JP2005170389A - Ｒｆｉｄタグ付き金属製容器 - Google Patents

Abstract

【課題】ビール樽のような金属製の容器を確実に管理することができるＲＦＩＤタグ付き金属製容器の提供。
【解決手段】ＲＦＩＤタグ２を円柱または角柱等の棒状の磁芯２ｂの外面に磁芯２ｂの長さ方向が磁気的軸となるように巻線をして形成する。一方、ＲＦＩＤタグ２を取り付けるビール樽などの金属製容器４の枠体上部４ｃにはＲＦＩＤタグ２を挿入可能な形状の孔５を開け、更に、枠体上部４ｃの所定の端部から孔５に繋がる切り込み５ａを設け、枠体上部４ｃの内側にＲＦＩＤタグ２を取り付ける。このように、棒状の磁芯２ｂに巻線をしたり切り込み５ａを設けることにより金属の影響を受けにくくすることができる。また、ＲＦＩＤタグ２の先端が孔の表面よりも内側になるように配置することにより、運搬時や取り扱い時に破損することがなくなり、金属製容器４やその内容物を確実に管理することができる。
【選択図】図２

Description

ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）システムによって管理される物品が収納される容器に関し、特に、金属材料を少なくとも一部に用いて形成される金属製容器に関する。

生ビールはステンレス又はアルミなどの金属製容器に入れて飲食店等に供給される。その際、金属製容器に関しては、所有者、製造者、製造年月日、検査消毒の履歴等、内容物のビールに関しては、品種、製造者、製造年月日、輸送履歴、賞味期限等の事項を管理する必要がある。このような情報を管理するため、現在は金属製容器に所有者の名称と管理番号等の最小限の情報を記載しておき、その他の情報は帳簿に記載した管理番号と照らし合わせて確認するという方法が用いられていた。しかしながら、この方法は手数が掛かり、錯誤の可能性も高いという欠点がある。

一方、近年、ＩＣチップを備えたタグとリーダ／ライタ（又はリーダ）との間でデータの交信を行うＲＦＩＤシステムが普及している。このＲＦＩＤシステムは、ＲＦＩＤタグのＩＣに記録したデータをＲＦＩＤタグ及びリーダ／ライタの各々に備えたアンテナを用いて交信するものであり、ＲＦＩＤタグのＩＣに多くの情報を記録することができ、また、ＲＦＩＤタグをリーダ／ライタから離した状態も通信可能であることから、様々な用途、例えば、物流管理などの用途に利用されるようになってきている（例えば、下記特許文献１）。
特開２００２−３１９４５号公報（第３−４頁、第１図）

上記生ビールの管理を容易にするために金属製容器にＲＦＩＤタグを取り付ける方法も考えられる。この方法では、ＲＦＩＤタグに上記情報をすべて記録し、電子的に読み取り／書き込みが可能であるため、作業効率が高く錯誤の可能性は少ない。しかしながら、このような用途に使用する容器（ビール樽）は金属製であるため、例えば、樹脂フィルム上に金属パターンをエッチングしてアンテナコイルを形成したようなフィルムタグでは金属の影響を受けて正常に動作しない。

そこで、金属に近接した状態でもＲＦＩＤタグを動作させることができる各種構造が考案されており、例えば、特開２００２−２５２５１８号公報には、磁芯部材にコイルを巻回させて形成したＲＦＩＤタグが開示されている。このような磁芯入りのＲＦＩＤタグを用いれば金属製容器に近接させた状態でもＲＦＩＤタグを正常に作動させることができる。その場合のＲＦＩＤタグの配置位置としては図５乃至図７に示すような形態が考えられる。

図５は、金属製容器４の側面にＲＦＩＤタグ２を設置する形態である。この形態はＲＦＩＤタグ２の取り付けが容易であるが、金属製容器４を並べて配置した場合に読み取りが難しく、また、金属製容器４を転がして移送する場合に破損しやすいという問題がある。また、図６は、金属製容器４の上面にＲＦＩＤタグ２を設置する形態である。この形態は読み取りが容易で、また作動距離が長いＲＦＩＤタグ２を取り付けることができるという長所があるが、ビール樽の上にディスペンサーの部品等を落下させた場合にＲＦＩＤタグ２が破損してしまう危険性がある。また、図７は、金属製容器４の下面にＲＦＩＤタグ２を設置する形態である。この形態は読み取りを金属製容器４の下から行う必要があり、例えば、リーダ／ライタのアンテナを埋め込んだ台を設け、その上に金属製容器４を置いて読み取る等の作業が必要であり、読み取りが面倒になるという問題がある。

このように、ＲＦＩＤタグを金属製容器に取り付ける際には、金属製容器の構造や取り扱い形態、リーダ／ライタ用アンテナの配置などを総合的に判断して、その金属製容器に適した形態でＲＦＩＤタグを取り付けることが重要である。

本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであって、その主たる目的は、ビール樽のような金属製の容器を確実に管理することができるＲＦＩＤタグ付き金属製容器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の金属製容器は、電磁誘導又は電磁結合を利用してアンテナ間でデータの通信を行うＲＦＩＤシステムを構成するＲＦＩＤタグが取り付けられた金属製容器であって、前記ＲＦＩＤタグは、円柱状又は角柱状の磁性材料からなる磁芯に、その磁気的軸が前記磁芯の長手方向を向くように導線が巻回されて形成され、金属製容器には、前記ＲＦＩＤタグを前記長手方向に挿入可能な形状の孔が形成され、前記孔の内面に前記ＲＦＩＤタグが取り付けられているものである。

また、本発明の金属製容器は、電磁誘導又は電磁結合を利用してアンテナ間でデータの通信を行うＲＦＩＤシステムを構成するＲＦＩＤタグが取り付けられた金属製容器であって、前記ＲＦＩＤタグは、円柱状又は角柱状の磁性材料からなる磁芯に、その磁気的軸が前記磁芯の長手方向を向くように導線が巻回されて形成され、金属製容器には、前記ＲＦＩＤタグを前記長手方向に挿入可能な形状の孔が形成され、前記孔には、前記金属製容器の所定の端部から前記孔に繋がる１以上の切り込みが設けられ、前記孔の内面に前記ＲＦＩＤタグが取り付けられているものである。

本発明においては、前記ＲＦＩＤタグは、その先端が前記孔の表面から突出しないように配置されていることが好ましい。

また、本発明においては、前記金属製容器が、内容物を収納する収納部と該収納部を保護する枠体とからなり、前記枠体に前記ＲＦＩＤタグが取り付けられている構成とすることができ、前記枠体は、筒状の側部と、前記筒の上端が内側に折り曲げられ内部に空間が形成されたドーナツ状の枠体上部とを含み、前記枠体上部の前記空間を貫通するように、前記ＲＦＩＤタグが取り付けられている構成とすることもできる。

また、本発明においては、前記内容物をビールとし、前記金属製容器をビール樽とすることもできる。

更に、本発明においては、前記磁性材料が、磁性粉末又は磁性フレークと、ゴム又はプラスチックとの複合材である構成、又は、前記磁性材料が、金属箔又はその積層材である構成とすることもできる。

このように、本発明によれば、ＲＦＩＤタグを、円柱または角柱等の棒状の磁芯に、その磁気的軸が磁芯の長さ方向となるように巻線をして形成し、一方、金属製容器の所定の部分（例えば、枠体の上部など）に孔を形成し、更に枠体の端部から孔に繋がる切り込みを設け、その孔にＲＦＩＤタグを挿入して固定することにより、金属に近接した状態でもＲＦＩＤタグを作動させることができ、また、ＲＦＩＤタグの先端が孔の表面よりも内側になるように配置することにより、金属製容器の取り扱い時にＲＦＩＤタグが破損することがなく、金属製容器やその内容物を確実に管理することができる。

本発明のＲＦＩＤタグ付き金属製容器によれば、金属に近接した状態でもＲＦＩＤタグを作動させることができ、また、金属製容器の取り扱い時にＲＦＩＤタグが破損することがなく、金属製容器やその内容物を確実に管理することができる。

その理由は、ＲＦＩＤタグを、円柱または角柱等の棒状の磁芯に、その磁気的軸が磁芯の長さ方向となるように巻線をして形成し、一方、ビール樽などの金属製容器の枠体上部などに孔を形成し、更に枠体の端部から孔に繋がる切り込みを設け、その孔にＲＦＩＤタグの先端が孔の表面よりも内側になるように取り付けているからである。

従来技術で示したように、容器にＲＦＩＤタグを取り付けて管理する方法は提案されているが、容器が金属製の場合は、ＲＦＩＤタグの構造や取り付け位置、取り付け構造等によっては作動距離が短くなったり破損しやすくなる等の多くの問題が生じる場合があり、ＲＦＩＤシステムの運用上、どのような形態のＲＦＩＤタグを金属製容器にどのように取り付けるかが重要な課題となる。そこで本発明では、ＲＦＩＤタグを円柱または角柱等の棒状の磁芯の外面に磁芯の長さ方向が磁気的軸となるように巻線をして形成する。一方、ＲＦＩＤタグを取り付けるビール樽などの金属製容器の上部の枠体にはＲＦＩＤタグを挿入可能な形状の孔を開け、更に、枠体の所定の端部から孔に繋がる切り込みを設け、枠体の内側にＲＦＩＤタグを取り付ける。このように、棒状の磁芯に巻線をしたり切り込みを設けることにより金属の影響を受けにくくすることができる。また、ＲＦＩＤタグ２の先端が孔の表面よりも内側になるように配置することにより、運搬時や取り扱い時に破損することがなくなり、金属製容器やその内容物を確実に管理することができる。

上記した本発明の実施の形態についてさらに詳細に説明すべく、本発明の一実施例について、図１乃至図４を参照して説明する。図１は、本発明の一実施例に係るＲＦＩＤシステムの構成を模式的に示す図であり、図２は、ＲＦＩＤタグの構造及び取り付け位置を示す図である。また、図３及び図４はＲＦＩＤタグの詳細な取り付け構造を示す図である。

図１に示すように、ビール樽などの金属製容器４を管理するＲＦＩＤシステム１は、リーダ／ライタ用アンテナ３ａと、送受信信号を変換するための通信回路や送受信信号をデコードするための演算処理回路等の制御部３ｂとからなるリーダ／ライタ（又はリーダ）３と、共振回路を構成するアンテナコイルとコンデンサ（ＩＣに容量が内蔵されている場合は必ずしも必要ではない。）と金属製容器や内容物に関する情報（例えば、金属製容器に関しては、所有者、製造者、製造年月日、検査消毒の履歴等、内容物のビールに関しては、品種、製造者、製造年月日、輸送履歴、賞味期限等）を記憶するＩＣとを備えるＲＦＩＤタグ２とからなり、ＲＦＩＤタグ２は内蔵する電源又はリーダ／ライタ３から供給される電源を用いて駆動される。そして、ＲＦＩＤタグ２及びリーダ／ライタ用アンテナ３ａの共振周波数をキャリア周波数に合わせることにより、記憶された金属製容器や内容物に関する情報が制御部３ｂに送られ、リーダ／ライタ３に接続されるコンピュータ機器（図示せず）などによって物流が管理される。なお、図１の構成は例示であり、リーダ／ライタ３の形状や構造は任意であり、また、金属製容器４に収納する内容物も任意である。

また、図２は、ＲＦＩＤタグ２及びＲＦＩＤタグ２を設置する金属製容器４の構造を示す図であり、ＲＦＩＤタグ２は、円柱状や角柱状などの棒状の磁芯２ｂと、磁芯２ｂの長手方向が磁気的軸と一致するように磁芯２ｂの周囲に導線を巻回したアンテナコイル２ａと、アンテナコイル２ａに接続されるコンデンサやＩＣなどの回路要素（図示せず）とからなる。なお、ＲＦＩＤタグ２を構成するコンデンサやＩＣなどの回路要素の設置位置は任意であり、棒状の磁芯２ｂの側面に配置してもよいし、磁芯２ｂの上面や底面に配置してもよいし、磁芯２ｂから離れた場所に配置してもよい。

また、金属製容器４は、例えば、ビールなどの内容物を収納する収納部４ａと、ディスペンサーを繋いで内容物を取り出す継口４ｂと、収納部４ａや継口４ｂを保護する枠体とからなり、枠体の上部には、収納部４ａ上面及び継口４ｂを保護するドーナツ状の枠体上部４ｃと、収納部４ａ下面を保護し安定して載置するための台座となるドーナツ状の枠体下部４ｄとを含む。この金属製容器４の構造も例示であり、ビールなどを収納可能な容器であればよく、その材料もアルミやステンレス等、任意の金属材料を用いることができる。

上記磁芯２ｂの磁性材料として各種材料が考えられるが、強靱な構造の複合材や加工が容易な金属箔などを用いることが好ましい。この複合材は、金属粉、カーボニル鉄粉、還元鉄粉、アトマイズ粉（純鉄、Ｓｉ、Ｃｒ、Ａｌ等を含む鉄、パーマロイ、Ｃｏ−Ｆｅ等）、アモルファス粉（Ｂ、Ｐ、Ｓｉ、Ｃｒ等を含む鉄、コバルト、ニッケルを水またはガスアトマイズして製造したもの）等の粒状の粉体若しくはフレークとプラスチック、ゴム等の有機物のバインダーとを用いて、射出成形、塗布、圧縮成形、圧延等により製造される。塗布の場合は、例えば、粒状粉体をアトラター、ボールミル、スタンプミル等で扁平化してフレークとした後、フレーク又は粒状粉体を含む塗料をフィルム上に塗布／乾燥を繰り返して形成することができ、その際、塗布中に磁場を印加することによりフレークを一定の方向に配向させることができ、特性を向上させることができる。また、複合材におけるプラスチックとしては加工性の良い熱可塑性のプラスチックを用いたり、或いは耐熱性の良い熱硬化性のプラスチックを用いたりすることができ、また、絶縁性を有するアクリル、ポリエステル、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、ポリスチレン、エポキシ等の樹脂を用いることもできる。

又、上記金属箔はスーパーマロイ、アモルファスなどの固有抵抗の高い金属を用いることが好ましく、金属箔を積層する場合は熱硬化性樹脂、無機接着剤等の高温に耐える接着材を用いて積層するのが適当である。

次に、図３を参照して、ＲＦＩＤタグ２の具体的な設置構造について説明する。図３は、ＲＦＩＤタグ２が設置される枠体上部４ｃの一部を拡大した平面図及びＡ−Ａ’線の断面図である。図に示すように、本実施例の枠体上部４ｃは円柱状の筒の端部を内側に折り曲げてドーナツ状に形成されており、その枠体上部４ｃ上面にＲＦＩＤタグ２が挿入可能な径の孔５が形成され、その孔５からＲＦＩＤタグ２が挿入されて接着剤などによって固定されている。この枠体上部４ｃは収納部４ａとは別の構造体として形成されているため孔５を開けてもビールなどの内容物が漏れ出ることはない。また、枠体上部４ｃは強度を確保するためその先端を内側に折り曲げてあり、それにより生じる空間はＲＦＩＤタグ２を配置するだけの大きさを持っている。そして、この空間にＲＦＩＤタグ２をその先端が上部の枠体４ｃの表面から突出しないように取付ければ移送中に破損することがなくなる。また必要に応じて、ＲＦＩＤタグ２の上面にプラスチックなどの蓋を被せれば更に確実にＲＦＩＤタグ２を保護することができる。

なお、図では、枠体上部４ｃをドーナツ状にしているが、枠体としての強度を維持することができる構造であればよく、枠体上部４ｃの上端を直角に折り曲げてその断面がコの字型やロの字型になるようにしてもよい。ただし、本発明では枠体上部４ｃにＲＦＩＤタグ２を取り付ける関係上、ＲＦＩＤタグ２を２つの面（図ではドーナツの上面と下面）で固定できるような構造とする必要がある。また、図では、ドーナツ状の枠体上部４ｃの下面からＲＦＩＤタグ２がはみ出るようにしているが、これは作動距離を大きくするためと、ＲＦＩＤタグ２が枠体上部４ｃの空間に完全に包囲されてしまうとアンテナコイル４ａで発生する磁束が枠体によって遮断されてしまうからであるが、枠体上部４ｃの断面が完全なリング状でなく下面が解放されている場合（例えば上述したコの字型など）のように、磁束が通過するスペースが設けられている場合には、枠体上部４ｃの空間の内部にＲＦＩＤタグ２を収納する構成としても問題はない。

また、図３のような配置にした場合、孔５の周囲に流れる渦電流の影響によりＲＦＩＤタグ２の性能は劣化する。これを防止するため、例えば、図４に示すように枠体上部４ｃの所定の端部（図では内側端部）から孔５に繋がる切り込み５ａを設ける構成としてもよく、孔５の周囲を切り込み５ａで分断することにより渦電流を防止することができる。この切り込み５ａの形状、位置、本数なども図の構成に限定されず、孔５の周囲を分断するものであればよく、切り込み５ａ部分の強度を保つために、切り込み５ａ部分を接着剤などで埋め込んでもよい。

また、図１乃至図４では、ＲＦＩＤタグ２を枠体上部４ｃに磁気的軸が略垂直方向を向くように配置したが、これは上面からリーダ／ライタ用アンテナ３ａをかざして読み取りを行うためであり、読み取りが可能な範囲で傾けて配置（例えば、磁気的軸がやや内側を向くように配置）してもよい。このように傾けることによって金属製容器４を重ねて配置したり、金属製容器４の上に他の物品を載置した場合でも、ＲＦＩＤタグ２が破損することがなくなる。また、ＲＦＩＤタグ２の設置場所は枠体上部４ｃに限定されず、枠体に他の構造物（例えば、取っ手など）が固定される場合には、該他の構造物に孔を設けてＲＦＩＤタグ２を収納してもよい。更に、図１乃至図４では、収納部４ａと枠体とが別々に構成されている場合を示したが、収納部４ａと枠体とが一体となった構造でもよいし、収納部４ａに孔を設けることができる場合は収納部４ａにＲＦＩＤタグ２を直接収納してもよい。

次に、上記構成のＲＦＩＤタグ２の効果を確認するために、円柱形の複合材磁心に径０．４ｍｍの導線を１７回巻いたアンテナコイル２ａを備える直径７ｍｍ、長さ１５ｍｍのＲＦＩＤタグ２（共振周波数は単体で１３．５６ＭＨｚ）を形成し、２０Ｌ入りステンレス製のビール樽の枠体上部４ｃの先端部に直径１６ｍｍの孔５を形成し、更に枠体上部４ｃの端部から孔５に繋がる切り込み５ａを設け、その孔５に上記ＲＦＩＤタグ２を取り付けた（実施例１−１）。そしてＲＦＩＤタグ２をＡ４大の大きさのリーダ／ライタ用アンテナ３ａを用いて読み取り、その時の共振周波数と作動限界距離とを測定した。また、比較のために、ＲＦＩＤタグ２単体で動作させた場合（比較例１）についても同様の測定を行った。更に、ＲＦＩＤタグ２は金属製容器４に取り付けると共振周波数が変化するため、実施例１−２では金属製容器４に取り付けた状態で最適の共振周波数１３．５６ＭＨｚになるように導線の間隔を調整して同様の測定を行った。その結果を表１に示す。

表１より、ＲＦＩＤタグ２単体の場合（比較例１）では作動限界距離が２７０ｍｍであり、一方、切り込み５ａを入れた孔５に設置した試料（実施例１−１）では２００ｍｍ、更に共振周波数を１３．５６ＭＨｚに調整した試料（実施例１−２）では２６０ｍｍであることから、金属製容器４に設置しているにも関わらず、単体の場合とほぼ同等に作動させることができ、本発明の効果を確認することができた。なお、本実験では、切り込み５ａを設けずにＲＦＩＤタグ２を設置した場合については記載していないが、図３に示すように、ＲＦＩＤタグ２の下面が枠体上部４ｃの下面から突き出ている場合や枠体上部４ｃの下面が解放させている場合などでは十分に作動させることができることを確認している。

以上説明したように、ビール樽などの金属製容器４の枠体上部４ｃなどに孔５を形成し、また、更に枠体上部４ｃの端部から孔５に繋がる切り込み５ａを設け、孔５の内部に、円柱状や角柱状などの棒状の磁芯２ｂに磁気的軸が磁芯２ｂの長手方向を向くように導線を巻回したＲＦＩＤタグ２を取り付けることにより、ＲＦＩＤタグ２の破損を防止しつつＲＦＩＤタグ２を作動させることができ、これによりＲＦＩＤシステムを用いて金属製容器やその内容物の管理を行うことが可能となる。

なお、上記では、本発明の構造をＲＦＩＤタグ２のアンテナコイル２ａに適用する場合について述べたが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、例えば、リーダ用アンテナ、リーダ／ライタ用アンテナ３ａなどの任意のアンテナに適用することができる。また、金属製容器４もビール樽に限らず、金属製部材を少なくとも一部に使用する任意の構造の容器に適用することができる。

本発明の一実施例に係るＲＦＩＤシステムの構成を模式的に示す図である。 本発明の一実施例に係るＲＦＩＤタグ及び金属製容器の構造を示す図である。 本発明の一実施例に係るＲＦＩＤタグの取り付け構造を示す図である。 本発明の一実施例に係るＲＦＩＤタグの取り付け構造を示す図である。 従来のＲＦＩＤタグの取り付け構造（ＲＦＩＤタグを金属製容器の側面に配置した場合）を示す図である。 従来のＲＦＩＤタグの取り付け構造（ＲＦＩＤタグを金属製容器の上面に配置した場合）を示す図である。 従来のＲＦＩＤタグの取り付け構造（ＲＦＩＤタグを金属製容器の下面に配置した場合）を示す図である。

符号の説明

１ ＲＦＩＤシステム
２ ＲＦＩＤタグ
２ａ アンテナコイル
２ｂ 磁芯
３ リーダ／ライタ
３ａ リーダ／ライタ用アンテナ
３ｂ 制御部
４ 金属製容器
４ａ 収納部
４ｂ 継口
４ｃ 枠体上部
４ｄ 枠体下部
５ 孔
５ａ 切り込み

Claims (8)

1. 電磁誘導又は電磁結合を利用してアンテナ間でデータの通信を行うＲＦＩＤシステムを構成するＲＦＩＤタグが取り付けられた金属製容器であって、
   前記ＲＦＩＤタグは、円柱状又は角柱状の磁性材料からなる磁芯に、その磁気的軸が前記磁芯の長手方向を向くように導線が巻回されて形成され、
   金属製容器には、前記ＲＦＩＤタグを前記長手方向に挿入可能な形状の孔が形成され、
   前記孔の内面に前記ＲＦＩＤタグが取り付けられていることを特徴とする金属製容器。
2. 電磁誘導又は電磁結合を利用してアンテナ間でデータの通信を行うＲＦＩＤシステムを構成するＲＦＩＤタグが取り付けられた金属製容器であって、
   前記ＲＦＩＤタグは、円柱状又は角柱状の磁性材料からなる磁芯に、その磁気的軸が前記磁芯の長手方向を向くように導線が巻回されて形成され、
   金属製容器には、前記ＲＦＩＤタグを前記長手方向に挿入可能な形状の孔が形成され、
   前記孔には、前記金属製容器の所定の端部から前記孔に繋がる１以上の切り込みが設けられ、
   前記孔の内面に前記ＲＦＩＤタグが取り付けられていることを特徴とする金属製容器。
3. 前記ＲＦＩＤタグは、その先端が前記孔の表面から突出しないように配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の金属製容器。
4. 前記金属製容器が、内容物を収納する収納部と該収納部を保護する枠体とからなり、前記枠体に前記ＲＦＩＤタグが取り付けられていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一に記載の金属製容器。
5. 前記枠体は、筒状の側部と、前記筒の上端が内側に折り曲げられ内部に空間が形成されたドーナツ状の枠体上部とを含み、前記枠体上部の前記空間を貫通するように、前記ＲＦＩＤタグが取り付けられていることを特徴とする請求項４記載の金属製容器。
6. 前記内容物がビールであり、前記金属製容器がビール樽である請求項４又は５に記載の金属製容器。
7. 前記磁性材料が、磁性粉末又は磁性フレークと、ゴム又はプラスチックとの複合材であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の金属製容器。
8. 前記磁性材料が、金属箔又はその積層材であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一に記載の金属製容器。

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