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技術 マイクロ波調理のための誤用寛容性金属製パッケージ材料

出願人 グラフィックパッケイジングインターナショナル,インコーポレイテッド
発明者 ネイルソンチェンローレンスライアンソニーラッセル
出願日 2005年11月7日 (15年1ヶ月経過) 出願番号 2005-322625
公開日 2006年3月23日 (14年9ヶ月経過) 公開番号 2006-075617
状態 拒絶査定
技術分野 被包材 加熱調理器
主要キーワード 金属製物質 金属製ストリップ 金属製要素 ホイル材料 電圧絶縁破壊 外側セット 無負荷動作 誘電負荷
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2006年3月23日)のものです。
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図面 (7)

課題

従来のオーブン調理された場合と同様のテクスチャー、きつね色の焦げ目、またはパリパリ感が得られる調理用ホイル材料を提供する。

解決手段

マイクロ波反射材料から形成された連続的に繰り返される第1のセットのセグメントを含む誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料であって、該繰り返される第1のセットのセグメントは基板上に支持され、ここで、該第1のセットのセグメントの各々は、動作中の電子レンジにおけるマイクロ波有効波長の所定の分数値とほぼ等しい長さを有する第1の周囲を形成し、かつ該第1のセットのセグメントの各々のセグメントの各々は、隣接するセグメントから間隔を置いて配置される、誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

概要

背景

電子レンジは極めて普及されてきたにもかかわらず、依然として、理想的な調理特性を有するとはいえないように見える。例えば、一般に、電子レンジで調理された食品は、食品が従来のオーブンで調理されると獲得される手触り(texture)、きつね色の焦げ目、またはパリパリ感を示さない。

電子レンジで調理される食品が、従来のオーブンの調理結果と同様の調理結果を得ることを許容する素材(材料)または用具製作において多大な労力がなされている。現在用いられている最も一般的な素材は、無地の用具(プレーンサスセプタ)素材であり、これは極めて薄い(通常60〜100Å)金属化された膜であり、マイクロ波の場の影響によって熱くなる。様々な無地の用具(通常はアルミニウムであるが、多くの変形が存在する)および様々なパターンの用具(矩形マトリクス、「シャワーフラワー(shower flower)」、6角形スロットマトリクスおよび「ヒューズ」構造)は、通常、マイクロ波調理に対して無難である。しかしながら、これら用具は、マイクロ波の出力を遮蔽かつ再び分散するので、食品において生じる不均一なマイクロ波の加熱パターン改変する強い能力を有していない。これらの材料の外見上の連続的な電気的性質は、それらの境界または縁部に沿って、大きな誘導電流を防ぐか(したがって、それらの材料の電力反射能力を制限する)、または高電磁電場)強度を防げる。したがって、電子レンジにおいて均一な調理結果を得るそれらの能力はきわめて制限されている。

電気的に「厚い」金属製材料(例えば、ホイル材料)がまた、電子レンジで調理される食品の遮蔽および加熱を強化するために用いられてきた。ホイル材料は、用具類の薄い金属化された膜よりもかなりより厚い金属の層である。多くの場合アルミニウムであるホイル材料は、マイクロ波で調理された食品において、加熱効果を再分散し、かつマイクロ波エネルギーで調理された食品の表面にきつね色の焦げ目およびパリパリ感を生成することによって、局所過熱またはホットスポットを防止するのにかなり効果的である。しかしながら、多くの設計は、出火の原因となるか、または不完全な設計もしくは材料の誤用の結果としてアークを起こすことによって、一般消費者の安全要求を満たすことができない。

このような安全上の問題の理由は、電子レンジ調理の際、任意のバル金属製物質が、印加された高電磁場に抗して、非常に高い誘導電流を保持し得ることである。その結果、任意の電流不連続点を横切る、非常に高い誘導電磁場強度に対する電位(例えば、開回路の複数のジョイントを横切る電位、またはパッケージと電子レンジのワン(wan)との間の電位)が生じる。パッケージに使用されるバルク金属製材料の寸法が大きいほど、金属製物質の金属の周辺に沿って生成される誘導電流および誘導電圧が高くなる。家庭用の電子レンジにおいて印加される電場強度は、無負荷または軽負荷の動作のもとでは15kV/m程度の大きさであり得る。食品パッケージ基板における電圧絶縁破壊の恐れ、および局所化された高電流密度が原因となる過熱の恐れは、様々な安全策の失敗の原因となり得る。これらの問題は、食品パッケージにおけるバルクホイル材料の商品化を制限している。

同一譲受人のカナダ特許第2196154号(特許文献1)は、アルミホイルパターンにより誤用リスクを回避するための手段を提示する。開示された構成は、上記材料におけるそれぞれの金属製要素物理的寸法を低減することによって、バルクホイル材料と関連する問題を取り扱っている。この構成では、誤用調理条件下でさえ、ほとんどの電子レンジにおいて、電圧絶縁破壊および電流過熱が生じない。誤用調理は、切れ目のある材料または折り畳まれた材料を用いた調理、または材料上に意図された食品の負荷が無い調理を含む、その意図された目的に反する材料の任意の使用を含み得る。さらに、これらの金属製材料の加熱有効性は、ホイルパターンが共振ループソリッドループよりもはるかに低いQ−因子(質因子)にもかかわらず)として動作する原因となる、それぞれの小要素間のギャップ誘電負荷によって最大になる。これらのホイルパターンは、表面加熱に効果的であった。しかしながら、適正に設計された金属製細片パターンもまた、均一調理をさらに促進するために、マイクロ波エネルギーを効果的に遮蔽するように作用し得ることは認められなかった。

同一譲受人の、米国特許出願番号第08/037,909号(特許文献2)は、サスセプタ基板をパターニングすることによって、低いQ因子共振回路を生成することによって、問題に対して異なったアプローチをしている。米国特許出願番号第08/037,909号において記載された低いQ因子は、制限された電力均衡度のみを供給する。
カナダ特許第2196154号
米国特許出願第08/037,909号
米国特許出願第60/037,907号
米国特許第4,398,994号
米国特許第4,552,614号
米国特許第5,310,976号
米国特許第5,266,386号
米国特許第5,340,436号

概要

従来のオーブンで調理された場合と同様のテクスチャー、きつね色の焦げ目、またはパリパリ感が得られる調理用ホイル材料を提供する。マイクロ波反射材料から形成された連続的に繰り返される第1のセットのセグメントを含む誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料であって、該繰り返される第1のセットのセグメントは基板上に支持され、ここで、該第1のセットのセグメントの各々は、動作中の電子レンジにおけるマイクロ波の有効波長の所定の分数値とほぼ等しい長さを有する第1の周囲を形成し、かつ該第1のセットのセグメントの各々のセグメントの各々は、隣接するセグメントから間隔を置いて配置される、誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

目的

食品が電子レンジで調理される場合に、従来のオーブンで調理された場合と同様のテクスチャー、きつね色の焦げ目、またはパリパリ感が得られる調理用ホイル材料を提供する。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
1件

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請求項1

マイクロ波エネルギー反射材料から形成された複数の第1のセットのセグメントを備える誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料であって、該第1のセットのセグメントの各々が繰り返されたパターン基板上に支持され、ここで、該第1のセットのセグメントの各々が、動作中の電子レンジにおけるマイクロ波有効波長の所定の分数値とほぼ等しい長さを有する第1の周囲を形成し、ここで、該第1のセットのセグメントの各々におけるセグメントの各々が、隣接するセグメントから間隔を置いて配置され、かつ、ここで、該第1の周囲が、円形楕円形曲線形状、対称曲線形状、三角形方形矩形多角形正多角形、および等辺多角形を含む形状の群から選択される少なくとも1つの形状を備える、誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項2

マイクロ波エネルギー反射材料から形成された複数の第2のセットのセグメントをさらに備え、該第2のセットのセグメントの各々が繰り返されたパターンで前記基板上に支持され、ここで、該第2のセグメントの各々が、前記第1のセットのセグメントの少なくとも1つを取り囲む第2の周囲を形成し、該第2の周囲が、動作中の電子レンジにおけるマイクロ波の有効波長の第2の所定の分数値とほぼ等しい長さを有し、ここで、該第2のセットのセグメントの各々のセグメントの各々が、隣接するセグメントから間隔を置いて配置され、かつ、ここで、該第2の周囲が、円形、楕円形、曲線形状、対称曲線形状、三角形、方形、矩形、多角形、正多角形、および等辺多角形を含む形状の群から選択される少なくとも1つの形状を備える、請求項1に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項3

マイクロ波エネルギー反射材料から形成された複数の第3のセットのセグメントをさらに備え、該第3のセットのセグメントの各々が繰り返されたパターンで前記基板上に支持され、ここで、該第3のセグメントの各々が、前記第2のセットのセグメントの少なくとも1つを取り囲む第3の周囲を形成し、該第3の周囲が、動作中の電子レンジにおけるマイクロ波の有効波長の第3の所定の分数値とほぼ等しい長さを有し、ここで、該第3のセットのセグメントの各々のセグメントの各々が、隣接するセグメントから間隔を置いて配置され、かつ、ここで、該第3の周囲が、円形、楕円形、曲線形状、対称曲線形状、三角形、方形、矩形、多角形、正多角形、および等辺多角形を含む形状の群から選択される少なくとも1つの形状を備える、請求項2に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項4

前記第2のセットのセグメントの各々が、少なくとも1つの隣接する第2のセットのセグメントと入れ子になっている、請求項2に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項5

前記第3のセットのセグメントの各々が、少なくとも1つの隣接する第3のセットのセグメントと入れ子になっている、請求項3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項6

前記セグメントの各々が、5mm2より小さい面積を有する、請求項1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項7

前記基板が、サスセプタフィルムを含む、請求項1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項8

前記基板が、マイクロ波透過性である、請求項1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項9

前記基板が、紙を基礎にした材料である、請求項8に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項10

前記マイクロ波エネルギー反射性材料が、以下:金属ホイル、および前記基板上の高光学的密度蒸着材料堆積物の少なくとも1つを含む金属材料を含む、請求項1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項11

前記金属が、アルミニウムを含む、請求項10に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項12

前記等辺多角形が、六角形である、請求項1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項13

前記有効波長の第1の所定の分数値が、該有効波長の整数倍であり、前記第1の周囲の長さが、該有効波長と共振する、請求項1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項14

前記有効波長の第1の所定の分数値が、該有効波長の半分の整数倍であり、前記第1の周囲の長さが、該有効波長とほぼ共振する、請求項1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項15

前記有効波長の第2の所定の分数値が、該有効波長の整数倍であり、前記第2の周囲の長さが、該有効波長と共振する、請求項2または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項16

前記有効波長の第2の所定の分数値が、該有効波長の半分の整数倍であり、前記第2の周囲の長さが、該有効波長とほぼ共振する、請求項2または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項17

誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料であって:基板上で繰り返される第1のセットの金属製セグメントであって、ここで、該第1のセットの金属製セグメントの各々が、中心をもつ複数ローブ形状の周囲を形成し、該周囲が、動作中の電子レンジにおけるマイクロ波の有効波長の所定の分数値とほぼ等しい長さを有し、そしてここで、該第1のセットの金属製セグメントの金属製セグメントの各々が、隣接する金属製セグメントから離れて間隔をおいて配置される第1のセットの金属製セグメント;および該基板上で繰り返される第2のセットの金属製セグメントであって、ここで、該第2のセットの金属製セグメントの各々の金属製セグメントが、該第1のセットの金属製セグメントの各々によって形成される複数ローブ形状のローブの間であって、かつその中に整列され、そしてここで、該第2のセットの金属製セグメントの各々にある金属製セグメントの各々が、該第1のセットの金属製セグメントの各々の隣接するセグメントから離れて間隔を置いて配置される第2のセットの金属セグメントを備える、誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項18

前記第2のセットの金属製セグメントの各々の金属製セグメントの各々が三角形形状を形成し、そしてここで、三角形形状の各々の頂点が、該第1のセットの金属製セグメントの各々によって形成される複数ローブ形状の中心を指し示す、請求項17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項19

前記金属製セグメントの各々が、5mm2より小さい面積を有する、請求項17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項20

前記基板が、サスセプタフィルムを含む、請求項17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項21

前記基板が、マイクロ波透過性である、請求項17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項22

前記基板が、紙を基礎にした材料である、請求項21に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項23

前記金属製セグメントが、金属製ホイルから形成される、請求項17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項24

前記金属製ホイルが、アルミニウムを含む、請求項23に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項25

前記金属製セグメントが、前記基板上の高光学的密度蒸着材料の堆積物によって形成される、請求項17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項26

前記高光学的密度蒸着材料がアルミニウムを含む、請求項25に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項27

前記有効波長の所定の分数値が、該有効波長の整数倍であり、前記第1の周囲の長さが、該有効波長と共振する、請求項17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

請求項28

前記有効波長の第1の所定の分数値が、該有効波長の半分の整数倍であり、前記周囲の長さが、該有効波長とほぼ共振する、請求項17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

技術分野

0001

本発明は、改良されたマイクロ波相互作用する調理用パッケージに関する。特に、本発明は、マイクロ波処理が可能な食品包装および調理のために、高い有効性、安全および誤用寛容性サスセプタ用具)材料およびホイル材料に関する。

背景技術

0002

電子レンジは極めて普及されてきたにもかかわらず、依然として、理想的な調理特性を有するとはいえないように見える。例えば、一般に、電子レンジで調理された食品は、食品が従来のオーブンで調理されると獲得される手触り(texture)、きつね色の焦げ目、またはパリパリ感を示さない。

0003

電子レンジで調理される食品が、従来のオーブンの調理結果と同様の調理結果を得ることを許容する素材(材料)または用具の製作において多大な労力がなされている。現在用いられている最も一般的な素材は、無地の用具(プレーンサスセプタ)素材であり、これは極めて薄い(通常60〜100Å)金属化された膜であり、マイクロ波の場の影響によって熱くなる。様々な無地の用具(通常はアルミニウムであるが、多くの変形が存在する)および様々なパターンの用具(矩形マトリクス、「シャワーフラワー(shower flower)」、6角形スロットマトリクスおよび「ヒューズ」構造)は、通常、マイクロ波調理に対して無難である。しかしながら、これら用具は、マイクロ波の出力を遮蔽かつ再び分散するので、食品において生じる不均一なマイクロ波の加熱パターン改変する強い能力を有していない。これらの材料の外見上の連続的な電気的性質は、それらの境界または縁部に沿って、大きな誘導電流を防ぐか(したがって、それらの材料の電力反射能力を制限する)、または高電磁電場)強度を防げる。したがって、電子レンジにおいて均一な調理結果を得るそれらの能力はきわめて制限されている。

0004

電気的に「厚い」金属製材料(例えば、ホイル材料)がまた、電子レンジで調理される食品の遮蔽および加熱を強化するために用いられてきた。ホイル材料は、用具類の薄い金属化された膜よりもかなりより厚い金属の層である。多くの場合アルミニウムであるホイル材料は、マイクロ波で調理された食品において、加熱効果を再分散し、かつマイクロ波エネルギーで調理された食品の表面にきつね色の焦げ目およびパリパリ感を生成することによって、局所過熱またはホットスポットを防止するのにかなり効果的である。しかしながら、多くの設計は、出火の原因となるか、または不完全な設計もしくは材料の誤用の結果としてアークを起こすことによって、一般消費者の安全要求を満たすことができない。

0005

このような安全上の問題の理由は、電子レンジ調理の際、任意のバル金属製物質が、印加された高電磁場に抗して、非常に高い誘導電流を保持し得ることである。その結果、任意の電流不連続点を横切る、非常に高い誘導電磁場強度に対する電位(例えば、開回路の複数のジョイントを横切る電位、またはパッケージと電子レンジのワン(wan)との間の電位)が生じる。パッケージに使用されるバルク金属製材料の寸法が大きいほど、金属製物質の金属の周辺に沿って生成される誘導電流および誘導電圧が高くなる。家庭用の電子レンジにおいて印加される電場強度は、無負荷または軽負荷の動作のもとでは15kV/m程度の大きさであり得る。食品パッケージ基板における電圧絶縁破壊の恐れ、および局所化された高電流密度が原因となる過熱の恐れは、様々な安全策の失敗の原因となり得る。これらの問題は、食品パッケージにおけるバルクホイル材料の商品化を制限している。

0006

同一譲受人のカナダ特許第2196154号(特許文献1)は、アルミホイルパターンにより誤用リスクを回避するための手段を提示する。開示された構成は、上記材料におけるそれぞれの金属製要素物理的寸法を低減することによって、バルクホイル材料と関連する問題を取り扱っている。この構成では、誤用調理条件下でさえ、ほとんどの電子レンジにおいて、電圧絶縁破壊および電流過熱が生じない。誤用調理は、切れ目のある材料または折り畳まれた材料を用いた調理、または材料上に意図された食品の負荷が無い調理を含む、その意図された目的に反する材料の任意の使用を含み得る。さらに、これらの金属製材料の加熱有効性は、ホイルパターンが共振ループソリッドループよりもはるかに低いQ−因子(質因子)にもかかわらず)として動作する原因となる、それぞれの小要素間のギャップ誘電負荷によって最大になる。これらのホイルパターンは、表面加熱に効果的であった。しかしながら、適正に設計された金属製細片パターンもまた、均一調理をさらに促進するために、マイクロ波エネルギーを効果的に遮蔽するように作用し得ることは認められなかった。

0007

同一譲受人の、米国特許出願番号第08/037,909号(特許文献2)は、サスセプタ基板をパターニングすることによって、低いQ因子共振回路を生成することによって、問題に対して異なったアプローチをしている。米国特許出願番号第08/037,909号において記載された低いQ因子は、制限された電力均衡度のみを供給する。
カナダ特許第2196154号
米国特許出願第08/037,909号
米国特許出願第60/037,907号
米国特許第4,398,994号
米国特許第4,552,614号
米国特許第5,310,976号
米国特許第5,266,386号
米国特許第5,340,436号

発明が解決しようとする課題

0008

食品が電子レンジで調理される場合に、従来のオーブンで調理された場合と同様のテクスチャー、きつね色の焦げ目、またはパリパリ感が得られる調理用ホイル材料を提供する。

課題を解決するための手段

0009

(開示の要旨)
本発明は、誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料に関し、これはマイクロ波で調理された食品において局所的過熱が生じることを制御するために、食品をマイクロ波エネルギーから遮蔽し、かつマイクロ波エネルギーを近傍の食品表面に集中させる。

0010

本発明による誤用寛容性パッケージは、マイクロ波に対して無事である基板上に配置される、第1のセットの連続的に繰り返されるマイクロ波と相互作用する金属製セグメントを含む。第1のセットの金属製セグメントの各々は、電子レンジの動作波長と所定の比率である周囲を形成する。この金属製セグメントは、ホイルのセグメントであってもよいし、または高い光学的密度蒸着材料のセグメントであってもよい。

0011

第1の実施形態において、上記金属製セグメントによって形成された周囲は、家庭用の電子レンジの動作有効波長の比率とほぼ等しい。第2の実施形態において、上記金属製セグメントによって形成された周囲は、電子レンジの動作波長の半分とほぼ等しい。

0012

第1のセットにおけるそれぞれのセグメントは、セグメント間の電気的不連続点(DC)を生成するように近傍セグメントから間隔を置いて配置される。好適には、金属製セグメントの第1のセットの各々は、5つのローブ(lobed)の花状形状を形成する。5つのローブの花状形状は、エネルギーをその周囲からその中心へ分散することによって近傍の食品にマイクロ波エネルギーの均一な分散を促がす。

0013

好適には、本発明による誤用寛容性パッケージは、第1のセットの金属製セグメントの各々を取り囲む、間隔を置いて配置され、かつ動作マイクロ波共振波長の比率とほぼ等しい第2の周囲を形成する、繰り返される第2のセットの金属製セグメントを含む。

0014

本発明による、誤用寛容性パッケージの第3の実施形態は、第2のセットの金属セグメントに加えて、繰り返される第3のセットの金属製セグメントを含み、この第3のセットの金属製セグメントは、第2のセットの金属製セグメントの各々を取り囲み、かつ動作マイクロ波波長の比率とほぼ等しい周囲を形成する。

0015

より特定すれば、本発明は以下の項目に関する。

0016

(項目1)マイクロ波エネルギー反射材料から形成された複数の第1のセットのセグメントを備える誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料であって、該第1のセットのセグメントの各々が繰り返されたパターンで基板上に支持され、ここで、該第1のセットのセグメントの各々が、動作中の電子レンジにおけるマイクロ波の有効波長の所定の分数値とほぼ等しい長さを有する第1の周囲を形成し、ここで、該第1のセットのセグメントの各々におけるセグメントの各々が、隣接するセグメントから間隔を置いて配置され、かつ、ここで、該第1の周囲が、円形楕円形曲線形状、対称曲線形状、三角形方形、矩形、多角形正多角形、および等辺多角形を含む形状の群から選択される少なくとも1つの形状を備える、誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0017

(項目2)マイクロ波エネルギー反射材料から形成された複数の第2のセットのセグメントをさらに備え、該第2のセットのセグメントの各々が繰り返されたパターンで前記基板上に支持され、ここで、該第2のセグメントの各々が、前記第1のセットのセグメントの少なくとも1つを取り囲む第2の周囲を形成し、該第2の周囲が、動作中の電子レンジにおけるマイクロ波の有効波長の第2の所定の分数値とほぼ等しい長さを有し、ここで、該第2のセットのセグメントの各々のセグメントの各々が、隣接するセグメントから間隔を置いて配置され、かつ、ここで、該第2の周囲が、円形、楕円形、曲線形状、対称曲線形状、三角形、方形、矩形、多角形、正多角形、および等辺多角形を含む形状の群から選択される少なくとも1つの形状を備える、項目1に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0018

(項目3)マイクロ波エネルギー反射材料から形成された複数の第3のセットのセグメントをさらに備え、該第3のセットのセグメントの各々が繰り返されたパターンで前記基板上に支持され、ここで、該第3のセグメントの各々が、前記第2のセットのセグメントの少なくとも1つを取り囲む第3の周囲を形成し、該第3の周囲が、動作中の電子レンジにおけるマイクロ波の有効波長の第3の所定の分数値とほぼ等しい長さを有し、ここで、該第3のセットのセグメントの各々のセグメントの各々が、隣接するセグメントから間隔を置いて配置され、かつ、ここで、該第3の周囲が、円形、楕円形、曲線形状、対称曲線形状、三角形、方形、矩形、多角形、正多角形、および等辺多角形を含む形状の群から選択される少なくとも1つの形状を備える、項目2に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0019

(項目4)前記第2のセットのセグメントの各々が、少なくとも1つの隣接する第2のセットのセグメントと入れ子になっている、項目2に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0020

(項目5)前記第3のセットのセグメントの各々が、少なくとも1つの隣接する第3のセットのセグメントと入れ子になっている、項目3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0021

(項目6)前記セグメントの各々が、5mm2より小さい面積を有する、項目1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0022

(項目7)前記基板が、サスセプタフィルムを含む、項目1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0023

(項目8)前記基板が、マイクロ波透過性である、項目1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0024

(項目9)前記基板が、紙を基礎にした材料である、項目8に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0025

(項目10)前記マイクロ波エネルギー反射性材料が、以下:金属ホイル、および前記基板上の高光学的密度蒸着材料の堆積物の少なくとも1つを含む金属材料を含む、項目1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0026

(項目11)前記金属が、アルミニウムを含む、項目10に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0027

(項目12)前記等辺多角形が、六角形である、項目1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0028

(項目13)前記有効波長の第1の所定の分数値が、該有効波長の整数倍であり、前記第1の周囲の長さが、該有効波長と共振する、項目1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0029

(項目14)前記有効波長の第1の所定の分数値が、該有効波長の半分の整数倍であり、前記第1の周囲の長さが、該有効波長とほぼ共振する、項目1、2、または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0030

(項目15)前記有効波長の第2の所定の分数値が、該有効波長の整数倍であり、前記第2の周囲の長さが、該有効波長と共振する、項目2または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0031

(項目16)前記有効波長の第2の所定の分数値が、該有効波長の半分の整数倍であり、前記第2の周囲の長さが、該有効波長とほぼ共振する、項目2または3に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0032

(項目17)誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料であって:基板上で繰り返される第1のセットの金属製セグメントであって、ここで、該第1のセットの金属製セグメントの各々が、中心をもつ複数ローブ形状の周囲を形成し、該周囲が、動作中の電子レンジにおけるマイクロ波の有効波長の所定の分数値とほぼ等しい長さを有し、そしてここで、該第1のセットの金属製セグメントの金属製セグメントの各々が、隣接する金属製セグメントから離れて間隔をおいて配置される第1のセットの金属製セグメント;および該基板上で繰り返される第2のセットの金属製セグメントであって、ここで、該第2のセットの金属製セグメントの各々の金属製セグメントが、該第1のセットの金属製セグメントの各々によって形成される複数ローブ形状のローブの間であって、かつその中に整列され、そしてここで、該第2のセットの金属製セグメントの各々にある金属製セグメントの各々が、該第1のセットの金属製セグメントの各々の隣接するセグメントから離れて間隔を置いて配置される第2のセットの金属セグメントを備える、誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0033

(項目18)前記第2のセットの金属製セグメントの各々の金属製セグメントの各々が三角形形状を形成し、そしてここで、三角形形状の各々の頂点が、該第1のセットの金属製セグメントの各々によって形成される複数ローブ形状の中心を指し示す、項目17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0034

(項目19)前記金属製セグメントの各々が、5mm2より小さい面積を有する、項目17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0035

(項目20)前記基板が、サスセプタフィルムを含む、項目17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0036

(項目21)前記基板が、マイクロ波透過性である、項目17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0037

(項目22)前記基板が、紙を基礎にした材料である、項目21に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0038

(項目23)前記金属製セグメントが、金属製ホイルから形成される、項目17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0039

(項目24)前記金属製ホイルが、アルミニウムを含む、項目23に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0040

(項目25)前記金属製セグメントが、前記基板上の高光学的密度蒸着材料の堆積物によって形成される、項目17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0041

(項目26)前記高光学的密度蒸着材料がアルミニウムを含む、項目25に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0042

(項目27)前記有効波長の所定の分数値が、該有効波長の整数倍であり、前記第1の周囲の長さが、該有効波長と共振する、項目17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

0043

(項目28)前記有効波長の第1の所定の分数値が、該有効波長の半分の整数倍であり、前記周囲の長さが、該有効波長とほぼ共振する、項目17に記載の誤用寛容性マイクロ波パッケージ材料。

発明の効果

0044

本発明の電子レンジで用いられる梱包(パッケージ)材料は、金属製ホイルセグメント繰り返しパターンを含み、この繰り返しパターンがマイクロ波と相互作用するので、所定量のマイクロ波エネルギーを吸収する一方で、所定量の入射マイクロ波エネルギー反射して再分散する。従って、本願の梱包(パッケージ)材料で包まれた食品が電子レンジで調理されると、従来のオーブンで調理された場合と同様のテクスチャー、きつね色の焦げ目、またはパリパリ感を有するようになる。

発明を実施するための最良の形態

0045

(詳細な説明)
本発明をより良く理解するために、以下の詳細な説明は添付の図と関連付けられ、本発明の好適な例示的実施形態が図示され、説明される。

0046

本発明は、マイクロ波パッケージ材料において用いられる誤用寛容性の高発熱効率金属製材料に関する。この誤用寛容性材料は、高マイクロ波エネルギー吸収量を維持する一方で、マイクロ波エネルギーの反射を高めるように入射マイクロ波エネルギーを再分散する。金属製ホイルセグメントの繰り返されたパターンは、隣接する食品表面上にマイクロ波エネルギーを激しく吸収させ、かつ集中させる一方で、連続的なバルクホイル材料とほぼ同じだけ効果的に、マイクロ波エネルギーを遮蔽し得る。マイクロ波金属製セグメントは、ホイルまたは高い光学的密度の蒸着材料から製造され得る。高い光学的密度の材料は、伝送された光に対する反射された光の比率から得られる光学的密度よりも大きい光学的密度を有する蒸着金属製膜を含む。高い光学的密度は、通常、光沢のある外観を有するが、サスセプタ膜等のより薄い金属材料は、平坦で不透明な外観を有する。好適には、金属製セグメントはホイルのセグメントである。

0047

セグメント化されたホイル(または高い光学的密度の材料)構造は、材料の縁部において、もしくはこの材料における裂け目周辺または切れ目周辺において、大きい誘導電流が形成されることを防ぎ、したがって大きい誘導された電流および大きい誘導された電圧によるアーク、黒焦げまたは火炎の発生を減少させる。本発明は、小さな金属性セグメントの繰り返されるパターンを含み、それぞれのセグメントはマイクロ波エネルギーの影響を受けると発熱要素として作用する。食品(誘電体)負荷が無い場合、このエネルギーは、それぞれの要素において小さい誘導電流のみを生成し、したがってその表面近くに非常に低い電場強度を生成するに過ぎない。

0048

好適には、誤用寛容性材料の電力反射は、本発明による材料を従来のサスセプタ膜の層と組み合わせることによって強化される。この構成において、上記小さい金属製セグメントに接触する食品の複合作用が原因のサスセプタ膜の追加的励起によって、高い表面加熱環境が生成される。食品が、本発明による誤用寛容性材料の金属製セグメントに接触すると、この金属製セグメントによって形成される周囲のほぼ共振する特性は、より強力な、より均一な調理を促進し得る。全シートが無地のサスセプタとは異なって、本発明は、より均一な加熱効果を達成するために、材料のシートの縁部と中心部との間に均一な加熱を促進し得る。金属製セグメントのパターンの平均的な幅および周囲は、パターンの有効加熱強度、およびパターンの誤用寛容性の程度を決定する。しかしながら、本発明に従った誤用寛容性金属製材料を通る直接的な食品負荷への電力透過率は、劇的に低減され、これは準遮蔽機能性に至る。上記材料に接触する食品が無い場合、本発明に従う小さな金属製セグメントのアレイ効果は、マイクロ波電力放射に対して、依然としてほぼ透過性の特性を維持する。したがって、この材料が無負荷または不適正に負荷を与えられた場合のアークの発生および燃焼の機会は低減される。

0049

好適には、それぞれの金属製セグメントは5mm2より少ない面積を有し、それぞれの小さい金属製ストリップ間のギャップは1mmより大きい。このような寸法および配列の金属製セグメントは、平均的な電子レンジにおける無負荷状態のもとで存在するアークの恐れを低減する。例えば、食品、ガラストレイまたは無地のサスセプタ膜の層がこの金属製セグメントに接触するとき、隣接する金属製セグメント間の静電容量は増大されるが、これは、これらの食品、ガラストレイまたはプレーンサスセプタ膜の物質のそれぞれが、小さな金属製セグメントが配置される代表的な基板よりもはるかに大きい比誘電率を有するためである。これらの材料のうち、食品は、最も高い比誘電率を有する(しばしば、オーダーの大きさ分)。これは、次いで、そうでなければ誤用状態に耐えることは不可能であろう多くの設計と同一の機能を有する低いQ因子の共振ループ、電力透過線、または電力反射シートとして作用する、連結された金属製セグメントの連続的効果を生成する。その一方、このパターンは、食品が無い場合、上記共振的特性から離調される。この選択的に調整される効果は、食品を有する、および食品を有しない領域を含む、かなり大きいパッケージ材料表面にわたる加熱能力を実質的に均一にする。

0050

図に戻って、図1図3は、本発明による、金属製ホイルセグメントのパターンの3つのそれぞれの実施形態を示す。図1において示される、本発明による第1の実施形態では、第1のセットの間隔を置いて配置される屈曲金属製セグメント22は、第1の周囲またはループ24を形成する。本発明によれば、周囲の長さは、好適には、電子レンジの動作波長の半分の倍数とほぼ等しい(すなわち、0.5λ、1λ、1.5λ等)。1つのセットのセグメントの周囲は、他の比率の動作波長であり得る。第1の実施形態において、周囲24は、電子レンジの1つの完全な動作波長とほぼ等しい。好適には、金属製セグメント22は、図1図3において示されるそれぞれの実施形態において見られる5つのローブ花状形状を形成するように配列される。この5つのローブの花状配列は、マイクロ波エネルギーを隣接する食品に均一な分散を促進する。円、楕円、多角形状等の他の形状を形成する金属製セグメントは、本発明の範囲にある。

0051

好適には、金属製セグメント22の第1のセットの各々は、第2のセットの取り囲む直線金属セグメント30を伴う。第2のセットの金属セグメント30もまた、好適には、電子レンジの動作波長とほぼ等しい長さを有する第2の周囲32を形成する。金属製セグメントのセット22、30は、パターンを形成するために配列され(図1には図示していないが、図5との関連で後述する)、これは所望の準遮蔽効果を生成するために連続的に繰り返される。好適には、セグメントの外側のセット(第1の実施形態におけるセグメント30の第2のセット)は、金属製セグメント30のそれぞれのセットが金属製セグメント30の隣接する第2のセットと入れ子にすることを可能にする形状を有する6角形状の第2の周囲32を形成する。共振6角形状のループの入れ子にされたアレイは、同一譲受人の米国特許出願番号第60/037,907号(特許文献3)において記載され、これは図5を参照して、より詳細に述べられる。この6角形状は、その高度な円筒対称によって完全に入れ子にする能力を有しているために、選択する際に卓越した基本多角形状である。上記金属製セグメントの第1のセットおよび金属の第2のセットは、本発明のパターン化された材料を製造するために基板上で繰り返される。

0052

金属製セグメント22、30の上記セットは、当該分野において公知の従来の技術によって、マイクロ波透過性の基板上に形成され得る。1つの技術は、ホイルの厚さを有し、そしてポリマーフィルムに積層されたアルミニウムの選択的なデメタライゼーション金属皮膜加工をとること)を含む。このようなデメタライゼーション処理は、同一譲受人の米国特許第4,398,994号(特許文献4)、第4,552,614号(特許文献5)、第5,310,976号(特許文献6)、第5,266,386号(特許文献7)および第5,340,436号(特許文献8)において記載され、これらの出願の開示は、参考として、本明細書中に援用される。あるいは、この金属製セグメントは、同じ技術を用いて、サスセプタ膜(すなわち、メタライゼーションされた重合薄膜)上に形成され得る。高い光学的密度の蒸着された材料のセグメントは、所望のパターンを獲得するために、同様のエッチング技術によって、または材料がマスクされた表面上に蒸着することによって製造され得る。両方の技術は、当該分野において周知である。

0053

図2は、基板34上に形成された金属製セグメント30の模式的断面図を示し、本発明によるマイクロ波パッケージ材料38を形成するために、メタライゼーションされた層37およびポリマー層39を有するサスセプタ膜36を含む。

0054

図3において示される第2の実施形態において、屈曲金属製セグメント40の第1のセットは、マイクロ波の動作波長の半分と等しい長さを有する第1の周囲42を形成する。上記第1の実施形態と同様、この第1の周囲42は、好適には、マイクロ波エネルギーを均一に分散するために、複数ローブ形状を形成する。図3において示されるより小さい周囲パターンは、マイクロ波エネルギー吸収および加熱電力の量の釣り合いを犠牲にして、軽い負荷または無負荷のもとで、図1において示されるより大きい周囲パターンよりも高い反射効果を有する。金属製セグメント44の第2のセットは、金属製セグメント40の第1のセットを取り囲み、そしてマイクロ波の動作周波数の半分とほぼ等しい第2の周囲46を形成する。好適には、金属製セグメント44の第2のセットは、入れ子にされた形態で配置され、そして6角形状の第2の周囲を形成する。

0055

本発明による、金属製セグメントのパターンの第3の実施形態は、図4において示される。この第3の実施形態は、第1の実施形態と類似の第1および第2の周囲63、65を形成する金属製セグメント62、64の第1および第2のセットに加えて、第3のセットの金属製セグメント60を含む。セグメント60のこの第3のセットは、金属製セグメント64の第2のセットを取り囲み、第3の周囲68を形成する。好適には、セグメント60のこの第3のセットは、6角形状の第3の周囲68を形成する。この第3の実施形態では、さらなる金属製セグメント70a、70b、70cが、好適には、金属製セグメント62の第1のセットによって形成された、それぞれのローブ72(70a)において、それぞれのローブ72(70b)の間、かつ5つのローブの花状形状の中心74(70c)において含まれる。ローブ72間およびローブ72において構成される、さらなる金属製セグメント70aおよび70bは、好適には、花状形状の中心74の方向に向く頂点を有する3角形形状である。さらなるセグメント70a、70b、70cは、さらに、マイクロ波エネルギーの分散、特に、周囲の縁部から周囲の中心への均一な分散を高める。

0056

本発明による、マイクロ波パッケージ材料のシートの1つの例は、図5に示される。図4において示される第3の実施形態によるパターンは、マイクロ波透過性の薄膜(例えば、板紙等)であり得るか、またはサスセプタ膜を含む基板76上で繰り返される。好適には、金属製セグメント60の第3のセットは、図5において最も良好に見られる入れ子にされたアレイ78における金属性セグメント第1および第2のセット62、64とともに繰り返される。入れ子にされたアレイ78は、金属製セグメントの外側セットにおける金属製セグメントの各々が、隣接する金属セグメントのセットによって共有されるという配列である(すなわち、金属製セグメントの1ストリップが、セグメントの第1のセットまたはセグメントの第2のセットを、別の第1のセットまたは第2のセットから分割する)。入れ子にされたアレイ78は、パターン全体にわたる連続性に貢献し、したがって、本発明の準遮蔽効果に貢献する。さらに、金属製セグメントの外側セットは、好適には、金属製セグメントのセットの入れ子にされたアレイ78をより容易にするために6角形状を形成するように構成される。

0057

好適には、図4および図5において示される第3の実施形態によるパターンにおいて、金属製セグメント64の第2のセットは、マイクロ波の有効波長の半分の倍数とほぼ等しい第2の周囲を形成し、かつ、同様であるが、徐々に変化した周囲長さを有する金属製セグメント60の第3のセットによって形成される第3の周囲68を形成する。

0058

誘電材料(例えば、食品)におけるマイクロ波の有効波長λeffは、式

0059

によって計算されることに留意されたい。この場合λOは、空気中のマイクロ波の波長であり、εはこの材料の比誘電率である。本発明によれば、金属製セグメントのそれぞれのセットの周囲は、家庭用の電子レンジの動作波長または有効波長の所定の比率である。この所定の比率は、調理されるべき食品の特性に基づいて選択され、食品の誘電定数、および意図された食品の所望のバルク加熱量を含む。例えば、セグメントの1つのセットの周囲は、特定の食品製品の有効波長またはその比率とほぼ等しくなるように選択され得る。さらに、上記材料が大量のバルク加熱を必要とする食品を調理するために用いられなければならない場合、マイクロ波波長の大きい周囲または大きい比率が用いられ、材料がより少ないバルク加熱であるが、表面加熱をより多く必要とする食品を調理するために用いられる場合、小さい周囲または小さい比率が用いられる。したがって、同心であるが、わずかに異なった周囲の有益性は、食品特性(例えば、冷凍食品から解凍食品まで)のより大きい範囲にわたって良好な成果を提供することである。

0060

本発明のさらなる有利な点および特徴は、以下の実施例の文脈において述べられる。

0061

(実施例1)
グラフは、図3において示された、セグメント化されたホイルパターンを含むサスセプタを示し、無負荷のもとで6kV/mの電場強度における無地のサスセプタよりも高い電力反射がなされたことを示す。この無地のサスセプタの電力反射は、低電場強度放射において54%に達し、そして高電場強度放射において16%に達する。その一方、本発明による金属製セグメントのアレイに積層されたサスセプタの電力反射では、サスセプタは低位電場放射において77%、および高電場放射において34%を与える。グラフは、本発明による金属製セグメントの繰り返されるパターンを含む材料が、無地のサスセプタ材料と比較して、はるかに改良された遮蔽特性を有することを明示する。

0062

(実施例2)
実施例2は、サスセプタ上に積層された、本発明の第3の実施形態(図4)のRAT性能を示す。この測定は、本発明によるパッケージ材料と接触する、ねり菓子の層を用いて行われた。ほぼ共振する効果および電力反射効果は、セグメント化パターンを完成するために、食品が金属製セグメントと接触しているときに生じる。この試験は、本発明の電力反射が73%〜79%であることを示した(無地のバルク金属ホイルは100%の電力反射を有する)。この試験は、本発明がマイクロ波食品パッケージにおける準遮蔽材料として用いられ得ることを明示する。本発明の有益性は、バルク金属ホイルと異なって、誤用寛容性であり、電子レンジ調理にとって安全であり、食品とともに入れられる場合、(本試験の非常に高いストレス条件のもとであっても)バルク金属ホイルの遮蔽効果のほとんどを依然として有するということである。

0063

(実施例3)
実施例3は、無負荷動作における電場強度が増加する状態のもとでの、無地のサスセプタ、および、サスセプタに積層される、本発明の第3の実施形態(図4および図5)によるマイクロ波パッケージ材料の電力反射性能の安定性を示す。それぞれの材料のRAT特性データは、電場強度のそれぞれのレベルにおける2分間の連続的放射の後に測定された。この試験は、金属製細片サスセプタ材料もまた、無地のサスセプタよりも耐え得ることを示す。発明者は、特定の理論によって拘束されることを望まない一方で、現在、本発明の向上した耐久性は、金属製セグメントが、サスセプタ膜において一般的に含まれるポリマー層に機械的安定性を与えることの結果であると考えている。

0064

(実施例4)
本発明による、金属製パターンサスセプタスリーブを用いた加熱下の冷凍鶏肉の温度一覧表が、実施例4に示される。3つの光ファイバ温度プローブが、調理温度モニタリングするために、冷凍鶏肉の異なった部分に配置された。この試験結果は、サスセプタスリーブに含められた金属製セグメントが、高い表面温度送達し、これが鶏肉の表面に十分なパリパリ感を生じさせることを示した。鶏肉の中心は、鶏肉の表面および先端部が加熱された後に加熱されることに留意されたい。これは、従来のオーブンにおいて観察された加熱特性と類似している。本発明による電子レンジパッケージを用いて調理された鶏肉は、従来のオーブンで調理された鶏肉に匹敵する結果を達成した。鶏肉は、きつね色に焦げ、パリパリ感のある表面を有し、肉は肉汁を保持した。

0065

(実施例5)
図5において見られるように、本発明による金属製のパターン化されたサスセプタのふたは、28オンス冷凍フルーツパイ焼くマイクロ波のために使用された。そのようなパイを焼くためには、900ワットの出力で約15分を要する。図5において見られるように、この調理パッケージのふたは、図4において示された基本構成周期的アレイを有する金属製のパターン化されたサスセプタシートを用いたものである。ふたおよびトレイ両方とも誤用寛容性であり、電子レンジにおける動作に対して安全である。試験は、このふたが、上表面にわたって均一な焼き具合をもたらしたことを示した。ふたは、食品による負荷が無く、15kV/mと同じ大きさの電場強度に曝され得、パッケージまたは紙基板のトレイにおいて黒焦げ、アーク、または火炎が生じるリスクをともなわない。

0066

(実施例6)
別の実験において、2つの種類の反射壁を用いて生ピッツァ生地を焼いた結果が比較された。一方の壁は、アルミホイルシートを用いて製作され、他方の壁は、本発明によるパッケージ材料から作製されている。本発明による準遮蔽壁図6において示される。7μmの厚さのアルミホイルは、両方の壁構成において用いられた(すなわち、本発明によるパッケージ材料の金属製セグメントは7μm厚さである)。両方のピッツァにおいてかなり類似の焼き成果が達成された。したがって、本発明によるパッケージ材料は、安全性では劣るバルクホイルと同じ良好な結果が達成された。

0067

本発明は、焼き付け調理用のふた、トレイおよび円盤等の様々な形態で用いられ得る。通常、本発明により積層されたサスセプタは、入力マイクロ波電力が同じレベルで、無地のサスセプタよりも高い放射電力の反射を生成することができる。本発明は、マイクロ波食品パッケージの様々な用途のために有効な準遮蔽材料として扱われ得る。

0068

本発明は、好適な実施形態を参照して説明した。しかしながら、本発明を、本発明の思想から逸脱することなく、上述された形態以外の特定の形態で具現化することが可能であることは、当業者にとって容易に明らかである。好適な実施形態は例示であり、いかなる方法においても限定的に解釈されるべきではない。本発明の範囲は、上述の説明よりもむしろ添付の請求項によって与えられ、請求項の範囲に収まるすべての改変例および等価物は、その中に含まれることが意図される。

0069

電子レンジで安全かつ有効に用いられる調理用ホイル材料が提供される。

図面の簡単な説明

0070

図1は、本発明の第1の実施形態において繰り返されるパターンの図である。
図2は、本発明による、マイクロ波パッケージ材料の断面図である。
図3は、本発明の第2の実施形態において繰り返されるパターンの図である。
図4は、本発明の第3の実施形態において繰り返されるパターンの図である。
図5は、本発明の第3の実施形態による、マイクロ波パッケージ材料のシートの図である。
図6は、本発明による、準遮蔽壁の図である。

符号の説明

0071

22、30、40、44、60、62、64、70金属製セグメント
24、32、42、46、63、65、68 周囲またはループ
34、76基板
37金属化層
38マイクロ波パッケージ材料
39ポリマー層
72ローブ
78 アレイ

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