JP2006113944A - データキャリア構造及びその設置構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、断面円形の設置対象物の外周面に容易に設置することが出来、通信可能範囲が拡張出来るデータキャリア構造及びその設置構造を提供することを可能にすることを目的としている。
【解決手段】 可撓性を有する帯状の基板２，３と、該基板２，３の長手方向に沿って配置された細長い磁束捕捉体と、該磁束捕捉体に電磁的に結合されたデータキャリア５とを備え、且つ全体がリング状に変形可能に構成したことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、断面円形の設置対象物の外周面に沿って設置出来るデータキャリア構造、及びその設置構造に関するものである。

物品に関する情報、例えば物品の製造年月日、製造者、仕様、メンテナンス情報等の情報は、物品の製造、流通、使用、リサイクル等の各段階で必要になることが多い。近年、設置対象物である物品にデータキャリアを取り付け若しくは設置し、そのデータキャリアに物品に関する情報を記憶または読み出しする技術が普及してきた。一般的なデータキャリアは送受信用のアンテナを含む送受信部、ＣＰＵ（中央演算装置）により構成した制御部、書き込み及び読み出し可能なメモリを有する記憶部、コンデンサにより構成した電源部を有し、アンテナ以外の部分はＩＣ（Integrated Circuit）回路で構成して全体を極めて小型に形成している。

データキャリアに物品に関する情報を書き込みまたは呼び出しを行うにはリーダライタ等の通信装置を用いる。リーダライタは送受信用のアンテナと制御部、記憶部等を備え、そのアンテナとデータキャリアの送受信用のアンテナ間での非接触的な電磁波通信により、データキャリアの記憶部に物品の書き込みをし、または記憶した情報を読み出す。

物品には断面が円形に形成されたものが多い。例えばビア樽は断面円形な有底筒状の収容部と、該収容部の上部に連通する断面円形な注口部を有する。そのような断面円形な部分にデータキャリアを設置する場合、データキャリア全体が小型であれば円弧状の側面に接着等により貼り付けたりビス止めすることが出来る。しかしデータキャリア全体を小型化するにはアンテナも小さくする必要があるので、通信感度の低下により通信距離が短くなるという問題がある。特に物品が金属等の導電性材料で作られている場合は、電磁波通信に用いる電磁波（具体的には電磁波を構成する磁束φ）が導電性材料に吸収されるので通信距離は更に短くなる。

データキャリアの通信距離を拡大する技術として、データキャリアのアンテナと高透磁率の磁性シートを電磁的に結合し、その磁性シートにより電磁波通信に用いる磁束φを捕捉して通信距離及び通信の指向性を高めたデータキャリア構造が特開2002-319008号公報（特許文献１）に記載されている。

データキャリアの通信距離を拡大する他の技術として、ループアンテナを備えたデータキャリア構造が特開2002-319009号公報（特許文献２）に記載されている。この技術はデータキャリアの送受信用アンテナと、大きなループに形成したループアンテナとを電磁的に結合したもので、データキャリアはループアンテナを介して通信装置と電磁波通信を行うものであり、その通信感度はループアンテナの巻き数とループ面積に比例する。

特開２００２−３１９００８号公報 特開２００２−３１９００９号公報

しかしながら、前述の従来技術は、何れも平坦な面に設置することを目的として開発されたものであり、そのままでは断面円形の設置対象物の外周面に容易に設置することは困難であり、またデータキャリアの設置面以外の他の方向に通信装置を配置すると電磁波通信が出来ない。即ち、通信可能範囲が狭い角度内に限定されるという問題があった。

本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、断面円形の設置対象物の外周面に容易に設置することが出来、通信可能範囲が拡張出来るデータキャリア構造及びその設置構造を提供せんとするものである。

前記目的を達成するための本発明に係るデータキャリア構造の第１の構成は、断面円形の設置対象物の外周面に沿って設置するデータキャリア構造であって、可撓性を有する帯状の基板と、前記基板の長手方向に沿って配置された細長い磁束捕捉体と、前記磁束捕捉体に電磁的に結合されたデータキャリアとを備え、且つ全体がリング状に変形可能とされていることを特徴とする。

また、本発明に係るデータキャリア構造の第２の構成は、前記第１の構成において、前記磁束捕捉体は、高透磁率の磁性シートを有して構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るデータキャリア構造の第３の構成は、前記第１の構成において、前記磁束捕捉体は、ループアンテナを有して構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るデータキャリア構造の第４の構成は、前記第１の構成において、前記磁束捕捉体は、高透磁率の磁性シートと、ループアンテナとを有して構成されていることを特徴とする。

また、本発明に係るデータキャリア構造の第５の構成は、前記第３、第４の構成において、前記ループアンテナは、長径の異なる複数のコイル体を有し、それらコイル体の一方の端部は互いに重なり合って配置され、その重なり部分においてデータキャリアが電磁的に結合していることを特徴とする。

また、本発明に係るデータキャリア構造の第６の構成は、前記第５の構成において、前記ループアンテナは２組設けられ、前記データキャリアは空芯の円形なアンテナと、そのアンテナに接続した制御部とを含むＩＣ回路を有して構成され、前記各ループアンテナの重なり部分は前記基板の厚さ方向に前記データキャリアのアンテナを挟んで対向して配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係るデータキャリア構造の第７の構成は、前記第１〜第６の何れかの構成において、前記基板はバネ性を有して全体がリング状に形成され、前記基板の両端部の間隔が拡縮可能とされていることを特徴とする。

また、本発明に係るデータキャリア設置構造の第１の構成は、前述のデータキャリア構造を断面円形の設置対象物に設置する構造において、前記データキャリア構造が前記設置対象物の外周面に沿って配置されていることを特徴とする。

また、本発明に係るデータキャリア設置構造の第２の構成は、前記第１の構成において、前記データキャリア構造における磁束捕捉体が高透磁率の磁性シートにより構成されると共に、前記データキャリアが円形なアンテナを有する円板状に形成され、前記磁性シートが前記設置対象物の外周面に沿って配置された状態で、前記磁性シートの一方の端部が前記データキャリアの一方の表面側に沿って配置されると共に該磁性シートの他方の端部が前記データキャリアの他方の表面側に沿って配置され、且つそれら磁性シートの一方の端部と他方の端部とは前記データキャリアの面方向において互いにオーバーラップしていることを特徴とする。

本発明に係るデータキャリア構造の第１の構成によれば、全体がリング状に変形可能とされているので、断面円形の設置対象物の外周面に沿って巻き付ける等により容易に設置出来る。そしてデータキャリアを上記のように断面円形の設置対象物の外周面に設置した状態では、基板の長手方向に沿って配置した磁束捕捉体が設置対象物の外周面に沿って配置されるので、設置対象物の外周面の何れの角度からも通信装置からの磁束を効率良く捕捉出来、且つ高感度（または長い通信距離）で電磁波通信を行うことが出来る。逆に磁束捕捉体はデータキャリアから発信する磁束も同様に捕捉して設置対象物の外周面の何れの角度からも通信装置に送り出すことが出来る。従って、通信装置の配置の自由度が高い。

また、本発明に係るデータキャリア構造の第２、第３、第４の構成によれば、磁束捕捉体として、高透磁率の磁性シート或いはループアンテナの少なくとも一方、或いは両方で構成すると、簡単な構造で且つ高い捕捉率で磁束を捕捉し、捕捉した磁束を通信装置からデータキャリアへ、またはその逆方向に伝達することが出来る。更にこのような磁束捕捉体を用いると、設置面の全周面以外に、それから上下方向、斜め方向等のずれた方向でも通信装置との間で高い通信感度を確保して電磁波通信を行うことが出来る。

また、本発明に係るデータキャリア構造の第５の構成によれば、ループアンテナが長径の異なる複数のコイル体を有し、それらコイル体の一方の端部を互いに重なるように配置し、その重なり部分においてデータキャリアを電磁的に結合したことで、直径の異なる断面円形の設置対象物の外周面に共通の寸法に製作されたデータキャリア構造を容易に設置出来る。即ち、外周面の長さに合わせてデータキャリア構造を複数のコイル体の一方の端部に設けた重なり部分と反対側の適当な位置で切断して設置することが出来る。この場合、未切断のループアンテナ部分を磁束捕捉体として通信装置との間で電磁波通信を行うことが出来る。

また、本発明に係るデータキャリア構造の第６の構成によれば、磁束捕捉体としてループアンテナを２組設け、データキャリアを空芯の円形なアンテナと、そのアンテナに接続した制御部とを含むＩＣ回路を有して構成し、各ループアンテナの重なり部分を基板の厚さ方向にデータキャリアのアンテナを挟んで対向して配置することにより、２組のループアンテナのうち少なくとも一方のループアンテナを切断出来るので、長さ調整の自由度が大きくなる。

また、本発明に係るデータキャリア構造の第７の構成によれば、基板がバネ性を有し且つ全体が予めリング状に形成され、その両端部の間隔が拡縮可能とされているので、断面円形の設置対象物に対して、その外周に両端部を広げながら差し込みまたは引き出す操作だけで容易に装脱着出来る。そのためデータキャリア構造の設置やメンテナンス、またはリサイクルして繰り返し使用することが容易になる。

また、本発明に係るデータキャリア設置構造の第１の構成によれば、前述のデータキャリア構造を断面円形の設置対象物の外周面に設置しているので、設置対象物の外周面の何れの角度においても、通信装置との間で高い通信感度を確保して電磁波通信を行うことが出来る。

また、本発明に係るデータキャリア設置構造の第２の構成によれば、磁束捕捉体として高透磁率の磁性シートの一方の端部がデータキャリアの一方の表面側に沿って配置されると共に該磁性シートの他方の端部がデータキャリアの他方の表面側に沿って配置され、且つそれら磁性シートの一方の端部と他方の端部とはデータキャリアの面方向において互いにオーバーラップしているため通信装置からの電磁波による磁束が磁性シートで捕捉され、その捕捉された磁束がデータキャリアの面を貫通するようにしてデータキャリアに伝達される。逆にデータキャリアのアンテナからの電磁波による磁束はそのデータキャリアの面を貫通する方向に発生し、その磁束が磁性シートの一方の端部から流入し他方の端部から戻るようなループを形成し、それによって磁性シート全体に効率良く磁束が分布するので、その磁束が通信装置のアンテナで受信される。従って、この構成によれば一層高い通信感度で電磁波通信を行うことが出来る。

図により本発明に係るデータキャリア構造及びその設置構造の一実施形態を具体的に説明する。先ず、図１〜図３を用いて本発明に係るデータキャリア構造及びその設置構造の第１実施形態の構成について説明する。図１は本発明に係るデータキャリア構造の第１実施形態の模式図であり、（ａ）は第１実施形態のデータキャリア構造を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面説明図、図２は断面円形の設置対象物の一例としてビア樽の上部に設けた注口部の外周面に第１実施形態のデータキャリア構造を巻き付け、接着剤等により外周面に密着して設置した状態を示す斜視図、図３は第１実施形態のデータキャリア構造を構成するデータキャリアの制御系のブロック図である。

図１において、断面円形の設置対象物７の外周面に沿って設置するデータキャリア構造１は可撓性を有する２枚の帯状の基板２，３と、一方の基板２の長手方向（図１（ａ）の左右方向）に沿って配置された細長い磁束捕捉体となる高透磁率の磁性シート４と、該磁性シート４に電磁的に結合されたデータキャリア５とを備え、且つデータキャリア構造１の全体がリング状に変形可能とされている。

基板２，３は可撓性を有するポリエチレンシート、ポリスチレンシートのような樹脂シート等の非導電性材料で作られ、その長手方向の寸法は断面円形の設置対象物７の一例として例えば図２に示すビア樽の注口部７ａの外周長に適合するように設定するが、好ましくは注口部７ａの外周長さの１．０倍〜０．８倍程度の範囲から選択する。

磁束捕捉体となる磁性シート４の一方の端部付近にデータキャリア５が配置され、磁性シート４及びデータキャリア５は接着剤６等により２枚の基板２，３の間に固定して配置される。本実施形態ではデータキャリア５として空芯の円形なアンテナ５ａと、そのアンテナ５ａの両端部に電気的に接続した制御部10を含むＩＣ（Integrated Circuit）回路５ｂとを有して構成されたものを用いている。

磁性シート４はモリブデンやサマリウム等を含む一般的な高透磁率フェライト系の磁性シート４やフェライト系アモルファス等の高透磁率の磁性シート４により構成される。尚、この磁性シート４の厚さは可撓性を有する範囲（フェライト系アモルファスシートの場合は１８μｍ〜３０μｍ程度の厚さ範囲）とされる。

アンテナ５ａのコイル面の半分程度と磁性シート４の端部表面は互いに平行して接近状態で対向配置され、それによって磁性シート４で吸収して補足した磁束φをアンテナ５ａに効率良く伝達し、逆にアンテナ５ａで発生した磁束を磁性シート４に効率良く伝達することが出来る。本発明で言う「電磁的な結合」とはこのような作用を有する両者の関係を意味する。

図２は図１に示すデータキャリア構造１を断面円形の設置対象物７の一例としてビア樽の注口部７ａの外周面に沿って配置して設置した状態を示す斜視図である。データキャリア構造１はその磁性シート４側を内側（即ち図１（ｂ）に示す基板２側を内側）にして設置対象物７となるビア樽の注口部７ａの外周面に巻き付けるように配置し、接着剤等により固定することにより図２に示すような設置状態になる。尚、接着剤の代わりにビス止め等の固定具を用いても良い。

図２に示すように設置したデータキャリア構造１はリーダライタ等の通信装置８との間で電磁波通信を行うことが出来る。その際、通信装置８からデータキャリア５への磁束φ、またはデータキャリア５から通信装置８への磁束φは磁束捕捉体としての磁性シート４を介して伝達される。

即ち、通信装置８のアンテナから発信した電磁波を構成する磁束φは磁性シート４に吸収され、その吸収した磁束φにより磁性シート４と電磁的に結合したデータキャリア５のアンテナ５ａに誘導電流が発生し、その誘導電流は受信信号としてＩＣ回路５ｂを構成する制御部10に伝達される。

逆にＩＣ回路５ｂからの発信信号によりアンテナ５ａに流れる電流により誘導磁束φが発生し、その誘導磁束φが磁性シート４に吸収され、そこから更に外部の通信装置８のアンテナに磁束φとして発信される。

図３はデータキャリア装置１を構成するデータキャリア５の制御系のブロック図である。データキャリア５はＩＣ回路５ｂを有し、該ＩＣ回路５ｂには共振回路を含む送信手段と受信手段を有する送受信部９、ＣＰＵ（中央演算装置）により構成される制御部10、書き込み及び読み出し可能なフラッシュメモリ等により構成される記憶部11、コンデンサにより構成される電源部12が収容される。

本実施形態のデータキャリア５を構成する空芯の円形のアンテナ５ａは平面状に形成され、その両端部にＩＣ回路５ｂが電気的に接続される。このデータキャリア５は樹脂モールドにより外部から保護され、全体として円板状に形成される。

次に図２及び図３を参照して、断面円形の設置対象物７となるビア樽の注口部７ａの外周面に沿って設置されたデータキャリア構造１のデータキャリア５の内部に設けられた送受信部９と外部の通信装置８との間で非接触通信を行う様子について説明する。先ず図２に示すビア樽の注口部７ａの前面側に通信装置８を接近して、その通信開始ボタン（図示せず）を押すと、該通信装置８に予め設定されたシーケンスにより、該通信装置８のアンテナコイルから最初に呼出信号の電磁波が送信される。

その電磁波は磁束捕捉体となる磁性シート４により捕捉されてデータキャリア５のアンテナ５ａで受信され、該アンテナ５ａには電磁誘導による電流が流れ、その電流による信号が送受信部９を介して制御部10に入力されて該制御部10は受信状態になる。

次に送受信部９に接続されたアンテナ５ａから送信された応答信号の電磁波が磁性シート４により捕捉されて通信装置８に伝送され、それによって通信装置８は次に読み出し信号または書き込み信号を送受信部９に送信する。

送受信部９はその信号を受けて制御部10が読み出し制御または書き込み制御を行う。そして読み出し制御の場合は、その読み出し信号に応じた情報を記憶部11から読み出し、アンテナ５ａから送信された信号の電磁波が磁性シート４により捕捉されて通信装置８に伝送される。また通信装置８から送信された書き込み情報は記憶部11に記憶される。

尚、通信装置８はこの分野では周知のものであり、上記電源用電磁波送信、応答用電磁波送信、送受信部９からの受信制御等のシーケンスは、前記通信開始ボタン等を押すことにより自動的に実行される。

次に図４を用いて本発明に係るデータキャリア構造及びその設置構造の第２実施形態の構成について説明する。図４は本発明に係るデータキャリア構造の第２実施形態の模式図であり、（ａ）は第２実施形態のデータキャリア構造を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面説明図である。尚、前記第１実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

前記第１実施形態では磁束捕捉体として高透磁率の磁性シート４を適用した場合の一例について説明したが、本実施形態では磁束捕捉体として基板３の長手方向（図４（ａ）の左右方向）に沿って配置された１回または複数回ループ状に巻回した長円の細長いループアンテナ13を適用した場合の一例について説明する。

この磁束捕捉体となるループアンテナ13の一例としては、例えば銅箔をループ状に切り抜いたものを基板３に接着する方法、または基板３にスクリーン印刷等によりループアンテナ13を形成する方法等により作ることが出来る。

ループアンテナ13の長径側の長さ（図４（ａ）の左右方向の長さ）は基板２，３の長尺方向（図４（ａ）の左右方向）の長さの寸法の０．９５倍〜０．６倍程度、好ましくは０．９倍〜０．８倍程度の範囲に設定する。ループアンテナ13の長径側の長さを上記のような範囲にすると、データキャリア構造１を設置対象物７となるビア樽の注口部７ａの外周面に設置したときに、ループアンテナ13の長径側の両端部がそれに応じた間隙で離反して互いに対向する（図２の磁性シート４をループアンテナ13に置き換えて参照）。

ループアンテナ13の長径側の両端部には、それぞれ電磁波通信に用いる磁束φによって誘起される電流（誘導電流）が循環するが、一方の端部の電流方向と他方の端部の電流方向は互いに逆になるので、それらによって誘起される二次磁束がその減殺分だけ減少する。

従って、例えば実験等により、そのような二次磁束の減少を生じさせないか若しくは大幅に抑制出来る範囲に基板２，３に対するループアンテナ13の長径側の長さを選択して該ループアンテナ13の長径側（図４（ａ）の左右方向）の両端部の離反間隙を設定することが望ましい。本発明者の実験によればループアンテナ13の長径側の両端部の離反間隔を少なくとも２mm〜３mm程度の範囲に設定すれば磁束減少効果は無視し得る程度になる。

データキャリア５におけるアンテナ５ａのコイル面と、ループアンテナ13におけるループ面の長径側の端部（図４の実線で示すデータキャリア５の位置）、或いは中間部（図４の破線で示すデータキャリア５の位置）は互いに平行して接近状態で対向配置され、それによって磁束捕捉体となるループアンテナ13で吸収して補足した磁束φをアンテナ５ａに効率良く伝達し、逆にアンテナ５ａで発生した磁束φをループアンテナ13に効率良く伝達することが出来る。即ち、磁束捕捉体となるループアンテナ13とデータキャリア５のアンテナ５ａとは電磁的に結合されている。

そして、通信装置８のアンテナから発信した電磁波を構成する磁束φは磁束捕捉体としてのループアンテナ13により捕捉され、捕捉された磁束φによりループアンテナ13に流れる誘導電流により二次磁束が発生する。その二次磁束がループアンテナ13と電磁的に結合したデータキャリア５のアンテナ５ａに鎖交することにより、該アンテナ５ａに誘導電流が発生し、この誘導電流が受信信号としてＩＣ回路５ｂに設けられた制御部10に伝達される。逆にＩＣ回路５ｂからの発信信号によりアンテナ５ａに流れる電流により誘導磁束が発生し、その誘導磁束がループアンテナ13に鎖交することにより二次誘導電流が発生し、その二次誘導電流により発生した二次磁束が通信装置８のアンテナに磁束φとして発信される。他の構成は前記第１実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来る。

次に図５を用いて本発明に係るデータキャリア構造及びその設置構造の第３実施形態の構成について説明する。図５は本発明に係るデータキャリア構造の第３実施形態の模式図であり、（ａ）は第３実施形態のデータキャリア構造を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面説明図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態は、図１に示す第１実施形態と、図４に示す第２実施形態とを組み合わせた一例であり、基板２，３の長手方向に沿って配置された細長い磁束捕捉体として、高透磁率の磁性シート４と、長円形のループアンテナ13の両方を有して構成される。尚、これら磁性シート４及びループアンテナ13自体は前述の第１、第２実施形態と同様な構成であるので、それらの説明は省略する。

本実施形態では磁性シート４がループアンテナ13の長径方向に沿って一方のアンテナ線上に重なるように配置されており、磁性シート４とループアンテナ13との相乗効果によりデータキャリア５と通信装置８との電磁波通信をより高感度で行うことが出来る。

即ち、通信装置８のアンテナから発信した電磁波を構成する磁束φは、磁束捕捉体としてのループアンテナ13により捕捉され、捕捉された磁束φによりループアンテナ13には誘導電流が生じ、その誘導電流により発生する二次磁束が磁束捕捉体としてのループアンテナ13と電磁的に結合したデータキャリア５のアンテナ５ａに鎖交し、それによってアンテナ５ａに誘導電流が発生し、この誘導電流は受信信号としてＩＣ回路５ｂの制御部10に伝達される。

それと共に、通信装置８のアンテナから発信した電磁波を構成する磁束φは磁束捕捉体としての磁性シート４にも集中的に吸収され、その吸収した磁束φがループアンテナ13と鎖交することにより該ループアンテナ13における前記誘導電流を増加させる。一方、磁性シート４に吸収した磁束φは直接、データキャリア５のアンテナ５ａとも鎖交してそこに誘導電流を発生させる。そしてアンテナ５ａに合成された誘導電流は受信信号としてＩＣ回路５ｂの制御部10に伝達される。

逆にＩＣ回路５ｂからの発信信号によりデータキャリア５のアンテナ５ａには磁束φが発生し、その磁束φがループアンテナ13と鎖交すると共に磁性シート４にも吸収され、該ループアンテナ13及び磁性シート４から外部の通信装置８のアンテナに磁束φとして発信される。尚、本実施形態のデータキャリア５はループアンテナ13の長径方向の一端部に配置した場合の一例について説明したが、データキャリア５は図４において破線で示したデータキャリア５のように、ループアンテナ13の長径方向の中央部、或いはそれ以外の任意の中間部に配置しても良い。

このように、本実施形態では、磁束捕捉体としての磁性シート４とループアンテナ13との２つのルートで磁束φが捕捉され、それらが合成されて電磁波通信用の磁束φとして伝送されるので、より高感度の電磁波通信が出来る。尚、ループアンテナ13の短径方向（図５（ａ）の上下方向）の寸法に対する磁性シート４の短幅方向（図５（ａ）の上下方向）の寸法比率を２０％〜１００％の範囲で変化させて実験した結果、何れの場合でもその通信感度（通信距離）は殆ど変化しなかった。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得るものである。

次に図６を用いて本発明に係るデータキャリア構造及びその設置構造の第４実施形態の構成について説明する。図６は本発明に係るデータキャリア構造の第４実施形態の模式図であり、（ａ）は第４実施形態のデータキャリア構造を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面説明図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態は図６に示すように、図５に示した第３実施形態のデータキャリア５のアンテナ５ａを省略し、ループアンテナ13の両端部のリード線をＩＣ回路５ｂの送受信部９に電気的に接続したものである。

即ち、本実施形態のデータキャリア構造１は、磁束捕捉体として１回または複数回巻回した長円形のループアンテナ13と、該ループアンテナ13の両端に電気的に接続したデータキャリア５のＩＣ回路５ｂと、磁束捕捉体となる高透磁率の磁性シート４とを備えて構成したものである。尚、ＩＣ回路５ｂは図３に示した第１実施形態と略同様な構成である。

本実施形態では、ＩＣ回路５ｂの送受信部９が直接、ループアンテナ13に接続され、アンテナ５ａを省略して該アンテナ５ａの代わりをループアンテナ13が兼ねるのでデータキャリア構造１が簡単に出来る。

そして通信装置８からの受信信号はループアンテナ13に流れる誘導電流を直接、送受信部９で受信することが出来、逆に送受信部９から通信装置８への送信信号は直接、ループアンテナ13に伝達される。その際、通信装置８からの磁束φの受信信号強度または通信装置８への磁束φの送信信号強度は磁束捕捉体となる磁性シート４の磁束捕捉作用により増加する。

尚、本実施形態のようにデータキャリア５のアンテナ５ａを省略する方法は図４及び図５に示した第２、第３実施形態にも同様に適用出来る。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来るものである。

次に図７を用いて本発明に係るデータキャリア構造及びその設置構造の第５実施形態の構成について説明する。図７は本発明に係るデータキャリア構造の第５実施形態の模式図であり、（ａ）は第５実施形態のデータキャリア構造を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面説明図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態は、図７に示すように、前記図４に示す第２実施形態における磁束捕捉体としてのループアンテナ13が長径の異なる複数のコイル体13ａ，13ｂ，13ｃ，13ｄを有し、それらコイル体13ａ〜13ｄの一方の端部15が互いに電気的絶縁状態で重なり合って配置され、その重なり部分においてデータキャリア５のアンテナ５ａが電磁的に結合している。その他は前記第２実施形態と同様に構成される。このループアンテナ13も図４に示す第２実施形態と同様に、例えば銅箔をループ状に切り抜いたものを基板３に接着する方法、または基板３にスクリーン印刷等により形成する方法等により作ることが出来る。尚、多少感度は低下するが、前記コイル体13ａ〜13ｄの重なり部分を互いに電気的に導通した状態とすることも出来る。

本実施形態のデータキャリア構造１は、直径の異なる断面円形の設置対象物７であっても、その外周面に共通の寸法で製作されたデータキャリア構造１を適用出来る。即ち、設置対象物７の外周面の長さに合わせてデータキャリア構造１をループアンテナ13の複数のコイル体13ａ〜13ｄの一方の端部15の重なり部分と反対側の適当な位置、例えば図７（ａ）に示すＸ−Ｘ部分で切断して設置することが出来る。

このように切断したループアンテナ13は、その未切断部分（例えばコイル体13ａ）を磁束捕捉体として通信装置８との間で電磁波通信を行うことが出来る。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来るものである。

次に図８を用いて本発明に係るデータキャリア構造及びその設置構造の第６実施形態の構成について説明する。図８は本発明に係るデータキャリア構造の第６実施形態の模式図であり、（ａ）は第６実施形態のデータキャリア構造を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面説明図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、図８に示すように、図７に示す第５実施形態において、長径の異なる複数のコイル体13ａ，13ｂ，13ｃ，13ｄを有するループアンテナ13を２組設け、空芯の円形なアンテナ５ａと、そのアンテナ５ａに接続したＩＣ回路５ｂの制御部10とを有して構成されるデータキャリア５を用い、各ループアンテナ13のそれぞれの一方の端部15の各コイル体13ａ〜13ｄの重なり部分が、基板２，３の厚さ方向にデータキャリア構造１の中央部に配置されたデータキャリア５のアンテナ５ａ部分を挟んで対向して配置されている。

本実施形態においても直径の異なる断面円形の設置対象物７であっても、その外周面に共通の寸法に製作されたデータキャリア構造１を適用出来る。例えば図８に示すように図８の右側のループアンテナ13をＸ−Ｘ部分で切断し、図８の左側のループアンテナ13をＹ−Ｙ部分で切断して用いることが出来る。尚、場合によっては、Ｘ−Ｘ部分またはＹ−Ｙ部分のいずれか一方のみを切断して用いることも出来る。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来るものである。

次に図９を用いて本発明に係るデータキャリア構造及びその設置構造の第７実施形態の構成について説明する。図９は本発明に係るデータキャリア構造の第７実施形態の斜視説明図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、図９に示すように、データキャリア構造１の基板２，３が全体としてバネ性を有し且つ全体が予めリング状に形成されている。そして基板２，３の両端部１ａ，１ｂの間隔が手等で拡縮可能とされている。図９に示すデータキャリア構造１ではその両端部１ａ，１ｂが外側に折り曲げられており、図９に示す矢印方向に手で容易に拡大出来るようになっており、手を離すと図９に示すように互いの間隔が基の狭い状態に戻る。

このように基板２，３を全体としてバネ性を付与するには、少なくとも一方の基板２（又は３）を例えば弾性を有する樹脂シートで構成すれば良い。また設置対象物７の外周面に接する基板２をアルミ板やステンレス板等のバネ性を有する金属材料またはそれと樹脂層の複合層構造とすることも出来る。

尚、本実施形態のように基板２，３を全体としてバネ性を有し且つ全体を予めリング状に形成する形態は、図１、図４〜図８の各実施形態に適用することも出来る。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来るものである。

次に図10を用いて本発明に係るデータキャリア構造及びその設置構造の第８実施形態の構成について説明する。図10は本発明に係るデータキャリア構造の第８実施形態の構成を示す断面説明図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、図10に示すように、図４に示した第２実施形態のデータキャリア構造１において、可撓性を有する樹脂シート等の基板２，３を用い、断面円形の設置対象物７の外周面に接する基板２の内側に該基板２と略同一の形状及び面積を有するアルミニウム箔のような導電性を有する薄い金属層14を設けたものであり、その他は同様に構成される。

例えば断面円形の設置対象物７が樹脂等の非導電性材料で作られている場合には通信装置８と電磁波通信に用いる磁束φが該設置対象物７の外周面の一方から反対側に貫通して通信感度が低下することがある。そこでデータキャリア構造１に金属層14を設けることにより導電性材料で作られた設置対象物７と同様な状態になるので、このような問題は回避され、安定した電磁波通信が可能となる。尚、このような金属層14の設置方式は図４に示す第２実施形態以外にも図１、図５〜図９に示す他の各実施形態にも同様に適用出来る。

次に図11を用いて本発明に係るデータキャリア構造及びその設置構造の第９実施形態の構成について説明する。図11（ａ）は本発明に係るデータキャリア構造の設置構造の第９実施形態の構成を示す断面説明図、図11（ｂ）は図11（ａ）のＧ部分の部分拡大図である。尚、前記各実施形態と同様に構成したものは同一の符号を付して説明を省略する。

本実施形態では、図11に示すように、図１及び図２に示して前述した第１実施形態の設置構造において、図１のデータキャリア構造１を断面円形の設置対象物７の外周面に沿って配置する際、図11（ｂ）に示すように、磁束捕捉体となる高透磁率の磁性シート４の一方の端部４ａがデータキャリア５の一方の表面側に沿って配置されると共に該磁性シート４の他方の端部４ｂが該データキャリア５の他方の表面側に沿って配置され、且つそれら磁性シート４の一方の端部４ａと他方の端部４ｂとは該データキャリア５の面方向において互いにオーバーラップ（重複）している。このオーバーラップした長さＬは磁性シート４の幅（短辺側の長さ、即ち図１（ａ）の上下方向の長さ）と同程度が好ましく、少なくとも該磁性シート４の幅の±１０％〜２０％以内とする。このように構成すると一層高い通信感度でデータキャリア５と通信装置８との間の電磁波通信を行うことが出来る。他の構成は前記各実施形態と同様に構成され、同様の効果を得ることが出来るものである。

＜実験例＞
前述した各種データキャリア構造１を断面円形の設置対象物７に設置し、その通信距離（通信感度）を測定した結果を図12〜図14に示す。使用した設置対象物７は直径６０mm、厚さ３mmの鉄パイプであり、通信装置８は株式会社ハネックスから市販されているHX001型リーダライタ（高周波出力０．０２Ｗ）を用いた。尚、通信距離の測定はリーダライタの検出面を設置対象物７の外周面に沿って設置したデータキャリア構造１に垂直に向け真上からデータキャリア構造１とリーダライタとの電磁波通信可能な離間距離を「通信距離」とした。

先ず比較実験例として前記設置対象物７の外周面に直径３０mmの円形のデータキャリア５を貼り付けて通信距離を測定した。使用したデータキャリア５は空芯の円形なアンテナ５ａにＩＣ回路５ｂを接続したもの（株式会社ハネックスから市販されている商品名「クリアタグ」）で、通信周波数が１２５ｋＨｚのものである。実験の結果、通信距離は５０mmであったが、リーダライタの検出面をデータキャリア５のアンテナ５ａのコイル面に垂直な位置から離れる角度に移動すると急激に通信距離が低下し、実用的な使用角度は著しく狭い状態であった。

図12（ａ）〜（ｄ）に示す各実験例１〜４に用いたデータキャリア構造１の基板２，３は可撓性を有する厚さ０．６mm±０．２mmのポリエチレンシートを用い、データキャリア５は前記比較実験例と同様なもので空芯の円形なアンテナ５ａにＩＣ回路５ｂを接続したもの（株式会社ハネックスから市販されている商品名「クリアタグ」）で、通信周波数が１２５ｋＨｚのもので、全体の外径直径が２０mm、３０mm及び５０mmの３種を用いて実験した。尚、図中の「鉄」とは設置対象物７である「鉄パイプ」の意味である。

データキャリア構造１の磁束捕捉体を構成する高透磁率の磁性シート４は、フェライト系アモルファスシート（日立金属製の商品名「ファイメットシート」、型式FT-3M、比透磁率１０００００、厚さ３０μｍ）、またはフェライトシート（株式会社NITO製 型式No.５０００NS、比透磁率１０００程度、厚さ２．０mmを用い、それぞれ短軸側の寸法を１２mm、長手方向の寸法１８０mmに切断加工して基板２の表面に貼り付けた。尚、図10に示す金属層14として、アルミ箔または銅箔を併用する場合は、基板２にそれと同じ面積の厚さ３０μｍの箔を貼り付けた。

また図13（ａ），（ｂ）に示す各実験例５、６に用いたデータキャリア構造１の基板２，３は前記実験例１〜４と同様なものを用い、磁束捕捉体を構成するループアンテナ13はループの長径１８０mm、短径２０mm、巻数３ターンとし、基板３に銅膜を幅及び厚さ１mmにプリント印刷して形成した。更に磁性シート４を併用する場合は、前記実験例１〜４に用いたアモルファスシートと同様のものを使用した。尚、各実験例５、６に用いたデータキャリア５は前記実験例１〜４と同様のもので、その全体の外径直径は３０mmである。

＜実験例１＞
図１に示した第１実施形態のデータキャリア構造１を用いて通信距離を測定した結果を図12（ａ）に示す。データキャリア５の全体の外径直径は３０mmで、データキャリア構造１の端部に配置されたデータキャリア５の垂直方向真上を０度（基準）として、断面円形の設置対象物７となる円筒鉄管の外周面に沿って円周方向に１周回する各角度におけるデータキャリア５と通信装置８との間で通信可能な最大離間距離を通信距離として測定したものである。図12（ａ）に示すように、磁束捕捉体を構成する高透磁率の磁性シート４としては、フェライト系アモルファスシートが安定した通信感度を得ることが出来ることが判明した。

＜実験例２＞
図10に示す第８実施形態のように、データキャリア構造１の基板２の内側表面に金属層14としてアルミ箔を貼り付け、その上に磁束捕捉体を構成する高透磁率の磁性シート４としてアモルファスシートを配置したデータキャリア構造１を用いて通信距離を測定した結果を図12（ｂ）に示す。データキャリア５の全体の外径直径は２０mm、３０mm、５０mmについてそれぞれ、データキャリア構造１の端部に配置されたデータキャリア５の垂直方向真上を０度（基準）として、断面円形の設置対象物７となる円筒鉄管の外周面に沿って円周方向に１周回する各角度におけるデータキャリア５と通信装置８との間で通信可能な最大離間距離を通信距離として測定したものである。

＜実験例３＞
実験例３では、前記実験例２における金属層14としてのアルミ箔を銅箔に変えて同様に通信距離を測定した結果を図12（ｃ）に示す。

＜実験例４＞
実験例４では、図10に示す第８実施形態のようにデータキャリア構造１の基板２の内側表面に金属層14としてアルミ箔、或いは銅箔を貼り付けるか、或いは金属層14を省略し、その上に磁束捕捉体を構成する高透磁率の磁性シート４としてアモルファスシート、或いはフェライトシートを配置するか、或いは磁性シート４を省略し、更に磁性シート４がアモルファスシートの場合で該アモルファスシートの短尺側（例えば図１（ａ）の上下方向）の寸法（５mm、４０mm）を種々変えたデータキャリア構造１を用いて通信距離を測定した結果を図12（ｄ）に示す。

データキャリア５の全体の外径直径は２０mm、３０mm、５０mmについてそれぞれ、データキャリア構造１の端部に配置されたデータキャリア５の垂直方向真上に通信装置８を配置してデータキャリア５と通信装置８との間で通信可能な最大離間距離を通信距離として測定したものである。

＜実験例５＞
図５に示す第３実施形態のデータキャリア構造１において、基板２の内側表面に金属層14としてアルミ箔を貼り付け、データキャリア５を磁束捕捉体を構成するループアンテナ13の長径方向（図５（ａ）の左右方向）中央部に配置したデータキャリア構造１を用いて通信距離を測定した結果を図13（ａ）に示す。

本実験例では、データキャリア構造１の中央部の垂直方向真上を０度（基準）として、断面円形の設置対象物７となる円筒鉄管の外周面に沿って円周方向に左右に半周回する各角度におけるデータキャリア５と通信装置８との間で通信可能な最大離間距離を通信距離として測定したものである。

＜実験例６＞
本実験例では、図６に示す第４実施形態のデータキャリア構造１を用いて前記実験例５と同様にデータキャリア構造１の中央部の垂直方向真上を０度（基準）として、断面円形の設置対象物７となる円筒鉄管の外周面に沿って円周方向に左右に半周回する各角度におけるデータキャリア５と通信装置８との間で通信可能な最大離間距離を通信距離として測定したものである。

上記実験結果から、データキャリア５を設置対象物７として鉄管等の磁性体に取りつける場合、(1)磁性を遮断するアルミ箔、銅箔等が有ると通信感度が上がり、下地の磁性体からの影響が少なくなることが判明した。また(2)リーダライタ装置等の通信装置８から電磁波を受けるデータキャリア５のアンテナ５ａの外径が大きい程、通信感度が上がることが判明した。

＜実験例７＞
本実験例では、図11に示す第９実施形態のデータキャリア設置構造を用いて通信距離を測定した結果を図14に示す。本実験例に用いたデータキャリア構造１及び設置対象物７は前記実験例１と同じものを使用した。但し磁性シート４はアモルファスシート（短手方向の幅１２mm）とし、その端部４ａ，４ｂ間は面方向に１２mmオーバーラップ（重複）した状態とした。図14に示すように高い通信感度で電磁波通信が可能であることが分かる。

＜実験例８＞
本実験例では、前記実験例９と同様な実験を行って通信距離を測定した結果を図14に示す。但し、本実験例で磁性シート４はアモルファスシート（短手方向の幅５mm）とし、図１（ｂ）に示す基板２の表面にアルミ箔（短手方向の幅５mm）を貼り付けた。そして磁性シート４の端部４ａ，４ｂ間は面方向に５mmオーバーラップ（重複）した状態とした。図14に示すように前述と同様に高い通信感度で電磁波通信が可能であることが分かる。

上記各データキャリア構造１の電磁波通信に用いる周波数（通信周波数）は、この分野で使用されている数十ｋＨｚ〜数百ＭＨｚの範囲、例えば慣用されている１２５ｋＨｚ、１３．５６ＭＨｚ等の周波数に適宜設定することが出来る。この周波数は例えばデータキャリア５の送受信部９の共振周波数を適宜選択することにより簡単に設定出来る。

本発明の活用例として、本発明のデータキャリア構造１は金属等の導電性材料、樹脂等の非導電性材料またはそれらの複合材料で作られた断面円形の設置対象物７の曲率を有する外周面に容易に設置することが出来る。そのような物体としては前述したビア樽の他に、棒状部分を有する工具、配管、ケーブル、種々のポール、街路灯等の棒状もしくは筒状部分を有する敷設物、自転車のフレーム等に設置して広く適用出来るものである。

本発明に係るデータキャリア構造の第１実施形態の模式図であり、（ａ）は第１実施形態のデータキャリア構造を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面説明図である。 断面円形の設置対象物の一例としてビア樽の上部に設けた注口部の外周面に第１実施形態のデータキャリア構造を巻き付け、接着剤等により外周面に密着して設置した状態を示す斜視図である。 第１実施形態のデータキャリア構造を構成するデータキャリアの制御系のブロック図である。 本発明に係るデータキャリア構造の第２実施形態の模式図であり、（ａ）は第２実施形態のデータキャリア構造を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＢ−Ｂ断面説明図である。 本発明に係るデータキャリア構造の第３実施形態の模式図であり、（ａ）は第３実施形態のデータキャリア構造を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＣ−Ｃ断面説明図である。 本発明に係るデータキャリア構造の第４実施形態の模式図であり、（ａ）は第４実施形態のデータキャリア構造を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＤ−Ｄ断面説明図である。 本発明に係るデータキャリア構造の第５実施形態の模式図であり、（ａ）は第５実施形態のデータキャリア構造を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＥ−Ｅ断面説明図である。 本発明に係るデータキャリア構造の第６実施形態の模式図であり、（ａ）は第６実施形態のデータキャリア構造を示す正面説明図、（ｂ）は（ａ）のＦ−Ｆ断面説明図である。 本発明に係るデータキャリア構造の第７実施形態の斜視説明図である。 本発明に係るデータキャリア構造の第８実施形態の構成を示す断面説明図である。 （ａ）は本発明に係るデータキャリア構造の設置構造の第９実施形態の構成を示す断面説明図、（ｂ）は（ａ）のＧ部分の部分拡大図である。 各データキャリア構造のデータキャリアと通信装置との間で通信可能な最大離間距離を通信距離として測定した実験結果を示す図である。 各データキャリア構造のデータキャリアと通信装置との間で通信可能な最大離間距離を通信距離として測定した実験結果を示す図である。 各データキャリア構造のデータキャリアと通信装置との間で通信可能な最大離間距離を通信距離として測定した実験結果を示す図である。

符号の説明

１…データキャリア構造
１ａ，１ｂ…両端部
２，３…基板
４…磁性シート
４ａ，４ｂ…端部
５…データキャリア
５ａ…アンテナ
５ｂ…ＩＣ回路
６…接着剤
７…設置対象物
７ａ…注口部
８…通信装置
９…送受信部
10…制御部
11…記憶部
12…電源部
13…ループアンテナ
13ａ〜13ｄ…コイル体
14…金属層
15…端部

Claims (9)

1. 断面円形の設置対象物の外周面に沿って設置するデータキャリア構造であって、
   可撓性を有する帯状の基板と、前記基板の長手方向に沿って配置された細長い磁束捕捉体と、前記磁束捕捉体に電磁的に結合されたデータキャリアとを備え、且つ全体がリング状に変形可能とされていることを特徴とするデータキャリア構造。
2. 前記磁束捕捉体は、高透磁率の磁性シートを有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のデータキャリア構造。
3. 前記磁束捕捉体は、ループアンテナを有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のデータキャリア構造。
4. 前記磁束捕捉体は、高透磁率の磁性シートと、ループアンテナとを有して構成されていることを特徴とする請求項１に記載のデータキャリア構造。
5. 前記ループアンテナは、長径の異なる複数のコイル体を有し、それらコイル体の一方の端部は互いに重なり合って配置され、その重なり部分においてデータキャリアが電磁的に結合していることを特徴とする請求項３または請求項４に記載のデータキャリア構造。
6. 前記ループアンテナは２組設けられ、前記データキャリアは空芯の円形なアンテナと、そのアンテナに接続した制御部とを含むＩＣ回路を有して構成され、前記各ループアンテナの重なり部分は前記基板の厚さ方向に前記データキャリアのアンテナを挟んで対向して配置されていることを特徴とする請求項５に記載のデータキャリア構造。
7. 前記基板はバネ性を有して全体がリング状に形成され、前記基板の両端部の間隔が拡縮可能とされていることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のデータキャリア構造。
8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載のデータキャリア構造を断面円形の設置対象物に設置する構造において、前記データキャリア構造が前記設置対象物の外周面に沿って配置されていることを特徴とするデータキャリア設置構造。
9. 前記データキャリア構造における磁束捕捉体が高透磁率の磁性シートにより構成されると共に、前記データキャリアが円形なアンテナを有する円板状に形成され、前記磁性シートが前記設置対象物の外周面に沿って配置された状態で、前記磁性シートの一方の端部が前記データキャリアの一方の表面側に沿って配置されると共に該磁性シートの他方の端部が前記データキャリアの他方の表面側に沿って配置され、且つそれら磁性シートの一方の端部と他方の端部とは前記データキャリアの面方向において互いにオーバーラップしていることを特徴とする請求項８に記載のデータキャリア設置構造。