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ハニカム構造　 - 重要用語のご紹介 -　　 用語集ＴＯＰはこちら


ハニカム構造（はにかむこうぞう、Honeycomb）とは、正六角形または正六角柱を隙間なく並べた構造である。ハニカムとは英語で「蜂の巣」という意味であり、多くの蜂の巣がこのような形をしていることから名付けられた。

広義には、正六角柱に限らず立体図形を隙間なく並べたもの（3次元空間充填）をハニカムと呼ぶ。

蜂の巣（巣板）
正六角形の平面充填

 

目次

  • 1 概要
    • 1.1 ハニカムの形
  • 2 自然界のハニカム構造
  • 3 応用
    • 3.1 輸送機器
    • 3.2 建築材料
    • 3.3 音響機器
    • 3.4 その他
  • 4 関連項目
  • 5 参照リンク

 

概要

板状の素材に孔を開ければ、強度をあまり損なわずに必要な材料を減らすことができる。孔の大きさや数をどんどん増やせば、最終的には棒材による構造が残る。同様に、塊状の素材に孔を開ければ、板材による構造が残る。これらがハニカムである。

ハニカムの形

円ではスキマができる。
切頂八面体による充填。3次元ハニカムの最適解。

孔を小さくすれば強度は増すが、単位面積あたり棒材の量は増える。そこで、孔の面積を一定にして、最も棒材の量が少なくなる孔の開け方を考える。これは、

同じ面積の図形による平面充填で、周の長さが最も短いのは何か

という数学的問題にできる。またこうすることで、強度と材料の量の関係に限らないさまざまな課題に一般化できる。

同じ面積で最も周が短い図形は円である。しかし円で平面を充填しようとするといびつな形のスキマが残り、円だけで充填することはできない。平面充填可能な図形には、三角形、四角形、平行六角形などがあるが、最も周が短いのは正六角形である。これは、正六角形が最も円に近いことからも、直感的に理解できる。

同様に、

同じ体積の図形による3次元空間充填で、表面積が最も狭いのは何か

という問題を考えると、答えは切頂八面体である。しかし、ある種の制約（たとえば、孔が貫通していなければならない、問題となる空間が薄っぺらい、複雑な立体加工はできない、など）の下では、正六角柱が答えとなる。

自然界のハニカム構造

  • ハチの巣
  • 昆虫の複眼
  • 亀の甲羅
  • 玄武岩の柱状節理などに見られるように、ある程度の量のマグマがゆっくりと一様に冷却された時に入る亀裂

玄武岩の柱状節理

トンボの複眼

亀の甲羅

応用

複合ハニカム（ハニカムサンドイッチ）
宇宙船マーキュリーに使われたハニカム
ハニカム構造の通気孔

輸送機器

  • 航空機においては、サンドイッチ構造のコア材料の一種として、アルミニウム合金やノーメックス製のハニカムが使用されている。モスキート爆撃機は戦時の金属原料不足に対して、木製ボディで挟んだペーパーハニカム構造を採用して、コストダウンと軽量化に成功した。
  • 戦車等の複合装甲のセラミックス製構造材に使用される場合がある。例）英陸軍チャレンジャー主力戦闘戦車の「チョバム・アーマー」
  • F1を始めとするレーシングカーのモノコックや外板 等においても、サンドイッチ構造のコア材料の一種として、アルミやアラミド繊維のハニカムが使用されている。以前は表板/中芯ともアルミが主流であった。1990年代前後より表板は炭素繊維強化プラスチックに取って代わられつつあるが、エントリーカテゴリのモノコック等には依然アルミが使用されている。
  • 自動車の排気ガスを清浄化する触媒担体

建築材料

  • ハンター・ダグラス社の布製ブラインド「デュエット･シェード」は、ハニカム構造が窓と部屋の間に空気の層を作り、断熱材の役割し、抜群の省エネルギー効果を発揮。冬は暖かな部屋を実現できる製品である。さらに、建材部門のアルミハニカムパネル(HIC・HIW)は、航空機産業から生み出された複合技術をもとに開発され、ロール成形したカラーアルミに、ハニカムコアと、固定システムを兼ねたアルミ型材を内蔵することにより、平滑な大判パネルを薄い突合せ継ぎ手で使用しできるため、天井や壁材として容易に施工ができる製品である。

音響機器

  • スピーカー、アンプ、CDプレーヤーなどの一部の音響機器に用いられている（とくに1980年代後期から1990年代後期まで販売されていたパイオニア・ダイヤトーン製の音響機器が顕著）。

その他

  • サッカーゴールの網は従来、格子状の網を用いていたが、2000年前後よりシュートしたボールがネットに絡めとられ、ゴールに突き刺さるように見えると言う演出的な理由によりハニカム状のネットが採用されるようになった。
  • デジタルカメラでは、富士フイルムが「スーパーCCDハニカム」というCCDイメージセンサ技術を採用している。これは八角形のCCD素子を利用したシステムのことである。
  • 眼鏡のレンズでは、サクサン オプティカル[1]社から「ネッツペックコーテング（NPコート）」が施された、高機能レンズRevra:レブラがある。これは、ハニカム構造をした金属膜をレンズ表面に貼り、 透過率の異なった光の減光域を作る事で光を干渉させ、透過率は従来のクリアレンズと同等でありながら、防眩効果や高コントラスト性を高めたものである。

関連項目

参照リンク

  1. ^ http://www.saxan-opt.com/

 

 

出典： 『ウィキペディア（Wikipedia）』 2010.08.03 18:00　変更履歴
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