JP3513392B2 - 重量検出装置および電子レンジ - Google Patents

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
量を電気的に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）の微少な変位量を、平行した板体間の静
電容量の変化に基づいて検出するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
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】さらに、このような従来の重量検出装置を
電子レンジに適用する場合、ターンテーブルのスラスト
方向の変位量を検出することになるが、このターンテー
ブルを回転駆動するための回転駆動部と重量検出装置と
はそれぞれが独立した構成となっており、それぞれを別
々に組み立てた後に、両者を結合させることになるた
め、組立工程数が多く、また、両者を結合した後の形状
はコンパクトにはなりにくく大型なものとなりがちであ
る。

【０００５】そこで本発明は、小型化を可能とし、か
つ、安定した重量検出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。

【０００６】

【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、請求項１記載の重量検出装置は、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軸と、このスラ
スト軸に係合して設けられた少なくとも１つの回動部材
と、この回動部材をスラスト軸の変位量に応じて所定量
回動させる回動変位手段と、回動部材を変位した状態で
その回動方向に回転させる回転手段と、回動部材に設け
られた被検出体の検出可能域に配置され、該被検出体を
検出する検出器とを有し、該検出器により、回動変位手
段によって変位された回動部材の変位量を、その回動部
材の回転を利用して検出すると共に、該変位量を重量と
して換算する重量換算手段を設けている。また、請求項
２記載の発明は、請求項１記載の重量検出装置におい
て、変位量を、回動部材と他の部材との間の相対変位量
としている。

【０００７】また、請求項３記載の重量検出装置は、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
軸と、このスラスト軸に同軸的に設けられ、当該スラス
ト軸のスラスト方向の変位に応じて回動する第１の相対
変位検出用部材と、この第１の相対変位検出部材と対を
なすようにスラスト軸に同軸的に設けられ、駆動源から
の回転駆動力を受けることによって回転する第２の相対
変位検出用部材と、これら第１および第２の相対変位検
出用部材とスラスト軸とを係合させ、スラスト軸がスラ
スト方向に変位したときは、少なくとも第１の相対変位
検出用部材をスラスト軸の変位量に応じてスラスト軸を
中心に所定回動角度だけ回動させ、第２の相対変位検出
用部材が駆動源からの駆動力を受けて回転する際は、そ
の回転力を第１の相対変位検出用部材とスラスト軸に伝
達可能とする変位方向変換手段と、第１の相対変位検出
用部材の第２の相対変位検出用部材に対する相対変位量
に応じた信号を重量検出信号として出力する重量検出信
号出力手段とを有している。

【０００８】また、請求項４記載の発明は、請求項３記
載の重量検出装置において、重量検出信号出力手段は、
マグネットとホール素子を用いた磁気的な検出手段であ
って、マグネットは第１の相対変位検出用部材と第２の
相対変位検出用部材にそれぞれ設けられ、ホール素子は
第１の相対変位検出用部材側のマグネットおよび第２の
相対変位検出用部材側のマグネットの発するそれぞれの
磁気の検知が可能な位置に固定配置されてなり、このホ
ール素子に対して回転する第１の相対変位検出用部材側
のマグネットと第２の相対変位検出用部材側のマグネッ
トからの磁気を検出して、第１の相対変位検出用部材の
第２の相対変位検出用部材側に対する相対変位量に応じ
た時間間隔の信号を出力し、それを重量検出信号として
出力するようにしている。

【０００９】また、請求項５記載の発明は、請求項３ま
たは４記載の重量検出装置において、第２の相対変位検
出用部材は、駆動源からの回転力が減速輪列を介して伝
達され、当該減速輪列の出力歯車を兼ねている。また、
請求項６記載の発明は、請求項２、３、４または５記載
の重量検出装置において、相対変位量を、検出器と被検
出体とで構成される重量検出信号出力手段から出力され
る信号幅の中心間の時間間隔の割合によって表してい
る。

【００１０】また、請求項７記載の発明は、請求項１、
２、３、４、５または６記載の重量検出装置において、
スラスト軸は、バネによって支持され、重量に応じてそ
のバネの復元力に抗してスラスト方向に変位するように
している。加えて、請求項８記載の発明は、請求項７記
載の重量検出装置において、バネをコイルバネとしてい
る。

【００１１】また、請求項９記載の電子レンジは、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
出装置を有した電子レンジにおいて、重量検出装置とし
て、請求項１から８のいずれか１項記載の重量検出装置
を設けたものとしている。

【００１２】本発明の重量検出装置は、重量によってス
ラスト軸がスラスト方向に変位すると、少なくとも第１
の相対変位検出用部材（回動部材に相当）をスラスト軸
の変位量に応じてスラスト軸を中心に所定回動角度だけ
回動させる。この動作によって、回動部材の変位量を求
め、その変位量を重量換算手段によって重量に換算して
いる。具体的には、第２の相対変位検出用部材に対する
第１の相対変位検出用部材（回動部材に相当）の相対変
位量に比例した信号、たとえば、この相対変位量に比例
した時間間隔割合の信号、を重量検出信号として出力さ
せ、この重量検出信号に基づいて重量を検出するように
している。

【００１３】そして、重量検出信号を出力する手段とし
ては、たとえば、マグネットとホール素子を用い、第１
の相対変位検出用部材側のマグネットと第２の相対変位
検出用部材側のマグネットの間の相対変位量に基づいて
重量検出信号を得るようにしている。

【００１４】このように本発明の重量検出装置は、静電
容量式の重量検出装置とは異なり、静電容量式が従来か
ら有している種々の問題、たとえば、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に対処するた
めに、一定以上の静電容量を確保する必要から、電極間
の対向面積が増大し、装置が大型化するなどという問題
の発生がなく、小型で、精度の良い重量検出が可能とな
る。

【００１５】また、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、第２の相対変位検出用部材は、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ようにすると、回転駆動
部と重量検出部分を一体化することができるので、回転
駆動部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。

【００１６】

【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１１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。

【００１７】まず、図１から図５により全体的な構成に
ついて説明する。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回動部
材を回転させるための回転手段となる回転駆動部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つのケース１４内に収納されている。なお、ケース
１４は、ケース本体１４ａとケース蓋１４ｂにより構成
されている。

【００１８】回転駆動部１２は、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
減速輪列としての第１歯車３１、第２歯車３２、第３歯
車３３、出力歯車となる第２の相対変位検出用部材４３
から構成される。

【００１９】モータ２０は、コイル２１、ロータ２２、
回転軸２３、ロータ２２に固定されたピニオン２４、中
地板２５などから構成されている。なお、第１歯車３１
と第２歯車３２は、それぞれ軸３１ａ，３２ａにより中
地板２５とケース蓋１４ｂ間に取り付けられ、第３歯車
３３は軸３３ａによりケース本体１４ａとケース蓋１４
ｂ間に取り付けられている。なお、モータ２０のステー
タを構成する極歯を形成した残部となる孔を塞ぐため、
ラベル２６がケース本体１４ａに貼付されている。

【００２０】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軸４１と、
このスラスト軸４１に同軸的に設けられ、スラスト軸４
１のスラスト方向の変位に応じて回動する第１の相対変
位検出用部材（回動部材）４２と、この第１の相対変位
検出用部材４２と対をなすようにスラスト軸４１に同軸
的に設けられ、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、回転駆動部１２からの回転駆動力を
受けることによって回転する出力歯車となる第２の相対
変位検出用部材４３と、後述する変位方向変換手段（回
動変位手段）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コイルバネ４６とを
主な構成要素として構成されている。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。

【００２１】変位方向変換手段は、第１および第２の相
対変位検出用部材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の相対変位検出用部材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の相対変位検出用部材４３が回転駆動
部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。この変位方向
変換手段は、ピン４４と第１の相対変位検出用部材４２
に設けられる切り欠き部４２ｂ，４２ｃ、第２の相対変
位検出用部材４３に設けられる切り欠き部４３ｂ，４３
ｃで構成され、これらの詳細については後述する。

【００２２】重量検出信号出力手段は、第１および第２
の相対変位検出用部材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８に示されるように、第１の相対変位検
出用部材４２側に設けられる被検出体となる８個のマグ
ネットＢ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８と第２の相対変位検出
用部材４３側に設けられる被検出体となる８個のマグネ
ットＡ１，Ａ２，・・・，Ａ８と、これらのマグネット
の発生する磁気を電気信号に変換する検出器となるホー
ルＩＣ４５からなる。なお、これらの詳細については後
述する。

【００２３】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、コイルバネ４
６を押し下げるためのブッシュ４７が取り付けられてい
る。

【００２４】コイルバネ４６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が用いられ、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に対して与えている。このコイルバネ４６
の荷重特性を図１０に示す。この図１０からもわかるよ
うに、７ｋｇの荷重か加わってもその変異はわずか３mm
程度である。このように、角線コイルバネは、高荷重に
対しても変位が小さいので、スペース的に制約があって
変位方向のスペースを抑え、しかも、高荷重に対応した
いという場合に好都合である。なお、コイルバネ４６
は、ケース蓋１４ｂに設けられた突出円筒部１４ｃ内に
納められている。

【００２５】また、第１の相対変位検出用部材４２は、
一端が有底で他端が開口の円筒形状をなし、その有底端
側の中心部には、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、さらに、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縦長の切り
欠き部４２ｂ，４２ｃが形成される。この切り欠き部４
２ｂ，４２ｃは、中心軸方向に対し所定の角度を有して
斜めに形成されている。このような第１の相対変位検出
用部材４２は、その有底端側がワッシャ４８を介してケ
ース蓋１４ｂに当接した状態となる。

【００２６】出力歯車ともなる第２の相対変位検出用部
材４３は、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の相対変位検出用部材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（図５参照）を有する。この内部円筒部４３ａの
外径は第１の相対変位検出用部材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、一対の縦長な切り欠き部４３
ｂ，４３ｃが中心軸方向と同一方向に形成される。

【００２７】このような第２の相対変位検出用部材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。また、この第２の相対変位検出
用部材４３は、その外側面に歯車が形成され、回転駆動
部１２の第３歯車３３と歯合し、出力歯車としての働き
も行う。

【００２８】そして、第１の相対変位検出用部材４２と
第２の相対変位検出用部材４３は、それぞれの開口端を
対向させるようにして、第１の相対変位検出用部材４２
を第２の相対変位検出用部材４３内に挿入する。これに
より、第２の相対変位検出用部材４３の内部円筒部４３
ａは、第１の相対変位検出用部材４２内に挿入される状
態となる。

【００２９】また、第２の相対変位検出用部材４３の有
底端には、外方向に突出した円筒形の突出部４３ｅが形
成され、この円筒形の突出部４３ｅはワッシャ４９を介
してケース本体１４ａに当接し、かつ、開口端側は第１
の相対変位検出用部材４２によって抑えられているので
上下方向の動きが規制され、かつ、第３歯車３３と歯合
しているため、回転方向への動きも規制された状態とな
っている。なお、歯車部分および突出部４３ｅをそれぞ
れもしくは一方を別部材で構成し、それらを一体化させ
た構造としても良い。

【００３０】また、スラスト軸４１にはピン４４がスラ
スト軸４１の中心軸を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の左右の突出部は、第２の相対変
位検出用部材４３の内部円筒部４３ａに形成された切り
欠き部４３ｂ，４３ｃに係合するとともに、第１の相対
変位検出用部材４２に形成された切り欠き部４２ｂ，４
２ｃに係合する。

【００３１】このスラスト軸４１は、その先端が前述し
たようにブッシュ４７に到達し、ターンテーブル１１に
加わる重量によってブッシュ４７を押してコイルバネ４
６を圧縮させる動作を行う。この際、このスラスト軸４
１の先端は、ブッシュ４７に対してワッシャ５１を介し
て当接しており、ブッシュ４７に対して回転自在となっ
ている。そして、このスラスト軸４１の後端側は、ケー
ス蓋１４ｂから軸受け部材５２を突き抜けて外方に突出
し、ターンテーブル１１に係合または固定されている。

【００３２】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の相対変位検
出用部材４３側の切り欠き部４３ｂ，４３ｃ（中心軸と
同一方向に形成されている）に係合しているとともに、
第１の相対変位検出用部材４２側の切り欠き部４２ｂ，
４２ｃ（中心軸方向に対して所定角度傾斜して斜めに形
成されている）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の相対変位検出用部材４３側の切り欠き部４３ｂ，４
３ｃと第１の相対変位検出用部材４２の切り欠き部４２
ｂ，４２ｃを通って下方に移動しようとする。このと
き、第２の相対変位検出用部材４３は、回転方向の動き
が規制され、しかも切り欠き部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の相対変位検出用部材４２は、ピン４４が下方に移
動することによって、スラスト軸４１を中心に回転方向
に動く。これを図６と図７により説明する。

【００３３】図６の状態は、スラスト軸４１が初期の状
態（ターンテーブル１１に調理品が載せられていない状
態）におけるピン４４と第１および第２の相対変位検出
用部材４２，４３の切り欠き部４２ｂ，４２ｃ，４３
ｂ，４３ｃの関係を示している。図７は、ターンテーブ
ル１１に調理品が載せられてスラスト軸４１が最大限下
降した状態におけるピン４４と第１および第２の相対変
位検出用部材４２，４３の切り欠き部４２ｂ，４２ｃ，
４３ｂ，４３ｃの関係を示している。この図６および図
７からもわかるように、第１の相対変位検出用部材４２
は所定角度回動し、切り欠き部４２ｂ，４２ｃが円周上
を周方向に距離Ｌだけ移動（回動）したことになる。

【００３４】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の相対変位検出用部材
４２が最大で距離Ｌだけ回転方向に移動可能となってい
る。この図７の状態は、ターンテーブル１１に最大荷重
（ここでは、７ｋｇとしている）が加わった状態が示さ
れている。

【００３５】また、このターンテーブル１１を回転駆動
させる場合は、モータ２０を通電状態とすれば、その回
転力が、第１歯車３１から第３歯車３３へと伝達され、
さらに、この第３歯車３３に歯合している第２の相対変
位検出用部材４３に伝達される。この第２の相対変位検
出用部材４３が回転すれば、その回転力はピン４４によ
ってスラスト軸４１に伝達され、これによりターンテー
ブル１１を回転させることができる。

【００３６】このように、ピン４４と第１の相対変位検
出用部材４２側に設けられた切り欠き部４２ｂ，４２
ｃ、第２の相対変位検出用部材４３側に設けられた切り
欠き部４３ｂ，４３ｃは、スラスト軸４１がスラスト方
向に変位したときは、第１の相対変位検出用部材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る。そして、第２の相対変
位検出用部材４３が回転駆動部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。すなわち、
ピン４４等は、前述した変位方向変換手段としての構成
をなすものである。

【００３７】次に、第１の相対変位検出用部材４２の第
２の相対変位検出用部材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。

【００３８】第２の相対変位検出用部材４３と第１の相
対変位検出用部材４２には、それぞれ８個づつのマグネ
ットＡ１，Ａ２，・・・，Ａ８、マグネットＢ１，Ｂ
２，・・・，Ｂ８がそれぞれ等間隔に同一平面上に設け
られている。そして、その近傍には、磁気を電気信号に
変換して出力するホールＩＣ４５が固定配置されてい
る。このホールＩＣ４５は、図２に示されるように、プ
リント基板５３上に取り付けられ、ホルダ５４によって
覆われている。また、このプリント基板５３上にはコネ
クタ５５などの部品も取り付けられている。

【００３９】図８（Ａ）、（Ｂ）は、これら各マグネッ
トＡ１，Ａ２，・・・，Ａ８、マグネットＢ１，Ｂ２，
・・・，Ｂ８、ホールＩＣ４５の位置関係を説明する図
であり、わかりやすくするため模式的な図としているた
め、これまでの説明で用いた図１から図７に示す構造を
そのまま表していない部分もある。

【００４０】マグネットＡ１，Ａ２，・・・，Ａ８は、
第２の相対変位検出用部材４３の円周部に等間隔で設け
られ、同様に、マグネットＢ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８
は、第１の相対変位検出用部材４２の円周部に等間隔で
設けられる。マグネットＡ１，Ａ２，・・・，Ａ８と、
マグネットＢ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８は、互い違いに同
一平面上に配置される。つまり、マグネットＡ１、マグ
ネットＢ１、マグネットＡ２、マグネットＢ２，・・・
というように互い違いの配置となり、それぞれが同一平
面上に配置された構造となる。なお、図８（Ａ）は、図
６の状態に対応した位置関係を示しており、スラスト軸
４１が初期の状態（ターンテーブル１１に調理品が載せ
られていない状態）における位置関係である。また、図
８（Ｂ）は、図７の状態に対応した位置関係を示してお
り、ターンテーブル１１に７ｋｇ以上の調理品が載せら
れてスラスト軸４１が最大限下降した状態における位置
関係を示している。

【００４１】図８（Ａ）では、隣り合うマグネット同志
が等間隔となっている。たとえば、マグネットＡ１，Ｂ
１，Ａ２の部分に着目すれば、マグネットＡ１，Ｂ１の
それぞれの中心線のなす角度（以下ではマグネット間角
度という）は22.5度、マグネットＢ１，Ａ２のマグネッ
ト間角度も22.5度となっており、これは、他のマグネッ
ト間も同じである。

【００４２】そして、ターンテーブル１１に調理品（７
ｋｇとする）が載せられてスラスト軸４１が最大限下降
した状態となると、第１の相対変位検出用部材４２が最
大限回動して図７のような状態となる。すると、図８
（Ｂ）に示されるように、第１の相対変位検出用部材４
２のマグネットＢ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８がそれぞれ最
大限移動する。たとえば、前述同様に、マグネットＡ
１，Ｂ１，Ａ２の部分に着目すれば、マグネットＡ１，
Ｂ１のマグネット間角度が14.5度、マグネットＢ１，Ａ
２のマグネット間角度が30.5度となるものとする。他の
マグネット間角度もこれと同様となる。

【００４３】このような構成において、その動作につい
て説明する。まず、ターンテーブル１１に調理品が載せ
られていない場合には、第１の相対変位検出用部材４２
と第２の相対変位検出用部材４３との関係は、図６のよ
うな状態となっている。この状態では、マグネットＡ
１，Ａ２，・・・，Ａ８と、マグネットＢ１，Ｂ２，・
・・，Ｂ８は、図８（Ａ）のような位置関係となってい
る。

【００４４】この状態で、モータ２０が回転したとすれ
ば、第２の相対変位検出用部材４３も回転し始め、ホー
ルＩＣ４５からは、図９（Ａ）に示すような出力が得ら
れる。つまり、ホールＩＣ４５からは、隣り合うマグネ
ット同志のマグネット間角度に比例した時間間隔で信号
が出力される。たとえば、マグネットＡ１，Ｂ１，Ａ２
の部分に着目すれば、マグネットＡ１，Ｂ１のマグネッ
ト間角度は22.5度、マグネットＢ１，Ａ２のマグネット
間角度も22.5度となっており、まず、マグネットＡ１に
対応する信号Ａｓ１が出力され、一定時間後にマグネッ
トＢ１に対する信号Ｂｓ１が出力され、さらに一定時間
後にマグネットＡ２に対する信号Ａｓ２が出力されると
いうように、一定時間間隔でホールＩＣから信号が出力
される。

【００４５】ここで、第２の相対変位検出用部材４３に
おけるマグネットＡ１，Ａ２，・・・，Ａ８のみを考え
たとき、ターンテーブル１１の回転に伴って、マグネッ
トＡ１によるホールＩＣ４５の信号Ａｓ１とマグネット
Ａ２によるホールＩＣの信号Ａｓ２までの時間（各信号
における時間幅の中心間の時間）をｔとすれば、この時
間ｔは不変であり、ターンテーブル１１に調理品が載っ
ていない場合は、第２の相対変位検出用部材４３側のマ
グネットＡ１，Ａ２，・・・，Ａ８と、第１の相対変位
検出用部材４２側のマグネットＢ１，Ｂ２，・・・，Ｂ
８は等間隔に位置しているので、ホールＩＣ４５からは
ｔ／２時間ごとに信号が出力されることになる。

【００４６】なお、ホールＩＣ４５から出力される信号
間の時間の計測の仕方としては、前述したように、信号
の中心（信号幅の中心）間の長さを計測するようにす
る。これは、ホールＩＣは温度によってその出力信号の
幅が変化する可能性があるからであり、これに対処する
ために出力信号の中心間を計測するようにしている。

【００４７】一方、ターンテーブル１１に何らかの調理
品が載せられ、調理が開始されると、ターンテーブル１
１が回転を開始するとともに、調理品の重みによってタ
ーンテーブル１１とともにスラスト軸４１が下降する。

【００４８】これによって、第１の相対変位検出用部材
４２がターンテーブル１１の変位量に比例して回動し、
マグネットＡ１に対するマグネットＢ１、マグネットＡ
２に対するマグネットＢ２というように隣り合うマグネ
ット間のマグネット間角度が変化する。このとき、ター
ンテーブル１１は回転状態にあるため、ホールＩＣ４５
からは、マグネットＡ１に対しては信号Ａｓ１、マグネ
ットＢ１に対したは信号Ｂｓ１、マグネットＡ２に対し
たは信号Ａｓ２、マグネットＢ２に対しては信号Ｂｓ２
というように、それぞれのマグネットの通過に対応して
信号が出力される。しかし、このとき、信号Ａｓ１とＢ
ｓ１の時間間隔、あるいは、信号Ａｓ２とＢｓ２の時間
間隔は、前述した初期状態に比べて短くなっている。

【００４９】たとえば、極端な例として、７ｋｇの調理
品がターンテーブル１１に載せられると、第２の相対変
位検出用部材４３側のマグネットＡ１，Ａ２，・・・，
Ａ８と第１の相対変位検出用部材４２側のマグネットＢ
１，Ｂ２，・・・，Ｂ８の関係は図８（Ｂ）のような位
置関係となる。つまり、第１の相対変位検出用部材４２
側のマグネットと第２の相対変位検出用部材４３側のマ
グネットの隣り合うマグネット間角度（たとえば、マグ
ネットＡ１とマグネットＢ１のマグネット間角度）は、
この場合、14.5度となり、第２の相対変位検出用部材４
３の隣り合うマグネット（たとえば、マグネットＡ１と
マグネットＡ２）間のマグネット間角度（４５度）の約
１／３となるので、ホールＩＣ４５からは図９（Ｂ）の
ような出力が得られる。

【００５０】この図９（Ｂ）からもわかるように、マグ
ネットＡ１に対する信号Ａｓ１とマグネットＢ１に対す
る信号Ｂｓ１の時間間隔は、マグネットＡ１に対する信
号Ａｓ１とマグネットＡ２に対する信号Ａｓ２の時間間
隔ｔに対して、約１／３の0.32ｔとなる。つまり、初期
状態（ターンテーブル１１に調理品が載せられていない
状態）では、信号Ａｓ１と信号Ｂｓ１の時間間隔は、ｔ
／２であるが、７ｋｇの調理品がターンテーブルに載せ
られると、信号Ａｓ１と信号Ｂｓ１の時間間隔は、0.32
ｔとなり、調理品の重さに応じて、ホールＩＣ４５から
は異なった時間間隔の信号を取り出すことができる。し
たがって、このホールＩＣ４５の出力を用いて、調理品
の重量を計測することができる。なお、この変位量の重
量への換算は、マイクロコンピュータ（図示省略）によ
って行っている。

【００５１】図１１は、ターンテーブルに加わる荷重
（調理品の重量）と、第２の相対変位検出用部材４３側
のマグネットトＡ１，Ａ２，・・・，Ａ８によるホール
ＩＣ出力に対する第１の相対変位検出用部材４２側のマ
グネットＢ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，Ａ２，・・・，Ａ
８の各マグネット間の時間間隔ｔを１００％とし、この
ｔに対しての百分率である。この図１１からもわかるよ
うに、荷重が０の場合は５０％（0.5ｔ）、荷重が１ｋ
ｇの場合は約４８％（0.48ｔ）、荷重が４ｋｇの場合は
約４０％（0.4ｔ）というように、荷重に比例して時間
間隔が短くなって行き、最大荷重（７ｋｇ）では、約３
２％（0.32ｔ）となる。

【００５２】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。

【００５３】ところで、これまでの説明では、第２の相
対変位検出用部材４３側のマグネットと第１の相対変位
検出用部材４３側のマグネットはそれぞれ８個づつの８
対で構成した。これは、特に８対とすることもないが、
ある程度多くのマグネットを設けることにより、ターン
テーブル１１が一周する間にそれぞれ対をなすマグネッ
トに対応するホールＩＣ４５出力をそれぞれ得て、ホー
ルＩＣ４５のそれぞれの出力の平均を取るなどの処理を
行えば、種々の要因によって生じる様々な誤差などを吸
収することができ、高精度な重量検出が行え、より一
層、適正な調理時間の設定が可能となる。また、重量の
測定を高速に行うことも可能となる。

【００５４】また、原理的には、第２の相対変位検出用
部材４３側のマグネットと第１の相対変位検出用部材４
２側のマグネットは１対のみのマグネットによっても、
ターンテーブル１１の変位量をホールＩＣ４５の時間間
隔の変位として取り出すことは可能である。しかし、５
０ＫＨｚ地域と６０ｋＨｚ地域の違いに関係なく使用可
能とするには、基準となる時間（この場合は、第２の相
対変位検出用部材４３側の各マグネットＡ１，Ａ２，・
・・，Ａ８のマグネット間の時間間隔ｔ）に対する変位
量（＝割合）で表すのが好ましい。したがって、変位量
を得るために、第１および第２の相対変位検出用部材４
２，４３のマグネットは、合計で少なくとも３個設ける
ことが望ましい。

【００５５】以上のような実施の形態では、ターンテー
ブル１１のスラスト方向の変位量を、第１の相対変位検
出用部材４２の回転方向の変位量に変換し、その回転方
向の変位量に比例したホールＩＣ４５の出力を得て、こ
のホールＩＣ４５の出力の変位量に基づいて、ターンテ
ーブル１１に載せられた調理品の重量を検出するように
している。また、これらの重量検出動作は、ターンテー
ブル１１に調理品を載せ、調理を開始させることによる
ターンテーブル１１の回転中に行うことができ、最大で
も、ターンテーブル１１が１周する間に行うことがで
き、効率の良い重量検出が可能となる。

【００５６】また、ターンテーブル１１を回転駆動させ
るための回転駆動部１２と重量を検出するための重量検
出部１３を１つのケース１４内に収納した構成、換言す
れば、重量検出部１３を回転駆動部１２内に組み込んだ
構成としたので、重量検出部１３と回転駆動部１２とを
別々に組み立ててその後で両者を結合させるよりは、組
立工数の削減が図れ、全体的に小型なものとすることが
でき、コストの低廉化も可能となる。

【００５７】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。たとえば、前述の実施の形態では、
マグネットＡ１，Ａ２，・・・，Ｂ１，Ｂ２，・・・Ｂ
８とホールＩＣ４５による磁気的な検出手段によって、
変位量を検出するようにしたが、これは、他の手段によ
っても実現可能である。たとえば、第１の相対変位検出
用部材４２と第２の相対変位検出用部材４３の両方に、
互いに重なり合うスリットを複数対設け、スラスト軸が
スラスト方向に変位することによって重なり合うスリッ
トの長さが変化するようにしても良い。

【００５８】この構成の場合、スリットを挟むようにし
てフォトダイオードとフォトトランジスタなどの光電変
換手段を対向配置して、スラスト軸がスラスト方向に変
位することによって、重なり合うスリットのスリット長
を変化させることとなる。そして、重なり合うスリット
のスリット長の変化をフォトトランジスタからの出力信
号の間隔として取り出し、これに基づいて重量検出を行
うことができる。これによっても前述の実施の形態と同
様に重量を検出することができる。

【００５９】また、前述の実施の形態では、スラスト軸
４１の変位によって、第１の相対変位検出部材４２を変
位させ、第２の相対変位検出用部材４３は変位しないよ
うにしたが、両部材４２，４３を変位させたり、第２の
相対変位検出用部材４３のみを変位させるようにしても
良い。また、マグネットは、円形状のゴムマグネットの
外周部分を凸状にした構成にする等、他の形状や構成を
採用しても良い。また、コイルバネ４６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。さらには、コイルバネではなく、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。

【００６０】さらに、前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、他の重量の検出にも適用できる。

【００６１】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１記載の重
量検出装置では、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軸のスラスト方向の変位に応じて回
動する第１の相対変位検出用部材と、駆動源からの回転
駆動力を受けることによって回転する第２の相対変位検
出用部材とを設け、第１の相対変位検出部材の第２の相
対変位検出用部材に対する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ようにしたので、簡単な構成
で高精度な重量検出が可能となり、従来の静電容量式の
重量検出装置に比べ、小型化が図れる。

【００６２】また、請求項２記載の発明では、重量検出
信号出力手段として、マグネットとホール素子（ホール
ＩＣ）を用いた磁気的な検出手段を採用しているため、
低コスト化が図れ、高精度は重量測定が長期間可能とな
る。

【００６３】また、請求項３記載の発明では、ホール素
子から出力されるパルス信号の時間間隔の変位量を重量
検出信号として出力する際、パルス信号幅の中心間の時
間間隔の割合によって重量検出信号を得るようにしたの
で、ホール素子の温度変化などによるパルス幅の変動に
影響されずに高精度な重量検出が可能となる。また、電
源の周波数に関係しない測定が可能となり、適用範囲が
広いものとなる。

【００６４】さらに、請求項４記載の発明では、コイル
バネとして角線コイルバネを用いたので、重量に対する
変位量を高荷重に対し少ない変位量とすることができ
る。これにより、スラスト方向のスペースを極力少なく
することができ、この重量検出装置を何らかの機器に用
いた場合、機器の省スペース化が可能となり機器全体の
小型化が図れる。

【００６５】さらに、請求項５記載の発明では、第２の
相対変位検出用部材は、駆動源からの回転力を伝達する
減速輪列の出力歯車を兼ねるようにしたので、回転駆動
部と重量検出部を一体化することができ、回転駆動部と
重量検出部とを別々に組み立てて組立後に両者を結合す
る場合に比べて、小型なものとすることができ、組立工
数の削減も図れる。

【００６６】また、請求項６記載の電子レンジは、調理
品の重量を検出する重量検出装置を小型なものとするこ
とができるので、電子レンジそのものが小型化する。ま
た、高精度な重量検出が可能となることから、調理品の
重量に対して調理時間を自動設定するような制御を行う
場合、適正な調理時間の設定が可能となる。

【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で示した重量検出装置を図１の上方から見
た平面図である。

【図４】図１で示した重量検出装置を図１の下方から見
た底面図である。

【図５】図１および図２で示した第２の相対変位検出用
部材を詳細に説明する斜視図である。

【図６】図１で示した重量検出装置へターンテーブルか
らの荷重が加わっていないときの第１の相対変位検出用
部材と第２の相対変位検出用部材の関係を説明する図で
あり、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）は側面から見た一部断
面図である。

【図７】図１で示した重量検出装置へターンテーブルか
らの荷重が最大限加わったときの第１の相対変位検出用
部材と第２の相対変位検出用部材の関係を説明する図で
あり、（Ａ）は正断面図、（Ｂ）は側面から見た一部断
面図である。

【図８】図１で示した重量検出装置の第１の相対変位検
出用部材側の各マグネットと第２の相対変位検出用部材
側の各マグネットの位置関係およびホールＩＣの配置を
説明する図であり、（Ａ）はターンテーブルに荷重が加
わっていない場合を示す図で、（Ｂ）はターンテーブル
に最大荷重が加わった場合を示す図である。

【図９】図１で示した重量検出装置に使用されるホール
ＩＣの出力信号を示す図であり、（Ａ）はターンテーブ
ルに荷重が加わっていないときの出力信号を示す図で、
（Ｂ）はターンテーブルに最大荷重が加わったときの出
力信号を示す図である。

【図１０】図１で示した重量検出装置に使用される角線
コイルバネの特性を示す図である。

【図１１】図１で示した重量検出装置にターンテーブル
から加わる荷重と、第２の相対変位検出用部材側のマグ
ネットトによるホールＩＣ出力に対する第１の相対変位
検出用部材側のマグネットによるホールＩＣ出力の時間
間隔を百分率で表した図である。

【符号の説明】

１ 重量検出装置 １１ ターンテーブル １２ 回転駆動部 １３ 重量検出部 １４ ケース １４ａ ケース本体 １４ｂ ケース蓋 ４１ スラスト軸 ４２ 第１の相対変位検出用部材（回動部材） ４２ｂ，４２ｃ 切り欠き部 ４３ 第２の相対変位検出用部材 ４３ａ 内部円筒部 ４３ｂ，４３ｃ 切り欠き部 ４４ ピン ４５ ホールＩＣ（検出器） ４６ コイルバネ ＡＩ，Ａ２，・・・，Ａ８ 第２の相対変位検出用部材
側のマグネット（被検出体） Ｂ１，Ｂ２，・・・，Ｂ８ 第１の相対変位検出用部材
側のマグネット（被検出体）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) G01G 3/00 F24C 7/02 315 G01G 19/52

Claims (9)

(57)【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
   変位するスラスト軸と、 このスラスト軸に係合して設けられた少なくとも１つの
   回動部材と、 この回動部材をスラスト軸の変位量に応じて所定量回動
   させる回動変位手段と、 上記回動部材を変位した状態
   でその回動方向に回転させる回転手段と、 上記回動部材に設けられた被検出体の検出可能域に配置
   され、該被検出体を検出する検出器とを有し、 該検出器により、上記回動変位手段によって変位された
   回動部材の変位量を、その回動部材の回転を利用して検
   出すると共に、 該変位量を重量として換算する重量換算手段を設けたこ
   とを特徴とする重量検出装置。
2. 【請求項２】 前記変位量を、前記回動部材と他の部材
   との間の相対変位量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】 検出すべき重量に応じてスラスト方向に
   変位するスラスト軸と、 このスラスト軸に同軸的に設けられ、当該スラスト軸の
   スラスト方向の変位に応じて回動する第１の相対変位検
   出用部材と、 この第１の相対変位検出部材と対をなすように上記スラ
   スト軸に同軸的に設けられ、駆動源からの回転駆動力を
   受けることによって回転する第２の相対変位検出用部材
   と、 これら第１および第２の相対変位検出用部材と上記スラ
   スト軸とを係合させ、上記スラスト軸がスラスト方向に
   変位したときは、少なくとも上記第１の相対変位検出用
   部材をスラスト軸の変位量に応じてスラスト軸を中心に
   所定回動角度だけ回動させ、上記第２の相対変位検出用
   部材が上記駆動源からの駆動力を受けて回転する際は、
   その回転力を上記第１の相対変位検出用部材と上記スラ
   スト軸に伝達可能とする変位方向変換手段と、 上記第１の相対変位検出用部材の上記第２の相対変位検
   出用部材に対する相対変位量に応じた信号を重量検出信
   号として出力する重量検出信号出力手段と、を有するこ
   とを特徴とする重量検出装置。
4. 【請求項４】 前記重量検出信号出力手段は、マグネッ
   トとホール素子を用いた磁気的な検出手段であって、上
   記マグネットは前記第１の相対変位検出用部材と第２の
   相対変位検出用部材にそれぞれ設けられ、上記ホール素
   子は上記第１の相対変位検出用部材側のマグネットおよ
   び第２の相対変位検出用部材側のマグネットの発するそ
   れぞれの磁気の検知が可能な位置に固定配置されてな
   り、このホール素子に対して回転する前記第１の相対変
   位検出用部材側のマグネットと第２の相対変位検出用部
   材側のマグネットからの磁気を検出して、前記第１の相
   対変位検出用部材の第２の相対変位検出用部材側に対す
   る相対変位量に応じた時間間隔の信号を出力し、それを
   重量検出信号として出力する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】 前記第２の相対変位検出用部材は、前記
   駆動源からの回転力が減速輪列を介して伝達され、当該
   減速輪列の出力歯車を兼ねることを特徴とする請求項３
   または４記載の重量検出装置。
6. 【請求項６】 前記相対変位量は、検出器と被検出体と
   で構成される重量検出信号出力手段から出力される信号
   幅の中心間の時間間隔の割合によって表すことを特徴と
   する請求項２、３、４または５記載の重量検出装置。
7. 【請求項７】 前記スラスト軸は、バネによって支持さ
   れ、重量に応じてそのバネの復元力に抗してスラスト方
   向に変位することを特徴とする請求項１、２、３、４、
   ５または６記載の重量検出装置。
8. 【請求項８】 前記バネをコイルバネとしたことを特徴
   とする請求項７記載の重量検出装置。
9. 【請求項９】 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８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。