無線送受信装置およびそれに用いる無線アンテナ装置
【課題】
無線送受信装置において、長期にわたりメンテナンスフリーとするとともに性能劣化を低減する。
【解決手段】
複数の地点間を無線で送信する無線通信に用いる無線送受信装置は、他の無線送受信装置との間の通信を可能にするアンテナ装置２を有する。さらに、アンテナ装置に付着する水分を検出する水分検出センサーと、アンテナ装置に降る雪および雨を検出する降雪センサーおよび降雨センサーと、アンテナ装置の内部に配置されアンテナ装置を加熱する熱発生手段２０と、これら各センサーの出力が入力される中央演算装置とを有する。アンテナ装置は円筒状の外側部材１７の内部にアンテナ素子１０を有し、この外側部材の表面を撥水性物質と防汚性物質とからなるコーティング膜１８で被覆する。前記センサーの少なくともいずれかが、水分または降雨、降雪を検出したら、中央演算装置が熱発生手段に通電するように制御する。
無線送受信装置において、長期にわたりメンテナンスフリーとするとともに性能劣化を低減する。
【解決手段】
複数の地点間を無線で送信する無線通信に用いる無線送受信装置は、他の無線送受信装置との間の通信を可能にするアンテナ装置２を有する。さらに、アンテナ装置に付着する水分を検出する水分検出センサーと、アンテナ装置に降る雪および雨を検出する降雪センサーおよび降雨センサーと、アンテナ装置の内部に配置されアンテナ装置を加熱する熱発生手段２０と、これら各センサーの出力が入力される中央演算装置とを有する。アンテナ装置は円筒状の外側部材１７の内部にアンテナ素子１０を有し、この外側部材の表面を撥水性物質と防汚性物質とからなるコーティング膜１８で被覆する。前記センサーの少なくともいずれかが、水分または降雨、降雪を検出したら、中央演算装置が熱発生手段に通電するように制御する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送受信装置およびそれに用いる無線アンテナ装置に係り、特に屋外に配置するのに好適な無線送受信装置およびそれに用いる無線アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサーが検出した情報を無線ネットワークで送信する際に、雨や雪、ゴミ等により、電波強度が減衰し、データが未到達になる場合がある。このような不具合を解消する方法が、特許文献１ないし特許文献６に記載されている。この中で、特許文献１では、無線装置のアンテナ設備を大型化させずに、アンテナへの着雪を確実に防止するためにアンテナの開口部前面にレドームを取り付けている。このレドームは、アンテナの反射鏡の開口部周縁から外方向に延びる筒体からなり、斜め下方に向く開口面を形成する。レドームの開口面は、電波に対して透明性を有する開口面カバーで覆われ、この開口面カバーに対する着雪を重力による落下作用で防止している。
【０００３】
特許文献２では、アンテナやビデオカメラが降雨や降雪に曝されて機能が低下するのを防止するために、ドーム上の透明カバー内にアンテナやビデオカメラ、太陽電池パネルを収容し、透明カバー内に温風を送出している。また特許文献３では、アンテナ素子が風力で容易にたわむようにして、風力でアンテナ素子を振動させ、アンテナ素子表面上に雪または氷が付着するのを防止している。
【０００４】
特許文献４では、パラボナアンテナの反射面の下半分に発熱シートを貼着して、アンテナ面上に付着した雪を融雪している。同様に特許文献５および特許文献６では、パラボナアンテナにヒータ等の融雪装置を設けて、アンテナ面上への着雪を防止している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３５１１２号公報
【特許文献２】特開２００５−１２３４４２号公報
【特許文献３】特開２００５−７２６９５号公報
【特許文献４】特開平９−４６１１１号公報
【特許文献５】特開平１０−３４１１０１号公報
【特許文献６】特開平９−１８２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
無線センサーネットワークでは、ネットワークを利用して広範囲に通信するために、中継局や基地局を、人が入れないような場所や危険な場所、狭い場所、高所等に配置する場合がある。このような中継局や基地局では、中継局や基地局が有するセンサー類に対して、メンテナンスフリーであることが求められている。上記各特許文献には、気象上、特に積雪によるこれら中継局や基地局の能力低下を防止することが記載されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の無線センサーネットワークでは、送信方向とカバーによる着雪防止方向とが必ずしも一致しなく、通信が不安定になる恐れがある。すなわち、アンテナにホイップアンテナのような無指向性アンテナを用いて、どの方向にも送信できるようにしているが、カバーは風雪の方向にせざるを得ず、通信方向によってはアンテナの利得が低下する。また、特許文献２に記載のものは、半球状のレドームで通信機器等を覆っているが、レドームが汚れると、通信が不安定になる恐れがある。このように通信機器をカバーで覆って積雪による障害を防止するのは、原理的に困難さが伴う。
【０００８】
一方、特許文献３に記載の風力で着雪を振るい落とす方法では、アンテナ上に付着した雪等が凝固して発生する氷や、強固に付着した汚泥等を完全に取り去ることは難しい。さらに、特許文献４ないし特許文献６に記載のアンテナ装置のように、ヒータ等の熱を用いて着雪を融解する方法では、着雪以外の汚泥や高所であれば鳥などの動物の排泄物などが付着する場合には、これをアンテナ装置から無人で完全に取り去ることが困難になる。
【０００９】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、無線センサーネットワークに使用される機器を、メンテナンスフリーで着雪から保護するとともに、性能劣化を低減する。本発明の他の目的は、無線センサーネットワークにおけるアンテナ装置の信頼性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の特徴は、複数の地点間を無線で送信する無線通信に用いる無線送受信装置において、前記無線送受信装置は、他の無線送受信装置との間の通信を可能にするアンテナ装置と、このアンテナ装置に付着する水分を検出する水分検出センサーと、アンテナ装置に降る雪および雨を検出する降雪センサーおよび降雨センサーと、アンテナ装置の内部に配置されアンテナ装置を加熱する熱発生手段と、前記水分検出センサーと、降雨センサーと、降雪センサーの出力が入力される中央演算装置とを有しており、前記アンテナ装置は円筒状の外側部材の内部にアンテナ素子を有し、この外側部材の表面を撥水性物質と防汚性物質とからなるコーティング膜で被覆されており、前記水分検出センサーと、降雨センサーと、降雪センサーの少なくともいずれかが、水分または降雨、降雪を検出したら前記中央演算装置が前記熱発生手段に通電するように制御するものである。
【００１１】
そしてこの特徴において、中央演算装置はタイマ手段を有しており、前記降雪センサーが降雪後に降雪が止んだのを検出したら、前記中央演算装置は所定時間タイマ手段を動作させて降雪終了後も継続して前記熱発生手段を動作させるものが好ましく、前記防汚性物質は少なくとも酸化チタンを含み、紫外光により反応を促進させて前記アンテナ装置周りに付着した物質を分解除去するものであってもよい。さらに、防汚性物質を前記撥水性物質に分散担持させてもよい。
【００１２】
またこの特徴において、中央演算装置に、紫外光を検出する照度センサーと、紫外光を発生する複数の紫外光源とを接続し、この複数の紫外光源でアンテナ全体を照射可能とするのがよく、照度センサーの出力に応じて、前記中央演算装置が前記紫外光源のオン／オフを制御するのがよい。さらに、上記各特徴において、アンテナ装置が送受信装置に設けられ、前記熱発生手段が発生した熱を流通させる温風流路が内部に形成されているのがよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、降雨、降雪センサーのほかに水分センサーもアンテナが有し、アンテナ内部に加熱手段を設けたので、無線センサーネットワークに使用される無線送受信装置を、メンテナンスフリーで着雪から保護できるとともに、高性能に維持できる。また紫外照射手段を設けたので、アンテナへの汚れの付着を低減でき、無線センサーネットワークにおけるアンテナ装置の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係るアンテナ装置を含む無線送受信装置の一実施例を、図面を用いて説明する。図１に、無線送受信装置３０の一実施例を斜視図で示す。無線送受信装置３０は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等を用いた無線センサーネットワークが有するものであり、遠隔地にあるポンプ機場等の各種機場からの情報を無線で送受信するのに用いられる。なお、無線センサーネットワークでは、免許不要で利用可能な微弱無線（３００ＭＨｚ帯）や特定省電力無線（４００ＭＨｚ帯）、ＩＳＭバンド（Industry Science Medical band）無線（２．４ＧＨｚ帯）などを使用する。
【００１５】
無線送受信装置３０は、ロッド上のアンテナ２とこのアンテナ２が取り付けられる無線送受信装置筐体１とを含んでいる。筐体１の一側面には、物理値計測用センサーが接続される物理値計測用センサーコネクタ３ａ〜３ｄが取り付けられている。筐体１の他の側面、本実施例では物理値計測用センサーコネクタ３ａ〜３ｄが取り付けられた面と直角をなす面には、環境測定用センサーコネクタ４ａ〜４ｃが取り付けられている。
【００１６】
物理値計測用センサーは、例えば、温湿度センサーや圧力センサー、振動センサー、音センサー、位置センサーである。環境測定用センサーは、例えば、降雪センサーや降雨センサーである。これらの各センサーを図１では図示していないが、各センサーは、マイクロコントローラなどの中央演算装置５に接続される（図２参照）。
【００１７】
ところで、電波強度は、通信距離の増大とともに増加する自由空間伝搬損失や、建物や森林等の物理的な反射や回折による減衰、伝搬媒質による減衰により、低下する。さらに電波が伝播する空間に、水蒸気や酸素、降雨、降雪等があると、この電波強度は指数関数的に減衰する。これらの影響は、特に直線性の強い１０ＧＨｚ以上の高周波帯域で、顕著である。そこで、本実施例では、空間部での電波強度の低下はさておき、アンテナ２部への降雨、降雪、着水による電波強度の低減を極力抑制することとし、無線送受信装置３０に降雪センサー７および降雨センサー８を設けている。
【００１８】
ここで、本実施例に使用するセンサーの動作原理は、以下のとおりである。降雪センサー７は、水分電極と雪温により降雪を検出する。降雪方向を勘案して、受雪板上に上向きに水分電極を配置する。電極が融雪後の水分を検出する。降雪センサーには雪温センサーが付随しており、雪温センサーの検出温度が０度以下であれば降雪状態であると判断する。なお、赤外線を照射して降雪切片を検出し、降雪切片からの赤外線の反射量に基づいて降雪の有無および降雪量を検出するようにしてもよい。
【００１９】
降雨センサー８は、基板上に櫛型電極を形成し、この櫛型電極間に交流電流を印加する。付着した水滴量の変化を電極間の静電容量変化で計測する。降水強度等をも検出するときは、個々の降水の水滴による衝撃を検出し、衝撃で発生する信号量から降雨量および降水強度、降水時間を計測する。水分センサー１１では、所定の熱量を加えたときに水分量に応じて昇温速度が変化するのを利用する。熱発生部分の温度変化量を測定して昇温速度を算出し、水分量を求める。
【００２０】
図２に、無線送受信装置３０をブロック図で示す。筐体１の内部には、中央演算装置５と無線送受信モジュールが、収容されている。中央演算装置５には、物理値計測用センサー６ａ〜６ｄと、環境計測用センサーである降雪センサー７および降雨センサー８が、コネクタ３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｃを介して接続されている。中央演算装置５は、環境計測用センサー７、８および物理値計測用センサー６ａ〜６ｄに給電し、各センサー７、８、６ａ〜６ｄがデータ取得するのを制御する。センサー６ａ〜６ｄ、７、８へ給電するときは、中央演算装置５の汎用Ｉ／Ｏピンを用いて制御してもよいし、中央演算装置５の外部に、図示しない定電圧レギュレータを設けて、中央演算装置５がセンサー６ａ〜６ｄ、７、８に給電する定電圧レギュレータを制御してもよい。
【００２１】
中央演算装置５は、センサー６ａ〜６ｄ、７、８が取得したデータがアナログ値であれば、データをアナログデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）する。デジタル化されたデータは、無線送受信モジュール９に送信される。センサー６ａ〜６ｄ、７、８が取得したデータがデジタル値であれば、中央演算装置５は、そのデータをそのまま無線送受信モジュール９に送信する。
【００２２】
送信されるデジタルデータは、中央演算装置５内でＵＡＲＴ（Universal asynchronous receiver transmitter）などのシリアル信号に変換されて、無線送受信モジュール９へ送信される。無線送受信モジュール９は、シリアル信号に変換されたデジタルデータを無線変調し、アンテナ２に送信する。アンテナ２は、アンテナ素子１０と、水分センサー１１とを有している。アンテナ素子１０は、無線送受信モジュール９から送られたデジタルデータを高周波電流の無線データとして、他のアンテナ装置１に送信する。
【００２３】
水分センサー１１は、アンテナ２の表面に取り付けられており、中央演算装置５に接続されている。中央演算装置５は、水分センサー１１に給電するとともに、水分センサー１１のデータ取得を制御する。アンテナ２の内部には、温風流路１４が形成されており、水分センサー１１が水分を検出すると、熱発生装置１２で発生した熱が温風流路１４を経て、ファン１３により送風される。
【００２４】
ここで、熱発生装置１２は、中央演算装置５に接続されている。熱発生装置１２では、温風をアンテナ２の内部に形成された温風流路１４へ送風する流路以外を、断熱材料で覆っている。これにより、熱発生装置１２で発生した温風が、無線送受信装置３０の筐体１の内部に収容した回路へ悪影響を与えるのを防止する。中央演算装置５と熱発生装置１２とを接続する信号ラインは、断熱材カバーに穴を開けて通過させ、厳重にシールする。これにより、温風が無線送受信装置３０の筐体１の内部に漏れるのを防止する。
【００２５】
アンテナ２の詳細を、図３に示す。図３（ａ）は、アンテナ２の縦断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ部詳細斜視図、同図（ｃ）はＢ部詳細斜視図である。アンテナ２は、頂部が半球状の円筒状を呈する外側部材１７を有している。外側部材１７は、その外表面を酸化チタン被覆膜１８でコーティングされている。外側部材１７は樹脂をベース材質としている。
【００２６】
酸化チタン被覆膜１８は、詳細を図４に示すように、撥水性物質１５中に防汚性物質１６を散在させている。すなわち、撥水性物質１５をベースとして防汚性物質１６である酸化チタンが担持されている。酸化チタン１６は、撥水性物質１５上に等間隔になるように分散されており、光触媒効果でアンテナ２上に付着したあらゆる種類の汚れを分解除去することを目的として用いられている。
【００２７】
撥水性物質１５と酸化チタン１６からなる被覆膜１８の表面は、大部分が撥水性物質１５で覆われており、酸化チタン１６が表面を占める割合は１％程度である。酸化チタン１６は光励起により自己親水化する性質を有しているが、被覆膜１８の表面を占める割合が１％程度なので、アンテナ２の表面の撥水能力は低下しない。
【００２８】
アンテナ２の外側部材１７の内側には、断熱材１９が配置されており、外側部材１７と断熱材１９の間には、温風流路１４が形成されている。温風流路１４を温風が通過すると、外側部材１７が加熱され、アンテナ２の表面に付着した雪を融解させ、蒸発させることが可能になる。ここで、アンテナ２の外側部材１７を構成する樹脂や撥水性物質１５としては、温風により熱劣化しない樹脂材料や撥水性物質１５を用いる。断熱材１は、アンテナ２の内部に伝熱して内部に収容したコイル状のアンテナ素子１０の性能が低下するのを防止するとともに、効率良く外側部材１７を加熱する一助になる。
【００２９】
図３（ｃ）に示したアンテナ２のＢ部には、水分センサー１１が取り付けられている。外側部材１７の上下方向中間部であって内面側に、所定間隔毎に複数の水分センサー１１のプローブ１１ｂが埋め込まれている。外側部材１７に平行なプローブ１１ｂの表面が、プローブ１１ｂの内部に設けたマイクロヒーター２０により、加熱される。所定熱量をプローブ１１ｂに加えたときに、表面に付着した水分量に応じてプローブ１１ｂの昇温速度が変化する。そこで、マイクロヒーター２０の温度変化量を、このマイクロヒータ２０に一体化した図示しない温度センサで測定して、昇温速度を算出し水分量を求める。
【００３０】
本実施例では、マイクロヒーター２０に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術で作成した数ｍｍ角のチップを用いている。したがって、水分センサー１１のプローブ１１ｂそれ自体は非常に小さく、アンテナ２の形状に悪影響を与えることは無い。
【００３１】
水分センサー１１は、信号ライン２１により中央演算装置５に接続される。信号ライン２１は、図示したように、温風流路１４を利用して接続される。そこで、信号ライン２１を、温風による劣化が少ない樹脂材料で被覆している。本実施例では、信号ライン２１をアンテナ２の内部に配線しているが、信号ライン２１をプローブ１１ｂの背面側からアンテナ２の外部に引き出し、防水材質を用いて防水し、無線送受信装置３０の筐体１の側面に形成した取り付け口を経て中央演算装置５に接続するようにしてもよい。
【００３２】
図５に、中央演算装置５が熱発生装置１２を制御する制御フローチャートを示す。中央演算装置５は、降雪センサー７および降雨センサー８が検出した降雪や降雨に基づいて、アンテナ２に水分が付着していれば、熱発生装置１２をオンオフ制御する。以下その詳細を、図５を用いて説明する。
【００３３】
初めに、アンテナ２に水分が付着しているかいないかを、水分センサー１１が検出する（ステップＳ５１０）。降雪や降雨により、アンテナ２の表面上に水分が付着していれば、水分センサー１１から水分検出信号が中央演算装置５へ送信される。ここで、降雪や降雨が無くても、大気中の水分が結露したりしてアンテナ２に水分が付着することがある。このような水分の付着にも対応できるように、水分検出の優先度を最も高く設定する。
【００３４】
水分センサー１１が水分を検出し、中央演算装置５へ検出信号を送信すると、中央演算装置５は、熱発生装置（ヒーター）１２に通電してヒーター１２を作動させる。ヒーター１２周囲の空気が暖められ、ファン１３がアンテナ２内部に温風を送風する（ステップＳ５１２）。外側部材１７が温風で暖められ、アンテナ２外表面に付着した水分が蒸発する。水分センサー１１は継続的にアンテナ２表面の水分を監視し続けるので、アンテナ２表面に付着した水分が無くなったことを水分センサー１１が検出したら（ステップＳ５１４）、熱発生装置１２への給電を停止し、温風の送風を停止する（ステップＳ５０２）。
【００３５】
ステップＳ５１０において、水分センサー１１がアンテナ２表面に水分が付着していないことを検出したら、中央演算装置５は降雪センサー７の出力を調べる（ステップＳ５２２）。降雪センサー７が降雪を検出していたら、中央演算装置５は熱発生装置１２に給電を開始する。水分センサー１１での水分検出の場合と同様に、アンテナ２内部にファン１３がヒーター１２で暖められた温風を送風する（ステップＳ５２４）。降雪センサー７も継続的にアンテナ２表面への降雪を監視し続ける（ステップＳ５２６）。
【００３６】
降雪センサー７がアンテナ２への降雪が無くなったことを検出したら、中央演算装置５が備える内部タイマを起動する（ステップＳ５２８）。降雪量が多いときは、降雪が終わってもアンテナ２上に着雪している可能性がある。そこで、降雪の有無に関係なく、降雪後の所定時間Ｔだけ、温風の送風を継続する。所定時間Ｔが経過したら（ステップＳ５３０）、水分センサー１１による計測を再開する。水分センサー１１が、アンテナ２表面に水分が付着していないことを検出したら（ステップＳ５３２）、熱発生装置１２への給電を停止し、ファン１３での温風の送風を停止する（ステップＳ５０２）。
【００３７】
ステップＳ５２２において、アンテナ２外表面上に水分が付着しておらず、降雪もないことが分かったときには、中央演算装置５は降雨センサー８の出力を調べる（ステップＳ５４２）。降雨センサー８が降雨を検出したら、熱発生装置１２に給電し、ファン１３を作動させて温風をアンテナ２内部に送風する（ステップＳ５４４）。降雨センサー８が降雨を検出したら、中央演算装置５は継続して降雨センサー８の出力を監視し続ける（ステップＳ５４６）。
【００３８】
降雪の場合と同様に、降雨がやんでもアンテナ２表面上に水分が付着している場合がある。ただし、降雪とは異なり液状での付着であり、氷等の固体状での付着ではないので、水分センサー１１の監視に移行する。水分センサー１１がアンテナ２表面に水分が付着していないことを検出した（ステップＳ５４８）ら、熱発生装置１２への給電を停止し、ファン１３による温風の送付を停止する。降雨の場合、タイマによる所定時間Ｔの加熱を省いたので、無駄な加熱による電力消費を削減できる。
【００３９】
本実施例によれば、アンテナ２の外表面上に水分が付着した状態では、水分が温風により蒸発される。降雪や降雨時には、温風により融雪と蒸発を繰り返すので、アンテナ２上に水分が付着するのを極力防止できる。また、降雪時には、タイマで設定した時間だけアンテナ２の加熱時間を延ばしているので、確実にアンテナ２への着雪を低減できる。
【００４０】
図６ないし図８を用いて、本発明に係る無線送受信装置３０の他の実施例を説明する。図６は、無線送受信装置３０ブロック図である。本実施例が上記実施例と異なるのは、紫外光をアンテナ２表面上に照射して、アンテナ２の汚れを防止するようにしたことにある。無線送受信装置３０のアンテナ２部は、紫外光源２３を有している。降雪センサー７および降雨センサー８に加えて、照度センサー２２が中央演算装置５に接続されている。中央演算装置５は、照度センサー２２に給電するとともに、照度センサーからデータを取得する。照度センサー２２は、周囲の光量に応じて抵抗値が変化する素子を有しており、この抵抗値の変化を計測して、照度を算出する。
【００４１】
紫外光源２３は中央演算装置５に接続されており、中央演算装置５は紫外光源２３への給電を制御する。紫外光源２３への給電を、中央演算装置５の汎用Ｉ／Ｏピンを用いて制御してもよいし、中央演算装置５とは別に定電圧レギュレータを備えて、中央演算装置５が定電圧レギュレータを制御し、照度センサー２２に給電するようにしてもよい。
【００４２】
図７に、アンテナ２の斜視図を示す。アンテナ２は、図３に示した実施例のアンテナ２と同様のものであるが、紫外光源２３をアンテナ２の基部付近に配置している。紫外光源２３は、軸方向がアンテナ２の軸方向とほぼ同じであり、アンテナ２の周方向に間隔を置いて複数個配置されている。本実施例では、アンテナ２の下端部に４個配置している。このように、アンテナ２の下部に複数個の紫外光源２３を配置したので、アンテナ２全体に紫外光を照射できる。
【００４３】
このように構成した本実施例のアンテナ２の動作を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。図８は、紫外光照射のオンオフを制御する際のフローチャートである。照度センサー２２が予め定めた照度以上の照度を検出した（ステップＳ８１０）ら、中央演算装置５は、何も実行せずに継続的に照度センサー２２を監視する。夜間や曇り空などで照度が予め定めた値に満たない場合には、周囲に紫外光が少ないものとして、中央演算装置５は紫外光源２３に給電する（ステップＳ８２０）。紫外光源２３は、アンテナ２全体に紫外光を照射する。紫外光源２３が紫外光を照射中も、中央演算装置５は照度センサー２２を監視し続ける（ステップＳ８３０）。照度センサー２２が検出した照度が予め定めた照度以上になったら、紫外光源２３への給電を止める（ステップＳ８４０）。
【００４４】
上記アンテナ２の動作における光触媒である酸化チタンの作用は、以下のとおりである。酸化チタンは、バンドギャップエネルギー以上の光を吸収すると、荷電子帯の電子が伝導帯に励起され、荷電子帯に正孔が発生する。発生した正孔は強酸化力を有しているので、水中にある水酸化物イオン（OＨ―）から電子を引き抜く。電子を奪われた水酸化物イオンは、不安定な水酸化ラジカル（ＯＨ）になる。変化した水酸化ラジカルも強酸化力を有しているので、有機物から電子を奪い安定になろうとする。その結果、電子を奪われた有機物は化学結合が切れて、最終的に二酸化炭素や水となって大気中に発散する。このように、酸化チタンを含む層をアンテナ２の表面層に形成したので、アンテナ２の汚れを防止できる。
【００４５】
本実施例によれば、アンテナ２表面が自然光に含まれる紫外光と、自然光が少ない場合には紫外光源２３からの紫外光とで、常時照射されるので、アンテナ２の外側部材１７表面に形成した被覆膜中の酸化チタンの光触媒効果が持続し、アンテナ２表面上の汚れを防止できる。ここで、酸化チタン自体は触媒なので反応を促進させるだけで、消費されない。したがって、半永久的アンテナ表面の汚れを防止でき、メンテナンス周期を従来よりも伸ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る無線送受信装置の一実施例の斜視図。
【図２】図１に示した無線送受信装置のブロック図。
【図３】図１に示した無線送受信装置が有するアンテナ装置の図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はその一部分の斜視図、（ｃ）は他の部分の斜視図。
【図４】被覆膜を説明する図であり、横断面図。
【図５】図１に示した無線送受信装置が有する熱発生装置の動作フローチャート。
【図６】本発明に係る無線送受信装置の他の実施例のブロック図。
【図７】図６に示した無線送受信装置が有するアンテナ装置の斜視図。
【図８】図７に示したアンテナ装置の動作フローチャート。
【符号の説明】
【００４７】
１…無線送受信装置筐体、２…アンテナ（装置）、３…物理値計測用センサーコネクタ、４…環境計測用センサーコネクタ、５…中央演算装置、６…物理値計測用センサー、７…降雪センサー、８…降雨センサー、９…無線送受信モジュール、１０…アンテナ素子、１１…水分センサー、１２…熱発生装置、１３…ファン、１４…温風流路、１５…撥水性物質、１６…汚性物質、１７…外側部材、１８…被覆膜、１９…断熱材料、２０…マイクロヒーター、２１…信号ライン、２２…照度センサー、２３…外光源、３０…無線送受信装置。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線送受信装置およびそれに用いる無線アンテナ装置に係り、特に屋外に配置するのに好適な無線送受信装置およびそれに用いる無線アンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
センサーが検出した情報を無線ネットワークで送信する際に、雨や雪、ゴミ等により、電波強度が減衰し、データが未到達になる場合がある。このような不具合を解消する方法が、特許文献１ないし特許文献６に記載されている。この中で、特許文献１では、無線装置のアンテナ設備を大型化させずに、アンテナへの着雪を確実に防止するためにアンテナの開口部前面にレドームを取り付けている。このレドームは、アンテナの反射鏡の開口部周縁から外方向に延びる筒体からなり、斜め下方に向く開口面を形成する。レドームの開口面は、電波に対して透明性を有する開口面カバーで覆われ、この開口面カバーに対する着雪を重力による落下作用で防止している。
【０００３】
特許文献２では、アンテナやビデオカメラが降雨や降雪に曝されて機能が低下するのを防止するために、ドーム上の透明カバー内にアンテナやビデオカメラ、太陽電池パネルを収容し、透明カバー内に温風を送出している。また特許文献３では、アンテナ素子が風力で容易にたわむようにして、風力でアンテナ素子を振動させ、アンテナ素子表面上に雪または氷が付着するのを防止している。
【０００４】
特許文献４では、パラボナアンテナの反射面の下半分に発熱シートを貼着して、アンテナ面上に付着した雪を融雪している。同様に特許文献５および特許文献６では、パラボナアンテナにヒータ等の融雪装置を設けて、アンテナ面上への着雪を防止している。
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−３３５１１２号公報
【特許文献２】特開２００５−１２３４４２号公報
【特許文献３】特開２００５−７２６９５号公報
【特許文献４】特開平９−４６１１１号公報
【特許文献５】特開平１０−３４１１０１号公報
【特許文献６】特開平９−１８２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
無線センサーネットワークでは、ネットワークを利用して広範囲に通信するために、中継局や基地局を、人が入れないような場所や危険な場所、狭い場所、高所等に配置する場合がある。このような中継局や基地局では、中継局や基地局が有するセンサー類に対して、メンテナンスフリーであることが求められている。上記各特許文献には、気象上、特に積雪によるこれら中継局や基地局の能力低下を防止することが記載されている。
【０００７】
しかしながら、特許文献１に記載の無線センサーネットワークでは、送信方向とカバーによる着雪防止方向とが必ずしも一致しなく、通信が不安定になる恐れがある。すなわち、アンテナにホイップアンテナのような無指向性アンテナを用いて、どの方向にも送信できるようにしているが、カバーは風雪の方向にせざるを得ず、通信方向によってはアンテナの利得が低下する。また、特許文献２に記載のものは、半球状のレドームで通信機器等を覆っているが、レドームが汚れると、通信が不安定になる恐れがある。このように通信機器をカバーで覆って積雪による障害を防止するのは、原理的に困難さが伴う。
【０００８】
一方、特許文献３に記載の風力で着雪を振るい落とす方法では、アンテナ上に付着した雪等が凝固して発生する氷や、強固に付着した汚泥等を完全に取り去ることは難しい。さらに、特許文献４ないし特許文献６に記載のアンテナ装置のように、ヒータ等の熱を用いて着雪を融解する方法では、着雪以外の汚泥や高所であれば鳥などの動物の排泄物などが付着する場合には、これをアンテナ装置から無人で完全に取り去ることが困難になる。
【０００９】
本発明は上記従来技術の不具合に鑑みなされたものであり、その目的は、無線センサーネットワークに使用される機器を、メンテナンスフリーで着雪から保護するとともに、性能劣化を低減する。本発明の他の目的は、無線センサーネットワークにおけるアンテナ装置の信頼性を向上させることにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成する本発明の特徴は、複数の地点間を無線で送信する無線通信に用いる無線送受信装置において、前記無線送受信装置は、他の無線送受信装置との間の通信を可能にするアンテナ装置と、このアンテナ装置に付着する水分を検出する水分検出センサーと、アンテナ装置に降る雪および雨を検出する降雪センサーおよび降雨センサーと、アンテナ装置の内部に配置されアンテナ装置を加熱する熱発生手段と、前記水分検出センサーと、降雨センサーと、降雪センサーの出力が入力される中央演算装置とを有しており、前記アンテナ装置は円筒状の外側部材の内部にアンテナ素子を有し、この外側部材の表面を撥水性物質と防汚性物質とからなるコーティング膜で被覆されており、前記水分検出センサーと、降雨センサーと、降雪センサーの少なくともいずれかが、水分または降雨、降雪を検出したら前記中央演算装置が前記熱発生手段に通電するように制御するものである。
【００１１】
そしてこの特徴において、中央演算装置はタイマ手段を有しており、前記降雪センサーが降雪後に降雪が止んだのを検出したら、前記中央演算装置は所定時間タイマ手段を動作させて降雪終了後も継続して前記熱発生手段を動作させるものが好ましく、前記防汚性物質は少なくとも酸化チタンを含み、紫外光により反応を促進させて前記アンテナ装置周りに付着した物質を分解除去するものであってもよい。さらに、防汚性物質を前記撥水性物質に分散担持させてもよい。
【００１２】
またこの特徴において、中央演算装置に、紫外光を検出する照度センサーと、紫外光を発生する複数の紫外光源とを接続し、この複数の紫外光源でアンテナ全体を照射可能とするのがよく、照度センサーの出力に応じて、前記中央演算装置が前記紫外光源のオン／オフを制御するのがよい。さらに、上記各特徴において、アンテナ装置が送受信装置に設けられ、前記熱発生手段が発生した熱を流通させる温風流路が内部に形成されているのがよい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、降雨、降雪センサーのほかに水分センサーもアンテナが有し、アンテナ内部に加熱手段を設けたので、無線センサーネットワークに使用される無線送受信装置を、メンテナンスフリーで着雪から保護できるとともに、高性能に維持できる。また紫外照射手段を設けたので、アンテナへの汚れの付着を低減でき、無線センサーネットワークにおけるアンテナ装置の信頼性が向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係るアンテナ装置を含む無線送受信装置の一実施例を、図面を用いて説明する。図１に、無線送受信装置３０の一実施例を斜視図で示す。無線送受信装置３０は、ＺｉｇＢｅｅ（登録商標）等を用いた無線センサーネットワークが有するものであり、遠隔地にあるポンプ機場等の各種機場からの情報を無線で送受信するのに用いられる。なお、無線センサーネットワークでは、免許不要で利用可能な微弱無線（３００ＭＨｚ帯）や特定省電力無線（４００ＭＨｚ帯）、ＩＳＭバンド（Industry Science Medical band）無線（２．４ＧＨｚ帯）などを使用する。
【００１５】
無線送受信装置３０は、ロッド上のアンテナ２とこのアンテナ２が取り付けられる無線送受信装置筐体１とを含んでいる。筐体１の一側面には、物理値計測用センサーが接続される物理値計測用センサーコネクタ３ａ〜３ｄが取り付けられている。筐体１の他の側面、本実施例では物理値計測用センサーコネクタ３ａ〜３ｄが取り付けられた面と直角をなす面には、環境測定用センサーコネクタ４ａ〜４ｃが取り付けられている。
【００１６】
物理値計測用センサーは、例えば、温湿度センサーや圧力センサー、振動センサー、音センサー、位置センサーである。環境測定用センサーは、例えば、降雪センサーや降雨センサーである。これらの各センサーを図１では図示していないが、各センサーは、マイクロコントローラなどの中央演算装置５に接続される（図２参照）。
【００１７】
ところで、電波強度は、通信距離の増大とともに増加する自由空間伝搬損失や、建物や森林等の物理的な反射や回折による減衰、伝搬媒質による減衰により、低下する。さらに電波が伝播する空間に、水蒸気や酸素、降雨、降雪等があると、この電波強度は指数関数的に減衰する。これらの影響は、特に直線性の強い１０ＧＨｚ以上の高周波帯域で、顕著である。そこで、本実施例では、空間部での電波強度の低下はさておき、アンテナ２部への降雨、降雪、着水による電波強度の低減を極力抑制することとし、無線送受信装置３０に降雪センサー７および降雨センサー８を設けている。
【００１８】
ここで、本実施例に使用するセンサーの動作原理は、以下のとおりである。降雪センサー７は、水分電極と雪温により降雪を検出する。降雪方向を勘案して、受雪板上に上向きに水分電極を配置する。電極が融雪後の水分を検出する。降雪センサーには雪温センサーが付随しており、雪温センサーの検出温度が０度以下であれば降雪状態であると判断する。なお、赤外線を照射して降雪切片を検出し、降雪切片からの赤外線の反射量に基づいて降雪の有無および降雪量を検出するようにしてもよい。
【００１９】
降雨センサー８は、基板上に櫛型電極を形成し、この櫛型電極間に交流電流を印加する。付着した水滴量の変化を電極間の静電容量変化で計測する。降水強度等をも検出するときは、個々の降水の水滴による衝撃を検出し、衝撃で発生する信号量から降雨量および降水強度、降水時間を計測する。水分センサー１１では、所定の熱量を加えたときに水分量に応じて昇温速度が変化するのを利用する。熱発生部分の温度変化量を測定して昇温速度を算出し、水分量を求める。
【００２０】
図２に、無線送受信装置３０をブロック図で示す。筐体１の内部には、中央演算装置５と無線送受信モジュールが、収容されている。中央演算装置５には、物理値計測用センサー６ａ〜６ｄと、環境計測用センサーである降雪センサー７および降雨センサー８が、コネクタ３ａ〜３ｄ、４ａ〜４ｃを介して接続されている。中央演算装置５は、環境計測用センサー７、８および物理値計測用センサー６ａ〜６ｄに給電し、各センサー７、８、６ａ〜６ｄがデータ取得するのを制御する。センサー６ａ〜６ｄ、７、８へ給電するときは、中央演算装置５の汎用Ｉ／Ｏピンを用いて制御してもよいし、中央演算装置５の外部に、図示しない定電圧レギュレータを設けて、中央演算装置５がセンサー６ａ〜６ｄ、７、８に給電する定電圧レギュレータを制御してもよい。
【００２１】
中央演算装置５は、センサー６ａ〜６ｄ、７、８が取得したデータがアナログ値であれば、データをアナログデジタル変換（Ａ／Ｄ変換）する。デジタル化されたデータは、無線送受信モジュール９に送信される。センサー６ａ〜６ｄ、７、８が取得したデータがデジタル値であれば、中央演算装置５は、そのデータをそのまま無線送受信モジュール９に送信する。
【００２２】
送信されるデジタルデータは、中央演算装置５内でＵＡＲＴ（Universal asynchronous receiver transmitter）などのシリアル信号に変換されて、無線送受信モジュール９へ送信される。無線送受信モジュール９は、シリアル信号に変換されたデジタルデータを無線変調し、アンテナ２に送信する。アンテナ２は、アンテナ素子１０と、水分センサー１１とを有している。アンテナ素子１０は、無線送受信モジュール９から送られたデジタルデータを高周波電流の無線データとして、他のアンテナ装置１に送信する。
【００２３】
水分センサー１１は、アンテナ２の表面に取り付けられており、中央演算装置５に接続されている。中央演算装置５は、水分センサー１１に給電するとともに、水分センサー１１のデータ取得を制御する。アンテナ２の内部には、温風流路１４が形成されており、水分センサー１１が水分を検出すると、熱発生装置１２で発生した熱が温風流路１４を経て、ファン１３により送風される。
【００２４】
ここで、熱発生装置１２は、中央演算装置５に接続されている。熱発生装置１２では、温風をアンテナ２の内部に形成された温風流路１４へ送風する流路以外を、断熱材料で覆っている。これにより、熱発生装置１２で発生した温風が、無線送受信装置３０の筐体１の内部に収容した回路へ悪影響を与えるのを防止する。中央演算装置５と熱発生装置１２とを接続する信号ラインは、断熱材カバーに穴を開けて通過させ、厳重にシールする。これにより、温風が無線送受信装置３０の筐体１の内部に漏れるのを防止する。
【００２５】
アンテナ２の詳細を、図３に示す。図３（ａ）は、アンテナ２の縦断面図であり、同図（ｂ）は、同図（ａ）のＡ部詳細斜視図、同図（ｃ）はＢ部詳細斜視図である。アンテナ２は、頂部が半球状の円筒状を呈する外側部材１７を有している。外側部材１７は、その外表面を酸化チタン被覆膜１８でコーティングされている。外側部材１７は樹脂をベース材質としている。
【００２６】
酸化チタン被覆膜１８は、詳細を図４に示すように、撥水性物質１５中に防汚性物質１６を散在させている。すなわち、撥水性物質１５をベースとして防汚性物質１６である酸化チタンが担持されている。酸化チタン１６は、撥水性物質１５上に等間隔になるように分散されており、光触媒効果でアンテナ２上に付着したあらゆる種類の汚れを分解除去することを目的として用いられている。
【００２７】
撥水性物質１５と酸化チタン１６からなる被覆膜１８の表面は、大部分が撥水性物質１５で覆われており、酸化チタン１６が表面を占める割合は１％程度である。酸化チタン１６は光励起により自己親水化する性質を有しているが、被覆膜１８の表面を占める割合が１％程度なので、アンテナ２の表面の撥水能力は低下しない。
【００２８】
アンテナ２の外側部材１７の内側には、断熱材１９が配置されており、外側部材１７と断熱材１９の間には、温風流路１４が形成されている。温風流路１４を温風が通過すると、外側部材１７が加熱され、アンテナ２の表面に付着した雪を融解させ、蒸発させることが可能になる。ここで、アンテナ２の外側部材１７を構成する樹脂や撥水性物質１５としては、温風により熱劣化しない樹脂材料や撥水性物質１５を用いる。断熱材１は、アンテナ２の内部に伝熱して内部に収容したコイル状のアンテナ素子１０の性能が低下するのを防止するとともに、効率良く外側部材１７を加熱する一助になる。
【００２９】
図３（ｃ）に示したアンテナ２のＢ部には、水分センサー１１が取り付けられている。外側部材１７の上下方向中間部であって内面側に、所定間隔毎に複数の水分センサー１１のプローブ１１ｂが埋め込まれている。外側部材１７に平行なプローブ１１ｂの表面が、プローブ１１ｂの内部に設けたマイクロヒーター２０により、加熱される。所定熱量をプローブ１１ｂに加えたときに、表面に付着した水分量に応じてプローブ１１ｂの昇温速度が変化する。そこで、マイクロヒーター２０の温度変化量を、このマイクロヒータ２０に一体化した図示しない温度センサで測定して、昇温速度を算出し水分量を求める。
【００３０】
本実施例では、マイクロヒーター２０に、ＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）技術で作成した数ｍｍ角のチップを用いている。したがって、水分センサー１１のプローブ１１ｂそれ自体は非常に小さく、アンテナ２の形状に悪影響を与えることは無い。
【００３１】
水分センサー１１は、信号ライン２１により中央演算装置５に接続される。信号ライン２１は、図示したように、温風流路１４を利用して接続される。そこで、信号ライン２１を、温風による劣化が少ない樹脂材料で被覆している。本実施例では、信号ライン２１をアンテナ２の内部に配線しているが、信号ライン２１をプローブ１１ｂの背面側からアンテナ２の外部に引き出し、防水材質を用いて防水し、無線送受信装置３０の筐体１の側面に形成した取り付け口を経て中央演算装置５に接続するようにしてもよい。
【００３２】
図５に、中央演算装置５が熱発生装置１２を制御する制御フローチャートを示す。中央演算装置５は、降雪センサー７および降雨センサー８が検出した降雪や降雨に基づいて、アンテナ２に水分が付着していれば、熱発生装置１２をオンオフ制御する。以下その詳細を、図５を用いて説明する。
【００３３】
初めに、アンテナ２に水分が付着しているかいないかを、水分センサー１１が検出する（ステップＳ５１０）。降雪や降雨により、アンテナ２の表面上に水分が付着していれば、水分センサー１１から水分検出信号が中央演算装置５へ送信される。ここで、降雪や降雨が無くても、大気中の水分が結露したりしてアンテナ２に水分が付着することがある。このような水分の付着にも対応できるように、水分検出の優先度を最も高く設定する。
【００３４】
水分センサー１１が水分を検出し、中央演算装置５へ検出信号を送信すると、中央演算装置５は、熱発生装置（ヒーター）１２に通電してヒーター１２を作動させる。ヒーター１２周囲の空気が暖められ、ファン１３がアンテナ２内部に温風を送風する（ステップＳ５１２）。外側部材１７が温風で暖められ、アンテナ２外表面に付着した水分が蒸発する。水分センサー１１は継続的にアンテナ２表面の水分を監視し続けるので、アンテナ２表面に付着した水分が無くなったことを水分センサー１１が検出したら（ステップＳ５１４）、熱発生装置１２への給電を停止し、温風の送風を停止する（ステップＳ５０２）。
【００３５】
ステップＳ５１０において、水分センサー１１がアンテナ２表面に水分が付着していないことを検出したら、中央演算装置５は降雪センサー７の出力を調べる（ステップＳ５２２）。降雪センサー７が降雪を検出していたら、中央演算装置５は熱発生装置１２に給電を開始する。水分センサー１１での水分検出の場合と同様に、アンテナ２内部にファン１３がヒーター１２で暖められた温風を送風する（ステップＳ５２４）。降雪センサー７も継続的にアンテナ２表面への降雪を監視し続ける（ステップＳ５２６）。
【００３６】
降雪センサー７がアンテナ２への降雪が無くなったことを検出したら、中央演算装置５が備える内部タイマを起動する（ステップＳ５２８）。降雪量が多いときは、降雪が終わってもアンテナ２上に着雪している可能性がある。そこで、降雪の有無に関係なく、降雪後の所定時間Ｔだけ、温風の送風を継続する。所定時間Ｔが経過したら（ステップＳ５３０）、水分センサー１１による計測を再開する。水分センサー１１が、アンテナ２表面に水分が付着していないことを検出したら（ステップＳ５３２）、熱発生装置１２への給電を停止し、ファン１３での温風の送風を停止する（ステップＳ５０２）。
【００３７】
ステップＳ５２２において、アンテナ２外表面上に水分が付着しておらず、降雪もないことが分かったときには、中央演算装置５は降雨センサー８の出力を調べる（ステップＳ５４２）。降雨センサー８が降雨を検出したら、熱発生装置１２に給電し、ファン１３を作動させて温風をアンテナ２内部に送風する（ステップＳ５４４）。降雨センサー８が降雨を検出したら、中央演算装置５は継続して降雨センサー８の出力を監視し続ける（ステップＳ５４６）。
【００３８】
降雪の場合と同様に、降雨がやんでもアンテナ２表面上に水分が付着している場合がある。ただし、降雪とは異なり液状での付着であり、氷等の固体状での付着ではないので、水分センサー１１の監視に移行する。水分センサー１１がアンテナ２表面に水分が付着していないことを検出した（ステップＳ５４８）ら、熱発生装置１２への給電を停止し、ファン１３による温風の送付を停止する。降雨の場合、タイマによる所定時間Ｔの加熱を省いたので、無駄な加熱による電力消費を削減できる。
【００３９】
本実施例によれば、アンテナ２の外表面上に水分が付着した状態では、水分が温風により蒸発される。降雪や降雨時には、温風により融雪と蒸発を繰り返すので、アンテナ２上に水分が付着するのを極力防止できる。また、降雪時には、タイマで設定した時間だけアンテナ２の加熱時間を延ばしているので、確実にアンテナ２への着雪を低減できる。
【００４０】
図６ないし図８を用いて、本発明に係る無線送受信装置３０の他の実施例を説明する。図６は、無線送受信装置３０ブロック図である。本実施例が上記実施例と異なるのは、紫外光をアンテナ２表面上に照射して、アンテナ２の汚れを防止するようにしたことにある。無線送受信装置３０のアンテナ２部は、紫外光源２３を有している。降雪センサー７および降雨センサー８に加えて、照度センサー２２が中央演算装置５に接続されている。中央演算装置５は、照度センサー２２に給電するとともに、照度センサーからデータを取得する。照度センサー２２は、周囲の光量に応じて抵抗値が変化する素子を有しており、この抵抗値の変化を計測して、照度を算出する。
【００４１】
紫外光源２３は中央演算装置５に接続されており、中央演算装置５は紫外光源２３への給電を制御する。紫外光源２３への給電を、中央演算装置５の汎用Ｉ／Ｏピンを用いて制御してもよいし、中央演算装置５とは別に定電圧レギュレータを備えて、中央演算装置５が定電圧レギュレータを制御し、照度センサー２２に給電するようにしてもよい。
【００４２】
図７に、アンテナ２の斜視図を示す。アンテナ２は、図３に示した実施例のアンテナ２と同様のものであるが、紫外光源２３をアンテナ２の基部付近に配置している。紫外光源２３は、軸方向がアンテナ２の軸方向とほぼ同じであり、アンテナ２の周方向に間隔を置いて複数個配置されている。本実施例では、アンテナ２の下端部に４個配置している。このように、アンテナ２の下部に複数個の紫外光源２３を配置したので、アンテナ２全体に紫外光を照射できる。
【００４３】
このように構成した本実施例のアンテナ２の動作を、図８に示すフローチャートを用いて説明する。図８は、紫外光照射のオンオフを制御する際のフローチャートである。照度センサー２２が予め定めた照度以上の照度を検出した（ステップＳ８１０）ら、中央演算装置５は、何も実行せずに継続的に照度センサー２２を監視する。夜間や曇り空などで照度が予め定めた値に満たない場合には、周囲に紫外光が少ないものとして、中央演算装置５は紫外光源２３に給電する（ステップＳ８２０）。紫外光源２３は、アンテナ２全体に紫外光を照射する。紫外光源２３が紫外光を照射中も、中央演算装置５は照度センサー２２を監視し続ける（ステップＳ８３０）。照度センサー２２が検出した照度が予め定めた照度以上になったら、紫外光源２３への給電を止める（ステップＳ８４０）。
【００４４】
上記アンテナ２の動作における光触媒である酸化チタンの作用は、以下のとおりである。酸化チタンは、バンドギャップエネルギー以上の光を吸収すると、荷電子帯の電子が伝導帯に励起され、荷電子帯に正孔が発生する。発生した正孔は強酸化力を有しているので、水中にある水酸化物イオン（OＨ―）から電子を引き抜く。電子を奪われた水酸化物イオンは、不安定な水酸化ラジカル（ＯＨ）になる。変化した水酸化ラジカルも強酸化力を有しているので、有機物から電子を奪い安定になろうとする。その結果、電子を奪われた有機物は化学結合が切れて、最終的に二酸化炭素や水となって大気中に発散する。このように、酸化チタンを含む層をアンテナ２の表面層に形成したので、アンテナ２の汚れを防止できる。
【００４５】
本実施例によれば、アンテナ２表面が自然光に含まれる紫外光と、自然光が少ない場合には紫外光源２３からの紫外光とで、常時照射されるので、アンテナ２の外側部材１７表面に形成した被覆膜中の酸化チタンの光触媒効果が持続し、アンテナ２表面上の汚れを防止できる。ここで、酸化チタン自体は触媒なので反応を促進させるだけで、消費されない。したがって、半永久的アンテナ表面の汚れを防止でき、メンテナンス周期を従来よりも伸ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明に係る無線送受信装置の一実施例の斜視図。
【図２】図１に示した無線送受信装置のブロック図。
【図３】図１に示した無線送受信装置が有するアンテナ装置の図であり、（ａ）は縦断面図、（ｂ）はその一部分の斜視図、（ｃ）は他の部分の斜視図。
【図４】被覆膜を説明する図であり、横断面図。
【図５】図１に示した無線送受信装置が有する熱発生装置の動作フローチャート。
【図６】本発明に係る無線送受信装置の他の実施例のブロック図。
【図７】図６に示した無線送受信装置が有するアンテナ装置の斜視図。
【図８】図７に示したアンテナ装置の動作フローチャート。
【符号の説明】
【００４７】
１…無線送受信装置筐体、２…アンテナ（装置）、３…物理値計測用センサーコネクタ、４…環境計測用センサーコネクタ、５…中央演算装置、６…物理値計測用センサー、７…降雪センサー、８…降雨センサー、９…無線送受信モジュール、１０…アンテナ素子、１１…水分センサー、１２…熱発生装置、１３…ファン、１４…温風流路、１５…撥水性物質、１６…汚性物質、１７…外側部材、１８…被覆膜、１９…断熱材料、２０…マイクロヒーター、２１…信号ライン、２２…照度センサー、２３…外光源、３０…無線送受信装置。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の地点間を無線で送信する無線通信に用いる無線送受信装置において、
前記無線送受信装置は、他の無線送受信装置との間の通信を可能にするアンテナ装置と、このアンテナ装置に付着する水分を検出する水分検出センサーと、アンテナ装置に降る雪および雨を検出する降雪センサーおよび降雨センサーと、アンテナ装置の内部に配置されアンテナ装置を加熱する熱発生手段と、前記水分検出センサーと、降雨センサーと、降雪センサーの出力が入力される中央演算装置とを有しており、前記アンテナ装置は円筒状の外側部材の内部にアンテナ素子を有し、この外側部材の表面を撥水性物質と防汚性物質とからなるコーティング膜で被覆されており、前記水分検出センサーと、降雨センサーと、降雪センサーの少なくともいずれかが、水分または降雨、降雪を検出したら前記中央演算装置が前記熱発生手段に通電するように制御することを特徴とする無線送受信装置。
【請求項２】
前記中央演算装置はタイマ手段を有しており、前記降雪センサーが降雪後に降雪が止んだのを検出したら、前記中央演算装置は所定時間タイマ手段を動作させて降雪終了後も継続して前記熱発生手段を動作させることを特徴とする請求項１に記載の無線送受信装置。
【請求項３】
前記防汚性物質は少なくとも酸化チタンを含み、紫外光により反応を促進させて前記アンテナ装置周りに付着した物質を分解除去することを特徴とする請求項１に記載の無線送受信装置。
【請求項４】
前記防汚性物質を前記撥水性物質に分散担持させたことを特徴とする請求項３に記載の無縁送受信装置。
【請求項５】
前記中央演算装置に、紫外光を検出する照度センサーと、紫外光を発生する複数の紫外光源とを接続し、この複数の紫外光源でアンテナ全体を照射可能としたことを特徴とする請求項１に記載の送受信装置。
【請求項６】
前記照度センサーの出力に応じて、前記中央演算装置が前記紫外光源のオン／オフを制御することを特徴とする請求項５に記載の送受信装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの請求項に記載の送受信装置に設けられ、前記熱発生手段が発生した熱を流通させる温風流路が内部に形成されていることを特徴とする無線アンテナ装置。
【請求項１】
複数の地点間を無線で送信する無線通信に用いる無線送受信装置において、
前記無線送受信装置は、他の無線送受信装置との間の通信を可能にするアンテナ装置と、このアンテナ装置に付着する水分を検出する水分検出センサーと、アンテナ装置に降る雪および雨を検出する降雪センサーおよび降雨センサーと、アンテナ装置の内部に配置されアンテナ装置を加熱する熱発生手段と、前記水分検出センサーと、降雨センサーと、降雪センサーの出力が入力される中央演算装置とを有しており、前記アンテナ装置は円筒状の外側部材の内部にアンテナ素子を有し、この外側部材の表面を撥水性物質と防汚性物質とからなるコーティング膜で被覆されており、前記水分検出センサーと、降雨センサーと、降雪センサーの少なくともいずれかが、水分または降雨、降雪を検出したら前記中央演算装置が前記熱発生手段に通電するように制御することを特徴とする無線送受信装置。
【請求項２】
前記中央演算装置はタイマ手段を有しており、前記降雪センサーが降雪後に降雪が止んだのを検出したら、前記中央演算装置は所定時間タイマ手段を動作させて降雪終了後も継続して前記熱発生手段を動作させることを特徴とする請求項１に記載の無線送受信装置。
【請求項３】
前記防汚性物質は少なくとも酸化チタンを含み、紫外光により反応を促進させて前記アンテナ装置周りに付着した物質を分解除去することを特徴とする請求項１に記載の無線送受信装置。
【請求項４】
前記防汚性物質を前記撥水性物質に分散担持させたことを特徴とする請求項３に記載の無縁送受信装置。
【請求項５】
前記中央演算装置に、紫外光を検出する照度センサーと、紫外光を発生する複数の紫外光源とを接続し、この複数の紫外光源でアンテナ全体を照射可能としたことを特徴とする請求項１に記載の送受信装置。
【請求項６】
前記照度センサーの出力に応じて、前記中央演算装置が前記紫外光源のオン／オフを制御することを特徴とする請求項５に記載の送受信装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかの請求項に記載の送受信装置に設けられ、前記熱発生手段が発生した熱を流通させる温風流路が内部に形成されていることを特徴とする無線アンテナ装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２００９−４８６６（Ｐ２００９−４８６６Ａ）
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−１６１３９１（Ｐ２００７−１６１３９１）
【出願日】平成１９年６月１９日（２００７．６．１９）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１月８日（２００９．１．８）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年６月１９日（２００７．６．１９）
【出願人】（０００００５４５２）株式会社日立プラントテクノロジー (1,767)
【Ｆターム（参考）】
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