JP7184466B2 - Electromagnetic wave shield structure - Google Patents
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Description
本発明は、電磁波シールド部材(以下、シールド部材)の接合部や貫通部などにおける電磁波シールド性能(以下、シールド性能)を、従来の方法から更に向上させる電磁波シールド構造に関する。 The present invention relates to an electromagnetic shielding structure that further improves the electromagnetic shielding performance (hereinafter referred to as "shielding performance") at joints and penetrations of electromagnetic shielding members (hereinafter referred to as "shielding members") compared to conventional methods.
一般的に、電磁波を遮蔽する空間(以下、シールド空間)の構築は、金属板など電磁波を遮蔽する材料(以下、シールド材料)にて覆うことによるが、シールド材料から成るシールド部材同士の接合部や、配管等のシールド部材貫通部、或いはシールド部材で構成される扉(以下、シールド扉)の開閉部などでの電磁波漏洩が、そのシールド性能を決定付けている。 In general, a space that shields electromagnetic waves (hereinafter referred to as shield space) is constructed by covering it with a material that shields electromagnetic waves (hereinafter referred to as shield material) such as a metal plate. Shielding performance is determined by the leakage of electromagnetic waves from shield member penetrating portions such as pipes, opening and closing portions of doors (hereinafter referred to as shield doors) made up of shield members, and the like.
シールド部材の接合部においては、従来、(1)シールド部材同士を重ね合わせてビス止め、(2)シールドガスケットをシールド部材で挟み重ね合わせてビス止め、(3)金物を用いてシールドガスケットおよびシールド部材を挟み込んでビス止め、(4)溶接、(5)半田付け、(6)折り込みハゼ締め、などの方法がある。
これらの方法により、接合部納まりや周波数によって異なるが、1GHz以下であれば30dB~100dBのシールド性能が確保できる。
Conventionally, the joints of the shield members were (1) overlapping the shield members and screwed together, (2) sandwiching the shield gasket between the shield members and screwing them together, and (3) using hardware to secure the shield gasket and the shield. There are methods such as clamping the parts and fixing them with screws, (4) welding, (5) soldering, and (6) fold seam tightening.
With these methods, shielding performance of 30dB to 100dB can be secured at 1GHz or less, although it varies depending on the fit of the joint and the frequency.
しかし、それぞれの接合部納まり毎にシールド性能の限界があり、更にシールド性能の向上を図るには、如何にして接合部の電気的導通性が欠陥なく均一になるように仕上げるかが問題となる。従来は、ビス止めやハゼ締めの場合、場所による接合強さの強弱、隙間の施工ばらつきなどを埋めるために、電気的導通材として種々あるシールドガスケットの中から最良なものを選択する、或いは設置方法を工夫する、などの対処方法によっていた。 However, there is a limit to the shielding performance for each joint fitting, and in order to further improve the shielding performance, the problem is how to finish the joints so that the electrical continuity is uniform without defects. . Conventionally, in the case of screwing and seam tightening, in order to compensate for the strength and weakness of the joint strength depending on the location and the uneven construction of the gap, the best shield gasket is selected or installed from among various shield gaskets as an electrical conduction material. It was by coping methods such as devising a method.
しかし、これらの対処方法では、特に1GHz超の高周波域電磁波に対しては、目標性能(例えば、80~100dB)を実現することが困難であった。 However, with these coping methods, it was difficult to achieve the target performance (eg, 80 to 100 dB), especially for high-frequency electromagnetic waves exceeding 1 GHz.
また、配管等の貫通部においては、管内径が遮蔽対象とする電磁波の波長の1/2以下で、かつ長さが管内径の6倍を超える金属管などを、シールド部材面に貫通させて設置することにより、80dBを超えるシールド性能が確保できるとされている。 In addition, in penetrating parts such as pipes, metal pipes whose inside diameter is 1/2 or less of the wavelength of the electromagnetic wave to be shielded and whose length exceeds 6 times the inside diameter of the pipe shall be passed through the shield member surface. It is said that the shielding performance exceeding 80dB can be secured by installing it.
しかし、遮断対象の電磁波の周波数が高く、管内径をその波長の1/2以下にすることが出来ない場合には、管を長くする或いは曲がりを設けるなどの工夫をするが、それでも、目標性能を確保できないことがあった。 However, if the frequency of the electromagnetic wave to be blocked is high and the inner diameter of the pipe cannot be reduced to 1/2 or less of the wavelength, measures such as lengthening the pipe or providing a bend are taken, but even so, the target performance is not achieved. could not be ensured.
以上のようなシールド部材貫通部等における電磁波漏洩防止に関連する先行技術としては、例えば、特許文献1、2がある。特許文献1では、シールドされた部屋の仕切り壁に設けられた貫通孔に筒状の金属管が挿入固定され、シールド層で被覆されたシールドケーブルが前記金属管に挿入され、そのシールドケーブルと前記金属管内面との隙間が金属繊維で充填された、電磁波漏洩防止構造が開示されている。
For example,
前記シールドケーブルを被覆しているシールド層が露出された部分と前記金属管の内面とが、前記金属繊維の充填により電気的に短絡された状態になることにより、10KHz~1000KHz(1MHz)の電磁波に対して75dB以上の減衰率を示す(漏洩防止できる)ことが、実験結果として示されている。 Electromagnetic waves of 10 KHz to 1000 KHz (1 MHz) are electrically short-circuited between the exposed portion of the shield layer covering the shielded cable and the inner surface of the metal tube due to the filling of the metal fibers. Experimental results show that it exhibits an attenuation rate of 75 dB or more (leakage can be prevented).
また、特許文献2では、電磁波遮蔽扉本体の扉操作部における電磁波漏洩防止構造が開示されている。即ち、前記扉操作部に導電性筒部材の一端を溶着し、他端を導電性環状塞ぎ部材で塞ぐことにより形成された筒孔に、抜き差し可能に挿通されたハンドル軸に篏合し着脱可能な導電性環状体を設ける。
Further,
その導電性環状体の外面には(もしくは内面にも)、前記導電性筒部材と前記ハンドル軸との隙間を塞ぐ電磁波遮蔽材が設けられている。このような構造であるので、電磁波遮蔽材の取替えが容易になるとしている。 An electromagnetic wave shielding material is provided on the outer surface (or also on the inner surface) of the conductive annular body to close the gap between the conductive cylindrical member and the handle shaft. Such a structure makes it easy to replace the electromagnetic wave shielding material.
しかし、特許文献1に開示された電磁波漏洩防止構造の性能確認実験は、シールド対象としている電磁波周波数域が10KHz~1000KHz(1MHz)の低周波域範囲での限られた結果でしかなく、しかも、前記電磁波遮蔽材の仕様が明示されておらず、本発明が対象としている1GHz超の高周波域での効果の推定は、この分野の技術者であっても、実験データのない1GHz超の領域を、所謂“外挿”で予測することは極めて困難である。また、1GHz超の高周波域におけるシールド性能確保方法についての示唆は皆無である。
However, the performance confirmation experiment of the electromagnetic wave leakage prevention structure disclosed in
また、特許文献2に開示された技術は、電磁波遮蔽扉本体の扉操作部の電磁波漏洩防止構造であって、その電磁波漏洩防止の役目を果たす電磁波遮蔽材の取替えを容易にする構造を開示しているに過ぎず、そのシールド効果に関する情報は何もない。
In addition, the technology disclosed in
本発明は、1GHz超の高周波電磁波に対して、シールド部材の接合部や配管等の貫通部などにおけるシールド性能を、従来の方法から更に向上させる電磁波シールド構造を提供するものである。 The present invention provides an electromagnetic wave shielding structure that further improves the shielding performance of joints of shielding members, through-holes of pipes, and the like against high-frequency electromagnetic waves exceeding 1 GHz, compared to conventional methods.
上記課題を解決するための本発明の手段は、以下の通りである。
本発明は、シールド空間を覆うシールド部材同士の接合部や、配管等の貫通部、或いはシールド扉開閉部もしくは床のエキスパンションジョイント(以下、EXP.J)部などにおける従来のシールド方法に加えて、前記シールド空間の構築体に付随する前記各部位に形成される不可避な隙間が、1GHz超の高周波域で有効な高周波電波吸収特性を有する高周波電波吸収体(以下、吸収体)を用いて閉塞もしくは被覆されていることを特徴とする、電磁波シールド構造である。
前記吸収体としては、例えばTDK株式会社製のマイクロ波電波暗室用電波吸収材(IS材)、斜入射専用電波吸収材(IS-SM材)などがある。これらは発泡ポリエチレンを基材とし、カーボンのオーム損失を利用するものであり、0.8~110GHzの広帯域にわたり優れた電波吸収特性を有する電波吸収体として市販されている(https://product.tdk.com/info/ja/products/chamber/catalog.html)。
Means of the present invention for solving the above problems are as follows.
In addition to the conventional shielding method for joints between shield members that cover the shield space, penetrating parts such as pipes, shield door opening and closing parts, and floor expansion joints (hereinafter referred to as EXP.J), the present invention provides: The unavoidable gaps formed in the parts associated with the structure of the shield space are closed or closed using a high-frequency wave absorber (hereinafter referred to as absorber) having effective high-frequency wave absorption characteristics in a high frequency range exceeding 1 GHz. An electromagnetic wave shield structure characterized by being covered.
Examples of the absorber include a radio wave absorber for microwave anechoic chambers (IS material) manufactured by TDK Corporation, a radio wave absorber exclusively for oblique incidence (IS-SM material), and the like. These are based on foamed polyethylene and utilize the ohmic loss of carbon, and are commercially available as radio wave absorbers with excellent radio wave absorption characteristics over a wide band of 0.8 to 110 GHz (https://product.tdk. com/info/ja/products/chamber/catalog.html).
また、本発明は、シールド空間を覆うシールド部材の配管等の貫通部において、ケーブルを挿通するために必要な内径の孔が形成された、1GHz超の高周波域で有効な電波吸収特性を有する吸収体が、前記配管等の管端部(出入口)の一端もしくは両端に連続して取付けられていること特徴とする、電磁波シールド構造である。 In addition, the present invention provides a shield member that covers a shield space and has a hole with an inner diameter necessary for inserting a cable in a through-hole such as a pipe of a shield member that has an effective electromagnetic wave absorption characteristic in a high frequency range of over 1 GHz. The electromagnetic wave shield structure is characterized in that the body is continuously attached to one end or both ends of a pipe end portion (entrance/entrance) of the pipe or the like.
また、本発明は、シールド空間を覆うシールド部材同士の接合部やシールド扉の開閉部において、前記接合部等に形成される不可避な隙間が、1GHz超の高周波域で有効な電波吸収特性を有する吸収体を用いて被覆もしくは閉塞されていることを特徴とする、電磁波シールド構造である。 In addition, in the present invention, in the joints between shield members covering the shield space and the opening and closing parts of the shield door, the inevitable gaps formed in the joints have effective radio wave absorption characteristics in the high frequency range exceeding 1 GHz. An electromagnetic wave shield structure characterized by being covered or blocked with an absorber.
以上のような手段によるので、従来のシールド方法で遮蔽されたシールド部材の接合部や配管等の貫通部などから高周波電磁波が漏洩しても、前記各部位に形成される不可避な隙間に設けた吸収体に吸収されるため、前記各部位から入り込むまたは出ようとする電磁波、特に1GHz超の高周波域電磁波は、従来の対処方法よりも効果的に吸収される。 Because of the above means, even if high-frequency electromagnetic waves leak from joints of shielding members shielded by conventional shielding methods, through-holes such as pipes, etc., the Since it is absorbed by the absorber, the electromagnetic waves entering or exiting from each of the above parts, especially the high-frequency electromagnetic waves exceeding 1 GHz, are absorbed more effectively than the conventional countermeasures.
因みに、本発明では1GHz超の高周波域で有効な電波吸収特性を有する吸収体を用いるが、1GHz未満を対象として通常使用される吸収体では、本発明で得られる性能は確保できない。 Incidentally, in the present invention, an absorber having effective radio wave absorption characteristics in a high frequency range of over 1 GHz is used.
なお、本発明で使用される吸収体は、通常、電波暗室の電波吸収体として使用されるものであり、本発明が対象としているシールド部材の接合部等の隙間に用いた例は、本発明者の知る限り皆無である。 The absorber used in the present invention is usually used as a radio wave absorber in an anechoic chamber. None, as far as I know.
本発明は、以上のような手段によるので、次のような効果が得られる。
(1)従来のシールド方法で遮蔽されたシールド部材の接合部や配管等の貫通部などから漏洩した電磁波が、前記吸収体により吸収されるので、前記シールド空間全体のシールド性能の向上が可能となる。
Since the present invention is based on the means described above, the following effects are obtained.
(1) Since the absorber absorbs electromagnetic waves leaking from joints of shielding members and penetrations of pipes, etc., which are shielded by conventional shielding methods, the shielding performance of the entire shield space can be improved. Become.
(2)特に、従来のシールド方法だけでは困難であった1GHz超の高周波域電磁波に対しても、シールド性能の更なる向上が可能である。 (2) In particular, it is possible to further improve the shielding performance against high-frequency electromagnetic waves exceeding 1 GHz, which was difficult only with conventional shielding methods.
(3) ニーズの高まりつつある、より高い周波数域の電磁波に対する有効なシールド構造を、簡易かつ安価に提供できる。 (3) It is possible to easily and inexpensively provide an effective shield structure against electromagnetic waves in a higher frequency range, for which needs are increasing.
(4) 従来のシールド方法で遮蔽されたシールド部材の接合部や配管等の貫通部或いはシールド扉開閉部などに形成される隙間に、吸収体を追加的に取付けるだけなので、従来のシールド方法はそのまま用いることが可能である。 (4) Since the absorber is only additionally attached to the gaps formed in the joints of the shield members shielded by the conventional shielding method, the penetrating portions of the pipes, etc., or the opening and closing portions of the shield door, the conventional shielding method is It can be used as it is.
図1は、本発明の第1実施例についての説明図である。図1(a)は従来の場合を図示したものであり、光ケーブル3を挿通するための真鍮製の貫通管2が、シールド部材1を貫通して固定されている。この貫通管2は一定のシールド性能を確保するために湾曲しており、その寸法は、管内径が遮蔽対象とする電磁波の1/2波長以下、長さが管内径の6倍以上としている。
FIG. 1 is an explanatory diagram of the first embodiment of the present invention. FIG. 1(a) shows a conventional case, in which a
図1(b)が本実施例の説明図であり、図1(a)の貫通管2の室内側管端部の一端(室内側)に、筒状の吸収体4が連続して取付けられ、その中に光ケーブル3が挿通されたものである。因みに、光ケーブル3は伝導体ではないので、シールド性能には影響しない。
FIG. 1(b) is an explanatory view of this embodiment, and a
本実施例における性能確認試験について、試験装置及び試験結果を以下に示す。図2は試験装置の説明略図であり、試験用シールド空間(箱)の壁面を形成するシールド部材1に真鍮製の湾曲した貫通管2が貫通して固定されており、その貫通管2の室内側端部に吸収体4が取り付けられている。それらの中に光ケーブル3が挿通された状態を示している。この貫通管2が貫通した部分を挟んで一定距離の位置に、室外側に電磁波発生装置5a、室内側に電磁波計測器5bが設置されている。
The test equipment and test results for the performance confirmation test in this example are shown below. FIG. 2 is a schematic illustration of the test apparatus, in which a curved through
本試験における測定器構成での測定限界は、3.3GHzで約108dB、10GHzで約96dB、18GHzで約78dBであり、両装置(5a、5b)のアンテナ間距離は2mである。 The measurement limit for the instrument configuration in this test is about 108 dB at 3.3 GHz, about 96 dB at 10 GHz, and about 78 dB at 18 GHz, and the distance between the antennas of both devices (5a and 5b) is 2 m.
なお、表1の試験では、吸収体4は室内側のみに設置した。勿論、図1(b)に図示(破線表示)のように、室外側にも取付けてもよいが、片側のみでも大差がないことを、別途実施の試験で確認している。
In addition, in the test of Table 1, the
表1に本実施例における試験結果を示す。吸収体4(表1に記載の「IS」)なし試験体No.1と片方吸収体付き試験体No.2との比較では、18GHzにおいて20dB以上の効果が確認できる。但し、No.1の18GHz以外では全て測定限界に達しているため、効果の最大値は確認できなかった。 Table 1 shows the test results in this example. A comparison between test sample No. 1 without absorber 4 (“IS” in Table 1) and test sample No. 2 with one absorber shows an effect of 20 dB or more at 18 GHz. However, since all frequencies other than 18 GHz of No. 1 have reached the measurement limit, the maximum value of the effect could not be confirmed.
図3は、本発明の第2実施例についての説明図である。図3(a)は従来の場合を図示したものであり、シールド部材1で覆われた床20、20との隙間のEXP.J部20aを、シールドガスケット11を挟んで鋼製の塞ぎ板1cで覆い、ビス等の綴り材10、10、・・・で片側のみを固定したものである。
FIG. 3 is an explanatory diagram of a second embodiment of the present invention. FIG. 3(a) shows a conventional case, and the
図3(b)が本実施例の説明図であり、図3(a)のEXP.J部20aの上部一定範囲に吸収体4を充填したものである。吸収体4は、EXP.J部20aの側面に接着されるが、ある程度の伸縮性があるので、EXP.J部20aの多少の開閉には追従可能となる。
FIG. 3(b) is an explanatory diagram of this embodiment, in which the
本実施例における性能確認試験について、試験装置及び試験結果を以下に示す。図4は試験装置の概要略図であり、図4(a)は室内側の立面図、図4(b)は図4(a)のハーハ断面視である。 The test equipment and test results for the performance confirmation test in this example are shown below. FIG. 4 is a schematic diagram of the test apparatus, FIG. 4(a) is an elevation view of the interior of the room, and FIG. 4(b) is a cross-sectional view of FIG. 4(a).
試験用シールド空間(箱)の壁面を形成するシールド部材1に、EXP.J部20aを模擬した長孔部20bが開けられており、その長孔部20bを室内側から鋼製の塞ぎ板1cが、シールドガスケット11を挟んで、綴り材10、10、・・・によりシールド部材1に固定されている。塞ぎ板1cの固定が片側のみとしたのは、図3(b)に図示の塞ぎ板1cを模擬するためである。
The
長孔部20bの室外側両縁部には突出金物12、12が取付けられ、長孔部20bを全面的に覆う吸収体4が2つの突出金物12、12の隙間を塞いでいる。この長孔部20bを挟んで一定距離の位置に、室外側に電磁波発生装置5a、室内側に電磁波計測器5bが設置されている。
本試験における測定器構成での測定限界は、1GHzで約130dB、3.3GHzで約108dB、10GHzで約96dB、33GHzと40GHzで約110dBであり、両装置(5a、5b)のアンテナ間距離は2mである。 In this test, the measurement limits for the instrument configuration are approximately 130 dB at 1 GHz, approximately 108 dB at 3.3 GHz, approximately 96 dB at 10 GHz, and approximately 110 dB at 33 GHz and 40 GHz. is.
表2に本実施例における試験結果を示す。No.1とNo.2が吸収体4(表2に記載の「IS」)の充填の有無を比較したものであり、全周波数(1~40GHz)に対して測定限界以下だが、吸収体4充填のNo.2の方が充填なしのNo.1よりも10~40dB程度高くなっている。 Table 2 shows the test results in this example. No. 1 and No. 2 are comparisons with and without absorption of absorber 4 ("IS" in Table 2). No. 2 with filling is about 10 to 40 dB higher than No. 1 without filling.
その効果を最小値で比較すると、10Ghz以下では10~14dB、33Ghz以上では18~20dBと、ばらつきがあるものの、周波数が高い程数値が大きくなる傾向にある。即ち、吸収体4を充填した効果は周波数が高い程大きいといえる。
Comparing the minimum value of the effect, it is 10 to 14 dB at 10 Ghz or less, and 18 to 20 dB at 33 Ghz or more. That is, it can be said that the higher the frequency, the greater the effect of filling the
なお、本実施例ではEXP.J部が対象だが、動き(開閉)を伴う隙間という点ではシールド扉と開口枠との隙間も同様であり、この部分に用いられる従来のシールド工法に加えて、その隙間を吸収体4によって閉塞すれば、上記と同様な効果が得られることは明白である(図示せず)。 In this example, the EXP.J part is the object, but the gap between the shield door and the opening frame is the same in terms of the gap that accompanies movement (opening and closing). It is obvious that the same effect as described above can be obtained by closing the gap with the absorbent body 4 (not shown).
図5は本発明の第3実施例についての説明図であり、図5(a)に示す従来のシールド部材1、1の接合部における折り曲げ部1a、1aで形成される隙間に、図5(b)のように吸収体4を充填した場合である。
FIG. 5 is an explanatory diagram of a third embodiment of the present invention. This is the case where the
図6は本発明の第4実施例についての説明図であり、図6(a)に図示した、別個のシールド部材1、1とシールドガスケット11とを胴縁21と押え縁21aとで挟持した接合部(従来方法)において、押え縁21aの両側に設けられた補強材22、22とで形成される隙間に、図6(b)に図示のように、吸収体4を充填した場合である。
FIG. 6 is an explanatory diagram of a fourth embodiment of the present invention, in which separate
第3実施例と第4実施例は、従来のシールド方法に、吸収体4を追加したシールド構造である。これらの性能確認試験は未実施であるが、第2実施例に類似した納まり構造であることから、高周波域でのシールド性能向上効果が得られるものと推定される。
The third and fourth embodiments are shield structures in which an
本発明は、ニーズの高まりつつある1GHz超のより高い周波域の電磁波に対する有効な電磁波シールド構造を、従来のシールド方法をそのまま用いつつ安価に提供するものであり、電磁波シールド技術の向上に大いに貢献する。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention provides an effective electromagnetic shielding structure against electromagnetic waves in the higher frequency range of over 1 GHz, for which the needs are increasing, at a low cost while using the conventional shielding method as it is, and greatly contributes to the improvement of electromagnetic shielding technology. do.
1:シールド部材
1a:シールド部材の折り曲げ部
1b:連結板
1c:塞ぎ板
2:貫通管
3:光ケーブル
4:吸収体
5a:電磁波発生装置
5b:電磁波計測器
10:綴り材(ビス等)
11:シールドガスケット
12:突出金物
20:床
20a:EXP.J部
21b:長孔部
21:胴縁
21a:押え縁
1:
11: Shield gasket 12: Protruding hardware 20:
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