(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024068585
(43)【公開日】2024-05-20
(54)【発明の名称】運動検出装置
(51)【国際特許分類】
G01F 1/06 20060101AFI20240513BHJP
【ＦＩ】
G01F1/06 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022179147
(22)【出願日】2022-11-08
(71)【出願人】
【識別番号】390005049
【氏名又は名称】ヒロセ電機株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100111202
【弁理士】
【氏名又は名称】北村 周彦
(74)【代理人】
【識別番号】100139365
【弁理士】
【氏名又は名称】中嶋 武雄
(72)【発明者】
【氏名】江川 広祐
【テーマコード（参考）】
2F030
【Ｆターム（参考）】
2F030CA01
2F030CE07
2F030CE09
2F030CG02
2F030CG09
(57)【要約】
【課題】被検体の運動に関する情報を、磁気センサからのパルスを用いて無電源で無線により伝達できるようにする。
【解決手段】被検体の回転を検出する回転検出装置１は、大バルクハウゼン効果を用いた磁気センサを備えた装置本体と、無線送信機２１と、無線送信機２１の稼働電力を磁気センサからのパルスを用いて生成する電力供給回路２２とを備え、電力供給回路２２は、整流された上記パルスの電荷を蓄積する蓄電器２４と、蓄電器２４に蓄積された電荷を用いて稼働電力を生成する定電圧回路２５とを有し、定電圧回路２５は、１パケットを送信するに当たり無線送信機２１および定電圧回路２５が消費する電力に相当する電荷量の電荷が蓄電器２４に蓄積されるごとに稼働電力を生成し、無線送信機２１は、定電圧回路２５により稼働電力が生成されたときに当該稼働電力を用いて１パケットを送信し、その後、次に稼働電力が生成されるまで送信を行わない。
【選択図】図５
【解決手段】被検体の回転を検出する回転検出装置１は、大バルクハウゼン効果を用いた磁気センサを備えた装置本体と、無線送信機２１と、無線送信機２１の稼働電力を磁気センサからのパルスを用いて生成する電力供給回路２２とを備え、電力供給回路２２は、整流された上記パルスの電荷を蓄積する蓄電器２４と、蓄電器２４に蓄積された電荷を用いて稼働電力を生成する定電圧回路２５とを有し、定電圧回路２５は、１パケットを送信するに当たり無線送信機２１および定電圧回路２５が消費する電力に相当する電荷量の電荷が蓄電器２４に蓄積されるごとに稼働電力を生成し、無線送信機２１は、定電圧回路２５により稼働電力が生成されたときに当該稼働電力を用いて１パケットを送信し、その後、次に稼働電力が生成されるまで送信を行わない。
【選択図】図５
【特許請求の範囲】
【請求項1】
被検体の運動を検出する運動検出装置であって、
大バルクハウゼン効果を奏する磁性線材にコイルを設けることにより形成された磁気センサ、磁石、および前記被検体の運動に連動して前記磁気センサと前記磁石の各磁極との互いの位置関係が相対的に変化するように前記磁気センサおよび前記磁石を支持する支持機構を有する装置本体と、
所定の情報を無線送信する無線送信機と、
前記無線送信機を稼働させるために前記無線送信機に供給する稼働電力を、前記被検体の運動に連動した前記磁気センサと前記磁石の各磁極との互いの位置関係の相対的な変化により前記磁気センサから出力されたパルスを用いて生成する電力供給回路とを備え、
前記電力供給回路は、
前記磁気センサから出力された正負のパルスを整流する整流回路と、
前記整流回路により整流された前記パルスの電荷を蓄積する蓄電器と、
前記蓄電器に蓄積された電荷を用いて前記稼働電力を生成する電力生成回路とを有し、
前記電力生成回路は、前記無線送信機が１単位の前記情報を無線送信するに当たり前記無線送信機および前記電力生成回路が消費する単位情報送信電力に相当する単位情報送信電荷量の電荷が前記蓄電器に蓄積されるごとに前記稼働電力を生成し、
前記無線送信機は、前記電力生成回路により前記稼働電力が生成されたときに当該稼働電力を用いて１単位の前記情報を無線送信し、その後、次に前記電力生成回路により前記稼働電力が生成されるまで前記情報の無線送信を行わないことを特徴とする運動検出装置。
大バルクハウゼン効果を奏する磁性線材にコイルを設けることにより形成された磁気センサ、磁石、および前記被検体の運動に連動して前記磁気センサと前記磁石の各磁極との互いの位置関係が相対的に変化するように前記磁気センサおよび前記磁石を支持する支持機構を有する装置本体と、
所定の情報を無線送信する無線送信機と、
前記無線送信機を稼働させるために前記無線送信機に供給する稼働電力を、前記被検体の運動に連動した前記磁気センサと前記磁石の各磁極との互いの位置関係の相対的な変化により前記磁気センサから出力されたパルスを用いて生成する電力供給回路とを備え、
前記電力供給回路は、
前記磁気センサから出力された正負のパルスを整流する整流回路と、
前記整流回路により整流された前記パルスの電荷を蓄積する蓄電器と、
前記蓄電器に蓄積された電荷を用いて前記稼働電力を生成する電力生成回路とを有し、
前記電力生成回路は、前記無線送信機が１単位の前記情報を無線送信するに当たり前記無線送信機および前記電力生成回路が消費する単位情報送信電力に相当する単位情報送信電荷量の電荷が前記蓄電器に蓄積されるごとに前記稼働電力を生成し、
前記無線送信機は、前記電力生成回路により前記稼働電力が生成されたときに当該稼働電力を用いて１単位の前記情報を無線送信し、その後、次に前記電力生成回路により前記稼働電力が生成されるまで前記情報の無線送信を行わないことを特徴とする運動検出装置。
【請求項2】
前記磁気センサから出力された前記パルスをカウントし、前記パルスのカウント値を記憶するカウンタを備え、
前記無線送信機は、前記カウンタに記憶された前記カウント値が含まれた前記情報を無線送信することを特徴とする請求項１に記載の運動検出装置。
前記無線送信機は、前記カウンタに記憶された前記カウント値が含まれた前記情報を無線送信することを特徴とする請求項１に記載の運動検出装置。
【請求項3】
前記無線送信機は、当該運動検出装置に接続された外部装置から出力された外部データが含まれた前記情報を無線送信することを特徴とする請求項１に記載の運動検出装置。
【請求項4】
前記無線送信機から送信された前記情報を受信する無線受信機を備え、
前記無線受信機は、前記無線送信機から受信した１単位の前記情報の受信回数に基づいて前記磁気センサから出力されたパルスの個数を算出し、算出した前記パルスの個数を当該無線受信機が有する記憶部に記憶することを特徴とする請求項１に記載の運動検出装置。
前記無線受信機は、前記無線送信機から受信した１単位の前記情報の受信回数に基づいて前記磁気センサから出力されたパルスの個数を算出し、算出した前記パルスの個数を当該無線受信機が有する記憶部に記憶することを特徴とする請求項１に記載の運動検出装置。
【請求項5】
前記無線送信機から送信された前記情報を受信する無線受信機を備え、
前記無線受信機は、前記無線送信機から受信した１単位の前記情報の受信間隔に基づいて前記磁気センサから出力されたパルスの間隔を算出し、算出した前記パルスの間隔を当該無線受信機が有する記憶部に記憶することを特徴とする請求項１に記載の運動検出装置。
前記無線受信機は、前記無線送信機から受信した１単位の前記情報の受信間隔に基づいて前記磁気センサから出力されたパルスの間隔を算出し、算出した前記パルスの間隔を当該無線受信機が有する記憶部に記憶することを特徴とする請求項１に記載の運動検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、大バルクハウゼン効果を用いた磁気センサにより、被検体の運動を検出する運動検出装置に関する。
【背景技術】
【0002】
大バルクハウゼン効果を用いた磁気センサにより被検体の回転等の運動を検出する運動検出装置の原理は次の通りである。
【0003】
例えば、回転する被検体に磁石を取り付け、被検体の回転に伴ってＮ極とＳ極が回転する回転磁界を形成する。そして、その回転磁界の中に、大バルクハウゼン効果を奏する磁性線材にコイルを設けることにより形成された磁気センサを置き、被検体の回転に伴って磁気センサに作用する磁界の方向が変化するようにする。磁性線材は、それに作用する磁界の方向が変化し、変化した磁界の強度が、ある閾値に達したときに、磁化方向が瞬時に反転する性質を有している。したがって、被検体の回転に伴って磁気センサに作用する磁界の方向が変化する度に、磁性線材の磁化方向が反転し、コイルに電流が流れる。そして、磁界の方向が変化したとき、その変化の速さに拘わらず、磁性線材の磁化方向は瞬時に反転するので、そのときにコイルに流れる電流は鋭いパルス状になる。このパルスに基づいて被検体の回転を検出する。
【0004】
実開平２－１１５１２４号公報（特許文献１）には、大バルクハウゼン効果を用いた磁気センサを利用して流体の流量を計測する流量計が記載されている。また、特開２００９－１６２７３０号公報（特許文献２）には、大バルクハウゼン効果を用いた磁気センサを利用して操舵角を検出する回転角検出装置が記載されている。また、国際公開２０１６／００２４３７号公報（特許文献３）には、大バルクハウゼン効果を用いた磁気センサを利用して、例えばサーボモータの回転軸の回転等の運動を検出する運動検出装置が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】実開平２－１１５１２４号公報
【特許文献2】特開２００９－１６２７３０号公報
【特許文献3】国際公開２０１６／００２４３７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
上述したように、大バルクハウゼン効果を用いた磁気センサにおいては、回転磁界の中に磁気センサを置くことにより、磁気センサのコイルに鋭いパルス状の電流が生じる。したがって、大バルクハウゼン効果を用いた磁気センサによれば、被検体の運動の検出の基礎となるパルスを得るのに、商用電源または電池等の電源は不要であり、被検体の運動検出を無電源で行うことができる。
【0007】
さらに、特開２００９－１６２７３０号公報に記載された回転角検出装置、および国際公開２０１６／００２４３７号公報に記載された運動検出装置は、パルスを得ることだけでなく、被検体の回転等に関する情報を記憶することをも無電源で行う構成を有している。すなわち、これらの装置は、磁気センサから出力されたパルスの電力を用いてメモリを動作させ、そのメモリに、被検体の回転等に関する情報を記憶している。
【0008】
ところで、運動検出装置によって被検体の運動を検出することにより得られた被検体の運動に関する情報を、被検体から離れた場所へ無線で伝達することができれば、運動検出装置の利便性が高まる。さらに、このような情報の無線による伝達を無電源で行うことができれば、運動検出装置の利便性が一層高まる。
【0009】
上記情報の無線による伝達を無電源で行う方法として、運動検出装置に無線送信機を設け、その無線送信機を、磁気センサから出力されたパルスの電力を用いて稼働させ、その無線送信機により上記情報を無線送信するといった方法が考えられる。
【0010】
しかしながら、一般的に考えて、情報の無線送信は、情報のメモリへの記憶と比較して電力の消費量が多い。それゆえ、磁気センサから出力されたパルスの電力を用いて無線送信機を稼働させ、この無線送信により上記情報を無線送信することは実際上容易でない。
【0011】
本発明は例えば上述したような問題に鑑みなされたものであり、本発明の課題は、被検体の運動に関する情報の被検体から離れた場所への無線による伝達を、磁気センサから出力されたパルスの電力を用いて無電源で行うことを実現し得る運動検出装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0012】
上記課題を解決するために、本発明は、被検体の運動を検出する運動検出装置であって、大バルクハウゼン効果を奏する磁性線材にコイルを設けることにより形成された磁気センサ、磁石、および前記被検体の運動に連動して前記磁気センサと前記磁石の各磁極との互いの位置関係が相対的に変化するように前記磁気センサおよび前記磁石を支持する支持機構を有する装置本体と、所定の情報を無線送信する無線送信機と、前記無線送信機を稼働させるために前記無線送信機に供給する稼働電力を、前記被検体の運動に連動した前記磁気センサと前記磁石の各磁極との互いの位置関係の相対的な変化により前記磁気センサから出力されたパルスを用いて生成する電力供給回路とを備え、前記電力供給回路は、前記磁気センサから出力された正負のパルスを整流する整流回路と、前記整流回路により整流された前記パルスの電荷を蓄積する蓄電器と、前記蓄電器に蓄積された電荷を用いて前記稼働電力を生成する電力生成回路とを有し、前記電力生成回路は、前記無線送信機が１単位の前記情報を無線送信するに当たり前記無線送信機および前記電力生成回路が消費する単位情報送信電力に相当する単位情報送信電荷量の電荷が前記蓄電器に蓄積されるごとに前記稼働電力を生成し、前記無線送信機は、前記電力生成回路により前記稼働電力が生成されたときに当該稼働電力を用いて１単位の前記情報を無線送信し、その後、次に前記電力生成回路により前記稼働電力が生成されるまで前記情報の無線送信を行わないことを特徴とする。
【0013】
上記本発明の運動検出装置において、前記磁気センサから出力された前記パルスをカウントし、前記パルスのカウント値を記憶するカウンタを備え、前記無線送信機は、前記カウンタに記憶された前記カウント値が含まれた前記情報を無線送信することとしてもよい。また、上記本発明の運動検出装置において、前記無線送信機は、当該運動検出装置に接続された外部装置から出力された外部データが含まれた前記情報を無線送信することとしてもよい。
【0014】
また、上記本発明の運動検出装置において、前記無線送信機から送信された前記情報を受信する無線受信機を備え、前記無線受信機は、前記無線送信機から受信した１単位の前記情報の受信回数に基づいて前記磁気センサから出力されたパルスの個数を算出し、算出した前記パルスの個数を当該無線受信機が有する記憶部に記憶することとしてもよい。また、上記本発明の運動検出装置において、前記無線送信機から送信された前記情報を受信する無線受信機を備え、前記無線受信機は、前記無線送信機から受信した１単位の前記情報の受信間隔に基づいて前記磁気センサから出力されたパルスの間隔を算出し、算出した前記パルスの間隔を当該無線受信機が有する記憶部に記憶することとしてもよい。
【発明の効果】
【0015】
本発明によれば、被検体の運動に関する情報を、磁気センサから出力されたパルスの電力を用いて無電源で、被検体から離れた場所へ無線により伝達することができる。
【図面の簡単な説明】
【0016】
【図1】本発明の運動検出装置の第１の実施形態である回転検出装置を、流体の流量および流速の測定に適用した例を示す説明図である。
【図2】本発明の第１の実施形態の回転検出装置における回転検出装置本体、無線送信機および電力供給回路を示す斜視図である。
【図4】本発明の第１の実施形態の回転検出装置において、２つの磁石が連結シャフトの軸心を中心に時計回り方向に１回転する間に３つの磁気センサからそれぞれ出力されるパルスを示す説明図である。
【図5】本発明の第１の実施形態の回転検出装置における無線送信機および電力供給回路等を示す回路図である。
【図6】本発明の第１の実施形態の回転検出装置において、各磁気センサから出力されたパルスの波形、これらのパルスを整流回路により全波整流したものの波形、蓄電器の電荷量、および無線送信機の送信信号の波形を示す説明図である。
【図7】本発明の第１の実施形態の回転検出装置において、無線送信機により無線送信されるパケットを示す説明図である。
【図8】本発明の第１の実施形態の回転検出装置における無線受信機の構成を示すブロック図である。
【図9】本発明の第２の実施形態の回転検出装置における無線送信機、電力供給回路およびカウンタ等を示す回路図である。
【図10】本発明の第２の実施形態の回転検出装置において、無線送信機により無線送信されるパケットを示す説明図である。
【図11】本発明の第２の実施形態の変形例を示す回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0017】
［第１の実施形態］
（回転検出装置の構成）
図１は、本発明の運動検出装置の第１の実施形態である回転検出装置１を、流体の流量および流速の測定に適用した例を示している。回転検出装置１は、大バルクハウゼン効果を用いた磁気センサにより被検体の回転を検出する装置である。図１に示す例において、回転検出装置１の被検体は、流体が流れる管５１内に設けられた羽根車５３の回転シャフト５４である。回転検出装置１は回転シャフト５４の回転を検出する。流体が管５１内を図１中の矢印Ｆ方向に流れたとき、羽根車５３が図１において時計回り方向に回転する。羽根車５３の回転数（回転量）は流体の流量に対応し、羽根車５３の回転速度は流体の流速に対応する。
（回転検出装置の構成）
図１は、本発明の運動検出装置の第１の実施形態である回転検出装置１を、流体の流量および流速の測定に適用した例を示している。回転検出装置１は、大バルクハウゼン効果を用いた磁気センサにより被検体の回転を検出する装置である。図１に示す例において、回転検出装置１の被検体は、流体が流れる管５１内に設けられた羽根車５３の回転シャフト５４である。回転検出装置１は回転シャフト５４の回転を検出する。流体が管５１内を図１中の矢印Ｆ方向に流れたとき、羽根車５３が図１において時計回り方向に回転する。羽根車５３の回転数（回転量）は流体の流量に対応し、羽根車５３の回転速度は流体の流速に対応する。
【0018】
回転検出装置１は、回転検出装置本体２、無線送信機２１、電力供給回路２２、および無線受信機４１を備えている。なお、回転検出装置本体２は「装置本体」の具体例である。
【0019】
回転検出装置本体２は管５１に取り付けられている。具体的には、管５１には、羽根車５３を収容した羽根車収容部５２が設けられており、羽根車収容部５２の上面には、ケース３が取り付けられている。ケース３は羽根車収容部５２の上面に固定されている。回転検出装置本体２はこのケース３内に設けられている。
【0020】
羽根車５３の下端側部分と回転シャフト５４とは互いに固定されている。回転シャフト５４は羽根車５３と一体に回転する。回転シャフト５４の上端側部分は、羽根車収容部５２の上面の中央に形成された穴等を介してケース３内に進入している。なお、管５１内を流れる流体がケース３内に流入しないように、羽根車収容部５２の上面に形成された穴と回転シャフト５４の外周面との間等はシールされている。
【0021】
無線送信機２１および電力供給回路２２は、回転検出装置本体２の上部に取り付けられた基板２０上に設けられている。無線受信機４１は、被検体から離れた場所、具体的には、回転検出装置本体２が取り付けられた羽根車収容部５２から離れた場所に設けられている。無線受信機４１は、羽根車収容部５２から、無線送信機２１と無線受信機４１との間の通信が可能な距離、離すことができる。
【0022】
（回転検出装置本体）
図２は、回転検出装置本体２、並びに回転検出装置本体２の上部に取り付けられた基板２０上に設けられた無線送信機２１および電力供給回路２２を示している。回転検出装置本体２は、図２に示すように、２つの磁石４Ａ、４Ｂ、上下２枚の磁石支持板５、連結シャフト６、３つの磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、および上下２枚のセンサ支持板８を備えている。なお、磁石支持板５、連結シャフト６およびセンサ支持板８は「支持機構」の具体例である。
図２は、回転検出装置本体２、並びに回転検出装置本体２の上部に取り付けられた基板２０上に設けられた無線送信機２１および電力供給回路２２を示している。回転検出装置本体２は、図２に示すように、２つの磁石４Ａ、４Ｂ、上下２枚の磁石支持板５、連結シャフト６、３つの磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、および上下２枚のセンサ支持板８を備えている。なお、磁石支持板５、連結シャフト６およびセンサ支持板８は「支持機構」の具体例である。
【0023】
図３（Ａ）は、２つの磁石４Ａ、４Ｂ、上下２つの磁石支持板５および連結シャフト６等を図２から抜き出して示している。各磁石４Ａ、４Ｂは棒状の磁石である。各磁石４Ａ、４Ｂの一端側部分がＮ極であり、他端側部分がＳ極である。２つの磁石４Ａ、４Ｂは、図３（Ａ）に示すように、それぞれ上下方向に伸長し、かつ水平方向に並ぶように配置されている。２つの磁石４Ａ、４Ｂはそれぞれの磁極が互いに逆向きになるように配置されている。具体的には、一方の磁石４ＡはＮ極が上を向き、Ｓ極が下を向くように配置され、他方の磁石４ＢはＳ極が上を向き、Ｎ極が下を向くように配置されている。一方の磁石４Ａは上下２枚の磁石支持板５の水平方向一側の端部に支持され、他方の磁石４Ｂは上下２枚の磁石支持板５の水平方向他側の端部に支持されている。
【0024】
また、上下２つの磁石支持板５の水平方向中央部には連結シャフト６の上部が固定されている。連結シャフト６の下部は回転シャフト５４に連結されている。連結シャフト６は、回転シャフト５４と同軸に配置されている。２つの磁石４Ａ、４Ｂ、上下２枚の磁石支持板５および連結シャフト６は、回転シャフト５４と一体に回転する。
【0025】
各磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、図２に示すように、磁性線材１１、ボビン１２、およびコイル１３を有している。磁性線材１１は、大バルクハウゼン効果を奏する磁性線材である。磁性線材１１は、例えば、鉄およびコバルトを含む半硬質磁性材料により形成された線材である。磁性線材１１は、例えば、上記半硬質磁性材料を線引きし、方向を変えながら複数回捻ることにより形成されている。磁性線材１１は、磁化が容易な方向が当該磁性線材１１の軸線方向である一軸異方性を有している。また、磁性線材１１において、その外周側部分よりも中心側部分の方が保磁力が大きい。磁性線材１１は外部磁界の方向の変化に応じて磁性線材１１（その外周側部分）の磁化方向が瞬時に反転する性質を有している。
【0026】
磁性線材１１は、その軸線方向が上下方向となるように配置されている。また、磁性線材１１はボビン１２の内部に収容されている。ボビン１２は、例えば樹脂等により概ね円柱状に形成されている。また、磁性線材１１の外周側にはコイル１３が設けられている。コイル１３は、例えばエナメル線等の電線をボビン１２の外周側に巻回することにより形成されている。また、図示を省略しているが、コイル１３の両端部は電力供給回路２２に接続されている。
【0027】
３つの磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、上下２枚のセンサ支持板８に支持されている。上下２枚のセンサ支持板８は例えばケース３（図１を参照）にブラケット等を介して固定されている。下側のセンサ支持板８の中央には、回転シャフト５４の直径よりも大きい直径を有する貫通穴９が形成されている。回転シャフト５４の上端側部分は、貫通穴９の中央を通って上下２枚のセンサ支持板８間に進入している。また、連結シャフト６の上端部は、上側のセンサ支持板８の中央に例えば軸受を介して、上側のセンサ支持板８に対して回転可能に支持されている。これらの構造により、回転シャフト５４が回転したとき、２つの磁石４Ａ、４Ｂ、上下２枚の磁石支持板５および連結シャフト６は、３つの磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃおよび上下２枚のセンサ支持板８に対して回転する。これにより、３つの磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃと、２つの磁石４Ａ、４Ｂの各磁極との互いの位置関係が相対的に変化する。
【0028】
図３（Ｂ）は、図２中の切断線Ａ－Ａに沿って切断した回転検出装置本体２の断面を上から見た状態を示している。また、図２中の切断線Ａ－Ａの上下方向の位置は、図３（Ａ）中の切断線Ｂ－Ｂの上下方向の位置と一致している。すなわち、図３（Ｂ）においては、図３（Ａ）中の切断線Ｂ－Ｂに沿って切断された２つの磁石４Ａ、４Ｂおよび連結シャフト６の断面を上から見た状態が示されている。また、図３（Ａ）中の切断線Ｂ－Ｂの位置は各磁石４Ａ、４Ｂの上端側部分に位置している。磁石４Ａの上端側部分はＮ極であり、磁石４Ａの上端側部分はＳ極であるので、図３（Ｂ）中の磁石４Ａの切断面の磁極はＮ極であり、磁石４Ｂの切断面の磁極はＳ極である。
【0029】
図３（Ｂ）に示すように、３つの磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、磁石４Ａ、４Ｂの外周側に配置されている。また、３つの磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃは、回転シャフト５４（連結シャフト６）の軸心を中心に１２０度の間隔を置いて配置されている。また、羽根車５３が図１中の時計回り方向に回転したとき、それに伴う回転シャフト５４の回転に連動して、磁石４Ａ、４Ｂは、３つの磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃに囲まれた内側の領域内を、連結シャフト６（回転シャフト５４）の軸心を中心に時計回り方向に回転する。
【0030】
（回転検出装置本体の動作）
図４は、磁石４Ａ、４Ｂが連結シャフト６の軸心を中心に時計回り方向に１回転する間に、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃからそれぞれ出力されるパルスＰ１～Ｐ６を示している。なお、図４において、磁石４Ａに付された「Ｎ」は磁石４Ａの上端側部分の磁極であるＮ極を示し、磁石４Ｂに付された「Ｓ」は磁石４Ｂの上端側部分の磁極であるＳ極を示している。
図４は、磁石４Ａ、４Ｂが連結シャフト６の軸心を中心に時計回り方向に１回転する間に、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃからそれぞれ出力されるパルスＰ１～Ｐ６を示している。なお、図４において、磁石４Ａに付された「Ｎ」は磁石４Ａの上端側部分の磁極であるＮ極を示し、磁石４Ｂに付された「Ｓ」は磁石４Ｂの上端側部分の磁極であるＳ極を示している。
【0031】
回転シャフト５４の回転に伴って磁石４Ａ、４Ｂが連結シャフト６の軸心を中心に回転することにより回転磁界が形成される。そして、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃはその回転磁界の中に置かれた状態となり、磁石４Ａ、４Ｂの回転に伴って磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれに作用する磁界の方向が変化するようになる。
【0032】
図４において、磁石４Ａが磁気センサ７Ａに最も接近したときの連結シャフト６（回転シャフト５４）の回転角度を０度とする。磁石４Ａはその上端側部分がＮ極であり、下端側部分がＳ極であるので、磁石４Ａが形成する磁界の方向は下方向である。磁石４Ａが磁気センサ７Ａに最も接近したとき、その直前の磁気センサ７Ａの磁性線材１１の磁化方向が上方向であった場合には、磁気センサ７Ａの磁性線材１１の磁化方向が瞬時に反転して下方向になる。この磁気センサ７Ａの磁性線材１１の磁化方向の反転により、コイル１３に瞬時に大きな電流が一方向に流れ、コイル１３から例えば正方向のパルスＰ１が出力される。
【0033】
連結シャフト６の回転角度が６０度になったとき、磁石４Ｂが磁気センサ７Ｂに最も接近する。磁石４Ｂはその上端側部分がＳ極であり、下端側部分がＮ極であるので、磁石４Ｂが形成する磁界の方向は上方向である。磁石４Ｂが磁気センサ７Ｂに最も接近したとき、その直前の磁気センサ７Ｂの磁性線材１１の磁化方向が下方向であった場合には、磁気センサ７Ｂの磁性線材１１の磁化方向が瞬時に反転して上方向になる。この磁気センサ７Ｂの磁性線材１１の磁化方向の反転により、コイル１３に瞬時に大きな電流が他方向に流れ、コイル１３から例えば負方向のパルスＰ２が出力される。
【0034】
連結シャフト６の回転角度が１２０度になったときには、磁石４Ａが磁気センサ７Ｃに最も接近する。このとき、その直前の磁気センサ７Ｃの磁性線材１１の磁化方向が上方向であった場合には、磁気センサ７Ｃの磁性線材１１の磁化方向が瞬時に反転して下方向になる。これにより、コイル１３に瞬時に大きな電流が一方向に流れ、コイル１３から正方向のパルスＰ３が出力される。
【0035】
連結シャフト６の回転角度が１８０度になったときには、磁石４Ｂが磁気センサ７Ａに最も接近し、磁気センサ７Ａの磁性線材１１の磁化方向が瞬時に反転して上方向になり、コイル１３から負方向のパルスＰ４が出力される。
【0036】
連結シャフト６の回転角度が２４０度になったときには、磁石４Ａが磁気センサ７Ｂに最も接近し、磁気センサ７Ｂの磁性線材１１の磁化方向が瞬時に反転して下方向になり、コイル１３から正方向のパルスＰ５が出力される。
【0037】
連結シャフト６の回転角度が３００度になったときには、磁石４Ｂが磁気センサ７Ｃに最も接近し、磁気センサ７Ｃの磁性線材１１の磁化方向が瞬時に反転して上方向になり、コイル１３から負方向のパルスＰ６が出力される。
【0038】
連結シャフト６（回転シャフト５４）が時計回り方向に回転している間においては、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイルから、６つのパルスＰ１～Ｐ６が図４に示す順番で出力される。また、パルスＰ１～Ｐ６はそれぞれ異なるタイミングで出力され、２つ以上のパルスが同時に出力されることはない。また、連結シャフト６の回転速度が速くなると、パルスＰ１～Ｐ６の間隔が小さくなり、連結シャフト６の回転速度が遅くなると、パルスＰ１～Ｐ６の間隔が大きくなる。また、磁性線材１１は、それに作用する磁界の方向が変化し、変化した磁界の強さが、ある閾値に達したときに磁化方向が瞬時に反転するので、パルスＰ１～Ｐ６はいずれも鋭いパルスとなる。また、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれにおいて、磁性線材１１の材料、直径および長さは互いに等しく、コイルの電線の巻回量等も互いに等しい。それゆえ、パルスＰ１～Ｐ６はいずれも同等のエネルギーを有するパルスとなる。また、磁性線材１１は、それに作用する磁界の方向が変化したとき、その変化の速さに拘わらず、磁化方向が瞬時に反転する。それゆえ、連結シャフト６の回転速度が速いときでも遅いときでも、各パルスＰ１～Ｐ６は同等のエネルギーを有するパルスとなる。
【0039】
（無線送信機）
無線送信機２１は、例えばブルートゥース・ロー・エナジー（ブルートゥースは登録商標）等の低消費電力の近距離無線通信を行う装置である。無線送信機２１は、稼働電力ＰＷが供給されたときに稼働する。無線送信機２１は例えばカスタムＩＣ（集積回路）であり、稼働電力ＰＷが供給されたときに１パケットを無線送信し、その後、次に稼働電力ＰＷが供給されるまでパケットの無線送信を行わないように設計されている。無線送信機２１は、１パケットを無線送信した後、次に稼働電力ＰＷが供給されるまでの間、電力を消費しない。無線送信機２１は、回転検出装置本体２の一部、例えば、回転検出装置本体２の上側のセンサ支持板８の上面に取り付けられた基板２０上に設けられている。
無線送信機２１は、例えばブルートゥース・ロー・エナジー（ブルートゥースは登録商標）等の低消費電力の近距離無線通信を行う装置である。無線送信機２１は、稼働電力ＰＷが供給されたときに稼働する。無線送信機２１は例えばカスタムＩＣ（集積回路）であり、稼働電力ＰＷが供給されたときに１パケットを無線送信し、その後、次に稼働電力ＰＷが供給されるまでパケットの無線送信を行わないように設計されている。無線送信機２１は、１パケットを無線送信した後、次に稼働電力ＰＷが供給されるまでの間、電力を消費しない。無線送信機２１は、回転検出装置本体２の一部、例えば、回転検出装置本体２の上側のセンサ支持板８の上面に取り付けられた基板２０上に設けられている。
【0040】
（電力供給回路の構成）
図５は、入力側に磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ（厳密にはそれらのコイル１３の両端）が接続され、出力側に無線送信機２１が接続された電力供給回路２２を示している。電力供給回路２２は、無線送信機２１を稼働させるために無線送信機２１に供給する稼働電力ＰＷを、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスＰ１～Ｐ６が有するエネルギーを用いて生成する回路である。電力供給回路２２は、回転検出装置本体２の一部、例えば、回転検出装置本体２の上側のセンサ支持板８の上面に取り付けられた基板２０上に設けられている。電力供給回路２２は、整流回路２３、蓄電器２４、および定電圧回路２５を有している。
図５は、入力側に磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ（厳密にはそれらのコイル１３の両端）が接続され、出力側に無線送信機２１が接続された電力供給回路２２を示している。電力供給回路２２は、無線送信機２１を稼働させるために無線送信機２１に供給する稼働電力ＰＷを、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスＰ１～Ｐ６が有するエネルギーを用いて生成する回路である。電力供給回路２２は、回転検出装置本体２の一部、例えば、回転検出装置本体２の上側のセンサ支持板８の上面に取り付けられた基板２０上に設けられている。電力供給回路２２は、整流回路２３、蓄電器２４、および定電圧回路２５を有している。
【0041】
整流回路２３は、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力された正方向および負方向のパルスＰ１～Ｐ６を全波整流する回路である。整流回路２３は、４つのダイオードを図５に示すように接続することにより形成されている。
【0042】
蓄電器２４は、整流回路２３により整流されたパルスの電荷を蓄積する。蓄電器２４として電解コンデンサが用いられている。なお、蓄電器２４として電気二重層コンデンサを用いてもよい。蓄電器２４の両端は、図５に示すように、整流回路２３の２つの出力端にそれぞれ接続されている。
【0043】
定電圧回路２５は、蓄電器２４に蓄積された電荷を用いて稼働電力ＰＷを生成する回路である。定電圧回路２５は蓄電器２４の後段に配置されている。定電圧回路２５は、例えば、ツェナーダイオード２６、ＮＰＮ型のトランジスタ２７、および電流制限抵抗２８を図５に示すように接続することにより形成されている。
【0044】
ここで、無線送信機２１が１パケットを無線送信するに当たり無線送信機２１および定電圧回路２５が消費する電力を「１パケット送信電力」という。また、１パケット送信電力に相当する電荷量を「１パケット送信電荷量」という。定電圧回路２５は、１パケット送信電荷量の電荷が蓄電器２４に蓄積されるごとに稼働電力ＰＷを生成し、それを無線送信機２１へ出力する。なお、定電圧回路２５は「電力生成回路」の具体例である。１パケット送信電力は「単位情報送信電力」の具体例である。１パケット送信電荷量は「単位情報送信電荷量」の具体例である。
【0045】
また、蓄電器２４として、１パケット送信電荷量以上の電荷を蓄積することができる容量を有する蓄電器を選択する。この蓄電器の容量は例えば次のように算出することができる。
【0046】
図５に示す回路において、無線送信機２１を稼働させるために無線送信機２１に加える稼働電圧をＶＷとし、ツェナーダイオードの降伏電圧をＶＺとし、トランジスタ２７のベース－エミッタ間の電圧をＶＢＥとしたとき、次の数式が成立する。
ＶＺ＝ＶＷ＋ＶＢＥ （１）
また、電流制限抵抗２８の両端の電圧をＶＲとしたとき、蓄電器２４の両端電圧をＶＣＡにつき、次の数式が成立する。
ＶＣＡ＝ＶＺ＋ＶＲ （２）
また、１パケット送信電荷量をＱＡとし、蓄電器２４の容量をＣＡとしたとき、次の数式が成立する。
ＱＡ＝ＣＡ・ＶＣＡ （３）
また、１パケット送信電力をＰＡとすると、１パケット送信電荷量ＱＡは１パケット送信電力ＰＡに相当する電荷量であるから、
ＱＡ＝ＰＡ （４）
である。
ＶＺ＝ＶＷ＋ＶＢＥ （１）
また、電流制限抵抗２８の両端の電圧をＶＲとしたとき、蓄電器２４の両端電圧をＶＣＡにつき、次の数式が成立する。
ＶＣＡ＝ＶＺ＋ＶＲ （２）
また、１パケット送信電荷量をＱＡとし、蓄電器２４の容量をＣＡとしたとき、次の数式が成立する。
ＱＡ＝ＣＡ・ＶＣＡ （３）
また、１パケット送信電力をＰＡとすると、１パケット送信電荷量ＱＡは１パケット送信電力ＰＡに相当する電荷量であるから、
ＱＡ＝ＰＡ （４）
である。
【0047】
さて、まず、上記数式（１）を満たすツェナー電圧を有するツェナーダイオードを定電圧回路２５に用いるツェナーダイオード２６として選択する。次に、無線送信機２１の稼働電圧ＶＷに基づき、定電圧回路２５から出力される電力が、１パケットを無線送信するに当たり無線送信機２１が消費する電力以上となるように、トランジスタ２７のコレクタ電流（≒定電圧回路２５から出力される電流）を決める。次に、そのコレクタ電流およびトランジスタ２７の電流増幅率に基づいてトランジスタ２７のベース電流を定め、また、選択したツェナーダイオード２６の仕様等に基づいてツェナー電流を定める。次に、ベース電流およびツェナー電流に基づいて電流制限抵抗２８の抵抗値を定める。ＶＲは、ベース電流とツェナー電流の合計に電流制限抵抗２８の抵抗値を乗じた値となる。次に、蓄電器２４の容量ＣＡを次の数式により算出する。
ＣＡ ＝ＰＡ／（ＶＺ＋ＶＲ） （５）
このようにして算出された容量ＣＡは、蓄電器２４に蓄積することができる最大の電荷量が１パケット送信電荷量ＱＡ以上となる容量となる。
ＣＡ ＝ＰＡ／（ＶＺ＋ＶＲ） （５）
このようにして算出された容量ＣＡは、蓄電器２４に蓄積することができる最大の電荷量が１パケット送信電荷量ＱＡ以上となる容量となる。
【0048】
（電力供給回路および無線送信機の動作）
図６（Ａ）は、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されたパルスＰ１～Ｐ６からなる正負のパルス列の波形を示している。図６（Ｂ）は、これら正負のパルス列を整流回路２３により全波整流したものの波形を示している。図６（Ｃ）は、整流回路２３により全波整流されたパルス列の電荷が蓄積され、また、無線送信機２１の１パケットの無線送信により放電される蓄電器２４の電荷量を示している。図６（Ｄ）は、無線送信機２１により行われる１パケットの無線送信時において当該１パケットに含まれる情報により変調されたキャリアの波形を簡略化して示している。
図６（Ａ）は、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されたパルスＰ１～Ｐ６からなる正負のパルス列の波形を示している。図６（Ｂ）は、これら正負のパルス列を整流回路２３により全波整流したものの波形を示している。図６（Ｃ）は、整流回路２３により全波整流されたパルス列の電荷が蓄積され、また、無線送信機２１の１パケットの無線送信により放電される蓄電器２４の電荷量を示している。図６（Ｄ）は、無線送信機２１により行われる１パケットの無線送信時において当該１パケットに含まれる情報により変調されたキャリアの波形を簡略化して示している。
【0049】
図６（Ｃ）および６（Ｄ）において、蓄電器２４は、整流回路２３により全波整流されたパルスの電荷を蓄積する。これにより、蓄電器２４の電荷量が漸次増加する。そして、蓄電器２４に蓄積された電荷量が１パケット送信電荷量ＱＡに達したとき、定電圧回路２５から無線送信機２１に稼働電力ＰＷが出力される。稼働電力ＰＷが定電圧回路２５から出力されたとき、無線送信機２１は１パケットの無線送信を実行する。無線送信機２１が１パケットを無線送信することにより、１パケット送信電力が消費され、その結果、蓄電器２４に蓄積された電荷が略すべて放電される。
【0050】
図７は、無線送信機２１により無線送信される１パケット３１の内容を示している。無線送信機２１により無線送信される各パケット３１には、ヘッダ３２および識別情報３３が含まれている。識別情報３３は、パケット３１が無線送信機２１から送信されたものであることを無線受信機４１に認識させるための情報であり、例えば、無線送信機２１に設定された固有のアドレスである。また、無線送信機２１により無線送信される各パケット３１には、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されたパルスのカウント値（これは回転シャフト５４の回転数に相当する）等、回転シャフト５４の回転に関するデータは含まれていない。すなわち、無線送信機２１により無線送信される各パケット３１は、実質的なデータが含まれていない空パケットである。
【0051】
（無線受信機）
図８は無線受信機４１の構成を示している。無線受信機４１は、無線送信機２１から送信されたパケットを受信する装置である。無線受信機４１は、パケットの無線による受信を行うため無線受信回路に加え、図８に示すように、パルス数算出部４２、パルス間隔算出部４３、および記憶部４４を備えている。パルス数算出部４２およびパルス間隔算出部４３は、例えば、無線受信機４１が有しているＣＰＵに、記憶部４４に記憶されたプログラムを読み込ませて実行させることにより実現される。記憶部４４は例えば不揮発メモリである。なお、無線受信機４１は、無線受信機４１を稼働させるための電力を得るために、例えば商用電源に接続され、または電池を有している。すなわち、無線受信機４１は無電源ではない。
図８は無線受信機４１の構成を示している。無線受信機４１は、無線送信機２１から送信されたパケットを受信する装置である。無線受信機４１は、パケットの無線による受信を行うため無線受信回路に加え、図８に示すように、パルス数算出部４２、パルス間隔算出部４３、および記憶部４４を備えている。パルス数算出部４２およびパルス間隔算出部４３は、例えば、無線受信機４１が有しているＣＰＵに、記憶部４４に記憶されたプログラムを読み込ませて実行させることにより実現される。記憶部４４は例えば不揮発メモリである。なお、無線受信機４１は、無線受信機４１を稼働させるための電力を得るために、例えば商用電源に接続され、または電池を有している。すなわち、無線受信機４１は無電源ではない。
【0052】
パルス数算出部４２は、無線送信機２１から受信したパケットの受信回数に基づいて磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されたパルスＰ１～Ｐ６の総数を算出する。
【0053】
これについて具体的に説明する。電力供給回路２２において、蓄電器２４に蓄積される電荷の量は、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力され、整流回路２３により全波整流されたパルスの電荷が蓄積されることによって漸次増加していき、１パケット送信電荷量に達する。磁性線材１１の性質上、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力される個々のパルスが有するエネルギーは同等であるので、蓄電器２４に蓄積された電荷の量が零の状態から１パケット送信電荷量に達するまでの間に、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されるパルスの総数は一定になる。すなわち、蓄電器２４の電荷量が零から１パケット送信電荷量に達するように蓄電器２４を充電するのに必要なパルス数（以下、これを「必要充電パルス数」という。）は一定である。例えば、図６において、蓄電器２４に蓄積された電荷の量が零である時点ｔ１から、蓄電器２４に蓄積された電荷の量が１パケット送信電荷量ＱＡに達した時点ｔ２までの間に、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスの総数は３０である。すなわち、図６に示す例において、必要充電パルス数は３０である。また、定電圧回路２５は、１パケット送信電荷量の電荷が蓄電器２４に蓄積されるごとに、稼働電力ＰＷを無線送信機２１へ出力する。また、無線送信機２１は、稼働電力ＰＷが供給されたときに１パケットを無線送信し、その後、次に稼働電力ＰＷが供給されるまでパケットの無線送信を行わない。すなわち、無線送信機２１は、電力供給回路２２から稼働電力ＰＷが供給されるごとに１パケットの無線送信を行う。以上のことから、無線送信機２１は、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されるパルスの総数が必要充電パルス数となるごとに、１パケットの無線送信を行う。したがって、無線受信機４１は、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されるパルスの総数が必要充電パルス数となるごとに、無線送信機２１から１パケットを受信する。よって、無線受信機４１が無線送信機２１から所定の期間内に受信したパケットの受信回数に、必要充電パルス数を乗じることにより、上記所定の期間内に磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスＰ１～Ｐ６の総数を算出することができる。
【0054】
例えば無線受信機４１の記憶部４４には必要充電パルス数が予め記憶されている。パルス数算出部４２は、記憶部４４から必要充電パルス数を読み取り、無線送信機２１から所定の期間内に受信したパケットの受信回数に、記憶部４４から読み取った必要充電パルス数を乗じることにより、上記所定の期間内に磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスＰ１～Ｐ６の総数を算出する。また、パルス数算出部４２はこの算出結果を記憶部４４に記憶する。所定の期間内に磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスＰ１～Ｐ６の総数に基づいて、上記所定の期間における羽根車５３の回転数（回転量）を知ることができ、また、上記所定の期間における羽根車５３の回転数に基づいて、上記所定の期間に管５１内を流れた流体の流量を知ることができる。また、所定の期間内に磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスＰ１～Ｐ６の総数が零であることに基づいて、管５１内の流体の流れが停止していることを知ることができる。
【0055】
パルス間隔算出部４３は、無線送信機２１から受信したパケットの受信間隔に基づいて磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されたパルスＰ１～Ｐ６の間隔を算出する。
【0056】
これについて具体的に説明する。磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されるパルスＰ１～Ｐ６の間隔は、連結シャフト６（回転シャフト５４）の回転速度に応じて変化する。また、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されるパルスＰ１～Ｐ６の間隔に応じて、蓄電器２４に蓄積された電荷の量が零の状態から１パケット送信電荷量に達するまでの時間が変化する。さらに、これに応じて、定電圧回路２５が稼働電力ＰＷを無線送信機２１へ出力する間隔が変化し、これに応じて、無線送信機２１が１パケットの無線送信を行う間隔が変化する。そして、これに応じて、無線受信機４１が無線送信機２１から１パケットを受信する間隔が変化する。無線送信機２１は、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されるパルスの総数が必要充電パルス数となるごとに、１パケットの無線送信を行うのであるから、例えば、無線受信機４１が１パケットを受信してから、無線受信機４１が次の１パケットを受信するまでの間の時間を、必要充電パルス数で除することにより、無線受信機４１が１パケットを受信してから、無線受信機４１が次の１パケットを受信するまでの間に、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスの間隔の平均値を算出することができる。
【0057】
パルス間隔算出部４３は、例えば、無線送信機２１から所定の期間内に受信したパケットの受信間隔の平均値を必要充電パルス数で除することにより、上記所定の期間内に磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスＰ１～Ｐ６の間隔の平均値を算出する。また、パルス間隔算出部４３はこの算出結果を記憶部４４に記憶する。所定の期間内に磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスＰ１～Ｐ６の間隔の平均値に基づいて、上記所定の期間における羽根車５３の平均回転速度を知ることができ、また、上記所定の期間における羽根車５３の平均回転速度に基づいて、上記所定の期間内に管５１内を流れた流体の平均流速を知ることができる。
【0058】
以上説明した通り、本実施形態の回転検出装置１は、大バルクハウゼン効果を奏する磁性線材１１にコイル１３を設けることにより形成された磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃ、および磁石４Ａ、４Ｂ等を備えた回転検出装置本体２に加え、無線送信機２１を備え、さらに、無線送信機２１を稼働させる稼働電力Ｐｗを生成する電力供給回路２２を備えている。また、電力供給回路２２は、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力され、整流されたパルスの電荷を蓄積する蓄電器２４と、蓄電器２４に蓄積された電荷を用いて稼働電力ＰＷを生成する定電圧回路２５を有している。また、定電圧回路２５は、無線送信機２１が１パケットを無線送信するに当たり無線送信機２１および定電圧回路２５が消費する電力（１パケット送信電力）に相当する電荷量（１パケット送信電荷量）の電荷が蓄電器２４に蓄積されるごとに、稼働電力ＰＷを生成する。そして、無線送信機２１は、稼働電力ＰＷが定電圧回路２５により生成されたときに、当該稼働電力ＰＷを用いて１パケットを無線送信し、その後、次に稼働電力ＰＷが定電圧回路２５により生成されるまでパケットの無線送信を行わない。以上の構成により、無線送信機２１がパケットの無線送信を行う期間と、無線送信機２１がパケットの無線送信を行わない期間を設けることができ、無線送信機２１がパケットの無線送信を行わない期間中に、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されるパルスの電力を蓄電器２４に蓄積することによって、無線送信機２１を稼働させるのに必要な電力を準備することができ、無線送信機２１がパケットの無線送信を行う期間には、準備した電力を無線送信機２１に供給して、無線送信機２１を稼働させることができる。これにより、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されるパルスの電力を用いて無電源で（商用電源または電池からの電力を利用せずに）、被検体の運動に関する情報を被検体から離れた場所へ無線により伝達することができる。
【0059】
また、無線送信機２１は、パケットの無線送信を行う期間に、無線送信の最小単位である１パケットの無線送信のみを行い、パケットの無線送信を行わない期間には、１パケットの無線送信に必要な最小限の電力を、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されるパルスの電力を用いて蓄積する。これにより、無線送信機２１がパケットの無線送信を行う間隔を短くすることができ、被検体の運動に関する情報を伝達する頻度を高めることができる。
【0060】
さらに、本実施形態の回転検出装置１によれば、所定の期間内に無線送信機２１から送信されたパケットの送信回数に必要充電パルス数を乗じることにより、上記所定の期間内に磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されたパルスの総数を算出することができる。また、所定期間内に無線送信機２１から送信されたパケットの送信間隔の平均値を必要充電パルス数で除することにより、上記所定の期間内に磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されたパルスの間隔の平均値を算出することができる。したがって、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されたパルスのカウント値等を無線送信機２１から無線送信することなく、例えば空パケットを無線送信機２１から無線送信するだけで、羽根車５３の回転数もしくは流体の流量の算出の元となる情報（パルス数）、または羽根車５３の回転速度もしくは流体の流速の算出の元となる情報（パルス間隔）といった被検体の運動に関する情報を被検体から離れた場所へ伝達することができる。これにより、無線送信する１パケットのサイズを小さくすることができ、その結果、１パケットの無線送信に消費する電力（１パケット送信電力）を小さくすることができ、よって、１パケットの無線送信を行う間隔を短くすることができる。
【0061】
また、本実施形態の回転検出装置１における無線受信機４１は、無線送信機２１から受信したパケットの受信回数に基づいて磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されたパルス数を算出し、算出したパルス数を記憶部４４に記憶する。また、無線受信機４１は、無線送信機２１から受信したパケットの受信間隔に基づいて磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されたパルスの間隔を算出し、算出したパルス間隔を記憶部４４に記憶する。これらの構成によれば、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されたパルスのカウント値等を無線送信機２１から無線送信しない場合でも、羽根車５３の回転数もしくは流体の流量の算出の元となる情報（パルス数）、または羽根車５３の回転速度もしくは流体の流速の算出の元となる情報（パルス間隔）といった被検体の運動に関する情報を無線受信機４１に保存することができる。
【0062】
［第２の実施形態］
図９は本発明の第２の実施形態の回転検出装置における電力供給回路２２、無線送信機６１、およびカウンタ６２等を示している。図１０は、無線送信機６１から送信されるパケットの内容を示している。なお、図９および１０において、本発明の第２の実施形態の構成要素のうち、本発明の第１の実施形態の構成要素と同一のものには、第１の実施形態の構成要素に付した符号と同一の符号を付し、それらの説明を省略する。
図９は本発明の第２の実施形態の回転検出装置における電力供給回路２２、無線送信機６１、およびカウンタ６２等を示している。図１０は、無線送信機６１から送信されるパケットの内容を示している。なお、図９および１０において、本発明の第２の実施形態の構成要素のうち、本発明の第１の実施形態の構成要素と同一のものには、第１の実施形態の構成要素に付した符号と同一の符号を付し、それらの説明を省略する。
【0063】
本発明の第２の実施形態の回転検出装置は、回転検出装置本体２、無線送信機６１、電力供給回路２２、カウンタ６２、および無線受信機４１を備えている。第２の実施形態の回転検出装置の回転検出装置本体２、電力供給回路２２および無線受信機４１は、第１の実施形態の回転検出装置１におけるものと同じである。
【0064】
カウンタ６２は、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスＰ１～Ｐ６をカウントし、パルスＰ１～Ｐ６のカウント値を記憶する装置である。図９に示すように、カウンタ６２には、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３が接続されている。また、カウンタ６２と無線送信機６１とは互いに接続されている。カウンタ６２は、例えば、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスＰ１～Ｐ６の総数をカウントし、パルスＰ１～Ｐ６の総数を、カウンタ６２に設けられた記憶部６３（不揮発メモリ）に記憶する。また、カウンタ６２は、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスを整流し、平滑化することによって直流の電力を生成する回路を有している。カウンタ６２は、この回路により生成された電力により稼働する。すなわち、カウンタ６２は無電源で稼働する。
【0065】
無線送信機６１は、上記第１の実施形態における無線送信機２１に、次の機能を追加したものである。すなわち、無線送信機６１は、カウンタ６２の記憶部６３に記憶されたカウント値が含まれたパケットを送信する。具体的に説明すると、無線送信機６１は、１パケットを無線送信するとき、カウント値をカウンタ６２から無線送信機６１に送る旨の指令をカウンタ６２に送る。この指令に応じ、カウンタ６２は、記憶部６３に記憶されたカウント値を無線送信機６１に送る。無線送信機６１は、カウンタ６２から送られたカウント値を、これから送信する１パケットに追加し、図１０に示すような、カウント値６６が含まれたパケット６５を生成する。そして、無線送信機６１は１つのパケット６５を無線送信する。
【0066】
このような構成を有する本発明の第２の実施形態の回転検出装置によれば、カウンタ６２により生成されたカウント値を、磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃから出力されたパルスの電力を用いて無電源で無線送信することができる。これにより、被検体から離れた場所へ伝達する被検体の運動に関する情報を増やすことができ、被検体の運動の監視または管理等（例えば流体の流量の監視または管理等）の質を高めることができる。例えば、カウンタ６２に生成されたカウント値が含まれたパケットを無線送信機２１から無線受信機４１に送信することにより、無線受信機４１は、無線送信機２１から所定の期間内に受信したパケットの受信回数に、必要充電パルス数を乗じることにより、上記所定の期間内に磁気センサ７Ａ、７Ｂ、７Ｃのそれぞれのコイル１３から出力されたパルスＰ１～Ｐ６の総数を算出することができ、これに加え、無線送信機２１から受信したパケットに含まれているカウント値を取得することができる。したがって、無線受信機４１は、パケットの受信回数に必要充電パルス数を乗じることによって算出されたパルス数と、カウンタ６２により生成されたカウント値とを比較することにより、エラー等によるパルス数またはカウント値の誤りを訂正することができ、パルス数またはカウント値の検出精度、ひいては被検体の運動の検出精度を高めることができる。
【0067】
なお、図１１に示すように、本発明の第２の実施形態における無線送信機６１に、外部装置としての外部センサ７１を接続し、無線送信機６１が無線送信するパケットに、外部データとして、外部センサ７１により検出された検出値等を含ませて、当該パケットを無線送信するようにしてもよい。外部センサ７１は、例えば温度センサ、または湿度センサ等である。外部センサ７１が例えば温度センサ、または湿度センサである場合、外部センサ７１により検出される検出値は、温度、または湿度となる。また、外部センサ７１を、例えば太陽光や照明光等を利用して自己が稼働するための電力を生成する機能を有するエナジーハーベストセンサとすることで、無線送信機６１、カウンタ６２、および外部センサ７１をすべて無電源で稼働させることができる。
【0068】
また、無線送信機２１（６１）により無線送信するパケットには種々のデータを含ませることができる。例えば、無線送信機２１（６１）の信号強度を示す情報、無線送信機２１（６１）の故障や異常を示す情報等をパケットに含ませてもよい。
【0069】
また、上記各実施形態においては、電力生成回路として、図５、９および１１に示す定電圧回路２５を例にあげたが、電力生成回路はこれに限定されない。また、全波整流を行う整流回路２３を例にあげたが、整流回路として半波整流を行う回路を用いることもできる。
【0070】
また、回転検出装置本体２において、磁石の個数もしくは配置、磁気センサの個数もしくは配置、または電力供給回路２２および無線送信機２１の取付位置もしくは取付方法は限定されない。
【0071】
また、本発明は種々の被検体の運動の検出に適用することができる。また、被検体の運動は、回転に限らず、旋回運動、または往復動でもよい。
【0072】
また、本発明は、請求の範囲および明細書全体から読み取ることのできる発明の要旨または思想に反しない範囲で適宜変更可能であり、そのような変更を伴う運動検出装置もまた本発明の技術思想に含まれる。
【符号の説明】
【0073】
１ 回転検出装置（運動検出装置）
２ 回転検出装置本体（装置本体）
４Ａ、４Ｂ 磁石
５ 磁石支持板（支持機構）
６ 連結シャフト（支持機構）
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ 磁気センサ
８ センサ支持板（支持機構）
１１ 磁性線材
１３ コイル
２１、６１ 無線送信機
２２ 電力供給回路
２３ 整流回路
２４ 蓄電器
２５ 定電圧回路（電力生成回路）
３１、６５ パケット
４１ 無線受信機
４２ パルス数算出部
４３ パルス間隔算出部
４４ 記憶部
５４ 回転シャフト（被検体）
６２ カウンタ
６６ カウント値
７１ 外部センサ（外部装置）
２ 回転検出装置本体（装置本体）
４Ａ、４Ｂ 磁石
５ 磁石支持板（支持機構）
６ 連結シャフト（支持機構）
７Ａ、７Ｂ、７Ｃ 磁気センサ
８ センサ支持板（支持機構）
１１ 磁性線材
１３ コイル
２１、６１ 無線送信機
２２ 電力供給回路
２３ 整流回路
２４ 蓄電器
２５ 定電圧回路（電力生成回路）
３１、６５ パケット
４１ 無線受信機
４２ パルス数算出部
４３ パルス間隔算出部
４４ 記憶部
５４ 回転シャフト（被検体）
６２ カウンタ
６６ カウント値
７１ 外部センサ（外部装置）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】