(57)【要約】【課題】物質を電磁波を用いて加熱する装置において、加熱用電磁波により無線タグの読取手段が損傷するのを防止する。【解決手段】チョーク構造１３により得られる、加熱用電磁波に対してインピーダンスがほぼ０となる領域に読取手段１０を配置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱用の電磁波を発生する加熱電磁波発生手段と、前記加熱電磁波発生手段が発生する電磁波とは異なる周波数の電磁波を用いて無線タグから情報を読み取る読取手段と、加熱室と、電磁波線路を形成するチョーク構造とを備え、前記加熱電磁波発生手段が発生する電磁波に対して前記チョーク構造により得られるインピーダンスがほぼ０となる領域に前記読取手段を配置した加熱装置。
【請求項２】
チョーク構造を短絡終端した請求項１記載の加熱装置。
【請求項３】
チョーク構造の短絡終端から加熱用電磁波の二分の一波長離れた付近に読取手段を配置した請求項２記載の加熱装置。
【請求項４】
チョーク構造は加熱用電磁波の二分の一波長の長さを有する請求項３記載の加熱装置。
【請求項５】
加熱電磁波発生手段とチョーク構造とを加熱室の同一面に配置した請求項１記載の加熱装置。
【請求項６】
加熱電磁波発生手段とチョーク構造とを加熱室の対向面に配置した請求項１記載の加熱装置。
【請求項７】
読取手段は加熱電磁波発生手段が電磁波を発生していないときにのみ無線タグから情報を読み取る請求項１記載の加熱装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、食品等、水分を含有する物質を電磁波を用いて加熱する加熱装置に関し、特に、無線タグの読み取り機能を備えた加熱装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
読取手段から送信される電磁波を、アンテナの共振やコイルの誘導を用いて電力源として利用し、この電磁波に重畳されたコマンドに応じた動作をしたり、予め記憶している情報を同じ周波数の電磁波にのせて読取手段に送信する無線タグが、ユビキタス社会を実現する鍵の一つとして注目されている。
電磁波を用いた加熱装置においても、食品容器に付された無線タグから情報を読み取り、読み取った情報に基づいて食品の加熱条件を設定する技術（例えば、特許文献１を参照）が提案されている。
【特許文献１】特開２００１−３１７７４１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
無線タグは高々ミリワットオーダーの電力で動作し、この電力で電磁波を発生させて情報を送信する。
【０００４】
無線タグの読取手段は、この微弱な電磁波を検出しなければならない。
【０００５】
一方、電子レンジなどの加熱装置は、数百ワットから数キロワットの、桁違いに強い加熱用電磁波を照射する。このため、加熱用電磁波を受信しやすい位置に読取手段を配置すると、加熱用電磁波により読取手段が損傷してしまう恐れがある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の加熱装置は、加熱用の電磁波を発生する加熱電磁波発生手段と、加熱電磁波発生手段が発生する電磁波とは異なる周波数の電磁波を用いて無線タグから情報を読み取る読取手段と、加熱室と、電磁波線路を形成するチョーク構造とを備え、加熱電磁波発生手段が発生する電磁波に対してチョーク構造により得られるインピーダンスがほぼ０となる領域に読取手段を配置した構成としている。
【発明の効果】
【０００７】
電磁波線路のインピーダンスは、電磁波の半波長毎に同じ値を繰り返し、半波長毎にインピーダンスが０となる点が発生する。
【０００８】
本発明の加熱装置は、加熱電磁波発生手段が発生する電磁波に対してチョーク構造により得られる、インピーダンスが０となる点の近傍のインピーダンスがほぼ０となる領域に、読取手段を配置するので、加熱用電磁波が照射されても読取手段にはほとんど電位差が発生せず、読取手段を加熱用電磁波から良好に保護できるという優れた効果がある。
【０００９】
また、チョーク構造は、異なる周波数の電磁波に対してはほとんど影響を与えないので、読取手段は無線タグの情報を、チョーク構造にほとんど影響されることなく読み取ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
第１の発明の加熱装置は、加熱用の電磁波を発生する加熱電磁波発生手段と、加熱電磁波発生手段が発生する電磁波とは異なる周波数の電磁波を用いて無線タグから情報を読み取る読取手段と、加熱室と、電磁波線路を形成するチョーク構造とを備え、加熱電磁波発生手段が発生する電磁波に対してチョーク構造により得られるインピーダンスがほぼ０となる領域に読取手段を配置した構成としているので、加熱用電磁波が照射されても読取手段にはほとんど電位差が発生せず、読取手段を加熱用電磁波から良好に保護することができる。また、チョーク構造は、異なる周波数の電磁波に対してはほとんど影響を与えないので、読取手段は無線タグの情報を、チョーク構造にほとんど影響されることなく読み取ることができる。
【００１１】
第２の発明の加熱装置は、チョーク構造を短絡終端した構成としている。短絡せずに終端を解放した場合でも、インピーダンスがほぼ０となる領域は得られるが、この場合には、終端を単に切り落としただけでは完全な解放端とはならず、インピーダンスがほぼ０となる領域の位置を特定することが難しくなる。また、終端を解放した場合には解放端から電磁波が放射されてしまうという、健康上好ましくない問題も発生する。第２の発明の加熱装置は、チョーク構造を短絡終端することにより、こうした困難や健康上の問題を良好に回避することができる。
【００１２】
第３の発明の加熱装置は、チョーク構造の短絡終端から加熱用電磁波の二分の一波長離れた付近に読取手段を配置した構成としている。加熱用の電磁波に対してインピーダンスがほぼ０となる領域は、自然数Ｎに対してチョーク構造の長さを二分の一波長のＮ倍以上とすれば、短絡終端から二分の一波長のＮ倍離れた付近でも得られるが、Ｎを２以上とした場合には、この付近では加熱用電磁波の１／Ｎの周波数の電磁波に対してもインピーダンスがほぼ０となるので、読取手段が無線タグから情報を読み取るのに適した電磁波の周波数に制約を加えてしまうことになる。第３の発明の加熱装置は、Ｎ＝１に限定することにより、こうした制約が発生するのを未然に防止することができる。
【００１３】
第４の発明の加熱装置は、第３の発明において、チョーク構造が加熱用電磁波の二分の一波長の長さを有する構成としている。インピーダンスがほぼ０となる領域は、二分の一波長より長いチョーク構造でも得られるが、二分の一波長の長さとすることにより、チョーク構造を小さくし、加熱装置に容易に組み込むことができる。また、読取手段が無線タグから情報を読み取る際に、電磁波を送受信するための視野をチョーク構造に妨げられないので、無線タグから情報を良好に読み出すことができる。
【００１４】
第５の発明の加熱装置は、加熱電磁波発生手段とチョーク構造とを加熱室の同一面に配置した構成としているので、チョーク構造に入射する加熱用電磁波の進行方向がチョーク構造により構成される電磁波線路の方向とほぼ等しくなり、インピーダンスがほぼ０となる領域を良好に得ることができる。
【００１５】
第６の発明の加熱装置は、加熱電磁波発生手段とチョーク構造とを加熱室の対向面に配置した構成としているので、チョーク構造に入射する加熱用電磁波の進行方向がチョーク構造により構成される電磁波線路の方向とほぼ等しくなり、インピーダンスがほぼ０となる領域を良好に得ることができる。
【００１６】
第７の発明の加熱装置は、読取手段は加熱電磁波発生手段が電磁波を発生していないときにのみ無線タグから情報を読み取る構成としている。こうすることにより、読取手段が無線タグから情報を読み取る際に加熱用の電磁波が雑音として混入する恐れを排除でき、読取手段が損傷しない程度に加熱用の電磁波を押さえればよくなるので、加熱用の電磁波に対するインピーダンスがほぼ０であるとみなせる領域を、広くとることができる。
【００１７】
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。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１における加熱装置の構造を表わす概観図である。
【００１９】
図１において、１０は無線タグから送信される電磁波を読み取る読取手段、１１は加熱用の２．４５ＧＨｚの電磁波を発生する加熱電磁波発生手段、１２は金属でできた加熱室、１３は金属でできた中空構造の円筒からなるチョーク構造である。以下、加熱用電磁波の波長をλで表わす。
【００２０】
図２は、チョーク構造１３を円筒の中心線を通る平面で切断した断面図である。図１および図２に示すように、チョーク構造１３は、内のりの高さが加熱用電磁波の半波長に相当するλ／２であり、一方の端は金属の短絡終端面１３ａで塞がれ、他方の端は塞がれていない解放端１３ｂを有する、中空構造の円筒である。以下、この中空構造の内径をｄで表わす。
【００２１】
加熱室１２の上面１２ａには、直径ｄの円形の穴を開け、この穴とチョーク構造１３の解放端１３ｂの内のりとが一致し、チョーク構造１３が加熱室１２の外側に位置するように両者を溶接してある。
【００２２】
加熱電磁波発生手段１１は、加熱室１２の上面１２ａの外側に配置する。
【００２３】
また、読取手段１０は、チョーク構造１３と接合するために加熱室１２の上面１２ａに設けた円形の穴の面内もしくはその近くに、耐熱性の樹脂など、電磁波を吸収しない非導電性の物質で固定する。この際、読取手段１０の加熱室１２側に位置する面は、同じ樹脂で覆うとよい。
【００２４】
加熱室１２の、上面１２ａと対向する面である底面１２ｂには、特に構成要素を配置していない。
【００２５】
図３は、図１の加熱装置の構成を、更に詳しく示したブロック構成図である。
【００２６】
図３において、１は本発明の加熱装置、２は食品容器に付された無線タグである。加熱装置１中の加熱電磁波発生手段１１は、発生する電磁波の強さを制御する制御手段１１ａと、マグネトロン１１ｂと、導波管１１ｃとを備えている。
【００２７】
無線タグ２は、自身が容器に付されている食品を加熱する際の、適切な加熱出力と加熱時間などの情報を記憶している。
【００２８】
次に、動作、作用について説明する。
【００２９】
図３において、加熱装置１中の読取手段１０は、９００ＭＨｚの電磁波を送信する。
【００３０】
無線タグ２は、この９００ＭＨｚの電磁波を受信して動作電力とし、記憶している食品の加熱に関する情報を、９００ＭＨｚの電磁波にのせて送信する。
【００３１】
読取手段１０は、無線タグ２から送信された電磁波を受信し、加熱に関する情報を読み取って、加熱電磁波発生手段１１中の制御手段１１ａへと供給する。読取手段１０は、この後動作を停止する。
【００３２】
制御手段１１ａは、供給された情報を利用して、加熱に用いる電磁波の強度と照射時間とを決定し、決定した内容に応じてマグネトロン１１ｂを制御する。
【００３３】
マグネトロン１１ｂは、制御手段１１ａによる制御に応じた強度の、２．４５ＧＨｚの加熱用電磁波を、制御手段１１ａによる制御に応じた時間だけ発生し、導波管１１ｃへと供給する。
【００３４】
導波管１１ｃは、供給された加熱用電磁波を、加熱室１２へと導き放射する。
【００３５】
このようにして、無線タグ２が記憶している情報に基づいて制御された、加熱用電磁波が加熱室１２へと放射される。
【００３６】
図１を参照して、加熱電磁波発生手段１１から放射された加熱用電磁波は、加熱室１２の上面１２ａや１２ｂ、あるいは側面や前面、後面で反射を繰り返して伝搬され、加熱室１２内に拡散する。
【００３７】
拡散した加熱用電磁波は、伝搬経路中に水分が存在すると、水分に吸収され、その水分を含む食品を加熱する。
【００３８】
拡散の過程で、加熱用電磁波は読取手段１０をも通過する。このとき、読取手段１０が加熱用電磁波に対する防護策なくさらされると、加熱用電磁波によって読取手段１０に大きな電位差が誘起され、読取手段１０を損傷してしまう恐れがあるが、本実施例の加熱装置１においては、チョーク構造１３を用いてこの恐れを解消している。以下に、その原理を説明する。
【００３９】
チョーク構造１３は、一種の電磁波線路を形成する。
【００４０】
電磁波線路のインピーダンスは、電磁波の半波長毎、すなわち、加熱用電磁波に対してはλ／２毎に同じ値を繰り返す。
【００４１】
加熱電磁波発生手段１１から照射される加熱用電磁波は、ほぼ鉛直方向に進行するので、チョーク構造１３が形成する電磁波線路においては、加熱用電磁波に対するインピーダンスは、鉛直方向にλ／２毎に同じ値を繰り返す。
【００４２】
ここで、短絡終端面１３ａのインピーダンスは０であるので、そこからλ／２離れた解放端１３ｂのインピーダンスも０となる。同様に、加熱室１２の上面１２ａに設けた穴の面内もインピーダンスが０となる。こうしたインピーダンスが０である点の近傍の領域では、インピーダンスがほぼ０となるので、この領域に配置した読取手段１０には、加熱用電磁波を受けても小さな電位差しか誘起されず、読取手段１０を損傷から守ることができる。
【００４３】
本実施の形態によれば、チョーク構造１３により一種の電磁波線路を構成し、加熱用電磁波に対してインピーダンスがほぼ０となる領域に読取手段１０を配置するので、加熱用電磁波を受けても読取手段１０には大きな電位差が誘起されるのを防止し、読取手段１０を損傷から守ることができる。
【００４４】
一方、読取手段１０が無線タグ２から情報を読み取るのに用いる電磁波は、加熱用電磁波とは周波数が異なるので、チョーク構造１３の影響をあまり受けることなく、読取手段１０から無線タグ２へ、また、無線タグ２から読取手段１０へと送信することができる。
【００４５】
チョーク構造１３の短絡終端面１３ａを金属で覆って終端せず、解放端としても、本実施の形態とは異なる位置に、インピーダンスがほぼ０となる領域は得られるが、この場合には、終端を単に切り落としただけでは完全な解放端とはならないので、インピーダンスがほぼ０となる領域の位置を特定することが難しくなる。また、終端を解放すると解放端から電磁波が放射されてしまうという、健康上好ましくない問題も発生してしまう。本実施の形態では、チョーク構造１３を短絡終端面１３ａで短絡終端しているので、インピーダンスがほぼ０となる領域のを容易に確定し、その領域に読取手段１０を配置することができる。また、チョーク構造１３から加熱用電磁波が放射されてしまうのを未然に防止することができる。
【００４６】
また、読取手段１０をチョーク構造１３の短絡終端面１３ａからλ／２だけ離れた付近に配置しているので、チョーク構造１３の長さをλ／２×Ｎ（Ｎは２以上の自然数）とし、短絡終端面１３ａからλ／２×Ｎだけ離れた付近に配置した場合に発生してしまう、波長がλ×Ｎの電磁波を送受信できなくなってしまうという問題を回避し、読取手段１０が無線タグ２から情報を読み取るのに用いる電磁波として、波長がλ／２×Ｎであるものの使用に制約を加えてしまう恐れを未然に防止することができる。
【００４７】
また、チョーク構造１３の長さをλ／２としているので、チョーク構造１３を小さく構成し、加熱装置１に容易に組み込むことができる。
【００４８】
また、読取手段１０は加熱室１２の上面１２ａとほぼ同一の面内に位置するので、無線タグ２が加熱室１２のどこに存在しても、チョーク構造１３に視野を妨げられることなく、無線タグ２からの電磁波を良好に受信し、情報を読み取ることができる。
【００４９】
また、加熱電磁波発生手段１１とチョーク構造１３の両方を、共に加熱室１２の同一壁面である、上面１２ａに配置しているので、チョーク構造１３に入射する加熱用電磁波の進行方向がチョーク構造１３により構成される電磁波線路の方向とほぼ等しくなり、インピーダンスがほぼ０となる領域を良好に得ることができる。
【００５０】
また、読取手段１０は、加熱電磁波発生手段１１電磁波を発生していないときにのみ無線タグ２から情報を読み取るので、読取手段１０に対する加熱電磁波発生手段１１の影響は、読取手段１０を損傷しない程度に押さえさえすればよく、読取手段１０が無線タグ２から情報を読み取る際の雑音として影響しない程微少な大きさにまで押さえる必要はない。従って、読取手段１０を配置可能なインピーダンスがほぼ０となる領域を広くとることができる。
【００５１】
また、読取手段１０の加熱室１２内側の面を樹脂で覆っているので、食品の加熱に伴って発生する脂の飛散などの汚れから、読取手段１０を保護することができる。
【００５２】
なお、チョーク構造１３を加熱用電磁波が伝搬する際の、高周波電流に対する表皮効果の表皮厚さはミクロンオーダーなので、チョーク構造１３は、数ミクロン〜数十ミクロン厚の金属メッキをした樹脂などで実現してもよいが、機械的摩擦などに対して十分な強度を得るためには、０．３ｍｍ〜３ｍｍ厚程度の金属を用いることが望ましい。
【００５３】
また、チョーク構造１３は円筒形である必要はなく、直方体など異なる形状であっても構わない。
【００５４】
更に、チョーク構造１３を加熱室１２の上面１２ａから直角方向に直線的に伸ばす必要はなく、途中で折り曲げて、加熱室１２の上面１２ａと並行に設けても構わないし、更に複雑に、迷路状に折り曲げても構わない。このような形状のチョーク構造１３を用いれば、加熱室１２の後ろに６ｃｍもの厚みがある空間を設ける必要がないので、チョーク構造１３が加熱装置１の小型化を妨げてしまうのを未然に防止することができる。
【００５５】
また、加熱電磁波発生手段１１を、チョーク構造１３と読取手段１０を備えた上面１２ａに対向する面である底面１２ｂ側に設けてもよい。このようにしても、加熱電磁波発生手段１１から放射され加熱室１２の壁面で反射された加熱用電磁波の進行方向は、チョーク構造１３により構成される電磁波線路の方向とほぼ等しくなるので、インピーダンスがほぼ０となる領域を良好に得て、読取手段１０を保護することができる。
【産業上の利用可能性】
【００５６】
本発明は、食品用の加熱装置である電子レンジや、同様の原理で動作する陶芸用の加熱装置など、いわゆるマイクロ波を用いて物体を加熱する装置全般に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施の形態１における加熱装置の構造を表わす概観図
【図２】同チョーク構造１３の断面図
【図３】同加熱装置の構成図
【符号の説明】
【００５８】
１  加熱装置
２  無線タグ
１０  読取手段
１１  加熱電磁波発生手段
１２  加熱室
１３  チョーク構造
１３ａ  短絡終端面
【図１】
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【図２】
2006132794.tif 000004
【図３】
2006132794.tif 000005