JPH06323802A

JPH06323802A - センサ

Info

Publication number: JPH06323802A
Application number: JP11151393A
Authority: JP
Inventors: Shozo Miyazawa; 昌三宮澤; Masanori Tsuchiya; 正則土屋
Original assignee: Techno Excel KK
Current assignee: Techno Excel KK
Priority date: 1993-05-13
Filing date: 1993-05-13
Publication date: 1994-11-25
Anticipated expiration: 2011-12-18
Also published as: JP2564460B2

Abstract

(57)【要約】【目的】変位体の変位量が小さい状態においても十分
な分解能を有するセンサを提供する。【構成】発振コイル１１４は、センサ本体１１０に固
定されている。変位体１２０は、前記センサ本体１１０
に対して位置が変位可能である。第１のコア体１３４
は、導電性を有する非磁性材料で形成されると共に、前
記変位体１２０に連結され、変位体１２０の変位に伴い
前記発振コイル１１４の一方の端面に対して接離動可能
である。第２のコア体１３５は、磁性材料で形成される
と共に、前記変位体１２０に連結され、変位体１２０の
変位に伴い前記発振コイル１１４の他方の端面に対して
接離動可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はセンサに関し、一層詳細
にはセンサ本体と、センサ本体に対して位置が変位可能
な変位体と、変位体の変位に伴い相対的に接離動可能な
発振コイルおよびコア体とを具備するセンサに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、センサ本体と、センサ本体に対し
て位置が変位可能な変位体と、変位体の変位に伴い相対
的に接離動可能な発振コイルおよびコア体とを具備する
センサが知られている。この種のセンサとしては、例え
ば特開昭６３−１９１９３７号公報に開示される技術が
ある。このセンサは、センサ本体と、センサ本体に固定
された発振コイルと、圧力を受けてセンサ本体に対する
位置が変化するダイアフラム（変位体）と、磁性材料
（例えばフェライト）で形成されると共に、ダイアフラ
ムに連結され、圧力を受けたダイアフラムの変位に伴い
発振コイルに対して接離動可能なコア体を具備し、発振
コイルに対してコア体が接離動する際の、発振コイルの
発振周波数（またはインダクタンスでもよい）を検出し
てダイアフラムの変位量、ひいてはダイアフラムに作用
している圧力等を検知するものである。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
従来のセンサには次のような課題がある。特開昭６３−
１９１９３７号公報に開示されるセンサを水圧センサと
して使用した場合、作用する水圧によるダイアフラムの
変位量と発振コイルの発振周波数との関係を図４のグラ
フＢに示す。グラフＢでは変位量（水圧）が小さいと特
性曲線が平坦になっており、当該部分の分解能が低下せ
ざるを得ないという課題がある。従って、本発明は変位
体の変位量が小さい状態においても十分な分解能を有す
るセンサを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は次の構成を備える。第１の基本構成は、セ
ンサ本体と、該センサ本体に固定された発振コイルと、
前記センサ本体に対して位置が変位可能な変位体と、導
電性を有する非磁性材料で形成されると共に、前記変位
体に連結され、変位体の変位に伴い前記発振コイルの一
方の端面に対して接離動可能な第１のコア体と、磁性材
料で形成されると共に、前記変位体に連結され、変位体
の変位に伴い前記発振コイルの他方の端面に対して接離
動可能な第２のコア体とを具備することを特徴とする。
第２の基本構成は、センサ本体と、導電性を有する非磁
性材料で形成されると共に、前記センサ本体に固定され
た第１のコア体と、磁性材料で形成されると共に、前記
第１のコア体と離間して前記センサ本体に固定された第
２のコア体と、前記センサ本体に対して位置が変位可能
な変位体と、前記変位体に連結され、変位体の変位に伴
い各端面が前記第１のコア体と第２のコア体へ接離動可
能な発振コイルとを具備することを特徴とする。

【０００５】第３の基本構成は、センサ本体と、該セン
サ本体に固定され、中心に孔部を有する発振コイルと、
前記センサ本体に対して位置が変位可能な変位体と、導
電性を有する非磁性材料で形成された第１のコア構成部
材、および磁性材料で形成されると共に、前記第１のコ
ア構成部材に対して前記変位体の移動方向へ連設された
第２のコア構成部材から成り、変位体に連結され、変位
体の変位に伴い前記発振コイルの前記孔部内を進退動可
能なコア体とを具備することを特徴とする。第４の基本
構成は、センサ本体と、該センサ本体に対して位置が変
位可能な変位体と、導電性を有する非磁性材料で形成さ
れた第１のコア構成部材、および磁性材料で形成される
と共に、前記第１のコア構成部材に対して前記変位体の
移動方向へ連設された第２のコア構成部材から成り、前
記センサ本体に固定されたコア体と、中心に孔部を有
し、前記変位体に固定され、変位体の変位に伴い前記コ
ア体が前記孔部内を相対的に進退動可能な発振コイルと
を具備することを特徴とする。

【０００６】

【作用】作用について図４と共に説明する。コア体を、
導電性を有する非磁性材料で形成した第１のコア体と、
磁性材料で形成した第２のコア体とに分割し、または導
電性を有する非磁性材料で形成された第１のコア構成部
材、および磁性材料で形成されると共に、前記第１のコ
ア構成部材に対して変位体の移動方向へ連設された第２
のコア構成部材から形成すると、第１のコア体または第
１のコア構成部材と第２のコア体または第２のコア構成
部材の磁気的性質が互いに異なるため、発振コイルに対
する磁気的効果が互いに相乗される。そこで、前記各基
本構成のセンサを従来例と同様なセンサとして使用した
場合、作用する水圧によるダイアフラムの変位量と発振
コイルの発振周波数との関係は図４のグラフＡのように
なる。従って、変位体の変位量が小さい状態であっても
グラフは傾斜すると共に変化量の大きな特性曲線を示す
ので、当該部分でも十分な分解能、感度を保持可能とな
る。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例について添付図
面と共に詳述する。本発明の過程において、本願発明者
はセンサのコア体の性質に着目し、従来のセンサで使用
されている強磁性材料（例えばフェライト、珪素鋼）の
みの構成に代えて、導電性を有する非磁性材料（例えば
アルミニウム、銅、チタン、それらの合金）と強磁性材
料（例えばフェライト、珪素鋼）を組み合わせたコア体
を使用することを提案した。そこで、特開昭６３−１９
１９３７号公報に開示される水圧センサにおいて、コア
体をアルミニウムとフェライトを連設して形成し、実験
を行った結果、変位体の一例であるダイアフラムに作用
する水圧と発振コイルの発振周波数との関係は図４のグ
ラフＡのようになった。すなわち、変位体の変位量が小
さい場合であってもグラフＡは傾斜し、かつ変化量が大
きい特性曲線を示すので、当該場合でも十分な分解能、
感度等を有するセンサを実現し得ることが判明した。

【０００８】（第１実施例）この基本原理に基づくセン
サの第１実施例について図１と共に説明する。なお、第
１実施例のセンサは、水圧を検出するためのセンサであ
り、例えば全自動洗濯機の自動給水栓スイッチ（圧力ス
イッチ）に用いて好適なセンサである。図１において、
１０はセンサ本体であり、内部に水圧検出用の機構が内
蔵されている。センサ本体１０の下部には導水口１２が
設けられ、全自動洗濯機の洗濯槽（不図示）へ連絡され
る。従って、洗濯槽内に溜まった水の圧力（水圧）が導
水口１２から作用する。１４は発振コイルであり、セン
サ本体１０内に固定されているケーシング１６のボビン
部１８に形成されている。

【０００９】２０は変位体の一例であるダイアフラムで
あり、例えば薄いラバーシートで形成され、上下方向に
変位可能になっている。ダイアフラム２０の周縁は、ケ
ーシング１６の下端部によりセンサ本体１０内に固定さ
れている。ダイアフラム２０の下面には導水口１２を経
由してセンサ本体１０内に導入された水の水圧が作用す
る。従って、当該水圧の大きさによりダイアフラム２０
の上下方向の変位量が変化する。２２はダイアフラム板
であり、剛性を有する材料（例えばプラスチック）で形
成されている。ダイアフラム板２２は、ダイアフラム２
０の上面に嵌着、固定されている。ダイアフラム板２２
の上面中央には雄ねじ部２８ａが立設されている。

【００１０】２４はコア体であり、ダイアフラム２０の
変位方向である上下方向へ貼着等により連設された第１
のコア構成部材３４、第２のコア構成部材３５および第
３のコア構成部材３７とから成る。第１のコア構成部材
３４は、導電性を有する非磁性材料（例えばアルミニウ
ム、銅、チタン、それらの合金）で形成されている。第
２のコア構成部材３５は、強磁性材料（例えばフェライ
ト、珪素鋼）で形成されている。第３のコア構成部材３
７は、第１のコア構成部材３４と第２のコア構成部材３
５との間に配設され、電気的絶縁性を有する非磁性材料
（例えばプラスチック）で形成されている。第１実施例
の場合、コア体２４は、発振コイル１４の孔部２６に遊
挿され、かつ第３のコア構成部材３７はダイアフラム２
０の変位量がゼロの場合、孔部２６の下端近傍に位置す
るようになっている。一方、第２のコア構成部材３５に
は、下端面に開口する雌ねじ孔３２ａが形成され、ダイ
アフラム板２２の雄ねじ部２８ａが螺挿されている。従
って、ダイアフラム２０が上下方向へ変位すると、コア
体２４は孔部２６に対して進退動可能になっている。ま
た、コア体２４と雄ねじ部２８ａの螺合量を変えること
により、発振コイル１４に対するコア体２４の初期位置
等の位置関係を調整可能である。

【００１１】３０は受圧体であり、中心に雌ねじ孔３２
ａが形成され、第１のコア構成部材３４の上端部と貼着
等により連結されている。従って、コア体２４と雄ねじ
部２８ａの螺合量を変える場合には受圧体３０を回転さ
せればよい。３６は調整機構の一例を構成するコイルス
プリングであり、受圧体３０の上面を常時下方へ付勢し
ている。コイルスプリング３６の上端は調整部３８で規
制されている。

【００１２】調整機構の一例を構成する調整部３８は外
周面に雄ねじ部２８ｂが形成され、ケーシング１６の上
部内面に形成されている雌ねじ孔３２ｂへ螺合してい
る。調整部３８のケーシング１６に対する螺合位置を調
整することにより、受圧体３０、コア体２４、ダイアフ
ラム２０への付勢圧力を加減調整可能であり、作用する
水圧に対するダイアフラム２０の上下方向の変位率を調
整することができる。この変位率の調整により、発振コ
イル１４の発振周波数（またはインダクタンス）の変化
率を調整可能になっている。４０は端子であり、発振コ
イル１４の出力信号を出力するための端子である。端子
４０は不図示の検出回路へ接続され、発振コイル１４の
出力信号を当該検出回路で処理して自動給水栓スイッチ
の制御を行う。

【００１３】図１に示すセンサを全自動洗濯機の自動給
水栓スイッチに使用した場合、洗濯槽に給水された水の
水位に伴い導水口１２を経由してダイアフラム２０下面
に作用する水圧が上昇する。この水圧上昇に伴いダイア
フラム２０は上動し、この上動に伴いコア体２４は発振
コイル１４の孔部２６内を上動する。その結果、第１の
コア構成部材３４と第２のコア構成部材３５の境界部分
（第３のコア構成部材３７）が孔部２６内を上動する。
この磁気的性質が相反関係にある第１のコア構成部材３
４と第２のコア構成部材３５が発振コイル１４内で移動
するのに伴って発振コイル１４の発振周波数は減少す
る。その際、作用する水圧によるダイアフラム２０の変
位量と発振コイル１４の発振周波数との関係は、第１の
コア構成部材３４と第２のコア構成部材３５の磁気的性
質が相反関係にあるため、発振コイル１４に対する磁気
的効果が互いに相乗し合い、傾斜と変化量の大きい特性
曲線を得ることができる。この特性曲線が、図４のグラ
フＡとなる。なお、第１のコア構成部材３４と第２のコ
ア構成部材３５の位置関係は図１の例に限定されるので
はなく、逆の配置関係にしてもよい。その場合、特性曲
線は図４のグラフＡとは逆の右上がりの曲線を描く。

【００１４】図２に第１実施例の変形例を示す。なお、
図１の例と同一の構成部材については同一の符号を付
し、説明は省略する。図２の例は、コア体２４がダイア
フラム板２２の上面中央に立設されている。コア体２４
を構成する第１のコア構成部材３４の上面には雄ねじ部
２８ａが立設されている。雄ねじ部２８ａは、受圧体３
０に透設されている雌ねじ孔３２ａに螺合されている。
図２の例においても、ダイアフラム２０の上動に伴いコ
ア体２４は発振コイル１４の孔部２６内を上動する。そ
の結果、第１のコア構成部材３４と第２のコア構成部材
３５の境界部分（第３のコア構成部材３７）が孔部２６
内を上動する。第１のコア構成部材３４と第２のコア構
成部材３５が発振コイル１４内で移動するのに伴って発
振コイル１４の発振周波数は減少するが、作用する水圧
によるダイアフラム２０の変位量と発振コイル１４の発
振周波数との関係は、図１の例と同様、傾斜と変化量の
大きい特性曲線を得ることができる。

【００１５】（第２実施例）前記基本原理に基づくセン
サの第２実施例について図３と共に説明する。なお、第
２実施例のセンサも、水圧を検出するためのセンサであ
り、全自動洗濯機の自動給水栓スイッチ（圧力スイッ
チ）に用いて好適なセンサである。図３において、１１
０はセンサ本体であり、内部に水圧検出用の機構が内蔵
されている。センサ本体１１０の下部には導水口１１２
が設けられ、全自動洗濯機の洗濯槽（不図示）へ連絡さ
れる。従って、洗濯槽内に溜まった水の圧力（水圧）が
導水口１１２から作用する。１１４は発振コイルであ
り、センサ本体１１０内に固定されている内部ケーシン
グ１１６の幅狭ボビン部１１８に形成されている。発振
コイル１１４は、幅狭ボビン部１１８に電線を巻回して
成るため、薄型偏平コイル状に形成されている。従っ
て、従来の発振コイルと同量の電線を巻回すると上端面
および下端面の面積を広く形成することができる。

【００１６】１２０は変位体の一例であるダイアフラム
であり、例えば薄いラバーシートで形成され、上下方向
に変位可能になっている。ダイアフラム１２０の周縁
は、内部ケーシング１１６の下端部によりセンサ本体１
１０内に固定されている。ダイアフラム１２０の下面に
は導水口１１２を経由してセンサ本体１１０内に導入さ
れた水の水圧が作用する。従って、当該水圧の大きさに
よりダイアフラム１２０の上下方向の変位量が変化す
る。１２２はダイアフラム板であり、剛性を有する材料
（例えばプラスチック）で形成されている。ダイアフラ
ム板１２２は、ダイアフラム１２０の上面に嵌着、固定
されている。ダイアフラム板１２２の上面中央には垂直
軸１２４が立設されている。垂直軸１２４は発振コイル
１１４の孔部１２６に遊挿されている。垂直軸１２４の
上端部外周には雄ねじ部１２８ａが形成されている。１
３０はコア保持部であり、中心に雌ねじ孔１３２ａが形
成され、垂直軸１２４の雄ねじ部１２８ａに螺着されて
いる。

【００１７】１３４は第１のコア体であり、導電性を有
する非磁性材料（例えばアルミニウム、銅、チタン、そ
れらの合金）で形成されると共に、コア保持部１３０の
下面に貼着されている。従って、第１のコア体１３４
は、調整機構であるコア保持部１３０の垂直軸１２４の
螺合位置により発振コイル１１４に対する位置が可変に
なっている。そこで、第１のコア体１３４の発振コイル
１１４に対する初期位置の調整を行うことができる。ま
た、第１のコア体１３４は、ダイアフラム１２０の変位
に伴い発振コイル１１４の一方の磁極となる上端面に対
して接離動可能になっている。１３５は第２のコア体で
あり、強磁性材料（例えばフェライト、珪素鋼）で形成
されると共に、ダイアフラム板１２２の上面に固定され
ている。従って、第２のコア体１３５は、ダイアフラム
１２０の変位に伴い発振コイル１１４の他方の磁極とな
る下端面に対して接離動可能になっている。１３６は調
整機構の一例を構成するコイルスプリングであり、コア
保持部１３０の上面を常時下方へ付勢している。コイル
スプリング１３６の上端は調整部１３８で規制されてい
る。

【００１８】調整機構の一例を構成する調整部１３８は
外周面に雄ねじ部１２８ｂが形成され、内部ケーシング
１１６の上部内面に形成されている雌ねじ孔１３２ｂへ
螺合している。調整部１３８の内部ケーシング１１６に
対する螺合位置を調整することにより、コア保持部１３
０および第１のコア体１３４への付勢圧力を加減調整可
能であり、作用する水圧に対するダイアフラム１２０の
上下方向の変位率を調整することができる。この変位率
の調整により、発振コイル１１４の発振周波数（または
インダクタンス）の変化率を調整可能になっている。１
４０は端子であり、発振コイル１１４の出力信号を出力
するための端子である。端子１４０は不図示の検出回路
へ接続され、発振コイル１１４の出力信号を当該検出回
路で処理して自動給水栓スイッチの制御を行う。

【００１９】図３に示すセンサを全自動洗濯機の自動給
水栓スイッチに使用した場合、洗濯槽に給水された水の
水位に伴い導水口１１２を経由してダイアフラム１２０
下面に作用する水圧が上昇する。この水圧上昇に伴いダ
イアフラム１２０は上動し、この上動に伴い第１のコア
体１３４は発振コイル１１４の上端面から離反し、第２
のコア体１３５は発振コイル１１４の下端面へ接近す
る。この磁気的性質が相反関係にある第１のコア体１３
４と第２のコア体１３５が発振コイル１１４へ離反、接
近するのに伴って発振コイル１１４の発振周波数は減少
する。その際、作用する水圧によるダイアフラム１２０
の変位量と発振コイル１１４の発振周波数との関係は、
第１のコア体１３４と第２のコア体１３５の磁気的性質
が相反関係にあるため、発振コイル１１４に対する磁気
的効果が互いに相乗し合い、傾斜と変化量の大きい特性
曲線を得ることができる。

【００２０】特に、図３の例では発振コイル１１４を偏
平コイル状に形成することにより磁極となる上下端面の
面積を大きくし、かつ第１のコア体１３４および第２の
コア体１３５の発振コイル１１４と対向する面積を大き
くしてあるので、第１のコア体１３４および第２のコア
体１３５を通過する磁束数を多くすることが可能とな
る。その結果、センサの分解能、感度を図４のグラフＡ
より更に改善することが可能となる。なお、第１のコア
体１３４と第２のコア体１３５の位置関係は図３の例に
限定されるのではなく、逆の配置関係にしてもよいのは
第１実施例と同じである。

【００２１】本発明に係るセンサの他の実施例として
は、さらに次の態様が有る。（１）センサ本体と、センサ本体に対して位置が変位可
能な変位体と、導電性を有する非磁性材料で形成された
第１のコア構成部材、および磁性材料で形成されると共
に、前記第１のコア構成部材に対して前記変位体の移動
方向へ連設された第２のコア構成部材から成り、前記セ
ンサ本体に固定されたコア体と、中心に孔部を有し、前
記変位体に固定され、変位体の変位に伴い前記コア体が
前記孔部内を相対的に進退動可能な発振コイルとから構
成する。すなわち、第１実施例と逆に固定されたコア体
に外嵌された発振コイルがコア体を構成する第１のコア
構成部材と第２のコア構成部材の連設方向へ移動する方
式である。

【００２２】（２）センサ本体と、導電性を有する非磁
性材料で形成されると共に、前記センサ本体に固定され
た第１のコア体と、磁性材料で形成されると共に、前記
第１のコア体と離間して前記センサ本体に固定された第
２のコア体と、前記センサ本体に対して位置が変位可能
な変位体と、前記変位体に連結され、変位体の変位に伴
い各端面が前記第１のコア体と第２のコア体へ接離動可
能な発振コイルとから構成する。すなわち第２実施例と
逆に固定された第１のコア体と第２のコア体に対して発
振コイルが接離動する方式である。（３）第１実施例および第２実施例では、変位体をダイ
アフラム２０、１２０とし、圧力検出用センサとして使
用したが、液体に浮くフロートやガイドに沿って移動す
る移動体を変位体とし、このフロートや移動体の変位を
検出する変位センサとして使用することもできる。以上、本発明の好適な実施例について種々述べて来た
が、本発明は上述の実施例に限定されるのではなく、発
明の精神を逸脱しない範囲で多くの改変を施し得るのは
もちろんである。

【００２３】

【発明の効果】本発明に係るセンサを用いると、変位体
の変位量が小さい状態であっても当該変位量と発振コイ
ルの周波数またはインダクタンスの値との関係を示すグ
ラフは傾斜すると共に、変化量の大きな特性曲線を得る
ことが可能となるので、当該状態でも十分な分解能、感
度を保持可能となる。特に請求項５の構成を採用する
と、コア体を通過する磁束数を増加させ得るのでセンサ
の感度等をさらに向上させることができる。また、請求
項６の構成を採用すると、変位体の変位率を調整できる
ので、センサ毎の感度等のばらつきを補正可能となる等
の著効を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るセンサの第１実施例を示した断面
図。

【図２】第１実施例の変形例を示した部分断面図。

【図３】第２実施例を示した断面図。

【図４】本発明に係るセンサと従来のセンサにおける変
位体の変位量と発振コイルの発振周波数との関係を示し
たグラフ。

【符号の説明】

１０センサ本体１４発振コイル２０ダイアフラム２４コア体２６孔部３０受圧体３４第１のコア構成部材３５第２のコア構成部材３６コイルスプリング１１０センサ本体１１４発振コイル１２０ダイアフラム１２６孔部１３０コア保持部１３４コア体１３６コイルスプリング１３８調整部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】センサ本体と、該センサ本体に固定された発振コイルと、前記センサ本体に対して位置が変位可能な変位体と、導電性を有する非磁性材料で形成されると共に、前記変
位体に連結され、変位体の変位に伴い前記発振コイルの
一方の端面に対して接離動可能な第１のコア体と、磁性材料で形成されると共に、前記変位体に連結され、
変位体の変位に伴い前記発振コイルの他方の端面に対し
て接離動可能な第２のコア体とを具備することを特徴と
するセンサ。
【請求項２】センサ本体と、導電性を有する非磁性材料で形成されると共に、前記セ
ンサ本体に固定された第１のコア体と、磁性材料で形成されると共に、前記第１のコア体と離間
して前記センサ本体に固定された第２のコア体と、前記センサ本体に対して位置が変位可能な変位体と、前記変位体に連結され、変位体の変位に伴い各端面が前
記第１のコア体と第２のコア体へ接離動可能な発振コイ
ルとを具備することを特徴とするセンサ。
【請求項３】センサ本体と、該センサ本体に固定され、中心に孔部を有する発振コイ
ルと、前記センサ本体に対して位置が変位可能な変位体と、導電性を有する非磁性材料で形成された第１のコア構成
部材、および磁性材料で形成されると共に、前記第１の
コア構成部材に対して前記変位体の移動方向へ連設され
た第２のコア構成部材から成り、変位体に連結され、変
位体の変位に伴い前記発振コイルの前記孔部内を進退動
可能なコア体とを具備することを特徴とするセンサ。
【請求項４】センサ本体と、該センサ本体に対して位置が変位可能な変位体と、導電性を有する非磁性材料で形成された第１のコア構成
部材、および磁性材料で形成されると共に、前記第１の
コア構成部材に対して前記変位体の移動方向へ連設され
た第２のコア構成部材から成り、前記センサ本体に固定
されたコア体と、中心に孔部を有し、前記変位体に固定され、変位体の変
位に伴い前記コア体が前記孔部内を相対的に進退動可能
な発振コイルとを具備することを特徴とするセンサ。
【請求項５】前記発振コイルは、薄型偏平コイル状に
形成され、前記コア体は、該薄型偏平コイル状に形成された発振コ
イルの端面に対して相対的に接離動可能であることを特
徴とする請求項１または２記載のセンサ。
【請求項６】前記変位体の変位率を調整するための調
整機構を具備することを特徴とする請求項１、２、３、
４または５記載のセンサ。