(57)【要約】【課題】磁界の強度を均一にすることで高精度な検出ができる位置検出装置及び液位検出装置を提供する。【解決手段】位置検出装置1は、基板10と、基板10に設けられ第１のコイル部21と第１のコイル部21を連結する第２のコイル部22とで磁界を形成する環状の１次コイル20と、１次コイル20による磁界内の基板10に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイル30,40と、被検出体2の移動に連動し、２次コイル30,40に対して相対移動されて非磁性金属部51で遮蔽する位置を変えるスクリーン50と、スクリーン50の相対移動の位置によって変化する２次コイル30,40に誘起される電圧から被検出体2の位置を演算する位置演算部60と、を備え、１次コイル20は、第１のコイル部21から分岐され２次コイル30,40の端部に近接して配置され、互い逆方向の電流が流れる磁界相殺部23,24を備え、第２のコイル部22は、磁界相殺部23,24の外側に配置されて構成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板に設けられ第１のコイル部と前記第１のコイル部を連結する第２のコイル部とで磁界を形成する環状の１次コイルと、
前記１次コイルによる磁界内の前記基板に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイルと、
被検出体の移動に連動し、前記２次コイルに対して相対移動されて非磁性金属部で遮蔽する位置を変えるスクリーンと、
前記スクリーンの前記相対移動の位置によって変化する前記２次コイルに誘起される電圧から前記被検出体の位置を演算する位置演算部と、を備え、
前記１次コイルは、前記第１のコイル部から分岐され前記２次コイルの端部に近接して配置され、互い逆方向の電流が流れる磁界相殺部を備え、前記第２のコイル部は、前記磁界相殺部の外側に配置される、
ことを特徴とする位置検出装置。
【請求項２】
前記基板は、前記２次コイルが設けられるコイル形成基板部と、前記位置演算部が設けられる位置演算基板部と、に分割されて別体に構成される、
ことを特徴とする請求項１に記載の位置検出装置。
【請求項３】
前記基板は、前記コイル形成基板部と、前記位置演算基板部との積層数が異なる、
ことを特徴とする請求項２に記載の位置検出装置。
【請求項４】
前記コイル形成基板部は、前記被検出体の移動範囲に応じた形状に形成され、
前記位置演算基板部は、共通化された１つの形状に形成され、
前記コイル形成基板部の１つと前記位置演算基板部とを連結して構成されている、
ことを特徴とする請求項２または３に記載の位置検出装置。
【請求項５】
請求項１乃至４のいずれかに記載の前記位置検出装置と、
液面に浮上するフロートと、を備え、
前記フロートは前記位置検出装置のスクリーンに連動して液面位置を検出する、
ことを特徴とする液位検出装置。
【請求項６】
前記基板は、前記２次コイルが設けられるコイル形成基板部と、
前記位置演算部が設けられる位置演算基板部と、に分割されて別体に構成され、
前記コイル形成基板部は、ケースに収容された液密構造である、
ことを特徴とする請求項５に記載の液面位置検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は位置検出装置及び液位検出装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
被検出体の位置を検出する位置検出装置や液位（液面の位置）を検出する液位検出装置として渦電流を利用したものが知られている。
例えば、特許文献１に開示された位置センサは、磁界を形成する１次コイル（励振巻線）と、磁界の存在下においてその中に電圧が誘起される２次コイル（感知巻線）と、磁界の存在下においてその内部に渦電流を発生して対向磁界を形成するスクリーンと、を備える。２次コイルに対してスクリーンは、相対移動させて遮蔽する程度を変えることで、２次コイルに誘起される電圧を変化させる。すなわち、スクリーンにより１次コイルと２次コイルの磁界の相互カップリングが減少するように遮蔽され、これにより、スクリーンが横切るときの２次コイルからの出力電圧から直線位置などを検出するようにしている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６１−１５９１０１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１では、磁界を形成する１次コイルと、電圧が誘起される２次コイルとが同一平面（基板）上に形成されており、１次コイルは、２次コイルの外側を囲んで配置される。例えば、矩形の基板に沿って環状に形成された１次コイルでは、１次コイルの両端部では、１次コイルの平行な第１のコイル部とこれを連結する第２のコイル部とにより合成された磁界が形成されるのに対し、中間部では、１次コイルの平行な第１のコイル部だけで磁界が形成される。このため、磁界の強度が両端部で均一でなく検出位置により出力が変化し、高精度な位置検出ができないという問題がある。また、液面の位置を検出する液位検出装置についても同様に、磁界の強度が両端部で均一でなく検出位置により出力が変化し、高精度な位置検出ができないという問題がある。
【０００５】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、磁界の強度を均一にすることで高精度な検出ができる位置検出装置及び液位検出装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するため、本発明の第１の観点に係る位置検出装置は、
基板と、
前記基板に設けられ第１のコイル部と前記第１のコイル部を連結する第２のコイル部とで磁界を形成する環状の１次コイルと、
前記１次コイルによる磁界内の前記基板に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイルと、
被検出体の移動に連動し、前記２次コイルに対して相対移動されて非磁性金属部で遮蔽する位置を変えるスクリーンと、
前記スクリーンの前記相対移動の位置によって変化する前記２次コイルに誘起される電圧から前記被検出体の位置を演算する位置演算部と、を備え、
前記１次コイルは、前記第１のコイル部から分岐され前記２次コイルの端部に近接して配置され、互い逆方向の電流が流れる磁界相殺部を備え、前記第２のコイル部は、前記磁界相殺部の外側に配置される、
ことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の第２の観点にかかる液位検出装置は、
前記位置検出装置と、液面に浮上するフロートと、を備え、
前記フロートは前記位置検出装置のスクリーンに連動して液面位置を検出する、
ことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、磁界の強度を均一にすることで高精度な検出ができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の位置検出装置の一実施形態にかかり、（ａ）は概略正面図、（ｂ）は基板の概略平面図である。
【図２】本発明の一実施形態にかかり、（ａ）は１次コイルおよび２次コイルの一部分を拡大した磁力線の説明図、（ｂ）は磁界相殺部の磁力線の説明図である。
【図３】本発明の一実施形態の９０度の位相差を有する２次コイルによる位置検出の説明図であり、（ａ）は１つの２次コイルを、（ｂ）はもう１つの２次コイルを、（ｃ）は２つの２次コイルによる電圧変化をそれぞれ示すものである。
【図４】本発明の一実施形態の位置演算部の概略ブロック図である。
【図５】本発明の他の一実施形態にかかる基板の概略平面図である。
【図６】本発明の液位検出装置の一実施形態にかかる概略斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下に、本発明の一実施の形態に係る位置検出装置を添付図面に基づいて説明する。
位置検出装置１は、図１に示すように、基板１０と、基板１０に設けられ第１のコイル部２１と第１のコイル部２１を連結する第２のコイル部２２とで磁界を形成する環状の１次コイル２０と、１次コイル２０による磁界内の基板１０に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイル３０，４０と、被検出体２の移動に連動し、２次コイル３０，４０に対して相対移動されて非磁性金属部５１で遮蔽する位置を変えるスクリーン５０と、スクリーン５０の相対移動の位置によって変化する２次コイル３０，４０に誘起される電圧から被検出体２の位置を演算する位置演算部６０と、を備え、１次コイル２０は、第１のコイル部２１から分岐され２次コイル３０，４０の端部に近接して配置され、互い逆方向の電流が流れる磁界相殺部２３、２４を備え、第２のコイル部２２は、磁界相殺部２３、２４の外側に配置されて構成されている。
【００１１】
（実施形態１）
本実施形態の位置検出装置１は、図１に示すように、例えば、直線位置の検出を行うものとされ、直線上を往復移動する被検出体２にスライダ（スクリーン）５０を連動させて非磁性金属部５１により遮蔽される位置を変え、所定の範囲の位置を検出する。
なお、以下の説明では、位置検出装置１として水平の基板１０に対して往復移動する被検出体２に連動するスライダ５０によって被検出体２の所定の範囲の直線上の位置を検出するものを例に説明する。
【００１２】
位置検出装置１では、基板１０は、図１に示すように、長方形の板状に形成され、基板１０の長手方向がスライダ５０の移動方向（直線位置の検出方向）とされる。基板１０は、例えば、セラミックスなどからなる絶縁性を有する長方形の板状の基材に１次コイル２０および２次コイル３０，４０が印刷された後、焼成により形成される。基板１０には、各種配線が印刷され、各種電子部品が実装されている。
基板１０に実装される各種電子部品は、図１および図４に示すように、位置検出装置１の位置の演算などを行う位置演算部６０を構成するＤＳＰ（Digital Signal Processor）６１、ノイズを抑えるセラミックコンデンサを備える保護回路６２、各種電子部品に接続される回路を構成する抵抗やコンデンサなどである。なお、図４中、ＡＤＣは、アナログ・デジタルコンバータ（Analog to Digital converter）、ＤＡＣは、デジタル・アナログコンバータ（Digital to Analog converter）である。
【００１３】
１次コイル２０は、基板１０の長方形の外周に沿って外形が略矩形の環状に形成される。１次コイル２０は、長方形の基板１０の長手方向に沿って平行に配置される２つの平行コイル部（第１のコイル部）２１と、平行コイル部２１を連結する基板１０の短手方向の外周に沿って平行に配置される２つのコイル連結部（第２のコイル部）２２と、を備える。１次コイル２０の第１のコイル部２１は、長方形の基板１０の長手方向に沿って平行に配置される平行コイル部２１ａ，２１ｂを備える。第２のコイル部２２は、平行コイル部２１ａ，２１ｂを連結する基板１０の短手方向の外周に沿って平行に配置されるコイル連結部２２ａ、２２ｂを備える。
【００１４】
１次コイル２０は、コイル連結部２２ａ，２２ｂの内側にコイル連結部２２ａ，２２ｂと平行で互いに逆方向の電流が流れる略Ｕ字状に折り返された磁界相殺部２３，２４を備える。
磁界相殺部２３，２４は、２つの平行コイル部２１ａ，２１ｂから分岐されて垂直（短手方向）に配置され、それぞれの磁界相殺部２３の相殺コイル部２３ａ，２３ｂおよび磁界相殺部２４の相殺コイル部２４ａ，２４ｂが接近して略Ｕ字状に折り返すように形成されている。１次コイル２０では、磁界相殺部２３，２４の外側にコイル連結部２２ａ，２２ｂが垂直に配置され、コイル連結部２２ａ，２２ｂと平行コイル部２１ａ，２１ｂによって外形が環状に連結されてコイルとして機能するようになっている。
また、１次コイル２０では、図１（ｂ）に示すように、一方のコイル連結部２２ｂを基板１０に実装された位置演算部６０の外側に配置してコイル連結部２２ｂと磁界相殺部２４で位置演算部６０を挟むように配置し、コイル連結部２２ｂを磁界相殺部２４から離すように配置している。これにより、詳細は後述するが、コイル連結部２２ｂの磁力線ｍ４の影響を一層小さく抑えるようにしている。
【００１５】
１次コイル２０は、例えばアルミニウム（Al）、銀パラジウム（Ag/Pd）や金（Au）等を印刷することで形成され、交流電源（高周波電源）により励振磁界を発生する。１次コイル２０は、既に説明したように、平行コイル部２１ａ，２１ｂ、コイル連結部２２ａ，２２ｂ、相殺コイル部２３ａ，２３ｂ及び相殺コイル部２４ａ，２４ｂで構成されるものである。
１次コイル２０は、必要に応じて基板１０を多層構造、例えば四層〜数十層の多層構造等とし、各層にそれぞれ１次コイル２０を設けるようにしても良い。
こうすることで基板１０に多くの巻線数を確保して励振磁界を強くすることができ、しかも１次コイル２０を重なるように配置することで基板１０を大きくすることなく小型化を図ることもできる。
【００１６】
２次コイル３０，４０は、図１（ｂ）に示すように、１次コイル２０により形成される磁界内の基板１０上に設けられ、１次コイル２０の磁界によって電圧が誘起されるように基板１０上に形成される。２次コイル３０，４０は、１次コイル２０と同様に、基板１０上に、例えばアルミニウム（Al）、銀パラジウム（Ag/Pd）や金（Au）等を印刷することで形成される。２次コイル３０，４０は、１次コイル２０の内側、すなわち、平行コイル部２１ａ，２１ｂと磁界相殺部２３，２４とで囲まれる部分に配置され、磁界相殺部２３，２４の外側にコイル連結部２２ａ，２２ｂが離して配置されている。
【００１７】
２次コイル３０，４０は、１次コイル２０の磁界によって電圧が誘起される例えば、２つのコイル３０，４０で構成され、ＳＩＮ曲線に基づく２次コイル３０と、ＣＯＳ曲線に基づく２次コイル４０とで構成されて９０度の位相差を有した状態で重なるように形成されている。すなわち、２つの２次コイル３０，４０は、図１（ｂ）に示すように、基板１０の長手方向に沿ってＳＩＮ曲線およびＣＯＳ曲線に基づく２つの２次コイル３０，４０が重なるように形成され、９０度位相差を備えて０度から３６０度の曲線の範囲が検出範囲（スクリーン５０の移動範囲）となっている。これら２次コイル３０，４０は、検出範囲を長くする場合には、９０度位相差を備えて０度から３６０度の２つの曲線を引き延ばした状態で形成される。同様に、検出範囲が短くて良い場合には、９０度位相差を備えて０度から３６０度の２つの曲線を押し縮めた状態で形成する。
【００１８】
スクリーン５０は、基板１０の長手方向に沿って相対移動するスライダとして構成される。スライダ５０は、図１（ａ）に示すように、基板１０上に形成された２次コイル３０，４０の一部を覆って相対往復移動可能とされ、往復移動される被検出体２に連結されて連動する。
スライダ５０は、２次コイル３０，４０と対向する面（下面）に非磁性金属部５１が設けられ、矩形に形成されて２次コイル３０，４０の一部を覆うように設けられる。非磁性金属部５１は、渦電流で磁化しない非磁性金属材料、例えばアルミニウム（Al）や銅（Cu）が用いられ、金属箔としてスライダ５０に設けられる。非磁性金属部５１は、金属箔以外であっても良い。
スライダ５０は、直線移動により、１次コイル２０による磁界内で、非磁性金属部５１により遮蔽される２次コイルの３０，４０の位置を変えることで、２次コイル３０，４０を覆う非磁性金属部５１に渦電流が発生して対向磁界を形成し、１次コイル２０と２次コイル３０，４０との間の電磁カップリングを減少するように遮蔽する。これにより、図３に示すように、２次コイル３０，４０に誘起される電圧は変化し（図３（ａ），（ｂ）参照）、１次コイル２０に交流電圧が印加される場合、２次コイル３０，４０からの出力は変調された交流電圧となり、スライダ５０が横切る位置によって２次コイル３０，４０からの出力電圧が変化する（図３（ｃ）参照）。この電圧から位置演算部６０によってスライダ５０の位置を演算で求めることができる。
【００１９】
位置検出装置１では、１次コイル２０による磁界は、スライダ５０が移動する位置にかかわらず均一であることが望ましく、磁界強度の影響を受けずに高精度に位置を検出することが可能となる。
１次コイル２０により形成される磁界は、図２に示すように、平行コイル部２１ａ（２１ｂ）の中央部（２次コイル３０，４０の中央部にも相当、以下同様）Ａ付近では、平行コイル部２１ａ（２１ｂ）のみによる均一な磁力線ｍ１（ｍ２）による磁界強度となる。
【００２０】
１）従来構造（磁界相殺部がない）の場合
一方、平行コイル部２１ａ（２１ｂ）の両端部（２次コイル３０，４０の両端部にも相当、以下同様）Ｂ付近では、磁界相殺部２３（２４）を設けていない場合には、図２の図示例では、左側の端部（右側の端部は、図１（ｂ）参照）Ｂ付近を示すように、平行コイル部２１ａ（２１ｂ）による磁力線ｍ１（ｍ２）とコイル連結部２２ａ（２２ｂ）による磁力線ｍ３（ｍ４）のベクトルが接近した状態となって磁力線が合成される。これにより、平行コイル部２１ａ（２１ｂ）の両端部Ｂ付近では、平行コイル部２１ａ（２１ｂ）だけの中央部Ａ付近の磁界強度に比べて磁力線ｍ３（ｍ４）が加わることで、磁界強度が強くなる。
これにより、平行コイル部２１ａ（２１ｂ）の中央部Ａ付近と両端部Ｂ付近では磁界強度が異なることになり、均一で無くなってしまう。
【００２１】
２）本発明構造（磁界相殺部がある）の場合
磁界相殺部２３，２４を設けた１次コイル２０では、平行コイル部２１ａ（２１ｂ）の両端部Ｂ付近では、図２に左側の端部（右側の端部は、図１（ｂ）参照）Ｂ付近を示すように、磁界相殺部２３（２４）の相殺コイル部２３ａ，２３ｂ（２４ａ，２４ｂ）に互いに逆方向の電流が流れることで、それぞれの相殺コイル部２３ａ，２３ｂ（２４ａ，２４ｂ）の磁力線ｍ５，ｍ６は、大きさが同じで方向が逆となって磁力線ｍ５，ｍ６が相殺される。
これにより、平行コイル部２１ａ（２１ｂ）の両端部Ｂ付近であっても磁界相殺部２３（２４）による磁力線ｍ５，ｍ６のベクトルが合成されず、平行コイル部２１ａ（２１ｂ）の中央部Ａ付近と磁界強度が同一になり、均一にすることができる。
この１次コイル２０では、磁界相殺部２３，２４の外側に離して設けたコイル連結部２２ａ（２２ｂ）によって平行コイル部２１ａ（２１ｂ）とで１次コイル２０を環状のコイルとして機能するようにし、コイル連結部２２ａ（２２ｂ）による磁力線ｍ３（ｍ４）の影響を小さくするようにしている。
したがって、コイル連結部２２ａ，２２ｂは、磁界相殺部２３，２４の外側にできるだけ離して設けることが好ましく、基板１０の許容できる大きさに応じて配置すれば良い。
【００２２】
位置演算部６０は、基板１０上に各種電子部品を備えて実装されている。位置演算部６０は、２次コイル３０，４０の外側となる１次コイル２０の磁界相殺部２４の外側で、コイル連結部２２の内側に配置される。こうすることで、１次コイル２０のコイル連結部２２ｂを平行コイル部２１ａ，２１ｂの端部Ｂから離すことで、コイル連結部２２ｂによる磁力線ｍ４（図１（ｂ）参照）の影響を抑えて磁界強度を一層均一にできる。
位置演算部６０は、図４に示すように、位置の演算などを行うセンサＩＣ（ＤＳＰ（Digital Signal Processor））６１、ノイズを抑えるセラミックコンデンサを備える保護回路（ＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility））６２、外部との接続用のコネクタ６３と、各種電子部品に接続される回路を構成する抵抗やコンデンサなどで構成され、基板１０に実装されている。位置演算部６０には、コネクタ６３を介して外部の電源６４から直流電圧が供給され、発振器（Oscillator）が生成した交流信号を１次コイル２０に印加する。なお、図４中、ＡＤＣは、アナログ・デジタルコンバータ（Analog to Digital converter）、ＤＡＣは、デジタル・アナログコンバータ（Digital to Analog converter）である。
位置演算部６０は、２次コイル３０，４０に誘起される電圧がアナログ信号からデジタル信号に変換されてＤＳＰ６１に入力され、図３（ａ）〜（ｃ）に示したように、スライダ（スクリーン）５０の直線位置に基づく２次コイル３０の電圧Ｖsinと２次コイル４０の電圧Ｖcosとによってスライダ５０の直線位置を演算する。すなわち、２次コイル３０，４０の０度から３６０度の範囲を位置検出範囲とし、２次コイル３０の電圧Ｖsinと２次コイル４０の電圧Ｖcosとから演算される角度から被検出体２の位置に変換して求める。
【００２３】
すなわち、例えば図３に示すように、２次コイル３０の電圧Ｖsinが０度の位置で２次コイル４０の電圧Ｖcosが１のときの位置を０に設定（校正）する。
この位置が０度の位置の状態からスライダ５０が９０度の位置まで移動すると、２次コイル３０の電圧Ｖsinが０から１に向かって増加し、２次コイル４０の電圧Ｖcosが１から０に向かって減少する。このときの２次コイル３０の電圧Ｖsinが１で２次コイル４０の電圧Ｖcosが０のときの位置を９０度の位置とする。
同様にして２次コイル３０の電圧Ｖsinと２次コイル４０の電圧Ｖcosの変化の方向（増減方向）を含む値から、図示例の場合では、０度の位置から３６０度の位置を演算することができ、スライダ５０の任意の直線位置を角度の位置から検出できる。３６０度から０度への位置の変化も同様にして角度の位置から演算することができ、スライダ５０の任意の移動位置を２次コイル３０，４０の角度の位置から演算して検出することができる。なお、位置はデジタル・アナログコンバータＤＡＣを経てデジタル信号に変換しても良い。
【００２４】
位置検出装置１は、基板１０およびスライダ（スクリーン）５０が、図示しないケース内に収容され、１次コイル２０や２次コイル３０，４０が形成された基板１０とスライダ５０とのギャップＧ（図１（ａ）参照）を小さくし、スライダ５０が円滑に直線移動できるように、図示しないガイドを設けてケースに支持されている。基板１０とスライダ５０とのギャップＧは、小さい方が好ましく、例えば、１．５〜１．０ｍｍに設定される。
【００２５】
位置検出装置１による位置の検出は、図１（ａ）に示すように、被検出体２にスライダ５０を連結して連動して移動するようにし、図４に示すように、基板１０の１次コイル２０に外部の電源６４からコネクタ６３を介して直流電圧を供給し、発信器で生成した交流電圧が印加された状態としておく。
被検出体２に連動するスライダ５０が直線移動すると、非磁性金属部５１により遮蔽される２次コイルの３０，４０の位置が変化し、非磁性金属部５１によって２次コイル３０，４０を覆うことで渦電流が発生し、対向磁界が形成される。対向磁界により１次コイル２０と２次コイル３０，４０との間の電磁カップリングを減少する。これにより、２次コイル３０，４０に誘起される電圧は変化し、２次コイル３０，４０からの出力は変調された交流電圧となり、スライダ５０が横切る位置によって２次コイル３０，４０からの出力電圧が変化する。
この電圧変化から位置演算部６０によってスライダ５０の位置を演算によって求めることができる。
【００２６】
このような位置検出装置１による直線位置の検出では、１次コイル２０による磁界は、既に説明したように、平行コイル部２１ａ，２１ｂの中央部Ａ付近でも両端部Ｂ付近でも磁界相殺部２３，２４によってコイル連結部２２ａ，２２ｂによる磁力線ｍ３，ｍ４の影響を抑えて均一に形成される。これにより、スライダ５０が２次コイル３０，４０に沿って移動しても検出位置によらず２次コイル３０，４０に誘起される出力電圧が一定となる。
したがって、この位置検出装置１では、１次コイル２０の平行コイル部２１ａ，２１ｂの両端部Ｂ付近での磁界強度が大きくなることによる２次コイル３０，４０に誘起される出力電圧への影響が回避され、高精度な位置検出ができる。
【００２７】
（実施形態２）
本実施形態の位置検出装置１Ａは、図５に示すように、位置検出装置１と同様、例えば、直線位置の検出を行うものとされ、直線上を往復移動する被検出体２にスライダ（スクリーン）５０を連動させて非磁性金属部５１により遮蔽される位置を変え、所定の範囲の位置を検出する。
なお、以下の説明では、位置検出装置１Ａは、水平の基板１０Ａに対して往復移動する被検出体２に連動するスライダ５０によって被検出体２の所定の範囲の直線上の位置を検出するものを例に説明する。
【００２８】
位置検出装置１Ａでは、基板１０Ａは、図５に示すように、１次コイル２０及び２次コイル３０，４０が設けられるコイル形成基板部１１と、位置演算部６０が設けられる位置演算基板部１２と、に分割されて構成されている。
また、基板１０Ａは、コイル形成基板部１１と、位置演算基板部１２との積層数が異なる構成とされる。コイル形成基板部１１は、多層基板とされ、位置演算基板部１２は、片面または両面基板とされる。
【００２９】
コイル形成基板部１１は、長方形の板状に形成され、コイル形成基板部１１の長手方向がスライダ５０の移動方向（直線位置の検出方向）とされる。コイル形成基板部１１は、例えば、セラミックスなどからなる絶縁性を有する長方形の板状の基材とされ、１次コイル２０および２次コイル３０，４０が印刷された後、焼成により形成される。
コイル形成基板部１１には、１次コイル２０が必要な励磁磁界を得るための巻線数となるように巻線数が設定され、各巻線をコイル形成基板部１１の各層に形成する。すなわち、１次コイル２０として各層のコイル形成基板部１１には、平行コイル部２１ａ，２１ｂ、コイル連結部２２ａおよび磁界相殺部２３，２４が形成され、これらを積層することで多層構造とされる。コイル形成基板部１１は、例えば、四層から数十層の多層構造とされる。なお、１次コイル２０のコイル連結部２２ｂは、平行コイル部２１ａ，２１ｂの端部Ｂから離すためコイル形成基板部１１でなく、外側に配置される位置演算基板部１２に形成してある。
同様に、２次コイル３０，４０もコイル形成基板部１１の各層に形成され、多層構造とされる。コイル形成基板部１１では、各層の１次コイル２０同士および２次コイル３０，４０同士は、それぞれ各層の表裏を貫通するＶＩＡホールで接続することで高密度化されて、磁気効率を高めるように形成される。
コイル形成基板部１１は、被検出体２の検出範囲に応じ、必要な励磁磁界を得ることができる最小限の大きさおよび積層数とされる。
基板１０Ａには、コイル形成基板部１１と位置演算基板部１２とを電気的に接続するための接続部６５が設けられ、コネクタ端子６５ａ，６５ｂを備える。コネクタ端子６５ａがコイル形成基板部１１に設けられ、コネクタ端子６５ｂが位置演算基板部１２に設けられる。
【００３０】
位置演算基板部１２は、片面または両面基板で構成され、位置検出装置１と同様の位置演算部６０Ａが片面または両面に実装される。位置演算基板部１２は、コイル形成基板部１１に拘束されずにその大きさ等が設定される。
位置演算基板部１２に実装される位置演算部６０Ａは、各種電子部品を備えている。位置演算部６０Ａは、図５に示すように、位置の演算などを行うセンサＩＣ（ＤＳＰ（Digital Signal Processor））６１、ノイズを抑えるセラミックコンデンサを備える保護回路（ＥＭＣ（Electromagnetic Compatibility））６２、外部のコネクタ（図示せず）と接続するためのコネクタ端子６３Ａと、既述のコイル形成基板部１１と接続するためのコネクタ端子６５ｂと、各種電子部品に接続される回路を構成する抵抗やコンデンサなどで構成される。位置演算部６０Ａには、図４に示す位置演算部６０と同様に、コネクタ６３を介して外部の電源６４から直流電圧が供給され、発振器（Oscillator）が生成した交流信号を１次コイル２０に印加する。
位置演算基板部１２には、位置演算部６０Ａの外側に１次コイル２０のコイル連結部２２ｂが配置される。こうすることで、１次コイル２０のコイル連結部２２ｂを平行コイル部２１ａ，２１ｂの端部Ｂ付近から離すことで、コイル連結部２２ｂによる磁力線ｍ４の影響を抑えて磁界強度を均一にできるようにしている。
位置演算基板部１２は、コイル形成基板部１１の長手方向延長上の同一平面に隣接して形成する場合に限らず、コイル形成基板部１１の平面と交差する平面となるように配置したり、コイル形成基板部１１から離して配置することもできる。これにより、位置検出装置１Ａの設置の自由度を向上することができる。位置演算基板部１２とコイル形成基板部１１との接続は、接続部６５のコネクタ端子６５ａ，６５ｂを介して半田などで接続する場合に限らず、フラットケーブルで接続したり、コイル形成基板部１１と位置演算基板部１２にそれぞれコネクタを設けてコネクタの間をコードで接続することもできる。
なお、位置検出装置１Ａの他の構成は、既に説明した位置検出装置１と同一であるので、重複する説明は、省略する。
【００３１】
このように構成した位置検出装置１Ａによる位置の検出は、図５に示すように、被検出体２にスライダ５０を連結して連動して移動するようにし、基板１０Ａの１次コイル２０に外部の電源６４（図４参照）からコネクタ端子６３Ａを介して直流電圧を供給し、発信器で生成した交流電圧が印加された状態としておく。
被検出体２に連動するスライダ５０が直線移動すると、非磁性金属部５１により遮蔽される２次コイルの３０，４０での位置が変化し、非磁性金属部５１によって２次コイル３０，４０を覆うことで渦電流が発生し、対向磁界が形成される。対向磁界により１次コイル２０と２次コイル３０，４０との間の電磁カップリングを減少する。これにより、図３に示すように、２次コイル３０，４０に誘起される電圧は変化し、２次コイル３０，４０からの出力は変調された交流電圧となり、スライダ５０が横切る位置によって２次コイル３０，４０からの出力電圧が変化する。
この電圧変化から位置演算部６０Ａによってスライダ５０の位置を演算によって求めることができる。
【００３２】
このような位置検出装置１Ａによる直線位置の検出では、１次コイル２０による磁界は、既に説明したように、平行コイル部２１ａ，２１ｂの中央部Ａ付近でも両端部Ｂ付近でも磁界相殺部２３，２４によってコイル連結部２２ａ，２２ｂによる磁力線ｍ３，ｍ４の影響を抑えて均一に形成される。これにより、位置検出装置１Ａでもスライダ５０が２次コイル３０，４０に沿って移動しても検出位置によらず２次コイル３０，４０に誘起される出力電圧が一定となる。
したがって、この位置検出装置１Ａでは、１次コイル２０の平行コイル部２１ａ，２１ｂの両端部Ｂ付近での磁界強度が大きくなることによる２次コイル３０，４０に誘起される出力電圧への影響が回避され、高精度な位置検出ができる。
【００３３】
位置検出装置１Ａによれば、基板１０Ａをコイル形成基板部１１と位置演算基板部１２とに分割するようにしたので、コイル形成基板部１１に１次コイル２０および２次コイル３０，４０を必要な大きさや形状に形成することができ、コイル形成基板部１１を最小限として小型コンパクトに構成することができる。
また、位置検出装置１Ａとして必要な検出範囲や必要な磁界強度に応じてコイル形成基板部１１の大きさ（長さや幅）や積層数を変更すれば良く、共通化した１つの仕様の位置演算基板部１２を用意して組み合わせることで、位置検出装置１Ａを必要な個別仕様に簡単に構成することができる。
また、コイル形成基板部１１には、コネクタ端子６５ａ以外の部品、例えばＩＣチップなどの部品の実装の必要がなく、半田リフローなどの熱工程が不要となり、コイル形成基板部１１に熱による反りなどの変形が発生することを防止できる。これにより、コイル形成基板部１１に沿って円滑にスライダ（スクリーン）５０を移動させることができ、ギャップＧの変動を抑えて高精度に位置を検出することができる。
【００３４】
（実施形態３）
次に、液位検出装置１００の実施形態について、図６により説明する。
液位検出装置１００は、既に説明した位置検出装置１Ａを適用して液面の位置（液位）を検出するものである。
液位検出装置１００は、図６に示すように、位置検出装置１Ａを構成する基板１０Ａと、基板１０Ａのコイル形成基板部１１に設けられ磁場を形成する１次コイル２０と、１次コイル２０による磁場内の基板１０Ａに設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイル３０，４０と、被検出体２であるフロート５２の移動に連動し、２次コイル３０，４０に対して相対移動されて非磁性金属部５１Ａで遮蔽する位置を変えるスライダ（スクリーン）５０Ａと、スライダ５０Ａの相対移動の位置によって変化する２次コイル３０，４０に誘起される電圧から被検出体２であるフロート５２の位置を演算する位置演算基板部１２に設けられる位置演算部６０Ａと、を備えて構成されている。スライダ５０Ａは、フロート５２と一体とされ、基板１０Ａのコイル形成基板部１１の周囲を囲むように配置されている。
これら液位検出装置１００の構成は、既に説明した位置検出装置１Ａの構成と略同一であり、以下に、相違する基板１０Ａやフロート５２などの構成を中心に説明する。
【００３５】
液位検出装置１００では、１次コイル２０および２次コイル３０，４０が形成されたコイル形成基板部１１は、長手方向が上下方向とされ、フロート５２により液面の上下の変化を検出する。コイル形成基板部１１は、液体に浸漬しても支障の無い液密構造とされる。コイル形成基板部１１は、直方体状のケース７０の検出部ケース７１内に収容されて液密構造とされている。検出部ケース７１は、ＰＢＴ（polybutylene terephthalate）やＰＰＳ（Poly Phenylene Sulfide Resin）等の樹脂成形体とされ、シール部をレーザー溶着などによってシールすることで高気密状態とされる。
検出部ケース７１は、スクリーンを構成するスライダ５０Ａのガイドと兼用され、検出部ケース７１の周囲を囲むようにスライダ５０Ａが設けられる。スライダ５０Ａには、液面上に浮上して液面の変化に応じて移動するフロート５２が一体に設けられる。スライダ５０Ａは、内側に非磁性金属部５１Ａが検出部ケース７１を囲むように配置され、非磁性金属部５１Ａの外側に一体に樹脂成形されたフロート５２が設けられる。フロート５２は、検出部ケース７１の下端部に、フロート５２の組み立て後に取り付ける固定板７２によって抜け落ちが防止できるようになっている。
コイル形成基板部１１が収容された検出部ケース７１は、下端部の固定板７２を、液面を検出する液体容器の底板等に固定することで、液体容器内に設置される。
【００３６】
液位検出装置１００では、基板１０Ａの位置演算基板部１２は、コイル形成基板部１１と分割され、例えば離れた上方に水平に配置してある。位置演算基板部１２は、接続部６５を介してコイル形成基板部１１と電気的に接続されている。位置演算基板部１２は、液位にかかわらず液体中に浸漬されることがなく、通常のシール状態とされ、樹脂モールドによる演算部ケース７３内に収容される。
位置演算基板部１２のコイル形成基板部１１と反対側には、コネクタ６３が設けられ、コネクタ６３を介して外部の機器に接続できるようにしてある。また、コネクタ６３を介して外部の電源６４（図４参照）から直流電圧が位置演算部６０Ａに供給され、発振器（Oscillator）が生成した交流信号を１次コイル２０に印加する。
【００３７】
このように構成した液位検出装置１００での液面の検出は、液体容器内の液面の変化に応じて液面に浮上するフロート５２の位置が変化し、フロート５２に連動するスライダ５０Ａが移動するにより検出する。
基板１０Ａのコイル形成基板部１１上の１次コイル２０に発振器（Oscillator）が生成した交流信号が印加された状態としておく。
フロート５２に連動するスライダ５０Ａが液面に応じて検出部ケース７１をガイドとして直線移動すると、非磁性金属部５１Ａにより遮蔽される２次コイル３０，４０の位置が変化し、コイル形成基板部１１を囲む非磁性金属部５１Ａによって２次コイル３０，４０を覆うことで渦電流が発生して対向磁場が形成される。対向磁場により１次コイル２０と２次コイル３０，４０との間の電磁カップリングを減少する。これにより、２次コイル３０，４０に誘起される電圧は変化し、２次コイル３０，４０からの出力は変調された交流電圧となり、スライダ５０Ａが横切る位置によって２次コイル３０，４０からの出力電圧が変化する。この電圧変化から位置演算部６０Ａによってフロート５２に連動するスライダ５０Ａの位置を演算によって求めることができる。
【００３８】
この液位検出装置１００での液面の検出では、１次コイル２０による磁界は、既に説明したように、平行コイル部２１ａ，２１ｂの中央部Ａ付近でも両端部Ｂ付近でも磁界相殺部２３，２４によってコイル連結部２２ａ，２２ｂによる磁力線ｍ３，ｍ４の影響を抑えて均一に形成される。これにより、液位検出装置１００でもスライダ５０Ａが２次コイル３０，４０に沿って移動しても検出位置によらず２次コイル３０，４０に誘起される出力電圧が一定となる。
したがって、この液位検出装置１００では、１次コイル２０の平行コイル部２１ａ，２１ｂの両端部Ｂ付近での磁界強度が大きくなることによる２次コイル３０，４０に誘起される出力電圧への影響が回避され、高精度な液位の検出ができる。
【００３９】
液位検出装置１００によれば、基板１０Ａをコイル形成基板部１１と位置演算基板部１２とに分割するようにしたので、１次コイル２０および２次コイル３０，４０を形成したコイル形成基板部１１だけを液体中に浸漬して液位を検出することができ、コイル形成基板部１１が収容される検出部ケース７１だけを高気密状態でシールすれば良い。これにより、位置演算基板部１２は、通常の樹脂モールドによる演算部ケース７３に収容すれば良く、構造を簡素化することができる。
また、液位検出装置１００によれば、基板１０Ａをコイル形成基板部１１と位置演算基板部１２とに分割するようにしたので、コイル形成基板部１１に１次コイル２０および２次コイル３０，４０を必要な大きさや形状に形成することができ、コイル形成基板部１１を最小限として小型コンパクトに構成することができ、位置演算基板部１２の配置の自由度が増大する。
また、液位検出装置１００として必要な検出範囲や必要な磁界強度に応じてコイル形成基板部１１の大きさ（長さや幅）や積層数を変更すれば良く、共通化した１つの仕様の位置演算基板部１２を用意して組み合わせることで、液位検出装置１００を必要な個別仕様に簡単に構成することができる。
また、コイル形成基板部１１には、コネクタ端子６５ａ以外の部品、例えばＩＣチップなどの部品の実装の必要がなく、半田リフローなどの熱工程が不要となり、コイル形成基板部１１に熱による反りなどの変形が発生することを防止できる。これにより、コイル形成基板部１１に沿って円滑にフロート５２と一体のスライダ（スクリーン）５０Ａを移動させることができ、ギャップの変動を抑えて高精度に位置を検出することができる。
なお、フロート５２は、検出部ケース７１を囲む形状とする場合に限らず、スライダ５０Ａに連動して液面上に浮上するものであれば、形状などは、自由に設定することができる。
【００４０】
以上、実施形態とともに、具体的に説明したように位置検出装置１は、基板１０と、基板１０に設けられ第１のコイル部２１と第１のコイル部２１を連結する第２のコイル部２２とで磁界を形成する環状の１次コイル２０と、１次コイル２０による磁界内の基板１０に設けられ、電圧が誘起される複数の２次コイル３０，４０と、被検出体２の移動に連動し、２次コイル３０，４０に対して相対移動されて非磁性金属部５１で遮蔽する位置を変えるスクリーン５０と、スクリーン５０の相対移動の位置によって変化する２次コイル３０，４０に誘起される電圧から被検出体２の位置を演算する位置演算部６０と、を備え、１次コイル２０は、第１のコイル部２１から分岐され２次コイル３０，４０の端部Ｂに近接して配置され、互い逆方向の電流が流れる磁界相殺部２３，２４を備え、第２のコイル部２２は、磁界相殺部２３，２４の外側に配置されて構成されている。
かかる構成によれば、基板１０に形成した１次コイル２０によって磁界を形成し、スクリーン５０の非磁性金属部５１で２次コイル３０，４０を覆って２次コイル３０，４０に誘起される電圧の変化から位置を演算する位置検出装置１で、１次コイル２０の第１のコイル部２１から分岐された磁界相殺部２３，２４によって２次コイル３０，４０の端部Ｂ付近への第２のコイル部２２による磁力線の増大を抑えて１次コイル２０による磁界の強度を中央部Ａ等と同様に均一にすることができる。これにより、１次コイル２０の磁界の変化の影響を回避して、検出位置にかかわらず２次コイル３０，４０に誘起される安定した出力電圧により高精度な位置の検出ができる。
【００４１】
位置検出装置１Ａは、基板１０Ａが２次コイル３０，４０が設けられるコイル形成基板部１１と、位置演算部６０Ａが設けられる位置演算基板部１２と、に分割されて別体に構成される。
かかる構成によれば、基板１０Ａをコイル形成基板部１１と位置演算基板部１２とに分割して別体にするようにしたので、コイル形成基板部１１に２次コイル３０，４０を必要な大きさや形状に形成することができ、コイル形成基板部１１を最小限として小型コンパクトに構成することができる。
また、コイル形成基板部１１に１次コイル２０の平行コイル部２１ａ，２１ｂと一方のコイル連結部２２ａと２次コイル３０，４０とを必要な大きさや形状に形成し、位置演算部基板部１２に他方のコイル連結部２２ｂを配置することで、コイル連結部２２ｂを２次コイル３０，４０の端部Ｂ付近から離すことができ、１次コイルの磁界の変化の影響を回避して、検出位置にかかわらず２次コイル３０，４０に誘起される安定した出力電圧により高精度な位置の検出ができる。
また、位置検出装置１Ａとして必要な検出範囲や必要な磁界強度に応じてコイル形成基板部１１の大きさ（長さや幅）を変更すれば良く、共通化した１つの仕様の位置演算基板部１２を用意して組み合わせることで、位置検出装置１Ａを必要な個別仕様に簡単に構成することができる。
また、コイル形成基板部１１には、例えばＩＣチップなどの部品の実装の必要がなく、半田リフローなどの熱工程が不要となり、コイル形成基板部１１に熱による反りなどの変形が発生することを防止できる。これにより、コイル形成基板部１１に沿って円滑にスライダ（スクリーン）５０を移動させることができ、ギャップＧの変動を抑えて高精度に位置を検出することができる。
【００４２】
位置検出装置１Ａは、基板１０Ａのコイル形成基板部１１と、位置演算基板部１２との積層数が異なる構成とする。
かかる構成によれば、位置検出装置１Ａとして必要な磁界強度に応じてコイル形成基板部１１と位置演算基板部１２の積層数を変更することで、共通化した１つの仕様の位置演算基板部１２を用意して組み合わせることで、位置検出装置１Ａを必要な個別仕様に簡単に構成することができ、必要な磁界強度を確保して高精度で位置を検出することができる。
【００４３】
位置検出装置１Ａは、コイル形成基板部１１が被検出体２の移動範囲に応じた形状に形成され、位置演算基板部１２が共通化された１つの形状に形成されて構成される。
かかる構成によれば、必要な検出範囲に応じてそれぞれのコイル形成基板部１１の形状を設定することができ、位置演算基板部１２の形状の制約を受けずに必要最小限の大きさにしてコンパクトに構成することができる。
また、コイル形成基板部１１には、例えばＩＣチップなどの部品の実装の必要がなく、半田リフローなどの熱工程が不要となり、コイル形成基板部１１に熱による反りなどの変形の発生を防止して円滑にスライダ（スクリーン）５０を移動させることができ、ギャップＧの変動を抑えて高精度に位置を検出することができる。
【００４４】
液位検出装置１００は、位置検出装置１，１Ａと、液面に浮上するフロート５２とを備え、フロート５２は、位置検出装置１，１Ａのスクリーン５０，５０Ａに連動して液面位置を検出する構成としている。
かかる構成によれば、１次コイル２０の第１のコイル部２１から分岐された磁界相殺部２３，２４によって２次コイル３０，４０の端部Ｂ付近への第２のコイル部２２による磁力線の増大を抑えて１次コイル２０による磁界の強度を中央部Ａ等と同様に均一にすることで、１次コイル２０の磁界の変化の影響を回避して、液位（液面の位置）にかかわらず２次コイル３０，４０に誘起される出力電圧により高精度に液位の検出ができる。
また、基板１０Ａをコイル形成基板部１１と位置演算基板部１２とに分割するようにすることで、コイル形成基板部１１に１次コイル２０および２次コイル３０，４０を必要な大きさや形状に形成することができ、コイル形成基板部１１を最小限として小型コンパクトに構成することができる。
また、液位を検出する位置検出装置１Ａとして必要な検出範囲や必要な磁界強度に応じてコイル形成基板部１１の大きさ（長さや幅）や積層数を変更することで、共通化した１つの仕様の位置演算基板部１２を用意して組み合わせることで、液位の検出に必要な個別仕様に簡単に構成することができる。
また、コイル形成基板部１１には、例えばＩＣチップなどの部品の実装の必要がなく、半田リフローなどの熱工程が不要となり、コイル形成基板部１１に熱による反りなどの変形が発生することを防止でき、コイル形成基板部１１に沿って円滑にフロート５２を浮上移動させることで、ギャップの変動を抑えて高精度に液位を検出することができる。
【００４５】
液位検出装置１００は、基板１０が２次コイル３０，４０が設けられるコイル形成基板部１１と、位置演算部６０が設けられる位置演算基板部１２と、に分割されて別体に構成され、コイル形成基板部１１は、ケース７０に収容された液密構造として構成される。
かかる構成によれば、コイル形成基板部１１だけを液体中に浸漬して液位を検出することができ、コイル形成基板部１１だけを検出部ケース７１によって高気密状態でシールすれば良い。これにより、位置演算基板部１２は、通常の樹脂モールド等とすれば良く、液位検出装置１００の構造を簡素化することができる。
【００４６】
以上の説明は、本発明を例示するものであって、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更、変形が可能であることは言うまでもない。例えば、検出方向は水平方向や垂直方向に限らず、他の方向の位置の検出であっても良い。
また、位置や液位の検出には、所定の位置や液位の絶対値（移動距離）を検出する場合に限らず、その直線位置でのＯＮ−ＯＦＦ信号を得るための検出も含むものである。
また、上記の説明では、セラミック基板を用いた実施形態を例に説明したが、絶縁層をカプトン、導体を銅箔とすることで、ガラスエポキシ基板を用いることも可能である。
また、上記の説明では、各発明を組み合わせた実施形態等を例に説明したが、各発明を単独で構成したり、組み合わせて構成しても良いものである。
【符号の説明】
【００４７】
１，１Ａ        位置検出装置
２              被検出体
１０，１０Ａ    基板
１１            コイル形成基板部
１２            位置演算基板部
２０            １次コイル
２１            第１のコイル部
２１ａ，２１ｂ  平行コイル部
２２            第２のコイル部
２２ａ，２２ｂ  コイル連結部
２３            磁界相殺部
２３ａ，２３ｂ  相殺コイル部
２４            磁界相殺部
２４ａ，２４ｂ  相殺コイル部
３０，４０      ２次コイル
５０，５０Ａ    スライダ（スクリーン）
５１，５１Ａ    非磁性金属部
５２            フロート（スクリーン）
６０，６０Ａ    位置演算部
６１            ＤＳＰ（センサＩＣ）
６２            保護回路（セラミックコンデンサ）（ＥＭＣ）
６３            コネクタ
６３Ａ          コネクタ端子
６４            電源
６５            接続部
６５ａ，６５ｂ  コネクタ端子
７０            ケース
７１            検出部ケース
７２            固定板
７３            演算部ケース
１００          液位検出装置
Ａ              ２次コイル部の中央部
Ｂ              ２次コイル部の端部
Ｇ              ギャップ
ｍ１〜ｍ６      磁力線
【図１】
2020193887.tif 000003
【図２】
2020193887.tif 000004
【図３】
2020193887.tif 000005
【図４】
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【図５】
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【図６】
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