JPS6152944B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、センサーの制御手段に関し、特に、
湿度センサーの制御方法の改良に関する。

従来、電子レンジ等の加熱調理の制御手段とし
て食品等が加熱されたとき放出される水蒸気を検
出して、加熱をコントロールする方法が発明され
一部実用化されている。このような場合、一般に
電子レンジ等の排気ダクト内あるいはオーブン庫
内に湿度センサーが装着される構造となつている
ため、空気中に含まれるホコリ、あるいは、加熱
された食品等から出た油蒸気等が、湿度センサー
に付着して、検知感度の劣化を呈する。

すでに発明された方法では、これらの付着した
ホコリ、油等を取り除く方法として、第７図に示
すように、湿度センサー素子の周囲近傍にコイル
状のヒータを設け、このヒータの熱で湿度センサ
ー素子を約450℃に加熱しホコリ、油等を焼き切
つて、検知感度の劣化を防いでいた。この湿度セ
ンサー素子としては、マグネシウムスピネル
MgCrO₄とルチルTiO₂とから成るセラミツクを用
いており、相対湿度に対して、電気抵抗が変化す
る湿度特性（第６図ａ）の他に、温度が約150℃
以上になると温度に対して、電気抵抗値が変化す
るサーミスタ特性（第６図ｂ）をも有するもので
ある。

前述の湿度センサー素子を約450℃に加熱して
付着したホコリ、油等を焼き切る時、このサーミ
スタ特性を利用して、湿度センサー素子が約450
℃に加熱されたことを検出している。

しかし、このような構造ではコイル状のヒータ
と、湿度センサー素子の間は空間を隔てて位置し
ているため、湿度センサー素子を加熱するために
は、比較的大きなワツト数のヒータが必要であ
り、ヒータの熱容量も大きくなつていた。そのた
め、湿度センサー素子が約450℃に達したこと
を、サーミスタ特性で検出し、コイル状のヒータ
への通電を切つた後も、しばらくは湿度センサー
素子の温度が定常状態に戻らず、この間は湿度検
知機能を果し得ないという欠点があつた。

そこで、本願発明はこのような欠点を解消する
ための方法を提供する。

第１図ａ、第１図ｂに湿度センサーの構造を示
す。１はマグネシウムスピネルMgCrO₄とルチル
TiO₂とから成る湿度センサー素子、２は第１の
電極で、２本の第１、第２のリード線４，６が接
着されている。３は第２の電極で第３のリード線
５が接着されている。第１、第２の電極２，３は
共に酸化ルテニウムRuO₂で出来ており、湿度セ
ンサー素子１の両面に接着されている。７はガー
ド電極８のリード線であり、ガード電極８はリー
ド線４，５，６を囲んで設けられている。９はア
ルミナ製のベースであり、リード線４，５，６，
７が固持され、又、ガード電極８が印刷配線され
ている。

第２図は、湿度センサーの制御回路の一部基本
構成である。１０は電源であり、一端は第１のス
イツチ１１を介して、第１のリード線４へ、他端
は第２のスイツチ１２を介して、第２のリード線
６と接地点１３に接続されている。１４，１５は
抵抗で、それぞれ第１、第２のスイツチ１１，１
２に並列に接続されている。１６は抵抗であり、
一端は第３のリード線５へ、他端は接地点１３へ
接続されている。リード線７は、接地点１３へ接
続される。

このような構成において、湿度センサー素子１
を約450℃に加熱して、湿度センサー表面に付着
したホコリ、油などを焼き切るクリーニング動作
は第１、第２のスイツチ１１，１２をONし、電
源電圧ｖ_Hが全て、第１の電極２の両端に印加す
る。

第１の電極２は酸化ルテニウムで構成され、数
十オームの抵抗値をもつ抵抗値をもつ抵抗体であ
り、電圧を印加することによつて発熱する。

又、湿度センサー素子１が結露しないように、
常時、５℃程度温度を上げておくため予熱動作
は、第１、第２のスイツチ１１，１２はOFFで
あり、電源電圧ｖ_Hは抵抗１４，１５と、第１の
電極２とに分圧されて印加されるため、抵抗１
４，１５を適当に設定することにより、第１の電
極２における発熱量をコントロールできる。

次に、湿度センサーを等価的に第３図のように
表わすと、第２図の基本回路は第４図のように等
価的に表わされる。１７，１８は第１の電極２に
よつて構成される抵抗である。１９は第６図ａ，
ｂの湿度特性、サーミスタ特性で示される湿度セ
ンサー素子１のインピーダンスである。

このような構成において、クリーニング動作の
とき、湿度センサー素子１が約450℃に達したこ
とを出力電圧ｖ_pによつて検出できることを示
す。

クリーニング動作においては、第１、第２のス
イツチ１１，１２はONであり、第４図Ａ点の電
位はｖ_A1＝ｒ_２／ｒ_１＋ｒ_２・ｖ_H，Ａ点より見た電源
側の インピーダンスはZ₁；（r₁r₂）である。従つて
第５図ａのように表わすことができ、出力電圧は
Ｖ_O1＝Ｒ_Ｏ／Ｒ_Ｏ＋Ｒ_Ｓ＋（ｒ_１ｒ_２）・ｒ_２／ｒ_１
＋ｒ_２・Ｖ_Hとなつて、 第６図ｂのサーミスタ特性より求められる湿度セ
ンサー素子１のインピーダンスＲ_sHに対応した出
力電圧が得られる。

次に、予熱動作のとき、第６図ａに示される湿
度特性に対応した出力電圧ｖ_pが検出できること
を示す。

予熱動作においては、第１，第２のスイツチ１
１，１２はOFFであり、Ａ点の電位は ｖ_A2＝ｒ_２＋Ｒ_２／Ｒ_１＋Ｒ_２＋ｒ_１＋ｒ_２・ｖ_H，Ａ
点より電源側を 見たインピーダンスはZ₂＝〔（R₁＋r₁）（R₂＋
r₂）〕である。

従つて、第５図ｂのように表わすことができ、
出力電圧は、ｖ_O2＝
Ｒ_Ｏ／Ｒ_Ｏ＋Ｒ_Ｓ＋〔（Ｒ_１＋ｒ_１）（Ｒ_２＋ｒ_２）
〕・ ｒ_２＋Ｒ_２／Ｒ_１＋Ｒ_２＋ｒ_１＋ｒ_２・ｖ_Hとなつて、
Ｒ_sに対応した出 力電圧が得られる。

以上説明したように本発明によれば次のような
効果が期待できる。

(1) 従来の湿度センサーのコイル状ヒータを電極
ヒータにしたため、熱時定数が非常に少さくな
り、湿度センサーを加熱クリーニングした後、
短時間で定常状態に復帰することができる。

(2) 同じ理由で、加熱クリーニングに要する電力
量を少なくできる。

(3) クリーニング動作もしくは予熱動作に用いる
電源を、そのまま、湿度センサー素子のインピ
ーダンス検出用の信号電源とした回路構成であ
るので、クリーニング動作もしくは予熱動作を
行ないながら、同時に湿度センサー素子のイン
ピーダンス検出が精度よくできる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明に用いる湿度センサーの
外観図、第２図は同じく電気回路の一部基本構成
図、第３図は同じく湿度センサーの等価回路図、
第４図は同じく電気回路の等価回路図、第５図
abは同じく他の等価回路図、第６図ａは同、湿
度センサーの湿度特性図、第６図ｂは同、湿度セ
ンサーのサーミスタ特性図、第７図は従来の湿度
センサーの外観図である。 １……センサー素子、２……第１電極、３……
第２電極、４……第１のリード線、５……第３の
リード線、６……第２のリード線、１０……ヒー
タ電源、１１，１２……スイツチ、１４，１５，
１６……抵抗。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 平板状の湿度センサー素子に、第１の電極と
   加熱クリーニングのためのヒータ体として機能す
   る第２の電極を設け、この第２の電極の異なる２
   点から第１、第２の２本のリード線を引出し、前
   記第１の電極から第３のリード線を引き出すとと
   もに、前記第１、第２のリード線間にヒータ電源
   を接続し、第３のリード線と前記ヒータ電源の一
   端との間にインピーダンス検出用の抵抗を接続し
   て加熱クリーニングおよびインピーダンス検出を
   行なう構成の湿度センサー制御装置。 ２ 第１のリード線とヒータ電源の一端との間、
   および第２のリード線とヒータ電源の他端との間
   にそれぞれ直列にほぼ同じ抵抗値の分圧用抵抗お
   よびそれを短絡するための２つのスイツチを接続
   し、加熱クリーニングのときは、前記スイツチを
   オンにし、予熱を行なうときは前記スイツチをオ
   フにする特許請求の範囲第１項に記載の湿度セン
   サー制御装置。