JP4421532B2 - 金属探知器 - Google Patents

Description

本発明は、物体に埋められている金属の埋設位置をその物体の表面に沿ってスライドする過程で探知する金属探知器に関する。

上記した金属探知器としては、例えば、特許文献１に記載のものが知られている。
特許文献１に記載の金属探知器は、図７（Ａ）に示すように、ペン型の金属探知器であり、床材Ｆの表皮シートＳの裏側に位置する釘Ｋ等を検出するためのものである。前記金属探知器で釘Ｋ等を検出する場合には、その金属探知器を床材Ｆに対して直角に起立させた状態で、表皮シートＳに沿ってスライドさせる。この状態で、磁石１０１が釘Ｋ等の真上位置に到達すると、磁石１０１が釘Ｋ等から吸引力を受け、その磁石１０１、連結棒１０３及びスイッチ１０４の可動部１０４ｃがバネ１０１ｂの力に抗して下動する（矢印参照）。これにより、スイッチ１０４がオンし、表示ランプ１０６に対して電気回路１０５から電力が供給される。この結果、表示ランプ１０６が点灯し、表皮シートＳの裏側に釘Ｋ等が存在するのを認識できるようになる。
意匠登録第１０７７０２７号公報

上記した金属探知器は、釘Ｋ等の金属の方向に磁石１０１が吸引されることを利用して前記金属を検知する方式である。このため、金属探知器を床材Ｆに対して直角に立てた状態から誤って傾斜させたりすると、磁石１０１と金属間の距離が増加して、金属を検知できなくなることがある。したがって、常に、金属探知器を床材Ｆに対して直角に起立させた状態で使用しなければならず、使い勝手が良くない。この点を解決するため、金属探知器が傾斜した状態でも金属を検知可能なように、強い磁界を発生させる磁石１０１を装着することも考えられる。しかし、このようにすると、図７（Ｂ）に示すように、位置Ｘにある釘Ｋに反応して金属探知器が動作（表示ランプ１０６が点灯）した場合でも、釘Ｋが位置Ｙ（二点鎖線参照）にあるように誤認することがある。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、本発明が解決しようとする課題は、金属探知器を例えばペン状に傾斜させ、あるいは倒伏させた状態でも使用できるようにして、金属探知器の使い勝手を向上させるとともに、どのような使用状態のときでも金属の位置を誤認しないようにすることである。

上記した課題は、各請求項の発明によって解決される。
請求項１の発明は、物体に埋められている金属の埋設位置をその物体の表面に沿ってスライドする過程で探知する金属探知器であって、前記金属を検知する検知素子が細長に形成されている金属センサと、前記金属センサが前記金属を検知したときに、表示ランプを点灯させる電気回路と、前記金属センサ及び前記電気回路を収納するケースであり、表面に前記表示ランプが取付けられている探知器ケースとを有しており、前記金属センサは、前記探知器ケースを前記物体の表面に対して倒伏させ、あるいは斜め起立状態に保持して、前記物体の表面に沿ってスライドさせることにより、前記金属を検知可能な構成であり、前記表示ランプは、前記金属センサの検知素子とほぼ等しい長さ寸法に形成されて、前記検知素子と平行、かつ前記検知素子と端部を揃え、その検知素子に重ねられた状態で前記探知器ケースの側面に取付けられていることを特徴とする。

本発明によると、探知器ケース（金属探知器）は、金属を検知する際、物体の表面に対して斜め起立状態、あるいは倒伏状態で、その物体の表面に沿ってスライドさせることができるように構成されている。このため、金属探知器を使用する際の自由度が高くなり、使い勝手が向上する。
また、前記表示ランプは、金属センサの検知素子とほぼ等しい長さ寸法に形成されて、前記検知素子と平行、かつ前記検知素子と端部を揃え、その検知素子に重ねられた状態で前記探知器ケースの側面に取付けられている。このため、物体の表面に対する表示ランプ（点灯位置）の正投影位置及びその近傍を金属の埋設位置と考えることができる。したがって、複数の金属が短い間隔で物体内に埋められている場合でも金属の埋設位置を正しく認識でき、誤認を防止できる。

請求項２の発明によると、探知器ケースは、ペン型に形成されて、一組の金属センサ、電気回路及び表示ランプが装着されていることを特徴とする。このため、金属探知器の携帯性、取扱い性が向上する。

請求項３の発明によると、探知器ケースは、物体の表面に接触した状態でその表面に沿ってスライド可能なスライド面を備えており、複数の金属センサと、それらの金属センサに対応する複数の表示ランプとが前記スライド面に沿って並べられた状態で、前記探知器ケースに装着されていることを特徴とする。
このため、探知器ケースのスライド面を物体の表面に接触させた状態でスライドさせる際、各表示ランプの点灯の様子から残像効果により埋められている金属の形状をある程度把握できるようになる。

本発明によると、金属探知器の使い勝手が向上するとともに、金属の位置を誤認するような不具合もない。

（実施形態１）
以下、図１から図４に基づいて、本発明の実施形態１に係る金属探知器の説明を行なう。
本実施形態に係る金属探知器は、壁内あるいは床内に埋め込まれた鉄筋や水道管等の金属を探知するためのペン型の金属探知器である。ここで、図１は実施形態１に係る金属探知器の模式構成図であり、図２はその金属探知器で金属を探知する様子を表す側面図である。また、図３は金属探知器の測定原理図等、図４は金属探知器の変更例を表す模式図である。

＜金属探知器の構成＞
本実施形態に係る金属探知器１０は、図１に示すように、ペン型をした筒状の探知器ケース１２と、金属センサ２０と、表示ランプ３２と、金属センサ２０が金属を検知したときに表示ランプ３２を点灯させる電気回路３０とを備えている。
金属センサ２０は、図３（Ａ）の測定原理図に示すように、一組のコイル２１，２２（一次コイル２１、二次コイル２２）と、共振回路２５と、制御回路２４とを備えている。一次コイル２１には、磁束を発生させるために励磁電流が制御回路２４によって供給されている。そして、一次コイル２１で発生した磁束が近接した二次コイル２２と鎖交するように構成されている。
二次コイル２２はコンデンサ２３に対して並列に接続されることで共振回路２５を構成している。ここで、共振回路２５のインダクタンスＬは、二次コイル２２の自己インダクタンスと、一次コイル２１、二次コイル２２の相互インダクタンスとの合計で表される。

金属センサ２０が金属Ｍから離れている状態、即ち、金属が検出されない状態では、一次コイル２１を流れる励磁電流で共振回路２５は最も強い共振状態となり、共振回路２５の電圧（Ｔ１、Ｔ２間の電圧）が最大になっている。
一方、金属センサ２０が金属Ｍに接近することで、図３（Ａ）に示すように、二次コイル２２で発生した磁束の一部が金属側に漏れると（金属が検知されると）、金属Ｍ内に誘導電流が流れ、これが共振回路２５のエネルギーを奪って、共振回路２５の電圧（Ｔ１、Ｔ２間の電圧）が低下する。

金属センサ２０の制御回路２４には、発振強度比較器２８が設けられており、共振回路２５の電圧値（Ｔ１、Ｔ２間の電圧）から、最も強い共振状態（金属Ｍを検知しない状態）か、あるいはそれ以外の状態（金属Ｍの検知状態）かを判定できるようになっている。
発振強度比較器２８は、最も強い共振状態でない状態、即ち、金属Ｍの検知状態でオンするスイッチ２８ｓを有しており、そのスイッチ２８ｓが、図３（Ｂ）に示すように、表示ランプ３２を点灯させる電気回路３０に組み込まれている。このため、金属センサ２０が金属Ｍを検知した状態で表示ランプ３２が点灯するようになる。
なお、探知器ケース１２には、電源スイッチ（図示省略）が設けられており、その電源スイッチにより電気回路３０や金属センサ２０の制御回路２４等の電源をオンオフできるように構成されている。

金属センサ２０の一次コイル２１と二次コイル２２とは、図１に示すように、細長い棒状のコイル支持材２０ｓに固定された状態で探知器ケース１２の先端側に収納されている。また、一次コイル２１と二次コイル２２とは、図２に示すように、コイル支持材２０ｓが、例えば、斜め起立状態に保持されて、床Ｆ等の表面ＦＬに沿ってスライドしたときに、そのコイル支持材２０ｓの中央位置Ｃｍが金属Ｍの真上位置にある状態で、共振回路２５のエネルギーが最も奪われるように（エネルギー損失が最大になるように）、前記コイル支持材２０ｓに対して位置決めされている。このため、金属センサ２０は、コイル支持材２０ｓの中央位置Ｃｍが金属Ｍの真上位置にある状態で、金属Ｍを検知できるようになる。
即ち、一次コイル２１と二次コイル２２及び棒状のコイル支持材２０ｓが本発明の検知素子に相当する。
また、表示ランプ３２は、図１に示すように、一次コイル２１、二次コイル２２のコイル支持材２０ｓの中央位置Ｃｍに重ねられた状態で探知器ケース１２の側面に固定されている。

＜金属探知器を使用した金属検知方法＞
次に、上記した金属探知器１０を使用した金属検知方法について説明する。
例えば、床Ｆ等に埋め込まれた鉄筋等の金属Ｍを検知する場合には、電源スイッチをオンした状態で、金属探知器１０をペン状に把持する（斜め起立状態に保持する）。次に、図２に示すように、その金属探知器１０（探知器ケース１２）の先端部を床Ｆの表面ＦＬに接触させた状態で、その表面ＦＬに沿ってスライドさせる。このとき、表示ランプ３２が上側に位置するように金属探知器１０を把持するのが好ましい。
金属探知器１０を床Ｆの表面ＦＬに沿ってスライドさせているときに、図２に示すように、金属センサ２０のコイル支持材２０ｓの中央位置Ｃｍが金属Ｍの真上位置に到達すると、二次コイル２２で発生した磁束が金属Ｍ側に最も漏れて、共振回路２５のエネルギー損失が最大になる。これにより、金属センサ２０の共振回路２５の電圧が低下する。この結果、電気回路３０に組み込まれている発振強度比較器２８のスイッチ２８ｓがオンして、表示ランプ３２が点灯するようになる。表示ランプ３２は、コイル支持材２０ｓの中央位置Ｃｍに重なる位置に位置決めされているため、その点灯した表示ランプ３２の真下の位置に金属Ｍが埋設されていることになる。即ち、床Ｆの表面ＦＬに対して垂直方向から見た表示ランプ３２の位置と金属Ｍの埋設位置とが重なるようになる。

なお、金属探知器１０が金属Ｍから離れると、二次コイル２２で発生した磁束の漏れがほとんどなくなり、共振回路２５は再び最も強い共振状態となる。この結果、発振強度比較器２８のスイッチ２８ｓがオフし、表示ランプ３２が消灯する。
ここで、金属探知器１０（探知器ケース１２）をペン状に把持して、床Ｆの表面ＦＬに沿ってスライドさせる例を示したが、その金属探知器１０の先端部から基端部までのほぼ全てを床Ｆの表面ＦＬに接触させた状態（倒伏状態）でスライドさせても、同様に金属Ｍを検知することができる。

＜本実施形態に係る金属探知器の長所＞
本実施形態に係る金属探知器１０の金属センサ２０は、金属探知器１０（探知器ケース１２）をペン状に把持してスライドさせることができる。また、金属探知器１０を倒伏状態でスライドさせることも可能である。
このため、金属探知器１０を使用する際の自由度が高くなり、使い勝手が向上する。
また、表示ランプ３２は、金属センサ２０のコイル支持材２０ｓの中央位置Ｃｍに重ねられた状態で探知器ケース１２の側面に取付けられているため、床Ｆの表面ＦＬに対する表示ランプ３２（点灯位置）の正投影位置を金属Ｍの埋設位置と考えることができる。したがって、複数の金属Ｍが短い間隔で床Ｆ内に埋められている場合でも金属Ｍの位置を誤認することがない。

＜変更例＞
なお、本実施形態では、表示ランプ３２がコイル支持材２０ｓの中央位置Ｃｍに重ねられた状態で探知器ケース１２に固定されている例を示したが、図４に示すように、表示ランプ４２をコイル支持材２０ｓとほぼ等しい長さ寸法で形成し、両者４２，２０ｓを揃えて固定することも可能である。これにより、金属探知器１０がデザイン的にも優れたものになる。

（実施形態２）
以下、図５、図６に基づいて、本発明の実施形態２に係る金属探知器の説明を行なう。本実施形態に係る金属探知器５０は、複数の金属センサ２０と、それに対応する複数の表示ランプ３２を備える金属探知器である。金属探知器５０を構成する個々の金属センサ２０及び表示ランプ３２等は、実施形態１で説明した金属センサ２０及び表示ランプ３２等と等しいため同一番号を付して説明を省略する。
本実施形態に係る金属探知器５０の探知器ケース５２は、細長い棒状に形成されており、その探知器ケース５２の裏面５２ｂが床Ｆの表面ＦＬに面接触可能なように平面となっている。これにより、探知器ケース５２の裏面５２ｂを床Ｆの表面ＦＬに面接触させた状態で、金属探知器５０を床Ｆの表面ＦＬに沿ってスライドさせることが可能になる。即ち、探知器ケース５２の裏面５２ｂが本発明のスライド面に相当する。

探知器ケース５２には、スライド面５２ｂに沿って等間隔で並べられた複数の金属センサ２０（図５では、例えば12セット）が収納されており、各々の金属センサ２０に対応する各々の表示ランプ３２が探知器ケース５２の表面に固定されている。
上記構成により、図６に示すように、金属探知器５０を位置１〜位置５まで床Ｆの表面ＦＬに沿ってスライドさせたときの各表示ランプ３２の点灯状況から残像効果で鉄筋Ｍの形状をイメージすることが可能になる。
なお、金属センサ２０及び表示ランプ３２を等間隔で一列に配置する例を示したが、行列状に複数行、複数列に配置することも可能である。

＜他の使用例＞
ここで、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における変更が可能である。例えば、本実施形態では、床や壁に埋め込まれた鉄筋や水道管等を探知する金属探知器を例示したが、例えば、砂等に埋まった金属や食べ物等に誤って混入した金属を前記金属探知器１０，５０で探知することも可能である。
また、本実施形態では、金属センサ２０のコイル支持材２０ｓに対する表示ランプ３２の位置を固定する例を示したが、コイル支持材２０ｓに対して表示ランプ３２の位置を微調整できるようにしても良い。

本発明の実施形態１に係る金属探知器の模式構成図である。 金属探知器で金属を探知する様子を表す側面図である。 金属探知器の測定原理図（Ａ図）、及び電気回路図（Ｂ図）である。 金属探知器の変更例を表す側面図である。 本発明の実施形態２に係る金属探知器の模式構成図である。 金属探知器で金属を探知する様子を表す平面図である。 従来の金属探知器を表す模式縦断面図（Ａ図、Ｂ図）である。

符号の説明

Ｍ 金属
１２ 探知器ケース
２０ 金属センサ
２１ 一次コイル（検知素子）
２２ 二次コイル（検知素子）
２２ｓ コイル支持材（検知素子）
３０ 電気回路
３２ 表示ランプ
５２ 探知器ケース
５２ｂ 裏面（スライド面）

Claims (3)

1. 物体に埋められている金属の埋設位置をその物体の表面に沿ってスライドする過程で探知する金属探知器であって、
   前記金属を検知する検知素子が細長に形成されている金属センサと、
   前記金属センサが前記金属を検知したときに、表示ランプを点灯させる電気回路と、
   前記金属センサ及び前記電気回路を収納するケースであり、表面に前記表示ランプが取付けられている探知器ケースとを有しており、
   前記金属センサは、前記探知器ケースを前記物体の表面に対して倒伏させ、あるいは斜め起立状態に保持して、前記物体の表面に沿ってスライドさせることにより、前記金属を検知可能な構成であり、
   前記表示ランプは、前記金属センサの検知素子とほぼ等しい長さ寸法に形成されて、前記検知素子と平行、かつ前記検知素子と端部を揃え、その検知素子に重ねられた状態で前記探知器ケースの側面に取付けられていることを特徴とする金属探知器。
2. 請求項１に記載された金属探知器であって、
   探知器ケースは、ペン型に形成されて、一組の金属センサ、電気回路及び表示ランプが装着されていることを特徴とする金属探知器。
3. 請求項１に記載された金属探知器であって、
   探知器ケースは、物体の表面に接触した状態でその表面に沿ってスライド可能なスライド面を備えており、
   複数の金属センサと、それらの金属センサに対応する複数の表示ランプとが前記スライド面に沿って並べられた状態で、前記探知器ケースに装着されていることを特徴とする金属探知器。

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