(57)【要約】      （修正有）【課題】改善された金属検出装置を生成する。【解決手段】金属検出装置は、送信器コイル２に送信器信号を提供する少なくとも１つの送信器ユニット１を備え、送信器コイルは、第１および第２の受信器コイル３１；３２に誘導結合される。第１および第２の受信器コイルは、平衡状態にあり、受信器ユニット４の入力部に別々に接続されるか、一体化される。送信器コイル２は、互いに対して斜めに配置されるとともに少なくとも第１および第２の磁場を生成する少なくとも２つのコイル区間２１１，２１２；２２１，２２２を備える。第１および第２の受信器コイル３１；３２は、それぞれ、第１の磁場に関与する少なくとも第１のコイル区間３１１；３２１と、第２の磁場に関与する少なくとも第２のコイル区間３１２；３２２と、を備える。【選択図】図２
2018031768.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属汚染物（Ｃ）を含んでいる可能性がある製品（Ｐ）を移送するための通過チャネル（１００）を有する金属検出装置であって、
少なくとも１つの送信器ユニット（１）を備え、
前記少なくとも１つの送信器ユニット（１）は、第１および第２の受信器コイル（３１；３２）に誘導結合された送信器コイル（２）に送信器信号を提供し、
前記第１および第２の受信器コイル（３１；３２）は、平衡状態にあり、受信器ユニット（４）の入力部に別々に接続されるか、または、一体化されており、
前記送信器コイル（２）は、少なくとも２つのコイル区間（２１１，２１２；２２１，２２２）を備え、
前記少なくとも２つのコイル区間（２１１，２１２；２２１，２２２）は、互いに対して斜めに配置され、少なくとも第１および第２の磁場（Ｍｙ；Ｍｚ）を生成し、
前記第１および前記第２の受信器コイル（３１；３２）は、それぞれ、前記第１の磁場（Ｍｙ）に関与する少なくとも第１のコイル区間（３１１；３２１）と、前記第２の磁場（Ｍｚ）に関与する少なくとも第２のコイル区間（３１２；３２２）と、を備える
金属検出装置。
【請求項２】
請求項１に記載の金属検出装置であって、
前記送信器コイル（２）の前記コイル区間（２１１，２１２；２２１，２２２）、前記第１の受信器コイル（３１）のコイル区間（３１１，３１２，３１３，３１４）、および、前記第２の受信器コイル（３２）のコイル区間（３２１，３２２，３２３，３２４）は、第３の平行な面内で互いに離れて閉ループを形成し、
前記送信器コイル（２）は、その閉ループで第３の磁場（Ｍｘ）を生成し、
前記第３の磁場（Ｍｘ）は、前記受信器コイル（３１，３２）の前記閉ループによって感知される
金属検出装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の金属検出装置であって、
前記送信器コイル（２）の前記コイル区間（２１１，２１２；２２１，２２２）は、第１および第２のコイル区間（２１１，２１２）を備え、
前記第１および第２のコイル区間（２１１，２１２）は、第１の平行な面内で互いに離れて配置されており、前記第１の磁場（Ｍｙ）を生成し、
前記送信器コイル（２）の前記コイル区間（２１１，２１２；２２１，２２２）は、第３および第４のコイル区間（２２１，２２２）を備え、
前記第３および第４のコイル区間（２２１，２２２）は、第２の平行な面内で互いに離れて配置されており、前記第２の磁場（Ｍｚ）生成する
金属検出装置。
【請求項４】
請求項３に記載の金属検出装置であって、
前記第１、第２および第３の磁場（Ｍｙ；Ｍｚ；Ｍｘ）は、存在する場合、互いに対して少なくとも略直交して整列される
金属検出装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれか一項に記載の金属検出装置であって、
前記平衡状態にある第１および第２の受信器コイル（３１，３２）は、互いに対して点対称または軸対称に配置されることと、
前記送信器コイル（２）が、点対称または軸対称に構成され、前記第１および第２の受信器コイル（３１，３２）の間の中心に位置することと
のうちの少なくとも一方を満たす
金属検出装置。
【請求項６】
請求項２ないし請求項５のいずれか一項に記載の金属検出装置であって、
前記受信器コイル（３１，３２）の前記第１のコイル区間（３１１；３２１）は、前記第１の面内で、または、前記第１の面と平行に、互いに離れて配置され、
前記受信器コイル（３１，３２）の前記第２のコイル区間（３１２；３２２）は、前記第２の面内で、または、前記第２の面と平行に、互いに離れて配置される
金属検出装置。
【請求項７】
請求項１ないし請求項６のいずれか一項に記載の金属検出装置であって、
検出ゾーン（ＤＺ）が、前記送信器コイル（２）の前記コイル区間（２１１，２１２；２２１，２２２）によって、または、前記送信器コイル（２）の前記コイル区間（２１１，２１２；２２１，２２２）と前記受信器コイル（３１，３２）の前記コイル区間（３１１，３１２，３１３，３１４；３２１，３２２，３２３，３２４）によって、境界を定められ、
前記通過チャネル（１００）に少なくとも略対応する前記検出ゾーン（ＤＺ）は、中空の円筒状プロファイル、円錐状プロファイル、または、好ましくは１：１以上１：１０以下の範囲にあるアスペクト比を有する矩形プロファイルを有する
金属検出装置。
【請求項８】
請求項７に記載の金属検出装置であって、
前記送信器コイル（２）の一方側の前記第１および第２のコイル区間（２１１，２１２）、および、前記送信器コイル（２）の他方側の前記第３および第４のコイル区間（２２１，２２２）が、前記通過チャネル（１００）の前記アスペクト比に対応する割合を有する巻数を備えることと、
前記受信器コイル（３１，３２）の一方側の前記第１のコイル区間（３１１，３２１）、および、前記受信器コイル（３１，３２）の他方側の前記第２のコイル区間（３１２，３２２）が、前記通過チャネル（１００）の前記アスペクト比に対応する割合を有する巻数を備えることと
のうちの少なくとも一方を満たす
金属検出装置。
【請求項９】
請求項３ないし請求項８のいずれか一項に記載の金属検出装置であって、
前記第１の平行な面内で互いに離れて配置された、前記送信器コイル（２）の前記第１および第２のコイル区間（２１１，２１２）および前記受信器コイル（３１，３２）の前記第１のコイル区間（３１１；３２１）は、前記第１の面に垂直な投影において互いにオーバーラップして、少なくとも第１のオーバーラップ領域（Ａ１１，Ａ１２）を画成し、
前記第２の平行な面内で互いに離れて配置された、前記送信器コイル（２）の前記第３および第４のコイル区間（２２１，２２２）および前記受信器コイル（３１，３２）の前記第２のコイル区間（３１２；３２２）は、前記第２の面に垂直な投影において互いにオーバーラップして、少なくとも第２のオーバーラップ領域（Ａ２１，Ａ２２）を画成し、
前記第３の平行な面内で互いに離れて配置された、前記送信器コイル（２）と前記第１の受信器コイル（３１）と前記第２の受信器コイル（３２）とによって形成された前記閉ループは、前記第３の面に垂直な投影において互いにオーバーラップして、少なくとも第３のオーバーラップ領域（Ａ３）を画成する
金属検出装置。
【請求項１０】
請求項９に記載の金属検出装置であって、
前記オーバーラップ領域（Ａ１１，Ａ１２；Ａ２１，Ａ２２；Ａ３）は、
関連する前記オーバーラップ領域（Ａ１１，Ａ１２；Ａ２１，Ａ２２；Ａ３）に対して垂直または斜めに延在する一次容積（ｖ１１，ｖ１２；ｖ２１，ｖ２２；ｖ３）の断面を形成し、
金属物体（Ｃ）が最高感度で検出され得る二次容積（ｖ１，ｖ２）を画成する少なくとも１つの交差部分を形成する
金属検出装置。
【請求項１１】
請求項１ないし請求項１０のいずれか一項に記載の金属検出装置であって、
前記送信器コイル（２）の前記コイル区間（２１１，２１２；２２１，２２２）のうちの少なくとも１つまたは一部分が、矩形、曲線、円形、正弦波状の形状を有していることと、
前記受信器コイル（３１，３２）の前記コイル区間（３１１，３１２，３１３，３１４；３２１，３２２，３２３；３２４）のうちの少なくとも１つが、矩形、曲線、円形、正弦波状の形状を有していることと
のうちの少なくとも一方を満たす
金属検出装置。
【請求項１２】
請求項１ないし請求項１１のいずれか一項に記載の金属検出装置であって、
前記送信器コイル（２）の対応する前記第１および第２のコイル区間（２１１，２１２）ならびに前記第３および第４のコイル区間（２２１，２２２）のうちの少なくとも一方は、同一の対称または非対称の形状を有し、同じ方向または反対方向に延在している
金属検出装置。
【請求項１３】
請求項１２に記載の金属検出装置であって、
前記受信器コイル（３１，３２）の前記第１のコイル区間（３１１，３２１）が、前記送信器コイル（２）の関連する前記第１または第２のコイル区間（２１１，２１２）と同じ形状を有し、同じ方向または反対方向へと延在することと、
前記受信器コイル（３１，３２）の前記第２のコイル区間（３１２，３２２）が、前記送信器コイル（２）の関連する前記第３または第４のコイル区間（２２１，２２２）と同じ形状を有し、同じ方向または反対方向に延在することと
のうちの少なくとも一方を満たす
金属検出装置。
【請求項１４】
請求項１ないし請求項１３のいずれか一項に記載の金属検出装置であって、
前記送信器コイル（２）および前記受信器コイル（３１，３２）は、矩形形状またはＬ字形状を呈する
金属検出装置。
【請求項１５】
請求項１ないし請求項１４のいずれか一項に記載の金属検出装置であって、
前記送信器コイル（２）および前記受信器コイル（３１，３２）は、非導電性のコイル巻型（６０）に巻かれており、
前記コイル巻型（６０）は、前記送信器コイル（２）および前記受信器コイル（３１，３２）を受け入れるように構成された溝（２０，３１０，３２０）を備え、
前記コイル巻型（６０）は、好ましくは、別々に製造され組み立てられた４つのパネル（６１，６２，６３，６４）からなる
金属検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高感度で球状非球状金属粒子の検出を行うことができる金属検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
金属検出装置は、食品および他の製品の金属汚染を検出するために使用される。国際特許公報第０２／２５３１８号に記載されているように、現代の金属装置は、新鮮製品および冷凍製品などの種々様々な製品中の鉄、非鉄金属およびステンレス鋼を含むすべての金属汚染タイプを検出することができる「平衡コイルシステム」を備える検査ヘッドを利用する。
【０００３】
米国特許第８８４１９０３号に記載されているように、「平衡コイル」の原理によって動作する金属検出装置は、典型的には、非金属のフレームに巻かれた３つのコイルを備え、それぞれのコイルが互いに正確に平行である。中心に位置する送信器コイルは、磁場を生成する高周波電流によって励磁される。送信器コイルの両側の２つのコイルは、受信器コイルとして働く。２つの受信器コイルは、同一であり、送信器コイルから同じ距離に据え付けられているため、同一の電圧が２つの受信器コイルのそれぞれに誘起される。システムが平衡のとれた状態にある場合にゼロとなる出力信号を受信するために、第１の受信器コイルは、逆感知巻線を有する第２の受信器コイルと直列に接続されている。したがって、受信器コイルに誘起される電圧（これらは、同一の大きさであり、逆の極性を有する）は、システムが、金属汚染がない状態で、平衡のとれた状態にある場合には、互いに相殺する。
【０００４】
金属物体がコイル装置を通過するにつれ、高周波磁場は、最初に第１の受信器コイルの近くで、次いで、第２の受信器コイルの近くで乱される。金属物体が受信器コイルを通って運ばれている間、各受信器コイルに誘起される電圧は、典型的にはナノボルトの範囲で変化する。平衡状態のこの変化によって、結果として、処理され、増幅され、続いて、製品中の金属汚染の存在を検出するために使用され得る信号が、受信器コイルの出力部で生じる。
【０００５】
信号処理チャネルは、通常、受信信号を互に９０°離れた２つの別個の成分に分割する。合成ベクトルは、コイルを通って運ばれる製品および汚染物質に対して典型的な大きさおよび位相角を有する。金属物体を識別するために、「製品の影響」を除去する、または、低減させる必要がある。製品の位相がわかっている場合、対応する信号ベクトルを低減させることができる。それゆえ、信号スペクトルから不要信号を取り除くことによって、汚染物質から生じる信号に対する感度がより高くなる。
【０００６】
したがって、信号スペクトルから不要信号を取り除くために適用される方法は、汚染物質、製品および他の外乱が磁場に異なる影響を及ぼし、それによって、結果として生じる信号の位相が異なるという事実を活用する。
【０００７】
様々な金属または製品によって引き起こされる信号は、これらの金属または製品が金属検出装置のコイルを通過するとき、測定される物体の導電率および透磁率に応じて、２つの成分、すなわち、抵抗成分とリアクタンス成分とに分割され得る。フェライトによって引き起こされる信号は、主としてリアクタンス性を有するが、ステンレス鋼によって引き起こされる信号は、主として抵抗性を有する。導電性を有する製品は、典型的には、強い抵抗成分を有する信号を引き起こす。
【０００８】
位相検出器によって、異なる発生源の信号成分の位相を識別することによって、製品および汚染物質に関する情報を得ることができる。
【０００９】
したがって、公知のシステムでは、送信器の周波数は、金属汚染物質の信号成分の位相が製品の信号成分の位相と異なるように、選択可能である。
【００１０】
米国特許第８８４１９０３号に開示された構成では、送信器コイルおよび１つまたは複数の同調コンデンサから構成される共振回路は、最適に、かつ、送信器ユニットの他の部分とは無関係に、選択された送信器周波数に調整され得る。
【００１１】
しかしながら、この構成は、製品中の金属汚染物質がしばしば十分な信号応答をもたらさないという問題に対処していない。非球状金属物体は、材料の硬度、および照射磁場に対する材料の配向に依存する信号応答をもたらす。米国特許第８８４１９０３号に開示された金属検出システムでは、コイルは、ｙｚ面に配置され、磁場は、ｘ軸に沿って延在する。したがって、好ましくない配向では、非球状金属は、検出可能な磁場の変化を引き起こすことができない。
【００１２】
それらの特性のために、鉄と非鉄金属とでは、磁場との相互作用が異なる。鉄金属は、空気よりも高い透磁率を有し、したがって、磁場を引きつける。鉄ワイヤがショートエッジリーディングで金属検出器に配置されている場合、ワイヤは、磁場と並列に整列し、磁場と垂直に配向させた同一のワイヤと比較して、最大の磁場外乱を引き起こす。ワイヤの第１の配向によって、磁束線は、引きつけられ、ワイヤ内部でより長い距離にわたって延在することができ、したがって、これによって磁場は、強い影響を受ける。ワイヤの第２の配向によって、磁束線は、非常に短い距離に沿ってしかワイヤを横切らず、したがって、磁場は、わずかな影響しか受けない。
【００１３】
ステンレス鋼、銅、アルミニウム、黄銅などの非鉄金属は、空気と同様の透磁率を有する。したがって、金属検出器は、透磁率の変化のためであるが、非鉄金属のワイヤに生成される渦電流によって引き起こされる代替の磁場が発生するために、これらの金属を検出しない。誘起された渦電流は、送信器によって生成される磁場に対抗する磁場を生成し、送信器によって生成される磁場を局所的に低減させる。非鉄金属のワイヤがロングエッジリーディングで金属検出器に配置されている場合、磁場の流れにさらされるワイヤの断面がより大きくなり、より強い対抗磁場を生成するより強い渦電流を生成する。ワイヤのこの配向では、外乱は、ショートエッジリーディングで導入されたこのワイヤの配向と比較して、より大きくなる。
【００１４】
その結果、それらの硬度および配向に応じて、金属検出装置は、そのような金属物体を検出することができる場合や、できない場合がある。
【００１５】
特定の配向を有する金属物体を検出するために、製品は、異なる配向で縦一列に配置された異なる金属検出装置を通って移送されてもよい。そのような設定は、もちろんかなりのコストおよび作業者による労力を伴う。
【００１６】
Kyoo Nam Choi、「Two Channel Metal Detector using Two Perpendicular Antennas」（Incheon National University（２０１３年））は、金属粒子の検出可能なサイズを拡大することが可能な、垂直に配向させた２組のセンサアンテナを有する２チャネルの金属検出装置について記載している。単一チャネルの金属検出センサは、広範な金属サイズにわたって感度分解能を示さなかったことが述べられている。したがって、異なる感度分解能を有するセンサをカスケードにする必要があった。
【００１７】
異なる金属検出システムを配置する（例えば、異なる角度で置く）代わりに、Kyoo Nam Choiは、互いに垂直に配置された一組のアンテナをそれぞれが備える２つの独立したセンサチャネルを使用することを提案している。この構成は、２つのアンテナシステムによって得られた信号を処理し、評価するために複雑な構成およびかなりの回路を必要とする。
【００１８】
特開昭５７−１２７８６８号は、磁場を様々な方向から製品および汚染物質に印加することができる複数の矩形励磁コイルを有するシステムを開示している。複数の磁場によって特定の形態および配向を有する金属汚染物質の検出能力を向上させることができる一方で、異なる位相および振幅を有する様々な信号成分を含む、結果として生じる信号の処理が困難になる。製品または汚染物質の信号成分は、合算され、または、場合によっては相殺し合い、金属検出システムの報告が偽陽性および偽陰性の原因となる可能性がある。さらに、複数の励磁コイルの据え付けおよび動作は、空間および送信器システムの強化を必要とする。さらに、異なる励磁コイルの取り付けは、典型的にはより大きな容積のコイルシステムを必要とし、したがって、現行のシステムの汚染物質への結合が低下し、その結果、感度が低下する。
【００１９】
公知の金属検出装置が、異なる幾何学形状を有する検出ゾーンを画成するコイルシステムを組み込むことができるということに留意することはさらに重要である。金属検出装置、および、処理される製品に対する通過チャネルを形成する検出ゾーンの幾何学形状は、適用プロセスに応じて選択される。しばしば、検出ゾーンまたは通過チャネルは、矩形断面を有し、この矩形断面を通って製品がコンベヤーベルトによって移送される。中空の円筒状または円錐形の検出ゾーンは、製品を容器内に垂直に落下させるプロセスで使用される金属検出装置においてしばしば使用される。したがって、検出ゾーンは、製品の進行経路に沿って変わることができ、あるいは、一定の断面のプロファイルを有することができる。円錐形の検出ゾーンを有するシステムは、典型的には、互いにサイズが異なるコイルを使用し、送信器コイルが２つの受信器コイル間で中心から外れて置かれている。どちらのシステムでも、コイルは、少なくとも１つの送信器コイルが交流電流によって励磁されるとき、それによって生成された電磁場が第１の受信器コイルに第１の電圧を誘起するとともに、第２の受信器コイルに第２の電圧を誘起するように構成され、第１および第２の電圧が、検査中の物体に金属が存在しない場合、互いに相殺する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００２０】
したがって、本発明は、改善された金属検出装置を生成するという目的に基づく。
【００２１】
特に、本発明は、金属粒子の硬度、幾何学形状および配向と無関係に、金属粒子を確実に検出することができる改善された金属検出装置を作り出すという目的に基づく。
【００２２】
特に、本発明は、金属粒子の硬度、幾何学形状および配向と無関係に、金属粒子に対して改善された信号感度で動作する金属検出装置を作り出すという目的に基づく。
【００２３】
本金属検出システムは、追加のコイルシステム、処理チャネル、または、追加の処理労力を必要とすることなく、改善された結果を提供する。さらに、本金属検出装置は、それでもなお、公知の金属検出装置と比較してコンパクトな構造および実質的に同等の寸法を有する。
【００２４】
さらに、本金属検出システムは、処理される製品に含有される汚染物質に対するコイルシステムの密接な結合が達成されるように生成される。
【００２５】
さらに、本発明は、例えば、矩形、中空の円筒形または円錐形であってもよいすべての種類の検出ゾーンまたは通過チャネルを有するすべてのタイプの金属検出装置に適用可能である。
【課題を解決するための手段】
【００２６】
本発明の上記および他の目的は、請求項１に規定されるような金属検出装置によって実現される。
【００２７】
金属汚染物を含んでいる可能性がある製品を移送するための通過チャネルを有する金属検出装置は、少なくとも１つの送信器ユニットを備え、この少なくとも１つの送信器ユニットは、送信器コイルに送信器信号を提供し、この送信器コイルは、第１および第２の受信器コイルに誘導結合され、第１および第２の受信器コイルは、平衡状態にあり、受信器ユニットの入力部に別々に接続されるか、または、一体化されている。
【００２８】
本発明によると、送信器コイルは、互いに対して斜めに配置された少なくとも２つのコイル区間を備える。少なくとも２つのコイル区間は、少なくとも第１および第２の磁場を生成する。第１および第２の受信器コイルは、それぞれ、第１の磁場に関与する少なくとも第１のコイル区間と、第２の磁場に関与する少なくとも第２のコイル区間と、を備える。
【００２９】
送信器コイルの少なくとも２つのコイル区間、および、この送信器コイルによって生成される磁場は、好ましくは２つの磁場の少なくとも１つの交差部分が通過チャネル内部に生成されるように、好ましくは互いに対して垂直に整列するのが好ましい。したがって、１つの送信器コイルによって、異なる方向に延在する、好ましくは互いに対して垂直に整列した２つまたは３つの電磁場が生成され得る。
【００３０】
したがって、非球状金属物体は、その配向および硬度と無関係に、２つまたは３つの磁場のうちの少なくとも１つの磁場に常に強い影響を及ぼし、その結果、いかなる配向のいかなる金属物体も、２つの平衡受信器コイルの少なくとも１つの第１および第２の区間によって高感度で感知され得る。
【００３１】
好ましくは単一の平衡受信器コイルに一体化された２つの受信器コイルと、送信器コイルと、によって、少なくとも１つの共通の交差ゾーンを好ましくは有する２つの磁場による二次元の検出ゾーン、または、少なくとも１つの共通の交差ゾーンを好ましくは有する３つの磁場による三次元の検出ゾーンが生成される。検出ゾーン内で生成された２つまたは３つの磁場の磁束の変化が平衡受信器コイルによって感知され得る。
【００３２】
したがって、従来の金属検出装置で使用されるのと同じ数のコイルによって、本発明の金属検出装置は、２つまたは３つの磁場が存在する検出ゾーンを確立することができる。非球状金属物体だけでなく球状金属物体に対しても感度の顕著な向上が達成される。
【００３３】
基本的な実施形態において、送信器コイルおよび受信器コイルは、好ましくは９０°の角度を取り囲む、同等のまたは異なる長さを有する２つのコイル辺を有するＬ字形状とすることができる。この送信器コイルによって、２つの強い電磁場が検出ゾーンで確立され得る。本実施形態では、２つの受信器コイルは、送信器コイルと同一であってもよいが、送信器コイルに対して反転して配置され、その結果、Ｌ字形状の送信器コイルおよびＬ字形状の受信器コイルが通過チャネルを包囲する。一般に、送信器コイル（例えば、図１２参照）は、特定の面（例えば、ｘｚ面）内で必ずしも閉ループを形成しなくてもよく、そのため電磁場がこの面内では（例えば、ｘ軸に沿って）生成されない。
【００３４】
さらなる好ましい実施形態において、送信器コイルのコイル区間、ならびに、第１の受信器コイルのコイル区間および第２の受信器コイルのコイル区間は、第３の平行な面内で互いに離れて閉ループを形成する。送信器コイルは、その閉ループによって第３の磁場を生成する。第３の磁場は、送信器コイルの閉ループによって感知される。第３の平行な面に対する新しい垂直面において、送信器コイルおよび受信器コイルの閉ループは、従来の金属検出装置の閉ループに対応する。
【００３５】
この好ましい実施形態では、本発明の送信器コイルは、三次元すべてにおいて磁場を生成するように構成され、受信器コイルは、三次元すべてにおいて磁場の変化を感知するように構成されている。したがって、本発明のコイルシステムによって、任意の二次元において、または、三次元すべてにおいて電磁場を生成することができる。
【００３６】
好ましい実施形態において、送信器コイルは、磁場のうちの１つを生成する相互に作用するコイル区間の対を備える。相互に作用するコイル区間は、例えば、通過チャネルの左側および右側、または、上部および底部に配置される。
【００３７】
したがって、送信器コイルまたは受信器コイルのコイル区間は、主として、一次元に（例えば、ｙ軸またはｚ軸に沿って）整列した磁場の生成または感知に専用であるが、閉ループの一部として別の次元（例えば、ｘ軸）への磁場の生成に寄与することもできる。したがって、矩形の送信コイルは、４つのコイル区間から構成され、これらの４つのコイル区間は、異なる要素、または異なる形状を有する要素を備えることができる。
【００３８】
送信器コイルそれぞれの個々の区間の巻線は、必要に応じて選択されてもよい。巻線は、検出ゾーンの断面のアスペクト比に応じて選択されるのが好ましく、このアスペクト比は、通過チャネルの断面に少なくともほぼ対応する。
【００３９】
さらなる好ましい実施形態において、送信器コイルのコイル区間は、好ましくは通過チャネルの側壁に対応する第１の平行な面内で互いに離れて配置された第１および第２のコイル区間を備える。第１および第２のコイル区間のこの対によって、第１の磁場が生成される。送信器コイルのコイル区間は、好ましくは通過チャネルの底部面および上部面に対応する第２の平行な面内で互いに離れて配置された第３および第４のコイル区間をさらに備える。第３および第４のコイル区間のこの対によって、第２の磁場が生成される。２つの第１の面間の距離および２つの第２の面間の距離は、通過チャネルの幅および高さ、すなわち、アスペクト比を規定する。通過チャネルの幅および高さが等しい場合、第１および第２のコイル区間の巻数と、第３および第４のコイル区間の巻数と、は等しくなる。通過チャネルの幅が高さの２倍である場合、好ましくは、第１および第２のコイル区間の巻数は、第３および第４のコイル区間の巻数の２倍である。適宜選択された巻数を有する、相互に作用する第１および第２のコイル区間の対、または、第３および第４のコイル区間の対によって、広い面積にわたって磁場を非常に均質に形成することができる。
【００４０】
好ましい実施形態において、平衡のとれた第１および第２の受信器コイルは、互いに対して点対称または軸対称に配置されている。それに加えてまたは代わりに、送信器コイルは、点対称または軸対称に構成され、第１の受信機コイルと第２の受信器コイルとの間の中心に位置する。この構成によって、特に、点対称に配置または構成されたコイルによって、コイルの密接な結合およびコイルシステムのコンパクトなデザインが達成され得る。
【００４１】
さらなる好ましい実施形態において、受信器コイルの第１のコイル区間は、第１の面内に、または、第１の面に平行に互いに離れて配置され、この第１の面内に送信器コイルの第１または第２のコイル区間が存在する。受信器コイルの第２のコイル区間は、第２の面内に、または、第２の面に平行に互いに離れて配置され、この第２の面内に送信器コイルの第３または第４のコイル区間が存在する。
【００４２】
したがって、送信器コイルおよび受信器コイルのコイル区間は、共通の面内に配置され、その結果、従来の金属検出装置と比較して追加スペースを必要としない。
【００４３】
第１、第２、および第３の磁場は、存在する場合、互いに対して少なくとも略直交して整列する。
【００４４】
好ましい実施形態において、送信器コイルのコイル区間、または、送信器コイルのコイル区間および受信器コイルのコイル区間は、４つの側面で検出ゾーンの境界を定める。検出ゾーンは、好ましくは、通過チャネルに少なくともほぼ対応する矩形プロファイル、円筒状プロファイル、または、円錐形プロファイルを有する。通過チャネルが矩形プロファイルを有する場合、アスペクト比は、好ましくは１：１〜１：１０の範囲で選択される。
【００４５】
コイルシステムの設計は、送信器コイルおよび受信器コイルを適宜曲げることによって、矩形プロファイルから中空の円筒状プロファイルに容易に適合され得る。円錐形プロファイルが選択される場合、コイルの寸法、特に受信器コイルの寸法、および、送信器コイルまでの受信器コイルの距離は、システムが平衡のとれた状態に留まるように適宜適合される。
【００４６】
第１の平行な面内で互いに離れて配置された送信器コイルの第１および第２のコイル区間ならびに受信器コイルの第１のコイル区間は、好ましくは、第１の面に垂直な投影において互いにオーバーラップし、こうして少なくとも第１のオーバーラップ領域を画成する。
【００４７】
第２の平行な面内で互いに離れて配置された送信器コイルの第３および第４のコイル区間ならびに受信器コイルの第２のコイル区間は、好ましくは、第２の面に垂直な投影において互いにオーバーラップし、こうして少なくとも第２のオーバーラップ領域を画成する。
【００４８】
第３の平行な面内で互いに離れて配置された送信器コイル、第１の受信器コイルおよび第２の受信器コイルによって形成される閉ループは、第３の面に垂直な投影において互いにオーバーラップし、こうして少なくとも第３のオーバーラップ領域を画成する。
【００４９】
オーバーラップ領域は、関連するオーバーラップ領域に対して垂直または斜めに延在する一次容積の断面を形成し、第１および／または第２および／または第３の磁場が少なくとも部分的に交差する二次容積を画成する少なくとも１つの交差部分を形成する。この二次容積を通って進む金属物体は、金属物体の配向および硬度に応じて多かれ少なかれ、この二次容積に存在する磁場をすべて弱めるか、または、変調する。したがって、少なくとも１つの二次容積は、検査のために製品を通過させるための好ましい空間である。
【００５０】
磁気的に互いに相互に作用する送信器コイルのコイル区間は、好ましくは、対称であってもまたは非対称であってもよい同一の形状を備える。同様に、磁気的に互いに相互に作用する送信器コイルのコイル区間および受信器コイルのコイル区間は、好ましくは、送信器コイルの対応するコイル区間と同一の形状を備える。
【００５１】
受信器コイルの第１のコイル区間は、好ましくは、送信器コイルの関連する第１または第２のコイル区間と同じ形状を有し、同じ方向へ、または、好ましくは反対方向へと延在する。受信器コイルの第２のコイル区間は、好ましくは、送信器コイルの関連する第３または第４のコイル区間と同じ形状を有し、同じ方向に、または、好ましくは反対方向に延在する。
【００５２】
送信器コイルのコイル区間および／または受信器コイルのコイル区間、あるいは、それらの要素は、例えば、矩形、円形、曲線、正弦波状、台形、または、のこぎり歯形状を有してもよい。
【００５３】
送信器コイルおよび受信器コイルは、好ましくは、非導電性のコイル巻型に巻かれ、この巻型は、送信器コイルおよび／または受信器コイルを受け入れるように構成された溝を備える。
【００５４】
コイル巻型は、好ましくは、別々に製造され組み立てられた４つのパネルから構成される。したがって、コイルシステムは、わずかな労力で生産され得る。コイルは、任意の適切なワイヤで作られてもよい。コイル巻型に設けられた溝は、所望の巻き数に対応する。溝の断面は、それぞれの溝が所定の層数のワイヤを受け入れることができるように選択される。
【００５５】
本発明の目的および利点の一部について述べたが、他の目的および利点は、以下の説明を添付図面と共に考慮すると明らかになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】米国特許８８４１９０３号に開示された金属検出装置のブロック図である。
【図２】例えば図１の実施形態の送信器１および受信器４と、それらに接続された本発明のコイルシステム６，６Ａと、を備える本発明の金属検出装置のブロック図であり、送信器コイル２と、２つの受信器コイル３１，３２と、を備えている。
【図３】図２のコイルシステム６，６Ａの分解図である。
【図４】図４ａはｘｚ面に対して垂直に見た図２のコイルシステム６，６Ａであり、送信器コイル２および受信器コイル３１，３２のコイル区間２１１，３１１および２１２，３２１が別々の領域Ａ１１およびＡ１２でそれぞれオーバーラップしている。図４ｂは上記のコイル区間２１１，３１１および２１２，３２１を識別することができる高い角度から見た図４ａのコイルシステム６，６Ａである。
【図５】図５ａはｙｚ面に対して垂直に見た図２のコイルシステム６，６Ａであり、この面内で閉ループを形成する送信器コイル２および受信器コイル３１，３２が領域Ａ３でオーバーラップしている。図５ｂは送信器コイル２および受信器コイル３１，３２を識別することができる高い角度から見た図５ａのコイルシステム６，６Ａである。
【図６】ｘｙ面に垂直に上から見た図２のコイルシステム６，６Ａであり、コイル区間２２１，３１２および２２２，３２２が別々の領域Ａ２１およびＡ２２でオーバーラップしている。
【図７】４つの相互に接続された部材６１，６２，６３，６４から構成された、矩形のアスペクト比を有する移送通路１００を備えるコイル巻型６０であり、これらの部材に、送信器コイル２および受信器コイル３１，３２を１つまたは複数の層で配置することができる溝２０，３１０，３２０が設けられている。
【図８】好ましくは図７のコイル巻型６０と、例えば図２による本発明のコイルシステム６Ａと、を備える本発明の金属検出装置である。
【図９】対称的な形状を有する４つの矩形コイル区間２１１，２１２，２２１，２２２を有する送信器コイル２と、それぞれが対称的な形状を有する２つの矩形コイル区間３１１，３１２および３２１，３２２を有する受信器コイル３１，３２と、を有するさらなる実施形態における本発明のコイルシステム６Ｂである。
【図１０】図１０ａは送信器コイル２の正弦波状コイル区間２１１，２１２，２２１，２２２またはそれらの要素と、受信器コイル３１，３２の正弦波状コイル区間３１１，３１２および３２１，３２２またはそれらの要素と、を有するさらなる実施形態における本発明のコイルシステム６Ｃである。図１０ｂは前面から見た図１０ａのコイルシステム６ｃである。図１０ｃは上部から見た図１０ａのコイルシステム６ｃである。
【図１１】送信器コイル２の非対称の矩形または階段状のコイル区間２１１，２１２，２２１，２２２と、受信器コイル３１，３２の非対称の矩形または階段状のコイル区間３１１，３１２および３２１，３２２と、を有するさらなる実施形態における本発明のコイルシステム６Ｄである。
【図１２】Ｌ字形状の送信器コイル２と、Ｌ字形状の２つの受信器コイル３１，３２と、を有するさらなる実施形態における本発明のコイルシステム６Ｅである。
【図１３】Ｌ字形状の２つの受信器コイル３１，３２と、それぞれが矩形のサブ区間２２１０，２２１０を有する第１および第２のコイル区間２１１，２２１が設けられたＬ字形状の送信器コイル２と、を備えるさらなる実施形態における本発明のコイルシステム６Ｆである。
【発明を実施するための形態】
【００５７】
図１は、米国特許第８８４１９０３号に開示された金属検出装置のブロック図を示しており、この金属検出装置は、図２〜図１２またはそれらの派生図に示されるような本発明のコイルシステム６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆを据え付けることによって、本発明の金属検出システムにアップグレードされ得る。
【００５８】
図１の金属検出システムは、送信器ユニット１と、送信器コイル２’、第１の受信器コイル３１’および第２の受信器コイル３２’を有する平衡コイルシステム６’と、受信器ユニット４と、信号処理ユニット６と、標準のインターフェース、入力装置および出力装置、好ましくはキーボードおよびモニターを備える制御ユニット５と、を備える。図１は、金属汚染物Ｃを含んでいる可能性がある製品Ｐが金属検出装置の通過チャネルを通って、すなわち、平衡コイルシステム６’によって提供される検出ゾーンを通って移送されるコンベヤー８をさらに記号的に示す。
【００５９】
送信器ユニット１は、例えば、Ａ級またはＢ級規格により動作する電力増幅器１２の入力部に動作周波数ｆＴＸを有する信号を提供する周波数発生装置１１を備える。電力増幅器１２の出力は、好ましくは第１のスイッチバンク１４のスイッチを介して変圧器１３の単一巻線の第１のグループのタップのうちの１つのタップに印加され、この変圧器１３の単一巻線は、第２のグループのタップを備え、磁心９、例えば、好ましくはつぼ形磁心タイプの円筒状フェライト磁心の周りに巻かれている。
【００６０】
送信器コイル２’は、第２のスイッチバンク１５のスイッチを介して第２のグループのタップのうちの１つのタップに接続されている。さらに、同調コンデンサ２２１は、送信器コイル２’のタップに堅固に接続され、こうして、金属検出装置の第１の動作周波数ｆＴＸにチューニングされた共振Ｌ−Ｃ回路を形成する。共振回路の共振周波数を、周波数発生装置１１で選択することができるさらなる動作周波数ｆＴＸに調整するために、スイッチ２３１，２３２を有するスイッチバンク２３に対して、さらなる同調コンデンサ２２２，２２３が第１の同調コンデンサ２２１と並列に接続されてもよい。
【００６１】
従来技術の金属検出装置は、制御ユニット５を備える。制御ユニット５は、制御線５１を介して周波数発生装置１１を、制御線５２を介してスイッチバンク１４の設定を、制御線５３を介してスイッチバンク１５を、制御線５４を介して共振回路の同調コンデンサ５２２，５２３のスイッチ２３１，２３２をそれぞれ制御するさらに、制御ユニット５は、通信チャネル５５を介して信号処理ユニット６に接続されている。
【００６２】
制御ユニット５は、好ましくは、本発明の金属検出装置の自動動作を支援するコンピュータプログラムを備える。
【００６３】
図２は、例えば、図１の実施形態の送信器１および受信器４と、それらに接続された本発明のコイルシステム６，６Ａと、を備える本発明の金属検出装置のブロック図を示しており、このコイルシステム６，６Ａは、送信器コイル２および２つの受信器コイル３１，３２を備える。それゆえ、本発明のコイルシステム６は、すべての公知のまたは将来の金属検出システムに据え付けられ得る。送信器コイル２は、調整可能であってもよく、または、調整可能でなくてもよく、すなわち、電力増幅器１２は、送信器コイル２に直接的に、または、同調回路を介して接続されてもよい。
【００６４】
第１の実施形態６Ａにおいて図２に示されるコイルシステム６は、第１の受信器コイル３１と第２の受信器コイル３２との間に配置された送信器コイル２を備える。コイルシステムは、面ｘｙ，ｘｚ，ｙｚを規定する軸ｘ，ｙ，ｚを有する座標系に埋め込まれている。
【００６５】
図３は、図２のコイルシステム６，６Ａを分解で示す。受信器コイル３１，３２は、反対方向に移動されている。特定の実施形態において、受信器コイルは、コイルシステム６が調整可能となるように、送信器コイル２に対して移動可能に保持される。
【００６６】
図２および図３は、コイルシステム６，６Ａを空間的な視野で示す。図３は、送信器コイル２が、互いに対して垂直に延在する３つの磁場Ｍｙ，Ｍｚ，Ｍｘを生成していることを記号的に示す。送信器コイル２は、２１１と２１２とが対の状態かつ２２１と２２２とが対の状態で互いに相互に作用する４つのコイル区間２１１，２１２，２２１，２２２を備える。第１および第２のコイル区間２１１，２１２は、座標系のｙ軸と平行に延在する第１の磁場Ｍｙを生成する。第３および第４のコイル区間２２１，２２２は、座標系のｚ軸と平行に延在する第２の磁場Ｍｚを生成する。送信器コイル２のコイル区間２１１，２１２，２２１，２２２の全ては、座標系のｘ軸と平行に延在する第３の磁場Ｍｘを生成する閉ループを一緒になって形成する。
【００６７】
第１および第２のコイル区間２１１，２１２は、３つ巻きを有するほぼ平面状のコイルであり、それぞれが矩形形状を有する。第３および第４のコイル区間２２１，２２２は、矩形の半ループを含み、それぞれが第１のコイル区間２１１と第２のコイル区間２１２との間で対称的な矩形形状を備える。コイル区間２１１，２１２，２２１，２２２の全ては、点対称に配置されている。すなわち、ある点で点反射または反転させることによって、コイル区間２１１，２２１は、コイル区間２１２，２２２に変換され、その逆も成り立つ。これによって、相互に作用するコイル区間２１１，２１２および２２１，２２２は、それぞれ、反対方向に延在している。
【００６８】
受信器コイル３１，３２は、互いに対して点対称に配置されている。すなわち、ある点で点反射または反転させることによって、第１の受信器コイル３１は、第２の受信器コイル３２に変換され、その逆も成り立つ。これによって、対応するコイル区間３１１，３２１および３１２，３２２は、それぞれ、反対方向に延在している。
【００６９】
コイルシステム６，６Ａのすべてのコイル区間は、矩形のスリーブ内に埋め込まれている（図５ａ参照）。
【００７０】
したがって、本発明のコイルシステム６，６Ａは、送信器コイル２のコイル区間２１１，２１２および２２１，２２２によって、好ましくは、送信器コイル２のコイル区間２１１，２１２および２２１，２２２と、受信器コイル３１，３２のコイル区間３１１，３１２，３１３，３１４および３２１，３２２，３２３，３２４と、によって４つの側面で境界が定められた検出ゾーンＤＺを画成する。好ましくは通過チャネル１００に少なくともほぼ対応する検出ゾーンＤＺは、好ましくは中空の円筒状プロファイル、円錐形プロファイル、または、断面が好ましくは１：１〜１：１０の範囲にあるアスペクト比を有する矩形プロファイルを有する。通過チャネルならびに検出ゾーンの形態および寸法は、好ましくは、金属検出装置が適用される、処理される製品および生産プロセスに応じて選択される。
【００７１】
また、コイル２および３１，３２は、軸に対して、または、面に対して対称に配置されてもよい。図面に示される点対称の設定によって、コイルシステム６，６Ａの特にコンパクトな配置および移送される材料との良好な結合が可能となる。しかしながら、点対称、軸対称または面対称の３つの設定のいずれもが、従来の金属検出装置と比べて、著しく改善された結果を提供する。
【００７２】
２つの受信器コイル３１，３２のコイル区間３１１，３１２，３１３，３１４および３２１，３２２，３２３，３２４は、それぞれ、３つの巻きを備える第１のコイル区間３１１および３２１を備えている。この第１のコイル区間３１１および３２１は、ｙ軸に沿って延在する第１の磁場Ｍｙを感知するように構成されている。第１のコイル区間３１１および３２１は、反対方向に延在し、送信器コイル２の第１および第２のコイル区間２１１，２１２と同一の構成を有し、それらと相互に作用している。
【００７３】
第２の磁場Ｍｚが感知される、受信器コイル３１，３２の第２のコイル区間３１２，３２２は、送信器コイル２の第３および第４のコイル区間２２１，２２２と相互に作用し、中央部分において同一の矩形形状および巻数を有する。
【００７４】
第３および第４のコイル区間３１３，３１４および３２３，３２４によって、各受信器コイル３１，３２は、第３の電磁場Ｍｘが感知される閉ループを形成している。
【００７５】
送信器コイル２および受信器コイル３１，３２は、それらの点対称のデザインに起因して、互いに密接して移動することができ、その結果、コイルシステム６，６Ａの構成がコンパクトとなり、優れた結合が実現される。
【００７６】
図３は、送信器コイル２の第１および第２のコイル区間２１１，２１２ならびに受信器コイル３１，３２の第１のコイル区間３１１，３２１が、第１の平行な面内で互いに離れて配置されていることと、送信器コイル２の第３および第４のコイル区間２２１，２２２ならびに受信器コイル３１，３２の第２のコイル区間３１２，３２２が、第２の平行な面内で互いに離れて配置されていることと、をさらに示す。送信器コイル２および受信器コイル３１，３２が第３の平行な面内に配置された閉ループを形成していることがさらに示されている（図５ａ参照）。
【００７７】
図２および図３に示されるこのコイルシステム６，６Ａは、球状の金属物体および非球状の金属物体に対して高い感度を提供する。いかなる種類の金属物体の検出能力も検出ゾーンＤＺ全体にわたって非常に良好である。
【００７８】
図４ａは、ｘｚ面に対して垂直に見た図２のコイルシステム６，６Ａを示しており、コイル区間２１１，３１１および２１２，３２１が別々の領域Ａ１１およびＡ１２で互いにオーバーラップしている。領域Ａ１１およびＡ１２は、コイル区間２１１と３１１との間および２１２と３２１との間に延在する、容積ｖ１１，ｖ１２を有する２つの対応する第１の仮想直方体の断面を画成する。
【００７９】
図４ｂは、上記のコイル区間２１１，３１１および２１２，３２１を識別することができる高い角度から見た図４ａのコイルシステム６，６Ａを示す。
【００８０】
図５ａは、ｙｚ面に対して垂直に見た図２のコイルシステム６，６Ａを示しており、送信器コイル２および受信器コイル３１，３２が領域Ａ３でオーバーラップしている。容積ｖ３を有する第３の仮想直方体および閉ループの断面Ａ３は、領域Ａ３に対して斜めまたは垂直に延在している。
【００８１】
この視野では、送信器コイル２および受信器コイル３１，３２は、従来の一次元の金属検出装置に据え付けられているような一組の従来のコイルとして見える。異なるコイル区間の巻きおよび半巻きは、見えず、コイルシステム６，６Ａの閉ループによって生成される第３の磁場Ｍｘに著しくは寄与しない。
【００８２】
図５ｂは、送信器コイル２および受信器コイル３１，３２を識別することができる高い角度から見た図５ａコイルシステム６，６Ａを示す。
【００８３】
図６は、ｘｙ面に対して垂直に上から見た図２のコイルシステム６，６Ａを示しており、コイル区間２２１，３１２および２２２，３２２は、別々の領域Ａ２１およびＡ２２でそれぞれオーバーラップしている。容積ｖ２１，ｖ２２を有するさらなる仮想直方体が、領域Ａ２１およびＡ２２に対して斜めまたは垂直に、ｚ軸に沿って延在する。
【００８４】
破線の矢印によって、ｙ軸に沿って延在する容積ｖ１１，ｖ１２を有する仮想直方体、および、ｚ軸に沿って延在する容積ｖ３を有する大きな中空の仮想直方体が概略的に示されている。容積ｖ１１，ｖ１２およびｖ２１，ｖ２２ならびにｖ３すべての交差部分は、２つの仮想直方体または交差容積ｉｓｖ１，ｉｓｖ２を画成し、それらの容積中には、典型的には、３つの磁場Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚの全てが存在し、いかなる種類および配向の金属要素も受信器コイル３１，３２のオーバーラップ部分のおかげで最良の結果で感知され得る。そのような交差容積ｉｓｖ１，ｉｓｖ２は、コイルシステム６のさらなる実施形態６ｂに関して図９に示されている。
【００８５】
コイルシステム６，６Ａは、直角を有する直方体を形成しているため、第１、第２および第３の磁場Ｍｙ，Ｍｚ，Ｍｘは、互いに対して少なくとも略直交するように整列する。
【００８６】
図７は、送信器コイル２および受信器コイル３１，３２を１つまたは複数の層で配置することができる溝２０，３１０，３２０が設けられた４つの相互に接続されたパネル６１，６２，６３，６４から構成された非導電性コイル巻型６０を示す。４つのパネル６１，６２，６３，６４は、低コストで別々に製造され、容易に組み立てられ得る。円柱状または中空の円筒状の検出ゾーンＤＺが金属検出装置に存在する場合、溝２０，３１０，３２０を同様に備える中空の円筒状または円錐形の形態のセグメントを設けることができる。もちろん、コイル巻型６０は、任意の数のセグメントから構成されてもよい。コイル巻型６０またはそれらのセグメントの要素は、プラスチックなどの絶縁材料から構成される。溝２０，３１０，３２０の断面は、それらの溝が所望の数のコイル層を受け入れることができるように構成される。
【００８７】
図８は、本発明のコイルシステム６と、好ましくは図７のコイル巻型６０と、を備える本発明の金属検出装置を示す。コイルシステム６の座標系は、通過チャネル１００内に描かれ、ｘ軸が通過チャネルに沿って延在していることと、入口窓がｚ軸に沿って延在する高さとｙ軸に沿って延在する幅とを有することと、を示している。通過チャネル１００または入口窓の断面のアスペクト比は、ほぼ１：３である。矢印は、汚染物質Ｃを含んでいる可能性がある製品Ｐが通過チャネル１００を通って移送されるコンベヤーベルト８を記号的に表す。
【００８８】
本発明概念は、平衡コイルシステム６によって生成される２つまたは３つ、あるいは、さらにより多くの磁場の１つまたは複数の交差部分を有する任意の幾何学的な容積を画成するコイルシステム６の様々な実施形態によって実施されてもよい。
【００８９】
図９は、さらなる実施形態における本発明のコイルシステム６Ｂを示す。コイルシステム６Ｂは、対称的な形状を有する４つの矩形コイル区間２１１，２１２，２２１，２２２を有する送信器コイル２と、受信器コイル３１，３２と、を備える。受信器コイル３１，３２の各々は、対称的な形状を有する２つの矩形コイル区間３１１，３１２および３２１，３２２と、互いに対して垂直に整列した残りの２つの直線のループワイヤ３１３，３１４および３２３，３２４と、を備える。送信器コイル２は、各面内で同数の巻きを備える。
【００９０】
検出ゾーンＤＺ内では、２つの分離した交差容積ｉｓｖ１，ｉｓｖ２が存在し、それらの容積は、対応するコイル区間のオーバーラップの結果として生じる。交差容積ｉｓｖｌ，ｉｓｖ２内では、典型的には、３つの磁場Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚすべてが交差し、受信器コイル３１，３０の対応する要素によって感知される。ワイヤなどの金属物体は、それらの硬度および配向にかかわらず、これらの交差容積ｉｓｖ１，ｉｓｖ２を通って進むとき、最高感度で感知され得る。
【００９１】
コイルシステムは、異なる交差容積ｉｓｖｌ，ｉｓｖ２を画成することができるばかりでなく、異なる形態および形状を有するコイル区間を備えることができる。互いに対応し、場合によっては磁場を生成するコイル区間は、好ましくは、同一の形態および形状を備える。送信器コイル２のコイル区間２１１，２１２および２２１，２２２またはそれらの一部分は、矩形、曲線、円形または正弦波状の形状を有していてもよい。同様に、受信器コイル３１，３２のコイル区間３１１，３１２，３１３，３１４および３２１，３２２，３２３および３２４は、矩形、曲線、円形または正弦波状の形状を有してもよい。互いに対応する送信器コイル２および受信器コイル３１，３２のコイル区間は、好ましくは、同一の形態および形状を備える。
【００９２】
送信器コイル２および受信器コイル３１，３２のコイル区間は、中心点に関して対称または非対称の形状を有していてもよい。コイル区間は、非対称の形状を有していてもよく、または、中心点に対して点対称の形状を有していてもよい。例えば、送信器コイル２の対応する第１および第２のコイル区間２１１，２１２および／または第３および第４のコイル区間２２１，２２２は、同一の対称または非対称の形状を有していてもよく、同じ方向に、あるいは、好ましくは反対方向に延在してもよい。
【００９３】
図９のコイルシステム６Ｂは、単純な構成を有し、球状の金属物体および非球状の金属物体に対して、それらの配向にかかわらず高い感度を提供する。
【００９４】
図ｌ０ａは、送信器コイル２のコイル区間２１１，２１２，２２１，２２２、ならびに、受信器コイル３１，３２のコイル区間３１１，３１２および３２１，３２２、または、正弦波形状を有するそれらの要素を有する本発明のコイルシステム６Ｃを示す。
【００９５】
図１０ｂは、前面から見た図１０ａのコイルシステム６ｃを示す。図１０ｃは、上部から見た図１０ａのコイルシステム６ｃを示す。コイル区間が領域Ａ１１，Ａ１２およびＡ２１，Ａ２２でオーバーラップしていることがわかる。これらの領域Ａ１１，Ａ１２およびＡ２１，Ａ２２の投影によって生じる交差ゾーンにおいて、金属物体は、最高感度で検出され得る。
【００９６】
コイルシステム６Ｃは、コーナを避け、したがって、コストおよび労力を削減して製造され得る。球状の物体および非球状の物体は、それらの配向にかかわらず、高感度で検出され得る。
【００９７】
図１１は、送信器コイル２の非対称の矩形または階段状のコイル区間２１１，２１２，２２１，２２２と、受信器コイル３１，３２の非対称の矩形または階段状のコイル区間３１１，３１２および３２１，３２２と、を有する本発明のコイルシステム６Ｄを示す。送信器コイル２のコイル区間２２１，２１２および２２１，２２２と、受信器コイル３１，３２のコイル区間３１１，３２１および３１２，３２２とは、同一の形状を有し、反対方向に配向している。
【００９８】
受信器コイル３１，３２の第１のコイル区間３１１，３２１は、送信器コイル２の関連する第１または第２のコイル区間２１１，２１２と同一の形状を有し、反対方向へと延在する。受信器コイル３１，３２の第２のコイル区間３１２，３２２は、送信器コイル２の関連する第３または第４のコイル区間２２１，２２２と同一の形状を有し、反対方向に延在している。
【００９９】
図１１のコイルシステム６Ｄは、３つの磁場Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚを生成し、球状の金属物体および非球状の金属物体をそれらの配向にかかわらず高感度で検出することができる。
【０１００】
図９、図１０ａおよび図１１は、コイル区間が、電気信号の形状、正弦波信号、のこぎり歯信号、または、任意のデューティサイクルおよび位相シフトを有する矩形の信号に追随できることを示す。対応するおよび／または相互に作用するコイル区間は、好ましくは、同一または反転した形状を備える。
【０１０１】
図１２は、Ｌ字形状の送信器コイル２と、Ｌ字形状の２つの受信器コイル３１，３２と、を有する本発明のコイルシステム６Ｅを示す。
【０１０２】
図１３は、Ｌ字形状の２つの受信器コイル３１，３２と、矩形のサブ区間２２１０，２２１０をそれぞれ有する第１および第２のコイル区間２１１，２２１を備えるＬ字形状の送信器コイル２と、を備える本発明のコイルシステム６Ｆを示す。矩形のサブ区間２２１０，２２１０の交差部分内では、磁場が減少し、隣接するゾーンで増大する。
【０１０３】
図１２および図１３に示される送信器コイル２は、ｙ軸およびｚ軸に沿って方向付けられた強い磁場Ｍｙ，Ｍｚを生成し、また、ｘ軸に沿っでは弱い磁場のみを生成する。強い磁場Ｍｙ，Ｍｚによって、球状の金属物体および非球状の金属物体は、高感度で検出され得る。強い第３の磁場Ｍｘが不足しているため、非球状の金属物体は、特定の配向に関しては低い応答を提供してもよい。コイルシステム６Ｅおよび６Ｆは、単純な構成を有しており、労力およびコストを削減して製造され得る。
【符号の説明】
【０１０４】
１  送信器ユニット
２，２’  送信器コイル
３  受信器コイル
３１，３１’  第１の受信器コイル
３２，３２’  第２の受信器コイル
４  受信器ユニット
５  制御ユニット
６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ，６Ｅ，６Ｆ  コイルシステム
６’  平衡コイルシステム
７  金属遮蔽
８  コンベヤーベルト
９  変圧器コイルの磁心
１１  周波数発生装置
１２  電力増幅器
１３  変圧器
１４  第１のスイッチバンク
１５  第２のスイッチバンク
５１，５２，５３，５４  制御線
５５，６２０，６３１，６３２  通信チャネル
６０  非導電性コイル巻型
６１，６２，６３，６４  コイル巻型のパネル
２０，３１０，３２０  溝
１００  通過チャネル
５２１，５２２，５２３  同調コンデンサ
２３  スイッチバンク
２３０，２３１，２３２  スイッチ
２２１０，２２２１  コイルサブ区間
Ｍｘ，Ｍｙ，Ｍｚ  磁場
Ａ１１，Ａ１２；Ａ２１，Ａ２２，Ａ３  オーバーラップの領域
２１１，２１２，２２１，２２２  送信器コイルのコイル区間
３１，３２  受信器コイル
３１１，３１２，３１３，３１４  第１の受信器コイルのコイル区間
３２１，３２２，３２３，３２４  第２の受信器コイルのコイル区間
２２１０  送信器コイルのサブ区間
Ｐ  製品
Ｃ  汚染物質
ＳＲＥＦ  基準信号
ＳＴＸ  送信器信号
ＦＴＸ  送信器の動作周波数
ＤＺ  検出ゾーン
ｗ  幅
Ｈ  高さ
ｉｓｖ１，ｉｓｖ２  交差容積
ｖ１１，ｖ１２，ｖ２１，ｖ２２，ｖ３  一次容積
ｖ１，ｖ２  二次容積
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【外国語明細書】
2018031768000001.pdf