JP5387783B2

JP5387783B2 - 電気製品

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Publication number: JP5387783B2
Application number: JP2012546735A
Authority: JP
Inventors: 育平木村; 登加藤; 勉家木
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2010-12-01
Filing date: 2011-10-19
Publication date: 2014-01-15
Anticipated expiration: 2031-10-19
Also published as: JPWO2012073608A1; CN103026370A; EP2592585A1; US20130140362A1; WO2012073608A1

Description

本発明は、電気製品、特に、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムなどの無線通信を好適に利用できる電気製品に関する。

従来、物品の管理システムとして、電磁界を発生するリーダライタと物品に付された所定の情報を記憶したＲＦＩＤタグ（無線ＩＣ素子）とを非接触方式で通信し、情報を伝達するＲＦＩＤシステムが開発されている。特許文献１，２では、家電製品のリサイクル管理のためにＲＦＩＤタグを利用した例が示されている。しかし、特許文献１に記載のリサイクルシステムでは冷蔵庫の扉に内蔵される制御基板にタグを取り付けているため、タグの周辺に金属材が配置されると、リーダライタとの間で安定した通信が阻害されるおそれがある。特許文献２ではタグの取付け形態に言及することはない。

一方、特許文献３には、電力線又はプラグにＲＦＩＤタグを取り付け、電力線の一部をアンテナとして用いる例が示されている。しかし、この電源コードでは、製品に取り付けて管理する場合、コードが製品から引き抜かれると管理が不能となる。仮に、コードを製品に固定した場合であって、コードの補修や交換されることを考慮すると、タグをコードに取り付けることは好ましいことではない。

特開２００２−１４３８２６号公報特開２００３−３０８３６３号公報特開２００５−５０５８１号公報

そこで、本発明の目的は、リーダライタとの安定した通信を可能とし、かつ、無線ＩＣ素子の損傷や離脱などを防止できる電気製品を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明の一形態である電気製品は、
電気製品本体の内部に、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子が配置され、
前記無線ＩＣ素子は入出力端子を有し、
前記入出力端子は、前記電気製品本体から外部に導出した電源ケーブルの少なくとも一部と結合しており、
前記無線ＩＣ素子は前記入出力端子及び前記電源ケーブルを介して他の機器と有線通信可能であること、
を特徴とする。

前記電気製品においては、無線ＩＣ素子は入出力端子が結合する電源ケーブルを介して他の機器との有線通信が可能であり、無線ＩＣ素子は電気製品本体の内部に配置されているため、外部からの衝撃などで損傷したり離脱することはない。また、電源ケーブルをモノポールアンテナあるいはダイポールアンテナとして機能させ、リーダライタと無線通信を行い、電気製品のリサイクル、ライフサイクルなどを管理してもよい。外部に導出した電源ケーブルがアンテナとして機能するため、無線ＩＣ素子に近接して金属材が配置されたり、電気製品のカバー材に金属が用いられた場合であっても無線通信に支障を生じることはなく安定した通信が可能になる。

本発明によれば、安定した無線通信が可能であり、かつ、無線ＩＣ素子の損傷や離脱などを防止できる。

第１実施例である電気製品と通信システムとの関係を示す説明図である。第１実施例である電気製品において無線ＩＣ素子の配置を示す説明図である。図２の要部に関する説明図である。（Ａ），（Ｂ）ともに無線ＩＣ素子の配置の他の例を示す説明図である。無線ＩＣ素子のさらに他の例を示す説明図である。第２実施例である電気製品と通信システムとの関係を示す説明図である。第２実施例である電気製品において無線ＩＣ素子の配置を示す説明図である。第３実施例である電気製品と通信システムとの関係を示す説明図である。第３実施例である電気製品において無線ＩＣ素子の配置を示す説明図である。

以下に、本発明に係る電気製品の実施例について添付図面を参照して説明する。なお、各図において、同一の部品、部分には共通する符号を付し、重複する説明は省略する。

（第１実施例、図１〜図３参照）
第１実施例である電気製品１Ａは、図１に示すように、金属などでできた製品本体２に内蔵された電源ユニット１０の基板１１に無線ＩＣ素子３０を搭載し、該無線ＩＣ素子３０を製品本体２から外部に導出した電源ケーブル１５の少なくとも一部に（直接的にあるいは間接的に）結合させたもので、電源ケーブル１５が無線ＩＣ素子３０のアンテナとして機能し、ＲＦＩＤシステムのリーダライタ５０と所定の周波数帯で無線通信を行う。なお、本明細書で「結合」というときは、直接的な電気結合、磁界結合、電界結合又は電磁界結合のいずれかである。

詳しくは、図２に示すように、電源基板１１には電源部１２に加えて電源ケーブル１５と接続された導体パターン１６，１７が形成されている。一方の導体パターン１６の中間部には、図３に示すように、ループ状導体１６ａが形成されており、該ループ状導体１６ａの両端部には無線ＩＣ素子３０の入出力端子３１，３２が結合されている。ループ状導体１６ａはその線路長に応じて無線ＩＣ素子３０とのインピーダンスを整合する機能を有している。

無線ＩＣ素子３０はＲＦＩＤタグとして従来から周知のものであり、内部に高周波信号を処理する処理回路（ＣＰＵや書換え可能なメモリを含む）を有している。なお、無線ＩＣ素子３０としては、無線ＩＣチップと該無線ＩＣチップと結合した給電回路を有する給電回路基板とを組み合わせたものであってもよい。

以上の構成において、無線ＩＣ素子３０の入出力端子３１，３２がループ状導体１６ａと結合して電力、高周波信号を伝達し、ループ状導体１６ａは導体パターン１６を介して電源ケーブル１５の一方の導体と結合し、電源ケーブル１５がモノポールアンテナとして機能する。従って、電源ケーブル１５を介して無線ＩＣ素子３０と外部のリーダライタ５０との通信が可能となる。電源ケーブル１５がコンセントから引き抜かれた状態にあっても通信が可能である。

本第１実施例では、外部に導出した電源ケーブル１５がアンテナとして機能するため、無線ＩＣ素子３０に近接して金属材が配置されたり、電気製品のカバー材に金属が用いられた場合であっても無線通信に支障を生じることはなく安定した通信が可能になる。また、無線ＩＣ素子３０は製品本体２の内部に配置されているため、外部からの衝撃などで損傷したり離脱することはない。さらに、無線ＩＣ素子３０は電源ケーブル１５の１本の導体と結合されるため、入出力端子３１，３２に加わる電源電圧は非常に小さく、電圧印加によって無線ＩＣ素子３０がダメージを受けることはない。

なお、電源基板１１は多層基板であってもよく、多層基板であれば、導体パターン１６，１７やループ状導体１６ａを基板１１に内蔵させてもよい。無線ＩＣ素子３０を基板１１に内蔵させてもよい。

（変形例、図４及び図５参照）
前記第１実施例における無線ＩＣ素子３０の配置の変形例を図４（Ａ），（Ｂ）に示す。図４（Ａ）に示す変形例１は、電源基板１１に導体パターン１６，１７とグランドパターン１８を形成し、無線ＩＣ素子３０を導体パターン１７とグランドパターン１８とに結合させたものである。この場合、導体パターン１７と接続されている電源ケーブル１５の一方の導体がモノポールアンテナとして機能する。図４（Ｂ）に示す変形例２は、無線ＩＣ素子３０を導体パターン１６，１７に結合させたものである。この場合、導体パターン１６，１７と接続されている電源ケーブル１５の双方の導体がダイポールアンテナとして機能する。

以上説明した変形例１，２にあっては、前記第１実施例のごとくループ状導体１６ａを必要としないので、無線ＩＣ素子３０の設置面積を小さくできる。

図５に示す変形例３は、インピーダンス整合用のループ状導体３６を子基板３５上に形成し、該ループ状導体３６の両端部に無線ＩＣ素子３０を結合させたものである。子基板３５は電源基板１１上に形成した導体パターン１６上に搭載され、これにて、ループ状導体３６が導体パターン１６と結合する。即ち、無線ＩＣ素子３０はループ状導体３６と結合し、かつ、ループ状導体３６が導体パターン１６を介して電源ケーブル１５と結合している。これにて、電源ケーブル１５の一方の導体がモノポールアンテナとして機能する。本変形例３によれば、もともと無線ＩＣ素子３０の搭載を予定していない電気製品であっても電源ユニット１０に子基板３５を搭載することでＲＦＩＤシステムに組み込むことが可能となる。また、無線ＩＣ素子３０に直接電源電圧や外部からの静電気入力等が印加されることがなく、無線ＩＣ素子３０が破壊される危険性を低くすることができる。

（第２実施例、図６及び図７参照）
第２実施例である電気製品１Ｂは、図６に示すように、電源基板１１に無線ＩＣ素子３０を搭載し、該無線ＩＣ素子３０を電源ケーブル１５の少なくとも一部に（直接的にあるいは間接的に）結合させるとともに、無線ＩＣ素子３０を電気製品１Ｂの本体制御回路５に接続したものである。

詳しくは、図７に示すように、電源基板１１上に、電源ケーブル１５と接続された導体パターン１６，１７、本体制御回路５と接続された導体パターン２０を形成し、導体パターン１６にはループ状導体１６ａが形成されている。無線ＩＣ素子３０は第１端子３１、第２端子３２及び第３端子３３を有し、第１及び第２端子３１，３２が導体パターン１６（ループ状導体１６ａの根本部）に結合している。また、第３端子３３が導体パターン２０の端部に結合している。導体パターン１６，１７は電源部１２（図２参照）に接続されている。

以上の構成において、無線ＩＣ素子３０の第１及び第２端子３１，３２がループ状導体１６ａと結合して電力、高周波信号を伝達し、ループ状導体１６ａは導体パターン１６を介して電源ケーブル１５の一方の導体と結合し、電源ケーブル１５がモノポールアンテナとして機能する。従って、電源ケーブル１５を介して無線ＩＣ素子３０と外部のリーダライタ５０との通信が可能となる。また、無線ＩＣ素子３０の第２及び第３端子３２，３３を通じて必要な情報を本体制御回路５に有線にて伝送することができる。このとき、端子３２及び導体パターン１６は、有線伝送する情報信号に対しグランド電位を定める端子として働くが、グランド電位端子についてはこれに限る必要はなく、無線ＩＣ素子３０にさらに別のグランド端子を設け、その端子を基板上のグランドパターンに接続するような構成をとってもよい。

本第２実施例では、前記第１実施例での機能に加えて、例えば、電気製品本体２の電源がオフされているときであってもリーダライタ５０から無線ＩＣ素子３０に必要な情報を送信し、該情報を無線ＩＣ素子３０のメモリに格納しておき、本体２の電源がオンされたときに、該情報が無線ＩＣ素子３０から本体制御回路５に伝送されることにより、電気製品１Ｂに必要な指示を与えることができる。

（第３実施例、図８及び図９参照）
第３実施例である電気製品１Ｃは、図８に示すように、電源基板１１に無線ＩＣ素子３０を搭載し、該無線ＩＣ素子３０を電源ケーブル１５の少なくとも一部に（直接的にあるいは間接的に）結合させるとともに、無線ＩＣ素子３０を電気製品１Ｃの本体制御回路５に接続し、さらに、電源ケーブル１５を介してサーバ５５と電力線通信（Power Line Communication）を可能としたものである。

詳しくは、図９に示すように、電源基板１１上に、電源ケーブル１５と接続された導体パターン１６，１７を形成し、導体パターン１６にはループ状導体１６ａが形成されている。無線ＩＣ素子３０は第１端子３１、第２端子３２及び第３端子３３を有し、第１及び第２端子３１，３２が導体パターン１６（ループ状導体１６ａの根本部）に結合している。また、第３端子３３が導体パターン１７に結合している。導体パターン１６，１７は２分岐して電源部１２（図２参照）及び本体制御回路５に接続されている。

以上の構成において、無線ＩＣ素子３０の第１及び第２端子３１，３２がループ状導体１６ａと結合して電力、高周波信号を伝達し、ループ状導体１６ａは導体パターン１６を介して電源ケーブル１５の一方の導体と結合し、電源ケーブル１５がモノポールアンテナとして機能する。従って、電源ケーブル１５を介して無線ＩＣ素子３０と外部のリーダライタ５０との通信が可能となる。また、無線ＩＣ素子３０の第２及び第３端子３２，３３を通じてかつ電源ケーブル１５を介してサーバ５５と電力線通信が可能である。

本第３実施例では、前記第１実施例での機能に加えて、例えば、サーバ５５が電力線通信によって電気製品１Ｃの情報を入手したり、無線ＩＣ素子３０に情報や指令を送信できる。電気製品１Ｃの電源がオフされているときであってもこの種の通信は可能である。通常、サーバ５５は複数の電気製品の管理を行うことになる。

（他の実施例）
なお、本発明に係る電気製品は前記実施例に限定するものではなく、その要旨の範囲内で種々に変更できることは勿論である。

例えば、電気製品は冷蔵庫など電源ケーブルが引き出されているものが対象となり、幅広く様々な電気製品に本発明を適用することができる。また、電源ユニットやその基板の構成は任意である。また、電源ケーブルは、電源基板側に固定されているものでなくともよく、電源基板に設けられたコネクタを介して着脱可能に接続されるものであってもよい。また、ＡＣアダプタが外部ユニットとして構成されており、電源基板はＤＣ入力となっているものであってもよい。

以上のように、本発明は、電気製品に有用であり、特に、安定した無線通信が可能であり、かつ、無線ＩＣ素子の損傷や離脱などを防止できる点で優れている。

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…電気製品
２…電気製品本体
５…本体制御回路
１０…電源ユニット
１１…電源基板
１５…電源ケーブル
１６，１７，２０…導体パターン
１８…グランドパターン
１６ａ，３６…ループ状導体
３０…無線ＩＣ素子
３１，３２，３３…入出力端子
３５…子基板
５０…リーダライタ
５５…サーバ

Claims

電気製品本体の内部に、高周波信号を処理する無線ＩＣ素子が配置され、
前記無線ＩＣ素子は入出力端子を有し、
前記入出力端子は、前記電気製品本体から外部に導出した電源ケーブルの少なくとも一部と結合しており、
前記無線ＩＣ素子は前記入出力端子及び前記電源ケーブルを介して他の機器と有線通信可能であること、
を特徴とする電気製品。
前記無線ＩＣ素子はさらに前記入出力端子及び前記電源ケーブルを介してリーダライタと無線通信可能であること、を特徴とする請求項１に記載の電気製品。
前記入出力端子は前記電気製品本体の制御回路と接続されていること、を特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電気製品。
前記無線ＩＣ素子は電源回路を搭載した第１基板の表面又は内部に搭載されていること、を特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電気製品。
前記第１基板には前記電源ケーブルと接続された導体パターンが形成されており、該導体パターンの少なくとも一部に前記無線ＩＣ素子とのインピーダンスを整合させるためのループ状導体が形成されており、
前記無線ＩＣ素子は前記ループ状導体と結合していること、
を特徴とする請求項４に記載の電気製品。
前記無線ＩＣ素子とのインピーダンスを整合させるためのループ状導体が第２基板に形成されており、
前記無線ＩＣ素子は、前記ループ状導体と結合しており、かつ、前記ループ状導体は前記電源ケーブルの少なくとも一部と結合していること、
を特徴とする請求項５に記載の電気製品。
電源回路を搭載した第１基板には前記電源ケーブルと接続された導体パターンが形成されており、
前記第２基板は前記第１基板に搭載されて前記ループ状導体が前記導体パターンと結合していること、
を特徴とする請求項６に記載の電気製品。
前記無線ＩＣ素子と前記電源ケーブル、前記導体パターン若しくは前記ループ状導体との結合、又は、前記ループ状導体と前記電源ケーブル若しくは前記導体パターンとの結合は、直接的な電気結合、磁界結合、電界結合又は電磁界結合のいずれかであること、を特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれかに記載の電気製品。