(57)【要約】【課題】少ない機構部品で垂直磁気に反応する検出器を提供することを課題とする。【解決手段】磁針ユニット３を撥水性処理し、チャンバー４の内壁を親水性に処理することで、垂直磁界成分により、磁針ユニット自体がチャンバー内部を磁界方向Ｎ及びＳに移動することで垂直磁界の強さを検出する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体に磁石を浮かべて磁気を検出する装置において、磁石と浮力筐体で構成される磁針ユニットと、磁針ユニットと液体を格納するチャンバーと、上記磁針ユニットを撥水性にし、上記チャンバーの内壁を親水性にする事で、垂直磁界成分により、磁針ユニット自体がチャンバー内部を磁界方向Ｎ及びＳに移動する事を特徴とする磁気検出装置。
【発明の詳細な説明】
【技術の分野】
【００１】  この発明は磁界方向とその強さを検出できる磁気検出装置に関する。
【背景技術】
【００２】  磁界の方向を知るための装置は方位磁石として数千年の歴史を持っている。この方位磁石は古くより航行装置として使用されてきた。どの時代においても、より強い磁石と摩擦係数の少ない回転部が求められてきた。水平に保つ機構、振動による回転モーメントの発生や共振を押さえるためのダンピング機構、更に鉄の船上での使用を可能とする補正装置とその技術が開発されてきた。広義での磁石は人類の長い歴史において科学的にあらゆる分野で利用され、今日の人類の文化を支えおり、常に新たな発見の素材となってきた。【００３】  エネルギーを必要とせずに同じ方向を指す磁石は古くより風水、宗教儀式などから磁気水に至るまで神秘的、または不思議なエネルギーを持つ物質と信じられている。未だに科学的な証明に至っていない現象と方位磁石は深い関連があると信ずる人も多い。こうした深層心理ゆえに方位磁石は、方位の検出の必要性に関わらず殆どの家庭に存在し、非常に利用頻度の低い日常生活必需品となっていた。【００４】  簡単に手にすることが出来る方位磁石は重力に直交した水平面での一方向を見るために設計され、その目的から逸脱した垂直磁界の強さというパラメータを検出できない。如何にキャンセルするかの努力を行ってきた。しかしその動き自体に興味をもった人間は短期間で飽きることも多かった。【００５】  従来の技術において垂直磁界方向の測定や磁束密度の測定は可能であった。しかし、一般的な方位磁石のように安価で手軽に扱える範囲ではなく、機械式にコイルを非磁性機構で構成し回転させる、回転軸の両端に軸受けを持つ方構造の精密加工された方位磁石などから、核磁気共鳴によるプロトン磁力計や高透率材を飽和させその漏洩磁束によるフラックスゲートセンサー、超伝導を用いたＳＱＵＩＤセンサーなど駆動回路を用いた方式で検出していた。【００６】  電源を使用しない磁気計測技術として、方位磁石（コンパス）が代表的であるが、都市部で使用した場合、地下鉄、車両建築物の鉄骨などから大きな影響を受け、場所によっては１０度から４０度近い誤差を含んでいた。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００７】  回転機構には動力が必要であり非磁性での電気的駆動は困難であった。また両軸受けを持つコンパスは、垂直磁界方向を測定する可能であるが、バランス調整が難しく、方向により軸摩擦が変化するので計測にはＮＳ方向に回転軸を直交させる必要があった。また両軸を持つコンパスは、強さの検出は難しかった。電子式は構成部品が多く複雑で高価であり、外部からの電源供給が必要であった。本発明は少ない構成部品かつ、無電源で垂直磁界に反応する検出器を提供する事を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【００８】  以上の課題を解決するために本発明は、液体に磁石を浮かべて磁気を検出する装置を構成し、磁石と浮力筐体で構成される磁針ユニットと、磁針ユニットと液体を格納するチャンバーと、上記磁針ユニットを撥水性処理し、上記チャンバーの内壁を親水性に処理する事で、垂直磁界成分により、磁針ユニット自体がチャンバー内部を磁界方向Ｎ及びＳに移動するこの距離により磁界の強さを検出し、同時に磁針ユニットの水平回転により方位を検出することを特徴とするフロート式磁気検出装置を構成する。
【発明の効果】
【００９】  本発明によれば、外部からのエネルギーを必要とせず、摩擦が少ない、垂直磁界検出装置と方位検出の両方が同時に可能な装置を構成できる。更に電気信号に変換して応用する場合も安価ではあり、感度の低いＨＯＬＥ素子や磁気抵抗素子や光学式投影や位置の読取による方法が従来の方法より間単に実現できる。【０１０】  方位計測における誤差は垂直方向にも作用しているため、同時に検出すれば該当地域との垂直成分との差から近接外部磁界の影響を知ることが出来、信頼性を高めることが可能である。【０１１】  実用おいて、磁界の垂直成分の強さを知ることの必要性は本発明が身近に存在することで生活環境におけるいろいろな変化に遭遇出来、方位磁石では知り得なかった新たな発見や利用方法が生まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０１２】  本発明の一実施形態を図１に示す。
磁針１は磁束密度の高い棒状の磁石長さ方向に分極している。磁針１は円盤状の空室を持つ浮力筐体２に格納され磁針ユニット３を構成しその表面は、フッ素コーティング剤により水に対する接触角が大なっている。チャンバー４は、親水性を高めるためガラスを使用し内壁の接触角が小なっている。【０１３】  このチャンバー４に空気及び水と磁針ユニット３を入れ気密封止し装置を構成する。本実施形態では２×６ＭＭの磁針１にネオジウム磁石表面磁束密度約３００ｍＴ比重７．４を使用し、浮力筐体２は直径６．４ｍｍ×高さ３．２ｍｍを０．２ｍｍ厚のアクリル材で接着造形し、表面にフッ素コーティングした。チャンバー４は、外形１２ｍｍ内径１０ｍｍ田高さ６ｍｍのガラス製で上部はアクリル板とエポキシ樹脂で封止した。しかし、物理的な大きさと形状は感度の調整に必要なパラメータであり本発明の原理的相違ではない。【０１４】  本発明の原理形態はチャンバー内部が親水性であり中心が低くなっていることと、撥水面が親水面に近づくと反発する事、及び磁針ユニットの傾きが限定水面において水面の平均傾斜を変えることに基づいている。
「実施形態の効果」【０１５】  この実施形態によればチャンバー４の内壁に接する水は親水性により小さい接触角でかつ重力により下に引かれるため液面の中心が最低部となる曲線を描く。このチャンバー４の中に磁針ユニット３を浮かべると撥水性ある筐体はその重さにより磁針ユニット周囲の液面を下げる。ヘルムホルツコイルを使用して環境の垂直静止磁界をキャンセルした状態では中心に移動して水平に静止する。
磁針ユニット３の水平面の回転は、地磁気の水平成分に感応しＮ、Ｓ方向を示す。磁気方位コンパスとしても水以外にどこにも接触しないので回転ヒステリシスの少ない性能を得ることが出来る。【０１６】  装置全体に垂直な磁界を印加すると磁針ユニット３は磁束密度に比例した応力が加わる。これにより、浮力中心の変化、重心との離心距離が変化し磁針ユニットは傾く。傾斜することで下降したほうの磁針ユニットの垂直壁は、液体の平均的水平面に対して９０度以上となり液面を下げようとする。また上昇したほうは９０度以下となり液面はわずかに上がる。無限に大きな液面では液面はバランスし、磁針ユニットは動かない。しかし本実施例の様に限定された液面下では、全体の液面形状自体に変化を与えるため、磁針ユニットは移動する。【０１７】  磁針ユニットが親水性である場合、チャンバー内壁に近づくと壁と壁の距離が狭まり表面張力の更に高まりお互いを引きつけてしまう。また両者が撥水性の場合はチャンバー内の水が盛り上がり安定する事が出来ない。本発明は親水性と撥水性の両者を組み合わせることで実現している。【０１８】  このように構成された装置は磁針ユニットが単に回転するのではなくチャンバー内を移動する。都市部で使用した場合建設物が与えている磁界の影響や地下鉄などの直流電流駆動による影響、車両の磁化、室内などの垂直磁界の変化をより視覚的に捕らえることができる。
「他の実施形態」【０１９】  図１の実施形態では磁針ユニットとチャンバーは円筒であるがこれを球体にした形態でも磁針ユニットの壁と液体が移動するとき初期摩擦があるため液面に変化が起こり磁針ユニットはＮＳ方向に移動する。
球体は回転しても幾何学状の変化はおこらないが一部を撥水性に処理した球体の磁針ユニットは、初期摩擦により液面変化が起こるのでやはり移動する。更に本発明に光学的又は電気的信号に変換する装置を付加した実施形態は多数考えられるのがこれらは本発明の手段ではない。
【図面の簡単な説明】
【０２０】
【図１】この発明の一実施形態を示す透視図である。
【０２１】１．磁針
２．浮力筐体
３．磁針ユニット
４．チャンバー
【図１】
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