JP6459772B2 - 無線識別タグ - Google Patents

Description

本発明は、たとえばコンクリート構造体に埋め込まれて使用することができる無線識別タグに関する。

たとえば生コンクリートや熱可塑性樹脂などのように、製造工程で液体状、粘性体状あるいは半固体状の性状をもつ硬化後の製品について、製品毎の品質管理を行いたい要請がある。そのような要請に応えるために、予め各種のデータを書き込んだ無線識別タグとしてのＩＣタグを硬化前の製品に投入して製品内部に封入することがある。そして、硬化した製品内のＩＣタグと無線通信手段によりデータの読出し、あるいは新たなデータの書込みを行い、製品毎の品質管理を行う。

このような用途に用いられるＩＣタグとして、たとえば下記の特許文献１に示すＩＣタグが知られている。このＩＣタグでは、フェライトコアを用いることで、通信距離が伸びることが期待されている。

しかしながら、従来のＩＣタグでは、フェライトコアの外周面に直接にアンテナ用コイルを形成してあるために、コイルの間隔を調整して共振点周波数を制御することが困難であり、また通信距離が短いという課題が残っていた。

特開２０１３−１７５１４１号公報

本発明は、このような実状に鑑みてなされ、その目的は、共振点周波数を制御することが容易であり、また通信距離が長い無線識別タグを提供することである。

上記目的を達成するために、本発明に係る無線識別タグは、
磁性体コアと、
前記磁性体コアの外周を覆うように配置されるボビンと、
前記ボビンの外周面に巻回してある第１アンテナコイルと、
前記ボビンの外周面で、前記第１アンテナコイルに対して軸方向に所定距離で配置される第２アンテナコイルと、
前記ボビンの外周面で、前記第１アンテナコイルと前記第２アンテナコイルとの間に配置され、少なくとも前記第１アンテナコイルに駆動信号を供給可能な電子回路を含む回路基板と、を有する無線識別タグであって、
前記回路基板は、第１端子と第２端子と第３端子とを有し、
前記第１端子は、前記第１アンテナコイルの一端と、前記第２アンテナコイルの一端とに接続してあり、
前記第２端子は、前記第１コイルの他端に接続してあり、
前記第３端子は、前記第２コイルの他端に接続してあり、
前記第２端子と前記第３端子との間には、兼用コンデンサが接続してあり、
前記第１端子と前記第２端子とが前記電子回路に接続してあることを特徴とする。

本発明では、磁性体コアの外周面に直接に第１アンテナコイルを形成するのではなく、ボビンの外周面に第１アンテナコイルおよび第２アンテナコイルが形成してある。そのために、ボビンに対して磁性体コアを軸方向に移動させることで、共振点周波数を容易に制御することができる。本発明では、共振点周波数を正確に制御することができることと、磁性体コアを用いることとにより、従来よりも大幅に無線通信距離を伸ばすことができる。

また本発明では、第１アンテナコイル以外に、増幅用コイルとして用いられる第２アンテナコイルを配置することで、無線通信距離をさらに伸ばすことが可能になる。無線通信距離を伸ばせれば、硬化したコンクリートの内部深くに無線識別タグが埋め込まれていたとしても、無線通信装置により、そのタグとのデータの送受信を良好に行うことができる。

また、本発明では、第１アンテナコイルと第２アンテナコイルとのそれぞれに並列にコンデンサを配置するのではなく、第１アンテナコイルの一端と第２アンテナコイルの一端とを直接に接続し、これらのアンテナコイルに対して、兼用の共振用コンデンサを配置してある。すなわち、電子回路にそれぞれ接続される第１端子と第２端子との間には、コンデンサを接続する必要がなくなる。

そのため、従来に比較してコンデンサの数を少なくすることができ、組立が容易になると共に製造コストの低減も図ることができる。しかも、無線通信距離の性能を、従来よりも向上、あいるは同等以上に保持することができる。

さらに本発明では、コンデンサの数を削減したことに伴い、ＩＣなどの電子回路を含む回路基板には、第１端子から第３端子までの三つの端子を設けるのみで良く、回路基板に設ける必要がある端子の数を削減することができる。この点でも、製造コストの低減を図ることができると共に、端子へのコイル用ワイヤの接続作業の作業性が向上する。

さらにまた、ＩＣなどの電子回路を含む回路基板には、第１端子から第３端子までの三つの端子を設けるのみで良いことから、回路基板の表面における端子の配置が、上下左右で非対称な配置とすることが容易になり、回路基板の誤取付を低減することが容易になる。たとえば４つの端子が四角の回路基板の角部にそれぞれ設けていると、回路基板の正規の回転取付位置が分かり難くなる。それに対して、３つの端子を四角の回路基板の３つの角部にそれぞれ設けると、一つの角部には、端子が設けられない箇所が生じ、正規の回転取付位置を、画像処理などで容易に判別することができる。

好ましくは、第１アンテナコイルと前記第２アンテナコイルとが、連続する単一のワイヤで構成してあり、前記単一のワイヤの途中が、第１端子に接続してある。単一の連続したワイヤにより二つのアンテナコイルを形成することで、その巻回作業が容易になり、無線識別タグの組立が容易になる。また、第１端子への接続作業も容易になる。

前記第２端子と前記第３端子との間に接続された前記兼用コンデンサには、調整用コンデンサが並列に接続してあってもよい。このように調整用コンデンサを設けることで、たとえば１３．５６ＭＨｚなどの特定周波数への調整がさらに容易になり、その周波数での通信距離をさらに増大させることが可能である。

前記磁性体コアの軸方向第１端が、前記ボビンの軸方向第１端よりも飛び出させてもよい。このような構成であると、治具などを用いてボビンに対しての磁性体コアの軸方向移動動作を行い易くなり、位置決め作業が容易になる。

前記ボビンの軸方向第２端には、前記磁性体コアの軸方向第２端よりも軸方向に飛び出ている軸方向位置決め凸部が形成してあっても良い。また、前記ボビンおよび前記磁性体コアの少なくとも一部は、外装樹脂で覆われていることが好ましい。金型の内部にボビンを入れて、外装樹脂を金型内で一体形成する際に、軸方向位置決め凸部が形成してあることで、金型内でのボビンの位置決めが容易になる。同様な理由から、前記前記ボビンの外周面には、径方向位置決め凸部が形成してあっても良い。

また、前記磁性体コアの少なくとも一部が外装樹脂で覆われていることで、磁性体コアを有効に保護することができると共に、比重の調整が可能となる。外装樹脂の比重などを適切に選択することで、無線識別タグのトータル比重を調節することが容易になる。磁性体コアは、外装樹脂に比較して比重が高く、その磁性体コアを有する無線識別タグは、たとえば流動状態にあるコンクリートの内部で沈みやすい。そのため、コンクリートの内部で複数の無線識別タグを分散させることが重要であり、タグの比重をコンクリートの比重に近づけることが重要である。外装樹脂の体積を相対的に増やすことで、タグの比重をコンクリートの比重に近づけ易くなる。

好ましくは、前記磁性体コアは、中空筒状に形成してある。このような構成とすることで、磁性体コアの内部を、外装樹脂で埋めることができる。その結果、外装樹脂の比重などを適切に選択することで、無線識別タグのトータル比重を調節することが容易になる。磁性体コアは、外装樹脂に比較して比重が高く、その磁性体コアを有する無線識別タグは、たとえば流動状態にあるコンクリートの内部で沈みやすい。そのため、コンクリートの内部で複数の無線識別タグを分散させることが重要であり、タグの比重をコンクリートの比重に近づけることが重要である。外装樹脂の体積を相対的に増やすことで、タグの比重をコンクリートの比重に近づけ易くなる。

前記ボビンには、当該ボビンに対して前記磁性体コアを軸方向に沿って位置決めして固定するための固定用孔が形成してあっても良い。ボビンに対して磁性体コアの軸方向位置を位置決めした後は、その固定用孔を通して、接着剤を内部に入れることなどにより、ボビンに対して磁性体コアを容易に固定することができる。

好ましくは、前記第１アンテナコイルと共に共振回路の一部を構成する電子部品が内蔵してある回路基板を取り付けるための基板取付部が前記ボビンの外周面に形成してある。このような構成とすることで、回路基板の取付が容易である。

好ましくは、前記第１アンテナコイルを構成するワイヤの第１端を固定するための第１端固定部が、前記ボビンの外周面に形成してある。第１端固定部は、ワイヤをボビンの外周面に巻回する際の巻始め絡げ部または巻き終わり絡げ部として用いることができ、ワイヤの巻回作業が容易になる。

好ましくは、前記第２アンテナコイルを構成するワイヤの第２端を固定するための第２端固定部が、前記ボビンの外周面に形成してある。第２端固定部は、ワイヤをボビンの外周面に巻回する際の巻始め絡げ部または巻き終わり絡げ部として用いることができ、ワイヤの巻回作業が容易になる。

好ましくは、前記第１アンテナコイルと前記第２アンテナコイルとを前記ボビンの外周面に軸方向に沿って相互に一定距離となるように固定するための距離保持手段が具備してある。第１アンテナコイルと第２アンテナコイルとの軸方向距離を一定に保った状態で、ボビンに対して磁性体コアを軸方向に移動することで、共振点周波数の調整が可能になる。

好ましくは、前記距離保持手段が、前記第１アンテナコイルが巻回される第１アンテナ溝と、前記第１アンテナ溝から軸方向に一定距離で形成されて前記第２アンテナコイルが巻回される第２アンテナ溝とで構成してある。それぞれの溝にワイヤを巻き付けるのみで、第１アンテナコイルと第２アンテナコイルとの軸方向距離を一定に調整することができる。

好ましくは、前記ボビンに対して前記磁性体コアを軸方向に沿って位置決めして固定するための固定用孔は、前記第１アンテナコイルと前記第２アンテナコイルとの間に位置する前記ボビンの外周面に形成してある。このような構成にすることで、ボビンに対して磁性体コアの固定が容易になる。

好ましくは、前記第１アンテナコイルと共に共振回路の一部を構成する電子部品が内蔵してある回路基板を取り付けるための基板取付部が、前記第１アンテナコイルと前記第２アンテナコイルとの間に位置する前記ボビンの外周面に形成してある。このような構成とすることで、第１アンテナコイルと第２アンテナコイルとを結ぶワイヤの一部を、回路基板の端子と接続しやすくなる。また、第１アンテナコイルと第２アンテナコイルとを一本のワイヤを用いて連続して形成することが容易になる。

好ましくは、前記第１アンテナコイルおよび前記第２アンテナコイルを構成するワイヤの巻始め部分または巻き終わり部分を、それぞれの前記端子に案内する複数の案内部が、前記ボビンの外周面に形成してある。このような構成とすることで、第１アンテナコイルと第２アンテナコイルとを結ぶワイヤの一部を、回路基板の端子と接続しやすくなる。また、第１アンテナコイルと第２アンテナコイルとを一本のワイヤを用いて連続して形成することが容易になる。

図１は本発明の一実施形態に係る無線識別タグの斜視図である。 図２は図１に示す無線識別タグの平面図である。 図３は図２のIII−III線に沿う断面図である。 図４は図３に示す無線識別タグの左側面図である。 図５は図３に示すV−V線に沿う断面図である。 図６Ａは図１〜図５に示す無線識別タグおよびリーダライタの回路図である。 図６Ｂは本発明の他の実施形態に係る無線識別タグおよびリーダライタの回路図である。 図７は本発明の実施例に係る無線識別タグの共振周波数と通信距離との関係を示すグラフである。

以下、本発明を、図面に示す実施形態に基づき説明する。
図１に示す本発明の一実施形態に係る無線識別タグ２は、磁性体コア１０を有する。磁性体コア１０は、図３および図５に示すように、軸孔１２を有する中空筒形状を有している。本実施形態では、磁性体コア１０は、円筒形状であるが、円筒に限らず、多角筒、楕円筒などのその他の形状でも良い。また、用途によっては、磁性体コア１０は、軸孔１２を有さない柱形状であっても良い。

磁性体コア１０の材質は、磁性体であれば特に限定されず、たとえばフェライト、金属磁性体、鉄系磁性体、ケイ素鋼磁性体、パーマロイなどのＦｅ−Ｎｉ合金系磁性体、センダストなどのＦｅ−Ｓｉ−Ａｌ合金系磁性体、パーメンジュールなどのＦｅ−Ｃｏ合金系磁性体、アモルファス磁性体、ナノ結晶磁性体などが例示される。

磁性体コア１０の径方向外側には、ボビン２０が配置される。図４に示すように、ボビン本体２０は、磁性体コア１０の外形形状に合わせた内周面２１を有する。ボビン２０の内周面２１には、磁性体コア１０が軸方向（Ｚ軸方向）に沿って位置決めして固定されるように、内方凸部２２が周方向に沿って断続的に形成してある。内方凸部２１は、図３および図５に示すように、軸方向に沿って連続的に形成してあっても良いが、断続的に形成しても良い。

ボビン２０は、非磁性材料で、しかも磁性体コア１０に比較して比重が軽い材料で構成されることが好ましい。ボビン２０を構成する具体的な材料としては、特に限定されないが、たとえばポリプロピレン（ＰＰ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ樹脂）などの合成樹脂が例示される。ボビン２０は、たとえば射出成形などにより成形することができる。

ボビン２０の外周面には、図３に示すように、軸方向であるＸ軸方向に沿って所定間隔Ｌ１で、第１アンテナ溝３２と第２アンテナ溝３４とが形成してある。これらの溝３２および３４は、周方向に連続して形成してあり、それぞれの溝３２および３４にワイヤ８０が巻回されて、それぞれ第１アンテナコイル８０Ａおよび第２アンテナコイル８０Ｂが形成してある。第１アンテナコイル８０Ａは、主としてデータの送受信を行う機能がメインとなり、第２アンテナコイル８０Ｂは、第１アンテナコイル８０Ａの機能を増幅させる機能を有する。

図３に示すように、Ｘ軸方向に沿って第１アンテナ溝３２と第２アンテナ溝３４との間で、Ｚ軸方向の上部に位置するボビン２０の外周面には、基板取付溝３６が形成してある。基板取付溝３６には、回路基板６０が固定可能になっている。回路基板６０の固定は、たとえば接着剤により行う。

回路基板６０には、図６Ａに示すように、兼用コンデンサ６６およびＩＣ（電子回路）６７や、図示省略してあるメモリおよびその他の電子回路が組み込まれている。回路基板６０の外表面には、図１および図２に示すように、第１端子６２と、第２端子６３と、第３端子６４との３つの端子が形成してある。

図６Ａに示すように、第１端子６２は、第１アンテナコイル８０Ａの一端と、第２アンテナコイル８０Ｂの一端とに接続してある。第２端子６３は、第１アンテナコイル８０Ａの他端に接続してある。第３端子６４は、第２アンテナコイル８０Ｂの他端に接続してある。第２端子６３と第３端子６４との間には、兼用コンデンサ６６が接続してあり、第１端子６２と第２端子６３とがＩＣ６７に接続してある。

本実施形態では、端子６２〜６４は、Ｘ軸およびＹ軸を含む平面において、上下および左右で非対称に配置してあり、画像処理により、位置決めしやすくなっている。なお、図面において、Ｘ軸、Ｙ軸およびＺ軸は、相互に垂直であり、Ｘ軸が、磁性体コア１０の軸方向に一致し、Ｚ軸が、回路基板６０の平面に対して略垂直となる。

本実施形態では、図３に示すように、基板取付溝３６の内部に回路基板６０が収容され、端子６２〜６４の上に形成してあるスポット半田あるいはレーザ溶接部により、端子６２〜６４とワイヤ８０が図２に示す位置で電気的に接続してある。本実施形態では、端子６２〜６４の上に位置するリード線として用いられるワイヤ８０は、第１アンテナコイル８０Ａおよび第２アンテナコイル８０Ｂを構成するワイヤ８０を兼ねており、全てを連続した一本のワイヤ８０で構成してある。ワイヤ８０としては、特に限定されず、たとえば絶縁被覆の導電ワイヤなどで構成してある。

このように全てを連続した一本のワイヤ８０で構成するために、図２に示すように、Ｘ軸方向に沿って第１アンテナ溝３２と第２アンテナ溝３４との間であって、Ｙ軸方向の両側に位置するボビン２０の外周面には、それぞれ第１端固定凸部４０ａと第２端固定凸部４０ｂとが形成してある。第１端固定凸部４０ａには、ワイヤ８０の第１端が絡げて固定してあり、第２端固定凸部４０ｂには、ワイヤ８０の第２端が絡げて固定してある。

第２端固定凸部４０ｂと基板取付溝３６との間に位置するボビン２０の外周面には、案内凸部４２が形成してある。案内凸部４２は、ワイヤ８０の巻始め端が絡げてある第２端固定凸部４０ｂから回路基板６０の第３端子６４へ向かうワイヤ部分（第２端リード部８０ｂ１）を案内するための凸部である。

第３端子６４と第２アンテナ溝３４との間に位置するボビン２０の外周には、第３端子６４から第２アンテナ溝３４へと向かうワイヤ部分を案内する案内凸部４４が形成してある。案内凸部４４が形成してあることで、その部分が第２アンテナコイル８０Ｂの巻始め位置を規定し、第２アンテナ溝３４にワイヤ８０を自動で巻回する作業が容易になる。第２アンテナ溝３４にワイヤ８０を巻回して第２アンテナコイル８０Ｂを形成した後のワイヤ８０は、案内凸部４６に一回り巻き付けられて、方向転換させられて回路基板６０の方向に戻される。

案内凸部４６は、第２アンテナ溝３４よりもボビン２０の軸方向第２端２０ｂに近いボビン２０の外周面に形成してあり、第２アンテナコイル８０Ｂの巻き終わり位置を規定する。案内凸部４６から戻されたワイヤ８０の一部（中間リード部８０ｃ）は、案内凸部４４に当接することで、回路基板６０の第１端子６２の上に案内され、そこで第１端子６２と接続される。

第１端子６２の上に位置するワイヤ８０の一部（中間リード部）は、回路基板６０の上を通り、案内凸部４８により案内されて、第１アンテナ溝３２に巻き付けられて第１アンテナコイル８０Ａが形成される。なお、案内凸部４８は、基板取付溝３６と第１アンテナ溝３２との間に位置するボビンの外周面に形成してあり、第１アンテナコイル８０Ａの巻始め位置を規定する。

案内凸部４８が形成してあることで、第１アンテナ溝３２にワイヤ８０を自動で巻回する作業が容易になる。第１アンテナ溝３２にワイヤ８０を巻回して第１アンテナコイル８０Ａを形成した後のワイヤ８０は、案内凸部５０に一回り巻き付けられて、方向転換させられて回路基板６０の方向に戻される。

案内凸部５０は、第１アンテナ溝３２よりもボビン２０の軸方向第１端２０ａに近いボビン２０の外周面に形成してあり、第１アンテナコイル８０ａの巻き終わり位置を規定する。案内凸部５０から戻されたワイヤ８０の一部（第１端リード部）は、案内凸部５２により、回路基板６０の第２端子６３の上に案内され、そこで第２端子６３と接続される。

第２端子６３の上に位置するワイヤ８０の第１端リード部は、案内凸部５４により案内されて第１端固定凸部４０ａに向けられ、ワイヤ８０の第１端８０ａは、第１端固定凸部４０ａに絡げられて固定される。案内凸部５４は、基板取付溝３６と第１端固定凸部４０ａとの間に位置するボビン２０の外周面に形成してある。

本実施形態では、一対の案内凸部４６および５０が、それぞれ溝３２および３４よりもボビン２０の軸端に近いボビンの外周面に形成してあり、ワイヤ８０の方向転換を図る機能を有する。また、第１アンテナ溝３２と第２アンテナ溝３４との間で、板取付溝３６の周囲に位置するボビン２０の外周面に形成してある案内凸部４４，４８，５２は、第１アンテナコイル８０Ａおよび第２アンテナコイル８０Ｂからのワイヤ８０を、回路基板６０の端子６２〜６４に案内する機能を有する。

なお、本実施形態では、ワイヤ８０の第２端８０ｂが巻始め端部となり、第１端８０ａが巻き終わり端となるが、その逆でも良い。逆の場合には、ワイヤ８０は、第１端固定凸部４０ａから案内凸部５４、端子６３、案内凸部５２を通り、凸部５２を巻始め位置として第１アンテナ溝３２に巻回され、その後に、案内凸部５０を巻き終わり位置として、そこから案内凸部４８に戻され、端子６２へと案内される。その後に、ワイヤ８０は、案内凸部４４を巻始め位置として第２アンテナ溝３４に巻回され、案内凸部４６を巻き終わり位置として、案内凸部４６から案内凸部４４へと案内され、そこから端子６４を通り、案内凸部４２により、第２端固定部４０ｂへと戻される。

図３および図５に示すように、本実施形態では、磁性体コア１０は、ボビン１０の軸孔１２に挿入されてボビン１０に対してＸ軸方向に沿って位置決めして固定される。具体的には、ボビン２０に対する磁性体コア１０のＸ軸方向位置を調節することのみで、共振周波数を、たとえば１３．６５ＭＨｚ±０．１ＭＨｚに制御することが可能になる。また、通信距離も１８ｃｍ以上、好ましくは２０ｃｍ以上、さらに好ましくは２３ｃｍ以上と、大幅に通信距離を伸ばすことが可能になる。

また本実施形態では、磁性体コア１０の軸方向第１端１０ａが、ボビン２０の軸方向第１端２０ａよりも飛び出している。このような構成であると、治具などを用いてボビン２０に対しての磁性体コア１０のＸ軸方向移動動作を行い易くなり、位置決め作業が容易になる。なお、磁性体コア１０の軸方向第１端１０ａが、ボビン２０の軸方向第１端２０ａよりも飛び出し過ぎると、共振周波数が低めにずれる傾向にある。

本実施形態では、ボビン２０の軸方向第２端２０ｂには、一対の突出片２４がＸ軸方向に突出して形成してある。突出片２４は、周方向に沿って断続的に形成してあり、磁性体コア１０の外径よりも大きな内径を有する。磁性体コア１０の軸方向第２端１０ｂは、ボビン２０の軸方向第２端２０ｂよりも突出しており、突出片２４で外周部の一部が覆われるようになっている。なお、磁性体コア１０の軸方向第２端１０ｂが、ボビン２０の軸方向第２端２０ｂよりも飛び出し過ぎると、共振周波数が高めにずれる傾向にある。

本実施形態では、突出片２４があることと、内方凸部２２があることにより、治具などを用いて、ボビン２０に対する磁性体コア１０のＸ軸方向位置を調節する自動作業が可能になる。

ボビン２０に対する磁性体コア１０のＸ軸方向位置を調節した後では、図２に示すボビン２０の外周面に形成してある固定用孔３０から接着剤などを流し込めば、接着剤が、ボビン２０の内周面２１と磁性体コア１０の外周面との間に入り込み、磁性体コア１０をボビンに対して容易に固定することができる。固定用孔３０は、図２に示すように、第１アンテナ溝３２と第２アンテナ溝３４との間に位置するボビン２０の外周面に複数箇所で設けてあり、ボビン２０の内外を貫通している。

図２では、ボビン２０の外周面で、回路基板６０および案内凸部４２，４４，４８，５２を避けた位置で、２箇所で形成してあるが、そのＺ軸方向の反対位置に位置するボビン２０の外周面にも設けても良い。

図２および図３に示すように、本実施形態では、磁性体コア１０がＸ軸方向に位置決めされてコイル８０Ａおよび８０Ｂが巻回してあるボビンの周囲を囲むように、外装樹脂９０で被覆してある。外装樹脂９０は、たとえば金型内に磁性体コア１０付きボビン２０を入れて樹脂を射出成形することにより形成される。

外装樹脂９０を構成する樹脂としては、タグ２を保護すべく、強度に優れ、化学的安定性を有する合成樹脂が選択される。特にタグ２が投入される混練物質が強アルカリ性のセメントである場合には、耐アルカリ性で強度にもポリプロピレン樹脂、または、ポリアミド樹脂が用いられる。また、これらの樹脂をガラスファイバーや無機質フィラーなどの強化材で強化することもある。

さらに、タグ２を混練物質中で分散させるべく好適な比重に調節するべく、比重調整用のガラス質材が外装樹脂９０を構成する樹脂に添加、混練されることもある。たとえば、セメント製品（コンクリートなど）に混練されるタグ２に好適な比重は１．３〜２．３程度である。図１および図２に示すように、外装樹脂９０のＸ軸方向両端の外周面には、セメント製品との接合強度が向上するように、溝部を形成しても良い。

金型内でのボビン２０の位置決めのために、突出片２４のＸ軸方向端部には、磁性体コア１０の軸方向第２端１０ｂよりも軸方向に飛び出ている軸方向位置決め凸部２６が形成してある。これらの凸部２６は、周方向に沿って断続的に形成してある。また、ボビン１０および突出片２４の外周面には、径方向位置決め凸部２８が形成してある。図示省略してある金型の内部にボビン２０を入れて、外装樹脂９０を金型内で一体形成する際に、軸方向位置決め凸部２６および径方向位置決め凸部２８が形成してあることで、金型内でのボビン２０の位置決めが容易になる。なお、金型には、ボビン２０の軸方向第１端２０ａの側から外装樹脂９０を構成する樹脂が射出される。

本実施形態では、磁性体コア１０は、軸孔１２を持つ中空筒状に形成してあることから、磁性体コア１０の軸孔１２の内部をも、外装樹脂９０で埋めることができる。その結果、外装樹脂９０の比重などを適切に選択することで、無線識別タグ２のトータル比重を調節することが容易になる。磁性体コア１０は、外装樹脂９０に比較して比重が高く、その磁性体コア１０を有する無線識別タグ２は、たとえば流動状態にあるコンクリートの内部で沈みやすい。そのため、コンクリートの内部で複数の無線識別タグ２を分散させることが重要であり、タグ２の比重をコンクリートの比重に近づけることで、流動状態にあるコンクリートの内部でタグ２を均一に分散させることが容易になる。

図６Ａに示すように、第１アンテナコイル８０Ａは、端子６２を通して第２アンテナコイル８０Ｂに接続してあり、端子６４および端子６３を通して、回路基板６０内に内蔵してある兼用コンデンサ６６と接続されて共振回路を形成している。また、第２アンテナコイル８０Ｂは、端子６２を通して第１アンテナコイル８０Ａに接続してあり、端子６４および端子６３を通して、回路基板６０内に内蔵してある兼用コンデンサ６６と接続されて共振回路を形成している。

図１〜図６に示す本発明の一実施形態に係る無線識別タグ２は、たとえば生コンクリートや熱可塑性樹脂などのように、製造工程で液体状、粘性体状あるいは半固体状の性状をもつ硬化後の製品について、製品毎の品質管理を行うために用いられる。この無線識別タグ２には、たとえば生コンクリートに関するデータが記憶されて生コンクリートの内部に分散される。生コンクリートに関するデータとしては、たとえば材料、配合比、出荷および納品データなどが例示される。無線識別タグ２に記憶されたデータは、たとえばデータセンタに記憶される。

コンクリートが所定形状に硬化された後には、硬化されたコンクリートの表面から、図６に示すリーダライタ１００を用いて、コンクリート中に埋め込まれた無線識別タグ２と非接触式の無線通信を行い、タグ２に記憶してあるデータを読み取り、データセンタ内に記憶してあるデータとの照合を行う。このようにして製品毎の品質管理（トレーサビリティ含む）を行うことができる。

本実施形態では、磁性体コア１０の外周面に直接に第１アンテナコイル８０Ａおよび８０Ｂを形成するのではなく、ボビン２０の外周面に第１アンテナコイル８０ａおよび第２アンテナコイル８０Ｂが形成され、ボビン２０に対して磁性体コア１０を軸方向に沿って位置決めして固定してある。

そのため、本実施形態では、ボビン２０の外周面に第１アンテナコイル８０Ａおよび第２アンテナコイル８０Ｂを軸方向に位置決めして固定することが容易であり、さらに、ボビン２０に対して磁性体コア１０を軸方向に移動させることで、共振点周波数を容易に制御することができる。

本実施形態では、共振点周波数を正確に制御することができることと、磁性体コア１０を用いることとにより、従来よりも大幅に無線通信距離を伸ばすことができる。具体的には、図７に示すように、本発明の一実施例では、共振周波数を、たとえば１３．６５ＭＨｚ±０．１ＭＨｚに制御することが可能になる。また、通信距離も１８ｃｍ以上、好ましくは２０ｃｍ以上、さらに好ましくは２３ｃｍ以上と、大幅に通信距離を伸ばすことが可能になる。

さらに本実施形態では、図３および図４に示すように、ボビン２０の内周面２１には、磁性体コア１０を位置決めして固定する前の段階で、磁性体コア１０を軸方向に移動自在に仮固定するための内方凸部２２が形成してある。このような内方凸部２２をボビン２０の内周面２１に形成することで、ボビン２０に対して磁性体コア１０の軸方向位置を調整した後で、磁性体コア１０を位置決めして固定する前に、磁性体コア１０が位置ズレすることを有効に防止することができる。その結果、共振点周波数がずれることを抑制することができる。

また、治具などを用いて、ボビン２０に対して磁性体コア１０を軸方向に移動させて共振周波数を調整する際に、内方凸部２２があるために、ボビン２０と磁性体コア１０との摩擦力を低減することができる。さらに、内方凸部２２があるために、ボビン２０と磁性体コア１０との間に隙間が形成され、その間に空気層を形成することが可能であり、無線識別タグ２のトータル比重を軽くすることも可能である。

また、内方凸部２２は、ボビン２０の内周面２１で周方向に沿って断続的に形成してあり、軸方向に沿って連続的または断続的に直線状に形成してあるため、ボビン２０と磁性体コア１０との摩擦力をさらに低減することができる。

さらに本実施形態では、第１アンテナコイル８０Ａを構成するワイヤ８０の第１端８０ａを固定するための第１端固定凸部４０ａが、ボビン２０の外周面に形成してある。第１端固定凸部４０ａは、ワイヤ８０をボビン２０の外周面に巻回する際の巻始め絡げ部または巻き終わり絡げ部として用いることができ、ワイヤの巻回作業が容易になる。

本実施形態では、ボビンの外周面には、第１アンテナコイル８０Ａのみでなく、第２アンテナコイル８０Ｂが巻回してある。増幅用コイルとして用いられる第２アンテナコイルを形成することで、無線通信距離をさらに伸ばすことが可能になる。無線通信距離を伸ばせれば、硬化したコンクリートの内部深くに無線識別タグ２が埋め込まれていたとしても、リーダライタ１００などの無線通信装置により、そのタグ２とのデータの送受信を行うことができる。

本実施形態では、第２アンテナコイル８０Ｂを構成するワイヤ８０の第２端８０ｂを固定するための第２端固定凸部４０ｂが、ボビン２０の外周面に形成してある。第２端固定凸部４０ｂは、ワイヤ８０をボビン２０の外周面に巻回する際の巻始め絡げ部または巻き終わり絡げ部として用いることができ、ワイヤ８０の巻回作業が容易になる。

本実施形態では、第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０Ｂとをボビン２０の外周面にＸ軸方向に沿って相互に一定距離となるように固定するための距離保持手段として、第１アンテナ溝３２と第２アンテナ溝３４とが形成してある。第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０ＢとのＸ軸方向距離を一定に保った状態で、ボビンに対して磁性体コアを軸方向に移動することで、共振点周波数の調整が可能になる。また、第１アンテナ溝３２と、第２アンテナ溝３４とのそれぞれの溝にワイヤ８０を巻き付けるのみで、第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０Ｂとの軸方向距離を一定に調整することができる。

本実施形態では、ボビン２０に対して磁性体コア１０を軸方向に沿って位置決めして固定するための固定用孔３０は、第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０Ｂとの間に位置するボビン２０の外周面に形成してあることから、ボビン２０に対して磁性体コア１０の固定が容易になる。

さらに本実施形態では、第１アンテナコイル８０Ａと共に共振回路の一部を構成する電子部品が内蔵してある回路基板６０を取り付けるための基板取付溝３６が、第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０Ｂとの間に位置するボビン２０の外周面に形成してある。このような構成とすることで、第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０Ｂとを結ぶワイヤ８０の一部を、回路基板６０の端子６２〜６４と接続しやすくなる。また、第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０Ｂとを一本のワイヤ８０を用いて連続して形成することが容易になる。

本実施形態では、回路基板６０の表面には、当該回路基板６０内の電子部品に接続される複数の端子６２〜６４が形成してあり、第１アンテナコイル８０Ａおよび第２アンテナコイル８０Ｂを構成するワイヤ８０の巻始め部分または巻き終わり部分を、それぞれの端子６２〜６４に案内する複数の案内凸部４２〜５２が、ボビン２０の外周面に形成してある。このような構成とすることで、第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０Ｂとを結ぶワイヤ８０の一部を、回路基板６０の端子６２〜６４と接続しやすくなる。また、第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０Ｂとを一本のワイヤ８０を用いて連続して形成することが容易になる。

また、本実施形態では、第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０Ｂとのそれぞれに並列にコンデンサを配置するのではなく、これらのアンテナコイル８０Ａおよび８０Ｂに対して、兼用の共振用コンデンサ６６を配置してある。すなわち、電子回路としてのＩＣにそれぞれ接続される第１端子６２と第２端子６３との間には、コンデンサを接続する必要がなくなる。

そのため、従来に比較してコンデンサの数を少なくすることができ、組立が容易になると共に製造コストの低減も図ることができる。しかも、無線通信距離の性能を、従来よりも向上、あいるは同等以上に保持することができる。

さらに本実施形態では、コンデンサの数を削減したことに伴い、ＩＣなどの電子回路を含む回路基板６０には、第１端子６２から第３端子６４までの三つの端子を設けるのみで良く、回路基板６０に設ける必要がある端子の数を削減することができる。この点でも、製造コストの低減を図ることができると共に、端子へのコイル用ワイヤの接続作業の作業性が向上する。

さらにまた、ＩＣなどの電子回路を含む回路基板６０には、第１端子６２から第３端子６４までの三つの端子を設けるのみで良いことから、回路基板６０の表面における端子の配置が、上下左右で非対称な配置とすることが容易になり、回路基板６０の誤取付を低減することが容易になる。たとえば４つの端子が四角の回路基板の角部にそれぞれ設けていると、回路基板の正規の回転取付位置が分かり難くなる。それに対して、３つの端子を四角の回路基板の３つの角部にそれぞれ設けると、一つの角部には、端子が設けられない箇所が生じ、正規の回転取付位置を、画像処理などで容易に判別することができる。

なお、本発明は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々に改変することができる。

たとえば本実施形態では、図６Ｂに示すように、第２端子６３と第３端子６４との間に接続された兼用コンデンサ６６には、調整用コンデンサ６６ａが並列に接続してあってもよい。このように調整用コンデンサ６６ａを設けることで、たとえば１３．５６ＭＨｚなどの特定周波数への調整がさらに容易になり、その周波数での通信距離をさらに増大させることが可能である。

また、上述した実施形態では、ボビン２０の外周面に第１アンテナコイル溝３２と共に、第２アンテナコイル溝３４を形成してあるが、これらの溝３２，３４の代わりに凸部を形成しても良い。すなわち、第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０Ｂとをボビン２０の外周面に軸方向に沿って相互に一定距離となるように固定するための距離保持手段を、ボビン２０の外周面に形成された一対の凸部、または凸部と溝との組み合わせで構成しても良い。

さらに本実施形態では、回路基板６０を取り付けるための基板取付溝３６がボビン２０の外周面に形成してあるが、基板取付部としては、溝３６に限らず、周方向に断続的な凸部間で囲まれた平面であっても良い。

また、本実施形態では、ボビン２０の外周面に形成してある案内凸部４２〜５４の代わりに、案内溝をボビン２０の外周面に形成しても良い。

また、第２アンテナコイル８０Ｂは、２つ以上のコイルから成り立っていても良く、これらは単一のワイヤで構成されても良い。また、第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０Ｂとを１本のワイヤで構成することなく、別々のワイヤで構成しても良い。あるいは、３つ以上の複数のワイヤで、第１アンテナコイル８０Ａと第２アンテナコイル８０Ｂとを構成しても良い。

２… 無線識別タグ
１０… 磁性体コア
１０ａ… 軸方向第１端
１０ｂ… 軸方向第２端
１２… 軸孔
２０… ボビン
２０ａ… 軸方向第１端
２０ｂ… 軸方向第２端
２２… 内方凸部
２４… 突出片
２６… 軸方向位置決め凸部
２８… 径方向位置決め凸部
３０… 固定用孔
３２… 第１アンテナ溝
３４… 第２アンテナ溝
３６… 基板取付溝
４０ａ… 第１端固定凸部
４０ｂ… 第２端固定凸部
４２〜５４… 案内凸部
６０… 回路基板
６２… 第１端子
６３… 第２端子
６４… 第３端子
６６… 兼用コンデンサ
６７… ＩＣ
８０… ワイヤ
８０Ａ… 第１アンテナコイル
８０Ｂ… 第２アンテナコイル
８０ａ… 第１端
８０ｂ… 第２端
９０… 外装樹脂
１００… リーダライタ

Claims (5)

1. 磁性体コアと、
   前記磁性体コアの外周を覆うように配置されるボビンと、
   前記ボビンの外周面に巻回してある第１アンテナコイルと、
   前記ボビンの外周面で、前記第１アンテナコイルに対して軸方向に所定距離で配置される第２アンテナコイルと、
   前記ボビンの外周面で、前記第１アンテナコイルと前記第２アンテナコイルとの間に配置され、少なくとも前記第１アンテナコイルに駆動信号を供給可能な電子回路を含む回路基板と、を有する無線識別タグであって、
   前記回路基板は、第１端子と第２端子と第３端子とを有し、
   前記第１端子は、前記第１アンテナコイルの一端と、前記第２アンテナコイルの一端とに接続してあり、
   前記第２端子は、前記第１コイルの他端に接続してあり、
   前記第３端子は、前記第２コイルの他端に接続してあり、
   前記第２端子と前記第３端子との間には、兼用コンデンサが接続してあり、
   前記第１端子と前記第２端子とが前記電子回路に接続してあることを特徴とする無線識別タグ。
2. 前記電子回路にそれぞれ接続される前記第１端子と前記第２端子との間には、コンデンサが接続されていない請求項１に記載の無線識別タグ。
3. 前記第１アンテナコイルと前記第２アンテナコイルとが、連続する単一のワイヤで構成してあり、前記単一のワイヤの途中が、前記第１端子に接続してある請求項１または２に記載の無線識別タグ。
4. 前記第２端子と前記第３端子との間に接続された前記兼用コンデンサには、調整用コンデンサが並列に接続してある請求項１〜３のいずれかに記載の無線識別タグ。
5. 前記ボビンおよび前記磁性体コアの少なくとも一部は、外装樹脂で覆われている請求項１〜４のいずれかに記載の無線識別タグ。

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