JPH06337277A

JPH06337277A - マイクロ波検出器

Info

Publication number: JPH06337277A
Application number: JP12676593A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Hirama; 昌弘平間; Teruo Nakagawa; 輝男中川; Masami Koshimura; 正己越村
Original assignee: Mitsubishi Materials Corp
Current assignee: Mitsubishi Materials Corp
Priority date: 1993-05-28
Filing date: 1993-05-28
Publication date: 1994-12-06

Abstract

(57)【要約】【目的】簡単な構成で、小型化でき、迅速にマイクロ
波を検出する。【構成】マイクロ波検出器１５はサーミスタ素体１１
にリード１２，１３が接続されたリード付き第１サーミ
スタ１０を備える。リード１２，１３がマイクロ波Ｍの
照射される位置に設けられ、マイクロ波照射時に高周波
電流を誘起してサーミスタ素体１１を自己発熱させるよ
うに構成される。第１サーミスタ１０の近傍のマイクロ
波Ｍが照射されない位置に第１サーミスタ１０と同一構
成の環境温度測定用のリード付き第２サーミスタ２０を
設けると、輻射熱等で環境温度が上昇している場合の検
出誤差を取り除くことができる。リード１２及び１３に
マイクロ波Ｍが照射されると、リード１２，１３に高周
波電流が誘起され、この高周波電流によりサーミスタ素
体１１が自己発熱し、サーミスタ１０の抵抗値が変化す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリード付きサーミスタを
備えたマイクロ波検出器に関する。更に詳しくは電子レ
ンジの自動調理用センサに又はマイクロ波を用いた各種
装置に適するマイクロ波検出器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の検出器として、高周波加
熱装置に設けられ、マグネトロンの発振周波数の１／４
波長より短いアンテナと、このアンテナで受信した電波
を検波する検波回路を備え、これらにより被加熱物の加
熱進行状態を検出する解凍センサが提案されている（特
開平１−２４８４９０）。また、導波管の終端に導波管
に対してインピーダンス整合されたサーミスタを取付
け、導波管の伝送電力をこのサーミスタに吸収させ、こ
のサーミスタの温度上昇等からマイクロ波を検出する、
サーミスタによる極超短波電力検出器が開示されている
（例えば「サーミスタとその応用」加藤洋吉著，第１０
０頁〜第１０２頁，昭和３０年３月１０日発行，ＯＨＭ
文庫）。更に、本出願人はサーミスタ素子の感温部に電
波吸収体を備えたマイクロ波センサを特許出願した（特
開平５−５２８８９）。このマイクロ波センサはマイク
ロ波照射によって生じる電波吸収体の温度上昇をサーミ
スタで検出するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記解凍セン
サは検波回路を必要とし、検出回路が複雑になる欠点が
ある。また上記サーミスタによる極超短波電力検出器は
導波管を要するため小型化できない不具合がある。更に
上記マイクロ波センサは電波吸収体とサーミスタの組合
せにより構成されるため、サーミスタ単体と比較して熱
応答が遅くマイクロ波の検出が迅速でない問題点があっ
た。本発明の目的は、簡単な構成で、小型化でき、迅速
にマイクロ波を検出するマイクロ波検出器を提供するこ
とにある。

【０００４】

【課題を解決するための手段】図１及び図３に示すよう
に、本発明のマイクロ波検出器１５はサーミスタ素体１
１にリード１２，１３が接続されたリード付き第１サー
ミスタ１０を備える。その特徴ある構成は、リード１
２，１３がマイクロ波Ｍの照射される位置に設けられ、
マイクロ波照射時に高周波電流を誘起してサーミスタ素
体１１を自己発熱させるように構成されたことにある。

【０００５】なお、図３に示すように、第１サーミスタ
１０の近傍のマイクロ波Ｍが照射されない位置に第１サ
ーミスタ１０と同一構成の環境温度測定用のリード付き
第２サーミスタ２０を設けると、輻射熱等で環境温度が
上昇している場合の検出誤差を取り除くことができ、好
ましい。また、これらのサーミスタ１０及び２０をビー
ド形サーミスタ又はガラス封入サーミスタにより構成す
ると、マイクロ波検出器を小型化でき好ましい。更に、
これらのサーミスタ１０及び２０のリード１２，１３及
び２２，２３をＮｉ５８％，Ｆｅ４２％合金の心金の外
側に２０〜２８％のＣｕ被覆をしたジュメット線(dumet
wire)により構成するとその熱膨張係数がサーミスタ素
体のそれに近似して好ましい。これらのリードの直径は
少なくとも０．０５ｍｍ程度、またマイクロ波を受ける
部分のリードの長さはマイクロ波を受けた時にリードが
スパークしにくい長さにする。

【０００６】

【作用】リード１２及び１３にマイクロ波Ｍが照射され
ると、リード１２，１３に高周波電流が誘起される。こ
の高周波電流によりサーミスタ素体１１が自己発熱し、
サーミスタ１０の抵抗値が変化する。マイクロ波検出器
の出力は、好ましくは２つのサーミスタ１０及び２０を
それぞれ抵抗計に接続し、サーミスタの各抵抗値を温度
に変換することにより検出する。図２に示すようなブリ
ッジ回路を構成して、電圧出力からマイクロ波検出器の
出力を求めてもよい。

【０００７】なお、マイクロ波Ｍが構成する直線偏波の
電界の方向Ｅに対してリード１２及び１３の配線方向が
なす角度φが０゜から６０゜の範囲にあるとき、この角
度φが０゜のときが高周波電流は最も多く誘起され、６
０゜のときが高周波電流は少なくなる。６０゜を越える
と高周波電流は殆ど流れなくなりマイクロ波検出機能が
低下する。

【０００８】

【実施例】次に、本発明の実施例を図面に基づいて詳し
く説明する。図１及び図３に示すように、マイクロ波検
出器１５は２つのリード付きサーミスタ１０及び２０を
備え、電子レンジの筺体３０の窓孔３１に取付けられ
る。サーミスタ１０はマイクロ波Ｍが照射される位置
に、サーミスタ２０は環境温度測定用であってマイクロ
波Ｍが照射されない位置にそれぞれ配置される。具体的
には、中央に横長の角孔４１が形成されたガラス布エポ
キシ基板のプリント基板４０にこの角孔４１を縦断する
ようにサーミスタ１０及び２０が配設される。

【０００９】これらのサーミスタ１０及び２０は、小型
のＮＴＣビード形サーミスタであって互いに同一に構成
される。ビード形のサーミスタ素体１１及び２１の両端
には一対のジュメット線からなるリード１２，１３及び
２２，２３がそれぞれ接続される。この例ではこれらは
それぞれ三菱マテリアル（株）製のＧＡ１３シリーズの
サーミスタであって、２５℃における抵抗値は２ｋΩで
あって、Ｂ定数は３４７０Ｋである。サーミスタ素体１
１及び２１はそれぞれ直径１．６ｍｍで長さ２．５ｍｍ
の寸法を有し、リードを含めたサーミスタの全長は２０
ｍｍである。

【００１０】角孔４１のｚ方向の中央にサーミスタ素体
１１及び２１が配置され、リード１２，１３及び２２，
２３の各端部は基板４０上の電極パッド４２及び４３に
それぞれはんだ付けされる。これらのリード１２，１３
及び２２，２３は電子レンジの高さ方向、即ち図ではｚ
方向に平行（図４参照、φ＝０゜）に配置される。この
リード１２，１３の角孔４１から露出する部分は、後述
するボックス５０の角孔５１の孔のｚ方向の長さより大
きい。２組の電極パッド４２及び４３には基板４０に垂
直に４本のエナメル被覆のリード４４がそれぞれはんだ
付けされる。

【００１１】サーミスタ１０及び２０を搭載したプリン
ト基板４０はボックス５０の底面に接着剤により接着さ
れる。このボックス５０は内側の寸法が縦４０ｍｍ、横
４０ｍｍ、厚さ１０ｍｍである。このボックス５０はサ
ーミスタ２０に対してマイクロ波の遮蔽板としての機能
を具備するために、電気伝導性の良い銅，ステンレスス
チール，アルミニウム等から選ばれる。この例ではアル
ミニウム製である。ボックス５０の底面は電子レンジの
内部に面し、そこにはプリント基板４０の角孔４１より
小さい、サーミスタ１０のみ露出させるための角孔５１
が形成される。角孔５１は図のｚ方向（リード方向）の
長さが５〜１５ｍｍで、図のｙ方向の長さが１０ｍｍ〜
３０ｍｍである。この例では角孔５１の寸法は１０ｍｍ
（ｚ方向）×１５ｍｍ（ｙ方向）である。

【００１２】ボックス５０の底面はその外側からプレー
ト６０で被覆される。このプレート６０はマイクロ波を
透過する耐熱性のある薄板であって、マイカ、テフロ
ン、ポリスチレン等から選ばれる。この例ではマイカで
ある。プレート６０は電子レンジ内で生じた水蒸気、油
滴等がサーミスタ１０に付着するのを防止する。またボ
ックス５０の開口部は塵埃等がボックス内に入ってサー
ミスタ１０，２０に付着しないように、絶縁性材料から
なる蓋７０で被覆される。蓋７０は前述したリード４４
が挿通する直径１ｍｍの孔７１を４個有する。

【００１３】プレート６０とボックス５０と蓋７０のそ
れぞれ四隅に４本のボルト８１を貫通してナット８２で
螺合することにより、マイクロ波検出器１５が組立てら
れる。この組立てられたマイクロ波検出器１５は、検出
器の外形と同一の面積を有する電子レンジの筺体３０の
窓孔３１にはめ込まれる。具体的には、窓孔３１の孔縁
には上フランジ３４及び下フランジ３５がネジ３２及び
３３で固着され、これらのフランジ３４及び３５にボッ
クス５０を挿入した後、ボックス５０の上面及び下面に
フランジ３４及び３５を介してそれぞれネジ３６及び３
７を締付けることによりマイクロ波検出器１５は窓孔３
１に固着される。

【００１４】次に、蓋７０の孔７１から引き出した２対
のリード４４，４４をそれぞれ抵抗計（図示せず）に接
続した。そして図示しない電子レンジのマグネトロンか
らマイクロ波検出器１５にマイクロ波Ｍを照射した。こ
こで電子レンジの出力を５０Ｗ，１００Ｗ，２００Ｗ及
び４６０Ｗの４段階に切換えてマイクロ波Ｍをそれぞれ
１分間ずつ照射した。マイクロ波の照射によりこれらの
リード１２及び１３に高周波電流が誘起され、サーミス
タ１０のサーミスタ素体１１は電子レンジの出力に応じ
て自己発熱し抵抗値が低下した。一方、サーミスタ２０
のサーミスタ素体２１はサーミスタ１０近傍の環境温度
の上昇によりその抵抗値が低下した。抵抗計でサーミス
タ１０及び２０の抵抗を測定し、サーミスタ特性から温
度を求めた。検出器の出力はサーミスタ１０の温度から
サーミスタ２０の温度を差し引いた値とした。これらの
結果を図６に示す。

【００１５】また、サーミスタ１０のサーミスタ素体１
１の自己発熱程度を調べるため、電子レンジの高さ方
向、即ち図ではｚ方向（マイクロ波Ｍの電界の方向Ｅ）
に対するサーミスタ１０のリード１２及び１３の配線方
向のなす角φが図４に示される０゜，図５に示される４
５゜及び図示しない９０゜になるように検出器の取付け
角度を変え、それぞれ電子レンジの出力を５０Ｗ，１０
０Ｗ，２００Ｗ及び４６０Ｗの４段階に切換えてマイク
ロ波Ｍをそれぞれ１分間ずつ照射した。これらの結果を
図７に示す。図６及び図７から明かなように、φ＝０゜
及びφ＝４５゜では、電子レンジの出力の増加に対して
検出器の出力が非直線的ではあるが増加しており、実施
例の検出器１５がマイクロ波検出器として機能している
ことが判明した。なお、上記例では検出器の出力を調べ
るため、２対のリード４４，４４に抵抗計をそれぞれ接
続したが、図２に示すブリッジ回路により検出器の出力
を測定してもよい。この回路では、サーミスタ１０に抵
抗Ｒ₁を、サーミスタ２０に抵抗Ｒ₂をそれぞれ直列に接
続し、これらを並列に接続してその両端子ａとｂを入力
端子とする。またサーミスタ１０と抵抗Ｒ₁の接続点Ｂ
に端子ｃを接続し、サーミスタ２０と抵抗Ｒ₂の接続点
Ｃに端子ｄを接続し、両端子ｃとｄを出力端子とする。
入力端子ａとｂに直流電圧Ｖ_INを印加し、この時の出力
端子ｃとｄの出力電圧Ｖ_OUTを測定することにより２つ
のサーミスタ１０，２０の抵抗値の差、即ち実質的なマ
イクロ波による温度上昇値が求められる。

【００１６】

【発明の効果】以上述べたように、従来のマイクロ波検
出器が複雑な検波回路やスペースを多く占める導波管を
必要としたのに対して、本発明のマイクロ波検出器はそ
の基本構成がリード付きサーミスタだけであるため、簡
単な回路構成で僅かなスペースで済む優れた効果があ
る。また、リードに高周波電流を誘起させてサーミスタ
素体を自己発熱させてその抵抗値の変化量からマイクロ
波強度を検出するため、従来の電波吸収体を用いた検出
器と異なり迅速にマイクロ波を検出できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例のマイクロ波検出器の縦断面図。

【図２】そのマイクロ波検出器を含む検出回路図。

【図３】そのマイクロ波検出器の組立斜視図。

【図４】図１のＡ矢視図。

【図５】そのマイクロ波検出器をｚ方向に対して４５゜
傾斜させた図４に対応する図。

【図６】その電子レンジ出力に対するマイクロ波検出器
の出力特性図。

【図７】そのマイクロ波検出器をｚ方向に対して傾斜さ
せたときの検出器の出力特性図。

【符号の説明】

Ｍマイクロ波Ｅマイクロ波の電界の方向１０リード付き第１サーミスタ１１サーミスタ素体１２，１３リード１５マイクロ波検出器２０リード付き第２サーミスタ２１サーミスタ素体２２，２３リード

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者越村正己埼玉県秩父郡横瀬町大字横瀬2270番地三菱マテリアル株式会社セラミックス研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】サーミスタ素体(11)にリード(12,13)が
接続されたリード付き第１サーミスタ(10)を備え、前記リード(12,13)がマイクロ波(M)の照射される位置に
設けられ、前記マイクロ波照射時に高周波電流を誘起し
て前記サーミスタ素体(11)を自己発熱させるように構成
されたことを特徴とするマイクロ波検出器。
【請求項２】第１サーミスタ(10)の近傍のマイクロ波
(M)が照射されない位置に前記第１サーミスタ(10)と同
一構成の環境温度測定用のリード付き第２サーミスタ(2
0)が設けられた請求項１記載のマイクロ波検出器。
【請求項３】第１及び第２サーミスタ(10,20)がビー
ド形サーミスタ又はガラス封入サーミスタである請求項
２記載のマイクロ波検出器。
【請求項４】第１サーミスタ(10)のリード(12,13)及
び第２サーミスタ(20)のリード(22,23)がそれぞれジュ
メット線からなる請求項３記載のマイクロ波検出器。