JPH01219425A

JPH01219425A - 圧電素子センサ付電子レンジ

Info

Publication number: JPH01219425A
Application number: JP63046235A
Authority: JP
Inventors: Takashi Kashimoto; 隆柏本; Koji Yoshino; 浩二吉野
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1988-02-29
Filing date: 1988-02-29
Publication date: 1989-09-01

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１１：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ａ６の抵抗値変化を基
準電圧電源３７の電圧を抵抗ａ８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ａｔ−２６９７９０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シ管絢が困難であった。

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ｐか
えし加熱を行なうと、圧ｆＩＩｔ素子センサ１を取シ付
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
問題点がある上、圧電素子センサは環境湿度にも敏感に
影響する問題点があった。

課題を解決するための手段本発明は、上記問題点を解決するため、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、か
つろ波器のセットオフ周波数帯を限定したものである。

作　　用本発明によれば、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、雰囲気温度と環境湿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（、）、（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
の取シ付は状態を示す図である。第１図（Ｉ＆）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゜ａにはり−“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ｅ中
のセンサの取）付は穴９に隣接して配設され、ビス１０
．１１で排気部壁面に取シ付けられている。

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に設けた圧に％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１ａ
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１８、被加熱物１２の調理終了を決める設疋
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１ａ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１３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７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大線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。ＣＣで、第３図に、水４００ｏｏ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。拳は、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０〜５０Ｈ！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
い場合であシ、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。第４図は、環境湿度が１０％以
下の時、フィルター１７のカットオフ周波数帯を２０　
Ｈｚ帯にした時の圧電素子センサ１の出力電圧と、雰囲
気温度の関係を示す図であシ、圧電菓子センサ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
分を含む上記の熱変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
５図は、本発明一実施例のシステムブロック図であシ、
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ＸＸ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６図に示すと
と（、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。

しかしながら、フィルター１７のカットオフ周波数帯の
選定のしかたにより、圧電素子センサ１に対する環境湿
度の影響度合が変れることを見出した。すなわち、本来
、被加熱物１２から発生する蒸気により、被加熱物の調
理終了を検知するわけであるが、その時、排気路８の環
境湿度は、異常に高く、したがってフィルター１７のカ
ットオフ周波数の選び方（例えば、２０　Ｈｚ帯）によ
っては、第７図に示すように、同じ温度Ｔにおいても湿
度で圧電素子センサ１の出力電圧が大きくバラつくこと
がわかった。ところが、フィルター１７のカットオフ周
波数帯を４Ｈｚ帯付近に選んだ場合、湿度の影響は殆ん
ど影響を受けないことを実験的に確認した。このことは
、前記したような簡単に温度補正が、かけられる重要な
性質を意味する。この圧電素子センサ１は、温度、湿度
の両者ともに反応するので、このようにフィルター１７
のカットオフ周波数の選定のしかたで他の影響（湿度）
をなくしたものと考えられる。そこで第８図に示すよう
に、圧電素子センサ１の出力信号全上記４Ｈｚ帯までの
通過帯域をもつフィルターｔ−ｍ成するべく、ローパス
フィルター２７゜２８を構成した。

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１ａ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。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れるの
で、雰囲気温度によらず、くシかえし同じ皺の被加熱物
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−を使用しておシ、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９図に示すように圧電素子センサ１、補正素子
６を槌脂ａ５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の温度が同じになシ
、かつ温水蒸気の混入がなく補正素子６による正確な補
正が可能となるほか、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
果かえられる。

（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かつ環境湿度の影響
の受けにくい周波数帯を選定したので、温度補正のみの
簡単な構成で、確実に電子レンジをくシかえし使用して
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シが可能となる。

（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
電源が必要であシ、センサの保守の面で繁雑なのに比べ
て、圧−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
の取シ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５図は同システムブロック図、第６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７図は環境湿度に対する圧電素
子センサの出力電圧を示す特性図、第８図は同ろ波器の
回路構成図、第９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１０図は従来の温度セ
ンサを用いた本体構成ブロック図、第１１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・・・・・・比較器、２３・・
・・・・制御手段、２４・・・・・・付勢手段、３５・
・・・・・脂脂。代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図　　　　　　１−　圧を米子でンサ２．３−電　槌第２図第３１！１７１１　　　次　　犠１＜　　　　（）ｌｚノ第４図２０　　　６Ｄｑｏ＠ｔ！！］気温浅（”Ｃ）第６図第７図雰囲　気湿鷹　Ｔ　じｃ）第１θ図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（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、前記加熱手段の付勢手
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、前記ろ波器のカットオフ周
波数帯を４ヘルツ付近に設ける構成とした圧電素子セン
サ付電子レンジ。
（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）圧電素子センサ、および前記補正素子は、樹脂で
一体モールドした構成と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。