特許 6351437 近接スイッチ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6351437

(24)【登録日】2018年6月15日

(45)【発行日】2018年7月4日

(54)【発明の名称】近接スイッチ

(51)【国際特許分類】

   H03K 17/95 20060101AFI20180625BHJP

   H01H 36/00 20060101ALI20180625BHJP

【ＦＩ】

   H03K17/95 G

   H01H36/00 M

【請求項の数】6

【全頁数】12

(21)【出願番号】特願2014-169829(P2014-169829)

(22)【出願日】2014年8月22日

(65)【公開番号】特開2016-46683(P2016-46683A)

(43)【公開日】2016年4月4日

【審査請求日】2017年5月16日

(73)【特許権者】

【識別番号】000102980

【氏名又は名称】リンテック株式会社

(73)【特許権者】

【識別番号】597019609

【氏名又は名称】株式会社 シーディエヌ

(74)【代理人】

【識別番号】100089118

【弁理士】

【氏名又は名称】酒井 宏明

(72)【発明者】

【氏名】片倉 克己

(72)【発明者】

【氏名】松下 大雅

(72)【発明者】

【氏名】野田 龍三

(72)【発明者】

【氏名】松尾 和顕

(72)【発明者】

【氏名】長友 一則

【審査官】 石川 雄太郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００２−０９０４３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１８７２１１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０８２１５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１９４９０２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０６−０３７６２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−３００６８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特公昭４９−０２２３８５（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 特開昭６０−１６２３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００１／００３０５３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 米国特許第０６４７２８６８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 実開昭４９−０６８６６３（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特開２０１２−１１２７５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−０７４５１９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１０１２４０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０３Ｋ １７／９５

Ｈ０１Ｈ ３６／００−３６／０２

Ａ６１Ｂ ５／００−５／２２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

導電性を有する磁性材料からなる検出部と、
前記検出部に対する相対距離が変化し、当該相対距離に応じた磁界を前記検出部に加える被検出部と、
前記検出部に加わる磁界の変化に応じた前記検出部のインピーダンス成分に基づいて、前記被検出部の近接状態を検出する検出回路と、
を含み、
前記検出回路は、前記検出部に第１周波数で印加される電流での前記検出部のインピーダンス成分と、第１周波数よりも高い周波数である第２周波数で前記検出部に印加される電流での前記検出部のインピーダンス成分との比率の変化に応じて被検出部材の近接状態を検出していることを特徴とする近接スイッチ。

【請求項2】

前記磁性材料は、軟磁性材料であることを特徴とする請求項１に記載の近接スイッチ。

【請求項3】

前記軟磁性材料は、少なくとも鉄を含む合金であることを特徴とする請求項２に記載の近接スイッチ。

【請求項4】

前記軟磁性材料は、さらにニッケルを含むＦｅＮｉ合金であることを特徴とする請求項３に記載の近接スイッチ。

【請求項5】

前記ＦｅＮｉ合金は、７０質量％以上のＮｉを含むことを特徴とする請求項４に記載の近接スイッチ。

【請求項6】

前記検出部と、前記被検出部とが前記近接状態にある場合、前記検出部の磁性材料は、前記被検出部の磁界により磁気飽和していることを特徴とする請求項１から５のいずれか１項に記載の近接スイッチ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、近接スイッチに関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、ホール素子を使用した磁気近接スイッチが記載されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開昭６０−１６２３１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、ホール素子は半導体であるので高温雰囲気下では使用できなかった。このため、１００℃を超える環境温度であっても、安定して対象となる近接状態の検知が可能な近接スイッチが望まれている。

【0005】

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、広い環境温度下で動作する近接スイッチを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明の近接スイッチは、導電性を有する磁性材料からなる検出部と、前記検出部に対する相対距離が変化し、当該相対距離に応じた磁界を前記検出部に加える被検出部と、前記検出部に加わる磁界の変化に応じた前記検出部のインピーダンス成分に基づいて、前記被検出部の近接状態を検出する検出回路と、を含むことを特徴とする。

【0007】

また、本発明において、前記磁性材料は軟磁性材料であることが好ましい。

【0008】

また、本発明において、前記軟磁性材料は、少なくとも鉄を含む合金であることが好ましい。

【0009】

また、本発明において、前記軟磁性材料は、さらにニッケルを含むＦｅＮｉ合金であることが好ましい。

【0010】

また、本発明において、前記ＦｅＮｉ合金は、７０質量％以上のＮｉを含むことが好ましい。

【0011】

また、本発明において、前記検出部と、前記被検出部とが前記近接状態にある場合、前記検出部の磁性材料は、前記被検出部の磁界により磁気飽和していることが好ましい。

【0012】

また、本発明において、前記検出回路は、前記検出部に第１周波数で印加される電流での前記検出部のインピーダンス成分と、第１周波数よりも高い周波数である第２周波数で前記検出部に印加される電流での前記検出部のインピーダンス成分との比率の変化に応じて前記被検出部材の近接状態を検出していることが好ましい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、環境温度の影響を受けない近接スイッチを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】図１は、実施形態１に係る近接スイッチを模式的に説明する説明図である。

【図2】図２は、実施形態１に係る近接スイッチが適用される適用例を模式的に説明する説明図である。

【図3】図３は、実施形態２に係る近接スイッチを模式的に説明する説明図である。

【図4】図４は、実施形態３に係る近接スイッチを模式的に説明する説明図である。

【図5】図５は、実施形態４に係る近接スイッチを模式的に説明する説明図である。

【図6】図６は、実施形態５に係る近接スイッチを模式的に説明する説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

以下、本発明に係る近接スイッチを実施するための形態（以下、実施形態という）を図面に基づいて詳細に説明する。なお、下記実施形態により本発明が限定されるものではない。また、下記実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。さらに、下記実施形態で開示した構成要素は適宜組み合わせることが可能である。

【0016】

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る近接スイッチを模式的に説明する説明図である。図２は、実施形態１に係る近接スイッチが適用される適用例を模式的に説明する説明図である。図１に示すように、近接スイッチは、検出部１と、被検出部２と、検出回路３と、発振回路４とを備える。

【0017】

例えば、図２に示すように検出部１と被検出部２とは、近接した場合に、対向するように、支持部材１１と支持部材１２とに取り付けられる。そして、支持部材１１と支持部材１２とは、回動部１３を中心に相対回転可能なように、接続されている。図１及び図２において、支持部材１１と共に被検出部２が支持部材１２の検出部１に相対的に近づく方向を接近方向Ｓ−ｏｎ、支持部材１１と共に被検出部２が支持部材１２の検出部１に相対的に離反する方向を離反方向Ｓ−ｏｆｆとする。支持部材１１が支持部材１２に近づいてもよく、支持部材１２が支持部材１１に近づいてもよい。

【0018】

検出部１は、軟磁性材料の棒状、線状、板状、らせん状又は不定形状の部材である。

【0019】

本実施形態の検出部１の材料は、軟磁性材料であり、鉄（Ｆｅ）とニッケル（Ｎｉ）とを含むＦｅＮｉ合金である。検出部１の材料は、７０質量％以上８５質量％以下のＮｉを含み、残部がＦｅであることが好ましい。検出部１の材料は、７８質量％のＮｉを含み、残部がＦｅであることがより好ましい。Ｎｉを７０質量％以上８５質量％以下含むことで、検出部１は、高透磁率及び磁化特性に優れるようになる。ＦｅＮｉ合金は、銅（Ｃｕ）を０質量％以上６質量％以下、モリブテン（Ｍｏ）を０質量％以上６質量％以下含んでいてもよい。また、ＦｅＮｉ合金は、不可避の不純物を含んでもよく、軟磁性を示せば、他の元素を含んでいてもよい。軟磁性材料は、硬磁性材料よりも、外部から磁場を印加したときに磁場の方向に物質中の磁気双極子が容易に向く性質を有している。逆に、硬磁性材料、つまり永久磁石は、外部から磁場を印加したときに磁場の方向に物質中の磁気双極子が向きにくく、特定の方向に磁気双極子が揃ったままとなっているため、実施形態１の検出部１の材料は、軟磁性材料が好ましい。

【0020】

本実施形態の検出部１の材料は、これに限られず、４２質量％以上４９質量％以下のＮｉを含み、残部がＦｅであるＦｅＮｉ合金であってもよい。また、本実施形態の検出部１の材料は、ＦｅＢＳｉ合金、ＦｅＣｏＢＳｉ合金、ＦｅＳｉＡｌ合金であってもよい。

【0021】

被検出部２は、硬磁性材料、つまり永久磁石であって、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石、フェライト磁石、アルニコ磁石を用いることができる。被検出部２と検出部１との相対距離が後述する動作距離となった場合、被検出部２が検出部１の軟磁性材料を磁気飽和させる磁界を与えることができる。

【0022】

支持部材１１及び支持部材１２は、例えばプラスチックで形成されている。回動部１３は、例えば、支持部材１１及び支持部材１２に回転シャフトを挿入して、回転自在に連結するヒンジ機構である。なお、実施形態１の説明として、回動部１３により、支持部材１１及び支持部材１２が近接又は離隔可能な構造を例示したが、これに限られず、スライド機構、バネ機構などどのような支持構造であってもよい。

【0023】

発振回路４は、周波数ｆの交流電流を検出部１に印加する。例えば発振回路４は交流電源などが例示でき、前記交流電源はトランスを含み、このトランスを介して電流を供給する。

【0024】

検出回路３は、検出部１のインピーダンスの変化を検出できればよい。報知回路５は、検出回路３の出力や検出されたインピーダンスの変化に基づいて、光、音、電波の送信、表示媒体の表示、振動、およびこれらの組み合わせなどで、被検出部２が検出部１に相対的に近づき、所定以上の距離の近接状態になったことを知らせることができる回路である。検出回路３は、ＲＦインピーダンスアナライザが例示できる。

【0025】

ここで、発振回路４が検出部１に流す電流は、表皮効果の影響を受ける。検出部１の軟磁性材料の電気抵抗は、表皮深さｄが大きいほど、小さくなる。検出部１の軟磁性材料の電気抵抗率をρ、発振回路４が検出部１に印加する電流の角周波数をω（＝２πｆ）、検出部１の絶対透磁率をμとすると、表皮深さｄは下記式（１）で求めることができる。

【0026】

ｄ＝（２ρ／（ωμ））^１／２・・・（１）

【0027】

被検出部２が検出部１に相対的に離反する離反方向Ｓ−ｏｆｆに所定の距離（以下、動作距離という。）を超えて離れている、非近接状態の場合、検出部１の軟磁性材料は、磁気飽和していない。検出部１の軟磁性材料は、絶対透磁率μが大きいので、上述した表皮深さｄは浅くなる。このため、検出部１に流れる交流電流の電流が小さく、検出部１のインピーダンス成分が大きくなる。この場合、検出回路３は、検出部１のインピーダンス成分が所定の閾値を超えているので、報知回路５へは出力しない。

【0028】

被検出部２と検出部１とが接近方向Ｓ−ｏｎに動作距離以下に相対的に接近する、近接状態の場合、検出部１の軟磁性材料は、磁気飽和しており、検出部１の絶対透磁率μが空気の透磁率（透磁率＝１）に近くなる。このため、被検出部２と検出部１とが離反方向Ｓ−ｏｆｆに動作距離を超えて相対的に離れている場合に比較して、被検出部２と検出部１との距離が動作距離以下の場合、上述した表皮深さｄは深くなる。このため、検出部１に流れる交流電流の電流が増加し、検出部１のインピーダンス成分が小さくなる。この場合、検出回路３は、検出部１のインピーダンス成分が所定の閾値以下となり、報知回路５へ出力する。報知回路５は、検出回路３の出力に基づいて、光、音、電波の送信などで、被検出部２が検出部１に相対的に近づいて動作距離以下の近接状態になったことを知らせる。

【0029】

以上説明したように、実施形態１の近接スイッチは、軟磁性材料の部材である検出部１と、検出部１に対する相対距離が変化し、当該相対距離に応じた磁界を検出部１に加える永久磁石の被検出部２と、検出部１に加わる磁界の変化に応じた検出部１のインピーダンス成分に基づいて、被検出部２の近接状態を検出する検出回路と、を備える。例えば、通常ＮｉＦｅ合金のキュリー点は３５０℃付近であり、１００℃を大きく超える環境温度で、所定の磁気特性を維持することができる。このため、実施形態１の近接スイッチは、１００℃を超える環境温度であっても、安定して、検出部１と被検出部２との近接状態の有無を検出することができる。

【0030】

検出部１の軟磁性材料は、鉄とニッケルとを含むＦｅＮｉ合金であるため、磁化特性が高く、周波数ｆに対する周波数応答性を高くすることができる。

【0031】

検出部１の軟磁性材料は、ＦｅＮｉ合金であって、７０質量％以上のＮｉを含む。これにより、絶対透磁率が高く、非近接状態と近接状態との表皮深さｄの変化の差分を大きくすることができる。

【0032】

検出部１と、被検出部２とが上述した近接状態にある場合、検出部１の軟磁性材料は、被検出部２の磁界により磁気飽和している。このため、実施形態１の近接スイッチは、機械的な近接スイッチと比べ、故障確率が小さく、信頼性が高い。

【0033】

なお、発振回路４は、表皮効果の小さい周波数ｆよりも周波数の低い周波数と、上述した周波数ｆとを交互に検出部１へ印加し、検出回路３は、近接状態でのインピーダンス成分の比を検出してもよい。これにより、例えば、高温環境下で、検出部１が性能劣化する場合、インピーダンス成分の比率が変化するので、早期に交換するよう、検出回路３は、報知回路５へ出力することができる。また、インピーダンス成分の比率で検知を行えば、検出部１が劣化の影響を受けず、長期に安定して使用することができる。

【0034】

（実施形態２）
図３は、実施形態２に係る近接スイッチを模式的に説明する説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0035】

実施形態２の近接スイッチは、発振回路４の代わりに、発信回路７と、アンテナ６とを備える。発信回路７は、発信周波数ｆの信号ＲＷをアンテナ６を介して、距離Ｌにある検出部１Ａへ送信する。検出部１Ａは、上述した検出部１と同じ材料である。検出部１Ａは、コイル状であって、アンテナ６の信号ＲＷを受信可能な形状となっている。

【0036】

被検出部２と検出部１Ａとが離反方向Ｓ−ｏｆｆ方向に動作距離を超えて離れている、非近接状態の場合、検出部１Ａの軟磁性材料は、磁気飽和していない。検出部１Ａの軟磁性材料は、絶対透磁率μが大きいので、上述した表皮深さｄは浅くなる。このため、検出部１のインピーダンス成分が大きく、検出部１Ａにおける信号ＲＷを受けた誘導電流の電流が小さくなる。この場合、検出回路３は、検出部１Ａのインピーダンス成分に基づく電流が閾値より小さいので、報知回路５へは出力しない。

【0037】

被検出部２と検出部１Ａとが接近方向Ｓ−ｏｎに動作距離以下の距離にある、近接状態の場合、検出部１の軟磁性材料は、磁気飽和しており、検出部１Ａの絶対透磁率μが空気の透磁率１に近くなる。このため、動作距離を超えて被検出部２が検出部１Ａに相対的に離れている場合に比較して、被検出部２と検出部１Ａとの距離が動作距離以下の場合、上述した表皮深さｄは深くなる。このため、検出部１Ａのインピーダンス成分が小さく、検出部１Ａにおける信号ＲＷを受けた誘導電流の電流が増加する。この場合、検出回路３は、検出部１Ａのインピーダンス成分に基づく電流が閾値以上となり、報知回路５へ出力する。報知回路５は、検出回路３の出力に基づいて、光、音、電波の送信などで、被検出部２が検出部１Ａに相対的に近づいて動作距離以下の近接状態になったことを知らせる。

【0038】

以上説明したように、実施形態２の近接スイッチは、軟磁性材料の部材である検出部１Ａと、検出部１Ａに対する相対距離が変化し、当該相対距離に応じた磁界を検出部１Ａに加える永久磁石の被検出部２と、検出部１Ａに加わる磁界の変化に応じた検出部１Ａのインピーダンス成分に基づいて、被検出部２の近接状態を検出する検出回路３Ａと、を備える。例えば、ＮｉＦｅ合金のキュリー点は４６０℃であり、１００℃を大きく超える環境温度で、所定の磁気特性を維持することができる。このため、実施形態２の近接スイッチは、１００℃を超える環境温度であっても、安定して、検出部１Ａと被検出部２との近接状態の有無を検出することができる。

【0039】

（実施形態３）
図４は、実施形態３に係る近接スイッチを模式的に説明する説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0040】

実施形態３の被検出部２Ａは、いわゆる電磁石であり、導電体のコイル２１と、軟磁性材料のコア２２とを備える。被検出部２Ａは、検出部１との相対距離が所定の距離となった場合、検出部１の軟磁性材料を磁気飽和させる磁界を与えることができる。

【0041】

（実施形態４）
図５は、実施形態４に係る近接スイッチを模式的に説明する説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0042】

実施形態４の近接スイッチは、レファレンス部材８と、検出部１とを並列配置しており、検出部１側に接続する接点１ａと、レファレンス部材８側に接続する接点８ａを選択して検出回路３へ接続する選択スイッチＳＷ１とを備えている。

【0043】

レファレンス部材８は、磁界の影響を受けない、所定のインピーダンス成分を有する材料であり、例えばＭｎ_２Ｓｂである。選択スイッチＳＷ１は、検出部１側に接続する接点１ａと、レファレンス部材８側に接続する接点８ａとを交互に選択することで、検出回路３が近接状態でのインピーダンス成分の比率を求めることができる。これにより、例えば、高温環境下で、検出部１が性能劣化する場合、インピーダンス成分の比率が変化するので、早期に交換するよう、検出回路３は、報知回路５へ出力することができる。

【0044】

（実施形態５）
図６は、実施形態５に係る近接スイッチを模式的に説明する説明図である。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0045】

実施形態５の近接スイッチは、発振回路４に代わり、発振回路４と発振回路４’を並列配置しており、検出回路３側に接続する接点３ａと、発振回路４側に接続する接点４ａおよび発振回路４’側に接続する接点４’ａとを切り替え可能に接続する選択スイッチＳＷ２とを備えている。

【0046】

発振回路４は、第１周波数ｆ１で発振している。発振回路４’は、第２周波数ｆ２で発振している。周波数ｆ２は、周波数ｆ１よりも周波数が高い。上述したように、近接状態の場合、検出部１の軟磁性材料は、磁気飽和しており、検出部１の絶対透磁率μが空気の透磁率（透磁率＝１）に近くなる。ここで、発振回路４が検出部１に流す電流は、表皮効果の影響を受けづらい。被検出部２と検出部１とが離反方向Ｓ−ｏｆｆに動作距離を超えて相対的に離れている場合に比較して、被検出部２と検出部１との距離が動作距離以下の場合、第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２における表皮深さは深くなる。

【0047】

第１周波数ｆ１における表皮深さと第２周波数ｆ２における表皮深さとは、上述した式（１）で示したように検出部１に印加する電流の角周波数ωが異なるので、異なる表皮深さになる。発振回路４が印加した第１周波数ｆ１の電流では、検出部１の表皮効果が小さく（表皮深さが深い状態）、検出部１で電流が流れやすい。

【0048】

発振回路４’が印加した第２周波数ｆ２の電流では、検出部１の表皮効果が大きく（表皮深さが浅い状態）、つまり第１周波数ｆ１の電流と比較して検出部１で電流が流れにくい。

【0049】

選択スイッチＳＷ２は、図６に示す接点４ａおよび接点４’ａとを交互に選択することで、検出部１に与える周波数を第１周波数ｆ１又は第２周波数ｆ２に切り替えることができる。よって、検出回路３は、発振回路４および発振回路４’をそれぞれを接続した場合の検出部１のインピーダンス成分を求めることができる。これにより、検出回路３は、近接状態において、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２のインピーダンス成分の比を検出してもよい。

【0050】

被検出部２が検出部１に相対的に離反する離反方向Ｓ−ｏｆｆに動作距離を超えて離れている非近接状態の場合、検出部１の軟磁性材料は、磁気飽和していない。検出部１の軟磁性材料は、絶対透磁率μが大きいので、上述した表皮深さｄは浅くなる。このため、第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２における検出部１に流れる交流電流の電流は異なる。検出回路は、検出部１に第１周波数ｆ１で印加される電流での検出部１のインピーダンス成分と、第２周波数ｆ２で検出部１に印加される電流での検出部１のインピーダンス成分との比率が１：１とは異なる比率として検出する。この場合、検出回路３は、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２の検出部１のインピーダンス成分の比率が所定の範囲を超えているので、報知回路５へは出力しない。

【0051】

被検出部２と検出部１とが接近方向Ｓ−ｏｎに動作距離以下の距離にある、近接状態の場合、検出部１の軟磁性材料は、磁気飽和しており、検出部１の絶対透磁率μが空気の透磁率１に近くなる。このため、非近接状態の場合に比べ、近接状態の場合、第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２における検出部１に流れる交流電流の表皮深さｄは共に深くなる。その結果、検出回路は、検出部１に第１周波数ｆ１で印加される電流での検出部１のインピーダンス成分と、第２周波数ｆ２で検出部１に印加される電流での検出部１のインピーダンス成分との比率が１：１に近い比率として検出する。この場合、検出回路３は、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２の検出部１のインピーダンス成分の比率が所定の範囲の場合、報知回路５へ出力する。なお、検出回路３は、第２周波数ｆ２に対する第１周波数ｆ１の検出部１のインピーダンス成分の比率が所定の範囲の場合、報知回路５へ出力するようにしてもよい。報知回路５は、検出回路３の出力に基づいて、光、音、電波の送信などで、被検出部２が検出部１に相対的に近づいて動作距離以下の近接状態になったことを知らせる。以上説明したように、また、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２のインピーダンス成分の比率で検知を行えば、検出部１の劣化の影響を低減させ、実施形態５に係る近接スイッチは、長期に安定して使用することができる。

【0052】

また、検出回路３は、近接状態において、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２のインピーダンス成分の比を検出することで、実施形態５に係る近接スイッチのメンテナンス時期を認知することができる。例えば、高温環境下で、検出部１が性能劣化する場合、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２のインピーダンス成分の比率が変化する。このため、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２のインピーダンス成分の比率が所定の閾値を超えた場合、検出部１を早期に交換するよう、検出回路３は、報知回路５へ出力することができる。

【0053】

（実施形態６）
実施形態６に係る近接スイッチは、図１で示す実施形態１と同様に、検出部１と、被検出部２と、検出回路３と、発振回路４とを備える。なお、上述した実施形態で説明したものと同じ構成要素には同一の符号を付して重複する説明は省略する。

【0054】

実施形態６に係る近接スイッチは、発振回路４が複数の周波数を選択的に発振することができる。例えば、発振回路４は、第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２を交互に発振することができる。周波数ｆ１は、表皮効果が小さく検出部１のインピーダンスが低く電流が流れる周波数である。周波数ｆ２は、表皮効果が周波数ｆ１と比較して大きく、検出部１でのインピーダンスが高く電流が流れない周波数である。周波数ｆ２は、周波数ｆ１よりも周波数が高い。

【0055】

以上説明したように、実施形態６に係る近接スイッチは、上述した実施形態５の発振回路４’を省略しても検出部１のインピーダンス成分を検出回路３により求めることができる。

【0056】

実施形態６に係る近接スイッチは、被検出部２と検出部１とが非近接状態の場合、検出部１の軟磁性材料は、磁気飽和していない。検出部１の軟磁性材料は、絶対透磁率μが大きいので、上述した表皮深さｄは浅くなる。このため、第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２における検出部１に流れる交流電流の電流は異なる。検出回路３は、検出部１に第１周波数ｆ１で印加される電流での検出部１のインピーダンス成分と、第２周波数ｆ２で検出部１に印加される電流での検出部１のインピーダンス成分との比率が１：１とは異なる比率として検出する。この場合、検出回路３は、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２の検出部１のインピーダンス成分の比率が所定の範囲を超えているので、報知回路５へは出力しない。

【0057】

被検出部２と検出部１とが近接状態の場合、検出部１の軟磁性材料は、磁気飽和しており、検出部１の絶対透磁率μが空気の透磁率１に近くなる。このため、非近接状態の場合に比べ、近接状態の場合、第１周波数ｆ１及び第２周波数ｆ２における検出部１に流れる交流電流の表皮深さｄは共に深くなる。その結果、検出回路は、検出部１に第１周波数ｆ１で印加される電流での検出部１のインピーダンス成分と、第２周波数ｆ２で検出部１に印加される電流での検出部１のインピーダンス成分との比率が１：１に近い比率として検出する。この場合、検出回路３は、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２の検出部１のインピーダンス成分の比率が所定の範囲の場合、報知回路５へ出力する。なお、検出回路３は、第２周波数ｆ２に対する第１周波数ｆ１の検出部１のインピーダンス成分の比率が所定の範囲の場合、報知回路５へ出力するようにしてもよい。報知回路５は、検出回路３の出力に基づいて、光、音、電波の送信などで、被検出部２が検出部１に相対的に近づいて動作距離以下の近接状態になったことを知らせる。以上説明したように、また、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２のインピーダンス成分の比率で検知を行えば、検出部１の劣化の影響を低減させ、実施形態６に係る近接スイッチは、長期に安定して使用することができる。

【0058】

また、検出回路３は、近接状態において、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２のインピーダンス成分の比を検出することで、実施形態６に係る近接スイッチのメンテナンス時期を認知することができる。例えば、高温環境下で、検出部１が性能劣化する場合、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２のインピーダンス成分の比率が変化する。このため、第１周波数ｆ１に対する第２周波数ｆ２のインピーダンス成分の比率が所定の閾値を超えた場合、検出部１を早期に交換するよう、検出回路３は、報知回路５へ出力することができる。

【0059】

（評価例）
次に、上述した実施形態１の評価例を実施例１から実施例５により具体的に説明する。ただし、本発明は、これらの実施例によって、何ら限定されるものではない。絶対透磁率は、比透磁率と真空の透磁率（４π×１０^−７Ｈ／ｍ）との積で求めることができる。

【0060】

実施例１の検出部の材料として、直径９０μｍのワイヤー状のＦｅ_７９Ｂ_１６Ｓｉ_５をコイル状に巻回したものを用意して、被検出部としての磁石を近づけた。磁石を近づける前の非近接状態（表１では磁石無と表記）では、周波数１３．５４ＭＨｚの交流電流に対するインピーダンス成分Ｚは、３．９６Ωであった。磁石を近づけた近接状態（表１では磁石有と表記）では、１３．５４ＭＨｚでの交流に対するインピーダンス成分Ｚは、３．１６Ωであった。非近接状態（表１では磁石無と表記）と近接状態（表１では磁石有と表記）では、インピーダンス成分の変化率が２０％であった。

【0061】

実施例２の検出部の材料として、直径９０μｍのワイヤー状のＦｅ_６７Ｃｏ_１８Ｂ_１４Ｓｉ_１をコイル状に巻回したものを用意して、磁石を近づけた。磁石を近づける前の非近接状態（表１では磁石無と表記）では、周波数１３．５４ＭＨｚの交流電流に対するインピーダンス成分Ｚは、３．４６Ωであった。磁石を近づけた近接状態（表１では磁石有と表記）では、周波数１３．５４ＭＨｚの交流電流に対するインピーダンス成分Ｚは、２．８８Ωであった。非近接状態（表１では磁石無と表記）と近接状態（表１では磁石有と表記）では、インピーダンス成分の変化率が１７％であった。

【0062】

実施例３の検出部の材料として、直径９０μｍのワイヤー状のＦｅ_２２Ｎｉ_７８をコイル状に巻回したものを用意して、磁石を近づけた。磁石を近づける前の非近接状態（表１では磁石無と表記）では、周波数１３．５４ＭＨｚの交流電流に対するインピーダンス成分Ｚは、１００Ωであった。磁石を近づけた近接状態（表１では磁石有と表記）では、周波数１３．５４ＭＨｚの交流電流に対するインピーダンス成分Ｚは、７２Ωであった。非近接状態（表１では磁石無と表記）と近接状態（表１では磁石有と表記）では、インピーダンス成分の変化率が２８％であった。以上の実施例１から実施例３を表１として記載する。

【0063】

【表1】

【0064】

実施例４の検出部の材料として、直径９０μｍのワイヤー状のＦｅ_７９Ｂ_１６Ｓｉ_５をコイル状に巻回したものを用意して、磁石を近づけた。磁石を近づける前の非近接状態（表２では磁石無と表記）では、２０８ｋＨｚでの交流に対するインピーダンス成分Ｚは、１．５Ωであった。磁石を近づけた近接状態（表２では磁石有と表記）では、２０８ｋＨｚでの交流に対するインピーダンス成分Ｚは、１．４Ωであった。非近接状態（表１では磁石無と表記）と近接状態（表２では磁石有と表記）では、変化率が７％あった。なお、実施例５は、Ｆｅ_２２Ｎｉ_７８を用意して、磁石を近づけ磁石が無い状態（表１では磁石無と表記）と磁石を近づけた状態（表１では磁石有と表記）では、インピーダンス成分の変化率が０％であった。

【0065】

実施例５の検出部の材料として、直径９０μｍのワイヤー状のＦｅ_２２Ｎｉ_７８をコイル状に巻回したものを用意して、磁石を近づけた。磁石を近づける前の非近接状態（表２では磁石無と表記）では、２０８ｋＨｚでの交流に対するインピーダンス成分Ｚは、２７Ωであった。磁石を近づけた近接状態（表２では磁石有と表記）では、２０８ｋＨｚでの交流に対するインピーダンス成分Ｚは、１３Ωであった。非近接状態（表２では磁石無と表記）と近接状態（表２では磁石有と表記）では、インピーダンス成分の変化率が５２％であった。以上の実施例４から実施例５を表２として記載する。

【0066】

【表2】

【0067】

以上説明したように、ＦｅＮｉ合金は、検出部１として好適であることが分かった。

【符号の説明】

【0068】

１、１Ａ 検出部
２、２Ａ 被検出部
３、３Ａ 検出回路
４、４’ 発振回路
５ 報知回路
６ アンテナ
７ 発信回路
８ レファレンス部材
１１ 支持部材
１２ 支持部材
１３ 回動部
２１ コイル
２２ コア
Ｓ−ｏｆｆ 離反方向
Ｓ−ｏｎ 接近方向
ＳＷ１、ＳＷ２ 選択スイッチ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】