(57)【要約】【課題】水平方向に移動する、大バルクハウゼン効果を示す磁性体を内蔵した物品を、確実に検知することのできる磁気セキュリティゲートを実現する。【解決手段】本発明の磁気セキュリティゲート１０は、磁性体１１の保磁力を超える強さの交流磁界を検知領域に発生する励磁コイル１３を備える。検知領域において磁性体１１の発生する磁界を検知し、検知信号を生成する検知コイル１４を備える。検知信号から、磁性体１１の大バルクハウゼン効果により生じる電圧波形を取り出す信号処理装置１５を備える。信号処理装置１５で取り出した電圧波形から、磁性体１１の有無を判定する判定装置１６を備える。励磁コイル１３の発生する交流磁界は、励磁コイル１３の全ての部分において、水平面上の直交する二成分と、鉛直方向の一成分を有する。【選択図】図１
2013195153.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大バルクハウゼン効果を示す磁性体を検知する、磁気セキュリティゲートであって、
板状部材に固定され、前記磁性体の保磁力を超える強さの交流磁界を発生する励磁コイルと、
前記板状部材に固定され、前記磁性体の発生する磁界を検知し、検知信号を生成する検知コイルと、
前記検知信号から、前記磁性体の大バルクハウゼン効果により生じる電圧波形を取り出す信号処理装置と、
前記信号処理装置で取り出した前記電圧波形から、前記磁性体の有無を判定する判定装置を備え、
前記励磁コイルの発生する交流磁界が、前記励磁コイルの全ての部分において、水平面上の直交する二成分と、鉛直方向の一成分を有する磁気セキュリティゲート。
【請求項２】
前記励磁コイルが、三角形コイル、または隣接した複数の三角形コイルである請求項１に記載の磁気セキュリティゲート。
【請求項３】
前記検知コイルが上下に隣接した２個の三角形コイルからなり、前記２個の検知コイルの形状、寸法、巻き数が同一である請求項１または２に記載の磁気セキュリティゲート。
【請求項４】
前記励磁コイルおよび前記検知コイルが鉛直面内にあり、前記励磁コイルおよび前記検知コイルの各辺が、鉛直方向に対して、平行でなく垂直でもない請求項２または３に記載の磁気セキュリティゲート。
【請求項５】
前記判定装置が、前記磁性体が有ると判定したとき、光または音のいずれか、あるいは両方を発する警告装置を備えた請求項１〜４のいずれかに記載の磁気セキュリティゲート。
【請求項６】
大バルクハウゼン効果を示す磁性体のワイヤあるいは箔が紙に抄き込まれたセキュリティペーパーを検知する請求項１〜５のいずれかに記載の磁気セキュリティゲート。
【請求項７】
複数の、請求項１〜６のいずれかに記載の磁気セキュリティゲートを、前記板状部材が互いに平行になるように設置した磁気セキュリティゲート群。
【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示す磁性体が、ゲート間を通過することを検知する磁気セキュリティゲートに関する。本発明の磁気セキュリティゲートは、大バルクハウゼン効果を示す磁性体のワイヤあるいは箔を内蔵した物品が、ゲート間を通過することを監視することに適する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、大バルクハウゼン効果を示す磁性体の移動を検知する装置が知られている。また、大バルクハウゼン効果を示す磁性体を内蔵した物品の移動を検知する装置が知られている（例えば、特許文献１〜４）。ゲートにこのような検知装置を備えた磁気セキュリティゲートは、大バルクハウゼン効果を示す磁性体を内蔵した物品の移動を監視することに適している。
【０００３】
図３において、実線は大バルクハウゼン効果を示す磁性体のＢ−Ｈ曲線を示し、破線は大バルクハウゼン効果を有しない通常の磁性体のＢ−Ｈ曲線を示す。Ｂは磁束密度、Ｈは磁界の強さを表わす。大バルクハウゼン効果とは、図３に示すように、通常の磁性体に比べて透磁率μが高く、保磁力Ｈｃの低い磁性体において、外部磁界Ｈが保磁力Ｈｃを超えると、通常の磁性体に比べて急激に磁壁が移動して磁化反転が起こる現象である。この磁化反転現象（大バルクハウゼン効果）は、透磁率μが高く、保磁力Ｈｃの低い特定のアモルファス合金の磁化容易軸方向で発生することが知られている。大バルクハウゼン効果を示す代表的なアモルファス合金として、Ｆｅ、Ｃｏの少なくともいずれか一方を含み、Ｓｉ、Ｂ、Ｃｒ、Ｍｏのうちの少なくとも二成分を有する合金が知られている。
【０００４】
図４に従来の磁気セキュリティゲート２０のブロック図を示す。従来の磁気セキュリティゲート２０は、励磁電源２１、励磁コイル２２、検知コイル２３、信号処理装置２４、判定装置２５、警告装置２６を備える。励磁電源２１は励磁コイル２２に交流電力を供給する。励磁コイル２２は交流磁界を発生する。検知コイル２３は、励磁コイル２２の発生する交流磁界により誘導電流（検知信号）を発生する。信号処理装置２４は、検知コイル２３の検知信号から、高調波成分（励磁電源２１の交流よりも周波数の高い成分）を取り出す。判定装置２５は、信号処理装置２４で取り出した電圧波形の高調波成分から、大バルクハウゼン効果を示す磁性体の有無を判定する。警告装置２６は、大バルクハウゼン効果を示す磁性体が有ると判定されたとき、光または音を発する。
【０００５】
大バルクハウゼン効果による急激な磁化反転に伴う磁界の変化は、励磁電源２１の交流よりも周波数の高い高調波成分として現われる。この高調波成分は、励磁交流磁界の周波数成分とともに、検知コイル２３で検知される。
【０００６】
図５に、従来の磁気セキュリティゲート２０の励磁コイル２２および検知コイル２３を示す。励磁電源２１によって励磁コイル２２に交流電流が流れ、交流磁界が発生する。励磁コイル２２に流れる電流は、例えば０．５〜２Ａの交流である。発生する交流磁界の周波数は、好ましくは１００〜１０００Ｈｚ、より好ましくは２００〜４００Ｈｚである。一個の励磁コイル２２の内側に、二個の検知コイル２３が設けられる。信号処理装置２４で差動増幅をおこなうために、二個の検知コイル２３の巻き数、形状、寸法は等しく設定される。
【０００７】
図示しないが、従来の磁気セキュリティゲート２０は、二枚の板状部材を一定間隔で対向させて設置されることがある。その場合それぞれの板状部材の内部に励磁コイル２２および検知コイル２３が設けられる。したがって、励磁コイル２２および検知コイル２３は一定間隔で対向する。従来の磁気セキュリティゲート２０の対向間隔（すなわち励磁コイル２２および検知コイル２３の対向間隔）は、例えば９００ｍｍ〜１２００ｍｍである。対向する励磁コイル２２および検知コイル２３を結ぶ領域が、大バルクハウゼン効果を示す磁性体の検知領域となる。
【０００８】
大バルクハウゼン効果を示す磁性体の保磁力Ｈｃは、通常、数Ａ／ｍ〜数十Ａ／ｍである。大バルクハウゼン効果を示す磁性体の形状は、形状異方性を利用するためワイヤあるいは箔が好ましい。大バルクハウゼン効果を示す磁性体のワイヤあるいは箔は、物品に貼り付けられる、あるいは物品に埋め込まれる。
【０００９】
図４に示す信号処理装置２４には、図示しないが、差動増幅回路、バンドパスフィルタ、交流増幅回路が含まれる。差動増幅回路は、二個の検知コイル２３の検知信号の電圧の差分を増幅する。信号処理装置２４のバンドパスフィルタと交流増幅回路は多段接続されている。差動増幅後、バンドパスフィルタによって、磁化反転により生じる検知信号の電圧波形の高調波成分を取り出す。次に、高調波成分を交流増幅回路によって増幅する。磁化反転により生じる電圧波形の高調波成分は、約３，０００Ｈｚ〜約２０，０００Ｈｚの周波数帯に存在する。
【００１０】
図６（ａ）に、大バルクハウゼン効果を示す磁性体２７が検知領域に無い場合の、検知信号の電圧波形、および信号処理後の電圧波形を模式的に示す。また、図６（ｂ）に、大バルクハウゼン効果を示す磁性体２７が検知領域に在る場合の、検知信号の電圧波形、および信号処理後の電圧波形を模式的に示す。
【００１１】
図６（ａ）に示すように、大バルクハウゼン効果を示す磁性体２７が検知領域に無い場合、二個の検知コイル２３の検知信号の電圧波形は、ノイズを除けば、同一である。そのため、差動増幅回路で二個の検知信号の電圧波形の差をとると、ノイズを除いて、０Ｖとなる。
【００１２】
図６（ｂ）に示すように、大バルクハウゼン効果を示す磁性体２７が検知領域に在る場合、磁性体２７が検知領域に無い上側の検知コイル２３の検知信号の電圧波形は、図６（ａ）の電圧波形と同じである。しかし、磁性体２７が検知領域に在る下側の検知コイル２３の検知信号の電圧波形には、図６（ａ）の電圧波形に、磁化反転による高調波成分が重なる。そのため、差動増幅回路で上下の検知信号の差をとると、磁化反転による高調波成分が残り、図６（ｂ）に示す信号処理装置２４の波形となる。
【００１３】
判定装置２５は、図６（ｂ）に示す、信号処理装置２４の波形の高調波成分の大きさを、予め設定された閾値と比較する。高調波成分の大きさが閾値より大きい場合、磁性体２７が検知領域に存在すると判定する。逆に、高調波成分の大きさが閾値より小さい場合は、高調波成分はノイズとし、磁性体２７が検知領域に存在しないと判定する。大バルクハウゼン効果を示す磁性体２７のワイヤあるいは箔を内蔵した物品の移動は、上記の磁気セキュリティゲート２０により監視できる。
【００１４】
図７に、従来の磁気セキュリティゲート２０の励磁コイル２２に発生する交流磁界の方向を示す。図７において、ｘ軸、ｙ軸は水平面上にあり、ｚ軸は鉛直方向である。図７のように、励磁コイル２２の一辺はｘ軸と平行であり、他の一辺はｚ軸と平行である。この場合、ｘ軸に平行な辺に発生する交流磁界には、ｙ成分とｚ成分があるが、ｘ成分はない。ｚ軸に平行な辺に発生する交流磁界には、ｘ成分とｙ成分があるが、ｚ成分はない。斜めの辺に発生する交流磁界には、ｘ成分、ｙ成分、ｚ成分がある。
【００１５】
大バルクハウゼン効果を示す磁性体２７の磁化容易軸がｘ軸方向であるとすると、図７の励磁コイル２２の下辺では、交流磁界にｘ成分がないため、磁性体の磁化反転が発生しない。そのため、磁性体２７の磁化容易軸をｘ軸方向に保持した状態で、磁性体２７を励磁コイル２２の下辺に沿って、ｘ軸方向に移動（水平移動）させた場合、移動を検知できないという問題がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１６】
【特許文献１】特開２０１０−２７６３５１号公報
【特許文献２】特許第４６０２８９７号公報
【特許文献３】特許第４６０２８１２号公報
【特許文献４】特許第４６０２８１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
磁気セキュリティゲートを通過する物品は、通常、水平方向に移動する。本発明の目的は、水平方向に移動する、大バルクハウゼン効果を示す磁性体、および大バルクハウゼン効果を示す磁性体を内蔵した物品を、確実に検知することのできる磁気セキュリティゲートを実現することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
（１）本発明の磁気セキュリティゲートは、大バルクハウゼン効果を示す磁性体を検知する磁気セキュリティゲートである。本発明の磁気セキュリティゲートは、板状部材に固定された、磁性体の保磁力を超える強さの交流磁界を発生する励磁コイルを備える。本発明の磁気セキュリティゲートは、板状部材に固定された、磁性体の発生する磁界を検知し、検知信号を生成する検知コイルを備える。本発明の磁気セキュリティゲートは、検知信号から、磁性体の大バルクハウゼン効果により生じる電圧波形を取り出す信号処理装置を備える。本発明の磁気セキュリティゲートは、信号処理装置で取り出した電圧波形から、磁性体の有無を判定する判定装置を備える。本発明の磁気セキュリティゲートにおいては、励磁コイルの発生する交流磁界が、励磁コイルの全ての部分において、水平面上の直交する二成分と、鉛直方向の一成分を有する。
（２）本発明の磁気セキュリティゲートにおいては、励磁コイルが、三角形コイル、または隣接した複数の三角形コイルである。
（３）本発明の磁気セキュリティゲートにおいては、検知コイルが上下に隣接した２個の三角形コイルからなり、２個の検知コイルの形状、寸法、巻き数が同一である。
（４）本発明の磁気セキュリティゲートにおいては、励磁コイルおよび検知コイルが鉛直面内にあり、励磁コイルおよび検知コイルの各辺が、鉛直方向に対して、平行でなく垂直でもない。
（５）本発明の磁気セキュリティゲートは、判定装置が磁性体が有ると判定したとき、光または音のいずれか、あるいは両方を発する警告装置を備える。
（６）本発明の磁気セキュリティゲートは、大バルクハウゼン効果を示す磁性体のワイヤあるいは箔が紙に抄き込まれたセキュリティペーパーを検知する。
（７）本発明の磁気セキュリティゲート群においては、複数の上記磁気セキュリティゲートを、板状部材が互いに平行になるように設置する。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の磁気セキュリティゲートにおいては、励磁コイルの発生する交流磁界が、励磁コイルの全ての部分において、水平面上の直交する二成分と、鉛直方向の一成分（例えば、ｘ成分、ｙ成分、ｚ成分のいずれか）を有する。これにより、磁化容易軸がどのような方向であっても、水平方向に移動する、大バルクハウゼン効果を示す磁性体を、確実に検知することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の磁気セキュリティゲートの模式図
【図２】本発明の磁気セキュリティゲートの励磁コイルが生成する交流磁界の説明図
【図３】大バルクハウゼン効果を示す磁性体のＢ−Ｈ曲線および通常の磁性体のＢ−Ｈ曲線の模式図
【図４】従来の磁気セキュリティゲートのブロック図
【図５】従来の磁気セキュリティゲートに使用される励磁コイルおよび検知コイルの形状を示す図
【図６】（ａ）大バルクハウゼン効果を示す磁性体が検知領域にない場合の検知信号の説明図、（ｂ）大バルクハウゼン効果を示す磁性体が検知領域にある場合の検知信号の説明図
【図７】従来の磁気セキュリティゲートの励磁コイルが生成する交流磁界の説明図
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明の磁気セキュリティゲート１０の一例を、図１を参照して説明する。磁気セキュリティゲート１０によって検知される磁性体１１は、大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１である。磁性体１１の形状は、箔やワイヤが一般的である。通常、磁性体１１は移動を監視すべき物品（図示しない）に貼り付けられる。あるいは磁性体１１は移動を監視すべき物品（図示しない）に内蔵される。
【００２２】
図１に示す磁気セキュリティゲート１０においては、励磁電源１２、励磁コイル１３、検知コイル１４、信号処理装置１５、判定装置１６、警告装置１７が板状部材１８に固定される。固定する方法としては、板状部材１８に溝部を設けて励磁コイル１３等を嵌め込む方法や、板状部材１８に凸部を設けて励磁コイル１３等を係止する方法が例示できるが、特に限定はされない。
【００２３】
励磁コイル１３および検知コイル１４は鉛直面内にある。励磁コイル１３および検知コイル１４の各辺は、鉛直方向に対して、平行でもなく垂直でもない。
【００２４】
励磁電源１２は励磁コイル１３に交流電力を供給する。励磁コイル１３は磁性体１１の保磁力Ｈｃを超える強さの交流磁界を検知領域に発生する。励磁コイル１３は図示のとおり三角形コイルである。図示しないが、励磁コイル１３は隣接した複数の三角形のコイルでもよい。
【００２５】
検知コイル１４は、励磁コイル１３の発生する交流磁界により誘導電流（検知信号）を発生する。検知コイル１４は上下に隣接した二個の三角形コイルからなり、二個の検知コイル１４の形状、寸法、巻き数は同一である。これは、後述のように信号処理装置１５において差動増幅を行なうためである。検知領域に大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１が無い場合、検知信号は、励磁コイル１３の発生する交流磁界と同じ周波数の交流波形である。検知領域に大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１がある場合、検知信号には、励磁コイル１３の発生する交流磁界と同じ周波数の交流波形に、磁性体１１の磁気反転に伴う高い周波数の交流成分が重なる。
【００２６】
信号処理装置１５は、検知コイル１４の検知信号から、高調波成分（励磁電源１２よりも周波数の高い交流成分）を取り出す。判定装置１６は、信号処理装置１５で取り出した高調波成分を、予め設定された閾値と比較して、大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１の有無を判定する。警告装置１７は、磁性体１１が有ると判定されたとき、光または音、あるいはその両者を発生し、周囲に警告を発する。
【００２７】
励磁電源１２によって励磁コイル１３に交流電流が流れ、励磁コイル１３の周囲に交流磁界が発生する。励磁コイル１３に流れる電流は、例えば０．５〜２Ａの交流である。発生する交流磁界の周波数は、好ましくは１００〜１０００Ｈｚ、より好ましくは２００〜４００Ｈｚである。一個の励磁コイル１３の内側に、二個の検知コイル１４が設けられる。
【００２８】
複数の磁気セキュリティゲート１０を、板状部材１８が互いに平行になるように、所定の間隔で設置し、磁気セキュリティゲート群を構成することができる。それぞれの板状部材１８の内部に励磁コイル１３および検知コイル１４が設けられる。したがって、各ゲートに設けられた励磁コイル１３および検知コイル１４は所定の間隔で対向する。所定の間隔は、例えば９００ｍｍ〜１２００ｍｍである。対向する励磁コイル１３および検知コイル１４を結ぶ領域が、大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１の検知領域となる。
【００２９】
大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１の、交流磁界に対する保磁力Ｈｃは、通常、数Ａ／ｍ〜数十Ａ／ｍである。大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１の形状は、形状異方性の強いワイヤあるいは箔が好ましい。大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１のワイヤあるいは箔は、図示しない物品に貼り付けられる、あるいは図示しない物品に埋め込まれる。
【００３０】
信号処理装置１５には、図示しないが、差動増幅回路、バンドパスフィルタ、交流増幅回路が含まれる。差動増幅回路は、二個の検知コイル１４の検知信号の電圧の差分を増幅する。信号処理装置１５のバンドパスフィルタと交流増幅回路は多段接続されている。差動増幅後、バンドパスフィルタによって、磁化反転に起因して生じる検知信号の電圧波形の高調波成分を取り出す。さらに、交流増幅回路によって高調波成分を増幅する。磁化反転に起因して生じる電圧波形の高調波成分は、約３，０００Ｈｚ〜約２０，０００Ｈｚの周波数帯に存在する。
【００３１】
検知領域に大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１が無い場合、検知信号の電圧波形、および信号処理後の電圧波形は、図６（ａ）に示す従来の場合と同様である。検知領域に大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１が無い場合、二個の検知コイルの検知信号の電圧波形は、ノイズを除けば、同一である。そのため、差動増幅回路で二個の検知信号の電圧波形の差をとると、ノイズを除いて、０Ｖとなる。
【００３２】
検知領域に大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１が在る場合、検知信号の電圧波形、および信号処理後の電圧波形は、図６（ｂ）に示す従来の場合と同様である。磁性体１１が検知領域に無い上側の検知コイル１４の検知信号の電圧波形は、図６（ａ）の電圧波形と同じである。しかし、磁性体１１が検知領域に在る下側の検知コイル１４の検知信号の電圧波形には、図６（ａ）の電圧波形に、磁化反転による高調波成分が重なり、図６（ｂ）に示す波形となる。そのため、差動増幅回路で二個の検知信号の差をとると、磁化反転による高調波成分が残り、図６（ｂ）に示す信号処理装置の波形となる。
【００３３】
判定装置１６は、信号処理装置１５の波形の高調波成分の大きさを、予め設定された閾値と比較する。高調波成分の大きさが閾値より大きい場合、磁性体１１が存在すると判定する。逆に、高調波成分の大きさが閾値より小さい場合は、高調波成分はノイズであって、磁性体１１は存在しないと判定する。判定装置１６が磁性体１１が有ると判定したとき、警告装置１７は光または音のいずれか、あるいは両方を発し、周囲に警告を発する。大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１のワイヤあるいは箔を内蔵した物品（図示しない）の移動は、本発明の磁気セキュリティゲート１０により監視できる。
【００３４】
図２に、励磁コイル１３が発生する交流磁界の方向を示す。本発明の励磁コイル１３の各辺は鉛直面内にあるが、いずれも、鉛直方向に対して、平行でもなく垂直でもない。すなわち励磁コイル１３の各辺は鉛直面内にあるが、ｘ軸、ｙ軸、ｚ軸のいずれとも平行でない。そのため、どの辺の発生する交流磁界にも、ｘ成分、ｙ成分、ｚ成分がある。換言すると、励磁コイル１３の発生する交流磁界は、励磁コイル１３の全ての部分において、水平面上の直交する二成分と、鉛直方向の一成分を有する。そのため、磁性体１１の磁化容易軸を例えばｘ軸方向に保持した状態で磁性体をｘ軸方向に移動させた場合でも、本発明の磁気セキュリティゲート１０は移動を検知することができる。
【００３５】
大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１のワイヤあるいは箔を、紙に抄き込んだセキュリティペーパーが知られている（例えば、特開２００５−１４６４７７、セキュリティペーパーとその製造方法および装置）。本発明の磁気セキュリティゲート１０は、大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１のワイヤあるいは箔を紙に抄き込んだセキュリティペーパーを検知することに適している。
【産業上の利用可能性】
【００３６】
本発明の磁気セキュリティゲート１０は、大バルクハウゼン効果を示す磁性体１１のワイヤあるいは箔を内蔵した物品が、ゲート間を通過することを監視することに適する。
【符号の説明】
【００３７】
１０ 磁気セキュリティゲート
１１ 磁性体
１２ 励磁電源
１３ 励磁コイル
１４ 検知コイル
１５ 信号処理装置
１６ 判定装置
１７ 警告装置
１８ 板状部材
２０ 磁気セキュリティゲート
２１ 励磁電源
２２ 励磁コイル
２３ 検知コイル
２４ 信号処理装置
２５ 判定装置
２６ 警告装置
２７ 磁性体
【図１】
2013195153.tif 000003
【図２】
2013195153.tif 000004
【図３】
2013195153.tif 000005
【図４】
2013195153.tif 000006
【図５】
2013195153.tif 000007
【図６】
2013195153.tif 000008
【図７】
2013195153.tif 000009