JPH0612710B2 - 圧電素子センサ付き電子レンジ - Google Patents

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付き電子レ
ンジに関するものである。

従来の技術 従来のセンサ付電子レンジは、第１０図に示すように、
湿度センサ３５の抵抗値変化を、基準電圧電源３６の電
圧を抵抗３７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） 発明が解決しようとする問題点 このような従来の方式は、抵抗３７両端の電圧を制御信
号として用いているので、数多く生産する場合に、各構
成要素湿度センサ３５の抵抗、抵抗３７、電源３６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、管理が困難であった。本発明はかかる点に鑑みてな
されたもので簡単な構成で、食品の加熱状態を検出する
手段と、センサの長期使用時の振動ケースの汚れに対す
る対策を提供することを目的としている。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、センサとして圧
電素子を用い、加熱の進捗にともない発生するセンサ電
圧をローパスフィルタ特性をもつ増巾器で増巾し、電圧
比較を介して制御出力を得るものである。

作用 本発明によれば、従来例の基準電圧や、分圧用抵抗に相
当するものが不要であり、簡単な構成で制御できるもの
である。

実施例 第１図は本発明の圧電素子センサ付き電子レンジの一実
施例を示すものである。第１図において圧電素子センサ
１の出力は、出力信号のうち例えば商用周波数成分より
低い周波数成分を増巾する電圧増巾用のアンプ（以降ロ
ーパスアンプと呼ぶ）を含むアンプ２および電圧比較用
の比較器３、さらには制御器４に接続されている。

加熱室６内には食品７が配され、マグネトロン５の冷却
風の１部は、ファン８によりダクト９を介して加熱室６
内に導びかれる。冷却風の１部を実矢線１０で、食品か
ら発生する水分等の気体を点矢線１１で示している。冷
却風と食品から発生する水分等を含んだ気体は排気部１
２を通って加熱室６から外部に送出される。上記排気部
１２には圧電センサをとりつけてある。本実施例ではフ
ァン８を駆動するモータのコア１３に、電源プラグから
電源スイッチ１５を介して巻線１６とともに巻線１７が
巻いてあり、この巻線１７には整流ブリッジ１８、コン
デンサ１９、抵抗２０、定電圧ダイオード２１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２１は、増巾された信号電圧が
設定されたスレーシュホールド電圧ΔＶ_Ｔよりも大きく
なったときに、制御４の信号で動作するよう構成されて
いる。第２図〜第４図を用いて実測構成例を示す。第２
図は実験に用いた電子レンジの構成である。電波出力５
００Ｗで、マグネトロン５の電波は導波部を介して加熱
室６を供され、食品皿２４がモータ２５で回転する構成
をとるものである。第３図は排気部１２に圧電素子セン
サ１を取付けた状態を示す。第４図は圧電素子センサと
して実験で用いた防滴型、超音波マイクの構成を示すも
のであり、マイクは圧電素子２６、シリコンゴムスペー
サ２７、端子２８、振動部２９、振動ケース３０、リー
ド線３１、内リンク３２、端子板３３、シリコンゴム２
４からなっている。

（National Technical Report P504〜P514vol 29 NO3 J
AN1983） 第５図には４０KHz受信用の超音波マイクを圧電素子セ
ンサとして用い電子レンジに装着し、センサの出力信号
をスペクトル分析した結果例を示す。(a)はセンサの初
期状態、(b)はセンサの振動ケース３０の全表面にシリ
コーングリースを0.5〜１mm厚で塗布した状態でのそれ
ぞれ電子レンジの電源投入前の暗騒音状態、電源投入後
で水分発生前の状態、水が１００℃結果である。結果
は、５Hz以下は類似出力であるが、それ以上の周波数で
は(b)の方が小さい出力値となっている。

これは、センサを長期使用したときにセンサの表面であ
る振動ケースに汚物が付着することによる出力信号の変
化を少なくするための対策が必要であることを示してい
る。

この問題の対策として本発明では、第６図に示すよう
な、ローパスフィルタ増巾部を有するアンプを用いるも
のである。第６図のアンプの周波数ゲイン特性をボリュ
ームＶＲの調整によりゲインを最大にした場合（ＭＡ
Ｘ）と最小にした場合（ＭＩＮ）について示したのが第
７図である。このセンサの沸騰時の出力を上記アンプを
用いて増巾した結果を第８図に示す。第８図から明らか
なように、ローパスアンプを用いることにより、センサ
の初期状態と、シリコーングリース塗布時で殆んど差の
内ない出力が得られることになり、センサの長期使用時
の汚れに対して安定した出力を得るための対策として有
効であることが理解できよう。

以上の結果から明らかなように、上記アンプ出力を第１
図の比較器３においてスレッシュホールド電圧ΔＶ_Ｔと
比較することにより、信号電圧がΔＶ_Ｔより大きくなっ
た時に制御器４でブザー報知するようにすれば調理物が
沸騰点に達した時点を知ることができる。

又制御器で電源を開成することで加熱を自動的に停止す
る構成も可能である。第９図にはセンサ出力例を４２dB
／OCTのローパスフィルタを用い、カットオフ周波数を3
1.5Hz、４０Hz、50Hzとした時の結果を示す。実線出力
例はカットオフ周波数３１．５Hzのローパスフィルタを
用いた場合であり、約０．２mvのレベル以上の信号を感
度よく検知できる。それに対しカットオフ周波数５０Hz
の場合は約７．５mvのノイズレベル以上の信号しか検知
できない。従ってスレッシュホールド電圧ΔＶ_Tはそれ
ぞれの場合０．２mv以上、７．５mv以上の値に設定され
るものである。

なお、カットオフ周波数（しゃ断周波数）とはフィルタ
ーの通過帯域周波数と減衰帯域周波数との境界を示す周
波数のことである。

発明の効果 以上述べてきたように本発明によれば、きわめて簡易な
構成で、食品の加熱状態検知機能つきの電子レンジが実
現できる。

湿度センサやガスセンサを用いたものは、本質的に検知
素子の結晶粒界現象を利用するものなので、粒界の目づ
まりを防止するために、ヒータにより保温したり定期的
にヒータで汚れを焼ききることなど、保守面で多くの複
雑な工夫が要るが、本発明ではそのようなものが不要で
ある。従って保温用の電力や焼き切り用の電力が不要で
省電力型である。

さらに、保温用ヒータ電力の精度を保つための制御用パ
ーツやヒータ電力用の特別のトランスが不要であり安価
である。また第５図(b)で明らかなように、電子レンジ
内の電磁騒音や冷却ファンの風切り音による雑音レベル
に対して、信号が大きいので安定した制御ができる。

さらにローパスアンプを用いているので、センサの信号
出力を長期に変化なく得られることになる。

またローパスアンプを用いると、第９図のように商用電
源からの誘導ノイズも受けにくくなり、特にcを４０H
z以下にすると実用上充分なS/N比を得ることができる。

また、従来の湿度センサでは、湿度センサとアンプの接
続に誘導ノイズを受けにくくするためのシールド線を用
いていたが、本発明ではローパスアンプを用いることに
より通常のリード線利用が可能なので安価な構成ができ
る。

なお、実施例では排気部を１つ設けたもので説明した
が、排気部を複数固設けた構成で、そのうちの一方に圧
電素子センサを配設する場合も本発明に含まれるもので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の圧電素子付き電子レンジの
構成図、第２図〜第４図はそれぞれ同電子レンジ及びセ
ンサの断面図、第５図(a)(b)は同それぞれセンサ出力例
の特性図、第６図は同アンプの回路図、第７図は第６図
のアンプの特性図、第８図は同センサの出力をアンプを
介して出力した出力例の特性図、第９図は同アンプのカ
ットオフ周波数を変えたときの出力波形図、第１０図は
従来例のブロック図である。 １……圧力素子センサ、２……ローパスアンプを含むア
ンプ、３……比較器、４……制御器、６……加熱室、１
２……排気部、ΔＶ_Ｔ……スレッシュホールド電圧、２
９……圧電素子、３０……振動ケース（薄板）。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】加熱室の排気部に圧電素子センサを設け、
   上記圧電素子センサの出力を商用周波数より低いカット
   オフ周波数のローパス特性を有する電圧増巾用の増巾部
   を有するローパスアンプを含むアンプで増巾した電圧と
   予め設定したスレッシュホールド電圧とを比較器で比較
   した出力により制御器で制御する圧電素子センサ付き電
   子レンジ。