JP2003132312A - 非接触式icカード - Google Patents

非接触式icカード

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JP2003132312A
JP2003132312A JP2001324420A JP2001324420A JP2003132312A JP 2003132312 A JP2003132312 A JP 2003132312A JP 2001324420 A JP2001324420 A JP 2001324420A JP 2001324420 A JP2001324420 A JP 2001324420A JP 2003132312 A JP2003132312 A JP 2003132312A
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JP
Japan
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card
contact type
built
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battery
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Toshiyuki Horikoshi
稔之 堀越
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】電源である電池の交換の必要性が無く長期間使
用でき、また、微弱な電磁波の強度での情報の送受信が
可能であり、電源を内蔵しない非接触式ICカードに比
べ、長距離の伝送距離を確保することのできる非接触式
ICカードを得る。 【解決手段】非接触式ICカード20に、温度差により
発電する熱電池としてペルチェ素子14を内蔵し、この
内蔵されたペルチェ素子14を電源としてICモジュー
ル1を作動させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電磁波用いて情報
の送受信を非接触で行うICカード、特に電池を内蔵し
た非接触式ICカードに関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、従来から用いられているテレホン
カードやキャッシュカード、定期券などの磁気カードに
代わって、取り扱う情報量の増大や偽造防止などの要求
から、IC(集積回路)チップを有するチップモジュー
ルを内蔵したICカードが導入され、急速に普及しつつ
ある。
【0003】電磁波を利用して通信を行うICカードは
非接触式ICカードとよばれ、この非接触式ICカード
とリーダーライタ装置との間で、データ・コマンドなど
の情報の入出力や電力・クロック信号等の供給を電磁波
等を用いて、非接触状態で行うものである。
【0004】この非接触式ICカードには、従来、電源
を内蔵していない図8の構造形式のものと、電源を内蔵
している図9の構造形式のものとがある。
【0005】いずれの構造形式の場合も、図8及び図9
に示すように、非接触式ICカードは、ICモジュール
1とアンテナコイル2のみで構成された電気回路が、樹
脂や紙等のシート3に内蔵されている。そして、電源を
内蔵しない非接触式ICカード(図8)の場合には、内
蔵されているアンテナコイル2が、電磁波により起電力
を得るとともに情報の送受信を行う。ICモジュール1
は、得られた起電力により作動し、データの記憶や演算
を行う。また、電源を内蔵している非接触式ICカード
(図9)の場合には、電源として、化学反応により起電
力4を生じる化学電池5を内蔵しており、その起電力4
によりICモジュール1を作動させる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た非接触式ICカードにおける、電源を内蔵していない
構造形式のものと、電源を内蔵している構造形式のもの
とには、それぞれ一長一短がある。
【0007】図9に示すように、電源を内蔵している非
接触式ICカードは、ICモジュール1を作動させる電
源として、化学反応により起電力4を生じる化学電池5
を用いることが多い。このため、電磁波は、情報のみを
伝送するだけで良いため、数十mでの伝送距離が実現で
きる。しかし、化学電池5は寿命が限られているため、
電池寿命が終了した場合、電池の交換をするか、あるい
はその時点で非接触式ICカードの使用寿命としなけれ
ばならない。したがって、電池交換という手間が増え、
または非接触式ICカードの短寿命化により、非接触式
ICカードのコスト高を招くことになる。
【0008】一方、電源を内蔵しない非接触式ICカー
ドの場合は、図10に示すように、ICモジュール1を
作動させる電源は、内蔵されたアンテナコイル2と本来
情報伝送に用いられる電磁波6との電磁誘導により生じ
る誘導起電力7である。一般的に、電磁波6の強度と誘
導起電力7の大きさは比例しているため、ICモジュー
ル1が作動するだけの誘導起電力7を得るために、電磁
波6の強度がある一定値以上なければならない。しか
し、電磁波6の強度は、伝送距離が長くなるに従い減衰
し、また、電波法により強度の上限が定められている。
このため、ICモジュール1を作動するのに必要な誘導
起電力7を得ることができる電磁波6の強度の範囲内で
の使用に限られる。したがって、電源を内蔵しない非接
触式ICカードの使用は、伝送距離が短い範囲(約1m
以内)に限定されてしまう。
【0009】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、温度差により発電する熱電池を内蔵し、内蔵された
熱電池を電源としてICモジュールを作動させることに
より、電源である電池の交換の必要性が無く長期間使用
でき、また、微弱な電磁波の強度での情報の送受信が可
能であり、電源を内蔵しない非接触式ICカードに比
べ、長距離の伝送距離を確保することのできる非接触式
ICカードを提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、次のように構成したものである。
【0011】(1)請求項1の発明に係る非接触式IC
カードは、電磁波を用い非接触で情報を送受信するため
のアンテナコイルとデータを記憶するのためのICモジ
ュール、および温度差により発電する熱電池が内蔵され
ており、内蔵された熱電池を電源としてICモジュール
を作動させる構造を有することを特徴とする。
【0012】本発明の非接触式ICカードは、(i) 上記
請求項1記載の構造を有し、微弱な電磁波の強度での情
報の送受信が可能であること(請求項2)、(ii) 上記
請求項1記載の構造を有し、電源である電池の交換の必
要性が無く、長期間使用可能なこと(請求項3)、(ii
i) 上記請求項1記載の構造を有し、電波法に抵触しな
い電磁波強度の環境下において、電源を内蔵しない非接
触式ICカードに比べ、長距離の伝送距離を有すること
(請求項4)、といった特徴を呈するものである。
【0013】(2)請求項5の発明は、前記熱電池がペ
ルチェ素子から成ることを特徴とする。
【0014】(3)請求項6の発明は、前記ペルチェ素
子の片面側に放熱フィンを設けたことを特徴とする。
【0015】(4)請求項7の発明は、前記熱電池の起
電力から外界との温度差を検出し、異常な温度である場
合に警告信号を出力する機能を内蔵したことを特徴とす
る。 <発明の要点>本発明の非接触式ICカードは、ICモ
ジュールを作動させるために必要な電源を得るために電
池を内蔵する。しかし、使用する電池は、半導体のゼー
ベック効果を利用した温度差により起電力を生じる熱電
池を用いる。このため、化学反応により起電力を生じる
化学電池を内蔵する非接触式ICカードと異なり、化学
電池を交換する必要が無く、半導体が破損しない限り半
永久的に使用できる。
【0016】また、本発明の非接触式ICカードは、電
源を内蔵していることにより、電磁波の電磁誘導により
生じる起電力を得る必要がないため、情報伝送のみに必
要な微弱な電磁波の強度の範囲で使用できる。このた
め、伝送距離を数十m以上にすることができる。
【0017】また、従来の電源を内蔵しない非接触式I
Cカードと同じ伝送距離で使用する場合は、情報を伝送
する電磁波の強度を、従来の電源を内蔵しない非接触式
ICカードを使用するときの電磁波の強度に比べ極力弱
くすることができるので、電磁波による身体障害の危険
性も緩和することができる。
【0018】図2に示すように、P型半導体8とN型半
導体9を直列に接続し、P型半導体8とN型半導体9の
一方の片側を高温部側10に、他方を低温部側11にし
て温度差を与えると、P型半導体8の正の電荷を持つ正
孔12とN型半導体9の負の負荷を持つ電子13が高温
部側10の側に移動する。このためP型半導体8からN
型半導体9へ右周りの起電力4が生じ電流が流れる。こ
れが、ゼーベック効果である。
【0019】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示の実施形態に
基づいて説明する。
【0020】本発明の非接触式ICカード20は、図1
に示すように、電磁波を用い非接触で情報を送受信する
ためのアンテナコイル2とデータを記憶するのためのI
Cモジュール1、および温度差により発電する熱電池が
内蔵されており、内蔵された熱電池を電源としてICモ
ジュール1を作動させる構造を有する。
【0021】本実施形態では、図1に示すように、アン
テナコイル2の内側つまりアンテナコイル2で囲まれる
領域内に、温度差により発電する熱電池として、ゼーベ
ック効果を生じる半導体であるペルチェ素子14を組み
込み電源とした。
【0022】即ち、上記発電する熱電池としてペルチェ
素子14を用い、その一方の面側(高温部側)を、樹脂
や紙等から成るシート3の表面と同じ面一となるように
又はシート3内に埋設されるように配設して、シート3
と接した高温部側として機能できるように構成した。そ
して、そのペルチェ素子14に温度差により発生する起
電力4(図2)の出力端子を、ICモジュール1に接続
した。
【0023】また、このペルチェ素子14の他方の面側
には、外部空気との熱交換を速やかに行わせて当該ペル
チェ素子14の面を冷却するための放熱フィン15を設
置し、当該面側が低温部側として機能するように構成し
た。この放熱フィン15の設置は、ペルチェ素子14の
高温部側と低温部側(高温源と低温領域)との熱平衡状
態を防止するためである。
【0024】なお、ペルチェ素子14を使用した理由
は、温度差により発電する熱電池として適しており、ペ
ルチェ素子14の一方の面側と他方の面側の温度差によ
り起電力が生まれ、その起電力に応じた電流を流すこと
ができるためである。
【0025】図3は、図1のペルチェ素子14を組み込
んだ非接触式ICカード20の横断面である。図4は、
使用したペルチェ素子14の特性を示したものであり、
与えられる温度差とそれにより発生する起電力との関係
を示したグラフである。
【0026】上記構成の非接触式ICカード20を、図
5に示すように、その放熱フィン15の無い側を一定の
高温源16に接触させて配置し、放熱フィン15の有る
側を室温中に置いた環境において、両側の温度差(K)
及び生じた起電力(×10(V))と電流(mA)とを
測定した。図6はその結果である。
【0027】この場合において、伝送距離について検討
した結果、化学電池を内蔵した場合と同じ距離で動作す
ることが確認できた。
【0028】これにより、本実施形態における非接触式
ICカード20は、温度差のある環境において使用する
場合、電池交換の必要が無く、電池を内蔵しない非接触
式ICカードの伝送距離に比べ大幅に長くなった。
【0029】上記構成の非接触式ICカードは、電磁波
を用い非接触で情報を送受信するためのアンテナコイル
とデータを記憶するのためのICモジュール、および温
度差により発電する熱電池が内蔵されており、内蔵され
た熱電池を電源としてICモジュールを作動させる構造
を有するものであるため、微弱な電磁波の強度での情報
の送受信が可能であり、電源である電池の交換の必要性
が無く長期間使用可能であり、また電波法に抵触しない
電磁波強度の環境下において、電源を内蔵しない非接触
式ICカードに比べ、長距離の伝送距離を有する。
【0030】本発明の非接触式ICカードは、種々の用
途に使用することができるものである。通常知られてい
る用途の他、例えば図7に示すように、ある装置17に
上記実施形態の非接触式ICカード20を備え付け、熱
電池たるペルチェ素子14より出力される起電力が、外
界との温度差に応じて変化することを利用して、熱起電
力が一定の範囲内では正常動作状態にあると判断し、熱
起電力が一定レベルを超えた場合は異常な動作状態にあ
ると判断することにより、装置17の動作を監視するこ
ともできる。即ち、熱電池たるペルチェ素子14の起電
力の大きさから外界との温度差を検出し、装置17に異
常な温度が生じ、外界との温度差ができたときに警告信
号を出すように非接触式ICカードを構成しておき、温
度監視用センサーとしても利用することができる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明の非接触式I
Cカードによれば、温度差により発電する熱電池を内蔵
し、この内蔵された熱電池を電源としてICモジュール
を作動させる構造としたことにより、電源である電池の
交換の必要性が無く長期間使用することができ、また、
微弱な電磁波の強度での情報の送受信が可能となり、電
源を内蔵しない非接触式ICカードに比べ、長距離の伝
送距離を有する非接触式ICカードを提供することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す図であり、放熱フィ
ンを設けたペルチェ素子を電源として非接触式ICカー
ドに内蔵してある構造を示す。
【図2】ゼーベック効果について説明した図である。
【図3】図1の非接触式ICカードを横断面から観た図
である。
【図4】本発明の一実施形態において使用したペルチェ
素子の特性を示す図である。
【図5】本発明の非接触式ICカードを高温源の上に置
いた状態を示す図である。
【図6】本発明の一実施形態に係る非接触式ICカード
における熱電池の作用効果を示した図である。
【図7】本発明の変形実施形態例を示し、本発明の非接
触式ICカードを温度センサーとして用いた状態を示す
図である。
【図8】従来技術における電源を内蔵しない非接触式I
Cカードの構造例を示す図である。
【図9】従来技術における電源を内蔵する非接触式IC
カードの構造例を示す図である。
【図10】従来技術における電源を内蔵しない非接触I
Cカードの起電力の供給方法を示す図である。
【符号の説明】
1 ICモジュール 2 アンテナコイル 3 シート 4 起電力 6 電磁波 7 誘導起電力 14 ペルチェ素子 15 放熱フィン 20 非接触式ICカード

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】電磁波を用い非接触で情報を送受信するた
    めのアンテナコイルとデータを記憶するのためのICモ
    ジュール、および温度差により発電する熱電池が内蔵さ
    れており、内蔵された熱電池を電源としてICモジュー
    ルを作動させる構造を有することを特徴とする非接触式
    ICカード。
  2. 【請求項2】請求項1記載の構造を有し、微弱な電磁波
    の強度での情報の送受信が可能であることを特徴とする
    請求項1記載の非接触式ICカード。
  3. 【請求項3】請求項1記載の構造を有し、電源である電
    池の交換の必要性が無く、長期間使用可能なことを特徴
    とする請求項1又は2記載の非接触式ICカード。
  4. 【請求項4】請求項1記載の構造を有し、電波法に抵触
    しない電磁波強度の環境下において、電源を内蔵しない
    非接触式ICカードに比べ、長距離の伝送距離を有する
    ことを特徴とする請求項1、2又は3記載の非接触式I
    Cカード。
  5. 【請求項5】前記熱電池がペルチェ素子から成ることを
    特徴とする請求項1、2、3又は4記載の非接触式IC
    カード。
  6. 【請求項6】前記ペルチェ素子の片面側に放熱フィンを
    設けたことを特徴とする請求項5記載の非接触式ICカ
    ード。
  7. 【請求項7】前記熱電池の起電力から外界との温度差を
    検出し、異常な温度である場合に警告信号を出力する機
    能を内蔵したことを特徴とする請求項1、2、3、4、
    5又は6記載の非接触式ICカード。
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