JPH08203665A

JPH08203665A - 電子レンジ

Info

Publication number: JPH08203665A
Application number: JP3185695A
Authority: JP
Inventors: Tatsumi Kyotani; 龍美京谷; Noriyuki Nakayama; 法行中山
Original assignee: Shibaura Electronics Co Ltd
Current assignee: Shibaura Electronics Co Ltd
Priority date: 1995-01-30
Filing date: 1995-01-30
Publication date: 1996-08-09
Anticipated expiration: 2014-04-26
Also published as: JP2885661B2

Abstract

(57)【要約】【目的】電子レンジに関し、差湿センサを用いて、食品
の加熱仕上がりを検知することができるようにする。【構成】一方の側に通気穴を有する容器に収容された２
個の感熱素子を、それぞれの通気穴が互いに反対の側を
向くように熱伝導性を有する隔壁に取り付けて差湿セン
サを構成し、この差湿センサを、隔壁を境として電子レ
ンジの加熱室１０４に接続された排気ダクト１１１壁
に、一方の感熱素子が排気ダクト内における加熱室から
の排気に接し、他方の感熱素子が電子レンジのキャビネ
ット１００内における加熱室への吸気に接するように取
付ける。そして、両感熱素子を含むブリッジ回路の不平
衡電圧によって、排気の絶対湿度と吸気の絶対湿度との
差湿度を検出し、この差湿度の状態によって、加熱室内
に置かれた食品の加熱仕上がりを検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子レンジに関し、特
に差湿センサを用いて、食品の加熱仕上がりを検知する
ようにした電子レンジに関するものである。

【０００２】電子レンジは、食品等にマイクロ波を照射
して加熱することによって、調理等を行なうものであっ
て、家庭用，業務用を問わず、広く用いられている。

【０００３】電子レンジにおいては、加熱中の食品の加
熱仕上がりを外部から正確に検知して、自動的に加熱を
停止できるようにすることが、要求されている。

【０００４】

【従来の技術】従来、電子レンジによる食品の加熱時に
おける加熱仕上がりを検出する方法としては、赤外線セ
ンサによる表面温度の測定に基づく方法や、ガスセンサ
または湿度センサによる湿度の測定に基づく方法等が用
いられている。

【０００５】このうち、赤外線センサを用いる方法で
は、センサが常に食品の表面から放射される赤外線を、
常に計測することができるようにするために、被調理食
品を加熱用ターンテーブルの中心に置かなければならな
いという制約がある。またガスセンサや湿度センサを使
用する方法では、空気以外の各種ガスの存在に基づく外
部環境の影響によって、仕上がり温度の検出に誤差を生
じることがある。

【０００６】湿度センサによる方法は、加熱時に食品か
ら発生する水蒸気によって加熱室内の湿度が上昇してか
ら、所定の時間経過したことによって、食品の加熱仕上
がりを判定するものであって、小型の装置によって、簡
易かつ確実に食品の加熱仕上がりを検知することができ
るので、広く用いられている。

【０００７】このような目的に使用可能な湿度センサと
しては、従来、大別して、相対湿度センサ（以下、ＲＨ
センサという）と、絶対湿度センサ（以下、ＡＨセンサ
という）との２種類のものがが用いられている。

【０００８】このうち、ＲＨセンサは相対湿度の変化を
電気抵抗値の変化としてとらえるものであって、金属酸
化物セラミックを用いたもの、有機高分子薄膜を用いた
もの、塩化リチウム等の電解質材料を用いたもの等があ
る。

【０００９】図８は、相対湿度検出回路の構成例を示し
たものであって、図中、Ｓ_RはＲＨセンサを示し、Ｒ_L
は負荷抵抗を示している。ＲＨセンサＳ_Rと負荷抵抗Ｒ
_Lとを直列にして、交流電源Ｖ_Sを印加したときのＲＨ
センサＳ_Rの両端の出力電圧Ｖ_Rによって、ＲＨセンサ
Ｓ_Rが置かれた環境の相対湿度を知ることができる。

【００１０】またＡＨセンサは、乾燥空気の場合と湿り
空気の場合とで、雰囲気の熱伝導度が変化することを利
用して、加熱状態におかれたサーミスタ等の感熱素子の
抵抗値の変化に基づいて、絶対湿度を測定するものであ
って、同一特性を有する２個の感熱素子を使用し、その
一方を密閉型として乾燥空気を封入して基準側の素子と
するとともに、他方を開放型として通気孔を経て自由に
雰囲気に触れることができるようにして、測定側の素子
として用いる形式のものが知られている。

【００１１】ＡＨセンサは、このような基準側の素子
と、測定側の素子とを直列に接続して、対辺を構成する
２個の抵抗とともにブリッジ回路を形成し、両感熱素子
を自己加熱状態にしたときの、ブリッジ不平衡電圧によ
って、測定側素子がおかれた雰囲気の絶対湿度を測定す
るものである。

【００１２】図９は、絶対湿度測定回路の構成例を示し
たものであって、図中、Ｒ₁ はＡＨセンサを構成する測
定側の感熱素子、Ｒ₂ は同じく基準側の感熱素子、Ｒ_3,
Ｒ₄はブリッジの対辺を構成する抵抗、Ｒ₅ は直列抵
抗、Ｅは直流電源である。

【００１３】図９の回路において、最初、測定側の感熱
素子Ｒ₁ を乾燥空気中においた状態で、ブリッジ回路を
平衡させたのち、測定側の感熱素子Ｒ₁ を電子レンジ加
熱室等の被測定環境においたときの、両感熱素子Ｒ_1,Ｒ
₂ の中点Ａと、両抵抗Ｒ_3,Ｒ₄ の中点Ｂとの間の出力電
圧Ｖ_Aによって、測定側の感熱素子Ｒ₁ が置かれた環境
の絶対湿度を知ることができる。

【００１４】このような湿度センサを用いて食品の加熱
仕上がりを検知するようにした電子レンジは、すでに知
られており、例えば、相対湿度センサを用いたものとし
ては、特公昭６１−１４４１９号公報に記載されたもの
があり、絶対湿度センサを用いたものとしては、特開昭
５９−１２０９４７号，特開昭５９−１２０９４９号，
特開昭６０−１０１４２８号の各公報に記載されたもの
がある。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】これらの湿度センサ
を、電子レンジにおいて、食品の加熱仕上がり検知用と
して使用した場合、ＲＨセンサでは、食品の気化ガスや
油煙によるセンサの汚染に対して、リフレッシュ（保守
作業）を行なうことが必要であるとともに、リフレッシ
ュ時、安定するまでに長時間を必要とするという問題が
ある。さらに、センサ表面における水分の化学的吸着に
基づいて湿度の測定を行なうものであるため、吸湿，脱
湿に必要な時間に左右されて応答が遅く、かつ、その際
のヒステリシスも大きい。

【００１６】また、ＲＨセンサの出力は、相対湿度の変
化に対して指数関数的に変化するので、センサ出力を線
形化するための対数圧縮増幅回路が必須であるととも
に、ＲＨセンサにおける化学吸着時の分極作用を防止す
るため、測定用電源として、交流電源を用いなければな
らないという問題がある。

【００１７】一方、ＡＨセンサの場合は、基準側の感熱
素子の気密度が低下した場合、絶対湿度に応じた出力信
号が得られなくなるため、気密度の長期安定性が必須条
件であって、そのため、ハーメチックシール等の高気密
構造が必要となる。

【００１８】さらに、ＡＨセンサは絶対湿度センサであ
るため、その出力特性の基準値は湿度０ｇ／ｍ³ とな
る。一方、電子レンジにおける調理前の加熱室内の湿度
が０ｇ／ｍ³ であることはあり得ず、必ずある値の湿度
を有している。従って、ＡＨセンサによって、食品の加
熱調理時に発生する水蒸気を検知するためには、加熱開
始前の加熱室内の湿度を知って、この値によって補正す
ることが必要となる。

【００１９】図１０は、従来の電子レンジの加熱特性を
示したものであって、加熱開始時において、加熱室内の
空気湿度に相当するＡＨセンサ出力を発生しており、加
熱の進行に伴って、加熱調理によって食品から発生した
水蒸気に基づいて、ＡＨセンサ出力電圧が増加すること
が示されている。

【００２０】図１０に示されるように、加熱によって食
品から発生した水蒸気に基づく湿度を知るためには、あ
る加熱時間後のＡＨセンサ出力電圧Ｖ₁ から、加熱開始
前のＡＨセンサ出力電圧Ｖ₂ を差し引いた値によって、
湿度を求めることが必要である。なお、このような加熱
開始前の湿度による補正は、ＲＨセンサの場合も同様に
必要である。加熱開始前の加熱室内湿度は、夏と冬とで
は、最大２０ｇ／ｍ³もの違いがあるため、加熱前後の
湿度補正の必要性は極めて大きい。

【００２１】本発明は、このような従来技術の課題を解
決しようとするものであって、湿度の測定に基づいて被
調理食品の加熱仕上がりを正しく検知することができる
とともに、その際使用する湿度センサが、取り扱いが容
易で応答が速く、高気密構造が不要で、かつ加熱開始前
の湿度の補正が不要な、電子レンジを提供することを目
的としている。

【００２２】

【課題を解決するための手段】

(1) 食品の加熱仕上がりを検知して自動的に加熱を停止
する電子レンジにおいて、一方の側に通気穴１７，１８
を有する容器１に収容された２個の感熱素子４，５を、
それぞれの通気穴が互いに反対の側を向くように熱伝導
性を有する隔壁３に取り付けてなる差湿センサ１１２
を、この隔壁を境として、一方の感熱素子が電子レンジ
における第１の有湿環境に接し、他方の感熱素子が電子
レンジにおける第２の有湿環境に接するように取付け
て、この両感熱素子を含むブリッジ回路の不平衡電圧に
よって、第１の有湿環境の絶対湿度と第２の有湿環境の
絶対湿度との差湿度を検出し、この差湿度の状態によっ
て加熱室内に置かれた食品の加熱仕上がりを検知する。

【００２３】(2) (1) の場合に、差湿センサを隔壁を境
として電子レンジの加熱室に接続された排気ダクト壁に
取り付けるとともに、第１の有湿環境が排気ダクト内に
おける加熱室からの排気であり、第２の有湿度環境が電
子レンジのキャビネット内における加熱室への吸気であ
るようにする。

【００２４】(3) (1) または(2) の場合に、各感熱素子
４，５を構成するサーミスタを、ガラスコートされたチ
ップ型サーミスタとする。

【００２５】

【作用】

(1) 最初、差湿センサ１１２を構成する２個の感熱素子
４，５を、乾燥状態の雰囲気中において、ブリッジ回路
を平衡させる。次に、この差湿センサを、隔壁３を境と
して、一方の感熱素子が第１の有湿環境に接し、他方の
感熱素子が第２の有湿環境に接するように取付けた状態
では、ブリッジ回路の不平衡電圧によって、第１の有湿
環境の絶対湿度と第２の有湿環境の絶対湿度との差湿度
が検出される。この差湿度は、食品の加熱状態を示して
いるので、差湿度の状態によって食品の加熱仕上がりを
検知することができる。

【００２６】本発明の電子レンジでは、、食品を調理す
る際に、加熱仕上がりを正しく判定することができ、こ
の際、調理前の湿度値の補正処理を、季節変動分を含め
て不要とすることができる。

【００２７】本発明の電子レンジにおいて使用する湿度
センサは、差湿センサからなっているので、使用中のリ
フレッシュ等の処理が不要でかつ応答が速いとともに、
高気密構造が不要であって、従って取り扱いが容易であ
るとともに、安価に実現できる。

【００２８】(2) この場合に、差湿センサを隔壁を境と
して電子レンジの加熱室に接続された排気ダクト壁に取
り付けて、第１の有湿環境が排気ダクト内における加熱
室からの排気となり、第２の有湿度環境が電子レンジの
キャビネット内における加熱室への吸気となるようにす
るのが最も好適である。

【００２９】(3) 感熱素子に使用するサーミスタとして
は、ガラスコートされたチップ型サーミスタを使用する
ことによって、湿度の高い環境でも、安定に動作させる
ことができる。

【００３０】

【実施例】図１は、本発明の一実施例を示したものであ
って、本発明の電子レンジの概略構成を示している。図
中において、（ａ）は正面図、（ｂ）は内部構造を示す
説明図である。

【００３１】図１（ａ）に示すように、電子レンジのキ
ャビネット１００の前面には、操作パネル１０１が設け
られていて、この部分に、調理メニューを選択するため
のメニュー選択キー１０２と、加熱スタートキー１０３
とが設けられている。またキャビネット１００の内部に
は、図１（ｂ）に示すように、加熱室１０４が設けられ
ていて、その側面に設けられたマグネトロン１０５から
マイクロ波を照射することによって、内部におかれた食
品１０６を加熱することができるようになっている。被
加熱食品１０６は、通常、容器１０７に収容して回転台
１０８に載せて回転させることによって、均一に加熱す
るようになっている。

【００３２】加熱時には、ファン１０９を回転させるこ
とによって、通気窓１１０からキャビネット内の空気を
加熱室１０４に導入し、被加熱食品１０６から発生する
油煙や水蒸気とともに排気ダクト１１１を経て外部に排
出する。この際、排気ダクト１１１の部分に設けられた
差湿センサ１１２によって、被加熱食品１０６から発生
する水蒸気に基づく、加熱室内の湿度の変化を検出し
て、食品の加熱仕上がりを判定する。

【００３３】図２は、本発明に使用する湿度センサを示
したものであって、（ａ）は側面図を示し、（ｂ）は底
面図を示している。この湿度センサは、サーミスタ等の
感熱素子を利用して、排気ダクトにおける排気の絶対湿
度と、キャビネット内における吸気の絶対湿度との差を
測定する、差湿センサ（以下、ＤＨセンサという）を実
現するものである。

【００３４】図２において、１は感熱素子を収容するケ
ースであって、例えばある厚みを持った鍔付き円板型を
なし、両端に設けられたビス穴２によって、取付けられ
るように構成されている。ケース１の一方の面は、金属
からなる熱伝導隔壁３をなし、この部分に、２個の開放
型感熱素子４，５が取り付けられているとともに、ケー
ス１の他方の面はカバー６をなし、この部分を貫通し
て、ケース１内に外気を流通させるための通気穴７が設
けられている。

【００３５】図３は、感熱素子の構成を示したものであ
って、（ａ）は第１の感熱素子４を示し、（ｂ）は第２
の感熱素子５を示している。感熱素子４，５は、同型で
あって、絶縁物からなる端子台１１を貫通して設けられ
た２本のピン１２，１３の先端間にサーミスタ１４を接
続するとともに、端子台１１の周囲に取り付けた金属ベ
ース１５に、金属キャップ１６を被せて接合した構造を
有している。さらに、一方の感熱素子４には、金属キャ
ップ１６の部分に、外気を導くための通気穴１７が設け
られており、他方の感熱素子５には、金属ベース１５の
部分に、外気を導くための通気穴１８が設けられてい
る。図２（ａ）において、↑は通気穴の位置を示してい
る。

【００３６】図２に戻って、各感熱素子４，５は、それ
ぞれのピンが絶縁された状態でカバー６内に突出するよ
うに、ケース１の熱伝導隔壁３の面に取り付けられてい
るとともに、コード８に収容された接続線９が、それぞ
れのピンに接続されている。コード８はコード抑え１０
によって、ケース１に固定されている。熱伝導隔壁３
は、感熱素子４，５にそれぞれ接する雰囲気を隔離する
とともに、両感熱素子４，５の温度を均一にする作用を
行なう。

【００３７】図４は、図２に示された湿度センサを用い
た湿度測定回路を示したものであって、図中、Ｒ₁₁は一
方の感熱素子（４）、Ｒ₁₂は他方の感熱素子（５）、Ｒ
_13,Ｒ₁₄はブリッジの対辺を構成する抵抗である。Ｒ₁₅
は直列抵抗であって、直流電源Ｅから供給される電流を
制限するものであり、各感熱素子を構成するサーミスタ
が、例えば２００°Ｃ程度に自己加熱されるように、そ
の抵抗値を選択されている。

【００３８】図４の回路において、最初、両感熱素子Ｒ
₁₁，Ｒ₁₂を乾燥空気中において、ブリッジ回路を平衡さ
せて出力電圧Ｖ_Dが０になるように、抵抗Ｒ_13,Ｒ₁₄の
値を調整する。次に、感熱素子Ｒ₁₁のみを湿度雰囲気中
において、湿度雰囲気と乾燥空気とのそれぞれの絶対湿
度の差（差湿）と出力電圧Ｖ_Dとの関係を求める。

【００３９】次に、感熱素子Ｒ₁₂をＮａＣｌ飽和水溶液
雰囲気中におき、感熱素子Ｒ₁₁を湿度雰囲気中におい
て、湿度雰囲気と飽和湿度雰囲気との差湿と出力電圧Ｖ
_Dとの関係を求める。

【００４０】図５は、差湿−出力特性を示したものであ
って、（ａ）は感熱素子Ｒ₁₁が基準湿度０ｇ／ｍ³ の状
態のときの差湿−出力電圧特性を示し、（ｂ）は感熱素
子Ｒ₁₂が基準湿度３８．２ｇ／ｍ³ の状態のときの差湿
−出力電圧特性を示したものである。

【００４１】図５において、（ｂ）に示す特性において
基準とした湿度値を、（ａ）に示す特性と重ね合わせる
と、同じ特性になっている。従って基準とする湿度を０
ｇ／ｍ³ とすると、ＤＨセンサの出力特性は、ＡＨセン
サの出力特性とほぼ等価となる。

【００４２】また、基準とする湿度が０ｇ／ｍ³ 以外の
ときでも、その出力特性は、ＡＨセンサの出力から、基
準とする湿度に相当する出力を差し引いた出力特性とな
るので、ＤＨセンサによって、絶対湿度差（差湿）に応
じた出力を得ることができる。

【００４３】このことは、定性的には、感熱素子４，５
を構成するサーミスタは、ともに１５０°Ｃ〜２００°
Ｃに自己加熱されていて、それぞれ雰囲気中の水蒸気量
に応じた熱放散を行なっているが、この場合の熱放散量
の違いに基づいてブリッジのバランスが崩れることによ
って、差湿の出力が発生していることを示している。

【００４４】感熱素子４，５を構成するサーミスタとし
ては、ガラスコートされたチップ型サーミスタを使用す
ることが最適であり、これによって雰囲気中の水蒸気に
基づく劣化や、特性変化を有効に防止するとともに、応
答性を向上させることができる。

【００４５】図６は、ダクト部におけるＤＨセンサの配
置を示したものであって、図１および図２におけると同
じものを同じ番号で示している。排気ダクト３１は、加
熱室１０４に隣接して設けられていて、側面の吸気孔３
５から吸い込まれた加熱室１０４内の空気を、キャビネ
ット背面の排気穴３６から排出するように構成されてい
る。ＤＨセンサ３２は、排気ダクト３１の側面に設けら
れた穴の位置に、熱伝導隔壁３の部分が加熱室１０４内
に突出するようにビス止めされていて、カバー６の部分
が、キャビネット１００に設けられた通気窓３７を介し
て外気と流通する、キャビネット内の空気と接するよう
になっている。

【００４６】従ってＤＨセンサ３２の感熱素子４は、通
気穴１７を介して排気ダクト３１内の雰囲気と接し、感
熱素子５は、通気穴１８を介してキャビネット内の空気
と接しているので、図５について説明したように、加熱
室からの排気の湿度と、加熱室への吸気の湿度との差に
応じた、差湿の測定を行なうことができる。なお、感熱
素子４を、排気ダクト３１内の空気と接する代わりに、
直接、加熱室１０４内の空気と接するようにしてもよ
い。また、感熱素子５を、キャビネット１００内の空気
と接する代わりに、直接、キャビネット外の空気と接す
るようにしてもよい。

【００４７】図７は、本発明の電子レンジの加熱特性を
示したものである。図示のように、加熱開始時には、排
気ダクト内の湿度と、キャビネット内の湿度とが同じな
ので、ＤＨセンサ出力電圧は０である。加熱の進行に伴
って、調理加熱によって食品から発生した水蒸気によっ
て、ＤＨセンサ出力電圧が増加して、ある時間後には、
ほぼ一定値Ｖ_Dとなる。これは加熱中、食品中の水分の
温度が沸騰点に達したため、発生する水蒸気の量が加熱
電力に応じた一定値になることによって、加熱室内の湿
度が一定状態になったことを示している。従って、この
ような状態がある時間継続したことによって、所定の加
熱仕上がりを判定することができる。

【００４８】このように、本発明の電子レンジでは、調
理開始前に湿度を検知してマイコン等に記憶させてお
き、この値によって、調理前湿度値を補正する制御が不
要である。図７に示された特性は、雰囲気温度が高くな
った場合でも、常温時と殆ど同じ加熱時間の立ち上がり
特性および加熱パタンとなる。

【００４９】本発明の電子レンジでは、従来のＲＨセン
サを用いた場合のように、センサ回りの回路構成が複雑
化し、コスト的に不利となる恐れがない。またＡＨセン
サを用いた場合のように、素子に高気密構造を要求され
ることがないとともに、調理前湿度値の補正を行なう必
要がなく、電子レンジの制御を簡単化することができ
る。

【００５０】

【発明の効果】以上説明したように本発明の電子レンジ
では、差湿センサからなる湿度センサを用いて、排気ダ
クト内の空気と外気との絶対湿度差を測定することによ
って、被調理食品の加熱仕上がりを正しく検知すること
ができる。また、この際使用する湿度センサは、リフレ
ッシュ等の処理が不要でかつ応答が速いとともに、高気
密構造が不要であり、さらに加熱開始前の湿度の補正が
季節変動分を含めて不要であり、従って取り扱い容易で
あるとともに、安価に実現できるという利点がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示す図である。

【図２】本発明に使用する湿度センサを示す図である。

【図３】感熱素子の構成を示す図である。

【図４】図２に示された湿度センサを用いた湿度測定回
路を示す図である。

【図５】差湿−出力特性を示す図である。

【図６】ダクト部におけるＤＨセンサの配置を示す図で
ある。

【図７】本発明の電子レンジの加熱特性を示す図であ
る。

【図８】相対湿度検出回路の構成例を示す図である。

【図９】絶対湿度測定回路の構成例を示す図である。

【図１０】従来の電子レンジの加熱特性を示す図であ
る。

【符号の説明】

１容器３熱伝導隔壁４感熱素子５感熱素子１７通気穴１８通気穴１００キャビネット１０４加熱室１１１ダクト１１２差湿センサ

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【手続補正書】

【提出日】平成７年３月６日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】００４０

【補正方法】変更

【補正内容】

【００４０】図５は、差湿−出力特性を示したものであ
って、（ａ）は感熱素子Ｒ_１２が基準湿度０ｇ／ｍ^３の
状態のときの差湿−出力電圧特性を示し、（ｂ）は感熱
素子Ｒ_１２が基準湿度３８．２ｇ／ｍ^３の状態のときの
差湿−出力電圧特性を示したものである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】食品の加熱仕上がりを検知して自動的に
加熱を停止する電子レンジにおいて、一方の側に通気穴
を有する容器に収容された２個の感熱素子を、それぞれ
の通気穴が互いに反対の側を向くように熱伝導性を有す
る隔壁に取り付けてなる差湿センサを、該隔壁を境とし
て、一方の感熱素子が該電子レンジにおける第１の有湿
環境に接し、他方の感熱素子が該電子レンジにおける第
２の有湿環境に接するように取付けて、該両感熱素子を
含むブリッジ回路の不平衡電圧によって該第１の有湿環
境の絶対湿度と第２の有湿環境の絶対湿度との差湿度を
検出し、該差湿度の状態によって前記加熱室内に置かれ
た食品の加熱仕上がりを検知することを特徴とする電子
レンジ。
【請求項２】前記差湿センサが前記隔壁を境として電
子レンジの加熱室に接続された排気ダクト壁に取り付け
られているとともに、前記第１の有湿環境が該排気ダク
ト内における加熱室からの排気であり、前記第２の有湿
度環境が該電子レンジのキャビネット内における加熱室
への吸気であることを特徴とする請求項１に記載の電子
レンジ。
【請求項３】前記各感熱素子を構成するサーミスタ
が、ガラスコートされたチップ型サーミスタからなるこ
とを特徴とする請求項１または２に記載の電子レンジ。