JP2018105811A

JP2018105811A - 電子天秤

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Publication number: JP2018105811A
Application number: JP2016255087A
Authority: JP
Inventors: 淳史飯塚; Junji Iizuka; 正幸河合; Masayuki Kawai; 山本　功; Isao Yamamoto; 功山本
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2016-12-28
Filing date: 2016-12-28
Publication date: 2018-07-05
Anticipated expiration: 2036-12-28
Also published as: EP3343189A1; CN108254058A; EP3343189B1; CN108254058B; JP6740896B2

Abstract

【課題】簡易な構成で、計量精度を向上できる電子天秤を提供する。【解決手段】電子天秤において、秤量室２４内に底面部材３及び秤量皿４が配置された状態では、秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａは、底面部材３の外側部材３１の底面壁３１１よりも低い位置に配置される。そのため、下部ケース２１内に収容される電気部品からの熱などにより外側部材３１の底面壁３１１が熱を有し、その熱によって気流Ｆ２が発生したとしても、その気流Ｆ２は、秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａに到達することなく、秤量室２４内を上昇する。その結果、気流Ｆ２が計量精度に悪影響を及ぼすことを抑制できる。【選択図】図２

Description

本発明は、試料が載置される秤量皿を本体内に備える電子天秤に関するものである。

従来より、秤量室が形成された本体と、この秤量室に配置される秤量皿とを備える電子天秤が利用されている。電子天秤では、秤量皿に試料が載置され、秤量室が安定した状態で試料の計量が行われる。この種の電子天秤として、非常に小さな質量を計量可能な電子天秤も利用されている。

このような電子天秤において、本体内に収容された各種電気部品からの熱や、試料自体が有する熱などにより、本体内（秤量室内）に気流が生じることがある。当該気流は、電子天秤における計量精度に影響を与え、特に、計量する試料の質量が小さければ小さいほど計量精度に大きな影響を与える。そのため、当該気流が秤量皿に到達しないようにすることが、精度向上の観点から重要となる。

例えば、電子天秤内の各種電気部品の配置を変更して、各種電気部品からの熱で発生する気流の範囲を小さくし、気流が計量に及ぼす影響を軽減することも可能である（例えば、下記特許文献１参照）。

特許第５４７９９５５号公報

上記のような従来の電子天秤では、秤量皿における試料の載置面（上面）に到達する気流が少なからず発生し、これによって、計量精度に少なからず悪影響を及ぼしてしまうという不具合があった。具体的には、従来の電子天秤では、秤量室の下方にセルや配線が収容されており、これらから発生する熱によって秤量室の下面（底面）が熱を有する。また、秤量皿は、秤量室の下面よりも上方に配置されている。そのため、秤量室の下面から上方に向かう気流が発生し、当該気流が秤量皿に到達して計量精度に悪影響を及ぼしてしまうという不具合があった。また、各種電気部品の配置を変更するため、電子天秤内の構成が複雑になるという不具合もあった。
本発明は、上記実情に鑑みてなされたものであり、簡易な構成で、計量精度を向上できる電子天秤を提供することを目的とする。

（１）本発明に係る電子天秤は、本体と、秤量皿と、底面壁とを備える。前記本体には、秤量室が形成されている。前記秤量皿は、前記秤量室に設けられ、試料が載置される載置面を有する。前記底面壁は、前記載置面よりも高い位置において前記秤量室の底面を形成し、前記秤量皿に対向する位置に開口部が形成されている。

このような構成によれば、秤量皿は、底面壁の開口部に対向するように配置され、秤量皿の載置面は、底面壁が形成する秤量室の底面よりも低い位置に配置される。

そのため、各種電気部品からの熱などにより秤量室の底面が熱を有し、その熱によって気流が発生したとしても、その気流は、秤量皿の載置面に到達することなく、秤量室内を上昇する。
その結果、気流が計量精度に悪影響を及ぼすことを抑制できる。
また、このような作用を、底面壁が形成する秤量室の底面を、秤量皿の載置面よりも高い位置に配置するという簡易な構成で実現できる。
すなわち、本発明に係る電子天秤によれば、簡易な構成で、計量精度を向上できる。

（２）また、前記本体は、当該本体の底部に設けられ、内部に電気部品が収容された下部ケースを有してもよい。前記底面壁が、前記下部ケースの上面に対して間隔を空けて上方に配置されることにより、前記秤量室と前記下部ケースとの間に空隙が形成されていてもよい。

このような構成によれば、下部ケースの上面が電気部品の影響で熱を有しても、底面壁が下部ケースの上面に対して間隔を空けて上方に配置されているため、底面壁が熱を有することを抑制できる。
そのため、電気部品の配置を変更することなく、電気部品からの熱の影響で計量精度に悪影響が生じることを抑制できる。

（３）また、前記電子天秤は、収容壁をさらに備えてもよい。前記収容壁は、前記底面壁の開口部内に位置し、前記秤量皿の外周及び下方を取り囲むことにより内部に前記秤量皿を収容する。

このような構成によれば、収容壁によって秤量皿の周囲を取り囲むことができ、その収容壁によって秤量皿に向かう気流を遮ることができる。
そのため、気流が計量精度に悪影響を及ぼすことを一層抑制できる。

（４）また、前記秤量皿には、下方に向かって突出する支持軸が設けられていてもよい。前記下部ケースの上面には、前記支持軸を挿通させる第１挿通孔が形成されていてもよい。前記収容壁には、前記支持軸を挿通させる第２挿通孔が、前記第１挿通孔よりも小さい開口面積で形成されていてもよい。

このような構成によれば、秤量皿の支持軸を第２挿通孔に挿通させることにより、下部ケースの第１挿通孔を通過して上昇する気流を、収容壁によって遮ることができる。
そのため、気流が計量精度に悪影響を及ぼすことを一層抑制できる。

（５）また、前記底面壁と前記収容壁とが一体的に形成されていてもよい。

このような構成によれば、底面壁及び収容壁を簡易に構成できる。

本発明によれば、秤量室の底面が熱を有し、その熱によって気流が発生したとしても、その気流は、秤量皿の載置面に到達することなく、秤量室内を上昇する。そのため、気流が計量精度に悪影響を及ぼすことを抑制できる。また、このような作用を、秤量室の底面を秤量皿の載置面よりも高い位置に配置するという簡易な構成で実現できる。

本発明の第１実施形態に係る電子天秤の構成を示した斜視図である。図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。電子天秤の外側部材の構成を示した斜視図である。電子天秤の内側部材の構成を示した斜視図である。

１．電子天秤の全体構成
図１は、本発明の第１実施形態に係る電子天秤１の構成を示した斜視図である。
電子天秤１は、例えば、電磁平衡式であり、０．１ｍｇ以下の最小表示で高精度に計量を行うことができる。ただし、電子天秤１としては、電磁平衡式に限らず、ロードセル式などの他の任意の方式のものを用いることができる。
電子天秤１は、本体２と、底面部材３と、秤量皿４とを備えている。
本体２は、電子天秤１の筐体を構成しており、後述する秤量室２４を内部に形成している。本体２は、下部ケース２１と、背面ケース２２と、風防ケース２３とを備えている。

下部ケース２１は、本体２の下部（底部）に設けられている。下部ケース２１は、厚みが大きい板状に形成されており、前後方向に延びている。下部ケース２１内には、例えば、基板や、試料を計量するための計量部や、計量値を表示するための表示部などの各種の電気部品１００が収容されている。

背面ケース２２は、下部ケース２１の後部に載置されている。背面ケース２２は、上下方向に延びる直方体状に形成されている。背面ケース２２には、各種部品（図示せず）が収容されている。

風防ケース２３は、下部ケース２１の中央部に載置されており、背面ケース２２の手前側に配置されている。風防ケース２３は、後方及び下方が開放された中空状の直方体形状に形成されている。風防ケース２３は、例えば、ガラス材料からなり、透明又は半透明に形成されている。風防ケース２３の後端部は、背面ケース２２の前端部に当接している。風防ケース２３の下端部は、下部ケース２１の上端部に当接している。

底面部材３は、下部ケース２１の中央部に載置されており、風防ケース２３の内方に配置されている。すなわち、底面部材３は、下部ケース２１、背面ケース２２及び風防ケース２３で囲まれる空間に配置されている。底面部材３は、平面視矩形状の部材である。なお、底面部材３の詳細な構成については後述する。
このような構成により、本体２内では、底面部材３、背面ケース２２、及び、風防ケース２３によって、秤量室２４が形成されている。

秤量皿４は、秤量室２４内において、前後方向中央部かつ幅方向中央部に設けられている。秤量皿４は、金属材料からなり、円板状に形成されている。詳しくは後述するが、秤量皿４は、秤量室２４内において、底面部材３に収容されており、秤量室２４の内部空間に対向している。

図示しないが、風防ケース２３の側面又は前面は、開閉扉になっており、この開閉扉をスライドすることにより秤量室２４を開閉することができる。電子天秤１において、試料の計量を行う場合には、作業者は、まず、風防ケース２３の開閉扉をスライドして秤量室２４を開放し、試料を秤量皿４に載置する。そして、作業者は、風防ケース２３の開閉扉をスライドして秤量室２４を閉鎖し、秤量室２４内が安定した状態で試料の計量を開始させる。その後、作業者は、図示しない表示部に表示される数値（計量内容）を確認する。

２．底面部材、秤量皿及び下部ケースの詳細構成
図２は、図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
底面部材３は、外側部材３１と、内側部材３２とを備えている。
外側部材３１は、底面部材３が秤量室２４内に配置された状態で、秤量室２４内における外側部分に配置されている。

図３は、外側部材３１の構成を示した斜視図である。
図２及び図３に示すように、外側部材３１は、平面視矩形状に形成されており、金属材料からなる。外側部材３１は、底面壁３１１と、１対の脚部３１２と、端部突起３１３と、中央突起３１４とを備えている。

底面壁３１１は、平面視矩形状の板状に形成されており、水平方向に拡がっている。底面壁３１１の中央部には、開口３１１Ａが形成されている。開口３１１Ａは、平面視円状であって、底面壁３１１を上下方向に貫通している。なお、開口３１１Ａが開口部の一例である。

１対の脚部３１２は、底面壁３１１の両端部に設けられている。各脚部３１２は、側面視Ｌ字状の板状に形成されており、底面壁３１１の両端部から下方に向かって延びた後、内方に向かって延びている。

端部突起３１３は、底面壁３１１の端部であって、各脚部３１２が設けられていない端部のうちの一方の端部に形成されている。端部突起３１３は、平面視直線状に形成されており、底面壁３１１の端部から上方に向かって突出している。

中央突起３１４は、底面壁３１１の中央部に形成されている。具体的には、中央突起３１４は、底面壁３１１の開口３１１Ａの縁部に形成されている。中央突起３１４は、平面視円状に形成されており、底面壁３１１から上方に向かって突出している。

図４は、内側部材３２の構成を示した斜視図である。
図２及び図４に示すように、内側部材３２は、平面視円状に形成されており、金属材料からなる。内側部材３２は、下壁３２１と、側面壁３２２と突出部３２３とを備えている。

下壁３２１は、円板状に形成されており、水平方向に拡がっている。下壁３１１の中央部には、開口３２１Ａが形成されている。開口３２１Ａは、平面視円状であって、下壁３２１を上下方向に貫通している。開口３２１Ａが第２挿通孔の一例である。

側面壁３２２は、下壁３２１の周縁に設けられている。具体的には、側面壁３２２は、平面視円環状であって、下壁３２１の周縁から上方に向かって突出する板状に形成されている。側面壁３２２は、下壁３２１とともに、収容壁の一例を構成している。

突出部３２３は、下壁３２１の中央部に形成されている。具体的には、突出部３２３は、平面視円環状であって、下壁３２１の開口３２１Ａの縁部から上方に向かって延びる板状に形成されている。
秤量皿４は、図２に示すように、円板部４１と、支持軸４２とを備えている。
円板部４１は、所定の厚みを有する円板状に形成されている。円板部４１の上面が、試料が載置される載置面４１Ａである。
支持軸４２は、一部が切り欠かれた円柱状に形成されており、円板部４１の下面の中央部から下方に向かって突出している。

下部ケース２１の上面２１１は、平板状に形成されている。下部ケース２１の上面２１１の中央部には、開口２１１Ａが形成されている。開口２１１Ａは、平面視円状であって、下部ケース２１の上面２１１を上下方向に貫通している。下部ケース２１の上面２１１の開口２１１Ａの直径Ｌ１は、内側部材３２（底面部材３）の下壁３２１の開口３２１Ａの直径Ｌ２よりも大きい。すなわち、内側部材３２（底面部材３）の下壁３２１の開口３２１Ａの開口面積は、下部ケース２１の上面２１１の開口２１１Ａの開口面積よりも小さい。なお、開口２１１Ａが第１挿通孔の一例である。

内側部材３２の下壁３２１の底面には、弾性体２１２が設けられている。弾性体２１２は、ゴム材料からなる。

３．底面部材及び秤量皿の本体への取り付け
上記した底面部材３及び秤量皿４を本体２に対して取り付ける際は、作業者は、まず、本体２の風防ケース２３（図１参照）の開閉扉を開放する。

この状態で、作業者は、風防ケース２３の開放部分から、外側部材３１を秤量室２４内に配置する。このとき、外側部材３１は、各脚部３１２の底面に設けられた弾性体を介して下部ケース２１の上面２１１に載置されることにより、秤量室２４内に配置される。また、外側部材３１は、端部突起３１３が背面ケース２２側に位置するようにして、秤量室２４内に配置される。外側部材３１の底面壁３１１は、下部ケース２１の上面２１１に対して間隔を空けて上方に配置されている。外側部材３１の底面壁３１１と下部ケース２１の上面２１１との間、すなわち、秤量室２４と下部ケース２１の上面２１１との間には、空隙が形成されている。具体的には、上下方向における下部ケース２１の上面２１１から外側部材３１の底面壁３１１までの寸法Ｌ３は、例えば、約２０ｍｍである。

さらに、作業者は、外側部材３１の底面壁３１１の開口３１１Ａの内方に内側部材３２を配置する。このとき、内側部材３２は、下壁３２１の底面に設けられた弾性体２１２を介して下部ケース２１の上面２１１に載置されることにより、開口３１１Ａの内方に配置される。サンプルの静電気や、皿にあたる電磁波の影響を軽減するため、弾性体２１２には導電性があることが望ましい。この状態では、内側部材３２の側面壁３２２の上端縁が、外側部材３１の開口３１１Ａの周縁に近接している。

そして、作業者は、内側部材３２内に秤量皿４を収容する。具体的には、秤量皿４は、支持軸４２が下壁３２１（内側部材３２）の開口３２１Ａに挿通される。このとき、秤量皿４は、外側部材３１の底面壁３１１の開口３１１Ａに対向している。

この状態において、秤量皿４の周囲（外周及び下方）は、内側部材３２によって取り囲まれており、秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａは、底面部材３の外側部材３１の底面壁３１１よりも低い位置に配置されている。換言すれば、底面部材３の外側部材３１の底面壁３１１は、秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａよりも高い位置において、秤量室２４の底面を形成している。また、上下方向における秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａから外側部材３１の底面壁３１１までの寸法Ｌ４は、例えば、約５ｍｍである。

作業者は、このようにして秤量室２４内に底面部材３及び秤量皿４を配置する。そして、計量を行う場合には、試料を秤量皿４の載置面４１Ａに載置する。このとき、試料が底面部材３上にこぼれた場合には、端部突起３１３及び中央突起３１４によって試料がせき止められ、試料が装置内部に入り込むことが抑制される。このように、端部突起３１３及び中央突起３１４は、試料が秤量皿４の外方にこぼれた場合に、試料が装置内部に入り込むことを防止する壁部材として機能する。

４．本体内に生じる気流
上記したように、本体２の下部ケース２１内には、電気部品１００（図１参照）が収容されている。そのため、電気部品１００から生じる熱によって、本体２内において、下部ケース２１内から上方に向かう気流Ｆ１が発生する。この気流Ｆ１は、下部ケース２１の上面２１１の開口２１１Ａを通過して上昇した後、底面部材３の内側部材３２の下壁３２１で遮られる。すなわち、下部ケース２１内から上方に向かう気流Ｆ１は、底面部材３の内側部材３２の下壁３２１によって、その上昇が遮られる。

また、秤量室２４の底面を構成する底面部材３の外側部材３１の底面壁３１１は、下部ケース２１の上面２１１の上方に間隔を空けるように（間隔Ｌ３を隔てて）配置されている。そのため、下部ケース２１内の電気部品１００からの熱によって、外側部材３１の底面壁３１１が熱を有することが抑制される。また、外側部材３１の底面壁３１１がわずかに熱をもった場合には、その熱によって、外側部材３１の底面壁３１１から上方に向かう気流Ｆ２が発生する。一方、秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａは、底面壁３１１よりも下方に配置される。そのため、仮に気流Ｆ２が発生しても、その気流Ｆ２が秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａに到達することが防止される。

また、外側部材３１の底面壁３１１の上面付近において、開口３１１Ａに向かう気流が発生した場合には、その気流は、中央突起３１４によって、中央部に向かう移動が遮られる。
このように、電子天秤１では、本体２内で発生する気流が、秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａに到達することが抑制される。
この電子天秤１を用いて１００ｇの試料を計量した結果、図示しないが、計量する数値のふらつきが約０．０４ｍｇ以内に抑えられることが確認できた。

５．作用効果
（１）本実施形態では、電子天秤１において、秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａは、底面部材３の外側部材３１の底面壁３１１よりも低い位置に配置される。
そのため、下部ケース２１内に収容される電気部品１００からの熱などにより外側部材３１の底面壁３１１が熱を有し、その熱によって気流Ｆ２が発生したとしても、その気流Ｆ２は、秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａに到達することなく、秤量室２４内を上昇する。
その結果、気流Ｆ２が計量精度に悪影響を及ぼすことを抑制できる。
また、このような作用を、外側部材３１の底面壁３１１を、秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａよりも高い位置に配置するという簡易な構成で実現できる。
すなわち、電子天秤１によれば、簡易な構成で、計量精度を向上できる。

（２）また、底面部材３の外側部材３１の底面壁３１１は、内部に電気部品１００が収容された下部ケース２１の上面２１１に対して間隔Ｌ３を空けて上方に配置される。すなわち、秤量室２４と下部ケース２１の上面２１１との間には、空隙が形成されている。

そのため、下部ケース２１の上面２１１が電気部品１００の影響で熱を有しても、秤量室２４と下部ケース２１の上面２１１との間の空隙により、外側部材３１の底面壁３１１が熱を有することを抑制できる。
そのため、電気部品１００の配置を変更することなく、電気部品１００からの熱の影響で計量精度に悪影響が生じることを抑制できる。

（３）また、電子天秤１では、秤量皿４の周囲は、内側部材３２によって取り囲まれている。具体的には、秤量皿４の外周及び下方は、内側部材３２によって取り囲まれている。
そのため、内側部材３２によって、秤量皿４に向かう気流Ｆ１を遮ることができる。
その結果、気流Ｆ１が計量精度に悪影響を及ぼすことを一層抑制できる。

（４）また、電子天秤１では、秤量皿４の支持軸４２を内側部材３２の下壁３２１の開口３２１Ａよりも開口面積が小さい内側部材３２の開口３２１Ａに挿通させることにより、下部ケース２１内から上方に向かう気流Ｆ１は、下部ケース２１の上面２１１の開口２１１Ａを通過して上昇した後、底面部材３の内側部材３２の下壁３２１で遮られる。
そのため、気流Ｆ１が計量精度に悪影響を及ぼすことを一層抑制できる。

６．第２実施形態
上記した第１実施形態では、底面部材３において、外側部材３１と内側部材３２とが別部材として構成される。対して、第２実施形態として、底面部材３において、外側部材３１と内側部材３２とを一体的に形成することも可能である。
このような構成によれば、外側部材３１及び内側部材３２を簡易に構成できる。

７．変形例
下部ケース２１の上面２１１から外側部材３１の底面壁３１１までの寸法Ｌ３、及び、秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａから外側部材３１の底面壁３１１までの寸法Ｌ４は、種々に変更可能である。寸法Ｌ３及び寸法Ｌ４のそれぞれが大きければ大きいほど、本体２内に発生する気流が、秤量皿４の円板部４１の載置面４１Ａに到達することを一層抑制でき、気流が計量精度に悪影響を及ぼすことを一層抑制できる。

１電子天秤
２本体
３底面部材
４秤量皿
２１下部ケース
２４秤量室
３１外側部材
３２内側部材
４１Ａ載置面
４２支持軸
２１１上面
２１１Ａ開口
３１１底面壁
３２１下壁
３２１Ａ開口
３２２側面壁
１００電気部品

Claims

秤量室が形成された本体と、
前記秤量室に設けられ、試料が載置される載置面を有する秤量皿と、
前記載置面よりも高い位置において前記秤量室の底面を形成し、前記秤量皿に対向する位置に開口部が形成された底面壁とを備えることを特徴とする電子天秤。
前記本体は、当該本体の底部に設けられ、内部に電気部品が収容された下部ケースを有し、
前記底面壁が、前記下部ケースの上面に対して間隔を空けて上方に配置されることにより、前記秤量室と前記下部ケースとの間に空隙が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の電子天秤。
前記底面壁の開口部内に位置し、前記秤量皿の外周及び下方を取り囲むことにより内部に前記秤量皿を収容する収容壁をさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の電子天秤。
前記秤量皿には、下方に向かって突出する支持軸が設けられており、
前記下部ケースの上面には、前記支持軸を挿通させる第１挿通孔が形成され、
前記収容壁には、前記支持軸を挿通させる第２挿通孔が、前記第１挿通孔よりも小さい開口面積で形成されていることを特徴とする請求項３に記載の電子天秤。
前記底面壁と前記収容壁とが一体的に形成されていることを特徴とする請求項３又は４に記載の電子天秤。