JP2011153852A - 風防構造を有する秤量装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 比較的簡単な構成で、秤量皿に対する空気の流動の影響を最小限に抑えるようにすること。
【解決手段】 秤量皿２の下面に位置にする秤量装置上ケーシング３には取り付け部材１が配置される。取り付け部材１は接続部２Ａが挿通する開口１Ｃを中心として防護堤１Ｄ、係合突条１Ｂ、最外周部に係合壁１Ａが開口１Ｃを中心として同心円状に形成されている。係合壁１Ａに対しては第２風防壁５が嵌合位置し、係合突条１Ｂの内周壁には第１風防壁４が嵌合位置している。例えば第２風防壁５の壁の高さは第１風防壁４壁の高さよりも高く構成され、これにより外部からの空気の流動を効果的に阻止することができる。また各風防壁４、５は係合突条１Ｂ、係合壁１Ａに対して嵌合しているだけであるため、清掃等、必要時には容易に着脱することができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は微量な質量の計測が可能な秤量装置に係り、特に空気の流動による影響を最小限に抑える風防構造を有する秤量装置に関する。

質量の計測においては、振動、風圧、温度、湿度、静電気、磁気、重力加速度等が計測誤差を生じる誤差要因（外乱）として認識されている。

ここで、上記誤差要因のうち気圧、温度、湿度、重力加速度はその変化が天体の動きや気象変化に伴い比較的緩やかであり、かつその影響は体積バランス、重量バランス等に対するものが支配的にであって秤量装置の性能に於ける影響としては、長時間にわたるゼロ点のドリフトとして現れる。この問題は、長時間にわたって同一試料を連続測定する場合以外には、計量前のゼロ点操作により解消することができる。

また振動、静電気、磁気の誤差要因は、除振、免振、除電機構を設けたり、磁気の発生源を遠ざけたり磁気シールドを実施する等、要因を積極的に排除、除去する方法が確立している。また、このように物理的に要因を排除する外に、外乱要因に対応して測定値を補正するソフト的方法も確立している。

上述の誤差要因に対して、風圧や空気の流動は突発的でかつ微量を計測できる秤量装置においては急激な変化として影響する場合が多く、このため測定誤差解消のためのソフト的な補正処理は事実上不可能である。従って質量を測定する秤量機構部に対する風圧や空気の流動による影響をできるだけ少なくする風防機構がいろいろと提案されている。

質量測定における誤差要因としての空気の変動としては、一部は音として感知できる風圧、及び空気の流動がある。このうち特に空気の流動は不安定かつ風圧に比べると長時間のものが多い。例えば秤量室を有する秤量装置において秤量室内に試料を入れる操作においてはその操作自体が避けがたく空気の流動を引き起こし、この空気の流動が例えば秤量皿や荷重伝達機構に影響して計測誤差を生じる。この空気の流動は装置の使用者が全く感知できない程度のものであっても秤量装置に対しては測定誤差を生じる要因として作用することが多々ある。

また、電子基板等から発生する熱で秤量室が装置外部よりも温度が上昇していると、その温度差が極めて僅かであっても、秤量室を開閉するときに空気の流動が生じるし、試料が液体である場合には液体が気化するときに生じる僅かな気化熱或いは気化よる液体の僅かな温度低下等も空気の流動を生じる要因となる。この空気の流動による計量誤差は大きな場合には１０ｍｇに達することが確認されている。この値は最小表示が０．１ｍｇの秤量装置では１００ｄｉとなり、１μｇの秤量装置では１００００ｄｉｇに相当し、計測誤差の大きな要因となっている。

上述のように空気の変動、特に空気の流動により偶発的に発生する計量誤差の影響をソフト的に処理することは極めて困難であるため、電子天秤等の微量を計測する装置を提供する者を中心として、計量機構に対する空気流動の影響を低減するする機構、即ち風防機構がいろいろと提案されているが、何れも一長一短がある。
以下は風防構造が提案されている特許文献を示す。
実用新案登録２５０２９４９ 実開昭５９−０６２５１９ 実公平０７−０１４８２５

上記特許文献記載の考案の外、秤量室内に更に小型の秤量室を形成して二重秤量室構造とし、この小型の秤量室内で計量するよう構成したもの等も提案されている。
ここで、空気の流動の影響としては秤量皿とこの秤量皿の下に位置する装置の上ケースとの間隙に空気流（風）が入ると測定誤差が顕著になる。これは秤量皿と上ケースという狭い空間に空気が流入すると当該空間での圧力変動が大きくなり、この圧力変動が秤量皿を煽って計量値の不安定、測定誤差等を生じるからである。

上記の観点から、上記提案の各種風防構造においてはその技術の主目的が、秤量皿と上ケースとの間に対する空気流の侵入を可能な限り阻止することに置かれている。このような観点において、上記特許文献のうち特許文献２は秤量皿の周囲に折り畳み型のリングを形成する構成であり、一定の空気流の防護は可能であるが、この構成は分解能の比較的小さい汎用型の装置では利用可能であるものの、分析天秤と称される高性能の秤量装置では性能不足であることは否めない。

また特許文献３の構成は、複数段のリング体が配置されて風防を構成しているが、この構成ではリング体の高さを調整できるものの、高さ調整を行う作業自体が空気の流動を生じる等の問題が考えられる。また秤量室の中に更に小型の秤量室を形成する構成では、空気の流動に対してかなりの防御効果を発揮することが期待されるが、操作が複雑になること、装置の構成が複雑かつ高価となることが考えられる。

特許文献１の構成は、秤量皿の周縁を、この周縁に近接するように風防リングで覆うことによって秤量皿と上ケースの隙間に空気が流入するのを極力防止する構成としている。この構成は風防リングを秤量皿に近接配置することにより、最も問題となる秤量皿と上ケースの隙間に空気が流入するのを効果的に防止することができる。
然し、この効果を高める為には可能な限り秤量皿と風防リングとを近接させる必要があり、例えば秤量皿周縁と風防リングとの間に試料が落下することにより秤量皿が風防に引っ掛かり測定誤差を生じる可能性がある。また測定誤差は秤量皿に対して直接空気流が当たることによっても生じるが、この点に関しては本特許文献の構成は対応は必ずしも十分ではない。

本発明は上記従来の構成の問題点に鑑みてなされたものである。
即ち、本発明は秤量皿の周囲に複数の風防壁を配置するよう構成した風防構造を有する秤量装置である。より具体的には秤量皿を中心として秤量皿下部に風防壁取り付け用の部材として風防壁取り付け部材を配置し、当該風防取り付け部材は秤量皿に設けた接続ピンを中心として同心円状に複数の段部が形成され、各段部に対してそれぞれ風防壁を係合配置することにより秤量皿を中心として複数の風防壁を配置するよう構成したことを特徴とする風防構造を有する秤量装置である。

秤量皿を中心として秤量装置のケーシング上部には風防壁取り付け部材が配置されているので、この風防壁風防壁取り付け部材の所定の段部に対して風防壁下縁部を係合させることにより容易に所定数の風防壁を秤量皿を中心に配置することができる。

また、各風防壁の着脱は極めて容易であるから秤量装置の設置される環境の必要度に応じて所定位置に所定の風防壁を配置することができる。

風防壁取り付け部材及び風防壁共に比較的安価に提供できるため、秤量装置の風防構造を経済的に提供することが可能となる。

更に、風防壁取り付け部材の配置が可能であれば従来の秤量装置に対しても本構成を実施することが可能である。

以下本発明の第１の実施例を図１に基づいて具体的に説明する。
図中符号１は風防壁取り付け用の部材（以下単に「取り付け部材」とする）であって、例えばアルミニウム等の金属板をプレスにより一体形成される。この取り付け部材１は基本的に秤量皿２の平面形状と相似形をなす平面形状に形成され、かつ秤量装置の上部ケーシング３に配置されている。以下秤量皿２の平面形状が円形の場合、従って取り付け部材１も平面円形の場合を例に説明する。

平面円形の取り付け部材１の外周円部は、後述する風防壁を配置するための係合壁が立設形成されている。またこの取り付け部材１の中心には秤量皿２に設けられ、かつ当該秤量皿２を秤量機構部に接続する接続部２Ａが挿通する開口１Ｃが形成されている。

符号１Ｂは係合壁１Ａの内側で、かつ上記開口１Ｃ及び当該係合壁１Ａと同心円状に形成された平面円形の係合突条である。また符号１Ｄはこれら係合壁１Ａ、係合突条１Ｂ、開口１Ｃと同心円状に形成された防護堤であって、図示の構成ではこの防護堤は前記係合突条１Ｂと同様な突条として形成されている。

符号４は上記の構成の取り付け部材１に対して取り付けられた第１風防壁であって、係合突条１Ｂの内径とほぼ等しい外径、或いは当該係合突条１Ｂの外径とほぼ等しい内径を有するリング状に形成され、これにより図示の如く係合突条１Ｂの内径部に対して嵌合配置されることにより、秤量皿２の外周に比較的近接しかつ開口１Ｃと同心円状に配置されることになる。

次に符号５は第２風防壁である。この第２風防壁５は前記第１風防壁４と同様平面環状に形成され、かつその外径が係合壁１Ａの内壁の内径とほぼ等しく、或いはその内径が当該係合壁１Ａの内壁の外径とほぼ等しく形成され、これによ当該係合壁１Ａに嵌合固定されるようになっている。従ってこの第２風防壁５も取り付け部材１に対して容易に配置することができる。また前記第１風防壁４はその高さが秤量皿２の上面部とほぼ同じ高さに形成されているが、例えばこの第２風防壁５を第１風防壁４よりも高く形成した場合にはすることより空気の流動を効果的に阻止することができる。また高くした場合であってもその配置位置は秤量皿２から離れているため、図のように壁の高さを高くしても試料の出し入れ等、操作性に支障を来すことはない。反対に当該第２風防壁５を第１風防壁４よりも低く形成した場合には、上記の高くした場合に比較して風防効果は低下するものの秤量皿２よりも大きい形状の対象物の計量が可能となる。以上のように風防壁を複数段組み合わせることによりμｇレベルの精密な秤量装置であっても空気の流動による計量誤差が大幅に低減することを実験により確認している。

また、防護堤１Ｄは秤量皿２の下部に形成されているため、風防壁立設用としては機能せず、液体試料等を中心として試料をこぼした場合にこの試料が開口１Ｃを経て秤量装置の内部に侵入するのを防止する手段として形成されている。

なお、図示の構成では係合壁１Ａの内側に係合突条１Ｂのみが風防壁立設用に形成されているが、この係合突条１Ｂに対して同心円状に更に係合突条を形成することによって、より多数の風防壁を同心円状に配置することも可能である。また、係合突条１Ｂの幅を図示の構成よりもやや広く形成することにより係合突条１Ｂの内周部と外周部にそれぞれ風防壁を形成することにより、風防壁の形成数を増加させることもできる。また、本実施例では秤量皿２を含め各風防壁は全て平面形状が円形の場合を例に説明したが、秤量皿が例えば平面四角形であり、かつこの秤量皿の周囲に平面形状が相似形の風防壁を形成した場合も本実施例の技術的範囲に含まれるものである。この場合の同心円状の意味は、各部材の対角線及びその交点が共通するという意味とする。

図２乃至図４は第２の実施例を示す。
まず主として図２において、符号６は本実施例における取り付け部材である。この取り付け部材６は、図３及び４に示す様に平面が円形に形成されている。取り付け部材６の中央部は平面円形の凹所６Ａとなっており、その中心に秤量皿２の接続部２Ａが挿通する開口６Ｂが形成されている。

この凹所６Ａを中心として先ず、この凹所６Ａに対し同心円状に第１段部６Ｃ１が形成される。さらにこの第１段部６Ｃ１の外側には第２段部６Ｃ２が同心円状に形成され、さらにこの第２段部６Ｃ２の外側には第３段部６Ｃ３が同心円状に形成されている。符号６Ｄ１は第１段部６Ｃ１と第２段部６Ｃ２との間に形成される環状の第１平坦部、符号６Ｄ２は第２段部６Ｃ２と第３段部６Ｃ３との間に形成される環状の第２平坦部である。このように各平坦部を介して第１から第３の段部が順次形成されることにより、各段部は取り付け部材６の外周部に向かって段々畑のように順次下降するよう構成されている。

また図示の構成では第１平坦部６Ｄ１、第２平坦部６Ｄ２は所定の角度α１、α２を以て取り付け部材６の外周部に向かって下降するよう形成されている。なお、この角度α１、α２は何れも２°から３°程度であって各平坦部は浅い斜面として形成されている。各平坦部をこのように取り付け部材６の外周部に向かって下降するよう構成することにより、液体試料の計測時に試料をこぼしても、計測終了後に後述する風防壁を取り去ることによりこぼれた試料は段部と平坦部を通過して取り付け部材６の外周部に向かって流れ落ちるため、秤量装置内部に液体が侵入するのを防止できると共に、計量後の清掃も容易に実施できる。

上記第２段部６Ｃ２及び第３段部６Ｃ３の周壁はほぼ垂直に形成されている。これにより平面環状でかつ各段部の外径とほぼ等しい内径を有する風防壁４、５はそれぞれ第２段部６Ｃ２及び第３段部６Ｃ３に嵌合係止され、風防構造を構成する。てお、当然のことながら段部をより多く形成することによって、より多数の風防壁を配置しすることも可能である。

図５は第３の実施例を示す。
この実施例では風防壁との係合をより確実するよう構成されている。
符号７は本実施例に係る取り付け部材であって、その中心から取り付け部材７の外周に向かって開口７Ａ、第１平坦部７Ｂ１、第１段部７Ｃ１、第２平坦部７Ｂ２、第２段部７Ｃ２、第３平坦部７Ｂ３、第３段部７Ｃ３の順に同心円状に形成配置されている。

上記構成のうち第１段部、第２段部、第３段部は前記実施例と相違して、その頂点部が自己の内側にある平坦部よりも高く形成され、従って頂部として高く形成された分だけその外周にある平坦部との間の周壁が高く形成される。この点を第２段部７Ｃ２を例に具体的に説明すると、第２段部７Ｃ２の頂点部が自己の内側にある平坦部７Ｂ２よりも高く形成され、従って頂部として高く形成された分だけその外周にある平坦部７Ｂ３との間の周壁が高く形成される。これにより各平坦部の高低差を大きくすることなく、即ち取り付け部材７の側面形状を極端な富士山型に形成することなく第１風防壁４、第２風防壁５との係合状態をより確実にすることができる。

なお、図示の構成では第２平坦部７Ｂ２、第３平坦部７Ｂ３ともにほぼ水平に描かれているが、実施例２のように一定の角度を以て外周側に向かって傾斜するよう構成してこぼれた液体試料を排出するよう構成しておくことが望ましい。この場合、同心円状に形成された第２段部７Ｃ２、第３段部７Ｃ３に対して液体流出用の切れ込みとしての液体流出部７Ｃ２´、７Ｃ３´を形成し、液体がこの液体流出部を通過して取り付け部材７の外周側に流れ落ちるようにしておく。またこの場合、第１風防壁４及び第２風防壁５の下部端縁に上記液体流出部７Ｃ２´、７Ｃ３´の形成位置に対応して切欠きを形成して上記液体流出部７Ｃ２´、７Ｃ３´を開放するように構成しておけば、試料の計量中でもこぼれた液体は順次取り付け部材外周部に向かって流れ落ちる。

上記の場合には僅かながらこの開放部を介して空気の流動が生じる可能性があるので、図５（Ｂ）の如く液体流出部７Ｃ２´、７Ｃ３´を例えば９０°変位させて形成する等、両液体流出部７Ｃ２´、７Ｃ３´を同一直線上に配置するのを避けること、つまり異なる半径上に各液体流出部７Ｃ２´、７Ｃ３´をそれぞれ配置することにより空気の流動による影響を最小限とするよう配慮するのが望ましい。また、第１風防壁４及び第２風防壁５に対して前記切欠きを設けず、計量終了後にこれら風防壁を取り去ってこぼれた液体を排除する場合には、計量中は液体流出部７Ｃ２´、７Ｃ３´は第１風防壁４及び第２風防壁５により閉止されているため、これら液体流出部７Ｃ２´、７Ｃ３´の位置関係に関して特段配慮する必要はない。なお第１段部７Ｃ１は秤量皿２の下部にあり、液体がこぼれることはないのでこの第１段部７Ｃ１には液体流出部は形成されていない。

因に、前記実施例２の構成では、各風防壁との係合（嵌合）する高さは、第２段部６Ｃ２、第３段部６Ｃ３の形成高さ、即ち各段部の周壁の高さとなる。従って各風防壁との係合をより強固するためには周壁の高さを増さねばならないが、このように形成すると取り付け部材はその中心向かって高低差の大きな富士山型の構成となってしまうため、風防壁の取り付け強度を増したい場合には上記実施例３の構成を採用することが望ましい。

なお、上記各実施例は平面環状の風防壁を取り付ける場合を例に説明したが、風防壁の平面形状は環状に限定するものではなく、四角形を初めとする角形等、環状以外の平面形状に形成することも当然可能である。この場合には各実施例の段部の平面形状もこの風防壁の平面形状に対応した平面形状に形成されることになる。

本発明は分析天秤と称される高分解能の秤量装置に対する使用を目的として構成されているが、エアコン等による空気の流動がある悪環境下でも使用する可能性の高い比較的低分解能の汎用型の秤量装置に対しても、効果的に実施することができる。

本発明の第１の実施例を示す取り付け部材と秤量皿の断面図である。 本発明の第２の実施例を示す取り付け部材の断面図である。 図２に示す取り付け部材の平面図である。 図２及び図３に示す取り付け部材の斜視図である。 本発明の第３の実施例を示し、（Ａ）は取り付け部材の断面部分図、（Ｂ）は取り付け部材の平面部分図である。

１ 取り付け部材
１Ａ （取り付け部材１の）係合壁
１Ｂ （取り付け部材１の）係合突条
１Ｃ （取り付け部材１の）秤量皿接続部の挿通用開口
１Ｄ （取り付け部材１の）防護堤
２ 秤量皿
２Ａ （秤量皿の）接続部
３ 上部ケーシング
４ 第１風防壁
５ 第２風防壁
６ 取り付け部材
６Ａ （取り付け部材６の）凹所
６Ｂ （取り付け部材６の）開口
６Ｃ１ （取り付け部材６の）第１段部
６Ｃ２ （取り付け部材６の）第２段部
６Ｃ３ （取り付け部材６の）第３段部
６Ｄ１ （取り付け部材６の）第２平坦部
６Ｄ２ （取り付け部材６の）第３平坦部
７ 取り付け部材
７Ａ （取り付け部材７の）接続ピン挿通用開口
７Ｂ１ （取り付け部材７の）第１平坦部
７Ｂ２ （取り付け部材７の）第２平坦部
７Ｂ３ （取り付け部材７の）第３平坦部
７Ｃ１ （取り付け部材７の）第１段部
７Ｃ２ （取り付け部材７の）第２段部
７Ｃ３ （取り付け部材７の）第３段部
７Ｃ２´（第２段部７Ｃ２の）流体流出部
７Ｃ３´（第３段部７Ｃ３の）流体流出部

Claims (7)

1. 秤量皿に載置した秤量物の荷重をこの秤量皿を介して装置内部の秤量機構に伝達するよう構成した秤量装置において、秤量皿の周囲に複数の風防壁を配置したことを特徴とする風防構造を有する秤量装置。
2. 前記風防壁は、秤量皿を中心として外側の風防壁ほどその高さを高く形成したことを特徴とする請求項１記載の風防構造を有する秤量装置。
3. 秤量皿が配置される秤量装置上面には当該秤量皿を機構部に接続する接続部が挿通する開口を中心とする風防壁取り付け部材が配置され、かつ風防壁取り付け部には当該開口を中心とてして複数の段部が同心円状に形成され、各風防壁はその下端縁がそれぞれの段部に嵌合するよう構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の風防構造を有する秤量装置。
4. 平坦部を介して同心円状に形成された各段部の形成高さは、取り付け部材の外周に向かって低くなるよう構成されていることを特徴とする請求項３記載の風防構造を有する秤量装置。
5. 各段部は、その段部の内側に形成された平坦部に対して堤状に突出するよう形成され、段部の外周壁の高さがその段部の外側に形成された平坦部に対して堤状に突出した高さだけ高くなるよう形成したことを特徴とする請求項４記載の風防構造を有する秤量装置。
6. 各段部に対しては液体流出部として切欠きが形成されていることを特徴とする請求項５記載の風防構造を有する秤量装置。
7. 前記液体流出部は、各段部の平面において角度の異なる半径上にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項６記載の風防構造を有する秤量装置。
   

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