JP4199849B2 - 電磁波吸収帯 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、機器から漏洩する電磁波を吸収して外部への電磁波の漏洩を防止する、および、外部から飛来する電磁波を吸収して障害を防止する電磁波吸収帯に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、電子機器内を這い回り配線される電線や、電子機器を電気的に結合する電線／電纜からの電磁波の輻射漏洩を防止するため、これらの電線／電纜を、シールドワイアと呼ばれる金網でできた組み紐に通して、電磁波の輻射漏洩を防止していた。
また、シールドワイアは、これらの電線／電纜が、他から飛来する電磁波により受ける電子機器の障害を防止する作用も果たしていた。
しかし、現在では、使われる電磁波の周波数が、１０ギガヘルツから１００ギガヘルツに達するので、電波の波長は、３０ミリメートルから３ミリメートルとなり、シールドワイアのメッシュの隙間から、電磁波が漏洩してしまう不都合が発生した。
このため、導電性エラストマーでシールドして漏洩する電磁波を捕らえ接地させる方法などが考案されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明が解決しようとする課題は、電気、電子機器内の配線、および、機器を電気的に結合するための電線／電纜からの輻射漏洩を防止し、併せて、他から受ける電磁波障害を防止する電磁波吸収帯を提供することである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
課題を解決するための手段として、本発明の電磁波吸収帯は、電気抵抗値１．４Ω・ｃｍを有すると共に、繊維表面を粗面とした炭素繊維で織成した長尺帯状の基布と、基布に塗布するフェライト粒子等の磁性粒体と、磁性粒体を塗布した基布に積層するゴム層とを備え、電磁波を漏洩する物体の表面を被覆して、通過する電磁波をジュール熱に変換させて吸収する構成を有する。
さらに、電磁波吸収帯には銅線等の導電体を配設して接地させる構成を有する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明の電磁波吸収帯の実施の形態を図面により説明する。
電磁波吸収帯１０は可撓性を有する長尺体である。
電磁波吸収帯１０は、炭素繊維１１で織成された基布１１０にフェライト粒子等の磁性体粒子１３を吹き付け手段により塗布している。
磁性粒体１３は織成された基布１１０の炭素繊維１１の間隙を閉塞するように塗布される。
このように構成される磁性粒子１３を塗布した基布１１０の両面にゴム体１７を配設し接着等の固着手段により一体化させて、電磁波吸収帯１０を形成している。
電磁波吸収帯１０の両側端縁にはニッケルメッキ銅線１５を配設している。
【０００６】
ここで、用いられている炭素繊維１１を説明する。
炭素繊維１１は高分子材料で作った連続繊維（合成繊維）を焼成して作るのが一般的である。合成繊維としては、例えばピッチ繊維、フェノール繊維，ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ）繊維がある。
合成繊維の焼成は酸化、炭素化、黒鉛化の順で進められる。

【０００７】
現在、一般的に使われている炭素繊維は、黒鉛化を十分に進めることにより結晶分子の結合を密にし、高強度、高弾性の特性をもった、軽量化に役立つ素材であった。
このように、黒鉛化工程を進めて高強度、高弾性の特性を持たせた炭素繊維は黒鉛（グラファイト）繊維と呼ばれ、金属のように平滑な表面と、極めて低い電気抵抗値を持っているので、電気的特性は金属の持つ特性に近く、電磁波を自由に透過させてしまうので、吸収するエネルギー量は極めて僅かであった。
このような特性から炭素繊維は電磁波を吸収しないという認識が一般的であった。
【０００８】
しかし、本発明の炭素繊維１１は電磁波を吸収する特性を持たせている。
炭素繊維に電磁波を吸収させるためには、
（１） 電波の微弱電流を熱エネルギーに変換するための高い電気抵抗値。
（２） 表面を走る電波の電流に対して高抵抗とする粗らい表面。
を、炭素繊維に持たせることが必要である。
そこで、本発明の電磁波吸収帯１０の素材として用いる炭素繊維１１は、焼成工程を黒鉛化の進行初期で焼成を終了させることにより、強度、弾性を犠牲にして、高い電気抵抗値を得ている。
【０００９】
炭素繊維形成工程において、黒鉛化の段階別に炭素繊維を試作して、電気抵抗値を実測した。
焼成工程と電気抵抗（体積抵抗率）値の関係を図５に示す。
このグラフから焼成工程（黒鉛化）の進行を弾性率の変化としてみたとき、黒鉛化が進むに伴って、電気抵抗値が減少していることがわかる。
現在、航空機用を始めとして通常に使用されている黒鉛化された繊維の電気抵抗値は、１．９×１０−³Ω・ｃｍという低い値となっている。
【００１０】
そこで、この発明の電磁波吸収帯１０の素材とする炭素繊維１１は焼成行程の黒鉛化初期で焼成を終了させて、１．４Ω・ｃｍ以上の電気抵抗値を有する炭素繊維とした。
例えば、フェノール繊維を焼成して本発明の炭素繊維を形成する場合、約８００℃、約２０分間の焼成により１．４Ω・ｃｍの電気抵抗値を有する炭素繊維が得られる。
【００１１】
このように形成された炭素繊維１１は、通常の焼成工程を完了させた炭素繊維（完全黒鉛繊維）の１，０００倍程度の抵抗値を有している。
通常、電磁波は高いインピーダンスを持つ電子機器から漏洩し易く、一方、電波として飛び交う微細な電流を、エネルギーとして吸収するためには、吸収素材は高い抵抗値が必要である。この原理から、同じ強さの電波に対して、この炭素繊維１１は通常の炭素（完全黒鉛化）繊維の１，０００倍のエネルギーを吸収することを意味している。
【００１２】
次に、炭素繊維１１の表面を粗面（活性化）とすることにより、表面面積は通常の繊維の５００倍から５，０００倍に達し、炭素繊維の表面を流れる電波は、高抵抗値化される。
【００１３】
以上、説明したように炭素繊維１１は、
・ 表面が活性化されているので、通常の繊維の５００倍から５，０００倍の表面積を持つ。
・ 通常の炭素繊維の１，０００倍程度の高い電気抵抗値を有しているので、炭素繊維を流れる電流は、ジュール効果により、熱エネルギーに効率よく変換される。
とした特性を有する。
【００１４】
基布１１０全面に塗布されるフェライト粒子１３は、基布１１０表面を流れる電磁波電流で磁化される。このとき、流れる電磁波の周波数に応じてフェライト粒子１３の磁極が激しく変化し、磁極におけるヒステリシス損失によって流れる電磁波は熱エネルギーに変換されるものである。すなわち、基布１１０を構成する炭素繊維１１を流れる微弱電流は、電気抵抗値を高めジュール熱に変換され、フェライト粒子１３は流れる電磁波をヒステリシス損失による熱変換により吸収させる。このように、高い電気抵抗を有する炭素繊維１１、およびフェライト粒子１３は電磁波吸収帯１０を通過する電流を効率よく熱に変化させて吸収している。
【００１５】
電磁波吸収帯１０の両側端縁に配設するニッケルメッキ銅線１５は、電磁波吸収帯１０の静電気対策として炭素繊維１１を電気的に接地している。
また、ゴム体１７は強度、弾性を失い、取り扱いが不便である炭素繊維１１、およびフェライト粒子１３を一体化させて、可撓性を有する長尺帯体としている。
【００１６】
次に、この電磁波吸収帯体１０の使用を図４により説明する。
電磁波を発生する、あるいは外部からの電磁波により障害をうける複数の電線２００を、電磁波吸収帯１０で被覆する。この時、電線２００全周を被覆する、あるいは、障害を受ける側、電磁波が漏洩する側のみを被覆する形態がある。
【００１７】
電線２００から放出する電磁波は電磁波吸収帯１０の炭素繊維１１、および塗布されているフェライト粒子１３により熱に変換されて、電磁波を外部に発散させない。また、外部から電磁波吸収帯１０を通過して侵入する電磁波は、帯体を通過途上、炭素繊維１１、および塗布されているフェライト粒子１３により熱に変換されて吸収され、電線に障害を及ぼさない。
さらに、電磁波吸収帯１０のニッケルメッキ銅線１５は接地して電磁波吸収帯１０が被覆する部分の内部の電位をゼロに保持するので、静電気を帯びることがない。
【００１８】
以上説明したように、この電磁波吸収帯１０の炭素繊維１１は高い抵抗値（通常の黒鉛化繊維の１，０００倍の抵抗値）を有し、熱交換の効率が高い。
また、この実施の形態は磁性粒体を塗布した基布１１０にゴム被膜を積層しているが、この構成のフェライト粒子を塗布した基布１１０を細長いテープ状に切断し、並設させて粘着材で固定し、広幅の帯状に形成することもできる。
【００１９】
上記実施の形態では、電磁波吸収帯は基布１１０に磁性粒子を塗布した構成を示したが、図６に示す形態も、同様の作用、効果を有する。
この形態の電磁波吸収帯３０は磁性粒子（フェライト粒子）３３を含浸させた炭素繊維３１を組み合わせて組紐としている。組紐形状の電磁波吸収帯３０はニッケルメッキ銅線３５を斜め方向に編み込むことにより、組紐形状の電磁波吸収帯３０の全面にニッケルメッキ銅線３５を配設することとなる。
この構成の組紐形状の電磁波吸収帯３０は高い電気抵抗を有する炭素繊維１１、および含浸する磁性粒子３３が紐状電磁波吸収帯３０を通過する電流を効率よく熱に変化させて吸収すると共に、全面に配設するニッケルメッキ銅線３５は静電気防止効果を有する。
【００２０】
【発明の効果】
本発明は電磁波を吸収する電磁波吸収帯で電線／電纜を被覆することによって、漏洩する電磁波、あるいは他から飛来して障害を与える電磁波を、電磁波吸収帯がジュール効果により熱交換して吸収し、機器に障害を与えることがない。
更に、電磁波を吸収する材料として高い電気抵抗値を有する炭素繊維を用いた織布に磁性粒体を塗布することにより、隙間のない電磁波吸収材料を構成でき、効率良いジュール効果による熱交換を達成できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】電磁波吸収帯の平面図。
【図２】基布の拡大図。
【図３】図１線Ａ−Ａ断面図。
【図４】電磁波吸収帯の使用説明図。
【図５】繊維の焼成度合いと電気抵抗値の関係を示すグラフ。
【図６】電磁波吸収帯の他の実施の形態例を示す平面図。
【符号の説明】
１０，３０ 電磁波吸収帯
１１，３１ 炭素繊維
１３，３３ 磁性体粒子（フェライト粒子）
１５，３５ 銅線
１７ ゴム体
２００ 電線

Claims (3)

1. 炭素繊維で織成した長尺帯状の基布と、基布に塗布する磁性粒体と、磁性粒体を塗布した基布に積層するゴム層と、を備え、基布を織成する炭素繊維は電気抵抗値１．４Ω・ｃｍ以上を有すると共に、繊維表面を粗面としてなり、通過する電磁波をジュール熱に変換することを特徴とする電磁波吸収帯。
2. 磁性粒体はフェライト粒子である請求項１記載の電磁波吸収帯。
3. 電磁波吸収帯は導電体を配設して接地してなる請求項１記載の電磁波吸収帯。

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