JP2944276B2 - 湿度検出装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電子レンジなどで用い
られる湿度検出装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電子レンジなどの加熱調理器では、従来
から、加熱室内の湿度を検出する湿度センサの出力に基
づいて加熱を自動制御する技術が採用されている。すな
わち、加熱室内に食品を入れて加熱すると、始めは温度
上昇のために湿度が減少し、さらに加熱すると食品から
発生した水蒸気のために湿度が急上昇する。このため、
湿度変化が増加傾向に転じる時点や、湿度が急上昇し始
める時点は、食品の仕上がり状態に関する１つの特異点
として把握される。したがって、この特異点を湿度変化
を監視することにより検出して加熱制御を行うことで、
最適な調理が可能となる。

【０００３】図３は、電子レンジにおいて従来から採用
されている湿度検出装置の原理的構成を示す電気回路図
である。この湿度検出装置は、サーミスタｒ１，ｒ２お
よび抵抗ｒ３，ｒ４でブリッジを構成し、サーミスタｒ
１，ｒ２の間の接続点１と、抵抗ｒ３，ｒ４の間の接続
点２との間の電位差を、増幅回路３で増幅して、加熱制
御を行うマイクロコンピュータ４に入力する構成となっ
ている。サーミスタｒ１，ｒ２のうち、一方のサーミス
タｒ１は乾燥空気中に密封された密閉型のものであり、
他方のサーミスタｒ２は開放型のものであって、雰囲気
に曝されている。

【０００４】加熱室内の湿度が上昇すると、空気の熱伝
導率が上昇し、サーミスタｒ２の温度は、湿度に応じて
低下することになる。これにより、接続点１，２間に電
位差が現れることになり、この電位差が湿度に対応す
る。ところで、増幅回路３の出力は、このマイクロコン
ピュータ４内でディジタル信号に変換できる範囲である
０〜Ｖcc（たとえば５Ｖ）の範囲内におさまっている必
要がある。しかし、サーミスタｒ１，ｒ２の雰囲気温度
などによっては、加熱初期における接続点１，２間の電
位差は０になるとは限らない。したがって、増幅回路３
の初期出力は、０以外の値を採る場合があるわけである
が、この値が余りに大きいと（たとえば４Ｖ）、加熱開
始後の湿度の上昇により、増幅回路３の出力がマイクロ
コンピュータ４におけるアナログ／ディジタル変換が可
能な範囲を超えてしまう。この結果、マイクロコンピュ
ータ４において、湿度の検知ができない状態となる。

【０００５】このような不具合を防ぐために、増幅回路
３の初期出力を補正すべく、接続点２には、ラダー抵抗
からなる出力補正回路５が接続されている。出力補正回
路５は、最小の抵抗値をＲとして、２ⁿ Ｒ（ただし、ｎ
は自然数である。）なる関係の異なる抵抗値を有する複
数の抵抗６をはしご状に接続したもので、各抵抗６に
は、マイクロコンピュータ４から選択的に電源電圧Ｖcc
（たとえば５Ｖ）を与えることができる。

【０００６】この構成により、接続点２の電位を制御で
きるから、加熱開始以前の期間に、１つまたは複数の抵
抗６に選択的に電圧Ｖccを与え、増幅回路３の出力をた
とえば０．５〜３．５Ｖの間の値となるようにしておく
ことで、その後の湿度の検出を良好に行える。もしも、
電源電圧Ｖccが与えられる抵抗６の何れの組合せによっ
ても増幅回路３の初期出力を０．５〜３．５Ｖの範囲に
制御することができないときには、マイクロコンピュー
タ４は、湿度検出装置に異常があるものとしてエラー処
理を行うことになる。このエラー処理とは、たとえば電
子レンジの前面などに設けた表示部に所定のエラー表示
を行ったり、自動加熱制御による調理動作を中止したり
する処理である。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上述の従来
技術では、増幅回路３の初期出力が一定範囲におさまれ
ば、湿度検出装置が正常であるものとして、自動加熱制
御による調理動作が実行されることになる。しかし、増
幅回路３自体の異常検出はされておらず、増幅回路３に
異常が生じているために、この増幅回路３の出力が上記
の一定範囲の値となることも考えられる。この場合に
は、エラー処理は行われないから、結局、上述の従来技
術では、湿度検出装置の異常検出が不完全であった。

【０００８】そこで、本発明の目的は、上述の技術的課
題を解決し、装置の異常を確実に検知できるようにし
て、湿度検出の信頼性を向上することができる湿度検出
装置を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明の湿度検出装置は、基準電位と、湿度に応じ
て変化する検出電位との電位差を増幅回路で増幅して出
力するようにした湿度検出装置であって、上記基準電位
を変化させて、上記増幅回路の初期出力が所定範囲内の
値となるように調整するための出力補正回路と、この出
力補正回路による上記増幅回路の初期出力の調整後に、
上記基準電位を所定電圧幅だけ変化させる手段と、上記
所定電圧幅の基準電位の変化に伴う上記増幅回路の出力
の変化量を検出する手段と、上記増幅回路の出力の変化
量が、上記所定電圧幅に対応する値から逸脱していると
きには、当該湿度検出装置が異常であるものと判断する
手段とを含むものである。

【００１０】なお、上記出力補正回路により基準電位を
変化させることによっては上記増幅回路の初期出力を上
記所定範囲内に調整することができないときには、上記
湿度検出装置が異常であるものと判断する手段がさらに
含まれていることが好ましい。

【００１１】

【作用】上記の構成によれば、出力補正回路による増幅
回路の初期出力の調整後に、基準電位が所定電圧幅だけ
変化させられ、このときの増幅回路の出力の変化量が検
知される。そして、検知された変化量が、上記の所定電
圧幅に対応した値から逸脱しているときには当該装置に
異常が生じているものと判断される。

【００１２】すなわち、基準電位の変化に追随して増幅
回路の出力が変化しない場合とは、増幅回路に異常が生
じている場合であり、この場合に当該装置に異常が生じ
ているものと判断されることになる。なお、出力補正回
路による基準電位の調整によって増幅回路の初期出力を
所定範囲内におさめることができない場合に、当該装置
に異常が生じているものと判断させることとすれば、増
幅回路以外の回路部分の異常を併せて検知できる。

【００１３】

【実施例】以下では、本発明の実施例を、添付図面を参
照して詳細に説明する。図２は、本発明の一実施例の湿
度検出装置の構成を示す電気回路図である。この湿度検
出装置は、たとえば電子レンジにおける加熱制御のため
に用いられるもので、乾燥空気で密封された密閉型のサ
ーミスタＲ１と、電子レンジの加熱室内の空気に曝され
た開放型のサーミスタＲ２と、抵抗Ｒ３と、抵抗Ｒ４と
で構成したブリッジを有している。このブリッジには、
サーミスタＲ１および抵抗Ｒ３側から正側電源電圧Ｖcc
（たとえば５Ｖ）が与えられ、サーミスタＲ２および抵
抗Ｒ４側から負側電源電圧Ｖ_DDが抵抗Ｒｓを介して与え
られている。そして、抵抗Ｒ３，Ｒ４の間の接続点１１
の電位が基準電位Ｖ_REF とされ、サーミスタＲ１，Ｒ２
の間の接続点１２の電位が検出電位Ｖ_DET とされる。

【００１４】加熱室内の湿度が上昇すると、加熱室内の
空気の熱伝導率が増大し、これにより、開放型のサーミ
スタＲ２の温度が下がる。この結果、検出電位Ｖ_DET が
変化することになる。したがって、基準電位Ｖ_REF と、
検出電位Ｖ_DET との電位差ΔＶは、加熱室内の湿度に対
応することになる。検出電位Ｖ_DET は、ライン１３か
ら、抵抗１４を経て、増幅回路１５を構成する演算増幅
器１６の非反転入力端子に与えられている。一方、基準
電位Ｖ_REF は、ボルテージフォロワとした演算増幅器１
７によるインピーダンスマッチングの後に、抵抗１８を
介して演算増幅器１６の反転入力端子に与えられてい
る。

【００１５】増幅回路１５は、演算増幅器１６の非反転
入力端子に、抵抗１９を介して基準電圧としての０Ｖを
与えるとともに、出力を抵抗２０を介して反転入力端子
に帰還させるようにした負帰還差動増幅回路となってお
り、その出力は、電位差ΔＶを増幅した値となる。この
増幅回路１５の出力は、抵抗２１，２２およびコンデン
サ２３からなる平滑回路を経て、マイクロコンピュータ
２５の入力ポートＰ_INに与えられている。

【００１６】なお、図中Ｃ１〜Ｃ４は、ノイズを抑制す
るためのコンデンサである。また、Ｄ１は、マイクロコ
ンピュータの入力ポートＰ_INに過電圧が印加されること
を防ぐためのダイオードである。マイクロコンピュータ
２５は、入力ポートＰ_INからの入力信号をディジタル信
号に変換し、このディジタル信号に基づいて、図外のマ
グネトロンの駆動制御を行い、自動加熱制御による調理
動作を実現するものである。

【００１７】マイクロコンピュータ２５には、それぞれ
抵抗値６４Ｒ，３２Ｒ，１６Ｒ，８Ｒ，４Ｒ，２Ｒ，Ｒ
（ただしＲは、一定の抵抗値である。）を有する複数の
抵抗Ｒ１０〜Ｒ１６をはしご形に接続した出力補正回路
２６が接続されている。この出力補正回路２６を構成す
る各抵抗Ｒ１０〜Ｒ１６の一方の端子は、それぞれマイ
クロコンピュータ２５の出力ポートＰ₀ 〜Ｐ₆ に接続さ
れており、各他方の端子は、上述のブリッジを構成して
いる抵抗Ｒ２，Ｒ３の間の接続点１１に共通に接続され
ている。

【００１８】マイクロコンピュータ２５は、出力補正回
路２６の各抵抗Ｒ１０〜Ｒ１６に選択的に電源電圧Ｖcc
を与えることができる。これにより、基準電位Ｖ
_REF が、電源電圧Ｖccが与えられた抵抗Ｒ１０〜Ｒ１６
の組合せで定まる電位に変化させられることになる。マ
イクロコンピュータ２５では、上記のように入力ポート
Ｐ_INからのアナログ信号を、ディジタル信号に変換する
のであるが、このアナログ／ディジタル変換は、０〜Ｖ
ccの範囲の電圧に対してのみ可能であり、この範囲外の
電圧が入力されても、アナログ／ディジタル変換を正確
に行うことができない。したがって、この場合には湿度
の検知が行えなくなる。このため、加熱制御の開始に当
たっては、マイクロコンピュータ２５は、抵抗Ｒ１０〜
Ｒ１６に選択的に電源電圧Ｖccを与えることで、基準電
位Ｖ_REF を変化させ、増幅回路１５の初期出力を、所定
範囲（本実施例では、０．５〜３．５Ｖの範囲）に調整
することとしている。増幅回路１５の初期出力がこの所
定範囲内におさまっていれば、加熱開始後の湿度の変化
によっても、増幅回路１５の出力が電源電圧Ｖccを超え
て変化したり、０Ｖ以下となったりすることはなく、湿
度の検知が良好に行える。

【００１９】なお、本実施例では、増幅回路１５の初期
出力を０．５Ｖとすることを目標に、抵抗Ｒ１０〜Ｒ１
６に選択的に電圧Ｖccが与えられる。これは、電圧の増
大する側に充分な余裕を持たせるとともに、加熱開始後
の湿度の低下に伴う増幅回路１５の出力の低下にも対応
しようとするものである。すなわち、たとえば複数回の
調理が連続して行われる場合には、前回の調理時に発生
した湿気が加熱室内に残留している場合があり、この場
合には、加熱の開始に伴って湿度が減少することにな
る。

【００２０】図１は、加熱制御の開始に先立つマイクロ
コンピュータ２５の動作を説明するためのフローチャー
トである。ステップｓ１では、出力ポートＰ₀ 〜Ｐ₆ が
全て開放され、いずれの抵抗Ｒ１０〜Ｒ１６にも電圧Ｖ
ccは与えられない。なお、以下では、出力ポートに電源
電圧Ｖccが導出される状態をオン状態といい、出力ポー
トが開放されて出力補正回路２６の抵抗に電圧Ｖccが与
えられない状態をオフ状態というものとする。

【００２１】ステップｓ２では、加熱室内の残留湿度を
排出するための一定時間が待機される。そして、ステッ
プｓ３では入力ポートＰ_INの電圧がチェックされ、ステ
ップｓ４では、この電圧が０．５Ｖ以上であるかどうか
が判断される。０．５Ｖ未満であればエラー処理が行わ
れ、その後の調理動作は行われない。また、０．５Ｖ以
上であればステップｓ５に進む。

【００２２】ステップｓ５では、最上位側の出力ポート
である出力ポートＰ₆ がオン状態とされ、抵抗Ｒ₁₆に電
源電圧Ｖccが印加されることにより、基準電位Ｖ_REF が
上昇する。この状態で、ステップｓ６では、入力ポート
Ｐ_INの電圧がチェックされ、ステップｓ７で、この電圧
が０．５Ｖ以上であるかどうかが判断される。そして、
０．５Ｖ未満ならステップｓ８で出力ポートＰ₆ をオフ
状態とした後に、また０．５Ｖ以上であれば出力ポート
Ｐ₆ をオン状態としたままで、次のステップｓ９に進
む。

【００２３】ステップｓ９〜ｓ１２では、出力ポートＰ
₅ に対応して同様な動作が行われる。さらに、ステップ
ｓ１３〜ｓ１６では出力ポートＰ₄ に対応して、ステッ
プｓ１７〜ｓ２０では出力ポートＰ₃ に対応して、ステ
ップｓ２１〜ｓ２４では出力ポートＰ₂ に対応して、ス
テップｓ２５〜ｓ２８では出力ポートＰ₁ に対応して、
ステップｓ２９〜ｓ３２では出力ポートＰ₀ に対応し
て、それぞれステップｓ５〜ｓ８における出力ポートＰ
₆ に対応した動作と同様な動作が行われる。

【００２４】このような動作により、入力ポートＰ_INの
電圧が０．５Ｖに近くなるように、抵抗Ｒ１０〜Ｒ１６
に選択的に電源電圧Ｖccが印加されることになる。次
に、ステップｓ３３では、入力ポートＰ_INの電圧がチェ
ックされ、ステップｓ３４では、この電圧が０．５Ｖ未
満であるかどうかが判断される。すなわち、基準電位Ｖ
_REF を変化させて補正した増幅回路１５の初期出力が、
０．５Ｖ未満かどうかが調べられることになる。そし
て、０．５Ｖ未満であればエラー処理が行われ、０．５
Ｖ以上ならステップｓ３４に進む。

【００２５】ステップｓ３４では、入力ポートＰ_INの電
圧が増幅回路１５の初期出力の許容範囲の上限である
３．５Ｖ以上であるかどうかが判断される。そして、
３．５Ｖ以上ならエラー処理が行われ、３．５Ｖ未満な
らステップｓ３６に進む。このようにして、補正後の増
幅回路１５の初期出力が、０．５〜３．５Ｖの範囲外の
値であるときには、エラー処理が行われることになる。

【００２６】ステップｓ３６では出力ポートＰ₀ 〜Ｐ₆
の状態がチェックされ、ステップｓ３７では出力ポート
Ｐ₀ 〜Ｐ₆の全てがオフ状態であるかどうかが判断され
る。そして、出力ポートＰ₀ 〜Ｐ₆ の全てがオフ状態で
あるときには、エラー処理が行われる。すなわち、本実
施例の回路は、出力ポートＰ₀ 〜Ｐ₆ の全てをオフ状態
としたときには増幅回路１５の出力が３．５Ｖ以上とな
るように構成されており、したがって、全出力ポートＰ
₀ 〜Ｐ₆ の全てをオフ状態としたにも拘わらず入力ポー
トＰ_INの電圧が３．５Ｖ未満のときには、いずれかの回
路部分に異常が生じているものとしてエラー処理を行う
こととしているのである。

【００２７】ステップｓ３７で、出力ポートＰ₀ 〜Ｐ₆
のうちの少なくともいずれか１つの出力ポートがオン状
態であると判断されると、ステップｓ３８において、入
力ポートＰ_INの電圧が、変数Ａにストアされる。次のス
テップｓ３９では、出力ポートＰ₀ を最下位ビットと
し、出力ポートＰ ₆ を最上位ビットとみなした出力ポー
トＰ₀ 〜Ｐ₆ の出力が、１ビットだけ下位側にシフトさ
れる。すなわち、たとえば出力ポートＰ₀ 〜Ｐ₆ の状態
が、 Ｐ₀ ・・・・ オン Ｐ₁ ・・・・ オフ Ｐ₂ ・・・・ オフ Ｐ₃ ・・・・ オン Ｐ₄ ・・・・ オン Ｐ₅ ・・・・ オフ Ｐ₆ ・・・・ オン のような場合には、 Ｐ₀ ・・・・ オフ Ｐ₁ ・・・・ オフ Ｐ₂ ・・・・ オン Ｐ₃ ・・・・ オン Ｐ₄ ・・・・ オフ Ｐ₅ ・・・・ オン Ｐ₆ ・・・・ オフ のような状態とされる。

【００２８】出力ポートＰ₀ 〜Ｐ₆ の出力を１ビットだ
けシフトさせることにより、基準電位Ｖ_REF が一定値以
上変化し、増幅回路１５が正常であれば、この増幅回路
１５の出力も一定値以上（本実施例では０．５Ｖ以上）
変化する。この変化後の入力ポートＰ_INの電圧が、ステ
ップｓ４０において、変数Ｂにストアされる。ステップ
ｓ４１では、変数Ｂから変数Ａが減じられ、ステップｓ
４２では、減算の結果が０．５Ｖ以上かどうかが判断さ
れる。もしも、０．５Ｖ未満であれば、増幅回路１５に
異常が生じているものとして、エラー処理が行われるこ
とになる。減算の結果が０．５Ｖ以上であるときには、
当該湿度検出回路が正常であるものとして、ステップｓ
４２に進み、出力ポートＰ₀ 〜Ｐ₆ の出力を１ビットだ
け上位側にシフトして元の出力状態とした後に、加熱制
御を伴う調理動作が開始される。

【００２９】以上のように本実施例では、出力補正回路
２６を構成する抵抗Ｒ１０〜Ｒ１６に選択的に電圧Ｖcc
を印加することにより、基準電位Ｖ_REF を変化させて、
増幅回路１５の初期出力の調整が行われる。そして、こ
の調整後の初期出力が所定範囲（０．５〜３．５Ｖ）外
の値であるときには、異常が生じているものとして、エ
ラー処理が行われる。さらに、調整後の初期出力が所定
範囲内におさまった場合には、出力ポートＰ₀ 〜Ｐ₆ の
出力を１ビットだけシフトさせることにより、基準電位
Ｖ_REF を一定値以上変化させ、このときの増幅回路１５
の出力の変化量が監視される。すなわち、増幅回路１５
の出力が、基準電位Ｖ_REF の変化に対応した変化を示す
ときには、増幅回路１５を含めた湿度検出装置全体が正
常であるものとされてその後の加熱制御が行われる。一
方、増幅回路１５の出力が基準電位Ｖ_REF の変化に対応
した変化を示さないときには、増幅回路１５に異常が生
じているものとして、エラー処理が行われ、その後の自
動加熱制御による調理動作が中止される。

【００３０】このようにして、本実施例の湿度検出装置
では、増幅回路１５に異常が生じている場合に、これを
検知することができ、したがって、異常の検知を完全に
行うことができる。これにより、異常が生じているとき
には、確実にエラー処理を行わせて調理に不具合が生じ
ることを防ぐことができる。また逆に、異常を確実に検
知できるのであるから、湿度検出の信頼性が格段に向上
されることになる。

【００３１】なお、本発明は上記の実施例に限定される
ものではない。たとえば、上記の実施例では、抵抗をは
しご形に接続した出力補正回路を用いているが、このよ
うな出力補正回路に代えて、基準電位Ｖ_REF を段階的に
または連続的に変化させることができる他の構成の回路
が適用されてもよい。さらに、上記の実施例では、増幅
回路１５が正常かどうかを調べるために、出力ポートＰ
₀ 〜Ｐ₆ の出力を１ビットだけ下位側にシフトさせるこ
とにより基準電位Ｖ_REF を一定値以上変化させることと
しているが、たとえば出力ポートＰ₀ 〜Ｐ₆ の出力値か
ら所定値を減じた出力値を設定することより基準電位Ｖ
_REF を変化させるようにしてもよい。さらに、上記の実
施例では、電子レンジに適用される湿度検出装置を例に
採ったが、本発明の湿度検出装置は、湿度の検出が必要
な任意の装置に適用することができ、また単独で用いる
こともできる。その他本発明の要旨を変更しない範囲で
種々の設計変更を施すことが可能である。

【００３２】

【発明の効果】以上のように本発明の湿度検出装置によ
れば、基準電位と検出電位との電位差を増幅する増幅回
路の異常を検知することができるから、装置の異常を完
全に検知することが可能となる。このように、装置の異
常が確実に検知されることにより、結果として、湿度検
出の信頼性を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の湿度検出装置の動作を説明
するためのフローチャートである。

【図２】上記実施例の湿度検出装置の構成を示す電気回
路図である。

【図３】従来から用いられている湿度検出装置の原理的
構成を示す電気回路図である。

【符号の説明】

１５ 増幅回路 ２５ マイクロコンピュータ ２６ 出力補正回路 Ｒ１，Ｒ２ サーミスタ Ｒ３，Ｒ４ 抵抗 Ｒ１０〜Ｒ１６ 出力補正回路を構成する抵抗 Ｖ_REF 基準電位 Ｖ_DET 検出電位 Ｐ₀ 〜Ｐ₆ 出力ポート Ｐ_IN 入力ポート

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) G01N 27/00 - 27/24 F24C 7/02 325

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】基準電位と、湿度に応じて変化する検出電
   位との電位差を増幅回路で増幅して出力するようにした
   湿度検出装置であって、 上記基準電位を変化させて、上記増幅回路の初期出力が
   所定範囲内の値となるように調整するための出力補正回
   路と、 この出力補正回路による上記増幅回路の初期出力の調整
   後に、上記基準電位を所定電圧幅だけ変化させる手段
   と、 上記所定電圧幅の基準電位の変化に伴う上記増幅回路の
   出力の変化量を検出する手段と、 上記増幅回路の出力の変化量が、上記所定電圧幅に対応
   する値から逸脱しているときには、当該湿度検出装置が
   異常であるものと判断する手段とを含むことを特徴とす
   る湿度検出装置。