JP2002344188A - 磁気シールド付計測機器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 磁気シールドによる磁気遮蔽効果を損なうこ
となく動作状態の点検ができる磁気シールド付計測機器
を提供する。 【解決手段】 磁気シールド１６内で磁界により動作す
る磁気シールド付計測機器において、磁気シールド１６
に動作状態を目視可能な窓１６ａを設けたものである。
また、窓に開閉可能な扉を設け、磁気シールドの内側に
入ってくる外部磁界を効率よく遮蔽する。さらに、外部
に非磁性金属体の磁気シールドを配置し、内側に強磁性
体の磁気シールドを配置して、内側の磁気シールドの内
側に入ってくる磁界を一層低減させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、磁界により動作
するセンサを用いた磁気シールド付計測機器に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、被測定量を磁石、リードスイッ
チ、ホールＩＣ素子等のように磁界により計測する。例
えば、レベル計（液面計）、レベルゲージ、レベルスイ
ッチ等の計測機器は、外部からの妨害電波、地磁気、近
傍の電気機器から漏洩する外部磁界による誤動作対策と
して、外周に磁気シールドが設けられている。なお、外
部磁界としては、例えば変圧器の定常運転時、系統投入
における励磁突入時等の漏洩磁界等がある。磁気シール
ドとしては、比透磁率μｓが１より大きい、珪素鋼板、
アモルファス、ニッケル合金等の高透磁率の強磁性体で
構成されている。この場合、磁気シールドが飽和しない
レベルの外部磁界であれば、外部磁界が磁気シールドの
内部を通過するので、磁気シールドの内側に入ってくる
外部磁界を減少させることができる。また、磁気シール
ドを良導体である銅、アルミニウム等の非磁性金属で構
成した場合は、静磁界ではなく低周波数以上の外部磁界
を渦電流効果により磁気シールドの内側への外部磁界の
到達を減少させることができる。

【０００３】図６は「電気協同研究」社団法人電気協同
研究会刊、第５４巻、第５号（その２）、第４９頁に記
載された従来の計測機器の一部を破断した側面図、図７
は図６の要部を示す正面図、図８は図６の要部を示す斜
視図、及び図９は図６の要部を示す模式図である。図６
から図９において、例えば変圧器に封入されたシリコー
ン油を含む絶縁油等の被測定液１を環状のチャンバ２内
に導入する。そして、被測定液１の液面に浮かんでいる
フロート３に内蔵されたマグネット４の磁力により、チ
ャンバ２の外部に配置された永久磁石のロータ５を回転
させる。これにより、ロータ５の一面及び他面の色が変
化して、表示部６に被測定液１の液位を連続的に表示さ
せる。また、少なくとも１個のリードスイッチ７がチャ
ンバ２の外部に配置されている。そして、フロート３に
内蔵されたマグネット４がリードスイッチ７の位置に到
達すると、リードスイッチ７が動作して警報等を発信す
るように構成されている。さらに、強磁性体の磁気シー
ルド８で全体を覆って、ロータ５やリードスイッチ７が
外部磁界等で誤動作するのを防止している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の磁気シールド付
計測機器は以上のように構成されているので、表示部６
やリードスイッチ７を磁気シールド８で覆って外部磁界
による誤動作を防止しているため、表示部６やリードス
イッチ７の動作状態を点検する際に磁気シールド８を取
り除く必要があり、点検時に磁気遮蔽効果が低減して誤
動作する恐れがあるという問題点があった。この発明
は、磁気シールドによる磁気遮蔽効果を損なうことなく
動作状態の点検を行うことができる磁気シールド付計測
機器を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】この発明に係わる磁気シ
ールド付計測機器は、磁気シールド内で磁界により動作
する磁気シールド付計測機器において、磁気シールドに
動作状態を目視可能な窓を設けたものである。また、窓
に開閉可能な扉を設けたものである。さらに、磁気シー
ルドの外側を非磁性金属体とし、内側を強磁性体とした
ものである。

【０００６】

【発明の実施の形態】実施の形態１．図１は実施の形態
１の正面図、図２は図１の一部を破断した側面図、図３
は図１の要部を示す斜視図、及び図４は図１の要部を示
す模式図である。図１から図４において、９はフランジ
９ａ，９ｂを介して変圧器（図示せず）等に接続された
チャンバで、変圧器に封入されたシリコーン油を含む絶
縁油等の被測定液１０が導入されている。１１はチャン
バ９内に配置されたフロートで、被測定液１０の液面に
浮いている。１２はフロート１１に内蔵されたマグネッ
トで、例えば外周をＮ極とし内周がＳ極にされている。
１３はチャンバ９の外部に配置された表示部で、永久磁
石からなる複数のロータ１４が上下方向に配置されてい
る。なお、ロータ１４は一面と他面を色違いとして、軸
１４ａを中心にしてマグネット１２の磁力により回転可
能に構成されている。１５はチャンバ９の外部に配置さ
れたリードスイッチで、マグネット１２が警報等を発信
する位置に到達すると、マグネット１２の磁力により動
作して接点を閉じる。

【０００７】１６は表示部１３と対向した窓１６ａが形
成された磁気シールドで、マグネット１２，表示部１３
及びリードスイッチ１５を覆うように配置されている。
なお、磁気シールド１６は珪素鋼板、アモルファス、ニ
ッケル鉄合金等の高透磁率を有する強磁性体が使用され
ている。また、磁気シールド１６の材料、大きさ、厚さ
等は、外部磁界の大きさ、外部磁界の方向、外部磁界の
周波数、及び誤動作磁界の大きさ、誤動作磁界の方向、
誤動作磁界の周波数により決定する。さらに、磁気シー
ルド１６の窓１６ａは目視箇所、点検箇所等を考慮して
決定する。

【０００８】次に動作について説明する。図１から図４
において、チャンバ９内に例えば変圧器（図示せず）か
らシリコーン油を含む絶縁油等の被測定液１０が導入さ
れて、被測定液１０の液面にフロート１１が浮いてい
る。被測定液１０の液面に浮いたフロート１１が上昇あ
るいは下降するので、フロート１１に内蔵されたマグネ
ット１２と対向したロータ１４が回転して表示色が反転
する。これにより、表示部１３に被測定液１０の液位が
連続的に表示される。また、フロート１１に内蔵された
マグネット１２がリードスイッチ１５の動作位置に到達
すると、リードスイッチ１５が閉じて警報等を発信す
る。このように表示部１３に表示された被測定液１０の
液位及びロータ１４の動作状態は、磁気シールド１６の
窓１６ａを通して目視確認することができる。また、リ
ードスイッチ１５は事前に設定された位置で動作をして
いるかどうかの動作状態の点検を行うことができる。

【０００９】上記実施の形態１において、磁気シールド
１１の断面が四角形の筒形状のものについて説明した
が、円形状又は多面形状でもよい。また、磁気シールド
１１の上下の端面のいずれか一方又は両方を磁気シール
ド１１と同一材料で閉塞してもよい。また、目視確認箇
所が複数になる場合は、窓１６ａを複数箇所設けてもよ
い。さらに、窓１６ａの形状は長方形以外の円形状にし
てもよい。

【００１０】以下、実施の形態１において磁気シールド
１１の外部磁界に対する磁界解析結果について説明す
る。図１０は窓１６ａを有する磁気シールド１６を強磁
性体の珪素鋼板で形成した場合の解析結果である。周波
数６０Ｈｚの外部磁界の方向が窓１６ａの開口した方向
に平行で、磁気シールド１６の断面における外部磁界が
最大時の磁束線１７の状態を示す磁束線図である。な
お、ここで使用した磁気シールド１６は、形状が正方形
で、厚さ５ｍｍ、窓の幅１０ｍｍである。この場合、磁
束線１７が磁気シールド１６を通過するので、磁気シー
ルド１６の内側に入ってくる外部磁界が減少する。この
解析例においては、磁気シールド１６の内側の磁界は外
部磁界の１／１０〜１／１００に減少している。また、
磁気シールド１６の厚みが大きいほど及び被透磁率が大
きいほど、磁気シールド１６の内側の磁界の減少が大き
くなる。なお、磁気シールド１６を四角形状に形成する
とき、角部の継ぎ目はラップさせる等により磁気抵抗を
小さくして、磁界の漏れを低減させることにより、磁気
遮蔽効果の向上を図ることができる。

【００１１】次に、図１１は図１０の解析と同様の磁気
シールド１６を使用し、周波数６０Ｈｚの外部磁界の方
向が窓１６ａの開口した方向に対して直角方向の場合
で、磁気シールド１６の断面における外部磁界が最大時
の磁束線１８の状態を示す磁束線図である。この場合、
磁束線１８が磁気シールド１６を通過するので、磁気シ
ールド１６の内側に入ってくる外部磁界は減少してい
る。しかし、窓１６ａが磁気回路のギャップとなってい
るため、図５のように外部磁界が窓１６ａの開口した方
向に平行な場合に比べて、磁気シールド１６の内側に入
ってくる外部磁界が増えている。

【００１２】図１２は窓１９ａを有する磁気シールド１
９を非磁性金属体の銅で形成した場合である。周波数６
０Ｈｚの外部磁界の方向が窓１９ａの開口した方向に平
行で、磁気シールド１９の断面における外部磁界が最大
時の磁束線２０の状態を示す磁束線図である。なお、磁
気シールド１９の形状、厚さ及び窓の幅は図１０の解析
例と同様である。 この場合、外部磁界に磁気シールド
１９が反発するので、磁気シールド１９の内側への磁界
の到達を減少させている。この解析例にいおいては、磁
気シールド１９の内側の磁界は外部磁界の１／１０〜１
／１００に減少している。しかし、外部磁界が静磁界の
場合は、磁気シールド１９の効果は全く認められない。
また、０〜３０Ｈｚ程度の周波数においても大きな効果
は得られない。

【００１３】図１３は図１２の解析と同様の磁気シール
ド１９を使用し、周波数６０Ｈｚの外部磁界の方向が窓
１９ａの開口した方向に対して直角方向の場合で、磁気
シールド１９の断面における外部磁界が最大時の磁束線
２１の状態を示す磁束線図である。この場合、図１７の
場合と同様に外部磁界に磁気シールド１９が反発するの
で、磁気シールド１９の内側への磁界の到達を減少させ
ている。しかし、窓１９ａによって電気回路としての銅
材が不連続になっている影響により、図１７のように外
部磁界が窓１９ａの開口した方向に平行な場合に比べ
て、磁気シールド１９の内側に入ってくる外部磁界が増
えている。なお、外部磁界が静磁界の場合は、磁気シー
ルド１９の効果は全く認められない。さらに、０〜３０
Ｈｚ程度の周波数においても大きな効果は得られない。

【００１４】図１４は外側に非磁性金属体の銅で形成し
た窓２２ａを有する磁気シールド２２を配置し、磁気シ
ールド２２の内側に珪素鋼板で形成した窓２３ａを有す
る磁気シールド２３を配置した場合を示す。なお、窓２
２ａ，２３ａは同じ位置に開口している。周波数６０Ｈ
ｚの外部磁界の方向が窓２２ａ，２３ａの開口した方向
に平行なときの磁束線２４の状態を示す磁束線図であ
る。なお、磁気シールド２２，２３の形状、厚さ、及び
窓の幅は図５の解析例と同様のものである。この場合、
外部磁界に磁気シールド２２が反発するので、磁気シー
ルド２２の内側への磁界の到達を減少させる。さらに、
磁気シールド２２の内側へ到達した磁界は磁気シールド
２３を通過するので、磁気シールド２３の内側に入って
くる磁界が一層減少する。

【００１５】図１５は図１４と同様の磁気シールド２
２，２３を使用し、周波数６０Ｈｚの外部磁界の方向が
窓２２ａ，２３ａの開口した方向に対して直角方向の場
合である。この場合、外部磁界に磁気シールド２２が反
発するので、図１４の解析結果と同様に磁気シールド２
３の内側に入ってくる磁界が減少している。図１６は外
側に強磁性体の珪素鋼板で形成した窓２５ａを有する磁
気シールド２５を配置し、磁気シールド２５の内側に非
磁性金属体の銅で形成した窓２６ａを有する磁気シール
ド２６を配置した場合を示す。なお、窓２５ａ，２６ａ
は同じ位置に開口している。周波数６０Ｈｚの外部磁界
の方向が窓２５ａ，２６ａの開口した方向に平行で、磁
気シールド２５の断面における外部磁界が最大時の磁束
線２７の状態を示す磁束線図である。なお、磁気シール
ド２５，２６の形状、厚さ及び窓の幅は図１０の解析例
のものと同様のものである。この場合、磁束線２７が磁
気シールド２５を通過するので、図５の解析側と同様に
磁気シールド２７の内側に入ってくる外部磁界が減少し
ている。

【００１６】図１７は図１６と同様の磁気シールド２
５，２６を使用し、周波数６０Ｈｚの外部磁界の方向が
窓２５ａ，２６ａの開口した方向に対して直角方向で、
磁気シールド２５，２６の断面における外部磁界が最大
時の磁束線２８の状態を示す磁束線図である。この場
合、窓２５ａが磁気回路のギャップとなり、さらに窓２
６ａによって電気回路としての銅材が不連続になってい
るので、磁気シールド２５，２６の内側に入ってくる外
部磁界が減少していない。図１０から図１７の解析例に
おいて、窓の開口が大きいほど、磁気シールド内への外
部磁界の侵入が大きくなる。以上の解析結果をまとめて
表１に示す。

【００１７】

【表１】

【００１８】以上から、外部磁界の周波数、大きさ、向
き及び磁気シールドで覆われた計測機器等が誤動作する
外部磁界の周波数、大きさ、向き等を考慮して、磁気シ
ールドの適用材料、窓の位置、窓の大きさ、材料の組み
合わせ等を決定するのがよい。例えば、外部磁界の大き
さが１，０００Ｇａｕｓｓとしたとき、計測機器等が誤
動作する磁界の大きさを１００Ｇａｕｓｓとすれば、磁
気シールド内の内部磁界を１／１０以下に減少させれば
よい。以上のように、磁気シールド１６に動作状態を目
視可能な窓１６ａを設けたことにより、磁気遮蔽効果を
低減させることなく、動作状態を目視及び確認すること
ができるので、点検時の誤動作を防止することができ
る。さらに、外側に非磁性金属体の磁気シールド２２を
配置して、内側に強磁性体の磁気シールド２３を配置す
ることにより、磁気シールド２２が外部磁界を反発し、
さらに磁気シールド２２の内側に入った磁界は磁気シー
ルド２３を通過するので、磁気シールド２３の内側に入
ってくる磁界を一層低減させることができる。実施の形
態１において、磁気シールド１６，１９，２２，２３，
２５，２６は四角形の筒形状のものについて説明した
が、円筒状に形成しても同様の効果を期待することがで
きる。また、それぞれの窓１６ａ，１９ａ，２２ａ，２
３ａ，２５ａ，２６ａは複数箇所設けてもよい。

【００１９】実施の形態２．図５は実施の形態２の要部
を示す斜視図である。図４及び図５において、２８は表
示部１３と対向した窓２８ａが形成された磁気シールド
で、マグネット１２、表示部１３及びリードスイッチ１
５を覆うように配置されている。２９はヒンジ３０によ
り開閉自在に磁気シールド２８に取り付けられた扉で、
磁気シールド２８の窓２８ａを覆うように形成されてい
る。なお、磁気シールド２８は珪素鋼板、アモルファ
ス、ニッケル鉄合金等の高透磁率を有する強磁性体が使
用されている。上記構成において、窓２８ａを扉２９で
覆っているので、磁気シールド２８の内側に入ってくる
外部磁界を効率よく遮蔽するため、磁気シールド２８内
に配置された計測機器の動作信頼性を向上させることが
できる。さらに、扉２９を開けることにより動作状態を
目視及び確認することができるので、点検を容易に行う
ことができる。実施の形態２において、ヒンジ３０を磁
気シールド２８と同一材料で構成することにより、磁気
抵抗を小さくすることができる。実施の形態１及び実施
の形態２において、磁気シールド１６，１９，２２，２
３，２５，２６の上下の端部を開放したものについて説
明したが、同一材料で閉塞することにより、さらに磁気
遮蔽効果を向上させることができる。

【００２０】

【発明の効果】この発明によれば、磁気シールドに動作
状態を目視可能な窓を設けたことにより、磁気遮蔽効果
を低減させることなく、動作状態を目視及び確認するこ
とができるので、点検時の誤動作を防止することができ
る。また、窓に開閉可能な扉を設けたことにより、窓を
扉で覆っているので、磁気シールドの内側に入ってくる
外部磁界を効率よく遮蔽するため、磁気シールド内に配
置された計測機器の動作信頼性を向上させることができ
る。さらに、扉を開けることにより動作状態を目視及び
確認することができるので、点検を容易に行うことがで
きる。さらに、外側に非磁性金属体の磁気シールドを配
置し、内側に強磁性体の磁気シールドを配置したことに
より、外側の磁気シールドが外部磁界を反発し、外側の
磁気シールドの内側に入った磁界は内側の磁気シールド
を通過するので、内側の磁気シールドの内側に入ってく
る磁界を一層低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１の正面図である。

【図２】 図１の一部を破断した側面図である。

【図３】 図１の要部を示す斜視図である。

【図４】 図１の要部を示す模式図である。

【図５】 この発明の実施の形態２の斜視図である。

【図６】 従来の計測機器の一部を破断した側面図であ
る。

【図７】 図６の要部を示す正面図である。

【図８】 図６の要部を示す斜視図である。

【図９】 図６の要部を示す模式図である。

【図１０】 外部磁界の方向が珪素鋼板で形成された磁
気シールドの窓の開口した方向に平行で、磁気シールド
の断面における外部磁界が最大時の磁束線の状態を示す
磁束線図である。

【図１１】 外部磁界の方向が珪素鋼板で形成された磁
気シールドの窓の開口した方向に直角方向で、磁気シー
ルドの断面における外部磁界が最大時の磁束線の状態を
示す磁束線図である。

【図１２】 外部磁界の方向が銅で形成された磁気シー
ルドの窓の開口した方向に平行で、磁気シールドの断面
における外部磁界が最大時の磁束線の状態を示す磁束線
図である。

【図１３】 外部磁界の方向が銅で形成された磁気シー
ルドの窓の開口した方向に直角方向で、磁気シールドの
断面における外部磁界が最大時の磁束線の状態を示す磁
束線図である。

【図１４】 磁気シールドの外側を銅で形成し、内側を
珪素鋼板で形成して、外部磁界が磁気シールドの窓の開
口した方向に平行のときの磁束線の状態を示す磁束線図
である。

【図１５】 磁気シールドの外側を銅で形成し、内側を
珪素鋼板で形成して、外部磁界が磁気シールドの窓の開
口した方向に直角方向のときの磁束線の状態を示す磁束
線図である。

【図１６】 磁気シールドの外側を珪素鋼板で形成し、
内側を銅で形成して、外部磁界が磁気シールドの窓の開
口した方向に平行のときの磁束線の状態を示す磁束線図
である。

【図１７】 磁気シールドの外側を珪素鋼板で形成し、
内側を銅で形成して、外部磁界が磁気シールドの窓の開
口した方向に直角方向のときの磁束線の状態を示す磁束
線図である。

【符号の説明】

１６，１９，２２，２３，２５，２６，２８ 磁気シー
ルド、１６ａ，１９ａ，２２ａ，２３ａ，２５ａ，２６
ａ，２８ａ 窓、２９ 扉。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 仙田 義一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2F078 HA11 5E321 AA42 AA45 AA46 BB22 BB53 GG07

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 磁気シールド内で磁界により動作する磁
   気シールド付計測機器において、上記磁気シールドに動
   作状態を目視可能な窓を設けたことを特徴とする磁気シ
   ールド付計測機器。
2. 【請求項２】 窓に開閉可能な扉を設けたことを特徴と
   する請求項１に記載の磁気シールド付計測機器。
3. 【請求項３】 磁気シールドは外側を非磁性金属体と
   し、内側に強磁性体を配置したものであることを特徴と
   する請求項１又は請求項２に記載の磁気シールド付計測
   機器。