JP2023009860A - 磁性粉濃度センサ、及び試料中の磁性粉濃度の検出方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型で温度変動の影響を受け難く、且つ簡便に試料中の磁性粉濃度を測定することができる磁性粉濃度センサ、及び磁性粉濃度の検出方法を提供する。【解決手段】実施形態の磁性粉濃度センサ１ａは、第１コイル１１と、第１コイル１１によって生成される磁束Ａ１に基づく電圧ｅ２を生じさせる第２コイル１２と、を備えている。第１コイル１１及び第２コイル１２は磁心となるコア材３を共有していてコア材３の第１部分３１及び第２部分３２にそれぞれ巻かれている。コア材３は、第１部分３１及び第２部分３２を含む第１環状部３ａと、第１部分３１又は第２部分３２を第１環状部３ａと共有している第２環状部３ｂと、を有し、第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂのいずれか一方は、被検試料Ｓに晒される部分４を含んでいる。【選択図】図３

Description

本発明は、磁性粉濃度センサ、及び試料中の磁性粉濃度の検出方法に関する。

従来、各種機械装置において、その故障の予防や予知のために、軸受けや歯車などの係合部に供給される潤滑油やグリースなどに含まれる金属粉の濃度が監視されている。すなわち、軸受けなどの劣化が進むと、金属製の各機構部品から剥がれ落ちた金属粉が潤滑油やグリース中に多く混入するので、この潤滑油などに含まれる鉄粉などの金属粉の濃度を監視又は適宜に測定することによって、軸受けなどの劣化具合を把握することができる。そして、得られた金属粉の濃度に基づいて、実質的な故障に至る前に部品の交換や調整などの予防保全を行うことができる。このような金属粉の濃度の測定には、例えば、金属粉が有する磁気的特性（強磁性）を利用した、所謂磁気バランス式電磁誘導法が用いられている（例えば特許文献１参照）。

磁気バランス式電磁誘導法では、空芯の検出コイルの両側それぞれに空芯の励磁コイルが配置される。この二つの励磁コイルは、その発生磁界が検出コイル付近で互いに打ち消されるように配置される。二つの励磁コイルに交流が通電されている状態で一方の励磁コイルの空芯部に磁性粉濃度の検出対象の試料（被検試料）が挿入されると、検出コイル付近での磁気バランスが崩れるため、電磁誘導によって磁性粉の濃度に応じた電圧が検出コイルに誘起される。従って、検出コイルに誘起する電圧を監視若しくは測定することによって、潤滑油などの中の鉄粉などの濃度の測定、延いては、各種機械装置の劣化の早期把握を通じて適切な予防保全を行うことができる。

特開２００８－２４９５４９号公報

特許文献１に記載のようなコイルの空芯部に被検試料が挿入される構成では、励磁コイルへの通電によって生じる磁束は励磁コイルの周囲を通って一巡する。そのため、各コイルを地磁気などの外来ノイズから遮断する金属製のシールドケースで覆う場合、シールドケースが各コイルに近接して配置されると、シールドケースが磁束の通り道になり易い。その場合、シールドケースの熱膨張／熱収縮、及び撓みなどによって、検出コイル付近の磁気バランスが崩れて正確な濃度検出ができないことがある。一方、シールドケースが磁束の通り道とならない程度に各コイルとシールドケースとの間隔が確保されると、磁性粉濃度を検出するセンサ全体の小型化が阻害されることがある。

加えて各励磁コイルと検出コイルとの間隔も、温度によって変動する可能性がある。すなわち、各励磁コイル及び検出コイルそれぞれを固定している部材の熱膨張及び熱収縮によって各コイル間の間隔が変動し、その結果、検出コイル付近の磁気バランスが崩れて測定精度が影響を受けることがある。

このような温度変動による磁性粉濃度の測定精度への影響に鑑み、励磁コイルの空芯部への被検試料の挿入前の検出コイルの出力が測定され、その出力と、被検試料の挿入後の検出コイルのピーク出力との差に基づいて磁性粉濃度が決定されることがある。しかし、このような方法は、磁性粉濃度の測定毎の被検試料の挿入のための手動操作を要するか、自動的に被検試料を挿抜するための駆動機構の具備を要するため、測定作業の煩雑化や、磁性粉濃度を検出するセンサの構造の複雑化を招くことがある。特に、機械装置に常時装着される定置式のセンサにおいて、その装置中を循環する潤滑油などの中の磁性粉の濃度の常時監視が求められる場合は、励磁コイルの空芯部に被検試料が無い状態を実現することは、前述した手動操作や駆動機構が無い限り、困難である。

本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、小型及びシンプルな構造で、しかも温度変動の影響を受け難いため高精度で、且つ簡便に試料中の磁性粉濃度を測定することができる磁性粉濃度センサ、及び、そのように高精度で簡便に磁性粉濃度を測定し得る、試料中の磁性粉濃度の検出方法を提供することを目的とする。

本発明の磁性粉濃度センサは、第１コイルと、前記第１コイルによって生成される磁束に基づく電圧を生じさせる第２コイルと、を備えていて前記電圧を用いて試料中の磁性粉の濃度を示す磁性粉濃度センサであって、前記第１コイル及び前記第２コイルは磁心となるコア材を共有していて前記コア材の第１部分及び第２部分にそれぞれ巻かれており、前記コア材は、前記第１部分及び前記第２部分を含む第１環状部と、前記第１部分又は前記第２部分を前記第１環状部と共有している第２環状部と、を有し、前記第１環状部及び前記第２環状部のいずれか一方は、被検試料に晒される部分を含んでいる。

前記第１環状部は、前記被検試料に晒される部分である間隙を前記第１部分と前記第２部分との間に有していてもよい。

前記第２環状部は、前記第１環状部との非共有部分に、前記被検試料に晒されない間隙を有していてもよい。

前記磁性粉濃度センサは前記第２環状部に巻かれている第３コイルをさらに備え、前記第３コイルは、前記第２コイルに直列接続され、且つ、前記第１コイルによって生成される磁束に基づいて、前記第２コイルが生じさせる前記電圧と反対方向の電圧を生じさせるように構成されている、ことが好ましい。

前記磁性粉濃度センサは、前記コア材が固定される固定部材と、前記固定部材への前記コア材の固定に用いられる固定補助部材と、前記固定部材と前記固定補助部材の少なくとも一部との間に配置されている緩和部材と、をさらに備え、前記緩和部材は、前記固定部材及び前記固定補助部材の少なくともいずれかの線膨張係数との大小関係について前記コア材の線膨張係数とは逆の線膨張係数を有している、ことが好ましい。

前記緩和部材の線膨張係数は、前記固定部材及び前記固定補助部材それぞれの線膨張係数よりも大きくてもよい。

前記コア材は、第１方向における一端側で前記固定部材の第１連結部に連結され、且つ、前記一端側と反対側の他端側で前記固定補助部材の第２連結部に連結されており、
前記緩和部材は、前記第１連結部よりも前記第１方向において前記コア材の前記他端側に位置する前記固定部材の第３連結部、及び前記第２連結部よりも前記第１方向において前記コア材の前記一端側に位置する前記固定補助部材の第４連結部に連結されていてもよい。

本発明の試料中の磁性粉濃度の検出方法は、第１コイル、及び前記第１コイルによって生成される磁束に基づく電圧を生じさせる第２コイルを有するセンサに被検試料を供給することと、前記第２コイルの前記電圧を含む前記センサの出力を把握することと、を含む、試料中の磁性粉濃度の検出方法であって、前記第１コイル及び前記第２コイルは、共通のコア材の互いに異なる部分にそれぞれ巻かれており、前記コア材は、前記第１コイル又は前記第２コイルが巻かれている部分を共有する二つの環状部を有し、前記センサに前記被検試料を供給することは、前記コア材の前記二つの環状部の一方だけを前記被検試料に晒すことを含んでいる。

前記二つの環状部の前記一方は間隙を有しており、前記二つの環状部の前記一方だけを前記被検試料に晒すことは、前記間隙を前記被検試料に晒すことを含んでいてもよい。

本発明によれば、小型及びシンプルな構造で、しかも温度変動の影響を受け難いため高精度で、且つ簡便に試料中の磁性粉濃度を測定することができる磁性粉濃度センサ、及び、そのように高精度で簡便に磁性粉濃度を測定し得る、試料中の磁性粉濃度の検出方法を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る磁性粉濃度センサの一例を示す模式図である。 図１の磁性粉濃度センサによる磁性粉の検出原理を示す図である。 本発明の一実施形態に係る磁性粉濃度センサの他の例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る磁性粉濃度センサのさらに他の例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る磁性粉濃度センサのさらに他の例を示す模式図である。 本発明の一実施形態に係る磁性粉濃度センサの構造の一例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る磁性粉濃度センサの構造の他の例を示す斜視図である。 本発明の一実施形態に係る磁性粉濃度センサの各コイルの他の例を示す模式図である。 図７Ａに例示の構造のコイルの出力波形の比較例を示す図である。 図７Ａに例示の構造のコイルの出力波形の一例を示す図である。 本発明の一実施形態に係る磁性粉濃度センサにおけるコア材の取り付け構造を例示する側面図である。 図８ＡのVIIIＢ部の断面の拡大図である。 図８Ａに例示の構造を有しない磁性粉濃度センサの温度ヒステリシスを示す図である。 図８Ａに例示の構造を有する一実施形態の磁性粉濃度センサの温度特性の一例を示す図である。 本発明に係る磁性粉濃度センサの設置例を示す模式図である。

以下、添付図面を参照して、本発明の一実施形態に係る磁性粉濃度センサ、及び試料中の磁性粉濃度の検出方法を説明する。ただし、以下に説明される実施形態及び添付の図面は、本発明に係るセンサ及び検出方法の一例を示しているに過ぎない。本発明に係る磁性粉濃度センサ及び試料中の磁性粉濃度の検出方法は、以下に説明される実施形態及び添付の図面に例示される、構造、形状、並びに各構成要素間の相対的な大きさ及び位置関係に限定されない。

＜基本構成＞
図１には、本発明の一実施形態の磁性粉濃度センサ１が模式的に示されている。図１に示されるように、一実施形態の磁性粉濃度センサ１は、第１コイル１１、第２コイル１２、並びに、第１コイル１１及び第２コイル１２の磁心となるコア材３を備えている。すなわち、第１コイル１１及び第２コイル１２は、コア材３を共有していて、コア材３の互いに異なる部分にそれぞれ巻かれている。図１の例の第１コイル１１はコア材３の第１部分３１に巻かれ、第２コイル１２はコア材３の第２部分３２に巻かれている。

図１から明らかなように、第１コイル１１及び第２コイル１２は、少なくともコア材３を介して磁気的に結合している。すなわち、第１コイル１１及び第２コイル１２は、それぞれ、相手側が作り出す磁場の変化に基づく電圧を電磁誘導によって生起させる。第１コイル１１は、第２コイル１２を流れる電流によって生成される磁束の変化に基づく電圧を生じさせ、同様に第２コイル１２は、通電により第１コイル１１で生成される磁束の変化に基づく電圧を生じさせる。図１の例では、第１コイル１１は交流電源Ｅに接続されており、第２コイル１２は、第２コイル１２において誘起される電圧ｅ２に基づく電圧又は電流などの電気量を測定可能な測定器Ｍに接続されている。すなわち、図１の例の磁性粉濃度センサ１は、第１コイル１１が生成する磁束に基づいて第２コイル１２で誘起される電圧ｅ２を用いて、磁性粉濃度の測定対象である試料（被検試料Ｓ）中の磁性粉の濃度を示す磁性粉濃度センサである。図１の磁性粉濃度センサ１において第１コイル１１は励磁コイルであり、第２コイル１２は検出コイルである。

本実施形態の磁性粉濃度センサ１によって内部の磁性粉濃度を検出される試料としては、例えば、前述した各種機械装置に用いられている潤滑油、グリース、などの鉱工業における潤滑用油脂類が例示される。しかし、本実施形態の磁性粉濃度センサ１の測定対象となる試料は潤滑用油脂類に限定されない。測定対象となる試料は、例えば不純物でもあり得る磁性粉の検出が求められる各種業界、例えば食品業界、原料業界、陶磁器業界などで用いられ、加工され、又は生産される任意の原材料、中間材、完成材、又は副資材であってもよい。

測定対象となる試料が用いられる各種機械装置は、例えば、鉄道車両、産業用ロボットなどの工作機械、発電機、船舶、エスカレータやエレベータのような昇降機などであり得るが、これらに限定されない。測定対象試料の状態としては液体が好ましいことがあるが、測定対象試料は固体又は気体であってもよい。また本実施形態の磁性粉濃度センサによってその濃度が検出される磁性粉としては鉄粉が例示される。しかし、本実施形態において濃度の測定対象となる磁性粉は、その存在の有無又は濃度の高低によって周囲の磁界（磁路）に影響を与え得る程度に磁性（強磁性）を有するものであればよく、鉄粉に限定されない。

コア材３は、高い透磁率を有し、好ましくは小さい鉄損を有する任意の材料で形成されている。コア材３の材料としては、フェライト、ケイ素鋼板、及び、例えばＰＣパーマロイのようなパーマロイなどが例示される。第１コイル１１及び第２コイル１２（並びに後述する第３コイル１３（図３参照））は、十分な導電性を有する線材をコア材３に巻回することによって形成されている。第１～第３のコイル１１～１３それぞれを構成する導電性の材料としては銅が例示されるが、各コイルを構成する線材の材料は銅に限定されない。励磁コイル（図１では第１コイル１１）では、導電線の巻回数、及び導電線を流れる電流に応じた磁場が生起され、検出コイル（図１では第２コイル１２）では、錯交磁束の変化の速度及び導電線の巻回数に応じた電圧が誘起される。

コア材３は、全体として板状の形体を有し、図１に示される平面視においてコア材３を貫通する二つの空洞３０を有している。図１の例においてコア材３は全体として矩形の平面形状を有し、各空洞３０も矩形の平面形状を有している。しかし、コア材３及び各空洞３０は、円形又は楕円形などの任意の平面形状を有し得る。

コア材３は、各空洞３０をそれぞれ囲む第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂを有している。第１環状部３ａは、コア材３において第１コイル１１が巻かれている部分である第１部分３１、及び第２コイル１２が巻かれている部分である第２部分３２を含んでいる。第２環状部３ｂは、コア材３のうちの第１環状部３ａに含まれていない部分である第３部分３３を含んでいる。図１の例において第１～第３の部分３１～３３は互いに平行に延びており、その延在方向と直交する方向に沿って第１部分３１と第２部分３２とが対向し、第１部分３１と第３部分３３とが対向している。第２部分３２と第３部分３３とは第１部分３１を介して対向している。

なお、第１～第３の部分３１～３３は、コア材３のうちの各コイル１１～１３が巻かれている部分が互いに異なる部分であることを示すために特定の「部分」として区別して称されているに過ぎない。従って、第１～第３の部分３１～３３それぞれは、コア材３における任意の箇所において任意の大きさを占める領域であり得る。また、第１～第３の部分３１～３３は、それぞれ、図１の例のように直線状に延びずに湾曲していてもよい。

図１の例において、第２環状部３ｂは、第１コイル１１が巻かれている部分である第１部分３１を第１環状部３ａと共有している。そして第２環状部３ｂは、第２部分３２を含んでいない。すなわち、第１環状部３ａと第２環状部３ｂとは、互いに共有している部分と、それぞれが独自に有する部分とを含んでいる。第１環状部３ａと第２環状部３ｂとは、共有している第１部分３１の中心を通って第１～第３の部分３１～３３の対向方向に垂直な平面に関して面対称であってもよい。なお、第１環状部３ａと第２環状部３ｂは、図５を参照して後述される例のように、第２コイル１２が巻かれている部分である第２部分３２を共有していてもよい。その場合、第２環状部３ｂは第１コイル１１が巻かれている第１部分３１を含まない（図５参照）。

図１の例では、第１環状部３ａと第２環状部３ｂとの共有部分である第１部分３１に第１コイル１１が巻かれている。交流電源Ｅからの通電によって生成されて第１コイル１１の一端から出る磁束Ａは、周囲環境よりも高い透磁率を有するコア材３の内部を主に通って第１コイル１１の他端に戻る。具体的には、第１コイル１１の一端から出る磁束Ａの一部の磁束Ａ１は、第１環状部３ａを通って第１コイル１１の他端に戻り、磁束Ａ１以外の磁束Ａ２は、第２環状部３ｂを通って第１コイル１１の他端に戻る。第１環状部３ａの磁気抵抗と第２環状部３ｂの磁気抵抗とが同じであれば、磁束Ａ１及び磁束Ａ２それぞれの大きさ（各磁束の磁束線の数）は互いに略同じである。

そして本実施形態の磁性粉濃度センサ１では、第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂのいずれか一方は被検試料に晒される部分４を含んでいる。すなわち図１の例のように、第１環状部３ａが被検試料に晒される部分４（「被検試料に晒される部分４」は、以下では「感知部４」とも称される）を含む場合、第２環状部３ｂは被検試料に晒される部分を含まない。図１の例と異なり第２環状部３ｂが被検試料に晒される部分を含んでいる場合は、第１環状部３ａは被検試料に晒される部分を含まない。第１環状部３ａ又は第２環状部３ｂは、互いの共有部分でない任意の位置に、被検試料に晒される部分を有し得る。

なお、第１環状部３ａ又は第２環状部３ｂが「被検試料に晒される」は、各環状部の一部又は全部が、被検試料に直接接触する、又は、被検試料中の磁性粉によって各環状部内を通る磁束が影響を受ける程度に直接又は間接的に被検試料に相対することを意味している。従って、第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂが、例えば磁気シールドとして作用する強磁性体を介して被検試料に相対する部分を有していても、必ずしも当該環状部が被検試料に晒される部分を有しているとは限らない。

また「被検試料」は、未知の濃度で磁性粉を含む可能性を有していて実施形態の磁性粉濃度センサによって正にその内部の磁性粉の濃度を測定される、例えば潤滑用油脂などの前述した各種の原材料や副資材などである。従って図１において、例え感知部４が晒される被検試料と同種の潤滑油やグリースなどに第２環状部３ｂの一部又は全部が晒されても、その第２環状部３ｂが晒される潤滑油やグリースなどが磁性粉濃度の測定対象でなければ、それらは「被検試料」ではない。すなわちその場合でも第２環状部３ｂは被検試料に晒される部分を含まない。また、第１環状部３ａ又は第２環状部３ｂが既知の濃度で磁性粉を含む物質に晒されていても、その物質は「被検試料」ではなく、またその物質に晒されている環状部は被検試料に晒される部分を必ずしも有しない。

図１に例示の磁性粉濃度センサ１では、第１環状部３ａは、第１部分３１と第２部分３２との間に間隙５１を有している。同様に、第２環状部３ｂは、第１部分３１と第３部分３３との間に間隙５２を有している。第１環状部３ａは第２環状部３ｂとの非共有部分に間隙５１を有し、第２環状部３ｂは、第１環状部３ａとの非共有部分に間隙５２を有している。間隙５１の近傍では、第１環状部３ａが間隙５１を挟んで第１部分３１側と第２部分３２側に分離されており、間隙５１は、第１環状部３ａを部分的に不連続にしている。同様に、間隙５２の近傍では、第２環状部３ｂが間隙５２を挟んで第１部分３１側と第３部分３３側に分離されており、間隙５２は、第２環状部３ｂを部分的に不連続にしている。間隙５１は第１環状部３ａに囲まれる空洞３０と連通しており、間隙５２は第２環状部３ｂに囲まれる空洞３０と連通している。

図１の例では、第１環状部３ａを不連続にする間隙５１が被検試料Ｓに晒される。すなわち第１環状部３ａにおいて間隙５１が被検試料に晒される部分（感知部）４である。第１環状部３ａは、間隙５１によって構成される感知部４を第１部分３１と第２部分３２との間に有している。前述したように本実施形態の磁性粉濃度センサ１では、第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂのいずれか一方が被検試料に晒される部分を含んでいる。従って図１の第２環状部３ｂの間隙５２は被検試料に晒されない。なお、第２環状部３ｂが被検試料に晒される部分を有する場合は、間隙５２が被検試料に晒されてもよい。その場合、第２環状部３ｂは、第１部分３１と第３部分３３との間に、被検試料に晒される部分を有し得る。

なお感知部４は、例えば、被検試料Ｓを透さない隔壁（図示せず）で囲まれることによって、その周囲の部分と隔てられる。その状態で感知部４に被検試料Ｓを供給することによって、感知部４だけを被検試料Ｓに晒すと共に、被検試料Ｓへの感知部４以外の部分の曝露を防ぐことができる。

また、第１部分３１と第２部分３２とが対向する方向における両部分の間の空洞３０の幅Ｗは、コア材３を過剰に増大させない範囲で大きい方が好ましい。磁束Ａ１のうちで第２コイル１２内を通らずに第１部分３１へと漏れる磁束を少なくすることができ、間隙５１と、第２コイル１２が巻かれている第２部分３２とを、磁束Ａ１の通り道として磁気的に直列接続できるからである。少なくとも、幅Ｗは間隙５１の間隔Ｇ（間隙５１を通る磁束Ａ１に沿う方向の間隙５１の長さ）よりも大きいことが好ましい。同様の観点で、第１部分３１と第３部分３３との間の空洞３０の幅も、少なくとも間隙５２の間隔よりも大きいことが好ましい。

＜実施形態の磁性粉濃度センサの作用＞
図１及び図２を参照して、本実施形態の磁性粉濃度センサ１の作用、すなわち、磁性粉濃度の検出原理が説明される。前述したように、第１コイル１１に電流が流れると、その電流に応じて生じる磁場の磁束線は第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂそれぞれを通って第１コイル１１に帰着する（図１の磁束Ａの矢印は、交流電源Ｅから矢印Ｄ１の方向に電流が流れているときの磁束線の向きを示している）。磁束Ａの磁束線は、第１環状部３ａを通る磁路の磁気抵抗と第２環状部３ｂを通る磁路の磁気抵抗との比率に反比例する比率で第１環状部３ａと第２環状部３ｂとに分岐する。

第１及び第２の環状部３ａ、３ｂそれぞれを通る磁路の磁気抵抗は、間隙５１又は間隙５２の磁気抵抗と、第１及び第２の環状部３ａ、３ｂそれぞれの各間隙５１、５２以外の部分の磁気抵抗との和である。ここで間隙５１及び間隙５２が空気や一般的な油脂のような非磁性体で充填されていると、各環状部を通る磁路の磁気抵抗は、その空気や油脂の低い透磁率に基づく間隙５１又は間隙５２の高い磁気抵抗によって主に支配される。そのため、磁束Ａは、主に間隙５１及び間隙５２それぞれに存在する物質の透磁率、すなわち間隙５１及び間隙５２の内部の透磁率に基づいて第１環状部３ａ側（磁束Ａ１）と第２環状部３ｂ側（磁束Ａ２）に分配される。そして間隙５１及び間隙５２の内部の透磁率は、間隙５１及び間隙５２それぞれに存在する物質における、磁性体のような高い透磁率を有する物質の含有量に依存する。

本実施形態では、前述したように第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂのいずれか一方が被検試料に晒される感知部４を含んでいる。図１の例では、第１環状部３ａだけが感知部４を有している。図２には、磁性粉Ｓ１を含む被検試料Ｓに第１環状部３ａの感知部４が晒されている状態が示されている。感知部４を構成する間隙５１が、磁性粉Ｓ１を含む被検試料Ｓで充填されている。一方、第２環状部３ｂは間隙５２を有しているが、感知部を有していない。そのため間隙５２は被検試料Ｓで充填されておらず、例えば、空気などの非磁性体に晒されている。

図２に示されるように第１環状部３ａだけが感知部４において被検試料Ｓに晒されていてその被検試料Ｓが磁性粉Ｓ１を含んでいると、感知部４を構成する間隙５１の内部の透磁率が、磁性粉Ｓ１を含まない場合と比べて増大する。そのため第１環状部３ａの磁気抵抗が減少する。第１環状部３ａの磁気抵抗は、被検試料Ｓに晒されていない第２環状部３ｂの磁気抵抗よりも低下し得る。感知部を含まない第２環状部３ｂの磁気抵抗は、被検試料Ｓ中の磁性粉Ｓ１の存在に影響されないが、減少する第１環状部３ａの磁気抵抗に対して相対的に増加し得る。そのため、図２に示されるように、磁束Ａのうちの第２環状部３ｂ側の磁束Ａ２は、被検試料Ｓが磁性粉Ｓ１を含まない時よりも減少し、一方、第１環状部３ａ側の磁束Ａ１は、被検試料Ｓが磁性粉Ｓ１を含まない時よりも増大する。

第１環状部３ａ側に分配される磁束Ａ１が増大すると、第１コイル１１に流れる電流の交番に応じて増加又は減少する第２コイル１２の鎖交磁束の最大値が増大する。そのため、交流電源Ｅから供給される電流の周波数が一定であれば、第２コイル１２の鎖交磁束の変化の速度は磁束Ａ１の増大に伴って大きくなる。その結果、第２コイル１２に電磁誘導によって誘起される電圧ｅ２は被検試料Ｓが磁性粉Ｓ１を含まない時よりも増大する。前述したように、間隙５１の内部の透磁率は、間隙５１の内部に存在する物質における高い透磁率を有する物質の含有量に依存する。そのため、第２コイル１２には、間隙５１（感知部４）が晒される被検試料Ｓ中の磁性粉Ｓ１の濃度に応じて増減する電圧ｅ２が誘起される。従って、磁性粉濃度センサ１は、第２コイル１２に誘起される電圧ｅ２を用いて、被検試料Ｓ中の磁性粉Ｓ１の濃度を示すことができる。

なお、図１及び図２の例と異なり、第２環状部３ｂが、被検試料Ｓに晒される感知部を備えている場合でも、磁性粉濃度センサ１は、第２コイル１２に誘起される電圧ｅ２を用いて、被検試料Ｓに含まれる磁性粉Ｓ１の濃度を示すことができる。すなわち、その場合は第１環状部３ａが感知部４を備えないため、被検試料Ｓ内の磁性粉Ｓ１の濃度が上昇すると、感知部を含む第２環状部３ｂの磁気抵抗が減少し、一方、感知部４を備えない第１環状部３ａの磁気抵抗は第２環状部３ｂの磁気抵抗に対して相対的に増大する。そのため、第１環状部３ａ側に分配される磁束Ａ１は、磁性粉Ｓ１の濃度が低いときよりも減少する。その結果、第２コイル１２の鎖交磁束の変化の速度は、磁性粉Ｓ１の濃度が低いときよりも小さくなるため、第２コイル１２に誘起される電圧ｅ２は低下する。このように、第２環状部３ｂが感知部を含む（すなわち第１環状部３ａは感知部４を含まない）場合も、第２コイル１２に誘起される電圧は、被検試料３に含まれる磁性粉Ｓ１の濃度によって変化する。従って、磁性粉濃度センサ１は、第２コイル１２に誘起される電圧ｅ２を用いて磁性粉Ｓ１の濃度を示すことができる。

また本実施形態では、地磁気などによる周囲の磁場の変化の影響を少なくすることができる。すなわち、磁性粉濃度センサ１の周囲全体の磁場の変化によって第１環状部３ａの磁束の通り易さに変化が生じても、その通り易さの変化は第２環状部３ｂにも同様に生じ得る。従って、第１環状部３ａ側及び第２環状部３ｂ側それぞれへの磁束Ａの分配比率に変化は生じ難い。そのため、第２コイル１２によって誘起される電圧ｅ２は周囲の磁場の変化の影響を受け難い。従って、安定して磁性粉濃度を測定することができる。

このように、本実施形態の磁性粉濃度センサ１によれば、第１コイル１１が巻かれている部分を共有するコア材３の二つの環状部３ａ、３ｂの一方だけが被検試料に晒される部分４を備えている。そのため、その部分を被検試料Ｓに晒すことによって、被検試料Ｓ中の磁性粉Ｓ１の濃度に応じて、第１環状部３ａ側と第２環状部３ｂ側とに分配される磁束Ａの分配比率を変えることができる。そのため、第２コイル１２に誘起される電圧ｅ２を監視又は測定することによって、被検試料Ｓ中の磁性粉Ｓ１の濃度を得ることができる。そして本実施形態では、第１コイル１１への通電によって生じる磁束Ａは、主にコア材３内を通って一巡するため、シールドケースなどで磁性粉濃度センサ１が覆われる場合でもシールドケースが磁束の通り道になり難い。従って、温度変化によるシールドケースの膨張／収縮や撓みなどが、第２コイル１２の鎖交磁束に影響し難い。

また、コア材３に第１及び第２のコイル１１、１２が巻かれているため、同じ巻回数でも空芯コイルよりも高いインダクタンス値を得ることができる。そのため、少ない巻回数で、浮遊容量や巻き線抵抗の顕著な増大を回避しながら、容易にインダクタンス値を増大させて感度向上を図ることができる。換言すれば、所定のインダクタンス値に伴う巻き線抵抗を小さくすることができるので、巻き線抵抗の温度特性による影響を小さくすることができる。また、図１及び図２の例のように間隙５１、５２を有する場合は、前述したように各環状部の磁気抵抗において各間隙の磁気抵抗が支配的となるため、コア材３の鉄損や磁気特性の温度変動の影響を受け難くすることができる。

加えて、励磁コイル（第１コイル１１）と検出コイル（第２コイル１２）とがコア材３で連結されているので、各コイルが個々に形成されて、固定用の部材を介して組み合わされる場合と比べて、両コイルの相対位置が温度変化によって変化し難い。そのため、温度変動の影響を少なくして測定精度を向上させることができる。そして、以上述べたように温度変動の影響を軽減できるので、磁性粉濃度の測定毎に検出コイルに被検試料を挿入するような操作も不要にし得ると考えられる。

潤滑油中の鉄粉濃度の測定では、数十℃の温度変動がある環境下で、重量比１００ｐｐｍの濃度の安定検知が必要とされることがある。本発明者らの調査では、潤滑油中の１００ｐｐｍの濃度の鉄粉による潤滑油の透磁率の変化は僅か数十ｐｐｍ程度と考えられた。これに対して、例えば銅やＰＣパーマロイの線膨張係数は十数ｐｐｍ／℃程もあるため、数十℃の温度変化にも鑑みると、磁性粉濃度センサの各要素に用いられる材料が有する線膨張係数による各要素の熱変形量は、感知可能であることが望まれる透磁率の変化に対して決して小さくないものと考えられる。従って、前述した温度変動の影響の軽減、及び後述される、温度変動の影響をさらに抑制する構造は、試料中の磁性粉濃度の安定した測定において有益であると考えられる。

さらに、上記の通りシールドケースが磁束の通り道になり難いため、ケースの内面と磁性粉濃度センサ１とがより近接する小型のシールドケースを採用し得ることもある。従ってセンサ全体の小型化にも寄与し得ることがある。このように本実施形態の磁性粉濃度センサ１によれば、小型及びシンプルな構造でありながら、温度変化の影響を少なくして試料中の磁性粉濃度を高精度で且つ簡便に測定し得ると考えられる。

＜変形例１＞
図３には、本実施形態の磁性粉濃度センサの他の例である磁性粉濃度センサ１ａが示されている。図３に示されるように、磁性粉濃度センサ１ａは、第２環状部３ｂに巻かれている第３コイル１３をさらに備えている。第３コイル１３は、第２環状部３ｂが有する第３部分３３に巻かれていて第２コイル１２に直列接続されている。すなわち、第２コイル１２及び第３コイル１３それぞれの一端同士が接続され、第２コイル１２及び第３コイル１３の他端がそれぞれ測定器Ｍに接続されている。

そして第３コイル１３は、第１コイル１１によって生成される磁束Ａに基づいて、第２コイル１２が生じさせる電圧ｅ２と反対方向の電圧ｅ３を生じさせるように構成されている。例えば、図３に示される向きの磁束Ａ１及び磁束Ａ２が増加するときには、第２コイル１２に図３中の矢印の向きの電圧ｅ２が生じる。これに対して、第３コイル１３は、第３コイル１３に図示されている矢印の向きの電圧ｅ３を生じさせる。従って、測定器Ｍには、電圧ｅ２と電圧ｅ３との差電圧が入力される。

例えば、電圧ｅ２と電圧ｅ３とが同じであれば、測定器Ｍの示度は０ｖである。しかし、前述したように、二つの環状部３ａ、３ｂのいずれか一方（図３では第１環状部３ａ）だけが有する感知部４が、磁性粉を含む被検試料Ｓに晒されると、その磁性粉の濃度に応じて二つの環状部３ａ、３ｂそれぞれへの磁束Ａの分配比率が変化する。従って、電圧ｅ２と電圧ｅ３とは、磁性粉濃度の高低に応じて互いに逆方向に変化する。従って、磁性粉濃度が高い程大きくなる（低い程小さくなる）、電圧ｅ２と電圧ｅ３との差電圧から、試料中の磁性粉の濃度を得ることができる。

一方、温度変化によって第１コイル１１の巻き線抵抗がその温度特性によって増減して励磁電流が変化すると、磁束Ａ及び磁束Ａ１の変化に伴って第２コイル１２の鎖交磁束数が変化して電圧ｅ２が意図せず変化することがある。その場合、第２コイル１２の電圧ｅ２だけが測定されていると、その温度変化による電圧ｅ２の変化が、磁性粉濃度によるものと誤認させてしまうことがある。しかし、図３の例では、そのような場合には電圧ｅ３も電圧ｅ２と同方向に変化するため、両電圧の変化が相殺される。そのため、温度変化による電圧ｅ２の変化を磁性粉の含有又はその濃度の変化と誤認させることを防ぐことができる。従って、より安定して精度よく磁性粉濃度を測定することができる。

すなわち、第３コイル１３は、検出コイルとして機能する第２コイル１２に対して、補償コイルとして機能する。なお、本例においても、第２環状部３ｂが間隙５２による感知部を有していてもよい。第２環状部３ｂが感知部を有する場合でも、第３コイル１３は、容易に理解され得るように第２コイル１２に対する補償コイルとして機能し得る。加えて、第３コイル１３を検出コイルとして扱い、第２コイル１２を補償コイルとして扱い得ることも理解されるべきである。

互いに補償し合う関係にある第２コイル１２と第３コイル１３は、互いに同じ特性を有するように構成されていることが好ましい。すなわち、両コイルの鎖交磁束の変化の速度が同じであれば、同じ振幅及び位相を有する電圧が両コイルそれぞれに誘起されるように、巻回数や導線の直径が揃えられることが好ましい。同様の趣旨から、前述したように、第１環状部３ａと第２環状部３ｂとが、面対称の形状を有していることが好ましい。さらに、被検試料に晒されない間隙５１又は間隙５２、すなわち感知部４ではないいずれかの間隙が、磁性粉を含まない又は既知の濃度で磁性粉を含む、被検試料と同種の物質に晒されてもよい。その場合、補償コイルによる補償作用の精緻さが向上することがある。また、感知部４ではないいずれかの間隙が、被検試料Ｓそのものからフィルタ（図示せず）によって磁性粉がろ過されてなる参照試料に晒されてもよい。例えば被検試料Ｓの温度による感知部４への影響を補償し得ることがある。

このように、第１環状部３ａと第２環状部３ｂとの間で、互いの形状、電気的特性、磁気的特性、及び温度的特性などを同じにしておくことが、精緻な補償を実現するうえで好ましい（この好適性は図１及び図２に示される磁性粉濃度センサ１にも該当する）。第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂの間でこれらの特性が略同じであれば、被検試料Ｓが磁性粉を含んでいないときには、電圧ｅ２と電圧ｅ３との差電圧は０Ｖとなる。従って、測定器Ｍで得られる測定値から磁性粉の濃度を導出するための処理が容易になることがある。

なお、第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂは、被検試料Ｓが磁性粉を含んでいないときに必ずしも電圧ｅ２と電圧ｅ３との差が０Ｖになるように構成されていなくてもよい。図３の例の磁性粉濃度センサ１ａは、そのような場合に有益なゼロ点調整回路６を備えている。ゼロ点調整回路６は、可変抵抗６１と固定抵抗６２とを含んでいる。固定抵抗６２の一端が、互いに接続されている第２コイル１２及び第３コイル１３の接続点に接続され、固定抵抗６２の他端は可変抵抗６１の可動端子に接続されている。そして可変抵抗６１の両端の固定端子が、第２コイル１２の他端及び第３コイル１３の他端にそれぞれ接続されている。被検試料Ｓが磁性粉を含んでいないときに第２コイル１２と第３コイル１３とが互いに異なる電圧を誘起しようとする場合でも、可変抵抗６１を調整することによって、第２コイル１２の他端と第３コイル１３の他端との間の差電圧を０Ｖにすることができる。

＜変形例２＞
図４には、本実施形態の磁性粉濃度センサのさらに他の例である磁性粉濃度センサ１ｂが示されている。図１～図３の例では第１環状部３ａが間隙５１を有し、第２環状部３ｂが間隙５２を有している。しかし本実施形態においてコア材３は、図４の磁性粉濃度センサ１ｂのように、二つの環状部のいずれにも間隙を有していなくてもよい。コア材３が間隙を有していなくても、第１及び第２の環状部３ａ、３ｂのいずれか一方が感知部４を有しているので、被検試料中の磁性粉の濃度を測定することができる。

例えば図４の磁性粉濃度センサ１ｂにおいて第２環状部３ｂは、第１部分３１と第３部分３３との間の中間部分３４を、被検試料に晒される部分４として有していてもよい。その場合、被検試料における磁性粉の濃度の増減に応じて、中間部分３４の近傍の被検試料を含めた第１環状部３ａの全体的な磁気抵抗が減少又は増加する。そのため、第１コイル１１からの磁束のうちで第２環状部３ｂ側に分配される磁束の比率が増加又は減少する。すなわち第１環状部３ａ側に分配される磁束が減少又は増加する。従って、被検試料の磁性粉の濃度に応じて、第２コイル１２で誘起される電圧ｅ２が減少又は増加する。従って、電圧ｅ２を監視又は測定することによって、被検試料中の磁性粉濃度を検出できる。第２環状部３ｂが被検試料に晒される部分を有しておらず、第１環状部３ａが、第１部分３１と第２部分３２との間の中間部分を被検試料に晒される部分として有している場合も、第２コイル１２で誘起される電圧ｅ２が、被検試料における磁性粉の濃度の増減に応じて増加又は減少する。従って、電圧ｅ２を監視又は測定することによって、被検試料中の磁性粉濃度を検出できる。

或いは、二つの空洞３０のうちの第２環状部３ｂの空洞３０が、被検試料に晒される部分４であってもよい。第２環状部３ｂに囲まれる空洞３０が被検試料に晒される場合、その被検試料に含まれる磁性粉の濃度の増減に応じて、第２環状部３ｂ側の磁気抵抗が減少又は増加する。そのため、被検試料に晒されない第１環状部３ａの磁気抵抗は、第２環状部３ｂ側の磁気抵抗に対して相対的に増加又は減少する。その結果、第１コイル１１からの磁束のうちで第１環状部３ａ側に分配される磁束の比率は減少又は増加する。従って、電圧ｅ２を監視又は測定することによって、被検試料中の磁性粉濃度を検出できる。

＜変形例３＞
図５には、本実施形態の磁性粉濃度センサのさらに他の例である磁性粉濃度センサ１ｃが示されている。磁性粉濃度センサ１ｃも、コア材３と、コア材３の第１部分３１に巻かれた第１コイル１１と、コア材３の第２部分３２に巻かれた第２コイル１２とを含んでいる。コア材３を介して第１コイル１１と磁気的に結合している第２コイル１２は、通電により第１コイル１１で生成される磁束の変化に基づく電圧を生じさせる。そのため、第２コイル１２は測定器Ｍに接続されている。一方、第１コイル１１は、第３コイル１３を介して交流電源Ｅに接続されている。すなわち、磁性粉濃度センサ１ｃにおいても第１コイル１１が励磁コイルとして機能し、第２コイル１２は検出コイルとして機能する。

磁性粉濃度センサ１ｃのコア材３は、図１～図４の例と同様に、第１部分３１及び第２部分３２を含む第１環状部３ａと、第３部分３３を含む第２環状部３ｂとを有しており、第３部分に第３コイル１３が巻かれている。また、第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂは、それぞれ、間隙５１、５２を有している。しかし、磁性粉濃度センサ１ｃの第２環状部３ｂは、コア材３の第１部分３１ではなく第２部分３２を第１環状部３ａと共有している。そのため、第２部分３２と第３部分３３とが対向し、第３部分３３と第１部分３１とは第２部分３２を介して対向している。そして、第１コイル１１及び第３コイル１３それぞれの一端同士が接続され、第１コイル１１及び第３コイル１３それぞれの他端が交流電源Ｅに接続されている。従って、検出コイルである第２コイル１２は、いずれも励磁コイルである第１コイル１１と第３コイル１３とに挟まれている。本変形例においても、第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂのいずれか一方が、被検試料に晒される部分４（感知部）を含んでいる。そのため、以下に説明されるように、被検試料Ｓの濃度を得ることができる。

図５の磁性粉濃度センサ１ｃでは、第１環状部３ａが、被検試料に晒される部分４として間隙５１を有している。第１コイル１１及び第３コイル１３は、交流電源Ｅから電流が供給されると、第１コイル１１及び第３コイル１３それぞれから出る磁束Ａ１、Ａ３が、第２部分３２で打ち消し合うように形成されている。例えば、図５において矢印Ｄ１の方向に電流が流れると、第１コイル１１及び第３コイル１３は、それぞれ矢印で示される向きの磁束Ａ１、磁束Ａ３を生じさせる。好ましくは、第１コイル１１及び第３コイル１３は、交流電源Ｅからの通電によって互いに同じ大きさの磁束を生じさせるように構成される。磁束Ａ１と磁束Ａ３とが互いに同じ大きさを有する場合、第２部分３２を通過する磁束は存在しなくなり、第２コイル１２では電圧が誘起されない。

しかし間隙５１が晒される被検試料Ｓが磁性粉を含んでいると、第１環状部３ａ側の磁気抵抗が低下する。そのため、第３コイル１３からの磁束Ａ３の一部は、第２部分３２を通らずに第１部分３１を通って一巡する。そのため、第２部分３２における磁束Ａ１と磁束Ａ３との均衡が崩れ、第２コイル１２に電圧ｅ２が生じ得る。すなわち、被検試料Ｓに含まれる磁性粉の濃度の増減に応じて、第１環状部３ａの磁気抵抗が減少又は増加する。そのため、磁束Ａ３のうち第１部分３１を通過する磁束線が増加又は減少し、それに伴って、打ち消されずに第２部分３２を通る磁束線の数が増加又は減少し、もって電圧ｅ２が増加又は減少する。従って、電圧ｅ２を監視又は測定することによって、被検試料Ｓ中の磁性粉濃度を検出することができる。なお、第２環状部３ｂだけが被検試料に晒される部分を含んでいる場合（例えば間隙５２が被検試料Ｓに晒される場合）も同様に、電圧ｅ２を監視又は測定することによって、被検試料Ｓ中の磁性粉濃度を検出することができる。

＜より具体的な構造例＞
図６Ａ及び図６Ｂには、一実施形態の磁性粉濃度センサの構造及び形状のより具体的な例が示されている。図６Ａに示される例の磁性粉濃度センサ１０ａは、図３の例と同様に、コア材３と、第１～第３のコイル１１～１３とを含んでいる。コイル１１～１３は、それぞれ、コア材３の互いに対向する三つの部分に巻かれている。コア材３は、第１コイル１１と第２コイル１２との間に間隙５１を有し、第１コイル１１と第３コイル１３との間に間隙５２を有している。コア材３は、コア材３の平面形状を有する、コア材３全体の厚さよりも薄い板状材の積層体で構成されている。そうすることによってコア材３内で生じる渦電流損を小さくすることができる。

図６Ａの磁性粉濃度センサ１０ａは、それぞれ平板状の固定部材７１及び固定部材７２を含んでいる。薄板の積層体で構成されるコア材３は固定部材７１及び固定部材７２で挟まれると共にこれら固定部材７１、７２に、ネジなどの締結部材７３で固定されている。固定部材７１、７２は、間隙５１、５２それぞれを露出させる各開口と、第１～第３のコイル１１～１３を露出させる開口とを有している。コア材３の対向する二つの側面には半円筒形の切り欠き３０１が設けられており、締結部材７３は、固定部材７１に設けられたキリ穴を介して切り欠き３０１に通され、さらに固定部材７２に螺合される。コア材３における締結部材７３の貫通箇所をキリ穴ではなく側面に設けた切り欠きとすることによって、コア材３の熱変形などを幾分許容してコア材３内の応力の発生を抑制し得ることがある。また、コア材３の小型化に寄与し得ることがある。

図６Ｂに示される例の磁性粉濃度センサ１０ｂも、薄板の積層体であるコア材３と、コア材３の三つの部分にそれぞれ巻かれている第１～第３のコイル１１～１３とを含んでいる。しかし図６Ｂの例のコア材３は、間隙５１を第２コイル１２の直近に有し、間隙５２を第３コイル１３の直近に有している。間隙５１は、第２コイル１２が巻かれている第２部分３２が延びる方向においてコア材３を第２部分３２側と第１部分３１側とに分断している。そのため間隙５１において、向かい合う二つの端面は、第２部分３２が延びる方向と直交している。同様に、間隙５２は、第３コイル１３が巻かれている第３部分３３が延びる方向においてコア材３を第３部分３３側と第１部分３１側とに分断しており、間隙５２において向かい合う二つの端面は第３部分３３が延びる方向と直交している。

そして間隙５１及び間隙５２は、それぞれ、第１コイル１１と対向している。逆に、第１コイル１１と第２コイル１２とは対向しておらず、同様に第１コイル１１と第３コイル１３も対向していない。そのため、コア材３の内部を通らずに各コイル間を行き来する漏れ磁束が少ないと考えられる。従って検出感度が高まることがある。また、コア材３内を通る磁束による誘導成分と位相の異なる成分を誘導させる漏れ磁束が少ないので、第２コイル１２の巻き線構造と第３コイル１３の巻き線構造との対称性が多少不完全であっても、被検試料Ｓ（図３参照）が磁性粉を含んでいないときの両コイルの出力電圧間に、ゼロ点調整でも解消されずに残留電圧となるような顕著な差が生じ難い。また、各コイルが互い違いに配置されるので、コア材３の小型化に寄与し得ることがある。

図７Ａには、一実施形態の磁性粉濃度センサの第１～第３のコイル１１～１３の他の例、特に第２コイル１２及び第３コイル１３の他の例が示されている。図７Ａにおいて各コイルは、コア材３の第１～第３の部分３１～３３それぞれの軸方向（図７ＡのＹ方向）における同一位置で複数回巻回（多層巻き）されている。各コイルを構成する線材は、軸方向に直交する径方向において積層するように巻かれている。例えば第１コイル１１は、コア材３の第１部分３１の表面に接する（少なくとも近接する）第１端部１１ａと、第１端部１１ａと反対側の端部であって第１端部１１ａよりも第１部分３１から離間する第２端部１１ｂとを有している。図７ＡのＹ方向の上側から下側を眺めるように第１コイル１１を見ると、すなわち－Ｙ方向に沿って第１コイル１１を見ると、第１コイル１１を構成する線材は第１端部１１ａから第２端部１１ｂへと時計周りに巻かれている。

一方、第２コイル１２は、第１端部１２ａ、第１端部１２ａと反対側の端部である第２端部１２ｂ、及び、第１端部１２ａと第２端部１２ｂとの間の中間部１２ｃを有している。第３コイル１３も、同様に、第１端部１３ａ、第２端部１３ｂ、及び中間部１３ｃを有している。また、第２コイル１２及び第３コイル１３は、それぞれ、二つの巻回位置に分割して巻回されている。第２コイル１２では、第１端部１２ａから中間部１２ｃまでが一方の巻回位置に巻かれており、中間部１２ｃから第２端部１２ｂまでが他方の巻回位置に巻かれている。すなわち、第２コイル１２は、第１端部１２ａと中間部１２ｃとの間の分割コイル１２１と、中間部１２ｃと第２端部１２ｂとの間の分割コイル１２２とに分割して形成されており、これら二つの分割コイルによって構成されている。同様に、第３コイル１３は、分割コイル１３１と分割コイル１３２とに分割して形成されており、これら二つの分割コイルによって構成されている。

分割コイル１２１では、第１端部１２ａがコア材３の第２部分３２の表面に接して（少なくとも近接して）おり、中間部１２ｃは第１端部１２ａよりも第２部分３２から離間している。一方、分割コイル１２２では、第２端部１２ｂがコア材３の第２部分３２に接して（少なくとも近接して）おり、中間部１２ｃは第２端部１２ｂよりも第２部分３２から離間している。図７Ａの－Ｙ方向に沿って第２コイル１２を見ると、分割コイル１２１を構成する線材は、第１端部１２ａから中間部１２ｃへと、すなわち、第２部分３２の表面に沿う内周側から第２部分３２と離間する外周側へと、反時計回りに巻かれている。一方、分割コイル１２２を構成する線材は、第２端部１２ｂから中間部１２ｃへと、すなわち、第２部分３２の表面に沿う内周側から第２部分３２と離間する外周側へと、時計回りに巻かれている。しかし、第２コイル１２全体では、線材は第１端部１２ａから第２端部１２ｂまで一貫して（－Ｙ方向に沿って見たときに）反時計周りに巻かれており、第２コイル１２は単一のコイルとしても成り立っている。第３コイル１３の分割コイル１３１、１３２も、第２コイル１２の分割コイル１２１、１２２それぞれと同様の方法で巻回されている。

図７Ａの例のように分割コイル１２１、１２２、又は分割コイル１３１、１３２によって構成される第２コイル１２及び第３コイル１３は、以下に説明されるように、磁性粉濃度センサの検出精度を向上させることがある。

磁性粉濃度センサにおいて励磁コイル及び検出コイルとして機能する第１～第３のコイル１１～１３が多層巻きによって形成されると、各コイルにおける内周側の第１端部１１ａ、１２ａ、１３ａ、並びに第２コイル１２及び第３コイル１３の第２端部１２ｂ、１３ｂは、コア材３に近接しているため、図７Ａに容量Ｃｓ１で示されるように、コア材３と静電結合する。コア材３は多くの場合良好な導電体なので、これらコア材３に近接する各端部は互いに同じ電位を有することになる。一方、コア材３から離間する、第１コイル１１の第２端部１１ｂ、並びに第２コイル１２及び第３コイル１３の中間部１２ｃ、１３ｃは、互いに隣接しているため、図７Ａに容量Ｃｓ２で示されるように、互いに静電結合する。そうすると、第１コイル１１に電圧ｅ１に示される電圧が印加されると、第２コイル１２の分割コイル１２１、１２２には、電磁誘導とは別に、静電結合によって電圧ｅ２１が誘起される（図示されていないが、第３コイル１３にも同様に静電結合によって電圧が誘起される）。

ここで、第２コイル１２が、第１端部１２ａから第２端部１２ｂまで、一貫してコア材３に近接する内側からコア材３と離間する外側に向かって巻かれている、又は一貫して外側から内側に向かって巻かれていると（例えば分割コイル１２１だけで構成されていると）、電磁誘導によって誘起されるべき出力電圧が電圧ｅ２１によって変動する。その結果、第２コイル１２の出力と第３コイル１３の出力との間に、被検試料Ｓ（図３参照）中の磁性粉の存在に依らず差異が生じることがある。しかも静電結合による電圧ｅ２１は、出力電圧の振幅だけでなく位相も変化させるため、ゼロ点調整回路６を用いても十分な調整が困難になることがある。

しかし、図７Ａの例では、第２コイル１２が、第１端部１２ａと第２端部１２ｂとの間において、径方向における巻回方向（内側から外側又は外側から内側）が互いに異なる二つのコイル（分割コイル１２１、１２２）によって構成されているので、両分割コイルに誘起される電圧ｅ２１が相殺される。第３コイル１３においても、同様に静電結合による電圧は相殺される。従って、第２及び第３のコイル１２、１３それぞれの出力電圧が、静電結合による電圧の影響を受け難く、結果として、磁性粉濃度センサの検出精度が向上することがある。なお、分割コイル１２１と分割コイル１２２とは、巻回方向を除いて互いに同じ構造及び同じ特性を有しているのが好ましい。分割コイル１３１と分割コイル１３２も同様である。

図７Ａでは、第２コイル１２は、コア材３に近接する第１端部１２ａ及び第２端部１２ｂそれぞれから外側に向かって巻回され、コア材３と離間する中間部１２ｃで分割コイル１２１、１２２同士が連結されている。しかし、第２コイル１２（及び第３コイル１３）は、コア材３に近接する中間部から、それぞれ、コア材３と離間する外側の両端部それぞれに向かって巻回される二つに分割コイルによって構成されてもよい。すなわち、第２コイル１２及び第３コイル１３は、それぞれ、所謂α巻きと呼ばれる巻回方法で巻回されていてもよい。その場合でも、静電結合による電圧が相殺され得る。

図７Ｂ及び図７Ｃには、被検試料に磁性粉が含まれていない状態での第２コイル１２及び第３コイル１３の出力間の差電圧ｅｄの実測波形の例が、第１コイル１１への印加電圧ｅ１（２Ｖ／ｄｉｖ）と共に示されている。図７Ｂには、第２コイル１２及び第３コイル１３が図７Ａに示されるような分割コイルで形成されていない場合の差電圧ｅｄの実測波形が示され、図７Ｃには、両コイルが図７Ａに示されるような分割コイルで形成されている場合の差電圧ｅｄの実測波形が示されている。なお、差電圧ｅｄのスケールは、図７Ｂでは１００ｍＶ／ｄｉｖであり、図７Ｃでは１０ｍＶ／ｄｉｖである。

図７Ｂから明らかなように、第２コイル１２及び第３コイル１３が分割コイルで構成されていないと、被検試料が磁性粉を含んでいないにも拘らず、５００ｍＶｐ－ｐ程度の差電圧ｅｄが生じている。しかも、差電圧ｅｄの位相は入力電圧ｅ１の位相と明らかに異なっている。一方、図７Ｃでは、差電圧ｅｄの振幅は数ｍＶｐ－ｐ程度に抑えられており、また、入力電圧ｅ１との位相差も大きく低減されている。第２及び第３コイル１２、１３を分割コイルで構成することによって、磁性粉濃度センサの検出精度を向上させ得ることが解る。

＜コア材の固定構造＞
前述したように、実施形態の磁性粉濃度センサには、温度変動に対して安定して正確な磁性粉濃度を得るべく見出された幾つかの構成が備わっている。しかし、本発明者は、さらに温度変動の影響を抑制すべく鋭意検討を重ね、コア材に応力を生じさせないことが、前述した僅かな濃度の磁性粉の検出を実現すべく温度変動の影響を抑制するうえで好ましいことを見出した。すなわち、コア材に応力が生じると、磁歪の影響が生じたり、コア材を構成する薄板の積層状態の変化の影響が生じたりして、結果的にセンサの出力が温度変動によって変動することを見出した。実施形態の磁性粉濃度センサでは、コア材は、図６Ａの例の固定部材７１、７２のような、コア材３を固定、保持、若しくは保護する部材、又は、磁性粉濃度センサの設置個所への取り付けを媒介する部材に固定され得る。温度変化を伴う環境下でも応力の発生を抑制し得る、コア材と周辺部材との取り付け構造の例を、図８Ａ、及び図８ＡのVIIIＢ部の拡大断面図を示す図８Ｂを参照して、以下に説明する。

図８Ａには、一実施形態の磁性粉濃度センサ１０ｃの側面図が例示されている。磁性粉濃度センサ１０ｃは、先に参照した図１～図５に例示の磁性粉濃度センサ１、１ａ～１ｃなどが含むコア材と同様のコア材３、及び第１及び第２コイル１１、１２のような少なくとも二つのコイル（励磁コイル及び検出コイル）を含んでいる（図８Ａには第２コイル１２が示されている）。加えて、磁性粉濃度センサ１０ｃは、図６Ａの例の磁性粉濃度センサ１０ａと同様に、コア材３が固定される固定部材７１、７２、及び、固定部材７２へのコア材３の固定に用いられる部材である固定補助部材（図８Ａの例では、締結部材７３及び中継部材７４）を備えている。

コア材３は、図８Ａに示されるＸ方向（第２方向）において積層されている複数の板状材によって構成されている。固定部材７２は、固定部材７１との間でコア材３を挟持すべくコア材３を支持する平板状の支持部７２ａ、及び、磁性粉濃度センサ１０ｃの所定の設置個所への取り付けを媒介する取り付け部７２ｂを含んでいる。取り付け部７２ｂは、図８Ａに示されるＹ方向（第２方向と直交する第１方向）におけるコア材３の一端側３αで支持部７２ａと連結しており、一端側３αから他端側３βへと延びている。図８Ａの磁性粉濃度センサ１０ｃは、さらに、締結部材７５～７７及びスペーサ７８を含んでいる。締結部材７３、７５～７７としては、ネジ及びリベットなどが例示されるが、複数の部材を固定、結束、又は締め付けできるものであれば、これらに限定されない。

固定部材７１、７２、締結部材７３、７５～７７、中継部材７４、及びスペーサ７８は、例えば、非磁性の任意の材料で形成されている。非磁性の材料を用いることによってコア材３を通る磁束への影響を少なくすることができる。固定部材７１、７２、及び中継部材７４の材料としては銅が例示され、締結部材７３、７５～７７、及びスペーサ７６の材料としては、ＳＵＳ３０４などのステンレス鋼が例示される。しかし、これら各構成要素の材料はステンレス鋼又は銅に限定されない。

磁性粉濃度センサ１０ｃは、さらに、コア材３に生じ得る応力を緩和する緩和部材８１、８２を備えている。緩和部材８１、８２は、固定部材７２並びに固定補助部材（締結部材７３及び中継部材７４）の少なくともいずれかとコア材３との間の線膨張係数の違いによってコア材３に生じ得る応力又は歪みを緩和する。図８Ａに示されるように、緩和部材８１は、固定部材７２と固定補助部材である締結部材７３の一部（頭部７３ｂ）との間に配置されている。緩和部材８２は、固定部材７２の取り付け部７２ｂと固定補助部材である中継部材７４との間に配置されている。

緩和部材８１は、固定補助部材である締結部材７３の線膨張係数との大小関係についてコア材３の線膨張係数とは逆の線膨張係数を有している。すなわち、コア材３の線膨張係数が締結部材７３の線膨張係数よりも小さい（大きい）場合、緩和部材８１は、締結部材７３の線膨張係数よりも大きい（小さい）線膨張係数を有する材料で形成される。緩和部材８２は、固定部材７２の線膨張係数との大小関係についてコア材３の線膨張係数とは逆の線膨張係数を有している。すなわち、コア材３の線膨張係数が固定部材７２の線膨張係数よりも小さい（大きい）場合、緩和部材８２は、固定部材７２の線膨張係数よりも大きい（小さい）線膨張係数を有する材料で形成される。

例えば前述したように固定部材７２が銅で形成され、締結部材７３がＳＵＳ３０４で形成され、そしてコア材３がＰＣパーマロイで形成される場合、コア材３の線膨張係数は、固定部材７２及び固定補助部材（締結部材７３）それぞれの線膨張係数よりも小さい。この場合、緩和部材８１及び緩和部材８２は、いずれも、亜鉛やアルミニウムのような、銅やＳＵＳ３０４よりも大きな線膨張係数を有する材料で形成される。すなわち緩和部材８１、８２の線膨張係数は、固定部材７２及び固定補助部材（締結部材７３）それぞれの線膨張係数よりも大きい。緩和部材８１、８２は、このように固定部材７２及び固定補助部材（例えば締結部材７３）の少なくともいずれかの線膨張係数との大小関係についてコア材３の線膨張係数とは逆の線膨張係数を有しているので、以下に説明されるように、コア材３に生じ得る応力を緩和することができる。

図８Ａに示されるコア材３は、その一端側３αにおいて固定部材７１及び二つの緩和部材８１と共に、締結部材７３によって固定部材７２に共締めされている。締結部材７３は、Ｘ方向に沿って延在していて一端において固定部材７２と結合（例えば螺合）している。締結部材７３は、緩和部材８１及びコア材３を貫通する本体部７３ａを有すると共に、固定部材７２と結合している一端の反対側に、緩和部材８１と共にコア材３を押す押圧部として頭部７３ｂを有している。緩和部材８１は、Ｘ方向においてコア材３と共に、押圧部である頭部７３ｂと固定部材７２とに挟まれている。

締結部材７３によるコア材３の固定部材７２への固定に関して、温度変化によるコア材３でのＸ方向に関する応力の発生を防ぐ又は抑制するには、次の式（１）を成立させるか、少なくとも両辺の差を極力小さくする必要がある。式（１）において、Ｗ１～Ｗ３は、図８Ａに示されるように、それぞれ、コア材３全体、固定部材７１、及び各緩和部材８１のＸ方向における長さ（厚さ）であり、α１～α４は、それぞれ、コア材３、固定部材７１、緩和部材８１、及び締結部材７３の線膨張係数である。式（１）は、Ｘ方向において、締結部材７３の熱変形量と、コア材３、固定部材７１及び緩和部材８１の熱変形量とが等しいことを示している。式（１）は式（２）に変形することができる。
α１＊Ｗ１＋α２＊Ｗ２＋２＊α３＊Ｗ３＝α４＊（Ｗ１＋Ｗ２＋２＊Ｗ３）…（１）
Ｗ１（α１－α４）＋Ｗ２（α２－α４）＋２＊Ｗ３（α３－α４）＝０ …（２）

式（２）が成立する又はその左辺が極力ゼロに近づくためには、左辺の第１項及び第２項の和の正負と、第３項の正負とが逆である必要がある。ここで、固定部材７１のα２と締結部材７３のα４との差が、コア材３のα１と締結部材７３のα４との差と比べて小さいと仮定すると、式（２）の左辺の第１項及び第２項の和の正負は、Ｗ２がＷ１よりも極端に大きくない限り、第１項の正負に支配される。従って、コア材３のα１が締結部材７３のα４よりも小さい場合、緩和部材８１のα３は、好ましくは、締結部材７３のα４よりも大きい。また、コア材３のα１が締結部材７３のα４よりも大きい場合は、緩和部材８１のα３は、好ましくは、締結部材７３のα４よりも小さい。このように、緩和部材８１の材料を線膨張係数について適切に選択することによって、コア材３に生じ得る応力を、少なくとも抑制することができる。

なお、前述した「固定部材７１のα２と締結部材７３のα４との差が、コア材３のα１と締結部材７３のα４との差と比べて小さい」という仮定は十分に成立し得る。例えば、前述したように、コア材３、固定部材７１、及び締結部材７３は、それぞれ、ＰＣパーマロイ、銅、及びＳＵＳ３０４で形成されてもよい。例えばこれらの材料が用いられれば、上記仮定は成立する。また、図８Ａ及び図８Ｂに示される締結部材７６による、コア材３を構成する複数の板状材の結束においては、固定部材７１を共締めしていない（すなわち上記式（２）の左辺の第２項は存在しない）。従って、締結部材７６と組み合わされる緩和部材８１の材料は、固定部材７１のα２に関係なく、単に締結部材７６の線膨張係数との大小関係についてコア材３の線膨張係数とは逆の線膨張係数を有する材料から選択され得る。

図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、コア材３は、その他端側３βでは、締結部材７５によって、中継部材７４に固定されている。中継部材７４は、Ｙ方向に延びる部分と、そのＹ方向に延びる部分の両端それぞれからＸ方向における互いに逆方向に突出する部分とを含むように二つの屈折部を有しているクランク型の角柱体である。中継部材７４は、緩和部材８２を介して固定部材７２の取り付け部７２ｂに固定されている。すなわちコア材３は、Ｙ方向における一端側３αの反対側である他端側３βでは、固定部材７１、７２には直接固定されずに、中継部材７４及び緩和部材８２を介して固定部材７２に固定されている。このような固定構造によって、後述されるように、温度変化によるＹ方向に関するコア材３での応力の発生が、防止又は抑制され得る。

図８Ｂに示されるように、具体的には、固定部材７１、及び固定部材７２の支持部７２ａは、コア材３の他端側３βと対応する側に、それぞれ開口７０ａ、７０ｂを有し、締結部材７５の頭部は開口７０ａ内に位置している。締結部材７５の本体部は、二つの緩和部材８１及びコア材３を貫通して開口７０ｂ内に突出している。Ｘ方向における中継部材７４のコア材３側の端部が開口７０ｂ内に挿入され、開口７０ｂ内で緩和部材８１と当接すると共に、締結部材７５と結合（例えば螺合）されている。すなわちコア材３は、図８Ａに示されるようにＹ方向（第１方向）における一端側３αで、固定部材７２における締結部材７３との連結部（第１連結部７２１）に連結され、且つ、一端側３αと反対側の他端側３βで、固定補助部材である中継部材７４における締結部材７５との螺合部（第２連結部７４２）に連結されている。

緩和部材８２は、Ｙ方向に延びる部分を含む、例えば板状又は柱状などの任意の形状を有している。緩和部材８２は、第１連結部７２１よりもＹ方向においてコア材３の他端側３βに位置する、固定部材７２（取り付け部７２ｂ）の第３連結部７２３に連結されている。緩和部材８２は、Ｙ方向においてコア部材３の他端側３βに位置する端部において第３連結部７２３に連結されている。そして緩和部材８２は、第２連結部７４２よりもＹ方向においてコア材３の一端側３αに位置する中継部材７４の第４連結部７４４に連結されている。緩和部材８２は、Ｙ方向においてコア部材３の一端側３αに位置する端部において第４連結部７４４に連結されている。緩和部材８２は、ネジ、リベット、及び接着剤などの任意の連結具を用いて、中継部材７４及び固定部材７２の取り付け部７２ｂと連結され得る。

図８Ａ及び図８Ｂに示される、固定部材７２へのコア材３の取り付け構造の下で、Ｙ方向に関して、温度変化によるコア材３での応力の発生を防ぐ又は抑制するには、次の式（３）を成立させるか、少なくとも両辺の差を極力小さくする必要がある。式（３）は、距離Ｌ１の間で、コア材３の膨張・収縮と、その他の部材（固定部材７２、中継部材７４及び緩和部材８２）の膨張・収縮とが相殺することを示している。式（３）は、コア材３と固定部材７２との熱変形量の差と、中継部材７４と緩和部材８２との熱変形量の差とが等しいことを示しているともいえる。式（３）において、Ｌ１～Ｌ４は、図８Ａに示されるように、Ｙ方向における熱変形が無い状態での、第１連結部７２１と第２連結部７４２との間、第１連結部７２１と第３連結部７２３との間、第４連結部７４４と第２連結部７４２との間、及び、第４連結部７４４と第３連結部７２３との間、それぞれの距離（長さ）である。α１、α２、α５、及びα６は、それぞれ、コア材３、固定部材７２、中継部材７４、及び緩和部材８２の線膨張係数である。Ｙ方向における熱変形が無い状態では、Ｌ１－Ｌ３＋Ｌ４＝Ｌ２である。また、材料選択を容易にすべく、固定部材７２及び中継部材７４が線膨張率α２を有する同じ材料で形成されると、式（３）は式（４）に変形することができる。
α１＊Ｌ１＝α２＊Ｌ２－α６＊Ｌ４＋α５＊Ｌ３…（３）
Ｌ１（α２－α１）＋Ｌ４＊（α２－α６）＝０ …（４）

式（４）が成立する、又はその左辺が極力ゼロに近づくためには、左辺の第１項の正負と、第２稿の正負とが逆である必要がある。従って、コア材３のα１が固定部材７２（及び中継部材７４）のα２よりも小さい場合（第１項が正の値）、緩和部材８２のα６は、好ましくは、固定部材７２のα２よりも大きい。また、コア材３のα１が固定部材７２のα２よりも大きい場合（第１項が負の値）は、緩和部材８２のα６は、好ましくは、固定部材７２のα２よりも小さい。このように、緩和部材８２の材料を線膨張係数について適切に選択することによって、Ｙ方向に関してコア材３に生じ得る応力を少なくとも抑制することができる。

なお、図８Ａ及び図８Ｂに示されるように、コア材３を構成する複数の薄板は、コア材３の他端側３βの近傍においても締結部材７６によって結束されているため、他端側３βにおいても、コア材３を構成する薄板同士は離間し得ない。また、緩和部材８１を介して締結部材７６によって結束されているため、Ｘ方向に関してコア材３内に応力は生じ難い。また固定部材７１、７２のいずれも締結部材７６ではコア材３と共締めされていないので、Ｙ方向に関する応力も生じ難い。さらに、コア材３の他端側３βにおいて、固定部材７１と固定部材７２とが、締結部材７７によってスペーサ７８を介して連結されている。コア材３の他端側３βにおける固定部材７１と固定部材７２との離間が防がれる。なお、コア材３は締結部材７７によって固定部材７１、７２に直接固定されていないので、締結部材７７による両固定部材の連結は、Ｙ方向に関する応力をもたらし難い。

図９Ａには、図８Ａに例示の取り付け構造を用いずにコア材が固定された磁性粉濃度センサにおいて周囲温度を０℃から４０℃まで周期的に変化させたときに確認されたセンサの出力Ｐ２（例えば図１及び図３に示される電圧ｅ２）が温度変化Ｐ１と共に示されている。すなわち、センサ出力Ｐ２が確認された磁性粉濃度センサでは、コア材は、緩和部材を介さずに締結部材で固定部材に固定され、且つ、その両端において直接固定部材に固定された。一方、図９Ｂには、図８Ａに例示の取り付け構造と同様の原理で応力が抑制されるようにコア材が固定された磁性粉濃度センサにおいて、図９Ａと同様に周囲温度を周期的に変化させたときに確認されたセンサの出力Ｐ４が温度変化Ｐ３と共に示されている。なお、図９Ａ及び図９Ｂは、センサ出力Ｐ２、Ｐ４の絶対値を示すことを意図していないので、センサ出力Ｐ２、Ｐ４に関する縦軸の目盛りは省略されている。

図９Ａに示されるように、図８Ａに例示の構造が採用されていない磁性粉濃度センサの出力Ｐ２は、周囲温度が高温側に変化して２０℃付近に戻ったときの値と、低温側に変化して２０℃付近に戻ったときの値とが乖離しており、温度ヒステリシスを有している。また、センサ出力開始後、センサ出力Ｐ２は直ぐには安定せず、温度変化のサイクル毎に値が変化している。このようなセンサ出力Ｐ２の不安定さは、前述したように、コア材内で生じる応力が影響しているものと考えられた。特に温度ヒステリシスについては、高温側及び低温側で生じた応力による磁歪の影響などが、２０℃付近に温度が復帰するだけでは解消されずにより低温側又は高温側に至るまで残留していることによるものと考えられた。

これに対して、図９Ｂに示されるセンサ出力Ｐ４は、高温側から２０℃付近に戻ったときの値と低温側から２０℃付近に戻ったときの値とが略一致しており、温度ヒステリシスを略有していない。また、センサ出力開始後、速やかに出力Ｐ４が安定している。これらは、図８Ａに例示の取り付け構造の原理を用いることによって、コア材内での応力の発生が抑制されたことによるものと考えられる。

＜磁性粉濃度センサの設置例＞
上記に説明された各例の磁性粉濃度センサは、任意の形態で使用され、その使用形態に関して何ら限定されない。各例の磁性粉濃度センサは、例えば携帯式の磁性粉濃度センサとして用いられてもよいが、前述したように、測定毎に被検試料を磁性粉濃度センサに対して相対移動させる操作が不要な点で、定置式の磁性粉濃度センサとして用いられることが、より有益なことがある。図１０に幾つかの設置例が示されるように、実施形態の磁性粉濃度センサ１は、摩耗により生じる金属粉を除去すべく油槽Ｔ１に設けられる磁気栓Ｔ３に付与されてもよい。また、実施形態の磁性粉濃度センサ１は、油槽Ｔ１に装備される油面計Ｔ４に付与されてもよく、油槽Ｔ１に接続されている配管Ｔ２の側面又は内部に設置されてもよい。いずれの場合も、実施形態の磁性粉濃度センサ１は、二つの環状部のいずれか一方だけが、油槽Ｔ１内若しくは配管Ｔ２内の油に晒されるように設置される。

＜試料中の磁性粉濃度の検出方法＞
本発明の一実施形態に係る、試料中の磁性粉濃度の検出方法を、再度、図１～図５を適宜参照して説明する。なお、図１～図５に例示の各磁性粉濃度センサは、一実施形態の試料中の磁性粉濃度の検出方法の実施に適しているが、一実施形態の磁性粉濃度の検出方法に用いられるセンサは、図１～図５に例示の各磁性粉濃度センサに限定されない。なお、以下では、図１～図５に例示の各磁性粉濃度センサは、特に互いに区別する必要がないときは、単に「センサ１」とも称される。

一実施形態の試料中の磁性粉濃度の検出方法は、例えば図１に示されるような、第１コイル１１、及び第１コイル１１によって生成される磁束に基づく電圧ｅ２を生じさせる第２コイル１２を有するセンサ１に被検試料Ｓを供給することと、第２コイル１２の電圧ｅ２を含むセンサ１の出力を把握することと、を含んでいる。センサ１において第１コイル１１及び第２コイル１２は、共通のコア材３の互いに異なる部分（第１部分３１及び第２部分３２）にそれぞれ巻かれていてコア材３を介して磁気的に結合している。コア材３は、第１コイル１１が巻かれている部分を共有する二つの環状部（第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂ）を有している。そして本実施形態においてセンサ１に被検試料Ｓを供給することは、コア材３の二つの環状部３ａ、３ｂの一方だけを被検試料Ｓに晒すことを含んでいる。なお、一実施形態の試料中の磁性粉濃度の検出方法は、第２コイル１２に電圧を誘起させるべく、第１コイル１１に交流電流を供給することをさらに含み得る。また、被検試料Ｓの供給の前に、上記センサ１の如く二つのコイルが異なる部分に巻かれているコア材を備えていてそのコア材の二つの環状部３ａ、３ｂのいずれかが晒される被検試料中の磁性粉の濃度を検出可能なセンサが用意される。

図１～図５を参照して前述したように、センサ１の第２コイル１２は、第１環状部３ａ又は第２環状部３ｂのいずれか一方が被検試料Ｓに晒されることによって、被検試料Ｓに含まれる磁性粉の濃度に応じた電圧ｅ２を誘起させ得る。従って、図１のように電圧ｅ２そのものである磁性粉濃度センサ１の出力を把握することによって被検試料Ｓ中の磁性粉の濃度を得ることができる。或いは、図３のように電圧ｅ２と、第３コイル１３で誘起される電圧ｅ３とを含む磁性粉濃度センサ１ａの出力を把握することによって被検試料Ｓ中の磁性粉の濃度を得ることができる。

なお、本実施形態の磁性粉濃度の検出方法に用いられるセンサは、図５の例の磁性粉濃度センサ１ｃのように、第２コイル１２が巻かれている第２部分３２を共有する二つの環状部（第１環状部３ａ及び第２環状部３ｂ）を有していてもよい。前述したように、図５の磁性粉濃度センサ１ｃにおいても、二つの環状部３ａ、３ｂのいずれか一方が被検試料Ｓに晒されることによって、被検試料Ｓ中の磁性粉の濃度に応じた電圧ｅ２が第２コイル１２に誘起される。従って、電圧ｅ２そのものである磁性粉濃度センサ１ｃの出力を把握することによって被検試料Ｓ中の磁性粉の濃度を得ることができる。

また、本実施形態の磁性粉濃度の検出方法に用いられるセンサ１において、コア材３の二つの環状部３ａ、３ｂの一方又は両方は、図１の磁性粉濃度センサ１のように間隙５１又は間隙５２を有していてもよい。そして、本実施形態の磁性粉濃度の検出方法において二つの環状部３ａ、３ｂの一方だけを被検試料Ｓに晒すことは、間隙５１又は間隙５２を被検試料Ｓに晒すことを含んでいてもよい。コア材３の鉄損や磁気特性の温度変動の影響を受け難くすることができる。なお間隙５１又は間隙５２を被検試料Ｓに晒すことは、間隙５１又は間隙５２を被検試料Ｓで充填することを含んでいてもよい。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１０ａ、１０ｂ １０ｃ 磁性粉濃度センサ
１１～１３ 第１～第３コイル
３ コア材
３１～３３ 第１部分～第３部分
３ａ 第１環状部
３ｂ 第２環状部
３α コア材の一端側
３β コア材の他端側
４ 被検試料に晒される部分（感知部）
５１、５２ 間隙
７１、７２ 固定部材
７２１、７２３ 第１及び第３の連結部
７３ 締結部材（固定補助部材）
７３ｂ 頭部（押圧部）
７４ 中継部材（固定補助部材）
７４２、７４４ 第２及び第４の連結部
８１、８２ 緩和部材
Ａ、Ａ１～Ａ３ 磁束
ｅ２ 第２コイルに誘起される電圧
Ｓ 被検試料
Ｓ１ 磁性粉
Ｘ Ｘ方向（第２方向）
Ｙ Ｙ方向（第１方向）

Claims (9)

1. 第１コイルと、
   前記第１コイルによって生成される磁束に基づく電圧を生じさせる第２コイルと、
   を備えていて前記電圧を用いて試料中の磁性粉の濃度を示す磁性粉濃度センサであって、
   前記第１コイル及び前記第２コイルは磁心となるコア材を共有していて前記コア材の第１部分及び第２部分にそれぞれ巻かれており、
   前記コア材は、
   前記第１部分及び前記第２部分を含む第１環状部と、
   前記第１部分又は前記第２部分を前記第１環状部と共有している第２環状部と、
   を有し、
   前記第１環状部及び前記第２環状部のいずれか一方は、被検試料に晒される部分を含んでいる、磁性粉濃度センサ。
2. 前記第１環状部は、前記被検試料に晒される部分である間隙を前記第１部分と前記第２部分との間に有している、請求項１記載の磁性粉濃度センサ。
3. 前記第２環状部は、前記第１環状部との非共有部分に、前記被検試料に晒されない間隙を有している、請求項２記載の磁性粉濃度センサ。
4. 前記第２環状部に巻かれている第３コイルをさらに備え、
   前記第３コイルは、前記第２コイルに直列接続され、且つ、前記第１コイルによって生成される磁束に基づいて、前記第２コイルが生じさせる前記電圧と反対方向の電圧を生じさせるように構成されている、請求項１～３のいずれか１項に記載の磁性粉濃度センサ。
5. 前記コア材が固定される固定部材と、
   前記固定部材への前記コア材の固定に用いられる固定補助部材と、
   前記固定部材と前記固定補助部材の少なくとも一部との間に配置されている緩和部材と、
   をさらに備え、
   前記緩和部材は、前記固定部材及び前記固定補助部材の少なくともいずれかの線膨張係数との大小関係について前記コア材の線膨張係数とは逆の線膨張係数を有している、請求項１～４のいずれか１項に記載の磁性粉濃度センサ。
6. 前記緩和部材の線膨張係数は、前記固定部材及び前記固定補助部材それぞれの線膨張係数よりも大きい、請求項５記載の磁性粉濃度センサ。
7. 前記コア材は、第１方向における一端側で前記固定部材の第１連結部に連結され、且つ、前記一端側と反対側の他端側で前記固定補助部材の第２連結部に連結されており、
   前記緩和部材は、前記第１連結部よりも前記第１方向において前記コア材の前記他端側に位置する前記固定部材の第３連結部、及び前記第２連結部よりも前記第１方向において前記コア材の前記一端側に位置する前記固定補助部材の第４連結部に連結されている、請求項５又は６記載の磁性粉濃度センサ。
8. 第１コイル、及び前記第１コイルによって生成される磁束に基づく電圧を生じさせる第２コイルを有するセンサに被検試料を供給することと、
   前記第２コイルの前記電圧を含む前記センサの出力を把握することと、
   を含む、試料中の磁性粉濃度の検出方法であって、
   前記第１コイル及び前記第２コイルは、共通のコア材の互いに異なる部分にそれぞれ巻かれており、
   前記コア材は、前記第１コイル又は前記第２コイルが巻かれている部分を共有する二つの環状部を有し、
   前記センサに前記被検試料を供給することは、前記コア材の前記二つの環状部の一方だけを前記被検試料に晒すことを含んでいる、試料中の磁性粉濃度の検出方法。
9. 前記二つの環状部の前記一方は間隙を有しており、
   前記二つの環状部の前記一方だけを前記被検試料に晒すことは、前記間隙を前記被検試料に晒すことを含んでいる、請求項８記載の試料中の磁性粉濃度の検出方法。

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