JP4873638B2 - Magnetic shield box for metal detector - Google Patents
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Description
本発明は金属検出器用磁気シールドボックスに関し、特に開口部に張り出しダクトを設けた金属検出器用磁気シールドボックスに関する。 The present invention relates to a magnetic shield box for a metal detector, and more particularly to a magnetic shield box for a metal detector in which an overhanging duct is provided at an opening.
従来から、製品、特に食品の安全確保のためには、製品内の金属異物を検出することは重要であり、その検出方法および装置の開発が進められている。一般的には特許文献1(特開平7−198860)に開示されるような誘導コイル型の磁気式検出装置が広く用いられてきた。 Conventionally, in order to ensure the safety of products, particularly foods, it is important to detect metallic foreign substances in the products, and the development of detection methods and devices has been underway. Generally, an induction coil type magnetic detection device as disclosed in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 7-198860) has been widely used.
しかし、検出対象によっては、磁気式検出装置のディップ位相角と感度設定が難しく、検知精度を上げるために2台の磁気式検出装置を用いて検査対象物を異なった角度で通過させるといったことも行われており、より精度の高い磁気検出装置が求められてきた。 However, depending on the detection target, it is difficult to set the dip phase angle and sensitivity of the magnetic detection device, and in order to increase detection accuracy, two magnetic detection devices are used to pass the inspection target at different angles. There has been a demand for a magnetic detection device with higher accuracy.
一方、超伝導材料にはジョセフソン効果や磁束の量子化といった特性があり、これらの性質を利用して高感度の磁気センサである超伝導量子干渉素子(SQUID:Superconductive Quantum Interference Device、)を作製することができるようになったことから、本出願の発明者はこの要求に対応するための特許文献2(特開2004−151064)に開示の食肉用超伝導型金属検出装置を開発し、食肉用のみならず食品から一般製品用の金属検出装置としても実用化されている。
一般の製品においても、例えばパソコン用リチウムイオン電池内に混入した微少金属異物が原因となって、火災事故にまで発展するなどのことがあり、工業製品についても微少な金属異物を検出することが大きな課題となっている。工業用では食品用に比べてより小さな金属が問題となるので、100マイクロメートル以下の異物を高感度で検出することが必要である。 Even in general products, for example, a minute metal foreign matter mixed in a lithium-ion battery for a personal computer may cause a fire accident, and even an industrial product may detect a minute metal foreign matter. It has become a big issue. In industrial use, a smaller metal becomes a problem than in food use. Therefore, it is necessary to detect foreign matter of 100 micrometers or less with high sensitivity.
高感度での検出を行う場合、一般的には、異物が混入したと思われる被検査物を強力な磁石で磁化(帯磁)し、その後、超伝導量子干渉素子(SQUID)などの高感度磁気センサを用いて、被検査物内の金属異物の残留磁化を測定する方法が行われている。この場合、磁気センサが高感度であるため、地磁気や周辺機器からの磁場によってノイズが混入し、計測したい信号がノイズに埋もれてしまうという問題がある。そこで、一般的にはパーマロイと呼ばれる高透磁率材料で2重あるいは3重にした磁気シールドボックスを作り、その中にセンサを格納して異物を検査する。これによって外部からの磁気ノイズの侵入を防止することができる。 When performing detection with high sensitivity, in general, an object to be inspected that has been mixed with foreign matter is magnetized (magnetized) with a strong magnet, and then high-sensitivity magnetism such as a superconducting quantum interference device (SQUID) is used. A method of measuring the residual magnetization of a metal foreign object in an object to be inspected using a sensor is performed. In this case, since the magnetic sensor is highly sensitive, there is a problem that noise is mixed in by the geomagnetism or the magnetic field from the peripheral device, and the signal to be measured is buried in the noise. Therefore, a magnetic shield box that is generally double or triple made of a high magnetic permeability material called permalloy is made, and a sensor is housed therein to inspect foreign matter. As a result, intrusion of magnetic noise from the outside can be prevented.
図5は従来の超伝導型金属検出装置の模式的斜視図であり、図6は従来の超伝導型金属検出装置の磁気シールドの模式的断面図である。図5に示す超伝導型金属検出装置1は、磁気検出のための超伝導量子干渉素子10と、冷却装置20と、磁気シールド30と、コンベア40と、排除機構46と、帯磁装置50と、制御部70と、架構78とを備えている。磁気シールド30は高透磁率材料であるパーマロイ層34の2層構造となっており、コンベヤ40の出入り口となる開口部31が前後に設けられている。
FIG. 5 is a schematic perspective view of a conventional superconducting metal detector, and FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a magnetic shield of the conventional superconducting metal detector. A superconducting metal detection device 1 shown in FIG. 5 includes a superconducting
磁気シールドは磁気遮蔽材料により構成され、磁気遮蔽材料としてはアモルファス合金なども用いられるが、機能とコストの面からパーマロイ製の磁気シールドが多く使用されている。しかし、パーマロイ製の磁気シールドはなお高コストであり、この原価低減が望まれている。 The magnetic shield is made of a magnetic shielding material, and an amorphous alloy or the like is used as the magnetic shielding material. However, a permalloy magnetic shield is often used from the viewpoint of function and cost. However, permalloy magnetic shields are still expensive and this cost reduction is desired.
図5、図6の超伝導型金属検出装置1では、磁気シールド30の前後の壁面にコンベヤ40の出入り口となる開口部31が設けられている。この開口部31から外部磁界がシールド30の内部に漏洩してシールド性能が低下するため、十分大きな磁気遮蔽効果が得られないという問題があった。その対策として開口部に筒状(角形あるいは円筒形)のダクトを設置することで開口部からの漏洩磁界を低減する方法が考案されている。従来技術ではシールドから外側に向けてダクトを設ける構造とすることが一般に行われていた。
In the superconducting metal detector 1 shown in FIGS. 5 and 6, openings 31 serving as entrances and exits of the
本発明の目的は、検査対象物の搬出入口からの磁気ノイズの侵入を効率的に低減できる金属検出器用磁気シールドボックスを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a magnetic shield box for a metal detector that can efficiently reduce the intrusion of magnetic noise from the entrance / exit of an inspection object.
本発明の金属検出器用磁気シールドボックスは、
磁気を検知して検査対象物の内部に残留している金属を検出する金属検出装置に取り付けられて、内部の磁気センサを外部の磁気ノイズから遮断するための磁気シールドボックスであって、外壁と内壁とが間隙を有するように配置された中空のボックス本体と、外壁および内壁のそれぞれに設けられた第1および第2の開口部と、第2の開口部に設けられていて、第1の開口部に向けて張り出す内壁張り出しダクトと、を備えたことを特徴とする。
Magnetic shield box for metal detector of the present invention,
A magnetic shield box that is attached to a metal detection device that detects magnetism and detects metal remaining inside an object to be inspected, and shields the internal magnetic sensor from external magnetic noise. A hollow box body disposed so as to have a gap between the inner wall, first and second openings provided in each of the outer wall and the inner wall, and a first opening provided in the second opening; And an inner wall projecting duct projecting toward the opening.
内壁張り出しダクトの先端と外壁の内側面との間には間隙が設けられていてもよく、外壁の第1の開口部からその外壁の外側に向けて張り出す外壁張り出しダクトを備えてもよく、外壁張り出しダクトの内面と、内壁張り出しダクトの外面とは重なり合わないことが望ましく、外壁張り出しダクトの外壁面からの張り出し長さは、開口部の高さと幅の乗数の平方根の値よりも短いことが望ましく、外壁と内壁を形成する壁面部材は、パーマロイ層、あるいはパーマロイ層とアルミ層および/または鋼板層との組み合わせであってもよい。 A gap may be provided between the front end of the inner wall projecting duct and the inner side surface of the outer wall, and an outer wall projecting duct that projects from the first opening of the outer wall toward the outside of the outer wall may be provided. It is desirable that the inner surface of the outer wall overhanging duct and the outer surface of the inner wall overhanging duct do not overlap, and the overhanging length from the outer wall surface of the outer wall overhanging duct is shorter than the square root value of the multiplier of the height and width of the opening. Preferably, the wall member forming the outer wall and the inner wall may be a permalloy layer or a combination of a permalloy layer and an aluminum layer and / or a steel plate layer.
金属検出器用磁気シールドボックスの開口部に、少なくとも内壁から外壁に向けて磁気遮蔽材料により構成された内壁張り出しダクトを設け、内壁張り出しダクトの先端と外壁面の内側との間には間隙が設けられ、外壁張り出しダクトの内面と、内壁張り出しダクトの外面とは重なり合わないように構成したので、開口部を経由して侵入する外部からの磁気ノイズの影響が効率的に抑制される。 At the opening of the magnetic shield box for metal detectors, an inner wall projecting duct made of magnetic shielding material is provided at least from the inner wall to the outer wall, and a gap is provided between the tip of the inner wall projecting duct and the inside of the outer wall surface. Since the inner surface of the outer wall projecting duct and the outer surface of the inner wall projecting duct are configured not to overlap each other, the influence of magnetic noise from the outside entering through the opening is efficiently suppressed.
本発明は、金属検出器用磁気シールドボックスの開口部に、壁部の内壁面から外壁面に向けて磁気遮蔽材料により構成された張り出しダクトを、外壁面に接触せず、またその壁面の開口部から外側に向けて張り出した張り出しダクトとも重ならないように設けたので、開口部を経由して侵入する外部からの磁気ノイズの影響を効率よく抑制できるという効果がある。 The present invention provides a projecting duct made of a magnetic shielding material from the inner wall surface to the outer wall surface of the wall portion at the opening portion of the magnetic shield box for the metal detector without contacting the outer wall surface, and the opening portion of the wall surface. Since it is provided so as not to overlap with the projecting duct projecting outward from the outside, there is an effect that it is possible to efficiently suppress the influence of magnetic noise from the outside entering through the opening.
次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。図1は本発明の実施の形態の金属検出器用磁気シールドボックスの模式的断面図である。金属検出器用磁気シールドボックス80は「発明が解決しようとする課題」の項で図5、図6を参照して説明した超伝導型金属検出装置1の磁気シールド30の代替として使用される。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a magnetic shield box for a metal detector according to an embodiment of the present invention. The
金属検出器用磁気シールドボックス80は、内壁と外壁の二重壁構造を有する六面体の箱型に構成されており、金属検出装置の検査対象物を搬出入するための開口部81を対向する両面に有している。開口部81は外壁に設けられた第1の開口部81aと内壁に設けられた第2の開口部81bとからなる。ここではコンベアによって検査対象物を搬出入することとしているので両側に開口部が設けられているが、例えば手や道具で検査対象物を検査位置に設置する場合には片側だけでもよく、その場合にもこの実施の形態は適用できる。開口部81はそれぞれの内壁と外壁とに設けられている。
The magnetic shield box for
この実施の形態では、内壁は内側のパーマロイ層82から構成され、外壁は内壁から空間部84を挟んで設けられた外側のパーマロイ層83から構成されており、空間部84を挟んだパーマロイ層の二層構成となっている。それぞれの板厚や空間部の幅は金属検出器用磁気シールドボックス80のサイズに対応して決められる。また、後述の応用例にあるように磁気遮蔽材料はパーマロイに限定されるものでもない。
In this embodiment, the inner wall is composed of an inner permalloy layer 82, and the outer wall is composed of an outer permalloy layer 83 provided with the space portion 84 sandwiched from the inner wall. It has a two-layer structure. The thickness of each plate and the width of the space are determined in accordance with the size of the metal detector
金属検出器用磁気シールドボックス80の内壁の第2の開口部81bおよび外壁の第1の開口部81aから外側に向けて、それぞれ内壁張り出しダクト87と外壁張り出しダクト88とが設けられている。従来の磁気シールドボックスでは外壁張り出しダクトだけが設けられている例もあるが、本実施の形態では内壁張り出しダクト87が設けられていることに特徴がある。外側張り出しダクト88は必ずしも設けられなくても、内側張り出しダクト87によって外部からの磁気の遮蔽がある程度行われる。
An inner wall projecting duct 87 and an outer wall projecting duct 88 are provided outward from the second opening 81b on the inner wall and the first opening 81a on the outer wall of the metal detector
本実施の形態の内壁張り出しダクト87と外壁のパーマロイ層83の内面とは接触せずその間に間隙が設けられている。また外壁張り出しダクト88が設けられている場合にも、内壁張り出しダクト87と外壁張り出しダクト88とが重なり合わないことに特徴がある。 The inner wall overhanging duct 87 and the inner surface of the permalloy layer 83 on the outer wall are not in contact with each other, and a gap is provided therebetween. Even when the outer wall projecting duct 88 is provided, the inner wall projecting duct 87 and the outer wall projecting duct 88 do not overlap each other.
図2は本発明の実施の形態の金属検出器用磁気シールドボックスの張り出しダクトのシミュレーション用モデルの形状図であり(a)は正面断面図、(b)は側面断面図であり、図3はシミュレーションの結果を示すグラフである。 2A and 2B are shape diagrams of a simulation model of an overhanging duct of a magnetic shield box for a metal detector according to an embodiment of the present invention. FIG. 2A is a front sectional view, FIG. 2B is a side sectional view, and FIG. It is a graph which shows the result.
図2に示すシミュレーション用モデルと、張り出し部を有しないシミュレーション用モデルを作製し、張り出しダクトの長さを変えて遮蔽度を実測した。その結果が図3に示すグラフである。ここで、遮蔽度とはシールド外部磁気密度/内部磁束密度である。 A simulation model shown in FIG. 2 and a simulation model having no overhang were produced, and the shielding degree was measured by changing the length of the overhang duct. The result is the graph shown in FIG. Here, the shielding degree is shield external magnetic density / internal magnetic flux density.
図3に示すグラフに見られるように、ダクトなしの場合に比べて外層ダクトのみであっても遮蔽度は向上するが、ダクト長さを延ばしても遮蔽度の上昇は少ないことがわかる。内層ダクトのみの方が外層ダクトのみよりも遮蔽度が高いが、このモデルの場合では張り出し長さが内外壁の間隔の約半分以上ではむしろ降下している。この場合ダクトの内壁と外壁の間隔は80mmに対しダクト長さ40mmが最高点となっており、従って外壁まで伸ばしたり、外層ダクトと重ねたりしてもその遮蔽効果は少ないことがわかる。外部に突出する外層ダクトの遮蔽効果よりも外部に突出しない内層ダクトの方の遮蔽効果が大きいので、装置全体との関係で内層ダクトのみを設けるか外層ダクトも設けるかを決めればよい。内層ダクトと外層ダクトとの両方を設ければ図3に示すように遮蔽効果は更に増加する。 As can be seen from the graph shown in FIG. 3, the degree of shielding is improved even with only the outer layer duct as compared with the case without the duct, but the degree of shielding is less increased even if the duct length is increased. The inner layer duct alone has a higher degree of shielding than the outer layer duct alone, but in this model, the overhang length is rather lowered when it is more than about half of the interval between the inner and outer walls. In this case, the maximum distance between the inner wall and the outer wall of the duct is 80 mm, and the duct length is 40 mm. Therefore, it can be seen that the shielding effect is small even when extending to the outer wall or overlapping the outer layer duct. Since the shielding effect of the inner layer duct that does not protrude to the outside is greater than the shielding effect of the outer layer duct that protrudes to the outside, it is only necessary to determine whether to provide only the inner layer duct or the outer layer duct in relation to the entire apparatus. If both the inner layer duct and the outer layer duct are provided, the shielding effect is further increased as shown in FIG.
従来の図6の外壁部33と内壁部32との2層のパーマロイ層34で構成された磁気シールド30では、計測対象となる磁性体と高感度磁気センサとが開口部31の近傍にあったため、開口部31を経由して入力した環境から発生する磁気ノイズの磁気センサに及ぼす影響を除くことができなかったが、本実施の形態ではシールドボックスの内部と連通する内壁張り出しダクト87を第2の開口部81bに設けることによって遮蔽度を改善することができた。
In the conventional
モデルを用いた計算値によれば、図3に示すように外壁張り出しダクトの張り出し長さが開口部の高さの約1/2で、全くダクトのない場合に比べて遮蔽度は約1.3倍となったが、それ以上長くしても遮蔽度に殆ど変化がなかった。従って外壁張り出しダクトの張り出し長さを単に長くしても比例した効果は得られない。シミュレーションの結果によれば、開口部の高さと幅の乗数の平方根の値よりも長くしても遮蔽効果は増加しない。 According to the calculated value using the model, as shown in FIG. 3, the extension length of the outer wall extension duct is about ½ of the height of the opening, and the shielding degree is about 1. Although it was tripled, there was almost no change in the degree of shielding even if it was made longer. Therefore, a proportional effect cannot be obtained by simply increasing the length of the outer wall projecting duct. According to the simulation results, the shielding effect does not increase even if the height is longer than the square root of the multiplier of the height and width of the opening.
本実施の形態の金属検出器用磁気シールドボックス80では、地磁気や周辺機器からの磁場によって混入するノイズ以外にも、例えば携帯電話などが発生する電磁波によるノイズも有効に遮蔽できる効果がある。
The magnetic shield box for
これまで説明した実施の形態とは異なった磁気遮蔽材料の構成を用いた応用例について説明する。図4は本発明の実施の形態の金属検出器用磁気シールドボックスの応用例の模式的断面図である。 An application example using a configuration of a magnetic shielding material different from the embodiment described so far will be described. FIG. 4 is a schematic sectional view of an application example of the magnetic shield box for a metal detector according to the embodiment of the present invention.
図1の実施の形態では金属検出器用磁気シールドボックスの磁気遮蔽材料として2層のパーマロイ層のみを使用していたが、図4の応用例では金属検出器用磁気シールドボックス90では、内側のパーマロイ層92のさらに内側に第1の空間95を隔ててアルミ層93が設けられた三層複合構造となっている。底面部では開口部91の上辺と同じ位置となるようにアルミ層93が設けられており、アルミ層93が内部の超伝導量子干渉素子10と冷却装置20と断熱容器21を取り巻く形となっている。
In the embodiment of FIG. 1, only two permalloy layers are used as the magnetic shielding material of the magnetic shield box for metal detector. However, in the application example of FIG. 4, the inner permalloy layer is used in the magnetic shield box 90 for metal detector. A three-layer composite structure is provided in which an aluminum layer 93 is provided on the inner side of 92 with a first space 95 therebetween. An aluminum layer 93 is provided on the bottom surface so as to be at the same position as the upper side of the opening 91, and the aluminum layer 93 surrounds the internal superconducting
従来のパーマロイの2層構造と比較するためにモデルを想定してシミュレーションを行った結果では、導電率の高いアルミニウム層を含む三層複合構造モデルでは、磁気雑音の周波数が増加するにつれて渦電流による磁気遮蔽効果が大きくなり、高周波ノイズに対して遮蔽度が大きく上昇した。 As a result of simulations assuming a model for comparison with a conventional permalloy two-layer structure, in a three-layer composite structure model including an aluminum layer with high conductivity, the eddy current is increased as the frequency of magnetic noise increases. The magnetic shielding effect was increased, and the shielding degree was greatly increased against high frequency noise.
応用例の張り出しダクトの構成は図1の実施の形態と同じなので、張り出しダクトの構造と効果についての説明は省略する。 Since the configuration of the overhanging duct of the application example is the same as that of the embodiment of FIG. 1, description of the structure and effects of the overhanging duct is omitted.
1 超伝導型金属検出装置
10 超伝導量子干渉素子
20 冷却装置
30 磁気シールド
31、81 開口部
32 内壁部
33 外壁部
34 パーマロイ層
40 コンベア
46 排除機構
50 帯磁装置
70 制御部
78 架構
80、90 金属検出器用磁気シールドボックス
81、91 開口部
81a 第1の開口部
81b 第2の開口部
82 内側のパーマロイ層
83 外側のパーマロイ層
84 空間部
87、97 内壁張り出しダクト
88、98 外壁張り出しダクト
92 内側のパーマロイ層
93 アルミ層
94 外側のパーマロイ層
95 第1の空間
96 第2の空間
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Superconducting type
Claims (6)
外壁と内壁とが間隙を有するように配置された中空のボックス本体と、
前記外壁および前記内壁のそれぞれに設けられた第1および第2の開口部と、
前記第2の開口部に設けられていて、前記第1の開口部に向けて張り出す内壁張り出しダクトと、を備えたことを特徴とする金属検出器用磁気シールドボックス。 A magnetic shield box that is attached to a metal detection device that detects magnetism and detects metal remaining inside the inspection object, and shields the internal magnetic sensor from external magnetic noise,
A hollow box body arranged such that the outer wall and the inner wall have a gap;
First and second openings provided in each of the outer wall and the inner wall;
A magnetic shield box for a metal detector, comprising: an inner wall projecting duct provided at the second opening and projecting toward the first opening.
前記内壁張り出しダクトの先端と前記外壁の内側面との間には間隙が設けられている、金属検出器用磁気シールドボックス。 The magnetic shield box for a metal detector according to claim 1,
A magnetic shield box for a metal detector, wherein a gap is provided between a tip of the inner wall projecting duct and an inner surface of the outer wall.
前記外壁の前記第1の開口部から該外壁の外側に向けて張り出す外壁張り出しダクトを備える、金属検出器用磁気シールドボックス。 In the magnetic shield box for a metal detector according to claim 1 or 2,
A magnetic shield box for a metal detector, comprising an outer wall projecting duct projecting from the first opening of the outer wall toward the outside of the outer wall.
前記外壁張り出しダクトの内面と、前記内壁張り出しダクトの外面とは重なり合わない、金属検出器用磁気シールドボックス。 In the magnetic shield box for a metal detector according to claim 3,
A magnetic shield box for a metal detector, wherein an inner surface of the outer wall projecting duct and an outer surface of the inner wall projecting duct do not overlap.
前記外壁張り出しダクトの前記外壁面からの張り出し長さは、前記開口部の高さと幅の乗数の平方根の値よりも短い、金属検出器用磁気シールドボックス。 In the magnetic shield box for a metal detector according to claim 3 or 4,
The length of the outer wall projecting duct extending from the outer wall surface is shorter than the square root of the multiplier of the height and width of the opening.
前記外壁と前記内壁とを形成する壁面部材は、パーマロイ層、あるいはパーマロイ層とアルミ層および/または鋼板層との組み合わせである、金属検出器用磁気シールドボックス。 The magnetic shield box for a metal detector according to claim 1,
A magnetic shield box for a metal detector, wherein the wall member forming the outer wall and the inner wall is a permalloy layer or a combination of a permalloy layer and an aluminum layer and / or a steel plate layer.
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