JP6352124B2 - 硬貨処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、自動販売機、両替機、精算機、券売機、サービス機器等（以下、自動販売機等と称す）に搭載される硬貨処理装置に関し、特に、硬貨の外径を検出する外径検出センサを備える硬貨処理装置に関する。

自動販売機等の内部には、投入された硬貨の正偽を判別すると共に、正貨と判別された硬貨を金種毎に選別収納する硬貨処理装置が搭載されている。このような硬貨処理装置は、投入された硬貨の正偽を判別すると共に硬貨を金種別に選別する硬貨選別部を備える。

硬貨選別部は、硬貨の外径を主に検出する外径検出センサと、硬貨の材質を主に検出する材質検出センサと、を備える。外径検出センサは、投入された硬貨が通過する硬貨通路に設けられたコイルを有し、発振回路に接続されている。材質検出センサも同様である。発振回路は、コイルのインダクタンスに応じた発振周波数で発振する。この発振周波数は、発振により生じた電磁界が硬貨により影響を受けやすい周波数に設定されている。電磁界が硬貨により影響を受けることで、発振信号の振幅も変化する。従って、発振周波数と電圧とに基づいて硬貨の外径や材質を検出することができる。これにより、硬貨の正偽判定及び種別判定を行うことができる。

ところで、硬貨処理装置は、バイメタル硬貨を含む複数種類の硬貨の正偽を判別するものがある。バイメタル硬貨とは、中央のコア部と、コア部を囲うリング部とにおいて材質が異なる硬貨である。バイメタル硬貨としては、例えば、カナダ国の２ドル硬貨が知られている。このようなバイメタル硬貨の外径を正確に検出するために、中心部が空間となっているリング状の外径検出センサを用いる技術が知られている（特許文献１参照）。

このようなリング状の外径検出センサは、バイメタル硬貨のコア部と外径検出センサの空間とが重なるので、この時のバイメタル硬貨のコア部における電磁界（磁束密度）は、リング部における電磁界よりも十分に小さい。よって、バイメタル硬貨の外周のリング部の影響を主に反映することで、バイメタル硬貨の外径を精度良く検出できる。

特許第４１２６６６８号公報

しかしながら、上記従来の外径検出センサを用いた場合、図１３に示すように、バイメタル硬貨以外の小型の硬貨（例えば、カナダ国の１０セント硬貨）ＣＯの外周付近は、外径検出センサ４Ｘの空間ＯＰ１に重なってしまう。そのため、図１４に示すように、硬貨の外径が小さい範囲ＲＸにおいて発振周波数と外径との関係が比例しない。従って、小型の硬貨の外径を正確に検出できず、正偽判定及び種別判定を誤る可能性がある。

本発明は、このような点を考慮してなされたものであり、複数種類の硬貨の外径の検出精度を向上できる硬貨処理装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様による硬貨処理装置は、
投入された硬貨が通過する硬貨通路と、
前記硬貨通路を挟んで向かい合う第１コイルと第２コイルとを有する材質検出センサと、
前記第１コイルを囲うリング状の第３コイルと、前記第２コイルを囲うリング状の第４コイルと、を有し、前記第３コイルと前記第４コイルとは前記硬貨通路を挟んで向かい合う、外径検出センサと、
個別接続状態において、前記材質検出センサに接続されて第１発振信号を発振し、直列接続状態において、直列接続された前記材質検出センサ及び前記外径検出センサに接続されて前記第１発振信号を発振する第１発振回路と、
前記個別接続状態において、前記外径検出センサに接続されて第２発振信号を発振する第２発振回路と、
前記個別接続状態と前記直列接続状態とを切り替える切り替え部と、
前記個別接続状態の前記第２発振信号、又は、前記直列接続状態の前記第１発振信号を用いて前記硬貨の外径を検出し、前記外径に基づいて前記硬貨を識別する硬貨識別部と、
を備えることを特徴とする。

本発明によれば、複数種類の硬貨の外径の検出精度を向上できる。

一実施形態に係る硬貨処理装置の一部の概略構成を示す図である。 （ａ）は、識別センサの一方の側面を示す側面図であり、（ｂ）は、識別センサの他方の側面を示す側面図であり、（ｃ）は、硬貨通路及び識別センサの断面図である。 図１の硬貨処理装置の正偽判定及び種別判定に関連する構成を示すブロック図である。 個別接続状態における切り替え部の接続を示す回路図である。 直列接続状態における切り替え部の接続を示す回路図である。 （ａ）は、バイメタル硬貨と識別センサとの位置関係を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に対応する外径検出センサの周波数と電圧の時間変化を示す図である。 （ａ）は、バイメタル硬貨と識別センサとの位置関係を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に対応する材質検出センサの周波数と電圧の時間変化を示す図である。 （ａ）は、バイメタル硬貨と識別センサとの位置関係を示す図であり、（ｂ）は、（ａ）に対応する外径・材質検出センサの周波数と電圧の時間変化を示す図である。 硬貨処理装置の正偽判定及び種別判定処理を示すフローチャートである。 データ収集期間を示す図である。 一実施形態に係るバイメタル硬貨以外の硬貨の外径と直列接続状態において硬貨識別部によって検出される周波数との関係を示す図である。 一実施形態に係るクラッド構造の硬貨の周波数と電圧との関係を示す図である。 従来の外径検出センサと小型の硬貨との位置関係を示す図である。 従来のバイメタル硬貨以外の硬貨の外径と周波数との関係を示す図である。

以下に、図面を参照して本発明の一実施形態について説明する。この実施形態は、本発明を限定するものではない。

図１は、一実施形態に係る硬貨処理装置１の一部の概略構成を示す図である。図１に示すように、硬貨処理装置１は、硬貨が投入される投入口２と、投入口２の下方に傾斜して設けられ、投入された硬貨が通過する硬貨通路３と、硬貨通路３の側壁に設けられた識別センサ４と、を備える。硬貨通路３の側壁は図示を省略している。

投入口２から投入された硬貨は、自重で硬貨通路３を転がり、識別センサ４を通過する。これにより、以下に説明するように硬貨の正偽判定及び種別判定が行われる。

図２（ａ）は、識別センサ４の一方の側面を示す側面図であり、図２（ｂ）は、識別センサ４の他方の側面を示す側面図である。図２（ｃ）は、図１の硬貨通路３及び識別センサ４を、硬貨ＣＯの通過方向に垂直な平面で切断した断面図である。

識別センサ４は、材質検出センサ４ａと、外径検出センサ４ｂと、を有する。

材質検出センサ４ａは、硬貨通路３を挟んで向かい合う第１コイルＬ１と第２コイルＬ２とを有する。第１コイルＬ１と第２コイルＬ２は、円形且つ平面状のコイルである。つまり、材質検出センサ４ａ内を硬貨が通過できる。

外径検出センサ４ｂは、第１コイルＬ１を囲うリング状の第３コイルＬ３と、第２コイルＬ２を囲うリング状の第４コイルＬ４と、を有する。第３コイルＬ３と第４コイルＬ４とは、硬貨通路３を挟んで向かい合う。つまり、外径検出センサ４ｂ内を硬貨が通過できる。

このように、外径検出センサ４ｂは、材質検出センサ４ａを囲うようにリング状に設けられている。

第１コイルＬ１と第３コイルＬ３は、第１プリント基板上に平面状に設けられたスパイラルコイルである。第２コイルＬ２と第４コイルＬ４は、第２プリント基板上に平面状に設けられたスパイラルコイルである。スパイラルコイルを採用することにより、材質検出センサ４ａと外径検出センサ４ｂとの相対位置を容易且つ正確に決めることができる。

図３は、図１の硬貨処理装置１の正偽判定及び種別判定に関連する構成を示すブロック図である。硬貨処理装置１は、第１発振信号ＯＳＣ１を発振する第１発振回路１１と、第２発振信号ＯＳＣ２を発振する第２発振回路１２と、包絡線検波回路１３，１４と、切り替え部１５と、硬貨識別部１６と、記憶部（メモリ）１７と、を備える。

第１発振回路１１は、容量素子Ｃ１，Ｃ２と、増幅器ＩＣ１と、を有する。容量素子Ｃ１の一端は、第１コイルＬ１の一端と、増幅器ＩＣ１の入力端子とに接続されている。容量素子Ｃ１の他端は、容量素子Ｃ２の一端に接続されると共に接地されている。容量素子Ｃ２の他端は、第２コイルＬ２の一端と、増幅器ＩＣ１の出力端子とに接続されている。増幅器ＩＣ１の入力端子の信号が、第１発振信号ＯＳＣ１である。硬貨が無い場合の第１発振信号ＯＳＣ１の周波数は、増幅器ＩＣ１の入出力端子間に接続されるインダクタンスと、容量素子Ｃ１，Ｃ２の容量値と、に応じて決定される。

第１コイルＬ１の他端は、切り替え部１５のスイッチＳ１に接続されている。第２コイルＬ２の他端は、切り替え部１５のスイッチＳ２に接続されている。

第２発振回路１２は、容量素子Ｃ３，Ｃ４と、増幅器ＩＣ２と、を有する。容量素子Ｃ３の一端は、切り替え部１５のスイッチＳ４と、増幅器ＩＣ２の入力端子とに接続されている。容量素子Ｃ３の他端は、容量素子Ｃ４の一端に接続されると共に接地されている。容量素子Ｃ４の他端は、切り替え部１５のスイッチＳ３と、増幅器ＩＣ２の出力端子とに接続されている。第３コイルＬ３の他端は、第４コイルＬ４の他端に接続されている。増幅器ＩＣ２の入力端子の信号が、第２発振信号ＯＳＣ２である。硬貨が無い場合の第２発振信号ＯＳＣ２の周波数は、増幅器ＩＣ２の入出力端子間に接続されるインダクタンスと、容量素子Ｃ３，Ｃ４の容量値と、に応じて決定される。

第１発振信号ＯＳＣ１は、包絡線検波回路１３と硬貨識別部１６とに供給される。包絡線検波回路１３は、第１発振信号ＯＳＣ１を包絡線検波して、第１発振信号ＯＳＣ１の電圧を出力する。

第２発振信号ＯＳＣ２は、包絡線検波回路１４と硬貨識別部１６とに供給される。包絡線検波回路１４は、第２発振信号ＯＳＣ２を包絡線検波して、第２発振信号ＯＳＣ２の電圧を出力する。

切り替え部１５は、スイッチＳ１〜Ｓ４を有し、個別接続状態と、直列接続状態と、を切り替える。個別接続状態では、第１発振回路１１は材質検出センサ４ａに接続され、第２発振回路１２は外径検出センサ４ｂに接続される。直列接続状態では、第１発振回路１１は直列接続された材質検出センサ４ａ及び外径検出センサ４ｂに接続され、第２発振回路１２は材質検出センサ４ａ又は外径検出センサ４ｂに接続されない。

硬貨識別部１６は、例えば、ＡＤ変換器及びＣＰＵ（Central Processing Unit）等を含み、第１発振信号ＯＳＣ１及び第２発振信号ＯＳＣ２の周波数を検出する。また、硬貨識別部１６は、切り替え部１５を制御する。

記憶部１７は、例えば、ＲＡＭ（Random Access Memory）や不揮発性メモリなどを含み、硬貨識別部１６から供給された第１発振信号ＯＳＣ１の電圧及び周波数と、第２発振信号ＯＳＣ２の電圧及び周波数と、を記憶する。

硬貨識別部１６は、記憶部１７に記憶された値を用いて、第１発振信号ＯＳＣ１と第２発振信号ＯＳＣ２とに基づいて硬貨の特徴量（外径及び材質）を検出し、検出された特徴量に基づいて硬貨を識別する。具体的な処理は後述する。

図４は、個別接続状態における切り替え部１５の接続を示す回路図である。図４に示すように、個別接続状態では、スイッチＳ１，Ｓ２は、第１コイルＬ１の他端と第２コイルＬ２の他端とを接続する。スイッチＳ３は、第３コイルＬ３の一端と増幅器ＩＣ２の出力端子とを接続する。スイッチＳ４は、第４コイルＬ４の一端と増幅器ＩＣ２の入力端子とを接続する。これにより、増幅器ＩＣ１の入出力端子間には第１コイルＬ１と第２コイルＬ２とが直列接続され、増幅器ＩＣ２の入出力端子間には第３コイルＬ３と第４コイルＬ４とが直列接続される。

このように、第１発振回路１１は、個別接続状態において、材質検出センサ４ａに接続されて第１発振信号ＯＳＣ１を発振する。第２発振回路１２は、個別接続状態において、外径検出センサ４ｂに接続されて第２発振信号ＯＳＣ２を発振する。

図５は、直列接続状態における切り替え部１５の接続を示す回路図である。図５に示すように、直列接続状態では、スイッチＳ１，Ｓ３は、第１コイルＬ１の他端と第３コイルＬ３の一端とを接続する。スイッチＳ２，Ｓ４は、第２コイルＬ２の他端と第４コイルＬ４の一端とを接続する。これにより、増幅器ＩＣ１の入出力端子間には、第１コイルＬ１、第３コイルＬ３、第４コイルＬ４、及び、第２コイルＬ２が直列接続される。

このように、第１発振回路１１は、直列接続状態において、直列接続された材質検出センサ４ａ及び外径検出センサ４ｂに接続されて第１発振信号ＯＳＣ１を発振する。

次に、硬貨が識別センサ４を通過する時の各センサの周波数と電圧の一例について説明する。

（個別接続状態の外径検出センサ４ｂ）
図６（ａ）は、バイメタル硬貨ＢＣＯと識別センサ４との位置関係を示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）に対応する外径検出センサ４ｂの周波数と電圧の時間変化を示す図である。外径検出センサ４ｂの周波数と電圧は、個別接続状態における第２発振信号ＯＳＣ２の周波数と電圧を表す。

図６（ｃ）は、バイメタル硬貨以外の硬貨ＣＯと識別センサ４との位置関係を示す図であり、図６（ｄ）は、図６（ｃ）に対応する外径検出センサ４ｂの周波数と電圧の時間変化を示す図である。

図６（ａ）に示すように、バイメタル硬貨ＢＣＯがポイントＰ１に位置する時、バイメタル硬貨ＢＣＯは外径検出センサ４ｂに到達していない。従って、図６（ｂ）に示すように、外径検出センサ４ｂの周波数と電圧は、硬貨が投入されていない待機状態とほぼ同じ値である。

次のポイントＰ２では、バイメタル硬貨ＢＣＯの端部は、外径検出センサ４ｂの端部に到達する。従って、外径検出センサ４ｂの周波数と電圧は、待機状態の値から低下し始める。

次のポイントＰ３では、バイメタル硬貨ＢＣＯは、外径検出センサ４ｂの全体に重なる。この時の外径検出センサ４ｂの周波数と電圧は、最小値となる。

この後、バイメタル硬貨ＢＣＯと外径検出センサ４ｂとが重なる面積は減少していき、これに伴い外径検出センサ４ｂの周波数と電圧は待機状態の値に増加していく。

図６（ｃ），（ｄ）に示すように、バイメタル硬貨以外の硬貨ＣＯがポイントＰ１ａ，Ｐ２ａ，Ｐ３ａのそれぞれに位置する時、外径検出センサ４ｂの周波数と電圧はバイメタル硬貨ＢＣＯの場合と同様の変化を示す。

（個別接続状態の材質検出センサ４ａ）
図７（ａ）は、バイメタル硬貨ＢＣＯと識別センサ４との位置関係を示す図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）に対応する材質検出センサ４ａの周波数と電圧の時間変化を示す図である。材質検出センサ４ａの周波数と電圧は、個別接続状態における第１発振信号ＯＳＣ１の周波数と電圧を表す。

図７（ｃ）は、バイメタル硬貨以外の硬貨ＣＯと識別センサ４との位置関係を示す図であり、図７（ｄ）は、図７（ｃ）に対応する材質検出センサ４ａの周波数と電圧の時間変化を示す図である。

図７（ａ）に示すように、バイメタル硬貨ＢＣＯがポイントＰ１に位置する時、バイメタル硬貨ＢＣＯは材質検出センサ４ａに到達していない。従って、図７（ｂ）に示すように、材質検出センサ４ａの周波数と電圧は、待機状態とほぼ同じ値である。

次のポイントＰ２では、バイメタル硬貨ＢＣＯのリング部ＢＣＯ１は材質検出センサ４ａの端部に到達する。これにより、待機状態の値と比較して、材質検出センサ４ａの周波数は変化し、電圧は低下する。

次のポイントＰ３では、バイメタル硬貨ＢＣＯのコア部ＢＣＯ２は、材質検出センサ４ａの端部に到達する。これにより、材質検出センサ４ａの周波数はポイントＰ２の値から変化し、電圧はポイントＰ２の値から上昇した後に低下する。即ち、電圧波形はポイントＰ３の付近にピーク（凹凸）２０を有する。

この理由は、バイメタル硬貨ＢＣＯはコア部ＢＣＯ２とリング部ＢＣＯ１とで材質が異なるため、リング部ＢＣＯ１が材質検出センサ４ａに到達した場合とコア部ＢＣＯ２が材質検出センサ４ａに到達した場合とにおいて、電磁界が影響を受ける程度が異なるためである。

次のポイントＰ４では、材質検出センサ４ａの全体がバイメタル硬貨ＢＣＯのコア部ＢＣＯ２に重なる。ポイントＰ４の前後ではバイメタル硬貨ＢＣＯと材質検出センサ４ａとが重なる面積はほぼ一定である。範囲では、材質検出センサ４ａの周波数と電圧はほぼ一定である。

この後、バイメタル硬貨ＢＣＯと材質検出センサ４ａとが重なる面積が減少すると、面積の減少に伴い材質検出センサ４ａの周波数と電圧は待機状態の値に増加していく。この時も、電圧波形はピークを有する。

一方、バイメタル硬貨以外の硬貨ＣＯがポイントＰ２ａに達すると、硬貨ＣＯの端部は、材質検出センサ４ａの端部に到達する。これにより、待機状態の値と比較して、材質検出センサ４ａの周波数は変化し、電圧は低下する。

次のポイントＰ３ａでは、材質検出センサ４ａに重なる硬貨ＣＯの面積が増加する。これにより、材質検出センサ４ａの周波数はポイントＰ２ａの値から変化し、電圧はポイントＰ２ａの値より低下する。

この後、ポイントＰ４ａの前後の硬貨ＣＯと材質検出センサ４ａとが重なる面積がほぼ一定である範囲では、材質検出センサ４ａの周波数と電圧はほぼ一定である。

この後、硬貨ＣＯと材質検出センサ４ａとが重なる面積が減少すると、面積の減少に伴い材質検出センサ４ａの周波数と電圧は待機状態の値に増加していく。

このように、バイメタル硬貨以外の硬貨ＣＯでは、材質が一種類であるため、材質検出センサ４ａの電圧波形はピークを有さない。

（直列接続状態）
図８（ａ）は、バイメタル硬貨ＢＣＯと識別センサ４との位置関係を示す図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）に対応する外径・材質検出センサの周波数と電圧の時間変化を示す図である。外径・材質検出センサとは、直列接続された外径検出センサ４ｂ及び材質検出センサ４ａを表す。外径・材質検出センサの周波数と電圧は、直列接続状態における第１発振信号ＯＳＣ１の周波数と電圧を表す。

図８（ｃ）は、バイメタル硬貨以外の硬貨ＣＯと識別センサ４との位置関係を示す図であり、図８（ｄ）は、図８（ｃ）に対応する外径・材質検出センサの周波数と電圧の時間変化を示す図である。

図８（ａ）に示すように、バイメタル硬貨ＢＣＯがポイントＰ１に位置する時、図８（ｂ）に示すように、外径・材質検出センサの周波数と電圧は、硬貨が投入されていない待機状態とほぼ同じ値である。

次のポイントＰ２では、バイメタル硬貨ＢＣＯの端部は、外径検出センサ４ｂの端部に到達する。従って、外径・材質検出センサの周波数と電圧は、待機状態の値から低下する。

次のポイントＰ３では、バイメタル硬貨ＢＣＯのコア部ＢＣＯ２は、材質検出センサ４ａの端部に到達する。これにより、外径・材質検出センサの周波数と電圧は、ポイントＰ２の値から低下する。

次のポイントＰ４では、材質検出センサ４ａの全体がバイメタル硬貨ＢＣＯのコア部ＢＣＯ２に重なる。この時の外径検出センサ４ｂの周波数と電圧は、最小値となる。

この後、バイメタル硬貨ＢＣＯと外径・材質検出センサとが重なる面積は減少していき、これに伴い外径・材質検出センサの周波数と電圧は待機状態の値に増加していく。

図８（ｃ），（ｄ）に示すように、バイメタル硬貨以外の硬貨ＣＯの位置がポイントＰ１ａからＰ２ａ、Ｐ３ａに変化すると、外径・材質検出センサの周波数は変化し、電圧は低下していく。ポイントＰ３ａとＰ４ａでは、硬貨ＣＯと外径・材質検出センサとが重なる面積は一定であるため、外径・材質検出センサの周波数と電圧は一定である。

次に、図９，１０を参照して、正偽判定及び種別判定処理を説明する。
図９は、硬貨処理装置１の正偽判定及び種別判定処理を示すフローチャートである。図９の処理は、硬貨識別部１６の制御により行われる。図１０は、データ収集期間を示す図であり、前述の図６（ｂ），（ｄ）に対応する。

まず、電源投入後などに、個別接続状態に設定する（ステップＳ１）。
次に、外径検出センサ４ｂの電圧（図１０の待機電圧Ｖｓ）を記憶部１７に格納する（ステップＳ２）。
次に、外径検出センサ４ｂの電圧を測定する（ステップＳ３）。

次に、外径検出センサ４ｂの電圧が待機電圧Ｖｓの８０％に変化していない場合（ステップＳ４；Ｎｏ）、硬貨が外径検出センサ４ｂの近くに到達していないため、ステップＳ３の処理に戻る。

外径検出センサ４ｂの電圧が待機電圧Ｖｓの８０％に変化した場合（ステップＳ４；Ｙｅｓ、図１０の時刻ｔ１）、硬貨が外径検出センサ４ｂの近くに到達しているため、外径検出センサ４ｂの電圧と周波数を記憶部１７に格納する（ステップＳ５）。この時刻ｔ１がデータ収集開始ポイントとなる。

次に、材質検出センサ４ａの電圧と周波数を記憶部１７に格納する（ステップＳ６）。
次に、直列接続状態に切り替える（ステップＳ７）。

次に、外径・材質検出センサの電圧と周波数を記憶部１７に格納する（ステップＳ８）。
次に、個別接続状態に切り替える（ステップＳ９）。

次に、外径検出センサ４ｂの電圧が待機電圧Ｖｓの８５％に戻っていない場合（ステップＳ１０；Ｎｏ）、ステップＳ５の処理に戻る。このように、切り替え部１５は、個別接続状態と直列接続状態とを交互に切り替える。

外径検出センサ４ｂの電圧が待機電圧Ｖｓの８５％に戻った場合（ステップＳ１０；Ｙｅｓ、図７の時刻ｔ２）、記憶部１７に記憶されている材質検出センサ４ａの電圧波形から、硬貨がバイメタル硬貨であるか否か判定する（ステップＳ１１）。つまり、図７の時刻ｔ２がデータ収集終了ポイントとなり、時刻ｔ１からｔ２の間がデータ収集期間となる。

本実施形態では、一例として、硬貨識別部１６は、硬貨が第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との間（材質検出センサ４ａ）を通過中の個別接続状態の第１発振信号ＯＳＣ１の電圧に応じて、硬貨がバイメタル硬貨であるか否か判定し、個別接続状態の第２発振信号ＯＳＣ２と、直列接続状態の第１発振信号ＯＳＣ１との何れかを選択する。即ち、前述の材質検出センサ４ａの電圧波形の違い（図７（ｂ），（ｄ））を利用して、硬貨がバイメタル硬貨であるか否か判定する。

具体的には、硬貨識別部１６は、硬貨が第１コイルＬ１と第２コイルＬ２との間を通過中の予め定められた判定期間において第１発振信号ＯＳＣ１の電圧波形にピークを有する時、バイメタル硬貨であると判定し、個別接続状態の第２発振信号ＯＳＣ２を選択する。

また、硬貨識別部１６は、上記判定期間において第１発振信号ＯＳＣ１の電圧波形にピークを有さない時、バイメタル硬貨以外の硬貨であると判定し、直列接続状態の第１発振信号ＯＳＣ１を選択する。

判定期間は、例えば、図７（ｂ）のポイントＰ１からポイントＰ３の期間、及び、これに対応する図７（ｄ）の期間である。

バイメタル硬貨である場合（ステップＳ１１；Ｙｅｓ）、記憶部１７に記憶されている外径検出センサ４ｂの周波数（選択された第２発振信号ＯＳＣ２）を用いて外径を検出し、外径に基づいて硬貨を識別する（ステップＳ１２）。例えば、周波数の最小値と周波数判別しきい値とを比較し、比較結果に応じて外径を検出してもよい。

次に、記憶部１７に記憶されている外径検出センサ４ｂの電圧と、材質検出センサ４ａの周波数及び電圧と、外径・材質検出センサの電圧と、を用いて材質を検出し、材質に基づいて硬貨を識別する（ステップＳ１３）。例えば、電圧の最小値と電圧判別しきい値とを比較し、周波数の最小値と周波数判別しきい値とを比較し、これらの比較結果に応じて材質を検出してもよい。電圧判別しきい値と周波数判別しきい値は、記憶部１７に予め記憶されている。

なお、ステップＳ１３において、外径検出センサ４ｂの電圧と、材質検出センサ４ａの周波数と、材質検出センサ４ａの電圧と、外径・材質検出センサの電圧との少なくとも何れかを用いて材質を検出してもよい。

一方、バイメタル硬貨ではない場合（ステップＳ１１；Ｎｏ）、記憶部１７に記憶されている外径・材質検出センサの周波数（選択された第１発振信号ＯＳＣ１）を用いて外径を検出し、外径に基づいて硬貨を識別する（ステップＳ１４）。例えば、周波数の最小値と判別しきい値とを比較し、比較結果に応じて外径を検出してもよい。

次に、記憶部１７に記憶されている外径検出センサ４ｂの電圧と、材質検出センサ４ａの周波数及び電圧と、外径・材質検出センサの電圧と、を用いて材質を検出し、材質に基づいて硬貨を識別する（ステップＳ１５）。例えば、電圧の最小値と電圧判別しきい値とを比較し、周波数の最小値と周波数判別しきい値とを比較し、これらの比較結果に応じて材質を検出してもよい。

なお、ステップＳ１５において、外径検出センサ４ｂの電圧と、材質検出センサ４ａの周波数と、材質検出センサ４ａの電圧と、外径・材質検出センサの電圧と、の少なくとも何れかを用いて材質を検出してもよい。

このように、硬貨識別部１６は、個別接続状態の第２発振信号ＯＳＣ２、又は、直列接続状態の第１発振信号ＯＳＣ１を用いて硬貨の外径を検出する。

また、硬貨識別部１６は、個別接続状態の第１発振信号ＯＳＣ１と、個別接続状態の第２発振信号ＯＳＣ２と、直列接続状態の第１発振信号ＯＳＣ１と、の少なくとも何れかを用いて硬貨の材質を検出する。

図１１は、一実施形態に係るバイメタル硬貨以外の硬貨の外径と直列接続状態において硬貨識別部１６によって検出される周波数との関係を示す図である。直列接続状態では外径によらず硬貨の全体に電磁界が及ぶため、図１１に示すように、外径の大きさに比例して硬貨識別部１６によって検出される周波数が低くなる。従って、小型の硬貨であっても高精度に外径を検出できる。

図１２は、一実施形態に係るクラッド構造の硬貨の周波数と電圧との関係を示す図である。個別接続状態での材質検出センサ４ａの周波数をＦｏｒｇとし、直列接続状態での周波数をＦｌｏｗとする。直列接続状態のインダクタンスは、材質検出センサ４ａのインダクタンスより大きくなるため、硬貨が存在していない状態では、周波数Ｆｌｏｗは周波数Ｆｏｒｇより低い。

このように２つの周波数Ｆｏｒｇ，Ｆｌｏｗを用いることで、２つの表皮深さで材質を検出できる。従って、バイメタル硬貨以外の多層材で構成されるメッキ硬貨又はクラッド硬貨などの硬貨に対して、層毎に材質を検出できる。よって、材質の検出精度を向上できる。

図１２の例では、芯材と、芯材を覆う表層材とを有するクラッド構造のテスト硬貨の材質を検出している。周波数Ｆｏｒｇの場合には、電磁界は主に表層材の影響を受けるため、表層材を検出できる。周波数Ｆｌｏｗの場合には、電磁界は主に芯材の影響を受けるため、芯材を検出できる。この例では、硬貨の影響によって周波数Ｆｌｏｗは周波数Ｆｏｒｇとほぼ等しくなっている。

図示するように、個別接続状態の周波数Ｆｏｒｇの場合には電圧が高くなり、直列接続状態の周波数Ｆｌｏｗの場合には電圧が低くなる。このように、２つの接続状態において互いに異なる電圧が得られるので、硬貨は互いに異なる材質の芯材と表層材とを有することを検出できる。

図示は省略するが、前述のように外径検出センサ４ｂの電圧と、材質検出センサ４ａの周波数及び電圧と、外径・材質検出センサの電圧と、を用いることで、３つの周波数によって多層材の層毎の材質をより高精度に検出できる。

このように、本実施形態によれば、材質検出センサ４ａと、材質検出センサ４ａを囲うリング状の外径検出センサ４ｂとを設け、検査対象の硬貨が通過する際に材質検出センサ４ａの電圧波形がピークを有するか否かで、硬貨がバイメタル硬貨であるか否か判定している。

そして、バイメタル硬貨以外の硬貨と判定された場合、材質検出センサ４ａと外径検出センサ４ｂとが直列接続された外径・材質検出センサの周波数を用いて外径を検出するようにしている。これにより、小さい外径の硬貨であっても、材質検出センサ４ａと外径検出センサ４ｂから硬貨の全面に電磁界が及ぶようになる。よって、外径によらず外径と周波数とが比例するので、高精度に外径を検出できる。

一方、バイメタル硬貨と判定された場合、リング状の外径検出センサ４ｂの周波数を用いて外径を検出するので、バイメタル硬貨の外周のリング部を反映して、外径を高精度に検出できる。

従って、複数種類の硬貨の外径の検出精度を向上できる。

また、硬貨の種類によらず、外径検出センサ４ｂの電圧と、材質検出センサ４ａの周波数及び電圧と、外径・材質検出センサの電圧と、を用いて材質を検出するようにしている。

これにより、３種類の周波数を用いることができるので、得られる情報が増える。つまり、周波数に応じて電磁界の到達する深さが異なるため、多層材で構成されるクラッド硬貨又はメッキ硬貨の場合であっても、周波数に応じて表面の材質と内部の材質とを区別して検出できる。

従って、複数種類の硬貨の材質の検出精度も向上できる。

なお、第１コイルＬ１から第４コイルＬ４は、フェライト材などのコアに導線を巻回して形成されたものでもよい。

また、個別接続状態と直列接続状態とを交互に切り替えて電圧及び周波数を記憶しておき、データ収集期間が終了した後でバイメタル硬貨であるか否か判定する一例について説明したが、これに限らない。例えば、図７（ｂ）のポイントＰ３とほぼ同じタイミングにてバイメタル硬貨であるか否か判定し、その後、判定結果に応じて個別接続状態と直列接続状態の何れか一方に固定して、得られた電圧や周波数を用いて外径及び材質を判定してもよい。

以上、本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

１ 硬貨処理装置
２ 投入口
３ 硬貨通路
４ 識別センサ
４ａ 材質検出センサ
４ｂ 外径検出センサ
Ｌ１ 第１コイル
Ｌ２ 第２コイル
Ｌ３ 第３コイル
Ｌ４ 第４コイル
１１ 第１発振回路
１２ 第２発振回路
１３，１４ 包絡線検波回路
１５ 切り替え部
１６ 硬貨識別部
１７ 記憶部

Claims (7)

1. 投入された硬貨が通過する硬貨通路と、
   前記硬貨通路を挟んで向かい合う第１コイルと第２コイルとを有する材質検出センサと、
   前記第１コイルを囲うリング状の第３コイルと、前記第２コイルを囲うリング状の第４コイルと、を有し、前記第３コイルと前記第４コイルとは前記硬貨通路を挟んで向かい合う、外径検出センサと、
   個別接続状態において、前記材質検出センサに接続されて第１発振信号を発振し、直列接続状態において、直列接続された前記材質検出センサ及び前記外径検出センサに接続されて前記第１発振信号を発振する第１発振回路と、
   前記個別接続状態において、前記外径検出センサに接続されて第２発振信号を発振する第２発振回路と、
   前記個別接続状態と前記直列接続状態とを切り替える切り替え部と、
   前記個別接続状態の前記第２発振信号、又は、前記直列接続状態の前記第１発振信号を用いて前記硬貨の外径を検出し、前記外径に基づいて前記硬貨を識別する硬貨識別部と、
   を備えることを特徴とする硬貨処理装置。
2. 前記硬貨識別部は、前記硬貨が前記第１コイルと前記第２コイルとの間を通過中の前記個別接続状態の前記第１発振信号に応じて、前記個別接続状態の前記第２発振信号と、前記直列接続状態の前記第１発振信号との何れかを選択し、選択された前記第１発振信号又は前記第２発振信号を用いて、前記硬貨の前記外径を検出する、ことを特徴とする請求項１に記載の硬貨処理装置。
3. 前記硬貨識別部は、前記硬貨が前記第１コイルと前記第２コイルとの間を通過中の予め定められた判定期間において前記第１発振信号の電圧波形にピークを有する時、前記個別接続状態の前記第２発振信号を選択し、前記判定期間において前記第１発振信号の電圧波形にピークを有さない時、前記直列接続状態の前記第１発振信号を選択する、ことを特徴とする請求項２に記載の硬貨処理装置。
4. 前記硬貨識別部は、前記個別接続状態の前記第１発振信号を用いて前記硬貨の材質を検出し、前記材質及び前記外径に基づいて前記硬貨を識別する、ことを特徴とする請求項１から請求項３の何れかに記載の硬貨処理装置。
5. 前記硬貨識別部は、前記個別接続状態の前記第１発振信号と、前記直列接続状態の前記第１発振信号と、を用いて前記硬貨の前記材質を検出する、ことを特徴とする請求項４に記載の硬貨処理装置。
6. 前記第１発振信号の電圧及び周波数と、前記第２発振信号の電圧及び周波数と、を記憶する記憶部を備え、
   前記切り替え部は、前記個別接続状態と前記直列接続状態とを交互に切り替え、
   前記硬貨識別部は、前記記憶部に記憶された値を用いて前記硬貨を識別する、ことを特徴とする請求項１から請求項５の何れかに記載の硬貨処理装置。
7. 前記第１コイルと前記第３コイルは、第１基板上に平面状に設けられたスパイラルコイルであり、
   前記第２コイルと前記第４コイルは、第２基板上に平面状に設けられたスパイラルコイルである、ことを特徴とする請求項１から請求項６の何れかに記載の硬貨処理装置。

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