JP5833469B2

JP5833469B2 - 無線ｉｃタグ

Info

Publication number: JP5833469B2
Application number: JP2012038046A
Authority: JP
Inventors: 規矩男加賀; 重夫芦澤
Original assignee: Mitomo Corp
Current assignee: Mitomo Corp
Priority date: 2012-02-23
Filing date: 2012-02-23
Publication date: 2015-12-16
Anticipated expiration: 2032-02-23
Also published as: JP2013174978A

Description

本発明は、コンクリート製品や構造物の品質管理システム等に用いられる無線ＩＣタグに関し、特に、セメント、骨材、水等を混練するセメント製品の製造工程で混入され、構造物に用いられたセメント製品についての製造時の情報等、種々の情報を無線交信で書き込み・読み取り可能なアンテナ部を備えた不揮発性メモリ素子（ＦｅＲＡＭ）を用いた無線ＩＣタグの構造に関するものである。

土木関連のコンクリート製品や、コンクリート構造物にあっては、補修時や地震等の災害時にコンクリートの強度や工事の履歴等の情報を検証する必要がある。このような情報は、これまで図面等とともに書面に記録して管理されていたが、この書面を紛失したり、情報が改ざんされたりする恐れがあった。また近年は、これらの情報を書面以外にも、コンピュータのデータベースに記録することも行われているが、これとても情報の紛失・改ざんの危険性はなくなることがなく、したがってこれら従来のコンクリート品質管理システムは、コンクリート構造物の所有者や利用者にとっては必ずしも信頼できるものではなかった。

また、建物の建材や壁面等に建材等の流通管理の情報を記録したＩＣタグを貼付する方法（例えば、特許文献１）や、硬化前のコンクリート内に無線ＩＣタグを埋設する方法（例えば、特許文献２及び３）も案出されている。さらに、セメント、骨材、水等を混練するセメント製品の製造工程で混入する無線ＩＣタグも案出している（特許文献４、５）。
特開２００４−１４１４８３号公報特開２００５−３３０７２９号公報特開２００６−１８３２５７号公報特開２００８−６３９００号公報特開２００９−２８２６８８号公報

しかしながら、上述した従来の特許文献１〜３所載のようにＩＣタグを貼付したり埋設した場合にあっては、ＩＣタグが建材や壁面から露出して配置されていたり、情報が記録されてから構造物に配設されるまでの工程で人手を介していたりすることから、ＩＣタグが破損したり、紛失したりする恐れがあるとともに、ＩＣタグに記録された情報が改ざんされる恐れや、情報を改ざんしたＩＣタグに差し替えられるという疑念が生じる恐れもあった。また、従来のＩＣタグをコンクリート中に入れた場合には、その薄いシート状の形態では混練時や打設時に加わる多大な応力により破損してしまう恐れがあった。さらに、平板状の従来のＩＣタグにあっては、その表面に平面形状のアンテナが配設されていて、無線交信するアンテナの指向性としてはＩＣタグ表面に直交する方向をピークとして、そこから傾くほど感度が弱まっていき、ＩＣタグ表面と平行な方向では全く送受信することができなくなるというアンテナ感度の指向性の狭さが問題であった。

また、セメント、骨材、水等を混練するセメント製品の製造工程で混入される無線ＩＣタグが開発されてはいるが、セメント製品の製造工程で混入される無線ＩＣタグにあっては、無線ＩＣタグがセメント製品の内方へ集中してしまうと、情報の書き込み・読み取りを正確に行うことができず適切な無線交信を行うことができないという問題がある。したがって、無線ＩＣタグは、セメント製品中においてできるだけ均等に分散させるとともにできるだけ打設したセメント製品の表面付近に位置させる必要がある。

また、セメント製品の製造工程で混入される無線ＩＣタグにあっては、セメント製品の強度に無線ＩＣタグが及ぼす影響を極力少なくするためにセメント製品と無線ＩＣタグとの密着性を高める必要がある。さらに、無線ＩＣタグ自体には、セメント、骨材、水等との混練時にはPｈ１３〜１４の強アルカリ性のセメント中で、熱にさらされた状態で、鋼鉄製のパドルで混練されるため、コンクリート構造物耐えうる程度の強度性、セメントのアルカリ性に耐えうる程度の抗アルカリ性、混練時の熱に耐えうる程度の耐熱性が求められる。

そこで本発明は、これらの問題を解決すべく、セメント等と混練するための無線ＩＣタグであって、記録された情報が紛失したり改ざんされたりする恐れのない信頼性の高さで情報を記憶することができるとともに、強アルカリ性のセメント製品中でも溶解や形状変化がなく、セメント混練時の衝撃、コンクリート構造物打設時の圧送に耐える強度を有し、かつ、セメント製品中で無線交信に適した状態に分散するとともに、セメント等との密着性、親和性がよい、無線ＩＣタグを提供することを目的とする。

前記課題を達成するため、本発明は、セメント、骨材、水を混練するセメント製品の製造工程で混入される無線ＩＣタグは、強誘電体を利用した不揮発メモリ、ＲＦＩＤタグモジュールをフェライトコア上に実装し、アンテナをフェライトコアに巻回してなる無線ＩＣタグ本体と、該無線ＩＣタグ本体を内蔵してなる保護体から成り、該保護体は抗アルカリ性のポリプロピレン樹脂材を無機質フィラーで強化した樹脂材で円柱型または俵型に形成し、前記保護体の表面には長手方向両端部が閉塞した深さ０．２〜０．５mmの凹溝を形成したことを特徴とする無線ＩＣタグであることを特徴とする。

保護体は、抗アルカリ性のポリプロピレン樹脂材をグラスファイバーで強化した樹脂材で形成してなることを特徴とする。

保護体は、抗アルカリ性のポリプロピレン樹脂材を無機質フィラーで強化した樹脂材で形成してなることを特徴とする

保護体は、円柱型、扁平柱型、ボビン型、俵型、樽型、球型、楕円球型または直方体型に形成したことを特徴とする。

無線ＩＣタグ本体は、半導体材料よりなる不揮発性機能を有する半導体メモリ装置を備えるとともに電池を内蔵せずに受信した電波に共振して発電する電源部を備えてなるＲＦＩＤタグであることを特徴とする。

無線ＩＣタグ本体のアンテナ部は、フェライトコアアンテナであることを特徴とする。

上記構成によれば、本発明は、セメント、骨材、水等を混練するセメント製品の製造工程で混入され、無線交信で情報の書き込み・読み取り可能なアンテナ部を備えた無線ＩＣタグを内蔵してなる保護体の表面には凹部を設けたことにより、保護体表面に設けた凹部にセメントが潜り込み、無線ＩＣタグとセメント製品との密着性が高まる。したがって、無線ＩＣタグが硬化後のセメント製品の強度に影響を与えることがなく、たとえば無線ＩＣタグが混入された個所からセメント製品が崩れる等の問題もない。また、無線ＩＣタグ自体の強度も高めることができ、内蔵される無線ＩＣタグ本体が破損することもない。

本発明の無線ＩＣタグの平面図である。図１に示す無線ＩＣタグの側面図である。図１に示す無線ＩＣタグのＡ−Ａ断面図である。図１に示す無線ＩＣタグのＢ−Ｂ断面図である。本発明の無線ＩＣタグの斜視図である。本発明の無線ＩＣタグを用いたコンクリート品質管理システムの説明図である。本発明の無線ＩＣタグにデータを書き込む無線ＩＣタグ書き込み・投入装置の斜視図である。本発明の無線ＩＣタグにデータを書き込む無線ＩＣタグ書き込み・投入装置の斜視図である。

（実施例１）
図１〜図４に基づいて、本願発明の第１の実施の形態にかかる無線ＩＣタグについて説明する。

無線ＩＣタグ１は、無線ＩＣタグ本体４を、保護体２で被覆して形成する。

本発明の実施の形態の無線ＩＣタグ本体４は、強誘電体を利用した不揮発メモリであるＦｅＲＡＭと、駆動用に電池を内蔵する代わりに外部からの電波を受信しこれと共振して電流を発生する電源部と、所定の周波数帯域で無線交信するためのアンテナ部と、これらを制御する制御部を基板上に実装しこれを絶縁材料で覆ったチップ形状のＦｅＲＡＭタグ(ＲＦＩＤタグ)である。

保護体２は、ポリプロピレン樹脂で形成される。また、無線ＩＣタグ本体４を被覆するポリプロピレン樹脂には、ガラスファイバーあるいは無機質フィラーを混入して、樹脂を強化したものを用いることもある。ポリプロピレン樹脂は、強度に優れ、強アルカリのセメント製品中でも化学変化を起こすことがない。特に、従来のポリアミド樹脂をガラス繊維で強化した保護体を用いた無線ＩＣタグは、強度の面では優れていたものの、ガラス繊維は、抗アルカリ面では若干の弱さを持っていた。

これに対し、ポリプロピレン樹脂あるいはポリプロピレンを無機質フィラーで強化した樹脂で形成した保護体は、ガラス繊維を含まないため確実な耐アルカリ性を有しながら、セメント混練槽で混練されるとき、コンクリート構造物として打設された後も破損することのない充分な強度を有する(表２)。

第１の実施例において保護体２は、俵型、あるいは楕円球型ともいうべき形状に形成されている。このような形状に形成することにより、セメントの骨材たる粉石、砂利と同様に混練槽の中で、混練することができる。そして、保護体２の中央部に無線ＩＣタグ本体４が収納されている。第１の実施例において、無線ＩＣタグ１は、直径１２mmφ、長さ１７mm程度に形成され骨材と同等の大きさを成している。

さらに、保護体２の表面には、凹部３が加工されている。この凹部３は、保護体２表面に設けられた複数の細かなディンプル状の凹部３が加工形成されている。この凹部３にセメントが潜り込み、無線ＩＣタグ１とセメント製品との密着性、親和性が得られる。また、凹部３を形成することにより無線ＩＣタグ１の強度を高めることもできる。本実施の形態においては、保護体２の射出成型時にディンプル加工を施し、無線ＩＣタグ１の保護体２両面に各２５個所、計５０個所のディンプル加工を施しているが、保護体２の全面に施してもよいし、一部に施してもよい。また、本実施の形態の凹部の深さは浅く無線ＩＣタグ１においては、０．２〜０．５ｍｍ程度の深さであるがこれに限られるものではない。

無線ＩＣタグ１の比重は、１．３〜２．３の範囲であることが望ましく、本実施の形態においては、比重１．５程度に形成されている。このような好適な比重を得るべく、保護体２のポリプロピレン樹脂材には、比重を調整するためのガラス質材を添加、混練することもある。無線ＩＣタグ１のコンクリート中での分散試験によれば１．３以下の比重で形成すると無線ＩＣタグ１はセメント製品中で浮いてしまいセメント製品表面に露出するおそれがある、１．９以上の比重で形成すると無線ＩＣタグ１はセメント製品中に分散することなく沈下、偏在する傾向にある。比重１．５〜２．０付近で形成した無線ＩＣタグ１が最も均等にセメント製品の表面付近で分散することが確認されている。すなわち、骨材、セメント、水等を混練するセメント製品製造工程において、１立方メートルのセメント製品中に比重１．５の無線ＩＣタグ１を複数個投入したところ、セメント製品の表面からは平均９．３センチメートルの位置に無線ＩＣタグが位置し、標準偏差３．８２６、中央値８．００、最小値４．１７、最大値１１．８３が得られた。したがって、無線通信による書き込み・読み取り距離が１０センチメートル程度の無線ＩＣタグ１にあっても、確実に情報の書き込み・読み取りを行うことができる（表１）。

（実施例２）
図５に基づいて、本願発明の第２の実施の形態にかかる無線ＩＣタグについて説明する。無線ＩＣタグ５は、無線ＩＣタグ本体７を、保護体６でモールドして形成する。

本発明の実施の形態の無線ＩＣタグ本体７は、強誘電体を利用した不揮発メモリであるＦｅＲＡＭと、周辺回路、アナログ復調器等のＲＦＩＤタグモジュールをフェライトコア７２上に実装し、ＲＦＩＤタグモジュールから延びるアンテナ７１をフェライトコア７２に巻回してなる無線ＩＣタグで本体７である。

保護体６は、ポリプロピレン樹脂で形成される。また、無線ＩＣタグ本体７をモールドするポリプロピレン樹脂には、ガラスファイバーあるいは無機質フィラーを混入して、樹脂を強化したものを用いることもある。ポリプロピレン樹脂は、強度に優れ、強アルカリのセメント製品中でも化学変化を起こすことがない。特に、従来のポリアミド樹脂をガラス繊維で強化した保護体に比して、ポリプロピレン樹脂あるいはポリプロピレンを無機質フィラーで強化した樹脂で形成した保護体は、ガラス繊維を含まないことにより確実な耐アルカリ性を有するとともに、セメント混練槽で混練されるとき、コンクリート構造物として打設された後も破損することのない充分な強度を有する(表２)。

第２の実施例において保護体６は、円柱形状に形成されている。このような形状に形成することにより、セメントの骨材たる粉石、砂利と同様に混練槽の中で、混練することができる。そして、保護体６は、無線ＩＣタグ本体７を射出成形等によりモールドすることにより形成される。第２の実施例において、無線ＩＣタグ１は、直径１７mmφ、高さ２０mm程度に形成されている。

さらに、保護体６の表面には、凹部６１が加工されている。この凹部６１は、保護体６表面長手方向に設けられた凹溝であって本実施例においては保護体６の周部２個所に各５本の凹溝が形成される。この凹部６１にセメント製品が潜り込み、無線ＩＣタグ１とセメント製品との密着性、親和性が得られる。また、凹部６１を形成することにより無線ＩＣタグの強度を高めることもできる。本実施の形態においては、保護体６の表裏面に各５本計１０本の凹溝を形成しているが保護体６の全面に施してもよい。また、本実施の形態の凹部の深さは浅く、０．２〜０．５ｍｍ程度の深さであるがこれに限られるものではない。

無線ＩＣタグ５の比重は、１．３〜２．３の範囲であることが望ましく、本実施の形態においては、比重１．６〜２．１程度に形成されている。このような好適な比重を得るべく、保護体２のポリプロピレン樹脂材には、比重を調整するためのガラス質材を添加、混練することもある。

このような構成からなる無線ＩＣタグ１および５は、図６に示すコンクリート品質管理システム８において用いられる。生コンクリート製造会社では、初期状態の無線ＩＣタグ１（または５）を多数用意し、これをセメント、砂利等の骨材、水、セメント等を混練するセメント製品の製造工程において、セメント製品の測定工程に配置された自動測定装置がセメント製品の水／セメント比、セメント混和剤、温度等の製品特性値を測定するとともに、無線ＩＣタグデータ書き込み・投入装置によりデータを書き込んでセメント製品に混練する。

初期状態の無線ＩＣタグ１は、図７に示す無線ＩＣタグデータ書き込み・投入装置１０において用いられる。無線ＩＣタグ書き込み・投入装置１０は、初期状態の無線ＩＣタグ１に対して、自動測定装置により測定した製品特性値および製造年月日等からなる製造情報をデータ書込み部１１で自動的に書き込み、投入口１２より混練槽１０１内のセメント製品１０２中へ自重により落下させて投入する。

また、初期状態の無線ＩＣタグ５は、図８に示す無線ＩＣタグ書き込み・投入装置２０において用いられる。無線ＩＣタグデータ書き込み・投入装置２０は、供給ホッパ２１に収納された初期状態の無線ＩＣタグ５を振動整列装置２２で整列させ、落下通路２３のストッパー位置でデータ書き込み装置(不図示）により、無線ＩＣタグ５に対して、自動測定装置により測定した製品特性値および製造年月日等からなる製造情報を自動的に書き込む。そして無線ＩＣタグ５を投入口２４ａ〜ｄに連通する空気チューブからなる搬送路(不図示）を通じてセメント製品が混練されている混練槽へと圧送する。

この無線ＩＣタグ１（または５）を混入したセメント製品はミキサー車に載せられた後、運搬担当者等が、ＰＤＡ（携帯情報端末）に組み込まれ、予め暗号化された信号で無線交信するように設定されているＩＣタグ書き込み装置（不図示）により運搬年月日等の運搬情報をミキサー車９のセメント製品に混練されている無線ＩＣタグ１（または５）に書き込む。

このミキサー車が現場に到着すると、現場の担当者は同じくＰＤＡに組み込まれたＩＣタグ書き込み装置を用いて、受け入れ日時、試験結果、混入確認等の受入情報を暗号化された信号で無線ＩＣタグ１（または５）に書き込み、それと同時に必要に応じて集中管理サーバー８にも記録する。そして、この無線ＩＣタグ１を混入したセメント製品が打設され、コンクリート構造物が形成される。現場の工事を担当するゼネコンにあっても、コンクリート構造物の工区ごと、部位ごとに、そこに位置する無線ＩＣタグ１に対してリーダーライターを用いて配筋データ等の構造物情報を随時追記で記録し、読み取ることができる。

このようにしてコンクリート構造物が完成した後は、リーダーライターを用いて、コンクリート構造物中の無線ＩＣタグ１（または５）に記録されている各種情報を読み取ることができる。

また、上述した集中管理サーバ８ーは、多数の現場における無線ＩＣタグ１（または５）に書き込まれた情報を統括するもので、必要に応じて現場の施工業者、施工依頼主、利用者、各種業界団体等にそれらの情報を提供するものである。さらに、セメント製品に関する情報を書き込んだ上で余剰のメモリ領域は、構造物の配線情報、地域情報等種々の情報をその後必要に応じて書き込んでもよい。

１無線ＩＣタグ
２保護体
３凹部
４無線ＩＣタグ本体
５無線ＩＣタグ
６保護体
７無線ＩＣタグ本体
７１アンテナ
７２フェライトコア
８コンクリート品質管理システム
９ミキサー車
１０無線ＩＣタグデータ書き込み・投入装置
１１データ書き込み部
１２投入口
１０１混練槽
１０２セメント製品
２０無線ＩＣタグデータ書き込み・投入装置
２１供給ホッパ
２２振動整列装置
２３落下通路
２４投入口

Claims

セメント、骨材、水を混練するセメント製品の製造工程で混入される無線ＩＣタグは、強誘電体を利用した不揮発メモリ、ＲＦＩＤタグモジュールをフェライトコア上に実装し、アンテナをフェライトコアに巻回してなる無線ＩＣタグ本体と、該無線ＩＣタグ本体を内蔵してなる保護体から成り、該保護体は抗アルカリ性のポリプロピレン樹脂材を無機質フィラーで強化した樹脂材で円柱型または俵型に形成し、前記保護体の表面には長手方向両端部が閉塞した深さ０．２〜０．５mmの凹溝を形成したことを特徴とする無線ＩＣタグ。
無線ＩＣタグ全体の比重を１．３〜２．３の範囲に設定してなることを特徴とする請求項１に記載の無線ＩＣタグ。