(57)【要約】【課題】薄肉化、及び軽量化を図ることができる磁気シールド体を提供する。【解決手段】磁気シールド体は磁気シールド性能を有する平板状に形成されている。この磁気シールド体は、高温超伝導材から形成された線材２０と、複数本の線材２０を結合するバインダー３０とから構成されており、複数本の線材２０がバインダー３０によって結合されて平板状に形成されている。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気シールド性能を有する平板状に形成された磁気シールド体であって、
高温超伝導材から形成された線材と、複数本の前記線材を結合するバインダーとから構成されており、
複数本の前記線材が前記バインダーによって結合されて平板状に形成されていることを特徴とする磁気シールド体。
【請求項２】
前記線材は磁気シールド面に対して略平行に配置されていることを特徴とする請求項１記載の磁気シールド体。
【請求項３】
前記線材は長さ方向に直交する断面が層状である部分を含んでいることを特徴とする請求項１又は２記載の磁気シールド体。
【請求項４】
前記バインダーはエポキシ樹脂からなることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項記載の磁気シールド体。
【請求項５】
前記バインダーは透明であり、前記各線材は隙間を空けて配置されていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項記載の磁気シールド体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は超軽量、透明、可撓性を有する磁気シールド体に関する。
【背景技術】
【０００２】
非特許文献１は従来の磁気シールド体を開示している。この磁気シールド体はＡｇ板に超伝導粉末を塗布してプレート状に形成されている。この磁気シールド体は酸化物超伝導を用いると磁界印加周波数に関係なく、シールド可能であり、磁界が低い場合は良導体、強磁性体より磁気シールド効果が大きい。また、この磁気シールド体を重ね合わせることにより、シールド効果を向上させることができる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】横地弓夫、増田陽一郎、藤田成隆、関秀広、坂本禎智、戸賀沢晃著、「Ｙ系酸化物超伝導材料の磁気シールド効果」、八戸工業大学紀要、１９９４年２月、Ｖｏｌ．１３、ｐ．２５−２８
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、非特許文献１の磁気シールド体では、Ａｇ板に超伝導粉末を塗布してプレート状に形成しているため、厚肉となり、重量が重くなる。このため、この磁気シールド体は軽量化を図ることが困難である。
【０００５】
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、薄肉化、及び軽量化を図ることができる磁気シールド体を提供することを解決すべき課題としている。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の磁気シールド体は、磁気シールド性能を有する平板状に形成された磁気シールド体であって、
高温超伝導材から形成された線材と、複数本の前記線材を結合するバインダーとから構成されており、
複数本の前記線材が前記バインダーによって結合されて平板状に形成されていることを特徴とする。
【０００７】
この磁気シールド体を磁場のないところで液体窒素に浸漬し超伝導状態になった磁気シールド体内の超伝導材からなる線材は電気抵抗がゼロであるから、外部磁場が印加されると誘導電流が発生して、その誘導電流がつくる磁場が外部磁場を打ち消す。すなわち、外部磁界が加わると各線材の表面に遮蔽電流が流れ、外部磁界を打ち消すように磁界が発生する。このため、この磁気シールド体に囲まれた空間に外部磁界が入り込むことを良好に遮断することができる。また、バインダーに埋め込む線材の本数を加減することによって、遮断する外部磁界の強度に対応することができる。さらに、この磁気シールド体は、高温超伝導材から形成された線材をバインダーで結合して平板状に形成されているため、薄肉化、及び軽量化を図ることができる。特に、線材を極細にすることによって、さらに薄肉化、及び軽量化を図ることができる。このため、リニアモーターカー、ＭＲＩ（磁気共鳴画像装置）等の磁気シールド対象物に適用すると、これら磁気シールド対象物の軽量化を図ることができる。
【０００８】
前記線材は磁気シールド面に対して略平行に配置され得る。この場合、複数本の線材が磁気シールド面に対して略平行に配置されているため、磁気シールド面で外部磁界を打ち消す磁界を発生させることができる。このため、磁気シールド効果を高くすることができる。
【０００９】
前記線材は長さ方向に直交する断面が層状である部分を含み得る。この場合、各線材は長さ方向に直交する断面が層状である部分を含んでいるため、超伝導状態で電流を流すのに有利であり、且つ、線材は極めて細く、それぞれが独立していることにより冷却効率が良好であり、バルク体あるいは膜に比較して超伝導性の維持が確実となる。よって、超伝導が維持されれば、超伝導体内部は反磁性となり、外部からの磁場の侵入を阻止し、磁気シールド効果を高くすることができる。
【００１０】
前記バインダーはエポキシ樹脂からなり得る。この場合、バインダーは、超伝導性を発現するための低温（液体窒素を使用する場合、７７Ｋ＝−１９６°Ｃ）と、生活温度（およそ３００Ｋ＝２７°Ｃ）の大きな温度差に対しても高温超伝導材から形成された線材との熱膨張係数等の特性が適合し、繰り返しの熱履歴にも耐え得るエポキシ樹脂を採用する。バインダーがエポキシ樹脂であることによって、磁気シールド体は軽量化を図ることができる。また、磁気シールド体を薄くすることによって、可撓性をもたらすことができる。可撓性をもたらすことによって、この磁気シールド体を磁気シールド対象物に取り付ける際に、その取り付け部分の形状に容易に適合させることができる。
【００１１】
前記バインダーは透明であり、前記各線材は隙間を空けて配置され得る。この場合、バインダーが透明であり、各線材が接触しないように隙間を空けて配置されているため、この磁気シールド体を取り付けた磁気シールド対象物を外部から透視することができる。このため、磁気シールド対象物の点検を容易にすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施例の磁気シールド体を示す斜視図である。
【図２】実施例の磁気シールド体を示す写真である。
【図３】実施例の線材の熱処理パターンを示すグラフである。
【図４】（ａ）は実施例の線材の長さ方向に直交する断面を示すＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真である。（ｂ）は研磨及び化学溶液エッチング処理をした実施例の線材の長さ方向に平行な断面を示すＳＥＭ写真である。
【図５】磁気シールド体の他の例を示す斜視図である。
【図６】磁気シールド体の他の例を示す写真である。
【図７】磁気シールド体のさらに他の例を示す斜視図である。
【図８】線材の他の例であり、繊維状のＳｍ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体の長さ方向に直交する断面（上段）、及び長さ方向に沿った断面（下段）を示すＳＥＭ写真であり、（ａ）は０．１％Ｏ2＋Ａｒガス雰囲気中での部分溶融熱処理を行ったものであり、（ｂ）１％Ｏ2＋Ａｒガス雰囲気中での部分溶融熱処理を行ったものである。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
本発明の磁気シールド体を具体化した実施例について、図面を参照しつつ説明する。
【００１４】
＜実施例＞
実施例の磁気シールド体は、図１及び図２に示すように、平面視が正方形状の平板状に成型された透明なエポキシ樹脂製の本体１０内に、複数本の高温超伝導材から形成された線材２０を略同一面上に略平行に配置している。つまり、複数本の線材２０はエポキシ樹脂からなるバインダー３０によって結合されている。また、この磁気シールド体は磁気シールド面を線材２０が配置された面に対して略平行に形成することができる。このため、各線材２０は磁気シールド面に対して略平行に配置されていることになる。
【００１５】
磁気シールド体は、縦及び横の長さが約１０ｍｍ、厚みが約１ｍｍである。この磁気シールド体は、縦及び横の長さが約１０ｍｍ、深さが約１ｍｍの凹部を凹設したシリコン製の成形型（図示せず）を利用して、成型される。その成型方法は次の通りである。先ず、バインダー３０となるエポキシ樹脂を成形型の凹部内に約半分の量を注入する。次に、エポキシ樹脂が硬化する前に、エポキシ樹脂の上面に線材２０を配置し、その上からエポキシ樹脂を凹部内に注入する。成形型から溢れたエポキシ樹脂はスクレーパーを利用して排除する。その後、エポキシ樹脂を常温硬化させる。
【００１６】
このようにして形成された磁気シールド体は、本体１０がエポキシ樹脂であり、平板状に成形されているため、撓ませることができる。また、磁気シールド体の本体１０を構成するバインダー３０は、超伝導性を発現するための低温（液体窒素を使用する場合、７７Ｋ）と、生活温度（およそ３００Ｋ＝２７°Ｃ）の大きな温度差に対しても高温超伝導材から形成された線材２０との熱膨張係数等の特性が適合し、繰り返しの熱履歴にも耐えることができる。バインダー３０となるエポキシ樹脂は、市販品を用いることができ、例えば、ブレニー技研社製の商品名：ジーナス、品番：ＧＭ−６６００が好適である。
【００１７】
線材２０は溶液紡糸法を用いて作製された繊維状のＥｕ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ（以下、「Ｅｕ１２３」と示す。）超伝導体である。この線材２０の作製方法を説明すると、先ず３種類の金属酢酸塩Ｅｕ（ＣＨ3ＣＯＯ)3・４Ｈ2Ｏ、Ｂａ（ＣＨ3ＣＯＯ）2、Ｃｕ（ＣＨ3ＣＯＯ）2・Ｈ2Ｏのモル比がＥｕ：Ｂａ：Ｃｕ＝１．１８：２．１２：３．０９で総量が１５ｇとなるように秤量する。
【００１８】
次に、これに、２−ハイドロキシイソ酪酸１．５ｇ、蒸留水約５５ｍｌ及びプロピオン酸６ｍｌを加えて溶解させる。さらに、重合度２４５０のＰＶＡ（ポリビニルアルコール）水溶液（７ｗｔ％）５５ｇを加え、均一に混合する。その後、濃縮及び粘度調製により紡糸ドープを作製する。乾式紡糸によって繊維状に加工して風乾し、繊維状の超伝導体の前駆体を作製する。
【００１９】
次に、この前駆体は、有機物を熱分解させるために、Ｏ2ガス（１００ｍｌ／ｍｉｎ）雰囲気下で９００°Ｃ、１５分の熱処理を行う。さらに、図３に示す熱処理パターンを用いて、酸素濃度を調整した１％Ｏ2＋Ａｒガス雰囲気（１００ｍｌ／ｍｉｎ）中で溶融温度Ｔｓを系統的に変化させ、部分溶融熱処理を行う。引き続き、５００°Ｃで５時間、３４０°Ｃで１０時間のＯ2アニールを行う。
【００２０】
このようにして作製された繊維状のＥｕ１２３超伝導体を６〜８ｍｍに切断して線材２０を完成する。この線材２０は直径が３０〜６０μｍである。この線材２０は、図４（ａ）のＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）写真に示すように、長さ方向に直交する断面が層状である部分を含んでいる。また、図４（ｂ）のＳＥＭ写真に示すように、この層は線材２０の長さ方向に延びている。
【００２１】
また、繊維状のＥｕ１２３超伝導体は、温度７７Ｋ、磁束密度０Ｔにおける臨界電流密度値が１０4Ａ／ｃｍ2である。このように、繊維状のＥｕ１２３超伝導体は、高い臨界電流密度を有している。
【００２２】
このような特性を有する線材２０をエポキシ樹脂からなるバインダー３０によって結合し、縦及び横の長さが約１０ｍｍ、厚みが約１ｍｍの平板状の磁気シールド体と、同じ大きさで内部に線材を含まないエポキシ樹脂のみからなる平板状のエポキシ体とを液体窒素を１０ｍｍの深さに満たした容器に投入し、磁束密度４２０Ｔ、吸着力０．５Ｋｇの磁石を近づけた。線材２０を含む磁気シールド体は、磁力反発力が発生し、磁石に接触することはなかった。一方、エポキシ樹脂のみからなるエポキシ体は、反発力が発生せず、磁石に接触した。
【００２３】
これは、この磁気シールド体に外部磁界が加わると各線材２０の表面に遮蔽電流が流れ、外部磁界を打ち消すように磁界が発生するためである。このため、この磁気シールド体に囲まれた空間に外部磁界が入り込むことを良好に遮断することができる。
【００２４】
また、磁気シールド体は、バインダー３０に埋め込む線材２０の本数、及び埋め込み間隔を加減することによって、遮断する外部磁界の強度に対応することができる。さらに、磁気シールド体は、高温超電導材から形成された線材２０をバインダー３０で結合して平板状に形成されているため、薄肉化、及び軽量化を図ることができる。
【００２５】
また、磁気シールド体は、複数本の線材２０が磁気シールド面に対して略平行に配置されているため、磁気シールド面で外部磁界を打ち消す磁界を発生させることができる。このため、磁気シールド効果を高くすることができる。
【００２６】
また、磁気シールド体の各線材２０は、長さ方向に直交する断面が層状である部分を含んでいるため、超伝導材から形成された線材２０の冷却効率が良好であり、超伝導性の維持が確実となる。また、外部磁界が臨界磁界以下であれば、線材２０の内部に表面からわずかに侵入した外部磁場を打ち消す遮蔽電流が流れるため、磁気シールド効果を高くすることができる。
【００２７】
また、磁気シールド体は、バインダー３０がエポキシ樹脂であることによって、軽量化を図ることができる。また、磁気シールド体を薄くすることによって、可撓性をもたらすことができる。可撓性をもたらすことによって、この磁気シールド体を磁気シールド対象物に取り付ける際に、その取り付け部分の形状に容易に適合させることができる。
【００２８】
さらに、磁気シールド体は、バインダー３０が透明であり、各線材２０が接触しないように隙間を空けて配置されているため、この磁気シールド体を取り付けた磁気シールド対象物を外部から透視することができる。このため、磁気シールド対象物の点検を容易にすることができる。
【００２９】
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例では、略等しい長さの線材２０を略平行に配置したが、図５及び図６に示すように、線材２１は略同一面上に配置されればよく、線材２１の長さ、及び配置する方向がバラバラであってもよい。
また、図７に示すように、縦方向に配置した線材２２Ａと横方向に配置した線材２２Ｂを交互に前後するように編み込んだ網状にした状態でエポキシ樹脂製の本体内に配置してもよい。この場合、繊維状の超伝導体の前駆体の状態で網状にした後、熱処理をして、超伝導体を形成する。そして、網状に形成した超伝導体をエポキシ樹脂からなるバインダー内に埋め込み、磁気シールド体を形成する。
（２）実施例では、線材２０が繊維状のＥｕ１２３超伝導体であったが、図８に示すように、繊維状のＳｍ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体を用いても同様な超伝導特性が得られ、Ｓｍ元素サイトをＲＥ（ＲＥ＝ｒａｒｅ  ｅａｒｔｈ）に置換したＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏ超伝導体であってもよい。この場合、図８に示すように、繊維状のＲＥ−Ｂａ−Ｃｕ−Ｏは、長さ方向に直交する断面が層状である部分を含み（上段参照）、この層が線材の長さ方向に延びている（下段参照）とよい。つまり、線材は、全体が層状に形成されていてもよいし、一部が層状に形成されていない部分を有していてもよい。
（３）実施例では、バインダー３０が透明であったが、透明でなくてもよい。
（４）実施例では、線材２０の隙間を空けて配置したが、隙間なく配置してもよい。この場合、磁気シールド効率を向上させることが可能となる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
本発明は、リニアモーターカー、ＭＲＩ（磁気共鳴画像装置）等の磁気を遮断することが必要な機器等の被覆に利用可能である。
【符号の説明】
【００３１】
２０、２１…線材
３０…バインダー
【図１】
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【図３】
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【図５】
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【図７】
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【図２】
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【図４】
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【図６】
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【図８】
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