(57)【要約】【課題】高周波加熱装置を利用した無線タグによる被処理物の温度管理に加え、高周波加熱装置からの電波または電磁波の供給が途絶えた後でも被処理物の温度を制御することができる温度制御装置を提供する。【解決手段】高周波発生装置から発せられる電波により加熱された被処理物の温度を検知する温度センサと、温度センサによって検知された温度を、基準の温度と比較する信号処理回路と、電波をアンテナが受信することで生成された電気エネルギーにより、充電が行われる蓄電池と、蓄電池の充電を制御する充電回路と、蓄電池から電力が供給され、なおかつ信号処理回路による比較の結果に従って、被処理物を基準の温度に近づくように加熱するヒーターと、を有する温度制御装置。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高周波発生装置から発せられる電波により加熱された被処理物の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサによって検知された温度を、基準の温度と比較する信号処理回路と、
前記電波をアンテナが受信することで生成された電気エネルギーにより、充電が行われる蓄電池と、
前記蓄電池の充電を制御する充電回路と、
前記蓄電池から電力が供給され、なおかつ前記信号処理回路による比較の結果に従って、前記被処理物を前記基準の温度に近づくように加熱するヒーターと、
を有することを特徴とする温度制御装置。
【請求項２】
高周波発生装置から発せられる電波により加熱された被処理物の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサによって検知された温度を、基準の温度と比較する信号処理回路と、
前記電波を受信することで電気エネルギーを生成するアンテナと、
前記電気エネルギーにより、充電が行われる蓄電池と、
前記蓄電池の充電を制御する充電回路と、
前記蓄電池から電力が供給され、なおかつ前記信号処理回路による比較の結果に従って、前記被処理物を前記基準の温度に近づくように加熱するヒーターと、
を有することを特徴とする温度制御装置。
【請求項３】
高周波発生装置から発せられる電波により加熱された被処理物の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサによって検知された温度を、基準の温度と比較する信号処理回路と、
前記電波をアンテナが受信することで生成された電気エネルギーにより、充電が行われる蓄電池と、
前記蓄電池の充電を制御する充電回路と、
前記蓄電池から電力が供給され、なおかつ前記信号処理回路による比較の結果に従って、前記被処理物を前記基準の温度に近づくように加熱するヒーターと、
前記信号処理回路、前記蓄電池及び前記充電回路を覆う第１保護材と、
前記信号処理回路、前記蓄電池、前記充電回路、温度センサ及びヒーターを覆う第２保護材と、
を有することを特徴とする温度制御装置。
【請求項４】
高周波発生装置から発せられる電波により加熱された被処理物の温度を検知する温度センサと、
前記温度センサによって検知された温度を、基準の温度と比較する信号処理回路と、
前記電波を受信することで電気エネルギーを生成するアンテナと、
前記電気エネルギーにより、充電が行われる蓄電池と、
前記蓄電池の充電を制御する充電回路と、
前記蓄電池から電力が供給され、なおかつ前記信号処理回路による比較の結果に従って、前記被処理物を前記基準の温度に近づくように加熱するヒーターと、
前記信号処理回路、前記蓄電池及び前記充電回路を覆う第１保護材と、
前記信号処理回路、前記蓄電池、前記充電回路、温度センサ、ヒーター及びアンテナを覆う第２保護材と、
を有することを特徴とする温度制御装置。
【請求項５】
請求項３または請求項４において、前記第１保護材は、合成ゴムまたはウレタンに、カーボン材、フェライト材またはカーボニル鉄材を混入したものであることを特徴とする温度制御装置。
【請求項６】
請求項３または請求項４において、前記第２保護材は合成樹脂またはセラミックであることを特徴とする温度制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、無線で温度の管理を行うことができる温度制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、電波または電磁波等の無線通信を利用した個体識別技術や電力電送の技術が注目を集めている。個体識別技術は、ＲＦＩＤタグ、ＩＣタグ、ＩＣチップ、ＲＦタグ、電子タグなどと呼ばれる無線タグに用いられている。電力電送の技術は、一部の家電の充電に用いられている。例えば電動歯ブラシや電気シェーバー等の製品が市場に出回っている。
【０００３】
また、無線通信と、高周波発生装置を備えた電子レンジ等の高周波加熱装置とを組み合わせた技術が考えられている。高周波加熱装置は一般家庭にも広く普及しているもので、高周波の電波を使用して食品の加熱を行うものである。この技術は、高周波加熱装置内で無線通信を行うことで、食品の情報を読み出し、読み出した情報によって高周波加熱装置を制御するというものである。
【０００４】
下記特許文献１では、高周波加熱装置から発せられる電波を電力に変えて、電気的要素に電流を供給する方法が提案されている。また下記特許文献２及び特許文献３では、食品の容器または食品そのものに温度センサを搭載し、無線で高周波加熱装置と温度情報のやり取りをして、食品の温度を高周波加熱装置で管理する方法が提案されている。
【特許文献１】特開２００６−１６６５２２号公報
【特許文献２】特開２００４−１３８３３１号公報
【特許文献３】特開２００５−２４２６２９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の上記特許文献２及び特許文献３に記載されている技術によれば、無線タグを用いることで、誘電加熱における被処理物の温度の管理が可能になっている。しかし誘電加熱が終了した後において、被処理物は自然冷却されてしまう。よって、食品を被処理物として加熱した場合、加熱後においても風味や味覚を楽しむのに適した温度を維持するために、該食品を盛り付けた状態で保温装置に収納するしかなく、不便を強いられるという問題があった。
【０００６】
本発明は上述した問題に鑑み、高周波加熱装置を利用した無線タグによる被処理物の温度管理に加え、高周波加熱装置からの電波または電磁波の供給が途絶えた後でも被処理物の温度を制御することができる温度制御装置の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の温度制御装置は、高周波加熱装置からの電波または電磁波による誘電加熱を利用することで被処理物を加熱する際、該被処理物の温度を温度センサで検知する。そして検知された温度情報を、無線で高周波加熱装置に帰還する。高周波加熱装置は得られた温度情報をもとに、該被処理物の温度が所定の範囲内に収まるように高周波加熱装置からの電波または電磁波の出力を調整することができる。
【０００８】
さらに本発明の温度制御装置は、蓄電池と、該蓄電池から電力が供給されるヒーターとを有する。本発明の温度制御装置は、被処理物を加熱する際に高周波加熱装置から発せられる電波または電磁波を電気エネルギーに変換し、該電気エネルギーを用いて蓄電池を充電する。よって、高周波加熱装置からの電波または電磁波による電力の供給が途絶えた後でも、蓄電池からヒーターへ電力を供給することが可能である。
【０００９】
具体的に本発明の温度制御装置は、電波から電気エネルギーを生成するための電源回路と、前記電気エネルギーを用いて充電を行う蓄電池と、該蓄電池から電力の供給を受けるヒーターと、被処理物の温度を検知するための温度センサとを有する。
【００１０】
また本発明の温度制御装置は、被処理物の温度のみならず、ヒーターの温度を上記温度センサにおいて検知するようにしてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明の温度制御装置は、非接触で蓄電池の充電を行うことができ、その蓄電池の電力を利用することで、高周波加熱装置からの電波または電磁波の供給が途絶えた後でも、被処理物の温度管理や温度制御機能を有した温度制御装置を提供することが出来る。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
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。但し、本発明は多くの異なる態様で実施することが可能であり、本発明の趣旨及びその範囲から逸脱することなくその形態及び詳細を様々に変更し得ることは当業者であれば容易に理解される。従って、本実施の形態の記載内容に限定して解釈されるものではない。
【００１３】
（実施の形態１）
本発明の温度制御装置の構成について、図１に示すブロック図を用いて説明する。
【００１４】
図１に示す温度制御装置１００は、アンテナ１０１、信号処理回路１０２、充電回路１０３、蓄電池１０４、温度センサ１０８、ヒーター１０５を有する。信号処理回路１０２は、変調回路１１０、復調回路１１１、第１電源回路１１３、論理回路１１４、メモリ回路１１５、メモリ制御回路１１６、センサ制御回路１１７及びヒーター制御回路１１８を有する。充電回路１０３は、整流回路１２０、第２電源回路１２１、及び充電制御回路１２２を有する。
【００１５】
なお本発明の温度制御装置は、アンテナ１０１において生成された交流電圧を用いて動作を行うことができれば良く、アンテナ１０１を必ずしも有していなくとも良い。
【００１６】
本実施の形態で示す温度制御装置１００では、アンテナ１０１で電波を受信することで生成された電気エネルギーが、充電回路１０３に供給される。充電回路１０３では、該電気エネルギーを用いて蓄電池１０４を充電する。必要に応じて、蓄電池１０４から温度センサ１０８、ヒーター１０５、信号処理回路１０２に電力が供給される。また、蓄電池１０４を充電することの他に、信号処理回路１０２を用いて、外部の通信機器と無線通信が行うことができる。
【００１７】
なお、蓄電池１０４を充電するためにアンテナ１０１で受信する電波として、外部の電波を利用する。外部の電波として、例えば、クッキングヒーターだと２０ｋＨｚ〜３０ｋＨｚの電波、高周波加熱装置だと２．４５ＧＨｚの電波などがある。温度制御装置１００は使用する周波数帯に適用させたアンテナ１０１を設けることによって、電波を受信し、電力を供給する事ができる。
【００１８】
また、アンテナ１０１の形状についても、特に限定されない。例えば、線状（例えば、ダイポールアンテナ）、平坦な形状（例えば、パッチアンテナ）等に形成することができる。高周波加熱装置から電波を受信する場合であれば、２．４５ＧＨｚの波長に合わせた長さにすればよい。周波数が２．４５ＧＨｚの場合は、半波長ダイポールアンテナを設けるなら約６０ｍｍ（１／２波長）、モノポールアンテナを設けるなら約３０ｍｍ（１／４波長）とすれば良い。
【００１９】
図１に示す整流回路１２０は、アンテナ１０１が受信した電波を直流電圧に変換する回路であればよい。例えば、半波整流回路、全波整流回路、半波２倍圧整流回路等が用いられる。充電制御回路１２２は、蓄電池１０４への過充電を制御するものである。第２電源回路１２１は、蓄電池１０４に充電する電圧を制御するもので、蓄電池１０４の定格電圧などに合わせたものである。
【００２０】
なお、本明細書において、蓄電池とは、充電することで連続使用時間を回復することが出来る電池のことをいう。例えば、リチウム電池、好ましくはゲル状の電解質を用いるリチウムポリマー電池や、リチウムイオン電池等を用いることで、小型化が可能である。勿論、充電可能な電池であれば、これらに限定されるものではなく、ニッケル水素電池、ニカド電池等の充放電可能な電池であってもよいし、電気二重層コンデンサのような、大容量コンデンサなどを用いても良い。
【００２１】
図１に示す温度センサ１０８は、被処理物の温度を測定するものであり、代表的な例として、測温抵抗体、サーミスタ、熱電対がある。温度センサ１０８は、蓄電池１０４から電力を供給される。温度センサ１０８が測定した温度情報は、センサ制御回路１１７に送られ、論理回路１１４において基準となる温度情報（規定温度情報）と比較される。規定温度情報は、あらかじめメモリ回路１１５に記憶してあるデータや、外部の信号によりメモリ回路１１５に書き込まれたデータを使用する。そして、温度センサ１０８の測定した温度が基準となる温度以上である、もしくは基準となる温度に達していないという比較の結果を、温度制御装置１００は外部の通信機器と無線通信を行う。もしくは、温度情報のまま外部の通信機器へ情報を送り、外部の通信機器で規定温度との比較を行っても良い。
【００２２】
図１に示すヒーター１０５は、電気によって熱を発生させるものを使用する。ヒーター１０５は、蓄電池１０４から電力が供給される。ヒーター１０５の形状や種類は、特に限定されない。ヒーターの種類で代表的なものは、電熱線、シーズヒーターが一般的である。蓄電池１０４の容量や温度制御装置１００の大きさに適用させたヒーター１０５を、搭載することで発熱機能を有する温度制御装置１００となる。ヒーター制御回路１１８は、温度情報を元にヒーター１０５の発熱制御を行う。温度センサにより測定された被処理物の温度は、論理回路１１４で規定温度情報と比較される。規定温度情報は、あらかじめメモリ回路１１５に記憶してあるデータや、外部の信号によりメモリ回路１１５に書き込まれたデータを使用する。温度センサ１０８の測定した被処理物の温度が規定温度以上になった場合や規定温度に達していないという情報により、ヒーター制御回路１１８はヒーター１０５の発熱を制御する。なお、温度センサ１０８において、被処理物の温度のみならずヒーター１０５の温度も検知し、検知されたヒーター１０５の温度が特定の温度を超えたときに、ヒーター制御回路１１８がヒーター１０５の発熱を抑制するようにしてもよい。
【００２３】
なお図１に示す温度制御装置１００は第１保護材１０６と第２保護材１０７とで覆われている。図２に、図１で示した温度制御装置１００が有するアンテナ１０１、信号処理回路１０２、充電回路１０３、蓄電池１０４、ヒーター１０５及び温度センサ１０８と、第１保護材１０６と、第２保護材１０７との位置関係を示す。
【００２４】
第１保護材１０６は、外部の電波から温度制御装置１００内部の回路、具体的には信号処理回路１０２、充電回路１０３、蓄電池１０４を保護することが目的であるため、電波吸収材のような電波を通しにくい材料を用いる。例えば電波吸収材として、基材に磁性損失材料を混入させたものを用いることができる。この場合、基材として合成ゴム、ウレタン、磁性損失材料としてカーボン材、フェライト材、カーボニル鉄材を用いればよい。温度制御装置１００の使用する周波数帯に適用させた材料を第１保護材１０６として使用すればよい。２．４５ＧＨｚでの使用であれば、例えばフェライト材を合成ゴムやウレタンなどに混入させたものを第１保護材１０６として使用すればよい。
【００２５】
第２保護材１０７は、温度制御装置１００を物理的に保護するものであり、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニルなどの合成樹脂やセラミック等を用いる。第１保護材１０６と第２保護材１０７の材料は、例に挙げた材料に限らず、第１保護材１０６に挙げた材料を第２保護材１０７で使用しても良く、第２保護材１０７に挙げた材料を第１保護材１０６で使用しても良い。また、第１保護材１０６と第２保護材１０７に同じ材料を用いることも可能である。ただし、第１保護材１０６は電波を通しにくくする必要があり、第２保護材１０７は電波を通す必要があるため、電波の損失の高い材料を両方に使用した場合は、保護材の厚みや形状に変化を付ける必要がある。電波の損失の高い材料を第１保護材１０６と第２保護材１０７の両方に使用する場合は、第１保護材１０６よりも第２保護材１０７の厚みを極力薄くすれば良い。例えば第１保護材１０６及び第２保護材１０７として、フェライト材と合成ゴムを用いる場合、第１保護材１０６の厚さを約６ｍｍ、第２保護材１０７の厚さを１〜２ｍｍ程度とすれば良い。第１保護材１０６、第２保護材１０７は用途に合わせて適当な材料で構成すれば良い。
【００２６】
なお、温度センサ１０８とヒーター１０５は、第１保護材１０６で覆われていても良いし、第１保護材１０６に加え、第２保護材１０７でも覆われていても良い。
【００２７】
次に、信号処理回路１０２の動作について説明する。アンテナ１０１で受信した電波は、整流回路１２０で直流電圧に変換され、蓄電池１０４に蓄えられる。蓄電池１０４は、信号処理回路１０２の第１電源回路１１３に電力を供給する。そして、第１電源回路１１３は、安定化した後の電圧を、変調回路１１０、論理回路１１４、メモリ回路１１５、メモリ制御回路１１６、センサ制御回路１１７及びヒーター制御回路１１８に供給する。
【００２８】
アンテナ１０１で受信された信号はアンプなどで増幅または波形整形されて、クロック信号として論理回路１１４に入力される。さらに、電波に含まれる信号は、復調回路１１１により復調され、データとして論理回路１１４に入力される。
【００２９】
また、温度制御装置１００の情報を呼び出す際には、論理回路１１４からの信号を用いて、メモリ制御回路１１６を制御し、メモリ回路１１５に記憶されているデータを呼び出す。次にメモリ回路１１５から呼び出されたデータを論理回路１１４で加工し、アンプなどで増幅後、変調回路１１０を動作させる。データの加工はＩＳＯ１４４４３、ＩＳＯ１５６９３、ＩＳＯ１８０００などの規格に定められた方式に従い加工されるが、通信を行う外部の通信機器との整合性が確保されれば、上記の規格以外を用いてもかまわない。
【００３０】
（実施の形態２）
次に、本発明の温度制御装置の具体的な構成について説明する。
【００３１】
図３に本発明の温度制御装置の一形態を示す。図３（Ａ）は本実施の形態の温度制御装置２００の斜視図、図３（Ｂ）は上面図に相当する。また図５は、図３（Ｂ）の破線Ａ−Ａ’における断面図に相当する。図３に示す温度制御装置２００は、食品などの被処理物を載置または収容できる形状を有しており、被処理物と接するように、或いは被処理物に隣接するように、温度センサ２０１が設けられている。また温度制御装置２００は、ヒーター２０２を有している。ヒーター２０２は、温度センサ２０１との間に距離を有するように設けられており、なおかつ被処理物と接するように、或いは被処理物に隣接するように設けられている。
【００３２】
蓄電池２０３と、信号処理回路及び充電回路２０４とは第１保護材２０５によって覆われている。また蓄電池２０３と、信号処理回路及び充電回路２０４と、ヒーター２０２と、アンテナ２０６とは、第２保護材２０７によって覆われている。なお図３では温度センサ２０１が第２保護材２０７によって覆われている例を示しているが、温度センサ２０１は第２保護材２０７に覆われずに露出していても良い。また図３ではヒーター２０２が第２保護材２０７によって覆われているが、第２保護材２０７によって覆われずに露出していても良い。
【００３３】
また図５に示すように、第１保護材２０５で覆われている蓄電池２０３と、信号処理回路及び充電回路２０４とは、複数の配線２０８によって、温度センサ２０１と、ヒーター２０２とに接続されている。そして図５では、第２保護材２０７で覆われている領域には、樹脂などの充填材２０９が設けられている。充填材２０９は必ずしも設ける必要はないが、第２保護材２０７で覆われている領域において空間が形成されている場合は、該空間に充填材２０９を設けることで、温度制御装置の物理的な強度を高めることができる。
【００３４】
なお図３では、温度制御装置２００が、食品などの被処理物を載置または収容できる形状を有する場合を示しているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば温度制御装置２００を、被処理物を載置または収容するための器具に取り付けて用いる場合、必ずしも被処理物を載置または収容できる形状を有していなくとも良い。被処理物が食品である場合、例えば、皿、お椀、弁当箱、タッパ等に装着する。本発明品の装着された容器に食品を入れ、高周波加熱装置で食品を加熱すれば良い。
【００３５】
次に本発明の温度制御装置を、高周波加熱装置内で使用する場合について、図４を用いて説明する。
【００３６】
本発明は、アンテナにより外部の電波を受け取り、蓄電池を充電する。アンテナは、高周波加熱装置３００から電波を受信する場合であれば、２．４５ＧＨｚの波長に合わせた長さにすればよい。周波数が２．４５ＧＨｚの場合は、半波長ダイポールアンテナを設けるなら約６０ｍｍ（１／２波長）、モノポールアンテナを設けるなら約３０ｍｍ（１／４波長）とすれば良い。また、形状に限定はなく、２．４５ＧＨｚに対応したアンテナであれば良い。
【００３７】
図４（Ａ）に示すように、高周波加熱装置３００からの電波を温度制御装置２００が有するアンテナが受け取る。アンテナで受信した電波は、整流回路で直流電圧に変換され、蓄電池に蓄えられる。そして蓄電池から温度センサ、ヒーター、信号処理回路に電力が供給される。温度制御装置２００と無線通信を行うためには、高周波加熱装置３００も無線通信が行える構造を有している必要がある。温度制御装置２００は、温度制御装置２００内で温度情報を処理し、高周波加熱装置３００を制御する。もしくは、高周波加熱装置３００が温度制御装置２００より受信した情報によって動作を制御する。蓄電池により電力を供給された温度センサは、被処理物の温度を測定する。規定温度以上になったときに、高周波加熱装置３００からの高周波の発生を停止させる。温度制御装置２００は被処理物の加熱中に蓄電池を充電する。
【００３８】
次に図４（Ｂ）に示すように高周波加熱装置での調理が終わった後は、充電された蓄電池を用いてヒーターを動作させて、被処理物の保温を行うことが可能である。温度制御装置２００は高周波加熱装置３００の外でも無線通信を行うことが可能であるため、ヒーターなどを無線で制御することもできる。この場合は、２．４５ＧＨｚで無線通信を行うリーダ、またはリーダライタと呼ばれる質問器が必要である。
【００３９】
以上のように、本発明の温度制御装置は、無線で充電した蓄電池を使用して動作する。蓄電池を充電しておくことによって、電波を受けていないときにでも、温度センサ、ヒーターへの電力の供給を行うことが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の温度制御装置の構成を示すブロック図。
【図２】本発明の温度制御装置における第１保護材と第２保護材の位置関係を示す図。
【図３】本発明の温度制御装置の具体的な構成を示す斜視図及び上面図。
【図４】本発明の温度制御装置の利用形態を示す図。
【図５】本発明の温度制御装置の具体的な構成を示す断面図。
【符号の説明】
【００４１】
１００    温度制御装置
１０１    アンテナ
１０２    信号処理回路
１０３    充電回路
１０４    蓄電池
１０５    ヒーター
１０６    保護材
１０７    保護材
１０８    温度センサ
１１０    変調回路
１１１    復調回路
１１３    電源回路
１１４    論理回路
１１５    メモリ回路
１１６    メモリ制御回路
１１７    センサ制御回路
１１８    ヒーター制御回路
１２０    整流回路
１２１    電源回路
１２２    充電制御回路
２００    温度制御装置
２０１    温度センサ
２０２    ヒーター
２０３    蓄電池
２０４    充電回路
２０５    保護材
２０６    アンテナ
２０７    保護材
２０８    配線
２０９    充填材
３００    高周波加熱装置
【図１】
2008173464.tif 000003
【図２】
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【図３】
2008173464.tif 000005
【図４】
2008173464.tif 000006
【図５】
2008173464.tif 000007