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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-06-14
(45)【発行日】2023-06-22
(54)【発明の名称】金属異物検出装置
(51)【国際特許分類】
G01V 3/11 20060101AFI20230615BHJP
G01N 27/83 20060101ALI20230615BHJP
G01V 3/10 20060101ALI20230615BHJP
【ＦＩ】
G01V3/11 C
G01N27/83
G01V3/10 E
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2019216071
(22)【出願日】2019-11-29
(65)【公開番号】P2021085802
(43)【公開日】2021-06-03
【審査請求日】2022-09-29
(73)【特許権者】
【識別番号】597010628
【氏名又は名称】協立電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100107102
【弁理士】
【氏名又は名称】吉延 彰広
(74)【代理人】
【識別番号】100164242
【弁理士】
【氏名又は名称】倉澤 直人
(74)【代理人】
【識別番号】100172498
【弁理士】
【氏名又は名称】八木 秀幸
(72)【発明者】
【氏名】齋藤 彰利
【審査官】佐々木 崇
(56)【参考文献】
【文献】特開平０２－３０４３４８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１８－１４１７２２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－１５３１５６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５８－００２７７２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開昭５６－１１７１７８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｇ０１Ｎ２７／７２－２７／９０９３
Ｇ０１Ｖ １／００－９９／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
検出コイルを含む発振回路を有する複数のセンサ部と、
前記複数のセンサ部が有する発振回路に同期信号を出力する基準発振器と、を備え、
前記検出コイルのインピーダンス変動に基づいて金属異物の検出信号を前記センサ部から出力する金属異物検出装置であって、
前記検出コイルのインピーダンス変動がない状態では、前記複数のセンサ部の発振回路が同期して発振し、
前記複数のセンサ部が有する発振回路は、前記同期信号に同期して発振するものであり、
前記センサ部は、前記基準発振器の同期信号に追従するように前記発振回路の発振状態を制御するＰＬＬ回路が形成されたものであり、
前記センサ部は、前記ＰＬＬ回路のループフィルタからの出力を用いて金属異物の検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする金属異物検出装置。
【請求項2】
検出コイルを含む発振回路を有する複数のセンサ部と、
前記複数のセンサ部が有する発振回路に同期信号を出力する基準発振器と、を備え、
前記検出コイルのインピーダンス変動に基づいて金属異物の検出信号を前記センサ部から出力する金属異物検出装置であって、
前記検出コイルのインピーダンス変動がない状態では、前記複数のセンサ部の発振回路が同期して発振し、
前記複数のセンサ部が有する発振回路は、前記同期信号に同期して発振するものであり、
前記センサ部は、前記基準発振器の同期信号に追従するように前記発振回路の発振状態を制御するＰＬＬ回路が形成されたものであり、
前記ＰＬＬ回路のループフィルタは、検出対象が前記検出コイルを通過するときに前記ループフィルタへ入力される信号の周波数成分よりも遮断周波数が低いものであり、
前記センサ部は、前記発振回路の出力を用いて金属異物の検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする金属異物検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、金属異物検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、金属異物に起因する発振周波数の変化を利用した金属異物検出装置がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開昭５３－１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
引用文献１に記載の金属異物検出装置を複数設けて検査範囲を広範囲にした場合、検出装置同士の発振状態の差異に基づいて隣接する検出装置でノイズが発生するため、検出精度が低下する場合がある。
【0005】
本発明は、上記した問題に鑑みてなされたものであり、検査範囲を広くしつつも検出精度が低下しにくい金属異物検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記課題を解決するための金属異物検出装置の第一の態様は、
検出コイルを含む発振回路を有する複数のセンサ部と、
前記複数のセンサ部が有する発振回路に同期信号を出力する基準発振器と、を備え、
前記検出コイルのインピーダンス変動に基づいて金属異物の検出信号を前記センサ部から出力する金属異物検出装置であって、
前記検出コイルのインピーダンス変動がない状態では、前記複数のセンサ部の発振回路が同期して発振し、
前記複数のセンサ部が有する発振回路は、前記同期信号に同期して発振するものであり、
前記センサ部は、前記基準発振器の同期信号に追従するように前記発振回路の発振状態を制御するＰＬＬ回路が形成されたものであり、
前記センサ部は、前記ＰＬＬ回路のループフィルタからの出力を用いて金属異物の検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする。
検出コイルを含む発振回路を有する複数のセンサ部と、
前記複数のセンサ部が有する発振回路に同期信号を出力する基準発振器と、を備え、
前記検出コイルのインピーダンス変動に基づいて金属異物の検出信号を前記センサ部から出力する金属異物検出装置であって、
前記検出コイルのインピーダンス変動がない状態では、前記複数のセンサ部の発振回路が同期して発振し、
前記複数のセンサ部が有する発振回路は、前記同期信号に同期して発振するものであり、
前記センサ部は、前記基準発振器の同期信号に追従するように前記発振回路の発振状態を制御するＰＬＬ回路が形成されたものであり、
前記センサ部は、前記ＰＬＬ回路のループフィルタからの出力を用いて金属異物の検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする。
【0007】
この金属異物検出装置によれば、センサ部を複数設けたことで検査範囲を広くすることができる。また、センサ部間の発振状態を基準発振器に同期させることで、検出精度を低下しにくくすることができる。また、ＰＬＬ回路によってセンサ部間の発振状態を基準発振器に同期させることができる。そして、発振回路の発振状態を基準発振器に同期させる際のループフィルタからの出力の変化を金属異物の検出信号に用いることができる。
【0014】
上記課題を解決するための金属異物検出装置の第二の態様は、
検出コイルを含む発振回路を有する複数のセンサ部と、
前記複数のセンサ部が有する発振回路に同期信号を出力する基準発振器と、を備え、
前記検出コイルのインピーダンス変動に基づいて金属異物の検出信号を前記センサ部から出力する金属異物検出装置であって、
前記検出コイルのインピーダンス変動がない状態では、前記複数のセンサ部の発振回路が同期して発振し、
前記複数のセンサ部が有する発振回路は、前記同期信号に同期して発振するものであり、
前記センサ部は、前記基準発振器の同期信号に追従するように前記発振回路の発振状態を制御するＰＬＬ回路が形成されたものであり、
前記ＰＬＬ回路のループフィルタは、検出対象が前記検出コイルを通過するときに前記ループフィルタへ入力される信号の周波数成分よりも遮断周波数が低いものであり、
前記センサ部は、前記発振回路の出力を用いて金属異物の検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする。
検出コイルを含む発振回路を有する複数のセンサ部と、
前記複数のセンサ部が有する発振回路に同期信号を出力する基準発振器と、を備え、
前記検出コイルのインピーダンス変動に基づいて金属異物の検出信号を前記センサ部から出力する金属異物検出装置であって、
前記検出コイルのインピーダンス変動がない状態では、前記複数のセンサ部の発振回路が同期して発振し、
前記複数のセンサ部が有する発振回路は、前記同期信号に同期して発振するものであり、
前記センサ部は、前記基準発振器の同期信号に追従するように前記発振回路の発振状態を制御するＰＬＬ回路が形成されたものであり、
前記ＰＬＬ回路のループフィルタは、検出対象が前記検出コイルを通過するときに前記ループフィルタへ入力される信号の周波数成分よりも遮断周波数が低いものであり、
前記センサ部は、前記発振回路の出力を用いて金属異物の検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする。
【0015】
この金属異物検出装置によれば、センサ部を複数設けたことで検査範囲を広くすることができる。また、センサ部間の発振状態を基準発振器に同期させることで、検出精度を低下しにくくすることができる。また、ＰＬＬ回路によってセンサ部間の発振状態を基準発振器に同期させることができる。そして、検出対象が検出コイルを通過する際に発振回路の発振状態を基準発振器に同期しないようにしつつ、その発振回路の出力の変化を金属異物の検出信号に用いることができる。
【発明の効果】
【0016】
上記の金属異物検出装置の態様によれば、検査範囲を広くしつつも検出精度が低下しにくい金属異物検出装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】第一実施形態の金属異物検出装置１の構成を示すブロック図である。
【図2】第二実施形態の金属異物検出装置２の構成を示すブロック図である。
【図3】第三実施形態の金属異物検出装置３の構成を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
［第一実施形態］
［第一実施形態（金属異物検出装置１）の概要］
以下、図面を用いて第一実施形態の金属異物検出装置について説明する。図１は、第一実施形態の金属異物検出装置１の構成を示すブロック図である。
［第一実施形態（金属異物検出装置１）の概要］
以下、図面を用いて第一実施形態の金属異物検出装置について説明する。図１は、第一実施形態の金属異物検出装置１の構成を示すブロック図である。
【0019】
図１に示すように第一実施形態の金属異物検出装置１は、第一センサ部１０Ａ、第二センサ部１０Ｂ、およびこれらのセンサ部に同じ周波数の信号を送る基準発振器１１とを有するものである。二つのセンサ部１０Ａ、１０Ｂは、検出コイル１０１Ａ、１０１Ｂのインピーダンスが変化することによる発振器１０２Ａ、１０２Ｂの状態変化を利用して金属異物検出の信号を出力するものであり、双方とも同じ構成のものである。なお、以下の説明では、二つのセンサ部１０Ａ、１０Ｂのうちのいずれの構成かを区別するために、第一センサ部１０Ａの構成については符号Ａを用い、第二センサ部１０Ｂについては符号Ｂを用いている。以下、二つのセンサ部１０Ａ、１０Ｂのうち、第一センサ部１０Ａについて説明する。なお、第二センサ部１０Ｂについては第一センサ部１０Ａと同じ構成であるため説明を省略する。
【0020】
［第一センサ部１０Ａ（１：発振周波数を基準発振器１１に追従させるＰＬＬ回路）］
第一センサ部１０Ａでは、検出コイル１０１Ａとバラクタ１０３Ａに接続された発振器１０２Ａを有しており、これらの組み合わせによっていわゆるＬＣ発振回路が形成されている。さらに第一センサ部１０Ａでは、発振器１０２Ａからの出力を基準発振器１１に追従させるＰＬＬ回路が形成されている。以下、このＰＬＬ回路について説明する。
第一センサ部１０Ａでは、検出コイル１０１Ａとバラクタ１０３Ａに接続された発振器１０２Ａを有しており、これらの組み合わせによっていわゆるＬＣ発振回路が形成されている。さらに第一センサ部１０Ａでは、発振器１０２Ａからの出力を基準発振器１１に追従させるＰＬＬ回路が形成されている。以下、このＰＬＬ回路について説明する。
【0021】
発振器１０２Ａは、検出コイル１０１Ａおよび発振器１０２Ａ内のキャパシタとの共振によって発振するが、このキャパシタ分はバラクタ１０３Ａの制御電圧によって変化する。これらの発振器１０２Ａ、検出コイル１０１Ａ、バラクタ１０３Ａの組み合わせによって電圧制御発振器（ＶＣＯ）が形成されている。
【0022】
発振器１０２Ａからの出力は、二値化回路１０４Ａによって二値化され、さらに分周器１０５Ａを通過して分周（１／Ｎ）された後に位相比較器１０６Ａに入力される。この位相比較器１０６Ａには、分周器１０５Ａからの信号の他、基準発振器１１からの信号を分周器１０７Ａによって分周（１／Ｍ）した信号が入力され、これらの信号の位相差に応じた信号が出力される。この位相比較器１０６Ａからの出力がループフィルタ１０８Ａを通過してバラクタ１０３Ａの制御電圧となる。なお、ループフィルタ１０８Ａについては、金属異物通過時に位相比較器１０６Ａから出力される信号の周波数よりも、遮断周波数が高くなるように設計する。
【0023】
上記のＰＬＬ回路では、発振器１０２Ａからの出力が基準発振器１１からの信号に追従し、その周波数が基準発振器１１の発振周波数のＮ／Ｍ倍になるように制御される。ここで、検出コイル１０１Ａの近傍や内側を金属異物が通過すると、検出コイル１０１Ａのインピーダンス（インダクタンスと寄生キャパシタンス）が変化し、発振器１０２Ａの発振状態（発振周波数、発振ゲイン）が変化して、分周器１０５Ａからの信号と分周器１０７Ａからの信号に位相差が生じる。この位相差に応じた信号が位相比較器１０６Ａからループフィルタ１０８Ａを通過してバラクタ１０３Ａに制御電圧としてフィードバックされ、発振器１０２Ａからの信号が基準発振器１１からの信号に追従するように制御される（発振器１０２Ａの発振周波数が基準発振器１１の発振周波数のＮ／Ｍ倍になる）。なお、この制御の一方で、発振器１０２Ａの発振ゲインについては、検出コイル１０１Ａのインピーダンスの変化と、バラクタ１０３Ａの制御電圧の変化により、金属異物がない状態における発振ゲインと異なる大きさになる。
【0024】
［第一センサ部１０Ａ（２：金属異物の検出信号を出力する回路）］
次に、第一センサ部１０Ａにおける金属異物の検出信号を出力する回路について説明する。
次に、第一センサ部１０Ａにおける金属異物の検出信号を出力する回路について説明する。
【0025】
第一センサ部１０Ａでは、検出コイル１０１Ａの近傍や内側を金属異物が通過することにより、発振器１０２Ａの発振ゲインが変化する。第一センサ部１０Ａは、発振器１０２Ａの発振ゲインの変化を用いて金属異物検出の信号を出力するものである。
【0026】
まず、発振器１０２Ａからの出力は包絡線検波器１１１Ａによって処理される。この包絡線検波器１１１Ａにおける包絡線検波にあたっては、発振器１０２Ａの発振周波数の成分が含まれる場合があるため、これを除去するためのフィルタ１１２Ａを通過させる。なお、発振器１０２Ａの周波数は通常数百ｋＨｚ以上であるのに対し、金属異物を検出するときの信号成分は数十～数百Ｈｚであって周波数の隔たりが大きいことから、フィルタ１１２Ａは簡素な構成とすることができる。
【0027】
フィルタ１１２Ａの通過後に得られる信号は増幅器１１３Ａによって扱いやすいレベルに増幅され、さらに、金属異物の検出に関与しない周波数分を除去するためフィルタ１１４Ａを通過させる。こうして得られた信号が、金属異物が検出された信号なのか、それともノイズによるものなのかを判定するため、比較器１１５Ａにおいて異物検出時の出力レベルとして設定された閾値との大きさが比較される。フィルタ１１４Ａを通過した信号がこの閾値を超えた（あるいは下回った）場合には、金属異物が検出されたことを示す信号を出力し、閾値を超えない（あるいは下回らない）場合には、金属異物が検出されたことを示す信号は出力されない。
【0028】
［金属異物検出装置１の効果およびその他の構成］
第一実施形態の金属異物検出装置１では、二つのセンサ部１０Ａ、１０Ｂを有しており、センサ部が一つの場合と比較してより広い範囲を検査することができる。
第一実施形態の金属異物検出装置１では、二つのセンサ部１０Ａ、１０Ｂを有しており、センサ部が一つの場合と比較してより広い範囲を検査することができる。
【0029】
また、第一実施形態の金属異物検出装置１では、金属異物による影響の有無に関わらず、二つのセンサ部１０Ａ、１０Ｂの発振器１０２Ａ、１０２Ｂが双方とも基準発振器１１に追従して発振し、センサ部同士で発振が同期する。仮に、センサ部同士で発振が同期する構成を用いることなくセンサ部を複数設けた場合には、センサ部同士で発振周波数や位相が異なる状態となり、これに起因してビートノイズが生じることでセンサが誤検出する虞がある。第一実施形態では、センサ部同士で発振が同期するため、発振周波数や位相が異なることに起因するノイズが生じないようにすることができる。
【0030】
また、第一実施形態では、第一センサ部１０Ａと第二センサ部１０Ｂの発振回路を基準発振器１１からの信号に同期して発振させる構成を採用しているが、センサ部同士で発振を同期させる構成とするにあたってはこの構成に限定されるものではなく、例えば、基準発振器１１のような外部発振器を用いずに、第二センサ部１０Ｂの発振器１０２Ｂを、第一センサ部１０Ａの発振器１０２Ａの発振出力に同期させる構成としてもよい。具体的な構成としては、金属異物検出装置１において基準発振器１１を削除し、さらに第一センサ部１０Ａの二値化回路１０４Ａからループフィルタ１０８Ａまでを削除して発振器１０２Ａが単独で発振するようにした上で、この発振器１０２Ａからの出力を第二センサ部１０Ｂの分周器１０７Ｂに入力するといった構成が挙げられる。
【0031】
なお、センサ部同士で発振を同期させる構成を採用するにあたり、センサ部の数は第一実施形態の金属異物検出装置１のセンサ部の数に限られるものではなく、例えばセンサ部が３つ以上であってもよい。
【0032】
［第二実施形態］
［第二実施形態（金属異物検出装置２）の概要］
以下、図面を用いて第二実施形態の金属異物検出装置について説明する。図２は、第二実施形態の金属異物検出装置２の構成を示すブロック図である。なお、第一実施形態の金属異物検出装置１と共通する構成については同じ符号を用いている。
［第二実施形態（金属異物検出装置２）の概要］
以下、図面を用いて第二実施形態の金属異物検出装置について説明する。図２は、第二実施形態の金属異物検出装置２の構成を示すブロック図である。なお、第一実施形態の金属異物検出装置１と共通する構成については同じ符号を用いている。
【0033】
図２に示すように第二実施形態の金属異物検出装置２は、第一センサ部２０Ａ、第二センサ部２０Ｂ、およびこれらのセンサ部に同じ周波数の信号を送る基準発振器１１とを有するものである。二つのセンサ部２０Ａ、２０Ｂは、検出コイル１０１Ａ、１０１Ｂのインピーダンスが変化することによる発振器１０２Ａ、１０２Ｂの状態変化を利用して金属異物検出の信号を出力するものであり、双方とも同じ構成のものである。なお、以下の説明では、二つのセンサ部２０Ａ、２０Ｂのうちのいずれの構成かを区別するために、第一センサ部２０Ａの構成については符号Ａを用い、第二センサ部２０Ｂについては符号Ｂを用いている。以下、二つのセンサ部２０Ａ、２０Ｂのうち、第一センサ部２０Ａについて説明する。なお、第二センサ部２０Ｂについては第一センサ部２０Ａと同じ構成であるため説明を省略する。
【0034】
［第一センサ部２０Ａ（１：発振周波数を基準発振器１１に追従させるＰＬＬ回路）］
第一センサ部２０Ａでは、第一実施形態と同様に検出コイル１０１Ａとバラクタ１０３Ａに接続された発振器１０２Ａを有しており、これらの組み合わせによっていわゆるＬＣ発振回路が形成されている。さらに第一センサ部２０Ａでは、発振器１０２Ａからの出力を基準発振器１１に追従させるＰＬＬ回路が形成されている。このＰＬＬ回路については、第一実施形態と同じ構成であるため、説明を省略する。
第一センサ部２０Ａでは、第一実施形態と同様に検出コイル１０１Ａとバラクタ１０３Ａに接続された発振器１０２Ａを有しており、これらの組み合わせによっていわゆるＬＣ発振回路が形成されている。さらに第一センサ部２０Ａでは、発振器１０２Ａからの出力を基準発振器１１に追従させるＰＬＬ回路が形成されている。このＰＬＬ回路については、第一実施形態と同じ構成であるため、説明を省略する。
【0035】
［第一センサ部２０Ａ（２：金属異物の検出信号を出力する回路）］
次に、第一センサ部２０Ａにおける金属異物の検出信号を出力する回路について説明する。
次に、第一センサ部２０Ａにおける金属異物の検出信号を出力する回路について説明する。
【0036】
第一センサ部２０Ａでは、検出コイル１０１Ａの近傍や内側を金属異物が通過することにより、バラクタ１０３Ａの制御電圧が変化する。第一センサ部２０Ａは、バラクタ１０３Ａの制御電圧（ループフィルタ１０８Ａの出力）の変化を用いて金属異物検出の信号を出力するものである。
【0037】
まず、ループフィルタ１０８Ａからの出力は、発振器１０２Ａの発振周波数の成分が含まれる場合があるため、これを除去するためのフィルタ２０１Ａを通過させる。なお、発振器１０２Ａの周波数は通常数百ｋＨｚ以上であるのに対し、金属異物を検出するときの信号成分は数十～数百Ｈｚであって周波数の隔たりが大きいことから、フィルタ２０１Ａは簡素な構成とすることができる。
【0038】
フィルタ２０１Ａの通過後に得られる信号は増幅器２０２Ａによって扱いやすいレベルに増幅され、さらに、金属異物の検出に関与しない周波数分を除去するためフィルタ２０３Ａを通過させる。こうして得られた信号が、金属異物が検出された信号なのか、それともノイズによるものなのかを判定するため、比較器２０４Ａにおいて異物検出時の出力レベルとして設定された閾値との大きさが比較される。フィルタ２０３Ａを通過した信号がこの閾値を超えた（あるいは下回った）場合には、金属異物が検出されたことを示す信号を出力し、閾値を超えない（あるいは下回らない）場合には、金属異物が検出されたことを示す信号は出力されない。
【0039】
［金属異物検出装置２の効果およびその他の構成］
第二実施形態の金属異物検出装置２では、二つのセンサ部２０Ａ、２０Ｂを有しており、センサ部が一つの場合と比較してより広い範囲を検査することができる。
第二実施形態の金属異物検出装置２では、二つのセンサ部２０Ａ、２０Ｂを有しており、センサ部が一つの場合と比較してより広い範囲を検査することができる。
【0040】
また、第二実施形態の金属異物検出装置２では、金属異物による影響の有無に関わらず、二つのセンサ部２０Ａ、２０Ｂの発振器１０２Ａ、１０２Ｂが双方とも基準発振器１１に追従して発振し、センサ部同士で発振が同期する。仮に、センサ部同士で発振が同期する構成を用いることなくセンサ部を複数設けた場合には、センサ部同士で発振周波数や位相が異なる状態となり、これに起因してビートノイズが生じることでセンサが誤検出する虞がある。第二実施形態では、センサ部同士で発振が同期するため、発振周波数や位相が異なることに起因するノイズが生じないようにすることができる。
【0041】
なお、センサ部同士で発振を同期させる構成を採用するにあたり、センサ部の数は第一実施形態の金属異物検出装置２のセンサ部の数に限られるものではなく、例えばセンサ部が３つ以上であってもよい。
【0042】
［第三実施形態］
［第三実施形態（金属異物検出装置３）の概要］
以下、図面を用いて第三実施形態の金属異物検出装置について説明する。図３は、第三実施形態の金属異物検出装置３の構成を示すブロック図である。なお、第一実施形態の金属異物検出装置１と共通する構成については同じ符号を用いている。
［第三実施形態（金属異物検出装置３）の概要］
以下、図面を用いて第三実施形態の金属異物検出装置について説明する。図３は、第三実施形態の金属異物検出装置３の構成を示すブロック図である。なお、第一実施形態の金属異物検出装置１と共通する構成については同じ符号を用いている。
【0043】
図３に示すように第三実施形態の金属異物検出装置３は、第一センサ部３０Ａ、第二センサ部３０Ｂ、およびこれらのセンサ部に同じ周波数の信号を送る基準発振器１１とを有するものである。二つのセンサ部３０Ａ、３０Ｂは、検出コイル１０１Ａ、１０１Ｂのインピーダンスが変化することによる発振器１０２Ａ、１０２Ｂの状態変化を利用して金属異物検出の信号を出力するものであり、双方とも同じ構成のものである。なお、以下の説明では、二つのセンサ部３０Ａ、３０Ｂのうちのいずれの構成かを区別するために、第一センサ部３０Ａの構成については符号Ａを用い、第二センサ部３０Ｂについては符号Ｂを用いている。以下、二つのセンサ部３０Ａ、３０Ｂのうち、第一センサ部３０Ａについて説明する。なお、第二センサ部３０Ｂについては第一センサ部３０Ａと同じ構成であるため説明を省略する。
【0044】
［第一センサ部３０Ａ（１：金属異物通過時の発振周波数を基準発振器１１に追従させないＰＬＬ回路）］
第一センサ部３０Ａでは、検出コイル１０１Ａとバラクタ１０３Ａに接続された発振器１０２Ａを有しており、第一実施形態と同様にこれらの組み合わせによっていわゆるＬＣ発振回路が形成されている。さらに第一センサ部３０Ａでは、発振器１０２Ａからの出力を基準発振器１１に追従させるＰＬＬ回路が形成されている。このＰＬＬ回路については、ループフィルタ１０８Ａの遮断周波数が第一実施形態とは異なるものであり、これによって金属異物通過時において発振器１０２Ａからの出力が基準発振器１１に追従しない（あるいは追従しにくくなる）ように構成されている。以下、このＰＬＬ回路について説明する。
第一センサ部３０Ａでは、検出コイル１０１Ａとバラクタ１０３Ａに接続された発振器１０２Ａを有しており、第一実施形態と同様にこれらの組み合わせによっていわゆるＬＣ発振回路が形成されている。さらに第一センサ部３０Ａでは、発振器１０２Ａからの出力を基準発振器１１に追従させるＰＬＬ回路が形成されている。このＰＬＬ回路については、ループフィルタ１０８Ａの遮断周波数が第一実施形態とは異なるものであり、これによって金属異物通過時において発振器１０２Ａからの出力が基準発振器１１に追従しない（あるいは追従しにくくなる）ように構成されている。以下、このＰＬＬ回路について説明する。
【0045】
発振器１０２Ａは、検出コイル１０１Ａおよび発振器１０２Ａ内のキャパシタとの共振によって発振するが、このキャパシタ分はバラクタ１０３Ａの制御電圧によって変化する。これらの発振器１０２Ａ、検出コイル１０１Ａ、バラクタ１０３Ａの組み合わせによって電圧制御発振器（ＶＣＯ）が形成されている。
【0046】
発振器１０２Ａからの出力は、二値化回路１０４Ａによって二値化され、さらに分周器１０５Ａを通過して分周（１／Ｎ）された後に位相比較器１０６Ａに入力される。この位相比較器１０６Ａには、分周器１０５Ａからの信号の他、基準発振器１１からの信号を分周器１０７Ａによって分周（１／Ｍ）した信号が入力され、これらの信号の位相差に応じた信号が出力される。この位相比較器１０６Ａからの出力がループフィルタ１０８Ａを通過してバラクタ１０３Ａの制御電圧となる。なお、ループフィルタ１０８Ａについては、金属異物通過時に位相比較器１０６Ａから出力される信号の周波数成分（例えば、１０～１５０Ｈｚ）よりも、遮断周波数が低くなるように（例えば、１Ｈｚ）設計する。また、金属異物がない状態で位相比較器１０６Ａから出力される信号の周波数成分が、ループフィルタ１０８Ａの遮断周波数よりも低くなるように、上記ＬＣ回路の発振周波数および基準発振器１１を設計する。一例として、ＬＣ回路の発振周波数の１／Ｎと、基準発振器１１の発振周波数の１／Ｍとが等しくなるように設計する。
【0047】
上記のＰＬＬ回路では、金属異物がない状態では、発振器１０２Ａからの出力が基準発振器１１からの信号に追従し、その周波数が基準発振器１１の発振周波数のＮ／Ｍ倍になるように制御される。ここで、検出コイル１０１Ａの近傍や内側を金属異物が通過すると、検出コイル１０１Ａのインピーダンス（インダクタンスと寄生キャパシタンス）が変化し、発振器１０２Ａの発振状態（発振周波数、発振ゲイン）が変化して、分周器１０５Ａからの信号と分周器１０７Ａからの信号に位相差が生じる。しかし、この位相差に応じた信号が位相比較器１０６Ａからループフィルタ１０８Ａに出力されるものの、ループフィルタ１０８Ａでは金属異物通過時に位相比較器１０６Ａから出力される信号の周波数よりも遮断周波数が低いため、バラクタ１０３Ａの制御電圧としてフィードバックされない。その結果、発振器１０２Ａからの信号が基準発振器１１からの信号に追従するように制御されず、発振状態が変化したままになる。
【0048】
［第一センサ部３０Ａ（２：金属異物の検出信号を出力する回路）］
次に、第一センサ部３０Ａにおける金属異物の検出信号を出力する回路について説明する。
次に、第一センサ部３０Ａにおける金属異物の検出信号を出力する回路について説明する。
【0049】
第一センサ部３０Ａでは、検出コイル１０１Ａの近傍や内側を金属異物が通過することにより、発振器１０２Ａの発振状態が変化する。第一センサ部３０Ａは、発振器１０２Ａの発振状態の変化を用いて金属異物検出の信号を出力するものである。
【0050】
まず、発振器１０２Ａからの出力は位相検波器３０１Ａに入力され、基準発振器１１からの出力と乗算される。位相検波器３０１Ａからの出力は増幅器３０２Ａによって扱いやすいレベルに増幅され、さらに、金属異物の検出に関与しない周波数分を除去するためフィルタ３０３Ａを通過させる。こうして得られた信号が、金属異物が検出された信号なのか、それともノイズによるものなのかを判定するため、比較器３０４Ａにおいて異物検出時の出力レベルとして設定された閾値との大きさが比較される。フィルタ３０３Ａを通過した信号がこの閾値を超えた（あるいは下回った）場合には、金属異物が検出されたことを示す信号を出力し、閾値を超えない（あるいは下回らない）場合には、金属異物が検出されたことを示す信号は出力されない。
【0051】
［金属異物検出装置３の効果およびその他の構成］
第三実施形態の金属異物検出装置３では、二つのセンサ部３０Ａ、３０Ｂを有しており、センサ部が一つの場合と比較してより広い範囲を検査することができる。
第三実施形態の金属異物検出装置３では、二つのセンサ部３０Ａ、３０Ｂを有しており、センサ部が一つの場合と比較してより広い範囲を検査することができる。
【0052】
また、第三実施形態の金属異物検出装置３では、金属異物がない状態では、二つのセンサ部３０Ａ、３０Ｂの発振器１０２Ａ、１０２Ｂが双方とも基準発振器１１に追従して発振し、センサ部同士で発振が同期する。仮に、センサ部同士で発振が同期する構成を用いることなくセンサ部を複数設けた場合には、センサ部同士で発振周波数や位相が異なる状態となり、これに起因してビートノイズが生じることでセンサが誤検出する虞がある。第三実施形態では、金属異物がない状態ではセンサ部同士で発振が同期するため、発振周波数や位相が異なることに起因するノイズが生じないようにすることができる。
【0053】
なお、第三実施形態では発振器１０２Ａの出力と基準発振器１１の出力を位相検波器３０１Ａに入力する構成を採用しているが、発振器１０２Ａの発振状態の変化に応じた出力を得るにあたってはこの構成に限定されるものではなく、例えば、ＦＭ検波回路（Ｆ－Ｖ変換器）を用いるといった構成にしてもよい。
【0054】
なお、センサ部同士で発振を同期させる構成を採用するにあたり、センサ部の数は第一実施形態の金属異物検出装置３のセンサ部の数に限られるものではなく、例えばセンサ部が３つ以上であってもよい。
【0055】
［その他］
上記説明した金属異物検出装置１～３の構成については、使用状況等に応じて適宜構成を変更してもよく、例えば、分周器やフィルタ等の回路については適宜追加（あるいは削除）してもよい。また、上記の例では分周比Ｍ、Ｎの数値は特定の数値に限定されるものではない。
上記説明した金属異物検出装置１～３の構成については、使用状況等に応じて適宜構成を変更してもよく、例えば、分周器やフィルタ等の回路については適宜追加（あるいは削除）してもよい。また、上記の例では分周比Ｍ、Ｎの数値は特定の数値に限定されるものではない。
【0056】
以下、上記説明した発明の構成について記載する。なお、発明の構成と対応する上記実施形態の構成については括弧書きで記載する。
【0057】
以上の説明では、
検出コイル（例えば、検出コイル１０１Ａ、１０１Ｂ）を含む発振回路（例えば、発振器１０２Ａ、１０２Ｂ、バラクタ１０３Ａ、１０３Ｂを含むＬＣ発振回路）を有する複数のセンサ部（例えば、第一センサ部１０Ａ、２０Ａ、３０Ａ、第二センサ部１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂ）を備え、前記検出コイルのインピーダンス変動に基づいて金属異物の検出信号を前記センサ部から出力する金属異物検出装置（例えば、金属異物検出装置１、２、３）であって、
前記検出コイルのインピーダンス変動がない状態では、前記複数のセンサ部の発振回路が同期して発振する（例えば、金属異物検出装置１、２では基準発振器１１（変形例では一方のセンサ部の発振回路に他方のセンサ部の発振回路が追従）に追従して発振、金属異物検出装置３では金属異物がない状態で基準発振器１１に追従して発振）、
ことを特徴とする金属異物検出装置、が記載されている。
検出コイル（例えば、検出コイル１０１Ａ、１０１Ｂ）を含む発振回路（例えば、発振器１０２Ａ、１０２Ｂ、バラクタ１０３Ａ、１０３Ｂを含むＬＣ発振回路）を有する複数のセンサ部（例えば、第一センサ部１０Ａ、２０Ａ、３０Ａ、第二センサ部１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂ）を備え、前記検出コイルのインピーダンス変動に基づいて金属異物の検出信号を前記センサ部から出力する金属異物検出装置（例えば、金属異物検出装置１、２、３）であって、
前記検出コイルのインピーダンス変動がない状態では、前記複数のセンサ部の発振回路が同期して発振する（例えば、金属異物検出装置１、２では基準発振器１１（変形例では一方のセンサ部の発振回路に他方のセンサ部の発振回路が追従）に追従して発振、金属異物検出装置３では金属異物がない状態で基準発振器１１に追従して発振）、
ことを特徴とする金属異物検出装置、が記載されている。
【0058】
また、上記記載の金属異物検出装置であって、
前記複数のセンサ部が有する発振回路に同期信号を出力する基準発振器（例えば、基準発振器１１）を備え、
前記複数のセンサ部が有する発振回路は、前記同期信号に同期して発振するものである、
ことを特徴とする金属異物検出装置、が記載されている。
前記複数のセンサ部が有する発振回路に同期信号を出力する基準発振器（例えば、基準発振器１１）を備え、
前記複数のセンサ部が有する発振回路は、前記同期信号に同期して発振するものである、
ことを特徴とする金属異物検出装置、が記載されている。
【0059】
また、上記記載の金属異物検出装置であって、
前記センサ部は、前記基準発振器の同期信号に追従するように前記発振回路の発振状態を制御するＰＬＬ回路が形成されたものである、
ことを特徴とする金属異物検出装置（各実施形態参照）、が記載されている。
前記センサ部は、前記基準発振器の同期信号に追従するように前記発振回路の発振状態を制御するＰＬＬ回路が形成されたものである、
ことを特徴とする金属異物検出装置（各実施形態参照）、が記載されている。
【0060】
また、上記記載の金属異物検出装置であって、
前記センサ部は、前記ＰＬＬ回路のループフィルタからの出力を用いて金属異物の検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする金属異物検出装置（例えば、金属異物検出装置２）、が記載されている。
前記センサ部は、前記ＰＬＬ回路のループフィルタからの出力を用いて金属異物の検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする金属異物検出装置（例えば、金属異物検出装置２）、が記載されている。
【0061】
また、上記記載の金属異物検出装置であって、
前記ＰＬＬ回路のループフィルタは、検出対象が前記検出コイルを通過するときに前記ループフィルタへ入力される信号の周波数成分よりも遮断周波数が低いものであり、
前記センサ部は、前記発振回路の出力を用いて金属異物の検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする金属異物検出装置（例えば、金属異物検出装置３）、が記載されている。
前記ＰＬＬ回路のループフィルタは、検出対象が前記検出コイルを通過するときに前記ループフィルタへ入力される信号の周波数成分よりも遮断周波数が低いものであり、
前記センサ部は、前記発振回路の出力を用いて金属異物の検出信号を出力するものである、
ことを特徴とする金属異物検出装置（例えば、金属異物検出装置３）、が記載されている。
【符号の説明】
【0062】
１，２，３ 金属異物検出装置
１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ 第一センサ部
１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂ 第二センサ部
１１ 基準発振器
１０１Ａ，１０１Ｂ 検出コイル
１０２Ａ，１０２Ｂ 発振器
１０３Ａ，１０３Ｂ バラクタ
１０４Ａ，１０４Ｂ 二値化回路
１０５Ａ，１０５Ｂ 分周器
１０６Ａ，１０６Ｂ 位相比較器
１０７Ａ，１０７Ｂ 分周器
１０８Ａ，１０８Ｂ ループフィルタ
１１１Ａ，１１１Ｂ 包絡線検波器
１１２Ａ，１１２Ｂ，１１４Ａ，１１４Ｂ フィルタ
１１３Ａ，１１３Ｂ 増幅器
１１５Ａ，１１５Ｂ 比較器
２０１Ａ，２０１Ｂ，２０３Ａ，２０３Ｂ フィルタ
２０２Ａ，２０２Ｂ 増幅器
２０４Ａ，２０４Ｂ 比較器
３０１Ａ，３０１Ｂ 位相検波器
３０２Ａ，３０２Ｂ 増幅器
３０３Ａ，３０３Ｂ フィルタ
３０４Ａ，３０４Ｂ 比較器
１０Ａ，２０Ａ，３０Ａ 第一センサ部
１０Ｂ，２０Ｂ，３０Ｂ 第二センサ部
１１ 基準発振器
１０１Ａ，１０１Ｂ 検出コイル
１０２Ａ，１０２Ｂ 発振器
１０３Ａ，１０３Ｂ バラクタ
１０４Ａ，１０４Ｂ 二値化回路
１０５Ａ，１０５Ｂ 分周器
１０６Ａ，１０６Ｂ 位相比較器
１０７Ａ，１０７Ｂ 分周器
１０８Ａ，１０８Ｂ ループフィルタ
１１１Ａ，１１１Ｂ 包絡線検波器
１１２Ａ，１１２Ｂ，１１４Ａ，１１４Ｂ フィルタ
１１３Ａ，１１３Ｂ 増幅器
１１５Ａ，１１５Ｂ 比較器
２０１Ａ，２０１Ｂ，２０３Ａ，２０３Ｂ フィルタ
２０２Ａ，２０２Ｂ 増幅器
２０４Ａ，２０４Ｂ 比較器
３０１Ａ，３０１Ｂ 位相検波器
３０２Ａ，３０２Ｂ 増幅器
３０３Ａ，３０３Ｂ フィルタ
３０４Ａ，３０４Ｂ 比較器
【図1】
【図2】
【図3】