JP3033020B2 - 窓の電磁遮蔽構造 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電磁シールド性能
を建築物に持たせるための窓の電磁遮蔽構造に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】建築物や建物内部の電磁シールドは、ビ
ル内で無線技術を応用したパーソナルな携帯機器を屋内
で法に定められた枠内で活用する場合などでも周波数の
再利用、電波の干渉妨害対策、通信のセキュリテイ対策
の目的から求められる。

【０００３】例えば、特定の建物内で、事務所内ＰＨＳ
あるいは無線LAN を設ける場合、いずれも技術基準に基
づいて製造され、その技術内容は公開され、しかも分析
する測定機が市販されているので、建物内の通信情報は
屋外から容易にアクセスされうる。

【０００４】公衆使用と兼用されているＰＨＳ端末では
Fire-Wall を設けることは大変に難しいのでセキュリテ
ィ維持には一般には電磁シールドによる電波の漏洩防止
の方法しかない。

【０００５】また、周波数が制限されているので、可能
な限りの使用台数を確保する再利用のためには屋内と屋
外または屋内同士の通信が電磁シールドにより区分され
ることも必要である。

【０００６】さらに、電磁シールドの必要性は、病院等
医療分野で電磁波が医療機器や患者へ干渉して悪さをす
る場合や、コンサートホール等で観客に静寂を求められ
る場合などに、ＰＨＳや携帯電話等が作動しないように
することからも要請される。

【０００７】なお、高周波に対する電磁シールドはすで
に広く使用されており、金属板や金属メッシュあるいは
電波吸収材による研究が多くなされていて、ビル構造の
電磁シールドとして、従来各床面は鉄板などにより十分
な電磁遮蔽が行え、外部壁面並びにテナント間のパーテ
ーションには金属箔や金属メッシュを付加することによ
りマイクロ波帯でも有効な電磁遮蔽が行える。

【０００８】これに対して、ガラス窓は光の透過性を確
保することからも、電磁遮蔽が困難であるが、一例とし
て、タングステン、アルミなどの極めて薄い蒸着膜を全
面にわたりガラス表面または内部にラミネートすれば、
可視光線に対しては30〜35％の減少に留まるが、実用に
されているデジタルコードレス電話（1.9 ＧＨｚ）ある
いは無線ＬＡＮ（2.45ＧＨｚ）に対して最大20〜30ｄＢ
（＝１／100 〜１／1,000 ）に減衰させうることは知ら
れている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この方法では
採光あるビルの解放感を損なうことなく屋外からの侵入
電波を遮蔽することはある程度は可能であるが、広い範
囲の高周波にわたり遮蔽するので確かに電波遮蔽は行う
が、それでは遮蔽すると困る通常の通信、例えば、公衆
携帯電話、ポケベル、各種放送、警察や消防に緊急通
信、コードレス電話などの日常通信まで遮蔽されること
になる。

【００１０】本発明の目的は前記従来例の不都合を解消
し、採光性・可視性を損なうことなく、しかも必要な周
波数の電波帯のみを選択して電磁シールドが可能であ
り、また、窓枠の金属サッシ等の電磁シールド部材間の
隙間部分の処理や導電材による接地処理をする必要もな
く、しかも、窓ガラスの厚さや熱線反射のためのアルミ
蒸着フィルムを貼付けたり、結露が生じるなどしてガラ
スの誘電率が変化しても影響を受けることなく安定した
性能を発揮できる窓の電磁遮蔽構造を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は前記目的を達成
するため、周波数に対応した長さの短絡型ダイポールア
ンテナによるアンテナエレメントをこのアンテナエレメ
ントが有する等価電磁界反射面積（体積）を考慮して自
己保持可能な透明板に規則的に配列させ、この透明板を
間隔を存して窓ガラスに取付けたことを要旨とするもの
である。

【００１２】本発明によれば、アンテナエレメントはア
ンテナの金属部分の面積のみが電磁波エネルギーを反射
するのではなく、金属部分の近傍のある範囲で電磁界を
反射させる。そして、このアンテナエレメントを等価電
磁界反射面積あるいは体積を考慮して自己保持可能な透
明板に規則的に配列させることにより、電磁シールドが
できる。

【００１３】しかも、パターン化したアンテナエレメン
トはその長さを選定することにより、特定の周波数を遮
蔽でき、その結果、他の電波を通過させるので、警察、
消防無線などの無線、テレビ電波など、外部からの情報
の収集が必要な電波は遮蔽せず、建物内部で使用する電
波の外部漏れを防ぎ、セキュリティを高めることができ
る。

【００１４】また、このようにアンテナエレメントはほ
とんどが反射損失により遮蔽し、一方、吸収された（受
信した）電力は熱損失となるので導電材により接地させ
る必要はなく、導電接続に限定されずに自由な設定がで
きる。

【００１５】さらに、周波数に対応した長さのアンテナ
エレメントはこれを直接窓ガラスの表面に取付けるので
はなく、窓ガラスに対して空気の対流が生じる間隔を存
して設けた自己保持可能な透明板に配列させるので、窓
ガラスの厚さや熱線反射のためのアルミ蒸着フィルムを
貼付けたり、結露が生じるなどしてガラスの誘電率が変
化しても影響を受けることなく安定した性能を発揮でき
る。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
ついて詳細に説明する。図１は本発明の窓の電磁遮蔽構
造の１実施形態を示す縦断側面図で、図中１は窓ガラ
ス、２はアルミサッシ窓枠を示す。

【００１７】本発明は、周波数に対応した長さの短絡型
ダイポールアンテナによるアンテナエレメント３をこの
アンテナエレメント３が有する等価電磁界反射面積 (体
積)を考慮して自己保持可能な透明板４に規則的に配列
させ、この透明板４をスペーサ５を介して窓ガラス１に
取付けた。

【００１８】このように、透明板４はスペーサ５によ
り、空気の対流が生じる空隙７を存して窓ガラス１に取
付けられる。

【００１９】先に、アンテナエレメント３を配列した透
明板４について説明する。この透明板４は特性の周波数
帯域の電波に共振するアンテナエレメント３を表面に配
列することで周波数選択型電磁波シールド性能を有する
もので、例えばＰＨＳ使用帯域（周波数1.9 ＧＨ_Z 帯）
の電波のみを遮蔽し、他の周波数帯の電波は通過させ
る。なお、他の実施形態として、携帯電話や無線ＬＡＮ
を対象とする場合には遮蔽する周波数帯はそれに見合う
数値のものである。

【００２０】透明板４の材質としては薄板ガラス、ポリ
エステルその他の薄板合成樹脂板などで非導電性のもの
であれば種々のものが利用でき、出来れば難燃性のもの
が望ましい。スペーサ５も非導電性の材質のものであ
る。

【００２１】図２に示すように受信端を短絡した短絡型
ダイポールアンテナ６は共振する波長の電波に対してア
ンテナエレメント部分のみでなく、その周辺一定領域が
反射体となる。その等価反射面積は１／２波長×１波長
程度となり、この反射領域によりシールド効果を持たせ
ている。

【００２２】この短絡型ダイポールアンテナ６を透明板
４の表面に配列した場合、透明板４の特徴としては、
（１）アンテナ長に応じた周波数帯の電波のみシールド
し、これ以外の電波は透過でき、（２）最大40ｄＢ程度
のシールドが可能であり、（３）アンテナ周囲に反射領
域ができるため、ある程度隙間が存在してもシールド性
能は確保でき、（４）導電性処理や接地処理等を必要と
せず、（５）アンテナエレメントの細線化が可能で、光
学的透過性を損なうことがない。

【００２３】アンテナエレメント３の形状は種々考られ
るが、ＰＨＳの電波の偏波面は様々になる。任意の傾き
の電波に対応し、有効なシールド特性を持たせるためア
ンテナエレメント３は垂直・水平両偏波対応型とするこ
とが望ましい。一例として、図３に示すようにアンテナ
エレメント３はＹ字形アンテナとすれば、この両偏波面
に対応し、反射領域も大きくとることができる。

【００２４】アンテナエレメント３の長さ共振周波数の
関係は下記の概略（１）式に示される。

【００２５】ところで、良好なシールド性能を得るには
アンテナ損失抵抗を低くする必要がある。これにはアン
テナ素材の抵抗値を低くする、あるいはエレメント幅を
広くし実効等価抵抗値を低くすることが有効である。し
かし、エレメント幅を広くすることは光学的透過性を損
なうことになる。そこでエレメント幅について実験を行
い、性能を確保できる最小線幅を採用する。

【００２６】アンテナエレメント３を透明板４に配列す
る方法としては、銀、銅、金などの金属ペーストシルク
印刷やフィルム膜の貼り付けによる方法が考えられる。
このうち、フィルム膜の貼り付けは相対的に安価な方法
である。

【００２７】フィルム膜としては、ポリイミドフィルム
やポリエステルフィルム、ポリエチレンフィルム等の合
成樹脂フィルムに、アンテナエレメント３を回線パター
ンとしてエッチング法やラミネート法やスクリーン印刷
法で設けられたものを貼ることになる。

【００２８】前記エッチング法はフレキシブル基板とし
てのフィルムに銅箔を張り付けたものを基材として使用
し、パターン部にマスキングをして残る部分を溶剤で溶
解する一般のプリント基板と同様な手法からなる。これ
に対してスクリーン印刷法は基材上に銀、銅、金などの
金属ペースト印刷を施すことにより回線パターンを構成
するものである。

【００２９】なお、アンテナエレメント３は直接または
フィルムを介して直接に窓ガラス１に取り付けるので
は、窓ガラス１の誘電率の及ぼす影響が大きく、アンテ
ナエレメント３の共振周波数特性はガラスの厚さや材質
により大気における共振周波数特性の0.7 から0.5 に低
下する。

【００３０】また、ガラス面の熱線遮蔽膜により大きく
共振周波数特性が影響される。特に致命的な問題は外気
と室温の温度差により結露が生じることであり、僅かな
窓ガラス１の結露でも水の誘電率が80とガラスの５倍程
度に大きいため、アンテナエレメント３は動作不良にな
る。

【００３１】本発明ではアンテナエレメント３を直接窓
ガラス１に取り付けるのではなく、厚さの定まった透明
板４に取り付け、この透明板４と窓ガラス１の間にはス
ペーサ５により１mm〜５mmもしくはそれ以上の空隙７を
開け、しかも、この透明板４の上下端はアルミサッシ窓
枠２と間を開けて窓ガラス１と透明板４間に空気の対流
が生じるようにしたので、透明板４側に結露を生じるこ
ともなく、窓ガラス１による等価誘電率の影響も受けな
い。

【００３２】さらに、透明板４を介して窓ガラス１に取
り付けるので、取り付けも簡単であり、安全で、窓ガラ
ス１の製造物責任を負う必要もない。

【００３３】なお、透明板４がポリエステル透明板や薄
板等であるとすれば、それに対する低い誘電率の補正を
予め行っておけばよい。

【００３４】また、前記実施形態はアンテナエレメント
３がＹ字形アンテナの場合について説明したが、電磁界
吸収等価面積を考慮して配列させるものであれば、円形
または多角形の環状線路で構成されたものや、このＹ字
形アンテナのように線が中心から放射状にのびる扇状に
構成されたもの、もしくはその組み合わせなど、特に形
状に限定されるものでなく、さらに複数を組み合わせ、
複数周波数帯対応を有するものであってもよい。

【００３５】

【発明の効果】以上述べたように本発明の窓の電磁遮蔽
構造は、採光性・可視性を損なうことなく、しかも必要
な周波数の電波帯のみを選択して電磁シールドが可能で
あり、また、窓枠の金属サッシ等の電磁シールド部材間
の隙間部分の処理や導電材による接地処理をする必要も
なく、しかも、窓ガラスの厚さや熱線反射のためのアル
ミ蒸着フィルムを貼付けたり、結露が生じるなどしてガ
ラスの誘電率が変化しても影響を受けることなく安定し
た性能を発揮できるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の窓の電磁遮蔽構造の１実施形態を示す
縦断側面図である。

【図２】電磁シールドの原理を示す説明図である。

【図３】アンテナエレメントの一例を示す説明図であ
る。

【符号の説明】

１…窓ガラス ２…アルミサッ
シ窓枠 ３…アンテナエレメント ４…透明板 ５…スペーサ ６…短絡型ダイ
ポールアンテナ ７…空隙

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 滝沢 博 東京都港区元赤坂一丁目２番７号 鹿島 建設株式会社内 (72)発明者 吉田 義政 大阪府大阪市西区阿波座一丁目３番15号 鹿島建設株式会社 関西支店内 (72)発明者 山野上 和志 大阪府大阪市西区阿波座一丁目３番15号 鹿島建設株式会社 関西支店内 (72)発明者 笹田 雅昭 兵庫県西宮市寿町１丁目24号 (56)参考文献 特開 平８−274538（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) E06B 5/00 E06B 5/18 H05K 9/00

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 周波数に対応した長さの短絡型ダイポー
   ルアンテナによるアンテナエレメントをこのアンテナエ
   レメントが有する等価電磁界反射面積（体積）を考慮し
   て自己保持可能な透明板に規則的に配列させ、この透明
   板を間隔を存して窓ガラスに取付けたことを特徴とした
   窓の電磁遮蔽構造。