JP6145074B2 - 携帯型無線機器用の電磁シールド装置 - Google Patents

Description

本発明は、携帯型無線機器用の電磁シールド装置に関し、より詳細には、タブレット端末等の携帯型無線機器の背面方向へ放射される電磁波の透過を低減させる電磁シールド装置に関する。

近年、情報化社会の進展に伴い、タブレット端末等の携帯型無線機器の利用が一般化している。しかし、病院やデータセンタ内で使用している精密機械については、ある程度のイミュニティレベルを確保しているが、携帯型無線機器が近づくことにより誤動作を発生させることが問題となり、病院やデータセンタでは携帯型無線機器の持ち込み及び使用を禁止している。

精密機械の誤動作を生じさせるような環境下で携帯型無線機器を使用したい場合には、携帯型無線機器の運用過程において放射される精密機械に対する電磁妨害波を防止するために当該携帯型無線機器内部に電磁妨害波遮蔽シートを挿入したり電磁妨害波遮蔽塗料を塗布したりすること等の対策を施している。

また、電磁妨害波を放出する携帯型無線機器等を持ち込む可能性がある環境では、妨害波遮蔽シート等を用いて、誤動作の恐れがある精密機械を覆うことにより精密機械を守る対策を行っている（例えば、非特許文献１、２参照）。

"エレマックシート"，日比谷総合設備株式会社，2014年4月9日検索、インターネット＜http://www.hibiya-eng.co.jp/technology/others/lineup/construction/elemac＞ "無線LAN用周波数選択制電波遮蔽材／電波吸収体 窓用透明周波数選択性電波シールドフィルム"，三菱電線工業株式会社，2014年4月9日検索，インターネット＜http://www.mitsubishi-cable.co.jp/fss/prod_fssf.html＞

携帯型無線機器の持ち込み及び使用が禁止されている病院やデータセンタ内で、精密機械の誤動作を防止しながら、携帯型無線機器を使用しようとした場合、設置されているすべての精密機械について、使用したい携帯型無線機器の使用周波数帯における精密機械のイミュニティレベルを測定して当該携帯型無線機器を使用できるかどうかを判定したり、設置されている精密機械のイミュニティレベルに合わせた低出力の携帯型無線機器を特別に製造したりする必要があり、多大な稼働と開発コストがかかるという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、携帯型無線機器の運用過程において放射される精密機械に対する電磁妨害波を防止すること可能にする携帯型無線機器用の電磁シールド装置を提供することにある。

このような目的を達成するために、本発明の第１の態様は、携帯型無線機器用の電磁シールド装置である。電磁シールド装置は、携帯型無線機器から放射される電磁波を遮蔽する第１の電波遮蔽部材および第２の電波遮蔽部材を備える。第１の電波遮蔽部材および第２の電波遮蔽部材は、回動可能に一辺が蝶着されている。第１の電波遮蔽部材および第２の電波遮蔽部材は、第１の面および当該第１の面の裏側の面である第２の面をそれぞれ有する。第１の電波遮蔽部材は、携帯型無線機器から放射される電磁波の直交する偏波のうちの一方を遮蔽する第１の偏波遮蔽スリットを有し、第２の電波遮蔽部材は、携帯型無線機器から放射される電磁波の直交する偏波のうちの他方を遮蔽する第２の偏波遮蔽スリットを有する。携帯型無線機器のディスプレイ側の面であるディスプレイ面の裏側の面である背面が第２の電波遮蔽部材の第１の面に対向するように、電磁シールド装置に携帯型無線機器が取り付けられた状態、且つ第１の電波遮蔽部材および第２の電波遮蔽部材の第２の面同士が対向する状態において、電磁シールド装置の第１の偏波遮蔽スリットと第２の偏波遮蔽スリットが重ならないようにしたことを特徴とする。

一実施形態においては、第１の偏波遮蔽スリットおよび第２の偏波遮蔽スリットの長さは携帯型無線機器から放射される前記電磁波の波長の２分の１の長さであること、および／または、第１の電波遮蔽部材は携帯型無線機器のディスプレイ面を覆う位置まで回動することを特徴とする。

一実施形態では、第１および第２の電波遮蔽部材は導体板で構成されること、携帯型無線機器はタブレット端末であること、携帯型無線機器が放射する電磁波の周波数は2.4GHz帯であること、および／または、第１および第２の偏波遮蔽スリットの長さは6ｃｍであることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、携帯型無線機器の運用過程において放射される精密機械に対する電磁妨害波を防止すること可能にする携帯型無線機器用の電磁シールド装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる携帯型無線機器用の電磁シールド装置の構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態にかかる携帯型無線機器用の電磁シールド装置の構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態にかかる携帯型無線機器用の電磁シールド装置の構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態にかかる携帯型無線機器用の電磁シールド装置の構成を説明するための図である。 本発明の一実施形態にかかる携帯型無線機器用の電磁シールド装置の電波遮蔽部材における偏波遮蔽スリットのレイアウトを説明するための図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。図面において同一または類似する符号は、同一または類似する要素を示す。したがって、同一または類似する要素についての繰り返しの説明は省略する。

以下の説明は、病院やデータセンタ内において、精密機械に接近した位置でタブレット端末を使用（運用）する場合を例示するものである。このような運用は、精密機械に接近した位置において、当該精密機器のマニュアルをダウンロードしてタブレット端末のディスプレイに表示したり、タブレット端末を介して遠隔地にいるオペレータ等と連絡を取ったりしながら、精密機械の操作等を可能にする。このような通信を行う場合、特にタブレット端末の背面が精密機械に接近する。

したがって、タブレット端末が無線ネットワークの基地局と通信するための電波を遮蔽せずに、同時にタブレット端末の背面から放出される電波を遮蔽することが重要となる。本発明の実施形態に係る携帯型無線機器用の電磁シールド装置は、これを実現する。

なお、以下の説明では、2.4GHz帯の電波を使用する無線通信機能を有するタブレット端末用の電磁シールド装置を、具体的な数値例と共に例示する。しかしながら、本願発明に係る電磁シールド装置は、このような具体的な数値例に限定されるものではなく、一般性を失うことは他の数値においても実施することもできることは言うまでもない。

図１乃至４に示すように、本発明の実施形態に係る携帯型無線機器用の電磁シールド装置は、電波遮蔽部材１および電波遮蔽部材３を有する。電波遮蔽部材１および電波遮蔽部材３は、スロットアンテナの作用を取り入れた、格子状に配列された偏波遮蔽スリット２および偏波遮蔽スリット４をそれぞれ有する。偏波遮蔽スリットは、電波遮蔽部材（偏波遮蔽スリット近傍）により受信された所定の電波の電磁界を受信し（電磁波エネルギーを吸収し）、当該電波の透過を妨げる。

電波遮蔽部材１および電波遮蔽部材３は、導体板で構成され、回動可能に一辺が蝶着されている。また、電波遮蔽部材１および電波遮蔽部材３の一方は、タブレット端末５を固定した形で取り付ける固着機構または着脱自在に取り付ける着脱機構（不図示）を有する。本実施形態においては、電波遮蔽部材３にタブレット端末５を取り付ける機構が設けられているものとする。

図１は、電波遮蔽部材１と電波遮蔽部材３とが成す角度が１８０度となるように開いた状態を示す。電波遮蔽部材１および電波遮蔽部材３の２つの面のうち、図１に示した面を裏面といい、裏面の反対の面を表面という。また。タブレット端末５のディスプレイ側の面を前面（ディスプレイ面ともいう）といい、前面の反対側の面を背面という。図１に示すように、電磁シールド装置は、タブレット端末５の背面が電波遮蔽部材３の裏面と対向するように、タブレット端末に取り付けられる。

図２は、タブレット端末５の前面が電波遮蔽部材１の裏面と対向する位置まで電波遮蔽部材１を回動した状態の電磁シールド装置の分解図である。例えば、タブレット端末５が精密機械に接近しない位置に在り、ディスプレイ面が電波遮蔽部材１で覆われ操作されない状態（待機状態）に相当する。

図３は、電波遮蔽部材１が蝶着された電波遮蔽部材３の一辺を軸として、電波遮蔽部材１を回動する様子を示す分解図である。

図４（ａ）は、電波遮蔽部材１および電波遮蔽部材３の表面同士がと対向する位置まで電波遮蔽部材１を回動した状態の電磁シールド装置の分解図である。例えば、タブレット端末５が精密機械に接近した位置に在り、ディスプレイ面を操作して、精密機器のマニュアルをダウンロードしてタブレット端末のディスプレイに表示したり、タブレット端末を介して遠隔地にいるオペレータ等と連絡を取ったりしながら、精密機械の操作等を行う状態に相当する。図４（ｂ）は、タブレット端末５を取り付けた状態の電磁シールド装置の斜視図である。

再び図１を参照すると、電波遮蔽部材１に設けられた偏波遮蔽スリット２は、タブレット端末５から放射された電波の水平偏波が透過し、垂直偏波が遮蔽されるように構成されている。他方、電波遮蔽部材３に設けられた偏波遮蔽スリット４は、偏波遮蔽スリット２と直交する向きであり、タブレット端末５から放射された電波の垂直偏波が透過し、水平偏波が遮蔽されるように構成されている。格子状に配置され偏波遮蔽スリット２および偏波遮蔽スリット４は、図４に示すように、電波遮蔽部材１および電波遮蔽部材３の表面同士がと対向する位置まで電波遮蔽部材１を回動した状態において、互いに重ならないように配置されている。したがって、精密機械に接近した位置においても、電波遮蔽部材１および電波遮蔽部材３の表面同士がと対向する位置まで電波遮蔽部材１を回動した状態であればタブレット端末５の前面に放射される電波は、遮蔽されずタブレット端末５の通信機能を利用することができる。他方、タブレット端末５の背面に放射される電波は、水平偏波および垂直偏波共に、電波遮蔽部材１および電波遮蔽部材３により遮蔽される。

偏波遮蔽スリット２および偏波遮蔽スリット４の長さＬは、共振周波数となる電磁波（水平偏波もしくは垂直偏波）を遮蔽する長さになる。また、偏波遮蔽スリットの長さ（Ｌ）に方向に垂直の方向の幅は、遮蔽する電磁波の波長の約0.01倍の長さである。例えば、無線ＬＡＮで使用している2.4GHzの電磁波の場合、電磁波の速度は3×10⁸（ｍ／ｓ）であるから、１波長は（3×10⁸）／（2.4×10⁹）≒0.1225（ｍ）となる。

したがって、半波長では（0.1225／2）＝0.0612（ｍ）、すなわち、約6ｃｍの長さとなる。偏波遮蔽スリット２の長さＬを6ｃｍ（幅は約1.3ｍｍ）に選定することにより、タブレット端末の前面から垂直偏波の共振周波数の電磁波（すなわち、タブレット端末５から前面の方向へ放射される2.4GHzの電波のうちの垂直偏波）を遮蔽することになるが、水平偏波は透過し、通信が可能となる。偏波遮蔽スリット４の長さも6ｃｍ（幅は約1.3ｍｍ）に選定することにより、タブレット端末の背面からの水平偏波の共振周波数の電磁波（すなわち、タブレット端末５から背面の方向へ放射される2.4GHzの電波のうちの水平偏波）を遮蔽することになるが、垂直偏波は透過し、通信が可能となる。これにより、タブレット等の携帯型無線機器を電磁シールド装置に取り付けて、電波遮蔽部材１および電波遮蔽部材３でタブレット端末５の前面および背面を覆うことで（図２）、どちらかの偏波の電磁波が遮蔽されることにより、精密機械の近傍で基地局からの電波を受信したとしても、応答してタブレット端末５から放射する電波（電磁波）の出力は軽減（半減）されため、精密機械への影響も軽減される。

次に、図５を参照して電波遮蔽部材１，３における偏波遮蔽スリット２，４のレイアウトを説明する。所定の電波の電磁界を受信する（電磁波エネルギーを吸収する）電波遮蔽部材（偏波遮蔽スリット近傍）の面積は均一ではないが、等価面積ＡｅはＡｅ≒０．１３λ^２と表すことができる。偏波遮蔽スリット近傍の電波の電磁界を受信する部分を矩形として、上記例に従いλを0.1225ｍとし、矩形の長辺の長さＬを6ｃｍとした場合、矩形の短編の長さは、3.2ｃｍとなる。したがって、図５に示すように、偏波遮蔽スリット２，４含む矩形領域（3.2ｃｍ×6.4ｃｍ）を電波遮蔽部材１，３にそれぞれ配置すると効果的である。

なお、上記実施形態では、矩形の電波遮蔽部材が長辺に対して回動するように設けられた例を説明したが、矩形の電波遮蔽部材が短辺同士を蝶着し、短辺に対して回動するようにしてもよい。また、電波遮蔽部材の形状は、矩形に限られず、携帯型無線端末のディスプレイおよび背面を覆う形状であればよい。さらに電波遮蔽部材は、布や樹脂等で被覆されていてもよい。

１，３ 電波遮蔽部材
２，４ 偏波遮蔽スリット
５ 携帯型無線機器

Claims (3)

1. 携帯型無線機器用の電磁シールド装置であって、
   携帯型無線機器から放射される電磁波を遮蔽する第１の電波遮蔽部材および第２の電波遮蔽部材を備え、
   前記第１の電波遮蔽部材および前記第２の電波遮蔽部材は、回動可能に一辺が蝶着されており、前記第１の電波遮蔽部材および前記第２の電波遮蔽部材は、第１の面および前記第１の面の裏側の面である第２の面をそれぞれ有し、
   前記第１の電波遮蔽部材は、前記携帯型無線機器から放射される電磁波の直交する偏波のうちの一方を遮蔽する第１の偏波遮蔽スリットを有し、
   前記第２の電波遮蔽部材は、前記携帯型無線機器から放射される電磁波の直交する偏波のうちの他方を遮蔽する第２の偏波遮蔽スリットを有し、
   前記携帯型無線機器のディスプレイ側の面であるディスプレイ面の裏側の面である背面が前記第２の電波遮蔽部材の前記第１の面に対向するように前記携帯型無線機器が前記電磁シールド装置に取り付けられた状態、且つ前記第１の電波遮蔽部材および前記第２の電波遮蔽部材の前記第２の面同士が対向する状態において、前記第１の偏波遮蔽スリットと前記第２の偏波遮蔽スリットが重ならない、ことを特徴とする電磁シールド装置。
2. 前記第１の電波遮蔽部材は、前記携帯型無線機器の前記ディスプレイ面を覆う位置まで回動する、ことを特徴とする請求項１に記載の電磁シールド装置。
3. 前記第１の偏波遮蔽スリットおよび前記第２の偏波遮蔽スリットの長さは、前記携帯型無線機器から放射される前記電磁波の波長の２分の１の長さである、ことを特徴と請求項１または２に記載の電磁シールド装置。