JP7184466B2

JP7184466B2 - 電磁波シールド構造

Info

Publication number: JP7184466B2
Application number: JP2020000271A
Authority: JP
Inventors: 哲郎岡部; 博之佐々木
Original assignee: 株式会社巴コーポレーション
Priority date: 2020-01-06
Filing date: 2020-01-06
Publication date: 2022-12-06
Anticipated expiration: 2040-01-06
Also published as: JP2021111637A

Description

本発明は、電磁波シールド部材（以下、シールド部材）の接合部や貫通部などにおける電磁波シールド性能（以下、シールド性能）を、従来の方法から更に向上させる電磁波シールド構造に関する。

一般的に、電磁波を遮蔽する空間（以下、シールド空間）の構築は、金属板など電磁波を遮蔽する材料（以下、シールド材料）にて覆うことによるが、シールド材料から成るシールド部材同士の接合部や、配管等のシールド部材貫通部、或いはシールド部材で構成される扉（以下、シールド扉）の開閉部などでの電磁波漏洩が、そのシールド性能を決定付けている。

シールド部材の接合部においては、従来、（1）シールド部材同士を重ね合わせてビス止め、（2）シールドガスケットをシールド部材で挟み重ね合わせてビス止め、（3）金物を用いてシールドガスケットおよびシールド部材を挟み込んでビス止め、（4）溶接、（5）半田付け、（6）折り込みハゼ締め、などの方法がある。
これらの方法により、接合部納まりや周波数によって異なるが、１GHz以下であれば30dB～100dBのシールド性能が確保できる。

しかし、それぞれの接合部納まり毎にシールド性能の限界があり、更にシールド性能の向上を図るには、如何にして接合部の電気的導通性が欠陥なく均一になるように仕上げるかが問題となる。従来は、ビス止めやハゼ締めの場合、場所による接合強さの強弱、隙間の施工ばらつきなどを埋めるために、電気的導通材として種々あるシールドガスケットの中から最良なものを選択する、或いは設置方法を工夫する、などの対処方法によっていた。

しかし、これらの対処方法では、特に１GHz超の高周波域電磁波に対しては、目標性能（例えば、80～100dB）を実現することが困難であった。

また、配管等の貫通部においては、管内径が遮蔽対象とする電磁波の波長の1/2以下で、かつ長さが管内径の６倍を超える金属管などを、シールド部材面に貫通させて設置することにより、80dBを超えるシールド性能が確保できるとされている。

しかし、遮断対象の電磁波の周波数が高く、管内径をその波長の1/2以下にすることが出来ない場合には、管を長くする或いは曲がりを設けるなどの工夫をするが、それでも、目標性能を確保できないことがあった。

以上のようなシールド部材貫通部等における電磁波漏洩防止に関連する先行技術としては、例えば、特許文献１、２がある。特許文献１では、シールドされた部屋の仕切り壁に設けられた貫通孔に筒状の金属管が挿入固定され、シールド層で被覆されたシールドケーブルが前記金属管に挿入され、そのシールドケーブルと前記金属管内面との隙間が金属繊維で充填された、電磁波漏洩防止構造が開示されている。

前記シールドケーブルを被覆しているシールド層が露出された部分と前記金属管の内面とが、前記金属繊維の充填により電気的に短絡された状態になることにより、10KHz～1000KHz（1MHz）の電磁波に対して75dB以上の減衰率を示す（漏洩防止できる）ことが、実験結果として示されている。

また、特許文献２では、電磁波遮蔽扉本体の扉操作部における電磁波漏洩防止構造が開示されている。即ち、前記扉操作部に導電性筒部材の一端を溶着し、他端を導電性環状塞ぎ部材で塞ぐことにより形成された筒孔に、抜き差し可能に挿通されたハンドル軸に篏合し着脱可能な導電性環状体を設ける。

その導電性環状体の外面には（もしくは内面にも）、前記導電性筒部材と前記ハンドル軸との隙間を塞ぐ電磁波遮蔽材が設けられている。このような構造であるので、電磁波遮蔽材の取替えが容易になるとしている。

しかし、特許文献１に開示された電磁波漏洩防止構造の性能確認実験は、シールド対象としている電磁波周波数域が10KHz～1000KHz（1MHz）の低周波域範囲での限られた結果でしかなく、しかも、前記電磁波遮蔽材の仕様が明示されておらず、本発明が対象としている１GHz超の高周波域での効果の推定は、この分野の技術者であっても、実験データのない１GHz超の領域を、所謂“外挿”で予測することは極めて困難である。また、１GHz超の高周波域におけるシールド性能確保方法についての示唆は皆無である。

また、特許文献２に開示された技術は、電磁波遮蔽扉本体の扉操作部の電磁波漏洩防止構造であって、その電磁波漏洩防止の役目を果たす電磁波遮蔽材の取替えを容易にする構造を開示しているに過ぎず、そのシールド効果に関する情報は何もない。

特開平８－２７４４８７号公報特開２００９－１６７６９６号公報

本発明は、１GHz超の高周波電磁波に対して、シールド部材の接合部や配管等の貫通部などにおけるシールド性能を、従来の方法から更に向上させる電磁波シールド構造を提供するものである。

上記課題を解決するための本発明の手段は、以下の通りである。
本発明は、シールド空間を覆うシールド部材同士の接合部や、配管等の貫通部、或いはシールド扉開閉部もしくは床のエキスパンションジョイント（以下、EXP.J）部などにおける従来のシールド方法に加えて、前記シールド空間の構築体に付随する前記各部位に形成される不可避な隙間が、１GHz超の高周波域で有効な高周波電波吸収特性を有する高周波電波吸収体（以下、吸収体）を用いて閉塞もしくは被覆されていることを特徴とする、電磁波シールド構造である。
前記吸収体としては、例えばＴＤＫ株式会社製のマイクロ波電波暗室用電波吸収材(ＩＳ材)、斜入射専用電波吸収材(ＩＳ-ＳＭ材)などがある。これらは発泡ポリエチレンを基材とし、カーボンのオーム損失を利用するものであり、0.8～110GHzの広帯域にわたり優れた電波吸収特性を有する電波吸収体として市販されている（https://product.tdk.com/info/ja/products/chamber/catalog.html）。

また、本発明は、シールド空間を覆うシールド部材の配管等の貫通部において、ケーブルを挿通するために必要な内径の孔が形成された、１GHz超の高周波域で有効な電波吸収特性を有する吸収体が、前記配管等の管端部（出入口）の一端もしくは両端に連続して取付けられていること特徴とする、電磁波シールド構造である。

また、本発明は、シールド空間を覆うシールド部材同士の接合部やシールド扉の開閉部において、前記接合部等に形成される不可避な隙間が、１GHz超の高周波域で有効な電波吸収特性を有する吸収体を用いて被覆もしくは閉塞されていることを特徴とする、電磁波シールド構造である。

以上のような手段によるので、従来のシールド方法で遮蔽されたシールド部材の接合部や配管等の貫通部などから高周波電磁波が漏洩しても、前記各部位に形成される不可避な隙間に設けた吸収体に吸収されるため、前記各部位から入り込むまたは出ようとする電磁波、特に１GHz超の高周波域電磁波は、従来の対処方法よりも効果的に吸収される。

因みに、本発明では１GHz超の高周波域で有効な電波吸収特性を有する吸収体を用いるが、１GHz未満を対象として通常使用される吸収体では、本発明で得られる性能は確保できない。

なお、本発明で使用される吸収体は、通常、電波暗室の電波吸収体として使用されるものであり、本発明が対象としているシールド部材の接合部等の隙間に用いた例は、本発明者の知る限り皆無である。

本発明は、以上のような手段によるので、次のような効果が得られる。
(1)従来のシールド方法で遮蔽されたシールド部材の接合部や配管等の貫通部などから漏洩した電磁波が、前記吸収体により吸収されるので、前記シールド空間全体のシールド性能の向上が可能となる。

(2)特に、従来のシールド方法だけでは困難であった１GHz超の高周波域電磁波に対しても、シールド性能の更なる向上が可能である。

(3) ニーズの高まりつつある、より高い周波数域の電磁波に対する有効なシールド構造を、簡易かつ安価に提供できる。

(4) 従来のシールド方法で遮蔽されたシールド部材の接合部や配管等の貫通部或いはシールド扉開閉部などに形成される隙間に、吸収体を追加的に取付けるだけなので、従来のシールド方法はそのまま用いることが可能である。

本発明の第１実施例についての説明図であり、シールド部材１を貫通する貫通管２の管端部に対する場合を示す。図（a）は吸収体４の取付け前（従来方法）、図（b）は吸収体４の取付け後（本発明）である。本発明の第１実施例のシールド性能を確認するための試験装置の説明略図である。本発明の第２実施例についての説明図であり、シールドガスケット１１を介して綴り材１０にて片側を床２０に固定された塞ぎ板１cで塞がれた床EXP.J部２０aに対する場合を示す。図（a）は吸収体４の充填前（従来方法）、図（b）は吸収体４の充填後（本発明）である。本発明の第２実施例のシールド性能を確認するための試験装置の説明略図であり、図（a）は室内側の立面図、図（b）は図（a）のハーハ断面視である。本発明の第３実施例についての説明図であり、シールド部材１、１の折り曲げ部１a、１aの縁端部同士を、シールドガスケット１１を挟んで連結板１bをビス等の綴り材１０、１０にて綴った接合部であって、折り曲げ部１a、１aの隙間に対して、図（a）は吸収体４の充填前（従来方法）、図（b）は吸収体４を充填後（本発明）の状態を示す。本発明の第４実施例についての説明図であり、隣接する別個のシールド部材１、１がシールドガスケット１１と共に、胴縁２１と押え縁２１aとにより挟持され、綴り材１０、１０、・・・にて綴られた接合部であって、押え縁２１aの両側に設けられた補強材２２、２２との隙間に対して、図（a）は吸収体４の充填前（従来方法）、図（b）は吸収体４の充填後（本発明）の状態を示す。

図１は、本発明の第１実施例についての説明図である。図１(a）は従来の場合を図示したものであり、光ケーブル３を挿通するための真鍮製の貫通管２が、シールド部材１を貫通して固定されている。この貫通管２は一定のシールド性能を確保するために湾曲しており、その寸法は、管内径が遮蔽対象とする電磁波の1/2波長以下、長さが管内径の６倍以上としている。

図１(b）が本実施例の説明図であり、図１(a）の貫通管２の室内側管端部の一端（室内側）に、筒状の吸収体４が連続して取付けられ、その中に光ケーブル３が挿通されたものである。因みに、光ケーブル３は伝導体ではないので、シールド性能には影響しない。

本実施例における性能確認試験について、試験装置及び試験結果を以下に示す。図２は試験装置の説明略図であり、試験用シールド空間（箱）の壁面を形成するシールド部材１に真鍮製の湾曲した貫通管２が貫通して固定されており、その貫通管２の室内側端部に吸収体４が取り付けられている。それらの中に光ケーブル３が挿通された状態を示している。この貫通管２が貫通した部分を挟んで一定距離の位置に、室外側に電磁波発生装置５a、室内側に電磁波計測器５bが設置されている。

本試験における測定器構成での測定限界は、3.3GHzで約108dB、10GHzで約96dB、18GHzで約78dBであり、両装置（５a、５b）のアンテナ間距離は2ｍである。

なお、表１の試験では、吸収体４は室内側のみに設置した。勿論、図１(b）に図示（破線表示）のように、室外側にも取付けてもよいが、片側のみでも大差がないことを、別途実施の試験で確認している。

表１に本実施例における試験結果を示す。吸収体４（表１に記載の「IS」）なし試験体No.1と片方吸収体付き試験体No.２との比較では、18GHzにおいて20dB以上の効果が確認できる。但し、No.１の18GHz以外では全て測定限界に達しているため、効果の最大値は確認できなかった。

図３は、本発明の第２実施例についての説明図である。図３(a）は従来の場合を図示したものであり、シールド部材１で覆われた床２０、２０との隙間のEXP.J部２０aを、シールドガスケット１１を挟んで鋼製の塞ぎ板１cで覆い、ビス等の綴り材１０、１０、・・・で片側のみを固定したものである。

図３(b）が本実施例の説明図であり、図３(a）のEXP.J部２０aの上部一定範囲に吸収体４を充填したものである。吸収体４は、EXP.J部２０aの側面に接着されるが、ある程度の伸縮性があるので、EXP.J部２０aの多少の開閉には追従可能となる。

本実施例における性能確認試験について、試験装置及び試験結果を以下に示す。図４は試験装置の概要略図であり、図４（a）は室内側の立面図、図４（b）は図４（a）のハーハ断面視である。

試験用シールド空間（箱）の壁面を形成するシールド部材１に、EXP.J部２０aを模擬した長孔部２０bが開けられており、その長孔部２０bを室内側から鋼製の塞ぎ板１cが、シールドガスケット１１を挟んで、綴り材１０、１０、・・・によりシールド部材１に固定されている。塞ぎ板１cの固定が片側のみとしたのは、図３（b）に図示の塞ぎ板１cを模擬するためである。

長孔部２０bの室外側両縁部には突出金物１２、１２が取付けられ、長孔部２０bを全面的に覆う吸収体４が２つの突出金物１２、１２の隙間を塞いでいる。この長孔部２０bを挟んで一定距離の位置に、室外側に電磁波発生装置５a、室内側に電磁波計測器５bが設置されている。

本試験における測定器構成での測定限界は、1GHzで約130dB、3.3GHzで約108dB、10GHzで約96dB、33GHzと40GHzで約110dBであり、両装置（５a、５b）のアンテナ間距離は２ｍである。

表２に本実施例における試験結果を示す。No.1とNo.２が吸収体４（表２に記載の「IS」）の充填の有無を比較したものであり、全周波数（1～40GHz）に対して測定限界以下だが、吸収体４充填のNo.２の方が充填なしのNo.１よりも10～40dB程度高くなっている。

その効果を最小値で比較すると、10Ghz以下では10～14dB、33Ghz以上では18～20dBと、ばらつきがあるものの、周波数が高い程数値が大きくなる傾向にある。即ち、吸収体４を充填した効果は周波数が高い程大きいといえる。

なお、本実施例ではEXP.J部が対象だが、動き（開閉）を伴う隙間という点ではシールド扉と開口枠との隙間も同様であり、この部分に用いられる従来のシールド工法に加えて、その隙間を吸収体４によって閉塞すれば、上記と同様な効果が得られることは明白である（図示せず）。

図５は本発明の第３実施例についての説明図であり、図５(a)に示す従来のシールド部材１、１の接合部における折り曲げ部１a、１aで形成される隙間に、図５(b)のように吸収体４を充填した場合である。

図６は本発明の第４実施例についての説明図であり、図６(a)に図示した、別個のシールド部材１、１とシールドガスケット１１とを胴縁２１と押え縁２１aとで挟持した接合部（従来方法）において、押え縁２１aの両側に設けられた補強材２２、２２とで形成される隙間に、図６(b)に図示のように、吸収体４を充填した場合である。

第３実施例と第４実施例は、従来のシールド方法に、吸収体４を追加したシールド構造である。これらの性能確認試験は未実施であるが、第２実施例に類似した納まり構造であることから、高周波域でのシールド性能向上効果が得られるものと推定される。

本発明は、ニーズの高まりつつある１GHz超のより高い周波域の電磁波に対する有効な電磁波シールド構造を、従来のシールド方法をそのまま用いつつ安価に提供するものであり、電磁波シールド技術の向上に大いに貢献する。

１：シールド部材
１a：シールド部材の折り曲げ部
１b：連結板
１c：塞ぎ板
２：貫通管
３：光ケーブル
４：吸収体
５a：電磁波発生装置
５b：電磁波計測器
１０：綴り材（ビス等）
１１：シールドガスケット
１２：突出金物
２０：床
２０a：EXP.J部
２１b：長孔部
２１：胴縁
２１a：押え縁

Claims

電磁波シールド部材によって構築された電磁波シールド空間において、前記電磁波シールド部材に形成される不可避な隙間である電磁波シールド部材の配管の貫通部において、１GHz超の高周波域で有効な電波吸収特性を有する高周波電波吸収体が、前記配管の管端部の一端もしくは両端に連続して取付けられており、かつ前記配管は湾曲し、前記配管の寸法は、管内径が遮蔽対象とする電磁波の1/2波長以下、長さが管内径の６倍以上であることを特徴とする、電磁波シールド構造。