JP3106385B2 - 高周波検出素子とそれを用いた高周波加熱装置 - Google Patents
高周波検出素子とそれを用いた高周波加熱装置Info
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- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B6/00—Heating by electric, magnetic or electromagnetic fields
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- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01K—MEASURING TEMPERATURE; MEASURING QUANTITY OF HEAT; THERMALLY-SENSITIVE ELEMENTS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- G01K7/00—Measuring temperature based on the use of electric or magnetic elements directly sensitive to heat ; Power supply therefor, e.g. using thermoelectric elements
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、高周波検出素子とそ
れを用いた高周波加熱装置に関する。
れを用いた高周波加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】高周波を利用した加熱装置において、被
加熱物が高周波により加熱されるのは、主に被加熱物内
の水分が高周波を吸収することにより加熱される。被加
熱物内の水分が多い間は高周波を吸収して加熱される
が、被加熱物内の水分が蒸発してなくなると、被加熱物
が空焼き状態となる。この空焼き状態をなくし、被加熱
物を適当な温度で加熱する方法として、下記に示すよう
な方法がある。
加熱物が高周波により加熱されるのは、主に被加熱物内
の水分が高周波を吸収することにより加熱される。被加
熱物内の水分が多い間は高周波を吸収して加熱される
が、被加熱物内の水分が蒸発してなくなると、被加熱物
が空焼き状態となる。この空焼き状態をなくし、被加熱
物を適当な温度で加熱する方法として、下記に示すよう
な方法がある。
【０００３】特開昭６２−１２３２２６号公報に記載さ
れている方法は、湿度センサとアルコールセンサを用い
るものである。つまり加熱室内に置かれた被加熱物から
発生する水蒸気やガスを加熱室外へ排気し、排気経路で
ある排気ダクトに設けた湿度センサとアルコールセンサ
で感知するものである。
れている方法は、湿度センサとアルコールセンサを用い
るものである。つまり加熱室内に置かれた被加熱物から
発生する水蒸気やガスを加熱室外へ排気し、排気経路で
ある排気ダクトに設けた湿度センサとアルコールセンサ
で感知するものである。
【０００４】特開平５−１７２８８４号公報に記載され
ている方法は、マイクロ波センサと温度センサを用いる
ものである。つまり、マイクロ波センサと温度センサに
よりブリッジ回路を構成し、加熱室内に設けたものであ
る。マイクロ波センサはサーミスタ素子と電波吸収体か
ら構成され、温度センサは電波反射体とサーミスタ素子
より構成されており、電波吸収体や電波反射体が被加熱
物側に向けられ、マイクロ波加熱時の電波吸収体や電波
反射体の温度変化をサーミスタ素子が検出するというも
のである。
ている方法は、マイクロ波センサと温度センサを用いる
ものである。つまり、マイクロ波センサと温度センサに
よりブリッジ回路を構成し、加熱室内に設けたものであ
る。マイクロ波センサはサーミスタ素子と電波吸収体か
ら構成され、温度センサは電波反射体とサーミスタ素子
より構成されており、電波吸収体や電波反射体が被加熱
物側に向けられ、マイクロ波加熱時の電波吸収体や電波
反射体の温度変化をサーミスタ素子が検出するというも
のである。
【０００５】特開昭６０ー１７０１８８号公報に記載さ
れている方法はサーミスタを用いるものである。つま
り、加熱室内に置かれた被加熱物から発生する水蒸気や
ガスを、絶対湿度センサあるいはガスセンサで感知し、
同時にサーミスタを用いてヒータによる加熱室内の温度
を制御する。
れている方法はサーミスタを用いるものである。つま
り、加熱室内に置かれた被加熱物から発生する水蒸気や
ガスを、絶対湿度センサあるいはガスセンサで感知し、
同時にサーミスタを用いてヒータによる加熱室内の温度
を制御する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記特開昭６
２−１２３２２６号公報に記載されている方法では汚れ
による湿度センサの劣化等の問題があり、特開平５−１
７２８８４号公報に記載されている方法では磁性体や誘
電体の温度上昇をサーミスタが検出するのに応答が遅
く、特開昭６０ー１７０１８８号公報に記載されている
方法では被加熱物を直接測温しないため精度が落ちると
いう問題があった。
２−１２３２２６号公報に記載されている方法では汚れ
による湿度センサの劣化等の問題があり、特開平５−１
７２８８４号公報に記載されている方法では磁性体や誘
電体の温度上昇をサーミスタが検出するのに応答が遅
く、特開昭６０ー１７０１８８号公報に記載されている
方法では被加熱物を直接測温しないため精度が落ちると
いう問題があった。
【０００７】この発明の目的は、高周波吸収性と温度検
出機能が感知でき、高周波吸収による温度上昇を瞬時に
検出できる高周波検出素子とそれを用いた高周波加熱装
置を提供することである。
出機能が感知でき、高周波吸収による温度上昇を瞬時に
検出できる高周波検出素子とそれを用いた高周波加熱装
置を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
正の抵抗温度特性を有する半導体磁器からなる高周波検
出素子である。
正の抵抗温度特性を有する半導体磁器からなる高周波検
出素子である。
【０００９】請求項２に係る発明は、正の抵抗温度特性
を有する半導体磁器がチタン酸バリウムを主成分とする
高周波検出素子である。
を有する半導体磁器がチタン酸バリウムを主成分とする
高周波検出素子である。
【００１０】請求項３に係る発明は、正の抵抗温度特性
を有する半導体磁器が、一方主面に一対の電極を形成し
ている高周波検出素子である。
を有する半導体磁器が、一方主面に一対の電極を形成し
ている高周波検出素子である。
【００１１】請求項４に係る発明は、正の抵抗温度特性
を有する半導体磁器の磁器厚みが４mm以下である高周波
検出素子である。
を有する半導体磁器の磁器厚みが４mm以下である高周波
検出素子である。
【００１２】請求項５に係る発明は、正の抵抗温度特性
を有する半導体磁器のキュリー温度が１５０℃以下であ
る高周波検出素子である。
を有する半導体磁器のキュリー温度が１５０℃以下であ
る高周波検出素子である。
【００１３】請求項６に係る発明は、加熱室と、加熱室
に高周波を発生する高周波発生手段と、前記加熱室内に
発生した高周波を検出する高周波検出素子とから構成さ
れている高周波加熱装置である。
に高周波を発生する高周波発生手段と、前記加熱室内に
発生した高周波を検出する高周波検出素子とから構成さ
れている高周波加熱装置である。
【００１４】請求項７に係る発明は、高周波検出素子が
正の抵抗温度特性を有する半導体磁器からなる高周波加
熱装置である。
正の抵抗温度特性を有する半導体磁器からなる高周波加
熱装置である。
【００１５】請求項８に係る発明は、高周波検出素子が
チタン酸バリウムを主成分とする高周波加熱装置であ
る。
チタン酸バリウムを主成分とする高周波加熱装置であ
る。
【００１６】請求項９に係る発明は、高周波検出素子が
正の抵抗温度特性を有する半導体磁器で一方主面に一対
の電極を形成している高周波加熱装置である。
正の抵抗温度特性を有する半導体磁器で一方主面に一対
の電極を形成している高周波加熱装置である。
【００１７】請求項１０に係る発明は、高周波検出素子
が正の抵抗温度特性を有する半導体磁器で厚みが４mm以
下である高周波加熱装置である。
が正の抵抗温度特性を有する半導体磁器で厚みが４mm以
下である高周波加熱装置である。
【００１８】請求項１１に係る発明は、高周波検出素子
が正の抵抗温度特性を有する半導体磁器でキュリー温度
が１５０℃以下である高周波加熱装置である。
が正の抵抗温度特性を有する半導体磁器でキュリー温度
が１５０℃以下である高周波加熱装置である。
【００１９】請求項１２に係る発明は、高周波検出素子
の電極が形成されていない他方主面を高周波が発生する
加熱室側に配置する高周波加熱装置である。
の電極が形成されていない他方主面を高周波が発生する
加熱室側に配置する高周波加熱装置である。
【００２０】この発明の特許請求範囲において、その請
求項４、５、１０および１１で数値限定したのは下記の
理由による。磁器厚みが４mmを越えると時定数が１桁大
きくなり、また、キュリー温度が１５０℃を越えると時
定数が１桁大きくなるからである。
求項４、５、１０および１１で数値限定したのは下記の
理由による。磁器厚みが４mmを越えると時定数が１桁大
きくなり、また、キュリー温度が１５０℃を越えると時
定数が１桁大きくなるからである。
【００２１】
【作用】この発明の高周波検出素子は、チタン酸バリウ
ムを主成分とする正の抵抗温度特性を有する半導体磁器
であり、この高周波検出素子が高周波を受けると、高周
波吸収に伴い瞬時に発熱して温度上昇する。
ムを主成分とする正の抵抗温度特性を有する半導体磁器
であり、この高周波検出素子が高周波を受けると、高周
波吸収に伴い瞬時に発熱して温度上昇する。
【００２２】また、この発明の高周波加熱装置は、チタ
ン酸バリウムを主成分とする正の抵抗温度特性を有する
半導体磁器からなる高周波検出素子を用い、この高周波
検出素子は被加熱物を収容する加熱室に配置されてお
り、被加熱物が高周波加熱されている条件と同じ条件で
温度を検知する。
ン酸バリウムを主成分とする正の抵抗温度特性を有する
半導体磁器からなる高周波検出素子を用い、この高周波
検出素子は被加熱物を収容する加熱室に配置されてお
り、被加熱物が高周波加熱されている条件と同じ条件で
温度を検知する。
【００２３】
【実施例】図１（ａ）は正特性サーミスタの平面図であ
り、図１（ｂ）は高周波検出素子の側面図である。高周
波検出素子４は、次のような構成からなる。つまり、チ
タン酸バリウムを主成分とする正の抵抗温度特性を有す
る半導体磁器１の一方主面に電極２ａ，２ｂを設け、電
極２ａ，２ｂにリード線３ａ，３ｂを半田付けしたもの
である。
り、図１（ｂ）は高周波検出素子の側面図である。高周
波検出素子４は、次のような構成からなる。つまり、チ
タン酸バリウムを主成分とする正の抵抗温度特性を有す
る半導体磁器１の一方主面に電極２ａ，２ｂを設け、電
極２ａ，２ｂにリード線３ａ，３ｂを半田付けしたもの
である。
【００２４】正の抵抗温度特性を有する半導体磁器１は
次のようにして作成した。炭酸バリウム、炭酸ストロン
チウム、酸化鉛、酸化ランタン、酸化チタン、酸化ケイ
素、酸化マンガンを準備し、焼成後の組成が０．９７９
８（Ｂａ0.997-x-yＳｒxＰｂyＬａ0.003）1.01ＴｉＯ3
−０．０２ＳｉＯ2−０．０００２Ｍｎからなる半導体
磁器が得られるよう秤量し、純水、ジルコニアボールと
ともに５時間、粉砕混合した後、１０００℃で２時間仮
焼する。得られる仮焼粉を有機バインダーと混合し、乾
式プレス成形し、１４００℃、２時間の焼成を行い半導
体磁器を得た。得られた半導体磁器の形状は５×５mmで
１〜５mm厚の板状である。
次のようにして作成した。炭酸バリウム、炭酸ストロン
チウム、酸化鉛、酸化ランタン、酸化チタン、酸化ケイ
素、酸化マンガンを準備し、焼成後の組成が０．９７９
８（Ｂａ0.997-x-yＳｒxＰｂyＬａ0.003）1.01ＴｉＯ3
−０．０２ＳｉＯ2−０．０００２Ｍｎからなる半導体
磁器が得られるよう秤量し、純水、ジルコニアボールと
ともに５時間、粉砕混合した後、１０００℃で２時間仮
焼する。得られる仮焼粉を有機バインダーと混合し、乾
式プレス成形し、１４００℃、２時間の焼成を行い半導
体磁器を得た。得られた半導体磁器の形状は５×５mmで
１〜５mm厚の板状である。
【００２５】この半導体磁器の一方主面に電極としてオ
ーミック性接触する銀電極を形成し、各電極にリード線
を半田付けして高周波検出素子を得る。なお、正の抵抗
温度特性を有する半導体磁器のＳｒとＰｂのｘ量とｙ量
を種々変化させて、キュリー温度を−２０〜２００℃に
変化させた。
ーミック性接触する銀電極を形成し、各電極にリード線
を半田付けして高周波検出素子を得る。なお、正の抵抗
温度特性を有する半導体磁器のＳｒとＰｂのｘ量とｙ量
を種々変化させて、キュリー温度を−２０〜２００℃に
変化させた。
【００２６】図２は高周波加熱装置の部分断面図であ
る。高周波加熱装置５は、高周波検出素子４と、高周波
発生手段６と、加熱室７とからなり、高周波検出素子４
は上記で得られた電極２ａ，２ｂの形成されていない面
を被加熱物が収容される加熱室７に向けて設置する。加
熱室７内に被加熱物を入れ、高周波発生手段６で高周波
を発生して被加熱物を加熱すると、被加熱物から発生す
る水蒸気により高周波検出素子４が受ける高周波出力の
変化となり、そのときの高周波検出素子４の抵抗変化率
から被加熱物の加熱状態が検出できる。
る。高周波加熱装置５は、高周波検出素子４と、高周波
発生手段６と、加熱室７とからなり、高周波検出素子４
は上記で得られた電極２ａ，２ｂの形成されていない面
を被加熱物が収容される加熱室７に向けて設置する。加
熱室７内に被加熱物を入れ、高周波発生手段６で高周波
を発生して被加熱物を加熱すると、被加熱物から発生す
る水蒸気により高周波検出素子４が受ける高周波出力の
変化となり、そのときの高周波検出素子４の抵抗変化率
から被加熱物の加熱状態が検出できる。
【００２７】前記高周波検出素子４の評価方法として、
周波数２４５０MHzの高周波を発生する高周波発生手段
６を備えた高周波加熱装置５の加熱室７内に容器８を設
置し、容器８内に入れる水９の量を変化させて高周波の
出力を変化させ、そのときの高周波検出素子４の抵抗変
化率を測定した。時定数は、容器内の水５０ccに高周波
をかけ、高周波が出力され始めた後、抵抗値が初期抵抗
値より２０％高くなる時間を測定した。その結果を表１
に示す。＊印はこの発明の請求範囲外であり、それ以外
はこの発明の範囲内である。
周波数２４５０MHzの高周波を発生する高周波発生手段
６を備えた高周波加熱装置５の加熱室７内に容器８を設
置し、容器８内に入れる水９の量を変化させて高周波の
出力を変化させ、そのときの高周波検出素子４の抵抗変
化率を測定した。時定数は、容器内の水５０ccに高周波
をかけ、高周波が出力され始めた後、抵抗値が初期抵抗
値より２０％高くなる時間を測定した。その結果を表１
に示す。＊印はこの発明の請求範囲外であり、それ以外
はこの発明の範囲内である。
【００２８】
【表１】
【００２９】なお、比較例として次のようなものを用い
た。つまり特開平５ー１７２８８４に従って、電波反射
体であるフェライトに負特性サーミスタを密着させて同
様の試験をした結果、負特性サーミスタの初期抵抗が２
０％変化するのに、１０秒程度を必要とした。
た。つまり特開平５ー１７２８８４に従って、電波反射
体であるフェライトに負特性サーミスタを密着させて同
様の試験をした結果、負特性サーミスタの初期抵抗が２
０％変化するのに、１０秒程度を必要とした。
【００３０】本発明の実施例では、高周波を大きな抵抗
変化として検出できるため、充分な高周波検出能力を発
揮する。特に、キュリー温度を１５０℃より低く、磁器
厚を４mm以下とすることで、抵抗変化が大きく、時定数
も短い良好な高周波検出特性を示す。
変化として検出できるため、充分な高周波検出能力を発
揮する。特に、キュリー温度を１５０℃より低く、磁器
厚を４mm以下とすることで、抵抗変化が大きく、時定数
も短い良好な高周波検出特性を示す。
【００３１】
【発明の効果】この発明の高周波検出素子は、チタン酸
バリウムを主成分とする正の抵抗温度特性を有する半導
体磁器であり、この高周波検出素子が高周波を受ける
と、高周波吸収に伴い瞬時に発熱して温度上昇すること
により、短い時定数で高周波を高感度に検出できる。ま
た、高周波吸収性と温度検出機能が同一の素子で可能と
なり、高周波応答性と、温度変化の追随に良好で高感度
な高周波検出素子ができる。
バリウムを主成分とする正の抵抗温度特性を有する半導
体磁器であり、この高周波検出素子が高周波を受ける
と、高周波吸収に伴い瞬時に発熱して温度上昇すること
により、短い時定数で高周波を高感度に検出できる。ま
た、高周波吸収性と温度検出機能が同一の素子で可能と
なり、高周波応答性と、温度変化の追随に良好で高感度
な高周波検出素子ができる。
【００３２】この発明の高周波加熱装置は、高周波検出
素子を被加熱物を収容する加熱室に配置しており、被加
熱物が高周波を直接受けるのと同じ条件下にあることか
ら、被加熱物の加熱状態を直接測温することができる。
また、チタン酸バリウムを主成分とする正の抵抗温度特
性を有する半導体磁器からなる高周波検出素子であるこ
とから、高周波吸収性と温度検出機能が同一の素子で可
能となり、熱応答が短時間で高感度に検出し、温度制御
が良好である。しかも高周波吸収性と温度検出機能が同
一の素子で可能となり、温度検出部の小型化が可能とな
る。
素子を被加熱物を収容する加熱室に配置しており、被加
熱物が高周波を直接受けるのと同じ条件下にあることか
ら、被加熱物の加熱状態を直接測温することができる。
また、チタン酸バリウムを主成分とする正の抵抗温度特
性を有する半導体磁器からなる高周波検出素子であるこ
とから、高周波吸収性と温度検出機能が同一の素子で可
能となり、熱応答が短時間で高感度に検出し、温度制御
が良好である。しかも高周波吸収性と温度検出機能が同
一の素子で可能となり、温度検出部の小型化が可能とな
る。
【図１】この発明の高周波検出素子であり、（ａ）は平
面図、（ｂ）は側面図である。
面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】この発明の高周波加熱装置の部分断面図であ
る。
る。
１ 正の抵抗温度特性を有する半導体磁器 ２ａ，２ｂ 電極 ３ａ，３ｂ リード線 ４ 高周波検出素子 ５ 高周波加熱装置 ６ 高周波発生手段 ７ 加熱室
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｃ 7/02 Ｈ０１Ｃ 7/02 Ｈ０５Ｂ 6/68 ３２０ Ｈ０５Ｂ 6/68 ３２０Ｒ // Ｇ０１Ｊ 5/20 Ｇ０１Ｊ 5/20 (56)参考文献 特開 昭60−170188（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−123226（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−172884（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−52889（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−172883（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−5363（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−130054（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−188601（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−188602（ＪＰ，Ａ) 実開 昭56−44335（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) G01K 7/00
Claims (12)
- 【請求項１】 正の抵抗温度特性を有する半導体磁器か
らなることを特徴とする高周波検出素子。 - 【請求項２】 前記正の抵抗温度特性を有する半導体磁
器はチタン酸バリウムを主成分とすることを特徴とする
請求項１に記載の高周波検出素子。 - 【請求項３】 前記正の抵抗温度特性を有する半導体磁
器は、一方主面に一対の電極が形成されていることを特
徴とする請求項１または請求項２のいずれかに記載の高
周波検出素子。 - 【請求項４】 前記正の抵抗温度特性を有する半導体磁
器は、磁器厚みが４mm以下であることを特徴とする請求
項１、請求項２、または請求項３のいずれかに記載の高
周波検出素子。 - 【請求項５】 前記正の抵抗温度特性を有する半導体磁
器は、キュリー温度が１５０℃以下であることを特徴と
する請求項１、請求項２、請求項３、または請求項４の
いずれかに記載の高周波検出素子。 - 【請求項６】 加熱室と、前記加熱室に高周波を発生す
る高周波発生手段と、前記加熱室内に発生した高周波を
検出する高周波検出素子とから構成されていることを特
徴とする高周波加熱装置。 - 【請求項７】 前記高周波検出素子は、正の抵抗温度特
性を有する半導体磁器であることを特徴とする高周波加
熱装置。 - 【請求項８】 前記高周波検出素子は、チタン酸バリウ
ムを主成分とすることを特徴とする請求項７に記載の高
周波加熱装置。 - 【請求項９】 前記高周波検出素子は、正の抵抗温度特
性を有する半導体磁器の一方主面に一対の電極が形成さ
れていることを特徴とする請求項７または請求項８のい
ずれかに記載の高周波加熱装置。 - 【請求項１０】 前記高周波検出素子は、正の抵抗温度
特性を有する半導体磁器の厚みが４mm以下であることを
特徴とする請求項７、請求項８、または請求項９のいず
れかに記載の高周波加熱装置。 - 【請求項１１】 前記高周波検出素子は、正の抵抗温度
特性を有する半導体磁器のキュリー温度が１５０℃以下
であることを特徴とする請求項７、請求項８、請求項
９、または請求項１０のいずれかに記載の高周波加熱装
置。 - 【請求項１２】 前記高周波検出素子の電極が形成され
ていない他方主面が高周波が発生する加熱室側に配置さ
れていることを特徴とする請求項６、請求項７、請求項
８、請求項９、請求項１０、または請求項１１のいずれ
かに記載の高周波加熱装置。
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