(57)【要約】【課題】非円形断面のダクトの周壁の一部または全部をハニカム構造にすることで、剛性を確保し、微小な質量の増加で撓みを抑制することが出来る筒状ハニカム構造体及びその製造方法を提供する。【解決手段】筒状ハニカム構造体の筒状体１は、相対向する平面部Ｘ，Ｘと、相対向する曲面部Ｙ，Ｙとで断面扁平状に成形され、その構成は、表面材２と裏面材３との間にハニカムコア４を介在させてサンドイッチ構造に構成してある。ハニカムコア４の素材としては、ステンレス，アルミ合金、補強繊維に熱可塑性樹脂、または熱硬化樹脂を含浸またはコーティングした繊維強化プラスチック等から選ばれた一つを使用するものであり、更に前記表面材２及び裏面材３には、補強繊維に熱硬化樹脂または熱可塑性樹脂をコーティングまたは積層させた中間材料を使用する。この発明の第１実施形態では、筒状体１の平面部Ｘ，Ｘと曲面部Ｙ，Ｙとの全周をハニカム構造にしてある。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面材と裏面材との間にハニカムコアを介在させてサンドイッチ構造の筒状体を構成し、該筒状体の少なくとも一箇所に平面部を設けた筒状ハニカム構造体であって、
前記筒状体全周をハニカムサンドイッチ構造にしたことを特徴とする筒状ハニカム構造体。
【請求項２】
前記筒状体の少なくとも平面部をハニカムサンドイッチ構造にした請求項１に記載の筒状ハニカム構造体。
【請求項３】
前記筒状体の平面部のみをハニカムサンドイッチ構造にした請求項１または２に記載の筒状ハニカム構造体。
【請求項４】
前記筒状体の平面部全面積の７０％〜１００％をハニカムサンドイッチ構造にした請求項１，２または３に記載の筒状ハニカム構造体。
【請求項５】
前記ハニカムコアが、ステンレス，アルミ合金、繊維強化プラスチックから選ばれた一つの素材を使用する請求項１，２，３または４に記載の筒状ハニカム構造体。
【請求項６】
前記表面材及び裏面材に、補強繊維に熱硬化樹脂または熱可塑性樹脂をコーティングまたは積層させた中間材料を使用した請求項１，２，３，４または５に記載の筒状ハニカム構造体。
【請求項７】
マンドレルに補強繊維と熱硬化樹脂とから成る繊維強化樹脂シートを巻付け、この繊維強化樹脂シート上の所定位置にハニカムコアを配設し、更にその上に前記と同様な繊維強化樹脂シートを巻付け、その後、前記外周面を加圧手段により加圧、または加圧手段を使用しないで加熱硬化し、硬化した筒状体からマンドレルを引き抜く筒状ハニカム構造体の製造方法。
【請求項８】
予熱したマンドレルに、補強繊維と熱可塑性樹脂とから成る中間シート材料を巻付け、保温した状態で前記中間シート材料の所定位置にハニカムコアを配設し、更にその上に前記と同様な中間シート材料を加熱・加圧しながら巻付けて筒状体を構成し、筒状体が冷却した後、マンドレルを引き抜く筒状ハニカム構造体の製造方法。
【請求項９】
前記中間シート材料の熱可塑性樹脂が、熱可塑性フィルムまたは溶媒に溶解可能な熱可塑性樹脂である請求項７に記載の筒状ハニカム構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、筒状ハニカム構造体及びその製造方法にかかわり、更に詳しくは非円形断面のダクトの筒壁にハニカムサンドイッチ構造を使用した筒状ハニカム構造体及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、表面材と裏面材との間にハニカムコアを介在させたハニカムサンドイッチパネルは、重量の軽減化、垂直荷重に対する剛性の向上、変形防止、断熱硬化等を目的として、フロアーや壁面等の平面パネル、曲面パネル、円形断面、矩形断面の筒状体等、種々の分野に使用されている（例えば、特許文献１) 。
【０００３】
ところで、断面円形状に形成した筒状体の補強材料として、例えば、補強繊維フィラメントを用いたものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
一方、断面円形状のダクトでは使用できないような箇所に使用される非円形断面のダクト（筒状体）をステンレス，アルミ合金、繊維強化プラスチック等の材質により製造する場合、偏平部または水平部、若しくはそれに類する箇所では、断面円形状のダクトと比べて曲げが発生し、大きな撓みが発生する。これを抑制するためには、ダクトの周壁の壁厚を厚くする必要があるが、その結果、重量が著しく増加してしまうと言う問題があった。    
【特許文献１】特開平１０−８５３１４号公報
【特許文献２】特開２００１−２１０６７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、かかる従来の問題点に着目して案出されたもので、非円形断面のダクトの周壁の一部または全部をハニカム構造にすることで、剛性を確保し、微小な質量の増加で撓みを抑制することが出来る筒状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ものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明は、上記目的を達成するため、この発明の筒状ハニカム構造体は、表面材と裏面材との間にハニカムコアを介在させてサンドイッチ構造の筒状体を構成し、該筒状体の少なくとも一箇所に平面部を設けた筒状ハニカム構造体であって、前記筒状体全周をハニカムサンドイッチ構造にしたことを要旨とするものである。
【０００７】
ここで、前記筒状体の少なくとも平面部、または平面部のみをハニカムサンドイッチ構造にし、また前記筒状体の平面部全面積の７０％〜１００％をハニカムサンドイッチ構造にするものである。
【０００８】
更に、前記ハニカムコアが、ステンレス，アルミ合金、繊維強化プラスチックから選ばれた一つの素材を使用し、前記表面材及び裏面材に、補強繊維に熱硬化樹脂または熱可塑性樹脂をコーティングまたは積層させた中間材料を使用するものである。
【０００９】
また、この発明の筒状ハニカム構造体の製造方法は、マンドレルに補強繊維と熱硬化樹脂とから成る繊維強化樹脂シートを巻付け、この繊維強化樹脂シート上の所定位置にハニカムコアを配設し、更にその上に前記と同様な繊維強化樹脂シートを巻付け、その後、前記外周面を加圧手段により加圧、または加圧手段を使用しないで加熱硬化し、硬化した筒状体からマンドレルを引き抜くことを要旨とするものである。
【００１０】
また、この発明の第２の筒状ハニカム構造体の製造方法は、予熱したマンドレルに、補強繊維と熱可塑性樹脂とから成る中間シート材料を巻付け、保温した状態で前記中間シート材料の所定位置にハニカムコアを配設し、更にその上に前記と同様な中間シート材料を加熱・加圧しながら巻付けて筒状体を構成し、筒状体が冷却した後、マンドレルを引き抜くことを要旨とするものである。
【００１１】
ここで、前記中間シート材料の熱可塑性樹脂が、熱可塑性フィルムまたは溶媒に溶解可能な熱可塑性樹脂である。
【００１２】
このように非円形断面のダクトの周壁の一部または全部をハニカム構造にすることで、剛性を確保し、微小な質量の増加で撓みを抑制することが出来、またダクト自身に高い断熱特性を持たせ、断熱材を不要にすることが出来る。
【発明の効果】
【００１３】
この発明は上記のように構成したので、以下のような優れた効果を奏するものである。(a).非円形断面のダクトの周壁の一部または全部をハニカム構造にすることで、剛性を確保し、微小な質量の増加で撓みを抑制することが出来る。
(b).  ダクトの周壁の全部にハニカム構造を適用した場合、個々のハニカムは、セルウォールにより細かく区切られ、閉じ込められた空気の対流を防止できるので、高い断熱効果を得ることが出来る。
(c).非円形断面のダクト本体に断熱効果を持たせることが出来るため、通常のダクト外側に巻付けている断熱材を不要とすることができ、経済的である。
(d).種々の方法により製造でき、しかも簡単に製造できるので、安価に製造できコストダウンを図ることが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、添付図面に基づきこの発明の実施の形態を説明する。
【００１５】
図１は、この発明の第１実施形態を示す非円形断面の筒状ハニカム構造体の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ矢視断面図を示し、この筒状ハニカム構造体の筒状体１は、相対向する平面部Ｘ，Ｘと、相対向する曲面部Ｙ，Ｙとで断面扁平状に成形され、その構成は、表面材２と裏面材３との間にハニカムコア４を介在させてサンドイッチ構造に構成してある。
【００１６】
なお、筒状体１は、非円形断面の扁平状に限定されず、矩形断面の筒状体にも適用することは可能である。また、この発明における筒状ハニカム構造体のハニカムの形状としては、６角形の他に、３〜１２の角形、円、星型等の他、またはそれらの組合せ等、補強が可能な形状であれば特に限定されない。この場合、各ハニカム形状の大きさとしては、５〜３０ｍｍ四方の方形状に含まれるような大きさ（セルサイズ）であることが好ましく、より好ましくは、１０〜３０ｍｍの四方の方形状に含まれるような大きさが良い。
【００１７】
また、この発明の筒状体１の相対向する平面部Ｘ，Ｘは、平面部全面積の７０〜１００％がハニカムサンドイッチ構造により構成されていることが好ましいが、剛性，強度等を考慮した場合には、より好ましくは平面部全面積の８０〜１００％により構成することが望ましい。
【００１８】
前記ハニカムコア４の素材としては、ステンレス，アルミ合金、補強繊維（例えば、ノーメックス繊維：デュポン社の登録商標）に熱可塑性樹脂、または熱硬化樹脂を含浸またはコーティングした繊維強化プラスチック等から選ばれた一つ、またはこれらの組合せ等を使用するものであり、更に前記表面材２及び裏面材３には、補強繊維に熱硬化樹脂または熱可塑性樹脂をコーティングまたは積層させた中間材料を使用する。
【００１９】
この発明の第１実施形態では、筒状体１の平面部Ｘ，Ｘと曲面部Ｙ，Ｙとの全周をハニカム構造にしてある。
【００２０】
また、図３及び図４に示すこの発明の第２実施形態では、筒状体１の平面部Ｘ，Ｘのみをハニカム構造にし、曲面部Ｙ，Ｙは、補強繊維に熱硬化樹脂または熱可塑性樹脂をコーティングまたは積層させた中間材料を使用した表面材２と裏面材３で構成してある。
【００２１】
このように、非円形断面のダクトの周壁の一部または全部をハニカム構造にすることで、剛性を確保し、微小な質量の増加で撓みを抑制することが出来るものである。
【００２２】
図１に示すこの発明の実施例では、巾Ｄ：３００mm、高さＨ：１００mm、長さＬ：１０００mmのダクトに使用した場合、１００kPa の内圧が負荷したとき、変形を１mmに抑えるためには、ダクト１ｍ当たりの重量は以下のようになる。
〔ハニカムコアの材質〕
ステンレス鋼                        １６．８kg
アルミ合金                            ８．５kg
炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）  ５．３kg（＊１）                      
ハニカムダクト                        ２．８kg（＊２）
＊１：中弾性帆布グレード炭素繊維織布使用時の参考使用時の参考重量
＊２：内外皮１ｍｍの布ＧＦＲＰ，ハニカムコア全周の場合の例
【００２３】
この発明の実施形態では、上記のようにダクトの周壁の全部にハニカム構造を適用した場合、個々のハニカムは、セルウォールにより細かく区切られ、閉じ込められた空気の対流を防止できるので、高い断熱効果を得ることが出来る。
【００２４】
また、非円形断面のダクト本体に断熱効果を持たせることが出来るため、通常のダクト外側に巻付けている断熱材を不要とすることができるものである。
【００２５】
次に、上記のような非円形断面の筒状ハニカム構造体の製造方法について説明する。
【００２６】
この発明の実施形態における筒状ハニカム構造体の製造方法としては、大きく分けて熱硬化性繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いる場合と、熱可塑性繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いる場合とがある。
【００２７】
（Ａ）〔熱硬化性繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いる場合〕
先ず、所定の大きさ（扁平状）のマンドレル（芯金）に、補強繊維と熱硬化樹脂とから成る繊維強化樹脂シートを巻付け、この繊維強化樹脂シート上の所定位置にハニカムコアを配設する。そして、更にその上に前記と同様な繊維強化樹脂シートを巻付けた後、バギング（バック）するか、シュリンクテープを巻付ける等で締め付け力がかかるようにして、前記外周面をオーブン，オートクレーブ，ヒータ等の加圧手段により加圧、または加圧手段を使用しないで加熱硬化し、硬化した筒状体からマンドレルを引き抜くことで筒状ハニカム構造体を製造するものである。
なお、加圧手段を用いるか否かは、任意である。
【００２８】
（Ｂ１）〔熱可塑性繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いる場合〕
この製造方法は、ガラス布等の補強繊維にポリアミド，ポリエーテルイミド，ＰＥＳ（ポリエーテルサルホン）等の熱可塑性材料をコーティングした中間材料を使用する（以下、これをラミネートシートと呼称する）。
【００２９】
先ず、予熱したマンドレルに、補強繊維と熱可塑性樹脂とから成る中間シート材料（ラミネートシート）を巻付け、温度を保温した状態で前記ラミネートシートの所定位置にハニカムコアを配設する。更にその上に前記と同様なラミネートシートを加熱・加圧（ローラ等で力を加える）しながら巻付けて筒状体を構成し、筒状体が冷却した後、マンドレルを引き抜くことにより筒状ハニカム構造体を製造するものである。
【００３０】
（Ｂ２）〔熱可塑性繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いる場合〕
先ず、熱可塑性フィルムとガラス布等の補強繊維をマンドレルに交互に巻付けた後、この上の所定位置にハニカムコアを配設する。更に、ハニカムコア上に熱可塑性フィルムとガラス布等の補強繊維を交互に巻付け、より耐熱性の高いフィルムでバギングする（パックする）し、真空にする。そして、真空を維持したままオーブン，オートクレーブ等の加熱手段により熱可塑性フィルムを融点まで加熱し、冷却後、マンドレルを引き抜き、筒状ハニカム構造体を製造するものである。
【００３１】
（Ｂ３）〔熱可塑性繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）を用いる場合〕
溶媒に溶解可能な熱可塑性樹脂の場合にのみ適用する場合。
先ず、熱可塑性樹脂を溶媒に溶かし（以下、これをワニスと呼称する）、ガラス布等の補強繊維にワニスを含浸させながらマンドレルに巻付ける。オーブン，ドライヤー等の加熱手段を用いて、使用した溶媒の特性に合わせた条件で半乾燥する。この状態で、所定位置にハニカムコアを配置し、ハニカムコアの上にガラス布等の補強繊維にワニスを含浸させながらマンドレルに巻付ける。そして、完全に乾燥した後、マンドレルを引き抜き、筒状ハニカム構造体を製造するものである。
【００３２】
このように非円形断面のダクトの周壁の一部または全部をハニカム構造にして製造することにより、剛性を確保し、微小な質量の増加で撓みを抑制することが出来、またダクト自身に高い断熱特性を持たせ、断熱材を不要にすることが出来る。
【００３３】
更に、非円形断面のダクト本体に断熱効果を持たせることが出来るため、通常のダクト外側に巻付けている断熱材を不要とすることができ、経済的である。そして、筒状ハニカム構造体を種々の方法により製造できるので、簡単で安価に製造できコストダウンを図ることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】この発明の第１実施形態を示す非円形断面の筒状ハニカム構造体の一部切欠した斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ矢視断面図である。
【図３】この発明の第２実施形態を示す非円形断面の筒状ハニカム構造体の一部切欠した斜視図である。
【図４】図３のＢ−Ｂ矢視断面図である。
【符号の説明】
【００３５】
１  筒状体                      ２  表面材
３  裏面材                      ４  ハニカムコア
Ｘ  平面部                      Ｙ  曲面部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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