JP3536541B2 - リキッドソーター - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、すりおろしリン
ゴのような流動体から果皮片や種等の異物を検出し、除
去する装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】野菜や果物のペースト、ピューレ、ネク
ターあるいは果肉入りジュースは、すりおろした野菜や
果物を処理して製品とする。その製造過程では、すりお
ろした状態の流動体から目視によって異物の検出と除去
が行われている。異物は、その前の工程で除去しきれな
かったへたや果皮の小片、種子、芯の小片などである。

【０００３】しかし、多量のこのような流動体から、確
実に、効率よく異物を除去することは困難で、流動体が
不透明なために内側に潜り込んだり、移送していく方向
が一定でない異物は発見しにくく、また、捕らえにく
い。このため、多くの労力と費用を要している。さら
に、異物の検出や除去が室内環境に開放された流路で行
われているので、異物の除去作業時に流動体が空気と接
触して酸化し、品質が低下する恐れがある。

【０００４】比較的流動性が高く、また、透明な液体中
の異物を検出する装置は、集積回路の洗浄水関係、薬品
や食品の最終検査で多く利用されている。例えば、特公
昭５３−６８７５号公報は、液体を充填した透明容器を
回転させて、浮き上がった異物の影をオプチカルファイ
バーで検出部に誘導し、ファイバーの他端側を走査する
ことにより異物を検出している。また、特開平８−２１
８０６号公報は、搬送経路に沿って磁力誘導部材を徐々
に上方となるように配置し、この経路で液体を充填した
透明な容器を搬送し、磁力によって容器内部の金属片等
を浮き上がらせて検出する装置を提供している。

【０００５】しかし、これらはいずれも、異物が発見さ
れるとそれを含む容器自体を廃棄するか、再処理に回す
もので、容器に充填される前の液体もしくは流動体中か
ら異物を除去する技術ではない。この点、実開昭６４−
１５１５１号公報は、液体を透明な２枚の平板の間に均
一な速度で通過させ、この流路を貫通する光軸を持った
センサー系で画像を得て、この画像を処理することによ
り異物を検出している。

【０００６】しかし、異物が発見された場合にどのよう
にしてこれを除去するのかは明らかでない。なお、液体
あるいは、流動体に混入している異物を流路から除去し
ようとすると、異物と共にある程度の流動体が失われる
が、ほとんど製品として完成している流動体ではこの損
失をできるだけ少量に抑制したい。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この発明は、野菜や果
物のペースト、ピューレ、ネクターあるいは果肉入りジ
ュース等の素材となるすりおろした野菜や果物の流動体
から異物を確実に検出し、その異物を含んでいるできる
だけ少量の流動体部分だけを、正規の流路から排出する
ことができるリキッドソーターの提供、および除去部で
流動体が空気にふれて酸化し、品質が低下するのを防止
できるリキッドソーターの提供を課題とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】流動体の流路を複数の細
路に分割し、各細路に光学的異物を検出する検出部を設
けると共にその下流側に除去部を設ける。流動体は、野
菜や果物のペースト、ピューレ、ネクターあるいは果肉
入りジュース等の素材となるすりおろした野菜や果物で
ある。このような流動体は、野菜や果物の小さなすりお
ろし片と水あるいは果汁の集合体であるが、一定の光透
過性を有し、内容が均一であるとほぼ一定の光透過量で
ある。しかし、ここに果皮片やへた、あるいは種などの
異物が混入するとこれらは他の主たる部分と性状が異な
るために、このような異物（光学的異物）が混入してい
る流動体は全体としての光透過性が異なる。また、この
ような流動体は内容が均一であると、一定の安定した光
反射度と色彩を呈するが、これに混入している異物は一
般に他の主たる部分と異なる光反射度及び色彩である。

【０００９】複数の細路は、例えば、流動体の流路途中
を幅が広く、厚さが小さな平板部に拡大し、この平板部
の内部を流路に沿って平行な隔壁で分割するなどして構
成することができる。流動体はこの部分で多数の細流に
分割され、薄く均一な整流となる。検出部は、各細路に
設けて流動体中の光学的異物を検出する能力を備えたも
のとし、多くは光源とフォトダイオード及び判定回路
（制御装置中）を備え、光源とフォトダイオード間の光
軸を細路を横断するように配置するか、流動体表面を反
射面として設定した光軸を持つ光電式のものである。光
源はハロゲンランプ、蛍光灯あるいは、別に配置した光
源から光ファイバーにより誘導した光源である。なお、
色彩を利用して異物の判別をする場合には、光源とフォ
トダイオード間に目的とする色彩を設定するためのフィ
ルターを配置する。

【００１０】除去部は、正規の流路と排出用の流路を切
り替える切換え弁などで、検出部の異物検出信号に基づ
いて作動する。各細路毎にあるいは複数の細路をまとめ
た出口の位置に配置する。通常、検出位置から若干の距
離をおいているので、検出部が異物を検出してから流動
体が除去部までの距離を移動するのに要する時間の遅延
を取って作動するよう設定している。なお、除去の方式
としては切換弁式、吹き飛ばし式、吸引式など種々のも
のが考えられる。

【００１１】リキッドソーターをこの構成にすると、流
路の入り口から導入された流動体は、細路を通過する間
に異物を検査され出口に誘導されるが、異物が発見され
ると所定タイミングの後に除去部が作動して、一部の流
動体と共に異物を正規の流路から外して排出することが
できる。

【００１２】この場合に、流動体は平板部で薄く均一な
整流となって移動し、異物は細路の範囲に限定されて移
動するので方向が定まり遊動がない。したがって、検出
精度が高くなる。また、異物が周囲の主たる部分に埋没
していても、細路の厚み（深さ）は小さいので光が十分
に透過し、あるいは異物が表面に現れて異物を確実に検
出することができる。その結果、除去部で異物を確実に
排除することができる。除去部を各細路の底部に設けた
切換弁とその駆動装置で構成することがある。

【００１３】この構成であると、異物が検出された細路
における流動体の一部（異物を含む部分）だけを排除す
ることになるので、流動体の損失が大幅に減少する。光
電式検出部のセンサーを、流動体の移動方向に複数のフ
ォトダイオードを配列したＣＣＤセンサーとすることが
ある。そして、この種のセンサーの特徴を活かして、流
動体がＣＣＤセンサーの検出領域を通過するに要する時
間を単位として、単位時間に複数回の光量検出を行い、
その回数分の単位ＣＣＤが検出した値の積算値を、予め
設定した閾値と対比して異物検出の判断根拠とする。

【００１４】この構成であると、異物が存在する場合と
そうでない場合との光量の差を検出値として拡大するこ
とができ、検出精度が向上する。さらに、少なくとも除
去部を、窒素などの不活性ガス雰囲気中に配置すること
がある。これにより、管などの閉鎖された流路を流れて
きた流動体が、除去部で空気と接触することがなく、流
動体の酸化を防止することができる。

【００１５】なお、センサーは光に反応するものばかり
でなく、赤外線、Ｘ線等に反応するものであっても良
い。流動体は、野菜や果実をすりおろしたものに限ら
ず、あるいはこのような食品に限らず、同様な性状を呈
する一般的な流動体のリキッドソーターとして使用する
こともできる。

【００１６】

【発明の実施の形態】図１は、リンゴをすりおろしたピ
ューレ（流動体）を処理する装置におけるリキッドソー
ター１の部分を概略で示している。リキッドソーター１
は、原料タンク２、ポンプ３、定圧タンク４及び流路の
平板部５を有し、平板部５には、検出部６と除去部７を
備えている。ピューレは、ひとまず原料タンク２に収納
し、そこからポンプ３によって流路８を定圧タンク４に
送り込む。定圧タンク４には液面センサー９を取り付け
ている。定圧タンク４からは、流路１０を経て平板部５
の入口に送り、平板部５の出口から次工程への導入受け
部１１に接続する。

【００１７】流路１０にはフローメーター１２を取り付
け、平板部５の入口には流量調整器１３を取り付けてい
る。ポンプ３、液面センサー９、フローメーター４及び
流量調整器１３は制御装置１４に接続している。平板部
５は、流路１０から導入受入部１１に至る流路の途中に
形成された幅が広く、厚さの小さな拡大部と把握するこ
とができ、内部をピューレの流動方向に沿って多数の隔
壁１５で直線の細路１６に区画している。この実施形態
において、平板部５はステンレス製で、入口における流
路（管）の径５０mm、平板部５の幅５００mm、長さ５０
０mm、厚さ 5mm、隔壁１５の間隔 5mmとしている。した
がって、１本の細路１６は、幅、高さ共に 5mmで、長さ
５００mmである。また、平板部５は入口部よりも出口側
を高く、流動体が出口から溢流するようにしている。

【００１８】検出部６（図２）は光源１７とセンサー１
８を備え、両者間の光軸を細路１６を上下に貫通して配
置している。なお、細路１６の底面と上面の光軸が貫通
するる部分には流路方向に５mmの長さを備えた窓１９，
２０を形成している。符号２１はハロゲンランプ、符号
２２はラインセンサーで、ハロゲンランプ２１は全体と
して１個であるが、ラインセンサー２２は、各細路１６
に１個ずつ配置してある。ラインセンサー２２は流路の
方向に１００個のフォトダイオードを配列してある。

【００１９】除去部７（図２）は、正規の流路Ａを排出
流路Ｂに切り換える切換え弁２３とこれを駆動するソレ
ノイド２４で構成しており、各細路１６の先端部（出口
側）にそれぞれ設けられている。切換え弁２３は、先端
（出口側）を細路１６の底面に回動可能に軸着した弁板
２５を備え、弁板２５の下面側にソレノイド２４のアー
マチュアをスライド可能に取り付けている。弁板２５は
細路１６の底面に設けた弁孔２６を開閉する。符号２７
は排出用のガイド板で各細路１６に共通である。

【００２０】弁孔２６の流路方向中心位置Ｐ1（図３）
は、検出部６の中心位置Ｐ2から距離L1の１．５倍の位
置にある。距離L1は、制御装置１４が検出部６から２０
回の検出値を読み出す作動の、第１回の信号を読み出し
た後、第２０回の信号を読み出し、１個の判定（異物の
有無）を出すまでの時間ｔ1（設定値）に相当する。細
路１６中の距離L1に相当する量の流動体を単位ブロック
Brと呼ぶことにする。弁板２５は、ソレノイド２４が付
勢されないとき、ソレノイド２４の戻しバネにより、常
時、細路１６底面の弁孔２６を閉鎖しており、ソレノイ
ド２４が付勢されたとき弁孔２６を開く。なお、センサ
ー１８の検出信号は、制御装置１４に伝達され、除去装
置７は制御装置１４の管理下にある。

【００２１】制御装置１４は、実際上、このリキッドソ
ーター１を含む装置全体をコントロールする制御装置の
一部として構成してあり、その処理内容についてはリキ
ッドソーター１の作動と共に説明する。制御装置には必
要なプログラムが格納され、また、必要なパラメーター
やデータが入力済であるとする。原料タンク２から定圧
タンク４に送り込まれるピューレは、液面センサー９が
検出する液面位置、フローメーター１２が検出する流量
状況の信号を制御装置１４が処理し、液面が常時設定位
置となるよう監視及び制御される。これによって平板体
５の入口には、常時一定圧力でピューレが供給され、流
量調整器が１３が決定する流量で流動体が安定して平板
部５に供給される。

【００２２】平板部５の内部では、流動体が薄く均一に
広がり、各細路１６に流入し細流となる。この細流に対
して検出部６において下方から投光され、その透過光が
センサー１８に受光され、１００個のフォトダイオード
でそれぞれに光電変換される。光量に応じて変換された
電荷量は制御装置１４の所定周期毎に読み出され、ＲＡ
Ｍに記憶される。周期ごとの読み出しは、前記の単位ブ
ロックが弁孔２６を通過するまでに２０回行う。そし
て、各回の値を積算し、積算値を予め設定してある閾値
と比較して閾値に到達しない場合に異物ありの判定をす
る。

【００２３】この方式は、異物が存在するときには、単
位ブロックの全体としての光量が減少することを利用
し、減少分を積算によって、異物を含まない場合に対し
て拡大するようにしたものである。なお、閾値は、流動
体の種類や検出しようとする異物の種類によって様々で
あり、テスト作動や実験によって決定する必要がある。
さて、異物ありの判定がでると制御装置１４は、ソレノ
イド２４を駆動して、弁孔２６を開き（約０．２秒、流
動体の粘度によって異なる）、異物を含んでいる単位ブ
ロックを排出する。このとき、弁孔２６の開閉で失われ
る流動体の量は、単位ブロック分だけで、しかも、細路
１６ごとであるから、わずかである。

【００２４】すなわち、制御装置１４は、単位ブロック
の先端が弁孔２６の前端位置P3（図３）に到達したと
き、判定を出すタイミングであり、判定が異物ありの場
合には、流動体が距離（L1／２）を移動するに要する時
間ｔ2（＝ｔ1／２）の遅延をおいた後、ソレノイド２４
を作動して弁孔２６を開く。そして、弁孔２６を時間ｔ
2 の間、開いておいてから、閉じる。このため一度弁孔
２６を開閉すると、単位ブロック分の流動体を失うだけ
で、異物を排出することができる。図１において、符号
２８はカバーで、平板部５の出口箇所から導入受入部１
１の箇所を覆い、内部に窒素ガスを充填して不活性雰囲
気としている。これによりリキッドソーター部分でピュ
ーレが空気に触れて酸化し、品質が低下してしまうのを
防止することができる。

【００２５】図４は、第２の実施形態の要部を概略で示
し、平板部５を透明なアクリル樹脂やガラス板で構成し
て、内部を移動する流動体が見えるようにしてあり、検
出部６では、平板部５の上方にＣＣＤカメラ２９を配置
し、下面側に光源としての蛍光灯１７を配置している。
また、除去部７では、導入受入部１１に相当する部分を
軸３０を中心にしてエアアクチュエータ３１で上下に回
動するようにしている。ＣＣＤカメラ２９とエアアクチ
ュエータ３１は制御装置１４に接続してあり、ＣＣＤカ
メラで得た画像から画像処理技術により、異物を発見
し、導入受入部１１を駆動する。他の構成は第１の実施
形態の場合と格別に異ならない。

【００２６】平板部５では、流動体が平坦に、かつ、細
路１６によって整流となって移動する。検出部６では、
光源としての蛍光灯１７がこの流動体を下方から照射
し、ＣＣＤカメラ２９は平板部５の全面を監視する。制
御装置１４は、異物を判定すると、導入受入部１１を所
定の時間上方に回動して、その間の流動体を正規の流路
Ａに受け入れるのを拒否する。このため流動体は排出路
Ｂに誘導され、異物も共に排出される。所定の時間と
は、異物を発見したとき平板部５内に存在した流動体を
全て平板部５から排除するに要する時間であり、流速に
よって定まる。

【００２７】この構成においても、流動体は平板部５に
おいて薄く均一な整流となるので、流動体中の異物を発
見しやすい。また、異物を発見した際の流動体の除去は
ほぼ平板部５の容積となるが格別に多い量ではない。蛍
光灯１７はこのように面を均一に照射する光源として優
れている。

【００２８】図５は第３の実施形態の要部を示し、除去
部７の構成に特徴を有する。平板部５は多数の細路１６
を備え、細路１６のそれぞれに光源１７とセンサー１８
を対応させている。平板部５は、出口側をノズル状に形
成し、かつ、出口側を上方として配置している。したが
って、一定の圧力で送り込まれる流動体は、図のよう
に、出口から定位置の導入受入部１１に向けて円弧状に
薄い膜となって溢流する。そして、溢流部の上部に、平
板部５の細路１６のそれぞれに対応させてウォータージ
ェットノズル３２を配置している。

【００２９】ウォータージェットノズル３２には電磁弁
３３を介して、ポンプ３４とアキュムレータ３５を有す
る圧力水供給部が接続してあり、また、前記のセンサー
１８と電磁弁３３を制御装置１４に接続してある。平板
部５の細路１６を通過する流動体に異物があると、セン
サー１８がこれを検出し、制御部装置１４がこれを異物
と判定すると、流動体がノズル３１の位置まで移動する
に要する遅延時間をとって電磁弁３３を開き、ノズル３
２からの瞬間的なウォータージェットによって異物をそ
の周辺の若干の流動体と共に排出路Ｂにたたき落とす。

【００３０】この構成では、電磁弁３３の作動タイミン
グに精度を要し、また、流動体中にノズル３２からの水
分が混入するので、使用する水を清潔なものにしなけれ
ばならないが、平板部５における細路１６を単位として
流動体中の異物を監視し、発見した異物はウォータージ
ェットによってごく限られた範囲の流動体とともに排出
するので、流動体の損失がきわめて少ない。

【００３１】図６は、第４の実施形態を示し、第３の実
施形態と同様に、異物をウォータージェットでたたき落
とす構造であるが、光源１７とセンサー１８は、流動体
の表面を反射面とする光軸を設定している。細路を移動
中の流動体表面に異物が現れやすい場合や、流動体が著
しく不透明な場合には、このように反射光を受光して、
異物を検出することもできる。流動体表面に現れる異物
を検出する関係から、流路の上下面など流路の対向する
２面にそれぞれ検出部を設けて異物の検出よりを確実な
ものにすることもある。

【００３２】符号３６はフィルターで、異物を色彩選別
によって検出する場合に用いる。異物の色彩が他の主た
る部分と異なる場合に有利であり、フィルターによって
特定の色彩を設定して異物と主たる部分との光量差を際
だたせ、検出精度を高めることができる。

【００３３】

【発明の効果】請求項１に記載の構成によれば、流動体
の流路を複数の細路に分割しているので、流動体中の異
物の移動が細路に拘束されて、異物を発見しやすく、ま
た、見逃すことがない。請求項２に記載の構成によれ
ば、流動体の流路を複数の細路を備えた平板部とするこ
とによって、流動体が薄く均一な整流になって、検出部
による異物の捕捉が確実であり、また、流路が平板な構
造なので検出部や除去部の構造及び配置を簡素に構成す
ることができる。

【００３４】請求項３に記載の構成によれば、異物を含
む流動体を確実に排除できる除去部を簡単な構造で構成
することができる。請求項４に記載の構成によれば、切
換弁を各細路単位で駆動して異物を含む流動体を除去す
ることができるので、流動体の損失を少なくすることが
できる。請求項５に記載の構成によれば、流動体を透過
する光線によって異物を検出するので、流動体中に埋没
している異物も検出することができる。

【００３５】請求項６に記載の構成によれば、透明度が
低い流動体に有効であり、細路の採用と共に検出の精度
を高めることができる。請求項７に記載の構成によれ
ば、流動路の対向した２面位置で異物を検出するので、
一面側では隠れている異物も他面側で検出できるチャン
スがあり、細路の採用と共に異物の検出精度を高めるこ
とができる。請求項８に記載の構成によれば、特定の色
彩を選択することで、流動体の主たる部分と異物との光
量差を際だたせることができ、異物検出の精度を高める
ことができる。

【００３６】請求項９に記載の構成によれば、検出部に
よる検出値が、流動体中の異物を含む部分とそうでない
部分との透過光量の差が拡大された値となるので、異物
の検出をより確実に行うことができる。請求項１０に記
載の構成によれば、リキッドソーターの部分で流動体が
空気に触れることがないので、酸化による流動体の品質
低下がない。

【図面の簡単な説明】

【図１】リキッドソーターの概略を示す図

【図２】要部を示す断面による正面図

【図３】切換弁の作動タイミングを説明するための図

【図４】第２の実施形態の要部を示す斜視図

【図５】第３の実施形態の要部を示す斜視図

【図６】第４の実施形態の要部を示す斜視図

【符号の説明】

１ リキッドソーター ２ 原料タンク ３ ポンプ ４ 定圧タンク ５ 平板部 ６ 検出部 ７ 除去部 ８ 流路 ９ 液面センサー １０ 流路 １１ 導入受け部 １２ フローメーター １３ 流量調整器 １４ 制御装置 １５ 隔壁 １６ 細路 １７ 光源 １８ センサー １９ 窓 ２０ 窓 ２１ ハロゲンランプ ２２ ラインセンサ ２３ 切換え弁 ２４ ソレノイド ２５ 弁板 ２６ 弁孔 ２７ ガイド板 ２８ カバー ２９ ＣＣＤカメラ ３０ 軸 ３１ エアアクチュエーター ３２ ウォータージェットノズル ３３ 電磁弁 ３４ ポンプ ３５ アキュムレーター ３６ フィルター

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B07C 1/00 - 9/00 G01N 21/85

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 流動体の流路を複数の細路に分割し、各
   細路に光学的異物を検出する検出部と、その下流側に検
   出部の異物検出信号に基づいて作動する除去部及び検出
   部が検出した信号を処理して異物検出信号を発する制御
   装置を設けてあり、検出部は光源と、異物を経由した光
   源からの光を受光するセンサーを備え、 センサーは流
   動体の移動方向に複数のフォトダイオードを配列したＣ
   ＣＤラインセンサーであり、制御装置は、流動体がＣＣ
   Ｄラインセンサーの検出領域を通過するに要する時間を
   単位として、単位時間に複数回の光量検出を行い、その
   回数分の各単位ＣＣＤが検出した値の積算値を、予め設
   定した閾値と対比し、異物検出の判断根拠としているこ
   とを特徴としたリキッドソーター。
2. 【請求項２】 検出部が細路中の流動体表面を反射面と
   して光源とセンサー間に光軸を設定してあることを特徴
   とした請求項１に記載のリキッドソーター。