(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転体を内包した静止している容器を備え、
該回転体は、電磁波に由来するエネルギーを動力とする内蔵型駆動機構を封入しており、
該駆動機構は、周囲のエネルギー場の向きによって静止させられ、且つ周囲のエネルギー場の向きに自己の向きを合わせる、反トルク発生要素を備える、電源内蔵型構造体。
【請求項２】
流体と、
前記電磁波からエネルギーを収集するための手段とをさらに備え、
前記回転体が、
該流体から浮力を受けて支承される囲方体と、
前記反トルク発生要素を含む指向性方位指定手段とを備え、
前記駆動機構がさらに、第一の軸を中心として且つ前記方位指定手段を参照して前記囲包体を回転させる手段を備える、請求項１に記載の構造体。
【請求項３】
前記回転させる手段が、前記エネルギーを収集するための手段から動力を得る電気機械的装置を含む、請求項２に記載の構造体。
【請求項４】
前記電磁波が光波を含み、前記収集するための手段が、該光波に曝されると電流を発生する光起電性コレクタを含む、請求項３に記載の構造体。
【請求項５】
前記電気機械的装置が、前記電流を動力とする電気モーターを含む、請求項４に記載の構造体。
【請求項６】
前記電磁波が無線周波を含み、前記収集するための手段が、アンテナと、該アンテナが前記無線周波に曝されると電流を発生する無線周波受信機とを含む、請求項３に記載の構造体。
【請求項７】
前記電気機械的装置が、前記電流を動力とする電気モーターを含む、請求項６に記載の構造体。
【請求項８】
前記周囲のエネルギー場が地球の重力を含み、前記方位指定手段が重力センサーを含む、請求項３に記載の構造体。
【請求項９】
前記重力センサーが、前記軸と一直線状に並んだ心棒に載置したおもりを含み、
該軸に平行な磁石をさらに含む、請求項８に記載の構造体。
【請求項１０】
前記周囲のエネルギー場が地球磁場を含み、前記方位指定手段が該地球磁場を検知するための手段を含む、請求項３に記載の構造体。
【請求項１１】
前記流体が前記容器内に保持されており、前記囲方体が該流体によって該容器から離隔している、請求項３に記載の構造体。
【請求項１２】
前記囲方体及び前記容器が閉鎖されており、前記流体が該囲方体を取り囲んでおり、該囲方体と該容器とが同様の形状である、請求項１１に記載の構造体。
【請求項１３】
前記囲方体及び前記容器が中空球体からなる、請求項１２に記載の構造体。
【請求項１４】
前記囲方体及び前記容器が光透過性材料で作製されており、
前記電磁波が光波を含み、
前記収集するための手段が、前記囲方体と関連し且つ該光波に曝されると電流を発生する光起電性コレクタを含む、請求項１２に記載の構造体。
【請求項１５】
前記電磁波が無線周波を含み、
前記収集するための手段がアンテナと、該アンテナが該無線周波に曝されると電流を発生する無線周波受信機とを含み、
前記電気機械的装置が該電流を動力とする、請求項１２に記載の構造体。
【請求項１６】
前記電気機械的装置が、回転子及び固定子を備えるモーターを含み、該回転子及び固定子の一方が前記囲方体に固定されており、他方が前記方位指定手段に固定されている、請求項３に記載の構造体。
【請求項１７】
前記周囲のエネルギー場が磁場を含み、前記電気機械的装置が、該磁場に反応する少なくとも一つの磁場センサーと、該センサーを繰り返し駆動するための手段とを含む、請求項３に記載の構造体。
【請求項１８】
前記電気機械的装置が、前記軸と一直線状に並んだ心棒をさらに備え、前記磁場センサーが該心棒を中心として放射方向に載置されている、請求項１７に記載の構造体。
【請求項１９】
前記センサーが前記心棒に回転可能に接続され、且つ前記囲方体に固定され、
前記心棒が前記方位指定手段に固定されている、請求項１８に記載の構造体。
【請求項２０】
前記方位指定手段が磁場センサーを含む、請求項１７に記載の構造体。
【請求項２１】
前記センサーが、駆動されると回転して前記磁場に向きを合わせる電磁石を備え、前記駆動するための手段が、該電磁石に選択的に供給電流を流すための手段を含む、請求項１７に記載の構造体。
【請求項２２】
選択的に駆動するための手段が、前記方位指定手段によって接続的に偏向されて、前記電磁石が前記磁場と向きが合っていない時に前記電磁石を駆動する整流機構を含む、請求項２１に記載の構造体。
【請求項２３】
前記電磁波がさらに光波を含み、
前記エネルギーを収集するための手段が、前記囲方体に衝突する光波に反応し、且つ前記電磁石に接続可能な出力を有する光起電性コレクタを含み、
前記整流機構が、前記方位指定手段と関連するシャッターを含み、該シャッターは、該電磁石の向きが前記磁場と合うと該光起電性コレクタを選択的にマスクする形状及び寸法である、請求項２２に記載の構造体。
【請求項２４】
前記電磁波がさらに無線周波を含み、
前記収集するための手段が、アンテナと、該アンテナが該無線周波に曝されると電流を発生する無線周波受信機とを含み、
前記整流機構が、前記電磁石に関する前記方位指定手段の向きに反応して、前記電流を該電磁石に選択的に流す電気的インパルス分配器を含む、請求項２２に記載の構造体。
【請求項２５】
前記磁場が地球磁場を含む、請求項２２に記載の構造体。
【請求項２６】
前記囲方体の外部に配置され、前記磁場を発生する少なくとも一つの手段をさらに備える、請求項２２に記載の構造体。
【請求項２７】
前記重力センサーが、前記囲方体に回転可能に接続されたおもりを含み、該おもりの重心が前記軸から遠心して配置されている、請求項８に記載の構造体。
【請求項２８】
前記電気機械的装置が、少なくとも一つの電磁石と整流機構とを備え、
前記方位指定手段が、前記囲方体に回転可能に接続されたおもりを備え、該おもりの重心が前記軸から遠心して配置されており、
前記整流機構が、前記電磁石が垂直な向きになると反応する重力スイッチを備える、請求項３に記載の構造体。
【請求項２９】
前記選択的に流すための手段が、前記磁場の相対的向きと前記周囲のエネルギー場の向きとに反応する機構を含む、請求項２１に記載の構造体。
【請求項３０】
前記周囲のエネルギー場が前記囲方体に衝突する光波を含み、
前記機構が、前記電磁石の制御電流を発生する少なくとも二つの光センサーを含み、該各センサーは感光面を有し、各センサーの該感光面は、他のいずれのセンサーの感光面とも異なる面上に配置されている、請求項２９に記載の構造体。
【請求項３１】
感光面を有し、前記供給電流を発生する、少なくとも一つの光起電性コレクタをさらに備える、請求項３０に記載の構造体。
【請求項３２】
前記電気機械的装置が、分極磁場を発生する少なくとも一つの電磁石を含み、
前記検出するための手段の近くに設けた少なくとも一つのコイルと、該コイルにエネルギーを与えて、該分極磁場と反対の補正磁場を発生させるように配線された少なくとも一つのスイッチをさらに備える、請求項１０に記載の構造体。
【請求項３３】
前記センサーを繰り返し駆動するための手段が、前記磁場センサー上に載置され、該センサーの向きに反応した極性を有する電圧を発生させるための手段を含む、請求項１７に記載の構造体。
【請求項３４】
前記構造体を、ある表面の上方に支持するための枢軸をさらに含む、請求項１に記載の構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は自己起動式電源内蔵型ディスプレー装置に関し、より詳細には照射されたエネルギーを動力として自転する球体に関する。
【０００２】
【従来の技術】
見かけ上は支持体、駆動機構、動力の入力のいずれもないのに動く、様々な種類の新規な構造体が、玩具、話の種となるような装飾品、広告媒体としてしばしば使われている。このような構造体の様々な実施態様が、フアン（Huang)らの米国特許第５，４３５，０８６号、広瀬守の特開平１０−１３７４５１号、同１０−１４３１１０１号、及び同１０−１７１３８３号、高木宏の特開平７−２１００８１号、同７−２１９４６２号、及び同７−２３９６５２号、及びフシェリアー(Fushoellier)のドイツ特許第DE１９７０６７３６号、シュタインブリンク(Steinbrinck)の同第DE３７２５７２３号、及びラング(Lang)の同第DE４１３７７１７５号に開示されている。ほとんどの従来技術の実施態様では、外部との接触が完全にないわけではない。外側の支持体に固定されていない場合には、ファンブレードや、非常に電力消費量の大きい重く複雑な内蔵システム等の複雑で嵩張る反トルク発生機構を必要とする。
【０００３】
見る者にとって、反トルクを生じる機構及びその支持体はいかにもそれとわかるものであり、周囲のエネルギー場に対する興味や賞賛が引き起こされることは全くない。
【０００４】
本発明は、周囲の電磁波の場に由来する非常に低レベルの動力しか必要としない、興味をそそる教育用の動く構造体を発明しようとする試みから得られたものである。
【０００５】
【発明の要旨】
本発明の直接的及び間接的な目的は、目に明らかな駆動機構、動力の入力、支持ベアリングなしで非常に長期間に渡って操作可能であり、玩具、広告媒体、ノベルティーグッズ、又は宇宙や水中における施設のロボット用部品に使用するのに適した、非常に単純な構造で、最小限の動力しか必要とせず、回転するものでありながら静止している構造体を提供することにある。
【０００６】
本発明の好ましい実施態様では、透明又は半透明の材料で作製した封止された中空の囲方体を、この囲方体の外側に同心的に配置した同じ形の封止された透明容器に入れた流体中に浮かべることにより、これら及び他の価値ある目的を達成している。外側容器は、懸吊されるか、若しくは三脚等の構造体によって他の方法で支持されている。内側の囲方体の表面には世界地図等の図案が施されており、外側容器から独立して自力で回転するようになっている。容器及び流体は透明なので、内側の囲方体表面を覆っている図案に注目していると裸眼では見えない。従って、図案が外側の支持構造体に接触支承されずに回転しているように見える。内部駆動機構はおもりによって静止している、つまり重力に従って向きを変えるおもりから、回転するための反トルクを得ている。駆動機構としては、専用の電機子、界磁石、及び整流子を有する慣用のモーターを使用することができる。また、地球磁場、他の人工的磁場、周囲の光の方向、又は重力のいずれかと相互作用する、若しくはこれによって偏向される電子的または機械的整流子によって選択的に駆動されることによって回転子として機能する、円形に配列した電磁石によって駆動機構を構成することもできる。モーターや電磁石への動力は、囲方体に衝突する光波を光電池を使って収集する、若しくはリモートトランスミッタから無線周波を受信し整流することによって得ることができる。
【０００７】
電磁石を選択的且つ連続的に駆動するために、特定の電磁石に割り当てられた特定のフォトセルをマスクするオプティカルシャッター、電子的インパルス分配器、及びチルトスイッチに反応するもの等の様々な整流機構が開示されている。
【０００８】
本発明の好ましい実施態様は、太陽エネルギー、重力、及び地磁気力の相互作用によって、堂々と永久に自ら回転し続ける、宇宙に浮かんだ地球のレプリカ、つまり地球の未来へ維持されるエネルギーの真の象徴に見える。
【０００９】
囲方体を支承する流体としては、液体、若しくは空気等の気体を使用することができる。この流体は、大量の水や大気であってもよく、容器は必要ではない。例えば囲方体にヘリウムを充填すれば、地面の上方で静止状態で浮きながら回転する。
【００１０】
全ての実施態様は静止状態とすることを意図している。つまり操作中に実質的に位置を移動してしまうような、いかなる移動機構も備えていない。
【００１１】
光であれ磁気であれ、外部からの人工のエネルギー場を用いた駆動機構の実施態様では、この場の回転によって囲方体に回転力を与えることができる。
【００１２】
駆動機構は内蔵型、つまり囲方体内ではないとしても容器内に収容したものが好ましい。
【００１３】
【発明の好ましい実施の態様】
図面を参照して、図１及び図２に、三つ又支持体２の上に載置されている地球１の態様である本発明の第一実施態様を示す。この地球は、球状で閉鎖且つ封止さた囲包体３を含み、この囲方体３は、赤道をなす継ぎ目４に沿って互いに接着された二つのアクリル製半球体シェルからなる。囲包体３は球状容器５によって同心状に取り囲まれており、好ましくは、この球状容器５も囲包体３と同様に透明なアクリル製である。囲包体３と容器５とは液体６を満たした僅かな間隙によって離隔されているので、囲包体３は液体６によって支持され、囲まれており、容器５から独立して軸Ｘ−Ｘ’を中心として自転することができる。囲包体３の外表面には、塗装又はエッチングによってグラフィックデザイン、この場合には世界地図７が施されている。囲包体の重量は、この構造体を所望の向きに配向できるように適切に配分されている。
【００１４】
囲包体３は好ましくは半透明である。つまり光波透過性であると同時に、一見しただけでは内部の駆動機構が見えないように隠すことができる。液体６も透明であり、好ましくは二種類の不混和性流体を含んでいる。このような不混和性流体の例としては、密度比が１．６８：０．７５である、ミネソタ州ミネアポリスの3M社が販売しているフルオロカーボンPEPE 5060と、テキサス州ヒューストンのエクソン社が販売している流体状炭化水素であるNORPAR 12とが挙げられる。密度の高いフルオロカーボン流体は通常、囲包体と容器との間の間隙の最下部を占め、この浮いている構造体を安定化させている。ディスプレーのこの領域では、流体の屈折率の違いによる歪みはほとんど見られない。これらの流体は、不混和性、二つの球体の作製に使用したアクリル材料に関する濡れ性の低さ、非腐食性、比重、及び熱膨張係数を考慮して選択したものである。この液体の組み合わせ、及び球体を同心的に配置したことにより、温度変化による材料の膨張や収縮によって変形や破損が生じる恐れはない。
【００１５】
公知の光学的屈折の原理に従って屈折率及び寸法を適切に選択すると、囲包体３の内表面又は外表面に設けた図形的特徴が、容器５の外表面にあるように見える。この錯覚は容器に目に見える特徴を設けていない場合に最も良く現われるが、容器には、回転していないことを見る人に気付かせる手掛かりとならないような均等な色目を付けることはできる。また、他の面白い視覚的効果を得るために、図形的特徴を容器上にプリントしたり、流体に物体を浮かべてもよい。
【００１６】
図２に示すように、内部駆動機構は電気モーター８を含み、このモーター８の固定子及びハウジングは管状ケーシング９によって固定保持され、このケーシング９も囲包体３の内壁に固定されている。モーターの回転子から突出しているシャフト１０の遠位端は、囲包体の内壁表面の対蹠位置でピン支承１１されている。シャフトには質量体つまりおもり１２が固定されており、おもりの重心Ｃはシャフトより遠心に保持されている。おもりは地球の重力Ｇに従うので、シャフトつまり心棒１０及び回転軸Ｘ−Ｘ’はおもりを最も低い所に配置しようとして僅かに傾く。重力センサーとして機能するおもり１２は、シャフトの回転に逆らおうとする。実際、シャフトが回転軸Ｘ−Ｘ’を中心として回転すると、重心Ｃが地球の重力による引っ張りに抗して上に上がろうとする。従って心棒１０が図に示す位置にある場合には、モーター８に動力を供給すると、固定子、囲包体全体、及び心棒を除く駆動機構が回転し、心棒は、指向性方位指定手段、アンカー、且つ反トルク要素として作用するおもり１２によって動かないようにされている。有利にはおもりを磁化させて地球の磁場と並ぶようにして、この構造体をさらに安定化させることができる。その場合には、重心Ｇをオフセットする必要はない。
【００１７】
複数の要素からなる光起電性コレクタ１３が、囲包体３の赤道部分に固定した隔壁１４の上面に載置されている。透明な容器及び液体、さらに囲包体３の半透明の壁を通過した光線つまり光波Ｌは、コレクタ１３に衝突する。その結果生じた電流が、一対の導線を介してモーター８に供給される。従って裸眼では、この構造体は見かけ上、電力の供給、駆動機構、又は支承しているベアリングなしで自転している球体のように見える。またこの構造体は、太陽光やいかなる人工照明によっても駆動することができることに留意すべきである。
【００１８】
図３に示す駆動機構の第一変更実施態様１６は、周囲磁場の配向と別の周囲のエネルギー場の向きとの既知の関係に基づいている。このもう一つのエネルギー場としては、別の磁場、無線波の場、若しくはこの実施態様で詳細に説明する囲包体に衝突する光波の場等が挙げられる。囲包体を回転させるトルクは地球磁場Ｍから得るものであり、指向性方位指定手段の機能は、光波Ｌの向きを検知することによって達成することができる。電気モーターは、赤道隔壁１４上に十字型に配列した二つの電磁石ＡＣ及びＢＤからなり、各電磁石は回転軸Ｘ−Ｘ’から放射状に配向されている。四つの光センサーa、b、c、dが角錐状に載置されており、各センサーの感光面は、他のいずれのセンサーの感光面とも異なる平面上に配置されている。これらの平面が回転軸に対してなす角度１７は、０度から約７５度まで変化させることができる。各平面は電磁石の一つと略同じ放射方向を向いている。一連の光起電性コレクタ１３が、その感光面が回転軸Ｘ−Ｘ’に対して実質的に垂直となるように、隔壁１４上に配置されている。これらのコレクタは互いに導線で接続されており、光センサーa、b、c、dの下に載置した論理演算装置１９によって決定される供給／分極電流を電磁石に与えることによって、モーターを繰り返し且つ逐次的に駆動する。
【００１９】
各電磁石は、好ましくは保磁力の低い鉄製コアロッドと、各端部に設けたワイヤボビンＡ及びＢ、又はＣ及びＤとからなる。
【００２０】
各制御光センサーが、同じ参照番号の電磁石ボビンと略同じ放射方向を向いていると仮定すると、論理演算装置１９は次のようなファンクションを実行する：
Ｃａが最大の場合は、ＢＤを駆動する。
Ｃｂが最大の場合は、ＡＣを駆動する。
Ｃｃが最大の場合は、ＤＢを駆動する。
Ｃｄが最大の場合は、ＣＡを駆動する。
式中Ｃａ、Ｃｂ、Ｃｃ、及びＣｄは、制御光センサーa、b、c、dからそれぞれ出力する電流を示し、ＢＤは、電磁石ＢＤがボビンＢ側が北極となるように分極されることを示し、ＤＢは、電磁石ＢＤがボビンＤ側が北極となるように分極されることを示し、ＡＣ及びＣＡは、電磁石ＡＣの同様な分極化を示す。このロジックは、ゲートアレイやマイクロプロセッサによって簡単に実行可能である。電磁石と光センサーとの位相関係は、最適な性能が得られるように、変更及び調節することができる。
【００２１】
論理演算装置１９は、各光センサーの電流出力を比較する代わりに、磁場の方向に対してセンサーが実質的に直交する方向に配向していることを示す予め設定した閾値レベルを超える電流出力のみに応答するように設計してもよい。
【００２２】
上述の駆動機構の変更例では、水平に載置した光起電性コレクタ１３を用いない場合に、制御光センサーa、b、c、dとして、電磁石に供給電流を与えるのに十分なパワーを持った大型で光起電型のものを選択している。この場合、全てのボビンに常にある程度の電圧がかかっており、一つの磁石の対向端にあるボビンが、ロッドを反対方向に磁化しようとするということに留意すべきである。一つのロッドの正味磁気は、どのボビンが最も大きい電流を受けているかによって決まり、どのボビンが最も大きい電流を受けるかは、駆動している二つの光コレクタのどちらが多くの光を受けているかによって決まる。光コレクタアレイと電磁石との角度関係は、図３で説明したものと基本的に同様に回転駆動するように、所定の磁場方向及び周囲の光の方向に反応するように設定することができる。
【００２３】
電気機械的装置は、電磁石一つと光センサー一つとで構成することもできる。その場合には、囲包体の自転運動は手動で開始させることが必要であろう。
【００２４】
図４〜図６に示す駆動機構の第二変更実施態様２０において、指向性方位指定手段は、コンパスのように機能して、地球磁場Ｍに自分の向きを合わせる磁石２１からなり、この磁石２１は、駆動機構の第一実施態様における心棒１０と同様に自由に回転する心棒２２を不動化する。心棒は、赤道隔壁１４の中心を通り、半径を通る約９０度の扇形部分２４を切り取った円形シャッター２３を頂部に担持している。隔壁１４の上面且つシャッター２３の下には、光センサーつまり光起電性センサー／コレクタa、b、c、dが十字型に配列してある。第一の隔壁に平行な第二の隔壁１４Ａがシャッターの上方に配置されており、この第二の隔壁１４Ａには、各光センサーの上方に孔が設けられており、ダイアフラムとして機能する。囲包体３全体及び隔壁１４、１４Ａが中心垂直軸Ｘ−Ｘ’を中心として回転すると、囲包体の透明又は半透明の壁を通って入射する光波Ｌに対して、光センサーが一つづつ逐次的且つ周期的に曝される。上方隔壁１４Ａの上面に載置されている大型の光起電性コレクタ１３は、感光性頂面を備えており、この面も光波に曝される。先に説明した実施態様における十字型に配列された電磁石ＡＣ及びＢＤは、隔壁１４の縁部まで延びており、その各電磁石ボビンは、光センサーa、b、c、dのうちの一つから所定角度の所にセットされている。通電すると、各電磁石は、磁石２１及びシャッター２３と同様に、地球磁場に自分の向きを合わせようとする。
【００２５】
電磁石が自分の向きを合わせようとする周囲磁場は、地球磁場であってもよく、またロケーター磁石２１が地球磁場を越えるほどパワーのあるものであれば、ロケーター磁石２１が作り出す場であってもよい。
【００２６】
図６に示すように、光波に曝された光センサーa、b、c、dから出力する制御電流は、大型の光起電性センサー１３から適切な電磁石への供給電流を必要に応じた分極を行なって分配するＭＯＳ電界効果トランジスタのスイッチＴ１〜Ｔ８の電子マトリックス２５を開くのに使用される。電磁石は、通電すると周囲磁場に自分の向きを合わせようとするので、囲包体全体を上から見て反時計周りに回転させる。
【００２７】
リードスイッチ、光センサー、及びホール効果センサー等の半導体センサーを使用して、整流を行なうこともできる。
【００２８】
シャッター上に鏡を配置して光を反射させ、露出しているセンサーに当たる光の量を増加させることもできる。
【００２９】
大型の光起電性センサー１３の代わりに、若しくはこれに追加して、隔壁１４の下面に取り付けた受信機／整流器ユニット２７に接続された無線周波アンテナ２６を用いて、電磁石への供給電流を発生させることもできる。無線周波Ｒは、図示しないリモートトランスミッタによって発生させることができる。
【００３０】
光起電性センサー／コレクタを使用して、電磁石へ給電する供給電流を発生させる場合には、電子スイッチマトリックス２５は不要であることがわかる。
【００３１】
図７及び図８に示す駆動機構の第三変更実施態様２８において、指向性方位指定手段は、第一実施態様の物と同様なセンサー１２からなり、鉛直方向に対して僅かに傾いた軸Ｘ−Ｘ’を中心として囲方体３を回転させる。赤道隔壁１４上に十字型に載置配置した電磁石ＡＣ及びＢＤは、先の実施態様２０のものと実質的に同じものである。しかしながら制御要素は四つの水銀チルトスイッチａ、ｂ、ｃ、ｄからなる。このチルトスイッチは、光起電性コレクタ１３からの供給電流を対応する電磁石に分配するように、導線で接続されている。但し、チルトスイッチａ及びｃは電磁石ＢＤと一直線上に並んでおり、チルトスイッチｂ及びｄは、電磁石ＡＣと並んでいる。通電すると、各電磁石は、遠位底部に載置した外部磁石２９によって発生されるような周囲磁場に向きを合わせようとする。
【００３２】
図９及び図１０に示される駆動機構の第四変更実施態様３０において、磁石２１は指向性方位指定手段として機能し、光起電性コレクタ１３は中央心棒１０に回転自在に載置されている。この心棒並びに赤道隔壁１４は、囲包体３に固定されている。四つ一組のリングセグメントa、b、c、dが心棒の頂面近くに十字型に載置されている。囲包体が、心棒１０と一致する軸Ｘ−Ｘ’を中心として回転すると、先の実施態様に関連して説明したのと同様な態様で、一対のブラシ１８によって、十字型に配置した電磁石Ａ、Ｂ、Ｃ、及びＤが駆動される。
このように供給電流を逐次的且つ交互に電磁石へ分配し極性転換することは、当業者に公知の技術によって行なうことができる。
【００３３】
駆動機構の第一実施態様における指向性方位指定手段は、第二実施態様と組み合わせて使用することができ、またその反対も可能であること、また機械的駆動装置のいずれの実施態様との関連でも、アンテナと無線周波受信機とを使用することができることがわかる。
【００３４】
以下に説明する様々な駆動機構の改良例は、好ましい実施態様の操作に必須のものではないが、機能を有利に高めることができるものである。
【００３５】
電磁石ＡＣ及びＢＤによって発生する磁場が、先に説明した駆動機構の実施態様のいくつかにおいて使用した磁気指向性方位指定手段に与えるいかなる影響をも無くすために、図４及び５に示すように、四つ一組のバッキングコイルac、bd、ca、dbをコンパス磁石２１の周囲に載置することができる。四つのバッキングコイル及び電磁石は通常、囲包体３に固定されているということに留意すべきである。バッキングコイルbd及びdbは電磁石ＢＤと並んでおり、バッキングコイルac及びcaは電磁石ＡＣと並んでいる。
【００３６】
図６に示す回路は、電磁石及びバッキングコイルを流れる分極電流の流れを制御するために使用するものである。この回路は、トランジスタスイッチＴ１〜Ｔ８を適切にオンにすることによって、コンパス磁石２１の近くで、電磁石が発生している磁場と実質的に等しく反対向きの磁場を、対応するバッキングコイルによって同時に発生させることを目的としている。センサーa、b、c、dのタイプ及び位置に応じて、種々のボビン及びコイルの配線を適切に切り替える必要があることがわかる。また、複数対のバッキングコイルの代わりに、バッキングコイルを二つ直交方向に配置すれば充分な場合もある。
【００３７】
指向性方位指定手段及び駆動機構は、必ずしも囲包体３の内部に載置しなければならないというわけではない。図１１〜図１３に示すように、これら二つの部品を流体６中に浸漬し、囲包体３の南極にある円筒形空隙３１に嵌合しても良い。図１１において、駆動機構は囲包体に固定した電気モーター８からなり、このモーターの回転子及び軸１０は指向性方位指定手段に固定されている。この指向性方位指定手段は、容器の底部３４にぴったりと合致するように球面状の輪郭とした底面３３を有する枢動パック３２に埋設された磁石２１からなる。この二つの表面間に流体の薄い層があるため、磁石は地球磁場と適切に向きを合わせることができる。磁化していないパックを使用してもよい。パックは、重力又は分子間力の周囲場によって、モーターが囲包体を回転させるのに必要な反トルクを与えるのに充分な摩擦又は剪断力を流体の薄い層中に発生させ、若しくは充分な静止摩擦を容器の底面に発生させる。パックの底部はまた、図１２に示すように容器から遠位に離隔していてもよい。
【００３８】
図１３に示す駆動機構の実施態様では、指向性方位指定手段は囲包体の外側にあり、モーターは内側にある。モーター軸とパック３５とのカップリングは、合致する磁石３６，３７によって、囲包体壁を通して行なわれる。この磁石３６，３７の一方は軸に固定され、他方はパックに固定されている。パックと囲包体との間には適切な支承部を使用してもよく、またモーターとパックの各位置は逆にすることができる。その場合、供給電流は、囲包体なしで配置された構造体から得ることができる。
【００３９】
特に軽量の囲包体を駆動するには、十字型に配置した電磁石の代わりに、電磁石一つで充分な場合もある。図１４及び図１５に示すように、一つの電磁石ＡＢに載置した一つのセンサー３８を有利に使用して、ボビンＡ及びＢの分極化を制御することができる。
【００４０】
図１５にさらに詳細に示すように、細長いホール効果検出要素４１を間に挟んだプレート３９，４０にバイポーラ電圧（Ｖ＋，Ｖ−）をかける。この要素は電磁石若しくはその支軸上に水平に載置されている。周囲磁場Ｍが要素４１に対して垂直な場合、この要素はプレート３９，４０間にホール電圧を発生する。
【００４１】
磁場の向きを反対にすると、ホール電圧の極性も反転する。従って、増幅器４２を通してホール電圧をボビンＡ、Ｂにかけると、指向性極性を制御することができる。
【００４２】
図１４に示すように、センサー要素３８が電磁石に対して垂直な場合には、電磁石は、周囲磁場と向きが合っていない時にのみ駆動される。
【００４３】
図７に示したような駆動機構の実施態様では、囲方体がぐらついたり、外部の磁場発生装置に対する位置合わせが狂ったりしないように、常に同じ方向に傾くようにすると有利である。これは図７に示すように、心棒１０に軸方向に配向した長いロッド状の磁石を組み込むことによって行なうことができる。ロッド状磁石の底部は、液体６若しくは容器５の底部分に設けた磁石３０と相互作用して、囲方体を中心に配置する。ロッド状磁石の頂部は、常に周囲磁場の同じ極に向かって傾いており、この方向を維持している。囲方体を安定化させる別の方法としては、囲方体と容器との間の北極及び南極付近に、合致する磁石若しくは噛み合うピンと孔とからなる構造を設けることが挙げられる。
【００４４】
図形は直接囲方体に施さなくてもよい。透明又は着色した多くの流体によって離隔させた多数の囲方体を一緒に入れ子式に収容して、様々な教育的若しくは美的表現をすることができる。
【００４５】
容器及び囲包体は、様々な形状とすることができる。図１６には、入れ子式円筒形構造体のセットを示す。外側構造体４３は先に説明した実施態様の容器と同様に機能し、内側構造体４４は囲包体と同様な機能を果たす。これら構造体もこれを離隔する流体４５も光透過性である。外側構造体４３は支持体４６上に載置されている。指向性方位指定手段は、外側構造体４３の頂部中央部分に印刷若しくは埋設されたシャッターパターン４７からなるシンプルな構造である。このパターンは、図４及び図５に示したシャッターの形状と基本的に同様であり、角を形成する切欠きの中心が電磁石の駆動を適切に制御するように手動で向きを決めることが必要である。
【００４６】
光センサーa、b、c、d（ｄは断面図には示されていない）は、シャッターパターンの下方で、囲包体４４の屋根部表面に十字型に載置又は埋設されている。メイン光起電性コレクタ１３及び電磁石列ＡＢ及びＣＤは、図４及び図５の実施態様に記載したものと基本的に同じである。
【００４７】
本発明の好ましい実施態様を説明してきたが、本発明の思想及び請求の範囲から逸脱することなく、変更を行ない、他の実施態様を考え出すことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  図１は、本発明の好ましい実施態様の正面立面図である。
【図２】  図２は、内部の駆動機構を示した、囲方体の断面図である。
【図３】  図３は、駆動機構の第一変更実施態様の斜視図である。
【図４】  図４は、駆動機構の第二変更実施態様の断面図である。
【図５】  図５は、図４に示す実施態様の平面図である。
【図６】  図６は、電磁石への供給電流回路の線図である。
【図７】  図７は、駆動機構の第三変更実施態様の断面線図である。
【図８】  図８は、図７に示す実施態様の平面図である。
【図９】  図９は、駆動機構の第四変更実施態様の断面線図である。
【図１０】  図１０は、図９に示す実施態様の平面図である。
【図１１】  図１１は、駆動機構の別の位置を示す部分断面概略図である。
【図１２】  図１２は、駆動機構の別の位置を示す部分断面概略図である。
【図１３】  図１３は、駆動機構の別の位置を示す部分断面概略図である。
【図１４】  図１４は、駆動機構の電磁石が一つである場合の概略的平面図である。
【図１５】  図１５は、図１４のための指向性方位指定手段の電気回路図である。
【図１６】  図１６は、本発明の円筒形実施態様の断面概略図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図６】
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【図４】
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【図５】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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