(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
測定対象物に光を照射すると共に該測定対象物からの反射光を受けるセンサユニット(６)と、所定の光反射率を有する校正板(７)と、センサユニット(６)を測定対象物に対向させた測定モードとセンサユニット(６)を校正板(７)に対向させた校正モードの間でモード切換えを行なうべく、センサユニット(６)又は校正板(７)を往復駆動する往復駆動機構とから構成され、
センサユニット(６)は、往復駆動機構に連繋されて、測定対象物に対向した測定モード位置と、前記測定モード位置から待避した校正モード位置との間で往復駆動され、校正板(７)は、校正モード位置のセンサユニット(６)との対向位置に配備されている光センサー装置。
【請求項２】
センサユニット(６)は、測定モード位置から校正モード位置への移動に伴って、向きを略９０°転換する請求項１に記載の光センサー装置。
【請求項３】
測定対象物に光を照射すると共に該測定対象物からの反射光を受けるセンサユニット(６)と、所定の光反射率を有する校正板(７)と、センサユニット(６)を測定対象物に対向させた測定モードとセンサユニット(６)を校正板(７)に対向させた校正モードの間でモード切換えを行なうべく、センサユニット(６)又は校正板(７)を往復駆動する往復駆動機構とから構成され、
センサユニット(６)は測定対象物に向けて配備され、校正板(７)は、往復駆動機構に連繋されて、センサユニット(６)と測定対象物の間に介在した校正モード位置と、センサユニット(６)と測定対象物の間から脱出した測定モード位置との間で往復駆動され、
校正板(７)の測定対象物側の側面には、断熱板(71)が接合されている光センサー装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、測定対象物の光反射率、含水率等を測定するための光センサー装置と、光センサー装置を装備した生ごみ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、生ごみ処理材となる多孔質の木質細片(ホールチップ)が充填されている処理槽内に、生ごみを投入して、生ごみとホールチップとを攪拌して混合することにより、該混合物に生息する微生物によって、生ごみを水と炭酸ガス等に分解する生ごみ処理装置が知られている。
この様な生ごみ処理装置においては、生ごみ・チップ混合物の含水率を微生物の生息に適した範囲に調整することによって、処理効率を向上させることが出来る。
そこで、生ごみ処理装置においては、処理槽内に空気を送り込む送風機構と、処理槽内の生ごみ・チップ混合物を加熱して乾燥させるヒータを装備し、更に必要に応じて、処理槽内の生ごみ・チップ混合物に水を供給する給水装置を装備して、含水率を調整することが行なわれている。
【０００３】
含水率を自動的に最適調整するためには、処理槽内の生ごみ・チップ混合物の含水率を測定する必要がある。
従来、含水率の測定方法としては、一対の電極を生ごみ・チップ混合物に接触させて、両電極間の電気抵抗を測定することにより、含水率を検出する方法(特開平7-33572号)や、発熱抵抗体を生ごみ・チップ混合物に接触させて、生ごみ・チップ混合物の温度上昇を測定することにより、含水率を検出する方法(特開平8-57458号)が提案されている。
【０００４】
しかしながら、一対の電極を用いた含水率測定方法においては、一対の電極間に電解質の溶液や物質が介在した場合、これによって電極間の電気抵抗が大きく変化するため、含水率の測定値に大きな誤差を生じる問題がある。
又、発熱抵抗体を用いた含水率測定方法においては、発熱抵抗体と生ごみ・チップ混合物の密着性が悪いとき、含水率の測定精度が低下する問題がある。
【０００５】
そこで、出願人は、生ごみ・チップ混合物の含水率を光学的に測定することによって測定精度の向上を図った含水率測定装置を開発し、該装置を具えた生ごみ処理装置を特許出願中である(特願2000-087235号等)。
上記含水率測定装置は、生ごみ・チップ混合物に光を照射するタングステンランプと、生ごみ・チップ混合物から反射されてくる光を検知するシリコンフォトダイオード及び焦電素子とを具え、シリコンフォトダイオードを用いて検出される反射光量と焦電素子を用いて検出される反射光量の比に基づいて、生ごみ・チップ混合物の含水率を算出するものである。
【０００６】
尚、シリコンフォトダイオードは、水に対する透過率が大きな第１の波長域(１μｍ未満)に感度を有するのに対し、焦電素子は、水に対する透過率が小さな第２の波長域(１μｍ以上)に感度を有している。従って、生ごみ・チップ混合物の含水率の違いに応じて、焦電素子による光検知量に大きな変化が生じるのに対し、シリコンフォトダイオードによる光検知量には殆ど変化が生じない。そこで、シリコンフォトダイオードによる光検知量と焦電素子による光検知量の比をとれば、公知のランベルト−ベールの式を用いて、前記光検知量の比から生ごみ・チップ混合物の含水率を算出することが出来る。
【０００７】
上記含水率測定装置によれば、処理槽の外部から光学的に生ごみ・チップ混合物の含水率を測定することが出来るので、上述した従来の含水率測定方法における問題はなく、従来よりも高い測定精度が得られる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、生ごみ処理装置においては、ヒータによって処理槽内の生ごみ・チップ混合物が加熱されており、然も、処理槽内の生ごみが発酵に伴って発熱するため、上記の含水率測定装置を構成する光センサー、即ちシリコンフォトダイオードや焦電素子が生ごみ・チップ混合物から直接に熱を受けて、損傷する虞があった。又、シリコンフォトダイオードや焦電素子が熱によって損傷した場合に、その事態を直ぐに知ることが出来ないため、損傷したセンサーの出力信号に基づいて含水率調整動作を継続することとなり、この結果、処理効率が低下する問題があった。
特に、業務用の生ごみ処理装置においては、処理槽内に大量の生ごみが投入されるので、発熱量が大きく、これによって光センサーが損傷する可能性が高い。
【０００９】
そこで本発明の目的は、熱による光センサーの損傷を効果的に防止することが出来る光センサー装置、及びこの様な光センサー装置を具えた生ごみ処理装置を提供することである。
【００１０】
【課題を解決する為の手段】
本発明に係る光センサー装置は、測定対象物に光を照射すると共に該測定対象物からの反射光を受けるセンサユニット(６)と、所定の光反射率を有する校正板(７)と、センサユニット(６)を測定対象物に対向させた測定モードとセンサユニット(６)を校正板(７)に対向させた校正モードの間でモード切換えを行なうべく、センサユニット(６)又は校正板(７)を往復駆動する往復駆動機構とから構成され、センサユニット(６)は往復駆動機構に連繋されて、測定対象物に対向した測定モード位置と、前記測定モード位置から待避した校正モード位置との間で往復駆動され、校正板(７)は、校正モード位置のセンサユニット(６)との対向位置に配備されている。
【００１１】
上記本発明の光センサー装置において、測定モードでは、センサユニット(６)が測定対象物に対向して、センサユニット(６)から出射された光が測定対象物にて照射され、その反射光がセンサユニット(６)にて受光される。この結果、センサユニット(６)からは、測定対象物の反射率、含水率等に応じた出力信号が得られる。
又、校正モードでは、センサユニット(６)が測定対象物と対向した状態から校正板(７)に対向した状態に変化するので、測定対象物から発せられる熱を直接に受けることはない。従って、センサユニット(６)の熱による損傷が防止される。センサユニット(６)から出射された光は校正板(７)の表面に照射され、その反射光がセンサユニット(６)にて受光される。この結果、センサユニット(６)からは、校正板(７)の反射率に応じた所定レベルの出力信号が得られる。ここで、センサユニット(６)が損傷しているときは、校正板(７)の反射率に応じた所定レベルの出力信号が得られないので、センサユニット(６)の出力信号に基づいて、センサユニット(６)の損傷を検知することが出来る。
センサユニット(６)は、測定モード位置にセットされることによって、測定対象物と対向し、センサユニット(６)から出射された光は測定対象物に照射される。又、センサユニット(６)は、校正モード位置にセットされることによって、校正板(７)と対向し、センサユニット(６)から出射される光は校正板(７)に照射される。ここで、センサユニット(６)は、測定対象物から離間すると共に測定対象物からずれた向きに変位するので、測定対象物からの熱を直接に受けることはない。
【００１７】
【発明の効果】
本発明に係る光センサー装置及びこれを具えた生ごみ処理装置によれば、熱による光センサーの損傷を効果的に防止することが出来、仮に光センサーが損傷を受けたとしてもその事態を迅速に知ることが出来る。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係る生ごみ処理装置は、図１に示す如く、上方が開口したケーシング(１)と、ケーシング(１)の開口部に開閉可能に枢支された蓋(11)とを具え、ケーシング(１)の内部には、生ごみ・チップ混合物(10)を収容すべき処理槽(12)が配備されている。処理槽(12)の底壁には、可視光領域及び近赤外光領域を含む広帯域の波長の光を透過させることが可能な光透過部(13)が設けられている。
【００１９】
処理槽(12)の内部には、放射状に伸びる複数本の攪拌棒(２)を具えた攪拌装置が配備されている。該攪拌装置は、図示省略するモータに繋がっており、該モータの駆動によって、攪拌棒(２)を回動させて、生ごみ・チップ混合物(10)を攪拌することが可能となっている。
【００２０】
処理槽(12)の底部には、面状のヒータ(３)が取り付けられており、処理槽(12)内の生ごみ・チップ混合物(10)を加熱することが可能となっている。又、処理槽(12)の上部には、排気ファン(図示省略)が配備されており、該排気ファンの駆動によって、処理槽(12)内を換気することが可能となっている。更に、処理槽(12)は必要に応じて給水機構(図示省略)が接続され、処理槽(12)内に水を供給することが可能となっている。
【００２１】
本発明に係る生ごみ処理装置においては、処理槽(12)内の生ごみ・チップ混合物(10)の含水率を光学的に測定するべく、処理槽(12)の外側には、光透過部(13)に対応して、センサユニット(６)が配備されている。該センサユニット(６)は、モータ(８)によって揺動駆動されるアーム(82)の先端部に取り付けられており、光透過部(13)に接触した測定モード位置と、該測定位置から下方へ略９０°回動した校正モード位置の間で、往復駆動される。
又、処理槽(12)の外側には、前記校正モード位置にセットされたセンサユニット(６)との対向位置に、所定の反射率を有する校正板(７)が配備されている。
【００２２】
センサユニット(６)は、図２に示す如く、測定モード位置にて処理槽の光透過部(13)と対向する向きに、タングステンランプ(61)、シリコンフォトダイオード(62)及び焦電素子(63)を具えている。タングステンランプ(61)は、可視光領域と近赤外光領域とに跨った広い帯域を有する光を出射するものであり、シリコンフォトダイオード(62)は、０.５μｍ〜１.０μｍの比較的狭い波長域に感度を有し、焦電素子(63)は、１.０μｍを越える広い波長域にフラットな感度特性を有するものである。
【００２３】
上述の如く処理槽の光透過部(13)は、可視光領域及び近赤外光領域を含む広帯域の波長の光を透過させることが可能であるから、タングステンランプ(61)から出射された光は、光透過部(13)を通過して、生ごみ・チップ混合物(10)に照射され、生ごみ・チップ混合物(10)にて反射された光は、再び光透過部(13)を通過して、シリコンフォトダイオード(62)及び焦電素子(63)に入射する。
【００２４】
センサユニット(６)は、生ごみ・チップ混合物(10)の含水率を検出し、その結果に基づいて生ごみ・チップ混合物(10)の含水率を調整するための制御装置(５)に接続されている。制御装置(５)は、マイクロコンピュータからなる制御回路(51)を具えており、シリコンフォトダイオード(62)及び焦電素子(63)の出力信号は、それぞれアンプ(52)(53)を経て、制御回路(51)に供給されている。
制御回路(51)は、シリコンフォトダイオード(62)及び焦電素子(63)の出力信号に基づいて、生ごみ・チップ混合物(10)の含水率を算出し、その結果に応じて、前述のヒータ(３)、排気ファン(４)、及び攪拌棒駆動モータ(23)の動作を制御し、これによって、処理槽(12)内の生ごみ・チップ混合物(10)の含水率を最適調整する。
【００２５】
図３は、上記生ごみ処理装置における含水率測定動作の手続きを表わしている。尚、本実施例では、一定周期(例えば数分間隔)で含水率の測定開始要求が発せられ、測定開始要求の発生時点から一定の測定期間(例えば数十秒)の経過後、含水率の測定終了要求が発せられる。
先ずステップＳ１では、含水率測定開始要求が発せられたかどうかを判断し、イエスと判断されたときは、ステップＳ２にて、センサユニット(６)を測定モード位置へ移動させる。そして、ステップＳ３では、センサユニット(６)の出力信号に基づいて生ごみ・チップ混合物の含水率を測定する。
その後、ステップＳ４にてセンサユニット(６)を校正モード位置に移動させた後、ステップＳ５にて含水率測定終了要求が発せられたか否かを判断し、ノーと判断されたときはステップＳ１に戻って、含水率測定開始要求に待機する。
一方、ステップＳ１にてノーと判断されたときは、ステップＳ６に移行して、センサユニット(６)の出力信号に基づいて校正板(７)の反射率を測定する。そして、ステップＳ７では、校正板(７)の反射率が基準の範囲外であるかどうかを判断し、ノーと判断されたときはステップＳ１に戻って、測定要求に待機する。
これに対し、ステップＳ７にてイエスと判断されたときは、ステップＳ８に移行して、センサユニット(６)に異常が発生した旨の警告を表示した後、手続きを終了する。
【００２６】
上記手続きによれば、センサユニット(６)の損傷が初期の段階で、警告が表示されるので、センサユニット(６)を早期に修理し、若しくは交換することが可能である。
【００２７】
上記本発明の生ごみ処理装置においては、含水率測定時の僅かな期間だけ、センサユニット(６)が図１に示す如く光透過部(13)と対向する測定モード位置に移動し、それ以外の期間は、光透過部(13)との対向位置から待避した校正モード位置に設置されるので、生ごみ・チップ混合物(10)が発生する熱の影響が最小限に抑えられ、センサユニット(６)の損傷が防止される。
又、校正モード位置ではセンサユニット(６)が校正板(７)に対向し、該校正板(７)の反射率の測定結果に基づいて、センサユニット(６)の異常が早期に検知されるので、これに応じてセンサユニット(６)を修理し、或いは交換することによって、常に正常な含水率測定データに基づく含水率調整動作を実現することが出来、この結果、高い処理効率が得られる。
【００２８】
図４は、本発明に係る生ごみ処理装置の他の構成例を表わしている。
図示の如く、処理槽(12)の底部には、光透過部(13)に対向して、測定ボックス(14)が設けられ、該測定ボックス(14)の内部には、光透過部(13)へ向けて、センサユニット(６)が設置されている。
又、測定ボックス(14)には、処理槽(12)の光透過部(13)とセンサユニット(６)の間に、校正板(７)と断熱板(71)を接合してなる遮蔽部材(72)が取り付けられている。該遮蔽部材(72)は、測定ボックス(14)内に侵入して、処理槽(12)の光透過部(13)とセンサユニット(６)の間に介在する校正モード位置と、測定ボックス(14)から脱出した測定モード位置の間で、往復移動可能に支持され、その一端がソレノイド(81)の出力軸に連結されている。尚、遮蔽部材(72)は、校正板(７)をセンサユニット(６)側に、断熱板(71)を光透過部(13)側に向けて配備されている。
【００２９】
ソレノイド(81)の駆動により遮蔽部材(72)が測定モード位置にセットされた状態で、センサユニット(６)から出射された光は、処理槽(12)の光透過部(13)を通過して、生ごみ・チップ混合物(10)に照射され、その反射光は、再び光透過部(13)を通過して、センサユニット(６)に入射し、これによって、生ごみ・チップ混合物(10)の含水率が測定される。
これに対し、ソレノイド(81)に駆動により遮蔽部材(72)が校正モード位置にセットされた状態では、センサユニット(６)から出射された光は、遮蔽部材(72)の校正板(７)に照射され、その反射光がセンサユニット(６)に入射して、これによって、校正板(７)の反射率が測定される。
【００３０】
従って、遮蔽部材(72)が校正モード位置にセットされた状態では、生ごみ・チップ混合物(10)から発せられる熱は、遮蔽部材(72)の断熱板(71)によって遮断され、センサユニット(６)に直接に入射することはない。
この結果、生ごみ・チップ混合物(10)が発生する熱の影響が最小限に抑えられ、センサユニット(６)の損傷が防止される。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る生ごみ処理装置の断面図である。
【図２】センサユニット及び制御装置の構成を表わす図である。
【図３】本発明に係る生ごみ処理装置における含水率測定動作の手続きを表わすフローチャートである。
【図４】本発明に係る生ごみ処理装置の他の構成例を示す断面図である。
【符号の説明】
(１)  ケーシング
(11)  蓋
(10)  生ごみ・チップ混合物
(12)  処理槽
(13)  光透過部
(２)  攪拌棒
(３)  ヒータ
(６)  センサユニット
(61)  タングステンランプ
(62)  シリコンフォトダイオード
(63)  焦電素子
(７)  校正板
(71)  断熱板
(８)  モータ
(81)  ソレノイド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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