特許 6359854 マンホール蓋用ＩＣタグユニットおよびＩＣタグ組み込みマンホール蓋

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6359854

(24)【登録日】2018年6月29日

(45)【発行日】2018年7月18日

(54)【発明の名称】マンホール蓋用ＩＣタグユニットおよびＩＣタグ組み込みマンホール蓋

(51)【国際特許分類】

   E02D 29/14 20060101AFI20180709BHJP

【ＦＩ】

   E02D29/14 Z

【請求項の数】4

【全頁数】13

(21)【出願番号】特願2014-69625(P2014-69625)

(22)【出願日】2014年3月28日

(65)【公開番号】特開2015-190254(P2015-190254A)

(43)【公開日】2015年11月2日

【審査請求日】2017年3月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】511238033

【氏名又は名称】株式会社ＩＲＯ

(73)【特許権者】

【識別番号】000004455

【氏名又は名称】日立化成株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】000233491

【氏名又は名称】株式会社日立システムズ

(73)【特許権者】

【識別番号】593114599

【氏名又は名称】株式会社トミス

(74)【代理人】

【識別番号】110000121

【氏名又は名称】アイアット国際特許業務法人

(72)【発明者】

【氏名】井上 久仁浩

(72)【発明者】

【氏名】田崎 耕司

(72)【発明者】

【氏名】山内 繁

(72)【発明者】

【氏名】瀬戸口 忠

【審査官】 荒井 良子

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−１５７５６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１８８９３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−１１１１２９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−２０４１３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−３５５１９２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−１１８４９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１１／０６３２７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第７０８８２４９（ＵＳ，Ｂ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０２Ｄ ２９／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

金属製のマンホール蓋の表面から窪む取付凹部に取り付けられるマンホール蓋用ＩＣタグユニットであって、
ＩＣチップおよびコイルアンテナを有するＩＣチップ体を有するＩＣタグと、
金属から形成され、外部からの衝撃に耐える耐衝撃性を備える程度の厚みを有すると共に、前記取付凹部から外部に露出する状態で配置される保護アンテナ部と、
樹脂を材料として形成され、前記保護アンテナ部を支持すると共に、前記ＩＣタグを格納するベース部と、
を有し、
前記ベース部には、一対のネジ部材が一体的に取り付けられると共に、この一対のネジ部材は、その一端側が前記ベース部に埋設される状態で、かつ前記ベース部の長手方向において中央から離間した位置にそれぞれ取り付けられていて、
前記ネジ部材のネジ部は前記取付凹部の底面を貫通する貫通孔に挿通され、そのネジ部材の他端側からナットを捻じ込むことで前記マンホール蓋に固定されていて、
前記ネジ部材の頭部は、前記保護アンテナ部とは非接触の状態で前記ベース部の内部に埋め込まれている、
ことを特徴とするマンホール蓋用ＩＣタグユニット。

【請求項2】

請求項１記載のマンホール蓋用ＩＣタグユニットであって、
前記ベース部の長手方向の寸法は、前記保護アンテナ部の長手方向の寸法よりも大きく設けられていると共に、
前記保護アンテナ部の端部側には、前記ベース部に食い込む爪部が設けられている、
ことを特徴とするマンホール蓋用ＩＣタグユニット。

【請求項3】

請求項１または２記載のマンホール蓋用ＩＣタグユニットであって、
前記保護アンテナ部は、前記ＩＣタグと通信を行う電磁波により生じる高周波電流に共振を生じさせる寸法に設定されている、
ことを特徴とするマンホール蓋用ＩＣタグユニット。

【請求項4】

金属製のマンホール蓋の表面から窪んだ取付凹部に対して、
請求項１から３のいずれか１項に記載のマンホール蓋用ＩＣタグユニットを取り付けている、
ことを特徴とするＩＣタグ組み込みマンホール蓋。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、組み込まれたＩＣタグを用いてマンホール蓋の個体識別を行い得るようにするためのマンホール蓋用ＩＣタグユニットおよびＩＣタグ組み込みマンホール蓋に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、金属製のマンホール蓋の個体識別作業は、マンホール表面に構成された識別文字や識別番号を作業員が目視で確認することによって行われていた。しかしながら、この方法では、マンホール蓋の表面の汚れや摩耗減肉によって識別文字等が目視で確認し難くなることから、ヒューマンエラーが生じるおそれがあった。そのため、目視以外の機械的な読み取り（通信）作業が可能なように、電磁波（電波）を利用してマンホール蓋の上方から直接に個体識別が可能なＩＣタグ組み込みマンホール蓋が開発されるようになった。

【0003】

このようなＩＣタグ組み込みマンホール蓋としては、例えば、マンホール蓋に操作具を挿入するための開閉用の凹部に土砂やゴミが侵入するのを防止するカバー部材（ゴム栓）を設け、そのカバーにＩＣタグを封入する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。

【0004】

また、表面側にＩＣタグが取り付けられたねじ状の取り付けロッドを作成し、この取り付けロッドをマンホール蓋に形成された貫通孔に通し、ねじで表裏から着脱可能に取り付ける技術も知られている（例えば、特許文献２参照）。

【0005】

さらに、鉄蓋の表面に形成された穴や凹部にＩＣタグを埋設するものであって、ＩＣタグ内部のコイルアンテナ面が金属の穴や凹部の壁面に対向するように配置したものも知られている。これにより、誘導電磁波は、壁面から反れるように穴や凹部の外部へ積極的に誘導されるようになる（例えば、特許文献３参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【特許文献1】特開２００９−１２７３９５号公報

【特許文献2】特開２００８−１５０９０３号公報

【特許文献3】特開平０９−３３１２７９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

ところで、特許文献１に開示の技術では、マンホール蓋に取り付けられるカバー部材の頂面とＩＣタグの間には、所定の厚みのゴム層が存在するのみである。そのため、マンホール蓋上を車両が通過した場合のタイヤ等から受ける衝撃や、土砂が大量に積もる等したときの衝撃に対しては十分な耐衝撃性を有していない。たとえば、マンホール上には土砂や氷雪等が堆積することがあり、かかる堆積物の上から車両のタイヤ等で踏み付けられる場合もあるが、その場合、ゴム製のカバーでは衝撃に耐えるだけの耐衝撃性を有していない。

【0008】

なお、特許文献２には、ねじ状の取付ロッドの有底穴にＩＣタグが取り付けられる構成が開示されているものの（図７等）、電磁波（電波）の受信し難さから、現実的には図１等に示すような凹部にＩＣタグが取り付けられる構成（図１等）が採用される。しかし、この場合にも、上述のように、タイヤ等や土砂等から受ける衝撃に耐えられるだけの耐衝撃性を有していない。この点は、特許文献３に開示の構成も同様である。

【0009】

また、特許文献１〜３に開示の構成では、マンホール蓋から離れた位置では電磁波（電波）で通信を行う際の感度が低いという問題もある。

【0010】

本発明は上記の事情にもとづきなされたもので、その目的とするところは、耐衝撃性を向上させることが可能であると共に、通信を行う際の感度を向上させることが可能なマンホール蓋用ＩＣタグユニットおよびＩＣタグ組み込みマンホール蓋を提供しよう、とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記課題を解決するために、本発明の第１の観点によると、金属製のマンホール蓋の表面から窪む取付凹部に取り付けられるマンホール蓋用ＩＣタグユニットであって、ＩＣチップおよびコイルアンテナを有するＩＣチップ体を有するＩＣタグと、金属から形成され、外部からの衝撃に耐える耐衝撃性を備える程度の厚みを有すると共に、取付凹部から外部に露出する状態で配置される保護アンテナ部と、樹脂を材料として形成され、保護アンテナ部を支持すると共に、ＩＣタグを格納するベース部と、を有し、ベース部には、一対のネジ部材が一体的に取り付けられると共に、この一対のネジ部材は、その一端側がベース部に埋設される状態で、かつベース部の長手方向において中央から離間した位置にそれぞれ取り付けられていて、ネジ部材のネジ部は取付凹部の底面を貫通する貫通孔に挿通され、そのネジ部材の他端側からナットを捻じ込むことでマンホール蓋に固定されていて、ネジ部材の頭部は、保護アンテナ部とは非接触の状態でベース部の内部に埋め込まれている、ことを特徴とするマンホール蓋用ＩＣタグユニットが提供される。

【0013】

さらに、本発明の他の側面は、上述の発明において、ベース部の長手方向の寸法は、保護アンテナ部の長手方向の寸法よりも大きく設けられていると共に、保護アンテナ部の端部側には、ベース部に食い込む爪部が設けられている、ことが好ましい。

【0014】

また、本発明の他の側面は、上述の発明において、保護アンテナ部は、ＩＣタグと通信を行う電磁波により生じる高周波電流に共振を生じさせる寸法に設定されている、ことが好ましい。

【0015】

さらに、本発明の他の側面は、金属製のマンホール蓋の表面から窪んだ取付凹部に対して、上述の各発明に係るマンホール蓋用ＩＣタグユニットを取り付けている、ことが好ましい。

【発明の効果】

【0016】

本発明によると、マンホール蓋用ＩＣタグユニットおよびＩＣタグ組み込みマンホール蓋において、耐衝撃性を向上させることが可能となると共に、電磁波（電波）の受信感度を向上させることが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本発明の一実施の形態に係るマンホール蓋の構成を示す平面図である。

【図2】図１のマンホール蓋のうち取付凹部付近を切断した状態を示す側断面図である。

【図3】図１のマンホール蓋の取付凹部に取り付けられるＩＣタグユニットの構成を示す側断面図である。

【図4】図１のマンホール蓋の取付凹部に取り付けられるＩＣタグユニットの構成を示す平面図である。

【図5】変形例に係るＩＣタグユニットの構成を示す平面図である。

【図6】変形例に係るＩＣタグユニットの構成を示す側断面図であり、保護アンテナ部に爪部が存在する構成を示す図である。

【図7】ベース部のうちＩＣタグ格納部付近の構成を拡大して示す部分的な斜視図である。

【図8】ＩＣタグの構成を示す斜視図である。

【図9】ＩＣタグの構成を示す側断面図である。

【図10】高周波電流が流れる様子と磁力線の形成のイメージを示す部分的な斜視図であり、ＩＣタグユニットの断面図である。

【図11】保護アンテナ部の長さを求めるためのモデルを示す平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の一実施の形態に係る、マンホール蓋用ＩＣタグユニットおよびＩＣタグ組み込みマンホール蓋について、図面に基づいて説明する。なお、以下の説明では、マンホール蓋用ＩＣタグユニットは単にＩＣタグユニット１０と表記し、このＩＣタグユニット１０が取り付けられたＩＣタグ組み込みマンホール蓋は、単にマンホール蓋１と表記する。また、以下の説明においては、ＸＹＺ直交座標系を用いて説明する場合があるものとし、Ｘ方向をＩＣタグユニット１０の長手方向とし、Ｘ１側は図２において右側、Ｘ２側は図２において左側とする。またＺ方向をマンホール蓋１およびＩＣタグユニット１０の上下方向とし、Ｚ１側は上側、Ｚ２側は下側とする。またＹ方向はＸ方向およびＹ方向に直交する方向とし、Ｙ１側は図１において左側、Ｙ２側はそれとは逆の右側とする。

【0019】

＜マンホール蓋１の構成について＞
本実施の形態におけるＩＣタグユニット１０は、図１に示すようなマンホール蓋１に取り付けられるものである。マンホール蓋１は、金属製であり平面視したときの形状が円形状に形成されているが、車両が通過した際に十分に耐えられる強度を有していて、さらに車両が通過した際の衝撃でもマンホールから外れない程度の重量を有している。そのため、マンホール蓋１は、たとえば鋳鉄により形成されている。

【0020】

このマンホール蓋１の表面１ａには、凹凸部２が形成されている。なお、この凹凸部２の形状は、マンホール蓋１の大きさや用途（例えば、下水用やガス用など）および表面図案によって種々のものがあり、図１で示す凹凸形状はそのうちの一例として示すものである。なお、マンホール蓋１としては、図１では円形状のものが示されているが、長方形状や多角形状、楕円形状を初め、その他の形状を採用しても良い。

【0021】

図２は、マンホール蓋１のうち取付凹部３付近を切断した状態を示す側断面図である。図１および図２に示すように、マンホール蓋１には、取付凹部３が設けられている。取付凹部３は、ＩＣタグユニット１０を取り付けるために配置する部分であり、所定の深さＴに設けられている。この取付凹部３の底部３ａには、貫通孔３ｂが設けられている。貫通孔３ｂは、一対設けられているが、図２においては取付凹部３の長手方向の中央から離間した位置にそれぞれ設けられている。

【0022】

また、マンホール蓋１には、ナット取付穴４が設けられている。ナット取付穴４は、後述するナット６０が位置する凹形状部分であり、マンホール蓋１の表面１ａとは反対側の裏面１ｂから表面１ａ側に向かい窪んでいる。

【0023】

＜ＩＣタグユニット１０の構成について＞
続いて、上述したようなマンホール蓋１の取付凹部３に取り付けられるＩＣタグユニット１０について説明する。図３は、ＩＣタグユニット１０の構成を示す側断面図であり、図４は、ＩＣタグユニット１０の構成を示す平面図である。このＩＣタグユニット１０は、保護アンテナ部２０と、ベース部３０と、埋め込みボルト４０と、ＩＣタグ５０とを有している。

【0024】

なお、ＩＣタグユニット１０としては、図３および図４に示す構成には限られず、種々の形状を採用することが可能である。たとえば、図５に示すような保護アンテナ部２０とベース部３０とが長尺状に設けられる構成としても良い。また、ＩＣタグユニット１０としては、図３〜図５に示す形状以外にも、種々の形状を採用することが可能である。

【0025】

保護アンテナ部２０は導電性を備える金属から形成されているが、この保護アンテナ部２０は、外部からの衝撃に耐える（耐衝撃性を有する）程度の厚みを備えている。保護アンテナ部２０の材質としては、たとえば、ＳＵＳ３０４他のステンレス鋼としても良く、その他の鉄系材料質としても良く、アルミニウム系材料、銅、金、銀等、種々の材料を用いることが可能である。

【0026】

この保護アンテナ部２０は、その大部分が板状に形成された板状部２１であるが、その板状部２１から上方に向かい突出する突起部２２を備えていても良い。突起部２２は、たとえばＩＣタグユニット１０が取り付けられるマンホール蓋１のデザイン的な観点から設けられる部分であっても良く、滑り止めとして機能する部分であっても良い。

【0027】

また、保護アンテナ部２０の厚みをＴ１とすると、その厚みＴ１は、車両のタイヤ等によって踏み付けられた際の衝撃によって割れたり剥がれたりする力に耐えられる耐衝撃性を備えると共に、水分を含む大量の土砂による圧力が加わった場合でも、凍結であっても、十分に耐えられるだけの強度を有している。そのような厚みＴ１としては、たとえば突起部２２の頂部から板状部２１の裏面まで４ｍｍ程度とするものがあるが、十分な耐衝撃性や強度を有していれば、上記以外の寸法であっても良い。

【0028】

また、図６に示すように、保護アンテナ部２０の長手方向（Ｘ方向）の端部側には、爪部２３が設けられる構成としても良い。爪部２３は、ベース部３０に食い込む部分であり、その爪部２３の存在によって保護アンテナ部２０がベース部３０から物理的に剥がれ難くなっている。なお、爪部２３は、後述する埋め込みボルト４０と接触しない配置となっている。そのため、図６に示す構成例では、埋め込みボルト４０の方が、爪部２３よりも長手方向（Ｘ方向）の端部側に位置している。ただし、ＩＣタグユニット１０のマンホール蓋１に対する取り付けの都合で爪部２３の方が、埋め込みボルト４０よりも長手方向（Ｘ方向）の端部に位置する構成を採用しても良い。なお、埋め込みボルト４０は、ネジ部材に対応する。

【0029】

かかる保護アンテナ部２０には、ベース部３０が積層されている。ベース部３０は、誘電体である樹脂を材料として形成されている。かかる樹脂の材料としては、上記のように、車両のタイヤ等によって踏み付けられた際の衝撃に耐えられる耐衝撃性を備えると共に、大量の土砂による圧力が加わった場合でも、十分に耐えられるだけの強度を有する材質から形成されている。また、マンホール蓋１にＩＣタグユニット１０が取り付けられる関係上、樹脂材料としては耐候性を有することも好ましい。かかる樹脂としては、ポリ塩化ビニル、ＡＢＳ樹脂を改質したＡＳＡ（ＡＡＳ）樹脂、ＡＣＳ樹脂、ＡＥＳ樹脂、変性ポリフェニレンエーテル等があるが、これ以外の樹脂を用いても良い。

【0030】

また、図３に示すように、ベース部３０は、保護アンテナ部２０よりも長手方向（Ｘ方向）の寸法が大きくなるように設けられている。このような寸法とすることで、図６に示すような爪部２３を設けることが容易となり、ＩＣタグユニット１０全体の強度を高めることが可能となっている。なお、図４に示すように、ベース部３０は、保護アンテナ部２０よりも短手方向（Ｙ方向）の寸法も大きくなるように形成しても良く、その場合には保護アンテナ部２０がマンホール蓋１の表面１ａ側に接触するのを防止可能となり、電磁波の印加時に高周波電流がマンホール蓋１側に流れてしまう（共振を助長して感度を高くするブースターアンテナとしての機能を失う）のを防止可能となる。

【0031】

図７は、ベース部３０のうちＩＣタグ格納部３１付近の構成を拡大して示す部分的な斜視図である。図７に示すように、ベース部３０には、ＩＣタグ格納部３１が設けられている。ＩＣタグ格納部３１は、ＩＣタグ５０を格納する部分である。図７に示すように、本実施の形態では、ＩＣタグ格納部３１は説明のしやすい例として、ベース部３０の側面に開口した差込穴形状に設けられている。そして、このＩＣタグ格納部３１にＩＣタグ５０を差し込み可能としている。なお、ＩＣタグ格納部３１は有底状の穴部分であっても良く、貫通孔であっても良い。また、ＩＣタグ格納部３１にＩＣタグ５０を差し込んだ後に樹脂を充填して、ＩＣタグ５０が樹脂で覆われた構成としても良い。

【0032】

また、ベース部３０には、埋め込みボルト４０の頭部４１が埋め込まれている。頭部４１は、ベース部３０に完全に埋め込まれているものの、保護アンテナ部２０には接触していない。そのため、保護アンテナ部２０を流れる電流が埋め込みボルト４０を流れてしまい共振しなくなる、という事態が生じるのを防止可能となっている。頭部４１からは埋め込みボルト４０のネジ部４２が下方側に向かい延伸していて、そのネジ部４２は、マンホール蓋１の貫通孔３ｂを挿通させられる。そして、ネジ部４２に対して下方側からナット６０を捻じ込むことで、ＩＣタグユニット１０がマンホール蓋１に固定される。

【0033】

なお、この固定に際しては、ナット６０はナット取付穴４に収納される。また、ネジ部４２の下端側は、ナット取付穴４から裏面１ｂに突出しない構成とすることが好ましい。

【0034】

次に、ＩＣタグ５０について説明する。図８は、ＩＣタグ５０の構成を示す斜視図である。図９は、ＩＣタグ５０の構成を示す側断面図である。図８および図９に示すように、ＩＣタグ５０は、本体部５１と、ＩＣインレット５２（単にインレットともいう；ＩＣチップ体に対応）とを有している。本体部５１は、誘電性樹脂材料で形成された樹脂部５１ａを備え、この樹脂部５１ａによりＩＣインレット５２が覆われている。換言すると、ＩＣインレット５２は、樹脂部５１ａの内部に埋め込まれている。

【0035】

なお、樹脂部５１ａは、例えば、磁路の流れを良くするために、誘電性樹脂材料以外に、磁性体の粉末、または誘電体と磁性体の粉末の混合体などを用いるようにしても良い。

【0036】

また、ＩＣインレット５２は、ＩＣタグ基板５２ａと、ＩＣチップ５２ｂと、コイルアンテナ５２ｃとを備えている。ＩＣタグ基板５２ａは、略矩形状をなす平板形状に形成されている。ＩＣタグ基板５２ａとしては、たとえばＰＥＴを始めとした樹脂製のフィルムを用いることができる。かかるＩＣタグ基板５２ａには、ＩＣチップ５２ｂと、コイルアンテナ５２ｃとを有しているが、そのうちＩＣチップ５２ｂは、各種のデータを記憶する。また、コイルアンテナ５２ｃは、電磁誘導方式の場合には、直近に配置する保護アンテナ２０の表面に流れる高周波電流ＩＡと電磁相互誘導によりコイルアンテナ５２ｃに電流を生じさせるが、直近に高周波電流ＩＡがない場合は、電波方式の動作として、コイルアンテナ５２ｃが受信した電波に基づいて電流を生じさせる（電波の構成要素として電界と磁界が挙げられるが、図８では電界の図示は省略し磁界（磁力線Φ）だけを表示していて、この磁力線Φが直接コイルアンテナ５２ｃに作用している様子を示めしている）。

【0037】

かかるＩＣタグ５０がＩＣタグ格納部３１に差し込まれる場合、ＩＣチップ５２ｂと接続しているコイルアンテナ５２ｃがなす平面がＸＺ平面とＩＣタグ格納部３１の入り口に相当する開口面とが平行になるように取り付けられる。

【0038】

＜ブースターアンテナとして機能させる際の基本原理について＞
次に、ＩＣタグユニット１０において、保護アンテナ部２０をブースターアンテナとして機能させる際の基本原理について説明する。上述のような構成を有する構成においては、保護アンテナ部２０は、共振を助長するブースターアンテナとして機能する。この点を詳述すると、ＲＦＩＤ（Radio Frequency IDentification）通信における高周波の電磁波を保護アンテナ部２０に当てると、保護アンテナ部２０の表面には高周波電流ＩＡ（進行波）が流れる。この高周波電流ＩＡの進行波と、保護アンテナ部２０の端部等から反射して戻ってくる高周波電流ＩＡの反射波とが干渉して定在波を形成する。この定在波の形成により、遠くまで届く電波放射を発生させ、通常のＲＦＩＤリーダ／ライタ装置で通信が可能となる。

【0039】

なお、保護アンテナ部２０の長さＭがＲＦＩＤ通信電波の波長の半分、すなわち半波長であるとき、定在波は１つとなり、半波長共振（定在波励振）となって感度が最大となる。このときＲＦＩＤ通信は最大飛距離を得ることになる。そのため、保護アンテナ部２０が存在しない場合には数ｃｍないしは数十ｃｍ程度までＲＦＩＤリーダ／ライタ装置を近接させないと通信を行えないが、適切な長さＭに設定された保護アンテナ部２０が存在することで、２〜３ｍ離れた位置でもＲＦＩＤリーダ／ライタ装置と通信を行える。

【0040】

ところで、ＩＣタグ５０のコイルアンテナ５２ｃには、高周波電流ＩＡを変圧器の１次電流として相互誘導された２次電流ＩＢが流れる。そのため、マンホール蓋１の表面１ａの上空には、この２次電流ＩＢによって誘導される高周波の磁力線Φも形成されるが、その磁力線Φは、図１０に示すように、コイルアンテナ５２ｃのコイルが囲む面内を通り、また樹脂製のベース部３０を通る閉ループを形成する。そして、この磁力線Φによっても、マンホール蓋１の表面１ａに電流が流れ、その電流による進行波および反射波によっても、定在波が形成される状態となっている。

【0041】

＜保護アンテナ部２０の寸法設定について＞
続いて、保護アンテナ部２０の寸法設定について、以下に述べる。ＲＦＩＤ通信においてＩＣタグ５０と通信を行うために用いられるＵＨＦ帯の電磁波の周波数は、空気中において約９２０ＭＨｚであることが多い。その場合、電磁波の半波長は約１６ｃｍとなり、かかる長さに保護アンテナ部２０を設定することが考えられる。このとき、電磁気学で知られるように高周波電流の干渉による定在波の特徴として保護アンテナ部２０の中央部において保護アンテナ部２０の表面を流れる高周波電流の値が最大となると共に、その中央で最大の磁界となるものの、この中央部では電位が０となる。一方、両端部では電圧が最大となる。（周期的高周波電流の時間変変化において、ある一瞬、一端側がプラスの最大電圧となり他端側がマイナスの最大電圧となる。さらに次の半周期の時間ではそれぞれの電圧が逆転する。このため保護アンテナ部２０の中央部は常に電位が０で、電流が最大となりそれによる磁界も最大になる。）。

【0042】

ところで、本実施の形態のように、劣悪環境で耐えるために誘電体性の衝撃に強い樹脂製のベース部３０を介して、保護アンテナ部２０とＩＣタグ５０とがマンホール蓋１に固定される場合、保護アンテナ部２０の長さＭは、保護アンテナ部２０の幅Ｗが無視できるような小さな値の場合には、式（１）となる。
式（１）… Ｍ＝（λ／２）・（１／√ε）
ここで、λは空気中のＲＦＩＤの通信電磁波の波長であり、λ／２はその半波長である。また、εは、誘電体から形成されるベース部３０の媒質定数の比誘電率である。なお、ベース部３０と底部３ａとの間には僅かながら空気層が存在する等により、ベース部３０の媒質定数における共振条件からずれてしまう。このずれは空気層の厚みに依存するが一般的には空気の比誘電率がほぼ１．０であるため実質的な媒質定数の比誘電率εは１の方向、つまり低い方向にずれ、式（１）の長さＭは長い方向にずれる。

【0043】

しかし、ブースターアンテナとして機能する部分が細線状のものであれば幅Ｗは無視できるものの、本実施の形態における保護アンテナ部２０の幅Ｗは路面の様々な衝撃に耐久するため、無視できるような大きさではない。その場合、保護アンテナ部２０にて共振するための長さＭは、幅Ｗを加味して、図１１のようなモデルにて、式（２）にて求められる。
式（２）… Ｗ／２＋Ｗ／２＋Ｍ≧（λ／２）・（１／√ε）
この式（２）から、
式（３）… Ｍ≧（λ／２）・（１／√ε）−Ｗ
ただし、この式（２）、（３）では、Ｍ＞Ｗであることが必要である。

【0044】

なお、式（２）、（３）は、最適な共振を生じさせるための長さＭを求めるための、経験的に求められた簡易的な式である。ただし、長さＭが幅Ｗに対して十分に長い場合には、式（１）を用いても良い。

【0045】

ここで、λ／２＝１６ｃｍ、Ｗ＝３ｃｍ、ε＝３とすると、Ｍ≧６．２ｃｍとなる。しかし、実際に組み立てる場合、樹脂製のベース部３０やＩＣタグ５０等の接触部分や境界面には、僅かながら空気層が存在している。そのため、実質的な比誘電率は上記の数値から異なってくる。また、ＲＦＩＤの通信電磁波の周波数も、所定の幅を持った帯域となっている。そのため、長さＭは、上記の数値ではなく、概略的な寸法としても良い場合が多い。

【0046】

また一方で、保護アンテナ部２０は、電磁波の共振を生じさせるブースターアンテナとしての機能のみならず、外部からの衝撃に耐える（耐衝撃性を有する）程度の厚みを備えており、ＩＣタグ５０を保護するガード板としての機能をも有している。そのようなガード板の機能をも考慮すると、保護アンテナ部２０の長さＭは、上記の値よりも若干大きい寸法とするのが好ましい。

【0047】

なお、上記のように保護アンテナ部２０の長さＭを設定した場合に、実用的な感度に過不足が生じた場合、ＩＣタグ５０と通信を行うＩＣカードリーダの通信電波強度を調節することで、上記の感度不良を補うことができ、もってＩＣタグ５０との通信の際の実用的な距離を補うことができる。そのため、長さＭの精度は±１０％以内であれば、十分実用的であるが、±２０％程度であっても良い。なお、長さＭが若干大きい方が好ましいことを考慮すると、長さＭの一例としては、たとえば６．２ｃｍ≦Ｍ≦７．４ｃｍと設定するものがある。

【0048】

また、ＩＣタグユニット１０の厚みをＴとすると、その厚みＴは、保護アンテナ部２０の厚みＴ１とベース部３０の厚みＴ２との合計となる。ここで、保護アンテナ部２０の厚みＴ１は、マンホール蓋１における摩耗限度を考慮した厚みに設定される。たとえば、厚みＴ１は摩耗限度そのものに設定しても良く、若干の余裕を持たせた寸法に設定しても良い。また、ベース部３０の厚みＴ２は、水などの侵入からＩＣタグ５０を保護するため、ＩＣタグ５０の周囲を取り囲む構成とすることが好ましい。そのような厚みＴ２としては、たとえば４ｍｍとするものがある。

【0049】

＜効果について＞
以上のような構成のＩＣタグユニット１０では、金属から形成され、外部からの衝撃に耐える耐衝撃性を備える程度の厚みを有する保護アンテナ部２０を備えており、さらに樹脂を材料として形成され、保護アンテナ部２０を支持すると共に、ＩＣタグ５０を格納するベース部３０とを備えている。このため、ＩＣタグユニット１０の耐衝撃性を向上させることができる。

【0050】

そのため、ＩＣタグユニット１０の保護アンテナ部２０側がマンホール蓋１の取付凹部３から外部に露出する状態で配置され、そのＩＣタグユニット１０に対して車両が通過した場合のタイヤ等から衝撃を受けたり、土砂が大量に積もる等したときに衝撃を受けても、十分な耐衝撃性を備えさせることができる。また、耐衝撃性を備えると共に強度も向上させることができる。

【0051】

また、本実施の形態では、保護アンテナ部２０においては、ＲＦＩＤ通信を行う際に共振を生じさせることができ、保護アンテナ部２０をブースターアンテナとして機能させることができる。それにより、ＩＣタグユニット１０の感度を向上させることができ、ＲＦＩＤ通信における放射電磁波の飛距離を増大させることができる。それにより、ＲＦＩＤリーダ／ライタ装置の位置を従来よりも離すことができ、ユーザの利便性を向上させることができる。

【0052】

また、本実施の形態では、ベース部３０には一対の埋め込みボルト４０が一体的に取り付けられている。また、一対の埋め込みボルト４０は、その頭部４１側がベース部３０に埋設される状態で、かつベース部３０の長手方向（Ｘ方向）において中央から離間した位置にそれぞれ取り付けられている。加えて、一対の埋め込みボルト４０のそれぞれのネジ部４２は、取付凹部３の底部３ａを貫通する貫通孔３ｂに挿通され、その埋め込みボルト４０の他端側（Ｚ２側）からナット６０を捻じ込むことで、マンホール蓋１にＩＣタグユニット１０が固定される。このような固定手法を採用する場合、ベース部３０と一体化された一対の埋め込みボルト４０が互いに離れており、しかもナット６０を介してマンホール蓋１に締結固定されるので、強固な固定を実現可能となる。

【0053】

さらに、本実施の形態では、ベース部３０の長手方向（Ｘ方向）の寸法は、保護アンテナ部２０の長手方向（Ｘ方向）の寸法よりも大きく設けられていると共に、その保護アンテナ部２０の端部側側には、ベース部３０に食い込む爪部２３が設けられている構成を採用することもできる。このように構成する場合、保護アンテナ部２０がベース部３０から剥がれてしまうのを防止可能となる。それにより、ＩＣタグユニット１０の強度を一層向上させることが可能となる。また、ＩＣタグユニット１０の寿命を延ばすことも可能となる。

【0054】

また、本実施の形態では、保護アンテナ部２０は、ＩＣタグ５０と通信を行う電磁波により生じる高周波電流に共振を生じさせる寸法に設定されている。そのため、保護アンテナ部２０は、ブースターアンテナとして良好に機能させることができる。

【0055】

＜変形例＞
以上、本発明の一実施の形態について説明したが、本発明はこれ以外にも種々変形可能となっている。以下、それについて述べる。

【0056】

上述の実施の形態においては、ＩＣタグユニット１０は、マンホール蓋１に取り付けられるマンホール蓋用ＩＣタグユニットとして説明している。しかしながら、ＩＣタグユニット１０は、マンホール蓋１以外に取り付けられるものであっても良い。マンホール蓋１以外のものとしては、たとえば路面に設置される消火栓用の蓋、各種の弁を格納する部位の蓋、測量杭や鋲等、種々のものが挙げられる。

【0057】

また、上述の実施の形態においては、ＲＦＩＤ通信にて用いられるＵＨＦ帯の周波数として９２０ＭＨｚが挙げられている。しかしながら、ＲＦＩＤ通信にて用いられるＵＨＦ帯の周波数としては、たとえば８６０ＭＨｚから９６０ＭＨｚの帯域であれば、どのような周波数であっても良い。また、ＲＦＩＤ通信にて用いられる周波数としては、ＵＨＦ帯の周波数には限られず、２．４５ＧＨｚを中心とする周波数であっても良く、４３３ＭＨｚを中心とする周波数であっても良く、その他の周波数であっても良い。

【0058】

さらに、上述の実施の形態では、ネジ部材として頭部４１をベース部３０に埋め込んだ埋め込みボルト４０が用いられている。しかしながら、ネジ部材としては、その他のネジやナットを用いても良い。なお、ベース部３０にナットを埋め込んで、ナット取付穴４側からネジやボルトを捻じ込む構成を採用することも可能である。

【符号の説明】

【0059】

１…マンホール蓋（ＩＣタグ組み込みマンホール蓋に対応）、１ａ…表面、１ｂ…裏面、２…凹凸部、３…取付凹部、３ａ…底部、３ｂ…貫通孔、４…ナット取付穴、１０…ＩＣタグユニット（マンホール蓋用ＩＣタグユニットに対応）、２０…保護アンテナ部、２１…板状部、２２…突起部、２３…爪部、３０…ベース部、３１…ＩＣタグ格納部、４０…埋め込みボルト（ネジ部材に対応）、４１…頭部、４２…ネジ部、５０…ＩＣタグ、５１…本体部、５１ａ…樹脂部、５２…ＩＣインレット（ＩＣチップ体に対応）、５２ａ…ＩＣタグ基板、５２ｂ…ＩＣチップ、５２ｃ…コイルアンテナ、６０…ナット、ＩＡ…高周波電流、ＩＢ…２次波電流、Φ…磁力線（磁界）

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】