特開 2025-17561 通信機能付き金蓋

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2025017561

(43)【公開日】2025-02-06

(54)【発明の名称】通信機能付き金蓋

(51)【国際特許分類】

   H01Q 1/22 20060101AFI20250130BHJP

【ＦＩ】

H01Q1/22 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023120676

(22)【出願日】2023-07-25

(71)【出願人】

【識別番号】509090070

【氏名又は名称】笠井鋳工株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】522250253

【氏名又は名称】株式会社ＥＡＳＥＬ

(71)【出願人】

【識別番号】520307713

【氏名又は名称】関西電力送配電株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001195

【氏名又は名称】弁理士法人深見特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】笠井 健司

(72)【発明者】

【氏名】笠井 涼司

(72)【発明者】

【氏名】木佐貫 靖

(72)【発明者】

【氏名】小畑 登

(72)【発明者】

【氏名】坂本 康

(72)【発明者】

【氏名】山田 章一郎

【テーマコード（参考）】

5J047

【Ｆターム（参考）】

5J047AA06

5J047AA10

5J047AB07

5J047EF01

(57)【要約】

【課題】通信機能に優れ、かつ、金蓋本体への取付強度が高いアンテナを備えた通信機能付き金蓋を提供する。
【解決手段】本技術に係る通信機能付き金蓋は、管渠に連通するマンホールの開口を閉塞し、マンホールの外側に面する表面とマンホールの内側に面する裏面とを含み、裏面から表面に達する貫通孔が形成された金蓋本体と、管渠内のデータを計測する計測部と、計測部が計測したデータを無線通信により送信する通信ユニットと、通信ユニットに電気的に接続された電源と、通信ユニットに接続され、貫通孔に埋設されたアンテナとを備え、金蓋本体の表面上において、貫通孔は、第１方向に延びるスリット形状を有し、第１方向からみたとき、貫通孔は、裏面側から表面側に向かって貫通孔の幅が狭くなるように傾斜したテーパ傾斜面を含む断面形状を有する。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

管渠に連通するマンホールの開口を閉塞し、前記マンホールの外側に面する表面と前記マンホールの内側に面する裏面とを含み、前記裏面から前記表面に達する貫通孔が形成された金蓋本体と、
前記管渠内のデータを計測する計測部と、
前記計測部が計測した前記データを無線通信により送信する通信ユニットと、
前記通信ユニットに電気的に接続された電源と、
前記通信ユニットに接続され、前記貫通孔に埋設されたアンテナとを備え、
前記金蓋本体の前記表面上において、前記貫通孔は、第１方向に延びるスリット形状を有し、
前記第１方向からみたとき、前記貫通孔は、前記裏面側から前記表面側に向かって前記貫通孔の幅が狭くなるように傾斜したテーパ傾斜面を含む断面形状を有する、通信機能付き金蓋。

【請求項2】

前記金蓋本体の前記裏面から前記マンホールの内側に突出し、前記裏面上の空間を複数の空間に仕切る補強リブが設けられ、
前記通信ユニットおよび前記電源は、前記複数の空間のうちの１つの空間に設置される、請求項１に記載の通信機能付き金蓋。

【請求項3】

前記通信ユニットおよび前記電源が単一の筐体に収納されている、請求項１または請求項２に記載の通信機能付き金蓋。

【請求項4】

前記金蓋本体の前記表面上に凹凸が形成され、前記貫通孔は、前記凹凸における凹部内に開口する、請求項１または請求項２に記載の通信機能付き金蓋。

【請求項5】

前記第１方向からみたとき、前記テーパ傾斜面は左右対称に形成されている、請求項１または請求項２に記載の通信機能付き金蓋。

【請求項6】

前記貫通孔は、前記第１方向において１６０ｍｍ以上の長さを有する、請求項１または請求項２に記載の通信機能付き金蓋。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本技術は、通信機能付き金蓋に関する。

【背景技術】

【0002】

マンホール内の状況を把握するためには、マンホールの蓋を開放して作業員が内部に入る必要がある。マンホールの内部に入るためには、事前に関係行政庁から許認可を取得し、現地で作業を実施するにあたっては、一定の人員配置や資機材の準備等が必要となる。

【0003】

このように、マンホール内の状況を把握するため、手間、時間、およびコストを要する。そこで、マンホール内部の情報を、蓋を開けることなく遠隔で把握できる通信機能付き金蓋が要請される。

【0004】

マンホールの蓋にアンテナを取り付けて通信機能を持たせる技術が、特開２０１５－１０４０３号公報（特許文献１）および特開２０１６－２１３５４５号公報（特許文献２）に記載されている。

【0005】

マンホールの内部にセンサを設け、そのセンサにより得られたデータをマンホールの蓋に取り付けたアンテナを介して無線通信を用いて外部に送信することにより、マンホールの内の状況を把握することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２０１５－１０４０３号公報

【特許文献2】特開２０１６－２１３５４５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

マンホール内の状況を的確に把握するために、アンテナには優れた通信機能が求められる。また、マンホールは屋外に設置され、マンホールの蓋には車両等による荷重が繰り返し加えられることから、高い取付強度で金蓋本体にアンテナを取り付けることが求められる。

【0008】

本技術の目的は、通信機能に優れ、かつ、金蓋本体への取付強度が高いアンテナを備えた通信機能付き金蓋を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本技術に係る通信機能付き金蓋は、管渠に連通するマンホールの開口を閉塞し、マンホールの外側に面する表面とマンホールの内側に面する裏面とを含み、裏面から表面に達する貫通孔が形成された金蓋本体と、管渠内のデータを計測する計測部と、計測部が計測したデータを無線通信により送信する通信ユニットと、通信ユニットに電気的に接続された電源と、通信ユニットに接続され、貫通孔に埋設されたアンテナとを備える。金蓋本体の表面上において、貫通孔は、第１方向に延びるスリット形状を有する。第１方向からみたとき、貫通孔は、裏面側から表面側に向かって貫通孔の幅が狭くなるように傾斜したテーパ傾斜面を含む断面形状を有する。

【発明の効果】

【0010】

本技術によれば、通信機能を備えた金蓋を含むシステムを提供し、マンホール内の設備の確認作業を自動化することができるので、確認作業のための事前準備、人手確保などに要する手間、時間、およびコストを低減することができる。さらに、通信機能に優れ、かつ、金蓋本体への取付強度が高いアンテナを備えることにより、確認作業の信頼性を高めるとともに、上記システムの耐久性を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】通信機能付き金蓋１００の構成を模式的に示す図である。

【図2】金蓋本体１０の表面１０Ａの凹凸模様１３を示す図である。

【図3】金蓋本体１０の裏面１０Ｂ上に設けられる構成を模式的に示す図である。

【図4】金蓋本体１０にアンテナ装置５０を設けた状態を裏面１０Ｂ側からみた状態を示す図である。

【図5】金蓋本体１０の裏面１０Ｂに形成された空間１２Ａに筐体６０を設けた状態を示す図である。

【図6】空間１２Ａに筐体６０を設けた後、カバー部材９０を設けた状態を示す図である。

【図7】アンテナ装置５０の側面図である。

【図8】アンテナ装置５０の下面図である。

【図9】図７におけるＩＸ－ＩＸ断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下に、本技術の実施の形態について説明する。なお、同一または相当する部分に同一の参照符号を付し、その説明を繰返さない場合がある。

【0013】

なお、以下に説明する実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、本技術の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。また、以下の実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本技術にとって必ずしも必須のものではない。また、本技術は、本実施の形態において言及する作用効果を必ずしもすべて奏するものに限定されない。

【0014】

なお、本明細書において、「備える」および「含む」、「有する」の記載は、オープンエンド形式である。すなわち、ある構成を含む場合に、当該構成以外の他の構成を含んでもよいし、含まなくてもよい。

【0015】

また、本明細書において幾何学的な文言および位置・方向関係を表す文言、たとえば「平行」、「直交」、「斜め４５°」、「同軸」、「沿って」などの文言が用いられる場合、それらの文言は、製造誤差ないし若干の変動を許容する。本明細書において「上側」、「下側」などの相対的な位置関係を表す文言が用いられる場合、それらの文言は、１つの状態における相対的な位置関係を示すものとして用いられるものであり、各機構の設置方向（たとえば機構全体を上下反転させる等）により、相対的な位置関係は反転ないし任意の角度に回動し得る。

【0016】

図１は、本実施の形態に係る通信機能付き金蓋１００の構成を模式的に示す図である。図１（および後述する図２ないし図７）は、本技術の実施の形態を説明するための模式図であり、距離（たとえば金蓋本体１０の厚み）、角度（たとえば貫通孔１１の壁面の傾き）などについて、図示および説明の便宜上、一部は誇張して描かれている。

【0017】

図１に示すように、通信機能付き金蓋１００は、金蓋本体１０と、センサ２０と、通信ユニット３０と、バッテリ４０（電源）と、アンテナ装置５０と、筐体６０とを含む。

【0018】

金蓋本体１０は、地中ケーブル３が設けられた管渠２に連通するマンホール１の開口を閉塞するように設けられる。ただし、本技術における管渠２は地中ケーブル３が通されるものに限定されない。

【0019】

金蓋本体１０は、マンホール１の外側に面する表面１０Ａと、マンホール１の内側に面する裏面１０Ｂとを含む。金蓋本体１０には、裏面１０Ｂから表面１０Ａに達する貫通孔１１が形成されている。

【0020】

金蓋本体１０の裏面１０Ｂには、補強リブ１２が設けられている。補強リブ１２は、裏面１０Ｂからマンホール１の内側に突出する。金蓋本体１０の裏面１０Ｂ上は、補強リブ１２により複数の空間１２Ａに仕切られている。

【0021】

センサ２０（計測部）は、マンホール１の内部に設けられ、マンホール１および管渠２内の状況を把握するための各種データを計測する。図１においては、模式的に１つのセンサ２０を図示しているが、センサ２０は複数設けられてもよい。

【0022】

たとえば、センサ２０として水位センサを設けることにより、管渠２内に意図しない浸水が生じたことを検知することが可能となる。また、センサ２０として地中ケーブル３の変位量を検知可能な移動量センサを設けることにより、管渠２内における地中ケーブル３の意図しない移動が生じたことを検知することができる。また、センサ２０として、金蓋本体１０の加速度を検知可能な加速度センサ、または、マンホール１内の照度を検知可能な照度センサを設けることにより、意図せずに金蓋本体１０が開けられたことを検知することができる。また、センサ２０として地中ケーブル３の温度を検知可能な温度センサを設けることにより、管渠２内における地中ケーブル３の意図しない温度上昇の発生を検知することが可能である。

【0023】

センサ２０の設置位置は、その役割に応じて適宜変更され得る。たとえば、管渠２内に達する位置にセンサ２０を設けてもよいし、管渠２の上部にあるマンホール１内にセンサ２０を設けてもよいし、金蓋本体１０上ないし筐体６０内にセンサ２０を設けてもよい。

【0024】

通信ユニット３０は、センサ２０が計測した上記の各種データを無線通信により送信するものである。通信ユニット３０は、同軸ケーブルからなる通信ケーブル８０Ｂを介してセンサ２０と接続される。バッテリ４０は、通信ユニット３０に電力を供給する。通信ユニット３０は、アンテナ装置５０に接続される。上記の各種データは、アンテナ装置５０を介してマンホール１の外部に送信される。これにより、遠隔操作によりマンホール１および管渠２内の状況を把握することが可能となる。

【0025】

通信ユニット３０およびバッテリ４０は、単一の筐体６０に収納される。筐体６０は、金蓋本体１０の裏面１０Ｂ上において、補強リブ１２により仕切られた複数の空間１２Ａのうちの１つに設置される。ただし、本技術の範囲はこれに限定されず、通信ユニット３０とバッテリ４０とが別個の筐体に収納されていてもよいし、さらに、通信ユニット３０を収納する筐体とバッテリ４０を収納する筐体とを別個の空間１２Ａに設置してもよい。

【0026】

通信ユニット３０の設置箇所は適宜変更され得る。通信ユニット３０は必ずしも金蓋本体１０の裏面１０Ｂ上に設けられるものではなく、金蓋本体１０の下部に設置される内蓋（図示せず）上に通信ユニット３０を設けてもよい。

【0027】

アンテナ装置５０は、アンテナ本体５１と、樹脂部５２とを含む。アンテナ装置５０は、金蓋本体１０の貫通孔１１に埋設される。アンテナ装置５０は、金蓋本体１０の裏面１０Ｂ側から貫通孔１１に押し込まれる。アンテナ装置５０を貫通孔１１に設け、外部に露出させることにより、アンテナ装置５０を介した外部との通信機能を向上させることができる。

【0028】

アンテナ本体５１は、同軸ケーブルからなる通信ケーブル８０Ａを介して通信ユニット３０と接続される。アンテナ本体５１は、たとえばダイポールアンテナにより構成され得る。

【0029】

樹脂部５２は、アンテナ本体５１を覆うように設けられる。アンテナ本体５１を樹脂部５２で覆うことにより、アンテナ本体５１の保護を図ることができる。樹脂部５２は、たとえばポリカーボネートにより構成され得る。ポリカーボネートを用いることにより、樹脂部５２の強度、耐熱性、および紫外線に対する耐候性を高めることが可能である。

【0030】

アンテナ装置５０が埋設される貫通孔１１は、裏面１０Ｂ側から表面１０Ａ側に向かって貫通孔１１の幅が狭くなるように傾斜したテーパ傾斜面を有する。このため、マンホール１の外部から荷重が作用したときに、金蓋本体１０に埋設されたアンテナ装置５０が外部に飛び出すことが防止できる。また、マンホール１内の圧力が意図せずに高まった場合にも、金蓋本体１０に埋設されたアンテナ装置５０が外部に飛び出すことを防止できる。

【0031】

次に、金蓋本体１０の表面１０Ａ側の構成について説明する。図２は、金蓋本体１０の表面１０Ａを示す図である。

【0032】

図２に示すように、金蓋本体１０の表面１０Ａには、凹凸模様１３が形成されている。凹凸模様１３は、凸部１３Ａと、凹部１３Ｂとを含む。金蓋本体１０の貫通孔１１は、表面１０Ａ上の凹部１３Ｂ内に開口するように形成される。

【0033】

図２においては、貫通孔１１の開口から露出する樹脂部５２が図示されている。なお、図２においては図示されていないが、加工上の都合により、貫通孔１１の開口の長さ方向の縁端は円弧状に形成され、樹脂部５２との間には隙間が形成される。この隙間にはシール材が充填される。

【0034】

金蓋本体１０には、外部側から車両重量などの荷重が作用し得る。金蓋本体１０の貫通孔１１を凹凸模様１３の凹部１３Ｂに開口するように形成することにより、アンテナ装置５０に作用する外部からの荷重を低減することが可能となる。

【0035】

図２に示す凹凸模様１３は例示であり、凹凸模様１３の形状は適宜変更され得る。凹部１３Ｂはスリット状に延びる部分を有している。金蓋本体１０の貫通孔１１は、凹部１３Ｂと同じ方向に延びるスリット形状を有する。貫通孔１１がスリット形状とすることにより、金蓋本体１０に設ける貫通孔１１の面積を最小限にしながら、所定の長さ（詳細は後述する。）を有するアンテナ本体５１を格納することができる。所定の長さを有するアンテナ本体５１を格納することにより、幅広い周波数帯（詳細は後述する。）の無線通信に対応することが可能となる。

【0036】

次に、金蓋本体１０の裏面１０Ｂ側の構成について説明する。図３は、金蓋本体１０の裏面１０Ｂ上に設けられる構成を模式的に示す図である。図４は、金蓋本体１０にアンテナ装置５０を設けた状態を裏面１０Ｂ側からみた状態を示す図である。

【0037】

図３、図４に示すように、金蓋本体１０の貫通孔１１に埋設されたアンテナ装置５０の樹脂部５２は、裏面１０Ｂ側にも露出する。金蓋本体１０の裏面１０Ｂには、留め具７０が設けられる。留め具７０の一端は、固定具７０Ａにより金蓋本体１０に固定される。

【0038】

留め具７０の配置および形状は図３、図４に示すものに限定されない。たとえば、留め具７０を１つのみ設けてもよいし、３つ以上の留め具７０を設けてもよい。また、留め具７０を設けなくてもよい。

【0039】

図４に示すように、金蓋本体１０の貫通孔１１は、裏面１０Ｂ上において補強リブ１２を避けた位置に形成される。貫通孔１１は、補強リブ１２により仕切られた裏面１０Ｂの矩形領域の中央付近に開口する。ただし、本技術において、補強リブ１２の配置および補強リブ１２が仕切る空間１２Ａの形状は、図４に示すものに限定されない。

【0040】

図５は、金蓋本体１０の裏面１０Ｂに形成された空間１２Ａに筐体６０を設けた状態を示す図である。図５に示す例では、貫通孔１１が開口する空間１２Ａと同じ空間１２Ａに筐体６０を設けている。ただし、本技術において、筐体６０を設ける位置は図５の例に限定されず、貫通孔１１が開口する空間１２Ａとは別の空間１２Ａに筐体６０を設けてもよいし、金蓋本体１０から離れた位置に筐体６０を設けてもよい。

【0041】

図６は、空間１２Ａに筐体６０を設けた後、カバー部材９０を設けた状態を示す図である。図６に示すように、カバー部材９０は、筐体６０が収納された空間１２Ａを覆うように金蓋本体１０の補強リブ１２に取り付けられる。

【0042】

カバー部材９０は、孔部９０Ａを有する板状部材である。孔部９０Ａを形成することにより、カバー部材９０を取り付けた状態においても、筐体６０が収納された空間１２Ａに光を導入することができる。空間１２Ａに光を導入可能とすることで、筐体６０に照度センサを設けることにより、意図せずに金蓋本体１０が開けられたことを検知することができる。また、孔部９０Ａを通じて通信ケーブル８０Ｂをカバー部材９０の外側に引き出すことができる。

【0043】

次に、アンテナ装置５０の詳細について説明する。図７は、アンテナ装置５０の側面図であり、図８は、アンテナ装置５０の下面図であり、図９は、図７におけるＩＸ－ＩＸ断面図である。

【0044】

図７、図８に示すように、アンテナ本体５１は、アンテナ装置５０の長さ方向（第１方向：図７および図８の左右方向）の略全体に亘って延びるように設けられている。通信ケーブル８０Ａは、接続部５０Ａを介してアンテナ本体５１に接続される。

【0045】

ダイポールアンテナは、無線通信に使用する周波数の波長の略半分の長さを有する。波長は周波数に反比例する。無線通信に使用する周波数が定まると、そのために必要なアンテナ本体５１の長さが一義的に定まる。たとえば、周波数９２０ＭＨｚの無線通信を使用する場合、ダイポールアンテナからなるアンテナ本体５１としては、約１６０ｍｍの長さが必要とされる。

【0046】

したがって、金蓋本体１０の貫通孔１１は、たとえば１６０ｍｍ以上程度の長さを有することが好ましい。このようにすることで、所望の長さのアンテナ本体５１を格納することが可能となり、幅広い周波数帯（たとえば９２０ＭＨｚ程度、好ましくは７００ＭＨｚ以上４.５ＧＨｚ以下程度）の無線通信に対応することが可能となる。

【0047】

図９に示すように、貫通孔１１およびアンテナ装置５０の長さ方向からみたとき、アンテナ装置５０は、金蓋本体１０の裏面１０Ｂ側から表面１０Ａ側に向かって貫通孔１１の幅が狭くなるように傾斜したテーパ傾斜面を含む断面形状を有している。金蓋本体１０の貫通孔１１についても、図９に示すアンテナ装置５０の断面と同形状の断面を有する。

【0048】

図９に示すように、アンテナ装置５０の断面は、左右対称に形成されている。ただし、アンテナ装置５０の断面は左右非対称に形成されてもよい。

【0049】

金蓋本体１０の表面１０Ａ側に露出する樹脂部５２の上面の幅（Ｂ１）は、一例においては１５ｍｍ程度であり、好ましくは１５ｍｍ以上２００ｍｍ以下程度である。金蓋本体１０の裏面１０Ｂ側に露出する樹脂部５２の下面の幅（Ｂ２）は、一例においては１９ｍｍ程度であり、好ましくは１５ｍｍ以上２００ｍｍ以下程度である。また、樹脂部５２の下面から上面までの高さ（Ｈ）は、一例においては金蓋の厚さである１２ｍｍ程度である。

【0050】

貫通孔１１の側壁面に沿うように形成された樹脂部５２のテーパ傾斜面５３の傾斜確度（θ）は、一例においては４°以上５°以下程度であり、好ましくは３°以上１０°以下程度である。このテーパ形状は、典型的には直線テーパ形状を有する。この場合、テーパ形状を形成するための加工が容易である。

【0051】

本実施の形態に係る通信機能付き金蓋１００によれば、金蓋本体１０に形成された貫通孔１１にアンテナ装置５０を格納し、アンテナ装置５０を金蓋本体１０の外側に露出させることにより、アンテナ装置５０を介した外部との無線通信の機能を向上させることができる。

【0052】

ここで、裏面１０Ｂから１０Ａに向かって幅が狭まるテーパ傾斜面を貫通孔１１に形成し、裏面１０Ｂ側からアンテナ装置５０を押し込む構造とすることによって、マンホール１の外側および内側からの各種の荷重が作用したときにも、アンテナ装置５０が金蓋本体１０の貫通孔１１から飛び出ることを防止できる。

【0053】

また、金蓋本体１０に形成する貫通孔１１を幅狭のスリット形状とすることにより、貫通孔１１の開口面積を過度に大きくすることなく、所定の長さのアンテナ本体５１を格納可能なアンテナ収容部を形成することができる。この結果、金蓋本体１０の強度低下を抑制しながら、所望の周波数帯の無線通信を使用することができる。

【0054】

本実施の形態に係る通信機能付き金蓋１００によれば、マンホール１の内部にセンサ２０を設け、そのセンサ２０により得られた各種データを金蓋本体１０に取り付けたアンテナ装置５０を介して無線通信により外部に送信することができる。したがって、マンホール１内の状況を遠隔操作により把握することができる。

【0055】

この結果、マンホール１内での設備の確認作業を削減することができ、事前の書類作成の手間や、現場での人員配置や資機材準備等にかかる時間や費用を削減することができる。また、労働力人口の減少に伴う作業員の十分な確保が困難になりつつある状況についても、改善が期待できる。さらに、通信機能に優れ、かつ、金蓋本体１０への取付強度が高いアンテナ装置５０を備えることにより、確認作業の信頼性を高めるとともに、システムの耐久性を向上させることができる。

【0056】

以上、本技術の実施の形態について説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本技術の範囲は特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

【符号の説明】

【0057】

１ マンホール、２ 管渠、３ 地中ケーブル、１０ 金蓋本体、１０Ａ 表面、１０Ｂ 裏面、１１ 貫通孔、１２ 補強リブ、１２Ａ 空間、１３ 凹凸模様、１３Ａ 凸部、１３Ｂ 凹部、２０ センサ、３０ 通信ユニット、４０ バッテリ、５０ アンテナ装置、５０Ａ 接続部、５１ アンテナ本体、５２ 樹脂部、５３ テーパ傾斜面、６０ 筐体、７０ 留め具、７０Ａ 固定具、８０Ａ，８０Ｂ 通信ケーブル、９０ カバー部材、９０Ａ 孔部、１００ 通信機能付き金蓋。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】