(57)【要約】【課題】  アンテナへの粉塵等の浮遊物の付着を防止し、検出精度の低下を防ぐ。【解決手段】  マイクロ波の送受信を行うためのアンテナ装置であって、マイクロ波の送受信面を有するアンテナ本体と、アンテナ本体の送受信面側に所定の間隔で配置され、マイクロ波を透過する材料で形成されるとともに、アンテナ本体に対して回転可能なカバー部材と、カバー部材を回転駆動させる駆動手段とを備えたアンテナ装置、並びに前記アンテナ装置を具備する物体検出装置。【選択図】  図１
2005331377.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
マイクロ波の送受信を行うためのアンテナ装置であって、
マイクロ波の送受信面を有するアンテナ本体と、
アンテナ本体の送受信面側に所定の間隔で配置され、マイクロ波を透過する材料で形成されるとともに、アンテナ本体に対して回転可能なカバー部材と、
カバー部材を回転駆動させる駆動手段とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項２】
アンテナ本体の送受信面が所定の曲率を有する曲面で構成され、カバー部材の回転中心がアンテナ本体の送受信面の曲率中心を通ることを特徴とする請求項１記載のアンテナ装置。
【請求項３】
カバー部材の外面側に、該カバー部材の外面と摺接するワイパ部材を備えることを特徴とする請求項１または２記載のアンテナ装置。
【請求項４】
マイクロ波の送受信を行うためのアンテナ装置であって、
マイクロ波の送受信面を有するアンテナ本体と、
アンテナ本体の送受信面側に所定の間隔で設けられ、マイクロ波を透過する材料で形成されるカバー部材と、
カバー部材の外面側に回転可能に設けられ、該カバー部材の外面と摺接するワイパ部材と、
ワイパ部材を回転駆動させる駆動手段とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
【請求項５】
アンテナ本体の送受信面が所定の曲率を有する曲面で構成され、ワイパ部材の回転中心がアンテナ本体の送受信面の曲率中心を通ることを特徴とする請求項４記載のアンテナ装置。
【請求項６】
アンテナ本体の送受信面とカバー部材の内面とで形成される空間に、気体が供給されることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のアンテナ装置。
【請求項７】
供給される気体によりカバー部材またはワイパ部材を正逆回転させることを特徴とする請求項６記載のアンテナ装置。
【請求項８】
供給された気体を外部に放出し、その際断熱膨張による冷却効果により該空間を冷却することを特徴とする請求項６または７記載のアンテナ装置。
【請求項９】
容器内に収容された物体に向けてマイクロ波を発射し、物体で反射されたマイクロ波を検波することにより、物体までの距離または物体の有無を検出する物体検出装置であって、
マイクロ波送受信器と、
請求項１〜８の何れか１項に記載のアンテナ装置と、
マイクロ波送受信器で検波したマイクロ波を基に物体までの距離または物体の有無を検出する演算を行う処理部とを備えることを特徴とするマイクロ波検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器内に収容された物体に向けてマイクロ波を発射し、物体で反射されたマイクロ波を検波することにより、物体までの距離または物体の有無を検出する物体検出装置、並びに前記物体検出装置に装着されるアンテナ装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、工場生産現場、作業現場等において、加工品等の物体の存在や位置を検出するため、レーザ光や赤外線等を用いた物体検出装置が広く使用されている。また、例えば高温の溶鉱炉、焼却炉、又は水蒸気ミストやオイルミスト等が雰囲気中に存在する環境下では、検出媒体としてマイクロ波を用いた物体検出装置が使用されている。
【０００３】
図１１は、マイクロ波による物体検出装置であるレベル計を備えた焼却炉を示す概略断面図である。図１１を参照すると、焼却炉３０では、投入されたゴミ等の燃焼物３１が礫床部３２に堆積しており、燃焼物３１の直上には、開口部３３が設けられるとともに、開口部３３には、レベル計４０が取り付けられている。
【０００４】
レベル計４０は、マイクロ波送波器、マイクロ波受波器及び演算部等を備えたコントローラ４１と、コントローラ４１から導波管４２を介して接続されるアンテナ４３とを備える。アンテナ４３は、金属板を一端の開口部４４に向かって徐々に拡径するホーン状に加工したものであり、開口部４４の周縁には、フランジ４５が、アンテナ４３と一体に設けられる。アンテナ４３は、フランジ４５を焼却炉３０の開口部３３のフランジ３４にボルト締結されることにより、焼却炉３０の上部に取り付けられる。
【０００５】
上述したレベル計４０では、マイクロ波送波器からのマイクロ波Ｍが、アンテナ４３を介して燃焼物３１の上面に垂直に入射するように発射されるとともに、燃焼物３１で反射されたマイクロ波Ｍが、アンテナ４３を介してマイクロ波受波器によって捕捉される。捕捉されたマイクロ波Ｍは、コントローラ４１に設けられた演算部で演算される。これにより、被検出物である燃焼物３１までの距離が検出され、検出された距離に基づいて、燃焼物３１の堆積量が推定されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、上述したレベル計４０では、燃焼物３１の燃焼によって発生した揮発成分に由来する異物や粉塵等の浮遊物が、雰囲気中を浮遊し、アンテナ４３の開口部４４から内方に侵入して内面に付着し、更にはこれらが堆積してアンテナ４３の導波管４２との接続側の狭窄部４６を閉塞することがあり、それにより、検出精度が低下したり、場合によっては検出不能となるおそれもある。
【０００７】
そこで、図示されるように、焼却部３０の開口部３３と、アンテナ４３の開口部４４との間に邪魔板４７を設けて浮遊物の侵入、付着を防止することも行われている。邪魔板４７は、ガラス等のマイクロ波Ｍを透過する材料からなり、複数の貫通孔４７ａを有する。また、邪魔板４７とアンテナ４３の開口部４４との間の空間には、給気管４８を介して空気や不活性ガスが導入され、邪魔板４７及び空気や不活性ガスの導入により、アンテナ４３内方への浮遊物の侵入が防止されるとともに、邪魔板４７の内側表面に付着する浮遊物が除去される。
【０００８】
【特許文献１】特開２００１―１５８８８２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかし、邪魔板４７の焼却炉側の面に付着した浮遊物を除去することはできず、マイクロ波Ｍの送受信強度の低下は避けられず、検出精度が低下するという問題があった。特に、燃焼物中に炭素を含むものが混入している場合には、マイクロ波Ｍの吸収が大きく、マイクロ波Ｍの反射量が大幅に低下するため、検出精度の低下が著しい。
【００１０】
本発明はこのような状況に鑑みてなされたものであり、アンテナへの粉塵等の浮遊物の付着を無くし、検出精度の低下を防ぐことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明は以下のアンテナ装置及び物体検出装置を提供する。
（１）マイクロ波の送受信を行うためのアンテナ装置であって、
マイクロ波の送受信面を有するアンテナ本体と、
アンテナ本体の送受信面側に所定の間隔で配置され、マイクロ波を透過する材料で形成されるとともに、アンテナ本体に対して回転可能なカバー部材と、
カバー部材を回転駆動させる駆動手段とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
（２）アンテナ本体の送受信面が所定の曲率を有する曲面で構成され、カバー部材の回転中心がアンテナ本体の送受信面の曲率中心を通ることを特徴とする上記（１）記載のアンテナ装置。
（３）カバー部材の外面側に、該カバー部材の外面と摺接するワイパ部材を備えることを特徴とする上記（１）または（２）記載のアンテナ装置。
（４）マイクロ波の送受信を行うためのアンテナ装置であって、
マイクロ波の送受信面を有するアンテナ本体と、
アンテナ本体の送受信面側に所定の間隔で設けられ、マイクロ波を透過する材料で形成されるカバー部材と、
カバー部材の外面側に回転可能に設けられ、該カバー部材の外面と摺接するワイパ部材と、
ワイパ部材を回転駆動させる駆動手段とを備えたことを特徴とするアンテナ装置。
（５）アンテナ本体の送受信面が所定の曲率を有する曲面で構成され、ワイパ部材の回転中心がアンテナ本体の送受信面の曲率中心を通ることを特徴とする上記（４）記載のアンテナ装置。
（６）アンテナ本体の送受信面とカバー部材の内面とで形成される空間に、気体が供給されることを特徴とする上記（１）〜（５）の何れか１項に記載のアンテナ装置。
（７）供給される気体によりカバー部材またはワイパ部材を正逆回転させることを特徴とする上記（６）記載のアンテナ装置。
（８）供給された気体を外部に放出し、その際断熱膨張による冷却効果により該空間を冷却することを特徴とする上記（６）または（７）記載のアンテナ装置。
（９）容器内に収容された物体に向けてマイクロ波を発射し、物体で反射されたマイクロ波を検波することにより、物体までの距離または物体の有無を検出する物体検出装置であって、
マイクロ波送受信器と、
上記（１）〜（８）の何れか１項に記載のアンテナ装置と、
マイクロ波送受信器で検波したマイクロ波を基に物体までの距離または物体の有無を検出する演算を行う処理部とを備えることを特徴とするマイクロ波検出装置。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、カバー部材によりアンテナへの粉塵等の浮遊物の付着を防止することができるとともに、アバー部材に付着した浮遊物も自身の回転あるいはワイパ部材により除去可能であり、浮遊物の付着に起因する検出精度の低下を防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図示される実施形態により本発明を説明する。
【００１４】
図１は、本発明のアンテナ装置の一例を示す概略断面図であり、図２は図１のアンテナ装置のアンテナ本体を示す平面図、図３はアンテナ本体を示す側面図、図４は図１のアンテナ装置のモータ取付部材を示す平面図、図５はモータ取付部材を示す側面図でり、図６は図１のアンテナ装置のレドームを示す平面図であり、図７はレドームを示す側面図、図８は図１のアンテナ装置のワイパ部材を示す平面図、図９はワイパ部材を示す側面図である。
【００１５】
図示されるように、アンテナ装置１０は、アンテナ本体１１、カバー部材であるレドーム１２、駆動モータ１３及びワイパ部材１４を備えており、図１１に示すような焼却炉３０に装着される。
【００１６】
アンテナ本体１１は、焼却炉３０の内部に対して凸となるように、所定の曲率で湾曲した送受信面１６を有し、その曲率中心を通る仮想線Ｏ上には、図示されないマイクロ波送受信器に接続する導波管１５の先端部分が突出するように配設されている。また、導波管１５の先端には、所定の間隔で反射部材１７が支持部材１８を介して装着される。反射部材１７は湾曲面を有し、この湾曲面を送受信面１６に向けて配置される。従って、マイクロ波送受信器から発振されたマイクロ波は、図中の符号Ｍで示されるように、導波管１５を伝搬して先ず反射部材１７で反射され、この反射されたマイクロ波が送受信面１６に送られて送受信面１６で反射された後、焼却炉３０の内部へと送られる。そして、燃焼物３１で反射されたマイクロ波は、送受信面１６で反射されて反射部材１７へと送られた後、反射部材１７で反射されて導波管１５へと導かれ、マイクロ波送受信器で検波される。
【００１７】
レドーム１２は、樹脂、セラミックス、ガラス等のマイクロ波Ｍを透過する材料からなり、アンテナ本体１１と逆向きの凸状を有し、概略すり鉢状を呈する部材である。また、レドーム１２は、アンテナ本体１１の送受信面１６の全面を覆うように寸法が規定されており、焼却炉３０からの浮遊物がアンテナ本体１１の送受信面１６に付着するのを防止する。
【００１８】
また、レドーム１２は、アンテナ本体１１に対して回転可能である。即ち、レドーム１２は、回転中心となる貫通孔１２ａに、駆動モータ１３の回転軸１３ａを嵌挿・固定されており、レドーム１２の回転中心となる駆動モータ１３の回転軸１３ａは、アンテナ本体１１の送受信面１６の曲率中心を通る仮想線Ｏ上に配置されている。尚、回転は一方向の他、交互に正逆方向に回転するようにしてもよい。
【００１９】
駆動モータ１３は、モータ取付部材１９に設けられたモータ取付部１９ａに固定されている。モータ取付部材１９は、円環部１９ｂの内周側に十字状の支持部材１９ｃを設けてなり、支持部材１９ｃの交点部分には、モータ取付部１９ａが設けられる。モータ取付部材１９は、円環部１９ｂの円周方向に９０°毎に設けられた貫通孔１９ｄに嵌挿されるボルトＢにより、後述するワイパ部材１４とともにアンテナ本体１１に固定される。
【００２０】
ワイパ部材１４は、円環部１４ａの内周側に十字状の支持部材を設けてなり、各支持部材に装着されたブラシ１４ｂがレドーム１２の外表面と接触するように設けられる。従って、ワイパ部材１４は、駆動モータ１３によるレドーム１２の回転に伴って、レドーム１２の外表面と摺接し、レドーム１２の外表面に付着した浮遊物を除去する。そのため、本発明のアンテナ装置１０では、焼却炉３０からの浮遊物に起因する検出精度の低下を確実に防ぐことができる。
【００２１】
本発明のアンテナ装置１０では、アンテナ本体１１の適所に気体取入口２０を設けてもよい。そして、この気体取入口２０から適当な気体、例えば空気や不活性ガスを供給することにより、駆動モータ１３を冷却してモータの焼き付けを防止することができる。また、駆動モータ１３を風車に置き換え、気体をこの風車に当てて回転させることによりレドーム１２を回転させることも可能である。
【００２２】
また、このアンテナ装置１０では、レドーム１２を回転させるため、レドーム１２とアンテナ本体１１との間に隙間が生じ、この隙間を通じて浮遊物が侵入する可能性がある。そこで、上記のように気体を供給することにより、アンテナ本体１１とレドーム１２とで形成される空間２１を正圧にすることにより、アンテナ本体１１とレドーム１２との隙間から浮遊物が侵入するのを防止することができる。
【００２３】
尚、供給された気体は、アンテナ本体１１とレドーム１２の隙間へ放出される。その際、断熱膨張による冷却効果により空間２１の内部全体が冷却され、駆動モータ１３の焼付きを防止できる等の効果が得られる。
【００２４】
上記のアンテナ装置１０は、ワイパ部材１４を固定してレドーム１２を回転させる構成であるが、これとは逆にレドーム１２を固定し、ワイパ部材１４を回転させる構成とすることもできる。即ち、図１０に図１に対応して示すように、レドーム１２をアンテナ本体１１にボルトＢにより固定するとともに、レドーム１２の底部に駆動モータ１３を取り付けてワイパ部材１４を回転可能に装着する。このような構成により、モータ取付部材１９が不要になり、コスト減を図ることができる。
【００２５】
また、図示は諸略するが、このワイパ部材１４を回転させる構成において、上記と同様に気体を供給し、駆動モータ１３を冷却したり、ワイパ部材１４を回転させることもできる。尚、回転は一方向の他、交互に正逆方向に回転するようにしてもよい。
【００２６】
本発明はまた、上記のアンテナ装置１０を備える物体検出装置を提供するものであるが、上記のアンテナ装置１０と、マイクロ波送受信器、並びにマイクロ波送受信器で検波したマイクロ波を基に物体（ここでは燃焼物３１）までの距離または物体の有無を検出する演算を行う処理部とを主要構成部材として備える。尚、マイクロ波送受信器及び処理部は共に公知のもので構わず、ここではその詳細を省略する。また、その検出原理も図１に示すようにマイクロ波の送受信を行うものであり、当業者であれば容易に理解されよう。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明のアンテナ装置の一例を示す断面図である。
【図２】図１のアンテナ装置におけるアンテナ本体を示す平面図である。
【図３】アンテナ本体の側面図である。
【図４】図１のアンテナ装置におけるモータ取付部材を示す平面図である。
【図５】モータ取り付け部材の側面図である。
【図６】図１のアンテナ装置におけるレドームを示す平面図である。
【図７】レドームの側面図である。
【図８】図１のアンテナ装置におけるワイパ部材を示す平面図である。
【図９】ワイパ部材の側面図である。
【図１０】本発明のアンテナ装置の他の例を示す断面図である。
【図１１】従来のマイクロ波によるレベル計を備えた焼却炉の構成を示す概略断面図である。
【符号の説明】
【００２８】
１０  アンテナ装置
１１  アンテナ本体
１２  レドーム
１３  駆動モータ
１４  ワイパ部材
１４ａ  ブラシ
１５  導波管
１６  送受信面
１７  反射部材
１９  モータ取付部材
２０  気体取入口
Ｍ  マイクロ波
Ｏ  導波管軸線
【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】
2005331377.tif 000009
【図８】
2005331377.tif 000010
【図９】
2005331377.tif 000011
【図１０】
2005331377.tif 000012
【図１１】
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