JP2004363159A

JP2004363159A - 電磁波吸収パネル

Info

Publication number: JP2004363159A
Application number: JP2003156598A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Kimura; 健一木村; Tomoya Kubo; 知也久保
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2003-06-02
Filing date: 2003-06-02
Publication date: 2004-12-24

Abstract

【課題】低コスト、軽量、加工容易で、内装用電磁波吸収パネルとして好適に使用することのできる電磁波吸収パネルを提供する。
【解決手段】電磁波吸収パネル１０は、珪酸カルシウム板やモルタル板などの一般建材で形成した第１及び第２板材１２、１４の間にスペーサ材１６を介装することで、それら板材の間に所定の厚さの中間領域１８を画成してそれら板材を互いに平行に保持するようにしてあり、スペーサ材は、中間領域の特性インピーダンスが自由空間の特性インピーダンスに略々等しくなるように構成してある。更に、第２板材の背面に金属板等から成る電磁波反射材２０を設けて、電磁波吸収パネルとしたものである。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電磁波吸収パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術】
高度情報化社会の到来に伴って、例えばＰＨＳ（パーソナル・ハンディ・フォン）や無線ＬＡＮ（ローカル・エリア・ネットワーク）などの通信システムが広く利用されるようになり、それらシステムに対応した多くの無線機器が使用されるようになった。また、パーソナル・コンピュータや種々のオフィス機器のように有害電波を周囲に発散する機器も増加しており、一方では、有害電波の影響を受けて誤動作するおそれのある機器等も多用されるようになった。
【０００３】
有害電波による機器等の誤動作などは、電磁的干渉（ＥＭＩ）の一種である。また、例えば、同じ建物に入居している事業体が個々に事業所内ＰＨＳシステムや無線ＬＡＮシステムを運用している場合には、それら事業体のシステムどうしの間で混信が発生することもあり、これもＥＭＩの一種である。これらＥＭＩを解消するための対策の重要性は高まる一方である。
【０００４】
また、事業所内ＰＨＳや無線ＬＡＮなどの通信システムを運用する際には、漏洩電波が傍受されることによる情報窃視を防止するための対策を講じることが必要な場合もある。
【０００５】
ＥＭＩを解消し、漏洩電波の傍受を防止するための有効な方法として、建物の外壁や、建物内の区画壁、床、天井などに、電磁シールドを施すという方法がある。いわゆるインテリジェント・ビルディングなどには、そのような電磁シールドを施したものが既に存在しており、この方法は、これから先、更に多用されるようになることが予想される。
【０００６】
しかしながら、電磁シールドは本質的に、電磁波を反射することによって遮断するものであるため、建物に電磁シールドを施すことで新たな問題が発生する。例えば、電磁シールドを施した室内で無線ＬＡＮシステムを運用すると、電磁シールドのための電磁波反射材を埋設ないし装着した壁面や天井で電波が強く反射されるために、マルチパスが発生して通信品質が劣化することがあった。この問題を解決するには、電磁波反射材の上に電磁波吸収材（電磁波反射抑制材）を重ねて、電磁波反射材で反射される電波を減衰させるようにするとよい。
【０００７】
電磁波吸収材それ自体は、建物外壁で反射されるテレビジョン放送電波を減衰させるためのものが従来から幾つも提案されている。それらの多くは、建物外壁で反射された電波が近隣地区のテレビ受像器にゴーストを発生させるのを防止することを目的としたものであって、比重が大きく高価なフェライト材料の層を使用した構造、或いは、大きな厚みを有する誘電体材料の層の中に抵抗膜を埋設した構造を採用したものであった。そのため、それら従来の電磁波吸収材は、高コスト、大重量で、加工性に乏しく、上述したような、電磁シールドを施した室内で無線ＬＡＮシステムを運用する際にマルチパスが発生するという問題などを解決するための、内装用の電磁波吸収材としては不適当であった。この種の従来の電磁波吸収材としては、例えば特許文献１に開示されているものがある。
【０００８】
【特許文献１】
特表２０００−５０７４００号公報
【０００９】
内装用の電磁波吸収材には、外壁用の電磁波吸収材より更に厳しい要求が課せられる。第１に、内装用の電磁波吸収材は、室内に設けるものであるため、より軽量であることが強く求められる。第２に、外壁用の電磁波吸収材のコストは建物自体の建築費に含まれるため、かなり高額であっても許容されるが、内装用の電磁波吸収材は入居者がみずからの負担で設置しなければならないことも多いため、より低コストであることが要求される。第３に、内装用の電磁波吸収パネルは、既に完成している建物の室内壁面や天井に、内装業者の手によって装着されることが多いため、施工容易であることが要求され、例えば、予め定尺のパネル形状に形成しておき、内装業者が通常所持している切断工具で容易に切断して寸法合わせができるなどの、加工性に優れたものであることが強く望まれる。これらの要求条件を満足する電磁波吸収材はこれまで存在していなかった。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、低コスト、軽量、且つ、加工容易な電磁波吸収材を備え、もって内装用電磁波吸収パネルとして好適に使用することができるようにした、新規な構成の電磁波吸収パネルを提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するため、本発明に係る電磁波吸収パネルは、第１誘電体材料で形成した第１板材と第２誘電体材料で形成した第２板材との間にスペーサ材を介装することで、前記第１板材の背面と前記第２板材の前面との間に所定の厚さの中間領域を画成して前記第１板材と前記第２板材とを互いに平行に保持し、前記スペーサ材は、前記中間領域の特性インピーダンスが自由空間の特性インピーダンスに略々等しくなるように構成し、前記第２板材の背面に電磁波反射材を設けたことを特徴とする。
【００１２】
本発明に係る電磁波吸収パネルによれば、誘電体材料で形成した第１板材及び第２板材と、それらの間に介装するスペーサ材とで、所望の周波数帯の電磁波を良好に吸収できる構造としたため、低コストで入手容易な一般建材を用いて電磁波吸収パネルを製作することができ、従って、低コスト、軽量、加工容易で、内装用電磁波吸収パネルとして好適に使用することのできる電磁波吸収パネルが得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に添付図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。
図１は本発明の第１の実施の形態に係る電磁波吸収パネルの構造を示す分解斜視図であり、図２は図１の電磁波吸収パネルの断面図である。図１及び図２に示したように、この第１の実施の形態に係る電磁波吸収パネル１０は、第１誘電体材料で形成した厚さｄ_１の第１板材１２と、第２誘電体材料で形成した厚さｄ_２の第２板材１４とを備えている。また、それら第１及び第２板材１２、１４の間に、スペーサ材１６を介装してあり、このスペーサ材１６は、第１板材１２の背面と第２板材１４の前面との間に厚さｄ_ｍの中間領域１８を画成して、第１板材１２と第２板材１４とを互いに平行に保持している。更に、第２板材１４の背面に、電磁波反射材２０を設けてある。電磁波反射材２０は、電磁波を良好に反射して電磁シールドとしての機能を果たすことのできる材料で形成し、その材料としては例えば、金属板、金属箔、金属メッシュ、導電性プラスチック板、導電性塗料の塗膜などをはじめとする様々な材料を使用することができる。
【００１４】
この電磁波吸収パネル１０へ、その背面側（図２で見て右側）から入射する電波は、電磁波反射材２０によって反射して戻され、その際の反射損失は僅かなものである。一方、前面側（図２で見て左側）から入射する電波は、第１及び第２板材１２、１４の働きにより、反射して戻される電波が、かなりの反射損失を伴って減衰される。反射損失の値は電波の周波数によって異なり、即ち周波数依存性を有しており、それについては後に詳述する。
【００１５】
第１板材１２を形成する第１誘電体材料と、第２板材１４を形成する第２誘電体材料とは、入手容易で低価格の材料を使用することが望ましく、更に加工性に優れたものであることが望まれる。これら条件を満足する好適な材料としては、例えば、無機バインダーを主材料とする建材などがあり、具体的には、珪酸カルシウム板などが好ましい材料である。また、セメント板、モルタル板、繊維セメント板、それに繊維モルタル板などのセメント系材料の板状建材なども好ましい材料であり、繊維セメント板の一種であるフレキシブルボードなどは、加工性に優れている点で特に好適な材料である。また、壁面用の電磁波吸収パネルにも使用可能であるが、特に天井用の電磁波吸収パネルに使用するのに適した材料として、石膏ボードや岩綿成型板（岩綿吸音板、岩綿保温板、等々）などの内装建材がある。更に、外観性や装飾性をも兼ね備えた好適な材料として、素焼タイル、陶器タイル、磁器タイルなどの内装用タイルや、テラコッタなどの内装用れんがをはじめとする種々の窯業系板状材料がある。また、同じく外観性及び装飾性に優れた材料として、ガラスタイルや内装用板ガラスなどの様々なガラス内装材、それに人造大理石などの様々なプラスチック内装材も使用可能である。
【００１６】
本発明に係る電磁波吸収パネルの電磁波吸収特性については後に詳述するが、本発明を実施する上では、第１板材１２及び第２板材１４の材料として、比誘電率の値が１００以上のＩＴＯやＢＳＴなどの高価な材料を使用する必要はなく、比誘電率の値が２〜５０の誘電体材料を使用して好適な結果を得ることができ、更には、比誘電率の値が２〜１５の誘電体材料を使用して良好な結果を得ることも可能である。一般的に、安価な建材には比誘電率の値の小さなものが多く、そのような建材を使用可能であるということも、本発明の利点の１つである。
【００１７】
スペーサ材１６は、図示したものはプラスチック製の枠状体（格子状体）であるが、ただしこれ以外の様々な形態のものとすることができる。スペーサ材１６は、このスペーサ材１６が画成する中間領域１８の特性インピーダンスが、自由空間の特性インピーダンス（周知のごとく、約３７７Ωである）に略々等しくなるように構成する。
【００１８】
図示例のように、枠状体として構成したスペーサ材１６を使用して画成した中間領域１８は、その体積の大部分が空気から成り、空気の特性インピーダンスは自由空間の特性インピーダンスに略々等しい。しかもスペーサ材１６の材料が、中間領域１８の特性インピーダンスに大きな影響を及ぼさないプラスチック材料であることから、中間領域１８の特性インピーダンスが、自由空間の特性インピーダンスに略々等しくなっている。
【００１９】
スペーサ材１６の形状は、桟状としてもよく、また、第１板材１２と第２板材１４との間に多数の駒状体を配列してスペーサ材とすることも可能である。それらの場合にも、中間領域１８の全体積に対するスペーサ材の占める体積の割合を充分に小さくすることで、中間領域１８の特性インピーダンスを自由空間の特性インピーダンスに略々等しくすることができる。スペーサ材１６を金属材料製とした場合には、中間領域１８の特性インピーダンスに比較的大きな影響を及ぼすことになるため、金属材料を使用することはあまり好ましくないが、ただし、金属材料は一般的に高強度であるため、金属材料を使用することで中間領域１８の全体積に対するスペーサ材の占める体積の割合を極めて小さくできる可能性があり、それが可能であるならば、金属材料の使用も排除されるものではない。尚、いうまでもなく、プラスチック材料以外にも、特性インピーダンスに比較的小さな影響しか及ぼさない公知の材料が幾つも存在しており、それら材料はスペーサ材１６の好適な材料である。
【００２０】
スペーサ材１６の更に別の好適な形態として、例えば発泡ウレタン板や発泡スチロール板などの、発泡材料で形成した板材を使用するのもよい。この場合、その発泡材料の空孔率を充分に大きくすることによって、中間領域１８の特性インピーダンスを自由空間の特性インピーダンスに略々等しくすることができる。発泡ウレタン板や発泡スチロール板は一般的な建材であり、入手容易で低価格である上、特に加工性において群を抜いて優れているため、スペーサ材１６の材料として非常に好ましいものである。
【００２１】
既述のごとく、この電磁波吸収パネル１０は、電磁シールド機能を提供するとともに、前面側から入射して反射する電波を減衰させる機能を提供するものであり、その電磁波吸収能力は、周波数依存性を有するものである。そして、本発明においては、この周波数依存性を適切に設定して、電磁波吸収パネル１０に所望の吸収周波数特性を持たせるようにしている。電磁波吸収パネル１０の吸収周波数特性を決定する要因には、第１板材１２を形成する第１誘電体材料の比誘電率ε_１、第２板材１４を形成する第２誘電体材料の比誘電率ε_２、第１板材１２の厚さｄ_１、第２板材１４の厚さｄ_２、及び中間領域１８の厚さｄ_ｍがあり、更に、中間領域の特性インピーダンスＺｃ_ｍが自由空間の特性インピーダンスから比較的大きく偏位している場合には、中間領域の特性インピーダンスＺｃ_ｍないし比誘電率ε_ｍも考慮することになる。以下に、電磁波吸収パネル１０の吸収周波数特性が、それら要因によってどのように定まるかについて説明する。
【００２２】
以下の説明においては、理解を容易にするために、暫時、第１板材１２から成る層を「第１層１２」、第２板材１４から成る層を「第２層１４」、そして中間領域１８を「中間層１８」と呼ぶことにする。また、自由空間の特性インピーダンスをＺ_０、電磁波吸収パネル１０の表面（前面）に対する電波の入射角をθ、電波の波長をλで表すことにする。
【００２３】
既述のごとく、電磁波吸収パネル１０は、電波の入射側から順に第１層１２、中間層１８、及び第２層を有しており、入射角θを考慮に入れたそれら各層の特性インピーダンスを夫々、Ｚｃ_１（θ）、Ｚｃ_ｍ（θ）、Ｚｃ_２（θ）で表すことにする（既述のごとく、中間層１８の特性インピーダンスは自由空間の特性インピーダンスＺ_０に略々等しくしてあるため、Ｚｃ_ｍ（０）≒Ｚ_０である）。入射角θの関数としての特性インピーダンスＺｃ_１（θ）、Ｚｃ_ｍ（θ）、Ｚｃ_２（θ）の値は、各層の比誘電率の値ε_１、ε_ｍ、ε_２と、自由空間の特性インピーダンスの値Ｚ_０とから求めることができ、入射電波がＴＥ波の場合には以下の式１で表され、ＴＭ波の場合には以下の式２で表される。
【００２４】
【数１】

【数２】

【００２５】
また、入射角θを考慮に入れた第１層１２、中間層１８、及び第２層１４の伝播定数をγ_１（λ，θ）、γ_ｍ（λ，θ）、γ_２（λ，θ）で表すことにする。これら伝播定数の値は入射電波の周波数の関数であるとともに入射角θの関数でもあり、ここでは入射電波の波長λ及び入射角θの関数の形で表している。γ_１（λ，θ）、γ_ｍ（λ，θ）、γ_２（λ，θ）の値は以下の式３で表される。
【００２６】
【数３】

【００２７】
以上において、電磁波吸収パネル１０の反射損失を求めるには、先ず、電磁波吸収パネル１０の表面、即ち第１層１２の前面を境界面と見たときのその背面インピーダンスＺ_１（λ，θ）の値を求める。この背面インピーダンスの値は入射電波の周波数及び入射角θの関数であり、ここでは波長λ及び入射角θの関数の形で表している。この背面インピーダンスＺ１（λ，θ）の値は、上述した各層の特性インピーダンスＺｃ_１（θ）、Ｚｃ_ｍ（θ）、Ｚｃ_２（θ）の値と、伝播定数γ_１（λ，θ）、γ_ｍ（λ，θ）、γ_２（λ，θ）の値と、厚さｄ_１、ｄ_ｍ、ｄ_２の値とから、以下の式４、式５、式６に従って求めることができ、それらの式においてＺ_ｍ（λ，θ）は、第１層１２と中間層１８との境界面（即ち、第１板材１２の背面）の背面インピーダンスの値であり、Ｚ_２（λ，θ）は、中間層１８と第２層１４との境界面（即ち、第２板材の前面）の背面インピーダンスの値である。
【００２８】
【数４】

【数５】

【数６】

【００２９】
電磁波吸収パネル１０の反射損失は、式６によって示された電磁波吸収パネル１０の表面の背面インピーダンスＺ_１（λ，θ）の値から求めることができ、入射電波がＴＥ波の場合の反射損失Ｓｔｅ（λ，θ）は以下の式７によって、またＴＭ波の場合の反射損失Ｓｔｍ（λ，θ）は以下の式８によって表される。
【００３０】
【数７】

【数８】

【００３１】
本発明に係る電磁波吸収パネルの典型的な用途は、例えば、多数の人々が働いている単一オフィス空間において、各人が使用しているパーソナル・コンピュータや、サーバ、共用プリンタなどの機器を相互接続する無線ＬＡＮシステムを運用する際に、それら多数の機器が夫々に送出する電波がＥＭＩを生じないようにするために、そのオフィス空間の壁面や天井を電磁波吸収パネルで覆うというものである。このような場合には、電磁波吸収パネルへ入射する電波の入射角は一定せず、様々な方向から様々な入射角度で電波が入射するため、電磁波吸収パネルの吸収周波数特性を考える上で、入射角を考慮することには大きな意味はなく、また、電波の反射の影響が強く現れるのは、電波が垂直に近い角度で入射した場合であるため、式７及び式８においてθ＝０とすることができる。その場合には、電磁波吸収パネルの反射損失Ｓ（θ）は、次の式９で表される。
【００３２】
【数９】

【００３３】
電磁波吸収パネル１０の吸収周波数特性に関する以上の解析は、第１誘電体材料の比誘電率ε_１、第２誘電体材料の比誘電率ε_２、第１板材１２の厚さｄ_１、第２板材１４の厚さｄ_２、及び中間領域１８の厚さｄ_ｍが既に定められている場合に、電磁波吸収パネル１０がいかなる吸収周波数特性を呈するものとなるかを示したものである。本発明においては、これとは逆に、電磁波吸収パネル１０に所望の吸収周波数特性を付与することができるように、第１誘電体材料の比誘電率ε_１、第２誘電体材料の比誘電率ε_２、中間領域の比誘電率ε_ｍ、第１板材１２の厚さｄ_１、第２板材１４の厚さｄ_２、及び中間領域１８の厚さｄ_ｍを適切に定めるようにしている。これは、以下の方法に従って行う。
【００３４】
先ず、第１板材１２を形成する第１誘電体材料を選定して、その第１誘電体材料の比誘電率ε_１を求め、また、第２板材１４を形成する第２誘電体材料を選定して、その第２誘電体材料の比誘電率ε_２を求める。第１誘電体材料と第２誘電体材料とは同一材料でもよく、異種材料でもよい。ただし、それらを同一材料とすれば、定尺に形成した電磁波吸収パネルを設置個所の寸法に合わせて切断加工する際に、その加工が容易であるという利点が得られる。両者の材質が大きく異なると、切断工具が良好に対応できないことがあるからである。また、それら材料が一般的なものであって、それらの比誘電率を示したデータが既に存在する場合には、そのデータを参照することでそれらの比誘電率を求めることができる。そのようなデータが入手できない場合には、公知の誘電率測定方法を用いて、測定によって比誘電率を求めればよい。
【００３５】
次に、第１誘電体材料で厚さｄ_１に形成した第１板材と、第２誘電体材料で厚さｄ_２に形成した第２板材とを、それら第１板材の背面と第２板材の前面との間に厚さｄ_ｍの中間領域を画成して互いに平行に保持し、更に第２板材の背面に電磁波反射材を設けて電磁波吸収パネルを構成した場合における、その電磁波吸収パネルの吸収周波数特性を、第１比誘電率ε_１と、第２比誘電率ε_２と、第１板材の厚さｄ_１と、第２板材の厚さｄ_２と、中間領域の厚さｄ_ｍとに基づいて計算により算出する。このとき、その電磁波吸収パネルを使用する状況に応じて、電波の入射角が電磁波吸収パネルに垂直であると見なしてよければ、上掲の式９を用いて計算をする。一方、斜めに入射する電波を考慮することが妥当であると考えられる場合には、上掲の式７ないし式８を用いる。
【００３６】
次に、算出したその吸収周波数特性が、所望の周波数帯をカバーするピークを有するという条件（以下、周波数特性条件という）を満足しているか否かを判定する。本発明に係る電磁波吸収パネルは、後に実施例として例示するように、第１板材１２及び第２板材１４の材料を、珪酸カルシウム板やモルタル板などの無機バインダーを主材料とする一般建材とし、且つ、第１板材１２の厚さｄ_１、第２板材１４の厚さｄ_２、及び中間領域１８の厚さｄ_ｍを、３ｍｍ〜４５ｍｍの範囲内の値としたとき、その吸収周波数特性が１ＧＨｚ〜１０ＧＨｚの周波数領域において複数のピークを持つように設計することができる。そして、それらピークの位置は、３つの厚さｄ_１、ｄ_２、ｄ_ｍの値に応じて変化する。そこで、算出した吸収周波数特性が、上述の周波数特性条件を満足していなかった場合には、それら３つの厚さｄ_１、ｄ_２、及びｄ_ｍの値を変えて上述の計算を反復することによって、上述の周波数特性条件を満足する３つの厚さｄ_１、ｄ_２、ｄ_ｍの値の組合せ（ｄ_１Ｏ、ｄ_２Ｏ、ｄ_ｍＯ）を求める。
【００３７】
更に、求める３つの厚さの値の組合せ（ｄ_１Ｏ、ｄ_２Ｏ、ｄ_ｍＯ）は、周波数特性条件を満足することに加えて、強度条件及び寸法条件も満足するものでなければならない。ここでいう強度条件とは、第１板材１２の厚さｄ_１及び第２板材１４の厚さｄ_２が、それら板材１２、１４が実用上充分な強度を備えるために必要な最小厚さ（それら板材１２、１４の材料強度や、スペーサ材１６の形態などによって異なるが、例えば３ｍｍ程度）以上でなければならないという条件であり、寸法条件とは、最終的に完成したときの電磁波吸収パネル１０の厚さが、実用上許容される最大厚さ（電磁波吸収パネルの設計者が任意に設定することのできる厚さであり、例えば９０ｍｍ程度）以下でなければならないという条件である。これら周波数特性条件、強度条件、及び寸法条件のすべてを満足する３つの厚さの値の組合せ（ｄ_１Ｏ、ｄ_２Ｏ、ｄ_ｍＯ）は、通常幾つも見出すことができ、それらのうちから総合的に判断して最適と思われる組合せを選択するようにする。
【００３８】
また、周波数特性条件における所望の周波数帯は、電磁波吸収パネルの具体的な使用目的に応じて決められるものである。例えば、事業所内ＰＨＳシステムの通信品質を確保するためにオフィスの壁面及び天井に電磁波吸収パネルを装備するのであれば、吸収周波数特性のピークが（複数のピークがある場合には、そのうちの１つが）ＰＨＳの周波数帯である１．８８〜１．９２ＧＨｚをカバーすることのできる位置にくるようにする。ここで、ピークが周波数帯をカバーするというのは、そのピークが存在することによって、カバーしようとする周波数帯の全域において損失反射の値が目標レベル以上になることを意味する。損失反射の目標レベルは、必要とする通信品質に応じて決められる。従来は、２０ｄＢが損失反射の目標レベルとされることが多かったが、近年は通信機器の性能が向上したこともあり、損失反射の目標レベルは６ｄＢ程度でも充分なことがある。本発明に係る電磁波吸収パネルは、損失反射の目標レベルを、６ｄＢより充分に高い１５ｄＢに設定した場合でも、その目標レベルを容易に達成することができる。
【００３９】
電磁波吸収パネルの使用目的の別の具体例として、例えば、無線ＬＡＮシステムの通信品質を確保するためにオフィスの壁面及び天井に電磁波吸収パネルを装備するのであれば、吸収周波数特性のピークが、その無線ＬＡＮの周波数帯をカバーすることのできる位置にくるようにする。無線ＬＡＮの周波数帯としては、２．４〜２．５ＧＨｚと、５．１５〜５．２５ＧＨｚとの、２つの周波数帯が割り当てられている。そこで、電磁波吸収パネルの吸収周波数特性が、少なくとも２つのピークを持ち、それらのうちの１つのピークが２．４〜２．５ＧＨｚの周波数帯をカバーし、もう１つのピークが５．１５〜５．２５ＧＨｚの周波数帯をカバーするようにすれば、それら両方の周波数帯に対応した電磁波吸収パネルを構成することができる。そのためには、算出した吸収周波数特性が、それら２つの所望の周波数帯を各々カバーする２つのピークを有するという条件を満足しているか否かを判定し、もし満足していなければ、３つの厚さｄ_１、ｄ_２、及びｄ_ｍの値を変えて計算を反復することで、この条件を満足するそれら３つの厚さの値の組合せ（ｄ_１Ｏ、ｄ_２Ｏ、ｄ_ｍＯ）を求め、こうして求めた値の組合せを用いて電磁波吸収パネルを製作するようにすればよい。本発明に係る電磁波吸収パネルによれば、このような吸収周波数特性条件を満足する値の組合せ（ｄ_１Ｏ、ｄ_２Ｏ、ｄ_ｍＯ）を求めることも容易である。
【００４０】
更に別の例として、事業所内ＰＨＳシステムと無線ＬＡＮシステムとのいずれにも対応できるようにするには、電磁波吸収パネルの吸収周波数特性が少なくとも３つのピークを持ち、それらピークがＰＨＳの１つの周波数帯と無線ＬＡＮの２つの周波数帯とをカバーするようにすればよい。ただし、この条件を満足する３つの厚さの値の組合せ（ｄ_１Ｏ、ｄ_２Ｏ、ｄ_ｍＯ）を見出すことは、１つないし２つだけの周波数帯をカバーすればよい場合と比べて、一層困難度が増大することになる。そこで、この条件を満足する適当な値の組合せ（ｄ_１Ｏ、ｄ_２Ｏ、ｄ_ｍＯ）を見出すには、各値の値域（電磁波吸収パネルの設計者が任意に設定することのできる範囲であり、例えば５ｍｍ〜４０ｍｍ程度）と、各値の増分（例えば１ｍｍ）とを設定し、その範囲内の全ての値の組合せによって得られる夫々の吸収周波数特性を網羅的に算出した上、それら算出した吸収周波数特性の評価までを行うコンピュータ・プラグラムを作成し、コンピュータに計算処理を行わせるのがよい。このようなコンピュータ・プログラムは、当業者には容易に作成し得るものであるため、その具体例についてはここでは示さない。
【００４１】
かくして、上述した条件を満足する３つの厚さの値の組合せ（ｄ_１Ｏ、ｄ_２Ｏ、ｄ_ｍＯ）を求めたならば、それら求めた値に従って、第１板材１２を厚さｄ_１Ｏに形成し、第２板材１４を厚さｄ_２Ｏに形成し、それらの間にスペーサ材１６を介装することで中間領域１８を厚さｄ_ｍＯに画成して第１板材１２と第２板材１４とを互いに平行に保持し、更に、第２板材１４の背面に電磁波反射材２０を設けることで、電磁波吸収パネル１０を製作する。
【００４２】
更に、以上のようにして製作する電磁波吸収パネル１０は、以下の２つの点を考慮することで、その吸収周波数特性を更に改善することができる。そのうちの１つは、実際に製作した電磁波吸収パネル１０の吸収周波数特性におけるピーク（以下、実ピークという）の位置と、その電磁波吸収パネル１０を製作する過程で算出した吸収周波数特性におけるピーク（以下、算出ピークという）の位置とのずれを縮小させること、もう１つは、電磁波吸収パネル１０の使用中に発生する実ピーク位置の変動を縮小させることである。
【００４３】
所望の周波数帯をカバーする実ピークの傾斜をなだらかにして、その実ピークの形状を「幅広」のものにすれば、所望の周波数帯の両側に充分余裕を持って広い領域をカバーすることができるため、ピーク位置のずれ及び変動に対処する必要はなくなる。しかしながら、そのような形状のピークは高さが減じるため、反射損失レベルの低下をもたらす。一方、ピーク位置のずれ及び変動を抑えるようにすれば、より急峻で「幅狭」のピークによって、所望の周波数帯をカバーすることができるようになるため、ピークの高さを増して、吸収能力を高めることができるのである。
【００４４】
実ピークと算出ピークとの間のピーク位置のずれをもたらす最大要因は、中間領域１８の特性インピーダンスである。上に例示した方法においては、算出ピーク位置を求める上で、中間領域１８の特性インピーダンスが自由空間のインピーダンスに完全に等しいものとして、そのピーク位置を求めているのに対して、実際の中間領域１８の特性インピーダンスは自由空間の特性インピーダンスから多少なりとも偏位しているため、実ピーク位置が算出ピークの位置からずれるのである。このピーク位置のずれを減少させるには、実際にスペーサ材１６によって画成される中間領域１８の特性インピーダンスの値を予め計測等によって求め、その求めた特性インピーダンスの値を用いて、前掲の式１及び式２の中のＺｃ_ｍ（θ）の値に補正を加えればよい。これによって算出ピーク位置が実ピーク位置に近付くため、より急峻なピークによって所望の周波数帯をカバーすることが可能になり、反射損失レベルを高めることができる。
【００４５】
実ピーク位置の変動をもたらす最大要因は、第１板材１２及び第２板材１４の比誘電率ε_１、ε_２の変動である。既述のごとく、第１及び第２板材１２、１４の好適材料のうちには、珪酸カルシウム板、セメント板、モルタル板、繊維セメント板、繊維モルタル板、石膏ボード、岩綿吸音板、岩綿保温板、素焼タイル、それに内装用れんがなどのように、結露や室内湿度の影響を受けて含水率が変化しやすい材料が少なからず含まれている。第１及び第２板材１２、１４をこの種の材料で形成した場合には、電磁波吸収パネル１０の供用中に第１及び第２板材１２、１４の材料の含水率が変化することによって、その比誘電率ε_１、ε_２が変動し、その結果、実ピーク位置が変動する。上述したように、ピークの形状をなだらかなものとしておけば、実ピーク位置が変動しても所望の周波数帯をカバーし続けることができるが、そのためには反射損失レベルの低下を甘受しなければならず、従って、実ピーク位置の変動を抑制することが望まれる。
【００４６】
この問題に対処するための方策としては、例えば、第１板材１２及び第２板材１４の表面を、防水フィルムや防水塗料の塗膜などの防水材で覆い、それら板材１２、１４の材料の含水率が結露や室内湿度の影響を受けて変化するのを防止することにより、それら板材１２、１４の材料の比誘電率ε_１、ε_２の変動を阻止するようにすればよい。また、その場合に、第１板材１２及び第２板材１４を防水材で被覆する前に、それら板材１２、１４の含水率を適当な値に調整しておくとよい。これと同様の別の方法として、第１板材１２、第２板材１４、及びスペーサ材１６を組付けた上で、それらの全体を防水材で覆うようにしてもよく、更に、それら３つの部材に電磁波反射材２０までも組付けた上で、それらの全体を防水材で覆うようにしてもよい。尚、これらの方法を用いる場合にも、防水材で被覆する前に、第１板材１２及び第２板材１４の含水率を適当な値に調整しておくとよい。
【００４７】
図３は本発明の第２の実施の形態に係る電磁波吸収パネル１０’の断面図である。この電磁波吸収パネル１０’は、パネルの両面のいずれの側から入射した電磁波をも減衰させて反射させるようにした両面形電磁波吸収パネルである。尚、図３に示した電磁波吸収パネル１０’の各構成要素には、図１及び図２に示した電磁波吸収パネル１０における対応する構成要素と同じ参照番号を付してある。この第２の実施の形態に係る電磁波吸収パネル１０’は、その両面の各々に、第１誘電体材料で形成した厚さｄ_１の第１板材１２と、第２誘電体材料で形成した厚さｄ_２の第２板材１４とを備えている。また、それら第１及び第２板材１２、１４の間に、スペーサ材１６を介装してあり、このスペーサ材１６は、第１板材１２の背面と第２板材１４の前面との間に厚さｄ_ｍの中間領域１８を画成して、第１板材１２と第２板材１４とを互いに平行に保持している。更に、この電磁波吸収パネル１０’は電磁波反射材２０を備えており、両側の第２板材１４の背面が、この電磁波反射材２０の両面に夫々貼着されている。電磁波吸収パネル１０’の第１板材１２、第２板材１４、スペーサ材１６、及び電磁波反射材２０の材料には、図１及び図２の電磁波吸収パネル１０のそれらに対応する構成要素の材料と同じものを使用すればよい。また、第１板材１２の厚さｄ_１、第２板材１４の厚さｄ_２、及び中間領域１８の厚さｄ_ｍは、図１及び図２の電磁波吸収パネル１０のそれらに対応する構成要素の厚さを定めるときに用いる方法と同じ方法によって定められるものである。
【００４８】
第１の実施の形態に係る図１及び図２の電磁波吸収パネル１０が、主として、無線ＬＡＮシステムなどの運用空間を囲繞している壁面や天井などに設置されるのに対して、第２の実施の形態に係る電磁波吸収パネル１０’は、例えば、個別に無線ＬＡＮシステムを運用している互いに隣接する空間どうしを区画して、それら無線ＬＡＮシステムどうしの相互干渉を防止するためなどに用いられるものである。
【００４９】
【実施例】
図４は、第１の実施の形態に従って構成した第１実施例に係る電磁波吸収パネルの電磁波反射率の周波数特性（実測値）を示したグラフである。この第１実施例は、第１板材１２として厚さｄ_１＝２４ｍｍのカルシウム板を使用し、第２板材１４として厚さｄ_２＝９ｍｍのモルタル板を使用し、スペーサ材１６として厚さ３０ｍｍの発泡スチロール板を使用したものである。従って、中間領域１８の厚さｄ_ｍ＝３０ｍｍである。この図のグラフから明らかなように、この電磁波吸収パネルの吸収周波数特性は、無線ＬＡＮに割り当てられている２つの周波数帯Ｂ１、Ｂ２をカバーするそれら周波数帯に対応した２つのピークを有しており、それら周波数帯において１２ｄＢ以上の反射損失を達成している。
【００５０】
図５は、第１の実施の形態に従って構成した第２実施例に係る電磁波吸収パネルの電磁波反射率の周波数特性（実測値）を示したグラフである。この第２実施例は、第１板材１２として厚さｄ_１＝１６ｍｍの珪酸カルシウム板を使用し、第２板材として厚さｄ_２＝１８ｍｍの珪酸カルシウム板を使用し、スペーサ材１６として厚さ９ｍｍの発泡スチロール板を使用したものである。従って、中間領域１８の厚さｄ_ｍ＝９ｍｍである。この図のグラフから明らかなように、この電磁波吸収パネルの吸収周波数特性は、無線ＬＡＮに割り当てられている２つの周波数帯Ｂ１、Ｂ２をカバーするそれら周波数帯に対応した２つのピークを有しており、それら周波数帯において１５ｄＢ以上の反射損失を達成している。
【００５１】
【発明の効果】
以上から明らかなように、本発明に係る電磁波吸収パネルによれば、誘電体材料で形成した第１板材及び第２板材と、それらの間に介装するスペーサ材とで、所望の周波数帯の電磁波を良好に吸収できる構造としたため、低コストで入手容易な一般建材を用いて電磁波吸収パネルを製作することができ、従って、低コスト、軽量、加工容易で、内装用電磁波吸収パネルとして好適に使用することのできる電磁波吸収パネルが得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る電磁波吸収パネルの構造を示す分解斜視図である。
【図２】図１の電磁波吸収パネルの断面図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係る電磁波吸収パネルの断面図である。
【図４】第１の実施の形態に従って構成した第１実施例に係る電磁波吸収パネルの電磁波反射率の周波数特性を示したグラフである。
【図５】第１の実施の形態に従って構成した第２実施例に係る電磁波吸収パネルの電磁波反射率の周波数特性を示したグラフである。
【符号の説明】
１０、１０’ 電磁波吸収パネル
１２第１板材
１４第２板材
１６スペーサ材
１８中間領域
２０電磁波反射材

Claims

第１誘電体材料で形成した第１板材と第２誘電体材料で形成した第２板材との間にスペーサ材を介装することで、前記第１板材の背面と前記第２板材の前面との間に所定の厚さの中間領域を画成して前記第１板材と前記第２板材とを互いに平行に保持し、
前記スペーサ材は、前記中間領域の特性インピーダンスが自由空間の特性インピーダンスに略々等しくなるように構成し、
前記第２板材の背面に電磁波反射材を設けた、
ことを特徴とする電磁波吸収パネル。
前記第１誘電体材料は比誘電率の値が２〜５０の範囲内にある材料であり、前記第２誘電体材料は比誘電率の値が２〜５０の範囲内にある材料であることを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収パネル。
前記第１誘電体材料は比誘電率の値が２〜１５の範囲内にある材料であり、前記第２誘電体材料は比誘電率の値が２〜１５の範囲内にある材料であることを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収パネル。
前記第１誘電体材料と前記第２誘電体材料とが同一材料であることを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収パネル。
前記第１板材及び前記第２板材の少なくとも一方が、珪酸カルシウム板、セメント系材料の板状建材、石膏ボード、岩綿成型板、窯業系板状材料、ガラス内装材、またはプラスチック内装材であることを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収パネル。
前記スペーサ材は発泡材料で形成した板材から成り、前記発泡材料の空孔率を充分に大きくすることで、前記中間領域の特性インピーダンスが自由空間の特性インピーダンスに略々等しくなるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収パネル。
前記スペーサ材は、枠状、桟状、または駒状のスペーサ材から成り、前記中間領域の全体積に対する前記スペーサ材の占める体積の割合を充分に小さくすることで、前記中間領域の特性インピーダンスが自由空間の特性インピーダンスに略々等しくなるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収パネル。
前記電磁波吸収材の両面の各々に、前記第１板材と、前記第２板材と、それらの間に介装した前記スペーサ材とを設け、両側のそれら第２板材の背面を前記電磁波反射材の両面に夫々貼着することで、前記電磁波吸収パネルの両面のいずれの側から入射した電磁波をも減衰させて反射させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の電磁波吸収パネル。