(57)【要約】【課題】水分が液体相の水と、固体相の氷や気体相の水蒸気との間で相転移したか否かを判定する。【解決手段】通信手段３１にて第１の周波数の電磁波で無線タグ１と通信を試み、通信可能であるか否かに基づいて判定装置３により水分が相転移したか否かを判定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水分を通して第１の周波数の電磁波で無線タグと通信を試みる通信手段と、前記通信手段が前記無線タグと通信可能であるか否かに基づいて前記水分が相転移したか否かを判定する判定手段とを備えた相転移の判定装置。
【請求項２】
通信手段は、第１の周波数の電磁波および前記第１の周波数とは異なる第２の周波数の電磁波を用いて無線タグと通信を試み、判定手段は、前記通信手段が前記第１の周波数の電磁波で前記無線タグと通信可能であるか否かと前記第２の周波数の電磁波で前記無線タグと通信可能であるか否かとに基づいて水分が相転移したか否かを判定する構成とした請求項１記載の相転移の判定装置。
【請求項３】
通信手段は第２の周波数の電磁波で無線タグと通信可能である場合にのみ第１の周波数の電磁波で前記無線タグと通信を試みる構成とした請求項２記載の相転移の判定装置。
【請求項４】
第１の周波数の電磁波で動作する第１の無線タグと第２の周波数の電磁波で動作する第２の無線タグとを容器に付し、前記容器に入れた物体に含まれる水分が相転移したか否かを判定する構成とした請求項２記載の相転移の判定装置。
【請求項５】
判定手段は第２の周波数の電磁波で第２の無線タグと通信不可能である場合に容器が存在しないと判定する構成とした請求項４記載の相転移の判定装置。
【請求項６】
通信手段は第１の周波数の電磁波としてマイクロ波帯の電磁波を用いる構成とした請求項１記載の相転移の判定装置。
【請求項７】
物体を冷却する冷却手段を備え、判定手段は前記冷却手段により冷却される物体中の水分が液体相から固体相に相転移したか否かを判定する構成とした請求項１記載の相転移の判定装置。
【請求項８】
水蒸気を冷却する冷却手段を備え、判定手段は前記冷却手段により冷却された水蒸気が気体相から液体相に相転移したか否かを判定する構成とした請求項１記載の相転移の判定装置。
【請求項９】
凍結した物体を加熱する加熱手段を備え、判定手段は前記加熱手段により加熱される物体中の水分が固体相から液体相に相転移したか否かを判定する構成とした請求項１記載の相転移の判定装置。
【請求項１０】
凍結していない物体を加熱する加熱手段を備え、判定手段は前記加熱手段により加熱される物体中の水分が液体相から気体相に相転移したか否かを判定する構成とした請求項１記載の相転移の判定装置。
【請求項１１】
水分を通して第１の周波数の電磁波で無線タグと通信を試み、前記無線タグと通信可能であるか否かに基づいて前記水分が相転移したか否かを判定する相転移の判定方法。
【請求項１２】
水分を通して第１の周波数の電磁波で無線タグと通信を試みる通信ステップと、前記通信ステップにおいて前記無線タグと通信可能であるか否かに基づいて前記水分が相転移したか否かを判定する判定ステップとを含む、相転移の判定を情報処理装置に実行させる判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、水分が液体相と固体相や気体相との間で、相転移したか否かを判定する判定装置、判定方法、および、判定プログラムに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、水分が液体相の水と固体相の氷や気体相の水蒸気との間で相転移したか否かは、水分を含む物体や水溶液の温度で判定したり、水分を含む物体や水溶液を置いた雰囲気の温度と経過時間で予想して判定していた。
【０００３】
この他、道路の路面状態の判定を目的として、路面に電波を照射し、電波の反射状態により路面の冠水や凍結の有無を判定する技術も提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【特許文献１】特開２００４−３２５１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、製氷装置で凍らせる対象は純水とは限らず、果汁や糖分などの不純物を含んだ水溶液の場合もある。そして、水には、モル凝固点降下として知られる、不純物が混入すると、不純物のモル濃度に比例して凝固点が低下する性質や、モル沸点上昇として知られる、不純物のモル濃度に比例して沸点が上昇する性質がある。
【０００５】
また、凝固点や沸点は、圧力によっても変化する。この他にも、理論上の凝固点より低い温度まで液体相のまま温度が低下する、過冷却という現象も存在する。
【０００６】
このため、水分が相転移したか否かを温度に基づいて判定するのは容易ではない。
【０００７】
特許文献１で提案されている技術では、こうした課題を解決し、液体相の水や固体相の氷の存在を直接判定できるが、この技術は道路のように広い解放された空間で用いることを想定したものであり、密閉された空間で利用しようとすると壁面などで反射された電波が干渉し、正しく判定するのが難しいという別の課題が存在する。こうした課題は、例えば、冷蔵庫の製氷室で氷ができたか否かを判定したり、電子レンジで食品が解凍できたか否かを判定したりする場合のように、狭い庫内で水分が相転移したか否かを判定したい場合に顕著となる。
【０００８】
また、特許文献１で提案されている技術は、道路表面の電波の反射で冠水や凍結を判定するので、表面だけが凍ってその下に液体相の水が存在する場合には、表面以外で相転移したか否かを判定することができない。冷蔵庫の製氷室で氷を作ると、利用する容器の大きさや形状によっては、表面が凍っても内部はまだ凍っていない場合があり、特許文献１の技術では、こうした場合には氷ができたことを正しく判定できないことになる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明の判定装置は、水分を通して第１の周波数の電磁波で無線タグと通信を試みる通信手段と、通信手段が無線タグと通信可能であるか否かに基づいて水分が相転移したか否かを判定する判定手段とを備えた構成としている。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の相転移の判定装置は、通信手段により水分を通して第１の周波数の電磁波で無線タグと通信を試み、判定手段により通信手段が無線タグと通信可能であるか否かに基づいて水分が相転移したか否かを判定する。
【００１１】
電磁波が水分にどの程度吸収されどの程度透過するかは、水分が液体相の水であるか個体相の氷や気体相の水蒸気であるかによって大きく変化するため、それに応じて通信手段が無線タグと通信可能であるか否かが急激に変化する。従って、通信手段が無線タグと通信可能であるか否かに基づいて、水分が相転移したか否かを良好に判定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
第１の発明の相転移の判定装置は、水分を通して第１の周波数の電磁波で無線タグと通信を試みる通信手段と、通信手段が無線タグと通信可能であるか否かに基づいて水分が相転移したか否かを判定する判定手段とを備えた構成としている。電磁波が水分にどの程度吸収されどの程度透過するかは、水分が液体相の水であるか個体相の氷や気体相の水蒸気であるかによって大きく変化し、それに応じて通信手段が無線タグと通信可能であるか否かが急激に変化するので、通信手段が無線タグと通信可能であるか否かに基づいて、水分が相転移したか否かを良好に判定することができる。
【００１３】
第２の発明の判定装置は、第１の発明において、通信手段は、第１の周波数の電磁波および第１の周波数とは異なる第２の周波数の電磁波を用いて無線タグと通信を試み、判定手段は、通信手段が第１の周波数の電磁波で無線タグと通信可能であるか否かと第２の周波数の電磁波で無線タグと通信可能であるか否かとに基づいて水分が相転移したか否かを判定する構成としている。電磁波が水分にどの程度吸収されどの程度透過するかは、電磁波の周波数によっても変化するので、水分に吸収されやすい周波数の電磁波を第１の周波数の電磁波とし、水分に吸収され難い周波数の電磁波を第２の周波数の電磁波として、水分を含む物体の近傍に無線タグを設けることにより、第１の周波数の電磁波で無線タグと通信できない場合に、第１の周波数の電磁波が水分に吸収されて通信できないのか水分を含む物体そのものが存在しないのかを、第２の周波数の電磁波で区別し、水分が相転移したか否かを正確に判定することができる。
【００１４】
第３の発明の判定装置は、第２の発明において、通信手段は第２の周波数の電磁波で無線タグと通信可能である場合にのみ第１の周波数の電磁波で無線タグと通信を試みる構成としている。そして、第２の周波数の電磁波で無線タグと通信を試みた結果として、水分を含む物体そのものが存在しないと判定した場合には、第１の周波数の電磁波では無線タグと通信を試みないので、判定装置の動作電力を低減することができる。
【００１５】
第４の発明の判定装置は、第２の発明において、第１の周波数の電磁波で動作する第１の無線タグと第２の周波数の電磁波で動作する第２の無線タグとを容器に付し、容器に入れた物体に含まれる水分が相転移したか否かを判定する構成としている。容器を用いることにより、水分を含む物体の近傍に無線タグを設けることができるので、第１の周波数の電磁波で無線タグと通信できない場合に、第１の周波数の電磁波が水分に吸収されて通信できないのか、水分を含む物体そのものが存在しないのかを第２の周波数の電磁波で区別し、水分が相転移したか否かを正確に判定することができる。
【００１６】
第５の発明の判定装置は、第４の発明において、判定手段は第２の周波数の電磁波で第２の無線タグと通信不可能である場合に容器が存在しないと判定する構成としている。そして、容器が存在しないことにより、水分を含む物体そのものが存在しないとわかるので、第１の周波数の電磁波で無線タグと通信できない場合に、第１の周波数の電磁波が水分に吸収されて通信できないのか、水分を含む物体そのものが存在しないのかを区別し、水分が相転移したか否かを正確に判定することができる。
【００１７】
第６の発明の判定装置は、第１の発明において、通信手段は第１の周波数の電磁波としてマイクロ波帯の電磁波を用いる構成としている。マイクロ波帯の電磁波は、液体相の水分に吸収されやすく、固体相や気体相の水分には吸収されにくいので、通信手段が無線タグと通信可能であるか否かに基づいて水分が相転移したか否かを良好に判定することができる。
【００１８】
第７の発明の判定装置は、第１の発明において、物体を冷却する冷却手段を備え、判定手段は冷却手段により冷却される物体中の水分が液体相から固体相に相転移したか否かを判定する構成としている。そして、自らが冷却する物体中の水分が液体相から固体相に相転移したか否かを良好に判定することができる。
【００１９】
第８の発明の判定装置は、第１の発明において、水蒸気を冷却する冷却手段を備え、判定手段は冷却手段により冷却された水蒸気が気体相から液体相に相転移したか否かを判定する構成としている。そして、自らが冷却する水蒸気が気体相から液体相に相転移したか否かを良好に判定することができる。
【００２０】
第９の発明の判定装置は、第１の発明において、凍結した物体を加熱する加熱手段を備え、判定手段は加熱手段により加熱される物体中の水分が固体相から液体相に相転移したか否かを判定する構成としている。そして、自らが加熱する物体中の水分が固体相から液体相に相転移したか否かを良好に判定することができる。
【００２１】
第１０の発明の判定装置は、第１の発明において、凍結していない物体を加熱する加熱手段を備え、判定手段は加熱手段により加熱される物体中の水分が液体相から気体相に相転移したか否かを判定する構構成としている。そして、自らが加熱する物体中の水分が液体相から気体相に相転移したか否かを良好に判定することができる。
【００２２】
第１１の発明の相転移の判定方法は、水分を通して第１の周波数の電磁波で無線タグと通信を試み、無線タグと通信可能であるか否かに基づいて水分が相転移したか否かを判定する判定方法としている。電磁波が水分にどの程度吸収されどの程度透過するかは、水分が液体相の水であるか個体相の氷や気体相の水蒸気であるかによって大きく変化するため、それに応じて無線タグと通信可能であるか否かが急激に変化し、無線タグと通信可能であるか否かに基づいて水分が相転移したか否かを良好に判定することができる。
【００２３】
第１２の発明の相転移の判定プログラムは、水分を通して第１の周波数の電磁波で無線タグと通信を試みる通信ステップと、通信ステップにおいて無線タグと通信可能であるか否かに基づいて水分が相転移したか否かを判定する判定ステップとを含むので、上述のような優れた効果を有する相転移の判定装置を、ハードウェア的には中央処理装置（いわゆるＣＰＵ）、メモリー、記憶装置、入出力装置を備えた汎用の情報処理装置として構成し、それらのハードウェア資源をソフトウェア的に協調動作させて実現することができる。そして、プログラムを磁気ディスクや光ディスクなどの記録媒体やインターネットなどの通信回線を介して配布し、新たな機能の追加や機能の更新を容易に行うことができる。
【００２４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、本実施の形態によって本発明が限定されるものではない。
【００２５】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における判定装置を用いて構成した、製氷装置の構成図である。
【００２６】
図１において、無線タグ１と無線タグ２は、パッシブ型の無線タグである。判定装置３は、製氷皿として実現される容器４内の水分５を通して、第１の周波数の電磁波Ｅ１を用いて無線タグ１と通信を試みると共に、第２の周波数の電磁波Ｅ２を用いて無線タグ２と通信を試みる通信手段３１と、通信手段３１が無線タグ１および無線タグ２と通信可能である否かに基づいて水分５が相転移したか否かを判定する判定手段３２と、判定結果を報知する報知手段３３と、水分５を冷却する冷却手段３４とを備えている。更に、通信手段３１は、第１の周波数の電磁波Ｅ１を送受信する片側接地された長さ３ｃｍの四分の一波長アンテナであるアンテナ３１ａと、絶縁被覆された銅線を百回ループ状に巻いたコイル３１ｂとを有している。製氷装置１０は、これらの構成要素により構成されている。
【００２７】
このうち、無線タグ１は、２．４５ＧＨｚ（ギガヘルツ）の周波数からなるマイクロ波である第１の周波数の電磁波Ｅ１が供給されると、その電磁波を電力源として動作し、第１の周波数の電磁波Ｅ１にて応答信号を返す。無線タグ２は、１２５ｋＨｚ（キロヘルツ）の周波数からなる第２の周波数の電磁波Ｅ２が供給されると、その電磁波を電力源として動作し、第２の周波数の電磁波Ｅ２にて応答信号を返す。
【００２８】
アンテナ３１ａは、長さが３ｃｍであるので、その４倍の長さである１２ｃｍを波長とする電磁波、すなわち、周波数に換算して２．４５ＧＨｚの電磁波と共振する。通信手段３１は、このアンテナ３１ａを用い、周波数が２．４５ＧＨｚのマイクロ波からなる第１の周波数の電磁波Ｅ１で無線タグ１と通信を試みる。一方、第２の周波数の電磁波Ｅ２の波長は２４００ｍもあり、共振するアンテナが巨大なものとなってしまうため、通信手段３１は、アンテナを用いる代りに、コイル３１ｂに１２５ｋＨｚの交流電流を流すことによって、電磁誘導で第２の周波数の電磁波Ｅ２を発生し、無線タグ２と通信を試みる。
【００２９】
報知手段３３は、液晶表示器（図示せず）を備えており、液晶表示器に表示することにより報知を行なう。
【００３０】
冷却手段３４は、コンプレッサーにより実現する。製氷装置１０の庫内には、冷却手段３４から冷気が供給され、庫内温度がマイナス２０℃前後に保たれている。
【００３１】
図２は、無線タグ１、無線タグ２、容器４、水分５、通信手段３１、報知手段３３の位置関係を説明する説明図である。
【００３２】
図２に示すように、通信手段３１は製氷装置１０の庫内上面に配置されている。また、報知手段３３は、製氷装置１０の外面に設けられている。容器４は固定されておらず、自由に製氷装置１０から取り出したり製氷装置１０内に置いたりできる。無線タグ１と無線タグ２は、この容器４の下面に付されており、容器４と共に製氷装置１０から取り出され、また、容器４と共に製氷装置１０内に置かれる。ユーザは、氷を作る際には、容器４内に水（水分５）を入れた後、容器４を製氷装置１０内に置くことになる。
【００３３】
図３（Ａ）〜（Ｃ）は、第１の周波数の電磁波Ｅ１と第２の周波数の電磁波Ｅ２が、水分５をどの程度透過するかを示す説明図である。図３（Ａ）中５ａは水、すなわち液体相の水分であり、図３（Ｂ）中５ｂは氷、すなわち固体相の水分であり、図３（Ｃ）中５ｃは水蒸気、すなわち気体相の水分である。
【００３４】
また、図４は、判定装置３の動作を説明するフローチャートである。
【００３５】
判定装置３の動作、作用を説明するのに先だって、まず、図３（Ａ）〜（Ｃ）を用いて、第１の周波数の電磁波Ｅ１と第２の周波数の電磁波Ｅ２が、水分５をどの程度透過するかを説明する。
【００３６】
水の分子は、極性を有するため、電磁波を照射されると回転や振動をして周囲の分子と衝突や摩擦を起こし、電磁波のエネルギーが熱に変換される。電磁波エネルギーがどの程度熱に変換されやすいかは、誘電率εと誘電体損失角tanδの積である損失係数という値で表わされる。当然のことながら、損失係数が大きければ電磁波は水分５中で減衰してしまってほとんど透過せず、損失係数が小さければ電磁波はあまり減衰することなく水分５を透過する。
【００３７】
損失係数の大きさは、電磁波の周波数によって変化するので、まず、第１の周波数（２．４５ＧＨｚ）の電磁波Ｅ１がどの程度水分５を透過するかを説明する。
【００３８】
液体相の水分５、すなわち水５ａに対する損失係数は、第１の周波数の電磁波Ｅ１がいわゆる電子レンジの加熱用電磁波として用いられていることからもわかるように、大きな値であり、図３（Ａ）に示すように、第１の周波数の電磁波Ｅ１は水５ａに大部分が吸収されて熱となり、ほとんど水５ａを透過しない。
【００３９】
一方、固体相の水分５、すなわち氷５ｂでは、水分子が結晶を構成しており自由に回転や振動をすることができないので、電磁波のエネルギーはあまり熱に変換されない。このため、第１の周波数の電磁波Ｅ１に対する氷５ｂの損失係数は、水５ａの損失係数の約１％程度しかなく、図３（Ｂ）に示すように、第１の周波数の電磁波Ｅ１はほとんど減衰することなく氷５ｂを透過する。
【００４０】
気体相の水分５、すなわち水蒸気５ｃでは、水分子が周囲の分子と極稀にしか衝突や摩擦を起こさない。このため、第１の周波数の電磁波Ｅ１に対する水蒸気５ｃの損失係数はほぼ０であり、図３（Ｃ）に示すように、第１の周波数の電磁波Ｅ１は減衰することなく水蒸気５ｃを透過する。
【００４１】
次に、第２の周波数の電磁波Ｅ２について述べる。
【００４２】
周波数が１２５ｋＨｚである第２の周波数の電磁波Ｅ２に対しては、水５ａ、氷５ｂ、水蒸気５ｃのいずれも損失係数が非常に小さい。このため、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、第２の周波数の電磁波Ｅ２はほとんど減衰することなく、水５ａ、氷５ｂ、水蒸気５ｃを透過する。
【００４３】
次に、判定装置３の動作、作用について説明する。
【００４４】
判定装置３中の通信手段３１は、図４のステップＳ１において、コイル３１ｂを用いて第２の周波数の電磁波Ｅ２を１秒間だけ送信し、無線タグ２と通信を試みる。
【００４５】
第２の周波数の電磁波Ｅ２は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、水分５の相には無関係に、ほとんど減衰することなく無線タグ２へと到達する。すなわち、水分５が、水５ａ、氷５ｂ、水蒸気５ｃのいずれであるかには無関係に、無線タグ２へと到達する。
【００４６】
無線タグ２は、到達した第２の周波数の電磁波Ｅ２を電力源として動作し、通信手段３１からの第２の周波数の電磁波Ｅ２が途切れたタイミングで、第２の周波数の電磁波Ｅ２を用いて応答信号を通信手段３１へと送信する。
【００４７】
図４のステップＳ２に進んで、判定装置３は、判定手段３２を用いて、通信手段３１が第２の周波数の電磁波Ｅ２で所定の時間内に応答信号を受信したか否かを判定する。この所定の時間としては、高々１秒も設ければ十分である。
【００４８】
応答信号を受信しなかった場合（判定結果がＮＯの場合）には、ステップＳ３へと進み、応答信号を受信した場合（判定結果がＹＥＳの場合）には、ステップＳ４へと進む。
【００４９】
ステップＳ３では、容器４と水分５が存在しないと判定してステップＳ８へと進む。
【００５０】
一方、ステップＳ４では、製氷装置１０の庫内に容器４が存在するとみなして、通信手段３１とアンテナ３１ａとを用いて第１の周波数の電磁波Ｅ１を１秒間だけ送信し、容器４と水分５を通して無線タグ１と通信を試みる。
【００５１】
このとき、水分５が全て凍っている場合、すなわち、水５ａが存在せず氷５ｂしか存在しない場合には、図３（Ｂ）に示したように、第１の周波数の電磁波Ｅ１はほとんど減衰することなく水分５を透過し、無線タグ１に到達する。従って、無線タグ１は第１の周波数の電磁波Ｅ１を電力源として動作し、通信手段３１からの第１の周波数の電磁波Ｅ１が途切れたタイミングで、第１の周波数の電磁波Ｅ１で通信手段３１へと応答信号を返す。
【００５２】
一方、水分５が全く凍っていないか一部しか凍っていない場合、すなわち、水５ａが存在する場合には、図３（Ａ）に示したように、第１の周波数の電磁波Ｅ１は水５ａに吸収されてしまい無線タグ１にはほとんど到達しない。従って、無線タグ１は十分な動作電力を得ることができず、応答信号を返さない。
【００５３】
図４に戻り、ステップＳ５に進んで、判定装置３は、判定手段３２を用いて、通信手段３１が第１の周波数の電磁波Ｅ１で所定の時間内に応答信号を受信したか否かを判定する。この所定の時間としては、高々１秒も設ければ十分である。応答信号を受信した場合（判定結果がＹＥＳの場合）には、ステップＳ６へと進み、応答信号を受信しなかった場合（判定結果がＮＯの場合）には、ステップＳ７へと進む。
【００５４】
ステップＳ６では、水５ａが全て氷５ｂに相転移したと判定し、ステップＳ８へと進む。
【００５５】
一方、ステップＳ７では、相転移していない水５ａが存在すると判定し、ステップＳ８へと進む。
【００５６】
ステップＳ８では、ステップＳ３、ステップＳ６、ステップＳ７で得られた判定結果を報知手段３３に表示する。表示する文言は、ステップＳ６において水５ａが全て氷５ｂに相転移したと判定された場合には「氷ができました」とし、ステップＳ７において相転移していない水５ａ存在すると判定された場合には「氷を作っています」とし、ステップＳ３において容器４と水分５が存在しないと判定された場合には表示を消す。
【００５７】
この後、ステップＳ９へと進んで１０秒間待った後、ステップＳ１へと戻る。
【００５８】
本実施の形態によれば、容器４内の水分５が全て氷５ｂになったか水５ａとして残っているかを、水分５を通して第１の周波数の電磁波Ｅ１で無線タグ１と、第２の周波数の電磁波Ｅ２で無線タグ２と通信を試み、応答信号を受信したか否かに基づいて温度や経過時間に頼ることなく、直接的に、良好に判定することができる。また、水分５の表面が内部より先に凍ってしまった場合でも、内部まで凍りついた段階で、水分５が全て氷５ｂになったと判定することができる。
【００５９】
従って、例えば、レモン果汁と砂糖を水に溶かした水溶液を一旦凍らせた後、柔らかな食感を出すために凍った水溶液を細かく砕いてメレンゲ（卵の白身を泡立てたもの）を混ぜ、再び凍らせてシャーベットに似た氷菓子を作る場合のように、純水ではない水溶液を凍らせる場合でも、モル凝固点降下や過冷却の影響をそのまま反映して相転移の有無を正確に判定することができる。このとき、凍った水溶液中の氷の結晶が大きく成長してしまう前に、水溶液が凍った初期の段階で氷ができたことを報知するので、ユーザは凍った水溶液を容易に細かく砕くことができ、食感のよい氷菓子を作ることが可能となる。
【００６０】
また、無線タグ１と無線タグ２を容器４に付し、第２の周波数の電磁波Ｅ２で無線タグ２と通信を試みて、無線タグ２と通信不可能であった場合には、容器４と、容器４に入った水分５が存在しないと判定するので、第１の周波数の電磁波Ｅ１で無線タグ１と通信できない場合に、水５ａが存在するために無線タグ１と通信できないのか、容器４が存在しないために無線タグ１と通信できないのかを区別し、水分５が相転移したか否かを正確に判定することができる。
【００６１】
また、無線タグ２と通信可能である場合にのみ第１の周波数の電磁波Ｅ１で無線タグ１と通信を試み、無線タグ２と通信不可能であった場合には無線タグ１とは通信を試みないので、判定装置３の動作電力を低減することができる。
【００６２】
また、第１の周波数の電磁波Ｅ１として、２．４５ＧＨｚのマイクロ波帯の電磁波を用いるので、水分５が相転移したか否かを感度よく判定することができる。
【００６３】
なお、製氷装置１０の庫内に重量センサを設け、庫内に水分５を入れた容器４が置かれた場合にのみ冷却手段３４を作動させるなどして、製氷装置１０の庫内に容器４と水分５が存在するか否かを別の方法で判定できる場合や、その判定をユーザに委ねてしまう場合には、無線タグ２、コイル３１ｂと、図４のステップＳ１、Ｓ２、Ｓ３を排して、通信手段３１は第１の周波数の電磁波Ｅ１で無線タグ１だけと通信を試み、判定手段３２は通信手段３１が無線タグ１と通信できたか否かだけに基づいて、水分５が全て氷５ｂに相転移したか、相転移していない水５ａが存在するかを判定しても構わない。
【００６４】
また、冷却手段３４が作り出す冷気の温度を数十℃まで上げ、高温の水蒸気５ｃを冷却して水蒸気５ｃが凝結した水５ａを容器４で受けるように構成すると共に、ステップＳ６では水蒸気５ｃが全く水５ａに相転移していないと判定し、ステップＳ７では水蒸気５ｃから水５ａに相転移した水分５が存在すると判定してもよい。図３（Ｃ）に示したように、第１の周波数の電磁波Ｅ１は減衰することなく水蒸気５ｃを透過するので、このようにすれば、高温の水蒸気５ｃが凝結したか否かを検出することが可能となる。
【００６５】
（実施の形態２）
図５は、本発明の実施の形態２における判定装置を用いて構成した、食品の解凍装置の構成図である。
【００６６】
図５において、１１は解凍装置、３５は遠赤外線を照射する赤外線ランプからなる加熱手段である。容器４は、製氷皿としてではなく、食品を乗せる皿として実現されている。この他、実施の形態１と同一の構成要素については同一の符号を付し、詳しい説明は省略する。
【００６７】
また、図６は、判定装置３の動作を説明するフローチャートである。
【００６８】
次に、動作、作用について説明する。
【００６９】
ユーザが、冷凍した肉など、水分５を含む凍りついた食品を容器４に乗せ、解凍装置１１の電源スイッチ（図示せず）を押下することにより、加熱手段３５が点灯し、食品の解凍を開始する。
【００７０】
判定装置３中の通信手段３１は、図６のステップＳ１１において、コイル３１ｂを用いて第２の周波数の電磁波Ｅ２を１秒間だけ送信し、無線タグ２と通信を試みる。
【００７１】
第２の周波数の電磁波Ｅ２は、図３（Ａ）〜（Ｃ）に示したように、水分５の相には無関係に、ほとんど減衰することなく無線タグ２へと到達する。すなわち、水分５が、水５ａ、氷５ｂ、水蒸気５ｃのいずれであるかには無関係に、無線タグ２へと到達する。
【００７２】
無線タグ２は、到達した第２の周波数の電磁波Ｅ２を電力源として動作し、通信手段３１からの第２の周波数の電磁波Ｅ２が途切れたタイミングで、第２の周波数の電磁波Ｅ２を用いて応答信号を通信手段３１へと送信する。
【００７３】
図６のステップＳ１２に進んで、判定装置３は、判定手段３２を用いて、通信手段３１が第２の周波数の電磁波Ｅ２で所定の時間内に応答信号を受信したか否かを判定する。この所定の時間としては、高々１秒も設ければ十分である。
【００７４】
応答信号を受信しなかった場合（判定結果がＮＯの場合）には、ステップＳ１３へと進み、応答信号を受信した場合（判定結果がＹＥＳの場合）には、ステップＳ１４へと進む。
【００７５】
ステップＳ１３では、容器４が存在しないと判定してステップＳ１７へと進む。
【００７６】
一方、ステップＳ１４では、解凍装置１１の庫内に容器４が存在するとみなして、通信手段３１とアンテナ３１ａとを用いて第１の周波数の電磁波Ｅ１を１秒間だけ送信し、容器４と水分５を通して無線タグ１と通信を試みる。
【００７７】
このとき、水分５が全て凍っている場合、すなわち、水５ａが存在せず氷５ｂしか存在しない場合には、図３（Ｂ）に示したように、第１の周波数の電磁波Ｅ１はほとんど減衰することなく水分５を透過し、無線タグ１に到達する。従って、無線タグ１は第１の周波数の電磁波Ｅ１を電力源として動作し、通信手段３１からの第１の周波数の電磁波Ｅ１が途切れたタイミングで、第１の周波数の電磁波Ｅ１で通信手段３１へと応答信号を返す。
【００７８】
一方、水分５の一部がとけて水５ａとして存在している場合には、図３（Ａ）に示したように、第１の周波数の電磁波Ｅ１は水５ａに吸収されてしまい無線タグ１にはほとんど到達しない。従って、無線タグ１は十分な動作電力を得ることができず、応答信号を返さない。
【００７９】
図６に戻り、ステップＳ１５に進んで、判定装置３は、判定手段３２を用いて、通信手段３１が第１の周波数の電磁波Ｅ１で所定の時間内に応答信号を受信したか否かを判定する。この所定の時間としては、高々１秒も設ければ十分である。応答信号を受信しなかった場合（判定結果がＮＯの場合）には、ステップＳ１６へと進み、応答信号を受信した場合（判定結果がＹＥＳの場合）には、ステップＳ１８へと進む。
【００８０】
ステップＳ１６では、水５ａに相転移した水分５が存在すると判定して、ステップＳ１７へと進む。
【００８１】
ステップＳ１７では、赤外線ランプからなる加熱手段３５を消灯して加熱をやめ、処理を終了する。
【００８２】
一方、ステップＳ１８では、水分５が氷５ｂのまま全く相転移していないと判定して、ステップＳ１９へと進む。
【００８３】
ステップＳ１９では、１０秒間待った後、ステップＳ１１へと戻る。
【００８４】
本実施の形態によれば、解凍装置１１は、判定装置３により、食品中の水分５が氷５ｂから水５ａへと相転移したか否かを定期的に判定して、氷５ｂが全く相転移していない場合には食品の加熱を継続し、水分５の一部が氷５ｂから水５ａへと相転移した段階で加熱をやめるので、食品が凍りかけた程度の状態で加熱を停止することができ、解凍された食品が加熱され過ぎて暖かくなってしまったり、更に加熱されて熱変成してしまう心配がない解凍装置１１を、良好に実現することができる。
【００８５】
また、無線タグ２と通信できない場合には、容器４と、それに乗せた食品が存在しないと判定して加熱を停止するので、ユーザが誤って加熱開始ボタンに触れてしまった場合でも、自動的に加熱を停止する、安全な解凍装置を実現することができる。
【００８６】
なお、上記説明では、ステップＳ１６において水５ａに相転移した水分５が存在すると判定されたとき、すぐにステップＳ１７に進んで加熱をやめるとしたが、食品を氷が残らない程度まで十分に解凍してしまいたい場合には、ステップＳ１６とステップＳ１７の間に待ち時間を設け、しばらく加熱を継続した後に、加熱をやめるようにしても勿論構わない。
【００８７】
また、加熱手段３５としては、赤外線ランプの代りにマグネトロンを用い、マイクロ波を照射して電子レンジと同じ原理で加熱してもよい。この場合には、食品のうち、水５ａを含むすでに解凍された部分はマイクロ波を吸収しやすいため一層加熱され、水５ａに相転移していない氷５ｂだけを含む解凍されていない部分はマイクロ波を吸収し難いため解凍が進まず、解凍にむらが生じてしまいやすい。これを回避するには、マイクロ波を５秒照射しては３０秒停止するなど断続的に加熱を行なって、熱伝導によって食品が均一に加熱されるようにする必要がある。この場合には、加熱用マイクロ波の照射が停止しているときにステップＳ１１〜Ｓ１８が実行されるよう、ステップＳ１９における待ち時間を調節するとよい。また、強い強度の加熱用マイクロ波によって通信手段３１が損傷を受けないように、加熱用マイクロ波が照射されている間は、金属板で覆うなどして通信手段３１を加熱用マイクロ波から保護することが望ましい。
【００８８】
また、容器４に冷凍した食品を入れる代りに水溶液を入れると共に、ステップＳ１５におけるＹＥＳとＮＯの判定を逆転し、ステップＳ１６では水分５が全て水５ａから水蒸気５ｃに相転移したと判定し、ステップＳ１８では水分５中に相転移していない水５ａが存在すると判定してもよい。このようにすれば、水溶液を加熱して水分５を蒸発させ、水分５が全て蒸発した段階で加熱をやめて、水５ａに溶けていた物質を取り出す装置を実現することができる。
【００８９】
なお、無線タグ１と無線タグ２は、物理的には単一のタグチップで構成し、第１の周波数の電磁波Ｅ１を送受信するアンテナと第２の周波数の電磁波Ｅ２を送受信するコイルとを、その単一のタグチップに接続することにより実現しても構わない。
【００９０】
以上説明したように、本発明の相転移の判定装置によれば、モル凝固点降下やモル沸点上昇、過冷却などの影響を自動的に加味して、水分が相転移したか否かを判定する装置を良好に実現することができる。
【００９１】
なお、判定装置のうち、判定手段、報知手段、及びそれらを制御する部分は、ハードウェア的には中央処理装置（いわゆるＣＰＵ）、メモリー、記憶装置、入出力装置を備えた汎用の情報処理装置として構成し、それらのハードウェア資源を協調動作させるプログラムによりソフトウェア的に実現してもよい。このようにすれば、プログラムを磁気ディスクや光ディスクなどの記録媒体やインターネットなどの通信回線を介して配布し、新たな機能の追加や機能の更新を容易に行うことができる。
【産業上の利用可能性】
【００９２】
本発明は、水分が液体相の水と、固体相の氷や気体相の水蒸気との間で相転移したか否かを判定する装置であり、製氷装置において氷ができたか否かを判定したり、冷凍された食品の解凍ができたか否かを判定するのに用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００９３】
【図１】本発明の実施の形態１における相転移の判定装置を用いた製氷装置の構成図
【図２】同構成要素の位置関係を説明する説明図
【図３】同水分中における第１の周波数の電磁波と第２の周波数の電磁波の透過度合いを説明する説明図
【図４】同判定装置の動作を説明するフローチャート
【図５】本発明の実施の形態２における相転移の判定装置を用いた解凍装置の構成図
【図６】同判定装置の動作を説明するフローチャート
【符号の説明】
【００９４】
１、２  無線タグ
３  判定装置
４  容器
５  水分
３１  通信手段
３２  判定手段
３４  冷却手段
３５  加熱手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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