JP2004347452A - 重量測定装置 - Google Patents

Abstract

【課題】荷重の変動を直接検出できる構造にすることにより、部品点数を少なくして、被加熱物の重量の検出精度を高める。
【解決手段】被加熱物を収容するキャビネット１を複数の脚４および支持脚２０によって弾性的に支持する。各脚４によって囲まれた領域に、支持脚２０を配置し、支持脚２０に、キャビネット１の荷重を受けて変動するダンパ１３を設ける。被加熱物を収容すると、キャビネット１が沈み、ダンパ１３にかかる荷重が変動する。ダンパ１３の内圧が変化し、この圧力変動を圧力センサ１４により検出して、被加熱物の重量を測定する。
【選択図】 図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、載置物の重量を測定するための重量測定装置に関し、特に食品等の被加熱物をキャビネットに収容して加熱する電子レンジ、オーブン等の加熱調理器における被加熱物の重量測定に適した重量測定装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
体重計のような重量測定装置では、特許文献１に記載されているように、荷重を受けるカバーが複数本のバーにより支持されている。各バーにかかる荷重は１点に集中され、ここに荷重に応じた出力をする静電容量式センサが設けられる。
【０００３】
【特許文献１】
特開２００１−１４１５５１号公報（００２４〜００２６）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、電子レンジ等の加熱調理器に使用される重量測定装置では、体重計の場合に比べて、非常に軽量な食品等の被加熱物の重量を測定しなければならない。被加熱物の重量により可動するターンテーブルのない加熱調理器では、加熱調理器全体の重量を測定することになる。上記のような構造の重量測定装置を使用する場合、常時加熱調理器全体の重量、例えば約２０ｋｇがかかっており、測定時には被加熱物の重量を１０ｇ単位で測定しなければならず、ダイナミックレンジが広くなり、高い検出精度が要求される。
【０００５】
上記の重量測定装置では、荷重を１点に伝達するための機構を備え、複数の部材を組み合わせて構成される。そのため、個々の部材の寸法ばらつきや組み立て精度のばらつきが存在するため、高い検出精度を得ることができない。検出精度を高めるには、これらのばらつきをなくしたり、生産過程において感度調整を行う必要があり、手間とコストがかかる。
【０００６】
本発明は、上記に鑑み、荷重の変動を直接検出できる構造にすることにより、重量の検出精度を高め、加熱調理器における被加熱物の重量であっても精度よく検出することができる重量測定装置の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明による課題解決手段は、被加熱物等の載置物を載置可能なキャビネット、容器といった被測定体を弾性的に支持する複数の脚が設けられ、これらの脚の１つが前記被測定体の荷重の変動を検出するための検出体とされ、各脚で囲まれる領域内に前記検出体が配置されたものである。
【０００８】
被測定体からの荷重は、検出体にも脚にもかかる。載置物を載置して、被測定体の重量が増えれば、荷重が変動し、被測定体が下降する。ここで、検出体が各脚によって囲まれる領域外にあると、領域内にある場合に比べて、載置物と検出体との位置関係によって、検出体の位置での被測定体の下降量が大きくなる、あるいは小さくなり、正確な荷重の変動を検出できない。しかし、領域内にあれば、ほぼ重量の増加に応じた下降量となり、荷重の変動を検出できる。したがって、この下降量を検出すれば、載置物の重量を測定できる。
【０００９】
複数の脚によって囲まれる領域が多角形とされ、該多角形の各頂点に前記脚が配置される。検出体は、被測定体の重心直下に位置する。このように、各脚と検出体との位置関係を規定することにより、載置物を載置したとき、被測定体は水平の状態を維持したまま下降する。したがって、検出体には負荷がかからず、安定した測定を行える。
【００１０】
ここで、脚を４つとする場合、脚によって平行四辺形の領域が形成され、該領域内において対角の脚同士を結ぶ２本の対角線の交点付近に、検出体が配置される。なお、平行四辺形は、長方形を含む。このように、脚および検出体を配置することにより、対角上の検出体と各脚との距離は等しくなる。したがって、載置物の載置場所にかかわらず、検出体から同一出力を得ることができ、片寄ってかかる荷重に対する測定特性が良好なものとなる。
【００１１】
被測定体を弾性的に支持するために、脚や検出体は、弾性部材を備えている。各弾性部材のばね定数を同一とすることにより、各脚や検出体の位置での被測定体の下降量を同じにすることができる。
【００１２】
検出体が被測定体の重心直下に位置しない場合、脚は、被測定体を水平に支持するために高さ調整可能とされる。なお、各脚の弾性部材のばね定数は同一とする。このような場合、被測定体は傾いたまま安定することがある。そこで、脚の高さを調整して、床面から被測定体までの高さを傾きに応じて変えることにより、被測定体を水平にすることができる。
【００１３】
また、各弾性部材の自由長を異ならしても、同様に被測定体を水平に支持できる。なお、各脚の弾性部材のばね定数は同一とする。すなわち、各脚にかかる荷重の違いに応じて、自由長の異なる弾性部材を使用することにより、被測定体の傾きをなくすことができる。
【００１４】
検出体は、被測定体の荷重を受けて変動する作動体と、該作動体の変動を検出する検出器とから構成され、作動体は、荷重に比例して変動する。作動体の変動は、例えば変位することであったり、内圧が変化することである。変位であれば、検出器として、位置センサ、距離センサといった変位センサを用い、その変位量を検出する。内圧の変化であれば、検出器として圧力センサを用い、圧力の変動を検出する。
【００１５】
また、脚および検出体を載せるための支持台を設ける。これによって、脚や検出体が載る床面の状態に関係なく、被測定体を安定して支持できる。その結果、重量の測定精度を高めることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の一実施形態のターンテーブルの無い電子レンジを図１に示す。キャビネット１内に被加熱物を収容するための加熱庫２が形成され、加熱庫２内にガラステーブル３が載置台として固定されている。キャビネット１は４本の脚４により弾性的に支持されている。そして、マグネトロン５より発生したマイクロ波は、導波管６を通り、アンテナ７から放射され、ガラステーブル３を透過して、ガラステーブル３に載置された食品等の被加熱物を加熱する。
【００１７】
脚４は、図２に示すように、キャビネット１の底板１ａに取り付けられた支持板１０によって保持される。脚４は、支持板１０から抜け出すことはなく、キャビネット１に対して上下動可能とされる。脚４とキャビネット１との間には、弾性部材であるばね１１が介装されている。これにより、脚４とキャビネット１とは上下方向に相対的に移動可能な構造とされ、テーブル等の床面１２に載置された脚４に対して、キャビネット１が上下動する。なお、弾性部材は、圧縮コイルばね１１とされるが、弾性ゴムであってもよい。
【００１８】
この被加熱物の重量を測定するための重量測定装置が設けられている。重量測定装置は、キャビネット１の荷重を検出体により検出して、その荷重の変動から被加熱物の重量を測定する。すなわち、重量測定装置は、図１、３に示すように、キャビネット１を弾性的に支持する上記の４つの脚４と、キャビネット１の荷重を受けて変動する作動体であるダンパ１３と、ダンパ１３の変動、すなわち内圧の変動を検出する検出器である圧力センサ１４と、検出された荷重の変動から被加熱物の重量を算出するマイコンからなる制御部１５とを備えている。ダンパ１３と圧力センサ１４とによって、キャビネット１の荷重の変動を検出するための検出体が構成される。
【００１９】
ダンパ１３は、図４に示すように、凹状の支持脚２０に装着される。支持脚２０の内側に凹部２１が形成され、凹部２１にベローズ型のダンパ１３の下部が収容され、上方から荷重がかかっても倒れないように支持される。支持脚２０は、上記の脚４と同じ構造とされ、キャビネット１の底板１ａに取り付けられた支持板１０によって抜けないように、かつ上下動可能に保持される。そして、圧力センサ１４は、キャビネット１内に配置され、圧力センサ１４とダンパ１３とが導管２２により接続される。ダンパ１３、圧力センサ１４、導管２２によって圧力伝達系が構成される。導管２２は、キャビネット１の底板１ａを貫通して設けられ、一側が２つに分岐しており、接続チューブ２３を介して圧力センサ１４が接続される。
【００２０】
ダンパ１３とキャビネット１の底板１ａとの間に、蓋体２４が介装され、蓋体２４によってダンパ１３は密閉された構造とされる。蓋体２４内に形成された通路によって、ダンパ１３と導管２２とが連通される。ダンパ１３の内側に内ばね２５が設けられ、内ばね２５は蓋体２４に当接する。したがって、ダンパ１３を有する支持脚２０は、キャビネット１を弾性的に支持する。ダンパ１３の外側に外ばね２６が設けられている。外ばね２６は、ダンパ１３の上部に嵌められた押え体２７と支持脚２０との間に介装される。押え体２７と蓋体２４に装着されたシール材とによってダンパ１３の上縁が挟み込まれ、外ばね２６によって押え体２７が蓋体２４に押し付けられる。これにより、キャビネット１が上下動してもダンパ１３と蓋体２４とが離れないようにして、ダンパ１３を密閉している。
【００２１】
さらに、非測定時において圧力センサ１４に対するキャビネット１の重量の影響を排除するための保護手段として、開閉弁２８を備えている。開閉弁２８は、常時開の電磁弁とされ、キャビネット１内に配置され、導管２２の一側に接続チューブ２３を介して接続される。制御部１５からの指令によって開閉弁２８は、開閉され、圧力伝達系を密閉状態と大気に開放する開放状態とに切り換える。非測定時には、開閉弁２８は開き、圧力伝達系の内部圧力は大気圧となっている。開閉弁２８が閉じると、圧力伝達系は大気圧状態で密閉される。なお、図３中、２９は電源スイッチ、３０は加熱スタートスイッチ、３１は加熱庫２のドアの開閉状態を検出するドア開閉検知スイッチである。
【００２２】
このように、非測定時に開閉弁２８を開いておくことによって、圧力センサ１４に対するダンパ１３からの圧力がキャンセルされ、圧力センサ１４のダイヤフラムが変形しない。このとき、ダンパ１３にはキャビネット１の重量に相当する圧力がかかっているが、圧力センサ１４には大気圧がかかる。すなわち、開閉弁２８は、圧力センサ１４に対してダンパ１３からの圧力の伝達を遮断する。したがって、非測定時において圧力センサ１４に対するキャビネット１の重量の影響を排除することができる。
【００２３】
開閉弁２８は、ドアの開閉に応じて制御部１５により開閉制御される。すなわち、制御部１５は、電源スイッチ２９のオン後、ドア開閉検知スイッチ３１によりドアの開状態が検出されたとき、開閉弁２８に通電して開閉弁２８を閉じるとともに、重量測定後に加熱を開始したとき、開閉弁２８への通電を停止して開閉弁２８を開く。
【００２４】
そして、制御部１５は、被加熱物が収容されてドアが閉じられてからの圧力センサ１４の出力の変動に基づいて重量を算出する。さらに、測定された重量に基づいて入力された調理内容に応じた加熱時間を設定して、被加熱物に対する加熱制御を行う。
【００２５】
被加熱物が加熱庫２内に載置されると、開閉弁２８を閉じた状態でダンパ１３にキャビネット１からの荷重が印加される。ダンパ１３は収縮するが、圧力伝達系は密閉されているため、その内部圧力は上昇する。このダンパ１３内の圧力変化を圧力センサ１４で検出することにより、キャビネット１自体の重量に影響されることなく、被加熱物の重量を精度よく測定することができる。
【００２６】
上記のように重量測定装置では、被加熱物を収容したキャビネット１の荷重が、各脚４に分散されて印加される。各脚４におけるばね１１が縮み、キャビネット１が沈む。ここで、各脚４は、キャビネット１の４隅の近くに配置され、しかも長方形の４つの頂点に位置する。すなわち、各脚４を結ぶことによって長方形が形成される。この各脚４によって囲まれた長方形内に、ダンパ１３が配置される。
【００２７】
そして、各ばね１１は、同一のばね定数とされる。このように、各ばね１１のばね定数が同じであるので、各脚４におけるキャビネット１の沈み量の合計は、被加熱物の重量に関係する。被加熱物を載置する場所が長方形内にある、すなわち加熱庫２が長方形内に設置される。このようにすることにより、被加熱物がこの領域内のどこに置かれても、各脚４におけるキャビネット１の沈み量の合計は、載置位置に関係なく重量に比例する。したがって、ダンパ１３を各脚４によって囲まれる領域内に配置することにより、軽量な被加熱物であっても、その重量を測定することができる。
【００２８】
特に、ダンパ１３を長方形の２本の対角線の交点に配置するとよい。図５に示すように、各頂点をＡ〜Ｄとし、交点をＥとする。Ｅでの沈み量は、ＡおよびＢでの沈み量の平均値である。また、ＣおよびＤでの沈み量の平均値でもある。すなわち、Ｅでの沈み量は、各頂点での沈み量の平均値となる。そこで、Ｅにおいて荷重の変動を検出すれば、被加熱物が長方形内のどこに載置されても、ダンパ１３から同じ出力が得られる。したがって、ばらつきのない、安定した重量の測定を行える。
【００２９】
ここで、ダンパ１３および圧力センサ１４の代わりに検出体として、床面１２に対するキャビネット１の位置の変位を測定する変位センサ、例えば距離センサ、位置センサを使用してもよい。この変位センサは、交点に配置された支持脚２１に設けられる。被加熱物が長方形内のどこに載置されても、同一重量であれば交点での変位は同一である。そのため、変位センサによってキャビネット１の位置の変動を検出することにより、被加熱物の重量を測定できる。
【００３０】
また、支持脚２０の位置として、キャビネット１の重心直下とすることが好ましい。ただし、重心の位置は、各脚４によって囲まれる領域内、すなわち長方形内にある。キャビネット１の重心に対して支持脚２０が支持するので、各脚４での沈み量が同じになる。したがって、キャビネット１を水平な状態に保持することができ、キャビネット１の重心直下に位置するダンパ１３あるいは変位センサにかかる荷重が安定し、測定精度が高まる。
【００３１】
支持脚２０の位置が重心直下にない場合、キャビネット１は傾いた状態のまま上下動するが、重力測定には支障はない。しかし、傾いていることにユーザが違和感を持つおそれがある。そこで、各脚４の高さを調整可能として、キャビネット１を水平に支持できるようにする。
【００３２】
図６に示すように、脚４の底面に脚受け部材４０を設ける。脚受け部材４０は、ねじ４１を有し、脚４に形成されたねじ孔４２に嵌め込まれる。脚４に対して脚受け部材４０の突出長さを可変することにより、脚４の高さを変えることができる。また、図７に示すように、脚４の底面にスペーサ４３を接着等によって取り付ける。あるいは、脚４とばね１１との間にスペーサ４３を介装してもよい。このスペーサ４３の厚さを変えることにより、脚４の高さを変えることができる。
【００３３】
キャビネット１の傾きに応じて、各脚４における脚受け部材４０の突出長さを調整する、あるいはスペーサ４３の厚さを調整する。すなわち、床面１２からキャビネット１までの高さが低いところにある脚４では、脚受け部材４０の突出長さを長くしたり、厚いスペーサ４３を用いて、脚４を高くする。これによって、キャビネット１を水平な状態で支持することができる。したがって、ユーザは違和感なく使用することができる。しかも、液状の被加熱物を容器に入れて載置する場合においても、キャビネット１は傾かずに沈むので、容器から液がこぼれることはない。
【００３４】
キャビネット１を水平に支持する他の手段として、各脚４に設けられたばね１１、ゴム等の弾性部材の自由長を異ならせる。各弾性部材のばね定数は同一であるので、脚４にかかる荷重に応じて弾性部材の自由長を変えることにより、床面１２からキャビネット１までの高さを変えることができる。すなわち、脚４にかかる荷重が大の場合、床面１２からキャビネット１までの高さが低くなるので、弾性部材の自由長を長くする。これによって、キャビネット１を水平な状態で支持することができる。
【００３５】
ところで、各脚４および支持脚２０はキャビネット１を弾性的に支持するが、各脚４および支持脚２０を載置する床面１２が軟弱である、例えばスポンジ等のクッション材が敷かれているといったような場合、キャビネット１からの荷重の一部が床面に吸収されてしまう。ダンパ１３を用いて荷重の変動を検出する場合には、正確な荷重の変動を検出することができなくなる。そこで、図８に示すように、各脚４および支持脚２０を載せるための支持台４４を設ける。支持台４４は、硬質な材料から形成され、荷重がかかっても変形しない。支持台４４に、各脚４および支持脚２０の位置に合わせて凹み４５が形成され、凹み４５の底面は平坦とされる。したがって、床面１２が軟弱であっても、支持台４５全体が沈むので、荷重の変動を検出する際に床面１２の影響を受けない。
【００３６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で上記実施形態に多くの修正および変更を加え得ることは勿論である。上記の重量測定装置を電子レンジ以外のオーブン、炊飯器、電磁調理器等の加熱調理器に適用してもよい。さらに、加熱調理器以外に、キッチンスケールのような軽量な載置物の重量を測定するための測定装置に適用してもよい。
【００３７】
ダンパの代わりに支持脚にシリンダを内蔵する、あるいは支持脚自身をシリンダとして、シリンダの圧力変動を圧力センサにより検出する、あるいはシリンダの変位を変位センサにより検出して、シリンダの変動から重量を算出してもよい。また、ダンパ、開閉弁および圧力センサを一体にして、検出体をユニット化し、支持脚にこの検出体を内蔵させてもよい。このようにすれば、取付作業やメンテナンスがしやすくなる。
【００３８】
キャビネットを支持する脚によって囲まれる領域は長方形に限らず、平行四辺形、正方形でもよく、さらに脚は４つに限らない。図９に示すように、（ａ）三角形、（ｂ）台形、（ｃ）五角形等の多角形としてもよく、好ましくは正多角形であればよい。また、（ｄ）円形、（ｅ）楕円形としてもよい。各脚４は、多角形の場合には各頂点に配置され、円形等の場合には周上に配置され、特に等間隔に配置すると、キャビネットの支持安定性がよい。そして、支持脚２０は、これらの領域内に配置される。
【００３９】
【発明の効果】
以上の説明から明らかな通り、本発明によると、荷重の変動をキャビネットの変位に基づいて直接検出するので、荷重を伝達するための複数の部材をなくすことができ、個々の部材の寸法ばらつきや組み立て精度のばらつきによる重量測定への悪影響がなくなる。そのため、精度の高い重量測定が可能となる。そして、キャビネットを支持する脚とダンパ等の検出体との位置関係を規定することにより、安定した重量測定を行える。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態の重量測定装置を備えた電子レンジを示す図
【図２】脚の断面図
【図３】電子レンジにおける重量測定装置の制御ブロック図
【図４】重量測定装置の概略構成図
【図５】脚および圧力センサの配置を示す図
【図６】高さ調整可能な脚の断面図
【図７】他の高さ調整可能な脚の断面図
【図８】支持台に載せられた電子レンジを示す図
【図９】脚および圧力センサの配置例を示す図
【符号の説明】
１ キャビネット
２ 加熱庫
４ 脚
１１ ばね
１３ ダンパ
１４ 圧力センサ
１５ 制御部
２０ 支持脚
２８ 開閉弁
４０ 脚受け部材
４３ スペーサ
４４ 支持台

Claims (11)

1. 被測定体を弾性的に支持する複数の脚が設けられ、複数の脚のうち１つの脚が前記被測定体の荷重の変動を検出するための検出体とされ、各脚で囲まれる領域内に前記検出体が配置されたことを特徴とする重量測定装置。
2. 載置物を載置可能な被測定体を弾性的に支持する４つの脚と、前記被測定体を弾性的に支持するとともに前記載置物が載置されたことによる被測定体の荷重の変動を検出するための検出体とを備え、前記脚によって平行四辺形の領域が形成され、該領域内において対角の脚同士を結ぶ２本の対角線の交点付近に、前記検出体が配置されたことを特徴とする重量測定装置。
3. 脚は、被測定体の荷重を受ける弾性部材を有し、各脚の弾性部材のばね定数が同一とされ、検出体は、被測定体の重心直下に位置することを特徴とする請求項１または２記載の重量測定装置。
4. 脚は、被測定体の荷重を受ける弾性部材を有し、各脚の弾性部材のばね定数が同一とされ、前記脚は、被測定体を水平に支持するために高さ調整可能とされたことを特徴とする請求項１または２記載の重量測定装置。
5. 脚は、被測定体の荷重を受ける弾性部材を有し、各脚の弾性部材のばね定数は同一とされ、各脚にかかる荷重の違いに応じて各弾性部材の自由長が異なることを特徴とする請求項１または２記載の重量測定装置。
6. 脚および検出体を載せるための支持台が設けられたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の重量測定装置。
7. 検出体は、被測定体の荷重を受けて変動する作動体と、該作動体の変動を検出する検出器とから構成され、前記作動体は、荷重に比例して変動することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の重量測定装置。
8. 載置物を載置可能な被測定体を弾性的に支持する複数の脚と、前記被測定体を弾性的に支持するとともに前記載置物が載置されたことによる被測定体の荷重の変動を検出するための検出体とを備え、前記脚によって囲まれる領域内に前記検出体が配置され、前記領域に対応する前記被測定体上の領域が前記載置物の載置場所とされることを特徴とする重量測定装置。
9. 複数の脚によって囲まれる領域が多角形とされ、該多角形の各頂点に前記脚が配置され、検出体は、被測定体の重心直下に位置することを特徴とする請求項１または８記載の重量測定装置。
10. 被加熱物を収容するキャビネットと、該キャビネットを弾性的に支持する複数の脚と、前記キャビネットを弾性的に支持するとともに前記被加熱物が載置されたことによるキャビネットの荷重の変動を検出するための検出体とを備え、前記脚のばね定数が同一とされ、複数の脚によって囲まれる領域が多角形とされ、該多角形の各頂点に前記脚が配置され、前記検出体は、前記多角形内に位置することを特徴とする加熱調理器。
11. 複数の脚によって囲まれる領域が平行四辺形とされ、該平行四辺形の各頂点に前記脚が配置され、検出体は、被測定体の重心直下に位置することを特徴とする請求項１０記載の加熱調理器。

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