(57)【要約】【課題】高圧配管などの管形状を有する金属資材にＲＦタグを取り付けた場合でも、通信距離が長くまた開口面積が広くなり読取装置によって効果的に読み取ることができるＲＦタグ装置を提供する。【解決手段】管形状を有する金属資材２００に取り付けられるＲＦタグ装置１１０である。ＲＦタグ装置１１０は、固定治具３００と、ＲＦタグ１００と、を含み、固定治具３００は、管形状を有する金属資材２００の開口端部に取り付けられる平板部３２０と、平板部３２０の裏面から管形状を有する金属資材２００内へ延設されるとともに管形状を有する金属資材２００の内周面に係止する１または複数の係止片３３０とを有する。平板部３２０の表面にＲＦタグ１００を固定する。【選択図】図１
2019031536.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
管形状を有する金属資材に取り付けられるＲＦタグ装置であって、
前記ＲＦタグ装置は、
固定治具と、
ＲＦタグと、を含み、
前記固定治具は、前記管形状を有する金属資材の開口端部に取り付けられる平板部と、
前記平板部の裏面から前記管形状を有する金属資材内へ延設されるとともに前記管形状を有する金属資材の内周面に係止する１または複数の係止片と、を有し、
前記平板部の表面に前記ＲＦタグを固定する、ＲＦタグ装置。
【請求項２】
前記ＲＦタグは、アンテナと、
読取装置から送信された電波に基づいて動作するＩＣチップと、を含み、
前記アンテナは、
絶縁層を介して設けられた第１導波素子及び第２導波素子と、
前記第２導波素子に一端が電気的に接続された給電部と、
前記第１導波素子に一端が電気的に接続され、前記第２導波素子に他端が電気的に接続された短絡部と、を含み、
前記絶縁層、前記第１導波素子、前記第２導波素子、前記給電部及び前記短絡部により、前記読取装置から送信された電波を受信するように構成され、
前記第１導波素子、前記短絡部、前記第２導波素子及び前記給電部により構成されるインダクタパターンと、前記第１導波素子、前記第２導波素子及び前記絶縁層により構成されるコンデンサとにより、前記電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成される、請求項１に記載のＲＦタグ装置。
【請求項３】
前記１または複数の係止片は、前記管形状を有する金属資材の内周面に対して付勢する付勢部材からなる、請求項１または２記載のＲＦタグ装置。
【請求項４】
前記金属資材が高圧配管である、請求項１乃至３のいずれか１項に記載のＲＦタグ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧配管など管形状を有する金属資材の在庫管理、物流管理などをＲＦタグで管理するためのＲＦタグ装置に関する。特に、本発明は管形状を有する金属資材にＲＦタグを取り付けた場合でも、通信距離が長くまた開口面積が広くなり読取装置によって効果的に読み取ることができるＲＦタグ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、製品や部品等の在庫管理、物流管理等を行う管理システムにおいて、ＲＦＩＤ（Radio Frequency Identification）技術が利用されている。このＲＦＩＤ技術を用いたシステムでは、ＲＦタグとリーダライタ（以下、読取装置という。）との間で無線通信が行われ、ＲＦタグに記憶される識別情報等が読取装置により読み取られる。
例えば、特許文献１（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。【０００３】
特許文献１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。【０００４】
特許文献２（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。【０００５】
特許文献２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。【０００６】
特許文献３（ＷＯ２００９/０６９１９９号公報）には、ＲＦタグにより管理される金属パイプに関し、長手方向に所定の長さを持つスロットが空けられ、内側に、スロットに給電する給電部とこの給電部に接続されるＩＣチップとを有するＲＦタグが取り付けられることによりＲＦタグのアンテナとして機能するように構成することにより、この金属パイプがＲＦタグにより管理されるものについて開示されている。【０００７】
特許文献３に記載のＲＦタグは、長手方向に所定の長さを持つスロットが空けられた金属パイプの内側に設けられ、前記金属パイプをアンテナとして機能させるために前記スロットに給電する給電部と、前記金属パイプの内側に設けられ前記給電部に接続されるＩＣ（Integrated Circuit）チップと、を備えるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】ＷＯ２００７/０００８０７号公報
【特許文献２】特開２００３−８５５０１号公報
【特許文献３】ＷＯ２００９/０６９１９９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、特許文献１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るため高圧配管などの管形状を有する金属資材に取り付けることはできない。【００１０】
特許文献２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。
特許文献３に開示された発明では、金属パイプにスロットを設ける必要があるので、スロットを設けることができない金属資材に適用することはできない。【００１１】
本発明の主な目的は、高圧配管などの管形状を有する金属資材にＲＦタグを取り付けた場合でも、通信距離が長くまた開口面積が広くなり読取装置によって効果的に読み取ることができるＲＦタグ装置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、または複数の金属資材を積み重ねるような場合でも、複数の金属資材に固定されたＲＦタグを同時に読み取ることができるＲＦタグ装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
（１）
一局面に従うＲＦタグ装置は、管形状を有する金属資材に取り付けられるＲＦタグ装置であって、ＲＦタグ装置は、固定治具と、ＲＦタグと、を含み、固定治具は、管形状を有する金属資材の開口端部に取り付けられる平板部と、平板部の裏面から管形状を有する金属資材内へ延設されるとともに管形状を有する金属資材の内周面に係止する１または複数の係止片と、を有し、平板部の表面にＲＦタグを固定するものである。【００１３】
この場合、固定治具の平板部の固定部にＲＦタグを固定し、この固定治具の係止片を金属資材の内周面に係止させるようにして固定治具を金属資材に取り付ける。ここで、固定治具の平板部に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。【００１４】
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、本発明においては、金属資材の外部にＲＦタグを固定させつつ、露出させることができるので、読取装置の電波を確実に受信することができる。【００１５】
すなわち、読取装置からの電波は、ＲＦタグの一方の導波素子（第１導波素子）により受信され、ＲＦタグの第１導波素子と、該ＲＦタグの他方の第２導波素子（グランドエレメント）との間に接続されたＩＣチップ回路を通し、第２導波素子より固定治具を介して金属パイプに放出される。つまり、ＲＦタグと固定治具が貼着部材からなる誘電体を介して容量結合をするため、固定治具がアンテナとして機能する。【００１６】
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。【００１７】
したがって、複数のパイプなどの金属パイプが束ねられ、あるいは積み重ねられて保管されている場合に、ＲＦタグが金属パイプに隠れて電波を受信できないような場合でも、各金属パイプに取り付けられたＲＦタグの履歴情報などを同時に読み取ることができる。【００１８】
（２）
第２の発明にかかるＲＦタグ装置は、一局面に従うＲＦタグ装置において、ＲＦタグは、アンテナと、読取装置から送信された電波に基づいて動作するＩＣチップと、を含み、アンテナは、絶縁層を介して設けられた第１導波素子及び第２導波素子と、第２導波素子に一端が電気的に接続された給電部と、第１導波素子に一端が電気的に接続され、第２導波素子に他端が電気的に接続された短絡部と、を含み、絶縁層、第１導波素子、第２導波素子、給電部及び短絡部により、読取装置から送信された電波を受信するように構成され、第１導波素子、短絡部、第２導波素子及び給電部により構成されるインダクタパターンと、第１導波素子、第２導波素子及び絶縁層により構成されるコンデンサとにより、電波の周波数帯域で共振する共振回路が構成されるものでもよい。【００１９】
この場合、ＲＦタグは、アンテナ及びＩＣチップを備えている。ＲＦタグは、読取装置のアンテナから送信された電波（搬送波）をＲＦタグの導波素子（アンテナ）で受信する。そして、ＩＣチップに記録されている金属資材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タグに接触させることなく、ＲＦタグは読取装置と通信することが可能である。【００２０】
（３）
第３の発明にかかるＲＦタグ装置は、一局面または第２の発明にかかるＲＦタグ装置において、１または複数の係止片は、管形状を有する金属資材の内周面に対して付勢する付勢部材からなるものでもよい。【００２１】
この場合、固定治具を金属資材に取り付けるときは、係止片を弾性変形させることで固定治具を金属資材に容易に取り付けることができ、また固定治具を金属資材に取り付けた後では係止片が金属資材の内周面に付勢により押圧するので固定治具を金属資材に確実に取り付けることができる。【００２２】
（４）
第４の発明にかかるＲＦタグ装置は、一局面から第３の発明にかかるＲＦタグ装置において、金属資材が高圧配管であってもよい。【００２３】
この場合、読取装置は、高圧配管に取り付けられたＲＦタグから資材情報を読み取るため、高圧配管の移動、保管などの管理を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本実施の形態にかかるＲＦタグ装置を高圧配管の開口端部に取り付け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タグ装置の一例を示す表面側からの模式的斜視図である。
【図３】本実施の形態にかかるＲＦタグ装置の一例を示す裏面側からの模式的斜視図である。
【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タグ装置が取り付けられた高圧配管の等価回路の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
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。
【００２６】
［本実施の形態］
図１は、本実施の形態にかかるＲＦタグ装置１１０を高圧配管２００の開口端部２１０に取り付けた状態の一例を示す模式的断面図であり、図２および図３は、本実施の形態にかかるＲＦタグ装置１１０の一例を示す模式的斜視図である。
【００２７】
本発明のＲＦタグ装置１１０は管形状を有する金属資材２００の開口端部２１０に取り付けられるものである。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、通常は鋼材、アルミニウム材などの金属材により作製される。
【００２８】
管形状を有する金属資材２００の用途は限定されるものではないが、例えば、土木用資材、プラント用資材、自動車用資材、建築用資材などであってもよい。本実施の形態では土木用資材およびプラント用資材などとして使用される高圧配管に本発明のＲＦタグ装置１１０を取り付けた例を以下に説明する。
【００２９】
高圧配管２００は両端が開口したもの、高圧配管の少なくとも一方側の端部が変形など加工されたもの、高圧配管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。
【００３０】
（ＲＦタグ装置１１０）
図１および図２に示すように、ＲＦタグ装置１１０は、固定治具３００と、ＲＦタグ１００と、を含む。
【００３１】
（固定治具３００）
固定治具３００は、高圧配管２００の開口端部２１０に取り付けられる平板部３２０と、平板部３２０の裏面から高圧配管２００内へ延設されるとともに高圧配管２００の内周面に係止する１または複数の係止片３３０と、を有する。
【００３２】
すなわち、固定治具３００の平板部３２０は、高圧配管２００の開口部に沿って形成され、係止片３３０は、高圧配管２００の長手方向に延在した形状からなる。
【００３３】
（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、例えば、高圧配管２００の開口部の形状に合うように略円板状とすることができる。
平板部３２０の大きさは、高圧配管２００の開口部を閉塞する程度の大きさに形成されている。平板部３２０の外形は高圧配管２００の外形よりもやや大きく形成されている。
【００３４】
本実施形態では、図２および図３に示すように、平板部３２０の周囲の対向する位置に２つの係止片３３０が平板部３２０の面方向に対して直交する方向に突設されている。係止片３３０の形状は矩形状に形成されているが、係止片３３０の形状は三角形状など任意に設計することができる。係止片３３０の幅、長さも任意に設計することができる。係止片３３０が形成されない箇所において、平板部３２０の周囲の対向する位置に凹部３２２が形成されている。
また、係止片３３０に凸部を形成し、高圧配管２００の内周面に凸部により係止する構成を用いても良い。
【００３５】
対向する２つの係止片３３０間の間隔は高圧配管２００の内径とほぼ等しく設定されている。その結果、係止片３３０が所定の直線幅を有することにより、高圧配管２００の内周面のＲ部に固定させることができる。
【００３６】
図２および図３に示すように、本実施の形態では、固定治具３００は円板形状の金属板など導電性板材を加工して作製されている。固定治具３００は、導電性板材の周囲に高圧配管２００の内周面に係止する係止片３３０を切り起こすことにより形成されている。係止片３３０は平板部３２０の周囲に１または２つの係止片３３０を設けることができ、または３つあるいは４つ以上の係止片３３０を設けてもよい。
【００３７】
固定治具３００を製造するには、次のように行うことができる。
導電性板材の周囲の４か所に板材の周縁から２つの並行なスリットを形成する。次に、２つのスリットにより囲まれた領域を板材の片側方向へ直角に折り曲げることにより係止片３３０を板材の面に対して直交する方向に突出させる。
【００３８】
また、係止片３３０が形成されない箇所において、板材の周囲に平行なスリットを形成し、２つのスリットにより囲まれた領域を除去することで凹部３２２を形成する。
【００３９】
このようにして構成された固定治具３００の表面側（固定治具３００を高圧配管２００の開口端部に取り付けた場合に、外部に露出する側）に、ＲＦタグ１００が固定される。
【００４０】
このＲＦタグ１００は、固定治具３００の係止片３３０と凹部３２２との間の領域にＲＦタグ１００の両端部が配置されるよう固定治具３００の平板部３２０に固定される。
【００４１】
ＲＦタグ１００を固定治具３００に固定するには、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の平板部３２０にＲＦタグ１００を貼着することができる。
【００４２】
（ＲＦタグ１００）
次に、上記の固定治具３００に固定されるＲＦタグ１００の構成を詳しく説明する。
【００４３】
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。
【００４４】
（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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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１００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。
【００６０】
（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。
【００６１】
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。
【００６２】
（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。
【００６３】
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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
（ＲＦタグ装置１１０の高圧配管２００への取り付け）
上記構成のＲＦタグ装置１１０を高圧配管２００へ取り付けるには、次のように行うことができる。
【００６７】
図１に示すように、高圧配管２００の開口部内に一対の係止片３３０を挿入して係止させることでＲＦタグ装置１１０を高圧配管２００の開口端部２１０に容易に取り付けることができる。
【００６８】
固定治具３００を高圧配管２００に取り付ける場合に、係止片３３０は高圧配管２００の内周面から外周面方向に付勢する付勢部材からなるものが好ましい。係止片３３０はまた弾性を有しているのが好ましい。
一対の係止片３３０を高圧配管２００の開口部内に挿入する際に、一対の係止片３３０が内側へ弾性変形することで、一対の係止片３３０を高圧配管２００の内面に沿ってスライドさせ、図１に示すように高圧配管２００内周面に係止させることができる。
【００６９】
固定治具３００を高圧配管２００に取り付けた後では、一対の係止片３３０の復元力によって係止片３３０が高圧配管２００の内周面に圧接する。従って、高圧配管２００が外部から衝撃を受けたような場合でも固定治具３００が高圧配管２００から容易に外れることはない。
【００７０】
固定治具３００を高圧配管２００に取り付けた場合には、平板部３２０の周端部は高圧配管２００の端面に当接して高圧配管２００の開口部を実質的に閉塞する。
【００７１】
なお、高圧配管２００にＲＦタグ装置１１０が取り付けられた場合に、ＲＦタグ装置１１０に形成された凹部３４を通して高圧配管２００内の換気を行うことができる。また、凹部３４を通して工具などを高圧配管２００内に差し込みＲＦタグ装置１１０を高圧配管２００から容易に取り外すことができる。
【００７２】
（等価回路）
図７は、図１に示したＲＦタグ装置１１０が取り付けられた高圧配管２００の等価回路の一例を示す図である。
図７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。
【００７３】
【数１】
2019031536.tif 000003
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
さらに、ＲＦタグ装置１１０が取り付けられた高圧配管２００においては、固定治具３００の平板部３２０にＲＦタグ１００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（第２コンデンサ）２７０が形成され、ＲＦタグ１００のインダクタンスと共振回路を形成することができる。
【００７９】
図７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。
【００８０】
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を高圧配管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。
【００８１】
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。
【００８２】
読取装置からの電波は、ＲＦタグ１００の一方の導波素子（第１導波素子）２０により受信され、ＲＦタグ１００の第１導波素子２０と、該ＲＦタグ１００の他方の第２導波素子（グランドエレメント）３０との間に接続されたＩＣチップ８０の回路を通し、第２導波素子３０より固定治具３００を介して高圧配管２００に放出される。つまり、ＲＦタグ１００と固定治具３００が貼着部材からなる誘電体を介して容量結合をするため、固定治具３００がアンテナとして機能する。
【００８３】
よって、高圧配管２００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１００からの電波を、高圧配管２００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高圧配管２００を介してＲＦタグ１００で受信することができる。
その結果、ＲＦタグ１００を確実に駆動させ、無指向性で通信距離が長いＲＦタグ１００の読み取りを実施することができる。
【００８４】
なお、高圧配管２００の開口端部に取り付けたＲＦタグ装置１１０を保護するため、該ＲＦタグ装置１１０を覆うキャップを高圧配管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。
【００８５】
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、高圧配管２００が「高圧配管」、「管形状の金属資材」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、係止片３３０が「係止片」に相当する。
【００８６】
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】
【００８７】
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  高圧配管
３００  固定治具
３２０  平板部
３３０  係止片
【図１】
2019031536.tif 000004
【図２】
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【図３】
2019031536.tif 000006
【図４】
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【図５】
2019031536.tif 000008
【図６】
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【図７】
2019031536.tif 000010
【国際調査報告】
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