誘電性エラストマー構造体及び誘電部材
【課題】変形させることにより誘電率を容易且つ確実に変更することができる誘電性エラストマー構造体を提供することを課題とする。
【解決手段】本発明は、エラストマー中に誘電性フィラーを含有するシート状の誘電性エラストマー構造体であって、平面視で、対向位置に負荷入力部位及び変形出力部位を有する環状領域と、この環状領域から延出する拘束領域とを備える誘電性エラストマー構造体である。上記負荷入力部位に力を付加することにより、環状領域は変形し、この変形により環状領域が伸縮することにより、誘電率が変化する。
【解決手段】本発明は、エラストマー中に誘電性フィラーを含有するシート状の誘電性エラストマー構造体であって、平面視で、対向位置に負荷入力部位及び変形出力部位を有する環状領域と、この環状領域から延出する拘束領域とを備える誘電性エラストマー構造体である。上記負荷入力部位に力を付加することにより、環状領域は変形し、この変形により環状領域が伸縮することにより、誘電率が変化する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電性エラストマー構造体及びこれを用いた誘電部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高周波を用いた無線、ＬＡＮ、ＲＦＩＤ（無線認識）、ＵＷＢ、ＧＰＳ、地上波デジタル放送、ホームネットワーク等の普及により多くの電磁波デバイスが使用されている。このうち、自動車には、現在位置を認識して目的地への経路を案内するカーナビゲーションシステムが搭載されている。カーナビゲーションシステムは、グローバルポジショニングシステム衛星からの信号を受信し、受信した信号をもとに自動車の現在位置を認識する。そのため、カーナビゲーションシステムは、グローバルポジショニングシステム衛星からの信号を受信することができるアンテナを有する。
【０００３】
この電磁波デバイスに使用される材料としては、高誘電率、低誘電正接を示すことが好ましい。電磁波デバイスとして、高誘電率材料を使用した場合には、誘電体内を伝送する波長の圧縮効果によって電磁波デバイスの小型化が図られるという利点を有する。一方、電磁波デバイスとして、低誘電正接材料を使用した場合には、発熱によるエネルギー損失が抑制され、デバイス性能を高めることができるという利点を有する。既存の電磁波デバイスとしてはセラミック性のものが公知であるが、非誘電率を任意に設定できないため、デバイスの設計の自由度が低いという欠点がある。また、非誘電率を任意に設定するために、樹脂タイプ（セラミック粉末と樹脂との混合体）の電磁波デバイスも公知であるが、電極接着性向上のために表面処理が必要となり、またセラミック粉末を高配合した材料を成形することが困難であり、さらには硬くて脆いため耐衝撃性に欠けるという問題を有している。
【０００４】
さらに、この電磁波デバイスとしてはゴム中に誘電性フィラーを含むシート状の誘電性エラストマー構造体を有するものが知られている（例えば、特開２００８−２９１２０６号公報参照）。この電磁波デバイスは、製造時に誘電性エラストマー構造体の誘電性フィラーの含有割合を変更することによって誘電性エラストマー構造体の誘電率を設定して、受信できる信号の周波数を製品に対応して設計変更するものである。ここで、周波数はカーナビゲーションシステムの各メーカに対して一つ割り当てられているので、アンテナとしての誘電性エラストマー構造体の誘電率はカーナビゲーションシステムのメーカ毎に異なっている。
【０００５】
このようにカーナビゲーションシステムのメーカ毎に誘電率が異なるので、誘電性エラストマー構造体を製造する際には、カーナビゲーションシステムの各メーカに対応した製品を生産しなければならない。このため、複数の生産ラインを構築する等、誘電率が異なる複数種類の製品に対応することが必要であり、その結果、生産コストが高くなるという不都合を有している。かかるカーナビゲーションシステムの不都合は、上述の無線ＬＡＮ、ＲＦＩＤ等においても生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２９１２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、これらの不都合に鑑みてなされたものであり、変形することにより誘電率を容易且つ確実に変更することができる誘電性エラストマー構造体と、その誘電性エラストマー構造体を有する誘電部材とを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、
エラストマー中に誘電性フィラーを含有するシート状の誘電性エラストマー構造体であって、
平面視で、対向位置に負荷入力部位及び変形出力部位を有する環状領域と、この環状領域から延出する拘束領域とを備えることを特徴とする誘電性エラストマー構造体である。
【０００９】
当該誘電性エラストマー構造体は、拘束領域によって拘束されているため負荷入力部位に負荷を与えると環状領域が変形し、この変形により環状領域の各部位が伸縮し、この伸縮によって誘電性エラストマーの誘電率は変化する。つまり、この誘電率は、当該誘電性エラストマー構造体の変形度合いに応じて変化する。このため、この変形度合いを調節することによって、当該誘電性エラストマー構造体の誘電率を所望の数値に変更することができる。よって、例えば当該誘電性エラストマー構造体をアンテナとして利用した場合には、環状部位を所望形状に変形して、当該誘電性エラストマー構造の誘電率を所望の数値に設定でき、このため一つの製品でも所望の周波数の信号を受信できる。
【００１０】
当該誘電性エラストマー構造体にあっては、例えば一の拘束領域のみを設けることも可能であるが、環状領域の負荷入力部位及び変形出力部位間の一方側から延出する一の上記拘束領域と、上記負荷入力部位及び変形出力部位間の他方側から延出する他の上記拘束領域とを備えることが好ましい。これにより、負荷入力部位の両側に一対の拘束領域が配設されることになり、負荷入力部位を変形させた際に変形出力部位の変形が大きくなる。つまり、一の拘束領域のみを設けた場合には、変形出力部位以外の変形が大きくなり、変形出力部位の変形が小さくなるが、上記構成のように一対の拘束領域を配設することにより、変形出力部位以外の変形量を小さくし、変形出力部位の変形を大きくすることができる。このように変形出力部位の変形を大きくすることにより、一つの製品で幅広い範囲の誘電率を得ることができる。
【００１１】
また、上記構成を採用した場合、拘束領域の延出方向が、負荷入力部位及び変形出力部位を通る方向のうち変形出力部位方向にすることも可能であるが、負荷入力部位方向とすることが好ましい。これにより、変形出力部位の変形を大きくすることができる。つまり、上記拘束領域の延出方向を変形出力部位方向とした場合には拘束領域及び負荷入力部位間の環状領域の変形が大きくなり、その結果変形出力部位の変形が小さくなってしまう。これに対して、上記拘束領域の延出方向を負荷入力部位方向とすることにより拘束領域及び負荷入力部位間の環状領域の変形が小さくなり、変形出力部位の変形を大きくすることができる。
【００１２】
また、当該誘電性エラストマー構造体は、変形出力部位のうち負荷入力部位側の反対方向の一部が拘束される構成を採用することが好ましい。これにより、負荷入力部位の変形により変形出力部位に作用する力によって、変形出力部位のうち拘束されない部分が的確且つ確実に伸縮することができる。つまり、変形出力部位の一部が拘束されているため、変形出力部位に作用する力（例えば変形出力部位が負荷入力部位側に変形しようとする力）により、その他の拘束されていない変形出力部位の部分が大きく伸縮されることになる。このため、この変形出力部位の誘電率を大きく変化させることが可能となる。
【００１３】
さらに、当該誘電性エラストマー構造体は、上記環状領域及び拘束領域が、負荷入力部位及び変形出力部位を結ぶ線を基準に対称な形状に形成されている構成を採用することが好ましい。これにより、負荷入力部位の変形により環状領域に作用する力が、対象形状の両部分から的確且つ均等に変形出力部位に伝達されることになり、変形出力部位を的確且つ確実に伸縮させることができ、所望の誘電率を容易且つ確実に得ることが可能となる。
【００１４】
上記構成を採用した場合には、環状領域の対称形状が方形であることが好ましい。さらに、方形の環状領域の辺部分に負荷入力部位及び変形出力部位を配設することも可能であるが、頂点部分に負荷入力部位及び変形出力部位が配設されている構成を採用することが好ましい。これにより方形の頂点に位置する負荷入力部位の変形によって作用する力が、この頂点に隣接する両辺に伝達されやすく、さらにこの両辺に伝達された力が変形出力部位にも伝達されやすい。このため、負荷入力部位の変形によって環状領域に作用する力により、的確且つ確実に変形出力部位を的確且つ確実に伸縮させることができる。
【００１５】
当該誘電性エラストマー構造体は、上記負荷入力部位に０Ｎ／ｍ以上２０Ｎ／ｍ以下の力を負荷すると、変形出力部位の比誘電率が２０以下３以上まで変化する構成を採用することが好ましい。これにより、変形出力部位を所望の誘電率に設定変更することができ、例えば幅広い範囲の周波数帯域に対応したアンテナとして利用することができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するためになされた発明は、
上記構成からなる当該誘電性エラストマー構造体と、
この誘電性エラストマー構造体に重畳され、誘電性エラストマー構造体の拘束領域が固定される基板と
を備える誘電部材である。
【００１７】
当該誘電部材は、負荷入力部位に負荷を与えると環状領域が変形し、誘電性エラストマーの誘電率を変化させることができる。このため、例えば当該誘電部材をアンテナとして利用した場合には、負荷入力機部位の負荷により当該誘電性エラストマー構造の誘電率を所望数値に設定でき、このため一つの製品でも所望の周波数の信号を受信できる。
【００１８】
当該誘電部材は、負荷入力部位を係止し、誘電性エラストマー構造体の変形状態を維持する係止手段をさらに備える構成を採用することが好ましく、これにより例えば各種周波数領域に対応したアンテナとして用いることができる。
【００１９】
また、当該誘電部材は、負荷入力部位に連結され、付加される力に応じて変位する負荷変位部をさらに備える構成を採用することが好ましく、これにより例えば作用する力または移動量を負荷入力変位部に伝達することでセンサーとして用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の誘電性エラストマー構造体は、変形することによって誘電率を変更することができるので、例えばアンテナに用いれば、一つの製品で複数の周波数の信号を受信することができ、またセンサーとしても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の誘電部材を模式的に示す説明図であり、（ａ）は概略的平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図１の誘電部材の誘電性エラストマー構造体を変形させた状態を説明するための概略的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態として、アンテナとして用いられる誘電部材１を例にとり図１〜図３を参照しつつ説明する。
【００２３】
本実施形態の誘電部材１は、基板２と、基板２の上面に載置されて固定されるシート状の誘電性エラストマー構造体３とを備える。
【００２４】
上記基板２の形状は種々の形態のものを採用でき、本実施形態では板状で且つ平面視方形状（正方形状）から構成している。この基板２の材料も種々のものを採用でき、例えば、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、塩化ビニル、メタアクリル、ポリスチレン及びＡＢＳの各樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、並びにポリフェニルエーテル樹脂の一種又は二種以上により形成することができ、その他、金属等によっても形成することができる。
【００２５】
誘電性エラストマー構造体３は、エラストマー中に誘電性フィラーを含有するものであり、弾性変形可能に設けられている。この誘電性エラストマー構造体３は、平面視で、対向位置に負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを有する環状領域５と、この環状領域５から延出する拘束領域７とを備えている。この誘電性エラストマー構造体３は、負荷入力部位５ａに負荷をかけると環状領域５が変形し、変形出力部位５ｂが伸縮して、この伸縮によって変形出力部位５ｂの誘電率が変化するものである。
【００２６】
この誘電性エラストマー構造体３のエラストマーとしては、ゴムまたは樹脂から構成することができる。ゴムとしては、例えば、フッ素ゴム、シリコンゴム、ニトリルゴム、クロルスルホン化リエチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム又は天然ゴムが採用可能である。樹脂としては、熱可塑性樹脂を採用可能である。
【００２７】
また、誘電性フィラーとしては、種々のものが採用可能であり、例えば、炭素、酸化チタン、チタン酸バリウム、黒鉛、酸化シリコン、フェノール又はガラス繊維から構成することができる。ここで、誘電性フィラーは、エラストマー１００重量部に対して、１０重量部以上２０００重量部以下であることが好ましく、４０重量部以上１０００重量部以下であることがより好ましく、９０重量部以上７００重量部以下であることが特に好ましい。上記上限値を超えると誘電性エラストマー構造体３の柔軟性に欠けてしまい変形しにくくなってしまい、また上記下限値未満であると変形による誘電率の変化が小さくなってしまうためである。
【００２８】
上記誘電性エラストマー構造体３には、平面視で環状領域５の中央部に変形容易箇所９が形成されている。本実施形態において、この変形容易箇所９は、厚み方向に貫通する貫通孔によって形成されている。この変形容易箇所９は、負荷入力部位５ａに負荷がかかっていない状態（無負荷状態）において、平面視で菱形状（方形状）に形成されている。なお、この貫通孔９の菱形状の頂点部分（環状領域５の内縁の頂点部分）は、隣接する辺同士が連続するよう平面視湾曲して形成されている。また、以下の説明において特段の事情のない限り、無負荷状態において厚み方向から見た形状について説明する。さらに、この変形容易箇所９として他の部位（環状領域５等）の厚みよりも薄く設けられた薄肉部を採用することも可能である。
【００２９】
また、環状領域５は、平面視で、上記変形容易箇所９の外周側を囲むように環状に設けられており、上記変形容易箇所９の外形と略相似形の外周部を有する。
【００３０】
環状領域５の頂点部分には、上記負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂが設けられている。このように、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂが頂点部分に設けられ、且つ環状部位が菱形状であるため、環状領域５の環状領域５が、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを結ぶ線を基準に対称な形状に形成されている。
【００３１】
また、環状領域５の辺部分を構成する四つの辺部材のうち負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａの内縁（変形容易箇所９側の縁部）は、中央部分（二つの頂点部分から離れた位置）が内側（変形容易箇所９の中心側）に向けて湾曲した形状を有している。また、この負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａの外縁（内縁に対向する側の縁部）は、負荷入力部位５ａから中央部分にかけて内側に向けて湾曲した形状を有している。
【００３２】
さらに、環状領域５の辺部材のうち変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂの内縁は、中央部分が内側に向けて湾曲した形状を有している。また、この変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂの外縁は、外側（上記内側の反対側）に向けて湾曲している。さらに、この変形出力部位５ｂに近接する二つの辺部材６ｂは、負荷入力部位５ａ側の頂点部分に近接して他の部位よりも幅（辺部材の辺方向と直交する平面方向の幅）が狭い幅狭部６ｃとして設けられている。
【００３３】
上記環状領域５の大部分は、基板２に固着されておらず、基板２に対してスライド変形可能に設けられている。ここで、環状領域５のうち変形出力部位５ｂの一部５ｃが、上記基板２に固着（拘束）されている。この変形出力部位５ｂの固着部位５ｃは、変形出力部位５ｂのうち負荷入力部位５ａ側の反対方向（外側方向）の一部が拘束されている。換言すれば、変形出力部位５ｂのうち外側の固着部位５ｃが基板２に固着されており、この固着部位５ｃから変形容易箇所９までの部分が基板２に固着されない変形スライド可能な部位として機能している。
【００３４】
ここで、この変形出力部位５ｂの位置する環状領域５の頂点部位の外縁は、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを結ぶ線に対して垂直に設けられ、この外縁から内側に一定範囲の領域５ｃで変形出力部位５ｂは基板２に固着（拘束）されている。
【００３５】
また、上記誘電性エラストマー構造体３は、一対の拘束領域７を備えている。具体的には、環状領域５の負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂ間の一方側（図示上上側）から延出する一の上記拘束領域７と、上記負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂ間の他方側（下側）から延出する他の上記拘束領域７とを備えている。この二つの拘束領域７は、環状領域５の四つの辺部材のうち負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａの外縁であって、中央部分の変形出力部位５ｂ側（右側）の部分からそれぞれ延出されている。
【００３６】
また、この一対の拘束領域７の延出方向は、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを通る方向と平行で、且つこの方向のうち負荷入力部位５ａ方向とされている。
【００３７】
この拘束領域７のうち延出端部７ａ（左側端部）が基板２と固着されている。これにより、負荷入力部位５ａは、一対の拘束領域７の基板２との固定部分に挟まれた位置に配設されている。また、上記拘束領域７が、環状領域５の四つの辺部材のうち負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａの外縁であって、中央部分の変形出力部位５ｂ側（右側）の部分から延出されているため、上記拘束領域７の固定部分と負荷入力部位５ａとの間には切欠き部が形成されている。さらに、上記拘束領域７は、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを結ぶ線を基準に対称な形状に形成されている。
【００３８】
当該誘電部材１は、負荷入力部位５ａに一定の力を負荷すると、変形により変形出力部位５ｂの比誘電率が変化するように設けられている。ここで、当該誘電部材１は、負荷入力部位５ａに０Ｎ／ｍ以上２０Ｎ／ｍ以下の力を負荷すると、変形出力部位５ｂの比誘電率が２０以下３以上まで変化するよう構成されていることが好ましい。
【００３９】
また、上記誘電性エラストマー構造体３の基板２への固着は、種々の方法を採用可能であるが、例えば接着剤による固着方法をとることができる。この接着剤として、種々のものを採用でき、例えばアクリレート、メタクリレート、ポリウレタン、天然ゴム、合成ゴム又はシリコンをベースとする感圧接着剤であってもよいし、ポリオレフィン、ポリエレフィン、熱可塑性ポリウレタン若しくはポリアミド又はそれらのコポリマであってもよいし、スチレンブロックコポリマ等のブロックポリマをベースとするホットメルト接着剤であっても採用可能である。なお、誘電性エラストマー構造体３の基板２への固着方法は、例えばピン止め等、種々の方法を採用することができ、誘電性エラストマー構造体３の拘束領域７（及び変形出力部位５ｂの一部５ｃ）のスライドが規制される手段であれば種々のものが採用可能である。
【００４０】
また、当該誘電部材１は、誘電性エラストマー構造体３の負荷入力部位５ａを係止し、誘電性エラストマー構造体３の変形状態を維持する係止手段（図示省略）をさらに備えている。この係止手段は種々の構造のものを採用可能であり、例えば基板２に対して固定された筒部を設け、この筒部に出退可能に設けられたピストン部材から係止手段を構成し、このピストン部材によって負荷入力部位５ａを押圧し且つ押圧状態を維持するよう構成することも可能である。また、例えば基板２の表面の負荷入力部位５ａ付近に孔を形成し、この孔に挿入脱可能なピンから係止手段を構成し、この孔に挿入着したピン（係止手段）を負荷入力部位５ａに当接させて、負荷入力部位５ａの変形を維持するよう構成することも可能である。
【００４１】
上記構成からなる当該誘電部材１は、以下のように使用することができる。
【００４２】
まず、負荷入力部位５ａに負荷をかけていない状態（図１参照）において、誘電性エラストマー構造体３は一定の誘電率を有し、このため一定の周波数の信号を受信するアンテナとして機能する。
【００４３】
そして、負荷入力部位５ａに負荷をかけて、誘電性エラストマー構造体３を変形させると（図２参照）、誘電性エラストマー構造体３の各部位が伸縮することにより、誘電率が変化する。つまり、無負荷状態とは誘電率が変化するため、異なる周波数の信号を受信することができるようになる。このため、受信したい周波数に応じて、負荷入力部位５ａへの負荷を変更し誘電性エラストマー構造体３を変形させることにより、所望の周波数を受信できるアンテナとして利用することができる。つまり、同一構造の誘電性エラストマー構造体３を多数製造しておき、この誘電性エラストマー構造体３の変形量を調節することにより、多種の周波数のアンテナとして利用でき、各種メーカのカーナビゲーションシステムの商品に用いることができる。
【００４４】
特に、負荷入力部位５ａの両側（図示上、上側及び下側）に一対の拘束領域７が配設されているので、負荷入力部位５ａを変形させた際に変形出力部位５ｂの変形（伸長）が大きくなるため、一つの製品で幅広い範囲の誘電率を得ることができる。さらに、この一対の拘束領域７は環状領域５からの延出方向が、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを通る方向のうち負荷入力部位５ａ方向であるので、延出方向を変形出力部位５ｂ方向とした場合に比して、変形出力部位５ｂの変形が大きい。
【００４５】
また、変形出力部位５ｂのうち負荷入力部位５ａ側の反対方向の一部が基板２に固定されているので、負荷入力部位５ａの変形により変形出力部位５ｂに作用する力が、変形出力部位５ｂのうち固定されない部分が的確且つ確実に伸縮することができる。
【００４６】
さらに、当該誘電性エラストマー構造体３は、環状領域５及び拘束領域７が、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを結ぶ線を基準に対称な形状に形成されているので、負荷入力部位５ａの変形により環状領域５に作用する力が、対象形状の両部分から的確且つ均等に変形出力部位５ｂに伝達されることになり、変形出力部位５ｂを的確且つ確実に伸縮させることができる。
【００４７】
また、方形の環状領域５の頂点部分に負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂが配設されているので、方形の頂点に位置する負荷入力部位５ａの変形により作用する力が、この頂点に隣接する両辺に伝達されやすく、さらにこの両辺に伝達された力が変形出力部位５ｂにも伝達されやすい。このため、負荷入力部位５ａの変形により環状領域５に作用する力によって、的確且つ確実に変形出力部位５ｂを伸縮させることができる。
【００４８】
特に、環状領域５の辺部分を構成する四つの辺部材のうち負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａの内縁は、中央部分が内側に向けて湾曲した形状を有しているので、負荷入力部位５ａの変形により作用する力が、負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａを介して、変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂ伝達されやすい。また同様に、負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａの外縁は、負荷入力部位５ａから中央部分にかけて内側に向けて湾曲した形状を有しているので、負荷入力部位５ａの変形により作用する力が、負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａを介して、変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂ伝達されやすい。さらに、変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂの内縁は、中央部分が内側に向けて湾曲した形状を有しているので、負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａに伝達された力が、変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂを介して変形出力部位５ｂに伝達されやすい。また同様に、変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂの外縁は、外側に向けて湾曲しているので、負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａに伝達された力が、変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂを介して変形出力部位５ｂに伝達されやすい。さらに、変形出力部位５ｂに近接する二つの辺部材６ｂは、負荷入力部位５ａ側の頂点部分に近接して他の部位よりも幅が狭い幅狭部６ｃとして設けられているので、この変形出力部位５ｂに近接する二つの辺部材６ｂが変形しやすく、このため変形出力部位５ｂの伸長が的確になされる。
【００４９】
また、当該誘電性エラストマー構造体３は、負荷入力部位５ａに対して押圧力を付与することにより、変形出力部位５ｂを伸長するよう構成されているため、例えば負荷入力部位５ａを引っ張るような力を負荷するものに比して構造が容易となる利点を有する。
【００５０】
さらに、負荷入力部位５ａに０Ｎ／ｍ以上２０Ｎ／ｍ以下の力を負荷すると、変形出力部位５ｂの比誘電率が２０以下３以上まで変化するよう構成されているので、変形出力部位５ｂを所望の誘電率に設定変更することができ、例えば幅広い範囲の周波数帯域に対応したアンテナとして利用することができる。
【００５１】
本実施形態の誘電部材１は上述の構成により上記利点を奏するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内で適宜設計変更可能である。
【００５２】
つまり、上記実施形態においては、変形容易箇所９として貫通孔９を有するものであったが、本発明はこれに限定されない。また貫通孔９を形成する場合にあっても、上記方形状のものに限定されるものではなく、種々の形態の貫通孔を採用可能であり、例えば円形や楕円形の貫通孔を採用することも可能である。ただし、何れの形状をとった場合であっても、上記実施形態のように、貫通孔（変形容易領域）の形状は、負荷入力部位及び変形出力部位を結ぶ線を基準に対称な形状に形成されていることが好ましい。
【００５３】
また、上記実施形態においては、誘電性エラストマー構造体３を基板２に、一対の拘束領域７及び変形出力部位５ｂの一部で固定するものであったが、本発明はこれに限定されない。つまり、例えば一つの拘束領域７により誘電性エラストマー構造体３が基板２に固定されているものも本発明の意図する範囲内である。また、変形出力部位５ｂの一部が基板２に固定されていることも本発明の必須の要件ではなく、変形出力部位５ｂが基板２に一切固着されていないものも本発明の意図する範囲内である。
【００５４】
また、上記実施形態においてはアンテナとして利用するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばセンサーとして用いることも可能である。つまり、上記係止手段に代えて、負荷変位部をさらに備え、この負荷変位部が付加される力に応じて変位するとともに負荷入力部位に連結された構成を採用することが可能である。
【実施例】
【００５５】
（実施例１〜５）
エラストマーとしてエチレンプロピレンゴム（住友化学製の「エスプレンＥＰＤＭ３０１」）、誘電性フィラーとしてチタン酸バリウム（堺化学工業製の「ＢＴ０１」）し、エラストマーに誘電性フィラー及び添加剤を混合して図１に示すような形状にシート成形した後、金型に充填して加圧下で１５０℃×３０ｍｉｎ加硫することで誘電性エラストマー構造体を得た。この構造体の外形寸法は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×ｔ２ｍｍとした。誘電性フィラーの配合量を票１に示すように変更して実施例１〜５の誘電性エラストマー構造体を作成した。
【００５６】
（比較例１）
誘電性フィラーを配合しない以外は上記実施例と同様にして比較例１の誘電性エラストマー構造体を得た。
【００５７】
（特性の評価）
上記実施例１〜７の誘電性エラストマー構造体及び比較例１の誘電性エラストマー構造体を用い、負荷入力部位を押圧する荷重を０、５、１０及び２０Ｎ／ｍに変え、周波数１０００ＭＨｚでの比誘電率を測定した。また、各誘電性エラストマー構造体の柔軟性がある場合を○、ない場合を×として評価した。その結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
上記表１に示すように、本願発明の誘電性エラストマー構造体は、比較例１の誘電性エラストマー構造体と比較して、荷重により誘電率が変化した。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の誘電性エラストマー構造体及び誘電部材は、例えばカーナビゲーションシステム、無線ＬＡＮ又はホームネットワーク等におけるアンテナを構成する部材等として用いることができ、さらにはセンサーとしても用いることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ 誘電部材
２ 基板
３ 誘電性エラストマー構造体
５ 環状領域
５ａ 負荷入力部位
５ｂ 変形出力部位
５ｃ 固着部位
６ａ 辺部材
６ｂ 辺部材
６ｃ 幅狭部
７ 拘束領域
７ａ 延出端部
９ 変形容易箇所
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘電性エラストマー構造体及びこれを用いた誘電部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高周波を用いた無線、ＬＡＮ、ＲＦＩＤ（無線認識）、ＵＷＢ、ＧＰＳ、地上波デジタル放送、ホームネットワーク等の普及により多くの電磁波デバイスが使用されている。このうち、自動車には、現在位置を認識して目的地への経路を案内するカーナビゲーションシステムが搭載されている。カーナビゲーションシステムは、グローバルポジショニングシステム衛星からの信号を受信し、受信した信号をもとに自動車の現在位置を認識する。そのため、カーナビゲーションシステムは、グローバルポジショニングシステム衛星からの信号を受信することができるアンテナを有する。
【０００３】
この電磁波デバイスに使用される材料としては、高誘電率、低誘電正接を示すことが好ましい。電磁波デバイスとして、高誘電率材料を使用した場合には、誘電体内を伝送する波長の圧縮効果によって電磁波デバイスの小型化が図られるという利点を有する。一方、電磁波デバイスとして、低誘電正接材料を使用した場合には、発熱によるエネルギー損失が抑制され、デバイス性能を高めることができるという利点を有する。既存の電磁波デバイスとしてはセラミック性のものが公知であるが、非誘電率を任意に設定できないため、デバイスの設計の自由度が低いという欠点がある。また、非誘電率を任意に設定するために、樹脂タイプ（セラミック粉末と樹脂との混合体）の電磁波デバイスも公知であるが、電極接着性向上のために表面処理が必要となり、またセラミック粉末を高配合した材料を成形することが困難であり、さらには硬くて脆いため耐衝撃性に欠けるという問題を有している。
【０００４】
さらに、この電磁波デバイスとしてはゴム中に誘電性フィラーを含むシート状の誘電性エラストマー構造体を有するものが知られている（例えば、特開２００８−２９１２０６号公報参照）。この電磁波デバイスは、製造時に誘電性エラストマー構造体の誘電性フィラーの含有割合を変更することによって誘電性エラストマー構造体の誘電率を設定して、受信できる信号の周波数を製品に対応して設計変更するものである。ここで、周波数はカーナビゲーションシステムの各メーカに対して一つ割り当てられているので、アンテナとしての誘電性エラストマー構造体の誘電率はカーナビゲーションシステムのメーカ毎に異なっている。
【０００５】
このようにカーナビゲーションシステムのメーカ毎に誘電率が異なるので、誘電性エラストマー構造体を製造する際には、カーナビゲーションシステムの各メーカに対応した製品を生産しなければならない。このため、複数の生産ラインを構築する等、誘電率が異なる複数種類の製品に対応することが必要であり、その結果、生産コストが高くなるという不都合を有している。かかるカーナビゲーションシステムの不都合は、上述の無線ＬＡＮ、ＲＦＩＤ等においても生じ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−２９１２０６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、これらの不都合に鑑みてなされたものであり、変形することにより誘電率を容易且つ確実に変更することができる誘電性エラストマー構造体と、その誘電性エラストマー構造体を有する誘電部材とを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた発明は、
エラストマー中に誘電性フィラーを含有するシート状の誘電性エラストマー構造体であって、
平面視で、対向位置に負荷入力部位及び変形出力部位を有する環状領域と、この環状領域から延出する拘束領域とを備えることを特徴とする誘電性エラストマー構造体である。
【０００９】
当該誘電性エラストマー構造体は、拘束領域によって拘束されているため負荷入力部位に負荷を与えると環状領域が変形し、この変形により環状領域の各部位が伸縮し、この伸縮によって誘電性エラストマーの誘電率は変化する。つまり、この誘電率は、当該誘電性エラストマー構造体の変形度合いに応じて変化する。このため、この変形度合いを調節することによって、当該誘電性エラストマー構造体の誘電率を所望の数値に変更することができる。よって、例えば当該誘電性エラストマー構造体をアンテナとして利用した場合には、環状部位を所望形状に変形して、当該誘電性エラストマー構造の誘電率を所望の数値に設定でき、このため一つの製品でも所望の周波数の信号を受信できる。
【００１０】
当該誘電性エラストマー構造体にあっては、例えば一の拘束領域のみを設けることも可能であるが、環状領域の負荷入力部位及び変形出力部位間の一方側から延出する一の上記拘束領域と、上記負荷入力部位及び変形出力部位間の他方側から延出する他の上記拘束領域とを備えることが好ましい。これにより、負荷入力部位の両側に一対の拘束領域が配設されることになり、負荷入力部位を変形させた際に変形出力部位の変形が大きくなる。つまり、一の拘束領域のみを設けた場合には、変形出力部位以外の変形が大きくなり、変形出力部位の変形が小さくなるが、上記構成のように一対の拘束領域を配設することにより、変形出力部位以外の変形量を小さくし、変形出力部位の変形を大きくすることができる。このように変形出力部位の変形を大きくすることにより、一つの製品で幅広い範囲の誘電率を得ることができる。
【００１１】
また、上記構成を採用した場合、拘束領域の延出方向が、負荷入力部位及び変形出力部位を通る方向のうち変形出力部位方向にすることも可能であるが、負荷入力部位方向とすることが好ましい。これにより、変形出力部位の変形を大きくすることができる。つまり、上記拘束領域の延出方向を変形出力部位方向とした場合には拘束領域及び負荷入力部位間の環状領域の変形が大きくなり、その結果変形出力部位の変形が小さくなってしまう。これに対して、上記拘束領域の延出方向を負荷入力部位方向とすることにより拘束領域及び負荷入力部位間の環状領域の変形が小さくなり、変形出力部位の変形を大きくすることができる。
【００１２】
また、当該誘電性エラストマー構造体は、変形出力部位のうち負荷入力部位側の反対方向の一部が拘束される構成を採用することが好ましい。これにより、負荷入力部位の変形により変形出力部位に作用する力によって、変形出力部位のうち拘束されない部分が的確且つ確実に伸縮することができる。つまり、変形出力部位の一部が拘束されているため、変形出力部位に作用する力（例えば変形出力部位が負荷入力部位側に変形しようとする力）により、その他の拘束されていない変形出力部位の部分が大きく伸縮されることになる。このため、この変形出力部位の誘電率を大きく変化させることが可能となる。
【００１３】
さらに、当該誘電性エラストマー構造体は、上記環状領域及び拘束領域が、負荷入力部位及び変形出力部位を結ぶ線を基準に対称な形状に形成されている構成を採用することが好ましい。これにより、負荷入力部位の変形により環状領域に作用する力が、対象形状の両部分から的確且つ均等に変形出力部位に伝達されることになり、変形出力部位を的確且つ確実に伸縮させることができ、所望の誘電率を容易且つ確実に得ることが可能となる。
【００１４】
上記構成を採用した場合には、環状領域の対称形状が方形であることが好ましい。さらに、方形の環状領域の辺部分に負荷入力部位及び変形出力部位を配設することも可能であるが、頂点部分に負荷入力部位及び変形出力部位が配設されている構成を採用することが好ましい。これにより方形の頂点に位置する負荷入力部位の変形によって作用する力が、この頂点に隣接する両辺に伝達されやすく、さらにこの両辺に伝達された力が変形出力部位にも伝達されやすい。このため、負荷入力部位の変形によって環状領域に作用する力により、的確且つ確実に変形出力部位を的確且つ確実に伸縮させることができる。
【００１５】
当該誘電性エラストマー構造体は、上記負荷入力部位に０Ｎ／ｍ以上２０Ｎ／ｍ以下の力を負荷すると、変形出力部位の比誘電率が２０以下３以上まで変化する構成を採用することが好ましい。これにより、変形出力部位を所望の誘電率に設定変更することができ、例えば幅広い範囲の周波数帯域に対応したアンテナとして利用することができる。
【００１６】
また、上記課題を解決するためになされた発明は、
上記構成からなる当該誘電性エラストマー構造体と、
この誘電性エラストマー構造体に重畳され、誘電性エラストマー構造体の拘束領域が固定される基板と
を備える誘電部材である。
【００１７】
当該誘電部材は、負荷入力部位に負荷を与えると環状領域が変形し、誘電性エラストマーの誘電率を変化させることができる。このため、例えば当該誘電部材をアンテナとして利用した場合には、負荷入力機部位の負荷により当該誘電性エラストマー構造の誘電率を所望数値に設定でき、このため一つの製品でも所望の周波数の信号を受信できる。
【００１８】
当該誘電部材は、負荷入力部位を係止し、誘電性エラストマー構造体の変形状態を維持する係止手段をさらに備える構成を採用することが好ましく、これにより例えば各種周波数領域に対応したアンテナとして用いることができる。
【００１９】
また、当該誘電部材は、負荷入力部位に連結され、付加される力に応じて変位する負荷変位部をさらに備える構成を採用することが好ましく、これにより例えば作用する力または移動量を負荷入力変位部に伝達することでセンサーとして用いることができる。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の誘電性エラストマー構造体は、変形することによって誘電率を変更することができるので、例えばアンテナに用いれば、一つの製品で複数の周波数の信号を受信することができ、またセンサーとしても用いることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の実施の形態の誘電部材を模式的に示す説明図であり、（ａ）は概略的平面図、（ｂ）は正面図である。
【図２】図１の誘電部材の誘電性エラストマー構造体を変形させた状態を説明するための概略的平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、本発明の実施の形態として、アンテナとして用いられる誘電部材１を例にとり図１〜図３を参照しつつ説明する。
【００２３】
本実施形態の誘電部材１は、基板２と、基板２の上面に載置されて固定されるシート状の誘電性エラストマー構造体３とを備える。
【００２４】
上記基板２の形状は種々の形態のものを採用でき、本実施形態では板状で且つ平面視方形状（正方形状）から構成している。この基板２の材料も種々のものを採用でき、例えば、ナイロン、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリカーボネート、塩化ビニル、メタアクリル、ポリスチレン及びＡＢＳの各樹脂、エポキシ系樹脂、ウレタン系樹脂、並びにポリフェニルエーテル樹脂の一種又は二種以上により形成することができ、その他、金属等によっても形成することができる。
【００２５】
誘電性エラストマー構造体３は、エラストマー中に誘電性フィラーを含有するものであり、弾性変形可能に設けられている。この誘電性エラストマー構造体３は、平面視で、対向位置に負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを有する環状領域５と、この環状領域５から延出する拘束領域７とを備えている。この誘電性エラストマー構造体３は、負荷入力部位５ａに負荷をかけると環状領域５が変形し、変形出力部位５ｂが伸縮して、この伸縮によって変形出力部位５ｂの誘電率が変化するものである。
【００２６】
この誘電性エラストマー構造体３のエラストマーとしては、ゴムまたは樹脂から構成することができる。ゴムとしては、例えば、フッ素ゴム、シリコンゴム、ニトリルゴム、クロルスルホン化リエチレンゴム、エチレンプロピレンゴム、ブチルゴム、クロロプレンゴム、ブタジエンゴム、スチレンブタジエンゴム、イソプレンゴム又は天然ゴムが採用可能である。樹脂としては、熱可塑性樹脂を採用可能である。
【００２７】
また、誘電性フィラーとしては、種々のものが採用可能であり、例えば、炭素、酸化チタン、チタン酸バリウム、黒鉛、酸化シリコン、フェノール又はガラス繊維から構成することができる。ここで、誘電性フィラーは、エラストマー１００重量部に対して、１０重量部以上２０００重量部以下であることが好ましく、４０重量部以上１０００重量部以下であることがより好ましく、９０重量部以上７００重量部以下であることが特に好ましい。上記上限値を超えると誘電性エラストマー構造体３の柔軟性に欠けてしまい変形しにくくなってしまい、また上記下限値未満であると変形による誘電率の変化が小さくなってしまうためである。
【００２８】
上記誘電性エラストマー構造体３には、平面視で環状領域５の中央部に変形容易箇所９が形成されている。本実施形態において、この変形容易箇所９は、厚み方向に貫通する貫通孔によって形成されている。この変形容易箇所９は、負荷入力部位５ａに負荷がかかっていない状態（無負荷状態）において、平面視で菱形状（方形状）に形成されている。なお、この貫通孔９の菱形状の頂点部分（環状領域５の内縁の頂点部分）は、隣接する辺同士が連続するよう平面視湾曲して形成されている。また、以下の説明において特段の事情のない限り、無負荷状態において厚み方向から見た形状について説明する。さらに、この変形容易箇所９として他の部位（環状領域５等）の厚みよりも薄く設けられた薄肉部を採用することも可能である。
【００２９】
また、環状領域５は、平面視で、上記変形容易箇所９の外周側を囲むように環状に設けられており、上記変形容易箇所９の外形と略相似形の外周部を有する。
【００３０】
環状領域５の頂点部分には、上記負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂが設けられている。このように、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂが頂点部分に設けられ、且つ環状部位が菱形状であるため、環状領域５の環状領域５が、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを結ぶ線を基準に対称な形状に形成されている。
【００３１】
また、環状領域５の辺部分を構成する四つの辺部材のうち負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａの内縁（変形容易箇所９側の縁部）は、中央部分（二つの頂点部分から離れた位置）が内側（変形容易箇所９の中心側）に向けて湾曲した形状を有している。また、この負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａの外縁（内縁に対向する側の縁部）は、負荷入力部位５ａから中央部分にかけて内側に向けて湾曲した形状を有している。
【００３２】
さらに、環状領域５の辺部材のうち変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂの内縁は、中央部分が内側に向けて湾曲した形状を有している。また、この変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂの外縁は、外側（上記内側の反対側）に向けて湾曲している。さらに、この変形出力部位５ｂに近接する二つの辺部材６ｂは、負荷入力部位５ａ側の頂点部分に近接して他の部位よりも幅（辺部材の辺方向と直交する平面方向の幅）が狭い幅狭部６ｃとして設けられている。
【００３３】
上記環状領域５の大部分は、基板２に固着されておらず、基板２に対してスライド変形可能に設けられている。ここで、環状領域５のうち変形出力部位５ｂの一部５ｃが、上記基板２に固着（拘束）されている。この変形出力部位５ｂの固着部位５ｃは、変形出力部位５ｂのうち負荷入力部位５ａ側の反対方向（外側方向）の一部が拘束されている。換言すれば、変形出力部位５ｂのうち外側の固着部位５ｃが基板２に固着されており、この固着部位５ｃから変形容易箇所９までの部分が基板２に固着されない変形スライド可能な部位として機能している。
【００３４】
ここで、この変形出力部位５ｂの位置する環状領域５の頂点部位の外縁は、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを結ぶ線に対して垂直に設けられ、この外縁から内側に一定範囲の領域５ｃで変形出力部位５ｂは基板２に固着（拘束）されている。
【００３５】
また、上記誘電性エラストマー構造体３は、一対の拘束領域７を備えている。具体的には、環状領域５の負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂ間の一方側（図示上上側）から延出する一の上記拘束領域７と、上記負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂ間の他方側（下側）から延出する他の上記拘束領域７とを備えている。この二つの拘束領域７は、環状領域５の四つの辺部材のうち負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａの外縁であって、中央部分の変形出力部位５ｂ側（右側）の部分からそれぞれ延出されている。
【００３６】
また、この一対の拘束領域７の延出方向は、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを通る方向と平行で、且つこの方向のうち負荷入力部位５ａ方向とされている。
【００３７】
この拘束領域７のうち延出端部７ａ（左側端部）が基板２と固着されている。これにより、負荷入力部位５ａは、一対の拘束領域７の基板２との固定部分に挟まれた位置に配設されている。また、上記拘束領域７が、環状領域５の四つの辺部材のうち負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａの外縁であって、中央部分の変形出力部位５ｂ側（右側）の部分から延出されているため、上記拘束領域７の固定部分と負荷入力部位５ａとの間には切欠き部が形成されている。さらに、上記拘束領域７は、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを結ぶ線を基準に対称な形状に形成されている。
【００３８】
当該誘電部材１は、負荷入力部位５ａに一定の力を負荷すると、変形により変形出力部位５ｂの比誘電率が変化するように設けられている。ここで、当該誘電部材１は、負荷入力部位５ａに０Ｎ／ｍ以上２０Ｎ／ｍ以下の力を負荷すると、変形出力部位５ｂの比誘電率が２０以下３以上まで変化するよう構成されていることが好ましい。
【００３９】
また、上記誘電性エラストマー構造体３の基板２への固着は、種々の方法を採用可能であるが、例えば接着剤による固着方法をとることができる。この接着剤として、種々のものを採用でき、例えばアクリレート、メタクリレート、ポリウレタン、天然ゴム、合成ゴム又はシリコンをベースとする感圧接着剤であってもよいし、ポリオレフィン、ポリエレフィン、熱可塑性ポリウレタン若しくはポリアミド又はそれらのコポリマであってもよいし、スチレンブロックコポリマ等のブロックポリマをベースとするホットメルト接着剤であっても採用可能である。なお、誘電性エラストマー構造体３の基板２への固着方法は、例えばピン止め等、種々の方法を採用することができ、誘電性エラストマー構造体３の拘束領域７（及び変形出力部位５ｂの一部５ｃ）のスライドが規制される手段であれば種々のものが採用可能である。
【００４０】
また、当該誘電部材１は、誘電性エラストマー構造体３の負荷入力部位５ａを係止し、誘電性エラストマー構造体３の変形状態を維持する係止手段（図示省略）をさらに備えている。この係止手段は種々の構造のものを採用可能であり、例えば基板２に対して固定された筒部を設け、この筒部に出退可能に設けられたピストン部材から係止手段を構成し、このピストン部材によって負荷入力部位５ａを押圧し且つ押圧状態を維持するよう構成することも可能である。また、例えば基板２の表面の負荷入力部位５ａ付近に孔を形成し、この孔に挿入脱可能なピンから係止手段を構成し、この孔に挿入着したピン（係止手段）を負荷入力部位５ａに当接させて、負荷入力部位５ａの変形を維持するよう構成することも可能である。
【００４１】
上記構成からなる当該誘電部材１は、以下のように使用することができる。
【００４２】
まず、負荷入力部位５ａに負荷をかけていない状態（図１参照）において、誘電性エラストマー構造体３は一定の誘電率を有し、このため一定の周波数の信号を受信するアンテナとして機能する。
【００４３】
そして、負荷入力部位５ａに負荷をかけて、誘電性エラストマー構造体３を変形させると（図２参照）、誘電性エラストマー構造体３の各部位が伸縮することにより、誘電率が変化する。つまり、無負荷状態とは誘電率が変化するため、異なる周波数の信号を受信することができるようになる。このため、受信したい周波数に応じて、負荷入力部位５ａへの負荷を変更し誘電性エラストマー構造体３を変形させることにより、所望の周波数を受信できるアンテナとして利用することができる。つまり、同一構造の誘電性エラストマー構造体３を多数製造しておき、この誘電性エラストマー構造体３の変形量を調節することにより、多種の周波数のアンテナとして利用でき、各種メーカのカーナビゲーションシステムの商品に用いることができる。
【００４４】
特に、負荷入力部位５ａの両側（図示上、上側及び下側）に一対の拘束領域７が配設されているので、負荷入力部位５ａを変形させた際に変形出力部位５ｂの変形（伸長）が大きくなるため、一つの製品で幅広い範囲の誘電率を得ることができる。さらに、この一対の拘束領域７は環状領域５からの延出方向が、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを通る方向のうち負荷入力部位５ａ方向であるので、延出方向を変形出力部位５ｂ方向とした場合に比して、変形出力部位５ｂの変形が大きい。
【００４５】
また、変形出力部位５ｂのうち負荷入力部位５ａ側の反対方向の一部が基板２に固定されているので、負荷入力部位５ａの変形により変形出力部位５ｂに作用する力が、変形出力部位５ｂのうち固定されない部分が的確且つ確実に伸縮することができる。
【００４６】
さらに、当該誘電性エラストマー構造体３は、環状領域５及び拘束領域７が、負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂを結ぶ線を基準に対称な形状に形成されているので、負荷入力部位５ａの変形により環状領域５に作用する力が、対象形状の両部分から的確且つ均等に変形出力部位５ｂに伝達されることになり、変形出力部位５ｂを的確且つ確実に伸縮させることができる。
【００４７】
また、方形の環状領域５の頂点部分に負荷入力部位５ａ及び変形出力部位５ｂが配設されているので、方形の頂点に位置する負荷入力部位５ａの変形により作用する力が、この頂点に隣接する両辺に伝達されやすく、さらにこの両辺に伝達された力が変形出力部位５ｂにも伝達されやすい。このため、負荷入力部位５ａの変形により環状領域５に作用する力によって、的確且つ確実に変形出力部位５ｂを伸縮させることができる。
【００４８】
特に、環状領域５の辺部分を構成する四つの辺部材のうち負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａの内縁は、中央部分が内側に向けて湾曲した形状を有しているので、負荷入力部位５ａの変形により作用する力が、負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａを介して、変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂ伝達されやすい。また同様に、負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａの外縁は、負荷入力部位５ａから中央部分にかけて内側に向けて湾曲した形状を有しているので、負荷入力部位５ａの変形により作用する力が、負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａを介して、変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂ伝達されやすい。さらに、変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂの内縁は、中央部分が内側に向けて湾曲した形状を有しているので、負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａに伝達された力が、変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂを介して変形出力部位５ｂに伝達されやすい。また同様に、変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂの外縁は、外側に向けて湾曲しているので、負荷入力部位５ａに近接する側の二つの辺部材６ａに伝達された力が、変形出力部位５ｂに近接する側の二つの辺部材６ｂを介して変形出力部位５ｂに伝達されやすい。さらに、変形出力部位５ｂに近接する二つの辺部材６ｂは、負荷入力部位５ａ側の頂点部分に近接して他の部位よりも幅が狭い幅狭部６ｃとして設けられているので、この変形出力部位５ｂに近接する二つの辺部材６ｂが変形しやすく、このため変形出力部位５ｂの伸長が的確になされる。
【００４９】
また、当該誘電性エラストマー構造体３は、負荷入力部位５ａに対して押圧力を付与することにより、変形出力部位５ｂを伸長するよう構成されているため、例えば負荷入力部位５ａを引っ張るような力を負荷するものに比して構造が容易となる利点を有する。
【００５０】
さらに、負荷入力部位５ａに０Ｎ／ｍ以上２０Ｎ／ｍ以下の力を負荷すると、変形出力部位５ｂの比誘電率が２０以下３以上まで変化するよう構成されているので、変形出力部位５ｂを所望の誘電率に設定変更することができ、例えば幅広い範囲の周波数帯域に対応したアンテナとして利用することができる。
【００５１】
本実施形態の誘電部材１は上述の構成により上記利点を奏するものであったが、本発明はこれに限定されるものではなく、本発明の意図する範囲内で適宜設計変更可能である。
【００５２】
つまり、上記実施形態においては、変形容易箇所９として貫通孔９を有するものであったが、本発明はこれに限定されない。また貫通孔９を形成する場合にあっても、上記方形状のものに限定されるものではなく、種々の形態の貫通孔を採用可能であり、例えば円形や楕円形の貫通孔を採用することも可能である。ただし、何れの形状をとった場合であっても、上記実施形態のように、貫通孔（変形容易領域）の形状は、負荷入力部位及び変形出力部位を結ぶ線を基準に対称な形状に形成されていることが好ましい。
【００５３】
また、上記実施形態においては、誘電性エラストマー構造体３を基板２に、一対の拘束領域７及び変形出力部位５ｂの一部で固定するものであったが、本発明はこれに限定されない。つまり、例えば一つの拘束領域７により誘電性エラストマー構造体３が基板２に固定されているものも本発明の意図する範囲内である。また、変形出力部位５ｂの一部が基板２に固定されていることも本発明の必須の要件ではなく、変形出力部位５ｂが基板２に一切固着されていないものも本発明の意図する範囲内である。
【００５４】
また、上記実施形態においてはアンテナとして利用するものについて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例えばセンサーとして用いることも可能である。つまり、上記係止手段に代えて、負荷変位部をさらに備え、この負荷変位部が付加される力に応じて変位するとともに負荷入力部位に連結された構成を採用することが可能である。
【実施例】
【００５５】
（実施例１〜５）
エラストマーとしてエチレンプロピレンゴム（住友化学製の「エスプレンＥＰＤＭ３０１」）、誘電性フィラーとしてチタン酸バリウム（堺化学工業製の「ＢＴ０１」）し、エラストマーに誘電性フィラー及び添加剤を混合して図１に示すような形状にシート成形した後、金型に充填して加圧下で１５０℃×３０ｍｉｎ加硫することで誘電性エラストマー構造体を得た。この構造体の外形寸法は、２０ｍｍ×２０ｍｍ×ｔ２ｍｍとした。誘電性フィラーの配合量を票１に示すように変更して実施例１〜５の誘電性エラストマー構造体を作成した。
【００５６】
（比較例１）
誘電性フィラーを配合しない以外は上記実施例と同様にして比較例１の誘電性エラストマー構造体を得た。
【００５７】
（特性の評価）
上記実施例１〜７の誘電性エラストマー構造体及び比較例１の誘電性エラストマー構造体を用い、負荷入力部位を押圧する荷重を０、５、１０及び２０Ｎ／ｍに変え、周波数１０００ＭＨｚでの比誘電率を測定した。また、各誘電性エラストマー構造体の柔軟性がある場合を○、ない場合を×として評価した。その結果を表１に示す。
【００５８】
【表１】
【００５９】
上記表１に示すように、本願発明の誘電性エラストマー構造体は、比較例１の誘電性エラストマー構造体と比較して、荷重により誘電率が変化した。
【産業上の利用可能性】
【００６０】
本発明の誘電性エラストマー構造体及び誘電部材は、例えばカーナビゲーションシステム、無線ＬＡＮ又はホームネットワーク等におけるアンテナを構成する部材等として用いることができ、さらにはセンサーとしても用いることができる。
【符号の説明】
【００６１】
１ 誘電部材
２ 基板
３ 誘電性エラストマー構造体
５ 環状領域
５ａ 負荷入力部位
５ｂ 変形出力部位
５ｃ 固着部位
６ａ 辺部材
６ｂ 辺部材
６ｃ 幅狭部
７ 拘束領域
７ａ 延出端部
９ 変形容易箇所
【特許請求の範囲】
【請求項１】
エラストマー中に誘電性フィラーを含有するシート状の誘電性エラストマー構造体であって、
平面視で、対向位置に負荷入力部位及び変形出力部位を有する環状領域と、この環状領域から延出する拘束領域とを備えることを特徴とする誘電性エラストマー構造体。
【請求項２】
上記環状領域の負荷入力部位及び変形出力部位間の一方側から延出する一の上記拘束領域と、上記負荷入力部位及び変形出力部位間の他方側から延出する他の上記拘束領域とを備える請求項１に記載の誘電性エラストマー構造体。
【請求項３】
上記拘束領域の延出方向が、負荷入力部位及び変形出力部位を通る方向のうち負荷入力部位方向である請求項２に記載の誘電性エラストマー構造体。
【請求項４】
上記変形出力部位のうち負荷入力部位側の反対方向の一部が拘束される請求項１、請求項２又は請求項３に記載の誘電性エラストマー構造体。
【請求項５】
上記環状領域が、負荷入力部位及び変形出力部位を結ぶ線を基準に対称な形状に形成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の誘電性エラストマー構造体。
【請求項６】
上記環状領域の対称形状が方形であり、頂点部分に上記負荷入力部位及び変形出力部位が配設されている請求項５に記載の誘電性エラストマー構造体。
【請求項７】
上記負荷入力部位に０Ｎ／ｍ以上２０Ｎ／ｍ以下の力を負荷すると、変形出力部位の比誘電率が２０以下３以上まで変化する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の誘電性エラストマー構造体。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の誘電性エラストマー構造体と、
この誘電性エラストマー構造体に重畳され、誘電性エラストマー構造体の拘束領域が固定される基板と
を備える誘電部材。
【請求項９】
上記負荷入力部位を係止し、誘電性エラストマー構造体の変形状態を維持する係止手段をさらに備える請求項８に記載の誘電部材。
【請求項１０】
上記負荷入力部位に連結され、付加される力に応じて変位する負荷変位部をさらに備える請求項８に記載の誘電部材。
【請求項１】
エラストマー中に誘電性フィラーを含有するシート状の誘電性エラストマー構造体であって、
平面視で、対向位置に負荷入力部位及び変形出力部位を有する環状領域と、この環状領域から延出する拘束領域とを備えることを特徴とする誘電性エラストマー構造体。
【請求項２】
上記環状領域の負荷入力部位及び変形出力部位間の一方側から延出する一の上記拘束領域と、上記負荷入力部位及び変形出力部位間の他方側から延出する他の上記拘束領域とを備える請求項１に記載の誘電性エラストマー構造体。
【請求項３】
上記拘束領域の延出方向が、負荷入力部位及び変形出力部位を通る方向のうち負荷入力部位方向である請求項２に記載の誘電性エラストマー構造体。
【請求項４】
上記変形出力部位のうち負荷入力部位側の反対方向の一部が拘束される請求項１、請求項２又は請求項３に記載の誘電性エラストマー構造体。
【請求項５】
上記環状領域が、負荷入力部位及び変形出力部位を結ぶ線を基準に対称な形状に形成されている請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の誘電性エラストマー構造体。
【請求項６】
上記環状領域の対称形状が方形であり、頂点部分に上記負荷入力部位及び変形出力部位が配設されている請求項５に記載の誘電性エラストマー構造体。
【請求項７】
上記負荷入力部位に０Ｎ／ｍ以上２０Ｎ／ｍ以下の力を負荷すると、変形出力部位の比誘電率が２０以下３以上まで変化する請求項１から請求項６のいずれか１項に記載の誘電性エラストマー構造体。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれか１項に記載の誘電性エラストマー構造体と、
この誘電性エラストマー構造体に重畳され、誘電性エラストマー構造体の拘束領域が固定される基板と
を備える誘電部材。
【請求項９】
上記負荷入力部位を係止し、誘電性エラストマー構造体の変形状態を維持する係止手段をさらに備える請求項８に記載の誘電部材。
【請求項１０】
上記負荷入力部位に連結され、付加される力に応じて変位する負荷変位部をさらに備える請求項８に記載の誘電部材。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２４８３４０（Ｐ２０１２−２４８３４０Ａ）
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１１７４２６（Ｐ２０１１−１１７４２６）
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１２月１３日（２０１２．１２．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年５月２５日（２０１１．５．２５）
【出願人】（０００００５０６１）バンドー化学株式会社 (429)
【Ｆターム（参考）】
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