JP2005044702A - 磁性体検出装置、磁気スイッチおよび移動体検出システム - Google Patents

Abstract

【課題】 磁性体検出装置１を小型化、軽量化、薄型化すること。
【解決手段】 直線方向に変位可能な磁石１２と、磁石１２の変位を検知するホールＩＣ１４とを備える。鉄片２８が磁性体検出装置１本体から所定距離内に位置すると、鉄片２８が強い磁性を帯びて、磁石１２が引っ張られることによって鉄片２８側に変位する。したがって、ホールＩＣ１４によって磁石１４の変位を検知したときに、鉄片２８が磁性体検出装置１本体から所定距離に位置したということを検出できる。
【選択図】 図２

Description

本発明は、磁性体検出装置および移動体検出システムに関し、特に、自動車、エレベータ、介護用機器、ホームセキュリティシステム、携帯電話機、断線検知システムなどに適用可能な磁性体検出装置および移動体検出システムに関する。

従来、非接触式の超小型磁気感応スイッチについて、特許文献１に記載がある。この非接触式の超小型磁気感応スイッチは、スイッチケース内に、可動部材及びコイルバネが配設され、コイルバネは可動部材を支持していて、可動部材の上端部はスイッチケースの上面部の開口より突出している。

スイッチケース内にはホールＩＣが配置されている。上端部を押圧すると、可動部材に固定された磁石が下方に移動してホールＩＣの出力信号がオフからオンに変化する。このため、操作力が非常に小さくて済む超小型の安価な磁気感応スイッチを提供することが可能である。

しかし、さらに、非接触式の超小型磁気感応スイッチの小型化、軽量化、薄型化の更なる要請が高まり、この点を改善する余地がある。特に、携帯電話機などように携帯性が必要とされる場合や、入浴補助装置などの介護用機器のように限られたスペースを有効利用したい場合には、改善の要請が強い。

そこで、本発明は、非接触式の磁気感応スイッチを含む磁性体検出装置、磁気スイッチおよび移動体検出システムを小型化、軽量化、薄型化することを課題とする。

特開２００３−１５１３９０号公報

上記課題を解決するために、本発明の磁性体検出装置は、直線方向に変位可能な磁石と、前記磁石の変位を検知する検知手段とを備え、前記検知手段が、前記磁石の変位を検知することで、磁性体検出装置本体の外部にある磁性体が当該磁性体検出装置本体から所定距離に位置することを検出することを特徴とする。

前記磁石はＳ−Ｎ極方向に変位可能であり、前記磁石の変位前後で両極の境界線が前記検知手段の動作点をまたぐように設置してある。前記磁石の形状は、立方体、直方体、円柱体、パイプ体のいずれかであればよい。

前記磁石の前記直線方向に直交する方向への変位を防止する防止手段と、前記磁性体が前記所定距離まで到達する前に変位しないように前記磁石を固定しておく固定手段とを備えるようにしてもよい。あるいは、前記磁石に一端が接続され、前記磁性体検出装置本体内に他端が接続された弾性体を備えるようにしてもよい。

また、本発明の磁気スイッチは、上記いずれか記載の磁性体検出装置と、前記検知手段によって前記磁石の変位が検知された場合に検知信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とする。

さらに、本発明の移動体検出システムは、上記いずれか記載の磁性体検出装置と、前記磁性体が備えられた移動体とを備えることを特徴とする。

以下、本発明の各実施例について、図面を用いて説明する。

図１は、本発明の実施例１の磁性体検出装置１の平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ’における断面図である。なお、図２には、磁性体検出装１本体の外部に位置する磁性体であるところの鉄片２８も付記している。なお、鉄片２８に代えて、ニッケル片、コバルト片等としてもよい。

図１，図２に示すように、本実施例では、ケース１０内に、磁石１２、ホールＩＣ１４および取付部材２２などが収容されている。ケース１０は、金属またはプラスチックなどの非磁性体を材料としている。取付部材２２は、ケース１０の開口部を覆う態様で密閉されており、ケース１０内に外気、水、油などが侵入しないようにしている。

磁石１２は、図２の鉄板２８側、すなわち図２上方に変位可能なものである。鉄片２８が磁性体検出装置１に近づくことによって鉄片２８が相対的に強い磁性を帯びると、磁石１２は、磁力により鉄片２８側へ変位する。

なお、磁石１２は、後述するように、弾性体であるところの「７字状」の板ばね３０によって、鉄片２８が磁性体検出装置１から相対的に遠い場合には、図２下方に位置するように制御されている。すなわち、板ばね３０は、磁性体検出装置１から相対的に遠い場合に磁石１２が変位しないように固定しておく役割を担う。なお、板ばね３０は、図２横方向に変位しないようにする役割も担っている。

また、磁石１２は、下辺ストッパー３２によって、図２下方の変位可能位置が制限されている。磁石１２の形状は、立方体、直方体、円柱体等、ホールＩＣ１４の対向面がホールＩＣの外壁と平行となる形状であればよい。なお、磁石１２は、たとえば、図２上方向にＮ極、図２下方向にＳ極が位置するように設置している。

ホールＩＣ１４は、磁石１２の変位を検知する検知手段と磁石１２の変位が検知された場合に検知信号を出力する出力手段とを含むものである。ホールＩＣ１４は、磁石１２の近傍に、磁石１２の移動方向と直交する方向に位置するよう態様で、取付部材２２に取り付けてられている。ホールＩＣ１４には、外部の信号処理手段（図示せず）との間で信号を入出力するためのフレキシブルケーブル２４が取り付けられている。

取付部材２２には、ケース１０の開口部側に、所要の貫通孔が形成されている。貫通孔には、ホールＩＣ１４との間で信号を入出力するための外部接続ケーブル２０が通されている。外部接続ケーブル２０とフレキシブルケーブル２４とは、スペース１６内で接続されている。

また、取付部材２２には、板ばね３０を介して、磁石１２が接続されている。板ばね３０は、端部の一方が磁石１２のたとえば上面に接続され、中央部がスペース２６内を磁石１２のホールＩＣ１４と反対側の側面側および下面側を通り、他端が固定ねじ１８ａ，１８ｂで取付部材２２のスペース１６近傍に接続されている。

磁石１２は、鉄片２８が磁性体検出装置１から相対的に遠い場合に、下辺ストッパー３２に接する。これは、鉄片２８が磁性体検出装置１から相対的に遠いと、鉄片２８が磁石１２と協働して弱い磁性を帯びるだけで、鉄片２８と磁石１２とが互いに近づこうとする力は弱いということに起因する。

一方、磁石１２は、鉄片２８が磁性体検出装置１から相対的に近い場合には、磁石１２は、図２上方向に変位する。これは、鉄片２８が磁石１２と協働して強い磁性を帯び、鉄片２８と磁石１２とが互いに近づこうとする力は強いということに起因する。

図３は、図２に示す磁石１２およびホールＩＣ１４の拡大図である。図３（ａ）には磁石１２の変位前の状態、図３（ｂ）には磁石１２の変位後の状態をそれぞれ示す。磁石１２はＳ−Ｎ極方向に変位可能であり、磁石１２の変位前後で両極の境界線がホールＩＣ１４の動作点１４ａをまたぐように設置してある。

磁石１２の周囲には、Ｓ極とＮ極との間を曲線的に結ぶ磁力線１２ｂが存在する。また、磁石１２の周囲には、磁力が等しい箇所を通る等磁力線１２ｃ〜１２ｅが存在する。各等磁力線１２ｃ〜１２ｅは、各磁力線１２ｂと直交する。等磁力線１２ｃ，１２ｅはそれぞれたとえば２５ガウス、等磁力線１２ｂはたとえば０ガウスである。

図３（ａ）に示すように、磁石１２の変位前には、磁石１２のＮ極側の等磁力線１２ｃがホールＩＣ１４の動作点１４ａと一致する。このとき、ホールＩＣ１４から検知信号が出力されないようにしている。

一方、図３（ｂ）に示すように、磁石１２の変位後には、磁石１２のＳ極側の等磁力線１２ｅがホールＩＣ１４の動作点１４ａと一致する。このとき、ホールＩＣ１４から検知信号が出力されるようにしている。

なお、ホールＩＣ１４の設置向きを逆にすると、図３（ａ）に示す状態でホールＩＣ１４から検知信号が出力され、図３（ｂ）に示す状態でホールＩＣ１４から検知信号が出力されないというようになる。

実際に、磁石１２が数μｍ変位するだけで、検知信号が出力の有無が切り替わるという高感度な結果が得られる。このため、ケース１０内に、磁石１２の変位のためのスペースをあまり必要としないので、磁性体検出装置１の小型化、軽量化、薄型化が実現する。

図４は、本発明の実施例２の磁性体検出装置１の断面図である。なお、図４において、図２等と同様の部分には同一符号を付している。本実施例では、板ばね３０に代えて固定手段であるニッケルメッキ３６と防止手段である支持板３４とを備えている。

ニッケルメッキ３６は、磁石１２の下方に施してある。ニッケルメッキ３６が、磁石１２と協働して磁性を帯びることで、磁石１２が図４下方側に固定される。なお、ニッケルメッキ３６に代えて、鉄片２８よりも小さい別の鉄片などを設けるようにしてもよい。

支持板３４は、磁石１２のたとえば上面に取り付けてある。支持板３４としては、ＳＵＳ３０などのステンレス鋼，ポリイミド板を用いることができる。

本実施例の磁性体検出装置１は、ニッケルメッキ３６および支持板３４が、板ばね３０に比して劣化しにくいので、実施例１の磁性体検出装置１に比して、寿命がより長くなるというメリットがある。

図５は、本発明の実施例３の磁性体検出装置１の断面図である。なお、図４において、図２等と同様の部分には同一符号を付している。本実施例では、板ばね３０に代えて固定手段であるスプリング３８と防止手段であるガイド部３５とを備えている。また、直方体等の形状の磁石１２に代えて、パイプ体の磁石１５を備えている。

スプリング３８は、一端が磁性体検出装置１の上内壁に取り付けられ、他端が磁石１５のパイプ内に取り付けられている。鉄片２８が磁性体検出装置１から相対的に遠い位置にある場合には、スプリング３８が伸びて、磁石１５が図５下方側に固定される。

ガイド部３５は、磁石１５の内径よりもやや短い直径としており、磁石１５の変位量よりも大きい丈としている。なお、ガイド部３５に代えて、実施例２で説明したように、支持板を、磁石１５に取り付けるようにしてもよい。

本実施例の磁性体検出装置１は、板ばね３０やニッケルメッキ３６等を設けなくてもよいので、実施例１，２の磁性体検出装置１に比して、更に薄型化することができる。

図６は、本発明の実施例４の移動体検出システムの模式的な構成図である。なお、図６において、図１等で示した部分と同様の部分には同一符号を付している。本実施例では、実施例１〜３で説明した磁性体検出装置１をホームセキュリティに用いた場合を例に説明する。

ちなみに、本実施例では、磁性体検出装置１と鉄片２８とが相対的に近いときに、検出信号が出力されず、磁性体検出装置１と鉄片２８とが相対的に遠いときに、検出信号が出力されるようにしている。

図６には、家やオフィスなどの建物１００と、建物１００のドア１１０に取り付けられた鉄片２８と、ドア１１０を閉めたときに鉄片２８と対向する位置に取り付けられた磁性体検出装置１と、磁性体検出装置１からの検出信号を送信する送信装置２００と、送信装置２００から送信された検出信号を受信して建物１００側に警備員等を急行させるためのセキュリティセンタ３００とを示している。なお、ドア１１０側に鉄片２８を取り付け、サッシ側に磁性体検出装置１を取り付けるようにしてもよい。

たとえば、建物１００を留守にするときに、所定の操作によって、セキュリティシステムが作動するようにセットしてからドア１１０を閉めると、鉄片２８と磁性体検出装置１との距離が相対的に近くなる。

この状態から、ドア１１０を開いていくと、徐々に、鉄片２８と磁性体検出装置１との距離が相対的に遠くなる。すると、鉄片２８に帯びている磁性が弱まっていく。その後、鉄片２８が磁性体検出装置１から所定距離に達すると、磁性体検出装置１に内蔵されている磁石が変位する。このため、実施例１等で説明した原理で、ドア１１０が開いたことを検知できる。

そして、ドア１１０を開いてから所定時間内にセキュリティシステムが停止するようにリセットしない場合には、磁性体検出装置１から送信装置２００に対して、外部接続ケーブル２０を通じて検出信号が出力される。

送信装置２００は、磁性体検出装置１から出力された検出信号を入力して、その検出信号に、送信元が建物１００に割り当てられている固有のＩＤ情報を付加してから、セキュリティセンタ３００に対して送信する。

セキュリティセンタ３００は、送信装置２００から送信された検出信号を受信して、その検出信号に付されているＩＤ情報から、検出信号の送信元の送信装置２００が設置されている建物１００を特定して、その建物１００に警備員等を急行させる。

本実施例のホームセキュリティでは、特に、実施例３で説明した薄型の磁性体検出装置１を用いると、図６に示すように、ドア１１０の側面に鉄片２８を取り付け、磁性体検出装置１をサッシの内側に取り付けることが可能となり、外部接続ケーブル２０等が見えにくくなるなど外観をすっきりさせるメリットがある。

図７は、本発明の実施例５の移動体検出システムの模式的な構成図である。なお、図７において、図１等で示した部分と同様の部分には同一符号を付している。本実施例では、実施例１〜３で説明した磁性体検出装置１を携帯電話機５００に用いた場合を例に説明する。

本実施例においても、磁性体検出装置１と鉄片２８とが相対的に近いときに、検出信号が出力されず、磁性体検出装置１と鉄片２８とが相対的に遠いときに、検出信号が出力されるようにしている。

図７には、第１の筐体５１０と第２の筐体５２０とがヒンジ接続された折り畳み式の携帯電話機５００を示している。ここでは、第１の筐体５１０の端部に磁性体検出装置１を取り付け、第２の筐体５２０の端部に鉄片２８を取り付けている。なお、磁性体検出装置１と鉄片２８との取り付け位置は相互に変更してもよい。

第１の筐体５１０と第２の筐体５２０とを、相互に閉じているときには、磁性体検出装置１と鉄片２８とが相対的に近くに位置する。第１の筐体５１０と第２の筐体５２０とを、相互に開いているときには、磁性体検出装置１と鉄片２８とが相対的に遠くに位置する。

このため、実施例１等で説明した原理で、第１の筐体５１０と第２の筐体５２０との相互の開閉を検知することができる。本実施例では、この開閉検知により、たとえばマナーモードのオン／オフ、留守番電話設定のオン／オフ、通話キーの押下等の切換を行えるようにしている。

具体的には、たとえば、第１の筐体５１０と第２の筐体５２０との相互の開閉のたびにマナーモード等のオン／オフを切り換えるようにしている。また、着信時に第１の筐体５１０と第２の筐体５２０とを相互に開くと、通話が行えるようになるようにしている。

こうすると、携帯電話機のユーザが、第１の筐体５１０と第２の筐体５２０とを、相互に開閉するだけで、別段、マナーモードの設定キーや通話キーを押下しなくてもよくなるので、携帯電話機の操作性が向上する。

実施例４，５で説明しただけではなく、自動車のドアの開閉を検知するドアスイッチや、エレベータの停止位置を制御するエレベータシステムや、産業用機械・介護用機器のロボットアーム等の位置制御を行うアーム位置制御や、ピアノ線などを伸ばしているときにそれが断線したか否かを検知する断線検知システムなどにも適用できる。

本発明の実施例１の磁性体検出装置１の平面図である。 図１のＡ−Ａ’における断面図である。 図２に示す磁石１２およびホール１４の拡大図である。 本発明の実施例２の磁性体検出装置１の断面図である。 本発明の実施例３の磁性体検出装置１の断面図である。 本発明の実施例４の移動体検出システムの模式的な構成図である。 本発明の実施例５の移動体検出システムの模式的な構成図である。

符号の説明

１ 磁性体検出装置
１０ ケース
１２，１５ 磁石
１２ｂ 磁力線
１２ｃ〜１２ｅ 等磁力線
１４ ホールＩＣ
１６ スペース
１８ａ，１８ｂ 固定ねじ
２０ 外部接続ケーブル
２２ 取付部材
２４ フレキシブルケーブル
２６ スペース
２８ 鉄板
３０ 板ばね
３２ 下辺ストッパー
３４ 支持板
３５ ガイド部
３６ ニッケルメッキ
３８ スプリング
１００ 建物
１１０ ドア
２００ 送信装置
３００ セキュリティセンタ
５００ 携帯電話機
５１０ 第１の筐体
５２０ 第２の筐体

Claims (7)

1. 直線方向に変位可能な磁石と、前記磁石の変位を検知する検知手段とを備え、前記検知手段が、前記磁石の変位を検知することで、磁性体検出装置本体の外部にある磁性体が当該磁性体検出装置本体から所定距離に位置することを検出することを特徴とする磁性体検出装置。
2. 前記磁石はＳ−Ｎ極方向に変位可能であり、前記磁石の変位前後で両極の境界線が前記検知手段の動作点をまたぐように設置してあることを特徴とする請求項１記載の磁性体検出装置。
3. 前記磁石の前記直線方向に直交する方向への変位を防止する防止手段と、前記磁性体が前記所定距離まで到達する前に変位しないように前記磁石を固定しておく固定手段とを備えることを特徴とする請求項１または２記載の磁性体検出装置。
4. 前記磁石に一端が接続され、前記磁性体検出装置本体内に他端が接続された弾性体を備えることを特徴とする請求項１または２記載の磁性体検出装置。
5. 前記磁石の形状は、立方体、直方体、円柱体、パイプ体のいずれかであることを特徴とする請求項１から４のいずれか記載の磁性体検出装置。
6. 請求項１から５のいずれか記載の磁性体検出装置と、前記検知手段によって前記磁石の変位が検知された場合に検知信号を出力する出力手段とを備えることを特徴とする磁気スイッチ。
7. 請求項１から５のいずれか記載の磁性体検出装置と、前記磁性体が備えられた移動体とを備えることを特徴とする移動体検出システム。

Images