JP4152365B2 - 地磁気変動感知装置および地磁気変動検出装置 - Google Patents

Description

本発明は、地磁気変動感知装置および地磁気変動検出装置に関し、特には、磁石を利用した地磁気変動感知装置および地磁気変動検出装置に関する。

従来、さまざまな地震予知の方法が試されている。例えば、大地震の前に発生する地磁気の乱れ（変化）を磁石で感知して地震を予知する方法が知られている。なお、大地震の前に発生する地磁気の乱れは、地殻変動に伴う地電流の発生に起因する。

特許文献１（実願昭６０−３４７４９号（実開昭６１−１５２９１２号）のマイクロフィルム）には、磁石を利用して地磁気の向きを測定する装飾品羅針盤が記載されている。特許文献１に記載の装飾品羅針盤は、磁石を全方向に揺動自在に支持する支持手段と、東西南北を平面的に示した方向指示部とを有する。
実願昭６０−３４７４９号（実開昭６１−１５２９１２号）のマイクロフィルム

特許文献１に記載の装飾品羅針盤では、磁石は揺動自在であるが回転自在ではない。このため、磁石の動きに制約が生じる。

また、特許文献１に記載の装飾品羅針盤では、方向指示部が平面的に示されている。このため、磁石が、地磁気の乱れによって、方向指示部が示されている面に対して垂直な面に含まれる方向へと移動した場合、方向指示部は、その移動を示すことができない。

本発明の目的は、磁石の動きに制約がなく、地磁気の変化を３次元で検出可能な地磁気変動感知装置を提供することである。

上記の目的を達成するため、本発明の地磁気変動感知装置は、地磁気の変化を感知する地磁気変動感知装置であって、指針と、前記指針が設けられた磁石と、前記磁石が固着された第１リングと、前記第１リングを、第１回転軸を中心に回転自在に支持する第２リングと、前記第２リングを、前記第１回転軸と直交する第２回転軸を中心に回転自在に支持する支持部と、前記地磁気の変化として前記指針の移動を検出する検出部とを含む。前記検出部は、発光素子および受光素子を有する光センサであり、前記第１および第２リングは、前記指針が特定位置を指している際に、前記発光素子が発した光が通過する穴を有し、前記受光素子は、前記指針が前記特定位置を指している際に前記発光素子から発せられた後に前記穴を通過した光を受け付けられる位置に配設され、前記受光素子は、前記発光素子から受け付けた光の光量変化に基づいて、前記指針の移動を検出する。

上記の発明によれば、検出部は、磁石に設けられた指針の移動を検出する。地磁気の変化がない場合、指針は特定位置を指す。地磁気の変化が生じると、磁石は、その地磁気の変化に応じた力を受ける。磁石が地磁気の変化に応じた力を受けると、第１および／または第２リングは、その力に応じた方向に回転する。このため、地磁気の変化が生じると、磁石は第１および／または第２リングの回転に伴って回転自在に移動する。このため、検出部は、地磁気の変化を指針の３次元の変位として検出できる。

また、磁石は第１および／または第２リングの回転に伴って回転自在に移動する。このため、磁石の動きに制約がなくなる。

また、前記検出部は、光センサであることが望ましい。

上記の発明によれば、指針の移動、つまり、地磁気の変化を非接触で検出できる。このため、指針の移動を検出する際に、磁石および指針に不要な力を与えずに済む。したがって、不要な力に起因する誤動作を防止することが可能となる。

上記の発明によれば、磁石の移動つまり地磁気の変化を、磁石の移動に応じて動く第１または第２リングの変位として検出できる。

また、前記特定位置と、前記特定位置からの移動量を示す目盛りと、を含む目盛り部をさらに含むことが望ましい。

上記の発明によれば、ユーザは、目盛り部を利用することにより、指針の移動の程度、つまり、地磁気の変化具合を認識できる。また、ユーザは、目盛り部を利用することによって、指針の向きが特定位置となるように設定することが容易になる。

また、前記光センサは、間欠的に動作することが望ましい。

上記の発明によれば、光センサが継続的に動作する場合に比べて、単位時間当たりに光センサが消費する電力を少なくできる。

また、前記検出部が前記指針の移動を検出した際にアラームを発生するアラーム部をさらに含むことが望ましい。

上記の発明によれば、地磁気の変化をユーザにアラームで知らせることができる。

また、前記指針は、長さを変えることが可能であることが望ましい。

上記の発明によれば、指針の長さを調節して、磁石のバランス（重心）を調整することが可能となる。このため、地磁気の変化がないときに、指針が特定位置を向くように設定することが容易になる。

また、本発明の地磁気変動検出装置は、複数の上記地磁気変動感知装置と、前記複数の地磁気変動感知装置に含まれる検出部のそれぞれが前記指針の移動を検出した際にのみアラームを発生するアラーム発生部とを含む。

上記の発明によれば、複数の検出部のいずれかが、例えば、磁石の周囲に存在する鉄または磁性体に起因する指針の移動を検出したり、振動に起因する指針の移動を検出したりしても、その検出に基づいてアラームを発生することを防止できる。よって、誤動作を防ぐことが可能になる。

本発明によれば、地殻変動に伴う地電流の発生による地磁気の変化を、磁石で簡易的に感知することが可能になる。その理由は、以下の通りである。

地磁気の変化がない場合、指針は特定位置を指す。地磁気の変化が生じると、磁石は、その地磁気の変化に応じた力を受ける。第１および／または第２リングは、磁石が地磁気の変化に応じた力を受けると、その力に応じた方向に回転する。このため、地磁気の変化が生じると、磁石は第１および／または第２リングの回転に伴って移動する。このため、検出部は、地磁気の変化を指針の変位として検出できる。また、磁石は第１および／または第２リングの回転に伴って回転自在に移動する。このため、磁石の動きに制約がなくなる。

また、相対的に地磁気の変化を感知するため、例えば、マンションなどの鉄筋構造の建物の中で指針が磁北を正確に指さない場合でも、その場所での指針の向きを特定位置とすれば、地磁気の変化を捉えることが可能になる。

以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する。

図１は、本発明の一実施例の地磁気変動感知装置を示した一部断面図である。図２は、図１の矢印Ａ方向の平面図である。図３は、図２の矢印Ｂ方向の平面図である。なお、図３では、指針１１と、磁石１２と、磁石支持棒１３と、上下回転リング１４と、左右回転リング１５を省略してある。図４は、地磁気変動感知装置１のブロック図である。

地磁気変動感知装置１は、指針１１と、磁石１２と、磁石支持棒１３と、上下回転リング１４と、左右回転リング１５と、磁石支持枠１６と、発光素子１７と、受光素子１８と、ＬＥＤ１９と、カバー２０と、目盛り部２１と、制御部２２と、電源スイッチ２３とを含む。

指針１１は、磁石１２に設けられている。なお、指針１１は、長さを調節することが可能である。指針１１は、磁石１２のＮ極側の端部に指示部１１ａを有する。

磁石１２は、磁石支持棒１３によって、上下回転リング（第１リング）１４の中心部にに固着されている。

上下回転リング１４には、上下回転軸（第１回転軸）を規定する凸部１４ａおよび凸部１４ｂが設けられている。

左右回転リング１５は、上下回転軸を中心に上下回転リング１４を回転自在に支持する。具体的には、左右回転リング１５には、上下回転軸を規定する回転軸受け１５ａおよび回転軸受け１５ｂが設けられている。回転軸受け１５ａには凸部１４ａが入れられ、回転軸受け１５ｂには凸部１４ｂが入れられる。

左右回転リング１５には、左右回転軸（第２回転軸）を規定する凸部１５ｃおよび凸部１５ｄが設けられている。なお、左右回転軸は、上下回転軸と直交している。

磁石支持枠（支持部）１６は、左右回転軸を中心に左右回転リング１５を回転自在に支持する。具体的には、磁石支持枠１６には、左右回転軸を規定する回転軸受け１６ａおよび回転軸受け１６ｂが設けられている。回転軸受け１６ａには凸部１５ｃが入れられ、回転軸受け１６ｂには凸部１５ｄが入れられる。

磁石支持枠１６には、発光素子１７と受光素子１８とが対向配置されている。なお、発光素子１７と受光素子１８とで検出部（光センサ）を構成する。

発光素子１７は、例えば、ＬＤ（レーザダイオード）でもよいし、ＬＥＤ（例えば、赤外線発光素子）でもよい。発光素子１７は、平行光（例えば、ＬＤが発した光をコリメート（平行的に）した光束）を発することが好ましい。

なお、発光素子１７として、ガスレーザを発する素子が用いられることが好ましい。しかしながら、発光素子１７として、ＬＤが用いられた場合、発光素子を安価にかつコンパクトにすることが可能になる。

また、受光素子１８としては、例えば、フォトダイオード（例えば、赤外線受光素子）が用いられる。

上下回転リング１４は、指示部１１ａが目盛り部２１の中心部（特定位置）２１ｂを指している際に発光素子１７が発した光が通過する穴１４ｃおよび穴１４ｄを有する。

また、左右回転リング１５は、指示部１１ａが中心部２１ｂを指している際に発光素子１７が発した光が通過する穴１５ｅおよび穴１５ｆを有する。

また、磁石支持棒１３は、指示部１１ａが中心部２１ｂを指している際に発光素子１７が発した光が通過する穴１３ａを有する。

受光素子１８は、指示部１１ａが中心部２１ｂを指している際に、発光素子１７から発せられ、その後、穴１５ｅ、穴１４ｃ、穴１３ａ、穴１４ｄおよび穴１５ｆを通過した光を受け付けられる位置に配設されている。

指示部１１ａの向きが中心部２１ｂから外れると、磁石支持棒１３、上下回転リング１４または左右回転リング１５が移動する。このため、発光素子１７から発せられた光は、磁石支持棒１３、上下回転リング１４または左右回転リング１５によって遮られ、受光素子１８に到達しなくなる。

受光素子１８の出力は、受光素子１８が受け付けた光の光量に応じて変化する。このため、受光素子１８の出力は、指針１１の移動を示す。

受光素子１８に当たる光束の径と受光素子１８の受光径を同じにし、かつ、指示部１１ａが中心部２１ｂを指している際に光束の径の中心と受光径の中心とが一致するように設定されていれば、指示部１１ａの向きが中心部２１ｂから外れると、受光素子１８が受け付ける光の光量は減少する。このため、受光素子１８の出力は、指針１１の移動を高い精度で示す。

なお、受光素子１８に当たる光束の径と受光素子の受光径とが異なる場合、不感帯（指針１１が少し動いても受光量が変化しない）が生じる。したがって、この不感帯を利用すれば、非常に微弱なノイズへの耐性を高めることが可能になる。

ＬＥＤ（アラーム部）１９は、受光素子１８が指針１１の移動を検出した際に点滅（アラーム）する。

なお、地磁気変動感知装置１が有する各電子機器（例えば、発光素子１７、受光素子１８、ＬＥＤ１９および制御部２２）は、電池（不図示）を電源として駆動する。

カバー２０は、ガラスまたは透明な樹脂で形成される。カバー２０は、透明なドーム状のカバーであり、指針１１と、磁石１２と、磁石支持棒１３と、上下回転リング１４と、左右回転リング１５と、磁石支持枠１６の一部と、発光素子１７と、受光素子１８と、ＬＥＤ１９とを覆う。カバー２０は、風の影響により、指示部１１ａの向きが動いてしまうことを防止する。

目盛り部２１は、カバー２０の内壁に固着されている。目盛り部２１には、中心部２１ｂと、中心部２１ｂからの移動量を示す目盛り２１ａが記されている。

目盛り２１ａは、中心部２１ｂから等距離の地点を円状に結んだ線である。よって、指示部１１ａの向きが、地磁気の変化によって、中心部２１ｂから任意の位置に動いた場合、ユーザは、目盛り部２１を利用してその変位を認識することが可能になる。

制御部２２は、発光素子１７の発光を制御する。例えば、制御部２２は、発光素子１７を間欠的（例えば、１分〜３０分間隔）に発光させる。この場合、発光素子１７が継続的に発光する場合に比べて、電池の消耗を少なくできる。なお、制御部２２は、ユーザから入力されるコマンドに応じて、発光素子１７の間欠発光タイミングを調整可能であることが望ましい。

制御部２２は、受光素子１８の出力を受け付ける。また、制御部２２は、受光素子１８の出力に基づいて、ＬＥＤ１９の動作を制御する。さらに言えば、受光素子１８の出力が、指示部１１ａの向きが中心部２１ｂから移動したことを示す場合、制御部２２はＬＥＤ１９を発光させる。

電源スイッチ２３は、電源としての電池のオン・オフを制御する。

次に、地磁気変動感知装置１の設置の一例について説明する。

地磁気変動感知装置１は、水平な据え置き台に置かれる。その後、指示部１１ａが磁北を向いたところで、指示部１１ａが中心部２１ｂを指すように、据え置き台を回転させる。

なお、指示部１１ａが指す方向と中心部２１ｂとの上下（垂直）方向ずれは、指針１１の長さを調節して補正される。

その後、電源スイッチ２３をオンした際にＬＥＤ１９が発光しないことが確認される。カバー２０が取り付けられていなければ、その後、カバー２０が地磁気変動感知装置１に取り付けられる。

なお、地磁気変動感知装置１の設置方向をわかりやすくするために、図３に示すように、地磁気変動感知装置１と据え置き台との間にマット２を敷き、マット２に設けられている目盛り２ａを利用して地磁気変動感知装置１の設置方向を調整してもよい。

次に、動作を説明する。

地磁気の変化がない場合、指針部１１ａは、通常の地磁気により磁北を指す。この場合、受光素子１８は、間欠的に発光する発光素子１７の光を感知し、その感知した光の光量に応じた出力を発生する。したがって、発光素子１７の発光に同期した受光素子１８の所定出力は、磁石１２が移動していない旨を示す。

制御部２２は、発光素子１７の発光に同期した受光素子１８の所定出力を受け付けると、地電流による地磁気の変化により磁石１２が移動していないと判断する。制御部２２は、その判断結果に基づいて、ＬＥＤ１９の発光を禁止する。

地電流による地磁気の変化が発生すると、磁北以外の磁力線が発生する。磁石１２は、その地磁気の変化に応じた力を受ける。具体的には、磁石１２は、地磁気の乱れに応じて発生した磁力線のベクトルと磁北を示す磁力線のベクトルとを合成したベクトルが示す方向に力を受ける。

磁石１２が地磁気の変化に応じた力を受けると、上下回転リング１４および／または左右回転リング１５は、磁石１２が受けた力に応じた方向に回転する。具体的には、左右回転リング１５が左右回転軸を中心に回転して、磁石１２の水平面での動きを可能にする。また、上下回転リング１４が上下回転軸を中心に回転して、磁石１２の垂直面での動きを可能にする。

このため、地磁気の変化が生じると、磁石１２は上下回転リング１４および／または左右回転リング１５の回転に伴って移動する。よって、指針部１１ａは、地磁気の変化に応じて発生した磁力線のベクトルと磁北を示す磁力線のベクトルとを合成したベクトルが示す方向を示す。

上下回転リング１４が、左右回転リング１５の中に設置されているために、結果的に磁石１２は、上下左右に３次元で自由に動くことが可能となる。このため、磁石１２、さらに言えば、指針１１、上下回転リング１４および左右回転リング１５の動きは、ユーザに面白みを与える可能性を有する。

地磁気の変化がない場合、発光素子１７から発射された光は、リング１４、１５および磁石支持棒１３に設けられた穴を通って受光素子１８に届く。

しかしながら、地磁気の変化が生じて、指針部１１ａが中心部２１ｂを指す方向と異なる方向を向くと、リング１４、１５および磁石支持棒１３の相対的な位置関係が変化し、受光素子１８に光が届かなくなる。したがって、発光素子１７の発光に同期した受光素子１８の所定出力がなくなる。この受光素子１８の出力は、指針１１の移動を示す。

発光素子１７の発光に同期した受光素子１８の所定出力がなくなると、制御部２２は、指針１１が移動したと判断して、ＬＥＤ１９を発光させる。

なお、地磁気変動感知装置１の感知範囲は、指針１１の微妙な動きに対して有効であり、各リング１４、１５および磁石支持棒１３の幅に関係する。

地磁気の大幅な変動時には、光がリングの枠に関係なく素通りしてしまう。しかし、その場合も受光素子１８を照射する光がリングの枠によって一時遮断される。したがって、制御部２２は、受光素子１８の出力が一時的に低下した際に、ＬＥＤ１９を発光させることが望ましい。

なお、アラーム部は、ＬＥＤに限らず、電球、ストロボ等の発光素子による視覚感知と、チャイム、ブザー等の聴覚感知、さらに、外部機器を動作させるための無電圧接点端子の短絡の機能のいずれかまたはそれらの組合せを有することが好ましい。

また、磁界の大幅な変動は、目盛り部２１または指針１１の大幅な動きに基づいて判断されてもよい。

地磁気変動感知装置１の電子機器は、本体底面に収納した電池を電源として動作する。また、その電池の寿命が１年間以上になるように、地磁気変動感知装置１の電子機器が設定されることが望ましい。

本実施例によれば、以下のような効果を奏する。

地殻変動に伴う地電流の発生による地磁気の変化を磁石で簡易的に感知できる。

また、相対的に地磁気の変化を感知するため、マンションなどの鉄筋構造の建物の中で、指示部１１ａが磁北を正確に指さない場合でも、その場所での指示部１１ａの向きを中心部２１ｂに持っていき、その状態からの変化を観測することで地磁気の変化を捉えることができる。

また、検出部として光センサを用いることで、指針１１の移動、つまり、地磁気の変化を非接触で検出できる。このため、指針１１の移動を検出する際に、磁石１２および指針１１に不要な力を与えずに済む。したがって、不要な力に起因する誤動作を防止することが可能となる。

また、地磁気の変化を、磁石の移動に応じて動く第１または第２リングの変位として検出できる。

また、ユーザは、目盛り部２１を利用することによって、指針１１の向きが特定位置となるようにする設定を容易に行うことが可能となる。また、ユーザは、目盛り部２１を利用することにより、指針１１の移動の程度、つまり、地磁気の変化具合を認識できる。

また、光センサを間欠的に動作させることにより、光センサが継続的に動作する場合に比べて、単位時間当たりに光センサが消費する電力を少なくできる。

また、地磁気の変化をユーザにアラームで知らせることができる。

また、指針１１の長さを調節して、磁石１２のバランス（重心）を調整することが可能となる。このため、地磁気の変化がないときに、指針１１が特定位置を向くように設定することが容易になる。

以上説明した実施例において、図示した構成は単なる一例であって、本発明はその構成に限定されるものではない。

例えば、地磁気変動感知装置１に、さらに磁気センサを３個Ｘ−Ｙ−Ｚ軸方向に設置して、磁力線変化を感知してもよい。なお、ホール素子で磁力線を検出する場合、目視で磁力線の変化を察知できるように、その変化量をあらわす電子的表示装置を設けることが望ましい。

また、地磁気変動感知装置１を２台以上無線で接続し、家庭内（近距離）で同期（同じ方向に磁針が向く）することを確認し、地磁気変動感知装置１付近の鉄や他の磁石による磁石の一時的振れによる誤動作を防ぐようにしてもよい。

例えば、図５に示すように、複数の地磁気変動感知装置１に、複数の地磁気変動感知装置１に含まれる光センサ（検出部）のそれぞれが指針部１１ａの移動を検出した際にのみアラームを発生するアラーム発生部３を設ける。

図５において、アラーム発生部３は、制御回路３ａおよびアラーム部（例えば、報音部）３ｂを含む。各制御部２２は、受光素子１８が、指示部１１ａの向きの変更を示す出力を発生すると、その旨を制御回路３ａに通知する。なお、図５において、図４に示したものと同一のものには同一符号を付してある。

制御回路３ａは、各制御部からの通知に基づいて、複数の地磁気変動感知装置１のすべての指示部１１ａの向きが変わった場合には、地磁気の変化が発生したと判断してアラーム部３ｂを動作させてアラームを発生させる。

また、制御回路３ａは、各制御部からの通知に基づいて、複数の地磁気変動感知装置１の指示部１１ａのいずれかのみが向きを変えた場合には、その向きの変更はその地磁気変動感知装置１の周囲にある鉄または磁性体または振動によるものと判断してアラーム部３ｂを動作させない。

本発明の一実施例の地磁気変動感知装置を示した一部断面図である。 図１に示した地磁気変動感知装置の平面図である。 図１に示した地磁気変動感知装置の平面図である。 図１に示した地磁気変動感知装置のブロック図である。 本発明の一実施例の地磁気変動検出装置を示したブロック図である。

符号の説明

１ 地磁気変動感知装置
１１ 指針
１１ａ 指示部
１２ 磁石
１３ 磁石支持棒
１３ａ 穴
１４ 上下回転リング
１４ａ、１４ｂ 凸部
１４ｃ、１４ｄ 穴
１５ 左右回転リング
１５ａ、１５ｂ 回転軸受け
１５ｃ、１５ｄ 凸部
１５ｅ、１５ｆ 穴
１６ 磁石支持枠
１６ａ、１６ｂ 回転軸受け
１６ｃ 目盛り
１７ 発光素子
１８ 受光素子
１９ ＬＥＤ
２０ カバー
２１ 目盛り部
２１ａ 目盛り
２２ 制御部
２３ 電源スイッチ
２ マット
２ａ 目盛り
３ アラーム発生部
３ａ 制御回路
３ｂ アラーム部

Claims (6)

1. 地磁気の変化を感知する地磁気変動感知装置であって、
   指針と、
   前記指針が設けられた磁石と、
   前記磁石が固着された第１リングと、
   前記第１リングを、第１回転軸を中心に回転自在に支持する第２リングと、
   前記第２リングを、前記第１回転軸と直交する第２回転軸を中心に回転自在に支持する支持部と、
   前記地磁気の変化として前記指針の移動を検出する検出部と、を含み、
   前記検出部は、発光素子および受光素子を有する光センサであり、
   前記第１および第２リングは、前記指針が特定位置を指している際に、前記発光素子が発した光が通過する穴を有し、
   前記受光素子は、前記指針が前記特定位置を指している際に前記発光素子から発せられた後に前記穴を通過した光を受け付けられる位置に配設され、
   前記受光素子は、前記発光素子から受け付けた光の光量変化に基づいて、前記指針の移動を検出する、地磁気変動感知装置。
2. 請求項１に記載の地磁気変動感知装置において、
   前記特定位置と、前記特定位置からの移動量を示す目盛りと、を含む目盛り部をさらに含む、地磁気変動感知装置。
3. 請求項１または２に記載の地磁気変動感知装置において、
   前記光センサは、間欠的に動作する、地磁気変動感知装置。
4. 請求項１ないし３のいずれか１項に記載の地磁気変動感知装置において、
   前記検出部が前記指針の移動を検出した際にアラームを発生するアラーム部をさらに含む、地磁気変動感知装置。
5. 請求項１ないし４のいずれか１項に記載の地磁気変動感知装置において、
   前記指針は、長さを変えることが可能である、地磁気変動感知装置。
6. 複数の、請求項１ないし５のいずれか１項に記載の地磁気変動感知装置と、
   前記複数の地磁気変動感知装置に含まれる検出部のそれぞれが前記指針の移動を検出した際にのみ、アラームを発生するアラーム発生部と、を含む地磁気変動検出装置。

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