― 109 ―Research Reports of the National Instituteof Industrial Safety, NIIS-RR-2004（2005）
UDC 537.8：341.226.5

中波によってラフテレーンクレーンに誘起される電磁界測定と対策の一検討*
冨田 一**

Measurement and Countermeasures of Induced Electromagnetic
Field on a Rough-terrain Crane due to Medium Frequency＊
by Hajime TOMITA**
Abstract: The sum length of the boom, jib, and wire of a large-scale crane may reach about 1/4of the medium frequency wavelength. Such cranes may be effective medium frequency receiving
antennas. Thus, the induced voltage at the hook of a crane located near a medium frequency
broadcasting station may become high, which may result in electric shock to workers.
To suppress hook voltage, a conductive wire is fixed along the boom of the crane and grounded
via an inductor and a variable condenser, which change the resonance frequency. Alternatively, theheight of the crane body may be changed to decrease its capacitance to alter the resonancecharacteristics. A feedback circuit to cancel the induced voltage at the hook has also been proposed.
Recently, guidelines from ICNIRP and the Ministry of Internal Affairs and Communications havebeen proposed to protect the human body against the bioeffects of electromagnetic fields. To
provide information to workers involved in working with cranes and to increase our understandingof the conditions in electromagnetic environments in typical crane work, the electromagnetic fieldaround the hook of a rough-terrain crane in a high electric field of medium frequency was measured.
The experiments indicated a field of more than 800 V/m in the vicinity of the hook. To mitigate
this high electric field on the shop floor, a parallel resonance circuit was formed between the chassisof the crane and the ground to change the resonance characteristics, and the electric field in thevicinity of the hook decreased to 500 V/m.
Keywords; Electromagnetic field, Rough-terrain crane, Medium frequency, Resonance circuit** 平成16年11月21日,電気学会東京支部新潟支所研究発表会で一部発表した。
** 物理工学安全研究グループ Physical Engineering Safety Research Group

産業安全研究所研究報告― 110 ―

1. はじめにクレーンのブームあるいはマストが数十mオーダーになると，ジブ，ワイヤを併せた長さが中波の波長の1/4程度となる場合がある。このとき，クレーンが中波放送送信所の近くにあると，クレーンが中波の良好な受信アンテナとなることから，フックに高電圧が誘起され，作業者に電撃災害が発生する場合がある。そこでフックの高電圧低減を目的として，すでに次の方法が提案されている。すなわち実機クローラクレーンを用いてマストにアンテナ線を張り，これに直列接続されたインダクタンスとバリコンによってクレーンのNIIS-RR-2004（2005）

による基礎実験を行った。ワイヤモデルの車体，ブーム，ジブ，吊りワイヤの各部の長さはそれぞれ 3 cm，39 cm，14.5 cm，48.5 cmであり，これらを併せた長さ（ここでは，「クレーンの全長」という）は105 cmである。ワイヤモデルを銅板上に設置し，車体相当部の一端はN型コネクタに接続し，フック部に相当する
開放端は銅板から 1 cmの高さに固定した。
フックに高電圧が誘起されるような電磁妨害はクレーンが受信する電波の波長と共振する場合であることから，対策としては，想定される共振周波数を変化させる方法についての実験のために，ブームの基部に並列共振回路を付加するFig. 2 の方法を採用した。

共振周波数をシフトさせる方法1 ），クレーン車体部分の静電容量を変化させることによってクレーンの共振特性を変化させる方法2 ），フック部に誘起された高電圧をキャンセルするためにフィードバック回路を付加する方法3）が提案されている。
近年では高電圧による電撃災害に加えて，電磁界の生体への影響が懸念されており，ICNIRPからのガイ
ドライン4），総務省からの電波防護指針5）が出されている。そこでクレーン作業に従事する作業者への情報提供，クレーン作業での典型的な電磁界暴露の現状把握を目的として，実機のラフテレーンクレーンを用いて，中波の強い電界強度環境下におけるフック周囲の電磁界強度を測定した。その結果，フック近傍では800 V/mを超える電界強度が測定された。この電界を緩和するために，現場で実施可能で簡便な方法として，車体部
分で並列共振回路を形成する手法を適用した結果
500V/mに減少した。本論文ではこれらの結果等について報告する。

2. モデル実験
2.1 実験方法
モデル実験に用いた実機ラフテレーンクレーンの基本的な設置条件は，フックに1000V程度の高電圧が測定されたTable 1 の条件とした。モデル実験では基本的な特性を把握するために，鉄製ワイヤ（1.6 mmφ）
を用いて，実機クレーンを簡略化し，長さのみを1/100としたFig. 1 のモデル（以下，ワイヤモデルという）Table 1

Fig. 1

Crane model made of steel wire.
ワイヤ製クレーンモデル

Installation conditions of a rough-terrain crane with a rated capacity of 50t.
定格荷重50tラフテレーンクレーンの設置条件

中波によってラフテレーンクレーンに誘起される電磁界測定と対策の一検討― 111 ―

2.2 基礎実験の結果
1）共振特性Fig. 1 において，ネットワークアナライザ（MS4661A）をワイヤモデルに接続し，反射係数S11の測定による共振特性の測定結果をTable 2 に示す。
共振周波数は73.84 MHz，インピーダンスは 8 Ωであって，クレーンモデルの全長が印加信号の波長のほぼ1/4で共振している。
一方，ラフテレーンクレーンではブームは車体に接続されており，車体部分では静電容量が形成されることを考慮して，Fig. 2 に示すように，ブーム基部に8.2pFを直列に接続すると，付加した静電容量による容量性リアクタンスによって，共振周波数はクレーンモデルが誘導性リアクタンスとなる98.16MHzと高周波側に移動しており，インピーダンスは40Ωであった（Table 2）。
2）並列共振回路付加による特性
Table 2 の②の条件下で，並列共振回路の付加による共振特性の変化を調べるために，車体相当部に電流センサCT-2を接続して実験した。このときの共振周波
数は電流センサの影響によってTable 3 の③のように

Fig. 2
Fig. 2Crane model made of steel wire with a parallel
resonance circuit.
並列共振回路の付加されたワイヤ製クレーン
モデル

Table 2

Table 392.84 MHzに移動している。電流センサを接続した条
件下で，0.47μHのインダクタンスをコンデンサと並列に接続した結果，共振周波数は53.22MHzと低くなり，92.84 MHzにおけるワイヤモデルのインピーダン
スは 4 kΩとなった（Table 3 の④）。
Table 3 の 場 合 に つ い て ， 信 号 発 生 器 よ り
92.84 MHz，出力1 mWをワイヤモデルに入力したとき

Resonance characteristics of the crane model made of steel wire.
ワイヤ製クレーンモデルの共振特性

Frequency characteristics of a crane model with addition of the parallel resonant circuit.
クレーンモデルへの共振回路付加による周波数特性

産業安全研究所研究報告― 112 ―

Fig. 3Fig. 2

Fig. 4
Fig. 2Current waveforms at the base of the boom
part with and without the resonance circuit.
共振回路の有無によるブーム基部での電流波
形

Electric field strength distribution at theexperimental site.
実験現場の電界強度分布

NIIS-RR-2004（2005）

Fig. 5

Setting scene of the rough-terrain crane.
ラフテレーンクレーンの設置状況

Fig. 6

Reinforcing board.
板木の電流波形をFig. 3 に示す。③ではピーク値が5.6 mA，並列共振回路を付加した④では1.04 mAとなった。並列共振回路を付加することによって，電流のピーク値減少し，フック周囲の電磁界も小さくなると考えられを設置した実験現場は，周波数954 kHz，出力100 kWの中波の放送送信所より約1.5 km程度離れた河川敷であり，Fig. 4 に示すように対象となる中波の電界強度
は118 dB［μV/m］すなわち約0.8 V/mであった。クレーン設置場所に近接する障害物は無く，ブーム，ジブ，る。

ワイヤで形成される面は中波の到来方向とは約65°のは付加前の0.186倍に減少している。また，③に比較して，並列共振回路付加によってフック部での電圧も3. 現場実験
3.1 実験の方法
3.1.1 実験現場
実機ラフテレーンクレーン（以下，クレーンという）角度をなしている。実際のクレーンの設置状況をFig.
5 に示す。
3.1.2 実機クレーンの設置条件
クレーンの基本的な設置条件についてはTable 1 と同様にした。ブーム長については主として最大長である39mとし，電界のブーム長依存性の測定時にはブー中波によってラフテレーンクレーンに誘起される電磁界測定と対策の一検討

Table 4

Table 4

― 113 ―

Dependence of total capacitance of the cranebody and inductance at resonance on craneheigh
クレーンの静電容量と共振時インダクタン
スの車高依存性

ム長を30〜39mの範囲で変化させた。このときアウト
リガフロート部には，めりこみ防止用に，鉄枠で固定された木製の板木（厚さ10 cm）（Fig. 6）を大地との間に挿入した（通常作業状態であり，以下，「対策なし」という）。
また，モデル実験の結果を考慮して，共振条件を変えるために，クレーンの車体部分に静電容量を形成し，Fig. 7
Fig. 2

Table 5

これと並列共振するインダクタンスを接続した（以下，「並列共振回路付加時」という）。静電容量形成には各アウトリガフロート（40 cmφ）と板木間にアクリル板（厚さ10 mm）を挿入した。インダクタンスの電気的な接続を確実にするために，アウトリガフロートとアクリル板間及びアクリル板と板木間にはそれぞれ厚さ 2 mm， 1 mmのアルミニウム板を挿入した。車体部分での静電容量形成のためには，車体下部の地表に約 2 m×10mの金網（ 1 mmφ，辺の長さ10 mmの 6角形）を敷き，アウトリガフロート部の板木側のアルミニウム板と金網とは導線によって接続した。このときの静電容量を計算すると次のようになる。アウトリ

Table 5

Dependence of electric field under and above
the hook on boom length.
フックの真下と真上の電界強度のブーム長依
存性

Relation between inductance and hook
voltage.
インダクタンス値とフック電圧

3.2 実験結果
3.2.1 電界強度

ガフロート部については，アクリル板の比誘電率3.0，
厚さ10 mm，アウトリガフロートの直径40 cmである
ので，334 pFとなる。 4 個のアウトリガフロート部での静電容量の合計は1335 pFとなる。車体部分は，シTable 1 の設置条件で，アウトリガフロートに板木を通常の作業時と同様に設置し，ブーム長を30〜39mとした場合に，フック真下及びワイヤ部の電界強度をFig. 7 に示す。ブームが長くなるとともにフック真下

ャーシーに車軸，マフラーなどがあって複雑な形状をの電界強度も大きくなっている。ブーム長39mでは，している。ここでは車体下部を平板に単純化して考え，

地上高0.6mでの電界強度は220 V/mであり，このとき実機のクレーン作業時における車体の最下部は地上から約0.5mであったことから，車体の地上高を0.5，0.6，
0.7mの平板と仮定して，車体とアウトリガフロート部とを併せた静電容量を求めた。954 kHzで共振するイのクレーンの全長と波長との比は0.33であった。
モデル実験では，ワイヤモデルの長さが入力信号の波長の1/4のときに共振となる結果であった。しかし，実機クレーンにおいては，ブーム，ジブ，ワイヤを併

ンダクタンス値との関係を求めるとTable 4 になる。
電磁界測定にはEMR-200（電界：type8（測定可能な電界強度の最大値:800 V/m）
，磁界:type12）を用い，最大瞬時値を測定した。

せた長さが中波の波長の1/4に近い0.28となるブーム長
30mにおける地上高0.6mでの電界強度は52 V/mであった。これはTable 2 の結果に示すように，車体が板木によって大地から絶縁され，車体部分に静電容量が形成されたために，共振周波数の波長がクレーン全長の1/4から変化したと考えられる。
ブーム長39mの場合について，フック周囲の電界強産業安全研究所研究報告― 114 ―

秬Surface of earth
地表秬Surface of earth
地表秡Height from the ground＝0.6m.
地上高＝0.6m

秡Height from the ground＝0.6m.
地上高＝0.6m＊Over 800V/m is the value indicated on the EMF meterand is inaccurate.
秣Height from the ground＝1.2 m.
地上高＝1.2m
Fig. 8Fig. 2

NIIS-RR-2004（2005）

Electric field distribution around the hook.
フック周囲の電界強度分布

秣Height from the ground＝1.2 m.
地上高＝1.2m
Fig. 9Magnetic field distribution around the hook.
フック周囲の磁界強度分布

中波によってラフテレーンクレーンに誘起される電磁界測定と対策の一検討

Fig. 10
Fig. 10

Coordinate system at measurement of theelectromagnetic field.
電磁界測定時の座標系

度分布を測定した。測定に先立ち，Table 5 に示すインダクタンスを接続し，フック部の電圧を高電圧プローブで 2 回測定した平均値は，Table 5 となる。インダクタンスが15.3μHのときに最もフック部の電圧が小さかったことから，このときにフック周囲の電界も小さいと考えられる。以下，並列共振回路としては
15.3μHのみを使用した。そのときの電界強度測定結果をFig. 8 に示す。

Fig. 11

Table 6
Table 6

― 115 ―

Address term around the boom.
ブーム周囲の呼称

Magnetic field strength and estimatedinduction current at the base of the boom.
ブーム基部周囲での磁界強度と推定誘導電流Fig. 8 の測定においては便宜的に原点をフックとするxy座標を用い，y軸は車体の中心とワイヤを結ぶ線
を地表に射影した線とし，車体から遠ざかる側を＋としたFig.10に示す座標を用いた。
Fig. 8 によると対策なしではフック近傍である地上
高1.2mでの電界強度は800 V/m以上であるのに対し，並列共振回路付加時には500 V/mとなった。地表及び地上高0.6mの結果からみて，フック周囲での電界強度
は，並列共振回路付加によって対策なしの50％以下となり，クレーンの共振特性を変化させた効果が現れている。
3.2.2 磁界強度
（a）
フック周囲
Fig. 8 に示す電界強度測定と同時に測定した磁界強度をFig. 9 に示す。地上高1.2mの場合，対策なしではフック近傍である地上高1.2mでの磁界強度は158 mA/m
であったが，並列共振回路付加時のフック近傍の磁界強度は40 mA/mとなり，対策なしに比較して，約1/4に減少している。その他の場合も含めて全般的に磁界強度は，並列共振回路付加時には，対策なしに比較して50％程度小さくなっている。
（b）ブーム基部周囲クレーンのブーム基部の部位をFig.11のように表した場合に，ブーム周囲の磁界強度を測定した結果をTable 6 に示す。対策なしにおける磁界強度の最大値
は390 mA/mであり，これらの磁界強度及び部位の長さに基づき，ブーム基部での誘導電流を推定すると909
mAとなった。一方，並列共振回路付加時では，ブー
ム基部周囲の磁界強度は最大で150 mA/mと対策前の38％に減少し，誘導電流の推定値も543 mAと対策前に比較して60％に減少している。

4. 共振特性の検討
Table 2 の結果のように，単純な導線での共振周波― 116 ―産業安全研究所研究報告

NIIS-RR-2004（2005）

Fig. 13

Fig. 13

Fig. 12Fig. 10Crane model for numerical calculation basedon the finite element method（half model）.
有限要素法による数値計算のためのクレーンモデル（1/2モデル）
Fig. 14

Table 7
Table 7
Table 7

Relationship between medium frequency
irradiation of the crane model and hook
voltage.
クレーンモデルに照射される中波の周波数とフック電圧との関係

Physical properties for the numericalcalculation model.
数値計算モデルの各物理定数

Fig. 13

Electric field distribution beneath and above
the hook.
フックの真下と真上の電界強度分布

全長は共振する波長の1/4よりも長くなる。
実機クレーンでの共振特性の確認のために，Fig.12に示すクレーンモデル（クレーンの中心で分割した1/2モデル）を用いて JMAG-Worksの電磁波周波数解析
ソフトによって数値計算を行った。同モデルのアウト
リガと反対側の側面は側面の奥側と対称であると仮定
し，磁壁境界条件を用いている。大地及びクレーンの導電率，誘電率，透磁率をTable 7 に示す。クレーン

数は，導線の長さが印加信号の波長の1/4のときとな

モデルは本研究で用いたラフテレーンクレーンを基に簡易化している。ブーム，ジブ，ワイヤの長さはそれぞれ39m，14.5m，49.7mであり，フック部は地上よるが，実機ラフテレーンクレーンにおいては，車体部分の静電容量によってクレーンの共振特性が変化してり 1 mの高さにある。ブーム，ジブ，ワイヤの厚さはいずれも0.1m，ブームの幅は0.5m一定としている。ジいる。すなわち，クレーン自体が誘導性リアクタンス

ブのブーム側の幅は0.35mであってワイヤに近づくにとなるときに共振が発生し，このときにはクレーンのしたがって狭くなり，ワイヤとの接続部では0.2mとな中波によってラフテレーンクレーンに誘起される電磁界測定と対策の一検討っている。ワイヤは断面が0.1mの正方形状で一様としている。車体は幅1.3m，長さ 9 mで高さを 3 mとした。車体の底部は地上高 1 mとし，板木は厚さ0.1mで一辺が0.5mの方形とした。このときクレーンで形成される面に対して垂直方向から電界強度約0.7 V/mで垂直偏波の平面波を照射した場合を計算した。
Fig.13はフック部の電圧の周波数依存性であり，平面波の周波数が954 kHzでは844Vとオーダ的には測定値と同程度となっている。また，全長が平面波波長のほぼ1/4となる750 kHzでは46Vであって，車体部分に形成された静電容量が共振特性に影響して，クレーン自体の共振周波数より高くなっていることがわかる。
954 kHzでのフック真下の電界強度の計算結果をFig.14に示す。測定値と同様の結果となっており，現場での現象が数値計算からも裏付けられた。なお，計する。
2）今回現場実験を実施したような電磁環境下では，フック近傍の電界強度の瞬時値は610 V/m（中波である954 kHzにおけるICNIRPでの職業人を対象とした 6 分間の暴露平均限度値に相等）を超える
800 V/m（瞬時値）以上であったが，磁界強度は0.158 A/m（瞬時値）と限度値である1.68 A/mの
1/10程度であった。したがって，フック近傍で常時作業する場合には作業時間の管理などが必要となる可能性がある。
3）電磁妨害軽減のためにクレーンの車体に並列共振回路を付加することにより，フック周囲の電磁界，
フック電圧，マスト基部での磁界を，対策前の50〜63％程度にすることが可能であった。
参考文献

算値と測定値とが異なった値となった原因としては，現場実験（約0.8 V/m）と数値計算（約0.7 V/m）でのクレーン設置場所での電界強度の相違，車体の地表からの高さの相違，計算モデルにおけるフック周囲の要
素分割が粗い点などが考えられる。

5. むすび中波によってラフテレーンクレーンに誘起される電磁界特性の解明及び軽減，またクレーン作業者へのデータ提供を目的に，クレーンモデルによる基礎実験，実機による電磁界測定，及び数値計算を行い次の結果― 117 ―

1）笠島善憲，高坂秀一：ラジオ放送アンテナ近傍の大型クレーンにおける感電防止，電気学会論文誌
B，102巻 2 号，pp.110〜114（1982）.
2）冨田 一：中波放送波による大型クレーンへの電磁妨害と対策の一検討，N I I S - R R - 2 0 0 2 （2 0 0 3 ），pp.73〜81（2003）.
3）Y. Kasashima: Attenuator using antiphase voltage
to reduce high voltage induced in crane by radio
wave, IEEE International Symp. on EMC, pp.318〜322（1987）.

を得た。
1）中波による電磁妨害について，実機クレーンの共振周波数は車体の設置状況に依存する。今回のラフテレーンクレーンのように，車体と大地間に静電容量が形成されると，クレーン自体が誘導性リ

4）Guidelines for limiting exposure to time-varying
electric, magnetic, and electromagnetic field（upto 300GHz）, ICNIRP（1998.4）.
5）諮問第89号：電波防護指針（1997.4）.

アクタンスとなる場合に共振し，照射される中波の1/4波長よりもクレーンの全長が長い場合に共振（平成17年1月11日受理）