特許 6983612 磁場抑制システム、船舶、及び制御方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6983612

(24)【登録日】2021年11月26日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】磁場抑制システム、船舶、及び制御方法

(51)【国際特許分類】

   B63G 9/06 20060101AFI20211206BHJP

   H01F 13/00 20060101ALI20211206BHJP

【ＦＩ】

   B63G9/06

   H01F13/00 610

【請求項の数】6

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2017-198519(P2017-198519)

(22)【出願日】2017年10月12日

(65)【公開番号】特開2019-73063(P2019-73063A)

(43)【公開日】2019年5月16日

【審査請求日】2020年9月1日

(73)【特許権者】

【識別番号】000006208

【氏名又は名称】三菱重工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100112737

【弁理士】

【氏名又は名称】藤田 考晴

(74)【代理人】

【識別番号】100140914

【弁理士】

【氏名又は名称】三苫 貴織

(74)【代理人】

【識別番号】100136168

【弁理士】

【氏名又は名称】川上 美紀

(74)【代理人】

【識別番号】100172524

【弁理士】

【氏名又は名称】長田 大輔

(72)【発明者】

【氏名】青井 辰史

(72)【発明者】

【氏名】清水 九史

(72)【発明者】

【氏名】池田 顕夫

【審査官】 伊藤 秀行

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００７−２３７９９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−０７８２３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−２５６０４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−０８８５４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００１−０８５２２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０５１８９５９０（ＵＳ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６３Ｇ ９／０６

Ｈ０１Ｆ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

船体が発生させる磁場に対して反対極性の磁場を発生させる消磁コイルと、
船体が発生させる磁気を検出する第１磁気検出部と、
前記消磁コイルが発生させる磁気を検出する第２磁気検出部と、
前記第１磁気検出部及び前記第２磁気検出部の検出結果に基づいて、前記消磁コイルに流れる電流を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、予め設定された周期において所定期間だけ前記消磁コイルに流れる電流を停止させ、前記所定期間経過後、前記所定期間内に前記第１磁気検出部により検出した磁気に基づいて、前記消磁コイルに流れる電流を制御する磁場抑制システム。

【請求項2】

前記消磁コイルの内側に設けられた磁性シールド体を備え、
前記第１磁気検出部は、前記磁性シールド体の内側に配置され、
前記第２磁気検出部は、前記磁性シールド体の外側に配置された請求項１に記載の磁場抑制システム。

【請求項3】

前記予め設定された周期は、船体の速度によって決定されている請求項１に記載の磁場抑制システム。

【請求項4】

船体の周囲に発生する水中電界を検出する水中電界検出部と、
船体が発生させるＵＥＰ起因磁界の発生位置近傍に設けられた水中電極と、
を備え、
前記制御部は、前記水中電界検出部による検出結果に基づいて前記水中電極に印加する電圧を制御する請求項１から３のいずれか１項に記載の磁場抑制システム。

【請求項5】

請求項１から４のいずれか１項に記載の磁場抑制システムを備えた船舶。

【請求項6】

船体が発生させる磁場に対して反対極性の磁場を発生させる消磁コイルの制御方法であって、
船体が発生させる磁気を検出する第１磁気検出工程と、
前記消磁コイルが発生させる磁気を検出する第２磁気検出工程と、
前記第１磁気検出工程及び前記第２磁気検出工程の検出結果に基づいて、前記消磁コイルに流れる電流を制御する制御工程と、
を有し、
前記制御工程では、予め設定された周期において所定期間だけ前記消磁コイルに流れる電流を停止させ、前記所定期間経過後、前記所定期間内に前記第１磁気検出工程により検出した磁気に基づいて、前記消磁コイルに流れる電流を制御する制御方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁場抑制システム、船舶、及び制御方法に関するものである。

【背景技術】

【0002】

船舶は、水中において、主として船体磁気による磁界（船体磁界）と、水中電界（Ｕｎｄｅｒｗａｔｅｒ Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｐｏｔｅｎｔｉａｌ（以下「ＵＥＰ」という。））によるＵＥＰ起因磁界とを発生させている。船体磁気は、磁界を定常的に発生させる部材による永久磁気と、磁性体部材が地磁気によって磁化することで発生する誘導磁気とが重畳されて形成されている。ＵＥＰ起因磁界は、船体を構成する様々な異種金属の部材が、互いに電気伝導体である海水に接触することで導通し、これによって発生する電流に起因して発生する。

【0003】

船舶から発生する磁界（主として船体磁界とＵＥＰ起因磁界が重畳された電界）は、磁気センサを搭載した機雷や探知機に感知されてしまうため、船舶の安全な航行のためには、自身が発生させる磁界を抑制することが必要である。

【0004】

特許文献１では、船体の外部に現れるＵＥＰ起因の電流を検出し、検出した電流に基づいて、船体に設けた消磁コイルに流れる電流を制御することで、ＵＥＰ起因磁界を抑制することが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特許第４０８１９３２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、ＵＥＰ起因磁界は、電流に起因する磁界のため、発生源からの距離に反比例して減少するような分布特性を持つ。これに対して、消磁コイルにより発生させる磁界は、消磁コイルの中心から距離の２乗に反比例するような分布特性を持つ。すなわち、ＵＥＰ起因磁界と消磁コイルにより発生させる磁界の分布特性は互いに異なっている。このため、消磁コイルのみによっては、ＵＥＰ起因磁界を全体として効果的に抑制することはできなかった。

【0007】

また、ＵＥＰ起因磁界は、海水の流れといった船体の周囲環境にも起因して変化する。しかしながら、通常は、磁気センサは船体内に設けられており、消磁コイルが動作すると船体内の磁界は消磁コイルによるものが相対的に大きくなるため、リアルタイムにＵＥＰ起因磁界の変化を検出することができなかった。

【0008】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、船体が発生する磁界をリアルタイムに検出し、効果的に消磁を行うことのできる磁場抑制システム、船舶、及び制御方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

本発明の第１態様は、船体が発生させる磁場に対して反対極性の磁場を発生させる消磁コイルと、船体が発生させる磁気を検出する第１磁気検出部と、前記消磁コイルが発生させる磁気を検出する第２磁気検出部と、前記第１磁気検出部及び前記第２磁気検出部の検出結果に基づいて、前記消磁コイルに流れる電流を制御する制御部と、を備えた磁場抑制システムである。

【0010】

上記のような構成によれば、第１磁気検出部及び第２磁気検出部を用いることにより、船体が発生させる磁気と、消磁コイルが発生させる磁気をそれぞれ検知することができ、磁界空間をより詳細に評価することができる。また、第１磁気検出部及び第２磁気検出部の検出結果に基づいて、消磁コイルに流れる電流を制御することで、例えば、ＵＥＰ起因磁界の変化や、消磁コイルが発生させる磁界のばらつき等にも対応して、より効果的に消磁を行うことができる。

【0011】

上記磁場抑制システムにおいて、前記制御部は、予め設定された周期において所定期間だけ前記消磁コイルに流れる電流を停止させ、前記所定期間経過後、前記所定期間内に前記第１磁気検出部により検出した磁気に基づいて、前記消磁コイルに流れる電流を制御することとしてもよい。

【0012】

上記のような構成によれば、予め設定された周期において所定期間だけ消磁コイルに流れる電流を意図的に停止させ、この所定期間内に第１磁気検出部によって船体が発生させる磁気を検知することで、消磁コイルが発生させる磁気に影響されずに、船体が発生させる磁気をより正確に計測することができる。また、予め設定された周期で第１磁気検出部による検出を行うため、例えば、ＵＥＰ起因磁界の変化等も略リアルタイムで正確に検知することが可能となる。よって、消磁コイルを適切に制御でき、より効果的に消磁を行うことができる。

【0013】

上記磁場抑制システムにおいて、前記消磁コイルの内側に設けられた磁性シールド体を備え、前記第１磁気検出部は、前記磁性シールド体の内側に配置され、前記第２磁気検出部は、前記磁性シールド体の外側に配置されたこととしてもよい。

【0014】

上記のような構成によれば、消磁コイルが自身の内側に発生させる磁界のほとんどは、内側に配置した磁性シールド体に集中され、磁性シールド体の内部に配置された第１磁気検出部周辺には、消磁コイルによる磁界はほとんど現れない。このため、消磁コイルが動作中であっても、第１磁気検出部によって、船体が発生させる磁気（船体磁気及びＵＥＰ起因磁界）をリアルタイムで検出することができる。よって、消磁コイルを適切に制御でき、より効果的に消磁を行うことができる。

【0015】

上記磁場抑制システムにおいて、前記予め設定された周期は、船体の速度によって決定されていることとしてもよい。

【0016】

上記のような構成によれば、特にＵＥＰ起因磁界は、船体の周囲の海水の状態（流速や塩分濃度等）に起因して変化する。すなわち、船体の航行による周囲の海水状態の変化によっても、ＵＥＰ起因磁界は変化する。このため、第１磁気検出部により検出を行う周期を、船体の速度によって変化させること、例えば、船体の速度が速い場合には、周期を短くすることによって、ＵＥＰ起因磁界の変化に対する検出追従性を高めることができる。よって、消磁コイルを適切に制御でき、より効果的に消磁を行うことができる。

【0017】

上記磁場抑制システムにおいて、船体の周囲に発生する水中電界を検出する水中電界検出部と、船体が発生させるＵＥＰ起因磁界の発生位置近傍に設けられた水中電極と、を備え、前記制御部は、前記水中電界検出部による検出結果に基づいて前記水中電極に印加する電圧を制御することとしてもよい。

【0018】

上記のような構成によれば、ＵＥＰ起因磁界は、船体を構成する様々な異種金属の部材が互いに電気伝導体である海水に接触することで導通し、これによって発生する電流に起因して発生する。ＵＥＰ起因磁界の発生位置近傍に水中電極を設け、水中電極に印加する電圧を制御することで、ＵＥＰ起因磁界の発生位置から水中電極へ短い距離で電流を導くことができる。ＵＥＰ起因磁界の原因である電流のループを極力短くすることができるため、ＵＥＰ起因磁界を抑制することができる。そして、船体磁気を含む他の磁界を消磁コイルによって消磁することで、船体が発生させる磁界を全体として効果的に抑制することができる。

【0019】

本発明の第２態様は、上記磁場抑制システムを備えた船舶である。

【0020】

本発明の第３態様は、船体が発生させる磁場に対して反対極性の磁場を発生させる消磁コイルの制御方法であって、船体が発生させる磁気を検出する第１磁気検出工程と、前記消磁コイルが発生させる磁気を検出する第２磁気検出工程と、前記第１磁気検出工程及び前記第２磁気検出工程の検出結果に基づいて、前記消磁コイルに流れる電流を制御する制御工程と、を有する制御方法である。

【発明の効果】

【0021】

本発明によれば、船体が発生する磁界をリアルタイムに検出し、効果的に消磁を行うことができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】本発明の第１実施形態に係る磁場抑制システムを備えた船舶の概略構成を示す図である。

【図2】本発明の第１実施形態に係る磁場抑制システムにおける制御装置が備える機能を示した機能ブロック図である。

【図3】本発明の第１実施形態に係る磁場抑制システムにおける消磁コイル制御部のフローチャートを示した図である。

【図4】本発明の第１実施形態に係る磁場抑制システムにおける切替動作を示した図である。

【図5】本発明の第２実施形態に係る磁場抑制システムを備えた船舶の概略構成を示す図である。

【図6】本発明の第２実施形態に係る磁場抑制システムにおける切替動作を示した図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

〔第１実施形態〕
以下に、本発明に係る磁場抑制システム、船舶、及び制御方法の第１実施形態について、図面を参照して説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る磁場抑制システムを備えた船舶１の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る磁場抑制システムは、低レベル（μＴ）磁気を検出する第１磁気検出部２（以下「低磁気センサ２」という。）と、高レベル（ｍＴ）磁気を検出する第２磁気検出部３（以下「高磁気センサ３」という。）と、消磁コイル４と、水中電界を検出する水中電界検出部５（以下「水中電界センサ５」という。）と、水中電極６と、制御装置７とを主な構成として備えている。なお、磁界１３は、消磁コイル４による磁界の概略を示している。

【0024】

また、図１に示す船舶１は、金属構造体８を有しているものとする。金属構造体８とは、例えば船舶１の動力源となるスクリュー等であり、水中電界の発生源となる部材である。海水中にイオン化傾向の異なる金属が存在すると、これらの金属間に電位差が生じ、水中電界が発生する。例えば、一般的な船舶においては、スクリューと船体の間で水中電界が発生し易い。ＵＥＰ起因電界は、この水中電界に起因して発生する。

【0025】

なお、本実施形態では、低磁気センサ２、高磁気センサ３及び消磁コイル４は、船体内に設けられている。低磁気センサ２は、船体内にて、船体の外側に発生している磁気（船体磁界とＵＥＰ起因磁界）を検出するためのものであるため、低レベル（μＴ）の磁気を検出するものである。また、消磁コイル４は船体内に設けられており、消磁コイル４による磁界を金属等で形成された船体の外部まで影響を及ぼすために、消磁コイル４による磁界は船体内部ではとても大きくなる。このため、船体の内部にて消磁コイル４による磁界を検出するために、高磁気センサ３は、高レベル（ｍＴ）の磁気を検出するものが用いられる。なお、本実施形態においては、低磁気センサ２、高磁気センサ３及び消磁コイル４を船体内に備える場合について説明するが、船体外に備える場合でも適用可能である。

【0026】

また、船体が実際に発生させる磁気は、船体の垂直方向（上下舷方向）の磁気ＶＭ（Ｖｅｒｔｉｃａｌ ｃｏｍｐｏｒｎｅｎｔ ｏｆ ｓｈｉｐｓ Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）と、船首尾方向の磁気ＬＭ（Ｌｏｎｇｉｔｕｄｉｎａｌ ｃｏｍｐｏｒｎｅｎｔ ｏｆ ｓｈｉｐｓ Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）と、左右舷方向の磁気ＡＭ（Ａｔｈｗａｒｔ ｃｏｍｐｏｒｎｅｎｔ ｏｆ ｓｈｉｐｓ Ｍａｇｎｅｔｉｚａｔｉｏｎ）とから構成されている。しかしながら、本実施形態では、船体が発生させる磁気を、船首尾方向の磁気ＬＭとして限定して説明する。なお、他の磁気（船体の垂直方向の磁気ＶＭ及び左右舷方向の磁気ＡＭ）についても、消磁コイル４、低磁気センサ２及び高磁気センサ３等の配置及び方向を適宜変更すれば、以下に説明する船首尾方向の磁気ＬＭに対する制御と同様に実施が可能である。

【0027】

低磁気センサ２は、低レベル（μＴ）の磁気を検出するためのセンサである。具体的には、低磁気センサ２は、船体が発生させる磁気（主として船体磁界及びＵＥＰ起因磁界が重畳された磁界）を検出するために設けられている。低磁気センサ２としては、フラックスゲートセンサや磁気インピーダンスセンサといったμＴレベルの分解能を持つセンサが用いられる。また、低磁気センサ２によって検出された磁気は、消磁コイル制御部２１に出力され、消磁コイル４の制御に用いられる。また、低磁気センサ２は、切替制御部２２によって動作（ＯＮ／ＯＦＦ）が制御されている。

【0028】

高磁気センサ３は、高レベル（ｍＴ）の磁気を検出するためのセンサである。具体的には、高磁気センサ３は、消磁コイル４が発生させる磁気を検出するために設けられている。高磁気センサ３としては、ホール素子や磁気抵抗素子といったｍＴレベルの分解能を持つセンサが用いられる。また、高磁気センサ３によって検出された磁気は、消磁コイル制御部２１に出力され、消磁コイル４の制御に用いられる。また、高磁気センサ３は、切替制御部２２によって動作（ＯＮ／ＯＦＦ）が制御されている。

【0029】

消磁コイル４は、船体が発生させる磁場に対して反対極性の磁場を発生させ、消磁を行うコイルである。消磁コイル４は、消磁コイル４が発生させる磁界と船体が発生する磁界の分布特性が略一致（極性は反対）となるように配置される。消磁コイル４によって形成される磁界は、消磁コイル４に流れる電流によって制御されている。消磁コイル４に流れる電流を制御するためには、例えば、電源１０を備えておけばよい。本実施形態では、消磁コイル４に流れる電流を、消磁コイル制御部２１によって制御し、そのために、低磁気センサ２及び高磁気センサ３の検出結果を用いる。

【0030】

水中電界センサ５は、船体の周囲に発生する水中電界を検出する。水中電界とは、船体を構成する様々な異種金属の部材（特に、イオン化傾向の大きな部材）が互いに電気伝導体である海水に接触することで導通し、これによって発生する電流に起因して発生する。なお、ＵＥＰ起因磁界は、この水中電界に起因して発生する。水中電界センサ５は、水中電界を検出し、検出結果を、水中電極６に印加する電圧を制御している水中電極制御部２３へ出力する。なお、水中電界センサ５では、船体の周囲に発生する水中電界の強度を計測しているものとする。また、水中電界センサ５の設置位置は、船体が発生させる水中電界の分布特性に応じて適宜変更可能である。

【0031】

水中電極６は、船体が発生させるＵＥＰ起因磁界の発生位置近傍に設けられている。水中電界は、金属構造体８（船体を構成するイオン化傾向の大きな部材）から発生する。本実施形態では、水中電極６を、例えばスクリューといった金属構造体８近傍に配置し、水中電極制御部２３によって、金属構造体８と水中電極６の間に電圧を印加する。これにより、水中電極６から金属構造体８へ短い距離で電流を導く。このように、ＵＥＰ起因磁界の発生源となっている電流ループを極力短くすることで、大きなＵＥＰ起因磁界が形成されることを抑制している。水中電極６は、例えば、イオン化傾向が大きな金属であるアルミニウムや亜鉛等や、耐久性のある金属である銅等からなる。金属構造体８と水中電極６間の電圧を制御するためには、例えば、電源９を備えておけばよい。

【0032】

なお、本実施形態では、ダミーの水中電極（以下「ダミー水中電極１１」という。）を、ＵＥＰ起因磁界の発生位置近傍以外にも配置している。具体的には、船体の海水との接触面において、等間隔に、複数のダミー水中電極１１を配置しており、これらのダミー水中電極１１にも、ＵＥＰ起因磁界の発生位置近傍に配置した水中電極６と同じ電圧を印加している。これにより、船体全体を等価的に等電位とすることができ、ＵＥＰ起因磁界の原因となる電流の発生を抑制している。

【0033】

制御装置７は、低磁気センサ２や高磁気センサ３の検出結果に基づいて消磁コイル４を制御する機能や、水中電界センサ５の検出結果に基づいて水中電極６を制御する機能を備えており、これらの機能によって船体が発生する磁界（主として船体磁界及びＵＥＰ起因磁界が重畳された磁界）の統括的な消磁制御を行う。

【0034】

制御装置７は、例えば、図示しないＣＰＵ（中央演算装置）、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）等のメモリ、及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体等かを備えている。後述の各種機能を実現するための一連の処理の過程は、プログラムの形式で記録媒体等に記録されており、このプログラムをＣＰＵがＲＡＭ等に読み出して、情報の加工・演算処理を実行することにより、後述の各種機能が実現される。

【0035】

図２は、制御装置７が備える機能を示した機能ブロック図である。図２に示されるように、制御装置７は、消磁コイル制御部２１と、切替制御部２２と、水中電極制御部２３を備えている。

【0036】

消磁コイル制御部２１は、低磁気センサ２及び高磁気センサ３の検出結果に基づいて、消磁コイル４に流れる電流を制御する。このため、消磁コイル制御部２１は、電流制御部２４と、目標電流補正部２５とを備えている。

【0037】

電流制御部２４は、低磁気センサ２の検出結果を用いて、消磁コイル４に流れる電流を制御する。具体的には、電流制御部２４は、低磁気センサ２の検出結果を取得し、取得した検出結果から想定される船体が発生させる磁界を打ち消すために必要な消磁コイル４の目標出力を設定する。そして、設定した目標出力を消磁コイル４に発生させるための目標電流を設定し、消磁コイル４に流れる電流が目標電流と一致するように制御する。なお、消磁コイル４の目標出力については、目標電流補正部２５に出力される。

【0038】

低磁気センサ２の検出結果に基づく消磁コイル４の目標出力の設定については、予め実験やシミュレーション等によって、低磁気センサ２の検出結果と消磁コイル４の目標出力との対応関係を求めておき、テーブルとして保存していてもよいし、又は、数式化して数式のみを保存しておいてもよい。なお、消磁コイル４の目標出力と目標電流の関係についても、同様である。

【0039】

目標電流補正部２５は、高磁気センサ３の検出結果を用いて、消磁コイル４に流れる電流を補正する。具体的には、目標電流補正部２５は、高磁気センサ３の検出結果を取得し、該検出結果から想定される消磁コイル４の出力と、電流制御部２４から入力された消磁コイル４の目標出力との差が予め設定された許容値以上であるか否かを判定する。すなわち、消磁コイル４から適切な磁界が出力されているか否かを判定する。そして、高磁気センサ３の検出結果から想定される消磁コイル４の出力と、電流制御部２４から入力された消磁コイル４の目標出力との差が予め設定された許容値以上である場合には、消磁コイル４から適切な磁界が出力されていないと判定して、電流制御部２４で設定される目標電流を補正する。なお、高磁気センサ３の検出結果から想定される消磁コイル４の出力と、電流制御部２４から入力された消磁コイル４の目標出力との差が予め設定された許容値未満である場合には、消磁コイル４から適切な磁界が出力されていると判定し、目標電流の補正は行わない。目標電流の補正を行う場合には、高磁気センサ３の検出結果から想定される消磁コイル４の出力と、電流制御部２４から入力された消磁コイル４の目標出力との差が予め設定された許容値未満となるように、消磁コイル４の目標電流を補正する。なお、許容値とは、電流制御部２４から入力された消磁コイル４の目標出力に対して許容可能な、高磁気センサ３の検出結果から想定される消磁コイル４の出力として予め設定される。

【0040】

切替制御部２２は、予め設定された周期において、消磁コイル４、低磁気センサ２及び高磁気センサ３の動作（ＯＮ／ＯＦＦ）を制御する。具体的には、切替制御部２２は、１周期における予め設定された所定期間（第１期間）の間に消磁コイル４及び高磁気センサ３の動作を停止させ、低磁気センサ２を動作させる。このようにすることで、消磁コイル４による磁界の影響なく、低磁気センサ２によって、船体が発生させる磁気（主として船体磁界及びＵＥＰ起因磁界が重畳された磁界）を検出することができる。なお、消磁コイル４の動作を停止させる場合には、消磁コイル４に流れる電流を停止させればよい。

【0041】

また、切替制御部２２は、１周期における予め設定された所定期間以外（第２期間）の間に消磁コイル４及び高磁気センサ３を動作させ、低磁気センサ２の動作を停止させる。このようにすることで、高磁気センサ３によって消磁コイル４が発生させる磁気を検出することができる。また、消磁コイル４を動作させるため、船体が発生させる磁界の消磁を行うことができる。

【0042】

なお、１周期における予め設定された所定期間（第１期間）とは、例えば０．数秒ほどであり、１周期は数十秒ほどに設定される。この所定期間（第１期間）のディユーティ比は、前述のような１／１００に限られず、低磁気センサ２の検出可能最少時間（例えばサンプリング時間）等と、許容される消磁動作停止時間などによって適宜設定される。

【0043】

また、予め定められた周期とは、船体が発生させる磁界（特に、ＵＥＰ起因磁界）の経時的な変化に十分追従できるように設定される。

【0044】

なお、予め定められた周期については、船体の速度によって決定されてもよい。特にＵＥＰ起因磁界は、船体の周囲の海水の状態（流速や塩分濃度等）に起因して変化する。すなわち、船体の航行による周囲の海水状態の変化によっても、ＵＥＰ起因磁界は変化する。このため、低磁気センサ２により検出を行う周期を、船体の速度によって変化させること、例えば、船体の速度が速い場合には、周期を短くすることによって、ＵＥＰ起因磁界の変化に対する検出追従性を高めることができる。また、船体の速度が遅い場合には、周期を適切に長くすることによって、検出追従性を損なうことなく、消費電力を抑制することができる。

【0045】

水中電極制御部２３は、水中電界センサ５による検出結果に基づいて水中電極６に印加する電圧を制御する。具体的には、水中電極制御部２３は、ＵＥＰ起因磁界の発生位置（金属構造体８の位置）近傍に設けた水中電極６と金属構造体８との間に印加される電圧を制御し、水中電極６と金属構造体８との間に短距離電流ループを形成させる。また、ＵＥＰ起因磁界の発生位置近傍以外に等間隔に設けたダミー水中電極１１についても、ＵＥＰ起因磁界の発生位置近傍に設けた水中電極６と同じ電圧を印加する。

【0046】

水中電極制御部２３には、水中電界センサ５による検出結果と、水中電界を抑制するための水中電極６に印加すべき電圧とが対応づけられたテーブルが予め格納されている。そして、水中電界センサ５の検出結果に基づいて、テーブルから水中電極６に印加すべき電圧を読み出し、該電圧を水中電極６に印加する。なお、テーブルには、水中電界センサ５によって検出された水中電界の強度が高い場合に、水中電極６に印加すべき電圧が高くなるように設定されている。

【0047】

このようにすることで、ＵＥＰ起因磁界の発生原因である船体外に発生する電流の経路を、水中電極６と金属構造体８との間の短距離に収めることができる。このため、ＵＥＰ起因磁界を効果的に抑制することができる。つまり、水中電極６は、ＵＥＰ起因磁界を抑制するために設けられている。

【0048】

しかしながら、水中電極６と金属構造体８との間には、短距離ではあるが微弱な電流が流れるため、これに起因する微弱な磁界が発生する。また、船体内部において水中電極６と金属構造体８との間に電圧を印加することによる電流も流れるため、これに起因する磁界も発生する。本実施形態では、これらの磁界と船体磁気については、消磁コイル４によって消磁する。

【0049】

つまり、本実施形態では、ＵＥＰ起因磁界を水中電極６によって抑制し、船体磁界と、水中電極６により副次的に発生する磁界とを消磁コイル４によって抑制している。なお、ＵＥＰ起因磁界は、経時的に変化してしまうため、このＵＥＰ起因磁界の変動分も消磁コイル４によって抑制している。

【0050】

次に、上述の消磁コイル制御部２１による電流制御について図３を参照して説明する。図３に示すフローは、第２期間（１周期における予め設定された所定期間（第１期間）以外の期間）が開始されると実行される。なお、図３のフローは、予め設定された周期において第２期間が開始される毎に実行される。

【0051】

まず、低磁気センサ２の検出結果を取得する（Ｓ１０１）。そして、Ｓ１０１で取得した検出結果に基づいて、消磁コイル４の目標出力を設定する（Ｓ１０２）。そして、Ｓ１０２で設定した目標出力に基づいて、消磁コイル４の目標電流を設定する（Ｓ１０３）。

【0052】

次に、目標電流に対する目標電流補正部２５による補正があるか否かが判定される（Ｓ１０４）。Ｓ１０４については、目標電流補正部２５により補正が行われる場合にＹＥＳ判定となり、補正が行われない場合にＮＯ判定とする。目標電流補正部２５による補正がある場合（Ｓ１０４のＹＥＳ判定）には、目標電流を補正する（Ｓ１０５）。また、目標電流補正部２５による補正がない場合（Ｓ１０４のＮＯ判定）には、目標電流は維持される。

【0053】

そして、消磁コイル４に流れる電流が目標電流と一致するように制御が行われる（Ｓ１０６）。次に、第２期間が終了したか否か（高磁気センサ３及び消磁コイル４の動作が停止（低磁気センサ２が動作）されたか否か）が判定される。ここで、第２期間が終了していない場合（Ｓ１０７のＮＯ判定）には、Ｓ１０４へ戻り上記の処理が繰り返し行われる。これによって、高磁気センサ３による消磁コイル４によって発生する磁気の監視が継続して行われ、消磁コイル４の出力が目標出力となっているか否かが判定される。第２期間が終了した場合（Ｓ１０７のＹＥＳ判定）には、図３に示すフローを終了させる。そして、次の周期にて第２期間が開始された場合には、再度実行される。

【0054】

次に、上述の切替制御部２２による切替動作について図４を参照して説明する。図４には、低磁気センサ２、高磁気センサ３、消磁コイル４及び水中電界センサ５の動作（ＯＮ／ＯＦＦ）のタイミングチャートが記載されている。なお、タイミングチャートに記載したデューティ比は一例であり、適宜設計することができる。

【0055】

図４に示すように、予め設定された１周期における第１期間には、低磁気センサ２を動作させ、高磁気センサ３及び消磁コイル４は停止状態とする。そして、第１期間が終了、つまり、低磁気センサ２による検出が終了すると、第２期間に移行する。第２期間では、低磁気センサ２を停止状態とし、高磁気センサ３及び消磁コイル４を動作させる。つまり、第２期間では、第１期間に検出した低磁気センサ２の検出結果及び、第２期間に検出した高磁気センサ３の検出結果に基づいて、消磁コイル４を動作させ、船体が発生させている磁界の消磁（抑制）を行う。
なお、上記の動作は、予め設定された周期に基づいて繰り返し行われる。

【0056】

また、水中電界センサ５は、消磁を行う場合に、定常的に動作させる。つまり、定常的に水中電極６を動作させ、ＵＥＰ起因磁界を低減させる。第１期間においても水中電極６は動作しているため、低磁気センサ２は、水中電極６によるＵＥＰ起因磁界低減後の、船体が発生させる磁界（船体磁気、水中電極６により抑制しきれなかったＵＥＰ起因磁界、水中電極６により副次的に発生する磁界等）を検出し、低磁気センサ２によって検出された磁界を、消磁コイル４を用いて消磁（抑制）する。なお、低磁気センサ２では、上記以外にも、例えば、渦電流磁気や浮遊磁気といった磁界についても総合的に検出することができるため、本実施形態では、船体が発生させる磁気を総合的に消磁（抑制）することができる。

【0057】

以上説明したように、本実施形態に係る磁場抑制システム、船舶、及び制御方法によれば、低磁気センサ２及び高磁気センサ３を用いることにより、船体が発生させる磁気と、消磁コイル４が発生させる磁気をそれぞれ検知することができ、船体が発生させている磁界空間をより詳細に評価することができる。また、低磁気センサ２及び高磁気センサ３の検出結果に基づいて、消磁コイル４に流れる電流を制御することで、例えば、ＵＥＰ起因磁界の変化や、消磁コイル４が発生させる磁界のばらつき等にも対応して、より効果的に消磁を行うことができる。

【0058】

また、予め設定された周期において所定期間だけ消磁コイル４に流れる電流を意図的に停止させ、この所定期間内に低磁気センサ２によって船体が発生させる磁気を検知することで、消磁コイル４が発生させる磁気に影響されずに、船体が発生させる磁気をより正確に計測することができる。また、予め設定された周期で低磁気センサ２による検出を行うため、ＵＥＰ起因磁界の変化も略リアルタイムで正確に検知することが可能となる。

【0059】

また、ＵＥＰ起因磁界は、船体を構成する様々な異種金属の部材が互いに電気伝導体である海水に接触することで導通し、これによって発生する電流に起因して発生する。ＵＥＰ起因磁界の発生位置近傍に水中電極６を設け、水中電極６に印加する電圧を制御することで、ＵＥＰ起因磁界の発生位置から水中電極６へ短い距離で電流を導くことができる。ＵＥＰ起因磁界の原因である電流のループを極力短くすることができるため、ＵＥＰ起因磁界を抑制することができる。そして、船体磁気を含む他の磁界を消磁コイル４によって消磁することで、船体が発生させる磁界を全体として効果的に抑制することができる。

【0060】

つまり、ＵＥＰ起因磁界を水中電極６によって抑制し、船体磁界と、水中電極６により副次的に発生する磁界とを消磁コイル４によって抑制している。なお、ＵＥＰ起因磁界の変動分についても低磁気センサ２でリアルタイムに検知して消磁コイル４によって抑制している。このため、本実施形態における磁場抑制システムでは、静的な船体磁界と、動的なＵＥＰ起因磁界を総合的に抑制することができる。

【0061】

〔第２実施形態〕
次に、本発明の第２実施形態に係る磁場抑制システム、船舶、及び制御方法について説明する。
上述した第１実施形態では、予め設定された周期に基づいて、低磁気センサ２と高磁気センサ３の切替を行い、船体が発生させる磁気と消磁コイル４が発生させる磁気とをそれぞれ検出していたが、本実施形態では、磁性シールド体１２を用いることで、低磁気センサ２と高磁気センサ３の切替制御を行うことなく、定常的に、船体が発生させる磁気と消磁コイル４が発生させる磁気を検出する。以下、本実施形態に係る磁場抑制システムについて、第１実施形態と異なる点について主に説明する。

【0062】

本実施形態における磁場抑制システムでは、図５に示すように、磁性シールド体１２を備える。
磁性シールド体１２は、強磁性体材料（例えば、鉄、コバルト、ニッケル、酸化鉄やこれらを含む合金等）からなる円筒形の部材であって、消磁コイル４の内側に設けられる。このように配置することで、消磁コイル４が自身の内側に発生させる磁界のほとんどを磁性シールド体１２に集中して流すことができる。なお、磁性シールド体１２から出た磁界は、磁性シールド体１２を設けなかった場合の消磁コイル４が発生させる磁界と略等しい分布となる。つまり、消磁コイル４の内側に磁性シールド体１２を設けることによって、消磁コイル４が発生させる磁界のうち、消磁コイル４の内側に形成される磁界のみを磁性シールド体１２に集中させるよう変形させることができる。

【0063】

また、本実施形態では、低磁気センサ２は、磁性シールド体１２の内側に配置され、高磁気センサ３は、磁性シールド体１２の外側に配置されている。このように配置することによって、高磁気センサ３については、上記第１実施形態と同様に消磁コイル４が発生させる磁界を検出することができる。また、低磁気センサ２については、磁性シールド体１２の内側に配置されることで、消磁コイル４が発生させる磁界の影響をほとんど受けることなく、船体が発生させる磁界（船体磁界及びＵＥＰ起因磁界等）を検出することができる。

【0064】

次に、本実施形態における切替制御部２２による切替動作について図６を用いて説明する。図６は、本実施形態における低磁気センサ２、高磁気センサ３、消磁コイル４及び水中電界センサ５の動作（ＯＮ／ＯＦＦ）のタイミングチャートが記載されている。
図６に示すように、本実施形態では、磁性シールド体１２により、低磁気センサ２及び高磁気センサ３を常に動作させることができる。消磁コイル４については、低磁気センサ２がＯＮとなってから一定時間遅らせて動作させているが、これは、低磁気センサ２により検出した船体が発生させる磁気に基づいて消磁コイル４を動作させるためであり、一旦動作させてしまえば、その後は常に動作させることができる。なお、低磁気センサ２及び高磁気センサ３を常に動作させているが、予め設定した制御周期で低磁気センサ２及び高磁気センサ３からの検出結果を取得し、上記第１実施形態と同様の制御を行うものとする。

【0065】

なお、本実施形態における予め設定した制御周期とは、上記第１実施形態における予め定められた周期と同様に、船体の速度によって決定されてもよい。

【0066】

以上説明したように、本実施形態に係る磁場抑制システム、船舶、及び制御方法によれば、磁性シールド体１２を更に備えることで、低磁気センサ２及び高磁気センサ３の切替制御を行うことなく、船体が発生させる磁界と消磁コイル４が発生させる磁界とをそれぞれ検出することができる。このため、船体が発生させる磁界（特に、ＵＥＰ起因磁界）に経時的な変化が生じたとしても、リアルタイムに検出することができ、消磁システムの精度が向上する。また、切替動作が不要のため、消費電力を抑制することができる。

【0067】

本発明は、上述の実施形態のみに限定されるものではなく、発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々変形実施が可能である。なお、各実施形態を組み合わせることも可能である。

【0068】

例えば、各実施形態では、低磁気センサ２としてμＴレベルの分解能を有するセンサを使用しているが、これに限らず、更に分解能の高いセンサを用いることも可能である。

【0069】

また、各実施形態では、例えばスクリューといった金属構造体８を、船体の長手方向の両端に備える場合について説明したが、金属構造体８の位置は、船体の長手方向の両端に備える場合に限られず、金属構造体８の位置に応じて水中電極６や消磁コイル４の配置は適宜変更可能である。

【符号の説明】

【0070】

１ ：船舶
２ ：低磁気センサ（第１磁気検出部）
３ ：高磁気センサ（第２磁気検出部）
４ ：消磁コイル
５ ：水中電界センサ（水中電界検出部）
６ ：水中電極
７ ：制御装置
８ ：金属構造体
９、１０：電源
１１ ：ダミー水中電極
１２ ：磁性シールド体
２１ ：消磁コイル制御部
２２ ：切替制御部
２３ ：水中電極制御部
２４ ：電流制御部
２５ ：目標電流補正部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】