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JP3711026B2 - Rfidタグの設置構造及びrfidタグの設置方法及びrfidタグの通信方法 - Google Patents

Rfidタグの設置構造及びrfidタグの設置方法及びrfidタグの通信方法 Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、アンテナコイルと、制御部とを有するRFIDタグを導電性部材に設ける場合の設置構造及び設置方法及び通信方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、RFIDタグ(Radio Frequency IDentification TAG)には、電磁誘導型と電磁結合型があり、何れも電磁波を利用してリードライト端末機等と非接触で通信を行うようになっている。
【0003】
RFIDタグはアンテナコイルと制御部を有し、リードライト端末機からの送信信号をアンテナコイルが受信すると、制御部がそれを電力としてコンデンサに蓄積すると共に、その電力を利用して記憶部に記憶されたIDコード等の情報を再びアンテナコイルからリードライト端末機に送信する。
【0004】
送受信方式としては、ASK(Amplitude Shift Keying)方式と、FSK(Frequency Shift Keying)方式があり、前者は電磁波の振幅偏移変調により送受信を行い、後者は電磁波の周波数変調により送受信を行う。
【0005】
一般的なRFIDタグをアンテナコイル形式で分けると、円形の空心コイルを使用した円盤状のアンテナコイルと、棒状のフェライトコアにエナメル線等の絶縁被覆銅線を巻き付けたシリンダ状のアンテナコイルの2種類が存在し、外形は夫々のアンテナコイルの形状に対応して前者は円盤状に形成され、後者は棒状に形成される。
【0006】
尚、円盤状のアンテナコイルを有するRFIDタグは円形コイルの面方向の磁束変化を利用して通信を行い、シリンダ状のアンテナコイルを有するRFIDタグは軸方向の磁束変化を利用して通信を行う。
【0007】
ところで、電磁波は交流変化する電界と磁界が90度の位相で伝播するものであるが、その磁界変化による交番磁束が鉄、アルミニウム、銅等の導電性部材と交差すると、該導電性部材中に渦電流が発生し、その渦電流により交番磁界を打ち消す方向に磁束が発生する。
【0008】
そのため、従来からRFIDタグは、出来るだけ導電性部材から遠ざけて設置するのが一般的であった。
【0009】
しかしながら、RFIDタグをどうしても導電性部材に近接して設置しなければならない場合には、前述の円盤状のアンテナコイルを有するRFIDタグを使用して、先ずは、RFIDタグのコイル面と導電性部材の表面とを平行に配置し、その間に非導電性のスペーサを介在させて導電性部材から遠ざけて渦電流の発生を抑制する場合や、コイル面と導電性部材の表面との間に高い透磁率を有するフェライトコアやアモルファス磁性体シートを介在させて、導電性部材に漏れる磁束を、それ等高透磁率材料に導いて渦電流の発生を抑制する場合がある。
【0010】
これ等の方法により、導電性部材の影響を少なくすることが出来、何れの方法においてもコイル面に垂直な方向、即ち、円盤状のアンテナコイルにおける磁束分布が広がる方向から通信を行うことが出来る。
【0011】
一方、シリンダ状のアンテナコイルを有するRFIDタグは、円盤状のアンテナコイルを有するRFIDタグよりも著しく小型化出来るので、あらゆる用途への適応性に優れている。
【0012】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来、このシリンダ状のアンテナコイルを有するRFIDタグを導電性部材の表面に設置することは原理的に無理があると考えられていたため、試みられていなかった。
【0013】
即ち、前述のように、このシリンダ状のアンテナコイルを有するRFIDタグにおける磁束はアンテナコイルの軸方向であり、リードライト端末機と通信する場合にはアンテナコイルの内部に挿通されたコア部材の先端部方向から行うことが感度的に有利になる。
【0014】
そこで、このRFIDタグを導電性部材の表面に設置する場合、常識的には通信し易いように、その軸方向を導電性部材の表面から垂直に立てて設置することになるが、そのためには導電性部材の表面に垂直な設置穴(設置溝部)を設け、その中に垂直に設置する方法が実用的である。
【0015】
しかし、RFIDタグをその寸法に合わせて形成した設置穴内に設置してリードライト端末機と通信しようとしても、周囲を取り囲む導電性部材の影響を受けて通信が出来ないという問題があり、そのため、従来から導電性部材への設置には円盤状のアンテナコイルを有するRFIDタグが使用されていた。
【0016】
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、極めて小型化出来るシリンダ状アンテナコイルを有するRFIDタグを導電性部材に設置することを可能としたRFIDタグの設置構造、設置方法、並びに通信方法を提供せんとするものである。
【0017】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、種々研究の結果、棒状に形成されたシリンダ状のアンテナコイルを有するRFIDタグを、その長手方向(軸方向)を導電性部材の設置面に平行に略接するように設置すれば、RFIDタグを介した設置面上の空間における磁束を利用して通信が可能なことを見出し、この知見を基に本発明を完成したものである。
【0018】
即ち、請求項1に記載した本発明に係るRFIDタグの設置構造は、アンテナコイルと、制御部とを有するRFIDタグを導電性部材に設置する構造において、前記導電性部材には表面を開放した設置溝部が形成され、前記RFIDタグは、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成され、ASK方式で通信を行うRFIDタグであって、且つ前記アンテナコイルと前記制御部とは非導電性の細長い保護体で予めその周囲を封止したものであり、その保護体の軸方向の長さL1が前記アンテナコイルの軸方向の長さL2よりも大きく設定されており、該RFIDタグは、その軸方向を前記設置溝部の底面からなる設置面と平行に且つ該設置面に略接するように設置され、そのように設置されたRFIDタグの表面側が更に非導電性材料で作られた保護体で覆われていることを特徴とする。
【0019】
上記構成によれば、シリンダ状のアンテナコイルの先端部から軸方向に延長する磁束の一部は導電性部材に入り込み、該導電性部材に形成する渦電流に応じて全体の磁束は多少減少するが、残った磁束の一部はRFIDタグを介した該導電性部材の設置面上の空間をループ状に通るので、その磁束を利用してリードライト端末機等と通信することが出来る。
【0020】
そして、導電性部材に対するRFIDタグの設置許容面積が極めて狭い場合であっても極めて小型化出来るシリンダ状アンテナコイルを有するRFIDタグであれば容易に設置出来る。
【0021】
また、RFIDタグを介した導電性部材の設置面上の空間における磁束を利用して通信出来るので操作性が良い。
【0022】
また、上記設置構造において、前記導電性部材の設置面に表面を開放した設置溝部が形成され、前記RFIDタグがその軸方向を、前記設置溝部の底面からなる設置面と平行にして設置することが出来る。このようにすると、RFIDタグを安定して導電性部材に設置出来ると共にRFIDタグを介した導電性部材の設置面上の空間における磁束を利用して通信が出来る。
【0023】
また、上記設置構造において、前記RFIDタグを前記導電性部材の設置面に対して10μm以上、且つ5mm以下の離間距離を有して設置することが出来る。このようにすると、導電性部材の影響を低減出来るので通信感度をより高めることが出来る。
【0024】
また、上記何れかの設置構造において、前記設置溝部に設置した状態における前記RFIDタグの側面及び/または設置面側を導電性材料で作られた保護部材で保護することが出来、このようにすると、より安定してRFIDタグを保護することが出来る。
【0025】
また、上記設置構造において、前記保護部材に表面を開放した収納部が形成され、その収納部内に前記RFIDタグを収納することによって該RFIDタグの側面及び設置面側を保護した場合には、RFIDタグが保護部材によって精確に位置決めされて設置される。
【0026】
また、前記導電性部材に設置したRFIDタグの表面側を非導電性材料で作られた保護体で覆うことが出来、このようにすると、RFIDタグを外部からの応力や衝撃、或いは外部環境に対して有効に保護することが出来る。
【0027】
また、前記RFIDタグはASK(振幅偏移変調)方式で通信を行うものを使用することが出来、このようなASK方式のRFIDタグを使用すると、FSK方式のように導電性部材の影響による周波数ずれによる通信感度の低下等を生じないので、本発明のように導電性部材に接して設置する場合においては、その影響を少なくして高い通信感度と安定性を持って通信出来る。
【0028】
また、請求項5に記載した本発明に係るRFIDタグの設置方法は、アンテナコイルと、制御部とを有するRFIDタグを導電性部材に設置する方法において、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成されたRFIDタグを、導電性材料で作られた保護部材に形成された表面の開放された収納部に収納すると共に、導電性部材に表面の開放された設置溝部を形成し、前記収納部の開放側を表面にして前記保護部材を前記設置溝部に設置し、その際にRFIDタグの軸方向を前記設置溝部の底面と平行に設置し、前記収納部は、前記RFIDタグが該収納部上の空間における磁束を利用して該収納部の外部との間で通信が可能になるように構成されていることを特徴とする。
【0029】
上記設置方法によれば、RFIDタグを先ず保護部材に収納し、その保護部材を導電性部材に形成された表面の開放された設置溝部に設置するようにしたので、極めて小さい寸法のRFIDタグを、それに応じた小さい設置溝部内に容易に設置することが出来る。
【0030】
そのため、設置に要する時間が短縮されると共に精確に位置決めした状態でRFIDタグを設置出来る。
【0031】
また、請求項6に記載した本発明に係るRFIDタグの通信方法は、アンテナコイルと、制御部とを有するRFIDタグを導電性部材に設置して通信する方法において、前記導電性部材の表面に設置溝部を形成し、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成され、ASK方式で通信を行うRFIDタグであって、且つ前記アンテナコイルと前記制御部とは非導電性の細長い保護体で予めその周囲を封止したものであり、その保護体の軸方向の長さL1が前記アンテナコイルの軸方向の長さL2よりも大きく設定された前記RFIDタグを、その軸方向を前記設置溝部の底面と平行にし、且つ該底面に略接するように設置し、該RFIDタグを介した前記設置溝部上の空間における磁束を利用して通信を行うことを特徴とする。
【0032】
上記通信方法によれば、導電性部材に設けられる設置溝部の許容寸法が小さい場合であっても、そこに小型化可能なシリンダ状のアンテナコイルを有するRFIDタグを設置して、容易に通信を行うことが出来る。
【0033】
【発明の実施の形態】
図により本発明に係るRFIDタグの設置構造、設置方法、並びに通信方法の一実施形態を具体的に説明する。図1(a)は本発明に係るRFIDタグの設置構造の一例であって、導電性部材の設置面に表面を開放した断面方形状の設置溝部が設けられ、該設置溝部に非導電性材料であるガラス容器からなる保護体で覆われたRFIDタグを設置し、更にその表面が非導電性材料である樹脂からなる保護体で覆われた様子を示す斜視説明図、図1(b)は図1(a)の断面説明図である。
【0034】
また、図2はRFIDタグの構成を示す正面説明図、図3はRFIDタグの制御系の構成を示すブロック図、図4はRFIDタグに発生する磁界の様子を示す模式図、図5は外部のリーダライタ端末機に設けられたアンテナから発生した磁界が導電性部材の設置面に設けた表面を開放した設置溝部に到達する様子を示す模式図、図6は導電性部材の設置面に設けた表面を開放した設置溝部に埋設したRFIDタグから発生した磁界が導電性部材の外部に伝搬する様子を示す模式図である。
【0035】
また、図7(a)は本発明に係るRFIDタグの設置構造の他の例であって、導電性部材の設置面に表面を開放した円弧状の設置溝部が設けられ、該設置溝部に非導電性材料であるガラス容器からなる保護体で覆われたRFIDタグを設置し、更にその表面が非導電性材料である樹脂からなる保護体で覆われた様子を示す斜視説明図、図7(b)は図7(a)の断面説明図である。
【0036】
また、図8(a)は本発明に係るRFIDタグの設置構造の他の例であって、導電性部材の設置面に表面を開放した設置溝部が設けられ、該設置溝部に設置したRFIDタグの表面が非導電性材料である樹脂からなる保護体で覆われた様子を示す断面説明図、図8(b)は図8(a)の設置溝部が断面方形状に形成された構成を示す平面説明図、図8(c)は図8(a)の設置溝部が断面円形状に形成された構成を示す平面説明図である。
【0037】
図9は参考例としてRFIDタグの軸方向を設置溝部の底面に対して傾斜させて設置した様子を示す断面説明図、図10(a)は参考例として非導電性材料である樹脂からなる保護体で覆われたRFIDタグを導電性部材の設置面に設置した様子を示す斜視説明図、図10(b)は図10(a)の断面説明図である。
【0038】
また、図11はRFIDタグの側面及び設置面側を導電性材料で作られた保護部材で保護した様子を示す断面説明図、図12は図11の設置溝部及び保護部材が断面円形状に形成された様子を示す分解説明図、図13は図11の設置溝部及び保護部材が断面方形状に形成された様子を示す分解説明図、図14はRFIDタグの側面及び設置面側を導電性材料で作られ、中央に直線状の設置溝部を有する断面円形状の保護部材で保護した様子を示す分解説明図である。
【0039】
先ず、図1〜図6を用いて本発明に係るRFIDタグの設置構造、設置方法、並びに通信方法の第1実施形態について説明する。尚、以下の各実施形態で好適に採用されるRFIDタグ1は、電磁結合方式、電磁誘導方式のRFIDタグであり、以下の各実施形態では、電磁誘導方式のRFIDタグを用いた場合の一実施形態について以下に説明する。
【0040】
図1及び図2に示すRFIDタグ1は、シリンダ状のアンテナコイル2と、制御部となる半導体ICチップ4とがプリント回路基板等を介さずに直結して一体的に形成されており、これによりRFIDタグ1の小型化を実現している。
【0041】
単線巻きでシリンダ状に形成されたアンテナコイル2の内部には軸方向(図1(b)の左右方向)に鉄心やフェライト等の円柱状のコア部材3が挿入されており、アンテナコイル2、コア部材3、半導体ICチップ4等が一体的に形成されて全体が棒状に構成されている。
【0042】
半導体ICチップ4はIC(半導体集積回路)チップやLSI(半導体大規模集積回路)チップ等の一体的にパッケージされて構成されたものであり、該半導体ICチップ4の内部には、図3に示すように、制御部となるCPU4a、記憶部となるメモリ4b、送受信機4c及び蓄電手段となるコンデンサ4dが設けられている。
【0043】
図5に示す外部のリーダライタ端末機のアンテナ9から発信された信号は、送受信機4cを介してCPU4aに伝達され、電力はコンデンサ4dに蓄電される。尚、蓄電手段となるコンデンサ4dが無く、外部のリーダライタ端末機から連続的に半導体ICチップ4に電力が供給されるものでも良い。
【0044】
CPU4aは中央演算処理装置であり、メモリ4bに格納されたプログラムや各種データを読み出し、必要な演算や判断を行い、各種制御を行うものである。
【0045】
メモリ4bにはCPU4aが動作するための各種プログラムやRFIDタグ1が設置された導電性部材5を含む製品や部品等に関する履歴データやロット管理データ等の各種情報が記憶されている。
【0046】
本実施形態のRFIDタグ1は、無線周波が1波の振幅偏移変調(ASK;Amplitude Shift Keying)の無線通信方式を使い、共振周波数帯域も広い、線径も数十ミクロンの空心或いはコア部材3を有するアンテナコイル2で特殊な送受信回路を組み込んだ消費電力の非常に少ないCMOS−ICを使ったRFIDタグ1を採用した。
【0047】
このRFIDタグ1は導電性部材が近くにあっても振幅偏移変調(ASK)の無線通信方式を使い、FSKに比べて共振周波数帯域が広いため、周波数がずれても受信電力は低下せず、無線通信も殆んど影響を受けないことが本発明者等が行った実験結果により判明した。
【0048】
更に、本発明者等が行った実験結果によれば、磁界Hは狭い隙間であっても回析現象により狭い隙間から伝搬することが判明したものであり、物理的な僅かな隙間が形成されるだけでRFIDタグ1と外部のリーダライタ端末機との間で電力送電媒体及び情報通信媒体である交流磁界を相互に送受信することが出来ることを見い出したものである。
【0049】
尚、RFIDタグ1の通信や電力搬送を行う際に生じる磁界Hにより渦電流を発生して元の磁束を減衰する反対方向の磁束を発生し、通信に影響を及ぼす導電性材料としては、ステンレス板、銅板、アルミニウム板の他に鉄、コバルト、ニッケル、及びそれ等の合金、フェライト等の強磁性を有する金属、或いはアルミニウム、銅、クローム等の常磁性を有する金属、更には導電性プラスチック等が適用可能である。
【0050】
図2に示すように、RFIDタグ1はアンテナコイル2の径方向の外径Dに応じた外径Dを有する非導電性材料となるガラス材料で作られた保護体となるガラス容器6により封止して表面側を含む全周が覆われている。
【0051】
本実施形態で採用したRFIDタグ1のガラス容器6の軸方向の長さLは7mm〜15.7mm程度であり、外径Dは2.12mm〜4.12mm程度である。従って、導電性部材5の設置溝部7はRFIDタグ1の長さL及び外径Dに応じた大きさで形成される。また、RFIDタグ1の重量は、55mg〜400mg程度である。
【0052】
以下に本実施形態で採用したRFIDタグ1のガラス容器6の軸方向の長さL、外径D、及びアンテナコイル2の軸方向の長さL、外径Dの一例を示す。
【0053】
【表1】
Figure 0003711026
【0054】
アンテナコイル2の一例としては、例えば、直径30μm程度の銅線が単線巻きで径方向に多重層で軸方向にシリンダ状に巻かれており、そのアンテナコイル2の内部にコア部材3が有る状態でのインダクタンスは9.5mH(周波数125kHz)程度で、アンテナコイル2に共振用に別途接続されたコンデンサの静電容量は170pF(周波数125kHz)程度であった。
【0055】
一方、導電性部材5の表面5a側には表面を開放した断面方形状の設置溝部7が設けられており、RFIDタグ1は該設置溝部7に挿入され、その軸方向(図1(b)の左右方向)を該設置溝部7の設置面となる底面7aと平行にして該底面7aに略接するようにしてスペーサ等を介さずに直に設置される。
【0056】
設置溝部7内に埋設されたRFIDタグ1のガラス容器6の表面側を含む外周には非導電性材料で作られた保護体となる樹脂8や接着剤等を充填して固定する。尚、RFIDタグ1の表面側を覆う非導電性材料としては、ガラス容器6や樹脂8の代わりに樹脂モールドやプラスチックの蓋やキャップ等で覆うことでも良い。
【0057】
尚、アンテナコイル2の導電性部材5の設置溝部7の設置面である底面7a側の導電性の外表面と、これに対面する該底面7aとの間の離間距離Gは、アンテナコイル2の巻線の電気的絶縁被膜程度の10μm以上で、且つ5mm以下に設定されている。
【0058】
また、アンテナコイル2は導電性部材5の表面5aから突出しても構わないが、RFIDタグ1の保全を確保するためには表面5aから突出していない方が望ましい。
【0059】
図4はフリーの状態のRFIDタグ1から発生する磁界Hの様子を示し、図5(a)〜(c)は外部のリーダライタ端末機に設けられたアンテナ9から発生した磁界Hが導電性部材5に設けた設置溝部7に到達する様子を示す。
【0060】
アンテナ9の軸方向(磁束方向)とRFIDタグ1のアンテナコイル2の軸方向(磁束方向)とは一致しており、図5(a)は軸方向から見た図、図5(b)は軸方向と直交する正面方向から見た図、図5(c)は図5(b)の設置溝部7近傍での拡大図である。
【0061】
また、図6(a),(b)は図1に示すように導電性部材5の設置溝部7の内部に埋設されたRFIDタグ1から発生した磁界Hが導電性部材5の外部に伝搬する様子を示し、図6(a)は軸方向から見た図、図6(b)は軸方向と直交する正面方向から見た図である。
【0062】
図2に示すように、RFIDタグ1のアンテナコイル2の軸方向の端部と、ガラス容器6の軸方向の端部とは上記表1に示したL,Lの寸法差に応じた位置関係にあり、図1に示す設置溝部7の側面7bと、アンテナコイル2の軸方向の端部との間に所定の離間間隔が形成され、これによりアンテナコイル2を貫く磁束が形成され易く、磁界Hの形成に寄与する。
【0063】
RFIDタグ1を導電性部材5に設けた表面を開放した設置溝部7の底面7aに略密着して直付けで設置しても図6に示すように導電性部材5の表面側に漏れ磁束による磁界Hが発生している。
【0064】
磁界Hは設置溝部7の開口部が狭い隙間であってもアンテナコイル2の軸方向の長さLを確保すれば回析現象により隙間を通して伝搬することが出来、これにより、RFIDタグ1と図示しない外部のリーダライタ端末機との間で電力送電媒体及び情報通信媒体である交流磁界を相互に送受信することが出来るものである。
【0065】
上記構成によれば、シリンダ状のアンテナコイル2の先端部から軸方向に延長する磁束の一部は導電性部材5に入り込み、該導電性部材5に形成する渦電流に応じて全体の磁束は多少減少するが、残った磁束の一部はRFIDタグ1を介した該導電性部材5の設置面上の空間をループ状に通るので、その磁束を利用して外部のリードライト端末機と通信することが出来る。
【0066】
そして、導電性部材5に対するRFIDタグ1の設置許容面積が極めて狭い場合であっても極めて小型化出来るシリンダ状アンテナコイル2を有するRFIDタグ1であれば容易に設置出来る。
【0067】
また、RFIDタグ1を介した導電性部材5の設置面上の空間における磁束を利用して通信出来るので操作性が良い。
【0068】
図7では、導電性部材5に形成する設置溝部7を簡易な方法で形成した一例を示す。図1の設置溝部7は略直方体の溝を形成するため予め設置溝部7を想定して導電性部材5の形状を製作するか、若しくはドリル等で複数の穴を連続的に並設して設置溝部7を形成する等が考えられる。
【0069】
しかしながら、既存の導電性部材5に後付けでRFIDタグ1を埋設したい場合には図1に示す設置溝部7の形成工程は面倒であるため、図7では円盤状の回転切削刃を有するフライス盤や旋盤等により導電性部材5を切削して円弧状の設置溝部7を穿設し、これにRFIDタグ1を挿入して該RFIDタグ1を設置溝部7の底面7aに略密着させて直付けで設置した後、設置溝部7内に埋設されたRFIDタグ1の外周に非導電性材料で作られた保護体となる樹脂8や接着剤等を充填して固定し、表面側を含む外周を覆ったものである。
【0070】
これにより、既存の製品の導電性部材5にRFIDタグ1を設置する場合に設置溝部7の加工上有利である。
【0071】
上記構成によれば、設置溝部7の深さも小さくて済み、導電性部材5の性能や強度を確保することが出来る。特に導電性部材5が薄手の物に対してRFIDタグ1を設置する場合に有利である。
【0072】
従って、従来のようにRFIDタグ1と導電性部材5との間に空間を確保したり非導電性材料からなるスペーサー等を介在させることを排除して導電性部材5に形成する設置溝部7を浅くすることが出来、構成が簡単で別途、スペーサとして非導電性材料等を用意する必要もない。
【0073】
図8では、ガラス容器6を除去してアンテナコイル2と半導体ICチップ4を裸のまま設置溝部7内に埋設したものである。アンテナコイル2の電気的絶縁被膜と、半導体ICチップ4のパッケージにより電気的絶縁が施されていればガラス容器6がなくとも支障が無く、これにより設置溝部7のスペースを更に小さく出来、導電性部材5の性能や強度を維持することが出来る。
【0074】
尚、導電性部材5に形成される表面を開放した設置溝部7は、図8(b)に示すように、断面方形状であっても良いし、図8(c)に示すように、断面円形状であっても良い。断面円形状の設置溝部7であれば、ドリル等で簡単に形成出来るので有利である。
【0075】
図9は参考例としてRFIDタグ1の軸方向を設置溝部7の底面7aに対して傾斜させて設置したものである。この構成によれば、導電性部材5に対する設置投影面積が前述の各実施形態の場合よりも更に小さく出来、しかも傾斜設置により形成される空間から磁束が設置溝部7の外部に漏洩することを利用して外部のリードライト端末機と通信することが出来る。
【0076】
図10の参考例では、アンテナコイル2、コア部材3及び半導体ICチップ4を非導電性材料で作られた保護体となる樹脂8により表面を含む外周を覆ってモールドしたRFIDタグ1が、その軸方向を導電性部材5の設置面となる表面5aと平行にし、且つ該表面5aに当接してビス10等により固定されている。
【0077】
尚、ビス10の代わりに接着剤等により固定しても良いし、アンテナコイル2や半導体ICチップ4を裸のまま導電性部材5の表面5aに固定しても良い。
【0078】
本参考例の場合もアンテナコイル2の導電性部材5側の導電性の外表面と、これに対面する導電性部材5の設置面となる表面5aとの間の離間距離Gは、アンテナコイル2の巻線の電気的絶縁被膜程度の10μm以上で、且つ5mm以下に設定されている。
【0079】
上記参考例によれば、前記各実施形態のように導電性部材5に設置溝部7を形成する必要がなく、導電性部材5の性能や強度を維持することが出来る。また、アンテナコイル2や半導体ICチップ4を被覆するケースの強度を高めれば、RFIDタグ1の保全を確保することが出来る。
【0080】
図11〜図14はRFIDタグ1の側面及び設置面側が導電性材料で作られた保護部材11により保護された一例を示すものである。図12に示す保護部材11は、RFIDタグ1の大きさに応じた円筒形状の側板11aと円盤状の底板11bを有する金属製の保護部材として構成され、導電性部材5に形成された表面の開放された設置溝部7は保護部材11の大きさに応じた断面円形状で構成されている。
【0081】
また、図13に示す保護部材11は、RFIDタグ1の大きさに応じた方形状の側板11aと方形状の底板11bとを有して構成され、導電性部材5に形成された表面の開放された設置溝部7は保護部材11の大きさに応じた断面方形状で構成されている。保護部材11としては鉄材や黄銅材、ステンレス材等の種々の金属材料が適用可能である。
【0082】
先ず、RFIDタグ1が保護部材11の内部である表面の開放された収納部に収納され、非導電性材料で作られ得た保護体となる樹脂8や接着剤等により表面を含む外周が覆われて固定されている。
【0083】
本実施形態の場合もアンテナコイル2の導電性部材5側の導電性の外表面と、これに対面する導電性材料からなる保護部材11の設置面となる底板11bとの間の離間距離Gは、アンテナコイル2の巻線の電気的絶縁被膜程度の10μm以上で、且つ5mm以下に設定されている。
【0084】
そして、保護部材11の側面部と底面部、或いは導電性部材5の設置溝部7内に接着剤12が塗布された状態で、保護部材11の収納部の開放側を表面にして該保護部材11が設置溝部7内に挿入され、接着剤12により接合固定されて設置される。その際、RFIDタグ1の軸方向を設置溝部7の底面7aと平行にして設置する。
【0085】
尚、接着剤12は保護部材11か導電性部材5の設置溝部7内の少なくともどちらか一方の一部に塗布されても良い。
【0086】
本実施形態では保護部材11の側板11aの上面11a1と保護体となる樹脂8の上面と導電性部材5の表面5aとが略面一になるように設定された一例について図示したが、保護部材11の側板11aの上面11a1が導電性部材5の表面5aよりも上方に突出した状態で固定されても良い。
【0087】
RFIDタグ1のアンテナコイル2のコア部材3の端部と、保護部材11の側板11aの内側面11a2との間に所定の離間間隔が形成され、これによりアンテナコイル2aを貫く磁束が形成され易く、磁界Hの形成に寄与する。
【0088】
磁界Hは保護部材11の開放された上部から伝搬することが出来、これにより、RFIDタグ1と図示しない外部のリーダライタ端末機の間で電力送電媒体及び情報通信媒体である交流磁界を相互に送受信することが出来るものである。
【0089】
上記構成によれば、RFIDタグ1が保護部材11の内部に収容され、導電性部材5の設置溝部7の内部に該保護部材11がRFIDタグ1の側面及び設置面側を覆って保護した状態で導電性部材5に固定されたことでRFIDタグ1の保全を確保することが出来る。
【0090】
また、RFIDタグ1は、導電性部材5の設置溝部7に表面側が開放された保護部材11に収納された状態で設置されるので該RFIDタグ1を介した導電性部材5の設置面上の空間における磁束を利用して外部のリーダライタ端末機との間で電力送電媒体及び情報通信媒体である交流磁界を感度良く相互に送受信することが出来る。
【0091】
また、保護部材11が側板11aと底板11bを有して器状に構成されたことで、側板11aによりRFIDタグ1の側面側を覆い、底板11bによりRFIDタグ1の設置面側を覆って補強することが出来る。また、保護部材11にRFIDタグ1を予め固定する際に樹脂8を側板11aと底板11bからなる器内に充填してRFIDタグ1を容易に固定することが出来る。
【0092】
また、RFIDタグ1を収納する保護部材11の収納部に緩衝材を設けた場合には、外力による衝撃を吸収して緩和することが出来、RFIDタグ1の保全を確保することが出来る。また、断熱材を設けた場合にはRFIDタグ1の温度を安定化させることが出来、共振周波数のずれ等を防止して電力や信号の授受が安定して出来る。
【0093】
また、RFIDタグ1を予め保護部材11の収納部に収納して固定しておくことで、導電性部材5に対する取り付け及びRFIDタグ1の位置合わせが容易に出来る。
【0094】
図14は導電性材料で作られた円柱状の保護部材11の表面側に直線状の収納部となる溝11cが形成されており、その溝11c内にRFIDタグ1の軸方向を溝11cの設置面と平行になるように且つ該設置面に対して10μm以上、且つ5mm以下の離間距離を有して収納され、該保護部材11によりRFIDタグ1の側面及び設置面側を保護したものである。
【0095】
そして、保護部材11の側面部と底面部、或いは導電性部材5の設置溝部7内に接着剤12が塗布された状態で、保護部材11の収納部の開放側を表面にして該保護部材11が設置溝部7内に挿入され、接着剤12により接合固定されて設置される。
【0096】
尚、図示しないが、RFIDタグ1の大きさに応じた他の種々の形状の設置溝部7内に設置される場合であっても良く、RFIDタグ1の大きさに応じた他の種々の形状の保護部材11がその形状に応じた設置溝部7内に挿入されて固定されるものであっても良い。
【0097】
また、設置溝部7や保護部材11内に埋設されたRFIDタグ1の外周に非導電性材料からなるスポンジやガラスウール等の緩衝材や断熱材を充填して表面側を樹脂8等により覆っても良い。
【0098】
【発明の効果】
本発明は、上述の如き構成と作用とを有するので、棒状に形成されたシリンダ状のアンテナコイルを有するRFIDタグを、その長手方向(軸方向)を導電性部材の設置面に平行に略接するように設置し、RFIDタグを介した設置面上の空間における磁束を利用して通信が可能である。
【0099】
即ち、請求項1に記載した本発明に係るRFIDタグの設置構造によれば、シリンダ状のアンテナコイルの先端部から軸方向に延長する磁束の一部は導電性部材に入り込み、該導電性部材に形成する渦電流に応じて全体の磁束は多少減少するが、残った磁束の一部はRFIDタグを介した該導電性部材の設置面上の空間をループ状に通るので、その磁束を利用してリードライト端末機と通信することが出来る。
【0100】
そして、導電性部材に対するRFIDタグの設置許容面積が極めて狭い場合であっても極めて小型化出来るシリンダ状アンテナコイルを有するRFIDタグであれば容易に設置出来る。
【0101】
また、RFIDタグを介した導電性部材の設置面上の空間における磁束を利用して通信出来るので操作性が良い。
【0102】
また、導電性部材の設置面に表面を開放した設置溝部が形成され、RFIDタグがその軸方向を、設置溝部の底面と平行にして設置することが出来、これにより、RFIDタグを安定して導電性部材に設置出来ると共にRFIDタグを介した導電性部材の設置面上の空間における磁束を利用して通信が出来る。
【0103】
また、RFIDタグを前記導電性部材の設置面に対して10μm以上、且つ5mm以下の離間距離を有して設置することが出来、これにより、導電性部材の影響を低減出来るので通信感度をより高めることが出来る。
【0104】
また、RFIDタグを前記導電性部材の設置面に対して離間距離を5mm以下に設定したことで、導電性部材の表面からのRFIDタグの突出量、或いは導電性部材の設置溝部の深さを小さくすることが出来る。従って、導電性部材の性能や強度を維持することが出来る。
【0105】
また、設置溝部に設置した状態におけるRFIDタグの側面及び/または設置面側を導電性材料で作られた保護部材で保護することが出来、これにより、より安定してRFIDタグを保護することが出来る。
【0106】
また、保護部材に表面を開放した収納部が形成され、その収納部内にRFIDタグを収納することによって該RFIDタグの側面及び設置面側を保護した場合には、RFIDタグが保護部材によって精確に位置決めされて設置される。
【0107】
また、導電性部材に設置したRFIDタグの表面側を非導電性材料で作られた保護体で覆うことによりRFIDタグを外部からの応力や衝撃、或いは外部環境に対して有効に保護することが出来る。
【0108】
また、RFIDタグはASK(振幅偏移変調)方式で通信を行うものを使用することが出来、このようなASK方式のRFIDタグを使用すると、FSK方式のように導電性部材の影響による周波数ずれによる通信感度の低下等を生じないので、本発明のように導電性部材に接して設置する場合においては、その影響を少なくして高い通信感度と安定性を持って通信出来る。
【0109】
また、請求項5に記載した本発明に係るRFIDタグの設置方法によれば、RFIDタグを先ず保護部材に収納し、その保護部材を導電性部材に表面の開放された設置溝部に設置するようにしたので、極めて小さい寸法のRFIDタグを、それに応じた小さい設置溝部内に容易に設置することが出来る。
【0110】
そのため、設置に要する時間が短縮されると共に精確に位置決めした状態でRFIDタグを設置出来る。
【0111】
また、請求項6に記載した本発明に係るRFIDタグの通信方法によれば、導電性部材に設けられる設置溝部の許容寸法が小さい場合であっても、そこに小型化可能なシリンダ状のアンテナコイルを有するRFIDタグを設置して、容易に通信を行うことが出来る。
【0112】
また、RFIDタグが導電性部材の設置溝部内に埋設された場合には、RFIDタグの保全が確保出来る。
【図面の簡単な説明】
【図1】 (a)は本発明に係るRFIDタグの設置構造の一例であって、導電性部材の設置面に表面を開放した断面方形状の設置溝部が設けられ、該設置溝部に非導電性材料であるガラス容器からなる保護体で覆われたRFIDタグを設置し、更にその表面が非導電性材料である樹脂からなる保護体で覆われた様子を示す斜視説明図、(b)は(a)の断面説明図である。
【図2】 RFIDタグの構成を示す正面説明図である。
【図3】 RFIDタグの制御系の構成を示すブロック図である。
【図4】 RFIDタグに発生する磁界の様子を示す模式図である。
【図5】 外部のリーダライタ端末機に設けられたアンテナから発生した磁界が導電性部材の設置面に設けた表面を開放した設置溝部に到達する様子を示す模式図である。
【図6】 導電性部材の設置面に設けた表面を開放した設置溝部に埋設したRFIDタグから発生した磁界が導電性部材の外部に伝搬する様子を示す模式図である。
【図7】 (a)は本発明に係るRFIDタグの設置構造の他の例であって、導電性部材の設置面に表面を開放した円弧状の設置溝部が設けられ、該設置溝部に非導電性材料であるガラス容器からなる保護体で覆われたRFIDタグを設置し、更にその表面が非導電性材料である樹脂からなる保護体で覆われた様子を示す斜視説明図、(b)は(a)の断面説明図である。
【図8】 (a)は本発明に係るRFIDタグの設置構造の他の例であって、導電性部材の設置面に表面を開放した設置溝部が設けられ、該設置溝部に設置したRFIDタグの表面が非導電性材料である樹脂からなる保護体で覆われた様子を示す断面説明図、(b)は(a)の設置溝部が断面方形状に形成された構成を示す平面説明図、(c)は(a)の設置溝部が断面円形状に形成された構成を示す平面説明図である。
【図9】 参考例としてRFIDタグの軸方向を設置溝部の底面に対して傾斜させて設置した様子を示す断面説明図である。
【図10】 参考例として(a)は非導電性材料である樹脂からなる保護体で覆われたRFIDタグを導電性部材の設置面に設置した様子を示す斜視説明図、(b)は(a)の断面説明図である。
【図11】 RFIDタグの側面及び設置面側を導電性材料で作られた保護部材で保護した様子を示す断面説明図である。
【図12】 図11の設置溝部及び保護部材が断面円形状に形成された様子を示す分解説明図である。
【図13】 図11の設置溝部及び保護部材が断面方形状に形成された様子を示す分解説明図である。
【図14】 RFIDタグの側面及び設置面側を導電性材料で作られ、中央に直線状の設置溝部を有する断面円形状の保護部材で保護した様子を示す分解説明図である。
【符号の説明】
1…RFIDタグ
2…アンテナコイル
3…コア部材
4…半導体ICチップ
4a…CPU
4b…メモリ
4c…送受信機
4d…コンデンサ
5…導電性部材
5a…表面
6…ガラス容器
7…設置溝部
7a…底面
7b…側面
8…樹脂
9…アンテナ
10…ビス
11…保護部材
11a…側板
11a1…上面
11a2…内側面
11b…底板
11c…溝
12…接着剤

Claims (6)

  1. アンテナコイルと、制御部とを有するRFIDタグを導電性部材に設置する構造において、
    前記導電性部材には表面を開放した設置溝部が形成され、前記RFIDタグは、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成され、ASK方式で通信を行うRFIDタグであって、且つ前記アンテナコイルと前記制御部とは非導電性の細長い保護体で予めその周囲を封止したものであり、その保護体の軸方向の長さL1が前記アンテナコイルの軸方向の長さL2よりも大きく設定されており、該RFIDタグは、その軸方向を前記設置溝部の底面からなる設置面と平行に且つ該設置面に略接するように設置され、そのように設置されたRFIDタグの表面側が更に非導電性材料で作られた保護体で覆われていることを特徴とするRFIDタグの設置構造。
  2. 前記RFIDタグは前記導電性部材の設置面に対して10μm以上、且つ5mm以下の離間距離を有して設置したことを特徴とする請求項1に記載のRFIDタグの設置構造。
  3. 前記設置溝部に設置した状態における前記RFIDタグの側面及び/または設置面側が導電性材料で作られた保護部材で保護されていることを特徴とする請求項1または請求項2に記載のRFIDタグの設置構造。
  4. 前記保護部材に表面を開放した収納部が形成され、その収納部内に前記RFIDタグを収納することによって該RFIDタグの側面及び設置面側を保護したことを特徴とする請求項3に記載のRFIDタグの設置構造。
  5. アンテナコイルと、制御部とを有するRFIDタグを導電性部材に設置する方法において、
    シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成されたRFIDタグを、導電性材料で作られた保護部材に形成された表面の開放された収納部に収納すると共に、導電性部材に表面の開放された設置溝部を形成し、前記収納部の開放側を表面にして前記保護部材を前記設置溝部に設置し、その際にRFIDタグの軸方向を前記設置溝部の底面と平行に設置し、前記収納部は、前記RFIDタグが該収納部上の空間における磁束を利用して該収納部の外部との間で通信が可能になるように構成されていることを特徴とするRFIDタグの設置方法。
  6. アンテナコイルと、制御部とを有するRFIDタグを導電性部材に設置して通信する方法において、
    前記導電性部材の表面に設置溝部を形成し、シリンダ状のアンテナコイルを有して全体が棒状に形成され、ASK方式で通信を行う前記RFIDタグであって、且つ前記アンテナコイルと前記制御部とは非導電性の細長い保護体で予めその周囲を封止したものであり、その保護体の軸方向の長さL1が前記アンテナコイルの軸方向の長さL2よりも大きく設定された該RFIDタグを、その軸方向を前記設置溝部の底面と平行にし、且つ該底面に略接するように設置し、該RFIDタグを介した前記設置溝部上の空間における磁束を利用して通信を行うことを特徴とするRFIDタグの通信方法。
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