(57)【要約】【課題】青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じた圧力で、ダイナミックレンジが大きく、しかも、青果類に損傷を与えない測定を、青果類の種類に応じてそれぞれ一定の接触圧力で行うことの可能な圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置および硬度測定方法を提供する。【解決手段】青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定する。【選択図】  図２
2004301695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とを、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定できるように構成したことを特徴とする圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置。
【請求項２】
青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とからセンサー体を構成し、
前記センサー体を、所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、センサーユニットケースの先端開口部から前記接触子が突出するように付勢した状態で、センサーユニットケースに収容するとともに、
前記センサーユニットケースを、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定できるように構成したことを特徴とする圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置。
【請求項３】
青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とを、弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に装着するとともに、
青果類の種類に応じて、前記弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御する弾性圧調整機構を備え、
前記弾性圧調整機構の制御によって、所定の接触圧力で青果類の硬度を測定できるように構成したことを特徴とする圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置。
【請求項４】
前記接触子の先端が、略球形状であることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の青果類の硬度測定装置。
【請求項５】
前記弾性部材が、バネ部材であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の青果類の硬度測定装置。
【請求項６】
前記弾性部材が、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ゴムから選択した１種以上の弾性部材であることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の青果類の硬度測定装置。
【請求項７】
接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子と振動子とを、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定することを特徴とする青果類の硬度測定方法。
【請求項８】
接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子と振動子とからセンサー体を構成し、
前記センサー体を、所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、センサーユニットケースの先端開口部から前記接触子が突出するように付勢した状態で、センサーユニットケースに収容するとともに、
前記センサーユニットケースを、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定することを特徴とする青果類の硬度測定方法。
【請求項９】
接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子と振動子とを、弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に装着し、
青果類の種類に応じて、前記弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御する弾性圧調整機構の制御によって、所定の接触圧力で青果類の硬度を測定することを特徴とする青果類の硬度測定方法。
【請求項１０】
前記接触子の先端が、略球形状であることを特徴とする請求項７から９のいずれかに記載の青果類の硬度測定方法。
【請求項１１】
前記弾性部材が、バネ部材であることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の青果類の硬度測定方法。
【請求項１２】
前記弾性部材が、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ゴムから選択した１種以上の弾性部材であることを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の青果類の硬度測定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、果実、野菜などの青果類の硬度を非破壊で測定するための圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置および青果類の硬度測定方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、果実、野菜などの青果類においては、例えば、リンゴなどの果肉の硬度、オレンジ、グレープフルーツなどの外皮の硬度、ミカンなどの浮皮の程度を測定することによって、青果類の内部品質や、貯蔵、運搬に耐え得るものであるかなどの品質を測定することが行われている。
【０００３】
このような青果類の硬度を測定する方法として、従来は、青果類に対して荷重計を押し当てて、青果類の表面が破壊する際のバネ圧力を測定して、これにより青果類の硬度を測定するバネ圧式硬度測定装置が用いられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようなバネ圧式硬度測定装置では、青果類の表面を破壊することになるので、青果場では、測定のために表面が破壊された青果類を破棄せざるを得ないため、その損失は年間に換算すれば、多大な損害となっている。
ところで、従来より、特許文献１において、ゴム、樹脂、食材、食品等の被測定物の硬さ測定、人体の皮膚、臓器等の生体組織を被測定物とした硬さ測定方法として、周波数偏差検出回路を利用した硬さ測定器が提案されている。
【０００５】
この特許文献１の硬度測定装置１００では、図１１に示したように、接触子１０５、振動子１０３、自励発振回路１１１、ゲイン変化補正回路１１３を備えている。そして、自励発振回路１１１が、振動子１０３の振動情報を帰還し共振状態にする。また、ゲイン変化補正回路１１３が、自励発振回路１１１に設けられており、ゲイン変化補正回路１１３は、自励発振回路１１１の中心周波数と異なる中心周波数を有し、周波数の変化に対してゲインを上昇させ、これによって、周波数の変化によって被測定物の硬さを測定するように構成されている。
【０００６】
しかしながら、このように構成される特許文献１の硬度測定装置１００を、青果類の硬度を測定する場合にそのまま用いた場合には、青果類が比較的軟らかい、例えば、ももなどの場合には、押し付け圧力によっては、青果類の表面を破壊することになってしまう。
また、青果類の種類に応じて、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類と、モモなどの比較的硬度の低い青果類とでは、荷重によって、青果類と接触子の接触面積が変化してしまうことになり、このため、エネルギー伝達効率が変化して、ゲイン変化量が変化してしまい、正確な硬度測定が困難となってしまうことになる。
【０００７】
本発明は、このような現状に鑑み、従来のように青果類を破壊することなく、青果類の種類に応じて、正確な硬度測定を行うことが可能な圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置および青果類の硬度測定方法を提供することを目的とする。
また、本発明は、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じた圧力で、ダイナミックレンジが大きく、しかも、青果類に損傷を与えない測定を、青果類の種類に応じてそれぞれ一定の接触圧力で行うことの可能な圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置および硬度測定方法を提供する。
【０００８】
【特許文献１】
特許第３１５１１５３号公報（特に、段落［００６２］〜段落［００６５］、図１参照）
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述したような従来技術における課題及び目的を達成するために発明なされたものであって、本発明の圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置は、青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とを、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定できるように構成したことを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子と振動子とを、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定することを特徴とする。
【００１１】
このように構成することによって、青果類の種類に応じて、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、比較的高い弾性定数を有する弾性部材を用いることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、比較的低い弾性定数を有する弾性部材を用いることによって、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【００１２】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【００１３】
しかも、この場合、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を、硬度測定装置本体に対して交換するだけで良いので、交換作業が容易に行えるとともに、青果類の種類に応じた弾性定数を有する弾性部材を準備するだけで、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
また、本発明の圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置は、青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とからセンサー体を構成し、
前記センサー体を、所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、センサーユニットケースの先端開口部から前記接触子が突出するように付勢した状態で、センサーユニットケースに収容するとともに、
前記センサーユニットケースを、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定できるように構成したことを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子と振動子とからセンサー体を構成し、
前記センサー体を、所定の弾性定数を有する弾性部材を介して、センサーユニットケースの先端開口部から前記接触子が突出するように付勢した状態で、センサーユニットケースに収容するとともに、
前記センサーユニットケースを、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように、硬度測定装置本体に着脱自在に装着し、
これにより、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換することによって、青果類の種類に応じて所定の接触圧力で青果類の硬度を測定することを特徴とする。
【００１５】
このように構成することによって、青果類の種類に応じて、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、比較的高い弾性定数を有する弾性部材を用いることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、比較的低い弾性定数を有する弾性部材を用いることによって、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【００１６】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【００１７】
しかも、この場合、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換するだけで良いので、交換作業が容易に行えるとともに、青果類の種類に応じたセンサーユニットケースを準備するだけで、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
【００１８】
また、本発明の圧力調整機構を備えた青果類の硬度測定装置は、青果類に接触する接触子と、
前記接触子を振動させる振動子と、
前記接触子を青果類に接触させた状態で、前記振動子の振動情報を帰還して共振状態にする自励発振回路とを備え、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定装置であって、
前記接触子と振動子とを、弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に装着するとともに、
青果類の種類に応じて、前記弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御する弾性圧調整機構を備え、
前記弾性圧調整機構の制御によって、所定の接触圧力で青果類の硬度を測定できるように構成したことを特徴とする。
【００１９】
また、本発明の青果類の硬度測定方法は、接触子を青果類に接触させた状態で、自励発振回路を介して、前記接触子を振動させる振動子の振動情報を帰還して共振状態にして、
前記青果類に接触子を介して接触した振動子の振動の変化に基づく、前記自励発振回路からの周波数の変化情報によって、青果類の硬度を測定する青果類の硬度測定方法であって、
前記接触子と振動子とを、弾性部材を介して、硬度装置本体の先端開口部から、前記接触子が突出するように付勢した状態で、硬度測定装置本体に装着し、
青果類の種類に応じて、前記弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御する弾性圧調整機構の制御によって、所定の接触圧力で青果類の硬度を測定することを特徴とする。
【００２０】
このように構成することによって、青果類の種類に応じて、弾性圧調整機構の制御によって、弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御することによって、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、弾性圧力を比較的高くすることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、弾性圧力を比較的低くすることによって、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【００２１】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【００２２】
しかも、この場合、青果類の種類に応じて、弾性圧調整機構の制御によって、弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御するだけで良いので、硬度測定作業が簡単な作業ですみ、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
さらに、本発明においては、前記接触子の先端が、略球形状であることを特徴とする。
【００２３】
このように接触子の先端が、略球形状であるので、青果類との接触面積が変化せず、常に一定で正確な硬度測定を実施することが可能である。
また、本発明では、前記弾性部材が、バネ部材であっても良く、また、前記弾性部材が、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ゴムから選択した１種以上の弾性部材であっても良い。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態（実施例）を図面に基づいてより詳細に説明する。図１は、本発明の青果類の硬度測定装置の実施例の概略正面図、図２は、図１の青果類の硬度測定装置の実施例の概略断面図、図３（Ａ）は、図２の使用状態を説明する部分拡大断面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ方向端面図、図４は、ゲイン変化補正回路に使用されるフィルタ回路の回路構成図、図５は、本発明の青果類の硬度測定装置の原理を示す周波数−ゲイン−位相特性曲線図である。
【００２５】
図１において、１０は、全体で本発明の青果類の硬度測定装置１０（以下、単に「硬度測定装置」と言う）を示している。
硬度測定装置１０は、図１に示したように、果実、野菜などの青果類Ａの硬度を測定するためのものであり、図３に示したように、断面略矩形状の筒形状のハンドピース型の硬度測定装置本体１２を備えている。この硬度測定装置本体１２は、測定者が手で把持する把持部１４と、把持部１４よりも先端側に形成された操作表示部１６と、操作表示部１６よりも先端側に形成された接触子１８とを備えている。
【００２６】
また、操作表示部１６と接触子１８とは、着脱自在なキャップ形状のカバー部材１２ａによって被うことによって、不使用時に保護できるようになっている。
この操作表示部１６には、図１に示したように、電源の入切を行う電源ボタン２０ａ、青果類の種類を設定する設定ボタン２０ｂなどの操作ボタン２０と、青果類の硬度を表示する液晶表示などからなる表示窓２２が設けられている。
【００２７】
一方、硬度測定装置本体１２の内部には、図２および図３に示したように、センサーユニット２４と、制御ユニット２６とが配設されている。
このセンサーユニット２４は、図２に示したように、硬度測定装置本体１２のセンサーユニット２４の内部に着脱自在に装着可能な、センサーユニットケース２８を備えている。このセンサーユニットケース２８には、センサーホルダー３０が前後方向に（図２では左右方向に）摺動自在に装着されている。
【００２８】
センサーホルダー３０には、センサー体３４が装着されている。このセンサー体３４は、板状の振動子３６と、この振動子３６の基端部の表面に形成された検出素子３８と、振動子３６の先端部に装着された先端が略球状の接触子１８とを備えている。そして、振動子３６が、センサーホルダー３０の支持部４２で支持されるようになっている。
【００２９】
このような振動子としては、積層型圧電セラミック振動子、超音波振動子などが使用可能であり、特に限定されるものではない。
なお、この際、支持部４２は、振動子３６との接触面積を小さくされるのが望ましく、また、支持部４２と振動子３６とは、センサー体３４に生じる振動の定常波の節部において固定されるのが望ましい。
【００３０】
センサーホルダー３０の基端部は、図２に示したように、二股に分岐して、摺動案内部材４４、４４が形成されている。これらの摺動案内部材４４は、センサーユニットケース２８の基端部の開口部４８、４８内に嵌着した断面略コ字形状のガイド部材４１の開口部４３内を摺動自在に案内されるようになっている。そして、この摺動案内部材４４、４４の外周に所定のバネ定数を有するバネ部材４０、４０が、ガイド部材４１の間に介装されている。
【００３１】
このバネ部材４０、４０によって、センサーユニットケース２８の先端部５０、硬度測定装置本体１２の先端に形成された先端開口部５２から、接触子１８が突出するように付勢されている。なお、この際、センサーホルダー３０の先端部５４が、センサーユニットケース２８の先端部５０に当接して一定以上接触子１８が突出しないようになっている。
【００３２】
そして、図２に示したように、センサー体３４の振動子３６と、検出素子３８は、制御ユニット２６に接続されている。
すなわち、図２に示したように、振動子３６が、制御ユニット２６のゲイン変化補正回路５６に接続され、検出素子３８が、増幅回路５８に接続されている。
そして、振動子３６と、検出素子３８と、増幅回路５８とから自励発振回路６０が構成されている。すなわち、振動子３６の振動情報を検出素子３８で電気信号として取り出し、増幅回路５８で電気信号を増幅した後に、振動子３６に帰還する帰還ループを形成している。
【００３３】
自励発振回路６０は、振動子３６の振動情報を、検出素子３８と、増幅回路５８を介して、振動子３６に帰還して、振動子３６を共振状態にする電気振動系を構成している。
一方、振動子３６と、接触子１８は、振動子３６の振動情報を接触子１８を介して、被測定物である青果類Ａに伝達する機械振動系を構成している。
【００３４】
すなわち、本発明の硬度測定装置１０は、機械振動系と電気振動系とが結合された機械電気振動系を構成している。
制御ユニット２６に設けられるゲイン変化補正回路５６は、例えば、周波数の上昇に対してゲインを上昇させる機能などの周波数の変化に対してゲインを変化させる機能を備えている。
【００３５】
また、ゲイン変化補正回路５６は、自励発振回路６０の入力位相と出力位相との位相差である入出力合成位相差をゼロに調節し、帰還発振を促進するフェーズトランスファ機能を備えている。
従って、ゲイン変化補正回路５６は、入出力合成位相差がゼロになるまで周波数を変化させるとともに、この周波数の変化に応じて、例えば、周波数の上昇に対してゲイン変化幅を上昇させる機能などの、ゲイン変化を増大させる機能を備えている。
【００３６】
この実施例では、ゲイン変化補正回路５６として、周波数の変化に対してゲインが上昇する周波数−ゲイン特性を有するフィルタ回路が使用される。
図４は、ゲイン変化補正回路５６に使用される一例としてのフィルタ回路の回路構成図である。
このフィルタ回路は、抵抗素子Ｒ１１、Ｒ１２、Ｒ１３、Ｒ１４、容量素子Ｃ１１、Ｃ１２、Ｃ１３、Ｃ１４、及び増幅回路ＡＭＰを備えている。この実施例では、抵抗素子Ｒ１１は１０ＫΩ、抵抗素子Ｒ１２は２２０Ω、抵抗素子Ｒ１３は４２０ＫΩ、抵抗素子Ｒ１４は２．２ＫΩにそれぞれ設定される。
【００３７】
また、増幅回路ＡＭＰには、電源端子Ｖ１１から電源（１２Ｖ）が供給される。また、基準電源端子Ｖ１２には、電圧（−１２Ｖ）が印加される。図中、符号Ｖｉｎは、信号の入力端子、符号Ｖｏｕｔは、信号の出力端子である。
このフィルタ回路は、バンドパスフィルタ回路の特性を備えている。ゲイン変化補正回路５６の入力端子Ｖｉｎは、増幅回路５８の出力端子に接続され、出力端子Ｖｏｕｔは、振動子３６の入力端子に接続される。
【００３８】
さらに、制御ユニット２６には、自励発振回路６０の発振周波数を測定する周波数測定部６２と、この周波数測定部６２により測定された周波数に基づいて、青果類Ａの硬度を測定する硬度測定部６４と、周波数と硬度との相関を予め記憶する記憶部６６と、制御ユニット２６に対する指示入力などの入力を行う入力部６８と、測定された周波数値または硬度などの表示を行う表示部６５を備えている。
【００３９】
このように構成される本発明の硬度測定装置１０の原理について、以下に説明する。
図５は、自励発振回路６０、ゲイン変化補正回路５６のそれぞれの周波数特性を示す周波数−ゲイン−位相特性曲線図である。
図５において、横軸は周波数を示し、縦軸はゲイン、位相のそれぞれを示している。
【００４０】
ゲイン変化補正回路５６の周波数−ゲイン特性曲線５６Ｇは、低周波数側の帯域においては、周波数の増加とともにゲインが上昇し、中心周波数ｆ２の帯域でゲインが最大となり、高周波数側の帯域においては、ゲインが減少する、山なりの曲線を描く。
特性曲線θ５６は、ゲイン変化補正回路５６の入出力位相差を示す位相特性である。特性曲線ＭＧは、ゲイン変化補正回路５６を除く自励発振回路６０の周波数−ゲイン特性曲線である。
【００４１】
周波数−ゲイン特性曲線ＭＧは、中心周波数ｆ１、周波数帯域、ゲイン極大値は異なるが、基本的にはゲイン変化補正回路５６の周波数特性と同様に、山なりの曲線を描く。
この実施例においては、周波数−ゲイン特性曲線ＭＧ、５６Ｇにそれぞれ示すように、ゲイン極大値Ｐ１が示す自励発振回路６０の中心周波数ｆ１と、ゲイン変化補正回路５６のゲイン最大値５６ＧＰが示す中心周波数ｆ２とを、意図的にずらした周波数帯域に設定している。
【００４２】
すなわち、例えば、青果類Ａの硬度係数が高い程ゲインが高くなるように、自励発振回路６０の中心周波数ｆ１に対して、ゲイン変化補正回路５６の中心周波数ｆ２を高い周波数帯域に設定している。
硬度測定装置１０の接触子１８を、青果類Ａに接触させると、青果類Ａの機械的インピーダンスまたは音響インピーダンスの増加によって、振動子３６の振動モードが変化し、機械電気振動系の周波数特性が変化する。すなわち、機械電気振動系の振動周波数、ゲイン、位相、振動振幅を含む振動情報がいずれも変化する。
【００４３】
すなわち、青果類Ａの硬度に応じて、検出素子３８により受け取られた周波数特性が変化し、これに起因して、自励発振回路６０の電気信号の周波数、ゲイン、位相、振幅がいずれも変化する。
従って、自励発振回路６０の周波数は、青果類Ａの硬度に応じて、自励発振回路６０の中心周波数ｆ１から共振周波数ｆ１１まで変化（例えば上昇）する。
【００４４】
そして、自励発振回路６０の周波数−ゲイン特性曲線ＭＧのゲイン極大値は、ゲイン極大値Ｐ１から、ゲイン変化補正回路５６の周波数−ゲイン特性曲線５６Ｇに沿って変化し、ゲイン極大値Ｐ１から上昇するように変化する。
すなわち、自励発振回路６０の周波数−ゲイン特性曲線ＭＧは、周波数−ゲイン特性曲線ＭＧ１に変化し、ゲイン極大値Ｐ１は、ゲイン極大値Ｐ１１に、ゲインＧ１は、ゲインＧ１１にそれぞれ変化する。
【００４５】
図４に示したように、自励発振回路６０の帰還ループは、抵抗素子と容量素子とを含む回路であるため、自励発振回路６０の入力位相θ１と出力位相θ２との間には、必ず位相差Δθが存在する。
一方、ゲイン変化補正回路５６は、フェーズトランスファ機能を備えており、ゲイン変化補正回路５６を含む帰還ループの入出力合成位相差θ１１がゼロになる調節をしている。
【００４６】
従って、入出力合成位相差θ１１がゼロになる帰還発振の安定点に到達するまで、周波数はさらに変化し、ゲインもさらに変化する。
すなわち、自励発振回路６０の周波数−ゲイン特性曲線ＭＧ１は、周波数−ゲイン特性曲線ＭＧ１に変化し、共振周波数ｆ１１は、共振周波数ｆ１２に変化する。この共振周波数ｆ１２への変化に伴い、ゲイン極大値Ｐ１１は、ゲイン極大値Ｐ１２に変化し、ゲインＧ１１はゲインＧ１２に変化する。
【００４７】
すなわち、位相差Δθに相当する分、自励発振回路６０の中心周波数ｆ１は、共振周波数ｆ１２まで連続的に変化、例えば、上昇するとともに、ゲインＧ１は、ゲインＧ１２まで連続的に変化、例えば、上昇する。
結果的に、自励発振回路６０において、周波数変化量Δｆが得られるとともに、ゲイン変化量ΔＧが得られる。そして、自励発振回路６０の周波数変化量Δｆ１、ゲイン変化量ΔＧが、それぞれ得られた時点で、入出力合成位相差θ１１がゼロになり、自励発振回路６０は帰還発振する。
【００４８】
この実施例にかかる硬度測定装置１０では、青果類Ａの硬度に応じて、青果類Ａに接触子１８を接触する前と接触した後の周波数変化量Δｆを、硬さ情報として検出することによって、青果類Ａの硬さが測定できる。同様に、青果類Ａに接触子１８を接触する前と接触した後の位相差Δθを硬さ情報として検出することによって、軟質の青果類Ａの硬さが測定できる。
【００４９】
すなわち、これらの情報を、制御ユニット２６の硬度測定部６４に入力され、周波数と硬度との相関を予め記憶した記憶部６６のデータと比較することによって、青果類Ａの硬度が決定され、表示部６５に、周波数、硬度などのデータが表示されるようになっている。
従って、本発明の硬度測定装置１０では、周波数変化量Δｆ、位相差Δθのそれぞれの変化分に対応してゲインが上昇できるので、すなわち、ゲイン変化量ΔＧが得られるので、これらの変化を拡大して捉えることができるため、青果類Ａの硬度の判別に十分な検出電圧を得ることが可能となる。
【００５０】
ところで、このような本発明の硬度測定装置１０では、測定者が手で把持部１４を把持して、その先端部の接触子１８を青果類Ａに押し当てた際に、例えば、リンゴなどの硬質の青果類と、モモなどの軟質の青果類では、荷重によって青果類Ａと接触子１８の接触面積が変化してしまうことになる。このため、エネルギー伝達効率が変化して、上記したゲイン変化量ΔＧが変化してしまい、正確な硬度測定が困難である。
【００５１】
このため、この実施例の硬度測定装置１０では、図３に示したように、青果類Ａの種類に応じて、すなわち、例えば、リンゴなどの硬質の青果類と、モモなどの軟質の青果類に応じて、バネ定数の異なるバネ部材４０が介装されたセンサーユニットケース２８をそれぞれ予め用意しておき、測定すべき青果類Ａの種類に応じて、これを選択して、硬度測定装置本体１２のセンサーユニット２４の内部に着脱自在に装着可能となっている。なお、図３中、符号２７は、電気的接続のためのコネクターを示している。
【００５２】
このようにセンサーユニットケース２８を硬度測定装置本体１２のセンサーユニット２４の内部に着脱自在に装着可能にする構造としては、特に限定されるものではないが、例えば、センサーユニット２４を硬度測定装置本体１２から着脱自在な蓋形状として、この蓋を取り外した後に、センサーユニットケース２８を交換するようにすればよい。
【００５３】
このように構成することによって、青果類Ａの種類に応じて、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、比較的高いバネ定数のバネ部材４０を用いることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、比較的低いバネ定数のバネ部材４０を用いることによって、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【００５４】
従って、接触子１８と青果類Ａとの接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類Ａが接触子１８と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【００５５】
しかも、この場合、青果類の種類に応じた所定のバネ定数を有するバネ部材４０を備えたセンサーユニットケース２８を、硬度測定装置本体１２に対して交換するだけで良いので、交換作業が容易に行えるとともに、青果類の種類に応じたセンサーユニットケース２８を準備するだけで、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
【００５６】
なお、上記実施例では、青果類の種類に応じた所定のバネ定数を有するバネ部材４０を備えたセンサーユニットケース２８を、硬度測定装置本体１２に対して交換するようにしたが、図示しないが、青果類の種類に応じた所定のバネ定数を有するバネ部材４０を準備して、硬度測定装置本体１２に対して交換するように構成することも可能である。
【００５７】
この場合には、バネ部材４０のみを交換するだけで良いので、交換作業が容易に行えるとともに、青果類の種類に応じたバネ部材を準備するだけで、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
さらに、上記実施例では、所定のバネ定数を有するバネ部材４０を用いたが、所定の弾性定数を有する弾性部材であればよく、特に限定されるものではないが、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ゴムから選択した１種以上の弾性部材から構成することも可能である（これは、以下の実施例においても同様である）。
【００５８】
図６は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
この実施例の硬度測定装置１０は、図１〜図３に示した硬度測定装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
図１〜図３に示した硬度測定装置１０では、センサーホルダー３０の基端部は、図２に示したように、二股に分岐して、摺動案内部材４４、４４が形成され、これらの摺動案内部材４４が、センサーユニットケース２８の基端部の開口部４８、４８内に嵌着した断面略コ字形状のガイド部材４１の開口部４３内を摺動自在に案内されるようにしたが、この実施例の硬度測定装置１０では、図６に示したように、センサーホルダー３０の基端部を二股に分岐することなく、中央に単一の摺動案内部材４４を形成して、これをセンサーユニットケース２８の基端部の中央の開口部４８内に嵌着した断面略コ字形状のガイド部材４１の開口部４３内を摺動自在に案内されるようにした構成である。
【００５９】
この実施例の硬度測定装置１０でも、図１〜図３に示した硬度測定装置１０と同様な作用効果を奏することができる。
図７は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
この実施例の硬度測定装置１０は、図１〜図３に示した硬度測定装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６０】
この実施例の硬度測定装置１０では、センサーユニットケース２８を硬度測定装置本体１２に対して固着して、センサーユニットケース２８、バネ部材４０は交換できないように構成している。
そして、青果類Ａの種類に応じて、バネ部材４０の圧縮長さを調整してバネ圧力を制御するバネ圧調整機構７０が備えられている。このバネ圧調整機構７０の制御によって、所定の接触圧力で青果類Ａの硬度を測定できるように構成している。
【００６１】
すなわち、バネ圧調整機構７０は、センサーユニットケース２８の基端部の開口部４８、４８内に、摺動案内部材４４、４４の外周を摺動自在に移動して、バネ部材４０、４０の圧縮長さを調整するバネ圧調整部材７２を備えている。
このバネ圧調整部材７２は、制御ユニット２６に入力部６８によって入力された青果類Ａの種類に応じて、予め記憶部６６に記憶されたバネ圧となるように、制御ユニット２６の制御部によって制御されて、図示しない、例えば、パルスモータ、サーボモータなどの駆動機構によって、前後方向に移動することができるようになっている。なお、駆動機構の代りに、目盛りを予め付設しておき、この目盛りに合わせて手動で行うことも勿論可能である。
【００６２】
なお、このような青果類Ａの種類に応じた、適切なバネ圧（荷重）は、例えば、図１０に示したようなグラフに基づいて、設定されるものである。
このように構成することによって、青果類Ａの種類に応じて、バネ圧調整機構７０の制御によって、図７の矢印Ｂで示したように、バネ部材４０の圧縮長さを調整してバネ圧力を制御することによって、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、バネ圧力を比較的高くすることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、バネ圧力を比較的低くすることによって、青果類Ａの種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類Ａが接触子１８と接触することになる。
【００６３】
従って、青果類Ａと接触子１８との接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類Ａの硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類Ａの種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類Ａが接触子１８と接触するので、青果類Ａを損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【００６４】
しかも、この場合、青果類の種類に応じて、バネ圧調整機構７０の制御によって、バネ部材４０の圧縮長さを調整してバネ圧力を制御するだけで良いので、硬度測定作業が簡単な作業ですみ、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
図８は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
【００６５】
この実施例の硬度測定装置１０は、図７に示した硬度測定装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
図８に示した硬度測定装置１０では、この実施例の硬度測定装置１０では、図８に示したように、センサーホルダー３０の基端部を二股に分岐することなく、中央に単一の摺動案内部材４４を形成して、これをセンサーユニットケース２８の基端部の中央の開口部４８に摺動自在に挿着するように構成し、バネ圧調整機構７０として、センサーユニットケース２８の基端部の開口部４８内に、摺動案内部材４４の外周を摺動自在に移動して、バネ部材４０、４０の圧縮長さを調整するバネ圧調整部材７２を備えるようにしている。
【００６６】
この実施例の硬度測定装置１０でも、図７に示した硬度測定装置１０と同様な作用効果を奏することができる。
図９は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
この実施例の硬度測定装置１０は、図１〜図３に示した硬度測定装置１０と基本的には同様な構成であり、同一の構成部材には同一の参照番号を付して、その詳細な説明は省略する。
【００６７】
この実施例の硬度測定装置１０では、センサーホルダー３０の基端部の両端部３１と、センサーユニットケース２８の内側に設けたフランジ２１との間に、バネ部材４０を介装している。
このバネ部材４０によって、センサーユニットケース２８の先端部５０、硬度測定装置本体１２の先端に形成された先端開口部５２から、接触子１８が突出するように付勢されている。
【００６８】
この実施例の硬度測定装置１０でも、図１〜図３に示した硬度測定装置１０と同様な作用効果を奏することができる。
以上説明した実施例では、例えば、青果類Ａの硬度係数が高い程ゲインが高くなるように、自励発振回路６０の中心周波数ｆ１に対して、ゲイン変化補正回路５６の中心周波数ｆ２を高い周波数帯域に設定したが、この逆に、青果類Ａの硬度係数が高い程ゲインが低くなるように、自励発振回路６０の中心周波数ｆ１に対して、ゲイン変化補正回路５６の中心周波数ｆ２を低い周波数帯域に設定することも可能である。
【００６９】
以上、本発明の好ましい実施例を説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、例えば、ゲイン変化補正回路５６は、周波数の変化に対してゲインを上昇させ、このゲインの上昇により電圧を増加する特性を備えればよく、前述の実施例におけるバンドパスフィルタ回路以外にも、例えば、ローパスフィルタ回路、ハイパスフィルタ回路、ノッチフィルタ回路、積分回路、微分回路あるいはピーキング増幅回路などを用いることができるなど本発明の目的を逸脱しない範囲で種々の変更が可能である。
【００７０】
【発明の効果】
本発明によれば、青果類の種類に応じて、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、比較的高い弾性定数を有する弾性部材を用いることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、比較的低い弾性定数を有する弾性部材を用いることによって、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【００７１】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【００７２】
しかも、この場合、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を、硬度測定装置本体に対して交換するだけで良いので、交換作業が容易に行えるとともに、青果類の種類に応じた弾性定数を有する弾性部材を準備するだけで、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
また、本発明によれば、青果類の種類に応じた所定の弾性定数を有する弾性部材を備えたセンサーユニットケースを、硬度測定装置本体に対して交換するだけで良いので、交換作業が容易に行えるとともに、青果類の種類に応じたセンサーユニットケースを準備するだけで、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
【００７３】
また、本発明によれば、青果類の種類に応じて、弾性圧調整機構の制御によって、弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御することによって、例えば、リンゴなどの比較的に硬度の高い青果類では、弾性圧力を比較的高くすることによって、逆に、モモなどの比較的硬度の低い青果類では、弾性圧力を比較的低くすることによって、青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触することになる。
【００７４】
従って、接触面積が一定で、エネルギー伝達効力が一定になり、その結果、正確な周波数の変化情報が得られることになり、青果類の硬度を正確に測定することが可能となる。
また、青果類の種類、すなわち、軟質から硬質の青果類の種類に応じたそれぞれの一定の接触圧力で青果類が接触子と接触するので、青果類を損傷することなく青果類の硬度を測定することが可能である。
【００７５】
しかも、この場合、青果類の種類に応じて、弾性圧調整機構の制御によって、弾性部材の圧縮長さを調整して弾性圧力を制御するだけで良いので、硬度測定作業が簡単な作業ですみ、あらゆる種類の青果類の硬度を測定することができ極めて便利である。
さらに、本発明によれば、接触子の先端が、略球形状であるので、青果類との接触面積が変化せず、常に一定で正確な硬度測定を実施することが可能であるなどの幾多の顕著で特有な作用効果を奏する極めて優れた発明である。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明の青果類の硬度測定装置の実施例の概略正面図である。
【図２】図２は、図１の青果類の硬度測定装置の実施例の概略断面図である。
【図３】図３（Ａ）は、図２の使用状態を説明する部分拡大断面図、図３（Ｂ）は、図３（Ａ）のＡ方向端面図である。
【図４】図４は、ゲイン変化補正回路に使用されるフィルタ回路の回路構成図である。
【図５】図５は、本発明の青果類の硬度測定装置の原理を示す周波数−ゲイン−位相特性曲線図である。
【図６】図６は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
【図７】図７は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
【図８】図８は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
【図９】図９は、本発明の青果類の硬度測定装置の別の実施例の概略断面図である。
【図１０】図１０は、青果物による硬度計の押し当て圧力について示すグラフである。
【図１１】図１１は、従来の青果類の硬度測定装置の概略断面図である。
【符号の説明】
１０      硬度測定装置
１２      硬度測定装置本体
１４      把持部
１６      操作表示部
１８      接触子
２０      操作ボタン
２０ａ  電源ボタン
２０ｂ  設定ボタン
２１      フランジ
２２      表示窓
２４      センサーユニット
２５、２７  コネクター
２６      制御ユニット
２８      センサーユニットケース
３０      センサーホルダー
３４      センサー体
３６      振動子
３８      検出素子
４０      バネ部材
４１    ガイド部材
４２      支持部
４４      摺動案内部材
４８      開口部
５０      先端部
５２      先端開口部
５４      先端部
５６      ゲイン変化補正回路
５６Ｇ  ゲイン特性曲線
５８      増幅回路
６０      自励発振回路
６２      周波数測定部
６４      硬度測定部
６５      表示部
６６      記憶部
６８      入力部
７０      バネ圧調整機構
７２      バネ圧調整部材
５６ＧＰ            ゲイン最大値
Ａ          青果類
ＡＭＰ  増幅回路
Ｃ１１  容量素子
ｆ１      中心周波数
ｆ２      中心周波数
ｆ１１  共振周波数
ｆ１２  共振周波数
Ｇ１      ゲイン
Ｇ１１  ゲイン
Ｇ１２  ゲイン
ＭＧ      ゲイン特性曲線
ＭＧ１  ゲイン特性曲線
Ｐ１１  ゲイン極大値
Ｐ１２  ゲイン極大値
Ｐ１      ゲイン極大値
Ｒ１１  抵抗素子
Ｒ１２  抵抗素子
Ｒ１３  抵抗素子
Ｒ１４  抵抗素子
Ｖ１２  基準電源端子
Ｖｉｎ  入力端子
Ｖｏｕｔ          出力端子
Δｆ      周波数変化量
Δｆ１  周波数変化量
ΔＧ      ゲイン変化量
Δθ      位相差
θ１      入力位相
θ１１  入出力合成位相差
θ２      出力位相
θ５６  特性曲線
【図１】
2004301695.tif 000003
【図２】
2004301695.tif 000004
【図３】
2004301695.tif 000005
【図４】
2004301695.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
2004301695.tif 000009
【図８】
2004301695.tif 000010
【図９】
2004301695.tif 000011
【図１０】
2004301695.tif 000012
【図１１】
2004301695.tif 000013