JP2012146069A - 耐熱性無線タグ - Google Patents

Abstract

【課題】工場で高温原料を搬送する容器に取り付けられて、操業中の熱照射に対して耐熱性を有し、しかも、電波通過性のよい耐熱性無線タグを提供する。
【解決手段】工場で使用される高温材料を搬送する容器１０に取付けて使用され、内部に識別コードを発信する送信部を備え、周囲を熱可塑性又は熱硬化性の合成樹脂製の保護カバー１９で覆われた無線タグ１１であって、保護カバー１９の周囲を、プライマー層２１を介して珪酸ガラスを主成分とする耐熱性ガラス質被膜２２で被覆した。
【選択図】図２

Description

本発明は、特に高温環境下で使用される容器（溶融容器）等に取付けて使用され、この容器とは離れた場所に配置されるアンテナに無線で識別コードを送って、対象となる容器の識別を行う耐熱性無線タグに関する。

現状、化学工場等では、高温の固形材料や溶融材料を処理する場合、溶融容器等が使用され、これらは、使用準備（例えば、予熱）、操業、補修等のために移動される場合があり、現時点では殆どの操業計画が、全てオペレータマニュアルで行われている。そこで、これらの操業を自動化して、作業負荷軽減、容器単位での使用実績による補修計画、及び使用ローテーション作成を実現するためには、使用中の容器の管理が不可欠である。

特開２００６−７２８０４号公報

本発明者は、特許文献１に記載されているような、広く販売されているＩＣタグ（無線タグ）を高温材料を注入する容器（例えば、溶融容器）に取り付けて、工場内を移動した容器の位置を識別することを試みたが、通常広く使用されているＩＣタグは、ケースとなる保護カバーがポリカーボネイト等の合成樹脂で形成されているので、短時間ではあるが高温に曝されると、ケースが熱でボロボロになってしまい、継続的に連続使用ができないという問題があった。
そこで、耐熱性を有するセラミック製のケースに収納して使用することも試みたが、ＩＣタグで使用されている、高周波（例えば、９００ＭＨｚ帯）では、電波がセラミック製ケースを通過しないか又は著しく減衰して、使用できないという問題があった。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたもので、工場で高温原料を搬送する容器に取り付けられて、操業中の熱照射に対して耐熱性を有し、しかも、電波通過性のよい耐熱性無線タグを提供することを目的とする。

前記目的に沿う本発明に係る耐熱性無線タグは、工場で使用される高温材料を搬送する容器に取付けて使用され、内部に識別コードを発信する送信部を備え、周囲を熱可塑性又は熱硬化性の合成樹脂製の保護カバーで覆った無線タグであって、
前記保護カバーの周囲を、プライマー層を介して珪酸ガラスを主成分とする耐熱性ガラス質被膜で被覆した。

ここで、熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ユリア樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、アルキド樹脂、ポリウレタン、熱硬化性ポリイミド等があり、熱可塑性樹脂としては、比較的強度を有するエンジニアリングプラスチック（例えば、ポリカーボネイト、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート）、スーパーエンジニアリングプラスチック（ポリフェニレンスルファイド、ポリテトラフロロエチレン、ポリスルホン）等がある。

珪酸ガラスを主成分とする耐熱性ガラス質被膜とは、Ｍ₂Ｏ・ｎＳｉＯ₂の一般式で表され、塗布前の液の状態で、ＭがＮａ、Ｋ、Ｌｉ、Ｃｓのいずれかである珪酸アルカリを主体（２０〜５０重量％）とし、更に金属アルコート（ＭＳｉＯｎ）存在下において、例えば０．０１〜１．０モル／ｋｇのアンモニウムイオン、０．０１〜１．０モル／ｋｇのハロゲンイオンを添加したものに、必要に応じてアルコールで希釈したものを使用するのが好ましい。なお、アンモニウムイオン、ハロゲンイオンは浸透性を向上させるために添加したもので、必ずしも必須の成分ではない。
また、プライマー層は保護カバーの基材と表面の耐熱性ガラス質被膜に対して接合性がよく、しかも耐熱性を有するものであれば、有機質又は無機質のいかなるものでも使用可能であるが、シリコーン樹脂等の無機樹脂を固形分として含有する無機プライマー層を使用するのがよい。

ここで、前記プライマー層の厚みは５〜１０μｍで該プライマー層と前記耐熱性ガラス質被膜との合計厚みは、１５〜４０μｍの範囲にあるのが好ましいが、耐熱性及び非剥離性を確保できれば、この厚みの範囲外であっても本発明は適用される。

また、本発明に係る耐熱性無線タグにおいて、前記耐熱性ガラス質被膜は、株式会社日興が発売するテリオスコート（登録商標）ＮＰ３６０Ｇであるのが好ましい。このテリオスコートＮＰ３６０Ｇは、主成分がＳｉＯ₂、耐熱温度７００℃、比重１．０５の性質を有するものである。

また、本発明に係る耐熱性無線タグにおいて、前記保護カバー内に、外部からの電波を受信して前記送信部の電力とする受信部を備えている場合、又は前記保護カバー内に、前記送信部に電力を供給する電池が設けられている場合であってもよい。
この耐熱性無線タグの取り付け位置は、容器の温度が一番低い部分（通常、容器の側面）で、金属等のカバーで覆われていない部分とする。なお、更に好ましくは、容器の側面で雰囲気温度が１００℃以下の部分がよい。

なお、装着した耐熱性無線タグの表面は露出しておくのがよい。これによって周囲からの熱線を直接受けることになるが、これは表面の耐熱性ガラス質被膜でカバーする。耐熱性無線タグの表面を例えば耐熱性シート等でカバーすると、この耐熱性無線タグに原料の飛沫等が付着して、耐熱性無線タグからの電波の飛翔が悪くなる。

本発明に係る耐熱性無線タグは、合成樹脂製の保護カバーの周囲をプライマー層を介して珪酸ガラスを主成分とする耐熱性ガラス質被膜で被覆しているので、瞬時に上昇する周囲温度、熱線に対して耐熱性が向上し、高温での耐熱性無線タグの使用が可能となった。

なお、保護カバーの材質としては、エンジニアリングプラスチック又はスーパーエンジニアリングプラスチックと呼ばれる例えばポリカーボネイト、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリフェニレンスルファイド、ポリテトラフロロエチレン、ポリスルホンでも、電波通過性を十分に有し、本発明の耐熱性ガラス質被膜を覆うことで、その性能を確保できた。

本発明に係る耐熱性無線タグにおいては、高温材料を搬送する容器に耐熱性ガラス質被膜を取り付け、アンテナ、リーダーライタ、リーダーライタに接続される制御用パソコンを設けることよって、容器の現在位置、及び移動状況を監視できる。

本発明の一実施の形態に係る耐熱性無線タグを用いた識別システムの説明図である。 同耐熱性無線タグの説明図である。 （Ａ）、（Ｂ）は同耐熱性無線タグの他の取付け方法を示す説明図である。

続いて、本発明を具体化した耐熱性無線タグ及びこれを使用した識別システムについて説明する。
図１に示すように、工場で使用される高温材料を搬送する容器１０の側部に、本発明の一実施の形態に係る耐熱性無線タグ１１を取り付け、耐熱性無線タグ１１から約６ｍ離して布製の耐熱カーテン１２を配置し、その裏にアンテナ１３を配置した。このアンテナ１３は、リーダーライタ（制御器）１４に接続され、リーダーライタ１４は制御用ＰＣ１５に接続されている。

この実施の形態では、図１、図２に示すように、耐熱性無線タグ１１は容器１０の側部に設けられている鉄製の覆いカバー１６の開口部１７に支持部材１８を介して取り付けられている。耐熱性無線タグ１１は５１×４２×１２２ｍｍの大きさのポリカーボネイト製（熱可塑性の合成樹脂の一例）のケース（保護カバー）１９と、ケース１９内に収納されている図示しない送信部とを有している。なお、ケース１９は熱硬化性の合成樹脂であってもよい。

耐熱性無線タグ１１の使用にあっては、表側に断熱カバーを設けないのが好ましい。断熱カバーを設けると、高温材料等のスプラッシュが断熱カバーに付着した場合、電波を遮る材料となる。従って、耐熱性無線タグ１１は支持部材１８の外側又は支持部材１８に直接取付けられて、耐熱性無線タグ１１自体は外に向けて露出している。
覆いカバー１６の内部又は周囲の温度は５０〜６０℃（即ち、１００℃以下）となっている。容器１０のその他の部分の温度は、使用前に容器１０を予熱、使用にあっては溶融金属の蓄積等で、その外側壁でも２８０〜３７０℃となっている。

耐熱性無線タグ１１は、ケース１９内に送信部及び受信部を有し、アンテナ１３から送信された電波を受信部で受信して、電力として使用し、送信部から所定の識別コードを内部に設けられたアンテナから送信している。耐熱性無線タグ１１から送信される電波の出力は極めて弱く、約８ｍ以内に配置されたアンテナ１３で受信でき、アンテナ１３の出力はリーダーライタ１４に送信され、復調して識別コードを制御用ＰＣ１５に送っている。従って、耐熱性無線タグ１１が設けられた容器１０が平面視して所定の角度位置となって（即ち、耐熱性無線タグ１１がアンテナ１３方向に向いている）、アンテナ１３に約８ｍ以内の範囲で近づいた場合に、耐熱性無線タグ１１から送信される識別コードを認識できるようになっている。なお、ケース内に電池を設けて、送信部の電源としてもよい。

合成樹脂製のケース１９の厚みは、例えば２〜４ｍｍとなっているが、その外側表面には、プライマー層２１を介して、珪酸ガラスを主成分とする耐熱性ガラス質被膜２２がコーティングされている。このプライマー層２１は、この実施の形態では、株式会社日興で販売されているＳＳプライマー（商品名）が使用されているが、ケース１９となる合成樹脂に馴染みがよく（即ち、接合性があって）、表面に塗布する耐熱性ガラス質被膜２２に馴染みがあって、ある程度耐熱性を有すれば、有機又は無機の材料のいずれであってもよい。本実施の形態では、無機質のプライマー材料を使用している。

詳細には、合成樹脂（ポリカーボネイト）製のケース１９の表面に前記したＳＳプライマーを０．０２５〜０．０３５ｋｇ／ｍ³塗布し乾燥してプライマー層２１を形成し、その上に前記したテリオスコートＮＰ３６０Ｇを０．０１５〜０．０２５ｋｇ／ｍ³塗布している。ここで、プライマー層２１を省略すると、耐熱性ガラス質被膜２２とケース１９との接合性が悪くなり部分的に剥離する場合がある。

なお、このプライマー層２１と耐熱性ガラス質被膜２２は、絶縁体からなって、ＵＨＦ帯の高周波を通過させ、高温度の熱線が照射されても、表面が分解又は蒸発することがなく、更に熱伝導率が低い被膜（厚みは１５〜４０μｍが好ましい）を形成している。これによって内部の合成樹脂が熱的に保護される。

前記したアンテナ１３からは、１００ｍｓの電波を発射、インターバル２００ｍｓで耐熱性無線タグ１１に向けて電波照射を行った。アンテナ１３から発射された電波を耐熱性無線タグ１１の受信部で受信して、それを電力として、ＩＤ信号（識別コード）を含む微弱電波を耐熱性無線タグ１１の送信部から送信する。このＩＤ信号を含む微弱電波を、アンテナ１３で受信して、リーダーライタ１４に送り、デジタル信号にして制御用ＰＣ１５に送り、制御用ＰＣ１５は、微弱電波が発射された容器１０を識別する。
なお、耐熱性無線タグ１１から発射される微弱電波の受信範囲は６〜１２ｍ以内とするのがよい。微弱電波の出力が強すぎると、遠くにある容器１０に設けられた耐熱性無線タグ１１の信号も受信することになり、容器１０の位置が特定できない。

図３には、容器２４の周囲にフランジ２５を有する場合の、耐熱性無線タグ１１の他の取付け方法を示すが、フランジ２５の下面にＬ字状の取付け金具２６を設け、この取付け金具２６の下部に取付け台２７を介して耐熱性無線タグ１１を取付ける。これによって、容器２４から仮に高温材料が溢れ落ちても、フランジ２５の下にある耐熱性無線タグ１１は保護される。

前記実施の形態においては、プライマー層２１及び耐熱性ガラス質被膜２２を特定して説明したが、本発明の要旨を変更しない範囲で材料の変更は可能である。
また、耐熱性ガラス質被膜２２で被覆する前の無線タグは市販のものを使用でき、これによって原価が安くなり、使い捨てが容易となる。

１０：容器、１１：耐熱性無線タグ、１２：耐熱カーテン、１３：アンテナ、１４：リーダーライタ、１５：制御用ＰＣ、１６：覆いカバー、１７：開口部、１８：支持部材、１９：ケース、２１：プライマー層、２２：耐熱性ガラス質被膜、２４：容器、２５：フランジ、２６：取付け金具、２７：取付け台

Claims (6)

1. 工場で使用される高温材料を搬送する容器に取付けて使用され、内部に識別コードを発信する送信部を備え、周囲を熱可塑性又は熱硬化性の合成樹脂製の保護カバーで覆った無線タグであって、
   前記保護カバーの周囲を、プライマー層を介して珪酸ガラスを主成分とする耐熱性ガラス質被膜で被覆したことを特徴とする耐熱性無線タグ。
2. 請求項１記載の耐熱性無線タグにおいて、前記プライマー層と前記耐熱性ガラス質被膜との合計厚みは、１５〜４０μｍの範囲にあることを特徴とする耐熱性無線タグ。
3. 請求項１又は２記載の耐熱性無線タグにおいて、前記耐熱性ガラス質被膜は、テリオスコート（登録商標）であることを特徴とする耐熱性無線タグ。
4. 請求項１〜３のいずれか１記載の耐熱性無線タグにおいて、前記保護カバー内には、外部からの電波を受信して前記送信部の電力とする受信部を備えていることを特徴とする耐熱性無線タグ。
5. 請求項１〜３のいずれか１記載の耐熱性無線タグにおいて、前記保護カバー内には、前記送信部に電力を供給する電池が設けられていることを特徴とする耐熱性無線タグ。
6. 請求項１〜５のいずれか１記載の耐熱性無線タグにおいて、前記容器の側部で、雰囲気温度が１００℃以下で、外部に対して開放されている位置に、該耐熱性無線タグは取り付けられていることを特徴とする耐熱性無線タグ。

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