JP3785888B2 - 物品の識別装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一時的に高温以下に曝される物品に取付けられる識別装置に関する。更に詳しくは、断熱材により被包されたＩＣチップを有する物品の識別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物品の識別としてＲＦ・ＩＤ(Radio Frequency IDentification)方式の実用化が図られている。このＲＦ・ＩＤ方式では、識別すべき物品の情報をＩＣチップのメモリに記憶させ、そのＩＣチップを識別すべき物品に取付けている。このＩＣチップが取付けれた物品は、そのメモリに記憶された情報を読みとる識別手段の近傍を通過する際に、その識別手段によりその情報を非接触で読みとられ、その物品はその情報により識別されるようになっている。
しかし、識別すべき物品が例えば自動車の塗装工程における組み立て途中の車体であって、塗装後にその塗膜を乾燥硬化させるために比較的高温下に保たれた乾燥炉を通過する車体である場合には、その車体に取付けられたＩＣチップも一時的に高温環境下に曝される。一般的にＩＣチップの使用温度範囲の上限値は塗膜の乾燥硬化温度よりも低いため、ＩＣチップ自体の温度がその上限値を超えて上昇すると、そのＩＣチップ自体が破壊してそのメモリに記憶された情報を正確に読みとることができなくなる不具合がある。
この点を解消するために、ＩＣチップを断熱材により被包し、更に耐熱性樹脂からなる容器に密閉させた識別装置が知られている（特許第２８２５３２６号）。この装置ではＩＣチップを断熱材により被包するので要求される耐熱性を確保できるとともに、そのＩＣチップを断熱材とともに容器に密閉するので、機械的強度を向上させかつ外部塵埃の容器内部への侵入を防止できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に断熱材の効果はその厚さに比例するので、断熱効果を高めるためにはＩＣチップの周囲に設けられる断熱材の厚さを大きくすれば必要な断熱効果を得ることができる。しかし、上述した識別装置は物品に取付けられるものであるため、その必要な断熱効果を確保するために断熱材を厚くして比較的大きな識別装置を取付けたために、その物品の取り扱いが異なるようなことになればその装置の実効性を図ることはできない。このため、物品に取付けられる識別装置は従来の機能を維持した状態で可能な限り小型化されることが望まれる。
また、乾燥工程を含む製造ラインを流れる物品等に取付けられる識別装置では、密閉性を確保して浮遊塵埃に対する信頼性を向上させ、過酷な環境下における使用を可能にする必要もある。
本発明の目的は、要求される耐熱性を確保しつつ可能な限り小型化し得る物品の識別装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、密閉性を十分に確保し得る物品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１に示すように、ＩＣチップ１１を内包する第１断熱材１２と、第１断熱材１２を被包する第２断熱材１３と、両端がＩＣチップ１１に接続されたアンテナコイル１６と第２断熱材１３を被包しかつ密封する耐熱性樹脂からなる密封容器１４とを備えた識別装置１０の改良である。
その特徴ある構成は、第１断熱材１２は熱容量が０．４ｃａｌ／ｃｍ3以上であって熱伝導率が０．５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下であり、第２断熱材１３は熱容量が０．００８ｃａｌ／ｃｍ3以上であって熱伝導率が０．１５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下であるところにある。
【０００５】
この請求項１に係る発明では、識別装置１０が高温環境下に曝されると、密封容器１４の温度が上昇してその密封容器１４に接触する第２断熱材１３の温度が外側から上昇するが、第２断熱材１３は単位時間あたりの第１断熱材１２の温度上昇を有効に抑制する。第２断熱材１３の内側部分の温度が上昇すると、第１断熱材１２の温度が外側から上昇する。ここで、第１断熱材１２は熱伝導率が第２断熱材１３の熱伝導率より大きいが、熱容量が第２断熱材１３より大きいので、ＩＣチップ１１に接触する第１断熱材１２内側部分における単位時間あたりの温度上昇を有効に抑制する。このため、識別装置１０が高温環境下に曝された時点からＩＣチップ１１の温度が上昇してそのＩＣチップ１１の使用温度範囲の上限値を超えるまでの時間を、単一の断熱材を使用した場合に比較して有効に引き延ばす。
ここで、第１断熱材１２の好ましい熱容量は０．７ｃａｌ／ｃｍ3以上であって好ましい熱伝導率は０．３ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下である。また、第２断熱材１３の好ましい熱容量は０．０５ｃａｌ／ｃｍ3以上であって好ましい熱伝導率は０．０２ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明であって、第１断熱材１２がポリフェニレンサルファイド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、超硬合金及又は微細斜長石からなる群より選ばれた１種又は２種以上の物質であり、第２断熱材１３が珪藻土、泡ガラス、ガラスウール、又は無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体からなる群より選ばれた１種又は２種以上の物質である物品の識別装置である。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明であって、無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体が５〜１０ｗｔ％の無機質ファイバと３０〜３５ｗｔ％のチタニア粉と残部が微細多孔質シリカエアロゲルとからなる圧粉体であって、第２断熱材１３がこの圧粉体とこの圧粉体を収納しシリカエアロゲルが細孔中に貫入して圧粉体の表面が内面に密着しかつ張力状態に保たれた多孔質繊維材料からなる包体とを有する物品の識別装置である。
この請求項２及び請求項３に係る発明では、請求項１に係る条件の第１断熱材１２及び第２断熱材１３を容易に得ることができる。なお、請求項２における無機質ファイバの好ましい値は６〜７ｗｔ％であり、チタニア粉の好ましい値は３３〜３４ｗｔ％である。
【０００７】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか記載の発明であって、密封容器１４が、アンテナコイル１６と第２断熱材１３を開口部１７ａから収容可能に構成された容器本体１７と、容器本体１７の開口部１７ａ側の端部外周を覆って容器本体１７を密閉する封止蓋１８とを備え、端部外周に１又は２以上の凹溝１７ｄが全周にわたって形成され、凹溝１７ｄの全周にわたって嵌合する凸条１８ｂが封止蓋１８に形成された物品の識別装置である。
この請求項４に係る発明では、識別装置１０が高温環境下に曝されると、密封容器１４内部の圧力が上昇するが、内部圧力の上昇はその凹溝１７ｄと凸条１８ｂの噛み合う力を強化させ、封止蓋１８が容器本体１７から外れたり浮き上がることを防止でき、密封容器１４の密閉性が損なわれることを回避する。
【０００８】
請求項５に係る発明は、請求項４記載の発明であって、有底筒状に形成されたボビン１９の外周面に形成された凹部１９ａに巻き付けた耐熱性被覆導線によりアンテナコイル１６が形成され、ボビン１９は第２断熱材１３を被包して容器本体１７に僅かな隙間を持って挿入可能にかつ挿入状態で第２断熱材１３が容器本体１７の開口部側に露出しないように成形された物品の識別装置である。
この請求項５に係る発明では、アンテナコイル１６の形成が容易になり、ボビン１９が有底筒状であって挿入状態で第２断熱材１３が容器本体１７の開口部側に露出しないので、加熱されて溶融した樹脂を容器本体１７の開口部に直接注入することが可能になり、封止蓋１８を容器本体１７に直接成形することができるようになる。
【０００９】
請求項６に係る発明は、請求項４又は５記載の発明であって、封止蓋１８が第２断熱材１３を収容した容器本体１７に直接樹脂成形して作られた物品の識別装置である。
この請求項６に係る発明では、樹脂成形して封止蓋１８を成形する際に容器本体１７内部は一時的に高温下に曝されるので、その内部に存在するエアは膨張した状態で封止蓋１８で容器本体１７が密閉される。このため、封止蓋を容器本体に直接樹脂成形して作ることにより、凹溝１７ｄ嵌合する凸条１８ｂを含む封止蓋１８を比較的容易に形成できるとともに、密閉性に優れ内部が常温で負圧の識別装置１０を簡便に得ることができる。また、成形時の熱により容器本体１７に封止蓋１８の一部が融着するので、成形後の封止蓋を容器本体に接着する従来に比較して封止蓋１８の容器本体１７に対する密着性を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、物品の識別装置１０は、ＩＣチップ１１を内包する第１断熱材１２と、この第１断熱材１２を被包する第２断熱材１３と、両端がＩＣチップ１１に接続されたアンテナコイル１６とその第２断熱材１３を被包しかつ密封する耐熱性樹脂からなる密封容器１４とを備える。
【００１１】
図３に示すように、ＩＣチップ１１は電源回路１１ａと無線周波数（ＲＦ）回路１１ｂと変調回路１１ｃと復調回路１１ｄとＣＰＵ１１ｅとこれに接続された物品固有の情報を記憶するメモリ１１ｆを有する。電源回路１１ａ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１６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１６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１１ａはこの電力を整流し安定化してＣＰＵ１１ｅに供給し、ＩＣチップ１１を活性化する。メモリ１１ｆはＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（ramdom-access memory）及びＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable pogramable read only memory）を含み、ＣＰＵ１１ｅの制御の下で後に例示する識別手段３０，３１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、識別手段３０，３１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。
【００１２】
図１に戻って、第１断熱材１２は熱容量が０．４ｃａｌ／ｃｍ3以上であって熱伝導率が０．５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下の物質であり、具体的にはポリフェニレンサルファイド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、超硬合金及又は微細斜長石が挙げられる。これらの物質は１種のものであっても良く、又は２種以上のものであってもよい。この実施の形態ではポリフェニレンサルファイド樹脂を成形することにより作られた一対の部材１２ａ，１２ｂからなり、ＩＣチップ１１が装着される凹部１２ｃ，１２ｃがそれぞれ形成され、その凹部１２ｃ，１２ｃにＩＣチップ１１を収容して重ねることによりＩＣチップ１１を内包するように構成される。
【００１３】
第２断熱材１３は熱容量が０．００８ｃａｌ／ｃｍ3以上であって熱伝導率が０．１５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下の物質であり、具体的には珪藻土、泡ガラス、ガラスウール、又は無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体が挙げられる。これらの物質は１種のものであっても良く、又は２種以上のものであってもよい。この実施の形態では無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体（商標名；マイクロサーム（日本アエロジル社））を使用し、第２断熱材１３はこの圧粉体となる５〜１０ｗｔ％の無機質ファイバと３０〜３５ｗｔ％のチタニア粉と残部が微細多孔質シリカエアロゲルとからなる混合物を多孔質繊維材料からなる包体に収納し、包体の外部から金型により圧力を加えて成形することにより作られる。包体の外部から圧力が加えられる結果、上述した混合物は無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体になり、圧粉体におけるシリカエアロゲルは包体の細孔中に貫入して圧粉体の表面は包体に密着する。圧粉体の表面が包体に密着する結果、包体自体は張力状態に保たれ、所定の形状に保たれた第２断熱材１３が得られる。この実施の形態における第２断熱材１３は一対の部材１３ａ，１３ｂからなり、この一対の部材１３ａ，１３ｂには、ＩＣチップ１１を被包した第１断熱材１２が装着される凹部１３ｃ，１３ｃがそれぞれ形成され、その凹部１３ｃ，１３ｃに第１断熱材１２を収容して重ねることによりその第１断熱材１２を被包するように構成される。
【００１４】
耐熱性樹脂からなる密封容器１４は、アンテナコイル１６と第２断熱材１３を開口部１７ａから収容可能に構成された容器本体１７と、容器本体１７の開口部１７ａ側の端部外周を覆ってこの容器本体１７を密閉する封止蓋１８とを備える。この実施の形態における容器本体１７はガラス繊維で強化されたポリフェニレンサルファイド樹脂或いはフェノール樹脂を釣鐘状に成形することにより作られ、上部に図示しない物品に取付けるための取付部１７ｂが形成される。この取付部１７ｂには２個の取付孔１７ｃが形成され、物品にはこの取付孔１７ｃを使用して取付けることができるように構成される。この容器本体１７の開口部１７ａ側における端部外周には１本の凹溝１７ｄが、耐熱性樹脂を成形する際に全周にわたって形成される。
【００１５】
アンテナコイル１６は後に例示する識別手段３０，３１からの電波を受信し又はその識別手段３０，３１に向けて電波を発生させるものであり、耐熱性被覆導線をボビン１９に巻き付けることにより構成され、その両端はＩＣチップ１１にそれぞれ接続される。ボビン１９は容器本体１７と同一の耐熱性樹脂を成形することにより有底筒状に形成され、外周面に被覆導線を巻き付けるための凹部１９ａが全週にわたって形成される。ボビン１９は第２断熱材１３を挿入した状態の容器本体１７に挿入され、容器本体１７とともに第２断熱材１３を被包するように構成される。ボビン１９は容器本体１７に僅かな隙間を持って挿入可能に構成され、その外底面は容器本体１７に挿入した状態でその容器本体１７の開口部１７ａ側端縁と面一になるように成形される。
【００１６】
封止蓋１８は、第２断熱材１３を収容した容器本体１７に、容器本体１７と同一の耐熱性樹脂を直接樹脂成形することにより作られる。この封止蓋１８は、容器本体１７の開口部１７ａ側の端部外周を外側から覆う縁部１８ａを有し、この縁部１８ａにはその容器本体１７の端部外周に形成された凹溝１７ｄ全周にわたって嵌合する凸条１８ｂが形成される。
【００１７】
図２に封止蓋１８の具体的な成形手順を示す。即ち、ＩＣチップ１１を第１断熱材１２で被包した後この第１断熱材１２を第２断熱材１３で更に被包し、この第２断熱材１３をボビン１９に挿入する。ＩＣチップ１１を被包する際にアンテナコイル１６の両端は第１断熱材１２及び第２断熱材１３の重ね合わせ面に形成された図示しない溝に沿って配線され、それらの重ね合わせ面に隙間が生じないようにＩＣチップ１１は被包される。ボビン１９に挿入された第２断熱材１３はそのボビン１９とともに容器本体１７に、ボビン１９外底面が容器本体１７の開口部１７ａ側端縁と面一になるまで挿入され、ボビン１９は容器本体１７とともに第２断熱材１３を被包する。この状態で一方の金型片２１に容器本体１７を挿入する。一方の金型片２１には容器本体１７の形状に相応して形成された装着凹部２１ａが形成され、容器本体１７を挿入した後、その一方の金型片２１に他方の金型片２２を締め付ける。
【００１８】
他方の金型片２２には封止蓋１８の外形形状に相応した成型凹部２２ａが形成され、一方の金型片２１に他方の金型片２２を締め付けた状態で、他方の金型２２に形成された樹脂注入溝２２ｂから溶融した耐熱性樹脂を成型凹部２２ａに注入する。注入された溶融耐熱性樹脂は成型凹部２２ａの形状に沿って流動し、成型凹部２２ａの全体に行き渡った後に冷却硬化して図１に示す封止蓋１８が作られる。流動する際に溶融耐熱性樹脂は容器本体１７の開口部１７ａ側の端部外周にまで流動し、その外周を外側から覆う縁部１８ａが形成され、容器本体１７の端部外周に形成された凹溝１７ｄにまで流動して侵入し凸条１８ｂが形成される。また、樹脂成形して封止蓋１８を作る際に容器本体１７内部は一時的に高温下に曝されるので、その内部に存在するエアは膨張した状態で容器本体１７が密閉される。このため、封止蓋１８を容器本体１７に直接樹脂成形して作ることにより、凹溝１７ｄに嵌合する凸条１８ｂを含む封止蓋１８を比較的容易に形成できるとともに、密閉性に優れ内部が常温で負圧の識別装置１０を簡便に得ることができる。
【００１９】
このように構成された物品の識別装置を自動車の組み立て途中の車体に設けた塗装工程について説明する。
図４に示すように、本発明の識別装置１０は塗装工程における組み立て途中の車体２６のバンパ２６ａに吊下げられる。識別装置の吊下げは、容器本体１７の取付部１７ｂに形成された２個の取付孔１７ｃを介して行われ、識別装置１０が取付けられた車体２６は台車２７に搭載される。台車２７は車体２６を搭載した状態で移動可能に構成され、塗装工程及び加熱乾燥工程を移動することにより搭載された車体２６の塗装及び乾燥を一連に行うように構成される。識別装置１０に内蔵されたＩＣチップ１１のメモリ１１ｆにはその装置１０が取付けられた車体２６の車台番号、塗装色、塗装工程、出荷先等が予め記憶され、車体２６は塗装ロボット２８により塗料がその表面に塗布され、その後図示しない乾燥炉により加熱されその塗料が乾燥硬化される。乾燥炉に車体２６が搬入されると、車体２６に取付けられた識別装置１０もバンパ２６ａに吊下げられた状態で乾燥炉に搬入され、比較的高温の環境下に曝される。
【００２０】
図１に示すように、識別装置１０が高温環境下に曝されると、周辺環境と接する密封容器１４の温度が上昇するが、密封容器１４は耐熱性樹脂から形成されているため、その温度により変形等することはなく、ＩＣチップ１１を密封して保護する。密封容器１４の温度が上昇すると、その密封容器１４に接触する第２断熱材１３の温度が外側から上昇する。ここで、第２断熱材１３は熱伝導率が０．１５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下であるので、外側の密封容器１４に接触する部分の温度が上昇しても、内包する第１断熱材１２に接触する部分へ伝達する単位時間あたりの熱量は抑制される。また第２断熱材１３の熱容量が比較的小さくてもその熱容量が０．００８ｃａｌ／ｃｍ3以上であれば単位時間あたりの第２断熱材１３の温度上昇は比較的小さく、内包する第１断熱材１２に接触する部分の温度上昇は比較的緩やかである。
【００２１】
第１断熱材１２に接触する第２断熱材１３の内側部分の温度が徐々に上昇すると、その内側部分に接触する第１断熱材１２の温度が外側から上昇する。ここで、第１断熱材１２は熱伝導率が０．５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下であり第２断熱材１３の熱伝導率より大きく、第１断熱材１２外側の熱は第２断熱材１３に比較して早期にＩＣチップ１１まで達するが、熱容量が第２断熱材１３の熱容量より大きい０．４ｃａｌ／ｃｍ3以上であるので、ＩＣチップ１１に接触する第１断熱材１２内側部分における単位時間あたりの温度上昇を有効に抑制する。このため、識別装置１０が高温環境下に曝された時点からＩＣチップ１１の温度が上昇してそのＩＣチップ１１の使用温度範囲の上限値を超えるまでの時間は、単一の断熱材を使用した場合に比較して有効に引き延ばされる。
【００２２】
また、第１断熱材１２及び第２断熱材１３の温度が上昇することにより密封容器１４内部の圧力が上昇する。特に第２断熱材１３には珪藻土、泡ガラス又はガラスウールが使用されるため、これらに内在するエアが温度上昇に伴い膨張して内部圧力を上昇させる。しかし、容器本体１７の端部外周に凹溝１７ｄを全周にわたって形成し、この凹溝１７ｄの全周にわたって嵌合する凸条１８ｂを封止蓋１８に形成したので、内部圧力の上昇による容器本体１７の変形はその凹溝１７ｄと凸条１８ｂの噛み合う力を強化させ、封止蓋１８が容器本体１７から外れたり浮き上がることはなく、密封容器１４の密閉性が損なわれることはない。また、封止蓋１８は第２断熱材１３を収容した容器本体１７に直接樹脂成形して作られるので、成形時には比較的高温環境下であるため、密封容器内部は常温で負圧になり、高温環境下に曝された場合に内部圧力は、常温で内部圧力が常圧の識別装置に比較して低い。また、成形時の熱により容器本体１７及びボビン１９に封止蓋１８の一部が融着するので、成形後の封止蓋を容器本体に接着する従来に比較して封止蓋１８の容器本体１７に対する密着性は向上する。このため、外部塵埃の密封容器１４の内部への侵入は有効に防止され、過酷な環境下における使用が可能になり、その寿命を比較的長期化することができる。
なお、ＩＣチップ１１の温度がその使用温度範囲の上限値を超える以前に車体２６は乾燥炉から台車２７に搭載された状態で取り出され、その後識別手段により車体２６の識別が行われる。
【００２３】
次に、塗装工程におけるライン近傍に設けられた車体の識別手段による車体の識別について説明する。
図３及び図４に示すように、この実施の形態における車体２６の識別手段３０，３１は、送受信アンテナ３０と識別監視装置３１とを備える。送受信アンテナ３０は、車体２６の塗装工程におけるライン近傍に設けられかつ巻回された被覆電線である。この送受信アンテナ３０は、その近傍を通過する車体２６の識別装置１０に電波を送信しかつ識別装置１０のアンテナコイル１６からの電波を受信可能に構成される。図３に示すように、送受信アンテナ３０は識別監視装置３１に接続され、識別監視装置３１は、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。更に識別監視装置３１はＣＰＵ３６とこれに接続されたメモリ３７、ディスプレイ３８、入力装置３９及びタイマ４０を有する。
【００２４】
この識別監視装置３１は、送受信アンテナ３０を介して識別装置１０のアンテナコイル１６に特定周波数の電波を送信してＩＣチップ１１を活性化し、かつそのチップ１１のメモリ１１ｆに対してデータの読出し・書込みを行い送受信アンテナ３０を介して受信するアンテナコイル１６からの応答信号により物品を識別してその車体２６の車台番号、塗装色、塗装工程、出荷先等をメモリ３７に記録する。具体的には、送受信アンテナ３０の近傍を識別装置１０が車体２６に取付けられた状態で通過すると、識別監視装置３１はその送受信アンテナ３０を介して識別装置１０のアンテナコイル１６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。この実施の形態における質問信号は２値化されたデジタル信号である。識別監視装置３１から発せられるデジタル信号は、図示しない信号発生器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送受信アンテナ３０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。
【００２５】
送信された質問信号の電波は識別装置１０のアンテナコイル１６に受信され、この受信により、電源回路１１ａ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１１ａは充電された電力を整流し安定化して、ＣＰＵ１１ｅに供給し、ＩＣチップ１１を活性化する。次いでＩＣチップ１１のＲＦ回路１１ｂでは復調に必要な信号のみを取込み、復調回路１１ｄで元のデジタル信号の質問信号を再現させてメモリ１１ｆから車体２６に関するデータを送信する。このデータの送信は２値化された識別コードをＩＣチップ１１の変調回路１１ｃで変調し、ＲＦ回路１１ｂで増幅してアンテナコイル１６から送出することにより行われる。
【００２６】
送信されたデータは送受信アンテナ３０を介して識別監視装置３１が受信し、識別監視装置３１は識別装置１０からのそのデータにより車体２６を識別してタイマ４０からの時刻に関するデータとともにその車体２６が塗装された事実をメモリ３７に記憶する。これとともに、識別監視装置３１は車体２６に関する情報とその塗装が行われた時間をディスプレイ３８に表示するようになっている。この表示により作業員は車体２６の塗装が予定されているものであって、その予定されている時間に塗装がされたことを確認し、その車体２６に関する一連の塗装工程を終了させる。
【００２７】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
図１に示すように、縦８．０ｍｍ、横５．０ｍｍ及び高さが０．３９ｍｍであって、１４０℃以下で正常動作するＩＣチップ１１に熱電対を接着し、そのＩＣチップ１１をポリフェニレンサルファイド樹脂て被包し、直径が５０ｍｍ厚さが２５ｍｍの第１断熱材１２を得た。この第１断熱材１２を厚さが２５ｍｍの無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体（商標名；マイクロサーム（日本アエロジル社））からなる第２断熱材１３で被包し、ＩＣチップを内包する第１断熱材１２を被包する直径が１００ｍｍ厚さが７５ｍｍの識別装置１０を得た。この密封容器１４を持たない仮の識別装置１０を実施例１とした。
【００２８】
＜比較例１＞
実施例１と同一のＩＣチップに熱電対を接着し、そのＩＣチップをポリフェニレンサルファイド樹脂のみで被包し、直径が１００ｍｍ厚さが７５ｍｍの識別装置を得た。密封容器１４及び実施例１における第２断熱材１３を持たないこの仮の識別装置を比較例１とした。
＜比較例２＞
実施例１と同一のＩＣチップに熱電対を接着し、そのＩＣチップを無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体（商標名；マイクロサーム（日本アエロジル社））からなる断熱材で被包し、ＩＣチップを内包する直径が１００ｍｍ厚さが７５ｍｍの識別装置を得た。密封容器１４及び実施例１における第１断熱材１２を持たないこの仮の識別装置を比較例２とした。
【００２９】
＜比較試験１及びその結果＞
実施例１の仮の識別装置及び比較例２の仮の識別装置を３０℃の室温からそれぞれ２００℃の恒温槽に入れた。その後９０分経過した後におけるＩＣチップのそれぞれの温度を測定した。この結果、実施例１のＩＣチップの温度は１１０℃であったが、比較例２のＩＣチップの温度は１４７℃であった。
＜比較試験２及びその結果＞
実施例１の仮の識別装置及び比較例１の仮の識別装置を、温度サイクル試験器を用いて３０℃の室温に３０分曝した後２５０℃の高温雰囲気中に３０分曝すことを１サイクルとして計１０００サイクル繰り返す温度サイクル試験を行った。この温度サイクル試験の途中におけるそれぞれのＩＣチップの温度変化を測定した。この結果、実施例１のＩＣチップの温度は１００℃から１４０℃の範囲で変動したが、比較例１のＩＣチップの温度は室温である３０℃から２４０℃の範囲で変動した。この試験の後、双方のＩＣチップの動作の有無を確認した結果、実施例１のＩＣチップは正常に動作したが、比較例１のＩＣチップは故障していた。
【００３０】
＜評価＞
比較試験１の結果から、単一の断熱材を使用した比較例２に比較して実施例１のＩＣチップの温度上昇は緩やかであることがわかる。これは実施例１は性質の異なる２種以上の断熱材を使用した結果によるものと考えられる。
また、比較試験２の結果から、単一の断熱材を使用した比較例１はＩＣチップの温度変化は激しくその上限はそのＩＣチップの保存上限値を超えていることがわかる。これに対して実施例１では、ＩＣチップの温度は比較的高温の範囲で変動するが、その上限はそのＩＣチップの保存上限値を超えていない。これも実施例１は性質の異なる２種以上の断熱材を使用した結果によるものと考えられる。これは温度サイクル試験後におけるＩＣチップの動作確認において、実施例１のＩＣチップは正常に動作したのに対して、比較例１のＩＣチップは故障していたことからもわかる。なお、比較例１のＩＣチップが故障したのは、比較例１ではＩＣチップの温度がそのＩＣチップの保存上限値を超えたことに起因する、いわゆるパープルプレーグが原因と考えられる。
これらのことから実施例１の第２断熱材を密封容器で被包する本発明の識別装置は要求される耐熱性を確保しつつ可能な限り小型化し得ることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば熱容量及び熱伝導率が異なる第１断熱材及び第２断熱材でＩＣチップを被包するので、識別装置が高温下に曝されて密封容器の温度が上昇しても、ＩＣチップの単位時間あたりの温度上昇を、単一の断熱材を使用した場合に比較して有効に引き延ばすことができる。この結果、要求される耐熱性を確保しつつ可能な限り識別装置を小型化することができる。
また、密封容器を容器本体と、その開口部側の端部外周を覆って容器本体を密閉する封止蓋とを備え、端部外周に１又は２以上の凹溝を全周にわたって形成し、凹溝の全周にわたって嵌合する凸条を封止蓋に形成すれば、封止蓋が容器本体から外れたり浮き上がることを有効に防止できるとともに、高温環境下に曝されることによる密封容器の内部圧力の上昇はその凹溝と凸条の噛み合う力を強化させるので、密封容器の密閉性を確保することもできる。
更に、容器本体に直接樹脂成形して封止蓋を作れば、凹溝に嵌合する凸条を含む封止蓋を比較的容易に形成できるとともに、樹脂成形する際に容器本体内部は一時的に高温下に曝されるので、その内部に存在するエアは膨張した状態で容器本体が密閉される。このため、密閉性に優れ内部が常温で負圧の識別装置を簡便に得ることができる。また、成形時の熱により容器本体に封止蓋の一部が融着するので、成形後の封止蓋を容器本体に接着する従来に比較して封止蓋の容器本体への密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の識別装置の縦断面を含む正面図。
【図２】その識別装置の組み立て手順を示す分解図。
【図３】その識別装置と送受信アンテナと識別監視装置の構成を示す概念図。
【図４】その識別装置を用いた車体の塗装工程を示す斜視図。
【符号の説明】
１０ 識別装置
１１ ＩＣチップ
１２ 第１断熱材
１３ 第２断熱材
１４ 密封容器
１６ アンテナコイル
１７ 容器本体
１７ａ 開口部
１７ｄ 凹溝
１８ 封止蓋
１８ｂ 凸条
【発明の属する技術分野】
本発明は、一時的に高温以下に曝される物品に取付けられる識別装置に関する。更に詳しくは、断熱材により被包されたＩＣチップを有する物品の識別装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、物品の識別としてＲＦ・ＩＤ(Radio Frequency IDentification)方式の実用化が図られている。このＲＦ・ＩＤ方式では、識別すべき物品の情報をＩＣチップのメモリに記憶させ、そのＩＣチップを識別すべき物品に取付けている。このＩＣチップが取付けれた物品は、そのメモリに記憶された情報を読みとる識別手段の近傍を通過する際に、その識別手段によりその情報を非接触で読みとられ、その物品はその情報により識別されるようになっている。
しかし、識別すべき物品が例えば自動車の塗装工程における組み立て途中の車体であって、塗装後にその塗膜を乾燥硬化させるために比較的高温下に保たれた乾燥炉を通過する車体である場合には、その車体に取付けられたＩＣチップも一時的に高温環境下に曝される。一般的にＩＣチップの使用温度範囲の上限値は塗膜の乾燥硬化温度よりも低いため、ＩＣチップ自体の温度がその上限値を超えて上昇すると、そのＩＣチップ自体が破壊してそのメモリに記憶された情報を正確に読みとることができなくなる不具合がある。
この点を解消するために、ＩＣチップを断熱材により被包し、更に耐熱性樹脂からなる容器に密閉させた識別装置が知られている（特許第２８２５３２６号）。この装置ではＩＣチップを断熱材により被包するので要求される耐熱性を確保できるとともに、そのＩＣチップを断熱材とともに容器に密閉するので、機械的強度を向上させかつ外部塵埃の容器内部への侵入を防止できるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
一般的に断熱材の効果はその厚さに比例するので、断熱効果を高めるためにはＩＣチップの周囲に設けられる断熱材の厚さを大きくすれば必要な断熱効果を得ることができる。しかし、上述した識別装置は物品に取付けられるものであるため、その必要な断熱効果を確保するために断熱材を厚くして比較的大きな識別装置を取付けたために、その物品の取り扱いが異なるようなことになればその装置の実効性を図ることはできない。このため、物品に取付けられる識別装置は従来の機能を維持した状態で可能な限り小型化されることが望まれる。
また、乾燥工程を含む製造ラインを流れる物品等に取付けられる識別装置では、密閉性を確保して浮遊塵埃に対する信頼性を向上させ、過酷な環境下における使用を可能にする必要もある。
本発明の目的は、要求される耐熱性を確保しつつ可能な限り小型化し得る物品の識別装置を提供することにある。
本発明の別の目的は、密閉性を十分に確保し得る物品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１に示すように、ＩＣチップ１１を内包する第１断熱材１２と、第１断熱材１２を被包する第２断熱材１３と、両端がＩＣチップ１１に接続されたアンテナコイル１６と第２断熱材１３を被包しかつ密封する耐熱性樹脂からなる密封容器１４とを備えた識別装置１０の改良である。
その特徴ある構成は、第１断熱材１２は熱容量が０．４ｃａｌ／ｃｍ3以上であって熱伝導率が０．５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下であり、第２断熱材１３は熱容量が０．００８ｃａｌ／ｃｍ3以上であって熱伝導率が０．１５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下であるところにある。
【０００５】
この請求項１に係る発明では、識別装置１０が高温環境下に曝されると、密封容器１４の温度が上昇してその密封容器１４に接触する第２断熱材１３の温度が外側から上昇するが、第２断熱材１３は単位時間あたりの第１断熱材１２の温度上昇を有効に抑制する。第２断熱材１３の内側部分の温度が上昇すると、第１断熱材１２の温度が外側から上昇する。ここで、第１断熱材１２は熱伝導率が第２断熱材１３の熱伝導率より大きいが、熱容量が第２断熱材１３より大きいので、ＩＣチップ１１に接触する第１断熱材１２内側部分における単位時間あたりの温度上昇を有効に抑制する。このため、識別装置１０が高温環境下に曝された時点からＩＣチップ１１の温度が上昇してそのＩＣチップ１１の使用温度範囲の上限値を超えるまでの時間を、単一の断熱材を使用した場合に比較して有効に引き延ばす。
ここで、第１断熱材１２の好ましい熱容量は０．７ｃａｌ／ｃｍ3以上であって好ましい熱伝導率は０．３ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下である。また、第２断熱材１３の好ましい熱容量は０．０５ｃａｌ／ｃｍ3以上であって好ましい熱伝導率は０．０２ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下である。
【０００６】
請求項２に係る発明は、請求項１記載の発明であって、第１断熱材１２がポリフェニレンサルファイド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、超硬合金及又は微細斜長石からなる群より選ばれた１種又は２種以上の物質であり、第２断熱材１３が珪藻土、泡ガラス、ガラスウール、又は無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体からなる群より選ばれた１種又は２種以上の物質である物品の識別装置である。
請求項３に係る発明は、請求項２に係る発明であって、無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体が５〜１０ｗｔ％の無機質ファイバと３０〜３５ｗｔ％のチタニア粉と残部が微細多孔質シリカエアロゲルとからなる圧粉体であって、第２断熱材１３がこの圧粉体とこの圧粉体を収納しシリカエアロゲルが細孔中に貫入して圧粉体の表面が内面に密着しかつ張力状態に保たれた多孔質繊維材料からなる包体とを有する物品の識別装置である。
この請求項２及び請求項３に係る発明では、請求項１に係る条件の第１断熱材１２及び第２断熱材１３を容易に得ることができる。なお、請求項２における無機質ファイバの好ましい値は６〜７ｗｔ％であり、チタニア粉の好ましい値は３３〜３４ｗｔ％である。
【０００７】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３いずれか記載の発明であって、密封容器１４が、アンテナコイル１６と第２断熱材１３を開口部１７ａから収容可能に構成された容器本体１７と、容器本体１７の開口部１７ａ側の端部外周を覆って容器本体１７を密閉する封止蓋１８とを備え、端部外周に１又は２以上の凹溝１７ｄが全周にわたって形成され、凹溝１７ｄの全周にわたって嵌合する凸条１８ｂが封止蓋１８に形成された物品の識別装置である。
この請求項４に係る発明では、識別装置１０が高温環境下に曝されると、密封容器１４内部の圧力が上昇するが、内部圧力の上昇はその凹溝１７ｄと凸条１８ｂの噛み合う力を強化させ、封止蓋１８が容器本体１７から外れたり浮き上がることを防止でき、密封容器１４の密閉性が損なわれることを回避する。
【０００８】
請求項５に係る発明は、請求項４記載の発明であって、有底筒状に形成されたボビン１９の外周面に形成された凹部１９ａに巻き付けた耐熱性被覆導線によりアンテナコイル１６が形成され、ボビン１９は第２断熱材１３を被包して容器本体１７に僅かな隙間を持って挿入可能にかつ挿入状態で第２断熱材１３が容器本体１７の開口部側に露出しないように成形された物品の識別装置である。
この請求項５に係る発明では、アンテナコイル１６の形成が容易になり、ボビン１９が有底筒状であって挿入状態で第２断熱材１３が容器本体１７の開口部側に露出しないので、加熱されて溶融した樹脂を容器本体１７の開口部に直接注入することが可能になり、封止蓋１８を容器本体１７に直接成形することができるようになる。
【０００９】
請求項６に係る発明は、請求項４又は５記載の発明であって、封止蓋１８が第２断熱材１３を収容した容器本体１７に直接樹脂成形して作られた物品の識別装置である。
この請求項６に係る発明では、樹脂成形して封止蓋１８を成形する際に容器本体１７内部は一時的に高温下に曝されるので、その内部に存在するエアは膨張した状態で封止蓋１８で容器本体１７が密閉される。このため、封止蓋を容器本体に直接樹脂成形して作ることにより、凹溝１７ｄ嵌合する凸条１８ｂを含む封止蓋１８を比較的容易に形成できるとともに、密閉性に優れ内部が常温で負圧の識別装置１０を簡便に得ることができる。また、成形時の熱により容器本体１７に封止蓋１８の一部が融着するので、成形後の封止蓋を容器本体に接着する従来に比較して封止蓋１８の容器本体１７に対する密着性を向上させることができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。
図１に示すように、物品の識別装置１０は、ＩＣチップ１１を内包する第１断熱材１２と、この第１断熱材１２を被包する第２断熱材１３と、両端がＩＣチップ１１に接続されたアンテナコイル１６とその第２断熱材１３を被包しかつ密封する耐熱性樹脂からなる密封容器１４とを備える。
【００１１】
図３に示すように、ＩＣチップ１１は電源回路１１ａと無線周波数（ＲＦ）回路１１ｂと変調回路１１ｃと復調回路１１ｄとＣＰＵ１１ｅとこれに接続された物品固有の情報を記憶するメモリ１１ｆを有する。電源回路１１ａ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１６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１６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１１ａはこの電力を整流し安定化してＣＰＵ１１ｅに供給し、ＩＣチップ１１を活性化する。メモリ１１ｆはＲＯＭ（read only memory）、ＲＡＭ（ramdom-access memory）及びＥＥＰＲＯＭ（electrically erasable pogramable read only memory）を含み、ＣＰＵ１１ｅの制御の下で後に例示する識別手段３０，３１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、識別手段３０，３１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。
【００１２】
図１に戻って、第１断熱材１２は熱容量が０．４ｃａｌ／ｃｍ3以上であって熱伝導率が０．５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下の物質であり、具体的にはポリフェニレンサルファイド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、超硬合金及又は微細斜長石が挙げられる。これらの物質は１種のものであっても良く、又は２種以上のものであってもよい。この実施の形態ではポリフェニレンサルファイド樹脂を成形することにより作られた一対の部材１２ａ，１２ｂからなり、ＩＣチップ１１が装着される凹部１２ｃ，１２ｃがそれぞれ形成され、その凹部１２ｃ，１２ｃにＩＣチップ１１を収容して重ねることによりＩＣチップ１１を内包するように構成される。
【００１３】
第２断熱材１３は熱容量が０．００８ｃａｌ／ｃｍ3以上であって熱伝導率が０．１５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下の物質であり、具体的には珪藻土、泡ガラス、ガラスウール、又は無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体が挙げられる。これらの物質は１種のものであっても良く、又は２種以上のものであってもよい。この実施の形態では無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体（商標名；マイクロサーム（日本アエロジル社））を使用し、第２断熱材１３はこの圧粉体となる５〜１０ｗｔ％の無機質ファイバと３０〜３５ｗｔ％のチタニア粉と残部が微細多孔質シリカエアロゲルとからなる混合物を多孔質繊維材料からなる包体に収納し、包体の外部から金型により圧力を加えて成形することにより作られる。包体の外部から圧力が加えられる結果、上述した混合物は無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体になり、圧粉体におけるシリカエアロゲルは包体の細孔中に貫入して圧粉体の表面は包体に密着する。圧粉体の表面が包体に密着する結果、包体自体は張力状態に保たれ、所定の形状に保たれた第２断熱材１３が得られる。この実施の形態における第２断熱材１３は一対の部材１３ａ，１３ｂからなり、この一対の部材１３ａ，１３ｂには、ＩＣチップ１１を被包した第１断熱材１２が装着される凹部１３ｃ，１３ｃがそれぞれ形成され、その凹部１３ｃ，１３ｃに第１断熱材１２を収容して重ねることによりその第１断熱材１２を被包するように構成される。
【００１４】
耐熱性樹脂からなる密封容器１４は、アンテナコイル１６と第２断熱材１３を開口部１７ａから収容可能に構成された容器本体１７と、容器本体１７の開口部１７ａ側の端部外周を覆ってこの容器本体１７を密閉する封止蓋１８とを備える。この実施の形態における容器本体１７はガラス繊維で強化されたポリフェニレンサルファイド樹脂或いはフェノール樹脂を釣鐘状に成形することにより作られ、上部に図示しない物品に取付けるための取付部１７ｂが形成される。この取付部１７ｂには２個の取付孔１７ｃが形成され、物品にはこの取付孔１７ｃを使用して取付けることができるように構成される。この容器本体１７の開口部１７ａ側における端部外周には１本の凹溝１７ｄが、耐熱性樹脂を成形する際に全周にわたって形成される。
【００１５】
アンテナコイル１６は後に例示する識別手段３０，３１からの電波を受信し又はその識別手段３０，３１に向けて電波を発生させるものであり、耐熱性被覆導線をボビン１９に巻き付けることにより構成され、その両端はＩＣチップ１１にそれぞれ接続される。ボビン１９は容器本体１７と同一の耐熱性樹脂を成形することにより有底筒状に形成され、外周面に被覆導線を巻き付けるための凹部１９ａが全週にわたって形成される。ボビン１９は第２断熱材１３を挿入した状態の容器本体１７に挿入され、容器本体１７とともに第２断熱材１３を被包するように構成される。ボビン１９は容器本体１７に僅かな隙間を持って挿入可能に構成され、その外底面は容器本体１７に挿入した状態でその容器本体１７の開口部１７ａ側端縁と面一になるように成形される。
【００１６】
封止蓋１８は、第２断熱材１３を収容した容器本体１７に、容器本体１７と同一の耐熱性樹脂を直接樹脂成形することにより作られる。この封止蓋１８は、容器本体１７の開口部１７ａ側の端部外周を外側から覆う縁部１８ａを有し、この縁部１８ａにはその容器本体１７の端部外周に形成された凹溝１７ｄ全周にわたって嵌合する凸条１８ｂが形成される。
【００１７】
図２に封止蓋１８の具体的な成形手順を示す。即ち、ＩＣチップ１１を第１断熱材１２で被包した後この第１断熱材１２を第２断熱材１３で更に被包し、この第２断熱材１３をボビン１９に挿入する。ＩＣチップ１１を被包する際にアンテナコイル１６の両端は第１断熱材１２及び第２断熱材１３の重ね合わせ面に形成された図示しない溝に沿って配線され、それらの重ね合わせ面に隙間が生じないようにＩＣチップ１１は被包される。ボビン１９に挿入された第２断熱材１３はそのボビン１９とともに容器本体１７に、ボビン１９外底面が容器本体１７の開口部１７ａ側端縁と面一になるまで挿入され、ボビン１９は容器本体１７とともに第２断熱材１３を被包する。この状態で一方の金型片２１に容器本体１７を挿入する。一方の金型片２１には容器本体１７の形状に相応して形成された装着凹部２１ａが形成され、容器本体１７を挿入した後、その一方の金型片２１に他方の金型片２２を締め付ける。
【００１８】
他方の金型片２２には封止蓋１８の外形形状に相応した成型凹部２２ａが形成され、一方の金型片２１に他方の金型片２２を締め付けた状態で、他方の金型２２に形成された樹脂注入溝２２ｂから溶融した耐熱性樹脂を成型凹部２２ａに注入する。注入された溶融耐熱性樹脂は成型凹部２２ａの形状に沿って流動し、成型凹部２２ａの全体に行き渡った後に冷却硬化して図１に示す封止蓋１８が作られる。流動する際に溶融耐熱性樹脂は容器本体１７の開口部１７ａ側の端部外周にまで流動し、その外周を外側から覆う縁部１８ａが形成され、容器本体１７の端部外周に形成された凹溝１７ｄにまで流動して侵入し凸条１８ｂが形成される。また、樹脂成形して封止蓋１８を作る際に容器本体１７内部は一時的に高温下に曝されるので、その内部に存在するエアは膨張した状態で容器本体１７が密閉される。このため、封止蓋１８を容器本体１７に直接樹脂成形して作ることにより、凹溝１７ｄに嵌合する凸条１８ｂを含む封止蓋１８を比較的容易に形成できるとともに、密閉性に優れ内部が常温で負圧の識別装置１０を簡便に得ることができる。
【００１９】
このように構成された物品の識別装置を自動車の組み立て途中の車体に設けた塗装工程について説明する。
図４に示すように、本発明の識別装置１０は塗装工程における組み立て途中の車体２６のバンパ２６ａに吊下げられる。識別装置の吊下げは、容器本体１７の取付部１７ｂに形成された２個の取付孔１７ｃを介して行われ、識別装置１０が取付けられた車体２６は台車２７に搭載される。台車２７は車体２６を搭載した状態で移動可能に構成され、塗装工程及び加熱乾燥工程を移動することにより搭載された車体２６の塗装及び乾燥を一連に行うように構成される。識別装置１０に内蔵されたＩＣチップ１１のメモリ１１ｆにはその装置１０が取付けられた車体２６の車台番号、塗装色、塗装工程、出荷先等が予め記憶され、車体２６は塗装ロボット２８により塗料がその表面に塗布され、その後図示しない乾燥炉により加熱されその塗料が乾燥硬化される。乾燥炉に車体２６が搬入されると、車体２６に取付けられた識別装置１０もバンパ２６ａに吊下げられた状態で乾燥炉に搬入され、比較的高温の環境下に曝される。
【００２０】
図１に示すように、識別装置１０が高温環境下に曝されると、周辺環境と接する密封容器１４の温度が上昇するが、密封容器１４は耐熱性樹脂から形成されているため、その温度により変形等することはなく、ＩＣチップ１１を密封して保護する。密封容器１４の温度が上昇すると、その密封容器１４に接触する第２断熱材１３の温度が外側から上昇する。ここで、第２断熱材１３は熱伝導率が０．１５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下であるので、外側の密封容器１４に接触する部分の温度が上昇しても、内包する第１断熱材１２に接触する部分へ伝達する単位時間あたりの熱量は抑制される。また第２断熱材１３の熱容量が比較的小さくてもその熱容量が０．００８ｃａｌ／ｃｍ3以上であれば単位時間あたりの第２断熱材１３の温度上昇は比較的小さく、内包する第１断熱材１２に接触する部分の温度上昇は比較的緩やかである。
【００２１】
第１断熱材１２に接触する第２断熱材１３の内側部分の温度が徐々に上昇すると、その内側部分に接触する第１断熱材１２の温度が外側から上昇する。ここで、第１断熱材１２は熱伝導率が０．５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下であり第２断熱材１３の熱伝導率より大きく、第１断熱材１２外側の熱は第２断熱材１３に比較して早期にＩＣチップ１１まで達するが、熱容量が第２断熱材１３の熱容量より大きい０．４ｃａｌ／ｃｍ3以上であるので、ＩＣチップ１１に接触する第１断熱材１２内側部分における単位時間あたりの温度上昇を有効に抑制する。このため、識別装置１０が高温環境下に曝された時点からＩＣチップ１１の温度が上昇してそのＩＣチップ１１の使用温度範囲の上限値を超えるまでの時間は、単一の断熱材を使用した場合に比較して有効に引き延ばされる。
【００２２】
また、第１断熱材１２及び第２断熱材１３の温度が上昇することにより密封容器１４内部の圧力が上昇する。特に第２断熱材１３には珪藻土、泡ガラス又はガラスウールが使用されるため、これらに内在するエアが温度上昇に伴い膨張して内部圧力を上昇させる。しかし、容器本体１７の端部外周に凹溝１７ｄを全周にわたって形成し、この凹溝１７ｄの全周にわたって嵌合する凸条１８ｂを封止蓋１８に形成したので、内部圧力の上昇による容器本体１７の変形はその凹溝１７ｄと凸条１８ｂの噛み合う力を強化させ、封止蓋１８が容器本体１７から外れたり浮き上がることはなく、密封容器１４の密閉性が損なわれることはない。また、封止蓋１８は第２断熱材１３を収容した容器本体１７に直接樹脂成形して作られるので、成形時には比較的高温環境下であるため、密封容器内部は常温で負圧になり、高温環境下に曝された場合に内部圧力は、常温で内部圧力が常圧の識別装置に比較して低い。また、成形時の熱により容器本体１７及びボビン１９に封止蓋１８の一部が融着するので、成形後の封止蓋を容器本体に接着する従来に比較して封止蓋１８の容器本体１７に対する密着性は向上する。このため、外部塵埃の密封容器１４の内部への侵入は有効に防止され、過酷な環境下における使用が可能になり、その寿命を比較的長期化することができる。
なお、ＩＣチップ１１の温度がその使用温度範囲の上限値を超える以前に車体２６は乾燥炉から台車２７に搭載された状態で取り出され、その後識別手段により車体２６の識別が行われる。
【００２３】
次に、塗装工程におけるライン近傍に設けられた車体の識別手段による車体の識別について説明する。
図３及び図４に示すように、この実施の形態における車体２６の識別手段３０，３１は、送受信アンテナ３０と識別監視装置３１とを備える。送受信アンテナ３０は、車体２６の塗装工程におけるライン近傍に設けられかつ巻回された被覆電線である。この送受信アンテナ３０は、その近傍を通過する車体２６の識別装置１０に電波を送信しかつ識別装置１０のアンテナコイル１６からの電波を受信可能に構成される。図３に示すように、送受信アンテナ３０は識別監視装置３１に接続され、識別監視装置３１は、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。更に識別監視装置３１はＣＰＵ３６とこれに接続されたメモリ３７、ディスプレイ３８、入力装置３９及びタイマ４０を有する。
【００２４】
この識別監視装置３１は、送受信アンテナ３０を介して識別装置１０のアンテナコイル１６に特定周波数の電波を送信してＩＣチップ１１を活性化し、かつそのチップ１１のメモリ１１ｆに対してデータの読出し・書込みを行い送受信アンテナ３０を介して受信するアンテナコイル１６からの応答信号により物品を識別してその車体２６の車台番号、塗装色、塗装工程、出荷先等をメモリ３７に記録する。具体的には、送受信アンテナ３０の近傍を識別装置１０が車体２６に取付けられた状態で通過すると、識別監視装置３１はその送受信アンテナ３０を介して識別装置１０のアンテナコイル１６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。この実施の形態における質問信号は２値化されたデジタル信号である。識別監視装置３１から発せられるデジタル信号は、図示しない信号発生器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送受信アンテナ３０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。
【００２５】
送信された質問信号の電波は識別装置１０のアンテナコイル１６に受信され、この受信により、電源回路１１ａ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１１ａは充電された電力を整流し安定化して、ＣＰＵ１１ｅに供給し、ＩＣチップ１１を活性化する。次いでＩＣチップ１１のＲＦ回路１１ｂでは復調に必要な信号のみを取込み、復調回路１１ｄで元のデジタル信号の質問信号を再現させてメモリ１１ｆから車体２６に関するデータを送信する。このデータの送信は２値化された識別コードをＩＣチップ１１の変調回路１１ｃで変調し、ＲＦ回路１１ｂで増幅してアンテナコイル１６から送出することにより行われる。
【００２６】
送信されたデータは送受信アンテナ３０を介して識別監視装置３１が受信し、識別監視装置３１は識別装置１０からのそのデータにより車体２６を識別してタイマ４０からの時刻に関するデータとともにその車体２６が塗装された事実をメモリ３７に記憶する。これとともに、識別監視装置３１は車体２６に関する情報とその塗装が行われた時間をディスプレイ３８に表示するようになっている。この表示により作業員は車体２６の塗装が予定されているものであって、その予定されている時間に塗装がされたことを確認し、その車体２６に関する一連の塗装工程を終了させる。
【００２７】
【実施例】
次に本発明の実施例を比較例とともに詳しく説明する。
＜実施例１＞
図１に示すように、縦８．０ｍｍ、横５．０ｍｍ及び高さが０．３９ｍｍであって、１４０℃以下で正常動作するＩＣチップ１１に熱電対を接着し、そのＩＣチップ１１をポリフェニレンサルファイド樹脂て被包し、直径が５０ｍｍ厚さが２５ｍｍの第１断熱材１２を得た。この第１断熱材１２を厚さが２５ｍｍの無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体（商標名；マイクロサーム（日本アエロジル社））からなる第２断熱材１３で被包し、ＩＣチップを内包する第１断熱材１２を被包する直径が１００ｍｍ厚さが７５ｍｍの識別装置１０を得た。この密封容器１４を持たない仮の識別装置１０を実施例１とした。
【００２８】
＜比較例１＞
実施例１と同一のＩＣチップに熱電対を接着し、そのＩＣチップをポリフェニレンサルファイド樹脂のみで被包し、直径が１００ｍｍ厚さが７５ｍｍの識別装置を得た。密封容器１４及び実施例１における第２断熱材１３を持たないこの仮の識別装置を比較例１とした。
＜比較例２＞
実施例１と同一のＩＣチップに熱電対を接着し、そのＩＣチップを無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体（商標名；マイクロサーム（日本アエロジル社））からなる断熱材で被包し、ＩＣチップを内包する直径が１００ｍｍ厚さが７５ｍｍの識別装置を得た。密封容器１４及び実施例１における第１断熱材１２を持たないこの仮の識別装置を比較例２とした。
【００２９】
＜比較試験１及びその結果＞
実施例１の仮の識別装置及び比較例２の仮の識別装置を３０℃の室温からそれぞれ２００℃の恒温槽に入れた。その後９０分経過した後におけるＩＣチップのそれぞれの温度を測定した。この結果、実施例１のＩＣチップの温度は１１０℃であったが、比較例２のＩＣチップの温度は１４７℃であった。
＜比較試験２及びその結果＞
実施例１の仮の識別装置及び比較例１の仮の識別装置を、温度サイクル試験器を用いて３０℃の室温に３０分曝した後２５０℃の高温雰囲気中に３０分曝すことを１サイクルとして計１０００サイクル繰り返す温度サイクル試験を行った。この温度サイクル試験の途中におけるそれぞれのＩＣチップの温度変化を測定した。この結果、実施例１のＩＣチップの温度は１００℃から１４０℃の範囲で変動したが、比較例１のＩＣチップの温度は室温である３０℃から２４０℃の範囲で変動した。この試験の後、双方のＩＣチップの動作の有無を確認した結果、実施例１のＩＣチップは正常に動作したが、比較例１のＩＣチップは故障していた。
【００３０】
＜評価＞
比較試験１の結果から、単一の断熱材を使用した比較例２に比較して実施例１のＩＣチップの温度上昇は緩やかであることがわかる。これは実施例１は性質の異なる２種以上の断熱材を使用した結果によるものと考えられる。
また、比較試験２の結果から、単一の断熱材を使用した比較例１はＩＣチップの温度変化は激しくその上限はそのＩＣチップの保存上限値を超えていることがわかる。これに対して実施例１では、ＩＣチップの温度は比較的高温の範囲で変動するが、その上限はそのＩＣチップの保存上限値を超えていない。これも実施例１は性質の異なる２種以上の断熱材を使用した結果によるものと考えられる。これは温度サイクル試験後におけるＩＣチップの動作確認において、実施例１のＩＣチップは正常に動作したのに対して、比較例１のＩＣチップは故障していたことからもわかる。なお、比較例１のＩＣチップが故障したのは、比較例１ではＩＣチップの温度がそのＩＣチップの保存上限値を超えたことに起因する、いわゆるパープルプレーグが原因と考えられる。
これらのことから実施例１の第２断熱材を密封容器で被包する本発明の識別装置は要求される耐熱性を確保しつつ可能な限り小型化し得ることがわかる。
【００３１】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば熱容量及び熱伝導率が異なる第１断熱材及び第２断熱材でＩＣチップを被包するので、識別装置が高温下に曝されて密封容器の温度が上昇しても、ＩＣチップの単位時間あたりの温度上昇を、単一の断熱材を使用した場合に比較して有効に引き延ばすことができる。この結果、要求される耐熱性を確保しつつ可能な限り識別装置を小型化することができる。
また、密封容器を容器本体と、その開口部側の端部外周を覆って容器本体を密閉する封止蓋とを備え、端部外周に１又は２以上の凹溝を全周にわたって形成し、凹溝の全周にわたって嵌合する凸条を封止蓋に形成すれば、封止蓋が容器本体から外れたり浮き上がることを有効に防止できるとともに、高温環境下に曝されることによる密封容器の内部圧力の上昇はその凹溝と凸条の噛み合う力を強化させるので、密封容器の密閉性を確保することもできる。
更に、容器本体に直接樹脂成形して封止蓋を作れば、凹溝に嵌合する凸条を含む封止蓋を比較的容易に形成できるとともに、樹脂成形する際に容器本体内部は一時的に高温下に曝されるので、その内部に存在するエアは膨張した状態で容器本体が密閉される。このため、密閉性に優れ内部が常温で負圧の識別装置を簡便に得ることができる。また、成形時の熱により容器本体に封止蓋の一部が融着するので、成形後の封止蓋を容器本体に接着する従来に比較して封止蓋の容器本体への密着性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の識別装置の縦断面を含む正面図。
【図２】その識別装置の組み立て手順を示す分解図。
【図３】その識別装置と送受信アンテナと識別監視装置の構成を示す概念図。
【図４】その識別装置を用いた車体の塗装工程を示す斜視図。
【符号の説明】
１０ 識別装置
１１ ＩＣチップ
１２ 第１断熱材
１３ 第２断熱材
１４ 密封容器
１６ アンテナコイル
１７ 容器本体
１７ａ 開口部
１７ｄ 凹溝
１８ 封止蓋
１８ｂ 凸条
Claims (6)
- ＩＣチップ(11)を内包する第１断熱材(12)と、前記第１断熱材(12)を被包する第２断熱材(13)と、両端が前記ＩＣチップ(11)に接続されたアンテナコイル(16)と前記第２断熱材(13)を被包しかつ密封する耐熱性樹脂からなる密封容器(14)とを備えた識別装置(10)において、
前記第１断熱材(12)は熱容量が０．４ｃａｌ／ｃｍ3以上であって熱伝導率が０．５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下であり、
前記第２断熱材(13)は熱容量が０．００８ｃａｌ／ｃｍ3以上であって熱伝導率が０．１５ｋｃａｌ／ｈｒ・℃以下である
ことを特徴とする物品の識別装置。 - 第１断熱材(12)がポリフェニレンサルファイド樹脂、フェノール樹脂、シリコーン樹脂、超硬合金及又は微細斜長石からなる群より選ばれた１種又は２種以上の物質であり、第２断熱材(13)が珪藻土、泡ガラス、ガラスウール、又は無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体からなる群より選ばれた１種又は２種以上の物質である請求項１記載の物品の識別装置。
- 無機質ファイバを含有するセラミック粉末の圧粉体が５〜１０ｗｔ％の無機質ファイバと３０〜３５ｗｔ％のチタニア粉と残部が微細多孔質シリカエアロゲルとからなる圧粉体であって、第２断熱材(13)が前記圧粉体と前記圧粉体を収納しシリカエアロゲルが細孔中に貫入して前記圧粉体の表面が内面に密着しかつ張力状態に保たれた多孔質繊維材料からなる包体とを有する請求項２記載の物品の識別装置。
- 密封容器(14)が、アンテナコイル(16)と第２断熱材(13)を開口部(17a)から収容可能に構成された容器本体(17)と、前記容器本体(17)の前記開口部(17a)側の端部外周を覆って前記容器本体(17)を密閉する封止蓋(18)とを備え、
前記端部外周に１又は２以上の凹溝(17d)が全周にわたって形成され、前記凹溝(17d)の全周にわたって嵌合する凸条(18b)が前記封止蓋(18)に形成された請求項１ないし３いずれか記載の物品の識別装置。 - 有底筒状に形成されたボビン(19)の外周面に形成された凹部(19a)に巻き付けた耐熱性被覆導線によりアンテナコイル(16)が形成され、ボビン(19)は第２断熱材(13)を被包して容器本体(17)に僅かな隙間を持って挿入可能にかつ挿入状態で前記第２断熱材(13)が容器本体(17)の開口部側に露出しないように成形された請求項４記載の物品の識別装置。
- 封止蓋(18)が第２断熱材(13)を収容した容器本体(17)に直接樹脂成形して作られた請求項４又は５記載の物品の識別装置。
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