JP2022043501A - ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】シールド性を保持しつつ圧力損失を抑制することができるハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法を提供する。【解決手段】凹状の入口側端面１２と、凸状の出口側端面１４と、入口側端面１２から出口側端面１４まで延びる流体の流路となる多角形断面の複数のセル２０と、を備え、複数のセル２０は、隔壁２２で隔てられ、複数のセル２０のうち少なくとも一部のセルは、長手方向に垂直な流路断面の面積が入口側端面から出口側端面に向かって拡幅する。【選択図】図１

Description

本開示は、ハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法に関する。

近年、高電磁界パルス（ＥＭＰ：electromagnetic pulse）防衛技術に関して取り組むべき技術課題として、強い電磁波から電子機器を防護するため、脅威となる電磁波の性質に合わせた防護対策が必要とされている。具体的には、発電プラント、データセンタ、防衛設備等の重要設備に設けられた排気口又は冷却口等の開口部には、高電磁界パルス及び高出力マイクロ波の防護のための対策が必要とされる。

特開平１１－８１５１８号公報

ところで、高電磁界パルスの想定される周波数である１０ＧＨｚの電磁波に対してシールド性を確保するためには、開口部の流路の幅を電磁波の波長３０ｍｍの１／２、すなわち１５ｍｍ以下にする必要がある。しかしながら、従来の重要設備のダクト構造又はルーバ構造等のスリットを有する開口部構造は、スリット幅が１５ｍｍ以上であるため、電電界が容易に侵入してしまう。一方で、ハニカム構造（例えば、特許文献１）を有する市販の電磁シールドは、空気流れによる圧力損失により補機動力が増加する可能性がある上、平面上への設置に限定されるため、設備ごとの開口部形状に対応するのが困難である。

本開示は、上記に鑑みてなされたものであって、シールド性を保持しつつ圧力損失を抑制することができるハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。

本開示のハニカム構造体は、凹状の入口側端面と、凸状の出口側端面と、前記入口側端面から前記出口側端面まで延びる流体の流路となる多角形断面の複数のセルと、を備え、複数の前記セルは、隔壁で隔てられ、複数の前記セルのうち少なくとも一部のセルは、長手方向に垂直な流路断面の面積が前記入口側端面から前記出口側端面に向かって拡幅する。

また、本開示のハニカム構造体は、内部に長手方向の通路を有する断面が多角形の複数の多角柱状セルの集合体からなるハニカム構造体であって、前記複数の多角柱状セルの側面は隣り合う他の前記複数の多角柱状セルの１側面と一体となり隔壁をなしており、前記複数の多角柱状セルのうち少なくとも一部の多角柱状セルの前記断面の面積は、前記多角柱状セルの前記長手方向の一端側から他端側に向かって拡幅されており、前記集合体の前記長手方向の前記一端側の面及び前記他端側の面は、前記拡幅する方向とは反対方向に湾曲している。

また、本開示のハニカム構造体の製造方法は、３Ｄプリンタによって、前記出口側端面側となる突起部を基礎として、前記入口側端面へと積層して製造する。

本開示によれば、シールド性を保持しつつ圧力損失を抑制することができるハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法を提供することを目的とする。

図１は、実施形態に係るハニカム構造体の一部を模式的に示す斜視図である。 図２は、図１に示すハニカム構造体の１つのセルを模式的に示す斜視図である。 図３は、図２に示すセルの各寸法を示す表である。 図４は、実施形態に係るハニカム構造体を示す断面図である。 図５は、実施形態のハニカム構造体を適用した第１適用形態のシールド構造体を模式的に示す斜視図である。 図６は、第１変形例に係るハニカム構造体を示す断面図である。 図７は、第１変形例のハニカム構造体を適用した第２適用形態のシールド構造体を模式的に示す斜視図である。 図８は、図７のシールド構造体を別の方向から視た斜視図である。 図９は、比較例に対する第２適用形態のシールド構造体による圧力損失比を示すグラフである。 図１０は、第２変形例に係るハニカム構造体を示す断面図である。 図１１は、第３変形例に係るハニカム構造体を示す断面図である。 図１２は、第４変形例に係るハニカム構造体を示す断面図である。 図１３は、第５変形例に係るハニカム構造体を示す断面図である。

以下に、本開示に係るハニカム構造体及びハニカム構造体の製造方法について、実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、本開示は、以下の実施形態の記載に限定されるものではない。また、以下の実施形態における構成要素には、当業者が置換可能かつ容易なもの、実質的に同一のもの、あるいは均等の範囲のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成要素は、本開示の要旨を逸脱しない範囲で構成要素の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。以下の実施形態では、本開示に係る衝撃波供給装置の実施形態を例示する上で、必要となる構成要素を説明し、その他の構成要素を省略する。なお、以下の実施形態の説明において、同一構成には同一符号を付し、異なる構成には異なる符号を付すものとする。

（実施形態）
まず、実施形態のハニカム構造体１０の構成について説明する。図１は、実施形態に係るハニカム構造体１０の一部を模式的に示す斜視図である。図２は、図１に示すハニカム構造体１０の１つのセル２０を模式的に示す斜視図である。図３は、図２に示すセル２０の各寸法を示す表である。図４は、実施形態に係るハニカム構造体１０を示す断面図である。

ハニカム構造体１０は、流路の入口側と出口側との間のシールド性、及び流路を通過する流体の圧損抑制のいずれも必要とされる構造体、装置等に適用される。ハニカム構造体１０は、例えば、発電プラント、データセンタ、防衛設備等の重要設備の開口部において電磁波の侵入から防衛する電磁シールド、又は熱交換器等に適用される。

図１に示すように、ハニカム構造体１０は、入口側端面１２から出口側端面１４まで延びる流体の流路（通路）となる複数のセル２０を含む。１つのセル２０は、長手方向に垂直な断面（以降、流路断面と称する）の形状が多角形の筒形状である。すなわち、セル２０は、断面が多角形である中空の多角柱状セルであり、ハニカム構造体１０は、複数の多角柱状セルの集合体である。セル２０の流路断面形状は、実施形態において正六角形であるが、三角形、四角形、八角形等、又はこれらの組み合わせであってもよい。

隣接するセル２０同士は、セル２０内の空間を囲むように設けられた隔壁２２によって区画される。セル２０の側面は、隣り合う他のセル２０の１側面と一体となり隔壁２２をなす。すなわち、セル２０は、隔壁２２を隔てて隣接するセル２０と隔壁２２を共有する。隔壁２２は、板厚が一定に設けられる平板形状である。

図２に示すように、セル２０は、入口側開口２４と、出口側開口２６と、を有する。入口側開口２４は、セル２０の長手方向の一方の端部であって、ハニカム構造体１０の入口側端面１２側に開口する。出口側開口２６は、セル２０の長手方向の他方の端部であって、ハニカム構造体１０の出口側端面１４側に開口する。

セル２０は、長手方向の一端側から他端側に向かって拡幅する。より詳しくは、セル２０は、入口側開口２４から出口側開口２６に向かって、流路断面の面積が拡大するテーパ筒形状である。セル２０は、実施形態において、長手方向に平行な方向と、隔壁２２の側縁との成す角が、一定の拡大角θであるように、直線的に拡幅する形状である。すなわち、セル２０の隔壁２２は、幅Ｗ１を有する入口側開口２４側の底辺と、幅Ｗ１より大きい幅Ｗ２を有する出口側開口２６側の底辺と、長さＬの２つの脚を有する等脚台形状である。

なお、実施形態のハニカム構造体１０は、全て同形状であるセル２０を含むが、例えば、後述の第２変形例のハニカム構造体２１０ように、形状の異なる複数種類のセル３２０を含んでもよい。また、後述の第４変形例のハニカム構造体４１０のように、テーパ筒形状ではなく入口側開口４２４から出口側開口４２６に向かって流路断面の面積が一定であるストレート形状のセル４２０を一部に含んでもよい。

図３に、実施形態における、１０ＧＨｚにおいて電磁シールド性能８０ｄＢを達成可能なセル２０の各々の寸法の範囲例を示す。電磁シールド性能は、入口セルサイズと出口セルサイズの平均値とセル長さとにより調整が可能である。要求される電磁シールド性能が異なる場合は、仕様範囲が変わるため、図３の範囲から外れる場合もあり得る。

図３において、入口側開口２４におけるセル２０の対向する隔壁２２同士の距離Ｈ１を「入口セルサイズ」と称する。入口セルサイズは、２．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲に設定される。また、出口側開口２６におけるセル２０の対向する隔壁２２同士の距離Ｈ２を「出口セルサイズ」と称する。出口セルサイズは、２．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲に設定される。また、隔壁２２の脚の長さＬを「セル長さ」と称する。セル長さは、６ｍｍ以上３０ｍｍ以下の範囲に設定される。また、入口セルサイズに対する出口セルサイズの比率を「セル拡大率」と称する。セル拡大率は、すなわち、入口側端面１２側に開口する入口側開口２４から出口側端面１４側に開口する出口側開口２６までの、流路断面の幅の拡大率である。セル拡大率は、１以上２以下の範囲に設定される。

図４には、実施形態のハニカム構造体１０に加え、流路の入口側端面９１２及び出口側端面９１４が平面であるハニカム構造体９１０を比較例として点線で示している。実施形態のセル２０は、上述の通り入口側開口２４から出口側開口２６に向かって、長手方向に垂直な断面の面積が拡大するテーパ筒形状である。ハニカム構造体１０は、隔壁２２を介して複数のセル２０を次々に接続した構造であるため、図４に示すように、入口側端面１２が凹状、かつ出口側端面１４が凸状の、同方向かつ拡幅する方向とは反対方向に湾曲した形状となる。すなわち、ハニカム構造体１０は、流路に平行な断面が、扇形状を含む。なお、実施形態のハニカム構造体１０は、入口側端面１２及び出口側端面１４が全体として同方向に湾曲しているが、後述の第４変形例のハニカム構造体４１０のように、一部が湾曲していなくてもよい。

ハニカム構造体１０は、流路断面方向の中央部１６で最も出口側端面１４側に膨出する。ハニカム構造体１０は、例えば、図４に示すように、設置する開口部の形状に合わせて、断面扇状に連なるセル群２８を、複数連ねるように設けられてもよい。１つのセル群２８は、流路断面方向の端部１８において隣接するセル群２８と接続する。より詳しくは、セル群２８の端部１８のセル２０の隔壁２２、すなわち、別のセル２０と共有されない隔壁２２は、出口側開口２６側の端縁が隣接するセル群２８の端部１８のセル２０の隔壁２２の出口側開口２６側の端縁と接続する。これにより、流体Ｆは、入口側端面１２側から出口側端面１４側に向かって、セル２０の内部のみを通過して、セル２０以外から流出しない。

なお、図４に示すハニカム構造体１０において、右半分の部分は、各々のセル２０の隔壁２２を省略して描写するとともに、セル２０を通過する流体Ｆの流れ方向を示している。ハニカム構造体１０の各々のセル２０を通過する流体Ｆの流れ方向は、扇形状に対応して放射状に広がる方向である。

実施形態のハニカム構造体１０は、入口側端面１２から出口側端面１４に向かって、流路面積３０が拡大する。ハニカム構造体１０では、流路面積３０の拡大に伴ってセル２０を通過する流体Ｆの流速が低下するため、圧力損失が低下する。実施形態のハニカム構造体１０は、流路面積３０が、比較例のハニカム構造体９１０の流路面積９３０と比較して大きい。したがって、出口側端面１４に凸状のハニカム構造体１０は、入口側端面９１２及び出口側端面９１４が平面であるハニカム構造体９１０と比較して、圧力損失を抑制することができる。

実施形態のハニカム構造体１０は、例えば、金属用の３Ｄプリンタによって製造されることが好ましい。ハニカム構造体１０は、樹脂用の３Ｄプリンタや押出し成型等によって造形された後、表面に導電性塗料を塗布される若しくはメッキ処理されることによって製造されてもよい。３Ｄプリンタで製造する場合、ハニカム構造体１０となる鉛直方向下側の部分に台座を形成し、台座の上にハニカム構造体１０となる構造物を形成する。この際、出口側端面１４側となる突起部を基礎として、入口側端面１２側へと積層して製造する。これにより、隣接するセル２０を隔てる隔壁２２を隣接するセル２０同士で共有するように設けることができる。これにより、隣接するセル２０との接合部の電気的接続が良好となり、高電磁界パルスの侵入を防止することができる。また、隔壁２２の厚さを均一に形成することができる。これにより、セル２０の内壁が平坦になり、セル２０内を通過する流体Ｆの圧力損失を抑制することができる。

（第１適用形態）
図５は、実施形態のハニカム構造体１０を適用した第１適用形態のシールド構造体５０を模式的に示す斜視図である。シールド構造体５０は、重要設備の開口部に相当する矩形状の枠６０内に設けられる。シールド構造体５０は、流体Ｆの流れ方向、すなわちセル２０の長手方向が枠６０の開口方向に対して傾斜するように設けられる複数のセル群２８を含む。セル群２８は、枠６０において矩形状の一辺に平行な一方向に並べて配置される。セル群２８は、枠６０において一方向に直交する他方向に、階段状に配置される。

（第１変形例）
次に、第１変形体のハニカム構造体１１０の構成について説明する。図６は、第１変形例に係るハニカム構造体１１０を示す断面図である。なお、図６は、実施形態と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。また、図６に示すハニカム構造体１１０において、右半分の部分は、各々のセル２０の隔壁２２を省略して描写するとともに、セル２０を通過する流体Ｆの流れ方向を示している。

第１変形例のハニカム構造体１１０は、実施形態のハニカム構造体１０と比較して、整流板４０を備える点で異なる。整流板４０は、隣接するセル群２８の端部１８のセル２０の隔壁２２同士に囲まれた領域であるデッドスペース３２に設けられる。整流板４０は、隣接するセル群２８同士の接続部の隔壁２２から入口側端面１２側に突出するように設けられる。整流板４０は、セル群２８の端部１８に沿って（図６における紙面に垂直な方向）設けられる。整流板４０は、長手方向に垂直な断面が、逆三角形状である。

整流板４０は、入口側端面１２に接続する受面４２を有する。受面４２と、端部１８のセル２０の隔壁２２とがなす整流角φは、１００°以上であることが好ましい。整流板４０は、受面４２で流体Ｆを受けることによって、隣接するセル群２８の端部１８のセル２０の隔壁２２同士に囲まれた領域であるデッドスペース３２に流体Ｆが流れ込むことを阻害する。これにより、ハニカム構造体１１０のセル群２８の端部１８近傍における流体Ｆの流れによって、他の主流の流体Ｆの流れを歪曲させることを抑制することができる。

（第２適用形態）
図７は、第１変形例のハニカム構造体１１０を適用した第２適用形態のシールド構造体１５０を模式的に示す斜視図である。図８は、図７のシールド構造体１５０を別の方向から視た斜視図である。なお、図７及び図８では、入口側端面１２及び出口側端面１４におけるセル２０の入口側開口２４及び出口側開口２６の描写を格子模様に簡略化して示している。図７及び図８に示すように、シールド構造体１５０は、複数のドーム部１５２と、ドーム間部１５４と、を含む。

ドーム部１５２には、第１変形例のハニカム構造体１１０が適用される。ドーム部１５２は、流路断面方向に均等にセル２０を接続させた半球面状である。ドーム部１５２は、入口側端面１２が凹状の球面を有し、出口側端面１４が凸状の球面を有するドーム形状である。ドーム部１５２の端部１８（図６参照）の入口側端面１２側には、整流板４０が設けられる。整流板４０は、ドーム部１５２の端部１８に沿って、円環状に設けられる。

ドーム間部１５４は、３つのドーム部１５２の端縁に囲まれた領域である。ドーム間部１５４は、ドーム部１５２と同様に、複数のセル２０が接続されることによって構成される。ドーム間部１５４には、実施形態と同様の入口側開口２４から出口側開口２６に向かって拡幅するテーパ筒形状のセル２０のみならず、入口側開口から出口側開口に向かって流路断面の面積が一定であるストレート形状のセルも配置される。

シールド構造体１５０は、ドーム部１５２を内接する複数の六角形状の構造体が六角形の辺同士で接続して連なる構造である。すなわち、ドーム間部１５４は、六角形の角部に相当する。

図９は、比較例に対する第２適用形態のシールド構造体１５０による圧力損失比を示すグラフである。比較例のシールド構造体は、第１変形例のハニカム構造体１１０の代わりに、図４に示す比較例のハニカム構造体９１０が適用された構造体である。すなわち、比較例のシールド構造体は、ハニカム構造体９１０の入口側端面９１２及び出口側端面９１４が平面である。

図９に示すように、比較例の平板状のハニカム構造体９１０を有するシールド構造体に対して、第２適用形態のドーム形状のハニカム構造体１１０を有するシールド構造体１５０では、流体Ｆがセル２０、９２０を通過する際の圧力損失が、約３割低減される。このように、第２適用形態のシールド構造体１５０は、ドーム部１５２のハニカム構造体１１０において、入口側端面１２から出口側端面１４に向かって流路面積が拡大するのに伴い、セル２０を通過する流体Ｆの流速が低下するため、圧力損失が低下する。また、入口側端面１２側のドーム部１５２の端部１８に設けられる整流板４０が流体Ｆを受けることによって、さらに、圧力損失を低下させることができる。

（第２変形例）
次に、第１変形体のハニカム構造体２１０の構成について説明する。図１０は、第２変形例に係るハニカム構造体２１０を示す断面図である。なお、図１０は、第１変形例と同一部分に同一符号を付して説明を省略する。また、図１０に示すハニカム構造体２１０において、右半分の部分は、各々のセル２２０の隔壁２２２を省略して描写するとともに、セル２２０を通過する流体Ｆの流れ方向を示している。

第２変形例のハニカム構造体２１０は、実施形態のハニカム構造体１０及び第１変形例のハニカム構造体１１０と同様に、凹状の入口側端面１２と、凸状の出口側端面１４と、を有する。第２変形例において、ハニカム構造体２１０の入口側端面１２及び出口側端面１４の曲率は、実施形態及び第１変形例の入口側端面１２及び出口側端面１４の曲率と同一である。

第２変形例のハニカム構造体２１０は、第１変形例のハニカム構造体１１０と比較して、複数のセル２０の代わりに複数のセル２２０を含む点で異なる。複数のセル２２０は、実施形態及び第１変形例のセル２０と同様に、隔壁２２２によって隣接するセル２２０同士が区画される。

セル２２０は、入口側端面１２側に開口する入口側開口２２４と、出口側端面１４側に開口する出口側開口２２６と、を有する。ハニカム構造体２１０は、実施形態及び第１変形例のハニカム構造体１０、１１０と同様に、断面扇状に連なるセル群２２８を、複数連ねるように設けられる。

ハニカム構造体２１０では、複数の２２０のうち、セル群２２８の流路断面方向の中央部１６に配置されるセル２２０と、端部１８に配置されるセル２２０とが、異なる寸法を有する。より詳しくは、端部１８に配置されるセル２２０は、流路断面の面積が、中央部１６に配置されるセル２２０の流路断面の面積より大きい。また、端部１８に配置されるセル２２０は、入口側端面１２から出口側端面１４までの流路断面の幅の拡大率が、中央部１６に配置されるセル２２０の拡大率より大きい。

出口側端面１４側に凸状に膨出するハニカム構造体２１０では、流体Ｆが中央部１６に集まり、端部１８に流れにくい。第２変形例では、端部１８のセル２２０の流路断面の面積及び幅の拡大率を中央部１６より大きくすることによって、入口側端面１２での流体Ｆの流量の差異を低減するようにしている。セル群２２８全体で流体Ｆが均一に流れるようにすることによって、圧力損失を抑制することができる。

（第３変形例）
次に、第３変形体のハニカム構造体３１０の構成について説明する。図１１は、第３変形例に係るハニカム構造体３１０を示す断面図である。なお、図１１に示すハニカム構造体３１０において、右半分の部分は、各々のセル３２０の隔壁３２２を省略して描写するとともに、セル３２０を通過する流体Ｆの流れ方向を示している。

第３変形例のハニカム構造体３１０は、凹状の入口側端面３１２と、凸状の出口側端面３１４と、を有する。第３変形例のハニカム構造体３１０は、第２変形例のハニカム構造体２１０と比較して、複数のセル２２０及び整流板４０の代わりに、複数のセル３２０及び整流板３４０を含む点で異なる。複数のセル３２０は、実施形態、第１変形例及び第２変形例のセル２０、２２０と同様に、隔壁３２２によって隣接するセル３２０同士が区画される。

セル３２０は、入口側端面３１２側に開口する入口側開口３２４と、出口側端面３１４側に開口する出口側開口３２６と、を有する。ハニカム構造体３１０は、実施形態、第１変形例及び第２変形例のハニカム構造体１０、１１０、２１０と同様に、断面扇状に連なるセル群３２８を、複数連ねるように設けられる。

ハニカム構造体３１０では、複数の３２０のうち、セル群３２８の流路断面方向の中央部３１６に配置されるセル３２０と、端部３１８に配置されるセル３２０とが、異なる寸法を有する。より詳しくは、端部３１８に配置されるセル３２０は、流路断面の面積が、中央部３１６に配置されるセル３２０の流路断面の面積より大きい。また、端部３１８に配置されるセル３２０は、入口側端面３１２から出口側端面３１４までの流路の長さが、中央部３１６に配置されるセル３２０の流路の長さより大きい。

すなわち、第３変形例において、ハニカム構造体３１０の入口側端面３１２及び出口側端面３１４の曲率は、実施形態、第１変形例及び第２変形例の入口側端面１２及び出口側端面１４の曲率より小さい。また、ハニカム構造体３１０は、入口側端面３１２の曲率に対して、出口側端面３１４の曲率を小さくすることにより、端部３１８のセル３２０と、隣接するセル群３２８の端部３１８のセル３２０との間のデッドスペース３３２を小さくしている。これにより、ハニカム構造体３１０のセル群３２８の端部３１８近傍における流体Ｆの流れによって、他の主流の流体Ｆの流れを歪曲させることを抑制することができる。

さらに、ハニカム構造体３１０は、隣接するセル群３２８の端部３１８のセル３２０の隔壁３２２同士に囲まれた領域であるデッドスペース３３２において、入口側端面３１２側に突出する整流板３４０を備える。整流板３４０の受面３４２が流体Ｆを受けることにより、ハニカム構造体３１０のセル群３２８の端部３１８近傍における流体Ｆの流れによって、他の主流の流体Ｆの流れを歪曲させることをさらに抑制することができるので、圧力損失を抑制することができる。

（第４変形例）
次に、第４変形体のハニカム構造体４１０の構成について説明する。図１２は、第４変形例に係るハニカム構造体４１０を示す断面図である。なお、図１２に示すハニカム構造体４１０において、右半分の部分は、各々のセル４２０の隔壁４２２を省略して描写するとともに、セル４２０を通過する流体Ｆの流れ方向を示している。

第４変形例のハニカム構造体４１０は、凹状の入口側端面４１２と、凸状の出口側端面４１４と、を有する。第４変形例のハニカム構造体４１０は、第３変形例のハニカム構造体３１０と比較して、複数のセル３２０及び整流板３４０の代わりに、複数のセル４２０及び整流板４４０を含む点で異なる。複数のセル４２０は、実施形態、第１変形例、第２変形例及び第３変形例のセル２０、２２０、３２０と同様に、隔壁４２２によって隣接するセル４２０同士が区画される。

セル４２０は、入口側端面４１２側に開口する入口側開口４２４と、出口側端面４１４側に開口する出口側開口４２６と、を有する。ハニカム構造体４１０は、実施形態、第１変形例、第２変形例及び第３変形例のハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０と同様に、断面扇状に連なるセル群４２８を、複数連ねるように設けられる。

ハニカム構造体４１０では、複数の４２０のうち、セル群４２８の流路断面方向の中央部４１６に配置されるセル４２０と、端部４１８に配置されるセル４２０とが、異なる寸法を有する。より詳しくは、端部４１８に配置されるセル４２０は、流路断面の面積が、中央部４１６に配置されるセル４２０の流路断面の面積より大きい。また、端部４１８に配置されるセル４２０は、入口側端面４１２から出口側端面４１４までの流路の長さが、中央部４１６に配置されるセル４２０の流路の長さより大きい。また、中央部４１６に配置されるセル４２０は、入口側端面４１２から出口側端面４１４までの流路断面の形状及び面積が一定のストレート形状である。

すなわち、第４変形例において、ハニカム構造体４１０は、セル群４２８の中央部４１６が扁平状である。これにより、ハニカム構造体４１０は、全体として出口側端面４１４側に凸状のセル群４２８によって、実施形態のハニカム構造体１０と同様に流体Ｆの圧力損失を抑制するとともに、ハニカム構造体１０を適用する構造体及び周辺環境に合わせた形状に設けることができる。

ハニカム構造体４１０は、さらに、隣接するセル群４２８の端部４１８のセル４２０の隔壁４２２同士に囲まれた領域であるデッドスペース４３２において、入口側端面４１２側に突出する整流板４４０を備える。整流板４４０の受面４４２が流体Ｆを受けることにより、ハニカム構造体４１０のセル群４２８の端部４１８近傍における流体Ｆの流れによって、他の主流の流体Ｆの流れを歪曲させることを抑制することができるので、圧力損失を抑制することができる。

（第５変形例）
次に、第５変形体のハニカム構造体５１０の構成について説明する。図１３は、第５変形例に係るハニカム構造体５１０を示す断面図である。なお、図１３に示すハニカム構造体５１０において、右半分の部分は、各々のセル５２０の隔壁５２２を省略して描写するとともに、セル５２０を通過する流体Ｆの流れ方向を示している。

第５変形例のハニカム構造体５１０は、凹状の入口側端面５１２と、凸状の出口側端面５１４と、を有する。第５変形例のハニカム構造体５１０は、第３変形例のハニカム構造体３１０と比較して、複数のセル３２０及び整流板３４０の代わりに、複数のセル５２０及び整流板５４０を含む点で異なる。複数のセル５２０は、実施形態、第１変形例、第２変形例、第３変形例及び第４変形例のセル２０、２２０、３２０、４２０と同様に、隔壁５２２によって隣接するセル５２０同士が区画される。

セル５２０は、入口側端面５１２側に開口する入口側開口５２４と、出口側端面５１４側に開口する出口側開口５２６と、を有する。ハニカム構造体５１０は、実施形態、第１変形例、第２変形例、第３変形例及び第４変形例のハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０と同様に、断面扇状に連なるセル群５２８を、複数連ねるように設けられる。

ハニカム構造体５１０では、複数の５２０のうち、セル群５２８の流路断面方向の中央部５１６に配置されるセル５２０と、端部５１８に配置されるセル５２０とが、異なる寸法を有する。より詳しくは、端部５１８に配置されるセル５２０は、流路断面の面積が、中央部５１６に配置されるセル５２０の流路断面の面積より大きい。また、端部５１８に配置されるセル５２０は、入口側端面５１２から出口側端面５１４までの流路の長さが、中央部５１６に配置されるセル５２０の流路の長さより大きい。

第５変形例において、ハニカム構造体５１０の入口側端面５１２及び出口側端面５１４の曲率は、実施形態、第１変形例、第２変形例及び第３変形例の入口側端面１２、３１２及び出口側端面１４、３１４の曲率より大きい。これにより、ハニカム構造体５１０は、全体として出口側端面５１４側に凸状のセル群５２８によって、実施形態のハニカム構造体１０と同様に流体Ｆの圧力損失を抑制するとともに、ハニカム構造体５１０を適用する構造体及び周辺環境に合わせた形状に設けることができる。具体的には、入口側端面５１２及び出口側端面５１４の曲率を大きくすることで、流体Ｆが流入する方向に交差する方向（図１３における左右方向）のサイズを小さくすることができる。これにより、設置スペースが限られる場所にもハニカム構造体５１０を配置することができる。

ハニカム構造体５１０は、さらに、隣接するセル群５２８の端部５１８のセル５２０の隔壁５２２同士に囲まれた領域であるデッドスペース５３２において、入口側端面５１２側に突出する整流板５４０を備える。整流板５４０の受面５４２が流体Ｆを受けることにより、ハニカム構造体５１０のセル群５２８の端部５１８近傍における流体Ｆの流れによって、他の主流の流体Ｆの流れを歪曲させることを抑制することができるので、圧力損失を抑制することができる。

（各実施形態の作用効果）
各実施形態に記載のハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０及びハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０の製造方法は、例えば以下のように把握される。

第１の様態に係るハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０は、凹状の入口側端面１２、３１２、４１２、５１２と、凸状の出口側端面１４、３１４、４１４、５１４と、入口側端面１２、３１２、４１２、５１２から出口側端面１４、３１４、４１４、５１４まで延びる流体Ｆの流路となる多角形断面の複数のセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０と、を備え、複数のセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０は、隔壁２２、２２２、３２２、４２２、５２２で隔てられ、複数のセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０のうち少なくとも一部のセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０は、長手方向に垂直な流路断面の面積が入口側端面１２、３１２、４１２、５１２から出口側端面１４、３１４、４１４、５１４に向かって拡幅する。

第１の様態に係るハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０は、入口側端面１２、３１２、４１２、５１２から出口側端面１４、３１４、４１４、５１４に向かって、流路面積が拡大する。ハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０では、流路面積の拡大に伴ってセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０を通過する流体Ｆの流速が低下するため、圧力損失が低下する。すなわち、ハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０は、出口側端面１４、３１４、４１４、５１４側に凸状であるため、入口側端面９１２及び出口側端面９１４が平面であるハニカム構造体９１０と比較して、圧力損失を抑制することができる。したがって、シールド性を保持しつつ圧力損失を抑制することができる。

第２の様態に係るハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０において、複数のセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０は、隔壁２２、２２２、３２２、４２２、５２２を介して隣接するセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０と当該隔壁２２、２２２、３２２、４２２、５２２を共有して設けられる。これにより、セル同士が隔壁を共有しない従来のハニカム構造体と比較して、隣接するセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０との接合部の電気的接続が良好となり、高電磁界パルスの侵入を防止するシールド性を向上させることができる。

第３の様態に係るハニカム構造体１１０、２１０、３１０、４１０、５１０は、隣接するセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０と共有しない隔壁２２、２２２、３２２、４２２、５２２から入口側端面１２、３１２、４１２、５１２側に突出する整流板４０、３４０、４４０、５４０を備える。整流板４０、３４０、４４０、５４０は、流体Ｆを受けることによって、隔壁２２、２２２、３２２、４２２、５２２を共有しない隣接するセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０同士に囲まれた領域であるデッドスペース３２、３３２、４３２、５３２に流体Ｆが流れ込むことを阻害する。これにより、ハニカム構造体１１０、２１０、３１０、４１０、５１０の端部１８、３１８、４１８、５１８近傍における流体Ｆの流れによって、他の主流の流体Ｆの流れを歪曲させることを抑制することができる。

第４の様態に係るハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０において、隔壁２２、２２２、３２２、４２２、５２２は、厚さが均一である。これにより、セル２０、２２０、３２０、４２０、５２０の内壁が平坦になり、セル２０、２２０、３２０、４２０、５２０内を通過する流体Ｆの圧力損失を抑制することができる。

第５の様態に係るハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０において、セル２０、２２０、３２０、４２０、５２０は、流路断面の形状が正六角形である。これにより、セル２０、２２０、３２０、４２０、５２０内で対向する隔壁２２、２２２、３２２、４２２、５２２同士で高電磁界パルスが乱反射しないので、シールド性を向上させることができる。

第６の様態に係るハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０において、セル２０、２２０、３２０、４２０、５２０は、入口側端面１２、３１２、４１２、５１２から出口側端面１４、３１４、４１４、５１４までの流路断面の幅の拡大率が１以上２以下である。流路面積の拡大に伴ってセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０を通過する流体Ｆの流速が低下するため、圧力損失を低下させることができるので、シールド性を保持しつつ圧力損失を抑制することができる。

第７の様態に係るハニカム構造体１１０は、入口側端面１２が凹状の球面を有し、出口側端面１４が凸状の球面を有するドーム形状を含む。すなわち、ハニカム構造体１１０の各々のセル２０を通過する流体Ｆは、放射状に広がる方向に流れる。流路面積の拡大に伴ってセル２０を通過する流体Ｆの流速が低下するため、圧力損失を低下させることができるので、シールド性を保持しつつ圧力損失を抑制することができる。

第８の様態に係るハニカム構造体２１０、３１０、４１０、５１０は、複数のセル２２０、３２０、４２０、５２０のうち、流路断面方向の中央部１６、３１６、４１６、５１６に配置されるセル２２０、３２０、４２０、５２０に対して、端部１８、３１８、４１８、５１８に配置されるセル２２０、３２０、４２０、５２０の方が、流路断面の面積が大きい。出口側端面１４、３１４、４１４、５１４側に凸状に膨出するハニカム構造体２１０、３１０、４１０、５１０では、流体Ｆが中央部１６、３１６、４１６、５１６に集まり、端部１８、３１８、４１８、５１８に流れにくい。端部１８、３１８、４１８、５１８のセル２２０、３２０、４２０、５２０の流路断面の面積を中央部１６、３１６、４１６、５１６より大きくすることによって、入口側端面１２、３１２、４１２、５１２での流体Ｆの流量の差異を低減することができる。これにより、ハニカム構造体２１０、３１０、４１０、５１０全体で流体Ｆが均一に流れるようにすることができるので、圧力損失を抑制することができる。

第９の様態に係るハニカム構造体３１０、４１０、５１０は、複数のセル３２０、４２０、５２０のうち、流路断面方向の中央部３１６、４１６、５１６に配置されるセル３２０、４２０、５２０に対して、端部３１８、４１８、５１８に配置されるセル３２０、４２０、５２０の方が、長手方向の長さが長い。これにより、ハニカム構造体３１０、４１０、５１０は、入口側端面３１２、４１２、５１２の曲率に対して、出口側端面３１４、４１４、５１４の曲率を小さくなり、隔壁３２２、４２２、５２２を共有しない隣接するセル３２０、４２０、５２０同士に囲まれた領域であるデッドスペース３３２、４３２、５３２を小さくしている。これにより、ハニカム構造体３１０、４１０、５１０の端部３１８、４１８、５１８近傍における流体Ｆの流れによって、他の主流の流体Ｆの流れを歪曲させることを抑制することができる。

第１０の様態に係るハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、５１０において、入口側端面１２、３１２、５１２及び出口側端面１４、３１４、５１４は、全体として入口側端面１２、３１２、５１２側に湾曲する。すなわち、ハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、５１０の各々のセル２０、２２０、３２０、５２０を通過する流体Ｆは、放射状に広がる方向に流れる。流路面積の拡大に伴ってセル２０、２２０、３２０、５２０を通過する流体Ｆの流速が低下するため、圧力損失を低下させることができるので、シールド性を保持しつつ圧力損失を抑制することができる。

第１１の様態に係るハニカム構造体４１０において、複数のセル４２０のうち流路断面方向の中央部に配置されるセル４２０は、入口側端面４１２から出口側端面４１４まで流路断面の形状及び面積が一定である。これにより、ハニカム構造体４１０は、中央部４１６が扁平状となる。したがって、ハニカム構造体４１０は、全体として出口側端面４１４側に凸状であることにより流体Ｆの圧力損失を抑制するとともに、ハニカム構造体４１０を適用する構造体及び周辺環境に合わせた形状に設けることができる。

第１２の様態に係るハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０は、内部に長手方向の通路を有する断面が多角形の複数の多角柱状セル（セル２０、２２０、３２０、４２０、５２０）の集合体からなるハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０であって、複数の多角柱状セルの側面は隣り合う他の複数の多角柱状セルの１側面と一体となり隔壁２２、２２２、３２２、４２２、５２２をなしており、複数の多角柱状セルのうち少なくとも一部の多角柱状セルの断面の面積は、多角柱状セルの長手方向の一端（入口側端面１２、３１２、４１２、５１２）側から他端（出口側端面１４、３１４、４１４、５１４）側に向かって拡幅されており、集合体の長手方向の一端側の面及び他端側の面は、拡幅する方向とは反対方向に湾曲している。

第１２の様態に係るハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０は、多角柱状セルの側面が隣り合う他の複数の多角柱状セルの１側面と一体ではない従来のハニカム構造体と比較して、隣り合う多角柱状セルとの接合部の電気的接続が良好となり、高電磁界パルスの侵入を防止するシールド性を向上させることができる。また、各々の多角柱状セルを通過する流体Ｆは、流路面積の拡大に伴って放射状に広がる方向に流れて流速が低下する。このため、圧力損失を低下させることができるので、シールド性を保持しつつ圧力損失を抑制することができる。

第１３の様態に係るハニカム構造体１０、１１０は、所定設備の開口部を塞ぐように設けられ、開口部からの高電磁界パルスの侵入を防止するためのシールド構造体５０、１５０である。ハニカム構造体１０、１１０は、セル２０の流路断面の幅、流路の長さ、及び入口側端面１２から出口側端面１４までの拡大率を調整することにより、任意の形状構築ができるので、複雑な形状の開口部にも適用することができる。

第１４の様態に係るハニカム構造体１０は、開口部の開口方向に対して複数のセル２０の長手方向が傾斜するように設けられる。このように、流体Ｆの流れ方向が開口部の開口方向に対して傾斜する場合でも、ハニカム構造体１０を適用する構造体及び周辺環境に合わせた形状に設けることができる。

第１５の様態に係るハニカム構造体１１０は、入口側端面１２が凹状の球面を有しかつ出口側端面１４が凸状の球面を有するドーム部１５２を内接する複数の六角形状の構造体が六角形の辺同士で接続して連なるように設けられる。すなわち、ドーム部１５２の各々のセル２０を通過する流体Ｆは、放射状に広がる方向に流れる。流路面積の拡大に伴ってドーム部１５２のセル２０を通過する流体Ｆの流速が低下するため、圧力損失を低下させることができるので、シールド性を保持しつつ圧力損失を抑制することができる。

第１６の様態に係るハニカム構造体１１０は、複数のドーム部１５２に囲まれた領域に、入口側端面１２から出口側端面１４まで流路断面の形状及び面積が一定であるセルが配置される。ドーム部１５２では流路面積を拡大するとともに、ドーム部１５２に囲まれた領域にストレート形状のセルを配置することによって、デッドスペースを小さくして、さらに圧力損失を抑制させることができる。

第１７の様態に係るハニカム構造体１１０は、ドーム部１５２の端部１８に沿って円環状に設けられ、隔壁２２から入口側端面１２側に突出する整流板４０を備える。これにより、ドーム部１５２の端部１８における流体Ｆの流れによって、他の主流の流体Ｆの流れを湾曲させることを抑制することができる。

第１８の様態に係るハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０の製造方法は、３Ｄプリンタによって、出口側端面１４、３１４、４１４、５１４側となる突起部を基礎として、入口側端面１２、３１２、４１２、５１２へと積層して製造する。すなわち、断面積が大きい方を下層にすることによって、安定して製造することができる。また、製造後のラフトの除去が容易である。

第１９の様態に係るハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０の製造方法は、押し出し成型によって製造する。これにより、複数のセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０を一体的に製造することができるので、隣接するセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０を隔てる隔壁２２、２２２、３２２、４２２、５２２を隣接するセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０同士で共有するように設けることができる。このため、隣接するセル２０、２２０、３２０、４２０、５２０との接合部の電気的接続が良好となり、高電磁界パルスの侵入を防止するシールド性を向上させることができる。

以上、本開示の実施形態を説明したが、これらの実施形態の記載内容によって実施形態が限定されるものではない。また、適用形態として、高電磁界パルスの侵入を防止するためのシールド構造体５０、１５０を挙げたが、本開示では、ハニカム構造体１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０を、熱交換器等に適用してもよい。

１０、１１０、２１０、３１０、４１０、５１０、９１０ ハニカム構造体
１２、３１２、４１２、５１２、９１２ 入口側端面
１４、３１４、４１４、５１４、９１４ 出口側端面
１６、３１６、４１６、５１６ 中央部
１８、３１８、４１８、５１８ 端部
２０、２２０、３２０、４２０、５２０、９２０ セル
２２、２２２、３２２、４２２、５２２ 隔壁
２４、２２４、３２４、４２４、５２４ 入口側開口
２６、２２６、３２６、４２６、５２６ 出口側開口
２８、２２８、３２８、４２８、５２８ セル群
３０、９３０ 流路面積
３２、３３２、４３２、５３２ デッドスペース
４０、３４０、４４０、５４０ 整流板
４２、３４２、４４２、５４２ 受面
５０、１５０ シールド構造体
６０ 枠
１５２ ドーム部
１５４ ドーム間部
Ｌ 長さ
Ｗ１、Ｗ２ 幅
Ｈ１、Ｈ２ 距離
θ 拡大角
Ｆ 流体
φ 整流角

Claims (19)

1. 凹状の入口側端面と、
   凸状の出口側端面と、
   前記入口側端面から前記出口側端面まで延びる流体の流路となる多角形断面の複数のセルと、
   を備え、
   複数の前記セルは、隔壁で隔てられ、
   複数の前記セルのうち少なくとも一部のセルは、長手方向に垂直な流路断面の面積が前記入口側端面から前記出口側端面に向かって拡幅する、
   ハニカム構造体。
2. 複数の前記セルは、前記隔壁を介して隣接する前記セルと当該隔壁を共有して設けられる、
   請求項１に記載のハニカム構造体。
3. 隣接する前記セルと共有しない前記隔壁から前記入口側端面側に突出する整流板を備える、
   請求項１又は２に記載のハニカム構造体。
4. 前記隔壁は、厚さが均一である、
   請求項１から３のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
5. 前記セルは、流路断面の形状が正六角形である、
   請求項１から４のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
6. 前記セルは、前記入口側端面から前記出口側端面までの流路断面の幅の拡大率が１以上２以下である、
   請求項１から５のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
7. 前記入口側端面が凹状の球面を有し、前記出口側端面が凸状の球面を有するドーム形状を含む、
   請求項１から６のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
8. 複数の前記セルのうち、流路断面方向の中央部に配置される前記セルに対して、端部に配置される前記セルの方が、流路断面の面積が大きい、
   請求項１から７のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
9. 複数の前記セルのうち、流路断面方向の中央部に配置される前記セルに対して、端部に配置される前記セルの方が、長手方向の長さが長い、
   請求項１から８のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
10. 前記入口側端面及び前記出口側端面は、全体として前記入口側端面側に湾曲する、
    請求項１から９いずれか１項に記載のハニカム構造体。
11. 複数の前記セルのうち流路断面方向の中央部に配置されるセルは、前記入口側端面から前記出口側端面まで流路断面の形状及び面積が一定である、
    請求項１から９のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
12. 内部に長手方向の通路を有する断面が多角形の複数の多角柱状セルの集合体からなるハニカム構造体であって、
    前記複数の多角柱状セルの側面は隣り合う他の前記複数の多角柱状セルの１側面と一体となり隔壁をなしており、
    前記複数の多角柱状セルのうち少なくとも一部の多角柱状セルの前記断面の面積は、前記多角柱状セルの前記長手方向の一端側から他端側に向かって拡幅されており、
    前記集合体の前記長手方向の前記一端側の面及び前記他端側の面は、前記拡幅する方向とは反対方向に湾曲している、
    ハニカム構造体。
13. 所定設備の開口部を塞ぐように設けられ、前記開口部からの高電磁界パルスの侵入を防止するためのシールド構造体である、
    請求項１から１１のいずれか１項に記載のハニカム構造体。
14. 前記開口部の開口方向に対して複数の前記セルの長手方向が傾斜するように設けられる、
    請求項１３に記載のハニカム構造体。
15. 前記入口側端面が凹状の球面を有しかつ前記出口側端面が凸状の球面を有するドーム部を内接する複数の六角形状の構造体が六角形の辺同士で接続して連なるように設けられる、
    請求項１３に記載のハニカム構造体。
16. 複数の前記ドーム部に囲まれた領域に、前記入口側端面から前記出口側端面まで流路断面の形状及び面積が一定であるセルが配置される、
    請求項１５に記載のハニカム構造体。
17. 前記ドーム部の端部に沿って円環状に設けられ、前記隔壁から前記入口側端面側に突出する整流板を備える、
    請求項１５又は１６に記載のハニカム構造体。
18. 請求項１から１７のいずれか１項に記載のハニカム構造体の製造方法であって、
    ３Ｄプリンタによって、前記出口側端面側となる突起部を基礎として、前記入口側端面へと積層して製造する、
    ハニカム構造体の製造方法。
19. 請求項１から１７のいずれか１項に記載のハニカム構造体の製造方法であって、
    押し出し成型によって製造する、
    ハニカム構造体の製造方法。

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