JPH02308599A - 磁気遮蔽区画 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 微弱な電気信号を処理する建物、部屋、あるいは機器な
どの内部に電磁波などが侵入し、ＩＪｉ９な情報を処理
しているときに、しばしば機器が誤動作するトラブルを
経験する。

′Ｃ磁波が侵入する場合、電磁波には電界成分と磁界成
分とがあり、それらの内電界成分は、ｖ１物、部屋ある
いは電子機器などにあっては、それらを構成する鉄骨、
鉄筋や金属板やあるいはまた金属の枠材などが、後述す
る程に特別な配慮をしなくとも、即ち比較的粗雑な使わ
れ方であっても、狙いとする静電遮蔽の効果が充分発揮
されるので除去できることが永年の経験から分かつてい
た。

磁界成分の遮蔽に関して、従来は跣板と銅板の重ね合わ
せ板、あるいは銅線を編み網目にした銅網、さらに銅線
に鵬、ニッケル、鰻などをメッキした網などが磁気遮蔽
区画を作る目的に使用された。

それらを接地し使用することにより静電遮蔽の効果を充
分期待することができた。しかしながらそれらを使用し
たときの磁界成分の遮蔽効果は。

比較的高い周波数の電磁波に対しては有効であるけれど
も、Ｉ　ＭＨｚ以下の周波数信号に対しては、その効果
が次第に低減していくことは当然と考えられていた。

新しいビルでさえ、それの内部において短波放送の受信
ができるし、勿論長波放送も聞くことができることは周
知の事実である。１ｍち鉄骨や鉄筋で出来たビルにあっ
て、その内部の静電遮蔽がかなり良くｚ８来ていても、
磁気遮蔽が良く出来ていないからである。＄磁波は電界
エネルギーと磁界エネルギーとを等分して持っているの
で、いずれか一方のエネルギーが侵入すれば、侵入した
エネルギーが内部で再度等分される。従って放送が受信
出来るのは当然である。但しビルの内部では、外部の空
間より電界も磁界も小になるのは当然である。

既に説明した銅網で磁気遮蔽区画を作った場合には、通
常区画された中に作業する人間の出入りを可能にするた
め、出入り口の扉に関して特別の−［夫を必要とし、ま
たそれを具体化するたに金分の経費を必要とした。その
ために建物や部屋、あるいは微小な電気ｆ、を号で高速
に事務処理する機器などにあっては、銅網でそれら全体
を包む様に被い磁気遮蔽することには難点が多過ぎる。

その為に具体化できないことが少なくなかった。

本願の発明ｎは、従来あまり信用されなかった磁気遮蔽
に関し、これまでの発明がカラクリを主とし、学問の基
礎が全くなかった点に着目し、マクスウェルの基礎方程
式から出発し、次に、ベクトル・ポテンシャルを微分方
程式中にどのように収り入れるかを考慮した。電磁誘導
電圧はベクトルポテンシャルにもとずいているからであ
る。その方程式は！！事に解くことができた。

この数理解析によって新しい知見が数多く得られた。得
られた方程式の解を数多く得て、その結果、どの様な物
理条件を満足すれば磁気遮蔽区画が■体化ｌｉｒ能であ
るか、あるいは人間が自由に出入り可能な磁気遮蔽区画
が実現出来るかなども明確にすることができた。

本願の発明は、これらの知見全てを活用した発明であっ
てその技術的、経済的効果は計りしれない程大きい発明
である。

本願の発明の骨子は、金、銀、銅、アルミニウムなどの
何れか１つを主成分とし、摂氏２０度における固有抵抗
が３ｘｌＯ−”Ω−ｍ以下の棒状素材を複数のゲ所で接
続するか、あるいは屈折するなどして、第１１ｋ中記号
１０に示すような平面状で矩形の一回巻きループを構成
する。この−回巻きした矩形のループを基本的な構成要
素とするために、このループがどのような物理条件を満
たず必要があるかを、先ず説明する。

後の発明の効果のところで詳細に説明するけれども５具
体化するための技術的な検討を行った結果得られた結論
は、−回巻きループの全電気抵抗ＲとＩ−の比、即ちＲ
／Ｌの値が１５００以下でなければ磁気遮蔽に関してマ
イナスの効果が現れるので、１５００以下であることが
絶対に必要である。この条件を満たして具体化可能な素
材に制限が生ずる。即ち、黄銅（真ちゅう）、純鉄、鋼
材青銅などの素材は失格である。−実Ａ！例では。

素材として銅を使用し、Ｒ／Ｌ、の比を８００以下にす
ることに、困堆はなかった。

第２°図も第１［２１と同様の平面状で矩形の一回巻き
ループを示す、但し第１１２１１中記号ｌＯにあっては
棒状素材の断面がアングル形であるのに、第２図中２号
ＩＯにあっては断面が管である点が異なっている。Ｊ：
材の断面形についての制約は特別には無い。

この矩形のループが、時間的に変化する磁束中に置かれ
る場合には、第３図中の記＋ｔＳに示すように、−回巻
きルーズと開交する筈の磁束が。

−回巻きループを避けて通るように変形する。何故変形
するかは、後で詳細に、数理解析により説明するけれど
も、図中の記号をｆ受用して、分かり語い説明を試みれ
ば次のようになる。

先ず、−回巻きルー１と顕交する筈の磁束をφ（１，）
とする、ル−１に電ＩＩ。が流れることを仮に考え、こ
の電流によって外部で大電流の放電が全く無くとも、先
の磁束φ（１，）と全く同じ磁東を生ずると考える。−
回巻きルーズのインダクタンス牙［、とすれば、 φ（＋、　）　＝＋、ｘｌ、　　　　　　（１）で、ら
る。

次に、小さいながらもループに電気抵抗Ｒが存在してい
る状態のときに、そのループと鎖交する磁束φ（１，）
による誘導起電勾により、ループ中を流ノＬる電流をＴ
とすれば、第３図に示したように、■。と［とは向きが
反対、即ち符号が反対になると、微分方程式を解くこと
のできぬ人は考える。

微分方程式が＋Ｅ　Ｌ　＜解け、パラメータを種々窒化
ｊ〜ながら　ｉ″′ｒられた結果を図示すると、子、恒
外の１１実が明確になった。

つまり、５ｘ２０）ｔｓｃｃ　（マイクロ秒）の衝撃電
流によって生ずる磁束がループと鎮交する場合には、Ｒ
７＋、（’１ｌｆａ、１７秒）の値が１５００以下の場
合には、ＩｏとＩの符号が終始変化しないことが明確に
なった。

ところがこの値が１５００を越える場合には。

初期にあっては符号が反対であっても、２０１１　Ｓｅ
ｃもたたぬ内に同じ向に変（ヒする。この様な物理現主
かぁ−）で、従来の建物の内部に＆ａ界が侵入すること
が完全に理解できる。

電流１の向きが電流１０の向きとｌｉｌじになる、即九
両りの１号が）シくなるということは、−回巻きの矩形
ループが存在することにより、鎖交磁−１の存在がマイ
ナスの効果を示すことを意味する。これらの説明により
、鉄骨や鉄筋と使用した建物が鉄材を沢山使用している
にもががわらず、磁気遮蔽の効果が題片でない理由が理
解できる。

本願に示したｉｔ　、／　１．がｌ　’５　（ｌ　Ｏの
ときにはｆ交＆ｉｉ東を９９パーセント遮蔽し、またこ
の値を８００にまで低減すれば、更に多くの磁束３低減
することが可能になる。その値は９９・５パ〜セントで
ある。

第４図に、高さ１４ｍ、横ｔ１０　ｍの矩形のループに
ついて、ループの電気抵抗１（（ユ軸番ご示す）が変化
したときの１７１゜の比（縦軸に示す）との関係と示す
。このときのループのインダクタ〉スは、１．８２ＸＩ
Ｇ−’ヘンリーであるから、ループの電気抵抗Ｒがそれ
ぞれｌΩ、０．２Ω、０゜ｌΩであるとさには、Ｒ、／
　Ｌの比はそれぞれ、５・１９・・１．１０９８．５４
９となる８図中の縦軸の値は一回巻きループを流れる電
流（■。が穀大値を示す瞬間値）■と１゜の最大値の比
である。

第１図及び第２（２４に示す矩形の一回巻きループを本
発明の基本構成要素とする。ループの、　Ｒ、、−’１
−の値を１５００以下に選ぶことにより、鎖交しようと
する磁束を柑否する゛ｆヤ用が顕著になることは、既に
説明した通りである。このループにおける屈折点あるい
は接続点の間を更に追加使用する第５図の記号１１に示
すように棒状素材により電気的に接続し、第５図の一実
施例に示すように。

矩形ルー１６ｉＩＤからなる直方体、また史に必要に応
じより多くのルー１面からなる多面体を構成することに
より、種々の形の空間を、他の空間から区内し、その内
部の空間を、時間変化する磁界から遮蔽し、磁力線が侵
入することを阻止したヱ間としたことが本願の発明の特
徴である。

上で述べた多面体にあっては、それぞれの棒状素材に、
それぞれ隣合わせた２つの矩形ループをン点れるｔｆ＆
を合成した電流が流れるけれども、磁気遮蔽の効果には
、全く変わりがないことは勿論である。

本発明には、９考資料があって、それを活用して相乗効
果を主張する発明ではない１発明そのものが、ｌｌ！！
人の解いた形跡のない式を解いた時がら始まった。従っ
て、ｖ＆分方程式を解くことがら説明し、次に本発明の
作用効果に言及する。従って数式を見てもらえれば、愚
問の出る余地が全く無い。

先ず、説明に必要なマクスウェルの基礎方程式として次
の諸式を使用する。

ｒｏｔＨ＝　　ｉ　　　　　　　　　（３）（ｉ　ｉ　
ｖ　Ｂ二　〇　　　　　　　　（４）Ｂ−μＨ（５） （２）式から、次式を得る。

＝　　Ｖ（ｔ）　　　　　　　　　（６）１［１１，式
中Ｅは、−回巻きループに沿った電界。

Ｂは磁束密度、ｄｌはループに沿った微小長さ。

プと鎖交する磁束である。

いま（３）式右辺のｉを雷放；；流と考え、電流の波形
を衝撃電流であると考えれば、この電流は、次式の形に
置くことができる。

１＝ｉｏ（ｅ−“−−“１ −ｃ　　　　　） また（３）式から、Ｈ＃　　−−（８）２πＴ の関係が得られ、この式と（５）の関係を使用して５Ｍ
放電電流と鎖交磁束とが比例関係にあることが分かる。

但しｒは、雷撃点からループまでの距離である。

即ち・、φ（ｔ）＝比例定数×１である。従って一α、
１　　−αオｔ 、φ（Ｌ）は（ｅ　　　　　−ｅ　　　　　）に比例す
る。従って（６）式の関係を書き直せば、次式σ　　℃ −α　Ｉｔ　　　　　　　　−αオＬ 一定敗ｘ（ｃｚ、ｅ　　　　−α、ｅ　　　　　　１鎖
交磁束の時間変化によって、−回巻き側石ループに発生
する電圧Ｖ（し）が（９）式によって１ｊえられたので
、ループを流れる電流に閃する微分方ｒＩ式をたてるこ
とが可能となる。いまループへ のインダクタンスをｌ、とし、ルーアの全抵抗をＲとす
れば、宅ｒＩＬ＋に関する微分方程式は１次式となる。

（１０）式の−・最解は１次式となる。

となり５式中のＶ（ｔ、）に（９）式を代入し、そのあ
とで５積分定数Ｃを求めるために、１＝０で１−〇を代
入すれば、（１１）式の解として、次式を得る。

し　　　　　　　　　Ｈ／Ｌ−＋α　１α　２　　　　
−α　１ いま衝撃ｔｌ！波形として、極めて一般的な波形である
ところの、２ｘ２０μｓｅｃ及び５×２０ノ１ｓｅｃの
波形を考えれば、（１２）式中のα。

及びα□は、それぞれ次の値になる。

２Ｘ２０μｓのとき、　ａ　＋・０．０４ｘＩＯ’、　
ａ　ｚｌ’ｌＯ″。

５ｘ２０μｓのとき、ａ　＋”０．０９７５ｘＩＯ”、
ａ　ｉ”０．２Ｘｌｏ’であるから、Ｒ／しの値により
、（１２）式に示す１の値がループの電気抵抗によりど
の様に変化するかを知ることが出来る。

第６図に第３１Ｗで仮想した電流！、とＩどの波形を示
す０図中で１．を正の向きとし、電磁誘導によりループ
に現象が生じた初期の■の向きを負の向きに示した０図
の縦軸の目盛りは、（１２）式中に定数を含むために、
任意目盛である。横軸は時刻目盛である。

正の向きの！。と負の向きの１の絶対値が各瞬時におい
て等しければ、磁束は第３図に示すループを全く１通す
ることが出来ない、ループ中の電気抵抗が大になるにつ
れて、電＆ｌｌ講導電流の波高値も次第に■。の波高値
に比べて小さくなり、更に悪いことには、初めの時点で
負の向きであった電流の向きが正に逆転する現型が現れ
ることである。この電流の逆転現象は、ループ中の電気
抵抗が大になる程早い時期に生じ、また低周波成分のよ
り多く含まれて５×２０μＳｅＣ波のときのほつが、逆
転現象が顕著にあられれる。

第７図には、第３図に示した１、の表示を省略し、電磁
講導電１１のみを示す、第７図は５ｘ２０μｓ、の波形
について得た図である。

第６図及び第７図中の電流！を示す曲線に付けである数
字は、パラメータであって、−回巻き矩、しかも、￥４
６図の場合より逆転する割合が大になるので、ｔＩＩｔ
流波形が墜りられた場合に、Ｒ／Ｌのいかなる値で、電
磁誘導電流が逆転するかを確認することが８賽である。

この電流逆転によリループと鎖交する磁束が、かえって
増加するマイナスの効果を生ずる。

既に示した（１２）式中の、中括弧の中の符号が如何な
るＲ　、、／　Ｌ、の値で逆転するかを、５×２０μｓ
ｅｃつまり、　ａ　１□　０．０９７５×ＩＯ’、　（
１２□　０．２０４×１０６のときの、中括弧の中の符
号及び計算値により示せば、表に示す如くなる０表を作
るにあたっては、電流の値が正に逆転する時点は、現象
が開始してから、５０マイクロ秒はど経過した時点で、
ｈればほぼ間違いなく判断が出来るのではないかと考え
られること、及び（１２）式から分かるように、それぞ
れ異なる指数関数が３つあり１通常用いられる手法のよ
うに、ｗｉ係数−〇とおいて解と求めようとしても、数
学的に求めることが困難であるという二つの理由により
、５０マイクロ秒、時間の経過した時点で、数値計算を
して判断することを試みたわけである。

表によれば、Ｒ／Ｌの値が１５００の場合には、まだ中
括弧の中の符号が負であるけれども、その値が２０００
では、正に変化する。

ｋのＩｔ成に際して　さらに詳細を知る目的で符号の逆
転するＩｔ　、′ｌを調査し、た結果、およそ１５１８
か１９の近くであるということが分った６１ζ・・′［
７に関しては、数字的に限界を求めたわけではないので
、ｔｒ効数７４桁などということは、およそに味がない
。

従って１本願にあっては、特許請求の範囲に「１　’ｉ
　００以Ｆ１の表現と採用した。

表　衝撃電流波形＜５Ｘ２０マイクロ秒）本願の、発明
の作用と効果の説明にあっては、最ら使用傾度が多いと
考えられる矩形の一回巻きループについて説明を行った
けれども、微分方程式を解いての説明であるから、ルー
プの形が三角形であればどうかとか、あるいは円ならば
どうかなどという愚問は一切出る余地ない、それらルー
プが平面状であることが、実用上！を要である。

本願の発明の構成！素が、下面状であれば、＆ａ磁気遮
蔽区画より磁気遮蔽された範囲を一目にして知ることが
出来る。

本願の磁気遮蔽区画は、既に説明したように、静電遮蔽
だけには効果を示す鉄骨や跣筋、あるいは電気抵抗に特
別の配慮をせずにｔＷられな金属製のケース、さらには
電気抵抗の比較的高い金属薄膜やさらに電気抵抗の高い
半導電性のチー１や薄膜などに、静電遮蔽の効果を期待
し、それらと本願の発明である磁気遮蔽区画とを併用す
ることにより、電界と磁界の遮蔽が同時に、しかもより
効果的に行なえることは明らかである。

段丘に説明したように、本願の発明は、静電遮蔽だけ既
に出来ているところに設置し、より効果を発揮し、しか
もその経費が少なく、作業する人間さえこの区画との境
界を自由に通行できるなど、経済効果の計り知れない程
大な発明である。

なお１本願の参考として、従来公知であったレンツの法
則である感応電流との関連について説明と一言つけ加見
れば１次のようになる。

つまり、「　感応によってコイルに流れる電流の向きは
、磁束の変化を妨げる向きである。　」は明細書にこれ
まで詳しく説明し、微分方程式の解を（１２）式に示し
５更に加えて、だれにでも分かるように第６図、及び第
７図に示したように、Ｒ／Ｌの比（１／秒の単位であり
、時定数の逆数）が大即ち時定数が小である時にのみ生
ずる現象に対する説明であると言うことができる。

本願は、従来自然現象として金科玉粂と思われていたこ
のレンツの唱えていた自然法則の内容に晴天のへきれき
とも言える、不適切であり、がっ、致命的とら言える欠
陥の存在していることを、数理解析により良く知ること
が出来、その結果を高度に活用した発明である。

（４）式は、 ＝μｄｉｖＨ＋Ｈｇｒａｄ７１（１３１であるから、第
３［ａに示すように、空間にあっては、磁り線が変形す
る現象牙説明する理論的な根拠となる。即ち磁力線が不
生不滅連続である事を示している。

またこの式は、第５図の実施例にあって、磁気遮蔽区画
に磁力線が侵入する場合に、その磁力線は、必ず一回巻
き矩形ルーアと２回鎖交しなければならないことも明確
に示している。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は、それぞれ、本願の基本的な構成要
素である平面状で矩形の一回巻きループであり第１図の
導体断面がアングル形、第２図のそれは管形の例を示す
０両図中の記号１０は、矩形の一回巻きループである。 第３図は鎖交する筈の磁束が、矩形ループを避けて通る
ように変形する様子を示す図０図中の記号１５は、変形
した磁ＪＪ線を示す。 第・・１図はＩＩ　／′ｌ、において、Ｌ一定の時、［
（の変化によって１／］。の比がどの様に変化するかを
示すｌＡ。 第５図は本発明の一実施例である０図は記号１０で示す
２個の矩形ループを基本的な構成要素とし、それに記号
１１で示す４本の棒状素材を追加使用し、矩形ループ６
面で構成されている図。 第６図は、雷放＄Ｌ電流波形が２×２０マイクロ秒であ
る時に、ループの電気抵抗が変化するにつれ、電流波形
も次第に変化することを示す図。 第７図は、第６図と似た図であって、雷放電電流の波形
だけが、５×２０マイクロ秒に変わった図である。 特許出願人　　川　俣　修　−部 はか　３名 ”ｌ／　１ 区 一〇 第６図 時閏Ｃマイクロ秒）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金、銀、銅、アルミニウムの何れか１つを主成分
   とし、摂氏２０度における固有抵抗が３×１０＾−＾８
   Ω−ｍ以下で、適宜の断面形及び断面積をもつ棒状素材
   を用い、まつすぐな棒により矩形の一回巻きループを構
   成したときのループの全電気抵抗とインダクタンスの比
   、即ちＲ／Ｌの値が１５００以下である平面状の一回巻
   きループを基本的な構成要素とし、該構成要素複数個を
   骨子として用い複数個出来る棒の接続点あるいは屈折点
   間を必要に応じ更に別の棒状素材を用い追加接続し、矩
   形の一回巻きループを少なくとも６面以上もつ多面体を
   構成し、それにより生じた空間の一区画をその他の空間
   から区分し、該区画の内部に時間的に変化する磁束が侵
   入しないようにしたことを特徴とする磁気遮蔽区画。