(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化鉄粉体、炭素繊維、又はフェライトを混入して電磁波の吸収損失を付与した電磁遮蔽壁に壁厚方向へ貫通して取り付ける周縁と、その周縁の壁厚方向中間部位の全周に外向き放射状に突出させて固定した薄板環状の金属フィンとを備え、前記フィンを前記壁厚方向中間位置の遮蔽壁に埋設して金属工作物周囲の遮蔽壁に環状の電波反射・回折域を形成してなる電磁遮蔽フィン付き金属工作物。
【請求項２】
請求項１の工作物において、前記工作物の周縁に前記遮蔽壁の壁厚方向に間隔を隔てて複数の金属フィンを固定してなる電磁遮蔽フィン付き金属工作物。
【請求項３】
酸化鉄粉体、炭素繊維、又はフェライトを混入して電磁波の吸収損失を付与した電磁遮蔽コンクリート製の壁に金属工作物を壁厚方向へ貫通して取り付ける方法において、前記工作物の周縁の壁厚方向中間部位の全周に外向き放射状に突出させて薄板環状の金属フィンを固定し、前記工作物を前記建物の金属構造部材へ固定したのち該工作物の周縁を型枠の一端面として前記電磁遮蔽コンクリートを打設し、前記フィンを前記壁厚方向中間位置の電磁遮蔽コンクリートに埋設することにより前記工作物周囲の遮蔽壁に環状の電波反射・回折域を形成してなる金属工作物の取り付け方法。
【請求項４】
酸化鉄粉体、炭素繊維、又はフェライトを混入して電磁波の吸収損失を付与した電磁遮蔽コンクリート製の壁に金属工作物を壁厚方向へ貫通して取り付ける方法において、前記工作物の周縁の壁厚方向中間部位の全周に外向き放射状に突出させて薄板環状の金属フィンを固定し、前記壁に前記フィンの外周と対応する大きさの開口を穿ち、前記開口内に位置決めした前記工作物の周縁と開口周縁との間に前記酸化鉄粉体、炭素繊維、又はフェライトを混入した電磁遮蔽モルタルを充填し、前記フィンを前記壁厚方向中間位置の電磁遮蔽モルタルに埋設することにより前記工作物周囲の遮蔽壁に環状の電波反射・回折域を形成してなる金属工作物の取り付け方法。
【請求項５】
請求項３又は４の施工方法において、前記工作物の周縁に前記遮蔽壁の壁厚方向に間隔を隔てて複数の金属フィンを固定してなる金属工作物の取り付け方法。
【請求項６】
請求項３から５の何れかの施工方法において、前記酸化鉄粉体を製鉄所で排出されるダストとしてなる金属工作物の取り付け方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術の分野】
本発明は電磁遮蔽フィン付き金属工作物及びその取り付け方法に関し、とくに電磁遮蔽壁を貫通する金属工作物と該遮蔽壁とに連続した電磁遮蔽性能を与え得る電磁遮蔽フィン付き金属工作物及びその取り付け方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
情報化の進展に伴い、オフィスビル等でも無線LANシステム（Local Area Network System）や屋内PHS（Personal Handy Phone System）等の電波通信の利用が進み、コンピュータ機器や精密機器の障害防止、機密保持・盗聴防止等のセキュリティなどの面から、建物の電磁遮蔽に対する要求が高まっている。
【０００３】
従来、電磁遮蔽ビルや電磁遮蔽室等の電磁遮蔽空間を構築する場合は、遮蔽対象空間の周囲の構造部材である床、天井、側壁等のコンクリート壁の全面を金属板、金属箔、金属メッシュ、金属をメッキした不織布等の導電性の電磁遮蔽材料（以下、導電性遮蔽材料ということがある。）で被覆する方法によることが多い。この場合、導電性遮蔽材料に穴があると電波漏れが発生し遮蔽性能が劣化するので、隙間のない被覆が必要である。このため、電磁遮蔽材料の被覆施工はかなり煩雑であり、作業時間を要するので工期が長くなる問題点がある。
【０００４】
この問題解決のため、本発明者は、金属Fe、Al、Mg等の粉体及び／又はこれらの金属の酸化物粉体（以下、金属性粉体という。）が混練された電磁遮蔽モルタル又はコンクリートを用いた建物の電磁遮蔽方法を開発し、特願平11-033532号に開示した。同発明における電磁遮蔽モルタル又はコンクリートは金属性粉体の混練により遮蔽対象周波数の電波に対する誘電率を高めたものであり、金属性粉体の混練量の調節により遮蔽対象周波数の電波に対する遮蔽性能及び誘電率εを調整できる。また、一般的に誘電率εで厚さｄのモルタル又はコンクリート製パネルの透過係数は下記(1)式で表せるので（電気情報通信学会技術研究報告、A・P95-47（1995-09）「ミリ波帯における建材の反射特性と屈折率の測定」）、電磁遮蔽モルタル又はコンクリートの誘電率εと所望透過係数Ｔとを(1)式へ代入することにより、遮蔽対象周波数の電波に対して所望遮蔽性能（下記(4)式参照）を与えるモルタル又はコンクリートの厚さｄを算出できる。
【０００５】
前記特願平11-033532号の電磁遮蔽方法は、前記電磁遮蔽モルタル又はコンクリートを前記算出した厚さで打設することにより、建物の壁及び／又はスラブを形成するものである。なお、(1)式において、δ＝（2πd／λ）（ε−sin2θ）1/2、k0＝2π／λである。λは遮蔽対象電波の波長、θは遮蔽対象電波の入射角を示す。R'には、遮蔽対象電波の偏波により、下記(2)式のR'sまたは下記(3)式のR'pを代入する。また、遮蔽性能と透過係数Ｔとの関係を下記(4)式に示す。
【０００６】
【数１】
0004187233.tif 000002
【数２】
遮蔽性能＝-20・log（透過係数Ｔ）………………………………………(4)
【０００７】
モルタル又はコンクリートに遮蔽性能を与える金属性粉体の好ましい一例は酸化第１鉄FeO、酸化第２鉄Fe2O3、四三酸化鉄Fe3O4等の酸化鉄粉体であり、酸化鉄粉体として製鉄所の各作業施設から発生する煤塵、粉塵を乾式又は湿式集塵機にて捕集した環境集塵ダスト（以下、製鉄所ダストという。）を利用できる。下記表１は、製鉄所ダストを混練した電磁遮蔽モルタルの遮蔽性能（電磁波減衰量）の実験結果を示す。同実験に用いた製鉄所ダストは酸化第１鉄FeO、酸化第２鉄Fe2O3、四三酸化鉄Fe3O4等の酸化鉄を60％以上含むものである。同ダストと普通ポルトランドセメントと水とを重量比１：１：0.5の割合で混練して電磁遮蔽モルタルＡとし、同ダストと砂と普通ポルトランドセメントと水とを重量比0.5：0.5：１：0.5の割合で混練して電磁遮蔽モルタルＢとし、各モルタルＡ、Ｂで厚さｄ＝50mmのパネル材を製造し、製造後50日経過後のパネル材を用いて遮蔽性能を確認した。なお表１では、比較のため、砂と普通ポルトランドセメントと水とを重量比１：１：0.5の割合で混練した普通モルタル（以下、比較モルタルという。）のパネル（厚さｄ＝50mm）の遮蔽性能も併せて示す。
【０００８】
【表１】
0004187233.tif 000003
【０００９】
表１は、製鉄所ダスト、即ち酸化鉄粉体の混練量の調節により電磁遮蔽モルタルの遮蔽性能が調整可能であることを示す。また、パネル厚さｄ（＝50mm）と波長λと入射角θとに基づき、例えば表１の２GHz帯における遮蔽性能と(1)式との分散が最小となるように電磁遮蔽モルタルＡ、Ｂの２GHz帯に対する誘電率εを推定（算出）し、その誘電率εと所要遮蔽性能とを(2)式へ代入することにより、遮蔽対象電波の周波数が２GHz帯である場合に所要遮蔽性能を与える電磁遮蔽モルタルパネルＡ、Ｂの厚さｄを算出できる。表２は、表１の２GHzの遮蔽性能から算出した電磁遮蔽モルタルＡ、Ｂ及び比較モルタルの誘電率εの算出結果を示し、表３はその誘電率εを用いて充填厚さｄを変えた場合の遮蔽性能の計算値を示す。
【００１０】
前記電磁遮蔽モルタル又はコンクリート利用の電磁遮蔽方法によれば、建物の躯体自体に電磁遮蔽性能を持たせることができるので、躯体とは別に電磁遮蔽材料を施工する手間を省くことができ、施工期間の短縮が図れる。また従来問題となっていた電磁遮蔽材料の継目等からの電波の漏れが軽減でき、遮蔽機能の劣化のおそれも小さい。更に前記電磁遮蔽モルタル又はコンクリートは、表１に示すように周波数が高くなるに応じて遮蔽性能が大きくなるので、とくにミリ波等の高い周波数の電磁遮蔽材として利用が期待できる。
【００１１】
【表２】
0004187233.tif 000004
【００１２】
【表３】
0004187233.tif 000005
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、実際の電磁遮蔽空間では、電磁遮蔽壁を壁厚方向に貫通してドア、窓、換気口等の建具その他の貫通工作物を取り付ける必要があり、そのような貫通工作物と周囲壁との間からの電波漏洩対策が必要となる。例えば従来の電磁遮蔽材料の被覆による電磁遮蔽方法では、金属製シールドドア、金属を蒸着したシールドガラスやシート、金属製ハニカム構造のシールド換気口等の貫通工作物を用い、その全周縁を周囲壁の導電性遮蔽材料と導電性が保たれるように接続している。
【００１４】
しかし、貫通工作物と導電性遮蔽材料との接続を要する電磁遮蔽方法は、ハンダ付け、溶接、導電性テープでのシール処理等の煩雑な作業を必要とするので、作業時間を要し全体の工期が長くなる問題点がある。また、接続部分に微小な間隙が生じ易く、とくに遮蔽対象電波の周波数が高くなるとその間隙からの電波の漏れが大きくなり、所望の遮蔽性能が得難い問題点もある。
【００１５】
他方、前記電磁遮蔽モルタル又はコンクリート利用の電磁遮蔽方法によれば、導電性遮蔽材料の被覆を必要としないので、貫通工作物と電磁遮蔽材料との接続作業が省略できる。しかし、図６に示すように貫通工作物5aと周囲の電磁遮蔽壁１との接続部に間隙が生じて電波漏洩を招くおそれがある。貫通工作物と周囲壁との接続部からの電波漏洩を簡単に防ぐことができる技術の開発が求めれらている。
【００１６】
そこで本発明の目的は、施工が簡単で且つ壁と連続した電磁遮蔽性能が得られる電磁遮蔽フィン付き金属工作物及びその取り付け方法を提供するにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
図１の実施例を参照するに、本発明の電磁遮蔽フィン付き金属工作物は、酸化鉄粉体、炭素繊維、又はフェライトを混入して電磁波の吸収損失を付与した電磁遮蔽壁１（図６参照）に壁厚方向へ貫通して取り付ける周縁６と、その周縁６の壁厚方向中間部位の全周に外向き放射状に突出させて固定した薄板環状の金属フィン７とを備え、フィン７を壁厚方向中間位置の遮蔽壁１に埋設して金属工作物５周囲の遮蔽壁１に環状の電波反射・回折域を形成してなるものである。好ましくは、金属工作物の周縁に、遮蔽壁の壁厚方向に間隔を隔てて複数の金属フィンを固定する。
【００１８】
また図２を参照するに、本発明の金属工作物の取り付け方法は、酸化鉄粉体、炭素繊維、又はフェライトを混入して電磁波の吸収損失を付与した電磁遮蔽コンクリート２製の建物の壁１に金属工作物５を壁厚方向へ貫通して取り付ける方法において、工作物５の周縁６の壁厚方向中間部位の全周に外向き放射状に突出させて薄板環状の金属フィン７を固定し、工作物５を前記建物の金属構造部材９へ固定したのち該工作物５の周縁６を型枠の一端面として電磁遮蔽コンクリート２を打設し、フィン７を壁厚方向中間位置の電磁遮蔽コンクリート２に埋設することにより工作物５周囲の遮蔽壁１に環状の電波反射・回折域を形成してなるものである。
【００１９】
更に、図３を参照するに、本発明における他の金属工作物の取り付け方法は、酸化鉄粉体、炭素繊維、又はフェライトを混入して電磁波の吸収損失を付与した電磁遮蔽コンクリート２製の壁１に金属工作物５を壁厚方向へ貫通して取り付ける方法において、工作物５の周縁６の壁厚方向中間部位の全周に外向き放射状に突出させて薄板環状の金属フィン７を固定し、壁１にフィン７の外周と対応する大きさの開口４を穿ち、開口４内に位置決めした工作物５の周縁６と開口４の周縁との間に前記酸化鉄粉体、炭素繊維、又はフェライトを混入した電磁遮蔽モルタル３を充填し、フィン７を壁厚方向中間位置の電磁遮蔽モルタル３に埋設することにより工作物５周囲の遮蔽壁１に環状の電波反射・回折域を形成してなるものである。
【００２０】
【発明の実施の形態】
図１は、電磁遮蔽壁１へ壁厚方向に貫通して取り付ける金属製ドアの矩形周縁６の全周に外向き放射状に突出させて薄板環状の金属フィン７を設けた本発明の金属工作物５の一例を示す。図示例では、矩形周縁６の壁厚方向中間部位に固定した金属薄板を金属フィン７としている。ただし、金属工作物５はドアに限らず、窓、換気口等の建具、配管その他の電磁遮蔽壁１を貫通して取り付ける工作物を全て含む。また、フィン７の形状及び数も図示例に限定されない。例えば金属箔、金属メッシュ、金属メッキの不織布等の導電性遮蔽材料を金属フィン７として利用できる。金属フィン７は、例えばハンダ付け、溶接、導電性を有する粘着テープ、ビス止め、ネジ止め等により工作物５の周縁６へ取り付ける。
【００２１】
図４は、電磁遮蔽壁１へ取り付けた金属工作物５の一例を示す。同図に示すように、金属工作物５のフィン７は、壁厚方向と交差するように電磁遮蔽壁１へ埋設する。図示例は、酸化鉄粉体の混練により誘電率を高めた電磁遮蔽コンクリート２で構築した電磁遮蔽壁１を示す。酸化鉄粉体を混練した電磁遮蔽コンクリート２は、酸化鉄粉体の反射損失と共に、酸化鉄粉体の吸収損失により遮蔽対象電波の透過を遮断する（同図の矢印β参照）。ただし図６に示すように、電磁遮蔽壁１と工作物５との接続部からの電波漏洩が発生し得る。
【００２２】
本発明の工作物５によれば、電磁遮蔽壁１と工作物５との間に間隙が生じた場合でも、その間隙に進入した電波は電磁遮蔽壁１に埋め込まれたフィン７に反射・回折し、反射・回折した電波は周囲の電磁遮蔽コンクリート２により減衰するので、その間隙からの電波漏洩が遮断できる（図４の矢印α参照）。即ち、フィン７により前記間隙へ進入した電波の伝搬距離が長くなり、電磁遮蔽コンクリート２による減衰を促進し、前記間隙に所望遮蔽性能を与えることができる。従って、工作物５周囲の遮蔽壁１に環状の電波反射・回折域を形成することができる。なお、酸化鉄粉体混練の電磁遮蔽コンクリート２は、工作物５との電気的接続を必要としない。
【００２３】
金属工作物５の周縁６からのフィン７の突出長さ及び幅は、図４に示すように、電磁遮蔽壁１と工作物５との間から進入した電波がフィン７により反射され且つ反射した電波が周囲の電磁遮蔽コンクリート２により減衰するに十分な長さ及び幅とすることができる。また、金属フィン７を電磁遮蔽壁１の壁厚方向に間隔を隔てて複数設け、複数のフィン７により電磁遮蔽壁１と工作物５との間の間隙からの電波透過を遮断してもよい。
【００２４】
図２及び３は、酸化鉄粉体の混練により誘電率を高めた電磁遮蔽コンクリート２を用いて鉄骨構造や鉄筋コンクリート構造建物の壁１を構築する場合に、その壁１にフィン７付き工作物５を取り付ける方法の一例を示す。図２はコンクリート壁の打設前に工作物５を取り付ける、いわゆる先付けの場合を示す。先ず建物の金属構造部材９へ工作物５を溶接等でしっかりと固定し（同図（Ａ）、（Ｂ））、その後電磁遮蔽コンクリート２を打設して電磁遮蔽壁１を構築し、コンクリート２中に工作物５のフィン７を埋設する（同図（Ｃ））。同図の取り付け方法によれば、工作物５の周縁６自体を電磁遮蔽壁１のコンクリート型枠の一端面とすることができるので、電磁遮蔽コンクリート２と工作物５の周縁との密着を容易に得ることができる。
【００２５】
また図３は、コンクリート壁の打設後にフィン７付き工作物５を取り付ける、いわゆる後付けの施工方法の一例を示す。この場合は、電磁遮蔽壁１にフィン７の外周よりも少し大きめの開口４を穿ち（同図（Ａ））、開口４内に工作物５を位置決めしてアンカー等で固定した後（同図（Ｂ））、工作物５の周縁６と開口４の周縁との間に電磁遮蔽モルタル３を充填し、フィン７を電磁遮蔽モルタル３に埋設する（同図（Ｃ））。同図で用いる電磁遮蔽モルタル３も、酸化鉄粉体の混練により誘電率を高めたものである。なお、図２の実施例においても、必要に応じて電磁遮蔽コンクリート２と工作物５との間に電磁遮蔽モルタル３を充填してもよい。
【００２６】
図２及び３に示すように、本発明のフィン７付き工作物５は、フィン７を埋め込む点以外は従来の建具等と同様に施工すれば足りる。また種々の電磁遮蔽コンクリート２やモルタル３、例えば酸化鉄粉体を混練した電磁遮蔽コンクリート、炭素繊維を混入した電磁遮蔽コンクリート、フェライトを混入した電磁遮蔽コンクリート等の壁１と組み合わせることができ、電磁遮蔽壁１と工作物５との間の間隙からの電波透過を遮断できる。よって、工作物と導電性部材との電気的接続を必要とする従来の電磁遮蔽方法に比し、工作物の施工が極めて容易となり、電磁遮蔽空間の工期の短縮を図ることができる。
【００２７】
こうして本発明の目的である「施工が簡単で且つ壁と連続した電磁遮蔽性能が得られる電磁遮蔽フィン付き金属工作物及びその取り付け方法」の提供が達成できる。
【００２８】
【実施例】
図２及び図３で用いる電磁遮蔽コンクリート２又はモルタル３に混練する酸化鉄粉体として、製鉄所ダストを用いることができる。製鉄所ダストは、製鉄プラントの副産物として大量に排出されるので、安価である。従って製鉄ダストを利用して電磁遮蔽壁体を構築することにより、建物の電磁遮蔽に要するコストの低減が図れる。
【００２９】
また、酸化鉄粉体の混練により誘電率を高めた電磁遮蔽コンクリート２及びモルタル３は、高周波帯とくに無線LANや高度道路通信システム（ITS）等で利用されるミリ波帯の電波に対して高い遮蔽性能を有する。従って、本発明の金属工作物５を酸化鉄混練の電磁遮蔽コンクリート壁へ取り付けることにより、ミリ波帯の遮蔽を必要とし且つドアや窓などの金属工作物の設置を必要とする電磁遮蔽空間が構築できる。
【００３０】
以上、本発明のフィン７付き工作物５を電磁遮蔽コンクリート２による電磁遮蔽壁１へ取り付ける場合について説明したが、図５に示すように、本発明の工作物５を従来の導電性遮蔽材料11で被覆された普通コンクリート３である電磁遮蔽壁１に取り付けることも可能である。同図では、電磁遮蔽壁１に被覆した導電性遮蔽材料11の端部を工作物５のフィン７と電気的に接続すると共に、工作物５と電磁遮蔽壁１との間に電磁遮蔽モルタル３を充填している。電磁遮蔽モルタル３により電磁遮蔽壁１と工作物５との間の間隙に進入した電波を減衰させると共に、十分に減衰する前の普通コンクリート３を介して漏洩する電波を導電性遮蔽材料11のフィン７への電気的接続により遮断している。
【００３１】
図５に示すように、予め導電性メッシュ等の導電性遮蔽材料12の一端を工作物５のフィン７に取り付け、コンクリート３の打設時に当該導電性遮蔽材料12の他端をコンクリート３の外側へ引き出しておき、その後にコンクリート３上に被覆する電磁遮蔽材料11と導電性遮蔽材料12の他端とを電気的に接続してもよい。
【００３２】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の電磁遮蔽フィン付き金属工作物は、酸化鉄粉体、炭素繊維、又はフェライトを混入して電磁波の吸収損失を付与した電磁遮蔽壁に壁厚方向へ貫通して取り付ける周縁と、その周縁の壁厚方向中間部位の全周に外向き放射状に突出させて固定した薄板環状の金属フィンとを有し、フィンを壁厚方向中間位置の遮蔽壁に埋設して金属工作物周囲の遮蔽壁に環状の電波反射・回折域を形成するので、次の顕著な効果を奏する。
【００３３】
（イ）従来の建具等と同様に施工することができ、工作物の施工が極めて容易となり、電磁遮蔽空間の構築工期の短縮を図ることができる。
（ロ）高周波帯とくにミリ波帯の電波に対して高い遮蔽性能を有する酸化鉄混練コンクリートやモルタルとの組合せにより、無線LANやITSにおける電波の利用エリア外への漏洩を防止する電磁遮蔽空間の構築が可能である。
（ハ）酸化鉄を混練したコンクリートやモルタルは、施工後の乾燥収縮等によりひび割れが生じても電波減衰効果の維持が期待できるので、遮蔽性能が劣化し難い電磁遮蔽空間が構築できる。
（ニ）酸化鉄粉体として製鉄所ダストを利用することができるので、電磁遮蔽コストの低減を図ると共に、製鉄所ダストのリサイクルに寄与できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、本発明の金属工作物の一実施例の説明図である。
【図２】は、図１の金属工作物の施工方法の一実施例である。
【図３】は、図１の金属工作物の施工方法の他の実施例である。
【図４】は、本発明における電波遮蔽原理を示す説明図である。
【図５】は、図１の金属工作物の施工方法の更に他の例である。
【図６】は、従来の電磁遮蔽壁貫通工作物の説明図である。
【符号の説明】
１…電磁遮蔽壁          ２…電磁遮蔽コンクリート
３…電磁遮蔽モルタル    ４…開口
５…金属工作物          ６…周縁
７…金属フィン          ９…金属構造部材
10…普通コンクリート    11…導電性遮蔽材料
12…導電性遮蔽材料
【図１】
0004187233.tif 000006
【図２】
0004187233.tif 000007
【図３】
0004187233.tif 000008
【図４】
0004187233.tif 000009
【図５】
0004187233.tif 000010
【図６】
0004187233.tif 000011