JPH01219424A - 圧電素子センサ付電子レンジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電子レンジに関し、食品の加熱に応じて食品
から発生する気体の状態を検知して制御を行なうもので
、検出素子として圧電素子センサを用いた電子レンジに
関するものである。

従来の技術 従来電子レンジの調理状態を検出するセンサとしては、
第９図に示すように、湿度センサ３６の抵抗値変化を基
準電圧電源ａ７の電圧を抵抗３８と分圧し比較すること
により検知して電子レンジを制御している。（例えば特
開昭５３−７７３６５号公報）また、第１０図に示すよ
うに、加熱状態の検出の簡易な手段として圧電素子セン
サ１への水蒸気の熱的変化により、その結果、分極電流
が発生し、その分極電流を検出する手段がある。

（例えば、特開昭６１−２６９８９０号公報）発明が解
決しようとする課題 このような従来の方式の湿度センサ３６を用いた場合、
抵抗両端の電圧を制御信号として用いているので、数多
く生産する場合に、各構成要素である湿度センサ３６の
抵抗、電源の電圧のばらつきが制御電圧信号のばらつき
に結びつくことになり管理が困難であった。

また、圧電素子センサ１を用いた場合、圧電素子センサ
の温度特性により、電子レンジで被加熱物１２を繰りか
えし加熱を行なうと、圧電素子センサ１を取り付けた排
気部８の温度が上昇するので、検出される圧電素子セン
サ１の分極電流も低下するので、同じ量の被加熱物１２
を加熱したところ加熱終了時間が一定にならない課題が
あった。

課題を解決するための手段 本発明は、上記課題を解決するため、圧電素子センサの
雰囲気温度を検出する温度補償素子を用いて、その信号
にもとづいて増幅器のゲインを可変する構成としたもの
である。

作　　用 本発明によセば、排気路の温度上昇で圧電素子センサの
温度特性による分極電流の低下を補償素子の信号で補正
し、雰囲気温度によらず安定な圧電素子センサの出力信
号が発生し、簡単な構成で被加熱物の調理状態が検出で
きる作用を有する。

実施例 以下、本発明の一実施例について、添付図面にもとづい
て説明する。

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の一実施例の圧電素子セ
ンサ１の斜視図と、圧電素子センサ１、温度補正素子６
の取り付は状態を示す図である。第１図（ａｔにおいて
チタン酸鉛等からなる圧電セラミック素子１には、電極
２．３が両面に施され、各電極２．３にはリード線４．
５が配線されている。また第１図（ｂ）に示すように圧
電素子センサ１、および温度補正素子６（本発明の一実
施例では、サーミスタ）は、加熱室７の排気部８中のセ
ンサの取り付は穴９に隣接して配設され、ビス１０．１
１で排気部壁面に取り付けられている。

第２図は本発明の圧電素子センサ１を有する電子レンジ
の本体構成図である。被加熱物１２を出し入れする加熱
室７と、被加熱物１２を高周波加熱するマグネトロン１
３、加熱室排気部８に設けた圧電素子センサ１、温度補
償用の補正素子であるサーミスタ６、マグネトロン１３
を冷却する冷却ファン１４、冷却ファン１４の風を一部
加熱室へ送風するダクト１５、ドアスイッチ１６、圧電
素子センサ１の出力の出力信号をろ波するろ波器１７（
以後フィルターと呼ぶ）、フィルター１７の信号を増幅
する増幅器１Ｂ、被加熱物１２の調理終了を決める設定
手段２１、増幅器１８の信号と設定手段２１の信号を比
較する比較器２２、比較器２２の信号を検出し、本体の
制御を行なう制御手段２３、およびマグネトロン１３を
付勢する付勢手段２４から構成されている。また、加熱
室７内には被加熱物１２が配され、マグネトロン１ａの
冷却風の一部は、冷却ファン１４によりダクト１５を介
して加熱室Ｔ内に導かれる。冷却風の一部を実矢線２５
で被加熱物１２から発生する水分等の気体を点矢線２６
で示している。冷却風と、被加熱物１２から発生する水
分等をふくんだ気体は、排気部８をとおって加熱室７外
部へ排出される。ここで、第３図に、水４００　ｃｃ　
を加熱した場合の圧電素子センサ１の信号と雑音につい
ての出力電圧波形例を示す。暑は、加熱室７内の水が沸
騰した時の信号波形例を示している。ｂには、この波形
をスペクトラム分析した結果を示す。

圧電素子センサ１に暖かい水蒸気を含んだ温風があたる
ことによって０〜５０　Ｈｚ帯で大きい信号がでている
ことがわかる。イは、加熱室７内の水が沸騰した場合、
口は、沸騰前の場合、ハは、電子レンジに通電されてい
ない場合であり、イと口の差は、約３０ｄＢ、信号レベ
ルは、数ｍＶの電圧である。また、圧電素子センサ１に
汚れを付着させても第３図の出力波形は変化しなかった
。これは、圧電素子センサ１が熱的変化の応答により信
号を発生するからである。そこで、第４図に示すように
、圧電素子センサ１の出力信号を上記０から５０Ｈｚ帯
の通過帯域をもつフィルターを構成スルべく、バイパス
フィルター２７、ローパスフィルター２８でバンドパス
フィルターを作成している。第５図は、Ｏ〜５０Ｈｚ帯
の圧電素子センサ１の出力電圧と、雰囲気温度の関係を
示す図であり、圧電素子センサ１の出力電圧は、雰囲気
温度上昇とともに低下してくる。これは、次のように説
明される。圧電素子センサは、暖かい水分を含む上記の
熱ソ化の微分量に応じて分極電流を発生する。このとき
圧電素子センサ１の雰囲気温度が高いと、暖かい水蒸気
がたとえ圧電素子センサ１に衝突し、熱の授受をしても
熱的温度の変化が小さいからである。第６図は、本発明
一実施例のシステムブロック図であり、上記の補正をす
るため増幅器１８のアンプゲインを雰囲気温度に応じて
可変にするもので、抵抗１９．２０との構成により、圧
電素子センサ１の出力電圧は、（１）式のようになる。

カッコ内がアンプゲインとなる。

したがって、雰囲気温度上昇とともにサーミスタ６の抵
抗値が下がる最適な定数を設定すれば、第７図に示すご
とく、雰囲気温度によらない安定な出力を得ることがで
きるものである。

２１は、制御手段からラダー抵抗とオペアンプで構成し
、加熱手段の終了を決める設定手段である。この設定手
段２１の電圧レベルと、増幅器１８の信号レベルとを比
較器２２で比較し、設定手段２１の電圧レベルを越えた
ことを制御手段２３が検出すると、マグネトロン１Ｇを
付勢する付勢手段２４であるリレーの接点と、冷却ファ
ン１４、加熱室７内の照明用のランプ３１のリレー３２
の接点を開放し、マグネトロン１３、冷却ファン１４な
どへの通電を停止させるものである。

なお、３３は、制御手段２３などに供給する電源、３４
は、調理のスタートボタンである。スタートボタン３４
を押してから、被加熱物１２から水蒸気が発生しはじめ
ると、圧電素子センサ１の微分信号パルスが発生し、設
定電圧を越えると、マグネトロン１３の通電は停止され
る。続けて同量の被加熱物１２を加熱すると、同様に水
蒸気が発生し、微分信号パルスが発生する。しかしなが
ら、排気部８の温度上昇とともに微分信号パルスの信号
レベルが低下するが、サーミスタ６の抵抗変化とともに
アンプゲインが変わるので、雰囲気温度によらず、くり
かえし同じ量の被加熱物１２を加熱しても、同じ加熱時
間Ｔで加熱は終了するものである。なお、本発明一実施
例において制御手段２３にマイクロコンピュータ−を使
用しており、微分信号パルスの検出、設定手段２１の任
意のレベル設定、追いだき加熱の時間設定など複雑な制
御シーケンスを構成するのに適している。

また、第７図に示すように圧電素子センサ１、補正素子
６を樹脂３５で一体モールドすることに　・よって圧電
素子センサ１と補正素子のサーミスタ６の温度が同じに
なり、補正素子６による正確な補正が可能とな不ほか、
被加熱物１２のガスによる素子の劣化を防ぐ効果がある
。

発明の効果 以上述べてきたように本発明によれば、以下に述べる効
果がえられる。

（１）圧電素子センサの雰囲気温度による加熱終了の微
分信号パルスの検出能力の相対的信号低下分を温度補正
素子による増幅器のゲインで補正しているので、確実に
電子レンジをくりかえし使用しても加熱終了時間に差が
生じることがなく、つねに安定した被加熱物の仕上がり
が可能となる。

（２）　　湿度センサは、センサに付着する被加熱物の
油やガスをヒータでリフレッシュすることや、ヒータ用
の電源が必要であり、センサの保守の面で繁雑なのに比
べて、圧電素子センサは、そのような特別な回路が一切
不要で低コストでかつ簡易な構成で加熱状態終了を自動
的に検知できる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の一実施例の圧電素子センサの断
面図、第１図（ｂ）は同圧電素子センサと温度補正素子
の取り付は状態を示す断面図、第２図は同圧電素子セン
サを用いる電子レンジの本体構成ブロック図、第３図は
同圧電素子センサの周波数スペクトル波形図、第４図は
同ろ波器の回路構成図、第５図は同圧電素子センサの出
力電圧と雰囲気温度の関係を示す特性図、第６図は同シ
ステムブロツク図、第７図は同補正をかけた時の圧電素
子センサの出力電圧と雰囲気温度の関係を示す特性図、
第８図は本発明の他の実施例の圧電素子センサ、温度補
正素子の断面図、第９図は従来の湿度センサを用いた本
体構成ブロック図、第１０図は従来の他の例の圧電素子
センサを用いた本体構成ブロック図である。 １・・・・・・圧電素子センサ、６・・・・・・温度補
正素子（サーミスタ）、７・・・・・・加熱室、８・・
・・・・排気部、１２・・・・・・被加熱物、１３・・
・・・・加熱手段、１７・・・・・・ろ波器、１８・・
・・・・増幅器、１９，２０・・・・・・抵抗、２１・
・・・・・設定手段、２２・・・・・・比較部、２３・
・・・・・制御手段、２４・・・・・・付勢手段、３５
・・・・・・樹脂。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図　　　　　　　　２−　　圧電素子てンプａ　　　４
，５−　　シー￥職 ６−　温度補正素子 ！ 第２ｒｌＡ 第３図 肩繊＊　Ｏｈ） 第４図 第５図 ２０　　　６０　　９０゜ Ｖ　囲　　気　３１　ノ隻し　　（”ｃ）第７図 雰屈穆　気　１１ノ（（°Ｃ〕 第８図 第９図 第１０図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）被加熱物を出し入れする加熱室と、前記被加熱物
   を加熱する加熱手段と、前記被加熱物の調理状態を検出
   する圧電素子センサと、前記圧電素子センサの温度補償
   用の補正素子と、前記圧電素子センサの信号を適宜ろ波
   するろ波器、および増幅器と、前記被加熱物の調理終了
   を決める設定手段と、前記増幅器後の信号と前記設定手
   段の信号とを比較する比較器と、前記加熱手段を付勢す
   る付勢手段と、前記比較器の信号により前記付勢手段の
   付勢を停止する制御手段とからなり、前記増幅器のゲイ
   ンを前記補正素子で可変する圧電素子センサ付電子レン
   ジ。
2. （２）制御手段は、マイクロコンピューターで構成した
   特許請求の範囲第１項記載の圧電素子センサ付電子レン
   ジ。
3. （３）圧電素子センサ、および前記補正素子は、樹脂で
   一体モールドした特許請求の範囲第１項記載の圧電素子
   センサ付電子レンジ。