(57)【要約】本発明はボロマトリック湿度センサと、これを適用した調理器及びその制御方法に関する。このために、本発明は、二つの正特性ボロマトリック減温素子からなり、湿度をより正確に検出できるボロマトリック湿度センサを提供する。そして、排気口の先端に備えられ排気空気の流動方向を変換させるブラケットの一方の前記ボロマトリック湿度センサが装着され、調理室の湿度を正確に検出できる調理機器を提供すると共に、飲食物のラップ使用の有無にともない料理時間を調節することのできる調理機器の制御方法を提供する。
2004514881.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ケースと、
前記ケース内に備えられ、所定の位置に水蒸気を流入する第１検出孔が形成されたステムと、
前記ステムの上部に結合され、区画された空間を形成するキャップと、
前記第１検出孔が形成された空間に備えられ、温度に従って抵抗値が変化する湿度感知ボロマトリック減温素子と、
前記第１検出孔が形成されていない空間に備えられ、温度に従って抵抗値が変化する温度補償ボロマトリック減温素子と、
前記ボロマトリック減温素子に連結され信号を伝達し、ノイズを防止するシールドワイヤとからなるボロマトリック湿度センサ。
【請求項２】
前記ボロマトリック減温素子はウェーハ上にパターンされた形状であって、温度変化に対して抵抗が線形的に比例する正特性ボロマトリック減温素子であることを特徴とする請求項１に記載のボロマトリック湿度センサ。
【請求項３】
前記ボロマトリック減温素子は、シールドワイヤに連結されるとともに、ステムを貫通する３つのリードピンによってそれぞれ一つずつ連結され、残り一つのリードピンに共通に連結されることを特徴とする請求項２に記載のボロマトリック湿度センサ。
【請求項４】
前記ケースは、キャップとステムを支持する部材を、前記ステムの開放された面に向かうように支持する後方ケースと、その後方ケースより幾分小さく、前記支持部材を押圧して固定する前方ケースとからなることを特徴とする請求項３に記載のボロマトリック湿度センサ。
【請求項５】
前記前方ケースのステムと対向する面には、水蒸気を流入する多数の第２検出孔が正方向に形成されることを特徴とする請求項４に記載のボロマトリック湿度センサ。
【請求項６】
前記第２検出孔は前方ケースの中心から所定の間隔離隔した部分に形成されることを特徴とする請求項５に記載のボロマトリック湿度センサ。
【請求項７】
前記ボロマトリック湿度センサは、
湿度感知ボロマトリック減温素子の出力電圧を反転（−）端子に入力され、既設定された基準電圧を非反転（＋）端子に入力され、その差を増幅して出力する増幅部と、
前記増幅部の非反転（＋）端子に基準電圧を印加するための可変抵抗と、
前記可変抵抗に一端が連結され、他端は前記温度補償ボロマトリック減温素子に連結された抵抗とを含む回路を構成することを特徴とする請求項１に記載のボロマトリック湿度センサ。
【請求項８】
前記湿度感知ボロマトリック減温素子と抵抗とが互いに対応し、前記温度補償ボロマトリック減温素子と可変抵抗とも互いに対応してブリッジ回路を構成することを特徴とする請求項７に記載のボロマトリック湿度センサ。
【請求項９】
ボディの内部に飲食物を納めることができる空間が形成された調理室と、
飲食物を加熱するための熱源を提供するマグネトロンと、
前記調理室の内部に空気を循環させるファンと、
前記ファンの作用で調理室内の空気を外部に排出する排気口の先端に備えられ、排気空気の流動方向を変換させる‘┐’状のブラケットと、
前記ブラケットの排気口と対向する面の所定の位置に前記前方のケースが挿入されるボロマトリック湿度センサと、
前記マグネトロンとファンの負荷、及び前記ボロマトリック湿度センサの信号を調節するマイコンとを含む請求項１又は請求項８に記載のボロマトリック湿度センサを適用した調理機器。
【請求項１０】
前記ボディの前方ケースと対向する部分に、排気空気の流動速度を上昇させるために前記前方ケース側に突出したエンボシング部が形成されたことを特徴とする請求項９に記載のボロマトリック湿度センサを用いた調理機器。
【請求項１１】
前記マイコンでマグネトロンを発振させると同時に、前記ボロマトリック湿度センサが湿度検出を行った後、該当センサの出力値（Ｖｓ）に従って初期値（Ｖｒｅｆ）を設定する段階と、
前記設定されたセンサの初期値（Ｖｓ）がメニュー別のセンサ出力値に到達する時間を用いて遅延運転時間を算出する段階と、
前記遅延運転時間の算出後、ラップが使用されているか否かを判別するために前記ボロマトリック湿度センサを介して既設定されたサンプリングタイムの周期でセンサの出力変化量（Ｖｌａｐ）を検出する段階と、
前記出力変化量（Ｖｌａｐ）の検出後、暖めキーが入力されているかどうかを判断する段階と、
前記判断段階で暖めキーが選択された場合、選択された暖めキーの温度に該当する電圧変化が前記ボロマトリック湿度センサを介して検出されるまでに料理を行った後、前記マグネトロン発振、及びファン駆動を停止する段階と、
前記判断段階で暖めキーが選択されていない場合、前記出力変化量（Ｖｌａｐ）が既設定された一定の常数（ｋ）以上であるかどうかを判断して、前記遅延運転時間を調節して料理を行う段階とを含むことを特徴とする請求項９に記載の調理機器の制御方法。
【請求項１２】
前記出力変化量（Ｖｌａｐ）が一定の常数（ｋ）以上である場合、ラップに包まれた料理と判断して、前記遅延運転時間より長い設定時間の間にマグネトロンの発振、及びファンの駆動を行うことを特徴とする請求項１１に記載の調理機器の制御方法。
【請求項１３】
前記出力変化量（Ｖｌａｐ）が一定の常数（ｋ）以下である場合、ラップに包まれていない料理と判断して、前記遅延運転時間の間にマグネトロンの発振、及びファンの駆動を行うことを特徴とする請求項１１記載の調理機器の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
（技術分野）
本発明は温度変化に抵抗が線形的に比例する正特性ボロマトリック素子を用いた湿度センサと、前記ボロマトリック湿度センサを適用した調理器及びその制御方法に関する。
【０００２】
（従来の技術）
一般に、高周波を用いて飲食物を加熱する電子レンジは、飲食物の加熱時に発生する水蒸気によって調理室が水蒸気で満ち、ドアの内側面に湯気が曇ったり、又は調理室の内壁面に水滴が付着する現象が発生する。これを防止するために、送風ファンを用いて適正量の乾燥風を調理室の内部に流入させることで、水蒸気を外部に排出する。
【０００３】
このような過程で電子レンジの排気口に排気される空気の湿度を検出する湿度センサを設け、湿度に従って飲食物の加熱程度を検出して自動調理を実現する。
【０００４】
一般の電子レンジに主に使用される湿度センサのうち代表的なものとして、温度変化に従って抵抗が変わるサーミスタ素子を用いた湿度センサがある。
【０００５】
以下、添付の図面を参照してサーミスタ素子を用いた湿度センサ、及びこれを用いた電子レンジの制御方法について詳細に説明する。
【０００６】
まず、図１は従来のサーミスタ方式の湿度センサの素子構造を示す断面図であり、図２は従来のサーミスタ方式の湿度センサの構造を示す正面図及び断面図であり、図３は従来のサーミスタ方式の湿度センサの回路図である。
【０００７】
図１に示すように、サーミスタ方式の湿度センサの素子構造は、ステム１１とキャップ１２によって２つの空間に区画され、その一方の空間には湿度感知サーミスタ１３が備えられ、他方の空間には温度補償サーミスタ１４が備えられる。そして、それぞれのサーミスタ１３、１４はステム１１を貫通するリードピン１５と白金導線１６とで連結され、一つの回路を形成する。
【０００８】
一方、湿度感知サーミスタ１３が形成されるキャップ１２の上部には水蒸気が流入される検出孔１７が形成される。この際、サーミスタ１３、１４は温度が上昇すると抵抗が減少する不特性サーミスタ（Ｎｅｇａｔｉｖｅ Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ（ＮＴＣ） Ｔｈｅｒｍｉｓｔｏｒ）である。
【０００９】
図２に示すように、不特性サーミスタを用いた湿度センサは、内部にサーミスタ１３、１４を固定させる空間が形成される前方ケース１及び後方ケース２と、前方ケース１内に固定され、サーミスタ１３、１４を収容すると同時に温度維持のためのヒートユニット３と、前記素子のリードピンに連結され、素子信号を印加しかつノイズを防止するシールドワイヤ５とで構成されている。そして、前方ケース１及び後方ケース２の外郭部には前記ケースが装着され得る多数の締結孔が形成される。
【００１０】
一方、図３に示すように、サーミスタ方式の湿度センサは、湿度感知サーミスタ１３と、その湿度感知サーミスタ１３に直列に連結され、湿度感知サーミスタ１３の抵抗変動に従う電圧変化を補償するための温度補償サーミスタ１４と、湿度感知サーミスタ１３の出力電圧を反転（−）端子に入力され、非反転（＋）端子に入力される電圧との差を増幅して出力する増幅部１００と、湿度感知サーミスタ１３の抵抗変動にしたがって発生する出力電圧に相応する電圧変動分を出力して、増幅部１００の非反転（＋）端子に印加する可変抵抗（ＶＲ）とで回路を構成する。
【００１１】
このように構成されたサーミスタ方式の湿度センサは、水蒸気がステム１１に形成された検出孔１７を通じて湿度感知サーミスタ１３に流入する場合、湿度感知サーミスタ１３と温度補償サーミスタ１４との温度差によって抵抗の差異が発生し、これを用いて湿度を検出する。
【００１２】
一方、サーミスタ方式の湿度センサを適用した料理機器の自動調理のための制御方法を説明する。
【００１３】
まず、図４は従来のサーミスタ方式の湿度センサを適用した調理機器の制御方法を示す流れ図である。
【００１４】
図３及び図４に示すように、まず、ユーザが飲食物を所望する状態に料理するため調理機器の料理設定モードを選択すると、該当調理機器は既設定された送風時間の間にファン（図示せず）を駆動させ送風し（Ｓ１０）、該送風が終了しているかどうかを判断する（Ｓ１１）。
【００１５】
その判断の結果（Ｓ１１）、送風が終了した場合、マグネトロン（図示せず）を発振させ、ファンを続けて駆動させる（Ｓ１３）。
【００１６】
ここで、マグネトロンを発振させることで発生する調理機器内の湿度変化量は湿度感知サーミスタが感知する。
【００１７】
即ち、マグネトロンが発振して発生する調理機器内の水蒸気によって湿度感知サーミスタ１３の抵抗値が変わり、これによって出力電圧もまた変動する。ついで、湿度感知サーミスタ１３の出力電圧（Ｖ１）は増幅部１００の反転（−）端子に入力される。
【００１８】
ここで、ゼロバランスが完了しているかどうかを判断する（Ｓ１４）。
【００１９】
即ち、マグネトロンを発振させると同時に、増幅部１００の非反転（＋）端子に入力される電圧（Ｖ２）が反転（−）端子に印加される電圧（Ｖ１）と同一となるように可変抵抗（ＶＲ）を可変させることで、ゼロバランスになるようにする。これにより、増幅部１００の出力電圧、つまり、センサ出力値（Ｖ０）を初期化することができる。
【００２０】
次に、ゼロバランスが完了すると（Ｓ１４）、増幅部１００から出力されるセンサ出力値（Ｖ０）が初期値（Ｖｒｅｆ）に設定されているかどうかを判断する（Ｓ１５）。
【００２１】
その判断の結果（Ｓ１５）、センサ出力値（Ｖ０）が初期値（Ｖｒｅｆ）に設定された場合、設定されたセンサ初期値対比メニュー別に発生する電圧変化（ΔＶ）に到達しているかどうかを判断する（Ｓ１６）。
【００２２】
即ち、センサ出力値（Ｖ０）を初期値（Ｖｒｅｆ）に設定した後、ユーザが選択したメニューに従う電圧とセンサ初期値（Ｖｒｅｆ）の差による電圧変化（ΔＶ）が存在し、該当電圧変化（ΔＶ）にセンサ出力値（Ｖ０）が到達しているかどうかを判断する。
【００２３】
その判断の結果（Ｓ１６）、センサ出力値（Ｖ０）がセンサ初期値（Ｖｒｅｆ）対比メニュー別の電圧変化（ΔＶ）に到達すると、該当電圧変化（ΔＶ）に到達する時間（Ｔ１）を計算して、遅延運転時間（Ｔ２）を算出する（Ｓ１７）。
【００２４】
次に、遅延運転時間（Ｔ２）の間にマグネトロンを発振させ、ファンを駆動させて該当飲食物を料理した後、前記マグネトロンとファンの駆動を停止する（Ｓ１８）。
【００２５】
一方、センサ出力値（Ｖ０）がセンサ初期値（Ｖｒｅｆ）に設定されていない場合、マグネトロンの既設定された発振時間が経過しているかどうかを判断する（Ｓ１９）。
【００２６】
その判断の結果（Ｓ１９）、その発振時間が経過していれば該当センサ初期値（Ｖｒｅｆ）を設定し（Ｓ２０）、現在の電圧変化（ΔＶ）の到達時間を１秒増加（Ｓ２１）させた後、センサ初期値（Ｖｒｅｆ）対比メニュー別に発生する電圧変化（ΔＶ）に到達しているかどうかを判断する（Ｓ２２）。
【００２７】
その判断の結果（Ｓ２２）、メニュー別の該当電圧変化（ΔＶ）に到達していない場合、現在の電圧変化（ΔＶ）の到達時間を１秒増加させる段階（Ｓ２１）に復帰する。反面、メニュー別の該当電圧変化（ΔＶ）に到達した場合、電圧変化（ΔＶ）に到達する時間（Ｖ１）を計算して、遅延運転時間（Ｔ２）を算出する段階（Ｓ１７）を行う。
【００２８】
一方、その判断の結果（Ｓ１６）、センサ出力値（Ｖ０）がセンサ初期値（Ｖｒｅｆ）対比メニュー別の該当電圧変化（ΔＶ）に到達していない場合、現在の電圧変化（ΔＶ）の到達時間をメニュー別の該当電圧変化に到達するまで１秒ずつ増加させる段階（Ｓ２１）を行う。
【００２９】
結局、調理機器内の湿度変化はサーミスタ方式の湿度センサから出力されるセンサ出力値（Ｖ０）により現れる。
【００３０】
一方、図５は従来のサーミスタ方式の湿度センサの素子特性を示すグラフであって、不特性サーミスタ素子は温度変化に従う抵抗が非線形的に変わる特性を有する。即ち、不特性サーミスタ素子は、温度が上昇すると抵抗が減少する非線形かつ反比例の関係にあり、結局、センサ出力値が非線形的に変わるので、湿度変化に対する温度の予測が困難であるという短所が提起される。
【００３１】
これにより、従来のサーミスタ方式の湿度センサを調理機器の排気口などに装着して調理室内の湿度を検出する場合、湿度の検出が正確に行われにくい。
【００３２】
結局、マイコンで飲食物の調理程度を正確に把握できず、これによってマグネトロンの出力程度やファンの駆動可否を正確に制御することができない。
【００３３】
特に、飲食物を一定の温度で暖める機能が選択された場合、このような短所は更に影響し、ユーザが所望する温度で適切に暖め機能を行いにくい問題がある。
【００３４】
そして、従来のサーミスタ方式の湿度センサを適用した調理機器の場合、飲食物のラップの使用の有無に従うセンサ出力値の変化が検出されず、ラップ使用に従う料理時間の調節が不可能である。即ち、ラップによって包まれた飲食物は料理時間が更に要求されるにも拘らず、ラップに包まれていない場合と同一の料理時間が適用されるため、ユーザが所望する料理状態が得られない。
【００３５】
一方、従来のサーミスタ方式の湿度センサは、素子間の熱的平衡を維持するために、その素子を包むキャップとステムを２重に備え、その素子をヒータユニットに挿入した後、ヒータユニットをケースに溶接して固定する。そして、このような湿度センサを調理機器のブラケットなどに設置するとき、そのケースとブラケットとの間に熱的接触がうまく行われ得る様に考慮すべきである。
【００３６】
結局、このような条件は湿度センサの製作工程を複雑にし、調理機器などに組み立てる過程を困難にする原因となる。
【００３７】
（発明の開示）
そこで、本発明の目的は、線形特性を有するボロマトリック素子を用いて湿度を正確に検出できると共に、製作の簡単なるボロマトリック湿度センサを提供することにある。
【００３８】
本発明の他の目的として、調理室内の湿度を正確に検出できる位置に前記ボロマトリック湿度センサが備えられたボロマトリック湿度センサを適用した調理機器を提供する。
【００３９】
本発明のさらに他の目的として、ボロマトリック湿度センサを用いて、ユーザが所望する最上の料理を行える調理機器の制御方法を提供する。
【００４０】
上記目的を達成するために、本発明によるボロマトリック湿度センサは、ケースと、前記ケース内に備えられ、所定の位置に水蒸気を流入する第１検出孔が形成されたステムと、前記ステムの上部に結合され、区画された空間を形成するキャップと、前記第１検出孔が形成される空間に備えられ、温度に従って抵抗値が可変する湿度感知ボロマトリック減温素子と、前記第１検出孔が形成されていない空間に備えられ、温度に従って抵抗値が可変する温度補償ボロマトリック減温素子と、前記ボロマトリック減温素子に連結され信号を伝達し、ノイズを防止するシールドワイヤとからなる。
【００４１】
この際、前記ボロマトリック減温素子はウェーハ上にパターンされた形状であって、温度変化に抵抗が線形的に比例する正特性ボロマトリック減温素子である。
【００４２】
そして、前記ボロマトリック減温素子はシールドワイヤと連結されると同時に、ステムを貫通する３つのリードピンによってそれぞれ一つずつ連結され、残り一つのリードピンにより共通に連結される。
【００４３】
そして、前記ケースはキャップとステムを支持する部材が前記ステムが開放された面に向かうように支持される後方ケースと、その後方ケースより多少小さい大きさで前記支持部材を押して固定させる前方ケースとからなる。
【００４４】
この際、前記前方ケースのステムと対向する面には水蒸気が流入される多数の第２検出孔が正方向に形成され、前記第２検出孔は前方ケースの中心から所定の間隔離隔した部分に形成される。
【００４５】
一方、前記ボロマトリック湿度センサは湿度感知ボロマトリック減温素子の出力電圧を反転（−）端子に入力され、既設定された基準電圧を非反転（＋）端子に入力され、その差を増幅して出力する増幅部と、前記増幅部の非反転（＋）端子に基準電圧を印加するための可変抵抗と、前記可変抵抗に一端が連結され、他端は前記温度補償ボロマトリック減温素子に連結される抵抗とを含めて回路を構成する。
【００４６】
この際、前記湿度感知ボロマトリック減温素子と抵抗とが互いに対応し、前記温度補償ボロマトリック減温素子と可変抵抗とも互いに対応してブリッジ回路を構成する。
【００４７】
一方、前記ボロマトリック湿度センサを適用した調理機器は、ボディの内部に飲食物が納められる空間が形成される調理室と、飲食物を加熱するための熱源を提供するマグネトロンと、前記調理室の内部に空気を循環させるファンと、前記ファンの作用で調理室内の空気が外部に排出される排気口の先端に備えられ、排気空気の流動方向を変換させる‘┐’状のブラケットと、前記ブラケットの排気口と対向する面の所定の位置に前記前方のケースが挿入されるボロマトリック湿度センサと、前記マグネトロンとファンの負荷、及び前記ボロマトリック湿度センサの信号を調節するマイコンとを含む。
【００４８】
この際、前記ボディの前方ケースと対向する部分に、排気空気の流動速度を上昇させるために前記前方ケース側に突出したエンボシング部が形成される。
【００４９】
一方、前記ボロマトリック湿度センサを適用した調理機器の制御方法は、前記マイコンでマグネトロンを発進させると同時に、前記ボロマトリック湿度センサが湿度検出を行った後、該当センサの出力値（Ｖｓ）に従って初期値（Ｖｒｅｆ）を設定する段階と、前記設定されたセンサの初期値（Ｖｓ）がメニュー別のセンサ出力値に到達する時間を用いて遅延運転時間を算出する段階と、前記遅延運転時間の算出後、ラップの使用の有無を判別するために前記ボロマトリック湿度センサを介して既設定されたサンプリングタイムの周期でセンサの出力変化量（Ｖｌａｐ）を検出する段階と、前記出力変化量（Ｖｌａｐ）の検出後、暖めキーが入力されているかどうかを判断する段階と、前記判断段階で暖めキーが選択された場合、選択された暖めキーの温度に該当する電圧変化が前記ボロマトリック湿度センサを介して検出されるまでに料理を行った後、前記マグネトロン発振、及びファン駆動を停止する段階と、前記判断段階で暖めキーが選択されていない場合、前記出力変化量（Ｖｌａｐ）が既設定された一定の常数（ｋ）以上であるかどうかを判断して、前記遅延運転時間を調節して料理を行う段階とを含む。この際、前記出力変化量（Ｖｌａｐ）が一定の常数（ｋ）以上である場合、ラップ（ｌａｐ）が包まれた料理と判断して、前記遅延運転時間より長い設定時間の間にマグネトロンの発振、及びファンの駆動を行う。
【００５０】
その反面、前記出力変化量（Ｖｌａｐ）が一定の常数（ｋ）以下である場合、ラップが包まれていない料理と判断して、前記遅延運転時間の間にマグネトロンの発振、及びファンの駆動を行う。
【００５１】
（発明を実施するための最良の形態）
以下、本発明の好ましい実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００５２】
まず、図６は本発明によるボロマトリック湿度センサの構造を示す部分切開図及び平面図である。
【００５３】
図６に示すように、本発明の望ましい実施形態によるボロマトリック湿度センサは、大きく分けて内部に取り付けられる素子などを保護するケース２１、２２と、前記ケース内にステムとキャップとからなり、素子を収容する素子部３０と、前記ケースを介して素子部に連結され、ノイズを防止するシールドワイヤとからなる。
【００５４】
一方、図７は本発明によるボロマトリック湿度センサの素子構造を示す断面図である。
【００５５】
図７に示すように、素子部３０の外形は水蒸気を流入する第１感知孔３７が形成されるステム３１と、そのステムの上部に結合され、区画された空間を形成するキャップ３２とからなる。その空間は隔壁３２ａによりステムに形成された第１検出孔３７と連通する空間３２ｂと、第１検出孔に対して閉鎖された空間３２ｃとで分けられる。
【００５６】
この際、第１検出孔３７が形成された空間３２ｂには湿度感知のためのボロマトリック減温素子３３が備えられ、第１検出孔が形成されていない空間３２ｃには温度補償のためのボロマトリック減温素子３４が備えられる。
【００５７】
ボロマトリック減温素子３３、３４は共通したウェーハ３８上にパターンされたものであって、温度の変化に抵抗が線形比例する正特性ボロマトリック素子である。即ち、減温素子３３、３４は温度が上昇すると抵抗が線形的に上昇し、温度が減少すると抵抗も線形的に減少する。
【００５８】
そして、減温素子３３、３４はリードピンによって一つの回路を形成する。そのリードピンは全部で３つあり、それぞれシールドワイヤ２５から分岐したワイヤに連結され、ステム２１とキャップ２２を貫通して減温素子に接続する。リードピンのうち一つ３５ｂは湿度感知ボロマトリック減温素子３３に接続し、他の一つ３５ｃは温度補償ボロマトリック減温素子３４に接続し、残りの一つ３５ａは共通端子として湿度感知ボロマトリック減温素子３３と温度補償ボロマトリック減温素子３４とに接続する。
【００５９】
以下、素子部３０を収容するケースの形状を具体的に説明する。
【００６０】
図６に示すように、ケースは円筒状の前方ケース２１と後方ケース２２とからなり、素子部３０は別途の支持部材２３によってケース内に固定される。この際、支持部材２３は減温素子を収容しているキャップとステムを支持して、ケース２１、２２に固定されるようにするものであり、従来のように熱的平衡を考慮したヒットユニットが使用される必要はない。
【００６１】
支持部材２３はステムが前方ケース２１に向かう形で、つまり、第１検出孔が前方ケースに向かう形で後方ケース２２に形成された段部にかかり、後方ケース２２の前面に前方ケース２１が支持部材２３を押しながら結合される。この際、図面に示していないが、前方ケース２１は後方ケース２２よりやや小さいサイズで、後方ケースとの結合時に後方ケースの段部にかかっている支持部材２３を押して固定させる。
【００６２】
そして、前方ケース２１のステムと対向する面には水蒸気を流入する多数の第２検出孔２６が正方向に形成される。即ち、第２検出孔２６はステムに形成された第１検出孔と互いに対向しているため、ケースを通して流入した水蒸気が素子部内に流入しやすいだけでなく、湿度センサの取り付け位置に従う減度差を最大限減らすことができる。
【００６３】
この際、第２検出孔２６は前方ケース２１の中心を離れた部分に形成されることが望ましい。これは、水蒸気を含む空気の直接的な散乱から素子を保護するためである。一例として、第２検出孔２６は前方ケース２１の円周部分に９０°の角度で四つが互いに離隔して形成される。
【００６４】
一方、前方ケース２１と後方ケース２２の外周縁にはケースを装着可能な多数の締結孔２７が形成される。
【００６５】
このように構成されたボロマトリック湿度センサは、水蒸気を含む空気が第２検出孔２６を通して流入し、ついで、第１検出孔３７を通して湿度感知ボロマトリック減温素子３３が備えられた空間に流入する。従って、湿度感知ボロマトリック減温素子３３は水蒸気を含む空気の温度の影響を受け、温度感知ボロマトリック減温素子３４は周囲空気の温度の影響を受ける。
【００６６】
結局、水蒸気を含む空気は周囲の空気より温度が低いため、湿度感知ボロマトリック減温素子３３の抵抗は温度補償ボロマトリック減温素子３４の抵抗より小さく、その抵抗差を用いて湿度を検出する。
【００６７】
以下、ボロマトリック湿度センサの湿度検出のための回路をより具体的に説明する。
【００６８】
図８は本発明によるボロマトリック湿度センサの回路図である。
【００６９】
図８に示すように、ボロマトリック湿度センサは湿度感知ボロマトリック減温素子３３、および温度補償ボロマトリック減温素子３４と、湿度感知ボロマトリック減温素子３３から検出される湿度に該当する出力電圧を反転（−）端子に入力され、既設定された基準電圧を非反転（＋）端子に入力されて、その差を増幅して出力する増幅部１００と、増幅部１００の非反転（＋）端子に基準電圧を印加するための可変抵抗ＶＲと、その可変抵抗ＶＲに一端が連結され、他端は温度補償ボロマトリック減温素子３４に連結される抵抗Ｒとを含めて回路を構成する。
【００７０】
この際、ボロマトリック湿度センサの回路は湿度感知ボロマトリック減温素子３３と抵抗Ｒとが互いに対応して位置し、温度補償ボロマトリック減温素子３４と可変抵抗ＶＲとが互いに対応して位置するブリッジ回路である。
【００７１】
一方、上述したような回路構造を有するボロマトリック湿度センサの具体的な作用に対しては後述する。
【００７２】
図９は本発明によるボロマトリック湿度センサの素子特性を示すグラフであって、縦軸は抵抗を示し、横軸は温度を示す。
【００７３】
図９に示すように、本発明によるボロマトリック湿度センサは温度変化に従う抵抗の変化が線形的に比例することが分かる。これはボロマトリック湿度センサが正特性ボロマトリック素子を用いるためであり、結局、従来に使用されていたサーミスタ素子とは異なって、温度の変化に従う抵抗の変化が線形的に比例するため、温度変化に従う抵抗の予測が容易であり、湿度をより正確に検出することができる。
【００７４】
一方、上述したようなボロマトリック湿度センサを適用した調理機器について説明する。
【００７５】
まず、図１０は本発明によるボロマトリック湿度センサを調理機器に装着した態様を示す構成図である。
【００７６】
図１０に示すように、本発明による調理機器は、ボディ４１の内部に飲食物が納められる空間が形成される調理室（図示せず）と、各種の機器が装着される電装室（図示せず）とが備えられる。そして、その前場室内には飲食物を加熱するための熱源を提供するマグネトロン（図示せず）と、その調理室の内部に空気を循環させるためのファン（図示せず）などが備えられる。
【００７７】
そして、マグネトロンとファンの負荷、及びボロマトリック湿度センサの信号を調節するマイコン（図示せず）が備えられる。
【００７８】
一方、前記ボディ４１の一方にはファンの作用で調理室内の空気が外部に排出される排気口４２が備えられ、その排気口の先端に排気空気の流動方向を変換させると同時にボロマトリック湿度センサが装着される‘┐’状のブラケット５０が備えられる。
【００７９】
この際、ブラケット５０はボディ４１の一方面と共に排気空気の流れが直角に折れるよう‘┐’状を有した折り曲げ板であって、ブラケットの所定の位置にボロマトリック湿度センサの前方ケース２２が流路上に突出するように挿入される。従って、前方ケース２２に形成された第２検出孔２６はブラケット５０の排気口と対向する面に位置する。
【００８０】
従って、排気空気は排気口４２を通過しながらブラケット５０によって流動が活発となり、結局、第２検出孔２６を通した排気空気の流入が円滑になるので、センサの減度を向上させる。
【００８１】
一方、センサ減度を更に向上させるために、ボディ４１の前方ケース２２と対向する部分にその前方ケース側に突出するエンボシング部４３を形成することが好ましい。即ち、エンボシング部４３は排気空気が通過する流路の断面積を減少させるもので、これによって排気空気の流速が速くなり、減度を向上させることができる。
【００８２】
一方、第２検出孔２６を通して流入された排気空気は第１検出孔を通して素子部に流入され、湿度感知ボロマトリック減温素子に影響を与え、結局、湿度感知ボロマトリック減温素子と温度補償ボロマトリック減温素子との抵抗差が発生する。これにより、マイコンでは抵抗差を用いて湿度を検出し、調理室内の飲食物の調理程度を把握してマグネトロンなどを制御する。
【００８３】
以下、このボロマトリック湿度センサを適用した調理機器の制御方法を説明する。
【００８４】
まず、図１１Ａ及び図１１Ｂは本発明によるボロマトリック湿度センサを適用した調理機器の制御方法を示す流れ図であり、図１２は本発明による調理機器の動作時にボロマトリック湿度センサの出力値や所要時間を示すグラフである。この際、図１２の縦軸はセンサ出力値を示し、横軸は時間を示すが、この横軸には各制御段階が表示される。そして、この横軸の下端にマグネトロンとファンの駆動可否が表示される。
【００８５】
図１１Ａ、１１Ｂ及び図１２に示すように、まず、ユーザが料理モードを選択すると、マイコンでファンに電源を印加して、既設定された送風時間（Ｓ１）の間に駆動させ、調理室内の残余排気空気を送風する（Ｓ１００）。
【００８６】
次に、その送風の終了可否を判断する（Ｓ１１０）。その判断の結果（Ｓ１１０）送風が完了していない場合、現在の送風時間を１秒増加（Ｓ１２０）させた後、その送風段階（Ｓ１００）に復帰して該当段階を行う。
【００８７】
一方、その判断の結果（Ｓ１１０）送風が完了した場合、マイコンでマグネトロンに電源を印加して発振させ、放熱のためにファンを続けて駆動させる（Ｓ１３０）。
【００８８】
次に、マグネトロン発振と同時にボロマトリック湿度センサを介して調理室内の湿度変化に従うセンサ出力値を初期化する。
【００８９】
上記過程を詳述するために、図８を参照すると、まず、調理室から排気された空気が第１検出孔及び第２検出孔を通して湿度感知ボロマトリック減温素子に流入し、水蒸気を含む排気空気の温度に該当する抵抗により発生する電圧（Ｖ１００）を出力する。出力電圧（Ｖ１００）は増幅部１００の反転（−）端子に入力される。この際、湿度感知ボロマトリック減温素子と並列連結された可変抵抗（ＶＲ）を可変させ、出力電圧と同一の基準電圧（Ｖ２００）が増幅部１００の非反転（＋）端子に入力されるようにする。
【００９０】
ついで、増幅部では非反転端子に入力された基準電圧（Ｖ２００）と反転端子に入力された出力電圧（Ｖ１００）との差に該当する電圧を増幅させ、この値がセンサ出力値（Ｖｓ）となる。
【００９１】
結局、センサ出力値（Ｖｓ）は増幅部１００から出力される電圧変化量であり、この値で該当調理室内の湿度を感知できる。この際、可変抵抗（ＶＲ）を調節して湿度感知ボロマトリック減温素子３３の出力電圧と同一の基準電圧が設定されると、増幅部１００での電圧差は存在せず、センサは初期化する。この状態をゼロバランスといい、この際のセンサ出力値（Ｖｓ）は初期値（Ｖｒｅｆ）となる。
【００９２】
上述した過程に従ってゼロバランスの完了可否を判断する（Ｓ１４０）。
【００９３】
その判断の結果（Ｓ１４０）、ゼロバランスが完了した場合、増幅部１００から出力されるセンサ出力値（Ｖｓ）が初期値（Ｖｒｅｆ）に設定されているかどうかを判断する（Ｓ１５０）。
【００９４】
その判断の結果（Ｓ１５０）、センサ出力値（Ｖｓ）が初期値（Ｖｒｅｆ）に設定された場合、そのセンサ出力値が初期値対比メニュー別の電圧変化（ΔＶ）に到達しているかどうかを判断する（Ｓ１６０）。
【００９５】
即ち、ユーザが選択した各メニュー別にセンサ初期値（Ｖｒｅｆ）に対する電圧変化が設定されており、ゼロバランス以後のセンサ出力値がその電圧変化に到達しているかどうかを判断する。
【００９６】
次に、その判断の結果（Ｓ１６０）、センサ出力値（Ｖｓ）がセンサ初期値（Ｖｒｅｆ）対比メニュー別に発生する電圧変化（ΔＶ）に到達した場合、電圧変化（ΔＶ）に到達する時間（Ｔ１）を計算して遅延運転時間（Ｔ２）を算出する（Ｓ１７０）。遅延運転時間は次のように算出する。
Ｔ２＝Ｔ１ｘα
ここで、αは分量補償係数である。
【００９７】
一方、センサ出力値（Ｖｓ）が初期値（Ｖｒｅｆ）に設定されていない場合、マグネトロン発振後に既設定された発振時間（Ｓ２）が経過しているかどうかを判断する（Ｓ１８０）。
【００９８】
その判断の結果（Ｓ１８０）、マグネトロン発振後に既設定された発振時間（Ｓ２）が経過した場合、この際のセンサ出力値（Ｖｓ）を初期値（Ｖｒｅｆ）に設定し（Ｓ１９０）、現在の電圧変化（ΔＶ）の到達時間を１秒増加させる（Ｓ２００）。次に、到達時間が１秒増加した現在の電圧変化（ΔＶ）が、ユーザが選択したメニュー別の電圧変化（ΔＶ）に到達しているかどうかを判断する（Ｓ２１０）。
【００９９】
その判断の結果（Ｓ２１０）、現在の電圧変化が初期値対比メニュー別の電圧変化（ΔＶ）に到達した場合、その到達時間（Ｔ１）を計算して遅延運転時間（Ｔ２）を算出する（Ｓ１７０）。
【０１００】
一方、その判断の結果（Ｓ２１０）、現在の電圧変化が初期値対比メニュー別の電圧変化（ΔＶ）に到達していない場合、現在の電圧変化の到達時間を１秒増加させる段階（Ｓ２００）に復帰して該当段階を行う。
【０１０１】
次に、遅延運転時間の算出後、ラップの使用の有無を判別するために、ボロマトリック湿度センサを介して既設定されたサンプリングタイム周期でセンサの出力変化量（Ｖｌａｐ）を検出する（Ｓ２２０）。この際、サンプリングタイム周期は調理室内のターンテーブル回転周期を用いる。
【０１０２】
例えば、ターンテーブルが１回転するごとにセンサ出力値を検出し、それらの差を求めることで、出力変化量（Ｖｌａｐ）を検出することができる。
【０１０３】
次に、出力変化量（Ｖｌａｐ）の検出後、ユーザによる暖めキーの入力可否を判断する（Ｓ２３０）。その判断の結果（Ｓ２３０）、ユーザが暖めキーを入力した場合、飲食物の暖め温度に相応する電圧変化（ΔＶ１）を設定する（２７０）。
【０１０４】
続いて、ボロマトリック湿度センサを介して検出されるセンサ出力値（Ｖｓ）が電圧変化（ΔＶ１）に到達しているか否かを判断し（Ｓ２８０）、その判断の結果、センサ出力値が前記電圧変化に到達した場合、マグネトロンの発振とファンの駆動を停止させ、料理を終了する（Ｓ２９０）。
【０１０５】
一方、図１３は本発明による調理機器で飲食物の温度に従うセンサの出力値を示すグラフで、縦軸はセンサ出力値を示し、横軸は温度を示す。
【０１０６】
図１３に示すように、本発明による調理機器は飲食物の温度と電圧変化が１：１に対応しており、その関係は一定の区間で線形的であることが分かる。
【０１０７】
したがって、ユーザが所望の設定温度で暖めキーを入力した場合、その設定温度に該当する電圧変化（ΔＶ１）がマイコン内に格納された後、センサ出力値（Ｖｓ）が該当電圧変化に到達するとき料理を終了する。
【０１０８】
したがって、本発明による調理機器はユーザが暖め設定温度を多様に調節することができ、その暖め設定温度に従うボロマトリック湿度センサの電圧が線形的に変化するので、飲食物の暖め程度をより正確に調節可能である。
【０１０９】
一方、ユーザが暖めキーを入力していない場合、飲食物にラップが包まれているかどうかを判断するために、サンプリングタイム周期で検出されたセンサの出力変化量（Ｖｌａｐ）を既設定された一定の常数（ｋ）と比較する（Ｓ２４０）。
【０１１０】
図１４は本発明による調理機器でラップの使用の有無に従うセンサ出力値を示すグラフであって、縦軸はセンサ出力値を示し、横軸は時間を示す。
【０１１１】
図１４に示すように、飲食物がラップに包まれている場合、センサ出力値（Ｖｓ）がラップに包まれていない場合のセンサ出力値より多少低いことが分かる。そして、ラップに包まれている場合、一定の区間でセンサ出力値（Ｖｓ）の変動が激しいことが拡大した図面から分かる。
【０１１２】
したがって、センサ出力値（Ｖｓ）を一定のサンプリングタイム周期で検出して、その差異の出力変化量（Ｖｌａｐ）を既設定された一定の常数（ｋ）と比較することで、飲食物にラップの使用の有無を判断できる。
【０１１３】
即ち、出力変化量（Ｖｌａｐ）が一定の常数（ｋ）以上である場合、ラップが包まれたものと判断し、出力変化量が一定の常数以下である場合、ラップが包まれていないものと判断する。
【０１１４】
一方、図１５は本発明による調理機器でセンサ出力値に従う料理実行時間を示すグラフであって、 縦軸はセンサ出力値を示し、横軸は時間を示す。
【０１１５】
図１５に示すように、ラップの使用の有無にしたがって料理時間が変わることが分かる。即ち、ラップに包まれていた場合、マグネトロンから発振したマイクロ波の浸透が妨害をうけるので、料理時間が多少増加する。
【０１１６】
したがって、出力変化量（Ｖｌａｐ）が一定の常数（ｋ）以上である場合、既設定された遅延運転時間（Ｔ２）より多少長い新たな遅延運転時間（Ｔ３）の間料理を進行する（Ｓ２５０）。その後、マグネトロンの発振とファンの駆動を停止して料理を終了する（Ｓ２９０）。
【０１１７】
一方、出力変化量（Ｖｌａｐ）が一定の常数（ｋ）以下である場合、既設定された遅延運転時間（Ｔ２）の間料理を進行した後（Ｓ２６０）、同様にマグネトロンの発振とファンの駆動を停止することで料理を終了する（Ｓ２９０）。
【０１１８】
（産業上の利用可能性）
以上で説明したように、本発明によるボロマトリック湿度センサは、温度変化に抵抗が線形的に比例する２つのボロマトリック減温素子を用いて、水蒸気を含む空気と周囲空気との温度差による抵抗の差異を用いることで、従来のサーミスタ方式の湿度センサに比べてより正確に湿度を検出することができる。
【０１１９】
そして、減温素子間の熱的平衡のために、その素子を保護するキャップとステムを二重に備えたり、別途のヒートユニットを備えてケースに溶接固定させる必要がない。したがって、組立が容易で製造工程が簡単となり、生産性を向上させることができる。
【０１２０】
一方、本発明によるボロマトリック湿度センサを適用した調理機器は、調理室を抜け出た排気空気の流動を活発にするブラケットにボロマトリック湿度センサを装着することで、排気空気の湿度をより正確に検出することができる。
【０１２１】
一方、本発明による調理機器の制御方法は、線形出力を有するボロマトリック湿度センサを用いることで、飲食物のラップ使用の有無にしたがって料理時間を調節することができ、ユーザの所望する暖め温度を設定することができる。したがって、最適の条件で料理した飲食物を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
従来のサーミスタ方式の湿度センサの素子構造を示す断面図。
【図２】
従来のサーミスタ方式の湿度センサの構造を示す正面図及び断面図。
【図３】
従来のサーミスタ方式の湿度センサの回路図。
【図４】
従来のサーミスタ方式の湿度センサを適用した調理機器の制御方法を示す流れ図。
【図５】
従来のサーミスタ方式の湿度センサの素子特性を示すグラフ。
【図６】
本発明によるボロマトリック湿度センサの構造を示す部分切開図及び平面図。
【図７】
本発明によるボロマトリック湿度センサの素子構造を示す断面図。
【図８】
本発明によるボロマトリック湿度センサの回路図。
【図９】
本発明によるボロマトリック湿度センサの素子特性を示すグラフ。
【図１０】
本発明によるボロマトリック湿度センサを調理機器に装着したものを示す構成図。
【図１１Ａ】
本発明によるボロマトリック湿度センサを適用した調理機器の制御方法を示す流れ図。
【図１１Ｂ】
本発明によるボロマトリック湿度センサを適用した調理機器の制御方法を示す流れ図。
【図１２】
本発明による調理機器の動作時にボロマトリック湿度センサの出力値や所要時間を示すグラフ。
【図１３】
本発明による調理機器で飲食物の温度に従うセンサ出力値を示すグラフ。
【図１４】
本発明による調理機器でラップの使用の有無に従うセンサ出力値を示すグラフ。
【図１５】
本発明による調理機器でセンサ出力値に従う料理実行時間を示すグラフ。
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図８】
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【図９】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際公開パンフレット】
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2004514881.tif 000015
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【国際調査報告】
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