JP4617830B2 - 電波吸収体用部材及び電波吸収体 - Google Patents

Description

本発明は、主に電波暗室の壁・床・天井等に使用される電波吸収体用部材及び電波吸収体に関する。

電波暗室とは、電子機器の放射ノイズ評価やアンテナ特性の評価等を行う測定施設であり、ＥＭＣ／ＥＭＩ用電波暗室とマイクロ波暗室の２つに大別される。前者は、供試体が付近の電子機器に障害を与えないことを評価するための放射ノイズ測定や、付近の電子機器からの放射ノイズ耐性を評価のための放射イミュニティ試験を行うものであり、後者は、アンテナ放射パターンの測定やレーダー断面積の測定を行うものである。両暗室は供試体や周波数帯域が異なるので使用する電波吸収体の要求性能も異なっている。ＥＭＣ／ＥＭＩ用では、周波数帯域が比較的低く、数１０ＭＨｚ〜１ＧＨｚであり、数百ＭＨｚに吸収ピークがあるフェライトと、ＧＨｚに優れた特性を有するカ〜ボンやグラファイトを入れた発泡ウレタンや発泡スチロール等のプラスチック材料からなるピラミッド型あるいはクサビ型吸収体を組み合わせた吸収体が主に使用される。これは、フェライトタイルとカーボン入り発泡吸収体の長所をプラスしたもので、フェライトは、ＭＨｚ帯の吸収を受け持ち、カーボン入り発泡吸収体はＧＨｚ帯の吸収を受け持つというものである。最近では、情報伝達量の高密度化に伴い、電子機器は高周波化の一途を辿っており、それを測定するＥＭＣ／ＥＭＩ用電波暗室の要求性能も１ＧＨｚから数１０ＧＨｚ、マイクロ波暗室では、１ＧＨｚ〜１００ＧＨｚと上方に伸びており、高周波帯を受け持つ吸収体の役割はますます重要性になってきている。

しかし、カーボン入り発泡ウレタンや発泡スチロール吸収体は、その容積が嵩高いため、莫大な輸送コストがかかる、また、重量が重く、暗室壁面への装着工事に手間がかかるといった、ハンドリング性に問題があった。このような問題に対し、発明者らは、断面形状として波形に加工した中芯と平面状のライナを積層したコルゲート（段ボール構造）からなる電波吸収体用シート材を提案した。かかるシート材は、優れた電波吸収性を持つとともに、コンパクトに折り畳んだ状態で輸送可能であり、軽量な電波吸収体を提案してきた（特許文献１）。

上記技術は、フェライトとの併用において数ＧＨｚまでの要求特性を得る従来のＥＭＣ／ＥＭＩ用電波暗室においては、要求特性をクリアし、ハンドリング性を向上し、輸送費用の激減、暗室工期の短縮等の効果を上げることができた。しかしながら、マイクロ波暗室吸収体や、ＥＭＣ／ＥＭＩ用電波暗室における高周波帯の特性の高度化要求に関しては、カーボン入り発泡吸収体よりも高度な吸収特性を得るのは困難であった。
特開２００４−２５３７６０号公報

本発明の目的は、上述した従来の問題を解決し、高周波帯において優れた電波吸収性能を有するとともに、輸送性、現場施工性等のハンドリング性に優れた電波吸収体用部材及び電波吸収体を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明の電波吸収体用部材は、内部に中空部を有する外部構造体と、前記外部構造体の中空部に装着可能な内部構造体とを備え、前記外部構造体と内部構造体とが電波吸収性の薄材で構成され、かつ、外部構造体の中空部に内部構造体が装着された状態において、外部構造体と内部構造体とが同時に折り畳み可能な構造であり、外部構造体の中空部に内部構造体が装着された状態において、外部構造体高さに対する内部構造体の高さの割合が、５〜５０％の範囲であることを特徴とする。

また、本発明の電波吸収体は、前記電波吸収用部材が、フェライト板または金属板に装着されてなることを特徴とする。

本発明によれば、内部に中空部を有する外部構造体と、その外部構造体の中空部に装着可能な内部構造体とを備え、前記外部構造体と内部構造体とが高周波電波を吸収可能な電波吸収性の薄材からなる構成となっているので、高周波帯において優れた電波吸収性能を有し、輸送性、現場施工性等のハンドリング性に優れた電波吸収体用部材及び電波吸収体を得ることができる。

以下、本発明の最良の実施形態の例を、その一実施例の図面を参照しながら説明する。

図１は、内部に中空部１を有する外形が四角錐状の外部構造体２の斜視図、図２は図１の構造体の展開図である。図において、外部構造体２は、厚み方向断面の形状が平板状のライナに波形状の中芯を積層したいわゆる段ボールシートで構成されており、３本の折り線部３と、他の２本の稜線部に互いに対となる差し込み片４と、差し込みスリット５とが設けられている。３本の折り線部３を折り曲げたのち、差し込み片４を差し込みスリット５に差し込み固定することによって、内部に中空部１を有する図２の外部構造体２を接着剤や粘着テープを用いることなく、容易に組み立てることができる。すなわち、本発明において、中空部を有する外部構造体２とは、電波吸収性の薄材を所望の形状に裁断、折り曲げ、組み合わせ、接合部の固定等を行い、後述する内部構造体の装着が可能な程度の空間を内包するように構成された立体構造体をいう。

外部構造体の外形形状としては、先端に向かって幅または太さが細く形成された構造であるのが好ましく、例えば電波吸収性の薄材を外殻に用いて作成した中空ピラミッド型、クサビ型等が好ましい。これら先端部を電波の到来方向に向けることによって、電波を先端部に集中させ、より効率的に電波を吸収することができるためである。さらに装着された内部構造体が外に出ないように、蓋、キャップ、カバー等を外部構造体に設けてもよい。

図３は、前記外部構造体２の中空部１に収納される内部構造体６の一例の斜視図を示したもので、図４の差込片７と図５の差込片８とからなる。これら差込片７、８は、それぞれ対となって互いに差し込まれる差し込みスリット７ａ、８ａを有しており、差込片７のスリットに差し込み片８のスリットが上から下方に差し込まれることにより、図３の内部構造体６が構成されるようになっている。

すなわち、本発明において、内部構造体６とは、多角錘、格子、波形、クサビから選ばれる少なくとも１つの形状を有するのが好ましく、外部構造体と同様、内部構造体にも上記構造が有する先端部を設けることにより、より高い電波吸収性を得ることができる。また、外部構造体２の中空部１への内部構造体６の装着は、前述のように差し込み固定できるものが好ましい。ここで、差し込み固定とは、例えば、ピラミッド型をした外部構造体の底面内径よりわずかに小さい底辺をもつピラミッド型の内部構造体を、外部構造体の底面より挿入して底面で適当な固定手段で固定する方法、または先細のピラミッドに沿って格子状内部構造体が固定されるように、予めピラミッドの側面と底面がなす角度と同じ角度と、底辺の長さが外部構造体の底辺よりわずかに小さい底辺をもつように電波吸収性薄材を裁断した台形を組み合わせて格子状の内部構造体とし、外部構造体の底面より挿入して固定する方法、さらに予め外部構造体と内部構造体に、差し込みスリットを有する接合部を設けておき、差し込みスリットにもう片方の差し込みスリットを差し込むことで、固定する方法等が挙げられる。このような固定方法は、接着剤や粘着テープを使用することなく内部構造体を固定できるので、電波吸収体を組み立てる手間が省け、非常に好ましい。

また、外部構造体の中空部に内部構造体が装着された状態において、外部構造体と内部構造体とは、両者が同時に折り畳み可能であるのが好ましい。予め、外部構造体に内部構造体を装着した状態で折り畳んでおき、コンパクトに折り畳んだ状態で輸送し、暗室壁面への装着の際に、再び立体形状に戻すことができるので、輸送コスト、暗室施工現場での組み立てコストを大幅に低減することが可能となるからである。

さらに、外部構造体を構成する薄材の電気的損失材濃度は、内部構造体を構成する薄材の電気的損失材濃度に比べ、同等かそれ以下であるのが好ましい。外部損失体を構成する薄材の電気的損失材濃度が高すぎると、電波が表面で跳ね返ってしまい構造体内部に進入することができず、内部構造体での吸収効果が発揮できなくなるためである。また、内部構造体を構成する薄材面積の割合は１０〜８０％の範囲であるのが好ましい。１０％より低いと、内部構造体の効果が得られにくく、８０％より高いと、効果の向上は得られるものの重量増とコストアップを招くためである。また、外部構造体高さに対する内部構造体高さの割合は５〜５０％の範囲であるのが好ましい。１０％より低いと、内部構造体の効果が得られにくく、５０％より高くても、効果はほとんど一定であり、劇的に向上するわけでもないので、上記範囲であるのが好ましい。

さらに、前記それぞれの電波吸収体用部材は、フェライト板または金属板に装着することによって、電波吸収体の特性を向上できるため好ましい。その装着方法は、前記フェライト板または金属板と、電波吸収体部材に予め対となる接合部を設けておくことにより、接合部同士が差し込み固定されるのが好ましい。このような方法とすることで、例えば暗室の修理・改造の際、あるいは別の場所に移設する際など、取り外しと再装着が簡単にできる。

電波吸収性の薄材としては、例えば炭素繊維とガラス繊維、水酸化アルミニウム、メタ系アラミドパルプから構成される難燃紙を段ボール３層構造の波状中芯部とし、その両側を前記配合から炭素繊維を除いた電気的損失材を含まない難燃紙と貼り合わせた段ボールシートを用いるのが好ましい。

図６は、図１の外部構造体２の中空部１に、図３の内部構造体６を差し込み固定した本発明の電波吸収体９の斜視図である。各構造体２、６を構成するシートは、いずれも導電性繊維の難燃紙で構成されている。これら外部構造体２と内部構造体６とは、前述の通りいずれも個々の部材が折り畳み可能であるから、図６の４角錐状の電波吸収体９を組み立てた状態からも両部材２、６を同時に折り畳みが可能であるため、高周波帯において優れた電波吸収性能を有しながら、輸送性、現場施工性等のハンドリング性に優れた電波吸収体用部材２、６と、電波吸収体９とを得ることができる。本発明の電波吸収体９は、個々の構造部材２、６を２重構造にすること低周波帯の外部構造体のみでは吸収されずに中空部１内部に進入した電波を、内部構造体６でより高度に吸収するものである。

ここで、各構造体のシートに含まれる「導電性繊維」としては、アスペクト比（太さに対する長さの比）が５〜２０００の範囲のものが好ましい。このアスペクト比は比較的大きいので、少量であっても繊維同士が接触しやすく、カーボンブラックなどの粉体に比べて大きな電波吸収効果を得ることができる。

薄材の難燃性については、最近の耐電力試験においては、非常に強い電界を照射する試験も実施されてきており、電波暗室用の部材においても難燃化が必須となっている。上記したように薄材は、適度な剛性を有している段ボールシートが好ましい。電波吸収性の薄材の厚みは、０．５〜１０ｍｍの範囲であるのが好ましい。０．５ｍｍより薄いと構造体としたときの強度が不足し、１０ｍｍより厚いと重量増となるためである。また、前記電波吸収性の薄材としては、対となる接合部を有しており、前記接合部同士の差し込み固定により、外部構造体及び内部構造体が形成されるものであるのが好ましい。もちろん補助的に接着剤や粘着テープを使用しても良いが、使用せずに組み立てることができるので、簡単かつ安価に製造することができる。

以下、本発明の実施例を説明する。尚、実施例に示す性能値は次の方法で測定した。
＜電波吸収性＞
縦６０ｃｍ×横６０ｃｍ×厚さ５ｍｍのアルミニウム板に垂直に電波を当てたときの反射レベルをアジレントテクノロジー社製のネットワークアナライザを用いて測定し、同面積の電波吸収体に同様に電波を当てた時の反射レベルの差から求めた。

実施例１
繊維長６ｍｍの炭素繊維、繊維長６ｍｍのガラス繊維、平均粒径２．５μｍの水酸化アルミニウム、平均繊維長２ｍｍのメタ系アラミドパルプをそれぞれ０．８重量％、３０重量％、５０重量％、１９．２重量％の割合で水に混合してスラリーとし、そのスラリーを平面に流し込み、脱水、乾燥し、厚さ１２０μｍ、坪量１００ｇ／ｍ２の難燃紙Ａを得た。次に、上記配合から炭素繊維を除いた配合で、水に混合してスラリーとし、上記と同様の方法で厚さ１２０μｍ、坪量１００ｇ／ｍ２の電気的損失材を含まない難燃紙Ｂを得た。前記難燃紙Ａ、ＢはともにＵＬ９４ Ｖ−０、及び防炎１級の難燃性を有していた。

続いて、前記難燃紙Ａを熱プレスロールで波形に加工し、段ボール３層構造の波状中芯部とし、その両側を平面状の難燃紙Ｂと貼り合わせたることによって、厚さ２．５ｍｍの電波吸収性の段ボールシートを得た。

次に前記電波吸収性の段ボールシートを所定の大きさに裁断・折り曲げて底辺３０ｃｍ、高さ６０ｃｍの四角錐を製造し、三角錐の内側に中空部を有する外部構造体を得た。

さらに、前記電波吸収性の段ボールシートを裁断し、高さ１５ｃｍ、上辺長さ２２．６ｃｍ、下辺長さ２９．６ｃｍ、前記下辺と２つの斜辺がなす２つの角度がともに等しく７６°となる台形を８枚得た。

前記台形の４枚について、底辺から垂直方向に長さ３．５ｃｍ、幅２ｍｍのスリットを４カ所入れ、底辺を５等分割した。次に残りの４枚について、前記下辺のスリットに差し込み可能となるよう、上辺から垂直方向に長さ３．５ｃｍ、幅２ｍｍのスリットを４カ所入れた。次に、上辺にスリットを有する台形を等間隔に４枚立て、その上から下辺にスリットを有する台形を差し込むことによって、高さ１５ｃｍ、底辺２９．６ｃｍの格子状内部損失体を得た。

前記格子状内部損失体を前記外部損失体の中空部に挿入し、実施例１を得た。尚、実施例１は、外部損失体と内部損失体が同時に折り畳み可能であった。実施例１の構成を表１に示す。実施例１を４本を用意し、縦６０ｃｍ×縦６０ｃｍ×厚さ５ｍｍのアルミニウム板に装着し電波吸収体として測定した電波吸収性を表２に示す。表１によると実施例１は、５００ＭＨｚ〜１８ＧＨｚの周波数帯において３０〜４０ｄＢの良好な吸収性能を有していることがわかった。

実施例２
実施例１の電波吸収性段ボールシートを所定の大きさに裁断・折り曲げて底辺２９．６ｃｍ、高さ１５ｃｍの正四角錐を製造し、内部構造体とした。

前記正四角錐状内部構造体を、実施例１と同じ方法で製造した底辺３０ｃｍ、高さ６０ｃｍの正四角錐状の外部構造体の中空部に挿入し、実施例２を得た。実施例２の構成を表１に示す。実施例２を４本を用意し、縦６０ｃｍ×縦６０ｃｍ×厚さ５ｍｍのアルミニウム板に装着し電波吸収体として測定した電波吸収性を実施例１と同様に表２に示す。表１によると実施例２は、５００ＭＨｚ〜１８ＧＨｚの周波数帯において３０〜４０ｄＢの良好な吸収性能を有していることがわかった。

比較例
実施例１と同じ方法で製造した底辺３０ｃｍ、高さ６０ｃｍの正四角錐状の外部構造体のみを比較例とした。比較例の構成を表１に示す。そして、この比較例を４本を用意し、縦６０ｃｍ×縦６０ｃｍ×厚さ５ｍｍのアルミニウム板に装着し、電波吸収体として測定した電波吸収性を同様に表２に示す。

表２によると比較例は、５００ＭＨｚ〜１８ＧＨｚの周波数帯において１２〜２０ｄＢ程度の吸収性能であり、内部構造体を備える実施例に比べ、効果が小さいことがわかった。以上の結果をまとめたものが次の表１、２である。

表１、２によると、本発明による実施例は比較例に対し、高周波帯において優れた電波吸収特性を有していることがわかる。

本発明は、電波暗室用電波吸収体部材及び電波吸収体に限らず、各種無線通信システムにおける周辺の平面や曲面に装着し、電磁環境改善部材として応用することもできる。

本発明にかかる外部構造体の一例の斜視図である。 図１の外部構造体の展開図である。 本発明に係る内部構造体の一例の斜視平面図である。 図３の内部構造体の構成片の平面図である。 図１の内部構造体の構成片の平面図である 本発明にかかる電波吸収体の一例の斜視図である。

符号の説明

１ 中空部
２ 外部構造体
３ 折り線部
４ 差込部
５ 差し込みスリット
６ 内部構造体
７ 内部構造体の構成片
８ 内部構造体の構成片

Claims (6)

1. 内部に中空部を有する外部構造体と、前記外部構造体の中空部に装着可能な内部構造体とを備え、前記外部構造体と内部構造体とが電波吸収性の薄材で構成されており、かつ、外部構造体の中空部に内部構造体が装着された状態において、外部構造体と内部構造体とが同時に折り畳み可能な構造であり、外部構造体の中空部に内部構造体が装着された状態において、外部構造体高さに対する内部構造体の高さの割合が、５〜５０％の範囲であることを特徴とする電波吸収体用部材。
2. 前記電波吸収性の薄材が、対となる接合部を有しているとともに、前記接合部同士の差し込み固定により、外部構造体と内部構造体とが一体に形成されるものである請求項１に記載の電波吸収体用部材。
3. 前記内部構造体が、多角錘、格子、波形、クサビから選ばれる少なくとも１つの形状を含むものである請求項１または２に記載の電波吸収体用部材。
4. 外部構造体を構成する薄材の面積に対する、内部構造体を構成する薄材の面積の割合が、１０〜８０％の範囲である請求項１〜３のいずれかに記載の電波吸収体用部材。
5. 前記請求項１〜４のいずれかに記載の電波吸収体用部材が、フェライト板または金属板に装着されてなることを特徴とする電波吸収体。
6. 前記フェライト板または金属板と、前記電波吸収体部材とが、対となる接合部を有しているとともに、前記接合部同士が差し込み固定されてなる請求項５記載の電波吸収体。

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