JP6164385B2

JP6164385B2 - 電子天秤及びそれに用いられる除電器

Info

Publication number: JP6164385B2
Application number: JP2017057623A
Authority: JP
Inventors: 淳史飯塚
Original assignee: Shimadzu Corp
Current assignee: Shimadzu Corp
Priority date: 2017-03-23
Filing date: 2017-03-23
Publication date: 2017-07-19
Anticipated expiration: 2033-03-13
Also published as: JP2017106938A

Description

本発明は、気流の影響を防止する風防を備える電子天秤及びそれに用いられる除電器に関し、その風防の内部の静電気を除電する電子天秤に関する。

実験室等では、粉体等の被測定物を計量するために電子天秤が使用されている。このとき、測定者は、電子天秤の上面に形成された計量皿の載置面に、スプーン等を用いて被測定物を載置していきながら、表示された測定結果を確認することで、目的重量の被測定物を得ている。しかし、室内に設置された空調機器から吹き出される気流の影響等を受け、測定結果が安定しないことがある。

そこで、気流の影響を防止するための風防を備えた電子天秤が開示されている。図６は、風防を備える電子天秤の一例を示す平面図であり、図７及び図８は、図６に示す電子天秤の風防の開口部開閉部材を説明する側面図である。
電子天秤２０１は、計量皿４０と秤量機構（図示せず）と制御部（図示せず）と入力部４１と表示部４２と感度校正用の内蔵分銅（図示せず）とを有する電子天秤本体２１０と、気流の影響を防止する風防２２０と、時刻を計測するタイマ（時計、図示せず）とを備える。

電子天秤本体２１０は、扁平なハウジング１０ａと、ハウジング１０ａの上面の前部側に設けられた入力部４１及び表示部４２と、ハウジング１０ａの上面の中央部に設けられた計量皿４０と、ハウジング１０ａの内部に収納された秤量機構、制御部及び内蔵分銅とを備える。計量皿４０は、上方から視ると例えば直径８〜９ｃｍの円形状の載置面を有する。これにより、被測定物が載置面に載置されるようになっている。

風防２２０は、ガラス製の四角形の前側壁３０ａと、ガラス、金属又はプラスチック製の四角形の後側壁２３０ｂと、前側壁３０ａの四隅と後側壁２３０ｂの四隅との間で互いに平行に形成された四本のガイド柱部３０ｃとを有する枠体（側壁）３０と、ガラス製の四角形の上側開口部開閉部材２１と、ガラス製の四角形の右側開口部開閉部材２２と、ガラス製の四角形の左側開口部開閉部材２３とを有する。
４本のガイド柱部３０ｃには、上側開口部開閉部材２１と右側開口部開閉部材２２と左側開口部開閉部材２３とを前後方向にスライドさせることができる溝が形成されており、この溝に、上側開口部開閉部材２１の左右端部が挿入されることで、上側開口部開閉部材２１が前後方向に移動可能となるように枠体３０の上面に取り付けられ、右側開口部開閉部材２２の上下端部が挿入されることで、右側開口部開閉部材２２が前後方向に移動可能となるように枠体３０の右側面に取り付けられ、左側開口部開閉部材２３の上下端部が挿入されることで、左側開口部開閉部材２３が前後方向に移動可能となるように枠体３０の左側面に取り付けられる。
なお、上側開口部開閉部材２１が、枠体３０の上面に取り付けられることにより、上壁として働くことになる。

これにより、測定者は、上側開口部開閉部材２１を後方向にスライドさせることで、図８に示すように枠体３０の上側開口部を開けたり、図７に示すように前方向にスライドさせることで上側開口部を閉じたりすることができるようになっている。また、右側開口部開閉部材２２を後方向にスライドさせることで、図８に示すように枠体３０の右側開口部を開けたり、図７に示すように前方向にスライドさせることで右側開口部を閉じたりすることができるようになっている。さらに、左側開口部開閉部材２３を後方向にスライドさせることで、枠体３０の左側開口部を開けたり、前方向にスライドさせることで、左側開口部を閉じたりすることができるようになっている。また、モータ駆動で自動的に開閉する風防もある。

このような風防２２０が上方から電子天秤本体２１０に載置されることにより、風防２２０の内部に計量皿４０が配置される。そして、例えば、測定者は、右側開口部開閉部材２２を後方向にスライドさせることで、右側開口部等を開けることにより、計量皿４０の載置面の中央部にスプーン等を用いて被測定物を載置し、計量皿４０に被測定物を載置した後には、右側開口部開閉部材２２を前方向にスライドさせることで、右側開口部等を閉じることにより、表示部４２に表示された測定結果を確認する。

しかし、被測定物が帯電していると、被測定物と風防２２０との間に静電誘導によるクーロン力が発生し、測定結果が被測定物本来の質量に対して誤差を含んだものとなる。例えば、冬場の太平洋側地域のような低湿度の環境、或いはウイルスや細菌等の繁殖を抑える環境を維持するため、湿度が２０〜３０％以下に設定されているクリーンルーム等においては、被測定物の帯電により数十ｍｇの計量誤差が発生することがある。
よって、静電気の影響を避けるために、除電機能を用いて帯電した被測定物にイオンを吹き付けることで、静電気を中和して低減させることが実施されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１９０６００号公報

しかしながら、被測定物の静電気だけでなく、風防２２０自体の静電気が問題になることがある。また、電子天秤２０１では、温度の変化等により被測定物の荷重と平衡させる電磁力（磁束密度の温度変化による影響）の変化や秤量機構のわずかな伸縮等が起こり、その結果、測定結果に誤差を生じる。

そこで、出願人は、電子天秤の風防内部の静電気を低減する方法について検討した。その結果、除電器（イオナイザ）を風防に脱着可能とすることを見出した。

すなわち、本発明の電子天秤は、計量皿と秤量機構と制御部と入力部と表示部とを有する電子天秤本体と、風防とを備え、前記風防が上方から電子天秤本体に配置されることにより、前記風防の内部に計量皿が配置される電子天秤であって、除電器を備え、前記除電器が前記風防に脱着可能となっており、かつ、前記風防に取り付けられた前記除電器が、前記制御部によって制御されることが可能となっているようにしている。

本発明の電子天秤によれば、除電器によって風防内部の静電気を低減することができる。

（他の課題を解決するための手段および効果）
また、上記の発明において、前記風防は、上壁と当該上壁の周縁部から下方に向かって下設された側壁とを有し、当該上壁又は側壁には開口部と当該開口部を開閉可能とする開口部開閉部材とが形成されているようにしてもよい。
また、上記の発明において、前記除電器が前記風防の内部から取り外し可能となっているようにしてもよい。
そして、上記の発明において、前記除電器は、電圧発生器と、前記電圧発生器により電圧が印加されることにより、イオンを生成するイオン生成用電極とを備えるようにしてもよい。
さらに、上記の発明において、前記イオン生成用電極は、正イオンと負イオンとを生成するようにしてもよい。

そして、本発明の除電器は、計量皿と秤量機構と制御部と入力部と表示部とを有する電子天秤本体と、風防とを備え、前記風防が上方から電子天秤本体に配置されることにより、前記風防の内部に計量皿が配置される電子天秤に用いられる除電器であって、前記風防に脱着可能となっており、かつ、前記風防に取り付けられた際には、前記制御部によって制御されることが可能となっているようにしている。

本発明の一実施形態である電子天秤の一例を示す平面図。図１に示す側面図。図１に示す電子天秤のブロック図。イオナイザの一例を示す平面図。イオナイザの一例を示す底面図。風防を備える電子天秤の一例を示す平面図。図６に示す電子天秤の風防の開口部開閉部材を説明する側面図。図７同様の側面図。

以下、本発明の実施形態について図面を用いて説明する。なお、本発明は、以下に説明するような実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々の態様が含まれることはいうまでもない。

図１は、本発明の一実施形態である電子天秤の一例を示す平面図であり、図２は、図１に示す側面図である。また、図３は、図１に示す電子天秤のブロック図である。なお、上述した従来の電子天秤２０１と同様のものについては、同じ符号を付している。
電子天秤１０１は、計量皿４０と秤量機構８０と制御部１５０と入力部４１と表示部４２とを有する電子天秤本体１１０と、気流の影響を防止する風防２０と、時刻を計測するタイマ（時計）４５と、イオナイザ（除電器）６０とを備える。

ここで、図４は、イオナイザ６０の一例を示す平面図であり、図５は、イオナイザ６０の一例を示す底面図である。イオナイザ６０は、直方体状のハウジング７０を有し、ハウジング７０には、高電圧発生器を制御するためのスイッチ７３と吸気口７１と放出口７２とが形成されている。また、ハウジング７０の内部には、図示は省略するが、高電圧発生器と、電圧が印加されることによりイオンを生成するイオン生成用電極と、空気を送風するファンとを備えている。

吸気口７１は、ハウジング７０の上面に配置され、例えば平面視すると３０ｍｍ×３０ｍｍの正方形状の開口であり、開口にはメッシュサイズが１．５ｍｍ角程度の埃除去用のフィルタ（図示せず）が設置されている。また、放出口７２は、ハウジング７０の下面に配置され、例えば平面視すると３０ｍｍ×３０ｍｍの正方形状の開口となっている。

ファンは、空気の流れを作るためのものであり、例えば風量が０．０４ｍ^３／分程度である小型ファンが挙げられる。これにより、ファンが回転すると、吸気口７１から放出口７２へ空気の流れが生じることになる。
高電圧発生器は、＋入力リード線と−入力リード線との間に印加された入力電圧を、圧電トランスで昇圧し、交流化して出力する。

イオン生成用電極は、針端を形成し、これを放出口７２に向けた針状電極としてある。これにより、高電圧出力線で交流電圧が印加されることにより、負イオンと正イオンとが交互に生成される。アース用電極についても、針端を形成し、これらを放出口７２に向けてある。なお、イオン生成用電極及びアース用電極とは、吸気口７１と放出口７２との間に配置され、かつ、ファンの下流に配置されているので、ファンからの送風により、放出口７２からイオン含有空気が放出されていくことになる。

このようなイオナイザ６０によれば、測定者はスイッチ７３をＯＮにすることにより、高電圧発生器に入力電圧を印加することで、イオン生成用電極の先端に電界が集中して、先端にコロナ放電を発生する。その結果、イオン生成用電極からイオンが生成する。このようにして生成したイオンを、ファンによって対象物（被測定物等）に吹き付けることで、対象物の静電気を中和して低減させることができる。

風防２０は、ガラス製の四角形の前側壁３０ａと、ガラス、金属又はプラスチック製の四角形の後側壁３０ｂと、前側壁３０ａの四隅と後側壁３０ｂの四隅との間で互いに平行に形成された四本のガイド柱部３０ｃとを有する枠体（側壁）３０と、ガラス製の四角形の上側開口部開閉部材２１と、ガラス製の四角形の右側開口部開閉部材２２と、ガラス製の四角形の左側開口部開閉部材２３とを有する。
後側壁３０ｂの前面中央部には、イオナイザ６０が脱着可能な凹部となる除電器取付部３１が形成されている。これにより、測定者は、イオナイザ６０のハウジング７０の上面を、後側壁３０ｂの前面に向かって差し込むことにより、除電器取付部３１にイオナイザ６０を取り付けることができるようになっている。そして、イオナイザ６０が除電器取付部３１に取り付けられたきには、電子天秤本体１１０の制御部１５０はスイッチ７３のＯＮ／ＯＦＦを制御できるようになっている。スイッチ７３がＯＮにされると、イオナイザ６０で生成したイオンは、帯電した風防２０等に吸い寄せられることで、風防２０等の静電気を中和して低減させることができる。また、測定者は、イオナイザ６０を除電器取付部３１から引き抜くことにより、除電器取付部３１からイオナイザ６０を取り外すことができるようになっている。

秤量機構８０は、支点８８により揺動可能に支持されたレバー８４と、レバー８４の他端部に固着された電磁力発生装置の可動電磁コイル８７と、ハウジング１０ａに固定された永久磁石８６と、レバー８４の他端部の位置を検出するようにハウジング１０ａに固定された光学的位置センサ８５と、永久磁石８６の温度を検出する温度センサ４４と、レバー８４の温度を検出する温度センサ（図示せず）とを備える。

制御部１５０は、ＣＰＵ１５１とメモリ４６とを備え、ＣＰＵ１５１が処理する機能をブロック化して説明すると、入力部４１で入力された入力信号に基づいてイオナイザ６０のスイッチ７３のＯＮ／ＯＦＦを制御する除電器制御部１５１ａと、計量を行う計量部５１ｄとを有する。

計量部５１ｄは、光学的位置センサ８５で検出された検出信号に基づいて、レバー８４の他端部の変位を算出して、レバー８４の他端部の変位が０になるように、可動電磁コイル８７に供給する電流の大きさを決定するとともに、レバー８４の他端部の変位が０となる平衡状態において、可動電磁コイル８７に流れる電流の大きさから計量皿４０に載置された被測定物Ｓの荷重を求める制御を行う。

除電器制御部１５１ａは、入力部４１で入力された入力信号に基づいてイオナイザ６０のスイッチ７３のＯＮ／ＯＦＦを制御する。具体的には、入力部４１から除電開始予定時刻信号（例えば１２時４５分）と除電終了予定時刻信号（例えば１２時５５分）とを受信したときには、除電開始予定時刻（例えば１２時４５分）にイオナイザ６０のスイッチ７３をＯＮにし、除電終了予定時刻（例えば１２時５５分）にイオナイザ６０のスイッチ７３をＯＦＦにする。このとき、イオナイザ６０が作動する時間は、オゾン濃度が高くなると、腐食と環境基準とに適合できなくなるため、上限（例えば１０分）を設けるとよい。

以上のように、本発明の電子天秤１０１によれば、風防２０の内部の静電気を低減することができる。このとき、風防２０の内部に被測定物Ｓを載置してもよい。これにより、休憩時間等に風防２０の内部と被測定物Ｓの除電を行うことができるので、休憩時間終了後（例えば１３時）から計量作業をスムーズに開始することができる。

＜他の実施形態＞
（１）上述した電子天秤１０１において、１組の除電開始予定時刻信号と除電終了予定時刻信号とが入力される構成としたが、複数組の除電開始予定時刻信号と除電終了予定時刻信号とが入力されるような構成としてもよい。
（２）上記イオン生成用電極は、正イオンと負イオンとが別々の放電電極で生じる（放電針を偶数本備え、各針で＋イオン、−イオンのみを放出する）ＤＣ方式、正イオンと負イオンとを同じ電極から生成する（１本の針から＋、−イオンを放出する）ＡＣ方式のどちらでもよい。
（３）上述した電子天秤１０１において、イオナイザ６０はファンを備える構成としたが、ファンを備えない構成としてもよい。

本発明の電子天秤は、例えば風防内部の静電気を低減するために利用される。

２０風防
２１上壁（上側開口部開閉部材）
２２右側開口部開閉部材
２３左側開口部開閉部材
３０側壁
４０計量皿
４１入力部
４２表示部
４５時計
６０イオナイザ（除電器）
８０秤量機構
１０１電子天秤
１１０電子天秤本体
１５０制御部

Claims

計量皿と秤量機構と制御部と入力部と表示部とを有する電子天秤本体と、
風防とを備え、
前記風防が上方から電子天秤本体に配置されることにより、前記風防の内部に計量皿が配置される電子天秤であって、
除電器を備え、
前記除電器が前記風防に脱着可能となっており、かつ、
前記風防に取り付けられた前記除電器が、前記制御部によって制御されることが可能となっていることを特徴とする電子天秤。
前記除電器は、高電圧発生器を備えることを特徴とする請求項１に記載の電子天秤。
前記除電器は、さらに、
前記電圧発生器により電圧が印加されることにより、イオンを生成するイオン生成用電極を備えることを特徴とする請求項２に記載の電子天秤。
前記イオン生成用電極は、正イオンと負イオンとを生成することを特徴とする請求項３に記載の電子天秤。
計量皿と秤量機構と制御部と入力部と表示部とを有する電子天秤本体と、
風防とを備え、
前記風防が上方から電子天秤本体に配置されることにより、前記風防の内部に計量皿が配置される電子天秤に用いられる除電器であって、
前記風防に脱着可能となっており、かつ、
前記風防に取り付けられた際には、前記制御部によって制御されることが可能となっていることを特徴とする除電器。