JPH0278823A - 加熱装置の制御システムとその作動方法及び制御加熱装置 - 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 この発明は、圧電セラミックリレー装置を用いタパワー
スイッチング回路に関し、より特定すれば、そのような
スイッチング手段により特定の装置を制御することに関
するものである。

従来の技術 圧電セラミックリレー装置は負荷装置への電流を導通又
は遮断するための手段を構成するものとして一般に認識
されている。この目的のための周知の圧電セラミックリ
レー装置は、例えば米国特許第４．６７０．６８２号及
び同第４．６８９．５１７号（いずれも本発明の出願人
に譲渡されたもの）において開示されている。このリレ
ー装置は少なくとも一層の中間導電面の両側においてサ
ンドイッチ状に支持された少なくとも２枚の平坦な分極
化圧電セラミックプレート素子より形成され、これらの
プレート素子の外側面にはそれぞれ導電面が形成され、
これらの外側導電面は各圧電セラミックプレート素子の
厚さを介して前記中間導電面及び他方の外側導電面から
互いに絶縁される。可動撓み部材には可動接点が装備さ
れ、これらの可動接点は各近接位置に設けられた固定接
点と協同して電源々）ら負荷装置に電流を通ずる電気回
路を開成又は遮断するようになっている。前述した米国
特許に開示された代表的なリレー装置の形式は、選択的
に分極化処理された圧電セラミック撓み部材を用い、こ
の分極化撓み部材の主要部に近接した非分極部にはクラ
ンプ手段を取付け、このクランプ手段は片持ち梁状に前
記撓み部材を機械的に支持するものであり、これにより
各一対の協同電気接点を作動（係合）させるものである
。この場合、前記非分極部は機械的外力を受けず、かつ
電気的に中性である。撓み部材はその部材が消勢位置に
おいて占める中間ノーマル位置のいずれかの側に撓み動
作することにより互いに異なった動作モードを実行する
ものである。一つの動作モードにおいて、リレー装置は
単純にオン−オフスイッチとして機能し、したがって、
一対の協同スイッチ接点は負荷装置に関する電気回路を
開成もしくは開放する。しかしながら、別の動作モード
において一対の協同スイッチ接点は撓み部材の各側に設
けられ、複数の負荷装置を選択的に付勢することができ
る。従来技術の“バイモルフ”型撓みスイッチング装置
による二つの動作モードはまた、撓み部材の撓み又は偏
向駆動に用いられるＤＣ付勢電位が、分極化圧電セラミ
ックプレート素子を分極するために用いられた予備分極
電位の極性と同じ極性を有する場合において許容される
ものということができる。この方式においてリレー装置
を作動させることにより、分極性の低下、いわゆる減極
効果が回避され、それは５０００ｖの負荷電圧及びこれ
に対応した数１０ＯＡ以上の電流を適用すべき負荷装置
の比較的長期間の動作を可能にするような双極子配列の
強張をもたらすものである。

上記二つの動作モードにおいて、圧電セラミックリレー
装置は電力スイッチング機構に採用された場合、電磁的
（ＥＭ）リレーや半導体装置を凌駕する動作的及び構造
的な利益を有するものと認識されている。これらの利益
は、本発明の出願人に譲渡された米国特許箱４．６５８
．１５４号において報告されている。この米国特許はま
た、単一又は二重負荷装置の制御を行う圧電セラミック
リレースイッチング回路の開示を含んでいる。この目的
のため、今日なお広く用いられている８Ｍリレーは、例
えば電子制御回路と負荷回路とのインターフェイスを提
供し、この制御回路は電源回路、において比較的高レベ
ルの電力を切換え供給するようにリレー接点の対を協同
させる妥当な接点位置を与えるため、低電力制御信号を
用いてリレーコイルを選択的に付勢するものである。こ
のようなリレー接点が閉じられると、負荷電流は損失を
生ずることなく供給され、それらの接点が分離したとき
負荷電流は両者間の空隙によって遮断される。多年に恒
って促進された８Ｍリレーの改良は、効率の増大及び物
理的サイズの縮小をもたらした。すなわち、そのような
リレーは比較的高レベルの負荷電流を切換えるために比
較的低いエネルギ量の制御信号により駆動される。例え
ば、ＥＭ　ＩＪ　レ−ＩＪ　Ａ　Ｃ１１５Ｖ又は２３０
ｖにおイテ数ｋＷの電力をスイッチするためにＩＷの制
御信号で駆動されることができる。その結果、８Ｍリレ
ーはソリッドステート制御回路によって発生する信号に
より作動し得る。他方、制御信号に応答して負荷回路電
流を制御すべく採用された８Ｍリレーに関する欠点もな
お存在する。最近のＥ　Ｍ　ＩＪシレー初期のリレー設
計に比して小型化されているが、それらの駆動電力は例
えばソリッドステート電力スイッチに比してなお大きな
量が要求される。また、８Ｍリレーは例えばそれらのコ
イルが典型的に微細ワイヤの多重巻を要求するという点
において比較的複雑であり、かつ製造コストが高いもの
である。コイル抵抗は所定の電源によって確実に供給し
なければならない程度の電力消費を伴うものである。例
えば、ＥＭＩＪレーが家電製品の制御に用いられるとき
、リレー駆動電力はＡＣ１１５又は２３０ｖの家庭用配
電線（米国）から引出されなければならない。特に８Ｍ
リレーがソリッドステート制御回路と関連して用いられ
るとき、不可欠な電源素子としては変圧器、電解キャパ
シタ、そしてリレー駆動電流の信頼性ある電力供給のた
めの調整及び保護装置が必要である。このような電源設
備はコスト高であって、しかも、電力消耗の大きい電源
を構成することになる。さらに、モータ起動装置などの
ように強力な周囲磁界が存在する場で使用される機器に
おいては、８Ｍリレーは誤動作を防止するために特別の
磁気シールドを施さなければならない。パワースイッチ
ング回路における８Ｍリレーの採用に関する欠点は、結
局このようなリレーに代えて、ＳＣＲ。

トライアック、サイリスタ、ＭＯＳＦＥＴ、ＩＧＴｌそ
の他パワースイッチング出力装置として機能する同様な
素子からなるソリッドステートスイッチを用いるという
切換えを促進した。このようなソリッドステートスイッ
チは比較的廉価となりつつあり、しかも、ＥＭＩＪレー
に比して物理的サイズも小さいが、それらは大電流レベ
ルにおいてかなりの電力消耗を伴う無視し得ない“オン
”抵抗を具現するものである。かくして、大電流機器に
おいて用いられる半導体パワースイッチは熱破壊を防止
するための適当な放熱手段を装備しなければならず、そ
の結果、それらの放熱手段の存在により、ＥＭリレーの
場合よりもむしろ大きい物理的空間を必要とする場合す
ら生じてくる。さらに、ソリッドステートパワースイッ
チは過渡的な放電（Ｅ　Ｓ　Ｄ）及び電磁的干渉（ＥＭ
　Ｉ　）の結果として生ずる誤動作による破損から保護
されなければならない。これらの保護機構のすべては余
分のコスト増を意味することになる。また、このような
ソリッドステートパワースイッチは、適用分野によって
はそれらの“オフ”状態において電流を制限し得る空隙
を提供せず、疑似“オン”状態モードの原因となる場合
があり、保証検査事業所は当該分野における多くの家電
製品に対するそれらの装置の適用を承認しない。このよ
うな不承認はいくつかの家電製品においてはソリッドス
テートスイッチと、これに直列接続されたＥＭリレーと
の組合せによって必要な空隙を提供することにより部分
的に克服されてきた。

パワースイッチング出力装置としてＥＭリレー又は半導
体スイッチを採用することに関して前述したすべての欠
点は、圧電セラミックリレー装置からなる圧電セラミッ
クリレーの再開発を促進するものである。最近の圧電セ
ラミック材料の改善はこれらのリレー装置の電気機械的
効率を高めることとなった。圧電セラミック駆動素子は
例えばチタン酸バリウム、ジルコン酸チタン酸鉛、メタ
ニオブ酸鉛、その他矩形板状などの所望の形状に塑造及
び焼成される同様な物質からなる種々の多結晶セラミッ
ク材料から製造することができる。

圧電セラミックリレー装置は微少の駆動電流を要求し、
駆動状態を維持するために極少の電力を消耗し、さらに
、それらの休止もしくは消勢状態においては無電流状態
となるものである。圧電セラミック駆動素子の典型的な
電気特性は基本的に容量性であり、したがって、周囲電
磁界の影響を受けない。このような圧電セラミックリレ
ー装置はＥＭリレーよりも小さい物理的サイズにおいて
設計される。圧電セラミックリレー装置はスイッチ接点
を用いるため、接点分離は負荷回路中において家電製品
における安全保障のために要求される空隙を形成する。

そして、これらのリレー接点の閉接は無視し得る程度に
小さい接触抵抗値を持つ電流路を提供し、したがって、
ソリッドステートパワースイッチとは異なり、負荷回路
中に実質上の無損失電流回路を形成する。このように改
良された圧電セラミックリレー装置の付加的な構造及び
動作的利益は、前述した米国特許箱４．６７０゜６８２
号及び同第４．６８９．５１７号において見出されたも
のであり、これら米国特許の開示はこの明細書中におい
て本発明の前提として特に引用することとする。

特定装置に通ずる電流を制御するように圧電セラミック
リレー装置を適合させるためには、なお考察しなければ
ならないその他の因子が存在する。装置において要求さ
れる動作特性並びに装置が遭遇する環境条件はいずれも
満足すべきものでなければならない。例えば、電気レン
ジ、トースタオーブン、衣類乾燥器、及び電気フライパ
ン等のように、少くとも１個の抵抗性ヒータ素子を用い
る家電製品においては、使用者にとって製品自体のコス
ト及び使用コストを可能な限り低くすることが要求され
る。後者の目的を達するためにはこのような家電製品の
制御回路中の要素を最少数及び最小サイズにするととも
に、装置を汎用電圧源からの電圧で直接駆動し、ＥＭＩ
及び過渡線間電圧に対する制御回路のサセプタンス特性
を減少させるように制御されなければならない。制御回
路における少なくとも一つの圧電セラミックリレー装置
の採用は、理論的には周囲電磁界に比較的影響を受けな
い最大効率において、１又は２以上の抵抗性ヒータ素子
の電流の切換えを可能にするものである。圧電セラミッ
クリレー装置はさらに、圧電セラミック撓み部材の駆動
制御信号を提供するために低電カドレイン型電子回路要
素と結合させ、これによってリレー接点を開放もしくは
閉接させるために特に適合化される。制御回路の単純化
はそれが装置の作用空間をより大きく与え、それが美麗
な外観設計のため装置内に全制御手段を容易に収容させ
得るという点において、上記の家電製品のすべてにとっ
て特に魅力的である。

よく理解されるように、比較的高温の環境において、圧
電セラミックリレー装置及びその関連制御手段が正確に
機能し得る能力はより重要である。通常の電気レンジに
おいて現在用いられている制御手段は最低７０℃の環境
で長時間作動できることが要求される。リレー接点はこ
のような動作環境において大部分の家電製品に要求され
る比較的長い動作寿命が尽きるまで、信頼性よく開放及
び閉接するものでなければならない。圧電セラミック装
置は長期間の信頼性ある動作が可能であると確認されて
いるが、その一方において今日まで付加的な回路手段を
用いることによってのみ克服されてきた重要な問題点が
なお存在する。これは特に、リレー接点が開放及び閉接
するとき、種々の理由によって接点アークが発生するこ
とであり、この問題は接点の接触面における劣化及び破
損を減少させるための付加的な回路手段を要することに
なる。接点が開放するときのアーク発生問題は、その開
放中において接点間に生ずる順方向の急上昇電位に基づ
くものであり、これは前述した米国特許第４．６５８．
１５４号及び同第４，６７０．６８２号において提案さ
れたスナバ回路により減少させることができる。これら
の接点が閉接するときにアークが生ずる問題は、その閉
接中における機械的な接点の跳動（バウンド）に基づく
ものであり、この問題は同じく本発明の出願人が譲り受
けた米国特許第４．６２６．６９８号のものにおいて処
理済である。そこにおいて提案された通り、圧電セラミ
ックリレー装置にはその圧電セラミック撓み部材に、ま
ず比較的低い付勢電圧を印加してその移動を緩やかにし
、初期接点閉接後の接点パウンドを減殺するための回路
手段を含み、これが新規のゼロ交叉点同期型ＡＣスイッ
チング回路と併用される。そして、そのような回路は開
放中において接点を通ずる電流を消滅させ、前述したア
ーク問題を除去するように動作することをも示唆してい
る。二つのアーク問題の重要性はリレー接点が分離中で
ある限り、アーク発生に抗する特別の接点金属を利用す
るという前記引用文献に認められたさらなる推奨からも
認識されることである。

アメリカ合衆国の多くの州における最近の立法では、家
電製品を設定された最小のエネルギ効率に適合させるこ
とが要求されている。上述したような家庭用電気加熱装
置の場合には、当然ながら、その装置を作動させるにあ
たり効率的な電力使用が要求される。この問題の基本的
事項を、通常の電気電気レンジの動作と関連して説明す
るにあたり、一つの一般的な制御手段はマイクロプロセ
ッサによるプログラム制御ユニットとの組合せにおいて
サーモスタットなどのような温度検出素子を用い、表面
調理装置及びオーブン装置の双方において採用される抵
抗性ヒータ素子に関する自動的な温度帰還制御を行うも
のであることを留意すべきである。各ヒータ素子には温
度制御手段に応答して電力が供給され、温度制御手段は
また、使用者により選択された電力レベル設定値に基づ
いて動作するようになっている。電力レベル設定値に従
って供給される電力量の百分率は既知の時間比動作モー
ドにおけるデニーティサイクルによって一般的に規定さ
れる。しかしながら、通常の抵抗性ヒータ素子はかなり
の熱慣性をもって作動するため、このような温度制御手
段は比較的高いか、又は比較的低い電力レベル設定値に
おいてむしろエネルギ効率を低くするものである。電気
レンジに関するより高いエネルギ効率を提供する電子制
御手段は、やはり本発明の出願人に譲渡された米国特許
第４．４４３．０９０号において開示されており、その
電子制御手段を用いることにより前記のような温度検出
手段を除去できるようになっている。改良された制御シ
ステムによれば、使用者により選択された電力設定値は
マイクロプロセッサ制御ユニット中に装備された電子カ
ウンタ手段を用いて監視され、そのカウントはその電力
設定値に関する制御ヒータ素子の温度上昇又は温度下降
速度にほぼ比例した速度において増分（インクリメント
）又は減分（デクリメント）されるものである。使用者
設定値を知り、かつマイクロプロセッサにおけるゼロ交
差点をカウントすることにより、特定のヒータ素子への
供給電力は異なった電力レベルに関する熱損失を経験的
に決定することにより定められ、これにより加熱装置に
おける効果的なエネルギが決定される。これはインクリ
メント速度を決定し、カウンタのカウント値はいずれか
所定の時点における加熱装置の効果的なエネルギの測定
値となる。特定ヒータ素子の熱容量が多い場合、インク
リメント速度は負荷条件に関係なく極めて正確に選択す
ることができる。よりよいエネルギ効率の制御は改良さ
れた制御システムにより実行される。例えば、制御ヒー
タ素子が高い電力設定値においてすでに動作していると
き、使用者が°より低い電力設定値を選択した場合、ヒ
ータ素子にはそのより低い電力設定値を維持するために
必要となるまで電力は供給されない。他方、より低い電
力設定値において動作中のヒータ素子に対するより高い
電力設定値の選択は、その高電力設定値に到達するに必
要な時間を短くするため、ヒータ素子に可能な最大電力
を供給することを指示する。改良された制御システムに
おいては、通常の制御手段において必要とされるような
温度検出手段もしくは閉ループ温度制御回路を採用せず
、現存するマイクロプロセッサ制御ユニットと同様な制
御回路を用いるものであるため、その装置化のためのコ
ストを基本的に不要とするものである。

前述した米国特許第４．６５８．１５４号において認め
られる通り、一対の抵抗性負荷装置の同時的な動作を回
避するようにそれらの装置への供給電力を調整するため
の圧電セラミックリレーの動作は最小の電力消費におい
て実行させることができる。このようなリレー装置の動
作制御は、ＡＣ１１５又は２３０ｖの一般電源ラインか
ら直接電力供給されるようにした高電圧集積回路を採用
する。種々の電気加熱装置において採用される個々のヒ
ータ素子への電力供給を効率的、かつ信頼性よく調整す
るためのこのようなリレー制御回路については、他の重
要な種々の基準がなお要求される。典型的な基準は、家
庭用電気レンジにおいて現在用いられている通常的なオ
ーブン制御手段に関するものである。前述の米国特許第
４．４４３゜６９０号の装置並びに電気レンジのための
他の常套的な制御システムにおいて採用された制御構成
によれば、負荷電流は電気機械的手段により個々のヒー
タ素子に対して切換え供給される。このスイッチング機
能は大電流トランジスタ、トライアックなどのようなソ
リッドステートスイッチ又は電磁的リレー装置のいずれ
かによって達成される。すでに述べた通り、ソリッドス
テートスイッチング装置はヒータ素子により典型的には
大電流負荷が与えられるため、その動作を維持するにあ
たっては付加的な放熱手段及び／又はファンを必要とす
るものである。さらに、ソリッドステートスイッチング
装置の家電製品への採用はすでに指摘したような電気回
路の空隙遮断に関する安全ＵＬ要求を満足するため、電
磁的リレー装置との組合せにおいてそれが用いられるこ
とを必要とする。前述したマイクロプロセッサ制御機構
と共に最近よく用いられる電磁的リレー装置は、家電製
品において作動ノイズを発生するという付加的な欠点を
有する。リレー装置は家電製品においては１分間あたり
数回動作するものであるため、各動作サイクルにおいて
衝撃による顕著な音声ノイズを発生する。多数の抵抗性
ヒータ素子を有する家庭用電気加熱装置において、現在
用いられている常套的なスイッチング手段を圧電セラミ
ックリレー装置と交換すれば、それは重要な利益に結び
つくものである。ここに述べる電気レンジにおいて、圧
電セラミックリレーはこれらの大電力負荷を装置の設計
寿命を通じて要求される少くとも１〜１０００万回のデ
ニーティサイクルにおいてスイッチングし得るものであ
る。装置によって比較的静かな動作並びにその動作のた
めに必要とされる単純な制御回路は、さらなる重要な利
益を代表するものである。使用者によってより高いエネ
ルギ効率の動作、したがって、より低い動作コストが達
成されると、圧電セラミックリレー装置を現在用いられ
ている電磁的リレー装置において要求される電力に比し
て比較的小さいマイクロワット単位により駆動し得るこ
とが期待される。さらに、この形式の家電製品において
、電力スイッチング装置として圧電セラミックリレー装
置を採用することは被制御装置が単純なソリッドステー
ト制御手段により自動的に駆動されることを可能にする
ものである。

大部分の電気的加熱装置における多数のヒータ素子に関
する慣習的な回路構成は、電源導体間に渡して並列接続
されるとともに、個々のヒータ素子が少なくとも一つの
現有の電磁的リレー装置に直列接続されるものである。

さらに、家庭用電気レンジに共通する事項として、電源
における各電力導体が遮断されることを安全確実に行う
ため、一対のスイッチング装置を各ヒータ素子に直列接
続するべきことを要求する。これらの検討を通じて電磁
的リレー装置を圧電セラミックリレー装置と取換えるこ
とにより、さらに、信頼性の高いスイッチング機構を構
成し得るということが認識される。スイッチング装置の
誤動作に基づく各ヒータ素子の同時動作はこれにより広
い範囲にわたって回避することができる。圧電セラミッ
クリレー装置は電磁的リレー装置と比較してより低い駆
動電力要求、より単純な構造、及びより単純な制御回路
、並びにその疑似作用に対する相対的な免除がオペレー
ションの誤動作防止（フェイル−セーフ）を可能にする
ものである。

したがって、本発明の基本目的は、少なくとも一つの抵
抗性ヒータ素子を用いた電気的加熱装置における電力供
給を比較的効率よく行うためのエネルギ供給システムを
提供することである。

本発明の別の重要な目的は、少なくとも一つの抵抗性ヒ
ータ素子を用いた電気的加熱装置への電力供給をより確
実なフェイル−セーフ方式において調整するために少な
くとも一つの圧電セラミックリレー装置を用いた制御手
段を提供することである。

本発明のさらに別の重要な目的は、少なくとも一つの抵
抗性ヒータ素子を用いた電気的加熱装置における電力供
給を改良された温度制御手段により調整するための制御
回路を提供することである。

本発明のさらに別の重要な目的は、少なくとも一つの抵
抗性ヒータ素子を用いた電気的加熱装置への電力供給を
自動的に調整するための改良された電子制御手段を提供
することである。

本発明のさらに別の重要な目的は、少なくとも一つの抵
抗性ヒータ素子を用いた電気的加熱装置への電力供給を
自動的に調整するための新規の方法を提供することであ
る。

本発明のさらに別の重要な目的は、電気的加熱装置にお
ける少なくとも一つの抵抗性ヒータ素子への供給電力を
より効率的に調整するための圧電セラミックリレー手段
の駆動方法を提供することである。

本発明のさらに別の重要な目的は、少なくとも一つのヒ
ータ素子を用いた電気的加熱装置への電力供給を自動的
に調整するより効率的な方法を提供することである。

本発明の別の重要な目的は、少なくとも一つの抵抗性素
子への電力供給をより信頼性よく調整するために新規の
制御手段を採用したより効率的な電気的加熱装置を提供
することである。

本発明の別の重要な目的は、複数の抵抗性ヒータ素子を
用いた電気的加熱装置への電力供給を行うにあたり、各
ヒータ素子における望ましくない同時動作を回避するこ
とができる制御手段を提供することである。

本発明のさらに別の重要な目的は、少なくとも各抵抗性
ヒータ素子への電力供給を圧電セラミックリレー手段に
より調整するための単純、かつ低価格の制御手段を用い
た電気的加熱装置を提供することである。

本発明のさらに別の重要な目的は、１又は２以上の抵抗
性ヒータ素子への電力供給を自動的に調節するために改
良された電子制御手段を用いた電気的加熱装置を提供す
ることである。

本発明のさらに別の重要な目的は、複数の抵抗性ヒータ
素子への電力供給を調整するために新規の制御手段を用
いた電気レンジを提供することである。

本発明のいま一つの重要な目的は、少なくとも一つの抵
抗性ヒータ素子への供給電力をよりよいエネルギ効率に
おいて自動的に調整すべく新規の制御手段を採用した家
庭用調理装置を提供することである。

本発明の前述した目的及びそれ以外の目的は、以下に進
める本発明の詳細な説明から明らかとなるであろう。

発明の要約 本発明は、１又は２以上の抵抗性ヒータ素子を用いた種
々の形式の電気的加熱装置に対する電力供給を調整する
ために新規の制御手段を構成したものである。本発明の
一つの局面においては、電源を各ヒータ素子に接続する
ために各ヒータ素子に圧電セラミックリレー装置を回路
接続したものであり、この圧電セラミックリレー装置は
前記電源に接続するための端子手段、及び関連配置され
た固定電気接点手段に係合可能な可動電気接点手段を有
する可動分極化圧電セラミック撓み部材を具備したもの
であり、前記固定電気接点手段は前記ヒータ素子の端子
手段に接続され、前記制御回路は前記圧電セラミックリ
レー装置を使用者により選択された電力設定値に応答し
て作動させるものである。前記制御回路は前記電源及び
圧電セラミックリレー装置に抵抗結合的に接続されたこ
とにより両者間の回路を閉成し、選択された電力設定値
により駆動されて前記分極化圧電セラミック撓み部材を
撓ませ、前記固定電気接点手段との電気接触を提供する
ものである。

本発明の別の局面において、特定の電気的加熱装置は少
なくとも二つの抵抗性ヒータ素子を用い、電源をいずれ
かのヒータ素子に個々に接続するため、圧電セラミック
リレー装置が回路接続されたものであり、前記リレー装
置は電源に接続するための端子手段、及び各ヒータ素子
によって設けられた端子手段への各接続のための協同電
気接点手段を有する可動分極化圧電セラミック撓み部材
を具備し、前記撓み部材が制御信号に応答して撓むこと
により、前記電源と前記ヒータ素子の一方における端子
手段との間の回路を閉成するか、又は前記電源と前記ヒ
ータ素子の他方における端子手段との間の回路を閉成す
るようにしたものである。

本発明のさらに別の局面において、電気的加熱装置にお
ける一対の抵抗性ヒータ素子への電力供給を調整するた
めには、前記電源をヒータ素子のいずれかに接続できる
ように単一の圧電セラミックリレー装置がやはり回路接
続される。リレー装置はさらに、電源への端子手段及び
各ヒータ素子における端子手段に対する個別的な接続を
行うための協同接点手段を有する可動分極化圧電セラミ
ック撓み部材を具備している。撓み部材は制御回路によ
り駆動されて、第１及び第２のいずれかの方向に撓むこ
とにより、前記電源と一方のヒータ素子の端子手段との
間の回路を閉成するか、又は前記電源と他方のヒータ素
子の端子手段との間の回路を閉成するものである。

本発明のさらに別の局面において、電気的ヒータ素子に
おける一対のヒータ素子への供給電力の調整を行うため
には、一対の可動一分極化圧電セラミック撓み部材によ
る二股構造を有する単一の圧電セラミックリレー装置が
電源に接続される。

この場合、撓み素子の各々は関連配置された固定電気接
点手段と係合可能な可動電気接点手段を有し、固定電気
接点手段は各ヒータ素子への端子手段に分離的に接続さ
れ、さらに、各撓み素子はその消勢中において、前記可
動電気接点手段を前記固定電気接点手段から空間的に分
離した状態を維持させるものである。関連制御回路は制
御信号に応答して撓み素子を付勢することより、電源と
この撓み素子に関連したヒータ素子の端子手段との間の
回路を閉成するものである。

本発明のさらに別の局面において、特定の加熱装置にお
ける個々のヒータ素子には単一の圧電セラミックリレー
装置が直列に接続され、この接続は複数のヒータ素子を
有する加熱装置に関してはヒータ素子の数に応じて重複
配置される。したがって、一つの圧電セラミックリレー
装置は制御システムにおける一つのヒータ素子に接続さ
れて、オンーオフ電カスイツチング手段又は三位置スイ
ッチング手段として動作するようになっており、これら
いずれの動作モードにおいても装置が制御信号に応答し
て消勢状態にあるときは、協同接点手段を誤動作防止可
能な空間的分離関係に維持するものである。

制御手段において、圧電セラミックリレー装置を作動さ
せるべき制御信号は種々の方法において引出すことがで
きる。すでに指摘した通り、電力制御信号はリレー装置
における可動−分極化撓み手段を駆動するために用いら
れることができ、このような制御信号は使用者により選
択された電力レベルを有する。このような手動電力選択
手段はさらに、電力選択手段が“オフ”状態に切換えら
れたとき、ヒータ素子への電力供給を遮断するための付
加的な安全スイッチ装置を含んでいる。電力制御信号は
家庭用調理レンジなどのような電気的加熱装置における
ソリッドステート制御回路によって自動的に提供され得
る。前述した米国特許第４．４４３．６９０号に関連し
て、このような装置に付きすでに指摘した通り、使用者
により選択された電力設定値に応答してヒータ素子に加
えられる初期電力レベルは選択された電力設定値におい
て最終的に要求されるものとは異なった値である。この
ようにして制御されるヒータ素子がすでに高い電力設定
値において作動しているとき、使用者がより低い電力設
定値を選択すると、ヒータ素子にはその低電力設定値を
維持するために必要となるまでなんらの電力も供給され
ない。他方、比較的低い電力設定値において作動してい
るヒータ素子に対してより高い電力設定値が選択される
と、その高電力設定値に到達するに必要な時間を短縮す
べくヒータ素子には可能な最大電力が供給される。前記
米国特許第４．４４３．６９０号における開示は、そこ
に記載された完全自動制御手段を本発明の種々の局面に
関連して電力制御信号を発生するために用いられるもの
であり、この明細書において種々に引用するものとする
。さらに、本発明の種々の局面に従って温度制御信号が
採用される。したがって、本発明の制御回路は温度検出
手段より引出された制御信号に応答し、ヒータ素子が動
作中に達せられた温度を温度帰還制御によって判定する
ことができる。本発明の種々の局面に従った加熱装置に
は、より正確な温度制御が実行される。これによりサー
ミスタなどのようなソリッドステート温度検出手段が制
御回路中に用いられる。さらに、圧電セラミックリレー
装置を本発明の制御システムにおける三位置スイッチン
グ手段として作動させることにより、電気的加熱装置内
のヒータ素子に供給される電力レベルをさらに変調する
ことが可能である。すなわち、一般的な２３０ＶＡＣ電
源（米国）により電力供給される電気的加熱装置は、本
発明のリレー装置を電源に接続して関連するヒータ素子
に対し比較的高く選択された電力レベルにおいては２３
０Ｖ電源ラインより電力が供給され、より低く選択され
た電力レベルにおいては１１５ｖ電源ラインより電力供
給されるものである。リレー装置をこのように作動させ
ることによりその接点寿命を長命化させるとともに、関
連するヒータ素子への熱歪みを減少させることができる
。

本発明の一局面において、電気的加熱装置は電気レンジ
であり、それは表面調理機構並びにオーブン調理機構を
持つことができる。ここに用いられた電力調整システム
は、電力制御信号及び抵抗性ヒータ素子に関する所定の
動作温度を達成するための手段としての温度制御信号の
両方に応答するものである。したがって、常套的な家庭
用電気レンジにおいて、この目的で採用された種々の形
式における温度制御手段は、本発明の電力調整システム
に容易に編入される。これらの手段としては温度帰還制
御手段、比例温度制御手段、及び前記米国特許第４．４
４３．６９０号において開示されたようなディジタル型
の温度モデル化制御手段を含んでいる。所定の温度設定
は、すでに通常のレンジ装置において実施されているよ
うな機械的な制御ノブ又は手指接触制御手段を使用者が
操作することにより選択され、選択された温度制御手段
は検出温度と使用者により選択された設定温度との差の
関数である誤差信号を発生する。使用者による同様の選
択は、ヒータ素子を作動させるべき電力レベルの設定に
あたっても行うことができる。例えば、手動操作用制御
ノブを用いて複数の可能な電力設定値から一つの設定値
を引き出すために、常套的に可変ＤＣ電圧からなる電力
制御信号を引出すことができる。このようにして実行さ
れる電力調整システム全体の作動は、ヒータ素子の作動
を電力設定値の選択において使用者がすでに決定した制
御信号に従わせ、その結果、達せられる温度を関連する
温度制御手段によって決定することができる。例えば、
典型的な表面調理機構において使用者により選択された
調理温度がボイル温度より低い場合、制御されたヒータ
素子には前述した電力制御の時間−日モードに従って全
定格電力が供給される。その結果、摘要される時間電力
（電力量）の百分率は検出温度が制御温度帯域、すなわ
ちその動作範囲内に到達したとき関連する温度検出手段
から発せられる制御信号により減少させられる。同様な
オペレーションの温度制御モードはここに述べる表面調
理機構においてボイル温度より高い調理温度、例えば揚
げ物温度などの温度選択においても実行される。電力は
電力制御の時間−日モードにおいて制御ヒータ素子に供
給されるが、一般にデユーティサイクルの時間百分率は
より高くなり、したがって、より高い動作温度が達せら
れるとともに、それによる電力供給は所望の動作温度が
得られた後において温度制御手段により調整される。ボ
イル温度オペレーションにおいては、温度制御手段から
の制御信号はもはや重要ではなく、電力制御の時間−日
モードにより温度制御が達せられることに留意すべきで
ある。他方、ここに述べる手段における温度制御手段は
制御ヒータ素子により達せられる動作温度が水の沸点（
１００℃又は２１２’Ｆ）を越えないように動作しなけ
ればならない。これは調理食品が最終的にすべての水分
を失うことを避けるためである。

ここに述べる制御手段を用いた典型的なオーブン調理機
構においては、一般には使用者によって所望の調理温度
のみを選択されるが、調理までの時間周期又は調理時間
は通常の方法において選択される。典型的なオーブン調
理機構における所望の動作温度は水の沸点より高いため
、より低い加熱温度を適用する場合であっても、通常の
機構動作モードとしては関連的に温度帰還制御が用いら
れる。したがって、ここに説明する制御手段におけるオ
ーブン調理機構は制御ヒータ素子（群）によって達せら
れる温度制御手段の制御帯域内に降下するまでは全定格
電力を供給して温度帰還制御を行うことにより駆動され
る。例えば、本発明の制御手段を採用した典型的なオー
ブンは常套的な自己洗浄動作を実行するために所定の高
温に達した後、サーモスタット又はサーミスタ回路など
のような常套的な温度制御手段によりその高温を維持す
るようになるまで全定格電力を供給することができる。

通常のオーブン調理機構において採用されるさらに別の
動作モード、例えば長時間ベーク、ブロイルなどのよう
な調理モードもまた本発明の制御手段により同様に達成
し得ることが理解されるであろう。

本発明の別の局面においては、種々の形式の電気的加熱
装置における少なくとも一つの抵抗性ヒータ素子への供
給電力を調整するため、圧電セラミックリレー装置を用
いた制御手段はいくつかの重要な利益を有するソリッド
ステート制御回路を含むものである。このような制御手
段は常套的な装置において、現在達せられている制御状
態より以上に正確、かつ信頼度の高い制御を可能にする
だけでなく、極めて単純な構造においてより高いエネル
ギー効率を達成するものである。これについては、まず
前述した圧電セラミックリレー装置の低電力動作特性が
、種々の形式の低電カスリッドステート駆動回路によっ
て作動可能な理想的なスイッチング手段を提供するもの
である。家電製品に用いるに適した周知のソリッドステ
ート制御回路の特性及び様式を簡単に説明するため、次
の文献を引用する。すなわち、■ナショナルエレクトク
ロニクスコンファレンス会報、１９６７年Ｖｏ１．　Ｘ
　Ｘ　ＩＩＩに掲載された“低コスト電力制御用モノリ
シックスイッチシステム”　（但し、英文原題は省略す
る。以下同じ）、■１９８４年開催の第３５回インター
ナショナルアプライアンス−テクニカルコンファレンス
において発表された“家電製品のためのユーザーフレン
ドリ−タッチコントロール”、■１９７５年開催の１．
Ｅ、Ｅ。

Ｅ、アプライアンス−テクニカルコンファレンスにおい
て発表された“家電産業におけるマイクロコンピュータ
、電子制御技術”、■１９７７年開催の１．　Ｅ、　Ｅ
、　Ｅ、アプライアンス−テクニカルコンファレンスに
おいて発表された“家電製品へのマイクロコンピュータ
制御の適用”及び■１９８６年開催の第３７回インター
ナショナルアプライアンス−テクニカルコンファレンス
において発表された“マイクロプロセッサ制御を利用し
た自動表面調理技術“、である。その他、本発明の出願
人に譲渡された前記以外の米国特許箱４．２５６゜９５
１号、第４．４２４．４３９号、第４．４４７゜７９９
号、第４．２９６．４４９号、第４．５５１゜６１８号
、及び第４．６３４．８４２号もまた、前述した家庭用
電気レンジにおける表面調理機構又はオーブン調理機構
を含む種々の温度制御機構に対して、開発されたアナロ
グ及びディジタル回路手段を採用したソリッドステート
回路を開示したものであり、同様に引用することとする
。したがって、本発明のこの局面との関連において採用
されたソリッドステート制御回路は、アナログおよびデ
ィジタル回路手段の双方を含み、ハイブリッド集積回路
及びディスクリート要素配置を含んでいるものである。

ソリッドステート回路を用いて圧電セラミックリレー装
置を作動することにより得られる別の重要な利益は、制
御手段の全体を極小の空間内に収容し、かつ配線コスト
を顕著に減少させるに必要な物理的サイズの縮小化を達
成し得るものである。これにより特定の加熱装置におけ
る表面調理機構又はオーブン調理機構のための全制御手
段を比較的有利な操作手段配列において装備し、かつこ
のように改良された制御手段を比較的簡単に修理もしく
は交換可能なシングル−プラグイン−モジニールとして
構成することができる。前述した形式のスリッドステー
ト制御回路との組合せによって圧電セラミックリレー装
置を用いることにより達せられるさらに別の重要な利益
は、ソリッドステート温度制御手段による温度制御に代
えて、常套的な電気的加熱装置において現在広く用いら
れている電気機械的サーモスタット手段を交換し得ると
いうことである。通常のサーモスタット手段は関連する
ＥＭ（電気機械的）リレー装置を付勢するに十分な電力
レベルにおいて制御信号を提供するために用いられる。

しかしながら、このようなサーモスタット手段は比較的
狭い温度範囲以外での制御能力を有せず、しかも、ＥＭ
リレー装置が駆動されるときにはかなりの音声ノイズが
発生する。圧電セラミックリレー装置を作動させるソリ
ッドステート制御回路において、サーミスタ回路などの
ようなソリッドステート温度制御手段を用いることは上
述した二つの問題点を回避し、比較的広い温度範囲に渡
って連続した帰還信号を用いることにより、比較的正確
な温度制御を提供するものである。この態様において、
使用者は前述した家庭用電気レンジにおいて組入れられ
た改良型制御手段を使用することにより、料理読本や雑
誌等の料理欄において一般的に指示された料理温度を好
ましく実現することができる。

本発明の種々の局面に従って構成された制御手段を付勢
するための圧電セラミックリレー装置は、前述した“バ
イモルフ”構造を有するものであり、したがって、圧電
セラミック撓み部材は少なくとも１枚の中間導電面の両
側においてサンドイッチ状に平行支持された少なくとも
２枚の平坦な分極化圧電セラミックプレート素子から形
成されるとともに、それらの外側面に導電面を有し、こ
れらの外側導電面は各プレート素子の厚みを介して前記
中間導電面及び他方の外側導電面から絶縁されるように
なっている。可動圧電セラミック撓み部材に関連する可
動接点手段は、その撓み部材の同一側面もしくは両側面
上に配置され、又はその撓み部材に物理的に連結された
突出部上において均−面装置される。これらの接点配置
についてはこの明細書において後述するが、それらは前
述した米国特許においても記載されている。“バイモル
フ”構造を有する圧電セラミック撓み部材のさらに別の
好ましい形態は、選択的に予備分極化処理されたもので
あり、この分極化撓み部材はその主要部に隣接した非分
極部分に取付けられたクランプ手段により片持ち梁状に
支持され、これによって一対又は複数対の協同電気接点
を作動させるようになっている。この場合、非分極部分
は機械的な歪みを受けず、しかも、電気的には中性であ
る。圧電セラミックリレー装置を比較的低い電力消費に
おいて作動させための回路は、本発明の制御加熱装置の
動作中に引出される制御信号に応答して前記撓み部材の
選択的な撓みを生ずるためのＤＣ付勢電位を提供するよ
うに、前記分極化圧電セラミックプレート素子の各々渡
して回路接続される。このＤＣ付勢電位は、圧電セラミ
ックプレート素子を分極化処理するために用いられた分
極電位の極性と同方向の極性において好ましく印加され
、これによってリレー装置の動作中における分極性の低
下（以下、便宜上“減極”と称する）を生じないように
なっている。制御信号に応答したリレー装置の駆動は、
前述したような低電カドレイン型ソリッドステート回路
手段により提供される。前述した家庭用レンジ装置のた
めの適当な駆動回路手段は、なんらかの制御論理及び半
導体能動装置のための電圧降下用抵抗手段との組合せに
おいて、圧電セラミックリレー装置を作動させるための
高電圧ＤＣ付勢電位を発生するダイオード−キャパシタ
回路網を単純に含むものであり、これによって圧電セラ
ミック撓み部材には選択的に高電圧が印加される。一つ
のこのような駆動回路手段において、ＡＣ電源から引出
される電流を制限するためには直列接続された隔離抵抗
手段が装備され、圧電セラミック撓み部材に付勢電位そ
のものを導くためには充電用抵抗手段が用いられる。実
施例の駆動回路は第１の圧電セラミックプレート素子へ
の付勢が終了したとき、そのプレート素子を放電させる
ための第１の抵抗手段、及び第２の圧電セラミックプレ
ート素子への付勢が終了したとき、そのプレート素子を
放電させるための第２の抵抗手段を具備している。この
圧電セラミックリレー装置を駆動するための制御信号は
、上述したように種々の手段によって導出することがで
きるが、温度制御信号は関連アナログ回路手段を有する
代表的なソリッドステート制御回路において導出するこ
とができる。この態様において、温度制御信号を提供す
る一形式のソリッドステートアナログ回路は、使用者に
よ・りて選択された相手の温度設定値を代表する入力Ｄ
Ｃ電圧を関連キャパシタ手段を充電するために、その出
力電圧を変調することにより得られた帰還電圧と比較し
、さらに、その第１の増幅出力電圧を第２の増幅手段に
印加することにより鋸歯状基準電圧と比較させ、その第
２の増幅手段からの出力電圧が制御回路における一対の
能動装置に対する制御信号を提供することになる。同一
形式のソリッドステート制御手段により、一対のヒータ
素子に対する温度制御信号を自動的に提供するため、重
複比較回路網を有するカッドコンパレータ（ｑｕａｄ　
ｃｏｍｐａｒａｔｏｒ　）装置が採用される。比較回路
において第１のヒータ素子に供給される制御信号は、ソ
リッドステートアナログ回路装置において第１の鋸歯状
基準電圧により導出され、この第１の鋸歯状基準電圧は
第２のヒータ素子に供給される制御信号を導出すべく用
いられる第２の鋸歯状基準電圧を反転した曲線を有する
。この態様において、個々のヒータ素子への供給電力を
調整することは二つのヒータ素子が同時付勢されること
により、電源に過負荷を与えることを回避できるように
なっている。

実施例の説明 以下、図面を参照して説明する本発明の好ましい実施例
は、１９７０年８月２５日付でチャールズ　ゲットマン
に対して再発行された米国特許第（Ｒｅ）２６，９４４
号明細書及び１９８７年１月２７日付でトーマス　Ｒ，
ペインに与えられた米国特許第４．６３９．５７８号明
細書において完全に記載された家庭用レンジ装置型の電
気的加熱装置に関するものである。これらの米国特許は
いずれも本発明の出願人であるゼネラル・エレクトリッ
ク・カンパニーに譲渡されたものであり、特に参考文献
として注記しておくこととする。第１図に示す典型的な
家庭用電気レンジ（１０）は本発明の制御手段の一形態
を採用したものである。このレンジは４個の抵抗性ヒー
タ素子（１４）、（１６）、（１８）及び（２０）を有
する表面調理機構（１２）を具備している。制御パネル
（３０）上には手操作用制御ノブ（２２）、（２４）、
（２６）及び（２８）が装備されており、これによって
個々のヒータ素子に対する電力設定レベルを複数の可能
な電力設定値（図示せず）のうちから使用者が通常の方
法において選択できるようになっている。レンジ（１０
）はさらに、一対の抵抗素子（この第１図には示されて
いないが、第４図に示されたオーブン調理機構の実施例
に関連してさらに記述される）を具備している。これら
の素子はオーブン室（３４）内に収納されている。本発
明はオーブン調理機構並びに表面調理機構の改良された
温度調整を提供するものであり、以下の説明はこの改良
された制御手段を含む典型的なオーブン調理機構の作動
のためにここに図示された実施例との関連において行わ
れる。したがって、制御パネル（３０）上に取付けられ
たさらに別の手操作用制御ノブ（３６）は、図に表され
た表面調理機構との関連において、前述した一般的方法
と同様に使用者がオーブン調理機構（３２）を制御する
ための電力設定レベルを選択できるようにするものであ
る。

二つの調理機構において装備された電力制御手段の動作
的類似性は、オーブン調理機構（３２）においては制御
ノブ（３６）を操作することによりブロイル、ベーク、
長時間ベータ、自己洗浄及び“オフ”状態などのような
オペレーションモードを選択し、表面調理機構（１２）
においては制御ノブ（２２）、（２４）、（２６）及び
（２８）を操作することにより同様にミデイアムボイル
、ボイル及び“オフ”状態などのようなオペレーション
モードを選択できるようにするものである。しかしなが
ら、二つの調理機構間においては、温度及び時間制御手
段が図示のオーブン調理機構について装備されていると
いう動作的な相違点を有する。したがって、制御パネル
（３０）上にはさらに別の手操作制御ノブ（３８）が装
備され、これによって使用者は関連ヒータ素子が本発明
の制御手段に従った温度制御信号並びに電力制御信号を
受けて動作しているとき、オーブン室（３４）　Ｑにお
いて達せられるべき調理温度を選択できるものである。

制御パネル（３０）上にはさらに別の要素として常套的
なタイマ（４０）が設置され、使用者はオーブン調理機
構（３２）において選択されたオペレーションモードの
持続時間又は選択されたオペレーシゴン機能の開始まで
の所定の時間間隔を選択できるようになっている。

上述の調理機構の実施例に関連して１、本発明の制御手
段を採用した典型的な電力調整システム（４２）は、第
２図においてブロック線図で示されている。図示の制御
回路構成は、調理機構（１２）において採用された抵抗
性ヒータ素子（１４）、（１６）、（１８）及び（２０
）のためにのみ作図されたものである。

これはオーブン調理機構（３２）のための制御回路が温
度制御手段及び電力制御手段を用い、その構成は後者の
機構を取扱う第４図の実施例との関連においてさらに説
明されるからである。他方、いずれかの調理機構におい
て用いることができる電力制御手段は、動作中の特定の
圧電セラミックリレー装置及びそのリレー装置を駆動す
べく採用された制御回路の構造的特徴を基本的には互い
に等しくするものである。したがって、電力セレクタ手
段（４４）は制御ノブ（２２）、（２４）、（２６）及
び（２８）を用いて使用者が複数の電力設定値から選択
した電力設定値に応答して、表面調理機構（１２）にお
けるヒータ素子（１４）、（１６）、（１８）及び（２
０）の各独立した動作を与える制御信号を導出するもの
である。

このような電力制御信号は前記制御ノブに物理的に取付
けられたポテンショメータ手段により常套的に引出すこ
とができる。ＤＣ制御信号は関連するアナログ又はディ
ジタル回路手段（４６）によりさらに処理され、使用者
により選択された電力レベル設定値によって指示された
表面調理機構の電力調整に関して前述した態様において
、関連ヒータ素子に供給される時間電力の百分率を調整
することができる。処理された制御信号はここでさらな
る関連スイッチング回路手段（４８）に供給され、この
回路手段（４８）は圧電セラミックリレー装置（５０）
、（５２）、（５４）及び（５６）を付勢して電源を個
々のヒータ素子に対して電気接続させる。図から明らか
な通り、リレー装置は図示の表面加熱機構における個々
のヒータ素子に各々直列接続され、これによって各素子
への電力を個々に制御できるようになっている。リレー
装置はさらに、ある一つの装置が消勢状態にあり、しか
も、前述したように与えられた電力制御信号に応答して
関連ヒータ素子を導通させるべく切換える方向に撓むと
き、協同接点手段を開放、すなわち分離状態に維持する
ように構成されている。図の回路にはさらに°手動電力
セレクタ手段がオフ状態に切換えられたとき、電力導体
り及びＬ２を遮断できるように配置されま た常開スイッチ装置（５１）、（５２）、（５５）及び
（５７）を含んでいる。中性電力導体Ｎにはさらに、選
択的な制御端子（５８）が接続され、これにより個々の
圧電セラミックリレー装置（５０）、（５２）、（５４
）及び（５６）を付勢して個々のヒータ素子を通常の１
１５ｖＡＣ電源又は２３０ＶＡＣ電源のいずれかに接続
する。このような選択的なスイッチング機構は、電源及
びその端子接点間の電気接続を形成する場合に、圧電セ
ラミックリレー装置を異なった方向に撓ませるという前
述の能力を発揮させるために装備されるものである。こ
のようにして個々のヒータ素子は関連するリレー装置に
よる中性電力導体といずれかの電力導体との間の接続に
従って、より低い選択電力レベルにおいては１１５ＶＡ
Ｃ電源により付勢され、より高く選択された電力設定値
においては２３０ＶＡＣ電源により付勢される。この結
果、すでに説明したような利益が得られる。。

前述した実施例における圧電セラミックリレー装置の動
作は、それらのリレー装置を各ヒータ素子と回路接続し
て電源をそれらのヒータ素子に導くことにより達せられ
る。第９図に示したリレー構造との関連においては、後
に詳述する圧電セラミックリレー装置は電源に接続する
ための端子手段と、関連配置された固定電気接点手段と
係合可能な可動電気接点手段を有する可動一分極化圧電
セラミック撓み部材とを備え、固定電気接点手段はヒー
タ素子の端子手段に接続され、制御回路は使用者により
選択された電力設定値に応答して圧電セラミックリレー
装置を作動させるようになっている。この制御回路は第
６及び第７図に示した電気回路との関連において後に詳
述するように、電源及び圧電セラミックリレー装置に抵
抗結合を介して接続され、両者間の回路を閉成するため
にそれ自体は選択された電力設定値により駆動され、分
極化圧電セラミック撓み部材を撓ませて、電気接点を前
記係合可能な固定電気接点と係合（閉接）寄せる。この
ようにレリー装置の動作を付勢する代表的な制御回路は
、ソリッドステート回路手段を用いて実質的に構成する
ことができる。したがって、アナログソリッドステート
回路手段（４６）は選択された電力レベルを代表する入
力ＤＣ電圧を用い、これによって個々の圧電セラミック
撓み部材の作動を可能にする適当な制御信号を、関連す
るソリッドステートスイッチング回路手段（４釦により
形成する。このための適当なソリッドステートアナログ
回路手段（４６）は、本発明の制御手段の一局面に従っ
て適当な温度制御信号を引出すことについて前述した回
路手段と基本的に同じものとすることができる。そこに
説明した通り、前記アナログ回路はここでは使用者によ
り選択された電力設定値を表わす入力ＤＣ電圧を、関連
キャパシタ手段の充電のために選択されたその出力電圧
の変調により得られた帰還電圧と比較する第１の増幅手
段より、制御信号を引出すものである。この場合、第１
の増幅器出力電圧は第２の増幅手段に供給され、ここで
鋸歯状基準電圧と比較され、その結果、第２の増幅手段
から取出された出力電圧が関連するソリッドステートス
イッチング回路手段（４８）における一対の駆動装置へ
の制御信号を提供する。代表的なソリッドステートスイ
ッチング回路手段（４８）はまた、すでに述べた態様に
おいて、個々の圧電セラミック撓み部材をトランジスタ
などのような一対の高電圧能動装置により付勢するため
の高電圧ＤＣ付勢電位を発生するダイオード−キャパシ
タ回路網を含むように構成されている。完全自動化用プ
ログラムディジタル制御手段により個々のヒータ素子を
作動させるべく採用された制御論理のために、駆動回路
手段内には電圧降下抵抗手段を含むことができる。

代表的なソリッドステートスイッチング回路手段（４８
）においては、ＡＣ電流を制限するために直列接続され
た隔離抵抗手段が含まれるとともに、付勢電位を圧電セ
ラミック撓み部材に導くための充電用抵抗素子が装備さ
れる。このような駆動回路の実施例はその付勢が終了し
たとき、各対応するプレート素子を放電させるための第
１の抵抗手段を含むことができる。

圧電セラミックリレー装置を個々のヒータ素子の電源へ
の接続において採用するという種々の構造的特徴に関し
、前述した調整システムにおいて一種の変形が試みられ
ることは前述の説明より容易に認識されるであろう。例
えば、アナログ回路手段（４６）において発生した制御
信号は一対のヒータ素子を作動させることができ、その
場合、一つのヒータ素子を駆動する制御信号は他のヒー
タ素子を駆動する制御信号を引出すために用いられる第
２の鋸歯状基準電圧とは位相反転関係にあり、これによ
って複数の関連ヒータ素子に同時的な電力供給が行われ
ることを回避し得るものである。

このように動作する特定のアナログ回路手段は、前述し
たＣＭＯＳカッドコンパレータ装置により構成されたと
同様な一対の重複比較回路網を便宜的に含むことができ
、この回路手段はさらに、−対の直列接続された帰還増
幅手段と回路接続されたユニジャンクション弛張発振回
路手段により、鋸歯状基準電圧を引出すものである。さ
らに、この第１の鋸歯状基準電圧は第２の鋸歯状基準電
圧を提供する第２の増幅手段に供給される。単一の圧電
セラミックリレー装置により一対のヒータ素子への電力
供給を調整することができるようにした上述の電力調整
システムに対する異なった変形例として、リレー装置は
電源をいずれかのヒータ素子に接続し得るという関係に
おいて接続することができ、このリレー装置は電源に接
続するための端子手段と、各素子に設けられた端子手段
への個別的な接続のための協同接点手段を有する可動一
分極化圧電セラミック撓み部材と、電源及び圧電セラミ
ックリレー装置の端子手段に抵抗結合を介して接続され
た制御回路とを含むものである。この圧電セラミックリ
レー装置は制御信号に応答して前記撓み部材を撓ませる
ことにより、電源と一つのヒータ素子の端子手段との間
の回路を閉成するか、又は電源と他方のヒータ素子の端
子手段との間の回路を閉成することができる。このよう
にして作動する一つの適当なリレー装置は、前記撓み部
材の両側に配置することができる可動及び固定接点から
なる一対の協同電気接点手段よりすでに述べた如く構成
されたバイモルフ型撓み構造からなるものであり、この
撓み部材は第１の方向に撓むことにより第１のヒータ素
子への回路を閉成し、第２の方向に撓むことにより他方
のヒータ素子への回路を閉成することができる。−対の
抵抗性ヒータ素子に関連させるための別の適当なリレー
装置は、電源に接続するための端子手段に接続された一
対の可動一分極化圧電セラミック撓み部材からなる二股
構造の圧電セラミックリレー装置を含むものであり、撓
み素子の各々は各ヒータ素子に設けられた端子手段に個
々に接続されている固定電気接点手段と係合可能な可動
電気接点手段を有し、各撓み素子はその消勢中において
前記可動電気接点手段を前記固定電気接点手段から分離
した関係に維持するものであり、制御回路は使用者によ
り選択された電力設定値に応答して個々の撓み素子を付
勢してこれを撓ませることにより、電源と前記付勢され
た撓み素子に関連するヒータ素子の端子手段との間の回
路を閉成するものである。ここに説明された制御機構実
施例のいずれかにおける個々のヒータ素子の適当な動作
方法により、ｌａ）ヒータ素子のための複数の電力設定
値から一つの電力設定値を選択すること、（ｂ）関連制
御回路による圧電セラミックリレー装置の付勢において
選択された電力設定値を制御信号に変換すること、さら
に、（ｃ）前記リレー装置における撓み部材を制御信号
を用いて撓ませることにより、電源とヒータ素子との間
の回路を閉成すること、である。ヒータ素子を調整する
このような方法に関連してさらに認識すべきこととして
、撓み部材への付勢電位のなんらかの終結はその撓み部
材の逆方向の撓みを生じることにより、リレー接点を加
熱装置における誤動作防止マナーにおいて開放するもの
である。やはり前述した通り、このような動作モードは
電力セレクタ手段（４４）が“オフ”状態に切換えられ
たときの、付加的な手操作スイッチ手段の開放を含むも
のである。

第３図には第１図のレンジ装置における表面加熱機構（
１２）を作動させるための前述した電力制御システム（
４２）のより詳細な構造が示されている。

第１図において破線で示されている通り、前記制御機構
（４２）の全体は制御パネル（３０）上に取付けられた
単一のハウジング部材又はモジュール中に物理的に組込
まれることができる。この制御手段（４２）は、被制御
−抵抗性ヒータ素子（１４）、（１６）、（１８）及び
（２０）への電力供給を調整するものとしてすでに述べ
た通りである。したがって、ヒータ素子への供給電力を
それぞれ制御するために高く直列接続された圧電セラミ
ックリレー装置（５０）、（５２）、（５４）及び（５
６）はいずれも各ヒータ素子への電気接続を受持つ端子
手段とともに箱状包囲体（２１）内に収納される。この
箱状包囲体はこのレンジ装置に設けられた制御パネル（
３０）に好ましく支持することができる電気絶縁ベース
（２３）、及び収納した電気要素を大気汚染から保護す
るためのカバー手段（２３Ａ）を含んでいる。この制御
機構のためのすべての圧電セラミック装置（５０）、（
５２）、（５４）及び（５６）は関連スイッチング回路
手段（４６）及び（４８）とともに絶縁ベース部材（２
３）に固着される。各リレー装置における協同電気接点
手段も同様である。個々のリレー装置並びにこれらの装
置において共通する端子及び接点手段における同一の構
造要素については共通の参照文字及び参照数字を用いる
こととする。各圧電セラミックリレー装置（５０）、（
５２）、（５４）及び（５６）は中間導電面（２９）の
両側においてサンドイッチ状に保持された一対の圧電セ
ラミックプレート素子（２５）及び（２７）を含んでい
る。

個々のリレー装置には導電性スプリング素子（３１）が
物理的に協同するようになっており、両者は一端におい
て絶縁性ブロック支持体（３７）にクランプされ、他端
において別の絶縁性ブロック部材（３９）に結合される
。図から明らかな通り、装置における可動撓み部材（４
１）に関し、その撓み時において互いに閉接するように
配置された各リレー装置の協同接点手段（３３）及び（
３５）を有することにより、結合要素間においては、さ
らなる電気的協同作用を生ずるものである。端子手段Ｔ
３、Ｔ４及び共通端子Ｔ。はこれによってＤＣ付勢電位
を関連スイッチング回路（４６）及び（４８）により提
供された制御信号に応答して選択的、かつ対応的に分極
化可動撓みプレート素子に印加させるものである。また
、これらのスイッチング回路（４６）、（４８）は可動
撓み部材（４１）を撓ませて、可動接点素子（３３）を
固定電気接点素子（３５）に閉接させる。各一対の協同
接点手段が閉じられると、電源に接続された端子りと個
々のヒータ素子（図示せず）に接続された端子Ｔ１との
間の電気回路が閉成される。個々のヒータ素子に対して
は、図示の制御モジュールの外側においてさらに別の端
子手段が装備され、これによって他の電力導体（Ｌ２）
に対する電気接続が形成され、第２図に関してすでに述
べたようなヒータ素子に電力供給するための回路が閉成
される。個々の圧電セラミックリレー装置が制御信号の
不存在により付勢されない場合、撓み部材に装備された
協同接点手段は図において示すような分離関係に維持さ
れる。制御機構（４２）における個々のリレー装置をそ
れぞれ駆動するための制御信号及びＤＣ付勢電位を提供
する制御回路（４６）及び（４８）は、リレー装置に関
する対応関係において電気的に接続されるものとして示
されている。より特定すれば、一対のリレー装置は前述
の実施例において記載されたと同様なソリッドステート
アナログ回路手段（４６）及びソリッドステートスイッ
チング回路手段（４８）により個別的に駆動され、圧電
セラミックリレー装置の他の一対の同一形式の複製的な
回路手段により個別的に駆動されることができる。この
ような実施において、一対の圧電セラミックリレー装置
を駆動する制御信号を引出すために採用された各アナロ
グ回路手段においては、先の実施例において説明したよ
うに、他のリレー装置のための制御信号を引出す場合に
用いられる基準電圧に関して類似性を有しない基準電圧
により一つのリレー装置を駆動する制御信号を引出し、
これにより関連ヒータ素子に同時的な電力供給がなされ
ることを防止することが推奨される。

したがって、相互接続された一対の圧電セラミックリレ
ー装置（５０）、（５２）、（５４）及び（５６）に対
して個別的な制御信号を引出すために用いられる各アナ
ログ回路手段（４６）は、前述した実施例においてこの
目的で用いられたソリッドステートＣＭＯＳカッドコン
パレータ装置及びこれに関連する基準電圧回路手段を採
用することができる。個々の圧電セラミックリレー装置
に対して個別的にＤＣ付勢電位を供給する各ソリッドス
テートスイッチング回路手段（４８）においては、同様
な複製回路を採用することができる（これは図に示され
ている通りである）。かくして、高電圧能動装置の複製
的な対は個々の圧電セラミックリレー装置を各一対の能
動装置に接続するように回路接続された各ソリッドステ
ートスイッチング回路手段（４８）において採用するこ
とができる。この態様は第６〜７図において示された回
路手段について、図示の実施例との関連でここにより詳
しく説明される。

制御機構（４２）に関して前述した説明から明らかな通
り、個々の圧電セラミック装置の動作（よ第２図に関し
てすでに説明した態様において同様に実施される。端子
手段Ｌ１は各圧電セラミックリレー装置の電源への接続
を提供し、各リレー装置における可動圧電撓み部材（４
１）は関連配置された固定電気接点手段（３５）と係合
可能な可動電気接点手段（３３）を具備し、端子手段Ｔ
１を有する関連ヒータ素子への電気接続を提供する。制
御回路手段（４６）及び（４８）は電源導体Ｌ１、Ｌ２
を介して電源に抵抗結合的に接続され、同じく端子Ｔ３
、Ｔ４及び共通端子Ｔ　を介して個々の圧電セラミック
リレー装置に直結される。再びこのような制御機構を辿
ってみると、ここに採用された形式の各圧電セラミック
リレー装置に関連するヒータ素子は、使用者により選択
された電力設定値に応答して個々のリレー装置における
撓み部材を付勢してこれを撓ませることにより電源とヒ
ータ素子の端子手段との間の回路を閉成させる。図示し
ないが、表面調理機構において採用されたヒータ素子の
動作温度を制御する常套的な電気レンジ装置においては
、すでに用いられたさらなる制御手段に関連して前述し
たことから理解される通り、温度制御手段はまた本発明
の制御機構においても組入れることができる。したがっ
て、サーミスタ回路型のソリッドステート帰還温度制御
手段は、第６図における表面調理機構のための代表的な
電力調整しシステムとの関連において後に詳述される。

本発明の制御機構実施例に対するこのような変形におい
て、結合された電力制御及び温度制御信号を採用した個
々の加熱装置の適当な動作方法は次の諸段階からなって
いる。すなわち、（ａ）個々のヒータ素子のための電力
設定値を複数の電力設定値から選択すること、（ｂ）前
記選択された電力設定値を電力制御信号に変換すること
、（ｃ１前記電力制御信号を用いて関連制御回路により
分極化圧電セラミックリレー装置を駆動してこれを撓ま
せることにより、電源とヒータ素子との間の回路を閉成
すること、（ｄ）動作中のヒータ素子により達せられた
温度を検出することにより温度制御信号を引出すこと、
及び、（ｅ）前記検出温度が所定の温度に達したとき、
圧電セラミックリレー装置の協同接点手段を開放するこ
とにより個々のヒータ素子への電力供給を終了させるこ
と、である。このオペレーショモードにおいてはすでに
述べた通り、ヒータ素子への供給電力を遮断すべく付加
的な手操作スイッチ手段を含むことができる。

第４図には、第１図のレンジ装置のオーブン調理機構に
おいて採用された典型的な電力調整システムの機能ブロ
ック線図が示されている。したがって、第４図の電力制
御システム（６０）は電力導体Ｌ１及びＬ２を中性電力
導体Ｎとともに装備している。これにより２３０ＶＡＣ
電源が一対の１１５ｖ回路とともに提供されることにな
る。常套的なタイマ手段（４０）のためのスイッチは、
図において示された内部スイッチ接点を有する手操作制
御ノブ（３６）への回路を閉成し、これによってオフ、
長時間ベーク、ブロイル、ベーク及び自己洗浄などのよ
うな代表的な調理動作モードが提供される。制御ノブ（
３６）は使用者が、前述した表面調理機構の場合と同様
な方法において実施例のオーブン調理機構（３２）の制
御を行うために、電力設定レベルを選択できるようにす
るものである。また、別の手操作制御ノブ（３８）は関
連ヒータ素子が図示の代表的な制御機構に従い、温度制
御信号並びに電力制御信号によって作動させられるとき
、オーブン室（図示せず）において達せられるべき調理
温度を選択できるようにするものである。圧電セラミッ
クリレー（６２）、（６４）及び（６６）は図に示す通
り、抵抗性ヒータ素子（６８）及び（７０）に対してさ
らに直列接続される。リレー装置（６２）及び（６６）
は選択された動作機能に従ったオン−オフスイッチとし
て作動し、その結果、各圧電セラミック撓み部材を撓ま
せて、関連ヒータ素子を電源導体に接続させる。しかし
ながら、リレー装置（６４）は選択された動作機能に応
じた三位量スイッチとして作動し、その圧電セラミック
撓み部材を上向きに撓めて、関連ヒータ素子を電源導体
Ｌ１に接続せしめるか、又は下向きに撓ませてこのヒー
タ素子を中性導体Ｎに接続せしめる。図からさらに認識
されることとして、前述した態様における関連ヒータ素
子の制御オペレーションはある種の調理機能の実行中に
おいて個々のヒータ素子の個別的な作動を可能にし、こ
のとき他の機能は同時に作動する両方のヒータ素子によ
り実行されるようになっている。温度制御信号は図示の
実施例において、オーブン室内に装備された温度検出手
段（３８Ａ）より引出される。図示のオーブン調理機構
にはパイロットライト（３８Ｂ）が挿入され、これは通
常のレンジ装置に採用される別の機能を表示するもので
ある。すでに述べた通り、この電力調整システム（６０
）に装備された制御回路手段（４６）及び（４８）は前
述した表面加熱機構実施例において個々のヒータ素子を
作動させるために用いられたものと同様に動作すること
ができる。したがって、この実施例において採用された
個々のヒータ素子及び圧電セラミックリレー装置は、基
本的には表面加熱機構の実施例に関連してすでに述べた
ものと同様な端子及び回路接続を有するとともに、この
制御回路手段（３６）及び（４８）に電力制御信号及び
温度制御信号を供給すべく採用されたものと同様な回路
手段を有することができる。しかしながら、このように
構成し得るオーブン調理機構の実施例のための一つの適
当な電力調理システムをさらに説明するため、個々の圧
電セラミックリレー装置は電源を個々のヒータ素子に独
自に接続し得るように回路接続されたものとする。この
場合、各圧電セラミックリレー装置は電源に接続するた
めの端子手段、及び一つのヒータ素子の端子エレメント
に接続するため、関連配置された固定接点手段と係合可
能な可動接点手段を有する可動分極化圧電セラミック撓
み部材を具備し、このように構成された圧電セラミック
リレー装置は、電源及び各圧電セラミックリレー装置の
端子手段に抵抗結合的に接続された制御回路により、使
用者が選択した電力設定値並びに温度制御信号に応答し
て個別的に駆動され、これによって駆動された個々の撓
み部材を撓ませて、電源と付勢された撓み部材に関連す
るヒータ素子の端子手段との間の回路を閉成する。この
場合、制御回路は、個々のリレー装置のこのような分離
駆動のための制御信号を引出すように関連接続されたア
ナログ回路手段によりＤＣ付勢電位を提供するものであ
る。このような代表的なオーブン調理機構のオペレーシ
ョンを辿ると、次のようになる。すなわち、（ａ）電力
制御手段（３６）において用意された複数の電力設定値
から個々のヒータ素子のための電力設定値を選択するこ
と、（ｂ）電力制御手段（３６）において前記選択され
た電力設定値を電力制御信号に変換すること、（ｃ１関
連接続されたスイッチング回路手段（４釦により電力制
御信号を用いて、１又は２以上の分極化圧電セラミック
リレー装置を付勢し、その付勢された撓み部材を撓ませ
て電源と関連ヒータ素子との間の回路を閉成すること、
（ｄ）動作中のヒータ素子により達せられた温度を検出
し、関連する温度制御手段（３８）において温度制御信
号を発生すること、及び、ｔｅｌ前記検出温度が所定の
温度に達したとき、前記温度制御手段により前記ヒータ
素子への電力供給を終了させること、である。

第５図は先の実施例において説明したオーブン調理機構
を作動させるための典型的な電力制御モジュール（６０
）の、より詳細な構造を示すための部分破断斜視図であ
る。第３図における制御手段について示した通り、この
第５図に示した制御モジュールの実施例におけるすべて
の電気要素は単一のハウジング部材内に収納することが
できる。

したがって、被制御−抵抗性ヒータ素子（６８）及び（
７０）　（図示せず）への電力供給を調整する直列接続
された圧電セラミックリレー装置（６２）、（６４）及
び（６６）はいずれも各ヒータ素子への電気接続用端子
手段とともに箱型包囲体（１４１）内に収納される。こ
の箱型包囲体はレンジ装置（１０）に設けられた制御パ
ネル（３０）に好ましく取付けることができる電気絶縁
ベース（１４３）及び収納した電気要素を大気汚染から
保護するためのカバー手段（１４５）からなっている。

すべての圧電セラミックリレー装置（６２）、（６４）
及び（６６）は、関連接続されたスイッチング手段（４
６）及び（４８）とともに絶縁ベース部材（１４３）に
固着支持される。このような固着支持は、リレー装置に
おいて協同する固定電気接点手段（１４７）、（１４９
）、（１４９Ａ）及び（１５１）についても同様に適用
される。第５図において、各リレー装置における先の実
施例と同一の構造要素並びに各装置に共通する端子及び
制御手段を指示するにあたっては、共通の参照文字及び
数字を用いることとする。しかしながら、可撓性引出導
線（１５３）及び（１５５）　（これらはまた“フライ
ングリード線”とも称する）は、ここに採用された特定
のリレー装置実施例が可動接点手段と撓み部材との間の
電気接触性を有しないため、これらのリレー装置を電源
導体Ｌ１に接続すべく用いられることに留意すべきであ
る。このフライング接続については第９図に関連して後
に詳述することとする。

各圧電セラミックリレー装置（６２）、（６４）及び（
６６）はすでに述べた“バイモルフ”型であるが、各リ
レー装置に対しては同様に構成された関連制御回路（４
６）及び（４８）により端子Ｔ３、Ｔ４及び共通端子Ｔ
　を介してＤＣ付勢電位が印加される。しかしながら、
前述した圧電セラミックリレーの実施例から明らかな通
り、各撓み部材に支持された可動接点手段（１５９）は
絶縁素子（１６１）により外側導電面から電気的に絶縁
され、他方、可撓性導体（１５３）及び（１５５）を介
してＬｌ又はＮ電源導体に電気接続される。電気絶縁素
子（１６１）に支持された導電性素子（１６３）は可撓
性導体（１５５）及び（１５５）を可動接点手段（１５
９）に接続するものである。この態様において、圧電セ
ラミックリレー（６２）及び（６６）の電源への接続は
可撓性導体を介して行われ、さらに、電源と関連ヒータ
素子との間の接続は協同接点手段（１４７）、（１５９
）又は（１５１）、（１５９）が、それぞれ各撓み部材
を付勢する制御信号に応答して閉じ□られるときに形成
される。同様に、圧電セラミックリレー装置（６４）に
装備された各一対の協同接点手段（１４９）、（１５９
）及び（１４９Ａ）、（１５９）は制御信号に応答して
状態を変化する。すなわち、制御信号は撓み部材の上向
きの撓みを生じて関連ヒータ素子を電源導体Ｌ１に接続
するか、又は撓み部材の下向きの撓みを生じて関連ヒー
タ素子を中性（Ｎ）電力導体に接続する。第１図の破線
枠内に示した通り、代表的な制御モジニール（６０）は
制御パネル（３０）上に好ましく取付けられる。

第６図は、第１図の装置における表面調理機構の各抵抗
性ヒータ素子を付勢するために採用することができる典
型的な制御回路（４２）を示す電気回路図である。理解
を容易にするため、この図においても第２図の制御シス
テムブロック線図について説明したものと同じ回路要素
を指示するためには同一の参照数字を用いることとする
。この図において、一対の圧電セラミックリレー装置（
５０）及び（５２）はそれぞれの中間導電面（５１）及
び（５３）が−本の電力導体Ｌ１に接続されているとと
もに、可動圧電セラミック撓み部材（５５）及び（５７
）がそれぞれ各リレー装置の消勢中において中間開放位
置にとどまるように回路接続されている。各対の固定電
気接点（５９）及び（６１）はそれぞれ可動撓み部材上
に支持された可動接点と係合して電源及び関連接続され
た抵抗性ヒータ素子（１４）及び（１６）との間の電気
回路を閉成するものである。このような回路関係から認
識される通り、リレー装置の相互接続は制御手段が個々
の抵抗性ヒータ素子の同時付勢を生ずることなく、しか
も、リレー装置が維持電力として約１０μＷ程度の僅少
な値しか必要としないような機械的インターロックを提
供するものである。個々の圧電セラミックリレー装置に
対してＤＣ付勢電位を供給する図示の駆動回路手段（４
８）は、さらにこれらのリレー装置の同時付勢を予防す
る付加的な手段として安全スイッチＳ１及びＳ２を有す
る抵抗−ダイオード回路網を含んでいる。この抵抗ダイ
オード回路網（６３）はダイオード（６５）及び（６７
）とこれらに接続された抵抗（６９）を有する。リレー
装置（５０）の制御回路におけるリレー駆動部はディス
クリート（各測的な）出力トランジスタとして示した一
対の能動装置（７１）及び（７３）により構成される。

回路中において圧電セラミックリレー装置の自動的な付
勢を可能にする制御信号は、前述したような一般的方法
において高電圧アナログ集積回路装置により提供される
。各電力セレクタ手段（４４）は使用者が手操作制御ノ
ブ（図示せず）を用いて選択した電力設定レベルに応答
して関連ヒータ素子の個々の動作のための制御信号を生
ずるものである。この可変ＤＣ制御電圧は自動信号処理
のためのアナログ回路手段（４６）に印加される。圧電
セラミックリレー装置をこの自動化制御回路における単
純なシングルトランジスタ駆動手段により付勢するにあ
たってはさらに、ブルーアップ抵抗（７５）及び（７７
）からなる受動素子が用いられ、これによって選択的な
付勢が終了する限り、圧電セラミックプレート素子から
の放電が行われる。初期付勢において、高電圧電子制御
手段は約３Ｖの“オン”状態に転じられ、これにより直
列接続されたドライブトランジスタ（７１）及び抵抗（
７９）が制御電流源として動作することになる。さらに
、接続されたリレー接点の初期閉接において、能動素子
（７１）のゲートに印加される電圧は、その結果電子制
御回路手段から提供される約１５Ｖ程度の完全母線電圧
まで直ちに上昇する。

これは能動装置（７１）を完全“オン”に転じ、このよ
うに作動している圧電セラミックリレープレート素子は
急激に充電されて、リレー接点の接点力を増大させると
ともに、それ以上の接点閉接による接点溶融を阻止する
ものである。他の能動装置（７７）及びその直列抵抗（
８１）の同様な作動は電子制御回路手段により提供され
る。能動装置（７１）及び（７３）にそれぞれ直列接続
された限流抵抗（８３）及び（８５）は能動装置におけ
る過大なターンオン電流を阻止するとともに、各圧電セ
ラミックリレー接点の最大閉接速度を制限することに関
与するものである。この自動制御回路によって抵抗性ヒ
ータ素子（１６）への供給電力を調整する他の圧電セラ
ミックリレー装置（５２）の動作も同様に生じるため、
図にはこの制御手段にとって必要な回路素子のみが示さ
れている。

第２〜３図の回路実施例に関連して先に述べた理由から
明らかな通り、ソリッドステートサーミスタ回路はこの
アナログ回路手段（４６）中に選択的に組入れられ、こ
れにより図示のヒータ素子（１４）及び（１６）のいず
れかの動作に関連した温度帰還制御が提供される。この
場合、回路中には付加的な抵抗素子（１６１Ａ）、（１
６１Ｂ）及び（１６１Ｃ）が含まれ、ソリッドステート
サーミスタ検出素子（１６１Ｄ）は図示の如く、制御さ
れるべきヒータ素子に近接して配置される。第２〜３図
に関する先の説明からさらに認識される通り、圧電セラ
ミックリレー装置の種々の物理的構成は電源と回路中の
関連ヒータ素子との間の回路を閉成するために採用され
る。回路は圧電セラミック撓み部材を１方向に撓ませる
のみの具体的構成において完結し得るため、第３図の回
路において特に説明されたリレー装置はこの目的に供せ
られるものである。他方、本発明の回路において比較的
単純な変形を加えることにより、この中に用いられる個
々のリレー装置（５０）及び（５２）を第２図の回路実
施例に関してすでに述べたような二股構造を有する単一
のリレー装置と置換することも可能である。さらに、こ
の回路に関して認識されるところであるが、最初に述べ
た表面調理機構の実施例における残りのヒータ素子（１
８）及び（２０）も同様に作動させ得ることが明らかで
ある。しかしながら、この回路について述べたすべての
変形において、個々のヒータ素子の動作は基本的に前述
した動作態様と同じである。したがって、この制御回路
において電力制御信号及び温度制御信号を用いることに
より、個々のヒータ素子を作動させるための適当な方法
は次の段階を含むものである。すなわち、（ａ）電力セ
レクタ手段（４４）により設定され得る複数の電力設定
値から、個々のヒータ素子のための電力設定値を選択す
ること、（ｂ）関連アナログ回路手段（４６）において
前記選択された電力設定値を電力制御信号に変換するこ
と、ｆｃ）駆動回路手段（４８）により電力制御信号を
用いて分極化圧電セラミックリレー装置を付勢し、これ
によって付勢された撓み部材を撓ませて、電源と付勢さ
れた撓み部材との間の回路を閉成すること、（ｄ）ソリ
ッドステートサーミスタ回路を用いて動作中のヒータ素
子により達せられた温度を検出し、これによって温度制
御信号を発生すること、及び、ｔｅｌ前記検出温度が所
定の温度に達したとき、前記付勢された撓み部材の協同
接点手段を開放することにより、その動作中のヒータ素
子への電力供給を終結させること、である。

第７図は、第６図に示した自動制御回路の変形例を示す
電気回路図である。より特定すれば、第６図の回路は一
般２３０ＶＡＣ電源から制御抵抗性ヒータ素子に対し半
波電圧を提供するものであるが、この回路実施例におい
ては、２３０ｖ電源から引出された１　１５　Ｙ、の電
力により負荷装置を作動させるものである。したがって
、第６図の回路において用いられたものと共通する回路
要素を指示するにあたっては、同一の参照数字を用いる
こととする。制御回路実施例（４２）における共通の回
路素子の動作に関しては、第６図の回路動作の繰返しで
はない。この制御回路については、制御回路手段（４８
）内において接続された個々の圧電セラミックリレー装
置（５０）及び（５２）に対し比較的高いＤＣ電位を提
供するため、電源から得られる１１５Ｖを倍加するに必
要な付加的な回路要素のみを説明する。したがって、接
続された圧電セラミックリレー装置（５０）、（５２）
への印加電圧を倍加するダイオード−キャパシタ回路網
（８７）はポンプキャパシタ（８９）とストレージキャ
パシタ（９１）と、図示の各リレー装置を付勢するＤＣ
付勢電位を発生するための倍電圧ダイオード（９３）及
び（９５）とから構成される。この制御回路には限流抵
抗（９７）、（９９）及び（１０１）が含まれ、これに
よって回路のサセプタンス特性が過渡的なライン誘導値
を減少する。

第８図は、第６〜７図の制御回路において採用されたア
ナログ回路手段（４６）の電気回路を示す略図である。

ここに示された通り、アナログ集積回路装置（１０３）
は４個の比較型増幅手段（１０４）、（１０６）、（１
０８）及び（１１０）を具備している。電力セレクタ手
段（４４）　（図示せず）から得られた入力信号はカッ
ドコンパレータ回路網（１０３）に印加され、その自動
的な信号処理により所望の制御信号が生成される。より
特定すれば、使用者により選択された電力設定値を代表
するＤＣ電圧信号は、抵抗（１０２）を介して第１の増
幅手段（１０４）に加えられ、ここでその出力電圧を変
調することにより関連接続されたキャパシタ（１０５）
を充電するために得られた帰還電圧と比較される。次に
、この第１の増幅器出力電圧は第２の増幅手段（１０６
）に加えられて、鋸歯状基準電圧と比較され、この第２
の増幅器（１０６）からの出力電圧は、リレー駆動回路
（４８）又は（４９）における単一の圧電セラミックリ
レー装置の動作を制御するための二つの能動装置に対す
る制御信号を提供する。同様に、この制御回路において
示された残りの抵抗性ヒータ素子のために使用者が選択
した電力設定値を表わす第２の制御信号もまた、アナロ
グ回路手段において自動的に処理される。特に、入力Ｄ
Ｃ電圧信号は抵抗（１０７）を介して第１の増幅手段（
１０ｇ）に印加され、ここで関連キャパシタ手段（１０
９）を充電すべくその出力電圧を変調して得られた帰還
制御信号と比較される。第１の増幅器出力電圧は、ここ
で第２の増幅手段（１１０）に印加され、前述した鋸歯
状基準電圧を反転した形の第２の鋸歯状基準電圧と比較
される。第２の増幅手段（１１０）から得られた処理済
電圧信号は、第６〜７図の制御回路における残りの圧電
セラミックリレー装置の動作を制御するために二つの能
動装置に加えられる制御信号を提供する。個々に採用さ
れた鋸歯状基準電圧は、このアナログ回路手段において
自動的に引出される。ユニジャンクション型弛張発振回
路要素（１１１）は鋸歯状波形を発生し、これは関連す
る演算及びバッファ増幅手段（１１２）及び（１１３）
に供給される。増幅手段（１１２）からの出力波形は増
幅手段（１０６）における比較基準信号となり、さらに
、増幅手段（１１３）に供給されてその極性を反転する
。増幅手段（１１３）からの出力波形は増幅手段（１１
０）に対する比較基準信号となる。

第９Ａ、９Ｂ及び９Ｃ図は、制御手段に用いることがで
きる圧電セラミックバイモルフ型リレー装置の三種類の
構造の各側面を示すものである。

第９Ａ図におけるリレー装置は、第２及び４図との関連
においてすでに述べたような長期間−高信頼動作を可能
にするものであり、この単一のリレー装置においてはレ
ンジ装置の表面及びオーブン調理機構における一対のヒ
ータ素子間において電力の切換供給を行うことができる
。第９Ｂ図に示されたリレー装置は、種々の加熱装置に
おける一対のヒータ素子に対し分離した撓み素子が同方
向に撓んだとき電力供給を行うようにした異なった構造
様式を表わすものである。また、第９Ｃ図におけるリレ
ー装置は、単一の撓み素子に関連して動作する分離配置
された可動接点手段、並びに電源に接続するための分離
配置された端子手段を有する、さらに別の構造様式を示
すものである。

後者の装置はまた、種々の形式の電気的加熱装置におけ
る個々のヒータ素子に対し電源接続用のリレーにより電
力供給するのに適している。これら三種類の実施例のす
べては、本発明の制御回路により類似の対応で駆動され
るものであり、可動撓み部材は制御信号に応答して撓み
を生じ、これによって電源と、制御装置内の付勢された
撓み部材に分離的に接続された端子手段との間の回路を
閉成する。このため、各リレーの実施例において共通す
る構造要素、並びに共通する端子接続を示すにあたって
は、同一の参照文字及び参照数字を付すものとする。

第９図において、圧電セラミック撓み型スイッチング装
置（１２０）は図に示す通り、上板（１７２）及び下板
（１７４）より形成された少なくとも２枚の平坦な圧電
セラミックプレート素子を有する。圧電セラミックプレ
ート素子（１７２）及び（１７４）は少なくとも１枚の
中間導電面（１７６）の両側においてサンドイッチ状に
平行支持されているとともに、それらの外側面において
導電面（１７６）及び（１７８）を有する。この外側導
電面（１７８）及び（１８０）は各プレート素子の厚み
を介して前記中間導電面（１７６）及び他方の外側導電
面から絶縁される。圧電セラミックプレート素子（１７
２）及び（１７４）はジルコン酸チタン酸鉛、メタニオ
ブ酸鉛、チタン酸バリウム又は他の周知の圧電セラミッ
ク材料から形成される。導電面（１７６）、（１７８）
及び（１８０）はプレート素子（１７２）及び（１７４
）に被覆支持されたニッケル、銀又は他の適当な導電性
物質からなっている。撓み型スイッチング装置はさらに
、比較的堅牢な支持手段上に取り付けられた一組の協同
固定電気スイッチ接点（１８２）及び（１８４）を含ん
でいる。これらの接点は撓み型スイッチング装置の圧電
セラミックプレート素子（１７２Ａ）及び（１７４Ａ）
における分極化−可動撓み部分の撓みにより閉接される
。接点（１８２）及び（１８４）は本発明の制御手段に
従って供給される制御信号により、撓み装置（１７２）
及び（１７４）が付勢されたとき、その撓み装置（１７
２）及び（１７４）の可動端に形成された電気絶縁支持
接点（１８６）及び（１９０）とそれぞれ係合する。圧
電セラミック装置（１２０）の可動撓み部分（１７２）
及び（１７４）は、圧電セラミックプレート素子（１７
２）及び（１７４）を両者間に挟入した中間導電面（１
７６）と共に、物理的に保持及びクランプすべく動作す
るクランプ手段（１９２）により片持ち梁状に支持され
る。クランプ手段（１９２）は圧電セラミックプレート
素子（１７２）及び（１７４）における非分極部分（１
７２Ｂ）及び（１７４Ｂ）上に位置している。したがっ
て、非分極部分は接点（１８６）及び（１９０）が配置
されるプレート素子の分極化可動撓み部分（１７２Ａ）
及び（１７４Ａ）とは逆に電気的に中性である。クラン
プ手段（１９２）はなるべくなら、予備分極処理された
プレート素子部分（１７２Ａ）及び（１７４Ａ）により
提供される分極化可動撓み部分の終端に近接し、かつ一
体化された非分極又は未分極部分（１７２Ｂ）及び（１
７４Ｂ）の先端上に位置している。このようにして圧電
セラミックプレート素子を取付けることにより、それら
の支持点におけるセラミック材料の跳動に基づく多数の
誤動作を顕著に減少させることができる。端子手段Ｔ３
、Ｔ４及び共通端子Ｔ　は本発明の制御回路（図示せず
）より提供される制御信号に応答して分極化可動撓みプ
レート（１７２Ａ）及び（１７４Ａ）に対して選択的、
かつ個々的にＤＣ付勢電位を印加すべく用いられるもの
である。制御回路により供給されるこのような特性電位
はまた、可動撓み部分を選択的に撓ませて、それらの接
点（１８６）及び（１９０）を協同固定接点（１８２）
、（１８４）のいずれかにそれぞれ閉接させるものであ
る。一対の協同接点が閉接すると、電源に接続された端
子Ｌ１と制御装置における関連ヒータ素子の端子手段に
分離的に接続された端子手段Ｔ及びＴ２のいずれかとの
間を接続する電気回路が閉成される。

第９Ｂ図に示した圧電セラミック撓み型スイッチング装
置（１９４）は前述したリレーの実施例と類似した一般
的構成を有するため、このリレー装置における共通の構
造要素を指示するにあたっては、同一の参照文字及び同
一の参照数字を付すこととする。この装置は一対の二股
状可動撓み部分（１７２Ａ）、（１７４Ａ）及び（１７
３Ａ）、（１７５Ａ）を有する点において前述の実施例
と相違するものである。これらの撓み部分は端子Ｔ及び
Ｔ２への電気回路を閉成するために個別的に駆動される
。この場合、可動接点（１８６）及び（１９０）は個々
の可動撓み部分（１７２人）、（１７４Ａ）及び（１７
３Ａ）、（１７５Ａ）の外側に支持され、関連ヒータ素
子の所望の独立的な動作を付勢するものである。個々の
可動撓み部分には分離的な端子手段が装備され、これに
よって各可動撓み部分のセラミックプレート素子にＤＣ
付勢電位が個別的に印加される。これは電源と制御機構
の一つとの間の各回路を接続するために設けられた分離
端子手段を介して行われる。したがって、端子手段Ｔ３
、Ｔ４及び共通端子Ｔ。は制御信号に応答して分極化可
動撓みプレート部分（１７２Ａ）及び（１７４Ａ）に選
択的、かつ個々的にＤＣ付勢電位を印加するための手段
を構成する。他方、端子Ｔ　°、Ｔ　及び共通端子Ｔ　
は、可動撓みプレート部分（１７３Ａ）及び（１７５Ａ
）のための対応する同様な手段を提供するものである。

協同接点対（１８２）、（１８６）が閉じられると、接
続された端子Ｌ１と関連ヒータ素子の端子手段に接続さ
れた端子Ｔ１との間の電気回路が形成される。同様に、
協同接点対（１８４）、（１９０）が閉接すると、やは
り電源に接続された端子Ｌ１’と別のヒータ素子に接続
された端子Ｔ２との間の電気回路が形成される。図から
さらに理解されることであるが、二つの電気回路は二股
状可動撓み部分の下向き撓み動作により形成され、可動
撓み部分はその消勢状態において協同接点手段を開放状
態に維持するものである。個々の可動撓み１部分の分離
的な作動を付勢する制御信号及び付勢電位は、制御回路
（図示せず）により提供される。

第９Ｃ図に示した圧電セラミック撓み型スイッチング装
置（１９６）もまた、第９Ａ図の実施例と同様な一般的
構造を有するものであり、したがって、図において共通
の構造要素を指示するにあたっては、同一の参照文字及
び参照数字を用いることとする。しかしながら、図から
明らかな°通り、このリレーの実施例においてはただ一
対の協同接点手段が採用され、これは単一ヒータ素子へ
の電力供給のみを制御し得るものである。したがって、
圧電セラミックプレート素子（１７２）及び（１７４）
は少くとも１枚の中間導電面（１７６）の両側において
サンドイッチ状に平行支持され、各外側面には各プレー
ト素子の厚みを介して中間導電面（１７６）との間及び
相互間において絶縁された導電面（１７８）及び（１８
０）を有する。この撓み型スイッチング装置はさらに、
一対の協同接点手段（１８４）、（１９０）を含み、こ
れらの接点はこの撓み型スイッチング装置の圧電セラミ
ックプレート素子（１７２Ａ）及び（１７４Ａ）におけ
る分極化可動撓み部分の下向きの撓み動作により互いに
閉接する。しかしながら、可動接点素子（１９０）は導
電性スプリング素子（１９８）上に取付けられ、前記プ
レート素子の可動撓み部分及びこのスプリング素子は絶
縁ブロック素子（２００）により連結され、一体に動作
できるようになっている。図に示す通り、スプリング素
子（１９８）を電源に電気接続することにより、先の実
施例におけるような可撓性ワイヤ導体、すなわち“フラ
イングリード線”を可動接点に接続する必要はない。ス
プリング素子（１９８）と一体向に保持された圧電セラ
ミックスイツチング装置（１９６）の可動撓み部分（１
７２）、（１７４）はその端部においてクランプ手段（
１９２）により片持ち梁状に支持されている。

このクランプ手段（１９２）もまた、挟入された中間導
電面（１７６）を有する圧電セラミックプレート素子（
１７２）及び（１７４）を一体に保持するものである。

クランプ手段（１９２）はプレート素子（１７２）及び
（１７４）の分極化可動撓み部分（１７２Ａ）及び（１
７４Ａ）とは逆に、分極化処理されておらず、したがっ
て、非分極性及び電気的中性の素子部分（１７２Ｂ）及
び（１７４Ｂ）に対向配置されている。この場合、端子
手段Ｔ３Ｔ４及び共通端子Ｔ。は制御回路（図示せず）
より供給される制御信号に応答して分極化可動撓みプレ
ート部分（１７２Ａ）及び（１７４Ａ）にＤＣ付勢電位
を印加するための手段を提供する。制御信号に応答して
一対の協同電気接点（１８４）、（１９０）が閉じられ
ると、端子Ｌ１においてスプリング素子（１９８）に接
続された電源と、端子Ｔ１に接続された関連ヒータ素子
との間の電気回路が閉成される。この実施例においては
また、端子Ｔ　又はＴ４のいずれかのＤＣ付勢電位が解
除されると、それは可動撓み部分を復帰動作させて協同
接点対を開放し、以後、撓み部材が消勢状態にある限り
、接点間の分離開放状態を維持することが明らかである
。さらに、加熱装置における第２のヒータ素子への電力
供給の同様な個別的調整は、同様な構造を有するととも
にここに示した同様の配置において装置内の第２のヒー
タ素子に直列接続された第２の圧電セラミック撓み型ス
イッチング装置を用いることにより、同様に行われる。

第１０図は、第１〜８図に関してすでに説明した家庭用
電気レンジに接続される代表的な電力調整システムを示
す略回路図である。この実施例において先の実施例と共
通し、又は類似の回路要素を図示するにあたっては、や
はり同一の参照文字及び参照数字を用いることとする。

したがって、レンジ装置（１０）は４個の抵抗性ヒータ
素子（１４）、（１Ｇ）、（１８）及び（２０）を存す
る表面調理機構（１２）を含み、各ヒータ素子にはそれ
ぞれ対応する圧電セラミックリレー装置（５０）、（５
２）、（５４）及び（５６）が直列接続されている。各
ヒータ素子にはさらに、手操作用常開空隙スイッチ手段
Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３及びＳ４が直列接続され、したがって
、個々のヒータ素子が作動していないとき、空隙により
遮断された二本の電力導体Ｌｉ及びＬ２を有することに
より、ＵＬ要求が満足される。電力セレクタ手段（４４
）は表面調理機構におけるヒータ素子の個別的動作のた
めの電力制御信号を提供し、この電力制御信号はさらに
動作中の各ヒータ素子に加えられる時間電力の百分率を
調整するため、セレクタ手段（４４）に接続されたアナ
ログ又はディジタル回路手段（４６）により処理される
。処理された電力制御信号は関連する圧電セラミックリ
レー装置を個々に付勢するためのスイッチング回路手段
（４８）に供給される。リレー装置はスイッチング回路
手段により生成されたＤＣ付勢電位により付勢され、付
勢されたリレー装置の撓み部材が撓み動作して電源をこ
の撓み部材に関連するヒータ素子に電気接続するもので
ある。この態様におけるリレー装置（５０）、（５２）
、（５４）及び（５６）の個々の付勢については、図に
おいて破線枠内に示されており、この場合、リレー装置
は消勢中において協同接点１手段間が開放して空隙を維
持した状態で示されている。

この表面調理機構の実施例にはさらに、温度検出素子（
１６１Ｄ）が装備され、これは−っのヒータ素子（１４
）に関する温度制御手段を構成するものであるが、他の
ヒータ素子についても同様な温度制御手段が装備される
。温度検出素子（１６１Ｄ）はアナログ又はディジタル
回路手段（４６）に信号を供給し、この回路手段（４６
）はスイッチング回路手段（４８）に供給されるべき自
動温度制御信号を発生する。したがって、圧電セラミッ
クリレー装置はスイッチング回路手段（４８）の状態に
応じて付勢され、これまでに指摘した通り、制御回路中
にソリッドステート温度制御手段を採用したことは図示
の表面調理機構における所望の動作温度範囲のすべてに
完全に及ぶものではないが、可能な範囲において連続的
な帰還信号を発生してより正確な温度制御を提供し得る
。図示の表面調理機構においては、使用者に対しいずれ
かの制御ヒータ素子が作動中であることを告知するため
の手段としてパイロットライト（３８Ｂ）が用いられる
。

図示の家庭用レンジ装置においてはさらに、−対の抵抗
性ヒータ素子（６８）及び（７０）を装備したオーブン
調理機構（３２）が採用されている。ヒータ素子にはそ
れぞれリレー装置（６２）及び（６６）が直列接続され
、さらに、中性（Ｎ）電力導体には第３のリレー装置（
６４）が接続される。これらの接続の態様については、
第４図の回路実施例に関してすでに述べた通りである。

抵抗性ヒータ素子にはさらに常開型−手操作空隙スイッ
チ手段Ｓ　及びＳ６が直列接続され、これにより家庭用
装置におけるＵＬ要求を満足することができる。タイマ
手段（４０）は手操作された制御手段（３６）への回路
閉成を可能にするものである。この制御手段はオーブン
調理機構における代表的な動作モード、例えばタイムベ
ーク、ブロイル、自己洗浄及びベークなどを選択するた
めの内部スイッチ接点を含んでいる。この制御手段（３
６）は使用者が電力設定値の一つを選択して、これらの
ヒータ素子が電力供給される時間百分率を調整するもの
である。別の手操作制御手段（３８）はヒータ素子が関
連温度検出手段（１６１Ｄ）と共に作動しているとき、
使用者がオーブン室内の調理温度を選択できるようにす
るものである。

したがって、電力制御信号及び温度制御信号はいずれも
このように引出されて、関連接続されたスイッチング手
段（４８）に供給され、回路手段は図示の表面調理機構
に関して前述した態様と実質的に同じ態様で関連リレー
装置（６２）、（６４）及び（６６）の個々の付勢を行
うものである。図示のオーブン調理機構におけるリレー
装置（６２）、（６４）及び（６６）のこのような個別
的な付勢については、図の破線枠内において示され、こ
の場合、すべてのリレー装置はそれらの消勢中において
空隙間隔を維持するものとして示されている。このオー
ブン調理機構においても使用者に対しオーブンヒータ素
子が作動していることを指示するためのパイロットライ
ト（３８Ｂ）が設けられる。

上述した電気レンジの実施例の動作はこれにより次の諸
段階を必要とするものである。すなわち、（ａ）表面調
理機構における各ヒータ素子のために複数の電力設定値
から一つの電力設定値を選択すること、（ｂ１表面調理
機構における各ヒータ素子のために選択された電力設定
値を第１の電力制御信号に変換すること、（ｃ）表面調
理機構における各ヒータ素子のための前記第１の電力制
御信号を用いて第１の分極化圧電セラミックリレー装置
を付勢することにより、電源と表面調理機構の各ヒータ
素子との間の回路を閉成すること、（ｄ）表面調理機構
において、動作中のヒータ素子により達せられる温度を
検出して第１の温度制御信号を引出すこと、（ｅ）前記
検出温度が所定の温度に達したとき、前記第１の圧電セ
ラミックリレー装置の協同接点手段を、前記第１の温度
制御信号を用いて開放駆動することにより、表面調理機
構における各ヒータ素子への電力供給を終了させること
、（ｆ）オーブン調理機構における各ヒータ素子のため
の電力設定値を複数の電力設定値から選択すること、（
（イ）オーブン調理機構における各ヒータ素子のために
選択された電力設定値を第２の電力制御信号に変換する
こと、（扮前記第２の電力制御信号を用いて第２の分極
化圧電セラミックリレー装置を付勢することにより、電
源とオーブン調理機構における各ヒータ素子との間の回
路を閉成すること、（ｉ）オーブン調理機構において、
動作中のヒータ素子により達せられた温度を検出して第
２の温度制御信号を引出すこと、及び、（ｊ）前記検出
温度が所定の温度に達したとき、前記第２の圧電セラミ
ックリレー装置の協同接点手段を、前記第２の温度制御
信号を用いて開放駆動することにより、オーブン調理機
構における個々のヒータ素子への電力供給を終了させる
こと、である。

以上の説明において、電気加熱装置の効率的な動作を可
能にする広範囲に利用可能な電力調整システムが開示さ
れたことは明らかである。ここに開示された特定の方法
、制御手段、及び制御装置については、本発明の精神及
び範囲から逸脱することなく種々の変形を加えることが
できる。例えば、ヒータ機構の動作モードを変更するた
めにソリッドステート自動制御回路手段中には、さらに
別の制御機能をプログラムすることが可能であり、同様
に、実施例のアナログ回路手段をディジタル集積回路手
段と置換し、本発明における制御概念と同様な制御を行
わせることができる。また、ここに述べたアナログ回路
手段は周知のＣＭＯ８技術において容易に装置化するこ
とが可能であり、本発明に関連して例えば、ＤＭＯ８，
ＰＨＭＯ８ＳＭＭＯ８などのような電子回路装置を製造
する方法も種々に知られている。さらに、実施例の制御
回路中に用いた能動装置としてのトランジスタについて
も、他の種々の半導体素子と置換し得ることも明らかで
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に従って構成された制御手段を含む代表
的な電気レンジ装置を示す斜視図、第２図は第１図の装
置における表面調理機構に用いられた制御手段の一態様
を示す機能ブロック線図、 第３図は第１図のレンジにおける表面調理機構を制御す
るための代表的な電力スイッチング手段の詳細な構造を
示す一部破断斜視図、 第４図は第１図のレンジ装置におけるオーブン調理機構
に用いられた制御手段の一態様を示す機能ブロック線図
、 第５図は第１図のレンジ装置におけるオーブン調理機構
を制御する代表的な電力スイッチング手段の比較的詳細
な構造を示す一部破断斜視図、第６図は第１図のレンジ
装置における表面調理機構に用いられた代表的な制御回
路を示す電気回路図、 第７図は第１図のレンジ装置における表面調理機構に用
いられた異なった制御回路を示す電気回路図、 第８図は第６〜７図の制御回路において用いられた典型
的なソリッドステートアナログ回路手段を示す電気回路
図、 第９Ａ〜９０図は本発明の制御手段において用いられた
３種類の代表的な圧電セラミックーバイモルフ型リレー
装置をそれぞれ示す側面斜視図、第１０図は第１図のレ
ンジ装置において採用された制御手段の代表的な実施例
を示す機能ブロック及び配線図である。 （１０）・・・・・・・・・・・・・・・家庭用電気レ
ンジ（１２）・・・・・・・・・・・・・・・表面調理
機構（１４）、（１６）、（１８）、（２０）・・・・
・・・・・・・・・・・抵抗性ヒータ素子（２２）、（
２４）、（２６）、（２８）、（３６）・・・・・・・
・・・・・・・・手操作用制御ノブ（２１）・・・・・
・・・・・・・・・・箱型方位体（２３）・・・・・・
・・・・・・・・・電気絶縁ベース（２５）、（２７）
・・・・・・圧電セラミックプレート素子（３０）・・
・・・・・・・・・・・・・制御パネル（３１）・・・
・・・・・・・・・・・・導電性スプリング素子（３２
）・・・・・・・・・・・・・・・オーブン調理機構（
３３）・・・・・・・・・・・・・・・可動電気接点素
子（３４）・・・・・・・・・・・・・・・オーブン室
（３５）・・・・・・・・・・・・・・・固定電気接点
素子（３７）、（３９）・・・・・・絶縁性ブロック支
持体（４０）・・・・・・・・・・・・・・・タイマ手
段（４１）・・・・・・・・・・・・・・・可動撓み部
材（４２）・・・・・・・・・・・・・・・電力調整シ
ステム（４４）・・・・・・・・・・・・・・・電力セ
レクタ（４６）、（４８）・・・・・・関連スイッチン
グ回路手段（５０）、（５２）、（５４）、（５６）・
・・・・・・・・・・・・・・圧電セラミックリレー装
置（５１）、（５３）、（５５）、（５６）・・・・・
・・・・・・・・・・常開スイッチ装置（５８）・・・
・・・・・・・・・・・・制御端子特許出願人　　ゼネ
ラル・エレクトリック・カンバニイ 復　　代　　理　　人　　　新　　　実　　　健　　　
部＝１５８− 手続補正書 ■、事件の表示　　平成１年特許願第７７９４７号２、
発明の名称　　加熱装置の制御システムとその作動方法
及び制御加熱装置 ３、補正をする者 事件との関係　　　　　特許出願人 名称　　　　　　ゼネラル・エレクトリック・カンパニ
イ６、Ｍ正により増加する請求項の数 ７、補正の対象　　図面、全図 ８、Ｍ正の内容 （１）図面、全図を別紙の通り補正する。 ９、添付書類の目録 （１）　　補正図面　　　　　　　　　　　　　　　　
１通−１６・

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）少なくとも一つの抵抗性ヒータ素子を用いた電気
   的加熱装置への電力供給を調整するためのシステムにお
   いて、 （ａ）電源を前記ヒータ素子に接続できるように回路接
   続された圧電セラミックリレー装置からなり、前記電源
   に接続するための端子手段、及び 関連配置された固定電気接点手段と係合可能な可動電気
   接点手段を有する可動−分極化圧電セラミック撓み部材
   を具備し、前記固定電気接点手段が前記ヒータ素子の端
   子手段に接続されているとともに、前記圧電セラミック
   撓み部材がその消勢中において、前記可動電気接点手段
   を前記固定電気接点手段から分離した位置に維持するよ
   うにした前記圧電セラミックリレー装置と、 （ｂ）使用者により選択された電力設定値に応答する制
   御回路であって、前記電源及び前記圧電セラミックリレ
   ー装置の端子手段に抵抗結合的に接続され、制御信号に
   応答して前記可動圧電セラミック撓み部材を付勢してこ
   れを撓ませることにより、前記電源と前記ヒータ素子の
   端子手段との間の回路を閉成させるための前記制御回路
   とを備えたことを特徴とするシステム。 （２）前記制御回路が温度検出手段より引出された制御
   信号に応答するものであることを特徴とする請求項１記
   載のシステム。 （３）少なくとも一つの抵抗性ヒータ素子を用いた表面
   調理機構を有する電気的加熱装置への電力供給を調整す
   るためのシステムにおいて、 （ａ）電源を前記ヒータ素子に接続できるように回路接
   続された圧電セラミックリレー装置からなり、前記電源
   に接続するための端子手段、及び 関連配置された固定電気接点手段と係合可能な可動電気
   接点手段を有する可動−分極化圧電セラミック撓み部材
   を具備し、前記固定電気接点手段が前記ヒータ素子の端
   子手段に接続されており、前記圧電セラミック撓み部材
   がその消勢中において、前記可動電気接点手段を前記固
   定電気接点手段から分離した位置に維持するようにして
   なる前記圧電セラミックリレー装置と、 （ｂ）使用者により選択された電力設定値及び前記温度
   制御信号に応答する制御回路であって、前記電源及び前
   記圧電セラミックリレー装置の端子手段に抵抗結合的に
   接続され、前記可動−圧電セラミック撓み部材を撓ませ
   ることにより、前記電源と前記ヒータ素子の端子手段と
   の間の回路を閉成させるための前記制御回路とを備えた
   ことを特徴とするシステム。 （４）前記制御回路がさらに、前記圧電セラミックリレ
   ー装置を駆動する高電圧ＤＣ付勢電位を発生するための
   ダイオード−キャパシタ回路網を含むことを特徴とする
   請求項３記載のシステム。 （５）少なくとも一つの抵抗性ヒータ素子を用いた電気
   レンジであって、 （ａ）使用者が前記ヒータ素子を作動させるべき所望の
   電力レベルを選択できるようにするための電力設定値選
   択手段と、 （ｂ）温度制御手段と、 （ｃ）電源を前記ヒータ素子に接続できるように回路接
   続された圧電セラミックリレー装置であって、前記電源
   に接続するための端子手段、及び 関連配置された固定電気接点手段と係合可能な可動電気
   接点手段を有する可動分極化圧電セラミック撓み部材を
   具備し、前記固定電気接点手段が前記ヒータ素子の端子
   手段に接続され、前記圧電セラミック撓み部材がその消
   勢中において、前記可動電気接点手段を前記固定電気接
   点手段から分離した位置に維持するようにしてなる前記
   圧電セラミックリレー装置と、 （ｄ）前記電源及び前記圧電セラミックリレー装置の端
   子手段に抵抗結合的に接続され、使用者によって選択さ
   れた電力設定値及び温度制御信号に応答して前記分極化
   圧電セラミック撓み部材を撓ませることにより、前記電
   源と前記ヒータ素子の端子手段との間の回路を閉成させ
   るための前記制御回路とを備えたことを特徴とする電気
   レンジ。 （６）前記制御回路がソリッドステート回路手段に接続
   された圧電セラミックリレー装置を付勢するための制御
   信号を引出すものであることを特徴とする請求項５記載
   のレンジ。（７）少なくとも二つの抵抗性ヒータ素子を
   用いた電気レンジであって、 （ａ）使用者が各ヒータ素子ら供給する所望の電力レベ
   ルを選択できるようにした電力設定値選択手段と、 （ｂ）温度制御手段と、 （ｃ）電源をいずれかのヒータ素子に個々に接続できる
   ように回路接続された圧電セラミックリレー装置であっ
   て、前記電源に接続するための端子手段、及び前記端子
   手段が各ヒータ素子に設けられた端子手段に個々に接続
   されるための協同電気接点手段を有する可動一分極化圧
   電セラミック撓み部材を具備してなる前記リレー装置と
   、 （ｄ）前記電源及び前記圧電セラミックリレー装置の端
   子手段に抵抗結合的に接続された制御回路であって、使
   用者により選択された電力設定値及び温度制御信号に応
   答して前記撓み部材を第１の方向に撓ませることにより
   、前記電源と一方のヒータ素子における前記端子手段と
   の間の回路を閉成し、前記撓み部材を第２の方向に撓ま
   せることにより、前記電源と他方のヒータ素子における
   前記端子手段との間の回路を閉成するようにした前記制
   御回路とを備えたことを特徴とする電気レンジ。 （８）複数の抵抗性ヒータ素子と使用者が各ヒータ素子
   に供給すべき所望の電力レベルを選択できるようにする
   ための電力設定値選択手段と、温度制御手段と、個々の
   ヒータ素子へのＡＣ供給電力を調整するための制御手段
   とを含む電子レンジにおいて、 （ａ）少なくとも一つの抵抗性ヒータ素子と、前記ヒー
   タ素子にＡＣ電源を接続できるように回路接続された圧
   電セラミックリレー装置を用いた表面調理機構であって
   、前記圧電セラミックリレー装置は前記ＡＣ電源に接続
   するための端子手段、及び関連配置された固定電気接点
   手段と係合可能な可動電気接点手段を有する可動−分極
   化圧電セラミック撓み部材を具備しており、前記固定電
   気接点手段が前記ヒータ素子の端子手段に接続され、前
   記圧電セラミック撓み部材がその消勢中において、前記
   可動電気接点手段を前記固定電気接点手段から分離した
   位置に維持するようにしてなる前記表面調理機構と、 （ｂ）使用者により選択された電力設定値及び温度制御
   信号に応答する前記表面調理機構内の圧電セラミックリ
   レー装置を作動させるための制御回路であって、前記Ａ
   Ｃ電源及び関連する前記圧電セラミックリレー装置の端
   子手段に抵抗結合的に接続され、前記制御信号に応答し
   て前記可動圧電セラミック撓み部材を付勢することによ
   りこの部材を撓ませて、前記電源と前記ヒータ素子の端
   子手段との間の回路を閉成するようにした前記制御回路
   と、 （ｃ）少なくとも一つの抵抗性ヒータ素子と、前記ＡＣ
   電源を前記ヒータ素子に接続できるように回路接続され
   た圧電セラミックリレー装置を用いたオーブン調理機構
   であって、前記圧電セラミックリレー装置が前記ＡＣ電
   源に接続するための端子手段、及び関連配置された固定
   電気接点手段と係合可能な可動電気接点手段を有する可
   動分極化圧電セラミック撓み部材を具備しており、前記
   固定電気接点手段が前記ヒータ素子の端子手段に接続さ
   れ、前記圧電セラミック撓み部材がその消勢中において
   、前記可動電気接点手段を前記固定電気接点手段から分
   離した位置に維持するようにしてなる前記オーブン調理
   機構と、 （ｄ）使用者により選択された電力設定値及び温度制御
   信号に応答して前記オーブン調理機構内の圧電セラミッ
   クリレー装置を作動させるための制御回路であって、前
   記ＡＣ電源及び関連配置された前記圧電セラミックリレ
   ー装置の端子手段に抵抗結合的に接続されたことにより
   、前記制御信号に応答して前記可動圧電セラミック撓み
   部材を付勢してこれを撓ませ、前記電源と前記ヒータ素
   子の端子手段との間の回路を閉成するようにした前記制
   御回路とを備えたことを特徴とする電気レンジ。 （９）少なくとも一つの抵抗性ヒータ素子を用いた電気
   加熱装置への供給電力を調整するための方法であって、 （ａ）前記ヒータ素子のために複数の電力設定値の一つ
   を選択する段階と、 （ｂ）前記選択された電力設定値を制御信号に変換する
   段階と、 （ｃ）前記電源を前記ヒータ素子に接続するために分極
   化圧電セラミックリレー装置を用い、この圧電セラミッ
   クリレー装置は電源に接続するための端子手段、及び関
   連配置された固定電気接点手段と係合可能な可動電気接
   点手段を有する可動分極化圧電セラミック撓み部材を具
   備し、前記固定電気接点手段が前記 ヒータ素子の端子手段に接続されたものにおいて、この
   分極化圧電セラミックリレー装置を付勢するために前記
   制御信号を用い、これにより圧電セラミック撓み部材を
   撓ませて前記電源と前記ヒータ素子の端子手段との間の
   回路を閉成する段階を含むことを特徴とする方法。 （１０）少なくとも一つの抵抗性ヒータ素子と、使用者
   が個々のヒータ素子を作動させるべく所望の電力レベル
   を選択できるようにするための電力設定値選択手段と、
   温度制御手段と、前記個々のヒータ素子への供給電力を
   調整するための制御手段とを備えた表面調理機構を有す
   る電気レンジへの供給電力の調整方法であって、 （ａ）個々のヒータ素子を作動させるために複数の電力
   設定値の一つを選択する段階と、（ｂ）前記選択された
   電力設定値を制御信号に変換する段階と、 （ｃ）前記電源を個々のヒータ素子に接続するために分
   極化圧電セラミックリレー装置を用い、このリレー装置
   は電源に接続するための端子手段及び関連配置された固
   定電気接点手段と係合可能な可動電気接点手段を有する
   可動分極化圧電セラミック撓み部材を具備し、前記固定
   電気接点手段が前記個々のヒータ素子の端子手段に接続
   されたものにおいて、このリレー装置を駆動するために
   前記電力制御信号を用いることにより、前記圧電セラミ
   ック撓み部材を撓ませて前記電源と前記個々のヒータ素
   子の端子手段との間の回路を閉成する段階と、 （ｄ）動作中のヒータ素子による加熱温度を検出するこ
   とにより温度制御信号を引出す段階と、 （ｅ）前記検出温度が所定の温度に達したとき、前記圧
   電セラミックリレー装置において互いに係合した接点手
   段を開放させることにより、前記個々のヒータ素子への
   電力供給を終了させる段階を含むことを特徴とする方法
   。