JP5640701B2 - Ｉｃタグ - Google Patents

Description

本発明は、ＩＣチップとループ状のアンテナとを備えるＩＣタグ用のインレットを少なくとも有し、そのインレットを保護するための補強体を備えたＩＣタグに関する。特に、４００℃以上の温度雰囲気での使用に好適なＩＣタグの技術である。

特許文献１には、筒状のＩＣタグ付き容器が開示されている。この容器は、ガラス製の容器本体と、その容器本体の底部を覆うように取り付けられたガラス製の底部カバー部材と、上記ガラス製の容器本体とガラス製の底部カバー部材との間に配置された電子タグと、からなる。

特開２００６-１６８７５７号公報

しかし、上記構成では、ガラス製の容器本体の底面にガラス材を用いてＩＣタグを取り付けている。このように容器が全てガラスで構成されるために、衝撃や振動に弱いという課題がある。
また、タグ部分だけではなく、容器部分も細長いガラス形状のため、衝撃や振動に弱いという課題がある。
本発明は、上記の点について鑑みてなされたもので、ＩＣチップとループ状のアンテナとを備えるＩＣタグ用のインレットを、より振動や衝撃から保護可能な補強体で保護したＩＣタグを提供することを目的としている。

上記課題を解決するために、本発明のうち請求項１に記載した発明は、ＩＣチップとループ状のアンテナとを備えるインレットと、そのインレットを内部に配置し当該インレットを保護するための金属製かつ筒形状の補強体と、を備え、
上記補強体は、上記アンテナのループ方向と同方向への周回方向に無端環状のループとなる金属部分を有しない形状となっており、
上記ループ状のアンテナは、同一平面上に配置され、上記インレットはガラス容器内に収納され、上記ガラス容器の外周に上記補強体が配置され、上記インレットは、上記インレットと上記ガラス容器との間に耐熱材を介装した状態で上記補強体内に配置されていることを特徴とするＩＣタグを提供するものである。

次に、請求項２に記載した発明は、ＩＣチップとループ状のアンテナとを備えるインレットと、そのインレットを内部に配置し当該インレットを保護するための金属製の補強体と、を備え、
上記補強体は、上記配置するアンテナの軸に沿った方向に軸を向け且つ巻き線間が非接触状態の断面円形状のコイルばね形状となっていることを特徴とするＩＣタグを提供するものである。
次に、請求項３に記載した発明は、請求項２に記載した構成に対し、上記インレットはガラス容器内に収納され、上記ガラス容器の外周に上記補強体が配置され、上記インレットは、インレットとガラス容器との間に耐熱材を介装した状態で上記補強体内に配置されることを特徴とする。

次に、請求項４に記載した発明は、請求項３に記載した構成に対し、上記補強体の軸方向一端部側の内径を、上記ガラス容器の外径よりも小さくなるように設定したことを特徴とする。
次に、請求項５に記載した発明は、請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載した構成に対し、上記インレットと補強体との間に、耐熱性の緩衝材を介装したことを特徴とする。

次に、請求項６に記載した発明は、請求項５に記載した構成に対し、上記緩衝材の一部は、上記補強体に形成された当該補強体の内と外を連通する開口部に入り込んでいることを特徴とする。
次に、請求項７に記載した発明は、請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載した構成に対し、上記補強体の外周を覆う耐熱性のフィルム材を備えることを特徴とする。

本発明によれば、金属製の補強体で保護することで、衝撃や圧力に対し強くなる。
また、補強体を金属製としても、当該補強体は、上記アンテナのループと同方向の周回方向に無端環状のループとなる部分を有しない形状となっていることから、目的とする通信性能を確保することが可能となる。

本発明に基づく実施形態に係るインレット及びガラス容器を説明する図である。 本発明に基づく実施形態に係る補強体を示す斜視図である。 本発明に基づく実施形態に係る補強体内にインレット入りガラス容器を配置した例である。 インレットを緩衝材で覆った状態を示す図である。 コイルばね形状の補強体の別例を示す図である。 本発明に基づく実施形態に係る別の補強体を示す図である。 スリットを形成した補強体の別例である。 スリットを形成した補強体の別例である。 スリットを形成した補強体の別例である。 図９に示す補強体の上面図である。 スリットを形成した補強体の別例である。 スリットを形成した補強体の別例である。

次に、本発明の実施形態からなるＩＣタグについて図面を参照して説明する。
まず、本発明に基づく本容器に収容するインレット１について説明する。
（インレット）
インレット１は、図１（ｂ）に示すように、銅製などの金属コイルからなるループ状のアンテナ１ＢにＩＣチップ１Ａを実装した製品である。
上記アンテナ１Ｂは、例えば金属板を打ち抜いて作製したり、ポリイミドなどの耐熱基材上に金属エッチングなどによって実装したりして形成する。
上記アンテナ１ＢとＩＣチップ１Ａの接続は、溶接、超音波溶着、熱圧接等の金属接合による接続が好ましい。金属接合とすることで、耐熱性能という点で有利となる。
なお、ＩＳＯ１５６９３規格に準拠したＩＣタグは、１３．５６ＭＨｚ付近に共振周波数を有する。

そして、本実施形態では、上記のようなインレット１を、図１（ａ）に示すように、円筒状のガラス容器２内に真空状態で封止している。ガラス容器２の形状は、円筒状である必要性は無く、箱形の筒状や球状など形状は問わない。筒状の方が上記アンテナ１Ｂの向きを特定し易い。なお、ガラス容器２と内部に収容されたインレット１との間に耐熱材３を介装して、ガラス容器２へのインレット１の固定と、インレット１への断熱効果及び耐衝撃性の向上を図っている。

（金属製の補強体４）
次に、上記インレット１を内部に配置する補強体４について説明する。
本実施形態の補強体４は、図２に示すように、予め設定した所定ピッチを開けて巻かれて形成された形状である、巻き線間が非接触状態のコイルばね形状となっている。補強体４を構成する金属は特に限定は無いが、高温下で使用するために析出硬化型ステンレス鋼、特殊ばね剤などが好ましい。
上記コイルばね形状の補強体４の下端部４ａは、上側よりもばね径が小さくなるように内径側に位置するように曲げられている。このとき、補強体４の下端における内径が、上記ガラス容器２の外径よりも小さくなるように設定する。

そして、図３に示すように、コイルばね形状の補強体４の軸Ｘを上下に向けた状態で、上記ガラス容器２に入れられたインレット１をアンテナ１Ｂの軸を上下に向けた状態で上側から、当該補強体４内に入れる。このとき、ガラス容器２の底部が、補強体４の内径側に位置する下端部に上側から当接することで、ガラス容器２が補強体４の下方に落ちることが防止される。
ここで、図３中、符号Ｙは上記アンテナ１Ｂの軸である。図３のように、筒形状からなる補強体４の軸Ｘが、アンテナ１Ｂの軸Ｙに沿った方向となるように上記インレット１入りのガラス容器２を補強体４内に入れる。軸Ｘに対し軸Ｙが多少傾いていても良いが、補強体４の軸Ｘが、アンテナ１Ｂの軸Ｙに沿った方向となるように設定する。

実際にガラス容器２を装着する場合には、図４に示すように、ガラス容器２の少なくとも側面に、断熱材からなる緩衝材５を巻き付けるなどして覆う状態にしてから、当該ガラス容器２を、コイルばね形状の補強体４の内部に内側から押し込む。これによって、インレット１入りガラス容器２は、コイルばね形状の補強体４に固定された状態となる。このことから、必ずしも補強体４の下端部４ａは、上側よりもばね径が小さくなるように内径側に位置するように曲げておく必要はない。ただし、コイルばね形状の補強体４の下端部がその上側に位置する補強体４部分と接触し難くなるという効果は奏する。

また、上記のように緩衝材５を巻き付けて押し込んだ場合には、緩衝材５が、自身の弾性によって、コイルの巻き線間、つまり筒状の補強体４の開口部（外から内部が見える位置）に入り込むことで、よりしっかりとインレット１入りガラス容器２を補強体４に固定された状態となると共に、コイルばね形状の補強体４の巻き線間が狭くなること、つまり開口部分での金属の接触が抑制されることとなる。
ここで、上記耐熱性の緩衝材５としては、ガラスペーパ、ガラスウール、セラミックウールなどが例示できる。緩衝材５は、これに限定されるものではなく、耐熱性がある素材であれば、適用可能である。

上記説明では、筒状の補強体４として、全体の輪郭形状が円筒形状になるコイルばね形状の補強体４を例示している。もっとも、全体の輪郭形状は、円筒形状である必要はなく、軸方向からみた断面が矩形形状などであっても良い。また、図５に示すように、側方からみた全体の輪郭形状が円錐台形状などになっていても良い。図５のように円錐台形状とする場合には、補強体４の下端部の内径を上記インレット１入りガラス容器２の外径よりも小さい径に設定しておくことが好ましい。
また、コイルばね形状の補強体４は、断面円形形状の線材で構成する必要もない。
ここで、上記構成のコイルばね形状の補強体４は、上記アンテナ１Ｂのループ方向と同方向への周回方向に無端環状のループとなる金属部分を有しない形状となる。なお、コイルばね形状の補強体４の端部は金属に接触しないようにしておく。

（別例の補強体）
次に、別形状の補強体４０の構成について説明する。
この補強体４０は、図６に示すように、筒状に形成された板状部材からなり、その板状部材の周方向端部同士は非接触状態に形成されている。図６に示す例では、長方形形状の板材を筒状に形成し、その板状部材の周方向端部４０ａ同士は非接触状態として、筒の軸方向に延びるスリットを形成したものである。

上記スリットを形成することで、補強体４０は、上記アンテナ１Ｂのループ方向と同方向への周回方向に無端環状のループとなる金属部分を有しない形状となる。ちなみに、上記周回方向は、筒形状の周方向と同方向となる。
このとき、図７に示すように、筒状の補強体４０の下部に下側にいくほど小径となるテーパを形成し、下側の内径を、ガラス容器２の外径よりも小さい径に設定しておくことが好ましい。このようにしておくことで、より確実に上側から入れたインレット１入りガラス容器２が下方に抜けることを防止可能となる。
ここで、ガラス容器２は、上述のように耐熱性の緩衝材５に包んで、上記補強体４０内に押し込むことが好ましい。包んだ緩衝材５の径を上記筒状の補強体４０の径よりも大きくしておくと、押し込んだ際に、板状部材の周方向端部４０ａ同士がより接触し難くなる。

また、上記図７では、補強体４０の下部にテーパを形成することで、ガラス容器２の抜け止めとしているが、抜け止め構造は、これに限定されず、図８に示すように、下端面を内側に折り曲げ成形（内向きフランジ構造）して、ガラス容器２の抜け止めとしても良い。なお、内側に折り曲げ成形することで、補強体４０の剛性が向上する。
また、図９及び図１０に示すように、板状部材の周方向端部４０ａをそれぞれ外径方向に向くように加工しておいても良い。この場合も、補強体４０の剛性が向上する。また、板状部材の周方向端部４０ａを非金属からなるネジやクリップで押さえ易くなる。

また、板状部材の周方向端部４０ａを周方向で対向するように対向した配置にする替わりに、図１１に示すように、板状部材の周方向端部４０ａを補強体４０の径方向で対向するように、一部が径方向からみて重なるように配置しても良い。
また、上記例では、筒状の補強体４０を円筒形状に形成する場合を例示しているが、筒形状は、円筒形出る必要はなく、例えば図１２に示すように、矩形形状など、筒形状の断面形状に特に限定はない。

（動作その他）
上記構成の筒状の補強体４０内に、インレット１入りのガラス容器２を緩衝材５を介して配置する。このとき、インレット１入りのガラス容器２を、金属製の補強体４０で保護することで、本実施形態のＩＣタグは、インレットをプラスチック製の容器に入れた場合と比較しても、外部からの衝撃や圧力に強くなる。
また、通常、容器を筒状の金属ケースとした場合、筒状の金属ケースがコイルとみなされてしまうことで、インレット１の共振周波数が変わり通信ができなくなる。
これに対し、補強体４０を金属製としても、周方向に沿って無端環状が出来ないように、補強体４０の一部分に不連続な部分を持つ構造、つまり補強体４０を、上記アンテナ１Ｂのループ方向と同方向への周回方向に無端環状のループとなる金属部分を有しない形状とすることで、ＩＣタグ用インレット１の通信を阻害することが無く、目的とする通信性能を確保することが可能となる。

また、金属製の補強体４０とインレット１との間に緩衝材５を入れることで、落下などの衝撃に対するインレット１の保護が強化される。また、緩衝材５が補強体４０の開口部分に入り込むことで、何らかの理由で補強体４０が変化した場合でも、その開口部分で補強体４０の金属同士の接触が回避出来る結果、振動や衝撃に対する、インレット１の通信への悪影響を抑える事が出来る。

また、補強体４０を金属で構成することで、樹脂容器と異なり、高温下の変形を抑制することが可能となり、高温下での使用が可能である。ここで、ポリイミド樹脂など超耐熱性の樹脂ケースも考えられるが、価格がかなり高い。この点、本実施形態では、金属にすることで、ポリイミド樹脂など超耐熱性の樹脂ケースに比べて、安価に構成することが出来る。
また、補強体４０の開口部分を覆うように、耐熱性のフィルム材で当該補強体４０を覆っておくと、開口部分を保護することが可能となる。なお、フィルム材は、ポリイミド樹脂など超耐熱性の樹脂などを使用すればよい。樹脂ケース全体にポリイミド樹脂など超耐熱性の樹脂を使用する場合に比べて使用量を大幅に減らす事が可能である。

上記補強体４０にインレット１を収容したＩＣタグの使用例を説明する。
上記補強体４０に収容した状態で、上記ＩＣタグを識別したい識別部品に取り付ける。これによって、識別部品の識別が可能となる。
また、上記識別部品に溶融亜鉛鍍金を行う場合には、当該識別部品を溶融亜鉛鍍金浴内に浸漬する。このとき、上記インレット１を収容した補強体４０への鍍金付着を防止するため、上記のようなフィルム材を取り付けるか、上記のような緩衝材５で一時的に覆って使用する。
これによって、金属製の補強体４０への鍍金付着を防止出来る。

また、インレット１を上述のように、耐熱性の緩衝材５を介してガラス容器２に封入し、さらに、耐熱性の緩衝材５を介して上記補強体４０内に配置しているため、４００℃以上の雰囲気下でも使用することが可能となる。このようにＩＣタグを高熱の雰囲気下で使用する場合には、ガラス容器にインレット１が密封状態で収容されていることが好ましい。
なお、コイルばね形状からなる補強体４を使用して、識別部品に取り付けて溶融亜鉛鍍金浴に浸漬したところ、コインばね形状を形成する線径が１．２ｍｍ以上あれば支障なく使用できた。なお、補強体４として特殊ばね材を使用した。

（本実施形態の効果）
（１）上記補強体は、上記アンテナ１Ｂのループ方向と同方向への周回方向に無端環状のループとなる金属部分を有しない形状となっている。
このように金属製の補強体でインレットを保護することで、衝撃や圧力に対し強くなる。
また、補強体を金属製としても、当該上記補強体は、上記アンテナ１Ｂのループと同方向の周回方向に無端環状のループとなる部分を有しない形状となっていることから、目的とする通信性能を確保することが可能となる。

（２）上記補強体４は、上記配置するアンテナ１Ｂの軸Ｙに沿った方向に軸Ｘを向け且つ巻き線間が非接触状態のコイルばね形状となっている。
これによって、上記アンテナ１Ｂのループと同方向の周回方向に無端環状のループとなる部分を有しない形状とすることが出来る。
（３）上記補強体４０は、筒状に形成された板状部材からなり、その板状部材の周方向端部４０ａ同士は非接触状態に形成されている。
これによって、上記アンテナ１Ｂのループと同方向の周回方向に無端環状のループとなる部分を有しない形状とすることが出来る。
なお、上記アンテナ１Ｂのループと同方向の周回方向に無端環状のループとなる部分を有しない形状は、上記形状に限定されない。上記アンテナ１Ｂのループと同方向の周回方向に無端環状のループとなる部分を有しない形状となっていれば良い。

（４）上記インレット１はガラス容器２に収納された状態で上記補強体４０内に配置される。
これによって、インレット１に対し、外から干渉物が接触することを回避できる。
（５）上記インレット１と補強体との間に、耐熱性の緩衝材５を介装した。
これによって、落下などの衝撃に対する対衝撃性が向上する。
（６）上記緩衝材５の一部は、上記補強体の開口部に入り込んでいる。
これによって、開口部の部分で補強体を構成する金属が接触することが回避されて、目的とする通信性能をより確保することが可能となる。
（７）上記補強体の外周を覆う耐熱製のフィルム材を備える。
これによって、少なくとも補強体に対する外部からの鍍金などの付着を防止できる。
なお、ガラスは、金属に比べ、鍍金が付着し難い。

「実施例１」
上記ガラス容器２入りのインレット１を補強体内に入れない状態（以下、保護ケース無しと呼称する。）、図６に示すような、スリット（開口部）を形成した補強体４内にインレット１を封入したガラス容器２を配置した場合（以下、スリットありと呼称する。）、周方向端部４０ａ同士が接触した金属製の筒状の容器内にインレット１を封入したガラス容器２を配置した場合（以下、スリットなしと呼称する。）、のそれぞれについて通信距離を計測してみた。その結果を表１に示す。
なお、使用したインレット１は、帯域がＨＦ帯のものを使用した。

表１から分かるように、本実施形態の補強体４で保護する場合には、通信距離への悪影響はほとんど無かった。
「実施例２」
同様にして、図４に示すコイルばね形状の補強体４０を使用した場合の計測結果を、表２に示す。実験条件は、上記実験と同じである。

表２中、ばねケースと記載してある例が、上記図４に示すコイルばね形状の補強体４０を使用した場合である。
この表２から分かるように、コイルばね形状の補強体４０で保護しても、通信距離への影響はほとんど無かった。
ここで、上記実施例１における周方向端部４０ａ同士で形成されるスリットの幅、上記実施例２におけるコイルばね形状の巻き線間のピッチ幅は、１ｍｍ以下に設定したものである。
なお、上記スリット幅、ピッチ幅について変更して通信距離を計測してみたところ、０．１ｍｍまではほとんど影響がなかったことを確認した。

また、補強体の軸Ｘに対するアンテナ１Ｂの軸Ｙの傾きθについて実験をしてみた。
５度以下の傾きであれば、通信距離への影響はほとんど無かった。また、４５度の傾きがある場合には、通信距離が半減したが、実用に耐える距離である。
従って、補強体の軸に対するアンテナ１Ｂの軸の傾きは、４５度以下、好ましくは５度以下に設定することが好ましい。

１ インレット
１Ａ ＩＣチップ
１Ｂ アンテナ
２ ガラス容器
３ 耐熱材
４、４０ 補強体
４ａ 下端部
５ 緩衝材

Claims (7)

1. ＩＣチップとループ状のアンテナとを備えるインレットと、そのインレットを内部に配置し当該インレットを保護するための金属製かつ筒形状の補強体と、を備え、
   上記補強体は、上記アンテナのループ方向と同方向への周回方向に無端環状のループとなる金属部分を有しない形状となっており、
   上記ループ状のアンテナは、同一平面上に配置され、
   上記インレットはガラス容器内に収納され、上記ガラス容器の外周に上記補強体が配置され、上記インレットは、上記インレットと上記ガラス容器との間に耐熱材を介装した状態で上記補強体内に配置されていることを特徴とするＩＣタグ。
2. ＩＣチップとループ状のアンテナとを備えるインレットと、そのインレットを内部に配置し当該インレットを保護するための金属製の補強体と、を備え、
   上記補強体は、上記配置するアンテナの軸に沿った方向に軸を向け且つ巻き線間が非接触状態の断面円形状のコイルばね形状となっていることを特徴とするＩＣタグ。
3. 上記インレットはガラス容器内に収納され、上記ガラス容器の外周に上記補強体が配置されることで、上記インレットは、インレットとガラス容器との間に耐熱材を介装した状態で上記補強体内に配置されることを特徴とする請求項２に記載したＩＣタグ。
4. 上記補強体の軸方向一端部側の内径を、上記ガラス容器の外径よりも小さくなるように設定したことを特徴とする請求項３に記載したＩＣタグ。
5. 上記インレットと補強体との間に、耐熱性の緩衝材を介装したことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか１項に記載したＩＣタグ。
6. 上記緩衝材の一部は、上記補強体に形成された当該補強体の内と外を連通する開口部に入り込んでいることを特徴とする請求項５に記載したＩＣタグ。
7. 上記補強体の外周を覆う耐熱性のフィルム材を備えることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載したＩＣタグ。

Images