JP2006049354A

JP2006049354A - 電磁波吸収体及び建物内装構築方法

Info

Publication number: JP2006049354A
Application number: JP2004224013A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Suzuki; 宏和鈴木
Original assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Current assignee: Kumagai Gumi Co Ltd
Priority date: 2004-07-30
Filing date: 2004-07-30
Publication date: 2006-02-16

Abstract

【課題】従来の電磁波吸収体は、絶縁シートに異なる線状アンテナ素子、すなわち、異なるアンテナパターンを形成したり、異なる線状アンテナ素子を形成した絶縁シートを用いなければならず、製造が大変であった。
【解決手段】本発明による電磁波吸収体は、スペーサ（第１；第２石膏ボード部４；７）と、スペーサの表面と対向してスペーサに設けられた抵抗層８と、抵抗層の一方の面と対向する側においてスペーサに設けられた２つ以上の金属層（第１；第２金属層５；６）とを備え、各金属層のそれぞれが、抵抗層及びスペーサを通過した互いに異なる周波数の対象電磁波のうちの１の電磁波を抵抗層の方向に反射させることを特徴とする。
【選択図】図３

Description

本発明は、複数の異なる周波数の電磁波を吸収可能な電磁波吸収体などに関する。

複数の異なる周波数の電磁波を吸収するために複数種類の線状アンテナ素子が形成された絶縁シートを備えた電磁波吸収体が知られている。
特開２００２−２６５６８号公報

従来の電磁波吸収体は、絶縁シートに異なる線状アンテナ素子、すなわち、異なるアンテナパターンを形成したり、異なる線状アンテナ素子を形成した絶縁シートを用いなければならず、製造が大変であった。

本発明による電磁波吸収体は、スペーサと、スペーサの表面と対向してスペーサに設けられた抵抗層と、抵抗層の一方の面と対向する側においてスペーサに設けられた２つ以上の金属層とを備え、各金属層のそれぞれが、抵抗層及びスペーサを通過した互いに異なる周波数の対象電磁波のうちの１の電磁波を抵抗層の方向に反射させることを特徴とする。
また、平板状の第１スペーサと、当該第１スペーサの一方の面に設けられた第１金属層と、平板状の第２スペーサと、当該第２スペーサの他方の面に設けられた抵抗層と、第１金属層の面積より小さく形成された第２金属層とを備えて構成され、第２金属層が第１スペーサの他方の面と第２スペーサの一方の面との間に挟まれた状態でこれら三者が互いに結合されたことを特徴とする。
第２金属層が、スペーサの面において、市松模様の黒あるいは白の位置に相当する部分に取付けられた金属で形成されたことを特徴とする。
抵抗層の面抵抗値が３７６．６Ω／□あるいはほぼ３７６．６Ω／□に設定されたことを特徴とする。
各金属層と抵抗層との間の距離が対象電磁波の周波数のλ／４波長あるいはほぼλ／４波長に設定されたことを特徴とする。
本発明の建物内装構築方法は、平板状のスペーサと当該スペーサの一方の面に設けられた第１金属層と当該スペーサの他方の面に設けられた第１金属層より面積の小さい第２金属層とで形成された電磁波反射部材と、平板状のスペーサと当該スペーサの他方の面に設けられた抵抗層とで形成された電磁波吸収部材とを用い、電磁波反射部材の第１金属層の面側を建物内装下地面に向けて当該電磁波反射部材を内装下地に取付け、建物内装下地に取付けられた当該電磁波反射部材の第２金属層の面に電磁波吸収部材の一方の面を向けて当該電磁波吸収部材を電磁波反射部材の第２金属層の面上に取付けたことを特徴とする。
また、平板状のスペーサと当該スペーサの一方の面に設けられた第１金属層とで形成された電磁波反射部材と、平板状のスペーサと当該スペーサの一方の面に設けられた第２金属層と当該スペーサの他方の面に設けられた抵抗層とで形成された電磁波反射吸収部材とを用い、電磁波反射部材の第１金属層の面側を建物内装下地面に向けて当該電磁波反射部材を内装下地に取付け、建物内装下地に取付けられた当該電磁波反射部材の他方の面に電磁波反射吸収部材の第２金属層の面側を向けて当該電磁波反射吸収部材を電磁波反射部材の他方の面上に取付けたことを特徴とする。

本発明によれば、吸収対象とする対象電磁波の数に対応して金属層の数を設ければよいので、異なる周波数の複数の対象電磁波を吸収でき、かつ、構造が簡単で製造の容易な電磁波吸収体を得ることができる。
また、平板状のスペーサを用いているので、持ち運びや建物内装構築施工において取り扱いの容易な電磁波吸収体を得ることができる。
第２金属層が、スペーサの面において、市松模様の黒あるいは白の位置に相当する部分に取付けられた金属で形成された構成とすることで、第２金属層の金属部分と金属がない部分とをスペーサの面内にバランスよく交互に配置でき、電磁波の透過及び反射の割合を均等にでき、複数の電磁波を効率的に吸収できる電磁波吸収体を得ることができる。
抵抗層の面抵抗値が３７６．６Ω／□あるいはほぼ３７６．６Ω／□に設定された場合には、異なる周波数の複数の電磁波を効率的に吸収できる電磁波吸収体を得ることができる。
各金属層と抵抗層との間の距離が対象電磁波の周波数のλ／４波長あるいはほぼλ／４波長に設定された場合には、異なる周波数の複数の電磁波を効率的に吸収できるλ／４型の電磁波吸収体を得ることができる。
本発明の建物内装構築方法によれば、予め作製しておいた、電磁波反射ボードと電磁波吸収ボードとを内装下地に取付けていくだけなので、電磁波吸収内装の施工が容易となる。
また、予め作製しておいた、電磁波反射ボードと電磁波反射吸収ボードとを内装下地に取付けていくだけなので、電磁波吸収内装の施工が容易となる。

図１は本形態の電磁波吸収体を示し、図２は電磁波吸収体を分解して示し、図３は電磁波吸収体の断面を示す。尚、図１；２において各部材の右上の後方（第１金属層５側）の面を一方の面、各部材の左側の前方（抵抗層８側）の面を他方の面と定義して説明する。

図１；２に示すように、電磁波吸収体１は、予め矩形板状（例えば縦１８２０ｍｍ、横９１０ｍｍ、厚さＸｍｍ）に形成された石膏２または石膏２の両面が石膏ボード用原紙３で被覆された第１石膏ボード部４と、当該第１石膏ボード部４の一方の面の全面に形成された第１金属層５と、例えば当該第１石膏ボード部４の他方の面の一部に形成されて第１金属層５の面積より小さく形成された第２金属層６と、当該第２金属層６の他方の面に一方の面が接着された第２石膏ボード部７と、当該第２石膏ボード部７の他方の面に形成された抵抗層８とで構成される。第２石膏ボード部７は第１石膏ボード部４と同じ構成部材により形成される。第１石膏ボード部４と第２石膏ボード部７はスペーサとして機能する。第２金属層６は第２石膏ボード部７の一方の面に形成されていてもよい。

言い換えれば、上記スペーサとしての第１石膏ボード部４及び第２石膏ボード部７と、この第２石膏ボード部７の他方の面に設けられた抵抗層８と、抵抗層８の一方の面と対向する側において、第２石膏ボード部７の一方の面の一部あるいは第１石膏ボード部４の他方の面の一部に設けられた第２金属層６と、第１石膏ボード部４の一方の面に設けられた第１金属層５と、を備え、各金属層５；６が、抵抗層８を通過した互いに異なる周波数の対象電磁波を抵抗層８の方向に反射させる構造を備える。

第１金属層５、第２金属層６は、例えばアルミ箔，銅箔等の金属箔や金属塗料などの金属を、第１石膏ボード部４あるいは第２石膏ボード部７の面、すなわち、石膏２の面あるいは石膏ボード用原紙３の面に、貼付、蒸着や塗布などにより取付けて形成される。第２金属層６は、例えば、第１石膏ボード部４あるいは第２石膏ボード部７の面、すなわち、石膏２の面あるいは石膏ボード用原紙３の面において、市松模様の黒あるいは白の位置に相当する部分（例えば図２の黒塗り部分）に取付けられた金属箔や金属塗料などの金属で形成される。あるいは図外の紙の紙面において市松模様の黒あるいは白の位置に相当する部分（例えば図２の黒塗り部分）に金属箔や金属塗料などの金属を取付けて第２金属層６を形成してから当該紙を第１石膏ボード部４や第２石膏ボード部７の面に接着剤などで貼り付けてもよい。

上記抵抗層８は導電性材料として、導電性粒子を分散させたインキを使用すれば良い。上記金属粒子としては、金、銀、銅、アルミニウム、鉄、ニッケル等が使用できる。また導電性粒子として、必要に応じカーボンブラック、黒鉛等の非金属粒子を添加、分散したインキを使用することもできる。インキのバインダー樹脂としては、基材の材質、要求物性等に応じた公知の樹脂を適宜選択使用すれば良い。例えば、バインダー樹脂としては、２液硬化型ウレタン樹脂等のウレタン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂、アルキド樹脂、ポリエステル樹脂、あるいは紫外線や電子線で硬化させる電離放射線硬化性樹脂等を一種または二種以上の混合樹脂として用いる。特に、バインダー樹脂として、電離放射線硬化性樹脂は無溶剤型インキも可能であり、この為、導電性粒子が高含有率のインキも可能である点で好ましい。尚、インキ中には、導電性粒子及びバインダー樹脂の他、必要に応じその他公知の添加剤、また溶剤乾燥型インキとする場合には、イソプロピルアルコール等の適宜な溶剤を含ませる。
印刷方法としては上述した様な樹脂を含むインキあるいは塗液を用いて、公知の印刷法あるいは塗工法で形成すれば良い。例えば、ロールコート、スプレーコート等の塗工法、グラビア印刷、シルクスクリーン印刷等の印刷法で形成する。

現在の無線ＬＡＮで使用されている２．４５ＧＨｚ、５．２ＧＨｚの２つの周波数の搬送電磁波を対象電磁波とする電磁波吸収体１とするためには、理想的には、抵抗層８の面抵抗値を３７６．６Ω／□に設定し、抵抗層８と第１金属層５との間の対向間垂直距離を２．４５ＧＨｚの電磁波の波長λの１／４に設定し、抵抗層８と第２金属層６との間の対向間垂直距離を５．２ＧＨｚの電磁波の波長λの１／４に設定すればよい。以上のように構成した電磁波吸収体１の第１金属層５側の面を、図３に示すように、例えば断面コ字形状の長尺金具や胴縁などの建築内装下地としての壁下地９側に向けて、図外のビス等で当該電磁波吸収体１を壁下地９に取付けることで、２．４５Ｇｚと５．２ＧＨｚの異なる周波数の複数の電磁波を吸収できる建物内装として電磁波吸収内装壁を構築できる。すなわち、図３に示すように、２．４５ＧＨｚ、５．２ＧＨｚの搬送電磁波が、電磁波の波のピークで抵抗層８に入射した場合は抵抗層８で吸収され、電磁波の波のピークで抵抗層８に入射しなくても、抵抗層８を通過した２．４５ＧＨｚの電磁波が第１金属層５で反射されて抵抗層８にピークで入射して吸収され、抵抗層８を通過した５．２ＧＨｚの電磁波が第２金属層６で反射されて抵抗層８にピークで入射して吸収される。したがって、上述した理想的な設定とすることで、２．４５Ｇｚと５．２ＧＨｚの異なる周波数の複数の電磁波を効率的に吸収できるλ／４型の電磁波吸収体を得ることができる。

第１金属層５、第２金属層６、抵抗層８の厚さｄ（スキンデプス）は下記式（１）にて求まるｄを基準にして設定した。
例えば、第１金属層５及び第２金属層６を銅箔で形成する場合は、
銅の抵抗率ρ＝１．７２×１０^−８（Ωｍ）、これを式（１）に代入すると、
スキンデプスｄ＝１．５×１０^−６（ｍ）＝１．５（μｍ）となる。
したがって、１．５μｍ以上の厚みがあれば電磁波を反射できる。
このとき、面抵抗Ｒ_０は、

よって、第１金属層５及び第２金属層６を銅箔で形成する場合は、厚さ１．５μｍ以上、面抵抗０．０１２（Ω／□）以下とする。第１金属層５及び第２金属層６をアルミ箔で形成する場合は、同様な計算により、厚さ１．９μｍ以上、面抵抗０．０１５（Ω／□）以下とする。

スペーサの厚さＤは下記式（２）で求まるＤを基準に設定した。

すなわち、第１金属層５及び第２金属層６の厚さｄは上記式（１）で算出されるｄ以上の厚さにして対象電磁波を反射する厚さに設定し、抵抗層８の印刷厚みｄは上記式（１）で算出されるｄ以下の厚さにして対象電磁波が通過する厚さに設定する。
また、スペーサの厚さＤは上記式（２）により対象電磁波の波長λに応じて決める。

本形態では、スペーサとして石膏２を主とする石膏ボード部を使用している。よって、石膏２の複素比誘電率

の実数部を２〜３、虚数部を０．１以下に調整し、Ｄ＝９．５ｍｍで５．２ＧＨｚを対象電磁波とした吸収性能のピークが得られるようにした。
石膏２は、

なので、式（２）により、Ｄ＝８．３ｍｍ〜１０．２ｍｍで５．２ＧＨｚのλ_０／４となる。そこで、施工性を考慮して規格厚みの石膏の厚さを９．５ｍｍとした場合に５．２ＧＨｚのλ_０／４に概ね一致するため、第２石膏ボード部７として規格厚さ９．５ｍｍの市販の石膏ボードを使用して５．２ＧＨｚの電磁波に対するスペーサの厚さＤを形成した。そして、２．４５ＧＨｚに対しては５．２ＧＨｚのほぼ２倍の波長のため、第１石膏ボード部４として規格厚さ９．５ｍｍの市販の石膏ボードを使用し、９．５ｍｍの市販の石膏ボードを２枚重ねて使用して２．４５ＧＨｚの電磁波に対するスペーサの厚さＤを形成した。このように、規格厚さ９．５ｍｍの市販の石膏ボードを２枚使用して形成された本形態の電磁波吸収体１を用いて電磁波吸収特性を測定した結果データを図７に示す。

本形態によれば、２．４５Ｇｚと５．２ＧＨｚの異なる周波数の複数の電磁波を吸収でき、かつ、構造が簡単で製造の容易な電磁波吸収体を得ることができる。すなわち、図７に示すように、２．４５Ｇｚ帯と５．２ＧＨｚ帯で２８ｄＢ程度の吸収性能を有し、かつ、構造が簡単で製造の容易な電磁波吸収体を得ることができた。また、平板状のスペーサとして石膏ボード部を用いているので、持ち運びや建物内装構築施工において取り扱いの容易な電磁波吸収体を得ることができる。

他の例１
建物内装としての電磁波吸収内装壁の別の構築方法を説明する。
図４に示すように、第１石膏ボード部４の一方の面に上記第１金属層５が形成されて当該第１石膏ボード部４の他方の面に上記第２金属層６が形成された電磁波反射ボード１０と、第２石膏ボード部７の他方の面に上記抵抗層８が形成された電磁波吸収ボード１１と、を予め作製しておく。そして、まず、電磁波反射ボード１０の第１金属層５側の面を壁下地９側に向けて電磁波反射ボード１０を図外のビス等で壁下地９に取付ける。その後、電磁波吸収ボード１１の抵抗層８側を部屋側にむけて抵抗層８とは反対側の面と電磁波反射ボード１０の第２金属層６の面とを互いに結合する。例えば、電磁波吸収ボード１１の反対側の面と電磁波反射ボード１０の第２金属層６の表面とを接着剤などで接着したり、電磁波吸収ボード１１を図外のビス等で壁下地９に取付ける。本例では、予め作製しておいた、電磁波反射ボード１０と電磁波吸収ボード１１とを壁下地９に取付けていくだけなので、２．４５Ｇｚと５．２ＧＨｚの異なる周波数の複数の電磁波を吸収できる電磁波吸収内装壁の施工が容易となる。

他の例２
図５に示すように、第１石膏ボード部４の一方の面に上記第１金属層５が形成された電磁波反射ボード１２と、第２石膏ボード部７の一方の面に上記第２金属層６が形成され、他方の面に上記抵抗層８が形成された電磁波反射吸収ボード１３と、を予め作製しておいて、壁下地９に電磁波反射ボード１２、電磁波反射吸収ボード１３の順に取付けていって電磁波吸収石膏ボード壁を構築する。本例では、予め作製しておいた、電磁波反射ボード１２、電磁波反射吸収ボード１３とを壁下地９に取付けていくだけなので、２．４５Ｇｚと５．２ＧＨｚの異なる周波数の複数の電磁波を吸収できる電磁波吸収内装壁の施工が容易となる。

他の例３
第１石膏ボード部４の一方の面に上記第１金属層５が形成された電磁波反射ボード１２を壁下地９に取付けた後に、第１石膏ボード部４の他方の面に金属箔を貼り付けたり、金属塗料を塗布したりして第２金属層６を形成し、この第２金属層６上に第２石膏ボード部７を取付けた後に、この第２石膏ボード部７の一方の面に導電性インキなどで抵抗層８を形成して電磁波吸収内装壁を構築する。本例では、２．４５Ｇｚと５．２ＧＨｚの異なる周波数の複数の電磁波を吸収できる電磁波吸収内装壁を構築できる。

他の例４
対象電磁波を３とする場合には、図６のような電磁波吸収体とすればよい。
例えば、２．４５ＧＨｚ、５．２ＧＨｚ、２６ＧＨｚを対象電磁波とする場合、第２石膏ボード部７の他方の面に第３金属層１５が設けられ、第３金属層１５の他方の面に２６ＧＨｚの波長λの１／４に合わせて厚さが設定された第３石膏ボード部２０が設けられ、第３石膏ボード部２０の他方の面に抵抗層８が設けられる。第３金属層１５は、抵抗層８を通過した２．４５ＧＨｚの電磁波が第１金属層５で反射して抵抗層８に到達可能で、かつ、抵抗層８を通過した５．２ＧＨｚの電磁波が第２金属層６で反射して抵抗層８に到達可能なように、抵抗層８側から見た場合に、第２金属層６の領域内に入る大きさ（面積）に形成すればよい。すなわち、第２金属層６が市松模様の黒あるいは白の位置に相当する部分（例えば図２の黒塗り部分）に金属箔や金属塗料などの金属を取付けて形成されている場合には、第３金属層１５は、第２金属層６の市松模様の目よりさらに細かい目の市松模様の黒あるいは白の位置に相当する部分に金属箔や金属塗料などの金属を取付けて形成すればよい。

対象電磁波を４以上とする場合には、金属層の数を他の例と同様の要領で増やしていけばよい。また、他の例と同様の要領で電磁波吸収内装壁を構築できる。

尚、スペーサとして空気を用いる場合、空気は、

なので、式（２）により、Ｄ＝１４．４ｍｍで５．２ＧＨｚのλ_０／４となる。
したがって、空気によるスペーサの厚さＤ≒１５ｍｍにすれば、λ／４型吸収体が構成される。この場合、上記式により求まるｄ以上の厚さｄに設定された第１金属層５を壁体の表面に印刷し、この第１金属層５から１５ｍｍ離れた前方に第２金属層６が印刷されたシート材や板材をカーテンのように設け、この第２金属層６から１５ｍｍ離れた前方に抵抗層８が印刷されたシート材をカーテンのように設けるようにしてもよい。この場合でも同様に２．４５Ｇｚと５．２ＧＨｚの異なる周波数の複数の電磁波を吸収できるλ／４型の電磁波吸収体を得ることができる。

また、第２金属層６や第３金属層１５が、市松模様の黒あるいは白の位置に相当する部分に金属箔や金属塗料などの金属を取付けて形成された構成としたので、第２金属層６や第３金属層１５の金属部分と金属がない部分とを面内にバランスよく交互に配置できて、電磁波の透過及び反射の割合を均等にでき、複数の電磁波を効率的に吸収できる。

スペーサは、けい酸カルシウム成形板等、石膏以外の無機系材料により形成されたものでもよい。また、本発明の電磁波吸収体は天井に用いてもよい。

本発明の最良の形態による電磁波吸収体を示す斜視図。本発明の最良の形態による電磁波吸収体の分解図。本発明の最良の形態による電磁波吸収体の断面図。本発明の他の例１による電磁波吸収内装壁の構築方法を示す図。本発明の他の例２による電磁波吸収内装壁の構築方法を示す図。本発明の他の例４による電磁波吸収体の断面図。本発明の最良の形態による電磁波吸収体の電磁波吸収性能結果を示した図。

符号の説明

１電磁波吸収体、４第１石膏ボード部（第１スペーサ）、５第１金属層、
６第２金属層、７第２石膏ボード部（第２スペーサ）、８抵抗層。

Claims

スペーサと、スペーサの表面と対向してスペーサに設けられた抵抗層と、抵抗層の一方の面と対向する側においてスペーサに設けられた２つ以上の金属層とを備え、各金属層のそれぞれが、抵抗層及びスペーサを通過した互いに異なる周波数の対象電磁波のうちの１の電磁波を抵抗層の方向に反射させることを特徴とする電磁波吸収体。
平板状の第１スペーサと、当該第１スペーサの一方の面に設けられた第１金属層と、平板状の第２スペーサと、当該第２スペーサの他方の面に設けられた抵抗層と、第１金属層の面積より小さく形成された第２金属層とを備えて構成され、第２金属層が第１スペーサの他方の面と第２スペーサの一方の面との間に挟まれた状態でこれら三者が互いに結合されたことを特徴とする電磁波吸収体。
第２金属層が、スペーサの面において、市松模様の黒あるいは白の位置に相当する部分に取付けられた金属で形成されたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の電磁波吸収体。
抵抗層の面抵抗値が３７６．６Ω／□あるいはほぼ３７６．６Ω／□に設定されたことを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の電磁波吸収体。
各金属層と抵抗層との間の距離が対象電磁波の周波数のλ／４波長あるいはほぼλ／４波長に設定されたことを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の電磁波吸収体。
平板状のスペーサと当該スペーサの一方の面に設けられた第１金属層と当該スペーサの他方の面に設けられた第１金属層より面積の小さい第２金属層とで形成された電磁波反射部材と、平板状のスペーサと当該スペーサの他方の面に設けられた抵抗層とで形成された電磁波吸収部材とを用い、電磁波反射部材の第１金属層の面側を建物内装下地面に向けて当該電磁波反射部材を内装下地に取付け、建物内装下地に取付けられた当該電磁波反射部材の第２金属層の面に電磁波吸収部材の一方の面を向けて当該電磁波吸収部材を電磁波反射部材の第２金属層の面上に取付けたことを特徴とする建物内装構築方法。
平板状のスペーサと当該スペーサの一方の面に設けられた第１金属層とで形成された電磁波反射部材と、平板状のスペーサと当該スペーサの一方の面に設けられた第２金属層と当該スペーサの他方の面に設けられた抵抗層とで形成された電磁波反射吸収部材とを用い、電磁波反射部材の第１金属層の面側を建物内装下地面に向けて当該電磁波反射部材を内装下地に取付け、建物内装下地に取付けられた当該電磁波反射部材の他方の面に電磁波反射吸収部材の第２金属層の面側を向けて当該電磁波反射吸収部材を電磁波反射部材の他方の面上に取付けたことを特徴とする建物内装構築方法。