JP2007249725A - Ｒｆｉｄデバイスとその利用システム - Google Patents

Abstract

【課題】
物品に付与し、その回収、再使用を簡便に実施できるＲＦＩＤデバイスとその利用システムを提供する。
【解決手段】
ＲＦＩＤデバイス回収システムは、加熱により形状が変化する部位を少なくとも１つ有する係合部と、前記部位に近接して設けられた金属部と、メモリと、送受信回路と、アンテナとを含み、前記係合部に接続されたＲＦＩＤタグと、を有するＲＦＩＤデバイスの前記係合部と係合させられた物品に、交流磁界を印加することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグを備えたＲＦＩＤデバイスに関し、特に回収、再使用に適したＲＦＩＤデバイス、およびその利用システムに関する。

近年、無線によりメモリ内に情報を読み書きするＲＦＩＤ（radiofrequency identification)タグが、生産や物流などのトレーサビリティを可能とする情報管理ツールとして注目を浴びている。ＲＦＩＤタグは、ＩＣタグ、無線タグ、電子タグ、トランスポンダ等とも呼ばれ、媒体に電波、電磁波を用いた自動認識機能を持ち、非接触でデータの読み出しや書き込みが可能なデバイスである。ＲＦＩＤタグは、リーダ／ライタとの無線を送受信するためのアンテナ、送受信部を含む制御回路、情報を記憶するためのメモリを有する。ＲＦＩＤタグには様々な応用が考案、実現されている。

ＲＦＩＤの無線伝送方式には、電磁結合方式（相互誘導方式）、電磁誘導方式（誘導電磁界方式）、電波方式（放射電磁界方式）がある。

電磁結合方式は、交流磁界によるコイルの相互誘導を利用して通信を行なう方式で、５５０ｋＨｚ以下の長波が利用される。リーダ／ライタとＲＦＩＤタグとを近接して対向させ、コア入りコイルヘッドまたは空心コイルヘッドに高周波を印加することによって生じる相互誘導で通信する。バッテリが不要であり、小型化が容易である。人体、コンクリート、木材、プラスチック、ガラス、紙等の非導電体や水の影響を受けず、耐ノイズ性に優れている。パレット、カセット、ワーク、ツール等の管理等ＦＡ分野で広く利用されている。

電磁誘導方式は、コイルアンテナに印加した１３５ｋＨｚ以下の長波帯、または１３．５６ＭＨｚの短波帯により、アンテナ近傍に発生する磁界を伝送媒体とする方式である。ＲＦＩＤタグのアンテナに誘起される誘導起電力によって通信をする。バッテリを必要とせず、通信距離は最大約１ｍである。人体、コンクリート、木材、プラスチック、ガラス、紙等の非導電体や水の影響を受けない。１３．５６ＭＨｚ帯は、コイルの巻き数を少なくできるので、薄型を実現し易い。カード型、コイン型、スティック型など様々な形状があり、個人カード、交通カード、商品タグ、物流タグ等に広く利用されている。

電波方式は、構内無線局の無線設備の中で移動体識別用として割り当てられている２．４５ＧＨｚ帯のマイクロ波、または４３３ＭＨｚ帯と９５３ＭＨｚ帯のＵＨＦ帯を利用する方式である。電波方式には、電源を持たない受動型と、電源を持つ能動型がある。マイクロ波帯は、電波の直進性、指向性が強い。数ｍの通信が可能である。金属による反射や回折、人体、水による吸収等の影響がある。無線ＬＡＮ，ブルートゥース、電子レンジ等との混信もある。ＵＨＦ帯は人体、コンクリート、木材、プラスチック、ガラス、紙等の非導電体や水の影響が少ない。数ｍの通信が可能である。

ＲＦＩＤタグのコストは約１０円から約１０００円程度であり、使い捨てにするには、使用者にとって負担が大きい。また鉛化合物であるＰＺＴ［（ＰｂＺｒ）ＴｉＯ_３］を用いた強誘電体ランダムアクセスメモリ（ＦｅＲＡＭ）が不揮発性メモリとして使用されることが多く、廃棄すると環境の鉛汚染も懸念される。これらの事情から、ＲＦＩＤタグは、回収し、再使用することが望まれる。再使用の場合、非破壊で回収することが望まれる。

特許文献１は、ＲＦＩＤタグを間に挟んで、物品にシート状基材を貼着することを提案する。シート状基材には手で破り取るための開封機構を設ける。

特許文献２は、ＲＦＩＤタグを内蔵したねじ等の締結具を、冷蔵庫などの製品の組み立てに用いることを提案する。別体のＲＦＩＤタグを用いることなく、ＲＦＩＤタグを製品に組み込むことができる。

特許文献３は、ＲＦＩＤタグを伝票に熱剥離型接着剤で保持し、分離容器内で加熱しながら攪拌することでＲＦＩＤタグを分離回収することを提案する。

一方、ごみ処理場の不足から製品廃棄物のリサイクルが求められている。リサイクルのためには、製品を低コストで分解できることが望ましい。

特許文献４は、中空の形状記憶樹脂結合子を加熱、変形、冷却して、結合すべき複数の部品を結合し、分解する時は加熱して変形前の形状を回復し、結合を外すことを提案する。形状記憶樹脂として、スチレン−ブタジェン（形状復元温度６０〜９０℃）、ウレタンエラストマ（形状復元温度−３０〜６０℃）、ポリノルボルネン（形状復元温度３５℃）、トランスポリイソプレン（形状復元温度６７℃）等が例示されている。

特許文献５は、形状記憶樹脂と形状記憶合金を用いて、電子機器などの筐体を形成し、加熱により自動的に分離、解体することを提案する。

特開２００２−１２８２４０号公報 特開２００３−７６９６６号公報 特開２００５−１６１７５４号公報 特開平７−１１００２０号公報 特開平７−１６４５３３号公報

本発明の目的は、物品に係合させ、回収、再使用を簡便に実施できるＲＦＩＤデバイスとその利用システムを提供することである。

本発明の他の目的は、物品に係合させ、非破壊で回収できるＲＦＩＤデバイスとその利用システムを提供することである。

本発明の１観点によれば、
加熱により形状が変化する部位を少なくとも１つ有する係合部と、
前記部位に近接して設けられた金属部と、
メモリと、送受信回路と、アンテナとを含み、前記係合部に接続されたＲＦＩＤタグと、
を有するＲＦＩＤデバイス
が提供される。

本発明の他の観点によれば、
上述のＲＦＩＤデバイスの前記係合部と係合させられた物品に、交流磁界を印加することを特徴とするＲＦＩＤデバイス回収システム
が提供される。

加熱により複数の形状に変化する部位と金属部とを用いることにより、ＲＦＩＤデバイスを簡便に回収、再使用できる。

以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。

図１Ａ，１Ｂは、第１の実施例による、ＲＦＩＤデバイスの概略断面図と該ＲＦＩＤデバイスを利用するシステムのブロック図である。

図１Ａに示すように、ＲＦＩＤデバイス１は、ＲＦＩＤタグ１０と係合部２０を含む。係合部２０は、形状記憶樹脂で形成されたスナップフィット２１とその近傍に埋め込まれた鉄片２５を含む。スナップフィット２１は、２つの部分に分かれ、それぞれ弾力性を有する基部と、先端に鏃のように外径が先端に向かって減少する挿入斜面２２と、その後ろ側で長さ方向に対して垂直に形成された係止面２３を有する。挿入斜面２２と係止面２３とが突起を形成する。

形状記憶樹脂は固定相と可逆相との２相構造を含み、可逆相が軟化する温度が形状復元温度である。一旦溶融状態とし所定形状とした後、形状復元温度以上で変形（整形）させ、形状復元温度未満に冷却すると、変形した状態を維持する。その後、形状回復温度以上に加熱すると変形前の所定形状に戻る。鉄片２５は、変形された係合部を形状回復温度以上に加熱するためのものであり、係合部を選択的に加熱できればよい。そのため、係合部近傍に選択的に配置される。好ましくは、スナップフィットとの界面に形成される。

例えば、形状記憶樹脂として形状復元温度５５℃のウレタンエラストマを用いる。この材料を２００℃まで加熱し、固定相、可逆相共に溶融状態とし、突起のないスナップフィットの形状とし、鉄片２５を埋め込む。突起のないスナップフィット体を冷却し、端面にＲＦＩＤタグ１０を接着する。次に、スナップフィット体を形状復元温度５５℃以上の約７０℃に加熱し、型を用いてスナップフィットの突起を型で整形する。そのまま形状復元温度未満まで冷却し、スナップフィット２１を形成する。なお、係合部２０全体を形状記憶樹脂で作成する場合を説明したが、少なくとも係合機能を有する部分が形状記憶樹脂で形成されればよい。形状記憶樹脂と他の種類の樹脂との複合構造としてもよい。

物品（包装材やラベル等物品の付属物である場合を含む）３０は、スナップフィット２１と係合する、例えば平面形状が円形の貫通孔３１を有し、貫通孔３１の導入部は径が徐々に広がるテーパ状の導入斜面３２になっている。貫通孔３１の径は、スナップフィット２１の突起の径より小さく、突起のない状態のスナップフィットの径より大きい。スナップフィット２１を、物品３０の貫通孔３１に押し込むと、スナップフィット２１が弾性変形し、貫通孔３１を通過する。スナップフィット２１の最大径部が貫通孔３１を抜けると、弾性変形が解除され、点線で示すように係止面２３が、物品３０の裏面に係合して、スナップフィット２１は離脱しなくなる。

図１Ｂに示すように、ＲＦＩＤタグ１０は、メモリ１１ａと送受信回路１１ｂとを含む半導体素子１１と、アンテナ１２とを含む。情報管理部４０は、コントローラ４１と、送受信回路４２と、アンテナ４３を含むリーダ／ライタ４４とデータベースを含むコンピュータ４５と、を含む。コントローラ４１は、送受信回路４２、アンテナ４３を介してＲＦＩＤタグ１０と情報をやり取りする。例えば、必要に応じて、物品の管理情報をＲＦＩＤタグ１０のメモリ１１ａに書き込み、メモリ１１ａから管理情報を読み取る。書き込む情報は、コンピュータ４５から受け取り、読み取った情報は、コンピュータ４５に送る。

回収部５０は、誘導ヒータ５１と磁石５２とを含む。誘導ヒータ５１は、ＩＨ（inductive heating）調理器等に使用されるものと同一原理で、例えば、コイルに２０ｋＨｚの交流電流を流し、交流磁界を発生させる。なお、ＲＦＩＤデバイス１の係合部に埋め込む鉄片２５は、金属メッキ、金属箔でもよいが、発熱効率の点から鉄、銅、アルミニウム等の金属片でもよい。鉄の他、銅やアルミニウムも用いるときは、誘導ヒータのコイル巻き数と周波数を切り換え可能とするのが好ましい。

物品３０の流通終了時、例えば店舗のキャッシャにおいて、物品３０と係合したＲＦＩＤデバイス１のメモリ１１ａから管理情報が読み出された後、回収部５０の誘導ヒータ５１上にＲＦＩＤデバイスの係合された物品３０が載置され、交流磁界が印加される。すると、鉄片２５内で渦電流が生じ、ジュール熱によって鉄片２５が加熱される。スナップフィット２１の温度が鉄片２５によって昇温され、形状復元温度を超えると、スナップフィット２１は元の形状に戻り、突起は消滅する。ＲＦＩＤデバイス１を物品３０から容易に分離できるようになる。なお、ＲＦＩＤデバイス分離後に、管理情報をメモリ１１ａから読み出してもよい。

発熱は鉄片２５とその周囲のみで生じ、物品３０には及ばない。例えば、物品３０が生鮮食料品であっても、その鮮度は維持される。ＲＦＩＤデバイス１を分離した後は、鉄片２５を利用して磁石５２でＲＦＩＤデバイス１を回収することも可能である。分離、回収動作によって、ＲＦＩＤデバイスは何らダメージを受けない。また廃棄物も生じない。

図２Ａ，２Ｂは、変形例によるＲＦＩＤデバイスの構成を示す概略断面図である。図２Ａにおいては、スナップフィット２１が一対の突起で形成される代わりに、柱状部材と対向する突起部材で構成されている。用途に応じて、スナップフィットの形状も種々変更可能である。

図２Ｂにおいては、物品３０が導電体で形成され、電磁波の障害となりうる場合、ＲＦＩＤデバイスの形状を延在部１３を含むように変形した例である。アンテナ１２は、延在部１３で物品３０から引き離された位置に配置される。このようにＲＦＩＤデバイスの形状も種々変更可能である。係合部の形状もスナップフィットに限らない。

図３は、第２の実施例によるＲＦＩＤデバイスを示す概略断面図である。ＲＦＩＤデバイス１は、ＲＦＩＤタグ１０と係合部２０とを含む。ＲＦＩＤタグ１０は、半導体素子１１とアンテナ１２を含み、マイナス状またはプラス状の刻み目を供えてネジ頭を構成する。係合部２０は、円柱状で、内部に円筒状の鉄片２５を含み、外周に雄ネジ２４を形成している。少なくとも雄ネジ２４の部分を形状記憶樹脂で形成する。物品３０は、例えばプラスチック部に形成した雌ネジ３４を有する。なお、雄ネジ、雌ネジは必ずしも全円周に亘って形成されていなくてもよい。雄ネジを円周の一部に形成する場合、鉄片２５も対応する部分のみに設けてもよい。雄ネジ２４を雌ネジ３４に螺入することにより、ＲＦＩＤデバイスは物品に係合され、加熱して雄ネジ２４を消滅させることにより、容易に分離できる。

図４Ａ−４Ｇは、樹脂製の物品に小型ＲＦＩＤデバイスを係合し、その後分離回収するのに適したＲＦＩＤデバイスとその利用手順を示す概略断面図である。図４Ａに示すように、半導体素子１１、アンテナ１２を含むＲＦＩＤタグ１０は、形状記憶樹脂で形成され、鉄片２５を含む係合部２０と一体化され、ＲＦＩＤデバイス１を形成している。半導体素子のパッケージ自体を形状記憶樹脂で作ってもよいが、少なくとも係合機能を形成、解除できる部分を形状記憶樹脂で作成する。

図４Ｂに示すように、形状回復温度以上の温度で、型により係合部を整形し、形状回復温度未満の温度まで冷却する。このようにして上下の大径部に挟まれた小径部が形成される。

図４Ｃに示すように、樹脂製物品３０の係合孔３１は大径部より小さい径を有する。物品３０に力を加えて変形させ、係合孔３１を広げて、ＲＦＩＤタグ１０の大径部を通過させ小径部に落とし込んで、係合させる。極短時間に限られた変形量で係合させることにより、物品３０はダメージを受けることなく、元の状態に戻る。係合前又は後に必要な管理情報をＲＦＩＤタグに書き込み、流通段階はこの状態で搬送等行う。

図４Ｄに示すように、流通終了時、ＲＦＩＤデバイス１の係合された物品３０を誘導ヒータ５１に載置し、交流磁界を印加する。すると、鉄片２５がジュール熱によって加熱され、形状記憶樹脂の温度を昇温する。

図４Ｅに示すように、形状記憶樹脂の温度が形状回復温度を越えると形状記憶樹脂の形状が元の状態に復元する。物品３０の係合孔３１の上の大径部は消滅する。

図４Ｆに示すように、物品３０から容易にＲＦＩＤデバイス１を分離できる。なお、ＲＦＩＤデバイスの分離前、又は後に管理情報をメモリから読み出す。

図４Ｇに示すように、ＲＦＩＤデバイス１を磁石５２で回収する。ＲＦＩＤデバイス１は、図４Ａと同じ状態であり、再び使用することができる。

以上、実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに限定されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組合わせが可能なことは当業者に自明であろう。

図１Ａ，１Ｂは、第１の実施例による、ＲＦＩＤデバイスの概略断面図と該ＲＦＩＤデバイスを利用するシステムのブロック図である。 図２Ａ，２Ｂは、変形例によるＲＦＩＤデバイスの構成を示す概略断面図である。 図３は、第２の実施例によるＲＦＩＤデバイスを示す概略断面図である。 図４Ａ−４Ｇは、樹脂製の物品に小型ＲＦＩＤデバイスを係合し、その後分離回収するのに適したＲＦＩＤデバイスとその利用手順を示す概略断面図である。

符号の説明

１０ ＲＦＩＤタグ
１１ 半導体素子
１１ａ メモリ
１１ｂ 送受信回路
１２ アンテナ
１３ 延在部
２０ 係合部
２１ スナップフィット
２２ 挿入斜面
２３ 係止面
２５ 鉄片
２４ 雄ネジ
３０ 物品
３１ 貫通孔
３２ 導入斜面
３４ 雌ネジ
４０ 情報管理部
４１ コントローラ
４２ 送受信回路
４３ アンテナ
５０ 回収部
５１ 誘導ヒータ
５２ 磁石

Claims (5)

1. 加熱により形状が変化する部位を少なくとも１つ有する係合部と、
   前記部位に近接して設けられた金属部と、
   メモリと、送受信回路と、アンテナとを含み、前記係合部に接続されたＲＦＩＤタグと、
   を有するＲＦＩＤデバイス。
2. 前記金属部が磁性体である請求項１記載のＲＦＩＤデバイス。
3. 前記部位は、突起状の第１の形状から平坦状の第２の形状に変化することを特徴とする請求項１または２記載のＲＦIＤデバイス。
4. 請求項１〜３のいずれか１項記載のＲＦＩＤデバイスの前記係合部と係合させられた物品に、交流磁界を印加することを特徴とするＲＦＩＤデバイス回収システム。
5. さらに、
   前記物品から分離した前記ＲＦＩＤデバイスを磁力を用いて回収することを特徴とする請求項４記載のＲＦＩＤデバイス回収システム。

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