JP2014106156A - 磁気センサ装置 - Google Patents

Abstract

【課題】磁気センサ自体が発する磁界がセンサ外にある導電体に影響を及ぼすことに起因する誤検出を防止できる磁気センサ装置を提供すること。
【解決手段】磁気センサ装置１０では、試料配置空間４０を挟み、励磁コイル２０および検出コイル３０が対向して配置されている。励磁コイル２０および検出コイル３０を備える磁気センサ素子１２は、センサケース１１に収納されている。センサケース１１は非磁性の導電性金属からなる外ケース１７を備えている。外ケース１７は、励磁コイル２０の周囲における検出コイル３０に対向する側、および、検出コイル３０の周囲における励磁コイル２０に対向する側を除き、励磁コイル２０および検出コイル３０の周囲を全て覆っている。また、外ケース１７の内側面には、磁性金属からなる磁気シールド部１８が設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、検査対象試料に混在している金属材料や検査対象試料に付加されている金属材料を磁気的に検出する磁気センサ装置に関するものである。

検査対象試料に含まれる金属異物を磁気的に検出する装置として、検査対象試料を連続的に搬送する搬送路を備え、搬送路に沿って帯磁ユニットを配置し、帯磁ユニットの下流側に２つの磁気センサを配置し、２つの磁気センサの出力信号の差分に基づき、金属異物を検出する装置（特許文献１参照）が提案されている。特許文献１に記載の装置では、金属異物を予め帯磁ユニットで磁化させることにより、比較的微小な金属異物の検出を可能にしている。また、２つの磁気センサの出力信号の差分を演算することにより、周辺機器ノイズなどの外乱磁界の影響を排除している。

特開２００９−２５７９８９号公報

ここで、励磁コイルにより磁界を発生させ、その磁界を検出コイルによって検出する磁気センサでは、磁気センサ自体が発する磁界（励磁コイルおよび検出コイルによる磁界）がセンサの外部まで広がっている。センサの外部に広がる磁界内に検査対象試料以外の導電体があり、それが振動など含む何らかの動きをする場合、この導電体による磁界の変化までも検出されてしまい、誤検出が起こるおそれがあった。特許文献１に記載の装置では、外乱磁界の影響については排除できるものの、このような磁気センサ自体の磁界に起因するセンサ外の導電体の誤検出を防止できないという問題点があった。

以上の問題点に鑑みて、本発明の課題は、磁気センサ自体が発する磁界がセンサ外にある導電体に影響を及ぼすことに起因する誤検出を防止できる磁気センサ装置を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明の磁気センサ装置は、
励磁コイルと、
当該励磁コイルに対向しており、当該励磁コイルが発生させる交流磁界を検出する検出コイルと、
当該検出コイルと前記励磁コイルとの間に設けられた試料配置空間と、
前記検出コイルの周囲における前記励磁コイルに対向する側、および、前記励磁コイルの周囲における前記検出コイルに対向する側を除く前記検出コイルおよび前記励磁コイルの周囲を全て覆うケース部材とを有し、
当該ケース部材は、非磁性の導電性金属からなることを特徴とする。

本発明では、このように、検出コイルおよび励磁コイルが試料配置空間を挟んで対向しており、各コイルから試料配置空間へ向かう側を除くコイル周囲空間を全て覆うようにケース部材（非磁性の導電性金属）を配置している。このようにすると、検出コイルおよび励磁コイルから外部へ広がる磁界により、ケース部材（非磁性の導電性金属）に渦電流が発生して、検出コイルおよび励磁コイルによる磁界とは逆の磁界が発生する。これにより、元の磁界がキャンセルされるため、試料配置空間の磁界には影響を及ぼすことなく、検出コイルおよび励磁コイルによる磁界の外部への広がりを防止できる。よって、試料配置空間の外部にある導電体（検査対象試料以外の導電体）に起因する誤検出を防止できる。

本発明において、前記ケース部材の内側と外側のいずれか一方、あるいは両方に配置された磁性部材からなる磁気シールド部を有することが望ましい。磁性部材は磁気を通しやすいため、外乱磁場が存在するとき、外乱磁場は磁気シールド部を構成している磁性部材を通過する。従って、磁気シールド部に覆われた内部空間に外乱磁界の影響が及ぶのを防止できる。よって、外乱磁界による誤検出を防止できる。また、磁気シールド部は、外部からの電磁ノイズによる誤検出や誤作動を防止できる電磁ノイズ対策部品（ＥＭＣ）として有効に機能する。

ここで、前記ケース部材として、前記検出コイルに対して前記励磁コイルとは反対の側に配置された第１側面と、前記励磁コイルに対して前記検出コイルとは反対の側に配置された第２側面と、前記第１側面の一方の側端と前記第２側面の一方の側端とを接続する第３側面と、前記第１側面の他方の側端と前記第２側面の他方の側端とを接続する第４側面と、前記第１側面、前記第２側面、前記第３側面、前記第４側面からなるケース側面部の上端開口を塞いでおり、前記検出コイルおよび前記励磁コイルの上方を覆う上面と、前記ケース側面部の下端開口を塞いでおり、前記検出コイルおよび前記励磁コイルの下方を覆う底面と、を備える直方体形状の筐体を用いることができる。そして、前記上面および前記底面は、前記試料配置空間に対応する部位に形成された開口を備えている。このような形状により、検出コイルおよび励磁コイルから試料配置空間へ向かう側を除くコイル周囲空間を全て覆うことができる。

また、本発明において、前記励磁コイルおよび前記検出コイルが対向している範囲から、前記励磁コイルおよび前記検出コイルが対向している方向と直交する方向に外れた位置に配置された磁束通過部を有し、当該磁束通過部は、非磁性の導電性金属からなることが望ましい。このようにすると、励磁コイルと検出コイルから試料配置空間の外部に向かう漏れ磁束が磁束通過部を通るように誘導される。従って、試料配置空間を通る磁束が外部へ漏れるのを低減させることができる。

このとき、前記励磁コイルが取り付けられる励磁コイル用コアと、前記検出コイルが取り付けられる検出コイル用コアと、前記励磁コイル用コアに前記励磁コイルを取り付けると共に前記検出コイル用コアに前記検出コイルを取り付けて構成した磁気センサ素子を封止する樹脂封止部とを有し、当該樹脂封止部は、前記磁気センサ素子を封止した樹脂ブロック体を構成しており、当該樹脂ブロック体は、前記磁束通過部を介して、前記ケース部材に取り付けられていることが望ましい。このように、コイルおよびコア体を樹脂で封止することにより、湿度、振動等による不具合を軽減させ、信頼性および耐久性を向上させることができる。また、磁束通過部を磁気センサ素子を固定するための取付部材として兼用できるため、構成部材を少なくすることができる。

また、前記励磁コイル用コアと前記検出コイル用コアとは磁気的に結合していることが望ましい。このようにすると、漏れ磁束を低減でき、感度を高めることができる。

本発明において、前記励磁コイル用コアおよび前記検出コイル用コアは、前記試料配置空間を囲む枠状のコア体に設けられ、当該コア体は板状であり、当該コア体とその表面側に配置された前記ケース部材の部位との距離と、前記コア体とその裏面側に配置された前記ケース部材の部位との距離が等しいことが望ましい。このようにすると、コア体の表側と裏側の磁界を対称にすることができ、試料配置空間を通る検査対象試料に対する感度を高めることができる。

また、本発明において、前記試料配置空間に検査対象試料を搬送する搬送機構を有していることが望ましい。このようにすると、検査対象試料を自動的に搬送できる。

本発明によれば、検出コイルおよび励磁コイルから外部へ広がる磁界により、ケース部材（非磁性の導電性金属）に渦電流が発生して、検出コイルおよび励磁コイルによる磁界とは逆の磁界が発生する。これにより、元の磁界がキャンセルされるため、試料配置空間の磁界には影響を及ぼすことなく、検出コイルおよび励磁コイルによる磁界の外部への広がりを防止できる。よって、試料配置空間の外部にある導電体（検査対象試料以外の導電体）に起因する誤検出を防止できる。

本発明の実施形態に係る磁気センサ装置を備えた検査機器の説明図である。 磁気センサ装置を模式的に示す説明図（正面図および断面図）である。 磁気センサ装置を模式的に示す分解斜視図である。 磁気センサ素子の説明図である。 磁気センサ素子における測定原理を示す説明図である。 センサケースの分解斜視図である。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下の説明において、励磁コイルと検出コイルとが対向している方向をＺ軸方向とし、Ｚ軸方向に直交する方向をＸ軸方向とし、Ｘ軸方向およびＺ軸方向に直交する方向をＹ軸方向として説明する。また、Ｚ軸方向は検査対象試料の厚さ方向に相当し、Ｘ軸方向は検査対象試料の幅方向に相当し、Ｙ軸方向は検査対象試料の搬送方向に相当する。

（検査装置の全体構成）
図１は、本発明の実施形態に係る磁気センサ装置を備えた検査機器の説明図である。図１において、銀行等に設置されているＡＴＭ装置１（現金自動預け払い機； Automatic Teller Machine）においては、投入された１枚乃至複数枚の紙幣２（検査対象試料）にクリップやホッチキスの針等の金属異物Ｓが混在していないか磁気的に検査する磁気センサ装置１０が搭載されている。磁気センサ装置１０には、投入口３から磁気センサ装置１０の試料配置空間４０まで紙幣２をＹ軸方向に搬送するベルト式搬送機構４と、磁気センサ装置１０の試料配置空間４０から紙幣識別機（図示せず）まで紙幣２をＹ軸方向に搬送するベルト式搬送機構５とが設けられている。

（磁気センサ装置）
図２は、磁気センサ装置１０を模式的に示す説明図であり、図２（ａ）は磁気センサ装置の正面図、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。また、図３は磁気センサ装置を模式的に示す分解斜視図である。図２、図３に示すように、磁気センサ装置１０は、概略直方体状のセンサケース１１と、センサケース１１の内部に構成された磁気センサ素子１２と、センサケース１１の内部に配置され、磁気センサ素子１２に対して電気的に接続された回路基板１３と、磁気センサ素子１２を封止する樹脂封止部１４とを有している。樹脂封止部１４は、予め成形されてセンサケース１１内に配置される樹脂フレーム１４ａと、樹脂フレーム１４ａ上に配置された磁気センサ素子１２を覆うように充填される充填樹脂部１４ｂから構成されている。なお、図２（ａ）において回路基板１３は図示を省略している。また、図３において、充填樹脂部１４ｂは図示を省略している。センサケース１１内には、樹脂封止部１４（樹脂フレーム１４ａおよび充填樹脂部１４ｂ）により、磁気センサ素子１２が封止された樹脂ブロック体１５が構成されている。

樹脂フレーム１４ａの上面には、磁気センサ素子１２の外形に対応した矩形状の凹部１４ｃが形成されている。凹部１４ｃの底面の内周部には、凹部１４ｃの底面よりも一段凹んだ内側凹部１４ｄが形成されている。凹部１４ｃの外周側には外側枠部１４ｅが設けられ、内側凹部１４ｄの内周側には内側枠部１４ｆが設けられている。そして、内側枠部１４ｆの内側には、樹脂フレーム１４ａをＹ軸方向に貫通する貫通部１４ｇが設けられている。貫通部１４ｇは、Ｘ軸方向に長い横長の形状をしている。充填樹脂部１４ｂは、凹部１４ｃおよび内側凹部１４ｄに充填されており、磁気センサ素子１２の端子ピン１２ａの先端以外の部位を全て覆っている。充填樹脂部１４ｂの表面に回路基板１３が配置され、充填樹脂部１４ｂから突出した端子ピン１２ａに回路基板１３が接続されている。

樹脂フレーム１４ａの貫通部１４ｇにおけるＸ軸方向の中央の領域は、センサケース１１内に配置されたとき、試料配置空間４０を規定するように構成されている。一方、貫通部１４ｇのＸ軸方向の一端側Ｘ１には、試料配置空間４０よりもＺ軸方向の幅が広い第１取付部１６Ａが設けられている。また、貫通部１４ｇのＸ軸方向の他端側Ｘ２には、試料配置空間４０よりもＺ軸方向の幅が広い第２取付部１６Ｂが設けられている。第１、第２取付部１６Ａ、１６Ｂは、励磁コイル２０および検出コイル３０が対向している範囲からＸ軸方向に外れた位置に設けられている。樹脂ブロック体１５は、後述するように、第１、第２取付部１６Ａ、１６Ｂを介して、センサケース１１に設けられた磁束通過部１９Ａ、１９Ｂに取り付けられる。

（磁気センサ素子）
図４は、磁気センサ素子１２の説明図であり、図４（ａ）は磁気センサ素子１２の正面図、図４（ｂ）は検出コイルのＺ軸方向から見た平面図、図４（ｃ）は励磁コイルのＺ軸方向から見た平面図である。図２〜図４に示すように、磁気センサ素子１２は、試料配置空間４０に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１に配置された励磁コイル２０と、試料配置空間４０に対してＺ軸方向の他方側Ｚ２に配置された複数の検出コイル３０と、励磁コイル２０および検出コイル３０が巻回されたコア体６０とを備えている。複数の検出コイル３０は、励磁コイル２０に対してＺ軸方向で対向している。

コア体６０は、Ｙ軸方向に厚さ方向を向けた板状の磁性体である。図４（ａ）に示すように、コア体６０は、試料配置空間４０に対してＺ軸方向の一方側Ｚ２においてＸ軸方向に延在する枠部６１と、試料配置空間４０に対してＺ軸方向の他方側Ｚ１においてＸ軸方向に延在する枠部６２と、枠部６１、６２のＸ軸方向の一方側Ｘ１の端部同士を繋げる枠部６３と、枠部６１、６２のＸ軸方向の他方側Ｘ２の端部同士を繋げる枠部６４とを備えた矩形枠状を有している。コア体６０の外形は、枠部６１、６２を長辺とし、枠部６３、６４を短辺とする長方形である。

ここで、枠部６１において、枠部６２に対向する縁には、枠部６２に向けて突出する突極状の検出コイル用コア６５がＸ軸方向に一定ピッチで複数形成されている。一方、枠部６２において、枠部６１に対向する縁には、枠部６１に向けて突出する１つの突極状の励磁コイル用コア６６が形成されている。励磁コイル用コア６６には励磁コイル２０が巻回されている。また、複数の検出コイル用コア６５毎に検出コイル３０が巻回されている。複数の検出コイル３０は、Ｘ軸方向に直線的に配列されており、励磁コイル２０に対して試料配置空間４０とは反対側（Ｚ軸方向の他方側Ｚ１）に配置されている。励磁コイル２０は駆動回路（図示せず）によって駆動されて交流磁界を発生させ、検出コイル３０は、励磁コイル２０が発生させる交流磁界を検出する。

このように、励磁コイル用コア６６と検出コイル用コア６５は、一体のコア体６０に形成され、磁気的に結合しているため、漏れ磁束を低減することができる。従って、高い感度を得ることができるとともに、漏れ磁束が隣り合う検出コイル３０に影響を及ぼしにくいので、分解能が高い。なお、励磁コイル用コア６６を構成する磁性体と検出コイル用コア６５を構成する磁性体とを近接して配置することにより、両コアが磁気的に結合している構成であってもよい。

励磁コイル２０は、試料配置空間４０の幅方向（Ｘ軸方向）における寸法がＹ軸方向の寸法より大の矩形形状である。励磁コイル２０のＸ軸方向における寸法は、試料配置空間４０の幅方向（Ｘ軸方向）の寸法よりわずかに大である。また、検出コイル３０は、Ｘ軸方向における寸法がＹ軸方向における寸法と略等しい矩形形状を有している。検出コイル３０のＹ軸方向における寸法は、励磁コイル２０のＹ軸方向における寸法と略等しく、検出コイル３０のＸ軸方向における寸法は、励磁コイル２０のＸ軸方向における寸法よりかなり小である。本形態では、検出コイル３０をＸ軸方向に１０個配列させたときの長さ寸法が試料配置空間４０と同一である。言い換えれば、検出コイル３０が配列されている範囲によって試料配置空間４０が規定されている。

図５は磁気センサ素子１２における測定原理を示す説明図であり、図５（ａ）は、金属異物が存在しない状態の説明図、図５（ｂ）は金属異物が存在する状態の説明図である。図５（ａ）に示すように、磁気センサ装置１０において、駆動回路（図示せず）によって励磁コイル２０に交流が供給されると、検出コイル３０は、励磁コイル２０によって発生した磁界を検出する。その際、紙幣２に金属異物Ｓが混入していなければ、磁力線Ｌは、図５（ａ）に示すように、接線の方向が励磁コイル２０による磁場の方向に一致するようなラインを描く。これに対して、図５（ｂ）に示すように、紙幣２に金属異物Ｓが混入している場合、金属異物Ｓから離間した位置では、磁力線Ｌは、接線の方向が励磁コイル２０による磁場の方向に一致するようなラインを描くが、金属異物Ｓ付近では、磁力線Ｌ０が歪んで、励磁コイル２０による磁場の方向と一致しないラインを描く。従って、複数の検出コイル３０のうち、金属異物Ｓ付近に位置する検出コイル３０での検出結果が変化する。例えば、金属異物Ｓが磁性材料からなる場合、透磁率が高まるので、複数の検出コイル３０のうち、金属異物Ｓ付近に位置する検出コイル３０からの出力レベルが上昇する。これに対して、例えば、金属異物Ｓが非磁性材料からなる場合、渦電流の影響で金属異物Ｓ付近に位置する検出コイル３０からの出力レベルが低下する。このため、磁気センサ装置１０の検査回路（図示せず）は、紙幣２に金属異物Ｓが混入していることを検出できる。

図１に示すＡＴＭ装置１では、磁気センサ装置１０が紙幣２に金属異物Ｓが混入していないことを検出した場合、ベルト式搬送機構５は、今回投入された紙幣２を後段の紙幣識別部に搬送する。これに対して、磁気センサ装置１０が紙幣２に金属異物Ｓが混入していることを検出した場合、ベルト式搬送機構５は、今回投入された紙幣２を後段の紙幣識別部に搬送せず、ベルト式搬送機構４が、今回投入された紙幣２を投入口３に戻す。従って、紙幣識別部にはクリップ等の金属異物Ｓが搬送されることがなく、紙幣識別部に金属異物Ｓが原因の不具合が発生することがない。

（センサケース）
図２、図３に示すように、センサケース１１は、磁気センサ素子１２が封止された樹脂ブロック体１５よりも一回り大きい概略直方体状のケース部材（以下、外ケース１７という）と、外ケース１７の内側表面に配置された磁気シールド部１８を備えている。外ケース１７は、アルミ等の非磁性の導電性金属から形成されている。なお、アルミに代えて、亜鉛、真鍮、ＳＵＳなどの素材を用いることもできる。一方、磁気シールド部１８は、パーマロイ、Ｓｉ鋼板、ＳＰＣＣなどの磁性金属から形成されている。磁気シールド部１８を構成する磁性金属材の板厚は、シールド効果を高めるという観点からは厚いことが望ましい。

外ケース１７は直方体形状の筺体であり、下ケース５１および上ケース５２を備えている。下ケース５１は、Ｙ軸方向の一端側Ｙ２の面を構成している底面５３と、Ｘ軸方向の一方側Ｘ１および他方側Ｘ２の面を構成している側面５４、５５（第３、第４側面）と、Ｚ軸方向の一方側Ｚ１および他方側Ｚ２の面を構成している側面５６、５７（第１、第２側面）を備えている。側面５６は、励磁コイル２０に対して検出コイル３０とは反対の側に配置され、側面５７は、検出コイル３０に対して励磁コイル２０とは反対の側に配置されている。また、側面５４は、側面５６、５７のＸ軸方向の一端側Ｘ１の側端を接続しており、側面５５は、側面５６、５７のＸ軸方向の他端側Ｘ２の側端を接続している。側面５４〜５７は、外ケース１７の側面部（ケース側面部）を構成しており、底面５３は、ケース側面部の下端開口を塞いでいる。

下ケース５１において、底面５３に対してＹ軸方向の反対側Ｙ２の面は開口となっている。また、上ケース５２は矩形板状であり、下ケース５１の開口（ケース側面部の上端開口）を閉鎖するように取り付けられる。取り付け後の上ケース５２は、外ケース１７の上面を形成し、励磁コイル２０および検出コイル３０の上方（Ｙ軸方向の一方側Ｙ２）を覆っている。一方、励磁コイル２０および検出コイル３０の下方（Ｙ軸方向の他方側Ｙ１）は、下ケース５１の底面５３によって覆われている。そして、側面５４〜５７は、励磁コイル２０および検出コイル３０をＸ軸方向の両側Ｘ１、Ｘ２およびＺ軸方向の両側Ｚ１、Ｚ２から覆っている。下ケース５１および上ケース５２には、試料配置空間４０とＹ軸方向に重なる位置に開口５２ａおよび開口５３ａが形成されている。

外ケース１７における試料配置空間４０の幅方向（Ｘ軸方向）の一方側Ｘ１の位置には磁束通過部１９Ａが配置されている。また、他方側Ｘ２の位置には、磁束通過部１９Ｂが配置されている。この磁束通過部１９Ａ、１９Ｂは、試料配置空間４０からＸ軸方向に外れた範囲、言い換えれば、検出コイル３０と励磁コイル２０が対向している範囲から側方（両コイルが対向しているＺ軸方向と直交する方向であるＸ軸方向の一方側Ｘ１および他方側Ｘ２）に外れた位置に設けられている。磁束通過部１９Ａ、１９Ｂは、下ケース５１の底面５３に取り付けられている。磁束通過部１９Ａ、１９Ｂは、外ケース１７と同様に、アルミ等の非磁性の導電性金属から形成されている。従って、磁束通過部１９Ａ、１９Ｂを下ケース５１と一体に形成することもできる。磁束通過部１９Ａ、１９Ｂは、樹脂ブロック体１５を外ケース１７に取り付けるための取付部材として用いられる。

図６はセンサケース１１の分解斜視図である。磁気シールド部１８は、下ケース５１の底面５３の内側面に貼り付けられた底部シールド材７１と、下ケース５１の側面５４、５５、５６、５７の内側面に貼り付けられた側面部シールド材７２、７３、７４、７５を備えている。また、磁気シールド部１８は、上ケース５２の内側面に貼り付けられた蓋部シールド材７６を備えている。底部シールド材７１および蓋部シールド材７６は、試料配置空間４０およびその両側の磁束通過部１９Ａ、１９Ｂに対応する部位に開口７１ａ、７６ａが設けられている。

（磁気センサ装置の組立工程）
磁気センサ装置１０の組立作業は、以下の（１）〜（４）の順で行われる。
（１）樹脂フレーム１４ａの凹部１４ｃおよび内側凹部１４ｄ内に磁気センサ素子１２を配置して位置決めする。このとき、コア体６０の枠部６１、６２、６３、６４を凹部１４ｃの底面に当接させる。位置決め後、凹部１４ｃおよび内側凹部１４ｄ内に樹脂を充填し、磁気センサ素子１２の端子ピン１２ａ以外の部位を全て樹脂で覆い、固化させる。これにより、樹脂ブロック体１５が構成される。

（２）次に、回路基板１３を充填樹脂部１４ｂの表面に配置し、端子ピン１２ａと回路基板１３との接続作業を行う。

（３）続いて、下ケース５１の内側面に底部シールド材７１および側面部シールド材７２、７３、７４、７５を貼り付けて、その内部に樹脂ブロック体１５および回路基板１３を装着する。このとき、下ケース５１の底面５３から突出している磁束通過部１９Ａ、１９Ｂを第１、第２取付部１６Ａ、１６Ｂ内に装着して、樹脂ブロック体１５を固定する。そして、回路基板１３と外部接続用の配線あるいはコネクタ端子（図示省略）との接続作業を行う。

（４）最後に、蓋部シールド材７６を貼り付けた上ケース５２を、下ケース５１の開口を封鎖するように取り付ける。

以上の工程（１）〜（４）により、試料配置空間４０に面する部分を除き、磁気センサ素子１２の周囲が外ケース１７および磁気シールド部１８によって完全に覆われた磁気センサ装置１０が形成される。完成した磁気センサ装置１０では、図２（ｂ）に示すように、コア体６０と下ケース５１の底面５３との間の距離Ｌ１と、コア体６０と上ケース５２との間の距離Ｌ２が等しくなっている。

（本形態の主な効果）
以上のように、本形態の磁気センサ装置１０では、検出コイル３０および励磁コイル２０が試料配置空間４０を挟んで対向しており、各コイルから試料配置空間４０へ向かう側を除くコイル周囲空間を全て覆うように外ケース１７（下ケース５１および上ケース５２からなる筐体）を配置している。具体的には、検出コイル３０および励磁コイル２０のＹ軸方向の一方側Ｙ１を下ケース５１の底面５３で覆い、他方側Ｙ１を上ケース５２で覆っている。また、検出コイル３０および励磁コイル２０のＸ軸方向の一方側Ｘ１を下ケース５１の側面５４で覆い、他方側Ｘ２を下ケース５１の側面５５で覆っている。更に、励磁コイル２０のＺ軸方向の一方側Ｚ１を下ケース５１の側面５６で覆い、検出コイル３０のＺ軸方向の他方側Ｚ２を下ケース５１の側面５７で覆っている。このようにすると、外ケース１７を形成している非磁性の導電性金属（本形態では、アルミ）に渦電流が発生して、検出コイル３０および励磁コイル２０による磁界とは逆の磁界が発生する。これにより、元の磁界がキャンセルされるため、試料配置空間４０の磁界には影響を及ぼすことなく、検出コイル３０および励磁コイル２０による磁界の外部への広がりを防止できる。よって、試料配置空間４０の外部にある導電体（検査対象試料以外の導電体）に起因する誤検出を防止できる。また、試料配置空間４０から外れた範囲への磁界の広がりを防止できるため、検出分解能が向上する。

また、本形態では、外ケース１７の内側面に磁性部材（本例では、パーマロイ）からなる磁気シールド部１８が貼り付けられている。磁性部材は磁気を通しやすいため、外乱磁場が存在するとき、外乱磁場は磁気シールド部１８を構成している磁性部材を通過する。従って、磁気シールド部１８に覆われた内部空間に外乱磁界の影響が及ぶのを防止できる。よって、外乱磁界による誤検出を防止できる。また、磁気シールド部１８は、外部からの電磁ノイズによる誤作動や誤検出を防止できる電磁ノイズ対策部品（ＥＭＣ）として有効に機能する。

更に、本形態では、検出コイル３０、励磁コイル２０、およびコア体６０を備える磁気センサ素子１２を樹脂封止部１４（樹脂フレーム１４ａおよび充填樹脂部１４ｂ）によって封止しているため、湿度、振動等による不具合を軽減させることができる。よって、磁気センサ装置１０の信頼性および耐久性を向上させることができる。

そして、本形態では、磁気センサ素子１２を封止した樹脂ブロック体１５が磁束通過部１９Ａ、１９Ｂを介して外ケース１７に取り付けられているが、この磁束通過部１９Ａ、１９Ｂは、外ケース１７と同じく非磁性の導電性金属からなり、試料配置空間４０の幅方向（Ｘ軸方向）の一方側Ｘ１および他方側Ｘ２に配置されている。このようにすると、励磁コイル２０と検出コイル３０から試料配置空間４０の外部に向かう漏れ磁束が磁束通過部１９Ａ、１９Ｂを通るように誘導される。従って、試料配置空間４０を通る磁束が外部へ漏れるのを低減させることができる。よって、センサ感度を高めることができる。また、樹脂ブロック体１５を取り付けるための取付部材と磁束を通す部材とを兼用できるため、構成部材を少なくすることができる。磁束通過部１９Ａ、１９Ｂの必要寸法（Ｘ軸方向の厚さ）は、励磁コイル２０の駆動周波数に基づいて決めることができる。例えば、励磁コイル２０の駆動周波数が１ＭＨｚであれば０.１ｍｍ以上、５ＫＨｚであれば２ｍｍ以上であることが望ましい。このような寸法があれば、漏れ磁束を磁束通過部１９Ａ、１９Ｂに誘導できる。

また、本形態では、コア体６０と下ケース５１の底面５３との間の距離Ｌ１と、コア体６０と上ケース５２との間の距離Ｌ２が等しい。つまり、コア体６０とその表面側に配置された外ケース１７の部位である底面５３との距離Ｌ１と、コア体６０とその裏面側に配置された外ケース１７の部位である上ケース５２との距離Ｌ２が等しく、検出コイル３０および励磁コイル２０に対して対称となるようにセンサケース１１が構成されている。このような構成にすれば、底面５３側の磁界と上ケース５２側の磁界を対称にすることができる。従って、試料配置空間４０を通る紙幣２に対する感度を高めることができる。

（改変例）
（１）上記形態では、外ケース１７の内側面に磁性部材（本例では、パーマロイ）からなる磁気シールド部１８が貼り付けられているが、外ケース１７の外側面に磁性部材からなる磁気シールド部１８を貼り付けてもよい。あるいは、外ケース１７の内側面と外側面の両方に磁性部材を貼り付けて、外ケース１７の内外両面に磁気シールド部１８を形成してもよい。また、磁気シールド部１８を構成する磁性部材と外ケース１７は、上記形態のように接触していてもよいし、磁性部材と外ケース１７との間に隙間を設けても良い。

（２）上記形態では、外部への漏れ磁束を少なくするための磁束通過部１９Ａ、１９Ｂが、樹脂ブロック体１５を外ケース１７内に固定するための取付部材として兼用されていたが、樹脂ブロック体１５を他の方法で外ケース１７内に固定してもよい。例えば、ネジ等により、外ケース１７の底面に固定することもできる。この場合、磁束通過部１９Ａ、１９Ｂに取付部材としての機能を持たせる必要がないので、磁束通過部１９Ａ、１９Ｂの形状や位置、寸法をより自由に設定できる。また、上記形態では、磁束通過部１９Ａ、１９Ｂを試料配置空間４０の両側に設けていたが、片側のみに設けた構成にしてもよい。

（３）上記形態では、非磁性の導電性金属からなる外ケース１７が直方体状の筐体であり、筐体の底面および側面を構成する下ケース５１と、筐体の上面のみからなる上ケース５２の２つの部材を組み立てて外ケース１７を形成しているが、外ケース１７を組み立てるための部材の形状はこのようなものに限定されるものではない。すなわち、筐体の底面、側面、上面をばらばらの部材にしてもよいし、複数の面を適宜一体化して１つの部材にしてもよい。また、外ケース１７の形状自体も直方体に限定されるものではなく、検出コイル３０および励磁コイル２０から試料配置空間４０へ向かう側を除く両コイルの周囲空間を全て覆うことができる形状であればよい。例えば、底面および上面の平面形状を楕円形や多角形にしても良い。

（４）上記形態では、外ケース１７の内側面に、外ケース１７とは別体の磁性部材（底部シールド材７１、側面部シールド材７２、７３、７４、７５、蓋部シールド材７６）を貼り付けて磁気シールド部１８を組み立てているが、磁気シールド部１８を構成する各磁性部材と、外ケース１７の各面を構成する非磁性の導電性金属板とを予め一体化させた部品を用いても良い。

（５）上記形態では、長方形の枠状のコア体６０を用いているが、他の形状のコア体を用いることもできる。例えば、励磁コイル用コア６６を構成する磁性体と検出コイル用コア６５を構成する磁性体とを別体にして、これらを近接して配置することにより磁気的に結合させる構成であってもよい。あるいは、これらを別の磁性体を介して一体の磁性体に形成する形態であっても良い。

（６）上記形態では、試料配置空間４０に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１に励磁コイル２０を配置し、他方側Ｚ２に検出コイル３０を配置しているが、試料配置空間４０に対してＺ軸方向の一方側Ｚ１に第１励磁コイルおよび第１検出コイルを配置し、他方側Ｚ２に第２励磁コイルおよび第２検出コイルを配置してもよい。この場合には、上記形態のような励磁コイル用コア６６および検出コイル用コア６５に代えて、先端に検出用コイルが巻かれる突極が形成され、この突極の根元部分に励磁コイルを巻くことのできる形状のコアを用いればよい。このように、２組の検出コイルおよび励磁コイルを備えていると、試料配置空間４０において検査対象試料が励磁コイルや検出コイルからいずれの距離の位置にあっても、同等の感度で検出できる。

１…ＡＴＭ装置
２…紙幣（検査対象試料）
３…投入口
４…ベルト式搬送機構
５…ベルト式搬送機構
１０…磁気センサ装置
１１…センサケース
１２…磁気センサ素子
１２ａ…端子ピン
１３…回路基板
１４…樹脂封止部
１４ａ…樹脂フレーム
１４ｂ…充填樹脂部
１４ｃ…凹部
１４ｄ…内側凹部
１４ｅ…外側枠部
１４ｆ…内側枠部
１４ｇ…貫通部
１５…樹脂ブロック体
１６Ａ、１６Ｂ…第１、第２取付部
１７…外ケース（ケース体）
１８…磁気シールド部
１９Ａ、１９Ｂ…磁束通過部
２０…励磁コイル
３０…検出コイル
４０…試料配置空間
５１…下ケース
５１ａ…開口
５２…上ケース（上面）
５２ａ…開口
５３…底面
５４…側面（第３側面）
５５…側面（第４側面）
５６…側面（第１側面）
５７…側面（第２側面）
６０…コア体
６１〜６４…枠部
６５…検出コイル用コア
６６…励磁コイル用コア
７１…底部シールド材
７１ａ…開口
７２〜７５…側面部シールド材
７６…蓋部シールド材
７６ａ…開口
Ｌ、Ｌ０…磁力線
Ｌ１、Ｌ２…距離
Ｓ…金属異物

Claims (8)

1. 励磁コイルと、
   当該励磁コイルに対向しており、当該励磁コイルが発生させる交流磁界を検出する検出コイルと、
   当該検出コイルと前記励磁コイルとの間に設けられた試料配置空間と、
   前記検出コイルの周囲における前記励磁コイルに対向する側、および、前記励磁コイルの周囲における前記検出コイルに対向する側を除く前記検出コイルおよび前記励磁コイルの周囲を全て覆うケース部材とを有し、
   当該ケース部材は、非磁性の導電性金属からなることを特徴とする磁気センサ装置。
2. 前記ケース部材の内側と外側のいずれか一方、あるいは両方に配置された磁性部材からなる磁気シールド部を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気センサ装置。
3. 前記ケース部材は、
   前記励磁コイルに対して前記検出コイルとは反対の側に配置された第１側面と、
   前記検出コイルに対して前記励磁コイルとは反対の側に配置された第２側面と、
   前記第１側面の一方の側端と前記第２側面の一方の側端とを接続する第３側面と、
   前記第１側面の他方の側端と前記第２側面の他方の側端とを接続する第４側面と、
   前記第１側面、前記第２側面、前記第３側面、前記第４側面からなるケース側面部の上端開口を塞いでおり、前記検出コイルおよび前記励磁コイルの上方を覆う上面と、
   前記ケース側面部の下端開口を塞いでおり、前記検出コイルおよび前記励磁コイルの下方を覆う底面と、を備え、
   前記上面および前記底面は、前記試料配置空間に対応する部位に形成された開口を備えていることを特徴とする請求項１または２に記載の磁気センサ装置。
4. 前記励磁コイルおよび前記検出コイルが対向している範囲から、前記励磁コイルおよび前記検出コイルが対向している方向と直交する方向に外れた位置に配置された磁束通過部を有し、
   当該磁束通過部は、非磁性の導電性金属からなることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
5. 前記励磁コイルが取り付けられる励磁コイル用コアと、
   前記検出コイルが取り付けられる検出コイル用コアと、
   前記励磁コイル用コアに前記励磁コイルを取り付けると共に前記検出コイル用コアに前記検出コイルを取り付けて構成した磁気センサ素子を封止する樹脂封止部とを有し、
   当該樹脂封止部は、前記磁気センサ素子を封止した樹脂ブロック体を構成しており、
   当該樹脂ブロック体は、前記磁束通過部を介して、前記ケース部材に取り付けられていることを特徴とする請求項４に記載の磁気センサ装置。
6. 前記励磁コイル用コアと前記検出コイル用コアとは磁気的に結合していることを特徴とする請求項５に記載の磁気センサ装置。
7. 前記励磁コイル用コアおよび前記検出コイル用コアは、前記試料配置空間を囲む枠状のコア体に設けられ、
   当該コア体は板状であり、
   当該コア体とその表面側に配置された前記ケース部材の部位との距離と、前記コア体とその裏面側に配置された前記ケース部材の部位との距離が等しいことを特徴とする請求項５または６に記載の磁気センサ装置。
8. 前記試料配置空間に検査対象試料を搬送する搬送機構を有していることを特徴とする請求項１乃至７の何れか一項に記載の磁気センサ装置。
   
   
   

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