JP2012018533A - 通信装置及びその取付構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、ＲＦＩＤタグに対するマグネットの配置を改良して、鉄板等に設置しても、通信を可能とした通信装置及び通信装置の取付構造を提供することを目的としている。
【解決手段】 本実施形態の通信装置１は、ＲＦＩＤタグ２と、磁性部材３と、マグネット５とを有し、前記ＲＦＩＤタグ２と前記磁性部材３とが重ねて積層部７が構成され、前記マグネット５は、前記ＲＦＩＤタグ２を外側に向けた状態にて通信装置１に対する設置部（鉄板６）に吸着可能で、且つ、前記ＲＦＩＤタグ２のアンテナと重ならない位置にて前記積層部７に取り付けられていることを特徴とする通信装置。
【選択図】 図１

Description

本発明は、リーダライタとの間で無線通信を可能としたＲＦＩＤタグを有する通信装置に係り、例えば、鉄板に繰り返して取り付けることができるマグネットを備えた通信装置に関する。

ＲＦＩＤ（Radio Frequency ID）タグは、情報を記録するＩＣチップと、金属製のアンテナを備え、リーダライタとの間で無線通信を可能としている。

ＲＦＩＤタグは、生産ラインの工程管理タグや、キャビネット及び高圧ボンベ等の管理タグ等に使用することができる。

下記の特許文献には、例えば、ＲＦＩＤタグを鉄板の表面に設置するときに、マグネットを用いてＲＦＩＤタグを前記鉄板に固定させることが記載されている。

しかしながらＲＦＩＤタグを鉄板にマグネットにより取り付けた構成では、リーダライタからの磁界により金属である鉄板に渦電流が生じ、渦電流による反磁界が、無線通信に必要な磁界をキャンセルする問題が生じた。

そこでＲＦＩＤタグの背面（鉄板側）に磁性シートを設けることで、リーダライタからの磁束をＲＦＩＤタグ側に引き寄せることが可能になると考えられる。

しかしながら、マグネットからの磁場の影響を受けて鉄板が磁化され、その磁化の影響を磁性シートが受けることで、磁性シートの透磁率が低下する。この結果、リーダライタからの磁束をＲＦＩＤタグ側に引き寄せる磁性シートの機能が低下し、したがって、通信感度が低下し、あるいは通信ができなくなるといった問題が生じた。

特開２００９−１３５８６７号公報 特開２００９−１３０４４６号公報 特開２００２−４３７９２号公報 特開平１０−６５３８４号公報

そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、ＲＦＩＤタグに対するマグネットの配置を改良して、鉄板等に設置しても、適切に通信を可能とした通信装置及び通信装置の取付構造を提供することを目的としている。

本発明における通信装置は、
ＲＦＩＤタグと、磁性部材と、マグネットとを有し、
前記ＲＦＩＤタグと前記磁性部材とが重ねて積層部が構成され、
前記マグネットは、前記ＲＦＩＤタグを外側に向けた状態にて通信装置に対する設置部に吸着可能で、且つ、前記ＲＦＩＤタグのアンテナと重ならない位置にて前記積層部に取り付けられていることを特徴とするものである。

また本発明における通信装置の取付構造は、本発明の通信装置と、磁性を有する設置部とを有し、前記通信装置は、前記ＲＦＩＤタグを外側に向けた状態にて前記マグネットにより前記設置部の表面に設置されることを特徴とするものである。本発明は、前記設置部を鉄板で形成した構成に好ましく適用される。

本発明では、上記のようにマグネットを、ＲＦＩＤタグのアンテナと重ならない位置に設けた。このため本発明の通信装置を、ＲＦＩＤタグを外側に向けた状態にて、マグネットにより磁性を有する例えば、鉄板の表面に設置したとき、鉄板がマグネットにより磁化される領域はＲＦＩＤタグのアンテナから離れた領域であり、よってＲＦＩＤタグのアンテナと対向した位置にある磁性部材は鉄板の磁化の影響を受けない。したがって、ＲＦＩＤタグのアンテナと対向した位置にある磁性部材の透磁率の低下を抑制でき、ＲＦＩＤタグを有する通信装置を例えば、鉄板上にマグネットにより取り付けた構成において、通信を可能とし、且つ従来に比べて、優れた通信感度を得ることができる。

また、ＲＦＩＤタグを有する通信装置を、例えば、粘着層を用いて設置部の表面に貼り付けるような構造では、設置部に対して、通信装置の取付けと取外しを何度も繰り返すことができず、また耐熱性にも劣るが、本発明のように、通信装置を、設置部の表面にマグネットを用いて設置することで、通信装置の取付けと取外しを何度も繰り返すことができ経済的であり、また耐熱性にも優れた構成にできる。

本発明では、前記積層部は、非磁性の導電部材、前記磁性部材及び前記ＲＦＩＤタグの順に積層されていることが好ましい。通信装置における共振周波数の調整を適切且つ容易に行うことができる。

また本発明では、前記マグネットに貫通孔が形成され、前記貫通孔に前記積層部が配置されることが好ましい。これにより簡単な構成で、マグネットを積層部に取り付けることができる。また通信装置をマグネットにより、しっかりと設置部の表面に固定することが出来る。

本発明によれば、ＲＦＩＤタグを有する通信装置を、例えば鉄板上にマグネットにより取り付けた構成において、通信を可能とし、且つ従来に比べて、優れた通信感度を得ることができる。

本実施形態の通信装置及びリーダライタと、通信装置の取付構造を示す部分縦断面図、 図１と異なる本実施形態の通信装置と、通信装置の取付構造を示す部分縦断面図、 図１と異なる本実施形態の通信装置と、通信装置の取付構造を示す部分縦断面図、 図１に示す本実施形態の通信装置の平面図、 製造装置に本実施形態の通信装置を取り付けた斜視図、 比較例の通信装置を示す部分縦断面図、 比較例の通信装置を示す部分縦断面図、 比較例の通信装置を示す部分縦断面図、 図１ないし図４とは異なる実施形態の通信装置と、通信装置の取付構造を示す平面図、 図９に示すＡ−Ａに沿って切断し矢印方向から見た通信装置の縦断面図。

図１は、本実施形態の通信装置及びリーダライタと、通信装置の取付構造を示す部分縦断面図、図２，図３は、図１と異なる本実施形態の通信装置と、通信装置の取付構造を示す部分縦断面図、図４は図１に示す本実施形態の通信装置の平面図である。

図１に示す通信装置１は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency ID）タグ２と、非磁性の導電部材４と、ＲＦＩＤタグ２と導電部材４の間に挿入された磁性部材３とを有して構成される積層部７と、マグネット５とを有して構成される。

図４に示すようにＲＦＩＤタグ２は、基板上にアンテナ８とＩＣチップ９が形成された形態である。

図４に示すようにアンテナ８は例えば巻回されたコイル状で形成されている。ＩＣチップ９はアンテナ８に電気的に接続されている。

非磁性の導電部材４の材質は限定されない。例えば、Ａｌシートで形成される。導電部材４は全体が導電材料で形成されていてもよいし、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等の基材の両面に導電層が形成された構造としてもよい。導電部材４は、数μｍ〜１００μｍ程度の膜厚範囲内で形成される。

磁性部材３は、磁性粉末と結着材とを有し基材上に既存の手法（例えばドクターブレード法）にて形成されたシート状のもので、数十μｍ〜数百μｍ程度の膜厚で形成される。磁性部材３にはアルプス電気株式会社製の磁性シートを用いることが出来る。

積層部７を構成するＲＦＩＤタグ２と磁性部材３の間、磁性部材３と導電部材４との間は、夫々、図示しない粘着層により接合されている。

図１，図４に示すように、マグネット５には、略中央に貫通孔５ａが形成されている。図４に示す貫通孔５ａは略矩形状で形成されるが、形状は特に限定されない。

マグネット５は、シート状であり、少なくとも片面が吸着面５ｂを構成している。よってマグネット５の吸着面５ｂを磁性を有する設置部の表面に向けることで、マグネット５の吸着力により通信装置１を設置部の表面に固定することが出来る。図１に示すマグネット５は片面のみが吸着面５ｂとなっているが、両面が吸着面となるものであってもよい。またマグネット５の材質は特に限定されるものでない。またマグネット５の厚さ寸法は、数十〜数千μｍ程度で形成される。

図１に示すように積層部７の一方の面（第１の面）７ａ側にＲＦＩＤタグ２が配置され、他方の面（第２の面）７ｂ側に導電部材４が配置され、積層部７の第２の面７ｂが、マグネット５の吸着面５ｂと同一面となるように、積層部７がマグネット５の貫通孔５ａに配置される。そして積層部７とマグネット５間が粘着層により接合される。マグネット５は積層部７に粘着層を介して直接接合されたものであってもよいし、あるいは粘着層以外の他の部材を介して間接的に接合されたものであってもよい。

図４に示すように平面で見ると、マグネット５は、積層部７の周囲に配置される。よってマグネット５は、ＲＦＩＤタグ２のアンテナ８と厚さ方向にて重ならない位置に取り付けられている。

図１に示すように本実施形態の通信装置１が鉄板６上に設置される。鉄板６は、図５に示す製造装置１５や、ボンベ、キャビネットといった製品の表面部材である。鉄板６が表面に露出した状態であってもよいし、鉄板の表面に何らかの塗装がされた状態であってもよい。鉄板６の材質は特に限定されるものでない。

図１に示すように、鉄板６に対して、ＲＦＩＤタグ２を外側に向け、マグネット５の吸着面５ｂを鉄板６側に向けて、マグネット５の吸着力により通信装置１を鉄板６上に固定する。この実施形態では、マグネット５は積層部７の周囲にあり、積層部７と重ねて設けられていないから、積層部７と鉄板６の間はくっ付いていない。

図１に示すように、通信装置１のＲＦＩＤタグ２が、リーダライタ１１側に向けられている。そして、図１に示すように、リーダライタ１１からの磁束が通信装置１に引き寄せられ、通信装置１とリーダライタ１１との間で還流磁束Ａが形成される。これにより、ＲＦＩＤタグ２とリーダライタ１１との間で無線通信を行うことが出来る。

ＲＦＩＤタグ２とリーダライタ間での無線通信は、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）における周波数１３．５６ＭＨｚの電磁誘導方式を用いて行うことが出来る。

図６ないし図８を用いて本実施形態の通信装置１に対する比較例の通信装置の構成を説明する。

図６に示す通信装置１６は、ＲＦＩＤタグ１７とマグネット１８により構成され、マグネット１８に形成された貫通孔１８ａにＲＦＩＤタグ１７が配置されている。そして通信装置１６をマグネット１８の吸着力により、鉄板６の表面に固定することが出来る。

しかしながら図６の構成では、図１と異なってＲＦＩＤタグの背面に磁性部材３が設けられることなく、金属の鉄板６が配置されるため、リーダライタからの磁界により金属の鉄板６に渦電流が生じ、渦電流による反磁界が、無線通信に必要な磁界をキャンセルしてしまう。よって図６の通信装置１６の構成ではリーダライタとの間で無線通信を適切に行うことが出来ない。

図７に示す通信装置１９は、鉄板６側からマグネット２０、非磁性の導電部材２１、磁性部材２２及びＲＦＩＤタグ２３の順に積層された構成となっている。

図７では、ＲＦＩＤタグ２３及び磁性部材２２の背面全域に、マグネット２０が対向している。このため通信装置１９をマグネット２０の吸着力により、鉄板６の表面に固定したとき、マグネット２０の磁場の影響を受けて鉄板６が磁化されるが、その磁化領域は、磁性部材２２の全域と対向している。よって磁性部材２２全体の透磁率が鉄板６の磁化の影響を受けて低下し、すなわちＲＦＩＤタグ２３と対向した領域の磁性部材２２の透磁率が低下してしまう。したがって図７の通信装置１９の構成では、リーダライタとの間で無線通信を行うことが出来ないか、あるいは通信ができたとしても、通信感度が非常に低下した状態となる。

図８に示す通信装置２４は、鉄板６側から粘着層２５、非磁性の導電部材２６、磁性部材２７及びＲＦＩＤタグ２８の順に積層された構成となっている。図８の通信装置２４は、図１に示す本実施形態の通信装置１と違って粘着層２５を介して鉄板６に貼り付ける構成である。

図８では、通信装置２４の取付にマグネットを用いていないため、マグネットの磁場により鉄板６が磁化されるという問題はなく、よって鉄板６の磁化の影響による通信不能あるいは通信感度の低下といった問題は生じない。すなわち図８の通信装置２４は、リーダライタとの間で無線通信が可能である。

しかしながら図８に示すように粘着層２５を用いる構成である場合、一度、鉄板６上に通信装置２４を貼り付けてしまうと容易に剥がすことができなくなり、通信装置２４を鉄板６から取り外して他の製品に用いるといった、繰り返しての使用ができない。また粘着層２５の耐熱温度は低く、耐熱性に劣る構成である。よって熱の加わる使用環境下では、粘着層２５の粘着力が低下して、使用状態の通信装置２４が剥がれてしまう等の問題が生じやすくなる。なお粘着層２５の耐熱温度は概ね１００℃以下である。

図６〜図８に示す比較例に対して、図１に示す本実施形態の通信装置１は、非磁性の導電部材４と磁性部材３とＲＦＩＤタグ２とが順に積層された積層部７と、マグネット５とを有し、マグネット５は、ＲＦＩＤタグ２を外側に向けた状態にて鉄板６に吸着可能で、且つ、ＲＦＩＤタグ２のアンテナ８と重ならない位置にて積層部７に取り付けられている。

よって鉄板６は、マグネット５の磁界を受けて磁化されるが、磁化される領域６ａは、平面視にてＲＦＩＤタグ２のアンテナ８から離れた領域である。したがって、ＲＦＩＤタグ２のアンテナ８と対向した位置にある磁性部材３は、鉄板６の磁化の影響を受けない。

以上により、ＲＦＩＤタグ２のアンテナ８と対向した位置にある磁性部材３の透磁率（＝複素比透磁率の実数部μ´）の低下を抑制することができ、ＲＦＩＤタグ２を有する通信装置１を鉄板６上にマグネット５により取り付けた構造において、通信を可能とし、且つ従来に比べて、優れた通信感度を得ることができる。

また本実施形態では、通信装置１を、鉄板６の表面にマグネット５を用いて固定することで、図８に示すように粘着層２５を用いる構成と違って、通信装置１の取付けと取外しを何度も繰り返すことが出来る。そのため、例えば、図５に示す製造装置１５に設置した通信装置１を取外し、通信装置１の情報を消去した後、別の製造装置に、通信装置１を取り付けて使用することができ、異なる装置間等で同じ通信装置１の使用が可能になる。よって図８の粘着層２５を用いた通信装置２４のように繰り返しの使用ができない構成に比べて経済的である。また、マグネット５を用いることで粘着層２５よりも耐熱温度を高くでき、耐熱性に優れた構成にできる。

図１，図４に示すようにＲＦＩＤタグ２の大きさは、磁性部材３よりも小さくなっている。図１，図４に示すようにＲＦＩＤタグ２の幅Ｔ１及び長さＬ１は磁性部材３の幅Ｔ２及び長さＬ２より短く、平面視にて、ＲＦＩＤタグ２は磁性部材３の領域内に収められている。このような構成にすることで、多少、磁性部材３の周辺部が、鉄板６の磁化領域６ａの影響を受けても、ＲＦＩＤタグ２のアンテナ８と対向した位置にある磁性部材３の中央付近では、鉄板６の磁化領域６ａの影響を受けずに、十分に高い透磁率を維持することができ、通信感度の更なる向上を図ることが可能になる。

図２に示す別の実施形態では、ＲＦＩＤタグ２と非磁性の導電部材４との間に介在する磁性部材１２の厚さ寸法が、図１の磁性部材３よりも薄く形成されている。

図２に示す磁性部材１２は、磁性膜を基材上に物理蒸着法により成膜した構成であり、磁性部材１２を効果的に薄く形成することができる。磁性部材１２の厚さ寸法を数μｍ〜１０μｍ程度に抑えることが出来る。磁性部材１２は、例えば、基材上にＦｅＡｌＮ（０．９μｍ）／ＳｉＯ₂（０．１μｍ）／ＦｅＡｌＮ（０．９μｍ）／ＳｉＯ₂（０．１μｍ）／ＦｅＡｌＮ（０．９μｍ）が積層された構成である。このように磁性膜と絶縁膜とを交互に積層することで、渦電流損失をより低減でき、より効果的に通信感度の向上を図ることが出来る。また磁性部材１２は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）等の基材上に物理蒸着法で成膜された構成以外に、図２に示す導電部材４の表面に直接、成膜した構成とすることも出来る。これにより、磁性部材１２の更なる薄型化を促進でき、ひいては通信装置１の薄型化を図ることが出来る。

図３に示す別の実施形態では、積層部１３が、ＲＦＩＤタグ２と磁性部材３（図２に示す磁性部材１２でも良い）との積層構造で形成され、非磁性の導電部材４が設けられていない。

ただし図１，図２に示すように、積層部７を、非磁性の導電部材４、磁性部材３，１２、及び、ＲＦＩＤタグ２との積層構造とすることが、通信装置１における共振周波数の調整を適切且つ容易に行うことが出来る。

共振周波数の調整は、ＲＦＩＤタグ２、磁性部材３，１２及び導電部材４を含めた状態で行われる。共振周波数が１３．５６ＭＨｚとなるように磁性部材３，１２の構成等を変更して調整を行う。そして、積層部７を、ＲＦＩＤタグ２、磁性部材３，１２及び導電部材４の積層構造で構成して、共振周波数を調整することで、図５の製造装置１５とは別の製品の鉄板上に通信装置１を取り付けても、共振周波数のずれを抑制することができる。

しかしながら図３のように、積層部１３がＲＦＩＤタグ２と磁性部材３（あるいは図２の磁性部材１２）で構成される場合には、図３のように通信装置１４を金属である鉄板６上に取り付けた状態として、すなわち鉄板６、磁性部材３及びＲＦＩＤタグ２の積層構造として共振周波数が調整され、図３の通信装置１４を別の製品に取り付けると、金属である鉄板部分が変更されるため、共振周波数がずれやすくなる。また積層部７は鉄板６上にくっ付いていないため、積層部７と鉄板６との間にギャップが形成される可能性もある。あるいは鉄板上に塗装等が施されているような場合、鉄板表面と通信装置１４とを密着させても、実際には塗装の厚み分、積層部７と鉄板との間にギャップが形成された状態になる。このギャップの大きさで共振周波数がずれてしまう。

よって特に、別の製品間で本実施形態の通信装置を繰り返し取付及び取外するような構成では、図１や図２、図４のように積層部７をＲＦＩＤタグ２、磁性部材３、１２及び非磁性の導電部材４の積層構造とすることで、通信装置１における共振周波数の調整を適切且つ容易に行うことができ、共振周波数のずれを小さくすることができる。

通信装置１と対向する全面が鉄板６で無くてもよい。通信装置１と対向する領域の一部が例えば樹脂等で形成された絶縁表面であってもよい。

本実施形態では、通信装置１，１４を取り付ける表面は、鉄板６の表面として説明したが、鉄板６でなくてもよい。磁性を有して、マグネットの磁場により磁化されてしまう設置部の表面に通信装置１，１４を取り付ける取付構造に本実施形態を好ましく適用することができる。

本実施形態では、図４に示すようにマグネット５の略中央に貫通孔５ａを形成し、前記貫通孔５ａに積層部７を配置した構成としたが、これにより、簡単且つ適切に、ＲＦＩＤタグ２のアンテナ８とマグネット５が重ならずに、マグネット５を積層部７に取り付けることができる。また積層部７の周囲にマグネット５が設けられるため、通信装置１をマグネット５の吸着力により鉄板６上にしっかりと固定することが可能になる。

また、ＲＦＩＤタグ２のアンテナ８と重ならなければ、マグネット５の一部が、ＲＦＩＤタグ２と厚さ方向にて重なっていても本実施形態の一形態として適用できる。ただし、マグネット５をＲＦＩＤタグ２全体と重ならないように配置したほうがよい。

また、図１〜図３に示す本実施形態では、磁性部材３，１２がマグネット５と重なっていないが、重なるように形成してもよい。ただし磁性部材３，１２とマグネット５とが重ならないようにしたほうが磁性部材３，１２全体の透磁率を高い状態のまま維持することができ好適である。

なおマグネット５は一つでなくてもよく、以下の図９，図１０に示すように、複数のマグネットが積層部７に取り付けられた構成としてもよい。

図９は別の実施の形態を示す通信装置３０の平面図であり、図１０は図９のＡ−Ａ線に沿って切断し矢印方向から見た縦断面図である。図９に示すように通信装置３０は非磁性の導電部材４がＲＦＩＤタグ２と磁性部材３の積層体よりも面積が広く形成されている。このように形成された積層部７は図１０に示すように、非磁性の導電部材４がＲＦＩＤタグ２と磁性部材３から延出された部分にて、ボタン状等の複数のマグネット３１により鉄板６に吸着される。ボタン状のマグネット３１は図９に示すように積層部７から見て四方に設けられることが好ましい。ボタン状のマグネット３１は任意のもので良く、一般に市販されているもので良い。また、大きさも使用形態に応じて任意に設定することが可能である。また、非磁性の導電部材４は樹脂シートや紙などの非磁性部材で形成しても良い。

また、図１０の構成では、ＲＦＩＤタグ２及び磁性部材３から延出する導電部材４の表面にマグネット３１を設けた構成であるため、簡単に複数のマグネット３１を通信装置３０に取り付けることが可能である。あるいは、図１０の構成では、鉄板６とマグネット３１との間に導電部材４が介在するが、ＲＦＩＤタグ２及び磁性部材３から延出する導電部材４の部分に貫通孔や切欠を設け、前記貫通孔や切欠にマグネット３１を取り付けた構成とすることも可能である。これによりマグネット３１を鉄板６に直に接触させることができ、より効果的に、通信装置３０をマグネット３１の吸着力により鉄板６上にしっかりと固定することが可能になる。

１、１４、３０ 通信装置
２ ＲＦＩＤタグ
３、１２ 磁性部材
４ 導電部材
５、３１ マグネット
５ａ 貫通孔
５ｂ 吸着面
６ 鉄板
７、１３ 積層部
８ アンテナ
９ ＩＣチップ
１１ リーダライタ
１５ 製造装置

Claims (5)

1. ＲＦＩＤタグと、磁性部材と、マグネットとを有し、
   前記ＲＦＩＤタグと前記磁性部材とが重ねて積層部が構成され、
   前記マグネットは、前記ＲＦＩＤタグを外側に向けた状態にて通信装置に対する設置部に吸着可能で、且つ、前記ＲＦＩＤタグのアンテナと重ならない位置にて前記積層部に取り付けられていることを特徴とする通信装置。
2. 前記積層部は、非磁性の導電部材、前記磁性部材及び前記ＲＦＩＤタグの順に積層されている請求項１記載の通信装置。
3. 前記マグネットに貫通孔が形成され、前記貫通孔に前記積層部が配置される請求項１又は２に記載の通信装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の通信装置と、磁性を有する設置部とを有し、前記通信装置は、前記ＲＦＩＤタグを外側に向けた状態にて前記マグネットにより前記設置部の表面に設置されることを特徴とする通信装置の取付構造。
5. 前記設置部は鉄板で形成される請求項４記載の通信装置の取付構造。

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