JP7336619B1 - 融雪レドーム - Google Patents
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Abstract
【課題】レドームに必要とされる電磁波透過性を確保しつつ、より低い消費電力で確実に融雪を行うことができると共に、長期間に亘って安定した融雪機能を発揮できる。【解決手段】電磁波透過性の第１の基材３と電磁波透過性の第２の基材４とがソリッドの合成樹脂でそれぞれ形成され、視認側に配置される第１の基材３と第２の基材４との間に配線されたヒーター線５が第１の基材３と第２の基材４によって封止され、第２の基材４の視認側と逆側の面に発泡樹脂材７のような電磁波透過性断熱材が積層配置されて固着されている融雪レドーム１。【選択図】図２
Description
本発明は、例えば車載レーダー装置の前側に設けられる車載レーダー装置用レドームのようなレドームに係り、特に融雪機能を有する融雪レドームに関する。
従来、車載レーダー装置用レドームとして、ヒーター線が配線される融雪機能を有するレドームが知られており、このようなレドームとして特許文献１に開示されているレドームがある。
このレドームは、合成樹脂製の第１の基材と合成樹脂製の第２の基材とが積層配置されて固着され、第１の基材の第２の基材との固着面側に凹溝が形成され、ヒーター線が凹溝に嵌められて凹溝に沿って配線されるものである。そして、特許文献１には、第１の基材の合成樹脂と第２の基材の合成樹脂には発泡樹脂を用いてもよいことが開示されている（特許文献１の段落［０００７］、［００２５］参照）。
ところで、特許文献１のレドームにおいて、視認側と逆側に配置される第２の基材を発砲樹脂で形成する場合には、発砲樹脂の断熱性によって、より低い消費電力でレドームを高温に加熱してレドームの視認側に付着した雪や氷を確実に融雪することができる。しかしながら、発泡樹脂で形成された第２の基材は、ソリッドの合成樹脂で形成される第２の基材に比べて防水性と耐久性に劣るため、長期間に亘って安定した融雪機能を発揮することが困難となる。そのため、より低い消費電力で必要とされる融雪を行うことができると共に、長期間に亘って安定した融雪機能を発揮することができるレドームが望まれている。
本発明は上記課題に鑑み提案するものであって、レドームに必要とされる電磁波透過性を確保しつつ、より低い消費電力で確実に融雪を行うことができると共に、長期間に亘って安定した融雪機能を発揮することができる融雪レドームを提供することを目的とする。
本発明の融雪レドームは、電磁波透過性の第１の基材と電磁波透過性の第２の基材とがソリッドの合成樹脂でそれぞれ形成され、視認側に配置される前記第１の基材と前記第２の基材との間に配線されたヒーター線が前記第１の基材と前記第２の基材によって封止され、前記第２の基材の視認側と逆側の面に電磁波透過性断熱材が積層配置されて固着されていることを特徴とする。
これによれば、レドームに必要とされる電磁波透過性を確保しつつ、電磁波透過性断熱材の断熱性によって、より低い消費電力でレドームを高温に加熱することができ、レドームの視認側に付着した雪や氷を確実に融雪することができる。更に、レドームの温度ムラを抑制し、より均一にレドームを温めることができ、電磁波照射領域でより均一性の高い融雪を行うことができる。また、ソリッドの合成樹脂で形成された第１の基材と第２の基材によってヒーター線を封止することにより、ヒーター線による加熱構造の防水性と耐久性を長期間に亘って安定して確保することができ、長期間に亘って安定した融雪機能を発揮することができる。また、電磁波透過性断熱材を第２の基材に対して離間配置せずに、第２の基材に固着することにより、電磁波透過性断熱材と第２の基材との間の界面の数を減らし、レーダー装置からレドームに垂直方向或いは斜め方向に入射する電磁波の電磁波透過性をより高めることができると共に、電磁波透過性断熱材と第２の基材との間の空気の対流や入れ替わりで断熱性が低下することを防止することができる。
これによれば、レドームに必要とされる電磁波透過性を確保しつつ、電磁波透過性断熱材の断熱性によって、より低い消費電力でレドームを高温に加熱することができ、レドームの視認側に付着した雪や氷を確実に融雪することができる。更に、レドームの温度ムラを抑制し、より均一にレドームを温めることができ、電磁波照射領域でより均一性の高い融雪を行うことができる。また、ソリッドの合成樹脂で形成された第１の基材と第２の基材によってヒーター線を封止することにより、ヒーター線による加熱構造の防水性と耐久性を長期間に亘って安定して確保することができ、長期間に亘って安定した融雪機能を発揮することができる。また、電磁波透過性断熱材を第２の基材に対して離間配置せずに、第２の基材に固着することにより、電磁波透過性断熱材と第２の基材との間の界面の数を減らし、レーダー装置からレドームに垂直方向或いは斜め方向に入射する電磁波の電磁波透過性をより高めることができると共に、電磁波透過性断熱材と第２の基材との間の空気の対流や入れ替わりで断熱性が低下することを防止することができる。
本発明の融雪レドームは、前記電磁波透過性断熱材が発泡樹脂材であることを特徴とする。
これによれば、電磁波透過性と断熱性の双方の特性がより高いレドームを確実に得ることができる。
これによれば、電磁波透過性と断熱性の双方の特性がより高いレドームを確実に得ることができる。
本発明の融雪レドームは、前記発泡樹脂材の積層方向の板厚ｄ３（ｍｍ）が、以下の式（１）を充足することを特徴とする。
（λ０×Ｎ）／２ｎ３－０．５（ｍｍ）≦ｄ３≦（λ０×Ｎ）／２ｎ３＋０．５（ｍｍ）・・・（１）
〔式（１）中、λ０は融雪レドームに照射されるレーダー装置の電磁波の波長、ｎ３は発泡樹脂材の屈折率、Ｎは正の整数を表す〕
これによれば、レドームの非常に優れた電磁波透過性を実現し、電磁波透過性と断熱性の双方の特性がより高いレドームを確実に得ることができる。
（λ０×Ｎ）／２ｎ３－０．５（ｍｍ）≦ｄ３≦（λ０×Ｎ）／２ｎ３＋０．５（ｍｍ）・・・（１）
〔式（１）中、λ０は融雪レドームに照射されるレーダー装置の電磁波の波長、ｎ３は発泡樹脂材の屈折率、Ｎは正の整数を表す〕
これによれば、レドームの非常に優れた電磁波透過性を実現し、電磁波透過性と断熱性の双方の特性がより高いレドームを確実に得ることができる。
本発明の融雪レドームは、前記電磁波透過性断熱材の１ｍ２あたりの熱抵抗が０．００５５Ｋ／Ｗ以上であることを特徴とする。
これによれば、電磁波透過性断熱材を第２の基材に積層配置しない構造に比べて、同一の融雪効果を得るために必要とされる消費電力を約１０％程度削減することができる。
これによれば、電磁波透過性断熱材を第２の基材に積層配置しない構造に比べて、同一の融雪効果を得るために必要とされる消費電力を約１０％程度削減することができる。
本発明の融雪レドームは、前記電磁波透過性断熱材の１ｍ２あたりの熱抵抗が０．０２０Ｋ／Ｗ以上であることを特徴とする。
これによれば、電磁波透過性断熱材を第２の基材に積層配置しない構造に比べて、同一の融雪効果を得るために必要とされる消費電力を約２９％程度削減することができる。
これによれば、電磁波透過性断熱材を第２の基材に積層配置しない構造に比べて、同一の融雪効果を得るために必要とされる消費電力を約２９％程度削減することができる。
本発明の融雪レドームは、前記発泡樹脂材の発泡倍率が２倍以上であると共に、電磁波照射領域における前記発泡樹脂材の積層方向の板厚が１ｍｍ以上であることを特徴とする。
これによれば、レドームに必要とされる電磁波透過性を確保しつつ、断熱性を確実に向上し、同一の融雪効果を得るために必要とされる消費電力削減効果を確実に高めることができる。
これによれば、レドームに必要とされる電磁波透過性を確保しつつ、断熱性を確実に向上し、同一の融雪効果を得るために必要とされる消費電力削減効果を確実に高めることができる。
本発明の融雪レドームによれば、レドームに必要とされる電磁波透過性を確保しつつ、より低い消費電力で確実に融雪を行うことができると共に、長期間に亘って安定した融雪機能を発揮することができる。
〔実施形態の融雪レドーム〕
本発明による実施形態の融雪レドーム１は、例えば車両のバンパーに取り付けられるバンパーカバー等として用いられる車載レーダー装置用レドームであり、図１及び図２に示すように、電磁波透過性の基体２を備える。基体２は、融雪レドーム１の外表面側である視認側に配置される第１の基材３と、第１の基材３の視認側と逆側である後側に配置される第２の基材４と、第２の基材の視認側と逆側である後側に配置される電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材７とから構成されている。第１の基材３と第２の基材４は積層配置して固着され、第２の基材４と発泡樹脂材７は積層配置して固着されている。第１の基材３と第２の基材４と発泡樹脂材７はそれぞれ絶縁性で電磁波透過性の合成樹脂で形成されている。融雪レドーム１には、発泡樹脂材７側から、図示省略する車載レーダー装置のようなレーダー装置で電磁波が照射される。
本発明による実施形態の融雪レドーム１は、例えば車両のバンパーに取り付けられるバンパーカバー等として用いられる車載レーダー装置用レドームであり、図１及び図２に示すように、電磁波透過性の基体２を備える。基体２は、融雪レドーム１の外表面側である視認側に配置される第１の基材３と、第１の基材３の視認側と逆側である後側に配置される第２の基材４と、第２の基材の視認側と逆側である後側に配置される電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材７とから構成されている。第１の基材３と第２の基材４は積層配置して固着され、第２の基材４と発泡樹脂材７は積層配置して固着されている。第１の基材３と第２の基材４と発泡樹脂材７はそれぞれ絶縁性で電磁波透過性の合成樹脂で形成されている。融雪レドーム１には、発泡樹脂材７側から、図示省略する車載レーダー装置のようなレーダー装置で電磁波が照射される。
第１の基材３と、第２の基材４は、それぞれソリッドの合成樹脂で形成されている。第１の基材３と、第２の基材４には、異種の合成樹脂又は同種の合成樹脂を用いることができ、複素誘電率に基づき定義される屈折率ｎが相互に整合する、又は、屈折率ｎが略同一或いは近接する材料で第１の基材３と第２の基材４を形成すると、電磁波の透過性能向上の観点から好適である。第１の基材３と第２の基材４の近接する屈折率の数値範囲としては、第１の基材３と第２の基材４の屈折率の相違が０～１０％の範囲内とすると良好である。
電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材７には、第１の基材３と第２の基材４の双方と、複素誘電率に基づき定義される屈折率ｎが相互に整合する、又は、屈折率ｎが略同一或いは近接するものを用いると電磁波の透過性能向上の観点から好適である。第１の基材３と発泡樹脂材７の近接する屈折率の数値範囲としては、第１の基材３と発泡樹脂材７の屈折率の相違が０～１０％の範囲内とすると良好であり、又、第２の基材４と発泡樹脂材７の近接する屈折率の数値範囲としては、第２の基材４と発泡樹脂材７の屈折率の相違が０～１０％の範囲内とすると良好である。
ここでの屈折率ｎは比誘電率実数部ε’rと比誘電率虚数部ε”rから数式１として定義される量である。 透過性の観点から適用周波数における虚数部と実数部の比から数式２として定義される誘電正接（ロスタンジェント）tanδの大きさは０．１以下とすると好適である。また比誘電率実部の大きさは３以下とすると好適である。誘電正接と非誘電率実部の大きさをこれらの数値以下とすることにより、レドームに必要とされる反射率と内部損失の低減を確実にすることが可能となる。
第１の基材３のソリッドの合成樹脂と、第２の基材４のソリッドの合成樹脂には、本発明の趣旨の範囲内で適宜の合成樹脂を用いることが可能であり、例えばポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）等のアクリル系樹脂、ポリカーボネート（ＰＣ）、アクリロニトリル－ブタジエン－スチレン共重合体（ＡＢＳ）、アクリロニトリル－スチレン－アクリレート共重合（ＡＳＡ）、アクリロニトリル－エチレンプロピルラバー－スチレン共重合体（ＡＥＳ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ）等の１種を単独でまたは２種以上を組み合わせて第１の基材３或いは第２の基材４に用いると良好であり、又、添加剤を含有させてもよい。
電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材７には、本発明の趣旨の範囲内で適宜の合成樹脂を用いることが可能であり、例えばポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍ－ＰＰＥ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、フェノール樹脂（ＰＦ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ユリア樹脂（ＵＦ）、シリコーン（ＳＩ）、ポリイミド（ＰＩ）、メラミン樹脂 （ＭＦ）、ポリスチレン系樹脂（ＰＳ）、ポリアミド系樹脂（ＰＡ）、アクリル系樹脂、フッ素系樹脂、ポリエステル系樹脂等を用いると良好であり、又、添加剤を含有させてもよい。前記発泡樹脂材７に用いられる合成樹脂の中でも、発泡樹脂材７の複素屈折率を低減する観点から極性が小さい樹脂であることが好ましく、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリイミド系樹脂、フッ素系樹脂等が挙げられる。中でも、加工性、コスト、難燃性の観点も考慮すると、ポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂が好ましい。
電磁波透過性断熱材或いはこれに相当する発泡樹脂材７には、１ｍ２あたりの熱抵抗が０．００５５Ｋ／Ｗ以上の材料を用いると発泡樹脂材７を第２の基材４に積層配置しない構造に比べて、例えば同一の融雪効果を得るために必要とされる消費電力を約１０％以上削減することができて好適である。更に、１ｍ２あたりの熱抵抗が０．０２０Ｋ／Ｗ以上の材料を用いると例えば同一の融雪効果を得るために必要とされる消費電力を約２９％以上削減することができて好適である。１ｍ２あたりの熱抵抗が大きいほど断熱性が高くなるため消費電力の低減効果が大きくなるが、後述の数式３で示されるように熱抵抗を大きくするためには厚みを大きくするか、熱伝導率を小さくする必要がある。熱伝導率は材料に固有の値のため、厚みを大きくすると熱抵抗値を大きくできる。しかし、実使用上の制約があること、上述の式（１）に示されるように厚みと電磁波透過性に大きな相関があること、一般に厚みを大きくするほど電磁波の吸収率が大きくなり電磁波透過性が悪化することから、厚みを大きくすることは難しい。上記の観点から、１ｍ２あたりの熱抵抗値は、０．００５５Ｋ／Ｗ以上であり、０．０１０Ｋ／Ｗ以上が好ましく、０．０１５Ｋ／Ｗ以上がより好ましく、さらに好ましくは０．０２０Ｋ／Ｗ以上である。上限は特に規定されないが、２．０００Ｋ／Ｗ以下が好ましく、１．５０００Ｋ／Ｗ以下がより好ましく、さらに好ましくは１．０００Ｋ／Ｗ以下である。
発泡樹脂材７の発泡倍率は２倍以上、電磁波照射領域における発泡樹脂材７の積層方向の板厚は１ｍｍ以上とすると、断熱性を確実に向上し、同一の融雪効果を得るために必要とされる消費電力削減効果を確実に高めることができて好適である。また、実用上の観点、機械強度を向上させる観点、断熱性を向上させる観点、電磁波透過性を向上させる観点から、発泡樹脂材７の発泡倍率は好ましくは２０倍以下、より好ましくは１５倍以下である。また、同様の観点から電磁波照射領域における発泡樹脂材７の積層方向の板厚は５０ｍｍ以下とすることが好ましく、より好ましくは３０ｍｍ以下である。
尚、融雪レドーム１における第１の基材３と第２の基材４と電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材７の電磁波透過方向における厚さに関し、第１の基材３の厚さと第２の基材４の厚さと発泡樹脂材７の厚さの比や、第１の基材３の厚さや、第２の基材４の厚さや、発泡樹脂材７の厚さや、第１の基材３と第２の基材４と発泡樹脂材７で構成される基体２の厚み（総厚）は、車載レーダー装置用レドームのようなレドームとして所要の電磁波透過性を確保できれば、適宜の範囲に設定することが可能である。
また、電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材７は、電磁波照射方向において、電磁波照射領域Ｒの全体に亘って重なるように設けると、必要な電磁波透過性を確実に得ることができて好適であり、更には、基体２におけるヒーター線５の配線領域の全体に亘り且つ電磁波照射領域Ｒの全体よりも大きい範囲に発泡樹脂材７を設けるとより好適である。
融雪レドーム１には、ヒーター線５が電磁波透過性の基体２の面方向に配線されている。ヒーター線３を構成する導電性材料には、本発明の趣旨の範囲内で適宜の導電性材料を用いることが可能であり、例えば銅、銀、銀メッキ銅、銅銀合金、銅ニッケル合金、ニッケルクロム合金、鉄クロム合金、ＩＴＯ膜のような透明導電膜、又はカーボン繊維等とすると良好である。又、ヒーター線の形態は問わず、線材、導電インク、導電フィラー等を利用することができる。
図示例のヒーター線５は、板状の基体２が拡がる方向に沿って蛇行し、折り返すように配線されて一連で延びて形成されており、基体２のレーダー装置による電磁波照射領域Ｒとその外側においてヒーター線５の直線部が基体２の面方向に沿って間隔を開けて並設されていると共に、隣り合うヒーター線５の直線部に流れる電流の方向が互いに略反平行或いは反平行となるように設定されている。
また、ヒーター線５は、第１の基材３と第２の基材４との間に埋設されており、第１の基材３と第２の基材４とで挟持されるようにして、第１の基材３と第２の基材４とで構成される基体２に内設されて封止されている。本実施形態では、第１の基材３の第２の基材４との固着面側に凹溝３１が形成されていると共に、第２の基材４の第１の基材３との固着面側に凹溝３１と対向するように別の凹溝４１が形成されており、ヒーター線５は、第１の基材３の凹溝３１と第２の基材４の別の凹溝４１とに嵌められて凹溝３１及び別の凹溝４１に沿って配線されている。尚、変形例として、ヒーター線が配線された樹脂フィルムを第１の基材と第２の基材との間に設け、第１の基材と第２の基材と樹脂フィルムを介して固着することにより、ヒーター線を第１の基材と第２の基材によって封止する構造としてもよい。
更に、第１の基材３の固着面側には凹溝３１と連設されるようにして位置決め凹部３２が形成されており、位置決め凹部３２には、ヒーター線５に電気的に接続されるワイヤーハーネス接続部６の少なくとも一部が収容されている。ワイヤーハーネス接続部６の接続端子６１と、ヒーター線５の端部５１は、例えば凹溝３１に対応する位置でワイヤーハーネス接続部の接続端子６１が第２の基材４側となるように重ねて配置され、電気的に接続されている。
そして、本実施形態における第２の基材４は、第１の基材３に重なるように射出成形された射出成形材で構成されており、射出成形材の第２の基材４が第１の基材３に成形溶着で固着されている。射出成形材の第２の基材４と第１の基材３の内部には、ヒーター線５が埋設されて封止されていると共に、ワイヤーハーネス接続部６が埋設されて封止されている。第１の基材３と第２の基材４から構成される基体２からはワイヤーハーネス接続部６から延びる電気ケーブル６２が導出されている。尚、第１の基材３と第２の基材４との固着は、成形溶着以外にも適用可能な範囲で適宜の方法で固着することが可能であり、例えば接着層を介する接着、又は熱融着等で固着することも可能であるが、電磁波透過性の低下をより確実に防止する観点から、溶着或いは熱融着のように第１の基材３と第２の基材４を直接固着する構成とすることが好ましい。
また、本実施形態における電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材７は、電磁波透過性の低下をより確実に防止する観点から、第２の基材４に溶着或いは熱融着等によって直接固着されている。尚、発泡樹脂材７は、例えば接着層を介する接着等で第２の基材４に固着することも可能である。
本実施形態の融雪レドーム１によれば、レドームに必要とされる電磁波透過性を確保しつつ、電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材７の断熱性によって、より低い消費電力でレドームを高温に加熱することができ、レドームの視認側に付着した雪や氷を確実に融雪することができる。更に、レドームの温度ムラを抑制し、より均一にレドームを温めることができ、電磁波照射領域でより均一性の高い融雪を行うことができる。また、ソリッドの合成樹脂で形成された第１の基材３と第２の基材４によってヒーター線５を封止することにより、ヒーター線５による加熱構造の防水性と耐久性を長期間に亘って安定して確保することができ、長期間に亘って安定した融雪機能を発揮することができる。
また、電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材７を第２の基材４に対して離間配置せずに、第２の基材４に固着することにより、発泡樹脂材７と第２の基材４との間の界面の数を減らし、レーダー装置からレドームに垂直方向或いは斜め方向に入射する電磁波の電磁波透過性をより高めることができると共に、発泡樹脂材７と第２の基材４との間の空気の対流や入れ替わりで断熱性が低下することを防止することができる。また、電磁波透過性断熱材を発泡樹脂材７とすることにより、電磁波透過性と断熱性の双方の特性がより高いレドームを確実に得ることができる。
〔本明細書開示発明の包含範囲〕
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記変形例や追記した内容も含まれる。
本明細書開示の発明は、発明として列記した各発明、実施形態の他に、適用可能な範囲で、これらの部分的な内容を本明細書開示の他の内容に変更して特定したもの、或いはこれらの内容に本明細書開示の他の内容を付加して特定したもの、或いはこれらの部分的な内容を部分的な作用効果が得られる限度で削除して上位概念化して特定したものを包含する。そして、本明細書開示の発明には下記変形例や追記した内容も含まれる。
例えば本発明の融雪レドームにおける電磁波透過性断熱材は、本発明の趣旨の範囲内で適宜であり、上記実施形態の発泡樹脂材７以外に、例えばコルク材等としてもよい。また、本発明の融雪レドームは、車載レーダー装置用レドームとして用いると好適であり、又、本発明の融雪レドームを車載レーダー装置用レドームとする場合には適宜種別の車両実装部品とすることが可能であり、バンパーカバーに限定されず、例えばエンブレム形状のレドーム等としても好適である。また、本発明の融雪レドームは、適宜のレーダー装置を保護する、車載レーダー装置用レドーム以外のレドームとして用いても良好である。また、ヒーター線５の電磁波透過性の基体２の面方向における配線の仕方は、蛇行配線以外に、同心円状に配線するなど適宜である。
〔実施例の融雪レドームの消費電力低減効果の実験結果〕
次に、本発明による実施例の融雪レドームと比較例の融雪レドームの消費電力低減効果に関する実験結果について説明する。この実験では、上記実施形態の第１の基材３に形成された凹溝３１と第２の基材４の別の凹溝４１に沿ってヒーター線５を配線し、第１の基材３と第２の基材４を接着し、第２の基材４に発泡樹脂材７又はコルク材の電磁波透過性断熱材を積層配置して接着した構造の融雪レドーム１を各実施例とした。また、上記実施形態の第１の基材３に形成された凹溝３１と第２の基材４の別の凹溝４１に沿ってヒーター線５を配線し、第１の基材３と第２の基材４を接着し、第２の基材４に発泡樹脂材７或いはコルク材の電磁波透過性断熱材を積層配置しない構造の融雪レドームを比較例とした。
次に、本発明による実施例の融雪レドームと比較例の融雪レドームの消費電力低減効果に関する実験結果について説明する。この実験では、上記実施形態の第１の基材３に形成された凹溝３１と第２の基材４の別の凹溝４１に沿ってヒーター線５を配線し、第１の基材３と第２の基材４を接着し、第２の基材４に発泡樹脂材７又はコルク材の電磁波透過性断熱材を積層配置して接着した構造の融雪レドーム１を各実施例とした。また、上記実施形態の第１の基材３に形成された凹溝３１と第２の基材４の別の凹溝４１に沿ってヒーター線５を配線し、第１の基材３と第２の基材４を接着し、第２の基材４に発泡樹脂材７或いはコルク材の電磁波透過性断熱材を積層配置しない構造の融雪レドームを比較例とした。
各実施例と比較例では１１０ｍｍ×５０ｍｍの矩形の融雪エリアを設定し、融雪エリアにおいてヒーター線５を蛇行配線した。ヒーター線５の線幅は０．０６ｍｍ、並行配置されたヒーター線５の相互間のピッチは７．００ｍｍとした。ヒーター線５の材料には銅を用いた。
各実施例と比較例における第１の基材３と第２の基材４は、それぞれ比誘電率実部ε’r＝２．６７、tanδ＝０．００５を有するABS樹脂で形成し、第１の基材３の板厚と第２の基材４の板厚をそれぞれ１．２ｍｍ、積層状態の第１の基材３と第２の基材４の総板厚を２．４ｍｍとした。
また、実施例１－１～１－５及び実施例２－１～２－４における電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材７は変性ポリフェニレンエーテル（m－ＰＰＥ樹脂、旭化成株式会社製、製品名：サンフォースＢＥ）で形成した。実施例１－１～１－５では発泡樹脂材７の板厚を２ｍｍとし、発泡樹脂材７の発泡倍率をそれぞれ１０倍、８倍、６倍、４倍、２倍とした。実施例２－１～２－４では発泡樹脂材７の発泡倍率を４倍とし、発泡樹脂材７の板厚をそれぞれ１ｍｍ、２ｍｍ、３ｍｍ、４ｍｍとした。また、実施例３における電磁波透過性断熱材に相当するコルク材には、ＪＥＪアステージ製、シート中粒、比誘電率実部ε’r＝１．７５、tanδ＝０．０２９のコルク材を用い、その板厚は２ｍｍとした。
そして、各実施例と比較例のレドームに対して、電磁波透過性断熱材或いは第２の基材４側から、レーダー装置で電磁波（周波数：７６．５ＧＨｚ、波長：３．９２ｍｍ）を照射して電磁波透過率を測定した。
また、環境温度－５℃、風速１００ｋｍ／ｈの風が各実施例と比較例のレドーム正面に当たる環境下におき、第１の基材３の表面（レドーム正面）の温度の評価を行った。前述の環境下で十分時間が経過し、表面温度が１５℃で定常状態になった際のヒーター線５に印加されている電圧とヒーター線５の電流値から各実施例と比較例の消費電力を求め、電磁波透過性断熱材が無い比較例に対する消費電力低減効果（％）を算出した。
また、電磁波透過性断熱材に相当する実施例１－１～１－５及び実施例２－１～２－４の発泡樹脂材７と実施例３のコルク材の熱伝導率（Ｗ／ｍｋ）をJIS A1412に基づいて測定し、１ｍ2当たりの熱抵抗（Ｋ／Ｗ）を以下の数式３によって算出した。数式３中、Ｒは電磁波透過性断熱材の熱抵抗、ｔは電磁波透過性断熱材の厚み、λは電磁波透過性断熱材の熱伝導率、Ｓは電磁波透過性断熱材の面積を示す。ただし，Ｓについては、一般性を持たせるため、ここでは１ｍ２とした。これらの実験結果を下記表１、表２に示す。
上記表１、表２の実験結果から、実施例と比較例のレドームのいずれも例えば車載レーダー装置用レドームに必要とされる電磁波透過率－１．０ｄＢをクリアしていることが分かる。そして、第１の基材３と第２の基材４と電磁波透過性断熱材の積層構造を有する各実施例の融雪レドームでは、電磁波透過性断熱材に１ｍ２あたりの熱抵抗が０．０２０Ｋ／Ｗ以上の材料を用いると、比較例に比べて、同一の融雪効果を得るために必要とされる消費電力を２９％以上削減できることが分かる。
また、発泡樹脂材７の発泡倍率は２倍以上、発泡樹脂材７或いはコルク材で構成される電磁波透過性断熱材の積層方向の板厚は１ｍｍ以上とすると、断熱性を確実に向上し、同一の融雪効果を得るために必要とされる消費電力削減効果を確実に高められることが分かる。
〔本発明の融雪における電磁波透過性断熱材の好適な板厚範囲〕
次に、本発明の融雪レドームにおける電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材の好適な板厚範囲について説明する。図３は発泡樹脂材の発泡樹脂の密度と誘電正接との関係及び発泡樹脂材の発泡樹脂の密度と複素比誘電率実部との関係の実験結果を示すグラフである。この実験では、第１の基材と第２の基材を積層した状態の板厚に相当する板厚２．４ｍｍのＡＢＳ樹脂の裏面にｍ－ＰＰＥ樹脂の発泡樹脂材を密接して積層配置し、この積層板に対して、発泡樹脂材側から垂直方向に７６．５ＧＨｚの電磁波を照射し、透過波と反射波からニコルソン・ロス法により、発泡樹脂材の複素比誘電率の数値を得た。図３中の黒点は発泡樹脂材の複素比誘電率実部の測定値を示し、白点は発泡樹脂材の誘電正接の測定値を示す。
次に、本発明の融雪レドームにおける電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材の好適な板厚範囲について説明する。図３は発泡樹脂材の発泡樹脂の密度と誘電正接との関係及び発泡樹脂材の発泡樹脂の密度と複素比誘電率実部との関係の実験結果を示すグラフである。この実験では、第１の基材と第２の基材を積層した状態の板厚に相当する板厚２．４ｍｍのＡＢＳ樹脂の裏面にｍ－ＰＰＥ樹脂の発泡樹脂材を密接して積層配置し、この積層板に対して、発泡樹脂材側から垂直方向に７６．５ＧＨｚの電磁波を照射し、透過波と反射波からニコルソン・ロス法により、発泡樹脂材の複素比誘電率の数値を得た。図３中の黒点は発泡樹脂材の複素比誘電率実部の測定値を示し、白点は発泡樹脂材の誘電正接の測定値を示す。
図３の複素比誘電率のフィッティング関数は下記数式４となる。下記数式４においてεfは発泡樹脂の複素比誘電率、ε’fは発泡樹脂の複素比誘電率の実部、ε”fは発泡樹脂の複素比誘電率の虚部、εpは発泡前の複素比誘電率、εgは発泡樹脂を構成する気体の複素比誘電率を示す。図３の上部の点線は実験結果から数式４を用いて計算された複素比誘電率実部のフィッティング結果である。このとき、εgには空気の複素比誘電率εg = 1+i0を代入し計算した。
また，発泡樹脂材の比誘電率虚部ε”fについても同様に数式４で計算される。さらに、数式５を用いることで、発泡樹脂における誘電正接tanδが計算され、図３下部の点線のようなフィッティング結果が得られる。
そして、発泡樹脂材の屈折率ｎ３は下記数式６で示され、電磁波透過率が極小（電磁波透過損失が極小）となる発泡樹脂材の板厚ｄ３は下記数式７で示される。下記数式７において、λ０は照射される電磁波の波長、Ｎは正の整数であり、７６．５ＧＨｚの電磁波におけるλ０は約３．９２ｍｍである。
図４に発泡樹脂材の板厚と電磁波透過率との関係の実験結果を示す。この実験では、第１の基材と第２の基材を積層した状態の板厚に相当する板厚２．４ｍｍのＡＢＳ樹脂の裏面にｍ－ＰＰＥ樹脂の発泡樹脂材を密接して積層配置し、この積層板に対して、発泡樹脂材側から垂直方向に７６．５ＧＨｚの電磁波を照射し、積層板の発泡樹脂材の電磁波透過率を測定して実験結果を得た。発泡樹脂材には、発泡倍率が２倍、４倍、６倍、８倍、１０倍のものを用い、それぞれの発泡倍率の発泡樹脂材が積層された積層板の電磁波透過率を測定した。図４から、発泡樹脂材の発泡倍率に応じて、それぞれ上記数式６の条件を充足する時に、電磁波透過率が極小（電磁波透過損失が極小）となる発泡樹脂材の板厚となることが分かる。
上記実験結果から、視認側に配置され、ソリッドの合成樹脂で形成された電磁波透過性の第１の基材３と、ソリッドの合成樹脂で形成された電磁波透過性の第２の基材４と、電磁波透過性断熱材に相当する発泡樹脂材７が順に積層配置される融雪レドーム１では、発泡樹脂材の板厚ｄ３は、（λ０×Ｎ）／２ｎ３－０．５（ｍｍ）≦ｄ３≦（λ０×Ｎ）／２ｎ３＋０．５（ｍｍ）の条件を充足するように設定すると好適である（λ０：融雪レドーム１に照射されるレーダー装置の電磁波の波長、ｎ３：発泡樹脂材の屈折率、Ｎ：正の整数）。更に、この発泡樹脂材の板厚ｄ３は、（λ０×Ｎ）／２ｎ３－０．２５（ｍｍ）≦ｄ３≦（λ０×Ｎ）／２ｎ３＋０．２５（ｍｍ）の条件を充足するように設定するとより好適である。
本発明は、例えば車載レーダー装置用レドームのようなレーダー装置のレドームとして利用することができる。
１…融雪レドーム ２…基体 ３…第１の基材 ３１…凹溝 ３２…位置決め凹部 ４…第２の基材 ４１…別の凹溝 ５…ヒーター線 ５１…端部 ６…ワイヤーハーネス接続部 ６１…接続端子 ６２…電気ケーブル ７…発泡樹脂材 Ｒ…電磁波照射領域
Claims (4)
- 電磁波透過性の第１の基材と電磁波透過性の第２の基材とがソリッドの合成樹脂でそれぞれ形成され、
視認側に配置される前記第１の基材と前記第２の基材との間に配線されたヒーター線が前記第１の基材と前記第２の基材によって封止され、
前記第２の基材の視認側と逆側の面に電磁波透過性断熱材が積層配置されて固着され、
前記電磁波透過性断熱材が発泡樹脂材であり、
前記発泡樹脂材の積層方向の板厚ｄ３（ｍｍ）が下記式（１）を充足することを特徴とする融雪レドーム。
（λ０×Ｎ）／２ｎ３－０．５（ｍｍ）≦ｄ３≦（λ０×Ｎ）／２ｎ３＋０．５（ｍｍ）・・・（１）
〔式（１）中、λ０は融雪レドームに照射されるレーダー装置の電磁波の波長、ｎ３は発泡樹脂材の屈折率、Ｎは正の整数を表す〕 - 前記電磁波透過性断熱材の１ｍ２あたりの熱抵抗が０．００５５Ｋ／Ｗ以上であることを特徴とする請求項１記載の融雪レドーム。
- 前記電磁波透過性断熱材の１ｍ２あたりの熱抵抗が０．０２０Ｋ／Ｗ以上であることを特徴とする請求項２記載の融雪レドーム。
- 前記発泡樹脂材の発泡倍率が２倍以上であると共に、電磁波照射領域における前記発泡樹脂材の積層方向の板厚が１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１記載の融雪レドーム。
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