WO2015064610A1 - スイッチ構造および防爆機器 - Google Patents

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WO2015064610A1
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善郎 本田
渡辺　隆
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アズビル株式会社
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    • H01H36/0006—Permanent magnet actuating reed switches
    • H01H36/004—Permanent magnet actuating reed switches push-button-operated, e.g. for keyboards

Definitions

  • the present invention relates to a switch structure for turning on / off a magnetic sensor disposed inside a sealed container from the outside of the sealed container, and an explosion-proof device equipped with the switch structure.
  • an explosion-proof device such as a pressure transmitter has a switch structure in which a sealed container is used as an explosion-proof container, a magnetic sensor is disposed inside the explosion-proof container, and the magnetic sensor is turned on / off from the outside of the explosion-proof container. Used (see, for example, Patent Document 1).
  • Fig. 6 shows the main part of a conventional switch structure used in explosion-proof equipment.
  • 10 is an explosion-proof container
  • 20 is a magnetic sensor disposed inside the explosion-proof container
  • 30 is a magnet that generates a magnetic field
  • the container wall 10a that separates the inside and outside of the explosion-proof container 10 is a non-magnetic material. It is said that.
  • the magnet 30 is provided outside the explosion-proof container 10 so as to be movable back and forth with respect to the magnetic sensor 20.
  • the explosion-proof container 10 accommodates the electrical circuit and electrical component which should be protected.
  • the magnetic sensor 20 senses magnetism from the magnet 30 acting through the container wall 10a and outputs a magnetic sensing signal.
  • the magnetic sensor 20 does not sense the magnetism from the magnet 30, and the magnetic sensor 20 is turned off.
  • the switch structure using the magnetic sensor 20 and the magnet 30 allows external operation switching and various settings of the electric circuit accommodated in the explosion-proof container 10 while maintaining the explosion-proof performance inside the explosion-proof container 10. It can be carried out.
  • this switch structure normally, as shown in FIG. 7, the combination of the magnetic sensor 20 and the magnet 30 is one magnetic switch 40, and a plurality of the magnetic switches 40 are arranged in parallel.
  • magnetic sensors 20-1 to 20-4 are provided in parallel inside the explosion-proof container 10, and the magnetic sensors 20-1 to 20-4 move forward and backward with respect to the explosion-proof container 10.
  • Magnets 30-1 to 30-4 are provided freely, and the magnetic sensors 20-1 to 20-4 and the magnets 30-1 to 30-4 constitute magnetic switches 40-1 to 40-4.
  • the container wall 10a which is a nonmagnetic material, is located.
  • the distance L between the adjacent magnetic switches 40 is such that the magnetic switches 40 can turn on / off independently of each other. It is defined as a distance that will not be affected. That is, since the container wall 10a is a non-magnetic material, the magnetic field of the magnet 30 is wide, and the distance L between adjacent magnetic switches 40 is set so that the magnetic field does not act on the other magnetic sensors 20. Set broadly.
  • Japanese National Patent Publication No. 3-500939 Japanese National Patent Publication No. 3-500939 (Japanese Patent No. 2668571)
  • the container when it is desired to reduce the distance L between the adjacent magnetic switches 40, the container can be used so that the magnetic field acts correctly on the magnetic sensor 20 even with a magnet having a weak magnetic force (small magnet). It was necessary to make the wall 10a thin. That is, there are large restrictions on the layout of each component, and it has been difficult to realize the desire to increase the container wall 10a and reduce the distance L between adjacent magnetic switches 40.
  • the present invention has been made to solve such a problem.
  • the object of the present invention is to provide a switch that does not require the use of a large magnet even if the container wall (nonmagnetic material) of the sealed container is thick.
  • a switch structure is provided in which individual magnetic switches can be turned on / off independently by reducing the distance between adjacent magnetic switches. There is.
  • the present invention provides a sealed container in which a container wall separating the inside and the outside is made of a non-magnetic material, a magnet for generating a magnetic field, and an inside of the sealed container.
  • a magnetic sensor that is turned on / off by a magnetic field of a magnet acting from the outside of the sealed container through the container wall, and a first magnetic body that is provided on the container wall of the sealed container and serves as a path for the magnetic field from the magnet acting on the magnetic sensor It is characterized by providing.
  • the magnetic field from the magnet acts on the magnetic sensor through the first magnetic body provided on the container wall (nonmagnetic body) of the sealed container.
  • the magnet is provided so as to be movable back and forth with respect to the end face of the first magnetic body located on the outer side of the sealed container, the magnet is placed on the end face of the first magnetic body located on the outer side of the sealed container.
  • the magnetic field from the magnet acts on the magnetic sensor through the first magnetic body provided on the container wall (nonmagnetic body) of the sealed container.
  • the magnetic field from the magnet acts on the magnetic sensor efficiently, and there is no need to use a large magnet as the magnet. Further, in the switch structure of the present invention, the magnetic field from the magnet acts on the magnetic sensor through the first magnetic body provided on the container wall (non-magnetic body) of the hermetic container. Become.
  • the container wall (nonmagnetic material) of the sealed container is provided with the first magnetic body serving as a magnetic field path from the magnet that acts on the magnetic sensor. Even if the body is thick, the magnetic field from the magnet can be efficiently applied to the magnetic sensor, and it is not necessary to use a large magnet as the magnet. Further, according to the present invention, the magnetic field from the magnet acts on the magnetic sensor through the first magnetic body provided on the container wall (nonmagnetic body) of the sealed container, so that the range covered by the magnetic field of the magnet is reduced. Even when the container wall (nonmagnetic material) of the hermetic container is thick, the distance between adjacent magnetic switches can be reduced, and individual magnetic switches can be turned on / off independently.
  • FIG. 1 is a diagram showing a main part of an embodiment (embodiment 1) of a switch structure according to the present invention.
  • FIG. 2 is an external perspective view (external perspective view of a positioner) showing an example (Example 2) of an explosion-proof device having a switch structure according to the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing a state where a cover provided on the front surface of the positioner is removed.
  • FIG. 4 is a block diagram showing the internal configuration of this positioner.
  • FIG. 5 is a partially broken cross-sectional view showing a structure for attaching the switch holder and the push button to the main cover (container wall) of the positioner.
  • FIG. 6 is a view showing a main part of a conventional switch structure used in an explosion-proof container.
  • FIG. 7 is a view showing a main part of a conventional switch structure in which a plurality of magnetic switches are arranged side by side.
  • FIG. 1 is a diagram showing a main part of an embodiment (embodiment 1) of a switch structure according to the present invention.
  • 1 is an explosion-proof container
  • 2 is a magnetic sensor disposed inside the explosion-proof container
  • 3 is a magnet that generates a magnetic field
  • the container wall 1a that separates the interior and exterior of the explosion-proof container 1 is a non-magnetic material. It is said that.
  • the magnet 3 is provided outside the explosion-proof container 1 so as to be movable forward and backward with respect to the magnetic sensor 2.
  • the explosion-proof container 1 accommodates the electrical circuit and electrical component which should be protected.
  • the container wall (nonmagnetic material) 1a between the magnetic sensors 2-1 to 2-4 and the magnets 3-1 to 3-4 corresponds to the magnetic sensors 2-1 to 2-4.
  • Magnetic bodies 4-1 to 4-4 are provided.
  • the magnetic body 4 (4-1 to 4-4) has a cylindrical shape, one end face 4a of which is exposed to the outside of the explosion-proof container 1, and the other end face 4b is the interior of the explosion-proof container 1. Is exposed.
  • the magnetic sensors 2-1 to 2-4 are provided inside the explosion-proof container 1 so as to face the other end face 4b of the magnetic bodies 4-1 to 4-4.
  • the magnets 3-1 to 3-4 are provided outside the explosion-proof container 1 so as to be able to advance and retreat with respect to one end face 4 a of the magnetic bodies 4-1 to 4-4.
  • These magnetic sensors 2-1 to 2-4, magnets 3-1 to 3-4, and magnetic bodies 4-1 to 4-4 constitute magnetic switches SW1 to SW4.
  • the magnetic field from the magnet 3 outside the explosion-proof container 1 passes through the magnetic body 4 provided on the container wall 1a of the explosion-proof container 1 and the magnetic sensor 2 Act on.
  • the magnet 3-1 is brought close to the end face 4a of the magnetic body 4-1 exposed to the outside of the explosion-proof container 1
  • a magnetic field from the magnet 3-1 is provided on the container wall 1a of the explosion-proof container 1. It acts on the magnetic sensor 2-1 inside the explosion-proof container 1 through the magnetic body 4-1.
  • the magnetic field from the magnet 3 acts on the magnetic sensor 2 through the magnetic body 4 provided on the container wall 1a of the explosion-proof container 1, so that the range covered by the magnetic field of the magnet 3 is reduced. That is, in this switch structure, the magnetic field from the magnet 3 acts on the magnetic sensor 2 through the magnetic body 4 provided on the container wall 1a of the explosion-proof container 1 for each magnetic switch SW, and the magnet 3 of each magnetic switch SW. The range covered by the magnetic field becomes smaller. Thereby, even when the container wall 1a of the explosion-proof container 1 is thick, the distance L between the adjacent magnetic switches SW can be reduced, and the individual magnetic switches SW can be turned on / off independently.
  • the end faces 4a and 4b of the magnetic body 4 provided on the container wall 1a of the explosion-proof container 1 are exposed from the container wall 1a.
  • the end faces 4a and 4b of the magnetic body 4 are not necessarily exposed to the container wall. It is not necessary to expose from 1a.
  • the magnet 3 is provided so as to be movable forward and backward with respect to the end face 4a of the magnetic body 4 located outside the explosion-proof container 1.
  • the magnet 3 is separated from the explosion-proof container 1, and the magnet 3 is May be held close to the end face 4a of the magnetic body 4 located outside the explosion-proof container 1.
  • the container 1 is an explosion-proof container.
  • the container 1 may be a sealed container, and may not necessarily be an explosion-proof container.
  • the switch structure in which a plurality of magnetic switches SW are arranged in parallel has been described as an example.
  • the number of magnetic switches SW may be one.
  • FIG. 2 is an external perspective view showing an example (Example 2) of an explosion-proof device provided with the switch structure according to the present invention.
  • FIG. 2 shows a positioner that controls the opening of an air-operated control valve (valve) as one of explosion-proof devices.
  • Positioners are required to have sufficient explosion-proof performance according to explosion-proof standards so that they can be used in an explosion gas atmosphere.
  • FIG. 4 shows a block diagram of the internal configuration of the positioner 100.
  • 11 is an I / F (interface) terminal
  • 12 is an electric circuit module having a CPU (Central Processing Unit), a memory, and the like
  • 13 is an electropneumatic converter
  • 14 is a nozzle back from the electropneumatic converter 13.
  • 15 is the angle sensor is fed back to the CPU of the electric circuit module 12 detects the operation position of the valve 200, and these by positioner 100 is configured Yes.
  • an input electrical signal I IN is supplied from the controller 300, provides a current I1 corresponding to the input electric signal I IN to the electro-pneumatic converter 13.
  • This current I1 is converted into a nozzle back pressure P N by the electropneumatic converter 13 and sent to the pilot relay 14.
  • the pilot relay 14 amplifies the nozzle back pressure P N and supplies it to the valve 200 as the output air pressure Pout.
  • the opening degree of the valve 200 that is, the process flow rate is controlled.
  • the opening degree of the valve 200 is detected by the angle sensor 15 and returned to the CPU of the electric circuit module 12 as a feedback signal I FB .
  • Ps is the supply air pressure to the electropneumatic converter 3 and the pilot relay 14. Further, the pilot relay outputs a single acting type for outputting the output air pressure of one force to one nozzle back pressure P N, the two output air pressure with respect to one nozzle back pressure P N double acting There is a type.
  • the pilot relay is a double-acting type and outputs two output air pressures Pout1 and Pout2. When the valve 200 is normally operated, the output air pressure Pout1 is set higher than Pout2, and when the valve 200 is operated reversely, the output air pressure Pout2 is set higher than Pout1.
  • the I / F (interface) terminal 11, the electric circuit module 12, the electropneumatic converter 13, and the angle sensor 15 are accommodated in the internal space of the case 101 (FIG. 2). That is, the case 101 is an explosion-proof container (hereinafter referred to as an explosion-proof container), and an I / F (interface) terminal 11, an electric circuit module 12, an electropneumatic converter 13, and an angle sensor 15 are accommodated in the explosion-proof container 101. Yes.
  • a cover 102 is attached to the front surface of the explosion-proof container 101, and when the cover 102 is removed, as shown in FIG. 3, a main cover (non-magnetic material) 104 that forms a part of the container wall of the explosion-proof container 101. Appears.
  • a switch holder 105 is fixed to the main cover 104 with screws, and four push buttons 106 (106-1 to 106-4) are attached to the switch holder 105.
  • a cover 103 is attached to the rear surface of the explosion-proof container 101, and a pilot relay 14 is provided in a space covered with the cover 103.
  • FIG. 5 shows a structure for attaching the switch holder 105 and the push button 106 to the main cover 104.
  • FIG. 5 shows only the attaching parts of the push buttons 106-1 and 106-2, but the push buttons 106-3 and 106-4 are similarly attached.
  • the switch holder 105 and the push button 106 are formed of a resin member, and the push button 106 has a cylindrical shape.
  • the attachment structure will be described.
  • the push button 106 is provided with a cylindrical magnet 107 at the bottom thereof, and is inserted into a mounting hole 108 provided in the switch holder 105 with the magnet 107 facing downward.
  • a compression coil spring 109 is provided in the mounting hole 108 of the switch holder 105 between the bottom of the push button 106 and the bottom of the mounting hole 108, and one end of the compression coil spring 109 is the bottom of the mounting hole 108 of the switch holder 105. The other end of the compression coil spring 109 is fixed to the bottom of the push button 106.
  • the main cover (container wall) 104 is provided with a guide pin (first magnetic body) 110 at a position facing the mounting hole 108 of the switch holder 105.
  • a guide pin (first magnetic body) 110 passes through the upper surface of the main cover 104 (the surface facing the outside of the explosion-proof container 101) and is positioned in a recess 111 formed in the bottom surface of the mounting hole 108 of the switch holder 105.
  • the other end surface 110 b of the guide pin 110 is located on the lower surface of the main cover 104 (the surface facing the inside of the explosion-proof container 101) and is exposed inside the explosion-proof container 101.
  • the end surface 110a of the guide pin 110 is located in the recess 111 formed in the bottom surface of the mounting hole 108 of the switch holder 105, the end surface 110a of the guide pin 110 is exposed to the outside of the explosion-proof container 101. And the guide pin 110 is prevented from being rusted by moisture from the outside.
  • An electric holder (substrate holding member) 112 made of a resin member is provided inside the explosion-proof container 101, and a main board 113, which is a resin substrate, is attached to the electric holder 112. Further, the electric holder 112 is provided with a gap d at a position facing the end surface 110 b of the guide pin 110 and a sub guide pin (second magnetic body) 114, and the main board 113 is connected to the sub guide pin 114.
  • a Hall IC (magnetic sensor) 115 is provided at the facing position.
  • the sub guide pin 114 is provided in a through hole 112a formed in the electric holder 112 in a state where one end surface 114a and the other end surface 114b are exposed.
  • the electric holder 112 has an upper space of the hall IC 115 provided on the main board 113 so that the surface of the main board 113 provided with the hall IC 115 is opposed to the main cover 104 inside the explosion-proof container 101.
  • the electric holder 112 is provided with sub guide pins 114 that face the guide pins 110 and face the Hall IC 115.
  • the main board 113 and the Hall IC 115 are covered by the electric holder 112, and even when the explosion-proof container 101 is in an open state, dustproof is maintained. Further, since there is a gap d between the guide pin 110 and the sub guide pin 114, magnetic flux penetrates from the guide pin 110 to the sub guide pin 114, but an external force is applied to the explosion-proof container 101, and the main cover 104 is bent inward. Even so, the contact between the guide pin 110 and the sub-guide pin 114 is avoided and protected from external force. Further, it is possible to prevent the influence of heat outside the explosion-proof container 101 from being transmitted from the guide pin 110 to the sub guide pin 114 and reaching the Hall IC 115.
  • the electric holder 112 covers the upper space of the Hall IC 115 provided on the main board 113.
  • the entire surface of the main board 113 on which the Hall IC 115 is provided does not necessarily have to be covered, and the Hall IC 115 is provided. A part of the surface including the region may be covered.
  • the push button 106 When the pressing of the push button 106 is stopped, the push button 106 returns to the original position by the urging force of the compression coil spring 109. As a result, the magnet 107 provided at the bottom of the push button 106 moves away from the end face 110a of the guide pin 110 provided on the main cover 104, and the Hall IC 115 does not sense the magnetism from the magnet 107. As a result, the Hall IC 115 is turned off. The state of the push button 106-1 shown in FIG. 5 shows this state.
  • a magnetic switch SW is composed of the push button 106, the magnet 107, the compression coil spring 109, the guide pin 110, the sub guide pin 114, and the Hall IC 115, and the adjacent magnetic switch SW.
  • the distance L between them is 20 mm
  • the distance H between the lower surface of the magnet 107 and the upper surface of the Hall IC 115 when the push button 106 is pressed is 30 mm
  • the gap d between the guide pin 110 and the sub guide pin 114 is 1 to It is about 2 mm.
  • the end surface 110a of the guide pin 110 is positioned in the recess 111 formed in the bottom surface of the mounting hole 108 of the switch holder 105.
  • the end surface 110a of the guide pin 110 is placed in the main cover (container wall). ) Instead of exposing from 104, it may be embedded in the middle of the main cover 104. Further, the end surface 110 b of the guide pin 110 may be embedded in the main cover 104 without being exposed from the main cover (container wall) 104.
  • one end surface 114a and the other end surface 114b of the sub guide pin 114 provided on the electric holder 112 are exposed from the electric holder 112.
  • the end surfaces 114a and 114b of the sub guide pin 114 are not necessarily electric.
  • the holder 112 may not be exposed. That is, both or either one of the end surfaces 114 a and 114 b of the sub guide pin 114 may be embedded in the electric holder 112 without being exposed from the electric holder 112.
  • the end surface 114b of the sub guide pin 114 may be brought into contact with the Hall IC 115 provided on the main board 113, and is not in contact with the Hall IC 115 and is not in contact with the Hall IC 115. May be provided.
  • the explosion-proof device is a positioner, and the switch structure according to the present invention is used for this positioner.
  • the switch structure according to the present invention is applied to an explosion-proof device such as a pressure transmitter and an electromagnetic flow meter. May be used.
  • the magnetic body 4 in the first embodiment and the guide pins 110 and the sub guide pins 114 in the second embodiment are ferromagnetic bodies such as permalloy.
  • the guide pin 110 and the sub guide pin 114 may not be the same material, but may be different materials.
  • the present invention can be used for all devices that turn on / off a magnetic sensor inside a sealed container, such as a positioner that controls the opening of an air-operated control valve.

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Abstract

　磁気センサ（２－１～２－４）と磁石（３－１～３－４）との間の容器壁（非磁性体）（１ａ）に、磁気センサ（２－１～２－４）に対応して磁性体（４－１～４－４）を設ける。このスイッチ構造において、外部の磁石（３）からの磁界は、容器壁（１ａ）に設けられた磁性体（４）を通して、磁気センサ（２）に作用する。

Description

スイッチ構造および防爆機器
　この発明は、密閉容器の内部に配置されている磁気センサを密閉容器の外部からオン／オフ動作させるスイッチ構造およびそのスイッチ構造を備えた防爆機器に関するものである。
　従来より、圧力発信器などの防爆機器では、密閉された容器を防爆容器とし、この防爆容器の内部に磁気センサを配置し、この磁気センサを防爆容器の外部からオン／オフ動作させるスイッチ構造が用いられている（例えば、特許文献１参照）。
　図６に防爆機器で用いられている従来のスイッチ構造の要部を示す。同図において、１０は防爆容器、２０は防爆容器１０の内部に配置された磁気センサ、３０は磁界を発生する磁石であり、防爆容器１０の内部と外部とを隔てる容器壁１０ａは非磁性体とされている。また、磁石３０は防爆容器１０の外部に、磁気センサ２０に対して進退自在に設けられている。なお、防爆容器１０には、図示してはいないが、保護すべき電気回路や電気部品が収容されている。
　このスイッチ構造では、防爆容器１０の容器壁１０ａの外部に位置する磁石３０を磁気センサ２０に近づけると、磁石３０の磁界が容器壁１０ａを通して磁気センサ２０に作用し、磁気センサ２０がオンとなる。すなわち、容器壁１０ａを貫通して作用する磁石３０からの磁気を磁気センサ２０が感知し、磁気感知信号を出力する。磁石３０を磁気センサ２０から遠ざけると、磁石３０からの磁気を磁気センサ２０が感知しなくなり、磁気センサ２０がオフとなる。
　この磁気センサ２０と磁石３０とを用いたスイッチ構造によって、防爆容器１０の内部の防爆性能を保持したまま、防爆容器１０の内部に収容されている電気回路の動作切替や各種の設定を外部から行うことができる。このスイッチ構造では、通常、図７に示すように、磁気センサ２０と磁石３０との組み合わせを１つの磁気スイッチ４０とし、この磁気スイッチ４０を複数並設した構成とする。
　図７に示した例では、防爆容器１０の内部に磁気センサ２０－１～２０－４を並設して設け、この磁気センサ２０－１～２０－４に対して防爆容器１０の外部に進退自在に磁石３０－１～３０－４を設け、磁気センサ２０－１～２０－４と磁石３０－１～３０－４とで磁気スイッチ４０－１～４０－４を構成している。磁気センサ２０－１～２０－４と磁石３０－１～３０－４との間には非磁性体である容器壁１０ａが位置する。
　この複数の磁気スイッチ４０を並設したスイッチ構造において、隣接する磁気スイッチ４０間の距離Ｌは、磁気スイッチ４０を各々独立してオン／オフすることができるように、互いの磁石３０の磁界の影響を受けることがないような距離として定められる。すなわち、容器壁１０ａが非磁性体であるため、磁石３０の磁界の及ぶ範囲が広く、その磁界が他の磁気センサ２０に作用することがないように、隣接する磁気スイッチ４０間の距離Ｌを広めに定める。
特表平３－５００９３９号公報（特許第２６６８５７１号公報）
　しかしながら、上述した従来のスイッチ構造では、容器壁１０ａが厚い場合、磁石３０と磁気センサ２０との間の距離が大きくなる。このため、磁石３０の磁界が容器壁１０ａを通して磁気センサ２０に正しく作用するように、磁石３０として磁力の強い磁石（大型の磁石）を使用する必要があった。
　また、上述した従来のスイッチ構造では、複数の磁気スイッチ４０を並設したスイッチ構造とした場合、容器壁１０ａが厚い場合には、磁石３０として大型の磁石を使用する必要があるばかりでなく、磁石３０の磁界が及ぶ範囲が広がるため、隣接する磁気スイッチ４０間の距離Ｌを広くする必要があった。
　また、上述した従来のスイッチ構造では、隣接する磁気スイッチ４０間の距離Ｌを小さくしたい場合には、磁力の弱い磁石（小型の磁石）でもその磁界が磁気センサ２０に正しく作用するように、容器壁１０ａを薄くする必要があった。すなわち、各構成要素のレイアウト上の制約が大きく、容器壁１０ａを厚く、かつ隣接する磁気スイッチ４０間の距離Ｌを小さくしたいという要望を実現することが難しかった。
　本発明は、このような課題を解決するためになされたもので、その目的とするところは、密閉容器の容器壁（非磁性体）が厚くても、大型の磁石を使用する必要のないスイッチ構造を提供することにある。
　また、密閉容器の容器壁（非磁性体）が厚い場合でも、隣接する磁気スイッチ間の距離を小さくして、個々の磁気スイッチを独立してオン／オフすることが可能なスイッチ構造を提供することにある。
　このような目的を達成するために本発明は、内部と外部とを隔てる容器壁が非磁性体とされた密閉容器と、磁界を発生する磁石と、密閉容器の内部に配置され、密閉容器の容器壁を通して密閉容器の外部から作用する磁石の磁界によってオン／オフ動作する磁気センサと、密閉容器の容器壁に設けられ、磁気センサへ作用する磁石からの磁界の通路となる第１の磁性体とを備えることを特徴とする。
　本発明のスイッチ構造では、密閉容器の容器壁（非磁性体）に設けられた第１の磁性体を通して、磁石からの磁界が磁気センサに作用する。例えば、密閉容器の外部側に位置する第１の磁性体の端面に対して進退自在に磁石を設けた構成とした場合、密閉容器の外部側に位置する第１の磁性体の端面に磁石を近づけると、その磁石からの磁界が密閉容器の容器壁（非磁性体）に設けられている第１の磁性体を通して、磁気センサに作用する。このため、密閉容器の容器壁（非磁性体）が厚くても、磁石からの磁界が効率よく磁気センサに作用し、磁石として大型の磁石を使用する必要がなくなる。また、本発明のスイッチ構造では、密閉容器の容器壁（非磁性体）に設けられている第１の磁性体を通して磁石からの磁界が磁気センサに作用するので、磁石の磁界の及ぶ範囲が小さくなる。
　本発明によれば、密閉容器の容器壁（非磁性体）に磁気センサへ作用させる磁石からの磁界の通路となる第１の磁性体を設けるようにしたので、密閉容器の容器壁（非磁性体）が厚くても、磁石からの磁界を効率よく磁気センサに作用させることができ、磁石として大型の磁石を使用する必要がなくなる。
　また、本発明によれば、密閉容器の容器壁（非磁性体）に設けられた第１の磁性体を通して磁石からの磁界が磁気センサに作用するので、磁石の磁界の及ぶ範囲が小さくなり、密閉容器の容器壁（非磁性体）が厚い場合でも、隣接する磁気スイッチ間の距離を小さくして、個々の磁気スイッチを独立してオン／オフすることが可能となる。
図１は、本発明に係るスイッチ構造の一実施例（実施例１）の要部を示す図である。 図２は、本発明に係るスイッチ構造を備えた防爆機器の一例（実施例２）を示す外観斜視図（ポジショナの外観斜視図）である。 図３は、このポジショナの前面に設けられたカバーを取り外した状態を示す図である。 図４は、このポジショナの内部構成を示すブロック図である。 図５は、このポジショナのメインカバー（容器壁）へのスイッチホルダおよび押ボタンの取り付け構造を示す一部破断断面図である。 図６は、防爆容器で用いられている従来のスイッチ構造の要部を示す図である。 図７は、磁気スイッチを複数並設した従来のスイッチ構造の要部を示す図である。
　以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する。
〔実施例１：スイッチ構造〕
　図１は本発明に係るスイッチ構造の一実施例（実施例１）の要部を示す図である。同図において、１は防爆容器、２は防爆容器１の内部に配置された磁気センサ、３は磁界を発生する磁石であり、防爆容器１の内部と外部とを隔てる容器壁１ａは非磁性体とされている。また、磁石３は防爆容器１の外部に、磁気センサ２に対して進退自在に設けられている。なお、防爆容器１には、図示してはいないが、保護すべき電気回路や電気部品が収容されている。
　このスイッチ構造において、磁気センサ２－１～２－４と磁石３－１～３－４との間の容器壁（非磁性体）１ａには、磁気センサ２－１～２－４に対応して磁性体４－１～４－４が設けられている。この磁性体４（４－１～４－４）は、円柱状とされており、その一方の端面４ａが防爆容器１の外部に露出しており、その他方の端面４ｂが防爆容器１の内部に露出している。
　磁気センサ２－１～２－４は、防爆容器１の内部に、磁性体４－１～４－４の他方の端面４ｂに対向して設けられている。磁石３－１～３－４は、防爆容器１の外部に、磁性体４－１～４－４の一方の端面４ａに対して進退自在に設けられている。この磁気センサ２－１～２－４と、磁石３－１～３－４と、磁性体４－１～４－４とで、磁気スイッチＳＷ１～ＳＷ４が構成されている。
　このスイッチ構造（複数の磁気スイッチＳＷを並設したスイッチ構造）において、防爆容器１の外部の磁石３からの磁界は、防爆容器１の容器壁１ａに設けられた磁性体４を通して、磁気センサ２に作用する。例えば、防爆容器１の外部に露出している磁性体４－１の端面４ａに磁石３－１を近づけると、この磁石３－１からの磁界が防爆容器１の容器壁１ａに設けられている磁性体４－１を通して、防爆容器１の内部の磁気センサ２－１に作用する。
　このように、このスイッチ構造では、防爆容器１の容器壁１ａに設けられている磁性体４を通して磁石３からの磁界が磁気センサ２に作用するので、防爆容器１の容器壁１ａが厚くても、磁石３からの磁界が効率よく磁気センサ２に作用し、磁石３として大型の磁石を使用する必要がない。
　また、このスイッチ構造では、防爆容器１の容器壁１ａに設けられた磁性体４を通して磁石３からの磁界が磁気センサ２に作用するので、磁石３の磁界の及ぶ範囲が小さくなる。すなわち、このスイッチ構造では、磁気スイッチＳＷ毎に防爆容器１の容器壁１ａに設けられた磁性体４を通して磁石３からの磁界が磁気センサ２に作用するものとなり、個々の磁気スイッチＳＷの磁石３の磁界の及ぶ範囲が小さくなる。これにより、防爆容器１の容器壁１ａが厚い場合でも、隣接する磁気スイッチＳＷ間の距離Ｌを小さくして、個々の磁気スイッチＳＷを独立してオン／オフすることができるようになる。
　なお、この実施例では、防爆容器１の容器壁１ａに設けた磁性体４の端面４ａ，４ｂを容器壁１ａから露出させるようにしているが、必ずしも磁性体４の端面４ａ，４ｂを容器壁１ａから露出させなくてもよい。例えば、磁性体４の端面４ａを容器壁１ａから露出させずに、容器壁１ａの途中に埋め込んだ状態とすると、外部からの湿気などで磁性体４が錆びたりすることが防止される。また、この実施例では、防爆容器１の外部に位置する磁性体４の端面４ａに対して進退自在に磁石３を設けているが、例えば、磁石３を防爆容器１と切り離し、磁石３を人が手に持って、防爆容器１の外部に位置する磁性体４の端面４ａに近づけるようにしてもよい。
　また、この実施例では、容器１を防爆容器としたが、密閉された容器であればよく、必ずしも防爆容器でなくてもよい。また、この実施例では、複数の磁気スイッチＳＷを並設したスイッチ構造を例にとって説明したが、磁気スイッチＳＷは１つであっても構わない。
〔実施例２：防爆機器〕
　図２は本発明に係るスイッチ構造を備えた防爆機器の一例（実施例２）を示す外観斜視図である。図２には、防爆機器の１つとして、空気作動型の調節弁（バルブ）の開度制御を行うポジショナを示している。ポジショナでは、爆発ガス雰囲気中で使用できるように、防爆基準により十分な防爆性能を有することが義務づけられている。
　図４にこのポジショナ１００の内部構成のブロック図を示す。同図において、１１はＩ／Ｆ（インタフェース）端子、１２はＣＰＵ（Central Processing Unit）やメモリ等を備えた電気回路モジュール、１３は電空変換器、１４は電空変換器１３からのノズル背圧ＰNを増幅し出力空気圧Ｐoutとしてバルブ２００へ供給するパイロットリレー、１５はバルブ２００の動作位置を検出し電気回路モジュール１２のＣＰＵへフィードバックする角度センサであり、これらによってポジショナ１００が構成されている。
　このポジショナ１００において、電気回路モジュール１２のＣＰＵは、コントローラ３００から入力電気信号ＩINが与えられると、入力電気信号ＩINに応じた電流Ｉ１を電空変換器１３へ与える。この電流Ｉ１は電空変換器１３においてノズル背圧ＰNに変換され、パイロットリレー１４に送られる。パイロットリレー１４は、ノズル背圧ＰNを増幅し、出力空気圧Ｐoutとしてバルブ２００へ供給する。これによって、バルブ２００の開度すなわちプロセス流量が制御される。また、バルブ２００の開度は角度センサ１５によって検出され、フィードバック信号ＩFBとして電気回路モジュール１２のＣＰＵへ戻される。
　なお、図４において、Ｐｓは電空変換器３およびパイロットリレー１４への供給空気圧である。また、パイロットリレーには、１つのノズル背圧ＰNに対して１つ力の出力空気圧を出力する単動型と、１つのノズル背圧ＰNに対して２つの出力空気圧を出力する複動型がある。この実施例において、パイロットリレーは複動型とされており、２つの出力空気圧Ｐout1，Ｐout2を出力する。バルブ２００を正動作させる場合には、出力空気圧Ｐout1をＰout2よりも高くし、逆動作させる場合には出力空気圧Ｐout2をＰout1よりも高くする。
　このポジショナ１００において、Ｉ／Ｆ（インタフェース）端子１１、電気回路モジュール１２、電空変換器１３、角度センサ１５は、ケース１０１（図２）の内部空間に収容されている。すなわち、ケース１０１を防爆容器（以下、防爆容器と呼ぶ）とし、この防爆容器１０１内にＩ／Ｆ（インタフェース）端子１１、電気回路モジュール１２、電空変換器１３、角度センサ１５が収容されている。
　防爆容器１０１には、その前面にカバー１０２が取り付けられており、このカバー１０２を取り外すと、図３に示すように、防爆容器１０１の容器壁の一部をなすメインカバー（非磁性体）１０４が現れる。このメインカバー１０４には、スイッチホルダ１０５がネジで固定されており、このスイッチホルダ１０５に４つの押ボタン１０６（１０６－１～１０６－４）が取り付けられている。また、防爆容器１０１には、その背面にカバー１０３が取り付けられており、このカバー１０３で覆われた空間にパイロットリレー１４が設けられている。
　図５にメインカバー１０４へのスイッチホルダ１０５および押ボタン１０６の取り付け構造を示す。図５には、押ボタン１０６－１，１０６－２の取り付け部分のみを示しているが、押ボタン１０６－３，１０６－４も同様にして取り付けられている。なお、スイッチホルダ１０５および押ボタン１０６は樹脂部材より形成され、押ボタン１０６は円柱状とされている。以下、１つの押ボタン１０６に着目して、その取り付け構造を説明する。
　押ボタン１０６は、その底部に円柱状の磁石１０７が設けられており、この磁石１０７を下にしてスイッチホルダ１０５に設けられた取付孔１０８に挿入されている。スイッチホルダ１０５の取付孔１０８には、押ボタン１０６の底部とこの取付孔１０８の底部との間に圧縮コイルバネ１０９が設けられており、圧縮コイルバネ１０９の一端はスイッチホルダ１０５の取付孔１０８の底部に固定され、圧縮コイルバネ１０９の他端は押ボタン１０６の底部に固定されている。
　メインカバー（容器壁）１０４には、スイッチホルダ１０５の取付孔１０８に対向する位置に、ガイドピン（第１の磁性体）１１０が設けられている。ガイドピン１１０の一方の端面１１０ａは、メインカバー１０４の上面（防爆容器１０１の外部に面する面）を抜け、スイッチホルダ１０５の取付孔１０８の底面に形成された凹部１１１内に位置している。ガイドピン１１０の他方の端面１１０ｂは、メインカバー１０４の下面（防爆容器１０１の内部に面する面）に位置し、防爆容器１０１の内部に露出している。この例において、ガイドピン１１０の端面１１０ａはスイッチホルダ１０５の取付孔１０８の底面に形成された凹部１１１内に位置しているので、ガイドピン１１０の端面１１０ａが防爆容器１０１の外部に露出することがなく、外部からの湿気などでガイドピン１１０が錆びたりすることが防止される。
　防爆容器１０１の内部には、樹脂部材よりなるエレキホルダ（基板保持部材）１１２が設けられ、このエレキホルダ１１２に樹脂製の基板であるメインボード１１３が取り付けられている。また、エレキホルダ１１２には、ガイドピン１１０の端面１１０ｂに対向する位置に間隙ｄを設けて、サブガイドピン（第２の磁性体）１１４が設けられ、メインボード１１３にはサブガイドピン１１４に対向する位置に、ホールＩＣ（磁気センサ）１１５が設けられている。サブガイドピン１１４は、エレキホルダ１１２に形成された貫通孔１１２ａに、その一方の端面１１４ａおよび他方の端面１１４ｂを露出させた状態で設けられている。
　すなわち、エレキホルダ１１２は、防爆容器１０１の内部において、メインボード１１３のホールＩＣ１１５が設けられている面をメインカバー１０４に対向させるように、かつメインボード１１３に設けられているホールＩＣ１１５の上部空間を覆うように、メインボード１１３を保持しており、エレキホルダ１１２には、ガイドピン１１０に対向するとともにホールＩＣ１１５に対向するサブガイドピン１１４が設けられている。
　このような構造とすることにより、エレキホルダ１１２によってメインボード１１３やホールＩＣ１１５が覆われるものとなり、防爆容器１０１が開放状態となった場合でも防塵が保たれるものとなる。また、ガイドピン１１０とサブガイドピン１１４との間に間隙ｄを有するので、ガイドピン１１０からサブガイドピン１１４へ磁束は貫通するが、防爆容器１０１に外力が加わり、メインカバー１０４が内側に撓んだとしても、ガイドピン１１０とサブガイドピン１１４との接触が避けられて、外力から保護される。また、防爆容器１０１の外部の熱の影響が、ガイドピン１１０をからサブガイドピン１１４に伝わってホールＩＣ１１５に及ぶことを防止することができる。なお、エレキホルダ１１２は、メインボード１１３に設けられているホールＩＣ１１５の上部空間を覆うが、必ずしもメインボード１１３のホールＩＣ１１５が設けられている面全体を覆わなくてもよく、ホールＩＣ１１５が設けられている領域を含む一部の面を覆うようにしてもよい。
　このポジショナ１００では、カバー１０２を取り外して、メインカバー１０４を出現させ、スイッチホルダ１０５に取り付けられている押ボタン１０６を押すと、圧縮コイルバネ１０９の付勢力に抗して、押ボタン１０６がスイッチホルダ１０５の取付孔１０８の底部に向かって移動する。これにより、押ボタン１０６の底部に設けられている磁石１０７がメインカバー１０４に設けられているガイドピン１１０の端面１１０ａに近づき、磁石１０７からの磁界がメインカバー１０４に設けられているガイドピン１１０を通して、さらにサブガイドピン１１４を通して、防爆容器１０１の内部のホールＩＣ１１５に作用する。これにより、ホールＩＣ１１５がオンとなる。図５に示した押ボタン１０６－２の状態はこの状態を示している。
　押ボタン１０６を押すのをやめると、押ボタン１０６は圧縮コイルバネ１０９の付勢力によって、元の位置に戻る。これにより、押ボタン１０６の底部に設けられている磁石１０７がメインカバー１０４に設けられているガイドピン１１０の端面１１０ａから遠ざかり、磁石１０７からの磁気をホールＩＣ１１５が感知しなくなる。これにより、ホールＩＣ１１５がオフとなる。図５に示した押ボタン１０６－１の状態はこの状態を示している。
　なお、この実施例では、押ボタン１０６と、磁石１０７と、圧縮コイルバネ１０９と、ガイドピン１１０と、サブガイドピン１１４と、ホールＩＣ１１５とで磁気スイッチＳＷが構成されており、隣接する磁気スイッチＳＷ間の距離Ｌは２０ｍｍ、押ボタン１０６を押下した時の磁石１０７の下面とホールＩＣ１１５の上面との間の距離Ｈは３０ｍｍ、ガイドピン１１０とサブガイドピン１１４との間の間隙ｄは１～２ｍｍ程度とされている。
　また、この実施例では、ガイドピン１１０の端面１１０ａをスイッチホルダ１０５の取付孔１０８の底面に形成された凹部１１１内に位置させるものとしたが、ガイドピン１１０の端面１１０ａをメインカバー（容器壁）１０４から露出させずに、メインカバー１０４の途中に埋め込んだ状態とするようにしてもよい。また、ガイドピン１１０の端面１１０ｂについても、メインカバー（容器壁）１０４から露出させずに、メインカバー１０４の途中に埋め込んだ状態とするようにしてもよい。
　また、この実施例では、エレキホルダ１１２に設けたサブガイドピン１１４の一方の端面１１４ａおよび他方の端面１１４ｂをエレキホルダ１１２から露出させているが、必ずしもサブガイドピン１１４の端面１１４ａ，１１４ｂをエレキホルダ１１２から露出させなくてもよい。すなわち、サブガイドピン１１４の端面１１４ａ，１１４ｂの両方もしくは何れか一方をエレキホルダ１１２から露出させずに、エレキホルダ１１２の途中に埋め込んだ状態としてもよい。
　また、この実施例において、サブガイドピン１１４の端面１１４ｂは、メインボード１１３に設けられたホールＩＣ１１５に接触させるようにしてもよく、ホールＩＣ１１５とは接触させずに、ホールＩＣ１１５との間に隙間を設けるようにしてもよい。
　また、この実施例では、防爆機器をポジショナとし、このポジショナに本発明に係るスイッチ構造を利用した例について説明したが、圧力発信器や電磁流量計などの防爆機器に本発明に係るスイッチ構造を利用してもよい。
　また、実施例１における磁性体４や実施例２におけるガイドピン１１０およびサブガイドピン１１４は、パーマロイなどの強磁性体とすることが望ましい。また、実施例２において、ガイドピン１１０とサブガイドピン１１４とは、同じ材料でなくてもよく、異なる材料であっても構わない。
〔実施例の拡張〕
　以上、実施例を参照して本発明を説明したが、本発明は上記の実施例に限定されるものではない。本発明の構成や詳細には、本発明の技術思想の範囲内で当業者が理解し得る様々な変更をすることができる。
　本発明は、空気作動型の調節弁の開度制御を行うポジショナなど密閉容器の内部の磁気センサをオン／オフ動作させるあらゆる機器に利用することが可能である。
　１…防爆容器、１ａ…容器壁、２（２－１～２－４）…磁気センサ、３（３－１～３－４）…磁石、４（４－１～４－４）…磁性体、４ａ…一方の端面、４ｂ…他方の端面、ＳＷ（ＳＷ１～ＳＷ４）…磁気スイッチ、１００…ポジショナ、１０１…ケース（防爆容器）、１０２，１０３…カバー、１０４…メインカバー、１０５…スイッチホルダ、１０６（１０６－１～４）…押ボタン、１０７…磁石、１０８…取付孔、１０９…圧縮コイルバネ、１１０…ガイドピン、１１０ａ…一方の端面、１１０ｂ…他方の端面、１１１…凹部、１１２…エレキホルダ、１１３…メインボード、１１４…サブガイドピン、１１４ａ…一方の端面、１１４ｂ…他方の端面、１１５…ホールＩＣ。

Claims (7)

  1. 　内部と外部とを隔てる容器壁が非磁性体とされた密閉容器と、
    　磁界を発生する磁石と、
    　前記密閉容器の内部に配置され、前記密閉容器の容器壁を通して前記密閉容器の外部から作用する前記磁石の磁界によってオン／オフ動作する磁気センサと、
    　前記密閉容器の容器壁に設けられ、前記磁気センサへ作用する前記磁石からの磁界の通路となる第１の磁性体と
    　を備えることを特徴とするスイッチ構造。
  2. 　請求項１に記載されたスイッチ構造において、
    　前記磁気センサが設けられた基板と、
    　前記密閉容器の内部に設けられ、前記基板の前記磁気センサが設けられている面を前記密閉容器の容器壁に対向させるように、かつ前記基板に設けられている前記磁気センサの上部空間を覆うように、前記基板を保持する基板保持部材とを備え、
    　前記基板保持部材に前記第１の磁性体に対向するとともに前記磁気センサに対向する第２の磁性体が設けられ、
    　前記第１の磁性体と前記第２の磁性体との間に間隙を有する
    　ことを特徴とするスイッチ構造。
  3. 　請求項１に記載されたスイッチ構造において、
    　前記密閉容器の外部側に位置する前記第１の磁性体の端面に対して前記磁石が進退自在に設けられている
    　ことを特徴とするスイッチ構造。
  4. 　請求項３に記載されたスイッチ構造において、
    　前記磁石を進退自在に保持する非磁性体よりなるスイッチホルダを備え、
    　前記スイッチホルダは、
    　前記密閉容器の外部に取り付けられ、
    　前記密閉容器の外部側に位置する前記第１の磁性体の端面は、
    　前記密閉容器の容器壁を抜け、前記スイッチホルダの底面に形成された凹部内に位置している
    　ことを特徴とするスイッチ構造。
  5. 　請求項１に記載されたスイッチ構造において、
    　前記密閉容器の内部に前記磁気センサが並設して複数設けられ、
    　前記密閉容器の容器壁に前記磁気センサ毎に前記第１の磁性体が設けられている
    　ことを特徴とするスイッチ構造。
  6. 　請求項１に記載されたスイッチ構造において、
    　前記密閉容器は、防爆容器である
    　ことを特徴とするスイッチ構造。
  7. 　請求項６に記載されたスイッチ構造を備えた防爆機器。
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