(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗効果膜上に、複数の短絡膜を断続的に形成した検知部分を２組有してなる磁電変換素子において、
上記２組の検知部分を、希土類磁石からなる硬質磁性体基板の表面と裏面にそれぞれ配置したことを特徴とする磁電変換素子。
【請求項２】
磁気抵抗効果膜上に、複数の短絡膜を断続的に形成してなる２組の検知部分を、希土類磁石からなる硬質磁性体基板の表面と裏面にそれぞれ配置してなる磁電変換素子の製造方法において、
希土類磁石からなる硬質磁性体基板の表面と裏面にそれぞれ検知部分を配置した後に、希土類磁石からなる硬質磁性体基板を着磁したことを特徴とする磁電変換素子の製造方法。
【請求項３】
請求項１記載の磁電変換素子をケ−スに収容してなることを特徴とする磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は磁電変換素子およびそれを用いた磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の磁電変換素子およびそれを用いた磁気センサを、図３、４を用いて説明する。図３は従来の磁電変換素子３０の断面図、図４はその磁電変換素子３０を用いた磁気センサ４０の部分断面図である。
【０００３】
従来の磁電変換素子３０は、図３に示すように、磁気抵抗効果膜１を有し、磁気抵抗効果膜１の一方の主面が樹脂層４により軟質磁性体基板５に接着され、磁気抵抗効果膜１の他方の主面に複数個の短絡膜２、２．．．２が形成され、磁気抵抗効果膜１と複数個の短絡膜２、２．．．２の上面に保護膜３が形成され、さらに保護膜３に軟質磁性体板５が樹脂層４により接着され、磁気抵抗効果膜１の両端に抵抗値変化を取り出すための入力電極７ａおよび出力電極７ｂがそれぞれ接続されて構成されている。
【０００４】
なお磁気抵抗効果膜１は、薄膜形成技術により形成され、その厚みは１００μｍ以下なので強度が非常に小さい。この薄膜の磁気抵抗効果膜１を補強するために、磁気抵抗効果膜１は上述したように軟質磁性体基板５に接着される。この軟質磁性体基板５の厚みは５００μｍ以上のものが用いられる。また磁場を磁気抵抗効果膜１に集中するために２枚の軟質磁性体板５によって磁気抵抗効果膜１を挟む構成になっている。
【０００５】
磁気センサ４０は、図４に示すように、板状の保持部１１の両主面に、それぞれ磁石８ａと８ｂとを接着剤１４によって取り付け、さらに磁石８ａ、８ｂのそれぞれの外側の主面に、それぞれ磁電変換素子３０、３０を接着剤１４によって取り付け、全体をケ−ス１５に収容したのち、樹脂１７を封入した構造を有している。
【０００６】
２個の磁電変換素子３０のそれぞれの電極７ａ、７ｂには、それぞれリ−ド線１３、１３、１３、１３が接続されている。
【０００７】
磁石８ａ、８ｂはストロンチウムフェライトなどの酸化物系フェライト材料からなり、磁電変換素子３０、３０に十分大きなバイアス磁界を印加し、さらに減磁しないために、パ−ミアンス係数を大きくする必要があるために、その厚みの大きいものが用いられる。
【０００８】
この磁気センサ４０は、例えば、原子力発電設備の熱交換機等に用いられる細管の内壁の腐食状態を調べるために使用される。以下に、その使用方法を説明する。
【０００９】
まず、細管に磁気センサ４０を挿入し、各磁電変換素子３０の抵抗値を測定する。その測定値から、各磁電変換素子３０と被測定物である磁性体金属との間の距離を算出する。なお、細管の内壁が腐食していない場合は細管の内壁（磁性体金属からなる）自体が被測定物となり、細管の内壁が腐食している場合は細管の中心に向って膨らんできた腐食物（磁性体金属からなる）が被測定物となる。
【００１０】
このようにして磁電変換素子の抵抗値から測定された、一方の磁電変換素子３０と、この磁電変換素子３０の近傍に位置する被測定物との間の距離と、他方の磁電変換素子３０とこの磁電変換素子３０の近傍に位置する被測定物との間の距離と、あらかじめ判っている両方の磁電変換素子３０の間の距離とを足し合わせることによって、細管内の機能している部分の内径すなわち、熱交換器等において水などの液体を通すように機能している内径を算出することができる。すなわち、細管の内壁が腐食していない場合は、細管内の機能している部分の内径は細管の内径と一致し、細管の内壁が腐食し腐食物が細管の中心に向かって膨らんでいる場合は、細管内の機能している部分の内径は細管の内径よりも小さくなる。この細管の機能している部分の内径を算出することにより、細管の中心に向かって膨らんだ腐食物の厚みを認知することができる。
【００１１】
なお、原子力発電設備の熱交換機等に用いられる細管は、その内壁の腐食物が一定の厚み以上になると、新しいものに交換される。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、従来の磁気センサ４０は、ストロンチウムフェライトなどの酸化物系フェライト材料からなる２個の磁石８ａ、８ｂが、磁電変換素子３０とともに、ケ−ス１５に収容された構成しているため、形状が大型であるという問題があった。したがって、原子炉の熱交換器等に用いられるような細管を、被検知物とすることができなかった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項１に記載の磁電変換素子は磁気抵抗効果膜上に、複数の短絡膜を断続的に形成した検知部分を２組有してなる磁電変換素子において、上記２組の検知部分を、希土類磁石からなる硬質磁性体基板の表面と裏面にそれぞれ配置したことを特徴とする。
【００１４】
本発明の請求項２に記載の磁電変換素子の製造方法は、磁気抵抗効果膜上に、複数の短絡膜を断続的に形成してなる２組の検知部分を、希土類磁石からなる硬質磁性体基板の表面と裏面にそれぞれ配置してなる磁電変換素子の製造方法において、希土類磁石からなる硬質磁性体基板の表面と裏面にそれぞれ検知部分を配置した後に、希土類磁石からなる硬質磁性体基板を着磁したことを特徴とする。
【００１５】
本発明の請求項３に記載の磁気センサは、請求項１記載の磁電変換素子をケ−スに収容してなることを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の磁電変換素子およびそれを用いた磁気センサを図１、２を用いて説明する。図１は磁電変換素子２０の断面図、図２は磁気センサ５０の部分断面図である。なお従来例と同一の部分については同一の符号を用いその説明を省略する。
【００１７】
本発明の磁電変換素子２０は、図１に示すように、硬質磁性体基板６の一方の主面に、軟質磁性体基板５に樹脂層４により磁気抵抗効果膜１の一方の主面が接着され、磁気抵抗効果膜１の他方の主面に断続的に複数個の短絡膜２、２．．．２が形成され、磁気抵抗効果膜１と複数個の短絡膜２、２．．．２とを保護するための保護膜３が形成され、保護膜３に樹脂層４により金属磁性体基板９が接着されたものが樹脂層４により接着されている。
【００１８】
また硬質磁性体基板６の他方の主面にも、上述した順番とは逆に、金属磁性体基板９、保護膜３、複数個の短絡膜２、２．．．２、磁気抵抗効果膜１、軟質磁性体基板５が樹脂層４を介して接着されている。
【００１９】
さらにまた金属磁性体基板９、９と磁気抵抗効果膜１、１の端面にはそれぞれ絶縁層１０、１０が設けられ、一方の磁気抵抗効果膜１の両端にそれぞれ電気的に接続する入力電極７ａ、出力電極７ｂが、他方の磁気抵抗効果膜１の両端にもそれぞれ電気的に接続する入力電極７ｃ、出力電極７ｄが形成されている。
【００２０】
金属磁性体板９は、ケイ素鋼板や純鉄、軟鉄等からなる低保磁力磁性体であるため、硬質磁性体６の着磁の際、磁場を集中する効果がある。したがって磁気抵抗効果素子を希土類の硬質磁性体基板上に直接積層するよりも金属磁性体９を介して積層したほうが出力が大きくなる。これは硬質磁性体基板の着磁面よりも設定した距離に素子が位置した方が、磁束密度の変化量が大きくなることによる。
【００２１】
金属磁性体基板９と硬質磁性体基板６とは、電気伝導性を有するので、それぞれの端面に絶縁層１０、１０が必要である。
【００２２】
次に、磁電変換素子２０の製造方法を説明する。
【００２３】
まず、軟質磁性体基板５に、ＩｎＳｂ等からなるバルクを樹脂層４により接着し、そのバルクを研磨し、所定の形状に加工して磁気抵抗効果膜１を形成し、その磁気抵抗効果膜１の表面に断続的に短絡膜２、２．．．２を形成し、その磁気抵抗効果膜１、短絡膜２、２．．．２の上に保護膜３を形成し、その保護膜３上に樹脂層４により金属磁性体基板９を接着したものを２組用意する。
【００２４】
次に、これらを硬質磁性体基板６の表裏面に樹脂層４により接着する。
【００２５】
次に、絶縁層１０、１０および、入力電極７ａ、７ｃ、出力電極７ｂ、７ｄを形成する。
【００２６】
次に、硬質磁性体基板６を着磁して、磁電変換素子２０が製造される。
【００２７】
本発明の磁電変換素子２０を構成する硬質磁性体基板６は、希土類磁石であるたとえばサマリウムコバルト等から形成されており、酸化物系フェライト材料に比べてパ−ミアンス係数が大きく、最大エネルギ−積も高いので、その厚みを薄くしても減磁せず、磁気抵抗効果膜１に十分大きなバイアス磁界を印加できる。したがってバイアス磁界を印加するための硬質磁性体基板６を含む磁電変換素子２０の厚みを小さくできる。
【００２８】
本発明の磁電変換素子２０を用いた磁気センサ５０を、図２の部分断面図を用いて説明する。
【００２９】
磁気センサ５０は、図示するように、磁電変換素子２０が保持部１２に載置され、保持部１２とともに、円柱形状を有するケ−ス１６の中央に挿入され、樹脂１７が封入された構成を有している。さらに磁電変換素子２０の端面に形成された入力電極７ａ、出力電極７ｂ、入力電極７ｃ、出力電極７ｄには、それぞれリ−ド線１３、１３、１３、１３が取り付けられている。
【００３０】
磁気センサ５０は、厚みの小さな磁電変換素子２０を用いているため、外径が小さい。したがって、従来は測定できなかった、たとえば原子炉の熱交換器に用いられる細管の内径を測定するために用いることができる。
【００３１】
本発明の磁電変換素子２０は、上述したように硬質磁性体基板６、およびそれぞれ１個づつの磁気抵抗効果膜１と、軟質磁性体基板５と、金属磁性体基板９とを２組有しているが、磁気抵抗効果膜１と軟質磁性体基板５とが２組に限定されるわけではない。
【００３２】
たとえば１個の硬質磁性体基板の一方の主面に複数の軟質磁性体基板と複数の磁気抵抗効果膜とを互いに接着し、それぞれの磁気抵抗効果膜を端面に形成した電極により電気的に接続し、同様に硬質磁性体基板の他方の主面にも、同一枚数で同一形状の磁気抵抗効果膜を形成すれば、厚みをあまり厚くすることなく抵抗値変化が大きい磁電変換素子が構成できる。なお上記複数の軟質磁性体基板の一部を絶縁層としてはたらく樹脂にかえてもよい。
【００３３】
さらに複数の磁気抵抗効果膜を、互いに電気的に独立して形成すれば、複数の電気信号を取り出すことができる磁気センサを構成できる。
【００３４】
本発明の磁電変換素子の製造方法は、磁気抵抗効果膜がバイアス磁界を印加するための硬質磁性体基板に接着されたのちに、硬質磁性体基板が着磁される。そのために磁気抵抗効果膜に対して、バイアス磁界の位置を高精度に保って印加できるため、出力電圧のバラツキが小さくなる。また硬質磁性体基板が希土類磁石からなるので、硬質磁性体基板を薄くできるため、磁界の変化に対する磁気抵抗効果膜の抵抗値の変化量を低下させることなく薄型化でき、磁気センサを構成する場合に、薄型化や小形化が容易になる。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の磁電変換素子は、バイアス磁界を印加するための硬質磁性体基板に、磁気抵抗効果膜が形成された軟質磁性体基板を接着して構成されているので、厚みを小さくできる。さらに前記磁電変換素子を用いて、外径の小さい磁気センサを構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例の磁電変換素子の断面図である。
【図２】本発明の一実施例の磁気センサの部分断面図である。
【図３】従来の磁電変換素子の断面図である。
【図４】従来の磁気センサの部分断面図である。
【符号の説明】
１                    磁気抵抗効果膜
２                    短絡膜
３                    保護膜
４                    樹脂層
５                    軟質磁性体基板
６                    硬質磁性体基板
７ａ、７ｃ            入力電極
７ｂ、７ｄ            出力電極
８ａ、８ｂ            磁石
９                    金属磁性体基板
１０                  絶縁層
１１、１２            保持部
１３                  リ−ド線
１４                  樹脂層
１５、１６            ケ−ス
１７                  樹脂
２０、３０            磁電変換素子
４０、５０            磁気センサ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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