JPS6014151A - 絶対湿度検知装置 - 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】 技術分野 本発明は絶対湿度検知装置に関し、特に低温雲囲気から
起動する場合にも正常に動作し得るようにした絶対湿度
検知装置に関する。

従来技術 電子レンジの食品自動仕上り制御装置における検知素子
として絶対湿度センサー（以下、ＡＨセンサーという）
を用いることは公知である。第１図に示すように、ＡＨ
センサー１０は密閉型センサー１３と開放型センサー１
２とから構成され、乾燥空気が封入された密閉容器１３
ｅの内部ζこサーミスタ１３ａが線材１３ｂを介して２
本の端子１３Ｃ，１３Ｃ間に接続され且つ支持される。

また、外部に開放された容器１２ｅの内部にサーミスタ
１２ａが線材１２ｂを介して２木の端子１２ｃ　、１２
ｃ間に接続され且つ支持される。このサーミスタ１３ａ
と１２１とは特性が揃えられている。さらに、密閉容器
１３ｅと開放容器１２ｅとを均熱化するために熱伝導材
で形成された均熱管１４により容器１３ｅ　、１２ｅが
連結される。このようにして形成されたＡＨセンサーは
、第２図に示すように、端子台１１上に支持され且つ空
気の流通が自在である金網１５で覆われる。

」１記サーミスタＡ、　Ｈセンサーは、湿り空気と乾燥
空気との熱伝導率の差を利用して絶対湿度を測定するも
ので、湿度測定の原理回路を第３図に示す。第３図中、
ｋ□は通気孔１２ｄを備えた開放型センサー１２に対応
する温度検出素子であり、Ｒ２は乾燥空気を封入した密
閉型センサー１３に対応する温度補償素子である。Ｅは
定電圧電源で、Ｒ３，Ｒ４はブリッジ回路Ｂを構成する
抵抗、Ｒ８はブリッジ回路Ｂに直列に入った抵抗である
。抵抗Ｒ５は流れる電流の大きさを制限する働きをし、
この回路ではジュール熱によりサーミスタの温度が２０
０℃程度になるように抵抗値が選択されている。

今、抵抗Ｉ（□、Ｒ２からなる湿度センサーを乾燥空気
の雰囲気の中に入れ、ブリッジ回路Ｂの出力電圧■がゼ
ロとなるように抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値を調節する。次
に、このセンサーを湿度の雰囲気の中に入れて、その出
力■と絶対湿度との関係を調べる。こうして測定した絶
対湿度−出力特性例を第４図に示す。第４図から明らか
なように、絶対湿度とセンサー出力はほぼ線型の関係に
あり、センサー出力から絶対湿度を直接読みとることか
できる。

これを定性的に考えてみれば、電子レンジにおいて用い
られるＡＨセンサーのサーミスタ１２ａ。

１３ａ（第１図）はともに１５０〜２００℃をζジュー
ル熱により自己加熱されているため、開放型センサー１
２のサーミスタ１２ａは湿度変化により水蒸気を含んだ
空気（湿り空気）を受け、その熱伝導率が乾燥空気の入
った密閉型センサー１３のサーミスタ１３ａと比較して
水蒸気の量そのもので大きく変動する。つまり、湿り空
気にさらされたサーミスタ１２ａが冷却されてＲ１の抵
抗値が大きくなり、ブリッジのバランスを崩す。このバ
ランスの崩れが直線性をもって絶対湿度に応じた出力と
なるものである。

」二連のＡ、　１１センサーを用いた電子レンジは、第
５図に示すように、ン、−］理室５の天井部にマグネト
ロン６が取り付けられ、調理台４に載せられた食品７か
マグネトロン６の発振により加熱される。

食品７の加熱により発生するガスがファン８により排気
；ｍ路９を経て外部へ排出される。ＡＨセンサー１０は
排気通路９に面して取り付けられ、排気通路９を通るガ
スの湿度を検出する。第６図に示すように、この電子レ
ンジの前面には、操作パネル１とこの操作パネル１上に
メニュー選択キー２及び加熱スタートキー３が設けられ
る。

上述のＡＨセンサーを用いた電子レンジの具体的な回路
構成の一例を第７図に示す。なお、第７図中、第２図、
第３図、第５１並ひに第６図の参照番号と同一のものは
同一ないし相当のものを示している。

第７図において、Ｅは直流定電圧源、１６は直流増幅器
、１７は直流増幅器１６のアナログ出力をディジタル値
に変換するＡ／Ｄ変換器、１８はマイクロコンピュータ
又はマイクロプロセッサ１９とのインターフェースをな
すためのインターフェース回路、マイクロコンピュータ
又はマイクロプロセッサ１９には演算・制御の主体とな
るＣＰＵ１９ａと、演算・制御処理のためのプログラム
や第４図中の表に基づくテーブルデータ等を記憶するＲ
ＯＭｌｇｂと、外部プログラムの記憶及びレジスタやフ
ラッグ等に用いるＲＡＭ１９ｃを含む。

２０はマイクロプロセッサ１９の出力に応じて動作する
トランジスタ、２１はトランジスタ２０に直列にリレー
コイルを接続したリレーでその接点はマグネトロン６に
給電する商用給電線２２に介設されている。

動作において、まず、操作パネル１のメニュー選定キー
２を押し続いて加熱スタートキー３を押す。マイクロプ
ロセッサ１９はこのスタート信号を受け、インターフェ
ース回路１８を介してトランジスタ２０に″’Ｈｉｇｈ
″レベル信号を送信し、リレー２１をオンする。すると
、マグネトロン６が発振し、食品が加熱される。このと
き、排気通路９に配設されたＡＨセンサー１０が、食品
から発する水蒸気を検知する。Ａ　Ｉ−Ｉセンサー１０
の出力電圧は、ブリッジ回路Ｂを介して直流増幅器１６
で増幅され、Ａ／Ｄ変換器１７でディジタル信号とされ
、インターフェース回路１８を介してマイクロプロセッ
サ１９に入力される。入力データは、ＣＰＵ１９ａによ
り予めＲＯＭ　１ｇ　ｂに記憶させた温度別の最適仕上
りレベル値と逐一比較判別され、そのレベルにｊＩしな
い限りマグネトロン６の作動を続行させる。食品から多
くの水蒸気が発生し、ＡＨセンサー１０がその絶対量を
検知して最適仕上りレベルに達すると、マイクロプロセ
ッサ１９はインタフェース回路１８を介してトランジス
タ２０に”　Ｌｏｗ”レベル信号を与える。そして、リ
レー２１が消勢し、その接点が開く。直ちにマグネトロ
ン６の発振が停止し、調理加熱が停止される。大略以−
Ｆのように加熱停止の制御が行なわれるが、センサー出
力の取り込み及びマイクロプロセッサ１９におけるセン
サーデータの処理等は既に公知であるので詳細を略す。

上述の電子レンジのＡ　ｔＩセンサーへの給電は、第８
図に示すように、商用−給電線２２からの商用交流を整
流して得られる直流電源Ｅにより行なわれる。電子レン
ジを使用するときに商用給電線２２を商用交流電源（不
図示）に接ぐと、直流電源ＥからＡＨセンサー１０へ給
電される。そして、Ａｔｌセンサー１０に電流が流れ、
第９図に示すサーミスタの■−■特性にしたがって流入
電流が増加し、電流制限用抵抗に、によって定められる
値まで増加する電流によりＡＨセンサー１０は自己ノフ
目熱する。

第９図に示すように、サーミスタは消費電力が小さい間
は自己加熱の量が小さいためオーミックな特性を示すが
、電流が増加するにつれて自己加熱滑が多くなり、温度
上昇によるサーミスタの抵抗変化が大となり、ある電流
値で最大電圧値になる。そして、さらに電力を増加して
いくと、電圧が低下していく。ＡＨセンサーはこのＶ−
４特性の山の右側の自己加熱の大きい安定領域で動作す
るように動作点が定められる。

また、第９図に示すように、サーミスタのＶ−Ｉ特性は
雰囲気温度によって変化し、雰囲気温度が低くなる程、
抵抗が大きくなって電流が流れにくくなる。したがって
、雰囲気温度が低いときには、印加電圧を大きくしない
とサーミスタに流れる電流が大きくならず、サーミスタ
が所要の温度にならない。前述のように、電子レンジに
おいてはサーミスタを１５０〜２００℃に自己加熱して
用いるが、雰囲気温度か低くＡｔｌセンサー１０のサー
ミスタ抵抗Ｒ□、Ｒ２が高抵抗になっている状態で商用
給゛七線２２を商用電源に接続してサーミスタに直流電
圧を加えてもサーミスタに流れる電流が少ないため、サ
ーミスタの温度が１５０〜２００℃に上らないという問
題を生じる。サーミスタの温度が１５０〜２００℃にな
らないとＡ　ＩＩセンサーとしての機能が果せなくなる
。

この点に関連して、サーミスタを用いた計測器などでは
、起動時のみサーミスタに印加する電圧−を大きくし、
サーミスタをウオームアツプした後で定格電圧に下げる
ことが行なわれる。しかるにコノ場合にはウオームアツ
プのための、諷雑な回路を要する欠点がある。また、こ
のようなウオームアツプ回路を設けることな（サーミス
タの温度を上げるためには、サーミスタに印加する電圧
を最初から高くしておけばよいのであるが、商用交流か
ら直流を得るための回路における種々の制約、例えばコ
ンデンサ、ダイオード及びトランジスタ等の耐圧、容量
、コスト、形状などの点からあまり電圧を高くすること
ができないという事情がある。さらに、このような制約
の上に、Ａ　Ｉ−Ｉセンサーを電子レンジで使用する場
合には、ブリッジＢの対辺ｌこある抵抗Ｒ３とＲ４の抵
抗値を小さくしなけれはならない。というのは、抵抗Ｒ
３とＲ４の抵抗値を大きくすると、直流増幅器１６の入
力インピーダンスの影響が生じてくるのである。直流増
幅器１６の入力インピーダンスの影響を無くするために
は、抵抗に３．Ｒ４の抵抗値は１にΩ程度にしなければ
ならない。即ち、要約すると、サーミスタの印加電圧を
高めることができず、また、ブリッジＢの抵抗Ｒａ　、
　Ｒ４の抵抗値を小さくしなければならない。このよう
な条件のもとで、電子レンジを低温から起動するときに
おいても、ＡＨセンサーを正常に自己即熱しなけれは゛
ならない。

第３図に示す回路において、ブリッジ回路Ｂに電圧Ｅを
印加したときの電源の出力電流を１１ブリッジ回路Ｂの
サーミスタ側に流れる電流をＩＴｉ（ブリッジ回路の対
辺の抵抗Ｒ３、Ｒ４を流れる電流をＩＢとすると、この
サーミスタ側に流れる電流”ＩＴＪは抵抗Ｒ３，Ｒ４の
抵抗値により変化する。もし、抵抗Ｒ３，Ｒ４の回路が
無ければ、ｌｌ−Ｈ−’となって全ての電流がサーミス
タに流れ、サーミスタは自己加熱する。しかし、実際に
は抵抗Ｒ３、Ｒ４の抵抗値が上述の理由により小さい（
サーミスタにとって無視できない抵抗値）ため、雰囲気
温度が低温になってサーミスタ抵抗が大きくなる程、抵
抗Ｒ３，Ｒ４を流れる電流ＩＢが増し、サーミスタを流
れる電流”ＩＴ−１が減少してくる。したがって、サー
ミスタは自己加熱しにくくなる。すなわち、低温起動特
性が悪化する。

第１０図は電源電圧及び抵抗Ｒ５の抵抗値を一定として
、抵抗Ｒ３，Ｒ４の抵抗値を変化させたときの低温起動
特性の変化を示しており、抵抗Ｒ３゜Ｒ４の抵抗値が大
きい程、サーミスタに流れる電流が大きくなって電源投
入後に早く安定レベルに達するのに対して、抵抗Ｒ３，
Ｒ４の抵抗値が小さくなるとサーミスタに流れる電流が
小さくなり、自己加熱の電力消費が小さくなって、安定
レベルに達するまでに時間がかかる。そして、抵抗Ｒ３
゜Ｒ４の抵抗値が小さ過ぎると自己加熱が行なわれず、
センサー端子電圧は抵抗Ｒ５の抵抗値が非常に小さいの
で電源電圧Ｅに近い値を続け、Ａ　Ｈセンサーとしての
安定レベルに達しなくなる。

目的 本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目
的は、複雑な回路を要することなくまた電圧を高めるこ
となく低温雰囲気において温度検出素子の自己加熱が充
分に行なえるようにした絶対湿度検知装置を提供するこ
とである。

要旨 抵抗変化により温度を検出する２個の温度検出素子と、
この２個の温度検出素子と対辺関係にある２個の抵抗と
を有するブリッジ回路の上記２個の抵抗と２個の温度検
出素子との接続を断続するスイッチ手段を◇１１′ｒえ
、給電の開始から所定時間は上記スイッチ手段を開いて
上記ブリッジ回路の２個の温度検出素子だけに給電し、
所定時間が経過すると上記スイッチ手段を閉じて上記２
個の温度検出素子と２個の抵抗とに給電する。

実施例 り、下、本発明の一実施例を説明する。

第１１図は電子レンジに備えられる絶対湿度検知装置の
回路構成を示す。商用交流電源（不図示）に接続される
商用給電線３０が変圧器３１の１次側に接続され、変圧
器３１の２次側に整流回路３２の交流側が接続される。

整流回路３２の直流側出力端子３２ａ、３２ｂ間に平滑
コンデンサ３３が接続される。さらに、端子３２ａに定
電圧回路３４か接続され、この定電圧回路３４の出力端
子３４ａに電流制限用抵抗３５を介してブリッジ回路３
６の入力端子３６８Ｎが接続される。ブリッジ回路３６
の他方の入力端子３６１）が整流回路３２の出力端子３
２ｂに接続される。

ブリッジ回路３６は、抵抗変化により温度を検出する温
度検出素子である例えばサーミスタ３７ａ。

３７ｂからなるＡＨセンサー３７と、このサーミスタ３
７ａ、３７ｂと対辺関係にある抵抗３８゜３９により構
成される。サーミスタ３７ａ（ｉＡＩ（センサー３７の
開放型センサーを形成し、サーミスタ３７ｂはＡＨセン
サー３７の密閉型センサーを形成する。このブリッジ回
路３６の端子３６ａと抵抗３８とが常開接点４０ａを介
して接続さｔＬる。ブリジ回路３６の出力端子３６Ｃ＋
３６ｄが増幅器４１の入力端子に接続され、この増Φ品
器４１の出力端子が絶対湿度を表Ａつすアナロク゛信号
をディジタル信号に変換するＡ　−１）変換暑羽（不図
示）に接続され′・る。

定電圧回路３４の出力端子３４ａと整流口ｆ７各３２の
出力端子３２ｂとの間にタイマ回路４２カミ接続される
。このタイマ回路４２におし）で（よ、端子３４２と端
子３２ｂとの間に抵抗４３．４４力（直夕１１こ接続さ
れ、この抵抗４３．４４の直列回路とＡレタ１］に抵抗
４５とコンデンサ４６の直列回路が接続される。さらに
、抵抗４３．４４の接続点が演算増幅器４７の一入力端
子に接続され、抵抗４５とコンデンサ４６との接続点が
演算増幅器４７の十入力端子に接続される。この演算増
幅器４７の出力端７−４７　ａがトランジスタ４８のベ
ースに接続され−、このトランジスタ４８のエミッタが
整流回路３２の端子３２１〕に接続される。トランジス
タ４８のコレクタには端子３４ａとの間にリレーコイル
４０が接続される。上述のブリッジ回路３６の常開接点
４０ａは、このリレーコイル４０が励磁されることによ
って閉成する。

以下、上述の回路の動作を説明する。

商用給電線３０を商用交流電源に接続すると、定電圧回
路３４から出力される直流電圧がブリッジ回路３６に印
加される。定電圧回路３４からの直流電圧はまたタイマ
回路４２に印加され、抵抗４３．４４で分圧して得られ
る基準電圧が演算増幅器４７の一入力端子に印加される
とともに、抵抗４５とコンデンサ４６で定まる時定数で
上昇する電圧信号が演算増幅器４７の十入力端子に印加
する。この演算増幅器４７の十入力端子の電圧が一入力
端子の基準電圧に達しないときには、演算増幅器４７の
出力端子カニ　”　Ｌｏｗ　”　レベルでトランジスタ
４８は導通せず、接点４０ａは開状態である。したがっ
て、このときには、定電圧回路３４から抵抗３５を介し
てブリッジ回路３６に流れる電流は全電流がＡＨセンサ
ー３７のサーミスタ３７ａ、３７ｂを流れる。このよう
に、サーミスタ３７ａ、３７ｂに大電流が流れるので、
サーミスタ３７ａ、３７ｂの自己加熱が充分に行なわれ
、サーミスタの動作点が前述のＶ−Ｉ特性の山を越えて
安定域に達する。

定電圧回路２４から給電が開始されて一定時間が経過し
て演算増幅器４７の十入力端子の電圧が一入力端子の基
準電圧に達すると、演算増幅器４７の出力端子が”川ｇ
ｈ”レベルに反転し、トランジスタ４８が導通する。ト
ランジスタ４８の導通によりリレーコイル４０が励磁さ
れ、接点４０ａが閉じる。接点４０ａの閉成により、定
電圧回路３４からの電流は抵抗３’８　、３９にも流れ
るようになり、サーミスタ３７ａ、３７ｂに流れる電流
が正常値にまで減少する。そして、ブリッジ回路３６の
出力端子３６Ｃ，３６ｄ間に絶対湿度に応じた信号か出
力されるようになる。

効果 以」二説明したように、本発明においては、抵抗変化に
より温度を検出する２個の温度検出素子と、この２個の
温度検出素子と対辺凋係にある２個の抵抗とを有するブ
リッジ回路において、給電の開始から所定時間は上記ブ
リッジ回路の２個の温度検出素子たけに給電して温度検
出素子に多くの電流を流すようにしたから、低温雰囲気
において温度検出素子の自己加熱を充分に行なうことが
でき、したがって、複雑な回路を要することな（低温雰
囲気においても絶対湿度センサーとして正常に機能でき
るようにすることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はΔｉ−ｉセンザセン示す１す１面図、第２図は
ＡｔＩセンサーを端子台に組立てた状態を示す図、第３
図は湿度測定、の原理回路を示す回路図、第４図は絶対
湿度−出力特性を示すグラフ、第５図はＡＨセンサーを
用いた電子レンジの概略構成を示す図、第６図は電子レ
ンジの前面構成を示す図、第７図はＡＨセンサーを用い
た電子レンジの回路構成を示す回路図、第８図は第７図
の部分回路図、の 第９図はサーミス’ＡＶ−Ｉ特性を示すグラフ、第１０
図はＡＨセンサーの低温起動特性を示すグラフ、第１１
図は本発明の一実施例を示す回路図である。 ３６・・・ブリッジ回路、３６Ｃ，３６ｄ・・・出力端
子、３７、、−ＡＩ（セッサー、３７　ａ　、　３７　
ｂ−ＩＪｙ　−ミスタ、３８．３９・・・抵抗、４０・
・・リレーコイル、４０１・・・接点、４２・・・タイ
マ回路、４８・・・トランジスタ。 特許出願人　シャープ株式会社 代理人弁理士青山　葆外２名 第１図 ＩＯ 第２図 ０ 第３図 第４図 第８図 第９図 電流（ｍＡ） 第１０図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）抵抗変化により温度を検出する２個の温度検出素
   子と、この２個の温度検出素子と対辺関係にある２個の
   抵抗とを有するブリッジ回路を備え、このブリッジ回路
   の出力端子において絶対湿度に応じた信号を得るように
   した絶対湿度検出装置において、 上記ブリッジ回路の２個の抵抗と２個の温度検出素子と
   の接続を断続するスイッチ手段と、給電の開始とともに
   計時動作を開始して所定時間が経過すると上記スイッチ
   手段を閉成するための信号を出力するタイマ手段とを備
   え、給電の開始から所定時間が経過するまでは上記ブリ
   ッジ回路の２個の温度検出素子だけに給電し、、所定時
   間が経過すると上記ブリッジ回路の２個の温度検出素子
   と２個の抵抗とに給電するようにしたことを特徴とする
   絶対湿度検知装置。