JPH10153584A

JPH10153584A - 超音波たばこ充填密度測定装置

Info

Publication number: JPH10153584A
Application number: JP8329174A
Authority: JP
Inventors: Koji Toda; 耕司戸田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1996-11-25
Publication date: 1998-06-09

Abstract

(57)【要約】【課題】空中超音波を利用することにより、たばこの
葉の詰まり具合いを測定すること。【解決手段】空中超音波トランスデューサＴ_Sに電気
信号を入力すると、空中超音波トランスデューサＴ_Sの
碗の中心部から空中超音波トランスデューサＲ_Sの碗の
中心部に向かって空中超音波が発射され、その空中超音
波は空中超音波トランスデューサＲ_Sによって受信さ
れ、電気信号として出力される。空中超音波トランスデ
ューサＴ_SとＲ_Sとの間に備えられた密度測定室１に順次
送られて来るたばこの中を空中超音波が通過すると、そ
の空中超音波が減衰することから、出力電気信号が減衰
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【発明の属する技術分野】本発明は空中超音波を利用す
ることによりたばこの葉の詰まり具合い（たばこ充填密
度）を測定する超音波たばこ充填密度測定装置に関す
る。

【従来の技術】たばこを生産する場合、どの個体でもた
ばこの葉が均一に詰まっていることと、個体間に差を生
じないことが要求される。従来は、たばこに対する放射
線の透過量を測定することにより、たばこ充填密度を求
める方法が広く用いられてきた。従って、装置が大型で
あるばかりでなく、放射線の扱いなどに熟練した技術を
要するとともに、装置の維持管理などの安全面での問題
点を抱えていた。

【発明が解決しようとする課題】従来のたばこ充填密度
の測定方法では安全面などで問題が多かった。本発明の
目的は、小型軽量、低電圧駆動、低消費電力動作で、た
ばこ充填密度を安全、迅速、簡単、しかも高感度で測定
できる超音波たばこ充填密度測定装置を提供することに
ある。

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の超音波
たばこ充填密度測定装置は、基準用超音波デバイスと、
試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスお
よび前記試料用超音波デバイスのうち少なくとも前記試
料用超音波デバイスに備えられた密度測定室とを備えて
成る超音波たばこ充填密度測定装置であって、前記基準
用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トラン
スデューサＴ₀と、該空中超音波トランスデューサＴ₀に
対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデューサ
Ｒ₀とから成り、前記試料用超音波デバイスは少なくと
も１つの空中超音波トランスデューサＴ_Sと、該空中超
音波トランスデューサＴ_Sに対向する少なくとも１つの
空中超音波トランスデューサＲ_Sとから成り、前記空中
超音波トランスデューサＴ₀およびＴ_Sは電気信号を入力
されることにより、前記空中超音波トランスデューサＲ
₀およびＲ_Sそれぞれに向けて空中超音波を発射し、前記
空中超音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sは、前記空中
超音波トランスデューサＴ₀およびＴ_Sそれぞれから発射
された空中超音波を受信し、前記密度測定室は前記空中
超音波トランスデューサＴ_SとＲ_Sとの間の超音波伝搬路
に備えられており、前記密度測定室におけるたばこの充
填密度を前記空中超音波トランスデューサＲ₀およびＲ_S
それぞれから出力される電気信号のレベル差から検出す
る。請求項２に記載の超音波たばこ充填密度測定装置
は、前記空中超音波トランスデューサＲ₀の出力端と、
前記空中超音波トランスデューサＴ₀およびＴ_Sそれぞれ
の入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記
増幅器が前記空中超音波トランスデューサＴ₀とＲ₀との
間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する。
請求項３に記載の超音波たばこ充填密度測定装置は、基
準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、前記
基準用超音波デバイスおよび前記試料用超音波デバイス
のうち少なくとも前記試料用超音波デバイスに備えられ
た密度測定室とを備えて成る超音波たばこ充填密度測定
装置であって、前記基準用超音波デバイスは３つの空中
超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、１つ
の空中超音波トランスデューサＲ₀で成り、前記３つの
空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃は、
それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配
置され、前記試料用超音波デバイスは３つの空中超音波
トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3と、１つの空中
超音波トランスデューサＲ_Sで成り、前記３つの空中超
音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3は、それら
の重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置さ
れ、前記空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂および
Ｔ₀₃は電気信号を入力されることにより、前記空中超音
波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃の重心が形成
する前記正三角形の中心から前記空中超音波トランスデ
ューサＲ₀に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発
射し、前記空中超音波トランスデューサＲ₀は前記空中
超音波を受信し、前記空中超音波トランスデューサ
Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3は電気信号を入力されることによ
り、前記空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2および
Ｔ_S3の重心が形成する前記正三角形の中心から前記空中
超音波トランスデューサＲ_Sに向けて鋭い指向性を有す
る空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデュー
サＲ_Sは前記空中超音波を受信し、前記密度測定室は、
前記空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3
と前記空中超音波トランスデューサＲ_Sとの間の超音波
伝搬路において、前記空中超音波トランスデューサ
Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3によって発射された前記空中超音
波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置され、
前記密度測定室におけるたばこの充填密度を前記空中超
音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sそれぞれから出力さ
れる電気信号のレベル差から検出する。請求項４に記載
の超音波たばこ充填密度測定装置は、前記空中超音波ト
ランスデューサＲ₀の出力端と、前記空中超音波トラン
スデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3そ
れぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けら
れ、前記増幅器が前記空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、前記空中超音波トランスデュ
ーサＲ₀との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器
を構成する。請求項５に記載の超音波たばこ充填密度測
定装置は、前記たばこの充填密度を、前記空中超音波ト
ランスデューサＲ₀およびＲ_Sそれぞれから出力される前
記電気信号の位相差から検出する。請求項６に記載の超
音波たばこ充填密度測定装置は、基準用超音波デバイス
と、試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイ
スおよび前記試料用超音波デバイスのうち少なくとも前
記試料用超音波デバイスに備えられた密度測定室とを備
えて成る超音波たばこ充填密度測定装置であって、前記
基準用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音波ト
ランスデューサＴ₀₁およびＴ₀₂と、少なくとも２つの空
中超音波トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂とで成り、前
記２つの空中超音波トランスデューサＴ₀₁およびＴ₀₂の
重心を結ぶ直線と、前記２つの空中超音波トランスデュ
ーサＲ₀₁およびＲ₀₂の重心を結ぶ直線とは互いに垂直
で、前記試料用超音波デバイスは少なくとも２つの空中
超音波トランスデューサＴ_S1およびＴ_S2と、少なくとも
２つの空中超音波トランスデューサＲ_S1およびＲ_S2とで
成り、前記２つの空中超音波トランスデューサＴ_S1およ
びＴ_S2の重心を結ぶ直線と、前記２つの空中超音波トラ
ンスデューサＲ_S1およびＲ_S2の重心を結ぶ直線とは互い
に垂直で、前記空中超音波トランスデューサＴ₀₁および
Ｔ₀₂は電気信号を入力されることにより、前記空中超音
波トランスデューサＴ₀₁およびＴ₀₂の重心が形成する前
記直線の中心から前記空中超音波トランスデューサＲ₀₁
およびＲ₀₂の重心が形成する前記直線の中心に向けて鋭
い指向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波
トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂は前記空中超音波を受
信し、前記空中超音波トランスデューサＴ_S1およびＴ_S2
は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波ト
ランスデューサＴ_S1およびＴ_S2の重心が形成する前記直
線の中心から前記空中超音波トランスデューサＲ_S1およ
びＲ_S2の重心が形成する前記直線の中心に向けて鋭い指
向性を有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トラ
ンスデューサＲ_S1およびＲ_S2は前記空中超音波を受信
し、前記密度測定室は、前記空中超音波トランスデュー
サＴ_S1およびＴ_S2と、前記空中超音波トランスデューサ
Ｒ_S1およびＲ_S2との間の超音波伝搬路において、前記空
中超音波トランスデューサＴ_S1およびＴ_S2によって発射
された前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強
い部分に配置され、前記密度測定室におけるたばこの充
填密度を前記空中超音波トランスデューサＲ₀₁およびＲ
₀₂を結ぶ接続点から出力される電気信号と、前記空中超
音波トランスデューサＲ_S1およびＲ_S2を結ぶ接続点から
出力される電気信号とのレベル差から検出する。請求項
７に記載の超音波たばこ充填密度測定装置は、前記空中
超音波トランスデューサＲ₀₁の出力端と、前記空中超音
波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ_S1およびＴ_S2それぞ
れの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前
記増幅器が前記空中超音波トランスデューサＴ₀₁および
Ｔ₀₂と、前記空中超音波トランスデューサＲ₀₁およびＲ
₀₂との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成
する。請求項８に記載の超音波たばこ充填密度測定装置
は、前記たばこの充填密度を、前記空中超音波トランス
デューサＲ₀₁およびＲ₀₂を結ぶ前記接続点から出力され
る前記電気信号と、前記空中超音波トランスデューサＲ
_S1およびＲ_S2を結ぶ前記接続点から出力される前記電気
信号との位相差から検出する。請求項９に記載の超音波
たばこ充填密度測定装置は、基準用超音波デバイスと、
試料用超音波デバイスと、前記基準用超音波デバイスに
備えられた基準用密度測定室と、前記試料用超音波デバ
イスに備えられた試料用密度測定室とを備えて成る超音
波たばこ充填密度測定装置であって、前記基準用超音波
デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデュー
サＴ₀と、該空中超音波トランスデューサＴ₀に対向する
少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲ₀とか
ら成り、前記試料用超音波デバイスは少なくとも１つの
空中超音波トランスデューサＴ_Sと、該空中超音波トラ
ンスデューサＴ_Sに対向する少なくとも１つの空中超音
波トランスデューサＲ_Sとから成り、前記基準用密度測
定室および前記試料用密度測定室はそれぞれ凹面部分を
有する容器で成り、前記空中超音波トランスデューサＴ
₀およびＴ_Sは、電気信号を入力されることにより前記基
準用密度測定室の前記凹面部分および前記試料用密度測
定室の前記凹面部分に向けて空中超音波を発射し、前記
空中超音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sは、前記空中
超音波トランスデューサＴ₀およびＴ_Sそれぞれから発射
され、前記基準用密度測定室の前記凹面部分および前記
試料用密度測定室の前記凹面部分それぞれで反射された
空中超音波を受信し、前記試料用密度測定室におけるた
ばこの充填密度を前記空中超音波トランスデューサＲ₀
およびＲ_Sそれぞれから出力される電気信号のレベル差
から検出する。請求項１０に記載の超音波たばこ充填密
度測定装置は、前記空中超音波トランスデューサＲ₀の
出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ₀および
Ｔ_Sそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設
けられ、前記増幅器が前記空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀とＲ₀との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器
を構成する。請求項１１に記載の超音波たばこ充填密度
測定装置は、前記たばこの充填密度を、前記空中超音波
トランスデューサＲ₀およびＲ_Sそれぞれから出力される
前記電気信号の位相差から検出する。

【発明の実施の形態】本発明の超音波たばこ充填密度測
定装置の第１の構造は基準用超音波デバイスと、試料用
超音波デバイスと、基準用超音波デバイスおよび試料用
超音波デバイスのうち少なくとも試料用超音波デバイス
に備えられた密度測定室とを備えて成る。基準用超音波
デバイスは少なくとも１つの空中超音波トランスデュー
サＴ₀と、その空中超音波トランスデューサＴ₀に対向す
る少なくとも１つの空中超音波トランスデューサＲ₀か
ら成り、試料用超音波デバイスは少なくとも１つの空中
超音波トランスデューサＴ_Sと、その空中超音波トラン
スデューサＴ_Sに対向する少なくとも１つの空中超音波
トランスデューサＲ_Sから成る。本発明の超音波たばこ
充填密度測定装置では、入力用および出力用の空中超音
波トランスデューサの数はそれぞれ１つずつに限られて
いるわけではない。本発明の超音波たばこ充填密度測定
装置の第１の構造の空中超音波トランスデューサＴ₀お
よびＴ_Sに電気信号を入力することにより、空中超音波
トランスデューサＲ₀およびＲ_Sそれぞれに向けて空中超
音波を発射することができる。空中超音波トランスデュ
ーサＲ₀およびＲ_Sは、空中超音波トランスデューサＴ₀
およびＴ_Sそれぞれから発射された空中超音波を受信す
ることができる。このとき、空中超音波トランスデュー
サＲ₀の出力端と、空中超音波トランスデューサＴ₀およ
びＴ_Sそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器を
設けることにより、空中超音波トランスデューサＴ₀と
Ｒ₀との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構
成することができる。このような発振器が構成されるこ
とにより、回路構成が簡略化され、装置の小型軽量化が
促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能と
なる。密度測定室は空中超音波トランスデューサＴ_Sと
Ｒ_Sとの間の超音波伝搬路に備えられている。本発明の
超音波たばこ充填密度測定装置の駆動時、密度測定室に
は順次たばこが送られて来る。そのたばこに空中超音波
が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ₀およ
びＲ_Sそれぞれから出力される電気信号にレベル差が現
れる。この出力電気信号のレベル差から、たばこ充填密
度を検出することができる。また、出力電気信号のレベ
ル差を位相差として検出することも可能であることか
ら、出力電気信号の位相差からたばこ充填密度を検出す
ることも可能である。本発明の超音波たばこ充填密度測
定装置の第２の構造は基準用超音波デバイスと、試料用
超音波デバイスと、基準用超音波デバイスおよび試料用
超音波デバイスのうち少なくとも試料用超音波デバイス
に備えられた密度測定室とを備えて成る。基準用超音波
デバイスは３つの空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ
₀₂およびＴ₀₃と、１つの空中超音波トランスデューサＲ
₀から成り、試料用超音波デバイスは３つの空中超音波
トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3と、１つの空中
超音波トランスデューサＲ_Sから成る。３つの空中超音
波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃は、それらの
重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、
３つの空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ
_S3は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するよ
うに配置されている。本発明の超音波たばこ充填密度測
定装置の第２の構造の空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃に電気信号を入力することによ
り、空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃
の重心が形成する正三角形の中心から空中超音波トラン
スデューサＲ₀に向かって鋭い指向性を有する空中超音
波を発射することができる。空中超音波トランスデュー
サＲ₀はその空中超音波を受信することができる。同様
にして、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2および
Ｔ_S3に電気信号を入力することにより、空中超音波トラ
ンスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3の重心が形成する正
三角形の中心から空中超音波トランスデューサＲ_Sに向
かって鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超
音波トランスデューサＲ_Sはその空中超音波を受信す
る。このとき、空中超音波トランスデューサＲ₀の出力
端と、空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，
Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3それぞれの入力端を結ぶ接続点と
の間に増幅器を設けることにより、空中超音波トランス
デューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、空中超音波トランス
デューサＲ₀との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発
振器を構成することができる。密度測定室は、空中超音
波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3と空中超音波
トランスデューサＲ_Sとの間の超音波伝搬路において、
空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3によ
って発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最
も強い部分に配置される。密度測定室に順次送られて来
るたばこに空中超音波が発射されると、空中超音波トラ
ンスデューサＲ₀およびＲ_Sそれぞれから出力される電気
信号にレベル差が現れる。この出力電気信号のレベル差
から、たばこ充填密度を検出することができる。また、
出力電気信号の位相差からたばこ充填密度を検出するこ
とも可能である。本発明の超音波たばこ充填密度測定装
置の第２の構造では、３つの入力用空中超音波トランス
デューサを使用することにより、密度測定室の中のたば
こに指向性の鋭い空中超音波を発射することができるの
で、１つの入力用空中超音波トランスデューサを使用す
る場合に比べ、低電圧で高感度化することができる。本
発明の超音波たばこ充填密度測定装置の第３の構造は基
準用超音波デバイスと、試料用超音波デバイスと、基準
用超音波デバイスおよび試料用超音波デバイスのうち少
なくとも試料用超音波デバイスに備えられた密度測定室
とを備えて成る。基準用超音波デバイスは少なくとも２
つの空中超音波トランスデューサＴ₀₁およびＴ₀₂と、少
なくとも２つの空中超音波トランスデューサＲ₀₁および
Ｒ₀₂とで成り、試料用超音波デバイスは少なくとも２つ
の空中超音波トランスデューサＴ_S1およびＴ_S2と、少な
くとも２つの空中超音波トランスデューサＲ_S1およびＲ
_S2とで成る。２つの空中超音波トランスデューサＴ₀₁お
よびＴ₀₂の重心を結ぶ直線と、２つの空中超音波トラン
スデューサＲ₀₁およびＲ₀₂の重心を結ぶ直線とは互いに
垂直になるように配置され、２つの空中超音波トランス
デューサＴ_S1およびＴ_S2の重心を結ぶ直線と、２つの空
中超音波トランスデューサＲ_S1およびＲ_S2の重心を結ぶ
直線とは互いに垂直になるように配置されている。本発
明の超音波たばこ充填密度測定装置の第３の構造の空中
超音波トランスデューサＴ₀₁およびＴ₀₂に電気信号を入
力することにより、空中超音波トランスデューサＴ₀₁お
よびＴ₀₂の重心を結ぶ直線の中心から空中超音波トラン
スデューサＲ₀₁およびＲ₀₂の重心を結ぶ直線の中心に向
けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射することがで
きる。空中超音波トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂はそ
の空中超音波を受信することができる。このとき、空中
超音波トランスデューサＴ₀₁およびＴ₀₂は、空中超音波
トランスデューサＴ₀₁およびＴ₀₂それぞれの重心と、空
中超音波トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂の重心を結ぶ
直線の中心点とによって形成される面に対して鋭い指向
性を有する空中超音波を発射する機能を有し、空中超音
波トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂は、空中超音波トラ
ンスデューサＴ₀₁およびＴ₀₂の重心を結ぶ直線の中心点
と、空中超音波トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂それぞ
れの重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を
有する空中超音波を受信する機能を有する。同様にし
て、空中超音波トランスデューサＴ _S1およびＴ_S2に電気
信号を入力することにより、空中超音波トランスデュー
サＴ_S1およびＴ_S2の重心を結ぶ直線の中心から空中超音
波トランスデューサＲ_S1およびＲ_S2の重心を結ぶ直線の
中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射さ
れ、空中超音波トランスデューサＲ_S1およびＲ_S2によっ
てその空中超音波が受信される。このとき、空中超音波
トランスデューサＴ_S1およびＴ_S2は、空中超音波トラン
スデューサＴ_S1およびＴ_S2それぞれの重心と、空中超音
波トランスデューサＲ_S1およびＲ_S2の重心を結ぶ直線の
中心点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有
する空中超音波を発射する機能を有し、空中超音波トラ
ンスデューサＲ_S1およびＲ_S2は、空中超音波トランスデ
ューサＴ_S1およびＴ_S2の重心を結ぶ直線の中心点と、空
中超音波トランスデューサＲ_S1およびＲ_S3それぞれの重
心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有する
空中超音波を受信する機能を有する。このとき、空中超
音波トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂を結ぶ接続点と、
空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ_S1およびＴ
_S2それぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器を設け
ることにより、空中超音波トランスデューサＴ₀₁および
Ｔ₀₂と、空中超音波トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂と
の間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する
ことができる。密度測定室は、空中超音波トランスデュ
ーサＴ_S1およびＴ_S2と、空中超音波トランスデューサＲ
_S1およびＲ_S2との間の超音波伝搬路において、空中超音
波トランスデューサＴ_S1およびＴ_S2によって発射された
空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配
置される。密度測定室に順次送られて来るたばこに空中
超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ
₀₁およびＲ₀₂を結ぶ接続点から出力される電気信号と、
空中超音波トランスデューサＲ_S1およびＲ_S2を結ぶ接続
点から出力される電気信号との間にレベル差が現れる。
この出力電気信号のレベル差から、たばこ充填密度を検
出することができる。また、出力電気信号の位相差か
ら、たばこ充填密度を検出することも可能である。本発
明の超音波たばこ充填密度測定装置の第３の構造では、
少なくとも２つの入力用空中超音波トランスデューサお
よび少なくとも２つの出力用空中超音波トランスデュー
サを使用することにより、密度測定室の中のたばこに指
向性の鋭い空中超音波を発射することができるだけでな
く、出力用空中超音波トランスデューサにおいて指向性
の鋭い空中超音波を受信することができるので、１つの
入力用空中超音波トランスデューサおよび１つの出力用
空中超音波トランスデューサを使用する場合に比べ、低
電圧で高感度化することができる。たばこが密度測定室
に送られて来る際、たばこがその長さ方向に沿って順次
送られてくるような構造を採用することにより、たばこ
に発射される空中超音波の指向軸の方向がたばこの長さ
方向とほぼ垂直になる。従って、たばこには一方の先端
からもう一方の先端まで空中超音波がまんべんなく発射
されるので、たばこの個体内における充填密度の変化が
時間の経過とともに測定できるだけでなく、たばこの個
体間の充填密度の相違も測定できる。本発明の超音波た
ばこ充填密度測定装置の第１、第２および第３の構造に
おいて、たばこに発射される空中超音波の指向軸の方向
がたばこの長さ方向に対しほぼ垂直である場合よりも、
たばこの長さ方向に対し垂直でない場合、つまり、たば
この長さ方向に対して空中超音波が斜めの方向から入射
される場合の方がたばこの中における空中超音波の伝搬
路長が長くなる。従って、入力用および出力用空中超音
波トランスデューサの間で、１本のたばこにおける伝搬
路長ができるだけ長くなるような位置にたばこを配置す
ることにより、測定精度が向上する。本発明の超音波た
ばこ充填密度測定装置の第４の構造は基準用超音波デバ
イスと、試料用超音波デバイスと、基準用超音波デバイ
スに備えられた基準用密度測定室と、試料用超音波デバ
イスに備えられた試料用密度測定室とを備えて成る。基
準用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音波トラ
ンスデューサＴ₀と、その空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀に対向する少なくとも１つの空中超音波トランスデ
ューサＲ₀から成り、試料用超音波デバイスは少なくと
も１つの空中超音波トランスデューサＴ_Sと、その空中
超音波トランスデューサＴ_Sに対向する少なくとも１つ
の空中超音波トランスデューサＲ_Sから成る。基準用密
度測定室および試料用密度測定室は同様な構造および同
様な材質で成り、それぞれ凹面部分を有する容器で成
る。本発明の超音波たばこ充填密度測定装置では、入力
用および出力用の空中超音波トランスデューサの数はそ
れぞれ１つずつに限られているわけではない。本発明の
超音波たばこ充填密度測定装置の第４の構造の空中超音
波トランスデューサＴ₀およびＴ_Sに電気信号を入力する
ことにより、基準用密度測定室の凹面部分および試料用
密度測定室の凹面部分それぞれに向けて空中超音波を発
射することができる。空中超音波トランスデューサＲ₀
およびＲ_Sは、基準用密度測定室の凹面部分および試料
用密度測定室の凹面部分それぞれで反射された空中超音
波を受信することができる。このとき、空中超音波トラ
ンスデューサＲ₀の出力端と、空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀およびＴ_Sそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間
に増幅器を設けることにより、空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀とＲ₀との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発
振器を構成することができる。基準用密度測定室は空中
超音波トランスデューサＴ₀とＲ₀との間の超音波伝搬路
に備えられ、試料用密度測定室は空中超音波トランスデ
ューサＴ_SとＲ_Sとの間の超音波伝搬路に備えられてい
る。試料用密度測定室に順次送られて来るたばこに空中
超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサＲ
₀およびＲ_Sそれぞれから出力される電気信号にレベル差
が現れる。この出力電気信号のレベル差から、たばこ充
填密度を検出することができる。また、出力電気信号の
位相差からたばこ充填密度を検出することも可能であ
る。本発明の超音波たばこ充填密度測定装置の第４の構
造において、基準用超音波デバイスが３つの空中超音波
トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、１つの空中
超音波トランスデューサＲ₀で成り、試料用超音波デバ
イスが３つの空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2お
よびＴ_S3と、１つの空中超音波トランスデューサＲ_Sで
成る構造が考えられる。３つの空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀₁，Ｔ₀ ₂およびＴ₀₃は、それらの重心を結ぶ直線
が正三角形を形成するように配置され、３つの空中超音
波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3は、それらの
重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され
る。このような構造では、空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃に電気信号を入力することによ
り、空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃
の重心が形成する正三角形の中心から基準用密度測定室
の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発
射することができる。空中超音波トランスデューサＲ₀
は基準用密度測定室の凹面部分で反射された空中超音波
を受信することができる。同様にして、空中超音波トラ
ンスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3に電気信号を入力す
ることにより、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2
およびＴ_S3の重心が形成する正三角形の中心から試料用
密度測定室の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中
超音波を発射することができる。空中超音波トランスデ
ューサＲ_Sは試料用密度測定室の凹面部分で反射された
空中超音波を受信することができる。基準用密度測定室
は、空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃
と空中超音波トランスデューサＲ₀との間の超音波伝搬
路において、空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀ ₂お
よびＴ₀₃によって発射された空中超音波の指向性が最も
鋭く強度が最も強い部分に配置され、試料用密度測定室
は、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3
と空中超音波トランスデューサＲ_Sとの間の超音波伝搬
路において、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2お
よびＴ_S3によって発射された空中超音波の指向性が最も
鋭く強度が最も強い部分に配置される。試料用密度測定
室に順次送られて来るたばこに空中超音波が発射される
と、空中超音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sそれぞれ
から出力される電気信号にレベル差が現れる。この出力
電気信号のレベル差から、たばこ充填密度を検出するこ
とができる。また、出力電気信号の位相差からたばこ充
填密度を検出することも可能である。さらに、３つの入
力用空中超音波トランスデューサを使用することによ
り、基準用および試料用密度測定室に向けて指向性の鋭
い空中超音波を発射することができるので、１つの入力
用空中超音波トランスデューサを使用する場合に比べ、
低電圧で高感度化することができる。３つの入力用空中
超音波トランスデューサを使用するのと同時に、３つの
出力用空中超音波トランスデューサを使用し、それらの
重心を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置するこ
とにより、指向性の鋭い空中超音波を受信することが可
能となるので、さらに高感度化することができる。本発
明の超音波たばこ充填密度測定装置の第４の構造におい
て、基準用超音波デバイスが少なくとも２つの空中超音
波トランスデューサＴ₀₁およびＴ₀₂と、少なくとも２つ
の空中超音波トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂とで成
り、試料用超音波デバイスが少なくとも２つの空中超音
波トランスデューサＴ_S1およびＴ_S2と、少なくとも２つ
の空中超音波トランスデューサＲ_S1およびＲ_S2とで成る
構造が考えられる。たとえば、基準用超音波デバイスが
３つの空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ
₀₃と、３つの空中超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂お
よびＲ₀₃とで成り、試料用超音波デバイスが３つの空中
超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3と、３つ
の空中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3と
で成る場合には、３つの空中超音波トランスデューサＴ
₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃は、それらの重心が１つの直線上に
並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデュー
サＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃は、それらの重心が１つの直線
上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデ
ューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3は、それらの重心が１つの
直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トラン
スデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3は、それらの重心が１
つの直線上に並ぶように配置される。３つの空中超音波
トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃の重心を結ぶ直
線と、３つの空中超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂お
よびＲ₀₃の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように
配置され、３つの空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ
_S2およびＴ_S3の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波ト
ランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3の重心を結ぶ直線
とは互いに垂直になるように配置される。このような構
造では、空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂および
Ｔ₀₃に電気信号を入力することにより、空中超音波トラ
ンスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃の重心が形成する直
線の中心から基準用密度測定室の凹面部分に向けて鋭い
指向性を有する空中超音波を発射することができる。空
中超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃は基準
用密度測定室の凹面部分で反射された空中超音波を受信
することができる。このとき、空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃は、空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃それぞれの重心と基準用密度
測定室の凹面部分における反射点とによって形成される
面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射する機
能を有し、空中超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およ
びＲ₀₃は、基準用密度測定室の凹面部分における反射点
と空中超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃そ
れぞれの重心とによって形成される面に対して鋭い指向
性を有する空中超音波を受信する機能を有する。同様に
して、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ
_S3に電気信号を入力することにより、空中超音波トラン
スデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3の重心が形成する直線
の中心から試料用密度測定室の凹面部分に向けて鋭い指
向性を有する空中超音波が発射され、空中超音波トラン
スデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3は試料用密度測定室の
凹面部分で反射された空中超音波を受信する。このと
き、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3
は、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3
それぞれの重心と試料用密度測定室の凹面部分における
反射点とによって形成される面に対して鋭い指向性を有
する空中超音波を発射する機能を有し、空中超音波トラ
ンスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3は試料用密度測定室
の凹面部分における反射点と空中超音波トランスデュー
サＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3それぞれの重心とによって形成
される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信
する機能を有する。基準用密度測定室は、空中超音波ト
ランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3と、空中超音波ト
ランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3との間の超音波伝
搬路において、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2
およびＴ_S3によって発射された空中超音波の指向性が最
も鋭く強度が最も強い部分に配置され、試料用密度測定
室は、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ
_S3と、空中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ
_S3との間の超音波伝搬路において、空中超音波トランス
デューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3によって発射された空中
超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置さ
れる。試料用密度測定室に順次送られて来るたばこに空
中超音波が発射されると、空中超音波トランスデューサ
Ｒ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃を結ぶ接続点から出力される電気
信号と、空中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2および
Ｒ_S3を結ぶ接続点から出力される電気信号との間にレベ
ル差が現れる。この出力電気信号のレベル差から、たば
こ充填密度を検出することができる。また、出力電気信
号の位相差からたばこ充填密度を検出することも可能で
ある。さらに、３つの入力用空中超音波トランスデュー
サおよび３つの出力用空中超音波トランスデューサを使
用することにより、基準用および試料用密度測定室に向
けて指向性の鋭い空中超音波を発射することができるだ
けでなく、出力用空中超音波トランスデューサにおいて
指向性の鋭い空中超音波を受信することができるので、
１つの入力用空中超音波トランスデューサおよび１つの
出力用空中超音波トランスデューサを使用する場合に比
べ、低電圧で高感度化することができる。

【実施例】図１は本発明の超音波たばこ充填密度測定装
置の第１の実施例を示す部分断面図である。本実施例は
空中超音波トランスデューサＴ₀，Ｒ₀，Ｔ_S，Ｒ_S、密度
測定室１、増幅器２および差動増幅器３から成る。図１
では空中超音波トランスデューサＴ_S，Ｒ_Sおよび密度測
定室１のみが描かれている。空中超音波トランスデュー
サＴ₀，Ｒ₀，Ｔ_SおよびＲ_Sはすべて同様な材質で成り、
同様な碗型構造を成し、その碗の直径は１ｃｍで、中心
周波数は３９．２ｋＨｚである。空中超音波トランスデ
ューサＴ₀の碗の先端と空中超音波トランスデューサＲ₀
の碗の先端との距離および空中超音波トランスデューサ
Ｔ_Sの碗の先端と空中超音波トランスデューサＲ_Sの碗の
先端との距離はともに４．９５ｃｍである。密度測定室
１はその中をたばこが順次通過するような構造が採用さ
れており、空中超音波トランスデューサＴ_SとＲ_Sとの間
において、空中超音波トランスデューサＴ_Sの碗の高さ
方向がたばこの長さ方向と垂直になるような位置に備え
られている。図１では空中超音波トランスデューサ
Ｔ_S，Ｒ_Sおよび密度測定室１の関係が描かれているが、
空中超音波トランスデューサＴ₀およびＲ₀についても同
様な位置関係が構成されている。但し、空中超音波トラ
ンスデューサＴ₀とＲ₀との間に密度測定室１は必ずしも
備えられている必要は無い。図２は図１の空中超音波ト
ランスデューサＴ_S，Ｒ_Sおよび密度測定室１を示す斜視
図である。密度測定室１は直径１ｃｍの中空円柱構造を
成す。図２では密度測定室１には空中超音波が透過する
部分に窓が設けられているが、窓を設ける代わりに密度
測定室１の材質として空中超音波を透過しやすいものを
用いてもよい。図３は図１の超音波たばこ充填密度測定
装置の駆動回路を示す構成図である。空中超音波トラン
スデューサＴ₀およびＴ_Sに電気信号を入力すると、空中
超音波トランスデューサＴ₀およびＴ_Sそれぞれの碗の中
心部から空中超音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sそれ
ぞれの碗の中心部に向かって空中超音波が発射され、そ
の空中超音波は空中超音波トランスデューサＲ₀および
Ｒ_Sによって受信され、電気信号として出力される。空
中超音波トランスデューサＴ_SとＲ_Sとの間の超音波伝搬
路に備えられた密度測定室１には順次たばこが送られて
来る。空中超音波は時間の経過とともに１本のたばこの
一方の先端からもう一方の先端に至るまで均一に発射さ
れることになる。たばこの中を超音波が通過すると、そ
の超音波が減衰することから、空中超音波トランスデュ
ーサＲ₀およびＲ_Sによって出力される電気信号にレベル
差が生じる。この出力電気信号のレベル差から、たばこ
充填密度を検出することができる。この場合、１本のた
ばこの個体内の充填密度の差を検出することができるだ
けでなく、たばこの個体間の充填密度の差を検出するこ
とも可能である。また、図３における差動増幅器３の代
わりに位相比較器を用いることにより、出力電気信号の
レベル差を位相差として検出することも可能であること
から、その出力電気信号の位相差からたばこ充填密度を
検出することも可能である。また、空中超音波トランス
デューサＲ₀の出力端が増幅器２を介して空中超音波ト
ランスデューサＴ₀およびＴ_Sそれぞれの入力端に接続さ
れていることから、空中超音波トランスデューサＴ₀と
Ｒ₀との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器が構
成される。このような発振器が構成されることにより、
回路構成が簡略化され、装置の小型軽量化が促進され、
しかも低消費電力で低電圧での駆動が可能となる。図４
は図３の駆動回路において空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀とＲ₀との間にも密度測定室１が設けられた場合の駆
動回路を示す構成図である。空中超音波トランスデュー
サＴ_SとＲ_Sとの間に備えられた密度測定室１に送られて
来るたばこの中を超音波が通過すると、その超音波が減
衰することから、空中超音波トランスデューサＲ₀およ
びＲ_Sによって出力される電気信号にレベル差が生じ
る。この出力電気信号のレベル差から、たばこ充填密度
を検出することができる。また、空中超音波トランスデ
ューサＴ₀とＲ₀との間に備えられた密度測定室１に基準
用のたばこを設置した場合には、空中超音波トランスデ
ューサＴ_SとＲ_Sとの間に備えられた密度測定室１に送ら
れて来るたばこと基準用のたばことの充填密度の差は、
空中超音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sによって出力
される電気信号のレベル差または出力電気信号の位相差
として検出される。図５は本発明の超音波たばこ充填密
度測定装置の第２の実施例を示す部分断面図である。本
実施例は空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，
Ｔ₀₃，Ｔ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｒ₀，Ｒ_S、密度測定室１、増
幅器２および差動増幅器３から成る。図５では空中超音
波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｒ_Sおよび密度
測定室１のみが描かれている。空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ_S1，Ｔ _S2およびＴ_S3は図１の
空中超音波トランスデューサＴ₀と同様な材質で成り、
同様な形状を成し、中心周波数は３９．２ｋＨｚであ
る。３つの空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およ
びＴ₀₃は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成す
るように配置され、３つの空中超音波トランスデューサ
Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3も、それらの重心を結ぶ直線が正
三角形を形成するように配置されている。空中超音波ト
ランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃の３つの碗の中心
と空中超音波トランスデューサＲ₀との距離および空中
超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3の３つの
碗の中心と空中超音波トランスデューサＲ_Sとの距離は
ともに４．９５ｃｍである。図５では空中超音波トラン
スデューサＴ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｒ_Sおよび密度測定室１
の関係が描かれているが、空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀ ₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃およびＲ₀についても同様な位置関係
が構成されている。図６は密度測定室１から空中超音波
トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3を見たときの平
面図である。図７は図５の超音波たばこ充填密度測定装
置の駆動回路を示す構成図である。空中超音波トランス
デューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃に電気信号を入力する
と、空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃
それぞれの重心を結ぶ直線によって形成される正三角形
の中心から空中超音波トランスデューサＲ₀の碗の中心
部に向かって鋭い指向性を有する空中超音波が発射さ
れ、その空中超音波は空中超音波トランスデューサＲ₀
によって受信され、電気信号として出力される。空中超
音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃に電気信号
を入力するのと同時に空中超音波トランスデューサ
Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3に電気信号を入力すると、空中超
音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3それぞれの
重心を結ぶ直線によって形成される正三角形の中心から
空中超音波トランスデューサＲ_Sの碗の中心部に向かっ
て鋭い指向性を有する空中超音波が発射され、その空中
超音波は空中超音波トランスデューサＲ_Sによって受信
され、電気信号として出力される。密度測定室１は、空
中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3と、空
中超音波トランスデューサＲ_Sとの間の超音波伝搬路に
おいて、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2および
Ｔ_S3によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く
強度が最も強い部分に配置される。密度測定室１に順次
送られて来るたばこの中を超音波が通過する時、その超
音波が減衰することから、空中超音波トランスデューサ
Ｒ₀およびＲ_Sによって出力される電気信号にレベル差が
生じる。この出力電気信号のレベル差から、たばこ充填
密度を検出することができる。この場合、１本のたばこ
の個体内の充填密度の差を検出することができるだけで
なく、たばこの個体間の充填密度の差を検出することも
可能である。また、図７における差動増幅器３の代わり
に位相比較器を用いることにより、出力電気信号のレベ
ル差を位相差として検出することも可能であることか
ら、その出力電気信号の位相差からたばこ充填密度を検
出することも可能である。さらに、空中超音波トランス
デューサＲ₀の出力端が増幅器２を介して空中超音波ト
ランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ
_S3それぞれの入力端に接続されていることから、空中超
音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、空中超
音波トランスデューサＲ₀との間の超音波伝搬路を遅延
素子とする発振器が構成される。このような発振器が構
成されることにより、回路構成が簡略化され、装置の小
型軽量化が促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆
動が可能となる。図７の駆動回路において空中超音波ト
ランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、空中超音波ト
ランスデューサＲ₀との間にも密度測定室１が設けら
れ、そこに基準用のたばこが設置された場合には、空中
超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3と空中超
音波トランスデューサＲ_Sとの間に備えられた密度測定
室１に送られて来るたばこと基準用のたばことの充填密
度の差は、空中超音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sに
よって出力される電気信号のレベル差または出力電気信
号の位相差として検出される。図８は本発明の超音波た
ばこ充填密度測定装置の第３の実施例を示す部分斜視図
である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ₀₁，
Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｒ₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ₀₃，Ｒ
_S1，Ｒ_S2，Ｒ_S3、密度測定室１、増幅器２および差動増
幅器３から成る。図８では空中超音波トランスデューサ
Ｔ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｒ_S1，Ｒ_S2，Ｒ_S3および密度測定室
１のみが描かれている。空中超音波トランスデューサＲ
₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ₀₃，Ｒ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3は図１の空中超
音波トランスデューサＴ₀と同様な材質で成り、同様な
形状を成し、中心周波数は３９．２ｋＨｚである。３つ
の空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ
₀₃は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置さ
れ、３つの空中超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およ
びＲ₀₃は、それらの重心が１つの直線上に並ぶように配
置され、３つの空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2
およびＴ_S3は、それらの重心が１つの直線上に並ぶよう
に配置され、３つの空中超音波トランスデューサＲ_S1，
Ｒ_S2およびＲ_S3は、それらの重心が１つの直線上に並ぶ
ように配置されている。３つの空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃の重心を結ぶ直線と、３つの
空中超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃の重
心を結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置され、３
つの空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3
の重心を結ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデュー
サＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3の重心を結ぶ直線とは互いに垂
直になるように配置されている。空中超音波トランスデ
ューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と空中超音波トランスデュ
ーサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃との距離および空中超音波ト
ランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3と空中超音波トラ
ンスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3との距離はともに
４．９５ｃｍである。図８では空中超音波トランスデュ
ーサＴ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｒ_S1，Ｒ_S2，Ｒ_S3および密度測
定室１の関係が描かれているが、空中超音波トランスデ
ューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｒ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃につい
ても同様な位置関係が構成されている。図８では、入力
用および出力用空中超音波トランスデューサがそれぞれ
３つずつ用いられているが、入力用および出力用空中超
音波トランスデューサの数はそれぞれ３つずつに限られ
ているわけではない。たとえば、入力用および出力用空
中超音波トランスデューサがそれぞれ５つずつ用いられ
た構造も可能である。この場合、空中超音波トランスデ
ューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃の換わりに、互いに同様な
材質および形状を有する空中超音波トランスデューサＴ
₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ₀₄およびＴ₀₅が採用され、空中超音
波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3の換わりに、
互いに同様な材質および形状を有する空中超音波トラン
スデューサＴ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｔ_S4およびＴ_S5が採用さ
れ、空中超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃
の換わりに、互いに同様な材質および形状を有する空中
超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ₀₃，Ｒ₀₄および
Ｒ₀₅が採用され、空中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ
_S2およびＲ_S3の換わりに、互いに同様な材質および形状
を有する空中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2，
Ｒ_S3，Ｒ_S4およびＲ_S5が採用される。５つの空中超音波
トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ₀₄およびＴ₀₅は
それらの重心が１つの直線上に並ぶように配置され、５
つの空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｔ
_S4およびＴ_S5はそれらの重心が１つの直線上に並ぶよう
に配置され、５つの空中超音波トランスデューサＲ₀₁，
Ｒ₀₂，Ｒ₀₃，Ｒ₀₄およびＲ₀₅はそれらの重心が１つの直
線上に並ぶように配置され、５つの空中超音波トランス
デューサＲ_S1，Ｒ_S2，Ｒ_S3，Ｒ_S4およびＲ_S5はそれらの
重心が１つの直線上に並ぶように配置される。５つの空
中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ₀₄およ
びＴ₀₅の重心を結ぶ直線と、５つの空中超音波トランス
デューサＲ₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ₀₃，Ｒ₀₄およびＲ₀₅の重心を結
ぶ直線とは互いに垂直になるように配置され、５つの空
中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｔ_S4およ
びＴ_S5の重心を結ぶ直線と、５つの空中超音波トランス
デューサＲ_S1，Ｒ_S2，Ｒ_S3，Ｒ_S4およびＲ_S5の重心を結
ぶ直線とは互いに垂直になるように配置される。図９は
図８の超音波たばこ充填密度測定装置の駆動回路を示す
構成図である。空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂
およびＴ₀₃に電気信号を入力すると、空中超音波トラン
スデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃の重心を結ぶ直線の中
心から空中超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ
₀₃の重心を結ぶ直線の中心に向けて鋭い指向性を有する
空中超音波が発射され、その空中超音波は空中超音波ト
ランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃によって受信さ
れ、電気信号として出力される。このとき、空中超音波
トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃は、空中超音波
トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃それぞれの重心
と空中超音波トランスデューサＲ₀₂の重心とによって形
成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を発
射し、空中超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ
₀₃は、空中超音波トランスデューサＴ₀₂の重心と空中超
音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃それぞれの
重心とによって形成される面に対して鋭い指向性を有す
る空中超音波を受信する。空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃に電気信号を入力するのと同時に
空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3に電
気信号を入力すると、空中超音波トランスデューサ
Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3の重心を結ぶ直線の中心から空中
超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3の重心を
結ぶ直線の中心に向けて鋭い指向性を有する空中超音波
が発射され、その空中超音波は空中超音波トランスデュ
ーサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3によって受信され、電気信号
として出力される。このとき、空中超音波トランスデュ
ーサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3は、空中超音波トランスデュ
ーサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3それぞれの重心と空中超音波
トランスデューサＲ_S2の重心とによって形成される面に
対して鋭い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超
音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3は、空中超
音波トランスデューサＴ_S2の重心と空中超音波トランス
デューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3の重心とによって形成さ
れる面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信す
る。密度測定室１は空中超音波トランスデューサＴ_S1，
Ｔ_S2およびＴ_S3によって発射された空中超音波の指向性
が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。密度測定
室１に順次送られて来るたばこの中を超音波が通過する
時、その超音波が減衰することから、空中超音波トラン
スデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃を結ぶ接続点から出力
される電気信号と、空中超音波トランスデューサＲ_S1，
Ｒ_S2およびＲ_S3を結ぶ接続点から出力される電気信号と
の間にレベル差が生じる。この出力電気信号のレベル差
から、たばこ充填密度を検出することができる。この場
合、１本のたばこの個体内の充填密度の差を検出するこ
とができるだけでなく、たばこの個体間の充填密度の差
を検出することも可能である。また、図９における差動
増幅器３の代わりに位相比較器を用いることにより、出
力電気信号のレベル差を位相差として検出することも可
能であることから、その出力電気信号の位相差からたば
こ充填密度を検出することも可能である。さらに、空中
超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃を結ぶ接
続点が増幅器を介して空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3の入力端に接
続されていることから、空中超音波トランスデューサＴ
₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、空中超音波トランスデューサＲ
₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃との間の超音波伝搬路を遅延素子と
する発振器が構成される。このような発振器が構成され
ることにより、回路構成が簡略化され、装置の小型軽量
化が促進され、しかも低消費電力で低電圧での駆動が可
能となる。図９の駆動回路において空中超音波トランス
デューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、空中超音波トランス
デューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃との間にも密度測定室１
が設けられ、そこに基準用のたばこが設置された場合に
は、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3
と、空中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3
との間に備えられた密度測定室１に送られて来るたばこ
と基準用のたばことの充填密度の差は、空中超音波トラ
ンスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃を結ぶ接続点から出
力される電気信号と、空中超音波トランスデューサ
Ｒ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3を結ぶ接続点から出力される電気
信号との間のレベル差または出力電気信号の位相差とし
て検出される。図１，図５および図８の超音波たばこ充
填密度測定装置では、たばこに発射される空中超音波の
指向軸の方向は、たばこの長さ方向に対しほぼ垂直であ
る。このような構造に対し、たばこに発射される空中超
音波の指向軸の方向がたばこの長さ方向に対して垂直で
ない場合、すなわち、たばこの長さ方向に対して空中超
音波が斜め方向から入射されるような構造が考えられ
る。このような構造の方がたばこの中における空中超音
波の伝搬経路長が長くなる。従って、測定精度が向上す
る。図１０は本発明の超音波たばこ充填密度測定装置の
第４の実施例を示す部分断面図である。本実施例は空中
超音波トランスデューサＴ₀，Ｒ₀，Ｔ_S，Ｒ_S、増幅器
２、差動増幅器３、基準用密度測定室４および試料用密
度測定室５から成る。図１０では空中超音波トランスデ
ューサＴ₀，Ｒ₀および基準用密度測定室４のみが描かれ
ている。基準用密度測定室４および試料用密度測定室５
は密度測定室１と同様な構造および同等な材質で成る。
図１０では空中超音波トランスデューサＴ₀，Ｒ₀および
基準用密度測定室４の関係が描かれているが、空中超音
波トランスデューサＴ_S，Ｒ_Sおよび試料用密度測定室５
についても同様な位置関係が構成されている。図１１は
図１０の空中超音波トランスデューサＴ₀，Ｒ₀および基
準用密度測定室４を上から見たときの部分平面図であ
る。図１０の超音波たばこ充填密度測定装置を駆動する
場合、図４の駆動回路における空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀とＲ₀との間の密度測定室１が基準用密度測定室
４に、空中超音波トランスデューサＴ_SとＲ_Sとの間の密
度測定室１が試料用密度測定室５に置き換えられた回路
が用いられる。空中超音波トランスデューサＴ₀および
Ｔ_Sに電気信号を入力すると、空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀およびＴ_Sそれぞれの碗の中心部から基準用密度
測定室４および試料用密度測定室５それぞれの凹面部分
に向けて空中超音波が発射される。その空中超音波は基
準用密度測定室４および試料用密度測定室５それぞれの
凹面部分で反射され、空中超音波トランスデューサＲ₀
およびＲ_Sによって受信され、電気信号として出力され
る。試料用密度測定室５に順次送られて来るたばこの中
を超音波が通過すると、その超音波が減衰することか
ら、空中超音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sによって
出力される電気信号にレベル差が生じる。この出力電気
信号のレベル差から、たばこ充填密度を検出することが
できる。また、出力電気信号の位相差からたばこ充填密
度を検出することも可能である。図１２は本発明の超音
波たばこ充填密度測定装置の第５の実施例を示す部分平
面図である。本実施例は空中超音波トランスデューサＴ
₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｒ₀₁，Ｒ₀₂，
Ｒ₀₃，Ｒ_S1，Ｒ_S2，Ｒ_S3、増幅器２、差動増幅器３、基
準用密度測定室４および試料用密度測定室５から成る。
図１２では空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ
₀₃，Ｒ₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ₀₃および基準用密度測定室４のみが
描かれている。３つの空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃は、それらの重心を結ぶ直線が正
三角形を形成するように配置され、３つの空中超音波ト
ランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃は、それらの重心
を結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、３つ
の空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ
_S3は、それらの重心を結ぶ直線が正三角形を形成するよ
うに配置され、３つの空中超音波トランスデューサ
Ｒ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3は、それらの重心を結ぶ直線が正
三角形を形成するように配置されている。図１２では空
中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｒ₀₁，Ｒ
₀₂，Ｒ₀₃および基準用密度測定室４を上から見たときの
図が描かれているが、空中超音波トランスデューサ
Ｔ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｒ_S1，Ｒ_S2，Ｒ_S3および試料用密度
測定室５についても同様な位置関係が構成されている。
図１２の超音波たばこ充填密度測定装置を駆動する場
合、図９の駆動回路における空中超音波トランスデュー
サＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、空中超音波トランスデュー
サＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃との間に基準用密度測定室４が
設けられ、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およ
びＴ_S3と、空中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およ
びＲ_S3との間の密度測定室１が試料用密度測定室５に置
き換えられた回路が用いられる。空中超音波トランスデ
ューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃に電気信号を入力すると、
空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃それ
ぞれの重心を結ぶ直線によって形成される正三角形の中
心から基準用密度測定室４の凹面部分に向けて鋭い指向
性を有する空中超音波が発射される。その空中超音波は
基準用密度測定室４の凹面部分で反射され、空中超音波
トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃によって受信さ
れ、電気信号として出力される。このとき、空中超音波
トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃は、鋭い指向性
を有する空中超音波を受信する。空中超音波トランスデ
ューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃に電気信号を入力するのと
同時に空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ
_S3に電気信号を入力すると、空中超音波トランスデュー
サＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3それぞれの重心を結ぶ直線によ
って形成される正三角形の中心から試料用密度測定室５
の凹面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発
射される。その空中超音波は試料用密度測定室５の凹面
部分で反射され、空中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ
_S2およびＲ_S3によって受信され、電気信号として出力さ
れる。このとき、空中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ
_S2およびＲ_S3は、鋭い指向性を有する空中超音波を受信
する。基準用密度測定室４は、空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、空中超音波トランスデュ
ーサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃との間の超音波伝搬路におい
て、空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃
によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度
が最も強い部分に配置され、試料用密度測定室５は、空
中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3と、空
中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3との間
の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサ
Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3によって発射された空中超音波の
指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。試
料用密度測定室５に順次送られて来るたばこの中を超音
波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中
超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃を結ぶ接
続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデ
ューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3を結ぶ接続点から出力され
る電気信号との間にレベル差が生じる。この出力電気信
号のレベル差から、たばこ充填密度を検出することがで
きる。また、出力電気信号の位相差からたばこ充填密度
を検出することも可能である。図１３は本発明の超音波
たばこ充填密度測定装置の第６の実施例を示す部分平面
図である。本実施例は空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｒ₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ
₀₃，Ｒ_S1，Ｒ_S2，Ｒ_S3、増幅器２、差動増幅器３、基準
用密度測定室４および試料用密度測定室５から成る。図
１３では空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，
Ｔ₀₃，Ｒ₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ₀₃および基準用密度測定室４のみ
が描かれている。３つの空中超音波トランスデューサＴ
₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃は、それらの重心が１つの直線上に
並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデュー
サＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃は、それらの重心が１つの直線
上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トランスデ
ューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3は、それらの重心が１つの
直線上に並ぶように配置され、３つの空中超音波トラン
スデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3は、それらの重心が１
つの直線上に並ぶように配置されている。３つの空中超
音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃の重心を結
ぶ直線と、３つの空中超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ
₀₂およびＲ₀₃の重心を結ぶ直線とは互いに垂直になるよ
うに配置され、３つの空中超音波トランスデューサ
Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3の重心を結ぶ直線と、３つの空中
超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3の重心を
結ぶ直線とは互いに垂直になるように配置されている。
図１３では空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ
₀₃，Ｒ₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ₀₃および基準用密度測定室４を上か
ら見たときの図が描かれているが、空中超音波トランス
デューサＴ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｒ_S1，Ｒ_S2，Ｒ_S3および試
料用密度測定室５についても同様な位置関係が構成され
ている。図１３の超音波たばこ充填密度測定装置を駆動
する場合、図９の駆動回路における空中超音波トランス
デューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、空中超音波トランス
デューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃との間に基準用密度測定
室４が設けられ、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ
_S2およびＴ_S3と、空中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ
_S2およびＲ_S3との間の密度測定室１が試料用密度測定室
５に置き換えられた回路が用いられる。空中超音波トラ
ンスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃に電気信号を入力す
ると、空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ
₀₃の重心を結ぶ直線の中心から基準用密度測定室４の凹
面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射さ
れる。その空中超音波は基準用密度測定室４の凹面部分
で反射され、空中超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂お
よびＲ₀₃によって受信され、電気信号として出力され
る。このとき、空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂
およびＴ₀₃は、空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂
およびＴ₀₃それぞれの重心と基準用密度測定室４の凹面
部分における反射点とによって形成される面に対して鋭
い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超音波トラ
ンスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃は、基準用密度測定
室４の凹面部分における反射点と空中超音波トランスデ
ューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃それぞれの重心とによって
形成される面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を
受信する。空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およ
びＴ₀₃に電気信号を入力するのと同時に空中超音波トラ
ンスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3に電気信号を入力す
ると、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ
_S3の重心を結ぶ直線の中心から試料用密度測定室５の凹
面部分に向けて鋭い指向性を有する空中超音波が発射さ
れる。その空中超音波は試料用密度測定室５の凹面部分
で反射され、空中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2お
よびＲ_S3によって受信され、電気信号として出力され
る。このとき、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2
およびＴ_S3は、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2
およびＴ_S3それぞれの重心と試料用密度測定室５の凹面
部分における反射点とによって形成される面に対して鋭
い指向性を有する空中超音波を発射し、空中超音波トラ
ンスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3は、試料用密度測定
室５の凹面部分における反射点と空中超音波トランスデ
ューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3の重心とによって形成され
る面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信す
る。基準用密度測定室４は、空中超音波トランスデュー
サＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、空中超音波トランスデュー
サＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃との間の超音波伝搬路におい
て、空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃
によって発射された空中超音波の指向性が最も鋭く強度
が最も強い部分に配置され、試料用密度測定室５は、空
中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3と、空
中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3との間
の超音波伝搬路において、空中超音波トランスデューサ
Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3によって発射された空中超音波の
指向性が最も鋭く強度が最も強い部分に配置される。試
料用密度測定室５に順次送られて来るたばこの中を超音
波が通過すると、その超音波が減衰することから、空中
超音波トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃を結ぶ接
続点から出力される電気信号と、空中超音波トランスデ
ューサＲ_S1，Ｒ_S2およびＲ_S3を結ぶ接続点から出力され
る電気信号との間にレベル差が生じる。この出力電気信
号のレベル差から、たばこ充填密度を検出することがで
きる。また、出力電気信号の位相差からたばこ充填密度
を検出することも可能である。図１４は図１の超音波た
ばこ充填密度測定装置における空中超音波トランスデュ
ーサＲ_Sをもとの位置から空中超音波の軸方向に対して
平行に移動させた時の距離と、空中超音波トランスデュ
ーサＲ_Sで出力される電気信号との関係を示す特性図で
ある。但し、空中超音波トランスデューサＴ_Sに１２０
ｍＶの電気信号が入力された場合の結果である。空中超
音波トランスデューサＴ_SおよびＲ_Sが真正面で対向して
いる時には移動距離は零となる。移動距離がほぼ１４ｍ
ｍ、つまり密度測定室１の中央部において長さがほぼ２
８ｍｍの範囲内で効率よく空中超音波が通過することが
分かる。このようにして、密度測定室１には図２で見ら
れるような窓が設けられている。図１５は図５の超音波
たばこ充填密度測定装置における空中超音波トランスデ
ューサＲ_Sをもとの位置から空中超音波の軸方向に対し
て平行に移動させた時の距離と、空中超音波トランスデ
ューサＲ_Sで出力される電気信号との関係を示す特性図
である。但し、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2
およびＴ_S3それぞれに４０．８ｍＶの電気信号が入力さ
れた場合の結果である。空中超音波トランスデューサＴ
_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3の３つの碗の中心と空中超音波トラ
ンスデューサＲ_Sとが真正面で対向している時には移動
距離は零となる。移動距離がほぼ６ｍｍ、つまり密度測
定室１の中央部において長さがほぼ１２ｍｍの範囲内で
効率よく空中超音波が通過することが分かる。図１５は
図１４の場合に比べて指向性の鋭い空中超音波が発射さ
れることを示している。図１６は図１の超音波たばこ充
填密度測定装置におけるたばこ充填密度と出力電気信号
との関係を示す特性図であり、単位体積あたりに詰め込
まれたたばこの葉の量に対する空中超音波トランスデュ
ーサＲ₀およびＲ_Sによって出力される電気信号のレベル
差が示される。但し、入力用空中超音波トランスデュー
サと出力用空中超音波トランスデューサとの距離が６．
５ｃｍの場合の結果、つまり、空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀とＲ₀との距離および空中超音波トランスデュー
サＴ_SとＲ_Sとの距離がともに６．５ｃｍの場合の結果が
示される。たばこの葉の量の増加とともに出力電気信号
のレベル差も増加することが分かる。図１７は図８の超
音波たばこ充填密度測定装置におけるたばこ充填密度と
出力電気信号との関係を示す特性図である。但し、図８
の構造において、入力用および出力用空中超音波トラン
スデューサがそれぞれ５つずつ用いられた場合で、しか
も入力用空中超音波トランスデューサと出力用空中超音
波トランスデューサとの距離が６．５ｃｍの場合の結果
が示される。つまり、空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃の換わりに、空中超音波トランス
デューサＴ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ₀₄およびＴ₀₅が採用さ
れ、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3
の換わりに、空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2，
Ｔ_S3，Ｔ_S4およびＴ_S5が採用され、空中超音波トランス
デューサＲ₀₁，Ｒ₀₂およびＲ₀₃の換わりに、空中超音波
トランスデューサＲ₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ₀₃，Ｒ₀₄およびＲ₀₅が
採用され、空中超音波トランスデューサＲ_S1，Ｒ_S2およ
びＲ_S3の換わりに、空中超音波トランスデューサＲ_S1，
Ｒ_S2，Ｒ_S3，Ｒ_S4およびＲ_S5が採用された場合の結果が
示される。このようにして、図１７は単位体積あたりに
詰め込まれたたばこの葉の量と、空中超音波トランスデ
ューサＲ₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ₀₃，Ｒ₀₄およびＲ₀₅を結ぶ接続点
から出力される電気信号と空中超音波トランスデューサ
Ｒ_S1，Ｒ_S2，Ｒ_S3，Ｒ_S4およびＲ_S5を結ぶ接続点から出
力される電気信号とのレベル差との関係が示される。図
１７より、たばこの葉の量の増加とともに出力電気信号
のレベル差も増加することが分かる。また、図１７では
たばこの葉の増加に対する出力電気信号のレベル差の増
加率が図１６に比べて大きくしかも直線的であることか
ら、図１よりも図８の超音波たばこ充填密度測定装置の
構造の方が望ましいことが分かる。

【発明の効果】本発明の超音波たばこ充填密度測定装置
は大きく分けて２つに分類される。第１は、入力用およ
び出力用空中超音波トランスデューサの間に密度測定室
を設置し、入力用空中超音波トランスデューサから発射
させた空中超音波を出力用空中超音波トランスデューサ
で受信する時に、密度測定室中のたばこを透過した空中
超音波の透過率からたばこ充填密度を測定する装置であ
る。たばこを透過する空中超音波の伝搬経路長が長くな
るようにたばこを設置した方が有効である。第２は、入
力用空中超音波トランスデューサから発射させた空中超
音波を密度測定室の凹面部分で反射させ、出力用空中超
音波トランスデューサで受信する時に、密度測定室中の
たばこを透過した空中超音波の透過率からたばこ充填密
度を測定する装置である。第１および第２の装置どちら
においても入力用および出力用空中超音波トランスデュ
ーサはそれぞれ少なくとも１つは必要であるが、空中超
音波の指向性を鋭くするために、入力用空中超音波トラ
ンスデューサが３つ用いられる場合や、入力用および出
力用空中超音波トランスデューサがそれぞれ少なくとも
２つずつ用いられる場合がある。入力用空中超音波トラ
ンスデューサが３つで出力用空中超音波トランスデュー
サが１つ用いられる場合には、３つの入力用空中超音波
トランスデューサは、それらの重心を結ぶ直線が正三角
形を形成するように配置される。３つの入力用空中超音
波トランスデューサに電気信号を入力することにより、
その正三角形の中心から鋭い指向性を有する空中超音波
を発射することができる。従って、入力用および出力用
空中超音波トランスデューサをそれぞれ１つずつ用いた
場合に比べて装置の感度を向上させることができる。さ
らに、このような配置の３つの入力用空中超音波トラン
スデューサを使用するのと同時に、同様な配置の３つの
出力用空中超音波トランスデューサを使用することによ
り、その３つの出力用空中超音波トランスデューサは、
指向性の鋭い空中超音波を受信することができる。従っ
て、さらに感度を向上させることができる。入力用およ
び出力用空中超音波トランスデューサがそれぞれ少なく
とも２つずつ用いられる場合には、入力用空中超音波ト
ランスデューサは、それらの重心が１つの直線上に並ぶ
ように配置され、出力用空中超音波トランスデューサも
またそれらの重心が１つの直線上に並ぶように配置さ
れ、入力用空中超音波トランスデューサの重心によって
形成される直線と出力用空中超音波トランスデューサの
重心によって形成される直線とが互いに垂直になるよう
に配置される。この場合、入力用空中超音波トランスデ
ューサに電気信号を入力することにより、１つの面に対
して鋭い指向性を有する空中超音波を発射することがで
き、出力用空中超音波トランスデューサは、その面と垂
直な面に対して鋭い指向性を有する空中超音波を受信す
ることができる。従って、入力用および出力用空中超音
波トランスデューサをそれぞれ１つずつ用いた場合に比
べて装置の感度を向上させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の超音波たばこ充填密度測定装置の第１
の実施例を示す部分断面図。

【図２】図１の空中超音波トランスデューサＴ_S，Ｒ_Sお
よび密度測定室１を示す斜視図。

【図３】図１の超音波たばこ充填密度測定装置の駆動回
路を示す構成図。

【図４】図３の駆動回路において空中超音波トランスデ
ューサＴ₀とＲ₀との間にも密度測定室１が設けられた場
合の駆動回路を示す構成図。

【図５】本発明の超音波たばこ充填密度測定装置の第２
の実施例を示す部分断面図。

【図６】密度測定室１から空中超音波トランスデューサ
Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3を見たときの平面図。

【図７】図５の超音波たばこ充填密度測定装置の駆動回
路を示す構成図。

【図８】本発明の超音波たばこ充填密度測定装置の第３
の実施例を示す部分斜視図。

【図９】図８の超音波たばこ充填密度測定装置の駆動回
路を示す構成図。

【図１０】本発明の超音波たばこ充填密度測定装置の第
４の実施例を示す部分断面図。

【図１１】図１０の空中超音波トランスデューサＴ₀，
Ｒ₀および基準用密度測定室４を上から見たときの部分
平面図。

【図１２】本発明の超音波たばこ充填密度測定装置の第
５の実施例を示す部分平面図。

【図１３】本発明の超音波たばこ充填密度測定装置の第
６の実施例を示す部分平面図。

【図１４】図１の超音波たばこ充填密度測定装置におけ
る空中超音波トランスデューサＲ_Sをもとの位置から空
中超音波の軸方向に対して平行に移動させた時の距離
と、空中超音波トランスデューサＲ_Sで出力される電気
信号との関係を示す特性図。

【図１５】図５の超音波たばこ充填密度測定装置におけ
る空中超音波トランスデューサＲ_Sをもとの位置から空
中超音波の軸方向に対して平行に移動させた時の距離
と、空中超音波トランスデューサＲ_Sで出力される電気
信号との関係を示す特性図。

【図１６】図１の超音波たばこ充填密度測定装置におけ
るたばこ充填密度と出力電気信号との関係を示す特性
図。

【図１７】図８の超音波たばこ充填密度測定装置におけ
るたばこ充填密度と出力電気信号との関係を示す特性
図。

【符号の説明】

１密度測定室２増幅器３差動増幅器４基準用密度測定室５試料用密度測定室Ｔ₀，Ｔ₀₁，Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ₀₄，Ｔ₀₅ 空中超音波ト
ランスデューサＴ_S，Ｔ_S1，Ｔ_S2，Ｔ_S3，Ｔ_S4，Ｔ_S5 空中超音波ト
ランスデューサＲ₀，Ｒ₀₁，Ｒ₀₂，Ｒ₀₃，Ｒ₀₄，Ｒ₀₅ 空中超音波ト
ランスデューサＲ_S，Ｒ_S1，Ｒ_S2，Ｒ_S3，Ｒ_S4，Ｒ_S5 空中超音波ト
ランスデューサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基準用超音波デバイスと、試料用超音波
デバイスと、前記基準用超音波デバイスおよび前記試料
用超音波デバイスのうち少なくとも前記試料用超音波デ
バイスに備えられた密度測定室とを備えて成る超音波た
ばこ充填密度測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音
波トランスデューサＴ₀と、該空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀に対向する少なくとも１つの空中超音波トラン
スデューサＲ₀とから成り、前記試料用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音
波トランスデューサＴ_Sと、該空中超音波トランスデュ
ーサＴ_Sに対向する少なくとも１つの空中超音波トラン
スデューサＲ_Sとから成り、前記空中超音波トランスデューサＴ₀およびＴ_Sは電気信
号を入力されることにより、前記空中超音波トランスデ
ューサＲ₀およびＲ_Sそれぞれに向けて空中超音波を発射
し、前記空中超音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sは、前記
空中超音波トランスデューサＴ₀およびＴ_Sそれぞれから
発射された空中超音波を受信し、前記密度測定室は前記空中超音波トランスデューサＴ_S
とＲ_Sとの間の超音波伝搬路に備えられており、前記密度測定室におけるたばこの充填密度を前記空中超
音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sそれぞれから出力さ
れる電気信号のレベル差から検出する超音波たばこ充填
密度測定装置。
【請求項２】前記空中超音波トランスデューサＲ₀の
出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ₀および
Ｔ_Sそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が設
けられ、前記増幅器は前記空中超音波トランスデューサ
Ｔ₀とＲ₀との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振器
を構成する請求項１に記載の超音波たばこ充填密度測定
装置。
【請求項３】基準用超音波デバイスと、試料用超音波
デバイスと、前記基準用超音波デバイスおよび前記試料
用超音波デバイスのうち少なくとも前記試料用超音波デ
バイスに備えられた密度測定室とを備えて成る超音波た
ばこ充填密度測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは３つの空中超音波トランス
デューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃と、１つの空中超音波ト
ランスデューサＲ₀で成り、前記３つの空中超音波トラ
ンスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃は、それらの重心を
結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、前記試料用超音波デバイスは３つの空中超音波トランス
デューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3と、１つの空中超音波ト
ランスデューサＲ_Sで成り、前記３つの空中超音波トラ
ンスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3は、それらの重心を
結ぶ直線が正三角形を形成するように配置され、前記空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃
は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波ト
ランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ₀₃の重心が形成する
前記正三角形の中心から前記空中超音波トランスデュー
サＲ₀に向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射
し、前記空中超音波トランスデューサＲ₀は前記空中超
音波を受信し、前記空中超音波トランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3
は電気信号を入力されることにより、前記空中超音波ト
ランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3の重心が形成する
前記正三角形の中心から前記空中超音波トランスデュー
サＲ_Sに向けて鋭い指向性を有する空中超音波を発射
し、前記空中超音波トランスデューサＲ_Sは前記空中超
音波を受信し、前記密度測定室は、前記空中超音波トランスデューサＴ
_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3と前記空中超音波トランスデューサ
Ｒ_Sとの間の超音波伝搬路において、前記空中超音波ト
ランスデューサＴ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3によって発射され
た前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部
分に配置され、前記密度測定室におけるたばこの充填密度を前記空中超
音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sそれぞれから出力さ
れる電気信号のレベル差から検出する超音波たばこ充填
密度測定装置。
【請求項４】前記空中超音波トランスデューサＲ₀の
出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ₀₁，
Ｔ₀₂，Ｔ₀₃，Ｔ_S1，Ｔ_S2およびＴ_S3それぞれの入力端を
結ぶ接続点との間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前
記空中超音波トランスデューサＴ₀₁，Ｔ₀₂およびＴ
₀₃と、前記空中超音波トランスデューサＲ₀との間の超
音波伝搬路を遅延素子とする発振器を構成する請求項３
に記載の超音波たばこ充填密度測定装置。
【請求項５】前記たばこの充填密度を、前記空中超音
波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sそれぞれから出力され
る前記電気信号の位相差から検出する請求項１，２，３
または４に記載の超音波たばこ充填密度測定装置。
【請求項６】基準用超音波デバイスと、試料用超音波
デバイスと、前記基準用超音波デバイスおよび前記試料
用超音波デバイスのうち少なくとも前記試料用超音波デ
バイスに備えられた密度測定室とを備えて成る超音波た
ばこ充填密度測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音
波トランスデューサＴ₀₁およびＴ₀₂と、少なくとも２つ
の空中超音波トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂とで成
り、前記２つの空中超音波トランスデューサＴ₀₁および
Ｔ₀₂の重心を結ぶ直線と、前記２つの空中超音波トラン
スデューサＲ₀₁およびＲ₀₂の重心を結ぶ直線とは互いに
垂直で、前記試料用超音波デバイスは少なくとも２つの空中超音
波トランスデューサＴ_S1およびＴ_S2と、少なくとも２つ
の空中超音波トランスデューサＲ_S1およびＲ_S2とで成
り、前記２つの空中超音波トランスデューサＴ_S1および
Ｔ_S2の重心を結ぶ直線と、前記２つの空中超音波トラン
スデューサＲ_S1およびＲ_S2の重心を結ぶ直線とは互いに
垂直で、前記空中超音波トランスデューサＴ₀₁およびＴ₀₂は電気
信号を入力されることにより、前記空中超音波トランス
デューサＴ₀₁およびＴ₀₂の重心が形成する前記直線の中
心から前記空中超音波トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂
の重心が形成する前記直線の中心に向けて鋭い指向性を
有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデ
ューサＲ₀₁およびＲ₀₂は前記空中超音波を受信し、前記空中超音波トランスデューサＴ_S1およびＴ_S2は電気
信号を入力されることにより、前記空中超音波トランス
デューサＴ_S1およびＴ_S2の重心が形成する前記直線の中
心から前記空中超音波トランスデューサＲ_S1およびＲ_S2
の重心が形成する前記直線の中心に向けて鋭い指向性を
有する空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデ
ューサＲ_S1およびＲ_S2は前記空中超音波を受信し、前記密度測定室は、前記空中超音波トランスデューサＴ
_S1およびＴ_S2と、前記空中超音波トランスデューサＲ_S1
およびＲ_S2との間の超音波伝搬路において、前記空中超
音波トランスデューサＴ_S1およびＴ_S2によって発射され
た前記空中超音波の指向性が最も鋭く強度が最も強い部
分に配置され、前記密度測定室におけるたばこの充填密度を前記空中超
音波トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂を結ぶ接続点から
出力される電気信号と、前記空中超音波トランスデュー
サＲ_S1およびＲ_S2を結ぶ接続点から出力される電気信号
とのレベル差から検出する超音波たばこ充填密度測定装
置。
【請求項７】前記空中超音波トランスデューサＲ₀₁の
出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ₀₁，
Ｔ₀₂，Ｔ_S1およびＴ_S2それぞれの入力端を結ぶ接続点と
の間に増幅器が設けられ、前記増幅器は前記空中超音波
トランスデューサＴ₀₁およびＴ₀₂と、前記空中超音波ト
ランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂との間の超音波伝搬路を
遅延素子とする発振器を構成する請求項６に記載の超音
波たばこ充填密度測定装置。
【請求項８】前記たばこの充填密度を、前記空中超音
波トランスデューサＲ₀₁およびＲ₀₂を結ぶ前記接続点か
ら出力される前記電気信号と、前記空中超音波トランス
デューサＲ_S1およびＲ_S2を結ぶ前記接続点から出力され
る前記電気信号との位相差から検出する請求項６または
７に記載の超音波たばこ充填密度測定装置。
【請求項９】基準用超音波デバイスと、試料用超音波
デバイスと、前記基準用超音波デバイスに備えられた基
準用密度測定室と、前記試料用超音波デバイスに備えら
れた試料用密度測定室とを備えて成る超音波たばこ充填
密度測定装置であって、前記基準用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音
波トランスデューサＴ₀と、該空中超音波トランスデュ
ーサＴ₀に対向する少なくとも１つの空中超音波トラン
スデューサＲ₀とから成り、前記試料用超音波デバイスは少なくとも１つの空中超音
波トランスデューサＴ_Sと、該空中超音波トランスデュ
ーサＴ_Sに対向する少なくとも１つの空中超音波トラン
スデューサＲ_Sとから成り、前記基準用密度測定室および前記試料用密度測定室はそ
れぞれ凹面部分を有する容器で成り、前記空中超音波トランスデューサＴ₀およびＴ_Sは、電気
信号を入力されることにより前記基準用密度測定室の前
記凹面部分および前記試料用密度測定室の前記凹面部分
に向けて空中超音波を発射し、前記空中超音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sは、前記
空中超音波トランスデューサＴ₀およびＴ_Sそれぞれから
発射され、前記基準用密度測定室の前記凹面部分および
前記試料用密度測定室の前記凹面部分それぞれで反射さ
れた空中超音波を受信し、前記試料用密度測定室におけるたばこの充填密度を前記
空中超音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sそれぞれから
出力される電気信号のレベル差から検出する超音波たば
こ充填密度測定装置。
【請求項１０】前記空中超音波トランスデューサＲ₀
の出力端と、前記空中超音波トランスデューサＴ₀およ
びＴ_Sそれぞれの入力端を結ぶ接続点との間に増幅器が
設けられ、前記増幅器は前記空中超音波トランスデュー
サＴ₀とＲ₀との間の超音波伝搬路を遅延素子とする発振
器を構成する請求項９に記載の超音波たばこ充填密度測
定装置。
【請求項１１】前記たばこの充填密度を、前記空中超
音波トランスデューサＲ₀およびＲ_Sそれぞれから出力さ
れる前記電気信号の位相差から検出する請求項９または
１０に記載の超音波たばこ充填密度測定装置。