JP4747491B2

JP4747491B2 - 電界シールド

Info

Publication number: JP4747491B2
Application number: JP2003389129A
Authority: JP
Inventors: 康裕能登原; 信一郎金子; 章一志水
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-11-19
Filing date: 2003-11-19
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2023-11-19
Also published as: JP2005150590A

Description

本発明は、高周波電磁界を応用した機器に用いられる電界シールドに関する。

高周波電磁界を応用した機器には、誘導加熱を利用した調理器、レーザープリンタ用の定着用部品、誘導磁界により誘起されるプラズマを利用した放電ランプ、或いは誘導磁界を利用した非接触でのエネルギーの授受を伴う通信器など多種多用な方面で利用されている。また、携帯電話を始め、コンピュータなどの情報端末では、無線による情報伝達が急増、駆動周波数の更なる高周波数化などにより、これら電子機器から副次的に放射される電磁波の影響が無視できないものとなってきており、これら不要な電磁波の放出を規制する不要輻射の規制は厳しいものとなってきている。

高周波電磁界を応用した機器のなかで電磁誘導を利用してｉｃカードなどと非接触で通信を行うｒｆｉｄシステムが脚光を浴びている。このシステムでは、通信に高周波磁界を利用するものであるが、通信用のアンテナを駆動する際に、高周波磁界以外に高周波電界も放出されることになる。高周波電界の強度は、電波法により規制が行われており、この法律を満足すべく例えば、アンテナの出力を下げるなどの措置が行われたが、この場合、通信距離が短くなるなどの問題が発生した。他の対策として、アンテナの周囲にシールド板を配置するなどが行われている。

ここで、図１８は、従来の電界シールドの概略斜視図である。例えば（特許文献１）によれば、図１８に示すように電界シールドパターン２１、給電パターンコイル２２からなるシールドアンテナコイル２３が開示されている。電界シールドパターン２１は、給電パターンコイル２２を覆うような幅からなり、磁界成分の放射の妨げになる渦電流の発生を防ぐために開ループとされ、給電パターンコイル２２を覆うように配され、グランドとなるように図示されている。このような構成とすることで、通信に必要な磁界成分を確保しつつ、他の無線装置の通信妨害となる電界成分を減らすことができることが示されている。
特開２００１−３２６５２６号公報

しかしながら、これら従来の構成では電界は減らすことができるものの、通信で必要とされる近傍磁界の減衰も大きくなってしまい、通信距離が極端に短くなってしまうなどの問題があった。

本発明は、上記の課題を解決するもので、高周波の電磁波発生器から放出される電磁波の近傍磁界の減衰を抑制したまま遠方電界を減衰させるための電界シールドを提供することを目的とするものである。

上記の目的を達成するために、本発明の電界シールドは、グランドに接続するためのグランド接点と、前記グランド接点と第１の接点で接続する第１のリード線及び第２のリード線と、前記第１のリード線に第２の接点で接続した複数の第１の導電体と、前記第２のリード線に第２の接点で接続した複数の第２の導電体とを備え、複数の前記第２の接点は前記第１の導電体及び前記第２の導電体の一方の端部であり、前記第１の導電体及び前記第２の導電体は互いに複数の点で交差し、この交差した点では互いに電気的に接続されておらず、複数の前記第１の導電体及び複数の前記第２の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、前記リード線のうち前記第２の接点が位置する領域の辺の長さを、前記第２の接点の数で除して得られる複数の前記導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲からなることを特徴とする電界シールドを構成したものである。

本発明の電界シールドによれば、高周波の電磁波発生器から放出される電磁波の磁界と電界シールドとの磁気的結合を小さくできるので、近傍磁界の減衰を抑制したまま遠方電界を減衰できる電界シールドの提供が可能となる。本発明の電界シールドを用いることで、主として近傍磁界をその動作に利用する高周波加熱器や、無電極放電ランプ、通信機器などの高周波応用機器の不要輻射対策が、近傍磁界の減衰を抑制したまま遠方電界を減衰できるので、高周波の電磁波発生器から発生される近傍磁界を有効に利用できるようになる。

本発明の電界シールドは、グランドに接続するためのグランド接点と、前記グランド接点と第１の接点で接続する第１のリード線及び第２のリード線と、前記第１のリード線に第２の接点で接続した複数の第１の導電体と、前記第２のリード線に第２の接点で接続した複数の第２の導電体とを備え、複数の前記第２の接点は前記第１の導電体及び前記第２の導電体の一方の端部であり、前記第１の導電体及び前記第２の導電体は互いに複数の点で交差し、この交差した点では互いに電気的に接続されておらず、複数の前記第１の導電体及び複数の前記第２の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、前記リード線のうち前記第２の接点が位置する領域の辺の長さを、前記第２の接点の数で除して得られる複数の前記導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲からなる電界シールドを構成したものであるから、高周波の電磁波発生器から放出される電磁波の近傍磁界と電界シールドとの磁気的結合を小さくでき、近傍磁界の減衰を抑制したまま遠方電界を減衰できる電界シールドの提供が可能となる。本発明の電界シールドを用いることで、主として近傍磁界をその動作に利用する高周波加熱器や、無電極放電ランプ、通信機器などの高周波応用機器の不要輻射対策を近傍磁界の減衰を抑制したまま遠方電界を減衰でき、高周波の電磁波発生器から発生される近傍磁界を有効に使うことができるようになる。

請求項１記載の発明は、グランドに接続するためのグランド接点と、前記グランド接点と第１の接点で接続する第１のリード線及び第２のリード線と、前記第１のリード線に第２の接点で接続した複数の第１の導電体と、前記第２のリード線に第２の接点で接続した複数の第２の導電体とを備え、複数の前記第２の接点は前記第１の導電体及び前記第２の導電体の一方の端部であり、前記第１の導電体及び前記第２の導電体は互いに複数の点で交差し、この交差した点では互いに電気的に接続されておらず、複数の前記第１の導電体及び複数の前記第２の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、前記リード線のうち前記第２の接点が位置する領域の辺の長さを、前記第２の接点の数で除して得られる複数の前記導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲からなることを特徴とする電界シールドであるから、高周波の電磁波発生器から放出される電磁波の近傍磁界と電界シールドとの磁気的結合を小さくできて、近傍磁界の減衰を抑制したまま遠方電界を減衰できる。

以下に本発明の実施の形態を、図面を参照にしながら述べる。

（実施の形態１）
本発明の参考例として図１に電界シールドの概略斜視図を示す。電界シールド１は、複数の導電体２と、複数の導電体２を接地するためのグランド接点３と、複数の導電体２とグランド接点３とを接続するリード線４と、複数の導電体２とグランド接点３とリード線４とを保持するための支持体５とから構成されている。なお、図中の黒丸印は、導電体２の間で電気的に接続されていることを示している。従って、複数の導電体２が交差している部分で、黒丸印の無い部分は、電気的な接続が無い互いに絶縁されている状態を示している。複数の導電体２は、絶縁被覆を施した線を用いた。

図１に示したように、複数の導電体２はそれぞれ１箇所で、グランド接点３につながるリード線４と、電気的に接触している。これは、電気的に見た場合、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ、導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まることを示している。また、これは複数の導電体２の各々又は個々で電気的に接続された閉ループを形成しないことを意味する。複数の導電体２とリード線４とは半田付けにより電気的な接触を得た。リード線４には複数の導電体２との半田付けが容易な様に絶縁被覆なしの銅線を用いた。グランド接点３は、実機で使用する際に、実機のグランドと電気的接続を得るための接点である。グランド接点３は、実機のグランドと電気的な接続を取ることができれば良く、その方法には、機械的な接続による方法や、半田付けによる方法などがあり、その方法に応じた構成をとれば良いが、半田付けでグランドと電気的な接触を得る方法を選定し、半田付けがやり易い金属板で構成した。複数の導電体２とリード線４、及びグランド接点３は、樹脂基板からなる支持体５上に接着固定して電界シールドを形成した。

図２は参考例として、電界シールドの部分断面図を示す。電界シールドは、複数の導電体２の線幅６、複数の導電体２の平均間隔７とで規定されている。平均間隔７は、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られるものである。

複数の導電体２の線幅６と複数の導電体２の平均間隔７を変えて電界シールド１を作成して、複数の導電体２の線幅６と複数の導電体２の平均間隔７による電界シールド１の特性の変化について調べた。なお、複数の導電体２にバルク線を用いたが、バルク線の場合の線幅２は、バルク線の最大幅、即ちバルク線の直径を意味する。

評価試験は次のようにして行った。参考例として、評価試験装置の構成概略図を図３に示す。評価試験装置は、電磁波を放出させるためのループアンテナ８、ループアンテナ駆動用電源９、磁界強度計測器１０、電界強度計測器１１とから構成される。試験体である電界シールド１は、ループアンテナ８と磁界強度計測器１０との間の所定の位置に配置される。ループアンテナ８を１０ｍｈｚの周波数で駆動し、磁界強度と電界強度とを計測した。なお、電界シールド１を評価試験装置に取りつける際に、電界シールド１のグランド接点３は、評価試験装置のグランドと電気的接続を取った。

参考例として、図４に作製した電界シールド１の遠方電界強度の減衰特性を示した。図４から、複数の導電体２の平均間隔７が狭くなるにつれて、遠方電界強度の減衰量は大きくなっていくことがわかる。即ち、遠方電界強度を減衰させるためには、複数の導電体２の平均間隔７を狭くしていけば良いことがわかる。また、遠方電界強度の減衰量と複数の導電体２の平均間隔７との関係は複数の導電体２の平均間隔７が５０ｍｍ近辺に変曲点があることがわかる。すなわち、複数の導電体２の平均間隔７が５０ｍｍ程度よりも広くなると、遠方電界強度の減衰量の変化は小さくなってくる。今、求められるのは、遠方電界強度を減衰させることである。従って、遠方電界強度の減衰を効果的に大きく取れるような複数の導電体２の平均間隔７は、５０ｍｍ程度以下とすることが必要であることがわかる。

また、参考例として、図５に電界シールド１の近傍磁界強度の減衰特性を示した。近傍磁界強度は複数の導電体２の平均間隔７が広い領域では安定しているが、複数の導電体２の平均間隔７が１０ｍｍ程度よりも小さくなってくると、徐々に近傍磁界強度の減衰量が大きくなってくることがわかる。複数の導電体２の平均間隔７が３ｍｍ程度となると急激に近傍磁界強度の減衰量は大きくなることが示される。今、電界シールド１に求められる特性は、近傍磁界強度の減衰ができるだけ小さいことである。従って、近傍磁界強度の減衰量を小さく保つためには、複数の導電体２の平均間隔７を４ｍｍ程度以上とすることが必要であることがわかる。

また、参考例として、複数の導電体２の線幅６を変えた場合の近傍磁界強度の変化についての計算機シミュレーション結果を図６に示した。複数の導電体２の線幅６が狭くなるにつれて近傍磁界強度は大きくなることが示される。逆に、複数の導電体２の線幅６が広がると近傍磁界強度は減少してくることが示される。今、電界シールド１に求められる特性は、近傍磁界強度の減衰が小さいことである。図６より複数の導電体２の線幅６が５ｍｍ程度以上となると、複数の導電体２の線幅６に対して磁界強度の変化は小さくなることが示される。従
って、近傍磁界強度の減衰を小さく抑えるためには、複数の導電体２の線幅６は、５ｍｍ程度より小さいことが必要である。なお、複数の導電体２の線幅６は、電界シールド１の法線方向から導電体を見た場合の導電体の線幅６である。例えば、導電体が円柱状の線である場合は、その直径に相当することになる。

この結果より、近傍磁界強度の減衰を大きくすることなく透過させるためには、電界シールド１の複数の導電体２の線幅６は、小さい方が好ましいこととなる。しかしながら、例えばバルク線で線幅６、即ち線径を小さくしていった場合、切れ易いなど取り扱い上の問題が発生する。この点を考慮した場合、複数の導電体２の線幅６は、０．０５ｍｍ程度より大きい方が望ましいことになる。なお、線幅６が小さい場合は、あらかじめ、細線を集合線としたリッツ線を用いると、細線の特性、即ち近傍磁界強度を効率良く透過する特性を保持したままで、電界シールド１を作製する際の線の取り扱いは容易になるので、生産性の向上には有効である。

以上より、近傍磁界を透過し遠方電界を遮蔽する電界シールド１の、複数の導電体２が満足すべき複数の導電体２の線幅６の範囲と、複数の導電体２の平均間隔７の範囲の満たすべき条件が明確になった。即ち、近傍磁界を透過し遠方電界を遮蔽する電界シールド１の、複数の導電体２は、複数の導電体２の線幅は０．０５ｍｍ程度から５ｍｍ程度の範囲で、複数の導電体２の平均間隔７は４ｍｍから５０ｍｍの範囲にあれば良い。

なお、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる平均間隔７を用いたのは以下の理由による。即ち、複数の導電体２の配置は、隣接する導電体同士が平行に配置されていなくても、殆ど問題の無いシールド特性を示すことがわかったためである。シールドすべき面に対して、複数の導電体２を配する場合、導電体２の配置は、極端に偏らせて配置しない限りは、ここで用いた平均間隔の７範囲で複数の導電体２を配置すれば良いことになる。

なお、前記した電界シールドの条件から外れて電界シールドを作製した場合、以下のような問題が発生することになる。

例えば、複数の導電体２に線幅６を０．０５ｍｍ程度以下とした場合は、近傍磁界の透過性に関しては何等の問題を発生しないが、導電体２は非常に断線し易いものとなるため、取り扱いが困難で、量産性上の問題が発生することになる。また、複数の導電体２に線幅６を５ｍｍ程度より大きいものを使用すると、複数の導電体２と近傍磁界とが結合するようになり、電界シールド１の近傍磁界の透過性が劣化したものとなってくる。また、複数の導電体２の線幅５ｍｍ程度以上では、複数の導電体２の平均間隔７を変えたとしても複数の導電体２自体が近傍磁界と結合し易くなるために、近傍磁界の透過性を向上させることは困難となってくる。

また、例えば、複数の導電体２の平均間隔７を４ｍｍ程度よりも小さくした場合、複数の導電体２と近傍磁界との結合が、影響を与える程度に大きくなり、電界シールド１の近傍磁界の透過性が劣化したものとなってくる。更に例えば、複数の導電体２の平均間隔７を５０ｍｍ程度よりも広くした場合、遠方電界の透過性が大きくなり、本来遮蔽すべき遠方電界のシールド性が劣化することになる。

以上をまとめると、遠方電界を遮蔽して、近傍磁界を透過するような電界シールド１は、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ、導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まる電界シールド１、もしくは複数の導電体２が、閉ループを形成しないようにグランド接点３に結合されている電界シールド１であって、複数の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる複数の導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲でなければならないのである。

なお、ここで得られた条件に基づき、線径が０．３５ｍｍで導電体の平均間隔を２０ｍｍの電界シールドを作製して、一辺が１５０ｍｍのループアンテナを有する実機通信機にセットして近傍磁界の強度と遠方電界の減衰量とを調べた結果を（表１）に示す。

（表１）より、実機通信機においても、近傍磁界を透過し遠方電界を遮蔽できる電界シールドとして機能することが確認できる。

なお、電界シールド１をバルク線を用いて作製したが、電界シールドは１、複数の導電体２と、グランドに接続するためのグランド接点３と、複数の導電体２とグランド接点３とを接続するリード線４とを備え、複数の導電体２はリード線４を介してグランド接点３と電気的に接続されて構成され、複数の導電体２は各々の導電体２の任意の点からリード線４を経てグランド接点３へ至る経路が一意的に定まる様に配されて、複数の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる複数の導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲であれば複数の導電体２はバルク線にこだわるものではない。

例えば、プリント配線基板を用いて作製しても、電界を遮蔽して磁界を透過するという電界シールド特性は何等変わらない。プリント配線板にエッチング処理を用いて電界シールド１を作製する製法は生産性に優れたものである。しかしながら、複数の導電体２の線幅６は、バルク線のように０．０５ｍｍと細くするのは工法上厳しいものとなってくる。プリント配線板にエッチング処理により安定して作製できる複数の導電体２の線幅は、０．２ｍｍ程度以上となるが、これは複数の導電体２が満たすべき条件を十分満たすものであり、電界を遮蔽し磁界を減衰なく透過する特性を満足する。

なお、導電体２の線幅が５ｍｍ以下の条件に対して、線径５ｍｍ程度の導電体２を用いても、磁界の透過性及び電界の遮蔽性は問題ないのであるが、線径５ｍｍ程度の導電体２の場合は導電体自体の剛性が大きくなり取り扱い性に問題が出てくることになる。このような場合は、線幅５ｍｍ程度の、例えば導電性の箔体等を用いて電界シールド１を構成すれば、磁界の透過性及び電界の遮蔽性を維持したまま、取り扱い性も向上する。

なお、複数の導電体２とグランド接点３とリード線４を樹脂製の支持体５上に配置、接着固定して電界シールド１を形成したが、支持体５上への固定の方法は、接着に限るものではなく、例えば支持体５上に導電体２をからげ固定ができる、からげピンを設けておけば、複数の導電体２はこのからげピンに巻きつけ固定することで電界シール１ドを形成することができる。この際、複数の導電体２の配置は、複数の導電体２を電気的に見た場合、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まる配置、或いは複数の導電体２の各々又は個々で電気的に接続された閉ループを形成しない配置とし、複数の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる複数の導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲であれば何等問題はない。

また、縦方向に導電体２を配置して電界シールド１を構成したが、導電体２の配置は、縦方向に限る必要性は無く、例えば、図７〜図９に示したような構成でも構わない。要は電磁波発生部から発生される電磁波の強度と所望のシールド特性に応じて導電体２を配置すれば良く、その際に複数の導電体２を電気的に見た場合、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まる配置、或いは複数の導電体２の各々又は個々で電気的に接続された閉ループを形成しない配置とし、複数の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる複数の導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲とすれば、磁界を透過し電界を遮蔽する電界シールドの基本的特性に対して何等の問題はない。

また、複数の導電体２とグランド接点３とリード線４とを樹脂製の支持体５上に配置、接着固定して電界シールド１を形成したがこれは、電界シールド１を取り扱い易くするために支持体５上に配置、接着固定したのであり、電界シールド１としての特性への影響に関して支持体５は必ずしも必要なものではない。例えば、参考例として図１０に模式的に示したように、縦と横に導電体が交差するような導電体２の配置の場合、導電体を編んで構成しても、複数の導電体２を電気的に見た場合、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まる配置、或いは複数の導電体２の各々又は個々で電気的に接続された閉ループを形成しない配置とし、複数の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる複数の導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲とすれば何等の問題はない。支持体５を有しない場合、リード線４とグランド接点３の取り扱いは、例えば複数の導電体２と共に編みこんで構成すれば良い。リード線４の機能は、複数の導電体２とグランド接点３とを電気的に接合する機能を有していれば良く、またグランド接点３は電界シールド１を取りつける実機のグランドと電界シールド１とのグランド接点３とを電気的に接合できれば良いのである。このような構成では、支持体５がないことから曲げ易く、電磁波発生部を覆い易くなる等の特徴を有することになる。図１０では、縦と横が導電体からなる場合について示したが、例えば、縦方向のみが導電体で横方向は縦方向の導電体を保持するための導電性のない部材を用いて編んで構成してもシールド特性に何等問題はない。

また、複数の導電体２とグランド接点３とを接続するリード線４を電界シールド１の一方の辺側に配置したが、リード線４の配置はこれにこだわるものではない。例えば、電界シールド１の面積が広くなり、複数の導電体２の長さが長くなるような場合、複数の導電体２のリード線４と電気的に接触させた端と他方の端とのあいだで電位差が生じるようになる。この様な場合に、リード線４を電界シールド１の面上で非対称の位置に配置した場合、シールド特性、例えば遠方での遠方電界強度の非対称性が大きくなるようなことがある。このような場合は、電界シールド１のリード線４をほぼ対称な位置に配置すれば良い。この場合、導電体２の配置の方法は、例えば図１１に示したような例が考えられるが、複数の導電体２を電気的に見た場合、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まる配置、或いは複数の導電体２の各々又は個々で電気的に接続された閉ループを形成しない配置であり、複数の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる複数の導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲であれば何等の問題はない。なお、リード線４自体も閉ループを形成しないように引き回しには注意を要する。

なお、例えば図１１に示したように、グランド接点３が電界シールド１に２ヶ所ある場合に、電界シールド１の対象の実機に設置して、実機のグランドと電界シールド１とのグランド接点３とを接続した場合、２ヶ所のグランド接点３は、実機を介して閉ループを形成するようになる。この場合も、本発明の電界シールド１上では、複数の導電体２を電気的に見た場合、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まる配置、或いは複数の導電体２の各々又は個々で電気的に接続された閉ループを形成しない配置は保持され、電界シールド１と実機からの近傍磁界との磁気的結合は殆ど発生しない。しかしながら、２ヶ所のグランド接点３が、実機を介して閉ループを形成するようになる場合は、実機から発生される近傍磁界が設置によって形成される閉ループと鎖交しないように注意して、電界シールド１のグランド接点３と実機のグランドとを接続する必要が有る。

このように、本発明の電界シールド１は、近傍磁界の減衰を抑えて、遠方電界強度を低減できるので、主として近傍磁界をその動作に利用する高周波加熱器や、無電極放電ランプ、通信機器などの高周波応用機器の不要輻射対策が容易にできるようになるとともに、高周波の電磁波発生器から発生される近傍磁界を有効に使うことができるようになる。

（実施の形態２）
通常電磁波は３次元的に放出されるため、不要な電磁波を遮蔽しようとする場合、電磁波の発生源を３次元的に遮蔽しなければならない。電界シールド１は電磁波の発生源を覆うような構成とすることでこの問題点に対処するものである。

参考例として、電界シールド１の概略斜視図を図１２に示す。電界シールド１は、複数の導電体２と、複数の導電体２を接地するためのグランド接点３と、複数の導電体２とグランド接点３とを接続するリード線４と、複数の導電体２とグランド接点３とリード線４とを保持するための箱状の支持体５とから構成されている。なお、図中の黒丸印は、複数の導電体２とリード線４とが電気的に接続されていることを示している。

図１２に示したように、複数の導電体２の銅線はそれぞれ１箇所で、グランド接点３につながるリード線４と電気的に接触している。これは、電気的に見た場合、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まることを示している。また、これは複数の導電体２の各々又は個々で、電気的に接続された閉ループを形成しないことを意味する。複数の導電体２のバルク線とリード線４とは半田付けにより電気的な接触を得た。リード線４には複数の導電体２の銅線との半田付けが容易な絶縁被覆なしの銅線を用いた。グランド接点３は、実機で使用する際に、実機のグランドと電気的接続を得るための接点である。グランド接点３は実機のグランドと電気的な接続を取ることができれば良く、その方法には、機械的な接続による方法や、半田付けによる方法などがあり、その方法に応じた構成をとれば良いが、半田付けでグランドと電気的な接触を得る方法を選定し、半田付けがやり易い金属板で構成した。複数の導電体２とリード線４、グランド接点３は、樹脂材からなる箱状支持体５上に接着固定して電界シールド１を形成した。

複数の導電体２の線幅６と複数の導電体２の平均間隔７を変えて電界シールド１を作成して、複数の導電体２の線幅６と複数の導電体２の平均間隔７による電界シールド１の特性の変化について調べた。なお、複数の導電体２にバルク線を用いたが、バルク線の場合の線幅６は、バルク線の最大幅、即ちバルク線の直径を意味するものである。

次に電界シールド特性について調べた。

参考例として、評価試験は次のようにして行った。評価試験装置の構成概略図を図１３に示す。評価試験装置は、電磁波を放出させるためのループアンテナ８、ループアンテナ駆動用電源９、磁界強度計測器１０、電界強度計測器１１とから構成される。ここで、試験体である電界シールド１は、ループアンテナ８を覆うように配置する。ループアンテナ８を１０ｍｈｚの周波数で駆動し、磁界強度と電界強度とを計測した。なお、電界シールド１を評価試験装置に取りつける際に、電界シールド１のグランド接点３は、評価試験装置のグランドと電気的接続を取った。

参考例として、図１４に作製した電界シールドの遠方電界強度の減衰特性を示した。近傍磁界を大きく低減させることなく遠方電界強度を更に低減できることを確認できる。これは、平面的な電磁界の遮蔽であったのに対して励磁コイル８全体を覆うことになるために、従って、平面的な電界シールド１を回りこんで放射される電磁波成分も遮蔽されることになり、遠方電界強度は更に低減するのである。

図１４から、複数の導電体２の平均間隔７が狭くなるにつれて、遠方電界強度の減衰量は大きくなっていくことがわかる。即ち、遠方電界強度を減衰させるためには、複数の導電体２の平均間隔７を狭くしていけば良いことがわかる。また、遠方電界強度の減衰量と複数の導電体２の平均間隔７との関係は複数の導電体２の平均間隔７が５０ｍｍ近辺に変曲点があることがわかる。すなわち、複数の導電体２の平均間隔７が５０ｍｍ程度よりも広くなると、電界強度の減衰量の変化は小さくなってくる。今、求められるのは、遠方での電界強度を減衰させることである。従って、遠方電界強度の減衰を効果的に大きく取れるような複数の導電体２の平均間隔７は、複数の導電体２の平均間隔７を５０ｍｍ程度以下とすることが必要であることがわかる。

また、参考例として、図１５に電界シールド１の近傍磁界強度の減衰特性を示した。近傍磁界強度は複数の導電体２の平均間隔７が広い領域では安定しているが、複数の導電体２の平均間隔７が１０ｍｍ程度よりも小さくなってくると、徐々に近傍磁界強度の減衰量が大きくなってくることがわかる。複数の導電体２の平均間隔が３ｍｍ程度となると急激に近傍磁界強度の減衰量は大きくなることが示される。今求められる特性は、近傍磁界強度の減衰はできるだけ小さくすることが要求される。従って、近傍磁界強度の減衰量を小さく保つためには、複数の導電体の平均間隔を４ｍｍ程度以上とすることが必要であることがわかる。

また、参考例として、複数の導電体２の線幅を変えた場合の近傍磁界強度の変化についての計算機シミュレーション結果を図１６に示した。複数の導電体２の線幅６が狭くなるにつれて近傍磁界強度は大きくなることがわかる。逆に、複数の導電体２の線幅７が広がると近傍磁界強度は減少してくることがわかる。今電界シールド１に求められているのは、近傍磁界強度の減衰が少ないことである。図１６より複数の導電体２の線幅が５ｍｍ程度以上となると、複数の導電体２の線幅６に対して近傍磁界強度の変化は小さくなることがわかる。従って、近傍磁界強度の減衰を小さく抑えるためには、複数の導電体２の線幅６は、５ｍｍ程度より小さい領域にあることが必要であることがわかる。なお、導電体２の線幅６は、電界シールド１の法線方向から導電体２を見た場合の導電体２の幅である。例えば、導電体が円柱状の線である場合は、その直径に相当することになる。

この結果より、近傍磁界強度の減衰を少なく透過するためには、電界シールド１の複数の導電体２の線幅６は、小さい方が好ましいこととなる。しかしながら、例えばバルク線で線幅６を小さくしていった場合、切れ易いなど取り扱いが困難と成ってくる。この点を考慮した場合、複数の導電体２の線幅は、０．０５ｍｍ程度より大きい方が望ましいことになる。なお、線幅６が小さい場合は、あらかじめ、細線を集合線としたリッツ線を用いると、細線の特性、即ち近傍磁界強度を効率良く透過する特性は保持されたままで、電界シールド１を作製する際の線の取り扱いは容易になるので、生産性の向上には有効である。

以上より、近傍磁界を透過し遠方電界を遮蔽する電界シールドの、複数の導電体２が満足すべき複数の導電体２の線幅６の範囲と、複数の導電体２の平均間隔７の範囲の満たすべき条件が明確になった。即ち、近傍磁界を透過し遠方電界を遮蔽する電界シールド１の、複数の導電体２は、複数の導電体２の線幅は０．０５ｍｍ程度から５ｍｍ程度の範囲で、複数の導電体２の平均間隔７は４ｍｍから５０ｍｍの範囲にあれば良い。

なお、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる平均間隔７を用いたのは以下の理由による。

即ち、複数の導電体２の配置は、隣接する導電体２同士が平行に配置されていなくても、殆ど問題の無いシールド特性を示すことがわかったためである。シールドすべき面に対して、複数の導電体２を配する場合、導電体２の配置は、極端に偏らせて配置しない限りは、ここで用いた平均間隔の７範囲で複数の導電体２を配置すれば良いことになる。

また、例えば、複数の導電体２の平均間隔７を４ｍｍ程度よりも小さくした場合、複数の導電体２と近傍磁界との結合が、影響を与える程度に大きくなり、電界シールドの近傍磁界の透過性が劣化したものとなってくる。更に例えば、複数の導電体２の平均間隔７を５０ｍｍ程度よりも広くした場合、遠方電界の透過性が大きくなり、本来遮蔽すべき遠方電界のシールド性が劣化することになる。

以上をまとめると、遠方電界を遮蔽して、近傍磁界を透過するような電界シールド１は、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ、導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まる電界シールド１、もしくは複数の導電体２が、閉ループを形成しないようにグランド接点３に結合されている電界シールド１であって、電界シールドは袋状に形成されており、複数の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺
の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる複数の導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲でなければならないのである。なお、これらの条件は、袋状に形成された電界シールドの各面で対応するものである。

なお、ここで得られた条件に基づき、線径が０．０８ｍｍで３０芯のリッツ線を導電体に用い、導電体の平均間隔が１０ｍｍの電界シールドを作製して、２５０ｍｍ×５００ｍｍのループアンテナを有する実機通信機にセットして近傍磁界の強度と遠方電界の減衰量とを調べた結果を（表２）に示す。

（表２）より、実機通信機においても、近傍磁界を透過し遠方電界を遮蔽できる電界シールドとして機能することが確認できる。

なお、複数の導電体２とグランド接点３とリード線４を樹脂製の箱状の支持体５上に配置、接着固定して電界シールド１を形成したが、支持体５上への固定の方法は、接着に限るものではなく、例えば支持体５上に導電体２をからげ固定ができるからげピンを設けておけば、複数の導電体２はこのからげピンにからげ固定することで電界シールド１を形成することができる。この際、複数の導電体２の配置は、複数の導電体２を電気的に見た場合、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まる配置、或いは複数の導電体２の各々又は個々で電気的に接続された閉ループを形成しない配置とし、複数の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる複数の導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲であれば何等問題はない。

また、複数の導電体２とグランド接点３とリード線４を樹脂製の箱状の支持体５上に配置、接着固定して電界シールド１を形成したがこれは、電界シールド１を取り扱い易くするために箱状の支持体上に配置、接着固定したのであり、電界シールド１としての特性への影響に関して箱状の支持体５は必ずしも必要なものではない。例えば、図１７に模式的に示したように、縦と横に導電体２が交差するような導電体２を編んで構成しても、複数の導電体２を電気的に見た場合、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まる配置、或いは複数の導電体２の各々又は個々で電気的に接続された閉ループを形成しない配置とし、複数の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる複数の導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲であれば何等問題はない。

支持体５を有しない場合、リード線４とグランド接点３の取り扱いは、例えば複数の導電体２と共に編みこんで構成すれば良い。リード線４の機能は、複数の導電体２とグランド接点３とを電気的に結合する機能を有していれば良く、またグランド接点３は電界シールド１を取りつける実機のグランドと電界シールド１とのグランド接点３とを電気的に接合できれば良いのである。このような構成では、支持体５がないことから曲げ易く、電磁波発生部を覆い易くなる等の特徴を有することになる。

また、縦方向に導電体２を配置して電界シールド１を構成したが、導電体２の配置は、縦方向に限る必要性は無い。要は電磁波発生部から発生される電磁波の強度と所望のシールド特性に応じて導電体２を配置すれば良く、その際に複数の導電体２を電気的に見た場合、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まる配置、或いは複数の導電体２の各々又は個々で電気的に接続された閉ループを形成しない配置とし、複数の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる複数の導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲であれば何等問題はない。

また、複数の導電体２とグランド接点３とを接続するリード線４を電界シールド１の一方の辺側に配置したが、リード線４の配置はこれにこだわるものではない。例えば、電界シールド１の面積が広くなり、複数の導電体２の長さが長くなるような場合、複数の導電体２のリード線４と電気的に接触させた端と他方の端とのあいだで電位差が生じるようになる。この様な場合に、リード線４を電界シールド１の面上で非対称の位置に配置した場合、シールド特性、例えば遠方電界強度の非対称性が大きくなるようなことがある。このような場合は、電界シールド１のリード線４をほぼ対称な位置に配置すれば良い。その際に、複数の導電体２を電気的に見た場合、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まる配置、或いは複数の導電体２の各々又は個々で電気的に接続された閉ループを形成しない配置とし、複数の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する辺の長さを、複数の導電体と、複数の導電体が配されて形成される領域の外周とが交差する点の数で、除して得られる複数の導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲であれば何等問題はない。

また、グランド接点３が電界シールド１に複数箇所ある場合に、電界シールド対象の実機に設置して、実機のグランドと電界シールド１とのグランド接点３とを接続した場合、複数箇所のグランド接点３は、実機を介して閉ループを形成するようになる。この場合も、本発明の電界シールド１上では、複数の導電体２を電気的に見た場合、複数の導電体２の何れにおいても、導電体２上の任意の点からグランド接点３へ導電体２上をたどる場合の経路が一意に定まる配置、或いは複数の導電体２の各々又は個々で電気的に接続された閉ループを形成しない配置は保持され、電界シールド１と実機からの近傍磁界との磁気的結合は殆ど発生しない。しかしながら、複数のグランド接点３が、実機を介して閉ループを形成するようになる場合は、実機から発生される近傍磁界が設置によって形成される閉ループと鎖交しないように注意して電界シールド１のグランド接点３と実機のグランドとを接続する必要が有る。

このように、本発明の電界シールド１は、近傍磁界の減衰を抑えて、遠方電界強度を低減できるので、主として近傍磁界をその動作に利用する高周波加熱器や、無電極放電ランプ、通信機器などの高周波応用機器の不要輻射対策が容易にできるようになるとともに、高周波の電磁波発生器から発生される近傍磁界を有効に使うことができるようになる。しかも、電界シールド１の形状が箱状であるために、電磁界の発生源を中に入れるだけで良く、設置が容易になる。

本発明にかかる電界シールドは、高周波の電磁波発生器から放出される電磁波の近傍磁界と電界シールドとの磁気的結合を小さくでき、近傍磁界の減衰を抑制したまま遠方電界を減衰できる効果を有し、主として近傍磁界をその動作に利用する高周波加熱器や、無電極放電ランプ、通信機器などの高周波応用機器の不要輻射対策に有用である。

参考例としての電界シールドの概略斜視図参考例としての電界シールドの部分断面図参考例としての評価試験装置の構成概略図参考例としてのシールド特性を示すグラフ参考例としての近傍磁界に関するシールド特性を示すグラフ参考例としての近傍磁界に関するシールド特性を示すグラフ本発明の実施の形態１における電界シールドの他の形態を示す概略斜視図参考例としての電界シールドの他の形態を示す概略斜視図参考例としての電界シールドの他の形態を示す概略斜視図本発明の実施の形態１における電界シールドの他の形態を示す概略斜視図本発明の実施の形態１における電界シールドの他の形態を示す概略斜視図参考例としての電界シールドの概略斜視図参考例としての評価試験装置の構成概略図参考例としての遠方電界に関するシールド特性を示すグラフ参考例としての近傍磁界に関するシールド特性を示すグラフ参考例としての近傍磁界に関するシールド特性を示すグラフ本発明の実施の形態２における電界シールドの他の形態を示す概略斜視図従来の電界シールドの概略斜視図

１電界シールド
２導電体
３グランド接点
４リード線
５支持体
６線幅
７平均間隔
８ループアンテナ
９励磁コイル駆動用電源
１０磁界強度計測器
１１電界強度計測器
２１電界シールドパターン
２２給電パターンコイル
２３シールドアンテナコイル

Claims

グランドに接続するためのグランド接点と、
前記グランド接点と第１の接点で接続する第１のリード線及び第２のリード線と、
前記第１のリード線に第２の接点で接続した複数の第１の導電体と、
前記第２のリード線に第２の接点で接続した複数の第２の導電体とを備え、
複数の前記第２の接点は前記第１の導電体及び前記第２の導電体の一方の端部であり、
前記第１の導電体及び前記第２の導電体は互いに複数の点で交差し、この交差した点では互いに電気的に接続されておらず、
複数の前記第１の導電体及び複数の前記第２の導電体の線幅は０．０５ｍｍから５ｍｍの範囲で、
前記リード線のうち前記第２の接点が位置する領域の辺の長さを、前記第２の接点の数で除して得られる複数の前記導電体の平均間隔が、４ｍｍから５０ｍｍの範囲からなることを特徴とする電界シールド。