(57)【要約】【課題】被検出部材の変位量の検出精度を向上可能な変位検出装置及びそれを用いた流量制御装置を提供する。【解決手段】変位検出装置１の基準側磁性部５１、５２は、磁性材料で形成されており、基準部材２０に固定されている。被検出側磁性部５６は、磁性材料で形成されており、被検出部材３０と一体に移動可能に設けられる。磁束密度検出部は、基準側磁性部５１、５２と被検出側磁性部５６とを通る磁気回路の磁束密度を検出可能である。最小距離変化部６０は、被検出側磁性部５６の外面である被検出側外面５６１に設けられている。また、最小距離変化部６０は、被検出部材３０が移動したとき、基準側磁性部５１、５２の内面である基準側磁性内面５１２、５２２から被検出側外面５６１までの最小距離Ｌｍｉｎが変化する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準部材（２０）に対する被検出部材（３０）の変位（Ｄｍ）を検出可能な変位検出装置であって、
磁性材料で形成されており、前記基準部材に固定されている基準側磁性部（５１、５２、２５１、２５２、３５１、３５２）と、
磁性材料で形成されており、前記被検出部材と一体に移動可能に設けられる被検出側磁性部（５６、３５６、４５６）と、
前記基準側磁性部に設けられており、前記基準側磁性部と前記被検出側磁性部とを通る磁気回路を形成可能な磁気発生部（５３、５４）と、
前記基準側磁性部と前記被検出側磁性部とを通る磁気回路の磁束密度を検出可能な磁束密度検出部（５５）と、
非磁性材料で形成されており、前記基準側磁性部に接続されている、または、前記基準側磁性部に対向するように設けられる非磁性部（５７、５８）と、
前記被検出側磁性部の外面である被検出側外面（５６１）に設けられており、前記被検出部材が移動したとき、前記基準側磁性部の内面である基準側磁性内面（５１２、５２２）から前記被検出側外面までの最小距離（Ｌｍｉｎ、Ｌ１ｍｉｎ、Ｌ２ｍｉｎ）が変化する最小距離変化部（６０、３６０、４６０）と、
を備える変位検出装置。
【請求項２】
前記最小距離変化部は、前記基準側磁性内面に対向しており、前記被検出部材の移動方向に対して傾斜している請求項１に記載の変位検出装置。
【請求項３】
前記最小距離変化部は、複数設けられている請求項１または２に記載の変位検出装置。
【請求項４】
前記磁気発生部は、磁石または電磁石である請求項１から３のいずれか一項に記載の変位検出装置。
【請求項５】
流体が流通可能な通孔（２５０）を有する基準部材（２０）と、
前記基準部材に対して移動したとき、前記通孔から流体が流れる被検出部材（３０）と、
前記基準部材に対して前記被検出部材を駆動可能な駆動部（４０）と、
前記基準部材に対する前記被検出部材の変位（Ｄｍ）を検出可能な変位検出装置（１、２、３、４）と、
前記基準部材に対する前記被検出部材の変位に基づき、前記通孔から流体が流れる量である流量（Ｑ）を演算する流量演算部（１０１）と、
前記流量に基づいて、前記駆動部を制御する駆動制御部（１０２）と、
を備え、
前記変位検出装置は、
磁性材料で形成されており、前記基準部材に固定されている基準側磁性部（５１、５２、２５１、２５２、３５１、３５２）と、
磁性材料で形成されており、前記被検出部材と一体に移動可能に設けられる被検出側磁性部（５６、３５６、４５６）と、
前記基準側磁性部に設けられており、前記基準側磁性部と前記被検出側磁性部とを通る磁気回路を形成可能な磁気発生部（５３、５４）と、
前記基準側磁性部と前記被検出側磁性部とを通る磁気回路の磁束密度を検出可能な磁束密度検出部（５５）と、
非磁性材料で形成されており、前記基準側磁性部に接続されている、または、前記基準側磁性部に対向するように設けられる非磁性部（５７、５８）と、
前記被検出側磁性部の外面である被検出側外面（５６１）に設けられており、前記被検出部材が移動したとき、前記基準側磁性部の内面である基準側磁性内面（５１２、５２２）から前記被検出側外面までの最小距離（Ｌｍｉｎ、Ｌ１ｍｉｎ、Ｌ２ｍｉｎ）が変化する最小距離変化部（６０、３６０、４６０）と、
を有する流量制御装置。
【請求項６】
前記流体は、燃料である請求項５に記載の流量制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、変位検出装置及びそれを用いた流量制御装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、二つの部材の相対変位を二つの部材を通る磁束密度の変化によって検出可能な変位検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、磁力発生部、磁気回路を形成する磁気回路形成部、及び、磁束を検出可能な磁気センサを備え、ハウジングに対するニードルの変位を検出可能な変位検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１３８８５１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に記載の変位検出装置では、ニードルとの間に磁気回路を形成する磁気回路形成部は、燃料噴射弁のハウジングの外側に設けられている。このため、ハウジングの厚みやハウジングとニードルとの間の隙間が磁気抵抗の増加要因の１つであるエアギャップとなる。このため、比較的ニードルのリフト量が小さい場合、検出される信号におけるノイズに対する磁束の変化量に応じた信号が小さくなり、リフト量が検出できないおそれがある。
【０００５】
本発明は、上述の点に鑑みてなされたものであり、その目的は、被検出部材の変位量の検出精度を向上可能な変位検出装置及びそれを用いた流量制御装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の変位検出装置は、基準部材（２０）に対する被検出部材（３０）の変位（Ｄｍ）を検出可能である。変位検出装置は、基準側磁性部（５１、５２、２５１、２５２、３５１、３５２）、被検出側磁性部（５６、３５６、４５６）、磁気発生部（５３、５４）、磁束密度検出部（５５）、非磁性部（５７、５８）及び最小距離変化部（６０、３６０、４６０）を備える。
【０００７】
基準側磁性部は、磁性材料で形成されており、基準部材に固定されている。被検出側磁性部は、磁性材料で形成されており、被検出部材と一体に移動可能に設けられる。磁気発生部は、基準側磁性部に設けられており、基準側磁性部と被検出側磁性部とを通る磁気回路を形成可能である。磁束密度検出部は、基準側磁性部と被検出側磁性部とを通る磁気回路の磁束密度を検出可能である。非磁性部は、非磁性材料で形成されており、基準側磁性部に接続されている、または、基準側磁性部に対向するように設けられる。
【０００８】
最小距離変化部は、被検出側磁性部の外面である被検出側外面（５６１）に設けられている。また、最小距離変化部は、被検出部材が移動したとき、基準側磁性部の内面である基準側磁性内面（５１２、５２２）から被検出側外面までの最小距離（Ｌｍｉｎ、Ｌ１ｍｉｎ、Ｌ２ｍｉｎ）が変化する。
【０００９】
最小距離変化部は、基準部材に対して被検出部材が移動したとき、最小距離が変化する。最小距離が変化したとき、磁気回路のエアギャップが変化し、磁束密度の変化量が大きくなる。このため、被検出部材の変位が微小であっても、磁束密度の変化量を検出できる。したがって、変位検出装置は、基準部材に対して被検出部材の微小な変位量を検出できる。
【００１０】
また、本発明の流量制御装置は、基準部材（２０）、被検出部材（３０）、駆動部（４０）、上述の変位検出装置、流量演算部（１０１）及び駆動制御部（１０２）を備える。基準部材は、流体が流通可能な通孔（２５０）を有する。被検出部材は、基準部材に対して移動したとき、通孔から流体が流れる。駆動部は、通孔を有する基準部材に対して被検出部材を駆動可能である。流量演算部は、基準部材に対する被検出部材の変位に基づき、通孔から流体が流れる量である流量（Ｑ）を演算する。駆動制御部は、流量に基づいて、駆動部を制御する。上述と同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第一実施形態による変位検出装置が適用される燃料噴射弁の断面図である。
【図２】図１のＩＩ部拡大図である。
【図３】図２のＩＩＩ−ＩＩＩ線断面図である。
【図４】第一実施形態による変位検出装置を説明する模式図である。
【図５】第一実施形態による変位検出装置を説明する模式図であって、図４とは異なる状態の模式図である。
【図６】第一実施形態による変位検出装置における弁部材移動量及び磁束密度の関係図である。
【図７】第二実施形態による変位検出装置の断面図である。
【図８】第三実施形態による変位検出装置の断面図である。
【図９】実施形態による変位検出装置が用いられる流体制御装置のブロック図である。
【図１０】他の実施形態による変位検出装置の断面図である。
【図１１】他の実施形態による変位検出装置の断面図である。
【図１２】他の実施形態による変位検出装置の断面図である。
【図１３】他の実施形態による変位検出装置の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、複数の実施形態について図面に基づいて説明する。なお、それぞれの実施形態において他の実施形態と実質的に同一の部位には同一の符号を付し、説明を省略する。
【００１３】
（第一実施形態）
図１には、第一実施形態による変位検出装置１が適用される燃料噴射弁１０の断面図を示す。なお、図１には、弁ハウジング２０が有する噴射ノズル２５の中心軸ＣＡ３０に沿って弁部材３０が弁座２５９に接触するよう移動する方向である閉弁方向、及び、弁部材３０が弁座２５９から離間するよう移動する方向である開弁方向を図示する。
【００１４】
燃料噴射弁１０は、例えば、図示しない直噴式エンジンの燃料噴射装置に用いられ、燃料としてのガソリンを直噴式エンジンに噴射供給する。燃料噴射弁１０は、「基準部材」としての弁ハウジング２０、「被検出部材」としての弁部材３０、駆動部４０、及び、変位検出装置１を備える。
【００１５】
弁ハウジング２０は、第一筒部材２１、第二筒部材２２、第三筒部材２３、第四筒部材２４、及び、噴射ノズル２５を有する。第一筒部材２１、第二筒部材２２、第三筒部材２３及び第四筒部材２４は、いずれも略円筒状の部材であって、第一筒部材２１、第二筒部材２２、第三筒部材２３、第四筒部材２４の順に同軸となるように、配置されている。
【００１６】
第一筒部材２１は、燃料噴射弁１０において直噴式エンジンが有する燃焼室側に位置する。第一筒部材２１の閉弁方向側の端部には、噴射ノズル２５が設けられている。第一筒部材２１の開弁方向側の端部には、変位検出装置１が設けられている。
【００１７】
第二筒部材２２は、変位検出装置１の開弁方向側に設けられている。変位検出装置１は、第一筒部材２１と第二筒部材２２との間に位置している。第二筒部材２２は、磁性材料から形成されている。
【００１８】
第三筒部材２３は、第二筒部材２２と接続するよう第二筒部材２２の開弁方向側に設けられている。第三筒部材２３は、非磁性材料から形成されている。
【００１９】
第四筒部材２４は、第三筒部材２３と接続するよう第三筒部材２３の開弁方向側に設けられている。第四筒部材２４は、磁性材料から形成されている。
【００２０】
噴射ノズル２５は、第一筒部材２１の閉弁方向側の端部に設けられている。噴射ノズル２５は、有底筒状の部材であって、第一筒部材２１に溶接されている。噴射ノズル２５は、所定の硬度を有するよう焼入れ処理が施されている。噴射ノズル２５は、弁ハウジング２０の内部と外部とを連通する「通孔」としての噴孔２５０を複数有する。噴孔２５０の周囲には、弁部材３０と接触可能な弁座２５９が形成されている。噴孔２５０は、流体が流通可能である。
【００２１】
弁部材３０は、弁ハウジング２０内に往復移動可能に収容されている。弁部材３０は、軸部３１、シール部３２、係合部３３、及び、摺動部３４を有する。
【００２２】
軸部３１は、第一筒部材２１、及び、第二筒部材２２の内側に位置する棒状の部位である。軸部３１は、シール部３２が設けられる側とは反対側の端部に開口を有する通路３１０及び通路３１０のシール側と軸部３１の外側とを連通する孔３１１を有する。
【００２３】
シール部３２は、軸部３１の弁座２５９側の端部に弁座２５９に接触可能に設けられている。シール部３２と弁座２５９とが接触すると噴孔２５０を介した弁ハウジング２０内と外部との燃料の流れを規制される。また、シール部３２と弁座２５９から離間すると噴孔２５０を介した弁ハウジング２０内と外部との燃料の流れが許容される。
【００２４】
係合部３３は、軸部３１のシール部３２とは反対側に設けられている。係合部３３は、外径が軸部３１の外径に比べ大きい。係合部３３の弁座２５９側の端面３３１は、可動コア４１に接触可能に形成されている。
【００２５】
摺動部３４は、軸部３１のシール部３２側の端部に設けられる略円筒状の部位である。摺動部３４は、外壁３４１の一部が面取りされている。摺動部３４は、外壁３４１の面取りされていない部分が噴射ノズル２５の内壁と摺動可能である。これにより、弁部材３０は、弁座２５９側の先端部での往復移動が案内される。
【００２６】
駆動部４０は、弁部材３０を駆動可能であり、弁ハウジング２０に対して弁部材３０を移動可能に設けられている。また、駆動部４０は、可動コア４１、固定コア４２、コイル４３及びスプリング４４、４５を備える。
【００２７】
可動コア４１は、磁気安定化処理が施されている略円筒状の部材である。可動コア４１は、係合部３３の噴射ノズル２５側に往復移動可能に設けられる。可動コア４１は、略中央に貫通孔４１０を有する。貫通孔４１０には、弁部材３０の軸部３１が挿通されている。
【００２８】
固定コア４２は、磁気安定化処理が施されている略円筒状の部材である。固定コア４２は、弁ハウジング２０の第四筒部材２４と溶接され、弁ハウジング２０の内側に固定されている。
【００２９】
コイル４３は、略円筒状の部材であって、第二筒部材２２、第三筒部材２３、及び、第四筒部材２４の径方向外側を囲むよう設けられている。コイル４３は、電力が供給されると磁界を発生し、固定コア４２、可動コア４１、第二筒部材２２、及び、第四筒部材２４を通る磁気回路を形成する。これにより、固定コア４２と可動コア４１との間に磁気吸引力が発生し、可動コア４１は、固定コア４２に吸引される。
【００３０】
スプリング４４の一端は、係合部３３のスプリング接触面３３２に接触するよう設けられている。スプリング４４の他端は、固定コア４２の内側に圧入固定されたアジャスティングパイプ１１の一端に接触している。スプリング４４は、軸方向に伸縮力を有している。これにより、スプリング４４は、弁部材３０を可動コア４１とともに弁座２５９の方向、閉弁方向に付勢している。
【００３１】
スプリング４５の一端は、可動コア４１の閉弁方向側の端面４１１に接触するよう設けられている。スプリング４５の他端は、第二筒部材２２が有する環状の段差面２２１に接触している。スプリング４５は、軸方向に伸縮力を有している。これにより、スプリング４５は、可動コア４１を弁座２５９とは反対の方向、すなわち、弁部材３０の開弁方向に付勢している。
【００３２】
本実施形態では、スプリング４４の付勢力は、スプリング４５の付勢力に比べ大きく設定されている。これにより、コイル４３に電力が供給されていない状態では、シール部３２は弁座２５９に接触した状態、すなわち、閉弁状態となる。
【００３３】
第四筒部材２４の第三筒部材２３とは反対側の端部には、略円筒状の燃料導入パイプ１２が圧入及び溶接されている。燃料導入パイプ１２の内側には、フィルタ１３が設けられている。フィルタ１３は、燃料導入パイプ１２の導入口１４から流入した燃料に含まれる異物を捕集する。
【００３４】
燃料導入パイプ１２及び第四筒部材２４の径方向外側は、樹脂によりモールドされている。当該モールド部分にはコネクタ１５が設けられている。コネクタ１５には、コイル４３へ電力を供給するための端子１６がインサート成形されている。また、コイル４３の径方向外側には、コイル４３を覆う筒状のホルダ１７が設けられている。
【００３５】
燃料導入パイプ１２の導入口１４から流入する燃料は、固定コア４２の内側、アジャスティングパイプ１１の内側、弁部材３０の通路３１０及び孔３１１を流通する。また、流入した燃料は、第二筒部材２２及び第一筒部材２１と軸部３１との間の隙間を流通し、噴射ノズル２５の内部に導かれる。燃料導入パイプ１２の導入口１４から第一筒部材２１と軸部３１との間の隙間までが噴射ノズル２５の内部に燃料を導入する燃料通路となる。
【００３６】
変位検出装置１は、弁ハウジング２０に対する弁部材３０の変位である移動変位Ｄｍを検出可能である。
【００３７】
従来、二つの部材の相対変位を二つの部材を通る磁束密度の変化によって検出可能な変位検出装置が知られている。例えば、特許文献１には、磁力発生部、磁気回路を形成する磁気回路形成部、及び、磁束を検出可能な磁気センサを備え、ハウジングに対するニードルの変位を検出可能な変位検出装置が記載されている。特許文献１に記載の変位検出装置では、ニードルとの間に磁気回路を形成する磁気回路形成部は、燃料噴射弁のハウジングの外側に設けられている。このため、ハウジングの厚みやハウジングとニードルとの間の隙間が磁気抵抗の増加要因であるエアギャップとなる。このため、比較的ニードルのリフト量が小さい場合、検出される信号におけるノイズに対する磁束の変化量に応じた信号が小さくなり、リフト量が検出できないおそれがある。そこで、変位検出装置１は、被検出部材の変位量の検出精度を向上可能にする。
【００３８】
変位検出装置１は、第一筒部材２１と第二筒部材２２との間に設けられている。変位検出装置１は、「基準側磁性部」としてのハウジング側磁性部５１、５２、「磁気発生部」としての磁石５３、５４、及び、「磁束密度Φ検出部」としての磁気センサ５５を備える。また、変位検出装置１は、「被検出側磁性部」としての弁部材側磁性部５６、非磁性部５７、５８、及び、カバー５９を備える。さらに、変位検出装置１は、最小距離変化部６０をさらに備える。
【００３９】
図２及び図３に示すように、ハウジング側磁性部５１は、磁性材料から形成されている部材であって、弁部材３０の中心軸ＣＡ３０に垂直な断面形状が、中心角が約１８０度の略円弧状となるように、形成されている。ハウジング側磁性部５１は、図３の紙面左側において、軸部３１または弁部材側磁性部５６に対向する位置に設けられている。ハウジング側磁性部５１は、円弧部５１１、突部５１３及び基準側磁性内面としての磁性内面５１２を有する。
【００４０】
円弧部５１１は、筒状のカバー５９の内壁面５９１に沿うよう設けられている略半円弧状の部位である。突部５１３は、円弧部５１１から弁部材３０の径方向外側から径方向内側に向かって、突出するよう形成されている。また、突部５１３は、弁部材３０の径方向内側の内壁面が弁部材側磁性部５６の形状に沿うように、凹状に形成されている。
【００４１】
磁性内面５１２は、突部５１３の内壁面である。また、磁性内面５１２は、弁部材側磁性部５６に隣り合うよう設けられている。磁性内面５１２と弁部材側磁性部５６との間には燃料や空気などの流体を除く他の部材が存在していない。
【００４２】
ハウジング側磁性部５２は、磁性材料から形成されている部材であって、図３に示すように、弁部材３０の中心軸ＣＡ３０に垂直な断面形状が、中心角が約１８０度の略円弧状となるように、形成されている。ハウジング側磁性部５２は、図３の紙面右側において、弁部材３０の軸部３１または弁部材側磁性部５６に対向する位置に設けられている。ハウジング側磁性部５２は、円弧部５２１、突部５２３及び基準側磁性内面としての磁性内面５２２をさらに有する。
【００４３】
円弧部５２１は、カバー５９の内壁面５９１に沿うよう設けられている略半円弧状の部位である。突部５２３は、円弧部５２１から弁部材３０の径方向外側から径方向内側に向かって、突出するよう形成されている。また、突部５２３は、弁部材３０の径方向内側の内壁面が弁部材側磁性部５６の形状に沿うように、凹状に形成されている。
【００４４】
磁性内面５２２は、円弧部５２１の内壁面である。また、磁性内面５２２は、弁部材側磁性部５６に隣り合うよう設けられている。磁性内面５２２と弁部材側磁性部５６との間には燃料や空気などの流体を除く他の部材が存在していない。磁性内面５１２、５２２は、軸部３１に対向している。また、ハウジング側磁性部５１、５２は、一体に形成されている。ハウジング側磁性部５１、５２は、別体であってもよい。
【００４５】
磁石５３は、ハウジング側磁性部５１とハウジング側磁性部５２との間に設けられている。磁石５３は、図３の紙面上側に位置している。磁石５３は、磁気回路を形成可能である。磁石５３は、図３に示すように、ハウジング側磁性部５１、弁部材側磁性部５６、及び、ハウジング側磁性部５２を通る磁気回路ＭＣ５３を形成する。
【００４６】
磁石５４は、ハウジング側磁性部５１とハウジング側磁性部５２との間に設けられている。磁石５４は、図３の紙面下側に位置している。磁石５４は、磁気回路を形成可能である。磁石５４は、図３に示すように、ハウジング側磁性部５１、弁部材側磁性部５６、及び、ハウジング側磁性部５２を通る磁気回路ＭＣ５４を形成する。磁石５３、５４は、永久磁石であり、磁石５３、５４が永久磁石であることによって、外部からエネルギが不要になる。
【００４７】
磁気センサ５５は、ハウジング側磁性部５１に設けられている。本実施形態では、磁気センサ５５は、図３の紙面左上側に位置するハウジング側磁性部５１に設けられている。磁気センサ５５は、検出面５５１、５５２がハウジング側磁性部５１に接触するよう設けられている。磁気センサ５５は、ハウジング側磁性部５１中の磁気回路ＭＣ５３の磁束密度Φを検出し、当該検出した磁束密度Φに応じた信号を出力する。
【００４８】
弁部材側磁性部５６は、弁部材３０と一体に移動可能なよう軸部３１に設けられている。非磁性部５７は、非磁性材料から形成されている略環状の部材である。非磁性部５７は、ハウジング側磁性部５１、５２の閉弁方向側に位置している。非磁性部５８は、非磁性材料から形成されている略環状の部材である。非磁性部５８は、ハウジング側磁性部５１、５２の開弁方向側に位置している。
【００４９】
カバー５９は、ハウジング側磁性部５１、５２及び非磁性部５７、５８の径方向外側に位置している。カバー５９は、非磁性材料から筒状に形成され、外径が第一筒部材２１及び第二筒部材２２と同じ外径を有する。
【００５０】
図４に示すように、変位検出装置１において、弁部材３０の中心軸ＣＡ３０に垂直であってハウジング側磁性部５１、５２の中心軸ＣＡ３０に沿う方向における閉弁方向側の端面５１５、５２５を含む仮想平面を第一仮想平面ＶＰ１１とする。また、弁部材３０の中心軸ＣＡ３０に垂直であってハウジング側磁性部５１、５２の中心軸ＣＡ３０に沿う方向における開弁方向側の端面５１６、５２６を含む仮想平面を第二仮想平面ＶＰ１２とする。なお、図４では、弁部材３０が弁座２５９に接触しているときの変位検出装置１の状態を示す。
【００５１】
変位検出装置１では、図３に示す磁気回路ＭＣ５３、ＭＣ５４は、図４、５に示す第一仮想平面ＶＰ１１と第二仮想平面ＶＰ１２との間に形成される。したがって、第一仮想平面ＶＰ１１と第二仮想平面ＶＰ１２との間におけるハウジング側磁性部５１、５２と弁部材側磁性部５６との間の隙間の大きさが当該磁気回路におけるエアギャップとして磁気抵抗となる。
【００５２】
最小距離変化部６０は、被検出側外面としての弁部材側磁性部５６の外面である弁部材側外面５６１に設けられている。弁部材側外面５６１は、磁性内面５１２、５２２に対向する。磁性内面５１２、５２２から弁部材側外面５６１までの最も短い距離を最小距離Ｌｍｉｎとする。磁性内面５１２、５２２と弁部材側外面５６１とを結ぶ無数の線分において、最も長さが小さい線分を最小線分Ｓｍとする。最小距離Ｌｍｉｎは、最小線分Ｓｍにより、設定される。
【００５３】
最小距離変化部６０は、磁性内面５１２、５２２に対向しており、弁部材３０の移動方向に対して対称に傾斜している。また、最小距離変化部６０は、弁部材３０の開弁方向に向かって、弁部材側磁性部５６の径が小さくなるように、形成されている。弁部材３０の開弁方向における最小距離変化部６０の端部を開弁側距離変化端部６０３とする。弁部材３０の閉弁方向における最小距離変化部６０の端部を閉弁側距離変化端部６０４とする。第一仮想平面ＶＰ１１は、開弁側距離変化端部６０３と閉弁側距離変化端部６０４との間に設けられる。
【００５４】
図５に示すように、最小距離変化部６０は、弁ハウジング２０に対して弁部材３０が移動したとき、最小距離Ｌｍｉｎが変化する。図５には、弁部材３０が弁座２５９から離間しているときの変位検出装置１の状態を示す。弁部材３０が開弁方向に移動し、弁部材側磁性部５６が第一仮想平面ＶＰ１１を通過するとき、最小距離Ｌｍｉｎが小さくなる。初期状態から弁部材３０が開弁方向へ移動した量を弁部材移動量Ｍｎとする。
【００５５】
図６に示すように、縦軸に、弁部材移動量Ｍｎを記載し、横軸に、検出される磁束密度Φを記載する。弁部材３０が開弁方向への移動するに伴い、弁部材移動量Ｍｎが増加する。また、弁部材側磁性部５６が第一仮想平面ＶＰ１１を通過する。弁部材移動量ＭｎがＭｎ１になったとき、閉弁側距離変化端部６０４が第一仮想平面ＶＰ１１を通過し始める。
【００５６】
弁部材側磁性部５６が第一仮想平面ＶＰ１１を通過するとき、最小距離Ｌｍｉｎが小さくなる。最小距離Ｌｍｉｎが小さくなるとき、磁気回路ＭＣ５３、ＭＣ５４のエアギャップが小さくなる。磁気回路ＭＣ５３、ＭＣ５４のエアギャップが小さくなるとき、磁気回路ＭＣ５３、ＭＣ５４における磁気抵抗が小さくなる。このため、磁束密度Φは、大きくなる。弁部材移動量ＭｎがＭｎ１より大きくなるとき、最小距離Ｌｍｉｎが変化しない。最小距離Ｌｍｉｎが変化しないとき、磁気回路ＭＣ５３、ＭＣ５４のエアギャップが変化しないため、磁束密度Φは、一定となる。
【００５７】
（ａ）変位検出装置１では、最小距離変化部６０は、弁ハウジング２０に対して弁部材３０が移動したとき、最小距離Ｌｍｉｎが変化する。最小距離Ｌｍｉｎが変化したとき、磁気回路ＭＣ５３、ＭＣ５４のエアギャップが変化する。エアギャップが変化するとき、磁束密度Φの変化量が大きくなる。このため、弁部材３０の変位が微小であっても、磁束密度Φの変化量を検出できる。したがって、変位検出装置１は、弁ハウジング２０に対する弁部材３０の微小な変位量を検出できる。
【００５８】
（ｂ）また、変位検出装置１は、弁ハウジング２０に対する弁部材３０の微小な変位量を検出することができる。このため、磁気センサ５５及びハウジング側磁性部５１、５２を大きくする必要がなくなる。これにより、変位検出装置１を小型化可能になる。
【００５９】
（ｃ）変位検出装置１では、非磁性材料から形成されている非磁性部５７、５８は、ハウジング側磁性部５１、５２の閉弁方向側及び開弁方向側に位置している。これにより、第一仮想平面ＶＰ１１と第二仮想平面ＶＰ１２との間を除く領域で磁気回路が形成されにくくなる。このため、磁束の迂回を防止することができる。したがって、弁ハウジング２０に対する弁部材３０の変位の検出精度をさらに向上することができる。
【００６０】
（ｄ）変位検出装置１では、ハウジング側磁性部５１、５２は、それぞれ弁部材３０の中心軸ＣＡ３０に垂直な断面形状が、中心角が約１８０度の円弧状となるように、形成されている。これにより、ハウジング側磁性部５１、５２は、弁部材３０の径外方向の全周に設けられる。このため、弁部材３０の微小な変位を確実に検出することができる。したがって、弁ハウジング２０に対する弁部材３０の変位の検出精度をさらに向上することができる。
【００６１】
（ｅ）また、ハウジング側磁性部５１，５２の突部５１３，５２３と弁部材側磁性部５６とは、隣り合うよう設けられている。ここで、「隣り合う」とは、突部５１３，５２３と弁部材側磁性部５６との間に燃料や空気が流通可能な隙間はあるものの、流体を除く部材が存在しない状態を意味する。これにより、ハウジング側磁性部５１，５２と弁部材側磁性部５６とを通る磁気回路のエアギャップが比較的小さくなるため、弁部材３０の変位が微小であっても検出される信号におけるノイズに対する磁束密度の変化量に応じた信号が大きくなる。したがって、変位検出装置１は、弁ハウジング２０に対する弁部材３０の微小な変位量を確実に検出することができる。
【００６２】
（第二実施形態）
第二実施形態では、ハウジング側磁性部の形態、弁部材側磁性部及び最小距離変化部が複数設けられている点を除き、第一実施形態と同様である。
【００６３】
図７に示すように、第二実施形態の変位検出装置２のハウジング側磁性部２５１、２５２は、開弁側磁性凸部２５３及び閉弁側磁性凸部２５４を非磁性部５７、５８側に有する。また、変位検出装置２は、第一弁部材側磁性部２６１、第二弁部材側磁性部２６２、第一最小距離変化部２６３及び第二最小距離変化部２６４を有する。
【００６４】
開弁側磁性凸部２５３及び閉弁側磁性凸部２５４は、弁ハウジング２０の外側から内側に延びるように形成されている。開弁側磁性凸部２５３は、弁部材３０の開弁方向側に第一端２５５を有し、弁部材３０の閉弁方向側に第二端２５６を有する。閉弁側磁性凸部２５４は、開弁側に第三端２５７を有し、閉弁側に第四端２５８を有する。初期状態では、第一端２５５は、第一仮想平面ＶＰ１１上に設けられている。第四端２５８は、第二仮想平面ＶＰ１２上に設けられている。
【００６５】
第一弁部材側磁性部２６１は、弁部材３０の開弁方向側に設けられている。第二弁部材側磁性部２６２は、弁部材３０の閉弁方向側に設けられている。第一最小距離変化部２６３及び第二最小距離変化部２６４は、第一実施形態と同様に、弁部材３０の移動方向に対して対称に傾斜している。
【００６６】
第一最小距離変化部２６３は、第一弁部材側磁性部２６１の側面に設けられている。また、第一最小距離変化部２６３は、第一開弁側距離変化端部６３１及び第二閉弁側距離変化端部６３２を有する。第二最小距離変化部２６４は、第二弁部材側磁性部２６２の側面に設けられている。また、第二最小距離変化部２６４は、第三開弁側距離変化端部６３３及び第四閉弁側距離変化端部６３４を有する。
【００６７】
初期状態では、第一開弁側距離変化端部６３１は、第一端２５５と第二端２５６との間に設けられている。第二閉弁側距離変化端部６３２は、第二端２５６と第三端２５７との間に設けられている。第三開弁側距離変化端部６３３は、第三端２５７と第四端２５８の間に設けられている。第四閉弁側距離変化端部６３４は、第四端２５８よりも弁部材３０の閉弁方向側に設けられている。
【００６８】
磁性内面５１２、５２２から第一弁部材側磁性部２６１の側面までの最も短い距離を第一最小距離Ｌ１ｍｉｎとする。第一最小距離変化部２６３は、弁ハウジング２０に対して弁部材３０が移動したとき、第一最小距離Ｌ１ｍｉｎが変化する。磁性内面５１２、５２２から第二弁部材側磁性部２６２の側面までの最も短い距離を第二最小距離Ｌ２ｍｉｎとする。第二最小距離変化部２６４は、弁ハウジング２０に対して弁部材３０が移動したとき、第二最小距離Ｌ２ｍｉｎが変化する。
【００６９】
第二実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を奏する。さらに、変位検出装置２は、複数の最小距離変化部６０として、第一最小距離変化部２６３及び第二最小距離変化部２６４を備える。複数の最小距離変化部６０が設けられる場合、弁ハウジング２０に対して弁部材３０が移動したとき、最小距離変化部６０の数に応じて、エアギャップが変化し、磁束密度Φの変化量がさらに大きくなる。このため、弁ハウジング２０に対する弁部材３０の微小な変位量を検出しやすくなる。
【００７０】
（第三実施形態）
第三実施形態では、ハウジング側磁性部、弁部材側磁性部及び最小距離変化部の形態が異なる点を除き、第一実施形態と同様である。
【００７１】
図８に示すように、変位検出装置３のハウジング側磁性部３５１、３５２は、磁性内面５１２、５２２を弁部材３０に対向しつつ、弁部材３０の開弁方向側及び閉弁方向側に設けられている。弁部材側磁性部３５６は、弁部材３０の軸方向における断面が段付き形状となるように形成されており、段差面３５７を側面に有する。最小距離変化部３６０は、弁部材側磁性部３５６の側面に形成されている。また、最小距離変化部６０は、弁部材３０の開弁方向に向かって、弁部材側磁性部３５６の径が小さくなるように、形成されている。第三実施形態においても、第一実施形態と同様の効果を奏する。
【００７２】
（第四実施形態）
第四実施形態の変位検出装置４は、流量制御装置１００に用いられる。第四実施形態の変位検出装置４の構成は、第一実施形態の変位検出装置１の構成と同様である。
【００７３】
図９に示すように、流量制御装置１００は、変位検出装置４、流量演算部１０１及び駆動制御部１０２を備える。
変位検出装置４は、移動変位Ｄｍを検出する。検出された移動変位Ｄｍは、流量演算部１０１に出力される。流量演算部１０１は、変位検出装置４で検出された移動変位Ｄｍに基づき、噴孔２５０から流体が流れる量である流量Ｑを演算する。演算された流量Ｑは、駆動制御部１０２に出力される。駆動制御部１０２は、流量Ｑに基づいて、駆動部４０をフィードバック制御する。このように、変位検出装置４は、流量制御装置１００に用いられても、第一実施形態と同様の効果を奏する。
【００７４】
（他の実施形態）
上述の実施形態では、変位検出装置は、燃料噴射弁におけるノズルボディに対する弁部材の変位を検出するとした。しかしながら、変位検出装置が適用される分野はこれに限定されない。また、上述の実施形態では、非磁性部材は、ハウジング側磁性部を挟むような位置にしているとした。しかしながら、非磁性部材が設けられる位置はこれに限定されない。さらに、上述の実施形態では、磁気回路の磁束密度の大きさを検出可能な磁束センサを「磁束密度検出部」として備えることとした。しかしながら、「磁束密度検出部」は、これに限定されない。また、上述の実施形態では、磁石は、電磁石であってもよい。
【００７５】
図１０に示すように、第一実施形態において、開弁側距離変化端部６０３は、第一仮想平面ＶＰ１１上に、設けられてもよい。
図１１に示すように、第一実施形態において、弁部材側磁性部５６は、第二仮想平面ＶＰ１２上に設けられてもよい。このとき、最小距離変化部６０は、弁部材３０の開弁方向に向かって、弁部材側磁性部５６の径が大きくなるように、対称に傾斜している。開弁側距離変化端部６０３は、第二仮想平面ＶＰ１２よりも弁部材３０の開弁方向側に設けられている。なお、開弁側距離変化端部６０３は、第二仮想平面ＶＰ１２上に設けられてもよい。
【００７６】
図１２に示すように、弁部材側磁性部５５６は、複数の溝部５５７を有する。溝部５５７は、弁部材３０の軸方向に延びるように形成されており、弁部材３０の開弁方向に向かって、大きくなるように、形成されている。
【００７７】
図１３に示すように、ハウジング側磁性部５１、５２は、筒状から一部が切り取られた形状であってもよい。また、磁石５３は、一つであってもよい。さらに、弁ハウジング２０は、切り欠き２１１を有してもよい。第一筒部材２１と第二筒部材２２とは、切り欠かれていない第一筒部材２１の部位２１２によって接続されている。切り欠き２１１により、変位検出装置１を燃料噴射弁１０に組み付けやすくなる。したがって、比較的容易に弁部材３０の変位を検出することが可能な燃料噴射弁１０を製造することができる。
【００７８】
以上、本発明はこのような実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において、種々の形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００７９】
１，２，３，４・・・変位検出装置、
２０・・・弁ハウジング（基準部材）、
３０・・・弁部材（被検出部材）、
５１、５２、２５１、２５２、３５１、３５２・・・ハウジング側磁性部（基準側磁性部）、
５１２、５２２・・・磁性内面（基準側磁性内面）、
５３、５４・・・磁気発生部、  ５５・・・磁束密度検出部、
５６、３５６、４５６・・・被検出側磁性部、
５６１・・・弁部材側外面（被検出側外面）、
６０、３６０、４６０・・・最小距離変化部。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
2019109068.tif 000009
【図８】
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【図９】
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【図１０】
2019109068.tif 000012
【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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