(57)【要約】      （修正有）【課題】必ずしもグランドに接続しなくても電波を遮蔽する効果が高い電波遮蔽体及び電波遮蔽構造を提供すること。【解決手段】電波遮蔽体１は複合材料により構成される。複合材料は、母材と、前記母材の中に分散した炭素フィラーとを含む。電波遮蔽体は、その第１の面９と第２の面１１とを連通する貫通孔を複数備える。前記複合材料の電気伝導率は１０−６〜１０６Ｓ／ｍの範囲内である。電波遮蔽体は、例えば、電波遮蔽構造体３の開口部５に設置することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電波吸収体であって、
母材と、前記母材の中に分散した炭素フィラーと、を含む複合材料により構成され、
前記電波吸収体の第１の面と第２の面とを連通する貫通孔を複数備え、
前記複合材料の電気伝導率が１０−６〜１０６Ｓ／ｍの範囲内である電波吸収体。
【請求項２】
請求項１に記載の電波吸収体であって、
前記貫通孔の開口における最大長さが、遮蔽する電波の上限周波数の半波長以下であり、
前記第１の面と前記第２の面との距離が、前記半波長以上である電波吸収体。
【請求項３】
電波遮蔽構造体の開口部に請求項１又は２に記載の電波吸収体を備える電波遮蔽構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は電波吸収体及び電波遮蔽構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーバー、光伝送装置等の機器は、電波を遮蔽するために、箱状の電波遮蔽構造体の内部に収容される。電波遮蔽構造体は、放熱や換気のために開口部を有する。開口部において電波を遮蔽するために、電波遮蔽体が開口部に設置される。電波遮蔽体として、特許文献１に記載のものが知られている。この電波遮蔽体は、接着剤を用いてアルミ箔を積層し、ハニカム構造としたものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】実開平２−２１７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の電波遮蔽体は、グランドに接続していないと、電波を遮蔽する効果（以下では電波遮蔽効果とする）を奏さない。そのため、例えば、経時劣化等により、電波遮蔽体とグランドとの接続が不十分になると、電波遮蔽効果が低下する。本開示の一局面は、必ずしもグランドに接続しなくても電波遮蔽効果が高い電波吸収体及び電波遮蔽構造を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の一局面は、電波吸収体であって、母材と、前記母材の中に分散した炭素フィラーと、を含む複合材料により構成され、前記電波吸収体の第１の面と第２の面とを連通する貫通孔を複数備え、前記複合材料の電気伝導率が１０−６〜１０６Ｓ／ｍの範囲内である電波吸収体である。
【０００６】
本開示の一局面である電波吸収体は、必ずしもグランドに接続しなくても電波遮蔽効果が高い。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】電波吸収体１及び電波遮蔽構造体５の構成を表す側断面図である。
【図２】電波吸収体１Ａの構成を表す平面図である。
【図３】電波遮蔽効果の評価結果を表すグラフである。
【図４】電波吸収体１Ａ〜１Ｆの別形態を表す平面図である。
【図５】電波吸収体１Ａ〜１Ｆの別形態を表す平面図である。
【図６】電波吸収量を測定するための測定システム１０１の構成を表す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示の実施形態を説明する。
１．電波吸収体の構成
本開示の電波吸収体は、母材と、前記母材の中に分散した炭素フィラーと、を含む複合材料により構成される。母材として、例えば、紙、樹脂等が挙げられる。樹脂として、例えば、汎用プラスチック、エンジニアリングプラスチック、またはそれらの混合物等が挙げられる。
【０００９】
汎用プラスチックとして、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリスチレン（ＰＳ）、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共重合体（ＡＳ）、ポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）、塩素化ポリエチレン（ＣＰＥ）及びエチレン酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）等が挙げられる。これらの汎用プラスチックは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよい。
【００１０】
また、エンジニアリングプラスチックとして、例えば、ポリアミド（ＰＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリフェニレンエーテル（ＰＰＥ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリメチルペンテン（ＰＭＰ）、シンジオタクチック・ポリスチレン（ＳＰＳ）、ポリサルフォン（ＰＳＦ）、ポリエーテルサルホン（ＰＥＳ）、ポリフタルアミド（ＰＰＡ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリシクロヘキシレンジメチレンテレフタレート（ＰＣＴ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリエーテルイミド（ＰＥＩ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、熱可塑性ポリイミド（ＰＩ）、液晶ポリマー（ＬＣＰ）、フッ素樹脂、ポリエーテルニトリル（ＰＥＮ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、変性ポリフェニレンエーテル（ｍＰＰＥ）、及びポリアミドイミド（ＰＡＩ）等が挙げられる。これらのエンジニアリングプラスチックは、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を混合して用いてもよく、２種以上が共重合体とされていてもよい。また、樹脂は、熱可塑性エラストマー、ゴム、熱硬化性樹脂であっても良い。
【００１１】
また、母材の少なくとも一部が、不織布や織布により構成されても良い。不織布や織布の材質として、例えば、木材繊維、再生紙及び再生木材製品等のセルロース材料から得られる天然繊維、あるいは、種々のプラスチック、ファイバーグラス等の合成繊維及び鉱物繊維等を含む非セルロース材料からなるものが挙げられる。またセルロースであろうと非セルロースであろうと、様々な繊維の混合物を使用することができる。
【００１２】
炭素フィラーとして、例えば、気相成長炭素繊維、ＰＡＮ系炭素繊維、ピッチ系炭素繊維等が挙げられる。  
本開示の電波吸収体は、その第１の面と第２の面とを連通する貫通孔を複数備える。第１の面及び第２の面は、電波吸収体の表面の一部である。第１の面は、例えば、電波吸収体の表面のうち、第２の面の反対側にある部分である。
【００１３】
貫通孔の開口における最大長さは、遮蔽する電波の上限周波数の半波長以下であることが好ましい。また、第１の面と第２の面との距離が、遮蔽する電波の上限周波数の半波長以上であることが好ましい。これらの場合、より高い周波数の電波を遮蔽することができる。
【００１４】
貫通孔の開口率Ｘは１０％以上であることが好ましく、２０％以上であることが一層好ましく、５０％以上であることが特に好ましい。本開示の電波吸収体は、開口率Ｘが１０％以上である場合、通気性が高く、２０％以上である場合、通気性が一層高く、５０％以上である場合、通気性が特に高い。
貫通孔の開口率Ｘは８０％以下であることが好ましく、７５％以下であることが一層好ましい。本開示の電波吸収体は、開口率Ｘが８０％以下である場合、電波遮蔽効果が一層高く、７５％以下である場合、電磁遮蔽効果が特に高い。
開口率Ｘとは、以下の式（１）で表される値である。
式（１）  Ｘ＝（Ｓ１／Ｓ２）×１００
式（１）において、Ｓ１は、第１の面又は第２の面において複数の貫通孔が占める面積である。Ｓ２は、第１の面又は第２の面において、複数の貫通孔も含む全面積である。
【００１５】
複合材料の電気伝導率は１０−６〜１０６Ｓ／ｍの範囲内である。複合材料の電気伝導率がこの範囲内であることにより、本開示の電波吸収体は、電波遮蔽効果が高い。本開示の電波吸収体は、例えば、Ｋバンド、Ｋａバンドの電波に対する電波遮蔽効果が高い。Ｋバンドとは、１８〜２６．５ＧＨｚの周波数帯域である。Ｋａバンドとは、２６．５〜４５ＧＨｚの周波数帯域である。複合材料における炭素フィラーの含有量を増すことにより、複合材料の電気伝導率を高くすることができる。
【００１６】
本開示の電波吸収体が電波遮蔽効果を奏する理由は以下のように推測される。炭素フィラーを含む複合材料は半導電性である。貫通孔の内壁は複合材料により構成されるから、半導電性である。貫通孔内を通る電波は、貫通孔の内壁で反射する。このとき、貫通孔の内壁は半導電性であるため、電波は完全反射せず、電波の一部が複合材料に取り込まれる。その結果、本開示の電波吸収体は電波遮蔽効果を奏する。
【００１７】
図１に示すように、本開示の電波吸収体１は、例えば、電波遮蔽構造体３の開口部５に設置される。電波遮蔽構造体３は、例えば、箱状の形態を有し、その内部に機器７を収容可能である。機器７として、例えば、サーバー、光伝送装置等が挙げられる。電波遮蔽構造体３の少なくとも一部は、電波を遮蔽する材料により構成される。電波遮蔽構造体３は、開口部５を備える。開口部５は、例えば、放熱や換気等の機能を有する。開口部５は単数であってもよいし、複数であってもよい。電波遮蔽構造体３が複数の開口部５を備える場合、全ての開口部５に本開示の電波吸収体１を設置してもよいし、一部の開口部５に限定して本開示の電波吸収体１を設置してもよい。本開示の電波吸収体１が電波遮蔽構造体３の開口部５に設置される場合、開口部５において電波を遮蔽することができる。本開示の電波遮蔽構造は、例えば、図１に示すように、電波遮蔽構造体３の開口部５に、本開示の電波吸収体１を備える。
【００１８】
本開示の電波吸収体が電波遮蔽構造体の開口部に設置されたとき、例えば、図１に示すように、第１の面９が電波遮蔽構造体３の内側に対向し、第２の面１１が電波遮蔽構造体３の外側に対向する。
【００１９】
本開示の電波吸収体は、第１の面から第２の面へ向かう方向と、電波の進行方向とが略平行となるように設置することが好ましい。この場合、本開示の電波吸収体は、電波遮蔽効果が一層高い。
本開示の電波吸収体は、例えば、板状の基本形態を有する。この場合、例えば、板の両面のうち、一方の面が第１の面であり、反対の面が第２の面である。複数の貫通孔は、例えば、板の一方の面と、反対の面とを連通する。板の厚さ方向から見た貫通孔の形状は特に限定されず、例えば、円形、楕円形、多角形、不規則形状等とすることができる。多角形として、例えば、三角形、四角形、五角形、六角形、八角形等がある。複数の貫通孔の大きさは一定であってもよいし、ばらつきを有していてもよい。
【００２０】
本開示の電波吸収体の厚さは特に限定されないが、３．５ｍｍ以上であることが好ましく、６ｍｍ以上であることが一層好ましい。電波吸収体の厚さとは、第１の面から第２の面までの距離を意味する。電波吸収体の厚さが３．５ｍｍ以上である場合、本開示の電波吸収体は、電波を遮蔽する効果が一層高い。
【００２１】
貫通孔の内部は、他の部材で塞がれていないことが好ましい。この場合、本開示の電波吸収体の通気性が一層向上する。他の部材として、例えばスポンジ等が挙げられる。
本開示の電波吸収体の製造方法は特に限定されない。例えば、まず、前記複合材料を用いて、複数の貫通孔を備えない板状部材を形成し、次に、複数の貫通孔を板状部材に設けてもよい。また、当初から複数の貫通孔を備える電波吸収体を、成形等の方法で製造してもよい。
【００２２】
本開示の電波吸収体は、例えば、接着剤を用いて部品を貼り合わせた構造を備えないものとすることができる。この場合、接着剤の劣化に起因する電波吸収体の性能低下を抑制することができる。
【００２３】
２．実施例１
（２−１）電波吸収体１Ａ〜１Ｆの製造
ポリエーテルエーテルケトン粒子９２．８質量部と、気相成長炭素繊維７．２質量部とを同方向２軸押出機を用いて３１０℃で練り合わせ、次いで、３２０℃で射出成形して成形体を得た。気相成長炭素繊維は昭和電工製のＶＧＣＦ（登録商標）−Ｓである。成形体の形態は、縦１００ｍｍ、横１００ｍｍ、厚み６ｍｍの板状である。成形体は、フィルムゲートによりランナーと接続している。
【００２４】
ポリエーテルエーテルケトンは母材に対応し、樹脂に対応する。気相成長炭素繊維は炭素フィラーに対応する。成形体は、ポリエーテルエーテルケトンと、その中に分散した気相成長炭素繊維を含む複合材料により構成される。
【００２５】
次に、図２に示すように、成形体１３に、切削加工により複数の貫通孔１５を形成し、電波吸収体１Ａを完成した。貫通孔１５は、成形体１３における第１の面９（図２における手前側の面）と、成形体１３における第２の面１１（図２における奥側の面）とを連通する。貫通孔１５の形状は、電波吸収体１Ａの厚さ方向（図２の紙面に直交する方向）から見て円形である。貫通孔１５の開口率は７５％である。
【００２６】
電波吸収体１Ａを構成する樹脂と炭素フィラーとを表１に示す。表１においてＰＥＥＫはポリエーテルエーテルケトンを意味する。
【００２７】
【表１】
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基本的には電波吸収体１Ａの製造方法と同様であるが、使用する樹脂及び炭素フィラーの種類及び配合量を上記表１に示すとおりとして、電波吸収体１Ｂ〜１Ｆを製造した。表１におけるＰＰＳはポリフェニレンサルファイドを意味する。ポリフェニレンサルファイドは母材に対応し、樹脂に対応する。表１におけるＶＧＣＦは昭和電工製の気相成長炭素繊維である。ＶＧＣＦは炭素フィラーに対応する。
【００２８】
（２−２）電気伝導率の測定
電波吸収体１Ａ〜１Ｆを構成する複合材料の電気伝導率を測定した。測定結果を上記表１に示す。電波吸収体１Ａ〜１Ｆのいずれにおいても、複合材料の電気伝導率は１０−６〜１０６Ｓ／ｍの範囲内であった。
【００２９】
（２−３）電波遮蔽効果の評価
電波吸収体１Ａ〜１Ｆについて、自由空間法により、電波遮断効果を評価した。電波吸収体１Ａ〜１Ｆのいずれにおいても、電波遮蔽効果は高かった。電波吸収体１Ａについての評価結果を図３に示す。図３の横軸は電波の周波数であり、縦軸は透過損失である。
電波吸収体１Ａ〜１Ｆにおいて、成形体の厚さを３．５ｍｍにすることができる。その場合でも、同様の電波遮蔽効果を奏することができる。
【００３０】
３．実施例２
基本的には電波吸収体１Ａと同様にして、電波吸収体２Ａ、２Ｂを製造した。電波吸収体２Ａ、２Ｂを構成する複合材料の電気伝導率、厚み、開口部の最大長さＷ、理論上限周波数は、表２に示すとおりである。
【００３１】
【表２】
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表２における厚みとは、第１の面９と第２の面１１との距離を意味する。開口部の最大長さＷとは、貫通孔１５の開口における最大長さを意味する。図２、及び後述する図４、図５に、開口部の最大長さＷを示す。表２における理論上限周波数とは、開口部の最大長さＷから理論的に導き出される、遮断周波数の上限である。
【００３２】
電波吸収体２Ａ、２Ｂについて、遮断できる周波数の上限を実験により測定した。その結果を上記表２における「実測上限周波数」の列に示す。実測上限周波数とは、−２０ｄＢを満たした周波数である。
【００３３】
また、アルミハニカムから成る電波遮蔽体（以下では比較例１とする）と、炭素フィラーを備えず、ＰＥＥＫのみから成る電波遮蔽体（以下では比較例２とする）についても、理論上限周波数を算出し、実測上限周波数を測定した。その結果を上記表２に示す。なお、比較例１、２の電気伝導率、厚み、開口部の最大長さＷも表２に示す。
【００３４】
電波吸収体２Ａ、２Ｂでは、実測上限周波数は、理論上限周波数より高かった。それに対し、比較例１では、実測上限周波数は、理論上限周波数より低かった。比較例２では、電波遮蔽効果が無かった。
【００３５】
上記の実験結果を生じた理由は以下のように推測される。電波吸収体２Ａ、２Ｂは、電波を一部吸収するため、理論上限周波数より高い周波数まで遮蔽することができたと考えられる。比較例１は、高い電気伝導率を有するアルミハニカムを用いて吸収せずに表面にて反射を行うものであるが、ハニカム形状を形成する際、箔同士の接合部における導電性が安定しないことがあり、均一な導電性が得られない。そのため、比較例１では、実測上限周波数が理論上限周波数より低くなったと考えられる。なお、電波吸収体２Ａ、２Ｂでは、それを構成する複合材料の電気伝導率が高くないため、接合部における導電性の影響が小さい。
【００３６】
図６に示す測定システム１０１を用いて、電波吸収体２Ａ、２Ｂの電波吸収量を測定した。測定システム１０１は、ネットワークアナライザ１０３と、アンテナ１０５と、アンテナ１０７と、を備える。アンテナ１０５と、アンテナ１０７とは、所定の間隔を空けて対向するように配置されている。サンプル１０９は、アンテナ１０５と、アンテナ１０７との間に設置される。
【００３７】
アンテナ１０５は電波の発信源である。アンテナ１０５が発信する電波の総量をＳａとする。サンプル１０９により反射される電波の反射量をＳ１１とする。サンプル１０９を透過する電波の透過量をＳ２１とする。Ｓａから、Ｓ１１及びＳ２１を差し引いた値が、サンプル１０９が電波を吸収した電波吸収量である。
【００３８】
電波吸収体２Ａの電波吸収量は、Ｓａの２３．１％であった。電波吸収体２Ｂの電波吸収量は、Ｓａの１２．４％であった。
電波吸収体２Ａ、２Ｂでは、電気伝導率が１０−６〜１０６Ｓ／ｍの複合材料を使用しているので、遮断する上限周波数における電波吸収量が１０％以上あり、そのため遮断周波数の上限が高周波側に移動して、電波を遮蔽する範囲が広帯域化している。
【００３９】
電波吸収体を構成する複合材料の電気伝導率が１０−６Ｓ／ｍより低い場合、電磁波は反射も吸収もせずに透過する。また、電波吸収体を構成する複合材料の電気伝導率が１０６Ｓ／ｍよりも高い場合は、電磁波は導体表面にて全反射するため吸収は生じない。
【００４０】
４．他の実施形態
以上、本開示の実施形態について説明したが、本開示は上述の実施形態に限定されることなく、種々変形して実施することができる。
【００４１】
（１）電波吸収体１Ａ〜１Ｆの形態は、他の形態であってもよい。例えば、図４に示すように、貫通孔１５の形状は、電波吸収体１Ａ〜１Ｆの厚さ方向（図４の紙面に直交する方向）から見て矩形であってもよい。貫通孔１５は規則正しく配列されており、電波吸収体１Ａ〜１Ｆは格子形状を有する。
【００４２】
また、例えば、図５に示すように、貫通孔１５の形状は、電波吸収体１Ａ〜１Ｆの厚さ方向（図５の紙面に直交する方向）から見て６角形であってもよい。貫通孔１５は規則正しく配列されており、電波吸収体１Ａ〜１Ｆはハニカム形状を有する。
【００４３】
（２）電波吸収体を構成する複合材料は、以下のものであってもよい。カーボンを添加した紙により、平面状ライナを作製する。また、カーボンを添加した紙をコルゲート加工することで、波型中芯を作製する。コルゲート加工は、紙を波型に屈曲させる加工である。次に、波型中芯の両側にそれぞれ平面状ライナを積層する。波型中芯における波の頂部を、一方の平面状ライナに接着剤を介して接着する。波型中芯における波の谷部を、他方の平面状ライナに接着剤を介して接着する。以上の工程により、段ボール構造の複合材料が得られる。
【００４４】
（３）上記各実施形態における１つの構成要素が有する機能を複数の構成要素に分担させたり、複数の構成要素が有する機能を１つの構成要素に発揮させたりしてもよい。また、上記各実施形態の構成の一部を省略してもよい。また、上記各実施形態の構成の少なくとも一部を、他の上記実施形態の構成に対して付加、置換等してもよい。なお、特許請求の範囲に記載の文言から特定される技術思想に含まれるあらゆる態様が本開示の実施形態である。
【００４５】
（４）上述した電波吸収体の他、当該電波吸収体を構成要素とするシステム、電波吸収方法、電波吸収体の製造方法等、種々の形態で本開示を実現することもできる。本開示の電波吸収体は、電波遮蔽体としても使用できる。
【符号の説明】
【００４６】
１、１Ａ〜１Ｆ…電波吸収体、３…電波遮蔽構造体、５…開口部、７…機器、９…第１の面、１１…第２の面、１３…成形体、１５…貫通孔
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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