JP2012168917A - Rfタグ - Google Patents
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Abstract
【解決手段】RFタグ1を、ICチップとアンテナとを封入したRFタグ機能部2と、該RFタグ機能部2を設置する設置部6と該設置部6から延出する放熱部7とからなる放熱板3とにより構成して、被着体XとRFタグ機能部2の間に放熱板3が位置するように被着体Xに固定する。かかる構成にあっては、被着体XからRFタグ機能部2に伝わる伝導熱は、放熱板3を介して伝わることとなり、被着体Xから放熱板3に伝わる熱量の多くが放熱板3から放出されることで、RFタグ機能部2まで伝わる熱が大幅に軽減されて、RFタグ機能部2の温度上昇を抑えられる。
【選択図】図6
Description
本実施例のRFタグ1は、図2〜4に示すように、RFタグ機能部2と放熱板3と、該放熱板3を被着体Xに固定するためのボルトネジ4と、放熱板3と被着体Xの間に介装されるスペーサ5とで構成される。
本実施例のRFタグ1aは、図7(a)に示すように、ボルトネジを介さずに放熱板3とスペーサ5と被着体Xとを耐熱性接着剤で接着したものである。また、本実施例では、RFタグ機能部2を、断熱シートを介さずに、放熱板3の設置部6の表面に直接接着している。このように、本発明のRFタグは、被着体に接着や溶接によって固定されるものであってもかまわない。
本実施例のRFタグ1bは、図7(b)に示すように、放熱板3を銅板3aとステンレス板3bの貼り合せとしたものである。かかる構成にあっては、熱伝導率の高い銅板の利点と、強度に優れたステンレス板の利点とを組み合わせることで、放熱性と強度のバランスの取れた放熱板を容易に実現できる。また、かかる構成にあっては、RFタグ機能部2を設置する側に、導電性に優れた銅板3aを配置しているため、導電性に劣るステンレス板3bを設置する場合に比べて、RFタグ機能部2が送受信する電波を強く反射でき、高い通信性能を実現可能となる。
本実施例のRFタグ1cは、図7(c)に示すように、設置部6の底面側で放熱板3を被着体Xに接着するとともに、設置部6の両側で放熱板3を屈曲して、放熱部7を設置部6の両側から上方に延出させたものである。このように、本発明では、設置部と被着体を直接接着することもできるし、また、放熱板を屈曲させることもできる。
本実施例のRFタグ1dは、図8(a)に示すように、放熱板3の設置部6の底面側に、長尺方向に沿ったフィン16を立設したものである。かかる構成では、放熱板3の表面積が拡大することで、放熱板3の放熱性能が向上し、また、放熱板3の強度も向上する。
本実施例のRFタグ1eは、図8(b)に示すように、放熱板3の設置部6から四方に放熱部7を延成して、放熱板3を十字形状にしたものである。このように、本発明にあって、放熱板の平面形状は適宜変更可能である。
本実施例は、図9に示すように、放熱板3の設置部6の両側に矩形の開口部17,17を形成し、これにより、スペーサ5が当接する部分と設置部6との間に狭部18,18を形成したものである。かかる構成では、狭部18の形成部位において熱抵抗が高くなるため、実施例1に比べて、放熱板3の断熱性能を向上させることができる。
本実施例のRFタグ1fは、図10に示すように、放熱板3の下方に放熱補助板19を積層したものである。放熱補助板19は、矩形状のステンレス板であり、板面に形成された長孔20,20にボルトネジ4,4を挿通することで、放熱板3と被着体Xの間に介装される。この時、放熱板3と放熱補助板19の間、放熱補助板19と被着体Xの間には、それぞれスペーサ5が介装されて、放熱補助板19は、放熱板3及び被着体Xと直接接触しないように間隔をおいて配設される。また、放熱補助板19は、放熱板3の下方全体を覆う本体部21aと、該本体部21aの側縁から、放熱板3の短尺方向に延出する翼部21b,21bとを備えている。かかる構成にあっては、被着体Xの熱が、放熱補助板19を介して放熱板3に伝わることとなるが、放熱補助板19が放熱作用を発揮することで、被着体Xから放熱板3に伝わる伝導熱が軽減されることとなる。また、図11に示すように、放熱補助板19は、被着体Xから放熱板3に向けて放射される放射熱を遮ることもできる。特に、放熱補助板19は、放熱板3の外側に延出する翼部21b,21bを有しているから、放熱板3直下からの放射熱だけでなく、放熱板3の周囲からRFタグ機能部2や放熱板3に向けて放射される放射熱も遮断することができる。さらには、各翼部21b,21bは、外側斜め上方に延出しているため、水平方向に延出するのに比べて、被着体XからRFタグ機能部2や放熱板3へ放射される放射熱を効率よく遮断できる。
本実施例のRFタグ1gは、図12に示すように、放熱板3と被着体Xの間に、二枚の放熱補助板19a,19bを積層したものである。ここで、放熱板3と放熱補助板19aの間、また、放熱補助板19bと被着体Xの間、さらに、二枚の放熱補助板19a,19bの間には、それぞれスペーサ5,5aが介装されて、各放熱補助板19a,19bと放熱板3と被着体Xとが相互に当接しないよう構成される。このように、放熱板3と被着体Xの間に複数枚の放熱補助板19a,19bを間隔をおいて積層すれば、各放熱補助板19a,19bが放熱作用を発揮することとなり、積層した放熱補助板の枚数分だけ、放熱板3に伝わる伝導熱を軽減可能となる。
本実施例のRFタグ1hは、実施例9の構成を変更し、図13に示すように、二枚の放熱補助板19a,19bの間のスペーサ5,5を、中央方向にずらした位置に配設したものである。かかる構成では、放熱補助板19a,19bの表裏でスペーサ5,5aが厚み方向に重ならないため、図13中の矢印に示すように、被着体Xから放熱板3に伝わる伝導熱は、放熱補助板19a,19bの厚み方向に伝わるだけでなく、放熱補助板19a,19bの面方向に伝わってから放熱板3へと到達することとなる。このように、スペーサ5,5aを放熱補助板19a,19bの表裏で重ならないよう配置した場合には、被着体Xから放熱板3への熱伝導の経路を稼ぐことができ、これにより、放熱板3に伝わる熱量を低減することが可能となる。
本実施例のRFタグ1iは、図14,15に示すように、放熱板3と被着体Xの間に、一対の放熱補助板19c,19cを介装したものである。各放熱補助板19c,19cは、放熱板3の略半分の長さの金属板からなり、夫々の内側端部24,24を対向させるようにして同一面上に配置される。そして、各放熱補助板19c,19cは、その外側部表裏に接合されたスペーサ5b,5cによって、放熱板3及び被着体Xと直接接触しないように間隔をおいて配設される。ここで、放熱板3と、放熱補助板19cと、放熱板3と放熱補助板19c間のスペーサ5bは、導電性材料で構成されており、図15に示すように、RFタグ1iには、放熱補助板19cの各内側端部24,24相互を結ぶ開環状の導電経路Mが形成される。そして、本実施例では、この導電経路Mが、RFタグ機能部2が送受信する電波の波長の整数倍となるように設計されている。かかる構成によれば、放熱板3と放熱補助板19cを、RFタグ機能部2の送受信する電波を反射するのに適した反射器として一体的に機能させることが可能となり、放熱板の大きさや形状を制限することなく、RFタグの通信性能を向上可能となる。
本実施例のRFタグ1jは、実施例1の放熱板3の構成を変更したものである。具体的には、図16に示すように、放熱板3の各放熱部7には、スペーサ5の当接部分から外方に延出する外方延出部25,25が形成されている。そして、各外方延出部25,25の上面には、放熱板本体よりも熱伝導率の高い材料からなる放熱促進板片26,26が貼付される。この放熱促進板片26の材料としてはアルミが好適である。かかる構成では、外方延出部25の放熱促進板片26から多量の熱が放出され、これにより、スペーサ5から放熱板3に伝わる熱の多くが、外方延出部25側に流れることとなるから、内方の設置部6に伝わる熱量をさらに軽減することができる。
本実施例のRFタグ1kは、実施例1の放熱板3の構成を変更したものである。具体的には、本実施例に係る放熱板3は、図17に示すように、切欠状のスリット28,28によって、平面視略S字状に形成されており、両先端部29,29にスペーサ5,5を配設することにより、被着体と直接接触せずに間隔をおいて固定される。設置部6は、放熱板3の中央部に配設され、該設置部6の上に、断熱シート9を介してRFタグ機能部2が接着される。かかる構成にあっては、スペーサ5の当接部分29と、設置部6との間にスリット28が形成されて、該当接部分29から設置部6に到る熱の伝導経路が細く、長い形状となるため、スリット28を形成しない場合に比べて、スペーサ5の当接部分29と設置部6の間の熱抵抗を高め、RFタグ機能部2に伝わる熱量を軽減することができる。
本実施例のRFタグ1mは、放熱板3にLC共振回路を配設したものである。具体的には、本実施例に係る放熱板3は、図19に示すように、平面視略渦巻状に形成されたステンレス板3cと、該ステンレス板3cの上に貼り合わされたプリント基板3dとによって構成され、スペーサ5,5を介して被着体に固定される。プリント基板3dには、コンデンサ30が実装されるとともに、ステンレス板3cと貼り合わせた状態で、コンデンサ30を、ステンレス板3cの内側端部32aと外側端部32bに接続するプリント配線31,31が配設されている。また、プリント基板3dの上面中央部には、RFタグ機能部2が接着される。かかる構成では、図20に示すように、ステンレス板3cが渦巻コイルを構成し、該渦巻きコイルの両端部32a,32bに接続されたコンデンサ30とによって、LC共振回路が形成されることとなる。そして、本実施例では、LC共振回路の共振周波数が、RFタグ機能部2の送受信する電波の周波数Fと等しくなるよう構成される。すなわち、RFタグ1mは、ステンレス板3cのインダクタンスLと、コンデンサ30の静電容量Cと、前記電波の周波数Fとが、
F=1/(2π√(LC))
の条件を満足するように設計される。かかる構成にあっては、LC共振回路がRFタグ機能部2の送受信する電波を反射することで、RFタグ機能部2の通信性能を大幅に向上させることができる。特に、本構成は、RFタグ機能部の送受信する電波の波長が長い場合に適する。すなわち、上記実施例13(図18参照)の構成では、RFタグ機能部2の送受信する電波が、比較的波長の長い短波(波長10〜100m)である場合には、放熱板3の両端部29,29の間の沿面距離を、当該電波の半波長に相当する長さ(0.5〜5m)にすると、放熱板3を実用的なサイズに収めることができない。これに対して、本実施例の構成では、コンデンサを適宜選択することでLC共振回路の共振周波数を変更できるため、RFタグ機能部の電波の波長が長い場合でも、放熱板を大型化することなく、RFタグ機能部の通信性能を向上させることができる。
本発明のRFタグの耐熱性を評価するために、下記の温度変化テストを行った。
本試験に用いる5つの試験品を準備した。試験品1は、上記実施例1に準じたものである。具体的には、放熱板は0.5mm厚のステンレス板で構成し、スペーサは2mm厚のステンレスとし、RFタグ機能部の下に敷く断熱シートは、1mm厚の断熱性不織布を使用した。
温度を略一定に保持した試験用ホットプレートの上に、ボルトネジを使用せずに試験品1〜5を載せて加熱し、RFタグ機能部の直下の温度変化を計測した。試験の概要を表1に示し、その結果を図21に示す。
本発明のRFタグの通信性能を評価するために、下記の通信テストを行った。
本試験に用いるRFタグ機能部としてUHFパッシブタグを準備し、図22に示すように、かかるRFタグ機能部を用いて7つの試験品A〜Gを準備した。試験品Aは、RFタグ機能部を放熱板に設置せず、単体で用いたものである。
円偏波アンテナを接続した通信装置(4W相当)を用いて、上記試験品A〜Gについて最長交信距離と、交信が不安定又は不能となるヌル点までの最短距離を測定した。結果を図22に示す。なお、測定結果は、自由空間での簡易測定によるものである。
本発明のRFタグの耐熱性について、さらなる評価をするために、下記の温度変化テストを行った。
本試験に用いる8つの試験品a〜hを準備した。試験品aは、上記温度変化テスト1の試験品2と同じものである。すなわち、試験品aは、放熱板を0.5mm厚のステンレス板で構成し、放熱板と被着体の間に、2mm厚のステンレス製スペーサを左右両側に夫々二枚重ねで配設し、さらに、RFタグ機能部の下に敷く断熱シートに1mm厚の断熱性不織布を使用したものである。
温度を300℃に保持した試験用ホットプレートの上に、ボルトネジを使用せずに試験品a〜hを載せて加熱し、RFタグ機能部の直下の温度変化を45分間計測した。また、試験品e,g,hについては、ホットプレートの温度を500℃に変更する他は同様の試験を別途行った。なお、本試験では、試験品の周囲のホットプレート表面から試験品に放射熱が放射されるように、25cm四方のホットプレートの中央に各試験品を載置した。試験の結果、いずれの試験品においても、加熱してしばらくすると測定温度の上昇が止まり、温度が略一定となった。表2に、各試験品について、測定温度が平衡状態となった時の最高温度を示す。
2 RFタグ機能部
3 放熱板
3a 銅板
3b,3c ステンレス板
3d プリント基板
4 ボルトネジ
5,5a,5b,5c スペーサ
6 設置部
7 放熱部
8 係止爪
9 断熱シート
10 ICチップ
11 アンテナ
12 ケーシング
13 ネジ挿通孔
15 連通溝
16 フィン
19,19a〜19c 放熱補助板
28 スリット
30 コンデンサ
X 被着体
Claims (13)
- ICチップとアンテナとを封入したRFタグ機能部と、
該RFタグ機能部を設置する設置部と該設置部から延出する放熱部とからなる放熱板とを備え、
放熱板が、被着体とRFタグ機能部の間に位置するように被着体に固定されるものであることを特徴とするRFタグ。 - 放熱板と被着体との間に配設されて、放熱板と被着体とを非接触とするスペーサを備えることを特徴とする請求項1に記載のRFタグ。
- 前記スペーサは、熱伝導率が低い断熱材からなることを特徴とする請求項2に記載のRFタグ。
- 放熱板は、細長形状の導電性板材からなることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のRFタグ。
- 放熱板の一端から他端までの、板面に沿った沿面距離が、RFタグ機能部のアンテナが送受信する電波の半波長の倍数に相当する長さであることを特徴とする請求項4に記載のRFタグ。
- 放熱板には、スペーサが当接する部分と、設置部との間に切欠状のスリットが形成されていることを特徴とする請求項2乃至請求項5のいずれか1項に記載のRFタグ。
- 放熱板は、材質の異なる金属板を貼り合わせたものであることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれか1項に記載のRFタグ。
- 放熱板は、設置部と、該設置部の両側から延出する一対の放熱部とを備えてなり、該一対の放熱部で、夫々スペーサを介して被着体に固定されていることを特徴とする請求項2乃至請求項7のいずれか1項に記載のRFタグ。
- 前記一対の放熱部は、被着体に固定するためのネジを挿通するネジ挿通孔が夫々切欠状に形成されて、平面視フック形状をなしていることを特徴とする請求項8に記載のRFタグ。
- 放熱板は、導電性板材からなり、一方の放熱部の先端から他方の放熱部の先端までの、板面に沿った沿面距離が、RFタグ機能部のアンテナが送受信する電波の半波長の倍数に相当する長さであることを特徴とする請求項9に記載のRFタグ。
- 放熱板の少なくとも一面に、フィンが形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項10のいずれか1項に記載のRFタグ。
- 放熱板は、平面視略渦巻形状をなす導電性板材を備えてなり、
該導電性板材の両端には、コンデンサが接続されて、前記導電性板材を渦巻コイルとするLC共振回路が形成されていることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のRFタグ。 - 間隔をおいて放熱板に積層されて、放熱板と被着体の間に介装される放熱補助板を備えることを特徴とする請求項1乃至請求項12のいずれか1項に記載のRFタグ。
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