JPH01302042A - 高周波加熱装置 - 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、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う圧電素子センサを利用した高
周波加熱装置に関するものである。

従来の技術 従来の高周波加熱装置における検知方法を図を用いて説
明する。

第８図は従来から用いられている湿度センサ付き高周波
加熱装置である。湿度センサの場合、食品中の水分が沸
騰して湿度が減少から増大へ急激に変化するため、この
点を検出することで調理の終了を判別することが出来る
。したがって、湿度変化時の湿度センサ４９の抵抗値変
化を利用し、基準電圧電源５０の電圧を抵抗５１と分圧
することにより検知して機器を制御している。（例えば
特開昭５３−７７３６５号公報） また、第９図のように湿度センサの代わりに圧電素子セ
ンサを用いる手段がある。圧電素子センサ１と水蒸気の
間に熱の授受があり、その熱的変化により分極電流が発
生し、その分極電流を検出して機器を制御している。（
例えば特開昭６２−３７６２４号公報） 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という
課題を有していた。

また、湿度センサの代わりに圧電素子センサを用いる方
法もあるが、従来は排出される蒸気が集中する排気部に
圧電素子センサを取り付ける構成であったため、第９図
の電波放射部８の冷却用の冷却ファン９の風の影響をま
ともに受けて沸騰蒸気の検出のさいにノイズが増大し、
信号対雑音比（以後Ｓ／Ｎ比と呼ぶ）が充分とれないと
いう課題があった。

このため、排気部に圧電素子センサを取り付けていると
、Ｓ／Ｎ比が充分でないので、圧電素子センサの出力に
基づいて機器を制御する場合、多段の増幅器が必要とな
ったり、雑音対策や誤動作防止のための手段がいるなど
、非常に取り扱い難くなっていた。

また、もう一つの課題として、圧電素子センサ自体の温
度特性がある。圧電素子の分極電流は△Ｔ（温度上昇度
、すなわち、沸騰蒸気の温度と圧電素子センサの温度と
の差）に比例するので、例えば、雰囲気温度の変化や繰
り返し調理等によって圧電素子センサの温度が上昇する
と、同じ温度の沸騰蒸気が当たったとしても、八Ｔは小
さくなり、出力信号が減少する。Ｓ／Ｎ比が小さい場合
は、スレッシュホールドレペ〃に余裕が無いため、温度
特性の影響で加熱終了時間が延びて来て一定の調理状態
に仕上がらないとか、沸騰前に誤検知したり、沸騰して
いるのに検知しなかったりという事がおこる。このため
、サーミスタやダイオードのような補正素子を用いて温
度補正をしなければ調理具合の信頼性が得られないとい
う欠点があった。

本発明はかかる従来の課題を解決するもので、簡単な構
成で食品の加熱状態を検知し、一定の調理仕上がり状態
を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段 上記課題を解決するために、本発明の高周波加熱装置は
、被調理物を内部に格納する加熱室と、前記被調理物に
電極波を放射して調理する電波放射部と、前記電波放射
部を冷却する冷却ファンと、前記被調理物から出る水蒸
気を前記加熱室外へ逃がす排気口と、前記被調理物の沸
騰状態を検知して出力信号を与える圧電素子センサと、
前記加熱室に排気口とは別に蒸気穴を設け、前記圧電素
子センサ、を前記蒸気穴上に取り付ける構成としたもの
である。

作　　用 本発明によれば、圧電素子センサを高周波加熱装置に用
いており、排気口とは別に蒸気穴を設け、その蒸気穴を
臨むように圧電素子センサを取り付けることによって、
冷却ファンの風をさけ、簡単な構成で食品の沸騰状態を
正確に検知することができる。

実施例 以下、本発明の実施例を添付図面に基いて説明する０ 第１図は、本発明の一実施例を示す圧電素子センサ付き
高周波加熱装置である。

第１図において、圧電素子センサ１の出力は低域通過フ
ィルタ２（以後ＬＰＦと呼ぶ）でろ波され、センサに対
し直流成分が印加されないように、また、センサ電圧出
力の直流成分を阻止するように構成された電圧増幅用の
アンプ３（以降直流阻止アンプと呼ぶ）および電圧比較
用の比較器４さらには制御器５に接続されている。

加熱室６内には食品７が配され、電疲放財部・（この場
合はマグネトロン）８の冷却風の一部は、冷却ファン９
によりダクト１０を介して加熱室６内に導かれる。冷却
風の一部を実矢線１１で、食品から発生する水蒸気や油
などを含んだ空気を点火線１２で示している。冷却風と
食品から発生する水蒸気や油などを含んだ空気１３は、
排気口１４を通って加熱室６から外部に送出される。

蒸気穴１５には圧電素子センサ１を取り付けてあり、主
に食品からの水蒸気１６を検知する。蒸気穴１５の位置
は、沸騰蒸気が最も多く当たる位置を選んでいる。

本実施例では冷却ファン９を駆動するモータのコア１７
に、電源プラグ１８から電源スィッチ′１９を介して巻
線２０と共に巻線２１がまいてあり、この巻線２１には
整流ブリッジ２２、コンデンサ２３、抵抗２４、定電圧
ダイオード２５からなる定電圧電源部を構成し、制御回
路用のトランスを不要にしている。また、ブザー２６は
、増幅された信号電圧が、基準として設定されたヌレッ
シュホールド電圧△ｖｔよりも大きくなったときに、制
御器５の信号で動作するように構成されている。

制御器５の信号により、同時に電波放射部８の電源電圧
は開成される。

第２図は、圧電素子センサを蒸気穴にどのように取り付
けるかを示した例である。

第２図は、沸騰蒸気が圧電素子センサに当たった後加熱
室の外部へ逃げ°Ｃいくようｊな構成の代表的な一例で
ある。第２図（ａ）は圧電素子センサが加熱室上部に取
り付けられている構成を真上から見た図、第２図（ｂ）
は第２図（ａ）のＡ−Ａ間の断面図である。加熱室６の
内部で発生した沸騰蒸気１６が、蒸気穴１５を通って、
圧電素子センサ１にあたり、熱゛を与えた後、加熱室６
の外部へ逃げていく。ここで、蒸気１６が外部へ逃げて
いけるようにヌペーサ２７を用いている。圧電素子セン
サ１を固定するための取り付は治具２８、圧電素子セン
サ１の出力を取り出すためのリード線２９で構成してい
る。高周波加熱装置本体３ｏは圧電素子センサ１と絶縁
されている。

第３図は、圧電素子センサ１の一実施例の断面図である
。チタン酸鉛系の圧電素子３１に一対の。

蒸着された電極３２が施され、電極３２の一端は接着剤
３３で金属板（例えば、鉄ニツケル合金、リン青銅、ア
ルミなど）３４上に電気的に接触し、接着されている。

電極３２の他端はインピーダンス変換回路３５の入力部
３６に入っている。さらにインピーダンス変換回路３５
からは、電源供給部のリード３７と出力部のリード３８
が導出され、アースに接続されるためのグランド３９は
金属板３４に接続されている。金属板３４からはアース
に接続されるためのリード４０も溝高されている。

なお、各種リード線は電気的に絶縁されている。

樹脂４１は、環境湿度の影響を防ぐために、圧電素子３
１、インピーダンス変換回路３５、金属板３４、各種リ
ード線３７．３８．４ｏの導出部を透湿性の無いモール
ド材で一体に封止している。

これらにより、圧電素子センサ１は構成されている。

第４図は、インピーダンス変換回路３５の一例ヲ示す。

インピーダンス変換回路として、ここではＦＥＴを用い
たソースフォロアについて述べる。

圧電素子そのものが高インピーダンスであるため、高入
力インピーダンスの回路で受けないと、リード線の引き
回しによる雑音の影響を受けやすい。

そこで抵抗４２、抵抗４３、ＦＥＴ４４のソースフ中ロ
アからなるインピーダンス変換回路３６で、出力電圧は
変えないで低インピーダンスにして、安定した出力電圧
Ｖ　ｏｕｔ　４５を取り出す仕組みである。但し、電源
として直流電圧Ｖ　ｃ　４５が必要である。

第５図には、水１００ｃｃを加熱した沸騰蒸気のみをあ
てた場合の圧電素子センサ１の信号（インピーダンス変
換回路３５の出力）と雑音についての出力電圧波形を１
、スペクトラム分析した結果を示す。イは沸騰後、口は
沸騰前、ハは電源未投入時の信号を示す。圧電素子応用
センサ１に暖かい水蒸気が当たることによって大きい信
号が出ていることが判る。イと口の差は、４Ｈｚで約４
７ｄＢ、信号レベルは３ｍＶ程度の電圧である。

第６図には、第５図の周波数特性を基に設計したローパ
スフィルタ２（カットオフ周波数４　Ｈｚ　）を示す。

特性を良くするためにローパヌフィルタ４７．４８を二
段に使っている。

以上の構成で得られる出力と、従来の構成で得られる出
力を比較すると、第７図のようになる。

第７図（α）は排気口に圧電素子センサを取付けた場合
を示し、第７図（β）は排気口とは別の蒸気穴に圧電素
子センサを取り付けた場合（すなわち本発明）を示す。

比較のために、沸騰前の出力レベル（主として雑音）で
規格化しＣいる。

沸騰前の出力を雑音（Ｎ）、沸騰後の出力を信号（Ｓ）
と考えると、Ｓ／Ｎ比は第７図（β）の方が明らかに良
い。よって、取扱いが容易であり。

スレッシュホールド△ＶＴを適当な値に選ぶと。

圧電素子センサの温度特性の影響で起る時間遅れが少な
くなることが判る。（図中△ｔβく△ｔα）これは、加
熱室上部の蒸気穴に圧電素子センサを取付けることによ
って１食品からの沸騰蒸気のみが圧電素子センサにあた
り、冷却ファンの風の影響が少ないのでノイズが低減し
、相対的にＳ／Ｎ比が向上したからである。

発明の効果 以上のように、本発明の圧電素子センサ付き高周波加熱
装置によれば、次の効果が得られる５（１）排気口とは
別の蒸気穴を冷却ファンの風と対向しない位置に設け、
その蒸気穴に臨むように圧電素子センサを取付ける構成
にすることによシ。

電波放射部の冷却風の影響が減り、沸騰蒸気のみが圧電
素子センサに衝突するため、Ｓ／Ｎ比の良い出力が得ら
れるので、極めて安定した調理仕上がり状態が得られる
。

＠１）センサ信号のＳ／Ｎ比の良い出力が得られるので
、温度特性補償用の素子が不用であり、省部品や低コス
ト化が実現できる。

【図面の簡単な説明】 第１図は本発明の一実施例を示す高周波加熱装置の構成
図、第２図≠モ齢は同圧電素子センサのすの一実施例を
示す断面図、第４図は同インピーダンス変換回路の一実
施例を示す回路図、第５図は同圧電素子センサ（インピ
ーダンス変換回路）の出力を示す周波数特性図、第６図
は同圧電素子センサ（インピーダンス変換回路）の出力
をろ波する低域通過フィルタの回路図、第７図は圧電素
子センサを通気口に取付けた時と、蒸気穴に取付けた時
の出力の特性図、第８図は従来の湿度センサ付き高周波
加熱装置の一例を示す構成図、第９図は従来の圧電素子
センサ付き高周波加熱装置の一例を示す構成図である。 １・・・・・・圧電素子センサ、６・・・・・・加熱室
、８・・・・・・電波放射部（マグネトロン）、９・・
・・・・冷却ファン。 １４・・・・・・排気口、１５・・・・・・蒸気穴。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名／　
＝−圧電素子セッサ ６−ｍ熱室 Ｉ４“−ｍ代口 １５−　　悪代大 第１図 ＶＴ 第２図 第３図　　　　　　１ ／ 第　５　図 用　凍　枚　（Ｈ！］ 第７図 時　閘 Ｖｒ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 被調理物を内部に格納する加熱室と、前記被調理物に電
   磁波を放射して調理する電波放射部と、前記電波放射部
   を冷却する冷却ファンと、前記被調理物から出る水蒸気
   を前記加熱室外へ逃がす排気口と、その排気口とは別に
   前記冷却ファンの風と対向しない位置に設けた蒸気穴と
   、前記被調理物の沸騰状態を検知して出力信号を与える
   圧電素子センサとを有し、前記圧電素子センサを前記蒸
   気穴に臨むように取り付ける構成とした高周波加熱装置
   。