JPWO2009069199A1 - 無線タグで管理される金属パイプ及びその無線タグ - Google Patents

Abstract

無線タグにより管理される金属パイプに関し、長手方向に所定の長さを持つスロットが空けられ、内側に、スロットに給電する給電部とこの給電部に接続されるＩＣチップとを有する無線タグが取り付けられることにより無線タグのアンテナとして機能するように構成することにより、この金属パイプが無線タグにより管理される。

Description

本発明は、金属パイプを無線タグで管理するための技術に関する。

近年、製品や部品等の在庫管理、物流管理等を行う管理システムにおいて、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）技術が利用されている。このＲＦＩＤ技術を用いたシステムでは、無線タグとリーダライタ（以降、単に質問器と表記する）との間で無線通信が行われ、無線タグに記憶される識別情報等が質問器により読み取られる。無線タグは、ＲＦＩＤタグ、ＩＣ（Integrated Circuit）タグ等とも呼ばれる。

このようなＲＦＩＤ技術を用いた管理システムとして、下記特許文献１では、多数重ねられたＣＤやＤＶＤ等のディスクを管理するシステムが提案されている。この管理システムでは、ディスクにＩＣタグが付され、これらディスクの中央穴に挿入されるホルダーに質問器が接続される。更に、この文献には、このホルダーを、中空パイプであってこの中空パイプの長手方向に長いスロットを有することにより、スロットアンテナとして構成することが開示されている。

また、下記非特許文献１には、スロットシリンダアンテナに関する技術が提案されている。
特開２００６−３９９６７号公報 John D. Kraus、Antennas 3rd Edition、McGraw-Hill Science/Engineering/Math、November 12, 2001、pp321-322

しかしながら、上述のようなＲＦＩＤ技術を用いた管理システムにおいて、建築資材等として利用される金属パイプを管理する場合には、例えば、以下のような問題点がある。

まず、管理対象となる金属パイプへの無線タグの取り付け位置に関する問題点がある。金属パイプの外側表面に無線タグを取り付けた場合には、金属パイプの取り扱われ方から無線タグを破損させる可能性が高くなる。金属パイプの扱われる環境面から見ても、金属パイプの外側に無線タグを取り付けた場合、水滴や土等がタグアンテナ周囲に付着することで無線タグのアンテナ特性が悪化し、無線タグと質問器との間の通信に異常が生ずる。

一方で、金属パイプの内側に無線タグを取り付けた場合には、遮断周波数により金属パイプの内部では無線タグと質問器との間でやりとりされる電波が伝搬されない。金属パイプを円形導波管とみなし、金属パイプの半径を０．０２５（メートル（ｍ））とすると、電波の波長は０．０８５（ｍ）となり遮断周波数が３．５（ギガヘルツ（ＧＨｚ））となる。ここで、電磁波を利用する無線タグにおける利用周波数帯域は、２．４５ＧＨｚ帯、ＵＨＦ帯（８６０メガヘルツ（ＭＨｚ）から９６０ＭＨｚ）が規定されている。なお、日本では、ＵＨＦ帯として９５２ＭＨｚから９５４ＭＨｚが規定されている。これにより、無線タグで利用される周波数は、上記遮断周波数より低くなるため、金属パイプ内を伝搬されないことが分かる。

本発明は、無線タグを用いて金属パイプを管理する技術を提供することを目的とする。

本発明は、上述した課題を解決するために以下の構成を採用する。即ち、本発明の第一の態様は、長手方向に所定の長さを持つスロットが空けられ、このスロットに給電する給電部とこの給電部に接続されるＩＣ（Integrated Circuit）チップとを有する無線タグが内側に取り付けられた金属パイプについてのものである。

第一の態様に係る金属パイプは、このような構造を持つことにより、内側に取り付けられた無線タグのアンテナとして機能する。これにより、第一の態様によれば、金属パイプの内側に無線タグを取り付けた構造においても、この無線タグからの電波を金属パイプを介して質問器へ飛ばすことができ、かつ質問器からの電波を金属パイプを介して無線タグで受信することができる。

これにより、無線タグが外部の質問器と無線通信可能となり、この金属パイプを識別するための識別情報がこの金属パイプに取り付けられた無線タグから質問器へ送られる。結果として、この第一の態様によれば、無線タグを用いて金属パイプを管理することができる。

上記第一の態様において好ましくは、上記給電部が、ダイポールを形成する導体パターンを有し、この導体パターンの長さを調整することにより、金属パイプとＩＣチップとのインピーダンス整合を取る整合機能を更に有するように構成する。

このような態様によれば、給電部は、アンテナとして機能する金属パイプのスロットに給電し、更に、給電部が接続されるＩＣチップとそのアンテナとの間でインピーダンスの整合を取る。これにより、アンテナとして機能する金属パイプとこの給電部に接続されるＩＣチップとの間で効果的に電力を授受することができる。

また、上記第一の態様において好ましくは、上記無線タグが、ＩＣチップと並列に接続されるループ状の導体パターンを含みこのループ状の導体パターンにより金属パイプとＩＣチップとのインピーダンス整合を取る整合部を更に有するように構成する。

このような態様によれば、上記給電部が整合機能を有しない態様においても、この整合部が例えばループ状の導体パターンの形状を調整することでインダクタンスを変化させ、金属パイプとＩＣチップとのインピーダンス整合を取る。上記給電部が整合機能を有する態様においては、その給電部の整合機能では補いきれない部分の整合を取ることができる。

これにより、アンテナとして機能する金属パイプとこの給電部に接続されるＩＣチップとの間でより効果的に電力を授受することができる。

また、上記第一の態様において好ましくは、上記無線タグが、金属パイプに空けられたスロットを封止する絶縁部材を更に備えるように構成する。

このような態様によれば、金属パイプのアンテナ特性を劣化させることなく、更に、外部からの水滴や泥等のような無線タグを破損させ得る或いは無線タグの通信品質を劣化させ得る物の侵入を防ぐことができる。

同様の更なる効果を得るために、上記第一の態様において好ましくは、上記無線タグが、絶縁素子により覆われた状態で内側に取り付けられるようにしてもよい。

また、上記第一の態様のように金属パイプを無線タグのアンテナとして機能させるにあたり好ましくは、この金属パイプのアンテナとしての利得を確保するために、金属パイプに空けられたスロットの長手方向の長さ、床面からの高さ、隣接する金属パイプとのスロット間の距離等がそれぞれ適切に決定されるように構成する。

これにより、金属パイプに取り付けられた無線タグと外部の質問器との間の無線通信が良品質で行われうるため、当該金属パイプを無線タグを用いて管理することができる。更に、金属パイプに取り付けられた無線タグと外部の質問器との間の通信可能距離を伸ばすことにも繋がり、当該金属パイプを管理するシステムが構築し易くなる。

なお、本発明に係る別の態様として、以上の何れかの機能を有する無線タグに関するものであってもよいし、以上の何れかの機能を有する金属パイプ及び無線タグを用いた金属パイプの管理方法であってもよい。

本発明によれば、無線タグを用いて金属パイプを管理する技術を実現することができる。

図１は、本発明の実施形態としての金属パイプの構造を示す斜視図である。 図２は、図１に示される金属パイプ１０をＸ−Ｙ平面で切断した場合のＺ軸上方から見た断面図である。 図３は、本実施形態としての無線タグが取り付けられた金属パイプにおける通信可能距離と使用周波数帯域との関係をシミュレートした結果を示すグラフである。 図４は、図３は、本実施形態としての無線タグが取り付けられた金属パイプにおけるアンテナ利得と使用周波数帯域との関係をシミュレートした結果を示すグラフである。 図５は、ＩＣチップ２３のインピーダンスとアンテナとしての金属パイプ１０のインピーダンスとの整合度合と使用周波数帯域との関係をシミュレートした結果を示すグラフである。 図６は、アンテナとしての金属パイプ１０のインピーダンスを示すスミスチャートである。 図７は、金属パイプ１０の長さを変化させた場合の金属パイプ１０の利得をシミュレートした結果を示すグラフである。 図８は、金属パイプ１０のスロット１１の長さと金属パイプ１０の利得との関係をシミュレートした結果を示すグラフである。 図９は、金属パイプ１０のスロット１１の長さと通信可能距離とをシミュレートした結果を示すグラフである。 図１０は、本実施形態としての金属パイプの管理例を示す図である。 図１１は、図１０に示す例において、金属パイプ１０のアンテナ利得と使用周波数帯域との関係を金属パイプ１０の床面からの高さに応じてシミュレートした結果を示すグラフである。 図１２は、９５３（ＭＨｚ）の周波数を利用する場合の金属パイプ１０のアンテナ利得と金属パイプ１０の床面からの高さとの関係をシミュレートした結果を示すグラフである。 図１３は、本実施形態としての金属パイプの並べ方の例を示す図である。 図１４は、図１３に示す例において、金属パイプ１０のアンテナ利得と使用周波数帯域との関係を隣接する金属パイプ１０からの距離に応じてシミュレートした結果を示す。 図１５は、９５３（ＭＨｚ）の周波数を利用する場合の金属パイプ１０のアンテナ利得と隣接する金属パイプ１０からの距離との関係をシミュレートした結果を示す。 図１６は、本発明の実施形態の変形例としての金属パイプ１０を図１のＸ−Ｙ平面で切断した場合のＺ軸上方から見た断面図である。

符号の説明

１０ 金属パイプ
１１ スロット
２１、２２ 導体パターン
２３ ＩＣチップ
２５ 絶縁部材

以下、図面を参照して、本発明の実施形態としての無線タグの付された金属パイプについて説明する。なお、以下に述べる実施形態の構成は例示であり、本発明は以下の実施形態の構成に限定されない。

［構造］
以下、本発明の実施形態としての金属パイプの構造について図１及び２を用いて説明する。図１は、本発明の実施形態としての金属パイプの構造を示す斜視図である。図１では、説明の便宜のために、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の各座標が破線で示されている。

図１に示すように、本発明の実施形態としての金属パイプ１０には、長手方向（図１のＺ軸方向）に所定の長さを持つスロット１１が空けられている。スロット１１は、金属パイプ１０の内側に取り付けられる無線タグのスロットアンテナとして作用する。スロットの空けられたシリンダ状のアンテナについての詳細な動作原理については、上記非特許文献１に開示されるとおりである。スロット１１は、例えば、長手方向に１８（センチメートル（ｃｍ））の長さと２（ミリメートル（ｍｍ））の幅を持つように形成される。

図２は、図１に示される金属パイプ１０をＸ−Ｙ平面で切断した場合のＺ軸上方から見た断面図である。図１の長鎖線１５はＸ−Ｙ平面で切断した場合の切断線を示す。

図２に示されるように、本発明の実施形態としての金属パイプ１０は、その内側にこの金属パイプを識別するための識別情報が記憶された無線タグが取り付けられている。これにより、金属パイプ１０は、所定の質問器（図示せず）によりその無線タグに記憶される識別情報が読み取られることにより識別され、管理される。なお、図１及び２には、本実施形態としての金属パイプ１０が円筒形状を有する例が示されているが、金属パイプ１０は角形の断面を有する形状に形成されるようにしてもよい。

金属パイプ１０に取り付けられる無線タグは、導体パターン２１及び２２、ＩＣチップ２３を有する。

導体パターン２１は、Ｃ字状の形状を有し、給電素子により形成される。導体パターン２１は、略中心点（給電点）でＩＣチップ２３と接続され、曲線状のダイポールを形成する。図２の例では、導体パターン２１は、金属パイプ１０の内周に沿うような弧形状で、例えば幅１（ミリメートル（ｍｍ））の線状に形成される。しかしながら、本発明は導体パターン２１をこのような形状に限定するものではなく、導体パターン２１は曲面状に形成されていてもよい。また、導体パターン２１は、曲線状に形成される場合において、金属パイプの長手方向（Ｚ軸）と垂直に交わるＸ−Ｙ平面と並行に形成される場合のみに限られない。

導体パターン２１は、樹脂等の絶縁部材２５により金属パイプ１０に固定されている。このような構成により、導体パターン２１と金属パイプ１０とは絶縁されている。なお、本発明は、この導体パターン２１を含む無線タグの金属パイプ１０内側への取り付けられ方を限定するものではなく、金属パイプ１０と導体パターン２１が絶縁状態で取り付けられていればよい。

導体パターン２１は、金属パイプ１０のスロット１１（スロットアンテナ）に給電する給電回路として動作する。導体パターン２１は、上述のように金属パイプ１０と絶縁されているため、スロット１１に対して電磁的結合により給電する。従って、導体パターン２１は、給電回路として動作可能でありスロット１１と電磁結合可能な形状に形成されれば、どのような形状であってもよい。また、導体パターン２１の長さは、無線タグと質問器との間での通信で利用される周波数の半波長よりも短いのが好ましい。

導体パターン２１は、上述のように給電回路として動作すると共に、導体パターン２２と協働して整合回路としても動作する。この点については、後述する。

導体パターン２２は、給電素子によりループ状に形成され、ＩＣチップ２３に並列に接続される。この導体パターン２２は、上述の導体パターン２１と協働して、アンテナとして動作する金属パイプとＩＣチップ２３との間のインピーダンスを調整する整合回路として動作する。

導体パターン２２は、その形状からコイルとして作用しその外周の大きさ（ループの大きさ）に応じてインダクタンスを変化させることができる。また、ダイポール状の導体パターン２１も、その長さに応じてインピーダンスが変わる。従って、採用されるＩＣチップ２３の特性と管理対象の金属パイプ１０の素材及び形状等とに応じて、ＩＣチップ２３と金属パイプ１０とが整合するように、導体パターン２１の長さ及び導体パターン２２の形状（ループの大きさ）が決定される。導体パターン２２は、例えば、幅１（ｍｍ）の線状の形状を有し、縦（Ｘ軸方向）６（ｍｍ）、横（Ｙ軸方向）７．４（ｍｍ）のループを持つように形成される。

なお、図２に示される本実施形態の例では、このループ状の導体パターン２２のループの大きさがＣ字状の導体パターン２１のＣ字の外周の大きさに較べて小さく形成されているため、ここではこの導体パターン２２が給電回路として動作することについては言及しない。しかしながら、導体パターン２２が整合回路として動作すると共に給電回路としても動作するように構成されてもよい（変形例の項参照）。

ＩＣチップ２３は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）機能、メモリ等を備え、無線タグとしての機能を提供するタグＬＳＩ（Large Scale Integration）である。具体的には、ＩＣチップ２３は、例えば無線処理部、変調処理部、復調処理部等が動作することにより、質問器との間で無線通信を行う。ＩＣチップ２３は、各金属パイプを識別するための識別情報をメモリに格納し、この識別情報を無線通信により質問器との間で送受する。ここで、電磁波で無線通信を行う場合には、ＩＣチップ２３は、２．４５ＧＨｚ帯、又はＵＨＦ帯の周波数を用いて通信する。

ＩＣチップ２３は、質問器から送信される電波をエネルギー源として動作するパッシブタグとして構成される。ＩＣチップ２３は、内部電源をエネルギー源とするアクティブタグとして構成されてもよい。本発明はこのＩＣチップ２３の機能を限定するものではなく、ＩＣチップ２３は一般的な無線タグとしての機能を持つものであればよい。ＩＣチップ２３は、導体パターン２１を給電回路として利用し更に金属パイプ１０のスロット１１をアンテナとして利用することにより、質問器との間の無線通信を実行する。

なお、図２の例では、ＩＣチップ２３がスロット１１の存在するＸ軸上内側に配置されているが、ＩＣチップ２３が略中心点で導体パターン２１と接続されていれば、金属パイプ１０のスロット１１の位置によらずどのような位置に配置されてもよい。

［作用及び効果］
以下、上述した本実施形態としての無線タグの付された金属パイプの作用及び効果について述べる。

本実施形態としての金属パイプ１０は、その内側に無線タグが取り付けられ、この無線タグのＩＣチップ２３に格納される識別情報等が外部の質問器により読み出されることにより管理される。この質問器を含む無線タグ管理システムは、各金属パイプの無線タグから読み出される識別情報により各金属パイプを識別し、金属パイプの在庫管理、物流管理等を行う。この物流管理では、各金属パイプが建築物のどの位置に設置されているか否か等の情報が管理されるようにしてもよい。

本実施形態によれば、無線タグが金属パイプ１０の内側に取り付けられることから、この無線タグの破損の可能性を低減させることができる。更に、この無線タグに水滴や土等が付着することを防ぐことができる。

また、本実施形態としての金属パイプ１０では、その長手方向に所定の長さを持つように形成されたスロット１１がその内側に取り付けられた無線タグのアンテナとして利用される。これにより、当該無線タグが取り付けられた金属パイプを識別するための識別情報がそのスロットアンテナから送出される。

このような構成により、金属パイプ１０の内側に無線タグを取り付けた構成においても、この無線タグからの電波を適切に質問器へ飛ばすことができ、かつ質問器からの電波を無線タグで受信することができる。

本実施形態では、金属パイプ１０のスロット１１をアンテナとして利用するために、当該無線タグは給電回路を備える。具体的には、無線タグを構成する導体パターン２１が給電回路として作用する。導体パターン２１は、絶縁部材２５により金属パイプ１０と絶縁状態に固定されおり、電磁的結合によりスロット１１に対し給電する。

更に、金属パイプ１０のスロットアンテナとＩＣチップ２３とが効果的に電力を授受できるようにするために、当該無線タグには整合回路としてループ状の導体パターン２２が設けられる。ループ状の導体パターン２２は、ＩＣチップ２３と並列に接続され、金属パイプ１０のスロットアンテナとＩＣチップ２３との間でインピーダンス整合を取る。

図３から図６は、本実施形態としての無線タグの取り付けられた金属パイプの通信特性を示す図である。以下、図３から図６を用いて、本実施形態の効果について実証する。図３から図６には、金属パイプ１０の長さが１（メートル（ｍ））で断面の直径が５（センチメートル（ｃｍ））であり、スロットの長さが１８（ｃｍ）で幅が２（ミリメートル（ｍｍ））であり、無線タグが幅１（ｍｍ）の線状の導体パターン２１と同線状で縦６（ｍｍ）、横７．４（ｍｍ）のループを形成する導体パターン２２とを有する場合を例に上げ、シミュレート結果が示されている。

図３は、ＩＣチップ２３が約４００オームのインピーダンスに約１．４（ｐＦ）の抵抗が並列に接続されるように構成されている場合で、８（ｄＢｉ）のアンテナ利得、２７（ｄＢｍ）の送信電力及び−１．３（ｄＢ）のケーブルロスを有する質問器と当該無線タグとの間で無線通信される場合の通信可能距離と使用周波数帯域との関係をシミュレートした結果を示す。なお、このとき、−９（ｄＢｍ）の電力を受信することができれば受信可能と判断する。

図３に示されるように、本実施形態における構造によれば、無線タグとして利用される周波数帯域であるＵＨＦ帯（８６０メガヘルツ（ＭＨｚ）から９６０ＭＨｚ）のうち日本で規定される周波数帯域（９５２ＭＨｚから９５４ＭＨｚ）では、最も長い通信距離を実現することができる。通信距離として２メートルから４メートル取ることができれば、金属パイプを管理する無線タグ管理システムを問題なく実現することができる。

図４は、無線タグ及び質問器が図３に示される構成を持ち、更に金属パイプ１０の導電率を５×１０^６（ジーメンス毎メートル（Ｓ／ｍ））、厚さを１８（マイクロメートル（μｍ））と想定した場合の金属パイプ１０のアンテナ利得と使用周波数帯域との関係をシミュレートした結果を示す。図４に示される破線は、金属パイプ１０を完全導体（ＰＥＣ）とした場合の上記結果を示す。

図４に示されるように、本実施形態における構造によれば、日本で規定される周波数帯域では、最も高い利得を得ることができる。一般的に、無線タグは、約２．５（ｄＢｉ）の利得を有すれば高性能と言われる。従って、本実施形態における構造を持つ金属パイプは、問題なく無線タグ管理システムで管理されることができる。

図５は、図３及び４の条件において、ＩＣチップ２３のインピーダンスとアンテナとしての金属パイプ１０のインピーダンスとの整合度合と使用周波数帯域との関係をシミュレートした結果を示す。図５に示されるように、本実施形態における構造によれば、日本で規定される周波数帯域において最も整合度合を高めることができる。

図６は、アンテナとしての金属パイプ１０のインピーダンスを示すスミスチャートである。図３の条件において８００（ＭＨｚ）から１１００（ＭＨｚ）の周波数帯域を利用する場合のスロットアンテナのインピーダンスの軌跡は、図６に示すような位置に現れる。

［金属パイプの管理手法］
上述したように、本実施形態としての無線タグの取り付けらた金属パイプ１０を用いれば、無線タグ管理システムにおいて適切に管理されることができる。但し、金属パイプ１０は、管理対象であるため、その長さ等を制限することはできない。以下、管理対象となる金属パイプを本実施形態としての金属パイプ１０として作用させるための調整手法又は管理手法について説明する。

図７は、図３の条件において、金属パイプ１０の長さを変化させた場合の金属パイプ１０の利得をシミュレートした結果を示す。

図７に示すように、金属パイプ１０の長さがスロット長（１８（ｃｍ））と同じ場合には利得が悪いが、スロット長よりも長ければ殆ど変わらず高い利得を示す。すなわち、無線タグのアンテナ性能は、金属パイプ１０の長さに依存しない。従って、本実施形態のような構造により金属パイプを無線タグで管理したとしても管理対象の金属パイプの長さを制限する必要がない。すなわち、本実施形態のような構造によれば、様々な金属パイプを無線タグで管理することができる。

図８及び９は、図３の条件において、金属パイプ１０のスロット１１の長さを変化させた場合の金属パイプ１０の利得と通信可能距離とをシミュレートした結果を示す。

図８及び９に示すように、スロット１１の長さは、無線タグのアンテナ性能に強く依存する。しかしながら、スロット１１の長さを０．１６（ｍ）から０．２０（ｍ）とすれば、４（ｄＢｉ）の利得及び４（ｍ）以上の通信可能距離を実現することができる。従って、無線タグ管理システムで必要な通信距離等を加味して、図８及び９で示される特性に応じて必要なスロット１１の長さを決定すればよい。

このように本実施形態としての金属パイプ及び無線タグの構造を有すれば、様々な長さを有する金属パイプを無線タグにより管理することができる。その際には、管理対象の金属パイプに所定のスロットを開け、本実施形態の構造を有する無線タグを取り付ける。

次に、本実施形態としての金属パイプ１０の管理手法について説明する。例えば金属パイプ１０は、倉庫等に複数並べられて保管された状態や製造ライン上のベルトコンベア等に複数並べられた状態等で、質問器と無線通信することにより、質問器により識別情報が読み出され管理される。ここで、本実施形態としての金属パイプの管理手法として、金属パイプ１０が床面との位置関係においてどのような位置に配置された状態で質問器と通信するのが望ましいかを図１０から図１２を用いて説明する。

図１０は、本実施形態としての金属パイプの管理例を示す図である。図１１は、図１０に示す例において、金属パイプ１０のアンテナ利得と使用周波数帯域との関係を金属パイプの床面からの高さに応じてシミュレートした結果を示す。図１２は、９５３（ＭＨｚ）の周波数を利用する場合のアンテナとしての金属パイプ１０の利得と金属パイプの床面からの高さとの関係をシミュレートした結果を示す。なお、図１１及び１２に示されるＦＲＥＥ ＳＰＡＣＥとは、金属パイプ１０を床面を考慮しない自由空間に置いた場合の特性を示す。

図１０の例によれば、金属パイプ１０は、床面３０から高さｈ（ｍｍ）の位置に、金属パイプ１０の長手方向（図１のＺ軸方向）が床面３０と並行となり、スロット１１が床面３０の逆方向（天井方向）を向くように置かれている。

図１１に示されるように、本実施形態としての金属パイプが図１０のように置かれた場合、ＵＨＦ帯（８６０メガヘルツ（ＭＨｚ）から９６０ＭＨｚ）では床面３０から３０（ｍｍ）以上高い位置に配置されると自由空間と略同等の利得を得ることができる。また、図１２に示されるように、９５３（ＭＨｚ）の周波数帯域が利用される場合には、床面からの高さが約２７（ｍｍ）以上であれば、自由空間と同等な利得を得ることができる。なお、９５３（ＭＨｚ）とは、無線タグとして利用する周波数として日本で規定される周波数帯域である。

従って、本実施形態における構造を持つ金属パイプを無線タグ管理システムで管理する場合には、使用周波数帯域に応じて床面３０から上述のような高さで固定するようにする。例えば、金属パイプ１０を絶縁部材の上に置くことにより、上述のような床面３０からの高さを有するようにすればよい。

次に、本実施形態としての金属パイプの管理手法として、当該金属パイプが複数隣接して置かれる場合に隣接する金属パイプとの関係上どのような位置に配置された状態で質問器との通信が行われるのが望ましいかについて図１３から図１５を用いて説明する。

図１３は、本実施形態としての金属パイプの並べ方の例を示す図である。図１３の例によれば、金属パイプ１０は、図１０に示される例のように置かれた金属パイプが所定の間隔ｄ（ｍｍ）で複数置かれる。図１４は、図１３に示す金属パイプの並べ方の例において、金属パイプ１０のアンテナ利得と使用周波数帯域との関係を各金属パイプ１０間の間隔に応じてシミュレートした結果を示す。図１５は、９５３（ＭＨｚ）の周波数を利用する場合の金属パイプ１０のアンテナ利得と各金属パイプ１０間の間隔に応じてシミュレートした結果を示す。なお、図１４及び１５に示されるＦＲＥＥ ＳＰＡＣＥとは、床面及び隣接する金属パイプを考慮しない自由空間に金属パイプ１０を置いた場合の特性を示す。

図１４に示されるように、本実施形態としての金属パイプ１０が図１３のように置かれた場合、日本で規定される周波数帯域を利用する場合（９５０ＭＨｚ近辺）では各金属パイプ間の間隔を１１（ｃｍ）以上として管理されれば、自由空間と略同等の利得を得ることができる。一方、ＵＨＦ帯のうち８６０（ＭＨｚ）から９００（ＭＨｚ）の周波数帯域が利用される場合には、各金属パイプ間の間隔が６（ｃｍ）程度で配置されれば自由空間と略同等の利得を得ることができる。

また、図１５に示されるように、９５３（ＭＨｚ）の周波数帯域が利用される場合には、各金属パイプ間の間隔が約８０（ｍｍ）以上あれば、自由空間と同等な利得が得られる。

従って、本実施形態における構造を持つ金属パイプを無線タグ管理システムで管理する場合には、使用周波数帯域に応じて各金属パイプ１０間の間隔が上述のような距離となるように固定する。

［変形例］
上述の本発明の実施形態における金属パイプ１０に取り付けられる無線タグは、図２に示されるように、ダイポールを形成するＣ字状の導体パターン２１とループ状の導体パターン２２とを有していたが、導体パターン２１のみで構成されるようにしてもよい。上述するように、導体パターン２１は、給電回路としても整合回路としても動作し得るからである。この場合には、導体パターン２１の長さ等によりアンテナとしての金属パイプ１０とＩＣチップ２３とのインピーダンス整合を取るように形成する。

また、図１６に示されるように、当該無線タグは、ループ状の導体パターン２２のみで構成されるようにしてもよい。図１６は、本発明の実施形態の変形例としての金属パイプ１０の図２と同様の断面図である。

図１６の例では、導体パターン２２は、ＩＣチップ２３を略中心としてループ形状を有し、全体としてＣ字状に形成される。このような形状により、導体パターン２２は、折返しダイポールを形成し、給電回路としても作用する。導体パターン２２は、ループ状にも形成されるためコイルとして作用し、当然、整合回路としても動作する。

また、上述の本実施形態としての金属パイプ１０について、スロット１１を絶縁部材で封止するように構成してもよい。このように構成すれば、水滴や土等が外部から金属パイプ１０の内部に侵入することを防ぐことができ、無線タグのＩＣチップ２３等の破損を防ぐことができる。なお、このような構成を取ったとしても、スロットアンテナとしてのアンテナ性能に支障は生じない。

更に、金属パイプ１０の内側に取り付けられる無線タグ全体或いはいずれか一部を絶縁部材で覆うように構成してもよい。このように構成すれば、更に、ＩＣチップ２３等の破損を防ぐことができる。

Claims (12)

1. 長手方向に所定の長さを持つスロットが空けられた金属パイプの内側に設けられ、前記金属パイプをアンテナとして機能させるために前記スロットに給電する給電部と、
   前記金属パイプの内側に設けられ前記給電部に接続されるＩＣ（Integrated Circuit）チップと、
   を備える無線タグ。
2. 前記給電部は、ダイポールを形成する導体パターンを有し、この導体パターンの長さを調整することにより、前記金属パイプと前記ＩＣチップとのインピーダンス整合を取る整合機能を更に有する請求項１に記載の無線タグ。
3. 前記ＩＣチップと並列に接続されるループ状の導体パターンを含みこのループ状の導体パターンにより前記金属パイプと前記ＩＣチップとのインピーダンス整合を取る整合部、
   を更に備える請求項１に記載の無線タグ。
4. 前記給電部及び整合部は、前記金属パイプと絶縁されている請求項３に記載に無線タグ。
5. 無線タグにより管理される金属パイプであって、
   長手方向に所定の長さを持つスロットが空けられ、
   内側に、前記スロットに給電する給電部とこの給電部に接続されるＩＣ（Integrated Circuit）チップとを有する無線タグが取り付けられる、
   ことにより前記無線タグのアンテナとして機能する金属パイプ。
6. 前記給電部は、ダイポールを形成する導体パターンを有し、この導体パターンの長さを調整することにより前記金属パイプと前記ＩＣチップとのインピーダンス整合を取る整合機能を更に有する請求項５に記載の金属パイプ。
7. 前記無線タグは、前記ＩＣチップと並列に接続されるループ状の導体パターンを含みこのループ状の導体パターンにより前記金属パイプと前記ＩＣチップとのインピーダンス整合を取る整合部を更に有する請求項５に記載の金属パイプ。
8. 前記スロットを封止する絶縁部材を更に備える請求項５に記載の金属パイプ。
9. 前記無線タグが絶縁素子により覆われた状態で内側に取り付けられる請求項５に記載に金属パイプ。
10. 前記無線タグのアンテナとしての利得に応じて、前記スロットの長手方向の長さが決定される請求項５に記載の金属パイプ。
11. 前記無線タグのアンテナとしての利得に応じて、前記スロットの床面からの高さが決定される請求項５に記載の金属パイプ。
12. 前記無線タグのアンテナとしての利得に応じて、隣接する金属パイプとのスロット間の距離が決定される請求項５に記載の金属パイプ。

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