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JP4466938B2 - Granular material having electromagnetic wave absorption characteristics and method for producing the same - Google Patents
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JP4466938B2 - Granular material having electromagnetic wave absorption characteristics and method for producing the same - Google Patents

Granular material having electromagnetic wave absorption characteristics and method for producing the same Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電磁波を用いて通信し、検出し又は計測を行う場において不要な電磁波による障害を防止する建造物を製造する際、この部材内部に電磁波吸収体を効率良く配置した電磁波吸収特性を有する粒状材料と、その製造方法とに関する。
【0002】
【従来の技術】
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、有料道路の自動料金収受システム(ETC)や、道路上を走行する自動車の走行支援システム(AHS)の開発が進んでいる。
【0003】
この自動料金収受システムは、高速道路等の有料道路を走行する自動車の往来を停止させずに、自動車に搭載された自動料金支払装置(ICカード、電波タグ等)と料金所のトールゲートに配置された自動料金収受装置との間で無線通信により料金を収受するシステムである。この自動料金収受システムは、単に料金支払いが簡単になるだけでなく、交通渋滞の緩和や人件費の削減効果等の観点からも導入が期待されている。
【0004】
自動料金収受システムでは、トールゲートに配置された自動料金収受装置のレーダ等の検出手段によって、道路上を走行してきた自動車がトールゲートに対し所定距離まで接近したことを検知する。
【0005】
すると、自動料金収受装置の無線通信装置が走行中の自動車に信号を送信し、自動車に搭載された自動料金支払装置から自動車の通行料金の判別に必要な情報(車種、契約内容、支払口座等)を無線通信による送信するよう促す。すると、自動車側の自動料金支払装置は、自動車の通行料金の判別に必要な情報を、自動料金収受装置の無線通信装置に送信する。
【0006】
この自動車の通行料金の判別に必要な情報を受信した自動料金収受装置は、有料道路上での自動車の走行距離等に基づき料金を計算し、料金の収受処理を実行する。
【0007】
また自動車の走行支援システムでは、例えば道路上における自動車の走行車線に沿った道路の各所定位置にそれぞれレーンマーカを設置し、この道路上を走行する自動車に搭載された走行支援装置のレーダ等の検出装置がレーンマーカの位置を検出して適正な走行ルートを検知し、自動車をこの適正な走行ルートに沿って走行させるため走行車線からの逸脱の可能性等をドライバに警告あるいは自動車の操舵装置に自動介入して安全な走行に役立てる。また、道路上に配置されたレーンマーカの通信機器と車両との間で種々の通信を行い、走行ルートの決定に役立てて、交通の便に供する。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
前述のようなインテリジェント交通システムにおける自動料金収受システムや自動車の走行支援システムでは、走行中の自動車が対象となって比較的高い周波数の電磁波を利用して通信し、検出し又は計測を行う。このため、走行中の自動車が所定の場所を走り抜ける瞬時に、比較的高い周波数の電磁波を利用して通信し、検出し又は計測する動作を正確に実行せねばならない。
【0009】
ところが、この自動料金収受システム又は自動車の走行支援システムでは、これらのシステムから発射された比較的高周波の電磁波が道路等で幅射することにより不要な散乱電磁波が発生する。そして、この不要な散乱電磁波が自動料金収受システム又は自動車の走行支援システムの受信器に受信され、通信、検出又は計測の動作にエラーを生じる虞がある。
【0010】
このような自動料金収受システム又は自動車の走行支援システムでは、野外を走行する車両を対象とするので、自動料金収受システム又は自動車の走行支援システムを開放された野外に設置せねばならない。よって、この自動料金収受システム又は自動車の走行支援システムでは、一般に用いられている電磁波障害対策手段のように、電磁波の反射板で自動料金収受システム又は自動車の走行支援システムを囲って不要な散乱電磁波を遮蔽する手段を採ることができない。
【0011】
そこで、道路や料金所の建物といった建造物を、部材の内部損失を利用して電磁波を吸収する機能を有する電磁波吸収材料で建設することにより、これらのシステムから発射された電磁波を効率良く吸収して不要な散乱電磁波の発生を防止できるようにすることが提案されている。
【0012】
そこで、電磁波吸収材料を、磁性材料であるフェライトを混入した材料で製造して用いることが考えられるが、フェライトは吸収特性に優れる材料であるものの、吸収する電磁波の周波数帯への対応をフェライト部材の厚さで調整することになる。このため、電磁波吸収材料は、これに混入するフェライトの重量が嵩んで、この電磁波吸収材料自体の重さが重くなる等、建材として利用しにくい欠点を有する。
【0013】
また、比較的軽い短い繊維状の誘電材料等を建設材料に混入して電磁波吸収材料を製造し又は施工することが考えられる。この場合には、電磁波吸収材料は、その内部に短い繊維状の誘電材料を平均的にかつ適切な分布状態で配置されていることが必要になる。
【0014】
例えば、このような電磁波吸収材料を製造する場合には、短い繊維状の誘電材料を、骨材と結合材とに良くかき混ぜて満遍なく隅々まで行き渡らせなければ、十分な電磁波吸収特性を持ち品質の安定した所定性能の電磁波吸収材料を得られならないので、その製造又は施工作業に多大の労力がかかるという問題がある。
【0015】
本発明は上記事実を考慮し、内部に電磁波吸収体を平均的にかつ適切な分布状態で配置して、品質の安定した電磁波吸収材料を容易に製造可能とするための、電磁波吸収特性を有する粒状材料と、その製造方法を新たに提供することを目的とする。
【0016】
【課題を解決するための手段】
本発明の請求項1に記載の電磁波吸収特性を有する粒状材料は、一塊の核と、核の周囲に付着して固化され、気泡状の空間が形成された基材と、基材中に均等に分散されて混合された電磁波を吸収する電磁波吸収体と、を有することを特徴とする。
【0017】
上述のように構成することにより、粒状材料の内部における核の周囲に電磁波吸収体が平均的に分散されて配置されるから、電磁波吸収特性を安定させ品質の安定した電磁波吸収特性を有する粒状材料を得ることができる。また、この電磁波吸収特性を有する粒状材料が電磁波を良好に吸収する機能を持つことになる。さらに、核の周囲に、略均等な厚さで基材と電磁波吸収体との混合されたものの層を構成すれば、粒状材料の外形と大きさとの均一化を図れる。
また、基材には、気泡状の空間が形成されているため、自重の軽量化を図ることができる。
【0018】
本発明の請求項2に記載の電磁波吸収特性を有する粒状材料は、一塊の核と、核の外側にあって、核を内包する層状に配置された電磁波吸収体と、核の外側にあって、核を内包する層状に配置され、気泡状の空間が形成された基材と、を有し、電磁波吸収体の層と、基材の層とが積層構造を成すことを特徴とする。
【0019】
上述のように構成することにより、核を取り巻く周囲に電磁波吸収体を層状に配置してからその近傍に分散させるので、電磁波吸収体を核の外側全体に渡って平均的に分散させることができる。これにより粒状材料の電磁波を吸収する性質を、粒状材料の外周各部でより均一化し、粒状材料の電磁波吸収特性を安定化して信頼性をより向上できる。
また、基材には、気泡状の空間が形成されているため、自重の軽量化を図ることができる。
【0020】
本発明の請求項3に記載の電磁波吸収特性を有する粒状材料の製造方法は、基材中に、電磁波を吸収する電磁波吸収体と発泡材とを均等に分散して混合したものを、一塊の核の周囲に付着させる工程と、核の周囲に、基材と電磁波吸収体とが混合されているものを付着した状態で焼成することにより、基材を含む部分で発泡させた状態で一体に固化する工程と、を有することを特徴とする。
【0021】
上述のような製造方法によれば、核の周囲に発泡させた状態で一体に固化された基材中に、電磁波吸収体を平均的に分散させた粒状材料を容易に製造できる。さらに、粒状材料の外形と大きさとを均一にして製造できる。電磁波吸収特性を有する粒状材料の内部における空隙の間の側壁部分に配置される電磁波吸収体が、空隙部分を仕切る表面に対応して平均的に分散して配置されるので、電磁波を良好に吸収できる。
【0026】
本発明の請求項に記載の電磁波吸収特性を有する粒状材料の製造方法は、一塊の核の外側に、電磁波を吸収する電磁波吸収体を付着させる工程と、核の外側に、基材及び発泡材又はこれらを含む材料を付着させる工程と、核の外側に、電磁波吸収体と基材及び発泡材又はこれらを含む材料とを付着して積層した状態で焼成することにより、基材を含む部分で発泡させた状態で一体に固化する工程と、を有することを特徴とする。
【0027】
上述のような製造方法によれば、核の周囲で発泡させた状態で一体に固化された基材における空隙の間の側壁部分に、電磁波吸収体が配置され、空隙部分を仕切る表面に対応して平均的に分散して配置されるので、電磁波を良好に吸収できる。よって、電磁波吸収特性を有する粒状材料を安定した品質で大量生産できる。
【0028】
請求項に記載の発明は請求項1又は請求項に記載の電磁波吸収特性を有する粒状材料において、電磁波吸収体が炭素繊維であることを特徴とする。
【0029】
上述のように構成することにより、吸収対象となる電磁波の波長に対応して炭素繊維の長さを変更調整するだけで所要の電磁波吸収特性を得られるように設計を変更できるので、吸収対象となる電磁波の波長が異なる場合でも、この炭素繊維を用いた粒状材料の重さを変えずに対応できる。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料と、その製造方法に係わる実施の形態について図1乃至図9、図11、図12によって説明する。図1には、本発明の実施の形態に係る電磁波吸収特性を有する粒状材料を利用して建設した構造物としての有料道路の自動料金収受所の概略構成が斜視図にて示されている。
【0031】
この自動料金収受所では、有料道路上の所定場所に設置されたトールゲート10に、有料道路の各走行車線に対応して各自動料金収受装置12が配置されている。
【0032】
この自動料金収受装置12は、車両検出用のレーダと、無線通信装置とを備えている。この自動料金収受装置12では、その車両検出用のレーダからトールゲート10の手前側の所定範囲にレーダのミリ波を発射し、トールゲート10の手前側の所定位置に車両14が来たことを検知するように構成されている。
【0033】
また、この自動料金収受装置12では、車両検出用のレーダで道路走行車線上の所定位置に車両14が来たことを検知すると、自動料金収受装置12の無線通信装置から通信信号MWを発射して走行中の車両14に信号を送信する。
【0034】
車両14には、図示しない自動料金支払装置が搭載されていて、この自動料金支払装置が、自動料金収受装置12の無線通信装置からの通信信号MWを受信する。そして、自動料金支払装置は、この車両14の通行料金の収受に必要な情報(車種、重量、型式、登録番号等)を無線通信により送信する。
【0035】
この車両14の通行料金の判別に必要な情報を受信した自動料金収受装置12の自動料金収受装置は、有料道路上での自動車の走行距離等に基づき料金を計算し、料金の収受処理を実行する。
【0036】
上述した自動料金収受所では、少なくとも自動料金収受装置12の無線通信装置から指向性をもって発射される例えば5.80GHzの周波数帯の電波である通信信号MWが照射される所定の範囲と、自動料金収受装置12の車両検知用のレーダから発射されたミリ波が照射される所定の範囲とに渡る道路又は建造物の部分を、通信、検出又は計測用の低強度の電磁波を吸収する特性を有する電磁波吸収特性を有する粒状材料を用いて製造した電磁波吸収材料で建設する。
【0037】
これにより、道路面又は建造物で不要に反射される電波による電磁障害によって無線通信又は車両検出の動作が電磁波障害により阻害され、料金収受等の動作に支障が生じるのを防止する。
【0038】
このため、通信、検出又は計測用の低強度の電磁波を吸収する機能を有する舗装構造の道路を、図2又は図3に示すように構成する。
【0039】
図2に示す道路は、その道路の最も表面の部位に保護層16を構成し、その下に表層18を配設し、その下に電磁波反射層20を配設し、さらにその下に下部構造22を配設して構成されている。
【0040】
この保護層16は、道路の最表面に形成されて、表層18を車の往来などによる衝撃、摩耗から保護する構成とされている。このように、道路における表層18の表面に保護層16を設けることにより、過度の人や自動車の往来による摩耗や衝撃で表層18の表面状態や厚みが変化することによる表層18での電波吸収性能の低下を防止することが可能となる。
【0041】
この保護層16は、その表面で電磁波が反射されるのを抑制し、電磁波の入射を容易にするため、例えば、通常のアスファルト等の空気と表層18との中間の電気的特性を有する材料、又は表層18よりも空気に近い電気的特性をもつアスファルトで構成されている。なお、保護層16を、より電磁波の入射を容易にする為、空隙の多い構成とすることが望ましい。
【0042】
この電磁波吸収機能を有する道路に配設される構造物としての表層18は、骨材及びバインダ等のベース材料(アスファルト、セメント、コンクリート等)に導電性電波吸収材料若しくは磁性電波吸収材料を単独に又は組合わせて混入した電磁波吸収機能(エネルギー減衰)を有する電磁波吸収材料で構成されている。
【0043】
ここで使用する誘電材料である導電性電波吸収材料としては、耐久性の高い炭素材料やステンレス等の金属材料が好ましく、これらの材料を繊維状、ビーズ状や粉状等の形態にして使用する。
【0044】
また、ここで使用する磁性電波吸収材料等の磁性材料としては、フェライト、パーマロイ等を例えば粒状、や粉状、線状、板状の形態にして使用する。
【0045】
さらに、表層18の電磁気的特性の調整は、空隙量の増減や使用骨材の種類(特に比重)等によっ ても可能であり、通常、空隙量を多くすると誘電率を小さくするよう構成できる。
【0046】
次に、表層18を、導電性電波吸収材料としての電磁波吸収体(電磁波吸収体としての炭素繊維等の導電性繊維、すなわち入射する電磁波を吸収し、抵抗損失を生じさせるもの、電磁波のエネルギーを熱に変換するいわゆるジュール熱損を生じる性質を有するもの、及び誘導電流によるエネルギ損失を生じさせるものを含む)を付加した電磁波吸収特性を有する粒状材料を用いた電磁波吸収材料で構成する場合について説明する。
【0047】
この表層18を構成するための粒状材料に付加する電磁波吸収体は、導電性繊維である炭素繊維24(カーボンファイバ)の他に、カーボン含有繊維、ニードルカーボン、ステンレス材等のメタルファイバ等を使用しても良い。特に炭素繊維を用いた場合には、高い耐環境性、耐久性を有するので、降雨、降雪等、気候の影響を受けないようにできる。
【0048】
次に、表層18を構成するための粒状材料に電磁波吸収体である炭素繊維24を付加する場合の炭素繊維24の長さについて説明する。
【0049】
第1に、抵抗損失体に電磁波が入射したときの抵抗損失を期待するためには、吸収対象となる電磁波の波長λ、(真空中)に対して抵抗損失体の長さ(L)は、L=nλ/2(nは自然数)となることが好ましい。
【0050】
第2に、電磁波は、通過する物質、媒質、抵抗損失体(この場合は炭素繊維24)自体の誘電率等の電気特性による波長短縮効果により、空気中の波長よりも短くなる。この点を考慮して、実際に混入する抵抗損失体の長さ(Lr)の最短長さを理論式上で計算し、実験で確認すると、実際に混入する抵抗損失体の最短の長さ(Lr)は、Lr≧λ/10で有効な抵抗損失効果(電磁波吸収効果)が得られることが判明した。
【0051】
次に、表層18を構成する粒状材料に付加する抵抗損失体としての炭素繊維24の最大長さについて説明する。実際に混入する抵抗損失体の長さ(Lrmax)を規定する要因には、次のものがある。
【0052】
第1に、炭素繊維24を付加する粒状材料に比較してあまり繊維長が長いと、粒状材料の外周面部に炭素繊維24を沿わせて保持することが困難となる。
【0053】
第2に、通常、表層18は、一回の施工厚さが30〜50mmである。よって、混入する炭素繊維24の長さが一回の施工厚さよりも長いと、施工後の表層部内での繊維の偏在が生じ易くなる。
【0054】
以上の理由及び実験の結果等から、炭素繊維24の最大寸法は50mm以下とすることで、おおよそ電磁波吸収特性が5.8GHzにおいて−l0〜−15dB(現地条件)となると良い結果が得られることが分かった。
【0055】
次に、表層18構成する粒状材料に付加する抵抗損失体としての炭素繊維24が、最も効率良く吸収対象となる所定波長λの電磁波を吸収できる炭素繊維24の長さの条件について説明する。この炭素繊維24が最も効率良く所定波長λの電磁波を吸収するのは、炭素繊維24の長さが所定波長λの電磁波に共振する長さとなったときである。
【0056】
すなわち、通信、検出又は計測に用いられる低強度で所定の波長λの電磁波に対して略λ/2の自然数倍となる長さを、炭素繊維24の長さとする。なお、炭素繊維24の長さは、λ/2n(nは自然数)となるように短い線状に形成しても良い。
【0057】
ここで、通信、検出又は計測に用いる電磁波の波長は、保護層16、表層18に入射した際に、これら固有の誘電率等の電気特性による波長短縮効果によって、短縮する。さらに、この通信、検出又は計測に用いる電磁波の波長は、表層18に混入された炭素繊維24に入射した際に、その誘電率等の電気特性による波長短縮効果によって、短縮する。
【0058】
よって、表層18に混入する炭素繊維24の長さを所定波長λの電磁波に共振する長さに設定するには、保護層16、表層18、炭素繊維24に対する各固有の誘電率等の電気特性による波長短縮効果を考慮して行う。
【0059】
この炭素繊維24の長さを共振する長さに設定する場合、例えば、一般的な表層18を構成する材料の誘電率等の電気特性から電磁波の波長短縮効果で短縮されると予想される波長を計算し、さらに、炭素繊維24の誘電率等の電気特性から電磁波の波長短縮効果で短縮されると予想される波長を計算して、現実の条件で短縮される電磁波の波長を予測する。
【0060】
次に、この予測された炭素繊維24の共振する長さ近辺で少しづつ長さを変えた炭素繊維24を用意して、これらの異なる長さ毎に表層18に混入したサンプルを作成する。
【0061】
そして、通信、検出又は計測に用いる所定波長λの電磁波を照射して、その吸収特性を求める。この時、吸収特性のピーク効果が得られた炭素繊維24の長さを、通信、検出又は計測に用いられる所定波長λの電磁波に対して共振する炭素繊維24の長さとして設定する。
【0062】
このように炭素繊維24を所定波長λの電磁波に対して共振する長さとした場合には、通信、検出又は計測に用いられる所定波長λの電磁波に狙いを定めて表層18で効率良く吸収するから、その所定波長λの電磁波の反射等による不要電磁波の電磁波障害を有効に防止でき、通信、検出又は計測の動作を確実に行える。
【0063】
次に、表層18を構成するための電磁波吸収材料としての粒状材料に付加する抵抗損失体としての炭素繊維24の最適付加量について説明する。
【0064】
ベース材料の粒状材料に付加する炭素繊維24の付加量を増やしていくと、ベース材料における電磁波の反射量が大きくなり、最終的には電磁波の反射体となる。実験的には、ベース材料として、アスファルト:骨材=5:95(重量比)の配合のものを用い、これに付加する炭素繊維24(長さ5mm)を粒状材料の0.5%(重量比)だけ付加した場合に、反射量が大きくなる結果が得られた。
【0065】
よって、電磁波吸収機能(エネルギ減衰)を有する電磁波吸収材料としての適性は、ベース材料に混入する炭素繊維24を骨材としての粒状材料の0.5%(重量比)以下とすることが望ましいと思料される。
【0066】
図2に示すように、電磁波吸収機能を有する道路に配設される電磁波反射層20は、炭素繊維や金属繊維等からなる導電性電波吸収材料を用いて形成する。例えば、これらの材料で形成したメッシュ(メッシュサイズ:対象とする電磁波の波長に対する20分の1以下が好ましい)を表層18背後の下部構造22における基層表面に設置する。
【0067】
なお、電磁波反射層20を基層中に配設し、又は基層の表面部分若しくは全体に導電性電波吸収材料を十分に混入し、反射層として構成しても良い。また、ベース材料の粒状材料に付加する炭素繊維24の付加量を十分に増やして電磁波の反射体を構成し、これを下部構造22における基層表面に隙間なく配置し、反射層として構成しても良い。
【0068】
また、下部構造22は、一般の砂、砂利等の従来の舗装構造とする。
【0069】
次に、上述した図2に示す電磁波吸収機能を有する道路における、表層18の上面で反射する反射電磁波IW1と、表層18に入射して電磁波反射層20に反射され表層18を透過した反射電磁波OW1とが逆位相となり相殺作用による内部損失で、これら電磁波を減衰させる構成について説明する。
【0070】
この反射電磁波IW1と、反射電磁波OW1とを逆位相とするには、表層18の厚さDを、D=λ(n+1)/4COSθ(λは吸収対象となる電磁波の波長、nは自然数、θは電磁波の入射角度)に設定すれば良い。
【0071】
このように構成することにより、表層18の上面で反射する反射電磁波IW1に対し、表層18に入射してから電磁波反射層20に反射され表層18を透過した反射電磁波OW1の位相が逆になるので、反射電磁波IW1と反射電磁波OW1とが互いに打ち消しあって消滅又は減衰する。
【0072】
よって、この表層18を設けた道路における電磁波の反射を削減できる。
【0073】
また、表層18で反射電磁波OW1の位相を逆転させる為に、表層18の厚さDをλ(n+1)/4COSθに設定する代わりに、表層18の誘電率を変えて、いわゆる表層18の電気長をλ(n+1)/4COSθに変更調整するよう構成しても良い。
【0074】
この表層18の誘電率を変えて電気長をλ(n+1)/4COSθに変更調整するには、図3に示すように表層18の舗装材料を、炭素繊維24の他に、ビーズ状の炭素粒26(炭素粉でも良い)を適量混入したものとする。
【0075】
これにより、表層18を構成する舗装材料の誘電率を変更調整して表層18の厚さに相当する電気長をλ(n+1)/4COSθに変更調整し、電磁波反射層20に反射された反射電磁波OW1の位相を逆にする。
【0076】
このように構成することにより、実際の表層18の厚さと、表層18の電気長とが異なるように構成できるので、表層18の厚さを道路の強度上の条件に適合させる等の道路設計上の自由度を高めることができる。
【0077】
さらに、道路を図3に示すように構成することにより、表層18の電磁波吸収材料中では、炭素繊維24と炭素粒26とが相俟って相互に電磁誘導現象を生じ、誘導電流によるエネルギ損失をより拡大して吸収すべき電磁波のエネルギをより多く減衰させることができる。
【0078】
また、道路における表層18部分の厚さをより大きくし、表層18に入射した電磁波が、電磁波反射層20に反射し表層18内を通過する経路上で減衰し消滅してしまい表層18の表面から放射されないようになるよう構成しても良い。
【0079】
又は、道路における表層18部分を必要十分な厚さに大きくし、表層18の表面から入射した電磁波が表層18の底面に向かう経路上で吸収されて消滅するように構成しても良い。
【0080】
次に、電磁波吸収材料の製造に利用される電磁波吸収特性を有する粒状材料について、図4乃至図9を参照しながら説明する。
【0081】
この電磁波吸収特性(電磁波吸収機能、エネルギー減衰機能)を有する粒状材料30は、所定大きさの一塊の固体である核36と、その周囲を取り囲む層状に配置される基材及び電磁波吸収体とを固着一体化して構成する。
【0082】
この核36は、石炭灰の粉末と粘土の粉末を混合して一塊の所定形状に成形後に焼成して固化したもの、一塊の天然石材、セメントで形成した一塊の粒状材等の固体(粒径最小lmm程度以上)で構成する。
【0083】
また基材には、例えば、石炭灰に粘土(粉末)の造粒助材を混合した粉体を用いる。
【0084】
電磁波吸収体は、導電性電波吸収材料若しくは磁性材料を単独に又は組合わせて構成する。
【0085】
ここで使用する導電性電波吸収材料は、誘電材料であって耐久性の高い炭素材料やステンレスを用いることが好ましく、これらの材料を繊維状、ビーズ状や粉状等の形態にして使用する。
【0086】
また、使用する磁性材料としては、フェライトを例えば粒状や粉状の形態にして使用する。
【0087】
なお、電磁波吸収体は、入射する電磁波を吸収し、抵抗損失を生じさせるもの、電磁波のエネルギーを熱に変換するいわゆるジュール熱損を生じる性質を有するもの、及び誘導電流によるエネルギ損失を生じさせるもので構成できる。
【0088】
さらに、粒状材料30に混入する電磁波吸収体は、炭素繊維24(カーボンファイバ)の他に、カーボン含有繊維、ニードルカーボン、ステンレス材等のメタルファイバ、導電性繊維等を使用しても良い。特に炭素繊維を用いた場合には、高い耐環境性、耐久性を有するので、降雨、降雪等、気候の影響を受けないようにできる。
【0089】
なお、炭素繊維24の長さ、形状、付加量等は、前述した図2、又は図3に示す表層18のものに準ずる。
【0090】
また、基材に対する誘電材料若しくは磁性材料(電磁波吸収体)の配合比率を適宜変更調整し、又は粒状材料30に混入させる誘電材料若しくは磁性材料(電磁波吸収体)の各質を変えることによって、所望の多様な電磁波吸収特性を有する粒状材料30を得ることができる。
【0091】
例えば電磁波吸収特性の用途に応じて、比較的に炭素繊維24(電磁波吸収体)の付加量を多くした粒状材料30を構成し、又は比較的に炭素繊維24(電磁波吸収体)の付加量を少なくした粒状材料30を構成して利用することができる。
【0092】
また、数種類の長さが異なる炭素繊維24を、各長さ毎に粒状材料30に混入したものを用意し、これらを適宜組み合わせて利用して、吸収する電磁波の周波数帯が多岐に渡る場合に対応することができる。
【0093】
さらに、粒状材料30が炭素繊維24(電磁波吸収体)を用いて構成されている場合には、吸収する電磁波の周波数帯に対応して炭素繊維24の長さを変更調整すれば良い。
【0094】
また、粒状材料30の電磁気的特性の調整は、その内部に設ける空隙量の増減等によっても可能であり、通常、空隙量を多くすると誘電率を小さくするよう構成できる。
【0095】
次に、上述した粒状材料30を製造するに当たっては、以下に例示する製造方法により製造することができる。
【0096】
この粒状材料の第1の製造方法では、初めに、原材料の計量工程の製造作業を行う。この原材料の計量工程は、誘電材料又は磁性材料(電磁波吸収体)と、基材(石炭灰等の粉末)と、造粒助材(粘土の粉末等)とを、それぞれ計量して各所要重量の材料を用意する工程である。なお、ここで、炭素繊維24(電磁波吸収体)を用いる場合には、その長さを核36の大きさに対応して設定する。
【0097】
次の混合工程では、原材料の計量工程において用意された所要重量の誘電材料又は磁性材料と、基材と、造粒助材とをミキサへ投入して万遍無く混合する。
【0098】
次に、核に電磁波吸収体、基材及び造粒助材の混合物を付着させる付着工程では、核36の周囲に、電磁波吸収体、基材及び造粒助材の混合物を所定量層状に付着させる。
【0099】
次に、粒状成形工程で、核36の周囲に、電磁波吸収体、基材及び造粒助材の混合物を所定量層状に付着したものの外形を、図6に示すような球形、図7に示すようなランダムな外形の小塊状又は図8に示すような円柱状等の所定形状に形成する。
【0100】
なお、粒状材料30をランダムな外形の小塊状にする場合でも、核36を中心にしてその周囲に電磁波吸収体、基材及び造粒助材の混合物の層が略均等な厚さで形成されるので、各粒状材料30の外形を略同様な形状に揃えられる。
【0101】
次に、焼成工程で、球形、小塊状又は円柱状等の所定形状の粒状に形成された、核36と、誘電材料又は磁性材料と、基材と、造粒助材とを所定温度で焼き固めることにより、図4及び図9に示すような粒状材料30を製造する。
【0102】
9に示すように、上述のようにして製造された軽量の粒状材料30は、その内部における核36の周囲の部分が無数の空隙部分(気泡状の空間部分)と側壁部分30Aとで構成される。
【0103】
このため、粒状材料30内の側壁部分30Aの中には、炭素繊維24が捕捉された状態となり、粒状材料30の内部における36の周囲で炭素繊維24が均質に分散された三次元構造を成す。
【0104】
すなわち、この軽量の粒状材料30では、その内部に気泡状の空間部分を囲むように殻状の側壁部分30Aが形成される。よって殻状の側壁部分30Aの中に分散される各炭素繊維24は、それぞれ気泡状の空間を仕切る側壁部分30A内側の曲面各部に対応した接線方向に向くように配置されるので各炭素繊維24の配向が一方向に整うことはなくなる。
【0105】
これにより、各炭素繊維24は、各気泡状の空間部分を囲む殻状の側壁部分30Aの内部において略平均的に三次元のすべての方向に向くよう配置されると共に、殻状の側壁部分30Aの内部において略均等な密度で分配され、炭素繊維24が均質に分散された三次元構造を成す。
【0106】
さらに、この炭素繊維24が均質に分散された三次元構造は、粒状材料30を製造するときの焼成工程で自動的に構成されるので、炭素繊維24を効率良くかつ容易に粒状材料30の内部に分散させることができ、しかも粒状材料30自体の軽量化を図ることができる。
【0107】
また、上述した粒状材料30の第1の製造方法において、粒状材料30内部での発泡をより活発にするため混合工程で基材である粉末に炭酸カルシウムや炭化ケイ素等の発泡助材を混合した後、焼成工程で焼成して炭酸ガスを発生させて気泡を得る方法を用いても良い。
【0108】
この粒状材料30は、これに混入する誘電材料として、耐久性の高い炭素材、ステンレス材製で、繊維状、ビーズ状、粒状に形成したものを用いることができる。
【0109】
さらに、粒状材料30に混合される誘電材料又は磁性材料の配合比率を変化させることにより、粒状材料30の電磁波の吸収作用を波長や使用環境に対応させて設定することが可能になる。
【0110】
さらに、粒状材料30の電磁波の吸収性能は、粒状材料30の内部への誘電材の混入量によって調整できる。吸収すべき電磁波の周波数により誘電材料および磁性材料の材質・形状(径・長さ)を変える。また、粒状材料30自体の粒度(形状)を変化させることによって吸収特性を変化させることもできる。
【0111】
なお、粒状材料30の粒度や外形は自由に設定することができる。
【0112】
次に、参考例として、上述の粒状材料30を製造する第2の製造方法について説明する。
【0113】
この第2の製造方法は、核36の外側に粉体と繊維材とを交互に付着させ、所要の大きさまで造粒して構成する。
【0114】
このため第2の製造方法では、初めに、核36と、電磁波吸収体(ここでは炭素繊維24を用いる)と、基材(石炭灰等の粉末)と、造粒助材(粘土の粉末等)とを、それぞれ別々に用意する。
【0115】
次に付着工程では、まず第1の作業として、図13に示すように、核36の外周面全体に万遍無く電磁波吸収体としての炭素繊維24を付着させる。
【0116】
この時、核36の外周面に対する炭素繊維24の付着効果を高めるよう、少量の水分又はバインダー材を利用しても良い。
【0117】
これにより核36の外周面全体に炭素繊維24が付着された状態となり、各炭素繊維24は、核36の外周面の各接触部における接線方向に向いた状態で均質に分散された三次元構造を成すので、各炭素繊維24の配向が一方向に整うことはなくなる。
【0118】
次に第2の作業として、図14に示すように、核36の外周面全体に炭素繊維24を付着させた状態のものの外周面全体に万遍無く基材と造粒助材とを混合したものを層状に付着させる。
【0119】
この時、核36の外周面に炭素繊維24を付着させたものの上に、さらに基材と造粒助材とを混合したものを層状に付着させるための付着効果を高めるよう、少量の水分又はバインダー材を利用しても良い。
【0120】
次に第3の作業として、図15に示すように、上述と同様にして核36の外側に炭素繊維24を付着し、さらに基材と造粒助材との混合物を上塗りしたものの外周面全体に万遍無く電磁波吸収体としての炭素繊維24を付着させる。
【0121】
次に第4の作業として、図16に示すように、上述と同様にして核36の外側に炭素繊維24、基材と造粒助材との混合物、さらに炭素繊維24の3層を重ねて付着させたものの外周面全体に万遍無く基材と造粒助材とを混合したものを層状に付着させて粒状材料30を構成する。
【0122】
この粒状材料30は、上述のようにして核36の外周面上に炭素繊維24の層と基材と造粒助材とを混合したものの層とを所要回数交互に付着させ一体化することにより、所定の大きさまで造粒される。
【0123】
なお、この粒状材料30の造粒作業の際、初めに核36の外周面上に基材と造粒助材とを混合したものを付着し、次に炭素繊維24を付着させて構成しても良い。
【0124】
さらに、炭素繊維24、又は基材と造粒助材とを混合したものを2度塗りするように付着させ、若しくは複数回塗るように付着してから、次の基材と造粒助材とを混合したもの又は炭素繊維24を付着するよう構成しても良い。
【0125】
このようにして粒状材料30の造粒作業を行う場合には、炭素繊維24、基材、造粒助材を攪拌して混合する作業を行わない。よって、炭素繊維24が破断したり、複数の炭素繊維24だけが塊となって残るようなことを防止できる。
【0126】
なお、必要に応じて、上述のように核36の周囲に、電磁波吸収体、基材及び造粒助材の混合物を所定量層状に付着したものの外形を、図6に示すような球形、図7に示すようなランダムな外形の小塊状又は図8に示すような円柱状(この場合には、核36を粒状材料30の外形に対して一回り小さな相似形にするため、小円柱状に形成して粒状材料30を構成する。)等の所定形状に形成しても良い。
【0127】
次に、焼成工程で、球形、小塊状又は円柱状等の所定形状の粒状に形成された、核36と、炭素繊維24と、基材と、造粒助材とを所定温度で焼き固めることにより、図4、図6、図7、図8又は図9に示すような粒状材料30を製造する、本発明の実施の形態について説明する
【0128】
この焼成工程で、粒状材料30は、そのままの状態で固化されるようにしても良いし、又は粒状材料30が、その内部の基材及び造粒助材の混合物の層に気泡状の空間部分を作るように構成しても良い。
【0129】
ここで、粒状材料30は、そのままの状態で固化される場合は、各炭素繊維24が核36の外周面上の各点に対する接線方向に対応して配置されるので、略平均的に三次元のすべての方向に向くよう配置されると共に、複数に積み重ねられた炭素繊維24と基材及び造粒助材の混合物の層とにより、核36の周囲において略均等な密度で分配され、炭素繊維24が均質に分散された三次元構造を成すので、各炭素繊維24の配向が一方向に整うことはなくなる。
【0130】
また、粒状材料30が、その内部の基材及び造粒助材の混合物の層に気泡状の空間部分を作る場合には、この気泡状の空間部分を囲むように殻状の側壁部分30Aが形成される。
【0131】
この場合、基材と造粒助材に、さらに発泡材(炭酸カルシウム、炭化ケイ素等)を混合し、焼成工程で、粒状に形成された核36と、炭素繊維24と、基材と、発泡材との混合物を所定温度で焼成し、炭酸ガスを発生させて内部に造られた気泡により無数の空隙部分(気泡状の空間部分)と側壁部分30Aとでより多孔質に構成しても良い。
【0132】
そして、このようにして多孔質に構成された粒状材料30は、その殻状の側壁部分30Aの中に分散される各炭素繊維24が、それぞれ気泡状の空間を仕切る側壁部分30A内側の曲面各部に対応した接線方向に向くように配置される。
【0133】
これにより、各炭素繊維24は、各気泡状の空間部分を囲む殻状の側壁部分30Aの内部において略平均的に三次元のすべての方向に向くよう配置されると共に、殻状の側壁部分30Aの内部において略均等な密度で分配され、炭素繊維24が均質に分散された三次元構造を成す。
【0134】
すなわち、この粒状材料30は、各炭素繊維24が粒状材料30の内部において核36の周囲で種々の方向に向き、しかも平均的に分散されて配置されるので各炭素繊維24の配向が一方向に整うことはなくなる。
【0135】
また、上述のように構成された粒状材料30は、その内部に気泡状の空間を持つので、自重の軽量化を図ることができる。
【0136】
上述のように構成した粒状材料30は、その表面から透過した電磁波を粒状材料30の内部の誘電材料又は磁性材料である炭素繊維24に干渉させることにより、内部損失を促進して電磁波吸収効果を得る。
【0137】
また、粒状材料30内の多数の空隙部分は、全方向に均質に存在するため、電磁波の粒状材料30表面への入射角度が浅い場合にも表面反射を起こし難いので、電磁波Wを粒状材料30内部へ侵入させて吸収し易くできる。
【0138】
また、軽量の粒状材料30を構造材(骨材)として取りこんだコンクリート、アスファルト、樹脂混合材をパネル状に成型することにより壁・床・屋根等の軽量の建材として利用できる。
【0139】
上述のように構成された軽量の建材は、有料道路の料金所周辺施設、トンネル坑内、その他電磁波を照射する個所全般の建材として利用し、長時間の電磁波被爆がもたらす生体への影響を最小限に抑える技術として役立てることが可能となる。
【0140】
なお、前述した図2及び図3に示すように、粒状材料30を含む層(表層18)の厚さを調整することによって背面の電磁波反射材(電磁波反射層20)に反射した入射波を逆位相に変換し、相殺作用による内部損失を得ることができる。
【0141】
また、粒状材料30の電磁気的特性の調整は、その内部に設ける空隙量の増減等によっても可能であり、通常、空隙量を多くすると誘電率を小さくするよう構成できる。
【0142】
次に、上述のように、炭素繊維24を混入して構成した電磁波吸収特性を有する粒状材料30を利用して道路における構造物としての表層18を構成する場合について説明する。
【0143】
この場合には、炭素繊維24を混入して構成した電磁波吸収特性を有する粒状材料30を所定の多数量用意し、これらに結合材を所定適量加えて、これらを良く攪拌して混合し、転圧等の施工作業によって図5に示すような道路の表層18を形成する。
【0144】
このようにして表層18を構成することにより、粒状材料30と結合材34との混合時に各粒状材料30が表層18を形成する範囲内で安定的に分散する。これに伴なって、各粒状材料30の内部に混入した炭素繊維24も表層18を形成する範囲内で平均的に分散して図5に示すような状態の表層18が形成される。
【0145】
次に、表層18を炭素繊維24の充填密度の異なる3層を一体化して、表層18の表面側から電磁波が侵入し易くし、電磁波の反射を低減させるよう図11に示す如く構成する場合について説明する。
【0146】
この場合には、粒状材料30の内部に他と比較して最も多くの炭素繊維24を混入した炭素繊維24の含有率が最も高い粒状材料30と、粒状材料30の内部に他と比較して中程度の炭素繊維24を混入した炭素繊維24の含有率が中程度の粒状材料30と、粒状材料30の内部に他と比較して最も少ない炭素繊維24を混入した炭素繊維24の含有率が最も低い粒状材料30と、を用意する。
【0147】
そして、炭素繊維24の含有率が最も高い粒状材料30を利用して、他の骨材との混合比が最も高くなる状態(粒状材料30の密度が高い状態)で表層18の最下層18A(第3層)を構成する。
【0148】
次に、炭素繊維24の含有率が中程度の粒状材料30を利用して、他の骨材との混合比が中程度の状態で表層18の中間層18B(第2層)を構成する。
【0149】
次に、炭素繊維24の含有率が最も少ない粒状材料30を利用して、他の骨材との混合比が最も低くなる状態で表層18の最上層18C(第1層)を構成し、図11に例示するような一体構造の表層18を構成する。
【0150】
なお、炭素繊維24の含有率又は他の骨材との混合比の何れかだけを調整して表層18の最下層18A(第3層)、中間層18B(第2層)、最上層18C(第1層)を構成しても良い。
【0151】
上述のような一体構造の表層18では、図12に示す線図から理解できるように、表面側の第1層が炭素繊維24の含有率が最も少ないため、この表面側の第1層に入射した電磁波が表層18の内部に侵入し易いから表層18の表面で電磁波が反射されることを低減しながら電磁波を吸収できる。そして、この一体構造の表層18では、炭素繊維24の含有率が中程度の第2層で徐々に電磁波を吸収しながら、この電磁波を通過させ、炭素繊維24の含有率が最も高い第3層で電磁波を十分に吸収することができる。
【0152】
次に、図1に示す自動料金収受所における道路の少なくとも所要の範囲に、前述した電磁波吸収特性を有する粒状材料を用いた電磁波吸収材料である舗装材料で施工した道路部分を構成したときの、作用及び効果について説明する。
【0153】
なお、ここで用いる舗装材料は、レーダのミリ波を吸収する構成(このレーダのミリ波を吸収するよう対応した長さの炭素繊維24を含むと共に、自動料金収受装置12の無線通信装置から発射される、例えば5.80GHzの周波数帯の電磁波を吸収するよう対応した長さの炭素繊維24を含むように構成する。)
【0154】
この自動料金収受所では、そこに配置された自動料金収受装置12の車両検知用のレーダからミリ波を発射して道路上を自動料金収受装置12へ向けて走行して来る車両14を検出する。
【0155】
この時、レーダ装置から発射されたミリ波は、電磁波吸収機能を有する道路によって吸収されるので、道路に反射した不要な電磁波による電磁波障害よってレーダ装置が誤作動することなく、適正に車両14を検出できる。
【0156】
このようにして自動料金収受装置12のレーダ装置が車両14を所定位置で検知すると、自動料金収受装置12の無線通信装置は、例えば5.80GHzの周波数帯の電波である通信信号MWを用いて、車両14に搭載された自動料金支払装置との間で無線による交信を行い、料金収受の処理を実行する。
【0157】
この時、自動料金収受装置12の無線通信装置から発射された5.80GHzの電波は、電磁波吸収機能を有する道路に当たると吸収される。
【0158】
よって、無線通信装置から発射された5.80GHzの電波が道路に反射して、所定位置で検知された車両14のすぐ後に接近して走行して来る後続車両に受信されてしまうという電磁波障害により、所定位置で検知された車両14の料金収受の処理と、後続車両の料金収受の処理とが同時に行われてしまうというような誤作動を有効に防止できる。
【0159】
また、図示しないが本実施の形態の電磁波吸収特性を有する粒状材料30を利用して製造した舗装材料を、自動車の走行支援システムで利用する場合は、例えば道路上における自動車の走行経路に沿った道路の各所定位置にそれぞれ設置されたレーンマーカの周囲における電磁波障害を取り除くために必要な範囲内の道路の一部を、電磁波吸収機能を有する舗装材料で構成する。
【0160】
すなわち、レーンマーカを取り巻く所定半径の円状に電磁波吸収機能を有する舗装材料を配し、又は道路の長手方向に沿った長円形状に電磁波吸収機能を有する舗装材料を配した道路とする。
【0161】
このように構成することにより、この道路上を走行する自動車に搭載された走行支援装置のレーダ等の検出装置が電磁波障害を受けることなく適正にレーンマーカの位置を検出して適正な走行ルートを検知できる。さらに、道路上に配置されたレーンマーカの通信機器と車両との間で、電磁波障害を受けることなく適正に種々の通信を行うことができる。
【0162】
なお、前述した実施の形態では、電磁波吸収特性を有する粒状材料30を利用した舗装材料を道路の舗装に用いた構成について説明したが、この電磁波吸収特性を有する粒状材料30は、種々の構造物の材料として利用できる。
【0163】
すなわち、電磁波吸収特性を有する粒状材料30は、駐車場の床面を構成する材料、ビル内の床面を構成する材料、滑走路を構成する材料又は格納庫の床面を構成する材料、トンネル坑内、その他電磁波の照射を受ける構造物全般を構成可能な材料として利用可能である。
【0164】
また、電磁波吸収特性を有する粒状材料30をアスファルト、コンクリート、樹脂結合材等を結合材34とした混合材を製造し、混合材を使用して、建設個所の構造物の形状や所要厚さに合わせて成形できるから、現場にて種々の建造物を建設することができる。
【0165】
このように、電磁波吸収特性を有する粒状材料30を利用して、道路の料金所周辺施設、トンネル坑内、その他電磁波を照射する個所全般において、電磁波を用いた通信を利用するITS関連技術等において、有害な散乱電磁波を効率良く除去することができる。
【0166】
【発明の効果】
第1に、本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料は、一塊の核の周囲に、電磁波を吸収する電磁波吸収体を、気泡状の空間が形成された基材中に均等に分散して混合したものを付着して固化して構成する。
【0167】
これにより、粒状材料の内部における核の周囲に電磁波吸収体が平均的に分散されて配置されるから、電磁波吸収特性を安定させ品質の安定した電磁波吸収特性を有する粒状材料を得ることができる。また、この電磁波吸収特性を有する粒状材料が電磁波を良好に吸収する機能を持つことになる。さらに、核の周囲に、略均等な厚さで基材と電磁波吸収体との混合されたものの層を構成すれば、粒状材料の外形と大きさとの均一化を図れるという効果がある。
【0168】
第2に、本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料の製造方法は、気泡状の空間が形成された基材中に電磁波を吸収する電磁波吸収体を均等に分散して混合したものを、一塊の核の周囲に付着させ、その後に、核の周囲に、基材と電磁波吸収体とが混合されているものを付着した状態で、一体に固化して製造する。
【0169】
これにより、核の周囲に一体に固化され気泡状の空間が形成された基材中に、電磁波吸収体を平均的に分散させた粒状材料を容易に製造できる。さらに、粒状材料の外形と大きさとを均一にして製造できる。よって、電磁波吸収特性を有する粒状材料を安定した品質で大量生産できるという効果がある
【0170】
第3に、電磁波吸収特性を有する粒状材料の製造方法は、基材中に、電磁波を吸収する電磁波吸収体と発泡材とを均等に分散して混合したものを、一塊の核の周囲に付着させた後、核の周囲に、基材と電磁波吸収体とが混合されているものを付着した状態で焼成することにより、基材を含む部分で発泡させた状態で一体に固化して製造する。
【0171】
これにより、核の周囲に発泡させた状態で一体に固化された基材中に、電磁波吸収体を平均的に分散させた粒状材料を容易に製造できる。さらに、粒状材料の外形と大きさとを均一にして製造できる。電磁波吸収特性を有する粒状材料の内部における空隙の間の側壁部分に配置される電磁波吸収体が、空隙部分を仕切る表面に対応して平均的に分散して配置されるので、電磁波を良好に吸収できるという効果がある。
【0176】
に、電磁波吸収特性を有する粒状材料の製造方法は、一塊の核の外側に、電磁波を吸収する電磁波吸収体を付着し、核の外側に、基材及び発泡材又はこれらを含む材料を付着し、次に、核の外側に、電磁波吸収体と基材及び発泡材又はこれらを含む材料とを付着して積層した状態で焼成することにより、基材を含む部分で発泡させた状態で一体に固化して粒状材料を製造する。
【0177】
これにより、核の周囲で発泡させた状態で一体に固化された基材における空隙の間の側壁部分に、電磁波吸収体が配置され、空隙部分を仕切る表面に対応して平均的に分散して配置されるので、電磁波を良好に吸収できる。よって、電磁波吸収特性を有する粒状材料を安定した品質で大量生産でき、廉価な製品を提供できる。
【0178】
に、本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料は、その電磁波吸収特性を有する粒状材料を炭素繊維にして構成する。
【0179】
これにより、吸収対象となる電磁波の波長に対応して炭素繊維の長さを変更調整するだけで所要の電磁波吸収特性を得られるように設計を変更できるので、吸収対象となる電磁波の波長が異なる場合でも、この炭素繊維を用いた粒状材料の重さを変えずに対応できるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料と、その製造方法における実施の形態に係る自動料金収受所の概略構成を示す斜視図である。
【図2】 本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料と、その製造方法における実施の形態に係る電磁波吸収機能を有する道路の断面構成を示す断面図である。
【図3】 本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料と、その製造方法における実施の形態に係る電磁波吸収機能を有する道路の他の断面構成を示す断面図である。
【図4】 本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料の実施の形態に係る粒状材料を示す正面図である。
【図5】 本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料を結合材で一体化したときの状態を示す縦断面図である。
【図6】 本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料を球形に形成したときの状態を示す斜視図である。
【図7】 本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料をランダムな塊形状に形成したときの状態を示す斜視図である。
【図8】 本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料を円柱形に形成したときの状態を示す斜視図である。
【図9】 本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料を取り出して示す縦断面図である。
【図10】 参考例の電磁波吸収特性を有する多孔質の電磁波吸収材料の一部を示す拡大縦断面図である。
【図11】 本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料を利用して3層構造に構成した構造物の一部を示す断面図である。
【図12】 本発明の電磁波吸収特性を有する粒状材料を利用して3層構造に構成した構造物における電磁波の吸収状態を説明する説明線図である。
【図13】 参考例の電磁波吸収特性を有する粒状材料の製造方法における実施の形態に係る核の外周面全体に炭素繊維を付着させた状態を示す概略断面図である。
【図14】 参考例の電磁波吸収特性を有する粒状材料の製造方法における実施の形態に係る核の外周面全体に炭素繊維を付着させた状態のものの外周面全体に基材と造粒助材とを混合したものを層状に付着させた状態を示す概略断面図である。
【図15】 参考例の電磁波吸収特性を有する粒状材料の製造方法における実施の形態に係る核の外側に炭素繊維を付着し、さらに基材と造粒助材との混合物を上塗りしたものの外周面全体に電磁波吸収体としての炭素繊維を付着させた状態を示す概略断面図である。
【図16】 参考例の電磁波吸収特性を有する粒状材料の製造方法における実施の形態に係る核の外側に炭素繊維、基材と造粒助材との混合物、さらに炭素繊維の3層を重ねて付着させたものの外周面全体に基材と造粒助材とを混合したものを層状に付着させて粒状材料を構成した状態を示す概略断面図である。
【符号の説明】
12 自動料金収受装置
18 表層
18A 最下層
18B 中間層
18C 最上層
20 電磁波反射層
24 炭素繊維
26 炭素粒
30 粒状材料
30A 側壁部分
34 結合材
36 核
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention provides an electromagnetic wave absorption characteristic in which an electromagnetic wave absorber is efficiently arranged inside a member when manufacturing a building that prevents interference caused by an unnecessary electromagnetic wave in a place where communication, detection or measurement is performed using the electromagnetic wave. The present invention relates to a granular material and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
Development of an automatic toll collection system (ETC) for toll roads and a driving support system (AHS) for cars traveling on roads is advancing as part of the intelligent traffic system (ITS), which is the next-generation road traffic system.
[0003]
This automatic toll collection system is installed in the automatic fee payment device (IC card, radio wave tag, etc.) installed in the car and the toll gate of the toll gate without stopping the traffic of cars traveling on toll roads such as expressways. This is a system that collects fees by wireless communication with the automatic fee collection device. This automatic toll collection system is expected to be introduced not only from the standpoint of fee payment, but also from the viewpoint of alleviating traffic congestion and reducing labor costs.
[0004]
In the automatic toll collection system, detection means such as a radar of an automatic toll collection device arranged at the toll gate detects that a car traveling on the road has approached the toll gate to a predetermined distance.
[0005]
Then, the wireless communication device of the automatic toll collection device sends a signal to the running vehicle, and the information necessary for determining the toll for the vehicle from the automatic toll payment device mounted on the vehicle (vehicle type, contract details, payment account, etc.) ) Is transmitted by wireless communication. Then, the automobile-side automatic fee payment device transmits information necessary for determining the toll of the vehicle to the wireless communication device of the automatic fee collection device.
[0006]
The automatic toll collection device that has received the information necessary for determining the toll of the automobile calculates the toll based on the travel distance of the automobile on the toll road and executes a toll collection process.
[0007]
Also, in the automobile driving support system, for example, a lane marker is installed at each predetermined position on the road along the driving lane of the automobile, and detection of a radar or the like of the driving support apparatus mounted on the automobile traveling on the road is performed. The device detects the position of the lane marker to detect the proper travel route, and automatically drives the vehicle steering system to warn the driver of the possibility of deviation from the travel lane in order to drive the vehicle along this proper travel route. Intervene to help drive safely. In addition, various communications are performed between the lane marker communication device arranged on the road and the vehicle, which is used for the determination of the travel route and provided for transportation.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
In the automatic toll collection system and the driving support system for automobiles in the intelligent transportation system as described above, a traveling automobile is targeted for communication, detection or measurement using electromagnetic waves of a relatively high frequency. For this reason, the operation of communicating, detecting, or measuring using a relatively high frequency electromagnetic wave must be executed accurately at the instant when the traveling vehicle passes through a predetermined place.
[0009]
However, in this automatic toll collection system or automobile driving support system, unnecessary scattered electromagnetic waves are generated when a relatively high frequency electromagnetic wave emitted from these systems radiates on a road or the like. And this unnecessary scattered electromagnetic wave is received by the receiver of the automatic toll collection system or the driving support system of the automobile, and there is a possibility that an error occurs in the operation of communication, detection or measurement.
[0010]
In such an automatic toll collection system or a driving support system for automobiles, vehicles traveling in the field are targeted, so the automatic toll collection system or driving support system for cars must be installed in an open field. Therefore, in this automatic toll collection system or automobile driving support system, unnecessary scattered electromagnetic waves that surround the automatic toll collection system or automobile driving support system with an electromagnetic wave reflector, as are commonly used electromagnetic wave interference countermeasure means. It is not possible to take measures for shielding.
[0011]
Therefore, by constructing buildings such as roads and toll gates with electromagnetic wave absorbing materials that have the function of absorbing electromagnetic waves using internal loss of members, electromagnetic waves emitted from these systems can be efficiently absorbed. It has been proposed to prevent unnecessary generation of scattered electromagnetic waves.
[0012]
Therefore, it is conceivable to manufacture and use an electromagnetic wave absorbing material with a material mixed with ferrite, which is a magnetic material. However, although ferrite is a material having excellent absorption characteristics, the ferrite member can cope with the frequency band of the electromagnetic wave to be absorbed. The thickness will be adjusted. For this reason, the electromagnetic wave absorbing material has drawbacks that it is difficult to use as a building material, for example, the weight of ferrite mixed therein increases and the weight of the electromagnetic wave absorbing material itself increases.
[0013]
It is also conceivable to manufacture or construct an electromagnetic wave absorbing material by mixing a relatively light short fibrous dielectric material or the like into the construction material. In this case, the electromagnetic wave absorbing material needs to be arranged with a short fibrous dielectric material inside thereof in an average and appropriate distribution state.
[0014]
For example, when manufacturing such an electromagnetic wave absorbing material, if a short fibrous dielectric material is mixed well with the aggregate and the binder and not spread all over the corner, it has sufficient electromagnetic wave absorption characteristics and quality. Therefore, there is a problem that much labor is required for the manufacturing or construction work.
[0015]
In consideration of the above-mentioned fact, the present invention has an electromagnetic wave absorption characteristic for easily manufacturing an electromagnetic wave absorbing material having a stable quality by arranging an electromagnetic wave absorber in an average and appropriate distribution state inside. An object is to newly provide a granular material and a manufacturing method thereof.
[0016]
[Means for Solving the Problems]
  The particulate material having electromagnetic wave absorption characteristics according to claim 1 of the present invention is solidified by adhering to a lump of nuclei and around the nuclei.A bubble-like space is formedAnd an electromagnetic wave absorber that absorbs electromagnetic waves that are uniformly dispersed and mixed in the base material.
[0017]
  By configuring as described above, since the electromagnetic wave absorber is dispersed and arranged around the core inside the granular material, the granular material has stable electromagnetic wave absorption characteristics and stable electromagnetic wave absorption characteristics. Can be obtained. Further, the granular material having the electromagnetic wave absorption characteristics has a function of absorbing electromagnetic waves satisfactorily. Furthermore, if the layer of the mixture of the base material and the electromagnetic wave absorber is formed around the core with a substantially uniform thickness, the outer shape and size of the granular material can be made uniform.
  Moreover, since the bubble-shaped space is formed in the base material, weight reduction of its own weight can be achieved.
[0018]
  A granular material having electromagnetic wave absorption characteristics according to claim 2 of the present inventionIs a lump of nuclei, an electromagnetic wave absorber arranged outside the nucleus in a layered manner that encloses the nucleus, and arranged outside the nucleus in a layered shape enclosing the nucleus, forming a bubble-like space An electromagnetic wave absorber layer, and the base material layer form a laminated structure.It is characterized by that.
[0019]
  By configuring as described above, the electromagnetic wave absorber is disposed in a layered manner around the core and then dispersed in the vicinity thereof, so that the electromagnetic wave absorber can be dispersed on the whole outside of the core on average. . Thereby, the property of absorbing the electromagnetic wave of the granular material can be made more uniform at each part of the outer periphery of the granular material, the electromagnetic wave absorption characteristics of the granular material can be stabilized, and the reliability can be further improved.
  Moreover, since the bubble-shaped space is formed in the base material, weight reduction of its own weight can be achieved.
[0020]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics. In the base material, an electromagnetic wave absorber that absorbs electromagnetic waves and a foam material are uniformly dispersed and mixed. The process of adhering to the periphery of the nucleus, and baking in a state where the mixture of the base material and the electromagnetic wave absorber is attached to the periphery of the core, integrally in a state where it is foamed in the part including the base material And a solidifying step.
[0021]
According to the manufacturing method as described above, it is possible to easily manufacture a granular material in which an electromagnetic wave absorber is dispersed in an average in a base material solidified integrally in a state of being foamed around the core. Furthermore, the outer shape and size of the granular material can be made uniform. Electromagnetic wave absorbers placed on the side walls between the gaps inside the granular material with electromagnetic wave absorption characteristics are dispersed and arranged on the average corresponding to the surfaces that partition the gaps, thus absorbing electromagnetic waves well. it can.
[0026]
  Claims of the invention4The method for producing a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics described in 1) includes a step of attaching an electromagnetic wave absorber that absorbs electromagnetic waves to the outside of a lump nucleus, and a base material and a foam material or a material containing these on the outside of the nucleus. In the state of foaming in the part including the base material by firing the state in which the electromagnetic wave absorber and the base material and the foam material or the material containing these are laminated on the outside of the core And a step of solidifying integrally.
[0027]
According to the manufacturing method as described above, the electromagnetic wave absorber is disposed on the side wall portion between the voids in the base material integrally solidified in a foamed state around the core, and corresponds to the surface partitioning the void portion. Therefore, electromagnetic waves can be absorbed well. Therefore, a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics can be mass-produced with stable quality.
[0028]
  Claim5The invention described in claim 1 or claim 22The granular material having the electromagnetic wave absorption characteristics described in 1) is characterized in that the electromagnetic wave absorber is carbon fiber.
[0029]
By configuring as described above, the design can be changed so that the required electromagnetic wave absorption characteristics can be obtained simply by changing and adjusting the length of the carbon fiber corresponding to the wavelength of the electromagnetic wave to be absorbed. Even when the wavelength of the electromagnetic wave becomes different, it can be handled without changing the weight of the granular material using the carbon fiber.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  Hereinafter, a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention and an embodiment relating to a manufacturing method thereof will be described with reference to FIGS.9, FIG. 11 and FIG.Will be explained. FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of an automatic toll collection station on a toll road as a structure constructed using a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics according to an embodiment of the present invention.
[0031]
In this automatic toll collection station, each automatic toll collection device 12 is arranged in a toll gate 10 installed at a predetermined place on a toll road corresponding to each travel lane on the toll road.
[0032]
The automatic toll collection device 12 includes a vehicle detection radar and a wireless communication device. In this automatic toll collection device 12, a radar millimeter wave is emitted from the vehicle detection radar to a predetermined range on the front side of the toll gate 10, and the vehicle 14 has arrived at a predetermined position on the front side of the toll gate 10. It is configured to detect.
[0033]
Further, when the automatic toll collection device 12 detects that the vehicle 14 has arrived at a predetermined position on the road lane by the vehicle detection radar, the automatic toll collection device 12 emits a communication signal MW from the wireless communication device of the automatic toll collection device 12. Then, a signal is transmitted to the traveling vehicle 14.
[0034]
The vehicle 14 is equipped with an automatic fee payment device (not shown), and this automatic fee payment device receives the communication signal MW from the wireless communication device of the automatic fee collection device 12. Then, the automatic toll payment device transmits information (vehicle type, weight, model, registration number, etc.) necessary for collecting the toll for the vehicle 14 by wireless communication.
[0035]
The automatic toll collection device of the automatic toll collection device 12 that has received the information necessary for determining the toll of the vehicle 14 calculates the fee based on the travel distance of the car on the toll road and executes the toll collection processing. To do.
[0036]
In the automatic toll collection station described above, at least a predetermined range in which a communication signal MW, for example, a radio wave of a frequency band of 5.80 GHz emitted from a wireless communication device of the automatic toll collection device 12 is emitted, and an automatic fee is collected. It has a characteristic of absorbing a low-intensity electromagnetic wave for communication, detection, or measurement over a road or a building part over a predetermined range irradiated with millimeter waves emitted from a vehicle detection radar of the toll device 12. It is constructed with an electromagnetic wave absorbing material manufactured using a granular material having electromagnetic wave absorbing characteristics.
[0037]
This prevents the operation of wireless communication or vehicle detection from being disturbed by electromagnetic interference due to electromagnetic interference caused by radio waves that are unnecessarily reflected on the road surface or buildings, thereby preventing troubles in operations such as toll collection.
[0038]
For this reason, a road with a pavement structure having a function of absorbing low-intensity electromagnetic waves for communication, detection or measurement is configured as shown in FIG. 2 or FIG.
[0039]
The road shown in FIG. 2 comprises a protective layer 16 at the most surface portion of the road, a surface layer 18 is provided below it, an electromagnetic wave reflection layer 20 is provided below it, and a lower structure is further provided below it. 22 is provided.
[0040]
The protective layer 16 is formed on the outermost surface of the road, and is configured to protect the surface layer 18 from impacts and wear caused by traffic of vehicles. In this way, by providing the protective layer 16 on the surface of the surface layer 18 on the road, the radio wave absorption performance on the surface layer 18 due to changes in the surface state and thickness of the surface layer 18 due to excessive wear and impact due to traffic of people and automobiles. It is possible to prevent a decrease in the above.
[0041]
The protective layer 16 suppresses reflection of electromagnetic waves on the surface thereof and facilitates incidence of electromagnetic waves. For example, a material having an electrical characteristic intermediate between air such as normal asphalt and the surface layer 18, Or it is comprised with the asphalt which has the electrical property close | similar to air rather than the surface layer 18. FIG. In addition, it is desirable that the protective layer 16 has a large gap in order to facilitate the incidence of electromagnetic waves.
[0042]
The surface layer 18 as a structure disposed on the road having the electromagnetic wave absorbing function is composed of a base material (asphalt, cement, concrete, etc.) such as an aggregate and a binder, and a conductive wave absorbing material or a magnetic wave absorbing material alone. Or it is comprised with the electromagnetic wave absorption material which has the electromagnetic wave absorption function (energy attenuation) mixed and mixed.
[0043]
The conductive electromagnetic wave absorbing material, which is a dielectric material used here, is preferably a highly durable metal material such as a carbon material or stainless steel, and these materials are used in the form of fibers, beads, powders, or the like. .
[0044]
Moreover, as magnetic materials, such as a magnetic wave absorption material used here, a ferrite, a permalloy, etc. are used for a granular form, a powder form, a linear form, a plate form, for example.
[0045]
Furthermore, the electromagnetic characteristics of the surface layer 18 can be adjusted by increasing or decreasing the amount of voids, the type of aggregate used (especially specific gravity), and the like. Usually, the dielectric constant can be reduced by increasing the amount of voids. .
[0046]
Next, the surface layer 18 is made of an electromagnetic wave absorber as a conductive electromagnetic wave absorbing material (conductive fiber such as carbon fiber as an electromagnetic wave absorber, that is, an electromagnetic wave that absorbs incident electromagnetic waves and causes resistance loss. Explains the case of using an electromagnetic wave absorbing material using a granular material having an electromagnetic wave absorption characteristic to which a so-called Joule heat loss property that converts to heat and a material that causes an energy loss due to an induced current are added) To do.
[0047]
The electromagnetic wave absorber added to the granular material for constituting the surface layer 18 uses carbon fiber 24 (carbon fiber) which is a conductive fiber, metal fiber such as carbon-containing fiber, needle carbon, stainless steel, or the like. You may do it. In particular, when carbon fiber is used, it has high environmental resistance and durability, so that it can be prevented from being affected by the climate such as rainfall and snowfall.
[0048]
Next, the length of the carbon fiber 24 when the carbon fiber 24 that is an electromagnetic wave absorber is added to the granular material for forming the surface layer 18 will be described.
[0049]
First, in order to expect a resistance loss when an electromagnetic wave is incident on the resistance loss body, the length (L) of the resistance loss body with respect to the wavelength λ of the electromagnetic wave to be absorbed (in a vacuum) is: It is preferable that L = nλ / 2 (n is a natural number).
[0050]
Secondly, the electromagnetic wave becomes shorter than the wavelength in the air due to the wavelength shortening effect due to the electrical properties such as the permittivity of the substance, medium, and resistance loss body (in this case, the carbon fiber 24) itself. In consideration of this point, the shortest length of the resistive loss body actually mixed (Lr) is calculated on the theoretical formula and confirmed by experiments, and the shortest length of the resistive loss body actually mixed ( Lr) was found to have an effective resistance loss effect (electromagnetic wave absorption effect) when Lr ≧ λ / 10.
[0051]
Next, the maximum length of the carbon fiber 24 as a resistance loss body added to the granular material constituting the surface layer 18 will be described. Factors that define the length (Lrmax) of the resistance loss body to be actually mixed include the following.
[0052]
First, if the fiber length is too long compared to the granular material to which the carbon fiber 24 is added, it becomes difficult to hold the carbon fiber 24 along the outer peripheral surface portion of the granular material.
[0053]
Second, the surface layer 18 usually has a single construction thickness of 30 to 50 mm. Therefore, if the length of the carbon fiber 24 to be mixed is longer than the thickness of a single construction, the fibers are likely to be unevenly distributed in the surface layer portion after construction.
[0054]
From the above reasons and experimental results, it is possible to obtain good results when the maximum size of the carbon fiber 24 is set to 50 mm or less so that the electromagnetic wave absorption characteristic is approximately −10 to −15 dB (local conditions) at 5.8 GHz. I understood.
[0055]
Next, the length condition of the carbon fiber 24 that can absorb the electromagnetic wave of the predetermined wavelength λ which is the absorption target most efficiently, as the resistance loss body added to the granular material constituting the surface layer 18 will be described. The carbon fiber 24 absorbs the electromagnetic wave having the predetermined wavelength λ most efficiently when the length of the carbon fiber 24 becomes a length resonating with the electromagnetic wave having the predetermined wavelength λ.
[0056]
That is, the length of the carbon fiber 24 is a length that is a natural number multiple of approximately λ / 2 with respect to an electromagnetic wave with a predetermined wavelength λ that is used for communication, detection, or measurement. Note that the carbon fiber 24 may be formed in a short linear shape so that the length is λ / 2n (n is a natural number).
[0057]
Here, the wavelength of the electromagnetic wave used for communication, detection or measurement is shortened by the wavelength shortening effect due to the electrical characteristics such as the inherent dielectric constant when entering the protective layer 16 and the surface layer 18. Furthermore, the wavelength of the electromagnetic wave used for this communication, detection or measurement is shortened by the wavelength shortening effect due to the electrical characteristics such as the dielectric constant when entering the carbon fiber 24 mixed in the surface layer 18.
[0058]
Therefore, in order to set the length of the carbon fiber 24 mixed in the surface layer 18 to a length that resonates with the electromagnetic wave having the predetermined wavelength λ, the electrical characteristics such as the specific dielectric constant for the protective layer 16, the surface layer 18, and the carbon fiber 24. Considering the wavelength shortening effect by.
[0059]
When the length of the carbon fiber 24 is set to a resonating length, for example, the wavelength expected to be shortened by the wavelength shortening effect of the electromagnetic wave from the electrical characteristics such as the dielectric constant of the material constituting the general surface layer 18. Further, the wavelength expected to be shortened by the wavelength shortening effect of the electromagnetic wave from the electrical characteristics such as the dielectric constant of the carbon fiber 24 is calculated, and the wavelength of the electromagnetic wave shortened under actual conditions is predicted.
[0060]
Next, carbon fibers 24 are prepared in which the length is changed little by little near the predicted length of resonance of the carbon fibers 24, and samples mixed in the surface layer 18 are prepared for each of these different lengths.
[0061]
And the electromagnetic wave of predetermined wavelength (lambda) used for communication, a detection, or a measurement is irradiated, and the absorption characteristic is calculated | required. At this time, the length of the carbon fiber 24 from which the peak effect of the absorption characteristic is obtained is set as the length of the carbon fiber 24 that resonates with an electromagnetic wave having a predetermined wavelength λ used for communication, detection, or measurement.
[0062]
Thus, when the carbon fiber 24 has a length that resonates with respect to the electromagnetic wave having the predetermined wavelength λ, the surface layer 18 efficiently absorbs the electromagnetic wave having the predetermined wavelength λ used for communication, detection, or measurement. Therefore, it is possible to effectively prevent the electromagnetic interference of the unnecessary electromagnetic wave due to the reflection of the electromagnetic wave having the predetermined wavelength λ, and the operation of communication, detection or measurement can be performed reliably.
[0063]
Next, the optimal addition amount of the carbon fiber 24 as a resistance loss body added to the granular material as the electromagnetic wave absorbing material for constituting the surface layer 18 will be described.
[0064]
When the amount of carbon fiber 24 added to the granular material of the base material is increased, the amount of reflection of the electromagnetic wave in the base material increases, and eventually becomes a reflector of the electromagnetic wave. Experimentally, a base material having asphalt: aggregate = 5: 95 (weight ratio) was used, and carbon fiber 24 (5 mm in length) added thereto was 0.5% (weight) of the granular material. In the case where only the ratio is added, the result that the reflection amount increases is obtained.
[0065]
Therefore, the suitability as an electromagnetic wave absorbing material having an electromagnetic wave absorbing function (energy attenuation) is preferably set so that the carbon fiber 24 mixed in the base material is 0.5% (weight ratio) or less of the granular material as the aggregate. I think.
[0066]
As shown in FIG. 2, the electromagnetic wave reflection layer 20 disposed on the road having an electromagnetic wave absorbing function is formed using a conductive wave absorbing material made of carbon fiber, metal fiber, or the like. For example, a mesh formed of these materials (mesh size: preferably 1/20 or less with respect to the wavelength of the target electromagnetic wave) is placed on the surface of the base layer in the lower structure 22 behind the surface layer 18.
[0067]
The electromagnetic wave reflection layer 20 may be disposed in the base layer, or a conductive wave absorbing material may be sufficiently mixed into the surface portion or the whole of the base layer to constitute a reflection layer. Alternatively, the amount of carbon fiber 24 added to the granular material of the base material may be sufficiently increased to constitute an electromagnetic wave reflector, which is arranged on the surface of the base layer in the lower structure 22 without any gaps, and may be configured as a reflective layer. good.
[0068]
The lower structure 22 is a conventional pavement structure such as general sand or gravel.
[0069]
Next, in the road having the electromagnetic wave absorption function shown in FIG. 2 described above, the reflected electromagnetic wave IW1 reflected from the upper surface of the surface layer 18, and the reflected electromagnetic wave OW1 incident on the surface layer 18 and reflected by the electromagnetic wave reflection layer 20 and transmitted through the surface layer 18 A configuration for attenuating these electromagnetic waves with the internal loss due to the canceling action will be described.
[0070]
In order to make the reflected electromagnetic wave IW1 and the reflected electromagnetic wave OW1 have opposite phases, the thickness D of the surface layer 18 is set to D = λ (n + 1) / 4COSθ (λ is the wavelength of the electromagnetic wave to be absorbed, n is a natural number, θ May be set to the incident angle of the electromagnetic wave.
[0071]
With this configuration, the phase of the reflected electromagnetic wave OW1 that is incident on the surface layer 18 and then reflected on the electromagnetic wave reflection layer 20 and transmitted through the surface layer 18 is reversed with respect to the reflected electromagnetic wave IW1 reflected on the upper surface of the surface layer 18. The reflected electromagnetic wave IW1 and the reflected electromagnetic wave OW1 cancel each other and disappear or attenuate.
[0072]
Therefore, reflection of electromagnetic waves on the road provided with the surface layer 18 can be reduced.
[0073]
Further, in order to reverse the phase of the reflected electromagnetic wave OW1 at the surface layer 18, instead of setting the thickness D of the surface layer 18 to λ (n + 1) / 4COSθ, the dielectric constant of the surface layer 18 is changed to change the so-called electrical length of the surface layer 18. May be changed and adjusted to λ (n + 1) / 4COSθ.
[0074]
In order to change and adjust the electrical length to λ (n + 1) / 4COSθ by changing the dielectric constant of the surface layer 18, the pavement material of the surface layer 18 is made of bead-like carbon particles in addition to the carbon fibers 24 as shown in FIG. An appropriate amount of 26 (carbon powder may be used) is mixed.
[0075]
Thereby, the dielectric constant of the pavement material constituting the surface layer 18 is changed and adjusted, and the electric length corresponding to the thickness of the surface layer 18 is changed and adjusted to λ (n + 1) / 4COSθ, and the reflected electromagnetic wave reflected by the electromagnetic wave reflection layer 20 The phase of OW1 is reversed.
[0076]
By configuring in this way, the actual thickness of the surface layer 18 and the electrical length of the surface layer 18 can be configured differently. Therefore, in road design such as adapting the thickness of the surface layer 18 to the conditions on the strength of the road. Can increase the degree of freedom.
[0077]
Further, by configuring the road as shown in FIG. 3, in the electromagnetic wave absorbing material of the surface layer 18, the carbon fibers 24 and the carbon grains 26 combine to cause an electromagnetic induction phenomenon, and energy loss due to the induced current. The energy of the electromagnetic wave to be absorbed can be attenuated more by expanding the frequency.
[0078]
Further, the thickness of the surface layer 18 portion on the road is increased, and the electromagnetic wave incident on the surface layer 18 is attenuated and disappears on the path reflected by the electromagnetic wave reflection layer 20 and passing through the surface layer 18. You may comprise so that it may not radiate | emit.
[0079]
Alternatively, the surface layer 18 portion on the road may be enlarged to a necessary and sufficient thickness so that electromagnetic waves incident from the surface of the surface layer 18 are absorbed on a path toward the bottom surface of the surface layer 18 and disappear.
[0080]
  Next, regarding the granular material having electromagnetic wave absorption characteristics used for the production of the electromagnetic wave absorbing material, FIG. 4 to FIG.9The description will be given with reference.
[0081]
The granular material 30 having the electromagnetic wave absorption characteristics (electromagnetic wave absorption function, energy attenuation function) includes a core 36 which is a lump of solid having a predetermined size, and a base material and an electromagnetic wave absorber arranged in a layer surrounding the periphery. It is constructed by fixing and integrating.
[0082]
This core 36 is a solid (particle size) such as a mixture of coal ash powder and clay powder, molded into a predetermined shape and then fired and solidified, a block of natural stone, a block of granular material formed of cement, and the like. At least about 1 mm).
[0083]
For the base material, for example, a powder obtained by mixing coal ash with a clay (powder) granulation aid is used.
[0084]
The electromagnetic wave absorber is composed of a conductive radio wave absorbing material or a magnetic material alone or in combination.
[0085]
The conductive electromagnetic wave absorbing material used here is preferably a dielectric material and a highly durable carbon material or stainless steel, and these materials are used in the form of fibers, beads, powders, or the like.
[0086]
Moreover, as a magnetic material to be used, ferrite is used in a granular or powder form, for example.
[0087]
Electromagnetic wave absorbers absorb incident electromagnetic waves and cause resistance loss, those that have so-called Joule heat loss properties that convert electromagnetic wave energy into heat, and those that cause energy loss due to induced currents Can be configured.
[0088]
Furthermore, the electromagnetic wave absorber mixed in the granular material 30 may use carbon-containing fibers, needle carbon, metal fibers such as stainless steel, conductive fibers, and the like in addition to the carbon fibers 24 (carbon fibers). In particular, when carbon fiber is used, it has high environmental resistance and durability, so that it can be prevented from being affected by the climate such as rainfall and snowfall.
[0089]
The length, shape, added amount, etc. of the carbon fiber 24 are the same as those of the surface layer 18 shown in FIG. 2 or FIG.
[0090]
In addition, the mixing ratio of the dielectric material or magnetic material (electromagnetic wave absorber) to the base material is appropriately changed and adjusted, or the quality of the dielectric material or magnetic material (electromagnetic wave absorber) mixed in the granular material 30 is changed as desired. The granular material 30 having various electromagnetic wave absorption characteristics can be obtained.
[0091]
For example, depending on the use of the electromagnetic wave absorption characteristics, the granular material 30 having a relatively large amount of carbon fiber 24 (electromagnetic wave absorber) is configured, or the amount of carbon fiber 24 (electromagnetic wave absorber) is relatively large. The reduced granular material 30 can be constructed and used.
[0092]
In addition, when carbon fibers 24 having different lengths are mixed in the granular material 30 for each length, and these are used in appropriate combinations, the frequency bands of electromagnetic waves to be absorbed are diverse. Can respond.
[0093]
Furthermore, when the granular material 30 is configured using the carbon fiber 24 (electromagnetic wave absorber), the length of the carbon fiber 24 may be changed and adjusted in accordance with the frequency band of the electromagnetic wave to be absorbed.
[0094]
Further, the electromagnetic characteristics of the granular material 30 can be adjusted by increasing or decreasing the amount of voids provided therein. Normally, the dielectric constant can be reduced by increasing the amount of voids.
[0095]
  Next, in manufacturing the granular material 30 described above, an example is shown below.MadeIt can be manufactured by a manufacturing method.
[0096]
In the first manufacturing method of the granular material, first, the manufacturing operation of the raw material measuring step is performed. This raw material weighing process involves weighing each required weight of dielectric material or magnetic material (electromagnetic wave absorber), base material (powder of coal ash, etc.) and granulation aid (clay powder, etc.). This is a process for preparing the material. Here, when the carbon fiber 24 (electromagnetic wave absorber) is used, the length thereof is set corresponding to the size of the nucleus 36.
[0097]
In the next mixing step, the required weight of dielectric material or magnetic material prepared in the raw material measurement step, the base material, and the granulation aid are charged into the mixer and mixed uniformly.
[0098]
Next, in the adhering step of adhering the mixture of the electromagnetic wave absorber, the base material, and the granulation aid to the core, a predetermined amount of the mixture of the electromagnetic wave absorber, the base material, and the granulation aid is adhered around the core 36 in a layered manner. Let
[0099]
Next, the outer shape of a predetermined amount of a mixture of an electromagnetic wave absorber, a base material, and a granulation aid around the core 36 in the granular forming step is shown in FIG. It is formed in a predetermined shape such as a small lump having a random outer shape or a cylindrical shape as shown in FIG.
[0100]
Even when the granular material 30 is made into a small lump having a random outer shape, a layer of a mixture of the electromagnetic wave absorber, the base material, and the granulation aid is formed with a substantially uniform thickness around the core 36. Therefore, the external shape of each granular material 30 can be arranged in a substantially similar shape.
[0101]
Next, in the firing step, the core 36, dielectric material or magnetic material, base material, and granulation aid formed in a predetermined shape such as a spherical shape, a small block shape, or a cylindrical shape are baked at a predetermined temperature. By solidifying, a granular material 30 as shown in FIGS. 4 and 9 is produced.
[0102]
  Figure9As shown, the light-weight granular material 30 manufactured as described above includes an infinite number of void portions (bubble-shaped space portions) and side wall portions 30 </ b> A around the core 36.
[0103]
For this reason, in the side wall portion 30A in the granular material 30, the carbon fibers 24 are captured, and a three-dimensional structure is formed in which the carbon fibers 24 are uniformly dispersed around 36 inside the granular material 30. .
[0104]
That is, in this lightweight granular material 30, the shell-shaped side wall portion 30A is formed so as to surround the bubble-shaped space portion. Accordingly, the carbon fibers 24 dispersed in the shell-shaped side wall portion 30A are arranged so as to face in the tangential direction corresponding to the curved surface portions on the inner side of the side wall portion 30A partitioning the bubble-shaped space, and thus the carbon fibers 24 are arranged. The orientation of is not aligned in one direction.
[0105]
As a result, the carbon fibers 24 are arranged so as to be substantially averaged in all three-dimensional directions inside the shell-shaped side wall portion 30A surrounding each bubble-shaped space portion, and the shell-shaped side wall portions 30A. The carbon fibers 24 are distributed at a substantially uniform density in the inside, and the carbon fibers 24 are uniformly dispersed to form a three-dimensional structure.
[0106]
Furthermore, since the three-dimensional structure in which the carbon fibers 24 are uniformly dispersed is automatically formed in the firing step when the granular material 30 is manufactured, the carbon fibers 24 can be efficiently and easily formed inside the granular material 30. Further, the weight of the granular material 30 itself can be reduced.
[0107]
Moreover, in the first manufacturing method of the granular material 30 described above, in order to make foaming inside the granular material 30 more active, a foaming aid such as calcium carbonate or silicon carbide was mixed in the powder as the base material in the mixing step. Thereafter, a method of obtaining bubbles by firing in a firing step to generate carbon dioxide gas may be used.
[0108]
The granular material 30 may be made of a highly durable carbon material or stainless steel, and formed into a fibrous shape, a bead shape, or a granular shape as a dielectric material mixed therein.
[0109]
Further, by changing the blending ratio of the dielectric material or the magnetic material mixed with the granular material 30, the electromagnetic wave absorbing action of the granular material 30 can be set in accordance with the wavelength and the use environment.
[0110]
Furthermore, the electromagnetic wave absorption performance of the granular material 30 can be adjusted by the amount of the dielectric material mixed into the granular material 30. The material and shape (diameter and length) of the dielectric material and magnetic material are changed according to the frequency of the electromagnetic wave to be absorbed. Further, the absorption characteristics can be changed by changing the particle size (shape) of the granular material 30 itself.
[0111]
In addition, the particle size and external shape of the granular material 30 can be freely set.
[0112]
  Next, as a reference example,Producing the granular material 30 described aboveFirst2. Manufacturing methodWill be described.
[0113]
In the second manufacturing method, powder and fiber material are alternately attached to the outside of the core 36 and granulated to a required size.
[0114]
For this reason, in the second production method, first, the core 36, the electromagnetic wave absorber (carbon fiber 24 is used here), the base material (powder such as coal ash), and the granulation aid (clay powder etc.) ) Are prepared separately.
[0115]
Next, in the attaching step, as a first operation, as shown in FIG. 13, the carbon fiber 24 as the electromagnetic wave absorber is uniformly attached to the entire outer peripheral surface of the core 36.
[0116]
At this time, a small amount of moisture or a binder material may be used so as to enhance the adhesion effect of the carbon fibers 24 to the outer peripheral surface of the core 36.
[0117]
As a result, the carbon fibers 24 are attached to the entire outer peripheral surface of the core 36, and each carbon fiber 24 is uniformly dispersed in a state of facing the tangential direction at each contact portion of the outer peripheral surface of the core 36. Therefore, the orientation of each carbon fiber 24 is not aligned in one direction.
[0118]
Next, as a second operation, as shown in FIG. 14, the base material and the granulation aid were mixed uniformly over the entire outer peripheral surface of the core 36 with the carbon fibers 24 attached to the entire outer peripheral surface. Things are deposited in layers.
[0119]
At this time, a small amount of moisture or so as to enhance the adhesion effect for adhering the mixture of the base material and the granulation aid in a layered manner on the carbon fiber 24 adhered to the outer peripheral surface of the core 36. A binder material may be used.
[0120]
Next, as a third operation, as shown in FIG. 15, the entire outer peripheral surface of the carbon fiber 24 adhered to the outside of the core 36 and coated with a mixture of a base material and a granulation aid as described above. The carbon fiber 24 as an electromagnetic wave absorber is adhered uniformly.
[0121]
Next, as shown in FIG. 16, as shown in FIG. 16, the carbon fiber 24, the mixture of the base material and the granulation aid, and three layers of the carbon fiber 24 are stacked on the outside of the core 36 in the same manner as described above. The granular material 30 is configured by adhering a mixture of a base material and a granulation aid uniformly on the entire outer peripheral surface of the adhered material in a layered manner.
[0122]
This granular material 30 is formed by alternately adhering and integrating the carbon fiber 24 layer, the base material and the granulation aid layer on the outer peripheral surface of the core 36 as described above. , Granulated to a predetermined size.
[0123]
In the granulation operation of the granular material 30, first, a mixture of a base material and a granulation aid is attached on the outer peripheral surface of the core 36, and then the carbon fiber 24 is attached. Also good.
[0124]
Further, the carbon fiber 24 or a mixture of the base material and the granulation aid is attached so as to be applied twice, or attached so as to be applied a plurality of times, and then the next base material and the granulation aid. Or a mixture of carbon fibers 24 may be attached.
[0125]
Thus, when performing the granulation operation | work of the granular material 30, the operation | work which stirs and mixes the carbon fiber 24, a base material, and the granulation auxiliary material is not performed. Therefore, it is possible to prevent the carbon fibers 24 from being broken or from leaving only a plurality of carbon fibers 24 as a lump.
[0126]
If necessary, the outer shape of the mixture of the electromagnetic wave absorber, the base material, and the granulation aid in a predetermined amount around the core 36 as described above is formed into a spherical shape as shown in FIG. 7 or a cylindrical shape as shown in FIG. 8 (in this case, in order to make the core 36 a little smaller than the outer shape of the granular material 30, a small cylindrical shape is used. And form the granular material 30.) or the like.
[0127]
  Next, the core 36, the carbon fiber 24, the base material, and the granulation aid formed in a predetermined shape such as a spherical shape, a small block shape, or a cylindrical shape are baked and hardened at a predetermined temperature in the firing step. 4 to produce a granular material 30 as shown in FIG. 4, FIG. 6, FIG. 7, FIG.The embodiment of the present invention will be described..
[0128]
In this firing step, the granular material 30 may be solidified as it is, or the granular material 30 is formed into a bubble-like space portion in the mixture of the base material and the granulation aid inside. It may be configured to make.
[0129]
Here, when the granular material 30 is solidified as it is, each carbon fiber 24 is arranged corresponding to the tangential direction with respect to each point on the outer peripheral surface of the core 36, so that it is approximately three-dimensionally on average. The carbon fibers 24 are arranged in all directions, and are distributed at a substantially uniform density around the core 36 by the carbon fibers 24 stacked in a plurality of layers and the layer of the mixture of the base material and the granulation aid. Since 24 has a three-dimensional structure in which it is uniformly dispersed, the orientation of each carbon fiber 24 is not aligned in one direction.
[0130]
Further, when the granular material 30 forms a bubble-like space portion in the layer of the mixture of the base material and the granulation aid inside, the shell-like side wall portion 30A surrounds the bubble-like space portion. It is formed.
[0131]
In this case, a foam material (calcium carbonate, silicon carbide, etc.) is further mixed with the base material and the granulation aid, and the cores 36, carbon fibers 24, base material, and foam formed in the granular form in the firing step. The mixture with the material may be fired at a predetermined temperature, and carbon dioxide may be generated to form a porous structure with innumerable void portions (bubble-shaped space portions) and side wall portions 30 </ b> A by bubbles created inside. .
[0132]
The granular material 30 thus configured to be porous has each of the curved surfaces on the inner side of the side wall portion 30A in which the carbon fibers 24 dispersed in the shell-like side wall portion 30A partition the bubble-like space. It arrange | positions so that it may face in the tangential direction corresponding to.
[0133]
As a result, the carbon fibers 24 are arranged so as to be substantially averaged in all three-dimensional directions inside the shell-shaped side wall portion 30A surrounding each bubble-shaped space portion, and the shell-shaped side wall portions 30A. The carbon fibers 24 are distributed at a substantially uniform density in the inside, and the carbon fibers 24 are uniformly dispersed to form a three-dimensional structure.
[0134]
That is, in the granular material 30, each carbon fiber 24 is arranged in various directions around the core 36 inside the granular material 30, and is dispersed in an average manner, so that the orientation of each carbon fiber 24 is unidirectional. It ’s no longer necessary.
[0135]
Moreover, since the granular material 30 comprised as mentioned above has a bubble-shaped space inside, it can achieve weight reduction of its own weight.
[0136]
The granular material 30 configured as described above causes an electromagnetic wave transmitted from the surface thereof to interfere with the carbon fiber 24 that is a dielectric material or magnetic material inside the granular material 30, thereby promoting an internal loss and an electromagnetic wave absorption effect. obtain.
[0137]
In addition, since a large number of voids in the granular material 30 exist uniformly in all directions, it is difficult for surface reflection to occur even when the incident angle of the electromagnetic wave on the surface of the granular material 30 is shallow. It can be easily absorbed by entering inside.
[0138]
In addition, concrete, asphalt, and resin mixed material incorporating light-weight granular material 30 as a structural material (aggregate) can be used as a lightweight building material for walls, floors, roofs, etc. by molding into a panel shape.
[0139]
Lightweight construction materials constructed as described above are used as construction materials for toll road toll booth facilities, tunnel tunnels, and other general locations that radiate electromagnetic waves, minimizing the impact on living organisms caused by prolonged electromagnetic radiation exposure. It becomes possible to make use as a technique for suppressing the above.
[0140]
2 and 3, the incident wave reflected on the back electromagnetic wave reflecting material (electromagnetic wave reflecting layer 20) is reversed by adjusting the thickness of the layer containing the granular material 30 (surface layer 18). It is possible to obtain an internal loss due to the canceling action by converting into the phase.
[0141]
Further, the electromagnetic characteristics of the granular material 30 can be adjusted by increasing or decreasing the amount of voids provided therein. Normally, the dielectric constant can be reduced by increasing the amount of voids.
[0142]
Next, the case where the surface layer 18 as a structure on the road is configured using the granular material 30 having the electromagnetic wave absorption characteristics configured by mixing the carbon fibers 24 as described above will be described.
[0143]
In this case, a predetermined large number of granular materials 30 having electromagnetic wave absorption characteristics constituted by mixing the carbon fibers 24 are prepared, a predetermined appropriate amount of a binder is added thereto, and these are mixed well by stirring and rolling. A road surface layer 18 as shown in FIG. 5 is formed by construction work such as pressure.
[0144]
By configuring the surface layer 18 in this way, each granular material 30 is stably dispersed within the range in which the surface layer 18 is formed when the granular material 30 and the binder 34 are mixed. Along with this, the carbon fibers 24 mixed in the granular materials 30 are also dispersed on average within the range in which the surface layer 18 is formed, and the surface layer 18 in the state shown in FIG. 5 is formed.
[0145]
Next, a case where the surface layer 18 is configured by integrating three layers having different packing densities of the carbon fibers 24 so that electromagnetic waves can easily enter from the surface side of the surface layer 18 and reduce reflection of the electromagnetic waves as shown in FIG. explain.
[0146]
In this case, the granular material 30 having the highest content of the carbon fibers 24 mixed with the largest amount of carbon fibers 24 in the interior of the granular material 30 and the interior of the granular material 30 as compared with others. The content rate of the carbon fiber 24 mixed with the medium carbon fiber 24 is medium, and the content rate of the carbon fiber 24 mixed with the least amount of carbon fiber 24 in the granular material 30 as compared with the other. The lowest granular material 30 is prepared.
[0147]
And using the granular material 30 with the highest content of the carbon fiber 24, the lowest layer 18A ( The third layer).
[0148]
Next, the intermediate layer 18B (second layer) of the surface layer 18 is configured in a state where the mixing ratio with other aggregates is medium by using the granular material 30 having a medium carbon fiber 24 content.
[0149]
Next, the uppermost layer 18C (first layer) of the surface layer 18 is configured with the lowest mixing ratio with other aggregates using the granular material 30 having the smallest carbon fiber 24 content. A surface layer 18 having a monolithic structure as illustrated in FIG.
[0150]
It should be noted that only the content ratio of the carbon fiber 24 or the mixing ratio with other aggregates is adjusted so that the lowermost layer 18A (third layer), the intermediate layer 18B (second layer), the uppermost layer 18C ( The first layer may be configured.
[0151]
As can be understood from the diagram shown in FIG. 12, in the surface layer 18 having an integral structure as described above, the first layer on the surface side has the smallest content of the carbon fibers 24, so that the first layer on the surface side is incident. Therefore, the electromagnetic wave can be absorbed while reducing reflection of the electromagnetic wave on the surface of the surface layer 18. And in this monolithic surface layer 18, the electromagnetic wave is allowed to pass through the second layer having a medium carbon fiber 24 content while gradually absorbing the electromagnetic wave, and the third layer having the highest carbon fiber 24 content. Can sufficiently absorb electromagnetic waves.
[0152]
Next, when configuring a road part constructed with a pavement material that is an electromagnetic wave absorbing material using the above-described granular material having electromagnetic wave absorption characteristics, at least in the required range of the road in the automatic toll collection shown in FIG. The operation and effect will be described.
[0153]
The pavement material used here is configured to absorb radar millimeter waves (including carbon fiber 24 having a length corresponding to the radar millimeter waves and emitted from the wireless communication device of the automatic toll collection device 12. For example, it is configured to include carbon fiber 24 having a corresponding length so as to absorb electromagnetic waves in a frequency band of 5.80 GHz.)
[0154]
In this automatic toll collection station, a millimeter wave is emitted from a vehicle detection radar of the automatic toll collection device 12 arranged there, and a vehicle 14 traveling on the road toward the automatic toll collection device 12 is detected. .
[0155]
At this time, since the millimeter wave emitted from the radar device is absorbed by the road having the electromagnetic wave absorption function, the radar device does not malfunction due to an electromagnetic wave failure caused by an unnecessary electromagnetic wave reflected on the road, and the vehicle 14 is properly operated. It can be detected.
[0156]
When the radar device of the automatic toll collection device 12 detects the vehicle 14 at a predetermined position in this way, the wireless communication device of the automatic toll collection device 12 uses a communication signal MW that is a radio wave in the frequency band of 5.80 GHz, for example. Then, wireless communication is performed with an automatic fee payment device mounted on the vehicle 14, and a fee collection process is executed.
[0157]
At this time, the radio wave of 5.80 GHz emitted from the wireless communication device of the automatic toll collection device 12 is absorbed when it hits a road having an electromagnetic wave absorbing function.
[0158]
Therefore, the electromagnetic wave disturbance that the radio wave of 5.80 GHz emitted from the wireless communication device is reflected on the road and is received by the following vehicle approaching immediately after the vehicle 14 detected at the predetermined position. Thus, it is possible to effectively prevent a malfunction in which the fee collection processing of the vehicle 14 detected at a predetermined position and the fee collection processing of the following vehicle are performed simultaneously.
[0159]
Although not shown, when the pavement material manufactured using the granular material 30 having the electromagnetic wave absorption characteristics of the present embodiment is used in an automobile driving support system, for example, along the driving path of the automobile on the road A part of the road within a range necessary for removing the electromagnetic interference around the lane marker installed at each predetermined position of the road is made of a pavement material having an electromagnetic wave absorbing function.
[0160]
That is, a road with a pavement material having an electromagnetic wave absorbing function arranged in a circle with a predetermined radius surrounding the lane marker, or a pavement material having an electromagnetic wave absorbing function in an oval shape along the longitudinal direction of the road.
[0161]
By configuring in this way, the detection device such as the radar of the driving support device mounted on the vehicle traveling on the road detects the position of the lane marker properly without detecting electromagnetic interference and detects the appropriate driving route. it can. Furthermore, various communication can be appropriately performed between the communication device of the lane marker arranged on the road and the vehicle without receiving electromagnetic interference.
[0162]
In the above-described embodiment, the configuration in which the pavement material using the granular material 30 having the electromagnetic wave absorption characteristics is used for road pavement has been described. However, the granular material 30 having the electromagnetic wave absorption characteristics may be various structures. Can be used as a material.
[0163]
That is, the granular material 30 having electromagnetic wave absorption characteristics is a material constituting a floor surface of a parking lot, a material constituting a floor surface in a building, a material constituting a runway or a material constituting a floor surface of a hangar, tunnel tunnel In addition, it can be used as a material capable of constructing all structures that receive electromagnetic waves.
[0164]
Also, a mixed material using asphalt, concrete, resin binder, etc., as the particulate material 30 having electromagnetic wave absorption characteristics is manufactured, and the shape and required thickness of the structure at the construction site are manufactured using the mixed material. Since they can be molded together, various buildings can be constructed on site.
[0165]
In this way, in the ITS related technology using electromagnetic wave communication, etc. in facilities around road toll booths, tunnel tunnels, and other places where electromagnetic waves are irradiated, using granular material 30 having electromagnetic wave absorption characteristics, Harmful scattered electromagnetic waves can be efficiently removed.
[0166]
【The invention's effect】
  1stly, the granular material which has the electromagnetic wave absorption characteristic of this invention has the electromagnetic wave absorber which absorbs electromagnetic waves around the lump core.A bubble-like space was formedIt is constituted by adhering and solidifying an evenly dispersed and mixed material in a substrate.
[0167]
Thereby, since the electromagnetic wave absorber is dispersed and arranged on the periphery of the nucleus inside the granular material, it is possible to obtain a granular material having stable electromagnetic wave absorption characteristics with stable electromagnetic wave absorption characteristics. Further, the granular material having the electromagnetic wave absorption characteristics has a function of absorbing electromagnetic waves satisfactorily. Furthermore, if a layer of the base material and the electromagnetic wave absorber mixed with a substantially uniform thickness is formed around the core, the outer shape and size of the granular material can be made uniform.
[0168]
  Second, the method for producing a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics according to the present invention is as follows.A bubble-like space was formedAn electromagnetic wave absorber that absorbs electromagnetic waves in a base material is uniformly dispersed and mixed, and is attached to the periphery of a lump of nuclei, and then the base material and the electromagnetic wave absorber are mixed around the core. It is manufactured by solidifying it in a state where it is attached.
[0169]
  As a result, it is solidified integrally around the nucleus.A bubble-like space is formedIn addition, a granular material in which an electromagnetic wave absorber is dispersed in an average in the substrate can be easily produced. Furthermore, the outer shape and size of the granular material can be made uniform. Therefore, there is an effect that a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics can be mass-produced with stable quality..
[0170]
Thirdly, the method for producing a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics is obtained by adhering an electromagnetic wave absorber that absorbs electromagnetic waves and a foam material uniformly dispersed in a base material around a lump core. Then, the mixture of the base material and the electromagnetic wave absorber adhering to the periphery of the core is baked in a state where it is adhered, so that it is solidified integrally in a state where it is foamed at the portion including the base material. .
[0171]
This makes it possible to easily manufacture a granular material in which an electromagnetic wave absorber is averagely dispersed in a base material integrally solidified in a state of being foamed around the core. Furthermore, the outer shape and size of the granular material can be made uniform. Electromagnetic wave absorbers placed on the side walls between the gaps inside the granular material with electromagnetic wave absorption characteristics are dispersed and arranged on the average corresponding to the surfaces that partition the gaps, thus absorbing electromagnetic waves well. There is an effect that can be done.
[0176]
  First4In addition, in the method for producing a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics, an electromagnetic wave absorber that absorbs electromagnetic waves is attached to the outside of a lump nucleus, and a base material and a foam material or a material containing these are attached to the outside of the nucleus. Next, the electromagnetic wave absorber and the base material and the foam material or a material containing these are adhered to the outside of the core and fired in a laminated state, so that the part including the base material is integrally foamed. Solidify to produce a granular material.
[0177]
As a result, the electromagnetic wave absorber is disposed on the side wall portion between the gaps in the base material integrally solidified in a foamed state around the core, and is dispersed on an average corresponding to the surface partitioning the gap portion. Since it is disposed, it can absorb electromagnetic waves well. Therefore, a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics can be mass-produced with stable quality, and an inexpensive product can be provided.
[0178]
  First5In addition, the granular material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention is constituted by using carbon fibers as the granular material having the electromagnetic wave absorption characteristics.
[0179]
As a result, the design can be changed so that the required electromagnetic wave absorption characteristics can be obtained simply by changing and adjusting the length of the carbon fiber corresponding to the wavelength of the electromagnetic wave to be absorbed, so the wavelength of the electromagnetic wave to be absorbed is different. Even in this case, there is an effect that it is possible to cope without changing the weight of the granular material using the carbon fiber.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a perspective view showing a schematic configuration of a particulate material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention and an automatic toll collection station according to an embodiment of a manufacturing method thereof.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a cross-sectional structure of a road having an electromagnetic wave absorption function according to an embodiment of a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention and a method for producing the same.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another cross-sectional structure of a road having an electromagnetic wave absorption function according to an embodiment of a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention and a manufacturing method thereof.
FIG. 4 is a front view showing a granular material according to an embodiment of the granular material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention.
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing a state when the granular material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention is integrated with a binder.
FIG. 6 is a perspective view showing a state when the granular material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention is formed into a spherical shape.
FIG. 7 is a perspective view showing a state when the granular material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention is formed into a random lump shape.
FIG. 8 is a perspective view showing a state when the granular material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention is formed into a cylindrical shape.
FIG. 9 is a longitudinal sectional view showing a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention.
FIG. 10Reference exampleIt is an expanded longitudinal cross-sectional view which shows a part of porous electromagnetic wave absorption material which has a magnetic wave absorption characteristic.
FIG. 11 is a cross-sectional view showing a part of a structure configured in a three-layer structure using the granular material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention.
FIG. 12 is an explanatory diagram illustrating an electromagnetic wave absorption state in a structure having a three-layer structure using a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics of the present invention.
FIG. 13Reference exampleIt is a schematic sectional drawing which shows the state which made carbon fiber adhere to the whole outer peripheral surface of the nucleus which concerns on embodiment in the manufacturing method of the granular material which has the electromagnetic wave absorption characteristic of this.
FIG. 14Reference exampleIn the method for producing a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics, a mixture of a base material and a granulating aid is layered on the entire outer peripheral surface of a state in which carbon fibers are attached to the entire outer peripheral surface of the nucleus according to the embodiment. It is a schematic sectional drawing which shows the state made to adhere to.
FIG. 15Reference exampleAs an electromagnetic wave absorber on the entire outer peripheral surface of carbon fiber attached to the outside of the core according to the embodiment in the method for producing a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics and further coated with a mixture of a base material and a granulation aid It is a schematic sectional drawing which shows the state which made carbon fiber adhere.
FIG. 16Reference exampleThe outer peripheral surface of carbon fiber, a mixture of a base material and a granulation aid, and three layers of carbon fibers adhered to each other outside the core according to the embodiment of the method for producing a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics It is a schematic sectional drawing which shows the state which adhered what was mixed with the base material and the granulation auxiliary material to the whole, and comprised the granular material.
[Explanation of symbols]
12 Automatic fee collection device
18 Surface
18A Bottom layer
18B Intermediate layer
18C top layer
20 Electromagnetic wave reflection layer
24 carbon fiber
26 carbon grains
30 granular material
30A side wall
34 Binder
36 nuclei

Claims (5)

一塊の核と、
前記核の周囲に付着して固化され、気泡状の空間が形成された基材と、
前記基材中に均等に分散されて混合された電磁波を吸収する電磁波吸収体と、
を有することを特徴とする電磁波吸収特性を有する粒状材料。
A mass of nuclei,
A base material that is adhered and solidified around the core to form a bubble-like space ;
An electromagnetic wave absorber that absorbs electromagnetic waves uniformly dispersed and mixed in the base material;
The granular material which has the electromagnetic wave absorption characteristic characterized by having.
一塊の核と、
前記核の外側にあって、前記核を内包する層状に配置された電磁波吸収体と、
前記核の外側にあって、前記核を内包する層状に配置され、気泡状の空間が形成された基材と、を有し、
前記電磁波吸収体の層と、前記基材の層とが積層構造を成すことを特徴とする電磁波吸収特性を有する粒状材料。
A mass of nuclei,
An electromagnetic wave absorber disposed outside the core and arranged in a layer containing the core;
A substrate on the outside of the nucleus, arranged in a layer containing the nucleus, and having a bubble-like space formed thereon ,
A granular material having electromagnetic wave absorption characteristics, wherein the electromagnetic wave absorber layer and the base material layer form a laminated structure.
基材中に、電磁波を吸収する電磁波吸収体と発泡材とを均等に分散して混合したものを、一塊の核の周囲に付着させる工程と、
前記核の周囲に、前記基材と前記電磁波吸収体とが混合されているものを付着した状態で焼成することにより、前記基材を含む部分で発泡させた状態で一体に固化する工程と、
を有することを特徴とする電磁波吸収特性を有する粒状材料の製造方法。
In the base material, an electromagnetic wave absorber that absorbs electromagnetic waves and a foam material that is uniformly dispersed and mixed together is attached to the periphery of a lump core,
The step of solidifying in an integrated state in a state of foaming in a portion including the base material, by baking in a state where the base material and the electromagnetic wave absorber are mixed around the core, and
A method for producing a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics, characterized by comprising:
一塊の核の外側に、電磁波を吸収する電磁波吸収体を付着させる工程と、Attaching an electromagnetic wave absorber that absorbs electromagnetic waves to the outside of a lump of nuclei;
前記核の外側に、基材及び発泡材又はこれらを含む材料を付着させる工程と、Attaching a base material and a foam material or a material containing them to the outside of the core;
前記核の外側に、前記電磁波吸収体と前記基材及び発泡材又はこれらを含む材料とを付着して積層した状態で焼成することにより、前記基材を含む部分で発泡させた状態で一体に固化する工程と、On the outside of the core, the electromagnetic wave absorber and the base material and the foam material or a material containing these are adhered and laminated, and then fired in a state of being integrally foamed in the part including the base material. Solidifying process;
を有することを特徴とする電磁波吸収特性を有する粒状材料の製造方法。A method for producing a granular material having electromagnetic wave absorption characteristics, characterized by comprising:
電磁波吸収体が炭素繊維である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特性を有する粒状材料。The granular material having electromagnetic wave absorption characteristics according to claim 1 or 2, wherein the electromagnetic wave absorber is carbon fiber.
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