JP4103953B2 - 吸音機能を有する電波吸収体 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は高速道路の側壁等に設置される吸音機能を有する電波吸収体に関し、さらに詳しくは路車間通信や車々間通信の際に生ずる不要電磁波の反射による電波障害を防止するための吸音機能を有する電波吸収体に関する。
【0002】
【従来技術】
次世代の道路交通システムであるインテリジェント交通システム(ITS)の一環として走行する自動車の走行支援システムの開発が進んでいる。
【0003】
この自動車の走行支援システムでは、路車間通信や車々間通信が電磁波を通して行われるが、高速道路の側壁等に設置される防音壁が不要電磁波の反射源となり電波障害を起こすことが想定される。
【0004】
高速道路等の側壁には、例えば図4に示すように車両の走行に伴う騒音を周囲に放散させないように防音壁1が設置され、防音壁1には多数の防音パネル2が組み込まれ、これが走行車両からの騒音を吸収するように構成されている。
【0005】
これまでの防音パネル2は、図5にその垂直方向の断面を示すように防音壁1の背面を形成する金属等からなる遮音板3の表面側に空気層4を介在させてガラスウ−ル等からなる吸音層5が配置され、その外表面を多数の貫通孔を有する金属板(パンチングメタル)からなる保護層6で覆った構造であった。
【0006】
これにより保護層6の貫通孔を通過した騒音が吸音層5を通過するに伴い減衰し、残存した騒音が空気層4において遮音板3に反射して相殺され、さらに残存した一部の騒音が再び吸音層5で吸音されることを利用して外部に再放射するのを防止してきた。
【0007】
しかしながら、上記の防音パネル2自体には電磁波を吸収する機能がないのみならず金属板からなる保護層6の表面が電磁波の反射体となってしまい、これが電波障害の原因となってしまうため、次世代のインテリジェント交通システム(ITS)の下における防音壁1には吸音機能に加えて新たに電磁波を吸収する機能が要求されることになった。
【0008】
そこで、走行支援道路システム(AHS:Advaned Cruise-Assist Highway System) を目的とした路車間通信ゾーン内において、道路付帯設備の吸遮音壁に電波吸収性能を具備させた発明(発明の名称:不要電波抑制方法及び道路付帯設備)が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−61130号公報(第7頁〜第8頁、図4(イ)〜(ハ))
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
然しながら、上記のような不要電波抑制方法及び道路付帯設備では、構成及び機能が具体的でなく、吸音性能を損なうことなく、電波吸収性能を十分に発揮させることが出来るものかが疑問である。
【0011】
この発明の目的は、吸音性能を損なうことなく、優れた電波吸収性能を有する吸音機能を有する電波吸収体を提供することを目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】
この発明は上記目的を達成するため、表面側の吸音層と、その背面側に空気層を介在させて電波吸収層とを配置し、前記電波吸収層を、表面側から背面側に向かって、第一導電性樹脂板、空気層、第二導電性樹脂板、空気層、及び電波反射板を層状に配置した構造体で構成し、前記第一導電性樹脂板及び第二導電性樹脂板が、ポリエチレンテレフタレートに酸化インジウム錫を蒸着した抵抗皮膜と、ポリカーボネート樹脂とを一体成形させた樹脂板で構成したことを要旨とするものである。
【0013】
ここで、前記第一導電性樹脂板を、厚さ3mm以上に構成し、また前記吸音層の表面をメッシュ間隔が78mm以上の網状の保護層で被覆することが好ましい。
【0014】
これにより、騒音は吸音層を通過するに伴い吸音されながら次第に減衰し、残存した騒音が空気層において第一導電性樹脂板に反射されて互いに相殺し、さらに残存した一部の騒音が再び吸音層で吸音されることにより外部に放散されることがない。
【0015】
一方、電磁波は吸音層と空気層をそのまま通過し、抵抗皮膜を蒸着した第一導電性樹脂板と空気層を介在させた第二導電性樹脂板とで反射と透過を繰返しながら互いに打ち消し合い、最終的に透過した電磁波は空気層を介して電波反射板の表面で反射して、再び空気層に放射される。
【0016】
そして、この電波反射板の表面で反射し、放射された電磁波は、その後、先の第一導電性樹脂板と第二導電性樹脂板とで反射と透過を繰返した電磁波と互いに打ち消し合いながら順次消滅し、表面側に位置する吸音層に至るまでに残存電磁波は消滅して最終的に外部に放散されることがなくなるのである。なお、吸音層の表面を被覆する網状の保護層は、騒音及び電磁波が電波吸収体の内部に進入する障害になることなく吸音層の表面を外部から保護する役割を果たしている。
【0017】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面に基づき、この発明の実施形態を説明する。
【0018】
なお、各図において、同一の構成要素には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
【0019】
図1は、この発明の電波吸収体の積層構造を説明するための一実施形態による垂直方向の断面図を示し、電波吸収体7は、表面側のガラスウ−ル等からなる吸音層5と、その背面側に空気層4を介在させて電波吸収層8を配置して構成されている。
【0020】
前記電波吸収層8は、表面側から背面側に向かって、第一導電性樹脂板8a、空気層4a、第二導電性樹脂板8b、空気層4b、及び電波反射板8cを層状に配置した構造体で構成する。
【0021】
第一導電性樹脂板8a及び第二導電性樹脂板8bは、電波吸収層8内に電磁波を通すために導電性を付与した樹脂板からなり、ポリエチレンテレフタレートに酸化インジウム錫を蒸着した抵抗皮膜を、ポリカーボネート樹脂に一体成形させた樹脂板が好ましく使用される。特に、第一導電性樹脂板8aは、電波吸収層8内に騒音を通過させない剛体とするために、厚さ3mm以上とすることが好ましい。
【0022】
電波反射板8cは、第一導電性樹脂板8a、空気層4a、第二導電性樹脂板8b及び空気層4bにより透過,反射を繰返した電磁波のうち、透過した電磁波を第二導電性樹脂板8b側に反射させる役割を有するもので、金属板により構成されるものである。
【0023】
なお、前記第一導電性樹脂板8a及び第二導電性樹脂板8bは、酸化インジウム錫を蒸着した抵抗皮膜の表面抵抗によって、反射する電磁波の割合が決まり、電磁波の一部は透過する。
【0024】
図中6は樹脂等からなる網状の保護層で、吸音層5の外表面を被覆して吸音層5を保護する役割があり、騒音や電磁波を電波吸収体7の内部に導くためにメッシュ間隔の広い(約78mm以上)網状に形成される。なお、吸音層5の構成によっては網状の保護層6を省略することができる。
【0025】
ここで、外部より電波吸収体7に侵入する騒音は、吸音層5を通過するに伴い吸音されながら次第に減衰し、残存騒音が空気層4を通って第一導電性樹脂板8aの表面で反射するが、空気層4内において入射騒音と反射騒音が互いに打ち消し合い、一部の打ち消されなかった残存反射騒音が空気層4から再び吸音層5を通過して吸音されるため、最終的に外部に放散されることがない。
【0026】
一方、吸音層5と空気層4をそのまま通過して第一導電性樹脂板8aに入射した電磁波は、反射成分と透過成分とに分かれ、第一導電性樹脂板8aを透過した電磁波は、空気層4aを通って第二導電性樹脂板8bに入射し、同様にして第二導電性樹脂板8bで反射成分と透過成分とに分けられる。
【0027】
そして、残存の透過した電磁波が空気層4bを通って電波反射板8cの表面で反射して空気層4bに放射される。
【0028】
電波反射板8cの表面で反射した反射電磁波は、その後、空気層4bを介して第二導電性樹脂板8bの表面で反射と透過を繰返し、更に透過した反射電磁波は、空気層4aを介して第一導電性樹脂板8aの表面で反射と透過を繰返し、この反射と透過を繰返す間に電磁波は互いに打ち消し合って消滅する。
【0029】
このように、この発明の実施形態では、吸音層5側から入射した電磁波は、第一導電性樹脂板8a,第二導電性樹脂板8b及び電波反射板8cで多重反射を繰返しながら互いに打ち消し合うため、最終的に表面側に位置する吸音層5に至るまでに残存電磁波は消滅し、外部に放散される電磁波は無くなることになる。
【0030】
第一導電性樹脂板8a及び第二導電性樹脂板8bとして、前記抵抗皮膜と一体成形する樹脂材料には、前記ポリカーボネート樹脂の他、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン樹脂、ナイロン6、ナイロン66等のポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、等の熱可塑性樹脂、又はエポキシ樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、フェノ−ル樹脂、等の熱硬化性樹脂、を使用することができる。
【0031】
【実施例1】
以下に示す仕様により図1に示す構造の電波吸収体を設計し、その設計に基づき、5.8GHzにおける電波吸収性能を計算し、吸収性能の入射角度依存性を図2に示した。なお、計算条件は以下の通りであった。
(仕様)
吸音層5:ガラスウール、複素比誘電率ε=1.1−j0.01、厚さ50mm
空気層4:複素比誘電率ε=1、厚さ35mm
電波吸収層8:
第一導電性樹脂板8a:ポリカーボネート板、厚さ3mm、抵抗皮膜の面抵抗値190Ω□
空気層4a:複素比誘電率ε=1、厚さ10mm
第二導電性樹脂板8b:ポリカーボネート板、厚さ3mm、抵抗皮膜の面抵抗値690Ω□
空気層4b:複素比誘電率ε=1、厚さ8.7mm
電波反射板8c:金属板
(第一導電性樹脂板8a及び第二導電性樹脂板8bを構成するポリカーボネート板には、それぞれ厚み125μmのポリエチレンテレフタレートに酸化インジウム錫を蒸着した抵抗皮膜を一体成形してある)
(計算条件)
周波数:5.8GHz
入射角度:10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°
偏波:円偏波、TM波、TE波
図2より円偏波では全ての入射角度で20dB以上の吸収性能が得られ、TM波、TE波では入射角度40°以上で吸収性能が低下する傾向が観察された。
【0032】
【実施例2】
以下に示す仕様により図1に示す構造の電波吸収体を設計し、その設計に基づき、5.8GHzにおける電波吸収性能を計算し、吸収性能の入射角度依存性を図3に示した。なお、計算条件は以下の通りであった。
(仕様)
吸音層5:ガラスウール、複素比誘電率ε=1.1−j0.01、厚さ50mm
空気層4:複素比誘電率ε=1、厚さ35mm
電波吸収層8:
第一導電性樹脂板8a:ポリカーボネート板、厚さ4mm、抵抗皮膜の面抵抗値190Ω□
空気層4a:複素比誘電率ε=1、厚さ5.4mm
第二導電性樹脂板8b:ポリカーボネート板、厚さ4mm、抵抗皮膜の面抵抗値700Ω□
空気層4b:複素比誘電率ε=1、厚さ6.4mm
電波反射板8c:金属板
(第一導電性樹脂板8a及び第二導電性樹脂板8bを構成するポリカーボネート板には、それぞれ厚み125μmのポリエチレンテレフタレートに酸化インジウム錫を蒸着した抵抗皮膜を一体成形してある)
(計算条件)
周波数:5.8GHz
入射角度:10°、20°、30°、40°、50°、60°、70°、80°、90°
偏波:円偏波、TM波、TE波
図3より円偏波では全ての入射角度で23dB以上の吸収性能が得られ、TM波、TE波では入射角度40°以上で吸収性能が低下する傾向が観察された。
【0033】
【発明の効果】
この発明は、上記のように表面側の吸音層と、その背面側に空気層を介在させて電波吸収層とを配置し、前記電波吸収層を、表面側から背面側に向かって、第一導電性樹脂板、空気層、第二導電性樹脂板、空気層、及び電波反射板を層状に配置した構造体で構成し、前記第一導電性樹脂板及び第二導電性樹脂板が、ポリエチレンテレフタレートに酸化インジウム錫を蒸着した抵抗皮膜と、ポリカーボネート樹脂とを一体成形させた樹脂板で構成したことにより、電波吸収体全体として吸音性能を損なうことなく優れた電波吸収性能を発揮する構造になっている。
【0034】
特に、電波吸収層を表面側から背面側に向かって、第一導電性樹脂板、空気層、第二導電性樹脂板、空気層、及び電波反射板を層状に配置した構造体にしたため、優れた電磁波の吸収を可能にする。
【0035】
また、この発明の電波吸収体は、表面側を従来の防音パネルと同一の構造を採用しており、その背面側に電波吸収層を配置することにより防音性能を損なわずに電波吸収性能を付与することを可能にしているため、製造及び施工に要する工事が容易であるという利点を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の電波吸収体の積層構造を説明するための一実施形態による垂直方向の一部断面図である。
【図2】この発明の実施例1による電波吸収体の電波吸収性能を示す図で、電波吸収性能の入射角度依存性を示している。
【図3】この発明の実施例2による電波吸収体の電波吸収性能を示す図で、電波吸収性能の入射角度依存性を示している。
【図4】防音パネルの使用形態を説明するための図で、高速道路の側壁に設置された防音壁に使用された状況を示している。
【図5】従来の防音パネルの積層構造を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1 防音壁 2 防音パネル
3 遮音板
4、4a、4b 空気層
5 吸音層 6 保護層
7 電波吸収体 8 電波吸収層
8a 第一導電性樹脂板 8b 第二導電性樹脂板
8c 電波反射板
Claims (3)
- 表面側の吸音層と、その背面側に空気層を介在させて電波吸収層とを配置し、前記電波吸収層を、表面側から背面側に向かって、第一導電性樹脂板、空気層、第二導電性樹脂板、空気層、及び電波反射板を層状に配置した構造体で構成し、前記第一導電性樹脂板及び第二導電性樹脂板が、ポリエチレンテレフタレートに酸化インジウム錫を蒸着した抵抗皮膜と、ポリカーボネート樹脂とを一体成形させた樹脂板で構成したことを特徴とする吸音機能を有する電波吸収体。
- 前記第一導電性樹脂板を、厚さ3mm以上に構成した請求項1に記載の吸音機能を有する電波吸収体。
- 前記吸音層の表面をメッシュ間隔が78mm以上の網状の保護層で被覆した請求項1または2に記載の吸音機能を有する電波吸収体。
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