JP6334228B2 - 磁性体検知器 - Google Patents

Description

本発明は、磁性体の接近を検知する磁性体検知器に関する。

例えば扉の開閉状態や、石油ファンヒータの燃料タンクの装着状態等を検知するためのセンサとして、磁性体検知器が広く用いられている。

このような磁性体検知器としては、永久磁石とリードスイッチとを備えた構成のものがよく知られている。検知対象である磁性体が接近すると、その影響により永久磁石からの磁束の分布が変化する。当該変化に応じて開閉が切り替わるようにリードスイッチが配置されているため、磁性体の接近を検知して外部に出力することが可能となっている（例えば、下記特許文献１を参照）。

ところで、磁性体検知器は上記のように磁性体（扉や燃料タンク）の接近を検知するものであるが、その設置場所自体も鉄板等の磁性体であることが多い。このため、永久磁石からの磁束は、検知対象である磁性体のみならず、設置場所である磁性体からも影響を受けその分布を変化させてしまう。その結果、設置場所における磁性体の配置などによっては、検知対象である磁性体の接近を確実に検知することができない可能性がある。

そこで、このような周囲の磁性体（設置場所等）の影響を抑えるために、リードスイッチの周囲にヨークを配置することで、永久磁石からの磁束が設置場所に向かわないようにすることが行われていた（例えば、下記特許文献２を参照）。また、リードスイッチと設置場所との間に非磁性体からなるスペーサを配置することにより、設置場所の影響を抑えるような対策も行われていた。

特開２００５−１５８４０６号公報 特開平１０−１２１０９号公報

しかしながら、磁束が設置場所に向かうことを防止するようにヨークを配置しようとすると、リードスイッチの周囲において当該ヨークを配置するための空間が必要になり、磁性体検知器が大型化してしまう。また、リードスイッチと設置場所との間にスペーサを配置すると、当該スペーサは相当な厚さが必要になるため、やはり磁性体検知器が大型化してしまう。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、磁性体からなる設置対象物に設置された場合でも、当該磁性体の影響を受けることなく、且つコンパクトな構成の磁性体検知器を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る磁性体検知器は、磁性体である設置対象物に取り付けられた状態で、他の磁性体である検知対象物の接近を検知する磁性体検知器であって磁束発生部と、磁束が通るか否かを検知する磁気センサと、を備え、前記検知対象物が接近していない状態においては、前記磁気センサを含む第一磁気回路を前記磁束が通る一方、前記検知対象物が接近している状態においては、前記磁気センサを含まない第二磁気回路を前記磁束が通るように構成されており、前記第一磁気回路及び前記第二磁気回路は、いずれも、前記設置対象物を含んだ磁気回路であることを特徴とする。

また、本発明においては、磁気センサは、前記磁束の有無により開閉が切り替わり、自身も磁気回路の一部を成すリードスイッチであることが好ましい。また、磁束発生部は、永久磁石であることが好ましい。この好ましい態様では、磁性体検知器は、磁性体である設置対象物のうち例えば平坦な表面上に取り付けられた状態で、他の磁性体である検知対象物の接近を検知するものであって、永久磁石とリードスイッチとを備えている。

永久磁石は、周囲に磁束を発生させるものである。リードスイッチは、その内部を永久磁石からの磁束が通るか否かににより開閉が切り替わるスイッチである。磁性体である検知対象物が接近すると、永久磁石からの磁束の分布が変化する。本発明に係る磁性体検知器は、このような磁束分布の変化に応じてリードスイッチが開閉する構成となっている。

具体的には、検知対象物が接近していない状態においては、リードスイッチを含む第一磁気回路を磁束が通り、リードスイッチが閉状態となる構成となっている。一方、検知対象物が接近している状態においては、リードスイッチを含まない第二磁気回路を磁束が通り、リードスイッチが開状態となる構成となっている。

更に本発明においては、上記の第一磁気回路及び第二磁気回路が、いずれも、磁性体である設置対象物を含んだ磁気回路となっている。つまり、設置対象物は検知に悪影響を与えるものではなく、検知対象物の検知を行うための構成の一部としてむしろ積極的に利用されるものとなっている。従って、設置対象物の影響を抑制するためのヨークやスペーサ等が不要となり、コンパクトな構成の磁性体検知器としながらも、検知対象物を精度良く検知することが可能となる。

また、本発明に係る磁性体検知器では、前記リードスイッチは、一方の端部から伸びる棒状の第一ヨークと、他方の端部から伸びる棒状の第二ヨークとを有しており、前記第一ヨークの先端は、前記第二ヨークの先端に比べて、前記設置対象物の前記表面に対しより近接していることも好ましい。

この好ましい態様では、リードスイッチは、一方の端部から伸びる棒状の第一ヨークと、他方の端部から伸びる棒状の第二ヨークとを有している。第一ヨーク及び第二ヨークは、例えば、リードスイッチの本体から両側に向かって伸びるリード線である。

第一ヨークの先端（リードスイッチ側とは反対側の端部）は、第二ヨークの先端（リードスイッチ側とは反対側の端部）に比べて、設置対象物の表面に対しより近接している。すなわち、第一ヨークの先端と設置対象物の表面との距離が、第二ヨークの先端と設置対象物の表面との距離よりも短くなっている。

このような構成であれば、検知対象物が接近していない状態において、永久磁石からの磁束が、第二ヨーク、リードスイッチ、第一ヨーク、設置対象物、及び永久磁石を順に含む磁気回路（第二磁気回路）を通りやすくなる。このため、比較的簡単な構成としながらも、第一磁気回路と第二磁気回路とが適切なタイミングで切り替り、検知対象物の接近を確実に検知することが可能となる。

また、本発明に係る磁性体検知器では、前記永久磁石は、前記第一ヨークよりも前記第二ヨークに近い位置に配置されていることも好ましい。

この好ましい態様では、永久磁石が、第一ヨークよりも第二ヨークに近い位置に配置されている。すなわち、先端が設置対象物の表面寄りとなっている第一ヨークとは反対側となる位置に、永久磁石が配置されている。このため、永久磁石からの磁束が、第二ヨーク、リードスイッチ、第一ヨーク、設置対象物、及び永久磁石を順に含む磁気回路（第二磁気回路）を更に通りやすくなっている。

また、本発明に係る磁性体検知器では、前記永久磁石の磁化方向は、前記設置対象物の前記表面に対して垂直な方向であることも好ましい。

この好ましい態様では、永久磁石の磁化方向が、設置対象物の表面に対して垂直な方向となっている。このような方向は、磁性体である検知対象物が接近してくる方向ということができる。このため、永久磁石からの磁束のうち少なくとも一部が検知対象物側に向かうこととなり、検知対象物が接近した際には、磁束の通る経路が第一磁気回路から第二磁気回路に確実に切り替わるような構成とすることがさらに容易となる。

本発明によれば、磁性体からなる設置対象物に設置された場合でも、当該磁性体の影響を受けることなく、且つコンパクトな構成の磁性体検知器を提供することができる。

本発明の実施形態における磁性体検知器の斜視図である。 本発明の実施形態における磁性体検知器の側面図ある。 本発明の実施形態における磁性体検知器の上面図である。 本発明の実施形態における第一磁気回路を模式的に示す図である。 本発明の実施形態における第二磁気回路を模式的に示す図である。 従来の磁性体検知器が検知対象物の接近を検知する様子を模式的に示す図である。 従来の磁性体検知器が検知対象物の接近を検知する様子を模式的に示す図である。 従来の磁性体検知器が検知対象物の接近を検知する様子を模式的に示す図である。 本発明の実施形態における磁性体検知器の使用例を模式的に示す図である。

以下、添付図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

まず、図６〜８を用いて、従来の磁性体検知器５０について説明する。図６〜８は、従来の磁性体検知器５０が検知対象物２５０の接近を検知する様子を模式的に示す図である。

磁性体検知器５０は、設置場所に取り付けられるリードスイッチ２０と、検知対象物２５０に取り付けられる永久磁石（不図示）とから構成されている。図６に示すように、検知対象物２５０が、リードスイッチ２０から離れた位置にある場合、永久磁石からの磁束はリードスイッチ２０をほとんど通らない。このため、リードスイッチ２０は開状態となっている。

一方、図７に示すように、永久磁石（つまり検知対象物２５０）が近づいてきた場合、永久磁石からの磁束がリードスイッチ２０を通る状態となり、リードスイッチ２０は閉状態となる。このように、永久磁石の接近によってリードスイッチ２０の開閉が切り替わる。これによって、磁性体検知器５０は、検知対象物２５０の接近を検知することができる。

ところが、永久磁石（検知対象物２５０）が接近したにもかかわらず、周囲に存在する磁性体の影響によってリードスイッチ２０の開閉が切り替わらずに、磁性体の接近を検知することができない場合がある。図８は、従来の磁性体検知器５０が、磁性体である鉄板１５０の上に設置された場合に、永久磁石（検知対象物２５０）が接近している様子を模式的に示している。この場合、接近した永久磁石（検知対象物２５０）からの磁束は、リードスイッチ２０を通ることなく鉄板１５０を通過するため、リードスイッチ２０は開状態のままとなっている。つまり、リードスイッチ２０の開閉が切り替わらず、磁性体検知器５０は永久磁石（検知対象物２５０）の接近を検知することができない。このように、従来の磁性体検知器５０は、設置場所である磁性体（鉄板１５０）の影響を受けることにより、検知対象物の接近を検知することができなくなってしまう場合があった。つまり、設置対象物が検知に悪影響を与えてしまう場合があった。

これに対し、本発明に係る磁性体検知器１０では、のちに詳しく説明するように、磁性体である設置対象物を、永久磁石からの磁束が通る磁気回路の一部としてむしろ積極的に利用する構成となっている。このため、磁性体からなる鉄板１５０の影響を低減するためのヨークやスペーサ等が不要であり、全体をコンパクトに構成することが可能となっている。

図１は、このような機能を実現するための磁性体検知器１０の斜視図である。磁性体検知器１０は、図１に示すようにリードスイッチ２０と、第一ヨーク３１と、第二ヨーク３２と、永久磁石４０とを備えており、これらが筐体５０に搭載されている。

図１においては、上向きの方向であり、筐体５０の上面の法線方向をｚ方向としてｚ軸を設定している。また、磁気検知センサ２０に沿った方向（筐体５０の長手方向）でヨーク３１からヨーク３２に向かう方向をｘ方向としてｘ軸を、ｘ軸と直交する方向（筐体５０の短手方向）であって磁石４０からヨーク３２に向かう方向をｙ方向としてｙ軸を設定している。以降の図面においても、同様にしてｘ軸、ｙ軸、ｚ軸を設定している。

磁性体検知器１０は、筐体５０の−ｚ方向側の面で磁性体である設置対象物１００の平坦な平面上に取り付けられた状態で、他の磁性体である検知対象物２００を検知するように構成されている。

筐体５０は、樹脂等の非磁性体の物質で構成されることが望ましい。本実施形態では、筐体５０は、Ｌ字型の構成をし、長手方向にリードスイッチ２０、第一ヨーク３１、及び第二ヨーク３２を搭載し、横手方向に永久磁石４０を搭載している。

リードスイッチ２０は、その内部を永久磁石４０が発生させる磁束が通るか否かにより開閉が切り替わるように構成される。磁性体である検知対象物２００が接近すると、永久磁石４０からの磁束の分布が変化する。この磁束の分布の変化に応じて、リードスイッチ２０は開閉する構成となっている。

また、リードスイッチ２０は、一方の端部（−ｘ方向側の端部）から伸びる棒状の第一ヨーク３１と、他方の端部（ｘ方向側の端部）から伸びる棒状の第二ヨーク３２とを有している。尚、リードスイッチ２０は、磁束を検知することができるセンサ（磁気検知センサ）であればよく、リードスイッチに限らず種々のセンサを用いることができる。例えば、ホール素子やＭＲ素子を用いたセンサ等であってもよい。

図２は、本実施形態に係る磁性体検知器１０のｘｚ平面の側面図である。図２に示すように、第一ヨーク３１の−ｘ方向の先端は、第二ヨーク３２のｘ方向の先端に比べて、設置対象物１００の表面に対しより近接している。図２の例では、第一ヨーク３１は、−ｘ方向側の端部が設置対象物１００に近づくように折れ曲がっている。

永久磁石４０は、いわゆるバイアス磁石であって、その周囲に磁界（磁束）を発生させるものである。図３は、本発明に係る磁性体検知器１０の上面図である。図３に示すように、永久磁石４０は、ヨーク３２のｘ方向側の端部からｙ方向に離間して設けられている。また、永久磁石４０は、第一ヨーク３１よりも第二ヨーク３２に近い位置に配置されている。すなわち、設置対象物１００の表面よりとなっている第一ヨーク３１とは反対側となる位置に、永久磁石４０が配置されている。

また、本実施形態においては、永久磁石４０の着磁方向（磁化方向）は、ｚ方向となっている。すなわち、永久磁石４０の上面側（ｚ方向側）がＮ極となっており、下面側（−ｚ方向側）がＳ極となっており（これらはＮ極Ｓ極が逆でも構わない。）、永久磁石４０の磁化方向は、設置対象物１００の表面に対して垂直な方向にある。
尚、永久磁石４０は、磁束を発生させることができるものであればよく、永久磁石に限らず、例えば電磁石等であってもよい。

次に、本発明に係る磁性体検知器１０が検知対象物１００を検知する機能について図４及び図５を用いて説明する。本発明に係る磁性体検知器１０は、磁性体である設置対象物１００をそれぞれ含んだ第一磁気回路と第二磁気回路との２種類の磁気回路を有している。

図４は、本発明に係る第一磁気回路を模式的に示す図である。図４に示すように、検知対象物２００が接近している状態においては、磁石４０より生じた磁束は、Ｎ極からｚ軸方向に延び、検知対象となる磁性体２００をｙ方向または−ｙ方向に通過し、空気中を通って設置対象物１００へと戻ったのち、磁石４０のＳ極へと戻る。このため、リードスイッチ２０は、磁束が通過しない為に開状態となっている。第一磁気回路は、このように検知対象物２００が接近している状態において、永久磁石４０からの磁束が、検知対象物２００、設置対象物１００、及び永久磁石４０を順に含む磁気回路をいう。

図５は、本発明に係る第二磁気回路を模式的に示す図である。図５に示すように、検知対象物２００が接近していない状態においては、磁石４０より生じた磁束は、磁石４０のＮ極から−ｙ方向に沿ってヨーク３２の端部に向かって延び、ヨーク３２を通ってリードスイッチ２０を−ｘ方向に通過する。磁束は、ヨーク３１を通って設置対象物１００をｘ方向に通過した後、磁石４０のＳ極に戻る。このため、リードスイッチ２０は、閉状態となっている。第二磁気回路は、このように検知対象物２００が接近していない状態において、永久磁石４０からの磁束が、後述する第二ヨーク３２、リードスイッチ２０、第一ヨーク３１、設置対象物１００、及び永久磁石４０を順に含む磁気回路をいう。

このように、第一磁気回路及び第二磁気回路が、いずれも、磁性体である設置対象物１００を含んだ磁気回路となっている。つまり、設置対象物１００は検知に悪影響を与えるものではなく、検知対象物２００の検知を行うための構成の一部としてむしろ積極的に利用されるものとなっている。

本発明に係る磁性体検知器１０は、検知対象物２００の接近に応じて、リードスイッチ２０の開閉状態が切り替わることで、第一磁気回路と第二磁気回路とが適切なタイミングで切り替り、検知対象物２００の接近を確実に検知することが可能となる。このように、本発明に係る磁性体検知器１０は、設置対象物１００の影響を抑制するためのヨークやスペーサ等が不要となり、コンパクトな構成としながらも、検知対象物２００を精度良く検知することが可能となる。

さらに、本実施形態においては、上述したように永久磁石４０の磁化方向は、設置対象物１００の表面に対して垂直な方向にある。このような方向は、磁性体である検知対象物２００が接近してくる方向ということができる。このため、永久磁石４０からの磁束のうち少なくとも一部が検知対象物２００側に向かうこととなり、検知対象物２００が接近した際には、磁束の通る経路が第二磁気回路から第一磁気回路に確実に切り替わることとなる。

また、本実施形態においては、第一ヨーク３１の−ｘ方向の先端は、第二ヨーク３２のｘ方向の先端に比べて、設置対象物１００の表面に対しより近接している。これによって、検知対象物２００が接近していない状態において、永久磁石４０からの磁束が、第二ヨーク３２、リードスイッチ２０、第一ヨーク３１、設置対象物１００、及び永久磁石４０を順に含む第二磁気回路を通りやすくなる。

さらに、永久磁石４０は、第一ヨーク３１よりも第二ヨーク３２に近い位置に配置されている。すなわち、設置対象物１００の表面よりとなっている第一ヨーク３１とは反対側となる位置に、永久磁石４０が配置されている。このため、永久磁石４０からの磁束が第二磁気回路をさらに通りやすくなっている。

次に、図９を用いて、本発明に係る磁性体検知器１０の用途の一例について説明する。

図９の例では、磁性体検知器１０は、磁性体であるファンヒータ筐体１１０本体に取り付けられている。そして、磁性体であるカートリッジタンク２１０が取り外されたか否かを検知するように構成される。

この例では、カートリッジタンク２１０が取り付けられている場合には、第一磁気回路を構成する永久磁石４０からの磁束が、カートリッジタンク２１０が取り外された際に、第二磁気回路へと変化する。このため、リードスイッチ２０の開閉状態が、カートリッジタンク２１０の有無に応じて変化する。すなわち、カートリッジタンク２１０が取り付けられている状態では開状態となり、取り外されている状態では閉状態となる。磁性体検知器１０は、このリードスイッチ２０の開閉状態の変化から、このような磁束の変化を検知することで、カートリッジタンク２１０の取り外しの有無を検知することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。すなわち、これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。

１０、５０ 磁性体検知器
２０ リードスイッチ
３１ 第一ヨーク
３２ 第二ヨーク
４０ 永久磁石
５０ 筐体
１００、１５０ 設置対象物
１１０ ファンヒータ筐体
２００、２５０ 検知対象物
２１０ カートリッジタンク

Claims (2)

1. 磁性体である設置対象物に取り付けられた状態で、他の磁性体である検知対象物の接近を検知する磁性体検知器であって、
   磁束発生部と、
   磁束が通るか否かを検知する磁気センサと、を備え、
   前記検知対象物が接近していない状態においては、前記磁気センサを含む第一磁気回路を前記磁束が通る一方、
   前記検知対象物が接近している状態においては、前記磁気センサを含まない第二磁気回路を前記磁束が通るように構成されており、
   前記第一磁気回路及び前記第二磁気回路は、いずれも、前記設置対象物を含んだ磁気回路であることを特徴とする磁性体検知器。
2. 前記磁気センサは、前記磁束の有無により開閉が切り替わり、自身も磁気回路の一部を成すリードスイッチであることを特徴とする、請求項１に記載の磁性体検知器。

Images