JP3570512B2 - RFID element for metal body and apparatus for identifying metal body using the same - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、RFID(無線周波数識別:Radio Frequency Identification)技術を用いた、バッテリを有しない金属体用RFID素子及びこれを用いた金属体の識別装置に関する。更に詳しくはガス管、上水道管、下水道管、ケーブル管、光ファイバ管、オイル輸送管、薬液輸送管などの各種の金属管や金属製物体などの金属体を地下や地中、或いは地上に敷設する際に、又は敷設した後に、その種類毎に非接触で金属体を識別するための金属体用RFID素子及びこれを用いた金属体の識別装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
石油精製設備、発電設備、造船所、化学工場などの複雑化した大型プラントでは殆ど同じ外径を有する多数種類の金属管が地下や地上に敷設される。こうした大型プラントを新しく短期間で構築するときのように、一度に多数種類の金属管を敷設する必要がある場合には、金属管を異なった種類のものに誤って接続しないように、接続前に金属管自体に識別記号や文字をペンキなどの脱色しにくい色材で付し、この識別記号や文字を参照データにして、金属管の敷設年月日、材質、サイズ、製造メーカー、管内を流れる流体名、配管経路、その他必要なデータを別の図面や帳票に記載するか、電子化してコンピュータに記録していた。そして金属管の接続時には図面、帳票又はコンピュータリストと金属管自体の識別記号等を目視で判別、照合していた。また金属管を敷設した後、点検、修理又は交換する際にも、接続時と同様に図面等と金属管自体の識別記号等を目視により判別して、金属管の履歴情報と照合していた。また点検等の結果の情報も金属管自体の識別記号等を照合しながら帳票等に記録していた。こうした金属管の識別照合作業は都市の地中に埋設された金属管についても同様に行われていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、金属管自体に識別記号や文字を付してこれを目視で判別、照合する従来の方法では、照明設備が不十分な地下に敷設された金属管や、地中に敷設された金属管や、或いは入り組んで地上に敷設された金属管などに対しては判別や照合に相当な時間と労力を要し、識別間違いを起こすことがあった。
この点を改善するために、非接触式の金属体用RFID素子を金属管に付設することが試みられている。しかし、金属管が鋳鉄管、鋼管などの磁性体である場合には、こうした管体の外面に上記金属体用RFID素子を直接又は極めて近い場所に取付けると、このRFID素子のアンテナコイルの自己インダクタンスが変化して外部の識別装置から送信された電波の共振周波数が変わってしまい、かつアンテナコイルのQ値が大きく低下して、RFID機能を果すことができない問題点があった。
本発明の目的は、金属管などの金属体に一体的に取付けても識別装置から送信したRDID回路を活性化するための共振周波数やアンテナコイルのQ値が変化せず、正確に金属体を識別し得る金属体用RFID素子及びこれを用いた金属体の識別装置を提供することにある。
【0004】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る発明は、図2及び図6に示すように、金属体20に付設され、磁芯となる磁性材11とこの磁性材に巻かれたアンテナコイル12とこのアンテナコイルに接続されたRFID回路13とを備え、RFID回路13が金属体固有のデータを記憶するメモリ13fを有し、金属体の識別装置30からの特定周波数の電波により活性化し、この電波のデータ通信による読出しコマンドに応じてメモリ13fから上記データの読出しを行うとともに書込みコマンドに応じてメモリ13fにデータを書込み、識別装置30に対して応答信号を発生するように構成された金属体用RFID素子10であって、アンテナコイル12の外周面が金属体20の外面に対向して金属体20に一体的に取付けられ、磁芯となる磁性材11は直径が0.1〜30μmの軟磁性金属の粉末又は厚さが0.1〜10μmの軟磁性金属のフレークが10〜95重量%プラスチックに含有された複合材により形成されたことを特徴とする金属体用RFID素子である。
【0005】
外部の識別装置30からRFID素子10の識別コード質問信号をRFID素子10に送信する。この質問信号の特定周波数の電波をアンテナコイル12が受信すると電磁誘導でこのコイル12に発生する電力によってRFID回路13が活性化する。質問信号を受信したRFID素子10はその金属体固有の識別コードを識別装置30に送信し、識別コードを受信した識別装置30はその金属体を特定する。このRFID素子10はアンテナコイル12の外周面を金属体20の外面に対向して取付けているため、コイル12に発生して放射する磁力線は磁性材11の軸方向を向く。この方向は金属体20の外面とほぼ平行であって磁力線の多くは金属体20を通過しないため、金属体20の材質が鋳鉄や鋼鉄などの強磁性体であってもその影響を受けにくい。また、磁芯となる磁性材11は、軟磁性金属の粉末とプラスチックとの複合材、又は軟磁性金属のフレークとプラスチックとの複合材により形成されるので、渦電流が生じて共振特性を低下させるようなことはない。この結果、コイル12の自己インダクタンスの変化は少ないので、質問信号の周波数の変化は少なく、またコイル12のQ値の低下も少ないので、確実にRFID素子10は活性化され、かつ識別装置30とのデータ通信を行うことができる。
【0006】
請求項4に係る発明は、請求項1ないし3のいずれかに係る発明であって、金属体20が金属管であって、磁性材11とアンテナコイル12とコンデンサ13が絶縁性部材16により被包され、絶縁性部材16の金属管20に接する部分が凹面16aに形成された金属体用RFID素子である。
絶縁性部材16の金属管20に接する部分を凹面にすることにより、安定した状態でRFID素子10を取付けることができる。
【0008】
請求項5に係る発明は、図6に示すように、金属体20に一体的に取付けられた請求項1ないし4いずれか記載の金属体用RFID素子10に向けて特定周波数の電波を送信してこの素子10のRFID回路13を活性化しかつこの回路13のメモリ13fに対してデータの読出し・書込みを行いRFID素子10からの応答信号を受信して金属体20を識別するように構成された金属体の識別装置である。
この外部の識別装置30から特定周波数の電波を送信すると、この電波によりRFID素子10のRFID回路13が活性化し、同時にこの回路13のメモリ13fからデータの読出し・書込みが行われる。識別装置30がRFID素子10からの応答信号を受信することにより、この金属体20を識別することができる。
【0009】
【発明の実施の形態】
(a) 金属体用RFID素子の用途
本発明のRFID素子が識別する金属体としては、主としてガス管、上水道管、下水道管、ケーブル管、光ファイバ管、オイル輸送管、薬液輸送管などの地下や地中、或いは地上に敷設される各種の金属管が挙げられる。これらの金属管以外にも、特殊な目的で敷設され、後日点検、修理又は交換する必要のある金属製物品を識別するためにも適用できる。金属管の材質としては、鉄管、鋳鉄管、銅又は銅合金管、耐食又は耐熱合金管等に代表される強磁性又は導電性の材料が挙げられる。
(b) 金属体用RFID素子の構成
図6に示すように、金属体用RFID素子10は、磁芯となる磁性材11とこの磁性材に巻かれたアンテナコイル12とこのアンテナコイルに接続されたRFID回路13とを備える。このRFID回路13は電源回路13aと無線周波数(RF)回路13bと変調回路13cと復調回路13dとCPU13eとこれに接続された金属体固有のデータを記憶するメモリ13fを有する。電源回路13aはコンデンサ(図示せず)を内蔵し、このコンデンサはアンテナコイル12とともに共振回路を形成する。このコンデンサにはアンテナコイル12が特定の共振周波数の電波を受信したときにその電磁誘導で生じる電力が充電される。電源回路13aはこの電力を整流し安定化してCPU13eに供給し、RFID回路13を活性化する。
【0010】
RFID素子10のメモリ13fはROM(read only memory)、RAM(ramdom−access memory)及びEEPROM(electrically erasable pogramable read only memory)を含み、CPU13eの制御の下で金属体の識別装置30からの電波のデータ通信による読出しコマンドに応じて記憶されたデータの読出しを行うとともに、識別装置30からの書込みコマンドに応じてデータの書込みが行われる。
例えば金属体が金属管である場合、RFID素子のメモリ13fには、次のようなデータが記憶される。
(ア) 金属管の製造直後にRFID素子を取付けるときには、その製造条件、サイズ、材質、検査結果などのデータが記憶され、金属管を敷設現場に適切に納入するのに役立てる。
(イ) 金属管の敷設前にRFID素子を取付けるときには、敷設されるプラント名、敷設場所、敷設順序、管内を流れる流体名、流体の系統などのデータが記憶され、金属管の誤った接続を防止するとともに、敷設後の点検時の当該金属管の検出を容易にする。
(ウ) 金属管の敷設後には、金属管の使用中の温度、異常の有無などのデータを書込み、次の点検、保全に役立てる。
【0011】
アンテナコイル12の磁芯となる磁性材11の形状は、中実の板状、円柱状、角柱状が採用される。この磁性材11としては、軟磁性金属の粉末又はフレークとプラスチックとの複合材が挙げられる。ここで、軟磁性金属の粉末には、カルボニル鉄粉又は還元鉄粉が用いられ、軟磁性金属のフレークには、鉄、パーマロイ、アモルファス合金等をアトマイズ法により微細化して軟磁性金属の粉末を成形した後、この軟磁性金属の粉末を機械的に扁平化して得られたフレークが用いられる。
【0012】
軟磁性金属とプラスチックの複合材の製法としては、軟磁性金属の粉末又はフレークと、ナイロン樹脂、ポリエチレン樹脂、アクリル樹脂、塩化ビニル樹脂等のプラスチックの粉末との混合物を混練し、この混練物をペレット化した後に射出成形して所定の形状とする方法が適当である。この場合、上記混合物の射出時に磁性方向に磁場を掛け、軟磁性金属を整列させれば、RFID素子としての特性は更に向上する。また軟磁性金属の粉末又はフレークとプラスチックの粉末との混合物をロールで板状とした後に短冊に切断したり、圧縮成形したり、或いは型に鋳込んだりして成形してもよい。上記いずれの方法においても、磁場を掛けて軟磁性金属を整列させることにより特性は向上する。
【0013】
軟磁性金属が粉末である場合には、その直径は0.1〜30μmの範囲内にあることが好ましく、0.3〜5μmの範囲内にあることが更に好ましい。軟磁性金属がフレークである場合には、その厚さが0.1〜10μmの範囲内にあることが好ましく、0.3〜5μmの範囲内にあることが更に好ましい。軟磁性金属の粉末の直径が上記範囲より細かい場合は粉末が酸化し易く、大きすぎると渦電流による損失が増大する問題が生じる。プラスチックと軟磁性金属の混合比率は軟磁性金属が10〜95重量%であることが好ましく、40〜90重量%であることが更に好ましい。残部はプラスチックである。軟磁性金属の含有率が上記範囲より少ないと透磁率が低すぎる不具合があり、上記範囲を越えると軟磁性金属同士が直接接して磁性材11が導電性となるため損失が大きくなる不具合がある。上記磁性材に巻かれるアンテナコイル12は、導電性に優れた銅、銅合金(Cu−Cr,Cu−Be,Cu−Zn)、アルミニウム等の導線である。この導線は絶縁皮膜で被覆しておくことが好ましい。
【0014】
図1及び図5に示す電磁遮蔽材14は、金属体が鉄や鋳鉄のような強磁性材料からなる場合に、こうした金属体からの電磁気的影響を避けて、RFID素子の共振回路の共振特性をより向上させるために用いられる。このために電磁遮蔽材は磁性材より広い面積を有することが必要である。また電磁遮蔽材は金属体の表面、アンテナコイルの外周面、磁性材の表面と僅かに間隔をあけて、これらと直接接触しないように設置することが好ましい。更に電磁遮蔽材は高純度のアルミニウム、高純度の銅又は銅合金などの非磁性であって導電性を有する板材、薄膜である。
この電磁遮蔽材を用いた場合には、電磁遮蔽材がある状態で所定の共振周波数となるように磁性材及びアンテナコイルの大きさ、コイル巻き数、コンデンサの容量が選定される。この電磁遮蔽材をコイルの外周面と金属体との間に介装すると、共振時に磁性材から出た磁力線のうち金属体を通過しようとする磁力線は、高い導電性を有する電磁遮蔽材上を通過する。この電磁遮蔽材は非磁性であってかつ導電性を有するため、ヒステリシス損が極めて少なく渦電流損失は殆ど発生しない。この結果、金属体が強磁性体であっても共振回路に影響を及ぼさず、アンテナコイルが金属体と電磁気的に遮断されるので、コイルの自己インダクタンスの変化及びQ値の低下を完全に防止できる。
【0015】
図1〜図4に示すように、本発明の磁性材11、アンテナコイル12、RFID回路13等は直射日光や風雨に曝されたり、高温高湿の環境下に置かれたり、地中に埋設されたりすることから、気密性、水密性及び耐候性に優れた絶縁性部材16で被包されることが好ましい。この絶縁性部材16は加工が容易で量産し易い、ポリプロピレン、ナイロン、ポリエステル、塩化ビニル、酢酸ビニル、ABS、ポリエチレン、エポキシ樹脂などのプラスチックが好ましい。磁性材、アンテナコイル、RFID回路等をプラスチックケースで密閉してもよいが、これらを鋳込むように射出成形したプラスチック体の方が長期間敷設した場合に耐久性がより向上し、電気的特性が変化せず好ましい。金属体が磁性材料からなる場合で電磁遮蔽材を設けないときには、アンテナコイルの外周面と金属体との外面との間隔が60mm以上になるようにプラスチック体を射出成形することが好ましい。磁性材と金属体との間のプラスチックが電磁遮蔽材としての機能を果たすからである。金属体が金属管の場合には、プラスチックケース又はプラスチック体の金属管に接する部分は凹面16a(図1)にしておくことが安定してRFID素子10を取付けることができるため好ましい。この凹面は口径が単一種類の金属管にRFID素子を取付ける場合には、金属管の外周面と同じ曲率半径の湾曲面であることがRFID素子を取付たときに最も安定して好ましい。口径の異なる複数種類の金属管に対してRFID素子を取付ける場合には、その凹面は形状を変えずに共通に使用できる、汎用性のある断面V字型(図1)が好ましい。
【0016】
(c) 金属体用RFID素子の金属体への取付け方法
請求項1に係る発明では、図1又は図2に示すようにアンテナコイル12の外周面が金属体20の外面に対向するようにして、RFID素子10は金属体20に一体的に取付けられる。RFID素子を金属体の外面に接着剤で直接接着してもよいし、ねじ等の螺合手段で取付けてもよい。金属体が金属管の場合には、RFID素子を金属管の外周面に接触させた後、図1及び図2に示すように接着テープ19をRFID素子10の上から巡らせて一体化するか、RFID素子にベルト(図示せず)を設けてベルトを締付け固定することにより一体化してもよい。或いは図示しないが絶縁性部材の金属体に接する部分に強力な永久磁石を固着しておいて、この磁力により接着してもよい。
【0017】
図3に示すようにアンテナコイル12の軸心方向Xを鉛直方向にする場合には、金属管20の側面に金属管の外周面の接線に平行にRFID素子10を取付ける。即ち、アンテナコイル12の軸心方向を金属管20の軸心方向に垂直にして配置する。図5にこのときの等価回路を示す。また図4に示すようにアンテナコイル12の軸心方向Xを水平に向けて金属管20の軸心方向に平行にして配置する場合には、金属管20の表面にRFID素子10を取付ける。図3及び図4において破線矢印は共振時に放射する磁力線を示す。
【0019】
(d) 金属体の識別装置の構成とこの装置による金属体の識別方法
図6に示すように、金属体の識別装置30はハンディ型のRFIDコントローラであって、送受信アンテナ31とバッテリを内蔵する電源回路32と無線周波数(RF)回路33と変調回路34と復調回路35を備える。更に識別装置30はCPU36とこれに接続されたメモリ37、ディスプレイ38及び入力装置39を有する。
このように構成された識別装置30によりRFID素子10を取付けた金属体を識別する方法の一例を説明する。この例では金属体はプラント工場に敷設された鋼管であって、図1に示すようにRFID素子10が取付けられる。図6に戻って、このRFID素子10のメモリ13fには鋼管固有のデータ(識別コード、管のサイズ、管の材質、管を流れる流体名等)が予め記憶されている。識別装置30の送受信アンテナ31からRFID素子10のアンテナコイル12に向けてその識別コード質問信号を特定周波数の電波により送信する。この質問信号は2値化されたデジタル信号である。このデジタル信号は識別装置30の信号発生器(図示せず)から発せられ、変調回路34で変調を受ける。RF回路33ではこの変調した信号を増幅してアンテナ31から送信する。この変調には例えばASK(振幅変調)、FSK(周波数変調)又はPSK(位相変調)が挙げられる。
【0020】
送信された質問信号の電波はRFID素子10のアンテナコイル12の外周面と鋼管20との間に設けられた電磁遮蔽材14(図1)により周波数が変化することなく、アンテナコイル12に受信される。この受信により、電源回路13aのコンデンサにはその電磁誘導で生じる電力が充電される。電源回路13aはこの電力を整流し安定化して、CPU13eに供給し、RFID回路13を活性化する。次いでRFID回路13のRF回路13bでは復調に必要な信号のみを取込み、復調回路13dで元のデジタル信号の質問信号を再現させてメモリ13fから鋼管固有の識別コードをはじめとして管のサイズ、管の材質、管を流れる流体名等のデータを識別装置30に送信する。このデータの送信は2値化された識別コードをRFID回路13の変調回路13cで変調し、RF回路13bで増幅してアンテナコイル12から送出することにより行われる。
【0021】
次にこのデータを受信した識別装置30では当該鋼管の固有の情報をディスプレイ38で確認することができる。ここで鋼管を点検し、その結果をRFID素子10のメモリ13fに書込むときには、入力装置39より点検結果のデータを入力し、識別コードを送信したときと同様に識別装置30からRFID素子10に送信する。この点検結果のデータはRFID素子10のメモリ13fに書込まれ、次の点検時の参考となる。
【0022】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の金属体用RFID素子は、アンテナコイルの外周面を金属管などの金属体の外面に対向して金属体に付設し、磁芯となる磁性材を軟磁性金属の粉末又はフレークとプラスチックの複合材により形成したので、金属体に一体的に取付けてもRFID素子の共振周波数やコイルのQ値が変化せず、確実に金属体を識別することができる。この結果、多種類の金属管が入り組んだプラント工場において各金属管に本発明のRFID素子を取付け、識別装置で質問信号を送信し、応答信号で確認しながら金属管の敷設又は点検等を行えば錯誤による金属管の接続や点検等を防止できる。また点検時などに金属管の状況をRFID素子のメモリに書込んでおけば、金属管の履歴を後日、識別装置でRFID素子のメモリから読出して確認することもできる。
【図面の簡単な説明】
【図1】RFID素子の金属体への取付け状況を示す断面図。
【図2】RFID素子の金属体への別の取付け状況を示す断面図。
【図3】図1に対応したRFID素子の金属体への取付け状況を示す斜視図。
【図4】図2に対応したRFID素子の金属体への取付け状況を示す斜視図。
【図5】本発明の金属体用RFID素子の等価回路を示す図。
【図6】本発明の金属体用RFID素子及び金属体の識別装置の回路構成図。
【符号の説明】
10 金属体用RFID素子
11 磁性材(磁芯)
12 アンテナコイル
13 RFID回路
13f メモリ
16 絶縁性部材
16a 凹面
20 金属体(金属管)
30 金属体の識別装置[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an RFID element for a metal body without a battery using an RFID (Radio Frequency Identification) technology and an apparatus for identifying a metal body using the same. More specifically, various metal pipes such as gas pipes, water pipes, sewer pipes, cable pipes, optical fiber pipes, oil transport pipes, chemical transport pipes, and metal objects such as metal objects are laid underground, underground, or above ground. TECHNICAL FIELD The present invention relates to a metal body RFID element for identifying a metal body in a non-contact manner for each type when or after laying, and a metal body identification device using the same.
[0002]
[Prior art]
In complex large-scale plants such as petroleum refining facilities, power generation facilities, shipyards, and chemical factories, many types of metal pipes having almost the same outer diameter are laid underground and above ground. If multiple types of metal pipes need to be laid at once, such as when building a new large plant in a short period of time, make sure that the metal pipes are not accidentally connected to different types. The metal tube itself is provided with an identification symbol or character using a color material such as paint that is difficult to decolorize, and the identification symbol or character is used as reference data to determine the date and time of laying the metal tube, material, size, manufacturer, and inside the tube. The name of the flowing fluid, the piping route, and other necessary data were described in another drawing or form, or were digitized and recorded on a computer. At the time of connection of the metal tube, the drawing, the form or the computer list, and the identification symbol of the metal tube itself were visually identified and collated. Also, when laying the metal pipe, when inspecting, repairing or replacing it, the drawing and the like and the identification code of the metal pipe itself were visually discriminated as in the case of connection, and collated with the history information of the metal pipe. . In addition, information on the results of inspections and the like is also recorded on a form or the like while checking the identification code and the like of the metal tube itself. Such identification and collation work for metal pipes was similarly performed for metal pipes buried underground in cities.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the conventional method of attaching identification symbols and characters to the metal pipe itself and visually discriminating and collating it, metal pipes laid underground with insufficient lighting equipment or metal pipes laid underground In addition, a considerable amount of time and effort is required for discrimination and collation for a metal tube or the like laid on the ground in a complicated manner, and an identification error may occur.
In order to improve this point, it has been attempted to attach a non-contact type RFID element for a metal body to a metal tube. However, when the metal tube is a magnetic material such as a cast iron tube or a steel tube, the self-inductance of the antenna coil of the RFID element can be increased by attaching the RFID element for a metal body directly or very close to the outer surface of such a tube. Has changed, the resonance frequency of the radio wave transmitted from the external identification device has changed, and the Q value of the antenna coil has been greatly reduced, so that the RFID function cannot be performed.
An object of the present invention is to accurately mount a metal body without changing a resonance frequency for activating an RDID circuit transmitted from an identification device or a Q value of an antenna coil even when integrally mounted on a metal body such as a metal tube. An object of the present invention is to provide an RFID element for a metal body that can be identified and a metal body identification device using the same.
[0004]
[Means for Solving the Problems]
As shown in FIGS. 2 and 6, the invention according to claim 1 is attached to a
[0005]
The identification code interrogation signal of the
[0006]
The invention according to claim 4 is the invention according to any one of claims 1 to 3 , wherein the
By making the portion of the
[0008]
According to a fifth aspect of the present invention, as shown in FIG. 6, a radio wave of a specific frequency is transmitted to the metal
When a radio wave of a specific frequency is transmitted from the external identification device 30, the radio wave activates the
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
(A) Use of RFID Element for Metal Body The metal body identified by the RFID element of the present invention is mainly used in underground such as gas pipes, water pipes, sewer pipes, cable pipes, optical fiber pipes, oil transport pipes, and chemical transport pipes. And various metal pipes laid underground or on the ground. In addition to these metal pipes, the present invention can also be applied to identify metal articles that are laid for a special purpose and need to be inspected, repaired, or replaced at a later date. Examples of the material of the metal tube include ferromagnetic or conductive materials represented by iron tubes, cast iron tubes, copper or copper alloy tubes, corrosion-resistant or heat-resistant alloy tubes, and the like.
(B) Configuration of RFID Element for Metal Body As shown in FIG. 6, the RFID element for
[0010]
The memory 13f of the
For example, when the metal body is a metal tube, the following data is stored in the memory 13f of the RFID element.
(A) When mounting an RFID element immediately after manufacturing a metal tube, data such as manufacturing conditions, size, material, and inspection result are stored, which is useful for appropriately delivering the metal tube to a laying site.
(A) When installing an RFID element before laying a metal pipe, data such as the name of the plant to be laid, the place of laying, the order of laying, the name of the fluid flowing through the pipe, and the system of the fluid are stored. Prevention and easy detection of the metal tube during inspection after installation.
(C) After laying the metal tube, write data such as the temperature during use of the metal tube and whether there is any abnormality, and use it for the next inspection and maintenance.
[0011]
The shape of the
[0012]
As a method of manufacturing a soft magnetic metal and plastic composite material, a mixture of soft magnetic metal powder or flakes and a plastic powder such as nylon resin, polyethylene resin, acrylic resin, and vinyl chloride resin is kneaded, and this kneaded material is mixed. A suitable method is to pelletize and then injection mold into a predetermined shape. In this case, if a magnetic field is applied in the magnetic direction during the injection of the mixture to align the soft magnetic metals, the characteristics as the RFID element are further improved. The mixture of the soft magnetic metal powder or the flake and the plastic powder may be formed into a plate by a roll and then cut into strips, compression-molded, or cast into a mold. In any of the above methods, the characteristics are improved by applying a magnetic field to align the soft magnetic metals.
[0013]
When the soft magnetic metal is a powder, its diameter is preferably in the range of 0.1 to 30 μm, and more preferably in the range of 0.3 to 5 μm. When the soft magnetic metal is a flake, its thickness is preferably in the range of 0.1 to 10 μm, and more preferably in the range of 0.3 to 5 μm. When the diameter of the soft magnetic metal powder is smaller than the above range, the powder is easily oxidized, and when the diameter is too large, there is a problem that the loss due to eddy current increases. The mixing ratio of the soft magnetic metal to the plastic is preferably 10 to 95% by weight, more preferably 40 to 90% by weight. The rest is plastic. If the content of the soft magnetic metal is less than the above range, there is a problem that the magnetic permeability is too low. If the content exceeds the above range, there is a problem that the soft magnetic metals come into direct contact with each other and the
[0014]
When the metal body is made of a ferromagnetic material such as iron or cast iron, the
When this electromagnetic shielding material is used, the size of the magnetic material and the antenna coil, the number of coil turns, and the capacitance of the capacitor are selected so that a predetermined resonance frequency is obtained in a state where the electromagnetic shielding material is present. When this electromagnetic shielding material is interposed between the outer peripheral surface of the coil and the metal body, the magnetic lines of force coming out of the magnetic material at the time of resonance that are going to pass through the metal body are placed on the electromagnetic shielding material having high conductivity. pass. Since the electromagnetic shielding material is non-magnetic and conductive, the hysteresis loss is extremely small and eddy current loss hardly occurs. As a result, even if the metal body is a ferromagnetic body, it does not affect the resonance circuit, and the antenna coil is electromagnetically cut off from the metal body, so that a change in the self-inductance of the coil and a decrease in the Q value are completely prevented. it can.
[0015]
As shown in FIGS. 1 to 4, the
[0016]
(C) Method of Attaching RFID Element for Metal Body to Metal Body In the invention according to claim 1, the outer peripheral surface of the
[0017]
When the axial direction X of the
[0019]
(D) Configuration of Metal Object Identification Device and Method of Identifying Metal Object Using This Device As shown in FIG. 6, the metal object identification device 30 is a handy type RFID controller, and includes a transmitting / receiving
An example of a method of identifying a metal body to which the
[0020]
The radio waves of the transmitted interrogation signal are received by the
[0021]
Next, in the identification device 30 that has received the data, the information specific to the steel pipe can be confirmed on the
[0022]
【The invention's effect】
As described above, the RFID element for a metal body according to the present invention has a structure in which the outer peripheral surface of the antenna coil is attached to the metal body so as to face the outer surface of the metal body such as a metal tube, and the magnetic material serving as a magnetic core is formed of a soft magnetic metal. Since it is formed of a composite material of powder or flakes and plastic, the resonance frequency of the RFID element and the Q value of the coil do not change even if they are integrally attached to the metal body, and the metal body can be reliably identified. As a result, the RFID element of the present invention is attached to each metal pipe in a plant factory where various kinds of metal pipes are intricate, the interrogation signal is transmitted by the identification device, and the metal pipe is laid or inspected while checking with the response signal. For example, connection or inspection of a metal tube due to a mistake can be prevented. If the status of the metal tube is written in the memory of the RFID element at the time of inspection or the like, the history of the metal tube can be read out and confirmed later from the memory of the RFID element by the identification device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing how an RFID element is attached to a metal body.
FIG. 2 is a sectional view showing another attachment state of the RFID element to a metal body.
FIG. 3 is a perspective view showing a state of attachment of the RFID element corresponding to FIG. 1 to a metal body.
FIG. 4 is a perspective view showing a state of attachment of the RFID element corresponding to FIG. 2 to a metal body.
FIG. 5 is a diagram showing an equivalent circuit of the metal element RFID element of the present invention.
FIG. 6 is a circuit configuration diagram of the metal body RFID element and the metal body identification device of the present invention.
[Explanation of symbols]
10 RFID element for
12
30 Metal body identification device
Claims (5)
前記アンテナコイル(12)の外周面が前記金属体(20)の外面に対向して前記金属体(20)に一体的に取付けられ、
前記磁芯となる磁性材(11)は直径が0.1〜30μmの軟磁性金属の粉末又は厚さが0.1〜10μmの軟磁性金属のフレークが10〜95重量%プラスチックに含有された複合材により形成された
ことを特徴とする金属体用RFID素子。A magnetic material (11) attached to a metal body (20) and serving as a magnetic core, an antenna coil (12) wound around the magnetic material, and an RFID circuit (13) connected to the antenna coil, wherein the RFID The circuit (13) has a memory (13f) for storing data unique to the metal body, is activated by a radio wave of a specific frequency from the metal body identification device (30), and responds to a read command by data communication of the radio wave. Read data from the memory (13f) and write data to the memory (13f) in response to a write command, and generate a response signal to the identification device (30). An RFID element (10),
An outer peripheral surface of the antenna coil (12) is integrally attached to the metal body (20) so as to face an outer surface of the metal body (20),
The magnetic material (11) serving as the magnetic core contained 10 to 95% by weight of soft magnetic metal powder or 0.1 to 10 μm thick soft magnetic metal flakes having a diameter of 0.1 to 30 μm in plastic. An RFID element for a metal body, which is formed of a composite material.
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