JP2009518214A - 導電ガスケット装置および方法 - Google Patents

Abstract

電磁エネルギを減衰させるために、容量結合（１２）によって窓（１４，１６）とフレーム（２０）との間に容量接合を設ける。この容量結合（１２）は、エラストマー母材と導電媒体とを含む。エラストマー母材は、窓（１４，１６）とフレーム（２０）との間にシールをもたらす。導電媒体は母材に拘束され、窓（１４，１６）からフレーム（２０）に電磁エネルギを伝える。

Description

発明の分野
本発明は、概して民間航空機のための導電ガスケットに関する。より詳細には、本発明は、民間航空機の乗客用窓、航空機のドア等を介する電磁伝播の減衰を補助する容量結合に関する。

発明の背景
航空機の窓およびドアは、大部分の民間航空機の構造に固有の、最も一般的な電磁開口部のうちの２つである。民間航空機の運行中、航空機は、電波（ＲＦ）などの電磁放射またはエネルギを常に浴びる。民間航空機は、さまざまな放射線源に起因するさまざまな形態の電磁放射を受ける。たとえば、民間航空機が運行中に受ける電磁エネルギの一部分は、たとえば航空機が地上局等と交信する際、またはその逆の際にＲＦ伝送が送受信される航空機の通信システムの部分に起因する。他の電子エネルギ源には、携帯電話および携帯型電子装置（ＰＥＤ）などの外部放射線源が含まれ、これらは乗客によって機内に持ち込まれ、許可されていようといまいと、乗客によって航空機の客室内で使用されることが多い。

たとえば航空機のタキシング中に乗客が電子装置を使用すると、ＲＦ波の形態の電磁エネルギが生成され、航空機の乗客用窓を介して、地上局および／または他のＰＥＤもしくは携帯電話に伝送される。この乗客用窓を介する電磁エネルギの伝送は、通信システムなどの民間航空機システムに干渉するおそれがあり、潜在的な安全上のリスクを生じさせる。

これに応じて、民間航空機の乗客用窓を介するＲＦ波などの電磁放射の伝播の減衰を達成するために、当該分野においてさまざまな予防策が用いられている。民間航空機の窓を介する電磁伝播を減衰させるための１つの現行の方法または技術は、「窓遮蔽」である。民間航空機の乗客用窓の遮蔽は、さまざまな技術によって行なうことができるが、各技術によれば、電磁エネルギの伝播を減少させるまたは妨げる種類の材料で、個々の窓を処理または遮蔽することが典型的に必要である。このような材料は、個々の乗客用窓への、専用アクリル層の塗布、専用膜の塗布、および／または金属メッシュの塗布を含む。しかし上述の窓遮蔽技術は欠点を有する。

これらの欠点は、たとえば電磁エネルギが民間航空機の遮蔽された乗客用窓に接触すると、乗客用窓が電磁エネルギを吸収し、意図される窓からの伝送を減衰させることを伴う。しかし、電磁エネルギがたとえば約１〜２ギガヘルツの範囲まで増大すると、遮蔽された窓はその減衰特性を失い始める。そしてこの減衰の損失によって、民間航空機の乗客用窓が共振（共鳴）し、電磁エネルギを再伝送し始める。

したがって、上記の窓遮蔽技術に固有の共振および再伝送問題を緩和または最小化するために、窓は、付加的にガスケットを備え付ける、または他の方法で民間航空機のフレームに固く連結される。ガスケットもしくは結合は、個々の窓を民間航空機のフレームに接合または接地するように機能する。この接続は、各個々の乗客用窓と航空機のフレームとの間の容量結合を容易にし、もたらすのを補助する。この容量結合により、たとえば窓の共振に起因し得る電磁エネルギを、航空機のフレーム構造全体にわたって伝達または放散
することが可能になる。

ガスケットまたは結合は、電磁エネルギの再伝送を最小化する一方、遮蔽された乗客用窓は欠点も有する。まず、現行のガスケットまたは結合は非常に高価であり、したがって軍事用プラットフォームに限定されることが多い。第２に、ガスケットまたは結合は広範な温度変化を受け、これによってガスケットまたは結合が腐食してしまう。ガスケットのこの腐食により、窓はその容量特性を失う。そして最後に、提案されている一部のガスケットまたは結合は、見た目が美しいとは言えない。

したがって、航空機の乗客用窓等を介する電磁伝播を減衰させるための、費用効率の高い方法および装置を提供することが望ましい。より詳細には、個々の航空機の乗客用窓と航空機のフレームとの間の容量結合を容易にする、安価で耐腐食性のガスケットを提供することが望ましい。

発明の概要
上記の必要は本発明によって大いに満たされ、一局面において、一部の実施形態で電磁エネルギを減衰させる装置が提供される。

本発明の実施形態は、窓およびフレームの間に容量接合をもたらすための容量結合に関する。この容量結合は、エラストマー母材と導電媒体とを含む。エラストマー母材は、窓およびフレームの間にシールをもたらす。導電媒体は母材に拘束され、窓からフレームに電磁エネルギを伝える。

本発明の別の実施形態は、電磁エネルギを減衰させるためのシステムに関する。当該システムは、窓とフレームとガスケットとを含む。窓は導電層を含み、所定の低い値から所定の高い値に電磁エネルギを減衰させる。フレームは導電材料を含む。ガスケットは、窓をフレームに密封し、かつ窓およびフレームの間に容量結合をもたらす。ガスケットは、窓における電磁エネルギ量が所定の高い値を超える前に、窓からフレームへの導電路をもたらすように構成される。

本発明のさらに別の実施形態は、乗物の内部における電磁エネルギを減衰させる方法に関する。乗物は本体と窓とを含む。窓はフレームと窓ガラスとを含む。この方法では、電磁エネルギを減衰させるために窓ガラスが遮蔽され、窓ガラスがフレームに容量結合され、フレームが本体に導電接続される。

したがって、発明の一部の実施形態を、ここにおけるそれらの詳細な説明がよりよく理解できるように、かつ当該分野へのこの貢献がよりよく分かるように、かなり広く概説した。もちろん、以下に記載し、かつここに添付した請求項の主題を構成する発明のその他の実施形態も存在する。

この点に関し、発明の少なくとも１つの実施形態を詳細に説明する前に、発明はその用途において、以下の説明に記載されるまたは図面に示される構成要素の構造の詳細および配置に限定されないことが理解されるべきである。発明は、説明される実施形態に加えた実施形態を有し、かつさまざまな方法で実施および実行することができる。また、ここにおいて、ならびに要約で採用されている表現および用語は説明のためのものであり、限定と解釈されるべきではないことが理解されるべきである。

このように、この開示が基礎とする概念が、本発明のいくつかの目的を果たすための他の構造、方法、およびシステムを設計するための基礎として容易に利用し得ることが当業
者には分かるであろう。したがって、本発明の精神および範囲から逸脱しない限りにおいて、請求項がこのような同等の構造を含むと解釈されることが重要である。

詳細な説明
図面の図を参照して発明を説明する。同一の参照符号は、全体にわたって同じ部分を指す。本発明に係る実施形態は、民間航空機等で使用するための容量性ガスケットを提供し、乗客用窓およびドアなどの航空機の開口部を介する電磁エネルギ、たとえばＲＦ波の伝播を軽減するのに役立つ。より詳細には、本発明の実施形態は、航空機の乗客用窓と航空機のフレームとの間の容量結合を容易にし、かつ民間航空機の乗客用窓等を介するＲＦ波の伝播の減衰を補助する、安価で耐腐食性のガスケットを提供する。

図１を参照し、本発明の装置および方法の実施形態に係る民間航空機用窓枠を概して１０として示す。民間航空機用窓枠１０は、第１の外側窓１４と第２の内側窓１６との間に位置する容量性ガスケット１２を含む。民間航空機用枠１０は、航空機の機体２０にかみ合うように構成される、概して１８として示す窓用鍛造品をさらに含む。窓用鍛造品１８は、概ね水平な部分２２と概ね垂直な部分２４とを含む。窓用鍛造品１８は、概ね垂直な部分２２の反対側の関係に延在するベース部分２６も含む。ベース部分２６は、上記のように水平部分２２の反対側に延在し、下方傾斜面２８をもたらす。

図１に示すように、民間航空機用窓枠１０は、窓用鍛造品１８の周囲に配置された一連のばねクリップ３０をさらに含む。民間航空機用窓枠１０は、一連の取付フランジ３２および一連の機械的取付手段３４、たとえばボルトも有し、これらも鍛造品１８の周囲に配置される。取付フランジ３２は、窓用鍛造品１８の垂直部分２４に接続され、そこから延在する。取付フランジ３２は、図１に示すように窓用鍛造品１８の周囲に配置され、ばねクリップ３０およびボルト３４と組合さって、ガスケット１２と、外側および内側窓１４、１６とを窓鍛造品１８に取付ける。

図１および図２を参照し、ガスケット１２の断面図を示す。図１および図２に示すように、ガスケット１２は外側窓１４と内側窓１６とを囲み、外側および内側窓１４、１６と窓用鍛造品１８との間に円周接合をもたらす。ガスケット１２は容量性ガスケットであり、窓１４，１６と窓用鍛造品１８との間に容量接合をもたらす。ガスケット１２は、下側部分またはセクション３６と、中央セクションまたは部分３８と、上側部分またはセクション４０とを含む。

図１および図２に示すように、ガスケット１２の下側セクション３６は、窓用鍛造品１８から離れるように、ガスケット１２の中央セクション３８から下方向に、ある角度で延在する。ガスケット１２の下側セクション３６の上記の形態は、ベース部分２６の下方傾斜面２８を概ね反映する、またはコンプリメント（compliment）する。下側セクション３６は概して４２と示す一連の隆起部を含み、隆起部は下側セクション３２から外側に延在する。図１および図２に示すように、中央セクション３８は、名前が示すとおりガスケット１２の中央部分を占め、外側窓１４と内側窓１６との間のスペーサとして機能する。上側部分４０は、窓用鍛造品１８の垂直セクション２４に概ね平行に、中央セクション３８から上方に延在する。

さまざまな実施形態において、ガスケット１２は、エラストマー母材によって拘束された導電媒体を含む。導電媒体は、いずれかの適切な、強い、弱い、半導体材料を含む。導電材料の具体的な例は、導電カーボンブラック、アルミニウム、銀等を含む。エラストマー母材は、エチレンプロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）等を含む。本発明の一実施形態において、容量性ガスケット１２は、ＥＰＤＭまたは他のそのようなエラストマー母材
におけるカーボンブラック媒体を含む。代替的に、ガスケット１２は、ＥＰＤＭもしくは他のそのようなエラストマー母材における銀および／またはアルミニウム薄片を含み得る。カーボンブラック媒体は、約８０ＭＨｚから約１８ＧＨｚの範囲の電磁スペクトルにおいて、２０ｄＢより大きく約４５ｄＢまでのＲＦ波遮蔽をもたらす。銀および／またはアルミニウム薄片媒体は、約８０ＭＨｚから約１８ＧＨｚの範囲の電磁スペクトルにおいて、約１０ｄＢから約４７ｄＢまでのＲＦ波遮蔽をもたらす。

先に述べたように、たとえば民間航空機の運行中、航空機は外部ソースからＲＦ放射の形態の電磁エネルギを受ける。このＲＦ放射は、通信システムおよび航法システムなどの民間航空機システムの動作に干渉するおそれがある。したがって、民間航空機の乗客用窓を介するＲＦ放射の伝播を減衰させるために、遮蔽などの技術を用いて電磁伝播を減少させる。遮蔽プロセス中、および窓枠１０の組立前に、電磁エネルギを吸収する膜または材料で窓を処理する。図１に示すように、電磁放射の伝播を減少もしくは減衰させる膜または他の材料で、概して参照符号４４で示すように、内側窓１６が遮蔽または処理される。遮蔽４４は、電磁エネルギの伝播を吸収、減衰、もしくは他の方法で減少させるように作用するいずれかの適切な膜、層、および／または処理を含む。遮蔽４４の適切な例は、導電膜、メッシュ等を含む。

遮蔽された内側窓１６はガスケット１２と組合さって、民間航空機の乗客用窓を介する電磁伝播を減少させる。先に述べたように、遮蔽された窓１６は電磁放射を吸収するが、電磁エネルギがたとえば約１ＧＨｚから約２ＧＨｚに増大するにつれて、窓はその減衰特性を失い始め、共振し、電磁エネルギを再伝送し始め得る。このような事例を避けるため、ガスケット１２は内側窓１６と民間航空機フレームとの間に容量結合をもたらし、航空機フレーム上に電磁エネルギを放散する。この点について、ガスケット１２は、窓１６が共振する前に窓１６から窓用鍛造品２０に電磁エネルギを放出するようにガスケット１２が構成されるような、誘電定数、誘電率、および／または抵抗を有する材料を含む。つまり窓１６は、エネルギが所定の最大エネルギ量を超えるまで電磁エネルギを吸収するように構成される。窓１６がこの所定の最大エネルギ量を超えても電気的に分離されたままであれば、窓１６はＲＦエネルギを伝達し得る。ガスケット１２は、窓１６におけるエネルギ量が所定の最大値を超える前に、窓１６から窓用鍛造品１８に電磁エネルギまたは電気を伝えるように構成される。ガスケット１２は、電磁エネルギの一部を熱として吸収することによって、電磁放射減衰をさらに補助する。

発明の多くの特徴および利点が詳細な明細書から明らかであり、したがって添付の請求項によって、発明の真の精神および範囲に収まる発明のこのような特徴および利点のすべてを包含するものとする。さらに、当業者は多くの修正および変形に容易に想到するため、図示および記載したまさにその構造および動作に発明を限定することは望ましくなく、したがってすべての適切な修正および同等物は、発明の範囲内に収まるように用いられ得る。

窓枠に容量結合されたＲＦ遮蔽窓を示す、発明の好ましい実施形態に係る窓枠の断面斜視図である。 本発明の実施形態に係る容量性ガスケットの断面図である。

Claims (20)

1. 窓およびフレームの間に容量接合をもたらすための容量結合であって、
   前記窓およびフレームの間にシールをもたらすためのエラストマー母材と、
   窓からフレームに電磁エネルギを伝えるために前記母材に拘束された導電媒体とを備える、容量結合。
2. 導電媒体はカーボンブラックを含む、請求項１に記載の容量結合。
3. 導電媒体はアルミニウムを含む、請求項１に記載の容量結合。
4. 導電媒体は銀を含む、請求項１に記載の容量結合。
5. エラストマー母材はエチレンプロピレンジエンモノマーを含む、請求項１に記載の容量結合。
6. 導電媒体は、窓が所定の最大エネルギ量を吸収する前に窓からフレームに電磁エネルギを伝えるように構成される、請求項１に記載の容量結合。
7. 窓によって吸収される電磁エネルギは、約８０ＭＨｚから約１８ＧＨｚの範囲にある、請求項６に記載の容量結合。
8. 窓によって吸収される電磁エネルギは、約１ＧＨｚから約２ＧＨｚの範囲にある、請求項７に記載の容量結合。
9. システムであって、
   導電層を含む窓を備え、導電層は所定の低い値から所定の高い値に電磁エネルギを減衰させ、さらに、
   導電材料を含むフレームと、
   窓をフレームに密封し、かつ窓およびフレームの間に容量結合をもたらすためのガスケットとを備え、ガスケットは、窓における電磁エネルギ量が所定の高い値を超える前に、窓からフレームへの導電路をもたらすように構成される、システム。
10. ガスケットは、窓およびフレームの間に容量接合をもたらすための容量結合を含み、ガスケットは、
    窓およびフレームの間にシールをもたらすためのエラストマー母材と、
    窓からフレームに電磁エネルギを伝えるために母材に拘束された導電媒体とを含む、請求項９に記載のシステム。
11. 導電媒体はカーボンブラックを含む、請求項１０に記載のシステム。
12. 導電媒体はアルミニウムを含む、請求項１０に記載のシステム。
13. 導電媒体は銀を含む、請求項１０に記載のシステム。
14. エラストマー母材はエチレンプロピレンジエンモノマーを含む、請求項１０に記載のシステム。
15. 前記システムは、約８０ＭＨｚから約１８ＧＨｚの範囲において電磁エネルギを減衰させるように構成される、請求項１０に記載のシステム。
16. 前記システムは，約８０ＭＨｚから約１８ＧＨｚの範囲において電磁エネルギを２０ｄＢより大きく減衰させるように構成される、請求項１５に記載のシステム。
17. 乗物の内部における電磁エネルギを減衰させる方法であって、乗物は本体と窓とを備え、窓はフレームと窓ガラスとを含み、前記方法は、
    電磁エネルギを減衰させるために窓ガラスを遮蔽するステップと、
    窓ガラスをフレームに容量結合するステップと、
    フレームを本体に導電接続するステップとを備える、方法。
18. ガスケットで窓ガラスをフレームに密封するステップをさらに備え、ガスケットは導電媒体とエラストマー母材とを含む、請求項１７に記載の方法。
19. 約８０ＭＨｚから約１８ＧＨｚの範囲において電磁エネルギを２０ｄＢ減衰させるステップをさらに備える、請求項１７に記載の方法。
20. 約１ＧＨｚから約２ＧＨｚの範囲において電磁エネルギを２０ｄＢより大きく減衰させるステップをさらに備える、請求項１９に記載の方法。

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