JP6361832B2

JP6361832B2 - 無線通信デバイス付き鍵及び無線通信デバイス付き鍵用錠

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Publication number: JP6361832B2
Application number: JP2017539871A
Authority: JP
Inventors: 健吾松本; 邦宏駒木
Original assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Murata Manufacturing Co Ltd
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2016-09-08
Publication date: 2018-07-25
Anticipated expiration: 2036-09-08
Also published as: CN208073145U; JPWO2017047505A1; DE112016004186T5; WO2017047505A1; DE202016008542U1

Description

本発明は、ＲＦＩＤタグ等の無線通信デバイス付き鍵及び無線通信デバイス付き鍵用錠に関する。

金属鍵にさらにＲＦＩＤ機能を付与することで、セキュリティ性をより高めることができることが知られている（例えば、特許文献１参照。）。この場合、金属鍵の把持部にＲＦＩＤタグ用のコイルアンテナが設けられており、錠（シリンダー錠）側には、差込口（鍵穴）の周囲にリーダライタ側のコイルアンテナが設けられている。タグ側コイルアンテナは、リーダライタ側コイルアンテナと磁界を介して無線通信する。

しかし、把持部から延び、鍵穴に挿入する軸部が金属部材で構成されていると、金属部材により磁界が遮られてしまうため、ＲＦＩＤタグとリーダライタとの無線通信が困難となる。軸部を樹脂等の磁界を遮らない部材で構成すればよいが、樹脂等で軸部を構成すると強度を保つことが難しくなる。また、そもそも、タグ側コイルアンテナとリーダライタ側アンテナとの距離が大きく、通信が成立しにくい。

これに対して、特許文献１では、さらに金属鍵の把持部にコイルアンテナを巻回して金属鍵自体を磁心として用いて、錠（シリンダー錠）側のリーダライタ側アンテナとタグ側コイルアンテナとを電磁的に結合させて通信することが記載されている。

特開２００３−１９３７１７号公報

しかし、上記特許文献１に記載の方法では、金属鍵自体を磁心として用いているので金属鍵の素材を統一する必要がある。また、金属鍵自体を磁心とする同様の構成によってタグ側コイルアンテナとリーダライタ側アンテナとを電磁的な結合させることで外部からの不正な通信が容易に行えるという問題がある。

そこで、本発明の目的は、外部からの不正な通信が困難なＲＦＩＤタグ等の無線通信デバイス付き鍵及び無線通信デバイス付き鍵用錠を提供することである。

本発明に係る無線通信デバイス付き鍵は、錠の鍵穴に挿入して開施錠するための鍵であって、
把持部と、前記把持部から延びて鍵山を有する軸部と、を有する鍵本体と、
を備え、
前記軸部の前記把持部と反対側の先端側に切欠き部が設けられており、外周の少なくとも一部が前記切欠き部内の内周に沿って配置されたコイルアンテナと、前記コイルアンテナと接続されたＲＦＩＣ素子と、を有する無線通信デバイスが前記切欠き部に収容されている。

本発明に係る無線通信デバイス付き鍵用錠は、無線通信デバイスを有する鍵を鍵穴に挿入して開施錠する錠であって、
外筒と、
鍵を挿入する鍵穴を有し、前記外筒の内側に回転可能に設けられた内筒と、
前記鍵の鍵山が正しい配置と一致する場合に、前記内筒を機械的に回転可能とし、機械的な開施錠動作を行う機械的開施錠機構と、
電気的な開施錠動作を行う電気的開施錠機構と、
を備え、
前記電気的開施錠機構は、
前記鍵穴に挿入された前記鍵の先端側に配置された無線通信デバイスのコイルアンテナと電磁結合する通信相手側アンテナと、
前記通信相手側アンテナと接続され、前記無線通信デバイスから情報を受信するリーダライタと、
を備え、
前記外筒および前記内筒のうち、前記コイルアンテナと対応する部分には切欠き部が設けられており、
前記無線通信デバイスからの情報に基づいて電気的な開施錠動作を行う。

本発明に係る無線通信デバイス付き鍵によれば、無線通信デバイスが鍵の把持部ではなく軸部の先端側に設けられた切欠き部に収容されているため、錠の鍵穴に挿入後には外部からの不正な通信を困難にすることができる。

本発明に係る無線通信デバイス付き鍵用錠によれば、鍵の先端側に配置された無線通信デバイスのコイルアンテナと電磁結合する通信相手側アンテナを錠の奥側の切欠き部に設けているので、外部からの不正な通信を困難にすることができる。

実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ付き鍵の構成を示す概略図である。図１のＲＦＩＤタグを設けた先端側の拡大図である。ＲＦＩＤタグの断面構成を示す断面図である。図３のＲＦＩＤタグの等価回路図である。図１のＲＦＩＤタグ付き鍵の軸部に流れる誘導電流を示す概略図である。鍵の先端側のＲＦＩＤタグの周囲に流れる誘導電流を示す先端側の拡大図である。実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ付き鍵用錠（シリンダー錠）に鍵を挿入した際の状態を示す概略断面図であり、図７ＡのＡ−Ａ方向からみた断面図である。図７ＡのＲＦＩＤタグ付き鍵用錠（シリンダー錠）の構成を示すブロック図である。実施の形態２に係るＲＦＩＤタグ付き鍵の構成を示す概略図である。実施の形態３に係るＲＦＩＤタグ付き鍵の構成を示す概略図である。図１０のＲＦＩＤタグを設けた先端側の拡大図である。実施の形態４に係るＲＦＩＤタグ付き鍵のｚ軸の正方向から見た先端側の拡大図である。実施の形態４に係るＲＦＩＤタグ付き鍵のｙ軸の正方向から見た先端側の拡大図である。実施の形態４に係るＲＦＩＤタグ付き鍵のｚ軸の負方向から見た先端側の拡大図である。実施の形態４に係るＲＦＩＤタグ付き鍵のｘ軸の正方向から見た先端側の拡大図である。実施の形態５に係るＲＦＩＤタグ付き鍵用錠の電気的開施錠機構に関連する断面構造を示す側断面図である。図１３Ａの上面図である。図１３Ａの奥側からみた構成を示す概略図である。実施の形態５に係るＲＦＩＤタグ付き鍵用錠によるロック解除方法のフローチャートである。

第１の態様に係る無線通信デバイス付き鍵は、錠の鍵穴に挿入して開施錠するための鍵であって、
把持部と、前記把持部から延びて鍵山を有する軸部と、を有する鍵本体と、
を備え、
前記軸部の前記把持部と反対側の先端側に切欠き部が設けられており、外周の少なくとも一部が前記切欠き部内の内周に沿って配置されたコイルアンテナと、前記コイルアンテナと接続されたＲＦＩＣ素子と、を有する無線通信デバイスが前記切欠き部に収容されている。

上記構成によれば、無線通信デバイスが鍵の把持部ではなく軸部の先端側に設けられた切欠き部に収容されているため、錠の鍵穴に挿入後には外部からの不正な通信が困難となる。このため、この無線通信デバイス付き鍵によってより高いセキュリティを保つことができる。

第２の態様に係る無線通信デバイス付き鍵は、上記第１の態様において、前記切欠き部は、前記軸部の先端側に設けられ、前記軸部の延在方向と交差する貫通孔と、前記貫通孔の周縁の一部が前記貫通孔の一方の開口から他方の開口にわたって開放された開放端と、を有し、
前記コイルアンテナは、前記貫通孔に格納されていてもよい。

上記構成によれば、切欠き部を構成する貫通孔の一方の開口から他方の開口にわたって開放された開放端のために、コイルアンテナの電磁界に対応する反電流がコイルアンテナの周囲に沿って周回できず、渦電流を形成できない。このため、コイルアンテナから放射される電磁波が弱められることを抑制でき、貫通孔の周縁をブースターとして利用できる。その結果、通信時の信号強度を高くできる。

第３の態様に係る無線通信デバイス付き鍵は、上記第２の態様において、前記無線通信デバイスは、前記切欠き部の前記開放端から奥側に収容されていてもよい。

上記構成によれば、無線通信デバイスを切欠き部の開放端から奥側に収容しているので、衝撃の影響を抑制できる。

第４の態様に係る無線通信デバイス付き鍵は、上記第２の態様において、前記コイルアンテナは、その軸方向が前記貫通孔の貫通方向と平行となるように配置されていてもよい。

上記構成によれば、コイルアンテナの軸方向からの電磁波の放射を軸部が遮ることを抑制できる。

第５の態様に係る無線通信デバイス付き鍵は、上記第４の態様において、前記軸部は、板状であって、前記貫通孔は、前記板状の軸部の厚み方向に貫通し、
前記コイルアンテナは、そのコイル面が前記軸部の板面と平行に配置されていてもよい。

上記構成によれば、通常多く使用される板状鍵の板面に沿ってコイルアンテナを配置することができる。

第６の態様に係る無線通信デバイス付き鍵は、上記第２から第５のいずれかの態様において、前記貫通孔は、前記鍵山より先端側に設けられていてもよい。

上記構成によれば、無線通信デバイスが鍵の鍵山より先端側に配置されているため、錠の鍵穴に挿入後には外部からの不正な通信が困難となる。このため、この無線通信デバイス付き鍵によってより高いセキュリティを保つことができる。

第７の態様に係る無線通信デバイス付き鍵用錠は、無線通信デバイスを有する鍵を鍵穴に挿入して開施錠する錠であって、
外筒と、
鍵を挿入する鍵穴を有し、前記外筒の内側に回転可能に設けられた内筒と、
前記鍵の鍵山が正しい配置と一致する場合に、前記内筒を機械的に回転可能とし、機械的な開施錠動作を行う機械的開施錠機構と、
電気的な開施錠動作を行う電気的開施錠機構と、
を備え、
前記電気的開施錠機構は、
前記鍵穴に挿入された前記鍵の先端側に配置された無線通信デバイスのコイルアンテナと電磁結合する通信相手側アンテナと、
前記通信相手側アンテナと接続され、前記無線通信デバイスから情報を受信するリーダライタと、
を備え、
前記外筒および前記内筒のうち、前記コイルアンテナと対応する部分には切欠き部が設けられており、
前記無線通信デバイスからの情報に基づいて電気的な開施錠動作を行う。

上記構成によれば、機械的開施錠機構と電気的開施錠機構とを備えるので、機械的開施錠機構しか有しない従来の錠よりもセキュリティを向上させることができる。さらに、鍵の先端側の切欠き部に配置された無線通信デバイスのコイルアンテナと電磁結合する通信相手側アンテナを錠の奥側に設けているので、外部からの不正な通信を困難にすることができる。これによって、さらにセキュリティを高めることができる。

第８の態様に係る無線通信デバイス付き鍵用錠は、上記第７の態様において、前記電気的開施錠機構は、前記通信相手側アンテナと接続され、前記無線通信デバイスからの情報に基づいて前記内筒の回転を電気的に制御する回転制御部をさらに備えてもよい。

上記構成によれば、ＲＦＩＤ通信の成立（電子的一致）の確認を優先させ、その後、鍵山の形状の一致（機械的一致）の確認によってロック解除を行うことができる。

第９の態様に係る無線通信デバイス付き鍵用錠は、上記第７の態様において、前記通信相手側アンテナは、前記鍵を前記鍵穴に挿入して前記内筒を所定角度回転した際の前記コイルアンテナと対向する位置に配置されていてもよい。

上記構成によれば、鍵山の形状の一致（機械的一致）の確認を優先させ、その後、ＲＦＩＤ通信の成立（電子的一致）の確認によってロック解除を行うことができる。

以下、実施の形態に係るＲＦＩＤタグ付き鍵及びＲＦＩＤタグ付き鍵用錠について、添付図面を参照しながら説明する。ここでＲＦＩＤタグは、無線通信デバイスの一つである。なお、図面において実質的に同一の部材については同一の符号を付している。

（実施の形態１）
＜ＲＦＩＤタグ付き鍵＞
図１は、実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ付き鍵２０の構成を示す概略図である。図２は、図１のＲＦＩＤタグ１０を設けた先端側４の拡大図である。
実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ付き鍵２０は、錠の鍵穴に挿入して開施錠するための鍵である。この鍵２０は、把持部１と、把持部１から延び、鍵山３を有する軸部２と、を有する鍵本体７と、を備える。また、軸部２の把持部１と反対側の先端側４に切欠き部１８が設けられている。この切欠き部１８には、外周の少なくとも一部が切欠き部１８内の内周に沿って配置されたコイルアンテナ１２と、コイルアンテナ１２と接続されたＲＦＩＣ素子１１と、を有するＲＦＩＤタグ１０が収容されている。
このＲＦＩＤタグ付き鍵２０によれば、ＲＦＩＤタグ１０が鍵２０の把持部１ではなく軸部２の先端側４の切欠き部１８に配置されているため、錠の鍵穴に挿入後には外部からの不正な通信が困難となる。このため、このＲＦＩＤタグ付き鍵２０によってより高いセキュリティを保つことができる。また、ＲＦＩＤタグ１０が軸部２の先端側４の切欠き部１８に配置されているため、錠の内部に設けられた通信相手側アンテナにより近づけることができる。

以下に、このＲＦＩＤタグ付き鍵２０の構成要素について説明する。

＜鍵本体＞
鍵本体７は、青銅やステンレス鋼等の導電性材料からなる。また、鍵本体７は、把持部１と軸部２（ブレード、差込部）とを有し、例えば、板状である。把持部１は、鍵本体７を保持できればよく、任意の形状であってもよい。なお、軸部２の形状は、板状に限られず、例えば、板状、棒状、円柱状（チューブラ錠等）、円筒状、多角柱状等のいずれであってもよい。また、軸部２は湾曲面を有してもよい。軸部２には鍵山３を有する。鍵２０を挿入する錠（シリンダー錠）において、鍵山３が正しい鍵山の配置と一致する場合に機械的な開施錠機構が動作して開施錠を行うことができる。したがって、この鍵山３は、機械的な開施錠機構の種類に応じて適宜必要な配置を有すればよい。例えば、図１では、鍵山３は軸部２の側面に形成された凹凸であるが、軸部２の主面に形成された複数のディンプル（凹部）の配置であってもよい。さらに、鍵山３は、軸部２の一面のみに設けられている場合に限られず、２面以上にわたって設けられていてもよい。鍵山３が軸部２の２面以上にわたって設けられていることによって鍵違い数を増やすことができ、セキュリティを向上させることができる。

軸部２の先端側４には、軸部２の延在方向（ｘ軸の正方向）と交差する貫通孔５を有する切欠き部１８を設けてもよい。具体的には、切欠き部１８は、軸部２が板状である場合、板面の厚さ方向（ｚ軸の正及び負方向）に貫通する貫通孔５を有してもよい。また、貫通孔５は、その周縁の一部が軸部２の先端側（ｘ軸の正方向）に貫通孔５の一方の開口から他方の開口にわたって開放された開放端６を有してもよい。この周縁の一部が開放された貫通孔５を有する切欠き部１８は、換言すれば「コの字状の切欠き」又はＣ字形状の切欠きである。また、貫通孔５の周縁の一部であって、貫通孔５の一方の開口から他方の開口にわたって開放する開放端６とは、例えば、スロット又はスリットである。貫通孔５は、軸部２の鍵山３よりも先端側（ｘ軸の正方向）、つまり、把持部１とは反対側に設けている。ここでは、開放端６は、先端方向に開放されている場合を示しているがこれに限られない。例えば、後述する実施の形態３に示すように、軸部２の延在方向（ｘ軸の正方向）について垂直方向、例えば、側面方向（ｙ軸の正又は負方向）に開いていてもよい。

また、上記例では軸部２の先端側の貫通孔５は、軸部２と一体的に設けられているが、これに限られず、後述する実施の形態２に示すように別部材４ａに設けられてもよい。

＜ＲＦＩＤタグ＞
図３は、ＲＦＩＤタグ１０の断面構成を示す断面図である。図４は、図３のＲＦＩＤタグ１０の等価回路図である。
このＲＦＩＤタグ１０は、鍵本体７の軸部２の先端側の切欠き部１８に設けられていればよい。これによって、上述の通り、錠の鍵穴に挿入後には外部からの不正な通信が困難となる。このＲＦＩＤタグは、軸部２の先端側の切欠き部１８を構成する貫通孔５に格納されていてもよい。貫通孔５に格納することによって、ＲＦＩＤタグ１０を保護しやすくなる。また、例えば、ＲＦＩＤタグ１０は、貫通孔５内に樹脂系接着材にて固定されていてもよい。さらに、ＲＦＩＤタグ１０の上面を樹脂で覆って、軸部２について面一としてもよい。
また、このＲＦＩＤタグ１０は、ＲＦＩＣ素子１１とコイルアンテナ１２とを備える。ＲＦＩＤタグ１０のコイルアンテナ１２は、その外周の少なくとも一部が切欠き部１８を構成する貫通孔５の内周に沿って配置されている。また、コイルアンテナ１２は、その軸方向８と、軸部２の先端側４に設けられた貫通孔５の貫通方向９と、が平行となるように配置されていてもよい。これによって、コイルアンテナ１２からの電磁波の放射が軸部２に遮られることを抑制できる。なお、コイルアンテナ１２の一部が切欠き部１８から露出していてもよい。切欠き部１８から露出した部分は、衝撃を受けやすくなるので、別途、保護部材等を設けてもよい。

図５は、ＲＦＩＤタグ付き鍵２０の軸部２に流れる誘導電流１９を示す概略図である。図６は、鍵２０の先端側４のＲＦＩＤタグ１０の周囲に流れる誘導電流１９を示す先端側の拡大図である。
さらに、軸部２は、貫通孔５の周縁の一部に貫通孔の一方の開口から他方の開口にわたって開放された開放端６を設けてもよい。この貫通孔５の周縁の一部の開放端６によって、コイルアンテナ１２の電磁界に対応する誘導電流（反電流）１９は、コイルアンテナ１２の周囲を３／４周するように流れ、コイルアンテナ１２周縁の前後で軸部２の周縁を流れる。この場合、誘導電流１９は、コイルアンテナ１２の周囲に沿って周回できず、電磁界を弱める渦電流とならない。このため、コイルアンテナ１２から放射される電磁波が弱められることを抑制できる。つまり、コイルアンテナ１２の磁界が軸部２によって遮られにくくなる。それだけでなく、コイルアンテナ１２の誘導電流１９を軸部２の貫通孔５の周囲、具体的には、軸部２の周縁に流すことができ、さらに軸部２を放射体として利用できる。つまり、金属製の鍵７の軸部２に誘導電流１９が流れ、金属製の鍵本体７が放射素子として機能する。そこで、小型のＲＦＩＤタグ１０であっても、金属製の軸部２に誘導電流１９が流れて鍵本体７を放射素子として機能させることができ、ブースター効果によって通信時の信号強度を高くできる。
また、ＲＦＩＤタグ１０は、開放端６より奥側の貫通孔５に格納されており、先端側の開口端６からは離間している。これによって、ＲＦＩＤタグ１０が直接に衝撃をうけにくくなるよう保護している。

なお、上記切欠き部１８としては、開放端６を有する貫通孔５に限らない。例えば、開放端６を有しない長円形状又は楕円形状の貫通孔であっても、短径に対する長径のアスペクト比（長径／短径）が著しく大きい場合には、実質的に切欠き部として機能するものと考えられる。具体的には、アスペクト比の大きな長円形状又は楕円形状の貫通孔のコイルアンテナから遠く離れた内周に生じる反電流は無視しうる程度に小さくなるものと考えられる。

このＲＦＩＤタグ１０は、多層基板１６の上にＲＦＩＣ素子１１がはんだ等の導電性接合材１４、１５を介して表面実装されている。ＲＦＩＣ素子１１は、封止樹脂層１３によって封止されている。これによって高強度が得られる。このＲＦＩＤタグ１０は、鍵２０の先端側４に設けられるほどに超小型のパッシブタグである。
多層基板１６は、セラミック多層基板や樹脂多層基板であってもよい。多層基板１６内部には、コイルアンテナ１２を内蔵している。
コイルアンテナ１２は、コイル状であって、複数ターン巻きであってもよく、１ターン巻きであってもよい。また、コイルアンテナ１２は、積層型であってもよく、単層型であってもよい。また、コイルアンテナ１２は、多層基板１６の主面方向に巻回軸を持つ。
このＲＦＩＤタグ１０は、コイルアンテナ１２のインダクタンス成分とＲＦＩＣ素子１１自身の容量成分１７とで並列共振回路を構成している。この共振回路の共振周波数は、例えば、１３．５６ＭＨｚ（ＨＦ帯）である。つまり、このＲＦＩＤタグ１０は、ＨＦ帯用ＲＦＩＤタグである。使用されるシステムは、ＨＦ帯ＲＦＩＤシステムである。なお、使用される周波数は上記周波数に限定されるものではなく、ＵＨＦ帯、２．４ＧＨｚ帯等の他の周波数帯のＲＦＩＤタグであってもよい。

次に、ＲＦＩＤタグ付き鍵用錠（シリンダー錠）について説明する。
＜ＲＦＩＤタグ付き鍵用錠（シリンダー錠）＞
図７Ａは、実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ付き鍵用錠（シリンダー錠）３０に鍵２０を挿入した際の状態を示す概略断面図である。図７Ｂは、図７ＡのＡ−Ａ方向からみた断面図である。図８は、図７ＡのＲＦＩＤタグ付き鍵用錠（シリンダー錠）３０の構成を示すブロック図である。
このＲＦＩＤタグ付き鍵用錠３０は、ＲＦＩＤタグ１０を有する鍵２０を鍵穴２５に挿入して開施錠する錠である。この錠３０は、外筒３１と、鍵２０を挿入する鍵穴２５を有し、外筒３１の内側に回転可能に設けられた内筒３２と、を備える。さらに、この錠３０は、鍵２０の鍵山３が正しい配置と一致する場合に、内筒３２を機械的に回転可能とし、機械的な開施錠動作を行う機械的開施錠機構３３と、電気的な開施錠動作を行う電気的開施錠機構３６と、を備える。電気的開施錠機構３６は、鍵穴２５に挿入された鍵２０の先端側に配置されたＲＦＩＤタグ１０のコイルアンテナ１２と電磁結合する通信相手側アンテナ３４と、通信相手側アンテナ３４と接続され、ＲＦＩＤタグ１０から情報を受信するリーダライタ３５と、を備え、ＲＦＩＤタグ１０からの情報に基づいて電気的な開施錠動作を行う。
このＲＦＩＤタグ付き鍵用錠３０によれば、機械的開施錠機構３３と電気的開施錠機構３６とを備えるので、機械的開施錠機構しか有しない従来の錠よりもセキュリティを向上させることができる。さらに、鍵２０の先端側に配置されたＲＦＩＤタグ１０のコイルアンテナ１２と電磁結合する通信相手側アンテナ３４を錠３０の奥側に設けているので、外部からの不正な通信を困難にすることができる。これによって、さらにセキュリティを高めることができる。

以下に、このＲＦＩＤタグ付き鍵用錠（シリンダー錠）３０の構成要素について説明する。

＜外筒及び内筒（インナーシリンダ）＞
錠（シリンダー錠）３０の外筒３１及び内筒３２は、金属からなる。内筒３２は、鍵２０を挿入する鍵穴２５を有し、外筒３１の内側に回転可能に設けられている。

＜機械的開施錠機構＞
錠（シリンダー錠）３０の機械的開施錠機構３３は、シリンダー錠であればよく、その開施錠機構については一般的なものであってもよい。図７Ａの断面図に示す機械的開施錠機構３３は、ピンシリンダー錠の機械的開施錠機構であって、スプリング２１、ドライバーピン（アッパーピン、上ピン）２２、タンブラーピン（ボトムピン、下ピン））２３等で構成されている。

このピンシリンダー錠の機械的開施錠機構３３の構成及び動作について説明する。ピンシリンダー錠では、スプリング２１で付勢されたドライバーピン２２及びタンブラーピンが鍵山３の凹凸に当接する。このとき、ドライバーピン２２とタンブラーピン２３との長さは配置に応じて異なり、鍵山３が正しい配置の場合にドライバーピン２２とタンブラーピン２３の境界がシアライン２４と一致する。シアライン２４とは、外筒３１と内筒３２との境界に対応している。ドライバーピン２２がシアライン２４より内筒３２側に突出せず、タンブラーピン２３がシアライン２４より外筒３１側に突出しない場合には内筒３２が回転可能となる。これに対して、ドライバーピン２２がシアライン２４から内筒３２側に突出しているか、又は、タンブラーピン２３がシアライン２４から外筒３１側に突出している場合には、内筒３２は回転しない。図７Ａでは、鍵穴２５に挿入された鍵２０の鍵山３は正しい配置のものであり、内筒３２は回転可能となっている。内筒３２が回転することで、錠３０の内部のカムが回転し、開施錠している閂（デッドボルト）を動かして開施錠する。
機械的開施錠機構３３は、図示した上記ピンシリンダー錠の機械的開施錠機構に限られない。例えば、ディスクシリンダー錠、ロータリーシリンダー錠、マグネチックタンブラーシリンダー錠、リバーシブルピンシリンダー錠等の機械的開施錠機構であってもよい。なお、ピンシリンダー錠、リバーシブルピンシリンダー錠の場合には、ピンの先端形状を凸形状としてもよい。この場合、対応する鍵２０の鍵山３はディンプル状となる。

＜電気的開施錠機構＞
電気的開施錠機構３６は、通信相手側アンテナ３４と、リーダライタ３５と、を備える。通信相手側アンテナ３４は、鍵穴２５に挿入された鍵２０の先端側に配置されたＲＦＩＤタグ１０のコイルアンテナ１２と電磁結合する。リーダライタ３５は、通信相手側アンテナ３４と接続され、ＲＦＩＤタグ１０から情報を受信する。この電気的開施錠機構３６は、ＲＦＩＤタグ１０からの情報（例えば、ＩＤ等）に基づいて電気的な開施錠動作を行う。具体的には、ＲＦＩＤタグ１０から得られたＩＤが正しいＩＤであるか判断して、正しいＩＤである場合にはＲＦＩＤ通信が成立した（電子的一致）として、電気的ロックを解除する。

通信相手側アンテナ３４は、機械的開施錠機構３３よりも奥側に配置されている。具体的には、ピンシリンダー錠の場合にはドライバーピン２２及びタンブラーピンより奥側に配置される。通信相手側アンテナ３４は、コイルアンテナである。また、通信相手側アンテナ３４は、例えば、リーダライタ３５（リーダライタ側ＩＣ等）に接続されている。また、図７Ｂに示すように、通信相手側アンテナ３４は、外筒３１側に設置される。ＲＦＩＤタグ１０のコイルアンテナ１２に近づけられるので内筒３２側（回転する側）に設置してもよいが、リーダライタ３５への接続等の関係から外筒３１側（固定側）に設置することが好ましい。また、通信相手側アンテナ３４は、２つ以上を配置してもよい。また、通信相手側アンテナ３４を設ける通信面側に対して鍵を挟んで反対側にコイルアンテナ１２からの磁束を導く軟磁性体が設けられていてもよい。これによって磁気回路を構成し、通信を安定させることができる。
通信相手側アンテナ３４は、コイルアンテナ１２よりも大きめである。通信相手側アンテナ３４は、その開口面とＲＦＩＤタグ１０のコイルアンテナ１２の開口面とが対向するように配置している。
通信相手側アンテナ３４は、比較的小型であって、錠３０の奥まった位置に配置されており、しかも、スプリング２１やタンブラーピン２３等が邪魔するので、不審者による外部からの不正な通信を困難なものとすることができる。
なお、通信相手側アンテナ（リーダライタ側アンテナ）３４は、必ずしも外筒部分に設けられている必要があるわけではなく、さらに外側部分に設けられていてもよい。

このＲＦＩＤタグ付き鍵用錠３０は、鍵山３の形状の一致（機械的一致）とＲＦＩＤ通信の成立（電子的一致）とをトリガーに錠３０の機械的ロック及び電気的ロックをそれぞれ解除する。なお、鍵２０を鍵穴２５に挿入後、機械的開施錠機構での鍵山３の形状一致だけで内筒３２が回転できるようにするのではなく、電気的開施錠機構によるＲＦＩＤタグからの情報によって、ＲＦＩＤ通信の成立後に内筒３２を回転可能（ロック解除可能）にしてもよい。この場合、例えば、錠３０は、リーダライタ３５と接続されＲＦＩＤタグ１０からの情報に基づいて内筒３２の回転を電気的に制御する回転制御部（図示せず）をさらに備えてもよい。これによって、ＲＦＩＤ通信の成立（電子的一致）を優先させ、その後、鍵山３の形状の一致（機械的一致）によってロック解除を行うことができる。

（実施の形態２）
図９は、実施の形態２に係るＲＦＩＤタグ付き鍵２０ａの構成を示す概略図である。このＲＦＩＤタグ付き鍵２０ａは、実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ付き鍵と対比すると、先端側の貫通孔５を軸部２と一体的に設けるのではなく、軸部２の先端側に貫通孔５を含む先端部４ａを別部材として設けている点で相違する。ＲＦＩＤタグ１０を収容する先端部４ａを別部材として設けることによって、従来の鍵を改良して実施の形態２に係る鍵２０ａとして利用できる。

（実施の形態３）
図１０は、実施の形態３に係るＲＦＩＤタグ付き鍵２０ｂの構成を示す概略図である。図１１は、図１０のＲＦＩＤタグを設けた先端側の拡大図である。
このＲＦＩＤタグ付き鍵２０ｂは、実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ付き鍵と対比すると、貫通孔５の周縁の一部の貫通孔５の一方の開口から他方の開口にわたって開放された開放端６の位置について相違している。具体的には、実施の形態１では、開放端６は、軸部２の先端側に設けられているが、実施の形態３では、開放端６は、側面、例えば、ｙ軸の正又は負方向に設けられている点で相違する。このように、開放端６を先端側ではなく、側面に設けることで、鍵２０ｂの先端側から受ける衝撃等からＲＦＩＤタグ１０をさらに保護できる。

（実施の形態４）
図１２Ａは、実施の形態４に係るＲＦＩＤタグ付き鍵２０ｃのｚ軸の正方向から見た先端側の拡大図である。図１２Ｂは、ｙ軸の正方向から見た先端側の拡大図である。図１２Ｃは、ｚ軸の負方向から見た先端側の拡大図である。図１２Ｄは、ｘ軸の正方向から見た先端側の拡大図である。
このＲＦＩＤタグ付き鍵２０ｃは、実施の形態１に係るＲＦＩＤタグ付き鍵と対比すると、貫通孔５ａの形状の点で相違する。実施の形態１の貫通孔５は、両面にわたって同一形状の開口部であったが、実施の形態４の貫通孔５ａは、ｚ軸の正方向側に凹部を設け、ｚ軸の負方向側にスロットを設けている点で相違する。このように貫通孔５ａを両面の開口を異なる形状とすることで、ＲＦＩＤタグ１０を格納した際にスロットを設けた面でＲＦＩＤタグ１０を支えることができ、さらにＲＦＩＤタグ１０を衝撃等から保護できる。なお、ｚ軸の負方向側にもスロットが設けられているので、ｚ軸の正方向側と同様に電磁波の放射を行うことができる。

（実施の形態５）
図１３Ａは、実施の形態５に係るＲＦＩＤタグ付き鍵用錠３０ａの電気的開施錠機構に関連する断面構造を示す側断面図である。図１３Ｂは、図１３Ａの上面図である。図１３Ｃは、図１３Ａの奥側からみた構成を示す断面図である。この錠３０ａは、実施の形態１に係る錠と対比すると、内筒３２が９０°回転した状態（鍵穴２６）のコイルアンテナ１２と対向するように通信相手側アンテナ３４が設けられている点で相違する。また、この錠３０ａは、実施の形態１に係る錠と対比すると、外筒３１および内筒３２のうち、コイルアンテナ１２と対応する部分には切欠き部３８が設けられている点で相違する。外筒３１及び内筒３２に切欠き部３８を設けることによって、ＲＦＩＤタグ１０のコイルアンテナ１２からの信号が外筒３１及び内筒３２で遮断されにくくなり検出しやすくなる。また、円孔ではなく、開放端を有する切欠き部３８を設けることによって、リーダライタ３５の通信相手側アンテナ３４における出力を増幅できる。さらに、コイルアンテナ１２と対応する部分以外を残すことによって、外筒３１及び内筒３２の強度を維持できる。

また、上記のように、内筒３２が９０°回転した状態（鍵穴２６）のコイルアンテナ１２と対向するように通信相手側アンテナ３４が設けられている。この場合には、ＲＦＩＤ通信の成立（電子的一致）の確認は、鍵山３の形状の一致（機械的一致）の確認後に行うこととなる。したがって、鍵山３の形状の一致（機械的一致）の確認を優先させ、その後、ＲＦＩＤ通信の成立（電子的一致）の確認によってロック解除を行うことができる。つまり、機械的一致をトリガーにしてＲＦＩＤ通信の成立（電子的一致）の確認、例えば、ＩＤ認証をスタートする。これによって省電力化を図ることができる。なお、この場合には、ＲＦＩＤ通信の成立（電子的一致）の確認によって、施錠している閂（デッドボルト）を動かして開施錠する。
なお、鍵２０を回す際のエネルギーを電気エネルギーに変換すれば、錠３０ａとしての電源を不要とすることができる（エネルギーハーベスティング）。

なお、図１３Ａ及び図１３Ｃに示すように、内筒３２を９０°回転した状態で通信相手側アンテナ３４がコイルアンテナ１２と対向するように設けられ、開施錠動作も９０°回転した状態で行うこととしている。しかし、これに限られず、さらに内筒３２を回転して、例えば１８０°回転した状態で開施錠動作を行うようにしてもよい。この場合、ＲＦＩＤ通信の成立（電子的一致）の確認を内筒３２の回転の途中で行うので、ＲＦＩＤタグ１０と通信相手側アンテナ３４との間の通信をどのように行うかわかりにくくすることができる。なお、上記角度は適宜変更してもよい。

また、この錠３０ａによれば、鍵山３の形状の一致（機械的一致）の確認後、内筒３２を回転させないとＲＦＩＤタグ１０と通信相手側アンテナ３４とを対向させることができない。これによって、回転させない状態での通信相手側アンテナとのＲＦＩＤ通信を実現できないので、さらにセキュリティを向上させることができる。

図１４は、実施の形態５に係るＲＦＩＤタグ付き鍵用錠３０ａによるロック解除方法のフローチャートである。
（１）ＲＦＩＤタグ付き鍵２０を錠３０ａの内筒３２に挿入して、鍵２０を回す（Ｓ０１）。
（２）このとき、鍵２０を回すことができなかった場合には、鍵山３の形状の一致（機械的一致）の確認ができなかったことを意味する。この場合、ロックは解除されない（Ｓ０４）。
（３）一方、鍵２０を回すことができた場合には、鍵山３の形状の一致（機械的一致）の確認ができたことを意味する。この場合には、ＲＦＩＤ通信の成立（電子的一致）の確認を行う。具体的には、ＲＦＩＤ通信を行って、例えば、ＩＤ認証を行う（Ｓ０２）。
（４）このとき、ＩＤ認証ができなかった場合には、ＲＦＩＤ通信の成立（電子的一致）の確認ができなかったことを意味する。この場合、ロックは解除されない（Ｓ０４）。このとき、鍵山３の形状の一致（機械的一致）の確認ができているので、機械的開施錠機構のみしか有しない場合にはロックが解除されてしまう。不正な鍵山３のコピーが行われた場合にも、電子的一致が確認できない場合には、ロック解除を防ぐことができる。
（５）ＩＤ認証ができる場合には、ＲＦＩＤ通信の成立（電子的一致）の確認ができたことを意味する。この場合、ロックが解除される（Ｓ０３）。
以上によって、このＲＦＩＤタグ付き鍵用錠３０ａのロックを解除できる。

なお、本開示においては、前述した様々な実施の形態及び／又は実施例のうちの任意の実施の形態及び／又は実施例を適宜組み合わせることを含むものであり、それぞれの実施の形態及び／又は実施例が有する効果を奏することができる。

本発明に係る無線通信デバイス付き鍵及び錠によれば、無線通信デバイスが鍵の把持部ではなく軸部の先端側の切欠き部に配置されているため、錠の鍵穴に挿入後には外部からの不正な通信が困難となる。このため、より高いセキュリティを必要とする鍵及び錠として用いることができる。

１把持部
２軸部
３鍵山
４先端側
４ａ先端部
５貫通孔
６開放端
７鍵本体
８コイル軸方向
９貫通方向
１０ＲＦＩＤタグ（無線通信デバイス）
１１ＲＦＩＣ素子
１２コイルアンテナ
１３封止樹脂層
１４、１５導電性接合材
１６多層基板
１７容量成分
１８切欠き部
１９誘導電流
２０、２０ａＲＦＩＤタグ付き鍵
２１スプリング
２２ドライバーピン
２３タンブラーピン
２４シアライン
２５鍵穴
２６鍵穴（９０°回転）
３０、３０ａ錠（シリンダー錠）
３１外筒
３２内筒
３３機械的開施錠機構
３４通信相手側アンテナ
３５リーダライタ
３６電気的開施錠機構
３７切欠き部

Claims

錠の鍵穴に挿入して開施錠するための鍵であって、
把持部と、前記把持部から延びて鍵山を有する金属製の軸部と、を有する鍵本体と、
を備え、
前記軸部の前記把持部と反対側の先端側に開放端を有する切欠き部が設けられており、外周の少なくとも一部が前記切欠き部内の内周に沿って配置されたコイルアンテナと、前記コイルアンテナと接続されたＲＦＩＣ素子と、を有する無線通信デバイスが前記切欠き部に収容されている、
無線通信デバイス付き鍵。
前記切欠き部は、前記軸部の先端側に設けられ、前記軸部の延在方向と交差する貫通孔と、前記貫通孔の周縁の一部が前記貫通孔の一方の開口から他方の開口にわたって開放された開放端と、を有し、
前記コイルアンテナは、前記貫通孔に格納されている、請求項１に記載の無線通信デバイス付き鍵。
前記無線通信デバイスは、前記切欠き部の前記開放端から奥側に収容されている、請求項２に記載の無線通信デバイス付き鍵。
前記コイルアンテナは、その軸方向が前記貫通孔の貫通方向と平行となるように配置されている、請求項２又は３に記載の無線通信デバイス付き鍵。
前記軸部は、板状であって、前記貫通孔は、前記板状の軸部の厚み方向に貫通し、
前記コイルアンテナは、そのコイル面が前記軸部の板面と平行に配置されている、請求項４に記載の無線通信デバイス付き鍵。
前記貫通孔は、前記鍵山より先端側に設けられている、請求項２から５のいずれか一項に記載の無線通信デバイス付き鍵。
先端側に開放端を有する切欠き部が設けられ、外周の少なくとも一部が前記切欠部内の内周に沿って配置されたコイルアンテナを含む無線通信デバイスを有する鍵を鍵穴に挿入して開施錠する錠であって、
金属製の外筒と、
鍵を挿入する鍵穴を有し、前記外筒の内側に回転可能に設けられた金属製の内筒と、
前記鍵の鍵山が正しい配置と一致する場合に、前記内筒を機械的に回転可能とし、機械的な開施錠動作を行う機械的開施錠機構と、
電気的な開施錠動作を行う電気的開施錠機構と、
を備え、
前記電気的開施錠機構は、
前記鍵穴に挿入された前記鍵の先端側に配置された無線通信デバイスのコイルアンテナと電磁結合する通信相手側アンテナと、
前記通信相手側アンテナと接続され、前記無線通信デバイスから情報を受信するリーダライタと、
を備え、
前記外筒および前記内筒のうち、前記鍵の先端側に配置された前記コイルアンテナと対応する部分には開放端を有する切欠き部が設けられており、
前記通信相手側アンテナは、その開口面と、前記鍵の前記コイルアンテナの開口面とが対向するように配置され、
前記無線通信デバイスからの情報に基づいて電気的な開施錠動作を行う、無線通信デバイス付き鍵用錠。
前記電気的開施錠機構は、前記通信相手側アンテナと接続され、前記無線通信デバイスからの情報に基づいて前記内筒の回転を電気的に制御する回転制御部をさらに備えた、請求項７に記載の無線通信デバイス付き鍵用錠。
前記通信相手側アンテナは、前記鍵を前記鍵穴に挿入して前記内筒を所定角度回転した際の前記コイルアンテナと対向する位置に配置されている、請求項７に記載の無線通信デバイス付き鍵用錠。