磁性金属異物を検出する方法およびそのための装置
【課題】複数の磁気センサを使用して磁性金属異物を検出する方法と装置とにおいて、センサが正常に動作するものであるか否かを容易に確認できるように改良を施す。
【解決手段】配管２の内側を流れる流体に含まれた磁性金属異物からの磁力線を磁気センサ１１によって測定して金属異物を検出する。配管２の外側には、複数個の磁気センサ１１を配管２の周方向へ間欠的に並べる。配管２の外側にはまた、磁気センサ１１の上流側および下流側のいずれかにおいて、コイル８１を複数回巻回し、コイル８１に電流を一時的に流すことにより磁力線を発生させ、磁気センサ１１にはその磁力線を検出させる。その磁力線を検出しない磁気センサ１１については、動作に異常があると判断する。
【解決手段】配管２の内側を流れる流体に含まれた磁性金属異物からの磁力線を磁気センサ１１によって測定して金属異物を検出する。配管２の外側には、複数個の磁気センサ１１を配管２の周方向へ間欠的に並べる。配管２の外側にはまた、磁気センサ１１の上流側および下流側のいずれかにおいて、コイル８１を複数回巻回し、コイル８１に電流を一時的に流すことにより磁力線を発生させ、磁気センサ１１にはその磁力線を検出させる。その磁力線を検出しない磁気センサ１１については、動作に異常があると判断する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、飲料や液状食品等の流体に含まれる磁性金属異物を検出するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、飲料等の流体を製造する工程において、その流体に混入している磁性金属異物を検出するための装置は公知である。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された検出装置は、磁性金属異物が混入している流体を上流側から下流側に向かって流す配管と、その配管の上流側に設けられて磁性金属異物を帯磁する帯磁装置と、帯磁装置の下流側に設けられて磁性金属異物における残留磁気を検出する検出部とを有している。
【０００４】
検出部は、残留磁気の検出方向と配管の中心線との交差角度が９０度であるセンサを複数有している。これらのセンサは、上流側から下流側に向かって見たときに、配管を囲むように環状に配置してある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９８１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
配管の中を流れる流体に対して複数の磁気センサを使用して磁性金属異物を検出する場合にあっては、すべての磁気センサが正常に動作しなければならない。そのためには、配管に流体を流し始めることに先立って、磁気センサが正常に動作するものであることを確認しておくことが必要になる。そして、磁気センサの使用個数が多くなるほど、それらについての動作の確認作業は手間のかかるものになる。しかしながら、前記従来技術は、その確認作業を簡便にするための手段までは開示していない。
【０００７】
そこで、この発明では、複数の磁気センサを使用して磁性金属異物を検出する方法と装置とに対して、それらのセンサが正常に動作するものであるか否かを容易に確認することができるように改良を加えることを課題にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するためのこの発明には、磁性金属異物を検出する方法に係る第１発明と、装置に係る第２発明とがある。
【０００９】
その第１発明が対象とするのは、配管の内側を流れる流体に含まれた磁性金属異物からの磁力線を磁気センサによって測定して前記金属異物を検出する方法である。
【００１０】
かかる第１発明が特徴とするところは、以下のとおりである。すなわち、前記配管の外側で前記配管の周方向へ間欠的に並ぶ複数個の磁気センサによって前記磁力線を測定して前記金属異物を検出する。前記配管の外側には、前記磁気センサの上流側および下流側のいずれかにおいて、コイルを複数回巻回して前記コイルに電流を一時的に流すことにより磁力線を発生させる一方、前記磁気センサのそれぞれには前記磁力線を検出させる。前記磁力線を検出する前記磁気センサについては動作が正常であると判断し、前記磁力線を検出しない前記磁気センサについては動作に異常があると判断する。
【００１１】
第１発明の実施態様の一つにおいて、前記配管を非磁性材料によって形成するとともに、前記配管の外側には非磁性材料で形成した被覆管を設け、前記コイルを前記被覆管に対して巻回して前記磁力線を発生させる。
【００１２】
第１発明の実施態様の一つにおいて、前記配管と前記被覆管との間には断熱材を充填する。
【００１３】
前記第２発明が対象とするのは、第１発明に係る方法を実施するための装置であって、その第２発明が特徴するところは、前記装置が下記構成を有することにある。
イ．流体を一方向へ連続的に流すことが可能な配管、
ロ．前記配管の外側で前記配管の周方向へ間欠的に並ぶ複数個の磁気センサ、
ハ．前記磁気センサの上流側および下流側のいずれかにおいて前記配管の外側に複数回巻回してあって、電流を一時的に流して磁力線を一時的に発生させることが可能なコイル、および
ニ．前記磁気センサによる前記磁力線の検出の有無を示すための表示手段。
【００１４】
第２発明の実施態様の一つにおいて、前記配管を非磁性材料によって形成するとともに、前記配管の外側には非磁性材料で形成した被覆管を設け、前記コイルを前記被覆管に対して巻回して前記磁力線を発生させる。
【００１５】
第２発明の実施態様の一つにおいて、前記配管と前記被覆管との間には断熱材を充填する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る方法と装置とにおいては、配管の外側に巻回してあるコイルに電流を一時的に流すと磁力線が発生するから、磁気センサのそれぞれがその磁力線を検出しているか否かを確認することによって磁気センサの動作が正常であるか否かを簡単に知ることができる。配管に流体を流し始めることに先立って、磁気センサのそれぞれについてこのように確認する作業を行うことによって、磁性金属異物を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】検出装置が含まれている配管の部分図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図４】実施態様の一例を示す図３と同様な図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】実施態様の一例を示す図２と同様な図。
【図７】実施態様の一例を示す図６と同様な図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付の図面を参照して磁性金属異物の検出方法とそのための装置とに係るこの発明の詳細を説明すると、以下のとおりである。
【００１９】
図１は、この発明に係る方法を実施するのに好適な磁性金属異物検出装置の一例が含まれた配管の部分図であって、一部分が破断して示されている。図示例における検出装置１は、清涼飲料水やジュース、ヨーグルト、マヨネーズ等の流体（図示せず）が矢印Ａで示された一方向へ連続的および間欠的いずれかの態様で流れる円筒状の配管２と、配管２の上流側において配管２の外側に設置された帯磁装置３と、帯磁装置３の下流側に配管２を外側から囲むように設置された検出部４と、検出部４の下流側において配管２に組み込まれている三方弁５と、検出部４と三方弁５とに電気的につながる制御部６とを含んでいる。
【００２０】
配管２は、合成樹脂等の非磁性体によって作られるもので、被検査体である流体が食品である場合にはＰＰＳＵ樹脂（ポリフェニールサルフォン樹脂）、ＰＶＤＦ樹脂（フッ化ビニリデン樹脂）等の合成樹脂を使用することが好ましい。配管２はまた、その長さ方向のうちで検出部４を貫通している部分が被覆管７１によって覆われている。配管２と被覆管７１との間にはスペーサ７２が介在している。被覆管７１は合成樹脂やアルミニウム等の非磁性体によって形成され、スペーサ７２もまたゴムや合成樹脂、ガラス繊維等の非磁性体によって形成されている。スペーサ７２として合成樹脂の発泡体やガラス繊維等の断熱効果を有する材料が使用される場合には、それらの材料がパッキングや断熱材を兼ねるものになる。
【００２１】
帯磁装置３は、流体に金属異物として含まれる金属粒子、例えば直径が０．３〜２ｍｍ程度の微細な磁性金属粒子（図示せず）を磁化することのできるもので、当該分野において慣用の永久磁石等によって作られる。
【００２２】
検出部４は、それぞれが磁気センサ１１を含む複数のセンサユニット１０（図３参照）と、センサユニット１０を外部環境の磁気から遮蔽するシールド１２とを含んでいる。磁気センサ１１には、流体中の金属異物からの磁力線を捉えることが可能であって、配管２に対してその周方向へ複数個配置することを容易にする小型のものが使用される。そのような磁気センサ１１の一例にはＭＩセンサやフラックスゲートセンサ等があり、中でも常温高感度フラックスゲートセンサは、この発明を実施するうえにおいて特に好ましいものの一つである。これらのセンサに使用される素子には、例えばＭＩ（磁気インピーダンス）効果素子やホール素子、磁気抵抗効果素子、コイル（静磁界検出用コイルを含む）等がある。センサユニット１０には、磁気センサ１１で捉えた磁力線を制御部６への電気信号に変換するためのセンサ回路（図示せず）も含まれている。
【００２３】
シールド１２は、例えばＰＣパーマロイによって作ることができるが、外部環境の磁気に対して広範囲なシールド効果を有するものにするために、好ましくは図示例の如く、二重構造を有するＰＣパーマロイ製の磁気シールド１２ａと、その内側にセットされたアルミ製の高周波シールド１２ｂとを組み合わせて使用する。二重構造の磁気シールド１２ａは、センサユニット１０とシールド１２ｂとを収容することができるように作られている円筒状のハウジング部分１３ａ，１３ｂと、ハウジング部分１３ａ，１３ｂのそれぞれから上流側に向かって延びる円筒状の前方スリーブ部分１４ａ，１４ｂと、ハウジング部分１３ａ，１３ｂのそれぞれから下流側に向かって延びる円筒状の後方スリーブ部分１５ａ，１５ｂとを有する（図２参照）。前方スリーブ部分１４ａ，１４ｂと後方スリーブ部分１５ａ，１５ｂとは、被覆管７１を囲むように、かつ、被覆管７１の外周面７３との間の間隙が極力小さくなるように作られていて、外部環境の磁気がその外周面７３に沿ってハウジング部分１３ａ，１３ｂへ侵入することを防いでいる。
【００２４】
磁気シールド１２ａの内側において、被覆管７１には、コイル８１が巻回されている。コイル８１は、直径０．１〜１ｍｍ程度の電線８２に絶縁被覆（図示せず）を施して被覆管７１に数回〜数十回程度巻き付けたものであって、その電線８２は磁気シールド１２ａに形成された小さな透孔（図示せず）を通り、後記操作パネル６にまで延びている。電線８２には、５〜１５オームの抵抗８３が直列につなげられている。コイル８１は、被覆管７１に沿っての磁気センサ１１との離間距離Ｌが極力小さくなるように、磁気センサ１１に接近配置されている。ここでいう離間距離Ｌは磁気センサ１１とコイル８１との間の最短距離を意味している。好ましい装置１において、離間距離Ｌは１０〜５０ｍｍの範囲にある。
【００２５】
三方弁５は、複数の磁気センサ１１からの信号に基づいて金属異物の存在を検出した制御部６が出す信号によって開口する方向が所要の時間だけ切り替えられるもので、金属異物を含む部位の流体を配管２の外へ排出して、流体から金属異物を取り除くために使用される。
【００２６】
制御部６は、配管２に流体が流れている装置１の稼働時において、磁気センサ１１からの電気信号にアルゴリズム等の処理を施し、電気信号に含まれる外部環境からのノイズを除去し、磁気センサ１１からの信号を拡大して、その信号が予め定めた閾値の外にある場合には、金属異物が存在すると判断することのできる電子回路を備えている。制御部６はまた、その判断した結果に基づいて三方弁５の開口を切り替えて、金属異物を含んでいる部分の流体を配管２から排出させることができる。制御部６はさらにまた、磁気センサ１１からの信号を記録したり保存したり、金属異物が存在すると判断したときには、後記表示部８０において警報を発したりすることができる。制御部６に接続されたパーソナルコンピュータ８７では、磁気センサ１１からの信号が時間の経過とともに変化する様子を示すことができる。
【００２７】
制御部６はまた、配管２に流体を流し始めることに先立つ始業点検等において、点検スイッチ８８を一時的にオンにすると、コイル８１に微弱な電流、例えば０．５〜１０ｍＡの電流を流すことができ、それに伴ってコイル８１に磁界が発生する。点検スイッチ８８をオンにするときには、制御部６において磁気センサ１１もオンにしておくことによって、磁気センサ１１はその磁界を検出して信号を出すから、その信号を増幅して制御部６に送る。制御部６では、信号が予め設定された閾値内にあればその信号を出した磁気センサ１１の動作が正常であると判断して、制御部６の表示部８０において正常であることを示すランプ８６を点灯させる。信号が閾値の外にあれば、その信号を出した磁気センサ１１の動作が異常であると判断して、制御部６において異常であることを示すランプ８４を点灯させたり、ブザー８５を鳴らしたりすることができる。
【００２８】
制御部６では、コイル８１に磁界が発生している間に、磁気センサ１１の一つずつについて、手動操作または自動操作によって、その磁界を検出させる。その検出結果によって磁気センサ１１の動作に異常があるか否かを簡単に知ることができ、装置１についての始業点検を短時間で終わらせることができる。
【００２９】
図２は、図１の検出部４を拡大して示す図である。検出部４の外側シールド１２ａと内側シールド１２ｂとにおけるハウジング部分１３ａ，１３ｂのそれぞれは、前方半体１７ａ，１７ｂと、後方半体１８ａ，１８ｂとによって形成されていて、前方半体１７ａ，１７ｂのそれぞれが後方半体１８ａ，１８ｂのそれぞれに内側から嵌合している。配管２の径方向において、磁気シールド１２ａと１２ａとの間には、ボルト２１によって固定されたスペーサ２２が介在している。磁気センサ１１は、円盤２４に取り付けられていて、その円盤２４がハウジング部分１３ｂにおける上流側の壁２６にボルト２７とナット２８とを介して固定されている。円盤２４の中心部には配管２と被覆管７１とを通すための透孔２９（図３参照）が形成されている。円盤２４にはまた、制御部６から延びるコードのプラグ（図示せず）を接続するためのコネクタ３１（図３参照）が取り付けられており、コネクタ３１は磁気センサ１１のそれぞれと電気的に接続されている。
【００３０】
図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。配管２と被覆管７１とは円盤２４の透孔２９に通されていて、被覆管７１の外側には、被覆管７１を囲むように複数のセンサユニット１０が並べられている。センサユニット１０のそれぞれは、磁気センサ１１を含んでいて、図示例では１２個の磁気センサ１１が周方向へ一定のピッチで並べられている。その磁気センサ１１は、被覆管７１の外周面にできるだけ接近するようにしてセンサユニット１０におけるＦＲＰ製の基板３２に取り付けられている。
【００３１】
このように形成されている検出装置１では、複数の磁気センサ１１それぞれが、金属異物を含む流体からの磁力線を配管２の内径Ｄの二分の一よりも小さい距離で捉えることが可能になる。また、制御部６では、複数の磁気センサ１１のうちの隣り合う磁気センサ１１からの信号の差分を取り出して、その差分を金属異物からの磁力線の強さと判断することができる。それゆえ、この検出装置１は、磁気シールド１２で防ぐことができずにハウジング部分１３ｂに侵入した外部環境の磁気を消去した状態で金属異物からの磁力線を捉えることができる。磁気センサ１１によって金属異物を含む流体からの磁力線を捉える図示例の発明ではまた、流体に塩分や気泡が含まれていてもそれらが磁気センサ１１の検出精度に影響を与えることがないので、様々な種類の流体を対象にしたり、様々な条件の下で流れる流体を対象にしたりすることが可能である。例えば、マヨネーズやヨーグルト等の粘度が高くて気泡が消滅しにくい流体を対象にしたり、流体を配管２に流し始めて間もないときであって多くの気泡を含む可能性の高い流体を対象にしたりしたときに、金属異物を精度よく検出することが可能である。固形物を含む液体食品を検査対象にすることも可能である。
【００３２】
被覆管７１は、低温の流体が配管２を流れるときに、配管の外周面が結露することを防ぐことができる他に、高温の流体が配管２を流れるときには、被覆管７１に巻き付けられている電線８２の被覆（図示せず）が損傷することを防ぐこともできる。被覆管７１によるこのような作用効果を確実なものにするために、スペーサ７２には合成樹脂の発泡体やガラス繊維等の断熱効果のある材料を使用して、これらの材料をパッキング材として配管２と被覆管７１との間に充填しておくことができる。ただし、スペーサ７２は、図示例の如く被覆管７１の長さとほぼ同じ長さを有していることを必須とするものではなく、たとえば被覆管７１の両端部分のみに存在していてもよいものである。
【００３３】
図４は、実施態様の一例を示す図３と同様な図である。図４におけるセンサユニット１０には、図における水平方向と垂直方向とに配置された第１センサユニット１０ａと、第１センサユニット１０ａに対して４５°傾斜した状態で配置された第２センサユニット１０ｂとが含まれている。第１，第２センサユニット１０ａ，１０ｂのそれぞれは磁気センサ１１を含んでいる。磁気シールド１２ａの内部におけるその他の構成は、図３における構成と同じである。
【００３４】
図５は、図４におけるＶ−Ｖ線切断面を示す図である。図５において、第２センサユニット１０ｂは、配管２に平行な水平線Ｈに対して角度αだけ傾斜している。その角度αは、４５±１０°範囲にあることが好ましい。図５に現われていない第１センサユニット１０ａは、図１，２におけるセンサユニット１０と同様に、配管２と直交する垂直な円盤２４に取り付けられている。コイル８１は、被覆管７１に巻き付けられていて、第１センサユニット１０ａにおける磁気センサ１１との離間距離と、第２センサユニット１０ｂにおける磁気センサ１１との離間距離とがいずれも１０〜５０ｍｍの範囲にある。コイル８１に生じる磁界は、第１，第２センサユニット１０ａ，１０ｂにおける磁気センサ１１の動作が正常であるか否かを判断するために使用することができる。
【００３５】
図６もまた、実施態様の一例を示す図２と同様な図である。ただし、図６においては、コイル８１が高周波シールド１２ｂにおける周壁７６の内面７７に対して巻き付けられている。このような状態のコイル８１を使用することによって、コイル８１と磁気センサ１１とを接近させ、離間距離Ｌを小さくすることができる。
【００３６】
図７もまた、実施態様の一例を示す図６と同様な図である。この発明において、コイル８１は、配管２の外周面２ａ（図１参照）に巻き付けることも可能である。ただし、配管２を幅広い温度条件で使用することができるようにするためには、図１〜６に例示の如き態様にあることが好ましい。
【００３７】
なお、図示例におけるコイル８１は、磁気センサ１１の上流側に設けられているのであるが、磁気センサ１１の下流側に設けられていてもよいものである。
【００３８】
配管２の外側にコイル８１を巻回するこの発明によれば、配管２が食品等の衛生上の管理が重要視される流体を流すためのものであっても、磁気センサ１１の動作を確認するために配管２の一部分を開放状態にしたり、配管２の内側に機器類を挿入したりする必要がないから、衛生上好ましい状態で磁気センサ１１の動作を確認することができる。また、図示例の制御部６では、複数の磁気センサ１１について順次その動作を確認したが、複数の磁気センサ１１について同時に動作を確認することができるように制御部６を作ることもできる。さらにはまた、動作に異常のある磁気センサ１１のみを表示することができるように制御部６を作ることもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 検出装置
２ 配管
１１ 磁気センサ
７１ 被覆管
８０ 表示手段（表示部）
８１ コイル
【技術分野】
【０００１】
この発明は、飲料や液状食品等の流体に含まれる磁性金属異物を検出するための方法および装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、飲料等の流体を製造する工程において、その流体に混入している磁性金属異物を検出するための装置は公知である。
【０００３】
例えば、特許文献１に開示された検出装置は、磁性金属異物が混入している流体を上流側から下流側に向かって流す配管と、その配管の上流側に設けられて磁性金属異物を帯磁する帯磁装置と、帯磁装置の下流側に設けられて磁性金属異物における残留磁気を検出する検出部とを有している。
【０００４】
検出部は、残留磁気の検出方向と配管の中心線との交差角度が９０度であるセンサを複数有している。これらのセンサは、上流側から下流側に向かって見たときに、配管を囲むように環状に配置してある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−９８１１７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
配管の中を流れる流体に対して複数の磁気センサを使用して磁性金属異物を検出する場合にあっては、すべての磁気センサが正常に動作しなければならない。そのためには、配管に流体を流し始めることに先立って、磁気センサが正常に動作するものであることを確認しておくことが必要になる。そして、磁気センサの使用個数が多くなるほど、それらについての動作の確認作業は手間のかかるものになる。しかしながら、前記従来技術は、その確認作業を簡便にするための手段までは開示していない。
【０００７】
そこで、この発明では、複数の磁気センサを使用して磁性金属異物を検出する方法と装置とに対して、それらのセンサが正常に動作するものであるか否かを容易に確認することができるように改良を加えることを課題にしている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するためのこの発明には、磁性金属異物を検出する方法に係る第１発明と、装置に係る第２発明とがある。
【０００９】
その第１発明が対象とするのは、配管の内側を流れる流体に含まれた磁性金属異物からの磁力線を磁気センサによって測定して前記金属異物を検出する方法である。
【００１０】
かかる第１発明が特徴とするところは、以下のとおりである。すなわち、前記配管の外側で前記配管の周方向へ間欠的に並ぶ複数個の磁気センサによって前記磁力線を測定して前記金属異物を検出する。前記配管の外側には、前記磁気センサの上流側および下流側のいずれかにおいて、コイルを複数回巻回して前記コイルに電流を一時的に流すことにより磁力線を発生させる一方、前記磁気センサのそれぞれには前記磁力線を検出させる。前記磁力線を検出する前記磁気センサについては動作が正常であると判断し、前記磁力線を検出しない前記磁気センサについては動作に異常があると判断する。
【００１１】
第１発明の実施態様の一つにおいて、前記配管を非磁性材料によって形成するとともに、前記配管の外側には非磁性材料で形成した被覆管を設け、前記コイルを前記被覆管に対して巻回して前記磁力線を発生させる。
【００１２】
第１発明の実施態様の一つにおいて、前記配管と前記被覆管との間には断熱材を充填する。
【００１３】
前記第２発明が対象とするのは、第１発明に係る方法を実施するための装置であって、その第２発明が特徴するところは、前記装置が下記構成を有することにある。
イ．流体を一方向へ連続的に流すことが可能な配管、
ロ．前記配管の外側で前記配管の周方向へ間欠的に並ぶ複数個の磁気センサ、
ハ．前記磁気センサの上流側および下流側のいずれかにおいて前記配管の外側に複数回巻回してあって、電流を一時的に流して磁力線を一時的に発生させることが可能なコイル、および
ニ．前記磁気センサによる前記磁力線の検出の有無を示すための表示手段。
【００１４】
第２発明の実施態様の一つにおいて、前記配管を非磁性材料によって形成するとともに、前記配管の外側には非磁性材料で形成した被覆管を設け、前記コイルを前記被覆管に対して巻回して前記磁力線を発生させる。
【００１５】
第２発明の実施態様の一つにおいて、前記配管と前記被覆管との間には断熱材を充填する。
【発明の効果】
【００１６】
この発明に係る方法と装置とにおいては、配管の外側に巻回してあるコイルに電流を一時的に流すと磁力線が発生するから、磁気センサのそれぞれがその磁力線を検出しているか否かを確認することによって磁気センサの動作が正常であるか否かを簡単に知ることができる。配管に流体を流し始めることに先立って、磁気センサのそれぞれについてこのように確認する作業を行うことによって、磁性金属異物を確実に検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】検出装置が含まれている配管の部分図。
【図２】図１の部分拡大図。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図。
【図４】実施態様の一例を示す図３と同様な図。
【図５】図４のＶ−Ｖ線断面図。
【図６】実施態様の一例を示す図２と同様な図。
【図７】実施態様の一例を示す図６と同様な図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
添付の図面を参照して磁性金属異物の検出方法とそのための装置とに係るこの発明の詳細を説明すると、以下のとおりである。
【００１９】
図１は、この発明に係る方法を実施するのに好適な磁性金属異物検出装置の一例が含まれた配管の部分図であって、一部分が破断して示されている。図示例における検出装置１は、清涼飲料水やジュース、ヨーグルト、マヨネーズ等の流体（図示せず）が矢印Ａで示された一方向へ連続的および間欠的いずれかの態様で流れる円筒状の配管２と、配管２の上流側において配管２の外側に設置された帯磁装置３と、帯磁装置３の下流側に配管２を外側から囲むように設置された検出部４と、検出部４の下流側において配管２に組み込まれている三方弁５と、検出部４と三方弁５とに電気的につながる制御部６とを含んでいる。
【００２０】
配管２は、合成樹脂等の非磁性体によって作られるもので、被検査体である流体が食品である場合にはＰＰＳＵ樹脂（ポリフェニールサルフォン樹脂）、ＰＶＤＦ樹脂（フッ化ビニリデン樹脂）等の合成樹脂を使用することが好ましい。配管２はまた、その長さ方向のうちで検出部４を貫通している部分が被覆管７１によって覆われている。配管２と被覆管７１との間にはスペーサ７２が介在している。被覆管７１は合成樹脂やアルミニウム等の非磁性体によって形成され、スペーサ７２もまたゴムや合成樹脂、ガラス繊維等の非磁性体によって形成されている。スペーサ７２として合成樹脂の発泡体やガラス繊維等の断熱効果を有する材料が使用される場合には、それらの材料がパッキングや断熱材を兼ねるものになる。
【００２１】
帯磁装置３は、流体に金属異物として含まれる金属粒子、例えば直径が０．３〜２ｍｍ程度の微細な磁性金属粒子（図示せず）を磁化することのできるもので、当該分野において慣用の永久磁石等によって作られる。
【００２２】
検出部４は、それぞれが磁気センサ１１を含む複数のセンサユニット１０（図３参照）と、センサユニット１０を外部環境の磁気から遮蔽するシールド１２とを含んでいる。磁気センサ１１には、流体中の金属異物からの磁力線を捉えることが可能であって、配管２に対してその周方向へ複数個配置することを容易にする小型のものが使用される。そのような磁気センサ１１の一例にはＭＩセンサやフラックスゲートセンサ等があり、中でも常温高感度フラックスゲートセンサは、この発明を実施するうえにおいて特に好ましいものの一つである。これらのセンサに使用される素子には、例えばＭＩ（磁気インピーダンス）効果素子やホール素子、磁気抵抗効果素子、コイル（静磁界検出用コイルを含む）等がある。センサユニット１０には、磁気センサ１１で捉えた磁力線を制御部６への電気信号に変換するためのセンサ回路（図示せず）も含まれている。
【００２３】
シールド１２は、例えばＰＣパーマロイによって作ることができるが、外部環境の磁気に対して広範囲なシールド効果を有するものにするために、好ましくは図示例の如く、二重構造を有するＰＣパーマロイ製の磁気シールド１２ａと、その内側にセットされたアルミ製の高周波シールド１２ｂとを組み合わせて使用する。二重構造の磁気シールド１２ａは、センサユニット１０とシールド１２ｂとを収容することができるように作られている円筒状のハウジング部分１３ａ，１３ｂと、ハウジング部分１３ａ，１３ｂのそれぞれから上流側に向かって延びる円筒状の前方スリーブ部分１４ａ，１４ｂと、ハウジング部分１３ａ，１３ｂのそれぞれから下流側に向かって延びる円筒状の後方スリーブ部分１５ａ，１５ｂとを有する（図２参照）。前方スリーブ部分１４ａ，１４ｂと後方スリーブ部分１５ａ，１５ｂとは、被覆管７１を囲むように、かつ、被覆管７１の外周面７３との間の間隙が極力小さくなるように作られていて、外部環境の磁気がその外周面７３に沿ってハウジング部分１３ａ，１３ｂへ侵入することを防いでいる。
【００２４】
磁気シールド１２ａの内側において、被覆管７１には、コイル８１が巻回されている。コイル８１は、直径０．１〜１ｍｍ程度の電線８２に絶縁被覆（図示せず）を施して被覆管７１に数回〜数十回程度巻き付けたものであって、その電線８２は磁気シールド１２ａに形成された小さな透孔（図示せず）を通り、後記操作パネル６にまで延びている。電線８２には、５〜１５オームの抵抗８３が直列につなげられている。コイル８１は、被覆管７１に沿っての磁気センサ１１との離間距離Ｌが極力小さくなるように、磁気センサ１１に接近配置されている。ここでいう離間距離Ｌは磁気センサ１１とコイル８１との間の最短距離を意味している。好ましい装置１において、離間距離Ｌは１０〜５０ｍｍの範囲にある。
【００２５】
三方弁５は、複数の磁気センサ１１からの信号に基づいて金属異物の存在を検出した制御部６が出す信号によって開口する方向が所要の時間だけ切り替えられるもので、金属異物を含む部位の流体を配管２の外へ排出して、流体から金属異物を取り除くために使用される。
【００２６】
制御部６は、配管２に流体が流れている装置１の稼働時において、磁気センサ１１からの電気信号にアルゴリズム等の処理を施し、電気信号に含まれる外部環境からのノイズを除去し、磁気センサ１１からの信号を拡大して、その信号が予め定めた閾値の外にある場合には、金属異物が存在すると判断することのできる電子回路を備えている。制御部６はまた、その判断した結果に基づいて三方弁５の開口を切り替えて、金属異物を含んでいる部分の流体を配管２から排出させることができる。制御部６はさらにまた、磁気センサ１１からの信号を記録したり保存したり、金属異物が存在すると判断したときには、後記表示部８０において警報を発したりすることができる。制御部６に接続されたパーソナルコンピュータ８７では、磁気センサ１１からの信号が時間の経過とともに変化する様子を示すことができる。
【００２７】
制御部６はまた、配管２に流体を流し始めることに先立つ始業点検等において、点検スイッチ８８を一時的にオンにすると、コイル８１に微弱な電流、例えば０．５〜１０ｍＡの電流を流すことができ、それに伴ってコイル８１に磁界が発生する。点検スイッチ８８をオンにするときには、制御部６において磁気センサ１１もオンにしておくことによって、磁気センサ１１はその磁界を検出して信号を出すから、その信号を増幅して制御部６に送る。制御部６では、信号が予め設定された閾値内にあればその信号を出した磁気センサ１１の動作が正常であると判断して、制御部６の表示部８０において正常であることを示すランプ８６を点灯させる。信号が閾値の外にあれば、その信号を出した磁気センサ１１の動作が異常であると判断して、制御部６において異常であることを示すランプ８４を点灯させたり、ブザー８５を鳴らしたりすることができる。
【００２８】
制御部６では、コイル８１に磁界が発生している間に、磁気センサ１１の一つずつについて、手動操作または自動操作によって、その磁界を検出させる。その検出結果によって磁気センサ１１の動作に異常があるか否かを簡単に知ることができ、装置１についての始業点検を短時間で終わらせることができる。
【００２９】
図２は、図１の検出部４を拡大して示す図である。検出部４の外側シールド１２ａと内側シールド１２ｂとにおけるハウジング部分１３ａ，１３ｂのそれぞれは、前方半体１７ａ，１７ｂと、後方半体１８ａ，１８ｂとによって形成されていて、前方半体１７ａ，１７ｂのそれぞれが後方半体１８ａ，１８ｂのそれぞれに内側から嵌合している。配管２の径方向において、磁気シールド１２ａと１２ａとの間には、ボルト２１によって固定されたスペーサ２２が介在している。磁気センサ１１は、円盤２４に取り付けられていて、その円盤２４がハウジング部分１３ｂにおける上流側の壁２６にボルト２７とナット２８とを介して固定されている。円盤２４の中心部には配管２と被覆管７１とを通すための透孔２９（図３参照）が形成されている。円盤２４にはまた、制御部６から延びるコードのプラグ（図示せず）を接続するためのコネクタ３１（図３参照）が取り付けられており、コネクタ３１は磁気センサ１１のそれぞれと電気的に接続されている。
【００３０】
図３は、図２におけるＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。配管２と被覆管７１とは円盤２４の透孔２９に通されていて、被覆管７１の外側には、被覆管７１を囲むように複数のセンサユニット１０が並べられている。センサユニット１０のそれぞれは、磁気センサ１１を含んでいて、図示例では１２個の磁気センサ１１が周方向へ一定のピッチで並べられている。その磁気センサ１１は、被覆管７１の外周面にできるだけ接近するようにしてセンサユニット１０におけるＦＲＰ製の基板３２に取り付けられている。
【００３１】
このように形成されている検出装置１では、複数の磁気センサ１１それぞれが、金属異物を含む流体からの磁力線を配管２の内径Ｄの二分の一よりも小さい距離で捉えることが可能になる。また、制御部６では、複数の磁気センサ１１のうちの隣り合う磁気センサ１１からの信号の差分を取り出して、その差分を金属異物からの磁力線の強さと判断することができる。それゆえ、この検出装置１は、磁気シールド１２で防ぐことができずにハウジング部分１３ｂに侵入した外部環境の磁気を消去した状態で金属異物からの磁力線を捉えることができる。磁気センサ１１によって金属異物を含む流体からの磁力線を捉える図示例の発明ではまた、流体に塩分や気泡が含まれていてもそれらが磁気センサ１１の検出精度に影響を与えることがないので、様々な種類の流体を対象にしたり、様々な条件の下で流れる流体を対象にしたりすることが可能である。例えば、マヨネーズやヨーグルト等の粘度が高くて気泡が消滅しにくい流体を対象にしたり、流体を配管２に流し始めて間もないときであって多くの気泡を含む可能性の高い流体を対象にしたりしたときに、金属異物を精度よく検出することが可能である。固形物を含む液体食品を検査対象にすることも可能である。
【００３２】
被覆管７１は、低温の流体が配管２を流れるときに、配管の外周面が結露することを防ぐことができる他に、高温の流体が配管２を流れるときには、被覆管７１に巻き付けられている電線８２の被覆（図示せず）が損傷することを防ぐこともできる。被覆管７１によるこのような作用効果を確実なものにするために、スペーサ７２には合成樹脂の発泡体やガラス繊維等の断熱効果のある材料を使用して、これらの材料をパッキング材として配管２と被覆管７１との間に充填しておくことができる。ただし、スペーサ７２は、図示例の如く被覆管７１の長さとほぼ同じ長さを有していることを必須とするものではなく、たとえば被覆管７１の両端部分のみに存在していてもよいものである。
【００３３】
図４は、実施態様の一例を示す図３と同様な図である。図４におけるセンサユニット１０には、図における水平方向と垂直方向とに配置された第１センサユニット１０ａと、第１センサユニット１０ａに対して４５°傾斜した状態で配置された第２センサユニット１０ｂとが含まれている。第１，第２センサユニット１０ａ，１０ｂのそれぞれは磁気センサ１１を含んでいる。磁気シールド１２ａの内部におけるその他の構成は、図３における構成と同じである。
【００３４】
図５は、図４におけるＶ−Ｖ線切断面を示す図である。図５において、第２センサユニット１０ｂは、配管２に平行な水平線Ｈに対して角度αだけ傾斜している。その角度αは、４５±１０°範囲にあることが好ましい。図５に現われていない第１センサユニット１０ａは、図１，２におけるセンサユニット１０と同様に、配管２と直交する垂直な円盤２４に取り付けられている。コイル８１は、被覆管７１に巻き付けられていて、第１センサユニット１０ａにおける磁気センサ１１との離間距離と、第２センサユニット１０ｂにおける磁気センサ１１との離間距離とがいずれも１０〜５０ｍｍの範囲にある。コイル８１に生じる磁界は、第１，第２センサユニット１０ａ，１０ｂにおける磁気センサ１１の動作が正常であるか否かを判断するために使用することができる。
【００３５】
図６もまた、実施態様の一例を示す図２と同様な図である。ただし、図６においては、コイル８１が高周波シールド１２ｂにおける周壁７６の内面７７に対して巻き付けられている。このような状態のコイル８１を使用することによって、コイル８１と磁気センサ１１とを接近させ、離間距離Ｌを小さくすることができる。
【００３６】
図７もまた、実施態様の一例を示す図６と同様な図である。この発明において、コイル８１は、配管２の外周面２ａ（図１参照）に巻き付けることも可能である。ただし、配管２を幅広い温度条件で使用することができるようにするためには、図１〜６に例示の如き態様にあることが好ましい。
【００３７】
なお、図示例におけるコイル８１は、磁気センサ１１の上流側に設けられているのであるが、磁気センサ１１の下流側に設けられていてもよいものである。
【００３８】
配管２の外側にコイル８１を巻回するこの発明によれば、配管２が食品等の衛生上の管理が重要視される流体を流すためのものであっても、磁気センサ１１の動作を確認するために配管２の一部分を開放状態にしたり、配管２の内側に機器類を挿入したりする必要がないから、衛生上好ましい状態で磁気センサ１１の動作を確認することができる。また、図示例の制御部６では、複数の磁気センサ１１について順次その動作を確認したが、複数の磁気センサ１１について同時に動作を確認することができるように制御部６を作ることもできる。さらにはまた、動作に異常のある磁気センサ１１のみを表示することができるように制御部６を作ることもできる。
【符号の説明】
【００３９】
１ 検出装置
２ 配管
１１ 磁気センサ
７１ 被覆管
８０ 表示手段（表示部）
８１ コイル
【特許請求の範囲】
【請求項１】
配管の内側を流れる流体に含まれた磁性金属異物からの磁力線を磁気センサによって測定して前記金属異物を検出する方法であって、
前記配管の外側で前記配管の周方向へ間欠的に並ぶ複数個の磁気センサによって前記磁力線を測定して前記金属異物を検出し、
前記配管の外側には、前記磁気センサの上流側および下流側のいずれかにおいて、コイルを複数回巻回して前記コイルに電流を一時的に流すことにより磁力線を発生させる一方、前記磁気センサのそれぞれには前記磁力線を検出させ、前記磁力線を検出する前記磁気センサについては動作が正常であると判断し、前記磁力線を検出しない前記磁気センサについては動作に異常があると判断することを特徴とする前記方法。
【請求項２】
前記配管を非磁性材料によって形成するとともに、前記配管の外側には非磁性材料で形成した被覆管を設け、前記コイルを前記被覆管に対して巻回して前記磁力線を発生させる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記配管と前記被覆管との間には断熱材を充填する請求項２記載の方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法を実施するための下記構成を有することを特徴とする金属異物を検出するための装置；
イ．流体を一方向へ連続的に流すことが可能な配管、
ロ．前記配管の外側で前記配管の周方向へ間欠的に並ぶ複数個の磁気センサ、
ハ．前記磁気センサの上流側および下流側のいずれかにおいて前記配管の外側に複数回巻回してあって、電流を一時的に流して磁力線を一時的に発生させることが可能なコイル、および
ニ．前記磁気センサによる前記磁力線の検出の有無を示すための表示手段。
【請求項５】
前記配管を非磁性材料によって形成するとともに、前記配管の外側には非磁性材料で形成した被覆管を設け、前記コイルを前記被覆管に対して巻回してある請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記配管と前記被覆管との間には断熱材を充填する請求項５記載の装置。
【請求項１】
配管の内側を流れる流体に含まれた磁性金属異物からの磁力線を磁気センサによって測定して前記金属異物を検出する方法であって、
前記配管の外側で前記配管の周方向へ間欠的に並ぶ複数個の磁気センサによって前記磁力線を測定して前記金属異物を検出し、
前記配管の外側には、前記磁気センサの上流側および下流側のいずれかにおいて、コイルを複数回巻回して前記コイルに電流を一時的に流すことにより磁力線を発生させる一方、前記磁気センサのそれぞれには前記磁力線を検出させ、前記磁力線を検出する前記磁気センサについては動作が正常であると判断し、前記磁力線を検出しない前記磁気センサについては動作に異常があると判断することを特徴とする前記方法。
【請求項２】
前記配管を非磁性材料によって形成するとともに、前記配管の外側には非磁性材料で形成した被覆管を設け、前記コイルを前記被覆管に対して巻回して前記磁力線を発生させる請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記配管と前記被覆管との間には断熱材を充填する請求項２記載の方法。
【請求項４】
請求項１記載の方法を実施するための下記構成を有することを特徴とする金属異物を検出するための装置；
イ．流体を一方向へ連続的に流すことが可能な配管、
ロ．前記配管の外側で前記配管の周方向へ間欠的に並ぶ複数個の磁気センサ、
ハ．前記磁気センサの上流側および下流側のいずれかにおいて前記配管の外側に複数回巻回してあって、電流を一時的に流して磁力線を一時的に発生させることが可能なコイル、および
ニ．前記磁気センサによる前記磁力線の検出の有無を示すための表示手段。
【請求項５】
前記配管を非磁性材料によって形成するとともに、前記配管の外側には非磁性材料で形成した被覆管を設け、前記コイルを前記被覆管に対して巻回してある請求項３記載の装置。
【請求項６】
前記配管と前記被覆管との間には断熱材を充填する請求項５記載の装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１２−２２０３８２（Ｐ２０１２−２２０３８２Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８７６９２（Ｐ２０１１−８７６９２）
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（３０４０２７３４９）国立大学法人豊橋技術科学大学 (391)
【出願人】（５９８１５９９９７）アドバンスフードテック株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月１１日（２０１１．４．１１）
【出願人】（３０４０２７３４９）国立大学法人豊橋技術科学大学 (391)
【出願人】（５９８１５９９９７）アドバンスフードテック株式会社 (14)
【Ｆターム（参考）】
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