JP5987343B2

JP5987343B2 - 磁気シールド装置

Info

Publication number: JP5987343B2
Application number: JP2012033817A
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: 2016-09-07
Anticipated expiration: 2032-02-20
Also published as: JP2013171909A

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、前記シールド部の一の開口部のうち、前記第１の筒体と前記第２の筒体との間の空間の少なくとも一部を覆う蓋部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、前記蓋部は、前記シールド部の一の開口部のうち、前記第１の筒体と前記第２の筒体との間の空間全体を覆ってもよい。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より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。

また、上記の磁気シールド装置において、前記蓋部は、前記第１の筒体の外側面に沿って延びる筒部と、前記筒部の一端から前記シールド部の軸に向かって延びるフランジ部とを有し、前記フランジ部は、前記シールド部の一の開口部のうち、前記第１の筒体と前記第２の筒体との間の空間全体を覆ってもよい。この構成によれば、蓋部は、第１の筒体の外側面に沿って延びる筒部を有するため、蓋部のシールド部への取り付けが容易になる。

上記の磁気シールド装置において、前記蓋部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ができる。

本発明の一実施形態に係る磁気シールド装置の斜視図である。シールド部の斜視図である。シールド部の正面図である。図１に示されるＩ−Ｉ線に沿った、磁気シールド装置の断面図である。装置外部からシールド部の層間に向かう磁束の通路の一例を示す図である。一変形例に係るシールド部の例を示す図である。一変形例に係るシールド部の例を示す図である。一変形例に係る蓋部の例を示す図である。一変形例に係る蓋部の例を示す図である。一変形例に係る蓋部の例を示す図である。一変形例に係る蓋部の例を示す図である。一変形例に係る蓋部の例を示す図である。消磁部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。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、蓋部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。蓋部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。

図２は、シールド部１の斜視図である。図３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３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。

図４は、図１に示されるＩ−Ｉ線に沿った、磁気シールド装置１０の断面図である。同図に示されるように、蓋部２は、円筒部２１（本発明に係る「筒部」の一例）と、円筒部２１の一端から中心軸に向かって垂直に延びるフランジ部２２とを有する。円筒部２１は、所定の長さＬ２を有し、その内径は、外筒１１の外径よりも大きい。また、円筒部２１は、外筒１１の外側面に沿って延びる。

フランジ部２２の径方向の長さＬ３は、外筒１１の外径と内筒１２の内径の差ｄ（図３参照）と同じかそれよりも長くなるように設定される。蓋部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。蓋部２は、溶接やネジ止めによりシールド部１に固定してもよいが、固定せず取り外し可能にしてもよい。なお、図４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、上記のように蓋部２が強磁性体により構成されているため、一旦蓋部２内に入ると、フランジ部２２と円筒部２１とを経由し、次に外筒１１内に入り、当該外筒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蓋部２が、シールド部１の軸方向に配置されるため、蓋部２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、蓋部２は、シールド部１の層間のみを覆い、層間以外の開口部については覆わないため、蓋部２を取り付けた状態であっても、シールド部１内に測定対象を格納することができる。

（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全体的に塞がれるようにしてもよい。この場合、蓋部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、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の外側に、さらに筒体を有する構造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。同図に示されるように、当該装置のシールド部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及び内筒１２の軸方向の長さよりも長い。また、最外筒１３の外径は、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。

蓋部２Ａは、円筒部２１Ａと、円筒部２１Ａの一端から中心軸に向かって垂直に延びるフランジ部２２Ａとを有する。円筒部２１Ａは、円筒部２１と同様に、所定の長さＬ２を有し、その内径は、最外筒１３の外径よりも大きい。

フランジ部２２Ａの径方向の長さは、最外筒１３の外径と外筒１１の内径の差と同じかそれよりも長くなるように設定される。蓋部２Ａ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。蓋部２Ａは、溶接やネジ止めによりシールド部１Ａに固定してもよいが固定せず取り外し可能にしてもよい。

図６に示される例においては、最外筒１３と外筒１１の関係は、本発明に係る「第１の筒体」と「第２の筒体」の関係の一例である。また、外筒１１と内筒１２の関係は、本発明に係る「第１の筒体」と「第２の筒体」の関係の一例である。なお、図６の例では、外筒１２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、外筒１１の外側にさらに筒体を有する場合の他の例を示す図である。具体的には、外筒１１の外側にさらに最外筒１３Ａ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。当該図に示される磁気シールド装置１０Ｂでは、蓋部２が設置されず、蓋部２Ｂのみが設置される。

蓋部２Ｂは、そのフランジ部２２Ｂの径方向の長さが、フランジ部２２Ａのそれと異なっている点においてのみ、蓋部２Ａと相違している。蓋部２Ｂでは、フランジ部２２Ｂの径方向の長さが、最外筒１３Ａの外径と内筒１２の内径の差と同じかそれよりも長くなるように設定される。最外筒１３Ａは、その軸方向の長さが異なる点においてのみ、最外筒１３と相違している。最外筒１３Ａでは、その軸方向の長さが、外筒１１及び内筒１２のそれと等しくなっている。

図７に示される例においては、最外筒１３Ａと外筒１１の関係は、本発明に係る「第１の筒体」と「第２の筒体」の関係の一例である。また、外筒１１と内筒１２の関係は、本発明に係る「第１の筒体」と「第２の筒体」の関係の一例である。なお、図７の例では、外筒１２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。

（２−２）変形例２
上記の実施形態では、蓋部２のフランジ部２２は、円筒部２１の一旦から中心軸に向かって垂直に延びている。しかし、図８に示されるように、円筒部２１に対して鋭角を成すように延びるフランジ部２２Ｃを採用してもよい。なお、図８は、シールド部１の中心線に沿った断面図である。

また、上記の実施形態では、蓋部２の円筒部２１は、その内径が外筒１１の外径よりも大きくなるように設定されている。また、フランジ部２２は、円筒部２１の一旦から中心軸に向かって垂直に延びている。しかし、図９に示されるように、その外径が内筒１２の内径よりも小さくなるように設定された円筒部２１Ｂを採用してもよい。また、図９に示されるように、中心軸に向かう方向とは逆方向に垂直に延びるフランジ部２２Ｄを採用してもよい。なお、図９は、シールド部１の中心線に沿った断面図である。

また、上記の実施形態では、フランジ部２２の径方向の長さは、外筒１１の外径と内筒１２の内径の差と同じかそれよりも長くなるように設定されている。しかし、図１０に示されるように、その径方向の長さが、外筒１１の外径と内筒１２の内径の差よりも短いフランジ部２２Ｅを採用してもよい。すなわち、蓋部２１は、シールド部１の開口部のうち、外筒１１と内筒１２との間の空間全体を覆うのではなく、その一部だけを覆うようにしてもよい。なお、図１０は、シールド部１の中心線に沿った断面図である。

また、上記の実施形態において、蓋部２に代えて、図１１に示されるように、蓋部２におけるフランジ部２２のみから構成される蓋部２Ｃを採用するようにしてもよい。この蓋部２Ｃは、例えば溶接により外筒１１及び内筒１２の端面に固定される。なお、図１１は、シールド部１の中心線に沿った断面図である。

また、上記の実施形態において、蓋部２に代えて、図１２に示されるように、そのフランジ部２２Ｆにスリット部２２１を有する蓋部２Ｄを採用するようにしてもよい。図１２は、蓋部２Ｄの正面図である。

（２−３）変形例３
上記の実施形態において、蓋部２は、消磁部３を有していてもよい。消磁部３は、図１３に示されるように、消磁コイル３１と、駆動回路３２とを有する。消磁コイル３１は、蓋部２に巻きつけられ、交流磁界を発生させて蓋部２を消磁する。駆動回路３２は、消磁コイル３１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３１に流す。

１，１Ａ，１Ｂ…シールド部、１１…外筒、１２…内筒、１３，１３Ａ…最外筒、２，２Ａ，２Ｂ，２Ｃ…蓋部、２１，２１Ａ，２１Ｂ…円筒部、２２，２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｃ，２２Ｄ，２２Ｅ，２２Ｆ…フランジ部、２２１…スリット部、３…消磁部、３１…消磁コイル、３２…駆動回路、１０，１０Ａ…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、
前記第１の筒体の開口部で、前記第１の筒体と前記第２の筒体との間の空間の少なくとも一部を覆い、磁性体で構成された蓋部と、
前記蓋部を消磁する消磁部と
を有することを特徴とする磁気シールド装置。
前記蓋部は、前記第１の筒体の開口部で、前記第１の筒体と前記第２の筒体との間の空間の全体を覆うことを特徴とする請求項１に記載の磁気シールド装置。
前記蓋部は、前記第１の筒体の外側面に沿って延びる筒部と、前記第１の筒部の一端から前記第２の筒体の軸に向かって延びるフランジ部とを有する
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気シールド装置。
前記蓋部と前記第２の筒体との間には隙間が設けられている事を特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の磁気シールド装置。