JP2007324217A - 電波吸収体 - Google Patents

Abstract

【課題】機械的強度や耐久性を向上させることができると共に良好な電波吸収特性を有する電波吸収体を提供することを目的とする。
【解決手段】金属製の反射板１と、導電材料及び／又は磁性材料を有する損失層２と、同一平面状に独立して配設された多数個の導体素子６を有する共振層３とを、順次積層し、さらに、低誘電率のスペーサ層４と、保護層５とを、順次積層したものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、電波吸収体に関する。

不要電波を吸収する電波吸収体として、電波入射側から順に、導電材料や磁性材料を有する第１損失層と、十字形やＹ字形の多数個の導体素子を付着（印刷）した樹脂シートと、上記第１損失層と同じ形成材料から成る第２損失層と、金属製の反射板とを、積層したものがある（例えば、特許文献１参照）。
特開２００５−２０３７１７号公報

高速道路等の有料道路の料金自動収受（ＥＴＣ）システムにおいて、不要な電波による機器の誤作動を無くすために、上記のような電波吸収体を不要な電波が反射する箇所に付設することが考えられている。そして、電波吸収体を屋外等に設置するために、上記電波吸収体の第１損失層に代えて、（耐候性や不燃性等を有する）保護シート（保護層）を、導体素子の上に直接積層する試みがなされた。
しかし、この場合、導体素子の共振特性が（誘電率の低くない）保護シートの影響を受け電波吸収特性（反射減衰量特性）が悪化するといった問題がある。

そこで、本発明は、機械的強度や耐久性（耐候性）を向上させることができると共に良好な電波吸収特性を有する電波吸収体を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明に係る電波吸収体は、金属製の反射板と、導電材料及び／又は磁性材料を有する損失層と、同一平面状に独立して配設された多数個の導体素子を有する共振層とを、順次積層し、さらに、低誘電率のスペーサ層と、保護層とを、順次積層したものである。

また、上記スペーサ層の誘電率を2.3 以下にすることが好ましい。
また、上記スペーサ層の厚さ寸法を0.2mm 以上に形成することが好ましい。

また、上記スペーサ層は不織布であると共に、該不織布の表面にレジスト処理をして上記導体素子を付着させて、上記共振層とスペーサ層とを一体化したものであってもよい。

また、上記スペーサ層は一面にスキン層を有する発泡樹脂シートであると共に、上記導体素子を該スキン層に付着させて、上記共振層とスペーサ層とを一体化したものであってもよい。

また、上記スペーサ層はポリエチレンシートであると共に、該ポリエチレンシートの表面に上記導体素子を付着させて、上記共振層とスペーサ層とを一体化したものであってもよい。
また、上記保護層を耐候性材料又は不燃性材料としたものである。

本発明は、次のような著大な効果を奏する。
本発明に係る電波吸収体によれば、導体素子を有する共振層と保護層との間に低誘電率のスペーサ層を介装したことにより、導体素子の共振特性への（誘電率の低くない）保護層の影響を極端に少なくすることができる。言い換えれば、導体素子の共振特性にほとんど影響を与えない位置まで保護層を遠ざけて配設（積層）することができる。さらに、スペーサ層は低誘電率の部材から形成されているので、導体素子と直接接触しても導体素子の共振特性にはほとんど影響を与えない。従って、導体素子の共振特性の低下を高度に抑止することができ、良好な電波吸収特性（反射減衰量特性）を維持することができる。
また、保護層を有することにより、電波吸収体の機械的強度や耐久性（耐候性）が向上する。そして、電波吸収体を屋外等に設置しても損傷の虞れが少なく、良好な電波吸収特性を長期にわたって維持することができる。

以下、実施の形態を示す図面に基づき本発明を詳説する。
図１に於て、本発明に係る電波吸収体は、金属製の反射板１と、導電材料及び／又は磁性材料を有する損失層２と、同一平面状に独立して配設された多数個の導体素子６を有する共振層３とを、順次積層し、さらに、低誘電率のスペーサ層４と、保護層５とを、順次積層して構成されている。
また、図１に於て、上側が電波入射側であり、電波吸収体を構成する上記各部材の電波入射側の面を上面とし、それと反対側の面を下面として以下説明する。

図２は本発明の第１の実施形態を示す説明用の分解斜視図である。この場合、スペーサ層４は（誘電率3.2 の）ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）製の不織布である。このように、スペーサ層４の材質としては、誘電率が一層低くなる内部に空気層がある部材を適用することが好ましい。

共振層３を形成する導体素子６は、十字形の金属製の良電導体（人工媒質）であり、スペーサ層４の下面に多数個独立して付着されている。

図３は、この不織布（スペーサ層）４と、その下面に付着した導体素子６等を示す要部拡大図である。図３に於て、導体素子６の不織布４への付着の仕方を説明すると、まず、不織布４の一面に（次工程に於て付着させる導電塗料の）しみ込み防止用のポリエステル系ＵＶ（紫外線）硬化型塗料を付着して、レジスト処理を行う。そして、レジスト処理をした不織布４の下面（一面）には、多数個独立して配設された正方形の付着面部９が形成される（図２参照）。

次に、付着面部９に銀系の導電塗料を十字形に付着（印刷）して導体素子６を形成する。このようにして、多数個の導体素子６を有する共振層３と、不織布から成るスペーサ層４とを、一体化している。
なお、導体素子６及び付着面部９は、本来厚さ寸法がほとんどない極薄のものであるが、図１では説明のために厚さ寸法を大きくして示している。

また、図４に示すように、内部に空気層を有するスペーサ層４として、一面にスキン層７を有する発泡樹脂シートを適用し、これを本発明の第２の実施形態としてもよい。発泡樹脂シート４は、発泡層８と、滑面部を有するスキン層７とを、一体状に有する。そして、スキン層７に導電塗料を十字形に直接印刷して導体素子６を形成し、多数個の導体素子６を有する共振層３と、スペーサ層４とを、一体化して成形する。

保護層５は、耐候性材料や不燃性材料から形成されていることが好ましく、保護層５は、例えば、ＦＲＰ又はポリカーボネート等から成るシート部材である。
損失層２は、カーボン粉等の導電材料（導電粒子）・フェライト粉等の磁性材料（磁性粒子）の少なくとも一方を樹脂中に配合して成形したものである。また、損失層２を軽量かつ難燃性を有するものとする場合は、断熱材の発泡炭酸カルシウムボードに誘電損失材のカーボンブラックと難燃剤を配合したものを適用するとよい。
また、反射板１に使用する金属は、アルミニウム・銅・鉄等である。

なお、上記発泡炭酸カルシウムボードの成分は、ニトリルゴム（100phr）、炭酸カルシウム（400phr）、水酸化アルミ（100phr）、ケッチェンブラック（40phr ）、イソシアネート（600phr）である。
そして、これらの材料をミキサーで混合し、金型に入れて150 ℃で20分間加熱する。次に、加熱後、混合物を80℃の温水槽に24時間浸漬させると、混合物中のイソシアネートが加水分解し、そのとき発生するガスにて発泡させて発泡炭酸カルシウムボードが製造される。

反射板１、損失層２、導体素子６を付着（印刷）したスペーサ層４、保護層５の各部材の間には粘着層が介在し相互に接着されているが、図１に於て粘着層は省略している。なお、この粘着層として、例えば（誘電率0.26の）アクリル系の粘着剤を使用し、その厚さ寸法は約70μｍと極薄である。このため、粘着層と導体素子６とが密着していても、導体素子６の共振特性には粘着層の影響がほとんど及ばず無視することができる。

また、スペーサ層４の誘電率は１以上2.3 以下であることが好ましく、厚さ寸法Ｔは0.2mm 以上７mm以下であることが望ましい。スペーサ層４の誘電率が2.3 を越える場合は、導体素子６がスペーサ層４の影響を受けて良好な電波吸収特性を維持できず、また、スペーサ層４の厚さ寸法Ｔが0.2mm 未満の場合は、導体素子６が保護層５の影響を受けて良好な電波吸収特性を維持することができないからである。

図５は本発明の第３の実施形態を示す。第３の実施形態では、上記第１・第２の実施形態とスペーサ層４（図１参照）の材質が異なり、この場合、スペーサ層４は（誘電率2.3 の）ポリエチレンシートである。

そして、要部拡大図である図６に示すように、ポリエチレンシート４の一面（下面）に導電塗料を直接印刷して多数個の十字形の導体素子６を形成する。このようにして、導体素子６を有する共振層３と、ポリエチレンシートから成るスペーサ層４とを、一体化して形成している。
なお、第３の実施形態について、上記説明した第１と第２の実施形態との差異点以外は、第１と第２の実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。

また、図７と図８に示すのは、本発明の第４の実施形態である。図７に於て、下側から順に、反射板１、損失層２、被着層10、同一平面状に独立して配設された多数個の導体素子６を有する共振層３、スペーサ層４、保護層５とを、積層して電波吸収体が構成されている。なお、図に於て、上側が電波入射側である。

被着層10は樹脂製のシート（フィルム）部材であり、図８に示すように、被着層10の（電波入射側の）上面に導電塗料を直接印刷して十字形の導体素子６を形成する。そして、スペーサ層４が不織布である場合は、導体素子６を付着（印刷）した被着層10の上面に不織布を接着すればよく、不織布に上述したレジスト処理をする必要はない。

即ち、第４の実施形態では、上記第１〜３の実施形態と違って、共振層３とスペーサ層４とが一体化しておらず、共振層３と被着層10とが一体化している。また、スペーサ層４は低誘電率の部材であれば、不織布以外のものであっても構わない。
なお、第４の実施形態について、上記説明した第１〜３の実施形態との差異点以外は、第１〜３の実施形態と同様の構成であるので説明を省略する。

また、導体素子６の形状や配置の仕方は吸収する電波の周波数等に応じて変更自由である。例えば、図９の（ａ）に示すように、導体素子６を線状（短線状）に形成し、スペーサ層４（又は被着層10）の一面にそれぞれランダムな向きに配置したり、（ｂ）に示す如く、線状の導体素子６を一方向に揃えて配置してもよい。さらに、（ｃ）に示すように、円形の導体素子６を等ピッチに配置したり、これら以外の形状・配置であっても自由である。
また、導体素子６は、金属をメッキした樹脂、或いは、カーボン繊維等であってもよい。

図10は、（ｉ）〜（vi）の６種類の電波吸収体を作製し、それぞれの電波吸収特性（反射減衰量特性）の測定試験を行った結果を示すグラフ図である。図10の横軸は、各電波吸収体に入射した電波の周波数（単位をＧＨｚとする）を示し、縦軸は、反射減衰量（単位をｄＢとする）を示す。

各電波吸収体の構成について以下説明する。
（ｉ）は、反射板１と、損失層２と、共振層３（導体素子６）とを順次積層して形成されている。つまり、導体素子６の上面にはスペーサ層４と保護層５が積層されていない従来の電波吸収体である。
（ii）は、反射板１と、損失層２と、共振層３と、保護層５とを順次積層して形成した。つまり、スペーサ層４を有さず、例えば、保護層５の下面に導体素子６が印刷されている。
（iii)は、反射板１と、損失層２と、共振層３と、スペーサ層４と、保護層５とを順次積層して形成され、スペーサ層４として厚さ寸法0.3mm のＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）シートを用いた。
（iv）は、（iii)のスペーサ層４に厚さ寸法0.1mm のＰＥ（ポリエチレン）シートを用いたものである。それ以外は（iii)と同様の構成である。
（ｖ）は、（iii)のスペーサ層４に厚さ寸法0.22mmのＰＥＴ不織布を用いた。それ以外は（iii)と同様の構成である。
（vi）は、（iii)のスペーサ層４に厚さ寸法0.3mm のＰＥシートを用いた。それ以外は（iii)と同様の構成である。

なお、（ii）〜（vi）に用いられる保護層５はＦＲＰ製であり、その誘電率は3.1 である。また、ＰＥシートの誘電率は2.3 、ＰＥＴシートの誘電率は3.2 である。なお、上記ＰＥシートやＰＥＴシートは、不織布等の内部に空気層を有するものではなく、密に詰まって形成されたものである。

図10のグラフ図より、以下のことがわかる。
保護層５を有さない（ｉ）の反射減衰量のピーク値は約−32ｄＢを示す。これに対し、共振層３の上に保護層５を直接積層した（ii）では、反射減衰量のピーク値が約−18ｄＢとなり、（ｉ）より悪くなっている。これは、(ii)は導体素子６の共振特性が保護層５の影響を受けて悪化したためである。

また、（iii)はその反射減衰量のピーク値が約−16ｄＢとなっており、良好な電波吸収特性を示してはいない。（iii)では、スペーサ層４に誘電率の高いＰＥＴシートを使用したため、導体素子６の共振特性が誘電率の高いＰＥＴシートの影響を受けて悪化している。また、（iii)の反射減衰量が(ii)よりも少し悪くなったのは、（iii)のＰＥＴシートの誘電率が(ii)の保護層５の誘電率よりも高いためである。

（iv）の反射減衰量のピーク値は約−22ｄＢを示し、（ii)(iii)の場合に比べ電波吸収特性は多少改善されている。（iv）では、導体素子６と保護層５との間に低誘電率のＰＥシートを介装して、保護層５を導体素子６から少し遠ざけて配設したため、保護層５の導体素子６の共振特性への影響が少し緩和されている。しかし、ＰＥシートの厚さ寸法が薄いため、保護層５を導体素子６から十分に遠ざけて配設（積層）することができず、反射減衰量は大きく改善されてはいない。

（ｖ）は、反射減衰量のピーク値が約−36ｄＢとなっており、（ii）〜（iv）に比べて反射減衰量が大幅に改善され良好な電波吸収特性を示している。このように大幅に反射減衰量が改善された理由としては、（ｖ）はスペーサ層４の厚さ寸法を（iv）よりも厚く形成し、保護層５を導体素子６に影響をほとんど与えない位置まで遠ざけて積層（配設）していることが挙げられる。さらに、（iii)と比較すればわかるように、同じＰＥＴ製のスペーサ層４でも、（ｖ）では内部に空気層を有する不織布とすることで、その誘電率を著しく低くし、導体素子６の共振特性に悪影響を与えないようにしている。

（vi）の反射減衰量のピーク値は約−39ｄＢとなっている。（ii）〜（iv）の場合と比べ、その反射減衰量が大幅に改善され良好な電波吸収特性を示している。反射減衰量が大幅に改善された理由は、（ｖ）と同様に、導体素子６に保護層５の影響がほとんど及ばないくらいにスペーサ層４の厚さ寸法を設定し、かつ、スペーサ層４の材質に低誘電率のＰＥシートを使用したことである。なお、（vi）の反射減衰量が（ｖ）より良いのは、（vi）のスペーサ層４の厚さ寸法を（ｖ）より厚くし、保護層５を導体素子６から一層遠ざけて配設したことによる。

上記図10に示す試験結果から、良好な電波吸収特性を得るためには、スペーサ層４に適用する部材の誘電率は低い方が好ましく、さらに、スペーサ層４の厚さ寸法が厚い方が好ましい。保護層５を備えかつ良好な電波吸収特性を有することを目的とした本発明の電波吸収体の実施例としては、（ｖ）の実施例や（vi）の実施例を適用することが望ましい。

以上のように、本発明の電波吸収体は、金属製の反射板１と、導電材料及び／又は磁性材料を有する損失層２と、同一平面状に独立して配設された多数個の導体素子６を有する共振層３とを、順次積層し、さらに、低誘電率のスペーサ層４と、保護層５とを、順次積層したので、導体素子６の共振特性への（誘電率の低くない）保護層５の影響を極端に少なくすることができる。言い換えれば、導体素子６の共振特性にほとんど影響を与えない位置まで保護層５を遠ざけて配設（積層）することができる。さらに、スペーサ層４は低誘電率の部材から形成されているので、導体素子６と直接接触しても導体素子６の共振特性にはほとんど影響を与えない。従って、導体素子６の共振特性の低下を高度に抑止することができ、良好な電波吸収特性（反射減衰量特性）を維持することができる。
また、保護層５を有することにより、電波吸収体の機械的強度や耐久性（耐候性）が向上する。そして、電波吸収体を屋外等に設置しても損傷の虞れが少なく、良好な電波吸収特性を長期にわたって維持することができる。

また、スペーサ層４の誘電率を2.3 以下にしたので、導体素子６の共振特性へのスペーサ層４の影響を一層少なくすることができ、良好な電波吸収特性を維持することができる。

また、スペーサ層４の厚さ寸法Ｔを0.2mm 以上に形成したので、保護層５を導体素子６の共振特性にほとんど影響を与えない位置まで十分に遠ざけて配設（積層）することができ、良好な電波吸収特性を維持することができる。

また、スペーサ層４は不織布であると共に、不織布の表面にレジスト処理をして導体素子６を付着させて、共振層３とスペーサ層４とを一体化したので、簡易な構成となり生産性を向上させることができる。
また、スペーサ層４が内部に空気層を有する不織布であるので、スペーサ層４の誘電率を一層低くすることができる。従って、導体素子６の共振特性へのスペーサ層４の影響を一層少なくすることができる。また、軽量化を図れる。

また、スペーサ層４は一面にスキン層７を有する発泡樹脂シートであると共に、導体素子６をスキン層７に付着させて、共振層３とスペーサ層４とを一体化したので、簡易な構成となり生産性を向上させることができる。
また、スペーサ層４が内部に空気層を有する発泡樹脂シートであるので、スペーサ層４の誘電率を一層低くすることができる。従って、導体素子６の共振特性へのスペーサ層４の影響を一層少なくすることができる。また、軽量化を図れる。

また、スペーサ層４はポリエチレンシートであると共に、ポリエチレンシートの表面に導体素子６を付着させて、共振層３とスペーサ層４とを一体化したので、簡易な構成となり生産性を向上させることができる。
また、ポリエチレンシートは誘電率が低いものであるので、導体素子６の共振特性にほとんど影響を与えない。

また、保護層５を耐候性材料としたので、屋外での使用が十分可能となり、良好な電波吸収特性を長期にわたって維持できる。
また、保護層５を不燃性材料としたので、ビル等の屋内に設置しても安全に使用することができる。

本発明の電波吸収体の第１の実施形態を示す断面図である。 説明用の分解斜視図である。 要部拡大断面図である。 第２の実施形態を示す要部拡大断面図である。 第３の実施形態を示す説明用の分解斜視図である。 要部拡大断面図である。 第４の実施形態を示す断面図である。 説明用の分解斜視図である。 導体素子の形状パターンを示す平面図であって、（ａ）は他の実施の形態を示す平面図、（ｂ）は別の実施形態を示す平面図、（ｃ）はさらに別の実施形態を示す平面図である。 グラフ図である。

符号の説明

１ 反射板
２ 損失層
３ 共振層
４ スペーサ層
５ 保護層
６ 導体素子
７ スキン層
Ｔ 厚さ寸法

Claims (7)

1. 金属製の反射板（１）と、導電材料及び／又は磁性材料を有する損失層（２）と、同一平面状に独立して配設された多数個の導体素子（６）を有する共振層（３）とを、順次積層し、さらに、低誘電率のスペーサ層（４）と、保護層（５）とを、順次積層したことを特徴とする電波吸収体。
2. 上記スペーサ層（４）の誘電率を2.3 以下にした請求項１記載の電波吸収体。
3. 上記スペーサ層（４）の厚さ寸法（Ｔ）を0.2mm 以上に形成した請求項１又は２記載の電波吸収体。
4. 上記スペーサ層（４）は不織布であると共に、該不織布の表面にレジスト処理をして上記導体素子（６）を付着させて、上記共振層（３）とスペーサ層（４）とを一体化した請求項１，２又は３記載の電波吸収体。
5. 上記スペーサ層（４）は一面にスキン層（７）を有する発泡樹脂シートであると共に、上記導体素子（６）を該スキン層（７）に付着させて、上記共振層（３）とスペーサ層（４）とを一体化した請求項１，２又は３記載の電波吸収体。
6. 上記スペーサ層（４）はポリエチレンシートであると共に、該ポリエチレンシートの表面に上記導体素子（６）を付着させて、上記共振層（３）とスペーサ層（４）とを一体化した請求項１，２又は３記載の電波吸収体。
7. 上記保護層（５）を耐候性材料又は不燃性材料とした請求項１，２，３，４，５又は６記載の電波吸収体。

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