(57)【要約】      （修正有）【課題】加速度測定方向以外のクロストークにより生じる測定精度の低下を可及的に抑制することができる加速度センサを得る。【解決手段】両端２ａ、２ｂが開口する略円筒状の非磁性ケース２と、磁性流体５と、磁性流体５を吸着して非磁性ケース２内を移動する永久磁石５’と、永久磁石５の位置を検出する検出素子１１と、検出素子１１の出力に基づき、永久磁石５’を元の位置に保持する様に電磁力を発生させる駆動コイル１０ａ、１０ｂと、駆動コイル１０ａ、１０ｂの印加電流を制御するサーボ回路とを含む検出部と、非磁性ケース２の外側を通り、非磁性ケース２の両端２ａ、２ｂを接続する空気通路４を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端が開口する略円筒状の非磁性ケースと、磁性流体と、該磁性流体を吸着して該非磁性ケース内を移動する永久磁石と、該永久磁石の位置を検出する検出素子と、該検出素子の出力に基づき、該永久磁石を元の位置に保持する様に電磁力を発生させる駆動コイルと、該駆動コイルの印加電流を制御するサーボ回路とを含む検出部を備えた加速度センサであって、
該非磁性ケースの両端を非磁性ケースの外側を通る空気通路で接続したことを特徴とする加速度センサ。
【請求項２】
該空気通路はエアチューブであることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
【請求項３】
該空気通路は、該非磁性ケースと該非磁性ケースを収容する外筒との間に設けられるものであることを特徴とする請求項１記載の加速度センサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、加速度を測定する加速度センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、特公平８−３４２０号公報には、磁性流体を吸引保持した磁石を、傾斜により移動自在に平底の容器内に内蔵し、この容器の磁石に基準位置からの変位を検出するための検出コイルと磁石を基準位置へ引き戻すための駆動コイルとを巻回すると共に、駆動回路を設け、この駆動回路は容器の傾斜により磁石の移動に伴う検出コイルからの出力を入力して磁石の上記変位をゼロにするような駆動コイル付勢用の制御電流を出力するように構成し、この制御電流の大きさと符号を測定することによって平底容器の傾斜角を検出するように構成した傾斜角センサが開示されている（特許文献１参照）。この傾斜角検出センサは測定対象物の傾斜角を検出するものであるが、その技術は測定対象物の加速度を検出する加速度センサとして応用することが可能である。
【特許文献１】特公平８−３４２０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来の前記の様な傾斜角度センサにおいては、磁性流体を吸着した永久磁石が容器内を測定方向に移動可能にするために、容器内径と永久磁石が磁性流体を吸着した際の外径との間に、空気が十分に通過できる程度に隙間を確保する必要がある。このため、容器内の永久磁石は測定方向以外にも動いてしまい、クロストークによる測定精度の低下が生じてしまうことから、測定精度はそれ程良くはなかった。
【０００４】
この発明は、前記事情に鑑み、加速度の測定方向以外のクロストークにより生じる測定精度の低下を可及的に抑制することができる加速度センサを得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
前記目的を達成するこの発明について述べれば、それは、両端が開口する略円筒状の非磁性ケースと、磁性流体と、該磁性流体を吸着して該非磁性ケース内を移動する永久磁石と、該永久磁石の位置を検出する検出素子と、該検出素子の出力に基づき、該永久磁石を元の位置に保持する様に電磁力を発生させる駆動コイルと、該駆動コイルの印加電流を制御するサーボ回路とを含む検出部を備えた加速度センサであって、該非磁性ケースの両端を非磁性ケースの外側を通る空気通路で接続したことを特徴とする加速度センサ、である。
【０００６】
又、前記加速度センサにおいて、該空気通路はエアチューブであることを特徴とする加速度センサ、である。
【０００７】
又、前記加速度センサにおいて、該空気通路は、該非磁性ケースと該非磁性ケースを収容する外筒との間に設けられるものであることを特徴とする加速度センサ、である。
【発明の効果】
【０００８】
この発明の加速度センサにおいては、非磁性ケースの両端を非磁性ケースの外側を通る空気通路で接続したことによって、非磁性ケース両端と空気通路との間で空気が流動可能となるので、永久磁石に吸着した磁性流体外径と非磁性ケース内径との間に隙間がなくとも、永久磁石は円滑に測定方向に移動可能である。従って、永久磁石を円滑に測定方向に移動可能としつつも、永久磁石に吸着した磁性流体外径と非磁性ケース内径との間の隙間を無くすることができるので、永久磁石の測定方向以外への動きを可及的に抑制することができ、即ち、クロストークによる測定精度の低下を可及的に抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
[第１の実施の形態]
この発明の第１の実施の形態の加速度センサを図１及び２に基づき説明する。尚、図１はこの発明の第１の実施の形態の加速度センサの一部の正面図であり、図２は同上の側面図である。
【００１０】
図１及び図２に示す様に、この発明の第１の実施の形態の加速度センサは、その検出部として、磁性流体を吸着した永久磁石（図示せず）を収容し、両端２ａ、２ｂに開口部を有する略円筒状の非磁性ケース２を備え、そして、非磁性ケース２の両端２ａ、２ｂを非磁性ケース２の外側を通って接続する空気通路であるエアチューブ４を備えている。尚、３は、永久磁石を元の位置に保持する様な電磁力を発生させる一対の駆動コイルが巻回されるボビン状の巻回部３ｃを外周部に有し、非磁性ケース２の外側に装着される非磁性ケース外装体である。又、永久磁石は非磁性ケース２に収容する際、磁性流体の粘性により両者間に隙間が存在しなくなる様にしてある。
【００１１】
この発明の第１の実施の形態の加速度センサにおいては、非磁性ケース２の両端２ａ、２ｂを非磁性ケース２の外側を通って接続するエアチューブ４があることで、非磁性ケース２内を外部から封じつつも、非磁性ケース２の両端２ａ、２ｂとエアチューブ４の両端４ａ、４ｂとの間で空気が流動可能となるので、非磁性ケース２内でその内径と永久磁石に吸着した状態の磁性流体外径との間に隙間がなくとも、永久磁石は、非磁性ケース２内をその長さ方向、即ち測定方向に円滑に移動可能である。
【００１２】
従って、この発明の第１の実施の形態の加速度センサにおいては、永久磁石を円滑に測定方向に移動可能としつつも、永久磁石に吸着した状態の磁性流体外径と非磁性ケース２内径との間の隙間を無くすることができるので、永久磁石の測定方向以外への動きを可及的に抑制することができ、即ち、クロストークによる測定精度の低下を可及的に抑制することができる。
【００１３】
[第２の実施の形態]
この発明の第２の実施の形態の加速度センサを図３及び４に基づき説明する。尚、図３はこの発明の第２の実施の形態の加速度センサの縦断面図、図４は同上の横断面図である。
【００１４】
図３及び図４に示す様に、加速度センサ１は、その検出部１ａとして、磁性流体５を吸着した永久磁石５’を収容し、両端２ａ、２ｂが開口する略円筒状の非磁性ケース２と、非磁性ケース２を収容する外筒となる非磁性ケース保持体８を備え、そして、非磁性ケース２の両端２ａ、２ｂを非磁性ケース２の外側を通って接続する空気通路である空気通路９ａ、９ｂを非磁性ケース２と非磁性ケース保持体８との間に備えている。尚、永久磁石５’は非磁性ケース２に収容する際、磁性流体５の粘性により、両者の間に隙間が存在しなくなる様にされている。
【００１５】
この発明の第２の実施の形態の加速度センサ１においても、非磁性ケース２の両端２ａ、２ｂを非磁性ケース２の外側を通って接続する空気通路９ａ、９ｂがあることで、非磁性ケース２内を非磁性ケース保持体８によって外部から封じつつも、非磁性ケース２の両端２ａ、２ｂと空気通路９ａ、９ｂの両端９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆとの間で空気が流動可能となるので、図示の様に非磁性ケース２内でその内径と永久磁石に吸着した状態の磁性流体外径との間に隙間がなくとも、永久磁石は、非磁性ケース２内をその長さ方向、即ち測定方向Ａ１に円滑に移動可能である。
【００１６】
従って、この発明の第２の実施の形態の加速度センサ１においても、永久磁石を円滑に測定方向に移動可能としつつも、永久磁石に吸着した状態の磁性流体外径と非磁性ケース２内径との間の隙間を無くすることができるので、永久磁石の測定方向以外への動きを可及的に抑制することができ、即ち、クロストークによる測定精度の低下を可及的に抑制することができる。
【００１７】
この発明の第２の実施の形態の加速度センサ１について、前記において説明した構成も含めて更に詳細に説明する。図３及び図４に示す様に、加速度センサ１は、検出部１ａに、両端２ａ、２ｂが開口する略円筒状の非磁性ケース２と、全体が覆われる様に磁性流体５を吸着した状態で非磁性ケース２内に収容され、非磁性ケース２内をその長さ方向に移動可能な永久磁石５’と、非磁性ケース２を収容する非磁性ケース保持体８と、非磁性ケース２と非磁性ケース保持体８との間に設けられ、非磁性ケース２の両端２ａ、２ｂをその外側を通って接続する空気通路９ａ、９ｂと、上下２パーツ（３ａ、３ｂ）からなり、非磁性ケース保持体８の外側に装着され、外周部にボビン状のコイル巻回部３ｃを有する非磁性ケース外装体３と、非磁性ケース外装体３のコイル巻回部３ｃに巻回され、永久磁石５’を元の位置に保持する様な電磁力を発生し、非磁性ケース２内に収容される永久磁石５’の両磁極端側をそれぞれ包囲する様に間隔をおいて配される一対の駆動コイル１０ａ、１０ｂと、非磁性ケース外装体３の外側で、且つ駆動コイル１０ａ、１０ｂ間に配され、永久磁石５’の位置を検出する検出素子であるホール素子１１と、非磁性ケース外装体３の上側パーツ３ａの脚部３ｄに取りつけられ、駆動コイル１０の端子１０ｃが接続され、駆動コイル１０ａ、１０ｂの印加電流を制御するサーボ回路等を有するメイン基板１２と、非磁性ケース外装体３の下側パーツ３ｂの脚部３ｅに取り付けられ、ホール素子１１が実装される検出素子基板１３等を備えている。
【００１８】
非磁性ケース保持体８は、非磁性ケース２が挿入され、非磁性ケース２の挿入側の端２ｂの開口を塞ぐ底部６ｂを有する有底略円筒状のチャンバー部６と、非磁性ケース挿入部６の開口側６ａに挿入される筒状のガイド部７ａを有し、その筒状のガイド部７ａに、チャンバー部６の内側面と非磁性ケース２の外側面との間に嵌入される嵌入部７ｂを有すると共に、非磁性ケース２の抜き側の端２ａの開口を塞ぐ蓋体７ｃを有し、チャンバー部６の開口側６ａを塞ぐ蓋体部７によって構成されている。チャンバー部６の底部６ｂと、蓋体部７の蓋体７ｃは、空気通路９ａ、９ｂの両端９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆとの間で空気が流動可能となる様に、一部を薄肉としている。尚、チャンバー部６の内側面には底部６ｂに向けて軽度のテーパが付されており、非磁性ケース保持体８内において、非磁性ケース２の外側面は、その挿入側の端２ｂ側はチャンバー部６の底部６ｂ側内側面に内接し、その抜き側の端２ａは蓋体部７の嵌入部７ｂの内側面に内接している。これにより、非磁性ケース２を非磁性ケース保持体８のチャンバー部６内への挿入が容易であると共に、蓋体部７を閉じれば、非磁性ケース２を非磁性ケース保持体８内に位置固定で収容することができる。
【００１９】
空気通路９ａ、９ｂは、具体的には、チャンバー部６の内側面、蓋体部７の嵌入部７ｂの内側面及び蓋体７ｃの内面に形成されて設けられており、非磁性ケース２の周壁に一対平行に設けられている。この空気通路９ａ、９ｂがあることで、非磁性ケース２内を非磁性ケース保持体８によって外部から封じつつも、非磁性ケース２の両端２ａ、２ｂと空気通路９ａ、９ｂの両端９ｃ、９ｄ、９ｅ、９ｆとの間で空気が流動可能となるので、図示の様に非磁性ケース２内でその内径と永久磁石５’に吸着した状態の磁性流体５の外径との間に隙間をなくして、クロストークによる精度低下を抑制しつつも、永久磁石５’は非磁性ケース２内をその長さ方向、即ち測定方向Ａ１に円滑に移動可能にすることができる。
【００２０】
非磁性ケース保持体８には、一方はチャンバー部６の底部６ｂより非磁性ケース２の挿入側の端２ｂを介して非磁性ケース２内に延在する如く設けられ、他方は蓋体部７の蓋体７ｃより非磁性ケース２の抜き側の端２ａを介して非磁性ケース２内に延在する如く設けられ、互いに対向する先端ストッパ部１４ｃ、１４ｄを有し、非磁性ケース２内の永久磁石５’の測定方向移動範囲Ｌを規制する一対の棒状の位置規制部材１４ａ、１４ｂが設けられている。この位置規制部材１４ａ、１４ｂの先端ストッパ部１４ｃ、１４ｄの位置は、それぞれ、それらを非磁性ケース２を介して包囲する駆動コイル１０ａ、１０ｂの巻回幅の略中間線Ｘａ、Ｘｂ上に配されている。この棒状の位置規制部材１４ａ、１４ｂがあることによって、非磁性ケース２内の永久磁石５’の測定方向移動範囲Lを、駆動コイル１０ａ、１０ｂの電磁力が永久磁石５’を元の位置に移動させる方向に作用する範囲内、即ちセンシング範囲内に規制することができる。
【００２１】
非磁性ケース２の抜き側の端２ａの端面と蓋体部７の蓋体７ｃの内面との間には、非磁性ケース２と蓋体部７の間に配されると共に、非磁性ケース２の長さの寸法誤差を吸収し、又非磁性ケース２にかかる外力も吸収する第１のＯリング１５が設けられており、更に、蓋体部７のガイド部７ａの外側面とチャンバー部６の内側面との間には、蓋体部７とチャンバー部６の間をシールする第２のＯリング１６が設けられている。
【００２２】
尚、ホール素子１１は、感磁面を貫く垂直方向の磁界を検出するいわゆる横型のものであるが、その感磁面１１ａは永久磁石５’の測定方向に対して平行となる向きで設けられている。これにより、ホール素子１１は、感磁面１１ａが永久磁石５’の磁界方向に対して接線方向に向くこととなり、印加される磁束密度は感磁面１１ａが永久磁石５’の測定方向に対して垂直方向に向く場合に比して小さくはなるが、ホール素子１１の出力において生じる電位差は大きくすることができるので、その大きな電位差によって、磁束密度の微小な変化に対してであっても、その変化を量として捉えるのを容易にすることができ、即ち、微小な加速度に対しても高感度且つ高精度にそれを測定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】この発明の第１の実施の形態の加速度センサの一部の正面図である。
【図２】同上の側面図である。
【図３】この発明の第２の実施の形態の加速度センサの縦断面図である。
【図４】同上の横断面図である。
【符号の説明】
【００２４】
１      加速度センサ
２      非磁性ケース
３      非磁性ケース外装体
４      エアチューブ
５      磁性流体
５’    永久磁石
６      チャンバー部
７      蓋体部
８      非磁性ケース保持体
９ａ    空気通路
９ｂ    空気通路
１０ａ  駆動コイル
１０ｂ  駆動コイル
１１    ホール素子
１２    メイン基板
１３    検出素子基板
１４ａ  位置制御部材
１４ｂ  位置制御部材
１５    第１のＯリング
１６    第２のＯリング
【図１】
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【図２】
2008209234.tif 000004
【図３】
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【図４】
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