JP2011044623A - 低輻射構造を備えた電子機器 - Google Patents

Abstract

【課題】
従来の電子機器の筐体は、不要電磁波の放射を防ぐために、電子機器全体を金属で包んでシールド効果を高める方法や、電磁波を吸収する材料を用いる方法をとっているため、筐体に開口部を設ける場合に、その開口部から不要電磁波が放射してしまう問題があった。
【解決手段】
開口部を有する筐体と、前記筐体の開口部に接続される機器取付用スロットと、を有し、
前記機器取付用スロットはスタブを配置しており、前記スタブがショートスタブの場合のスタブ長は（λ／４）＋ｎλ／２であり、前記スタブがオープンスタブの場合のスタブ長は（λ／２）＋ｎλ／２であることを特徴とする電子機器である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、高周波信号を使用する電子機器から不要に放射する電磁波を低減する電子機器に関するものである。

従来の電子機器の筐体として、特許文献１（特開平１０−２７０８８８号公報）には、「導電性の筐体と、この筐体の外側に配置される導電性の外装板とを有する電子機器筐体の外装構造において、前記筐体と前記外装板との間に、バネ状の導電部材を接触状態で配置すると共に、前記筐体と前記外装板との間隔を一定に保って前記導電部材の変形を防止するスペーサ部材を介在させた、ことを特徴とする電子機器筐体の外装構造。」が開示されている。

また、特許文献２（特許第２９５１４８７号公報）には、「少なくとも一面を導電性にした板状体により筐体及び基板を構成するとともに、前記板状体の導電性面に磁気的損失を呈するフェライト粉末を含んだ膜厚８０〜３００μｍの薄膜を被着し、かつ前記フェライト粉末を含んだ薄膜の透磁率の損失項が筐体に格納した基板上の設けた電子回路に発生した前記電磁波の周波数でほぼ最大値を呈するようにすることにより、前記電子回路に発生した電磁波の前記筐体に設けた電磁波入出口からの不所望漏洩を防止する電磁波遮蔽方法。」が開示されている。

また、特許文献３（特許３４９２８７６号公報）には、「内部に高周波が供給される本体と該本体に開閉自在に設けられた扉との対向する部分の少なくとも一方に、電波シール用のチョーク溝を設け、該チョーク溝内の長手方向に当該チョーク溝の入力インピーダンス調整用のアドミッタンス素子を複数個配置してなる高周波加熱装置であって、前記チョーク溝は、前記アドミッタンス素子以外の構成部分で長手方向の導波管構造をなし、前記アドミッタンス素子は、前記チョーク溝壁を構成する導体接触片の外周縁から前記チョーク溝の内部に延びる胴体片の先端縁に取り付けた胴体板もしくは導体棒の何れかにより構成されると共に前記本体の周囲部に対応した各辺ごとに異なるピッチで配列され、幅が複数個配列したピッチの１／２を超えない大きさであることを特徴とする高周波加熱装置」が開示されている。

特開平１０−２７０８８８号公報 特許第２９５１４８７号公報 特許第３４９２８７６号公報

従来の電子機器の筐体は、不要電磁波の放射を防ぐために、電子機器全体を金属で包んでシールド効果を高める方法や、電磁波を吸収する材料を用いる方法をとっているため、筐体に開口部を設ける場合に、その開口部から不要電磁波が放射してしまう問題があった。

本願において開示される発明のうち代表的なものの概要を簡単に説明すれば次のとおりである。
（１）開口部を有する筐体と、筐体の開口部に接続される機器取付用スロットと、を有し、機器取付用スロットはスタブを配置しており、スタブの長さはその種類に応じて決まることを特徴とする電子機器である。
（２）（１）記載の電子機器であって、スタブがショートスタブの場合のスタブ長は（λ／４）＋ｎλ／２であり、スタブがオープンスタブの場合のスタブ長は（λ／２）＋ｎλ／２であることを特徴とする電子機器である。

本発明により、筐体に開口部を設けても不要に放射する電磁波を少なくすることが可能となる。

本発明に係る電子機器の実施形態の一例を示す図である。 本発明に係る電子機器の実施形態の一例を示す図である。 本発明に係る電子機器の実施形態の一例を示す図である。 本発明に係る電子機器の実施形態の一例を示す図である。 本発明に係る電子機器の実施形態の一例を示す図である。 本発明に係る電子機器の実施形態の一例を示す図である。 本発明に係る電子機器の実施形態の一例を示す図である。 本発明に係る電子機器の実施形態の一例を示す図である。 本発明に係る電子機器の実施形態の一例を示す図である。 本発明に係る電子機器の実施形態の一例を示す図である。 本発明に係る電子機器の実施形態の一例を示す図である。 本発明に係る電子機器の実施形態の一例を示す図である。 本発明に係る電子機器の筐体構造の説明図である。 本発明に係る電子機器の筐体構造の説明図である。 本発明に係る電子機器のプラッタから電力が伝播するときのＴ分岐での電界の向きの説明図である。 本発明に係る電子機器のスタブから電力が伝播するときのＴ分岐での電界の向きの説明図である。

本発明に係る電子機器は、筐体の開口部と不要電磁波の発生源との間に、不要電磁波の伝播を抑制するためのスタブを設ける構造を備える。スタブに注入された電磁波エネルギーはスタブ終端で反射してスタブ入力端に戻ってくるため、スタブに入力される電磁波の位相に対してスタブ終端から反射されて戻ってくる電磁波が逆位相になるようにスタブの長さを決めると、スタブ入力端でエネルギーが相殺されて筐体の開口部へ至るエネルギー伝播を抑えることができる。

例えば、スタブとして終端を短絡したショートスタブを用いる場合の最適なスタブ長は（λ／４）＋ｎλ／２であり、終端を開放したオープンスタブを用いる場合の最適なスタブ長は（λ／２）＋ｎλ／２である。但し、λは抑制したい不要電磁波の波長である。

本発明を電子機器に適用した具体的な実施形態について、下記に説明する。

本発明に係る電子機器の実施形態の一例を図1で説明する。実施の形態１に係る電子機器は、筐体１、機器取り付け用スロット２、拡張機器３、プラッタ４、スタブ５、筐体開口部１１、コネクタ３１とを備えて構成される。

電子機器の筐体１は電子機器を構成する部品をまとめて収納しておく機能を持ち、機器取付用スロット２を備えている。機器取付用スロット２は拡張機器３を規定の位置に挿入させるための機能を持ち、その一端は筐体開口部１１に接続され、他端にはプラッタ４が配置されている。拡張機器３は記憶容量増加や計算能力向上、通信機能の追加等、電子機器の機能を拡張する機能を持ち、コネクタ３１を介してプラッタ４に接続され、容易に着脱が可能である。機器取付用スロット２には不要放射電磁波を低減するためのスタブ５が配置されている。機器取付用スロット２の内側は導体で形成され、スタブ５は機器取付用スロット２の壁面の一部を外側に凸状にして形成する。抑制したい不要電磁波の波長がλであるとき、スタブ５はプラッタ４から少なくともλ／４以上離れた距離に配置する必要がある。

ここで、機器取付用スロット２の短手方向の概略中心を通り、長手方向に略平行な面（以下「面Ａ」と記載する。）からスタブ５の一端までの長さ（以下「スタブ長Ｌ」と記載する。）は任意であるが、例えばスタブ５として終端を短絡したショートスタブを用いる場合、スタブ長を（λ／４）＋ｎλ／２にすると最も抑制効果が高い。スタブ５とプラッタ４とはＴ字状に構成されており、スタブ５とプラッタ４との接続点では、プラッタ４から伝播してくる電力は筐体開口部１１側とスタブ５側とに分岐して伝播する。スタブ５がショートスタブの場合、入力された電力は終端部で全反射して分岐点に戻ってくる。ショートスタブの長さは（λ／４）＋ｎλ／２であるので、行きと帰りを合わせると位相は１８０度遅れる(逆相全反射)。また、終端部はショートされているので位相は１８０度位相が遅れる。従って、スタブ５を往復して分岐点に戻ってくる信号の位相は、元の信号に比べて３６０度遅れる。この戻ってきた信号がＴ字状接続点でプラッタ４側と筐体開口面１１側に分岐して伝播し、元の信号と足し合わされる。

図１５および図１６に、電力がＴ字状接続点で分岐する時の電界の向きを図示する。図１５は、本実施形態に係る電子機器のプラッタから電力が伝播するときのＴ分岐での電界の向きの説明図であり、図１６は、本実施形態に係る電子機器のスタブから電力が伝播するときのＴ分岐での電界の向きの説明図である。これらの図より信号は、プラッタ４側の電力は同相で、筐体開口面１１側は逆相で足し合わされることが分かる。このようにして、スタブを設けることで筐体開口面１１に伝播する電力を打ち消すことが可能である。

また、スタブ５がオープンスタブの場合は、終端部で位相が遅れることはない(同相全反射)ので、スタブ長Ｌはショートスタブに比べてλ／４だけ長い（λ／２）＋ｎλ／２にするのが良い。

次に、本発明に係る実施の形態１の効果について説明する。このような構成において、プラッタ４と拡張機器３とが信号通信を行うとコネクタ３１に電流が流れる、もしくはプラッタ４と拡張機器３の間に電位差が発生するため、コネクタ３１周辺に電磁波エネルギーが発生する。信号に含まれる周波数が１ＧＨｚ以上程度の高周波の場合には機器取付用スロットは導波管と等価と見なせるため、このエネルギーは機器取付用スロット２の壁面に沿って筐体開口面１１の方向に伝達する。

機器取付用スロット２と筐体開口面１１との間にはスタブ５が配置されている。前述のようにスタブ長Ｌが（λ／４）＋ ｎλ／２のショートスタブ、あるいはスタブ長Ｌが（λ／２）＋ｎλ／２のオープンスタブ等を用いると、前述の理由により筐体開口面１１側に伝播する電力は打ち消される。その結果、筐体の開口部へ至るエネルギー伝播を抑えることができる。
ここで、スタブは図２、図３、図４のように複数個設けても良い。また、図５、図６、図７のようにスタブの形状を変えても良い。

図２は、本発明に係る電子機器の実施の形態の一例を示す図である。図２記載の電子機器は、機器取付用スロット２の横側面と縦側面の両方にスタブ５０１とスタブ５０２をそれぞれ形成することで、横側面と縦側面を伝達する不要な電磁波エネルギーを両者とも抑制することができる。

図３は、本発明に係る電子機器の実施の形態の一例を示す図である。図３記載の電子機器は、機器取付用スロット２の一方の側面に２つのスタブ５０３とスタブ５０４を形成する。この構成によれば、特に不要電磁波の波長が２種類ある場合、スタブ５０３のスタブ長Ｌ２とスタブ５０４のスタブ長Ｌ３（スタブ長の定義は図１と同様である。）を異なる長さにすることで、２種類の波長の不要電磁波を抑制することができる。例えばスタブ５０３、スタブ５０４の両者に終端を短絡したショートスタブを用いる場合、スタブ長Ｌ２、Ｌ３をそれぞれ（λ１／４）＋ｎλ１／２、（λ２／４）＋ｎλ２／２にすると、波長がλ１の不要電磁波と波長がλ２の不要電磁波の両方を抑制できる。また、スタブ５０３、５０４としてオープンスタブを用いる場合は、スタブ長をそれぞれ（λ１／２）＋ｎλ１／２、（λ２／２）＋ｎλ２／２にするのが良い。あるいは、波長λ１と波長λ２を同一の値にすることで、側面を伝達する不要な電磁波エネルギーを図１の実施の形態に比べて、さらに抑制することができる。なお、不要電磁波の波長が２種類以上ある場合でも、同様な考えでスタブ個数を増やすことで、それぞれの不要電磁波を抑制する効果を得ることができる。

図４は、本発明に係る電子機器の実施の形態の一例を示す図である。図４記載の電子機器は、機器取付用スロット２の対向する側面に、２つのスタブ５０５とスタブ５０６を対向させて形成することでスタブ個数が２倍になるので、側面を伝達する不要な電磁波エネルギーを図１の実施例に比べて、さらに抑制することができる。

図５は、本発明に係る電子機器の実施の形態の一例を示す図である。図５の実施例は、機器取付用スロット２の側面に設けるスタブ５０７の縦幅を機器取付用スロットに比べて短くすることで、図１の実施例に比べて、不要電磁波の抑制効果は減少するものの、スタブに必要な空間を少なくすることができ、電子機器全体を小さくできできる効果がある。スタブを有さない壁を伝って不要電磁波が筐体開口面１１に到達するため、スタブ５０７の縦幅は幅を短くした割合に応じて、所望の抑制量に応じて長さを決めることができる。

図６および図７は、それぞれ本発明に係る電子機器の実施の形態の一例を示す図である。図６の実施例は、機器取付用スロット２の側面に設けるスタブ５０８の形状を機器取付用スロットに対して内側に凸形状とする。この凸状のスタブ５０８は、高周波的に容量性として考えられるので、適当な長さに設計することで特定周波数以上の信号を減衰させることができる。従って、不要電磁波以上の周波数成分が筐体開口面１１に伝達するのを抑制する効果が得られる。図６のスタブ５０８の幅をより短くすると、図７記載の電子機器におけるスタブ５０９のように板形状となり、この場合も図６記載の電子機器と同様の効果を得ることができる。

図８は、本発明に係る電子機器の実施の形態の一例を示す図である。図８の実施例は、図１の実施例に示したスタブ５に対して内部に誘電体を埋め込んだ形状とする。誘電体の誘電率をεｒとすると、スタブ内部のエネルギー伝搬速度は空気中に比べて√εｒだけ遅くなるため、スタブの長さを１／√εｒだけ短くしても、図１の実施例と同じ効果を得ることができる。従って、不要電磁波の波長λが同じ場合には、図８の実施例は、図１の実施例と同じ効果を、より少スペースで得ることができる。また、スタブ長を図１と同程度とした場合には、より長い波長の不要電磁波を抑制することができる。

図９は、本発明に係る電子機器の実施の形態の一例を示す図である。図９記載の電子機器は、図１記載の電子機器のスタブに代えて、可変長スタブ５１１を形成したものである。この可変長スタブ５１１は、スタブの長さが変更できるようになっている。筐体設計時に不要電磁波の波長が不明である場合、あるいは複数ある不要電磁波のうち優先して抑えるべき波長が予め予測できない場合などに、ある一定の幅の範囲にスタブ長を設計することで、これらの不要電磁波を抑えることが可能である。

図１０は、本発明に係る電子機器の実施の形態の一例を示す図である。図１０記載の電子機器は、図７記載の電子機器のスタブに代えて、可変長スタブ５１２を形成したもので、形状は図７記載の電子機器と同様である。また、図９記載の電子機器と同様に、不要電磁波の波長が不明な場合でも、ある一定の幅の範囲にスタブ長を設計することで、これらの不要電磁波を抑える効果を得ることができる。

図１１は、本発明に係る電子機器の実施の形態の一例を示す図である。図１１記載の電子機器は、図１記載の電子機器に対して無線通信手段（無線タグ）６１を拡張機器３に備えたものである。この無線通信手段６１で使用する通信周波数は、スタブ５で抑制する周波数とは異なる周波数とする。

このような構成によれば、筐体には開口部が設けてあるので無線通信に必要な電磁波は筐体開口部から容易に放射が可能であり、従って不要電磁波をスタブ５で抑制しつつ、筐体外部との無線通信を行うことが可能である。

この無線通信の用途としては、例えば拡張機器３の個体識別、あるいは拡張機器の状態を外部から確認する等の用途に使用が可能である。また、本実施の形態では無線通信手段６１を拡張機器３に備えているが、無線通信手段６１は、筐体内部の任意の場所に複数個配置をしても良い。

図１２は、本発明に係る電子機器の実施の形態の一例を示す図である。図１２記載の電子機器は、図１記載の電子機器に対して機器取付用スロットを複数個備えたものである。機器取付用スロットは、記憶容量増加や計算能力向上、通信機能の追加等、電子機器の機能を拡張する拡張機器を装着する機能を持つ。この機器取付用スロットを複数持つことで、図１２の電子機器は、図１に比べて電子機器の拡張性に優れる。これらの機器取付用スロットそれぞれにスタブを設けることで、筐体開口部が複数ある場合でも図１記載の電子機器と同じ効果を得ることができる。

図１３は、本発明に係る電子機器の実施の形態の筐体開口部の説明図である。図１３記載の電子機器は、筐体開口部１１の周囲にスタブ５１３を形成したものである。スタブ５１３の長さは任意であるが、例えばスタブ５１３として終端を短絡したショートスタブを用いる場合、抑制したい不要電磁波の波長をλで表すとスタブ長を（λ／４）＋ｎλ／２にすると最も抑制効果が高い。

次に、本実施の形態の電子機器により得られる効果について説明する。このような構成において、筐体開口部１１に筐体内部から電磁波エネルギーが伝搬すると、筐体開口部１１の周囲に形成したスタブ５１３に、そのエネルギーが伝達する。前述のようにスタブ長（λ／４）＋ ｎλ／２のショートスタブを用いるとスタブ入力端、即ち筐体開口部で電磁波エネルギーが相殺される。その結果、筐体の開口部からの電磁波エネルギー放射を抑えることができる。

図１４は、本発明に係る電子機器の実施の形態の一例を示す図である。図１４の実施例は、筐体１の一部に筐体蓋１２を備えた構造において、筐体１と筐体蓋１２の隙間に筐体開口部１１がある場合に、その周囲にスタブ５１４を形成したものである。この構成においても図１３と同様にスタブが筐体開口部の周囲にあるので、同様の原理で筐体の開口部からの電磁波エネルギー放射を抑えることができる。

電子機器としては、主にサーバ、ルータ、ストレージ等の情報処理装置だけでなく、ＨＤＤビデオレコーダ、ＤＶＤレコーダ等の情報家電、また外部記憶装置(ＨＤＤやＤＶＤ、ＳＤＤ等)を使用する他の電子機器にも適用可能である。

１…筐体、１１…筐体開口部、１２…筐体蓋、２…機器取付用スロット、３…拡張機器、３１…コネクタ、４…プラッタ、５、５０１〜５０９…スタブ、５１０…誘電体埋込みスタブ、５１１、５１２…可変長スタブ、５１３、５１４…スタブ、６１…無線通信手段

Claims (10)

1. 開口部を有する筐体と、
   前記筐体の開口部に接続される機器取付用スロットと、を有し、
   前記機器取付用スロットはスタブを配置しており、前記スタブの長さはその種類に応じて決まることを特徴とする電子機器。
2. 請求項１記載の電子機器であって、
   前記スタブがショートスタブの場合のスタブ長は（λ／４）＋ｎλ／２であり、前記スタブがオープンスタブの場合のスタブ長は（λ／２）＋ｎλ／２であることを特徴とする電子機器。
3. 請求項１または２記載の電子機器であって、
   前記スタブは、前記機器取付用スロットの一の側面に対して凸形状であることを特徴とする電子機器。
4. 請求項１乃至３のいずれかに記載の電子機器であって、
   前記スタブは複数配置されており、前記機器取付用スロットの側面に対して複数の凸形状を有することを特徴とする電子機器。
5. 請求項１または２記載の電子機器であって、
   前記スタブは、前記機器取付用スロットの一の側面に対して凹形状であることを特徴とする電子機器。
6. 請求項１乃至５のいずれか記載の電子機器であって、
   前記スタブは、誘電体が埋め込まれたものであることを特徴とする電子機器。
7. 請求項１乃至６のいずれか記載の電子機器であって、
   前記スタブは、長さが可変であることを特徴とする電子機器。
8. 請求項１記載の電子機器であって、
   前記スタブは前記筐体の内部に発生する電磁波を相殺するような位置に配置されていることを特徴とする電子機器。
9. 請求項１記載の電子機器であって、
   前記スタブは前記筐体の開口部の周囲を囲むように形成されていることを特徴とする電子機器。
10. 請求項１乃至８記載の電子機器であって、
    さらに、前記機器取付用スロットに挿入する拡張機器を有し、
    前記拡張機器には無線通信手段が備えられていることを特徴とする電子機器。

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