JPH0682316A - 非接触温度検出装置 - Google Patents

非接触温度検出装置

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JPH0682316A
JPH0682316A JP23216392A JP23216392A JPH0682316A JP H0682316 A JPH0682316 A JP H0682316A JP 23216392 A JP23216392 A JP 23216392A JP 23216392 A JP23216392 A JP 23216392A JP H0682316 A JPH0682316 A JP H0682316A
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JP
Japan
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magnet
output
temperature
magnetic sensor
relative position
Prior art date
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Pending
Application number
JP23216392A
Other languages
English (en)
Inventor
Ichiro Morita
伊知朗 森田
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NHK Spring Co Ltd
Original Assignee
NHK Spring Co Ltd
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Publication date
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  • Measurement Of Length, Angles, Or The Like Using Electric Or Magnetic Means (AREA)
  • Transmission And Conversion Of Sensor Element Output (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】第1部材と第2部材との基準位置が変化しなが
ら相対運動しても、正確に温度を測定できるようにする
ことを主な目的とする。 【構成】車輪部12に第1磁石21と第2磁石22が設
けられている。車体側の部材13に磁気感知体30が設
けられている。電気回路部40は、第1磁石21と第2
磁石22が磁気感知体30の近傍を通過する際に検出さ
れる各磁石21,22の起電力の積分比I2 /I1 に基
づき、予め求めておいた積分比と最短距離との既知の関
係によって実際の最短距離X1 を算出するとともに、基
準温度T0における最短距離と積分値との関係に基づい
て、基準温度T0 における最短距離X1 の時の積分値I
1 °を算出する。更にこの積分値I1 °と、実際に検出
された積分値I1 との比I1 /I1 °に基づいて温度T
を算出するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、回転等の相対運動を生
じる物体の温度あるいはその周辺の雰囲気温度などを被
検体に接触することなく検出する非接触温度検出装置に
関する。
【0002】
【従来の技術】回転体等の被検体の温度を検出する場
合、例えば特開昭62-104453 号公報に示されるように、
永久磁石の発生磁束密度が温度に応じて変化するという
性質を利用して、回転体の温度を非接触で検出するよう
にしたものが提案されている。この従来例は、回転体に
永久磁石を熱伝導可能な状態で固着し、この永久磁石の
一極との間に所定の空隙を存した状態で磁性体を配置す
るとともに、永久磁石の他極を磁性体に固着している。
そして、これら永久磁石と空隙および磁性体を含む磁気
回路を形成し、上記空隙の磁束をホール素子によって検
出し、その出力変化に基づいて回転体の温度を検出する
ようにしている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ように永久磁石の発生磁束密度をホール素子によって検
出するものでは、何らかの原因によってホール素子の位
置が基準となる位置から移動してしまうと磁場の強さが
変化するため、温度とは無関係にホール素子の出力が変
化してしまう。このため精度良く温度を検出することが
できない。
【0004】従って本発明の目的は、相対運動する2つ
の部材の位置関係が変化しても温度を精度良く検出でき
るような非接触温度検出装置を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を果たすために
開発された本発明装置は、互いに相対運動をする第1部
材および第2部材の一方に、少なくとも1個の永久磁石
を設けるとともに他方に2個以上の磁気感知体を設ける
か、あるいは一方に2個以上の永久磁石を設けるととも
に他方に少なくとも1個の磁気感知体を設けるようにし
ている。上記磁気感知体に接続される電気回路部は、予
め求めておいた各磁石ごとの出力と上記磁石と磁気感知
体の相対位置との既知の関係に基づいて、実際に検出さ
れた出力により、上記磁石と磁気感知体との相対位置を
求めたのち、予め求めておいた基準温度における上記磁
石と磁気感知体の相対位置と上記磁気感知体の出力との
関係に基づいて、求められた相対位置での基準温度にお
ける基準出力を算出するとともに、算出された上記基準
出力と磁気感知体によって検出された実際の出力に基づ
いて温度を算出するようにしている。
【0006】第1部材と第2部材が相対運動中に磁気感
知体の出力は磁石と磁気感知体の相対位置によって変化
するが、この明細書では相対運動中の出力の最大値を単
に出力と呼び、この出力をとる時の磁石と磁気感知体と
の相対位置を単に相対位置と呼ぶ。この出力と相対位置
は相対運動の軌跡が定まれば一意的に決定されるもので
ある。
【0007】
【作用】第1部材に設けられている永久磁石の磁場によ
り、第2部材に設けられている磁気感知体と上記磁石と
の相対位置に応じた出力が上記磁気感知体に発生する。
例えば磁石を2個、磁気感知体を1個用いた場合、一方
の磁石による出力I1 と他方の磁石による出力I2 が磁
気感知体によって検出される。この出力比は温度に依存
しない値であり、磁石と磁気感知体との相対位置のみに
依存する。
【0008】本発明においては、上記のように温度に左
右されない出力の比と相対位置との関係を予め実測等に
よって求めておくことにより、磁気感知体によって実際
に検出された出力の比に基づいて相対位置を求める。
【0009】上記磁石の発生磁束密度は温度によって変
化するから、磁気感知体によって検出される出力は温度
に応じて一定の割合で変化する。本発明では、基準温度
における相対位置と磁気感知体の出力との関係を予め求
めておくことにより、相対位置が求まった時に、基準温
度における基準出力を算出できるようにしておく。そし
て実際に検出された出力と、求めた相対位置における基
準温度での基準出力との比に基づいて、温度が算出され
る。
【0010】
【実施例】以下にこの発明の一実施例について、図1な
いし図5を参照して説明する。図1に示された非接触温
度検出装置10は、空気入りタイヤの内部温度を検出す
るためのものであり、互いに相対運動を生じる第1部材
の一例としての車輪部12と第2部材の一例としての車
体側の部材13に設けられている。車輪部12は、ホィ
ール15とタイヤ16を備えており、車体側の部材13
に対してX軸回りに回転自在であるとともに、X軸方向
にある程度変位できる。
【0011】タイヤ16の内部に、第1磁石21と第2
磁石22を有する磁石部23が設けられている。第1磁
石21と第2磁石22には、それぞれ同等の磁束密度を
生じかつ同等の形状の永久磁石が用いられ、温度変化に
応じて一定の割合で発生磁束密度が変化するようになっ
ている。これらの磁石21,22はホィール15の軸線
方向(X軸方向)に互いに位置をδXだけずらした状態
で、断熱材25,26を介してホィール15に固定され
ている。
【0012】図2に示されるように、第1磁石21と第
2磁石22は、互いに磁気の影響を受けないように、ホ
ィール15の周方向に位置をずらして設けられている。
各磁石21,22の磁化の方向はホィール15の軸線方
向(X軸方向)と一致させている。
【0013】車体側の部材13に、感知手段としての磁
気感知体30が設けられている。磁気感知体30の一例
は電磁コイルであるが、ホール素子等の感磁部材が用い
られてもよい。本実施例では磁気感知体30に電磁コイ
ルを用いており、電磁コイルの中心軸をホィール15の
軸線方向に一致させてある。磁気感知体30は、ホィー
ル15が回転する際に第1磁石21と第2磁石22が描
く軌跡とほぼ同一の円周上に位置しており、第1磁石2
1と第2磁石22が磁気感知体30の近傍を通過する際
に、各磁石21,22と磁気感知体30との相対位置に
応じた大きさの電磁誘導による起電力を生じるようにな
っている。
【0014】本実施例では、ホィール15が回転する際
に、各磁石21,22から磁気感知体30までの距離が
それぞれ最小となる位置が、各磁石21,22と磁気感
知体30との相対位置である。また、本実施例において
は、各磁石21,22と磁気感知体30との相対位置に
おけるX軸方向の距離X1 ,X2 を、それぞれ各磁石2
1,22から磁気感知体30までの最短距離と呼ぶ。
【0015】図1に示されるように、磁気感知体30に
電気回路部40が接続されている。電気回路部40は、
磁気感知体30に生じた出力を処理する信号処理回路4
1とA/D変換回路42とコントローラ43と表示器4
4などを備えている。
【0016】コントローラ43のCPU50は、後述す
るように、磁気感知体30によって検出される第1磁石
21と第2磁石22による起電力の積分値I1 ,I
2 と、予め求めておいたマップや計算式などに基づい
て、測定時の温度Tにおける第1磁石21から磁気感知
体30までの最短距離X1 を算出したのち、磁石21の
温度Tを算出し、更に必要に応じて表示器44に温度を
表示するようにしている。
【0017】以下に、電気回路部40によって温度Tを
求めるプロセスについて説明する。ホィール15が回転
すると、第1磁石21と第2磁石22がホィール15と
一体に回転し、各磁石21,22が磁気感知体30の近
傍を通過する。そして磁石21,22が磁気感知体30
の近傍を通過するたびに磁場が経時的に変化することに
より、図3に示すような誘導起電力が生じる。
【0018】誘導起電力はホィール15の回転角速度に
依存するが、電圧波形の時間積分の最大値I(第1磁石
21による時間積分の最大値はI1 ,第2磁石22によ
る時間積分の最大値はI2 )は、磁石21,22と磁気
感知体30との相対位置すなわちX軸方向の最短距離X
1 ,X2 と磁石21,22の温度Tで決定され、ホィー
ル15の回転角速度には依存しない。本実施例では、誘
導起電力の時間積分の最大値Iを出力とする。
【0019】磁石21,22の発生磁束密度は温度Tに
応じて一定の割合で変化するから、上記積分値Iも温度
Tに応じて変化する。すなわち、温度Tの時の積分値I
と最短距離Xとの関係は次式で与えられる。
【0020】 I=J(T)f(X) …(1) f(X)は永久磁石の形状と磁化の方向および電磁コイ
ルの形状で決まる最短距離Xの関数、 J(T)は温度Tにおける磁力の大きさを示す量であ
り、 J(T)=J0 {1−k(T−T0 )} …(2) で表される。ここで T0 :基準温度 T :測定時の温度 J0 :基準温度T0 における永久磁石の磁力の大きさ k :温度が1℃上昇した時の磁力変化の割合 従って、第1磁石21による積分値I1 と第2磁石22
による積分値I2 は、それぞれの最短距離をX1 ,X2
(X2 =X1 +δX)としたとき、上記(1)式によ
り、 I1 =J(T)f(X1 ) …(3) I2 =J(T)f(X1 +δX) …(4) で表される。(4)式を(3)式で割ると、 I2 /I1 ={J(T)f(X1 +δX)}/{J(T)f(X1 )} =f(X1 +δX)/f(X1 ) …(5) となる。
【0021】すなわち、積分比I2 /I1 は各磁石2
1,22の磁力とは無関係で温度変化に左右されない値
であり、図4に示されるように距離X(最短距離X1
のみに依存する。また、δXは予め決めた固定値であ
る。従って、I2 /I1 とX1 との関係を予め実測ある
いは計算等によって求めておくことにより、I2 /I1
を与えた時にX1 が得られるようにしておく。
【0022】一方、基準温度T0 における積分値I1 °
と最短距離X1 との関係は、 I1 °=J(T0 )f(X1 ) で表される。ここで、J(T0 )は、前記(2)式によ
り、 J(T0 )=J0 {1−k(T0 −T0 )}で表される
から、 I1 °=J0 {1−k(T0 −T0 )}f(X1 ) =J0 f(X1 ) …(6) で表される。
【0023】すなわち、基準温度T0 における出力I1
°は、基準温度T0 における第1磁石21の磁力J0
定まれば、最短距離X1 のみによって決まる値であっ
て、図5に示されるような関係がある。この関係を予め
実測あるいは計算等によって求めておけば、X1 を与え
た時に、T0 における出力I1 °(基準出力)を求める
ことができる。
【0024】また、測定時の温度Tにおいて検出された
第1磁石21の積分値I1 は、最短距離X1 と温度Tの
時の磁力J(T)に依存し、 I1 =J(T)f(X1 ) …(7) で表される。
【0025】上記(6)(7)式を辺々除すると、 I1 /I1 °={J(T)f(X1 )}/J0 f(X1 ) =J(T)/J0 前記(2)式により、 J(T)=J0 {1−k(T−T0 )} であるから、 I1 /I1 °=[J0 {1−k(T−T0 )}]/J0 =1−k(T−T0 ) ゆえに、T=T0 +(1−I1 /I1 °)/k …(8) ここで、T0 は基準温度(既知の値)、I1 は磁気感知
体30によって実際に検出される積分値(出力)、I1
°は最短距離X1 が求まった時に既知の関係から算出さ
れる値、kは温度が1℃上昇した時の磁力変化の割合
(既知の定数)である。従って、上記(8)式により、
温度Tが求まる。また、基準温度T0 からの温度変化量
は、(T−T0 )によって求まる。
【0026】上記実施例では、理解しやすいように、第
1磁石21から磁気感知体30までの最短距離X1 を基
準にして説明したが、第2磁石22からの最短距離X2
を基準にして前述の計算を行っても同様の結果が得られ
る。また、第1部材と第2部材はホィールと車体側の部
材に限ることなく、要するに互いに相対運動をする一対
の部材であればよく、回転運動以外の動きであってもよ
い。
【0027】また、上記実施例では永久磁石を2個用い
て1軸方向の相対位置と温度を求めたが、永久磁石を3
個用いれば、2軸方向の相対位置と温度を求めることが
可能である。更に、永久磁石を4個用いれば、3軸方向
の位置関係と温度を求めることができる。
【0028】なお、本発明の他の実施例として、図6に
示すように1個の永久磁石21と、X軸方向に互いに位
置をずらして配置した第1の磁気感知体30aおよび第
2の磁気感知体30bを含む感知手段を用い、前記実施
例と同様のプロセスを経て、磁石21から一方の磁気感
知体30aまでの最短距離X1 、あるいは磁石21から
他方の磁気感知体30bまでの最短距離X2 を求めたの
ち、温度Tを求めるようにすることもできる。この場
合、磁気感知体を3個用いれば、2軸方向の相対位置と
温度を求めることができ、磁気感知体を4個用いれば3
軸方向の相対位置と温度を求めることが可能となる。ま
た、磁石と磁気感知体をそれぞれ複数個ずつ組合わせて
使用してもよい。
【0029】
【発明の効果】本発明によれば、互いに相対運動する第
1部材と第2部材との基準位置が変化しても、この変化
に影響されることなく温度を正確に検出することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例を示す非接触温度検出装置を
備えた車輪部の断面と電気回路部のブロックを示す図。
【図2】図1に示された温度検出装置の磁石と磁気感知
体との関係を示す図。
【図3】図1に示された温度検出装置における磁気感知
体の出力を示す図。
【図4】最短距離Xと積分比(I2 /I1 )との関係を
示す図。
【図5】基準温度T0 における最短距離Xと積分値I°
との関係を示す図。
【図6】本発明の他の実施例を示す非接触温度検出装置
の一部の断面図。
【符号の説明】 10…温度検出装置、12…第1部材(車輪部)、13
…第2部材(車体側の部材)、21…第1磁石、22…
第2磁石、23…磁石部、30…磁気感知体、40…電
気回路部。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】互いに相対運動する第1部材および第2部
    材と、 上記第1部材に設けられた第1磁石および第2磁石を含
    む複数の永久磁石からなる磁石部と、 上記第2部材に設けられかつ上記磁石との相対位置に応
    じた大きさの出力を生じる少なくとも1つの磁気感知体
    を備えた感知手段と、 予め求めておいた上記磁石ごとの出力と上記磁石と各磁
    気感知体の相対位置との既知の関係に基づいて、実際に
    検出された出力により、上記磁石と磁気感知体との相対
    位置を算出したのち、予め求めておいた基準温度におけ
    る上記磁石と磁気感知体との相対位置と上記磁気感知体
    の出力との関係に基づいて、基準温度における基準出力
    を算出し、算出された上記基準出力と実際に検出された
    上記出力に基づいて温度を算出する電気回路部と、 を具備したことを特徴とする非接触温度検出装置。
  2. 【請求項2】互いに相対運動する第1部材および第2部
    材と、 上記第1部材に設けられた少なくとも1個の永久磁石を
    含む磁石部と、 上記第2部材に設けられかつ上記磁石との相対位置に応
    じた大きさの出力を生じる第1磁気感知体および第2磁
    気感知体を含む複数の磁気感知体を備えた感知手段と、 予め求めておいた上記磁石ごとの出力と上記磁石と各磁
    気感知体の相対位置との既知の関係に基づいて、実際に
    検出された出力により、上記磁石と磁気感知体との相対
    位置を算出したのち、予め求めておいた基準温度におけ
    る上記磁石と磁気感知体との相対位置と上記磁気感知体
    の出力との関係に基づいて、基準温度における基準出力
    を算出し、算出された上記基準出力と実際に検出された
    上記出力に基づいて温度を算出する電気回路部と、 を具備したことを特徴とする非接触温度検出装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1995032087A1 (en) * 1994-05-24 1995-11-30 Boschman Holding B.V. Method and installation for encasing articles
WO2021187865A1 (ko) * 2020-03-16 2021-09-23 엘지전자 주식회사 의류처리장치

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