(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装材の内側にフェライトをパターン配置してなる電波吸収壁において、前記外装材と前記フェライトとの間に低周波で容量性を、また高周波で誘導性を示すインピーダンス調整部材を配置し、該インピーダンス調整部材が、棒状又は短冊状に形成された多数の部材からなり、各インピーダンス調整部材が絶縁性フィルムの表面に、その長手方向を到来電波の電界成分方向と平行にし、かつ長手方向及びこれと直交する方向の相隣する他のインピーダンス調整部材との間に所定の寸法を隔てて配置してなることを特徴とする電波吸収壁。
【請求項２】
前記インピーダンス調整部材が導電性部材であることを特徴とする請求項１記載の電波吸収壁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＴＶ電波に使用されているＶＨＦ帯（９０〜２２２ＭＨｚ）、ＵＨＦ帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の両方の周波数帯で十分な電波吸収性能を備えた電波吸収壁に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
従来この種の電波吸収壁用材料としてはフェライトが広く採用されているが、このフェライトは共振型の電波吸収体である。フェライトは表面からみたインピーダンスは伝送線路理論から
Ｚin＝Ｚ0 （μr ／εr ）1/2 tan ｈ｛ｊ２πｄ (μr ・εr ) 1/2 ／λ0 ｝
で与えられる。ここでＺ0 は自由空間の特性インピーダンス、λ0 は自由空間での波長を示す。μr ，εr 及びｄは夫々フェライトの比透磁率，比誘電率及び厚さを表す。ｊは虚数単位である。Ｚin≒Ｚ0 を満足するときフェライトは電波吸収体として機能する。
【０００３】
しかし実際にはフェライト表面から内側をみたインピーダンスＺinは共振点（吸収のピーク周波数）よりも低周波側では誘導性に、また高周波側では容量性にシフトするために自由空間の特性インピーダンスとのずれが大きくなり、吸収性能が劣化する。
【０００４】
図７(a) は外装材の有無が周波数 (ＭＨｚ) と反射量（ｄＢ）との関係に与える影響を示すグラフ、図７(b) はスミスチャートである。図７(a),(b) において○印は外装材ありの場合を、また●印は外装材なしの場合を夫々示している。図７(a) に示すグラフから明らかなように外装材がある場合、外装材がない場合と比べ、反射率が最も小さい周波数 (共振点) が低周波の方向にずれていることが解る。
【０００５】
また図７(b) に示すスミスチャートはインピーダンスと反射量との関係を表し、横軸はインピーダンスの抵抗成分Ｒ、それに直交する円はリアクタンス成分ｊＸを示し、その中心点からの距離が反射量に対応する。外装材表面又はフェライト (外装材なしの場合) 表面から内側をみたインピーダンスＺinは共振点より低周波側では誘導性に、また高周波側では容量性を示していることが解る。
この結果、図７(a) に明らかな如く、外装材の有無を問わず共振点では大きな吸収特性を示すが、それよりも低周波側、高周波側ではいずれも吸収特性が劣化することが明らかである。
【０００６】
またＴＶゴースト対策用電波吸収壁では、表面仕上げ材としてフェライトの表面に外装材や裏面処理剤などの容量性の材料が配置される。そのために、電波吸収壁は、共振点が低周波側にシフトし、高周波側の電波吸収特性が大きく劣化し、電波吸収できる周波数範囲が狭くなる。
【０００７】
このことは図７(a) 、図７(b) に○印で示した外装材ありの場合と●印で示した外装材なしの場合とを対比すれば明らかである。
即ち、図７(b) に明らかなように●印で示す外装材なしの場合と比較して○印で示す外装材ありの場合はｊＸが容量性側にシフトし、また図７(a) に明らかなように高周波側の電波吸収特性が大幅に劣化し、効果的な電波吸収機能を示す周波数範囲が狭められていることが解る。
【０００８】
そのため、従来の電波吸収壁は、ＴＶ電波に使用されているＶＨＦ帯（９０〜２２２ＭＨｚ）とＵＨＦ帯（４７０〜７７０ＭＨｚ）の両方の周波数帯で十分な吸収性能（例えば、反射係数−１４ｄＢ以下）を備えることが難しかった。
この対策として、特開平８−３１６６８３号公報には、電波の電界成分方向に不連続に配列するしたフェライト列の間に発泡材などの低誘電率材料（通常は低誘電率材料の位置にコンクリートが充填される）を配置する構成が、また特開平７−２８３８７９号公報には、フェライトとその内側に配置される金属反射板との間に３０〜３００mmの空気層（通常は空気層の位置にコンクリートが充填される）を設ける等が提案されている。しかし、これらは建築構造体としての強度が十分確保できず、壁自体を厚くせざるを得ないなどの問題点があった。
【０００９】
本発明者等は、広範囲の周波数に対する電波吸収壁を得るべく研究を行った結果、電波吸収の周波数範囲が狭小化する原因は、フェライトの表面側に外装材等の容量性を示す材料が配置されることで、壁面からその内側をみたインピーダンスＺinが容量性の方向にシフトするためであり、
そしてその対策としてはフェライトと外装材との間に、高周波帯で誘導性を示すインピーダンス調整部材を配置することによって、インピーダンスＺinの容量性へのシフトをキャンセルし、吸収特性の劣化を防止すると共に、低周波帯では、外装材がないときのインピーダンスが誘導性であるので、容量性を示すインピーダンス調整部材を配置することで、更に電波吸収の周波数範囲を広くすることが出来ること
を知見した。
【００１０】
本発明はかかる知見に基づきなされたものであって、その目的とするところは、外装材とフェライトとの間に低周波帯で容量性を、また高周波帯で誘導性を示すインピーダンス調整部材を介在させることで広い範囲の周波数について反射量の大幅な低減が図れ、しかもそのための工事、外装材の施工に特別な技術を要せず、従来の技術をそのまま適用可能とした電波吸収壁を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
請求項１に係る発明の電波吸収壁は、外装材の内側にフェライトをパターン配置してなる電波吸収壁において、前記外装材と前記フェライトとの間に低周波で容量性を、また高周波で誘導性を示すインピーダンス調整部材を配置し、該インピーダンス調整部材が、棒状又は短冊状に形成された多数の部材からなり、各インピーダンス調整部材が絶縁性フィルムの表面に、その長手方向を到来電波の電界成分方向と平行にし、かつ長手方向及びこれと直交する方向の相隣する他のインピーダンス調整部材との間に所定の寸法を隔てて配置してなることを特徴とする。
【００１２】
この発明にあっては、電波吸収できる周波数範囲が広く、ＶＨＦ，ＵＨＦの両方の周波数帯をカバーすることが可能となる他、また外装材として特別な仕様を必要とせず、汎用品を使用出来、しかも壁自体の厚さは従来のものと実質的に変わらず、建築コストの大幅な低減が図れる。
【００１３】
また、この発明にあっては、インピーダンス調整部材として、外装材とフェライトとの間に配置しやすく、また入射する電波の波長や入射角に対応して最適寸法を選定しやすく、その調整範囲が広範囲に設定出来、適用範囲が広く確保出来る。
【００１４】
さらに、この発明にあっては、多数のインピーダンス調整部材を予め絶縁性フィルム上に配列固定しておくことで壁の施工に際して迅速な作業が可能となる。
【００１５】
請求項２に係る発明の電波吸収壁は、前記インピーダンス調整部材が導電性部材であることを特徴とする。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下本発明をその実施の形態を示す図面に基づき具体的に説明する。
（実施の形態１）
図１は本発明に係る実施の形態１の構成を示す部分斜視図であり、図中１は鉄筋コンクリート層、２はブロック状の軟質磁性体材であるソフトフェライト、３は外装材、４は間隔形成部、７はインピーダンス調整部材を示しており、また図１において縦方向は到来電波の磁界成分方向を、また横方向は同じく電界成分方向を夫々示している。鉄筋コンクリート層１は鉄筋コンクリート建造物の側壁面を構成しており、その成分組織は特別なものではなく、広く知られている従来周知のものである。なお、鉄筋コンクリート層１内に埋設される鉄筋（図示せず）は、電波反射材料として機能する。
【００１９】
ソフトフェライト２の長辺は１００mm、短辺は５０mm、厚さは１３mmの直方体形に焼結成形されており、鉄筋コンクリート層１に固着されている。
【００２０】
鉄筋コンクリート層１に対するソフトフェライト２の配設パターンは、到来電波の電界成分方向、即ち図１で横方向に対してソフトフェライト２はその短辺方向を揃え、ソフトフェライト２の１個毎に短辺の長さに等しい５０mmの間隔を隔てて不連続に配設し、また到来電波の磁界成分方向、即ち図１で縦方向に対してはソフトフェライト２はその長辺方向を揃え、且つ縦方向に相隣するソフトフェライト２の端面同士は相接した状態（空隙は略零）で複数個（具体的には６個分）を連続した状態に配設されている。
【００２１】
そしてソフトフェライト２の６個目と、次の７個目との間には４〜１６mmの空隙５を隔て、この空隙５内に硬質磁性材料、例えばブロック状のハードフェライト６をその両側の端面が６個目と７個目のソフトフェライト２の端面に密に接する態様で介装させ、ソフトフェライト２及びハードフェライト６が連続するようにしてある。
【００２２】
外装材３は磁器タイル製であって、表面側は縦５０mm、横１００mmの長方形をなし、各フェライト２、６と対向する背面にはフェライト２、６の横幅５０mmに相当する間隔を横方向に隔てて支持片３ａ、３ｂを張り出して形成してあり、両支持片３ａ、３ｂ間にてフェライト２、６をその軸方向の両側面に略接する態様で支持し、鉄筋コンクリート層１の表面にその全面を覆うよう固着する構成としてある。
【００２３】
なお、図１に示す構成では、外装材として支持片３ａ、３ｂを有する磁器タイルを使用した構成を示したが、本発明はこの構成に限らず、例えば略平板状の磁器タイルを配置し、またフェライト２、６の電界成分方向の間隔形成部（図中４）にもコンクリート、モルタル等の建築材料を充填する構成、更にソフトフェライト２としても到来電波の入射方向から見た形状が図示の如き長方形に限らず、正方形の場合等、種々の構成を採用できる。
【００２４】
また、図１に示す構成では、所定数のソフトフェライト２間にハードフェライト６を配置した構成を説明したが、本発明においてはハードフェライト６の配置は必須ではない。しかし、ハードフェライト等の硬質磁性材料を配置することはより広帯域での電波吸収特性の向上を可能とし得ることとなり、好ましい結果が得られる。
【００２５】
（実施の形態２）
図２(a) は本発明の実施の形態２の構成を示す部分正面図、図２(b) は図２(a) のｂ−ｂ線による側断面図、図２(c) は図２(a) のｃ−ｃ線による横断面図であり、図２に示す本発明の実施の形態２は、外装材３として略平板状の磁器タイルを配置した以外は実質的に図１に示す実施の形態１と同様である。
なお、図２（ａ）において縦方向は到来電波の磁界成分方向を、また横方向は同じく電界成分方向を夫々示している。
【００２６】
この発明の主たる特徴であるインピーダンス調整部材は図示の如く短冊状等、非常に簡単な形状からなるため、外装材とソフトフェライトとの固着強度にあまり影響を与えることがなく、図１に示すような特殊な外装材を採用しなくとも図２に示すような標準タイプの外装材が使用できることから、汎用性が高い構成となる。
【００２７】
なお通常は図２においてインピーダンス調整部材７を配置することによって外装材３とソフトフェライト２との間に形成される空隙８にはモルタルが、またソフトフェライト２の電界成分方向の間隔形成部４にはコンクリート配置され、外装材３とソフトフェライト２との間、並びにソフトフェライト２と鉄筋コンクリート層１との間の固着強度を確保する。
【００２８】
本発明において電波吸収材である軟質磁性材料からなるフェライト、所謂ソフトフェライトは比透磁率が１０以上の材料が好ましく、例えばＭｎＺｎ系フェライト、ＮｉＺｎ系フェライト、ＭｎＭｇ系フェライト、六方晶フェライト等をいう。なお、電波吸収特性向上の観点からは比透磁率が５００以上、さらには１０００以上のソフトフェライトが好ましく、通常ＮｉＺｎ系（３０〜４０％Ｎｉ−１〜１０％Ｃｕ−１０〜１５％Ｚｎ）のソフトフェライトが多用される。
【００２９】
一方この発明の一実施例として示される構成において、所定個数のソフトフェライト間に配置されるハードフェライト等の硬質磁性材料としては保磁力が１００Ｏｅ以上の磁性材料が好ましく、公知の鋳造磁石、焼結磁石、ボンド磁石等の使用が可能である。特に安価であり、耐候性に優れていることから、Ｂａフェライト（ＢａＯ・６Ｆｅ2 Ｏ3 ）、Ｓｒフェライト（ＳｒＯ・６Ｆｅ2 Ｏ3 ）等のハードフェライト焼結磁石の採用が好ましい。
更に保磁力が１０００Ｏｅ以上、又は２０００Ｏｅ以上が好ましく、この様な観点からも前記Ｂａフェライト、Ｓｒフェライトが好ましい。
【００３０】
なお、ハードフェライト等の硬質磁性材料は未着磁の状態で配置しても、着磁した状態で配置しても該配置部分を空隙とする構成に比べて広帯域での電波吸収特性の向上が可能である。しかし、周囲への磁力の影響等を考慮すると未着磁の状態で配置することが望ましい。
ただし着磁した状態で配置すれば自らの吸着力によりソフトフェライト間に固着され、鉄筋コンクリート層１の表面への施工時に移動しない等の効果を得ることができる。
【００３１】
また、上述の実施の形態においては、到来電波の磁界成分方向におけるソフトフェライト２の連続する長さを６００mmについて説明したが特にこの長さに限るものではなく、３００mm〜１０００mmの範囲内で適宜に変更することが好ましい。即ち、ソフトフェライトは所定寸法に圧縮成形されたのち焼結されるが、今日の圧縮成形技術や焼結時の変形等を考慮すると、図１に示す直方体の場合でも長辺は３００mm程度が限度であり、生産性の点からも通常長辺１００mm程度のものが多用される。
【００３２】
このような直方体形状の焼結体を複数個連続一体化して取り扱うには、例え補強材等を併用しても、重量や機械強度の観点から３００mm〜１０００mmの範囲内で選定することが好ましい。特に作業性の観点からは３００mm〜８００mmの範囲内で選定することが好ましい。
またハードフェライト６の長さは通常１mm〜３０mmの範囲内であることが好ましい。即ち、特に好ましい態様であるハードフェライトを採用した場合、ソフトフェライトと同様に圧縮成形したのち焼結、更に必要に応じて加工を施すが、厚さが薄いほどプレス性、加工性等の点で問題が生じ、生産上の歩留りを考慮すると磁界成分方向の長さを１mm以上とすることが望ましい。
【００３３】
また、硬質磁性材料の磁界成分方向の長さを必要以上に長くすると該硬質磁性材料の配置効果が飽和し、更に所定寸法を超えると周波数１００ＭＨｚ及び２００ＭＨｚのいずれの電波に対する電波吸収特性も大幅に劣化することから、ソフトフェライトの連続部が３００mm〜１０００mmの範囲では硬質磁性材料の磁界成分方向の長さを３０mm以下とすることが望ましい。特に硬質磁性材料（ハードフェライト）の量産性の観点からは３mm〜２０mmの範囲内で選定することが望ましい。
【００３４】
図１ではソフトフェライト２を磁界成分方向に複数個連続して一体に配置した連続部間にハードフェライト６を介装した構成を示したが、所定寸法からなるソフトフェライト２とハードフェライト６とを交互に配置して全体として連続して一体化した構成も採用可能である。
【００３５】
またハードフェライト６がソフトフェライト２の間に密に介装させる構成を説明したが、各々の接合端面が完全に密着して空隙が全く形成されない状態とする必要はない。しかし、該接合部において必要以上の空隙部が形成されるとハードフェライト６の配置効果も低減することから極力空隙が形成されないように、例えば互いの接合端面部をあらかじめ平面に研磨しておくことが望ましい。なお、複数のソフトフェライト２からなる連続部においても同様のことが言える。
【００３６】
インピーダンス調整部材７は棒状又は短冊状に形成され、その長手方向を到来電波の電界成分方向と平行にし、磁界成分方向及び電界成分方向に相隣する他のインピーダンス調整部材７との間には所定の間隔ａ，ｂ（ａ≒ｂ）を隔てて所定のパターンで外装材３の背面、又はフェライト２，６の表面に貼着されるか、又は絶縁性のシート又はボード表面に予め多数貼着しておき、これを外装材３とフェライト２, ６との間に介装する。インピーダンス調整部材７の長手方向を到来電波の電界成分方向と平行にするのは、共振周波数をｆ0 とした場合に、ｆ0 よりも低周波側では容量性として機能させ、またｆ0 を越える高周波側では誘導性として機能させるためである。
インピーダンス調整部材７としては所定の透磁率を持っている材料又は所定の電気を流すことができる材料の中から選定され、金属、例えば銅、アルミニウム、アルミニウム合金、鉄、ステンレス鋼等の他、合成樹脂、セラミックス等でもよい。
【００３７】
電磁気的な特性だけでなく、加工性、取り扱い性等の観点からアルミニウム、アルミニウム合金等の金属からなる導電性部材が好ましく、特に配置環境の影響による錆発生を防止するためには、ステンレス鋼等の耐食性に優れた材料が好ましい。
以上のインピーダンス調整部材は材質だけでなく、入射電波の波長や入射角、外装材の材質や厚さ、フェライトの材質（特性）や寸法形状と配置構成等に応じて寸法形状を選定することが好ましい。
【００３８】
本発明者等の実験によれば、入射電波の電界成分方向の寸法（横長さ）は１００〜１０００mm、入射電波の磁界成分方向の寸法（縦長さ）は５〜３０mm、厚さ（δ）は数１０μｍ〜数１００μｍ（√（２／ωμσ）以上の厚さとすることが好ましい。ただし、ω：角周波数、μ：透磁率、σ：電気伝導率）の範囲の中から選定することが好ましい。
また外装材への付着力確保のために、インピーダンス調整部材に小径の貫通孔を開けたり、表面を粗面化して凹凸面とすることが望ましい。
【００３９】
図３はインピーダンス調整部材をユニット化したパターンの一例を示す模式的正面図である。インピーダンス調整部材７としては、長さ３００mm、幅１０mm、厚さ７０μｍのアルミニウムテープを用い、これを長方形をなす絶縁シート１０の表面に、その長手方向を左，右方向に揃え、相隣する上，下の他のインピーダンス調整部材との間に３００mmの一定間隔を隔てて貼着した。このように構成したインピーダンス調整部材は図２に示されるように平板状の外装材３とソフトフェライト２との間にシート単位で介装される。この場合におけるインピーダンス調整部材７の長手方向は到来電波の電界成分方向と平行な向きとすることは勿論である。
【００４０】
図４(a) は図３に示すインピーダンス調整部材を配置した図２に示した本発明の実施の形態１の試験結果を示すグラフ、図４(b) はインピーダンス調整部材を設けなかった場合の試験結果を示すグラフである。両者を対比すれば、明らかな如く、従来壁の場合にあっては１００〜１５０ＭＨｚ前後で最も小さい反射量を示すが、−１０ｄＢ以下の範囲に留まる周波数は１００〜３５０ＭＨｚの範囲である。しかし、本願発明における場合には１００〜７００ＭＨｚと広範囲で−１０ｄＢ以下の反射量を維持出来る利点を有する。
【００４１】
図５(a) 及び図６(a) はインピーダンス調整部材をユニット化したパターンの他の例を示す模式的正面図、図５(b) 及び図６(b) はそれぞれ図５(a) 、図６(a) に示すインピーダンス調整部材を配置した構成の電波吸収壁における反射量と周波数との関係を示すグラフである。
図５(a) の構成は図３に示すインピーダンス調整部材の長さを６００mmとする以外は、同様の条件からなる。
【００４２】
この結果は図５(b) に明らかなように周波数が１００〜２００ＭＨｚの範囲内の電波に対する反射量は−１０ｄＢを上まわっている反面、周波数３５０ＭＨｚ前, 後の範囲の電波に対する吸収量が最も大きく反射量は−１０〜−２０ｄＢの範囲内に留まっていることが解る。
図６(a) に示す構成はインピーダンス調整部材７として、長さ１００mm、幅１０mm、厚さ７０μm のアルミニウムテープを、長方形をなす絶縁シート１０の表面に、その長手方向を左右方向に揃え、上下方向、左右方向に相隣する他のインピーダンス調整部材７との間に夫々１００mmの間隔を隔てて貼着してある。
この結果は図６(b) に明らかなように周波数が１００ＭＨｚで反射量が最も小さく、１５０〜２５０ＭＨｚで反射量が−１０〜−２０ｄＢの範囲内に留まっていることが解る。
【００４３】
【発明の効果】
請求項１に係る電波吸収壁にあっては、電波吸収の周波数範囲が広く、ＶＨＦ，ＵＨＦの両方の周波数帯をカバーすることが可能となる外、また外装材として特別な仕様を必要とせず、汎用品を使用出来、しかも壁自体の厚さは従来のものと実質的に変わらず、建築コストの大幅な低減が図れる。
【００４４】
また、インピーダンス調整部材として、その調整範囲が広範囲に設定出来、適用範囲が広く確保出来る。
【００４５】
さらに、多数のインピーダンス調整部材を予め絶縁シート上に配列固定しておくことで壁の施工に際して迅速な作業が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の構成を示す部分斜視図である。
【図２】  (a) は本発明の実施の形態２の構成を示す部分正面図、(b) は図２(a) のｂ−ｂ線による側断面図、(c) は図２(a) のｃ−ｃ線による横断面図である。
【図３】インピーダンス調整部材をユニット化したパターンの一例を示す模式的正面図である。
【図４】  (a) は本発明の実施の形態１の試験結果を示すグラフ、(b) はインピーダンス調整部材を設けなかった場合の試験結果を示すグラフである。
【図５】  (a) はインピーダンス調整部材をユニット化したパターンの一例を示す模式的正面図、(b) は図５(a) に示すインピーダンス調整部材を配置した構成の電波吸収壁における反射量と周波数との関係を示すグラフである。
【図６】  (a) はインピーダンス調整部材をユニット化したパターンの一例を示す模式的正面図、(b) は図６(a) に示すインピーダンス調整部材を配置した構成の電波吸収壁における反射量と周波数との関係を示すグラフである。
【図７】  (a) は外装材の有無が周波数と反射量との関係に与える影響を示すグラフ、(b) はスミスチャートである。
【符号の説明】
１  鉄筋コンクリート層
２  ソフトフェライト
３  外装材
５  空隙
６  ハードフェライト
７  インピーダンス調整部材
【図１】
0004120097.tif 000002
【図２】
0004120097.tif 000003
【図３】
0004120097.tif 000004
【図４】
0004120097.tif 000005
【図５】
0004120097.tif 000006
【図６】
0004120097.tif 000007
【図７】
0004120097.tif 000008