JP2008096031A - 管を装着したハニカム構造体及びハニカムパネル - Google Patents
管を装着したハニカム構造体及びハニカムパネル Download PDFInfo
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Abstract
【課題】住宅やビルの建材などに使用されるハニカムに、熱交換機能を付与できる新たなハニカム構造体及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ハニカムを構成するセルの接着部2`の壁2に設けた孔を貫通する直線状の管3を複数本備え、且つ該管3はハニカムの全幅に亘っているハニカム構造体である。また、ハニカムを構成するセルの接着部の壁の上端部及び/又は下端部に設けた溝に直線状の管を複数本配設してなり、且つ該管はハニカムの全幅に亘っているハニカム構造体である。更に、上記のハニカム構造体の表裏面に面材を固着してハニカムパネルにしてもよい。また、上記のハニカム構造体又はハニカムパネルの管の端末同士を連結管で接続し、管に電気的発熱体を挿入するか又は熱媒体を流動させてなる熱交換器用エレメント又は受熱放熱板である。
【選択図】図1
【解決手段】ハニカムを構成するセルの接着部2`の壁2に設けた孔を貫通する直線状の管3を複数本備え、且つ該管3はハニカムの全幅に亘っているハニカム構造体である。また、ハニカムを構成するセルの接着部の壁の上端部及び/又は下端部に設けた溝に直線状の管を複数本配設してなり、且つ該管はハニカムの全幅に亘っているハニカム構造体である。更に、上記のハニカム構造体の表裏面に面材を固着してハニカムパネルにしてもよい。また、上記のハニカム構造体又はハニカムパネルの管の端末同士を連結管で接続し、管に電気的発熱体を挿入するか又は熱媒体を流動させてなる熱交換器用エレメント又は受熱放熱板である。
【選択図】図1
Description
本発明は、ハニカム構造体に関し、更に詳しくは、ハニカムに管を装着し、ハニカムが有する本来の機能に、更に新たに熱交換機能を付加できるハニカム構造体及びその製造方法に関する。また、このハニカム構造体をコアとするハニカムパネル及び受熱放熱板に関する。
ハニカムは、六角形状のセルを有する蜂の巣状の構造物である。ハニカムは、その厚さ方向の強度が大きいことを利用して、その表裏面に面材を貼着したハニカムパネルの素材に用いられている。ハニカムパネルは、住宅やビルの建材として多用されている。またハニカムは、表面積が大きいことと整流機能とを利用して、触媒の担体などにも用いられている。
ハニカムパネルを受熱放熱板に利用することが提案されている。例えば、ハニカムパネルの表裏面材の一方の面材に屈曲した伝熱管を溶接し、また心材のハニカムに屈曲した伝熱管を嵌め込む切欠き部を設け、屈曲した伝熱管を溶接し上記の面材を、屈曲した伝熱管が心材の切欠き部に嵌め込まれるように配置して固着し、心材の他面に一方の面材を固着してハニカムパネルに構成した宇宙機器用コールドプレートが提案されている(特許文献1)。これは、心材のハニカムに屈曲した伝熱管を嵌め込む切欠き部を設けるのが煩雑であり、殊に建材などに用いる大きなハニカムパネルに適用して熱的効果を出すのは難しい。
また、ハニカムコアとハニカムコアの間にヒートパイプを配置し、その表裏面に面材を固着した電子機器用のハニカムパネルが提案されている(特許文献2)。これはハニカムの熱伝達性を十分に活かすことが出来ず、建材などに用いる大きなハニカムパネルでは効率が劣る。
特開平9−250892号公報
特開平10−215093号公報
本発明は、住宅やビルの構造部材や壁・床材及び間仕切り等に使用される金属ハニカムやペーパーハニカム等のハニカムに、熱交換機能を付与できる新たなハニカム構造体及びその製造方法を提供することを目的とする。
本発明は、ハニカムを構成するセルの接着部の壁に設けた孔を貫通する直線状の管を複数本備え、且つ該管はハニカムの全幅に亘っていることを特徴とするハニカム構造体である。また、本発明は、ハニカムを構成するセルの接着部の壁の上端部及び/又は下端部に設けた溝に直線状の管を複数本配設してなり、且つ該管はハニカムの全幅に亘っていることを特徴とするハニカム構造体である。更に、本発明は、上記のハニカム構造体の表裏面に面材を固着してなる、管を内設したハニカムパネルである。また、上記のハニカム構造体又はハニカムパネルの管の端末同士を連結管で接続し、管に電気的発熱体を挿入するか又は熱媒体を流動させてなる熱交換器用エレメント又は受熱放熱板である。
また、本発明は、ハニカム素材の箔を複数枚重ね且つ該箔同士を一定間隔を置いて設けた接着部で接着してハニカムブロックを作成し、このハニカムブロックを展張してハニカムを製造する方法において、該ハニカムブロックの接着部に、展張する方向と同方向に貫通孔を複数個所穿孔し、この貫通孔に管を挿通し、その後展張することを特徴とするハニカム構造体の製造方法である。更に本発明は、ハニカム素材の箔を複数枚重ね且つ該箔同士を一定間隔を置いて設けた接着部で接着してハニカムブロックを作成し、このハニカムブロックを展張してハニカムを製造する方法において、該ハニカムブロックの接着部分の上面部及び/又は下面部に、展張する方向と同方向に溝を複数個所設けた後に展張してハニカムにし、その後形成された溝に管を埋め込み固着することを特徴とするハニカム構造体の製造方法である。
本発明のハニカム構造体は、ハニカムを構成するセルの接着部の壁に設けた孔を貫通する直線状の管を複数本備え、或はハニカムを構成するセルの接着部の壁の上端部及び/又は下端部に設けた溝に固着した直線状の管を複数本備え、且つこれらの管をハニカムの全幅に亘るようにしたもので、ハニカム構造に、厚さ方向の強度が大きく、表面積が大きいなどの特徴を維持して、管を蜜に内設することができる。そして、この管内に電気的発熱体を挿入したり、また管内に熱媒体を流すことによって、ハニカム構造の強靭性を維持しつつ、大きな表面積により熱伝達率が良く且つ整流効果のある熱交換機用エレメントとして利用できる。また、このハニカム構造体の表裏両面に面材を固着させることによって、軽量で剛性があり、熱交換機能に優れたハニカムパネルにすることができる。このハニカムパネルを住宅やビルの建材、例えば、間仕切壁、壁面、天井、床などに用いると、ハニカムパネルが輻射熱冷暖房パネルの作用をなし、室内の冷暖房を行うことができる。また、屋根材に使用すると融雪機能を持つ屋根を作ることができる。また、本発明の製造方法によると、上記のハニカム構造体を、能率よく、簡単に製造することができる。
本発明のハニカム構造体のハニカムの材料には、金属材料、樹脂、紙等が用いられる。金属材料としては、例えばアルミニウム、銅、ステンレス等が用いられる。樹脂としては、例えばポリエステル、ナイロン、アクリル系樹脂、ポリオレフィン、塩化ビニル系樹脂などが用いられる。紙は樹脂含浸した紙などが用いられる。ハニカムのセルサイズは3/16〜3.0インチ(4.76〜76.4mm)が好ましい。ハニカムの厚みは設計される壁厚に従い規定され任意である。またハニカムに内包される管は、アルミニウム、銅、ステンレス等の熱伝導性が良い金属材材料が好ましい.その他に樹脂材料を使用してもよい。管の断面形状は円形状のものに限らず多角形の管の使用も可能である。ハニカム構造体の表裏面に面材を固着してハニカムパネルとするときの面材の材質はアルミニウム、銅、ステンレス等の金属材料の他に樹脂、木材などの非金属材料を使用してもよい。
図を用いて、本発明を更に詳しく説明する。図1は、ハニカムを構成するセルの接着部の壁に設けた孔を貫通する直線状の管を複数本備え、且つ該管はハニカムの全幅に亘っているハニカム構造体の例の斜視図である。図1において、1はハニカムを構成するセルである。2はセルの接着部の壁、2`はハニカム構成箔の2枚が接着した接着部である。3は管である。1−1図及び1−3図は、本発明のハニカム構造体の例を示した斜視図であり、1−2図は、1−1図の部分拡大斜視図である。1−1図は、ハニカムを構成するセル1の接着部の壁2の中心部に設けた孔を貫通する直線状の管3備え、この管3がハニカムの全幅に亘っているハニカム構造体を示す。1−2図に示すように、接着部2`の壁2は、ハニカム構成箔の2枚が接着しているため、一枚の箔で構成されている他の壁より強靭である。そのため、管を貫通させても、ハニカム構造体の強度への影響が少ない。1−3図は、ハニカム構造体の厚みを大きくし、ハニカムを構成するセル1の接着部の壁2に上下に2本の貫通する管3を備え、この管3がハニカムの全幅に亘っているハニカム構造体を示す。管の配列方向に対する断面で見たとき、管3は、セル一つ置きに配置されてもよいし、千鳥状に配置されてもよい。
図2は、ハニカムを構成するセルの接着部の壁の上端部及び/又は下端部に設けた溝に直線状の管を複数本配設してなり、且つ該管はハニカムの全幅に亘っているハニカム構造体の例の斜視図である。図2において、1はハニカムを構成するセル、2はセルの接着部の壁、2`はハニカム構成箔の2枚が接着した接着部である。3は管である。2−1図は及び2−3は、本発明のハニカム構造体の例を示した斜視図であり、2−2図は、2−1図の部分拡大斜視図である。2−1図は、ハニカムを構成するセル1の接着部の壁2の上端部に設けた溝に配設した直線状の管3を備え、この管3がハニカムの全幅に亘っているハニカム構造体を示す。2−2図に示すように、接着部2`の壁2は、ハニカム構成箔の2枚が接着しているため、一枚の箔で構成されている他の壁より強靭である。そのため、その上端部又は下端部に管を配設する溝を設けても、ハニカム構造体の強度への影響を低減させ得る。2−3図は、ハニカム構造体の厚みを大きくし、一つ置きのセルの接着部の壁2の上端部又は下端部に溝を設け、その溝に管を配設し、この管3がハニカムの全幅に亘っているハニカム構造体を示す。管を溝に配設するには、溝に接着剤で接着固定するのが好ましい。
図1、図2に示すハニカム構造体は、例えば熱交換器用エレメントに用いることができる。この場合、管に連続的に電気的発熱体を挿入したり又は熱媒体を流動させるように、上記のハニカム構造体の管の端末同士を連結する。管の末端同士を連結するには、U字管を用いて繋いでもよいし、管の数に適合する接続口を有するヘッダーを用いて繋いでもよい。図3は、本発明のハニカム構造体を熱交換器用エレメントに利用した一例で、気体を流通させるダクトの中に熱交換器用エレメントを配置し、気体を加熱又は冷却する例である。図3において、30、32はダクト、31は気体の入口、33は気体の出口、34は熱交換器用エレメント収納部、35はハニカム構造体からなる熱交換器用エレメントである。36は熱交換器用エレメントへの熱媒体入口、37はこの熱媒体の出口である。38は管の末端同士を繋ぐU字状管である。
前述の本発明のハニカム構造体の表裏面に面材を固着してハニカムパネルを作成してもよい。ハニカムに面材を固着させるには、接着剤を用いて、それ自体公知の方法で行える。面材には平板を用いるが、パンチングプレートを用いてもよい。図4は、本発明のハニカムパネルの例である。4−1図は、1−1図に示したハニカム構造体の表裏両面に平板4を接着固定した例である。4−2図は、ハニカム構造体の表裏両面にパンチングプレート5を接着固定した例である。符号1〜3は、前記の説明と同じである。
図5は、上記したハニカムパネルの管の端末同士を連結管で接続した例である。5−1図は、管の端末同士をU字管6で繋いだ例である。また、5−2図は、管の末端同士をヘッダー7で繋いだ例である。このヘッダー7は管の数に適合する接続口を有する。符号1〜5は、前記の説明と同じである。そして、管内に電気的発熱体を挿入するか又は管内に熱媒体を流すことによって、このハニカムパネルは受熱放熱板に用いられる。
この受熱放熱板は、ハニカムコアのフィン効果でむらのない受熱放熱面を有すると共にハニカムパネル特有の剛性を有する。したがって、住宅やビルの冷暖房を構築するための建材として有用である。特に、面材にパンチングプレート等の穴あき面材を使用した場合には、面材表面の輻射による冷暖効果に加え、ハニカムコアとそれに接する配管の表面に生ずる対流が、孔あき部(開口部)を通して室内に放出され、緩やかな気流となって循環し、居住空間の環境条件を平均化することができる。また、本発明のハニカムパネルの面材にアルミや銅等の金属材料を使用した場合には、電磁波遮断機能を付与することも可能であるので、電磁波遮断機能を必要とする家屋や部屋の冷暖用構造材に有用である。
次に、本発明のハニカム構造体の製造方法を説明する。まず、ハニカムを構成するセルの接着部の壁に設けた孔を貫通する直線状の管を複数本備え、且つ該管はハニカムの全幅に亘っているハニカム構造体の製造例を説明する。すなわち、ハニカム素材の箔を複数枚重ね且つ該箔同士を一定間隔を置いて設けた接着部で接着してハニカムブロックを作成し、このハニカムブロックを展張してハニカムを製造する方法において、該ハニカムブロックの接着部に、展張する方向と同方向に貫通孔を複数個所穿孔し、この貫通孔に管を挿通し、その後展張してハニカム構造体にする製造方法について説明する。
図6は、その製造過程を示した図である。6−1図において、8はハニカムブロックである。このハニカムブロック8は、ハニカムの素材である帯状の箔9の複数枚を、該箔同士を一定間隔で設けた接着部10で接着した状態で重ねたものである。すなわち、各箔9は、接着部10で互いに接着している。11は非接着部である。このハニカムブロック8を横方向に伸展すると、非接着部11の部分が開いて接着部10と共に6角形のセルを構成し、ハニカムが得られる。本発明方法では、ハニカムブロック8の接着部10に、伸展方向に平行に、ハニカムブロック8を貫通する孔12を複数本穿つ。6−1図はこの状態を示す。
このハニカムブロック8に穿った孔12のそれぞれに、所定の長さ、すなわちハニカムブロック8を所定の幅に伸展してハニカムにしたとき、そのハニカムの全幅に亘る長さに切断した管3を通す(6−2図)。次いで、ハニカムブロック8を横方向に伸展させる。この伸展のとき、管3を連結するU字管6を各管の末端に接合していてもよい。6−3図は及び6−4図はその過程を示す図である。6−5図は、伸展作業が終了したときのハニカム構造体の斜視図である。また、伸展作業が終了したとき、管内に流体を封入して加圧して管を膨らませて、管をハニカム構造体に密着させてもよい。図6において、符号1、3は前述と同じである。
ハニカムを構成するセルの接着部の壁の上端部及び/又は下端部に設けた溝に直線状の管を複数本配設してなり、且つ該管がハニカムの全幅に亘っているハニカム構造体は、例えば次のようにして製造する。すなわち、ハニカム素材の箔を複数枚重ね且つ該箔同士を一定間隔を置いて設けた接着部で接着してハニカムブロックを作成し、このハニカムブロックを展張してハニカムを製造する方法において、該ハニカムブロックの接着部分の上面部及び/又は下面部に、展張する方向と同方向に溝を複数個所設けた後に展張してハニカムにし、その後形成された溝に管を埋め込み固着してハニカム構造体を製造する。
図7は、その製造過程を示す図である。7−1図において、13はハニカムブロックである。このハニカムブロック13は、ハニカムの素材である帯状の箔14の複数枚を、該箔同士を一定間隔で設けた接着部15で接着した状態で重ねたものである。すなわち、各箔14は、接着部15で互いに接着している。16は非接着部である。本発明方法では、ハニカムブロック13の接着部15の上端及び/又は下端に、伸展方向に平行に、ハニカムブロック13全幅に亘って溝17を設ける。この例では溝を上面部に設けている。7−1図はこの状態を示す。
次いで、このハニカムブロック13を横方向に伸展する。非接着部16の部分が開いて接着部15と共に6角形のセルを構成し、ハニカムが得られる。このハニカムは、セルの接着部の壁の上端に溝が存在している。7−2図はこの状態を示す図である。この溝17に、管3の端部をU字管6で連結した配管(7−3図)を埋め込み(7−4図)、接着剤で接着固定して目的のハニカム構造体を製造する。上記の溝17は、管3を埋め込み可能な大きさにする。また、管3は、連結することなく一本ずつ溝に埋め込み、その後管3の端部をU字管6で連結してもよい。また、管3の端部の連結にU字管6に代えてヘッダー管を用いてもよい。
図6に示す方法によって、セルを構成する箔に厚さ0.086mmのアルミニウム板を用いて、セルサイズ(セルの接着壁と接着壁との間隔)が3/4インチであり、外径6.2mm、板厚0.5mm、長さ1600mmの円形管を内設したハニカム構造体を作成した。管は、32mmピッチで46本挿入した。このハニカム構造体の両面に面材を接着してハニカムパネルを製造した。面材には板厚0.5mmのアルミニウム板を用いた。このハニカムパネルは、幅1500mm、長さ1500mm、厚さ30mmであった。
このハニカムパネルを放熱板に用いた。その管内に0.217Ω/1.5mの電気抵抗値を有する発熱体を挿入し、それぞれ発熱体を直列に結線した。直列に結線された両端に100Vの交流電圧をかけ通電し電流を測定したところ10Aであつた。このハニカムの発熱量は1000W/hrで有り、約860kcal/hrの熱量を放熱することになる。この放熱板を室温25℃の室内に放置し時経的に両面温度と面板温度のバラツキを測定した。設定した室温環境で表面温度が変化するが、そのバラツキは平均表面温度に対し±2℃程度であった。伝熱の均一性に優れていることがわかる。
このハニカムパネルを放熱板に用いた。その管内に0.217Ω/1.5mの電気抵抗値を有する発熱体を挿入し、それぞれ発熱体を直列に結線した。直列に結線された両端に100Vの交流電圧をかけ通電し電流を測定したところ10Aであつた。このハニカムの発熱量は1000W/hrで有り、約860kcal/hrの熱量を放熱することになる。この放熱板を室温25℃の室内に放置し時経的に両面温度と面板温度のバラツキを測定した。設定した室温環境で表面温度が変化するが、そのバラツキは平均表面温度に対し±2℃程度であった。伝熱の均一性に優れていることがわかる。
1 ハニカムのセル、2 セルの接着部の壁、3 管、4,5 面材、6 U字管、7 ヘッダー管、8,13 ハニカムブロック、10,15 接着部、11,16 非接着部、12 孔、17 溝
Claims (7)
- ハニカムを構成するセルの接着部の壁に設けた孔を貫通する直線状の管を複数本備え、且つ該管はハニカムの全幅に亘っていることを特徴とするハニカム構造体。
- ハニカムを構成するセルの接着部の壁の上端部及び/又は下端部に設けた溝に直線状の管を複数本配設してなり、且つ該管はハニカムの全幅に亘っていることを特徴とするハニカム構造体。
- 請求項1又は請求項2に記載のハニカム構造体の表裏面に面材を固着してなる、管を内設したハニカムパネル。
- 請求項1又は請求項2に記載のハニカム構造体の管の端末同士を連結管で接続し、管に電気的発熱体を挿入するか又は熱媒体を流動させてなる熱交換用エレメント。
- 請求項3に記載のハニカムパネルの管の端末同士を連結管で接続し、管に電気的発熱体を挿入するか又は熱媒体を流動させてなる受熱放熱板。
- ハニカム素材の箔を複数枚重ね且つ該箔同士を一定間隔を置いて設けた接着部で接着してハニカムブロックを作成し、このハニカムブロックを展張してハニカムを製造する方法において、該ハニカムブロックの接着部に、展張する方向と同方向に貫通孔を複数個所穿孔し、この貫通孔に管を挿通し、その後展張することを特徴とする請求項1記載のハニカム構造体の製造方法。
- ハニカム素材の箔を複数枚重ね且つ該箔同士を一定間隔を置いて設けた接着部で接着してハニカムブロックを作成し、このハニカムブロックを展張してハニカムを製造する方法において、該ハニカムブロックの接着部分の上面部及び/又は下面部に、展張する方向と同方向に溝を複数個所設けた後に展張してハニカムにし、その後形成された溝に管を埋め込み固着することを特徴とする請求項2記載のハニカム構造体の製造方法。
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Cited By (1)
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CN117249503A (zh) * | 2023-10-10 | 2023-12-19 | 南京御风环境技术有限公司 | 一种再生风多级加热的节能型除湿机 |
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2006
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Cited By (2)
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CN117249503A (zh) * | 2023-10-10 | 2023-12-19 | 南京御风环境技术有限公司 | 一种再生风多级加热的节能型除湿机 |
CN117249503B (zh) * | 2023-10-10 | 2024-02-09 | 南京御风环境技术有限公司 | 一种再生风多级加热的节能型除湿机 |
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