JP5399622B2 - 計測器、および計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、磁気センサを備える計測器に関する。

従来、鉄道のような広範囲に敷設される設備において、その各種電気設備の稼動状況を点検する作業は、検査員や巡回員を各所に派遣して、人手で行っていた。この作業は、設備の敷設範囲が広域であるため、多大な時間とコストを必要としていた。
そこで近年、鉄道沿線に設置される各種電気設備のメンテナンス作業において、情報通信ネットワークを利用した点検システムが提案されている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。

ここで、電車のパンタグラフに直接触れて電力を供給するための架線（トロリ線）は、張力が印加された状態で、一定間隔で建てられた電柱に吊るされている。この様な架線は、一般に銅線が使われており、気温の変化により日々伸縮するため、張力が変化する。また、経年変化として、磨耗による弾性伸びや電柱傾斜等によっても張力が変化する。張力が下がり架線が弛むと、パンタグラフの接触が不安定になる。また、張力が上がると架線が切れる恐れがある。架線の健全性を維持するためには、架線の張力を一定に保つことが必要である。

そこで、架線の終端部に、張力調整装置（テンションバランサ）を設置し、これによって架線の伸縮を吸収し、張力が一定になるようにしている。例えば、図１９が示すような滑車式自動張力調整装置が、架線終端部の電柱１４に設置されている。この装置は、滑車１２と重錘１１、ワイヤー（架線側）１８、ワイヤー（重錘側）１７で構成されている。滑車１２は、大滑車１２ａと小滑車１２ｂで構成されており、大滑車１２ａを回す力で小滑車１２ｂを回す力が得られるように、両滑車は相互に固定された状態で回転するようになっている。さらに、大滑車１２ａにはワイヤー（重錘側）１７が、小滑車１２ｂにはワイヤー（架線側）１８が巻きつけられており、ワイヤー（重錘側）１７に重錘１１を取付けることによって、碍子１９を介して接続される架線１３を一定の張力で引っ張ることができる仕組みになっている。

このような滑車式自動張力調整装置は、重錘１１が調整範囲を越えると、架線１３の張力を一定に保つことができなくなる。ここで、調整範囲とは、ワイヤー（重錘側）１７と重錘１１とが支障なく動く範囲であり、例えば、ガイド５２を固定するブラケット３０に、重錘１１が接触しない範囲である。このような調整範囲を点検するため、検査員が巡回して、重錘の位置を測定し、気温に対して重錘の位置が適切かどうかを確かめている。
また、検査員は、上下運動する重錘の変位の最大値と最小値が、正常な動作範囲に収まっているかも点検し、点検時と点検時の間に、異常が発生していないかも確かめる。重錘の変位の最大値と最小値を記録する方法としては、図２０に示す方法が使われている。滑車式自動張力調整装置では、ワイヤー（重錘側）１７に接続された重錘１１にリング状の金具（リング５１）がついており、リング５１中を、ガイド（棒鋼）５２が通っている。この方法では、ガイド５２に、ソロバン玉のようにガイド５２を移動するカーソル５３を設ける。

このカーソル５３は、力を加えなければ動かないように設けられるため、重錘の上下運動の際にこのようなカーソル５３が移動し、重錘１１の上下運動の最上位置と最下位置を記録することができる。ここで、電柱１４には目盛りを描いたゲージ５４を貼り付けておけば、検査者は、ゲージ５４を目印として重錘１１の上下運動の最上位置と最下位置を記録することができる。例えば、特許文献３には、永久磁石を用いて上述のようなカーソルを構成することが提案されている。

近年提案された情報通信ネットワークを利用した点検システムでは、図２１や図２２に示す方法により、滑車式自動張力調整装置の点検を行っている。
図２１に示す方法では、滑車式自動張力調整装置にリミットセンサ５５（スイッチ）を取り付けておき、異常を検知する。重錘が調整範囲を越えると、リミットセンサに接触し、異常を検知する（例えば、特許文献１参照）。

図２２に示す方法では、図２２の（ａ）のように、ワイヤー１７に変位計測部６０を設けている。図２２の（ｂ）は、変位計測部６０を示す図である。変位計測部６０では、ベルト６２がワイヤー（重錘側）１７に対して平行に動くように、プーリー６３ａとプーリー６３ｂにより設置されている。このベルト６２は、検出子６１によりワイヤー（重錘側）１７とともに動くようになっており、その際プーリー６３ａが回転する。このプーリー６３ａの回転角を回転トランスデューサ６４で検知することにより、重錘１１の変位を計測している（例えば、特許文献２参照）。
特開平１１−７８８８４号公報 特開平８−２１６７３９号公報 特開平７−９８９５号公報

上述の様な点検システムでは、電気設備には、稼動状況を送信するためにセンサと伝送装置（以下、点検設備と称する）が取り付けられている。これらの点検設備は、現場での商用電源の確保が難しいため、ソーラバッテリや電池で駆動されている。しかし、大きなソーラバッテリが必要であったり、電池交換に手間と経費がかかったりしたため、実現が難しかった。そのため、このような点検システムの実現には、点検設備の省電力化が極めて重要な課題であった。

特に、上述の点検システムでは、重錘の変位の最大値と最小値を計測するために、常時電子回路を駆動しなければならないため、大きな電力を消費する。そのため、この通時的計測をより小電力で実現することが、点検設備の省電力化には必要である。
また、上述のリミットセンサを用いた方法や、回転トランスデューサを用いた方法では、電気接点や機械的な機構があるため故障しやすい。センサ自体のメンテナンスを不要にするためには、無接点・非接触が望ましい。

本発明は、このような状況を鑑みてなされたもので、張力調整装置の点検における、重錘やシリンダの変位を通時的に点検できる省電力の計測器を提供する。

上述の課題を解決するために、本発明は、磁場が印加されると磁化する磁性体と、磁化した磁性体の磁場を検知する第１の磁気センサと、第１の磁気センサが磁性体の磁場を検知したか否かを示す検知結果情報を出力する第１の出力手段とを有する磁気記憶センサを複数個備えた計測器であって、複数の磁気記憶センサは、線状に配置され、磁性体の近傍を移動する磁石と、複数の磁気記憶センサが出力する検知結果情報を受信し、この検知結果情報に基づいて、磁石により磁化した磁性体の磁場を検知した複数の磁気記憶センサのうち、両端の磁気記憶センサを識別する磁気記憶センサ識別情報を生成する磁気記憶センサ判定手段と、磁気記憶センサ識別情報を、磁石の移動範囲を示す情報として出力する第２の出力手段とを備えることを特徴とする計測器である。

本発明は、磁場が印加されると磁化する磁性体と、磁化した磁性体の磁場を検知する第１の磁気センサと、第１の磁気センサが磁性体の磁場を検知したか否かを示す検知結果情報を出力する第１の出力手段とを有する磁気記憶センサを複数個備えた計測器であって、複数の磁気記憶センサに並行して配置され、予め定められた磁場を検知する複数の第２の磁気センサと、磁気記憶センサの磁性体と第２の磁気センサとの近傍を移動する磁石と、複数の磁気記憶センサが出力する検知結果情報を受信し、この検知結果情報に基づいて、複数の磁気記憶センサのうち、磁石により磁化した磁性体の磁場を検知した磁気記憶センサを識別する磁気記憶センサ識別情報を生成する磁気記憶センサ判定手段と、複数の第２の磁気センサのうち、予め定められた磁場を検知した第２の磁気センサを識別する磁気センサ識別情報を生成する磁気センサ判定手段と、磁石の移動範囲を示す磁気記憶センサ識別情報と、磁気センサ識別情報とを出力する第２の出力手段とを備えることを特徴とする計測器である。

本発明は、上述の磁石は、重錘によって架線の張力を調整する張力調整装置の重錘の運動に伴って、複数の磁気記憶センサの近傍を相対移動することを特徴とする。

本発明は、上述の磁石は、シリンダによって架線の張力を調整する張力調整装置のシリンダの運動に伴って、複数の磁気記憶センサの近傍を相対移動することを特徴とする。

本発明は、上述の磁石は、温度の変化によって回転する円板を備えるバイメタル温度計の運動に伴って、複数の磁気記憶センサの近傍を相対移動することを特徴とする。

本発明は、上述の磁気記憶センサが備える磁性体は、磁石の極間に形成される磁力線の向きに沿う方向に延びる部材であることをさらに特徴とする。

本発明は、上述の磁気記憶センサが備える第１の出力手段は、第１の磁気センサが磁場を検知するか否か、または第１の磁気センサが予め定められた方向である正方向の磁場を検知するか否かのいずれかに基づいて、検知結果情報を出力し、磁性体を消磁するか、または磁性体に正方向と逆の方向である負方向の磁場を印加する消磁コイルと、消磁コイルを動作させる消磁制御手段と、をさらに備えることを特徴とする。

本発明は、磁場が印加されると磁化する磁性体と、磁化した磁性体の磁場を検知する第１の磁気センサと、第１の磁気センサが磁性体の磁場を検知したか否かを示す検知結果情報を出力する第１の出力手段とを有する磁気記憶センサを複数個用いる計測方法であって、複数の磁気記憶センサは、線状に配置され、磁石が磁性体の近傍を移動し、磁気記憶センサ判定手段が、複数の磁気記憶センサが出力する検知結果情報を受信し、この検知結果情報に基づいて、磁石により磁化した磁性体の磁場を検知した複数の磁気記憶センサのうち、両端の磁気記憶センサを識別する磁気記憶センサ識別情報を生成し、第２の出力手段が、磁気記憶センサ識別情報を、磁石の移動範囲を示す情報として出力することを特徴とする計測方法である。

本発明は、磁場が印加されると磁化する磁性体と、磁化した磁性体の磁場を検知する第１の磁気センサと、第１の磁気センサが磁性体の磁場を検知したか否かを示す検知結果情報を出力する第１の出力手段とを有する磁気記憶センサを複数個用いる計測方法であって、磁石が、磁気記憶センサの磁性体と、複数の磁気記憶センサに並行して配置され、予め定められた磁場を検知する複数の第２の磁気センサとの近傍を移動し、磁気記憶センサ判定手段が、複数の磁気記憶センサが出力する検知結果情報を受信し、この検知結果情報に基づいて、複数の磁気記憶センサのうち、磁石により磁化した磁性体の磁場を検知した磁気記憶センサを識別する磁気記憶センサ識別情報を生成し、磁気センサ判定手段が、複数の第２の磁気センサのうち、予め定められた磁場を検知した第２の磁気センサを識別する磁気センサ識別情報を生成し、第２の出力手段が、磁石の移動範囲を示す磁気記憶センサ識別情報と、磁気センサ識別情報とを出力することを特徴とする計測方法である。

本発明は、上述の磁気記憶センサが備える磁性体は、磁石の極間に形成される磁力線の向きに沿う方向に延びる部材であることをさらに特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、磁性体と磁気センサとを一体とし、その磁性体が予め定められた磁場を備えているか否かを磁気センサが検知して出力するようにしたので、常時給電の必要がなく、点検時には電気的情報によって結果を出力することが可能な状態記憶素子としての磁気記憶センサを提供することができる。
また、本発明によれば、複数に連なった磁性体の近傍を、変位計測の対象とする物体の動きによって磁石が移動し、事後的に磁気センサがそれぞれの磁性体の磁場を検知するようにしたので、架線張力調整装置に伴わせて用いることで、一定期間中に生じた変位の最大値と最小値を点検することが可能な計測器を提供することができる。
また、本発明によれば、磁石が、棒状の磁性体の長軸方向に対して平行の磁場を印加するように移動するようにしたので、磁性体の反磁界が小さい状態で印加することができ、高磁場を印加しなくても、磁気を記憶することが可能な計測器を提供することができる。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態による計測器の概念を示す図である。
図１の（ａ）は、電車に電力を供給する架線の終端部分を示している。この図において、架線１３に接続されたワイヤー（架線側）１８が、小滑車１２ｂにつながれ、大滑車１２ａに接続されるワイヤー（重錘側）１７が重錘１１に連結される。
この図において、架線１３は、電柱１４に備えられた滑車１２に接続され、滑車１２に接続されるワイヤー１７が重錘１１に連結される。重錘１１は、架線１３が安定した張力をもつために予め定められた重量を有する錘である。本実施形態によって重錘１１の変位を記憶する計測器１０は、電柱１４に設置される。

図１の（ｂ）には、図１の（ａ）の計測器１０と重錘１１との部分を拡大した図が示されている。地面と垂直に立てられた電柱１４上に、複数の磁気記憶センサ１００が並んだ磁気記憶センサアレイ１５０が備えられ、かつ、複数の磁気センサ４００が並んだ磁気センサアレイ４５０が備えられる。また、磁石６００が、例えば、磁石６００は、円盤状またはドーナツ状の取付具によってワイヤー１７に接続された重錘１１に連結し、この磁気記憶センサアレイ１５０と磁気センサアレイ４５０とに沿って磁石６００が移動するように構成する。ここで、磁石の形状は、Ｃの字状あるいはＵの字状にする。すなわち、重錘１１が、架線１３の伸縮によって上下（図１の（ｂ）のｖ方向）に移動し、これに合わせて磁石６００が、磁気記憶センサアレイ１５０と磁気センサアレイ４５０との近傍を移動する。

図２は、上述の磁気記憶センサ１００の構造例を示す図である。図２に示されるように、磁気記憶センサ１００は、例えば、入出力端子であるピン１３０を備えたＩＣパッケージに、磁性体１１０と、磁気センサ１２０と備えた素子である。磁性体１１０は、ヒステリシス特性を持った磁気記憶が可能な磁性体であり、例えば、棒状の鉄やニッケル系合金などである。すなわち、磁気記憶センサ１００に磁石を近づけると、磁性体１１０は磁化され、自発磁化を生じるようになる。磁気センサ１２０は、例えばホールＩＣ（ホール素子）のような、磁場を検知する素子である。ここで、ホールＩＣには、省電力のためにパルス駆動式ホールＩＣを用いることが望ましい。

磁気センサ１２０としては、磁気の検知によりデジタル信号（ビット）を出力するホールＩＣを使用する。ホールＩＣには、例えば、単極性（１出力）のものと、両極性（１出力）のものと、両極性（２出力）のものとのいずれでも適用できる。ここで、単極性（１出力）のホールＩＣは、ある一方向の磁界を検知し、Ｖｏｕｔにビットを出力する。例えば、図３に示されるホールＩＣは、三端子の単極性のホールＩＣである。図３に示されるホールＩＣは、一端子を電源端子Ｖｃｃとして備え、他の一端子を接地端子ＧＮＤとして備え、他の一端子を出力端子Ｖｏｕｔとして備える。電源端子Ｖｃｃには、例えば、３Ｖの電圧が加えられる。ホールＩＣは、磁界を検知すると、Ｖｏｕｔ端子にビット（電圧）を出力する。ここで、Ｖｏｕｔは、ホールＩＣ内部のトランジスタのスイッチングに基づいて出力される。

両極性（１出力）のホールＩＣは、予め定められた軸方向の磁界の有無を検知するホールＩＣである。ここで、両極性（１出力）のホールＩＣは、予め定められた軸方向の磁界であれば、正負を問わずＶｏｕｔにビットを出力する。
また、両極性（２出力）のホールＩＣは、予め定められた軸方向の磁界を検知し、その磁界の向きの判別が可能なホールＩＣである。ここで、両極性（２出力）のホールＩＣは、予め定められた軸方向の磁界を検知し、その磁界が正方向のときＶｏｕｔ１にビットを出力し、負方向のときは、Ｖｏｕｔ２にビットを出力する。第１の実施形態において、両極性（２出力）ホールＩＣを使用する場合、磁石６００の磁界を検知する一方の出力端子を使用する。

本実施形態の説明では、磁気センサ１２０は、検査信号を受信すると、検知する磁場によって異なる起電力を生じて出力する。以下、検査のために入力される信号を検査信号といい、その結果第１の出力部１４０から出力される信号を出力信号という。第１の出力部１４０が出力する出力信号に基づいて、ホールＩＣが磁場を検知したか否かを判定可能であるため、以下、出力信号を検知結果情報という。生成された検知結果情報は、ピン１３０から外部へ出力される。

ここで、磁気センサ１２０が検知する磁場について、「１」と「０」とを定義する。ここで、「１」とは、磁気センサ１２０が、磁場を検知した状態を示す。一方、「０」とは、磁気センサ１２０が、磁場を検知していない状態を示す。また、「１」と「０」との状態は、検知する磁場の方向に注目して定めることとしても良い。例えば、「１」とは、磁気センサ１２０が、予め定められた方向（以下、正方向ともいう）の磁場を検知した状態を示し、「０」とは、磁気センサ１２０が、予め定められた正方向と逆の方向（以下、負方向ともいう）の磁場を検知した状態を示すこととしても良い。なお、第１の実施形態の説明では、「１」は、磁気センサ１２０が磁場を検知した状態を示し、「０」は、磁気センサ１２０が磁場を検知していない状態を示す（方向に注目しない）こととして説明する。

このような磁気記憶センサ１００において、磁性体１１０が着磁していなければ、磁気センサ１２０は、磁性体１１０から磁場を検知せず、生成される検知結果情報は「０」となる。また、磁石が磁気記憶センサ１００の近傍に近づいて磁性体１１０が着磁して自発磁化を発生する状態になると、磁気センサ１２０は、磁性体１１０の磁場を検知して、生成される検知結果情報は「１」となる。すなわち、磁気記憶センサ１００は、近傍に磁石が近づいたか否かの検知結果情報を、無電力で記憶可能な記憶素子となる。

また、強磁性体である磁性体１１０とホール素子のような磁気センサ１２０とを近づけておくことで、磁性体１１０への着磁が弱くても磁場の検知が可能である。すなわち、上述の磁気記憶センサ１００は、弱い印加磁場でも磁気の記憶が可能となる。また、磁気記憶センサ１００を小型化できるので、適用用途や適用範囲も広がると考えられる。

図４の（ａ）は、上述の磁石６００と、磁気センサ４００と、磁気記憶センサ１００とを、電柱１４の軸方向から見た概念を示す図である。磁石６００は、例えば、Ｕ字形磁石である。磁気センサ４００と磁性体１１０とは、磁石６００の両極に挟まるように備えられる。ここで、磁石６００は、棒状の磁性体１１０の長軸方向に対して平行な磁場を印加するように構成する。これは、磁性体１００の反磁界を小さくするためであり、磁性体の反磁界は、磁性体の形状や磁場の印加方向によって異なり、反磁界が大きければ、磁性体は磁化し難くなるからである。このように、棒状の磁性体１１０が、磁場と並行になるように構成することで、高磁場を印加しなくても、磁気記憶を行うことができる。

図４の（ｂ）に示すように、磁石６００が通過した後の状態において、磁気センサ４００は磁場を検知しないため、生成する検知結果情報は「０」を示す。一方、磁性体１１０が備える磁気センサ１２０は、磁石６００が通過して磁化された磁性体１１０による磁場を検知する。このため、磁気センサ１２０が生成する検知結果情報は「１」を示す。すなわち、磁気記憶センサ１００によれば、磁石の通過履歴を記憶することができる。

図５は、第１の実施形態による計測器の機能構成を示すブロック図である。本実施形態による計測器１０は、磁気記憶センサアレイ１５０と、磁気記憶センサ判定部２００と、磁気センサアレイ４５０と、磁気センサ判定部５００と、第２の出力部３００と、磁石６００とを備えている。

複数の磁気記憶センサ１００は、線状に配置され、複数の磁気記憶センサ１００に並行して複数の磁気センサ４００が配置される。具体的には、磁気記憶センサアレイ１５０として、例えば、アレイ状に複数個の磁気記憶センサ１００を基材に備えている。磁気記憶センサアレイ１５０に備えられる磁気記憶センサ１００は、磁性体１１０と、磁気センサ１２０と、第１の出力部１４０とを備えている。第１の出力部１４０は、例えば、図２に示されたピン１３０であり、第１の出力部１４０を介して、磁気記憶センサ１００は磁気記憶センサ判定部２００に配線される。磁気記憶センサ判定部２００は、それぞれの磁気記憶センサ１００に検査信号を送信し、それに対応する出力信号としての検知結果情報を受信する。磁気記憶センサ判定部２００は、例えば、いずれの配線がいずれの磁気記憶センサ１００に接続されているかを示す配線情報を記憶しており、この配線情報と検知結果情報とに基づいて、磁化された磁気記憶センサ１００と、磁化されていない磁気記憶センサ１００との識別情報を第２の出力部３００に送信する。

磁気センサアレイ４５０は、例えば、アレイ状に複数個の磁気センサ４００を基材に備えている。磁気センサ４００は、磁場の大きさを検知することが可能な素子であり、磁気センサ１２０と同様の構成である。それぞれの磁気センサ４００は、磁気センサ判定部５００に接続される。磁気センサ判定部５００は、それぞれの磁気センサ４００に検査信号を送信し、それに対応する出力信号としての検知結果情報を受信する。磁気センサ判定部５００は、例えば、いずれの配線がいずれの磁気センサ４００に接続されているかを示す配線情報を記憶しており、この配線情報と検知結果情報とに基づいて、磁化された磁気センサ４００と、磁化されていない磁気センサ４００との識別情報を第２の出力部３００に送信する。

磁気記憶センサ判定部２００と磁気センサ判定部５００とは、例えば、配線を介して第２の出力部３００に接続される。第２の出力部３００は、磁気記憶センサ判定部２００から受信する磁化された磁気記憶センサ１００と磁化されていない磁気記憶センサ１００とのそれぞれの識別情報を含む磁気記憶センサ識別情報と、磁気センサ判定部５００から受信する磁化された磁気センサ４００と磁化されていない磁気センサ４００との識別情報を含む磁気センサ識別情報とを、例えば、無線通信によって予め定められた外部の情報端末に出力する。磁石６００は、それぞれの磁気記憶センサ１００や磁気センサ４００に磁場を印加する。

次に、本発明による計測器１０を用いて、重錘１１の変位を検査する動作例を説明する。架線１３が、例えば気温の変化に伴って伸縮すると、滑車１２を通して接続された重錘１１が上下に移動する。例えば、架線１３が縮むと、重錘１１が上がる。重錘１１があがることに伴って、磁石６００が上に移動する。すると、図４で示したように、磁石６００が近傍を経過した磁性体１１０は着磁する。

ここで、複数の磁気記憶センサ１００を、例えばＦ１、Ｆ２、Ｆ３、・・・・ＦＸとした場合の、磁気記憶センサアレイ１５０が備える複数の磁気記憶センサ１００の配線例を図６に示す。本実施形態では、磁気記憶センサ判定部２００が、図６に示すＢ１、Ｂ２、・・・ＢＸに、ホールＩＣを駆動するための電圧（例えば３Ｖ）を印加することで、検査信号を入力する。Ｂ１、Ｂ２、・・・ＢＸに電圧を印加すると、Ａ１、Ａ２、・・・ＡＸからはホールＩＣの磁気検出結果が出力され、この信号を、磁気記憶センサ判定部２００が、出力信号として受信する。

そして、磁気記憶センサ判定部２００は、例えば、全ての磁気記憶センサ１００の識別情報と、その磁気記憶センサアレイ１５０内でのその磁気記憶センサ１００の位置を対応させて予め記憶しておく。次いで、磁気記憶センサ判定部２００は、全ての磁気記憶センサ１００のうち、検知結果情報が「１」であった１または複数の磁気記憶センサ１００のうち、両端の識別情報を検出する。すなわち、例えば、Ｆ１からＦ１５までの１５個の磁気記憶センサ１００があって、Ｆ１からＦ３まで、およびＦ８からＦ１５までの磁気記憶センサ１００からの検知結果情報が「０」であり、Ｆ４からＦ７までの検知結果情報が「１」であった場合には、Ｆ４とＦ７との識別情報を検出する。そして、磁気記憶センサ判定部２００は、Ｆ４とＦ７との識別情報を、磁気記憶センサ識別情報として第２の出力部３００に送信する。

第２の出力部３００は、磁気記憶センサ判定部２００から送信された磁気記憶センサ識別情報を、予め定められた情報端末に無線によって送信する。この磁気記憶センサ識別情報を受信した情報端末は、自身に設けられた画面表示部に磁気記憶センサ識別情報を表示する。

なお、以上説明した実施形態において、磁気記憶センサは１５個である場合について説明したが、点検者が計測しようとする任意の範囲で良く、１５個とは限らない。
また、第２の出力部３００は、予め定められた情報端末に磁気記憶センサ識別情報を無線送信する場合について説明したが、有線コネクタ部を設け、有線によって出力するようにしても良い。

また、第２の出力部３００は、予め定められた情報端末に磁気記憶センサ識別情報を無線送信する場合について説明したが、この第２の出力部３００として表示装置を適用し、磁気記憶センサ識別情報を表示するようにしても良いし、磁気記憶センサ識別情報を人間に知覚可能な方法で出力する装置であれば、音声出力装置でも良いし、また、例えばそれぞれのＦＸの近傍にランプを設置し、検知結果情報が「１」であるＦＸの近傍にあるランプのみを点灯させるような構成としても良い。

さらに、本実施形態では、磁気記憶センサ判定部２００が、全ての磁気記憶センサ１００の識別情報と、その磁気記憶センサアレイ１５０内でのその磁気記憶センサ１００の位置を対応させて予め記憶して、磁気記憶センサ１００から受信する検知結果情報から「１」である磁気記憶センサ１００のうち、両端の識別情報を検出するとしたが、上述の情報端末が、対応データを記憶して、磁気記憶センサ１００の両端の識別情報を検出する構成としても良い。すなわち、この場合には、磁気記憶センサ判定部２００は磁気記憶センサ１００から受信する検知結果情報をそのまま第２の出力部３００に送信し、第２の出力部３００は情報端末に送信し、その情報端末は受信した複数の検知結果情報から、磁気記憶センサ識別情報を検出する。

また、複数の磁気記憶センサ１００は、図７および図８に示すように配線しても良い。すなわち、ＦＸは、マトリックス状の行列結線上に配線される。行の端子Ｃｍ（ｍ＝１〜Ｍ）と列の端子Ｄｎ（ｎ＝１〜Ｎ）との交点に磁気記憶センサＦＸ（Ｘ＝ｍｎ）を配置する。図８に示されるように、Ｃ１からＣｍにひとつずつ、ホールＩＣを駆動するための電圧を印加し、その時Ｄ１〜Ｄｎにビットが出力されるか否かを、電圧を測ることで確かめる。Ｃｍ’に電圧を印加した時、Ｄｎ’にビットが出力されているならば、Ｆｍ’ｎ’がビットを出力しているといえることになる。ここで、Ｃ１〜Ｃｍに印加する電圧が、検査信号となり、Ｄ１〜Ｄｍに出力される電圧が出力信号となる。このように、磁気記憶センサＦＸを行列結線の交点上に配線することで、ｍ＋ｎ個の端子で、ｍ×ｎ個の磁気記憶センサＦＸの出力を調べることができ、配線を簡易にすることができる。また、このようにすれば、扱うデータ容量を小さくすることができる。

このように、磁気記憶センサアレイ１５０が備える複数の磁気記憶センサ１００と磁気記憶センサ判定部２００との配線と、磁気記憶センサ識別情報の検出方法について説明したが、磁気センサアレイ４５０が備える複数の磁気センサ４００と磁気センサ判定部５００との配線との配線と、磁気記憶センサ識別情報の検出方法も、同様の構成として良い。
以上説明したように、本実施形態によれば、通時的な重錘の変位計測を、省電力で計測することが可能である。また、無接点・非接触の計測が可能である。

＜第２の実施形態＞
図９は、第２の実施形態による計測器の概念を示す図である。図９は、電車に電力を供給する架線１３の終端部分を示している。架線１３の終端は、バネ式自動張力調整装置１５に接続される。バネ式自動張力調整装置１５は、バネを有するシリンダ１６が架線１３を引っ張って張力を調整する装置である。シリンダ１６には磁石６００が備えられる。架線１３の伸びが変化してシリンダ１６が移動すると、第１の実施形態と同様に、磁気記憶センサアレイ１５０と磁気センサアレイ４５０との近傍を磁石６００が移動（図９のｈ方向）し、磁気記憶センサアレイ１５０が備える複数の磁性体１１０を着磁させる。第２の実施形態による計測器の機能構成は、第１の実施形態において説明した図５と同様である。
さらに、バネ式自動張力調整装置の他に、ガスの圧力を利用した蓄圧式自動張力調整装置に、磁石６００と磁気センサアレイ１５０と磁気センサアレイ４５０とを取り付け、シリンダ１６の変位を測定しても良い。

＜第３の実施形態＞
また、本発明による磁気記憶センサ１００を、温度計や湿度計、圧力計に用いることで、無電源に最大値や最小値を記録することができる。例えば、上述した自動張力調整装置などの変位計の他、図１０に示すようなバイメタル温度計２０に用いることができる。
図１０は、第３の実施形態による計測器が備えられたバイメタル温度計２０を示す概念図である。バイメタル温度計２０は、温度による膨張係数が異なる二種類の金属板を重ねたバイメタルを利用して、温度の変位を計測することが可能な耐久性に優れる温度計である。

図１０の（ｂ）は、本実施形態によるバイメタル温度計２０を側面からみた場合の断面図である。バイメタル温度計２０には、円板２１と、窓２２と、バイメタル２３と、Ｕ字型磁石２４と、リング２５と、円板２６と、回転軸２７と、鉄板（磁性体の板）２８と、錘２９と、磁気記憶センサ１００とが備えられている。
円板２６には回転軸２７が固定され、回転軸２７にはバイメタル２３と円板２１とが備えられる。回転軸２７に備えられたバイメタル２３が周囲の温度変化により変形することにより、円板２１を回転させる。円板２１は、樹脂等によって構成され、図１０の（ｃ）に示すように、温度に対応する数字が書き込まれている。図１０の（ｃ）は、バイメタル温度計２０を前面から見た場合の透視図である。

図１０の（ｂ）の窓２２は、目視確認用の窓である。円板２１の下部にはＵ字型磁石２４が備えられ、上部にはＵ字型磁石２４とバランスをとるための錘２９が備えられる。錘２９は、Ｕ字型磁石２４と同様の磁石を用いても良い。リング２５は、バイメタル温度計２０の外縁を取り囲むように設けられ、樹脂などによって構成される。円板２６は、樹脂などでできた円板である。この円板２６には、鉄板（磁性体の板）２８が備えられ、鉄板２８には磁気記憶センサ１００が備えられる。磁気記憶センサ１００は、Ｕ字型磁石２４の近傍に備えられている。

図１０の（ａ）は磁気記憶センサ１００とＵ字型磁石２４との状態を拡大した図である。鉄板２８とＵ字型磁石の間には磁路が形成され、磁気記憶センサ１００に磁場が印加される（磁気記憶センサ１００を、磁気記憶センサ１００に備えられた磁性体１１０が鉄板２８に対して垂直になるように設置しておく）。すなわち、温度変化によって円板２１が回転することで、円板２１に備えられたＵ字型磁石２４が移動し、近傍の磁気記憶センサ１００が備える磁性体１１０を磁化する。第１の実施形態と同様に、それぞれの磁気記憶センサ１００に検査信号を送信し、取得した検知結果情報によって、点検者は円板２１の移動履歴を把握することができる。

なお、第３の実施形態では、バイメタル温度計として渦巻き形バイメタルを使用した例を示したが、バイメタル温度計は、図１１に示されるような、蔓（つる）巻き形バイメタルを使用した温度計にも、同様に適用できる。

＜第４の実施形態＞
上述の磁気記憶センサ１００には、消磁コイル１１５を備えて、記憶消去を行うように構成しても良い。第４の実施形態では、消磁コイルに電流を流し、磁性体に磁場を印加する例について説明する。
図１２は、第４の実施形態による計測器の機能構成を示すブロック図である。
第４の実施形態による計測器は、第１の実施形態と同様の構成をしており、同様の構成・処理については説明を省略する。以下、第４の実施形態に特有の構成・処理について説明する。

本実施形態による計測器は、磁性体１１０の近傍に設置される消磁コイル１１５と、消磁コイル１１５を動作させる消磁制御部１１６とを備えている。消磁コイル１１５は、図１３に示されるように、磁性体１１０をコア（鉄心）として巻かれたコイルである。第４の実施形態では、磁気センサ１２０には、両極性ホールＩＣ（１出力）を使用する。

図１４は、第４の実施形態による計測器が磁気記憶センサ１００の記憶消去を行う動作例を示すフローチャートである。また、図１５は、図１４に示される各ステップの計測器の状態を示す図表である。図１５の（ａ）から（ｅ）は、図１４のステップＳ１からステップＳ５までの計測器の状態を示す図であり、図１５の（ｆ）は、各ステップでの各部の状態を示す表である。第４の実施形態では、磁気記憶センサ１００が備える磁気センサ１２０または磁気センサ４００が、磁場の方向に関わらず、磁場を検知した状態を「１」の状態といい、磁場を検知していない状態を「０」の状態という。

まず、初期状態（ステップＳ１）では、図１５の（ａ）に示されるように、磁気センサ１２０と磁気センサ４００との近傍に外部磁界はない。また、磁気センサ１２０は「０」の状態である。すなわち、磁性体１１０は、磁化していない。また、磁気センサ４００も、「０」の状態である。

そして、図１５の（ｂ）に示されるように、Ｕ字型磁石である磁石６００が磁気センサ１２０と磁気センサ４００とに接近する（ステップＳ２）。ここで、磁性体１１０には、磁場が印加される。図１５の（ｂ）の状態では、磁気センサ１２０は「１」の状態であり、磁気センサ４００も、磁石６００の磁場を検知しているので「１」の状態である。

そして、磁石６００が通過する（ステップＳ３）。磁石６００が通過した後の状態を示す図１５の（ｃ）では、外部磁界はない。また、磁気センサ１２０は、磁化された磁性体１１０の磁場を検知するので、「１」の状態である。磁気センサ４００は「０」の状態である。
そして、消磁制御部１１６は、磁性体１１０を消磁し、磁気記憶センサ１００をリセットする（ステップＳ４）。図１５の（ｄ）では、消磁制御部１１６により消磁コイル１１５に、時間の経過とともに減衰する交流電流が流される。このように、消磁制御部１１６は、消磁コイル１１５を介して磁性体１１０に徐々に減衰する交流磁場を印加し、交流消磁を行う。

図１５の（ｅ）は、磁性体１１０が消磁された状態を示す（ステップＳ５）。ここで、外部磁界はない。磁性体１１０は、ステップＳ４で消磁されているので、磁気センサ１２０は、「０」の状態である。
このように、磁性体１１０を消磁し、計測器の状態をリセットすることができる。

＜第５の実施形態＞
第４の実施形態では、磁気記憶センサ１００が備える磁気センサ１２０または磁気センサ４００が、磁場の方向に関わらず、磁場を検知したか否かを出力する検知結果情報の判定基準としたが、第５の実施形態では、磁場の方向をも検知結果情報の判定基準とする場合の消磁について説明する。第５の実施形態では、磁気センサ１２０には、単極性ホールＩＣまたは両極性ホールＩＣ（２出力）の１出力を使用する。
第５の実施形態による計測器は、第４の実施形態と同様の構成をしており、同様の構成・処理については説明を省略する。以下、第４の実施形態に特有の構成・処理について説明する。

図１６は、第５の実施形態による計測器が磁気記憶センサ１００の記憶消去を行う動作例を示すフローチャートである。また、図１７は、図１６に示される各ステップの計測器の状態を示す図表である。
図１７の（ａ）から（ｅ）は、図１６のステップＳ１１からステップＳ１５までの計測器の状態を示す図であり、図１７の（ｆ）は、各ステップでの各部の状態を示す表である。本実施形態では、磁気記憶センサ１００が備える磁気センサ１２０または磁気センサ４００が、正方向の磁場を検知した状態を「１」の状態といい、磁場を検知していないか、負方向の磁場を検知した状態を「０」の状態という。

まず、初期状態（ステップＳ１１）では、図１７の（ａ）に示されるように、磁気センサ１２０と磁気センサ４００との近傍に外部磁界はない。また、磁気センサ１２０は「０」の状態である。すなわち、磁性体１１０は、磁化していないか、または負方向に磁化している。また、磁気センサ４００も、「０」の状態である。

そして、図１７の（ｂ）に示されるように、Ｕ字型磁石である磁石６００が磁気センサ１２０と磁気センサ４００とに接近する（ステップＳ１２）。ここで、磁性体１１０には、正方向の磁場が印加される。図１７の（ｂ）の状態では、磁気センサ１２０は「１」の状態であり、磁気センサ４００も、磁石６００の磁場を検知しているので「１」の状態である。

そして、磁石６００が通過する（ステップＳ１３）。磁石６００が通過した後の状態を示す図１７の（ｃ）では、外部磁界はない。また、磁気センサ１２０は、磁化された磁性体１１０の磁場を検知するので、「１」の状態である。磁気センサ４００は「０」の状態である。
そして、消磁制御部１１６は、磁性体１１０を消磁し、磁気記憶センサ１００をリセットする（ステップＳ１４）。図１７の（ｄ）では、消磁制御部１１６により消磁コイル１１５に、負方向の磁界が発生するように、直流電流が流される。リセット動作の消費電力を抑えるために、この電流は直流パルス電流としても良い。

図１７の（ｅ）は、磁性体１１０がリセットされた状態を示す（ステップＳ１５）。ここで、外部磁界はない。磁性体１１０は、ステップＳ１４でリセットされているので、磁気センサ１２０は、「０」の状態である。

また、ステップＳ１４におけるリセット動作は、交流消磁を行うことによっても可能である。図１８は、リセット動作を交流消磁によって行う場合の、図１６に示される各ステップの計測器の状態を示す図表である。図１８（ｄ）が示すように、ステップＳ１４のリセット動作としては、消磁コイルに時間とともに減衰する交流電流を流す。このようにすると、磁性体１１０は、消磁コイル１１５が印加する磁場によって消磁されるので、磁化していない状態、すなわち磁気センサ１２０は「０」の状態になる。
このように、磁性体１１０を負方向に磁化する、または消磁することで、計測器の状態をリセットすることができる。

なお、第１の実施形態および第２の実施形態では、固定された磁気センサアレイ４５０の近傍を、磁石６００が移動することとしたが、この関係を逆にしても良い。すなわち、磁石６００を固定し、その近傍を磁気センサアレイ１５０が移動する構成としても良い。例えば、第１の実施形態であれば、電柱１４に磁石６００を取り付け、重錘１１に磁気センサアレイ１５０を取り付ける。また、第２の実施形態であれば、固定された磁石の近傍を、磁気センサアレイ１５０を取り付けられたシリンダ１６が移動するように構成すれば良い。

以上説明したように、本発明によれば、磁気記憶センサ１００の磁性体１１０を記憶素子として利用し、磁気センサ１２０にて磁性体１１０の磁化状態を検知することで、省電力な記憶素子を提供することができる。さらに、このような計測器を張力調整装置に備えることで、張力調整装置の重錘やシリンダの変位を通時的に点検可能な省電力の計測器を提供できる。

本発明の第１の実施形態による計測器の概念を示す図である。 本発明の実施形態による磁気記憶センサの構造例を示す図である。 本発明の実施形態によるホールＩＣを示す図である。 本発明の第１の実施形態による磁石部分の概念を示す図である。 本発明の第１の実施形態による計測器の機能構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態による磁気記憶センサの配線例を示す図である。 本発明の実施形態によるホールＩＣの配線例を示す図である。 本発明の実施形態による磁気記憶センサの配線例を示す図である。 本発明の第２の実施形態による計測器の概念を示す図である。 本発明の第３の実施形態による計測器の概念を示す図である。 本発明の第３の実施形態に適用可能な蔓（つる）巻き形バイメタルを示す図である。 本発明の第４の実施形態による計測器の機能構成を示すブロック図である。 本発明の第４の実施形態による消磁コイルを示す図である。 本発明の第４の実施形態による計測器の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第４の実施形態による計測器の動作概念を示す図である。 本発明の第５の実施形態による計測器の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第５の実施形態による計測器の動作概念を示す図である。 本発明の第５の実施形態による計測器の動作概念を示す図である。 従来技術による計測器の例を示す図である。 従来技術による計測器の例を示す図である。 従来技術による計測器の例を示す図である。 従来技術による計測器の例を示す図である。

符号の説明

１０ 計測器
１１ 重錘
１２ 滑車
１２ａ 大滑車
１２ｂ 小滑車
１３ 架線（トロリ線）
１４ 電柱
１５ バネ式自動張力調整装置
１６ シリンダ
１７ ワイヤー（重錘側）
１８ ワイヤー（架線側）
１９ 碍子
２０ バイメタル温度計
２１ 円板
２２ 窓
２３ バイメタル
２４ Ｕ字型磁石
２５ リング
２６ 円板
２７ 回転軸
２８ 鉄板（磁性体の板）
２９ 錘
３０ ブラケット
５１ リング
５２ ガイド
５３ カーソル
５４ ゲージ
５５ リミットセンサ
６０ 変位計測部
６１ 検出子
６２ ベルト
６３ プーリー
６４ 回転トランスデューサ
１００ 磁気記憶センサ
１１０ 磁性体
１１５ 消磁コイル
１１６ 消磁制御部
１２０ 磁気センサ
１３０ ピン
１４０ 第１の出力部
１５０ 磁気記憶センサアレイ
２００ 磁気記憶センサ判定部
３００ 第２の出力部
４００ 磁気センサ
４５０ 磁気センサアレイ
５００ 磁気センサ判定部
６００ 磁石

Claims (10)

1. 磁場が印加されると磁化する磁性体と、磁化した前記磁性体の磁場を検知する第１の磁気センサと、前記第１の磁気センサが前記磁性体の磁場を検知したか否かを示す検知結果情報を出力する第１の出力手段とを有する磁気記憶センサを複数個備えた計測器であって、
   複数の前記磁気記憶センサは、線状に配置され、
   前記磁性体の近傍を移動する磁石と、
   複数の前記磁気記憶センサが出力する検知結果情報を受信し、この検知結果情報に基づいて、前記磁石により磁化した前記磁性体の磁場を検知した複数の前記磁気記憶センサのうち、両端の前記磁気記憶センサを識別する磁気記憶センサ識別情報を生成する磁気記憶センサ判定手段と、
   前記磁気記憶センサ識別情報を、前記磁石の移動範囲を示す情報として出力する第２の出力手段と
   を備えることを特徴とする計測器。
2. 磁場が印加されると磁化する磁性体と、磁化した前記磁性体の磁場を検知する第１の磁気センサと、前記第１の磁気センサが前記磁性体の磁場を検知したか否かを示す検知結果情報を出力する第１の出力手段とを有する磁気記憶センサを複数個備えた計測器であって、
   複数の前記磁気記憶センサに並行して配置され、予め定められた磁場を検知する複数の第２の磁気センサと、
   前記磁気記憶センサの磁性体と前記第２の磁気センサとの近傍を移動する磁石と、
   複数の前記磁気記憶センサが出力する検知結果情報を受信し、この検知結果情報に基づいて、複数の前記磁気記憶センサのうち、前記磁石により磁化した前記磁性体の磁場を検知した前記磁気記憶センサを識別する磁気記憶センサ識別情報を生成する磁気記憶センサ判定手段と、
   複数の前記第２の磁気センサのうち、予め定められた磁場を検知した前記第２の磁気センサを識別する磁気センサ識別情報を生成する磁気センサ判定手段と、
   前記磁石の移動範囲を示す前記磁気記憶センサ識別情報と、前記磁気センサ識別情報とを出力する第２の出力手段と
   を備えることを特徴とする計測器。
3. 前記磁石は、重錘によって架線の張力を調整する張力調整装置の重錘の運動に伴って、複数の前記磁気記憶センサの近傍を相対移動すること
   を特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の計測器。
4. 前記磁石は、シリンダによって架線の張力を調整する張力調整装置のシリンダの運動に伴って、複数の前記磁気記憶センサの近傍を相対移動すること
   を特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の計測器。
5. 前記磁石は、温度の変化によって回転する円板を備えるバイメタル温度計の運動に伴って、複数の前記磁気記憶センサの近傍を相対移動すること
   を特徴とする請求項１または請求項２のいずれか１項に記載の計測器。
6. 前記磁気記憶センサが備える磁性体は、前記磁石の極間に形成される磁力線の向きに沿う方向に延びる部材であること
   をさらに特徴とする請求項１から請求項５までのいずれか１項に記載の計測器。
7. 前記磁気記憶センサが備える前記第１の出力手段は、前記第１の磁気センサが磁場を検知するか否か、または前記第１の磁気センサが予め定められた方向である正方向の磁場を検知するか否かのいずれかに基づいて、検知結果情報を出力し、
   前記磁性体を消磁するか、または前記磁性体に前記正方向と逆の方向である負方向の磁場を印加する消磁コイルと、
   前記消磁コイルを動作させる消磁制御手段と、
   をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の計測器。
8. 磁場が印加されると磁化する磁性体と、磁化した前記磁性体の磁場を検知する第１の磁気センサと、前記第１の磁気センサが前記磁性体の磁場を検知したか否かを示す検知結果情報を出力する第１の出力手段とを有する磁気記憶センサを複数個用いる計測方法であって、
   複数の前記磁気記憶センサは、線状に配置され、
   磁石が前記磁性体の近傍を移動し、
   磁気記憶センサ判定手段が、複数の前記磁気記憶センサが出力する検知結果情報を受信し、この検知結果情報に基づいて、前記磁石により磁化した前記磁性体の磁場を検知した複数の前記磁気記憶センサのうち、両端の前記磁気記憶センサを識別する磁気記憶センサ識別情報を生成し、
   第２の出力手段が、前記磁気記憶センサ識別情報を、前記磁石の移動範囲を示す情報として出力する
   ことを特徴とする計測方法。
9. 磁場が印加されると磁化する磁性体と、磁化した前記磁性体の磁場を検知する第１の磁気センサと、前記第１の磁気センサが前記磁性体の磁場を検知したか否かを示す検知結果情報を出力する第１の出力手段とを有する磁気記憶センサを複数個用いる計測方法であって、
   磁石が、前記磁気記憶センサの磁性体と、複数の前記磁気記憶センサに並行して配置され、予め定められた磁場を検知する複数の第２の磁気センサとの近傍を移動し、
   磁気記憶センサ判定手段が、複数の前記磁気記憶センサが出力する検知結果情報を受信し、この検知結果情報に基づいて、複数の前記磁気記憶センサのうち、前記磁石により磁化した前記磁性体の磁場を検知した前記磁気記憶センサを識別する磁気記憶センサ識別情報を生成し、
   磁気センサ判定手段が、複数の前記第２の磁気センサのうち、予め定められた磁場を検知した前記第２の磁気センサを識別する磁気センサ識別情報を生成し、
   第２の出力手段が、前記磁石の移動範囲を示す前記磁気記憶センサ識別情報と、前記磁気センサ識別情報とを出力する
   ことを特徴とする計測方法。
10. 前記磁気記憶センサが備える磁性体は、前記磁石の極間に形成される磁力線の向きに沿う方向に延びる部材であること
    をさらに特徴とする請求項８または請求項９のいずれか１項に記載の計測方法。

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