JPH01250052A - 圧電素子応用センサ - 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、圧電素子に関し、特に電子レンジ関係の湿度
センサに関するものである。

従来の技術 従来この種の湿度センサとしては、第６図に示すように
センサチップ２５、ヒータ２６、樹脂ペース２７、メツ
シュカバー２８、端子２９で構成されている。センサチ
ップ２５は、湿度によりその抵抗値が変化するので、制
御器は、基準電圧と抵抗とで分割された電圧により、電
子レンジの調理状態の検出を行なっていた。ヒータ２６
は、電子レンジに用いた場合、食品のガス、油等により
センサチップが汚れるのでリフレッシュをするためのも
のであり、メツシュカバー２８は、防風用でヒータ２６
の省電力化のために用いている。

（ナミョナルテクニカルレポートＶｏ１．２９　Ｎα３
ＴＡＮ１９８３） また、第７図に示すように超音波マイクを温度センサと
して用いた場合を説明する。

マイクは、圧電素子１、スペーサ３０、端子３１、振動
部３２、ケース３３、リード線３４、内リング３５、端
子板３６、シリコンゴム３７から構成されている。食品
の調理状態の検出に関しては、特開昭６２−１１２９２
９号公報に示している。

発明が解決しようとする課題 しかしながら上記のように湿度センサを用いると、調理
中に食品中のガスや油などが湿度センサに付着して検出
感度が落ちてくるため、−回の調理毎にリフレッシュ加
熱処理用のヒータなどで湿度センサの付着物を蒸発させ
なければならず、余分な電力やコストが発生する上、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の抵抗、
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（ことになり管理が困難であった。

また、超音波マイクを用いた場合そのケースの形状が共
振周波数、振動等の考慮がいり、複雑である主圧電素子
の温度特性により、電子レンジで食品を繰りかえし加熱
を行なうと、圧電素子１を取り付けた排気部の温度が上
昇するので、その排気部の雰囲気温度条件、検出される
圧電素子の分極電流も低下し、同じ量の食品を加熱した
ところ加熱終了時間が一定にならない問題点があった。

また、圧電素子は、絶縁体に近（、環境湿度が高いとリ
ーク電流が増えたり、圧電素子自体が湿度の影響を受け
やすい問題点があった。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明の湿度センサは、金
属板上に接着された圧電素子と、圧電素子の出力電圧の
低下を補う補正素子と、湿度の影響を防ぐために圧電素
子、補正素子、金属板上に透湿性のないモールド材で一
体封止する構成としたものである。

作　　用 本発明によれは、圧電素子、補正素子はともに雰囲気温
度と等しくなり、圧電素子の特性に悪影響を与える湿度
の侵入を防ぎ簡単な構成で食品の調理具合を検出する作
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図は、本発明の一実施例の湿度センサ１１の断面図
である。チタン酸鉛系の圧電素子１に一対の蒸着された
第一の電極２が施され、接着剤３で金属板４上に電気的
に接触し接着されている。

５は、金属板から導出された第１のリード線（アースへ
接続される）、６は温度補正素子、７は、圧電素子１の
他端の電極を導出する第２のリード線、８は温度補正素
子の電極でその一端が金属板上に電気的に接触し、他端
は第３のリード線９で導出される。なお、第２、第３の
リード線は電気的に絶縁されている。１ｏは、樹脂で環
境湿度の影響を防ぐために圧電素子１、金属板４、補正
素子６、第１、第２、第３のリード線の導出部を透湿性
のないモールドし、一体に封止されている。

これらにより圧電素子湿度センサ１１を構成している。

第２図は本発明の圧電素子１を有する電子レンジの本体
構成図である。食品１２を出し入れする加熱室１３と、
食品１２を高周波加熱するマグネトロン１４、加熱室排
気部１５に設けた圧電素子湿度センサ１１、マグネトロ
ン１４を冷却する冷却ファン１６、冷却ファン１６の風
を一部加熱室へ送風するダクト１７、圧電素子湿度セン
サ１１の出力の出力信号をろ波するろ波器１Ｂ（以後フ
ィルターと呼ぶ）、フィルター１８の信号を増幅する増
幅器１９、制御器２ｏで構成されている。

食品１２の沸とう検知は次のように行なわれる。

加熱室１３内には食品１２が配され、マグネトロン１４
の冷却風の一部は、冷却ファン１６によりダクト１７を
介して加熱室１３内に導かれる。冷却風の一部を実矢線
２１で食品１２から発生する水分等の気体を点火線２２
で示している。

冷却風と、食品１２から発生する水分等をふくんだ気体
は、排気部１５をとお−て加熱室１３外部へ排出される
。ここで、第３図に、水４００　ｏ　ｃを加熱した場合
の圧電素子湿度センサ１１の信号と雑音についての出力
電圧波形例を示す。ａは、加熱室１３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。圧電素子湿度センサ１１
に暖かい水蒸気を含んだ温風があたることによって０〜
５０Ｈ２帯で大きい信号がでていることがわかる。

イは、加熱室１３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
電素子湿度センサ１１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
素子湿度センサ１の出力信号を上記０から５ＱＨ２帯の
通過帯域をもつフィルター１８を構成するべく、バイパ
スフィルター２３、ローパスフィルター２４でバンドパ
スフィルターを作成している。このフィルター１８の信
号を増幅器１９で増幅した信号を制御器２０が検出し、
マグネトロン１４のオンオフを制御する。

第５図は、雰囲気温度（排気部１５）と圧電素子湿度セ
ンサ１１の出力信号の特性図である。この図より、雰囲
気温度上昇とともに出力電圧が低下していることがわか
る。そこで金属板上に構成した補正素子６で、その出力
信号低下分を補正することによって同量の食品を（り返
し加熱しても同じ時間で調理が終了することになるもの
である。

なお、圧電素子１、補正素子６と、金属板は、接着剤で
接合し、かつ電気的に短絡されており、構成が簡単にな
り熱応答性がよくなる効果を有する。

また、金属板と、圧電素子の熱膨張率のほぼ等しい材料
を用いることによって、熱膨張率の違いによる不要な歪
から発生する誤差電圧の発生を防ぐ効果がある。

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
果が得られる。

（１）金属板上に構成した圧電素子および圧電素子の温
度特性を補償する温度補正素子、さらにこれらを樹脂で
モールドし、圧電素子の検出電流の湿気によるリークを
防止しているので、簡単な構成で食品の安定な加熱状態
の検出ができる。

（２１圧電素子の熱的変化の応答で食品の加熱状態を検
出しているので、金属板の形状、圧電素子、補正素子の
配置など非常にフレキシブルで設計が容易であり、また
、油などの汚れをとりのぞくヒータもいらず軽薄化、コ
ンパクト化が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の圧電素子応用センサの断面
図、第２図は同本体構成図、第３図は同圧電素子湿度セ
ンサの出力波形図、第４図は同フィルターの構成図、第
５図は同雰囲気温度と圧電素子湿度センサの温度特性図
、第６図は従来の湿度センサの構成図、第７図は従来の
超音波マイクの構成図である。 １・・・・・・圧電素子、２．８・・・・・・電極、３
・・・・・・接着剤、４・・・・・・金属板、５．７．
９・・・・・・リード線、６・・・・・・温度補正素子
、１０・・・・・・樹脂。 １−ｍ−圧電素子 ２．８・−電　極 ４−金Ａ凝 ＩＯ−掛　脂 第１図 １／ 第２図 １ｑ 第３図 第４図 第５図 ２０　　５７１　　　９０島 雰　囲　　気　ブエ　洟　　じＣノ 第６図 第７図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属板もしくは導電性を有する板体上に、それぞ
   れ一対の電極を有し前記電極のそれぞれの一端が電気的
   に接続された圧電素子および温度補正素子と、前記金属
   板もしくは板体、および前記圧電素子、前記温度補正素
   子のそれぞれの他端より導き出されるリード線と、前記
   金属板もしくは板体、前記圧電素子、前記温度補正素子
   、前記リード線の導出部を樹脂で一体モールドする構成
   とした圧電素子応用センサ。
2. （２）圧電素子、温度補正素子は、金属板もしくは板体
   に接着剤で接合する構成とした特許請求の範囲第１項記
   載の圧電素子応用センサ。
3. （３）金属板もしくは板体と、圧電素子の熱膨張率はほ
   ぼ等しい材料で構成した特許請求の範囲第１項記載の圧
   電素子応用センサ。
4. （４）樹脂は、透湿性のないもので一体モールドする構
   成とした特許請求の範囲第１項記載の圧電素子応用セン
   サ。