(57)【要約】【課題】運搬時にはその厚みを少なくして容積を縮小し、使用時には簡単に元の本来の厚さに戻すことができるサンドイッチパネルを提供する。【解決手段】サンドイッチパネルの各コアは、弾性を有する材料からなる。各コアは、楕円柱の側面の一部を当該楕円柱の軸に平行に切り取った形状を有し、各コアの上辺を第１の表板の一面に固定し、コアの下辺を第２の表板の第１の表板の一面に対向する側の面に固定する。サンドイッチパネルは、各コアに対し第１及び第２の表板と平行な方向に力を加え弾性域の範囲内で曲折して第１及び第２の表板を互いに近づけた第１の状態と、各コアが弾性により伸展して第１及び第２の表板が最大限離間して安定する第２の状態を有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面状の第１及び第２の表板と、前記第１及び第２の表板の間に設けられる複数のコアを有するサンドイッチパネルであって、
前記各コアは、弾性を有する材料からなり、楕円柱の側面の一部を当該楕円柱の軸に平行に切り取った形状を有し、
前記各コアの上辺を第１の表板の一面に固定し、前記コアの下辺を第２の表板の前記第１の表板の前記一面に対向する側の面に固定し、
前記各コアに対し前記第１及び第２の表板と平行な方向に力を加え弾性域の範囲内で曲折して前記第１及び第２の表板を互いに近づけた第１の状態と、前記各コアが弾性により伸展して前記第１及び第２の表板が最大限離間して安定する第２の状態を有することを特徴とするサンドイッチパネル。
【請求項２】
前記複数のコアの材料は、ベリリウム銅合金、鉄鋼などの金属、炭素繊維強化プラスチックのいずれか１つ又はこれらの組み合わせである、請求項１に記載のサンドイッチパネル。
【請求項３】
隣り合う前記コアの間に挿入されたインフレータブルチューブであって、ガスを注入して膨らませたときにコアに対して曲折し易い方向に力が加わる配置で挿入されたインフレータブルチューブをさらに備える、請求項１又は２に記載のサンドイッチパネル。
【請求項４】
前記インフレータブルチューブは、前記第２の状態から前記第１の状態にするときに使用され、第１の状態になった後は引き抜かれる、請求項３に記載のサンドイッチパネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種構造部材に利用されるサンドイッチパネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
サンドイッチパネルは、軽量で高い曲げ剛性を持つ構造部材として各種の分野に利用されている。非特許文献１及び２には、形状記憶材料を用いたサンドイッチパネルが開示されており、このうち非特許文献１には、形状記憶合金ハニカムを用いたサンドイッチパネルの形状修復による曲げ剛性回復の評価が開示されており、非特許文献２においては、形状記憶ポリマを用いた自己厚み増大型パネルの基礎が検討されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】機械材料・材料加工技術講演会講演論文集２００６（１４），３３−３４，２００６−１１−２５
【非特許文献２】荻芳郎（東大）、仙場淳彦（名大）第１９回スペース・エンジニアリング・コンファレンス２００７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のサンドイッチパネルは、工場で製造されると、そのままの形で、使用される現場まで運搬されていた。しかしながら、運搬するサンドイッチパネルの量が増えると、それを収容するためのスペースが増えるために、運搬時に容積を縮小することができれば、一度に運搬できるサンドイッチパネルの数が増え、運搬効率が向上する。また、例えば宇宙でソーラーパネルなどを支える構造物としてサンドイッチパネルを使用することが想定されるが、これを地上から運搬する場合には、運搬時にできるだけ容積を縮小することが要請されている。
【０００５】
そこで、本発明は、運搬時にはその厚みを少なくして容積を縮小し、使用時には簡単に元の本来の厚さに戻すことができるサンドイッチパネルを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するために、本発明に係るサンドイッチパネルは、平面状の第１及び第２の表板と、前記第１及び第２の表板の間に設けられる複数のコアを有するサンドイッチパネルであって、
前記各コアは、弾性を有する材料からなり、楕円柱の側面の一部を当該楕円柱の軸に平行に切り取った形状を有し、
前記各コアの上辺を第１の表板の一面に固定し、前記コアの下辺を第２の表板の前記第１の表板の前記一面に対向する側の面に固定し、
前記各コアに対し前記第１及び第２の表板と平行な方向に力を加え弾性域の範囲内で曲折して前記第１及び第２の表板を互いに近づけた第１の状態と、前記各コアが弾性により伸展して前記第１及び第２の表板が最大限離間して安定する第２の状態を有することを特徴とする。
【０００７】
前記複数のコアの材料は、ベリリウム銅合金、鉄鋼などの金属、炭素繊維強化プラスチックのいずれか１つ又はこれらの組み合わせとすることができる。
【０００８】
前記サンドイッチパネルにおいて、隣り合う前記コアの間に挿入されたインフレータブルチューブであって、膨らませたときにコアに対して曲折し易い方向に力が加わる配置で挿入されたインフレータブルチューブをさらに備えることができる。
【０００９】
前記インフレータブルチューブは、前記第２の状態から前記第１の状態にするときに使用され、第１の状態になった後は引き抜くようにすることもできる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の実施の一形態に係るサンドイッチパネルを、その構造が分かるように一部を切り取って示した斜視図である。
【図２】コアの形状を説明するための図である。
【図３】サンドイッチパネルを厚さ方向に収納する方法を示した図である。
【図４】種々のコアの形状と、それの元になる円筒（楕円筒の特別な場合）との関係、及びコアの配置方法を示した図である。
【図５】サンドイッチパネルのどの場所にコアを配置するかを示した図である。
【図６】コアの間を通過する経路にインフレータブルチューブを挿入した状態を示した図である。
【図７】インフレータブルチューブの機能を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、図面を参照しながら、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の実施の一形態に係るサンドイッチパネル１０を、その構造が分かるように一部を切り取って示した斜視図である。
【００１２】
サンドイッチパネル１０は、主として、上部の表板１２と底部の表板１４の間に設けられるコア１６ａ〜１６ｄ（個々のコアを区別しない場合には、符号１６で示す）から構成される。図１では、コア１６を４つのみ示しているが、実際のサンドイッチパネル１０は、図１に示す構造がｘ−ｙ平面内において連続的に繰り返され、その広がりに応じてコア１６の数も増やされる。なお、図１では、表板１２及び１４に垂直な方向、すなわちサンドイッチパネルの厚さ方向をｚ方向としている。
【００１３】
コア１６は、細長い長方形の板をその長辺と平行な軸の周りに湾曲させて得られる形状である。言い換えると、図２に示すように、楕円筒（円柱も含む）８の側面の一部をその軸に平行に切り取った形状である。ただし、これらの表現は、コアの形状を分かりやすく説明するためのものであり、後述する発明の目的が達成できる限り、コアの形状が正確に楕円筒の側面の一部をその軸に平行に切った形状である必要はない。これは、本願明細書及び特許請求の範囲において一貫している。なお、図１では、コア１６ａと１６ｂを向かい合わせ、コア１６ｃと１６ｄを向かい合わせて配置しているが、この配置の仕方には、後述するように種々の態様が考えられる。
【００１４】
コア１６の材料としては、弾性域ひずみが高い材料を用いることが望ましい。具体的にはベリリウム銅合金、鉄鋼などの金属、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）などを使用することができる。ベリリウム銅合金などの金属を使用する場合は、成型板金加工によって所定の形状に加工することができる。コア１６と表板１２、１４との固定方法は、表板が例えば厚みのあるプラスチック材料のような場合には、従来のハニカムコアと同様に、例えばエポキシ系の接着剤を用いて、コア１６の上辺を表板１２に、コア１６の下辺を表板１４にそれぞれ固定することができる。
【００１５】
図３は、本実施形態のサンドイッチパネル１０を厚さ方向に収納する方法を示している。図３の左側は、コア１６が伸展し、２つの表板１２及び１４が最大限離間して安定する展開状態を示している。実際には多数のコア１６が設けられているので、厚さ方向の力や、表板１２と１４と平行な逆方向の力に対してもかなりの強度を持たせることができる。
【００１６】
図３左側の展開状態から、コア１６に対し表板と平行な力を加えると、コア１６を容易に曲折させることができる。すると、図３右側のように表板１２及び１４は互いに近づいて両者の距離は縮まり、サンドイッチパネル１０の厚さは薄くなる。これがサンドイッチパネル１０の収納状態である。ただし、コア１６を曲折するときに、弾性域の範囲内で曲折することが必要である。これを弾性座屈という。弾性域を超えて曲折するとコアは塑性域に達し、元のように伸展しない状態になる。したがって、収納効率を高くするためには、コアの材料として弾性域の広いもの使うことが望ましい。
【００１７】
サンドイッチパネルが収納状態にあるとき、各コア１６には伸展しようとする弾性力が蓄えられる。この弾性力を何らかの部材で押さえることによって、サンドイッチパネルの収納状態を容易に維持することができる。収納状態にすることによりサンドイッチパネルの収納スペースを縮小することができるので、運搬が容易になる。収納状態にあるコア１６の弾性力を解放すれば、サンドイッチパネル１０は自発的に展開するので、直ちに使用することができる。また、この展開には摺動部がないので真空環境下でも大気中と同じように展開させることができる。
【００１８】
図４（ａ）は、種々のコアの形状と、それの元になる円筒（楕円筒の特別な場合）との関係を示している。図４（ａ）は、この円筒を上から見たときの図であり、円筒の半径をＲ、コアの円弧長をＬ、円筒の分割数をｎ、円筒の厚みをｔ、コアとコアの間隔をｄとすると、これらの間には、
（Ｌ＋ｄ）ｎ＝２πＲ
という関係がある。すなわち、円筒の半径Ｒが同じであれば、分割数ｎが大きくなるほどコアの円弧長Ｌは短くなる。図４（ｂ）はコアの配置方法を示しており、左から、分割数を２、３、４とした場合のコアの形状と、コアをそれぞれ２個ずつ、３個ずつ、４個ずつ向かい合わせて一つの場所に配置した様子を示している。
【００１９】
図５は、サンドイッチパネルのどの場所にコアを配置するかを示した例である。図５（ａ）では、近接するコアの配置場所を線で結ぶんだときに三角形とる場合であり、図５（ｂ）は同じく四角形となる場合、図５（ｃ）は同じく六角形となる場合である。これ以外にも種々の配置例が考えられる。
【００２０】
次に、実際のサンドイッチパネルにおいて、各コア１６を図３のように曲折する方法について説明する。前述のように、本実施形態のサンドイッチパネルは、厚さ方向の力や表板と平行な逆方向の力に対してかなりの強度を持たせることができる一方で、コア１６に対して表板と平行な方向に力を加えると、容易に曲折させることができる。しかしながら、多数のコア１６に対して、一度にコア１６が曲折し易い方向に力を加えることは簡単ではない。特に、コア１６が図４（ｂ）に示すように、さまざまな方向を向いている場合には尚更である。
【００２１】
そこで、本実施形態では、図６に示すように、互いに隣り合うコア１６の間を通過する経路に、細長いインフレータブルチューブ２０を挿入しておく。図７は、このようにインフレータブルチューブ２０の機能を説明するための図である。ガスを注入する前のインフレータブルチューブ２０は柔軟性が高くどのようにも変形できるので、図７（ａ）に示すように、コア１６の間の狭い空間にも容易に挿入できる。図６（ａ）及び７（ｂ）は、インフレータブルチューブ２０の断面が縦長になるように変更させてコア１６の間に挿入した状態を示している。
【００２２】
図６（ａ）又は図７（ａ）の状態でインフレータブルチューブ２０に、空気などのガスを注入すると、インフレータブルチューブ２０は膨らみ始める。前述のように、コア１６は図７（ｂ）の矢印方向に力を加えると容易に曲折する。したがって、図６（ｂ）及び図７（ｂ）に示すようにコア１６を少しだけ曲折すれば、あとはサンドイッチパネル１０を上下から押すことによって、図７（ｃ）に示すように容易に収納状態にすることができる。
【００２３】
インフレータブルチューブ２０の挿入の仕方は、インフレータブルチューブが膨らんだときにコア１６に対して曲折し易い方向に力が加わる配置で挿入する。したがって、コア１６の配置の仕方に応じてインフレータブルチューブ２０の配置の仕方も変化する。また、コンプレッサを１台で済ますためには、多数に枝分かれした単一のインフレータブルチューブを使うか、あるいは長いインフレータブルチューブを蛇行するように配置するか、あるいはこれらを組み合わせた配置とすることができる。このように配置されたインフレータブルチューブにコンプレッサから空気を送り込んでインフレータブルチューブを膨張させることによって、すべてのコア１６を簡単に曲折させることができるので、サンドイッチパネルを容易に収納状態にすることができる。
【００２４】
サンドイッチパネルを収納状態にするのが製造後の１回だけであれば、収納状態にした後にインフレータブルチューブをサンドイッチパネルから引き抜いてもよい。一方、使用現場で展開状態から収納状態にすることがありうる場合には、インフレータブルチューブをサンドイッチパネル内に挿入したままにしておくこともできる。このようにインフレータブルチューブを挿入したままの状態でも、サンドイッチパネルそのものの機能に影響を与えることはないからである。
【産業上の利用可能性】
【００２５】
本発明は、宇宙太陽光発電システムやレーダーアンテナに代表される大型宇宙構造物に利用可能である他、地上での災害時等の即応性が求められる状況での可搬型アンテナ構造
太陽光発電パネル、仮設住居などの移動式建材の分野において有効に利用することが可能である。
【符号の説明】
【００２６】
８  楕円筒
１０  サンドイッチパネル
１２，１４  表板
１６  コア
２０  インフレータブルチューブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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