射面１１ａの頂点付近に入射した電波がマンホール蓋７の外側に反射されるように側面の傾斜角は４５°よりも大きい値に設定されることが望ましい。
【００５１】
なお、図５において、電波の伝搬方向には、高さの異なる複数の反射板１１が設けられている。高さの低い反射板１１では、高さの低い位置を伝搬する電波が反射され、高さの高い反射板１１では、高さの高い位置を伝搬する電波が反射されるようになっている。
【００５２】
図６は、反射板の設置例を示す平面図である。図６（ａ）は円錐状の反射板を用いた例であり、図６（ｂ）は三角柱状の反射板を用いた例である。図６（ａ）及び図６（ｂ）では、反射板を鉛直方向から見ており、反射板の左右には地下道のコンクリート壁が設けられている。
【００５３】
図６（ａ）の例では、地下道の幅方向に複数の反射板５Ａ、５Ｂが設けられている。地下道の図示左側を伝搬する電波Ｅは、地下道の図示左側に設けられた反射板５Ａによって反射され、地下道の図示右側を伝搬する電波Ｅは、地下道の図示右側に設けられた反射板５Ｂによって反射される。この構成では、地下道の幅方向に複数の反射板を設けることで、地下道を伝搬する全ての電波Ｅを反射できるようになっている。しかしながら、１つ１つの反射板については、反射板の中心軸とマンホール蓋の中心とは一致しないため、図３及び図４で説明したような問題が発生する。底面の大きな単一の反射板を設けることも考えられるが、底面を大きくすると反射板の高さも大きくなるため、場合によっては反射板を地下道に収容しきれなくなる可能性がある。
【００５４】
一方、図６（ｂ）の例では、地下道の幅方向に長い反射板１１を設けている。地下道を伝搬する電波Ｅは、単一の反射板１１によって反射される。この構成では、マンホール蓋（図示略）の外接円の中心が、反射面１１ａの頂部（稜線）を含む三角柱の底面に垂直な面内に配置されている。そのため、図３及び図４で示したような問題は発生しない。また、三角柱状の反射板の場合、三角柱の長さを長くしても頂部の高さは変わらないので、反射板が地下道に収容しきれなくなるという問題は発生しない。
【００５５】
なお、反射板１１の大きさは、使用する電波の波長に大きく依存する。すなわち、使用する電波の波長に対して十分な反射効果が得られる寸法として反射板１１の側面の長さを伝搬電波の１／２波長以上にすることが望ましく、できれば３〜５波長程度にすることが好ましい（例えば特許第３３９５４０５号公報「反射アンテナ」を参照）。なお、反射板１１の側面の長さを伝搬電波の１波長の整数倍にした場合には、共振により反射効率を向上できる（例えば特許文献５を参照）。このように反射板の大きさにより反射可能な電波の周波数は制限され、使用する電波の周波数の選定にあたっては実際のマンホール蓋の寸法を考慮する必要がある。
【００５６】
図１４に示した従来例では、下水道内を伝搬してきた電波は反射板により他の反射板あるいは下水道内送受信アンテナに向けて反射される。そのため、下水道内送受信アンテナに向けて反射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。また、図１５に示した従来例では、アンテナから放射された電波はマンホール蓋で反射され、同様に複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。そのため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用して精度高く放射特性を予測する必要があるという問題点があった。一方、本発明では、マンホール内を伝搬してきた電波をマンホール蓋の裏面に設けられた反射板１１で直接アスファルト層あるいはコンクリート層８に反射して地表に伝達されるため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用することなく、効率よく伝達できるという効果がある。また、マンホール蓋と無線通信装置との間に信号線などの電気配線を設ける必要がない。そのため、電気配線により接続している場合に比べてその切断の心配がなくなるとともに、蓋の取り扱いも容易になる。さらに、マンホール蓋の堅牢性を減らすこともない。また、図１の構成に比較して、反射板１１の形状を簡易にしたため、加工・施工が容易になるという効果がある。
【００５７】
図７は、本発明によるマンホール周囲に施されたアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装から電波を通し、地上との無線接続に利用する無線中継装置の他の構成例を示す図である。土壌（土層）１６の上面にはアスファルト層あるいはコンクリート層１４が敷設され、マンホールが設置されている。マンホールはコンクリート壁１５により内部に空間を確保し、上部にはマンホール蓋１３が設けられている。マンホール蓋１３の真下の地下道には円錐状又は角錐状の金属製の反射板１７が設けられており、図１４の従来例のようにマンホール蓋（あるいはこれに組み入れられた無線中継器）に向けて電波を反射するのではなくマンホール蓋の端に向けて電波を反射し、マンホール蓋の端から電波を拡散して地上に出せるように反射板１７の側面の形状を曲面にしている。地下の通信設備等の温度や浸水等の状態データは、図示しない温度センサや浸水センサ等によって取得させる。これらのデータは、地下無線装置１８を介して無線信号となってマンホール内を伝搬し、反射板１７で反射されて、アスファルト層あるいはコンクリート層１４を通過して地表に伝達される。
【００５８】
数百ＭＨｚから数ＧＨｚ周波数帯域におけるアスファルトとコンクリートの電波吸収率は、土に比べて低い。いいかえると、３００ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲で、誘電損失の大きさは、概略、土、コンクリート、アスファルトの順である。特に、アスファルトは誘電損失が小さく、厚さ１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度であれば、実用的な強度の電磁波透過が期待できる（例えば非特許文献１）。従って、アスファルトあるいはコンクリート舗装層を通過して地表に滲み出てくる電波を利用して、マンホール内外の無線接続を確立することが可能である。仮にアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装が施されていない場合でも、地表に近い土層から電波は地表に滲み出てくる。このように、地表に滲み出てくる電波を積極的に利用して、マンホール内に置かれた地下無線装置と地上に置かれた無線装置を無線接続できる。また、本構成では、反射面に入射する電波を透過損失の小さいマンホール蓋に近い領域に一度集約してから放射状に拡張して反射するため、電波の透過損失を減らすことができる。
【００５９】
反射板１７は、頂点がマンホール蓋１３側に向けられた断面三角形状の反射面１７ａを備えている。本構成例の場合、反射面１７ａは略円錐状又は略角錐状に形成されている。反射面１７ａは、母線の傾斜角（円錐又は角錐の底面に対する傾斜角）が反射板の底部よりも頂部において大きくなるように、湾曲している。すなわち、母線が底面に対して一定の角度で配置される円錐状又は角錐状の形状に比べて、母線が反射板の内側に向けて湾曲しており、反射板１７の底部に入射した電波が鉛直に近い角度で反射され、反射板１７の頂部に入射した電波が水平に近い角度で反射されるようになっている。反射面１７ａの中心軸（円錐又は角錐の頂点を含み円錐又は角錐の底面に垂直な軸）はマンホール蓋１３の外接円の中心を通るように配置されることが望ましい。図７では反射面１７ａの母線は底部から頂部に向けて滑らかな曲線を描いているが、母線の傾斜角は、反射板１７の底部から頂部に向けて段階的に変化していても良く（屈曲形状）、反射板１７の底部から頂部に向けて連続的に変化していても良い（湾曲形状）。また、屈曲形状と湾曲形状の双方を備えた形状でも良い。本構成例の場合、反射面１７ａの形状は、反射面１７ａで反射された電波がマンホール蓋周辺部のアスファルトやコンクリート等（電波透過性構造材料）が最も薄くなる位置に集約することのできるように、母線の傾斜角が反射板１７の底部から頂部に向けて連続的に大きくなっている。
【００６０】
なお、図７において、電波の伝搬方向には、高さの異なる複数の反射板１７が設けられている。高さの低い反射板１７では、高さの低い位置を伝搬する電波が反射され、高さの高い反射板１７では、高さの高い位置を伝搬する電波が反射されるようになっている。
【００６１】
なお、反射板１７の大きさは、使用する電波の波長に大きく依存する。すなわち、使用する電波の波長に対して十分な反射効果が得られる寸法として反射板１７の側面の長さを伝搬電波の１／２波長以上にすることが望ましく、できれば３〜５波長程度にすることが好ましい（例えば特許第３３９５４０５号公報「反射アンテナ」を参照）。なお、反射板１７の側面の長さを伝搬電波の１波長の整数倍にした場合には、共振により反射効率を向上できる（例えば特許文献５を参照）。このように反射板の大きさにより反射可能な電波の周波数は制限され、使用する電波の周波数の選定にあたっては実際のマンホール蓋の寸法を考慮する必要がある。
【００６２】
図１４に示した従来例では、下水道内を伝搬してきた電波は反射板により他の反射板あるいは下水道内送受信アンテナに向けて反射される。そのため、下水道内送受信アンテナに向けて反射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。また、図１５に示した従来例では、アンテナから放射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。そのため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用して精度高く放射特性を予測する必要があるという問題点があった。一方、本発明では、マンホール内を伝搬してきた電波をマンホール蓋の裏面に設けられた反射板１７で直接アスファルト層あるいはコンクリート層１４に反射して地表に伝達されるため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用することなく、効率よく伝達できるという効果がある。また、マンホール蓋と無線通信装置との間に信号線などの電気配線を設ける必要がない。そのため、電気配線により接続している場合に比べてその切断の心配がなくなるとともに、蓋の取り扱いも容易になる。さらに、マンホール蓋の堅牢性を減らすこともない。また、図１の構成に比較して、反射板１７の側面の形状を曲面にしたため、地上へ電波が届くまでに通過する部分（マンホールのコンクリート壁や土壌（土層）、アスファルト層あるいはコンクリート層）が最も薄くなるマンホール蓋の端付近に一度電波を集約してから地上へ電波を出すことができ、地上の広範囲に渡って電波を伝達できるという効果がある。
【００６３】
図８は、本発明によるマンホール周囲に施されたアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装から電波を通し、地上との無線接続に利用する無線中継装置の他の構成例を示す図である。土壌（土層）２４の上面にはアスファルト層あるいはコンクリート層２２が敷設され、マンホールが設置されている。マンホールはコンクリート壁２３により内部に空間を確保し、上部にはマンホール蓋２１が設けられている。マンホール蓋２１の真下の地下道には側面の形状を曲面にした三角柱状の金属製の反射板２５が設けられており、図１４の従来例のようにマンホール蓋（あるいはこれに組み入れられた無線中継器）に向けて電波を反射するのではなくマンホール蓋の端に向けて電波を反射し、マンホール蓋の端から電波を拡散して地上に出せるようにしている。地下の通信設備等の温度や浸水等の状態データは、図示しない温度センサや浸水センサ等によって取得させる。これらのデータは、地下無線装置２６を介して無線信号となってマンホール内を伝搬し、反射板２５で反射されて、アスファルト層あるいはコンクリート層２２を通過して地表に伝達される。
【００６４】
数百ＭＨｚから数ＧＨｚ周波数帯域におけるアスファルトとコンクリートの電波吸収率は、土に比べて低い。いいかえると、３００ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲で、誘電損失の大きさは、概略、土、コンクリート、アスファルトの順である。特に、アスファルトは誘電損失が小さく、厚さ１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度であれば、実用的な強度の電磁波透過が期待できる（例えば非特許文献１）。従って、アスファルトあるいはコンクリート舗装層を通過して地表に滲み出てくる電波を利用して、マンホール内外の無線接続を確立することが可能である。仮にアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装が施されていない場合でも、地表に近い土層から電波は地表に滲み出てくる。このように、地表に滲み出てくる電波を積極的に利用して、マンホール内に置かれた地下無線装置と地上に置かれた無線装置を無線接続できる。また、本構成では、反射面に入射する電波を透過損失の小さいマンホール蓋に近い領域に一度集約してから放射状に拡張して反射するため、電波の透過損失を減らすことができる。
【００６５】
反射板２５は、頂点となる稜線がマンホール蓋２１側に向けられた断面三角形状の反射面２５ａを備えている。本構成例の場合、反射面２５ａは略三角柱状に形成されている。反射面２５ａは、頂点となる稜線部を介して交差した２つの反射面（反射板２５の側面）を備えている。稜線部を挟む２つの反射面は、当該反射面の傾斜角（三角柱の底面に対する傾斜角）が反射板の底部よりも頂部において大きくなるように、湾曲している。すなわち、２つの反射面（三角柱の側面）が底面に対して一定の角度で配置される三角柱状の形状に比べて、反射面が反射板の内側に屈曲又は湾曲しており、反射板２５の底部に入射した電波が鉛直に近い角度で反射され、反射板２５の頂部に入射した電波が水平に近い角度で反射されるようになっている。マンホール蓋２１の外接円の中心は、反射面２５ａの頂部（稜線）を含む三角柱の底面に垂直な面内に配置されることが望ましい。図８では反射面２５ａの形状は底部から頂部に向けて滑らかな曲線を描いているが、反射面２５ａの傾斜角は、反射板２５の底部から頂部に向けて段階的に変化していても良く（屈曲形状）、反射板２５の底部から頂部に向けて連続的に変化していても良い（湾曲形状）。また、屈曲形状と湾曲形状の双方を備えた形状でも良い。本構成例の場合、反射面２５ａの形状は、反射面２５ａで反射された電波がマンホール蓋周辺部のアスファルトやコンクリート等（電波透過性構造材料）が最も薄くなる位置に集約することのできるように、反射面の傾斜角が反射板２５の底部から頂部に向けて連続的に大きくなっている。
【００６６】
なお、図８において、電波の伝搬方向には、高さの異なる複数の反射板２５が設けられている。高さの低い反射板２５では、高さの低い位置を伝搬する電波が反射され、高さの高い反射板２５では、高さの高い位置を伝搬する電波が反射されるようになっている。
【００６７】
なお、反射板２５の大きさは、使用する電波の波長に大きく依存する。すなわち、使用する電波の波長に対して十分な反射効果が得られる寸法として反射板２５の側面の長さを伝搬電波の１／２波長以上にすることが望ましく、できれば３〜５波長程度にすることが好ましい（例えば特許第３３９５４０５号公報「反射アンテナ」を参照）。なお、反射板２５の側面の長さを伝搬電波の１波長の整数倍にした場合には、共振により反射効率を向上できる（例えば特許文献５を参照）。このように反射板の大きさにより反射可能な電波の周波数は制限され、使用する電波の周波数の選定にあたっては実際のマンホール蓋の寸法を考慮する必要がある。
【００６８】
図１４に示した従来例では、下水道内を伝搬してきた電波は反射板により他の反射板あるいは下水道内送受信アンテナに向けて反射される。そのため、下水道内送受信アンテナに向けて反射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。また、図１５に示した従来例では、アンテナから放射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。そのため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用して精度高く放射特性を予測する必要があるという問題点があった。一方、本発明では、マンホール内を伝搬してきた電波をマンホール蓋の裏面に設けられた反射板２５で直接アスファルト層あるいはコンクリート層２２に反射して地表に伝達されるため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用することなく、効率よく伝達できるという効果がある。また、マンホール蓋と無線通信装置との間に信号線などの電気配線を設ける必要がない。そのため、電気配線により接続している場合に比べてその切断の心配がなくなるとともに、蓋の取り扱いも容易になる。さらに、マンホール蓋の堅牢性を減らすこともない。また、図５の構成に比較して、反射板の側面の形状を曲面にしたため、地上へ電波が届くまでに通過する部分（マンホールのコンクリート壁や土壌（土層）、アスファルト層あるいはコンクリート層）が最も薄くなるマンホール蓋の端付近に一度電波を集約してから地上へ電波を出すことができ、地上の広範囲に渡って電波を伝達できるという効果がある。
【００６９】
なお、本実施形態では、電波透過性構造材料として土壌（土層）、アスファルト層あるいはコンクリート層を用いる場合を記述したが、それ以外にも、ゴムやプラスティック（合成樹脂）などの誘電体材料を用いてもよい。例えば、マンホール蓋の周囲を緩衝材としてゴムを覆うことにより、ゴムから電波を効率よく透過させることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、反射体として金属製の板を用いた場合を記述したが、例えばゴムやプラスティック（合成樹脂）などの樹脂で成型した形状物の表面に金属箔を蒸着あるいは貼り付けたものでもよい。この場合、反射体を軽量化でき、施工も簡便であり、低コスト化を図ることができるという効果が得られる。
【００７１】
反射体の形状は、板状のもの（反射板）に限定されず、ブロック状のものでも良い。反射体は、断面三角形状のものに限らず、断面台形状のものでも良い。本実施形態では、反射体の形状を円錐、角錐、三角柱等としたが、これらの形状において頂部を切断した円錐台、角錐台、台形柱等を採用しても良い。ここで、「円錐」には、底面と平行な面で切った断面が楕円である楕円錐形状が含まれ、「角錐」や「三角柱」には、角部や頂点部が丸みを帯びた形状が含まれる。また、「円錐」や「角錐」には、円錐や角錐の母線が底面に対して一定の角度で傾斜しているものの他、円錐や角錐の母線が、円錐や角錐の頂点が鋭く尖るように、内側に屈曲又は湾曲しているもの（「略円錐」又は「略角錐」）が含まれる。同様に、「三角柱」には、頂点となる稜線部が鋭く尖るように、前記稜線を挟む２つの面が内側に屈曲又は湾曲した形状（「略三角柱」）が含まれる。さらに、これらの形状において、内部が中空となった形状や底部が開口した形状が含まれる。
【００７２】
また、本実施形態では、反射体として金属製の板を用いた場合を記述したが、金属線又は金属棒のグリッドにより構成されるものでもよい。グリッドは、金属線又は金属棒をストライプ状に配置したものでも良く、格子状に配置したものでも良い。例えば、図９は、円錐状の反射体１０５を複数の金属線１０６で形成しており、図１０は、三角柱状の反射体１０７を複数の金属棒１０８で形成している。これらの例では、格子状に編まれた複数の金属線又は金属棒によって、電波を反射する反射面が形成されている。この場合、反射体を軽量化でき、施工も簡便であり、低コスト化を図ることができるという効果が得られる。グリッドのピッチ（金属線同士又は金属棒同士の間隔）は、使用電波の波長の約１０分の１又はそれ以下に設定すれば、反射損失を防ぐことができる。あるいは、反射体として金属製の板に多数の貫通穴を設けたメッシュ構造により構成されるものでもよい。この場合も、反射体を軽量化でき、施工も簡便であるという効果が得られる。網目である貫通穴は三角形でも四角形でも円形でもよい。メッシュの一辺は、使用電波の波長の約１０分の１又はそれ以下に設定すれば、反射損失を防ぐことができる（例えば特開平８−３７４１７号公報「電波反射板」を参照）。
【００７３】
また、本実施形態では、反射体によって無線中継装置を構成したが、反射体の他に、信号強度を増幅する信号増幅器等の構成が必要に応じて付加されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線中継装置の概略構成図である。
【図２】反射板の設置例を示す図である。
【図３】反射板の他の設置例の説明図である。
【図４】反射板の他の設置例の説明図である。
【図５】本発明の他の構成例に係る無線中継装置の概略構成図である。
【図６】反射板の他の設置例の説明図である。
【図７】本発明の他の構成例に係る無線中継装置の概略構成図である。
【図８】本発明の他の構成例に係る無線中継装置の概略構成図である。
【図９】本発明の無線中継装置の変形例の説明図である。
【図１０】本発明の無線中継装置の変形例の説明図である。
【図１１】従来例（１）の無線中継装置の概略構成図である。
【図１２】従来例（２）の無線中継装置の概略構成図である。
【図１３】従来例（３）の無線中継装置の概略構成図である。
【図１４】従来例（４）の無線中継装置の概略構成図である。
【図１５】従来例（５）の無線中継装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７５】
１…マンホール蓋、２…アスファルト層又はコンクリート層（電波透過性構造材料）、３…コンクリート壁（電波透過性構造材料）、４…土層（電波透過性構造材料）、５…反射板（反射体）、５ａ…反射面、７…マンホール蓋、８…アスファルト層又はコンクリート層（電波透過性構造材料）、９…コンクリート壁（電波透過性構造材料）、１０…土層（電波透過性構造材料）、１１…反射板（反射体）、１１ａ…反射面、１３…マンホール蓋、１４…アスファルト層又はコンクリート層（電波透過性構造材料）、１５…コンクリート壁（電波透過性構造材料）、１６…土層（電波透過性構造材料）、１７…反射板（反射体）、１７ａ…反射面、２１…マンホール蓋、２２…アスファルト層又はコンクリート層（電波透過性構造材料）、２３…コンクリート壁（電波透過性構造材料）、２４…土層（電波透過性構造材料）、２５…反射板（反射体）、２５ａ…反射面、１０５…反射体、１０６…金属線、１０７…反射体、１０８…金属棒
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地下の通信設備や電力設備、下水道設備等の状態監視に有用な無線中継装置に関する。なお、本発明の対象となるマンホール蓋は、直接は、地中や地下道に通じ作業員が入るための竪穴であるマンホールに被せる蓋を意味するが、本発明は作業員が入らない、いわゆるハンドホールに被せる蓋についても適用し得るから、本発明でいうマンホール蓋にはハンドホール蓋をも含むものである。また、本実施例において、地下埋設物は通信ケーブルとして説明するが、上下水道管、ガス管、電力ケーブルのいずれでもよく、これらの場合、測定事項は通水状態、水質、漏水、ガス漏れ、漏電、断線等となる。
【背景技術】
【０００２】
インターネットでの動画配信など、高速・大容量の通信情報を各家庭に提供するために、地中に埋設された光ファイバケーブル網を使用した光通信システムが実用化されている。地中に埋設された光ファイバケーブルは、電柱を介して地上に引き出され、電線に設置されている架空クロージャを経由して、各家庭に設置される光回線終端装置に引き込まれる。さらに、光回線終端装置と接続されたパソコン等の情報端末機を使用し、インターネット網での通信の送受信に活用されている。
【０００３】
このような光通信システムの地下に設置された通信設備の点検には、定期的に作業員がマンホール内に入って巡回点検を実施しているが、このような点検の作業は危険が伴う困難な作業となる。このため、地下の通信設備等の状態の遠隔監視のために、地下の通信設備等に温度センサや浸水センサ等を設置し、マンホールの内部と外部とを無線接続による中継を行うことで地上と地下とのセンサ情報のやりとりを行う方法が提案されている。このような用途に用いる無線中継装置として、これまでに以下の様々な方法が提案されている。
【０００４】
（１）マンホール蓋そのものをアンテナとして動作させ、地上との無線接続に利用する無線中継装置（例えば特許文献１の「人孔内監視装置に使用する伝送装置」）。
【０００５】
図１１は従来のマンホール蓋そのものをアンテナとする構成の蓋部構造の詳細図である（本従来例は地中送電線路監視用のマンホールへの適用を目的としており、地中送電線路用の人孔の地上開口部は、強固な金属製外蓋３４及び水没防止用の金属製中蓋３５の二重構造となっている）。
【０００６】
受信用中継アンテナ３１は、インピーダンス整合回路３２の入力端に接続されマンホール中蓋３５の下面側に設置され、その長さは無線信号の半波長分の長さに設定されている。
【０００７】
インピーダンス整合回路３２は容量ＣとインダクタンスＬとから構成される。インピーダンス整合回路３２を収容した中継アンテナ用固定絶縁体３３は、マンホール中蓋３５に形成した窓部３５ａに嵌め込まれてマンホール中蓋３５を上下に貫通し、その入力端がマンホール中蓋３５の下面側に突き出し、その出力端がマンホール中蓋３５の上面側に突き出している。マンホール中蓋３５の上面側に突き出したインピーダンス整合回路３２の出力端には静電容量形成用の電極３６が接続される。電極３６はマンホール外蓋３４との間で静電容量３７を形成するように適当な大きさの表面積を持ち、この静電容量結合によりマンホール外蓋３４はアンテナとして機能する。
【０００８】
マンホール内に設置された無線送信機３８から送信された無線信号は、受信用中継アンテナ３１によって無線信号の送信電力を抽出し、インピーダンス整合回路３２、及びこれに接続された電極３６とマンホール外蓋３４の下面との間の静電容量Ｃを通してマンホール外蓋３４に最大電力を給電する。これによりマンホール外蓋３４はアンテナとして機能し、地上に無線信号が放射される。
【０００９】
本従来例では、受信用中継アンテナ３１とインピーダンス整合回路３２はマンホール中蓋に設置されているだけであり、作業者が人孔内に出入りする場合に、マンホール中蓋の開閉に支障を来たすことはない。しかしながら、本従来例では、マンホール蓋そのものをアンテナとしているため、アンテナのインピーダンスマッチングをとる必要がある等、設計が難しいという問題がある。また、マンホール中蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要があるという問題がある。
【００１０】
（２）マンホール蓋に開けられている鍵穴等の穴に、スロットアンテナを嵌め込み、アンテナとして動作させ、地上との無線接続に利用する無線中継装置（例えば特許文献２の「スロットアンテナ」）。
【００１１】
従来の無線中継装置に用いるスロットアンテナの構成を図１２に示す。マンホール蓋４２に設けられている鍵穴４２ａ内に本体部４１を装着し、本体部４１を形成する導体部４３に誘電体が充填されているスロット部４４を形成する。本体部４１の裏面であるマンホール内から、スロットアンテナ４５に給電する。既存の鍵穴等の穴を利用するためマンホール等に加工を施すことがないと共に、マンホール等から突出することのないアンテナを形成できる。しかしながら、マンホール蓋の裏面近傍に給電点および給電ケーブルを取り付ける必要があり、マンホールの開閉によって給電ケーブルを損傷したり、場合によっては切断することがないよう、蓋の開閉動作を慎重に行う必要があるという問題点がある。
【００１２】
（３）既設のマンホールの蓋の裏面の穴の近傍にアンテナを設置して電磁波を地上に放射し、無線接続に利用する無線中継装置（例えば特許文献３の「マンホールの遠隔監視装置」）。
【００１３】
図１３に示すように、既設のマンホール蓋の穴の近傍（例えば３０ｃｍ以内）にマンホール蓋の裏面側から電磁波を放射するアンテナと通信ユニットを設置し、地上の携帯電話回線網と電磁波の授受を行う下水道のマンホール内の無線中継装置が提案されている。しかしながら、マンホール蓋の穴の近傍にアンテナを取り付けるため、マンホールの蓋の開閉の操作が煩雑になり、注意が必要となる。また、通信ユニットからの信号をマンホール蓋に設けたアンテナまで接続ケーブルを介して伝送するので、マンホール内に侵入した雨や泥水などによって腐食したり接触不良を起こす恐れもある。さらに、マンホールの蓋の穴の金属厚は数ｃｍ程度と厚く、穴の内径が数ｃｍ以下の場合は、電気的には一種の円形状の金属導波管とみなすことが可能である。導波管は、その内径によって決まる特定周波数（遮断周波数Ｆｃと呼ぶ）以下の電磁波成分を遮断する特徴を有している。例えば、内径が２５ｃｍの円筒形状の導波管では、遮断周波数Ｆｃが約０．７ＧＨｚとなり、これ以下の周波数では導波管の減衰量が無限大となる（例えば特許文献４の「ガス絶縁機器の内部異常検出装置」を参照）。
【００１４】
なお、内径が小さくなるほど遮断周波数Ｆｃは高くなる。したがって、使用する無線周波数にも依存するが、マンホールの穴の直径として数十ｃｍ以上の大きさが望ましく、穴の内径が数ｃｍ以下では電磁波の遮断による減衰量が極めて大きく効率が悪いという問題点を有している。
【００１５】
（４）マンホールに地上の電波を送受信するアンテナとマンホール内の電波を送受信するアンテナを有する中継器を取り付け、マンホール内の分岐点に反射板を設置して地上との無線接続に利用する無線中継装置（例えば特許文献５の「移動通信システムと無線中継器」）。
【００１６】
図１４を参照すると、移動局（ＭＳ）６１は、無線回線を介してアンテナ７９により無線中継器（ＲＰＴ）６２と接続されており、無線中継器６２はアンテナ７０により下水道７３内で上記と同じ周波数の無線回線を介してアンテナ７０で受ける無線基地局（ＢＳ）
６３と接続され、基地局制御装置（ＢＳＣ）６４、移動通信交換局（ＭＳＣ）６５を介して公衆電話網６６と接続されている。
【００１７】
無線中継器（ＲＰＴ）６２は、地下の下水道内向け無線送受信機並びにアンテナ、地上の移動局６１向けの無線送受信機並びにアンテナ、そして制御部等から構成されている。無線周波数は地上の移動局６１と下水道内の無線基地局（ＢＳ）６３とへ同一周波数により送受信するので、ブースター又はリピータとして動作する。
【００１８】
無線中継器６２は、マンホール蓋７５に組み入れられ、下水道内送受信アンテナ７０により無線基地局との無線送受信を実行しており、下水道内反射板６８、６９を用いて、下水道内を伝搬する。下水道内反射板６８、６９それぞれの反射板の縦および横の寸法は下水道７３内を伝搬する無線周波数の１波長分の長さで構成されている。
【００１９】
下水道７３が円筒形の排水筒である場合で、水平面状で直角に曲げられ、又は分路や合成路を設けられている場合でも、反射板６８、６９によって一方向へ無線電波を逐次反射して伝搬できるように配設され、配管に従って、無線伝送を実現できる。
【００２０】
従来、直線部分の下水道ではそれほどの伝搬損失は発生しないが、分岐や折れ曲がりを伴った場合、無線伝搬損失が大きくなり、使用することができなかった。本従来例ではこのような問題点を解決するため、下水道内の分岐点に反射板を置くことで、曲がった先の下水道内の電界強度を確保することが可能となった。しかしながら、本従来例では、中継器を取り付けるためにマンホール蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要があるという問題点を有している。
【００２１】
（５）マンホール周囲に施されたアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装から電波を通し、地上との無線接続に利用する無線中継装置（例えば非特許文献１）。
【００２２】
図１５は、従来の無線中継装置を設置した典型的な上水道マンホールの概略図とその構造の一部を拡大して示した拡大断面図である。土壌（土層）８４には送水管８７が埋設されており、送水管８７に関連してマンホールが設置されている。マンホールはコンクリート壁８３により内部に空間を確保し、上部にはマンホール蓋８１が設けられている。アスファルト層あるいはコンクリート層８２は埋設固定されている受け環８１ｂをもち、蓋本体８１ａは、前記受け環８１ｂで着脱または開閉自在に保持されている。また、コンクリート壁８３の底から水道管空気弁８６が内部空間内に突出させられている。配水される水の圧力、速度その他のデータは、配管に関連して設けられている図示しないセンサ等によって取得させる。これらのデータは地下無線装置８５を介して地上に送出され、地上無線装置（図示せず）の情報も地下無線装置８５に伝達される。マンホール内に置く無線装置用アンテナ８５ａは反射板付き棒状λ／４（λ：波長）アンテナとし、マンホール蓋の中心軸上に配置している。アンテナから下方へ向かう一次放射を抑えることで土に吸収される電力を抑え、上空への放射電力を強める目的で金属製の反射板８５ｂを付している。地下無線装置８５は、λ／４アンテナ８５ａ、金属製の反射板８５ｂ、無線機ケース８５ｃ、処理装置８５ｄを含んでいる。処理装置８５ｄは、前述したセンサ等からの信号の処理または、その他の回路に制御信号等を送出する機能をもち、無線機ケース８５ｃに含まれる高周波送受信回路に接続されている。λ／４アンテナ８５ａのマンホール内の空間内の位置については、地上空間への放射電力の効率が上がる位置に適宜調整して設定する。
【００２３】
電波放射特性は以下の点に依存している。
１．マンホールなどの地中埋設構造物の幾何学的構造
２．アンテナの構造と配置位置と向き
３．使用する電波の周波数（波長）
４．土、コンクリート、アスファルトなどの誘電特性
【００２４】
本従来例では、地表に滲み出てくる電波を積極的に利用して、埋設構造内におかれた電子装置と地上に置かれた電子装置を無線接続できる。しかしながら、アンテナから放射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。そのため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用して精度高く放射特性を予測する必要があるという問題点がある。
【特許文献１】特許第２７９０９７５号公報
【特許文献２】特許第３９２６６７７号公報
【特許文献３】登録実用新案第３０６１７１５号公報
【特許文献４】特許第３３０２４８２号公報
【特許文献５】特開２０００−６８９１２号公報
【非特許文献１】水品静夫、安達惇、渡辺尚、「マンホール内４３０ＭＨｚアンテナからの放射」、２００７年総合大会講演論文集ＢＳ−５−４、電子情報通信学会、２００７年３月７日、ｐ．Ｓ−３３〜Ｓ−３４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００２５】
従来例（１）では、マンホール蓋そのものをアンテナとしているため、アンテナのインピーダンスマッチングをとる必要がある等、設計が難しいという問題がある。また、マンホール中蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要があるという問題がある。
従来例（２）では、マンホール蓋裏面近傍に給電点および給電ケーブルを取り付ける必要があり、マンホールの開閉によって給電ケーブルを損傷したり、場合によっては切断することがないよう、蓋の開閉動作を慎重に行う必要があるという問題点がある。
従来例（３）では、マンホール蓋の穴の近傍にアンテナを取り付けるため、マンホールの蓋の開閉の操作が煩雑になり、注意が必要となる。また、通信ユニットからの信号をマンホール蓋に設けたアンテナまで接続ケーブルを介して伝送するので、マンホール内に侵入した雨や泥水などによって腐食したり接続不良を起こす恐れもある。さらに、マンホールの蓋の穴の内径が数ｃｍ以下では電磁波の遮断による減衰量が極めて大きく効率が悪いという問題点を有している。
従来例（４）では、中継器を取り付けるためにマンホール蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要があるという問題がある。
従来例（５）では、アンテナから放射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。そのため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用して精度高く放射特性を予測する必要があるという問題点がある。
【００２６】
本発明は、上述した問題点を解決するため、マンホール蓋の取り扱いが容易で、マンホール蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要がなく、設計・施工が容易な無線中継装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００２７】
上記の課題を解決するため、本発明の無線中継装置は、マンホール蓋直下の地下道に設置され、前記地下道を伝搬する電波を反射して地下と地上との間の無線信号の送受信を仲介する無線中継装置であって、前記地下道を伝搬する電波を前記マンホール蓋の周囲の電波透過性構造材料に向けて反射する反射体を備えていることを特徴とする。この構成によれば、マンホール内を伝搬してきた電波は、マンホール蓋の裏面側に設けられた反射体によって電波透過性構造材料に反射され、地表に伝達される。そのため、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に形成することなく、効率良く地上に電波を伝達することができる。また、マンホール蓋と無線通信装置との間に信号線等の電気配線を設ける必要がないので、断線による故障がなく、マンホール蓋の取り扱いも容易になる。さらに、マンホール蓋に電波を通すための穴等を設ける必要がないので、設計・施工が容易で、マンホール蓋の堅牢性を減らすこともない。
【００２８】
本発明においては、前記反射体は、頂点がマンホール蓋側に向けられた断面三角形状又は断面台形状の反射面を備えているものとすることができる。反射面の傾斜角（反射体の底面に対する傾斜角）は、反射体の底部よりも頂部の方が大きいことが望ましい。反射面の傾斜角の大きさは、反射体の底部から頂部に向けて段階的に変化していても良く（屈曲形状）、反射体の底部から頂部に向けて連続的に変化していても良い（湾曲形状）。また、屈曲形状と湾曲形状の双方を備えた形状でも良い。反射面の傾斜角をこのように変化させた場合、反射体に入射した電波はマンホール蓋周囲の所定の範囲に集約される。そのため、電波の集約される位置を例えばマンホール蓋周囲の電波透過性構造材料の最も薄い部分とすることで、電波の透過損失を最小限に抑えることができる。
【００２９】
反射体の形状としては、円錐、角錐、三角柱等が含まれる。また、これらの頂部を切断した円錐台、角錐台、台形柱等も含まれる。「円錐」には、底面と平行な面で切った断面が楕円である楕円錐形状が含まれ、「角錐」や「三角柱」には、角部や頂点部が丸みを帯びた形状が含まれる。また、「円錐」や「角錐」には、円錐や角錐の母線が底面に対して一定の角度で傾斜しているものの他、円錐や角錐の母線が屈曲又は湾曲しているもの（以下、「略円錐」又は「略角錐」と呼ぶことがある）が含まれる。同様に、「三角柱」には、前記稜線を挟む２つの面が屈曲又は湾曲した形状（以下、「略三角柱」と呼ぶことがある）が含まれる。さらに、これらの形状において、内部が中空となった形状や底部が開口した形状が含まれる。なお、本明細書において、板状の反射体を「反射板」と呼ぶことがある。
【００３０】
本発明においては、前記反射体は、頂点がマンホール蓋側に向けられた円錐状又は角錐状の反射面を備えていることが望ましい。この構成によれば、反射体に対して全方向から入射される電波を所望の方向に反射することができる。
【００３１】
本発明においては、前記反射体は、頂点がマンホール蓋側に向けられた略円錐状又は略角錐状の反射面を備えており、前記反射面の底面に対する母線の傾斜角が前記反射面の底部よりも頂部において大きくなるように、前記反射面が屈曲または湾曲していることが望ましい。この場合、前記反射体の反射面は、前記反射面で反射された電波をマンホール蓋周辺部の前記電波透過性構造材料が最も薄くなる位置に集約することのできる形状に形成されていることが望ましい。この構成によれば、反射体に対して全方向から入射される電波を効率良く地上に伝達することができる。
【００３２】
本発明においては、前記反射面の中心軸上に前記マンホール蓋の外接円の中心が配置されることが望ましい。この構成によれば、マンホール蓋の周囲に均一な分布で電波を放射することができる。電波の放射分布はマンホール蓋を中心とした円形又は多角形の形状となる。そのため、その円又は多角形の半径をマンホール蓋の外接円の半径と概ね一致させておけば、反射体で反射された電波が地上へ届くまでに通過する部分の距離（アスファルトやコンクリート等の電波透過性構造材料中を電波が伝搬する距離）が短くなり、電波の透過損失が小さくなる。
【００３３】
本発明においては、前記反射体は、頂部となる稜線がマンホール蓋側に向けられた三角柱状の反射面を備えていることが望ましい。この構成によれば、三角柱の長さを変えることで、任意の大きさの反射面を形成することができる。円錐状又は角錐状の反射体の場合、地下道の大きさが大きい場合には、地下道の幅に合わせて複数の反射体を設置する必要があるが、三角柱状の反射体の場合は、三角柱の長さによって反射面の大きさが変えられるため、１つの反射体で地下道を伝搬する全ての電波を反射することができる。
【００３４】
本発明においては、前記反射体は、頂部となる稜線がマンホール蓋側に向けられた略三角柱状の反射面を備えており、前記反射面の底面に対する側面の傾斜角が前記反射面の底部よりも頂部において大きくなるように、前記反射面が屈曲又は湾曲していることが望ましい。この場合、前記反射体の反射面は、前記反射面で反射された電波をマンホール蓋周辺部の前記電波透過性構造材料が最も薄くなる位置に集約することのできる形状に形成されていることが望ましい。この構成によれば、反射体に対して全方向から入射される電波を効率良く地上に伝達することができる。
【００３５】
本発明においては、前記反射体は、樹脂で成型した形状物の表面に金属箔を蒸着あるいは貼り付けたものであることが望ましい。或いは、前記反射体は、金属線又は金属棒のグリッドにより構成されていることが望ましい。或いは、前記反射体は、金属製の板に多数の貫通穴を設けたメッシュ構造により構成されていることが望ましい。これらの構成によれば、反射体を軽量化でき、施工が簡便になる。
【発明の効果】
【００３６】
本発明によれば、マンホール蓋の取り扱いが容易で、マンホール蓋に穴をあけるなど、複雑な加工を施す必要がなく、堅牢性を減らすこともない、設計・施工が容易な無線中継装置を提供することができる。また、電波の透過損失を減らしながら、地上の広範囲に渡って電波を伝達できるという効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３７】
本発明による実施形態について、図面を参照しつつ詳細に説明する。
図１は、本発明によるマンホール周囲に施されたアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装から電波を通し、地上との無線接続に利用する無線中継装置の構成例を示す図である。土壌（土層）４の上面にはアスファルト層あるいはコンクリート層２が敷設され、マンホールが設置されている。マンホールはコンクリート壁３により内部に空間を確保し、上部にはマンホール蓋１が設けられている。マンホール蓋１の真下の地下道には円錐状あるいは角錐状の金属製の反射板５が設けられており、図８の従来例のようにマンホール蓋（あるいはこれに組み入れられた無線中継器）に向けて電波を反射するのではなくマンホール蓋の端に向けて電波を反射し、マンホール蓋の端から電波を拡散して地上に出せるようにしている。地下の通信設備等の温度や浸水等の状態データは、図示しない温度センサや浸水センサ等によって取得される。これらのデータは、地下無線装置６を介して無線信号となってマンホール内を伝搬し、反射板５で反射されて、アスファルト層あるいはコンクリート層２を通過して地表に伝達される。
【００３８】
数百ＭＨｚから数ＧＨｚ周波数帯域におけるアスファルトとコンクリートの電波吸収率は、土に比べて低い。いいかえると、３００ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲で、誘電損失の大きさは、概略、土、コンクリート、アスファルトの順である。特に、アスファルトは誘電損失が小さく、厚さ１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度であれば、実用的な強度の電磁波透過が期待できる（例えば非特許文献１）。従って、アスファルトあるいはコンクリート舗装層を通過して地表に滲み出てくる電波を利用して、マンホール内外の無線接続を確立することが可能である。仮にアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装が施されていない場合でも、地表に近い土層から電波は地表に滲み出てくる。このように、地表に滲み出てくる電波を積極的に利用して、マンホール内に置かれた地下無線装置と地上に置かれた無線装置を無線接続できる。
【００３９】
反射板５は、頂点がマンホール蓋１側に向けられた断面三角形状の反射面５ａを備えている。本構成例の場合、反射面５ａは円錐状又は角錐状に形成されており、反射面５ａの母線は円錐又は角錐の底面に対して一定の角度で傾斜している。反射板５はマンホール蓋１と平面的に重なる位置（鉛直方向から見たときに重なる位置）に配置されている。反射面５ａの母線の傾斜角は、地下道を伝搬する電波が全てマンホール蓋１の外側に反射されるような大きさに設定されていることが望ましい。例えば、電波が地下道を水平方向に伝搬する場合、反射面５ａの頂点付近に入射した電波がマンホール蓋１の外側に反射されるように母線の傾斜角は４５°よりも大きい値に設定されることが望ましい。
【００４０】
なお、図１において、電波の伝搬方向には、高さの異なる複数の反射板５が設けられている。高さの低い反射板５では、高さの低い位置を伝搬する電波が反射され、高さの高い反射板５では、高さの高い位置を伝搬する電波が反射されるようになっている。
【００４１】
図２（ａ）に示すように、反射面５ａの中心軸（円錐又は角錐の頂点を含み円錐又は角錐の底面に垂直な軸）はマンホール蓋１の外接円の中心を通るように配置されることが望ましい。この構成によれば、マンホール蓋１の周囲に均一な分布で電波Ｅ１を放射することができる。また、図２（ｂ）に示すように、反射板５を反射面５ａの中心軸Ｃを通る平面で切った断面を見た場合に、反射面５ａの母線と中心軸Ｃとのなす角度は４５°未満であることが望ましい。この構成によれば、マンホール蓋１に垂直に入射した電波Ｅ１はマンホール蓋１の外周部を通って地表に伝達される。
【００４２】
図３は、反射板５のバリエーションを示す図である。図３の例では、図２の反射板と同一高さの反射板をマンホール蓋１の外接円の中心から左側にずれた位置に配置している。この例では、図示右側に反射された電波Ｅ２がマンホール蓋１に遮蔽されないようにするために、円錐の頂角が図２の例（図示点線で示す）に比べて鋭くなっている。このため、反射板５の表面積が小さくなり、地下道に設置する場合に、反射板５で反射される電波の強度が弱くなる。
【００４３】
図４は、反射板５の他のバリエーションを示す図である。図４の例では、図２の反射板と同一の底面積を有する反射板をマンホール蓋１の外接円の中心から左側にずれた位置に配置している。この例では、図示右側に反射された電波Ｅ２がマンホール蓋１に遮蔽されないようにするために、円錐の頂角が図２の例（図示点線で示す）に比べて鋭くなっている。このため、反射板５の高さが高くなり、マンホール内に収容しきれなくなる可能性がある。
【００４４】
また、図３及び図４のいずれの例においても、図示左側に反射された電波Ｅ２は、アスファルトやコンクリート等の電波透過性構造材料中を伝搬する距離が大きくなり、透過損失が大きくなる。したがって、良好な無線中継を行うためには、反射板５の中心軸Ｃとマンホール蓋１の外接円の中心とを一致させることが望ましい。
【００４５】
なお、反射板５の大きさは、使用する電波の波長に大きく依存する。すなわち、使用する電波の波長に対して十分な反射効果が得られる寸法として反射板５の側面の長さを伝搬電波の１／２波長以上にすることが望ましく、できれば３〜５波長程度にすることが好ましい（例えば特許第３３９５４０５号公報「反射アンテナ」を参照）。なお、反射板５の側面の長さを伝搬電波の１波長の整数倍にした場合には、共振により反射効率を向上できる（例えば特許文献５を参照）。このように反射板の大きさにより反射可能な電波の周波数は制限され、使用する電波の周波数の選定にあたっては実際のマンホール蓋の寸法を考慮する必要がある。
【００４６】
図１４に示した従来例では、下水道内を伝搬してきた電波は反射板により他の反射板あるいは下水道内送受信アンテナに向けて反射される。そのため、下水道内送受信アンテナに向けて反射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。また、図１５に示した従来例では、アンテナから放射された電波はマンホール蓋で反射され、同様に複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。そのため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用して精度高く放射特性を予測する必要があるという問題点があった。一方、本発明では、マンホール内を伝搬してきた電波をマンホール蓋の裏面に設けられた反射板５で直接アスファルト層あるいはコンクリート層２に反射して地表に伝達されるため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用することなく、効率よく伝達できるという効果がある。また、マンホール蓋と無線通信装置との間に信号線などの電気配線を設ける必要がない。そのため、電気配線により接続している場合に比べてその切断の心配がなくなるとともに、蓋の取り扱いも容易になる。さらに、マンホール蓋の堅牢性を減らすこともない。
【００４７】
図５は、本発明によるマンホール周囲に施されたアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装から電波を通し、地上との無線接続に利用する無線中継装置の他の構成例を示す図である。土壌（土層）１０の上面にはアスファルト層あるいはコンクリート層８が敷設され、マンホールが設置されている。マンホールはコンクリート壁９により内部に空間を確保し、上部にはマンホール蓋７が設けられている。マンホール蓋７の真下の地下道には三角柱状の金属製の反射板１１が設けられており、図１４の従来例のようにマンホール蓋（あるいはこれに組み入れられた無線中継器）に向けて電波を反射するのではなくマンホール蓋の端に向けて電波を反射し、マンホール蓋の端から電波を拡散して地上に出せるようにしている。地下の通信設備等の温度や浸水等の状態データは、図示しない温度センサや浸水センサ等によって取得させる。これらのデータは、地下無線装置１２を介して無線信号となってマンホール内を伝搬し、反射板１１で反射されて、アスファルト層あるいはコンクリート層８を通過して地表に伝達される。
【００４８】
数百ＭＨｚから数ＧＨｚ周波数帯域におけるアスファルトとコンクリートの電波吸収率は、土に比べて低い。いいかえると、３００ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲で、誘電損失の大きさは、概略、土、コンクリート、アスファルトの順である。特に、アスファルトは誘電損失が小さく、厚さ１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度であれば、実用的な強度の電磁波透過が期待できる（例えば非特許文献１）。従って、アスファルトあるいはコンクリート舗装層を通過して地表に滲み出てくる電波を利用して、マンホール内外の無線接続を確立することが可能である。仮にアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装が施されていない場合でも、地表に近い土層から電波は地表に滲み出てくる。このように、地表に滲み出てくる電波を積極的に利用して、マンホール内に置かれた地下無線装置と地上に置かれた無線装置を無線接続できる。
【００４９】
反射板１１は、頂点となる稜線がマンホール蓋７側に向けられた断面三角形状の反射面１１ａを備えている。本構成例の場合、反射面１１ａは三角柱状に形成されている。反射面１１ａは、頂点となる稜線部を介して交差した２つの反射面（反射板１１の側面）を備えている。稜線部を挟む２つの反射面は、三角柱の底面に対して一定の角度で傾斜している。反射板１１はマンホール蓋７と平面的に重なる位置（鉛直方向から見たときに重なる位置）に配置されている。
【００５０】
マンホール蓋７の外接円の中心は、反射面１１ａの頂部（稜線）を含む三角柱の底面に垂直な面内に配置されることが望ましい。これにより、マンホール蓋７の周囲に均一な電波分布を形成することができる。また、反射板１１の側面の傾斜角は、地下道を伝搬する電波が全てマンホール蓋７の外側に反射されるような大きさに設定されていることが望ましい。例えば、電波が地下道を水平方向に伝搬する場合、反射面１１ａの頂点付近に入射した電波がマンホール蓋７の外側に反射されるように側面の傾斜角は４５°よりも大きい値に設定されることが望ましい。
【００５１】
なお、図５において、電波の伝搬方向には、高さの異なる複数の反射板１１が設けられている。高さの低い反射板１１では、高さの低い位置を伝搬する電波が反射され、高さの高い反射板１１では、高さの高い位置を伝搬する電波が反射されるようになっている。
【００５２】
図６は、反射板の設置例を示す平面図である。図６（ａ）は円錐状の反射板を用いた例であり、図６（ｂ）は三角柱状の反射板を用いた例である。図６（ａ）及び図６（ｂ）では、反射板を鉛直方向から見ており、反射板の左右には地下道のコンクリート壁が設けられている。
【００５３】
図６（ａ）の例では、地下道の幅方向に複数の反射板５Ａ、５Ｂが設けられている。地下道の図示左側を伝搬する電波Ｅは、地下道の図示左側に設けられた反射板５Ａによって反射され、地下道の図示右側を伝搬する電波Ｅは、地下道の図示右側に設けられた反射板５Ｂによって反射される。この構成では、地下道の幅方向に複数の反射板を設けることで、地下道を伝搬する全ての電波Ｅを反射できるようになっている。しかしながら、１つ１つの反射板については、反射板の中心軸とマンホール蓋の中心とは一致しないため、図３及び図４で説明したような問題が発生する。底面の大きな単一の反射板を設けることも考えられるが、底面を大きくすると反射板の高さも大きくなるため、場合によっては反射板を地下道に収容しきれなくなる可能性がある。
【００５４】
一方、図６（ｂ）の例では、地下道の幅方向に長い反射板１１を設けている。地下道を伝搬する電波Ｅは、単一の反射板１１によって反射される。この構成では、マンホール蓋（図示略）の外接円の中心が、反射面１１ａの頂部（稜線）を含む三角柱の底面に垂直な面内に配置されている。そのため、図３及び図４で示したような問題は発生しない。また、三角柱状の反射板の場合、三角柱の長さを長くしても頂部の高さは変わらないので、反射板が地下道に収容しきれなくなるという問題は発生しない。
【００５５】
なお、反射板１１の大きさは、使用する電波の波長に大きく依存する。すなわち、使用する電波の波長に対して十分な反射効果が得られる寸法として反射板１１の側面の長さを伝搬電波の１／２波長以上にすることが望ましく、できれば３〜５波長程度にすることが好ましい（例えば特許第３３９５４０５号公報「反射アンテナ」を参照）。なお、反射板１１の側面の長さを伝搬電波の１波長の整数倍にした場合には、共振により反射効率を向上できる（例えば特許文献５を参照）。このように反射板の大きさにより反射可能な電波の周波数は制限され、使用する電波の周波数の選定にあたっては実際のマンホール蓋の寸法を考慮する必要がある。
【００５６】
図１４に示した従来例では、下水道内を伝搬してきた電波は反射板により他の反射板あるいは下水道内送受信アンテナに向けて反射される。そのため、下水道内送受信アンテナに向けて反射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。また、図１５に示した従来例では、アンテナから放射された電波はマンホール蓋で反射され、同様に複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。そのため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用して精度高く放射特性を予測する必要があるという問題点があった。一方、本発明では、マンホール内を伝搬してきた電波をマンホール蓋の裏面に設けられた反射板１１で直接アスファルト層あるいはコンクリート層８に反射して地表に伝達されるため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用することなく、効率よく伝達できるという効果がある。また、マンホール蓋と無線通信装置との間に信号線などの電気配線を設ける必要がない。そのため、電気配線により接続している場合に比べてその切断の心配がなくなるとともに、蓋の取り扱いも容易になる。さらに、マンホール蓋の堅牢性を減らすこともない。また、図１の構成に比較して、反射板１１の形状を簡易にしたため、加工・施工が容易になるという効果がある。
【００５７】
図７は、本発明によるマンホール周囲に施されたアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装から電波を通し、地上との無線接続に利用する無線中継装置の他の構成例を示す図である。土壌（土層）１６の上面にはアスファルト層あるいはコンクリート層１４が敷設され、マンホールが設置されている。マンホールはコンクリート壁１５により内部に空間を確保し、上部にはマンホール蓋１３が設けられている。マンホール蓋１３の真下の地下道には円錐状又は角錐状の金属製の反射板１７が設けられており、図１４の従来例のようにマンホール蓋（あるいはこれに組み入れられた無線中継器）に向けて電波を反射するのではなくマンホール蓋の端に向けて電波を反射し、マンホール蓋の端から電波を拡散して地上に出せるように反射板１７の側面の形状を曲面にしている。地下の通信設備等の温度や浸水等の状態データは、図示しない温度センサや浸水センサ等によって取得させる。これらのデータは、地下無線装置１８を介して無線信号となってマンホール内を伝搬し、反射板１７で反射されて、アスファルト層あるいはコンクリート層１４を通過して地表に伝達される。
【００５８】
数百ＭＨｚから数ＧＨｚ周波数帯域におけるアスファルトとコンクリートの電波吸収率は、土に比べて低い。いいかえると、３００ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲で、誘電損失の大きさは、概略、土、コンクリート、アスファルトの順である。特に、アスファルトは誘電損失が小さく、厚さ１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度であれば、実用的な強度の電磁波透過が期待できる（例えば非特許文献１）。従って、アスファルトあるいはコンクリート舗装層を通過して地表に滲み出てくる電波を利用して、マンホール内外の無線接続を確立することが可能である。仮にアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装が施されていない場合でも、地表に近い土層から電波は地表に滲み出てくる。このように、地表に滲み出てくる電波を積極的に利用して、マンホール内に置かれた地下無線装置と地上に置かれた無線装置を無線接続できる。また、本構成では、反射面に入射する電波を透過損失の小さいマンホール蓋に近い領域に一度集約してから放射状に拡張して反射するため、電波の透過損失を減らすことができる。
【００５９】
反射板１７は、頂点がマンホール蓋１３側に向けられた断面三角形状の反射面１７ａを備えている。本構成例の場合、反射面１７ａは略円錐状又は略角錐状に形成されている。反射面１７ａは、母線の傾斜角（円錐又は角錐の底面に対する傾斜角）が反射板の底部よりも頂部において大きくなるように、湾曲している。すなわち、母線が底面に対して一定の角度で配置される円錐状又は角錐状の形状に比べて、母線が反射板の内側に向けて湾曲しており、反射板１７の底部に入射した電波が鉛直に近い角度で反射され、反射板１７の頂部に入射した電波が水平に近い角度で反射されるようになっている。反射面１７ａの中心軸（円錐又は角錐の頂点を含み円錐又は角錐の底面に垂直な軸）はマンホール蓋１３の外接円の中心を通るように配置されることが望ましい。図７では反射面１７ａの母線は底部から頂部に向けて滑らかな曲線を描いているが、母線の傾斜角は、反射板１７の底部から頂部に向けて段階的に変化していても良く（屈曲形状）、反射板１７の底部から頂部に向けて連続的に変化していても良い（湾曲形状）。また、屈曲形状と湾曲形状の双方を備えた形状でも良い。本構成例の場合、反射面１７ａの形状は、反射面１７ａで反射された電波がマンホール蓋周辺部のアスファルトやコンクリート等（電波透過性構造材料）が最も薄くなる位置に集約することのできるように、母線の傾斜角が反射板１７の底部から頂部に向けて連続的に大きくなっている。
【００６０】
なお、図７において、電波の伝搬方向には、高さの異なる複数の反射板１７が設けられている。高さの低い反射板１７では、高さの低い位置を伝搬する電波が反射され、高さの高い反射板１７では、高さの高い位置を伝搬する電波が反射されるようになっている。
【００６１】
なお、反射板１７の大きさは、使用する電波の波長に大きく依存する。すなわち、使用する電波の波長に対して十分な反射効果が得られる寸法として反射板１７の側面の長さを伝搬電波の１／２波長以上にすることが望ましく、できれば３〜５波長程度にすることが好ましい（例えば特許第３３９５４０５号公報「反射アンテナ」を参照）。なお、反射板１７の側面の長さを伝搬電波の１波長の整数倍にした場合には、共振により反射効率を向上できる（例えば特許文献５を参照）。このように反射板の大きさにより反射可能な電波の周波数は制限され、使用する電波の周波数の選定にあたっては実際のマンホール蓋の寸法を考慮する必要がある。
【００６２】
図１４に示した従来例では、下水道内を伝搬してきた電波は反射板により他の反射板あるいは下水道内送受信アンテナに向けて反射される。そのため、下水道内送受信アンテナに向けて反射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。また、図１５に示した従来例では、アンテナから放射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。そのため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用して精度高く放射特性を予測する必要があるという問題点があった。一方、本発明では、マンホール内を伝搬してきた電波をマンホール蓋の裏面に設けられた反射板１７で直接アスファルト層あるいはコンクリート層１４に反射して地表に伝達されるため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用することなく、効率よく伝達できるという効果がある。また、マンホール蓋と無線通信装置との間に信号線などの電気配線を設ける必要がない。そのため、電気配線により接続している場合に比べてその切断の心配がなくなるとともに、蓋の取り扱いも容易になる。さらに、マンホール蓋の堅牢性を減らすこともない。また、図１の構成に比較して、反射板１７の側面の形状を曲面にしたため、地上へ電波が届くまでに通過する部分（マンホールのコンクリート壁や土壌（土層）、アスファルト層あるいはコンクリート層）が最も薄くなるマンホール蓋の端付近に一度電波を集約してから地上へ電波を出すことができ、地上の広範囲に渡って電波を伝達できるという効果がある。
【００６３】
図８は、本発明によるマンホール周囲に施されたアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装から電波を通し、地上との無線接続に利用する無線中継装置の他の構成例を示す図である。土壌（土層）２４の上面にはアスファルト層あるいはコンクリート層２２が敷設され、マンホールが設置されている。マンホールはコンクリート壁２３により内部に空間を確保し、上部にはマンホール蓋２１が設けられている。マンホール蓋２１の真下の地下道には側面の形状を曲面にした三角柱状の金属製の反射板２５が設けられており、図１４の従来例のようにマンホール蓋（あるいはこれに組み入れられた無線中継器）に向けて電波を反射するのではなくマンホール蓋の端に向けて電波を反射し、マンホール蓋の端から電波を拡散して地上に出せるようにしている。地下の通信設備等の温度や浸水等の状態データは、図示しない温度センサや浸水センサ等によって取得させる。これらのデータは、地下無線装置２６を介して無線信号となってマンホール内を伝搬し、反射板２５で反射されて、アスファルト層あるいはコンクリート層２２を通過して地表に伝達される。
【００６４】
数百ＭＨｚから数ＧＨｚ周波数帯域におけるアスファルトとコンクリートの電波吸収率は、土に比べて低い。いいかえると、３００ＭＨｚから３ＧＨｚの範囲で、誘電損失の大きさは、概略、土、コンクリート、アスファルトの順である。特に、アスファルトは誘電損失が小さく、厚さ１０ｃｍ〜３０ｃｍ程度であれば、実用的な強度の電磁波透過が期待できる（例えば非特許文献１）。従って、アスファルトあるいはコンクリート舗装層を通過して地表に滲み出てくる電波を利用して、マンホール内外の無線接続を確立することが可能である。仮にアスファルト舗装あるいはコンクリート舗装が施されていない場合でも、地表に近い土層から電波は地表に滲み出てくる。このように、地表に滲み出てくる電波を積極的に利用して、マンホール内に置かれた地下無線装置と地上に置かれた無線装置を無線接続できる。また、本構成では、反射面に入射する電波を透過損失の小さいマンホール蓋に近い領域に一度集約してから放射状に拡張して反射するため、電波の透過損失を減らすことができる。
【００６５】
反射板２５は、頂点となる稜線がマンホール蓋２１側に向けられた断面三角形状の反射面２５ａを備えている。本構成例の場合、反射面２５ａは略三角柱状に形成されている。反射面２５ａは、頂点となる稜線部を介して交差した２つの反射面（反射板２５の側面）を備えている。稜線部を挟む２つの反射面は、当該反射面の傾斜角（三角柱の底面に対する傾斜角）が反射板の底部よりも頂部において大きくなるように、湾曲している。すなわち、２つの反射面（三角柱の側面）が底面に対して一定の角度で配置される三角柱状の形状に比べて、反射面が反射板の内側に屈曲又は湾曲しており、反射板２５の底部に入射した電波が鉛直に近い角度で反射され、反射板２５の頂部に入射した電波が水平に近い角度で反射されるようになっている。マンホール蓋２１の外接円の中心は、反射面２５ａの頂部（稜線）を含む三角柱の底面に垂直な面内に配置されることが望ましい。図８では反射面２５ａの形状は底部から頂部に向けて滑らかな曲線を描いているが、反射面２５ａの傾斜角は、反射板２５の底部から頂部に向けて段階的に変化していても良く（屈曲形状）、反射板２５の底部から頂部に向けて連続的に変化していても良い（湾曲形状）。また、屈曲形状と湾曲形状の双方を備えた形状でも良い。本構成例の場合、反射面２５ａの形状は、反射面２５ａで反射された電波がマンホール蓋周辺部のアスファルトやコンクリート等（電波透過性構造材料）が最も薄くなる位置に集約することのできるように、反射面の傾斜角が反射板２５の底部から頂部に向けて連続的に大きくなっている。
【００６６】
なお、図８において、電波の伝搬方向には、高さの異なる複数の反射板２５が設けられている。高さの低い反射板２５では、高さの低い位置を伝搬する電波が反射され、高さの高い反射板２５では、高さの高い位置を伝搬する電波が反射されるようになっている。
【００６７】
なお、反射板２５の大きさは、使用する電波の波長に大きく依存する。すなわち、使用する電波の波長に対して十分な反射効果が得られる寸法として反射板２５の側面の長さを伝搬電波の１／２波長以上にすることが望ましく、できれば３〜５波長程度にすることが好ましい（例えば特許第３３９５４０５号公報「反射アンテナ」を参照）。なお、反射板２５の側面の長さを伝搬電波の１波長の整数倍にした場合には、共振により反射効率を向上できる（例えば特許文献５を参照）。このように反射板の大きさにより反射可能な電波の周波数は制限され、使用する電波の周波数の選定にあたっては実際のマンホール蓋の寸法を考慮する必要がある。
【００６８】
図１４に示した従来例では、下水道内を伝搬してきた電波は反射板により他の反射板あるいは下水道内送受信アンテナに向けて反射される。そのため、下水道内送受信アンテナに向けて反射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。また、図１５に示した従来例では、アンテナから放射された電波はマンホール蓋で反射され、複雑な電磁界分布をマンホール空間内に作る。そのため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用して精度高く放射特性を予測する必要があるという問題点があった。一方、本発明では、マンホール内を伝搬してきた電波をマンホール蓋の裏面に設けられた反射板２５で直接アスファルト層あるいはコンクリート層２２に反射して地表に伝達されるため、複雑な三次元電磁界数値解析を使用することなく、効率よく伝達できるという効果がある。また、マンホール蓋と無線通信装置との間に信号線などの電気配線を設ける必要がない。そのため、電気配線により接続している場合に比べてその切断の心配がなくなるとともに、蓋の取り扱いも容易になる。さらに、マンホール蓋の堅牢性を減らすこともない。また、図５の構成に比較して、反射板の側面の形状を曲面にしたため、地上へ電波が届くまでに通過する部分（マンホールのコンクリート壁や土壌（土層）、アスファルト層あるいはコンクリート層）が最も薄くなるマンホール蓋の端付近に一度電波を集約してから地上へ電波を出すことができ、地上の広範囲に渡って電波を伝達できるという効果がある。
【００６９】
なお、本実施形態では、電波透過性構造材料として土壌（土層）、アスファルト層あるいはコンクリート層を用いる場合を記述したが、それ以外にも、ゴムやプラスティック（合成樹脂）などの誘電体材料を用いてもよい。例えば、マンホール蓋の周囲を緩衝材としてゴムを覆うことにより、ゴムから電波を効率よく透過させることができる。
【００７０】
また、本実施形態では、反射体として金属製の板を用いた場合を記述したが、例えばゴムやプラスティック（合成樹脂）などの樹脂で成型した形状物の表面に金属箔を蒸着あるいは貼り付けたものでもよい。この場合、反射体を軽量化でき、施工も簡便であり、低コスト化を図ることができるという効果が得られる。
【００７１】
反射体の形状は、板状のもの（反射板）に限定されず、ブロック状のものでも良い。反射体は、断面三角形状のものに限らず、断面台形状のものでも良い。本実施形態では、反射体の形状を円錐、角錐、三角柱等としたが、これらの形状において頂部を切断した円錐台、角錐台、台形柱等を採用しても良い。ここで、「円錐」には、底面と平行な面で切った断面が楕円である楕円錐形状が含まれ、「角錐」や「三角柱」には、角部や頂点部が丸みを帯びた形状が含まれる。また、「円錐」や「角錐」には、円錐や角錐の母線が底面に対して一定の角度で傾斜しているものの他、円錐や角錐の母線が、円錐や角錐の頂点が鋭く尖るように、内側に屈曲又は湾曲しているもの（「略円錐」又は「略角錐」）が含まれる。同様に、「三角柱」には、頂点となる稜線部が鋭く尖るように、前記稜線を挟む２つの面が内側に屈曲又は湾曲した形状（「略三角柱」）が含まれる。さらに、これらの形状において、内部が中空となった形状や底部が開口した形状が含まれる。
【００７２】
また、本実施形態では、反射体として金属製の板を用いた場合を記述したが、金属線又は金属棒のグリッドにより構成されるものでもよい。グリッドは、金属線又は金属棒をストライプ状に配置したものでも良く、格子状に配置したものでも良い。例えば、図９は、円錐状の反射体１０５を複数の金属線１０６で形成しており、図１０は、三角柱状の反射体１０７を複数の金属棒１０８で形成している。これらの例では、格子状に編まれた複数の金属線又は金属棒によって、電波を反射する反射面が形成されている。この場合、反射体を軽量化でき、施工も簡便であり、低コスト化を図ることができるという効果が得られる。グリッドのピッチ（金属線同士又は金属棒同士の間隔）は、使用電波の波長の約１０分の１又はそれ以下に設定すれば、反射損失を防ぐことができる。あるいは、反射体として金属製の板に多数の貫通穴を設けたメッシュ構造により構成されるものでもよい。この場合も、反射体を軽量化でき、施工も簡便であるという効果が得られる。網目である貫通穴は三角形でも四角形でも円形でもよい。メッシュの一辺は、使用電波の波長の約１０分の１又はそれ以下に設定すれば、反射損失を防ぐことができる（例えば特開平８−３７４１７号公報「電波反射板」を参照）。
【００７３】
また、本実施形態では、反射体によって無線中継装置を構成したが、反射体の他に、信号強度を増幅する信号増幅器等の構成が必要に応じて付加されても良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の一実施形態に係る無線中継装置の概略構成図である。
【図２】反射板の設置例を示す図である。
【図３】反射板の他の設置例の説明図である。
【図４】反射板の他の設置例の説明図である。
【図５】本発明の他の構成例に係る無線中継装置の概略構成図である。
【図６】反射板の他の設置例の説明図である。
【図７】本発明の他の構成例に係る無線中継装置の概略構成図である。
【図８】本発明の他の構成例に係る無線中継装置の概略構成図である。
【図９】本発明の無線中継装置の変形例の説明図である。
【図１０】本発明の無線中継装置の変形例の説明図である。
【図１１】従来例（１）の無線中継装置の概略構成図である。
【図１２】従来例（２）の無線中継装置の概略構成図である。
【図１３】従来例（３）の無線中継装置の概略構成図である。
【図１４】従来例（４）の無線中継装置の概略構成図である。
【図１５】従来例（５）の無線中継装置の概略構成図である。
【符号の説明】
【００７５】
１…マンホール蓋、２…アスファルト層又はコンクリート層（電波透過性構造材料）、３…コンクリート壁（電波透過性構造材料）、４…土層（電波透過性構造材料）、５…反射板（反射体）、５ａ…反射面、７…マンホール蓋、８…アスファルト層又はコンクリート層（電波透過性構造材料）、９…コンクリート壁（電波透過性構造材料）、１０…土層（電波透過性構造材料）、１１…反射板（反射体）、１１ａ…反射面、１３…マンホール蓋、１４…アスファルト層又はコンクリート層（電波透過性構造材料）、１５…コンクリート壁（電波透過性構造材料）、１６…土層（電波透過性構造材料）、１７…反射板（反射体）、１７ａ…反射面、２１…マンホール蓋、２２…アスファルト層又はコンクリート層（電波透過性構造材料）、２３…コンクリート壁（電波透過性構造材料）、２４…土層（電波透過性構造材料）、２５…反射板（反射体）、２５ａ…反射面、１０５…反射体、１０６…金属線、１０７…反射体、１０８…金属棒
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マンホール蓋直下の地下道に設置され、前記地下道を伝搬する電波を反射して地下と地上との間の無線信号の送受信を仲介する無線中継装置であって、
前記地下道を伝搬する電波を前記マンホール蓋の周囲の電波透過性構造材料に向けて反射する反射体を備えていることを特徴とする無線中継装置。
【請求項２】
前記反射体は、頂点がマンホール蓋側に向けられた円錐状又は角錐状の反射面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項３】
前記反射体は、頂点がマンホール蓋側に向けられた略円錐状又は略角錐状の反射面を備えており、前記反射面の底面に対する母線の傾斜角が前記反射面の底部よりも頂部において大きくなるように、前記反射面が屈曲または湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項４】
前記反射面の中心軸上に前記マンホール蓋の外接円の中心が配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の無線中継装置。
【請求項５】
前記反射体は、頂部となる稜線がマンホール蓋側に向けられた三角柱状の反射面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項６】
前記反射体は、頂部となる稜線がマンホール蓋側に向けられた略三角柱状の反射面を備えており、前記反射面の底面に対する側面の傾斜角が前記反射面の底部よりも頂部において大きくなるように、前記反射面が屈曲又は湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項７】
前記反射体の反射面は、前記反射面で反射された電波をマンホール蓋周辺部の前記電波透過性構造材料が最も薄くなる位置に集約することのできる形状に形成されていることを特徴とする請求項３又は６に記載の無線中継装置。
【請求項８】
前記反射体は、樹脂で成型した形状物の表面に金属箔を蒸着あるいは貼り付けたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線中継装置。
【請求項９】
前記反射体は、金属線又は金属棒のグリッドにより構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線中継装置。
【請求項１０】
前記反射体は、金属製の板に多数の貫通穴を設けたメッシュ構造により構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線中継装置。
【請求項１】
マンホール蓋直下の地下道に設置され、前記地下道を伝搬する電波を反射して地下と地上との間の無線信号の送受信を仲介する無線中継装置であって、
前記地下道を伝搬する電波を前記マンホール蓋の周囲の電波透過性構造材料に向けて反射する反射体を備えていることを特徴とする無線中継装置。
【請求項２】
前記反射体は、頂点がマンホール蓋側に向けられた円錐状又は角錐状の反射面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項３】
前記反射体は、頂点がマンホール蓋側に向けられた略円錐状又は略角錐状の反射面を備えており、前記反射面の底面に対する母線の傾斜角が前記反射面の底部よりも頂部において大きくなるように、前記反射面が屈曲または湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項４】
前記反射面の中心軸上に前記マンホール蓋の外接円の中心が配置されることを特徴とする請求項２又は３に記載の無線中継装置。
【請求項５】
前記反射体は、頂部となる稜線がマンホール蓋側に向けられた三角柱状の反射面を備えていることを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項６】
前記反射体は、頂部となる稜線がマンホール蓋側に向けられた略三角柱状の反射面を備えており、前記反射面の底面に対する側面の傾斜角が前記反射面の底部よりも頂部において大きくなるように、前記反射面が屈曲又は湾曲していることを特徴とする請求項１に記載の無線中継装置。
【請求項７】
前記反射体の反射面は、前記反射面で反射された電波をマンホール蓋周辺部の前記電波透過性構造材料が最も薄くなる位置に集約することのできる形状に形成されていることを特徴とする請求項３又は６に記載の無線中継装置。
【請求項８】
前記反射体は、樹脂で成型した形状物の表面に金属箔を蒸着あるいは貼り付けたものであることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線中継装置。
【請求項９】
前記反射体は、金属線又は金属棒のグリッドにより構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線中継装置。
【請求項１０】
前記反射体は、金属製の板に多数の貫通穴を設けたメッシュ構造により構成されていることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の無線中継装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−１４７６１０（Ｐ２００９−１４７６１０Ａ）
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−３２２０３７（Ｐ２００７−３２２０３７）
【出願日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年７月２日（２００９．７．２）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年１２月１３日（２００７．１２．１３）
【出願人】（０００００４２２６）日本電信電話株式会社 (13,992)
【Ｆターム（参考）】
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