JPS6359053B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 この発明は、食品の加熱を内蔵するセンサーの
検出信号に応じて自動的に停止する電子レンジに
関する。

従来技術 食品の仕上りを検出して自動的に加熱を停止す
るいわゆる「おまかせ加熱」方式の電子レンジが
あるが、従来の方式では、食品の仕上りを赤外線
センサー、ガスセンサー、湿度センサー等の検出
素子で検知するようにしている。しかし、赤外線
センサーではターンテーブル中心に食品を置かね
ばならない等の制約を受け、ガスセンサーにあつ
ては雑ガスの存在による外部環境の影響を受け、
また、最も好ましいとされている湿度センサーで
も雰囲気が70℃以上になると検出信号が出なくな
り高温状態での自動停止ができない等の欠点を有
している。

後者の湿度センサーについてより詳しくいう
と、現用のものは、金属酸化物セラミツクを用い
たものや有機高分子薄膜を用いたもの、更には塩
化リチウムなどの電解質材料からなるもので、こ
れら全ては相対湿度の変化を抵抗値の変化として
とられる相対湿度センサー（以下、「RHセンサ
ー」という）である。このようなRHセンサーを
電子レンジのオーブン排気通路に配設するととも
に第１図の回路構成とし、食品（例えば水）を加
熱したとき、RHセンサーの出力信号がどのよう
に変化するかを調べたのが第２図のグラフであ
る。グラフから判るように、水が沸騰点近くにな
るとRHセンサーの抵抗値が急に減少し、出力信
号が落ち込む。従来、この落ち込む変化をマイク
ロコンピユータ等を含む回路手段で処理し、加熱
の停止制御を行つていた。

しかし、RHセンサーの設置雰囲気は、例えば
オーブン調理もしくはグリル調理後には200℃近
くの高温となる。そこで、雰囲気温度を変え、先
と同様に調べてみると、第２図に合わせて示す如
く、雰囲気温度が高くなればなる程、検出感度が
劣化する。すなわち、温度が高くなるに従い出力
信号のレベル変化が徐々に小さくなると共に、食
品（水）が沸騰しているにも拘らずレベル変化に
相当の時間遅れを生じる。この性質は、RHセン
サー固有のもので、温度が高くなると飽和水蒸気
量が増大する一方、食品から出る水蒸気は一定で
あり必然的に相対湿度が低下するという原理に基
づく。したがつて、どのようなRHセンサーを設
けても実質的に雰囲気温度が70℃以上では所望の
動作を期待しえない。

また、RHセンサーは、食品の気化ガスや油煙
による汚染に対しリフレツシユ作業（保守作業）
が必要でかつリフレツシユ時の安定時間も長くか
かかる欠点があり、さらにセンサー表面への水分
の化学吸着によるところから吸湿脱湿時の応答性
も遅く（特に高湿から低湿に移行する脱湿時に著
しい）、そのヒステリシスも大きいという欠点が
ある。更にまた、相対湿度の変化に対しRHセン
サー出力は指数関数的に変化するので、センサー
出力を線型化するため対数圧縮増幅回路が必須
で、かつ抵抗の変化が化学吸着による伝導度変化
に基づくことからRHセンサーの印加電圧は電解
作用を避けるために第１図の如く交流電源としな
ければならない。いきおいセンサーまわりの回路
構成が複雑化しコスト的にも不利を強いられる問
題があつた。

発明の目的 本発明の目的は、湿度センサーまわりの回路構
成が簡単でコストが低く、かつ、湿度センサーの
雰囲気温度が高くても正常に加熱できる電子レン
ジを提供することである。

発明の要約 上記目的を達成するため、本発明の特徴とする
ところは、内蔵する湿度センサーの検出信号に応
じて自動的に食品の加熱を停止する電子レンジに
おいて、 前記湿度センサーが絶対湿度センサーであり、
この絶対湿度センサーは、乾燥空気を入れた密閉
容器に収納された線材を介して端子に固定された
第１の感熱素子と、開放容器に収納され線材を介
して端子に固定され前記第１の感熱素子と特性の
揃つた第２の感熱素子とからなり、かつ前記密閉
容器と前記開放容器を均熱化するためにこれらを
連結する熱伝導部材と、該熱伝導部材の外方に固
定される空気流通自在な多孔性部材とを備える構
造を有していることにある。

以下、本発明を添付図面に示す実施例によつて
説明する。

実施例 実施例の電子レンジは、第３図ａに示すよう
に、操作パネル部１にメニユー選定キー２と加熱
スタートキー３が配設され、内部には同図ｂで概
略を示すように、容器入りの加熱すべき食品を載
置する載置台４を底部に備えたレンジボツクス５
が設けられていて、レンジボツクス５の上部に設
けたマグネトロン６で食品７を加熱する。加熱時
にはフアン８により外気をレンジボツクス５内に
送り込み、食品７からの油煙、水蒸気を排気通路
９を介して外に排気する構成であり、排気通路９
に配設された絶対湿度センサー１０（絶対湿度セ
ンサーを、以下「AHセンサー」という）で食品
の仕上りを検知する。

このAHセンサー１０の外観構造は、第４図に
示すように、排気通路９に対する取付部をなすと
ともに４本のリード端子を固定する端子台１１の
上方に、内部を空気が自在に流通する開放型セン
サー１２と内部を外気から遮断した密閉型センサ
サー１３とを接触させて設け、かつこれら二つの
センサーの熱を均一化する目的で例えば真ちゆう
からなる筒状均熱管１４によりこの一対のセンサ
ー１２，１３を連結したもので、センサー部を保
護するために金網１５を被せた構造である。

第５図に上記開放型センサー１２と密閉型セン
サー１３の内部構造を詳しく示す。

開放型センサー１２も密閉型センサー１３もセ
ンス部としてともに0.5φ程度のガラス・コートさ
れたビード型サーミスタ１２ａ，１３ａを用い、
２個の特性がよく揃つたサーミスタを選択してい
る。このビード型サーミスタ１２ａ，１３ａはそ
れぞれ細い白金線１２ｂ，１３ｂを介してハーメ
チツク端子１２ｃ，１３ｃに取り付けられる。そ
して、開放型センサー１２では、通気孔１２ｄを
形成した金属ケース１２ｅをかぶせ、接合部を溶
接し湿度検出素子とする一方、密閉型センサー１
３では上記開放型センサーと同様の構成である
が、通気孔のない金属ケース１３ｅを被着して中
に乾燥空気を入れ、接合部を溶接し温度補償素子
とする。なお、前記伝熱管１４には通気孔１２ｄ
と対応する箇所に孔１４ａが形成されている。

上記サーミスタ湿度センサーは、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、その測定回路の原理を第６図に示
す。

第６図中、R₁は通気孔１２ｄを備えた開放型
センサー１２に対応する湿度検出素子であり、
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はブリツジ回路Ｂを構成する抵抗、
R_sはブリツジ回路Ｂに直列に入つた抵抗である。
抵抗R_sは流れる電流の大きさを制限する働きを
し、この回路ではサーミスタの温度が200℃程度
になるように抵抗値が選択されている。

今、抵抗R₁，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、ブリツジ回路Ｂの出力
Ｖがゼロになるように抵抗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Ｖと絶対湿度との関係を調べ
る。こうして測定した絶縁湿度−出力特性例を第
７図に示す。第７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
サ出力から絶対湿度を直接読みとることができ
る。

これを定性的に考えてみれば、このセンサのサ
ーミスタ１２ａ，１３ａ（第５図）はともに150℃
〜200℃に自己加熱されているため、通気孔のあ
るセンサー１２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つたセンサー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、ブリツジのバランスを崩す。このバラ
ンスの崩れが直線性をもつて絶対湿度の出力とな
るものである。

次に、上記特性を備えるAHセンサー１０を組
み込んでセンサー雰囲気温度とセンサー出力との
関係を調べると、第８図の特性が得られる。AH
センサー出力電圧は、雰囲気温度が高くなつても
例えば200℃でも常温（30℃）とほとんど同じ加
熱時間の立上り特性、加熱パターン特性を示す。
これは、オーブンボツクス内の温度が上昇しても
食品から発生する水分量（絶対水分量）が変化し
ないことに基づく。したがつて従来のRHセンサ
ーの如く高温において使用不能に陥ることなく
200℃以上の高温において絶対湿度の変化さえ生
じればAHセンサーは鋭敏に反応する。食品から
出る水分量は絶対温度の変化に対応するので食品
加熱の自動化に対しAHセンサーが最も適する。

また、従来の湿度センサーが水分の吸着などに
よる化学変化を利用しているのに対し、サーミス
タのものは熱伝導を介する物理現象を利用してい
るので極めて安定であるとともに、表面汚れ等の
問題に対しても保守作業を必要としない。さら
に、サーミスタ自体もガラス被覆のビード形であ
るので安定性が倍加する。加えて、吸湿脱湿時に
おけるヒステリシスがなく応答性もRHセンサー
よりも優れている。そして、電圧源は直流でよ
く、かつ出力は絶対温度に対し線型となるから出
力変換用の特別の回路構成が不要となり、前述し
たRHセンサーに起因する問題点のすべてがAH
センサーによつて解消できる。

そこで、このAHセンサーを用いた電子レンジ
の具体的な回路の一例を第９図に示す。なお、第
９図中、第３図、第４図、第６図の参照番号と同
一のものは一ないし相当のものを示している。

第９図において、Ｅは直流の定電圧源、１６は
直流増幅器、１７は直流増幅器１６のアナログ出
力をデイジタル値に変換するＡ／Ｄ変換器、１８
はマイクロコンピユータ又はマイクロプロセサ１
９とのインターフエースをなすためのインターフ
エース回路、マイクロコンピユータ又はマイクロ
プロセサ１９には演算・制御の主体となるCPU
１９ａと、演算・制御処理のためのプログラムや
第７図の表に基づくテーブルデータ等を記憶する
ROM１９ｂと、外部プログラムを記憶させたり
レジスタやフラツグ等に用いるRAM１９ｃを含
む。２０はマイクロプロセサ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のメニユー
選定キー２を押し続いて加熱スタートキー３を押
す。マイクロプロセツサ１９はこのスタート信号
を受け、インターフエース回路１８を介してトラ
ンジスタ２０にハイ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（第３図ｂ）が、常
時、その食品から発する水蒸気を検知する。AH
センサー１０からの出力電圧は、ブリツジ回路Ｂ
を介して直流増幅器１６で増幅され、Ａ／Ｄ変換
器１７でデイジタル信号とされインターフエース
回路１８を介してマイクロプロセサ１９に入力さ
れる。入力データは、CPU１９ａにより、予め
ROM１９ｂ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、そのレベルに達しな
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最適仕上りレベルに達する
と、マイクロプロセサ１９はインタフエース回路
１８を介してトランジスタ２０にロウレベル信号
を与える。リレー２１は消勢し、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。大略以上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に略す。

なお、上記実施例は電子レンジにのみ言及して
いるが、自動仕上り制御を欲する食品加熱装置一
般たとえばガスレンジ等にも適用することができ
る。

発明の効果 以上のように、本発明は加熱による食品の仕上
りの自動制御を絶対湿度に対応するセンサー出力
を出力する絶対湿度センサーの出力に基づくよう
にしたから、雰囲気温度が高温でも迅速かつ適切
に加熱の停止制御を行えるとともに、湿度センサ
ーまわりの回路構成を簡単化できコスト的な利点
も大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は加熱制御に相対湿度センサー（RHセ
ンサー）を用いる場合の回路構成図、第２図は
RHセンサーの雰囲気温度に応じた特性図、第３
図は実施例を示しａは外観構造の略図、ｂは内部
構造の概略図である。第４図は絶対湿度センサー
（AHセンサー）の外観構造を示し、第５図はそ
の内部構造を示す図である。第６図はAHセンサ
ーによる測定の原理を説明するための回路図、第
７図はその特性の一例を示すグラフ、第８図は高
温雰囲気における実施例の特性を調べたグラフ、
第９図は実施例の回路部のブロツク図である。 ９……排気通路、１０……絶対湿度センサー、
１２……開放型センサー、１３……密閉型センサ
ー、１２ａ，１３ａ……ガラスコートのビード型
サーミスタ、１９……マイクロコンピユータ又は
マイクロプロセサ。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 内蔵する湿度センサーの検出信号に応じて自
   動的に食品の加熱を停止する電子レンジにおい
   て、 前記湿度センサーが絶対湿度センサーであり、
   この絶対湿度センサーは、乾燥空気を入れた密閉
   容器に収納された線材を介して端子に固定された
   第１の感熱素子と、開放容器に収納され線材を介
   して端子に固定され前記第１の感熱素子と特性の
   揃つた第２の感熱素子とからなり、かつ前記密閉
   容器と前記開放容器を均熱化するためにこれらを
   連結する熱伝導部材と、該熱伝導部材の外方に固
   定される空気流通自在な多孔性部材とを備える構
   造を有していることを特徴とする電子レンジ。 ２ 上記感熱素子は、ガラス・コートされたビー
   ド型サーミスタであることを特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の電子レンジ。