JP2009002575A

JP2009002575A - ハニカムパネル及びその製造方法

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Publication number: JP2009002575A
Application number: JP2007163583A
Authority: JP
Inventors: Shinichi Ishii; 進一石井; Norikazu Oomiya; 法和大宮
Original assignee: FUJIKAKE PLANNING CO Ltd
Current assignee: FUJIKAKE PLANNING CO Ltd
Priority date: 2007-06-21
Filing date: 2007-06-21
Publication date: 2009-01-08

Abstract

【課題】放熱機能や熱交換機能を付与できるハニカムパネル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】ハニカム構造体１の表裏面に面板を固着したハニカムパネルにおいて、ハニカム構造体１のセル６の壁に、流体を通過させる貫通孔５，１２を設けたハニカムパネルである。上記のハニカムを構成するセルの壁としては、接着部の壁、非接着部の壁、或いは接着部の壁及び非接着部の壁である。また、前記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を貫通し、且つハニカムの全幅に亘っている直線状の管を複数本備え、且つセルの非接着部の壁に流体を通過させる貫通孔を有するハニカムパネルを複数層に重ねてなるプレート型熱交換器である。また、ハニカムブロックの接着部又は非接着部に、展張する方向と同方向に貫通孔を複数個所穿孔し、その後展張してハニカム構造体となし、該ハニカム構造体の表裏面に面板を固着するハニカムパネルの製造方法である。
【選択図】図７

Description

本発明は、ハニカムパネルに関し、更に詳しくは、放熱機能や熱交換機能を備えたハニカムパネルに関する。また、そのハニカムパネルの製造方法に関する。

ハニカム構造体は、六角形状のセルを有する蜂の巣状の構造体である。ハニカム構造体は、軽量で、厚さ方向の強度が大きい特性を有する。従来、このハニカム構造体をコアとし、その表裏面に面板を固着してハニカムパネルを製造している。このハニカムパネルは、住宅やビルの建材など種々の分野で多用されている。

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の面板の一方の面板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板を、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板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、その表裏面に面板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パネルやペーパーハニカムパネル等のハニカムパネルに、放熱機能や熱交換機能を付与できるハニカムパネル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、ハニカム構造体の表裏面に面板を固着したハニカムパネルにおいて、ハニカムを構成するセルの壁に、流体を通過させる貫通孔を設けたことを特徴とするハニカムパネルである。また、本発明は、ハニカム構造体の表裏面に面板を固着したハニカムパネルにおいて、ハニカムを構成するセルの接着部の壁に、流体を通過させる貫通孔を設けたことを特徴とするハニカムパネルである。また、本発明は、ハニカム構造体の表裏面に面板を固着したハニカムパネルにおいて、ハニカムを構成するセルの非接着部の壁に、流体を通過させる貫通孔を設けたことを特徴とするハニカムパネルである。また、本発明は、ハニカム構造体の表裏面に面板を固着したハニカムパネルにおいて、ハニカムを構成するセルの接着部の壁及び非接着部の壁に、流体を通過させる貫通孔を設けたことを特徴とするハニカムパネルである。

また、本発明は、ハニカム構造体の表裏面に面板を固着したハニカムパネルにおいて、該ハニカム構造体が、ハニカムを構成するセルの接着部の壁を貫通し且つハニカムの全幅に亘っている直線状の管を複数本備え、且つハニカムを構成するセルの非接着部の壁に流体を通過させる貫通孔を有することを特徴とするハニカムパネルである。上記の各ハニカムパネルにおいて、ハニカム構造体の表裏面に固着した面板の少なくとも一つに、貫通する孔を設けてもよい。また、本発明は、上記のハニカムパネルを複数層に重ねてなるプレート型熱交換器である。

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、該ハニカムブロックの接着部又は非接着部に、或いは接着部と非接着部に、展張する方向と同方向に貫通孔を複数個所穿孔し、その後展張してハニカム構造体となし、該ハニカム構造体の表裏面に面板を固着することを特徴とするハニカムパネルの製造方法である。

本発明のハニカムパネルは、ハニカム構造体（ハニカムコア）の表裏面に面板を固着したものであるから、軽量で高剛性を有する。そして、本発明のハニカムパネルは、ハニカムを構成するセルの壁に流体を通過させる貫通孔を設けたので、このハニカムパネルの中に流体を通すことができる。例えば、ハニカムパネルの中に、加温した或いは冷却した気体や液体（流体）を通すことによって、ハニカムパネルに放熱板としての機能を付与することができる。この場合、気体や液体がハニカム構造体の中を複雑な経路で通過するので、ハニカムパネルの温度が全面に亘って均一になりやすい。また、ハニカムパネルの面板に多数の孔を開け、ハニカムパネル中に導入した加温或いは冷却気体を、面板の孔を通して外部に噴出させることによって、その放熱板としての機能をより高めることができる。したがって、本発明のハニカムパネルは、その高剛性を利用して住宅やビルの壁材、床材或いは間仕切り等に使用すると共に、冷暖房システム或いは空調システムのエレメントとして利用できる利点がある。また、本発明のハニカムパネルを屋根材に用いれば、融雪設備を兼ねさせることができる。

また、ハニカム構造体（ハニカムコア）が、ハニカムを構成するセルの接着部の壁を貫通し且つハニカムの全幅に亘っている直線状の管を複数本備え、且つハニカムを構成するセルの非接着部の壁に流体を通過させる貫通孔を有するハニカムパネルは、上記のハニカムパネルと同様に、冷暖房システム或いは空調システムのエレメントとして利用できるが、そのほかに、熱交換器の機能、すなわち管の中に通す流体とセル内に通す流体とを熱交換させる熱交換器の機能を発揮させることができる。この熱交換器では、ハニカム構造体内の端部から他端部へ、流体を強制的に通過させることにより、各セル内の管周辺では乱流が生じて熱交換機能が促進される。

更に、前記のハニカムパネルを複数層重ね、例えば三層重ね、中間層のハニカムパネルに低温の気体を流し、上層と下層のハニカムパネルに高温の気体を流すことによって、プレート型熱交換器の機能を発揮させることができる。ハニカムパネルの中に流体を圧入させたとき、流体はハニカムの各セルの壁に開けた孔を通って移動するが、そのときの流速変化が激しいので、低流量で乱流効果を促進することが可能である。そのため、機能的に熱伝達係数が増加する。また、ハニカムパネルは剛性があるため、ハニカムパネルに流体を圧入するときに各ハニカムパネル間に流体の圧力差があっても、この圧力差による各ハニカムパネルの面の座屈を防止できる。したがって、流体の圧力差を気にせず作動可能である。

本発明のハニカム構造体の素材には、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。ハニカム構造体の表裏面に固着する面板の材質は、アルミニウム、銅、ステンレス等の金属材料、或いは樹脂、木材などの非金属材料である。

図を用いて、本発明を詳しく説明する。図１は、本発明のハニカムパネルの一例の斜視図である。１はハニカム構造体、２はハニカム構造体１の表面に固着させた面板であり、３はハニカム構造体１の裏面に固着させた面板である。４は、ハニカムパネルの側壁である。この反対側にも側壁がある。５はハニカム構造体のセルの壁に設けた、流体を通過させる貫通孔である。この図１は、流体を通過させる貫通孔５を、セルの接着部の壁に設けたハニカム構造体をコアに用いたハニカムパネルの例である。

図２は、流体を通過させる貫通孔をセルの接着部の壁に設けたハニカム構造体の斜視図である。６はセルである。セル６は、壁ａ、壁ｂ、壁ｃ、壁ｄ、壁ｅ及び壁ｆの６個の壁で囲まれ構成されている。そして、壁ａと壁ｄとは、隣のセルを構成する壁と接着し、二重になっている。本発明では、この壁ａ及び壁ｄを、セルの接着部の壁と称している。また、壁ｂ、壁ｃ、壁ｅ及び壁ｆは、一重の壁で隣のセルを構成する壁にもなっている。本発明では、これらの壁ｂ、壁ｃ、壁ｅ及び壁ｆを、セルの非接着部の壁と称している。この図２のハニカム構造体においては、流体を通過させる貫通孔５は、セルの接着部の壁ａ及び壁ｄに設けられている。

ハニカムパネルのコアに用いるハニカム構造体は、通常、次のようにして製造する。すなわち、帯状に切断したハニカム素材の箔例えばアルミニウム箔を、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する。その後、このハニカムブロックを横方向に展張し、ハニカム構造体を得る。図３は、流体を通過させる貫通孔５を、セルの接着部の壁に設けたハニカム構造体の製造例を示す斜視図である。７はハニカムブロックである。このハニカムブロック７は、ハニカムの素材である帯状の箔８の複数枚を、該箔同士を一定間隔で設けた接着部９で接着した状態で重ねたものである。すなわち、各箔８は、接着部９で互いに接着している。１０は非接着部である。このハニカムブロック７を横方向に展張すると、非接着部１０の部分が開いて接着部９と共に６角形のセルを形成し、ハニカム構造体が得られる。そして、流体を通過させる貫通孔５をセルの接着部の壁に設けたハニカム構造体は、ハニカムブロック７の接着部９に、ハニカムブロック７を貫通する孔５を穿孔し、その後に横方向に展張して製造する。この場合、接着部９の全てでなく、例えば一列置きに、ハニカムブロック７を貫通する孔５を設けてもよい。

図２に示すハニカム構造体１の表裏面に、面板２，３を接着剤で固着し、側壁４を設けて、本発明の図１に示すハニカムパネルを製造する。このハニカムパネルは、軽量で高剛性を有し、通常のハニカムパネルとして使用できる。そして、ハニカムパネル中を加温した或いは冷却した気体や液体を通すことで放熱板機能や熱交換機能を持たせることができる。例えば、図１，４のハニカムパネルでは、加温した或いは冷却した気体や液体を、矢印の方向に、手前側から流体を圧入してハニカムパネルを通すことで放熱板機能が発揮される。また、面板２，３には、必要に応じて、面板を貫通する孔を設けてもよい。図４は、面板２に、貫通する孔１１を設けた例の斜視図である。ハニカムパネル中に導入した加温或いは冷却気体が、この面板２の孔１１を通して外部に噴出するので、その放熱板としての機能がより高められる。

図５は、セルの非接着部の壁に流体を通過させる貫通孔を設けたハニカム構造体の斜視図である。６はセルである。１２は、前述したセル６の非接着部の壁（図２における壁ｂ、壁ｃ、壁ｅ及び壁f）に設けた、流体を通過させる貫通孔である。このハニカム構造体１は、前述の図３に示したハニカムブロック７の非接着部１０にハニカムブロック７を貫通する孔１２を穿孔し、その後このハニカムブロック７を横方向に展張することにより製造できる。図６は、その例で、非接着部１０に、ハニカムブロック７を貫通する孔１２を穿孔したハニカムブロック７の斜視図である。この場合、非接着部１０の全てでなく、例えば一列置きに、ハニカムブロック７を貫通する孔１２を設けてもよい。

図７は、セルの接着部の壁及びセルの非接着部の壁に流体を通過させる貫通孔を設けたハニカム構造体の斜視図である。６はセルである。５は、前述したセル６の接着部の壁（図２における壁ａ及び壁ｄ）に設けた、流体を通過させる貫通孔である。１２は、前述したセル６の非接着部の壁（図２における壁ｂ、壁ｃ、壁ｅ及び壁f）に設けた、流体を通過させる貫通孔である。このハニカム構造体１は、図８に示すハニカムブロック７の接着部９にハニカムブロック７を貫通する孔５を穿孔し、また非接着部１０にハニカムブロック７を貫通する孔１２を穿孔し、その後横方向に展張することにより製造できる。

図９は、ハニカムを構成するセルの接着部の壁を貫通し且つハニカムの全幅に亘っている直線状の管を複数本備え、且つハニカムを構成するセルの非接着部の壁に流体を通過させる貫通孔を有するハニカム構造体の斜視図である。６はセルである。１３は、セル６の接着部の壁（図２における壁ａ及び壁ｄ）に穿った孔に通した管である。この管１３の端部は任意に接続していてもよい。１２は、セル６の非接着部の壁（図２における壁ｂ、壁ｃ、壁ｅ及び壁f）に設けた、流体を通過させる貫通孔である。このハニカム構造体１は、図１０に示すハニカムブロック７の接着部９に、ハニカムブロック７を貫通する孔を穿ち、この孔に管１３を通し、また非接着部１０にハニカムブロック７を貫通する孔１２を穿孔し、その後横方向に展張することにより製造できる。管１３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。

上記した図５、図７及び図９に示すハニカム構造体の表裏面に面板を接着剤で固着し、ハニカムパネルを製造する。これらのハニカムパネルは、軽量で高剛性を有し、通常のハニカムパネルとして使用できる。そして、ハニカムパネル中を加温した或いは冷却した気体や液体を通すことで放熱板機能や熱交換機能を持たせることができる。このように、本発明のハニカムパネルは、住宅やビルの壁材、床材或いは間仕切り等に使用すると共に、冷暖房システム或いは空調システムのエレメントとして利用できる。

また、上記のハニカムパネルを積層して各層毎に異なる流体を流動させ、熱伝達性能の良好なプレート式熱交換器にすることができる。図１１はその一例を示す斜視図である。Ａ，Ｂ，Ｃは、ハニカムパネルである。Ｂのハニカムパネルの中に低温の気体を矢印方向に流し、ＡとＣのハニカムパネルの中に高温の気体を矢印方向に流す。これによって、ハニカムパネルＢと、ハニカムパネルＡ，Ｃとの間で熱交換が行われる。

本発明のハニカムパネルの一例を示す斜視図本発明のハニカムパネルに用いるハニカム構造体の一例の斜視図図２のハニカム構造体の製造過程を示す斜視図。本発明のハニカムパネルの他の例を示す斜視図本発明のハニカムパネルに用いるハニカム構造体の他の例の斜視図図５のハニカム構造体の製造過程を示す斜視図。本発明のハニカムパネルに用いるハニカム構造体の他の例の斜視図図７のハニカム構造体の製造過程を示す斜視図。本発明のハニカムパネルに用いるハニカム構造体の他の例の斜視図図９のハニカム構造体の製造過程を示す斜視図。本発明のハニカムパネルを用いた熱交換器の斜視図

符号の説明

１ハニカム構造体、２，３面板、４側壁、５、１２貫通孔、６セル、７ハニカムブロック、８箔、９接着部、１０非接着部、１１孔、１３管、

Claims

ハニカム構造体の表裏面に面板を固着したハニカムパネルにおいて、ハニカムを構成するセルの壁に、流体を通過させる貫通孔を設けたことを特徴とするハニカムパネル。
ハニカム構造体の表裏面に面板を固着したハニカムパネルにおいて、ハニカムを構成するセルの接着部の壁に、流体を通過させる貫通孔を設けたことを特徴とするハニカムパネル。
ハニカム構造体の表裏面に面板を固着したハニカムパネルにおいて、ハニカムを構成するセルの非接着部の壁に、流体を通過させる貫通孔を設けたことを特徴とするハニカムパネル。
ハニカム構造体の表裏面に面板を固着したハニカムパネルにおいて、ハニカムを構成するセルの接着部の壁及び非接着部の壁に、流体を通過させる貫通孔を設けたことを特徴とするハニカムパネル。
ハニカム構造体の表裏面に面板を固着したハニカムパネルにおいて、該ハニカム構造体が、ハニカムを構成するセルの接着部の壁を貫通し且つハニカムの全幅に亘っている直線状の管を複数本備え、且つハニカムを構成するセルの非接着部の壁に流体を通過させる貫通孔を有することを特徴とするハニカムパネル。
ハニカム構造体の表裏面に固着した面板の少なくとも一つに、貫通孔を設けてなる請求項１〜５のいずれかに記載のハニカムパネル。
請求項１〜５のいずれかに記載のハニカムパネルを複数層に重ねてなるプレート型熱交換器。
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、該ハニカムブロックの接着部又は非接着部に、或いは接着部と非接着部に、展張する方向と同方向に貫通孔を複数個所穿孔し、その後展張してハニカム構造体となし、該ハニカム構造体の表裏面に面板を固着することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載のハニカムパネルの製造方法。