(57)【要約】【課題】特定の信号を事前に記録しておかなくても、落雷などによる電流の発生を検出することを目的とする。【解決手段】第１の磁性体と、第１の硬質磁性体の上に配置された磁化検出体を備えたセンサを提供することを目的とする。  該構成によれば、着磁した第１の硬質磁性体の残留磁化が磁化検出体の検出範囲内以上になると磁化検出体の色調、濃淡が変化する。このようにして、被測定対象に電流が流れたかどうかを検出することができる。該センサによると、第１の硬質磁性体には、あらかじめ特定の信号を記録させておく必要が無いという簡便さが期待できる。【選択図】図１
2015011003.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の硬質磁性体と、
前記第１の硬質磁性体の上に配置された磁化検出体を備えることを特徴とするセンサ。
【請求項２】
前記第１の硬質磁性体の下に第１の非磁性体が配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項３】
前記第１の硬質磁性体と前記磁化検出体との間には第２の非磁性体が配置されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のセンサ。
【請求項４】
前記第１の硬質磁性体と前記磁化検出体との距離は、０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項５】
前記第１の硬質磁性体は金属線の上に配置され、前記第１の硬質磁性体と前記金属線との間の距離は、０．２ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項６】
前記第１の硬質磁性体と前記磁化検出体との間には、第２の硬質磁性体を備えることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項７】
平面視において、前記第１の硬質磁性体の幅は前記第２の硬質磁性体の幅よりも広いことを特徴とする請求項６に記載のセンサ。
【請求項８】
前記第２の硬質磁性体は前記第１の硬質磁性体よりも残留磁化が大きいことを特徴とする請求項６又は７に記載のセンサ。
【請求項９】
第１の硬質磁性体の側部に一対の外部電極に電気的に接続された内部導電体を挟んで第３の硬質磁性体を有し、
前記磁化検出体は前記第１の硬質磁性体と前記第３の硬質磁性体の上に配置されていることを特徴とする請求項１に記載のセンサ。
【請求項１０】
前記第１の硬質磁性体と前記内部導電体の間には、第３の非磁性体が配置され、
前記第３の硬質磁性体と前記内部導電体の間には、第４の非磁性体が配置されていることを特徴とする請求項９に記載のセンサ。
【請求項１１】
前記内部導電体は、銅もしくは銀から構成されることを特徴とする請求項９又は１０に記載のセンサ。
【請求項１２】
前記第１の硬質磁性体は、バリウムフェライトもしくはストロンチウムフェライトを有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１３】
前記第１の硬質磁性体は、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性材料、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性材料を有することを特徴とする請求項１〜１１のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１４】
前記磁化検出体は、磁性流体をシート状に加工した積層体であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１５】
前記磁化検出体は、磁気光学材料をシート状に加工した積層体であることを特徴とする請求項１〜１３のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１６】
前記硬質磁性体と前記磁化検出体はカバーによって覆われていることを特徴とする請求項１〜１５のいずれか１つに記載のセンサ。
【請求項１７】
前記カバーと前記硬質磁性体との間の距離は、２ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１５に記載のセンサ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雷の衝撃を検知し、又は記録することができるセンサに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、雷の衝撃を記録する方法として、例えば、特許文献１に記載されている方法がある。特許文献１は、特定の信号を記録した磁気テープを鉄塔の脚部に設置することを開示している。鉄塔に沿って雷撃電流が流れると周囲に磁界が発生し、磁界の大きさ（電流の大きさ）に応じて、磁気テープに記録された信号が消える。そのため、消えた信号の幅の大きさによって、雷撃電流の大きさを知ることが可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平３−１７９２９０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、特許文献１によると、磁気テープに特定の信号を記録しておくことが必要であるという不便さがある。
【０００５】
そこで、本発明は、特定の信号を事前に記録しておかなくても、落雷などによる電流の発生を検出することが可能なセンサ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】
本発明のセンサは、硬質磁性体と磁化検出体から構成されていることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明のセンサによれば、特定の信号を事前に記録しておかなくても、落雷などによる電流の発生を検出することができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明に係るセンサを被測定対象に搭載した場合の平面概略図及びセンサの断面図
【図２】磁化検出体が硬質磁性体の着磁を検出する手段を説明する概略図
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の実施形態に係るセンサについて、図１、図２を参照して説明する。図１内において、同一部分には同一符号を付し、その説明を適宜省略することがある。また、図１に係る説明は好ましい形態の一例を示すものであり、それぞれの形状に限定されるわけではない。なお、図１（ａ）は、本発明に係るセンサ１を、電流を測定したい被測定対象２が有する金属線３上に搭載した場合の平面概略図を示している。また、図１（ｂ）〜図１（ｇ）は、図１（ａ）におけるセンサ１のｘ−ｘ’部における断面図を示している。また、図１（ｂ’）は図１（ｂ）の斜視図を示している。また、図１（ｇ’）は図１（ｇ）の斜視図を示している。また、図２（ａ）〜図２（ｄ）は、磁化検出体が着磁した硬質磁性体の残留磁化を検出する手段を説明する平面概略図を示している。
【００１０】
＜実施形態＞
図１（ａ）〜図１（ｇ）、図１（ｂ’）図１（ｇ’）を用いて、本発明の実施形態に係るセンサについて説明する。
【００１１】
図１（ａ）に示すように、センサ１は電流を測定したい被測定対象２が有する金属線３上に搭載されている。被測定対象２としてはバリスタやアレスタ、鉄塔などが考えられ、金属線３としては導電線、ワイヤ、リードなどが考えられる。そして、図１（ｂ）に示すように、センサ１は少なくとも、硬質磁性体４と硬質磁性体４の上に配置された磁化検出体５を備えている。被測定対象２の金属線３に電流が流れると、金属線３を軸として周回する磁界が金属線３の近傍に発生する。該磁界により硬質磁性体４は着磁し、硬質磁性体４の残留磁化を磁化検出体５が検出する。図２（ａ）に示すように、硬質磁性体４の残留磁化が磁化検出体５の検出範囲未満では磁化検出体５は変化しない。一方、図２（ｂ）に示すように、着磁した硬質磁性体４の残留磁化が磁化検出体５の検出範囲内以上になると磁化検出体５の色調、濃淡が変化する。このようにして、被測定対象２及び金属線３に電流が流れたかどうかをセンサ１は検出することができる。該センサ１によると、硬質磁性体４には、あらかじめ特定の信号を記録させておく必要が無いという簡便さが期待できる。なお、参考までに、図１（ｂ）の斜視図を図１（ｂ’）として記載している。
【００１２】
また、図１（ｃ）に示すように、硬質磁性体４の下に非磁性体６を配置しても構わない。硬質磁性体４の下に非磁性体６を配置することにより、金属線３と硬質磁性体４との間に間隔が生まれ、最適な位置に硬質磁性体４を配置しやすくなる。なお、金属線３と硬質磁性体４との間の距離、すなわち、非磁性体６の厚さは０．２ｍｍ以上２０ｍｍ以下であることが好ましい。０．２ｍｍ未満では硬質磁性体４の着磁が金属線３の断面形状の影響を受けて不均一になってしまうためである。２０ｍｍより大きい場合には、周回する磁界の強さが弱くなってセンサとしての感度が鈍くなってしまうからである。
【００１３】
また、図１（ｄ）に示すように、硬質磁性体４と磁化検出体５との間には非磁性体７を配置しても構わない。硬質磁性体４と磁化検出体５との間に非磁性体７を配置することにより、硬質磁性体４と磁化検出体５との間に間隔が生まれ、磁化検出体５を硬質磁性体４の残留磁化が検出しやすい最適な位置に配置しやすくなる。非磁性体７が厚くなると磁気検出体の色調、濃淡パターンが不鮮明になり、薄くなると検出する必要のない微弱電流を検出してしまうため、硬質磁性体４と磁化検出体５との間の距離、すなわち、非磁性体７の厚さは０．１ｍｍ以上６ｍｍ以下であることが好ましい。なお、既述したように、硬質磁性体４の下に非磁性体６を配置しても構わない。
【００１４】
また、図１（ｅ）に示すように、硬質磁性体４と磁化検出体５はカバー９によって覆われていても構わない。該構成により、金属線３からの磁界以外の磁界の影響により、硬質磁性体４の残留磁化の変動を防ぐことができる。なお、硬質磁性体４とカバー９との間の距離は、２ｍｍ以上５０ｍｍ以下であることが好ましい。例えば、カバー９が磁気シールド特性を有しない場合、５０ｍｍの間隔を設けることにより１４００ｍＴの外部磁界の影響を受けない。カバーが磁気シールド特性を有する場合はこの間隔を小さくすることができ、磁気設計によりこの間隔を２ｍｍまで小さくすることができる。なお、センサ１の周りにカバー９を設ける場合には、センサ１、カバー９を基板８の上に配置したセンサユニットとして提供することができる。
【００１５】
また、図１（ｆ）に示すように、硬質磁性体４と磁化検出体５の間に、別の硬質磁性体１０を備えていても構わない。ここで例えば、０．５ｋＡ以上の電流に対してのみ硬質磁性体４の残留磁化が検出可能で、かつ、１．５ｋＡ以上の電流に対してのみ硬質磁性体１０の残留磁化が検出可能である場合を考える。０．５ｋＡ以上１．５ｋＡ未満の電流が金属線３に流れた場合には、図２（ｃ）に示すように、磁化検出体５における硬質磁性体４に相当する箇所１４のみが変化を生じる。一方、１．５ｋＡ以上の電流が金属線３に流れた場合には、図２（ｄ）に示すように、磁化検出体５における硬質磁性体４に相当する箇所１４及び硬質磁性体１０に相当する箇所１５の両方に変化が生じる。このように、磁化検出体５の変化の様子の違いから、容易に電流値を検出することが可能である。このとき、磁化検出体５の色調、濃淡パターンの変化をより鮮明にするために、平面視において、硬質磁性体４の幅は硬質磁性体１０の幅よりも狭い方が好ましい。また、さらに、金属線３と硬質磁性体１０との間の距離が金属線３と硬質磁性体４との間の距離の１．８倍以上であることが好ましい。また、さらに、硬質磁性体４は硬質磁性体１０よりも残留磁化が大きい方が好ましい。該構成により、磁化検出体５の色調・濃淡パターンの変化をより鮮明にすることができる。なお、金属線３と磁化検出体５との間に２つの硬質磁性体４、１０を配置する場合を例にとって説明したが、金属線３と磁化検出体５との間に複数の硬質磁性体を配置すれば、磁化検出体５の色調・濃淡パターンの変化の様子の違いから、複数帯域の電流値を検出可能となる。
【００１６】
なお、図１（ｆ）に示すように、硬質磁性体１０と磁化検出体５との間には非磁性体１１を配置しても構わない。該構成による効果は、図１（ｄ）に関する記載において説明してあるので、説明を省略する。
【００１７】
また、図１（ｇ）に示すように、硬質磁性体４の側部に一対の外部電極１２ａに電気的に接続された内部導電体１２を挟んで硬質磁性体１３を有し、磁化検出体５は硬質磁性体４と硬質磁性体１３の上に配置されていても構わない。なお、硬質磁性体４と内部導電体１２の間、及び、硬質磁性体１３と内部導電体１２の間には、非磁性体６が配置されていても良い。なお、外部電極は必ずしも対向させる必要はなく、例えば、同一面内に配置されていても良い。なお、内部導電体１２は、大きな電流が流れるため、主成分が銅もしくは銀で構成されることが好ましい。なお、外部電極１２ａは、金属線３の上に配置されていることが好ましい。なお、参考までに、図１（ｇ）の斜視図を図１（ｇ’）として記載している。ただし、図１（ｇ’）では、金属線３は一対の外部電極１２ａ下以外の部分で分離されているが、金属線は分離されていなくても構わない。
【００１８】
また、図１（ｈ）に示すように、図１（ｂ）の変形例として、硬質磁性体４が金属線３の全周を覆うように配置されていても構わない。
【００１９】
また、図１（ｉ）に示すように、図１（ｃ）の変形例として、非磁性体６が金属線３の全周を覆うように配置されていても構わない。
【００２０】
また、図１（ｊ）に示すように、図１（ｇ）の変形例として、内部導電体１２の代わりに、金属線３を配置することも可能である。この場合、硬質磁性体４、１３又は非磁性体６が金属線３の全周を覆うように配置されていることが好ましい。また、この場合、図１（ｇ）における外部電極１２ａに相当する電極は形成しなくても構わない。
【００２１】
また、硬質磁性体は硬質磁性粉末を樹脂中に分散した構成とすることが望ましいが、あらかじめ硬質磁性粉末をシート状もしくはフィルム状に焼成した焼結体を用いても良い。硬質磁性体を構成する磁性材料としては、バリウムフェライトもしくはストロンチウムフェライトであることが好ましいが、これに限定されない。例えば、保磁力の大きなＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性材料、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性材料などを使用することが可能である。センサのサイズが小さくなるほど保磁力の大きな磁性材料を採用することが望ましい。そのため、比較的保磁力の小さな磁鉄鋼、炭素鋼と比較すると、上記した材料の方が好ましい。
【００２２】
バリウムフェライトもしくはストロンチウムフェライトよりも保磁力が大きいＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性材料、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性材料は、着磁させるためには大きな磁界が必要となる。そのため、磁性材料を選択することにより電流検出範囲を選択することができる。例えば、バリウムフェライトもしくはストロンチウムフェライトでは０．５ｋＡ以上の電流を検知できるのに対して、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系磁性材料、Ｓｍ−Ｃｏ系磁性材料では１０ｋＡ以上の電流のみを検知するセンサの設計が可能となり、電流値の識別ができる。
【００２３】
硬質磁性体に含まれる硬質磁性粉末の体積比によって残留磁化の大きさが制御できるため、検出したい電流値にあわせて硬質磁性粉末の配合量を定めることができる。例えば、硬質磁性粉末の配合量を少なくすることによって大きな値の電流を検知するセンサとなる。硬質磁性粉末の配合量が少なくなるに従って硬質磁性体の機械強度や熱伝導率が低下する場合があるが、非磁性粉末を配合することによって補うことができる。この場合、硬質磁性体に含まれる硬質磁性粉末の体積比が変わらなければ、飽和磁化には実質的に影響しない。
【００２４】
また、非磁性体は非磁性粉末を樹脂中に分散した構成とすることが望ましいが、あらかじめ非磁性粉末をシート状もしくはフィルム状に焼成した焼結体を用いても良い。また、特に機械強度や熱伝導率を要求されない場合は非磁性粉末を用いない樹脂フィルムでも良い。
【００２５】
非磁性体に含まれる非磁性粉末としては、アルミナであることが好ましいが、これに限定されない。例えば、窒化アルミニウム、結晶性シリカ、非晶質シリカ、ガラス材料、非磁性亜鉛フェライトなどを使用することも可能である。
【００２６】
硬質磁性材料および非磁性材料に用いる樹脂は、ポリイミド、エポキシ、フェノール、ポリエチレン、ポリウレタン、アクリル等を用いることができる。
【００２７】
また、磁化検出体としては、磁性流体をシート状に加工した積層体であることが好ましいが、これに限定されない。例えば、磁気光学材料をシート状に加工した積層体であっても構わない。
【００２８】
また、磁化検出体５の厚さは、硬質磁性体４の厚さよりも厚いことが好ましいが、これに限定されることはない。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明のセンサによれば、特定の信号を事前に記録しておかなくても、落雷などによる電流の発生を検出することが可能である。
【符号の説明】
【００３０】
１  センサ
２  被測定対象
３  金属線
４  硬質磁性体
５  磁化検出体
６  非磁性体
７  非磁性体
８  基板
９  カバー
１０  硬質磁性体
１１  非磁性体
１２  内部導電体
１２ａ  外部電極
１３  硬質磁性体
１４  硬質磁性体４に相当する箇所
１５  硬質磁性体１０に相当する箇所
【図１】
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【図２】
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