JP2005024515A

JP2005024515A - 磁気検知システム

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Publication number: JP2005024515A
Application number: JP2003270912A
Authority: JP
Inventors: Kunihiro Kishida; 邦博岸田
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-07-04
Filing date: 2003-07-04
Publication date: 2005-01-27

Abstract

【課題】安価な磁気センサで検知でき、かつ外部磁界を発生するために電力供給の必要がない、安価で小型で安定した磁気検知システムを提供する。
【解決手段】磁界発生手段１０と磁気検知手段とを備え、磁性材料である金属を含む検知対象の物品が検知すべき場所に存在する場合に、磁気検知手段によって検知される磁界発生手段の外部磁界の大きさが変化するように、磁界発生手段および磁気検知手段を配置し、磁気検知手段によって検知される磁界の大きさによって検知対象の物品の存在を決定する磁気検知システムであって、磁界発生手段が、一直線状に配置された複数の永久磁石１１を含み、該永久磁石が、配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて、互いに隣接して配置され、かつ磁気検知手段が、ホール素子または磁気抵抗素子であることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、磁界発生手段と磁気検知手段とを備え、磁性材料である金属を含む検知対象の物品が検知すべき場所に存在する場合に、磁気検知手段によって検知される磁界発生手段の外部磁界の大きさが変化するように、磁界発生手段および磁気検知手段を配置し、磁気検知手段によって検知される磁界の大きさによって検知対象の物品の存在を決定する磁気検知システムに関する。

磁性材料である金属を含む物品を検知するための検知システムには、従来から様々なシステムが提案されている。

例えば、検知対象の物品が車両であり、駐車場における車両の存在を検知するための検知システムの検知手段として、光学センサまたは超音波センサを用いる検知システムが従来より知られている。

発光手段および光学センサを用いる検知システムでは、車両が存在しない場合には、発光手段から照射された光が車両によって遮られることなく光学センサに入射し、光学センサは大きな光量の光を検知する。一方、車両が存在する場合には、発光手段から照射された光が車両によって遮られ、光学センサは車両が存在しない場合と比べて少ない光量の光を検知する。このように、光学センサによって検知される光量が車両の存在によって変化するように、発光手段および光学センサを駐車場に配置する。

このような検知手段として光学センサを用いる駐車場における車両の検知システムには、以下のようないくつかの問題があった。

構成上、少なくとも発光手段の発光部および光学センサの受光部を外部環境に露出させる必要があるが、特に屋外の場合には、設置環境が、発光手段および光学センサの動作に大きな影響を及ぼすことがある。例えば、降雪、降雨、霧、煤煙、粉塵、泥、および枯葉などが、発光手段の発光部あるいは光学センサの受光部を少なくとも部分的に覆って、発光手段が外部に放射する光量、あるいは光学センサの受光量を低下させることがあった。そのため、このような設置環境の影響を無くすために、保守管理が必要であり大変な手間になっていた。

さらに、光学センサによって検知される光量が車両の存在によって変化するように、発光手段および光学センサを駐車場に配置しなければならないが、駐車場における駐車スペースの有効利用の観点から、これら手段を自由な場所に設置することはできないものであった。そのため、車両との接触によってこれら手段が故障したり、あるいはこれら手段が車両通行の邪魔になる場合もあった。さらに、発光手段は常時発光しなければならないため、発光手段に電力供給する配線が必要であり、また発光手段は常時電力を消費するものであり、低消費電力の観点からは不利な検知システムであった。

また、超音波放射手段および超音波センサを用いる検知システムでは、車両が存在する場所に、超音波放射手段および超音波センサとが隣接して設置される。車両が存在しない場合には、超音波放射手段から照射された超音波が車両によって反射されず、超音波センサにはほとんど超音波が入射されない。一方、車両が存在する場合には、超音波放射手段から照射された超音波が車両によって反射されることによって、超音波センサには大きな強度の超音波が入射される。このように、超音波センサによって検知される超音波の強度によって、車両の存在を検知することができる。

このような検知手段として超音波センサを用いて車両を検知する検知システムは、上述した光学センサを用いる検知システムと同様の問題を有するものであった。

すなわち、外部環境に露出される超音波放射手段よび超音波センサが、設置環境の影響を受け易いという問題、車両との接触によってこれら手段の故障が発生し易いという問題、これら手段によって車両通行を邪魔するという問題、および超音波放射手段への電力供給が必要であるという問題である。

これらの問題を解決する１つの検知システムとして、磁界発生手段と、検知手段として磁気センサとを用いる検知システムが提案されている。このような検知システムでは、磁界発生手段および磁気センサが、外部環境の影響を受け難いという有利な特徴を有するものである。さらに、磁界発生手段および磁気センサを、必ずしも外部環境に露出させる必要はない。そのために、磁気センサを用いる検知システムは、光センサおよび超音波センサを用いる検知システムに固有の上述された様々な問題を解決することができるものである。

このような検知手段として磁気センサを用いて磁性材料である金属を含む物品を検知する第１の検知システムとして、例えば、ループコイルを用いる検知システムが、特開平６−２３６４９８号公報に開示されている。

この特許出願に開示される第１の検知システムは、ループコイルを駐車場に埋設して、ループコイルが検出するインダクタンスの変化に基づいて、金属反応すなわち車両の有無を検知するものである。

しかしながら、このようなループコイルを用いる第１の検知システムは、以下のような欠点を有するものであった。

すなわち、ループコイルは外力に対する耐久性が低いので、ループコイルが破損されることを防止のために、ループコイルを地中に埋設する必要がある。そのため、施工コストが高いものとなる。さらに地中に埋設されるため、ループコイルと車両との間隔が長くなり、車両検知感度を確保するためにループコイルのサイズが大きくなる（１ｍ×１ｍ程度）。したがって、このように大きなループコイルの消費電力も大きくなる。また、設置される場所の近くに鉄筋などの金属物体があると、それらの影響によって、ループコイルが検出するインダクタンスのＳ／Ｎ比が十分にとれない。

検知手段として磁気センサを用いて磁性材料である金属を含む物品を検知する他の第２の検知システムとして、例えば、地磁気の検出量を利用する検知システムが、特開平１１−１４４１８７号公報に開示されている。

この特許出願に開示される第２の検知システムは、高感度磁気センサを、検知対象である車両が駐車される駐車場に設置する。車両が存在しない場合には、高感度磁気センサは一定量の地磁気を検知するが、車両が高感度磁気センサ上を覆って存在する場合には、地磁気が車両によって遮られ、高感度磁気センサは、車両が存在しない場合より少ない強度の地磁気を検知する。このように、高感度磁気センサが検知する地磁気の大きさに基づいて、車両の存在を検知するものである。

しかしながら、このような高感度磁気センサを用いて地磁気を検知する第２の検知システムは、高感度磁気センサによって検知される地磁気の強度が、高感度磁気センサが設置される場所によって影響を受ける問題を有する。すなわち、柱、壁、床などに存在する鉄筋および鉄骨などの周囲環境によって地磁気が遮蔽されたり、または周囲環境に存在する磁性材料からの外部磁界の影響を受けて、高感度磁気センサが検知する磁気の大きさが変化するため、安定した検知を達成することができない問題である。

さらに、検知手段として磁気センサを用いて磁性材料である金属を含む物品を検知する他の第３の検知システムとして、例えば、車両自体から発生する磁界を検知する検知システムが、特開平９−２１１１４４号公報に開示されている。

この特許出願に開示される第３の検知システムは、高感度に磁界を検知できるフラックスゲート式磁気検出素子を、検知対象である車両が存在する場所に設置するものであり、車両の鋼板などの磁気を帯び易い金属材料から発生する磁界を、フラックスゲート式磁気検出素子で検知するというものである。

しかしながら、このようなフラックスゲート式磁気検出素子で車両自体から発生する磁界を検知する検知システムは、車両自体から発生する磁界の大きさが非常に弱いために、周囲に存在する磁性材料の影響など周囲の影響を受け易く、誤動作し易いものであった。さらに、このような非常に微弱な磁界を検知しなければならないために、高価なフラックスゲート式磁気検出素子を用いる必要があり、高価なものになっていた。

また、磁気センサを用いて磁性材料である金属を含む物品を検知する他の第４の検知システムとして、例えば、磁界発生手段からの磁界を磁気センサで検知する検知システムが、特開２００１−２５０１９５号公報に開示されている。

この特許出願に開示される第４の検知システムは、磁界発生手段である送信コイルを設置して、検知対象の物品の存在によって、その送信コイルから発生される磁界が影響を受けて、磁気センサで検知される磁界の大きさが変化することを利用するものである。

しかしながら、送信コイルから磁界を発生させるために送信コイルに電流を流す必要があり、車両を検知するために送信コイルに常時電流を流さなければならず、低消費電力の観点からは不利な検知システムであった。

以上のように、検知手段として磁気センサを用いて駐車場における車両の存在を検知する検知システムは、多数提案されているが、安価で小型で安定した検知システムは存在しなかった。

さらに、磁性材料である金属を含む物品を検知するための別の検知システムとして、検知対象の物品が金属缶であり、自動販売機の金属缶の投入経路における金属缶の通過を検知することに適用することが考えられる。すなわち、補充のために金属缶を自動販売機に投入する際に、投入された金属缶の通過を検知することによって、投入個数を検知して、自動販売機内に保管されている商品である金属缶の数量を管理することを可能にするものである。特に加熱保管される金属缶の場合には、その金属缶に含まれる商品には賞味期限などの保管期限が設定されており、品質管理の観点から、補充による金属缶の投入個数と、販売による金属缶の排出個数とを検知する必要がある。

販売による金属缶の排出個数の検知に関しては、自動販売機において確実に実行することができる。しかしながら自動販売機への金属缶の投入個数の検知に関しては、適切な検知システムが存在しなかった。

金属缶の投入経路に発光手段および光学センサを設置する検知システムでは、補充の際に自動販売機の扉は開放され、外部光が自動販売機に入ることになる。そこで、外部光の光学センサへの影響を低減するための構成が必要であり、検知システムが高価なものになってしまう問題がある。また、機械的なセンサを用いて金属缶の投入を検知するシステムの場合には、速い投入速度（１秒間に数缶の投入速度）に対する十分な応答が得られなかったり、または、速い速度で重い重量の金属缶と接触することになる機械的センサの保守が必要であるという問題がある。

そこで、磁気検知手段によって検知される磁界発生手段の外部磁界の大きさが、金属缶の通過によって変化するように、磁界発生手段および磁気検知手段を金属缶の投入経路に設置し、磁気検知手段によって検知される磁界の大きさによって金属缶の投入経路の通過を検出する検知システムも考えられる。しかしながら、通常の磁界発生手段を用いると、磁界発生手段と磁気センサとの設定可能な距離が短いために、このような検知システムを実現することは困難であった。

特開平６−２３６４９８号公報特開平１１−１４４１８７号公報特開平９−２１１１４４号公報特開２００１−２５０１９５号公報

本発明の目的は、磁性材料である金属を含む物品を検知する磁気検知システムであって、地磁気や微弱な磁界などを検知するものではなく、新規な磁界発生手段からの一定の大きさの外部磁界を、安価な磁気センサで検出するものであり、かつ外部磁界を発生するために電力供給の必要がない、安価で小型で安定した磁気検知システムを提供することにある。

本発明の請求項１に係る磁気検知システムによれば、磁性材料である金属を含む検知対象の物品が検知すべき場所に存在する場合に、磁界発生手段と磁気検知手段とを備え、磁気検知手段によって検知される磁界発生手段の外部磁界の大きさが変化するように、磁界発生手段および磁気検知手段を配置し、磁気検知手段によって検知される磁界の大きさによって検知対象の物品の存在を決定する磁気検知システムであって、
磁界発生手段が、一直線状に配置された複数の永久磁石を含み、該永久磁石が、配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて、互いに隣接して配置され、かつ磁気検知手段が、ホール素子または磁気抵抗素子であることを特徴とする。

配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて、互いに隣接して配置される複数の永久磁石を含む磁界発生手段を用いることによって、磁界を発生させるために電力を供給する必要なく、安定した一定の大きさの外部磁界を長距離にわたって発生することができる。さらに、このような磁界発生手段からの外部磁界は、ホール素子または磁気抵抗素子などの安価で小型の磁気センサを用いて検知することができる。このような磁界発生手段と磁気センサとを用いることによって、安価で小型で安定した磁気検知システムを提供することができる。

本発明の請求項２に係る磁気検知システムによれば、検知対象の物品が車両であり、駐車場における車両の存在を検知することを特徴とする。

本発明の磁気検知システムを、駐車場における車両の検知に用いることによって、設置される駐車場の環境に影響されることなく、車両の存在を検知できる安価で小型で安定している磁気検知システムを提供することができる。

本発明の請求項３に係る磁気検知システムによれば、検知対象の物品が金属缶であり、金属缶を含む自動販売機への金属缶の投入を検知することを特徴とする。

本発明の磁気検知システムを、自動販売機への金属缶の投入の検知に用いることによって、従来困難であった、自動販売機への金属缶の投入個数を検知することができ、自動販売機に保管されている金属缶の数量を管理でき、賞味期限などの自動販売機内の金属缶の保管期限を管理して、金属缶に含まれる商品の品質管理を実現することができる。

以下、添付の図面を参照して、本発明の磁気検知システムのより詳細な説明を記載する。

図１は、本発明の磁気検知システムで用いられる磁界発生手段１０の一例を示す図である。

図１に示される磁界発生手段１０は、一直線状に配置された、例えばネオジウム磁石からなる複数の永久磁石１１を含む。これらの永久磁石１１は、配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて、互いに隣接して配置される。図１に示される例では、永久磁石１１は、基材１２の長手方向に沿って、基材１２と反対側にＳ極を向けて互いに隣接した状態で配置される。すなわち、図１において基材１２を向いた永久磁石１１の面はＮ極である。ここで、基材１２は、鉄などの透磁率の高い材料である。

一直線状に配置された永久磁石１１は、接着剤または機械的固定手段によって基材１２に固定され、図示されていないゴムなどの被覆で覆われか、またはアルミニウムなどの非磁性材料のケース内に収容される。図１では見易くする目的で、永久磁石１１間の間隔が空けられているが、実際には、永久磁石１１はほとんど密接して配置される。

図２Ａおよび図２Ｂに、磁界発生手段１０から外部への磁束の模式図を示す。

図２Ａは、本発明の磁気検知システムにおいて用いられる磁界発生手段１０から外部への磁束を示すものである。また、図２Ｂは、比較の目的の図であり、永久磁石１１が、配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に極が交互に入れ替わるように、互いに隣接して配置した場合の磁界発生手段１０から外部への磁束の模式図を示すものである。

図２Ａにおける磁界発生手段１０の場合には、永久磁石１１間の境界部近くの磁束が、外部遠方へ延びていることが分かる。図２Ａにおいて、磁界発生手段１０の表面から外部への磁束の範囲をＤで示している。

図２Ｂにおける磁界発生手段１０の場合には、永久磁石１１間の境界部近くの磁束は、隣接する反対極の永久磁石１１へ進み、外部遠方へ延びる磁束は存在しないことが示されている。図２Ｂにおいて、磁界発生手段１０の表面から外部へ広がる磁束の範囲をＤ’で示している。

ある例では、同じ永久磁石１１を用いて、永久磁石１１の配置を上述の図２Ａと図２Ｂとに示されるように変えることで、ＤをＤ’の４倍にすることができた。一例では、通常のホール素子である磁気センサが検知できるネオジウム磁石を含む磁界発生手段からの距離を、永久磁石１１を配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて互いに隣接して配置することによって、９０ｃｍから１５０ｃｍの範囲にすることが可能であった。

次に、このような磁界発生手段１０と磁気検知手段である磁気センサとを用いた磁気検知システムに関して説明する。

図３Ａおよび図３Ｂは、磁性材料である金属を含む検知対象の物品が車両であり、駐車場における車両の存在を検知する検知システムの例を示す図である。ここで、図３Ａは、駐車場に車両が存在しない場合を示し、図３Ｂは、駐車場に車両が存在する場合を示す。

これらの図３Ａおよび図３Ｂにおいて、磁界発生手段が１０で示され、磁気検知手段である磁気センサが２０で示され、検知対象の物品である車両が３０で示されている。

磁界発生手段１０は、図１に示されるように、鉄などの基材１２上に一直線状に配置された、例えばネオジウム磁石からなる複数の永久磁石１１を含む。永久磁石１１は、例えば、それぞれ数ｍｍから数ｃｍ程度の幅、長さ、および厚みを有することができる。磁界発生手段１０には、数個から数百個の永久磁石１１が含まれることができる。

図３Ａに示されるＬは、磁界発生手段１０の長さＬであり、車両３０が存在するか存在しないかを磁気センサ２０で検知できるために必要な寸法であり、例えば数十ｃｍから数ｍの長さである。また、磁界発生手段１０の厚みは、可能なかぎり薄いことが望ましい。特に、磁界発生手段１０が、駐車場表面から突出する構成で設置される場合には、磁界発生手段１０を超えて通過する車両の走行に可能なかぎり影響を与えないことが望ましい。また、磁界発生手段１０を、駐車した車両３０を拘束するためのフラップに配置することもできる。

図３Ａに示されるように、駐車場表面に設置される磁界発生手段１０は、電力を供給する必要はなく、また設置環境に影響されず、保守および点検の必要性もほとんどないものである。

磁気センサ２０は、例えば、ホール素子または磁気抵抗素子であり、安価で小型の磁気センサである。図３Ａに示される例では、この磁気センサ２０は、駐車した車両３０の側方に立設される部材２１に収容される。磁気センサ２０と磁界発生手段１０との距離は、数十ｃｍから百数十ｃｍである。このように長い距離は、配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて、互いに隣接して複数の永久磁石１１が配置された磁界発生手段１０によって、初めて達成されるものである。

図３Ａに示される状態では、磁界発生手段１０からの外部磁界は、車両２０によって遮られることなく磁気センサ２０で検知される。一方、図３Ｂに示される状態では、磁界発生手段１０上に存在する車両３０によって、磁界発生手段１０からの外部磁界が遮られ、磁気センサ２０によって検知される磁界の大きさが低減される。このように、磁気センサ２０によって検知される磁界の大きさに基づき、車両の存在を検知することができることになる。

図４Ａおよび図４Ｂは、検知対象の物品が車両である他の検知システムの例を示す図である。

図４Ａおよび図４Ｂに示される他の検知システムでは、磁界発生手段１０が、駐車場表面に設置されるのではなく、部材１３に収容される。この部材１３は、磁気センサ２０が収容される部材２１に対面するように立設される。磁界発生手段１０と磁気センサ２０とが収容される高さは、例えば数十ｃｍであり、磁界発生手段１０を収容する部材１３と磁気センサ２０を収容する部材２１との距離は、例えば百数十ｃｍから二百数十ｃｍである。このような長い距離は、配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて、互いに隣接して複数の永久磁石１１が配置される磁界発生手段１０によって、初めて達成されるものである。

図４Ａに示される車両３０が存在する場合には、磁界発生手段１０からの外部磁界は、車両３０によって遮られる。そのため、磁気センサ２０によって検知される外部磁界の大きさは低減される。一方、図４Ｂに示される車両３０が存在しない場合には、磁界発生手段１０からの外部磁界は、車両３０によって遮られることなく、磁気センサ２０によって検知される。このように、磁気センサ２０によって検知される磁界の大きさに基づき、車両の存在を検知することができることになる。

図３Ａ、図３Ｂ、図４Ａ、および図４Ｂの例では、磁界発生手段１０と磁気センサ２０との間に車両３０が存在して、磁界発生手段１０から磁気センサ２０への外部磁界を、車両２０が遮るような構成を示したが、本発明の磁気検知システムにおける磁界発生手段１０と磁気センサ２０との配置は、このような構成に限定されるものではない。

例えば、図５Ａおよび図５Ｂ、あるいは図６Ａおよび図６Ｂに示されるように、車両３０が駐車した場合に、車両３０が、磁界発生手段１０または磁気センサ２０の上を覆うように、磁界発生手段１０および磁気センサ２０を設置する構成も可能である。図５Ａおよび図５Ｂに示される例では、磁界発生手段１０および磁気センサ２０が駐車場表面に設置されている。車両３０が存在しない場合には、磁界発生手段１０からの所定の大きさの外部磁界が磁気センサ２０によって検知される。一方、車両３０が存在する場合には、磁界発生手段１０からの外部磁界が、車両３０が有する磁性材料である金属によって影響を受けるため、磁気センサ２０で検知される磁界の大きさが低減する。このように、磁気センサ２０によって検知される磁界の大きさに基づき、車両３０の存在を検知することができる。また図６Ａおよび図６Ｂに示される例では、磁界発生手段１０および磁気センサ２０が、別個の手段として駐車場表面に設置されている。

このように、磁界発生手段１０および磁気センサ２０の設置方法は、検知対象の物品が存在しない場合と存在する場合とで、磁気センサ２０によって検知される磁界の大きさが変化して、物品の存在を検知できれば、どのような設置方法を採用することも可能である。

また、検知対象の物品が存在しないときに、磁気センサ２０が検知する磁界の大きさが０になるように磁気センサ２０の出力を調整して、磁気センサ２０が所定値を超える磁界を検知したときに、検知対象の物品が存在することを決定するように構成することもできる。

さらに、検知対象の物品が存在しない場合と存在する場合とで、検知される磁界の極性が反転するように、磁気センサ２０の出力を調整することができる。物品が存在して磁気センサ２０によって検知される磁界発生手段１０からの外部磁界が低減され、検知される磁界が主に地磁気である場合に、例えば磁気センサ２０の出力をＮ極の０．１ｍＴから０．３ｍＴとし、一方、物品が存在しない場合に検知される磁界が、Ｓ極の０．１ｍＴとなるように磁気センサ２０の出力を調整することができる。このように調整すると、物品が存在する場合と存在しない場合とで、磁気センサ２０によって検知される磁界は、その極性とその大きさとが変わることになる。このような検知される磁界の２つの特性変化に基づいて、物品の存在を検知することができ、より確実で多様な適用が可能となる。

さらに、本発明の磁気検知システムを、他の検知対象である物品に適用することもできる。

例えば、検知対象の物品がスチール缶などの金属缶であり、自動販売機への金属缶の投入経路における金属缶の通過を検知することに、本発明の磁気検知システムを適用することができる。

この場合、自動販売機の金属缶の投入経路に、磁界発生手段と磁気センサとを配置する。磁界発生手段は、図１、図２Ａ、および図２Ｂを参照して説明したような、配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて、互いに隣接して配置された複数の永久磁石を含むものである。但し、検知対象の物品が金属缶であるため、その寸法、特に長さは前述の例より小さく、自動販売機への金属缶の投入経路に設置できる程度の寸法である。

動作原理は、前述の駐車場における車両を検知する場合と同じである。金属缶が存在しない場合には、磁気センサは、磁界発生手段からの所定の大きさの外部磁界を検知するが、金属缶が存在する場合には、磁気センサは、金属缶によって遮られることによって低減された大きさの磁界を検知することになる。磁気センサによって検知される磁界の大きさの変化に基づき、投入経路を金属缶が通過したかどうかを決定することができる。

配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて、互いに隣接して配置される複数の永久磁石を含む磁界発生手段と、ホール素子または磁気抵抗素子などの磁気センサとを用いることによって、何ら問題なく金属缶の通過を検知することができる。

このような構成によって、前述したような光学センサまたは機械的なセンサを用いて、自動販売機への投入経路における金属の通過を検知するときのような問題はなく、簡単な構成で金属缶の通過を検知することができる。そのため、自動販売機に保管されている金属缶の数量を管理でき、賞味期限などの自動販売機内の金属缶の保管期限を管理して、金属缶に含まれる商品の品質管理を実現することができることになる。

また、本発明の磁気検知システムの自動販売機に関する別の実施形態として、次のような磁気検知システムも考えられる。

すなわち、検知対象の物品が、磁界発生手段からの磁界を内部に誘導することができる磁性材料である金属プレートなどからなる磁界誘導手段であり、磁気検知手段によって、この磁界誘導手段の位置変化を検知する磁気検知システムである。この磁気検知システムでは、自動販売機へ商品が投入されると、磁界誘導手段の位置が変化し、磁気検知手段で磁界誘導手段の位置変化を検知することによって、自動販売機への商品の投入を検知するものである。

このような磁気検知システムは、スチール缶などの金属缶以外の商品である、アルミ缶またはペットボトルなどの他のあらゆる商品の自動販売機への投入を検知することができる。

図１から図２Ｂを参照して説明したような、配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて、互いに隣接して配置された複数のネオジウム磁石などの永久磁石を含む磁界発生手段を、鉄などの磁性材料を含む金属プレートからなる磁界誘導手段の一端に配置する。磁界発生手段から外部へ生じる磁界は、磁界誘導手段の金属プレート内部に導かれて、磁界発生手段が配置されていない金属プレートの反対側端部まで延びて、その反対側端部から外部へ磁界が延びることになる。このような磁界誘導手段の一端に従来構成の磁石を配置しても、磁界誘導手段の反対側端部から磁気センサで検知できるような磁界を延ばすことはできなかった。しかしながら、上述のような磁界発生手段を用いることによって、磁界発生手段から十分な磁界を発生させて、その磁界を磁界誘導手段の内部へ誘導させて、かつその磁界誘導手段の反対側端部から外部へと磁界を延ばすことができることになる。

自動販売機に任意の商品が投入されたときに、この磁界誘導手段の金属プレートの反対側端部が位置変化するように、磁界誘導手段を自動販売機の商品の投入経路に設置する。さらに、この金属プレートの反対側端部が位置変化したことを検知できる位置に、ホール素子などの磁気検知手段を配置する。

例えば、金属プレートの反対側端部が初期の位置にあれば、磁気検知手段が、金属プレートの反対側端部から外部へ延びる磁界発生手段からの所定の磁界を検出する。商品が自動販売機に投入されたとき、商品の投入経路に配置されたこの磁界誘導手段の金属プレートの反対側端部が位置変化する。例えば、商品が自動販売機に投入されたときに、磁気誘導手段の金属プレートの反対側端部が、第２の鉄などの金属プレートに接触しまたは接近して、磁気誘導手段の金属プレートから外部へ延びる磁界が第２の金属プレートへ誘導され、磁気誘導手段の金属プレートの周囲へは延びないようにする。その結果、磁気検知手段は、磁気誘導手段の金属プレートからの所定の磁界を検知せず、検知される磁界の大きさまたは極性が変化することになる。この磁気検知手段によって検知される磁界の変化によって、商品の投入を検知することができる。

このような構成によって、スチール缶に限らず自動販売機へ商品が投入されたことを検知することができる磁気検知システムを実現することができる。

なお、本発明の磁気検知システムは、説明された検知対象の物品だけに限定されるものではなく、配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて、互いに隣接して配置される複数の永久磁石を含む磁界発生手段と、ホール素子または磁気抵抗素子などの磁気センサとを用いて検知できる物品であれば、どのような検知対象にも適用できるものである。

本発明の磁気検知システムでは、配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて、互いに隣接して配置される複数の永久磁石を含む磁界発生手段を用いることによって、磁界を発生させるために電力を供給する必要なく、安定した一定の大きさの外部磁界を長距離にわたって発生することができる。さらに、このような磁界発生手段からの外部磁界は、ホール素子または磁気抵抗素子などの安価で小型の磁気センサで検知することができる。このような磁界発生手段と磁気センサとを用いることによって、安価で小型で安定した磁気検知システムを提供することができる。

本発明の磁気検知システムで用いられる磁界発生手段の一例を示す。本発明の磁気検知システムにおいて用いられる磁界発生手段から外部への磁束を示す。永久磁石が、配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に極が交互に入れ替わるように、互いに隣接して配置した場合の磁界発生手段から外部への磁束の模式図を示す。車両が存在しない場合の検知システムの例を示す。車両が存在する場合の検知システムの例を示す。車両が存在する場合の他の検知システムの例を示す。車両が存在しない場合の他の検知システムの例を示す。車両が存在しない場合の別の検知システムの例を示す。車両が存在する場合の別の検知システムの例を示す。車両が存在しない場合のさらに別の検知システムの例を示す。車両が存在する場合のさらに別の検知システムの例を示す。

符号の説明

１０磁界発生手段
１１永久磁石
１２基材
１３磁界発生手段を収容する部材
２０磁気センサ
２１磁気センサを収容する部材
３０車両
Ｄ、Ｄ’ 磁界発生手段の表面から外部へ広がる磁束の範囲
Ｌ磁界発生手段の長さ

Claims

磁界発生手段と磁気検知手段とを備え、磁性材料である金属を含む検知対象の物品が検知すべき場所に存在する場合に、前記磁気検知手段によって検知される前記磁界発生手段の外部磁界の大きさが変化するように、前記磁界発生手段および前記磁気検知手段を配置し、前記磁気検知手段によって検知される磁界の大きさによって前記検知対象の物品の存在を決定する磁気検知システムであって、
前記磁界発生手段が、一直線状に配置された複数の永久磁石を含み、該永久磁石が、配置される直線方向に対してほぼ垂直な所定方向に所定の同一極を向けて、互いに隣接して配置され、かつ前記磁気検知手段が、ホール素子または磁気抵抗素子であることを特徴とする磁気検知システム。
検知対象の物品が車両であり、駐車場における前記車両の存在を検知することを特徴とする、請求項１に記載の磁気検知システム。
検知対象の物品が金属缶であり、自動販売機への金属缶の投入経路における金属缶の通過を検知することを特徴とする、請求項１に記載の磁気検知システム。