(57)【要約】【課題】簡易な構成よって、環境温度の変動に対して誤差の小さい磁気センサを安価に得ることを可能とする。【解決手段】温度上昇とともに透磁率が上がる特性を有するコア材により磁気コアＳＣを形成し、その磁気コアＳＣの透磁率に関する温度特性によって被検出体Ｃの導電率に関する温度特性を補正し、検出コイル４からの出力を安定化させる構成したことによって、使用環境の温度上昇時に、磁束φにより生じる渦電流が減少して検出信号の出力値が低下しようとしても、磁気コアＳＣの透磁率が増大することによって検出信号の出力値が補正されることとなり、温度環境の変化にかかわらず良好な検出信号が好適に得られるようにしたもの。【選択図】　　　図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
被検出体に対面配置される対向磁極部を有する磁気コアと、上記対向磁極部から磁束を発生させ、その磁束により前記被検出体に渦電流を生じさせるように前記磁気コアに巻回された励磁コイルと、上記被検出体に生じた渦電流による前記磁束の変化を検出するように前記磁気コアに巻回された検出コイルと、を備えた磁気センサにおいて、
上記磁気コアが、温度上昇とともに透磁率が上がる特性を有するコア材により構成され、その磁気コアの透磁率に関する温度特性によって、前記被検出体の導電率に関する温度特性を補正し、前記検出コイルからの出力を安定化させる構成になされていることを特徴とする磁気センサ。
【請求項２】
前記磁気コアは、基準の使用環境温度範囲である−５℃〜７０℃の範囲における温度上昇とともに透磁率が略０．５％〜１５％上がるコア材からなり、前記被検出体の導電率の温度変化と相殺する関係としたことを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項３】
前記励磁コイルが、定電流駆動されるように構成されていることを特徴とする請求項１記載の磁気センサ。
【請求項４】
前記被検出体の材質、厚さ、変位、凹凸を検出するよう構成されていることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の磁気センサ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被検出体に対面配置される対向磁極部から発生する磁束により被検出体に渦電流を発生させて上記磁束の変化を検出するようにした磁気センサに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＡＴＭ、自動販売機、自動券売機などには、挿入又は投入された磁気カードや硬貨（コイン）などの被検出体を検出する装置が用いられている。このような装置は、例えば図１１に示されているような巻線型の磁気センサを備えており、その磁気センサを構成している略Ｃ型の磁気コアＳＣには、検出すべきコインや磁気カードなどの被検出体Ｃの表裏に対向するようにして一対の対向磁極部１，１が設けられているとともに、それら一対の対向磁極部１，１どうしが基体コア部２により略Ｃ形状をなすように一体的に連結されている。また、上記一対の対向磁極部１，１には、励磁コイル３，３がそれぞれ巻回されているとともに、前記基体コア部２の略中央部分には検出コイル４が巻回されている。そして、上記励磁コイル３，３に通電したときに、上記一対の対向磁極部１，１どうしの間に掛け渡されるようにして発生する磁束が、前記被検出体Ｃに対して磁気的に作用することによって当該被検出体Ｃに渦電流を生じさせ、その渦電流の発生による磁束の変化を前記検出コイル４により検出して、当該検出コイル４からの検出信号に基づいて、前記被検出体Ｃの材質、厚さ、変位、凹凸を検出するようにしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、このような一般的に広く用いられている磁気センサでは、使用環境の温度変動に伴って変動する要素によって、前記検出コイル４からの検出信号の出力値が変動してしまうという問題がある。その変動要素としては、コイルの直流抵抗やコア透磁率等があるが、被検出体自体の温度特性は、その被検出体の導電率変化となっている。従って、被検出体の渦電流を検出して被検出体を検出するようにした磁気センサでは、渦電流検出に対して直接的な影響を及ぼすこととなり、かつその変動量が大きくなっている。例えば、図１２に示されているように各種硬貨（コイン）の材質を検出する場合においては、使用環境の温度変動（横軸）に伴って、検出コイル４からの検出信号の出力値（縦軸）が大きく変動してしまう。
【０００４】
このような検出信号の温度特性への対策として、従来装置においては、被検出体Ｃを検出するための閾値を余裕を持たせるように設定することも行われているが、その場合には、高精度な検出ができなくなってしまうという難点がある。また、使用環境温度を常時計測しておき、検出信号の出力値を温度補正するようにした装置も開発されているが、高価なＣＰＵを用いる必要があることなどによって、装置全体の製造コストが大幅に増大してしまうという問題がある。
【０００５】
そこで本発明は、簡易な構成よって、被検出体の検出を高精度に行うことができるようにした磁気センサを提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本願の請求項１にかかる磁気センサでは、磁気コアが、温度上昇とともに透磁率が上がる特性を有するコア材により構成され、その磁気コアの透磁率に関する温度特性によって、被検出体の導電率に関する温度特性を補正し、検出コイルからの出力を安定化させる構成になされている。
例えば環境温度が上昇した場合に、それに伴って金属である被検出体の導体抵抗が増大して導電率が低下してしまうことなどにより、前述したように、磁束により被検出体に生じる渦電流が減少して検出信号の出力値が低下することとなる。しかしながら、本発明にかかる構成を有する磁気センサにおいては、磁気センサを使用している環境温度が上昇した場合に、それに伴って磁気コアの透磁率が増大することとなる。つまり、磁束により生じる渦電流が減少して検出信号の出力値が低下しようとしても、磁気コアの透磁率が増大することによって、検出信号の出力値が補正されることとなり、温度環境の変化にかかわらず良好な検出信号が好適に得られるようになっている。
【０００７】
また、本願の請求項２にかかる磁気センサでは、上記請求項１における磁気コアが、基準の使用環境範囲である−５℃〜７０℃の範囲における温度上昇とともに透磁率が略０．５％〜１５％で上昇することで、ほぼ被検出体の導電率変化が相殺されることとなり、実際の使用条件に適合した磁気センサが得られるようになっている。
【０００８】
さらに、本願の請求項３にかかる磁気センサでは、上記請求項１における励磁コイルが定電流駆動されるように構成されていることから、温度環境変化にかかわらず励磁コイルへの励磁電流が一定に維持されて、その励磁コイルにより形成される磁束が常時一定の大きさに維持されることとなり、より一層良好な検出信号が好適に得られるようになっている。
【０００９】
さらにまた、本願の請求項４にかかる磁気センサは、上記請求項１乃至請求項３のいずれかにおける被検出体の材質、厚さ、変位、凹凸を検出するように構成されており、それらの多種多様な検出装置において、同様な作用・効果が得られるようになっている。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
まず、前述した図１１にかかる磁気センサを、硬貨識別装置のコインセンサとして用いる実施形態においては、例えば図１に示されているような平面略「く」の状に折れ曲げられた形状の硬貨搬送路２１が設けられている。この硬貨搬送路２１は、図示右端側の搬送入口部２１ａから図示左方側に向かって送られてきた検出すべき硬貨Ｃを支持する底面摺動板２１ｂを有しているとともに、その底面摺動板２１ｂの直上に、搬送ベルト２２が配置されている。この搬送ベルト２２は、下側のベルト部分が上記底面摺動板２１ｂとの間に硬貨Ｃの厚さ分に相当する隙間を介して、略平行に対面するように配置されており、当該搬送ベルト２２と底面摺動板２１ｂとの間に硬貨Ｃを挟持しながら、当該搬送ベルト２２の延在方向に向かって硬貨Ｃを搬送させるように構成されている。
【００１１】
また、上記底面摺動板２１ｂの一側部には、当該底面摺動板２１ｂの縁部に沿うようにしてガイド２３が立設されているとともに、そのガイド２３に対して硬貨Ｃを押し付ける硬貨規制レバー２４が、上記硬貨搬送路２１の折れ曲がり部分においてピン２４ａによって回動可能に軸支されている。上記硬貨規制レバー２４は、前記底面摺動板２１ｂ上に支持されながら送られてくる硬貨Ｃを、図示を省略したバネ等の付勢手段によって前記ガイド２３側に押し付けるように構成されていて、当該硬貨規制レバー２４が配置された部位から搬送方向下流側に向かって送り出された硬貨Ｃは、上記ガイド２３に対して外周面部を接触させた状態を維持しながら順次搬送されるようになっている。
【００１２】
さらに、上記硬貨搬送路２１には、硬貨Ｃの材質を検出するためのコインセンサＣＳＵが取り付けられている。このコインセンサＣＳＵは、前述した従来技術の欄で説明した図１１に示されたものと同一構造の磁気センサからなるものであることから、構造の詳細な説明は省略することとするが、当該コインセンサＣＳＵには、図２に示されているように、投入された硬貨Ｃが、一対の対向磁極部１，１の間部分に順次通されていくように配置されている。
【００１３】
一方、図３に示されているような励磁回路５から励磁コイル３，３に通電したときに発生する磁束φが、前記被検出体としての硬貨Ｃに対して磁気的に作用することによって当該硬貨Ｃに渦電流を生じさせ、その渦電流の発生による磁束φの変化を、前記検出コイル４により検出している。その検出コイル４からの検出信号は、検出回路６に受けられ、当該検出回路６において、上記被検出体としての硬貨Ｃの特に材質が検出されるようになっている。
【００１４】
上述した磁気センサの検出回路６は、例えば図４に示されているような回路構成になされている。すなわち、図４に示された交流電源（発振器）３１からは、一定の正弦波形を有する励磁信号が、上述した励磁コイル３，３にそれぞれ供給されているとともに、上記検出コイル４からの検出信号は、検波器３２及びアンプ３３を通して演算増幅器３４に入力される。この演算増幅器３４は、上記検出信号と、オフセット用電源３５からの出力との間の差動出力信号を得るように構成されており、その差動出力信号に基づいて、硬貨Ｃの材質が検出されるようになっている。
【００１５】
ここで、このようなコインセンサＣＳＵを構成している磁気センサにおいては、磁気コアＳＣが、温度上昇とともに透磁率が上がる特性を有するコア材により構成されており、その磁気コアＳＣの透磁率に関する温度特性によって、前記被検出体として硬貨Ｃの導電率に関する温度特性を補正する構成になされている。
【００１６】
すなわち、硬貨と磁気センサとを含めた環境温度が上昇した場合には、それに伴って硬貨Ｃの導体抵抗が増大して導電率が低下してしまうことなどにより、硬貨Ｃに生じる渦電流が減少して検出信号の出力値が低下することとなる。しかしながら、上述したような構成を有する本願発明にかかる磁気センサにおいては、磁気センサを使用している環境温度が上昇した場合に、それに伴って磁気コアＳＣの透磁率が増大することとなる。つまり、磁束φにより生じる渦電流が減少して検出信号の出力値が低下しようとしても、磁気コアＳＣの透磁率が増大することによって、検出信号の出力値が補正されることとなり、温度環境の変化にかかわらず良好な検出信号が好適に得られるようになっている。
【００１７】
そして、特に本実施形態にかかる磁気センサでは、磁気コアＳＣの透磁率に関する温度特性が、磁気センサにおける基準の使用環境範囲である−５℃〜７０℃の範囲において、温度上昇とともに透磁率が略０．５％〜１５％の範囲で上昇するものであるように実際の使用条件に適合した構成になされている。
【００１８】
例えば、前述した図１２に示されているように、従来の磁気センサでは、磁気センサを使用している環境温度（横軸）が上昇した場合に、硬貨Ｃの導電率の低下に対応して検出信号の出力値も低下する傾向にあることから、従来技術の欄で説明したような問題点が生じているが、本願発明では、図５及び図６に示されているように、磁気センサを使用している環境温度（横軸）が上昇した場合には、硬貨Ｃの導電率の低下を相殺するように磁気コアＳＣの透磁率が増大することとなって、各種硬貨Ｃの検出信号の出力変動が上述した範囲内に抑制されるようになっている。
【００１９】
より具体的には、図５に示されている場合においては、−５℃〜７０℃の温度変化に対する各種硬貨Ｃの検出信号の出力変動が約３．０％の範囲内に抑えられており、また図６に示されている場合では、同温度変化に対する各種硬貨Ｃの検出信号の出力変動が約４．０％の範囲内に抑えられている。一方、図７に示されている場合では、磁気コアＳＣの透磁率に関する温度特性がやや大きすぎ、温度変化に対する各種硬貨Ｃの検出信号の出力変動が４．２％程度まで大きくなっている。
【００２０】
また、図８に示されている実施形態では、励磁コイル３の入力側に定電流回路３１’が接続されており、励磁コイル３に対して常時一定の駆動電流が供給されるようになっている。このような実施形態にかかる磁気センサによれば、温度環境変化にかかわらず励磁コイル３への励磁電流が一定に維持されて、その励磁コイル３により形成される磁束φが常時一定の大きさに維持されることとなり、より一層良好な検出信号が好適に得られるようになっている。
【００２１】
一方、図９及び図１０に示されている実施形態にかかる磁気センサ４０は、主として硬貨の厚みを検出するように構成されたものであって、その磁気センサ４０を構成している略Ｃ型の磁気コアＳＣの両端側に設けられた一対の対向磁極部４１，４１の各々に、励磁コイル４２及び検出コイル４３がそれぞれ巻回されており、これら対向磁極部４１，４１どうしの間に形成される磁束φの変化に基づいて、硬貨Ｃなどの被検出体の厚みを検出するように構成されている。こような磁気センサ４０においても、上述した実施形態にかかる磁気センサと同様な作用・効果が得られる。
【００２２】
以上、本発明者によってなされた発明の実施形態を具体的に説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変形可能であることはいうまでもない。
【００２３】
例えば、本発明は、上述した実施形態におけるような被検出体の材質や厚さを検出する装置に限定されることはなく、被検出体の変位や凹凸等を検出する装置に対しても同様に適用することができる。
【００２４】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明の請求項１にかかる磁気センサは、温度上昇とともに透磁率が上がる特性を有するコア材により磁気コアを形成し、その磁気コアの透磁率に関する温度特性によって被検出体の導電率に関する温度特性を補正し、検出コイルからの出力を安定化させる構成したことによって、使用環境の温度上昇時に、磁束により生じる渦電流が減少して検出信号の出力値が低下しようとしても、磁気コアの透磁率が増大することによって検出信号の出力値が補正されることとなり、温度環境の変化にかかわらず良好な検出信号が好適に得られるようにしたものであるから、簡易な構成よって、被検出体の検出を高精度に行うことができ、安価で信頼性の高い磁気センサを得ることができる。
【００２５】
また、本願の請求項２にかかる磁気センサは、上記請求項１における磁気コアを、基準の使用環境温度範囲である−５℃〜７０℃の範囲における温度上昇とともに透磁率が略０．５％〜１５％上がるコア材から形成し、被検出体の導電率の温度変化と相殺する関係としたことから、上述した効果を実際においても良好に得ることができる。
【００２６】
さらに、本願の請求項３にかかる磁気センサは、上記請求項１における励磁コイルを定電流駆動するように構成したことによって温度環境変化にかかわらず励磁コイルへの励磁電流を一定に維持し、その励磁コイルにより形成される磁束を常時一定の大きさに維持して、より一層良好な検出信号が好適に得られるようにしたものであるから、上述した効果を更に高めることができる。
【００２７】
さらにまた、本願の請求項４にかかる磁気センサは、上記請求項１乃至請求項３のいずれかにおける被検出体の材質、厚さ、変位、凹凸を検出するように構成され、それらの多種多様な検出装置において同様な作用・効果が得られるようにしたものであるから、上述した効果を多種多様な検出装置において得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】硬貨検出装置に設けられている硬貨搬送路の概略構造を表した平面説明図である。
【図２】図１に表した硬貨検出装置に設けられている硬貨搬送路とコインセンサとの位置関係を表した模式的外観説明図である。
【図３】図１に表した硬貨検出装置に設けられているコインセンサと回路との関係を概略的に表したブロック線図である。
【図４】図３に表したコインセンサに付設された回路の構成を概略的に表したブロック線図である。
【図５】本願発明を適用した場合の磁気コアの透磁率及び出力変動の温度特性の一例を表した線図である。
【図６】本願発明を適用した場合の磁気コアの透磁率及び出力変動の温度特性の他の例を表した線図である。
【図７】本願発明の適用外の場合の磁気コアの透磁率及び出力変動の温度特性の一例を表した線図である。
【図８】コインセンサに付設された回路の他の実施形態にかかる構成を概略的に表したブロック線図である。
【図９】本発明の他の実施形態における磁気センサの概略構造を表した正面説明図である。
【図１０】図９における磁気センサの構造を拡大して表した側面説明図である。
【図１１】磁気センサの一般的な構造の一例を表した側面説明図である。
【図１２】一般の磁気センサにおける磁気コアの透磁率及び出力変動の温度特性の一例を表した線図である。
【符号の説明】
ＣＳＵ　コインセンサ（磁気センサ）
ＳＣ　磁気コア
Ｃ　被検出体
１　対向磁極部
３　励磁コイル
４　検出コイル
６　磁気センサ検出回路
３１　交流電源（発振器）
３４　演算増幅器
４０　磁気センサ
４１　対向磁極部
４２　励磁コイル
４３　検出コイル
【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】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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