(57)【要約】【課題】建築用資材、特に足場用資材などの管形状を有する金属資材にＲＦタグを固定する場合でも、無指向性の電波を受信可能なＲＦタグ用の固定治具を提供する。【解決手段】管形状を有する金属資材２００内にＲＦタグを固定するためのＲＦタグ用の固定治具３００である。固定治具３００は、金属資材２００の開口端部に配置される平板部３２０と、平板部３２０の裏面から金属資材２００の内部へ延在され、ＲＦタグ１００を支持するための板部材３４０と、を含み、平板部３２０から板部材３４０に連通する導電層３８０が設けられている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
管形状を有する金属資材内にＲＦタグを固定するためのＲＦタグ用の固定治具であって、
前記金属資材の開口端部に配置される平板部と、
前記平板部の裏面から前記金属資材の内部へ延在され、前記ＲＦタグを支持するための板部材と、を含み、
前記平板部から前記板部材に連通する導電層が設けられた、ＲＦタグ用の固定治具。
【請求項２】
前記平板部に設けられた導電層は、前記平板部の表面の全面に亘って設けられている、請求項１に記載のＲＦタグ用の固定治具。
【請求項３】
前記導電層は、前記板部材上に設けられた第１導電層と、前記平板部の裏面から表面に亘って設けられた第２導電層とを含み、前記第１導電層および前記第２導電層が電気的に接続されている、請求項１または２に記載のＲＦタグ用の固定治具。
【請求項４】
前記平板部の表面に設けられた第２導電層の外周距離は、前記ＲＦタグの周波数の電波の波長λに対して、λ/４、λ/２、３λ/４、５λ/８のいずれか１つを満たすよう設計された、請求項３に記載のＲＦタグ用の固定治具。
【請求項５】
前記平板部および前記板部材の少なくとも一方に設けられ、前記金属資材の管形状の内周面に当接することにより、前記ＲＦタグおよび前記金属資材の間に設定間隔の空気層を形成する固定部材をさらに含む、請求項１乃至４のいずれか１項に記載のＲＦタグ用の固定治具。
【請求項６】
前記金属資材が建築用資材である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＲＦタグ用の固定治具。
【請求項７】
前記建築用資材が、パイプを含む足場用資材である、請求項６に記載のＲＦタグ用の固定治具。
【請求項８】
前記金属資材が高圧配管である、請求項１乃至５のいずれか１項に記載のＲＦタグ用の固定治具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、足場用資材など金属資材の使用状況、履歴の管理、追跡などを効率的に実施するため、管形状を有する金属資材内にＲＦタグを固定するためのＲＦタグ用の固定治具に関する。
【背景技術】
【０００２】
足場用資材は繰り返し使用されるため経年劣化し、強度低下が生じる。そのため、足場用資材の維持管理が重要であり、また現場で使用された期間を把握して管理することが求められる。さらに、足場用資材は同じ種類のものを複数束ね、あるいは重ねて運搬、保管されることが多いため、比較的離れた場所から複数の足場用資材の情報を同時に読み取れるタグの利用が望まれている。【０００３】
例えば、特許文献１（特開２００８−１５８５６９号公報）には、工場で製造された足場用資材や据付け機器等の製品が建設現場で使用されるまでの製品管理と、製品が建設現場で使用される際の作業管理とを効率的に管理でき、しかも管理ミスが発生しにくい、ＲＦＩＤタグ及びそれを用いた建設現場管理システム並びに管理方法について開示されている。【０００４】
特許文献１に記載の建設現場管理システム４０は、ＲＦＩＤタグ１０のうちの長距離通信用ＲＦＩＤ２２、第１の読取手段４２、管理サーバ４６、及び通信ネットワークのうちの建設現場の敷地内通信をネットワークする敷地内広域ネットワーク、で構成され、製造工場で製造した製品を建設現場に搬入して使用するまでの製品管理である製品管理システム４０Ａと、短距離通信用ＲＦＩＤ２４、第２の読取手段４４、管理サーバ４６、及び通信ネットワークのうちの建設建屋内の通信をネットワークする建屋内無線ネットワーク、で構成され、製品が建設現場で使用される際の作業管理である作業管理システムと、の２つのシステムで構成されるものである。【０００５】
特許文献２（特開２００５−４４０６６号公報）には、コストをかけずに各種の処理が可能な仮設資材のレンタルシステムについて開示されている。【０００６】
特許文献２記載の仮設資材のレンタルシステムにおいては、仮設資材の各々には、各仮設資材を特定するためのＩＣタグが設けられる。レンタルシステムは各機能毎の管理コンピュータ１２等を含む。各機能毎の管理コンピュータには、ＩＣタグに近接して、ＩＣタグから各仮設資材を特定する信号を受信して、受信した信号を管理センタコンピュータ１２に送信するリーダ３５等が接続され、各機能毎の管理コンピュータは、自分を特定する情報とともに、リーダ３５等によって読取られたＩＣタグを特定する情報を管理センタコンピュータ１２に送信し、管理センタコンピュータ１２は、各機能毎の管理コンピュータからの情報に基づいて仮設資材のレンタル状況を管理する。【０００７】
特許文献３（特開２００４−５９２４９号公報）には、住宅設計によって指定された資材が、建築工期の要求に従って、建築現場に確実に納入されるようにして、建築現場に納入された資材と指定資材との間で、品番違い、サイズ違い、色違い、工期違いなど、様々な点での不一致を生ずることがなく、現場でのトラブルや工期の遅れをなくすことについて開示されている。【０００８】
特許文献３に記載の住宅資材発注納入管理方法では、発注データに基づく資材情報が資材のＩＣタグに書き込まれ、建築現場又は建築現場に至る流通の過程で、資材のＩＣタグから資材情報が読み取られて、その資材の確認又は認証が行われるものである。【０００９】
しかし、特許文献１乃至３には様々なタイプのＲＦタグが開示されているが、金属資材にＦＲタグを取り付けて動作させるＲＦタグは開示されていない。
金属上に取り付けた場合でも通信できるようにした無線周波数識別タグが以下の特許文献４および５に開示されている。
特許文献４（ＷＯ２００７/０００８０７号公報）には、薄くてフレキシブルで金属に貼り付けても通信でき、製造コストも低減する無線周波数識別タグについて開示されている。【００１０】
特許文献４に記載の無線周波数識別タグにおいては、逆Ｆアンテナ（１０）は、放射エレメント（１１）、ショートピン（１２）、給電部（１３）、およびグランド地板（１４）を有し、フィルム（３０）の表面に平面状に形成されている。フィルム（３０）は、例えば、ポリエチレンテレフタレートなどの絶縁フィルムであり、表面に形成された逆Ｆアンテナ（１０）の放射エレメント（１１）、ショートピン（１２）、および給電部（１３）が、電子機器などの金属筐体（４０）から突出するように貼り付けられるものである。【００１１】
特許文献５（特開２００３−８５５０１号公報）には、金属などの導電体に貼付しても、外部機器（リーダライタ）と交信可能な非接触ＩＣタグについて開示されている。【００１２】
特許文献５に記載の非接触ＩＣタグにおいては、静電結合方式によって、２つのアンテナ間に電位差を生じさせて、外部機器と非接触で交信可能な非接触ＩＣタグであって、導電体４０に貼付可能であって、その導電体４０との導通を防止する絶縁層１１と、絶縁層１１に形成された導電層１２と、ＩＣチップ１３Ｄを実装し、一部分を導電層１２に形成し、他の部分を導電体４０に貼付するＩＣチップ実装部１３とを備え、導電層１２を第１のアンテナとし、導電体４０を第２のアンテナにするものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開２００８−１５８５６９号公報
【特許文献２】特開２００５−４４０６６号公報
【特許文献３】特開２００４−５９２４９号公報
【特許文献４】ＷＯ２００７/０００８０７号公報
【特許文献５】特開２００３−８５５０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
しかし、特許文献４に開示された無線周波数識別タグでは、逆Ｆアンテナ（１０）の放射エレメント（１１）、ショートピン（１２）、および給電部（１３）が金属筐体（４０）から突出するように貼り付ける必要があるので、金属筐体から突出した部分が邪魔になってタグの用途が限られる。【００１５】
特許文献５に開示された非接触ＩＣタグでは、静電結合方式によって２つのアンテナ間に電位差を生じさせているので、通信距離が非常に短いという欠点がある。【００１６】
本発明の主な目的は、建築用資材、特に足場用資材などの管形状を有する金属資材にＲＦタグを固定し、かつ無指向性の電波を受信可能なＲＦタグ用の固定治具を提供することである。
本発明の他の目的は、複数の金属資材を束ね、あるいは積み重ねてＲＦタグが金属資材の陰になったような場合でも、複数の金属資材に固定されたＲＦタグを連続して読み取ることができるＲＦタグを固定するためのＲＦタグ用の固定治具を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
（１）
一局面に従うＲＦタグ用の固定治具は、管形状を有する金属資材内にＲＦタグを固定するためのＲＦタグ用の固定治具であって、金属資材の開口端部に配置される平板部と、平板部の裏面から金属資材の内部へ延在され、ＲＦタグを支持するための板部材と、を含み、平板部から板部材に連通する導電層が設けられているものである。【００１８】
この場合、固定治具を金属資材の開口部に平板部を配置し、平板部の裏面から金属資材の内部へ延在された板部材にＲＦタグを固定する。また、固定治具の平板部から板部材に電気的に導通する導電層が設けられている。その結果、導電層上にＲＦタグを電気絶縁性の貼着部材により貼着することで、コンデンサが形成され、ＲＦタグのインダクタンスと共振回路を形成することができる。
一般的に金属資材の直径が、１６ｃｍ以下の場合、ＲＦタグを金属資材内に収容した場合、読取装置の電波をＲＦタグが受信できないという問題が生じる。
しかしながら、平板部から板部材に連通する導電層によりＲＦタグに的確に読取装置の電波をＲＦタグに供給することができる。【００１９】
すなわち、導電層から取り込まれた高周波電流は、金属資材内の閉鎖空間に設置されたＲＦタグの一方の導波素子（第１の導波素子）に供給され、ＲＦタグの該第１の導波素子と、ＲＦタグの他方の第２の導波素子（グランドエレメント）間に接続されたＩＣチップ回路を通し、第２の導波素子より金属パイプに放出される。
よって、金属資材全体がアンテナとなり作動することができる。このようにして、ＲＦタグからの電波を、金属資材を介して読取装置へ送ることができ、かつ読取装置からの電波を、金属資材を介してＲＦタグで受信することができる。
その結果、ＲＦタグを確実に駆動させ、無指向性で通信距離が長いＲＦタグの読み取りを実施することができる。【００２０】
（２）
第２の発明にかかるＲＦタグ用の固定治具は、一局面に従うＲＦタグ用の固定治具において、平板部に設けられた導電層は、固定治具の平板部の表面の全面に亘って設けられていてもよい。【００２１】
この場合、広い面積の導電層が金属資材の外部に露出されているので、読取装置の電波を効率よく受信することが可能となる。【００２２】
（３）
第３の発明にかかるＲＦタグ用の固定治具は、一局面または第２の発明にかかるＲＦタグ用の固定治具において、導電層は、板部材上に設けられた第１導電層と、平板部の裏面から表面に亘って設けられた第２導電層とを含み、第１導電層および第２導電層が電気的に接続されていてもよい。【００２３】
この場合、第１導電層および第２導電層が電気的に接続されているので、第１導電層に重ねて取り付けられたＲＦタグは、読取装置の電波を効率よく受信することが可能となる。【００２４】
（４）
第４の発明にかかるＲＦタグ用の固定治具は、第３の発明にかかるＲＦタグ用の固定治具において、平板部の表面に設けられた第２導電層の外周距離は、ＲＦタグの周波数の電波の波長λに対して、λ/４、λ/２、３λ/４、５λ/８のいずれか１つを満たすよう設計されてもよい。【００２５】
この場合、読取装置からの電波を第２導電層によって確実に受信することができる。その結果、ＲＦタグの動作を確実にすることができる。【００２６】
（５）
第５の発明にかかるＲＦタグ用の固定治具は、一局面から第４の発明にかかるいずれかのＲＦタグ用の固定治具において、平板部および板部材の少なくとも一方に設けられ、金属資材の管形状の内周面に当接することにより、ＲＦタグおよび金属資材の間に設定間隔の空気層を形成する固定部材をさらに含んでもよい。【００２７】
固定治具を金属資材に固定した場合、固定部材によって、板部材に固定されたＲＦタグと金属資材との間に設定間隔の空気層が形成される。この空気層はコンデンサ構成のための誘電層として機能する。すなわち、ＲＦタグ、空気層および金属資材によってコンデンサが構成され、共振回路を形成する。その結果、ＲＦタグが駆動した場合、金属資材がアンテナとなり、読取装置と送受信を行うことができる。
したがって、複数のパイプなどの金属資材が束ねられ、あるいは積み重ねられて保管されている場合であっても、各金属資材の内部に固定されたＲＦタグの情報を確実に読み取ることができる。【００２８】
（６）
第６の発明にかかる固定治具は、一局面から第５の発明にかかるいずれかのＲＦタグ用の固定治具において、金属資材が建築用資材であってもよい。【００２９】
この場合、建築用資材に固定治具を固定し、その固定治具の板部材にＲＦタグを固定することにより、建築用資材の保管状況などの履歴情報の管理が容易に行うことができる。すなわち、読取装置は、金属資材に固定されたＲＦタグから資材情報を読み取るため、それによって金属資材の移動、または保管などの管理を行うことができる。【００３０】
（７）
第７の発明にかかるＲＦタグ用の固定治具は、第６の発明にかかるＲＦタグ用の固定治具において、建築用資材が、パイプを含む足場用資材であってもよい。【００３１】
この場合、パイプなどの足場用資材の保管状況などの履歴情報の管理を容易に行うことができる。【００３２】
（８）
第８の発明にかかるＲＦタグ用の固定治具は、一局面から第５の発明にかかるＲＦタグ用の固定治具において、金属資材が高圧配管であってもよい。【００３３】
この場合、高圧配管の保管状況などの履歴情報の管理を容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本実施の形態にかかるＲＦタグ用の固定治具およびその固定治具に固定したＲＦタグをパイプに挿入して固定した状態の一例を示す模式的断面図である。
【図２】本実施の形態にかかるＲＦタグ用の固定治具およびその固定治具に固定したＲＦタグの一例を示す模式的斜視図である。
【図３】図１に示すＲＦタグ用の固定治具およびＲＦタグをパイプに固定した状態の一例を示す模式的断面図である。
【図４】ＲＦタグの一例を示す模式的斜視図である。
【図５】裏面側を示すＲＦタグの一例を示す模式的斜視図である。
【図６】ＲＦタグの一例を示す模式的展開図である。
【図７】図１のＲＦタグ装置が固定されたパイプの等価回路の一例を示す図である。
【図８】図１のＲＦタグ装置が固定されたパイプの作用を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３５】
以下、図面を参照しつつ、本発明の実施の形態について説明する。以下の説明では、同一の部品には同一の符号を付す。また、同符号の場合には、それらの名称および機能も同一である。したがって、それらについての詳細な説明は繰り返さないものとする。
【００３６】
［本実施の形態］
図１は、本実施の形態にかかるＲＦタグ１００を固定するためのＲＦタグ用の固定治具３００をＲＦタグ１００とともに管形状を有する金属資材としてのパイプ２００の開口部２１０内に挿入し固定した状態の一例を示す模式的断面図であり、図２は、本実施の形態にかかるＲＦタグ用の固定治具３００およびその固定治具３００に取り付けたＲＦタグ１００の一例を示す模式的斜視図である。
【００３７】
本発明のＲＦタグ用の固定治具３００は管形状を有する金属資材２００に固定されるものである。ここで、金属資材２００とは導電性を有する部材のことであり、具体的な一例として、鋼材、アルミニウム材などの任意の金属材により作製される。
【００３８】
金属資材２００の用途は限定されるものではないが、例えば建築用資材であってもよく、土木用資材、自動車用資材、プラント用資材などであってもよい。土木用資材およびプラント用資材には高圧配管などがあり、建築用資材には、パイプ、クランプ、枠組みなどの足場用資材があるが、本実施の形態では足場用資材のうちパイプ（鋼管、単管パイプとも称される。）に本発明の固定治具３００を取り付けた例を以下に説明する。
【００３９】
なお、パイプ２００は両端が開口したもの、パイプの少なくとも一方側の端部が変形など加工されたもの、パイプの少なくとも一方側の端部にフランジなど連結部材が溶接されたものなどを含む。
【００４０】
（ＲＦタグ用の固定治具３００）
図１および図２に示すように、本発明のＲＦタグ用の固定治具３００は、金属資材としてのパイプ２００に固定されるものである。
【００４１】
図１および図２に示すように、固定治具３００は、主に平板部３２０および板部材３４０を含む。板部材３４０は、平板部３２０の背面側（裏面側）からパイプ２００内に延在するように設けられる。すなわち、固定治具３００の平板部３２０は、パイプ２００の開口部２１０に沿って形成され、板部材３４０は、パイプ２００の長手方向に延在した形状からなる。
また、本実施の形態において、板部材３４０には、固定部材３６０が設けられる。
【００４２】
なお、本実施の形態においては、平板部３２０および板部材３４０を一体に形成した場合について説明しているが、これに限定されず、別のパーツとして形成し、接着してもよい。
【００４３】
（平板部３２０）
本実施の形態における平板部３２０の形状は、主に円板形状からなる。なお、平板部３２０の形状は限定されない。平板部３２０の形状は、図２に示すように、円板形状の周縁の一端を切欠した形状であってもよい。平板部３２０の形状は、例えば、パイプ２００の開口部２１０の形状に合うように略円板状とすることができる。
【００４４】
平板部３２０の大きさは、パイプ２００の開口部２１０を閉塞する程度の大きさに形成されている。平板部３２０の外形はパイプ２００の内径と同じ程度、あるいはパイプ２００の内径よりも大きくても小さくてもよい。
【００４５】
（板部材３４０）
本実施の形態において、板部材３４０は直方体の形状からなる。板部材３４０の幅寸法は、パイプ２００の内径とほぼ同寸法か、内径よりやや小寸法に設定されている。
すなわち、板部材３４０は、パイプ２００の内部に挿入できるサイズであればよい。
【００４６】
（固定部材３６０）
固定部材３６０は、平板部３２０および板部材３４０の少なくとも一方に設けることができる。この固定部材３６０は、固定治具３００がパイプ２００内へ挿入された場合に、パイプ２００の管形状の内周面に当接することにより、パイプ２００の内周面に固定されるものである。
【００４７】
本実施の形態においては板部材３４０に固定部材３６０が設けられている。なお、固定部材３６０は、板部材３４０および平板部３２０の両方に固定されていてもよく、平板部３２０に固定されていてもよい。
本実施の形態において固定部材３６０は、板部材３４０の下面に板部材３４０と直交する形態で垂設されている。
【００４８】
また、固定部材３６０には、パイプ２００の内面に挿入しやすいように、固定部材３６０の挿入側端部の角部にＣ面が形成されている。なお、Ｃ面に限定されず、Ｒ面等であってもよい。
なお、本実施の形態においては、固定部材３６０は、板部材３４０の下面に板部材３４０と直交することとしているが、これに限定されず、他の形状であっても、図１における矢印Ｆの力を発生させることができればよい。
【００４９】
固定治具３００は、板部材３４０、平板部３２０および固定部材３６０から一体に構成してもよく、別部材を接合して固定治具３００を構成してもよい。
固定治具３００を一体で形成する場合、やや可撓性のある樹脂で形成することが好ましい。特に、固定部材３６０は変形性および／または弾性を有する樹脂にて形成することが好ましい。
【００５０】
板部材３４０の一方の面にＲＦタグ１００が支持される支持面３４０ａが形成され、板部材３４０の他方の面に固定部材３６０が設けられる。そして、固定治具３００の板部材３４０の支持面３４０ａにＲＦタグ１００が支持される。
【００５１】
本実施の形態では、固定治具３００の平板部３２０から板部材３４０に連通する導電層３８０、３８２が設けられている。具体的には、固定治具３００の板部材３４０の支持面３４０ａ上に第１導電層３８０が設けられ、平板部３２０の裏面から表面に亘って第２導電層３８２が設けられている。
さらに具体的には、板部材３４０の上面（ＲＦタグ１００を支持する側の面）と平板部３２０の背面、平板部３２０の上面および前面に亘って導電層３８０、３８２が連続して設けられている。
【００５２】
導電層３８０は、板部材３４０上に形成された第１導電層３８０、平板部３２０の背面に形成された第２導電層３８２a、平板部３２０の上面に形成された第２導電層３８２ｂ、および平板部３２０の前面に形成された第２導電層３８２ｃを有する。これらの第１導電層３８０、第２導電層３８０a、第２導電層３８２ｂおよび第２導電層３８２ｃは電気的に連通して形成される。
【００５３】
ここで、第２導電層３８２ｃは平板部３２０の前面側の全面に亘って設けられてもよいが、平板部３２０の前面の一部にのみ設けられてもよい。
この実施形態では、第２導電層３８２ｃは平板部３２０の前面側の全面に亘って設けられている。
導電層３８２ｃを平板部３２０の全面に亘って設けることにより、該導電層３８２ｃは広い面積で露出するので、読取装置の電波を効率よく受信することが可能となる。
【００５４】
また、平板部３２０の表面に設けられた第２導電層３８２ｃの外周距離は、ＲＦタグの周波数の電波の波長λに対して、λ/４、λ/２、３λ/４、５λ/８のいずれか１つを満たすよう設計されるのが好ましい。この場合、読取装置からの電波を第２導電層３８２ｃによって確実に受信することができる。その結果、ＲＦタグの動作を確実にすることができる。
第２導電層３８２ｃの形状は、第２導電層３８２ｃの外周距離が、ＲＦタグの周波数の電波の波長λに対して、λ/４、λ/２、３λ/４、５λ/８のいずれか１つを満たす限り、様々に変更することができる。例えば、図２に示す略円形に限らず、矩形状、正多角形、多角形、渦巻き状、コイル状などの任意の形状であってもよい。
【００５５】
上記の導電層３８０、３８２は、金属薄膜により形成することができる。例えば、導電層３８０、３８２は、銅箔、アルミニウム箔などの金属箔を板部材３４０の上面から平板部３２０の背面、上面および前面に亘って貼着することにより形成することができる。また導電層３８０、３８２は、金属ペーストなどの導電性材料をこれらの部材上に印刷することによっても形成することができる。さらに、公知のエッチング技術あるいはメッキによっても導電層３８０、３８２を形成することができる。
【００５６】
この実施形態では、平板部３２０の外周縁の一部が切欠されて平坦面３２２が形成されている。この平坦面３２２上に第２導電層３８２ｂが形成されている。導電層３８０を導電性テープで形成する場合、平坦面３８２の上を通るよう導電性テープを固定治具３００の平板部３２０から板部材３４０に亘って貼着する。その結果、第１導電層３８０および第２導電層３８２を形成することができる。このような形態で導電層３８０、３８２を形成することにより、固定治具３００の生産性を高めることができる。
【００５７】
ＲＦタグ１００を固定治具３００に取り付けるには、公知の方法によって行うことができる。例えば、電気絶縁性の接着剤、粘着剤、両面粘着テープなどを用いてＲＦタグ１００を固定治具３００に接着させることができる。
例えば、電気絶縁性の貼着部材を使用して固定治具３００の板部材３４０上（つまり、第１導電層３８０上）にＲＦタグ１００を貼着することができる。これにより、ＲＦタグ１００を板部材３４０に支持させることができる。
【００５８】
（ＲＦタグ１００）
次に、上記の固定治具３００に支持されるＲＦタグ１００の構成を詳しく説明する。
図４乃至図６に示すように、ＲＦタグ１００は、アンテナ１０と、給電部５０に接続され読取装置（図示せず）が発信した電波に基づいて動作するＩＣチップ８０とを備えている。
【００５９】
（アンテナ１０）
アンテナ１０は、第１導波素子２０、第２導波素子３０、第１絶縁基材４０、給電部５０及び短絡部６０を備えている。
【００６０】
第１絶縁基材４０は矩形の板状に形成され、上面（第１主面）、及び第１主面の反対側の下面（第２主面）を有する。第１絶縁基材４０は、例えば略直方体であるが、これに限らない。例えば、円板状であってもよいし、あるいは断面が円弧状に湾曲したものであってもよい。好ましくは、第１絶縁基材４０は、ＲＦタグ１００を取り付ける位置における固定治具３００の表面形状に応じた形状を有する。
【００６１】
図４に示すように、第１導波素子２０は第１絶縁基材４０の上面に設けられている。図５に示すように、第２導波素子３０は第１絶縁基材４０の下面に設けられている。第１導波素子２０及び第２導波素子３０は、いずれも長方形状であり、アルミ等の金属薄膜のエッチング又はパターン印刷等によって形成される。
【００６２】
第１導波素子２０と第２導波素子３０は同一形状である。なお、本願において「同一形状」とは、厳密な意味での同一に限られるものではなく、アンテナの構造に起因して僅かな差異が生じる場合も「同一形状」に含むものとする。例えば、後述のＩＣチップ８０を第１導波素子２０と同一平面上に設ける場合、ＩＣチップ８０を配置するために、図４に示すように、例えば四角形状の第１導波素子２０の一部に凹部２５を設ける必要がある。この場合、第１導波素子２０と第２導波素子３０の形状は厳密には同一ではない。しかし、第１導波素子２０は第２導波素子３０と同様の四角形状であるので、第１導波素子２０と第２導波素子３０は同一形状であるというものとする。
【００６３】
給電部５０は、第１絶縁基材４０の側面に設けられ、第２導波素子３０にその一端が電気的に接続されている。短絡部６０は、第１絶縁基材４０の側面に設けられ、第１導波素子２０にその一端が電気的に接続され、第２導波素子３０にその他端が電気的に接続されている。
図４に示すように、給電部５０及び短絡部６０は、第１導波素子２０と第２導波素子３０とに架け渡されるようにシート７０上に互いに間隔をおいて並行に設けられる部材である。
【００６４】
なお、給電部５０及び短絡部６０は、互いに並行に設けられなくてもよい。また、給電部５０及び短絡部６０は、第１導波素子２０及び第２導波素子３０を形成する際にそれたと同時に一体に形成してもよい。あるいは、給電部５０及び短絡部６０を別体に成形した後、各々の端部を第１導波素子２０及び第２導波素子３０に接合してもよい。
【００６５】
図４、図５及び図６に示すように、第１導波素子２０、第２導波素子３０、給電部５０及び短絡部６０は、絶縁性のシート７０上に形成されており、第１絶縁基材４０の辺の部分で折り曲げられたシート７０を介して第１絶縁基材４０の外面に貼り付けられている。
つまり、図６に示すように、片面に第１導波素子２０、第２導波素子３０、給電部５０及び短絡部６０が形成された可撓性のシート７０を、給電部５０及び短絡部６０の部分でともに屈曲させて第１絶縁基材４０の表裏面に貼り付けることにより容易にアンテナ１０を製造することができる。
【００６６】
なお、シート７０の材料としては、ＰＥＴ、ポリイミド、ポリ塩化ビニルなど可撓性を有する絶縁材料を用いることが可能である。シート７０の厚さは特に限定されるものではないが、一般的には数十μｍ程度である。また、各導波素子２０,３０の表面に絶縁被膜処理を施してもよい。
【００６７】
また、第１導波素子２０及び第２導波素子３０をシート７０（基材）上に形成しているが、必ずしもシート７０上に形成されたものである必要はない。例えば、第１導波素子２０及び第２導波素子３０を単体で形成してもよい。あるいは、第１導波素子２０及び第２導波素子３０をシート７０上に形成した後で当該シート７０を剥がしてもよい。
【００６８】
上記の第１絶縁基材４０、第１導波素子２０、第２導波素子３０、給電部５０及び短絡部６０により、板状逆Ｆアンテナが構成される。この板状逆Ｆアンテナは、読取装置（図示せず）から送信された電波を受信する。第１導波素子２０が電波を吸収する場合には、第２導波素子３０が導体地板として働く。一方、第２導波素子３０が電波を吸収する場合には、第１導波素子２０が導体地板として働く。すなわち、導波素子２０，３０は、ＲＦタグ１００の使用態様に応じて、導波素子と導体地板のどちらの機能も果たすことが可能である。
【００６９】
図４に示すように、第１導波素子２０は、その周囲の側辺２０ａ乃至２０ｆの長さの合計Ａがλ／４、λ／２、３λ／４、５λ／８のいずれかになるように設計されている。ここで、λは読取装置から送信された電波の波長である。なお、電波の波長λは、ＲＦタグ１００として使用可能な範囲内であれば特に限定されない。図５に示すように、第２導波素子３０は、その周囲の側辺３０ａ乃至３０ｄの長さの合計Ｂが合計Ａとほぼ等しくなるように設計されている。
【００７０】
上記のように、第１導波素子２０と第２導波素子３０とは同一形状であり、各導波素子２０，３０の周囲の側辺の長さの合計Ａ，Ｂはλ／４、λ／２、３λ／４、５λ／８のいずれかにほぼ等しい。これにより、板状逆Ｆアンテナの共振周波数を容易に設定することができる。
【００７１】
なお、各導波素子２０,３０の周囲の側辺の長さの合計Ａ，Ｂが上記値のいずれかであれば、各導波素子２０，３０の平面形状は長方形状に限られない、例えば、各導波素子２０,３０の中心部を切り取ったロ字状にしてもよい。
【００７２】
また、第１絶縁基材４０として絶縁体を用いてもよい。これにより、ある程度の大きさの開口面積を確保し、板状逆Ｆアンテナの感度向上を図ることができる。例えば、第１絶縁基材４０として発泡スチロールを使用することが可能である。
【００７３】
また、第１絶縁基材４０は誘電体であってもよい。第１絶縁基材４０として、例えば比誘電率が１以上２０以下の誘電体を用いることができる。誘電率が大きい誘電体（例えばセラミック）を用いた場合、コンデンサ９３の静電容量が大きくなるため、第１導波素子２０及び第２導波素子３０の開口面積が小さくなり、ＲＦタグ１００を小型化することができる。ただし、アンテナ１０の利得が小さくなるため、読取装置との間で通信可能な距離（通信距離）が短くなる。数メートル以上といった比較的長い通信距離が必要な場合は、第１絶縁基材４０として誘電率が小さい誘電体を用いる。この場合、比誘電率は５以下であることが好ましい。
【００７４】
上記構成のアンテナ１０では、読取装置から送信され、上記の板状逆Ｆアンテナで受信される電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成される。この共振回路は、インダクタパターンＬとコンデンサ（第１コンデンサ）９３と、により構成される（図７参照）。
ここで、インダクタパターンＬは、第１導波素子２０、短絡部６０、第２導波素子３０及び給電部５０により構成され、コンデンサ９３は、第１導波素子２０、第２導波素子３０及び第１絶縁基材４０により構成される。この共振回路によって、読取装置から送信された電波（搬送波）を板状逆Ｆアンテナが高感度で受信できるようになるため、ＲＦタグの読み取り性能を向上させることができる。さらに、後述のＩＣチップ８０が生成する電源電圧を高くすることができる。
【００７５】
（アンテナの製造方法）
次に、アンテナ１０の製造方法について説明する。
まず、図６に示すように、給電部５０及び短絡部６０の長手方向に直交する方向Ｈに沿って、給電部５０及び短絡部６０をそれぞれ、第１導波素子２０及び第２導波素子３０との接合箇所近傍において折り曲げて、第１導波素子２０と第２導波素子３０とを対向させる。
次に、第１導波素子２０を第１絶縁基材４０の上面に接着剤等で貼り付け、第２導波素子３０を第１絶縁基材４０の下面に貼り付ける。これにより、アンテナ１０としての板状逆Ｆアンテナを製造できる。
【００７６】
板状逆Ｆアンテナとして機能するアンテナ１０は、上記のように、給電部５０及び短絡部６０を屈曲させて、第１絶縁基材４０の表面及び裏面に第１導波素子２０及び第２導波素子３０をそれぞれ貼り付けることにより作製される。したがって、給電用の同軸線路またはストリップ線路を設ける従来のパッチアンテナの場合と比較して、アンテナの構造を簡略化でき、製造コストを抑えることができる。
【００７７】
（ＩＣチップ）
ＩＣチップ８０は、図４に示すように、第１導波素子２０と給電部５０との間に設けられている。ＩＣチップ８０は、第１絶縁基材４０の上面側（第１導波素子２０と同一平面上）に配置されている。
なお、板状逆Ｆアンテナとして機能する範囲内であれば、ＩＣチップ８０を第１絶縁基材４０の側面に配置してもよい。また、ＩＣチップ８０に外部電源を接続して、当該外部電源から供給される電圧によりＩＣチップ８０が動作するようにしてもよい。
【００７８】
ＩＣチップ８０は、アンテナ１０の板状逆Ｆアンテナが受信した読取装置の電波に基づいて動作する。
具体的には、ＩＣチップ８０は、まず、読取装置から送信される搬送波の一部を整流し、ＩＣチップ自身が動作するために必要な電源電圧を生成する。そして、ＩＣチップ８０は、生成した電源電圧によって、ＩＣチップ８０内の制御用の論理回路、パイプ２００（金属資材）の固有情報等が格納された不揮発性メモリを動作させる。
また、ＩＣチップ８０は、読取装置との間でデータの送受信を行うための通信回路等を動作させる。
【００７９】
ＩＣチップ８０には、内部にコンデンサを含むものがあり、また、ＩＣチップ８０は浮遊容量を有する。このため、共振回路の共振周波数を設定する際、ＩＣチップ８０内部の等価容量を考慮することが好ましい。換言すれば、共振回路は、インダクタパターンＬのインダクタンス、コンデンサ９３の静電容量、及びＩＣチップ８０内部の等価容量を考慮して設定された共振周波数を有することが好ましい。さらに、後述するように第２のコンデンサの静電容量が考慮される。
【００８０】
このように、ＲＦタグ１００は、アンテナ１０及びＩＣチップ８０を備えている。ＲＦタグ１００は、読取装置から送信された電波（搬送波）をＲＦタグ１００のアンテナ１０で受信する。そして、ＩＣチップ８０に記録されているパイプ２００の識別データ等を反射波に乗せて読取装置へ返送する。これにより、読取装置をＲＦタグ１００に接触させることなく、ＲＦタグ１００は読取装置と通信することが可能である。
【００８１】
（固定治具３００のパイプ２００への固定）
上記構成の固定治具３００をパイプ２００へ固定するには、固定治具３００の板部材３４０にＲＦタグ１００を支持させたもの（以下、ＲＦタグ装置１１０ともいう。）を作製した後、次のように行うことができる。
【００８２】
パイプ２００の開口部２１０からＲＦタグ装置１１０の板部材３４０および固定部材３６０をパイプ２００内に挿入し（または圧入し）、平板部３２０をパイプ２００の開口端面に当接させる。
【００８３】
ＲＦタグ装置１１０をパイプ２００内へ挿入する際には、固定治具３００の固定部材３６０がやや変形するために、ＲＦタグ装置１１０をパイプ２００内へ比較的容易に挿入して取り付けることができる。また、ＲＦタグ装置１１０をパイプ２００内に取り付けた後では、固定部材３６０の復元力によって、板部材３４０をパイプ２００の内面方向（図１中の矢印Ｆの方向）へ移動させようとする付勢力が板部材３４０に作用する。その上方への付勢力によって板部材３４０の両端部がパイプ２００の内面に押される。その結果、板部材３４０はパイプ２００内の設定の位置に固定される。
【００８４】
すなわち、固定治具３００の板部材３４０および固定部材３６０をパイプ２００の開口部２１０からパイプ２００内へ挿入した場合には、図１および図３に示すように、板部材３４０の両端部および固定部材３６０の下端部がパイプ２００の内面に当接し、平板部３２０の裏面側がパイプ２００の開口端に接する。
【００８５】
固定治具３００は、板部材３４０の両端部と固定部材３６０の下端部との少なくとも３点でパイプ２００の内面に接する。従って、パイプ２００が外部から衝撃を受けた場合でも、固定治具３００がパイプ２００内で移動することはなく、固定治具３００がパイプ２００から離間することを防止することができる。
【００８６】
ここで、固定治具３００の平板部３２０から板部材３４０に連通する導電層３８０が設けられている。そして、この導電層３８０上にＲＦタグ１００が電気絶縁性の貼着部材３９０により貼着されている場合は、貼着部材３９０を介してコンデンサが形成される。ＲＦタグ１００と導電層３８０、３８２が貼着部材３９０からなる誘電体を介して容量結合をするため、導電層３８０がアンテナとして機能する。したがって、無指向性で通信距離が長いＲＦタグ１００にすることができる。
【００８７】
次に、図７に基づいて本発明の作用を説明する。
読取装置から送信される電波（キャリア）を固定治具３００の第２導電層３８２が受信する。第２導電層３８２（放射エレメントとして機能する）から取り込まれた高周波電流は、パイプ２００内の閉鎖空間に設置されたＦ型アンテナまたはＬ型アンテナを用いたＲＦタグ１００の第１導波素子２０（放射エレメントとして機能する）に供給される。
ＲＦタグ１００の該第１導波素子２０と、ＲＦタグ１００の第２導波素子３０（グランドエレメントとして機能する）との間に接続されたＩＣチップ回路により、第２導波素子３０（グランドエレメント）から金属パイプ２００に放出される。よって、パイプ２００全体がアンテナとなり、パイプ２００全体をアンテナとして作動させることができる。
【００８８】
さらに、本実施形態では、板部材３４０上に固定されたＲＦタグ１００とパイプ２００との間に空気層２７０が形成される。この空気層２７０はコンデンサ構成のための誘電層として機能する。上記のとおりパイプ２００に対する固定治具３００の固定位置が規定されるため、空気層２７０の間隔は所望とする設定間隔となる。よって、ＲＦタグの特性は安定化する。
【００８９】
パイプ２００内での固定治具３００の移動をさらに規制し、空気層２７０の間隔を一定とするため、固定治具３００を次のように構成してもよい。
板部材３４０の先端部および／または固定部材３６０の下端部のみを変形性を有する部材で形成してもよい。
具体的には、スプリング、板バネなどの付勢部材を固定部材３６０に設けて、それら部材の付勢力によって平板部３２０をパイプ内面方向（図１中の矢印Ｆの方向）へ押圧付勢するようにしてもよい。
【００９０】
（等価回路）
また、図８は、図１に示したＲＦタグ装置１１０が固定されたパイプ２００の等価回路の一例を示す図である。
図８に示すように、ＲＦタグ１００の等価回路は、インダクタパターンＬと、コンデンサ９３と、ＩＣチップ８０とからなる。インダクタパターンＬ、コンデンサ９３およびＩＣチップ８０は、読取装置から送信される電波の周波数帯域で共振する共振回路を構成する。
この共振回路の共振周波数ｆ［Ｈｚ］は、式（１）により与えられる。共振周波数ｆの値は、読取装置から送信される電波の周波数帯域に含まれるように設定される。
【００９１】
【数１】
2019031535.tif 000003
【００９２】
式（１）において、Ｌａ：インダクタパターンＬのインダクタンス、Ｃａ：コンデンサ９３の静電容量、Ｃｂ：ＩＣチップ８０内部の等価容量を意味する。
【００９３】
ここで、ＩＣチップ８０には、内部にコンデンサを含むものがあり、また、ＩＣチップ８０は浮遊容量を有する。そのため、共振回路の共振周波数ｆを設定する場合、ＩＣチップ８０内部の等価容量Ｃｂを考慮することが好ましい。
すなわち、共振回路は、インダクタパターンＬのインダクタンス、コンデンサ９３の静電容量、およびＩＣチップ８０の内部の等価容量Ｃｂを考慮して設定された共振周波数ｆを有することが好ましい。なお、Ｃｂとしては、例えば、使用するＩＣチップの仕様諸元の一つとして公表されている静電容量値を用いることができる。
【００９４】
上記のように、ＩＣチップ８０内部の等価容量Ｃｂを考慮することで、共振回路の共振周波数ｆを、電波の周波数帯域に精度良く設定することができる。その結果、ＲＦタグ１００の読み取り性能をさらに向上させることができる。また、ＩＣチップ８０が生成する電源電圧をさらに高くすることができる。
【００９５】
さらに、ＲＦタグ装置１１０を取り付けたパイプ２００においては、ＲＦタグ１００とパイプ２００との間に空気層２７０が形成されているので、ＲＦタグ１００、空気層２７０およびパイプ２００によってコンデンサ（第２コンデンサ）が構成され、共振回路を形成する。その結果、ＲＦタグ１００として読取装置と送受信を行うことができる。
ＲＦタグ１００とパイプ２００内面との間の距離は共振波長に応じて設定される。よって、コンデンサの容量は変動しない。この第２コンデンサの容量はＩＣチップ８０の内部の等価容量以上にすることができる。
【００９６】
図８に示すように、第２コンデンサ２７０は、第１導波素子２０、第２導波素子３０及び第１絶縁基材４０で構成されるコンデンサ９３（第１コンデンサ）と直列に接続されている。このため、第１コンデンサ９３と第２コンデンサ２７０の合成容量が変化して、ＲＦタグ１００の共振回路の共振周波数が大きく変化する可能性がある。
【００９７】
具体的には、コンデンサ２７０の容量がコンデンサ９３の容量よりも非常に小さい場合には、合成容量がコンデンサ９３の容量に比べて大きく低下する。このことは、ＲＦタグ１００をパイプ２００内に配置した場合、ＲＦタグ１００の共振回路の共振周波数が大きく変化して、ＲＦタグ１００の読み取り性能が低下することを意味する。
【００９８】
そこで、本実施形態では、コンデンサ２７０の容量をＩＣチップ８０内部の等価容量以上にすることができる。これにより、コンデンサ９３とコンデンサ２７０の合成容量が大幅に低下することを防ぎ、ＲＦタグ１００の性能低下を抑制することができる。コンデンサ２７０の容量はＩＣチップ８０内部の等価容量の２倍以上にすることが好ましい。
【００９９】
なお、パイプ２００の開口端部に取り付けたＲＦタグ用の固定治具３００を保護するため、該固定治具３００を覆うキャップをパイプ２００の端部に取り付けてもよい。キャップは電気絶縁性の部材、例えば、合成樹脂製のもので形成することができる。
【０１００】
本発明においては、ＲＦタグ装置１１０が「ＲＦタグ装置」に相当し、ＲＦタグ１００が、「ＲＦタグ」に相当し、ＩＣチップ８０が「ＩＣチップ」に相当し、インダクタパターンＬが「インダクタパターン」に相当し、コンデンサ９３が「コンデンサ」に相当し、アンテナ１０が「アンテナ」に相当し、パイプ２００が「金属資材」、「建築用資材」、「足場用資材」、「パイプ」に相当し、導電層３８０，３８２が「導電層」に相当し、固定治具３００が「固定治具」に相当し、平板部３２０が「平板部」に相当し、板部材３４０が「板部材」に相当し、固定部材３６０が「固定部材」に相当する。
【０１０１】
本発明の好ましい一実施の形態は上記の通りであるが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることは理解されよう。さらに、本実施形態において、本発明の構成による作用および効果を述べているが、これら作用および効果は、一例であり、本発明を限定するものではない。
【符号の説明】
【０１０２】
１０  アンテナ
２０  第１導波素子
３０  第２導波素子
５０  給電部
６０  短絡部
８０  ＩＣチップ
９３  コンデンサ
１００  ＲＦタグ
１１０  ＲＦタグ装置
２００  パイプ
２７０  空気層
３００  固定治具
３２０  平板部
３４０  板部材
３６０  固定部材
３８０  導電層
３８２  導電層
３９０  貼着部材
【図１】
2019031535.tif 000004
【図２】
2019031535.tif 000005
【図３】
2019031535.tif 000006
【図４】
2019031535.tif 000007
【図５】
2019031535.tif 000008
【図６】
2019031535.tif 000009
【図７】
2019031535.tif 000010
【図８】
2019031535.tif 000011
【国際調査報告】
2019031535.tif 000012
2019031535.tif 000013