JP3156147U - 非接触ｉｄタグ - Google Patents

Abstract

【課題】周囲の空間を汚染せずに大きな風荷重の発生を抑制し、対象物からの熱伝導及び放射熱の影響を抑制する非接触ＩＤタグを提供する。【解決手段】非接触ＩＤタグ１は、所定の間隔をおいて積層された金属製の３枚の薄板２１〜２３と、対象物１０から最も離れた薄板２３上に配置された非接触ＩＤタグ１の本体２とを有している。非接触ＩＤタグ本体が対象物から最も離れるように対象物上に装着された際、複数の薄板と薄板間の空気層とが非接触ＩＤタグ本体と対象物との間に配置される。このため、対象物からの熱伝導及び放射熱の影響を抑制することができる。したがって、非接触ＩＤタグ本体の温度が使用温度範囲内に抑えられ、非接触ＩＤタグを正常に動作させることが可能となる。また、複数の薄板と薄板間の空気層によって非接触ＩＤタグ本体が加熱されるのを抑制するので、長期間使用しても周囲の空間を汚染しない。【選択図】図１

Description

本考案は、高温の対象物に装着されて使用される高温用の非接触ＩＤタグに関する。

近年、物品の識別に非接触ＩＤタグ（ＲＦＩＤタグ：Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ Ｉｄｅｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ）が多用されている。この非接触ＩＤタグの使用は、当該非接触ＩＤタグを構成する半導体チップや樹脂製フィルム状基板などの耐熱性能に基づいており、通常、−４０℃〜８５℃の温度範囲内に制限されている。仮に、非接触ＩＤタグを高温下で使用すると、半導体チップに含まれる回路の破壊や記憶データの消去が生じたり、フィルム状基板に皺（しわ）が生じたり、溶融したりする虞がある。

このような非接触ＩＤタグの低い耐熱性能にかかわらず、非接触ＩＤタグの高温条件下での使用を可能にする手段として、断熱材を併用する技術が知られている。例えば特許文献１には、非接触ＩＤタグ本体を構成する回路基板と、複数の断熱材と、これらの断熱材を積層状態で格納する外枠とを含み、適当な断熱材同士の間に回路基板が挟み込まれた非接触ＩＤタグが開示されている。

特開２００１−１７５８２３号公報

上記特許文献１に記載の非接触ＩＤタグにおいては、断熱性能を高めるために、例えば、イビウール等のセラミック繊維を固めた断熱材や珪酸カルシウム系の断熱材を用いても、当該断熱材が外枠で囲まれているため、長期間の使用で劣化した断熱材の屑などが周囲の空間に飛散しにくくなっている。しかしながら、当該屑を周囲に飛散させないためには、外枠が緻密な構造を有する必要があり、非接触ＩＤタグの厚み（高さ）や重量が増加する。非接触ＩＤタグの厚みが大きくなると、横から風を受けた際に非接触ＩＤタグの側面に大きな風荷重が生じ、吹き飛ばされる虞が生じる。

そこで、本考案の目的は、周囲の空間を汚染せずに大きな風荷重の発生を抑制し、対象物からの熱伝導及び放射熱の影響を抑制する非接触ＩＤタグを提供することである。

本考案の非接触ＩＤタグは、高温の対象物に装着された状態で使用される非接触ＩＤタグであって、所定の間隔をおいて積層された金属製の複数の薄板と、データを記憶する半導体チップを有し非接触でデータの送受信を行うことが可能な非接触ＩＤタグ本体とを備えている。そして、前記非接触ＩＤタグ本体が、最も外側に配置された薄板上に配置されている。

これによると、非接触ＩＤタグは、非接触ＩＤタグ本体が対象物から最も離れるように対象物上に装着された際、複数の薄板と薄板間の空気層とが非接触ＩＤタグ本体と対象物との間に配置される。このため、対象物からの熱伝導及び放射熱の影響を抑制することができる。したがって、非接触ＩＤタグ本体の温度が使用温度範囲内に抑えられ、非接触ＩＤタグを正常に動作させることが可能となる。また、複数の薄板と薄板間の空気層によって非接触ＩＤタグ本体が加熱されるのを抑制するので、長期間使用しても周囲の空間を汚染しない。さらに、非接触ＩＤタグが横から風を受けても、風は薄板間を通過するので、非接触ＩＤタグに大きな風荷重が作用しない。このため、非接触ＩＤタグが対象物から吹き飛ばされにくくなる。加えて、風が薄板間を通過するとき、薄板から熱が奪われて冷却される。このため、対象物からの熱伝導及び放射熱の影響を効果的に抑制することができる。

本考案において、前記非接触ＩＤタグ本体と前記最も外側に配置された薄板とが電気的に接続されており、前記最も外側に配置された薄板がデータを送受信する平面アンテナを構成することが好ましい。これにより、非接触ＩＤタグ本体の送受信距離を長くすることが可能となる。

また、本考案において、前記最も外側に配置された薄板が、前記複数の薄板の積層方向と直交する方向に分割された複数の分割板から構成されており、前記非接触ＩＤタグ本体が、前記複数の分割板に跨るように配置されていることが好ましい。これにより、平面アンテナを簡易に構成することができる。

また、本考案において、前記非接触ＩＤタグ本体と前記最も外側に配置された薄板との間には、断熱材が設けられていることが好ましい。これにより、対象物からの熱伝導及び放射熱の影響を効果的に抑制することができる。

また、本考案において、前記複数の薄板のうち、少なくともいずれかの薄板の両端が前記非接触ＩＤタグ本体側に曲げられていることが好ましい。これにより、非接触ＩＤタグが横から風を受けた際に、両端が曲げられた薄板に対象物に向う方向の揚力が生じる。このため、非接触ＩＤタグが対象物からより一層吹き飛ばされにくくなる。

また、本考案において、前記複数の薄板の少なくとも表面が、アルミニウム、金、銀及び銅のいずれかからなることが好ましい。これにより、アルミニウム、金、銀及び銅はいずれも熱線（赤外線）の放射率（吸収率）が０．１以下と少ないので、対象物からの放射熱の影響をより一層抑制することができる。

本考案の非接触ＩＤタグによると、非接触ＩＤタグは、非接触ＩＤタグ本体が対象物から最も離れるように対象物上に装着された際、複数の薄板と薄板間の空気層とが非接触ＩＤタグ本体と対象物との間に配置される。このため、対象物からの熱伝導及び放射熱の影響を抑制することができる。したがって、非接触ＩＤタグ本体の温度が使用温度範囲内に抑えられ、非接触ＩＤタグを正常に動作させることが可能となる。また、複数の薄板と薄板間の空気層によって非接触ＩＤタグ本体が加熱されるのを抑制するので、長期間使用しても周囲の空間を汚染しない。さらに、非接触ＩＤタグが横から風を受けても、風は薄板間を通過するので、非接触ＩＤタグに大きな風荷重が作用しない。このため、非接触ＩＤタグが対象物から吹き飛ばされにくくなる。加えて、風が薄板間を通過するとき、薄板から熱が奪われて冷却される。このため、対象物からの熱伝導及び放射熱の影響を効果的に抑制することができる。

本考案の第１実施形態による非接触ＩＤタグが対象物に装着された状態を示しており、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は平面図である。 本考案の第２実施形態による非接触ＩＤタグが対象物に装着された状態を示しており、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図であり、（ｃ）は平面図である。 本考案の第３実施形態による非接触ＩＤタグが対象物に装着された状態を示しており、（ａ）は正面図であり、（ｂ）は側面図である。

以下、本考案を実施するための形態について、図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
本考案の第１実施形態による非接触ＩＤタグ１は、図１に示すように、高温の対象物１０上に装着される。非接触ＩＤタグ１は、所定の間隔をおいて積層された金属製の３枚の薄板２１〜２３と、対象物１０から最も離れた薄板（最も外側の薄板）２３上に配置された非接触ＩＤタグ１の本体２とを有している。

なお、対象物１０は、例えば、連続鋳造により製造されて加熱状態のまま保管される鋳片である。この鋳片に非接触ＩＤタグ１が装着されることにより、選別が容易な非接触ＩＤタグ付き鋳片を得ることができる。ただし、本考案の適用対象は、この鋳片に限られるものではなく、例えば、高温で動作する機械や炉体などに対しても適用することが可能である。

本体２は、データを記憶する半導体チップと、当該データを送受信するためのアンテナと、フィルム基板とを有しており、このフィルム基板に半導体チップ及びアンテナが実装されたものである。また、本体２は、薄板２３の中央に断熱材４０を挟んで配置されている。本実施形態における本体２は、縦１２０ｍｍ、横３０ｍｍ、厚さ１ｍｍの全体が偏平な形状を有している。

本実施形態における３枚の薄板２１〜２３は、縦２００ｍｍ、横１００ｍｍの長方形平面形状を有しており、厚みが１ｍｍとなっている。また、３枚の薄板２１〜２３は、アルミニウムから構成されているが、金、銀および銅などの金属から構成されていてもよい。好ましくは、対象物１０からの熱線（赤外線）の放射率（吸収率）が０．１以下となるような材質であればよい。こうすれば、対象物１０からの放射熱によって薄板２１〜２３が加熱されにくくなる。このため、本体２に対する対象物１０からの放射熱の影響がより一層抑制される。また、耐熱樹脂の表面をアルミ箔で覆った複合材や上述の金属材料をメッキ処理した板材を薄板２１〜２３に採用しても同様の効果を得ることができる。なお、３枚の薄板２１〜２３は、対象物１０の温度が３００℃を超える場合は、放射率がやや大きくなるが耐熱性能に優れたステンレス鋼から構成されていてもよい。

また、３枚の薄板２１〜２３の下面の四隅には、スペーサ３１〜３３がそれぞれ配置されている。スペーサ３１は、例えば、発泡ポリイミドから構成され、スペーサ３２，３３は、例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）から構成されている。これらスペーサ３１〜３３の両端部には雄ねじ部が形成されており、薄板２１〜２３の上下面及び対象物１０の上面に形成された雌ねじ部にねじ込まれ、３枚の薄板２１〜２３が対象物１０上に取り付けられている。なお、これらスペーサ３１〜３３は、対象物１０と薄板２１との間、及び、３枚の薄板２１〜２３間のそれぞれが５ｍｍの間隔に保持されるように構成されているが、対象物１０と薄板２１との間、及び、３枚の薄板２１〜２３間を所定の間隔に保持することが可能であれば、どのような構成であってもよい。また、スペーサ３１〜３３の材質も、断熱性能がある程度高ければ、上述以外の材質から構成されていてもよい。例えば、熱伝導率の低いステンレス製の直径１ｍｍ程度の細いネジや厚さ０．１ｍｍ程度の薄板を使用し十分熱抵抗が大きくなるようにしてもよい。

本実施形態における断熱材４０は、発泡ポリエチレンからなり、平面サイズが本体２と同様であり、厚みが１５ｍｍとなっている。このように、本実施形態における非接触ＩＤタグ１の厚み（対象物１０からの高さ）が３４ｍｍと非常に薄く取り扱いやすくなっている。なお、断熱材４０も発泡ポリエチレン以外の断熱材料から構成されていてもよい。

このような非接触ＩＤタグ１の構成において、対象物１０が高温であると、対象物１０からの熱伝導と熱線による放射熱によって非接触ＩＤタグ１が対象物１０側（すなわち、薄板２１側）から順に加熱される。このとき、対象物１０と薄板２１との間、及び、薄板２１〜２３間には熱抵抗が非常に大きい空気層が存在するので、断熱効果が大きくなって本体２が温められにくくなる。さらに、これら空気層は外部と連通しているので、外部からの風が対象物１０と薄板２１との間、及び、薄板２１〜２３間に流れる。このため、薄板２１〜２３の表面から熱が奪われ冷却されるので、対象物１０からの熱伝導及び放射熱の影響を効果的に抑制することができる。加えて、非接触ＩＤタグ１が横から風を受けても、風はこれら空気層を通過するので、非接触ＩＤタグ１に大きな風加重が発生しない。このため、非接触ＩＤタグ１が対象物１０から吹き飛ばされにくくなる。

また、本実施形態における対象物１０の温度が３１８℃のときに、３枚の薄板２１〜２３及び本体２の温度を測定すると、薄板２１が１８７℃、薄板２２が１０９℃、薄板２３が６１℃、本体２が４４℃となった。このように対象物１０の温度が３１８℃という高温であっても、本体２の温度がその使用温度範囲（−４０℃〜８５℃）内に保たれ、本体２が正常に動作し続けることが確認された。

以上のように、本実施形態における非接触ＩＤタグ１によると、本体２が対象物１０から最も離れるように非接触ＩＤタグ１が対象物１０上に装着された際、３枚の薄板２１〜２３とこれら薄板２１〜２３間の空気層とが本体２と対象物１０との間に配置されるので、対象物１０からの熱伝導及び放射熱の影響を抑制することができる。このため、本体２の温度が使用温度範囲内に抑えられ、非接触ＩＤタグ１を正常に動作させることが可能となる。また、３枚の薄板２１〜２３とこれら薄板２１〜２３間の空気層で本体２が加熱されるのを抑制しているので、長期間使用しても周囲の空間を汚染しない。これは薄板２１〜２３が、劣化しても屑が周囲空間に飛散しない金属材料から構成されているからである。また、本体２が断熱材４０を挟んで薄板２３上に配置されているので、対象物１０からの熱伝導及び放射熱の影響を効果的に抑制することができる。

（第２実施形態）
続いて、本考案の第２実施形態による非接触ＩＤタグ２０１について、図２を参照しつつ以下に説明する。本実施形態における非接触ＩＤタグ２０１は、第１実施形態の薄板２２上の構成が若干異なるだけで、これ以外は第１実施形態と同様である。なお、第１実施形態と同様なものに関しては、同符号で示し説明を省略する。

非接触ＩＤタグ２０１は、第１実施形態の薄板２３が積層方向（上下方向）と直交する方向（水平方向であって薄板２３の長手方向）に分割されてなる２枚の分割板２２３ａ，２２３ｂを有している。これら分割板２２３ａ，２２３ｂは、薄板２２上において４つのスペーサ３３及び２つのスペーサ３５によって支持されている。また、これら分割板２２３ａ，２２３ｂは、所定の間隔をおいて配置されており、パッチアンテナ（平面アンテナ）を構成している。

２つのスペーサ３５は、例えば、耐熱発泡樹脂をアルミ箔で覆われて構成されており、分割板２２３ａ，２２３ｂと薄板２２とを電気的に接続している。なお、スペーサ３５は、０．１ｍｍ程度の薄いアルミ板もしくはステンレス板で構成されていてもよい。この場合、アルミ板もしくはステンレス板をスポット溶接などで分割板２２３ａ，２２３ｂと薄板２２とに連結すればよい。

本実施形態における分割板２２３ａ，２２３ｂは、共に縦９０ｍｍ、横１００ｍｍの長方形平面形状を有しており、厚みが１ｍｍとなっている。そして、これら分割板２２３ａ，２２３ｂを２０ｍｍの間隔をおいて配置し、２つのスペーサ３５の間隔を１５０ｍｍとすると、９５３ＭＨｚの電波で共振し、捕らえた電波を本体２に供給することが可能となる。このように２枚の分割板２２３ａ，２２３ｂを所定の間隔をおいて配置するだけで、パッチアンテナを簡易に構成することができる。なお、分割板２２３ａ，２２３ｂのサイズ及び両者の間隔は適宜変更してもよい。つまり、捕らえたい電波の周波数に合わせて変更すればよい。

２枚の分割板２２３ａ，２２３ｂ上には、本体２が配置されている。本体２は、分割板２２３ａ，２２３ｂを跨いで配置されており、分割板２２３ａ，２２３ｂと電気的に接続されている。これにより、パッチアンテナ（分割板２２３ａ，２２３ｂ）で捕らえた電波が本体２に供給される。このため、本体２にアンテナが内蔵されただけのものよりも、非接触ＩＤタグ２０１の送受信距離を長くすることが可能となる。ここでいう、「本体２と分割板２２３ａ，２２３ｂとの電気的接続」は、金属が直接接触することで電気的に接続していてもよいし、例えば、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）樹脂などのフィルムを介して静電容量で接続していてもよい。

以上のように、本実施形態における非接触ＩＤタグ２０１においても、本体２が対象物１０から最も離れるように非接触ＩＤタグ２０１が対象物１０上に装着された際、２枚の薄板２１，２２及び分割板２２３ａ，２２３ｂと、これら薄板２１，２２及び分割板２２３ａ，２２３ｂ間の空気層とが本体２と対象物１０との間に配置されるので、第１実施形態と同様に対象物１０からの熱伝導及び放射熱の影響を抑制することができる。また、第１実施形態と同様な構成部分においては、上述と同様な効果を得ることができる。さらに、本実施形態においては、断熱材４０が省略されているので、この分だけ非接触ＩＤタグ２０１の厚みが小さくなる。このため、風荷重の発生をより抑制することができ、対象物１０から吹き飛ばされにくくなる。加えて、厚みが小さくなることで、非接触ＩＤタグ２０１自体も取り扱いやすくなる。なお、断熱材４０が省略されても、第１実施形態における薄板２３は対象物１０が３１８℃のときに、６１℃までしか温度が上昇していない。これより、本実施形態における本体２は、同条件において６１℃以下の温度になる。したがって、本体２の温度が使用温度範囲内に抑えられ、非接触ＩＤタグ２０１を正常に動作させることが可能となる。

（第３実施形態）
続いて、本考案の第３実施形態による非接触ＩＤタグ３０１について、図３を参照しつつ以下に説明する。本実施形態における非接触ＩＤタグ３０１は、第１及び第２実施形態の薄板２１に該当する薄板３２１の周縁部３２１ａが本体２側に曲げられているだけで、これ以外は第２実施形態と同様である。なお、第２実施形態と同様なものに関しては、同符号で示し説明を省略する。

薄板３２１は、図３に示すように、長手方向の両端部及び長手方向と直交する方向の両端部がともに対象物１０から離れるように曲げられている。このように薄板３２１の端部が曲げられることで、例えば、図３（ａ）に示すように、風が矢印Ａ方向（長手方向と直交する方向）に吹いていると、薄板３２１と対象物１０との間において、入口部分（図３（ａ）中右方）と中央部分とに圧力差が生じる。つまり、入口部分が中央部分よりも間隔が広くなっているため、薄板３２１と対象物１０との間を通り抜ける風の速度が中央部分で早くなり、入口部分よりも中央部分の圧力が低くなる。このため、薄板３２１に対象物１０に向かう方向の揚力が生じ、非接触ＩＤタグ３０１が対象物１０に押さえ付けられる。したがって、非接触ＩＤタグ３０１が対象物１０からより一層吹き飛ばされにくくなる。

また、図３（ｂ）に示すように、風が矢印Ｂ方向（長手方向）に吹いていると、薄板３２１と対象物１０との間において、中央部分の方が入口部分（図３（ｂ）中右方）よりも圧力が低くなる。したがって、上述と同様に、非接触ＩＤタグ３０１が対象物１０からより一層吹き飛ばされにくくなる。

以上のように、本実施形態における非接触ＩＤタグ３０１においても、第１及び第２実施形態と同様な構成においては、同じ効果を得ることができる。

本実施形態においては、対象物１０に最も近い薄板３２１の周縁部だけが曲げられていたが、他の２枚の薄板のいずれかだけが同様に曲げられていてもよいし、３枚の薄板のうち２枚の薄板が同様に曲げられていてもよいし、３枚の薄板すべてが同様に曲げられていてもよい。これにおいても、上述と同様の効果を得ることができる。さらに、薄板３２１は、周縁部全体が曲げられているが、薄板の長手方向又は当該長手方向と直交する方向の両端部だけが曲げられていてもよい。このときは、長手方向又は当該長手方向と直交する方向に沿って風が吹いた場合に上述と同様の効果が得られる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は上述の実施の形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な変更が可能なものである。例えば、上述の実施形態においては、３枚の薄板（最上層の薄板が分割板で構成されているものも含む）が積層されているが、２枚又は４枚以上の薄板が積層されていてもよい。また、第２実施形態においては、最上層の薄板が３以上の分割板によって構成されていてもよい。

本考案は、高温の対象物の識別に利用することができる。

１，２０１，３０１ 非接触ＩＤタグ
２ 本体（非接触ＩＤタグ本体）
１０ 対象物
２１〜２３ 薄板
４０ 断熱材
２２３ａ，２２３ｂ 分割板

Claims (6)

1. 高温の対象物に装着された状態で使用される非接触ＩＤタグであって、
   所定の間隔をおいて積層された金属製の複数の薄板と、
   データを記憶する半導体チップを有し非接触でデータの送受信を行うことが可能な非接触ＩＤタグ本体とを備えており、
   前記非接触ＩＤタグ本体が、最も外側に配置された薄板上に配置されていることを特徴とする非接触ＩＤタグ。
2. 前記非接触ＩＤタグ本体と前記最も外側に配置された薄板とが電気的に接続されており、
   前記最も外側に配置された薄板がデータを送受信する平面アンテナを構成することを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＤタグ。
3. 前記最も外側に配置された薄板が、前記複数の薄板の積層方向と直交する方向に分割された複数の分割板から構成されており、
   前記非接触ＩＤタグ本体が、前記複数の分割板に跨るように配置されていることを特徴とする請求項２に記載の非接触ＩＤタグ。
4. 前記非接触ＩＤタグ本体と前記最も外側に配置された薄板との間には、断熱材が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の非接触ＩＤタグ。
5. 前記複数の薄板のうち、少なくともいずれかの薄板の両端が前記非接触ＩＤタグ本体側に曲げられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の非接触ＩＤタグ。
6. 前記複数の薄板の少なくとも表面が、アルミニウム、金、銀及び銅のいずれかからなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の非接触ＩＤタグ。

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