調節可能な磁性ターゲット
磁気近接スイッチと共に用いられる磁性ターゲット（２２）が提供される。磁性ターゲット（２２）は、円筒型の管体（２４）を含む。管体（２４）は、穴部を部分的に規定する開口した端部を有する。固定磁石（２８）が前記開口した端部の反対側の穴部内に設けられ、可動磁石（３０）が、前記固定磁石と前記開口した端部との間の穴部内に配置される。調節部材（２６）が前記穴部内に受け入れられ、前記調節部材の接触表面が可動磁石（３０）と係合する。調節部材（２６）が軸方向に変位すると、前記接触表面に起因して、可動磁石（３０）が固定磁石（２８）に対して対応量だけ変位し、その結果、各磁石の磁束場は、各磁石の長手方向軸から離隔方向におけるラジアル方向に延びる。前記固定磁石および前記可動磁石は、軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であってもよいし、あるいは、軸方向に磁化されたネオジム磁石であってもよい。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に磁気近接スイッチに関し、より詳細には、磁気近接スイッチのセンサーによって検出される磁性ターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気近接スイッチ（リミットスイッチとしても知られる）は、線形位置感知において普通に用いられている。典型的には、磁気近接スイッチはターゲットおよびセンサーを含み、前記センサーはスイッチング回路に接続される。前記スイッチング回路は、２つのリーフ部と、固定部と、ガラス筺体内に密閉された可動部とを有する。前記ガラス筺体そのものは、スイッチ本体内に含まれる。前記ターゲット（これは一般的には、ハウジング内に含まれる永久磁石を含む）が前記センサーの所定範囲内において通過すると、前記ターゲット磁石によって発生した磁束に起因して、前記可動リーフが前記固定リーフと接触し、これにより、前記スイッチが閉まる。
【０００３】
センサーは、物理的接触の必要無く、磁性ターゲットの位置を検出することができるため、ターゲットが密封ハウジング内に含まれ及び前記センサーはハウジング外部に設けられる用途において、磁気近接スイッチを利用することが可能である。例えば、主蒸気隔離弁（ＭＳＩＶ）はゲート弁であり、本ゲート弁は原子炉システムにおいてタービンとボイラーとの間に配置される。ＭＳＩＶは、放射性物質が蒸気供給中に漏れた場合に、ボイラーとタービンとの間の蒸気流を遮断するために用いられる。前記放射性物質を確実に阻止する必要があるため、前記ＭＳＩＶは、安全な圧力容器内に収容される。前記ＭＳＩＶのゲートのバルブ軸に接続された磁性ターゲットにより、前記圧力容器外部に配置されたセンサーは、前記ゲートが特定の位置（例えば、前記ＭＳＩＶが密閉された位置）に到達したかどうかを検出することができる。
【０００４】
上述したＭＳＩＶなどの用途において、前記磁性ターゲットおよび前記センサーは通常は、比較的大きな距離で離隔されている。このような場合、前記磁性ターゲットは、円筒型のラジアル方向に磁化されたサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石１０を含むことが多い。このようなＳｍＣｏ磁石１０は概して部分楕円形状の磁束場１２（図１中に示す）を有し、この磁束場は、ＳｍＣｏ磁石１０の上面および下面と交差することが認められている。この部分楕円は、磁石１０の長手方向軸１６に対して垂直な主軸１４を有し、これにより、前記楕円が長手方向軸１６から離隔方向に延びている。センサー１８はセンサー１８の平面検出表面２０と垂直方向に交差する磁束場１２の成分を検出するため、当業者であれば、ＳｍＣｏ磁石１０の長細形状の磁束場１２により、ＳｍＣｏ磁石１０が長手方向軸１６から比較的離れた場所にあるとき、センサー１８がＳｍＣｏ磁石１０を検出することが可能となることを理解する。
【０００５】
ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石１０のさらなる特徴として、磁石の長手方向軸に対して磁束場が実質的に均一である点がある。その結果、センサーが特定の空間位置において磁束場を検出した場合、前記センサーが有する磁石の磁束場を検出する能力に影響を与えることなく、前記ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石をその長手方向軸周囲において回転させることができる。このような長手方向の均一性は、回転可能なバルブ要素（例えば、ＭＳＩＶのバルブ軸）に磁性ターゲットが接続されている用途において、望ましい場合がある。
【０００６】
しかし、ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の利用には、大きな欠陥があり得る。すなわち、ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石は製造するのが困難であり、かつ高コストである。従来の磁石は製造するのが安価かつ簡単であるが、このような磁石の磁束場は比較的弱いため、障害物（例えば、圧力容器壁）によって磁石がセンサーから離れている場合、磁束場の検出が不可能となる。このような磁石の場合、磁束場も長手方向に不均一であるため、固定センサーに対して磁石がわずかに回転しただけで、センサーによるターゲット検出が不可能になり得る。軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石は、ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石よりも製造がより低コストかつ簡単であるものの、このような磁石の楕円磁束場の主軸は、磁石の長手方向軸に対して垂直ではなく平行である。当業者であれば、このような磁束場を検出するためには、軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の比較的近隣にセンサーを配置する必要があるため、このような磁石は、センサーとターゲットとの間の距離が比較的大きな用途においては不向きであることを認識する。
【０００７】
そのため、ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の磁束場の強度および長手方向の均一性を含むことなく、ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石に代わる、低コストかつ製造が容易なものが必要とされている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の１つの例示的態様によれば、磁性ターゲットアセンブリは、管体を含む。前記管体は、開口した近位端部と、前記近位端部の反対側の遠位端部と、前記遠位端部に隣接する遠位表面とを有する。前記開口した端部は、前記管体内において長手方向に配置された穴部を規定する。前記磁性ターゲットアセンブリは、調節部材も含む。前記調節部材は、調節部と、前記調節部に接続された係合部とを有する。前記係合部の遠位端部に接触表面が配置され、前記係合部は、前記穴部内に受け入れられ、前記管体に変位可能に接続される。前記磁性ターゲットアセンブリは、前記穴部内に配置された固定磁石をさらに含み、これにより、前記固定磁石の第２の極が前記管体の前記遠位端部の近位に位置し、前記固定磁石の第１の極が前記第２の極の反対側に来るようにする。前記調節部材と前記固定磁石との間の前記穴部内に配置された可動磁石も設けられ、これにより、前記可動磁石の第１の極が前記前記固定磁石の第１の極に隣接し、前記可動磁石の第２の極が前記調節部材の前記接触表面の近位に位置するようにする。前記可動磁石の上面は、前記調節部材の前記接触表面と係合するように配置され、これにより、前記調節部材が前記管体の前記遠位端部に向かって長手方向に変位すると、前記可動磁石が前記固定磁石に向かって変位する。この変位に起因して、前記固定磁石の磁束場が前記固定磁石の長手方向軸および前記可動磁石の磁束場から離隔方向に延び、これにより、前記可動磁石の長手方向軸から離隔方向に延びる。
【０００９】
別の実施形態において、前記固定磁石および前記可動磁石はどちらとも円筒型の軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であるかまたはどちらとも円筒型の軸方向に磁化されたネオジム磁石である。
【００１０】
さらに別の実施形態において、前記穴部は、前記近位端部に隣接するねじ部を有する。前記ねじ部は、前記調節部材の前記係合部のねじ部に接続されるように適合され、これにより、前記調節部材が前記管体に対して回転すると、前記調節部材の前記長手方向変位が発生する。もう１つの実施形態において、前記調節部は、前記係合部と一体形成されたフランジ端部を含む。
【００１１】
さらなる実施形態において、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は北であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は南である。別の実施形態において、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は南であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は北である。
【００１２】
本発明の別の例示的態様によれば、バルブ要素の位置を決定するシステムは、ハウジング内に配置されたバルブを含み、前記バルブは、バルブ軸に接続されたゲートを有する。磁性ターゲットも前記バルブ軸に接続され、前記磁性ターゲットは、開口した近位端部を有する管体と、前記近位端部の反対側の遠位端部と、前記遠位端部に隣接する遠位表面とを有する。前記開口した端部は、前記管体内において長手方向に配置された穴部を規定する。前記磁性ターゲットアセンブリはまた、調節部を有する調節部材と、前記調節部に接続された係合部とを含む。接触表面が前記係合部の遠位端部に配置され、前記係合部は、前記穴部内に受け入れられ、前記管体に変位可能に接続される。前記磁性ターゲットアセンブリは、前記穴部内に配置された固定磁石をさらに含み、その際、前記固定磁石の第２の極が前記管体の前記遠位端部の近位に位置し、前記固定磁石の第１の極が前記第２の極に対抗するようにする。また、前記調節部材と前記固定磁石との間の前記穴部内に配置された可動磁石も含まれ、その際、前記可動磁石の第１の極が前記固定磁石の第１の極に隣接し、前記可動磁石の第２の極が前記調節部材の前記接触表面の近位に位置するようにする。前記可動磁石の上面は、前記調節部材の前記接触表面と係合するように配置され、その際、前記調節部材が前記管体の前記遠位端部に向かって長手方向に変位すると、前記可動磁石が前記固定磁石に向かって変位する。この変位に起因して、前記固定磁石の磁束場は、前記固定磁石の長手方向軸から離隔方向に延び、前記可動磁石の磁束場は、前記可動磁石の長手方向軸から離隔方向に延びる。その近位端部においてセンサーを有する、磁気的にトリガーされる近接スイッチも含まれ、前記磁気的にトリガーされる近接スイッチは、前記ハウジングの外部に固定されて設けられる。前記磁気的にトリガーされる近接スイッチのセンサーは、前記固定磁石の磁束場または前記可動磁石の磁束場を検出するように、適合される。
【００１３】
別の実施形態において、前記固定磁石および前記可動磁石は、どちらとも円筒型の軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であるか、どちらとも円筒型の軸方向に磁化されたネオジム磁石である。
【００１４】
さらに別の実施形態において、前記穴部は、前記近位端部に隣接するねじ部を有する。前記近位端部に隣接するねじ部は、前記調節部材が前記管体に対して回転すると、前記調節部材が長手方向に変位するように、前記調節部材の前記係合部のねじ部に接続するように適合される。もう１つの実施形態において、前記調節部は、前記係合部と一体形成されたフランジ端部を含む。
【００１５】
さらなる実施形態において、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は北であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は南である。別の実施形態において、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は南であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は北である。さらに別の実施形態において、前記ハウジングは封入型ハウジングである。
【００１６】
本発明のもう一つの例示的態様によれば、ラジアル方向に磁化された永久磁石の磁束場を２つの軸方向に磁化された永久磁石を用いてシミュレートする方法は、軸方向に磁化された第１の永久磁石を提供するステップであって、前記第１の永久磁石は、第１の極と、第２の極と、第１の磁束場とを有する、ステップを含む。軸方向に磁化された第２の永久磁石も提供される。前記第２の永久磁石は、第１の極と、第２の極と、第２の磁束場とを有する。前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石が配置される際、前記第１の永久磁石の長手方向軸が前記第２の永久磁石の長手方向軸と実質的に同軸になり、前記第１の永久磁石の第１の極が前記第２の永久磁石の第１の極の近位に来るようにする。前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、長手方向に距離を空けて配置される。前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の長手方向距離を低減するための機構が設けられ、これにより、前記第１の永久磁石の前記第１の磁束場前記第１の永久磁石の長手方向軸から離隔方向に延ばし、前記第２の永久磁石の前記第２の磁束場を前記第２の永久磁石の長手方向軸から離隔方向に延ばす。
【００１７】
別の実施形態において、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、双方とも円筒型の軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であるか、あるいは、双方とも円筒型の軸方向に磁化されたネオジム磁石である。
【００１８】
さらなる実施形態において、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石双方の前記第１の極が北であり、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石双方の前記第２の極が南である。別の実施形態において、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石双方の前記第１の極が南であり、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石双方の前記第２の極が北である。
【００１９】
さらに別の実施形態において、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、管体の穴部内に配置される。さらに別の実施形態において、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の長手方向距離を低減するための機構は、ねじ部を有する調節部材を含む。前記調節部材は、前記調節部材が前記管体に対して回転すると、前記調節部材の前記長手方向変位が発生するように、前記管体の前記穴部内においてねじ部と係合する。
【００２０】
さらに別の実施形態において、封入型バルブハウジング内の変位可能なゲートを有するバルブが提供され、前記ゲートは、変位可能なバルブ軸に固定される。前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の長手方向距離を低減するための機構は、前記管体に接続され、前記管体は、前記バルブ軸に固定される。前記バルブハウジングの外部にセンサーが設けられる。前記センサーは、前記バルブ軸が所望位置まで変位した際、前記第１の磁束場または前記第２の磁束場のいずれかを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石と、センサーとの側面図である。
【図２】調節可能な磁性ターゲットの断面側面図である。
【図３ａ】軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の磁束場の多様な図である。
【図３ｂ】軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の磁束場の多様な図である。
【図３ｃ】軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の磁束場の多様な図である。
【図３ｄ】軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の磁束場の多様な図である。
【図４ａ】前記バルブ軸に固定された磁性ターゲットを有するゲート弁と、前記バルブハウジングの外部に配置されたセンサーとの断面側面図である。
【図４ｂ】前記バルブ軸に固定された磁性ターゲットを有するゲート弁と、前記バルブハウジングの外部に配置されたセンサーとの断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図２に示すように、調節可能な磁性ターゲット２２は、管体２４と、管体２４内に長手方向に受け入れられた調節部材２６とを含む。軸方向に磁化された固定ＳｍＣｏ磁石２８が管体２４内に配置され、軸方向に磁化された可動ＳｍＣｏ磁石３０も、調節部材２６と固定ＳｍＣｏ磁石２８との間において管体２４内に配置される。可動ＳｍＣｏ磁石３０が調節部材２６と係合する際、調節部材２６が固定ＳｍＣｏ磁石２８に向かってまたは固定ＳｍＣｏ磁石２８から離隔方向に変位した場合、可動ＳｍＣｏ磁石３０も前記固定ＳｍＣｏ磁石に向かってまたは前記固定ＳｍＣｏ磁石から離隔方向に変位するように、係合が行われる。
【００２３】
図２は、管体２４の断面図である。管体２４は、好適には、円形断面の概して円筒型の形状を有する。しかし、管体２４は、任意の断面形状（例えば、多角形または楕円形）であってもよい。管体２４は、金属またはプラスチックから形成され得、従来のプロセス（例えば、鋳造、射出成形、または押出）を用いて製造可能である。管体２４は、調節部材２６を受け入れる、開口した近位端部３２を持ち得る。近位端部３２および内面３４は、穴部３６を部分的に規定し得る。穴部３６は、管体２４を通じて長手方向に延びる。穴部３６は、遠位表面３８によってさらに規定され得る。遠位表面３８は、管体２４の遠位端部４０に隣接して配置される。遠位端部４０は、長手方向において近位端部３２の反対側にある。ねじ部４２が、管体２４の近位端部３２に隣接する内面３４上に形成され得る。管体２４は、また、第１の外側断面直径４４と、第１の直径４４よりも小さな第２の断面直径４６とを持ち得、これにより、肩部４８を形成する。
【００２４】
再度図２を参照して、調節可能な磁性ターゲット２２は、調節部材２６も有する。調節部材２６は、調節部５０と、調節部５０に固定された係合部５２とを有する。調節部５０は、係合部５２と一体形成され得、レンチまたは他のツールによって係合するように適合されたフランジ多角形状を持ち得る。係合部５２は、概して円筒形状であり、外径が管体２４の穴部３６の直径よりも若干小さい。係合部５２は、ねじ部５４を持ち得る。ねじ部５４の構成は、ねじ部５４が管体２４のねじ部４２と係合する際、調節部材２６の長手方向軸に対して垂直方向の第１の方向に調節部材２６が回転すると、調節部材２６が管体２４の遠位端部４０に向かって長手方向に変位し、かつ、第１の方向と反対方向の第２の方向に調節部材２６が回転すると、調節部材２６が管体２４の遠位端部４０から離隔方向において長手方向に変位するような構成である。調節部材２６は、接触表面５６も含み得る。接触表面５６は、係合部５２の遠位端部に配置される。接触表面５６は、図２に示すように、調節部材２６の長手方向軸に対して実質的に垂直な平坦面であり得る。しかし、接触表面５６は、調節部材２６と可動ＳｍＣｏ磁石３０との間の接触点を提供可能な任意の表面であればよい。
【００２５】
再度図２を参照して、調節可能な磁性ターゲット２２は、軸方向に磁化された固定サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石２８も含む。固定ＳｍＣｏ磁石２８は、遠位端部４０に隣接する管体２４内に配置される。固定ＳｍＣｏ磁石２８は円形断面であり得、これにより、固定ＳｍＣｏ磁石２８も概して円筒形状であり、固定ＳｍＣｏ磁石２８の外径は、管体２４の穴部３６よりも若干小さくなり得る。しかし、固定ＳｍＣｏ磁石２８は任意の断面形状（例えば、楕円形または多角形）であってもよい。固定ＳｍＣｏ磁石２８の上面５８は、平面であり得、固定ＳｍＣｏ磁石２８の長手方向軸６０に対して概して垂直に配置され得る。固定ＳｍＣｏ磁石２８の底面６２も平面であり得、上面５８に対して概して平行であり、固定ＳｍＣｏ磁石２８の底面６２は、管体２４の遠位表面３８と接触する。固定ＳｍＣｏ磁石２８は、第１の極６４（図２中において北として記載）と、第２の極６６（図２中において南として記載）とを有する。第１の極６４は、上面５８の近位にあり、第２の極６６は、底面６２の近位にある。
【００２６】
調節可能な磁性ターゲット２２は、図２に示すように、管体２４内に配置された可動ＳｍＣｏ磁石３０も含む。可動ＳｍＣｏ磁石３０は、固定ＳｍＣｏ磁石２８と同一の物理特性および磁気特性を持ち得る。すなわち、可動ＳｍＣｏ磁石３０は、軸方向に磁化され得、円筒形状であり得、外径が管体２４の穴部３６よりも若干小さい。可動ＳｍＣｏ磁石３０の上面６８は平面であり得、可動ＳｍＣｏ磁石３０の長手方向軸７０に対して概して垂直に配置され得る。可動ＳｍＣｏ磁石３０の底面７２も平面であり得、上面６８に対して概して平行である。可動ＳｍＣｏ磁石３０もまた、第１の極７４（図２中において北として記載）と、第２の極７６（図２中において南として記載）とを有する。第１の極７４は、底面７２の近位にあり、第２の極７６は、上面６８の近位にある。図２に示すように、可動ＳｍＣｏ磁石３０は、これにより、可動ＳｍＣｏ磁石３０の第１の極７４が固定ＳｍＣｏ磁石３０の第１の極６４に隣接するように、調節部材２６の接触表面５６と、固定ＳｍＣｏ磁石２８との間において管体２４の穴部３６内に配置され得る。磁気斥力に起因して、可動ＳｍＣｏ磁石３０が固定ＳｍＣｏ磁石２８から離隔方向に付勢され、これにより、可動ＳｍＣｏ磁石３０の上面６８の一部が調節部材２６の接触表面５６の一部と係合する。固定ＳｍＣｏ磁石２８の第１の極６４が南でありかつ可動ＳｍＣｏ磁石３０の第１の極７４が南である場合も、同様の効果を得ることができる。軸方向に磁化された固定ＳｍＣｏ磁石２８および可動ＳｍＣｏ磁石３０はどちらとも、当該分野において周知の材料およびプロセスを用いて製造される。
【００２７】
軸方向に磁化された固定ＳｍＣｏ磁石２８と、軸方向に磁化された可動ＳｍＣｏ磁石３０とはそれぞれ、磁束場を有する永久磁石である。磁石２８および３０が図３ａに示すように初期距離Ｄｊだけ離隔されると、固定ＳｍＣｏ磁石２８の磁束場７８および可動ＳｍＣｏ磁石３０の磁束場８０はそれぞれ、概して部分的楕円形状になる。固定ＳｍＣｏ磁石２８を一例として用いて、概して楕円形状の磁束場８０は、上面５８から底面６２へと延び、主軸８２と、短軸８４とを有する。図３ｂに示すように、主軸８２は、固定ＳｍＣｏ磁石２８の長手方向軸６０に対して平行であり、短軸８４は、長手方向軸６０に対して垂直である。可動ＳｍＣｏ磁石３０が固定ＳｍＣｏ磁石２８に向かって長手方向に変位すると、可動ＳｍＣｏ磁石３０の磁束場７８は、固定ＳｍＣｏ磁石２８の磁束場８０との相互作用を開始する。この相互作用ゾーンに入った後（例えば、図３ｃに示すように可動ＳｍＣｏ磁石３０が距離Ｄ２だけ固定ＳｍＣｏ磁石２８から離隔すると）、磁束場７８および８０の形状が変化し始める。すなわち、図３ｄの固定ＳｍＣｏ磁石によって示すように、楕円磁束場８０は、固定ＳｍＣｏ磁石２８の長手方向軸６０からラジアル方向に伸長し、これにより、主軸８２は長手方向軸６０に対して垂直になり、短軸８４は長手方向軸６０に対して平行になる。この相互作用に起因して、可動ＳｍＣｏ磁石３０の磁束場７８も同様に変化する。その結果、軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石２８および３０の磁束場７８および８０の相互作用に起因して、磁束場７８および８０はそれぞれ、ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石１０の磁束場１２の形状をシミュレートする。
【００２８】
これらの磁石が前記相互作用ゾーンに入ると、例えば可動ＳｍＣｏ磁石３０を固定ＳｍＣｏ磁石２８に対して長手方向に変位させることにより、磁束場７８および８０の形状を調節することが可能となる。調節可能な磁性ターゲット２２から比較的遠位位置にセンサーを配置した場合、可動ＳｍＣｏ磁石３０が固定ＳｍＣｏ磁石３０に向かって変位するように磁性ターゲット２２の調節部材２６を回転させることが可能になり、これにより、磁石２８および３０の長手方向軸６０および７０から離隔方向において磁束場７８および８０をラジアル方向に拡張させる。磁束場７８および８０が前記センサーによる検出が可能なレベルまで十分に外側に延びるまで、調節部材２６の回転が継続する。
【００２９】
ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石１０の磁束場をシミュレートすることにより、磁石とセンサーとの間の距離を比較的長くする必要がある用途において、軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石２８および３０をラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石１０の代わりに用いることが可能になる。例えば、（縮尺通りではない）図４ａおよび図４ｂに示すように、バルブ８８のゲート８６が密閉バルブハウジング９０内の特定の点まで変位したかどうかを決定することが望まれる場合に、調節可能な磁性ターゲット２２をバルブ軸９２に接続することができる。図４ａにおいて、軸９２に接続された調節可能な磁性ターゲット２２が磁気近接スイッチ９６（例えば、ＧＯスイッチ（登録商標）（製造元：ＴｏｐＷｏｒｘ，Ｉｎｃ．））のセンサー９４の検出範囲外になるように、ゲート８６が第１の位置に設けられる。しかし、図４ｂに示すように、ゲート８６が第２の位置（例えば、閉口位置）に変位すると、調節可能な磁性ターゲット２２はセンサー９４の検出範囲内に入り、磁気近接スイッチ９６は状態を変える。磁気近接スイッチ９６の状態変化を示す信号をコントローラ（図示せず）へと送り、ＬＥＤまたはアラーム（図示せず）の形態の警告をトリガすることで、前記バルブが閉まっていることを示すことができる。
【００３０】
多様な実施形態について説明してきたが、本開示はこれらに限定されない。全て添付の特許請求の範囲内にある開示の実施形態における変更が可能である。例えば、固定磁石２８および可動磁石３０をサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石として説明してきたが、他の種類の磁石（例えば、ネオジム磁石およびアルニコ磁石）も利用可能である。
【技術分野】
【０００１】
本開示は、一般的に磁気近接スイッチに関し、より詳細には、磁気近接スイッチのセンサーによって検出される磁性ターゲットに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気近接スイッチ（リミットスイッチとしても知られる）は、線形位置感知において普通に用いられている。典型的には、磁気近接スイッチはターゲットおよびセンサーを含み、前記センサーはスイッチング回路に接続される。前記スイッチング回路は、２つのリーフ部と、固定部と、ガラス筺体内に密閉された可動部とを有する。前記ガラス筺体そのものは、スイッチ本体内に含まれる。前記ターゲット（これは一般的には、ハウジング内に含まれる永久磁石を含む）が前記センサーの所定範囲内において通過すると、前記ターゲット磁石によって発生した磁束に起因して、前記可動リーフが前記固定リーフと接触し、これにより、前記スイッチが閉まる。
【０００３】
センサーは、物理的接触の必要無く、磁性ターゲットの位置を検出することができるため、ターゲットが密封ハウジング内に含まれ及び前記センサーはハウジング外部に設けられる用途において、磁気近接スイッチを利用することが可能である。例えば、主蒸気隔離弁（ＭＳＩＶ）はゲート弁であり、本ゲート弁は原子炉システムにおいてタービンとボイラーとの間に配置される。ＭＳＩＶは、放射性物質が蒸気供給中に漏れた場合に、ボイラーとタービンとの間の蒸気流を遮断するために用いられる。前記放射性物質を確実に阻止する必要があるため、前記ＭＳＩＶは、安全な圧力容器内に収容される。前記ＭＳＩＶのゲートのバルブ軸に接続された磁性ターゲットにより、前記圧力容器外部に配置されたセンサーは、前記ゲートが特定の位置（例えば、前記ＭＳＩＶが密閉された位置）に到達したかどうかを検出することができる。
【０００４】
上述したＭＳＩＶなどの用途において、前記磁性ターゲットおよび前記センサーは通常は、比較的大きな距離で離隔されている。このような場合、前記磁性ターゲットは、円筒型のラジアル方向に磁化されたサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石１０を含むことが多い。このようなＳｍＣｏ磁石１０は概して部分楕円形状の磁束場１２（図１中に示す）を有し、この磁束場は、ＳｍＣｏ磁石１０の上面および下面と交差することが認められている。この部分楕円は、磁石１０の長手方向軸１６に対して垂直な主軸１４を有し、これにより、前記楕円が長手方向軸１６から離隔方向に延びている。センサー１８はセンサー１８の平面検出表面２０と垂直方向に交差する磁束場１２の成分を検出するため、当業者であれば、ＳｍＣｏ磁石１０の長細形状の磁束場１２により、ＳｍＣｏ磁石１０が長手方向軸１６から比較的離れた場所にあるとき、センサー１８がＳｍＣｏ磁石１０を検出することが可能となることを理解する。
【０００５】
ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石１０のさらなる特徴として、磁石の長手方向軸に対して磁束場が実質的に均一である点がある。その結果、センサーが特定の空間位置において磁束場を検出した場合、前記センサーが有する磁石の磁束場を検出する能力に影響を与えることなく、前記ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石をその長手方向軸周囲において回転させることができる。このような長手方向の均一性は、回転可能なバルブ要素（例えば、ＭＳＩＶのバルブ軸）に磁性ターゲットが接続されている用途において、望ましい場合がある。
【０００６】
しかし、ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の利用には、大きな欠陥があり得る。すなわち、ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石は製造するのが困難であり、かつ高コストである。従来の磁石は製造するのが安価かつ簡単であるが、このような磁石の磁束場は比較的弱いため、障害物（例えば、圧力容器壁）によって磁石がセンサーから離れている場合、磁束場の検出が不可能となる。このような磁石の場合、磁束場も長手方向に不均一であるため、固定センサーに対して磁石がわずかに回転しただけで、センサーによるターゲット検出が不可能になり得る。軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石は、ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石よりも製造がより低コストかつ簡単であるものの、このような磁石の楕円磁束場の主軸は、磁石の長手方向軸に対して垂直ではなく平行である。当業者であれば、このような磁束場を検出するためには、軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の比較的近隣にセンサーを配置する必要があるため、このような磁石は、センサーとターゲットとの間の距離が比較的大きな用途においては不向きであることを認識する。
【０００７】
そのため、ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の磁束場の強度および長手方向の均一性を含むことなく、ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石に代わる、低コストかつ製造が容易なものが必要とされている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明の１つの例示的態様によれば、磁性ターゲットアセンブリは、管体を含む。前記管体は、開口した近位端部と、前記近位端部の反対側の遠位端部と、前記遠位端部に隣接する遠位表面とを有する。前記開口した端部は、前記管体内において長手方向に配置された穴部を規定する。前記磁性ターゲットアセンブリは、調節部材も含む。前記調節部材は、調節部と、前記調節部に接続された係合部とを有する。前記係合部の遠位端部に接触表面が配置され、前記係合部は、前記穴部内に受け入れられ、前記管体に変位可能に接続される。前記磁性ターゲットアセンブリは、前記穴部内に配置された固定磁石をさらに含み、これにより、前記固定磁石の第２の極が前記管体の前記遠位端部の近位に位置し、前記固定磁石の第１の極が前記第２の極の反対側に来るようにする。前記調節部材と前記固定磁石との間の前記穴部内に配置された可動磁石も設けられ、これにより、前記可動磁石の第１の極が前記前記固定磁石の第１の極に隣接し、前記可動磁石の第２の極が前記調節部材の前記接触表面の近位に位置するようにする。前記可動磁石の上面は、前記調節部材の前記接触表面と係合するように配置され、これにより、前記調節部材が前記管体の前記遠位端部に向かって長手方向に変位すると、前記可動磁石が前記固定磁石に向かって変位する。この変位に起因して、前記固定磁石の磁束場が前記固定磁石の長手方向軸および前記可動磁石の磁束場から離隔方向に延び、これにより、前記可動磁石の長手方向軸から離隔方向に延びる。
【０００９】
別の実施形態において、前記固定磁石および前記可動磁石はどちらとも円筒型の軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であるかまたはどちらとも円筒型の軸方向に磁化されたネオジム磁石である。
【００１０】
さらに別の実施形態において、前記穴部は、前記近位端部に隣接するねじ部を有する。前記ねじ部は、前記調節部材の前記係合部のねじ部に接続されるように適合され、これにより、前記調節部材が前記管体に対して回転すると、前記調節部材の前記長手方向変位が発生する。もう１つの実施形態において、前記調節部は、前記係合部と一体形成されたフランジ端部を含む。
【００１１】
さらなる実施形態において、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は北であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は南である。別の実施形態において、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は南であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は北である。
【００１２】
本発明の別の例示的態様によれば、バルブ要素の位置を決定するシステムは、ハウジング内に配置されたバルブを含み、前記バルブは、バルブ軸に接続されたゲートを有する。磁性ターゲットも前記バルブ軸に接続され、前記磁性ターゲットは、開口した近位端部を有する管体と、前記近位端部の反対側の遠位端部と、前記遠位端部に隣接する遠位表面とを有する。前記開口した端部は、前記管体内において長手方向に配置された穴部を規定する。前記磁性ターゲットアセンブリはまた、調節部を有する調節部材と、前記調節部に接続された係合部とを含む。接触表面が前記係合部の遠位端部に配置され、前記係合部は、前記穴部内に受け入れられ、前記管体に変位可能に接続される。前記磁性ターゲットアセンブリは、前記穴部内に配置された固定磁石をさらに含み、その際、前記固定磁石の第２の極が前記管体の前記遠位端部の近位に位置し、前記固定磁石の第１の極が前記第２の極に対抗するようにする。また、前記調節部材と前記固定磁石との間の前記穴部内に配置された可動磁石も含まれ、その際、前記可動磁石の第１の極が前記固定磁石の第１の極に隣接し、前記可動磁石の第２の極が前記調節部材の前記接触表面の近位に位置するようにする。前記可動磁石の上面は、前記調節部材の前記接触表面と係合するように配置され、その際、前記調節部材が前記管体の前記遠位端部に向かって長手方向に変位すると、前記可動磁石が前記固定磁石に向かって変位する。この変位に起因して、前記固定磁石の磁束場は、前記固定磁石の長手方向軸から離隔方向に延び、前記可動磁石の磁束場は、前記可動磁石の長手方向軸から離隔方向に延びる。その近位端部においてセンサーを有する、磁気的にトリガーされる近接スイッチも含まれ、前記磁気的にトリガーされる近接スイッチは、前記ハウジングの外部に固定されて設けられる。前記磁気的にトリガーされる近接スイッチのセンサーは、前記固定磁石の磁束場または前記可動磁石の磁束場を検出するように、適合される。
【００１３】
別の実施形態において、前記固定磁石および前記可動磁石は、どちらとも円筒型の軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であるか、どちらとも円筒型の軸方向に磁化されたネオジム磁石である。
【００１４】
さらに別の実施形態において、前記穴部は、前記近位端部に隣接するねじ部を有する。前記近位端部に隣接するねじ部は、前記調節部材が前記管体に対して回転すると、前記調節部材が長手方向に変位するように、前記調節部材の前記係合部のねじ部に接続するように適合される。もう１つの実施形態において、前記調節部は、前記係合部と一体形成されたフランジ端部を含む。
【００１５】
さらなる実施形態において、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は北であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は南である。別の実施形態において、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は南であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は北である。さらに別の実施形態において、前記ハウジングは封入型ハウジングである。
【００１６】
本発明のもう一つの例示的態様によれば、ラジアル方向に磁化された永久磁石の磁束場を２つの軸方向に磁化された永久磁石を用いてシミュレートする方法は、軸方向に磁化された第１の永久磁石を提供するステップであって、前記第１の永久磁石は、第１の極と、第２の極と、第１の磁束場とを有する、ステップを含む。軸方向に磁化された第２の永久磁石も提供される。前記第２の永久磁石は、第１の極と、第２の極と、第２の磁束場とを有する。前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石が配置される際、前記第１の永久磁石の長手方向軸が前記第２の永久磁石の長手方向軸と実質的に同軸になり、前記第１の永久磁石の第１の極が前記第２の永久磁石の第１の極の近位に来るようにする。前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、長手方向に距離を空けて配置される。前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の長手方向距離を低減するための機構が設けられ、これにより、前記第１の永久磁石の前記第１の磁束場前記第１の永久磁石の長手方向軸から離隔方向に延ばし、前記第２の永久磁石の前記第２の磁束場を前記第２の永久磁石の長手方向軸から離隔方向に延ばす。
【００１７】
別の実施形態において、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、双方とも円筒型の軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であるか、あるいは、双方とも円筒型の軸方向に磁化されたネオジム磁石である。
【００１８】
さらなる実施形態において、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石双方の前記第１の極が北であり、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石双方の前記第２の極が南である。別の実施形態において、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石双方の前記第１の極が南であり、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石双方の前記第２の極が北である。
【００１９】
さらに別の実施形態において、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、管体の穴部内に配置される。さらに別の実施形態において、前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の長手方向距離を低減するための機構は、ねじ部を有する調節部材を含む。前記調節部材は、前記調節部材が前記管体に対して回転すると、前記調節部材の前記長手方向変位が発生するように、前記管体の前記穴部内においてねじ部と係合する。
【００２０】
さらに別の実施形態において、封入型バルブハウジング内の変位可能なゲートを有するバルブが提供され、前記ゲートは、変位可能なバルブ軸に固定される。前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の長手方向距離を低減するための機構は、前記管体に接続され、前記管体は、前記バルブ軸に固定される。前記バルブハウジングの外部にセンサーが設けられる。前記センサーは、前記バルブ軸が所望位置まで変位した際、前記第１の磁束場または前記第２の磁束場のいずれかを検出することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石と、センサーとの側面図である。
【図２】調節可能な磁性ターゲットの断面側面図である。
【図３ａ】軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の磁束場の多様な図である。
【図３ｂ】軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の磁束場の多様な図である。
【図３ｃ】軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の磁束場の多様な図である。
【図３ｄ】軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石の磁束場の多様な図である。
【図４ａ】前記バルブ軸に固定された磁性ターゲットを有するゲート弁と、前記バルブハウジングの外部に配置されたセンサーとの断面側面図である。
【図４ｂ】前記バルブ軸に固定された磁性ターゲットを有するゲート弁と、前記バルブハウジングの外部に配置されたセンサーとの断面側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
図２に示すように、調節可能な磁性ターゲット２２は、管体２４と、管体２４内に長手方向に受け入れられた調節部材２６とを含む。軸方向に磁化された固定ＳｍＣｏ磁石２８が管体２４内に配置され、軸方向に磁化された可動ＳｍＣｏ磁石３０も、調節部材２６と固定ＳｍＣｏ磁石２８との間において管体２４内に配置される。可動ＳｍＣｏ磁石３０が調節部材２６と係合する際、調節部材２６が固定ＳｍＣｏ磁石２８に向かってまたは固定ＳｍＣｏ磁石２８から離隔方向に変位した場合、可動ＳｍＣｏ磁石３０も前記固定ＳｍＣｏ磁石に向かってまたは前記固定ＳｍＣｏ磁石から離隔方向に変位するように、係合が行われる。
【００２３】
図２は、管体２４の断面図である。管体２４は、好適には、円形断面の概して円筒型の形状を有する。しかし、管体２４は、任意の断面形状（例えば、多角形または楕円形）であってもよい。管体２４は、金属またはプラスチックから形成され得、従来のプロセス（例えば、鋳造、射出成形、または押出）を用いて製造可能である。管体２４は、調節部材２６を受け入れる、開口した近位端部３２を持ち得る。近位端部３２および内面３４は、穴部３６を部分的に規定し得る。穴部３６は、管体２４を通じて長手方向に延びる。穴部３６は、遠位表面３８によってさらに規定され得る。遠位表面３８は、管体２４の遠位端部４０に隣接して配置される。遠位端部４０は、長手方向において近位端部３２の反対側にある。ねじ部４２が、管体２４の近位端部３２に隣接する内面３４上に形成され得る。管体２４は、また、第１の外側断面直径４４と、第１の直径４４よりも小さな第２の断面直径４６とを持ち得、これにより、肩部４８を形成する。
【００２４】
再度図２を参照して、調節可能な磁性ターゲット２２は、調節部材２６も有する。調節部材２６は、調節部５０と、調節部５０に固定された係合部５２とを有する。調節部５０は、係合部５２と一体形成され得、レンチまたは他のツールによって係合するように適合されたフランジ多角形状を持ち得る。係合部５２は、概して円筒形状であり、外径が管体２４の穴部３６の直径よりも若干小さい。係合部５２は、ねじ部５４を持ち得る。ねじ部５４の構成は、ねじ部５４が管体２４のねじ部４２と係合する際、調節部材２６の長手方向軸に対して垂直方向の第１の方向に調節部材２６が回転すると、調節部材２６が管体２４の遠位端部４０に向かって長手方向に変位し、かつ、第１の方向と反対方向の第２の方向に調節部材２６が回転すると、調節部材２６が管体２４の遠位端部４０から離隔方向において長手方向に変位するような構成である。調節部材２６は、接触表面５６も含み得る。接触表面５６は、係合部５２の遠位端部に配置される。接触表面５６は、図２に示すように、調節部材２６の長手方向軸に対して実質的に垂直な平坦面であり得る。しかし、接触表面５６は、調節部材２６と可動ＳｍＣｏ磁石３０との間の接触点を提供可能な任意の表面であればよい。
【００２５】
再度図２を参照して、調節可能な磁性ターゲット２２は、軸方向に磁化された固定サマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石２８も含む。固定ＳｍＣｏ磁石２８は、遠位端部４０に隣接する管体２４内に配置される。固定ＳｍＣｏ磁石２８は円形断面であり得、これにより、固定ＳｍＣｏ磁石２８も概して円筒形状であり、固定ＳｍＣｏ磁石２８の外径は、管体２４の穴部３６よりも若干小さくなり得る。しかし、固定ＳｍＣｏ磁石２８は任意の断面形状（例えば、楕円形または多角形）であってもよい。固定ＳｍＣｏ磁石２８の上面５８は、平面であり得、固定ＳｍＣｏ磁石２８の長手方向軸６０に対して概して垂直に配置され得る。固定ＳｍＣｏ磁石２８の底面６２も平面であり得、上面５８に対して概して平行であり、固定ＳｍＣｏ磁石２８の底面６２は、管体２４の遠位表面３８と接触する。固定ＳｍＣｏ磁石２８は、第１の極６４（図２中において北として記載）と、第２の極６６（図２中において南として記載）とを有する。第１の極６４は、上面５８の近位にあり、第２の極６６は、底面６２の近位にある。
【００２６】
調節可能な磁性ターゲット２２は、図２に示すように、管体２４内に配置された可動ＳｍＣｏ磁石３０も含む。可動ＳｍＣｏ磁石３０は、固定ＳｍＣｏ磁石２８と同一の物理特性および磁気特性を持ち得る。すなわち、可動ＳｍＣｏ磁石３０は、軸方向に磁化され得、円筒形状であり得、外径が管体２４の穴部３６よりも若干小さい。可動ＳｍＣｏ磁石３０の上面６８は平面であり得、可動ＳｍＣｏ磁石３０の長手方向軸７０に対して概して垂直に配置され得る。可動ＳｍＣｏ磁石３０の底面７２も平面であり得、上面６８に対して概して平行である。可動ＳｍＣｏ磁石３０もまた、第１の極７４（図２中において北として記載）と、第２の極７６（図２中において南として記載）とを有する。第１の極７４は、底面７２の近位にあり、第２の極７６は、上面６８の近位にある。図２に示すように、可動ＳｍＣｏ磁石３０は、これにより、可動ＳｍＣｏ磁石３０の第１の極７４が固定ＳｍＣｏ磁石３０の第１の極６４に隣接するように、調節部材２６の接触表面５６と、固定ＳｍＣｏ磁石２８との間において管体２４の穴部３６内に配置され得る。磁気斥力に起因して、可動ＳｍＣｏ磁石３０が固定ＳｍＣｏ磁石２８から離隔方向に付勢され、これにより、可動ＳｍＣｏ磁石３０の上面６８の一部が調節部材２６の接触表面５６の一部と係合する。固定ＳｍＣｏ磁石２８の第１の極６４が南でありかつ可動ＳｍＣｏ磁石３０の第１の極７４が南である場合も、同様の効果を得ることができる。軸方向に磁化された固定ＳｍＣｏ磁石２８および可動ＳｍＣｏ磁石３０はどちらとも、当該分野において周知の材料およびプロセスを用いて製造される。
【００２７】
軸方向に磁化された固定ＳｍＣｏ磁石２８と、軸方向に磁化された可動ＳｍＣｏ磁石３０とはそれぞれ、磁束場を有する永久磁石である。磁石２８および３０が図３ａに示すように初期距離Ｄｊだけ離隔されると、固定ＳｍＣｏ磁石２８の磁束場７８および可動ＳｍＣｏ磁石３０の磁束場８０はそれぞれ、概して部分的楕円形状になる。固定ＳｍＣｏ磁石２８を一例として用いて、概して楕円形状の磁束場８０は、上面５８から底面６２へと延び、主軸８２と、短軸８４とを有する。図３ｂに示すように、主軸８２は、固定ＳｍＣｏ磁石２８の長手方向軸６０に対して平行であり、短軸８４は、長手方向軸６０に対して垂直である。可動ＳｍＣｏ磁石３０が固定ＳｍＣｏ磁石２８に向かって長手方向に変位すると、可動ＳｍＣｏ磁石３０の磁束場７８は、固定ＳｍＣｏ磁石２８の磁束場８０との相互作用を開始する。この相互作用ゾーンに入った後（例えば、図３ｃに示すように可動ＳｍＣｏ磁石３０が距離Ｄ２だけ固定ＳｍＣｏ磁石２８から離隔すると）、磁束場７８および８０の形状が変化し始める。すなわち、図３ｄの固定ＳｍＣｏ磁石によって示すように、楕円磁束場８０は、固定ＳｍＣｏ磁石２８の長手方向軸６０からラジアル方向に伸長し、これにより、主軸８２は長手方向軸６０に対して垂直になり、短軸８４は長手方向軸６０に対して平行になる。この相互作用に起因して、可動ＳｍＣｏ磁石３０の磁束場７８も同様に変化する。その結果、軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石２８および３０の磁束場７８および８０の相互作用に起因して、磁束場７８および８０はそれぞれ、ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石１０の磁束場１２の形状をシミュレートする。
【００２８】
これらの磁石が前記相互作用ゾーンに入ると、例えば可動ＳｍＣｏ磁石３０を固定ＳｍＣｏ磁石２８に対して長手方向に変位させることにより、磁束場７８および８０の形状を調節することが可能となる。調節可能な磁性ターゲット２２から比較的遠位位置にセンサーを配置した場合、可動ＳｍＣｏ磁石３０が固定ＳｍＣｏ磁石３０に向かって変位するように磁性ターゲット２２の調節部材２６を回転させることが可能になり、これにより、磁石２８および３０の長手方向軸６０および７０から離隔方向において磁束場７８および８０をラジアル方向に拡張させる。磁束場７８および８０が前記センサーによる検出が可能なレベルまで十分に外側に延びるまで、調節部材２６の回転が継続する。
【００２９】
ラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石１０の磁束場をシミュレートすることにより、磁石とセンサーとの間の距離を比較的長くする必要がある用途において、軸方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石２８および３０をラジアル方向に磁化されたＳｍＣｏ磁石１０の代わりに用いることが可能になる。例えば、（縮尺通りではない）図４ａおよび図４ｂに示すように、バルブ８８のゲート８６が密閉バルブハウジング９０内の特定の点まで変位したかどうかを決定することが望まれる場合に、調節可能な磁性ターゲット２２をバルブ軸９２に接続することができる。図４ａにおいて、軸９２に接続された調節可能な磁性ターゲット２２が磁気近接スイッチ９６（例えば、ＧＯスイッチ（登録商標）（製造元：ＴｏｐＷｏｒｘ，Ｉｎｃ．））のセンサー９４の検出範囲外になるように、ゲート８６が第１の位置に設けられる。しかし、図４ｂに示すように、ゲート８６が第２の位置（例えば、閉口位置）に変位すると、調節可能な磁性ターゲット２２はセンサー９４の検出範囲内に入り、磁気近接スイッチ９６は状態を変える。磁気近接スイッチ９６の状態変化を示す信号をコントローラ（図示せず）へと送り、ＬＥＤまたはアラーム（図示せず）の形態の警告をトリガすることで、前記バルブが閉まっていることを示すことができる。
【００３０】
多様な実施形態について説明してきたが、本開示はこれらに限定されない。全て添付の特許請求の範囲内にある開示の実施形態における変更が可能である。例えば、固定磁石２８および可動磁石３０をサマリウムコバルト（ＳｍＣｏ）磁石として説明してきたが、他の種類の磁石（例えば、ネオジム磁石およびアルニコ磁石）も利用可能である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
開口した近位端部と、前記近位端部の反対側の遠位端部と、前記遠位端部に隣接する遠位表面とを有し、前記開口した端部は、前記管体内において長手方向に配置された穴部を規定した菅体と、
調節部と、前記調節部に接続された係合部と、前記係合部の遠位端部に隣接して配置された接触表面とを有し、前記係合部は、前記穴部内に受け入れられ、前記管体に変位可能に接続された調節部材と、
前記固定磁石の第２の極が前記管体の前記遠位端部の近位にあり、かつ前記固定磁石の第１の極が前記第２の極と反対側になるように、前記穴部内に配置された固定磁石と、
前記可動磁石の第１の極が前記前記固定磁石の第１の極に隣接し、かつ前記可動磁石の第２の極が前記調節部材の前記接触表面の近位に来るように、前記調節部材と前記固定磁石との間の前記穴部内に配置された可動磁石と、
を含み、
前記調節部材が前記管体の前記遠位端部に向かって長手方向に変位すると、前記可動磁石が前記固定磁石に向かって変位して、これにより前記固定磁石の磁束場が前記固定磁石の長手方向軸から離隔方向に延び、かつ前記可動磁石の磁束場が前記可動磁石の長手方向軸から離隔方向に延びるように、前記第２の極に隣接する前記可動磁石の上面が、前記調節部材の前記接触表面と係合するように配置される、
磁性ターゲットアセンブリ。
【請求項２】
前記固定磁石および前記可動磁石は、どちらとも円筒型の軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であるか、またはどちらとも円筒型の軸方向に磁化されたネオジム磁石である、請求項１に記載の磁性ターゲットアセンブリ。
【請求項３】
前記穴部は、前記近位端部に隣接するねじ部を有し、前記近位端部に隣接する前記ねじ部は、前記調節部材が前記管体に対して回転すると、前記調節部材の前記長手方向変位が発生するように、前記調節部材の前記係合部のねじ部に接続されるように適合される、請求項１に記載の磁性ターゲットアセンブリ。
【請求項４】
前記調節部は、前記係合部と一体形成されたフランジ端部を含む、請求項３に記載の磁性ターゲットアセンブリ。
【請求項５】
前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は北であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は南である、請求項１に記載の磁性ターゲットアセンブリ。
【請求項６】
前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は南であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は北である、請求項１に記載の磁性ターゲットアセンブリ。
【請求項７】
バルブ要素の位置を決定するシステムであって、
ハウジング内に配置され、バルブ軸に接続されたゲートを有したバルブと、
前記バルブ軸に接続された磁性ターゲットであって、該磁性ターゲットは、開口した近位端部と、前記近位端部の反対側の遠位端部と、前記遠位端部に隣接する遠位表面とを有した管体を備え、前記開口した端部は、前記管体内において長手方向に配置された穴部を規定した磁性ターゲットと、
調節部と、前記調節部に接続された係合部と、前記係合部の遠位端部に隣接して配置された接触表面とを有し、前記係合部は、前記穴部内に受け入れられ、前記管体に変位可能に接続された調節部材と、
前記固定磁石の第２の極が前記管体の前記遠位端部の近位にあり、かつ前記固定磁石の第１の極が前記第２の極と反対側になるように、前記穴部内に配置された固定磁石と、
前記可動磁石の第１の極が前記前記固定磁石の第１の極に隣接しかつ前記可動磁石の第２の極が前記調節部材の前記接触表面の近位に来るように、前記調節部材と前記固定磁石との間の前記穴部内に配置された可動磁石と、
その近位端部においてセンサーを有し磁気的にトリガーされる近接スイッチであって、該近接スイッチは、前記ハウジングの外部に固定されて配置され、該センサーは、前記固定磁石の磁束場または前記可動磁石の磁束場を検出するように適合される、近接スイッチと、
を含み、
前記調節部材が前記管体の前記遠位端部に向かって長手方向に変位すると、前記可動磁石が前記固定磁石に向かって変位して、これにより前記固定磁石の磁束場が前記固定磁石の長手方向軸から離隔方向に延び、かつ前記可動磁石の磁束場が前記可動磁石の長手方向軸から離隔方向に延びるように、前記第２の極に隣接する前記可動磁石の上面が、前記調節部材の前記接触表面と係合するように配置される、
バルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項８】
前記固定磁石および前記可動磁石は、どちらとも円筒型の軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であるか、またはどちらとも円筒型の軸方向に磁化されたネオジム磁石である、請求項７に記載のバルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項９】
前記穴部は、前記調節部材が前記管体に対して回転すると、前記調節部材の前記長手方向変位が発生するように、前記調節部材の前記係合部のねじ部に接続するように適合された前記近位端部に隣接するねじ部を有する、請求項７に記載のバルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項１０】
前記調節部は、前記係合部と一体形成されたフランジ端部を含む、請求項７に記載のバルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項１１】
前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は北であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は南である、請求項７に記載のバルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項１２】
前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は南であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は北である、請求項７に記載のバルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項１３】
前記ハウジングは封入型ハウジングである、請求項７に記載のバルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項１４】
ラジアル方向に磁化された永久磁石の磁束場を２つの軸方向に磁化された永久磁石を用いてシミュレートする方法であって、
軸方向に磁化された第１の永久磁石を提供するステップであって、前記第１の永久磁石は、第１の極、第２の極および第１の磁束場を有する、ステップと、
軸方向に磁化された第２の永久磁石を提供するステップであって、前記第２の永久磁石は、第１の極、第２の極および第２の磁束場を有する、ステップと、
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石が配置される際、前記第１の永久磁石の長手方向軸が前記第２の永久磁石の長手方向軸と実質的に同軸になり、前記第１の永久磁石の第１の極が前記第２の永久磁石の第１の極の近位に来るようにするステップであって、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、長手方向距離だけ離隔される、ステップと、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の長手方向距離を低減するための機構を設けることで、前記第１の永久磁石の前記第１の磁束場を前記第１の永久磁石の長手方向軸から離隔方向に伸長させ、前記第２の永久磁石の前記第２の磁束場を前記第２の永久磁石の長手方向軸から離隔方向に伸長させる、ステップと、
を含む、方法。
【請求項１５】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石はどちらとも円筒型の軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であるか、またはどちらとも円筒型の軸方向に磁化されたネオジム磁石である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石双方の前記第１の極は北であり、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石の前記第２の極は南である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石双方の前記第１の極は南であり、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石の前記第２の極は北である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、管体の穴部内に配置される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の長手方向距離を低減するための前記機構は、前記調節部材が前記管体に対して回転すると、前記調節部材の前記長手方向変位が発生するように、前記管体の前記穴部内のねじ部と係合するねじ部を有する調節部材を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
封入型バルブハウジング内の変位可能なゲートを有するバルブを提供するステップであって、該ゲートは変位可能なバルブ軸に固定される、ステップと、
前記管体に対する前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の長手方向距離を低減するように前記機構を接続し、前記管体を前記バルブ軸に固定するステップと、
前記バルブハウジングの外部にセンサーを設けるステップであって、前記センサーは、前記バルブ軸が所望位置まで変位した際、前記第１の磁束場または前記第２の磁束場を検出することができる、ステップと、
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【請求項１】
開口した近位端部と、前記近位端部の反対側の遠位端部と、前記遠位端部に隣接する遠位表面とを有し、前記開口した端部は、前記管体内において長手方向に配置された穴部を規定した菅体と、
調節部と、前記調節部に接続された係合部と、前記係合部の遠位端部に隣接して配置された接触表面とを有し、前記係合部は、前記穴部内に受け入れられ、前記管体に変位可能に接続された調節部材と、
前記固定磁石の第２の極が前記管体の前記遠位端部の近位にあり、かつ前記固定磁石の第１の極が前記第２の極と反対側になるように、前記穴部内に配置された固定磁石と、
前記可動磁石の第１の極が前記前記固定磁石の第１の極に隣接し、かつ前記可動磁石の第２の極が前記調節部材の前記接触表面の近位に来るように、前記調節部材と前記固定磁石との間の前記穴部内に配置された可動磁石と、
を含み、
前記調節部材が前記管体の前記遠位端部に向かって長手方向に変位すると、前記可動磁石が前記固定磁石に向かって変位して、これにより前記固定磁石の磁束場が前記固定磁石の長手方向軸から離隔方向に延び、かつ前記可動磁石の磁束場が前記可動磁石の長手方向軸から離隔方向に延びるように、前記第２の極に隣接する前記可動磁石の上面が、前記調節部材の前記接触表面と係合するように配置される、
磁性ターゲットアセンブリ。
【請求項２】
前記固定磁石および前記可動磁石は、どちらとも円筒型の軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であるか、またはどちらとも円筒型の軸方向に磁化されたネオジム磁石である、請求項１に記載の磁性ターゲットアセンブリ。
【請求項３】
前記穴部は、前記近位端部に隣接するねじ部を有し、前記近位端部に隣接する前記ねじ部は、前記調節部材が前記管体に対して回転すると、前記調節部材の前記長手方向変位が発生するように、前記調節部材の前記係合部のねじ部に接続されるように適合される、請求項１に記載の磁性ターゲットアセンブリ。
【請求項４】
前記調節部は、前記係合部と一体形成されたフランジ端部を含む、請求項３に記載の磁性ターゲットアセンブリ。
【請求項５】
前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は北であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は南である、請求項１に記載の磁性ターゲットアセンブリ。
【請求項６】
前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は南であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は北である、請求項１に記載の磁性ターゲットアセンブリ。
【請求項７】
バルブ要素の位置を決定するシステムであって、
ハウジング内に配置され、バルブ軸に接続されたゲートを有したバルブと、
前記バルブ軸に接続された磁性ターゲットであって、該磁性ターゲットは、開口した近位端部と、前記近位端部の反対側の遠位端部と、前記遠位端部に隣接する遠位表面とを有した管体を備え、前記開口した端部は、前記管体内において長手方向に配置された穴部を規定した磁性ターゲットと、
調節部と、前記調節部に接続された係合部と、前記係合部の遠位端部に隣接して配置された接触表面とを有し、前記係合部は、前記穴部内に受け入れられ、前記管体に変位可能に接続された調節部材と、
前記固定磁石の第２の極が前記管体の前記遠位端部の近位にあり、かつ前記固定磁石の第１の極が前記第２の極と反対側になるように、前記穴部内に配置された固定磁石と、
前記可動磁石の第１の極が前記前記固定磁石の第１の極に隣接しかつ前記可動磁石の第２の極が前記調節部材の前記接触表面の近位に来るように、前記調節部材と前記固定磁石との間の前記穴部内に配置された可動磁石と、
その近位端部においてセンサーを有し磁気的にトリガーされる近接スイッチであって、該近接スイッチは、前記ハウジングの外部に固定されて配置され、該センサーは、前記固定磁石の磁束場または前記可動磁石の磁束場を検出するように適合される、近接スイッチと、
を含み、
前記調節部材が前記管体の前記遠位端部に向かって長手方向に変位すると、前記可動磁石が前記固定磁石に向かって変位して、これにより前記固定磁石の磁束場が前記固定磁石の長手方向軸から離隔方向に延び、かつ前記可動磁石の磁束場が前記可動磁石の長手方向軸から離隔方向に延びるように、前記第２の極に隣接する前記可動磁石の上面が、前記調節部材の前記接触表面と係合するように配置される、
バルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項８】
前記固定磁石および前記可動磁石は、どちらとも円筒型の軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であるか、またはどちらとも円筒型の軸方向に磁化されたネオジム磁石である、請求項７に記載のバルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項９】
前記穴部は、前記調節部材が前記管体に対して回転すると、前記調節部材の前記長手方向変位が発生するように、前記調節部材の前記係合部のねじ部に接続するように適合された前記近位端部に隣接するねじ部を有する、請求項７に記載のバルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項１０】
前記調節部は、前記係合部と一体形成されたフランジ端部を含む、請求項７に記載のバルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項１１】
前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は北であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は南である、請求項７に記載のバルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項１２】
前記固定磁石および前記可動磁石双方の第１の極は南であり、前記固定磁石および前記可動磁石双方の第２の極は北である、請求項７に記載のバルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項１３】
前記ハウジングは封入型ハウジングである、請求項７に記載のバルブ要素の位置を決定するシステム。
【請求項１４】
ラジアル方向に磁化された永久磁石の磁束場を２つの軸方向に磁化された永久磁石を用いてシミュレートする方法であって、
軸方向に磁化された第１の永久磁石を提供するステップであって、前記第１の永久磁石は、第１の極、第２の極および第１の磁束場を有する、ステップと、
軸方向に磁化された第２の永久磁石を提供するステップであって、前記第２の永久磁石は、第１の極、第２の極および第２の磁束場を有する、ステップと、
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石が配置される際、前記第１の永久磁石の長手方向軸が前記第２の永久磁石の長手方向軸と実質的に同軸になり、前記第１の永久磁石の第１の極が前記第２の永久磁石の第１の極の近位に来るようにするステップであって、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、長手方向距離だけ離隔される、ステップと、
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の長手方向距離を低減するための機構を設けることで、前記第１の永久磁石の前記第１の磁束場を前記第１の永久磁石の長手方向軸から離隔方向に伸長させ、前記第２の永久磁石の前記第２の磁束場を前記第２の永久磁石の長手方向軸から離隔方向に伸長させる、ステップと、
を含む、方法。
【請求項１５】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石はどちらとも円筒型の軸方向に磁化されたサマリウムコバルト磁石であるか、またはどちらとも円筒型の軸方向に磁化されたネオジム磁石である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石双方の前記第１の極は北であり、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石の前記第２の極は南である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１７】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石双方の前記第１の極は南であり、前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石の前記第２の極は北である、請求項１４に記載の方法。
【請求項１８】
前記第１の永久磁石および前記第２の永久磁石は、管体の穴部内に配置される、請求項１４に記載の方法。
【請求項１９】
前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の長手方向距離を低減するための前記機構は、前記調節部材が前記管体に対して回転すると、前記調節部材の前記長手方向変位が発生するように、前記管体の前記穴部内のねじ部と係合するねじ部を有する調節部材を有する、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
封入型バルブハウジング内の変位可能なゲートを有するバルブを提供するステップであって、該ゲートは変位可能なバルブ軸に固定される、ステップと、
前記管体に対する前記第１の永久磁石と前記第２の永久磁石との間の長手方向距離を低減するように前記機構を接続し、前記管体を前記バルブ軸に固定するステップと、
前記バルブハウジングの外部にセンサーを設けるステップであって、前記センサーは、前記バルブ軸が所望位置まで変位した際、前記第１の磁束場または前記第２の磁束場を検出することができる、ステップと、
をさらに含む、請求項１８に記載の方法。
【図１】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【図２】
【図３ａ】
【図３ｂ】
【図３ｃ】
【図３ｄ】
【図４ａ】
【図４ｂ】
【公表番号】特表２０１３−５０４１６１（Ｐ２０１３−５０４１６１Ａ）
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−５２７８９９（Ｐ２０１２−５２７８９９）
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４５８８２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２８４２１
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（５１２０１４７６２）ジェネラル イクイップメント アンド マニュファクチャリング カンパニー， インコーポレイテッド， ディー／ビー／エー トップワークス， インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
【公表日】平成２５年２月４日（２０１３．２．４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１８日（２０１０．８．１８）
【国際出願番号】ＰＣＴ／ＵＳ２０１０／０４５８８２
【国際公開番号】ＷＯ２０１１／０２８４２１
【国際公開日】平成２３年３月１０日（２０１１．３．１０）
【出願人】（５１２０１４７６２）ジェネラル イクイップメント アンド マニュファクチャリング カンパニー， インコーポレイテッド， ディー／ビー／エー トップワークス， インコーポレイテッド (1)
【Ｆターム（参考）】
[ Back to top ]