JP2010245401A - 電気装置 - Google Patents

Abstract

【課題】電磁波を遮断する筐体内への電磁波の漏洩を抑制できる電気装置を提供する。
【解決手段】電気装置１は、電磁波を遮断する筐体３０と、電磁波を遮断する箱体２０と、対象物４０を制御する制御ユニット１０とを備える。制御ユニット１０は箱体２０内に配置されている。箱体２０には、箱体２０の内外を連通する中空の筒部材２１が立設されている。電気装置１はさらに、制御ユニット１０と対象物４０とを接続する絶縁材料製の信号線５１と、筐体３０外に配置された電源９１と制御ユニット１０とを接続する配線６０とを備える。信号線５１は、筒部材２１の内部を貫通して配置されている。配線６０は、筐体３０に取り付けられたフィルタ７１と箱体２０に取り付けられたフィルタ７２とを経由して配置されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、電気装置に関し、特に、電磁波を遮断する筐体内に配置されている対象物を制御する電気装置に関する。

従来、電磁シールドされた部屋や建物において、その部屋や建物の電磁シールド層を貫通する電源ケーブルや信号線等のケーブルを介して、前記部屋や建物内で発生した電磁波が外部に漏洩すること，及び外部の電磁波が室内に侵入することを防止する電磁波漏洩防止構造が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。また、ケース体内に接続ケーブルを引き込むケーブル引込部の防水構造が提案されている（たとえば、特許文献２参照）。

特開平５−２１９８１号公報 特開２００２−４４８３７号公報

特許文献１に記載の電磁波漏洩防止構造では、電磁シールド層に伝播された電磁波を遮蔽することができるが、シールドケーブルの芯線を経由して伝播する電磁波を遮蔽することができず、部屋や建物内に電磁波が漏洩してしまうという問題があった。

本発明は上記の問題に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、電磁波を遮断する筐体内への電磁波の漏洩を抑制できる電気装置を提供することである。

本発明にかかる電気装置は、電磁波を遮断する筐体と、電磁波を遮断する箱体と、筐体内に配置されている対象物を制御する制御ユニットとを備える。箱体は、筐体内に配置されている。制御ユニットは、箱体内に配置されている。箱体には、箱体の内外を連通する中空の筒部材が立設されている。電気装置はさらに、絶縁材料製の信号線と、配線とを備える。信号線は、制御ユニットと対象物とを接続する。配線は、筐体外に配置された電源と制御ユニットとを接続する。信号線は、筒部材の内部を貫通して配置されている。配線は、筐体に取り付けられた第一フィルタと箱体に取り付けられた第二フィルタとを経由して配置されている。

上記電気装置において好ましくは、絶縁材料製の管部を備える。管部は、制御ユニットと対象物とを接続し、対象物を作動させるための作動流体が流通する。管部は、筒部材の内部を貫通して配置されている。

上記電気装置において好ましくは、絶縁材料製の他の信号線を備える。他の信号線は、筐体外に配置されている電気機器と制御ユニットとを接続する。筐体には、筐体の内外を連通する中空の他の筒部材が立設されている。他の信号線は、筒部材および他の筒部材の内部を貫通して配置されている。

本発明の電気装置によると、制御ユニットから筐体の内部空間への電磁波の漏洩を抑制することができる。

本発明の一実施の形態に係る電気装置の構成を示す模式図である。 箱体の構成を示す斜視図である。 制御ユニットと対象物との接続例を示すブロック図である。

以下、図面に基づいてこの発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において、同一または相当する部分には同一の参照番号を付し、その説明は繰返さない。

なお、以下に説明する実施の形態において、各々の構成要素は、特に記載がある場合を除き、本発明にとって必ずしも必須のものではない。また、以下の実施の形態において、個数、量などに言及する場合、特に記載がある場合を除き、上記個数などは例示であり、本発明の範囲は必ずしもその個数、量などに限定されない。

図１は、本発明の一実施の形態に係る電気装置１の構成を示す模式図である。図１に示すように、電気装置１は、筐体３０を備える。筐体３０は、筐体３０の外部の空間９と、筐体３０の内部の空間３９とを仕切り、空間３９を空間９から隔てている。筐体３０は、導電性の板部材により形成されている。空間３９を囲繞する筐体３０は、空間９から空間３９へ侵入しようとする不必要な電磁波の伝播を遮断する。空間３９は、電磁波を通さない壁・天井・床で囲まれ、電磁波からシールド（遮蔽）されたシールドルームとして形成されている。

筐体３０内の空間３９には、箱体２０が配置されている。箱体２０は、箱体２０の内部の空間２９と、空間３９とを仕切り、空間３９を空間２９から隔てている。箱体２０は導電性の板部材により形成されている。箱体２０は、箱体２０内部の空間２９で発生した電磁波が箱体２０外部の空間３９へ漏洩することを抑制している。箱体２０は、空間２９から空間３９への電磁波の伝播を遮断する、シールドボックスとしての機能を有している。

箱体２０内の空間２９には、制御ユニット１０が配置されている。箱体２０は制御ユニット１０を収容し、制御ユニット１０は箱体２０内に配置されている。制御ユニット１０は、対象物４０を制御する。具体的には、対象物４０は、筐体３０の内部かつ箱体２０の外部の空間３９に配置されている。制御ユニット１０は、信号線５１により対象物４０と接続されており、対象物４０との間で制御信号を伝送することにより、対象物４０の制御または監視を行なう。

制御ユニット１０と対象物４０とを接続する信号線５１は、絶縁材料製である。典型的には、信号線５１は、繊維状のガラスまたは樹脂材料を媒質とする光ファイバであって、この媒質中を全反射または屈折などにより光が伝わることにより、信号伝送能力を有する。

箱体２０には、箱体２０の内外を連通する、中空の筒部材２１が立設されている。筒部材２１は、箱体２０内部の空間２９と、箱体２０外部の空間３９とを連通している。信号線５１は、筒部材２１の内部を貫通して配置されている。

図２は、箱体２０の構成を示す斜視図である。図２に示すように、箱体２０は、金属などの導電性材料製の板部材により形成された、天井部２４ａ、床部２４ｂおよび壁部２４ｃを有している。天井部２４ａ、床部２４ｂおよび壁部２４ｃは、たとえば鋼材料を成形し亜鉛メッキして形成することができる。床部２４ｂから下方側に突き出すように、取付足２７が設けられている。

箱体２０はまた、壁部２４ｃに形成された開口部を覆い、当該開口部を開閉可能とする開閉部の一例である、蓋部２５を有する。蓋部２５は、金属材料などの導電性材料により形成されている。蓋部２５は、たとえば鋼材料を成形し亜鉛メッキして形成することができる。蓋部２５は、蝶番２５ａによって、所定の軸回りに回転可能に壁部２４ｃに取り付けられている。蓋部２５が閉められたとき、蓋部２５を壁部２４ｃに固定するために、錠２５ｂが設けられている。蓋部２５が閉められることにより、天井部２４ａ、床部２４ｂ、壁部２４ｃおよび蓋部２５で空間２９が囲繞され、空間２９が電気的に密閉される。

蓋部２５の、空間２９と対向する側の内面には、ガスケット２６が配置されている。ガスケット２６は、導電性材料により形成されており、蓋部２５と壁部２４ｃとの間を電気的に密封している。ガスケット２６は、蓋部２５と壁部２４ｃとの間に隙間が発生して、この隙間を通過して電磁波が漏洩することを抑制している。つまり、蓋部２５が閉められた状態で、ガスケット２６を壁部２４ｃに押し付けることにより、蓋部２５と壁部２４ｃとの間隙がガスケット２６で埋め尽くされる。これにより、蓋部２５と壁部２４ｃとの間隙を電磁波が通過することを防止することができる。ガスケット２６として、たとえば、ベリリウム銅などのばね性を持つ金属材料を適当な形状に成形した、シールドフィンガーズを使用することができる。

壁部２４ｃから、箱体２０内部の空間２９に突出するように、筒部材２１，２３が形成されている。筒部材２１，２３は、箱体２０を形成する板部材から立設しており、中空に形成されていることで箱体２０の内外を連通する。なお、筒部材２１，２３は、図１中には箱体２０から外部の空間３９側へ突出するように図示されており、図２中には箱体２０から内部の空間２９側へ突出するように図示されている。筒部材２１，２３は、箱体２０から内外の空間２９，３９のいずれに突出していてもよく、または空間２９，３９の両方に突出するように形成されていてもよい。

筒部材２１，２３に形成されている貫通孔は、内径に対して十分長く延びるように形成されており、その内部を通過する電磁波を十分減衰させられるように形成されている。たとえば、筒部材２１，２３の長さ（すなわち、円筒形状が延在する軸方向寸法）を、貫通孔の内径寸法の５倍以上とすれば、中空の筒部材２１，２３の内部を通過する電磁波を十分小さくすることができる。

図１に戻って、電気装置１はさらに、配線６０（配線６１〜６３）を備える。筐体３０には、第一フィルタとしてのフィルタ７１が取り付けられている。箱体２０には、第二フィルタとしてのフィルタ７２が取り付けられている。フィルタ７１，７２は、コイルやコンデンサなどを内部に含み、特定の周波数の電磁波を遮断することができる、電磁波フィルタである。たとえば、フィルタ７１，７２を、１４ｋＨｚ以上の高周波の電磁波を遮断できる、ローパスフィルタ（ハイカットフィルタ）とすることができる。また筐体３０外の空間９には、電源９１が配置されている。

配線６１は、電源９１とフィルタ７１とを接続している。配線６２は、フィルタ７１とフィルタ７２とを接続している。配線６３は、フィルタ７２と制御ユニット１０とを接続している。つまり、電源９１と制御ユニット１０とを接続する配線６０（配線６１〜６３）は、フィルタ７１，７２を経由して配置されている。この配線６０を経由して電力が輸送され、制御ユニット１０に電源９１から電力が供給されている。

なお図１中では、フィルタ７１は筐体３０の内部の空間３９側に取り付けられ、フィルタ７２は箱体２０の外部の空間３９側に取り付けられているが、この構成に限られるものではない。フィルタ７１，７２は、配線６０を伝わって空間３９へ漏洩する電磁波を十分に遮断できるものであれば、任意の位置に配置することができる。たとえば、フィルタ７１が筐体３０の空間９側に取り付けられ、フィルタ７２が箱体２０の空間２９側に取り付けられていても構わない。

以上説明した電気装置１によると、被制御機器である対象物４０へ制御ユニット１０から制御信号を伝送する信号線５１、または、計測器である対象物４０で検出した信号を制御ユニット１０へ伝送する信号線５１は、絶縁材料製である。そのため、箱体２０内の空間２９において制御ユニット１０が発生する電磁波が、信号線５１を伝わって箱体２０外部の空間３９へ伝播されることを回避できる。

また信号線５１は、中空の筒部材２１の内部を経由して箱体２０を貫通するように配置されている。そのため、空間２９から筒部材２１の貫通孔内へ伝播した電磁波は、貫通孔の内部において急激に減衰する。貫通孔を透過して空間２９から空間３９へ伝播する電磁波の強さは、空間２９内の電磁波の強さと比較して、極端に小さくなっている。すなわち、筒部材２１を経由した空間２９から空間３９への電磁波の漏洩が抑制されている。筒部材２１は、空間２９，３９間の電磁波の伝播を抑制する電波遮蔽機能を有する。

一方、電源９１から制御ユニット１０へ電力を供給するための配線６０は、銅線などの金属線に代表される導電材料製であるため、電磁波は配線６０を経由して伝播される。しかし、筐体３０外の空間９において発生した電磁波が、空間９に配置された配線６１を伝播しても、フィルタ７１により遮断されるので、筐体３０内の空間３９内への電磁波の漏洩が抑制されている。また、箱体２０内の空間２９において発生した電磁波が、空間２９内に配置された配線６３を伝播しても、フィルタ７２により遮断されるので、空間３９内への電磁波の漏洩が抑制されている。

したがって、空間９，２９から空間３９への電磁波の漏洩を抑制することができるので、空間３９は電磁波の少ないクリーンな電磁環境に保たれる。その結果、対象物４０に代表される空間３９内に配置されている機器類に対し、電磁波が悪影響を及ぼし、当該機器類の動作不良や誤差の増大などの不具合が発生することを、回避することができる。

電磁波を遮断するフィルタ７１，７２は、一般的に外形寸法が大きく、かつ高価である。そのため、電気装置１の小型化およびコスト低減のためには、電磁波フィルタを最小限とすることが望ましい。本実施の形態の電気装置１では、信号線５１を経由した電磁波の遮断のために電磁波フィルタを用いる必要がなく、電磁波フィルタは配線６０にのみ用いられている。したがって、本実施の形態では、電気装置１の小型化およびコスト低減を達成することができる。

信号線５１が光ファイバである場合、信号を伝送可能な信号線５１の長さに制限があるため、対象物４０から遠く（たとえば１０ｍ以上）離れた位置に制御ユニット１０を配置することは困難である。つまり、対象物４０の近くに制御ユニット１０を設ける必要がある。この場合、上記のように電磁波を遮断する箱体２０内に制御ユニット１０を配置し、制御ユニット１０が発生する電磁波が箱体２０の外部へ漏洩するのを抑制できる構成とすることにより、対象物４０近くに配置された制御ユニット１０が発生する電磁波が対象物４０に影響を及ぼすことを抑制することができる。

図１に示すように、電気装置１はさらに、制御ユニット１０からエネルギーの供給を受け、供給されたエネルギーを最終的な機械的仕事に変換するアクチュエータとしての、対象物４２を備える。また電気装置１は、管部８０を備える。管部８０は、制御ユニット１０と対象物４２とを接続し、対象物４２を作動させるための、たとえば水、油または空気などの作動流体が流通する。管部８０は、樹脂材料に代表される絶縁材料によって形成されている。管部８０の材料には、たとえば塩化ビニル、ナイロン、ポリウレタン、フッ素樹脂などの任意の絶縁材料を適用することができる。管部８０は、可撓性のある樹脂ホースとすることができる。

箱体２０には、箱体２０の内外を連通する中空の筒部材２２が立設されている。管部８０は、筒部材２２の内部を貫通して配置されている。筒部材２２に形成されている貫通孔は、内径に対して十分長く延びるように形成されており、その内部を通過する電磁波を十分減衰させられるように形成されている。たとえば、筒部材２２の長さ（すなわち、円筒形状が延在する軸方向寸法）が、貫通孔の内径寸法の５倍以上となるように、筒部材２２が形成されている。

このようにすれば、アクチュエータである対象物４２を作動させるための作動流体を流通させる管部８０が絶縁材料製であるため、箱体２０内の空間２９において制御ユニット１０が発生する電磁波が、管部８０を伝わって箱体２０外部の空間３９へ伝播されることを回避できる。

また管部８０は、中空の筒部材２２の内部を経由して箱体２０を貫通するように配置されている。中空の筒部材２２の内部を通過する電磁波が十分小さくなるように筒部材２２が形成されているために、空間２９から筒部材２２の貫通孔内へ伝播した電磁波は、貫通孔の内部において急激に減衰する。貫通孔を透過して空間２９から空間３９へ伝播する電磁波の強さは、空間２９内の電磁波の強さと比較して、極端に小さくなっている。すなわち、筒部材２２を経由した空間２９から空間３９への電磁波の漏洩が抑制されている。

したがって、空間９，２９から空間３９への電磁波の漏洩をより抑制することができるので、空間３９は、より電磁波の少ない、よりクリーンな電磁環境に保たれる。その結果、対象物４２に代表される空間３９内に配置されている機器類に対し、電磁波が悪影響を及ぼし、当該機器類の動作不良や誤差の増大などの不具合が発生することを、より効果的に回避することができる。

図１に示すように、電気装置１はさらに、筐体３０外に配置されている電気機器９２と制御ユニット１０とを接続する他の信号線としての、信号線５３を備える。信号線５３によって、制御ユニット１０と筐体３０外の電気機器９２とが接続されている。たとえば、電気機器９２はモニタや警報器であって、制御ユニット１０が各機器類を制御している状態を筐体３０の外部へ出力し、筐体３０の外部から制御ユニット１０を監視することができる。またたとえば、筐体３０の外部に配置された電気機器９２はコンピュータであって、キーボードなどの入力装置から、制御設定値の変更などの指令を制御ユニット１０へ入力することができる。

信号線５３は、絶縁材料製である。典型的には、信号線５３は、繊維状のガラスまたは樹脂材料を媒質とする光ファイバであって、この媒質中を全反射または屈折などにより光が伝わることにより、信号伝送能力を有している。

箱体２０には、箱体２０の内外を連通する中空の筒部材２３が立設されている。筐体３０には、他の筒部材としての筒部材３３が立設されている。筒部材３３は、中空に形成されており、筐体３０の内外を連通する。信号線５３は、筒部材２３，３３の内部を貫通して配置されている。筒部材２３，３３に形成されている貫通孔は、内径に対して十分長く延びるように形成されており、その内部を通過する電磁波を十分減衰させられるように形成されている。たとえば、筒部材２３，３３の長さ（すなわち、円筒形状が延在する軸方向寸法）が、貫通孔の内径寸法の５倍以上となるように、筒部材２３，３３が形成されている。

このようにすれば、信号線５３が絶縁材料製であるため、筐体３０外の空間９において発生した電磁波が、信号線５３を伝わって筐体３０内の空間３９内へ漏洩することを回避できる。かつ、箱体２０内の空間２９において制御ユニット１０が発生する電磁波が、信号線５３を伝わって箱体２０外部の空間３９へ伝播されることを回避できる。

また信号線５３は、中空の筒部材２３の内部を経由して箱体２０を貫通し、中空の筒部材３３の内部を経由して筐体３０を貫通するように配置されている。中空の筒部材２３，３３の内部を通過する電磁波が十分小さくなるように筒部材２３，３３が形成されている。そのため、空間２９から筒部材２３の貫通孔内へ伝播した電磁波、および、空間９から筒部材３３の貫通孔内へ伝播した電磁波は、貫通孔の内部において急激に減衰する。貫通孔を透過して空間９，２９から空間３９へ伝播する電磁波の強さは、空間９，２９内の電磁波の強さと比較して、極端に小さくなっている。すなわち、筒部材２３，３３を経由した空間９，２９から空間３９への電磁波の漏洩が抑制されている。

したがって、空間９，２９から空間３９への電磁波の漏洩を一層抑制することができるので、空間３９は、一層電磁波の少ない、一層クリーンな電磁環境に保たれる。その結果、対象物４０，４２に代表される空間３９内に配置されている機器類に対し、電磁波が悪影響を及ぼし、当該機器類の動作不良や誤差の増大などの不具合が発生することを、一層効果的に回避することができる。

図３は、制御ユニット１０と対象物４１との接続例を示すブロック図である。図３に示すように、箱体２０の内部に配置された制御ユニット１０は、電気信号を光信号に変換して中継する光リピータ１１と、制御信号やデータの入出力を行なうＩ／Ｏユニット１２と、箱体２０外の空間３９に配置されたエアシリンダ４２に空気を供給するエア電磁弁１３とを備える。また制御ユニット１０は、エア電磁弁１３に接続されたエアホース８１〜８３内を流通する空気の圧力を計測する圧力スイッチ１４と、箱体２０外の空間３９に配置された光ファイバセンサ４１から入力された光信号を増幅する光ファイバアンプ１５とを備える。

エアシリンダ４２は、アクチュエータの一例であって、エア電磁弁１３からエアホース８１，８２を経由して供給された空気の圧力を利用して駆動する。光ファイバセンサ４１は、計測の対象となる物理量を検知し処理しやすい信号に変換するセンサの一例である。光ファイバセンサ４１は、検知した物理量を光信号に変換する。その光信号は、光ファイバセンサ４１と光ファイバアンプ１５とを接続する信号線５１を経由して、光ファイバアンプ１５へ伝送される。

光リピータ１１には、信号線５３が接続されている。信号線５３は、箱体２０を貫通して配置されており、さらに図１に示す筐体３０を貫通して配置され、筐体３０外の空間９に配置された電気機器９２と接続されている。

図３に示す構成において、エアホース８１〜８３と信号線５１，５３とは、いずれも絶縁材料製であって、箱体２０から立設する筒部材２１〜２３の内部を貫通して配置されている。配線６２，６３は、銅線などの金属線に代表される導電材料製であって、電磁波は配線６２，６３を経由して伝播され得る。しかし、箱体２０内の空間２９において発生した電磁波が、空間２９内に配置された配線６３を伝播しても、フィルタ７２により遮断される。

したがって、箱体２０内の空間２９において発生した電磁波が、信号線５１，５３、エアホース８１〜８３または配線６１，６２を伝わって箱体２０外部の空間３９へ伝播されることを回避できる。また、筒部材２１〜２３を経由した空間２９から空間３９への電磁波の漏洩が抑制されている。したがって、空間２９から空間３９への電磁波の漏洩を抑制することができる。

制御ユニット１０の構成は、図３に示された構成に限られるものではない。たとえば、スイッチ類、エアや油圧により機器を制御するための制御弁および電磁弁などの弁類、コントローラ、センサなどの、制御対象となる設備を制御するための任意の機器を備える制御ユニット１０を設けることが可能である。制御対象となる設備は、図３に示すエアシリンダ４２のほか、油圧シリンダなどが考えられる。

また、図１に示すように、筐体３０の内部の空間３９に複数の制御ユニット１０を配置してもよい。その場合、電気装置１のセッティングを行なう際にのみ使用され、電気装置１の運転時に使用されない準備用、段取り用の機器類を、一の制御ユニット１０とすることができる。また、電気装置１の運転時に使用される常用機器および異常監視用の機器を、他の制御ユニット１０とすることができる。これら一の制御ユニット１０および他の制御ユニット１０を、各々別の箱体２０内に配置することができる。

このように、用途別に制御ユニット１０に含まれる機器類を分類して、別々の箱体２０に配置すれば、準備用、段取り用の機器類に対し、必要なときにのみ電力を供給することができる。すなわち、電気装置１の運転時には、準備用、段取り用の機器類に電力を供給する必要がない。そのため、電気装置１の運転中に、準備用、段取り用の機器類からは電磁波が発生しない。したがって、制御ユニット１０が発生する電磁波の空間３９への漏洩を、さらに抑制することができる。

以上のように本発明の実施の形態について説明を行なったが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味、および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１ 電気装置、９，２９，３９ 空間、１０ 制御ユニット、２０ 箱体、２１，２２，２３，３３ 筒部材、３０ 筐体、４０，４１，４２ 対象物、５１，５３ 信号線、６０，６１，６２，６３ 配線、７１，７２ フィルタ、８０ 管部、９１ 電源、９２ 電気機器。

Claims (3)

1. 電磁波を遮断する筐体と、
   前記筐体内に配置されており、電磁波を遮断する箱体と、
   前記箱体内に配置されており、前記筐体内に配置されている対象物を制御する制御ユニットとを備え、
   前記箱体には、前記箱体の内外を連通する中空の筒部材が立設されており、さらに、
   前記制御ユニットと前記対象物とを接続する絶縁材料製の信号線と、
   前記筐体外に配置された電源と前記制御ユニットとを接続する配線とを備え、
   前記信号線は、前記筒部材の内部を貫通して配置されており、
   前記配線は、前記筐体に取り付けられた第一フィルタと前記箱体に取り付けられた第二フィルタとを経由して配置されている、電気装置。
2. 前記制御ユニットと前記対象物とを接続し、前記対象物を作動させるための作動流体が流通する絶縁材料製の管部を備え、
   前記管部は、前記筒部材の内部を貫通して配置されている、請求項１に記載の電気装置。
3. 前記筐体外に配置されている電気機器と前記制御ユニットとを接続する、絶縁材料製の他の信号線を備え、
   前記筐体には、前記筐体の内外を連通する中空の他の筒部材が立設されており、
   前記他の信号線は、前記筒部材および前記他の筒部材の内部を貫通して配置されている、請求項１または２に記載の電気装置。

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