JP7041870B2

JP7041870B2 - 周波数選択板付きｒｆｉｄタグ及び電子レンジ加熱用容器

Info

Publication number: JP7041870B2
Application number: JP2017209797A
Authority: JP
Inventors: 智堀越; 保須田
Original assignee: Japan Radio Co Ltd; Sophia School Corp
Current assignee: Japan Radio Co Ltd; Sophia School Corp
Priority date: 2017-10-30
Filing date: 2017-10-30
Publication date: 2022-03-25
Anticipated expiration: 2037-10-30
Also published as: JP2019083410A

Description

本開示は、アンテナ及びＩＣチップを備え無線通信を行うＲＦＩＤタグが、マイクロ波加熱又はマイクロ波乾燥により焼損する恐れをなくす技術に関する。

食品に関する様々な情報を収容するために、食品容器にバーコードを貼付している。食品に関する様々な情報として、例えば、食品管理情報（食品を保存する方法等）、食品価格情報及び食品加熱情報（電子レンジ加熱を行う方法等）が挙げられる。

最近は、食品に関する様々な情報が膨大になっている。すると、食品容器にバーコードを貼付したとしても、食品に関する様々な情報をバーコードに収容しきれなくなっている。そこで、食品容器にＲＦＩＤタグを貼付することにより、食品に関する様々な情報をＲＦＩＤタグに十分に収容することができる（例えば、非特許文献１等を参照）。

"「コンビニ電子タグ１０００億枚宣言」を策定しました～サプライチェーンに内在する社会課題の解決に向けて～" 、[ｏｎｌｉｎｅ]、平成２９年４月１８日、経済産業省商務情報政策局、[平成２９年９月１３日検索]、インターネット＜ＵＲＬ：ｈｔｔｐ：／／ｗｗｗ．ｍｅｔｉ．ｇｏ．ｊｐ／ｐｒｅｓｓ／２０１７／０４／２０１７０４１８００５／２０１７０４１８００５．ｈｔｍｌ＞

ところで、ＲＦＩＤタグは、アンテナ等に導電性物質（例えば、金属材料、炭素材料及び導電性高分子材料等）を含み、ＩＣチップに半導体を含む。すると、食品が電子レンジ加熱されるときに、ＲＦＩＤタグが焼損する恐れがある。そして、食品容器が焼損の発熱で融解する恐れがあり、導電性物質や半導体が電子レンジ内で飛散する恐れがある。むろん、食品を電子レンジに入れる前に、ＲＦＩＤタグを食品容器から外すならば、ＲＦＩＤタグが焼損する恐れはなくなる。しかし、ＲＦＩＤタグを食品容器から外す手間がかかり、ＲＦＩＤタグを食品容器から外し忘れる恐れがある。

そこで、前記課題を解決するために、本開示は、アンテナ及びＩＣチップを備え無線通信を行うＲＦＩＤタグが、マイクロ波加熱又はマイクロ波乾燥により焼損する恐れをなくすことを目的とする。

前記課題を解決するために、ＲＦＩＤタグに周波数選択板を付けることとした。周波数選択板は、ＲＦＩＤタグの無線通信用の周波数を有する電磁波を透過させ、マイクロ波加熱用又はマイクロ波乾燥用の周波数を有する電磁波を遮断する。

具体的には、本開示は、アンテナ及びＩＣチップを備え、無線通信を行うＲＦＩＤタグと、前記ＲＦＩＤタグの無線通信用の周波数を有する電磁波を透過させ、マイクロ波加熱用又はマイクロ波乾燥用の周波数を有する電磁波を遮断する周波数選択板と、を備えることを特徴とする周波数選択板付きＲＦＩＤタグである。

この構成によれば、アンテナ及びＩＣチップを備え無線通信を行うＲＦＩＤタグが、マイクロ波加熱又はマイクロ波乾燥により焼損する恐れをなくすことができる。

また、本開示は、前記周波数選択板は、フラクタル形状を有する素子パターンを格子状に複数個備えることを特徴とする周波数選択板付きＲＦＩＤタグである。

また、本開示は、前記周波数選択板は、前記ＲＦＩＤタグの無線通信用の周波数と、マイクロ波加熱用又はマイクロ波乾燥用の周波数と、のうちの高い方の周波数において設計されることを特徴とする周波数選択板付きＲＦＩＤタグである。

これらの構成によれば、周波数選択板を小型化することができる。よって、マイクロ波加熱装置又はマイクロ波乾燥装置の電磁波発生器から見て、容器の内容物を覆う位置に周波数選択板付きＲＦＩＤタグが配置されるときであっても、容器の内容物がマイクロ波加熱又はマイクロ波乾燥されない領域を低減することができる。

また、本開示は、前記周波数選択板は、マイクロ波を吸収しない部材に印刷されることを特徴とする周波数選択板付きＲＦＩＤタグである。

この構成によれば、周波数選択板を簡便に製造することができる。

また、本開示は、以上に記載の周波数選択板付きＲＦＩＤタグを備え、前記周波数選択板は、電子レンジの電磁波発生器から見て、前記ＲＦＩＤタグの手前に配置されることを特徴とする電子レンジ加熱用容器である。

この構成によれば、アンテナ及びＩＣチップを備え無線通信を行うＲＦＩＤタグが、電子レンジ加熱により焼損する恐れをなくすことができる。

また、本開示は、前記周波数選択板付きＲＦＩＤタグは、電子レンジの電磁波発生器から見て、内容物を覆わない位置に配置されることを特徴とする電子レンジ加熱用容器である。

この構成によれば、周波数選択板が小型化されないときであっても、容器の内容物がマイクロ波加熱又はマイクロ波乾燥されない領域を低減することができる。

このように、本開示は、アンテナ及びＩＣチップを備え無線通信を行うＲＦＩＤタグが、マイクロ波加熱又はマイクロ波乾燥により焼損する恐れをなくすことができる。

本開示の電子レンジ加熱用容器の構成を示す図である。本開示の周波数選択板付きＲＦＩＤタグの配置を示す図である。本開示の周波数選択板の構成を示す図である。本開示の周波数選択板の構成を示す図である。本開示の周波数選択板の透過係数及び反射係数を示す図である。本開示の周波数選択板の電界分布を示す図である。本開示の周波数選択板の電界分布を示す図である。本開示の周波数選択板の電流分布を示す図である。本開示の周波数選択板の電流分布を示す図である。

添付の図面を参照して本開示の実施形態を説明する。以下に説明する実施形態は本開示の実施の例であり、本開示は以下の実施形態に制限されるものではない。

本開示の電子レンジ加熱用容器の構成を図１に示す。電子レンジ加熱用容器Ｃは、周波数選択板付きＲＦＩＤタグＲ及び容器３から構成される。周波数選択板付きＲＦＩＤタグＲは、周波数選択板１及びＲＦＩＤタグ２から構成される。

ＲＦＩＤタグ２は、アンテナ及びＩＣチップを備え、無線通信を行う。ここで、ＲＦＩＤタグ２のアンテナパターンは、マイクロ波を吸収しない部材（例えば、プラスチックフィルム２’）に印刷される。よって、ＲＦＩＤタグ２を簡便に製造することができる。そして、プラスチックフィルム２’付きのＲＦＩＤタグ２は、容器３の表面に貼付される。

周波数選択板１は、ＲＦＩＤタグ２の無線通信用の周波数９２０ＭＨｚを有する電磁波を透過させ、電子レンジ加熱用の周波数２．４５ＧＨｚを有する電磁波を遮断する。ここで、周波数選択板１は、マイクロ波を吸収しない部材（例えば、プラスチックフィルム１’）に印刷される。よって、周波数選択板１を簡便に製造することができる。そして、プラスチックフィルム１’付きの周波数選択板１は、ＲＦＩＤタグ２に重ねて貼付される。

つまり、周波数選択板１は、電子レンジの電磁波発生器から見て、ＲＦＩＤタグ２の手前に配置される。よって、アンテナ及びＩＣチップを備え無線通信を行うＲＦＩＤタグ２が、電子レンジ加熱により焼損する恐れをなくすことができる。

本開示の周波数選択板付きＲＦＩＤタグの配置を図２に示す。

図２の左上欄では、周波数選択板付きＲＦＩＤタグＲは、電子レンジの電磁波発生器から見て、内容物４を覆う位置に配置される。例えば、周波数選択板付きＲＦＩＤタグＲは、容器３の蓋の片隅に貼付されるか、電子レンジ加熱すべきでない内容物４を覆う位置に貼付される。つまり、図３及び図４に示すように周波数選択板１が小型化されることにより、内容物４がマイクロ波加熱又はマイクロ波乾燥されない領域を低減することができる。図２の左下欄では、図２の左上欄において、ＲＦＩＤタグ２は、２枚の周波数選択板１により挟み込まれる。よって、容器３が電子レンジの電磁波発生器から見て裏返されたとしても、ＲＦＩＤタグ２が電子レンジ加熱により焼損する恐れをなくすことができる。

図２の右上欄では、周波数選択板付きＲＦＩＤタグＲは、電子レンジの電磁波発生器から見て、内容物４を覆わない位置に配置される。例えば、周波数選択板付きＲＦＩＤタグＲは、容器３の底の片隅に貼付されるか、容器３の底の中央に貼付される。つまり、図３及び図４に示すように周波数選択板１が小型化されないときであっても、内容物４がマイクロ波加熱又はマイクロ波乾燥されない領域を低減することができる。図２の右下欄では、図２の右上欄において、ＲＦＩＤタグ２は、２枚の周波数選択板１により挟み込まれる。よって、容器３が電子レンジの電磁波発生器から見て裏返されたとしても、ＲＦＩＤタグ２が電子レンジ加熱により焼損する恐れをなくすことができる。

本開示の周波数選択板の構成を図３及び図４に示す。

図３では、周波数選択板１は、電子レンジ用の周波数２．４５ＧＨｚにおいて設計される。図３の左欄では、周波数選択板１は、十字模様を有する導体パターンを、紙面左右方向及び紙面上下方向に格子状にそれぞれ５個ずつ備える。それぞれの十字模様を有する導体パターンは、２．４５ＧＨｚの電磁波の約半波長５８．２ｍｍのサイズを有し、周波数選択板１は、５８．２ｍｍ×５＝２９１ｍｍのサイズを有する。

図３の中欄では、周波数選択板１は、ヒルベルト模様のフラクタル形状を有する導体パターンを、紙面左右方向及び紙面上下方向に格子状にそれぞれ５個ずつ備える。それぞれのヒルベルト模様のフラクタル形状を有する導体パターンは、５８．２ｍｍより小さい２２．４ｍｍのサイズを有し、周波数選択板１は、２２．４ｍｍ×５＝１１２ｍｍのサイズを有する。このように、周波数選択板１を小型化することができる。

図３の右欄では、周波数選択板１は、４回回転対称のフラクタル形状を有する導体パターンを、紙面左右方向及び紙面上下方向に格子状にそれぞれ５個ずつ備える。４回回転対称のフラクタル形状の形成方法として、例えば、中央の正方形スロットの頂点の近傍から４回回転対称に第１の４枝スロットを延ばし、第１の各枝スロットの根元の近傍から４回回転対称に第２の各枝スロットを延ばし、・・・、第１～ｎ（図３では、ｎ＝６）の４枝スロットにより全体の正方形を埋める。それぞれの４回回転対称のフラクタル形状を有する導体パターンは、５８．２ｍｍより小さい１８．４ｍｍのサイズを有し、周波数選択板１は、９１．２ｍｍのサイズを有する。このように、周波数選択板１の偏波依存性をなくすことができる。

図４では、周波数選択板１は、無線通信用の周波数９２０ＭＨｚにおいて設計される。図４の左欄では、周波数選択板１は、十字模様を有するスロットパターンを、紙面左右方向及び紙面上下方向に格子状にそれぞれ５個ずつ備える。それぞれの十字模様を有するスロットパターンは、９２０ＭＨｚの電磁波の約半波長１７４ｍｍのサイズを有し、周波数選択板１は、８６９ｍｍのサイズを有する。

図４の中欄では、周波数選択板１は、ヒルベルト模様のフラクタル形状を有するスロットパターンを、紙面左右方向及び紙面上下方向に格子状にそれぞれ５個ずつ備える。それぞれのヒルベルト模様のフラクタル形状を有するスロットパターンは、１７４ｍｍより小さい８０．０ｍｍのサイズを有し、周波数選択板１は、８０．０ｍｍ×５＝４００ｍｍのサイズを有する。このように、周波数選択板１を小型化することができる。

図４の右欄では、周波数選択板１は、４回回転対称のフラクタル形状を有するスロットパターンを、紙面左右方向及び紙面上下方向に格子状にそれぞれ５個ずつ備える。４回回転対称のフラクタル形状の形成方法として、例えば、中央の正方形導体の頂点の近傍から４回回転対称に第１の４枝導体を延ばし、第１の各枝導体の根元の近傍から４回回転対称に第２の各枝導体を延ばし、・・・、第１～ｎ（図４では、ｎ＝６）の４枝導体により全体の正方形を埋める。それぞれの４回回転対称のフラクタル形状を有するスロットパターンは、１７４ｍｍより小さい６５．７ｍｍのサイズを有し、周波数選択板１は、６５．７ｍｍ×５＝３２９ｍｍのサイズを有する。このように、周波数選択板１の偏波依存性をなくすことができる。

ここで、図３に示したように周波数選択板１を電子レンジ用の周波数２．４５ＧＨｚにおいて設計するときには、図４に示したように周波数選択板１を無線通信用の周波数９２０ＭＨｚにおいて設計するときより、周波数選択板１のサイズは小さくなる。

このように、周波数選択板１を小型化することができる。よって、電子レンジの電磁波発生器から見て、内容物４を覆う位置に周波数選択板付きＲＦＩＤタグＲが配置されるときであっても、内容物４が電子レンジ加熱されない領域を低減することができる。

本開示の周波数選択板の透過係数及び反射係数を図５に示す。

図５の左欄では、周波数選択板１は、電子レンジ用の周波数２．４５ＧＨｚにおいて設計され、４回回転対称のフラクタル形状を有する導体パターンを、紙面左右方向及び紙面上下方向に格子状にそれぞれ５個ずつ備える。確かに、電子レンジ用の周波数２．４５ＧＨｚにおいて、周波数選択板１の透過係数は極小値になり、周波数選択板１の反射係数は極大値になる。そして、無線通信用の周波数９２０ＭＨｚにおいて、周波数選択板１の透過係数は十分に大きい値になり、周波数選択板１の反射係数は十分に小さい値になる。

図５の右欄では、周波数選択板１は、無線通信用の周波数９２０ＭＨｚにおいて設計され、４回回転対称のフラクタル形状を有するスロットパターンを、紙面左右方向及び紙面上下方向に格子状にそれぞれ５個ずつ備える。確かに、無線通信用の周波数９２０ＭＨｚにおいて、周波数選択板１の透過係数は極大値になり、周波数選択板１の反射係数は極小値になる。そして、電子レンジ用の周波数２．４５ＧＨｚにおいて、周波数選択板１の透過係数は十分に小さい値になり、周波数選択板１の反射係数は十分に大きい値になる。

本開示の周波数選択板の電界分布及び電流分布を図６から図９までに示す。ここで、周波数選択板１は、電子レンジ用の周波数２．４５ＧＨｚにおいて設計され、４回回転対称のフラクタル形状を有する導体パターンを、紙面左右方向及び紙面上下方向に格子状にそれぞれ５個ずつ及び１０個ずつ備える。そして、周波数２．４５ＧＨｚ及び電力５００Ｗを有する球面波状の電磁波が、周波数選択板１の上３０ｃｍから照射される。

図６に示したように、電磁波の偏波の方向が周波数選択板１の短辺方向に平行であるときには、周波数選択板１の直下２０ｍｍにおける電界強度（～４０ｄＢＶ／ｍ）は、周波数選択板１の直上２０ｍｍにおける電界強度（～６５ｄＢＶ／ｍ）の約２５ｄＢ落ちであった。図７に示したように、電磁波の偏波の方向が周波数選択板１の長辺方向に平行であるときには、周波数選択板１の直下２０ｍｍにおける電界強度（～２５ｄＢＶ／ｍ）は、周波数選択板１の直上２０ｍｍにおける電界強度（～６０ｄＢＶ／ｍ）の約３５ｄＢ落ちであった。つまり、周波数選択板１は、電子レンジ用の周波数２．４５ＧＨｚを有する電磁波を十分に遮断している。

図８に示したように、電磁波の偏波の方向が周波数選択板１の短辺方向に平行であるときには、周波数選択板１の導体パターンにおける電流分布は、約０ｍＡから約１００ｍＡまでであった。図９に示したように、電磁波の偏波の方向が周波数選択板１の長辺方向に平行であるときには、周波数選択板１の導体パターンにおける電流分布は、約０ｍＡから約１５０ｍＡまでであった。つまり、周波数選択板１は、電子レンジ用の周波数２．４５ＧＨｚを有する電磁波を照射されて焼損される可能性は十分に低い。

図１～９では、周波数選択板１は、電子レンジ用の周波数２．４５ＧＨｚを有する電磁波を遮断する。図１～９を一般化して、変形例として、周波数選択板１は、マイクロ波加熱用又はマイクロ波乾燥用の任意の周波数を有する電磁波を遮断してもよい。

図３～５では、周波数選択板１は、ＲＦＩＤタグ２の無線通信用の周波数９２０ＭＨｚと、電子レンジ用の周波数２．４５ＧＨｚと、のうちの「いずれか」の周波数において設計されている。図３～５を一般化して、変形例として、周波数選択板１は、ＲＦＩＤタグ２の無線通信用の任意の周波数と、マイクロ波加熱用又はマイクロ波乾燥用の任意の周波数と、のうちの「高い方」の周波数において設計されてもよい。

本開示の周波数選択板付きＲＦＩＤタグ及び電子レンジ加熱用容器を用いて、アンテナ及びＩＣチップを備え無線通信を行うＲＦＩＤタグが、マイクロ波加熱又はマイクロ波乾燥により焼損する恐れをなくすことができる。

Ｒ：周波数選択板付きＲＦＩＤタグ
Ｃ：電子レンジ加熱用容器
１：周波数選択板
１’：プラスチックフィルム
２：ＲＦＩＤタグ
２’：プラスチックフィルム
３：容器
４：内容物

Claims

アンテナ及びＩＣチップを備え、無線通信を行うＲＦＩＤタグと、
前記ＲＦＩＤタグの無線通信用の周波数を有する電磁波を前記ＲＦＩＤタグが備えるアンテナに対して透過させ、マイクロ波加熱用又はマイクロ波乾燥用の周波数を有する電磁波を前記ＲＦＩＤタグが備えるアンテナに対して遮断する周波数選択板と、
を備えることを特徴とする周波数選択板付きＲＦＩＤタグ。
前記周波数選択板は、フラクタル形状を有する素子パターンを格子状に複数個備えることを特徴とする、請求項１に記載の周波数選択板付きＲＦＩＤタグ。
前記周波数選択板は、前記ＲＦＩＤタグの無線通信用の周波数と、マイクロ波加熱用又はマイクロ波乾燥用の周波数と、のうちの高い方の周波数において設計されることを特徴とする、請求項１又は２に記載の周波数選択板付きＲＦＩＤタグ。
前記周波数選択板は、マイクロ波を吸収しない部材に印刷されることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の周波数選択板付きＲＦＩＤタグ。
請求項１から４のいずれかに記載の周波数選択板付きＲＦＩＤタグを備え、
前記周波数選択板は、電子レンジの電磁波発生器から見て、前記ＲＦＩＤタグの手前に配置されることを特徴とする電子レンジ加熱用容器。
前記周波数選択板付きＲＦＩＤタグは、電子レンジの電磁波発生器から見て、内容物を覆わない位置に配置されることを特徴とする、請求項５に記載の電子レンジ加熱用容器。