(57)【要約】【課題】加圧密閉構造を用いずに、精度よく荷重を検出することができる加熱調理器の重量測定装置を提供する。【解決手段】キャビネット２の加熱庫３に被加熱物が収容され、キャビネット２を支持する支持体８が設けられた加熱調理器１において、支持体８にかかる荷重を１点に集中させる集中機構１１と、集中点Ａにかかる荷重を検出する検出器１２と、集中点Ａにかかるキャビネット２の荷重の影響を軽減する荷重軽減機構１３とを設ける。荷重軽減機構１３は、てこの原理を利用した荷重軽減レバー１８を用いて集中点Ａにかかる荷重と逆方向の力をかける。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加熱物を収容する加熱庫を備えたキャビネットと、該キャビネットを支持する支持体とが設けられた加熱調理器において、前記支持体にかかる荷重を集中点に集中させる集中機構と、前記集中点にかかる荷重を検出する検出器と、前記集中点にかかるキャビネットの荷重の影響を軽減する荷重軽減機構とが設けられたことを特徴とする加熱調理器の重量測定装置。
【請求項２】
前記荷重軽減機構は、被加熱物を収容する前の状態で集中点にかかる荷重と逆方向に前記荷重よりも小さい力をかけることを特徴とする請求項１記載の加熱調理器の重量測定装置。
【請求項３】
前記集中機構は、複数の荷重集中レバーが組み合わされてなり、各荷重集中レバーは、支点が前記支持体に支持され、力点に前記キャビネットからの荷重が加えられ、各荷重集中レバーの作用点が一点に集中するように設けられたことを特徴とする請求項１又は２記載の加熱調理器の重量測定装置。
【請求項４】
前記荷重軽減機構は、てこの原理を利用した荷重軽減レバーを用いて前記集中点にかかる荷重と逆方向の力をかけることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の加熱調理器の重量測定装置。
【請求項５】
前記荷重軽減レバーは、支点が支持体に支持され、力点に所定の力が加えられ、作用点が前記荷重集中レバーとされた請求項４記載の加熱調理器の重量測定装置。
【請求項６】
前記荷重軽減レバーは、力点に加えられる力が調整可能とされたことを特徴とする請求項５記載の加熱調理器の重量測定装置。
【請求項７】
前記荷重軽減レバーの振れを防止するガイド部材が設けられたことを特徴とする請求項４〜６のいずれかに記載の加熱調理器の重量測定装置。
【請求項８】
前記検出器が重量センサであることを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の加熱調理器の重量測定装置。
【請求項９】
被加熱物を収容する加熱庫を備えたキャビネットと、該キャビネットを支持する支持体とが設けられた加熱調理器において、前記支持体にかかる荷重を複数箇所で受けて集中機構により集中点に集中させ、その集中点にかかる荷重を検出し、その荷重を検出する際に、集中点にかかるキャビネットの荷重の影響を軽減するために逆方向に力をかける加熱調理器の重量測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、食品等の被加熱物を加熱庫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を測定するための重量測定装置およびその重量測定方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
出願人は、先の出願（特願２００２−２８０１９５）において、キャビネットの荷重を受ける複数の脚と、脚に作用する力を検出する検出器とを備えた加熱調理器の重量測定装置を開示した。
【０００３】
上記重量測定装置においては、例えば、キャビネットの重量が２０ｋｇで、被加熱物の重量の検知精度を１０ｇとする場合、検出器におけるダイナミックレンジが広くなる。
【０００４】
そこで、広いダイナミックレンジに対応するために、検出器として差圧センサが用いられていた。具体的には、脚にキャビネットの荷重により内圧が変化する作動体を設け、被加熱物が収容されたときの荷重による作動体の内圧変化を差圧センサで検知するような構成とされていた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記重量測定装置においては、作動体として荷重により収縮可能なベローズ等を用い、検出出力を大きくするためにベローズから差圧センサまでを加圧密閉構造とする必要があり、装置の構造が複雑になるということに加えて、加圧密閉構造の長期信頼性を確認するには長時間を要するという問題が生じていた。
【０００６】
そこで、本発明は、加圧密閉構造を用いずに、精度よく荷重を検出することができる加熱調理器の重量測定装置及び重量測定方法の提供を目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る重量測定装置は、被加熱物を収容する加熱庫を備えたキャビネットと、キャビネットを支持する支持体とが設けられた加熱調理器において、支持体にかかる荷重を集中点に集中させる集中機構と、集中点にかかる荷重を検出する検出器と、集中点にかかるキャビネットの荷重の影響を軽減する荷重軽減機構とが設けられたことを特徴とする。
【０００８】
上記構成によれば、支持体にかかるキャビネットの荷重を一点に集中させてその荷重の影響を軽減するため、検出器にかかるキャビネットによる力を無視することが可能となる。したがって、被加熱物の荷重による力が検出器に作用して、正確な重量測定を行なえる。
【０００９】
すなわち、被加熱物を収容する加熱庫を備えたキャビネットと、キャビネットを支持する支持体とが設けられた加熱調理器において、加熱庫に収容した被加熱物の重量を測定する際、支持体にかかる荷重を複数箇所で受けて集中機構により集中点に集中させ、その集中点にかかる荷重を検出し、その荷重を検出する際に、集中点にかかるキャビネットの荷重の影響を軽減するために逆方向に力をかけることを特徴とするものである。
【００１０】
これにより、検出器におけるダイナミックレンジが狭くなり、検出器の感度を上げることが可能になる。しがたって、検出器としてダイナミックレンジが広い差圧センサを用いずとも、一般的な歪みゲージを用いた重量センサを使用することができ、この場合には、差圧センサを含めた加圧密封構造が不要となる。
【００１１】
荷重軽減機構は、被加熱物を収容する前の状態で集中点にかかる荷重と逆方向に前記荷重よりも小さい力をかけるようにするのが好ましい。すなわち、キャビネットの荷重をキャンセルする程度の力を集中点に加えるようにする。このようにすれば、軽量の被加熱物であっても精度よく検出することが可能となる。
【００１２】
加熱調理器は、キャビネットの荷重が常時集中点にかかる構造とすると、加熱調理器の輸送時や加熱庫の扉の開閉時において、キャビネットに振動が加わることで集中点に過度の荷重がかかり、検出器が損傷するおそれが生じる。
【００１３】
そこで、本発明においては、例えば、加熱調理器の搬送時等の重量非測定時において、集中点にかかる荷重と逆方向に前記荷重よりも大きい荷重をかけ、これにより非測定時に検出器に過度の荷重がかかるのを回避可能とした。
【００１４】
集中機構は、キャビネットと支持体との間の空間に配され、支持体にかかるキャビネットの荷重を検出器が配置される集中点に集中させる機能を有するものであればよい。集中機構としては、キャビネットの全荷重を集中点に集中させるものでもよいが、キャビネットの荷重を一定割合減衰して集中点に集中させる機構とするのが好ましく、これにより、集中点にかかる荷重を小さくすることができ、荷重軽減機構に加える力も小さくてすむ。したがって、荷重軽減機構として大掛かりなものが不要となり、重量測定装置の大型化、ひいては加熱調理器の大型化を抑えることができる。
【００１５】
具体的には、集中機構として、複数の荷重集中レバーが組み合わされてなり、各荷重集中レバーは、支点が前記支持体に支持され、力点にキャビネットからの荷重が加えられ、各荷重集中レバーの作用する力を合成しながら、最終の作用点が検出器の位置になるように設けられた構成とする。
【００１６】
これにより、各力点に加えられた荷重が減衰して作用点に集中し、残りの荷重は各支点に分散してかかるため、キャビネットの重心が偏心している場合であっても、安定した重量測定が可能になる。
【００１７】
荷重軽減機構としては、キャビネットの荷重をキャンセルする程度の力を集中点に加えるものであればよく、例えば、荷重集中レバーに、集中点にかかるキャビネットの荷重と逆方向に付勢されたコイルバネ等の弾性体を設置してもよい。
【００１８】
また、荷重軽減機構として、てこの原理を利用した荷重軽減レバーを用いて前記集中点にかかる荷重と逆方向の力をかけるようにすれば、荷重軽減レバーの力点に小さな力を加えるだけで、狭い空間内でキャビネットの荷重をキャンセルする程度の力を集中点に作用させることが可能となる。
【００１９】
荷重軽減レバーとしては、具体的に、支点が支持体に支持され、力点に所定の力が加えられ、作用点が荷重集中レバーとされた構成を例示することができる。力点に所定の力を加えるには、重りを力点に取り付けてもよいし、バネの弾性力を利用することも可能である。
【００２０】
荷重軽減機構として、集中点にかかるキャビネットの荷重と逆方向に付勢されたコイルバネ等の弾性体を設置した構成のものを使用する場合、集中レバーの変位に伴い、弾性体も伸長又は収縮するため、コイルバネの弾性力が微妙に変化し、重量測定精度に影響を与える可能性が生じる。
【００２１】
これに対して、荷重軽減機構として、荷重軽減レバーの力点に重りを取り付けた構成のものを使用すれば、一定の力を作用点に作用させることが可能となり、精度の高い重量測定が可能となる。
【００２２】
荷重軽減レバーの作用点を荷重集中レバーとするには、荷重軽減レバーの作用点部位を荷重集中レバーに直接連結してもよいし、荷重軽減レバーの作用点部位と荷重集中レバーとを滑車を介してワイヤーで間接的に連結するようにしてもよい。
【００２３】
荷重軽減レバーの力点に加えられる力を調整可能とすれば、キャビネットの荷重が異なっても、容易にキャビネットの荷重をキャンセルする程度の力を集中点に作用させることが可能となる。具体的には、重りを用いる場合には、荷重軽減レバーに重りをスライド可能に取り付ければよく、バネを用いる場合は、バネの伸縮度合いを調整可能にすればよい。
【００２４】
また、荷重軽減レバーは、重量非測定時に、力点に加えられる力が集中点にかかる荷重よりも大きくなるようにすれば、検出器に荷重がかからず、検出器の破損を防止することが可能となる。
【００２５】
荷重軽減レバーは、振動等により力点に加わる力の方向とは異なる方向に力が加わると、その方向に振れが生じ、集中機構等に悪影響を与えるおそれが生じる。例えば、荷重軽減レバーの作用点部位と荷重集中レバーとを滑車を介してワイヤーで間接的に連結する場合、力点に加わる力の方向に直交する方向に力が加わると、ワイヤーが滑車からはずれるおそれが生じる。そこで、本発明においては、荷重軽減レバーの振れを防止するガイド部材を設け、これにより不要な力がかかっても荷重軽減レバーは振れない。
【００２６】
加熱調理器は、キャビネットが支持体から外れるのを防止する目的でキャビネットと支持体との間にコイルばねを介装してもよい。この場合、集中機構には、コイルばねの力が加わることになるが、本発明においては、キャビネットの荷重にはコイルばねの力を含めるものとする。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下、図面を基に本発明の実施形態を説明する。図１は、本発明の重量測定装置を搭載した加熱調理器の部分断面正面図である。図２は、集中機構を示す平面図であり、図３はその正面図である。また、図４は、重量測定装置の検出器として使用される重量センサの断面図であり、図５はその回路図である。
【００２８】
図１に示すように、本実施形態における加熱調理器１は、ターンテーブルのないタイプのものであり、キャビネット２内に食品等の被加熱物を収容するための加熱庫３が形成され、加熱庫３内にガラステーブル４が載置台として固定されている。マグネトロン５より発生したマイクロ波は導波管６をとおり、アンテナ７から放射され、ガラステーブル４を透過して加熱庫内３の被加熱物を加熱する。
【００２９】
そして、キャビネット２は支持体８により弾性的に支持されている。支持体８は、上面が開口した箱状に形成され、底面に複数の脚９が設けられている。支持体８の開口は、キャビネット２の底面より大とされ、キャビネット２が支持体８に対して出入可能とされる。
【００３０】
キャビネット２と支持体８との間には、コイルばね１０からなる弾性部材が介装され、キャビネット２と支持体８とは相対的に上下方向に移動可能とされる。このコイルばね１０により、キャビネット２が大きく移動することを防いでおり、キャビネット２が支持体８から外れることはない。なお、コイルばね１０の代わりに弾性ゴムを用いてもよい。
【００３１】
被加熱物の重量を測定するための重量測定装置は、図１、２及び３に示すように、支持体にかかる荷重を１点（集中点Ａ）に集中させる集中機構１１と、集中点Ａにかかる荷重を検出する検出器である重量センサ１２と、集中点Ａにかかるキャビネット２の荷重の影響を軽減する荷重軽減機構１３と、重量センサ１２の出力から被加熱物の重量を演算するマイコンからなる制御部（図示せず）とを備えている。
【００３２】
集中機構１１は、キャビネット２と支持体８との間の空間に配され、キャビネット２から支持体８にかかる荷重を複数箇所（後述する力点Ｃ）で受けて、各箇所にかかる荷重を一定割合減衰して集中点Ａに集中的に伝える構造とされている。
【００３３】
具体的に、集中機構１１は、複数の荷重集中レバー１４、ここでは４本のレバー１４を組み合わせて構成され、てこの原理を用いて、荷重による力を合成して集中点Ａに集中させる。
【００３４】
荷重集中レバー１４は、上下面にそれぞれ凹み１４ａが形成され、下面の凹み１４ａが支持体８に固定された受片１５に揺動自在に支持され、ここが支点Ｂとなる。なお、支点Ｂの位置は、脚９の位置に対応させておくと強度的によい。そして、キャビネット２に固定された押片１６が荷重集中レバー１４の上面の凹み１４ａに当接して、キャビネット２からの荷重がレバー１４にかかり、ここが力点Ｃとなる。
【００３５】
２本の荷重集中レバー１４は、上下方向に交差され、連結材１７によって連結され、１つのレバー対とされる。これによって、２本のレバー１４にかかる荷重が合成される。２組のレバー対のうちそれぞれ１本のレバー１４が連結されて作用点となる。すなわち、それぞれのレバー対によって合成した荷重が作用点に集中し、ここが集中点Ａとなる。
【００３６】
荷重軽減機構１３は、てこの原理を利用した荷重軽減レバー１８を用いて集中点Ａにかかる荷重と逆方向に力をかける構造とされている。具体的に、荷重軽減機構１３は、荷重軽減レバー１８と、重り１９とを備えており、荷重軽減レバー１８の一端部は、支持体８に固定された受片２０に揺動自在に支持されて、ここが支点Ｄとなる。荷重軽減レバー１８の他端側には、重り１９がスライド自在に取り付けられており、この取り付け部位が力点Ｅになる。支点Ｄと力点Ｅとの間の支点Ｄに近い位置にワイヤー２１の一端が取り付けられており、ここが作用点Ｆとなっている。
【００３７】
ワイヤー２１は、滑車２２によって吊下げられており、ワイヤー２１の他端は、集中点Ａにおいて荷重集中レバー１４に取り付けられている。すなわち、荷重軽減レバー１８と荷重集中レバー１４とはワイヤー２１によって間接的に連結されている。なお、滑車２２は、支持体８に設けられた図示しない支軸に支持されている。
【００３８】
上記構成の荷重軽減機構１３において、重り１９が取り付けられると力点Ｅに下向きの力が発生する。作用点Ｆが支点Ｄと力点Ｅとの間にあることから、作用点Ｆに作用する力も下向きとなる。作用点Ｆに作用する下向きの力は、ワイヤー２１を介して荷重集中レバー１４に上向きの力として作用する。キャビネット２の荷重は、集中点Ａにおいて下向きの力として重量センサ１２に作用することから、荷重軽減機構１３によって重量センサ１２に作用する力が軽減されることになる。
【００３９】
重りの重さは、キャビネット２の荷重による力をキャンセルできる力を発生するように設定される。あるいは、一定の重さの重りの取付位置によって荷重軽減レバー１８の力を調整してもよい。
【００４０】
なお、キャビネット２に何も収容されていない状態において、荷重軽減レバー１８が重量センサ１２に常に接触するように荷重軽減機構１３による力を設定しておくのが好ましい。荷重軽減レバー１８が重量センサ１２から離れていると、重量センサ１２に正確な力が加わらず、検出精度が悪くなる。
【００４１】
荷重軽減レバー１８は、加熱調理器に加わる振動等により、左右方向の振れが発生し、ワイヤー２１が滑車２２から外れるおそれが生じる。そこで、本実施形態においては、上下方向にスリットを形成したガイド部材２３を支持体８上に設け、ガイド部材２３のスリットに荷重軽減レバー１８を挿通させるようにしている。ガイド部材２３により、荷重軽減レバー１８の左右方向への位置ずれが規制される。
【００４２】
集中点Ａには、支持体８上に重量センサ１２が配されており、荷重集中レバー１４が重量センサ１２に接触して、荷重が重量センサ１２にかかるようになっている。この重量センサ１２は、図４に示すように、上部に開口２４を有するセンサ本体２５と、開口２４から頂部が突出するように配されるキャップ２６と、起歪部としてキャップ２６の下方に配されるダイヤフラム２７と、キャップ２６とダイヤフラム２７との間に介在してキャップ２６にかかる力をダイヤフラム２７に伝える押え棒２８とを備えている。
【００４３】
押え棒２８は、基部２８ａと、基部２８ａに立設された棒状部２８ｂとから構成され、棒状部２８ｂの周囲にコイルばね２８ｃが外挿される。このコイルばね２８ｃがキャップ２６に接し、キャップ２６をセンサ本体２５の開口周壁に押し付ける。
【００４４】
作用点である集中点Ａに集中した力は、重量センサ１２のキャップ２６に加えられ、これによりコイルばね２８ｃが圧縮され、この圧縮力が基部２８ａを通じてダイヤフラム２７に作用し、ダイヤフラム２７は印加力に応じて歪む。キャップ２６に加えられた力が取り去られると、コイルばね２８ｃは、もとの長さに戻り、キャップ２６は上方に押し上げられる。
【００４５】
このように、重量センサ１２は、コイルばね２８ｃを介して力がダイヤフラム２７に加わるので、衝撃がキャップ２６にかかってもコイルばね２８ｃによって吸収され、ダイヤフラム２７に損傷を与えることはない。
【００４６】
ダイヤフラム２７には、図５に示すように、ブリッジ構成された抵抗（ａ、ｂ、ｃ、ｄ）が配されており、ダイヤフラム２７が歪むことにより、対角線上にある抵抗同士の抵抗値が増加し、他の２個の抵抗値が減少する。このブリッジ回路には、定電流装置２９により定電流が供給されており、したがってダイヤフラム２７が歪むことにより電圧検出回路３０から電圧が検出される。
【００４７】
この出力電圧が制御部に入力され、出力電圧の変動に基づいて重量が検出される。なお、本実施形態における重量センサ１２としては、起歪部としてダイヤフラム２７を使用しているが、これに限定されず、コラム型、円筒型等の弾性体を使用することも可能である。
【００４８】
次に、重量測定装置の具体的な態様について説明する。キャビネット２の重量及びコイルばね１０による荷重は約２５ｋｇｆ（２４５Ｎ）であるのに対し、実際に検出したい被加熱物重量の最低値は約１０ｇである。したがって、キャビネット２の重量及びコイルばね１０による荷重を検出しようとすると、重量センサ１２に要求される精度は１０／２５０００、つまり０．０４％という高精度になり、現実にはそのようなセンサは一般的ではない。
【００４９】
そこで、本発明では、キャビネット２及びコイルばね１０の荷重により集中点Ａに加わる荷重相当分を荷重軽減機構１３によりキャンセルすることで、あまり高精度でない重量センサ１２を使用できるようにしたものである。
【００５０】
この場合、測定すべき被加熱物の最大荷重は２ｋｇｆ（１９．６Ｎ）であるが、キャビネット荷重の一部を加えるように設定し、例えばその値を２ｋｇｆ（１９．６Ｎ）とすれば、測定荷重の最大値は４ｋｇｆ（３９．２Ｎ）となり、被加熱物の荷重の最低値は約１０ｇｆ（０．１Ｎ）であるので重量センサに要求される精度は１０／４０００、つまり０．２５％の精度があれば良いことになる。
【００５１】
以下、具体的に説明すると、キャビネット２とコイルばね１０による荷重２５ｋｇｆ（２４５Ｎ）は、集中機構１１の４箇所の力点に分散して加わり、集中機構１１の荷重集中レバー１４により、１／１０に減衰されて２．５ｋｇ分の力が作用点である集中点Ａに集中する。
【００５２】
一方、荷重軽減機構１３において、仮に、荷重軽減レバー１８における支点Ｄと作用点Ｆ間の距離を、支点Ｄと力点Ｅ間の距離の１／１０とし、重り１９を２３０ｇとすれば、重量センサ１２には通常状態としては２００ｇ（＝２５ｋｇ／１０−０．２３ｋｇ×１０）に相当する力が加わることになる。
【００５３】
このような状態で加熱庫３内に２ｋｇの被加熱物を入れれば、重量センサ１２には（２７／１０−２．３）ｋｇｆ、つまり、４００ｇｆ（３．９Ｎ）の力が加わることになる。したがって被加熱物２ｋｇを載せる前後の荷重の差は２００ｇｆ（２．０Ｎ）となる。
【００５４】
加熱庫３内に１０ｇの被加熱物を入れれば、重量センサ９には（２５．０１／１０−２．３）ｋｇ、つまり、２０１ｇに相当する力が加わることになる。したがって、被加熱物１０ｇを載せる前後の荷重の差は１ｇｆ（０．０１Ｎ）となる。重量センサ１２は、１ｇｆから４００ｇｆまで検出できればよく、その要求精度は０．２５％（＝１／４００）で良いことになる。
【００５５】
つまり、この程度の精度を有する重量センサ１２を用い、被加熱物を載置する前後の重量センサ１２の出力を検出し、制御部においてこれらの値を演算すれば被加熱物の重量を求めることができる。
【００５６】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で修正・変更を加えることができるのは勿論である。例えば、上記実施形態において、重量センサ１２として、集中点における荷重軽減レバー１８の変位量を検出できる位置センサを利用してもよい。
【００５７】
また、荷重軽減レバー１８と荷重集中レバー１４とを連結する手段として、ワイヤー２１のほかに、例えば、磁力を利用して互いを吸引するようにしてもよい。また、上記実施形態において、集中点は１点で説明したが、これに限らず、支持体にかかる荷重を受ける複数箇所よりも少ない点であればよい。そして、これに合せて検出器の数も適宜選定できる。
【００５８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明では、キャビネットの荷重を一点に集中させ、その集中点にかかる荷重を検出する検出器を設けるとともに、集中点にかかるキャビネットの荷重の影響を軽減する荷重軽減機構を設けることにより、キャビネット荷重という大きな力を無視できるので、精度良く載置物の荷重を検出することができる。
【００５９】
荷重軽減機構として、てこの原理を利用した荷重軽減レバーを用いて集中点にかかる荷重と逆方向の力をかけるようにすれば、荷重軽減レバーの力点に小さな力を加えるだけで、狭い空間内でキャビネットの荷重をキャンセルする程度の力を集中点に作用させることが可能となる。
【００６０】
また、荷重軽減レバーに取付ける重りの位置を調整可能とすることで、機種によってキャビネット及びコイルばねの荷重が大幅に変化しても対応することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の重量測定装置を搭載した加熱調理器の部分断面正面図
【図２】集中機構を示す平面図
【図３】集中機構を示す正面図
【図４】重量センサの断面図
【図５】重量センサの回路図
【符号の説明】
１        加熱調理器
２        キャビネット
３        加熱庫
８        支持体
１０        コイルばね
１１        集中機構
１２        重量センサ
１３        荷重軽減機構
１４        荷重集中レバー
１８        荷重軽減レバー
１９        重り
２１        ワイヤー
２２        滑車
２３        ガイド部材
２４        開口
２５        センサ本体
２６        キャップ
２７        ダイヤフラム
２８        押え棒
２９        定電流装置
３０        電圧検出回路
Ａ        集中点
Ｂ、Ｄ    支点
Ｃ、Ｅ    力点
Ｆ        作用点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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