JP4599884B2

JP4599884B2 - ノイズ侵入防止ビルディング構造

Info

Publication number: JP4599884B2
Application number: JP2004134304A
Authority: JP
Inventors: 貴康金村; 浩子金村; 知子小島; 厚子山元
Original assignee: 貴康金村
Priority date: 2004-04-28
Filing date: 2004-04-28
Publication date: 2010-12-15
Anticipated expiration: 2024-04-28
Also published as: WO2005106150A1; JP2005314965A

Description

本発明は、ビルディング内で使用されるＯＡ機器をはじめ、精密機器内の基板、電源・通信ケーブル等の電子機器を、屋外から侵入する直雷、雷サージ電流、無線電波、電磁波等のノイズから保護するためのノイズ侵入防止ビルディング構造に関するものである。

現在、日本を始め、世界中のデジタルテレビ中継局、無線中継局、ＩＣ製造工場・部品組立工場、データーセンター、金融・防衛・行政施設や医療施設の建物は、鉄筋コンクリート構造のものが主流である。そして、例えば、落雷によって発生する外部サージ電流等（以下、単にノイズ電流と言う）から電子機器等を保護するためには、避雷器やノイズ電流カット機器を接続することが一般的に行われている。

無線・通信、テレビ中継局・携帯電話局関係のビルは、屋上に鉄塔を立て、アンテナを取り付け、屋内には送信機及びスーパーコンピューター等を使用した一極集中データセンターや、ネットワークコンピューターセンターなどが２４時間体制で稼動しているが、上記のような全てのノイズ電流に対しての保護対策は図られていないのが現状である。すなわち、従来の一般ビル構造上の保護対策としては、自然現象の地震、雷を含む風水害又は人的な火災等が対象でしかなかった。

雷に対しては、従来から避雷針又は避雷器で対応している。例えば、高層建築物の壁面に垂直避雷導体を固定し、この垂直避雷導体をアンカーボルトを介して建築物の鉄筋又は鉄骨と電気的に接続して、外壁面に落雷した雷電流を鉄筋又は鉄骨から放流するような技術も提案されている（特許文献１参照。）。

特許第３２５１９２８号公報（第２頁−３頁、図５）

近年、このように電気設備やＯＡ機器も雷ノイズ対策が漸次試みられ始めている。雷に対しては、避雷針又は、避雷器で対策をされているが、高電流の直撃雷対策避雷器を取り付けると、誘導雷のような、中・低レベルの電圧（３００Ｖから３０００Ｖ）に反応電圧が制御できず、機器を破壊している。また、中・低電圧用避雷器対策を、ビル内の全設備に施しても高電圧ノイズ（１００万Ｖから５００万Ｖあるいは１０００万Ｖ）からの保守は測られていないのが現状である。これは、設備設計者によって、雷対策機器の選定が異なることにも起因する。したがって、動作電圧が４００万Ｖ程度の極めて高い電圧ノイズに対しては保守できるが、１５００Ｖ以下のサージ電流が流れると避雷器が反応せず、ブレーカー又はコンセントを通過し、機器基板内まで流れたり、フロアー内に配線してある通信線にもノイズの影響が出てしまう。このためノイズ測定機器の反応電流も、２０Ａ（アンペア）用を全設備に配してある。また、病院等においては、廊下と病室や手術室と診察室内を間仕切りし、電磁波防止フロアーパネルを布設したものもあるが、電磁波を反射させたフロアーパネルからノイズ電流をアースするための対策は施されていなかった。

落雷時の雷ノイズは、先ず、稲光（電磁波）で、ビル内の電源、通信・監視カメラ用・テレビ用・無線用ケーブルは、導線であるがゆえに、受信アンテナの役割を果たし、ノイズ電流が流れ、機器の基板が破壊される。すなわち、ビルの屋上に設けられた避雷針や鉄骨に落雷する前に、屋上設備は破壊される。また、携帯電話、携帯端末、事業所内ＰＨＳ、無線ＬＡＮ、ワイヤレスマイク等の情報機器の加速度的普及により、オフィス内にも様々な電磁波が飛び交うようになり、そのための事故や弊害が無視できない状態になってきている。

また、現在一般的に使用されているフロアー内のフリーアクセスは、大地アースと接続されていない構造で、天板と支脚はプラスチック製で絶縁されている。このため、帯電した静電気や電磁波は塵埃の溜まったフリーアクセス内で放電したり、また、フリーアクセス内で放電することで、ケーブルに対するノイズ障害が発生したり、火災の原因にもなりかねない。また、電磁波防止フロアーパーテーションについても、電磁波を反射する構造であり、大地アースに接続されていないので、電磁波がフロアパーテーションを通過したり反射したり又は電荷が帯電すると、電波の反射が起こり、フロアー内及びビルの各階フロアの電子機器に被害が出ている。

そこで、電磁波防止フロアーパーテーションを大地アースに接続しようとすると、大地アースからケーブルを引き回すことになり、アースケーブル自体が、送受信アンテナと同様の作用を奏し、１次コイルと化し、フロアー内の電源線・通信線・弱電線・監視カメラ用ケーブル・テレビ用ケーブル・無線用ケーブル等に電磁誘導を起こし、ノイズ電流が発生してしまう。現在の電子機器の基板内に使用されている半導体やシステムＬＳＩは、直流電源５Ｖで動作するが、微弱な電波、例えば、携帯電話の送受信時に発生する電波で、パソコンが突然フリーズする現象が頻繁に発生している。

また、近隣数百メートル以内のビルの屋上などに、無線中継局が設置され、高出力の電波が発信された場合、電波は、ビル内はもとより電線及び全てのケーブル（通信線・弱電線・監視カメラ用ケーブル・テレビ用ケーブル・無線用ケーブル）を伝わり電子機器基板内のトランス１次コイルに過剰電流が発生し、直流基板内のＩＣ・ＬＳＩ等に過電流が流れ、ハード及びソフトウエアまでも破壊される。また、ビル内で使用されるエレベーター用モーターやクーラーファンモーター運転時の電圧変調ノイズも誤動作の原因となる。とくに、従来の金属製配管によれば、ノイズ障害を防止できたが、近年の国内建築物の工法として、電線・通信線・警報線をプラスチック製の配管を挿通させていることで、ノイズの影響が顕著に表れてきた。今後、基板内に使用されている半導体やシステムＬＳＩの動作電圧が５Ｖから３Ｖに統一規格化された場合の対策として、ビル屋上からのノイズ対策と、ビルの屋内で発生するノイズ対策とが急務となっている。

上記目的を達成するため、本発明に係る請求項１記載のノイズ防止ビルディング構造では、ビルの屋上及び各フロアーを、鉄板又は導電性ボード若しくは金網を展設し、屋上基礎鉄筋上若しくは床基礎鉄筋上に溶接した後、コンクリートで固めて施工し、前記鉄板又は導電性ボード若しくは前記金網と鉄筋をビルの構造基礎鉄骨に金属製ボルト及び導線でもって電気的に接続し、外壁を、金網を展設し、壁基礎鉄筋に溶接した後、コンクリートで固めるか又はコンクリートボードを貼り付けて施工し、前記壁基礎鉄筋をビルの構造基礎鉄骨に電気的に接続して、直雷、雷サージ電流、無線電波、電磁波等のノイズを大地に逃がし、基礎と繋がった地下に埋設されたスパイラル筋からなる杭には、底層及び中間層に銅板又は鉄板を溶接し、大地の各地層のアース抵抗値の低い地層に速やかに過剰電流を流すことを特徴とする。また、請求項２記載のノイズ防止ビルディング構造では、請求項１記載のノイズ侵入防止ビルディング構造において、ビルの窓ガラスを電磁波吸収ガラスとするか又はガラス内に金網を展設し、該電磁波吸収ガラス又は該金網を金属製窓枠に電気的に接続すると共に、該金属製窓枠を、ビルの鉄骨、アースケーブル、フリーアクセスフロアー又はフロアーに展設された鉄板又は導電性ボード若しくは金網に金属製ボルト及び導線でもって電気的に接続し、電磁波吸収ガラス又は窓ガラス内の金網が吸収した直雷、雷サージ電流、無線電波、電磁波等のノイズを大地に逃がすことを特徴とする。さらに、請求項３記載のノイズ侵入防止ビルディング構造では、請求項１又は請求項２記載のノイズ侵入防止ビルディング構造において、ビル内の天井及び間仕切又はドアを金属製又は導電性材で形成し、該天井及び間仕切又はドアを、ビルの鉄骨、アースケーブル、フリーアクセスフロアー又はフロアーに展設された鉄板又は導電性ボード若しくは金網に金属製ボルト及び導線でもって電気的に接続し、前記天井及び間仕切又はドアが吸収した直雷、雷サージ電流、無線電波、電磁波、静電気（人体に帯電する静電気又は空調設備から出る空気摩擦静電気）等のノイズを大地に逃がすことを特徴とする。

本発明によれば、ビルディング内で使用される監視カメラ、ＴＶ、ＯＡ機器をはじめ、精密機器内の基板、電源・通信・ＴＶ用・無線機用・監視カメラ用ケーブル等と接続された電子機器を、屋外から侵入する直雷、雷サージ電流、無線電波、電磁波、静電気等のノイズ電流のみならず、屋内で発生する無線電波、電磁波、静電気等のノイズ電流からも保護することができる。

次に、本発明の実施の形態を図面に示す実施例に基いて説明する。
図１は本発明に係るノイズ侵入防止ビルディング構造を模式的に示す斜視図、図２は屋上及びフロアーの施工状態を説明する斜視図、図３は本発明に係るフリーアクセスの施工方法を模式的に示す斜視図、図４は図３の要部拡大斜視図、図５は本発明に係るビルディングの１Ｆフロアーの施工状態を模式的に示す正面図、図６はフリーアクセス内に設けたアース盤を示す平面図、図７は本発明に係るビルディングの一実施例を模式的に示す斜視図である。

図１乃至図２において、本発明に係るビルディング構造は、ビルＢの屋上Ｒ及び各フロアーＦを、鉄筋７を配した後、鉄板又は導電性ボード若しくは金網１を展設し、屋上基礎鉄筋上若しくは床基礎鉄骨３上に溶接した後、コンクリート８で固めて施工し、鉄板又は導電性ボード若しくは前記金網１と鉄筋３とをビルＢの構造基礎鉄骨２に金属製ボルト５及び導線６でもって電気的に接続し、外壁を、金網１を展設し、壁基礎鉄筋３に溶接した後、コンクリート８で固めるか又はコンクリートボード４を貼り付けて施工し、壁基礎鉄骨３をビルの構造基礎鉄骨２に電気的に接続して、直雷、雷サージ電流、無線電波、電磁波等のノイズを大地に逃がすようにされている。４はビルディングＢの外壁面に取り付けられるコンクリートボー又は窓ガラスで、ボード４内部に金網１が展設され、金属製ボルト５により壁基礎鉄骨３に電気的に接続されている。

また、同様にビルＢの内外の窓ガラスを電磁波吸収ガラスとするか又はガラス内に金網１を展設し、電磁波吸収ガラス又はガラス内の金網１を金属製窓枠に電気的に接続すると共に、金属製窓枠を、ビルの鉄骨、アースケーブル、フリーアクセスフロアー又はフロアーに展設された鉄板ボード若しくは金網に電気的に接続し、窓ガラス内の金網が吸収した直雷、雷サージ電流、無線電波、電磁波等のノイズを大地に逃がすようにしても良い。ビルＢの構造基礎鉄骨２は通常、基礎と繋がった地下埋設部分の杭がスパイラル筋とされ、その底層及び中間層に銅板又は鉄板製のアース板２Ａを溶接し、大地の各地層のアース抵抗値の低い地層に速やかに過剰電流を流すようにされている。

図３乃至図５に示すように、本発明ビルディングＢの各フロアーＦには、複数のフリーアクセスボード９が金属製の支持束１２でもって架橋されて床上にフリーアクセス床（二重床）ＦＡが施工されている。ここで、フリーアクセスボード９は鉄板あるいは導電性ボードとされ、接合部分に金属製ワッシャー１１を介して止めネジ１０で螺合されると共に、支持束１２の底板には圧着端子１３を介してアースケーブル１４が接続されている。そして、このアースケーブル１４は、直接床基礎鉄筋３に電気的に接続されるか若しくはフリーアクセスアース盤１５を介して床基礎鉄筋３に最短距離で接続されている。つまり、フロアーＦ内に設置される電磁波防止フロアーパーテーション（図示せず）等を大地アースに接続しようとすると、大地アースからケーブルを引き回すことになり、アースケーブル自体が、送受信アンテナと同様の作用を奏し、１次コイルと化し、フロアー内の電源線・通信線・弱電線に電磁誘導を起こし、ノイズ電流が発生してしまう。そこで、後述するフロアーパーテーション３０を直接フリーアクセスボード９の金属製ワッシャー１１若しくは止めネジ１０に電気的に接続することで、これを回避することができる。これにより、室内で発生する静電気（人体に帯電する静電気やは空調設備から出る空気摩擦静電気）等のノイズを大地に逃がすことができる。また、微弱な電波、例えば、携帯電話の送受信時に発生する電波で、パソコンが突然フリーズする現象等を防止することができる。

図６は、本発明で使用されるフリーアクセスアース盤１５を示すものである。フリーアクセスアース盤１５は、フリーアクセス床ＦＡの任意個所に埋設されるもので、ＨＵＢ１９やコンセント２０が収納されると共に、外部サージによる過電圧を放電するための避雷器１８と、この避雷器１８の作動数、すなわち、放電回数を変換器１６を介してカウントするためのカウンター１７を備えている。尚、これら避雷器１８、変換器及びカウンター１７は、後述するサーバー２３や分電盤２４内にも収納される。外部サージ電流の侵入による過電圧を放電するための避雷器１８の放電素子として、太地にアースされると共に、電源線や信号線に接続される３極の放電素子１８ａ、１８ｂ及び１８ｃと、ＨＵＢ１９とコンセント２０との間に配置される放電素子１８ｄとを備えている。また、フリーアクセスアース盤１５には施工やメンテナンスを行なう作業者に装着するリストバンド１９が接続され、入線工事の際に、作業者に帯電した静電気や電磁波によるノイズ電流を除去できるようにされている。また、とくに１Ｆ部分に設けられるフリーアクセスアース盤１５には、ノイズフィルター２１が設けられる。これは、放電素子１８ａ、１８ｂ、１８ｃ及び１８ｄの応答開始電圧が２００Ｖから４００Ｖであるため、１００Ｖから２００Ｖのノイズを除去し、大地に帯電した電気の逆流を防止するためである。

図７は、本発明に係るビルディングの部屋構成の一実施例を示す説明図である。このビルは部屋の壁面及び天井面全体を鉄板又は導電性ボード又は金網を展設内装したコンクリート等による外壁４で囲まれ、室内外からの携帯電話２７等による電磁波の漏洩及び外部からの電磁波等の侵入による影響を受けないように構成されると共に、床面は導電性マット２２が敷設され、この導電性マット２２に接続されるアースケーブル１４は建物の鉄骨３を介して大地に埋設されたアース板（図示せず）に接続されている。ここで、アースケーブル１４としては、外部電磁波の影響を受け難いツイストケーブルを用いるのが望ましい。室内に設けられたサーバー２３は金属製ボックスである１９インチラック内に収納され、ルーターを介して公衆電話回線に接続され遠隔地とのデータ通信が可能にされ、サージカウンター回路が検出した放電回数を遠隔地に設置されたパソコンのディスプレイ等に可視表示することができる。サーバー２３は同じく１９インチラック内に収納されたＨＵＢを介して建物の各フロアーに設置されたコンセントボックス、通信ケーブルを収納した分電盤２４にネットワークケーブルを介して接続されている。図中、３０はフロアーパーテーションで、金属製又は導電性材料で形成されフリーアクセス床ＦＡに電気的に接続され、フリーアクセスアース盤１５を介して電磁誘導等によるノイズ電流を大地に流すことができる。３１はドアで、これも金属製又は導電性材料で形成されている。人体に帯電した静電気をフロア内に入る際、ドア３１に触れることで大地に流すことができる。

これらのＨＵＢ、コンセントボックス、分電盤２４には前述の避雷器１８、変換器１６及びカウンター１７が取り付けられると共に、室内に配置されたデスク２５も含めて作業者が装着するリストバンド１９が接続され静電気対策が施されている。これにより屋外から引き込まれる全ての電線の避雷を行なうことができるばかりでなく、テレビ２８や監視カメラ２９等機器の配線ケーブルやＴＶ分配器２６にノイズ電流が流れたことを確認できることは無論のこと、機器が破壊された原因であるノイズ電流が雷によるものなのか、静電気あるいは電磁波によるものなのかの判別をすることができる。

本発明に係るノイズ侵入防止ビルディング構造を模式的に示す斜視図である。屋上及びフロアーの布設方法を説明する斜視図である。本発明に係るフリーアクセスの施工方法を模式的に示す斜視図である。図３の要部拡大斜視図である。本発明に係るビルディングの１Ｆフロアーの施工状態を模式的に示す正面図である。フリーアクセス内に設けたアース盤を示す平面図である。本発明に係るビルディングの一実施例を模式的に示す斜視図である。

符号の説明

１鉄板又は導電性ボード又は金網
２構造基礎鉄骨若しくは杭（スパイラル筋）
２Ａアース板
３屋根基礎又は壁基礎鉄骨
４コンクリートボード又は窓ガラス（外壁）
５金属製ボルト
６導線
７床鉄筋
８コンクリート
９フリーアクセスボード
１０止めネジ
１１金属製ワッシャー
１２支持束
１３圧着端子
１４アースケーブル
１５フリーアクセスアース盤
１６カウンター変換器
１７カウンター
１８ａ放電素子
１８ｂ放電素子
１８ｃ放電素子
１９リストバンド
２０コンセント
２１ノイズフィルター
２２導電性マット
２３サーバー
２４分電盤
２５デスク
２６ＴＶチューナー中継ボックス又は無線ケーブル中継ボックス（分配器）
２７無線機本体（携帯電話・送信機）
２８テレビ（一般ＴＶ又は監視モニターテレビ）
２９監視カメラ
３０フロアーパーテーション
３１ドア

Claims

ビルの屋上及び各フロアーを、鉄板又は導電性ボード若しくは金網を展設し、屋上基礎鉄筋上若しくは床基礎鉄筋上に溶接した後、コンクリートで固めて施工し、前記鉄板又は導電性ボード若しくは前記金網と鉄筋をビルの構造基礎鉄骨に金属製ボルト及び導線でもって電気的に接続し、外壁を、金網を展設し、壁基礎鉄筋に溶接した後、コンクリートで固めるか又はコンクリートボードを貼り付けて施工し、前記壁基礎鉄筋をビルの構造基礎鉄骨に電気的に接続して、直雷、雷サージ電流、無線電波、電磁波等のノイズを大地に逃がし、基礎と繋がった地下に埋設されたスパイラル筋からなる杭には、底層及び中間層に銅板又は鉄板を溶接し、大地の各地層のアース抵抗値の低い地層に速やかに過剰電流を流すことを特徴とするノイズ侵入防止ビルディング構造。
ビルの窓ガラスを電磁波吸収ガラスとするか又はガラス内に金網を展設し、該電磁波吸収ガラス又は該金網を金属製窓枠に電気的に接続すると共に、該金属製窓枠を、ビルの鉄骨、アースケーブル、フリーアクセスフロアー又はフロアーに展設された鉄板又は導電性ボード若しくは金網に金属製ボルト及び導線でもって電気的に接続し、電磁波吸収ガラス又は窓ガラス内の金網が吸収した直雷、雷サージ電流、無線電波、電磁波等のノイズを大地に逃がすことを特徴とする請求項１記載のノイズ侵入防止ビルディング構造。
ビル内の天井及び間仕切又はドアを金属製又は導電性材で形成し、該天井及び間仕切又はドアを、ビルの鉄骨、アースケーブル、フリーアクセスフロアー又はフロアーに展設された鉄板又は導電性ボード若しくは金網に金属製ボルト及び導線でもって電気的に接続し、前記天井及び間仕切又はドアが吸収した直雷、雷サージ電流、無線電波、電磁波、静電気（人体に帯電する静電気又は空調設備から出る空気摩擦静電気）等のノイズを大地に逃がすことを特徴とする請求項１又は請求項２記載のノイズ侵入防止ビルディング構造。