JP5842659B2

JP5842659B2 - 磁気シールド装置

Info

Publication number: JP5842659B2
Application number: JP2012033818A
Authority: JP
Inventors: 雅彦中島
Original assignee: Seiko Epson Corp
Current assignee: Seiko Epson Corp
Priority date: 2012-02-20
Filing date: 2012-02-20
Publication date: 2016-01-13
Anticipated expiration: 2032-02-20
Also published as: JP2013171910A

Description

本発明は、外部磁場を遮蔽する多層構造の磁気シールド装置に関する。

脳や心臓などから発せられる微弱な磁場を測定する際に、地磁気等の外部磁場を遮蔽する手段として磁気シールドが知られている。例えば、特許文献１では、強磁性体で形成された複数層の外壁を有する磁気シールド容器が開示されている。この磁気シールド容器は、複数層の外壁を有することから、外部の磁場をより遮蔽することができる。また、開口部が外部に開放されているため、容器内に人が容易に入り込むことができる。

特開平５−１１４７９６号公報

しかし、特許文献１に開示の磁気シールド容器では、その開口部が外部に晒されているため、磁束が複数層の外壁の層間に入り込んでしまい、外部磁場の遮蔽率が低下してしまうという問題がある。

本発明は、多層構造を有する磁気シールドにおいて、その層間に磁束が入り込むのを抑制することを目的とする。

本発明は、磁性体で構成された第１の筒体と、前記第１の筒体の中空に配置され、磁性体で構成された第２の筒体とを少なくとも有するシールド部と、磁性体で構成された遮蔽壁であって、前記シールド部の外部から前記第１の筒体と前記第２の筒体との間の空間に向かう磁束が、当該遮蔽壁の端面を通り、前記シールド部と当該遮蔽壁とを隔てる空間を経由して前記第１の筒体の外側面に向かう磁路を形成するように配置される遮蔽壁とを有することを特徴とする磁気シールド装置を提供する。この構成によれば、前記第１の筒体と前記第２の筒体の間（層間）に磁束が入り込むのを抑制することができるので遮蔽率を向上させることができる。

上記の磁気シールド装置において、前記遮蔽壁は、前記第１の筒体又は前記第２の筒体の軸方向に移動可能であってもよい。この構成によれば、前記シールド部内により容易に測定対象を格納することができる。

また、上記の磁気シールド装置において、前記遮蔽壁を消磁する消磁部をさらに有するようにしてもよい。この構成によれば、前記遮蔽壁を消磁することにより遮蔽率を向上させることができる。

また、上記の磁気シールド装置において、前記遮蔽壁は、前記第１の筒体又は前記第２の筒体の軸方向に延びる貫通孔を有するようにしてもよい。この構成によれば、前記シールド部内に人を格納する場合に、当該人が感じる閉塞感を低減することができる。

本発明の一実施形態に係る磁気シールド装置１０の斜視図である。磁気シールド装置１０の側面図である。シールド部１の斜視図である。シールド部１の正面図である。装置外部からシールド部１の層間に向かう磁束の通路の一例を示す図である。シールド部１の一変形例を示す図である。シールド部１の一変形例を示す図である。遮蔽壁２の一変形例を示す図である。磁気シールド装置１０の使用例を示す図である。消磁部５の構成を示す図である。

（１）実施形態
図１は、本発明の一実施形態に係る磁気シールド装置１０の斜視図である。図２は、磁気シールド装置１０の側面図である。同図に示されるように、磁気シールド装置１０は、シールド部１と、遮蔽壁２とを有する。シールド部１は、強磁性体により構成された磁気シールドであって、主にｘ軸及びｚ軸方向（軸方向に対して垂直な方向）の磁場を遮蔽する。遮蔽壁２もまた、強磁性体により構成された磁気シールドであって、こちらは主にｙ軸方向（軸方向）の磁場を遮蔽する。

遮蔽壁２は、移動自在の板状の部材であって、その一の面がシールド部１の開口部と面するように配置される。遮蔽壁２とシールド部１との間には、所定の距離ｄが空けられる。この所定の距離ｄについては後述する。なお、図２に示される、白い円の中に黒い円を描いた記号は、紙面奥側から手前側に向かう矢印を示している。

図３は、シールド部１の斜視図である。図４は、シールド部１の正面図（＋ｙ方向に見た図）である。同図に示されるように、シールド部１は、外筒１１（本発明に係る「第１の筒体」の一例）と、内筒１２（本発明に係る「第２の筒体」の一例）とを有する。外筒１１は、強磁性体により構成された円筒形状の部材である。内筒１２は、外筒１１の中空に設置される、強磁性体により構成された円筒形状の部材である。内筒１２は、外筒１１と同心となるように配置される。なお、図４に示される、白い円の中に交差する２本の線分を描いた記号は、紙面手前側から奥側に向かう矢印を示している。

外筒１１は、軸方向に所定の長さＬを有し、内筒１２は、軸方向に所定の長さＬまたはそれよりも短い長さを有し、外筒１１の外径は、内筒１２の外径よりも大きい。外筒１１と内筒１２の間の空間には、図示せぬスペーサーが配置され、このスペーサーによって内筒１２は支持される。このスペーサーとは、例えば発泡スチロールである。外筒１１及び内筒１２の材料は、例えば、パーマロイや、鉄、クロム又はコバルト系のアモルファスや、フェライト焼結体である。

上記の遮蔽壁２のｘ軸方向の長さは、外筒１１の外径よりも長いか又は等しくなるように設定される。遮蔽壁２のｚ軸方向の長さもまた、外筒１１の外径よりも長いか又は等しくなるように設定される。上記の図２に示される例では、遮蔽壁２のｚ軸方向の長さが、外筒１１の外径よりも長く設定されている。遮蔽壁２の材料は、例えば、パーマロイや、鉄、クロム又はコバルト系のアモルファスや、フェライト焼結体である。

図５は、上記の構成を有する磁気シールド装置１０において、装置外部からシールド部１の層間に向かう磁束の通路（磁路）の一例を示す図である。図５に示される磁気シールド装置１０は、図１に示されるＩ−Ｉ線に沿った断面図により表されている。また、図５の矢印は、装置外部からシールド部１の層間（外筒１１と内筒１２の間の空間）に向かう磁束の通路を示している。

図５に示されるように、装置外部からシールド部１の層間に向かう磁束は、上記のように遮蔽壁２が強磁性体により構成されているため、一旦遮蔽壁２内に入ると、遮蔽壁２の上下端面を通り、遮蔽壁２とシールド部１とを隔てる空間を経由して、外筒１１の外側面に向かう磁路を形成する。そして、強磁性体により構成される外筒１１内に入り、外筒１１内を軸方向に進む磁路を形成する。従って、図５に示される例では、シールド部１の層間に磁束が入り込むのが回避されている。

以上説明したように、本実施形態に係る磁気シールド装置１０によれば、強磁性体により構成される遮蔽壁２が、シールド部１の軸方向に配置されるため、当該壁を有しない構成と比較して、シールド部１の層間に磁束が入り込むのを抑制することができる。その結果、外部磁場の遮蔽率を向上させることができる。また、遮蔽壁２は移動自在に配置されるため、遮蔽壁２を移動させることにより、シールド部１内に測定対象を格納することができる。

なお、上述した所定の距離ｄとは、図５に示されるように、装置外部からシールド部１の層間に向かう磁束が、一旦遮蔽壁２内に入り、遮蔽壁２の上下端面を通り、遮蔽壁２とシールド部１とを隔てる空間を経由して、外筒１１の外側面に向かう磁路を形成するような距離のことを指す。

（２）変形例
上記の実施形態は、以下のように変形してもよい。また、下記の変形例は、互いに組み合わせてもよい。

（２−１）変形例１
上記の実施形態では、シールド部１を構成する各筒体の径方向の断面が円形となっているが、この形状は、楕円や多角形であってもよい。また、上記の実施形態において、シールド部１は、３層以上の構造を有してもよい。具体的には、例えば、上記の外筒１１の外側や内筒１２の内側に、さらに筒体を有するようにしてもよい。

図６は、外筒１１の外側にさらに最外筒１３を有するシールド部１Ａを備えた磁気シールド装置１０Ａの断面図である。当該断面図は、シールド部１Ａの中心線に沿った断面図である。図６に示されるように、当該磁気シールド装置のシールド部１Ａは、外筒１１と、内筒１２と、最外筒１３とを有する。最外筒１３は、強磁性体により構成された円筒形状の部材である。外筒１１は、最外筒１３の中空に設置される。また、外筒１１は、最外筒１３と同心となるように配置される。

最外筒１３の軸方向の長さは、外筒１１の長さと等しいか長くてもよい。また、最外筒１３の内径は、外筒１１の外径よりも大きい。最外筒１３と外筒１１の間の空間には、図示せぬスペーサーが配置され、このスペーサーによって外筒１１は支持される。このスペーサーとは、例えば発泡スチロールである。最外筒１３の材料は、例えば、パーマロイや、鉄、クロム又はコバルト系のアモルファスや、フェライト焼結体である。遮蔽壁２は、最外筒１３の直径よりも各辺長が等しいか大きく設定されている。

図６に示される例においては、外筒１１は、本発明に係る「第１の筒体」の一例である。また、内筒１２は、本発明に係る「第２の筒体」の一例である。なお、図６の例では、外筒１１の外側に１層の筒体を有する構造について示しているが、２層以上の筒体を有する構成としてもよい。

図７は、内筒１２の内側にさらに最内筒１４を有するシールド部１Ｂを備えた磁気シールド装置１０Ｂの断面図である。当該断面図は、シールド部１Ｂの中心線に沿った断面図である。同図に示されるように、当該装置のシールド部１Ｂは、外筒１１と、内筒１２と、最内筒１４とを有する。最内筒１４は、強磁性体により構成された円筒形状の部材である。最内筒１４は、内筒１２の中空に設置される。また、最内筒１４は、内筒１２と同心となるように配置される。

最内筒１４の軸方向の長さは、外筒１１の長さと等しいか長くてもよい。また、最内筒１４の外径は、内筒１２の内径よりも小さい。最内筒１４と内筒１２の間の空間には、図示せぬスペーサーが配置され、このスペーサーによって最内筒１４は支持される。このスペーサーとは、例えば発泡スチロールである。最内筒１４の材料は、例えば、パーマロイや、鉄、クロム又はコバルト系のアモルファスや、フェライト焼結体である。

図７に示される例においては、外筒１１は、本発明に係る「第１の筒体」の一例である。また、内筒１２は、本発明に係る「第２の筒体」の一例である。なお、図７の例では、内筒１２の内側に１層の筒体を有する構造について示しているが、２層以上の筒体を有する構成としてもよい。

また、上記の実施形態では、シールド部１はｙ軸方向に２つの開口部を有しているが、この開口部の数は１つであってもよい。すなわち、シールド部１の開口部の一方が、例えば強磁性体により構成される蓋体により塞がれるようにしてもよい。この場合、遮蔽壁２は、蓋体により塞がれていない開口部に対してのみ配置するようにしてもよい。また、図１、図２、図６、図７では、２つの開口部の両端に遮蔽壁２を設けるように説明しているが、一方の開口部だけでもよい。

（２−２）変形例２
上記の実施形態において、遮蔽壁２の形状は、円形や楕円形、又は五角形以上の多角形であってもよい。また、図８に示されるように、リング状の形状であってもよい。具体的には、外筒１１や内筒１２の軸方向に延びる貫通孔を有する形状であってもよい。このリング状の形状を採用した場合、遮蔽壁２Ａの外径は、外筒１１の外径以上の大きさに設定され、また、遮蔽壁２Ａの内径は、内筒１２の内径以下の大きさに設定されるようにしてもよい。また、遮蔽壁２Ａは、その重心が、シールド部１の中心軸上に存在するように、シールド部１に対して配置されてもよい。

図９は、遮蔽壁２Ａを採用した場合の、磁気シールド装置１０の使用例を示す図である。同図に示される使用例は、シールド部１内において人間の生体磁場を測定する場合を想定している。同図の例において、支持台３は、シールド部１の中空を軸方向に貫通するように架設される板状の部材である。スライド板４は、支持台３上をスライド可能な板状の部材であって、このスライド板４には測定対象となる人が載置される。遮蔽壁２Ａは、このスライド板４の端面（図示の例では、軸線上の端面のうち、シールド部１から遠い方）に固定される。その際、遮蔽壁２Ａの重心が、シールド部１の中心軸上に存在するように固定される。

（２−３）変形例３
上記の実施形態において、遮蔽壁２は、消磁部５を有してもよい。消磁部５は、図１０に示されるように、消磁コイル５１と、駆動回路５２とを有する。消磁コイル５１は、遮蔽壁２に巻きつけられ、交流磁界を発生させて遮蔽壁２を消磁する。駆動回路５２は、消磁コイル５１に交流磁界を発生させるための電源を有し、所定の周波数の交流電流を消磁コイル５１に流す。また、上記の実施形態においては、シールド部１と遮蔽壁２との間に所定の距離ｄが空けられているが、この距離を空けず、シールド部１と遮蔽壁２とが接触するように両者を設置してもよい。

１，１Ａ，１Ｂ…シールド部、１１…外筒、１２…内筒、１３…最外筒、１４…最内筒、２，２Ａ…遮蔽壁、３…支持台、４…スライド板、５…消磁部、５１…消磁コイル、５２…駆動回路、１０，１０Ａ，１０Ｂ…磁気シールド装置。

Claims

磁性体で構成された第１の筒体と、
前記第１の筒体の中空に配置され、磁性体で構成された第２の筒体と、
磁性体で構成され、前記第２の筒体の開口部に面する様に配置された遮蔽壁と、を備え、
前記遮蔽壁は、前記第１の筒体と前記第２の筒体との間の空間に向かう磁束を、当該遮蔽壁の端面を通り、前記第１の筒体と当該遮蔽壁とを隔てる空間を経由して前記第１の筒体の外側面に向かう磁路とするように配置された
ことを特徴とする磁気シールド装置。
前記遮蔽壁は、前記第１の筒体又は前記第２の筒体の軸方向に移動可能であることを特徴とする請求項１に記載の磁気シールド装置。
前記遮蔽壁を消磁する消磁部をさらに有することを特徴とする請求項２に記載の磁気シールド装置。
前記遮蔽壁は、貫通孔を有するリング状であることを特徴とする請求項３に記載の磁気シールド装置。