(57)【要約】【課題】  電磁波低減効果に加えスペース効率も良く、また電磁波を吸収する開口部からの放熱効果も期待できる妨害電磁波低減装置を提供する。【解決手段】  電子機器を内蔵する筐体１、筐体１に形成された開口部３、抵抗体４を備え、抵抗体４を開口部３の長手方向の一辺と別の一辺をつなぐように設置する妨害電磁波低減装置。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子機器を内蔵する筐体と、該筐体に形成した第１開口部と、該第１開口部の対向する長手方向の辺を接続するように配置した抵抗体と、を備えて構成されることを特徴とする妨害電磁波低減装置。
【請求項２】
請求項１記載の妨害電磁波低減装置において、前記第１開口部の長手方向の寸法を低減させる電磁波の１／２波長の長さに設定したことを特徴とする妨害電磁波低減装置。
【請求項３】
請求項１記載の妨害電磁波低減装置において、前記第１開口部の対向する長手方向の辺を接続するように導体治具を設け、該導体治具から前記第１開口部の端までの寸法を電磁波の１／２波長の長さに設定したことを特徴とする妨害電磁波低減装置。
【請求項４】
請求項１記載の妨害電磁波低減装置において、前記第１開口部と直交する向きに第２開口部を形成したことを特徴とする妨害電磁波低減装置。
【請求項５】
請求項１記載の妨害電磁波低減装置において、前記抵抗体にキャパシタンス、インダクタンスを付加し、前記抵抗体を設置する個所の内部インピーダンスと所定の数式より前記抵抗体のキャパシタンスとインダクタンスの値を変えることを特徴とする妨害電磁波低減装置。
【請求項６】
請求項５記載の妨害電磁波低減装置において、前記抵抗体を設置する個所の内部インピーダンスの抵抗値をＲ０、リアクタンス値をＸ０とし、前記抵抗体のインピーダンスの抵抗値をＲ１、リアクタンス値をＸ１とした場合に、Ｒ０＝Ｒ１、Ｘ０＝−Ｘ１の関係を満たすことを特徴とする妨害電磁波低減装置。
【請求項７】
請求項１記載の妨害電磁波低減装置において、誘電体板を前記第１開口部近傍に配置することを特徴とする妨害電磁波低減装置。
【請求項８】
請求項７記載の妨害電磁波低減装置において、前記誘電体板を前記第１開口部の中心部分に設置することを特徴とする妨害電磁波低減装置。
【請求項９】
請求項１記載の妨害電磁波低減装置において、前記抵抗体から前記第１開口部の端までの寸法を、低減させる電磁波の１／４波長の長さに設定したことを特徴とする妨害電磁波低減装置。
【請求項１０】
請求項４記載の妨害電磁波低減装置において、前記第１開口部の端部に前記第２開口部の中央を直交させてＴ字型開口部を形成し、前記抵抗体は前記第１開口部に位置し、前記抵抗体から前記第１開口部の端部までの寸法と、前記第２開口部の寸法を、低減させる電磁波の１／４波長の長さに設定したことを特徴とする妨害電磁波低減装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、妨害電磁波低減装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の電子機器の高機能化、高クロック化に伴い電子機器から発生する電磁波による障害が問題となってきている。特に複写機、ファクシミリなどの画像読取部においては高画質化のためにクロック数が高くなっており、漏洩する電磁波ノイズが問題となってきている。
電子機器への電磁波ノイズ対策（以下ＥＭＩ対策という）は、その対象がプリント回路基板と筐体とに分けられているが、筐体でのＥＭＩ対策は最終的な電子機器の電磁波ノイズ放射特性を決定するので特に重要である。筐体のＥＭＩ対策は内部の電磁界の吸収、開口部の処理、接合部の処理などがある。
そこで、強磁性体に金属板を密着させて、強磁性体に集まった磁界による誘導電流を金属板に発生させ、ジュール熱により磁界エネルギーを吸収する電磁波吸収体が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開平１１−２６１２８０号公報
【非特許文献１】宇野亨「ＦＤＴＤ法による電磁界およびアンテナ解析」コロナ出版（２０００）、Ｐ１１４
【非特許文献２】中島将光「マイクロ波工学」森北出版（１９９１）、Ｐ１９７
【非特許文献３】板倉晃、岡野好伸、安部實「２周波共用Ｈ型開口部アンテナの検討」、信学論（Ｂ）、vol J86-B NO12,PP.2533-2542,Dec.2003
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、一般に、高周波では強磁性体の比透磁率は低下するのに数百ＭＨｚの周波数でどの程度、強磁性体としての効果があるか不明である。
本発明は、放熱用開口部（開口部）が特定周波数に共振することに着目してなされたものであり、電磁波低減効果に加えスペース効率も良く、また電磁波を吸収する開口部からの放熱効果も期待できる妨害電磁波低減装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、電子機器を内蔵する筐体と、該筐体に形成した第１開口部と、該第１開口部の対向する長手方向の辺を接続するように配置した抵抗体と、を備えて構成されることを特徴とする妨害電磁波低減装置を特徴とする。
請求項２記載の発明は、請求項１記載の妨害電磁波低減装置において、前記第１開口部の長手方向の寸法を低減させる電磁波の１／２波長の長さに設定したことを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１記載の妨害電磁波低減装置において、前記第１開口部の対向する長手方向の辺を接続するように導体治具を設け、該導体治具から前記第１開口部の端までの寸法を電磁波の１／２波長の長さに設定したことを特徴とする。
請求項４記載の発明は、請求項１記載の妨害電磁波低減装置において、前記第１開口部と直交する向きに第２開口部を形成したことを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１記載の妨害電磁波低減装置において、前記抵抗体にキャパシタンス、インダクタンスを付加し、前記抵抗体を設置する個所の内部インピーダンスと所定の数式より前記抵抗体のキャパシタンスとインダクタンスの値を変えることを特徴とする。
請求項６記載の発明は、請求項５記載の妨害電磁波低減装置において、前記抵抗体を設置する個所の内部インピーダンスの抵抗値をＲ０、リアクタンス値をＸ０とし、前記抵抗体のインピーダンスの抵抗値をＲ１、リアクタンス値をＸ１とした場合に、Ｒ０＝Ｒ１、Ｘ０＝−Ｘ１の関係を満たすことを特徴とする。
請求項７記載の発明は、請求項１記載の妨害電磁波低減装置において、誘電体板を前記第１開口部近傍に配置することを特徴とする。
請求項８記載の発明は、請求項７記載の妨害電磁波低減装置において、前記誘電体板を前記第１開口部の中心部分に設置することを特徴とする。
請求項９記載の発明は、請求項１記載の妨害電磁波低減装置において、前記抵抗体から前記第１開口部の端までの寸法を、低減させる電磁波の１／４波長の長さに設定したことを特徴とする。
請求項１０記載の発明は、請求項４記載の妨害電磁波低減装置において、前記第１開口部の端部に前記第２開口部の中央を直交させてＴ字型開口部を形成し、前記抵抗体は前記第１開口部に位置し、前記抵抗体から前記第１開口部の端部までの寸法と、前記第２開口部の寸法を、低減させる電磁波の１／４波長の長さに設定したことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００５】
請求項１の妨害電磁波低減装置においては、電磁波ノイズ低減効果と放熱、省スペース性を両立させることができる。
請求項２の妨害電磁波低減装置においては、より電磁波ノイズ低減効果がある。
請求項３の妨害電磁波低減装置においては、始めに想定していたより高い周波数の電磁波ノイズの低減に柔軟に対応することができる。
請求項４の妨害電磁波低減装置においては、様々な成分の電磁波ノイズの低減ができる。
請求項５の妨害電磁波低減装置においては、抵抗体のインピーダンスを考慮に入れない場合より電磁波ノイズの低減ができる。
請求項６の妨害電磁波低減装置においては、抵抗体のインピーダンスを考慮に入れた場合で最大の電磁波ノイズ低減ができる。
請求項７の妨害電磁波低減装置においては、波長短縮分だけ周波数の低い電磁波ノイズの低減ができる。
請求項８の妨害電磁波低減装置においては、より少ないコストで波長短縮分だけ周波数の低い電磁波ノイズの低減ができる。
請求項９の妨害電磁波低減装置においては、低減する電磁波ノイズの半波長分開口部の長さが確保できなくても電磁波ノイズの低減ができる。
請求項１０の妨害電磁波低減装置においては、２つの周波数での電磁波ノイズ低減ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
以下、図面を参照して、本発明の各実施例を詳細に説明する。
〔実施例１〕
図１は実施例１に係る妨害電磁波低減装置の構成図、図２（ａ）、（ｂ）はその寸法関係を示す図である。妨害電磁波低減装置は、筐体（金属筐体）１、筐体１に内蔵された電子機器を模したモノポールアンテナ２、その給電点２ｂ、筐体１の開口部（第１開口部）３、抵抗体４を備え、抵抗体４が開口部３の対向する長手方向の辺を接続するように配置されている。
図２（ａ）、（ｂ）において筐体１のＸ、Ｙ、Ｚ方向の寸法をａ、ｂ、ｃとし、開口部３のＹ、Ｚ方向の寸法をｂ２、ｃ１とし、モノポールアンテナ２の寸法をｃ２とし、またモノポールアンテナ２の筐体壁面からの距離をａ１、ｂ１とする。
図３は筐体表面の電流分布と開口部の位置関係を示した図であり、符号５は筐体表面電流である。開口部３近傍の表面電流が共振すると抵抗体４の端部４ａ、４ｂを共振の腹として振動する。その時抵抗体４に電流が流れることにより、ジュール熱が発生し、筐体１内の電界分布強度を低減し、放射電磁波の強度を低くすることが可能となる。
次に、上記構成からなる筐体により得られた効果を数値シミュレーションにより検証する。図４は、図１に示した妨害電磁波低減装置との比較として抵抗体４を設けていない妨害電磁波低減装置の構成図である。まず、図１に示す開口部３に抵抗体４を設置した筐体（ＣＡＳＥ１）と、図４に示すように、開口部３に抵抗体のない筐体（ＣＡＳＥ２）について放射電界強度を計算する。
なお、図１、図４の寸法形状は既に図２（ａ）、（ｂ）に示されている。ここで、ａ＝２７０ｍｍ、ｂ＝２７０ｍｍ、ｃ＝１５０ｍｍ、ａ１＝１８８ｍｍ、ｂ１＝１３５ｍｍ、ｃ１＝１０ｍｍ、ｂ２＝１８８、ｃ３＝ｃ４＝７０ｍｍである。ここではＦＤＴＤ法（有限差分時間領域法）といわれる計算解析手法によるシミュレーションによって遠方界放射電界の評価を行う。
この解析では、解析空間を格子状に分割して、Maxwell方程式を差分して時間領域で解く。具体的には、入力点であるモノポールアンテナ２の入力端に正弦波を入力し、筐体近傍で筐体１を囲む閉曲面上の電磁界情報を取り込み、これから遠方電界に変換する。例えば、非特許文献１により、解析対象を囲む電磁界情報から遠方放射電界は算出可能である。
【０００７】
まず、図１に示すＣＡＳＥ１と、図４に示すＣＡＳＥ２（比較例）との場合における入力周波数８００ＭＨｚでの遠方界放射電界強度を図５に示す。図５（ａ）がＣＡＳＥ１で、図５（ｂ）がＣＡＳＥ２である。また放射パターンは図１の座標系でφ＝０°固定で、θを０°から３６０°まで変化させたものでθ＝０°の場合にｚ軸の正の方向で、θ＝９０°でｘ軸の正の方向となる。電界強度は解析対象から３ｍの距離でのθ方向偏波成分の利得換算となっている。
図５からＣＡＳＥ２（比較例）は開口部方向のθ＝９０°で利得は５［ｄＢｉ］であるのに対して、ＣＡＳＥ１は開口部方向のθ＝９０°で利得は−２．５［ｄＢｉ］である。差異が７．５ｄＢで１０0.75＝５．６から、ＣＡＳＥ１はＣＡＳＥ２より５．６倍程度電磁波を低減することを示している。そして開口部３が空いているので放熱効果も期待できる。また開口部分で電磁波ノイズを低減しているのでスペース効率も良い。
〔実施例２〕
実施例２は実施例１で開口部３の長手方向の寸法を、低減させる周波数の波長の半分（１／２）の長さに設定する。これにより、開口部周辺の表面電流が効果的に共振して、より効率良く電磁波ノイズを低減できる。
【０００８】
〔実施例３〕
図６は実施例３に係る妨害電磁波低減装置の構成図である。実施例３では、導体治具６を備える。図７は導体治具の構成図である。導体治具６の金属プレート６ａはネジ６ｂにより筐体１に固定されている。両者の間には導電性ガスケット６ｃが介在されていて良好な導電性を確保している。
開口部３の長手方向の寸法がｂ２で低減したい電磁波ノイズの波長の半分より大きい場合に、導体治具６で寸法ｂ２をｂ２２に変えて効果的に共振が発生するようにする。導体治具６の金属プレート６ａと筐体１は導電性ガスケット６ｃにより良好な導電性を確保しているので、開口部３の長さがｂ２２となり効果的に電磁波ノイズを低減する。これにより、始めに想定していたのより高い周波数の電磁波ノイズの低減に柔軟に対応することができる。
〔実施例４〕
図８は実施例４に係る妨害電磁波低減装置の構成図である。符号３は長手方向がｙ軸方向である開口部、４はその抵抗体、３ｂは長手方向がｚ軸方向である開口部、４ｂはその抵抗体である。非特許文献２に示されている様に、一般に開口部アンテナは開口部長手方向に直角な成分の電界に共振し易い。
図８の開口部３はｚ軸方向の電界成分に共振し易く、開口部３ｂ（第２開口部）はｙ軸方向の電界成分に共振し易くなる。そこで十字の開口部３、３ｂにより、ｙ成分、ｚ成分の電界ノイズを低減できる。これにより、様々な成分の電磁波ノイズの低減ができる。
【０００９】
〔実施例５〕
実施例５は、抵抗体４にキャパシタンス、インダクタンスを付加してリアクタンスを含んだインピーダンス（以降インピーダンス抵抗体とする）にする。先ずインピーダンス抵抗体を設置する前に、設置する位置の内部インピーダンスを例えばＦＤＴＤ法のような数値計算により計算し、あるいはＲＦインピーダンスアナライザで測定する。そして図９に示す回路に置き換える。
図９において、７は電圧源、８はインピーダンス抵抗設置位置の内部インピーダンス（Ｚ０）、９はインピーダンス抵抗体のインピーダンス（Ｚ１）とする。内部インピーダンスＺ０を、抵抗をＲ０、リアクタンスをＸ０として、インピーダンス抵抗体のインピーダンスＺ１を、抵抗をＲ１、リアクタンスをＸ１として下記（１）、（２）に示す。
Ｚ０＝Ｒ０＋ｊＸ０・・・（１）
Ｚ１＝Ｒ１＋ｊＸ１・・・（２）
電圧源の電圧をＥとしてインピーダンス抵抗体で消費される電力は下記（３）となる。
Ｐ＝Ｅ2Ｒ１／（（Ｒ０＋Ｒ１）2＋（Ｘ０＋Ｘ１）2）・・・（３）
（３）からリアクタンスが下記（４）の関係に近づく程、インピーダンス抵抗体での消費電力は大きくなる。
Ｘ０＝−Ｘ１・・・（４）
下記（５）をＲ１について微分すると下記（６）となる。
Ｒ１／（Ｒ０＋Ｒ１）2・・・（５）
（Ｒ０＋Ｒ１）（Ｒ０−Ｒ１）／（Ｒ１＋Ｒ０）4・・・（６）
（６）から下記（７）の関係に近づく程（５）は極大となり、インピーダンス抵抗体での消費電力は大きくなる。
Ｒ１＝Ｒ０・・・（７）
以上から抵抗体をインピーダンスとして扱い、（４）、（７）の関係に近づく程、抵抗体での消費電力が上がり、抵抗体のインピーダンスを考慮に入れない場合より電磁波ノイズの低減ができる。
【００１０】
〔実施例６〕
実施例６は、抵抗体設置位置での筐体内部インピーダンスＺ０を、抵抗をＲ０、リアクタンスをＸ０として、インピーダンス抵抗体のインピーダンスＺ１を、抵抗をＲ１、リアクタンスをＸ１とした場合、下記（８）、（９）の関係を満たすようにすることである。
Ｘ０＝−Ｘ１・・・（８）
Ｒ１＝Ｒ０・・・（９）
これにより、抵抗体で消費される電力は最大となり、抵抗体のインピーダンスを考慮に入れた場合で最大の電磁波ノイズ低減ができる。
〔実施例７〕
図１０は実施例７に係る妨害電磁波低減装置の構成図である。実施例７は誘電体板１０を開口部周辺に設置する。一般に誘電体近傍の線路では波長短縮が起る。これにより、開口部３の寸法が小さくても波長短縮分だけ周波数の低い電磁波ノイズの低減が可能となる。
【００１１】
〔実施例８〕
図１１は実施例８に係る妨害電磁波低減装置の構成図である。計算の簡略化のため、筐体１に開口部３を設けたモデルではなく、板金１１に開口部３を設けたモデルについて解析した。（ａ）〜（ｃ）において、符号１１は板金、１２は開口部、１３は抵抗体、１４は誘電体板で、比誘電率は４．３として、厚さは４ｍｍである。それぞれの寸法はａ＝２７０ｍｍ、ｂ＝１５０ｍｍ、ａ１＝１８８ｍｍ、ｂ１＝１０ｍｍ、ａ２＝２０ｍｍ、ｂ２＝４０ｍｍ、ａ３＝４０ｍｍ、ｂ３＝４０ｍｍである。
図１１（ａ）に示すＣＡＳＥ３は誘電体板１４が付いていないもの、図１１（ｂ）に示すＣＡＳＥ４は開口部１２の端に誘電体板１４を設置したもの、図１１（ｃ）に示すＣＡＳＥ５は開口部１２の中心に誘電体板１４を設置したものである。抵抗体１３を外した位置での内部インピーダンスについては、ＦＤＴＤ法計算解析により、ガウシアン波形を端子に入力して時間領域での波形データを計算し、これに対して周波数解析することで、計算可能である。
図１２は実施例８の内部インピーダンスを示す図である。正確な共振周波数はインピーダンスのリアクタンス成分が０となる周波数である。図１２（ａ）に示すＣＡＳＥ３（誘電体板なし）、図１２（ｂ）に示すＣＡＳＥ４（誘電体板は開口部の端）では共振周波数は６１４ＭＨｚなのに対して、誘電体板１４を開口部１２の中心に設置した図１２（ｃ）に示すＣＡＳＥ５では共振周波数は５９２ＭＨｚとなり、誘電体板１４を開口部１２の中心に設置したことによる波長短縮の効果が示された。これにより、少ないコストで波長短縮分だけ周波数の低い電磁波ノイズの低減ができる。
【００１２】
〔実施例９〕
図１３は実施例９に係る妨害電磁波低減装置の構成図である。符号１１が板金、１２が開口部（第１開口部）、１３が抵抗体となっている。抵抗体１３は開口部１２の中心に位置しておらず、その寸法はａ１が低減する電磁波の波長の１／４となっている。非特許文献３では、図１３で抵抗体１３を出力端とする、開口部アンテナとして提案されている。
開口部の長さａ１＋ａ２の寸法が放射電磁波の半波長より小さくともａ１が放射電磁波の１／４波長の寸法なら効率良く電磁波が放射できることが示されている。相反定理からアンテナの放射特性と受信特性は同じなので、出力端を抵抗体１３とした図１３の構成でも効率良く電磁波の吸収が可能である。これにより、低減する電磁波ノイズの半波長分開口部の長さが確保できなくても電磁波ノイズの低減ができる。
〔実施例１０〕
図１４は実施例１０に係る妨害電磁波低減装置の構成図である。同様に非特許文献３では図１４で、抵抗体１３を出力端とする、開口部アンテナとして提案されている。
ａ１の長さの開口部部分がそれを１／４波長とした電磁波を放射し、ａ２の長さの開口部部分がそれを１／４波長とした電磁波を放射し、２つの周波数の電磁波を効率良く放射する。同様に相反定理からアンテナの放射特性と受信特性は同じなので、出力端を抵抗体１３とした図１４の構成でも効率良く２つの周波数の電磁波を吸収することが可能である。これにより、２つの周波数での電磁波ノイズ低減ができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１に係る妨害電磁波低減装置の構成図。
【図２】実施例１に係る妨害電磁波低減装置の寸法関係を示す図。
【図３】筐体表面の電流分布と開口部の位置関係を示す図。
【図４】比較例に係る妨害電磁波低減装置の構成図。
【図５】実施例１と比較例における遠方界放射電界強度を示す図。
【図６】実施例３に係る妨害電磁波低減装置の構成図。
【図７】導体治具の構成図。
【図８】実施例４に係る妨害電磁波低減装置の構成図。
【図９】インピーダンス回路図。
【図１０】実施例７に係る妨害電磁波低減装置の構成図。
【図１１】実施例８に係る妨害電磁波低減装置の構成図。
【図１２】内部インピーダンスを示す図。
【図１３】実施例９に係る妨害電磁波低減装置の構成図。
【図１４】実施例１０に係る妨害電磁波低減装置の構成図。
【符号の説明】
【００１４】
１  筐体、２  モノポールアンテナ、３  開口部、４  抵抗体
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
2006080240.tif 000014
【図１３】
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【図１４】
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