JPH0240546A - boiling sensor - Google Patents

boiling sensor

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Publication number
JPH0240546A
JPH0240546A JP63192448A JP19244888A JPH0240546A JP H0240546 A JPH0240546 A JP H0240546A JP 63192448 A JP63192448 A JP 63192448A JP 19244888 A JP19244888 A JP 19244888A JP H0240546 A JPH0240546 A JP H0240546A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
output
boiling
piezoelectric element
circuit
capacitor
Prior art date
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Pending
Application number
JP63192448A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Takashi Kashimoto
隆 柏本
Koji Yoshino
浩二 吉野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP63192448A priority Critical patent/JPH0240546A/en
Publication of JPH0240546A publication Critical patent/JPH0240546A/en
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  • Investigating Or Analyzing Materials Using Thermal Means (AREA)
  • Investigating Or Analyzing Materials By The Use Of Electric Means (AREA)

Abstract

PURPOSE:To stabilize an output in a simple constitution having a small number of parts by outputting a voltage obtained by converting a polarized current of a piezoelectric element from an impedance converting circuit, and comparing the output with the output of a setting means. CONSTITUTION:A pair of electrodes are evaporated on both surfaces of a piezoelectric element 1. One electrode is electrically bonded to a metal case 3. A polarized current is generated with heat at the time of boiling. A resistor 6 having high resistance, a capacitor 7 and an impedance converting circuit 8 are attached to a substrate 11 and electrically connected to the element 1 in parallel. Those parts are molded with a resin 12 and sealed together with a case 3 as a unitary body. Therefore, intrusion of moisture from the outside is prevented. The change in high resistance of the resistor 6 is prevented. The output of a sensor 13 is stabilized. The output signal from the element 1 is increased in the resistor 6. Noises are decreased in the capacitor 7. The boiling state can be detected from the output voltage from the circuit 8 and the preset voltage from a setting means 14 only with a circuit constitution having the comparing means for the values from the outside. At this time, an integrating circuit comprising the capacitor 7 and the internal resistance of the element 1 is used.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は沸騰センサに関し、特に電子レンジに用いられ
て、被加熱物(以後食品と呼ぶ)から発生する水蒸気を
検知して制御を行なうためのものであって、検出素子と
して圧電素子を用いた沸騰センサに関するものである。
[Detailed Description of the Invention] Industrial Application Field The present invention relates to a boiling sensor, and in particular to a boiling sensor used in a microwave oven to detect and control water vapor generated from an object to be heated (hereinafter referred to as food). The present invention relates to a boiling sensor using a piezoelectric element as a detection element.

従来の技術 従来の沸騰センサとして、湿度センサを利用したものが
ある。このような湿度センサとして、第7図に示すよう
にセンサチップ23、ヒータ24、樹脂ベース25、メ
ツシュカバー26、端子27で構成されたものがある。
2. Description of the Related Art Some conventional boiling sensors utilize humidity sensors. One such humidity sensor includes a sensor chip 23, a heater 24, a resin base 25, a mesh cover 26, and a terminal 27, as shown in FIG.

センサチップ23け湿度によりその抵抗値が変化する。The resistance value of the sensor chip 23 changes depending on the humidity.

この抵抗値変化にもとづき、図外の制御器か、基準電圧
と抵抗で分圧された電圧により、電子レンジの調理の状
態を検出している。
Based on this change in resistance value, the cooking status of the microwave oven is detected by a controller (not shown) or by a voltage divided by a reference voltage and a resistor.

また、沸騰状態の検出の簡易な方法として、従来、圧電
素子への水蒸気の熱の授受により発生する分極電流を検
出するものがある。検出する回路構成としては、圧電素
子の出方を、フィルター回路、増幅回路、平滑回路を通
してから、設定手段と比較するようになっている(たと
えば、特開昭61−269890号公報)。
Furthermore, as a simple method for detecting a boiling state, there has conventionally been a method of detecting a polarization current generated by transfer of heat from water vapor to a piezoelectric element. The circuit configuration for detection is such that the output of the piezoelectric element is passed through a filter circuit, an amplifier circuit, and a smoothing circuit, and then compared with a setting means (for example, Japanese Patent Laid-Open No. 61-269890).

発明か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。このため、−回の調理ごとにリフレ
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。そのうえ、抵抗両端の電圧を制御信号として用いて
いるので、製品を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値、抵抗器の抵抗値、電源の電圧
値など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、管理が困難である。
Problems to be Solved by the Invention However, when a humidity sensor is used as described above, gas, oil, etc. in the food adhere to the humidity sensor during cooking, resulting in a decrease in detection sensitivity. For this reason, it is necessary to evaporate the deposits on the humidity sensor using a heater for refresh heat treatment or the like after each cooking cycle, resulting in extra power and cost. Furthermore, since the voltage across the resistor is used as the control signal, when producing a large number of products, variations in the resistance of each component such as the humidity sensor, the resistance of the resistor, the voltage of the power supply, etc. This leads to signal variations and is difficult to manage.

また、圧′fti、素子を用いた場合の検出回路の構成
では、部品点数が多く、増幅回路のゲインの調整を要し
、フィルター回路のカットオフ周波数にバラツキがある
などの課題がある。
Further, in the configuration of the detection circuit using the pressure 'fti, element, there are problems such as a large number of parts, the need to adjust the gain of the amplifier circuit, and variations in the cutoff frequency of the filter circuit.

そこで本発明はこのような問題点を解決し、圧電素子を
用いたものでありながら、部品点数が少ない簡単な構成
で、安定した出力信号の得られる沸騰センサを得ること
を目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve these problems and provide a boiling sensor that uses a piezoelectric element, has a simple configuration with a small number of parts, and can provide a stable output signal.

課題を解決するための手段 上記目的を達成するため本発明の沸騰センサは、沸騰時
の熱を受けて分極電流を発生する圧電素子と、この圧電
素子と電気的に並列に接続されかつ樹脂によりモールド
されて、前記圧電素子とともにケース内に封入された高
抵抗、容量およびインピーダンス変換回路と、沸騰時に
おける前記インピーダンス変換回路の出力に対応する値
を設定可能な設定手段と、前記インピーダンス変換回路
の出力と設定手段の出力とを比較する比較手段とで構成
したものである。
Means for Solving the Problems In order to achieve the above object, the boiling sensor of the present invention includes a piezoelectric element that generates a polarized current upon receiving heat during boiling, and a piezoelectric element that is electrically connected in parallel with the piezoelectric element and made of resin. a high resistance, capacitance and impedance conversion circuit molded and enclosed in a case together with the piezoelectric element; a setting means capable of setting a value corresponding to the output of the impedance conversion circuit at the time of boiling; It is composed of comparison means for comparing the output with the output of the setting means.

作  用 上記構成によれば、圧電素子の分極電流は、高抵抗で電
圧に変換される。また容量と、圧電素子の内部抵抗とで
積分回路を構成し、それらによりカットオフ周波数が決
まるフィルターとなる。インピーダンス変換回路によっ
て、高抵抗で検出された電圧がそのまま出力され、これ
を設定手段の出力と比較することによって、簡易な構成
で沸騰を検出する作用を有する。高抵抗、容量およびイ
ンピーダンス変換回路は、樹脂によりモールドされて、
圧電素子とともにケース内に封入されているため、外部
からの湿気の混入が防止されて出力信号が安定化する。
Operation According to the above configuration, the polarization current of the piezoelectric element is converted into voltage with high resistance. Furthermore, the capacitance and the internal resistance of the piezoelectric element constitute an integrating circuit, which serves as a filter whose cutoff frequency is determined. The impedance conversion circuit outputs the voltage detected at the high resistance as it is, and by comparing this with the output of the setting means, boiling can be detected with a simple configuration. High resistance, capacitance and impedance conversion circuits are molded with resin.
Since it is enclosed in a case together with the piezoelectric element, it prevents moisture from entering from the outside and stabilizes the output signal.

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。
EXAMPLE Hereinafter, an example of the present invention will be described based on the accompanying drawings.

第1図は、本発明の一実施例の沸騰センサ13の構成図
である。チタン酸鉛系の圧電素子lの両面に一対の電極
2を蒸着し、itr!@2の一方を金属ケース3に接着
剤4で電気的に接触するように接着している。11は基
板で、この基板ttr:Fi、金属ケース3に接続され
たリード線5と、高抵抗6と、容fk(以下コンデンサ
と呼ぶ)7と、FETにて構成されたインピーダンス変
換回路8とが取付けられている。第2図に示すように、
これら高抵抗6、コンデンサ7およびインピーダンス変
換回路8は、圧電素子lと電気的に並列に接続されてい
る。9はインピーダンス変換回路8に電源を供給するリ
ード線、tohインピーダンス変換回路8の出力リード
線である。基板ll上の構成部品は樹脂12にてモール
ドされてお秒、また基板11と金属ケース3とは一体に
封止されている。
FIG. 1 is a configuration diagram of a boiling sensor 13 according to an embodiment of the present invention. A pair of electrodes 2 are deposited on both sides of a lead titanate-based piezoelectric element l, and itr! One side of @2 is bonded to the metal case 3 with an adhesive 4 so as to make electrical contact. Reference numeral 11 denotes a board, which includes a lead wire 5 connected to the board ttr:Fi, a metal case 3, a high resistance 6, a capacitor fk (hereinafter referred to as a capacitor) 7, and an impedance conversion circuit 8 composed of an FET. is installed. As shown in Figure 2,
These high resistance 6, capacitor 7, and impedance conversion circuit 8 are electrically connected in parallel with the piezoelectric element 1. 9 is a lead wire that supplies power to the impedance conversion circuit 8, and is an output lead wire of the toh impedance conversion circuit 8. The components on the substrate 11 are molded with a resin 12, and the substrate 11 and the metal case 3 are integrally sealed.

第2図は、沸騰センサ130回路図である。ここで14
ti沸騰終了状態の信号値を設定する設定手段である。
FIG. 2 is a circuit diagram of boil sensor 130. here 14
ti is a setting means for setting a signal value of a boiling end state.

15は比較手段で、インピーダンス変換回路8であるF
ETの出力と、設定手段14の出力とを比較する。沸騰
センサ13の内部には、インピーダンス変換回路8と直
列に接続された抵抗16が設けられている。
15 is a comparison means, and F which is an impedance conversion circuit 8
The output of ET and the output of setting means 14 are compared. A resistor 16 connected in series with the impedance conversion circuit 8 is provided inside the boiling sensor 13 .

第3図は沸騰センサ13を用いた電子レンジの全体構成
図である。この電子レンジは、加熱室17と、マグネト
ロン18と、冷却ファン19と、排気路20とを有して
い゛る。21け食品、22は制御手段である。
FIG. 3 is an overall configuration diagram of a microwave oven using the boiling sensor 13. This microwave oven has a heating chamber 17, a magnetron 18, a cooling fan 19, and an exhaust path 20. 21 is a food product, and 22 is a control means.

食品21がマグネトロンで高周波加熱され、やがて沸騰
して水蒸気が発生し、冷却ファン19の風により沸騰セ
ンサ13の金属ケース3に当たり、圧電素子1に熱変化
を与えるものである。
The food 21 is heated with high frequency by a magnetron, and eventually boils to generate water vapor, which hits the metal case 3 of the boiling sensor 13 by the wind of the cooling fan 19, causing a thermal change to the piezoelectric element 1.

第4図は、圧v!L素子lに直流(DC)から20Hz
の交流までの帯域の電圧を印加したときの、Six時の
出力信号と、コンデンサ(CG) 7 e付加した場合
と付加しない場合の沸騰前の出力信号との変化を示す。
Figure 4 shows the pressure v! 20Hz from direct current (DC) to L element l
It shows the change in the output signal at Six and the output signal before boiling when a capacitor (CG) 7e is added and when it is not added when a voltage in the band up to AC is applied.

コンデンサ7を付加した場合には付加しない場合に比べ
沸騰前の信号レベルが落ちており(約10dB) 、!
質的疋1IJ15謄時の信号レベルとのSハ比が向上し
ていることがわかる。
When capacitor 7 is added, the signal level before boiling is lower (about 10 dB) than when it is not added.
Qualitatively, it can be seen that the S ratio with the signal level at the time of IJ15 is improved.

すなわち、コンデンサ7と、圧電素子1の内部抵抗とで
積分回路を構成するので、コンデンサの容量を適当な値
(たとえば0.001μF)に選ぶことによって、フィ
ルターのカットオフ周波数が決まり、ノイズ成分を低減
することができるものである。
In other words, since the capacitor 7 and the internal resistance of the piezoelectric element 1 form an integrating circuit, the cutoff frequency of the filter is determined by selecting the capacitance of the capacitor to an appropriate value (for example, 0.001 μF), and the noise component is reduced. This is something that can be reduced.

第5図は、インピーダンス変換回路8における沸、11
!前と沸騰後の出力信号の変化を示す図である。
FIG. 5 shows the impedance conversion circuit 8 and 11.
! It is a figure which shows the change of the output signal before and after boiling.

圧電素子1に並列に接続された高抵抗(RG)6の抵抗
値を増加すると、出力信号の電圧vsが大きくなってい
ることがわかる。なお、高抵抗6の抵抗値は、100M
ρ程度が適当である。
It can be seen that as the resistance value of the high resistance (RG) 6 connected in parallel to the piezoelectric element 1 increases, the voltage vs of the output signal increases. In addition, the resistance value of high resistance 6 is 100M
Approximately ρ is appropriate.

これは、圧電素子lが水蒸気の熱変化を受けると、次の
第(11式が導き出されることによるものである。
This is because when the piezoelectric element 1 undergoes a thermal change of water vapor, the following equation (11) is derived.

V5=α・Ro・IP(ΔT)−−−−−−mここで、
αは比例定数である。IPは熱変化(ΔT)によって発
生する分@電流であり、温度の関数である。また、沸騰
した水蒸気の温度は100℃であり、その熱変化は非常
に大きいので、分FM!IC流IPも大きくなる。した
がって■sの急激な変化として観測されるものである。
V5=α・Ro・IP(ΔT)−−−−−−m Here,
α is a proportionality constant. IP is the current generated due to thermal change (ΔT) and is a function of temperature. Also, the temperature of boiling water vapor is 100 degrees Celsius, and the thermal change is very large, so FM! IC-style IP will also grow. Therefore, it is observed as a sudden change in ■s.

第6図は、比較手段15による沸騰の検出の状態を示し
ている図である。インピーダンス変換回路8の出力信号
電圧v5と、設定手段14の設定電圧とが比較手段15
によって比較され、出力信号電圧v5が設定手段14の
設定電圧以上になれば比較手段15が反転する。この反
転信号にも−とづいて、制御手段22がマ′グネトロン
18、冷却ファン19の付勢を制御するものである。
FIG. 6 is a diagram showing the state of boiling detection by the comparing means 15. The output signal voltage v5 of the impedance conversion circuit 8 and the set voltage of the setting means 14 are determined by the comparison means 15.
When the output signal voltage v5 exceeds the set voltage of the setting means 14, the comparing means 15 is inverted. Based on this inversion signal, the control means 22 controls the energization of the magnetron 18 and the cooling fan 19.

なお、インピーダンス変換回路8は、オペアンプのボル
テージフォロアなどあらゆる高入力インピーダンス用の
変換回路でもよく、上述の本発明の一実施例に限定され
るものではない。
Note that the impedance conversion circuit 8 may be any conversion circuit for high input impedance, such as a voltage follower of an operational amplifier, and is not limited to the above-described embodiment of the present invention.

し、外部にインピーダンス変換回路8を設け、リード線
をシールド線とする構成にしてもよい。
However, the impedance conversion circuit 8 may be provided externally, and the lead wire may be a shield wire.

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。
Effects of the Invention As described above, according to the present invention, the following effects can be obtained.

(1)  高抵抗、容量、インピーダンス変換回路を樹
脂でモールドし、圧電素子とともにケースに封止してh
るので、外部からの湿気の混入を防ぐことができ、リー
クによる高抵抗の抵。
(1) High resistance, capacitance, and impedance conversion circuits are molded with resin and sealed in a case together with piezoelectric elements.
This prevents moisture from entering from the outside and provides high resistance resistance due to leakage.

接値の変化を防止してその安定化がはかれ、センサの出
力信号を安定化できる。
This prevents changes in the contact value and stabilizes it, thereby stabilizing the output signal of the sensor.

(2)圧電素子に並列に接続した高抵抗で出力信号の増
加をはかれ、容量によってノイズの低減をはかるととも
に、この容量と圧電素子の内部抵抗とで積分回路を構成
しているので、第5図は同沸騰センサの沸騰前後の信号
変化を示す図、第6図は同沸騰センサによる沸騰の検出
の状態を示す図、第7図は、従来の沸騰検出用の湿度セ
ンサの構成図である。
(2) The high resistance connected in parallel to the piezoelectric element increases the output signal, and the capacitance reduces noise. This capacitance and the internal resistance of the piezoelectric element form an integrating circuit. Figure 5 is a diagram showing signal changes before and after boiling of the boiling sensor, Figure 6 is a diagram showing the state of boiling detection by the boiling sensor, and Figure 7 is a configuration diagram of a conventional humidity sensor for detecting boiling. be.

1・・・圧電素子、3・・・金属ケース、6・・・高抵
抗、7・・・容量、8・・・インピーダンス変換回路、
12・・・樹脂、13・・・沸騰センサ、14・・・設
定手段、15・・・比較手段。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Piezoelectric element, 3... Metal case, 6... High resistance, 7... Capacitance, 8... Impedance conversion circuit,
12... Resin, 13... Boiling sensor, 14... Setting means, 15... Comparing means.

代理人   森  本  義  弘 路で沸騰状態を検出できる。Agent Hiroshi Mori Moto Boiling conditions can be detected on roads.

Eight

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は本発明の一実施例の沸騰センサの断面図、第2
図は同沸騰センサの検出回路図、第3図は同沸騰センサ
を電子レンジに適用した場合の全体構成図、第4図は同
沸騰センサの周波数特性図、第 図 、疋電李j ・−ケタ4ダース −・−高th技 ・−象量 −・ インピーダンス麦ネia路 第 第2 /4−一・渡1負 庁、−比軟J歿 第4図 周 才数 (Ht) 第5 図 第に図 端 閘
FIG. 1 is a sectional view of a boiling sensor according to an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is a detection circuit diagram of the same boiling sensor, Figure 3 is an overall configuration diagram when the same boiling sensor is applied to a microwave oven, and Figure 4 is a frequency characteristic diagram of the same boiling sensor. 4 dozen digits - - High th technique - Elephant quantity - Impedance Mugineia Road 2nd / 4 - 1 Watari 1 Negative Office, - Hisoft J 歿 4th figure Zhou Age (Ht) Fig. 5 Second, the gate lock

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1、沸騰時の熱を受けて分極電流を発生する圧電素子と
、この圧電素子と電気的に並列に接続されかつ樹脂によ
りモールドされて、前記圧電素子とともにケース内に封
入された高抵抗、容量およびインピーダンス変換回路と
、沸騰時における前記インピーダンス変換回路の出力に
対応する値を設定可能な設定手段と、前記インピーダン
ス変換回路の出力と設定手段の出力とを比較する比較手
段とで構成した沸騰センサ。
1. A piezoelectric element that generates a polarized current when it receives heat during boiling, and a high resistance and capacitor that is electrically connected in parallel with this piezoelectric element, molded with resin, and enclosed in a case together with the piezoelectric element. and a boiling sensor comprising an impedance conversion circuit, a setting means capable of setting a value corresponding to the output of the impedance conversion circuit during boiling, and a comparison means for comparing the output of the impedance conversion circuit and the output of the setting means. .
JP63192448A 1988-08-01 1988-08-01 boiling sensor Pending JPH0240546A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06317675A (en) * 1993-01-13 1994-11-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Occupancy detection device
JP2012220416A (en) * 2011-04-12 2012-11-12 Ngk Spark Plug Co Ltd Sensor

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