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    公开号:WO1991011706A1
    申请号:PCT/JP1991/000107
    申请日:1991-01-30
    公开日:1991-08-08
    发明作者:Yorihiko Maeno
    申请人:Dipole Electronics Co. Ltd.；Hiugagiken Corporation；
    IPC主号:G01N22-00
    专利说明:
    [0001] 明細 糸状材料内の混入導電物質検知装蚩
    [0002] 〔技術分野〕
    [0003] 本発明は、 ガラス♦ファイバ一等の糸状被測定材料中に混入した金属 等の導電物質を検知する、 円筒状マイクロ波空洞共振器を有する導電物 質検知装置に蘭する。
    [0004] 〔背景技術〕
    [0005] 電子機器の高密度実装化技術の発展に伴って、 電子機器を高密度に実 装するためのプリント基板には高耐圧特性等の厳しい規格が要求される ようになって来ている。 この種のプリント基板は、 ガラス 'ファイバー を織って糊で固めた織布を、 エポキシ樹脂を介して複数枚 （例えば、 7枚） 重ね合わせることによって製造されている。
    [0006] 微小金属が混入しているガラス · ファイバーを使用したプリント基板 に高電圧が印加ざれると、 その微小金属を介して放電が発生し、 耐電圧 の高いブリント基板が得られない。 このため、 高耐圧のブリント基板を 製造するためには、 微小金属を含まないガラス · ファイバーを使用する ことが必要がある。 この必要性から、 この技術分野に於いては、 ガラス ♦ファイバ一中の微小金属の有無を検出する技術の開発が望まれている。 本出願人は、 既に特開昭 63- 145951号において、 その中心部に突起部を設 けることに依って糸状材料の物性量を正確に測定することを可能とした マイクロ波空洞共振器を提案している。 本出願の第 5図 Aおよび Bに示され るように、 この円筒状マイクロ波空洞共振器 1は、 その中心部に突起部 4 を有し、 更にその突起部 4の中心部およびそれに相対するマイク口波空洞 共振器の壁の中心部には糸状材料 2を通す空間部 3を備えている。
    [0007] このマイクロ波空洞共振器を用いると、 ガラス♦ファイバーの様な糸 状材料に混入している金属を正確に検出する事が可能となる。 その検出 には、 先ず、 空間部 3に金属が混入していないガラス♦ファイバーを通し、 電圧同調発振器の電圧を掃引してァンチナ 5からマイク口波空洞共振器 1 内に供給されるマイクロ波の周波数を変化させて、 そのガラス ·フアイ パーの共振特性を共振特性測定器により測定する。 次に金属が混入して いるガラス♦ファイバーを空間部 3に置いて共振特性を測定すると、 その 共振特性は金属の混入していないガラス ·ファイバーのそれとは異なる ものとなる。 この変化した共振特性の共振周波数のシフト量または共振 ビーク電圧の減衰量を測定することにより、 金属の混入の有無のみなら ずその混入量までも正確に測定することが可能となる。
    [0008] この様に共振特性の変化により金属の混入を検出する方法は、 精度の 高い結果が得られると言う長所を有するが、 電圧同調発振器おょぴ共振 特性測定器を必要とするため、 この方法による金属検出システムは全体 として高価なものとなると言う欠点がある。
    [0009] ガラス♦ファイバーの製造現場に於いては、 ガラス♦ファイバ一は、 何百本も同時に製造ざれる。 その一本々々のガラス♦ファイバーに混入 金属の検知装置が必要となるので、 これら検知装 gの綰数は膨大なもの になる。 従って、 ガラス ·ファイバーの製造現場に採用可能な混入金属 検知装置一台の価格は廉価なものでなければならない。 その意味で、 特 開昭 63- 1 951号に開示した様な物性量測定装置は、 ガラス ·ファイバー の製造現場に大量に採用するには多少難点がある。
    [0010] 一方、 高密度ブリント基板に使用されるガラス♦ファイバーの場合に は、 混入金属の量は問題ではなく、 金属が混入しているかどうかのみが 問題となる。 この点で、 特開昭 63- 145951号に開示した様な、 金属の有無 のみならずその混入量までも高精度に測定できる物性量検出装蘆は、 ガ ラス♦ファイバーの製造現場においては、 不必要に高精度な物性測定装 置であると言える。
    [0011] 〔発明の閲示〕
    [0012] 本発明の目的の一つは、 糸状材料の様な被測定材料中の微小金属の存 在を正確に検知する、 廉価な混入導電物質検知装蚩を提供することにあ る。 本発明は、 周縁部とその周縁部の両端を覆う円板からなる円筒状マイ クロ波空洞共振器であって、 少なくとも一方の前記円板がその中心部に 円柱状の突起部を有し、 前記周縁部に放電発生用アンチナを備え、 放電 検出手段を備え、 前記突起部により形成ざれる高電界領域を通りかつ前 記円筒状マイクロ波空洞共振器を貫通する糸状被測定材料の通路を設け た、 糸状材料内の混入導電物質検知装置によって、 前記問題点を解決し た。
    [0013] 本発明の導電物質検知装置によつて糸状材料に混入している微小金属 などの導電物質を検出するには、 放電発生用アンテナにマイクロ波を与 えて、 マイクロ波空洞共振器をある一定周波数で共振させる。 本発明の 導電物質検知装蚩のマイクロ波空洞共振器は、 その中心部に少なくとも 1個の突起部を設けて、 その領域の電界を増大ざせている。 その電界が最 も大きい場所に被測定材料が位置するように、 円筒状マイク口波空洞共 振器を貫通する糸状被測定材料の通路が設けられている。 糸状材料に混 入している微小金属がこの場所に存在すると、 この微小金属に電界が集 中し放電が発生する。 この際、 音、 光および電磁波が発生するので、 こ れらをマイクロフォン、 光検出器およびアンテナの様な放電検出手段に よって放電を検出する。 この様にして、 糸状材料内の微小金属の混入を 鋭敏に検知することが出来る。
    [0014] 本発明の装置に使用されるマイクロ波発振器は、 マイクロ波空洞共振 器内に放電を発生させる事さえ出来れば良いのであるので、 従来の共振 特性の変化を測定する方式の場合の様に高価な電圧同調発振器を用いる 必要は無く、 家庭用電子レンジに使用ざれるような低廉なマグネトロン で充分となる。 しかも従来の測定方式の場合に必要となる高価な共振特 性測定回路を必要としないので、 本発明の導電物質検知装蚩は、 ガラス •ファイバーの製造現場にも大量に採用可能となる非常に低廉な検知装 置である。
    [0015] 前記両方の円板に前記突起部を設け、 それらの突起を相対させた装匿 は、 突起部 1個の装匿の場合よりもより大きな電界を糸状被測定材料に与 えることが出来ると言う効果を有する。 前記通路を含み、 かつ前記マイクロ波空洞共振器の中心軸から周縁部 に到る、 前記中心軸方向の切り欠け部を設けた前記装置は、 糸状被測定 材料をその周縁部から切り欠け部を介してその中心部に移動させさえす れば良いので、 糸状被測定材料を当該装 gにセットするのが容易である と言う効果を有している。 更に、 この装置は、 測定時に切り欠け部から リークするマイクロ波の量が極めて少量となるので、 糸状被測定材料を セットした後に切り欠け部を導電体で覆う必要が無いと言う効果も有し ている。
    [0016] 前記通路を含み、 かつ前記周縁部に到る、 前記マイクロ波空洞共振器 の中心軸に垂直な切り欠け部を備えた事を特徴とする装置も、 糸状被測 定材料の当該装置へのセットが容易であると言う効果を有している。 前記通路が、 前記マィク口波空洞共振器の中心軸を含む貫通孔である事 を特徴とする装置および前記通路が、 前記マイクロ波空洞共振器の中心 軸に直交する直線を含む貫通孔である装匿は、 前記切り欠け部を設けた 前記装置に比較して測定時にマイク口波空洞共振器からリークするマイ クロ波の量が少ないと言う効果を有している。
    [0017] 〔図面の簡単な説明〕
    [0018] 第 1図 Aは、 縱方向に切り欠け部を設けた本発明のマィク口波空洞共振 器を示し、
    [0019] 第 1図 Bは、 第 1図 Aの切断線 A-Bに閬する断面図であり、
    [0020] 第 2図 Aは、 模方向に切り欠け部を設けた本発明の導電物質検知装置を示 し、
    [0021] 第 2図 Bは、 第 2図 Aの切断線 A-Bに閬する断面図であり、
    [0022] 第 3図 Aは、 縦方向に貫通孔を設けた本発明の導電物質検知装匿を示し、 第 3図 Bは、 第 3図 Aの切断線 A-Bに閬する断面図であり、
    [0023] 第 4図 Aは、 糸状被測定材料を横方向に設けた本発明の導電物質検知装置 を示し、
    [0024] 第 4図 Bは、 第 4図 Aの切断線 A-Bに閬する断面図である。
    [0025] 第 5図 Aは、 従来のマイクロ波空洞共振器を示し、 第 5図 Bは、 第 5図 Aのマイクロ波空洞共振器の切断線 A- Bに閬する断面図で ある。
    [0026] 〔発明を実施するための最良の形態〕
    [0027] 以下、 添付の図面により、 本発明の導電物質検知装置をより詳細に説 明する。 第一実旅例
    [0028] 第 1図 Aおよび第 1図 Aの A-Bに於ける断面図である第 1図 Bにより本発明の 導電物質検知装蚩の第一実施例を説明する。
    [0029] この実施例の導電物質検知装置は、 .周縁部 9とその周縁部 9を覆う 2枚の円 板 10からなる円筒 （内径： 50唧、 外径： 70mm) 状のマイクロ波空洞共振器 1により構成ざれていて、 円板 10の中心部には相対する 22 0の突起部 4が 設けられている。 このマイクロ波空洞共振器 1の軸方向の 2枚の円板 10の 内壁間の距離は 45鯽で、 突起部 4の高さは 14mmである。 従って、 両者の突 起部 4は 17唧の間隔で相対している。
    [0030] このマイク口波空洞共振器 1には、 突起部 4中心と周縁部 9の間には幅 4 mmの切り欠け部 7が形成ざれている。 糸状材料をこの導電物質検知装蚩に セットする際には、 この切り欠け部 7を介して糸状材料を容易に導電物質 検知装蚩の外部から中心部にセットすることが出来る。 この様に糸状材 料 2をセットした状態での、 第 1図の破線 A-Bに閬する導電物質検知装置の 断面が第 1図 Bに示されている。
    [0031] 第 1図 Aに示されるように、 マイクロ波空洞共振器 1の周緣部 9には、 ス トレートアンテナ 5が、 さらに切り欠け部 7の近傍には 2個のフォトダイォ ード 6が設けられている。 アンテナ 5は、 2.45GHz、 10Wのマグネトロンに 接続ざれている。 フォトダイオード 6は、 糸状材料 2の混入微小金属が放 電により発生する光を検出できる位匿に設蚩する。
    [0032] この導電物質検知装置によつて糸状材料 2の混入微小金属を検出するた めには、 先ず、 第 1図 Aに示される電界強度が最大の場所、 つまりマイク 口波空洞共振器 1の中心、 に糸状材料 2をセットする。 次に、 アンテナ 5か ら 2.45GHz、 1Wのマイクロ波をマイクロ波空洞共振器 1内に供給し、 共振 させる。 この時、 糸状材料 2内に微小金属が混入していると、 音と光を伴 つた放電が発生する。 この放電は 2箇所に設 gされたフォトダイオード 6 によって検出ざれる。 この導電物質検知装罱によって、 グラスファイバ に混入させた直径 0.2mmのステンレス球および 10 /2 ø、 長ざ 5mmの鋇金属 片が確実に検出ざれた。
    [0033] この第一実施例の導電物質検知装蚩においては、 前記発振条件では切 り欠け部 7から外部に漏れるマイクロ波は無視できる。 従って、 人体に有 害なマイクロ波が漏れるのを防ぐために切り欠け部 7を導電体によって覆 う必要はない。 第二宥旃例
    [0034] 第 2図 Aおよび Bにより本発明の導電物質検知装 gの第二実施例を説明する。 この実施例の導電物質検知裝匿は、 切り欠け部 7が横方向 （マイクロ波空 洞共振器 1の中心軸に垂直な方向） に設けられている。 2個のフォトダイ オード 6は、 切り欠け部 7の反対側の周緣部 9に設けられている。
    [0035] 第一実施例の装置とは異なり、 この実施例の装匿においては切り欠け部 から漏れるマイクロ波を無視する事はできない。 従って、 人体への危険 を防止するために、 糸状材料を所定位置にセットした後に、 切り欠け部 7は導電体で覆う必要がある。 この導電体は必ずしも金属板でなくても良 く、 金属箔でも外部へのマイクロ波の漏れを阻止することが出来る。 第^宥旃例
    [0036] 第 3図 Aおよび Bにより本発明の導電物質検知装蚩の第三実施例を説明する c この実施例の導電物質検知装置は、 その突起部 4の中心軸に糸状才料を通 すための径 4mmの莨通孔 3を有している。
    [0037] この導電物質検知装置は、 第一及び第二実施例の装匿のように切り欠け 部 7が設けられていないので、 マイクロ波が漏れず、 その分測定精度の向 上が図れる。 第 柳
    [0038] 第 4図 Aおよび Bにより本発明の導電物質検知装置の第四実施例を説明する < この実施例の導電物質検知装置は、 糸状材料が突起部の間でかつ突起部 の中心部を通る様に、 周縁部 9の両端に径 4關の開口 8を備えている。
    [0039] この導電物質検知装蚩も、 第三実施例と同様な効果を有している。 以上の実施例においては、 糸状材料に混入した微小金属による放電状 態は、 激電に伴う光をフォトダイォードによって検出している。 しかし、 フォトダイォードに変えてマイクロフォンにより音を拾うことによって も、 放電状態を検出することも可能である。 さらに、 アンテナと検波器 による電磁波の検出も使用可能である。 この際、 発生する電磁波の周波 数は、 共振周波数とは異なった周波数 f3となる。 従って、 アンチナと検 波器を周波数 fsが検出出来るように構成しておくことによって、 電磁波 による微小金属の検出が可能となる。
    [0040] また、 これらの実施例の導電物質検知装蚩のマィク口波空洞共振器は、 突起部を 2個有しているが、 突起部を 1個としそれに相対する部分を平ら な壁とすることもできる。
    [0041] 〔産業上の利用可能性〕
    [0042] 以上述べたように、 本発明の導電物質検知装蚩は、 グラスファイバ内 に混入している微小金属を検知する外、 糸状材料に混入している導電物 質を検知する事にも適している。
    权利要求:
    Claims請求の範面
    1. 周縁部とその周縁部の両端を覆う円板からなる円筒状マィク口波空洞 共振器を有し、 少なくとも一方の前記円板がその中心部に円柱状の突起 部を有し、 前記周縁部に放電発生用アンテナを備え、 放電検出手段を備 え、 前記突起部により形成される高電界領域を通過しかつ前記円筒状マ ィク口波空洞共振器を貫通する糸状被測定材料の通路を設けた、 糸状材 料内の混入導電物質検知装置。
    2. 前記両方の円板に前記突起部を設け、 それらの突起部を相対させて配 匿ざせたことを特徴とする請求の範囲第 1項記載の装置。
    3. 前記放電検出手段がフォトダイオードであることを特徴とする請求の 範囲第 1項または第 2項記載の装 ®。
    4. 前記放電検出手段がマイクロフォンであることを特徴とする請求の範 囲第 1項または第 2項記載の装置。
    5. 前記放電検出手段がアンテナであることを特徴とする請求の範囲第 1 項または第 2項記載の装置。
    6. 前記通路を含み、 かつ前記マイクロ波空洞共振器の中心軸から前記周 縁部に到る、 前記中心軸方向の切り欠け部を設けた事を特徴とする前記 請求の範囲の何れかに記載の装置。
    7. 前記通路を含み、 かつ前記同縁部に到る、 前記マイクロ波空洞共振器 の中心軸に垂直な切り欠け部を備えた事を特徴とする請求の範囲第 1〜 5項の何れかに記載の装蚩。
    8. 前記通路が、 前記マイクロ波空洞共振器の中心軸を含む貫通孔である 事を特徴とする請求の範囲第 1〜5項の何れかに記载の装蘆。
    9. 前記通路が、 前記マイクロ波空洞共振器の中心軸に直交する直線を舍 む貫通孔である事を特徴とする請求の範囲第 1〜5項の何れかに記载の裝
    类似技术:
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    优先权:
    申请号 | 申请日 | 专利标题
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