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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6073235
(24)【登録日】2017年1月13日
(45)【発行日】2017年2月1日
(54)【発明の名称】製造プロセスとして識別センサを備えるポリマーチューブ
(51)【国際特許分類】
F16L 1/11 20060101AFI20170123BHJP
F16L 11/08 20060101ALI20170123BHJP
F16L 11/12 20060101ALI20170123BHJP
F16L 55/00 20060101ALI20170123BHJP
【ＦＩ】
F16L1/11
F16L11/08 B
F16L11/12 Z
F16L55/00 Z
【請求項の数】15
【全頁数】17
(21)【出願番号】特願2013-538107(P2013-538107)
(86)(22)【出願日】2011年11月10日
(65)【公表番号】特表2013-545046(P2013-545046A)
(43)【公表日】2013年12月19日
(86)【国際出願番号】EP2011005653
(87)【国際公開番号】WO2012062471
(87)【国際公開日】20120518
【審査請求日】2014年11月10日
(31)【優先権主張番号】10368043.5
(32)【優先日】2010年11月26日
(33)【優先権主張国】EP
(31)【優先権主張番号】10290603.9
(32)【優先日】2010年11月10日
(33)【優先権主張国】EP
(73)【特許権者】
【識別番号】513115626
【氏名又は名称】ソシエテ、アノニム、エールイグレックベ
【氏名又は名称原語表記】Ｓ．Ａ． ＲＹＢ
(74)【代理人】
【識別番号】100107582
【弁理士】
【氏名又は名称】関根 毅
(74)【代理人】
【識別番号】100082991
【弁理士】
【氏名又は名称】佐藤 泰和
(74)【代理人】
【識別番号】100103263
【弁理士】
【氏名又は名称】川崎 康
(74)【代理人】
【識別番号】100117787
【弁理士】
【氏名又は名称】勝沼 宏仁
(74)【代理人】
【識別番号】100144967
【弁理士】
【氏名又は名称】重野 隆之
(72)【発明者】
【氏名】ベルナール、ビノイ
【審査官】
藤原 弘
(56)【参考文献】
【文献】
米国特許出願公開第２００７／００５７７６９（ＵＳ，Ａ１）
【文献】
英国特許出願公開第０２４５７３８４（ＧＢ，Ａ）
【文献】
国際公開第２００９／１１８５０５（ＷＯ，Ａ１）
【文献】
特開２００７−１３２３７１（ＪＰ，Ａ）
【文献】
独国特許出願公開第１０２００８０５５９１７（ＤＥ，Ａ１）
【文献】
特開２０１１−１７５４８７（ＪＰ，Ａ）
【文献】
米国特許第６８５０１６１（ＵＳ，Ｂ１）
【文献】
米国特許第０５１７３１３９（ＵＳ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｆ１６Ｌ １／１１
Ｆ１６Ｌ １１／０８
Ｆ１６Ｌ １１／１２
Ｆ１６Ｌ ５５／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
地下に埋められるパイプを導くためのポリマーチューブであって、
ポリマーチューブと、
前記チューブに沿って一定の間隔で配置される複数の無線タグと、
前記無線タグの保護層と、
を備え、
前記無線タグは、相互接続された低インダクタンスのサブアセンブリに分割された共振回路を有し、その結果、前記共振回路は、湿潤環境において、前記環境の誘電率に応じて存在する浮遊キャパシタンスに、より影響され難い増加された容量値を有することを特徴とするポリマーチューブ。
ポリマーチューブと、
前記チューブに沿って一定の間隔で配置される複数の無線タグと、
前記無線タグの保護層と、
を備え、
前記無線タグは、相互接続された低インダクタンスのサブアセンブリに分割された共振回路を有し、その結果、前記共振回路は、湿潤環境において、前記環境の誘電率に応じて存在する浮遊キャパシタンスに、より影響され難い増加された容量値を有することを特徴とするポリマーチューブ。
【請求項2】
前記無線タグが前記チューブの周囲に巻き付けられるリボン上に位置されることを特徴とする、請求項１に記載のポリマーチューブ。
【請求項3】
前記無線タグは、ポリマーのシート上に、該シートの端部を前記チューブに溶着する前に位置されることを特徴とする、請求項１に記載のポリマーチューブ。
【請求項4】
前記無線タグは、前記チューブの１つの母線上に接着される連続テープ上に位置されることを特徴とする、請求項１に記載のポリマーチューブ。
【請求項5】
予備成形後に直接に接着される無線タグを備えることを特徴とする、請求項１に記載のポリマーチューブ。
【請求項6】
前記チューブの曲げおよびパッケージングの最中と設置前および設置中に関与される作業の最中とに前記無線タグを保護する保護ポリマー層を更に備えることを特徴とする、請求項２から５のいずれか一項に記載のポリマーチューブ。
【請求項7】
識別情報、前記チューブの製造プロセスに関連する特性、および、前記チューブの位置を通信するための通信手段を備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載のポリマーチューブ。
【請求項8】
配水パイプライン（例えば飲用水）、または、ガスパイプライン、あるいは、電気配線または光ファイバを保護するためのパイプラインの実現に適合されることを特徴とする、請求項７に記載のポリマーチューブ。
【請求項9】
前記無線タグは、前記チューブにクランプされ、螺着され、接着され、あるいは、溶着され得る別個のパッケージ内に位置されることを特徴とする、請求項１に記載のポリマーチューブ。
【請求項10】
地下パイプラインに専用のポリマーのチューブを製造する方法であって、
ポリマーチューブを提供するステップ（３１）と、
一連の無線タグを備えるリボンを提供するステップ（３２）であって、各々の前記無線タグが前記テープの軸に対して角度αを成す長手方向軸を有するステップ（３２）と、
前記無線タグの長手方向軸と前記チューブの軸とを位置合わせするために前記ポリマーチューブの周囲に前記テープを前記角度αに等しい角度で巻回するステップ（３３）と、 随意的に保護層で覆うステップ（３４）と、
を備え、
前記無線タグは、相互接続された低インダクタンスのサブアセンブリに分割された共振回路を有し、その結果、前記共振回路は、湿潤環境において、前記環境の誘電率に応じて存在する浮遊キャパシタンスに、より影響され難い増加された容量値を有することを特徴とする方法。
ポリマーチューブを提供するステップ（３１）と、
一連の無線タグを備えるリボンを提供するステップ（３２）であって、各々の前記無線タグが前記テープの軸に対して角度αを成す長手方向軸を有するステップ（３２）と、
前記無線タグの長手方向軸と前記チューブの軸とを位置合わせするために前記ポリマーチューブの周囲に前記テープを前記角度αに等しい角度で巻回するステップ（３３）と、 随意的に保護層で覆うステップ（３４）と、
を備え、
前記無線タグは、相互接続された低インダクタンスのサブアセンブリに分割された共振回路を有し、その結果、前記共振回路は、湿潤環境において、前記環境の誘電率に応じて存在する浮遊キャパシタンスに、より影響され難い増加された容量値を有することを特徴とする方法。
【請求項11】
地下パイプラインに専用のポリマーのチューブを製造する方法であって、
ポリマーチューブを提供するステップ（４１）と、
無線タグを一定の間隔で備えるポリマーシートを提供するステップ（４２）と、
前記チューブを前記ポリマーシートで覆って前記端部を位置合わせするステップ（４３）と、
前記端部を溶着するステップ（４４）と、
随意的に保護の層で覆うステップ（４５）と、
を備え、
前記無線タグは、相互接続された低インダクタンスのサブアセンブリに分割された共振回路を有し、その結果、前記共振回路は、湿潤環境において、前記環境の誘電率に応じて存在する浮遊キャパシタンスに、より影響され難い増加された容量値を有することを特徴とする方法。
ポリマーチューブを提供するステップ（４１）と、
無線タグを一定の間隔で備えるポリマーシートを提供するステップ（４２）と、
前記チューブを前記ポリマーシートで覆って前記端部を位置合わせするステップ（４３）と、
前記端部を溶着するステップ（４４）と、
随意的に保護の層で覆うステップ（４５）と、
を備え、
前記無線タグは、相互接続された低インダクタンスのサブアセンブリに分割された共振回路を有し、その結果、前記共振回路は、湿潤環境において、前記環境の誘電率に応じて存在する浮遊キャパシタンスに、より影響され難い増加された容量値を有することを特徴とする方法。
【請求項12】
地下パイプラインに専用のポリマーのチューブを製造する方法であって、
ポリマーチューブを提供するステップ（５１）と、
無線タグを一定の間隔で有する連続ストリップを提供するステップ（５２）と、
前記ストリップを結合するステップ（５３）と、
随意的に保護層で覆うステップ（５４）と、
を備え、
前記無線タグは、相互接続された低インダクタンスのサブアセンブリに分割された共振回路を有し、その結果、前記共振回路は、湿潤環境において、前記環境の誘電率に応じて存在する浮遊キャパシタンスに、より影響され難い増加された容量値を有することを特徴とする方法。
ポリマーチューブを提供するステップ（５１）と、
無線タグを一定の間隔で有する連続ストリップを提供するステップ（５２）と、
前記ストリップを結合するステップ（５３）と、
随意的に保護層で覆うステップ（５４）と、
を備え、
前記無線タグは、相互接続された低インダクタンスのサブアセンブリに分割された共振回路を有し、その結果、前記共振回路は、湿潤環境において、前記環境の誘電率に応じて存在する浮遊キャパシタンスに、より影響され難い増加された容量値を有することを特徴とする方法。
【請求項13】
地下パイプラインに専用のポリマーのチューブを製造する方法であって、
ポリマーチューブを提供するステップ（６１）と、
無線ラベルをその形状が前記チューブの曲率半径と一致するように予備成形するステップ（６２）と、
前記チューブの母線上に直接に接着するステップ（６３）と、
随意的に保護層で覆うステップ（６４）と、
を備え、
前記無線タグは、相互接続された低インダクタンスのサブアセンブリに分割された共振回路を有し、その結果、前記共振回路は、湿潤環境において、前記環境の誘電率に応じて存在する浮遊キャパシタンスに、より影響され難い増加された容量値を有することを特徴とする方法。
ポリマーチューブを提供するステップ（６１）と、
無線ラベルをその形状が前記チューブの曲率半径と一致するように予備成形するステップ（６２）と、
前記チューブの母線上に直接に接着するステップ（６３）と、
随意的に保護層で覆うステップ（６４）と、
を備え、
前記無線タグは、相互接続された低インダクタンスのサブアセンブリに分割された共振回路を有し、その結果、前記共振回路は、湿潤環境において、前記環境の誘電率に応じて存在する浮遊キャパシタンスに、より影響され難い増加された容量値を有することを特徴とする方法。
【請求項14】
前記保護層がポリマー材料から形成されることを特徴とする、請求項１０から１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項15】
前記無線タグは、識別情報、製造プロセスの特性、および、前記チューブの位置データを通信するための手段を備えることを特徴とする、請求項１０から１４のいずれか一項に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、埋設パイプを形成するために使用される非金属チューブの分野に関し、特に、その製造プロセスとして識別センサが取り付けられたポリマーチューブに関する。
【背景技術】
【0002】
ポリマー材料（ポリエチレンＥＰ、ポリプロピレンＰＰ、ＰＶＣ、ＦＲＰなど）は、水、ガス、電気、通信の分配に役立つ地下パイプラインの形成のために幅広く使用される材料である。
【0003】
これに関し、ポリマーは、依然として配水のために使用される主要な材料である鋳鉄の有力な競争相手になる傾向がある。
【0004】
鋳鉄に対するポリマー材料、特にポリエチレンにより示される多くの利点（腐食しない、地面の動きに適合する、柔軟な、オートストップ、継ぎ目のないネットワーク）にもかかわらず、その一般化された使用を妨げる障害が依然としてある：例えば設置後の測位。確かに、既知の識別技術は、鉄材料の電磁特性を使用する。
【0005】
ポリマーは、不感体であり、したがって、位置のそのような識別を可能にしない。一般的に言えば、もともと、プラスチックパイプは、不活性であり、地中に埋められると、検出することが困難である。地理的測量だけがそれらのパイプの位置の特定を行なうことができる。しかし、都会の環境は漸進的に変化し、そのため、地下のあらゆる正確で総合的な観察を困難にする。年々、数千個のパイプラインが、場合により重大な結果を伴って、誤って引き出される。
【0006】
そのような問題は、本発明により解決されるべき技術的課題である。
【発明の概要】
【0007】
本発明の目的は、測位、および、更に一般的には表面通信装置との通信を依然として可能にしつつ、約２メートルの深さに埋められ得るポリマーチューブを提供することである。
【0008】
本発明の他の目的は、遠隔的に探査され得る、自動診断能力を備えるポリマーパイプを提供することである。
【0009】
本発明の第３の目的は、表面からの測位および追跡可能性の両方を可能にする、その埋設後に表面から検出され得るポリマーパイプを得ることである。
【0010】
本発明の他の目的は、そのようなポリマーチューブを製造する方法を提供することである。
【0011】
本発明は、地下に埋められるパイプを導くためのポリマーチューブであって、− ポリマーチューブと、
− チューブに沿って一定の間隔で配置される複数のＲＦＩＤタグと、
− 前記タグの保護層と、
を備えるポリマーチューブによって、これらの目的を達成する。
【0012】
好ましくは、ポリマーチューブは、チューブの周囲に巻き付けられるリボン上に或いは後述する実施形態に記載される方法によって配置されるＲＦＩＤタグを備える。
【0013】
１つの特定の実施形態において、ＲＦＩＤタグは、ポリマーのシート上に、該シートの端部をチューブに溶着する前に配置される。
【0014】
あるいは、無線タグは、チューブの母線に接着される連続テープ上に配置される。
【0015】
あるいは、ＲＦＩＤタグは、予備成形後に直接に接着される。
【0016】
１つの特定の実施形態において、保護層は、チューブのパッケージングプロセスの最中と設置前および設置中に関与される様々な作業の最中とにＲＦＩＤタグを保護するためにポリプロピレンから形成される。
【0017】
１つの特定の実施形態において、チューブは、識別情報、その製造特性、チューブの測位に関するその個々の項目、および、オペレータがデータ記憶の可能性にしたがって組み込みたいと望む場合がある何らかの更なる情報を通信するための手段を備える。
【0018】
また、本発明は、地中に埋められるパイプを実現するのに役立ち得るポリマーのチューブを製造する方法であって、− ポリマーチューブを提供するステップと、
− 一連のＲＦＩＤタグを備えるテープを提供するステップであり、各ＲＦＩＤタグが前記テープの軸に対して角度αを成す長手方向軸を有するステップと、
− ＲＦＩＤタグの長手方向軸とチューブの軸とを位置合わせするためにポリマーチューブの周囲に前記テープを前記角度αに等しい角度で巻回するステップと、
− 随意的に保護の層で覆うステップと、
を備える方法にも関する。
【0019】
また、本発明は、地中に埋められるパイプの形成のためのポリマーのチューブを製造する方法であって、− ポリマーチューブを提供するステップと、
− 無線タグを一定の間隔で備えるポリマーシートを提供するステップと、
− チューブを前記ポリマーシートで覆って端部を位置合わせするステップと、
− 端部を溶着するステップと、
− 随意的に保護の層で覆うステップと、
を備える方法に関する。
【0020】
また、本発明は、地中に埋められるパイプの形成のためのポリマーのチューブを製造する方法であって、− ポリマーチューブを提供するステップと、
− ＲＦＩＤタグを一定の間隔で有する連続ストリップを提供するステップと、
− ストリップを結合するステップと、
− 随意的に保護の層で覆うステップと、
を備える方法に関する。
【0021】
また、本発明は、地中に埋められるパイプの形成のためのポリマーのチューブを製造する方法であって、− ポリマーチューブを提供するステップと、
− 無線ラベルをその形状がチューブの曲率半径と一致するように予備成形するステップと、
− チューブの母線上に直接に接着するステップと、
− 随意的に保護の層で覆うステップと、
を備える方法に関する。
【0022】
特定の実施形態では、保護層がポリマーである。
【0023】
本発明の１つ以上の実施形態の他の特徴は、添付図面を参照する本発明の実施形態の以下の説明から明らかである。
【図面の簡単な説明】
【0024】
【図1】その長さに沿って一組のＲＦＩＤタグを備えるパイプの１つの実施形態を示している。
【図2】ポリマーチューブ上に巻き付く前に特定の角度αをもって方向付けられるＲＦＩＤの配列を有するリボンを示している。
【図4】製造プロセスの第２の実施形態を示している。
【図5】製造プロセスの第３の実施形態を示している。
【図6】製造プロセスの第４の実施形態を示している。
【図7】ポリマーチューブ上に位置される無線ラベルの実現に役立ち得る高周波誘導アンテナの一般的な構造を示している。
【図8】ポリマーチューブ上に位置される無線タグのために使用されるアンテナの斜視図である。
【図10】ポリマーチューブのための無線タグを実行するようになっているアンテナのサブアセンブリの第１のタイプの簡略化された断面図である。
【図11】ポリマーチューブのための無線ラベルを実現するようになっているアンテナのサブアセンブリの第２のタイプの簡略化された断面図である。
【図12a】クランプされ得るスタンドアロン型ユニット内に収容される無線ラベルの他の実施形態を示している。
【図12b】溶接によって固定され得るスタンドアロン型ユニット内に収容される無線ラベルの他の実施形態を示している。
【図12c】クリップ留めにより固定され得るスタンドアロン型ユニット内に収容される無線ラベルの他の実施形態を示している。
【発明を実施するための形態】
【0025】
以下、地下に埋められるようになっているパイプまたはパイプラインの実現のために適合される１つの特定の実施形態について説明する。一般に、給水用、ガス分配用、公衆衛生用、または、電気ケーブルおよび光ファイバの保護用のパイプラインの実現に適したチューブＨＤＰＥ（高密度ポリエチレン）の例について考える。特に、標準規格ＥＮ１５５５に従う高密度ポリエチレンＰＥ８０またはＰＥ１００のチューブから成る加圧下で埋められるパイプを実現するためにポリエチレンから形成される多層パイプの例示的な実施例について考える。
【0026】
パイプラインの検出、更には、パイプラインの識別と共にパイプラインとの情報のやりとりを達成するために、チューブ１００には、一連のマーカーまたはＲＦＩＤ（無線周波数ＩＤ）型タグが取り付けられており、これらのマーカーまたはタグは、これが図１に参照符号１１１，１１２，１１３により示されるように、チューブ上に配置されて、一定の間隔で位置される。これらの無線ラベルまたは“タグ”はそれぞれ、表面に位置されるリーダーと情報を送受信できる電子チップと関連付けられるアンテナを有するトランスポンダ（ｔｒａｎｓｐｏｎｄｅｒ）を備える。
【0027】
一般に、これが当業者に知られるように、リーダーは誘導共振アンテナを含み、この誘導共振アンテナは、通常は、レジスタｒと、キャパシタＣ１と、誘導素子またはアンテナＬ１とから成る一連の共振回路により表わされ、該共振回路は、トランスポンダへ情報を送信するように（振幅および／または位相が）変調された高周波搬送波を発生させるのに適した適切なＲＦ発生器によって励起される。
【0028】
チューブ上の無線タグに位置されるトランスポンダは、その一部として、トランスポンダの電子回路を表わすキャパシタＣ２および負荷Ｒと並列に接続される誘導素子またはアンテナＬ２と直列または並列のいずれかである共振回路を備える。この共振回路は、基地局により生成される高周波磁場を、それがこの磁場に晒されるときに検出する。一般に、チップは、共振回路に備えられるキャパシタＣ２を組み込む。磁場は、一般に、トランスポンダが完全に独立となるように、トランスポンダの電力供給を確保するのに十分である。
【0029】
ポリマーパイプラインは、それが地下に埋められるときであっても通信できるようになる。
【0030】
特定の実施形態では、パイプが深く−表面下２メートル−埋められるときであっても情報のやりとりを可能にするために、特定の組のＲＦＩＤタグが使用され、これらのＲＦＩＤタグは、これが後述されるように、湿潤環境の存在にうまく適合される。
【0032】
製造プロセスは、図３のチューブ１１０により表わされるようなＨＤＰＥチューブの提供を伴う第１のステップ１３１から始まる。チューブ１０は、参照符号１０１が付される軸ｘ−ｘ’を有する。
【0033】
その後、第２のステップ１３２において、例えば一連のＲＦＩＤタグ１１１，１１２，１１３を一定の間隔で備えるポリプロピレンから成るリボン１２０が提供される。
【0034】
なお、１１１−１１２−１１３タグの長手方向軸は、参照符号１０２が付される軸ｙ−ｙ’により表わされるリボンの長手方向軸に対して所定の角度αを成す。
【0035】
実際には、ＲＦＩＤタグを有するリボンの配置は、アルミ箔のコーティングをもたらすために使用される巻き付け装置などの従来の巻き付け装置によって達成され得る。巻き付けは当業者に良く知られる工具であり、そのため、以下では説明されない。
【0036】
その後、ステップ１３３において、プロセスは、図３に示されるように、前述した軸αに軸に沿ってチューブの周囲にリボンを巻回するステップを備える。
【0037】
これにより、巻回作業の完了後に、タグ１１１，１１２，１１３とｘ−ｘ軸とが完全に一直線に位置合わせされる。
【0038】
タグは、チューブの軸と位置合わせされると、曲げなどの機械的作用に対する抵抗を与える最適な形態を示す。
【0039】
随意的に、ステップ１３４では、例えばポリマーの外層などの保護層またはコーティングが設けられる。特定の実施形態では、無線ラベルのアンテナへの損傷を防止するようになっているポリプロピレンの層が設けられる。
【0040】
図４は、一定の間隔で一直線に位置合わせされるタグまたはＲＦＩＤタグを備えるチューブの第２の実施形態を示している。
【0041】
プロセスは、ステップ１４１において、ポリエチレンのタイプなどのポリマーチューブを提供するステップを備える。
【0042】
その後、ステップ１４２において、ポリマー膜が設けられ、該ポリマー膜上に無線ラベルまたはタグが一定の間隔で一直線に位置合わせされる。
【0043】
その後、ステップ１４３において、チューブには、該チューブの母線上で２つの端部が結合されるようにポリマーシートがコーティングされる。
【0044】
その後、シートは配列上にセットされる。
【0045】
一般に、当業者は、特にチューブが汚染環境内に埋められるようになっているとき、あるいは、更にはチューブが衛生設備の製造を目的とするときには、アルミニウムのシートによるチューブのコーティングを達成するために知られる従来の技術を使用してもよく、その場合、アルミニウムの層が曲げ中に寸法安定性をもたらす。
【0046】
本明細書中に記載される実施形態では、従来のアルミニウムシートを使用せず、ポリマーのシートを使用し、該シート上に、一定の間隔で一直線に位置合わせされる一組の無線ラベルまたはタグが配置される。
【0047】
プロセスの第２の実施形態は、その後、ステップ１４４で完了し、このステップ中、特に超音波技術によってシートの２つの端部が溶着される。
【0048】
随意的に、ステップ１４５では、チューブをポリプロピレンなどの保護層でコーティングしてもよい。
【0049】
ここで、図５に関連して、通信可能なチューブを製造する第３の方法について説明する。
【0050】
ステップ１５１では、ポリマーチューブ、例えばポリエチレンタイプのチューブが提供される。
【0051】
その後、ステップ１５２において、プロセスは、連続テープ（その幅は、チューブの全周を完全に覆うようになっていない）の提供を含み、該テープ上に、無線ラベルまたはＲＦＩＤタグが一定の間隔で離間されて配置される。
【0052】
その後、プロセスは、チューブの母線に沿うテープの結合を成すステップ１５３に移行する。
【0053】
随意的に、ステップ１５４では、チューブをポリプロピレンなどの保護層でコーティングすることができる。
【0054】
ここで、図６は、本発明に係る通信チューブを製造する方法の第４の実施形態を示している。
【0055】
プロセスはステップ１７１を備え、このステップでは、ポリエチレンタイプチューブなどのポリマーチューブが提供される。
【0056】
その後、ステップ１６２において、プロセスは、タグまたは無線ラベルの形状をチューブの曲率半径に適合させるためにタグまたは無線ラベルの随意的な予備成形に移行する。
【0057】
その後、ステップ１６３において、プロセスは、ステップ１６２にしたがって既に予備成形された無線ラベルの、チューブの母線上への直接的な配置へと移行する。
【0058】
プロセスは、その後、ステップ１６４において、保護層による無線ラベルの随意的なコーティングを含む。
【0059】
ここで、地下パイプラインのために使用されるべきポリマーチューブの実現に完全に且つ好適に役立ち得る無線タグのためのトランシーバの１つの実施形態について更に詳しく説明する。
【0060】
そのようなトランシーバは、本出願人＜＜ｃｏｍｍｉｓｓａｒｉａｔ ａ Ｉ’Ｅｎｅｒｇｉｅ Ａｔｏｍｉｑｕｅ ｅｔ ａｕｘ Ｅｎｅｒｇｉｅｓ Ａｌｔｅｒｎａｔｉｖｅｓ（Ｃ． Ｅ． Ａ）＞＞により２０１０年６月１５日に出願された“ａｎｔｅｎｎａ ｆｏｒ ｍｏｉｓｔ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔ”と題される仏国特許出願の主題である。
【0061】
なお、湿潤環境あるいは更には水飽和環境では、表面リーダーと無線タグ上に位置されるトランスポンダとの間の通信がかなり減少され得る。
【0062】
確かに、リーダーおよびトランスポンダの共振回路は、一般に、同じ共振周波数ω（Ｌ１．Ｃ１．ω２＝Ｌ２．Ｃ２．ω２＝１）に調整される。トランスポンダが空気などの環境内に配置されると、トランスポンダを取り囲む媒体の電気的な誘電率は、実質的に、真空の誘電率（ω０＝８，８５４．１０−１２ファラド／メートル、または、比誘電率εｒ＝１）である。トランスポンダの共振回路の特性（周波数同調、線質係数）は、安定しており、それらの公称値にある。
【0063】
逆に、湿潤環境では、水の存在は、トランスポンダを取り囲む環境の電気的な誘電率を非常に高い値に至るまで、すなわち、数十に至るまで大きく変え、これは、空気の誘電率（εｒ＝１）よりもかなり高い。結果として、トランスポンダアンテナの誘導回路（Ｌ２）の異なる部分間に形成される浮遊キャパシタンスが非常に増大され、したがって、リーダーとトランスポンダとの間の同調が著しく変化し、それにより、線質係数および送信の質（遠隔的な給電および通信）が大きく損なわれる。
【0064】
タグが貼り付けられる湿潤環境にタグの同調が影響され難くするために、トランスポンダ内に存在する発振回路のインダクタンスに新たな構成が与えられる。特に、全てが同じ共振周波数を有する共振サブアセンブリを形成するための特定の方法でサブアセンブリへと分割される或いは相互に接続される部分の対へと分割されるアンテナが設けられ、各サブアセンブリは、高い誘電率を伴う場合であっても、湿潤環境誘電率に応じた浮遊キャパシタンスを無視できるようにするのに十分な値を有するべく関連するサブアセンブリに関与する容量素子にとって十分に低いインダクタンス値を有する。
【0065】
共振サブアセンブリのそれぞれのインダクタンスの値を減少させることにより、共振回路の容量値を増大させると、結果として、回路の異なる部分に存在する、環境の誘電率に応じた浮遊キャパシタンスに殆ど影響されなくなる。
【0066】
また、タグに含まれるチップの動作のための動力源であるアンテナの端子で得られる電圧のレベルを許容値に維持する。
【0067】
したがって、そのような新規で独創的な構成のおかげにより、アンテナを構成する平面巻線の巻き数の減少を必要とすることなく（インダクタンスは、巻き数の平方に伴って変化する）、あるいは、更には、ポリマーチューブの凹面に位置されるアンテナのサイズを増大させることなく、インピーダンスの値の減少を達成できる。
【0068】
簡略化された実施形態では、このように形成される共振アンテナの端子が直接に相互接続される。したがって、湿潤環境によってマイナスに変えられない線質係数特性および周波数同調を有する単純な共振器が得られ、そのような共振器は、簡単なマーキング用途に対応できる。
【0069】
電子チップと協働できる実施形態では、誘導共振アンテナと電子チップとの間にマッチング回路を介挿することが必要な場合がある。
【0070】
図７は、特に、地下パイプラインに専用のポリマーチューブに位置される無線タグの実現に適し得る誘導高周波アンテナの一般的な構造を示している。
【0071】
共振サブアセンブリから形成される共振器４（ＡＮＴ）は、その例を以下で説明するが、マッチング回路５を介して電子チップ２２に接続される。そのようなマッチング回路は、例えば、共振器の巻線と直列なインダクタンス（例えば、平面誘導巻線）から形成される。容量素子Ｃ２は、マッチングに関与するが、図示のようにチップ２２に組み込まれてもよい。素子Ｃ２はチップ２２の電子回路と並列である。インダクタンスＬ２’は、優先的に、共振誘導アンテナ４と比べて小さいサイズを有する。誘導素子Ｌ２’は、過電圧効果を得るために、回路Ｌ２’Ｃ２が無線周波磁場の周波数に合わされるように選択される。無線周波磁場により誘導される電圧を回収する必要がない誘導素子Ｌ２’は、小さいサイズを有するように選択されるのが好ましく、それにより、湿潤環境によって回路Ｌ２’Ｃ２の共振特性にもたらされる障害は、タグ動作に僅かにしか影響を及ぼさない。以下の説明において、用語“アンテナ”は、共振誘導アンテナ４を指す。
【0072】
図８は、ポリマーチューブ上に位置される無線タグのために使用され得るアンテナの一実施形態の簡略化された斜視図である。
【0074】
アンテナ４は、絶縁基板４６の２つの表面上の２つの同一の平面導電巻線４２，４４から形成される。巻線は、互いに上下に垂直に配置される。基板は、例えば、平面アンテナのために現在使用されるタイプの柔軟な絶縁シートである。巻線は、マイクロストリップライン部分を形成する積層された同一の導電トラックのアセンブリを基板のそれぞれの表面上に形成するために、好ましくは一定の間隔で中断され、そのようなマイクロストリップライン部分は、共振サブアセンブリを形成する巻線のレイアウトにしたがって２つずつ隣接して集められる。
【0075】
同じ共振サブアセンブリにおいて、２つのライン部分の導電トラックは、後述する２つの実施形態に係る巻線のレイアウトにしたがって幾何学的な連続ポイントに接続される。共振サブアセンブリは、アンテナ４の端子４１に接続される最初のサブアセンブリの一端とアンテナ４の端子４３に接続される最後のサブアセンブリの一端との間で巻線のレイアウトにしたがって相互に接続される。接続は、同じ表面上の選択的な接続によって或いは一方の表面から他方の表面への貫通する電気的接続（ビア）によって行なわれる。
【0076】
図８の実施形態によれば、アンテナは、４つの導電トラックのアセンブリを形成する２つのマイクロストリップライン部分の３つの共振サブアセンブリ５２，５４，５６から形成され、各サブアセンブリは、第２の表面上の２つの第２のトラック５２６，５２８，５４６，５４８，５６６，５６８とは反対側に基板の第１の表面上の２つの第１のトラック５２２，５２４，５４２，５４４，５６２，５６４を備える。各サブアセンブリの第１のマイクロストリップライン部分はそれぞれ、トラック対５２２および５２６、５４２および５４６、５６２および５６６から形成され、また、第２の部分は、トラック対５２４および５２８、５４４および５４８、５６４および５６８から形成される。同じ共振サブアセンブリの同じ表面の２つのトラックは、対応する巻線４２または４４において幾何学的に交互になっている。
【0077】
したがって、アンテナ４の第１の端子４１はトラック５２２（例えば、任意にハーフループを形成する）の第１の端部５２２２に接続され、トラック５２２の第２の端部５２２４は、第１のサブアセンブリ５２のトラック５２４の第２の端部５２４４に接続されることなく対向する。トラック５２４は、巻線４２を継続させ、その第１の端部５２４２により、第２のサブアセンブリ５４のトラック５４２の第１の端部５４２２に接続される（接続部５８２）。この構造は、第１の巻線４２の全てに沿って繰り返される。したがって、第３のサブアセンブリ５６のトラック５６２の第１の端部５６２２は、サブアセンブリ５４のトラック５４４の端部５４４２に電気的に接続される（接続部５８４）。トラック５６２の第２の端部５６２４は、サブアセンブリ５６のトラック５６４の第２の端部５６４４に（接続されることなく）対向する。トラック５６４の第１の端部５６４２は、アンテナの第２の端部４３への接続部によって巻線を終わらせる。
【0078】
第２の表面側では、サブアセンブリ５２，５４，５６の第２のトラック５２６，５２８，５４６，５４８，５６６，５６８に関して同じパターンが繰り返される。しかしながら、トラック５２６，５４６，５６６，５２８，５４８，５６８の第１のそれぞれの端子５２６２，５４６２，５６６２，５２８２，５４８２，５６８２は浮いたままの状態にされる。
【0079】
図８の実施形態において、第１の巻線４２のトラック５２２，５４２，５６２の第２のそれぞれの端部５２２４，５４２４，５６２４は、第２の巻線４４に形成される対応するサブアセンブリのトラック５２８，５４８，５６８の第２のそれぞれの端部５２８４，５４８４，５６８４に（例えば、ビア５２３，５４３，５６３のそれぞれによって）接続される。第１の巻線４２のトラック５２４，５４４，５６４の第２のそれぞれの端部５２４４，５４４４，５６４４は、第２の巻線４４に形成される対応するサブアセンブリのトラック５２６，５４６，５６６の第２のそれぞれの端部５２６４，５４６４，５６６４に接続される。
【0080】
変形例として、接続部５８２，５８４が巻線４４上にあり（それぞれの接続部が端部５４６２，５２８２同士および端部５６６２，５４８２同士を接続する）、また、トラック５４２，５２４，５６２，５４４の第２の端部５４２２，５６２２，５２４２，５４４２は浮いたままの状態にされる。したがって、この変形例では、アンテナの端子がトラック５２６，５６８の端部５２６２，５６８２に対応する。
【0081】
両方の表面は、電子回路（チップ２２）が場合により介挿されるマッチング回路５と共に表面上に配置された後、絶縁ワニス４８２，４８４（図６）でコーティングされる。アセンブリは、その後、パイプ３の外表面上に配置される（例えば、接着される）。最後に絶縁膜４９がアセンブリ上に配置される。
【0082】
各共振トラックサブアセンブリ５２，５４，５６が２つのライン部分間でメビウス型接続を表わすことが考慮され得る（例えば、２つの同軸なライン部分とのメビウス型接続について記載する、１９７４年５月に電磁適合性（Ｅｌｅｃｔｒｏｍａｇｎｅｔｉｃ Ｃｏｍｐａｔｉｂｉｌｉｔｙ）に関するＩＥＥＥ議事録で公開されたＰ． Ｈ． Ｄｕｎｃａｎによる論文“Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｍｏｅｂｉｕｓ Ｌｏｏｐ Ｍａｇｎｅｔｉｃ Ｆｉｅｌｄ Ｓｅｎｓｏｒ”参照）。その後、異なる共振サブアセンブリがインボリュート形状を成して端と端を接続して幾何学的に配置され、２つの隣接するサブアセンブリ間の電気的な接続が好ましくは単一の導電レベルで行なわれる。このサブアセンブリを隣接するサブアセンブリに対して或いはアンテナ４の端子４１，４３に対して接続する２つの電気接続部間には、同じサブアセンブリを介した電気的導通が存在しない。
【0083】
図１０は、ポリマーチューブのための無線タグを実現するために使用され得るアンテナのサブアセンブリの第１のタイプの断面図である。
【0085】
第１の導電レベルまたは巻線に形成されるそれぞれの第１のトラック５４２または５４４は、その第２の端部によって、および、接続部５４３，５４５のそれぞれによって、他のレベルまたは巻線の他の第１のトラックの垂直上側の第２のトラック５４８または５４６に接続される（交差接続）。トラック５４２，５４４の第１の端部は、隣接するサブアセンブリ５２，５６のアクセス端子にそれぞれ接続される、サブアセンブリへのアクセスの端子を規定する。トラック５４６，５４８の第１の端部は浮いたままの状態にされる。
【0086】
電気的な観点から、また、図１０Ａに示されるように、そのようなサブアセンブリの等価電気回路図は、値Ｌ５４のインダクタンスと値Ｃ５４のキャパシタとを電気的に直列に配置することに相当する。インダクタンスＬ５４は、サブアセンブリ５４の導電トラックのつながりと等価な単一の導電トラックのインダクタンス＋この等価トラックと他のサブアセンブリと同じ方法で関連付けられる等価トラックとの間の相互インダクタンスを表わす。キャパシタＣ５４は、第１のレベルのトラック５４２，５４４と第２のレベルのトラック５４６，５４８との間のサブアセンブリ５４のトラックによって形成されるキャパシタンスを表わす（絶縁基板４６の電気的な誘電率を考慮に入れる）。アンテナを形成するために異なる共振回路が電気的に直列に接続される。
【0087】
共振サブアセンブリ５４のインピーダンスは、この実施形態（導電トラックの抵抗損失と誘電損失とを無視する）では、Ｚ＝ｊＬ５４ω＋１／ｊＣ５４ωである。
【0088】
図１１は、第２の実施形態に係るサブアセンブリの断面図である。
【0089】
この第２の実施形態によれば、第１の巻線のトラック５４２，５４４の第２のそれぞれの端部は浮いたままの状態にされ（接続されず）、また、同じサブアセンブリの第２の巻線のトラック５４６，５４８の第２のそれぞれの端部は相互に接続される（接続部５７）。残りの部分は、第１の実施形態に対して変更されない。
【0090】
電気的な観点から、また、図１１Ａに示されるように、トラックが２つの実施形態において同じ長さを有すると仮定すると、図１１および図１１Ａの実施形態は、値Ｌ５４の誘導素子と値Ｃ５４／４の容量素子との直列接続に相当する。この場合、Ｌ５４およびＣ５４は、図１０Ａとの関連で規定されたサブアセンブリ５４のインダクタンスおよびキャパシタンスを表わす。
【0091】
この実施形態における一対の部分のインピーダンス（導電トラックの抵抗損失と誘電損失とを無視する）は、Ｚ＝ｊＬ５４ω＋１／ｊ（Ｃ５４／４）ωである。
【0092】
この実施形態は、等価キャパシタンスを減少させるが、各サブアセンブリにおいて相互接続ビアを回避する。
【0093】
前述した２つの実施形態が組み合わされてもよい。
【0094】
特定の提供されたアンテナ構造は、所定の同調周波数において、小さい値の誘導サブアセンブリ、したがって、高い値のキャパシタンスと関連付けられる（したがって、湿潤環境に影響される浮遊キャパシタンスの変化に影響されにくい）誘導サブアセンブリを形成できるようにする。
【0095】
したがって、誘電体厚がうまく利用され、それにより、無視できないキャパシタンス（１５０ｐＦよりも大きい）を形成できる。
【0096】
このとき、長さは、各サブアセンブリが同調を順守するように、すなわち、ＬＣω２＝１（図１０Ａの実施形態に係るサブアセンブリ５４においてはＬ５４Ｃ５４ω２、また、図１１Ａの実施形態に係るサブアセンブリ５４においてはＬ５４Ｃ５４／４ω２）となるようにアンテナの動作周波数に適合される。
【0097】
アンテナを寸法付けるために概算規則を使用することができる。これを達成するために、単位インダクタンスＬ０が、２つの巻線４２，４４の平行な結合と等価な巻線のインダクタンスを巻き数（巻線４２，４４に共通の巻き数）の二乗で割った値と等しくなるように考慮される。一般的なキャパシタンスＣ０も、絶縁基板４６の電気的な誘電率を考慮に入れて、第１のレベルのトラックと第２のレベルのトラックとの間に構成される総キャパシタンスと等しくなるように考慮される。巻線の１巻きごとにｎ個の共振サブアセンブリが一定の間隔で分布される場合、順守されるべき概算規則は、第１の実施形態（図１０）ではＬ０Ｃ０（ω／ｎ）２＝１であり、第２の実施形態（図１１）ではＬ０（Ｃ０／４）（ω／ｎ）２＝１である。共振サブアセンブリが複数の巻回を成す場合には、巻き数が考慮に入れられる。例えば、２つを上回る巻回の場合には、ｎ＝１／２が選択される。
【0098】
アンテナ４の等価インピーダンスは、各サブアセンブリのインピーダンスＺの直列接続から推定され得る。磁場内に配置されるときにアンテナ４によって回収される電圧は、電圧源がその等価インピーダンスと直列に挿入されることを考慮して、アンテナに接続される負荷にしたがって計算されてもよい。この電圧源の値は、巻線４２，４４の並列結合と等価な巻線中に無線周波磁場により誘導される起電力に対応する。
【0099】
したがって、導電素子の長さおよび容量値を１つの或いは他の実施形態のサブアセンブリの分布にしたがって変えることができるのが分かる。この場合、容量素子の値をもはや無視できず、アンテナは、その環境に起因する障害に殆ど影響されない。
【0100】
また、アンテナを形成するこの方法は、電気回路を分割できるとともに、電流が一様な態様（振幅および位相）で循環できない非常に長い長さを有する誘導素子を回避する。確かに、対の相互接続は、同じ共振周波数の幾つかの共振回路を直列接続することに相当する。回路インダクタンスの値が小さくなればなるほど、浮遊キャパシタンスによる電流ドリフトが小さくなる。
【0101】
異なるサブアセンブリは、各サブアセンブリが場合により介挿されるキャパシタとの共振関係を順守すれば、必ずしも同じ長さを有さない。
【0102】
キャパシタは、異なるサブアセンブリ間に介挿されてもよい。しかしながら、厚さに悪影響を及ぼすのを回避するためには、基板４６の厚さを変えることが好ましい。
【0103】
図８に示される実施形態では、使用される厚さが以下の程度の大きさを有することが好ましい。基板４６：２００μｍ未満；
巻線４２，４４を形成するための導電層：５０μｍ未満、例えば３５μｍ；
ワニス４８２，４８４：数十μｍ程度；
膜４９：最大で数百μｍ、好ましくは１００μｍ未満
【0104】
そのような厚さは変わる場合があるが、形成されるトランスポンダが、特に薄い（好ましい実施形態では、１ｍｍ未満の厚さ）一方で、湿潤環境の存在に起因する浮遊キャパシタンスの変化に影響されにくいのが分かる。
【0105】
特定の実施形態では、１３．５６ＭＨｚ周波数での動作に適合される図５に示されるようなアンテナが、１００μｍ厚を有する基板上に、以下の特性（サブアセンブリ間の長さ変化を無視する）を有して基板のそれぞれの表面上に５つの長方形ループの形態を成して、４２．５ｐＦ／ｃｍ２キャパシタンスを伴って形成された。ループサイズ：５０ｍｍごとに約２１０ｍｍ；
基板上に配置される銅トラックの幅（１．８２ｍｍ）；
インダクタンスＬ０＝３００ｎＨ；
キャパシタンスＣ０＝１，８５０ｐＦ、すなわち、第１の実施形態ではＣ５４＝１８５ｐＦ、第２の実施形態ではＣ５４＝３７０ｐＦ（Ｃ５４／４＝９３ｐＦ）
【0106】
アンテナ、したがってトランスポンダの実際の形成は、先に与えられた機能表示に基づき、薄い柔軟な支持体上での集積回路の形成における現在の製造技術を使用することにより、当業者の能力の範囲内である。特に、図５および図７の実施形態におけるレベル間の相互接続の形成は、各巻線のトラックのそれぞれの端部をオフセットすることを要する場合がある。
【0107】
前述した製造プロセスは、その内側に一組の無線タグを備えるポリマーチューブを形成するために使用できる。
【0109】
無線タグを組み込むポリマーチューブの利点ポリエチレンが信頼性の理由から既に幅広く存在するガス産業部門において、本発明は、地下ネットワークの安全性を向上させるという明らかな理由のため、ガス配給業者の持続的な需要、すなわち、表面からの位置特定および追跡可能性に対する適切な応答を与える。
【0110】
したがって、本発明は、地下に埋められるポリマーパイプに大きな利点を与える。これは、第１に、それらのパイプの位置を特定でき、第２に、通信できるからである。これらのパイプラインは、表面から利用できるようになる、識別情報、特性、位置などの情報をやりとりできる可能性を達成する。追跡可能性が大きく高められる。・パイプを検出できる能力は、オペレータに安全性を与える。ポリマーパイプを−原位置で−位置決めするという問題は、ガス爆発の大きな原因である。
・追跡可能性は、マップの想定し得る更なる情報の容易な更新を可能にし、高性能パイプを可能にする。