被覆導電体及び人工誘電体

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【発明の名称】	被覆導電体及び人工誘電体
【発明者】	【氏名】原川健一【住所又は居所】千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内【氏名】山中一克【住所又は居所】千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内【氏名】影山健二【住所又は居所】千葉県印西市大塚一丁目５番地１株式会社竹中工務店技術研究所内
【要約】	【課題】誘電率を高くすることができる人工誘電体を得る。【解決手段】人工誘電体では、導電性繊維１２が絶縁性被膜１４で被膜された被覆導電体１０を有しているため、絶縁性被膜１４によって導電性繊維１２同士の接触が抑制あるいは防止されて、導電性繊維１２同士の導通が抑制あるいは防止される。なお、各導電性繊維１２の両端面は絶縁性被膜１４で被膜されていないが、導電性繊維１２の端面同士が接触する確率は極めて低い。このため、導電性繊維１２が高濃度で配置されて導電性繊維１２間の隙間の数を多くすると共に導電性繊維１２間の隙間を狭くした場合でも、導電性繊維１２間で電界エネルギーを極めて高い確率で蓄積することができると共に、導電性繊維１２の実質的な長さを極めて高い確率で短くでき、人工誘電体の誘電率を高くすることができる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性を有し、近傍に配置される導電性を有する近傍導電体との間で電界エネルギーを蓄積するための導電体と、
絶縁性を有し、前記導電体を被覆する絶縁体と、
を有する被覆導電体。
【請求項２】
前記導電体は不連続にされた状態で前記絶縁体に被覆された、ことを特徴とする請求項１記載の被覆導電体。
【請求項３】
前記絶縁体は、導電性を有する導電性材料が分散された構成及び高誘電率を有する誘電性材料を有する構成の少なくとも一方とされた、ことを特徴とする請求項１または請求項２記載の被覆導電体。
【請求項４】
導電性を有する導電体を絶縁性を有する絶縁体で被覆した被覆導電体を有する人工誘電体。
【請求項５】
前記導電体は不連続にされた状態で前記絶縁体に被覆された、ことを特徴とする請求項４記載の人工誘電体。
【請求項６】
前記絶縁体は、導電性を有する導電性材料が分散された構成及び高誘電率を有する誘電性材料を有する構成の少なくとも一方とされた、ことを特徴とする請求項４または請求項５記載の人工誘電体。
【請求項７】
前記被覆導電体間に、導電性を有する導電性材料及び高誘電率を有する誘電性材料の少なくとも一方を有する、ことを特徴とする請求項４乃至請求項６の何れか１項記載の人工誘電体。
【請求項８】
前記被覆導電体が混入された母材を有する、ことを特徴とする請求項４乃至請求項７の何れか１項記載の人工誘電体。
【請求項９】
前記被覆導電体が組み合わされた、ことを特徴とする請求項４乃至請求項８の何れか１項記載の人工誘電体。

【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、導電体が被覆された被覆導電体及びこの被覆導電体を有する人工誘電体に関する。
【背景技術】
【０００２】
誘電体としては、導電材料を含有することで誘電率が高くされたコンクリートがある（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
ここで、このコンクリートにおいて、誘電率を高くするためには、導電材料の配置濃度を上げて導電材料間の隙間の数を多くすると共に導電材料間の隙間を狭くし、かつ、導電材料同士を接触させずに導電材料の実質的な長さを短くする必要がある。
【０００４】
しかしながら、このコンクリートでは、導電材料の配置濃度を上げると、導電材料同士が接触して導電材料の実質的な長さが長くなることで、導電率が上がってしまい、誘電率を高くすることができないという問題がある。
【特許文献１】特開平６－２９６８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、上記事実を考慮し、導電体の近傍導電体との接触を抑制あるいは防止できる被覆導電体及び誘電率を高くできる人工誘電体を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１に記載の被覆導電体は、導電性を有し、近傍に配置される導電性を有する近傍導電体との間で電界エネルギーを蓄積するための導電体と、絶縁性を有し、前記導電体を被覆する絶縁体と、を有している。
【０００７】
請求項２に記載の被覆導電体は、請求項１に記載の被覆導電体において、前記導電体は不連続にされた状態で前記絶縁体に被覆された、ことを特徴としている。
【０００８】
請求項３に記載の被覆導電体は、請求項１または請求項２に記載の被覆導電体において、前記絶縁体は、導電性を有する導電性材料が分散された構成及び高誘電率を有する誘電性材料を有する構成の少なくとも一方とされた、ことを特徴としている。
【０００９】
請求項４に記載の人工誘電体は、導電性を有する導電体を絶縁性を有する絶縁体で被覆した被覆導電体を有している。
【００１０】
請求項５に記載の人工誘電体は、請求項４に記載の人工誘電体において、前記導電体は不連続にされた状態で前記絶縁体に被覆された、ことを特徴としている。
【００１１】
請求項６に記載の人工誘電体は、請求項４または請求項５に記載の人工誘電体において、前記絶縁体は、導電性を有する導電性材料が分散された構成及び高誘電率を有する誘電性材料を有する構成の少なくとも一方とされた、ことを特徴としている。
【００１２】
請求項７に記載の人工誘電体は、請求項４乃至請求項６の何れか１項に記載の人工誘電体において、前記被覆導電体間に、導電性を有する導電性材料及び高誘電率を有する誘電性材料の少なくとも一方を有する、ことを特徴としている。
【００１３】
請求項８に記載の人工誘電体は、請求項４乃至請求項７の何れか１項に記載の人工誘電体において、前記被覆導電体が混入された母材を有する、ことを特徴としている。
【００１４】
請求項９に記載の人工誘電体は、請求項４乃至請求項８の何れか１項に記載の人工誘電体において、前記被覆導電体が組み合わされた、ことを特徴としている。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の被覆導電体では、近傍導電体との間で電界エネルギーを蓄積するための導電体が絶縁体に被覆されている。このため、絶縁体によって導電体の近傍導電体との接触を抑制あるいは防止することができ、導電体と近傍導電体との間で電界エネルギーを高確率で蓄積することができる。
【００１６】
請求項２に記載の被覆導電体では、導電体が不連続にされた状態で絶縁体に被覆されているため、不連続にされた各導電体を短くすることができ、導電体と近傍導電体との間で蓄積する電界エネルギーを大きくすることができる。
【００１７】
請求項３に記載の被覆導電体では、絶縁体が、導電性材料が分散された構成及び誘電性材料を有する構成の少なくとも一方とされたため、絶縁体の誘電率を高くすることができ、導電体と近傍導電体との間で蓄積する電界エネルギーを大きくすることができる。
【００１８】
請求項４に記載の人工誘電体では、導電体が絶縁体で被覆された被覆導電体を有しているため、絶縁体によって導電体同士の接触が抑制あるいは防止される。このため、人工誘電体の誘電率を高くすることができる。
【００１９】
請求項５に記載の人工誘電体では、導電体が不連続にされた状態で絶縁体に被覆されているため、不連続にされた各導電体が短くされる。このため、人工誘電体の誘電率を一層高くすることができる。
【００２０】
請求項６に記載の人工誘電体では、絶縁体が、導電性材料が分散された構成及び誘電性材料を有する構成の少なくとも一方とされたため、絶縁体の誘電率が高くなる。このため、人工誘電体の誘電率を一層高くすることができる。
【００２１】
請求項７に記載の人工誘電体では、被覆導電体間に導電性材料及び誘電性材料の少なくとも一方を有するため、被覆導電体間の誘電率が高くなる。このため、人工誘電体の誘電率を一層高くすることができる。
【００２２】
請求項８に記載の人工誘電体では、被覆導電体が母材に混入されているため、被覆導電体の位置を固定することができる。
【００２３】
請求項９に記載の人工誘電体では、被覆導電体が組み合わされているため、被覆導電体の位置を固定することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１（Ａ）には、本発明の実施の形態に係る被覆導電体１０が斜視図にて示されており、図２（Ａ）には、この被覆導電体１０が断面図にて示されている。
【００２５】
本実施の形態に係る被覆導電体１０は、導電体または近傍導電体としての導電性繊維１２を有しており、導電性繊維１２は、金属繊維やカーボンファイバ等とされて、断面円形の繊維状とされると共に、高い導電性を有している。導電性繊維１２の長さは、後述の電磁波の波長以下に（特に当該電磁波の波長の１／４よりも短く）されると共に、導電性繊維１２の太さに比し充分に長く（特に導電性繊維１２の太さの１０倍よりも長く）されるのが好ましい。
【００２６】
導電性繊維１２の外周は、絶縁体としての絶縁性被膜１４に被膜（被覆）されており、絶縁性被膜１４は、断面円環状の筒状とされると共に、絶縁性を有している。絶縁性被膜１４は、シリコンやナイロン等の高分子化合物、エナメルやテフロン（登録商標）等のフッ素樹脂、ポリイミドのような耐熱性樹脂等の各種の樹脂とされている。
【００２７】
なお、図１（Ｂ）に示す如く、導電性繊維１２として、断面円形の繊維状とされた絶縁性を有するコア材１６の外周に、金属繊維やカーボンファイバ等とされて高い導電性を有すると共に断面円環状の筒状とされた導電性膜１８を被膜（被覆）したものを用いてもよい。
【００２８】
さらに、図２（Ｂ）に示す如く、被覆導電体１０の長手方向において、複数の導電性繊維１２が不連続にされたものとしてもよい。この場合、不連続にされた各導電性繊維１２の長さは、後述の電磁波の波長以下に（特に当該電磁波の波長の１／４よりも短く）されると共に、導電性繊維１２の太さに比べて充分に長く（特に導電性繊維１２の太さの１０倍よりも長く）されている。なお、この被覆導電体１０は、例えば、被覆導電体１０が長手方向において引っ張られることで、導電性繊維１２が長手方向において絶縁性被膜１４中で複数に切断されて製造される。
【００２９】
また、図３に示す如く、絶縁性被膜１４中に、導電性材料または誘電性材料としての粉状の混入粉２０を分散混入してもよい。この場合、混入粉２０は、金属粉やカーボン粉等の高導電率を有する強導電性材料粉や、セラミックス粉（例えばチタン酸バリウム粉）等の高誘電率を有する強誘電性材料粉とされている。
【００３０】
図４及び図５には、本発明の実施の形態に係る人工誘電体３０が断面図にて示されている。
【００３１】
図４（Ａ）及び図４（Ｂ）に示す人工誘電体３０は、板状にされており、上記導電性繊維１２が不連続にされていない被覆導電体１０が、母材としてのマトリクス３２に混入されている。マトリクス３２は、板材を構成できるものであれば何でもよく、例えば、石膏、珪酸カルシウム、エポキシ、アクリル、モルタル、ゴム、シリコン、塩化ビニル、尿素樹脂、テフロン（登録商標）、ポリイミド、土、ＡＢＳ（アクリロニトリル・ブタジエン・スチレン）樹脂、セルロース等とされている。さらに、マトリクス３２は、セラミックス（例えばチタン酸バリウム）等の誘電性材料としての高誘電率を有する強誘電性材料にされてもよく、また、導電性材料または誘電性材料としての上記混入粉２０が分散混入されたものであってもよい。
【００３２】
図４（Ａ）では、被覆導電体１０が二次元的または三次元的に不規則（ランダム）に配列された状態でマトリクス３２に混入されている。一方、図４（Ｂ）では、被覆導電体１０が規則的（平行）に配列された状態でマトリクス３２に混入されている。
【００３３】
図５（Ａ）に示す人工誘電体３０では、上記導電性繊維１２が不連続にされた被覆導電体１０が、絡められて（組み合わされて）二次元的または三次元的に不規則に配置されている。一方、図５（Ｂ）に示す人工誘電体３０では、上記導電性繊維１２が不連続にされた被覆導電体１０が、各種の織り方（縦横に平行に織る平織り）により織られて（組み合わされて）二次元的または三次元的な織物にされている。
【００３４】
また、図５（Ａ）または図５（Ｂ）に示す人工誘電体３０は、組み合わされた被覆導電体１０が上記マトリクス３２に混入されて板状にされた構成であってもよい。
【００３５】
ここで、人工誘電体３０の誘電率は、導電性繊維１２によって高くされており、人工誘電体３０に電磁波が到来した際には、互いに導通されない導電性繊維１２間で電界エネルギーが周期的に蓄積及び放出されることで、人工誘電体３０を透過する電磁波に伝播遅延が生じる構成である。
【００３６】
次に、本実施の形態の作用を説明する。
【００３７】
以上の構成の人工誘電体３０では、導電性繊維１２が絶縁性被膜１４で被膜された被覆導電体１０を有しているため、絶縁性被膜１４によって導電性繊維１２同士の接触が抑制あるいは防止されて、導電性繊維１２同士の導通が抑制あるいは防止される。なお、各導電性繊維１２の両端面は絶縁性被膜１４で被膜されていないが、導電性繊維１２の端面同士が接触する確率は極めて低い。このため、導電性繊維１２が高濃度で配置されて導電性繊維１２間の隙間の数を多くすると共に導電性繊維１２間の隙間を狭くした場合でも、導電性繊維１２間で電界エネルギーを極めて高い確率で蓄積することができると共に、導電性繊維１２の実質的な長さを極めて高い確率で短くでき、人工誘電体３０の誘電率を高くすることができる。
【００３８】
また、複数の導電性繊維１２が不連続にされた状態で絶縁性被膜１４に被膜された被覆導電体１０では、不連続にされた各導電性繊維１２が短くされる。このため、導電性繊維１２間で蓄積する電界エネルギーを大きくすることができ、人工誘電体３０の誘電率を一層高くすることができる。
【００３９】
さらに、絶縁性被膜１４に混入粉２０（強導電性材料粉または強誘電性材料粉）が分散混入された被覆導電体１０では、絶縁性被膜１４の誘電率が高くなる。このため、導電性繊維１２間で蓄積する電界エネルギーを大きくすることができ、人工誘電体３０の誘電率を一層高くすることができる。
【００４０】
また、マトリクス３２が強誘電性材料にされた人工誘電体３０やマトリクス３２に混入粉２０（強導電性材料粉または強誘電性材料粉）が分散混入された人工誘電体３０では、被覆導電体１０間の誘電率が高くなる。このため、導電性繊維１２間で蓄積する電界エネルギーを大きくすることができ、人工誘電体３０の誘電率を一層高くすることができる。
【００４１】
被覆導電体１０がマトリクス３２に混入された人工誘電体３０や被覆導電体１０が組み合わされた人工誘電体３０（導電性繊維１２が絡められたまたは織られた人工誘電体３０）では、被覆導電体１０の位置を固定することができる。
【００４２】
なお、本実施の形態では、導電体を導電性繊維１２にした構成としたが、導電体を粒状または粒子状にした構成としてもよい。
【００４３】
（適用例）
図６（Ａ）には、第１適用例に係る電磁波吸収体４０が断面図にて示されている。
【００４４】
第１適用例に係る電磁波吸収体４０では、裏面に導電性を有する膜状の反射膜４２が設けられており、反射膜４２の表側に上記実施の形態に係る人工誘電体３０が設けられている。さらに、人工誘電体３０の表側（電磁波吸収体４０の表面）には、分割導電膜４４が設けられており、分割導電膜４４では、複数の導電性を有する矩形膜状の導体４６が互いに間隙を隔てて格子状に配置されている。
【００４５】
この電磁波吸収体４０では、表側から到来した電磁波が、分割導電膜４４（複数の導体４６）で反射、吸収及び透過され、かつ、人工誘電体３０で吸収及び透過されると共に、反射膜４２で反射及び吸収される。このため、到来した電磁波と、反射膜４２で反射されて人工誘電体３０を介して分割導電膜４４を透過した電磁波（分割導電膜４４と反射膜４２との間で多重反射された電磁波を含む）と、が互いに干渉して打ち消し合うことで、表側から到来した電磁波が吸収される。
【００４６】
ここで、この電磁波吸収体４０では、上述の如く人工誘電体３０の誘電率が高くされているため、電磁波が分割導電膜４４を透過する際のみならず、電磁波が人工誘電体３０を透過する際にも、効果的に電磁波の伝搬遅延が生じる。これにより、人工誘電体３０の厚さを、電磁波の波長の１／４（電磁波の伝搬遅延が生じない場合において到来した電磁波と反射膜４２で反射された電磁波とが互いに打ち消し合う最小厚さ）よりも、大幅に薄くすることができ、電磁波吸収体４０の厚さを大幅に薄くすることができる。
【００４７】
図６（Ｂ）には、第２適用例に係る電磁波吸収体５０が断面図にて示されている。
【００４８】
第２適用例に係る電磁波吸収体５０では、厚さ方向中央に反射膜４２が設けられており、反射膜４２の表側及び裏側に人工誘電体３０が設けられている。各人工誘電体３０の反反射膜４２側には分割導電膜４４が設けられており、各分割導電膜４４の反人工誘電体３０側には、シート状の化粧シート５２が設けられている。
【００４９】
この電磁波吸収体５０では、表側及び裏側から到来した電磁波（化粧シート５２を透過した電磁波）が、第１適用例と同様に吸収される。
【００５０】
ここで、このように電磁波吸収体５０が表側及び裏側から到来した電磁波を吸収できる場合でも、第１適用例と同様に各人工誘電体３０の厚さを電磁波の波長の１／４よりも大幅に薄くすることができ、電磁波吸収体５０の厚さを薄くすることができる。
【００５１】
図６（Ｃ）には、第３適用例に係る電磁波吸収体６０が断面図にて示されている。
【００５２】
第３適用例に係る電磁波吸収体６０では、上記第１適用例に係る電磁波吸収体４０を備えている。電磁波吸収体４０の表側（分割導電膜４４の表側）には、不燃性を有する板状の不燃部材６２（例えば石膏ボードや珪カル板）が貼り付けられており、電磁波吸収体６０は不燃部材６２により不燃性を有している。
【００５３】
この電磁波吸収体６０では、表側から到来した電磁波（不燃部材６２を透過した電磁波）が、第１適用例と同様に吸収される。
【００５４】
ここで、このように電磁波吸収体６０が不燃部材６２により不燃性を有している場合でも、第１適用例と同様に人工誘電体３０の厚さを電磁波の波長の１／４よりも大幅に薄くすることができ、電磁波吸収体６０の厚さを薄くすることができる。
【００５５】
図６（Ｄ）には、第４適用例に係る電磁波吸収体７０が断面図にて示されている。
【００５６】
第４適用例に係る電磁波吸収体７０では、裏面に反射膜４２が設けられており、反射膜４２の表側に人工誘電体３０が設けられている。さらに、人工誘電体３０の内部（厚さ方向略中央）には、分割導電膜４４が設けられており、分割導電膜４４における導体４６間の間隙にも人工誘電体３０が設けられている。
【００５７】
この電磁波吸収体７０では、表側から到来した電磁波が、表面（人工誘電体３０の表面）で反射及び透過され、かつ、人工誘電体３０及び分割導電膜４４で吸収及び透過されると共に、反射膜４２で反射及び吸収される。このため、到来した電磁波と、反射膜４２で反射されて人工誘電体３０及び分割導電膜４４を透過した電磁波（表面と反射膜４２との間で多重反射された電磁波を含む）と、が互いに干渉して打ち消し合うことで、表側から到来した電磁波が吸収される。
【００５８】
ここで、この電磁波吸収体７０でも、第１適用例と同様に人工誘電体３０の厚さを電磁波の波長の１／４よりも大幅に薄くすることができ、電磁波吸収体７０の厚さを大幅に薄くすることができる。
【００５９】
図６（Ｅ）には、第５適用例に係る電磁波吸収体８０が断面図にて示されている。
【００６０】
第５適用例に係る電磁波吸収体８０は、第４適用例に係る電磁波吸収体７０を備えており、表面（人工誘電体３０の表側）に整合膜８２（吸収膜）が設けられている。
【００６１】
この電磁波吸収体８０では、表側から到来した電磁波が、整合膜８２で反射、吸収及び透過され、かつ、人工誘電体３０及び分割導電膜４４で吸収及び透過されると共に、反射膜４２で反射及び吸収される。このため、到来した電磁波と、反射膜４２で反射されて人工誘電体３０及び分割導電膜４４を経て整合膜８２を透過した電磁波（整合膜８２と反射膜４２との間で多重反射された電磁波を含む）と、が互いに干渉して打ち消し合うことで、表側から到来した電磁波が吸収される。
【００６２】
ここで、この電磁波吸収体８０でも、第１適用例と同様に人工誘電体３０の厚さを電磁波の波長の１／４よりも大幅に薄くすることができ、電磁波吸収体８０の厚さを大幅に薄くすることができる。
【００６３】
図６（Ｆ）には、第６適用例に係る電磁波吸収体９０が断面図にて示されている。
【００６４】
第６適用例に係る電磁波吸収体９０では、裏面に反射膜４２が設けられており、反射膜４２の表側に人工誘電体３０が設けられている。さらに、電磁波吸収体９０の表面（人工誘電体３０の表側）には、整合膜８２が設けられている。
【００６５】
この電磁波吸収体９０では、表側から到来した電磁波が、整合膜８２で反射、吸収及び透過され、かつ、人工誘電体３０で吸収及び透過されると共に、反射膜４２で反射及び吸収される。このため、到来した電磁波と、反射膜４２で反射されて人工誘電体３０を経て整合膜８２を透過した電磁波（整合膜８２と反射膜４２との間で多重反射された電磁波を含む）と、が互いに干渉して打ち消し合うことで、表側から到来した電磁波が吸収される。
【００６６】
ここで、この電磁波吸収体９０でも、第１適用例と同様に人工誘電体３０の厚さを電磁波の波長の１／４よりも薄くすることができ、電磁波吸収体９０の厚さを薄くすることができる。
【００６７】
このように、第１適用例乃至第６適用例では、人工誘電体３０の厚さを薄くすることができるため、人工誘電体３０を安価で軽量にすることができると共に、安価で軽量な電磁波吸収体４０、５０、６０、７０、８０、９０を製作することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６８】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る被膜導電体を示す斜視図である。
【図２】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る被膜導電体を示す断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係る被膜導電体を示す断面図である。
【図４】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る人工誘電体を示す断面図である。
【図５】（Ａ）及び（Ｂ）は、本発明の実施の形態に係る人工誘電体を示す平面図である。
【図６】第１適用例乃至第６適用例に係る電磁波吸収体を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６９】
１０被覆導電体
１２導電性繊維（導電体、近傍導電体）
１４絶縁性被膜（絶縁体）
２０混入粉（導電性材料、誘電性材料）
３０人工誘電体
３２マトリクス（母材）

【出願人】	【識別番号】０００００３６２１【氏名又は名称】株式会社竹中工務店【住所又は居所】大阪府大阪市中央区本町４丁目１番１３号
【出願日】	平成１５年７月２９日（２００３．７．２９）
【代理人】	【識別番号】１０００７９０４９【弁理士】【氏名又は名称】中島淳【識別番号】１０００８４９９５【弁理士】【氏名又は名称】加藤和詳【識別番号】１０００８５２７９【弁理士】【氏名又は名称】西元勝一【識別番号】１０００９９０２５【弁理士】【氏名又は名称】福田浩志
【公開番号】	特開２００５－５１０４７（Ｐ２００５－５１０４７Ａ）
【公開日】	平成１７年２月２４日（２００５．２．２４）
【出願番号】	特願２００３－２８１４９３（Ｐ２００３－２８１４９３）