WO2005064324A1 - 容器内の液体種別を判別する装置およびその制御方法 - Google Patents

容器内の液体種別を判別する装置およびその制御方法 Download PDF

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WO2005064324A1
WO2005064324A1 PCT/JP2004/019245 JP2004019245W WO2005064324A1 WO 2005064324 A1 WO2005064324 A1 WO 2005064324A1 JP 2004019245 W JP2004019245 W JP 2004019245W WO 2005064324 A1 WO2005064324 A1 WO 2005064324A1
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container
time
temperature sensor
heat source
value
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PCT/JP2004/019245
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Takeshi Abe
Yasuhiko Shinozawa
Yoshinobu Miyagi
Kouichiro Yamada
Tomohide Machida
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Tokyo Gas Co., Ltd.
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Definitions

  • the present invention relates to a device for determining the type of liquid in a container and a control method therefor, and more particularly to a technique for determining whether or not a liquid in a container is a liquid mainly composed of water that is not a dangerous substance. It is effective when applied.
  • Patent Document 2 discloses a technique in which an indirectly heated flow rate detector is used as a fluid discriminator for the purpose of detecting mixing of water or the like in an oil tank or an oil supply path. It is well known that an indirectly heated flow meter is a flow meter that uses a characteristic in which a heating element and a flow detection element (temperature sensor) are arranged in a fluid and the temperature of the flow detection element changes according to the flow velocity of the fluid. I have. The technique of Patent Document 2 focuses on the point that the initial output of the indirectly heated flowmeter at a flow velocity of 0 changes depending on the thermal characteristics of the fluid in contact with the indirectly heated flowmeter, and identifies this as the fluid identification.
  • Patent Document 3 discloses a technique of a liquid level measuring device using a measuring module including a heating means for heating the outer surface of the container and a temperature sensor disposed near the heating means.
  • a liquid level measurement device a plurality of measurement modules are arranged in a line in the outside of the container while being urged in a line. Due to the difference in the thermal behavior of the outer wall of the container with and without the liquid inside the container, the liquid between any of the measurement modules is measured. It is intended to detect whether a surface is located.
  • the technology described in Patent Documents 13 to 13 can determine the type of liquid (the presence or absence of liquid) by using the thermal properties of the liquid (including the case where the liquid is not present) as well as the V offset. It is assumed that.
  • Patent Document 1 JP-A-10-325815
  • Patent Document 2 JP 2000-186815 A
  • Patent Document 3 JP-A-2002-214020
  • the present inventors have developed a device and a method for determining the type of liquid in a container using the difference in dielectric constant depending on the type of liquid.
  • this method can be applied only when the container is an insulator (dielectric).
  • Beverage containers that can be brought inside aircrafts are not limited to insulators such as PET bottles and glass bottles, but there are also conductive metal containers such as aluminum cans. As with PET bottles, a quick and non-contact inspection is desired for each of these conductive metal containers.
  • Patent Documents 13 to 13 described above can be applied to discriminating the type of liquid in a conductive container.
  • all of the sensors described in Patent Documents 1 and 2 are installed inside the container, and are not suitable for a case where quickness of inspection such as the above-mentioned carry-in inspection is required.
  • it is necessary to bring the sensor into contact with the liquid inside the container which is a kind of destructive inspection in which the unopened beverage liquid is opened.
  • contact with the sensor material is not sanitary. Therefore, it cannot be used for carry-on inspections.
  • the technique described in Patent Document 3 can measure the liquid property (whether or not a liquid exists) from the outside of the container.
  • the technique of Patent Document 3 can only detect whether or not liquid exists, and cannot determine the type of liquid.
  • the contactless measurement is performed using an infrared heat source such as a halogen lamp.
  • an infrared heat source such as a halogen lamp.
  • An object of the present invention is to provide a technique capable of quickly and preferably non-contact determination of the liquid type inside a container from the outside of the container regardless of the material of the container. Further, an object of the present invention is to provide a liquid discriminating method capable of quickly discriminating the type of liquid inside a container irrespective of the material of the container and the external force of the container. An object of the present invention is to provide a method for achieving stable temperature measurement. Another object of the invention is to extend the life of the device. Another object of the present invention is to reduce the size of the heating unit and the temperature measurement unit. Another object of the present invention is to realize an apparatus which is excellent for mass production.
  • the device for determining the type of liquid in a container according to Invention 1 of the present application includes a heat source disposed outside the container, a temperature sensor disposed near the heat source, and configured to convert an outer wall temperature of the container into a voltage or a current.
  • a notifying means capable of issuing an alarm indicating that the contents of the container are dangerous, and controlling the supply of electric power to the heat source, at a time tl before or when electric power is supplied to the heat source.
  • the difference between the value of the output of the temperature sensor and the value of the output of the temperature sensor at the time tl + t2 at which the time tl force has passed the predetermined elapsed time t2 is compared with a predetermined threshold value, and is sent to the notification means.
  • a control determination circuit that outputs a warning signal.
  • heat from a heat source is supplied to a local portion of the container wall surface for a certain period of time. Then, the temperature change on the container wall near the heat supply part is measured.
  • a conduction model of the heat supplied to the vessel wall a conduction model in which heat is diffused by two paths, one through the vessel (in the vessel material) and the other through the liquid in the vessel, can be considered. Also, assuming that the area of interest (measurement point of temperature) is sufficiently close to the heat supply part, the area of the heat supply part is sufficiently small with respect to the entire area of the container wall.
  • the wall can be thought of as a flat plate extending to infinity, and the heat supplied in a spot can be considered to diffuse radially inside the flat plate around the heat supply point. Therefore, considering a one-dimensional heat conduction model from the heat supply point, the measurement point Can be qualitatively grasped. That is, it is possible to consider the heat profile at the measurement point of Invention 1 assuming that the one-dimensional fins are radially arranged around the heat supply point.
  • T-T (Ts-T) exp (-SQRT (hp / kA) x)
  • exp is the natural logarithm
  • SQRT is the square root
  • h is the heat transfer coefficient
  • p is the fin perimeter
  • k is the thermal conductivity of the metal
  • A is the fin cross section.
  • Equation 1 Assuming that the liquid contacts only one surface of the one-dimensional fin and the other surface is in an adiabatic state, the surrounding length p is approximately represented by the sum of the fin width 1 and the fin thickness t, Also, t is a sufficiently small value for 1, so Equation 1 is represented as Equation 2.
  • T-T (Ts-T) exp (-SQRT (h / kt) x)
  • Equation 3 The average heat transfer coefficient (Nusselt number) N when the circumference of the horizontal cylinder is liquid is expressed by Equation 3, and the heat transfer coefficient h can be expressed by Equation 4.
  • g is the gravitational acceleration
  • Cp is the specific heat at constant pressure of the liquid
  • is the viscosity of the liquid
  • is the thermal conductivity of the liquid.
  • TT (Ts-T) exp (-/ ⁇ )
  • the temperature decay (thermal profile) for the one-dimensional fin distance ⁇ is characterized by the damping constant ⁇
  • Equation 4 when Equation 4 is applied, ⁇ is expressed as Equation 5.
  • the thermal conductivity k of the fin material (container) or the fin thickness (container thickness) t is large, the heat supply point force increases even at a relatively distant position. I can see what I can observe.
  • the thermal conductivity k should be selected. It is shown that if the container thickness t is sufficiently large, it will work satisfactorily even if the temperature at a location distant from the heat supply point is observed!
  • Examples of the container material suitable for the present invention 1 include metals such as aluminum and iron. The thermal conductivity of these metals is much higher than the liquid in the container. In the present invention 1, a range of several mm power and several cm is assumed as the distance to the observation point of the heat supply partial force temperature sensor.
  • Equation 5 it can be seen that the larger the thermal conductivity and the density p of the liquid, the greater the effect on the liquid. In other words, the larger the thermal conductivity and the density p of the liquid, the smaller it is, and the constant heat supply (Q) indicates that the cooling rate of the observation point is large. Therefore, if the type of liquid filled in the container is different and its thermal characteristics (especially thermal conductivity and density p) are different, it is possible to detect the difference in liquid based on this. Indicates that there is.
  • the liquid is filled in the container, heat is supplied to a local portion of the outer wall of the container, and even at an observation point relatively distant from the heat supply unit, the thermal characteristics of the liquid inside the container are obtained. Temperature changes reflecting (especially thermal conductivity and density p) can be observed. Then, in the present invention 1, the type of the liquid inside the container is determined by comparing the temperature before the heat supply and the temperature after a certain time after the heat supply.
  • the thermal conductivity of water is 0.63 (WZmk), compared to that of ethanol and petroleum of 0.18 (WZmk) and 0.15 (WZmk), respectively. 5 times larger.
  • a threshold value is set in advance for the temperature difference before and after the heat supply, and if it exceeds this value, it is safe. If it does not exceed this value, it is determined that the substance is dangerous and an alarm is issued.
  • heat is supplied from the outside, and the temperature of the outer wall of the container is measured to determine the temperature of Since it is possible to determine the type of liquid, it is possible to determine easily without opening the container, and it is very suitable for carry-on inspections such as aircraft. Furthermore, since the temperature measurement of the outer wall of the container is completed in two measurements, it is possible to determine the type of liquid in the container extremely easily and quickly.
  • the measurement result (output of the temperature sensor) is treated as digital data, and can be processed by software using an information processing device such as a CPU. It is.
  • the control determination circuit includes a timer, a power supply circuit that can supply power to the heat source, a notification signal generation circuit that outputs the alarm signal to the notification unit, and an output of the temperature sensor as digital data.
  • An A / D conversion unit for converting the data, a data storage unit for recording a program and data, and an arithmetic processing unit for executing a process according to the program recorded in the data storage unit; Under the condition that the circuit is not supplying power to the heat source, the timer force current time is obtained and set as time tl, and the AD conversion unit power also obtains data and sets this as a value SO1 as the data storage unit.
  • a control signal to the power supply circuit is switched to an ON signal for supplying power to the heat source, and after a lapse of a predetermined time, the control signal to the power supply circuit is A second procedure of switching to the off signal M that does not supply power to the heat source, and a time tl + t2 obtained by adding the elapsed time t2 to the obtained current time force tl, obtaining the current time from the timer.
  • a fourth procedure for recording in the data storage unit a fifth procedure for calculating a difference S02-SOI between the value SOI and the value S02, and comparing the difference S02-SOI with a predetermined threshold value;
  • a sixth step of outputting the alarm signal from the notification signal generation circuit in accordance with a result of comparing the difference S02-SOI with the threshold value in a fifth step, and causing the arithmetic processing unit to execute the sixth step. can do.
  • the control determination circuit includes a lamp circuit that generates a lamp voltage in response to a measurement start signal, and an output of the lamp circuit.
  • An l-th latch circuit for latching the output value of the temperature sensor when the absolute value of the force is I vi I, and to the heat source when the absolute value of the output of the ramp circuit is I V2 I greater than I vi I
  • a power supply circuit for starting the supply of the electric power and stopping the supply of the electric power after a lapse of a predetermined time, and the above-mentioned temperature sensor when the voltage of the lamp circuit becomes I V3 I larger than the I V2 I.
  • a second latch circuit that latches an output value, a differential amplifier circuit that receives the outputs of the first latch circuit and the second latch circuit as inputs, and compares the output of the differential amplifier circuit with a predetermined threshold value.
  • a notification signal generation circuit that outputs the alarm signal to the notification means.
  • the heat source and the temperature sensor can be arranged separately from a wall of the container.
  • An example of the heat source is a halogen heater, and an example of the temperature sensor is an infrared thermometer.
  • a light-absorbing heat shielding member may be arranged between the heat source and the temperature sensor.
  • the heat shielding member can improve the sensitivity of the measurement.
  • the heat source is a halogen heater and the temperature sensor is an infrared thermopile, an effect of shielding infrared rays by a heat shielding member can be expected.
  • a container sensor for detecting the arrangement of the container is provided, and the determination can be started in response to a signal from the container sensor. Thereby, the operation can be simplified.
  • Invention 1 of the device for determining the type of liquid in the container described above can also be grasped as Invention 2 of the control method of the device. That is, a heat source disposed outside the container, a temperature sensor disposed near the heat source for converting the temperature of the outer wall of the container into a voltage or a current, and issuing a warning that the contents of the container are dangerous.
  • a control method of a device for determining the type of liquid in a container, the notification method comprising: Storing or holding the value of the output of the temperature sensor at time tl; starting power supply to the heat source at time t3 after time tl; and time after time t3.
  • time t5 may be time after time t4. That is, after the first temperature measurement, heat supply is started, and after the heat supply is stopped, the second temperature measurement is performed.
  • a halogen heater is used as a heat source and an infrared thermonoil is used as a temperature sensor, the influence of infrared scattered light due to heat supply can be eliminated.
  • the device for determining the liquid type in the container according to Invention 3 disclosed in the present application is provided on a single or a plurality of flexible films in contact with the container and on one of the single or the plurality of films.
  • a temperature sensor provided, a heat source provided on the same or another film on which the temperature sensor is provided among the single or plurality of films, and an alarm indicating that the contents of the container are dangerous.
  • a power supply means for supplying power to the heat source, an output of the temperature sensor is calculated, a comparison value is calculated, and the comparison value is compared with a predetermined threshold value.
  • the heat source is provided on the flexible film, and the flexible film is configured to contact the outer wall of the container.
  • Heat conduction to the outer wall of the container is realized by conduction in the solid by contact, and the outer wall of the container can be stably heated.
  • the temperature sensor is provided on the flexible film and the flexible film is configured to be in contact with the outer wall of the container, heat from the outer wall of the container is conducted to the temperature sensor by conduction inside the solid by contact, and thus stable. Temperature measurement The
  • a halogen lamp as a heat source and it is possible to use a long-life electric resistance element, the life of the device can be extended.
  • the heat source and the temperature sensor that can be provided on the flexible film have a wide selection range, the size can be easily reduced and the mass production capability can be improved.
  • Examples of the heat source that can be provided on the flexible film include a semiconductor element such as an electric resistance element and a Peltier element, an induction heating element, and an optical element such as a semiconductor infrared laser. There is no particular limitation as long as it is provided in.
  • a semiconductor element such as an electric resistance element and a Peltier element
  • an induction heating element such as a Peltier element
  • an optical element such as a semiconductor infrared laser.
  • an electric resistance element is formed on a flexible film by pattern jungling, it is advantageous from the viewpoint of mass productivity, life, miniaturization, stability, and the like.
  • thermocouple examples include an electric resistance element, a thermocouple, a semiconductor element having a PN junction (bipolar semiconductor element), and other temperature-sensitive elements.
  • thermocouple a semiconductor element having a PN junction (bipolar semiconductor element)
  • PN junction bipolar semiconductor element
  • other temperature-sensitive elements There is no particular limitation as long as it is provided on the film.
  • an electric resistance element is formed on a flexible film by puttering, it is advantageous in terms of mass productivity, life, miniaturization, stability, and the like.
  • Examples of the flexible film include a polyimide film.
  • Polyimide is thermally and chemically stable.In particular, when the heat source and temperature sensor are formed on the film as an electric resistance element by pattern jungling, it should be sealed with a polyimide film to improve oxidation resistance. And there is an advantage of using polyimide.
  • the material of the flexible film is not limited to polyimide. Examples of other materials include polyamide, polyethylene terephthalate (PET), polyethylene, acrylic, polytetrafluoroethylene, and other organic resins.
  • the film may be disposed so as to be curved in a convex shape facing the surface on which the container is disposed.
  • the heat source and the temperature sensor can be pressed against the outer wall of the container by utilizing the flexibility of the film. As a result, the heat source and the temperature sensor are pressed against the outer wall of the container to secure a sufficient contact area and reduce the thermal resistance.
  • the curved surface of the film formed by the curving may be in a height direction of the container.
  • a second configuration in which the container contacts the container along a circumferential line segment of the container.
  • the heat source and the temperature sensor in which the degree of freedom of arrangement of the heat source and the temperature sensor is high, can be separately arranged on different films. If the heat source and the temperature sensor are placed on separate films, it is possible to improve the accuracy of measurement by reducing heat conduction without passing through the container from the heat source to the temperature sensor. In the case of the second configuration, it is possible to reduce the chance of damage to the film when placing the container.
  • the force holding the container will usually be arranged to lower it down.
  • the U-shaped cross section of the curved surface is arranged so as to face the bottom of the container (in the case of the first configuration)
  • the U-shaped cross section of the film is hooked on the bottom when the container is lowered, and There is a risk of damaging it.
  • the flexibility of the film causes the bow on the bottom of the container to fall down so as to hang the bow. I Absorbs the hanging and does not damage the film.
  • the film may be arranged along the outer wall of the container. That is, the arrangement of the film in a U-shape is the same as that described above.
  • the force container is arranged so as not to be in contact with the convex portion of the curved film but to be wrapped in the U-shaped concave portion.
  • the heat source and the temperature sensor arranged on the film are in close contact with the outer wall of the container, and can be pressed if the own weight of the container is used. Because of the flexibility of the film, it deforms along the outer wall of the container, allowing the heat source and temperature sensor to be in close contact with the outer wall of the container.
  • the size of the temperature sensor can be smaller than the size of the heat source. By reducing the size of the temperature sensor, the heat capacity of the temperature sensor can be reduced, thereby improving the measurement speed and improving the measurement accuracy.
  • an electric resistance element put on a film was used.
  • the child is preferable.
  • a material of the element a semiconductor material such as a copper foil film, a tungsten thin film, and doped silicon can be exemplified.
  • the resistance value of the element can be appropriately designed by selecting a material-specific resistivity by selecting the material, selecting a film thickness, and selecting a size such as a line width when notching.
  • the control unit supplies power to the heat source at time tl, and supplies the power at time t2 after time tl. Controlling the power supply means so as to cut off the output value Ol of the temperature sensor at time t3 and the output value 02 of the temperature sensor at time t4 after the time t3 and the time tl.
  • the comparison value may be calculated from the output value 02 and the output value Ol. That is, the temperature change force of the outer wall of the container before and after heating by the heat source also determines the type of liquid inside the container.
  • the heat profile can be interpreted by applying the examination result of the heat profile considered in the invention 1.
  • the temperature T at point X is expressed as Equations 1 and 2 from the heat conduction model of the one-dimensional fin, and the average heat transfer coefficient (Nusselt number) N when the liquid around the horizontal cylinder is liquid is
  • the heat transfer coefficient h is expressed as in Equation 4 as in Equation 3
  • the attenuation constant ⁇ that characterizes the temperature attenuation (thermal profile) with respect to the distance X of the one-dimensional fin is expressed as in Equation 5.
  • the thermal conductivity k of the fin material (container) or the fin thickness (container thickness) t is large, the heat supply point force increases even at a relatively distant position. I can see what I can observe.
  • a material having a heat conductivity sufficiently larger than the heat conductivity ⁇ of the liquid (assuming water, or a flammable liquid such as alcohol or gasoline) in the container is selected. It is shown that if the container thickness t is sufficiently large, it will work satisfactorily even if the temperature at a location distant from the heat supply point is observed!
  • the container material suitable for the present invention 3 include metals such as aluminum and iron. The thermal conductivity of these metals is much higher than the liquid in the container. In the present invention 3, a range of several mm power and several cm is assumed as the distance to the observation point of the heat supply partial force temperature sensor.
  • Equation 5 it can be seen that the greater the thermal conductivity and the density p of the liquid, the greater the effect on the liquid. That is, ⁇ decreases as the thermal conductivity and density p of the liquid increase. If the heat supply (Q) is constant, the cooling rate of the observation point is high. Therefore, if the type of liquid filled in the container is different and its thermal characteristics (especially thermal conductivity and density p) are different, it is possible to detect the difference in liquid based on this. Indicates that there is.
  • the liquid is filled in the container, heat is supplied to a local portion of the outer wall of the container, and even at an observation point relatively far from the heat supply unit, the thermal characteristics of the liquid inside the container are obtained. Temperature changes reflecting (especially thermal conductivity and density p) can be observed. Then, in the present invention 3, the type of the liquid inside the container is determined by comparing the temperature before the heat supply and the temperature after the elapse of a certain time after the heat supply.
  • the thermal conductivity of water is 0.63 (WZmk), compared to that of ethanol and petroleum of 0.18 (WZmk) and 0.15 (WZmk), respectively. 5 times larger.
  • a threshold value is set in advance for the temperature difference before and after the heat supply, and if it exceeds this value, it is safe. If it does not exceed this value, it is determined that the substance is dangerous and an alarm is issued.
  • the control means controls the power supply means to supply power to the heat source at time tl and to cut off the power supply at time t2 after the time tl.
  • the correction value may be determined from the following formula, and the comparison value may be calculated from the output value 02, the output value Ol, and the correction value.
  • the drift of the sensor output due to the difference between the container temperature and the environmental temperature can also be predicted by the following configuration. That is, the control means in Invention 3 controls the power supply means to supply power to the heat source at time tl and to cut off the power supply at time t2 after time tl, The output value 03 of the temperature sensor at time t6 before time t5, the output value Ol of the temperature sensor at time t3, and the output value Ol of the temperature sensor at time t4 after time t3 and time tl. The output value 02 is measured, and the comparison value can be calculated from the output value 02, the output value Ol, and the output value 03.
  • the correction value is determined from the output value 03 and the output value Ol or the output value 02, and the comparison value is calculated from the output value Ol, the output value 02, and the correction value. That is, when the correction value is obtained, the measurement of the sensor output 04 described above can be replaced with the measurement value of Ol or 02.
  • the second temperature sensor disposed so as to be separated from the heat source and in contact with the container at a distance larger than the distance between the heat source and the temperature sensor.
  • the control unit controls the power supply unit to supply power to the heat source at time tl, and to cut off the power supply at time t2 after time tl.
  • the correction value is determined from the output value 05 and the output value Ol or the output value 02, and the output value is determined.
  • a comparison value is calculated from Ol, the output value 02, and the correction value.
  • the container temperature itself is measured by a second temperature sensor, and correction is performed using this value.
  • the second temperature sensor can be an electric resistance element patterned on a film, similarly to the temperature sensor. Further, the second temperature sensor can be disposed at a position where the temperature sensor and the heat source are disposed, the position being displaced in a circumferential direction of the container.
  • a container sensor for detecting the arrangement of the container is provided, and the determination can be started by a signal of the container sensor force. Thereby, the operation can be simplified.
  • Invention 3 of the above-described apparatus for determining the type of liquid in a container can also be grasped as Invention 4 of a method of controlling the apparatus. That is, a single or a plurality of flexible films contacting the container, a temperature sensor provided on one of the single or the plurality of films, and a temperature sensor provided on the single or the plurality of films.
  • Control of an apparatus for determining the type of liquid in a container comprising: an alarm signal output unit that outputs a signal; and a control unit that controls the power supply unit, the arithmetic comparison unit, and the alarm signal output unit.
  • a control method of an apparatus for determining a liquid type having the same configuration as described above, wherein the output value 03 of the temperature sensor is stored or held at time t6 before time t5 at which the container is arranged.
  • a second temperature sensor arranged to be in contact with the container at a distance larger than the distance between the heat source and the temperature sensor, away from the heat source.
  • a method of controlling a device for determining a liquid type having a configuration obtained by adding the configuration of (a) to (c) storing or holding an output value Ol of the temperature sensor at a time t3, and to the heat source at a time tl. Starting the supply of electric power, and after the time tl.
  • Invention 1 or 2 of the present application it is possible to provide a technique capable of determining the type of liquid inside a container quickly, preferably in a non-contact manner, from the outside of the container regardless of the material of the container.
  • Inventions 3 and 4 of the present application in a liquid discriminating method capable of quickly discriminating the liquid type inside the container from the outside of the container regardless of the material of the container, a stable heating of the outer wall of the container and a heating unit Stable temperature measurement in the vicinity can be realized.
  • the life of the device can be extended, and the heating unit and the temperature measuring unit can be downsized. Furthermore, it is possible to realize a device that is excellent for mass production.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of an apparatus for determining the type of liquid in a container according to Embodiment 1 of the present invention.
  • the device for determining the type of liquid in the container according to the present embodiment includes a halogen heater 102, an infrared thermopile 103, a slit 104, a heat shield 105, a control circuit 106, an LED display device 107a, which are disposed outside the container 101. 107b, 107c, and a container sensor 108 are provided.
  • the container 101 is a conductive container made of, for example, aluminum.
  • the halogen heater 102 is a heat source that irradiates infrared rays to the surface of the container 101 through the opening of the slit 104. Heat energy is supplied to the irradiation area on the surface of the container 101 by the halogen heater 102.
  • the infrared thermopile 103 is a non-contact temperature sensor in which a large number of thermocouples are connected in series, the cold junction is on the case side, and the hot junction is in contact with the infrared absorbing member.
  • Infrared thermopile 10 3 is installed at a location about 2 cm away from the halogen heater 102.
  • the slit 104 is an optical member for limiting the irradiation light power of the halogen heater 102 to a local region on the surface of the container 101. A member with a circular or square opening of several mm can be applied.
  • the heat shield plate 105 blocks heat conduction from the halogen heater 102 to the infrared thermopile 103.
  • the control circuit 106 controls the power supply to the halogen heater 102, measures the output of the infrared thermopile 103, and determines the type of liquid in the container. Further, the LED display devices 107a, 107b, and 107c are connected to the control circuit 106, and the determination results are displayed on the LED display devices 107a, 107b, and 107c.
  • the control circuit 106 includes a CPU (Central Processing Unit) 109, a heat source drive circuit 110, and an AD converter.
  • CPU Central Processing Unit
  • the CPU 109 is a general-purpose arithmetic processing device, and can execute processing according to a predetermined program.
  • the heat source drive circuit 110 is controlled by the CPU 109 and supplies electric power to the halogen heater 102.
  • the AD converter 111 converts the output of the infrared thermopile 103 into digital data, and the data is output to the CPU 109.
  • the container detection circuit 115 controls the container sensor 108, and detects that the container 101 is disposed on the container support member (not shown) or not.
  • the timer 114 is controlled by the CPU 109 and is used to measure the passage of time.
  • RA Ml 13 is a temporary storage device for data. It retains the program data loaded from the ROM 112 and secures a work area used for executing the program.
  • the ROM 112 records programs and data used in the present apparatus. Instead of the ROM 112, another memory device such as a hard disk drive can be used. The operation of the control program recorded in the ROM 112 will be described later.
  • the control program recorded in the ROM 112 is recorded in the ROM 112, which is itself intangible, and organically constitutes the apparatus integrally with the hardware resources of the apparatus. As long as the discriminating function is realized, the control program is also a constituent requirement for specifying the invention constituting the device of the present invention.
  • the display control circuit 117 controls the display of the LED display devices 107a, 107b, 107c.
  • the LED display devices 107a, 107b, and 107c display the state of the present device, which will be described later, and the measurement result of the type of liquid in the container 101 by the present device.
  • the LED display device 107a is green
  • the LED display device 107b is blue
  • the LED display device 107c is red.
  • any other reporting means can be applied.
  • the display of a message by a liquid crystal display device, a buzzer sound when an abnormality is detected, and the like can be applied.
  • the container sensor 108 is a sensor for detecting that the container 101 has been placed on the container support member.
  • an optical sensor having a light emitting unit and a light receiving unit can be exemplified. It is also possible to use another sensor such as a proximity sensor.
  • FIG. 2 is a diagram showing how the temperature on the surface of the container changes in the apparatus according to the first embodiment.
  • the temperature change sensor output change
  • the halogen heater 102 is turned on (power supply from the heat source drive circuit 110 is started), and at time t3, the halogen heater 102 is turned off (power supply from the heat source drive circuit 110 is stopped).
  • the halogen heater 102 is turned on, the surface temperature of the container 101 increases (the sensor output increases), and when the halogen heater 102 is turned off, the surface temperature of the container 101 gradually decreases.
  • a line 118 is a heat profile of the surface of the container 101 when the liquid in the container 101 is ethanol
  • a line 119 is a heat profile of the surface of the container 101 when the liquid in the container 101 is water.
  • the apparatus focuses on the temperature change on the surface of the container 101 before and after the application of heat, and attempts to determine the type of liquid inside the container.
  • Measure the container surface temperature at time tl and time t4 find the difference, set a predetermined threshold, and If it is larger, it is judged to be not water (dangerous substances such as alcohol, petroleum, and gasoline). If it is smaller than the threshold value, it is judged to be safe water (drink mainly composed of water).
  • the threshold value may be a value obtained by actually measuring the value of the above-described difference ⁇ V and adding ⁇ 2 to the value of the difference expected for water. Note that when the halogen heater 102 is actually turned on, a large noise is generated in the infrared thermopile 103 due to the reflection of infrared rays from the surface of the container 101. Display with.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a method for determining the liquid in the container in the device for determining the type of liquid in the container according to the first embodiment.
  • the procedure can be realized by a computer program, and this program is recorded in the ROM 112 described above.
  • the program constitutes a part of the device of the present invention.
  • the following description an example in which the following processing is executed by a computer program will be described. However, the same processing can be realized by other control means such as sequence control and automatic control by hardware.
  • step 120 it is determined whether the container 101 is detected. If no container is detected here, the green lamp indicating the standby state is turned on (step 121), and step 120 is repeated until no container is detected. If a container is detected, proceed to step 122.
  • step 122 the output of the temperature sensor (infrared thermopile 103) is measured.
  • the output value (analog value) is converted to a digital value by the AD converter 111 and recorded as a measured value ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ in, for example, the RAMI 13.
  • a wait of 0.5 seconds is performed (step 123), and a control signal (ON signal) to the heat source drive circuit 110 for turning on the halogen heater 102 is generated (step 124).
  • a control signal ON signal
  • a wait of 0.5 seconds is performed (step 127), and the output measurement of the temperature sensor (infrared thermopile 103) is performed (step 128).
  • the output value (analog value) is AD conversion 111 Is converted to a digital value and recorded as a measured value B in, for example, the RAMI 13.
  • step 129 the difference between variable A and variable B is determined, and it is determined whether this value is larger or smaller than a predetermined threshold (step 129). If B ⁇ A is smaller than the threshold value in step 129, it can be determined that the liquid in the container is a liquid mainly composed of safe water, and the blue lamp is turned on (step 131). Conversely, if it is determined in step 129 that BA is greater than or equal to the threshold value, the liquid in the container cannot be determined to be safe liquid-based liquid, and the red lamp indicating abnormality is turned on (step 129). 130). In steps 130 and 131, for example, a standby time of about 2 seconds is set to secure time for the operator to recognize the contents of the notification. Thereafter, the process returns to step 120 to repeat the above processing. As described above, it is possible to determine the type of the liquid in the container.
  • the device for determining the type of liquid in a container can easily determine the type of the content liquid even in a metal container such as an aluminum container.
  • the determination is started by setting the container 101 in the apparatus, and by illuminating the blue or red lamp, it is possible to easily determine whether the contents are safe or not based on water.
  • one measurement is completed in a few seconds, and it is very advantageous to use it for inspections requiring quick processing such as inspections carried in the aircraft.
  • the irradiation time and the standby time of the halogen lamp described above are merely examples, and can be changed as appropriate.
  • the present invention has been specifically described as the first embodiment, the present invention is not limited to the first embodiment, but may be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.
  • control circuit 130 it is also possible to configure the control circuit 130 with an electronic circuit that handles the output of the temperature sensor (infrared thermometer 103) as analog data and performs analog arithmetic.
  • the control circuit 130 shown in FIG. 4 when the container sensor 108 detects the arrangement of the container 101, a lamp voltage is generated by the lamp circuit 131, and this is input to the comparator 132.
  • the comparator 132 refers to the reference voltages VI, V2, V3 (V1 ⁇ V2 ⁇ V3), and turns on the latch control signal to the latch circuit 1 (134) when the input reaches VI.
  • Latch circuit 1 (134) receives ON of the latch control signal. And latch the sensor output at that time.
  • the output of the latch circuit 1 (134) is input to one input of the differential amplifier 136.
  • the comparator 132 turns on the control signal to the heat source drive circuit 133.
  • the heat source drive circuit 133 turns on the halogen heater 102 in response to the ON of the control signal, and turns it off after 2 seconds, for example.
  • the comparator 132 reaches V3
  • the comparator 132 turns on the latch control signal to the latch circuit 2 (135).
  • the latch circuit 2 (135) receives the ON of the latch control signal and latches the sensor output at that time.
  • the output of the latch circuit 2 (135) is input to the + input of the differential amplifier 136.
  • the differential amplifier 136 amplifies and outputs the difference between the input voltages.
  • the input of the differential amplifier 136 is input to the comparator 137. Referring to the threshold voltage Vth, the comparator 137 turns on the red LED display device 107c if the input is higher than Vth, and turns on the blue LED display device 107b if the input is lower than Vth.
  • the LED display device 107b or 107c red or blue display
  • the standby green display lighting of the LED display device 107a
  • an infrared thermopile is exemplified as the temperature sensor.
  • the temperature sensor is not limited to this, and a thermocouple, a temperature-sensitive resistance element, or any other temperature sensor can be used.
  • the heat source is not limited to the halogen heater, and any heat source such as a heating resistor, a Peltier element, and an infrared laser can be used.
  • Embodiment 1 described an example in which the temperature sensor and the heat source are arranged separately from the container. As described above, it is preferable that the temperature sensor and the heat source are disposed apart from the container from the viewpoints of quickness of the determination process and the reproducibility of the determination. You don't have to. It does not matter if the temperature sensor and / or the heat source is in contact with the container!
  • the container 101 is exemplified by a metal container such as an aluminum container.
  • the thermal conductivity of the container is sufficiently larger than the thermal conductivity of the liquid in the container.
  • the material of the container is not limited to metal as long as the thickness of the container is sufficiently large.
  • the liquid discriminating apparatus of the present invention and its control method can be applied to a container made of a nonmetallic material such as a PET bottle.
  • the requirements for the thermal conductivity and thickness of the container depend on how far the temperature observation point on the outer wall of the container is away from the heating area. When the temperature observation point is sufficiently close to the heating area, the thermal conductivity of the container is almost the same as the thermal conductivity of the liquid in the container, and the thickness of the container is about the thickness of a practical PET bottle. is there.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of a configuration of a device for determining the type of liquid in a container (hereinafter, referred to as a liquid determination device) according to Embodiment 2 of the present invention.
  • the liquid discriminating apparatus according to the second embodiment includes a flexible film 202 in contact with the outer wall of the container 201, a heat source 203 provided on the film 202, a temperature sensor 204 provided on the finolem 202, a control circuit 206, It has LED display devices 207a, 207b, 207c and a container sensor 208.
  • the container 201 is a conductive container made of, for example, aluminum.
  • the liquid container 201 according to the second embodiment is preferably applied to a conductive container.
  • the force container 201 is not limited to a conductive container.
  • the liquid discriminating apparatus of Embodiment 2 can be applied to an insulating container such as a PET bottle.
  • the size and shape of the container 201 are arbitrary. As will be described later, the shape and size of the container 201 are arbitrary as long as the shape and size of the heat source 203 and the temperature sensor 204 provided on the film 202 correspond to the outer wall of the container. However, it is necessary that at least the inside of the outer wall portion of the container that is in contact with the heat source 203 and the temperature sensor 204 provided on the film 202 is filled with the liquid.
  • the film 202 is a flexible plastic film, for example.
  • polyimide can be applied. Since the polyimide film has appropriate flexibility and elasticity and is thermally and chemically stable, it is preferable to select the polyimide film as the film 202 of the present invention.
  • polyamide, polyethylene, polyethylene terephthalate, acrylic, polytetrafluoroethylene, ABS resin, and other plastics are not limited to polyimide as the material of the film 202.
  • plastic but flexible such as paper and thin film glass Any insulator can be used as long as it has an insulating property. Note that the film 202 is disposed so as to physically contact the container 201 as described later.
  • the heat source 203 is an electric resistance element patterned on the film 202 as described later in detail.
  • the functional requirement of the heat source 203 is to be able to be installed on the film 202 and to be able to generate an appropriate amount of heat under appropriate control.
  • the heat source 203 of the second embodiment can be arbitrarily selected.
  • a Peltier element, a semiconductor laser, an induction heating element (the object to be heated and the induction element) can be exemplified.
  • the temperature sensor 204 is an electric resistance element put on the film 202 as described in detail later.
  • the functional requirements of the temperature sensor 204 are that it can be installed on the film 202 and that it is a temperature-sensitive element (a sufficient output signal can be detected with respect to temperature change).
  • the temperature sensor 204 according to the second embodiment can be arbitrarily selected as long as it satisfies such requirements.
  • a thermocouple, a PN junction of a semiconductor element and the like can be exemplified.
  • the control circuit 206 controls power supply to the heat source 203, measures the output of the temperature sensor 204, and determines the type of liquid in the container. Further, the control circuit 206 is connected to LED display devices 207a, 207b, 207c, and displays the determination results on the LED display devices 207a, 207b, 207c.
  • the control circuit 206 includes a CPU (Central Processing Unit) 209, a heat source drive circuit 210, an AD converter ⁇ 211, a ROM (Read Only Memory) 212, a RAM (Random Access Memory) 213, a timer 214, a container Includes a detection circuit 215, a constant current circuit 216, and a display control circuit 217.
  • the CPU 209 is a general-purpose arithmetic processing unit, and can execute processing according to a predetermined program.
  • the heat source drive circuit 210 is controlled by the CPU 209 and supplies power to the heat source 203.
  • the AD converter 211 converts the output of the temperature sensor 204 into digital data, and the data is output to the CPU 209.
  • the container detection circuit 215 controls the container sensor 208 to detect that the container 201 has been placed on the container support member (not shown) and that it has not been placed.
  • the timer 214 is controlled by the CPU 209 and is used to measure the passage of time.
  • RA M213 is a temporary data storage device. Program data loaded from ROM212 And a work area used for executing the program.
  • the ROM 212 records programs and data used in the apparatus. Instead of the ROM 212, another memory device such as a hard disk drive can be used. The operation of the control program recorded in the ROM 212 will be described later.
  • the control program recorded in the ROM 212 is recorded in the ROM 212, which is in itself intangible, and organically constitutes the present apparatus integrally with the hardware resources of the present apparatus. As long as the discriminating function is realized, the control program is also a constituent requirement for specifying the invention constituting the device of the present invention.
  • the constant current circuit 216 supplies a constant current to the temperature sensor 204 according to the second embodiment.
  • the electric resistance element exemplified as the temperature sensor 204 of the second embodiment is a passive element and does not itself output a signal.
  • the constant current circuit 216 By supplying a constant current to the temperature sensor 204 (electric resistance element) by the constant current circuit 216, the resistance value can be detected as a voltage.
  • an active element that generates an output voltage (signal) is used as the temperature sensor, the constant current circuit 216 is not necessary.
  • the display control circuit 217 controls the display of the LED display devices 207a, 207b, 207c.
  • the LED display devices 207a, 207b, and 207c display the status of the present device and the measurement results of the type of liquid in the container 201 by the present device, which will be described later.
  • the LED display device 207a is green
  • the LED display device 207b is blue
  • the LED display device 207c is red.
  • any other notifying means can be applied.
  • the display of a message by a liquid crystal display device, a buzzer sound when an abnormality is detected, and the like can be applied.
  • the container sensor 208 is a sensor for detecting that the container 201 has been placed on the container support member.
  • an optical sensor having a light emitting unit and a light receiving unit can be exemplified. It is also possible to use another sensor such as a proximity sensor.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing an example of the container arrangement portion of the liquid discriminating apparatus according to the second embodiment.
  • the container arrangement section 218 has a stage 218a on which the container 201 is installed, and a slit 218b for adjusting the arrangement position of the container 201 is provided at the center of the stage 218a. Inside the slit 218b, a U-shaped curved film 202 with a U-shaped convex Placed.
  • the container 201 is disposed so as to partially fall into the slit 218b, with its upper part being on the back side as shown by the broken line. Since the container 201 is aligned with the slit 218b, the position of the container 201 is easily adjusted so as to reliably contact the container outer wall force S film 202.
  • the stage 218a is arranged diagonally as shown in the figure.
  • the container 201 can be stably arranged such that the bottom of the container 201 contacts the front plate 218c.
  • a stopper may be provided on the front plate 218c to ensure that the bottom of the container 201 abuts.
  • disposing the stage 218a obliquely means that the container 201 is also obliquely disposed, and the remaining amount of liquid in the container 201 is small! / Even in the case, there is an advantage that the liquid collects at the bottom of the container. is there.
  • Fig. 7 is a perspective view showing a film 202 which is curved in a U-shape and arranged with the convex portion facing upward.
  • a heat source 203 and a temperature sensor 204 are provided on the curved convex portion (that is, the portion where the container 201 is in contact).
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state of the film 202 when the container 201 is placed in the container placement part 218 in FIG.
  • the broken line shows the film 202 before the container 201 is placed.
  • the film 202 since the film 202 has flexibility, the convex portion of the film 202 is pushed down by disposing the container 201, and the convex portion of the film 202 is deformed so as to follow the outer wall shape of the container 201. For this reason, the heat source 203 and the temperature sensor 204 surely hit the outer wall of the container 201, and the contact with the outer wall of the container can be ensured.
  • the film 202 is flexible, the heat source 203 and the temperature sensor 204 are pressed by the container 201. As a result, the thermal resistance of the contact portion is reduced, and stable heat supply and temperature measurement can be realized.
  • FIG. 9A is a plan view showing an example of the heat source 203 and the temperature sensor 204 provided on the film 202.
  • the heat source 203 and the temperature sensor 204 are electric resistance elements formed on the film 202 by pattern jungling.
  • the heat source 203 and the temperature sensor 204 Terminals 203a and 204a are connected via respective wirings 203b and 204b. It is needless to say that the pattern including the terminal and the wiring is put on.
  • the heat source 203 and the temperature sensor 204 and the terminals 203a, 204a and the terminals 203b, 204b are notned and then shielded by the same material as the finolem 202 or another material! / Needless to say! /.
  • the method of manufacturing the pattern is well known, and the description is omitted here.
  • Examples of the material of the heat source 203, the temperature sensor 204, the terminals 203a and 204a, and the wirings 203b and 204b include metals such as copper and tungsten, and semiconductor materials such as doped silicon.
  • FIG. 9 (b) is an enlarged partial plan view showing a portion B in FIG. 9 (a).
  • the heat source 203 can be formed by forming a thin pattern zigzag as shown in the figure.
  • the line width of the pattern is a design matter and can be appropriately designed according to the required amount of heat and the resistivity specific to the material. The same applies to the temperature sensor 204.
  • FIG. 9 another example of a suitable modified example is shown in which the heat source 203 and the temperature sensor 204 are each provided in substantially the same size.
  • 10 to 12 are plan views showing modified examples of the heat source 203 and the temperature sensor 204 provided on the film 202.
  • FIG. 10 the size of the temperature sensor 204 is smaller than that of the heat source 203 and the pattern is smaller. Therefore, the response speed of the temperature measurement can be improved by reducing the heat capacity of the temperature sensor.
  • FIG. 11 a plurality of heat sources 203 are provided, and the heat source 203 is arranged so as to sandwich the temperature sensor 204 for pattern jungling.
  • the modification shown in FIG. 12 is an example in which a film 202 provided with a heat source 203 and a temperature sensor 204 is divided.
  • the path of the heat flow that does not pass through the container 201 that is, the path of the heat flow that is transmitted through the film 202, can be cut off to increase the accuracy or precision of the measurement.
  • the arrangement of the film 202 is an example in which the film 202 is curved in a U-shape and the convex portion thereof is arranged upward, and another example of the arrangement of the force film 202 is also available.
  • the film 202 may be curved in a U-shape, and the convex portion may be disposed downward, that is, the concave portion may be disposed upward.
  • the film can be deformed along the outer wall of the container by utilizing the weight of the container 201.
  • the arrangement of the film 202 is different from the arrangement of the film in FIG.
  • the arrangement can be rotated 90 degrees. That is, the container 201 is arranged so that the contact portion of the film 202 follows the circumferential direction of the container 201. In this case, the chance of damaging the film 202 when placing the container 201 can be reduced. That is, if the container 201 is arranged as shown in the figure, the container 201 may be arranged so that the bottom of the container 201 hits the film 202. In this case, when the film 202 is arranged as shown in FIG. 6, the bottom of the container 201 may catch on the cross section of the curved film. Such a hooking force on the cross section of the film may damage the film 202.
  • FIG. 14 shows an example of the patterning of the heat source 203 and the temperature sensor 204 when they are arranged as shown in FIG.
  • FIG. 15 is a diagram showing how the temperature on the container surface changes in the liquid discriminating apparatus according to the second embodiment. With the time on the horizontal axis and the sensor output on the vertical axis, changes in temperature (changes in sensor output) with time are shown in a graph.
  • the heat source 203 is turned on (power supply from the heat source drive circuit 210 is started), and at time t2, the heat source 203 is turned off (power supply from the heat source drive circuit 210 is stopped).
  • the heat source 203 is turned on, the surface temperature of the container 201 increases (the sensor output increases), and when the heat source 203 is turned off, the surface temperature of the container 201 gradually decreases.
  • a line 219a is a heat profile on the surface of the container 201 when the liquid in the container 201 is ethanol
  • a line 219b is a heat profile on the surface of the container 201 when the liquid in the container 201 is water.
  • the higher the thermal conductivity of the liquid the higher the cooling rate of the container 201 surface.
  • the temperature of the surface of the container 201 does not become too high (line 219b) because the water is rapidly cooled even if heat is applied, while ethanol has a lower thermal conductivity than water, so The amount of heat applied makes the surface of the container higher than water.
  • the cooling speed is slightly higher in water.
  • a difference of ⁇ occurs as a sensor output in the surface temperature of the container 201 at the time t4.
  • the liquid discriminating apparatus focuses on the temperature change on the surface of the container 201 before and after the application of heat, and attempts to discriminate the liquid type inside the container. Measure the container surface temperature at time t3 and time t4, find the difference and use it as a comparison value, and set a predetermined threshold If the comparison value is greater than the threshold value, it is determined that the water is not water (dangerous substances such as alcohol, petroleum, and gasoline) . If the comparison value is less than the threshold value, safe water (water-based beverage)
  • the threshold value can be a value obtained by actually measuring the value of the above-mentioned difference ⁇ and adding ⁇ / 2 to the value of the difference expected for water. Note that noise may be generated when the heat source 203 is actually turned on. In order to clarify the explanation, FIG. 15 shows a state in which this noise has been removed.
  • a time before time tl (time t3 in FIG. 15) is illustrated as a first measurement time for obtaining a comparison value, and a time after time t2 is calculated as a second measurement time. (Time t4 in FIG. 15).
  • the measurement timing is not limited to the time t3 and the time t4 as long as a comparison value that reflects the thermal characteristics of the liquid in the container is obtained.
  • the first measurement time a time that is the same as or later than the time tl can be adopted.
  • the second measurement time any time after the first measurement time (however, if the first measurement time is earlier than time tl, the second measurement time is later than time tl).
  • the container surface temperature is rising between time tl or time tl and time t2, the container surface temperature is changing after time t2, or the container surface temperature is decreasing after time t2.
  • Any measurement interval time between the first measurement and the second measurement can be selected.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a method for determining liquid in a container in the liquid determining device for liquid in a container according to the second embodiment.
  • the procedure can be realized by a computer program, and this program is recorded in the ROM 212 described above.
  • a program is also assumed to constitute a part of the device of the present invention as long as it is recorded in the ROM 212 or other storage device.
  • the same processing can be realized by other control means such as a force sequence control and an automatic control by hardware, which explain an example of executing the following processing by a computer program! ⁇ .
  • step 220 it is determined whether the container 201 is detected. If no container is detected here, the green lamp indicating the standby state is turned on (step 221), and step 220 is repeated until no container is detected. If a container is detected, step 222 Proceed to.
  • step 222 the output of the temperature sensor 204 is measured.
  • the output value (O 1) of the temperature sensor 204 is an analog value, is converted into a digital value by the AD converter 211, and is recorded as the value ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ in the RAM 213, for example.
  • a wait of 0.5 seconds is performed (step 223), and a control signal (ON signal) to the heat source driving circuit 210 for turning on the heat source 203 is generated (step 224).
  • a control signal ON signal
  • a wait of 0.5 seconds is performed (step 227), and the output measurement of the temperature sensor 204 is performed (step 228).
  • the output value (02) of the temperature sensor 204 is an analog value, which is converted into a digital value by the AD converter 211 and recorded as a value B in the RAM 213, for example.
  • step 229) the difference between the value A and the value B is determined, and it is determined whether the difference value (comparison value) is larger or smaller than a predetermined threshold (step 229). If B ⁇ A is smaller than the threshold value in step 229, it can be determined that the liquid in the container is a liquid mainly composed of safe water, and the blue lamp is turned on (step 231). Conversely, if it is determined in step 229 that B ⁇ A is greater than or equal to the threshold value, the liquid in the container cannot be determined to be safe liquid-based liquid, and the red lamp indicating abnormality is turned on ( Step 230). In steps 230 and 231, for example, a standby time of about 2 seconds is set to secure a time for the operator to recognize the content of the notification. Thereafter, the flow returns to step 220 to repeat the above processing. As described above, it is possible to determine the type of the liquid in the container.
  • the timing of the first measurement of the sensor output (measurement of value A) and the second measurement of the sensor output (measurement of value B) are determined by the heat of the liquid in the container. It is optional as long as a comparative value that reflects the target characteristics can be obtained. That is, the measurement of the value A in step 222 may be performed after the power is turned on in step 224, and the measurement of the value B in step 228 may be performed before the power is turned off in step 226. Further, the measurement of the value A and the value B in steps 222 and 228 may be performed after the power is turned off in step 226. However, an appropriate time is required between the measurement of the value A and the value B. Also, in the measurement when the container surface temperature is in the downward phase, the value of the comparison value B—A becomes a negative number. It is necessary to take the absolute value of BA when making a decision.
  • the device for determining the type of liquid in a container can easily determine the type of the content liquid even in a metal container such as an aluminum container.
  • the determination is started by setting the container 201 in the apparatus, and by illuminating the blue or red lamp, it is easy to determine whether or not the contents are safe mainly based on water or not.
  • one measurement is completed in a few seconds, and it is very advantageous to use it for inspections requiring quick processing such as inspections carried in the aircraft.
  • the heat source 203 and the temperature sensor 204 are formed on the flexible film 202 by patterning, and the film 202 is curved into a U-shape.
  • the heat source 203 and the temperature sensor 204 are arranged so that the portions thereof come into contact with the container 201. Therefore, direct contact is ensured between the container 201 and the heat source or the temperature sensor, and stable heat supply and temperature measurement are realized. Further, since the heat source and the temperature sensor are formed on the film by the pattern jungle, miniaturization is easy and excellent in mass productivity. In addition, since a stable element can be used for the heat source and the temperature sensor, the life of the device can be prolonged.
  • the present invention has been specifically described as the second embodiment.
  • the present invention is not limited to the second embodiment and may be variously modified without departing from the gist thereof. Needless to say.
  • Embodiment 2 exemplifies a control method in the case where the container temperature is substantially equal to the environmental temperature. However, when the temperature of the container is different from the ambient temperature, it is good in practical use. In such a case, the following improvements can be added.
  • the sensor output when the container temperature is different from the ambient temperature will be described with reference to FIG. Assuming that the time at which the container 201 is arranged is t5, the sensor output before t5 is an output value corresponding to the environmental temperature.When the container 201 is arranged at t5, the sensor output is shown by a broken line. So rise.
  • the dashed line 240a is for a case where the container temperature is, for example, 50 ° C
  • the dashed line 240b is for a case where the container temperature is, for example, 40 ° C
  • the dashed line 240c is for a case where the container temperature is, for example, 30 ° C. That is, the sensor output increases so as to approach a higher value as the container temperature increases.
  • the solid line in FIG. 18 is a graph showing the sensor output when the container surface is heated for a certain period of time in the presence of fluctuations in the sensor output.
  • the dashed line is the fluctuation of the sensor output due to the container temperature.
  • heat source 203 is turned on and at time t2, heat source 203 is turned off.
  • the measurement of the sensor output is performed at time t3 (measurement of the sensor output Ol of the second embodiment (measurement value is the value A)) and time t4 (measurement of the sensor output 02 of the second embodiment (the measurement value is the value B).
  • the measurement times t3 and t4 of the sensor output can be changed as described above).
  • the sensor output fluctuation (baseline fluctuation) AVb due to the container temperature is included in the difference ⁇ between the measured values at times t4 and t3. If this ⁇ Vb cannot be ignored with respect to the margin with the threshold, the validity of the judgment is suspected. Therefore, if ⁇ Vb is measured by some method, it is necessary to make a prediction and correct ⁇ Vb to make a determination.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an example of determination control when there is a change in the baseline.
  • the value TO is initialized to "0" (step 250), and the output of the temperature sensor is measured before detecting a container (step 251).
  • the measured value (03) of the sensor output here is recorded in the RAM 213, for example, as the value T1 in the same manner as in step 222 in FIG.
  • the value T1 is recorded in the buffer or the like as the previous value TO in order to use the previous measurement value in the next measurement (steps 253 and 255). If a container is detected, the sensor output is measured (step 258), for example, after waiting for 0.5 seconds (step 257).
  • the measured value of the sensor output here (04 ) Is recorded in the RAM 213, for example, as the value T2 as described above.
  • the difference between the value ⁇ 2 and the value T1 also determines the correction value C corresponding to the baseline variation AVb (step 259). In determining the correction value C, the correction table 260 recorded in advance can be referred to.
  • the correction method is not limited to the method using the correction table 260, and may be a method of calculating from the value T1 and the value T2 using an appropriate model function.
  • the value A (sensor output value 01) and the value B (sensor output value 02) are measured as in the case of FIG. 16 (steps 261-266).
  • the magnitude relation with the threshold value is determined in consideration of the correction value C (step 267). That is, the correction value C is subtracted from the measurement value B ⁇ the measurement value A, and the magnitude of the difference with the threshold value is determined.
  • Steps 268 and 269 are the same as steps 230 and 231 in FIG. With such control, accurate determination can be performed even when there is a change in the baseline. Note that the timing of the measurement of the value A and the timing of the measurement of the value B are arbitrary, as long as a comparative value reflecting the thermal characteristics of the liquid inside the container is obtained, as in the above case.
  • the correction value C can be obtained by using the value A or the value B instead of the value T2. That is, the correction value C can be determined from the value T1 and the value A or from the value T1 and the value B, and the comparison value can be obtained from the correction value C, the value A, and the value B.
  • the correction table can be used to determine the correction value C, and the correction value C can be obtained by calculation using an appropriate model function.
  • second temperature sensor 270 it is possible to dispose second temperature sensor 270 at a position sufficiently distant from heat source 203 separately from the temperature sensor of the second embodiment.
  • An AD conversion and constant current circuit 272 is provided for measuring the output of the temperature sensor 270.
  • the container temperature can be measured by the second temperature sensor at each measurement timing of the measurement of the value A and the measurement of the value B, and the fluctuation of the baseline can be actually measured.
  • the measurement timing of the second temperature sensor 270 is not limited to the above case, and is arbitrary. In this case, a correction table or correction calculation of the correction value C according to the measurement timing is required.
  • control circuit 206 including the CPU 209
  • the control circuit 280 it is also possible to treat the output of the temperature sensor as analog data and configure the control circuit 280 with an electronic circuit that performs analog arithmetic.
  • the control circuit 280 shown in FIG. 21 when the container sensor 208 detects the arrangement of the container 201, a lamp voltage is generated by the lamp circuit 281 and is input to the comparator 282.
  • the comparator 282 refers to the reference voltages VI, V2, V3 (V1 ⁇ V2 ⁇ V3), and turns on the latch control signal to the latch circuit 1 (284) when the input reaches VI.
  • the latch circuit 1 receives the ON of the latch control signal and latches the sensor output at that time.
  • the output of latch circuit 1 (284) is input to the-input of differential amplifier 286.
  • the comparator 282 turns on the control signal to the heat source drive circuit 283.
  • the heat source drive circuit 283 turns on the heat source 203 in response to the ON of the control signal, and turns it off after 2 seconds, for example.
  • the comparator 282 turns on the latch control signal to the latch circuit 2 (285).
  • the latch circuit 2 (285) receives the ON of the latch control signal and latches the sensor output at that time.
  • the output of the latch circuit 2 (285) is input to the + input of the differential amplifier 286.
  • the differential amplifier 286 amplifies the difference between the input voltages and outputs the result.
  • the input of the differential amplifier 286 is input to the comparator 287. Referring to the threshold voltage Vth, the comparator 287 turns on the red LED display device 207c if the input is higher than Vth, and turns on the blue LED display device 207b if the input is lower than Vth.
  • the LED display device 207b or 207c (Red or blue) is not displayed, and otherwise, a green display (LED 207a is lit), which is a standby, is provided.
  • a constant current circuit 288 is provided to obtain a sensor output.
  • the invention of the present application relates to an apparatus or method for easily and reliably determining the safety of the contents of a beverage container brought into the means of transportation such as an aircraft without opening the container. Therefore, the present invention can be used in the inspection equipment industry for inspecting container contents. It is something. Further, the device for determining the type of liquid in a container according to the present invention can be used in transportation means such as the aircraft industry.
  • FIG. 1 is a block diagram showing an example of a configuration of an apparatus for determining a liquid type in a container according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a diagram showing how the temperature on the surface of the container changes in the device according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of a method for determining the liquid in the container in the device for determining the type of liquid in the container according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a block diagram showing another example of the configuration of the device for determining the type of liquid in a container according to the present invention.
  • FIG. 5 is a block diagram showing an example of the configuration of an apparatus for determining the type of liquid in a container according to Embodiment 2 of the present invention.
  • FIG. 6 is a schematic perspective view showing an example of a container arrangement portion of the liquid discriminating apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a perspective view showing a film 202 which is curved in a U-shape and arranged with a convex portion facing upward.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a state of the film 202 when the container 201 is placed in the container placement part 218 in FIG.
  • FIG. 9 (a) is a plan view showing an example of a heat source 203 and a temperature sensor 204 provided on a film 202
  • FIG. 9 (b) is an enlarged view of a portion B in FIG. 9 (a). It is the partial top view shown.
  • FIG. 10 is a plan view showing a modification of the heat source 203 and the temperature sensor 204 provided on the film 202.
  • FIG. 11 is a plan view showing a modification of the heat source 203 and the temperature sensor 204 provided on the film 202.
  • FIG. 12 is a plan view showing a modification of the heat source 203 and the temperature sensor 204 provided on the film 202.
  • FIG. 13 is a schematic perspective view showing another example of the container arrangement portion of the liquid discriminating apparatus according to the second embodiment. It is.
  • FIG. 14 is a plan view showing an example of the patterning of the heat source 203 and the temperature sensor 204 in the case of FIG.
  • FIG. 15 is a diagram showing how the temperature of the container surface changes in the liquid discriminating apparatus according to the second embodiment.
  • FIG. 16 is a flowchart illustrating an example of a method for determining a liquid in a container in the device for determining a liquid in a container according to the second embodiment.
  • FIG. 17 is a graph showing an example of a sensor output when the container temperature is different from the environmental temperature.
  • FIG. 18 is a graph showing an example of a sensor output when the container temperature is different from the environmental temperature.
  • FIG. 19 is a flowchart showing an example of determination control when there is a change in a baseline.
  • FIG. 20 is a block diagram showing another example of the configuration of the device for determining the type of liquid in a container according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 21 is a block diagram showing a configuration of a device for determining the type of liquid in a container according to an embodiment of the present invention, and still another example.
  • Heat source drive circuit 11 1-AD conversion ⁇ , 112- --ROM, 113- --RAM, 114 ⁇ ⁇ ⁇ Timer, 115 ⁇ ⁇ ⁇ Container detection circuit, 117 ⁇ Display control circuit, 130 ⁇ Control circuit, 131 ⁇ Lamp circuit, 132 ⁇ Comparator, 133 ⁇ ⁇ ⁇ Heat source drive circuit, 134, 135 ⁇ Latch circuit, 136 ... Differential amplifier, 137... Comparator, 201 ⁇ Container, 202 ⁇ “Film, 203 ⁇ Heat source, 204 ⁇ Temperature sensor, 203a, 204a... Terminal, 203b, 204b... Wiring, 206 ⁇ ⁇ Control circuit, 207a, 207b, 207c- "LED display device, 208 ...
  • Container sensor 209"'CPU, 210 ... Heat source drive circuit, 211-AD conversion, 212-ROM, 213--RAM, 214 ⁇ Timer, 215 ⁇ Container detection circuit, 216 ⁇ ... constant current cycle , 217 ⁇ Display control circuit, 218 ⁇ Container placement section, 218a ⁇ Stage, 218b ⁇ ⁇ Slit, 218c ⁇ Front plate, 260 ⁇ Correction table, 270 ⁇ Second temperature sensor, 271 -"AD transformer, 272 ... constant current circuit, 280 ... control circuit, 281 ... lamp circuit, 282 ... comparator, 283 ... heat source drive circuit, 284 ... latch circuit 1, 285 ... latch circuit 2, 286: Differential amplifier, 287: Comparator, 288: Constant current circuit.

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Abstract

 容器内部の液体種別を、容器の材質によらず、容器外部から迅速に、好ましくは非接触で判別できる技術を提供する。  アルミニウム製等導電性の容器101の外側にハロゲンヒータ102と赤外線サーモパイル103を配置する。ハロゲンヒータ102がOFFの状態で容器101の表面温度を測定し、その後ハロゲンヒータ102をたとえば2秒間ONにする。さらにその後、容器101の表面温度を測定し、先の測定結果との差を求める。その差が閾値より小さければ容器内液体は安全な水を主成分とする液体であると判断でき、青ランプを点灯する。差が閾値以上である場合には容器内液体は安全な水を主成分とする液体とは判断できないので、異常を示す赤ランプを点灯する。

Description

明 細 書
容器内の液体種別を判別する装置およびその制御方法
技術分野
[0001] 本発明は、容器内の液体種別を判別する装置およびその制御方法に関し、特に容 器内の液体が危険物ではない水を主成分とする液体である力否かを判別する技術 に適用して有効なものである。
背景技術
[0002] 航空機、電車、バス等の旅客輸送機関は旅客を安全に輸送する義務がある。特に 、航空機における事故はその被害が甚大であり、安全性には高い注意を払う必要が ある。そのため、航空機を利用する旅客には X線画像撮影装置による手荷物検査、 金属探知機あるいはボディチヱックによる身体検査、必要に応じて尋問等を行い、悪 意のある旅客を峻別して航空機の利用を拒否するようにしている。しかしながら、利 用旅客の多さ、旅客への利便性を考慮すると、多大な時間をかけた厳密な検査ある いは尋問を旅客全員に施すことは困難である。一方、悪意のある旅客 (たとえばテロ リスト)はこれら検査を力 、くぐって危険物を機内に持ち込もうとする。現状の手荷物 検査等で発見できる危険物については特に問題を生じないものの、金属探知機、 X 線撮影で検知できな ヽ危険物、たとえばガソリン等の可燃液体などはこれを検知する ことが比較的困難である。ガソリン等の危険物液体はこれを市場で調達することが容 易であり、さらに、危険物液体を巿販飲料の容器 (たとえばペットボトル)に充填したよ うな場合には、真正な飲料との区別がつき難くなるので、悪意のある者には採用し易 い危険行為であると言える。従って、これら危険行為に対する対策は十分に検討して おく必要がある。
[0003] ガソリン等危険物液体と主成分が水である飲料とを識別するには、臭いを嗅ぐ等の 官能検査その他各種の識別方法がある。しかし、航空機利用の際の手荷物検査で は検査の迅速性が要求されるので非接触で迅速に検査できることが望ま 、。そこで 、本発明者らは、非接触かつ迅速な検査方法の一つとして、液体の種類による誘電 率の相違を利用したペットボトル等絶縁体 (誘電体)容器内の液体種別の判別手法 を開発した。これら手法に係る発明は、本願の出願人と同一の出願人による特願 20 03—198046、ある!/ヽ ίま、特願 2003— 385627【こ添付した明糸田書【こ記載されて!ヽる
[0004] ところで、液体種類の判別手法としては、本発明者らによる前記発明で採用した液 体種類による誘電率の相違のほか、液体種類による熱的特性の相違を活用する手 法も考えられる。たとえば、特許文献 1には、自動車のガソリンタンク等燃料タンクの 内部に熱供給手段と温度変化測定手段を配置し、タンクの壁面側と燃料側の熱伝導 材に伝達される熱の挙動力もタンク内の燃料性状 (たとえば沸点や Τ50値)を検出す るセンサに関する技術が記載されている。また、特許文献 2には、石油タンクや油供 給路中の水等の混入を検出することを目的として、傍熱型流量検出器を流体判別器 として利用する技術が開示されている。傍熱型流量計は発熱素子と流量検出素子( 温度センサ)とを流体内に配置し、流体の流速によって流量検出素子の温度が変化 する特性を利用した流速計であることは良く知られている。特許文献 2の技術は、こ の傍熱型流量計の流速 0における初期出力が傍熱型流量計に接している流体の熱 特性に依存して変化する点に着目し、これを流体の識別に用いようとするものである 。さらに、特許文献 3には、容器の外面を加熱する加熱手段と加熱手段の近傍に配 置した温度センサとを備える測定モジュールを利用した液位測定装置の技術が開示 されて 、る。この液位測定装置では複数の測定モジュールを容器外側に一列に付 勢して配置し、容器内部に液がある場合と無い場合の容器外壁の熱挙動の相違から いずれの測定モジュールの間に液面が位置するかを検出しょうとするものである。こ れら特許文献 1一 3に記載の技術は、 Vヽずれも液体の熱的性質 (液がな!ヽ場合を含 めて)を利用して液体の種別 (液の有無)を判別しょうとするものである。
特許文献 1:特開平 10- 325815号公報
特許文献 2 :特開 2000 - 186815号公報
特許文献 3:特開 2002—214020号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 前記の通り、航空機等の内部に持ち込む液体が危険物でないことの検査に適した 検査装置として、本発明者らは、液体の種類による誘電率の相違を利用した容器内 の液体種別の判別装置および判別手法を開発した。しかし、測定原理からも明らか なように、この手法は容器が絶縁体 (誘電体)である場合にのみ適用できる。航空機 等の内部に持ち込める飲料容器は、ペットボトルやガラス瓶等絶縁体に限られず、ァ ルミ缶等導電性の金属容器もある。これら導電性の金属容器につ 1ヽてもペットボトル 等と同様、迅速かつ非接触な検査が望まれる。
[0006] 一方、導電性の容器内の液体の種類判別には、前記した特許文献 1一 3の技術を 適用し得る。し力しながら、特許文献 1および 2に記載のセンサは何れも容器内部に 設置されるものであり、前記したような機内持ち込み検査等検査の迅速性が要求され る場合には適さない。し力も、特許文献 1および 2に記載の技術ではセンサを容器内 部の液体に接触させる必要があり、未開封の飲料液体を開封するという一種の破壊 検査となる。また、センサ^料に接触させるのは衛生的にも好ましくない。このため 機内持ち込み検査等に採用することはできない。機内持ち込み検査への適用を考 慮すれば、やはり容器外部から容器内部の液体種別を判別できることが必須である 。特許文献 3に記載の技術は容器外部から液体性状 (液体が存在するか否か)を測 定することは可能である。しかし特許文献 3の技術では液体が存在するか否かを検出 できるのみであり液体の種別を判別することはできない。
[0007] また、容器の材質がアルミニウム等の導電体であっても容器を開封することなく迅速 に液体種別の判別が可能な手法として、ハロゲンランプ等の赤外線熱源を用いて非 接触で測定する手法を採用する場合には幾つかの改善点があることを本発明者らは 認識している。すなわち、ハロゲンランプ等の赤外線熱源による容器外壁の加熱で は、容器外壁の形状や塗装等容器の外壁性状によって加熱状態が相違する問題が あり、加熱部位近傍の温度を非接触で測定する方式では、容器外壁の形状等の影 響を受けて測定値に含まれる誤差が大きくなる不具合が発生する可能性がある。ま た、ハロゲンランプを用いる場合には、ハロゲンランプの寿命によって装置の寿命が 制限され、装置寿命を長寿命化する要請がある。さらに、加熱手段および温度測定 手段を小型化することや、量産しやす!、加熱手段および温度測定手段とすること等 の要請がある。 [0008] 本発明の目的は、容器内部の液体種別を、容器の材質によらず、容器外部から迅 速に、好ましくは非接触で判別できる技術を提供することにある。また、本発明の目 的は、容器内部の液体種別を、容器の材質によらず、容器外部力も迅速に判別でき る液体判別手法において、容器外壁への安定した加熱、および、加熱部近傍の安定 した温度測定を実現する手法を提供することにある。本発明の他の目的は、装置を 長寿命化することにある。また、加熱部および温度計測部の小型化を実現することに ある。さらに、量産化対応に優れた装置を実現することにある。
課題を解決するための手段
[0009] 本明細書で開示する発明は、以下の通りである。なお、本課題を解決するための手 段の項で説明する発明を区別するために発明 1、発明 2のように発明に符号を付して 表現する。ただし、この符号はあくまでも発明を指標するために付す便宜的なもので あって発明の広狭や順番を表すものではな ヽ。本願発明 1の容器内の液体種別を判 別する装置は、容器の外部に配置する熱源と、前記熱源の近傍に配置され、前記容 器の外壁温度を電圧または電流に変換する温度センサと、前記容器の内容物が危 険である旨の警報を発することができる報知手段と、前記熱源への電力の供給を制 御し、前記熱源に電力を供給する前または供給した時の時刻 tlにおける前記温度 センサの出力の値と前記時刻 tl力 所定の経過時間 t2を経過した時刻 tl +t2にお ける前記温度センサの出力の値との差を、所定の閾値と比較し、前記報知手段に警 報信号を出力する制御判定回路と、を含む。
[0010] 発明 1の容器内の液体種別を判別する装置では、容器壁面の局所的な部分に熱 源からの熱を一定時間供給する。そして、熱供給部分の近傍の容器壁面の温度変 化を測定する。容器壁面に供給される熱の伝導モデルとして、容器 (容器材料内)を 伝わる経路と容器内の液体に伝わる経路の 2つの経路によって熱が拡散される伝導 モデルを考えることができる。また、容器壁の全面積に対して熱供給部分の面積が十 分に小さぐ着目している領域 (温度の測定点)が熱供給部分に十分近いと仮定する と、熱が供給される容器壁は無限遠まで延びる平面板と考えることができ、スポット的 に供給された熱は、熱供給点を中心に平面板の内部を放射状に熱拡散すると考え ることができる。よって、熱供給点からの 1次元の熱伝導モデルを考えれば、測定点 の熱プロファイルを定性的に把握することが可能である。すなわち、熱供給点を中心 に 1次元フィンが放射状に配置されたと仮定して発明 1の測定点における熱プロファ ィルを考察できる。
[0011] 今、点 χθ (x= 0)に熱量 Qの熱が供給されており、点 χθでの温度を Ts、無限遠 x の温度を T とすると、点 Xでの温度 Tは、 1次元フィンの熱伝導モデルより、数 1のよう に表される。
(数 1)
T-T = (Ts-T ) exp (-SQRT (hp/kA) x)
ここで、 expは自然対数、 SQRTは二乗根、 hは熱伝達率、 pはフィン周囲長、 kは 金属の熱伝導度、 Aはフィン断面積である。
[0012] 1次元フィンの片面にだけ液が接触し、他の面は断熱状態にあると仮定すると、周 囲長 pは、ほぼフィンの幅 1とフィンの厚さ tの和で表され、また、 tは 1に対して十分に小 さな値なので、数 1は、数 2のように表される。
(数 2)
T-T = (Ts-T ) exp (-SQRT (h/kt) x)
[0013] 熱伝達率 hは物性値ではな 、ので、概略の物性値の関数で表す。水平円柱の周 囲が液体である時の平均熱伝達率 (ヌセルト数) Nは、数 3で表されるので、熱伝達率 hは数 4のように表せる。
(数 3)
(Μ/ λ ) =Ν = 0. 1 (l3g v "2Cp μ λ ~χ) 1/Ά
(数 4)
h= 0. l U 2gCp —1) 1/3
ここで、 gは重力加速度、 Vは液の動粘度(= μ / β ρは液の密度)、 Cpは液の 定圧比熱、 μは液の粘度、 λは液の熱伝導度である。
[0014] 数 2を、 T-T = (Ts-T ) exp (-χ/ τ )と書き改めると、 1次元フィンの距離 χに関 する温度の減衰 (熱プロファイル)は、減衰定数 τで特徴付けられ、数 4を適用すると 、 τは数 5のように表される。 (Λ , 1/3つ -2/3 -1/3„ -1/3 —2/3ヽ 1/2
τ = [kt μ λ g Cp ρ
[0015] すなわち、フィン材料 (容器)の熱伝導率 k、あるいはフィン厚さ(容器厚さ) tが大き いとては大きくなり、熱供給点力 比較的遠い位置であっても温度の上昇を観測する ことができることがゎカゝる。本発明 1を適用する容器として、容器内の液体 (水、あるい は、アルコールやガソリン等の可燃液体を想定する)の熱伝導率 λより十分に大き ヽ 熱伝導率 kの材料を選択すれば、あるいは、容器厚さ tが十分に厚いものを採用すれ ば、熱供給点より離れた場所の温度を観測しても十分に機能することを示して!、る。 本発明 1に好適な容器材料としては、アルミニウム、鉄等の金属を例示できる。これら 金属の熱伝導率は容器内の液体より十分に大きい。本発明 1において、熱供給部分 力 温度センサの観測点までの距離として数 mm力 数 cmの範囲を想定している。
[0016] また、数 5より、液体の熱伝導率えおよび密度 pが大きいほどてに与える影響が大 きいことがわかる。すなわち、液体の熱伝導率えおよび密度 pが大きくなるとては小 さくなり、熱供給量 (Q)が一定であるなら観測点の冷却速度が大きいことを示す。よつ て、容器に充填される液体の種類が相違し、その熱的特性 (特に熱伝導率えおよび 密度 p )が相違すれば、これをもとに液体の相違を検知することが可能であることを 示す。
[0017] 上記考察の通り、容器内に液体を充填し、容器外壁の局部に熱を供給して、その 熱供給部から比較的離れた観測点であっても、容器内部の液体の熱特性 (特に特に 熱伝導率えおよび密度 p )を反映する温度変化を観測することができる。そして、本 発明 1では、熱供給前の温度と熱供給後の一定時間経過後の温度とを比較すること によって容器内部の液体の種別を判別する。水の熱伝導率は 0. 63 (WZmk)であ り、エタノールおよび石油が各々 0. 18 (WZmk)、0. 15 (WZmk)であることと比較 すると水の熱伝導率の方が 3. 5倍以上大きい。よって、容器内部に水がある場合に は観測点は冷却されやすぐ容器内にエタノール、石油等の危険物液体がある場合 には冷却され難い。そこで熱供給前後の温度差について予め閾値を設定し、これを 超えた場合には安全であり、超えない場合は危険物であると判断し、警報を発するこ とがでさる。
[0018] また、本発明 1では、外部から熱を供給し、容器外壁の温度測定を行って容器内部 の液体種別を判別できるので、容器を開封する必要はなぐ簡便に判定することが可 能であり、航空機等機内持ち込み検査に非常に適している。さらに、容器外壁の温 度測定は 2回の測定で終了するので極めて簡便かつ迅速に容器内の液体種別を判 別することが可能である。
[0019] 温度計測の結果からの液体種別の判別には、測定結果 (温度センサの出力)をデ イジタルデータとして取り扱い、 CPU等の情報処理装置を用いてソフトウェア的に処 理することが可能である。この場合、制御判別回路として以下のような構成を採用で きる。すなわち、前記制御判定回路には、タイマと、前記熱源に電力を供給できる電 源回路と、前記報知手段に前記警報信号を出力する報知信号発生回路と、前記温 度センサの出力をディジタルデータに変換する AD変換部と、プログラムおよびデー タを記録するデータ記憶部と、前記データ記憶部に記録された前記プログラムに従 つて処理を実行する演算処理部とを有し、前記プログラムは、前記電源回路が前記 熱源に電力を供給していないことを条件に前記タイマ力 現在時刻を取得しこれを 時刻 tlとするとともに、前記 AD変換部力もデータを取得しこれを値 SO 1として前記 データ記憶部に記録する第 1の手順と、前記電源回路への制御信号を前記熱源に 電力を供給するオン信号に切替え、所定時間の経過後に、前記電源回路への制御 信号を前記熱源に電力を供給しないオフ信号 Mに切替える第 2の手順と、前記タイ マカゝら現在時刻を取得し、取得した現在時刻力 前記時刻 tlに経過時間 t2を付加し た時刻 tl +t2を越えたかを判断する第 3の手順と、前記第 3の手順で現在時刻が時 刻 tl +t2を超えたと判断した場合に、前記 AD変換部カゝらデータを取得しこれを値 S 02として前記データ記憶部に記録する第 4の手順と、前記値 SOIと前記値 S02との 差 S02— SOIを演算し、前記差 S02— SOIを所定の閾値と比較する第 5の手順と、 前記第 5の手順で前記差 S02— SOIと前記閾値とを比較した結果に応じて前記報 知信号発生回路から前記警報信号を出力する第 6の手順と、を前記演算処理部に 実行させるもの、とすることができる。
[0020] あるいは、温度センサの出力をアナログデータとして取り扱い、アナログ回路で閾値 を超えたか否かの判断を行うことも可能である。この場合、前記制御判断回路には、 測定開始の信号を受けてランプ電圧を生成するランプ回路と、前記ランプ回路の出 力の絶対値が I vi Iの時に前記温度センサの出力の値をラッチする第 lラッチ回 路と、前記ランプ回路の出力の絶対値が前記 I vi Iより大きい I V2 Iの時に前記 熱源への電力の供給を開始し、所定時間の経過後に前記電力の供給を停止する電 源回路と、前記ランプ回路の電圧が前記 I V2 Iより大きい I V3 Iになったときに前 記温度センサの出力の値をラッチする第 2ラッチ回路と、前記第 1ラッチ回路および 第 2ラッチ回路の出力を各々入力とする差動増幅回路と、前記差動増幅回路の出力 を所定の閾値と比較して前記報知手段に前記警報信号を出力する報知信号発生回 路と、を含むことができる。
[0021] なお、前記熱源および前記温度センサは、前記容器の壁から離して配置することが 可能である。熱源としてはハロゲンヒータを例示でき、温度センサとしては赤外線サー モノィルを例示できる。熱源および温度センサを容器の外壁から離して配置すること により、迅速な判定を可能にするとともに、接触を必要とする場合の接触の仕方によ る熱抵抗の問題を回避することができる。すなわち、接触の場合には、押し付ける圧 力や接触面の汚れ等によって熱抵抗が発生あるいは変化し、適切な測定ができなく なるあるいは測定の再現性が悪くなると!、う問題が発生する。本発明 1では非接触で 測定できるのでこれら問題の発生を回避することが可能になる。
[0022] また、前記熱源と前記温度センサとの間に吸光性の遮熱部材を配置してもよい。遮 熱部材により、測定の感度を向上できる。また、熱源がハロゲンヒータであり温度セン サが赤外線サーモパイルである場合、遮熱部材によって赤外線を遮光する効果も期 待できる。
[0023] また、前記容器の配置を検知する容器センサを備え、前記容器センサからの信号 を契機として判別を開始することができる。これにより、操作を簡便にすることができる
[0024] なお、上記した容器内の液体種別を判別する装置の発明 1は、装置の制御方法の 発明 2として把握することも可能である。すなわち、容器の外部に配置する熱源と、前 記熱源の近傍に配置され前記容器の外壁温度を電圧または電流に変換する温度セ ンサと、前記容器の内容物が危険である旨の警報を発することができる報知手段と、 制御判定回路と、を含む容器内の液体種別を判別する装置の制御方法であって、 時刻 tlにお 、て前記温度センサの出力の値を記憶しまたは保持するステップと、前 記時刻 tl以降の時刻 t3において前記熱源への電力の供給を開始するステップと、 前記時刻 t3以降の時刻 t4において前記熱源への電力の供給を停止するステップと 、前記時刻 t3以降の時刻 t5にお 、て前記温度センサの出力の値を記憶しまたは保 持するステップと、前記時刻 tlにおける前記温度センサの出力の値と前記時刻 t5に おける前記温度センサの出力の値との差を求めるステップと、前記差を所定の閾値と 比較するステップと、前記差と前記閾値との比較の結果に応じて前記報知手段に前 記警報を発するステップと、を有する制御方法である。
[0025] 上記制御方法の発明 2において、時刻 t5は、時刻 t4以降の時刻とすることができる 。つまり、 1回目の温度測定の後熱供給を開始し熱供給を停止した後に 2回目の温 度測定を行う。熱源としてハロゲンヒータを、温度センサとして赤外線サーモノィルを 採用したような場合、熱供給に伴う赤外線散乱光の影響を排除できる。
[0026] 本明細書では他の発明をも開示する。すなわち、本願で開示する発明 3の容器内 の液体種別を判別する装置は、容器に接触する単一または複数の可撓性のフィルム と、前記単一または複数のフィルムのうち一のフィルムに設けられた温度センサと、前 記単一または複数のフィルムのうち前記温度センサが設けられたフィルムと同一また は他のフィルムに設けられた熱源と、前記容器の内容物が危険である旨の警報を発 することができる報知手段と、前記熱源に電力を供給する電力供給手段と、前記温 度センサの出力を取得して比較値を演算し、前記比較値と所定の閾値とを比較する 演算比較手段と、前記演算比較手段の比較の結果に応じて前記報知手段に警報信 号を出力する警報信号出力手段と、前記電力供給手段、前記演算比較手段および 前記警報信号出力手段を制御する制御手段と、を有する。
[0027] このような容器内の液体種別を判別する装置の発明 3では、熱源が可撓性フィルム に設けられ、この可撓性フィルムが容器外壁に接触するよう構成されるので、熱源か ら容器外壁への熱伝導が接触による固体内伝導によって実現され、安定に容器外 壁を加熱することが可能になる。また、温度センサが可撓性フィルムに設けられ、この 可撓性フィルムが容器外壁に接触するよう構成されるので、容器外壁からの熱が接 触による固体内伝導によって温度センサに伝導され、安定した温度測定が実現され る。また、熱源としてハロゲンランプを用いる必要がなく長寿命な電気抵抗素子を用 いることが可能になるので装置寿命を長寿命化することも可能になる。さらに、可撓 性フィルムに設けることが可能な熱源および温度センサの選択の幅は大きいので、 小型化が容易になり、量産対応性も向上することが可能になる。
[0028] 可撓性フィルムに設けることが可能な熱源としては、電気抵抗素子、ペルチェ素子 等の半導体素子、誘導加熱素子、半導体赤外レーザ等の光学素子を例示できるが 、可撓性フィルム上に設けられる限り特に限定されない。電気抵抗素子を可撓性フィ ルム上にパターユングにより形成する場合、量産性、寿命、小型化、安定性等の観 点から有利である。
[0029] 可撓性フィルムに設けることが可能な温度センサとしては、電気抵抗素子、熱電対 、 PN接合を有する半導体素子 (バイポーラ半導体素子)その他温度に敏感な素子が 例示できるが、可撓性フィルムに設けられる限り特に制限はない。電気抵抗素子を可 橈性フィルム上にパターユングで形成する場合、量産性、寿命、小型化、安定性等 の観点力 有利である。
[0030] 可撓性フィルムとしては、ポリイミドフィルムを例示できる。ポリイミドは熱的、化学的 に安定であり、特に熱源および温度センサを電気抵抗素子としてフィルム上にパター ユングにより形成する場合には、耐酸ィ匕性を向上するようポリイミドフィルムで封止す ることができ、ポリイミドを用いる利点がある。ただし、可撓性フィルムの材料としてポリ イミドに限定されるわけではない。他の材料として、ポリアミド、ポリエチレンテレフタレ ート(PET)、ポリエチレン、アクリル、ポリテトラフルォロエチレンその他の有機樹脂が 例示できる。
[0031] 前記した容器内の液体種別を判別する装置の発明 3において、前記フィルムは前 記容器が配置される面に向力つて凸形状に湾曲して配置されるものであり、前記容 器を配置することにより、前記フィルムの可撓性を利用して前記熱源および前記温度 センサが前記容器の外壁に押圧されるものとすることができる。これにより、熱源およ び温度センサを容器外壁に押圧して、十分な接触面積を確保し、熱抵抗を低減する ことが可能になる。
[0032] また、前記湾曲により形成される前記フィルムの湾曲表面が、前記容器の高さ方向 の線分に沿って前記容器に接触する第 1の構成、または、前記容器の周方向の線分 に沿って前記容器に接触する第 2の構成、の何れかの構成を有することができる。第 1の構成の場合、熱源と温度センサの配置の自由度が高ぐ熱源と温度センサを別 々のフィルムに分けて配置することが可能である。熱源と温度センサを別のフィルム に配置すれば、熱源から温度センサへの容器を介さな!、熱伝導を低減して測定の精 度を向上することが可能になる。第 2の構成の場合、容器を配置する際のフィルムの 損傷の機会を低減することが可能になる。すなわち、通常、容器 (飲料用アルミニウム ボトルやペットボトル)を装置に配置する場合、容器を持った状態力 これを下に降ろ すように配置するであろう。この際、湾曲表面の U字形状断面が容器の底面に対向 するよう配置されていたとしたなら (第 1の構成の場合)容器を下ろす際にその底面で フィルムの U字形状断面を引っ掛け、これを損傷する危険性が考えられる。しかし、 第 2の構成の場合には、容器底面に対向するのは湾曲表面の曲がった面であるため 、弓 Iつ掛けるように容器を降ろそうとしてもフィルムの可撓性によって容器底面の弓 Iつ 掛カりを吸収し、フィルムが損傷されることはない。
[0033] また、前記フィルムは、前記容器の外壁に沿って配置されるようにしてもよい。つまり 、フィルムを U字形状に配置するのは前記の場合と同じである力 容器は湾曲したフ イルムの凸部に接触するのではなく、 U字形状の凹部に包み込まれるように配置され る。この場合にもフィルムに配置された熱源と温度センサは容器外壁に密着し、容器 の自重を用いるなら押圧することも可能になる。フィルムに可撓性があるため、容器 外壁に沿うようフィルムが変形し、熱源と温度センサを容器の外壁に正確に密接させ ることが可能になる。
[0034] また、前記温度センサの大きさは、前記熱源の大きさに比較して小さくできる。温度 センサの大きさを小さくすることにより温度センサの熱容量を低減し、測定速度の向 上および測定確度の向上を図ることが可能になる。
[0035] また、前記熱源を複数有し、前記温度センサが、前記複数の熱源の間に配置され るようにできる。複数の熱源を温度センサの周りに配置することにより、十分な熱量を 容器外壁に与えることができ、また、測定速度を向上できる。
[0036] なお、熱源および温度センサとして、フィルム上にパターユングされた電気抵抗素 子が好適であることは前記したとおりである。この場合の素子の材料として、銅箔膜、 タングステン薄膜、ドープドシリコン等半導体材料が例示できる。素子の抵抗値は、そ の材料選択による材料固有の抵抗率の選択、膜厚、ノターユングした際の線幅等の サイズ選択により適宜設計が可能である。
[0037] 前記した容器内の液体種別を判別する装置の発明 3において、前記制御手段は、 時刻 tlに前記熱源への電力を供給し、前記時刻 tlより後の時刻 t2に前記電力の供 給を遮断するよう前記電力供給手段を制御し、時刻 t3における前記温度センサの出 力値 Olと、前記時刻 t3および前記時刻 tlより後の時刻 t4における前記温度センサ の出力値 02とを計測し、前記出力値 02と前記出力値 Olとから前記比較値を演算 するものとすることができる。すなわち、熱源による加熱の前後における容器外壁の 温度変化力も容器内部の液体種別を判別するものである。
[0038] なお、発明 3の場合にも、前記発明 1について考察した熱プロファイルの検討結果 を適用してその熱プロファイルを解釈できる。すなわち、 1次元フィンの熱伝導モデル より、点 Xでの温度 Tを数 1、数 2のように表し、水平円柱の周囲が液体である時の平 均熱伝達率 (ヌセルト数) Nを数 3のように、熱伝達率 hを数 4のように表すと、 1次元フ インの距離 Xに関する温度の減衰 (熱プロファイル)を特徴付ける減衰定数 τは数 5の ように表される。
[0039] すなわち、フィン材料 (容器)の熱伝導率 k、あるいはフィン厚さ(容器厚さ) tが大き いとては大きくなり、熱供給点力 比較的遠い位置であっても温度の上昇を観測する ことができることがゎカゝる。本発明 3を適用する容器として、容器内の液体 (水、あるい は、アルコールやガソリン等の可燃液体を想定する)の熱伝導率 λより十分に大き ヽ 熱伝導率 kの材料を選択すれば、あるいは、容器厚さ tが十分に厚いものを採用すれ ば、熱供給点より離れた場所の温度を観測しても十分に機能することを示して!、る。 本発明 3に好適な容器材料としては、アルミニウム、鉄等の金属を例示できる。これら 金属の熱伝導率は容器内の液体より十分に大きい。本発明 3において、熱供給部分 力 温度センサの観測点までの距離として数 mm力 数 cmの範囲を想定している。
[0040] また、数 5より、液体の熱伝導率えおよび密度 pが大きいほどてに与える影響が大 きいことがわかる。すなわち、液体の熱伝導率えおよび密度 pが大きくなると τは小 さくなり、熱供給量 (Q)が一定であるなら観測点の冷却速度が大きいことを示す。よつ て、容器に充填される液体の種類が相違し、その熱的特性 (特に熱伝導率えおよび 密度 p )が相違すれば、これをもとに液体の相違を検知することが可能であることを 示す。
[0041] 上記考察の通り、容器内に液体を充填し、容器外壁の局部に熱を供給して、その 熱供給部から比較的離れた観測点であっても、容器内部の液体の熱特性 (特に特に 熱伝導率えおよび密度 p )を反映する温度変化を観測することができる。そして、本 発明 3では、熱供給前の温度と熱供給後の一定時間経過後の温度とを比較すること によって容器内部の液体の種別を判別する。水の熱伝導率は 0. 63 (WZmk)であ り、エタノールおよび石油が各々 0. 18 (WZmk)、0. 15 (WZmk)であることと比較 すると水の熱伝導率の方が 3. 5倍以上大きい。よって、容器内部に水がある場合に は観測点は冷却されやすぐ容器内にエタノール、石油等の危険物液体がある場合 には冷却され難い。そこで熱供給前後の温度差について予め閾値を設定し、これを 超えた場合には安全であり、超えない場合は危険物であると判断し、警報を発するこ とがでさる。
[0042] また、本発明 3では、外部から熱を供給し、容器外壁の温度測定を行って容器内部 の液体種別を判別できるので、容器を開封する必要はなぐ簡便に判定することが可 能であり、航空機等機内持ち込み検査に非常に適している。さらに、容器外壁の温 度測定は 2回の測定で終了するので極めて簡便かつ迅速に容器内の液体種別を判 別することが可能である。
[0043] なお、発明 3における前記制御手段は、時刻 tlに前記熱源への電力を供給し、前 記時刻 tlより後の時刻 t2に前記電力の供給を遮断するよう前記電力供給手段を制 御し、前記容器を配置する時刻 t5より前の時刻 t6における前記温度センサの出力値 03と、前記時刻 t5より後の時刻であって前記時刻 tlより前の時刻 t7における前記温 度センサの出力値 04と、時刻 t3における前記温度センサの出力値 Olと、前記時刻 t3および前記時刻 tlより後の時刻 t4における前記温度センサの出力値 02とを計測 し、前記出力値 04と前記出力値 03とから補正値を決定し、前記出力値 02と前記出 力値 Olと前記補正値とから前記比較値を演算するものとしてもよい。容器あるいは 容器内の液体の温度が測定環境温度(つまり容器を設置する前の温度センサの温 度)とかけ離れている場合は現実的によくあることである。すなわち、飲料がお茶ゃコ 一ヒーである場合、それを温めて販売あるいは所持している場合は多々ある。このよ うな場合、容器内液体の温度 (容器外壁温度)の影響を受けて温度センサの温度が ドリフトする。このようなドリフト値をセンサ出力値 03と 04との測定により予測し、補正 したうえで判定を行うことができる。つまり、本構成の発明によれば、容器温度が環境 温度からかけ離れた場合であっても補正することができ、正確な容器内液体の種別 判定を行うことができる。
[0044] 容器温度の環境温度との相違によるセンサ出力のドリフト予想は、以下の構成によ つても可能である。すなわち、発明 3における前記制御手段は、時刻 tlに前記熱源 への電力を供給し、前記時刻 tlより後の時刻 t2に前記電力の供給を遮断するよう前 記電力供給手段を制御し、前記容器を配置する時刻 t5より前の時刻 t6における前 記温度センサの出力値 03と、時刻 t3における前記温度センサの出力値 Olと、前記 時刻 t3および前記時刻 tlより後の時刻 t4における前記温度センサの出力値 02とを 計測し、前記出力値 02と前記出力値 Olと前記出力値 03とから前記比較値を演算 することができる。つまり、前記出力値 03と、前記出力値 Olまたは前記出力値 02と から前記した補正値を決定し、前記出力値 Olと前記出力値 02と前記補正値とから 前記比較値を演算する。補正値を求める際に前記したセンサ出力 04の測定を Ol や 02の測定値によって代替することも可能ということである。
[0045] あるいは、発明 3において、前記熱源と前記温度センサとの間の距離に比較して大 きな距離で前記熱源から離れて前記容器に接触するよう配置される第 2の温度セン サをさらに有し、前記制御手段は、時刻 tlに前記熱源への電力を供給し、前記時刻 tlより後の時刻 t2に前記電力の供給を遮断するよう前記電力供給手段を制御し、時 刻 t3における前記温度センサの出力値 Olと、前記時刻 t3および前記時刻 tlより後 の時刻 t4における前記温度センサの出力値 02と、前記 t4より前の時刻 t8における 前記第 2の温度センサの出力値 05とを計測し、前記出力値 02と前記出力値 Olと 前記出力値 05とから前記比較値を演算することができる。つまり、前記出力値 05と 、前記出力値 Olまたは前記出力値 02とから前記した補正値を決定し、前記出力値 Olと前記出力値 02と前記補正値とから比較値を演算する。容器温度自体を第 2の 温度センサによって測定し、この値を用いて補正を行うようにするものである。なお、 第 2の温度センサは、前記温度センサと同様に、フィルムにパターユングされた電気 抵抗素子とすることができる。また、第 2の温度センサは、前記温度センサおよび前記 熱源が配置される位置力 前記容器の周方向に変位した位置に配置することができ る。
[0046] また、発明 3にお ヽて前記容器の配置を検知する容器センサを備え、前記容器セ ンサ力 の信号を契機として判別を開始することができる。これにより、操作を簡便に することができる。
[0047] なお、上記した容器内の液体種別を判別する装置の発明 3は、装置の制御方法の 発明 4として把握することも可能である。すなわち、容器に接触する単一または複数 の可撓性のフィルムと、前記単一または複数のフィルムのうち一のフィルムに設けら れた温度センサと、前記単一または複数のフィルムのうち前記温度センサが設けられ たフィルムと同一または他のフィルムに設けられた熱源と、前記容器の内容物が危険 である旨の警報を発することができる報知手段と、前記熱源に電力を供給する電力 供給手段と、前記温度センサの出力を取得して比較値を演算し、前記比較値と所定 の閾値とを比較する演算比較手段と、前記演算比較手段の比較の結果に応じて前 記報知手段に警報信号を出力する警報信号出力手段と、前記電力供給手段、前記 演算比較手段および前記警報信号出力手段を制御する制御手段と、を含む容器内 の液体種別を判別する装置の制御方法であって、時刻 t3にお 、て前記温度センサ の出力値 Olを記憶しまたは保持するステップと、時刻 tlにおいて前記熱源への電 力の供給を開始するステップと、前記時刻 tlより後の時刻 t2にお 、て前記熱源への 電力の供給を停止するステップと、前記時刻 t3および前記時刻 tlより後の時刻 t4に ぉ 、て前記温度センサの出力値 02を記憶しまたは保持するステップと、前記出力値 Olと前記出力値 02とから前記比較値を求めるステップと、前記比較値と前記閾値と を比較するステップと、前記比較の結果に応じて前記警報信号を生成するステップと 、を有する容器内の液体種別を判別する装置の制御方法である。
[0048] あるいは、前記同様の構成を有する液体種別を判別する装置の制御方法であって 、前記容器を配置する時刻 t5より前の時刻 t6において前記温度センサの出力値 03 を記憶しまたは保持するステップと、前記時刻 t5より後の時刻 t7にお 、て前記温度 センサの出力値 04を記憶しまたは保持するステップと、前記時刻 t7より後の時刻 t3 にお 、て前記温度センサの出力値 Olを記憶しまたは保持するステップと、前記時刻 t7より後の時刻 tlにお 、て前記熱源への電力の供給を開始するステップと、前記時 刻 tlより後の時刻 t2において前記熱源への電力の供給を停止するステップと、前記 時刻 t3および前記時刻 tlより後の時刻 t4において前記温度センサの出力値 02を 記憶しまたは保持するステップと、前記出力値 03と前記出力値 04とから補正値を決 定するステップと、前記出力値 Olと前記出力値 02と前記補正値とから前記比較値 を求めるステップと、前記比較値と前記閾値とを比較するステップと、前記比較の結 果に応じて前記警報信号を生成するステップと、を有する容器内の液体種別を判別 する装置の制御方法である。
[0049] あるいは、前記同様の構成を有する液体種別を判別する装置の制御方法であって 、前記容器を配置する時刻 t5より前の時刻 t6において前記温度センサの出力値 03 を記憶しまたは保持するステップと、前記時刻 t6より後の時刻 t3にお 、て前記温度 センサの出力値 Olを記憶しまたは保持するステップと、前記時刻 t6より後の時刻 tl にお 、て前記熱源への電力の供給を開始するステップと、前記時刻 tlより後の時刻 t 2にお 、て前記熱源への電力の供給を停止するステップと、前記時刻 t3および前記 時刻 tlより後の時刻 t4において前記温度センサの出力値 02を記憶しまたは保持す るステップと、前記出力値 Olと前記出力値 02と前記出力値 03とから前記比較値を 求めるステップと、前記比較値と前記閾値とを比較するステップと、前記比較の結果 に応じて前記警報信号を生成するステップと、を有する容器内の液体種別を判別す る装置の制御方法である。
[0050] あるいは、前記同様の構成に、前記熱源と前記温度センサとの間の距離に比較し て大きな距離で前記熱源カゝら離れて前記容器に接触するよう配置される第 2の温度 センサの構成を加えた構成を有する液体種別を判別する装置の制御方法であって、 時刻 t3において前記温度センサの出力値 Olを記憶しまたは保持するステップと、時 刻 tlにお 、て前記熱源への電力の供給を開始するステップと、前記時刻 tlより後の 時刻 t2にお 、て前記熱源への電力の供給を停止するステップと、前記時刻 t3およ び前記時刻 tlより後の時刻 t4において前記温度センサの出力値 02を記憶しまたは 保持するステップと、前記時刻 t4より前の時刻 t8にお 、て前記第 2の温度センサの 出力値 05を記憶しまたは保持するステップと、前記出力値 Olと前記出力値 02と前 記出力値 05とから前記比較値を求めるステップと、前記比較値と前記閾値とを比較 するステップと、前記比較の結果に応じて前記警報信号を生成するステップと、を有 する容器内の液体種別を判別する装置の制御方法である。これら制御方法の発明 4 は、前記した装置の発明 3において適用が可能である。
発明の効果
[0051] 本願発明 1あるいは 2によれば、容器内部の液体種別を、容器の材質によらず、容 器外部から迅速に、好ましくは非接触で判別できる技術を提供できる。本願発明 3あ るいは 4によれば、容器内部の液体種別を、容器の材質によらず、容器外部から迅 速に判別できる液体判別手法において、容器外壁への安定した加熱、および、加熱 部近傍の安定した温度測定を実現できる。また、装置を長寿命化することができ、加 熱部および温度計測部の小型化を実現できる。さらに、量産化対応に優れた装置を 実現できる。
発明を実施するための最良の形態
[0052] (実施の形態 1)
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。図 1は、本発明の 一実施の形態 1である容器内の液体種別を判別する装置の構成の一例を示したプロ ック図である。本実施の形態の容器内の液体種別を判別する装置は、容器 101の外 側に配置するハロゲンヒータ 102、赤外線サーモパイル 103、スリット 104、遮熱板 10 5、制御回路 106、 LED表示装置 107a, 107b, 107c,容器センサ 108を有する。
[0053] 容器 101は、たとえばアルミニウム製等導電性の容器である。ハロゲンヒータ 102は 、スリット 104の開口部を介して赤外線を容器 101の表面に照射する熱源である。ハ ロゲンヒータ 102により容器 101の表面の照射領域に熱エネルギが供給される。赤外 線サーモパイル 103は熱電対を直列に多数接続し、冷接点をケース側に、温接点を 赤外線吸光部材に接触させた非接触の温度センサである。赤外線サーモパイル 10 3はハロゲンヒータ 102から 2cm程度離れた場所に設置する。
[0054] スリット 104は、ハロゲンヒータ 102の照射光力 容器 101の表面の局所領域に照 射されるよう制限するための光学部材である。数 mmの円形または角型の開口を持 つ部材を適用できる。遮熱板 105はハロゲンヒータ 102から赤外線サーモパイル 103 への熱伝導を遮断する。
[0055] 制御回路 106は、ハロゲンヒータ 102への電力供給を制御し、赤外線サーモパイル 103の出力を計測して容器内の液体種別の判別を行う。また、制御回路 106には LE D表示装置 107a, 107b, 107cが接続され、判別結果を LED表示装置 107a, 107 b, 107cに表示する。
[0056] 制御回路 106には、 CPU (中央演算処理装置) 109、熱源駆動回路 110、 AD変
11、 ROM (リード、: ンリーメモリ) 112、 RAM (ランダムアクセスメモジ) 113、タ イマ 114、容器検出回路 115、表示制御回路 117を含む。 CPU109は汎用的な演 算処理装置であり、所定のプログラムに従って処理を実行できる。熱源駆動回路 110 は CPU109によって制御され、ハロゲンヒータ 102への電力を供給する。 AD変^^ 111は赤外線サーモパイル 103の出力をディジタルデータに変換し、データは CPU 109に出力される。容器検出回路 115は、容器センサ 108を制御し、図示しない容 器支持部材に容器 101が配置されたことをまた配置されていないことを検知する。タ イマ 114は CPU109によって制御され、時間の経過を計測する場合に用いる。 RA Ml 13はデータの一時記憶装置である。 ROM112からロードしたプログラムゃデー タを保持し、また、プログラムの実行に利用するワークエリアを確保する。 ROM112 は、本装置で用いるプログラムやデータを記録する。 ROM112に代えてハードディ スクドライブ等他のメモリ装置を利用することも可能である。 ROM112に記録される 制御プログラムの動作については後述する。なお、 ROM112に記録される制御プロ グラムはそれ自体無形のものではある力 ROM112に記録され、本装置のハードウ エア資源と一体となって有機的に本装置を構成し、後述のような液体種別の判別機 能を発現する以上、制御プログラムも本発明の装置を構成する発明特定のための構 成要件である。表示制御回路 117は、 LED表示装置 107a, 107b, 107cの表示を 制御する。 [0057] LED表示装置 107a, 107b, 107cは後に説明する本装置の状態や本装置による 容器 101内の液体種別の測定結果を表示する。たとえば LED表示装置 107aは緑 色、 LED表示装置 107bは青色、 LED表示装置 107cは赤色である。なお、ここでは 装置の状態や測定結果を LED表示装置 107a, 107b, 107cで報知(表示)する例 を説明するが、その他任意の報知手段を適用することが可能である。たとえば液晶表 示装置によるメッセージの表示、異常検知の場合のブザー発音による発報等が適用 できる。
[0058] 容器センサ 108は、容器 101が容器支持部材に配置されたことを検出するための センサである。たとえば発光部および受光部を持つ光センサを例示できる。また、近 接センサ等他のセンサを利用することも可能である。
[0059] 図 2は、本実施の形態 1の装置において、容器表面の温度がどのように変化するか を示した図である。横軸に時間、縦軸にセンサ出力をとつて、時間に対する温度変化 (センサ出力の変ィ匕)をグラフで示している。時刻 t2でハロゲンヒータ 102を ONにし( 熱源駆動回路 110からの電力供給を開始し)、時刻 t3でハロゲンヒータ 102を OFF にする(熱源駆動回路 110からの電力供給を停止する)。ハロゲンヒータ 102の ONと ともに容器 101の表面温度が上昇し (センサ出力が高くなり)、ハロゲンヒータ 102を OFFにすると容器 101の表面温度が次第に低下する。ここで、ライン 118は容器 10 1内の液体をエタノールにした場合の容器 101表面の熱プロファイルであり、ライン 1 19は容器 101内の液体を水にした場合の容器 101表面の熱プロファイルである。先 に考察したように、液体の熱伝導率が高いほど、容器 101表面の冷却速度は高い。 このため、水は熱が与えられたとしても速やかに冷却されるので容器 101表面の温度 はあまり高くならず (ライン 119)、一方、エタノールは熱伝導率が水に比較して小さい ので、同量の印加熱量で容器表面の温度が水より高くなる。ハロゲンヒータ 102を O FFにした場合の冷却の速度も水の方が若干高くなる。この結果、時刻 t4における容 器 101の表面温度にセンサ出力として Δνの差を生じることになる。
[0060] そこで、本実施の形態の装置では、熱印加の前後での容器 101表面の温度変化 に着目し、容器内部の液体種別の判別をしょうとするものである。時刻 tlと時刻 t4に おける容器表面温度を測定し、その差を求め、所定の閾値を設定して、しきい値より 大きければ水ではない (アルコールや石油、ガソリンのような危険物)と判断し、閾値 より小さければ安全な水 (水を主成分とする飲料)と判断する。閾値は、前記した差 Δ Vの値を実測し、水に期待される差の値に ΔνΖ2を加えた値とすることができる。な お、実際にハロゲンヒータ 102を ONにすると容器 101の表面からの赤外線の反射に より赤外線サーモパイル 103には大きなノイズが発生する力 説明を明確にするため 、図 2ではこのノイズを除去した状態で表示して 、る。
[0061] 図 3は、本実施の形態 1の容器内の液体種別を判別する装置における容器内液体 の判別方法の一例を説明したフローチャートである。なお、以下に説明する処理は、 その手順をコンピュータプログラムによって実現することが可能であり、このプログラム は前記した ROM112に記録される。本明細書にぉ 、てプログラムも ROM 112その 他の記憶装置に記録される限り本発明の装置の一部を構成するものとする。また、以 下の説明ではコンピュータプログラムによって下記処理を実行する例を説明するが、 シーケンス制御、ハードウェアによる自動制御等他の制御手段によって同様の処理 が実現できることは勿論である。
[0062] まず、ステップ 120で容器 101が検出されるかを判断する。ここで容器が検出され ていない場合には待機状態であることを示す緑ランプを点灯し (ステップ 121)、容器 が検出されなくなるまでステップ 120を繰り返す。容器が検出されると、ステップ 122 に進む。
[0063] ステップ 122では温度センサ(赤外線サーモパイル 103)の出力測定を行う。出力 値 (アナログ値)は AD変 111によってディジタル値に変換され、測定値 Αとして たとえば RAMI 13に記録する。
[0064] 次に、たとえば 0. 5秒の待機を行い(ステップ 123)、ハロゲンヒータ 102を ONにす る熱源駆動回路 110への制御信号 (ON信号)を生成する (ステップ 124)。次に、ス テツプ 125でたとえば 2秒経過したかを判断し、 2秒経過した場合にはステップ 126で ハロゲンヒータ 102を OFFにする(熱源駆動回路への制御信号を OFF信号にする)
[0065] 次に、たとえば 0. 5秒の待機を行 ヽ (ステップ 127)、温度センサ(赤外線サーモパ ィル 103)の出力測定を行う(ステップ 128)。出力値 (アナログ値)は AD変翻 111 によってディジタル値に変換され、測定値 Bとしてたとえば RAMI 13に記録する。
[0066] 次に、変数 Aと変数 Bの差を求め、この値が所定の閾値より大きいか小さいかを判 断する (ステップ 129)。ステップ 129で B— Aが閾値より小さい場合、容器内液体は安 全な水を主成分とする液体であると判断でき、青ランプを点灯する (ステップ 131)。 逆に、ステップ 129で B— Aが閾値以上であると判断した場合、容器内液体は安全な 水を主成分とする液体とは判断できないので、異常を示す赤ランプを点灯する (ステ ップ 130)。なお、ステップ 130、 131ではたとえば 2秒程度の待機時間を設定して操 作者が報知内容を認識する時間を確保する。その後、ステップ 120に戻り上記処理 を繰り返す。以上のようにして、容器内液体の種類を判別することが可能である。
[0067] 本実施の形態の容器内の液体種別の判別装置では、アルミニウム製等金属容器 であっても内容物液体の種別を簡単に判別することが可能である。判別は容器 101 を装置にセットすることにより開始し、青または赤ランプの点灯によって内容物が水を 主成分とする安全なものかそうでないかを簡単に判別できる。また、 1回の測定は数 秒で終了し、機内持ち込み等の検査のように迅速な処理が要求される検査に活用し てメリットが大きい。
[0068] なお、前記で例示したハロゲンランプの照射時間や待機時間はあくまでも例示であ り、適宜変更することは可能である。
[0069] 以上、本発明を実施の形態 1として具体的に説明したが、本発明は前記実施の形 態 1に限定されるものではなぐその要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるこ とは言うまでもない。
[0070] たとえば、前記実施の形態 1では、 CPU109を備えた制御回路 106によるソフトゥ エアを用いた制御の例を説明した。しかし、図 4に示すように温度センサ (赤外線サー モノ ィル 103)の出力をアナログデータとして取り扱い、アナログ演算を行う電子回路 によって制御回路 130を構成することも可能である。図 4に示す制御回路 130では、 容器 101の配置を容器センサ 108が検知するとランプ回路 131によってランプ電圧 を発生し、これをコンパレータ 132に入力する。コンパレータ 132では参照電圧 VI, V2, V3 (V1 <V2<V3)を参照して、入力が VIに達すればラッチ回路 1 (134)へ のラッチ制御信号を ONにする。ラッチ回路 1 (134)では、ラッチ制御信号の ONを受 けてそのときのセンサ出力をラッチする。ラッチ回路 1 (134)の出力は差動増幅器 13 6の一入力に入力する。コンパレータ 132の入力が V2に達すれば、コンパレータ 132 は熱源駆動回路 133への制御信号を ONにする。熱源駆動回路 133は制御信号の ONを受けてハロゲンヒータ 102を ONにし、たとえば 2秒後にこれを OFFにする。コ ンパレータ 132の入力が V3に達すれば、コンパレータ 132はラッチ回路 2 (135)へ のラッチ制御信号を ONにする。ラッチ回路 2 (135)では、ラッチ制御信号の ONを受 けてそのときのセンサ出力をラッチする。ラッチ回路 2 (135)の出力は差動増幅器 13 6の +入力に入力する。差動増幅器 136は入力電圧の差を増幅して出力する。差動 増幅器 136の入力はコンパレータ 137に入力する。コンパレータ 137では、閾値電 圧 Vthを参照して、入力が Vthより大きければ赤色の LED表示装置 107cを点灯し、 入力が Vth以下であれば青色の LED表示装置 107bを点灯する。なお、コンパレー タ 137では、コンパレータ 132に入力される電圧(ランプ電圧)が V3になって出力さ れる制御信号 (ラッチ回路 2 (135)へのラッチ制御信号)が入力されなければ LED表 示装置 107bあるいは 107cの表示(赤あるいは青の表示)が為されず、それ以外の 場合は待機である緑の表示 (LED表示装置 107aの点灯)をするようにしておく。これ によりランプ電圧力 になった時点での判定を赤あるいは青のランプ点灯で表示で きる。
[0071] また、前記した実施の形態 1では、温度センサとして赤外線サーモパイルを例示し たがこれに限られず、熱電対、感温抵抗素子、その他任意の温度センサを用いること ができる。また、熱源もハロゲンヒータに限られず、発熱抵抗体、ペルチェ素子、赤外 線レーザ等、任意の熱源を用いることができる。
[0072] また、前記実施の形態 1では、温度センサと熱源が容器から離れて配置されて 、る 例を説明した。判定処理の迅速性と判定再現性の観点から温度センサと熱源が容器 力 離れて配置されている方が好ましいことは前記の通りである力 本発明は必ずし も温度センサと熱源が容器から離れて ヽる必要はな ヽ。温度センサおよび熱源ある いは 、ずれか一方が容器に接触されて!、るものであっても、勿論かまわな!/、。
[0073] また、前記実施の形態 1では、容器 101としてアルミニウム製等の金属製の容器を 例示した。しかし、容器の熱伝導率が容器内液体の熱伝導率より十分大きぐあるい は、容器の厚さが十分に厚いものである限り、容器の材料は金属製には限られない。 ペットボトル等非金属の材料で構成される容器であっても本発明の液体判別装置と その制御方法を適用することが可能である。なお、容器の熱伝導率および厚さの要 件は、容器外壁の温度観測点が加熱領域からどれくらい離れているかに依存する。 温度観測点が加熱領域に十分近 ヽ場合は、容器熱伝導率は容器内の液体の熱伝 導率と同程度で十分であり、容器厚さも実用的なペットボトルの厚さ程度で十分であ る。
[0074] (実施の形態 2)
以下、本発明の実施の形態 2を図面に基づいて詳細に説明する。図 5は、本発明 の一実施の形態 2である容器内の液体種別を判別する装置 (以下液体判別装置とす る)の構成の一例を示したブロック図である。本実施の形態 2の液体判別装置は、容 器 201の外壁に接触する可撓性のフィルム 202、フィルム 202に設けられた熱源 20 3、フイノレム 202に設けられた温度センサ 204、制御回路 206、 LED表示装置 207a , 207b, 207c,容器センサ 208を有する。
[0075] 容器 201は、たとえばアルミニウム製等導電性の容器である。本実施の形態 2の液 体判別装置は導電性容器に適用して好適である力 容器 201は導電性容器には限 られな ヽ。たとえばペットボトル等の絶縁性容器であっても本実施の形態 2の液体判 別装置を適用できる。また、容器 201のサイズ、形状は任意である。後に説明するよう に、フィルム 202に設けられた熱源 203および温度センサ 204が容器外壁に当たる 形状、大きさである限り容器 201の形状大きさは任意である。ただし、少なくともフィル ム 202に設けられた熱源 203および温度センサ 204が当たる容器外壁部分の内部 には液体が接触するよう満たされている必要はある。
[0076] フィルム 202は可撓性のたとえばプラスチックフィルムである。たとえばポリイミドを適 用できる。ポリイミドフィルムは適度な可撓性と弾力性を有し、また、熱的、化学的にも 安定であるため本発明のフィルム 202として選択することが好ましい。し力し、フィルム 202の材料としてポリイミドに限定されるわけではなぐポリアミド、ポリエチレン、ポリエ チレンテレフタレート、アクリル、ポリテトラフルォロエチレン、 ABS榭脂その他のプラ スチックを任意に適用できる。さらに、プラスチックに限られず、紙、薄膜ガラス等可撓 性を有する絶縁体であれば任意に適用できる。なお、フィルム 202は後に説明するよ うに容器 201に物理的に接触するよう配置される。
[0077] 熱源 203は、後に詳しく説明するようにフィルム 202にパターニングされた電気抵抗 素子である。熱源 203の機能的な要件は、フィルム 202に設置することが可能なもの で、かつ、適切な熱量を適切な制御下で発生させることができることであり、そのよう な要件を満たすものであれば本実施の形態 2の熱源 203として任意に選択できる。 たとえば、ペルチェ素子、半導体レーザ、誘導加熱素子 (被加熱体および誘導素子) 等が例示できる。
[0078] 温度センサ 204は、後に詳しく説明するようにフィルム 202にパターユングされた電 気抵抗素子である。温度センサ 204の機能的な要件は、フィルム 202に設置すること が可能なもので、かつ、温度に敏感な (温度変化に対し十分な出力信号が検出でき る)素子であることであり、そのような要件を満たすものであれば本実施の形態 2の温 度センサ 204として任意に選択できる。たとえば、熱電対、半導体素子の PN接合等 が例示できる。
[0079] 制御回路 206は、熱源 203への電力供給を制御し、温度センサ 204の出力を計測 して容器内の液体種別の判別を行う。また、制御回路 206には LED表示装置 207a , 207b, 207cが接続され、判別結果を LED表示装置 207a, 207b, 207cに表示 する。
[0080] 制御回路 206には、 CPU (中央演算処理装置) 209、熱源駆動回路 210、 AD変 ^^211、 ROM (リードオンリーメモリ) 212、 RAM (ランダムアクセスメモリ) 213、タ イマ 214、容器検出回路 215、定電流回路 216、表示制御回路 217を含む。 CPU2 09は汎用的な演算処理装置であり、所定のプログラムに従って処理を実行できる。 熱源駆動回路 210は CPU209によって制御され、熱源 203への電力を供給する。 A D変換器 211は温度センサ 204の出力をディジタルデータに変換し、データは CPU 209に出力される。容器検出回路 215は、容器センサ 208を制御し、図示しない容 器支持部材に容器 201が配置されたことをまた配置されていないことを検知する。タ イマ 214は CPU209によって制御され、時間の経過を計測する場合に用いる。 RA M213はデータの一時記憶装置である。 ROM212からロードしたプログラムゃデー タを保持し、また、プログラムの実行に利用するワークエリアを確保する。 ROM212 は、本装置で用いるプログラムやデータを記録する。 ROM212に代えてハードディ スクドライブ等他のメモリ装置を利用することも可能である。 ROM212に記録される 制御プログラムの動作については後述する。なお、 ROM212に記録される制御プロ グラムはそれ自体無形のものではある力 ROM212に記録され、本装置のハードウ エア資源と一体となって有機的に本装置を構成し、後述のような液体種別の判別機 能を発現する以上、制御プログラムも本発明の装置を構成する発明特定のための構 成要件である。定電流回路 216は、本実施の形態 2の温度センサ 204に定電流を供 給する。本実施の形態 2の温度センサ 204として例示する電気抵抗素子はパッシブ 素子であるためそれ自体信号を出力するわけではない。定電流回路 216によって一 定電流を温度センサ 204 (電気抵抗素子)に供給することによって抵抗値を電圧とし て検出できる。温度センサとしてそれ自体出力電圧 (信号)を発するアクティブ素子を 用いる場合には定電流回路 216は必要ではない。表示制御回路 217は、 LED表示 装置 207a, 207b, 207cの表示を制御する。
[0081] LED表示装置 207a, 207b, 207cは後に説明する本装置の状態や本装置による 容器 201内の液体種別の測定結果を表示する。たとえば LED表示装置 207aは緑 色、 LED表示装置 207bは青色、 LED表示装置 207cは赤色である。なお、ここでは 装置の状態や測定結果を LED表示装置 207a, 207b, 207cで報知(表示)する例 を説明するが、その他任意の報知手段を適用することが可能である。たとえば液晶表 示装置によるメッセージの表示、異常検知の場合のブザー発音による発報等が適用 できる。
[0082] 容器センサ 208は、容器 201が容器支持部材に配置されたことを検出するための センサである。たとえば発光部および受光部を持つ光センサを例示できる。また、近 接センサ等他のセンサを利用することも可能である。
[0083] 図 6は、本実施の形態 2の液体判別装置の容器配置部の一例を示した概略斜視図 である。容器配置部 218には、容器 201が設置されるステージ 218aを有し、ステー ジ 218aの中央部には容器 201の配置位置を整合するスリット 218bが設けられる。ス リット 218bの内部には U時形状の湾曲されたフィルム 202が U字形状の凸を上にし て配置される。
[0084] 容器 201は、破線で図示するようにその上部を奥側にして、スリット 218bに一部落 ち込むように配置される。容器 201はスリット 218bに対して整合するので、容器外壁 力 Sフィルム 202に確実に接触するようその配置位置が容易に整合される。
[0085] また、ステージ 218aは図示するように斜めに配置される。これにより、容器 201の底 部が前面板 218cに当たるよう容器 201を安定に配置できる。前面板 218cには容器 201の底部が確実に当たるようストッパを設けてもよい。なお、ステージ 218aを斜め に配置することは、容器 201も斜めに配置されることを意味し、容器 201内の液体残 量が少な!/、場合であっても液体が容器底部に集まるメリットがある。このような場合、 フィルム 202を容器 201の底部近傍に配置することにより、液体残量が少ない場合で あってもフィルム 202の熱源 203および温度センサ 204の当たる容器の部分に液体 が存在する確率が高くなる。このため、容器 201内の液体残量が少ない場合、あるい は容器 201の大きさが異なる場合であっても、確実に液体種別の判別を行うことが可 會 になる。
[0086] 図 7は、 U字形状に湾曲させ凸部を上にして配置したフィルム 202を示した斜視図 である。湾曲の凸部(つまり容器 201の当たる部分)には熱源 203および温度センサ 204が設けられる。
[0087] 図 8は、容器 201が図 6の容器配置部 218に配置されたときのフィルム 202の状態 を示した断面図である。容器 201を配置する前の状態のフィルム 202を破線で示す。 図示するようにフィルム 202は可撓性を有するため、容器 201を配置することによりフ イルム 202の凸部が押し下げられ、フィルム 202の凸部が容器 201の外壁形状に沿う ように変形される。このため、熱源 203および温度センサ 204は確実に容器 201の外 壁に当たり、容器外壁との接触を確保することができる。また、フィルム 202に可撓性 があるため、熱源 203および温度センサ 204は、容器 201に押圧されることになる。こ の結果、接触部の熱抵抗を低減し、安定な熱供給と温度測定を実現できる。
[0088] 図 9 (a)は、フィルム 202に設けられた熱源 203および温度センサ 204の一例を示 した平面図である。熱源 203および温度センサ 204はフィルム 202上にパターユング により形成された電気抵抗素子である。熱源 203および温度センサ 204は、各々の 端子 203a, 204aに各々の配線 203b, 204bを介して接続されている。端子および 配線も含めてパターユングされて 、ることは勿論である。熱源 203および温度センサ 204と各端子 203a, 204aおよび酉己線 203b, 204bはノ ターニングされた後、フィノレ ム 202と同じ材料または他の材料によってシールドされて!/、ることも言うまでもな!/、。 パター-ングの製造方法については周知であり、ここでの説明は省略する。熱源 203 、温度センサ 204、各端子 203a, 204aおよび配線 203b, 204bの材料としては、銅 、タングステン等の金属、ドープドシリコン等の半導体材料を例示できる。
[0089] 図 9 (b)は図 9 (a)の B部を拡大して示した一部平面図である。熱源 203は、図示す るように細いパターンをジグザグに形成することにより構成できる。パターンの線幅は 設計事項であり、必要な熱量と材料固有の抵抗率に応じて適宜設計できる。温度セ ンサ 204の部分にっ ヽても同様である。
[0090] なお、図 9の例では、熱源 203と温度センサ 204とを各 1個、ほぼ同じ大きさで設け る例を示した力 他の好適な変形例も例示できる。図 10—図 12は、フィルム 202に 設けられた熱源 203および温度センサ 204の変形例を示した平面図である。図 10に 示す変形例では、温度センサ 204の大きさを熱源 203に比較して小さくパターユング している。このため、温度センサを熱容量を小さくして温度測定の応答速度を向上で きる。図 11に示す変形例では、熱源 203を複数設け、温度センサ 204を挟むように 配置してパターユングしている。この場合、十分な熱量を供給することが可能となり、 判定を高速にまた正確に行うことができる。図 12の変形例は、熱源 203と温度センサ 204を設けるフィルム 202を分割した例である。この場合、容器 201を経由しない熱 流のパス、つまりフィルム 202を伝導する熱流のパスを遮断して、測定の精度あるい は確度を高めることができる。
[0091] また、前記例では、フィルム 202の配置として、フィルム 202を U字形状に湾曲させ その凸部を上にして配置する例を示している力 フィルム 202の配置態様としては他 の例も例示できる。たとえば、フィルム 202を U字形状に湾曲させその凸部を下、つま り凹部を上にして配置することもできる。この場合、容器 201の自重を利用してフィル ムを容器外壁に沿うように変形させることができる。
[0092] また、図 13に示すように、フィルム 202の配置を図 6の場合のフィルム配置に対して 90度回転させた配置とすることもできる。つまり、容器 201の周方向にフィルム 202の 接触部が沿うように配置する。この場合、容器 201を配置する際のフィルム 202の損 傷の機会を低減できる。つまり、容器 201を図示のように配置するとすれば、容器 20 1の底部がフィルム 202に当たるように配置される場合があるであろう。この場合、図 6 のようにフィルム 202を配置すると湾曲したフィルムの断面に容器 201の底部が引つ 掛カる場合がある。このようなフィルム断面への引っ掛力りはフィルム 202を損傷する 危険性がある。し力し、図 13のようにフィルム 202を配置すると、容器 201の底部がフ イルム 202に当たったとしても、フィルム 202の湾曲面への当たりであり、湾曲面が変 形するだけで損傷されることはない。なお、図 13のように配置した場合の熱源 203お よび温度センサ 204のパターユングに例を図 14に示す。
[0093] 図 15は、本実施の形態 2の液体判別装置において、容器表面の温度がどのように 変化するかを示した図である。横軸に時刻、縦軸にセンサ出力をとつて、時刻の変化 に対する温度の変化 (センサ出力の変化)をグラフで示している。時刻 tlで熱源 203 を ONにし (熱源駆動回路 210からの電力供給を開始し)、時刻 t2で熱源 203を OF Fにする (熱源駆動回路 210からの電力供給を停止する)。熱源 203の ONとともに容 器 201の表面温度が上昇し (センサ出力が高くなり)、熱源 203を OFFにすると容器 201の表面温度が次第に低下する。ここで、ライン 219aは容器 201内の液体をエタ ノールにした場合の容器 201表面の熱プロファイルであり、ライン 219bは容器 201内 の液体を水にした場合の容器 201表面の熱プロファイルである。先に考察したように 、液体の熱伝導率が高いほど、容器 201表面の冷却速度は高い。このため、水は熱 が与えられたとしても速やかに冷却されるので容器 201表面の温度はあまり高くなら ず (ライン 219b)、一方、エタノールは熱伝導率が水に比較して小さいので、同量の 印加熱量で容器表面の温度が水より高くなる。熱源 203を OFFにした場合の冷却の 速度も水の方が若干高くなる。この結果、時刻 t4における容器 201の表面温度にセ ンサ出力として Δνの差を生じることになる。
[0094] そこで、本実施の形態 2の液体判別装置では、熱印加の前後での容器 201表面の 温度変化に着目し、容器内部の液体種別の判別をしょうとするものである。時刻 t3と 時刻 t4における容器表面温度を測定し、その差を求めて比較値とし、所定の閾値を 設定して、比較値が閾値より大きければ水ではない (アルコールや石油、ガソリンのよ うな危険物)と判断し、比較値が閾値より小さければ安全な水 (水を主成分とする飲料
)と判断する。閾値は、前記した差 Δνの値を実測し、水に期待される差の値に Δν /2を加えた値とすることができる。なお、実際に熱源 203を ONにするとノイズが発 生する場合がある力 説明を明確にするため、図 15ではこのノイズを除去した状態で 表示している。
[0095] なお、図 15では、比較値を求めるための第 1回目の測定時刻として時刻 tlより前の 時刻(図 15では時刻 t3)を例示し、第 2回目の測定時刻として時刻 t2より後の時刻 ( 図 15では時刻 t4)を例示している。しかし、容器内液体の熱的特性が反映されるよう な比較値が得られる限り測定のタイミングは前記した時刻 t3や時刻 t4には限られな い。たとえば、第 1回目の測定時刻として、時刻 tlと同時または時刻 tlより後の時刻 を採用できる。あるいは、第 2回目の測定時刻として、第 1回目の測定時刻より後の任 意の時刻(ただし第 1回目の測定時刻が時刻 tlより前である場合は第 2回目の測定 時刻は時刻 tlより後であることが必要である)が採用できる。つまり、時刻 tlを挟んだ あるいは時刻 tlと時刻 t2との間の容器表面温度の上昇途中や、時刻 t2を挟んだ容 器表面温度の変化中や、時刻 t2以降の容器表面温度の下降途中の任意の測定区 間(第 1回目の測定と第 2回目の測定の間の時間)選択できる。
[0096] 図 16は、本実施の形態 2の容器内の液体判別装置における容器内液体の判別方 法の一例を説明したフローチャートである。なお、以下に説明する処理は、その手順 をコンピュータプログラムによって実現することが可能であり、このプログラムは前記し た ROM212に記録される。本明細書においてプログラムも ROM212その他の記憶 装置に記録される限り本発明の装置の一部を構成するものとする。また、以下の説明 ではコンピュータプログラムによって下記処理を実行する例を説明する力 シーケン ス制御、ハードウェアによる自動制御等他の制御手段によって同様の処理が実現で さることは勿!^である。
[0097] まず、ステップ 220で容器 201が検出されるかを判断する。ここで容器が検出され ていない場合には待機状態であることを示す緑ランプを点灯し (ステップ 221)、容器 が検出されなくなるまでステップ 220を繰り返す。容器が検出されると、ステップ 222 に進む。
[0098] ステップ 222では温度センサ 204の出力測定を行う。温度センサ 204の出力値(O 1)はアナログ値であり、 AD変 211によってディジタル値に変換され、値 Αとして たとえば RAM213に記録する。
[0099] 次に、たとえば 0. 5秒の待機を行!ヽ(ステップ 223)、熱源 203を ONにする熱源駆 動回路 210への制御信号 (ON信号)を生成する (ステップ 224)。次に、ステップ 225 でたとえば 2秒経過したかを判断し、 2秒経過した場合にはステップ 226で熱源 203 を OFFにする(熱源駆動回路への制御信号を OFF信号にする)。
[0100] 次に、たとえば 0. 5秒の待機を行い (ステップ 227)、温度センサ 204の出力測定を 行う(ステップ 228)。温度センサ 204の出力値 (02)はアナログ値であり、 AD変翻 211によってディジタル値に変換され、値 Bとしてたとえば RAM213に記録する。
[0101] 次に、値 Aと値 Bの差を求め、この差値 (比較値)が所定の閾値より大きいか小さい かを判断する (ステップ 229)。ステップ 229で B— Aが閾値より小さい場合、容器内液 体は安全な水を主成分とする液体であると判断でき、青ランプを点灯する (ステップ 2 31)。逆に、ステップ 229で B— Aが閾値以上であると判断した場合、容器内液体は 安全な水を主成分とする液体とは判断できな 、ので、異常を示す赤ランプを点灯す る(ステップ 230)。なお、ステップ 230、 231ではたとえば 2秒程度の待機時間を設定 して操作者が報知内容を認識する時間を確保する。その後、ステップ 220に戻り上 記処理を繰り返す。以上のようにして、容器内液体の種類を判別することが可能であ る。
[0102] なお、前段落で説明したとおり、第 1回目のセンサ出力の測定 (値 Aの測定)と第 2 回目のセンサ出力の測定 (値 Bの測定)のタイミングは、容器内液体の熱的特性が反 映されるような比較値が得られる限り任意である。つまり、ステップ 222の値 Aの測定 は、ステップ 224の電源 ONの後であってもよいし、また、ステップ 228の値 Bの測定 はステップ 226の電源 OFFの前であってもよい。さらに、ステップ 222およびステップ 228の値 Aおよび値 Bの各測定は、ステップ 226の電源 OFFの後であってもよい。た だし、値 Aと値 Bの測定の間には適当な時間が必要である。また、容器表面温度が下 降局面にあるときの測定では比較値 B— Aの値が負数になるのでステップ 229のおけ る判断では B-Aの絶対値を採る必要がある。
[0103] 本実施の形態 2の容器内の液体種別の判別装置では、アルミニウム製等金属容器 であっても内容物液体の種別を簡単に判別することが可能である。判別は容器 201 を装置にセットすることにより開始し、青または赤ランプの点灯によって内容物が水を 主成分とする安全なものかそうでないかを簡単に判別できる。また、 1回の測定は数 秒で終了し、機内持ち込み等の検査のように迅速な処理が要求される検査に活用し てメリットが大きい。
[0104] また、本実施の形態 2の液体種別の判別装置では、熱源 203および温度センサ 20 4を可撓性のフィルム 202上にパター-ングにより形成し、フィルム 202を U字形状に 湾曲させて熱源 203および温度センサ 204の部分が容器 201に接触するように配置 する。このため、容器 201と熱源あるいは温度センサとの間には直接接触が確保され 、安定な熱供給および温度測定が実現される。さらに、熱源および温度センサをフィ ルム上にパターユングにより形成するので、小型化が容易であり量産性にも優れる。 また、安定な素子を熱源および温度センサに用いることができるので装置の長寿命 化が図れる。
[0105] なお、前記で例示した熱源のオンオフ時間や待機時間はあくまでも例示であり、適 宜変更することは可能である。
[0106] 以上、本発明を実施の形態 2として具体的に説明したが、本発明は前記実施の形 態 2に限定されるものではなぐその要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であるこ とは言うまでもない。
[0107] たとえば、前記実施の形態 2では、容器温度が環境温度とほぼ等 、場合の制御 方法を例示している。しかし、容器温度が環境温度と相違する場合は実用において は良くあることである。このような場合、以下のような改良を付加することができる。
[0108] まず、図 17を用いて、容器温度が環境温度と相違した場合のセンサ出力について 説明する。容器 201が配置される時刻を t5とすれば、 t5以前のセンサ出力は環境温 度に相当する出力値になっており、 t5において容器 201が配置されたとき、センサ出 力は破線で図示するように上昇する。ここで破線 240aは容器温度がたとえば 50°C、 破線 240bは容器温度がたとえば 40°C、破線 240cは容器温度がたとえば 30°Cの場 合であり、容器温度が高いほど高い値に漸近するようセンサ出力が上昇する。このよ うなセンサ出力の変動が存在する状況では、前記した制御の測定によっては正確な 判定ができない恐れがある。このため、容器温度に起因するセンサ出力の変動がな くなつた段階で判定制御を行うことが望ましい。しかし、判定には迅速性が要求される ので、容器 201が配置された後速やかに判定できることが要請される。
[0109] そこで、次に、容器温度に起因するセンサ出力の変動が存在する場合に容器表面 を加熱したときの熱プロファイルを考察する。図 18において実線で示したのは、セン サ出力の変動が存在する状況において容器表面を一定時間加熱した場合のセンサ 出力を示したグラフである。破線は、容器温度に起因するセンサ出力の変動である。 時刻 tlにお!/、て熱源 203を ONにし時刻 t2にお!/、て熱源 203を OFFにするとする。 また、センサ出力の測定を時刻 t3 (前記実施の形態 2のセンサ出力 Olの測定 (測定 値は値 A) )と時刻 t4 (前記実施の形態 2のセンサ出力 02の測定 (測定値は値 B) )で 行うとする(なお、このセンサ出力の測定時刻 t3, t4は、前記したように変更可能であ る)。この場合、容器温度に起因するセンサ出力の変動(ベースラインの変動) AVb が時刻 t4および t3における測定値の差 Δνに含まれることになる。この Δ Vbが閾値 とのマージンに対して無視できない場合、判定の有効性が疑われる。よって、何らか の方法で Δ Vbを測定しある 、は予測して Δ Vbを補正し判定を行えばょ 、。
[0110] 図 19は、ベースラインに変動がある場合の判定制御の一例を示したフローチャート である。まず、プログラムの開始において値 TOを「0」に初期化し (ステップ 250)、容 器を検出する前の温度センサの出力測定を行う(ステップ 251)。ここでのセンサ出力 の測定値(03)を図 16のステップ 222等と同様に値 T1としてたとえば RAM213に記 録する。前の測定値である値 TOとの差が所定値以下であるかどうかを判断してセン サ出力の安定を確認する (ステップ 252、 253)。センサ出力が安定していたなら、容 器の検出を行い、容器が検出されないときには測定可能である旨の緑ランプの点灯 を行う(ステップ 254— 256)。なお、センサ出力の安定確認の測定においては、次回 測定における前回測定値とするため、値 T1を前回の値 TOとしてバッファ等に記録す る(ステップ 253, 255)。容器が検出されたなら、たとえば 0. 5秒の待機 (ステップ 25 7)の後、センサ出力の測定を行う(ステップ 258)。ここでのセンサ出力の測定値 (04 )を前記同様値 T2としてたとえば RAM213に記録する。値 Τ2と値 T1との差力もべ ースラインの変動 AVbに相当する補正値 Cを決定する (ステップ 259)。なお、補正 値 Cの決定においては、予め記録した補正テーブル 260を参照できる。ただし、補正 の手法は補正テーブル 260を用いるものに限られず、値 T1および値 T2から適当な モデル関数を用いて演算により求めるものであってもかまわない。補正値 Cの決定後 、図 16の場合と同様に値 A (センサの出力値 01)、値 B (センサの出力値 02)を測定 する(ステップ 261— 266)。ただし、ここでは容器配置力も適当な時間が経過してい るので図 16におけるステップ 223の待機は必要ではない。値 Aおよび値 Bの測定の 後、補正値 Cを加味して閾値との大小関係を判断する (ステップ 267)。つまり、測定 値 B-測定値 Aから補正値 Cを減算し閾値との大小を判断する。ステップ 268および 2 69については図 16のステップ 230および 231と同様である。このような制御により、 ベースラインに変動があった場合であっても、正確な判定を行うことが可能になる。な お、容器内部の液体の熱特性を反映する比較値が得られる限り、値 Aの測定および 値 Bの測定のタイミングは任意であることは、前記の場合と同様である。
[0111] なお、前記図 19の制御において、値 T2の測定 (センサの出力値 04の測定)は必 ずしも必要ではない。つまり、値 T2の代わりに値 Aあるいは値 Bを用いて補正値 Cを 求めることができる。すなわち、値 T1と値 Aまたは値 T1と値 Bとから補正値 Cを決定 することができ、この補正値 Cと値 Aと値 Bとから比較値を求めることができる。なお、 補正値 Cの決定に際し、補正テーブルを用いることができること、適当なモデル関数 を用いて演算により求めることができることは、前記同様である。
[0112] あるいは、図 20に示すように、実施の形態 2の温度センサとは別に熱源 203から十 分に離れた位置に第 2の温度センサ 270を配置することが可能である。温度センサ 2 70の出力測定のために AD変 および定電流回路 272を備える。この場合、 値 Aの測定および値 Bの測定の各測定タイミングで第 2の温度センサによる容器温度 を測定し、ベースラインの変動を実測することが可能である。なお、第 2の温度センサ 270の測定タイミングは前記の場合に限られず任意である。この場合測定タイミング に応じた補正値 Cの補正テーブルあるいは補正計算が必要である。
[0113] 前記例では、 CPU209を備えた制御回路 206によるソフトウェアを用いた制御の例 を説明した。しかし、図 21に示すように温度センサの出力をアナログデータとして取り 扱い、アナログ演算を行う電子回路によって制御回路 280を構成することも可能であ る。図 21に示す制御回路 280では、容器 201の配置を容器センサ 208が検知すると ランプ回路 281によってランプ電圧を発生し、これをコンパレータ 282に入力する。コ ンパレータ 282では参照電圧 VI, V2, V3 (V1 <V2<V3)を参照して、入力が VI に達すればラッチ回路 1 (284)へのラッチ制御信号を ONにする。ラッチ回路 1 (284 )では、ラッチ制御信号の ONを受けてそのときのセンサ出力をラッチする。ラッチ回 路 1 (284)の出力は差動増幅器 286の-入力に入力する。コンパレータ 282の入力 が V2に達すれば、コンパレータ 282は熱源駆動回路 283への制御信号を ONにす る。熱源駆動回路 283は制御信号の ONを受けて熱源 203を ONにし、たとえば 2秒 後にこれを OFFにする。コンパレータ 282の入力が V3に達すれば、コンパレータ 28 2はラッチ回路 2 (285)へのラッチ制御信号を ONにする。ラッチ回路 2 (285)では、 ラッチ制御信号の ONを受けてそのときのセンサ出力をラッチする。ラッチ回路 2 (28 5)の出力は差動増幅器 286の +入力に入力する。差動増幅器 286は入力電圧の 差を増幅して出力する。差動増幅器 286の入力はコンパレータ 287に入力する。コン パレータ 287では、閾値電圧 Vthを参照して、入力が Vthより大きければ赤色の LE D表示装置 207cを点灯し、入力が Vth以下であれば青色の LED表示装置 207bを 点灯する。なお、コンパレータ 287では、コンパレータ 282に入力される電圧(ランプ 電圧)力 になって出力される制御信号 (ラッチ回路 2 (285)へのラッチ制御信号) が入力されなければ LED表示装置 207bあるいは 207cの表示(赤あるいは青の表 示)が為されず、それ以外の場合は待機である緑の表示 (LED表示装置 207aの点 灯)をするようにしておく。これによりランプ電圧が V3になった時点での判定を赤ある いは青のランプ点灯で表示できる。なお、センサ出力を得るために定電流回路 288 を備える。
産業上の利用可能性
本願の発明は、航空機等交通輸送手段の内部に持ち込む飲料容器の内容物を、 容器を開封することなく簡便確実にその安全性を判定する装置あるいは方法に関す るものである。よって、本願発明は容器内容物を検査する検査機器産業で利用可能 なものである。また、本願発明の容器内液体種別の判別装置は航空機業界等交通 輸送機関で利用することが可能である。
図面の簡単な説明
[図 1]本発明の一実施の形態 1である容器内の液体種別を判別する装置の構成の一 例を示したブロック図である。
[図 2]本発明の一実施の形態 1である装置において、容器表面の温度がどのように変 化するかを示した図である。
[図 3]本発明の一実施の形態 1である容器内の液体種別を判別する装置における容 器内液体の判別方法の一例を説明したフローチャートである。
[図 4]本発明の容器内の液体種別を判別する装置の構成の他の例を示したブロック 図である。
[図 5]本発明の一実施の形態 2である容器内の液体種別を判別する装置の構成の一 例を示したブロック図である。
[図 6]本実施の形態 2の液体判別装置の容器配置部の一例を示した概略斜視図であ る。
[図 7]U字形状に湾曲させ凸部を上にして配置したフィルム 202を示した斜視図であ る。
[図 8]容器 201が図 6の容器配置部 218に配置されたときのフィルム 202の状態を示 した断面図である。
[図 9]図 9 (a)は、フィルム 202に設けられた熱源 203および温度センサ 204の一例を 示した平面図であり、図 9 (b)は図 9 (a)の B部を拡大して示した一部平面図である。
[図 10]フィルム 202に設けられた熱源 203および温度センサ 204の変形例を示した 平面図である。
[図 11]フィルム 202に設けられた熱源 203および温度センサ 204の変形例を示した 平面図である。
[図 12]フィルム 202に設けられた熱源 203および温度センサ 204の変形例を示した 平面図である。
[図 13]本実施の形態 2の液体判別装置の容器配置部の他の例を示した概略斜視図 である。
[図 14]図 13の場合の熱源 203および温度センサ 204のパターユング例を示す平面 図である。
[図 15]本実施の形態 2の液体判別装置において、容器表面の温度がどのように変化 するかを示した図である。
[図 16]本実施の形態 2の容器内の液体判別装置における容器内液体の判別方法の 一例を説明したフローチャートである。
[図 17]容器温度が環境温度と相違した場合のセンサ出力の一例を示したグラフであ る。
[図 18]容器温度が環境温度と相違した場合のセンサ出力の一例を示したグラフであ る。
[図 19]ベースラインに変動がある場合の判定制御の一例を示したフローチャートであ る。
[図 20]本発明の一実施の形態である容器内の液体種別を判別する装置の構成の他 の例を示したブロック図である。
[図 21]本発明の一実施の形態である容器内の液体種別を判別する装置の構成さら に他の例を示したブロック図である。
符号の説明
101· ··容器、 102…ハロゲンヒータ、 103…赤外線サーモパイル、 104· ··スリット、 1 05…遮熱板、 106· ··制御回路、 107a' "LED表示装置、 107b' "LED表示装置、 1 07c- "LED表示装置、 108· ··容器センサ、 109- --CPU, 110· ··熱源駆動回路、 11 1- AD変^^、 112- --ROM, 113- --RAM, 114· ··タイマ、 115· ··容器検出回路、 117…表示制御回路、 130…制御回路、 131…ランプ回路、 132…コンパレータ、 1 33· ··熱源駆動回路、 134, 135…ラッチ回路、 136…差動増幅器、 137…コンパレ ータ、 201· ··容器、 202· "フィルム、 203· ··熱源、 204· ··温度センサ、 203a, 204a …端子、 203b, 204b…配線、 206· ··制御回路、 207a, 207b, 207c- "LED表示 装置、 208…容器センサ、 209"'CPU、 210…熱源駆動回路、 211〜AD変翻、 212- --ROM, 213- --RAM, 214· ··タイマ、 215· ··容器検出回路、 216· ··定電流回 路、 217···表示制御回路、 218···容器配置部、 218a…ステージ、 218b…スリット、 2 18c…前面板、 260···補正テーブル、 270···第 2の温度センサ、 271 -"AD変棚、 272···定電流回路、 280···制御回路、 281···ランプ回路、 282···コンパレータ、 283 …熱源駆動回路、 284…ラッチ回路 1、 285…ラッチ回路 2、 286…差動増幅器、 28 7…コンパレータ、 288…定電流回路。

Claims

請求の範囲
[1] 容器の外部に配置する熱源と、
前記熱源の近傍に配置され、前記容器の外壁温度を電圧または電流に変換する 温度センサと、
前記容器の内容物が危険である旨の警報を発することができる報知手段と、 前記熱源への電力の供給を制御し、前記熱源に電力を供給する前または供給した 時の時刻 tlにおける前記温度センサの出力の値と前記時刻 tlから所定の経過時間 t2を経過した時刻 tl +t2における前記温度センサの出力の値との差を、所定の閾 値と比較し、前記報知手段に警報信号を出力する制御判定回路と、
を含む容器内の液体種別を判別する装置。
[2] 前記制御判定回路には、
タイマと、
前記熱源に電力を供給できる電源回路と、
前記報知手段に前記警報信号を出力する報知信号発生回路と、
前記温度センサの出力をディジタルデータに変換する AD変換部と、
プログラムおよびデータを記録するデータ記憶部と、
前記データ記憶部に記録された前記プログラムに従って処理を実行する演算処理 部と、を有し、
前記プログラムは、
前記電源回路が前記熱源に電力を供給していないことを条件に前記タイマ力 現 在時刻を取得しこれを時刻 tlとするとともに、前記 AD変換部からデータを取得しこ れを値 SOIとして前記データ記憶部に記録する第 1の手順と、
前記電源回路への制御信号を前記熱源に電力を供給するオン信号に切替え、所 定時間の経過後に、前記電源回路への制御信号を前記熱源に電力を供給しないォ フ信号 Mに切替える第 2の手順と、
前記タイマカゝら現在時刻を取得し、取得した現在時刻力 前記時刻 tlに経過時間 t 2を付加した時刻 tl +t2を越えたかを判断する第 3の手順と、
前記第 3の手順で現在時刻が時刻 tl +t2を超えたと判断した場合に、前記 AD変 換部からデータを取得しこれを値 S02として前記データ記憶部に記録する第 4の手 順と、
前記値 SOIと前記値 S02との差 S02—S01を演算し、前記差 S02—S01を所定 の閾値と比較する第 5の手順と、
前記第 5の手順で前記差 S02— SO 1と前記閾値とを比較した結果に応じて前記報 知信号発生回路から前記警報信号を出力する第 6の手順と、
を前記演算処理部に実行させるものである請求項 1記載の容器内の液体種別を判 別する装置。
[3] 前記制御判断回路には、
測定開始の信号を受けてランプ電圧を生成するランプ回路と、
前記ランプ回路の出力の絶対値が I VI Iの時に前記温度センサの出力の値をラ ツチする第 1ラッチ回路と、
前記ランプ回路の出力の絶対値が前記 I VI Iより大きい I V2 Iの時に前記熱源 への電力の供給を開始し、所定時間の経過後に前記電力の供給を停止する電源回 路と、
前記ランプ回路の電圧が前記 I V2 Iより大きい I V3 Iになったときに前記温度 センサの出力の値をラッチする第 2ラッチ回路と、
前記第 1ラッチ回路および第 2ラッチ回路の出力を各々入力とする差動増幅回路と 前記差動増幅回路の出力を所定の閾値と比較して前記報知手段に前記警報信号 を出力する報知信号発生回路と、
を含む請求項 1記載の容器内の液体種別を判別する装置。
[4] 前記熱源および前記温度センサは、前記容器の壁から離して配置される請求項 1 一 3の何れか一項に記載の容器内の液体種別を判別する装置。
[5] 前記熱源はハロゲンヒータであり、前記温度センサは赤外線サーモパイルである請 求項 4記載の容器内の液体種別を判別する装置。
[6] 前記熱源と前記温度センサとの間に吸光性の遮熱部材を配置する請求項 5記載の 容器内の液体種別を判別する装置。 [7] 前記容器の配置を検知する容器センサを備え、前記容器センサからの信号を契機 として判別を開始する請求項 1一 6の何れか一項に記載の容器内の液体種別を判別 する装置。
[8] 容器の外部に配置する熱源と、前記熱源の近傍に配置され前記容器の外壁温度 を電圧または電流に変換する温度センサと、前記容器の内容物が危険である旨の警 報を発することができる報知手段と、制御判定回路と、を含む容器内の液体種別を 判別する装置の制御方法であって、
時刻 tlにお 、て前記温度センサの出力の値を記憶しまたは保持するステップと、 前記時刻 tl以降の時刻 t3において前記熱源への電力の供給を開始するステップ と、
前記時刻 t3以降の時刻 t4において前記熱源への電力の供給を停止するステップ と、
前記時刻 t3以降の時刻 t5において前記温度センサの出力の値を記憶しまたは保 持するステップと、
前記時刻 tlにおける前記温度センサの出力の値と前記時刻 t5における前記温度 センサの出力の値との差を求めるステップと、
前記差を所定の閾値と比較するステップと、
前記差と前記閾値との比較の結果に応じて前記報知手段に前記警報を発するステ ップと、
を有する容器内の液体種別を判別する装置の制御方法。
[9] 前記時刻 t5は、前記時刻 t4以降の時刻である請求項 8記載の制御方法。
[10] 前記容器内の液体種別を判別する装置には、前記容器の配置を検知する容器セ ンサを備え、
前記容器センサ力 の信号の受信を契機として前記時刻 tl以降の処理を開始する 請求項 8または 9記載の制御方法。
[11] 前記熱源および前記温度センサは、前記容器の壁から離して配置される請求項 8 一 10の何れか一項に記載の制御方法。
[12] 前記熱源はハロゲンヒータであり、前記温度センサは赤外線サーモパイルである請 求項 11記載の制御方法。
[13] 前記熱源と前記温度センサとの間に吸光性の遮熱部材を配置する請求項 12記載 の制御方法。
[14] 容器に接触する単一または複数の可撓性のフィルムと、
前記単一または複数のフィルムのうち一のフィルムに設けられた温度センサと、 前記単一または複数のフィルムのうち前記温度センサが設けられたフィルムと同一 または他のフィルムに設けられた熱源と、
前記容器の内容物が危険である旨の警報を発することができる報知手段と、 前記熱源に電力を供給する電力供給手段と、
前記温度センサの出力を取得して比較値を演算し、前記比較値と所定の閾値とを 比較する演算比較手段と、
前記演算比較手段の比較の結果に応じて前記報知手段に警報信号を出力する警 報信号出力手段と、
前記電力供給手段、前記演算比較手段および前記警報信号出力手段を制御する 制御手段と、
を有する容器内の液体種別を判別する装置。
[15] 前記フィルムは前記容器が配置される面に向力つて凸形状に湾曲して配置されるも のであり、
前記容器を配置することにより、前記フィルムの可撓性を利用して前記熱源および 前記温度センサが前記容器の外壁に押圧される請求項 14記載の容器内の液体種 別を判別する装置。
[16] 前記湾曲により形成される前記フィルムの湾曲表面が、前記容器の高さ方向の線分 に沿って前記容器に接触する第 1の構成、または、前記容器の周方向の線分に沿つ て前記容器に接触する第 2の構成、の何れかの構成を有する請求項 15記載の容器 内の液体種別を判別する装置。
[17] 前記フィルムは、前記容器の外壁に沿って配置される請求項 14記載の容器内の液 体種別を判別する装置。
[18] 前記温度センサの大きさは、前記熱源の大きさに比較して小さい請求項 14一 17の 何れか一項に記載の容器内の液体種別を判別する装置。
[19] 前記熱源を複数有し、前記温度センサが、前記複数の熱源の間に配置される請求 項 14一 18の何れか一項に記載の容器内の液体種別を判別する装置。
[20] 前記熱源および前記温度センサは、前記フィルムにパターユングされた電気抵抗素 子である請求項 14一 19の何れか一項に記載の容器内の液体種別を判別する装置
[21] 前記制御手段は、
時刻 tlに前記熱源への電力を供給し、前記時刻 tlより後の時刻 t2に前記電力の 供給を遮断するよう前記電力供給手段を制御し、
時刻 t3における前記温度センサの出力値 01と、前記時刻 t3および前記時刻 tlよ り後の時刻 t4における前記温度センサの出力値 02とを計測し、
前記出力値 02と前記出力値 Olとから前記比較値を演算するものである請求項 14 一 20の何れか一項に記載の容器内の液体種別を判別する装置。
[22] 前記制御手段は、
時刻 tlに前記熱源への電力を供給し、前記時刻 tlより後の時刻 t2に前記電力の 供給を遮断するよう前記電力供給手段を制御し、
前記容器を配置する時刻 t5より前の時刻 t6における前記温度センサの出力値 03 と、前記時刻 t5より後の時刻であって前記時刻 tlより前の時刻 t7における前記温度 センサの出力値 04と、時刻 t3における前記温度センサの出力値 Olと、前記時刻 t3 および前記時刻 tlより後の時刻 t4における前記温度センサの出力値 02とを計測し 前記出力値 04と前記出力値 03とから補正値を決定し、
前記出力値 02と前記出力値 Olと前記補正値とから前記比較値を演算するもので ある請求項 14一 20の何れか一項に記載の容器内の液体種別を判別する装置。
[23] 前記制御手段は、
時刻 tlに前記熱源への電力を供給し、前記時刻 tlより後の時刻 t2に前記電力の 供給を遮断するよう前記電力供給手段を制御し、
前記容器を配置する時刻 t5より前の時刻 t6における前記温度センサの出力値 03 と、時刻 t3における前記温度センサの出力値 Olと、前記時刻 t3および前記時刻 tl より後の時刻 t4における前記温度センサの出力値 02とを計測し、
前記出力値 02と前記出力値 Olと前記出力値 03とから前記比較値を演算するも のである請求項 14一 20の何れか一項に記載の容器内の液体種別を判別する装置
[24] 前記熱源と前記温度センサとの間の距離に比較して大きな距離で前記熱源から離 れて前記容器に接触するよう配置される第 2の温度センサをさらに有し、
前記制御手段は、
時刻 tlに前記熱源への電力を供給し、前記時刻 tlより後の時刻 t2に前記電力の 供給を遮断するよう前記電力供給手段を制御し、
時刻 t3における前記温度センサの出力値 01と、前記時刻 t3および前記時刻 tlよ り後の時刻 t4における前記温度センサの出力値 02と、前記 t4より前の時刻 t8にお ける前記第 2の温度センサの出力値 05とを計測し、
前記出力値 02と前記出力値 Olと前記出力値 05とから前記比較値を演算するも のである請求項 14一 20の何れか一項に記載の容器内の液体種別を判別する装置
[25] 前記第 2の温度センサは、前記フィルムにパターユングされた電気抵抗素子である請 求項 24記載の容器内の液体種別を判別する装置。
[26] 前記第 2の温度センサは、前記温度センサおよび前記熱源が配置される位置から前 記容器の周方向に変位した位置に配置される請求項 24または 25記載の容器内の 液体種別を判別する装置。
[27] 前記容器の配置を検知する容器センサを備え、前記容器センサからの信号を契機 として判別を開始する請求項 14一 26の何れか一項に記載の容器内の液体種別を 判別する装置。
[28] 容器に接触する単一または複数の可撓性のフィルムと、前記単一または複数のフィ ルムのうち一のフィルムに設けられた温度センサと、前記単一または複数のフィルム のうち前記温度センサが設けられたフィルムと同一または他のフィルムに設けられた 熱源と、前記容器の内容物が危険である旨の警報を発することができる報知手段と、 前記熱源に電力を供給する電力供給手段と、前記温度センサの出力を取得して比 較値を演算し、前記比較値と所定の閾値とを比較する演算比較手段と、前記演算比 較手段の比較の結果に応じて前記報知手段に警報信号を出力する警報信号出力 手段と、前記電力供給手段、前記演算比較手段および前記警報信号出力手段を制 御する制御手段と、を含む容器内の液体種別を判別する装置の制御方法であって、 時刻 t3において前記温度センサの出力値 Olを記憶しまたは保持するステップと、 時刻 tlにお 、て前記熱源への電力の供給を開始するステップと、
前記時刻 tlより後の時刻 t2において前記熱源への電力の供給を停止するステップ と、
前記時刻 t3および前記時刻 tlより後の時刻 t4において前記温度センサの出力値 02を記憶しまたは保持するステップと、
前記出力値 Olと前記出力値 02とから前記比較値を求めるステップと、 前記比較値と前記閾値とを比較するステップと、
前記比較の結果に応じて前記警報信号を生成するステップと、
を有する容器内の液体種別を判別する装置の制御方法。
容器に接触する単一または複数の可撓性のフィルムと、前記単一または複数のフィ ルムのうち一のフィルムに設けられた温度センサと、前記単一または複数のフィルム のうち前記温度センサが設けられたフィルムと同一または他のフィルムに設けられた 熱源と、前記容器の内容物が危険である旨の警報を発することができる報知手段と、 前記熱源に電力を供給する電力供給手段と、前記温度センサの出力を取得して比 較値を演算し、前記比較値と所定の閾値とを比較する演算比較手段と、前記演算比 較手段の比較の結果に応じて前記報知手段に警報信号を出力する警報信号出力 手段と、前記電力供給手段、前記演算比較手段および前記警報信号出力手段を制 御する制御手段と、を含む容器内の液体種別を判別する装置の制御方法であって、 前記容器を配置する時刻 t5より前の時刻 t6において前記温度センサの出力値 03 を記憶しまたは保持するステップと、
前記時刻 t5より後の時刻 t7において前記温度センサの出力値 04を記憶しまたは 保持するステップと、 前記時刻 t7より後の時刻 t3において前記温度センサの出力値 Olを記憶しまたは 保持するステップと、
前記時刻 t7より後の時刻 tlにお ヽて前記熱源への電力の供給を開始するステップ と、
前記時刻 tlより後の時刻 t2において前記熱源への電力の供給を停止するステップ と、
前記時刻 t3および前記時刻 tlより後の時刻 t4において前記温度センサの出力値
02を記憶しまたは保持するステップと、
前記出力値 03と前記出力値 04とから補正値を決定するステップと、
前記出力値 Olと前記出力値 02と前記補正値とから前記比較値を求めるステップ と、
前記比較値と前記閾値とを比較するステップと、
前記比較の結果に応じて前記警報信号を生成するステップと、
を有する容器内の液体種別を判別する装置の制御方法。
容器に接触する単一または複数の可撓性のフィルムと、前記単一または複数のフィ ルムのうち一のフィルムに設けられた温度センサと、前記単一または複数のフィルム のうち前記温度センサが設けられたフィルムと同一または他のフィルムに設けられた 熱源と、前記容器の内容物が危険である旨の警報を発することができる報知手段と、 前記熱源に電力を供給する電力供給手段と、前記温度センサの出力を取得して比 較値を演算し、前記比較値と所定の閾値とを比較する演算比較手段と、前記演算比 較手段の比較の結果に応じて前記報知手段に警報信号を出力する警報信号出力 手段と、前記電力供給手段、前記演算比較手段および前記警報信号出力手段を制 御する制御手段と、を含む容器内の液体種別を判別する装置の制御方法であって、 前記容器を配置する時刻 t5より前の時刻 t6において前記温度センサの出力値 03 を記憶しまたは保持するステップと、
前記時刻 t6より後の時刻 t3において前記温度センサの出力値 Olを記憶しまたは 保持するステップと、
前記時刻 t6より後の時刻 tlにお 、て前記熱源への電力の供給を開始するステップ と、
前記時刻 tlより後の時刻 t2において前記熱源への電力の供給を停止するステップ と、
前記時刻 t3および前記時刻 tlより後の時刻 t4において前記温度センサの出力値 02を記憶しまたは保持するステップと、
前記出力値 Olと前記出力値 02と前記出力値 03とから前記比較値を求めるステツ プと、
前記比較値と前記閾値とを比較するステップと、
前記比較の結果に応じて前記警報信号を生成するステップと、
を有する容器内の液体種別を判別する装置の制御方法。
容器に接触する単一または複数の可撓性のフィルムと、前記単一または複数のフィ ルムのうち一のフィルムに設けられた温度センサと、前記単一または複数のフィルム のうち前記温度センサが設けられたフィルムと同一または他のフィルムに設けられた 熱源と、前記容器の内容物が危険である旨の警報を発することができる報知手段と、 前記熱源に電力を供給する電力供給手段と、前記温度センサの出力を取得して比 較値を演算し、前記比較値と所定の閾値とを比較する演算比較手段と、前記演算比 較手段の比較の結果に応じて前記報知手段に警報信号を出力する警報信号出力 手段と、前記電力供給手段、前記演算比較手段および前記警報信号出力手段を制 御する制御手段と、前記熱源と前記温度センサとの間の距離に比較して大きな距離 で前記熱源力 離れて前記容器に接触するよう配置される第 2の温度センサと、を含 む容器内の液体種別を判別する装置の制御方法であって、
時刻 t3において前記温度センサの出力値 Olを記憶しまたは保持するステップと、 時刻 tlにお 、て前記熱源への電力の供給を開始するステップと、
前記時刻 tlより後の時刻 t2において前記熱源への電力の供給を停止するステップ と、
前記時刻 t3および前記時刻 tlより後の時刻 t4において前記温度センサの出力値 02を記憶しまたは保持するステップと、
前記時刻 t4より前の時刻 t8において前記第 2の温度センサの出力値 05を記憶し または保持するステップと、
前記出力値 Olと前記出力値 02と前記出力値 05とから前記比較値を求めるステツ プと、
前記比較値と前記閾値とを比較するステップと、
前記比較の結果に応じて前記警報信号を生成するステップと、
を有する容器内の液体種別を判別する装置の制御方法。
[32] 前記熱源および前記温度センサは、前記フィルムにパターユングされた電気抵抗素 子である請求項 28— 31の何れか一項に記載の容器内の液体種別を判別する装置 の制御方法。
[33] 前記熱源、前記温度センサおよび前記第 2の温度センサは、前記フィルムにパター ユングされた電気抵抗素子である請求項 31記載の容器内の液体種別を判別する装 置の制御方法。
[34] 前記容器内の液体種別を判別する装置には、前記容器の配置を検知する容器セ ンサを備え、
前記容器センサ力もの信号の受信を契機として処理を開始する請求項 28— 33の 何れか一項に記載の容器内の液体種別を判別する装置の制御方法。
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