JP5452706B2 - 鉄筋コンクリート仕切体 - Google Patents

Description

本発明は、伝搬される電磁波を減衰させるために、２つの空間の間に鉄筋コンクリートによって構築される壁や床などの鉄筋コンクリート仕切体に関するものである。

従来、特許文献１，２に開示されているように、建物の外部から内部への不要な電磁波の侵入や、建物の内部から外部への電磁波の漏洩を防ぐために、電磁波シールド機能を備えた建物が構築されている。すなわち、建物の外で伝搬されている電磁波が室内に侵入すると、テレビやパソコンの画像が乱れたり、電子機器が誤作動を起こしたりすることがある。また、室内での無線送信などによって発生した電磁波が建物の外まで伝搬されることによって、情報が漏洩してしまうことがある。

一方、ビルなどの壁や床は、主に鉄筋コンクリートによって構築されるが、構造体として必要とされる耐力のみを満たすようにして構築された鉄筋コンクリート自体は電磁波シールド機能が低い。特に、波長が短い１GHz以上の周波数の電磁波は、ほとんど鉄筋コンクリートの壁を透過してしまう。
そこで、例えば、鉄筋コンクリートの壁や床の表面に、鉄板、金属網、金属箔、金属メッシュなどの電磁波シールド機能を有する部材を貼り付けることで、電磁波シールド機能を備えた建物にしている。

特開平１１−１２１９７３号公報 特開２００２−５４２４８号公報

しかしながら、従来の電磁波シールド部材を貼り付ける方法は、鉄筋コンクリートによって構築される構造体とは別に電磁波シールド部材を付加する方法であるため、材料費が追加される上に、電磁波シールド部材を貼り付ける作業などの工程が増える。

また、建物の内部にいても携帯電話の電波は受信したいが、無線ＬＡＮ(Local Area Network)の電波は外部に漏洩させたくないなど、特定の周波数の電磁波のみを遮蔽したい場合がある。

そこで、本発明は、対象とする周波数の電磁波に対して電磁波シールド機能を発揮させることができる鉄筋コンクリート仕切体を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の鉄筋コンクリート仕切体は、一方の空間から他方の空間に向けて伝搬する対象周波数の電磁波を減衰させる鉄筋コンクリート仕切体であって、前記一方の空間から他方の空間に向けての方向を厚さ方向とするコンクリート部と、前記コンクリート部の前記厚さ方向のいずれかの位置で格子状の鉄筋面を形成する鉄筋部とを備え、前記鉄筋部は、一定の間隔を置いて並んで配設される複数の第１鉄筋とその第１鉄筋に交差するように一定の間隔を置いて並んで配設される複数の第２鉄筋とを有するとともに、前記第１鉄筋及び前記第２鉄筋の前記間隔が前記対象周波数の電磁波の波長又は周波数に基づいて調整されていることを特徴とする。
ここで、前記第１鉄筋及び前記第２鉄筋の前記間隔は、前記コンクリート部の内部で共振を起こす周波数の電磁波との関係によって調整されるのが好ましい。
また、前記鉄筋部の前記厚さ方向の位置は、前記対象周波数の前記コンクリート部の内部における一波長の整数倍の長さ又は一波長の整数倍から半波長を引いた長さに基づいて設定されるのが好ましい。

このように構成された本発明の鉄筋コンクリート仕切体は、コンクリート部の内部に埋設される鉄筋部が、複数の第１鉄筋と複数の第２鉄筋とによって格子状に形成されている。そして、この第１鉄筋及び第２鉄筋の間隔は、対象周波数の電磁波の伝搬を減衰させるために、対象周波数の電磁波の波長又は周波数に基づいて調整される。
このため、構造体として必然的に構築される鉄筋コンクリート仕切体自体によって、対象周波数の電磁波を遮蔽することができる。

本発明の実施の形態の鉄筋コンクリート仕切体の構成を説明する断面図である。 本発明の実施の形態の鉄筋コンクリート仕切体の構成を説明する斜視図である。 鉄筋コンクリート仕切体の電磁波シールド効果を確認するためにおこなった解析のモデルを模式的に示した説明図である。 解析結果を示す電界強度分布図である。 解析結果を示す電界強度分布図である。 解析結果を示す電界強度分布図である。 解析結果を示す電界強度分布図である。 周波数と電磁波シールド効果との関係を示したグラフである。 複数の鉄筋部の被り厚さに対して周波数と電磁波シールド効果との関係を示したグラフである。 複数の鉄筋間隔に対して周波数と電磁波シールド効果との関係を示したグラフである。 鉄筋コンクリート仕切体の中で共振を起こす電磁波の周波数と鉄筋間隔との関係を示したグラフである。 鉄筋コンクリート仕切体の中で共振を起こす電磁波の波長と鉄筋間隔との関係を示したグラフである。 実施例１の鉄筋コンクリート仕切体の構成を説明する断面図である。 実施例２の拡幅部が延出された鉄筋によって形成された鉄筋部の構成を説明する斜視図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
本実施の形態の鉄筋コンクリート仕切体としてのＲＣ壁１は、図１に示すように、一方の空間としての建物の内部空間Ｒ１と他方の空間としての建物の外部空間Ｒ２とを仕切るものである。このＲＣ壁１が設けられることによって、建物の内部空間Ｒ１から外部空間Ｒ２、又は外部空間Ｒ２から内部空間Ｒ１への対象周波数の電磁波の伝搬が遮蔽される。なお、ここで「遮蔽」とは、伝搬される電磁波が減衰されることで電磁波シールド効果（ＳＥ：Shield Effectiveness）が得られる状態をいう。

まず、図１，２を参照しながらＲＣ壁１の構成について説明する。
このＲＣ壁１は、図１，２に示すように、厚さＣのコンクリート部２と、コンクリート部２の内部空間Ｒ１側に埋設される鉄筋部としての前側鉄筋格子３と、前側鉄筋格子３と並列に外部空間Ｒ２側に埋設される鉄筋部としての後側鉄筋格子４とを備えている。

このコンクリート部２は、例えばセメントと骨材と水とを混合して製造される。また、コンクリート部２の配合は、ＲＣ壁１として必要とされる強度を満たすように設定すればよい。
また、このコンクリート部２によって形成される内部空間Ｒ１側の面を前面１１とし、外部空間Ｒ２側の面を後面１２とする。そして、図１の断面図に示すように、前面１１から内部空間Ｒ１方向に間隔を置いて、内装板５が前面１１と略平行に並べられる。

また、前側鉄筋格子３は、図２に示すように、鉛直方向に向けて立設された複数の第１鉄筋としての縦筋３１，・・・と、縦筋３１に略直角となるように交差する複数の第２鉄筋としての横筋３２，・・・とによって格子状に形成される。すなわち、縦筋３１，・・・及び横筋３２，・・・は、それぞれ一定の間隔を置いて並んで配設される。そして、縦筋３１，・・・と横筋３２，・・・とが接する面が鉄筋面３０となる。

また、横筋３２，３２及び縦筋３１，３１は、それぞれ一定の間隔で略平行に配設されている。そして、横筋３２，３２間の距離を間隔Ｐ１とし、縦筋３１，３１間の距離を間隔Ｐ２とする。さらに、この間隔Ｐ１（Ｐ２）は、すべての横筋３２，３２（縦筋３１，３１）間で等しくしておく。なお、以下においては、間隔Ｐ１と間隔Ｐ２とが等しい場合は、両方を合わせて格子間隔と呼ぶ場合もある。
さらに、図１に示すように、縦筋３１の直径を鉄筋径Ｂ１とし、横筋３２の直径を鉄筋径Ｂ３とする。また、縦筋３１とコンクリート部２の前面１１との距離を被り厚さＣ１とする。そして、前面１１と鉄筋面３０との距離をＤ１、鉄筋面３０と後面１２との距離をＤ２とする。

一方、後側鉄筋格子４は、前側鉄筋格子３と同様に、鉛直方向に向けて立設された複数の第１鉄筋としての縦筋４１，・・・と、縦筋４１に略直角となるように交差する複数の第２鉄筋としての横筋４２，・・・とによって格子状に形成される。すなわち、縦筋４１，・・・及び横筋４２，・・・は、それぞれ一定の間隔を置いて略平行に配設される。そして、縦筋４１と横筋４２とが接する面が鉄筋面４０となる。また、前側鉄筋格子３の鉄筋面３０と鉄筋面４０とのコンクリート部２の厚さ方向の間隔を、距離Ｃ３とする。

また、横筋４２，４２間の距離及び縦筋４１，４１間の距離は、前側鉄筋格子３と同様に間隔Ｐ１，Ｐ２とし、すべての横筋４２，４２（縦筋４１，４１）間で等しくしておく。
さらに、図１に示すように、縦筋４１の直径を鉄筋径Ｂ２とし、横筋４２の直径を鉄筋径Ｂ４とする。また、縦筋４１とコンクリート部２の後面１２との距離を被り厚さＣ２とする。

次に、図３−図７を参照しながら、本実施の形態のＲＣ壁１の電磁波シールド効果を検討するためにおこなった解析について説明する。
図３は、有限要素法による数値シミュレーションで使用する解析モデルの一部を模式的に示した図である。この図３に示すように、モデル化されたＲＣ壁Ｍ１の両側に内部空間ＭＲ１と外部空間ＭＲ２がモデル化される。また、ＲＣ壁Ｍ１の内部空間ＭＲ１側には内装板Ｍ５のモデルが形成される。さらに、ＲＣ壁Ｍ１の内部には、十字状の前側鉄筋格子Ｍ３と後側鉄筋格子Ｍ４とがモデル化されている。そして、ＲＣ壁Ｍ１の内部空間Ｒ１側が前面Ｍ１１となり、ＲＣ壁Ｍ１の外部空間ＭＲ２側が後面Ｍ１２となる。

この解析では、内部空間ＭＲ１側からＲＣ壁Ｍ１に向けて垂直偏波の平面波を伝搬させて、外部空間ＭＲ２側まで伝搬される電磁波の電界強度を確認した。また、垂直偏波は、周波数を0.5GHz〜1.5GHzまで0.01GHz刻みで変化させてシミュレーションをおこなった。その中で、ＲＣ壁Ｍ１による電磁波シールド効果が高かった結果を、側方から見た電界強度分布図として図４及び図５に示した。図中では、相対的に電界強度が高い部分を濃いドットで示し、電界強度が低くなるにつれてドットが薄くなる表示としている。

図４は、0.96GHzの周波数の垂直偏波の平面波を伝搬させたときの電界強度分布図である。この周波数の電磁波を伝搬させると、図４に示すように前側鉄筋格子Ｍ３と後側鉄筋格子Ｍ４との間で定在波が形成されて電界強度が高く（濃いドット）なっていることがわかる。これは、前側鉄筋格子Ｍ３と後面Ｍ１２との間（図１の距離Ｄ２）で共振が起きて、反射波の多重反射の相互関係により定在波が形成されたものと考えられる。そして、外部空間ＭＲ２では電界強度が非常に低く（薄いドット又は白色）なっているのは、ＲＣ壁Ｍ１内の共振によって電磁波が減衰され、外部空間ＭＲ２にほとんど電磁波が伝搬されなかったためと考えられる。

また図５は、1.25GHzの周波数の垂直偏波の平面波を伝搬させたときの電界強度分布図である。この周波数の電磁波を伝搬させると、図５に示すように前面Ｍ１１と前側鉄筋格子Ｍ３との間で定在波が形成されて電界強度が高く（濃いドット）なっていることがわかる。これは、ＲＣ壁Ｍ１の前面Ｍ１１と前側鉄筋格子Ｍ３との間（図１の距離Ｄ１）で共振が起きたためと考えられる。

一方、図６は、図３に示したモデルから後側鉄筋格子Ｍ４を除いた前側鉄筋格子Ｍ３のみが配置されたモデルによって解析をおこなった結果である。この図６に示すように、このモデルでは、1.03GHzの周波数の垂直偏波の平面波を伝搬させると、前面Ｍ１１と前側鉄筋格子Ｍ３との間で定在波が形成されて電界強度が高く（濃いドット）なっていることがわかる。これは、ＲＣ壁Ｍ１の前面Ｍ１１と前側鉄筋格子Ｍ３との間（図１の距離Ｄ１）で共振が起きたためと考えられる。

他方、図７は、図３に示したモデルから前側鉄筋格子Ｍ３を除いた後側鉄筋格子Ｍ４のみが配置されたモデルによって解析をおこなった結果である。この図７に示すように、このモデルでは、1.05GHzの周波数の垂直偏波の平面波を伝搬させると、後面Ｍ１２と後側鉄筋格子Ｍ４との間で定在波が形成されて電界強度が高く（濃いドット）なっていることがわかる。これは、ＲＣ壁Ｍ１の後面Ｍ１２と後側鉄筋格子Ｍ４との間（図１の被り厚さＣ２＋鉄筋径Ｂ２）で共振が起きたためと考えられる。

このようにＲＣ壁Ｍ１では、特定の周波数のときに壁内部で共振が起き、透過波が抑制されることがわかる。ここで、透過波の抑制に寄与する現象としては、共振と共振以外の現象とが考えられるが、少なくとも共振が発生しているので、これらの現象を合わせて「共振に準じた現象」という。

図８は、周波数を横軸に、電磁波シールド効果（ＳＥ）を縦軸にして、上述した解析結果をまとめた図である。ここで、電磁波シールド効果（ＳＥ）は、ＲＣ壁Ｍ１の有無で比べた電界強度の比に基づいてデシベル（ｄＢ）で表す。
ＳＥ＝20log₁₀（ＲＣ壁Ｍ１が無いときの電界強度／ＲＣ壁Ｍ１が有るときの電界強度）
例えば、電磁波シールド効果（ＳＥ）が20ｄＢとは、電磁波の強さが１０分の１に減衰されたことを示し、シールド率でいうと90％となる。

図８のグラフでは、0.96GHzと1.25GHzにおいて電磁波シールド効果（ＳＥ）のピークが発生している。これは、図４，５に示したＲＣ壁Ｍ１内で共振が起きた周波数である。すなわち、周波数0.96GHzの電磁波のときは、前側鉄筋格子Ｍ３と後面Ｍ１２との間（図１の距離Ｄ２）で共振が起き、電磁波が大きく減衰された。また、周波数1.25GHzの電磁波のときは、ＲＣ壁Ｍ１の前面Ｍ１１と前側鉄筋格子Ｍ３との間（図１の距離Ｄ１（＝被り厚さＣ１＋鉄筋径Ｂ１））で共振が起き、電磁波が大きく減衰された。
なお、図８は解析結果に基づくものであるが、実際に製作された鉄筋コンクリート壁を使った実測試験の結果からも同様の結果を得ることができ、解析結果の有効性が確認できた。

これらの結果から、前側鉄筋格子３の鉄筋面３０によって、電磁波の透過波が抑制される半透過面が形成されていることがわかる。そして、この半透過面となった鉄筋面３０が反射面として機能することによって共振が起きることになる。
このように前側鉄筋格子Ｍ３と後面Ｍ１２又は前側鉄筋格子Ｍ３と前面Ｍ１１との間で共振が起きているため、前側鉄筋格子Ｍ３の位置をＲＣ壁Ｍ１の厚さ方向に移動させて距離Ｄ１，Ｄ２を変化させると、電磁波シールド効果（ＳＥ）も変化することになる。図９は、前側鉄筋格子Ｍ３の被り厚さＣ１を、20mm，30mm，40mm，50mm，60mmと10mm単位で変化させた場合の解析結果を示した図である。なお、鉄筋径Ｂ１は10mm、ＲＣ壁Ｍ１の厚さＣは200mmとして解析をおこなった。

そして、図９には、図８に示した被り厚さＣ１が40mmのときの結果を実線で示した。周波数1.25GHzのときの電磁波シールド効果（ＳＥ）は、この実線で示した被り厚さＣ１＝40mmのときをピークに、それよりも被り厚さＣ１が厚くなっても薄くなっても低下した。これに対して周波数0.96GHzのときの電磁波シールド効果（ＳＥ）は、被り厚さＣ１が60mmのときが最も高く、被り厚さＣ１が40mmのときが最も低くなった。但し、程度の差はあるが、周波数0.96GHz及び周波数1.25GHzのときは、20mm〜60mmのすべての被り厚さＣ１で電磁波シールド効果（ＳＥ）が得られている。

このように前側鉄筋格子３の鉄筋面３０が半透過面となって電磁波の反射が発生する場合は、ＲＣ壁１内で共振が起きて電磁波がシールドされることがわかる。しかしながら、前側鉄筋格子３の横筋３２，３２の間隔Ｐ１及び縦筋３１，３１の間隔Ｐ２によっては、前側鉄筋格子３で電磁波の反射が起きなくなる。そこで、周波数と格子間隔（間隔Ｐ１，Ｐ２）との関係について検討をおこなった。

図１０には、格子間隔（間隔Ｐ１，Ｐ２）を、130mm，140mm，150mm，160mm，170mmと10mm単位で変化させた場合の周波数と電磁波シールド効果（ＳＥ）との関係を示した。この図１０では、図８に示した格子間隔が150mmの場合を実線で示した。この実線で示した格子間隔よりも格子間隔が狭くなる場合は、図１０に示すようにピークが右側に移動し、格子間隔が広くなるとピークが左側に移動する。すなわち、格子間隔が狭い方が高い周波数（短い波長）の電磁波の反射面として機能し、格子間隔が広くなるにつれて低い周波数（長い波長）の電磁波の反射面として機能することがわかる。
そこで、前側鉄筋格子３又は後側鉄筋格子４の格子間隔（間隔Ｐ１，Ｐ２）を調整することで、透過波を抑制する半透過面を形成し、対象周波数の電磁波をＲＣ壁１内で共振させる。

図１１には、格子間隔（間隔Ｐ１，Ｐ２）を横軸に、ＲＣ壁１内で電磁波が反射する（共振する）周波数を縦軸にしたグラフを示した。この図１１の周波数グラフＦ１は、電磁波をＲＣ壁１の距離Ｄ１（＝被り厚さＣ１＋鉄筋径Ｂ１）の中で反射させる場合の周波数と格子間隔との関係を示している。なお、電磁波を被り厚さＣ２＋鉄筋径Ｂ２の中で反射させる場合も、周波数グラフＦ１が利用できる。例えば、1.25GHzの周波数の電磁波を共振させるためには、周波数グラフＦ１から格子間隔（間隔Ｐ１，Ｐ２）を150mmにすればよいことが読み取れる。

また、周波数グラフＦ２は、前側鉄筋格子３の鉄筋面３０と後面１２との距離Ｄ２の中で反射せる場合の周波数と格子間隔との関係を示している。なお、電磁波を後側鉄筋格子４の鉄筋面４０と前面１１との距離（被り厚さＣ１＋鉄筋径Ｂ１＋距離Ｃ３）の中で反射させる場合も、周波数グラフＦ２が利用できる。例えば、0.96GHzの周波数の電磁波を共振させるためには、周波数グラフＦ２から格子間隔（間隔Ｐ１，Ｐ２）を150mmにすればよいことが読み取れる。

ところで、この周波数グラフＦ１，Ｆ２を使用するにあたって、所定の許容誤差範囲内であれば、対象周波数周辺の電磁波を遮蔽させる効果を得ることができる。すなわち、図８に示すように、電磁波シールド効果（ＳＥ）は、周波数1.25GHzの周辺では1.20GHz〜1.32GHzの範囲で得られる。そこで、（1.32−1.20)/2＝0.06GHzとなることから、対象周波数の前後0.06GHzを許容誤差範囲として扱うこととする。

図１１には、周波数グラフＦ１（Ｆ２）に対して、許容誤差の上限と下限を一点鎖線ＵＦ１，ＬＦ１（ＵＦ２，ＬＦ２）で示した。例えば、0.96GHzの周波数の電磁波を遮蔽するための格子間隔（間隔Ｐ１，Ｐ２）は、(150−9.0)＝141mm〜(150＋11.8)＝161.8mmの間であればよい。

これに対して、図１１の周波数と格子間隔との関係を、ＲＣ壁１内の電磁波の波長λ_ｃと格子間隔（間隔Ｐ１，Ｐ２）との関係で示したのが図１２である。すなわち図１２は、波長λ_ｃを縦軸に、格子間隔（間隔Ｐ１，Ｐ２）を横軸にしている。ここで、ＲＣ壁１内のコンクリート部２の波長λ_ｃは、コンクリート部２の比誘電率をε_ｒ、電磁波の周波数をｆ_ｃ、光速をｖとすると次式によって算出できる。
λ_ｃ＝ｖ／ｆ_ｃ×１／√ε_ｒ ・・・（式０）

周波数グラフＦ１を式０によって変換した波長グラフＷ１から、格子間隔が150mmのときの波長λ_ｃは101mmと読み取れる。この波長101mmの半波長は50.5mmである。一方、図９に示すように、周波数1.25GHzの電磁波の電磁波シールド効果（ＳＥ）が最大になるときの被り厚さＣ１(＝40mm)から算出される距離Ｄ１は、被り厚さＣ１+鉄筋径Ｂ１＝40mm＋10mm＝50mmであり、上述した半波長の長さ50.5mmと略等しくなる。
また、この波長グラフＷ１は次の関係式で示すことができる。
λ_ｃ＝0.4685Ｐ＋30.937 ・・・（式１）
ここで、格子間隔Ｐ＝Ｐ１＝Ｐ２

よって、ＲＣ壁１によって遮蔽したい任意の対象周波数ｆ_ｃの波長λ_ｃを上記式１に代入すれば、前側鉄筋格子３を半透過面とするために必要な格子間隔Ｐを得ることができる。
また、波長グラフＷ１の許容誤差範囲となる上限グラフＵＷ１と下限グラフＬＷ１は、次の関係式で示すことができる。
λ_ｃ＝0.5167Ｐ＋28.816 ・・・（式１Ｕ）
λ_ｃ＝0.4267Ｐ＋32.559 ・・・（式１Ｌ）
例えば格子間隔を150mmにしたときに、波長λ_ｃが96.6mm〜106.3mmの範囲に入る電磁波は、共振に準じた現象を起こすことができる。

さらに、この前側鉄筋格子３による電磁波シールド効果を最大にするためには、前側鉄筋格子３の被り厚さＣ１に鉄筋径Ｂ１を加えた距離Ｄ１が、半波長0.5λ_ｃとなるように調整すればよい。また、1次の共振だけでなく、２次，３次，・・・，ｎ次の共振も同様に起きるため、距離Ｄ１を（波長の整数倍−半波長）＝ｎλ_ｃ−0.5λ_ｃ（ｎは整数）になるように調整すればよいと一般化できる。なお、後側鉄筋格子４の被り厚さＣ２に鉄筋径Ｂ２を加えた距離も、波長λ_ｃの整数倍−半波長（0.5λ_ｃ）の長さを基準に調整することができる。

また、図９に示すように、周波数1.25GHzのときの被り厚さＣ１＝40mmをピークに、その前後20mmの被り厚さＣ１でも電磁波シールド効果（ＳＥ）が得られたことから、厚さ方向の位置の所定の許容誤差は、基準値の前後20mmとすることができる。

これに対して、周波数グラフＦ２を式０によって変換した波長グラフＷ２から、格子間隔が150mmのときの波長λ_ｃは132mmと読み取れる。一方、図９に示すように、周波数0.96GHzの電磁波の電磁波シールド効果（ＳＥ）が最大になるときの被り厚さＣ１（＝60mm）から算出される距離Ｄ２は、ＲＣ壁１の厚さＣ−（被り厚さＣ１＋鉄筋径Ｂ１）＝200mm−（60mm+10mm）＝130mmであり、上述した波長λ_ｃの長さ132mmと略等しくなる。
また、この波長グラフＷ２は次の関係式で示すことができる。
λ_ｃ＝0.8056Ｐ＋10.59 ・・・（式２）
ここで、格子間隔Ｐ＝Ｐ１＝Ｐ２

よって、ＲＣ壁１によって遮蔽したい任意の対象周波数ｆ_ｃの波長λ_ｃを上記式２に代入すれば、前側鉄筋格子３を半透過面とするために必要な格子間隔Ｐを得ることができる。
また、波長グラフＷ２の許容誤差範囲となる上限グラフＵＷ２と下限グラフＬＷ２は、次の関係式で示すことができる。
λ_ｃ＝0.9160Ｐ＋2.829 ・・・（式２Ｕ）
λ_ｃ＝0.7142Ｐ＋16.564 ・・・（式２Ｌ）
例えば格子間隔150mmをしたときに、波長λ_ｃが123.7mm〜140.2mmの範囲に入る電磁波は、共振に準じた現象を起こすことができる。

さらに、この前側鉄筋格子３による電磁波シールド効果を最大にするためには、前側鉄筋格子３と後面１２との距離Ｄ２が、波長λ_ｃ又はｎ次の共振を考慮して波長の整数倍ｎλ_ｃ（ｎは整数）の長さを基準に調整すればよい。また、ここでも上述したのと同様に、厚さ方向の位置の所定の許容誤差は、基準値の前後20mmとすることができる。

次に、本実施の形態の鉄筋コンクリート仕切体（ＲＣ壁１）の作用について説明する。
このように構成された本実施の形態のＲＣ壁１は、コンクリート部２の内部に埋設される前側鉄筋格子３が、複数の縦筋３１，・・・と複数の横筋３２，・・・とによって格子状に形成されている。そして、この横筋３２，３２と縦筋３１，３１の間隔Ｐ１，Ｐ２（格子間隔Ｐ）は、対象周波数ｆ_ｃの電磁波の伝搬を減衰させるために、対象周波数ｆ_ｃの電磁波の波長λ_ｃに基づいて調整される。

例えば、上記した式０によってＲＣ壁１によって遮蔽したい対象周波数ｆ_ｃの波長λ_ｃを算出する。そして、前側鉄筋格子３又は後側鉄筋格子４の被りにおける共振に準じた現象によって電磁波を減衰させようとする場合は、上記式１に対象周波数ｆ_ｃの波長λ_ｃを代入し、前側鉄筋格子３又は後側鉄筋格子４の格子間隔Ｐ（間隔Ｐ１，Ｐ２）を算出する。なお、図１２の波長グラフＷ１を使って格子間隔Ｐを求めることもできる。
さらに、電磁波の半透過面として作用させたい前側鉄筋格子３（又は後側鉄筋格子４）のＲＣ壁１の厚さ方向の位置を、波長λ_ｃの整数倍−半波長との関係を使って調整する。すなわち、（被り厚さＣ１＋鉄筋径Ｂ１）＝（ｎλ_ｃ−0.5λ_ｃ：ｎは整数）となるように、前側鉄筋格子３の鉄筋面３０の厚さ方向の位置を調整する。

このように前側鉄筋格子３又は後側鉄筋格子４の少なくとも一方の格子間隔Ｐ及び厚さ方向の位置を調整するだけで、構造体として必然的に構築されるＲＣ壁１自体によって、対象周波数ｆ_ｃの電磁波を遮蔽することができる。
特に、前側鉄筋格子３と後側鉄筋格子４の両方を半透過面として機能させることで、電磁波シールド効果をより高めることができる。

一方、前側鉄筋格子３と後面１２との間の共振に準じた現象によって電磁波を減衰させようとする場合は、上記式２又は図１２の波長グラフＷ２を使って前側鉄筋格子３の格子間隔Ｐ（間隔Ｐ１，Ｐ２）を求める。
さらに、電磁波の半透過面として作用させたい前側鉄筋格子３のＲＣ壁１の厚さ方向の位置を、波長λ_ｃの整数倍によって調整する。すなわち、鉄筋面３０と後面１２との距離Ｄ２が波長λ_ｃの整数倍（ｎλ_ｃ：ｎは整数）となるように、前側鉄筋格子３の位置を調整する。

このように前側鉄筋格子３の格子間隔Ｐ及び厚さ方向の位置を調整するだけで、構造体として必然的に構築されるＲＣ壁１自体によって、対象周波数ｆ_ｃの電磁波を遮蔽することができる。

すなわちこのようにして構築されるＲＣ壁１は、構造体として構築しなければならない鉄筋コンクリート壁の鉄筋の間隔Ｐ１，Ｐ２及び被り厚さＣ１，Ｃ２などを調整しただけで、電磁波シールド機能を発揮させることができる。このため、電磁波シールド部材を貼り付けなければならない従来の場合に比べて、材料費を削減できる。また、作業も鉄筋コンクリート壁自体を構築する作業とほとんど変わらず、電磁波シールド機能を付加するための追加作業がほとんど発生せず容易に構築できる。

ここで、このようなＲＣ壁１を構築する建物として、データセンター、サーバルーム、放送スタジオ、撮影スタジオ、空港レーダ管制室、無線ＬＡＮが利用可能なオフィス、電磁波シールドルームなどが挙げられる。

また、このＲＣ壁１は、対象周波数ｆ_ｃに対する電磁波シールド効果（ＳＥ）は高いが、それ以外の周波数の電磁波は透過させることができる。このため、建物の内部にいても携帯電話の電波は受信したいが、無線ＬＡＮの電波は外部に漏洩させたくないなど、特定の周波数の電磁波のみを遮蔽することができる。
さらに、この対象周波数は一周波数に限られず、例えば図８に示したように、1.25GHzと0.96GHzの２つの周波数を特に効果的に減衰させることができる。

また、このようなＲＣ壁１は建物の建築現場で直接、構築することができる。さらに、工場や作業ヤードなどでＲＣ壁１を構成するプレキャストパネルを予め製造し、建築現場でプレキャストパネルを組み立てることによってＲＣ壁１とすることもできる。
そして、工場などでプレキャストパネルを製造する方法であれば、前側鉄筋格子３及び後側鉄筋格子４を正確な格子間隔Ｐで正確な位置に配置することが安定的にできる。さらに、コンクリート部２の厚さも正確に形成することができるので、所望する電磁波シールド機能を備えた安定した品質のＲＣ壁１を構築することができる。

次に、前記実施の形態で説明したＲＣ壁１とは別の形態の鉄筋コンクリート仕切体としてのＲＣ壁１Ａについて説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語や同一符号を用いて説明する。

実施例１のＲＣ壁１Ａは、図１３の断面図に示すように、前側鉄筋格子３と略平行に金網部としての溶接金網６がコンクリート部２に埋設されている。この溶接金網６は、鉛直方向に向けて立設された複数の縦線材６１，・・・と、縦線材６１に略直角となるように交差する複数の横線材６２，・・・とによって格子状に形成される。

そして、この溶接金網６の略平行に並列された横線材６２，６２間及び縦線材６１，６１間の格子間隔Ｐ３を調整することによって、溶接金網６を任意の周波数の半透過面とすることができる。すなわち、前記実施の形態で説明した前側鉄筋格子３の格子間隔（間隔Ｐ１，Ｐ２）と同様に、格子間隔Ｐ３によって半透過面として作用させることができる周波数の大きさが異なる。このため、溶接金網６で遮蔽したい電磁波の対象周波数ｆ_ｃｋの波長λ_ｃｋを上記した式０で求め、その波長λ_ｃｋに基づいて式１又は式２又は図１２を使って格子間隔Ｐ３を求める。

また、この溶接金網６のＲＣ壁１Ａの厚さ方向の位置は、対象周波数ｆ_ｃｋの波長λ_ｃｋに基づいて前記した実施の形態と同様に設定することができる。すなわち、溶接金網６の被りにおける共振によって電磁波を減衰させようとする場合は、前面１１と溶接金網６との距離を波長λ_ｃｋの整数倍−半波長＝（ｎλ_ｃｋ−0.5λ_ｃｋ：ｎは整数）にすることによって調整する。
これに対して溶接金網６と後面１２との間の共振によって電磁波を減衰させようとする場合は、溶接金網６と後面１２との距離を波長λ_ｃｋの整数倍にすることによって調整する。

このように前側鉄筋格子３及び後側鉄筋格子４に加えて溶接金網６を配置することで、ＲＣ壁１Ａは、複数の対象周波数ｆ_ｃ，ｆ_ｃｋに対して電磁波シールド効果を発揮することができる。
また、前側鉄筋格子３によって遮蔽させる対象周波数ｆ_ｃと、溶接金網６によって遮蔽させる対象周波数ｆ_ｃｋとが近い値であれば、２つの重なりによってピークの幅が広がるため、遮蔽可能な周波数の帯域幅を広げることができる。

なお、実施例１のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。

次に、前記実施の形態又は実施例１で説明した前側鉄筋格子３及び後側鉄筋格子４とは別の形態の鉄筋部について説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語や同一符号を用いて説明する。

図１４は、実施例２の鉄筋部としての羽付き鉄筋格子７の斜視図である。この羽付き鉄筋格子７は、鉛直方向に向けて立設された複数の第１鉄筋としての縦筋７１，・・・と、縦筋７１に略直角となるように交差する複数の第２鉄筋としての横筋７２，・・・とによって格子状に形成される。この縦筋７１，７１と横筋７２，７２とによって形成される正方形状の格子の目を、ここでは隙間７３と呼ぶ。

また、この縦筋７１には、図１４に示すように、左右の両側に拡幅部としての羽部７１ａ，７１ａが延出される。すなわち羽部７１ａ，７１ａは、縦筋７１を挟んで対峙する位置に設けられる。また、この羽部７１ａ，７１ａは、縦筋７１の長手方向に沿って帯板状の鋼板を固着することによって形成できる。
さらに、横筋７２にも、図１４に示すように、上下の両側に拡幅部としての羽部７２ａ，７２ａが延出される。すなわち羽部７２ａ，７２ａは、横筋７２を挟んで対峙する位置に設けられる。また、この羽部７２ａ，７２ａは、横筋７２の長手方向に沿って帯板状の鋼板を固着することによって形成できる。

そして、このように羽部７１ａ，７２ａが延出された縦筋７１と横筋７２とは、格子の隙間７３が最も狭くなる方向に羽部７１ａ，７２ａを向けた状態で交差させる。ここで、羽付き鉄筋格子７の羽部７１ａと羽部７２ａとが平行に配置された場合が、隙間７３の投影面積が最も狭くなる。

このように縦筋７１と横筋７２とに羽部７１ａ，７２ａを設けることによって、羽部７２ａ，７２ａによる間隔Ｐ４（又は羽部７１ａ，７１ａによる間隔Ｐ６）から横筋７２，７２間の間隔Ｐ５（又は縦筋７１，７１間の間隔Ｐ７）に至るまで、格子間隔を幅広くみなすことができる。そして、格子間隔が広いということは複数の格子間隔を含んでいることを意味し、各格子間隔に対応する周波数を共振させることができることを意味する。すなわち、羽部７１ａ，７２ａを設けることによって、共振させることができる対象周波数の帯域幅を広げることができる。

このように構成された羽付き鉄筋格子７が配置されたＲＣ壁１，１Ａは、遮蔽可能な電磁波の周波数の帯域幅が広いため、広い範囲で電磁波を効果的に遮蔽することができる。

また、上記では帯板状の羽部７１ａ，７２ａを拡幅部として説明したが、これに限定されるものではなく、縦筋７１及び横筋７２に線状やテープ状の鋼材を巻き付けることによって拡幅部を形成してもよい。
なお、実施例２のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。

次に、前記実施の形態で説明したコンクリート部２とは別の形態のコンクリート部について説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については、同一用語や同一符号を用いて説明する。
この実施例３で説明するコンクリート部は、電磁波を吸収する性能が通常のコンクリートのみを使った場合に比べて高くなるように形成される。

例えば、導電性粉体、導電性繊維又は磁性粉体などの電磁波の吸収性能を高めるための混合材をコンクリートに混入してコンクリート部を形成することによって、コンクリート部自体で電磁波を吸収させることができる。ここで、導電性粉体としては、粒径1〜500μmのカーボンビーズ又は金属粉などが使用できる。また、導電性繊維としては、繊維径5〜30μmかつ繊維長1〜20mmの炭素繊維、炭化ケイ素繊維又は金属繊維などが使用できる。さらに、磁性粉体としては、粒径3〜500μmのフェライト粉、チタン粉又は磁石粉などが使用できる。

また、コンクリートに気泡を混入したり、多孔性コンクリートを用いたりしても、コンクリート部自体の電磁波を吸収させる性能を高めることができる。
なお、実施例３のこの他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるため説明を省略する。

以上、本発明の鉄筋コンクリート仕切体を、実施形態及び実施例に基づき説明してきたが、具体的な構成については、これらの実施形態などに限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない限り、設計の変更や追加等は許容される。

例えば、前記実施の形態及び実施例では、内部空間Ｒ１と外部空間Ｒ２との間をＲＣ壁１，１Ａで仕切る外壁の場合について説明したが、これに限定されるものではなく、内部空間の間仕切り壁に本発明を適用することができる。また、壁に限定されるものではなく、床や天井を本発明の鉄筋コンクリート仕切体としてもよい。

さらに、前記実施の形態では、内部空間Ｒ１から外部空間Ｒ２に向けて伝搬される電磁波を例に説明したが、これに限定されるものではなく、外部空間Ｒ２から内部空間Ｒ１に向けて伝搬される電磁波を対象とする場合にも同様の考え方によって鉄筋部を配置することができる。

また、前記実施の形態では設けていないが、内装板５とＲＣ壁１との間に、鉄板、金属網、金属箔、金属メッシュ、フェライト材などの電磁波シールド部材を配置するなどして電磁波シールド効果を高めることができる。

さらに、前記実施の形態及び実施例では、前側鉄筋格子３の横筋３２を縦筋３１に対してＲＣ壁１の後面１２側に配置したが、これに限定されるものではなく、縦筋３１に対してＲＣ壁１の前面１１側に横筋３２を配置してもよい。同じく、後側鉄筋格子４の横筋４２を縦筋４１に対してＲＣ壁１の後面１２側に配置してもよい。

また、前記実施の形態及び実施例では、前側鉄筋格子３と後側鉄筋格子４の両方が配筋されたＲＣ壁１，１Ａについて説明したが、これに限定されるものではなく、前側鉄筋格子３又は後側鉄筋格子４のいずれかが配筋されたシングル配筋の鉄筋コンクリート仕切体であっても、電磁波シールド効果を発揮させることができる。

さらに、前記実施の形態及び実施例では、縦筋３１と横筋３２とが直交する場合について説明したが、これに限定されるものではなく、第１鉄筋と第２鉄筋は直角以外の角度で交差するものであってもよい。また、第１鉄筋と第２鉄筋は、鉛直方向や水平方向を向いていなくてもよく、斜めに配筋されていてもよい。

Claims (11)

1. 一方の空間から他方の空間に向けて伝搬する対象周波数の電磁波を減衰させる鉄筋コンクリート仕切体であって、
   前記一方の空間から他方の空間に向けての方向を厚さ方向とするコンクリート部と、
   前記コンクリート部の前記厚さ方向のいずれかの位置で格子状の鉄筋面を形成する鉄筋部とを備え、
   前記鉄筋部は、一定の間隔Ｐ１を置いて並んで配設される複数の第１鉄筋とその第１鉄筋に交差するように一定の間隔Ｐ２を置いて並んで配設される複数の第２鉄筋とを有するとともに、前記第１鉄筋の前記間隔Ｐ１及び前記第２鉄筋の前記間隔Ｐ２が前記対象周波数の電磁波の前記コンクリート部の内部における波長λ _ｃ との関係で、λ _ｃ ＝0.4685Ｐ１(mm)＋30.937(mm)及びλ _ｃ ＝0.4685Ｐ２(mm)＋30.937(mm)を満たす値を基準に調整されていることを特徴とする鉄筋コンクリート仕切体。
2. 前記第１鉄筋の前記間隔Ｐ１及び前記第２鉄筋の前記間隔Ｐ２は、前記コンクリート部の内部で共振を起こす周波数の電磁波との関係によって調整されていることを特徴とする請求項１に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
3. 前記第１鉄筋の前記間隔Ｐ１と前記第２鉄筋の前記間隔Ｐ２とは等しい間隔Ｐであるとともに、前記対象周波数の電磁波の前記コンクリート部の内部における波長λ_ｃとの関係で、λ_ｃ＝0.4685Ｐ(mm)＋30.937(mm)を満たす値を基準に、上限をλ _ｃ ＝0.5167Ｐ(mm)＋28.816(mm)、下限をλ _ｃ ＝0.4267Ｐ(mm)＋32.559(mm)とする許容誤差範囲で設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
4. 前記鉄筋部の前記厚さ方向の位置は、前記対象周波数の電磁波の前記コンクリート部の内部における一波長の整数倍の長さ又は一波長の整数倍から半波長を引いた長さに基づいて設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
5. 前記鉄筋部の前記厚さ方向の位置は、前記対象周波数の電磁波の前記コンクリート部の内部における一波長の整数倍の長さ又は一波長の整数倍から半波長を引いた長さを基準に前後20mmの許容誤差範囲で設定されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
6. 前記対象周波数が複数あることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
7. 前記鉄筋部は、前記厚さ方向に間隔を置いて複数、設けられることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
8. 前記コンクリート部に格子状の金網部を埋設したことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
9. 前記第１鉄筋及び前記第２鉄筋に対して、格子の隙間が狭くなる方向に延出される拡幅部を設けたことを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
10. 前記コンクリート部には、電磁波の吸収性能を高める混合材又は気泡が混入されていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。
11. パネル状に成形されたことを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか一項に記載の鉄筋コンクリート仕切体。

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