JPH1123267A - 傾斜、振動検知装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高価な材料を使用せず、構造が簡単で、検知
目的以外の振動や衝撃で誤動作することのない、信頼性
の高い傾斜、振動検知装置を提供する。 【解決手段】 主空間１０及び副空間１１を有する非磁
性体の容器４と、前記主空間１０内に収容されて傾斜又
は振動により移動自在な球状軟磁性体２と、前記副空間
１１内を直線的に移動自在な直動永久磁石３と、磁電変
換素子１とを備え、前記直動永久磁石３は、前記球状軟
磁性体２が特定位置にあるときに当該球状軟磁性体２を
磁気的に拘束し、前記特定位置から外れたときは前記副
空間１１内を移動して前記磁電変換素子１に磁束の変化
を与える構成である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、永久磁石とホール
ＩＣ等の磁電変換素子とを組み合わせて傾斜、振動を検
知することを可能にした傾斜、振動検知装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、この種の傾斜検知装置としては、
特公平７−１１３５５１号に開示された磁性流体を用い
たものが知られている。これは、容器内に磁性流体で浮
上させた永久磁石を変位自在に収容し、傾斜により永久
磁石が容器内を移動したとき、永久磁石の磁界内に配置
されたリードスイッチ等の磁電変換素子を通過する磁束
に変化が生じ、前記容器が傾いたことを検知するもので
ある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、前述の従来
装置は、高価な磁性流体を必要とするため、製造コスト
が高い欠点があるとともに、検知目的以外の比較的小さ
な振動や衝撃によっても容器内の永久磁石が動いて誤動
作する問題が生じる。例えば、車載用機器に装着する用
途等の場合、通常の車両振動で動作しては不都合となる
ことがある。

【０００４】本発明の第１の目的は、上記の点に鑑み、
高価な材料を使用せず、構造が簡単でコスト低減が可能
な傾斜、振動検知装置を提供することにある。

【０００５】本発明の第２の目的は、検知目的以外の振
動や衝撃で誤動作することのない、信頼性の高い傾斜、
振動検知装置を提供することにある。

【０００６】本発明のその他の目的や新規な特徴は後述
の実施の形態において明らかにする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の傾斜、振動検知装置は、主空間及び副空間
を有する非磁性体の容器と、前記主空間内に収容されて
傾斜又は振動により移動自在な球状軟磁性体と、前記副
空間内を直線的に移動自在な直動永久磁石と、磁電変換
素子とを備え、前記直動永久磁石は、前記球状軟磁性体
が特定位置にあるときに当該球状軟磁性体を磁気的に拘
束し、前記特定位置から外れたときは前記副空間内を移
動して前記磁電変換素子に磁束の変化を与える構成とし
ている。

【０００８】前記傾斜、振動検知装置において、前記副
空間の一端は前記主空間に連通又は近接し、前記副空間
の他端側に前記磁電変換素子を配置した構成としてもよ
い。

【０００９】前記直動永久磁石に対して同極性の磁極が
対向するように配置され、前記磁電変換素子にバイアス
磁界を与える補助永久磁石と、前記直動永久磁石を吸引
すると共に前記磁電変換素子に磁束を集中させる軟磁性
体ヨークとをさらに有する構成としてもよい。

【００１０】前記球状軟磁性体の移動方向をガイド手段
により所定方向のみに限定するようにしてもよい。

【００１１】前記球状軟磁性体が前記直動永久磁石で磁
気的に拘束される前記特定位置において、前記球状軟磁
性体の一部が入る凹部を前記主空間の内面に設けてもよ
い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る傾斜、振動検
知装置の実施の形態を図面に従って説明する。

【００１３】図１及び図２は本発明の第１の実施の形態
を示す。図中、１はホールＩＣ等の磁電変換素子、２は
鋼球等の球状軟磁性体、３は直動永久磁石、４は非磁性
体の容器である。

【００１４】前記非磁性体の容器４は、略すり鉢状底面
を有する主空間１０と、主空間１０の中央の窪んだ部分
から底面に向けて真っ直ぐ形成された副空間１１とが形
成された容器本体４ａと、その主空間１０の上部開口を
閉塞する蓋体４ｂとで構成されている。前記主空間１０
には、球状軟磁性体２が傾斜又は振動に反応して動ける
ように収容され、副空間１１には、直動永久磁石３が直
線的に摺動して移動できるように収容されている。な
お、主空間１０の底部中央と副空間１１の一端（上端）
は薄い隔壁１２で隔てられており、隔壁１２は直動永久
磁石３が主空間１０内に突出するのを防止するストッパ
手段となっている。

【００１５】前記磁電変換素子１は容器本体４ａ底部の
前記副空間１１の他端（下端）に臨む位置に固定配置さ
れている。前記直動永久磁石３は、移動方向つまり上下
方向に磁化されているもので、上下端面に磁極を有して
いる。

【００１６】この第１の実施の形態において、図１の水
平状態では球状軟磁性体２は非磁性容器４内の主空間１
０の最も低い中央位置となり、直動永久磁石３と球状軟
磁性体２とは相互に磁気吸着している（磁気吸引力で近
接状態となり磁気的に拘束している）。このとき磁電変
換素子１と直動永久磁石３とは十分離間しており、磁電
変換素子１の位置での直動永久磁石３による磁界は微弱
である。また、直動永久磁石３で球状軟磁性体２が吸着
保持状態（磁気的な拘束状態）であるため、検知目的以
外の僅かな振動、衝撃では球状軟磁性体２は動かず、誤
動作しない。つまり、磁電変換素子１から直動永久磁石
３が十分離れていることを、磁電変換素子１の出力信号
で検出することにより、図１の状態にあること（検知目
的の傾斜、振動が無いこと）を検知できる。

【００１７】容器４に与えられた傾斜や振動があるレベ
ルに達して球状軟磁性体２が直動永久磁石３の磁気吸引
力から解放されると、例えば図２のように、十分大きな
所定角度θのように大きく傾斜し、あるいは転倒した場
合、球状軟磁性体２は主空間１０の隅に移動するから、
球状軟磁性体２から直動永久磁石３が離れ、直動永久磁
石３は副空間１１内を磁電変換素子１へ近接する向きに
重力で落下する。この結果、直動永久磁石３は磁電変換
素子１に近接した位置となり、直動永久磁石３の磁界に
より磁電変換素子１が作動する（直動永久磁石３が近接
していることを磁電変換素子１の出力信号で検出す
る）。

【００１８】なお、検知目的の十分大きな振動が容器４
に加わった場合にも、球状軟磁性体２は直動永久磁石の
磁気吸引力から解放されて主空間１０の隅に移動し、直
動永久磁石３は磁電変換素子１に近接した位置となるか
ら、磁電変換素子１の出力信号から検知目的の振動を検
知できる。

【００１９】この第１の実施の形態によれば、次の通り
の効果を得ることができる。

【００２０】(1) 検知目的とする傾斜、振動に反応し
た非磁性容器４内の球状軟磁性体２の動きで直動永久磁
石３の磁電変換素子１に対する相対位置を変化させ、前
記磁電変換素子１に磁束の変化を与えることで、目的と
する傾斜、振動を簡単な構成で検知可能である。

【００２１】(2) 磁性流体等の高価な材料を使用しな
いため、製造コストの低減が可能である。

【００２２】(3) 非磁性容器４の主空間１０の所定位
置（底部中央）に球状軟磁性体２があるときは、球状軟
磁性体２が直動永久磁石３で磁気吸着されて、磁気的な
拘束状態にあり、検知目的以外の弱い振動や衝撃では誤
動作せず、信頼性の向上を図ることができる。

【００２３】図３は本発明の第２の実施の形態を示す。
この場合、非磁性容器４の容器本体４ａ側底部に補助永
久磁石５、軟磁性体のヨーク６、非磁性スペーサ７、及
び非磁性ホルダ８が設けられている。

【００２４】前記容器本体４ａの底部側には、凹部１５
が形成されており、副空間１１の下端が開口した凹部１
５の天井面に前記非磁性スペーサ７が配置され、その下
側にヨーク６、磁電変換素子１、補助永久磁石５の順で
順次配置されている。非磁性ホルダ８はそれらの磁電変
換素子１、補助永久磁石５、ヨーク６及び非磁性スペー
サ７を容器本体４ａに対して位置決め固定するために凹
部１５内に嵌合固定されている。

【００２５】前記補助永久磁石５は磁電変換素子１にバ
イアス磁界を与えるものであり、前記直動永久磁石３に
同極性の磁極が対向するように上下方向に磁化されてい
る。軟磁性体のヨーク６は直動永久磁石３を磁気的に吸
引するとともに磁電変換素子１に磁束を集中させるもの
である。非磁性スペーサ７は直動永久磁石３とヨーク６
とが吸着して離脱できなくなることを防止し、球状軟磁
性体２が主空間１０の特定位置、つまり底部中央に位置
しているときは直動永久磁石３がヨーク６ではなく球状
軟磁性体２に吸着するように設定している。

【００２６】この第２の実施の形態において、図３の水
平状態では球状軟磁性体２は容器４内の主空間１０の最
も低い底部中央位置となり、直動永久磁石３と球状軟磁
性体２とは相互に磁気吸着（磁気的に拘束）している。
このとき磁電変換素子１と直動永久磁石３は十分離間し
ているから、磁電変換素子１は補助永久磁石５のバイア
ス磁界を受けている。従って、磁電変換素子１はバイア
ス磁界により作動されて当該バイアス磁界に対応した出
力信号を出す。

【００２７】一方、大きく傾斜乃至転倒した場合、ある
いは検知目的とする所定大きさの振動が容器４に加わっ
た場合、球状軟磁性体２は主空間１０の隅に移動して直
動永久磁石３から離れ、直動永久磁石３は軟磁性体のヨ
ーク６側に吸引されて非磁性スペーサ７上に落下し、磁
電変換素子１に近接状態となる。このときの直動永久磁
石３の磁界を前記バイアス磁界よりも強力なものに設定
しておくことで、近接状態の直動永久磁石３で磁電変換
素子１に加わる磁界を反転させることができ、磁電変換
素子１で磁界の反転を検出する。すなわち、磁電変換素
子１は直動永久磁石３の磁界により作動されて当該磁界
に対応した出力信号を出し、これにより検知目的の傾斜
乃至転倒、振動を検知可能である。

【００２８】この第２の実施の形態では、直動永久磁石
３の磁電変換素子１に近接する向きの動きを、直動永久
磁石３の自重だけに頼らず、直動永久磁石３と軟磁性体
ヨーク６との磁気的吸引力も利用しており、直動永久磁
石３の動きを確実にして動作の信頼度を向上させること
ができる。また、補助永久磁石５でバイアス磁界を発生
させることで、直動永久磁石３の磁電変換素子１への近
接で磁電変換素子１に加わる磁界が反転するようにして
おり、この点でも動作の確実性を向上させている。

【００２９】図４は本発明の第３の実施の形態を示す。
この場合、非磁性容器４の容器本体４ａ側の構造は前述
した第２の実施の形態と同様であるが、容器上部の蓋体
の構造が異なっている。すなわち、蓋体４ｃは主空間１
０の上部開口を閉塞するとともに、内部に収容された球
状軟磁性体２の移動方向を規制するガイド手段となるガ
イド凸部２０を一体に有している。この例では、ガイド
凸部２０は球状軟磁性体２の左右方向の移動を防止して
一方向（図４の紙面に垂直な向き）にのみ移動可能なよ
うに案内する機能を持っている。その他は図３に示した
第２の実施の形態と同様である。

【００３０】この第３の実施の形態によれば、球状軟磁
性体２の移動方向を蓋体４ｃのガイド凸部２０によって
所定方向のみに限定することができ、所定方向の傾斜、
振動をのみを検知するように設定できる。

【００３１】図５は本発明の第４の実施の形態を示す。
この場合、直動永久磁石３で球状軟磁性体２を磁気的に
拘束する特定位置（主空間１０の底部中央位置）におい
て、球状軟磁性体２の一部がはまる凹部３０を主空間１
０の底面に設けている。その他は図３の第２の実施の形
態と同様である。

【００３２】この第４の実施の形態によれば、特定位置
での球状軟磁性体２を機械的に安定に保持することがで
き、検知目的以外の振動、衝撃では球状軟磁性体２が動
かないようにし、検知目的とする十分大きな傾斜乃至転
倒、十分強い振動ではじめて動作するように設定して、
誤動作防止の効果を高めている。

【００３３】なお、各実施の形態において、容器本体４
ａにおける隔壁１２を省略して主空間１０と副空間１１
とを連通させて形成してもよいが、この場合にも直動永
久磁石３が主空間１０内に突出しないようなストッパ手
段を設けておく。

【００３４】以上本発明の実施の形態について説明して
きたが、本発明はこれに限定されることなく請求項の記
載の範囲内において各種の変形、変更が可能なことは当
業者には自明であろう。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る傾
斜、振動検知装置は、主空間及び副空間を有する非磁性
体の容器と、前記主空間内に収容されて傾斜又は振動に
より移動自在な球状軟磁性体と、前記副空間内を直線的
に移動自在な直動永久磁石と、磁電変換素子とを備える
構成であり、磁性流体等の高価な材料を用いることな
く、簡単な構造で単純形状の永久磁石を用いて製造コス
トの安い装置を実現可能である。また、前記直動永久磁
石は、前記球状軟磁性体が特定位置にあるときに当該球
状軟磁性体を磁気的に拘束し、前記特定位置から外れた
ときは前記副空間内を移動して前記磁電変換素子に磁束
の変化を与える構成となっており、検知目的以外の振
動、衝撃で誤動作することを防止して、検知動作の信頼
性の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る傾斜、振動検知装置の第１の実施
の形態を示す正断面図である。

【図２】同じく非磁性容器に傾斜が与えられた場合の正
断面図である。

【図３】本発明の第２の実施の形態を示す正断面図であ
る。

【図４】本発明の第３の実施の形態を示す正断面図であ
る。

【図５】本発明の第４の実施の形態を示す正断面図であ
る。

【符号の説明】

１ 磁電変換素子 ２ 球状軟磁性体 ３ 直動永久磁石 ４ 容器 ４ａ 容器本体 ４ｂ，４ｃ 蓋体 ５ 補助永久磁石 ６ ヨーク ７ スペーサ ８ ホルダ １０ 主空間 １１ 副空間 １５，３０ 凹部 ２０ ガイド凸部

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 主空間及び副空間を有する非磁性体の容
   器と、前記主空間内に収容されて傾斜又は振動により移
   動自在な球状軟磁性体と、前記副空間内を直線的に移動
   自在な直動永久磁石と、磁電変換素子とを備え、 前記直動永久磁石は、前記球状軟磁性体が特定位置にあ
   るときに当該球状軟磁性体を磁気的に拘束し、前記特定
   位置から外れたときは前記副空間内を移動して前記磁電
   変換素子に磁束の変化を与えることを特徴とする傾斜、
   振動検知装置。
2. 【請求項２】 前記副空間の一端は前記主空間に連通又
   は近接し、前記副空間の他端側に前記磁電変換素子が配
   置されている請求項１記載の傾斜、振動検知装置。
3. 【請求項３】 前記直動永久磁石に対して同極性の磁極
   が対向するように配置され、前記磁電変換素子にバイア
   ス磁界を与える補助永久磁石と、前記直動永久磁石を吸
   引すると共に前記磁電変換素子に磁束を集中させる軟磁
   性体ヨークとを有する請求項１又は２記載の傾斜、振動
   検知装置。
4. 【請求項４】 前記球状軟磁性体の移動方向をガイド手
   段により所定方向のみに限定してなる請求項１，２又は
   ３記載の傾斜、振動検知装置。
5. 【請求項５】 前記球状軟磁性体が前記直動永久磁石で
   磁気的に拘束される前記特定位置において、前記球状軟
   磁性体の一部が入る凹部を前記主空間の内面に設けてな
   る請求項１，２，３又は４記載の傾斜、振動検知装置。