JP7430085B2 - 冷蔵庫 - Google Patents

Description

本発明は、冷蔵庫に関する。

貯蔵室内の食品を管理する冷蔵庫が提案されている。このような冷蔵庫としては、カメラで撮影した貯蔵室内の収納状況を、ネットワークを介してスマートフォン等の端末で確認できるようにするものが知られている。また、この貯蔵室内の収納状況を管理するために用いられるカメラ以外の手段としては、食品に貼付されたＲＦＩＤタグを読み取るＲＦＩＤリーダが知られている。例えば、特許文献１には、「無線タグが貼付された物品を収納する収納庫であって、収納庫本体内に電波を放射し、前記無線タグと無線通信するアンテナと、該アンテナから前記無線タグに記憶されている無線タグ情報を読み取る無線タグリーダと、前記収納庫本体内の電波状態を変更することで、前記収納庫本体内部全体を、前記無線タグの読み取り可能領域としてカバーする電波状態変更手段と、前記収納庫本体内の前記無線タグから読み取った無線タグ情報を処理する制御手段とを備えた」と記載されている（同文献の請求項１）。

特開２００９－２５０４８０号公報

上記特許文献１では、アンテナを、冷蔵室の上部空間などに設置ことが開示されている。しかし、この特許文献１には、アンテナを具体的にどのように設置するかについては、開示がされていない。

本発明の目的は、ＲＦＩＤと無線通信するアンテナを、省スペースかつ低コストで実装した冷蔵庫を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明は、食品を貯蔵する貯蔵室と、前記貯蔵室内を照明するＬＥＤを有する照明装置と、前記食品に付されたＲＦＩＤタグと無線通信するアンテナと、を備えた冷蔵庫において、前記ＬＥＤと前記アンテナとが、前記照明装置内の基板に実装されていることを特徴とする。

本発明によれば、アンテナをＬＥＤ用の基板に集約でき、配線が纏まるだけでなく、省スペース化および低コスト化を実現した冷蔵庫を提供することが可能となる。

実施形態に係る食品管理システムの全体構成を示す図である。 実施形態に係る冷蔵庫の斜視図である。 実施例１に係る冷蔵庫の電気的な構成を示すブロック図である。 実施例１に係る照明装置の構造を示す断面図である。 実施例１に係る照明装置の分解斜視図である。 実施例１のアンテナ付ＬＥＤ用基板の構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は斜視図、（ｄ）は分解斜視図である。 実施例１に係る冷蔵庫におけるアンテナ及びＲＦＩＤリーダの構成を示すブロック図である。 実施例１に係る冷蔵庫で食品を読み取る動作を示すフローチャートである。 実施例２に係る冷蔵庫の電気的な構成を示すブロック図である。 実施例２のアンテナ付ＬＥＤ用基板の構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は斜視図、（ｄ）は分解斜視図である。 実施例３に係る冷蔵庫の電気的な構成を示すブロック図である。

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して説明する。

＜食品管理システム＞
まず、冷蔵庫１を用いた食品管理システムについて説明する。図１は、本実施形態に係る食品管理システムの全体構成を示す図である。食品管理システムでは、携帯端末２６等の表示装置によって、冷蔵庫１内の食品状況を確認できるようになっている。図１に示すように、食品管理システムは、冷蔵庫１と、携帯端末２６と、ルータ２４と、インターネット等のネットワーク２５と、サーバ２７と、で構成されている。

冷蔵庫１は、住居２３内のキッチンに置かれ、後述の通信モジュール９を搭載している。この通信モジュール９は、住居２３内のルータ２４を介して、ネットワーク２５に接続されている。そして、通信モジュール９は、自身の識別情報や、ＲＦＩＤリーダ１４で読み取った食品の情報を、ルータ２４に送信する。なお、通信モジュール９は、ルータ２４を介さず直接ネットワーク２５に接続するものであっても良いし、無線でなく有線であっても良い。

表示装置は、冷蔵庫１内の食品の状況を表示する装置であり、無線ＬＡＮ等によりルータ２４と接続された表示端末であっても、冷蔵庫１の扉等に設けられた表示部であっても良い。本実施例では、スマートフォン等の携帯端末２６を例に挙げて説明する。この携帯端末２６は、ルータ２４を介してネットワーク２５と接続することも可能であり、ルータ２４を介さずに直接ネットワーク２５に接続できることも可能である。また、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等によって、冷蔵庫１の通信モジュール９と直接接続しても良い。

さらに、この携帯端末２６には、冷蔵庫１内の食品を管理するための専用のアプリケーションソフトウェアがインストールされており、このアプリケーションを起動することで、冷蔵庫１内の食品情報を表示できる。アプリケーションソフトウェアは、冷蔵庫メーカのホームページ等を経由してアクセスされるサーバ２７から、ダウンロードやアップデートできるようにしても良い。

サーバ２７は、ネットワーク２５を介して携帯端末２６や冷蔵庫１と接続されている。また、サーバ２７は、冷蔵庫１のＲＦＩＤリーダ１４で読み取った食品情報を格納するデータベースを有している。サーバ２７は、携帯端末２６からアクセスがあった際、冷蔵庫１と対応付けて登録された識別情報と一致するかどうかを認証し、認証が正常に行われた場合、携帯端末２６が、サーバ２７内のデータベースに接続することを許可する。そして、このサーバ２７は、携帯端末２６から情報の呼び出し信号を受信すると、データベースに格納された食品情報を携帯端末２６に対して送信する。サーバ２７は、単一のコンピュータで構築されるものであっても、多数のコンピュータ群で構築されるクラウド型のものであっても良い。

＜冷蔵庫の基本構成＞
次に、冷蔵庫の基本構成について説明する。図２は、本実施形態に係る冷蔵庫１の斜視図である。図２に示すように、本実施形態の冷蔵庫１は、断熱箱体と、この断熱箱体で区画された複数の貯蔵室と、各貯蔵室の前面側を開閉する貯蔵室扉と、を備えている。

断熱箱体は、金属製の外箱と、樹脂製の内箱と、これら外箱と内箱との間には、真空断熱材とともに発泡断熱材を充填して形成される。また、各貯蔵室は、上方から冷蔵室、左右に並設された製氷室及び上段冷凍室、下段冷凍室、野菜室となっている。なお、上段冷凍室、下段冷凍室及び野菜室は、必要に応じて冷凍温度帯から冷蔵温度帯まで切り替えられる切替室であっても良い。また、各貯蔵室の開口部にある扉のうち、冷蔵室扉２は、左右に分割された回転式の扉であり、他の貯蔵室の扉はいずれも引き出し式となっている。

各貯蔵室の扉は、表面に設けられたガラス製の外板と、外板の周縁に設けられた扉枠と、外板の裏面に配置された真空断熱材と、外板と扉枠とで形成された空間に重点された発泡断熱材と、扉枠の裏面に設けられた内板と、を備えて構成される。特に、冷蔵室扉２には、庫内の温度設定の操作等を行う操作パネル１２が設けられている。

また、図示していないが冷蔵庫１の背面には、冷気を生成する冷却器と、冷気を各貯蔵室へ供給する送風ファン１８と、各貯蔵室への風量を調整するダンパ１９と、を有している。さらに、上記冷却器の他に、冷媒を圧縮する圧縮機１７と、外気に放熱する放熱器と、冷媒の減圧手段であるキャピラリチューブと、によって冷凍サイクルを構成して、冷媒を循環することで各貯蔵室を冷却する。

断熱箱体の天面の後方側には、凹部７が形成されており、この凹部７に、制御基板８と通信モジュール９が収納されている。通信モジュール９は、冷蔵庫１が庫外と通信を行うためのものであり、無線ＬＡＮやＢｌｕｅｔｏｏｔｈ（登録商標）等の無線通信方式により、ルータ２４との間で通信を行う。なお、通信モジュール９と制御基板８とは、信号線によって接続されているが、同じ凹部７内に配置されているので、信号線が短くて済む。

さらに、本実施形態の冷蔵庫１は、冷蔵室の天面の照明装置３０内にアンテナ１０を有している。このアンテナ１０は、食品に貼付されたＲＦＩＤタグと無線通信するものであり、このアンテナ１０で検出した信号に基づいて、ＲＦＩＤタグに格納された各種情報をＲＦＩＤリーダ１４が読み取る。なお、本実施形態においては、ＲＦＩＤタグとの無線通信で使用する電波の周波数帯として、９２０ＭＨｚ帯（いわゆるＵＨＦ帯）を利用する。

図３は、実施例１に係る冷蔵庫１の電気的な構成を示すブロック図である。図３に示すように、本実施例の制御基板８には、冷蔵庫１全体の制御を行う主制御部（マイクロコントローラ）１３が設けられている。また、本実施例の冷蔵庫１は、制御基板８とは別に、照明装置３０内に設けられたアンテナ付ＬＥＤ用基板２８と、ＲＦＩＤタグの読み取りを行うＲＦＩＤリーダ１４が実装されたＲＦＩＤリーダ基板２９と、を備えている。なお、アンテナ付ＬＥＤ用基板２８には、アンテナ１０およびＬＥＤ１１が実装されている。

＜主制御部＞
主制御部１３は、扉スイッチ１５、温度センサ１６、圧縮機１７、送風ファン１８、ダンパ１９及び操作パネル１２等からの入力信号を受信する。そして、主制御部１３は、温度センサ１６からの入力信号を受信すると、この温度センサ１６によって検知された貯蔵室の温度に基づいて、圧縮機１７の回転数等を決定し、圧縮機１７に出力信号を送信する。また、主制御部１３は、温度センサ１６によって検知された貯蔵室の温度に基づいて、送風ファン１８をＯＮ／ＯＦＦしたり、風路の途中に設けたダンパ１９の開度を調整したりする信号を、これらに出力する。さらに、この主制御部１３は、扉スイッチ１５から扉が開いていることを示す入力信号を受信すると、その旨を知らせる表示をするよう出力信号を、操作パネル１２に送信する。また、主制御部１３は、操作パネル１２により貯蔵室内の温度を変更するような操作があり、操作パネル１２からの入力信号を受信すると、圧縮機１７、送風ファン１８又はダンパ１９等に出力信号を送信する。また、主制御部１３は、通信モジュール９と接続されているため、貯蔵室内の温度等の情報もルータ２４等を介して庫外から受信することが可能となっている。

＜照明装置＞
図４は、本実施例の照明装置３０の構造を示す断面図であり、図５は、本実施例の照明装置３０の分解斜視図である。図４，５に示すように、本実施例の照明装置３０は、ケース３１と、このケース３１に装着されるカバー３２と、このカバー３２に位置決めされるアンテナ付ＬＥＤ用基板２８と、を備えている。

ケース３１は、冷蔵室を区画する壁面、具体的には、内箱の天面に固定され、照明装置３０の本体を成すものである。カバー３２は、透光性樹脂で成形され、断面が円弧状となっており、アンテナ付ＬＥＤ用基板２８を覆っている。アンテナ付ＬＥＤ用基板２８には、ＬＥＤ素子１１ａが実装されており、ＬＥＤ素子１１ａで発光した光が、カバー３２を通して放射される。

図４に示すように、カバー３２の内面側には、アンテナ付ＬＥＤ用基板２８を係止するための爪部３２ａが、短手方向に対向するように形成されている。なお、この爪部３２ａは、長手方向にも連続的に形成されるか、断続的に複数形成されている。アンテナ付ＬＥＤ用基板２８は、後述のようにアンテナ素子を実装した基板であるため、基板が変形するとアンテナ素子の指向性に影響を与える。しかし、本実施例のように、アンテナ付ＬＥＤ用基板２８は、カバー３２の爪部３２ａで位置決めされているので、基板の反り変形が抑制されている。なお、アンテナ付ＬＥＤ用基板２８を、１ｍｍ以上のガラスエポキシで形成すると、基板の変形がより抑制できる。また、アンテナ付ＬＥＤ用基板２８が、ケース３１ではなく、カバー３２に取り付けられているため、内箱からカバー３２と共に取り外し易くなっている。

＜アンテナ付ＬＥＤ用基板＞
図６は、本実施例のアンテナ付ＬＥＤ用基板２８の構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は斜視図、（ｄ）は分解斜視図である。

図６（ｄ）に示すように、本実施例のアンテナ付ＬＥＤ用基板２８は、基板２８ａと、基板２８ａの正面側（下面側）に実装される第１パターン層２８ｂと、基板２８ａの背面側（上面側）に実装される第２パターン層２８ｃと、を備えている。

基板２８ａは、ガラスエポキシなどで形成された、比誘電率が４～５程度の誘電体基板である。第１パターン層２８ｂは、その前側領域に、ＬＥＤ素子１１ａおよびＬＥＤ駆動回路パターン１１ｃが実装され、その後側領域に、アンテナパターン１０ａが実装される。第２パターン層２８ｃは、その前側領域に、ＬＥＤ用ＧＮＤパターン１１ｂおよびＬＥＤ用コネクタ１１ｄが実装され、その後側領域に、アンテナ用ＧＮＤパターン１０ｂおよびアンテナ用接続部１０ｃが実装される。

第１パターン層２８ｂのＬＥＤ素子１１ａは、長手方向に複数（例えば９個）設けられており、長手方向一端側の３個（１１ａ１～１１ａ３）と、長手方向中央部の３個（１１ａ４～１１ａ６）と、長手方向他端側の３個（１１ａ７～１１ａ９）と、がそれぞれ別々のＬＥＤ駆動回路パターン１１ｃによって駆動される。

また、第２パターン層２８ｃの中央部には、ＬＥＤ用コネクタ１１ｄが配置されている。

第１パターン層２８ｂの各ＬＥＤ駆動回路パターン１１ｃへの給電は、第２パターン層２８ｃにある共通のＬＥＤ用コネクタ１１ｄより、複数のスルーホールを介して行われる。本実施例では、ＬＥＤ用コネクタ１１ｄが第２パターン層２８ｃの長手方向の中央部に実装され、中央部から両端側へパターン配線が分岐されているので、短手方向に並べて実装されるパターン配線の数が少なくなり、アンテナ付ＬＥＤ用基板２８の短手方向の寸法増加が抑制できる。なお、ＬＥＤ素子１１ａの個数については、アンテナ付ＬＥＤ用基板２８の寸法やＬＥＤ１１の容量によって、適宜変更し得るものであり、本実施例に限定されるものではない。

また、第１パターン層２８ｂのアンテナパターン１０ａは、長手方向に２個（１０ａ１，１０ａ２）配置されている。各アンテナパターン１０ａ１，１０ａ２には、アンテナ素子が導体によってパターン形成されており、それぞれのアンテナ素子は、下向きの指向性を有している。このため、冷蔵室の天面から冷蔵室内へ放射される電波の特性が高まり、冷蔵室内の食品に付されたＲＦＩＤタグとの無線通信を良好に行うことが可能である。なお、照明装置３０を他の場所に設置した場合、例えば、冷蔵室の側面や底面に設置した場合、冷蔵室扉の内面に設置した場合、他の貯蔵室の天面に設置した場合、については、指向性が貯蔵室内へ向くように、アンテナ素子がパターン形成される。

各アンテナパターン１０ａ１，１０ａ２は、その中央部にあるアンテナ用給電点１０ｄから、蛇行しながら長手方向の両端側へ延びるように形成されている。このように、蛇行するパターン配線とすることで、限られた基板寸法であっても一定の長さを確保でき、所望の周波数帯（９２０ＭＨｚ帯）の電波が発信できるようになっている。また、蛇行するパターン配線とすることで、基板２８ａの反り変形が生じ難くなっている。

また、本実施例では、複数のアンテナ素子としてアンテナパターン１０ａ１，１０ａ２を有し、それぞれの指向性が異なるようにパターン形成されている。このため、冷蔵室内で電波の届かない死角となる場所を低減でき、冷蔵室内の食品に付されたＲＦＩＤタグの検出漏れを防ぐことが可能となる。特に、冷蔵室の周囲には、外箱を構成する鋼板や、外箱と内箱の間に設けられる真空断熱材、などが存在するため、アンテナ１０から放射された電波が反射することで、障害物があっても電波が回り込んで食品に届き易い。さらに、アンテナ素子へ供給するＲＦ信号の位相を制御し、アンテナ素子の指向性を連続的に変えることで、食品（ＲＦＩＤタグ）の検知精度を高めることも可能である。

なお、アンテナ素子の種類としては、ダイポールアンテナやマイクロストリップなどのアレイアンテナが望ましいが、他のアンテナであっても良い。いずれにしても、複数のアンテナ素子を配置することで、広い冷蔵室であっても電波が漏れなく届くようになる。

さらに、アンテナパターン１０ａ１とアンテナパターン１０ａ２とは、所定の距離以上（望ましくは使用する電波の周波数の１／４以上）に離れた場所に配置することで、互いのアンテナ素子から発する電波の影響が受け難くなり、アンテナ特性が低下するのを防止できる。

第２パターン層２８ｃのアンテナ用ＧＮＤパターン１０ｂは、アンテナ特性を安定させるための接地領域であり、その鉛直投影内にアンテナパターン１０ａが位置する。そして、本実施例では、アンテナ用ＧＮＤパターン１０ｂを実装する第２パターン層２８ｃが、アンテナパターン１０ａを実装する第１パターン層２８ｂよりも、冷蔵室から遠い側（上面側）に位置している。このため、アンテナ１０から冷蔵室の外側へ向かう電波を抑制でき、冷蔵室内へ電波を効率的に放射させることが可能となる。なお、アンテナ用ＧＮＤパターン１０ｂを実装する第２パターン層２８ｃと、アンテナパターン１０ａを実装する第１パターン層２８ｂと、の距離は、１ｍｍ以上とすることが望ましい。

また、第２パターン層２８ｃには、アンテナ用接続部１０ｃが形成されており、このアンテナ用接続部１０ｃは、スルーホール２８ｈを介して、第１パターン層２８ｂのアンテナ用給電点１０ｄと電気的に接続される。このアンテナ用給電点１０ｄを介して、ＲＦＩＤリーダ１４からのＲＦ信号がアンテナパターン１０ａへ供給される。

なお、アンテナ用接続部１０ｃには、同軸ケーブルが接続され、照明装置３０の外にある、ＲＦＩＤリーダ１４との間でＲＦ信号の送受信が可能となっている。本実施例のように、ＲＦＩＤリーダ１４が、照明装置３０の外にあると、各アンテナパターン１０ａ１，１０ａ２に対応した２つのアンテナ用接続部１０ｃに、それぞれ同軸ケーブルが必要となる。しかし、ＲＦＩＤリーダ１４が、アンテナ付ＬＥＤ用基板２８とは独立しているため、異なる機種の異なるアンテナ付基板に対しても、共通のＲＦＩＤリーダ１４を利用することができる。

以上述べたように、本実施例では、ＬＥＤ用基板にアンテナ１０を実装することで、基板を集約することができ、配線が纏まるだけでなく、省スペース化および低コスト化に寄与する。さらに、本実施例のアンテナ付ＬＥＤ用基板２８は、アンテナ用ＧＮＤパターン１０ｂとＬＥＤ用ＧＮＤパターン１１ｂとが、第２パターン層２８ｃにおいて一体で形成されている。このため、アンテナ用ＧＮＤパターン１０ｂとＬＥＤ用ＧＮＤパターン１１ｂとを別々の層とした場合と比べて、アンテナ付ＬＥＤ用基板２８を薄くすることが可能となっている。

＜通信装置＞
図７は、ＲＦＩＤタグと無線通信するアンテナ１０と、このアンテナ１０で検出した信号によりＲＦＩＤタグの情報を読み取るＲＦＩＤリーダ１４と、の構成を示すブロック図である。

＜アンテナ＞
アンテナ１０について説明する。本実施例のアンテナ１０は、指向性の制御が可能なアレイアンテナで構成されている。このアレイアンテナは、複数のアンテナ素子を有し、各アンテナ素子への信号入出力の振幅比及び位相差を調整することで、電波を放射する向きを制御することができる。

図７に示す通り、本実施例のアンテナ１０は、主アンテナエレメント１０Ａと、副アンテナエレメント１０Ｂと、可変減衰器２０と、可変位相器２１と、電力合成・分配器２２と、で構成されている。主アンテナエレメント１０Ａに繋がる給電点は、可変減衰器２０及び可変位相器２１を介して、電力合成・分配器２２に接続される。副アンテナエレメント１０Ｂに繋がる給電点は、電力合成・分配器２２に接続される。なお、本実施例では、主アンテナエレメント１０Ａがアンテナパターン１０ａ１で構成され、副アンテナエレメント１０Ｂがアンテナパターン１０ａ２で構成される。副アンテナエレメント１０Ｂの数は、１つに限られず、複数個であっても良い。

可変減衰器２０は、主アンテナエレメント１０Ａの給電点電圧Ｅ１を個別に制御し、可変位相器２１は、主アンテナエレメント１０Ａの位相を個別に制御する。このため、可変減衰器２０及び可変位相器２１を制御することで、主アンテナエレメント１０Ａの給電点電圧Ｅ１と、副アンテナエレメント１０Ｂの給電点電圧Ｅ２との振幅比（Ｅ１／Ｅ２）及び位相差（φ）が調整できる。この振幅比（Ｅ１／Ｅ２）及び位相差（φ）は放射特性に大きく影響するため、これらを適切に調整することで、指向性の強さを必要に応じて変更することが可能となっている。

＜ＲＦＩＤリーダ＞
次に、ＲＦＩＤリーダ１４の構成について説明する。図７に示す通り、ＲＦＩＤリーダ１４は、送信部（回路）１４ａと、受信部（回路）１４ｂと、サーキュレータ１４ｃと、ＲＦ制御部１４ｄと、電源部１４ｅと、スイッチ１４ｆと、を有し、アンテナを介してＲＦＩＤタグとの通信を行う。

ここで、送信部１４ａは、パワーアンプ１４ａ１を含んでおり、パワーアンプ１４ａ１の出力がサーキュレータ１４ｃに入力される。受信部１４ｂは、サーキュレータ１４ｃからの受信信号の帯域を制限するＢＰＦ（バンドパスフィルタ）１４ｂ１と、ＢＰＦ１４ｂ１に接続されたＬＮＡ（ローノイズアンプ）１４ｂ２と、を含んでいる。サーキュレータ１４ｃは、送信部１４ａからの送信信号をアンテナへ導くと共に、アンテナで受信したＲＦＩＤタグからの受信信号を受信部１４ｂへ導くものである。ＲＦ制御部１４ｄは、マイクロプロセッサ等で構成され送信部１４ａや受信部１４ｂの動作を制御する信号処理部１４ｄ１と、読取処理等を実行可能な所定のプログラム等が予め格納するメモリ１４ｄ２と、で構成される。電源部１４ｅは、各部に動作用の電源を供給するものであり、スイッチ１４ｆは、第１アンテナと第２アンテナとを切り替えるものである。

そして、ＲＦＩＤリーダ１４が送信部１４ａとアンテナによって電波を送信し、その電波をＲＦＩＤタグが受信すると、ＲＦＩＤタグからＲＦ応答信号が送信される。このＲＦ応答信号を、ＲＦＩＤリーダ１４の受信部１４ｂが受信し、信号処理部１４ｄ１にて読み取った食品情報をメモリ１４ｄ２に記憶させる。

＜ＲＦＩＤタグの読み取り動作＞
本実施例の食品管理システムにおける、ＲＦＩＤタグの読み取り動作について説明する。図８は、冷蔵庫１の内の食品を読み取る動作を示すフローチャートである。

まず、食品を出し入れするために、利用者が冷蔵室扉を開けると、扉スイッチ１５が、冷蔵室扉の開状態を検知する（ステップＳ１０１）。すると、主制御部１３は、照明装置３０のＬＥＤ１１を点灯させる（ステップＳ１０２）。このとき、アンテナ１０は、電波を放射せず、ＲＦＩＤタグとの無線通信は行わないため、食品の誤検知が防止できる。

食品の出し入れが終わり、利用者が冷蔵室扉を閉めると、扉スイッチ１５が、冷蔵室扉の閉状態を検知する（ステップＳ１０３）。すると、主制御部１３は、照明装置３０のＬＥＤ１１を消灯させる（ステップＳ１０４）。冷蔵室扉の開閉があると、冷蔵室内の食品の収納状況が変わっている可能性がある。このため、冷蔵室扉が閉じる度に、アンテナ１０から電波を放射し、ＲＦＩＤタグからのＲＦ応答信号を受信することで、情報を読み取ることが重要である（ステップＳ１０５）。

しかし、冷蔵室扉を閉じた直後は、高湿高温の外気が冷蔵室内に入るため、照明装置３０内外に結露が発生する場合がある。このとき、アンテナ１０やＬＥＤ１１に結露水が付着した状態で、アンテナ１０からＲＦ信号を発生させると、ＲＦ信号の送受信を阻害してしまう可能性がある。ＲＦ信号の送受信を阻害することは、ＲＦＩＤタグを正常に読み出しできない要因になる。したがって、扉スイッチ１５が、冷蔵室扉の閉状態を検知しても、アンテナ１０は直ぐには無線通信を行わず、一定時間経過後など所定条件を満たした後に、無線通信を行うようにする必要がある。

また、除霜運転が開始されると、冷蔵室内の温度が上昇し、高湿になり易い。そのため、除霜運転があった場合は、除霜運転の開始から所定時間が経過するまで、または冷蔵室内が所定温度になるまで、ＲＦ信号の送受信を行わないようにしても良い。

あるいは、外気の湿度センサおよび温度センサによる測定値、庫内の温度センサによる測定値、冷蔵室扉の開放時間、などに基づいて、露点温度を推定し、推定した露点温度が所定範囲内であった場合は、無線通信を行わないようにしても良い。この場合は、操作パネル１２等により、利用者に報知するのが望ましい。

なお、ＲＦＩＤタグを読み取った後は、再び冷蔵室扉が開閉されない限り、冷蔵室内の食品の出し入れは無いと考えられるため、冷蔵室内の食品のＲＦＩＤタグの読み取りは、これで終了となる。

＜ＲＦＩＤタグ＞
ＲＦＩＤタグは、ＲＦＩＤリーダ１４から受信した電波のエネルギーにより電力を発生させ、信号化されたタグ内情報をＲＦ応答信号として自身のアンテナを介して送信する。ＲＦＩＤタグには、食品の種類、食品の賞味／消費期限、等の食品の属性情報が含まれており、これらの情報がＲＦＩＤリーダ１４によって読み取られる。このとき、ＲＦＩＤリーダ１４は、ＲＦＩＤタグの位置情報、すなわち食品が置かれた位置に関する情報も、読み取ることが可能である。ＲＦＩＤタグの位置情報は、アンテナ１０の指向性をより細かくして制御することで、冷蔵室内のどの位置かも区別して認識することが可能である。例えば、冷蔵室の何段目の棚、棚の手前、棚の奥、チルド室、などを区別できる。

＜データベース＞
ＲＦＩＤリーダ１４が読み取った、食品の属性情報や位置情報は、通信モジュール９を介してサーバ２７へ送信され、サーバ２７内のデータベースに、食品情報として整理された状態で格納される。このとき、通信モジュール９（冷蔵庫１）とサーバ２７との間で送受信される通信パケットには、食品情報のそれぞれに対応するビット列を設けることにより、データ通信トラフィックを低減することが可能である。

なお、食品情報を格納するデータベースは、冷蔵庫１やホームサーバに置いても良い。データベースを冷蔵庫１に置く場合には、断熱箱体の天面付近に形成された凹部７内に、制御基板８と並べてハードディスクを設けたり、制御基板８内に専用の半導体メモリを設けたりする構成が考えられる。

＜本実施例の効果＞
本実施例によれば、貯蔵室内を照明する照明装置内の基板に、ＬＥＤ１１とアンテナ１０が共に実装されているので、基板が集約でき、配線が纏まるだけでなく、冷蔵庫としての省スペース化および低コスト化に寄与する。また、このＬＥＤ用基板には、複数のアンテナ素子が配置されているため、広い貯蔵室であっても電波が漏れなく届くようになる。さらに、それぞれのアンテナ素子の指向性が異なるようにパターン形成されているので、貯蔵室内で電波の届かない死角となる場所を低減でき、貯蔵室内の食品に付されたＲＦＩＤタグの検出漏れを防ぐことが可能である。

アンテナ用ＧＮＤパターン１０ｂが、アンテナパターン１０ａよりも、貯蔵室から遠い側に位置しているため、アンテナ１０から貯蔵室の外側へ向かう電波を抑制でき、貯蔵室内へ電波を効率的に放射させることが可能となる。また、各アンテナパターン１０ａ１，１０ａ２は、貯蔵室内を向く指向性を有しているため、貯蔵室内へ放射される電波の特性が高まり、貯蔵室内の食品に付されたＲＦＩＤタグとの無線通信を良好に行うことが可能である。

さらに、本実施例では、扉スイッチ１５が貯蔵室扉の閉状態を検知した場合でも、所定条件を満たすまではアンテナ１０が無線通信しないようにしたので、貯蔵室扉を閉じた直後に発生した結露によってＲＦＩＤタグを正常に読み出しできない等の不具合を抑制できる。

実施例２について、実施例１と異なる点に関し説明する。図９は、実施例２に係る冷蔵庫１の電気的な構成を示すブロック図である。図９に示すように、本実施例のＲＦＩＤリーダ１４は、実施例１と異なり、制御基板３３内に収納されている。したがって、ＲＦＩＤリーダ１４を収納するためのスペースを別途設ける必要がなく、配線が纏まり、さらなる省スペース化および低コスト化も可能である。

図１０は、本実施例のアンテナ付ＬＥＤ用基板３４の構造を示す図であり、（ａ）は正面図、（ｂ）は背面図、（ｃ）は斜視図、（ｄ）は分解斜視図である。

図１０（ｄ）に示すように、本実施例のアンテナ付ＬＥＤ用基板３４は、アンテナパターン１０ａと、第１基板３４ａと、アンテナ用ＧＮＤパターン１０ｂと、第２基板３４ｂと、ＬＥＤ用ＧＮＤパターン１１ｂと、第３基板３４ｃと、ＬＥＤ駆動回路パターン１１ｃと、がこの順番で積層された構造となっている。なお、アンテナパターン１０ａが正面側（下面側）となり、ＬＥＤ駆動回路パターン１１ｃが背面側（上面側）となる。

第１基板３４ａ、第２基板３４ｂおよび第３基板３４ｃは、ガラスエポキシなどで形成された、比誘電率が４～５程度の誘電体基板である。

アンテナパターン１０ａと同じ層には、ＬＥＤ素子１１ａが長手方向に複数設けられており、これらのＬＥＤ素子１１ａは、スルーホール３４ｈによってＬＥＤ駆動回路パターン１１ｃと電気的に接続されている。そして、ＬＥＤ駆動回路パターン１１ｃと同じ層にあるＬＥＤ用コネクタ１１ｄからの給電により、ＬＥＤ駆動回路パターン１１ｃを介してＬＥＤ素子１１ａがスイッチングされる。

また、ＬＥＤ駆動回路パターン１１ｃと同じ層には、アンテナ用接続部１０ｃも有しており、スルーホール３４ｈを介して、アンテナ用給電点１０ｄからアンテナパターン１０ａへＲＤ信号が送られるようになっている。

本実施例のアンテナ用ＧＮＤパターン１０ｂは、アンテナパターン１０ａよりも、冷蔵室から遠い側（上面側）に位置し、かつ、独立した層を形成している。また、本実施例のＬＥＤ用ＧＮＤパターン１１ｂも、独立した層を形成している。このように、本実施例のアンテナ付ＬＥＤ用基板３４は、実施例１のアンテナ付ＬＥＤ用基板２８と異なり、アンテナ用ＧＮＤパターン１０ｂと、ＬＥＤ用ＧＮＤパターン１１ｂとが、別々の層で形成されているため、アンテナ１０から放射される電波の特性が安定し易い利点がある。

実施例３について、実施例１，２と異なる点に関し説明する。図１１は、実施例３に係る冷蔵庫１の電気的な構成を示すブロック図である。図１１に示すように、本実施例では、ＲＦＩＤリーダ１４についても、アンテナ付ＬＥＤ用基板３５内に実装されている。したがって、ＲＦＩＤリーダ１４と各アンテナ素子との接続配線が容易となる。また、本実施例では、出荷後の冷蔵庫１に対して、新たにＲＦＩＤタグの読み取り機能を追加する場合であっても、照明装置３０内の基板を、アンテナ付ＬＥＤ用基板３５に交換すれば済む利点がある。

また、上述の実施例１，２では、アンテナ１０を基板に複数のパターンアンテナを実装することで構成したが、アンテナ１０は基板に複数のチップアンテナを実装することで構成しても良い。隣接するチップどうしの間隔は、使用する電波の周波数の１／４以上であるのが望ましい。このため、隣接するチップの間にＬＥＤ素子を配置して、チップアンテナとＬＥＤ素子とを交互に並べることで、基板上のスペースを効率的に利用しても良い。

なお、本発明は、上述の実施例１～３に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、実施例１では９２０ＭＨｚ帯のＲＦＩＤシステムを用いたが、２．４ＧＨｚ帯のＲＦＩＤシステムや、ミリ波帯等のレーダシステムなどを用いても良い。

さらに、冷蔵室扉に設けられる操作パネル１２のＬＥＤ用基板に、庫外の食品に付されたＲＦＩＤタグを読み取るアンテナを実装し、庫内用のアンテナ１０と共通のＲＦＩＤリーダ１４で読み取るようにしても良い。この庫外用のアンテナも、指向性の制御が可能なアレイアンテナ等を基板にパターン形成することで、庫外にある食品を漏れなく検出できる。

上述の実施例１～３は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることも可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることも可能である。

１ 冷蔵庫
２ 冷蔵室扉
３ 製氷室扉
４ 上段冷凍室扉
５ 下段冷凍室扉
６ 野菜室扉
７ 凹部
８ 制御基板
９ 通信モジュール
１０ アンテナ
１０ａ アンテナパターン
１０ｂ アンテナ用ＧＮＤパターン
１０ｃ アンテナ用接続部
１０ｄ アンテナ用給電点
１１ ＬＥＤ
１１ａ ＬＥＤ素子
１１ｂ ＬＥＤ用ＧＮＤパターン
１１ｃ ＬＥＤ駆動回路パターン
１１ｄ ＬＥＤ用コネクタ
１２ 操作パネル
１３ 主制御部
１４ ＲＦＩＤリーダ
１４ａ 送信部
１４ａ１ パワーアンプ
１４ｂ 受信部
１４ｂ１ ＢＰＦ（バンドパスフィルタ）
１４ｂ２ ＬＮＡ（ローノイズアンプ）
１４ｃ サーキュレータ
１４ｄ ＲＦ制御部
１４ｄ１ 信号処理部
１４ｄ２ メモリ
１４ｅ 電源部
１４ｆ スイッチ
１５ 扉スイッチ
１６ 温度センサ
１７ 圧縮機
１８ 送風ファン
１９ ダンパ
２０ 可変減衰器
２１ 可変位相器
２２ 電力合成・分配器
２３ 住居
２４ ルータ
２５ ネットワーク
２６ 携帯端末
２７ サーバ
２８ アンテナ付ＬＥＤ用基板
２８ａ 基板
２８ｂ 第１パターン層
２８ｃ 第２パターン層
２８ｈ スルーホール
２９ ＲＦＩＤリーダ基板
３０ 照明装置
３１ ケース
３２ カバー
３２ａ 爪部
３３ 制御基板
３４ アンテナ付ＬＥＤ用基板
３４ａ 第１基板
３４ｂ 第２基板
３４ｃ 第３基板
３４ｈ スルーホール
３５ アンテナ付ＬＥＤ用基板

Claims (8)

1. 食品を貯蔵する貯蔵室と、前記貯蔵室内を照明するＬＥＤを有する照明装置と、前記食品に付されたＲＦＩＤタグと無線通信するアンテナと、を備えた冷蔵庫において、
   前記ＬＥＤと前記アンテナとが、前記照明装置内の基板に実装されており、
   前記基板は、アンテナ素子がパターン形成されたアンテナパターン層と、前記アンテナ素子用のＧＮＤがパターン形成されたＧＮＤパターン層と、を有し、
   前記ＧＮＤパターン層が、前記アンテナパターン層よりも、前記貯蔵室から遠い側にあり、
   前記アンテナは、前記貯蔵室内へ向く指向性を有することを特徴とする冷蔵庫。
2. 請求項１に記載の冷蔵庫において、
   前記基板に実装される前記アンテナは、複数のアンテナ素子が前記基板にパターン形成されたものであり、それぞれの前記アンテナ素子の指向性が異なることを特徴とする冷蔵庫。
3. 請求項１に記載の冷蔵庫において、
   前記基板に実装される前記アンテナは、位相を制御することで、指向性が変化することを特徴とする冷蔵庫。
4. 請求項１に記載の冷蔵庫において、
   前記アンテナパターン層には、ＬＥＤ素子が長手方向に複数実装されていることを特徴とする冷蔵庫。
5. 請求項４に記載の冷蔵庫において、
   前記ＧＮＤパターン層には、前記ＬＥＤ素子用のＧＮＤもパターン形成されており、
   前記ＧＮＤパターン層の長手方向の中央部に、前記ＬＥＤ素子へ給電するＬＥＤ用コネクタが実装されていることを特徴とする冷蔵庫。
6. 請求項１に記載の冷蔵庫において、
   前記貯蔵室を開閉する貯蔵室扉と、前記貯蔵室扉の開閉を検知する扉スイッチと、を有し、
   前記扉スイッチが前記貯蔵室扉の開状態を検知した場合、前記ＬＥＤが点灯し、前記アンテナは無線通信せず、
   前記扉スイッチが前記貯蔵室扉の閉状態を検知した場合、前記ＬＥＤが消灯し、前記アンテナは無線通信することを特徴とする冷蔵庫。
7. 請求項６に記載の冷蔵庫において、
   前記扉スイッチが前記貯蔵室扉の閉状態を検知した場合でも、所定条件を満たすまでは前記アンテナは無線通信しないことを特徴とする冷蔵庫。
8. 請求項１に記載の冷蔵庫において、
   前記照明装置は、前記貯蔵室を区画する壁面に固定されるケースと、前記基板を覆い前記ケースに装着されるカバーと、を有し、
   前記基板は、前記カバーによって位置決めされることを特徴とする冷蔵庫。

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