JP2005337986A

JP2005337986A - 品質検査装置

Info

Publication number: JP2005337986A
Application number: JP2004159633A
Authority: JP
Inventors: Kokichi Hibi; 孝▲吉▼ 日比; Shoji Suzuki; 昭二鈴木; Yoshinori Adachi; 義則足達
Original assignee: Nagoya Seiraku Co Ltd
Current assignee: Nagoya Seiraku Co Ltd
Priority date: 2004-05-28
Filing date: 2004-05-28
Publication date: 2005-12-08

Abstract

【課題】被検査物の品質に悪影響を与えることなくその品質を検査できる品質検査装置を提供することを目的とする。
【解決手段】食品判定装置１０は、共振回路１とディップメータ２とにより構成される。共振回路１のコンデンサ１１は、各電極１６，１７が所定の挿入空間１３を隔てて配置され、この挿入空間１３に被検査物である食品（牛乳パックなど）を挿入する。そのため、挿入空間１３に挿入される食品の誘電率によって、共振回路１の共振周波数も変化する。そして、この共振周波数をディップメータ２にて測定し、得られた共振周波数と、既知である共振回路１のコイル１２のインダクタンス値とに基づいて、コンデンサ１１の静電容量や誘電率を求める。このようにして得られた静電容量や誘電率（或いは共振周波数）の変化に基づいて、食品の品質劣化状態を判定する。
【選択図】図４

Description

本発明は、食品などの被検査物の品質を検査する品質検査装置に関する。

従来より、パック詰めされた食品等の品質を未開封のまま検査する方法として、食品の品質劣化に伴う誘電率（静電容量）の変化を測定し、その測定結果に基づいて品質を検査・判定する方法が知られている。

具体的には、例えばコンデンサの両極板間に被検査物を配置し、そのコンデンサに直接高周波電流を流してその容量（延いては被検査物の誘電率）を測定する。そして、その測定結果に基づいて品質の劣化判断等を行っていた。

しかし、食品の品質劣化に伴う誘電率の変化は一般的には微小（例えば５〜１０％程度の変動幅）であるため、上述したコンデンサに直接高周波電流を流すことによる方法だと、測定精度を上げるためには測定周波数を高くする必要があった。また、ノイズの影響から逃れるために電流値を大きくする必要もあった。

そのため、コンデンサの両極板間に配置された被検査物としての食品に高周波且つ大きなレベルの電流が直接流れることになり、そのエネルギーによって食品の状態が変化してしまうおそれがあった。つまり、電流によって誘電率が変化したり、高周波によるマイクロ波効果などによって品質に影響を与えてしまったりするおそれがあり、食品を対象とする検査方法として適切なものではなかった。

一方、被検査物と複素誘電率が既知の標準物質とに励起信号（ステップパルス）を与え、それらの反射波を検出して周波数領域に変換し、その周波数成分により被検査物の物性を測定する物性測定装置が提案されており、これを利用して食品の品質を検査することも考えられる（例えば、特許文献１参照。）。
特許第２７４０５２８号公報

しかしながら、上記の特許文献１の物性測定装置を用いる方法は、被検査物に直接電流を流すものではないものの、鋭いパルス波を使用しているため、高い高調波成分を含んでいることが予想される。また、高周波の電磁波を被検査物に与えることによって被検査物の分子・原子を励起させ、それが元に戻るときの２次放出波を捉えているため、被検査物に与えるエネルギーも大きいと思われる。そのため、この方法もやはり被検査物としての食品の品質に悪影響を与えてしまうおそれがあり、食品を対象する検査方法として適切なものとはいえない。

このように、上記従来の検査方法はいずれも、食品の品質は検査できるもののその代償として食品の品質を劣化させてしまうという、本末転倒の事態が生じるおそれがあるのである。そのため、食品に悪影響を与えることなくその品質を検査する方法が望まれていた。

本発明は上記課題に鑑みなされたものであり、被検査物の品質に悪影響を与えることなくその品質を検査できる品質検査装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた請求項１記載の品質検査装置は、所定の空間を保って配置された一対の電極からなるコンデンサとコイルを有する共振回路と、その共振回路の共振周波数を検出する共振周波数検出手段とを備えたものである。

そして、共振回路を構成するコンデンサにおける上記空間（電極間の空間）に被検査物が挿入されたときの共振周波数検出手段による検出結果に基づいて、その被検査物の品質劣化状態を判定できるよう構成されている。

コンデンサとコイルからなる共振回路は、その回路固有の共振周波数を持つ周知の回路であり、例えば上記コンデンサの一端とコイルの一端とが接続されると共に他端同士も接続されてなるごく基本的なＬＣ共振回路であってもよいし、そのＬＣ回路に適宜コンデンサ、コイル、或いは抵抗などの素子を加えて構成してもよく、具体的な素子の数や回路構成は特に限定されない。

そして、上記の基本的なＬＣ共振回路の共振周波数が周知の下記式（１）で得られることからもわかるように、コイルのインダクタンス値が既知であって共振回路の共振周波数がわかれば、その共振回路を構成するコンデンサの容量も下記式（１）から導出できる。

（但し、ｆ₀は共振周波数、Ｌはコイルのインダクタンス、Ｃはコンデンサの容量である）
また、コンデンサの容量がわかれば、そのコンデンサの両極板間に挟まれている物質の誘電率も、周知の下記式（２）に基づいて容易に導出できる。

（但し、ε₀は真空中の誘電率、ε_rは電極間物質の比誘電率、ｄは電極間の面積、Ｓは電極の面積である）
つまり、誘電率が変化すれば、静電容量もそれに比例して変化し、共振周波数も非線形的ではあるもののやはりその変化に伴って変化する。そのため、両極板間の空間に被検査物を挿入したときの共振周波数を共振周波数検出手段によって検出すれば、その共振周波数をみて品質の劣化状態などを判定できる。

具体的には、例えば食品の劣化状況を検査したい場合、予め、新鮮な（品質に問題ない）状態の食品を上記空間に挿入してそのときの共振周波数を検出（測定）し、必要に応じてその静電容量・誘電率を算出しておく。そして、検査対象の食品を上記空間に挿入して共振周波数を検出し、その周波数と上記新鮮な状態のときの周波数との比較、或いはその周波数から算出される誘電率と上記新鮮な状態のときの誘電率との比較（差）によって、その食品の劣化状態を判定することができる。

また、上記新鮮な状態のときの共振周波数をもとに、品質劣化が問題となるレベルとそうでないレベルとの境界となる周波数を判定基準周波数として予め設定しておき、検査対象の食品を上記空間に挿入したときの共振周波数とその判定基準周波数とを比較することによって、劣化判断を行うようにしてもよい。静電容量或いは誘電率に基づく劣化判断も同じ要領で行うことができる。

従って、請求項１の品質検査装置によれば、共振回路に大きな電流を流すことなく共振周波数検出手段によってその共振周波数が検出され、その共振周波数或いはそれに基づいて得られる静電容量や誘電率に基づいて品質の劣化判定を行うようにしているため、従来技術のように高周波による被検査物への悪影響、高エネルギー付与による被検査物への悪影響などを与えることなく、正確に共振周波数、静電容量、誘電率を測定して被検査物の品質を検査することができる。

ここで、共振周波数検出手段は、具体的には、例えば請求項２に記載のように構成することができる。即ち、請求項２記載の品質検査装置は、請求項１記載の品質検査装置であって、共振周波数検出手段が、信号生成部と、周波数検出部と、信号レベル検出部とを備えたものである。

信号生成部は、少なくとも共振回路の共振周波数を含む所定周波数帯域の信号を生成すると共にその生成した信号のエネルギーが電気的結合によって共振回路へ供給されるよう構成されている。周波数検出部は、信号生成部により生成された信号の周波数を検出する。信号レベル検出部は、信号生成部により生成された信号のレベル変化を検出する。

そして、信号生成部に一定レベルの信号を生成させつつその周波数を変化させていき、信号レベル検出部による検出結果が予め設定した判定基準レベルより低くなったときの周波数検出部の検出結果を、共振回路の共振周波数として検出する。

ここでいう電気的結合とは、例えば電磁結合や静電結合など、非接触でその信号のエネルギーを与えることが可能な結合をいう。
このように構成された品質検査装置では、信号生成部により生成される信号の周波数が共振回路の共振周波数と異なるときは、その信号のエネルギーが外部に漏れることはほとんどなく、信号レベル検出部による検出レベルはほぼ一定となる。

ところが、共振回路の共振周波数と同じ周波数の信号になると、共振回路が共振することにより、その信号のエネルギーが電気的結合によって共振回路へ吸収されるため、その分、信号レベル検出部による検出レベルが減少してしまう。

そのため、信号生成部により生成される信号の周波数を変化させていき、その信号レベルが低下したときの周波数検出部による検出結果（周波数）をみることで、共振回路の共振周波数を検出できるのである。

従って、請求項２記載の品質検査装置によれば、信号生成部が生成する信号を電気的結合によって共振回路へ供給することにより共振回路を共振させ、そのときに生じる信号レベルの低下をもって共振周波数を検出するようにしているため、共振回路に結合エネルギーというごく微小なエネルギーを供給するだけで共振周波数を容易に検出でき、被検査物に電気的な悪影響を与えることなく簡易的に品質検査を行うことができる。

尚、品質の劣化判定を容易にできるよう、例えば、信号生成部が生成する信号の周波数を所定の速さで連続的（又は離散的）に変化させる周波数変化手段と、信号レベル検出部により検出された信号のレベルが所定の判定基準レベルより低いか否かを判定するレベル判定手段と、レベル判定手段により低いと判定されたときの周波数検出部の検出結果を出力する周波数出力手段とを備えたものとして構成してもよい。また更に、その出力された周波数（共振周波数）から静電容量や誘電率を演算する演算手段を備えるようにしてもよいし、共振周波数や静電容量、誘電率に基づいて品質に問題が無いか否かの判定まで行う品質判定手段をも備えたものとして構成してもよい。

ここで、上記の電気的結合としては種々考えられ、既述の通り、例えば静電的に結合させてもよいが、例えば請求項３に記載のように、コイルとコイルとの電磁結合としてもよい。即ち、請求項３記載の品質検査装置は、請求項２に記載の品質検査装置であって、信号生成部が、少なくともコイルを備えた発振回路により構成され、そのコイルと共振回路を構成するコイルとを電磁結合させることによって、生成した信号のエネルギーが共振回路へ供給されるよう構成されている。

つまり、コイルとコイルとの電磁結合によって信号生成部からの信号のエネルギーを共振回路へ供給するのである。そのため、信号生成部の信号を確実に共振回路へ供給する（結合させる）ことができ、共振周波数の検出、延いては品質劣化判定を確実に行うことができる。

尚、信号生成部がこのように構成された共振周波数検出手段の具体的な例としては、例えばディップメータが知られている。そのため、請求項３記載の品質検査装置は、既存のディップメータを用いてより簡易的且つ安価に構成することができる。

次に、請求項４記載の品質検査装置は、請求項１〜３いずれかに記載の品質検査装置であって、コンデンサを構成する一対の電極の少なくとも一方を移動させることにより各電極の間隔を変化させる電極移動手段と、各電極間の間隔が所望の間隔となるように上記電極移動手段の動作を制御する制御手段とを備えたものである。

このように構成された品質検査装置によれば、電極間隔を変化させることで様々な形状（幅）の被検査物を電極間の空間に挿入してその品質を検査できるため、一つの品質検査装置でより多くの種類の被検査物を検査することが可能となる。

次に、請求項５記載の品質検査装置は、請求項１〜４いずれかに記載の品質検査装置であって、コンデンサを構成する一対の電極における相互に対向する面が、各電極間の空間の形状が被検査物の形状と略同形状となるよう、被検査物の外形に合わせて形成されている。

つまり、被検査物を両電極間（空間）に挿入したとき、その空間が被検査物によってほぼ満たされた状態となるように、両電極における相互に対向する面（つまり上記空間を形成する面）を、その面に対応する被検査物の外形に沿って形成するのである。

このようにすれば、上記空間に被検査物を挿入したとき、両電極間が被検査物でほぼ満たされて隙間部分をほとんどなくすことができるため、コンデンサの静電容量を大きい値にすることができ、誤差の少ない正確な検査を行うことが可能となる。即ち、被検査物と電極との間に隙間（空気部分；真空中の誘電率ε₀とほぼ同じ）が存在すると、そのコンデンサは、被検査物を誘電体とするコンデンサと空気を誘電体とするコンデンサとが直列接続されたものと等価となり、全体として静電容量が小さくなってしまう。そして、その小さな静電容量に基づいて品質の劣化判定をすると誤差が生じやすくなる。そのため、各電極と被検査物との間の隙間部分をできる限り小さくすることで、静電容量の低下を防ぎ、精度良く検査を行うことができるようになるのである。

そして、より好ましくは、コンデンサを例えば請求項６のように構成するとよい。即ち、請求項６記載の品質検査装置は、請求項１〜５いずれかに記載の品質検査装置であって、コンデンサが、上記空間に被検査物が挿入されたときに各電極がいずれも直接又は誘電体を介してその被検査物に接触するよう構成されている。

このように構成すれば、少なくともその接触した部分については被検査物と電極との隙間がゼロとなる。また、被検査物の形状によっては各電極を全面的に被検査物に接触させることもできる。また、上記請求項５のように各電極が被検査物の外形に合わせて形成されていれば、或いは被検査物の外形に合わせて形成された誘電体を介して被検査物を挟むようにすれば、被検査物における各電極と対向する面を全て電極（或いは誘電体）に密着させることが可能となり、コンデンサの静電容量がより大きな値となってより誤差の少ない検査が可能となる。

以下に、本発明の好適な実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の品質検査装置を具現化した一実施形態としての食品判定装置１０の構成を示す平面図であり、図２はその正面図（図１をＡ方向からみた図）であり、図３はその斜視図（図２をＢ方向からみた図）である。

本実施形態の食品判定装置１０は、密封容器（紙パック等）に密封された飲料製品（牛乳など）の品質、劣化状態を判定するためのものであり、図１〜図３に示す如く、共振回路１と、ディップメータ２とにより構成される。

ここで一旦、この食品判定装置１０における電気系統の構成に着目して図４に基づいて説明し、劣化状態を判定する原理について説明する。図４に示すように、食品判定装置１０を構成する共振回路１は、２つの電極１６，１７が被検査物３０を挿入（配置）するための挿入空間１３を隔てて配置されたコンデンサ１１と、インダクタンスＬが既知（例えばＬ＝１００μＨ）のコイル１２とを備える。コンデンサ１１の各電極１６，１７のうち一方の電極１６はコイル１２の一端と接続され、コイル１２の他端はコンデンサ１１の他方の電極１７に接続されている。従って、このコンデンサ１１とコイル１２とにより、ごく簡易的な共振回路が構成されている。

この共振回路１の共振周波数は、周知の下記式（１）により与えられる

（但し、ｆ₀は共振周波数、Ｌはコイル１２のインダクタンス、Ｃはコンデンサ１１の静電容量である）
そして、上記式（１）を変形することで、コンデンサ１１の静電容量Ｃは次式（３）により得られる。

一方、コンデンサ１１の静電容量Ｃは、各電極１６，１７の間隔をｄ、各電極１６，１７の面積（相互に対向する面の面積）をＳ、各電極１６，１７の間の挿入空間１３の誘電率をεとすると、周知の次式（４）により得られる。

尚、コンデンサ１１の各電極１６，１７の面積Ｓと間隔ｄはいずれも既知である。また誘電率εは、周知の通りε＝ε₀ε_rである。ここでε₀は真空中の誘電率であり、ε_rは挿入空間１３内の物質の比誘電率である。

よって、上記式（３）及び（４）により、挿入空間１３内の誘電率εは、次式（５）により得られる。

尚、各電極１６，１７は、実際には図１〜図３に示すように、角柱状の形状となっている。そのため、上記式（４）で得られる静電容量Ｃは、厳密にはコンデンサ１１の静電容量とは異なる値として算出される。よって、静電容量Ｃや誘電率εをより正確に求めて各種判定を行うためには、電極１６，１７の形状などを考慮する必要がある。

一方、ディップメータ２は、共振回路の共振周波数を測定可能な周知の周波数測定器である。そのため、本実施形態の食品判定装置１０では、このディップメータ２を用いて共振回路１の共振周波数を測定することができる。そして、測定した共振周波数と既知であるコイル１２のインダクタンスＬに基づいてコンデンサ１１の静電容量Ｃを算出することができ、さらにその静電容量Ｃと上記面積Ｓ，間隔ｄに基づいてコンデンサ１１の挿入空間１３内の誘電率を算出することができる。

ディップメータ２は、コイル２１を備えた発振回路２２と、この発振回路２２からの発振信号の周波数を検出（測定）する周波数カウンタ２３と、発振回路２２からの発振信号のレベルを検出するメータアンプ２４とを備える。

発振回路２２は、コイル２１のインダクタンス値と内蔵バリコン（図示略）の静電容量値とで発振周波数が決定されるコルピッツ発振器として構成されている。そして、この発振回路２２の発振信号は周波数カウンタ２３にも入力され、その周波数が検出されて周波数表示部２５にその値が表示される。

また、ディップメータ２と共振回路１とは、発振回路２２を構成するコイル２１と共振回路１を構成するコイル１２とが相互に電磁結合するように配置されている。そのため、発振回路２２からの発振信号は、コイル２１とコイル１２との電磁結合によって共振回路１側に伝達される。つまり、発振信号のエネルギーの一部は共振回路１に供給されることになる。

周波数カウンタ２３は、詳細には発振信号をバッファで受け、プリスケーラを介してカウンタに取り込むことで、その取り込んだ信号に基づいて発振周波数を検出するよう構成されたものである。そして、ユーザは周波数表示部２５の表示内容を見ることで、発振信号の周波数を視認することができる。

また、発振回路２２の発振信号はメータアンプ２４にも入力され、その入力された発振信号のレベルが可動指針を備えたアナログメータ２６に表示される。そのため、ユーザはこのアナログメータ２６の可動指針の動きを見ることで、発振信号のレベル変動を視認することができる。

共振回路１の共振周波数を測定する際は、まずアナログメータ２６の動きを見ながら発振回路２２の発振周波数を変化させていく。共振回路１の共振周波数でない間は、発振信号のエネルギーはほとんど共振回路１に吸収されないため、アナログメータ２６も一定レベルを指示した状態となる。そして、発振周波数が共振回路１の共振周波数に一致すると、発振信号のエネルギーが電磁結合によって共振回路１に吸収されるため、メータアンプ２４に入力される発振信号のレベルも低下し、アナログメータ２６がディップする（可動指針による指示レベルが下がる）。即ち、上記一定レベルから急に低下して所定の判定基準レベルを下回る。このディップしたときの周波数表示部２５に表示されている周波数が、共振回路１の共振周波数となる。

尚、発振回路２２を構成するコイル２１は、着脱可能に構成されている。そして、本実施形態では、インダクタンス値の異なる複数種類のコイル２１が用意されている。そのため、挿入空間１３に挿入する被検査物３０の誘電率に応じて（換言すれば、被検査物３０を挿入したときの共振回路１の共振周波数に応じて）コイル２１を適宜選択することにより、発振回路２２は共振回路１の共振周波数と同じ周波数の発振信号を確実に生成することができる。

図１〜図３に戻り、本実施形態の食品判定装置１０の具体的構成について説明する。まず共振回路１は、回路組付台４１の上に、アルミニウム製の角柱状の２つの電極１６，１７が挿入空間１３を隔てて立設され、更にコイル１２がコイル組付板４２を介して水平設置された構成となっている。

コイル１２は、詳細にはコア１９に巻線１８が巻回されて構成されている。また、コイル１２の一端（つまり巻線１８の一端）は、導線１４によってコンデンサ１１の一方の電極１６と接続され、コイル１２の他端（つまり巻線１８の他端）は、導線１５によってコンデンサ１１の他方の電極１７と接続されている。

そして、コンデンサ１１の挿入空間１３の幅（各電極１６，１７の間隔）は、被検査物３０を挿入したときにその空間がほぼ満たされるよう、即ち被検査物３０がほとんど隙間無く（各電極１６，１７と接触するように）挿入されるよう設定されている。この挿入空間１３は、言い換えれば、その空間内の誘電率が変化するとコンデンサ１１の静電容量Ｃも変化する（つまり静電容量Ｃに影響を与える）ような空間であるともいえる。

尚、各電極１６，１７と被検査物３０とは、必ずしも直接接触させる必要はなく、例えば誘電体で形成された薄板を介して間接的に接触させるようにしてもよい。また、接触させることは絶対条件ではないが、より精度良く品質検査を行うためには、上記のように各電極１６，１７と被検査物３０との間に隙間が生じないようにするのが好ましい。

一方、ディップメータ２は、図示の如く、既述の発振回路２２や周波数カウンタ２３、メータアンプ２４などが収納された筐体２７に着脱可能なコイル２１が取り付けられて構成されている。そして、筐体２７の表面に周波数表示部２５及びアナログメータ２６が設けられているため、発振回路２２の発振周波数や発振レベルを外部から視認することができる。

次に、上記構成の食品判定装置１０を用いて食品の品質の劣化判定を行う際の具体的手順について説明する。本実施形態では、被検査物３０として紙パックに密封された飲料製品（以下単に「飲料パック」ともいう）の品質を判定するよう構成されている。そこで、まず新鮮な状態、つまり品質に何ら問題のない状態の飲料パック（以下「標準パック」ともいう）を挿入空間１３に挿入し、そのときの共振回路１の共振周波数ｆ_aをディップメータ２にて測定する。そして、その測定結果から、コンデンサ１１の静電容量Ｃ_aや、挿入空間１３の誘電率（≒被検査物３０の誘電率）ε_aを算出しておく。

次に、品質検査を行うべき被検査物３０を挿入空間１３に挿入し、そのときの共振回路１の共振周波数ｆ_bをディップメータ２にて測定する。そして、その測定結果から、コンデンサ１１の静電容量Ｃ_bや、被検査物３０の誘電率ε_b算出する。尚、この被検査物３０は、標準パックと同じ形状・大きさのものである。

そして、このようにして得られた被検査物３０の静電容量Ｃ_b或いは誘電率ε_bと、標準パックの静電容量Ｃ_a或いは誘電率ε_aとを相対比較して、その差異の程度により、どの程度品質が変化（劣化）しているかを判定する。例えば牛乳の場合、時間経過と共に品質が劣化していくに従い、その誘電率が上昇していく。そのため、誘電率が標準パックの状態からどの程度上昇したかによって、その劣化状態を判定できる。

人が摂取しても問題ない状態と問題となる状態との境界となるような静電容量或いは誘電率がわかっていれば、それを判定しきい値として、被検査物３０の静電容量Ｃ_b或いは誘電率ε_bをその判定しきい値と比較することにより劣化の有無を判断できる。その他、静電容量や誘電率に基づく判定ではなく、共振周波数に基づいて、例えば標準パックの場合の共振周波数ｆ_aと被検査物３０の場合の共振周波数ｆ_bとを相対比較することによって品質の劣化状態を判定するようにしてもよい。

以上説明した本実施形態の食品判定装置１０においては、コンデンサ１１とコイル１２とにより共振回路１を構成すると共に、そのコンデンサ１１の両電極間に被検査物３０を挿入することで、共振周波数が被検査物３０の誘電率に依存するようにしている。そして、この共振回路１１自身は共振させるための電源を持たず、別に用意されたディップメータからの発振信号エネルギー（ごく微小なエネルギー）を電磁結合によって得ることで、その発振信号の周波数が共振周波数に一致したときに共振する。しかもその発振信号の周波数は、例えば数百ｋＨｚ〜数ＭＨｚ程度の低い帯域に抑えることができる。

そして、この共振周波数をディップメータ２によって測定すると共にその共振周波数から静電容量や誘電率を求め、標準パックの場合と相対比較する等によって、品質の劣化状態を判定するようにしている。

そのため、本実施形態の食品判定装置１０によれば、高周波による被検査物３０への悪影響、高エネルギー付与による被検査物３０への悪影響などを与えることなく、正確に共振周波数、静電容量、誘電率を測定して被検査物３０の品質を検査することができる。

しかも、共振周波数測定用装置としてよく知られている既存のディップメータをそのまま用いて共振回路１の共振周波数を測定するようにしているため、食品判定装置１０を簡易的且つ安価に構成することも可能となる。

更に、各電極１６，１７と被検査物３０との間の隙間をほぼゼロとしてコンデンサ１１の静電容量，誘電率を大きくすることにより、測定誤差を低く抑えるようにしている。そのため、より高精度の検査が可能となる。

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係について説明する。本実施形態において、ディップメータ２は本発明の共振周波数検出手段に相当し、このうちコイル２１と発振回路２２とにより本発明の信号生成部が構成され、周波数カウンタ２３は本発明の周波数検出部に相当し、メータアンプ２４は本発明の信号レベル検出部に相当する。

［第２実施形態］
図５に、本実施形態の食品判定装置６０の概略構成を示す。この食品判定装置６０は、測定原理については上記第１実施形態の食品判定装置１０と全く同様であり、上記の食品判定装置１０と異なる点は、共振回路を構成するコンデンサの電極を可動として、その間隔（挿入空間６９の幅）を変化させることができるようにした点である。

図５に示す如く、食品判定装置６０は、支持台（スライス台）７４の上に、共振回路を構成するコンデンサの各電極６１，６２が設けられている。このうち一方（図中右側）の固定電極６１は、支持台７４に固定された支持電極６１ａと、この支持電極６１ａに固定ネジ６５により固定される整合用電極６１ｂとからなる。他方（図中左側）の可動電極６２は、支持台７４上を図中左右方向に移動可能に構成されており、ガイドネジ６４と接続された支持電極６２ａと、この支持電極６２ａに固定ネジ６６により固定される整合用電極６２ｂとからなる。

固定電極６１及び可動電極６２はいずれも、支持台７４から電気的に絶縁されている。また、これら各電極６１，６２を構成する各整合用電極６１ｂ，６２ｂはいずれも、相互に対向する面（被検査物７５と対向する面）が、被検査物７５の外形に合わせて形成されている。

可動電極６２を構成する支持電極６２ａに接続されたガイドネジ６４は、ギヤ付き駆動モータ６３の回転によって回転され、その回転によって可動電極６２を移動させる。その移動方向は、ギヤ付き駆動モータ６３の回転方向によって制御できる。

また、固定電極６１の下部（支持台７４の内部側）には、赤外線式距離計測器を構成する投光器７１が設けられており、可動電極６２の下部には、その赤外線式距離計測器を構成する受光器７２が設けられている。この受光器７２は、可動電極６２の移動に伴って移動する。投光器７１は支持台７４に対して相対的に固定設置されるものであり、制御装置８０と直接電気的に接続されている。一方、受光器７２は、支持台７４に対して相対的に移動するものであるため、スライド式電線７３を介して制御装置８０との間で電気的な接続がなされている。このスライド式電線７３により、可動電極６２が移動して受光器７２が移動している間も受光器７２と制御装置８０とが電気的に常時接続された状態となる。

制御装置８０は、各電極６１，６２の間隔（被検査物７５の幅）を外部から設定・入力された間隔とすべく、内蔵の赤外線式距離計測器による距離計測結果をみながらギヤ付き駆動モータ６３を自動制御する。

尚、ガイドネジ６４やギヤ付き駆動モータ６３は、電極間隔を正確に設定できるよう、高精度に製作されたものである。また、可動電極６２と固定電極６１との距離が所定距離よりも短くなった場合に制御装置８０の制御内容と関係なく可動電極６２を強制的に自動停止させるためのリミットスイッチを設けるようにしてもよい。このようにすれば、制御装置８０や赤外線式距離計測器（投光器７１，受光器７２など）が故障して制御がきかなくなっても、可動電極６２の異常な移動を防ぐことができる。

共振回路を構成するコイル１２は、支持台７４の背面側（図の裏側）に配置されており、その一端はコンデンサの固定電極６１と電気的に接続されている。コイル１２の他端は、支持台７４に設けられたスライド式電線６８を介してコンデンサの可動電極６２と接続（詳しくはその下部の接続点６７と接続）されている。

このように構成された食品判定装置６０により食品の品質検査を行う場合、まず被検査物７５の形状に合った各整合用電極６１ｂ、６２ｂを用意し、それぞれ対応する各支持電極６１ａ，６２ａにネジ止め固定する。次に、被検査物７５を、挿入空間６９における固定電極６１側に配置する。そして、その被検査物７５に対応した各電極６１，６２間の間隔を制御装置８０に入力してギヤ付き駆動モータ６３を駆動・制御し、可動電極６２を固定電極６１側へ移動させる。

制御装置８０は、電極間隔が上記入力した値になったときにギヤ付き駆動モータ６３の駆動を停止させて可動電極６２を停止させる。ここで、既述の通り各整合用電極６１ｂ，６２ｂはいずれも、相互に対向する面（被検査物７５と対向する面）が、被検査物７５の外形に合わせて形成されている。そのため、可動電極６２が停止したとき、各整合用電極６１ｂ、６２ｂがいずれも被検査物７５に接触して挿入空間６９が被検査物７５によりほぼ満たされた状態となる。

後は、上記第１実施形態と全く同じ要領で、共振周波数の測定、誘電率等の導出、さらに品質の劣化状態の判定などを行えばよい。図５では、ディップメータ２の図示は省略している。

尚、各整合用電極６１ｂ、６２ｂは、被検査物７５の種類に応じて各種の形状のものが用意されており、各固定ネジ６５，６６によって自在に着脱できる。そのため、被検査物７５の形状に応じて適切な形状の整合用電極６１ｂ、６２ｂを使用することができる。また、本実施形態においても、各整合用電極６１ｂ、６２ｂと被検査物７５とを必ずしも直接接触させる必要はなく、例えば誘電体で形成された薄板を介して間接的に接触させるようにしてもよい。或いは、各整合用電極６１ｂ、６２そのものを誘電体で形成してもよい。

このように構成された本実施形態の食品判定装置６０によれば、電極間隔を変化させることで様々な形状（幅）の被検査物７５を挿入空間６９に挿入してその品質を検査できるため、一つの食品判定装置６０でより多くの種類の被検査物を検査することが可能となる。

また、各整合用電極６１ｂ，６２ｂがいずれも被検査物７５の外形に合わせて形成されており、検査の際は被検査物７５が各整合用電極６１ｂ、６２ｂに接触するため、各整合用電極６１ｂ、６２ｂと被検査物７５との間に隙間ができず、静電容量の大きいコンデンサが形成される。そのため、静電容量・誘電率の測定誤差が抑制され、精度の高い品質劣化判定を行うことができる。

尚、ギヤ付き駆動モータ６３とガイドネジ６４とにより本発明の電極移動手段が構成される。また、制御装置８０は本発明の制御手段に相当する。
［変形例］
本発明の実施の形態は、上記実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の形態を採り得ることはいうまでもない。

例えば、上記各実施形態では、ディップメータ２を用いて共振回路１の共振周波数を測定し、その測定結果に基づいて適宜品質の劣化状態を判定するようにしていたが、このディップメータ２に代えて、ディップメータの基本機能を保持しつつさらに発展させることにより、共振周波数の測定から品質の劣化状態判定の出力・表示まで自動で行うことができる装置（自動判定装置）を用いるようにしてもよい。

具体的には、図６に示すように構成されるものであり、このうち発振回路５１及び周波数カウンタ５３については、基本的には図４の発振回路２２及び周波数カウンタ２３と同じ構成である。図６では、これに加えて更に、発振回路５１の内蔵バリコンを自動的に動作させて発振信号の周波数を自動的に変化させる発振周波数スキャン部５２と、発振回路５１からの発振信号を入力してそのレベルが所定の判定基準レベルより低いか否かを判定し、そのレベル判定結果を出力するレベル判定部５４と、周波数カウンタ５３からの出力（測定周波数値）とレベル判定部５４からの出力（レベル判定結果）を入力し、レベル判定部５４にて発振信号のレベルが判定基準レベルより低いと判定されたときの周波数カウンタ５３からの出力値をラッチして、そのラッチした値（つまり共振回路１の共振周波数）から所定のプログラムに基づいて劣化状態の判定を行いその結果を出力するマイクロコンピュータ５５と、そのマイクロコンピュータ５５からの劣化判定結果をＬＥＤ表示器や液晶パネル等の表示手段にて表示する表示部５６とを備えている。

このように構成された自動判定装置を用いれば、ユーザは、この装置を起動させて発振周波数スキャン部５２の動作を開始させるだけで、後は自動的に共振回路１の共振周波数が検出され、それに基づいてマイクロコンピュータ５５が劣化状態の判定を行ってその結果が表示部５６に表示される。そのため、ユーザにとって非常に使い勝手のよい食品判定装置の提供が可能となる。

また、共振回路１を構成するコンデンサ１１の各電極１６，１７を、例えば食品生産工場等における完成品が流れるラインを挟むように配置し、ラインを流れる食品がこの電極１６，１７の間の挿入空間に入るごとにその食品の品質検査が行われるように構成してもよい。その場合、品質検査の結果を、表示灯やブザー等の何らかの手段で周囲（検査員など）に報知するようにしてもよい。

更に、上記実施形態の共振回路１の構成はあくまでも一例であり、更にコイルやコンデンサ、抵抗などを追加するなどして素子数や素子配置の異なる共振回路を構成してもよく、検査対象の食品の品質によって共振周波数が変化するような共振回路である限りその具体的構成は特に問わない。

更にまた、共振回路１を構成するコイル１２の形状も、上記実施形態のようなソレノイド状のものに限らず、例えば単なる環状のものやヘアピン状のもの、或いは直線上のものであってもよく、種々の形状とすることができる。ディップメータ２を構成するコイル２１も、共振回路１のコイル１２と相互結合できるよう、延いては共振周波数を確実に測定できるよう、そのコイル１２の形状に対応したものを用いるようにするとよい。

発振信号のエネルギーを共振回路に供給する方法も、上記のようにコイル１２とコイル２１との電磁結合に限らず、例えば静電結合によって供給する構成としてもよいなど、その具体的供給方法（電気的結合方法）は適宜決めることができる。

また、上記実施形態では、本発明の品質検査装置を、牛乳パックなどのパック詰め（密閉）された飲料製品の品質を検査する食品判定装置として具現化した場合を例に挙げて説明したが、本発明の適用は飲料製品の劣化状態判定に限定されるものではないことはいうまでもなく、品質の変化に応じて誘電率が変化するものである限り、他のあらゆる食品についても同様に検査可能である。

また、食品に限ることなく、例えば薬品や化粧品など、各種の被検査物の品質を検査することも可能である。

第１実施形態の食品判定装置の概略構成を示す平面図である。第１実施形態の食品判定装置の概略構成を示す正面図である。第１実施形態の食品判定装置の概略構成を示す斜視図である。第１実施形態の食品判定装置における電気系統の構成を説明するための説明図である。第２実施形態の食品判定装置の概略構成を示す正面図である。食品判定装置を構成するディップメータの他の例を示す説明図である。

符号の説明

１・・・共振回路、２・・・ディップメータ、１０，６０・・・食品判定装置、１１・・・コンデンサ、１２，２１・・・コイル、１３・・・挿入空間、１４，１５・・・導線、１６、１７・・・電極、１８・・・巻線、１９・・・コア、２２，５１・・・発振回路、２３，５３・・・周波数カウンタ、２４・・・メータアンプ、２５・・・周波数表示部、２６・・・アナログメータ、２７・・・筐体、３０，７５・・・被検査物、４１・・・回路組付台、４２・・・コイル組付板、５２・・・発振周波数スキャン部、５４・・・レベル判定部、５５・・・マイクロコンピュータ、５６・・・表示部、６１・・・固定電極、６１ａ，６２ａ・・・支持電極、６１ｂ，６２ｂ・・・整合用電極、６２・・・可動電極、６３・・・ギヤ付き駆動モータ、６４・・・ガイドネジ、６５，６６・・・固定ネジ、６７・・・接続点、６８，７３・・・スライド式電線、６９・・・挿入空間、７１・・・投光器、７２・・・受光器、７４・・・支持台、８０・・・制御装置

Claims

所定の空間を保って配置された一対の電極からなるコンデンサとコイルを有する共振回路と、
前記共振回路の共振周波数を検出する共振周波数検出手段と、
を備え、
前記コンデンサにおける前記空間に被検査物が挿入されたときの前記共振周波数検出手段による検出結果に基づいて、その被検査物の品質劣化状態を判定できるよう構成されている
ことを特徴とする品質検査装置。
請求項１記載の品質検査装置であって、
前記共振周波数検出手段は、
少なくとも前記共振回路の共振周波数を含む所定周波数帯域の信号を生成すると共にその生成した信号のエネルギーが電気的結合によって前記共振回路へ供給されるよう構成された信号生成部と、
前記信号生成部により生成された信号の周波数を検出する周波数検出部と、
前記信号生成部により生成された信号のレベル変化を検出する信号レベル検出部と、
を備え、
前記信号生成部に一定レベルの信号を生成させつつその周波数を変化させていき、前記信号レベル検出部による検出結果が予め設定した判定基準レベルより低くなったときの前記周波数検出部の検出結果を、前記共振回路の共振周波数として検出するよう構成されている
ことを特徴とする品質検査装置。
請求項２記載の品質検査装置であって、
前記信号生成部は、
少なくともコイルを備えた発振回路により構成され、そのコイルと前記共振回路を構成するコイルとを電磁結合させることによって、生成した信号のエネルギーが前記共振回路へ供給されるよう構成されている
ことを特徴とする品質検査装置。
請求項１〜３いずれかに記載の品質検査装置であって、
前記コンデンサを構成する一対の電極の少なくとも一方を移動させることにより前記各電極の間隔を変化させる電極移動手段と、
前記間隔が所望の間隔となるように前記電極移動手段の動作を制御する制御手段と、
を備えたことを特徴とする品質検査装置。
請求項１〜４いずれかに記載の品質検査装置であって、
前記コンデンサを構成する一対の電極における相互に対向する面は、前記空間の形状が前記被検査物の形状と略同形状となるよう、被検査物の外形に合わせて形成されている
ことを特徴とする品質検査装置。
請求項１〜５いずれかに記載の品質検査装置であって、
前記コンデンサは、前記空間に被検査物が挿入されたときに前記各電極がいずれも直接又は誘電体を介してその被検査物に接触するよう構成されている
ことを特徴とする品質検査装置。