JP4773787B2 - Data carrier structure and installation structure - Google Patents
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Description
本発明は、導電性部材の表面に設置される可撓性のデータキャリア構造及びその設置構造に関するものである。 The present invention relates to a flexible data carrier structure installed on the surface of a conductive member and its installation structure.
一般機械、自転車やオートバイク等の輸送機械、橋梁等の屋外設備等の物体は、その管理、使用、メンテナンスに際して、その特性、若しくは仕様、製造者や製造年月日、メンテナンス履歴等の物体に関する固有の情報を使用、もしくは作業現場において迅速に入手する必要がある。 Objects such as general machinery, transport equipment such as bicycles and motorcycles, outdoor equipment such as bridges, etc., related to the characteristics, specifications, manufacturer, date of manufacture, maintenance history, etc. during management, use, maintenance Specific information must be used or quickly obtained at the work site.
そのため、従来から物体の表面に必要な情報を記載したラベルを貼着する方法が行われている。一般に用いられているラベルは必要な情報を印刷した紙片に粘着層を積層したものであり、物体の表面に貼着して取り付けるようになっている。このような紙ラベルは可撓性を有するため、自転車やオートバイクの車輪カバーやハンドル、または橋桁の金属管のような曲面上にも容易に貼着出来る利点がある。 For this reason, a method of pasting a label that describes necessary information on the surface of an object has been performed. Generally used labels are obtained by laminating an adhesive layer on a piece of paper on which necessary information is printed, and are attached to the surface of an object. Since such a paper label has flexibility, there is an advantage that it can be easily stuck on a curved surface such as a wheel cover or handle of a bicycle or motorcycle or a metal pipe of a bridge girder.
しかし、紙ラベルは年月の経過により次第に汚損が進むので、印刷された情報の判読が次第に困難になり、または物体表面から剥がれる等により消失しやすいという問題があった。特に屋外において使用される物体に貼着した紙ラベルでは、その傾向が大きい。更に紙ラベルには記載出来る情報量が少ないという問題もある。 However, the paper label gradually deteriorates with the passage of time, so that there is a problem that it becomes difficult to interpret the printed information or it is easily lost due to peeling off from the object surface. This is especially true for paper labels attached to objects used outdoors. Furthermore, there is a problem that the amount of information that can be written on a paper label is small.
近年、このような紙ラベルの問題に鑑み、それ代わって多くの情報量が担持出来る安定なラベルとしてデータキャリア(若しくは、RFIDタグ(Radio Frequency IDentification TAG))を利用した電子ラベルが開発されている。 In recent years, in view of the problem of such a paper label, an electronic label using a data carrier (or an RFID tag (Radio Frequency IDentification TAG)) has been developed as a stable label capable of carrying a large amount of information instead. .
図5は従来のデータキャリア1を利用した電子ラベル(以下、「データキャリア構造」という。)9を模式的に示した断面図である。尚、図5は理解を容易にするため、その厚さ方向の寸法を拡大して示している。従来のデータキャリア1を利用したデータキャリア構造9は、図5に示すように、全体が平面状に形成され、IC(Integrated Circuit)回路4に接続した円板状(円形)のアンテナコイル2を有し、全体が平面状に形成されたデータキャリア1と、その両外側面に例えばラミネートにより積層した薄い樹脂シート7,8により構成され、曲面上にも容易に貼着出来るように可撓性を有している。そしてデータキャリア1とリーダライタ等の通信装置6との間の電磁波通信は図5の点線で示す磁束Hにより行われる。
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing an electronic label (hereinafter referred to as “data carrier structure”) 9 using a
しかし、従来のデータキャリア構造9は、両面の樹脂シート7,8が外部からの紫外線により徐々に劣化し、微細な亀裂やピンホール等が発生するという問題がある。これら微細な亀裂やピンホール等が発生すると防水性が低下し、外部から侵入する湿気または水分により内部のデータキャリア1が損傷を受けて通信不可能になることがある。
However, the conventional data carrier structure 9 has a problem that the
それを解決するために、紫外線による劣化が内部まで進行する時間を長くするように厚い樹脂シート7,8を用いると、データキャリア構造9の可撓性が損なわれるという別の問題が発生する。更にこのデータキャリア構造9を金属等の導電性部材3の表面に設置すると、データキャリア1のアンテナコイル2を通るべき磁束Hが導電性部材3を通ってバイパスするので、その通信感度が低くなるという問題がある。
In order to solve this problem, when
一方、平板状のデータキャリア1が外部の腐食ガスや紫外線の影響を受けないように、その両面を2枚の薄い金属層で覆い、その金属層を介して電磁誘導作用によりリーダライタ等の通信装置6との間で電磁波通信を行う技術が特開2003−208588号公報(特許文献1)に記載されている。
On the other hand, the
ここで、図6を参照して特許文献1の電磁誘導作用による通信原理について説明する。データキャリア構造はデータキャリア1と、それを保護する金属層5を備え、データキャリア1は金属層5を介してリーダライタ(R/W)機等の通信装置6との間で通信を行う。
Here, with reference to FIG. 6, the communication principle by the electromagnetic induction effect of
例えば、通信装置6のアンテナコイルからからデータキャリア構造に読み込み信号を電磁波H1として送信すると、その電磁波H1により金属層5の内部に表皮電流Iが発生し、その表皮電流Iによりデータキャリア構造の内部に電磁波H2が発生する。
For example, when sending a read signal to the data carrier structure from the antenna coil of the
即ち、通信装置6から送信された電磁波H1は金属層5を通しての電磁誘導作用によりデータキャリア1に電磁波H2を伝送することが出来る。逆にデータキャリア1のアンテナコイル2からの応答電磁波も金属層5を通しての電磁誘導作用により通信装置6に伝送される。
That is, the electromagnetic wave H 1 transmitted from the
通信に使用される電磁波の周波数は数百Hz〜数MHzの範囲で種々選択されるが、そのような高周波の電磁波が金属層5に照射されると前述のように金属層5中には表皮電流Iが発生するが、その表皮電流Iの厚さdは(πfμρ)の1/2乗に反比例することが分かっている。ここでfは電磁波の周波数、μは金属層5の誘電率、ρは金属層5の抵抗率である。
The frequency of electromagnetic waves used for communication is variously selected in the range of several hundred Hz to several MHz. When such high frequency electromagnetic waves are applied to the
そして、金属層5を通しての電磁誘導作用により通信を行うには金属層5の厚さtをt≦dとする必要があり、表皮電流Iの厚さdを一定とすれば、金属層5の厚さtの値がそれより小さいほど通信感度が向上することが分かった。
In order to perform communication by electromagnetic induction through the
しかし、金属層5の厚さtの値が小さいほど(即ち、金属層5が薄いほど)、その強度が低下し、ある限界に達すると、データキャリア1を保護する機能が果たせなくなる。そこで実用的な保護強度を達成しながら電磁誘導作用で通信可能とするには、表皮電流Iの厚さdを大きく出来る金属材料を適宜選択することで対応可能であることが判明した。
However, the smaller the value of the thickness t of the metal layer 5 (that is, the thinner the metal layer 5), the lower its strength. When reaching a certain limit, the function of protecting the
更に別の技術として、導電性部材3の表面にデータキャリア1を設置する場合、磁束Hが導電性部材3側を通ることを防止するためにデータキャリア1と導電性部材3との間にアモルファス磁性シート等の高透磁性シートを配置することが特開2003−108966号公報(特許文献2)に記載されている。
As another technique, when the
しかしながら、前述の特許文献1のデータキャリア構造も、それを金属等の導電性部材3の表面に設置するとデータキャリア1のアンテナコイル2を通るべき磁束Hが導電性部材3を通ってバイパスするので、その通信感度が低下するという問題がある。
However, since the data carrier structure of the above-mentioned
また、特許文献2の技術は、データキャリア構造の外側に高透磁性シートを配置したものであり、全体の防水性は考慮されていない。
Moreover, the technique of
本発明は前記課題を解決するものであり、その目的とするところは、従来のデータキャリアを利用した可撓性及び防水性に優れたラベル、特に金属等の導電性部材の表面に設置するラベルとして好適なデータキャリア構造及びその設置構造を提供せんとするものである。 The present invention solves the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to provide a label having excellent flexibility and waterproofness using a conventional data carrier, particularly a label installed on the surface of a conductive member such as metal. It is intended to provide a suitable data carrier structure and its installation structure.
前記目的を達成するための本発明に係るデータキャリア構造の第1の構成は、円板状のアンテナコイルを有するデータキャリアの両面をそれぞれ樹脂シートで保護した可撓性のデータキャリア構造において、前記各樹脂シートの外側に可撓性及び防水性を有する金属シートがそれぞれ配置され、その一方の金属シートが通信側とされ、他方の金属シートが導電性部材への設置側とされ、前記一方の金属シートは、それを介して前記データキャリアが電磁誘導作用により外部との間で通信可能な厚さに形成されており、前記他方の金属シートとその内側の樹脂シートとの間に高透磁性及び可撓性を有する磁束遮蔽シートが配置されていることを特徴とする。 In order to achieve the above object, a first configuration of a data carrier structure according to the present invention is a flexible data carrier structure in which both sides of a data carrier having a disk-shaped antenna coil are respectively protected by a resin sheet. A metal sheet having flexibility and waterproofness is disposed on the outside of each resin sheet, one of the metal sheets is a communication side, and the other metal sheet is an installation side to the conductive member. The metal sheet is formed to a thickness through which the data carrier can communicate with the outside by electromagnetic induction, and has a high magnetic permeability between the other metal sheet and the resin sheet inside the metal sheet. And the magnetic flux shielding sheet which has flexibility is arrange | positioned.
また、本発明に係るデータキャリア構造の第2の構成は、前記第1の構成において、前記磁束遮蔽シートは、前記アンテナコイル面の少なくとも半分と重なるように配置されることを特徴とする。 A second configuration of the data carrier structure according to the present invention is characterized in that, in the first configuration, the magnetic flux shielding sheet is disposed so as to overlap at least half of the antenna coil surface.
また、本発明に係るデータキャリア構造の第3の構成は、前記第1、第2の構成において、前記金属シートは、アルミニウムシートまたはステンレスシートにより構成されることを特徴とする。 According to a third configuration of the data carrier structure of the present invention, in the first and second configurations, the metal sheet is formed of an aluminum sheet or a stainless sheet.
また、本発明に係るデータキャリア構造の第4の構成は、前記第3の構成において、前記アルミニウムシートの厚さは、0.01mm以上、且つ0.1mm以下の範囲であり、前記ステンレスシートの厚さは、0.01mm以上、且つ1.0mm以下の範囲であることを特徴とする。 According to a fourth configuration of the data carrier structure of the present invention, in the third configuration, the thickness of the aluminum sheet is in a range of 0.01 mm or more and 0.1 mm or less. The thickness is in the range of 0.01 mm or more and 1.0 mm or less.
また、本発明に係るデータキャリア構造の第5の構成は、前記第1〜第4の構成において、前記磁束遮蔽シートは、アモルファス磁性シートであることを特徴とする。 According to a fifth configuration of the data carrier structure of the present invention, in the first to fourth configurations, the magnetic flux shielding sheet is an amorphous magnetic sheet.
また、本発明に係るデータキャリア構造の第6の構成は、前記第1〜第5の構成において、前記各金属シートの外側に更に樹脂コーティング層または塗料層が形成されていることを特徴とする。 The sixth structure of the data carrier structure according to the present invention is characterized in that, in the first to fifth structures, a resin coating layer or a paint layer is further formed on the outside of each metal sheet. .
また、本発明に係るデータキャリアの設置構造は、前述の第1〜第6のデータキャリア構造を導電性部材の表面に設置した構造であって、前記データキャリア構造は、前記他方の金属シート側が前記導電性部材の表面側になるようにして該導電性部材に設置されていることを特徴とする。 The data carrier installation structure according to the present invention is a structure in which the first to sixth data carrier structures described above are installed on the surface of a conductive member, and the data carrier structure has the other metal sheet side. The conductive member is disposed on the conductive member so as to be on the surface side of the conductive member.
本発明に係るデータキャリア構造の第1の構成によれば、樹脂シートの両外側に配置した金属シートにより外部からの浸水を防止し、且つその内側の樹脂シートが紫外線で劣化することを阻止出来るので、外側の金属シートと内側の樹脂シートとの相乗効果によりデータキャリアの浸水等のよる損傷を確実に防止することが出来る。 According to the first configuration of the data carrier structure of the present invention, it is possible to prevent water from entering from outside by the metal sheets disposed on both outer sides of the resin sheet, and to prevent the inner resin sheet from being deteriorated by ultraviolet rays. Therefore, it is possible to reliably prevent damage due to water immersion of the data carrier due to the synergistic effect of the outer metal sheet and the inner resin sheet.
また、通信側の金属シートは、それを介してデータキャリアが前述した電磁誘導作用により外部との間で通信可能な厚さに形成されているので、データキャリアとしての通信機能が十分に確保出来る。 In addition, the metal sheet on the communication side is formed to a thickness through which the data carrier can communicate with the outside by the electromagnetic induction action described above, so that a sufficient communication function as a data carrier can be secured. .
また、導電性部材へ設置する側の金属シートとその内側の樹脂シートの間に高透磁性を有する磁束遮蔽シートを配置しているので、データキャリア構造を金属等の導電性部材の表面に設置した場合に、そのデータキャリアのアンテナコイルを通るべき磁束が導電性部材にバイパスして減少するのを防止出来る。しかも磁束遮蔽シートは防水性を有する金属シートの内側に配置されているので、例えばフェライト粉末の成形によって作られたアモルファス磁性シートを使用したとしても、それが湿気による劣化や機能低下を起こす恐れもない。 In addition, a magnetic flux shielding sheet with high permeability is arranged between the metal sheet on the side to be installed on the conductive member and the resin sheet on the inside, so the data carrier structure is installed on the surface of the conductive member such as metal In this case, it is possible to prevent the magnetic flux to pass through the antenna coil of the data carrier from being reduced by bypassing the conductive member. Moreover, since the magnetic flux shielding sheet is arranged inside the waterproof metal sheet, for example, even if an amorphous magnetic sheet made by molding ferrite powder is used, it may cause deterioration or deterioration of function due to moisture. Absent.
また、本発明に係るデータキャリア構造の第2の構成によれば、上記データキャリア構造において、磁束遮蔽シートをアンテナコイル面の少なくとも半分と重なるように配置したことにより、磁束遮蔽シートの使用量を少なく出来、しかも後述する実験データから分かるように実用的な通信感度も十分に確保出来る。 Further, according to the second configuration of the data carrier structure according to the present invention, in the data carrier structure, the magnetic flux shielding sheet is disposed so as to overlap at least half of the antenna coil surface. In addition, as can be seen from experimental data described later, practical communication sensitivity can be sufficiently secured.
また、本発明に係るデータキャリア構造の第3の構成によれば、上記いずれかのデータキャリア構造において、金属シートをアルミニウムシートやステンレスシートにより構成したことにより、安価な材料で防水性や通信機能を十分に確保出来る。 Further, according to the third configuration of the data carrier structure according to the present invention, in any of the data carrier structures described above, the metal sheet is formed of an aluminum sheet or a stainless sheet, so that the waterproof property and the communication function can be achieved with an inexpensive material. Can be secured sufficiently.
また、本発明に係るデータキャリア構造の第4の構成によれば、上記データキャリア構造において、上記アルミニウムシートの厚さを、0.01mm以上、且つ0.1mm以下の範囲に設定し、或いは上記ステンレスシートの厚さを、0.01mm以上、且つ1.0mm以下の範囲に設定することでデータキャリア構造を可撓性に保ち、且つ通信装置との間で電磁誘導作用による通信が可能である。 Further, according to the fourth configuration of the data carrier structure according to the present invention, in the data carrier structure, the thickness of the aluminum sheet is set in a range of 0.01 mm or more and 0.1 mm or less, or By setting the thickness of the stainless steel sheet within the range of 0.01 mm or more and 1.0 mm or less, the data carrier structure can be kept flexible, and communication with the communication device by electromagnetic induction is possible. .
また、本発明に係るデータキャリア構造の第5の構成によれば、上記いずれかのデータキャリア構造において、上記磁束遮蔽シートをアモルファス磁性シートとしたことにより、それが薄い層であっても導電性部材に対する十分な磁束遮蔽効果を発揮出来る。 According to the fifth configuration of the data carrier structure of the present invention, in any one of the data carrier structures described above, the magnetic flux shielding sheet is an amorphous magnetic sheet, so that it is conductive even if it is a thin layer. A sufficient magnetic flux shielding effect on the member can be exhibited.
また、本発明に係るデータキャリア構造の第6の構成によれば、上記いずれかのデータキャリア構造において、上記各金属シートの外側に更に樹脂コーティング層または塗料層を形成することにより、金属シートの周囲に腐食性ガスが存在するような場合でも、腐食性ガスから金属シートを保護出来る。 According to the sixth configuration of the data carrier structure according to the present invention, in any one of the data carrier structures described above, by further forming a resin coating layer or a paint layer on the outside of each metal sheet, Even when a corrosive gas exists in the surroundings, the metal sheet can be protected from the corrosive gas.
また、本発明に係るデータキャリア構造の設置構造によれば、上記データキャリア構造は他方の金属シート側が導電性部材の表面側になるようにして設置されているので、防水性及び実用的な通信感度を十分に確保出来る。 Also, according to the data carrier structure installation structure of the present invention, the data carrier structure is installed so that the other metal sheet side is the surface side of the conductive member. Sufficient sensitivity can be secured.
図により本発明に係るデータキャリア構造及びその設置構造の一実施形態を具体的に説明する。図1は本発明に係るデータキャリア構造を模式的に示す断面説明図、図2は図1のA−A断面説明図、図3は図1に示すIC回路のブロック図、図4は本発明に係るデータキャリア構造の通信実験の方法を説明する模式図である。 An embodiment of a data carrier structure and its installation structure according to the present invention will be specifically described with reference to the drawings. 1 is a cross-sectional explanatory view schematically showing a data carrier structure according to the present invention, FIG. 2 is a cross-sectional explanatory view taken along the line AA of FIG. 1, FIG. 3 is a block diagram of the IC circuit shown in FIG. It is a schematic diagram explaining the method of the communication experiment of the data carrier structure concerning.
図1及び図2において、本実施形態のデータキャリア構造10は、図5に示して前述したデータキャリア構造9を用い、その外側に新たな部材を積層したものである。即ち、従来のデータキャリア構造9をそのまま利用して本発明のデータキャリア構造10が構成される。
1 and 2, the
本実施形態のデータキャリア構造10は、IC回路4に接続した円板状(円形)のアンテナコイル2を有するデータキャリア1と、その両面外側に例えばラミネートにより積層した可撓性を有する樹脂シート7,8を備えており、該樹脂シート7,8により可撓性のデータキャリア構造10が保護されている。
The
樹脂シート7の外側には可撓性及び防水性を有する一方の金属シート11が接着剤により接着されて積層配置され、樹脂シート8の外側には高透磁性及び可撓性を有する磁束遮蔽シート13が粘着剤または接着剤により接着されて積層配置される。一方の金属シート11は通信装置6への通信側に配置され、該金属シート11を介してデータキャリア1が電磁誘導作用により外部との間で通信可能な厚さに形成される。
One metal sheet 11 having flexibility and waterproofness is adhered and laminated on the outside of the resin sheet 7, and a magnetic flux shielding sheet having high permeability and flexibility is disposed on the outside of the
更に磁束遮蔽シート13の外側には可撓性及び防水性を有する他方の金属シート12が接着剤により接着されて積層配置される。そして、他方の金属シート12は接着剤により樹脂シート8及び磁束遮蔽シート13と一体化される。他方の金属シート12は導電性部材3への設置側に配置される。
Further, on the outside of the magnetic
尚、上記各接着剤は、例えば一方の金属シート11、他方の金属シート12、磁束遮蔽シート13等の裏面に予め設けられた剥離紙付きの接着剤を用いることが出来る。そして、このように構成されたデータキャリア構造10は全体として可撓性を有する。
As each adhesive, for example, an adhesive with release paper provided in advance on the back surface of one metal sheet 11, the
一方の金属シート11と他方の金属シート12は、例えば、その厚さが0.01mm以上、且つ0.1mm以下の範囲のアルミニウムシートまたはオーステナイト系(例えばSUS304)等のステンレスシートで構成出来る。
One metal sheet 11 and the
アルミニウムシートは薄膜であれば通信可能であることが判明しており、その通信可能なアルミニウムシートの厚さの範囲は0.10mm以下であり、十分な可撓性及び防水性を発揮しつつ通信可能な更に好ましい範囲は、0.01mm以上、且つ0.06mm以下である。 The aluminum sheet has been found to be communicable if it is a thin film, and the range of the thickness of the aluminum sheet that can be communicated is 0.10 mm or less, and it is possible to communicate while exhibiting sufficient flexibility and waterproofness. A possible more preferable range is 0.01 mm or more and 0.06 mm or less.
また、ステンレスシートにおける通信可能なステンレスシートの厚さの範囲は1.00mm以下であり、十分な可撓性及び防水性を発揮しつつ通信可能な更に好ましい範囲は、0.01mm以上、且つ0.05mm以下である。 The range of the thickness of the stainless sheet that can be communicated with the stainless sheet is 1.00 mm or less, and the more preferable range that allows communication while exhibiting sufficient flexibility and waterproofness is 0.01 mm or more and 0 mm. .05mm or less.
本実施形態のデータキャリア構造10の金属シート11,12としてアルミニウムシートを採用する場合には例えば厚さ30μm程度の市販のアルミ箔を用いることが出来る。
When aluminum sheets are employed as the
アルミニウムやステンレス材料を用いると極めて薄いシート層が容易に製造出来、上記範囲のアルミニウムシートやステンレスシートの層はそれを介しての電磁誘導作用による通信を実用的な通信感度で行うことが出来る。 When aluminum or stainless steel material is used, an extremely thin sheet layer can be easily manufactured, and the aluminum sheet or stainless steel sheet layer in the above range can perform communication by electromagnetic induction through it with practical communication sensitivity.
磁束遮蔽シート13は、データキャリア構造10を金属等の導電性部材3の表面に接着剤等を介して設置する場合に、通信に用いる磁束Hが導電性部材3にバイパスすることを抑制してアンテナコイル2を効率良く貫通するために設けられる。
The magnetic
本実施形態のデータキャリア構造10では、図2に示すように、磁束遮蔽シート13がアンテナコイル2のアンテナコイル面の略半分と重なるように配置されている。しかし磁束遮蔽シート13はアンテナコイル2のアンテナコイル面の少なくとも半分から全面までの範囲で重なるように配置することが出来、その重なり面積が大きくなるほど磁束遮蔽効果は大きくなる。
In the
本実施形態では、アンテナコイル2のアンテナコイル面の半分程度と磁束遮蔽シート13の端部表面は互いに平行して接近状態でオーバーラップして対向配置され、それによって磁束遮蔽シート13で吸収して補足した磁束Hをアンテナコイル2に効率良く伝達し、逆にアンテナコイル2で発生した磁束Hを磁束遮蔽シート13に効率良く伝達することが出来る。
In this embodiment, about half of the antenna coil surface of the
磁束遮蔽シート13は例えばアモルファス磁性シートを用いることが出来る。一般にアモルファス磁性シートの比透磁率は数万から数百万の範囲にあり、極めて比透磁率が高い。例えば米国のアライドケミカル社から市販されているFe―Ni―Mo―B−S系で比透磁率が80万のアモルファス磁性シートがあり、更に、類似組成でより高比透磁率のアモルファス磁性シートが日立金属(株)から市販されており、いずれも本発明のデータキャリア構造10の磁束遮蔽シート13として適用出来る。
As the magnetic
アモルファス磁性シートの特徴としては透磁率が高い、保磁力が小さい、鉄損が小さく、ヒステリシス損失、渦電流損失が少ない、磁歪を広い範囲で制御出来る、電気抵抗率が高く温度変化が小さい、熱膨張係数や剛性率の温度係数が小さいこと等がある。 Amorphous magnetic sheets are characterized by high magnetic permeability, low coercivity, low iron loss, low hysteresis loss, low eddy current loss, control of magnetostriction over a wide range, high electrical resistivity and low temperature change, heat The coefficient of expansion and the temperature coefficient of rigidity are small.
このような高比透磁率のアモルファス磁性シートは、その周囲に金属製の物体が接近する場合でも、データキャリア1のアンテナコイル2と導電性部材3との間を電磁的に遮蔽することが出来、導電性部材3へバイパスしようとする磁束Hを遮蔽して通信感度の低下を防止することが出来る。
Such an amorphous magnetic sheet having a high relative permeability can electromagnetically shield between the
しかしながら、アモルファス磁性体の単位重量当たりの価格は現状では非常に高い。従って、アモルファス磁性体をシート状とすることで、少ない材料でも通信距離の拡大効果が高く、コスト的にも極めて有利である。 However, the price per unit weight of the amorphous magnetic material is very high at present. Therefore, by making the amorphous magnetic material into a sheet shape, the effect of extending the communication distance is high even with a small amount of material, which is extremely advantageous in terms of cost.
また、アモルファス磁性シートは、例えば10μm〜50μm程度の厚さとすることにより、可撓性と実用上の強度の両者を満たすことが出来る。また、シート状であるため重量増加が極めて少なく、軽量化を図ることが出来、好ましい。 Moreover, the amorphous magnetic sheet can satisfy both flexibility and practical strength by setting the thickness to about 10 μm to 50 μm, for example. Further, since it is in the form of a sheet, the weight increase is extremely small, and the weight can be reduced.
アモルファス磁性シートは、アモルファス合金をシート状に形成したものであり、この非晶質合金は一般に超急冷法により靱性のある箔体に形成される。 The amorphous magnetic sheet is an amorphous alloy formed into a sheet shape, and this amorphous alloy is generally formed into a tough foil body by a rapid quenching method.
また、このアモルファス合金はフレーク状に形成することが出来る。このフレーク状に形成されたアモルファス合金は、例えば、株式会社リケン製のアモリシックシート(商品名)のようにシート状に形成される。 Further, this amorphous alloy can be formed in a flake shape. The amorphous alloy formed in the flake shape is formed in a sheet shape, for example, an amoric sheet (trade name) manufactured by Riken Corporation.
即ち、このアモリシックシートは高透磁率コバルトアモルファス合金の笹の葉状フレークを絶縁フィルムに均一に分散し、サンドイッチ状に固定したシートである。また、フレーク状のアモルファス磁性体を散布した状態で、これをシート状に成形することにより構成した磁束遮蔽シート13を使用することでも良い。
That is, this amoric sheet is a sheet in which cocoon leaf flakes of high permeability cobalt amorphous alloy are uniformly dispersed in an insulating film and fixed in a sandwich shape. Alternatively, a magnetic
また、磁束遮蔽シート13としてフェライト系アモルファス磁性シートを採用することも出来る。フェライト系アモルファス磁性シートとしては、例えば日立金属製の商品名「ファイメットシート」、型式FT-3M、比透磁率100000、厚さ30μmが市販されており、フェライト系アモルファス磁性シートの厚さは可撓性を有する例えば18μm〜30μm程度の厚さ範囲とされる。
Further, a ferrite-based amorphous magnetic sheet can be adopted as the magnetic
図3において、アンテナコイル2は導線を空芯コイルに巻回して形成した同心円板状のアンテナコイルであり、4は記憶部となるメモリ4bを有する半導体ICチップ(制御チップ)からなるIC回路である。
In FIG. 3, an
IC回路4は制御部となるCPU(中央演算装置)4a、書き込み可能な不揮発性記憶素子を有する記憶部となるメモリ4b、送受信部となる送受信機4c及び電力貯蔵用のコンデンサ4d等を有している。 The IC circuit 4 includes a CPU (Central Processing Unit) 4a serving as a control unit, a memory 4b serving as a storage unit having a writable nonvolatile storage element, a transceiver 4c serving as a transmission / reception unit, a capacitor 4d for storing power, and the like. ing.
上記データキャリア1の送受信方法を図3により説明すると、先ずリーダライタ機等の通信装置6が最初のステップでデータキャリア1の呼び出し及び電力送信用の電磁波を送信すると、データキャリア1はその電磁波をアンテナコイル2と送受信回路からなる送受信機4cの同調作用により受信し、その電力をコンデンサ4dに貯蔵する。これによってデータキャリア1は作動状態になるので、次のステップでリーダライタ機からデータキャリア1に読み出し用の電磁波を送信する。
The transmission / reception method of the
電磁波はデータキャリア1のアンテナコイル2から送受信機4cを経てCPU4aに入力され、該CPU4aはそれに応じて必要な情報をメモリ4bから読み出し、その情報を送受信機4cからアンテナコイル2を経て電磁波としてリーダライタ機に送信する。リーダライタ機からデータキャリア1のメモリ4bにデータを書き込む場合も上記方法に準じて実行される。尚、これ等一連のステップは略瞬時に行われる。
The electromagnetic wave is input from the
一般に電磁波は90度の位相差をもって交流的に伝播する電界と磁界により表すことが出来、その磁界とアンテナコイル2が鎖交することにより該アンテナコイル2に流れる電流(高周波電流)を利用して送受信が行われる。
In general, an electromagnetic wave can be expressed by an electric field and a magnetic field that propagate in an alternating manner with a phase difference of 90 degrees, and the current (high-frequency current) that flows through the
例えば、アンテナコイル2から電磁波が送信される場合は、アンテナコイル2に流れる高周波電流により高周波の磁界成分がアンテナコイル2の中心を通るループ(磁束Hループ)として分布し、この磁束H領域にリーダライタ機のアンテナコイルを置くと、リーダライタ機はデータキャリア1からの情報を受信出来る。
For example, when an electromagnetic wave is transmitted from the
同様にリーダライタ機から電磁波を送信する場合にも、データキャリア1のアンテナコイル2の周囲に磁界成分が分布し、それをアンテナコイル2が受信することになる。
Similarly, when an electromagnetic wave is transmitted from the reader / writer machine, a magnetic field component is distributed around the
上記データキャリア構造10の電磁波通信に用いる周波数(通信周波数)は、この分野で使用されている数十kHz〜数百MHzの範囲、例えば慣用されている125kHz、13.56MHz等の周波数に適宜設定することが出来る。この周波数は例えばデータキャリア1の送受信機4cの共振周波数を適宜選択することにより簡単に設定出来る。
The frequency (communication frequency) used for electromagnetic wave communication of the
金属シート11,12の外側には更に樹脂コーティング層または塗料層を形成することが出来る。
A resin coating layer or a paint layer can be further formed outside the
このようなデータキャリア構造10を導電性部材3の表面に設置する場合には、他方の金属シート12側が導電性部材3の表面側になるようにして該導電性部材3に設置する。
When such a
以下に図4に示す実験装置を用いて、本発明に係るデータキャリア構造10を導電性部材3の表面に配置した状態で、その通信距離を測定した実験結果について具体的に説明する。
The experimental results of measuring the communication distance in the state where the
<実験の概要>
図4は実験方法を説明する模式的な図であり、導電性部材3の上に金属シート12、磁束遮蔽シート13を順次積載して配置し、その上にデータキャリア1を配置した。さらにデータキャリア1の上に金属シート11を配置した。
<Outline of experiment>
FIG. 4 is a schematic diagram for explaining the experimental method. The
データキャリア1は、円板状のアンテナコイル1とIC回路4との両側を可撓性の樹脂シート7,8で封止した構造を有し、周波数125kHzのASK(Amplitude Shift Keying;振幅偏移変調)の無線通信方式を採用し、全体の直径が30mmφ、厚さ0.6mmに構成したもの(株式会社ハネックスから市販されている商品名「Clear Disk Tag 30mm UNIQE)を使用した。
The
導電性部材3は幅100mm、長さ200mm、厚さ0.5mmのアルミニウム板を使用し、金属シート11,12は縦50mm、横50mm、厚さ0.06mmのアルミニウムシートを使用し、磁束遮蔽シート13は縦25mm、横25mm、厚さ0.14mmの高透磁率のフェライト系アモルファス磁性シートを使用した。そして、これらデータキャリア1、金属シート11,12及び磁束遮蔽シート13により本発明のデータキャリア構造10の1例を模擬的に構成した。
The
データキャリア1と通信装置6との間の通信距離を測定するために、図4に示すように、データキャリア1の中央部上方に通信装置6としてリーダライタ(株式会社ハネックス製、商品名「HX001」)の測定部6aを配置した。測定部6aは長さ28mm、直径9mmのフェライトアンテナ(フェライトロッドにアンテナコイルを巻回して構成したもの)であり、その軸方向をデータキャリア1のアンテナコイル面に垂直(図4の実線で示す測定部6a)に配置した垂直通信実験と、その軸方向をデータキャリア1のアンテナコイル面に平行(図4の点線で示す測定部6a)に配置した場合のそれぞれについて通信実験した。尚、通信距離はリーダライタによりデータキャリア1に記憶された情報内容を読み取ることができる距離をmm単位で測定した。
In order to measure the communication distance between the
<基礎実験>
先ず通信感度の基準を知るため、基礎実験を行った。基礎実験は図4における金属シート11及び磁束遮蔽シート13を取り除いた状態で行った。その結果、測定部6aを垂直配置(図4の実線で示す測定部6a)した場合の通信距離は17mmであり、測定部6aを水平配置(図4の点線で示す測定部6a)した場合の通信距離は10mmであった。
<Basic experiment>
First, a basic experiment was conducted in order to know the standard of communication sensitivity. The basic experiment was performed with the metal sheet 11 and the magnetic
<実施例1>
次に図4のように構成したデータキャリア構造10の通信距離を測定した。その結果、測定部6aを垂直配置(図4の実線で示す測定部6a)した場合の通信距離は18mmであり、測定部6aを水平配置(図4の点線で示す測定部6a)した場合の通信距離は12mmであった。
<Example 1>
Next, the communication distance of the
<実施例2>
次に図4における磁束遮蔽シート13の左縁がデータキャリア1の中心線(円板状のアンテナコイル2の中心線)に一致するように右方にずらせた状態(即ち、図1及び図2に示す状態)で前記実施例1と同様に通信距離を測定した。その結果、測定部6aを垂直配置(図4の実線で示す測定部6a)した場合の通信距離は16mmであり、測定部6aを水平配置(図4の点線で示す測定部6a)した場合の通信距離は15mmであった。
<Example 2>
Next, a state in which the left edge of the magnetic
<比較例>
次に図4における磁束遮蔽シート13を取り除いた状態で前記実施例1と同様に通信距離を測定した。その結果、測定部6aを垂直配置(図4の実線で示す測定部6a)した場合の通信距離は12mmであり、測定部6aを水平配置(図4の点線で示す測定部6a)した場合の通信距離は3mmであった。
<Comparative example>
Next, the communication distance was measured in the same manner as in Example 1 with the magnetic
本発明のデータキャリア構造10は導電性部材3の表面に配置した状態において、前記実施例1から明らかなように、データキャリア1の上側(通信側)に金属シート11が存在する場合でも、前記基礎実験と略同様な通信距離が得られる。また、前記実施例2の結果から、磁束遮蔽シート13をアンテナコイル2のアンテナコイル面の半分と重複させた場合でも、それほど通信距離が落ちないことが分かる。
In the state where the
本発明のデータキャリア構造は以下の導電性部材、特にそれらの曲面上に好適に設置できる。(1)自転車、オートバイク等の輸送機械の金属製の車輪カバー、支柱、ハンドル等、(2)道路や施設に設置した金属製のポールや手すり等、(3)屋外に設置される水または液の処理装置、(4)屋外で使用される工事車両や工具等。 The data carrier structure of the present invention can be suitably installed on the following conductive members, particularly on their curved surfaces. (1) Metal wheel covers, struts, handles, etc. for transport machinery such as bicycles and motorcycles, (2) Metal poles and handrails installed on roads and facilities, (3) Water installed outdoors or Liquid processing equipment, (4) Construction vehicles and tools used outdoors.
1…データキャリア
2…アンテナコイル
3…導電性部材
4…IC回路
4a…CPU
4b…メモリ
4c…送受信機
4d…コンデンサ
5…金属層
6…通信装置
6a…測定部
7,8…樹脂シート
9,10…データキャリア構造
11,12…金属シート
13…磁束遮蔽シート
DESCRIPTION OF
4b ... Memory 4c ... Transmitter / receiver 4d ...
11,12 ... Metal sheet
13 ... Magnetic flux shielding sheet
Claims (7)
前記各樹脂シートの外側に可撓性及び防水性を有する金属シートがそれぞれ配置され、その一方の金属シートが通信側とされ、他方の金属シートが導電性部材への設置側とされ、
前記一方の金属シートは、それを介して前記データキャリアが電磁誘導作用により外部との間で通信可能な厚さに形成されており、
前記他方の金属シートとその内側の樹脂シートとの間に高透磁性及び可撓性を有する磁束遮蔽シートが配置されていることを特徴とするデータキャリア構造。 In a flexible data carrier structure in which both sides of a data carrier having a disk-shaped antenna coil are protected by a resin sheet,
Metal sheets having flexibility and waterproofness are respectively arranged on the outside of each resin sheet, one of the metal sheets is a communication side, and the other metal sheet is an installation side to the conductive member,
The one metal sheet is formed to a thickness through which the data carrier can communicate with the outside by electromagnetic induction,
A data carrier structure, wherein a magnetic flux shielding sheet having high magnetic permeability and flexibility is disposed between the other metal sheet and an inner resin sheet.
前記データキャリア構造は、前記他方の金属シート側が前記導電性部材の表面側になるようにして該導電性部材に設置されていることを特徴とするデータキャリアの設置構造。 A structure in which the data carrier structure according to any one of claims 1 to 6 is installed on a surface of a conductive member,
The data carrier installation structure, wherein the other metal sheet side is installed on the conductive member such that the other metal sheet side is on the surface side of the conductive member.
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