JP2021135190A - 金属検出器及び金属検出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】金属検出器から漏れる磁界を低コストで抑制できるようにする。【解決手段】磁界発生コイルユニット２０は、被検査体の通過方向と略平行に配置される磁界発生側平行コイル２１、２２と、磁界発生側平行コイル２１、２２の側方に、磁界発生側平行コイル２１、２２に対して垂直に配置される磁界発生側垂直コイル２３〜２５とを備えている。磁界発生側垂直コイル２３〜２５は、磁界発生側平行コイル２１、２２に対して検出エリアＳと反対側に偏位している。【選択図】図４

Description

本発明は、被検査体の金属を検出する金属検出器に関し、特に、電磁誘導方式を採用する技術分野に属する。

従来より、例えば各種イベント会場、会議場、文化施設等のように金属物の持ち込みが制限されている場所への入口に金属検出器が設置されることがある。金属検出器は、特許文献１、２に開示されているような電磁誘導方式を採用したものがある。電磁誘導方式の場合は磁界発生コイルと磁界受信コイルを備えており、検出エリアを挟むように磁界発生コイルと磁界受信コイルを対向配置することによって検出エリアに磁界を発生させ、その磁場の乱れを信号処理部において検出可能に構成されている。検出エリアを通過する被検査体が金属を有している場合には磁場の乱れが所定以上となり、このことを検出することで被検査体が金属を有しているか否かを判別できる。

金属検出器の形態としては、例えば特許文献２に開示されているように、一対の側板部を互いに対向するように設け、これら側板部の間を被検査体の通路とするゲート型の金属検出器が知られている。ゲート型の金属検出器では、一方の側板部に磁界発生コイルが内蔵され、他方の側板部に磁界受信コイルが内蔵されている。

特開２０１２−６３２５９号公報 特開２０１２−１４６９４号公報

ところで、磁界発生コイルはその磁界が磁界受信コイル側へ向くように配置するのであるが、磁界発生コイルで発生する磁界は当該コイルを挟んで両方へそれぞれ向かっているので、磁界受信コイルと反対側へ向かう磁界も発生することになる。磁界受信コイルと反対側へ向かう磁界は、金属検出には利用されない磁界であり、むしろ問題となる場合があった。

すなわち、例えば複数台のゲート型の金属検出器を並べて使用する場合を想定すると、第１の金属検出器の磁界発生コイルで発生した磁界が、当該第１の金属検出器の磁界受信コイル側と、第２の金属検出器側とにそれぞれ向かうことになる。第１の金属検出器から第２の金属検出器へ向かう磁界は、当該第２の金属検出器の磁界に影響を与えてしまい、その結果、第２の金属検出器の検出精度が低下するおそれがある。また、金属検出器を１台で使用する場合であっても、金属検出器から漏れる磁界は、検出エリア外である金属検出器の付近に漏れた磁界が変化した際に検出エリア内の被検査体が金属を有していると誤検知するおそれや、周囲の電気機器の誤作動を招くおそれがあるので、できるだけ少なくしたいという要求がある。

そこで、磁気シールド材によって磁界を遮蔽することが考えられるが、磁気シールド材は高価であり、特にゲート型の金属検出器のように検出範囲を広くしている場合にはコストの高騰を招く結果となる。

本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、金属検出器から漏れる磁界を低コストで抑制できるようにすることにある。

上記目的を達成するために、第１の開示では、被検査体が通過する検出エリアを挟むように配置される磁界発生コイルユニット及び磁界受信コイルユニットと、前記磁界発生コイルユニットに接続され、当該磁界発生コイルユニットに電圧を印加する電圧印加回路と、前記検出エリアを金属物が通過したときに前記磁界受信コイルユニットから出力される検出信号に基づいて金属物の有無を判定する金属検出部とを備えた電磁誘導方式の金属検出器において、前記磁界発生コイルユニットは、前記被検査体の通過方向と略平行に配置される磁界発生側平行コイルと、当該磁界発生側平行コイルの前記通過方向の側方に、当該磁界発生側平行コイルに対して垂直に配置される磁界発生側垂直コイルとを備え、前記磁界発生側垂直コイルは、前記磁界発生側平行コイルに対して前記検出エリアと反対側に偏位していることを特徴とする。

この構成によれば、磁界発生コイルユニットに電圧印加回路から電圧が印加されると、磁界発生側平行コイルは、検出エリア側へ向かう磁界を発生するとともに、その反対側に向かう磁界も発生する。このとき、磁界発生側垂直コイルが磁界発生側平行コイルに対して垂直でかつ検出エリアと反対側に偏位しており、複数のコイルにより複数の磁界が発生している場合には各磁界のベクトルの合成により磁界の向きが決まるため、磁界発生側平行コイルから検出エリアと反対側へ向かう磁界が、磁界発生側垂直コイルから発生する磁界によって向きが変わり、金属検出器から漏れる磁界を抑制できる。これにより、磁気シールド材に比べて安価に形成できる垂直コイルによって金属検出器から漏れる磁界が広範囲で抑制されるため、金属の誤検知や周囲の電気機器の誤作動を防止できる。また、検出エリア側の磁界分布が集中するため、金属検出感度を上げることができる。

尚、金属検出器から漏れる磁界が垂直コイルによって広範囲で抑制されているので、磁気シールド材を全く使用せずに金属検出器を構成してもよいし、磁気シールド材を金属検出器の一部にのみ局所的に使用してもよく、いずれの場合もコストを低減できる。

そして、金属物を有する被検査体が通過する検出エリアを通過すると、磁界発生コイルユニットと磁界受信コイルユニットとの間の磁場が金属物によって乱れるので、磁界受信コイルユニットから所定の閾値以上の検出信号が出力される。磁界受信コイルユニットから出力された検出信号が所定の閾値以上であるため、金属検出部は金属物が存在すると判定し、これにより、金属を検出できる。

また、磁界発生側平行コイルと、磁界発生側垂直コイルにおける検出エリア側の端部とは同一平面上に配置することができる。これにより、金属検出器から漏れる磁界の抑制効果がより一層高まる。

また、磁界発生コイルユニットと、磁界受信コイルユニットとは、互いに水平方向に離して配置することができ、磁界発生コイルユニットの磁界発生側平行コイルの上端部と磁界発生側垂直コイルの上端部とは同じ高さにすることができ、また、磁界発生側平行コイルの下端部と磁界発生側垂直コイルの下端部とは同じ高さにすることができる。

第２の開示では、前記磁界発生側垂直コイルは、前記磁界発生側平行コイルの前記通過方向の両側方にそれぞれ配置されている。

この構成によれば、金属検出器の検出エリアと反対側へ向かう磁界をより一層抑制することができる。

第３の開示では、前記磁界発生側平行コイルは、前記通過方向に並ぶように配置される第１磁界発生側平行コイルと第２磁界発生側平行コイルとを含み、前記磁界発生側垂直コイルは、前記第１磁界発生側平行コイルにおける前記第２磁界発生側平行コイルと反対側に配置される第１磁界発生側垂直コイルと、前記第１磁界発生側平行コイルと前記第２磁界発生側平行コイルとの間に配置される第２磁界発生側垂直コイルと、前記第２磁界発生側平行コイルにおける前記第１磁界発生側平行コイルと反対側に配置される第３磁界発生側垂直コイルとを含んでいる。

この構成によれば、第１磁界発生側平行コイルと第２磁界発生側平行コイルとが被検査体の通過方向に並んでいるので、検出エリアを被検査体の通過方向に広く設定することができる。この場合に、第１磁界発生側垂直コイル、第２磁界発生側垂直コイル及び第３磁界発生側垂直コイルを配置したことにより、第１磁界発生側平行コイル及び第２磁界発生側平行コイルから検出エリアと反対側へ向かう磁界を抑制することができる。つまり、例えば２つの磁界発生側平行コイルを配置した場合に、４つの磁界発生側垂直コイルを配置することなく、３つの磁界発生側垂直コイルによって金属検出器から漏れる磁界を抑制することができるので、金属検出器の低コスト化及びコンパクト化を図ることができる。

第４の開示では、前記磁界受信コイルユニットは、前記被検査体の通過方向と略平行に配置される磁界受信側平行コイルと、当該磁界受信側平行コイルの前記通過方向の側方に、当該磁界受信側平行コイルに対して垂直に配置される磁界受信側垂直コイルとを備え、前記磁界受信側垂直コイルは、前記磁界受信側平行コイルに対して前記検出エリアと反対側に偏位している。

この構成によれば、磁界受信コイルユニットと磁界発生コイルユニットとを同じ構成にすることができるので、金属検出器の低コスト化を図ることができる。

第５の開示では、前記磁界発生側平行コイルと前記磁界受信側平行コイルとが前記検出エリアを挟んで互いに対向するように配置される。

この構成によれば、感度のばらつきが少なくなり、検出エリアを通過する金属物を磁界発生側平行コイルと磁界受信側平行コイルとによって確実に検出することができる。

第６の開示では、第１及び第２の金属検出器を備えた金属検出装置において、前記第１の金属検出器と前記第２の金属検出器とが前記通過方向と直交する水平方向に隣接配置されている。

この構成によれば、第１の金属検出器と第２の金属検出器とを水平方向に隣接配置することにより、各金属検出器で金属物の検出が可能になり、単位時間当たりの検出処理数を増やすことができる。この場合に、各金属検出器から漏れる磁界が抑制されているので、第１の金属検出器の磁界が第２の金属検出器の検出に影響を及ぼすことはなく、また、第２の金属検出器の磁界が第１の金属検出器の検出に影響を及ぼすことはなく、各金属検出器の検出精度を高めることができる。尚、金属検出器は、３つ以上を水平方向に並べて設置することもできる。

第７の開示では、前記第１の金属検出器は、上下方向に延びるとともに、前記磁界発生コイルユニットを収容する磁界発生側板部と、当該磁界発生側板部と対向するように配置されて上下方向に延びるとともに、前記磁界受信コイルユニットを収容する磁界受信側板部とを備え、前記第２の金属検出器は、上下方向に延びるとともに、前記磁界発生コイルユニットを収容する磁界発生側板部と、当該磁界発生側板部と対向するように配置されて上下方向に延びるとともに、前記磁界受信コイルユニットを収容する磁界受信側板部とを備え、前記第１の金属検出器の前記磁界発生側板部と、前記第２の金属検出器の前記磁界発生側板部とが前記通過方向と直交する水平方向に隣接配置され、または、前記第１の金属検出器の前記磁界受信側板部と、前記第２の金属検出器の前記磁界受信側板部とが前記通過方向と直交する水平方向に隣接配置されている。

以上説明したように、本開示によれば、被検査体の通過方向と略平行に配置される磁界発生側平行コイルの側方に磁界発生側垂直コイルを配置し、磁界発生側垂直コイルを、磁界発生側平行コイルに対して検出エリアと反対側に偏位させたので、金属検出器から漏れる磁界を安価に抑制できる。

本発明の実施形態に係る金属検出器の斜視図である。 ３台の金属検出器で構成された金属検出装置の平面図である。 金属検出装置の水平方向の断面図である。 磁界発生側板部の水平方向の拡大断面図である。 金属検出器のブロック図である。 実施形態の変形例１に係る図４相当図である。 実施形態の変形例２に係る磁界発生コイルユニットの側面図である。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、本質的に例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

図１は、本発明の実施形態に係る金属検出器１の斜視図である。金属検出器１は、例えばイベント会場、会議場、文化施設、仮設の入出国検査場の入口等に設置することができる装置であり、被検査体としての人が所持している金属物の有無を検出し、金属物を検出した場合には周囲に例えば光や音等で報知するように構成されている。金属物を検出した場合には外部機器（例えばゲート開閉器）等に制御信号を出力して制御することもできる。

金属検出器１は会場等の入口に設置されることが想定されているので、全体形状としては、図１に示すように、一度に１人が通過することが可能な縦長のゲート型をなしている。すなわち、金属検出器１は、電磁誘導方式の金属検出器であり、検出エリアＳを挟むように配置される中空構造の磁界発生側板部２及び磁界受信側板部３と、中空構造の上側連結部４とを備えている。尚、上側連結部４は必須な構成要素ではなく、省略してもよい。この場合、磁界発生側板部２及び磁界受信側板部３で金属検出器１を構成することができる。

磁界発生側板部２及び磁界受信側板部３は上下方向に延びる一方、上側連結部４は検出エリアＳの上方において水平方向に延びている。検出エリアＳは、被検査体としての人が通過する通路の一部であり、この検出エリアＳ内に金属物があるか否かを金属検出器１によって検出することができるようになっている。人が通過する方向を矢印Ａで示す。また、各図においてＸ方向を人が通過する方向とし、Ｙ方向を人が通過する通路の幅方向とし、Ｚ方向を上下方向としているが、これは説明の便宜を図るために定義するだけであり、実際の設置状況を限定するものではない。

図２は、第１〜第３の金属検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃを備えた金属検出装置１００の一例を示す平面図である。第１金属検出器１Ａ、第２金属検出器１Ｂ及び第３金属検出器１Ｃは、人の通過方向（矢印Ａで示す方向）と直交する水平方向（Ｙ方向）に隣接配置されている。第１金属検出器１Ａが図２の左側に配置され、第３金属検出器１Ｃが図２の右側に配置され、第２金属検出器１Ｂが第１金属検出器１Ａと第３金属検出器１Ｃとの間に配置されている。第１金属検出器１Ａ、第２金属検出器１Ｂ及び第３金属検出器１Ｃを隣接配置することが可能になるのは、後述するように、各金属検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃからの磁界の漏れを抑制する構造を採用しているためである。尚、第１〜第３の金属検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃの間に隙間が無い状態で、これら第１〜第３の金属検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃを配置することもできるし、第１〜第３の金属検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃの間に隙間がある状態で、これら第１〜第３の金属検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃを配置することもできる。隙間がある場合には、その隙間は狭い方が好ましく、例えば１０ｃｍ未満や５ｃｍ未満に設定することができる。

第１金属検出器１Ａは、磁界発生側板部２が左側に配置され、磁界受信側板部３が右側に配置されるように設置される。第２金属検出器１Ｂは、第１金属検出器１Ａとは左右反対になっており、磁界受信側板部３が左側に配置され、磁界発生側板部２が右側に配置されるように設置される。第３金属検出器１Ｃは、第１金属検出器１Ａと同様に、磁界発生側板部２が左側に配置され、磁界受信側板部３が右側に配置されるように設置される。従って、第１金属検出器１Ａの磁界受信側板部３と、第２金属検出器１Ｂの磁界受信側板部３とが人の通過方向と直交する水平方向に隣接配置されている。また、第２金属検出器１Ｂの磁界発生側板部２と、第３金属検出器１Ｃの磁界発生側板部２とが人の通過方向と直交する水平方向に隣接配置されている。

本例では、３台の金属検出器１Ａ〜１Ｃによって金属検出装置１００を構成しているが、金属検出装置１００は、２台以上の任意の数の金属検出器１によって構成することができる。例えば２台の金属検出器１Ａ、１Ｂで構成する場合、上述したように、第１の金属検出器１Ａの磁界受信側板部３と、第２の金属検出器１Ｂの磁界受信側板部３とが隣接配置されていてもよいし、図示しないが、第１の金属検出器１Ａの磁界発生側板部２と、第２の金属検出器１Ｂの磁界発生側板部２とが隣接配置されていてもよい。また、金属検出器１は１台のみで使用することもでき、使用時の台数は特に限定されない。

図２に示すように、金属検出装置１００とセキュリティゲート装置２００とを組み合わせて運用することもできる。すなわち、セキュリティゲート装置２００は、金属検出装置１００の前方に配設されており、第１〜第４本体部２０１〜２０４を備えている。第１本体部２０１は、第１の金属検出器１Ａの磁界発生側板部２の前方に配設されている。第２本体部２０２は、第１の金属検出器１Ａの磁界受信側板部３及び第２の金属検出器１Ｂの磁界受信側板部３の前方に配設されている。第３本体部２０３は、第２の金属検出器１Ｂの磁界発生側板部２及び第３の金属検出器１Ｃの磁界発生側板部２の前方に配設されている。第４本体部２０４は、第３の金属検出器１Ｃの磁界受信側板部３の前方に配設されている。３台の金属検出器１Ａ〜１Ｃを隣接配置しているので、第１の金属検出器１Ａから出た人がそのまま直進して第１本体部２０１と第２本体部２０２との間を通行することができ、また、第２の金属検出器１Ｂから出た人がそのまま直進して第２本体部２０２と第３本体部２０３との間を通行することができ、また、第３の金属検出器１Ｃから出た人がそのまま直進して第３本体部２０３と第４本体部２０４との間を通行することができる。これにより、通行がスムーズになり、単位時間当たりの検査処理数を増大させることができる。また、セキュリティゲート装置２００の幅と、金属検出装置１００の幅とを略一致させることができる。

第１〜第４本体部２０１〜２０４には、それぞれ、開閉動作する扉２０１ａ、２０２ａ、２０２ｂ、２０３ａ、２０３ｂ、２０４ａが設けられている。扉２０１ａ、２０２ａが第１の金属検出器１Ａに対応しており、第１の金属検出器１Ａにより金属物が検出されると、扉２０１ａ、２０２ａが閉じたままになる一方、金属物が検出されなければ、扉２０１ａ、２０２ａが開く。また、扉２０２ｂ、２０３ａが第２の金属検出器１Ｂに対応しており、第２の金属検出器１Ｂにより金属物が検出されると、扉２０２ｂ、２０３ａが閉じたままになる一方、金属物が検出されなければ、扉２０２ｂ、２０３ａが開く。また、扉２０３ｂ、２０４ａが第３の金属検出器１Ｃに対応しており、第３の金属検出器１Ｃにより金属物が検出されると、扉２０３ｂ、２０４ａが閉じたままになる一方、金属物が検出されなければ、扉２０３ｂ、２０４ａが開く。扉２０１ａ、２０２ａ、２０２ｂ、２０３ａ、２０３ｂ、２０４ａの開閉構造等は、従来から周知のものである。扉２０１ａ、２０２ａ、２０２ｂ、２０３ａ、２０３ｂ、２０４ａの動作トリガとなる信号は、金属検出装置１００から出力される。尚、動作トリガとなる信号は、セキュリティゲート装置２００での通行許可信号であってもよい。また、被検査体がセキュリティゲート装置２００の扉２０１ａ、２０２ａ、２０２ｂ、２０３ａ、２０３ｂ、２０４ａを通過した後に、金属検出器１Ａ〜１Ｃを通過する場合もある。被検査体がセキュリティゲート装置２００の扉２０１ａ、２０２ａ、２０２ｂ、２０３ａ、２０３ｂ、２０４ａを先に通過する場合は、金属検出器１Ａ〜１Ｃによる被検査体の検査を省略することができる。つまり、例えば入場時には金属検出器１Ａ〜１Ｃによるチェックを行い、退場時には金属検出器１Ａ〜１Ｃによるチェックを省略するといった運用も可能であり、現場に合わせて柔軟に対応可能である。

図３に示すように、第１及び第３の金属検出器１Ａ、１Ｃは同じである。また、第１及び第２の金属検出器１Ａ、１Ｂは、左右対称となっている点で異なっているが、構造は同じである。以下、第１の金属検出器１Ａの構造について詳細に説明する。

第１の金属検出器１Ａは、被検査体が通過する検出エリアＳを挟むように配置される磁界発生コイルユニット２０及び磁界受信コイルユニット３０と、磁界発生コイルユニット２０に接続され、当該磁界発生コイルユニット２０に電圧を印加する電圧印加回路４０（図５に示す）と、検出エリアＳを金属物が通過したときに磁界受信コイルユニット３０から出力される検出信号に基づいて金属物の有無を判定する金属検出部５０（図５に示す）と、警報器６０（図５に示す）とを備えている。警報器６０は、スピーカ等の音声発生器であってもよいし、表示灯等の光発生器であってもよいし、これらを組み合わせたものであってもよい。

図４に拡大して示すように、磁界発生コイルユニット２０は、第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２と、第１磁界発生側垂直コイル２３と、第２磁界発生側垂直コイル２４と、第３磁界発生側垂直コイル２５とを備えており、これらコイル２１〜２５は全て磁界発生側板部２の内部に収容されている。第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２は、検出エリアＳに金属物検出用の磁界を発生させるためのコイルである。一方、第１〜第３磁界発生側垂直コイル２３〜２５は、第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２から検出エリアＳと反対側へ漏れる磁界を抑制するためのコイルである。上記各コイル２１〜２５の形成方法は、従来から周知の導線を巻回する方法である。

第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２は、被検査体の通過方向であるＸ方向と略平行に配置されている。すなわち、第１磁界発生側平行コイル２１は、磁界発生側板部２の内部において被検査体の通過方向の上流側に配置され、コイルの巻き中心を通る巻き中心線Ｃ１がＹ方向に延びている。第１磁界発生側平行コイル２１の上端部は磁界発生側板部２の上端部近傍に位置する一方、第１磁界発生側平行コイル２１の下端部は磁界発生側板部２の下端部近傍に位置しており、これにより、例えば平均的な成人男性よりも高身長の人の頭部近傍から足までの全域に対して磁界を発生させることが可能になる。

第１磁界発生側平行コイル２１の幅方向はＸ方向である。第１磁界発生側平行コイル２１の幅方向の寸法は、第１磁界発生側平行コイル２１の上下方向の寸法よりも短く設定されており、第１磁界発生側平行コイル２１は上下方向に細長い形状になる。

第２磁界発生側平行コイル２２は、第１磁界発生側平行コイル２１と同様な形状とされており、磁界発生側板部２の内部において被検査体の通過方向の下流側に配置され、コイルの巻き中心を通る巻き中心線Ｃ２がＹ方向に延びている。これにより、第１磁界発生側平行コイル２１と第２磁界発生側平行コイル２２は、被検査体の通過方向に並ぶように配置されることになる。また、第１磁界発生側平行コイル２１と第２磁界発生側平行コイル２２とは、Ｘ方向かつ上下方向に延びる同一面Ｄ上に位置している。

第１磁界発生側垂直コイル２３は、第１磁界発生側平行コイル２１におけるＸ方向の側方に、当該第１磁界発生側平行コイル２１に対して垂直に配置されており、磁界発生側板部２の内部において被検査体の通過方向最上流に位置付けられている。したがって、第１磁界発生側垂直コイル２３は、第１磁界発生側平行コイル２１における第２磁界発生側平行コイル２２と反対側に配置されることになる。

第１磁界発生側垂直コイル２３を構成するコイルの巻き中心を通る巻き中心線Ｃ３はＸ方向に延びている。第１磁界発生側垂直コイル２３は、第１磁界発生側平行コイル２１に対して検出エリアＳと反対側に偏位している。つまり、第１磁界発生側垂直コイル２３の巻き中心線Ｃ３は、第１磁界発生側平行コイル２１よりも反検出エリア側に位置している。

第１磁界発生側垂直コイル２３の上端部及び下端部は、それぞれ、第１磁界発生側平行コイル２１の上端部及び下端部と同じ高さに配置されており、第１磁界発生側垂直コイル２３の上下方向の寸法と、第１磁界発生側平行コイル２１の上下方向の寸法とは略等しく設定されている。第１磁界発生側垂直コイル２３の検出エリアＳ側の端部は、面Ｄ上であって第１磁界発生側平行コイル２１の端部近傍に位置している。第１磁界発生側垂直コイル２３の幅はＹ方向であり、第１磁界発生側垂直コイル２３の幅方向の寸法は、第１磁界発生側垂直コイル２３の上下方向の寸法よりも短く設定されており、第１磁界発生側垂直コイル２３は上下方向に細長い形状になる。また、第１磁界発生側垂直コイル２３の幅方向の寸法は、第１磁界発生側平行コイル２１の幅方向の寸法よりも短く設定されている。

第２磁界発生側垂直コイル２４は、第１磁界発生側垂直コイル２３と同様な形状とされており、磁界発生側板部２の内部において被検査体の通過方向の中間部に位置している。第２磁界発生側垂直コイル２４を構成するコイルの巻き中心を通る巻き中心線Ｃ４はＸ方向に延びており、第１磁界発生側垂直コイル２３の巻き中心線Ｃ３と同軸上に配置することもできるし、巻き中心線Ｃ３から多少ずれていてもよい。第２磁界発生側垂直コイル２４は、第１磁界発生側平行コイル２１と第２磁界発生側平行コイル２２との間において、これら磁界発生側平行コイル２１、２２に対して垂直に配置される。

第３磁界発生側垂直コイル２５は、第１磁界発生側垂直コイル２３と同様な形状とされており、磁界発生側板部２の内部において被検査体の通過方向の最下流に位置付けられている。第３磁界発生側垂直コイル２５を構成するコイルの巻き中心を通る巻き中心線Ｃ５はＸ方向に延びており、第１磁界発生側垂直コイル２３の巻き中心線Ｃ３及び第２磁界発生側垂直コイル２４の巻き中心線Ｃ４と同軸上に配置することもできるし、巻き中心線Ｃ３、Ｃ４から多少ずれていてもよい。第３磁界発生側垂直コイル２５は、第２磁界発生側平行コイル２２における第１磁界発生側平行コイル２１と反対側において、第２磁界発生側平行コイル２２に対して垂直に配置される。

したがって、第１磁界発生側平行コイル２１における被検査体の通過方向の両側方に、第１磁界発生側垂直コイル２３と第２磁界発生側垂直コイル２４とが配置されることになる。また、第２磁界発生側平行コイル２２における被検査体の通過方向の両側方に、第２磁界発生側垂直コイル２４と第３磁界発生側垂直コイル２５とが配置されることになる。第２磁界発生側垂直コイル２４は、第１磁界発生側平行コイル２１と、第２磁界発生側平行コイル２２とで共用されるコイルである。

図３に示すように、磁界受信コイルユニット３０は、磁界発生コイルユニット２０と同様な構造とされており、第１磁界受信側平行コイル３１及び第２磁界受信側平行コイル３２と、第１磁界受信側垂直コイル３３と、第２磁界受信側垂直コイル３４と、第３磁界受信側垂直コイル３５とを備えており、これらコイル３１〜３５は全て磁界受信側板部３の内部に収容されている。第１磁界受信側平行コイル３１及び第２磁界受信側平行コイル３２は、被検査体の通過方向と略平行に配置され、被検査体の通過方向に並んでいる。第１磁界受信側平行コイル３１及び第２磁界受信側平行コイル３２の形状や巻き中心線の方向は、第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２と同じである。第１磁界受信側平行コイル３１と、第１磁界発生側平行コイル２１とは検出エリアＳを挟んで互いに対向するように配置される。また、第２磁界受信側平行コイル３２と、第２磁界発生側平行コイル２２とは検出エリアＳを挟んで互いに対向するように配置される。

第１磁界受信側垂直コイル３３及び第２磁界受信側垂直コイル３４は、第１磁界受信側平行コイル３１における被検査体の通過方向の両側方に、当該第１磁界受信側平行コイル３１に対して垂直に配置されている。第２磁界受信側垂直コイル３４及び第３磁界受信側垂直コイル３５は、第２磁界受信側平行コイル３２における被検査体の通過方向の両側方に、当該第２磁界受信側平行コイル３２に対して垂直に配置されている。第１〜第３磁界受信側垂直コイル３３〜３５は、第１磁界受信側平行コイル３１及び第２磁界受信側平行コイル３２に対して検出エリアＳと反対側に偏位している。第１〜第３磁界受信側垂直コイル３３〜３５の形状や巻き中心線の方向は、第１〜第３磁界発生側垂直コイル２３〜２５と同じである。

図５に示すように、電圧印加回路４０は、磁界発生コイルユニット２０に接続されて当該磁界発生コイルユニット２０と共振する共振回路４１と、共振回路４１に接続されて任意の周波数の電圧を生成して印加する信号発生器４２とを備えている。

磁界発生コイルユニット２０を構成する第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２と、第１磁界発生側垂直コイル２３と、第２磁界発生側垂直コイル２４と、第３磁界発生側垂直コイル２５とに電圧印加回路４０から電圧が印加される。すると、図４に示すような磁力線が第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２と、第１磁界発生側垂直コイル２３と、第２磁界発生側垂直コイル２４と、第３磁界発生側垂直コイル２５とに発生する。

第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２は、Ｘ方向と平行に配置されているので、第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２による磁界は、検出エリアＳ側と、反検出エリア側とにそれぞれ発生する。このとき、第１磁界発生側垂直コイル２３と第２磁界発生側垂直コイル２４とが、第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２に対して垂直かつ反検出エリア側に偏位しており、複数のコイルにより複数の磁界が発生している場合には各磁界のベクトルの合成により磁界の向きが決まるので、第１磁界発生側垂直コイル２３及び第２磁界発生側垂直コイル２４で発生した磁界により、第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２の磁界のうち、反検出エリア側に発生した磁界の向きが変わり、反検出エリア側へ漏れる磁界を抑制できる。加えて、第２磁界発生側垂直コイル２４と第３磁界発生側垂直コイル２５も、第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２に対して垂直かつ反検出エリア側に偏位しており、複数のコイルにより複数の磁界が発生している場合には各磁界のベクトルの合成により磁界の向きが決まるので、第２磁界発生側垂直コイル２４及び第３磁界発生側垂直コイル２５で発生した磁界により、第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２の磁界のうち、反検出エリア側に発生した磁界の向きが変わり、反検出エリア側へ漏れる磁界を抑制できる。これにより、高価な磁気シールドを用いることなく、磁界発生側板部２から反検出エリア側へ漏れる磁界を抑制できる。

また、第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２で発生した磁界のうち、反検出エリア側に発生した磁界の向きが変わることで、検出エリアＳ側に発生する磁界分布が集中し、金属検出感度を上げることができる。つまり、磁界発生側垂直コイル２３〜２５は、反検出エリア側への磁気漏れを抑制するだけでなく、検出エリアＳ内の金属検出感度を上げることができるものである。また、磁界受信側垂直コイル３３〜３５を設けることで、磁界受信側平行コイル３１、３２だけで受信するよりも、より多くの磁界を受信することができるとともに、電磁誘導は直交する磁界に対して大きく変化する特性があるため、受信側に磁界受信側垂直コイル３３〜３５を設けることで感度をより一層高めることができるという利点もある。

尚、図２に示すように、第１〜第３の金属検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃを並べて使用する場合、第１の金属検出器１Ａの磁界発生コイルユニット２０に印加する電圧の周波数と、第２の金属検出器１Ｂの磁界発生コイルユニット２０に印加する電圧の周波数とは変えるのが好ましい。同様に、第２の金属検出器１Ｂの磁界発生コイルユニット２０に印加する電圧の周波数と、第３の金属検出器１Ｃの磁界発生コイルユニット２０に印加する電圧の周波数とは変えるのが好ましい。これにより、各金属検出器１Ａ、１Ｂ、１Ｃの誤検出を抑制することができる。また、第１の金属検出器１Ａの磁界発生コイルユニット２０に印加する電圧の周波数と、第３の金属検出器１Ｃの磁界発生コイルユニット２０に印加する電圧の周波数とは同じであってもよい。

図５に示すように、金属検出部５０は、Ａ／Ｄコンバータ５１、フィルタ５２、積算部５３及び判定部５４を備えている。磁界受信コイルユニット３０から出力された検出信号は、Ａ／Ｄコンバータ５１に入力される。尚、磁界受信コイルユニット３０とＡ／Ｄコンバータ５１の間に増幅器（図示せず）が設けられていてもよい。

Ａ／Ｄコンバータ５１は、磁界受信コイルユニット３０から出力された検出信号（アナログ信号）をデジタル信号に変換するものである。Ａ／Ｄコンバータ５１からはデジタル信号が出力され、このデジタル信号はフィルタ５２に入力される。フィルタ５２は、必要に応じて、不要な周波数成分を除去するためのものであるが、金属物の検出に必要な帯域の除去は行わないように設定してある。

フィルタ５２から出力された信号は、積算部５３に入力される。積算部５３は、フィルタ５２から出力された信号を一定時間積算する部分である。すなわち、磁界発生コイルユニット２０から発生する磁界内を金属物が通過したときに磁界の乱れが発生すると、その磁界の乱れは磁界受信コイルユニット３０に電圧の変化として生じる。これにより、磁界受信コイルユニット３０から検出信号が出力され、検出信号はＡ／Ｄコンバータ５１によってデジタル信号に変換された後、フィルタ５２によって不要な周波数成分の除去が行われてから積算部５３に入力される。

積算部５３で積算された積算値は判定部５４に入力される。判定部５４では、検出エリアＳに金属物が無いときの信号の積算値と、積算部５３から入力された積算値とを比較し、金属検出用閾値に基づいて金属物の有無を判定する。この判定手法は従来の手法を用いることができる。金属検出用閾値は調整可能になっている。

金属物が有ると判定された場合には、警報器６０に対して報知音を出力させるとともに、図示しない表示灯等を発光させる。また、セキュリティゲート装置２００を備えている場合には、セキュリティゲート装置２００に制御信号を送信することができ、これにより、セキュリティゲート装置２００を連動させることができる。

（実施形態の作用効果）
以上説明したように、この実施形態によれば、磁界発生コイルユニット２０に電圧印加回路４０から電圧が印加されると、磁界発生側平行コイル２１、２２は、検出エリアＳ側へ向かう磁界を発生するとともに、その反対側に向かう磁界も発生し、このとき、磁界発生側垂直コイル２３〜２５が磁界発生側平行コイル２１、２２に対して垂直でかつ検出エリアＳと反対側に偏位しているので、磁界発生側平行コイル２１、２２から検出エリアＳと反対側へ向かう磁界を磁界発生側垂直コイル２３〜２５から発生する磁界によって向きを変えることができる。これにより、磁気シールド材に比べて安価に形成できる磁界発生側垂直コイル２３〜２５によって金属検出器１から漏れる磁界を広範囲で抑制できる。

尚、金属検出器１から漏れる磁界が磁界発生側垂直コイル２３〜２５によって広範囲で抑制されているので、磁気シールド材を全く使用せずに金属検出器１を構成してもよいし、磁気シールド材を金属検出器１の一部にのみ局所的に使用してもよい。

また、磁界発生側平行コイル２１、２２と、磁界発生側垂直コイル２３〜２５における検出エリアＳ側の端部とは同一平面Ｄ上に配置することができる。これにより、金属検出器１から漏れる磁界の抑制効果がより一層高まる。

また、本実施形態では、２つの磁界発生側平行コイル２１、２２を設けているが、これに限らず、１つの磁界発生側平行コイルまたは３つ以上の磁界発生側平行コイルを設けてもよい。これらの場合、各磁界発生側平行コイルの側方に磁界発生側垂直コイルを配置すればよい。

例えば図６に示す本実施形態の変形例１では、第１〜第３磁界発生側平行コイル２２１〜２２３を設けるとともに、第１〜４磁界発生側垂直コイル２２４〜２２７を設けている。図６の矢印は各コイル２２１〜２２７の磁界の向きを示している。このような配置であっても、第１〜第４磁界発生側垂直コイル２２４〜２２７から発生する磁界によって、第１〜第３磁界発生側平行コイル２２１〜２２３から反検出エリア側に発生した磁界が漏れるのを抑制することができる。

また、図７に示す本実施形態の変形例２では、第１磁界発生側平行コイル２１及び第２磁界発生側平行コイル２２が上下方向に２つ並んで設けられており、これに対応して第１磁界発生側垂直コイル２３、第２磁界発生側垂直コイル２４及び第３磁界発生側垂直コイル２５も上下方向に２つ並んで設けられている。このようにコイル２１〜２５を分割することで、各コイルサイズが小さくなり、製造時の作業性が向上する。さらに、コイル２１〜２５を分割することで、運用時に磁界発生側ではコイルの周波数を変えることができ、磁界受信側ではコイルごとに異なる磁界の乱れを検知できる。これにより、検知エリアの絞り込みが可能になる。各コイル２１〜２５は、２分割に限られるものではなく、３分割以上であってもよい。

図６及び図７では、磁界発生コイルユニット２０の各コイル２２〜２５についての変形例を示したが、磁界受信コイルユニット３０の各コイル３２〜３５についても同様の変形例を適応できる。なお、磁界発生コイルユニット２０と磁界受信コイルユニット３０の各コイル２２〜２５、３２〜３５の配置や分割数は同じでもよいし、異なっていてもよい。

上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

以上説明したように、本発明に係る金属検出器及び金属検出装置は、例えば、各種イベント会場、会議場、文化施設等のように金属物の持ち込みが制限されている場所への入口に設置することができる。

１ 金属検出装置
２ 磁界発生側板部
３ 磁界受信側板部
２０ 磁界発生コイルユニット
２１ 第１磁界発生側平行コイル
２２ 第２磁界発生側平行コイル
２３ 第１磁界発生側垂直コイル
２４ 第２磁界発生側垂直コイル
２５ 第３磁界発生側垂直コイル
３０ 磁界受信コイルユニット
３１ 第１磁界受信側平行コイル
３２ 第２磁界受信側平行コイル
３３ 第１磁界受信側垂直コイル
３４ 第２磁界受信側垂直コイル
３５ 第３磁界受信側垂直コイル
４０ 電圧印加回路
５０ 金属検出部
１００ 金属検出装置
Ｓ 検出エリア

Claims (7)

1. 被検査体が通過する検出エリアを挟むように配置される磁界発生コイルユニット及び磁界受信コイルユニットと、
   前記磁界発生コイルユニットに接続され、当該磁界発生コイルユニットに電圧を印加する電圧印加回路と、
   前記検出エリアを金属物が通過したときに前記磁界受信コイルユニットから出力される検出信号に基づいて金属物の有無を判定する金属検出部とを備えた電磁誘導方式の金属検出器において、
   前記磁界発生コイルユニットは、前記被検査体の通過方向と略平行に配置される磁界発生側平行コイルと、当該磁界発生側平行コイルの前記通過方向の側方に、当該磁界発生側平行コイルに対して垂直に配置される磁界発生側垂直コイルとを備え、
   前記磁界発生側垂直コイルは、前記磁界発生側平行コイルに対して前記検出エリアと反対側に偏位していることを特徴とする金属検出器。
2. 請求項１に記載の金属検出器において、
   前記磁界発生側垂直コイルは、前記磁界発生側平行コイルの前記通過方向の両側方にそれぞれ配置されていることを特徴とする金属検出器。
3. 請求項１に記載の金属検出器において、
   前記磁界発生側平行コイルは、前記通過方向に並ぶように配置される第１磁界発生側平行コイルと第２磁界発生側平行コイルとを含み、
   前記磁界発生側垂直コイルは、前記第１磁界発生側平行コイルにおける前記第２磁界発生側平行コイルと反対側に配置される第１磁界発生側垂直コイルと、前記第１磁界発生側平行コイルと前記第２磁界発生側平行コイルとの間に配置される第２磁界発生側垂直コイルと、前記第２磁界発生側平行コイルにおける前記第１磁界発生側平行コイルと反対側に配置される第３磁界発生側垂直コイルとを含んでいることを特徴とする金属検出器。
4. 請求項１から３のいずれか１つに記載の金属検出器において、
   前記磁界受信コイルユニットは、前記被検査体の通過方向と略平行に配置される磁界受信側平行コイルと、当該磁界受信側平行コイルの前記通過方向の側方に、当該磁界受信側平行コイルに対して垂直に配置される磁界受信側垂直コイルとを備え、
   前記磁界受信側垂直コイルは、前記磁界受信側平行コイルに対して前記検出エリアと反対側に偏位していることを特徴とする金属検出器。
5. 請求項４に記載の金属検出器において、
   前記磁界発生側平行コイルと前記磁界受信側平行コイルとが前記検出エリアを挟んで互いに対向するように配置されることを特徴とする金属検出器。
6. 請求項１から５のいずれか１つに記載の金属検出器で構成された第１及び第２の金属検出器を備えた金属検出装置において、
   前記第１の金属検出器と前記第２の金属検出器とが前記通過方向と直交する水平方向に隣接配置されていることを特徴とする金属検出装置。
7. 請求項６に記載の金属検出装置において、
   前記第１の金属検出器は、上下方向に延びるとともに、前記磁界発生コイルユニットを収容する磁界発生側板部と、当該磁界発生側板部と対向するように配置されて上下方向に延びるとともに、前記磁界受信コイルユニットを収容する磁界受信側板部とを備え、
   前記第２の金属検出器は、上下方向に延びるとともに、前記磁界発生コイルユニットを収容する磁界発生側板部と、当該磁界発生側板部と対向するように配置されて上下方向に延びるとともに、前記磁界受信コイルユニットを収容する磁界受信側板部とを備え、
   前記第１の金属検出器の前記磁界発生側板部と、前記第２の金属検出器の前記磁界発生側板部とが前記通過方向と直交する水平方向に隣接配置され、または、前記第１の金属検出器の前記磁界受信側板部と、前記第２の金属検出器の前記磁界受信側板部とが前記通過方向と直交する水平方向に隣接配置されていることを特徴とする金属検出装置。

Images