JP2001264150A - 重量検出装置および電子レンジ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 小型化を可能とし、かつ、特に軽量の調理品
の重量検出時において高性能を発揮することが可能とな
る重量検出装置およびこの重量検出装置を用いた電子レ
ンジを提供する。 【解決手段】 検出すべき重量に応じてスラスト方向に
変位するスラスト変位部材４１，４８，４９と、このス
ラスト変位部材４１，４８，４９の変位量を重量として
換算する重量換算手段とを備え、所定の重量を基準とし
この基準重量より重い領域と軽い領域とで、受ける重量
の同一の変化量に対応するスラスト変位部材４１，４
８，４９の変位量を異ならせることにより、所定の重量
を基準とした重い領域での分解能と軽い領域での分解能
に差を持たせている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、スラスト方向の重
量を検出する重量検出装置およびこの重量検出装置を用
いた電子レンジの改良に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、電子レンジでは、自動調理を行う
ためのセンサとして、温度や重量を測定するセンサが用
いられている。重量センサとしての重量検出装置は、従
来より、静電容量式、圧電素子式など種々な方式が採用
されているが、現在では静電容量式が主流となってい
る。この静電容量による重量検出装置は、ターンテーブ
ル上に載せられた調理品の重量により変位する出力軸
（スラスト軸）の変位量を、静電容量の変化に基づいて
検出するものである。

【０００３】静電容量式の重量検出装置では発振回路を
備え、その可変コンデンサの静電容量を電極間距離で変
化させるような構成となっている。したがって、プリン
ト基板上の配線パターンなどに生じる浮遊容量に影響さ
れるおそれがあり、これに対処するために、一定以上の
静電容量を確保する必要がある。また、部品寸法のバラ
ツキを考慮すると、一定以上の電極間距離が必要とな
る。このため、電極間の対向面積が増大し、装置が大型
化するという問題がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような静電容量方
式の重量検出装置の欠点を解消すべく、本出願人は、出
力軸のスラスト方向への変位に応じて所定量回転する回
転部材に検出用のマグネットを持たせ、回転部材の回転
変位をホール素子で検出することにより重量を検出する
重量検出装置を開発した。この構成は、上述した電極間
の対向面積の確保という技術課題が解消されるため、装
置の小型化に寄与する。

【０００５】しかしながら、いずれの形式の装置におい
ても、出力軸の下降動作をバネの弾力性により支える構
成がとられており、バネの変位（伸縮）量と出力軸のス
ラスト変位量との間には相関関係がある。このような装
置においては、バネのスラスト変位量（伸縮量）を重量
に対して大きくとる、すなわち弾力性を弱くしかつ軸方
向寸法の長いバネを使用すると、重量検出の高分解能化
につながる。

【０００６】しかしながら、上述したようなバネを用い
ると、どうしても装置全体のスラスト方向の寸法が大き
くなってしまう。そのため、上述の各方式の装置では、
装置の大型化を避けるべくそれ程変位量の大きくないバ
ネ（弾性力が強くしかも短いバネ）を使用しているのが
実状である。

【０００７】なお、一般に、調理品の重量検出は、調理
時間の設定のために行うことが多い。例えば、煮込みや
鶏の丸焼き等、重い調理品を調理する場合は、重量検出
の精度が粗く調理時間に誤差が生じたとしても、調理が
完成した際に品物に影響を与えないが、トースト等の軽
い調理品の場合、重量検出の精度が粗いと完成品に多大
な影響を与える。具体的にいえば、重い調理品、すなわ
ち一般的に調理時間に長い時間を有する調理品の調理時
間に１分程度の誤差が生じてもさして影響がないが、２
〜３分程度調理すれば完成する調理品における調理時間
の２０〜３０秒の誤差は命取りとなる。また、調理品に
よっては、重いものであるにも拘わらず、他の調理品よ
り調理時間をシビアに制御しなければならないものも存
在する。

【０００８】そこで本発明は、小型化を可能とし、か
つ、特に軽量の調理品の重量検出時において高性能を発
揮することが可能となる重量検出装置およびこの重量検
出装置を用いた電子レンジを提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の重量検出装置は、検出すべき重量に応じて
スラスト方向に変位するスラスト変位部材と、このスラ
スト変位部材の変位量を重量として換算する重量換算手
段とを備え、所定の重量を基準としこの基準重量より重
い領域と軽い領域とで、受ける重量の同一の変化量に対
応するスラスト変位部材の変位量を異ならせることによ
り、所定の重量を基準とした重い領域での分解能と軽い
領域での分解能に差を持たせている。

【００１０】そのため、高分解能が必要な重量検出領域
におけるスラスト変位部材の変位量を大きくとり、かつ
それ程高分解能が必要でない重量検出領域におけるスラ
スト変位部材の変位量を小さくすることで、検出可能な
最大重量に対するスラスト変位部材の変位量を抑えるこ
とが可能となる。この結果、高分解能を必要とする重量
検出領域の精度を確保しつつ、装置全体を小型化させる
ことが可能となる。

【００１１】また、他の発明は、上述の重量検出装置に
加えて、基準重量より軽い領域におけるスラスト変位部
材の変位量を、基準重量より重い領域における変位量に
比して大きく構成することにより、軽い領域での分解能
を重い領域の分解能より高分解能としている。そのた
め、調理時間を細かく設定する必要がある、トースト等
の軽量な調理品の重量検出を高分解能で行うことが可能
となる。

【００１２】また、他の発明は、上述の重量検出装置に
加えて、受ける重量の同一の変化量に対応するスラスト
変位部材の変位量を重い領域と軽い領域とで異ならせる
手段を、スラスト変位部材のスラスト方向への変位に抗
するように作用する弾性部材で構成し、この弾性部材の
弾性力を重い領域と軽い領域とで異ならせている。

【００１３】このため、上述のような簡単な構成で、高
分解能が必要な重量検出領域の精度を高めつつ、検出可
能な最大重量に対するスラスト変位部材の変位量を抑え
ることが可能となる。

【００１４】また、他の発明は、上述の重量検出装置に
加えて、弾性部材は、外径及び軸方向の各寸法の異なる
複数のコイルバネを半径方向に重なるように配置し、ス
ラスト変位部材の変位量が所定の領域に達するまでの間
は軸方向寸法の大きいコイルバネがスラスト変位部材の
変位に抗するように作用し、次にスラスト変位部材の変
位量が所定の領域に達すると軸方向寸法の大きいコイル
バネ及びこの大きいコイルバネより軸方向寸法の小さい
コイルバネがスラスト変位部材の変位に抗するように作
用するように構成されている。

【００１５】そのため、複数のコイルバネを配置すると
いう簡単な構成で、高分解能が必要な重量検出領域の精
度を高めつつ、検出可能な最大重量に対するスラスト変
位部材の変位量を抑えることが可能となる。加えて、コ
イルバネの端部をスラスト方向変位部材に当接させる構
成とすれば、当接関係が安定する。

【００１６】また、他の発明は、上述の重量検出装置に
加えて、複数のコイルバネの各々のバネ定数が、異なる
数値に設定されている。そのため、軽量域と重量域との
分解能の差を大きく設定したり、あるいは逆に小さく設
定したりすることが可能となる。

【００１７】また、他の発明は、上述の重量検出装置に
加えて、複数のコイルバネは、外径及び軸方向の各寸法
が大きいコイルバネのバネ定数が小さいコイルバネに比
して小さく設定されている。そのため、端面の面積の大
きいコイルを軽量域においてスラスト変位部材に当接さ
せることができるため、一般に精度が必要とされる軽量
域におけるコイルバネとスラスト変位部材との当接関係
をさらに安定化させることができる。

【００１８】また、他の発明は、上述の重量検出装置に
加えて、複数のコイルバネのうちの少なくとも１つの端
部は、スラスト変位部材に溶接固定されている。そのた
め、コイルバネとスラスト変位部材の当接関係をさらに
確実なものとすることが可能となる。

【００１９】また、他の発明は、上述の重量検出装置に
加えて、複数のコイルバネのうちの少なくとも１つの端
部は、複数のコイルバネを収納するケース部の端面に高
粘性グリスにより固定されている。そのため、コイルバ
ネが収納ケース側に確実に固定され、伸縮動作がさらに
安定化する。

【００２０】また、他の発明は、上述の重量検出装置に
加えて、スラスト変位部材のスラスト方向への変位に応
じて所定量回転方向に相対変位する第１及び第２の相対
回転変位部材と、スラスト変位部材及び第１及び第２の
相対回転変位部材を一体的に回転させる回転駆動手段
と、第１及び第２の相対回転変位部材の一体回転を利用
して両者の相対変位量を検出する検出手段を有し、重量
換算手段は第１及び第２の相対回転変位部材の相対変位
量を、重量として換算するものとしている。

【００２１】そのため、重量に対応する変位量を検出す
る検出機構をコンパクトな構成とすることが可能とな
る。具体的には、スラスト変位部材のスラスト変位に応
じて相対回転変位する両相対回転変位部材の外側のスペ
ースにホール素子等の検出手段を配置して両相対回転変
位部材の相対変位を検出する構成をとることにより、従
来の静電容量方式における電極間の対向面積の増大によ
る装置の大型化を防止できる。

【００２２】また、本発明の電子レンジは、ターンテー
ブルに加わる重量に応じてこのターンテーブルをスラス
ト方向に変位可能とするとともに、その変位量に基づい
てターンテーブルに加わる重量を検出する重量検出装置
を有したものであって、重量検出装置として上述した重
量検出装置を設けている。

【００２３】このような重量検出装置をターンテーブル
に載せられる調理品の重量を計測する重量検出装置とし
て用いた電子レンジは、重量検出部分を小型なものとす
ることができ、電子レンジ全体の小型化が図れる。特
に、回転変位部材を、ターンテーブルを回転駆動させる
ための駆動源からの回転力を減速する減速輪列の出力歯
車を兼ねるものとすると、回転駆動手段と重量検出部分
を一体化することができるので、回転駆動手段と重量検
出部分が別々になっている従来のものに比べると、小型
化が図れ、また、組立工数の削減も図れる。加えて、微
妙な調理時間の管理が必要な軽量（特に１ｋｇ以下）の
調理品の重量検出を、高分解能にて対応させることがで
き、より正確な時間での調理が可能となる。

【００２４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態の例を
図１から図８に基づき説明する。この実施の形態では、
重量検出装置を電子レンジに適用した例について説明す
る。電子レンジに適用する場合は、前述したように、調
理品を載せるターンテーブルの変位量を調理品の重量を
示す信号として取り出すものであり、この重量を示す信
号に基づいてマイクロ波の照射時間を決定するなどの制
御を行う。

【００２５】図１に示すように、重量検出装置１は、大
きく分けると、ターンテーブル１１を回転させると共に
後述する第１及び第２の相対回転変位部材４２，４３を
スラスト軸４１と一体的に回転させる回転駆動手段１２
と、ターンテーブル１１のスラスト方向変位量を検出す
る重量検出部１３により構成され、これらの各構成要素
は１つの金属製のケーシング１４内に収納されている。
なお、ケーシング１４は、ケース本体１４ａとケース蓋
１４ｂにより構成されており、ケース本体１４ａの底面
とケース蓋１４ｂの両内面によって第１及び第２の相対
回転変位部材４２，４３を上下方向から挟むような配置
となっている。

【００２６】回転駆動手段１２は、回転駆動源としての
モータ（ここでは同期モータが用いられる）２０と、こ
のモータ２０の回転力を減速してターンテーブル１１に
伝達する減速輪列から構成される。

【００２７】重量検出部１３は、一端がターンテーブル
１１の中心に固定され、ターンテーブル１１に加わる重
量に応じてスラスト方向に変位するスラスト変位部材と
してのスラスト軸４１と、このスラスト軸４１に係合し
て設けられたスラスト軸４１のスラスト変位に応じて所
定量回転方向に相対変位する第１及び第２の相対回転変
位部材４２，４３と、スラスト軸４１に挿通されたピン
４４と、第１及び第２の相対回転変位部材４２，４３の
回転方向における位置関係を保持させるための位置保持
手段としての付勢バネ４５と、後述する重量検出信号出
力手段と、スラスト軸４１の先端側に配置された外径及
び軸方向の各寸法の異なる２つのコイルバネ４６ａ，４
６ｂとを主な構成要素としている。なお、重量検出信号
出力手段から出力された信号は、マイクロコンピュータ
からなる重量換算手段（図示省略）によって重量に換算
される。

【００２８】なお、第１及び第２の相対回転変位部材４
２，４３は、互いに対をなすようにスラスト軸４１に同
軸的に設けられている。そして、第１の相対回転変位部
材４２は、スラスト軸４１のスラスト方向の変位に応じ
て回動すると共に、第２の相対回転変位部材４３は、ス
ラスト軸４１のスラスト方向の変位によっては回動せ
ず、回転駆動手段１２からの回転駆動力を受けることに
よって回転するものとなっている。すなわち、第２の相
対回転変位部材４３は、回転駆動手段１２を構成する減
速輪列の一部であって他の歯車に係合する出力歯車を兼
ねている。

【００２９】ピン４４は、第１及び第２の相対回転変位
部材４２，４３とスラスト軸４１とを係合させ、スラス
ト軸４１がスラスト方向に変位したときは、第１の相対
回転変位部材４２をスラスト軸４１の変位量に応じてス
ラスト軸４１を中心に所定回動角度だけ回動させ、第２
の相対回転変位部材４３が回転駆動手段１２からの駆動
力を受けて回転する際は、その回転力をスラスト軸４１
に伝達可能としている。このピン４４は、第１の相対回
転変位部材４２に形成された「レ」形状の溝４２ｂ，４
２ｃに当接し、第２の相対回転変位部材４３に形成され
たスラスト方向の溝４３ｂ，４３ｃに嵌挿される。ピン
４４と第１及び第２の相対回転変位部材４２，４３の構
成の詳細については後述する。

【００３０】付勢バネ４５は、コイルバネからなり、第
１及び第２の相対回転変位部材４２，４３の回転方向に
おける位置関係を保持させるための位置保持手段となっ
ている。なお、本実施の形態は、逆転防止レバー３４ａ
によってモータ２０のロータ２２の逆転を防止する構成
となっており、ターンテーブル１１は一方向回転するも
のとなっている。そのため、モータ２０の駆動力により
第１及び第２の相対回転変位部材４２，４３が回転する
際には、ピン４４が第２の相対回転変位部材４３のスラ
スト方向の溝４３ｂ，４３ｃにはまった状態で第１の相
対回転変位部材４２の溝４２ｂの斜面部４２ｄ，４２ｅ
に常に押し付けられる。この結果、第１及び第２の相対
回転変位部材４２，４３の位置関係は保持される。付勢
バネ４５は、このモータ２０の駆動力による第１及び第
２の相対回転変位部材４２，４３の位置関係の保持をさ
らに補足的に保持するためのものとなっている。

【００３１】すなわち、付勢バネ４５は、第１及び第２
の相対回転変位部材４２，４３を嵌めあわせた際に、第
１の相対回転変位部材４２に対し周方向への力を与え、
両斜面部４２ｄ，４２ｅとピン４４との当接をより強力
にするようになっている。これにより、第１及び第２の
相対回転変位部材４２，４３の相対変位量は、確実に保
持される。すなわち、付勢バネ４５による位置保持を行
うことにより、重量測定時の精度がより安定する。

【００３２】また、重量検出信号出力手段は、第１及び
第２の相対回転変位部材４２，４３の相対変位量に応じ
た信号を重量検出信号として出力する。この重量検出信
号出力手段は、図５に示されるように、第１の相対回転
変位部材４２側に設けられる３個のマグネットＢ１，Ｂ
２，Ｂ３と、第２の相対回転変位部材４３側に設けられ
る３個のマグネットＡ１，Ａ２，Ａ３と、これらのマグ
ネットＢ１〜Ｂ３，Ａ１〜Ａ３の発生する磁気を電気信
号に変換する検出手段となるホールＩＣ４７からなる。
なお、これらの詳細については後述する。

【００３３】このような構成の重量検出部１３について
さらに詳細に説明する。スラスト軸４１は、上述したよ
うにその一端（後端）がターンテーブル１１に係合また
は固定されており、ターンテーブル１１にモータ２０の
回転力を伝達するとともに、ターンテーブル１１に調理
品が載せられることによりターンテーブル１１と一緒に
スラスト方向に下降するようになっている。そして、こ
のスラスト軸４１の他端（先端）側には、ブッシュ４８
およびキャップ部材４９が取り付けられている。これら
ブッシュ４８およびキャップ部材４９は、スラスト軸４
１のスラスト変位に抗するように作用する弾性部材、具
体的には複数のコイルバネ４６ａ，４６ｂを押し下げる
ための部材となっており、本実施の形態ではスラスト軸
４１と共にスラスト変位部材を構成する。

【００３４】両コイルバネ４６ａ，４６ｂは、重量を受
けたスラスト軸４１の同一変化重量に対する変位量を、
所定の重量を基準としこの基準重量より重い領域と軽い
領域とで異ならせるための弾性手段となっている。両コ
イルバネ４６ａ，４６ｂは、断面が四辺形のいわゆる角
線コイルバネといわれるコイルバネで構成されており、
スラスト軸４１の下降しようとする力に抗する付勢力を
スラスト軸４１に対して与えるものとなっている。すな
わち、スラスト軸４１は、コイルバネ４６ａ，４６ｂに
よって支持され、重量に応じてコイルバネ４６ａ，４６
ｂの復元力に抗するようにスラスト方向に変位するよう
になっている。

【００３５】なお、より正確には、スラスト軸４１は、
その変位量の絶対値が所定の領域に達するまでの間は、
軸方向寸法の大きいコイルバネ４６ａのみのバネ力に抗
して下降し、変位量の絶対値が所定の領域に達すると両
コイルバネ４６ａ，４６ｂの双方のバネ力に抗して下降
することとなる。すなわち、スラスト軸４１の下降当初
は、軸方向寸法の大きいコイルバネ４６ａの弾性力のみ
がスラスト軸４１の下降に抗するように作用し、所定の
領域に達すると両コイルバネ４６ａ，４６ｂの弾性力が
スラスト軸４１の下降に抗するように作用する。なお、
この実施の形態では、上述の所定の領域を１ｋｇ（食品
載置用の皿の重量を除くため、実際値では約１．７ｋ
ｇ）以上の重量を受けた場合のスラスト軸４１の変位量
の領域に設定し、上述の基準の重量を１ｋｇ（食品載置
用の皿の重量を除くため、実際値では約１．７ｋｇ）と
している。

【００３６】このような構成となっているため、スラス
ト軸４１の単位重さ当たりの下降変位量は、ターンテー
ブル１１上に載せられた調理品の重量が１ｋｇ未満の場
合は大きく、１ｋｇ以上の場合は小さくなる。このた
め、本実施の形態では、検出重量が軽い１ｋｇ未満の領
域においては、検出重量が重い１ｋｇ以上の領域に対し
て、スラスト軸４１の変位に伴う第１及び第２の相対回
転変位部材４２，４３の相対回転変位も大きなものとな
る。この結果、本実施の形態では、重量が１ｋｇ未満の
調理品の重量を検出する際には、より高い分解能で検出
することが可能となり、微妙な調理時間や温度等を設定
をより正確に行うことができることとなる。逆に、重量
が１ｋｇ以上の調理品の重量検出時は、それ程高い分解
能となっていないこととなるが、これは、一般に重量の
大きい調理品の場合、それ程精密な重量検出、及びこの
重量検出に基づく調理時間や温度設定が必要ないためで
ある。

【００３７】両コイルバネ４６ａ，４６ｂの構成につい
て、さらに詳細に説明する。コイルバネ４６ａは、コイ
ルバネ４６ｂよりその外径及び軸方向の寸法が大きいコ
イルバネとなっている（以下、コイルバネ４６ａを大コ
イルバネ４６ａとする）。また、大コイルバネ４６ａ
は、コイルバネ４６ｂよりバネ定数が小さく、弾性力の
弱いものとなっている。これは、大コイルバネ４６ａの
みがスラスト軸４１の下降に抗する１ｋｇ以下の領域に
おいては、よりスラスト軸４１の変位を大きくするため
の構成である。なお、バネの弾力性等、具体的な数値等
の設定については、後で図６を用いて説明する。

【００３８】そして、この大コイルバネ４６ａの内側
に、外径及び軸方向の寸法の小さい小コイルバネ４６ｂ
が配置されている。すなわち、これら両コイルバネ４６
ａ，４６ｂは、半径方向の外側と内側となるように配置
されている。小コイルバネ４６ｂは、大コイルバネ４６
ａよりバネ定数が大きく、弾性力の強いものとなってい
る。これは、両コイルバネ４６ａ，４６ｂがスラスト軸
４１の下降に抗する１ｋｇ以上の領域において、よりス
ラスト軸４１の変位を小さくするための構成である。こ
れら両コイルバネ４６ａ，４６ｂは、ケース本体１４ａ
にネジ止め固定された突出円筒部１４ｃ内に納められて
いる。この構成のため、本実施の形態の重量検出装置１
は、検出可能な重量の範囲をある程度確保すると共に、
突出円筒部１４ｃの軸方向の高さを小さくし、装置全体
をコンパクトにすることができる。

【００３９】大コイルバネ４６ａの一端は、キャップ部
材４９の外縁部分に形成されたフランジ４９ａに溶接固
定されている（図１において溶接部分をｎで示す）。そ
して、キャップ部材４９の凹面部分が、大コイルバネ４
６ａの内側の空間部分にはまり込んでいる。また、大コ
イルバネ４６ａの他端は、突出円筒部１４ｃの端面１４
ｄに高粘性グリス（図１においてグリス塗布部分をｍで
示す）の粘性により固定されている。これにより、大コ
イルバネ４６ａは、常時スラスト軸４１の受け部となる
キャップ部材４９に当接し、かつ突出円筒部１４内で確
実に保持されている。そして、大コイルバネ４６ａは、
スラスト軸４１に重量を受け下降することに伴いスラス
ト軸４１により押し下げられる。

【００４０】一方、小コイルバネ４６ｂは、突出円筒部
１４の端面１４ｄ側に、大コイルバネ４６ａと同様、高
粘性グリスにて固定されている。この小コイルバネ４６
ｂのスラスト軸４１側の端部は、スラスト軸４１が重量
を受けず大コイルバネ４６ａを押し下げていない状態時
において、キャップ部材４９の上述した凹面部分と同軸
上でかつこの凹面部分から離れた位置に配置されてい
る。そして、この小コイルバネ４６ｂの端部は、スラス
ト軸４１が１ｋｇ以上の重量を受けて大コイルバネ４６
ａを押し下げられると、キャップ部材４９の凹面部分と
当接し、スラスト軸４１の下降に伴って押し下げられ
る。すなわち、小コイルバネ４６ａは、１ｋｇ未満の範
囲では作用せず、１ｋｇ以上の範囲で大コイルバネ４６
ａと協働してスラスト軸４１の下降に抗するように作用
する。

【００４１】第１の相対回転変位部材４２は、図３に示
すように、円筒形状をなし、その中心部には、スラスト
軸４１を貫通させる孔４２ａが形成されている。そし
て、その側面円筒部分には、中心軸を挟んで対向する位
置に一対の溝４２ｂ，４２ｃが形成される。溝４２ｂ，
４２ｃは、それぞれ中心軸方向に対し所定の角度を有す
る斜面部４２ｄ，４２ｅと、中心軸方向とほぼ同じ方向
に形成された垂直面部４２ｆ，４２ｇを備えた上方に拡
開した「レ」形状の溝となっている。

【００４２】また、図３に示すように、第１の相対回転
変位部材４２の側面円筒部分の外側には、１２０°間隔
で配置されるマグネットＢ１，Ｂ２，Ｂ３を装填するた
めのマグネット装填部５１ａ，５１ｂ，５１ｃが設けら
れている。これらのマグネット装填部５１ａ，５１ｂ，
５１ｃのうちの一つであるマグネット装填部５１ａに
は、第１及び第２の相対回転変位部材４２，４３の回転
方向における位置関係を位置保持するための付勢バネ４
５の一端側を係止する突起５１ｄが設けられている。な
お、この付勢バネ４５の他端側は、第２の相対回転変位
部材４３に設けられた格納壁５２ｄと押さえ突起５２ｅ
からなる格納部内に装填される。

【００４３】一方、出力歯車ともなる第２の相対回転変
位部材４３は、図４に示すように、一端が有底で他端が
開口の円筒形状をなし、その内径は第１の相対回転変位
部材４２の外径よりもやや大径で、内部には同心円状に
形成された内部円筒部４３ａを有する。この内部円筒部
４３ａの外径は第１の相対回転変位部材４２の内径より
やや小径であり、その側面円筒部分には、その円筒の中
心軸を挟んで対向する位置に、一対のスラスト方向に切
り欠かれた溝４３ｂ，４３ｃが形成されている。この溝
４３ｂ，４３ｃは、スラスト軸４１に直交するようにス
ラスト軸４１に挿通されたピン４４のスラスト方向の動
作を阻害しない、すなわち内部をピン４４がスラスト方
向には自在に移動できるものとなっている。

【００４４】このような第２の相対回転変位部材４３の
有底端側の中心部には、スラスト軸４１を貫通させる孔
４３ｄが形成される。

【００４５】このような第２の相対回転変位部材４３
は、その一端側が、バネ性を有する金属製の板状のバネ
部材となる葉形スプリング５０と当接している。すなわ
ち、第２の相対回転変位部材４３の有底端には、外方向
に突出した円筒形の突出部４３ｅ（図２参照）が形成さ
れ、この円筒形の突出部４３ｅが葉形スプリング５０に
当接している。この構成により、第２の相対回転変位部
材４３は、葉形スプリング５０によってケース本体１４
ａの底面側に付勢される。

【００４６】そして、第１の相対回転変位部材４２と第
２の相対回転変位部材４３は、第１の相対回転変位部材
４２の溝４２ｂ，４２ｃの入口部分がある端部と、第２
の相対回転変位部材４３の開放端とを対向させるように
して、第１の相対回転変位部材４２を第２の相対回転変
位部材４３内に挿入する。これにより、第２の相対回転
変位部材４３の内部円筒部４３ａは、第１の相対回転変
位部材４２内に挿入される状態となる。

【００４７】そして、第２の相対回転変位部材４３の開
口端側には、ケース本体１４ａの内面と第１及び第２の
相対回転変位部材４２，４３との間に平板状のワッシャ
ー５４が配置されている。このように第２の相対回転変
位部材４３は、一方から葉形スプリング５０で付勢さ
れ、他方をワッシャー５４に押し付けられるようになっ
ているので上下方向の動きが規制されることとなる。ま
た、第１の相対回転変位部材４２は、第２の相対回転変
位部材４３を介して歯形スプリング５０の付勢力によっ
てワッシャー５４側に押し付けられる。なお、第２の相
対回転変位部材４２は、付勢バネ４５の付勢力から発生
する付勢力によってもワッシャー５４に押し付けられる
ようになっている。

【００４８】このように、ワッシャー５４は、ターンテ
ーブル１１に重量がかけられているかいないかに関係な
く、常に第１及び第２の相対回転変位部材４２，４３が
共に当接するようになっている。すなわち、このワッシ
ャー５４は、付勢手段となる葉形スプリング５０によっ
て付勢された第１及び第２の相対回転変位部材４２，４
３の端面を受ける基準面となっており、第１及び第２の
相対回転変位部材４２，４３は、ターンテーブル１１に
かかる重量に応じてこの基準面から相対変位するように
なっている。この構成により、重量による両者の相対変
位量が安定し、確実に誤差のない重量検出が可能とな
る。

【００４９】また、図２に示すように、スラスト軸４１
には、ピン４４がスラスト軸４１の中心軸を直交するよ
うに直角に横切ってピン４４の両端が両側（左右とい
う）に突出するように取り付けられる。そして、このピ
ン４４の左右の突出部分は、図４に示す第２の相対回転
変位部材４３の内部円筒部４３ａに形成された軸方向の
溝４３ｂ，４３ｃに係合するとともに、第１の相対回転
変位部材４２に形成された溝４２ｂ，４２ｃに当接して
いる。さらに、ピン４４の一端は、第２の相対回転変位
部材４３の内部円筒部４３ａに形成された溝４３ｂと第
１の相対回転変位部材４２を挟んで対向配置されたスリ
ット４３ｆに係合している。

【００５０】このスラスト軸４１は、図１に示すよう
に、その先端がケース本体１４ａを突き抜けて突出円筒
部１４ｃ内に配置されたキャップ部材４９に到達し、タ
ーンテーブル１１に加わる重量によってキャップ部材４
９を押して上述したコイルバネ４６ａ，４６ｂを圧縮さ
せる動作を行う。この際、このスラスト軸４１の先端
は、キャップ部材４９に対してその先端に被せたブッシ
ュ４８を介して当接しており、ブッシュ４８と一体的に
キャップ部材４９に対して回転自在となっている。

【００５１】スラスト軸４１は、このような状態で取り
付けられる。すなわち、このスラスト軸４１に取り付け
られたピン４４が、前述したように、第２の相対回転変
位部材４３側の溝４３ｂ，４３ｃに係合しているととも
に、第１の相対回転変位部材４２側の溝４２ｂの斜面部
４２ｄおよび溝４２ｃの斜面部４２ｅに係合している。
このため、スラスト軸４１が押し下げられるように動作
すると、ピン４４が第２の相対回転変位部材４３側の溝
４３ｂ，４３ｃに沿って下方に移動しようとする。この
とき、第２の相対回転変位部材４３は、回転方向の動き
が規制され、しかも溝４３ｂ，４３ｃが軸方向と同一と
なっているので、回転することはない。一方、第１の相
対回転変位部材４２は、ピン４４が下方に移動すること
によって、斜面部４２ｄ，４２ｅがピン４４によって下
方に押圧される。これにより、この斜面部４２ｄ，４２
ｅに分力が働き、第１の相対回転変位部材４２はスラス
ト軸４１を中心に回転方向に回動する。

【００５２】このように、ターンテーブル１１に荷重が
加わると、その荷重に比例して、スラスト軸４１が変位
（下降）し、それに伴って、第１の相対回転変位部材４
２が回転方向に移動可能となっている。そして、第２の
相対回転変位部材４３が回転駆動手段１２からの駆動力
を受けて回転する際、ピン４４等は、モータ２０の回転
力をスラスト軸４１に伝達可能とする動作を行う。

【００５３】次に、第１の相対回転変位部材４２の第２
の相対回転変位部材４３に対する相対運動によって、タ
ーンテーブル１１に加わる荷重の大きさに対応する電気
信号を出力する手段、つまり、重量検出信号出力手段に
ついて説明する。

【００５４】第１の相対回転変位部材４２には、３つの
マグネットＢ１，Ｂ２，Ｂ３が同一平面状に等間隔に配
置されている。これらの各マグネット間は、１２０°離
れている。一方、第２の相対回転変位部材４３には、３
つのマグネットＡ１，Ａ２，Ａ３が同一平面状に等間隔
に配置されている。これらの各マグネット間は、１２０
°離れている。そして、第１及び第２の相対回転変位部
材４２，４３を上述したように同軸上となるように嵌め
あわせた状態では、上述した６つのマグネットＡ１，Ａ
２，Ａ３，Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３は、対応するマグネット同
士、すなわちマグネットＡ１とマグネットＢ１、マグネ
ットＡ２とマグネットＢ２、マグネットＡ３とマグネッ
トＢ３が、それぞれ３３．２４°離れるように同一平面
状に配置される。

【００５５】そして、そのマグネット近傍には、磁気を
電気信号に変換して出力するホールＩＣ４７が固定配置
されている。

【００５６】マグネットＡ１，Ａ２，Ａ３は、図４に示
すように、第２の相対回転変位部材４３の円周部に等間
隔で設けられたマグネット装填部５２ａ，５２ｂ，５２
ｃにそれぞれ装填され、同様に、マグネットＢ１，Ｂ
２，Ｂ３は、図３に示すように、第１の相対回転変位部
材４２の円周部に等間隔で設けられたマグネット装填部
５１ａ，５１ｂ，５１ｃにそれぞれ装填されている。マ
グネットＡ１，Ａ２，Ａ３と、マグネットＢ１，Ｂ２，
Ｂ３は、互い違いに同一平面上に配置される。

【００５７】なお、本実施の形態の重量検出装置１は、
上述したように所定の重量（１ｋｇ）を基準としてそれ
より軽い領域におけるスラスト軸４１の変位量と、重い
領域におけるスラスト軸４１の変位量とが異なる。この
検出重量とスラスト軸４１のスラスト方向への変位量の
関係について、図６を用いて説明する。

【００５８】本実施の形態では、調理品を載置するため
のターンテーブル１１の重量が７００ｇとなっている。
そのため、ターンテーブル１１に調理品を載置しなくて
も、ターンテーブル１１の重量によりスラスト軸４１に
７００ｇｆの荷重がかかり、スラスト軸４１は約０．８
ｍｍ下降している。このとき、スラスト軸４１等の重量
を支えているのは、大コイルバネ４６ａである。大コイ
ルバネ４６ａは、１．７ｋｇｆの荷重に対して２ｍｍ変
位（収縮）するように設定されている。

【００５９】スラスト軸４１の先端に配置されたキャッ
プ部材４９は、調理品の重量が１ｋｇ以上、すなわち調
理品とターンテーブル１１とを合わせた重量が１．７ｋ
ｇ以上である場合、２ｍｍ以上下降することとなるが、
２ｍｍ下降した際に小コイルバネ４６ｂに当接すること
となる。この小コイルバネ４６ｂは、３ｋｇｆの荷重に
対して２ｍｍ変位（収縮）するように設定されている
（図６上における実測値は１．５ｋｇｆに対して１ｍｍ
となっている）。すなわち、上述したように小コイルバ
ネ４６ｂは、大コイルバネ４６ａより弾力性の強いバネ
が使用されている。

【００６０】なお、調理品の重量が１ｋｇ以下の場合に
は、スラスト軸４１の下降に対して大コイルバネ４６ａ
のみが作用し、１ｋｇ以上の場合には両コイルバネ４６
ａ，４６ｂが作用するようになっている。両コイルバネ
４６ａ，４６ｂが協働する１ｋｇ以上の領域では、４．
８ｋｇｆの荷重に対して２ｍｍ変位（収縮）するように
設定されている（図６上における実測値は２．４ｋｇｆ
に対して１ｍｍとなっている）。

【００６１】なお、検出すべき重量が０ｋｇの状態（約
０．８ｍｍ下降した状態）から１ｋｇの荷重を加える
と、この間のスラスト軸４１のスラスト変位量は約１．
２ｍｍである。これに対し、検出重量が１ｋｇ以上の領
域（図６上では荷重１．７ｋｇｆ以上の領域）では、
２．４ｋｇの荷重の増加に対して、この間のスラスト軸
４１のスラスト変位量は１ｍｍとなる。すなわち、１ｋ
ｇ未満の領域では、スラスト軸４１のスラスト変位量が
大きく設定されている。

【００６２】図７は、ターンテーブルに加わる荷重（調
理品の重量）と、マグネットトＡ１によるホールＩＣ出
力に対するマグネットＢ１によるホールＩＣ出力の時間
間隔を百分率で表したものであり、マグネットＡ１，Ａ
２，Ａ３間の各時間間隔ｔを１００％とし、このｔに対
しての百分率である。なお、マグネットＡ２に対するマ
グネットＢ２、マグネットＡ３に対するマグネットＢ３
の関係も同様となる。この図７からもわかるように、荷
重が０の場合は２８％（０．２８ｔ）、荷重が１ｋｇの
場合は約４０％（０．４０ｔ）となっており、この間
（軽量域）は荷重に比例して時間間隔が長くなってい
く。また、荷重が４ｋｇの場合は約４４％（０．４４
ｔ）、最大荷重（７ｋｇ）では約４８％（０．４８ｔ）
となっており、この間（重量域）も荷重に比例して時間
間隔が長くなっていく。なお、この図７でもわかるよう
に、荷重１ｋｇ以下の軽量域では、重量に対する変位量
が荷重１ｋｇ以上の重量域に比して大きくなっている。

【００６３】一方、図８は、ターンテーブルに加わる荷
重（調理品の重量）と、マグネットＢ１によるホールＩ
Ｃ出力に対するマグネットＡ２によるホールＩＣ出力の
時間間隔を百分率で表したものであり、マグネットＡ
１，Ａ２，Ａ３間の各時間間隔ｔを１００％とし、この
ｔに対しての百分率である。なお、マグネットＢ２に対
するマグネットＡ３、マグネットＢ３に対するマグネッ
トＡ１の関係も同様となる。この図８からもわかるよう
に、荷重が０の場合は７２％（０．７２ｔ）、荷重が１
ｋｇの場合は約６０％（０．６０ｔ）となっており、こ
の間（軽量域）は荷重に比例して時間間隔が短くなって
いく。また、荷重が４ｋｇの場合は約５６％（０．５６
ｔ）、最大荷重（７ｋｇ）では約５２％（０．５２ｔ）
となっており、この間（重量域）も荷重に比例して時間
間隔が短くなっていく。なお、この図８でもわかるよう
に、荷重１ｋｇ以下の軽量域では、重量に対する変位量
が荷重１ｋｇ以上の重量域に比して大きくなっている。

【００６４】このような関係に基づいて、調理品の重量
を検出することができ、調理品の重量がわかればそれを
考慮した調理時間などを自動的に設定することができ
る。

【００６５】なお、前述の実施の形態は、本発明の好適
な実施の形態の例であるが、これに限定されるものでは
なく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変
形実施可能である。例えば、上述の実施の形態では、１
ｋｇ未満の軽量域と１ｋｇ以上の重量域とでスラスト軸
４１の変位量を異ならせる構成としたが、この基準とな
る重量は１ｋｇ以外の数値、すなわち１ｋｇより小さな
値でも良いし、逆に１ｋｇを超える値でも良い。

【００６６】また、上述の実施の形態では、基準となる
重量１ｋｇを境目として軽量域と重量域とでスラスト変
位量を異ならせる手段を、大コイルバネ４６ａと小コイ
ルバネ４６ｂの２つのコイルバネを半径方向に重合配置
したものとしたがコイルバネは２つでなく３つ以上と
し、基準となる重量を複数持たせるようにしても良い。
また、このような手段を複数のコイルバネで構成せず、
例えば、スパイラルバネ等、バネ定数が比例関係でなく
２次曲線となるようなバネを用いても良い。さらには、
コイルバネ等の代わりに、板バネや皿バネなどの他のバ
ネとしたり、ゴム材やプラスチック材など他の弾性部材
としても良い。

【００６７】さらに、上述の実施の形態では、外側に配
置される大コイルバネ４６ａを軸方向寸法の長いものと
し、軽量域において作用するバネとしたが、内側に配置
されるバネの軸方向寸法を長く構成して内側のバネを軽
量域において作用するバネとしても良い。また、１ｋｇ
以上の領域となって初めてスラスト軸４１側のキャップ
部材４９に当接する小コイルバネ４６ｂの当接部分に、
鉄板等の平板状部材を溶接等により固定し、当接状態を
安定させるようにしても良い。また、軽量域で作用する
バネの弾性を強くして低分解能とし、重量域で作用する
バネの弾性を弱くし高分解能としても良い。

【００６８】また、上述の実施の形態では、小コイルバ
ネ４６ｂをコイル収納部としての突出円筒部１４ｃの端
面１４ｄ側に固定した構成としたが、小コイルバネ４６
ｂをスラスト軸４１の先端に被せられたキャップ部材４
９側に固定する構成としても良い。この場合、スラスト
軸４１側と一体的にスラスト方向に動作する小コイルバ
ネ４６ｂの先端が、所定の重量域（上述の実施の形態に
合わせると１ｋｇ以上の重量域）となると突出円筒部１
４ｃの端面１４ｄに当接し、徐々に収縮してスラスト軸
４１の下降に抗するように作用する。

【００６９】また、上述の実施の形態では、大コイルバ
ネ４６ａの一端をキャップ部材４９に溶接固定し、他端
を突出円筒部１４ｃの端面１４ｄに高粘性グリスで固定
した構成としたが、大コイルバネ４６ａとキャップ部材
４９との当接状態が安定する場合、特にこのような固定
構造は必要ない。また、両コイルバネ４６ａ，４６ｂを
角線コイルバネではなく、円形のものや他の形状のコイ
ルバネとしても良い。

【００７０】さらに、上述の実施の形態では、電子レン
ジにおける調理品の重量を検出する場合を例にとって説
明したが、本発明は、電子レンジに限られるものではな
く、オーブンやトースター等他の装置の重量の検出にも
適用できる。また、本発明は、調理品以外の他の物品の
重量の検出にも適用できる。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の重量検出
装置は、所定の重量を基準としこの基準重量より重い領
域と軽い領域とで、受ける重量の同一の変化量に対応す
るスラスト変位部材の変位量を異ならせることにより、
所定の重量を基準とした重い領域での分解能と軽い領域
での分解能に差を持たせている。そのため、高分解能が
必要な重量検出領域（通常は、例えば１ｋｇ未満の軽量
域）におけるスラスト変位部材の変位量を大きくとり、
かつそれ程高分解能が必要でない重量検出領域（通常
は、例えば１ｋｇ以上の重量域）におけるスラスト変位
部材の変位量を小さくすることで、検出可能な最大重量
に対するスラスト変位部材の変位量を抑えることが可能
となる。この結果、高分解能を必要とする重量検出領域
の精度を確保しつつ、装置全体を小型化させることが可
能となる。

【００７２】また、スラスト変位部材のスラスト方向へ
の変位に応じて所定量回転方向に相対変位する第１及び
第２の相対回転変位部材と、スラスト変位部材及び第１
及び第２の相対回転変位部材を一体的に回転させる回転
駆動手段と、第１及び第２の相対回転変位部材の一体回
転を利用して両者の相対変位量を検出する検出手段を備
え、第１及び第２の相対回転変位部材の相対変位量を重
量として換算するように構成すると、以下の効果が生じ
る。

【００７３】すなわち、重量に対応する変位量を検出す
る検出機構をコンパクトな構成とすることが可能とな
る。具体的には、スラスト変位部材のスラスト変位に応
じて相対回転変位する両相対回転変位部材の外側のスペ
ースにホール素子等の検出手段を配置して両相対回転変
位部材の相対変位を検出する構成をとることにより、従
来の静電容量方式における電極間の対向面積の増大によ
る装置の大型化を防止できる。

【００７４】このような重量検出装置をターンテーブル
に載せられる調理品の重量を計測する重量検出装置とし
て用いた電子レンジは、重量検出部分を小型なものとす
ることができ、電子レンジ全体の小型化が図れる。加え
て、微妙な調理時間の管理が必要な軽量（特に１ｋｇ以
下）の調理品の重量検出を、高分解能にて対応させるこ
とができ、より正確な時間での調理が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の重量検出装置の実施の形態を示す側断
面図である。

【図２】図１で示した重量検出装置の分解斜視図であ
る。

【図３】図１および図２で示した第１の相対回転変位部
材を詳細に説明する斜視図である。

【図４】図１および図２で示した第２の相対回転変位部
材を詳細に説明する斜視図である。

【図５】図１のＶ−Ｖ断面図である。

【図６】図１で示した重量検出装置のスラスト軸のスラ
スト変位量と検出すべき重量（バネにかかる荷重）との
関係を示した図である。

【図７】図１で示した重量検出装置にターンテーブルか
ら加わる荷重を横軸とし、第２の相対回転変位部材側の
マグネットによるホールＩＣ出力に対する第１の相対回
転変位部材側のマグネットによるホールＩＣ出力の時間
間隔を百分率で示した値（＝マグネットＡ，Ｂの位相
差）を縦軸としたグラフである。

【図８】図１で示した重量検出装置にターンテーブルか
ら加わる荷重を横軸とし、第１の相対回転変位部材側の
マグネットによるホールＩＣ出力に対する第２の相対回
転変位部材側のマグネットによるホールＩＣ出力の時間
間隔を百分率で示した値（＝マグネットＡ，Ｂの位相
差）を縦軸としたグラフである。

【符号の説明】

１ 重量検出装置 １１ ターンテーブル １２ 回転駆動手段 １３ 重量検出部 ２０ モータ（回転駆動手段の一部） ３１ 第１歯車（回転駆動手段の一部） ３２ 第２歯車（回転駆動手段の一部） ３３ 第３歯車（回転駆動手段の一部） ４１ スラスト軸（スラスト変位部材） ４２ 第１の相対回転変位部材 ４３ 第２の相対回転変位部材 ４４ ピン ４６ａ，４６ｂ コイルバネ（スラスト変位部材の変位
量を重い領域と軽い領域とで異ならせる手段） ４７ ホールＩＣ（検出手段） ４８ ブッシュ（スラスト変位部材） ４９ キャップ部材（スラスト変位部材） ＡＩ，Ａ２，Ａ３ 第２の相対回転変位部材側のマグネ
ット Ｂ１，Ｂ２，Ｂ３ 第１の相対回転変位部材側のマグネ
ット

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 検出すべき重量に応じてスラスト方向に
   変位するスラスト変位部材と、このスラスト変位部材の
   変位量を重量として換算する重量換算手段とを備え、所
   定の重量を基準としこの基準重量より重い領域と軽い領
   域とで、受ける重量の同一の変化量に対応するスラスト
   変位部材の変位量を異ならせることにより、上記所定の
   重量を基準とした上記重い領域での分解能と上記軽い領
   域での分解能に差を持たせたことを特徴とする重量検出
   装置。
2. 【請求項２】 前記基準重量より軽い領域における前記
   スラスト変位部材の前記変位量を、前記基準重量より重
   い領域における前記変位量に比して大きく構成すること
   により、軽い領域での分解能を重い領域の分解能より高
   分解能としたことを特徴とする請求項１記載の重量検出
   装置。
3. 【請求項３】 受ける重量の同一の変化量に対応する前
   記スラスト変位部材の前記変位量を重い領域と軽い領域
   とで異ならせる手段を、前記スラスト変位部材のスラス
   ト方向への変位に抗するように作用する弾性部材で構成
   し、この弾性部材の弾性力を前記重い領域と前記軽い領
   域とで異ならせたことを特徴とする請求項１または２記
   載の重量検出装置。
4. 【請求項４】 前記弾性部材は、外径及び軸方向の各寸
   法の異なる複数のコイルバネを半径方向に重なるように
   配置し、前記スラスト変位部材の変位量が所定の領域に
   達するまでの間は軸方向寸法の大きいコイルバネが前記
   スラスト変位部材の変位に抗するように作用し、次に前
   記スラスト変位部材の変位量が所定の領域に達すると上
   記軸方向寸法の大きいコイルバネ及びこの大きいコイル
   バネより軸方向寸法の小さいコイルバネが前記スラスト
   変位部材の変位に抗するように作用するように構成され
   たことを特徴とする請求項３記載の重量検出装置。
5. 【請求項５】 前記複数のコイルバネの各々のバネ定数
   が、異なる数値に設定されていることを特徴とする請求
   項４記載の重量検出装置。
6. 【請求項６】 前記複数のコイルバネは、外径及び軸方
   向の各寸法が大きいコイルバネのバネ定数が小さいコイ
   ルバネに比して小さく設定されていることを特徴とする
   請求項５記載の重量検出装置。
7. 【請求項７】 前記複数のコイルバネのうちの少なくと
   も１つの端部は、前記スラスト変位部材に溶接固定され
   ていることを特徴とする請求項４，５または６記載の重
   量検出装置。
8. 【請求項８】 前記複数のコイルバネのうちの少なくと
   も１つの端部は、前記複数のコイルバネを収納するケー
   ス部の端面に高粘性グリスにより固定されていることを
   特徴とする請求項４，５，６または７記載の重量検出装
   置。
9. 【請求項９】 前記スラスト変位部材のスラスト方向へ
   の変位に応じて所定量回転方向に相対変位する第１及び
   第２の相対回転変位部材と、前記スラスト変位部材及び
   上記第１及び第２の相対回転変位部材を一体的に回転さ
   せる回転駆動手段と、上記第１及び第２の相対回転変位
   部材の一体回転を利用して両者の相対変位量を検出する
   検出手段を有し、前記重量換算手段は上記第１及び第２
   の相対回転変位部材の相対変位量を、重量として換算す
   るものとしたことを特徴とする請求項１から８のいずれ
   か１項記載の重量検出装置。
10. 【請求項１０】 ターンテーブルに加わる重量に応じて
    このターンテーブルをスラスト方向に変位可能とすると
    共に、この変位量に基づいてターンテーブルに加わる重
    量を検出する重量検出装置を有した電子レンジにおい
    て、上記重量検出装置として、前記請求項１から９のい
    ずれか１項記載の重量検出装置を設けたことを特徴とす
    る電子レンジ。