説明

通信装置及びその取付構造

【課題】 特に、RFIDタグに対するマグネットの配置を改良して、鉄板等に設置しても、通信を可能とした通信装置及び通信装置の取付構造を提供することを目的としている。
【解決手段】 本実施形態の通信装置1は、RFIDタグ2と、磁性部材3と、マグネット5とを有し、前記RFIDタグ2と前記磁性部材3とが重ねて積層部7が構成され、前記マグネット5は、前記RFIDタグ2を外側に向けた状態にて通信装置1に対する設置部(鉄板6)に吸着可能で、且つ、前記RFIDタグ2のアンテナと重ならない位置にて前記積層部7に取り付けられていることを特徴とする通信装置。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、リーダライタとの間で無線通信を可能としたRFIDタグを有する通信装置に係り、例えば、鉄板に繰り返して取り付けることができるマグネットを備えた通信装置に関する。
【背景技術】
【0002】
RFID(Radio Frequency ID)タグは、情報を記録するICチップと、金属製のアンテナを備え、リーダライタとの間で無線通信を可能としている。
【0003】
RFIDタグは、生産ラインの工程管理タグや、キャビネット及び高圧ボンベ等の管理タグ等に使用することができる。
【0004】
下記の特許文献には、例えば、RFIDタグを鉄板の表面に設置するときに、マグネットを用いてRFIDタグを前記鉄板に固定させることが記載されている。
【0005】
しかしながらRFIDタグを鉄板にマグネットにより取り付けた構成では、リーダライタからの磁界により金属である鉄板に渦電流が生じ、渦電流による反磁界が、無線通信に必要な磁界をキャンセルする問題が生じた。
【0006】
そこでRFIDタグの背面(鉄板側)に磁性シートを設けることで、リーダライタからの磁束をRFIDタグ側に引き寄せることが可能になると考えられる。
【0007】
しかしながら、マグネットからの磁場の影響を受けて鉄板が磁化され、その磁化の影響を磁性シートが受けることで、磁性シートの透磁率が低下する。この結果、リーダライタからの磁束をRFIDタグ側に引き寄せる磁性シートの機能が低下し、したがって、通信感度が低下し、あるいは通信ができなくなるといった問題が生じた。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0008】
【特許文献1】特開2009−135867号公報
【特許文献2】特開2009−130446号公報
【特許文献3】特開2002−43792号公報
【特許文献4】特開平10−65384号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、RFIDタグに対するマグネットの配置を改良して、鉄板等に設置しても、適切に通信を可能とした通信装置及び通信装置の取付構造を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【0010】
本発明における通信装置は、
RFIDタグと、磁性部材と、マグネットとを有し、
前記RFIDタグと前記磁性部材とが重ねて積層部が構成され、
前記マグネットは、前記RFIDタグを外側に向けた状態にて通信装置に対する設置部に吸着可能で、且つ、前記RFIDタグのアンテナと重ならない位置にて前記積層部に取り付けられていることを特徴とするものである。
【0011】
また本発明における通信装置の取付構造は、本発明の通信装置と、磁性を有する設置部とを有し、前記通信装置は、前記RFIDタグを外側に向けた状態にて前記マグネットにより前記設置部の表面に設置されることを特徴とするものである。本発明は、前記設置部を鉄板で形成した構成に好ましく適用される。
【0012】
本発明では、上記のようにマグネットを、RFIDタグのアンテナと重ならない位置に設けた。このため本発明の通信装置を、RFIDタグを外側に向けた状態にて、マグネットにより磁性を有する例えば、鉄板の表面に設置したとき、鉄板がマグネットにより磁化される領域はRFIDタグのアンテナから離れた領域であり、よってRFIDタグのアンテナと対向した位置にある磁性部材は鉄板の磁化の影響を受けない。したがって、RFIDタグのアンテナと対向した位置にある磁性部材の透磁率の低下を抑制でき、RFIDタグを有する通信装置を例えば、鉄板上にマグネットにより取り付けた構成において、通信を可能とし、且つ従来に比べて、優れた通信感度を得ることができる。
【0013】
また、RFIDタグを有する通信装置を、例えば、粘着層を用いて設置部の表面に貼り付けるような構造では、設置部に対して、通信装置の取付けと取外しを何度も繰り返すことができず、また耐熱性にも劣るが、本発明のように、通信装置を、設置部の表面にマグネットを用いて設置することで、通信装置の取付けと取外しを何度も繰り返すことができ経済的であり、また耐熱性にも優れた構成にできる。
【0014】
本発明では、前記積層部は、非磁性の導電部材、前記磁性部材及び前記RFIDタグの順に積層されていることが好ましい。通信装置における共振周波数の調整を適切且つ容易に行うことができる。
【0015】
また本発明では、前記マグネットに貫通孔が形成され、前記貫通孔に前記積層部が配置されることが好ましい。これにより簡単な構成で、マグネットを積層部に取り付けることができる。また通信装置をマグネットにより、しっかりと設置部の表面に固定することが出来る。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、RFIDタグを有する通信装置を、例えば鉄板上にマグネットにより取り付けた構成において、通信を可能とし、且つ従来に比べて、優れた通信感度を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本実施形態の通信装置及びリーダライタと、通信装置の取付構造を示す部分縦断面図、
【図2】図1と異なる本実施形態の通信装置と、通信装置の取付構造を示す部分縦断面図、
【図3】図1と異なる本実施形態の通信装置と、通信装置の取付構造を示す部分縦断面図、
【図4】図1に示す本実施形態の通信装置の平面図、
【図5】製造装置に本実施形態の通信装置を取り付けた斜視図、
【図6】比較例の通信装置を示す部分縦断面図、
【図7】比較例の通信装置を示す部分縦断面図、
【図8】比較例の通信装置を示す部分縦断面図、
【図9】図1ないし図4とは異なる実施形態の通信装置と、通信装置の取付構造を示す平面図、
【図10】図9に示すA−Aに沿って切断し矢印方向から見た通信装置の縦断面図。
【発明を実施するための最良の形態】
【0018】
図1は、本実施形態の通信装置及びリーダライタと、通信装置の取付構造を示す部分縦断面図、図2,図3は、図1と異なる本実施形態の通信装置と、通信装置の取付構造を示す部分縦断面図、図4は図1に示す本実施形態の通信装置の平面図である。
【0019】
図1に示す通信装置1は、RFID(Radio Frequency ID)タグ2と、非磁性の導電部材4と、RFIDタグ2と導電部材4の間に挿入された磁性部材3とを有して構成される積層部7と、マグネット5とを有して構成される。
【0020】
図4に示すようにRFIDタグ2は、基板上にアンテナ8とICチップ9が形成された形態である。
【0021】
図4に示すようにアンテナ8は例えば巻回されたコイル状で形成されている。ICチップ9はアンテナ8に電気的に接続されている。
【0022】
非磁性の導電部材4の材質は限定されない。例えば、Alシートで形成される。導電部材4は全体が導電材料で形成されていてもよいし、ポリエチレンテレフタレート(PET)等の基材の両面に導電層が形成された構造としてもよい。導電部材4は、数μm〜100μm程度の膜厚範囲内で形成される。
【0023】
磁性部材3は、磁性粉末と結着材とを有し基材上に既存の手法(例えばドクターブレード法)にて形成されたシート状のもので、数十μm〜数百μm程度の膜厚で形成される。磁性部材3にはアルプス電気株式会社製の磁性シートを用いることが出来る。
【0024】
積層部7を構成するRFIDタグ2と磁性部材3の間、磁性部材3と導電部材4との間は、夫々、図示しない粘着層により接合されている。
【0025】
図1,図4に示すように、マグネット5には、略中央に貫通孔5aが形成されている。図4に示す貫通孔5aは略矩形状で形成されるが、形状は特に限定されない。
【0026】
マグネット5は、シート状であり、少なくとも片面が吸着面5bを構成している。よってマグネット5の吸着面5bを磁性を有する設置部の表面に向けることで、マグネット5の吸着力により通信装置1を設置部の表面に固定することが出来る。図1に示すマグネット5は片面のみが吸着面5bとなっているが、両面が吸着面となるものであってもよい。またマグネット5の材質は特に限定されるものでない。またマグネット5の厚さ寸法は、数十〜数千μm程度で形成される。
【0027】
図1に示すように積層部7の一方の面(第1の面)7a側にRFIDタグ2が配置され、他方の面(第2の面)7b側に導電部材4が配置され、積層部7の第2の面7bが、マグネット5の吸着面5bと同一面となるように、積層部7がマグネット5の貫通孔5aに配置される。そして積層部7とマグネット5間が粘着層により接合される。マグネット5は積層部7に粘着層を介して直接接合されたものであってもよいし、あるいは粘着層以外の他の部材を介して間接的に接合されたものであってもよい。
【0028】
図4に示すように平面で見ると、マグネット5は、積層部7の周囲に配置される。よってマグネット5は、RFIDタグ2のアンテナ8と厚さ方向にて重ならない位置に取り付けられている。
【0029】
図1に示すように本実施形態の通信装置1が鉄板6上に設置される。鉄板6は、図5に示す製造装置15や、ボンベ、キャビネットといった製品の表面部材である。鉄板6が表面に露出した状態であってもよいし、鉄板の表面に何らかの塗装がされた状態であってもよい。鉄板6の材質は特に限定されるものでない。
【0030】
図1に示すように、鉄板6に対して、RFIDタグ2を外側に向け、マグネット5の吸着面5bを鉄板6側に向けて、マグネット5の吸着力により通信装置1を鉄板6上に固定する。この実施形態では、マグネット5は積層部7の周囲にあり、積層部7と重ねて設けられていないから、積層部7と鉄板6の間はくっ付いていない。
【0031】
図1に示すように、通信装置1のRFIDタグ2が、リーダライタ11側に向けられている。そして、図1に示すように、リーダライタ11からの磁束が通信装置1に引き寄せられ、通信装置1とリーダライタ11との間で還流磁束Aが形成される。これにより、RFIDタグ2とリーダライタ11との間で無線通信を行うことが出来る。
【0032】
RFIDタグ2とリーダライタ間での無線通信は、RFID(Radio Frequency Identification)における周波数13.56MHzの電磁誘導方式を用いて行うことが出来る。
【0033】
図6ないし図8を用いて本実施形態の通信装置1に対する比較例の通信装置の構成を説明する。
【0034】
図6に示す通信装置16は、RFIDタグ17とマグネット18により構成され、マグネット18に形成された貫通孔18aにRFIDタグ17が配置されている。そして通信装置16をマグネット18の吸着力により、鉄板6の表面に固定することが出来る。
【0035】
しかしながら図6の構成では、図1と異なってRFIDタグの背面に磁性部材3が設けられることなく、金属の鉄板6が配置されるため、リーダライタからの磁界により金属の鉄板6に渦電流が生じ、渦電流による反磁界が、無線通信に必要な磁界をキャンセルしてしまう。よって図6の通信装置16の構成ではリーダライタとの間で無線通信を適切に行うことが出来ない。
【0036】
図7に示す通信装置19は、鉄板6側からマグネット20、非磁性の導電部材21、磁性部材22及びRFIDタグ23の順に積層された構成となっている。
【0037】
図7では、RFIDタグ23及び磁性部材22の背面全域に、マグネット20が対向している。このため通信装置19をマグネット20の吸着力により、鉄板6の表面に固定したとき、マグネット20の磁場の影響を受けて鉄板6が磁化されるが、その磁化領域は、磁性部材22の全域と対向している。よって磁性部材22全体の透磁率が鉄板6の磁化の影響を受けて低下し、すなわちRFIDタグ23と対向した領域の磁性部材22の透磁率が低下してしまう。したがって図7の通信装置19の構成では、リーダライタとの間で無線通信を行うことが出来ないか、あるいは通信ができたとしても、通信感度が非常に低下した状態となる。
【0038】
図8に示す通信装置24は、鉄板6側から粘着層25、非磁性の導電部材26、磁性部材27及びRFIDタグ28の順に積層された構成となっている。図8の通信装置24は、図1に示す本実施形態の通信装置1と違って粘着層25を介して鉄板6に貼り付ける構成である。
【0039】
図8では、通信装置24の取付にマグネットを用いていないため、マグネットの磁場により鉄板6が磁化されるという問題はなく、よって鉄板6の磁化の影響による通信不能あるいは通信感度の低下といった問題は生じない。すなわち図8の通信装置24は、リーダライタとの間で無線通信が可能である。
【0040】
しかしながら図8に示すように粘着層25を用いる構成である場合、一度、鉄板6上に通信装置24を貼り付けてしまうと容易に剥がすことができなくなり、通信装置24を鉄板6から取り外して他の製品に用いるといった、繰り返しての使用ができない。また粘着層25の耐熱温度は低く、耐熱性に劣る構成である。よって熱の加わる使用環境下では、粘着層25の粘着力が低下して、使用状態の通信装置24が剥がれてしまう等の問題が生じやすくなる。なお粘着層25の耐熱温度は概ね100℃以下である。
【0041】
図6〜図8に示す比較例に対して、図1に示す本実施形態の通信装置1は、非磁性の導電部材4と磁性部材3とRFIDタグ2とが順に積層された積層部7と、マグネット5とを有し、マグネット5は、RFIDタグ2を外側に向けた状態にて鉄板6に吸着可能で、且つ、RFIDタグ2のアンテナ8と重ならない位置にて積層部7に取り付けられている。
【0042】
よって鉄板6は、マグネット5の磁界を受けて磁化されるが、磁化される領域6aは、平面視にてRFIDタグ2のアンテナ8から離れた領域である。したがって、RFIDタグ2のアンテナ8と対向した位置にある磁性部材3は、鉄板6の磁化の影響を受けない。
【0043】
以上により、RFIDタグ2のアンテナ8と対向した位置にある磁性部材3の透磁率(=複素比透磁率の実数部μ´)の低下を抑制することができ、RFIDタグ2を有する通信装置1を鉄板6上にマグネット5により取り付けた構造において、通信を可能とし、且つ従来に比べて、優れた通信感度を得ることができる。
【0044】
また本実施形態では、通信装置1を、鉄板6の表面にマグネット5を用いて固定することで、図8に示すように粘着層25を用いる構成と違って、通信装置1の取付けと取外しを何度も繰り返すことが出来る。そのため、例えば、図5に示す製造装置15に設置した通信装置1を取外し、通信装置1の情報を消去した後、別の製造装置に、通信装置1を取り付けて使用することができ、異なる装置間等で同じ通信装置1の使用が可能になる。よって図8の粘着層25を用いた通信装置24のように繰り返しの使用ができない構成に比べて経済的である。また、マグネット5を用いることで粘着層25よりも耐熱温度を高くでき、耐熱性に優れた構成にできる。
【0045】
図1,図4に示すようにRFIDタグ2の大きさは、磁性部材3よりも小さくなっている。図1,図4に示すようにRFIDタグ2の幅T1及び長さL1は磁性部材3の幅T2及び長さL2より短く、平面視にて、RFIDタグ2は磁性部材3の領域内に収められている。このような構成にすることで、多少、磁性部材3の周辺部が、鉄板6の磁化領域6aの影響を受けても、RFIDタグ2のアンテナ8と対向した位置にある磁性部材3の中央付近では、鉄板6の磁化領域6aの影響を受けずに、十分に高い透磁率を維持することができ、通信感度の更なる向上を図ることが可能になる。
【0046】
図2に示す別の実施形態では、RFIDタグ2と非磁性の導電部材4との間に介在する磁性部材12の厚さ寸法が、図1の磁性部材3よりも薄く形成されている。
【0047】
図2に示す磁性部材12は、磁性膜を基材上に物理蒸着法により成膜した構成であり、磁性部材12を効果的に薄く形成することができる。磁性部材12の厚さ寸法を数μm〜10μm程度に抑えることが出来る。磁性部材12は、例えば、基材上にFeAlN(0.9μm)/SiO2(0.1μm)/FeAlN(0.9μm)/SiO2(0.1μm)/FeAlN(0.9μm)が積層された構成である。このように磁性膜と絶縁膜とを交互に積層することで、渦電流損失をより低減でき、より効果的に通信感度の向上を図ることが出来る。また磁性部材12は、ポリエチレンナフタレート(PEN)等の基材上に物理蒸着法で成膜された構成以外に、図2に示す導電部材4の表面に直接、成膜した構成とすることも出来る。これにより、磁性部材12の更なる薄型化を促進でき、ひいては通信装置1の薄型化を図ることが出来る。
【0048】
図3に示す別の実施形態では、積層部13が、RFIDタグ2と磁性部材3(図2に示す磁性部材12でも良い)との積層構造で形成され、非磁性の導電部材4が設けられていない。
【0049】
ただし図1,図2に示すように、積層部7を、非磁性の導電部材4、磁性部材3,12、及び、RFIDタグ2との積層構造とすることが、通信装置1における共振周波数の調整を適切且つ容易に行うことが出来る。
【0050】
共振周波数の調整は、RFIDタグ2、磁性部材3,12及び導電部材4を含めた状態で行われる。共振周波数が13.56MHzとなるように磁性部材3,12の構成等を変更して調整を行う。そして、積層部7を、RFIDタグ2、磁性部材3,12及び導電部材4の積層構造で構成して、共振周波数を調整することで、図5の製造装置15とは別の製品の鉄板上に通信装置1を取り付けても、共振周波数のずれを抑制することができる。
【0051】
しかしながら図3のように、積層部13がRFIDタグ2と磁性部材3(あるいは図2の磁性部材12)で構成される場合には、図3のように通信装置14を金属である鉄板6上に取り付けた状態として、すなわち鉄板6、磁性部材3及びRFIDタグ2の積層構造として共振周波数が調整され、図3の通信装置14を別の製品に取り付けると、金属である鉄板部分が変更されるため、共振周波数がずれやすくなる。また積層部7は鉄板6上にくっ付いていないため、積層部7と鉄板6との間にギャップが形成される可能性もある。あるいは鉄板上に塗装等が施されているような場合、鉄板表面と通信装置14とを密着させても、実際には塗装の厚み分、積層部7と鉄板との間にギャップが形成された状態になる。このギャップの大きさで共振周波数がずれてしまう。
【0052】
よって特に、別の製品間で本実施形態の通信装置を繰り返し取付及び取外するような構成では、図1や図2、図4のように積層部7をRFIDタグ2、磁性部材3、12及び非磁性の導電部材4の積層構造とすることで、通信装置1における共振周波数の調整を適切且つ容易に行うことができ、共振周波数のずれを小さくすることができる。
【0053】
通信装置1と対向する全面が鉄板6で無くてもよい。通信装置1と対向する領域の一部が例えば樹脂等で形成された絶縁表面であってもよい。
【0054】
本実施形態では、通信装置1,14を取り付ける表面は、鉄板6の表面として説明したが、鉄板6でなくてもよい。磁性を有して、マグネットの磁場により磁化されてしまう設置部の表面に通信装置1,14を取り付ける取付構造に本実施形態を好ましく適用することができる。
【0055】
本実施形態では、図4に示すようにマグネット5の略中央に貫通孔5aを形成し、前記貫通孔5aに積層部7を配置した構成としたが、これにより、簡単且つ適切に、RFIDタグ2のアンテナ8とマグネット5が重ならずに、マグネット5を積層部7に取り付けることができる。また積層部7の周囲にマグネット5が設けられるため、通信装置1をマグネット5の吸着力により鉄板6上にしっかりと固定することが可能になる。
【0056】
また、RFIDタグ2のアンテナ8と重ならなければ、マグネット5の一部が、RFIDタグ2と厚さ方向にて重なっていても本実施形態の一形態として適用できる。ただし、マグネット5をRFIDタグ2全体と重ならないように配置したほうがよい。
【0057】
また、図1〜図3に示す本実施形態では、磁性部材3,12がマグネット5と重なっていないが、重なるように形成してもよい。ただし磁性部材3,12とマグネット5とが重ならないようにしたほうが磁性部材3,12全体の透磁率を高い状態のまま維持することができ好適である。
【0058】
なおマグネット5は一つでなくてもよく、以下の図9,図10に示すように、複数のマグネットが積層部7に取り付けられた構成としてもよい。
【0059】
図9は別の実施の形態を示す通信装置30の平面図であり、図10は図9のA−A線に沿って切断し矢印方向から見た縦断面図である。図9に示すように通信装置30は非磁性の導電部材4がRFIDタグ2と磁性部材3の積層体よりも面積が広く形成されている。このように形成された積層部7は図10に示すように、非磁性の導電部材4がRFIDタグ2と磁性部材3から延出された部分にて、ボタン状等の複数のマグネット31により鉄板6に吸着される。ボタン状のマグネット31は図9に示すように積層部7から見て四方に設けられることが好ましい。ボタン状のマグネット31は任意のもので良く、一般に市販されているもので良い。また、大きさも使用形態に応じて任意に設定することが可能である。また、非磁性の導電部材4は樹脂シートや紙などの非磁性部材で形成しても良い。
【0060】
また、図10の構成では、RFIDタグ2及び磁性部材3から延出する導電部材4の表面にマグネット31を設けた構成であるため、簡単に複数のマグネット31を通信装置30に取り付けることが可能である。あるいは、図10の構成では、鉄板6とマグネット31との間に導電部材4が介在するが、RFIDタグ2及び磁性部材3から延出する導電部材4の部分に貫通孔や切欠を設け、前記貫通孔や切欠にマグネット31を取り付けた構成とすることも可能である。これによりマグネット31を鉄板6に直に接触させることができ、より効果的に、通信装置30をマグネット31の吸着力により鉄板6上にしっかりと固定することが可能になる。
【符号の説明】
【0061】
1、14、30 通信装置
2 RFIDタグ
3、12 磁性部材
4 導電部材
5、31 マグネット
5a 貫通孔
5b 吸着面
6 鉄板
7、13 積層部
8 アンテナ
9 ICチップ
11 リーダライタ
15 製造装置

【特許請求の範囲】
【請求項1】
RFIDタグと、磁性部材と、マグネットとを有し、
前記RFIDタグと前記磁性部材とが重ねて積層部が構成され、
前記マグネットは、前記RFIDタグを外側に向けた状態にて通信装置に対する設置部に吸着可能で、且つ、前記RFIDタグのアンテナと重ならない位置にて前記積層部に取り付けられていることを特徴とする通信装置。
【請求項2】
前記積層部は、非磁性の導電部材、前記磁性部材及び前記RFIDタグの順に積層されている請求項1記載の通信装置。
【請求項3】
前記マグネットに貫通孔が形成され、前記貫通孔に前記積層部が配置される請求項1又は2に記載の通信装置。
【請求項4】
請求項1ないし3のいずれか1項に記載の通信装置と、磁性を有する設置部とを有し、前記通信装置は、前記RFIDタグを外側に向けた状態にて前記マグネットにより前記設置部の表面に設置されることを特徴とする通信装置の取付構造。
【請求項5】
前記設置部は鉄板で形成される請求項4記載の通信装置の取付構造。

【図1】
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【図2】
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【図3】
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【図4】
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【図5】
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【図6】
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【図7】
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【図8】
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【図9】
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【図10】
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