JP4042078B2 - データキャリア - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、親機との間で無線で信号の授受を行うデータキャリアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップをクレジットカード大のプラスチック製カードに埋め込んだデータキャリア（子機）と、このデータキャリアに無線でアクセスしてデータのやり取りをする親機とからなるデータキャリアシステムが普及しつつある。このようなシステムは、非接触型ＩＤカードとして鉄道の定期券などでの利用が意図されているほか、物流分野において輸送すべき個々の貨物を的確に識別したり、また、各種メーカーが製品在庫を管理する場合などにも利用できる。
【０００３】
例えば、データキャリアシステムを製品の在庫管理に利用する場合であれば、識別したい個々の製品に、その製品に関する情報を書き込んだデータキャリアを貼り付けて倉庫の所定の棚などに格納する。各棚には親機が設置されており、製品が格納されると、親機は製品に貼り付けられたデータキャリアにアクセスしてその情報を読み取り、その情報をネットワークを介して中央のコンピュータなどに送る。中央のコンピュータにはデータベースが構築され、そこで一括して各製品の在庫管理が行われる。このようなシステムが導入されると、必要な製品の有無、格納場所、製造年月日日を直ちに知ることができ、在庫管理に要する人員を削減できるなど、種々の利点が得られる。
【０００４】
図１０（ａ）に従来のデータキャリアの一例を示す。かかるデータキャリア５０は、電磁波の送信及び受信を行うためのアンテナとしての空芯コイル５１と、ＲＦＩＤモジュール５２と、プラスチック製のケース５３とを有する。空芯コイル５１は、渦巻き状に導線を巻いたものであり、空芯コイル５１の軸方向がケース５３の表面に垂直となるようにしてケース５３に収納される。ＲＦＩＤモジュール５２は、メモリ、送受信回路等がシリコン基板上に形成された１チップモジュールであり、空芯コイル５１と接続される。データキャリアと親機との間で信号の授受を行う場合には、図１０（ｂ）に示すように、親機のアンテナコイル６１の軸方向ａ1 とデータキャリア５０の空芯コイル５１の軸方向ａ2 とが一致するように、親機を配置する。そして、親機のアンテナコイル６１で発生した磁界を、データキャリア５０の空芯コイル５１に貫通させることにより、データキャリア５０は親機からの信号を受信し、また、空芯コイル５１で発生した磁界を、親機のアンテナコイル６１に貫通させることにより、親機はデータキャリア５０からの信号を受信する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来のデータキャリアでは、アンテナやＩＣをプラスチック製のケースに収納し、外部磁界がケース内に入り込めるようにしている。実際、高透磁率の磁性材料でケースを作ることにすると、磁気遮蔽により外部磁界はケース内に入りにくくなり、データキャリアと親機との間で信号のやり取りができなくなってしまう。ところで、データキャリアシステムの幅広い普及を図るため、例えばデータキャリアを屋外に設置して使用することが提案されている。しかし、プラスチック製のケースでは耐候性、耐衝撃性の点で問題があり、従来のデータキャリアを屋外設置用として用いることは困難である。
【０００６】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、耐候性、耐衝撃性に優れたデータキャリアを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明に係るデータキャリアは、一方向性珪素鋼製の磁芯と、前記磁芯のゴス方位が軸芯方向を向くように設けられたコイルとを有するアンテナと、前記アンテナを収納するためのものであって、前記コイルに対向して配置され且つ前記コイルの軸芯方向と略直交する方向にゴス方位が向いている一方向性珪素鋼製の中央部と、前記コイルの軸芯方向と略平行な方向に沿っての前記中央部の両側に取り付けられた、前記コイルの軸芯方向と略平行な方向にゴス方位が向いている一方向性珪素鋼製の二つの端部とを有するケースと、を具備することを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記の目的を達成するための本発明は、一方向性珪素鋼で作られたデータキャリア用ケースであって、ゴス方位が所定の方向を向いている中央部と、前記中央部のゴス方位に略直交する方向に沿っての前記中央部の両側に取り付けられた、前記中央部のゴス方位に略直交する方向にゴス方位が向いている二つの端部とを具備することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の第一実施形態であるデータキャリアの概略平面図、図１（ｂ）はそのデータキャリアのＡ−Ａ矢視方向概略断面図、図１（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図、図２はそのデータキャリアの製造工程を説明するための図、図３はそのデータキャリアと親機との間で信号のやり取りを行う方法の一例を説明するための図である。尚、図２において、上段には平面図を、下段にはその真上に現した図の断面図を示している。
【００１０】
第一実施形態のデータキャリア１０は、図１に示すように、アンテナ１１と、アンテナ１１を入れるためのケース２１と、ＲＦＩＤモジュール３１とを具備するものである。アンテナ１１は、親機との間で信号の授受を行うためのものであり、磁芯１５と、コイル１６とを有する。コイル１６は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、電気抵抗の小さい銅などからなる導線を磁芯１５に所定回数だけ巻回することにより形成される。
【００１１】
ケース２１は、図１に示すように、略板状の中央部２５と、中央部２５の両側に設けられた二つの略板状の端部２６ａ，２６ｂとを有する。中央部２５及び端部２６ａ，２６ｂの表面は平坦に形成されている。このケース２１は、主にトランスの鉄心として用いられている珪素鋼板（電磁鋼板）により形成される。特に、第一実施形態では、磁芯１５と二つの端部２６ａ，２６ｂとを単一の珪素鋼板を用いて一体的に形成している。すなわち、図２（ａ）に示すように、単一の珪素鋼板の中央部分の左右両側を切除することによって残った小さな長方形状の部分が磁芯１５となり、その磁芯１５の上下の大きな長方形状の部分が端部２６ａ，２６ｂとなる。また、図２（ａ）の断面図に示すように、磁芯１５は二つの端部２６ａ，２６ｂよりも凹むように加工され、そして、二つの端部２６ａ，２６ｂの外側の周端部は裏面側に折り曲げられている。ここで、端部２６ａ，２６ｂを折り曲げた部分の長さは、磁芯１５と端部２６ａ，２６ｂとの間隔よりも長くしており、これがケース２１の厚さになる。
【００１２】
ところで、一般に、珪素鋼板には、磁束の通りやすい方向が一つの方向に定まっている一方向性のものと、磁束の通りやすい方向が定まっていない無方向性のものとがある。第一実施形態では、ケース２１及び磁芯１５の材料として、一方向性珪素鋼板を用いる。一方向性珪素鋼板の磁束の通りやすい方向は、一般的に結晶粒の成長方向であるゴス方位で決定される。磁芯１５及び端部２６ａ，２６ｂのゴス方位は、図２（ａ）において矢印で示すように、コイル１６の軸芯方向に平行な方向を向くようにする。ここで、コイル１６の軸芯方向とは、コイル１６を貫く磁芯１５の方向をいう。第一実施形態では、図１において上下方向がコイル１６の軸芯方向となる。
【００１３】
また、ケース２１の中央部２５は、図１に示すように、コイル１６が形成された部分を表面側から覆うようにして、端部２６ａ，２６ｂに取り付けられる。このとき、図２（ｃ）に示すように、中央部２５のゴス方位がコイル１６の軸芯方向と直交する方向を向くように、中央部２５を配置する。
ＲＦＩＤモジュール３１は、メモリ、送受信回路、その他の必要な電気回路がシリコン基板上に形成された１チップモジュールである。ＲＦＩＤモジュール３１の電極３５ａ，３５ｂはコイル１６の両端に接続されている。
【００１４】
かかるデータキャリア１０では、ケース２１の端部２６ａ，２６ｂと磁芯１５とを一体的に形成したことにより、端部２６ａ，２６ｂは、アンテナ１１を保護するケースとしての役割と共に、コイル１６に挿入された磁芯としての役割を果たす。実際、高透磁率の磁性材料でアンテナ１１を完全に覆うことにすると、磁気遮蔽により外部磁界が内部に入りにくくなってしまう。しかし、ケース２１として上記のような構造を持つものを用いることにより、アンテナ１１は外部磁界を受けて、親機との間で信号の授受を行うことができる。
【００１５】
第一実施形態では、ケース２１の端部２６ａ，２６ｂのゴス方位がコイル１６の軸芯方向に平行な方向を向いていることにより、コイル１６の軸芯方向の外部磁界が存在すると、その外部磁界は、ケース２１の端部２６ａ，２６ｂに導かれることになる。このとき、ケース２１の中央部２５のゴス方位が端部２６ａ，２６ｂのゴス方位と直交する方向を向いており、しかも、磁芯１５のゴス方位が端部２６ａ，２６ｂのゴス方位と平行な方向を向いていることにより、端部２６ａ，２６ｂに導かれた外部磁界は、中央部２５をほとんど通ることはなく、磁芯１５の方を通ってコイル１６を貫くことになる。このことを利用すると、次のようなデータキャリア１０と親機との間で信号のやり取りを行う方法が考えられる。いま、図３に示すように、データキャリア１０がある対象物に貼り付けられているとする。このとき、親機を、親機のアンテナコイル２の軸方向ａ1 とデータキャリア１０のコイル１６の軸芯方向ａ2 とが略平行になるように配置する。親機のアンテナコイル２からはその軸方向ａ1 に略平行な磁界が発生するが、データキャリア１０の磁芯１５及び端部２６ａ，２６ｂがコイル１６の軸芯方向ａ2 と平行な方向に強い磁気特性を持つため、親機のアンテナコイル２から出る磁界の一部は漏れ磁界として、データキャリア１０の周辺でコイル１６の軸芯方向ａ2 に略平行になり、ケース２１の端部２６ａ，２６ｂに導かれることになる。このように、第一実施形態のデータキャリア１０では、親機のアンテナコイル２からの漏れ磁束を利用して、親機との間で信号の授受を行うことができる。
【００１６】
次に、第一実施形態のデータキャリア１０の製造工程について説明する。まず、平板状の一方向性珪素鋼板を、図２（ａ）に示すような形状に加工する。具体的には、珪素鋼板の中央部分の左右両側を切除することにより、磁芯１５と二つの端部２６ａ，２６ｂとを形成する。ここで、珪素鋼板のゴス方位は、二つの端部２６ａ，２６ｂを結ぶ方向を向くようにする。そして、磁芯１５を凹ませると共に、端部２６ａ，２６ｂの外側の周端部を磁芯１５の側に折り曲げる。その後、図２（ｂ）に示すように、磁芯１５に導線を巻回してコイル１６を形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、端部２６ａ，２６ｂの側から、コイル１６が形成された部分を覆うようにして、中央部２５を固定する。ここで、中央部２５のゴス方位がコイル１６の軸芯方向と直交する方向を向くように、中央部２５を配置する。また、中央部２５は、例えば溶接により又はかしめることにより、端部２６ａ，２６ｂに固定される。特に、かしめる方法を用いる場合には、中央部２５をかしめた後、中央部２５と端部２６ａ，２６ｂと間に所望の塗料を塗り、中央部２５と端部２６ａ，２６ｂとの間の密閉性を高める必要がある。最後に、図１（ｃ）に示すように、コイル１６の両端にＲＦＩＤモジュール３１の電極３５ａ，３５ｂを接続することにより、図１に示すようなデータキャリア１０が得られる。
【００１７】
第一実施形態のデータキャリアでは、磁芯と二つの端部とを一方向性珪素鋼板を用いて一体的に形成し、磁芯に巻回されたコイルに対応する部分を外側から一方向性珪素鋼製の中央部で覆うことにより、アンテナを外側から珪素鋼製のケースで完全に覆うことができるので、耐候性及び耐衝撃性の向上を図ることができる。このため、かかるデータキャリアは、特に屋外設置用として用いるのに好適である。
【００１８】
また、アンテナをケースで覆っているが、ケースの端部は磁芯としての役割を果たすため、データキャリアはコイルの軸芯方向の外部磁場を受けて、親機との間で信号の授受を良好に行うことができる。
更に、アンテナとして平板状の磁芯にコイルを巻回したものを用いることにより、ケースの厚さを薄くすることかできるので、データキャリアの薄型化を図ることができる。
【００１９】
ところで、図１０に示す従来のデータキャリアでは、親機のアンテナコイルの軸方向とデータキャリアの空芯コイル５１の軸方向とが略一致するように、親機を配置して、親機とデータキャリアとの間で信号の授受を行っていた。しかしながら、かかる従来のデータキャリアを金属板に貼り付けて使用する場合には、親機のアンテナコイルから発生した磁界は、金属板に捕捉されてしまい、データキャリアの空芯コイルをほとんど貫通しなくなり、親機との間で通信ができないという問題があった。これに対して、第一実施形態のデータキャリアでは、金属板に貼り付けた場合であっても、前述した漏れ磁束を利用する通信方法を用いると、図３（対象物が金属板である場合）に示すように、親機との間で信号の授受を良好に行うことができるという利点がある。したがって、第一実施形態のデータキャリアは、金属製の電柱、マンホールの蓋、金属ケース、金属製のドア等に貼り付けても十分な信号の送受が可能である。尚、データキャリアを金属板に貼り付ける場合には、ケースと金属板との間で電流が流れないようにするために、それらの間に絶縁シートを介在させる必要がある。
【００２０】
次に、本発明の第二実施形態であるデータキャリアを図面を参照して説明する。図４（ａ）は本発明の第二実施形態であるデータキャリアの概略平面図、図４（ｂ）はそのデータキャリアのＢ−Ｂ矢視方向概略断面図、図４（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。尚、第二実施形態において、上記第一実施形態のものと同一の機能を有するものには同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００２１】
第二実施形態のデータキャリア１００は、アンテナ１１０と、アンテナ１１０を入れるためのケース２１０と、ＲＦＩＤモジュール３１とを具備するものである。第二実施形態のデータキャリア２０が第一実施形態のものと異なる主な点は、アンテナ１１０とケース２１０とを個別に製造することができる点である。
アンテナ１１０は、親機との間で信号の授受を行うためのものであり、平板状の磁芯１５０と、コイル１６０とを有する。磁芯１５０は、一方向性の珪素鋼板を用いて略長方形状に形成されたものである。ここでは、図４（ｃ）に示すように、磁芯１５０のゴス方位はその長手方向を向いているものとする。コイル１６０は、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、導線を磁芯１５０の中央部に所定回数だけ巻回することにより形成される。したがって、磁芯１５０のゴス方位とコイル１６０の軸芯方向とは一致している。
【００２２】
ケース２１０は、図４に示すように、略板状の中央部２５０と、中央部２５０の両側に設けられた二つの略板状の端部２６０ａ，２６０ｂとを有する。中央部２５０及び端部２６０ａ，２６０ｂの表面はともに平坦に形成されている。また、中央部２５０及び端部２６０ａ，２６０ｂの外側の周端部は裏面側に折り曲げている。この折り曲げた部分の長さがケース２１の厚さになる。中央部２５０と端部２６０ａ，２６ｂとは、中央部２５０の裏面側を端部２６０ａ，２６０ｂの表面の一部に重なるように配置して、溶接や半田等により固定されている。
【００２３】
また、ケース２１０は、第一実施形態と同様に、一方向性の珪素鋼板を用いて形成される。二つの端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位はそれらを結ぶ方向を向き、一方、中央部２５０のゴス方位は端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位に直交する方向を向くようにする。
アンテナ１１０は、コイル１６０が中央部２５０に対向する位置に配置されると共に、コイル１６０の軸芯方向が二つの端部２６０ａ，２６０ｂを結ぶ方向を向くようにして、ケース２１０に入れられる。ここで、磁芯１５０の長手方向の長さは、アンテナ１１０をケース２１０に入れたときに、磁芯１５０の先端部がなるべく端部２６０ａ，２６０ｂと重なるような長さにしておく。特に、この重なる面積は大きけれは大きいほどよい。このようにアンテナ１１０を配置することにより、中央部２５０のゴス方位はコイル１６０の軸芯方向と直交する方向を向き、端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位はコイル１６０の軸芯方向と平行な方向を向くようになる。
【００２４】
また、磁芯１５０の先端部は、各端部２６０ａ，２６０ｂに溶接や半田等により固定される。あるいは、溶接等を行う代わりに、樹脂等の材料で接着するようにしてもよい。ここで、接着剤としては、導電性のものでも非導電性のものであっても構わない。
かかるデータキャリア１００では、端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位がコイル１６０の軸芯方向に平行な方向を向いていることにより、コイル１６０の軸芯方向の外部磁界が存在すると、その外部磁界は、ケース２１０の端部２６０ａ，２６０ｂに導かれることになる。このとき、ケース２１０の中央部２５０のゴス方位が端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位と直交する方向を向いており、しかも、磁芯１５０のゴス方位が端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位と平行な方向を向いていることにより、端部２６０ａ，２６０ｂに導かれた外部磁界は、中央部２５０をほとんど通ることはなく、磁芯１５０の方を通ってコイル１６０を貫くことになる。このことは、磁芯１５０と端部２６０ａ，２６０ｂとを導電性の材料で固定したかどうかに無関係である。このため、極端な話、たとえ磁芯１５０と端部２６０ａ，２６０ｂとを何ら固定せず、アンテナ１１０をケース２１０に入れただけであっても、端部２６０ａ，２６０ｂに導かれた外部磁界は、磁芯１５０を介してコイル１６０を貫く。この意味で、二つの端部２６０ａ，２６０ｂは磁芯としての役割を果たすと言える。したがって、第二実施形態のデータキャリア１００では、上記第一実施形態において図３を用いて説明したように、親機のアンテナコイルの軸方向とデータキャリア１００のコイル１６０の軸芯方向とが略平行になるように、親機を配置し、親機のアンテナコイルからの漏れ磁束を利用して、親機との間で信号の授受を良好に行うことができる。さらに、かかる通信方法を用いれば、データキャリア１００を金属板に貼り付けて使用する場合でも、親機との間で信号のやり取りを行うことが可能である。
【００２５】
ところで、かかるデータキャリア１００では、その裏面側が覆われていないので、アンテナ１１０は全くの無防備状態である。このため、例えばデータキャリア１００の取り付け作業を行う際に、コイル１６０を傷付けてしまうことがある。したがって、ケース２１０の裏面側には何らかの保護手段を講ずる必要がある。本発明者等は、コイル１６０を保護する方法として幾つかの方法を考えた。図５はそのデータキャリア１００のコイル１６０を保護する方法を説明するための図である。
【００２６】
コイル１６０を保護する第一の方法は、図５（ａ）に示すように、ケース２１０の内部に例えばシリコン等の樹脂２７０を充填することにより、アンテナ１１０を封止するものである。また、第二の方法は、図５（ｂ）に示すように、ケース２１０の裏面側を、例えばプラスチックやセラミックなどの非金属製の板状部材２８０で覆うものである。
【００２７】
第三の方法は、図５（ｃ）に示すように、一方向性珪素鋼製の板状部材２９０を用いて、板状部材２９０のゴス方位がコイル１６０の軸芯方向と直交する方向を向くように、且つ板状部材２９０と中央部２５０とが電気的な閉回路を形成しないようにして、ケース２１０の裏面側を部分的に覆うものである。ここで、板状部材２９０のゴス方位をコイル１６０の軸芯方向と直交する方向を向くようにするのは、コイル１６０の軸芯方向の外部磁界が、板状部材２９０に導かれないようにするためである。また、板状部材２９０と中央部２５０とが閉回路を形成しないようにするのは次の理由による。すなわち、これらが閉回路を形成してしまうと、親機との間での信号のやり取りを行う際に、コイル１６０を貫く磁界は、この閉回路をも貫くことになり、閉回路に電流が流れてしまうからである。図５（ｃ）に示す例の場合には、二つの板状部材２９０，２９０を、コイル１６０の軸芯方向に沿った隙間２９１があくようにして、ケース２１０の裏面に取り付けている。この第三の方法によれば、隙間２９１の部分を除き、アンテナ１１０の周囲のほどんどすべてを同じ材質（珪素鋼）で覆うことができるという利点がある。但し、第三の方法で作製したデータキャリア１００を金属板に貼り付けて使用する場合には、ケース２１０と金属板との間で電流が流れないようにするため、板状部材２９０と金属板との間にゴムや絶縁シート等を介在させて、データキャリア１００と金属板との絶縁を取る必要がある。
【００２８】
尚、コイル１６０を保護するためのその他の方法として、上記の第一の方法と第二の方法とを組み合わせた方法、又は第一の方法と第三の方法とを組み合わせた方法を用いることができる。また、上記の各方法は、当然のことながら、上記第一実施形態のデータキャリアに適用するようにしてもよい。
第二実施形態のデータキャリアでは、一方向性珪素鋼板で形成したケースにアンテナを入れることにより、アンテナを外側から金属（珪素鋼）製のケースで覆うことができるので、耐候性及び耐衝撃性の向上を図ることができる。このため、かかるデータキャリアは、特に屋外設置用として用いるのに好適である。
【００２９】
また、ケースとして、ゴス方位が所定の方向を向いている中央部と、中央部のゴス方位に直交する方向に沿っての中央部の両側に取り付けられた、中央部のゴス方位に直交する方向にゴス方位が向いている二つの端部とを有するものを用い、磁芯のゴス方位が端部のゴス方位と平行になるようにしてアンテナをケースに入れたことにより、ケースの端部は磁芯としての役割を果たすことになるので、データキャリアはコイルの軸芯方向の外部磁場を受けて、親機との間で信号の授受を良好に行うことができる。
【００３０】
また、アンテナとして平板状の磁芯にコイルを巻回したものを用いることにより、ケースの厚さを薄くすることかできるので、データキャリアの薄型化を図ることができる。
更に、第二実施形態のデータキャリアでは、アンテナとケースとを別個に製造することができるので、上記の第一実施形態のものに比べて製造作業が簡易であるという特徴がある。
【００３１】
次に、本発明の第三実施形態であるデータキャリアを図面を参照して説明する。図６（ａ）は本発明の第三実施形態であるデータキャリアの概略平面図、図６（ｂ）はそのデータキャリアのＣ−Ｃ矢視方向概略断面図、図６（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。第三実施形態では、上記第二実施形態のものと同一の機能を有するものには同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。尚、図６では、ＲＦＩＤモジュールを省略して示している。
【００３２】
第三実施形態のデータキャリア１００ａが上記第二実施形態のものと異なる点は、図６に示すように、磁芯１５０の先端部をケース２１０の端部２６０ａ，２６０ｂに固定せずに、アンテナ１１０をケース２１０内に入れた点である。その他の点については、すべて上記第二実施形態のものと同様である。
この場合、アンテナ１１０をケース２１０内に入れただけであるので、外界からの影響によって、アンテナ１１０がケース２１０内で動いてしまうおそれがある。親機との間で信号をやり取りを行っている際に、アンテナ１１０が動いてしまうと、アンテナとしての性能が落ちてしまう。したがって、第三実施形態のデータキャリア１００ａでは、ケース２１０の内部に樹脂を充填してアンテナ１１０を封止するか、あるいは、アンテナ１１０のサイズをケース２１０のサイズとほぼ同じにして、アンテナ１１０がケース２１０内を動けるスペースを少なくすることが望ましい。
【００３３】
第三実施形態のデータキャリアでは、アンテナをケースの端部に固定しないことにより、アンテナの固定作業を行わない分だけ、上記第二実施形態のものに比べて製造作業が簡単になる。その他の点については、上記第二実施形態のものと同様の作用・効果を奏する。
次に、本発明の第四実施形態であるデータキャリアを図面を参照して説明する。図７は本発明の第四実施形態であるデータキャリアの概略背面図である。第四実施形態のデータキャリアを正面から見た図は、上記第二実施形態の図４（ａ）と同様である。第四実施形態では、上記第二実施形態のものと同一の機能を有するものには同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
第四実施形態のデータキャリア１００ｂは、図７に示すように、アンテナ１１０ａと、アンテナ１１０ａを入れるためのケース２１０とを具備するものである。ここで、図７では、ＲＦＩＤモジュールを省略して示している。第四実施形態のデータキャリア１００ｂが上記第二実施形態のものと異なる点は、第二実施形態のアンテナと異なる構造のアンテナ１１０ａを用いた点である。ケース２１０等、その他のものは第二実施形態のものと同じである。
【００３５】
アンテナ１１０ａは、親機との間で信号の授受を行うためのものであり、板状の磁芯１５０ａと、コイル１６０ａとを有する。磁芯１５０ａは、一方向性の珪素鋼板を用いて略長方形状に形成されたものである。ここでは、図７に示すように、磁芯１５０ａのゴス方位はその長手方向を向いているものとする。コイル１６０ａは、導線を平面状に所定回数だけ巻回することにより形成される円形の空芯コイルである。かかる空芯コイルは、数多く市販されており、設計上の要求に応じて適当なものを選択することができる。具体的には、コイル１６０ａとしては、内径が磁芯１５０ａの幅よりも大きいものを選ぶようにする。そして、磁芯１５０ａをコイル１６０ａに挿入し、コイル１６０ａの平面と磁芯１５０ａの平面とが略平行になるようにすることにより、アンテナ１１０ａが得られる。尚、第四実施形態では、磁芯１５０ａの長手方向がコイル１６０ａの軸芯方向となる。
【００３６】
このように、第四実施形態では、市販の空芯コイルを用いることにより、アンテナ１１０ａを簡単に製造することができる。実際、上記の第一乃至第三実施形態のデータキャリアを製造する場合、磁芯に導線を巻回する作業は熟練を要し、しかもその作業に時間がかかり、このことがデータキャリアの製造コストを押し上げる要因の一つとなっている。これに対して、第四実施形態のデータキャリア１００ｂでは、導線を巻回してコイル１６０ａを形成する作業が不要であるため、データキャリア１００ｂの製造作業が容易になり、製造コストを低く抑えることができるという利点がある。
【００３７】
かかるアンテナ１１０ａは、上記第二実施形態と同様に、コイル１６０ａを中央部２５０に対向させて配置すると共に、コイル１６０ａの軸芯方向が二つの端部２６０ａ，２６０ｂを結ぶ方向を向くようにして、ケース２１０に入れられる。これにより、中央部２５０のゴス方位はコイル１６０ａの軸芯方向と略直交する方向を向き、端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位はコイル１６０ａの軸芯方向と略平行な方向を向くようになる。
【００３８】
第四実施形態のデータキャリアでは、市販の空芯コイルを用いてアンテナを製造することにより、導線を巻回してコイルを形成する作業が不要であるため、データキャリアの製造作業が容易になり、製造コストを低く抑えることができる。その他の点については、上記第二実施形態のものと同様の作用・効果を奏する。尚、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００３９】
例えば、上記の第四実施形態では、コイルとして平面的な円環形状に巻回された空芯コイルを用いた場合について説明したが、図８に示すように、コイルとしては平面的な正方形状又は長方形状に巻回された空芯コイル１６０ｂを用いるようにしてもよい。かかる空芯コイル１６０ｂも市販されているものである。
また、上記の各実施形態では、ケースの表面を平坦に形成した場合について説明したが、ケースの形状は、データキャリアの用途等に応じて様々な形状にすることができる。図９では、ケース２１２の形状を半円管状とした場合を示している。このケース２１２は、半円管状の中央部２５２と、半円管状の二つの端部２６２ａ，２６２ｂとを有する。中央部２５２の中心軸と端部２６２ａ，２６２ｂの中心軸とが略一致するようにして、中央部２５２の両側に各端部２６２ａ，２６２ｂが取り付けられる。かかる半円管状のケース２１２は、特に、円筒状の磁芯にコイルを形成したアンテナ１１０ｂに対して用いるのに好適である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のデータキャリアによれば、一方向性珪素鋼製のケースにアンテナを入れることにより、アンテナを金属（珪素鋼）製のケースで覆うことができるので、耐候性及び耐衝撃性に優れたデータキャリアを得ることができる。このため、かかるデータキャリアは、特に屋外設置用として用いるのに好適である。
【００４１】
また、データキャリア用ケースとして、ゴス方位が所定の方向を向いている中央部と、中央部のゴス方位に直交する方向に沿っての中央部の両側に取り付けられた、中央部のゴス方位に直交する方向にゴス方位が向いている二つの端部とを有するものを用い、磁芯のゴス方位が端部のゴス方位と平行になるようにしてアンテナをケースに入れたことにより、ケースの端部は磁芯としての役割を果たすことができる。このため、かかるデータキャリアはコイルの軸芯方向の外部磁場を受けて、親機との間で信号の授受を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第一実施形態であるデータキャリアの概略平面図、（ｂ）はそのデータキャリアのＡ−Ａ矢視方向概略断面図、（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。
【図２】そのデータキャリアの製造工程を説明するための図である。
【図３】そのデータキャリアと親機との間で信号のやり取りを行う方法の一例を説明するための図である。
【図４】（ａ）は本発明の第二実施形態であるデータキャリアの概略平面図、（ｂ）はそのデータキャリアのＢ−Ｂ矢視方向概略断面図、（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。
【図５】そのデータキャリアのコイルを保護する方法を説明するための図である。
【図６】（ａ）は本発明の第三実施形態であるデータキャリアの概略平面図、（ｂ）はそのデータキャリアのＣ−Ｃ矢視方向概略断面図、（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。
【図７】本発明の第四実施形態であるデータキャリアの概略背面図である。
【図８】本発明の変形例であるデータキャリアを説明するための図である。
【図９】本発明の変形例であるデータキャリアを説明するための図である。
【図１０】従来のデータキャリアを説明するための図である。
【符号の説明】
１０，１００，１００ａ，１００ｂ データキャリア
１１，１１０，１１０ａ，１１０ｂ アンテナ
１５，１５０，１５０ａ 磁芯
１６，１６０，１６０ａ，１６０ｂ コイル
２１，２１０，２１２ ケース
２５，２５０，２５２ 中央部
２６ａ，２６ｂ，２６０ａ，２６０ｂ，２６２ａ，２６２ｂ 端部
２７０ 封止樹脂
２８０，２９０ 板状部材
２９１ 隙間
３１ ＲＦＩＤモジュール
３５ａ，３５ｂ 電極
【発明の属する技術分野】
本発明は、親機との間で無線で信号の授受を行うデータキャリアに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ＩＣチップをクレジットカード大のプラスチック製カードに埋め込んだデータキャリア（子機）と、このデータキャリアに無線でアクセスしてデータのやり取りをする親機とからなるデータキャリアシステムが普及しつつある。このようなシステムは、非接触型ＩＤカードとして鉄道の定期券などでの利用が意図されているほか、物流分野において輸送すべき個々の貨物を的確に識別したり、また、各種メーカーが製品在庫を管理する場合などにも利用できる。
【０００３】
例えば、データキャリアシステムを製品の在庫管理に利用する場合であれば、識別したい個々の製品に、その製品に関する情報を書き込んだデータキャリアを貼り付けて倉庫の所定の棚などに格納する。各棚には親機が設置されており、製品が格納されると、親機は製品に貼り付けられたデータキャリアにアクセスしてその情報を読み取り、その情報をネットワークを介して中央のコンピュータなどに送る。中央のコンピュータにはデータベースが構築され、そこで一括して各製品の在庫管理が行われる。このようなシステムが導入されると、必要な製品の有無、格納場所、製造年月日日を直ちに知ることができ、在庫管理に要する人員を削減できるなど、種々の利点が得られる。
【０００４】
図１０（ａ）に従来のデータキャリアの一例を示す。かかるデータキャリア５０は、電磁波の送信及び受信を行うためのアンテナとしての空芯コイル５１と、ＲＦＩＤモジュール５２と、プラスチック製のケース５３とを有する。空芯コイル５１は、渦巻き状に導線を巻いたものであり、空芯コイル５１の軸方向がケース５３の表面に垂直となるようにしてケース５３に収納される。ＲＦＩＤモジュール５２は、メモリ、送受信回路等がシリコン基板上に形成された１チップモジュールであり、空芯コイル５１と接続される。データキャリアと親機との間で信号の授受を行う場合には、図１０（ｂ）に示すように、親機のアンテナコイル６１の軸方向ａ1 とデータキャリア５０の空芯コイル５１の軸方向ａ2 とが一致するように、親機を配置する。そして、親機のアンテナコイル６１で発生した磁界を、データキャリア５０の空芯コイル５１に貫通させることにより、データキャリア５０は親機からの信号を受信し、また、空芯コイル５１で発生した磁界を、親機のアンテナコイル６１に貫通させることにより、親機はデータキャリア５０からの信号を受信する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
かかる従来のデータキャリアでは、アンテナやＩＣをプラスチック製のケースに収納し、外部磁界がケース内に入り込めるようにしている。実際、高透磁率の磁性材料でケースを作ることにすると、磁気遮蔽により外部磁界はケース内に入りにくくなり、データキャリアと親機との間で信号のやり取りができなくなってしまう。ところで、データキャリアシステムの幅広い普及を図るため、例えばデータキャリアを屋外に設置して使用することが提案されている。しかし、プラスチック製のケースでは耐候性、耐衝撃性の点で問題があり、従来のデータキャリアを屋外設置用として用いることは困難である。
【０００６】
本発明は上記事情に基づいてなされたものであり、耐候性、耐衝撃性に優れたデータキャリアを提供することを目的とするものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するための本発明に係るデータキャリアは、一方向性珪素鋼製の磁芯と、前記磁芯のゴス方位が軸芯方向を向くように設けられたコイルとを有するアンテナと、前記アンテナを収納するためのものであって、前記コイルに対向して配置され且つ前記コイルの軸芯方向と略直交する方向にゴス方位が向いている一方向性珪素鋼製の中央部と、前記コイルの軸芯方向と略平行な方向に沿っての前記中央部の両側に取り付けられた、前記コイルの軸芯方向と略平行な方向にゴス方位が向いている一方向性珪素鋼製の二つの端部とを有するケースと、を具備することを特徴とするものである。
【０００８】
また、上記の目的を達成するための本発明は、一方向性珪素鋼で作られたデータキャリア用ケースであって、ゴス方位が所定の方向を向いている中央部と、前記中央部のゴス方位に略直交する方向に沿っての前記中央部の両側に取り付けられた、前記中央部のゴス方位に略直交する方向にゴス方位が向いている二つの端部とを具備することを特徴とするものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下に本発明の第一実施形態について図面を参照して説明する。図１（ａ）は本発明の第一実施形態であるデータキャリアの概略平面図、図１（ｂ）はそのデータキャリアのＡ−Ａ矢視方向概略断面図、図１（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図、図２はそのデータキャリアの製造工程を説明するための図、図３はそのデータキャリアと親機との間で信号のやり取りを行う方法の一例を説明するための図である。尚、図２において、上段には平面図を、下段にはその真上に現した図の断面図を示している。
【００１０】
第一実施形態のデータキャリア１０は、図１に示すように、アンテナ１１と、アンテナ１１を入れるためのケース２１と、ＲＦＩＤモジュール３１とを具備するものである。アンテナ１１は、親機との間で信号の授受を行うためのものであり、磁芯１５と、コイル１６とを有する。コイル１６は、図１（ｂ），（ｃ）に示すように、電気抵抗の小さい銅などからなる導線を磁芯１５に所定回数だけ巻回することにより形成される。
【００１１】
ケース２１は、図１に示すように、略板状の中央部２５と、中央部２５の両側に設けられた二つの略板状の端部２６ａ，２６ｂとを有する。中央部２５及び端部２６ａ，２６ｂの表面は平坦に形成されている。このケース２１は、主にトランスの鉄心として用いられている珪素鋼板（電磁鋼板）により形成される。特に、第一実施形態では、磁芯１５と二つの端部２６ａ，２６ｂとを単一の珪素鋼板を用いて一体的に形成している。すなわち、図２（ａ）に示すように、単一の珪素鋼板の中央部分の左右両側を切除することによって残った小さな長方形状の部分が磁芯１５となり、その磁芯１５の上下の大きな長方形状の部分が端部２６ａ，２６ｂとなる。また、図２（ａ）の断面図に示すように、磁芯１５は二つの端部２６ａ，２６ｂよりも凹むように加工され、そして、二つの端部２６ａ，２６ｂの外側の周端部は裏面側に折り曲げられている。ここで、端部２６ａ，２６ｂを折り曲げた部分の長さは、磁芯１５と端部２６ａ，２６ｂとの間隔よりも長くしており、これがケース２１の厚さになる。
【００１２】
ところで、一般に、珪素鋼板には、磁束の通りやすい方向が一つの方向に定まっている一方向性のものと、磁束の通りやすい方向が定まっていない無方向性のものとがある。第一実施形態では、ケース２１及び磁芯１５の材料として、一方向性珪素鋼板を用いる。一方向性珪素鋼板の磁束の通りやすい方向は、一般的に結晶粒の成長方向であるゴス方位で決定される。磁芯１５及び端部２６ａ，２６ｂのゴス方位は、図２（ａ）において矢印で示すように、コイル１６の軸芯方向に平行な方向を向くようにする。ここで、コイル１６の軸芯方向とは、コイル１６を貫く磁芯１５の方向をいう。第一実施形態では、図１において上下方向がコイル１６の軸芯方向となる。
【００１３】
また、ケース２１の中央部２５は、図１に示すように、コイル１６が形成された部分を表面側から覆うようにして、端部２６ａ，２６ｂに取り付けられる。このとき、図２（ｃ）に示すように、中央部２５のゴス方位がコイル１６の軸芯方向と直交する方向を向くように、中央部２５を配置する。
ＲＦＩＤモジュール３１は、メモリ、送受信回路、その他の必要な電気回路がシリコン基板上に形成された１チップモジュールである。ＲＦＩＤモジュール３１の電極３５ａ，３５ｂはコイル１６の両端に接続されている。
【００１４】
かかるデータキャリア１０では、ケース２１の端部２６ａ，２６ｂと磁芯１５とを一体的に形成したことにより、端部２６ａ，２６ｂは、アンテナ１１を保護するケースとしての役割と共に、コイル１６に挿入された磁芯としての役割を果たす。実際、高透磁率の磁性材料でアンテナ１１を完全に覆うことにすると、磁気遮蔽により外部磁界が内部に入りにくくなってしまう。しかし、ケース２１として上記のような構造を持つものを用いることにより、アンテナ１１は外部磁界を受けて、親機との間で信号の授受を行うことができる。
【００１５】
第一実施形態では、ケース２１の端部２６ａ，２６ｂのゴス方位がコイル１６の軸芯方向に平行な方向を向いていることにより、コイル１６の軸芯方向の外部磁界が存在すると、その外部磁界は、ケース２１の端部２６ａ，２６ｂに導かれることになる。このとき、ケース２１の中央部２５のゴス方位が端部２６ａ，２６ｂのゴス方位と直交する方向を向いており、しかも、磁芯１５のゴス方位が端部２６ａ，２６ｂのゴス方位と平行な方向を向いていることにより、端部２６ａ，２６ｂに導かれた外部磁界は、中央部２５をほとんど通ることはなく、磁芯１５の方を通ってコイル１６を貫くことになる。このことを利用すると、次のようなデータキャリア１０と親機との間で信号のやり取りを行う方法が考えられる。いま、図３に示すように、データキャリア１０がある対象物に貼り付けられているとする。このとき、親機を、親機のアンテナコイル２の軸方向ａ1 とデータキャリア１０のコイル１６の軸芯方向ａ2 とが略平行になるように配置する。親機のアンテナコイル２からはその軸方向ａ1 に略平行な磁界が発生するが、データキャリア１０の磁芯１５及び端部２６ａ，２６ｂがコイル１６の軸芯方向ａ2 と平行な方向に強い磁気特性を持つため、親機のアンテナコイル２から出る磁界の一部は漏れ磁界として、データキャリア１０の周辺でコイル１６の軸芯方向ａ2 に略平行になり、ケース２１の端部２６ａ，２６ｂに導かれることになる。このように、第一実施形態のデータキャリア１０では、親機のアンテナコイル２からの漏れ磁束を利用して、親機との間で信号の授受を行うことができる。
【００１６】
次に、第一実施形態のデータキャリア１０の製造工程について説明する。まず、平板状の一方向性珪素鋼板を、図２（ａ）に示すような形状に加工する。具体的には、珪素鋼板の中央部分の左右両側を切除することにより、磁芯１５と二つの端部２６ａ，２６ｂとを形成する。ここで、珪素鋼板のゴス方位は、二つの端部２６ａ，２６ｂを結ぶ方向を向くようにする。そして、磁芯１５を凹ませると共に、端部２６ａ，２６ｂの外側の周端部を磁芯１５の側に折り曲げる。その後、図２（ｂ）に示すように、磁芯１５に導線を巻回してコイル１６を形成する。次に、図２（ｃ）に示すように、端部２６ａ，２６ｂの側から、コイル１６が形成された部分を覆うようにして、中央部２５を固定する。ここで、中央部２５のゴス方位がコイル１６の軸芯方向と直交する方向を向くように、中央部２５を配置する。また、中央部２５は、例えば溶接により又はかしめることにより、端部２６ａ，２６ｂに固定される。特に、かしめる方法を用いる場合には、中央部２５をかしめた後、中央部２５と端部２６ａ，２６ｂと間に所望の塗料を塗り、中央部２５と端部２６ａ，２６ｂとの間の密閉性を高める必要がある。最後に、図１（ｃ）に示すように、コイル１６の両端にＲＦＩＤモジュール３１の電極３５ａ，３５ｂを接続することにより、図１に示すようなデータキャリア１０が得られる。
【００１７】
第一実施形態のデータキャリアでは、磁芯と二つの端部とを一方向性珪素鋼板を用いて一体的に形成し、磁芯に巻回されたコイルに対応する部分を外側から一方向性珪素鋼製の中央部で覆うことにより、アンテナを外側から珪素鋼製のケースで完全に覆うことができるので、耐候性及び耐衝撃性の向上を図ることができる。このため、かかるデータキャリアは、特に屋外設置用として用いるのに好適である。
【００１８】
また、アンテナをケースで覆っているが、ケースの端部は磁芯としての役割を果たすため、データキャリアはコイルの軸芯方向の外部磁場を受けて、親機との間で信号の授受を良好に行うことができる。
更に、アンテナとして平板状の磁芯にコイルを巻回したものを用いることにより、ケースの厚さを薄くすることかできるので、データキャリアの薄型化を図ることができる。
【００１９】
ところで、図１０に示す従来のデータキャリアでは、親機のアンテナコイルの軸方向とデータキャリアの空芯コイル５１の軸方向とが略一致するように、親機を配置して、親機とデータキャリアとの間で信号の授受を行っていた。しかしながら、かかる従来のデータキャリアを金属板に貼り付けて使用する場合には、親機のアンテナコイルから発生した磁界は、金属板に捕捉されてしまい、データキャリアの空芯コイルをほとんど貫通しなくなり、親機との間で通信ができないという問題があった。これに対して、第一実施形態のデータキャリアでは、金属板に貼り付けた場合であっても、前述した漏れ磁束を利用する通信方法を用いると、図３（対象物が金属板である場合）に示すように、親機との間で信号の授受を良好に行うことができるという利点がある。したがって、第一実施形態のデータキャリアは、金属製の電柱、マンホールの蓋、金属ケース、金属製のドア等に貼り付けても十分な信号の送受が可能である。尚、データキャリアを金属板に貼り付ける場合には、ケースと金属板との間で電流が流れないようにするために、それらの間に絶縁シートを介在させる必要がある。
【００２０】
次に、本発明の第二実施形態であるデータキャリアを図面を参照して説明する。図４（ａ）は本発明の第二実施形態であるデータキャリアの概略平面図、図４（ｂ）はそのデータキャリアのＢ−Ｂ矢視方向概略断面図、図４（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。尚、第二実施形態において、上記第一実施形態のものと同一の機能を有するものには同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００２１】
第二実施形態のデータキャリア１００は、アンテナ１１０と、アンテナ１１０を入れるためのケース２１０と、ＲＦＩＤモジュール３１とを具備するものである。第二実施形態のデータキャリア２０が第一実施形態のものと異なる主な点は、アンテナ１１０とケース２１０とを個別に製造することができる点である。
アンテナ１１０は、親機との間で信号の授受を行うためのものであり、平板状の磁芯１５０と、コイル１６０とを有する。磁芯１５０は、一方向性の珪素鋼板を用いて略長方形状に形成されたものである。ここでは、図４（ｃ）に示すように、磁芯１５０のゴス方位はその長手方向を向いているものとする。コイル１６０は、図４（ｂ），（ｃ）に示すように、導線を磁芯１５０の中央部に所定回数だけ巻回することにより形成される。したがって、磁芯１５０のゴス方位とコイル１６０の軸芯方向とは一致している。
【００２２】
ケース２１０は、図４に示すように、略板状の中央部２５０と、中央部２５０の両側に設けられた二つの略板状の端部２６０ａ，２６０ｂとを有する。中央部２５０及び端部２６０ａ，２６０ｂの表面はともに平坦に形成されている。また、中央部２５０及び端部２６０ａ，２６０ｂの外側の周端部は裏面側に折り曲げている。この折り曲げた部分の長さがケース２１の厚さになる。中央部２５０と端部２６０ａ，２６ｂとは、中央部２５０の裏面側を端部２６０ａ，２６０ｂの表面の一部に重なるように配置して、溶接や半田等により固定されている。
【００２３】
また、ケース２１０は、第一実施形態と同様に、一方向性の珪素鋼板を用いて形成される。二つの端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位はそれらを結ぶ方向を向き、一方、中央部２５０のゴス方位は端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位に直交する方向を向くようにする。
アンテナ１１０は、コイル１６０が中央部２５０に対向する位置に配置されると共に、コイル１６０の軸芯方向が二つの端部２６０ａ，２６０ｂを結ぶ方向を向くようにして、ケース２１０に入れられる。ここで、磁芯１５０の長手方向の長さは、アンテナ１１０をケース２１０に入れたときに、磁芯１５０の先端部がなるべく端部２６０ａ，２６０ｂと重なるような長さにしておく。特に、この重なる面積は大きけれは大きいほどよい。このようにアンテナ１１０を配置することにより、中央部２５０のゴス方位はコイル１６０の軸芯方向と直交する方向を向き、端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位はコイル１６０の軸芯方向と平行な方向を向くようになる。
【００２４】
また、磁芯１５０の先端部は、各端部２６０ａ，２６０ｂに溶接や半田等により固定される。あるいは、溶接等を行う代わりに、樹脂等の材料で接着するようにしてもよい。ここで、接着剤としては、導電性のものでも非導電性のものであっても構わない。
かかるデータキャリア１００では、端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位がコイル１６０の軸芯方向に平行な方向を向いていることにより、コイル１６０の軸芯方向の外部磁界が存在すると、その外部磁界は、ケース２１０の端部２６０ａ，２６０ｂに導かれることになる。このとき、ケース２１０の中央部２５０のゴス方位が端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位と直交する方向を向いており、しかも、磁芯１５０のゴス方位が端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位と平行な方向を向いていることにより、端部２６０ａ，２６０ｂに導かれた外部磁界は、中央部２５０をほとんど通ることはなく、磁芯１５０の方を通ってコイル１６０を貫くことになる。このことは、磁芯１５０と端部２６０ａ，２６０ｂとを導電性の材料で固定したかどうかに無関係である。このため、極端な話、たとえ磁芯１５０と端部２６０ａ，２６０ｂとを何ら固定せず、アンテナ１１０をケース２１０に入れただけであっても、端部２６０ａ，２６０ｂに導かれた外部磁界は、磁芯１５０を介してコイル１６０を貫く。この意味で、二つの端部２６０ａ，２６０ｂは磁芯としての役割を果たすと言える。したがって、第二実施形態のデータキャリア１００では、上記第一実施形態において図３を用いて説明したように、親機のアンテナコイルの軸方向とデータキャリア１００のコイル１６０の軸芯方向とが略平行になるように、親機を配置し、親機のアンテナコイルからの漏れ磁束を利用して、親機との間で信号の授受を良好に行うことができる。さらに、かかる通信方法を用いれば、データキャリア１００を金属板に貼り付けて使用する場合でも、親機との間で信号のやり取りを行うことが可能である。
【００２５】
ところで、かかるデータキャリア１００では、その裏面側が覆われていないので、アンテナ１１０は全くの無防備状態である。このため、例えばデータキャリア１００の取り付け作業を行う際に、コイル１６０を傷付けてしまうことがある。したがって、ケース２１０の裏面側には何らかの保護手段を講ずる必要がある。本発明者等は、コイル１６０を保護する方法として幾つかの方法を考えた。図５はそのデータキャリア１００のコイル１６０を保護する方法を説明するための図である。
【００２６】
コイル１６０を保護する第一の方法は、図５（ａ）に示すように、ケース２１０の内部に例えばシリコン等の樹脂２７０を充填することにより、アンテナ１１０を封止するものである。また、第二の方法は、図５（ｂ）に示すように、ケース２１０の裏面側を、例えばプラスチックやセラミックなどの非金属製の板状部材２８０で覆うものである。
【００２７】
第三の方法は、図５（ｃ）に示すように、一方向性珪素鋼製の板状部材２９０を用いて、板状部材２９０のゴス方位がコイル１６０の軸芯方向と直交する方向を向くように、且つ板状部材２９０と中央部２５０とが電気的な閉回路を形成しないようにして、ケース２１０の裏面側を部分的に覆うものである。ここで、板状部材２９０のゴス方位をコイル１６０の軸芯方向と直交する方向を向くようにするのは、コイル１６０の軸芯方向の外部磁界が、板状部材２９０に導かれないようにするためである。また、板状部材２９０と中央部２５０とが閉回路を形成しないようにするのは次の理由による。すなわち、これらが閉回路を形成してしまうと、親機との間での信号のやり取りを行う際に、コイル１６０を貫く磁界は、この閉回路をも貫くことになり、閉回路に電流が流れてしまうからである。図５（ｃ）に示す例の場合には、二つの板状部材２９０，２９０を、コイル１６０の軸芯方向に沿った隙間２９１があくようにして、ケース２１０の裏面に取り付けている。この第三の方法によれば、隙間２９１の部分を除き、アンテナ１１０の周囲のほどんどすべてを同じ材質（珪素鋼）で覆うことができるという利点がある。但し、第三の方法で作製したデータキャリア１００を金属板に貼り付けて使用する場合には、ケース２１０と金属板との間で電流が流れないようにするため、板状部材２９０と金属板との間にゴムや絶縁シート等を介在させて、データキャリア１００と金属板との絶縁を取る必要がある。
【００２８】
尚、コイル１６０を保護するためのその他の方法として、上記の第一の方法と第二の方法とを組み合わせた方法、又は第一の方法と第三の方法とを組み合わせた方法を用いることができる。また、上記の各方法は、当然のことながら、上記第一実施形態のデータキャリアに適用するようにしてもよい。
第二実施形態のデータキャリアでは、一方向性珪素鋼板で形成したケースにアンテナを入れることにより、アンテナを外側から金属（珪素鋼）製のケースで覆うことができるので、耐候性及び耐衝撃性の向上を図ることができる。このため、かかるデータキャリアは、特に屋外設置用として用いるのに好適である。
【００２９】
また、ケースとして、ゴス方位が所定の方向を向いている中央部と、中央部のゴス方位に直交する方向に沿っての中央部の両側に取り付けられた、中央部のゴス方位に直交する方向にゴス方位が向いている二つの端部とを有するものを用い、磁芯のゴス方位が端部のゴス方位と平行になるようにしてアンテナをケースに入れたことにより、ケースの端部は磁芯としての役割を果たすことになるので、データキャリアはコイルの軸芯方向の外部磁場を受けて、親機との間で信号の授受を良好に行うことができる。
【００３０】
また、アンテナとして平板状の磁芯にコイルを巻回したものを用いることにより、ケースの厚さを薄くすることかできるので、データキャリアの薄型化を図ることができる。
更に、第二実施形態のデータキャリアでは、アンテナとケースとを別個に製造することができるので、上記の第一実施形態のものに比べて製造作業が簡易であるという特徴がある。
【００３１】
次に、本発明の第三実施形態であるデータキャリアを図面を参照して説明する。図６（ａ）は本発明の第三実施形態であるデータキャリアの概略平面図、図６（ｂ）はそのデータキャリアのＣ−Ｃ矢視方向概略断面図、図６（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。第三実施形態では、上記第二実施形態のものと同一の機能を有するものには同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。尚、図６では、ＲＦＩＤモジュールを省略して示している。
【００３２】
第三実施形態のデータキャリア１００ａが上記第二実施形態のものと異なる点は、図６に示すように、磁芯１５０の先端部をケース２１０の端部２６０ａ，２６０ｂに固定せずに、アンテナ１１０をケース２１０内に入れた点である。その他の点については、すべて上記第二実施形態のものと同様である。
この場合、アンテナ１１０をケース２１０内に入れただけであるので、外界からの影響によって、アンテナ１１０がケース２１０内で動いてしまうおそれがある。親機との間で信号をやり取りを行っている際に、アンテナ１１０が動いてしまうと、アンテナとしての性能が落ちてしまう。したがって、第三実施形態のデータキャリア１００ａでは、ケース２１０の内部に樹脂を充填してアンテナ１１０を封止するか、あるいは、アンテナ１１０のサイズをケース２１０のサイズとほぼ同じにして、アンテナ１１０がケース２１０内を動けるスペースを少なくすることが望ましい。
【００３３】
第三実施形態のデータキャリアでは、アンテナをケースの端部に固定しないことにより、アンテナの固定作業を行わない分だけ、上記第二実施形態のものに比べて製造作業が簡単になる。その他の点については、上記第二実施形態のものと同様の作用・効果を奏する。
次に、本発明の第四実施形態であるデータキャリアを図面を参照して説明する。図７は本発明の第四実施形態であるデータキャリアの概略背面図である。第四実施形態のデータキャリアを正面から見た図は、上記第二実施形態の図４（ａ）と同様である。第四実施形態では、上記第二実施形態のものと同一の機能を有するものには同一の符号を付すことにより、その詳細な説明を省略する。
【００３４】
第四実施形態のデータキャリア１００ｂは、図７に示すように、アンテナ１１０ａと、アンテナ１１０ａを入れるためのケース２１０とを具備するものである。ここで、図７では、ＲＦＩＤモジュールを省略して示している。第四実施形態のデータキャリア１００ｂが上記第二実施形態のものと異なる点は、第二実施形態のアンテナと異なる構造のアンテナ１１０ａを用いた点である。ケース２１０等、その他のものは第二実施形態のものと同じである。
【００３５】
アンテナ１１０ａは、親機との間で信号の授受を行うためのものであり、板状の磁芯１５０ａと、コイル１６０ａとを有する。磁芯１５０ａは、一方向性の珪素鋼板を用いて略長方形状に形成されたものである。ここでは、図７に示すように、磁芯１５０ａのゴス方位はその長手方向を向いているものとする。コイル１６０ａは、導線を平面状に所定回数だけ巻回することにより形成される円形の空芯コイルである。かかる空芯コイルは、数多く市販されており、設計上の要求に応じて適当なものを選択することができる。具体的には、コイル１６０ａとしては、内径が磁芯１５０ａの幅よりも大きいものを選ぶようにする。そして、磁芯１５０ａをコイル１６０ａに挿入し、コイル１６０ａの平面と磁芯１５０ａの平面とが略平行になるようにすることにより、アンテナ１１０ａが得られる。尚、第四実施形態では、磁芯１５０ａの長手方向がコイル１６０ａの軸芯方向となる。
【００３６】
このように、第四実施形態では、市販の空芯コイルを用いることにより、アンテナ１１０ａを簡単に製造することができる。実際、上記の第一乃至第三実施形態のデータキャリアを製造する場合、磁芯に導線を巻回する作業は熟練を要し、しかもその作業に時間がかかり、このことがデータキャリアの製造コストを押し上げる要因の一つとなっている。これに対して、第四実施形態のデータキャリア１００ｂでは、導線を巻回してコイル１６０ａを形成する作業が不要であるため、データキャリア１００ｂの製造作業が容易になり、製造コストを低く抑えることができるという利点がある。
【００３７】
かかるアンテナ１１０ａは、上記第二実施形態と同様に、コイル１６０ａを中央部２５０に対向させて配置すると共に、コイル１６０ａの軸芯方向が二つの端部２６０ａ，２６０ｂを結ぶ方向を向くようにして、ケース２１０に入れられる。これにより、中央部２５０のゴス方位はコイル１６０ａの軸芯方向と略直交する方向を向き、端部２６０ａ，２６０ｂのゴス方位はコイル１６０ａの軸芯方向と略平行な方向を向くようになる。
【００３８】
第四実施形態のデータキャリアでは、市販の空芯コイルを用いてアンテナを製造することにより、導線を巻回してコイルを形成する作業が不要であるため、データキャリアの製造作業が容易になり、製造コストを低く抑えることができる。その他の点については、上記第二実施形態のものと同様の作用・効果を奏する。尚、本発明は上記の各実施形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内において種々の変形が可能である。
【００３９】
例えば、上記の第四実施形態では、コイルとして平面的な円環形状に巻回された空芯コイルを用いた場合について説明したが、図８に示すように、コイルとしては平面的な正方形状又は長方形状に巻回された空芯コイル１６０ｂを用いるようにしてもよい。かかる空芯コイル１６０ｂも市販されているものである。
また、上記の各実施形態では、ケースの表面を平坦に形成した場合について説明したが、ケースの形状は、データキャリアの用途等に応じて様々な形状にすることができる。図９では、ケース２１２の形状を半円管状とした場合を示している。このケース２１２は、半円管状の中央部２５２と、半円管状の二つの端部２６２ａ，２６２ｂとを有する。中央部２５２の中心軸と端部２６２ａ，２６２ｂの中心軸とが略一致するようにして、中央部２５２の両側に各端部２６２ａ，２６２ｂが取り付けられる。かかる半円管状のケース２１２は、特に、円筒状の磁芯にコイルを形成したアンテナ１１０ｂに対して用いるのに好適である。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように本発明のデータキャリアによれば、一方向性珪素鋼製のケースにアンテナを入れることにより、アンテナを金属（珪素鋼）製のケースで覆うことができるので、耐候性及び耐衝撃性に優れたデータキャリアを得ることができる。このため、かかるデータキャリアは、特に屋外設置用として用いるのに好適である。
【００４１】
また、データキャリア用ケースとして、ゴス方位が所定の方向を向いている中央部と、中央部のゴス方位に直交する方向に沿っての中央部の両側に取り付けられた、中央部のゴス方位に直交する方向にゴス方位が向いている二つの端部とを有するものを用い、磁芯のゴス方位が端部のゴス方位と平行になるようにしてアンテナをケースに入れたことにより、ケースの端部は磁芯としての役割を果たすことができる。このため、かかるデータキャリアはコイルの軸芯方向の外部磁場を受けて、親機との間で信号の授受を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明の第一実施形態であるデータキャリアの概略平面図、（ｂ）はそのデータキャリアのＡ−Ａ矢視方向概略断面図、（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。
【図２】そのデータキャリアの製造工程を説明するための図である。
【図３】そのデータキャリアと親機との間で信号のやり取りを行う方法の一例を説明するための図である。
【図４】（ａ）は本発明の第二実施形態であるデータキャリアの概略平面図、（ｂ）はそのデータキャリアのＢ−Ｂ矢視方向概略断面図、（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。
【図５】そのデータキャリアのコイルを保護する方法を説明するための図である。
【図６】（ａ）は本発明の第三実施形態であるデータキャリアの概略平面図、（ｂ）はそのデータキャリアのＣ−Ｃ矢視方向概略断面図、（ｃ）はそのデータキャリアの概略背面図である。
【図７】本発明の第四実施形態であるデータキャリアの概略背面図である。
【図８】本発明の変形例であるデータキャリアを説明するための図である。
【図９】本発明の変形例であるデータキャリアを説明するための図である。
【図１０】従来のデータキャリアを説明するための図である。
【符号の説明】
１０，１００，１００ａ，１００ｂ データキャリア
１１，１１０，１１０ａ，１１０ｂ アンテナ
１５，１５０，１５０ａ 磁芯
１６，１６０，１６０ａ，１６０ｂ コイル
２１，２１０，２１２ ケース
２５，２５０，２５２ 中央部
２６ａ，２６ｂ，２６０ａ，２６０ｂ，２６２ａ，２６２ｂ 端部
２７０ 封止樹脂
２８０，２９０ 板状部材
２９１ 隙間
３１ ＲＦＩＤモジュール
３５ａ，３５ｂ 電極
Claims (9)
- 一方向性珪素鋼製の磁芯と、前記磁芯のゴス方位が軸芯方向を向くように設けられたコイルとを有するアンテナと、
前記アンテナを収納するためのものであって、前記コイルに対向して配置され且つ前記コイルの軸芯方向と略直交する方向にゴス方位が向いている一方向性珪素鋼製の中央部と、前記コイルの軸芯方向と略平行な方向に沿っての前記中央部の両側に取り付けられた、前記コイルの軸芯方向と略平行な方向にゴス方位が向いている一方向性珪素鋼製の二つの端部とを有するケースと、
を具備することを特徴とするデータキャリア。 - 前記コイルは略板状の前記磁芯に巻回したものであり、前記中央部及び前記二つの端部は略板状のものであることを特徴とする請求項１記載のデータキャリア。
- 前記磁芯と前記二つの端部とは単一の一方向性珪素鋼板を用いて一体的に形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載のデータキャリア。
- 前記磁芯の両先端部は前記各端部に固定されていることを特徴とする請求項１又は２記載のデータキャリア。
- 前記アンテナは前記ケースの内部に樹脂を充填することにより封止されていることを特徴とする請求項１、２、３又は４記載のデータキャリア。
- 前記ケースの裏面側は非金属製の板状部材で覆われていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のデータキャリア。
- 前記ケースの裏面側は、一方向性珪素鋼製の板状部材を用いて、前記板状部材のゴス方位が前記コイルの軸芯方向と略直交する方向を向くように且つ前記板状部材と前記中央部とが電気的な閉回路を形成しないようにして部分的に覆われていることを特徴とする請求項１、２、３、４又は５記載のデータキャリア。
- 前記コイルは平面的に略円環形状に巻回された空芯コイルであり、前記アンテナは、板状の前記磁芯の平面と前記コイルの平面とが略平行となるように前記磁芯を前記コイルに挿入したものであることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のデータキャリア。
- 前記コイルは平面的に略矩形状に巻回された空芯コイルであり、前記アンテナは、板状の前記磁芯の平面と前記コイルの平面とが略平行となるように前記磁芯を前記コイルに挿入したものであることを特徴とする請求項１、２、３、４、５、６又は７記載のデータキャリア。
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