CN117255649A - 隔热容器、使用其的脊磁计 - Google Patents

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Abstract

隔热容器(10)具备内容器(11)、和隔着空隙(15)包围内容器(11)的外容器(14)。内容器(11)及外容器(14)由在基材中含浸有树脂的纤维增强塑料构成。内容器(11)具备具有在内部储存制冷剂(16)的收容部(23)及收容部(24)的筒状容器(13)及第二筒状容器(22)、和注入制冷剂(16)的制冷剂注入管(12)。收容部(24)与收容部(23)连通。构成第二筒状容器(22)的规定区域及外容器(14)的规定区域的基材包含织物、和单向纤维片材。在构成第二筒状容器(22)的规定区域的单向纤维片材与构成外容器(14)的规定区域的单向纤维片材相对的状态下外容器(14)包围着第二筒状容器(22)。

Description

隔热容器、使用其的脊磁计
技术领域
本发明涉及隔热容器、使用其的脊磁计。
背景技术
在医疗领域中,开发了测定由脊髓的神经活动所产生的磁场的装置(脊磁计)。脊磁计使用利用约瑟夫森效应的超导量子干涉仪(Superconducting Quantum InterferenceDevice,以下称为“SQUID”),测定由脊髓产生的微弱的磁场。
SQUID利用超导原理。另外,为了产生超导状态,SQUID需要浸渍在-269℃(4.2K)的液体氦等制冷剂。因此,脊磁计需要能够储存制冷剂的优异的隔热容器。而且,构成隔热容器的材料需要由不受磁影响的非磁性材料构成。
例如,专利文献1中公开了具备由纤维增强塑料(Fiber Reinforced Plastics,以下称为“FRP”)构成的内容器和包围该内容器的外容器的极低温容器、和具备该极低温容器的磁检测装置。该内容器内填充有具有低沸点的液体,在该液体中配设有磁检测传感器。另外,内容器与外容器之间的空隙为真空状态。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开平7-302933号公报
发明内容
发明所要解决的课题
为了测定微弱的磁场,脊磁计需要使SQUID与脊髓的测定部位的距离(提离(lift-off))尽可能地短。特别是介在于SQUID与脊髓的测定部位之间的隔热容器需要维持隔热功能,并且使构成隔热容器的壁的厚度变薄且具有能够耐受外部应力、内压及外压的刚性。
对于专利文献1中公开的内容器及外容器而言,为提高隔热功能和刚性,构成内容器及外容器的壁较厚。因此,存在SQUID难以感知微弱的磁场的问题。
本发明是鉴于上述情况而做出的,其目的在于提供壁的厚度薄、刚性高的隔热容器以及使用其的脊磁计。
用于解决课题的手段
为了达成上述目的,[1]本发明涉及的隔热容器具备内容器、和隔着空隙包围前述内容器的外容器,前述内容器及前述外容器由在包含纤维的基材中含浸有树脂的纤维增强塑料构成,前述内容器具备筒状容器及第二筒状容器、和向前述筒状容器注入制冷剂的制冷剂注入管,该筒状容器及第二筒状容器分别具有在内部储存制冷剂的收容部,前述第二筒状容器的收容部与前述筒状容器的前述收容部连通,构成前述第二筒状容器的规定区域及前述外容器的规定区域的基材包含织物、和多根纤维沿单向并丝而成的单向纤维片材,在构成前述第二筒状容器的前述规定区域的单向纤维片材与构成前述外容器的前述规定区域的单向纤维片材相对的状态下,前述外容器包围着前述第二筒状容器。
另外,也可以是[2]构成前述第二筒状容器的前述规定区域的前述单向纤维片材的纤维与前述第二筒状容器的轴芯的延伸方向正交。
另外,也可以是[3]构成前述外容器的前述规定区域的前述单向纤维片材的纤维与前述第二筒状容器的轴芯的延伸方向平行。
另外,也可以是[4]构成前述第二筒状容器的前述规定区域的前述织物及前述单向纤维片材由选自由玻璃纤维、氧化铝纤维、及碳纤维组成的组中的至少1种构成。
另外,也可以是[5]构成前述外容器的前述规定区域的前述织物及前述单向纤维片材由选自由玻璃纤维、氧化铝纤维、及碳纤维组成的组中的至少1种构成。
另外,也可以是[6]构成前述隔热容器的纤维增强塑料的树脂量相对于前述纤维增强塑料的总重量而言为15~50wt%。
另外,也可以是[7]前述树脂包含环氧树脂。
另外,[8]具备本发明涉及的隔热容器的脊磁计具备检测由生物体产生的磁场的超导量子干涉仪、和[1]至[7]中任一项记载的隔热容器,前述超导量子干涉仪被以浸渍在储存于前述第二筒状容器的前述收容部的制冷剂中的状态收容。
另外,也可以是[9]前述超导量子干涉仪的测定面与前述外容器的前述规定区域及前述第二筒状容器的前述规定区域相对。
发明效果
根据本发明,能够提供壁的厚度薄、刚性高的隔热容器及使用其的脊磁计。
附图说明
[图1]是本发明的一个实施方式涉及的隔热容器的概略侧视图。
[图2]是本发明的一个实施方式涉及的隔热容器的概略俯视图。
[图3]是图2的A-A线向视剖视图。
[图4]是图2的B-B线向视剖视图。
[图5]是构成制冷剂注入管的纤维增强塑料的纤维卷绕成螺旋状的概略图。
[图6]是单向纤维片材由扁平丝构成,该扁平丝由固定丝固定的概略图。
[图7]是构成筒状容器的筒状部的单向纤维片材卷绕成螺旋状的概略图。
[图8]是构成筒状部的壁为2层构成的概略剖视图。
[图9]是使用本发明的一个实施方式涉及的隔热容器的脊磁计的概略剖视图。
具体实施方式
以下,对本发明的实施方式(以下也称为“实施方式”)涉及的隔热容器、使用其的脊磁计进行详细说明。以下的实施方式是用于说明本发明的例示,并不旨在将本发明限定于以下内容。本发明能够在其主旨的范围内适当地变形来实施。
(实施方式1)
对实施方式1的隔热容器10进行说明。图1是示出从侧面观察的隔热容器10的图。图2是示出从上方观察的隔热容器10。图3是图2示出的隔热容器10的A-A线向视剖视图。如图3所示,隔热容器10是用于储存制冷剂16的容器。隔热容器10具备内容器11、和隔着空隙15包围内容器11的外容器14。
对内容器11及外容器14进行说明。
[内容器11]
内容器11具备具有在内部储存制冷剂16的收容部23的筒状容器13、安装于筒状容器13的制冷剂注入管12、和具有在内部储存制冷剂16的收容部24的第二筒状容器22。收容部24与收容部23连通。筒状容器13具有构成上表面的上表面部131、构成侧壁的筒状部132、和构成底面的底面部133。制冷剂注入管12安装于上表面部131。需要说明的是,制冷剂注入管12也可以安装于筒状部132。第二筒状容器22具有构成侧壁的筒状部122、和堵塞筒状部122的一侧的端部的底面部123。此处,内容器11的“内部”是指制冷剂16能够相接的面所构成的区域。
对制冷剂注入管12、筒状容器13及第二筒状容器22进行说明。
[制冷剂注入管12]
制冷剂注入管12是用于向筒状容器13注入制冷剂16的管体。管体的形状没有限定,可举出圆筒状、椭圆筒状、方筒状等。
从隔热性的观点,以及在常温及-196℃以下的温度域中呈现出刚性的观点考虑,制冷剂注入管12的厚度例如为2~30mm。此处,将“-196℃以下的温度域”称为“极低温域”。另外,制冷剂注入管12的厚度是指与制冷剂注入管12的长度方向(高度方向)正交的平面上的制冷剂注入管12的壁的厚度。
制冷剂注入管12的长度根据外容器14及内容器11的大小适当地设定,例如为100~500mm。
在制冷剂注入管12的形状为圆筒状的情况下,从抑制制冷剂的蒸发的观点考虑,直径例如为50~300mm,没有限定。
在制冷剂注入管12的形状为椭圆筒状的情况下,长轴的长度例如为50~300mm。
在制冷剂注入管12的形状为方筒状的情况下,在与制冷剂注入管12的长度方向(高度方向)正交的平面中的管体的截面中,对角线的长度例如为100~400mm。
制冷剂注入管12由在基材中含浸有树脂的纤维增强塑料(Fiber ReinforcedPlastics,以下称为“FRP”)构成。
此处,构成FRP的树脂的固化状态是固化反应完全进行的状态(以下称为“C阶段状态”)。在以下的说明中,只要没有特别限定,FRP的固化状态为C阶段状态。在其它实施方式中也相同。
如图5所示,为了使介由制冷剂注入管12的从外部向筒状容器13的热传导变慢,构成制冷剂注入管12的FRP的基材21在制冷剂注入管12的轴芯CL的延伸方向上卷绕成螺旋状,形成筒状。具体而言,相对于制冷剂注入管12的轴芯CL的延伸方向而言,构成基材21的纤维以成为50~89°的角度θ的方式卷绕成螺旋状。从制冷剂注入管12的导热率及刚性的观点考虑,更优选的角度θ为55~70°。
基材21由选自由玻璃纤维、氧化铝纤维、及碳纤维组成的组中的至少1种构成。从成本、加工性及材料的容易获得性的观点,以及使常温至极低温域中的导热率变小的观点考虑,基材21优选为玻璃纤维。
含浸于基材21的树脂没有限定,可举出以环氧树脂为主剂的环氧系树脂组合物、以酚醛树脂为主剂的酚醛系树脂组合物、或以热固性聚酰亚胺树脂为主剂的聚酰亚胺系树脂组合物等。
从抑制向筒状容器13的热传导的观点考虑,相对于构成制冷剂注入管12的FRP的总重量而言,含浸于基材21的树脂的量(以固态成分换算)优选为15~50wt%。
此处,能够由重量份数、树脂量(wt%)表示含浸于纤维等基材的树脂的量。重量份数是在将基材的重量设为100重量份时的树脂的重量。树脂量(wt%)以比例表示相对于基材和树脂的合计重量而言的附着于基材(纤维)的树脂的重量,能够通过下式求出:树脂量(wt%)=(树脂的重量(wt)×100)/(纤维的重量(wt)+树脂的重量(wt))。另外,只要没有特别限定,树脂的量全部是以固态成分换算的树脂的量。以固态成分换算的树脂的量是指例如除去溶剂这样的挥发性的成分后的树脂的量。
制冷剂注入管12例如能够通过长丝缠绕法(Filament Winding)制作。制冷剂注入管12的制作方法后述。
[筒状容器13]
筒状容器13是具有在内部储存制冷剂16的收容部23的有底的筒状容器。收容部23形成于筒状容器13的内部。构成筒状容器13的筒状部132的形状没有限定,可举出圆筒状、椭圆筒状、方筒状等。
从隔热性的观点及在极低温域中呈现出刚性的观点考虑,筒状容器13的壁的厚度为2~30mm。此处,筒状容器13的壁的厚度为筒状部132的厚度,是指构成与筒状容器13(筒状部132)的长度方向(高度方向)正交的平面上的筒状容器13(筒状部132)的壁的厚度。
筒状容器13的大小没有限定,例如,在用于测定人体的磁场的装置的情况下,从使装置长时间工作的观点考虑,优选能够储存50~150升的制冷剂的大小。
筒状部132由在基材中含浸有树脂的FRP构成。作为构成FRP的基材,例如可举出纤维、织物、多根纤维沿单向并丝的单向纤维片材等。为了使介由制冷剂注入管12的从外部向筒状容器13的热传导变慢,构成FRP的基材优选为纤维或单向纤维片材。构成FRP的基材也可以组合2种以上的基材而构成,优选为纤维及单向纤维片材的组合。
在基材为纤维的情况下,纤维由选自由玻璃纤维、氧化铝纤维、及碳纤维组成的组中的至少1种构成。从在极低温域中使导热率变低的观点考虑,纤维优选为氧化铝纤维。构成FRP的纤维也可以由2种纤维构成。构成FRP的纤维例如能够使用氧化铝纤维和玻璃纤维这2种纤维。构成筒状部132的FRP的纤维没有限定,纤维相对于筒状部132的轴芯的延伸方向卷绕成螺旋状。卷绕纤维的角度例如相对于筒状部132的轴芯的延伸方向而言为50~89°。
在基材为织物的情况下,织物由上述纤维织成。作为织物的编织方法,例如可举出缎纹编织、平纹编织、斜纹编织。织物以形成筒状形的方式层叠。例如,相对于筒状部132的轴芯的延伸方向而言,以经丝为+45°、纬丝为-45°的方式层叠织物。另外,也可以以经丝为0°、纬丝为90°的方式层叠织物。从伪各向同性地呈现出刚性的观点考虑,也可以首先相对于筒状部132的轴芯的延伸方向以经丝为+45°、纬丝为-45°的方式层叠一个织物,在其上以经丝为0°、纬丝为90°的方式层叠其它织物,重复该操作进行层叠。
在基材为单向纤维片材的情况下,单向纤维片材由上述纤维沿单向并丝而成。图6是从正面观察单向纤维片材的概略图。如图6所示,单向纤维片材由多根扁平丝66沿单向并丝而成。对于单向纤维片材而言,也可以为了使并丝的多根扁平丝66不崩散而由固定丝65保持。单向纤维片材相对于筒状部132的轴芯的延伸方向以单向纤维片材形成筒状形的方式卷绕成螺旋状。如图7所示,单向纤维片材例如以扁平丝66的纤维与筒状部132的轴芯CL的延伸方向所成的角度φ为50~89°的方式卷绕成螺旋状。
作为含浸于构成筒状部132的基材的树脂,没有限定,可举出以环氧树脂为主剂的环氧系树脂组合物、以酚醛树脂为主剂的酚醛系树脂组合物、或以热固性聚酰亚胺树脂为主剂的聚酰亚胺系树脂组合物等。从常温至极低温域中具有刚性及韧性的观点以及确保良好的加工性的观点考虑,树脂优选环氧系树脂组合物。树脂也可以为混合2种以上的树脂组合物的树脂。
从维持储存-196℃以下的制冷剂时的筒状部132的刚性的观点考虑,相对于构成筒状部132的FRP的总重量而言,筒状部132的树脂量(以固态成分换算)优选为15~50wt%。
筒状容器13的上表面部131及底面部133由在基材中含浸有树脂的FRP构成。基材具有多片织物层叠的构成。从在常温至极低温域中使筒状容器13及制冷剂注入管12的伸缩行为与上表面部131及底面部133的伸缩行为相同的观点考虑,树脂优选与构成筒状部132及制冷剂注入管12的树脂相同的树脂。相对于总重量而言,构成上表面部131的FRP的树脂量(以固态成分换算)及构成底面部133的FRP的树脂量(以固态成分换算)为15~50wt%。上表面部131及底面部133的厚度与筒状部132的厚度相同。
作为储存于筒状容器13及第二筒状容器22的制冷剂16,没有限定,可举出液体氧、液体氮、液体氦等。在测定脊髓的磁场的极低温域的用途中,制冷剂16优选为液体氦。
筒状容器13的制作方法后述。
[第二筒状容器22]
第二筒状容器22具有构成侧壁的筒状部122、和堵塞筒状部122的一侧的端部的底面部123。收容部24形成于第二筒状容器22的内部。收容部24与筒状容器13的收容部23连通。第二筒状容器22固定于筒状容器13(筒状部132)。
第二筒状容器22以第二筒状容器22的长度方向与铅垂方向正交的方式固定于筒状部132。固定的方法没有限定,例如能够通过后述的接合方法固定。
第二筒状容器22的形状没有限定,例如可举出圆筒状、椭圆筒状、方筒状等形状。方筒状中包含相对于第二筒状容器22的长度方向正交的平面中的第二筒状容器22的截面为正方形、梯形或矩形的柱状。
第二筒状容器22的厚度没有限定,从隔热性的观点及在极低温域中呈现出刚性的观点考虑,例如为2~15mm。根据用途,也可以为与筒状容器13的厚度相同的厚度。此处,第二筒状容器22的厚度是指构成第二筒状容器22的筒状部122的壁的厚度。
第二筒状容器22的大小没有限定,例如,在用于测定脊髓的磁场的装置的情况下,优选为仅第二筒状容器22的部分能够储存10~30升制冷剂的大小。
接下来,对于第二筒状容器22,分为构成第二筒状容器22的筒状部122和底面部123进行说明。
筒状部122由在基材中含浸有树脂的FRP构成。构成筒状部122的规定区域的基材包含织物和单向纤维片材。需要说明的是,“筒状部122的规定区域”后述。
用于筒状部122的规定区域的织物由纤维织成,该纤维由选自由玻璃纤维、氧化铝纤维、及碳纤维组成的组中的至少1种构成。从保持刚性及加工性的观点考虑,用于织物的纤维优选为玻璃纤维及氧化铝纤维。用于织物的纤维也可以由2种纤维构成。织物的编织方法例如可举出缎纹编织、平纹编织、斜纹编织。从赋形性的观点考虑,编织方法优选为缎纹编织。
用于筒状部122的规定区域的单向纤维片材由选自由玻璃纤维、氧化铝纤维、及碳纤维组成的组中的至少1种的纤维构成。从保持刚性和加工性的观点考虑,用于单向纤维片材的纤维优选为玻璃纤维及氧化铝纤维。用于单向纤维片材的纤维也可以由2种纤维构成。
构成筒状部122的规定区域的织物及单向纤维片材例如以筒状部122的轴芯为中心被以形成筒状形状的一部分的方式层叠。观察相对于筒状部122的长度方向而言正交的平面上的筒状部122的壁的截面时,织物及单向纤维片材具有织物层叠于单向纤维片材的两面的构成、单向纤维片材层叠于织物的两面的构成、或织物与单向纤维片材交替层叠的构成。从提高刚性的观点考虑,织物及单向纤维片材优选为在观察筒状部122的壁的截面时,在厚度方向上以位于中心的织物或单向纤维片材为基准成为线对称的层叠构成,例如,以单向纤维片材为中心,织物层叠于单向纤维片材的两面的构成。
层叠的单向纤维片材的纤维以与筒状部122的轴芯的延伸方向正交(90°)的方式层叠。从不降低筒状部122的刚性的观点考虑,相对于筒状部122的轴芯的延伸方向而言的、单向纤维片材的纤维的倾角的范围为90°±15°。
作为构成筒状部122的FRP的基材的其它构成,也可以在层叠的织物与织物之间,相对于筒状部122的轴芯的延伸方向而以单向纤维片材的纤维成为90°的方式层叠单向纤维片材。此时,织物例如也可以相对于筒状部122的轴芯的延伸方向以经丝为+45°、纬丝为-45°的方式层叠。或者,织物也可以以经丝为0°、纬丝为90°的方式层叠。从伪各向同性地呈现出刚性的观点考虑,也可以为首先相对于筒状部122的轴芯的延伸方向以经丝为+45°、纬丝为-45°的方式层叠一个织物,在其上层叠单向纤维片材,进一步在其上以经丝为0°、纬丝为90°的方式层叠其它织物的构成。
图4是图2示出的隔热容器10的B-B剖视图。图4示出的上下方向与图1示出的上下方向对应。内容器11(第二筒状容器22的筒状部122)隔着空隙15被外容器14包围。以图4示出的截面四角形的方筒状的筒状部122为例,对“筒状部122的规定区域”进行说明。筒状部122的规定区域是构成筒状部122的一个面(上表面)的一部分区域、或构成筒状部122的一个面(上表面)的整体区域。该筒状部122的规定区域例如在将隔热容器10用于脊磁计的情况下,包含与超导量子干涉仪的测定面相对的区域。
筒状部122的规定区域在构成该规定区域的基材中包含织物及单向纤维片材且具有上述的层叠构成,因此具有高的刚性。而且,基材中包含织物及单向纤维片材的筒状部122的规定区域与基材仅由织物形成的筒状部122的规定区域相比,具有高的刚性。即,在通过由织物及单向纤维片材形成的构成来呈现与通过仅由织物形成的构成所呈现出的刚性相同的刚性情况下,能够使壁的厚度变薄。另外,在基材中包含织物及单向纤维片材的规定区域为筒状部122的一个面(上表面)的整体区域的情况下,包含织物及单向纤维片材的规定区域所占的比例比一部分区域的情况大,因此具有更高的刚性。
在筒状部122为圆筒状的情况下,筒状部122的规定区域为构成圆筒的一半的半圆筒的周面(曲面)的一部分区域、或半圆筒的周面(曲面)的整体区域。
上述筒状部122的规定区域以外的构成可以与筒状部122的规定区域的构成相同,也可以不同。在不同的情况下,作为规定区域以外的FRP的基材,例如可举出纤维、织物、单向纤维片材等。在基材为织物的情况下,织物为层叠的构成。在基材为织物及单向纤维片材的情况下,例如可举出织物层叠于单向纤维片材的两面的构成、单向纤维片材层叠于织物的两面的构成、或织物与单向纤维片材交替层叠的构成。
从维持刚性的观点考虑,筒状部122的树脂量(以固态成分换算)相对于构成筒状部122的FRP的总重量而言为15~50wt%。
作为含浸于构成筒状部122的基材的树脂,没有限定,可举出以环氧树脂为主剂的环氧系树脂组合物、以酚醛树脂为主剂的酚醛系树脂组合物、或以热固性聚酰亚胺树脂为主剂的聚酰亚胺系树脂组合物等。从常温至极低温域中具有刚性及韧性的观点以及确保良好的加工性的观点考虑,树脂优选为环氧系树脂组合物。树脂也可以混合2种以上的树脂组合物。
接下来,对底面部123进行说明。底面部123由FRP构成。构成FRP的基材为织物,织物为多片层叠而成的构成。从在常温至极低温域中使筒状部122的伸缩行为与底面部123的伸缩行为相同的观点考虑,构成FRP的树脂优选为与构成筒状部122的树脂相同的树脂。从维持刚性的观点考虑,与筒状部122的树脂量相同,相对于底面部123的FRP的总重量而言,底面部123的树脂量(以固态成分换算)优选为15~50wt%。
筒状容器13的收容部23与第二筒状容器22的收容部24例如也可以介由管等部件连通并固定。在该情况下,用于连通收容部23与收容部24的部件优选由与构成筒状容器13及第二筒状容器22的材料相同的材料构成。
第二筒状容器22的制作方法后述。
对筒状容器13与第二筒状容器22的接合进行说明。接合方法没有限定,例如可举出在筒状容器13的接合面与第二筒状容器22的接合面涂布粘接剂来进行接合的方法;在筒状容器13的接合面与第二筒状容器22的接合面形成螺纹,在这些螺纹上涂布粘接剂后进行螺合的方法等。这些接合方法例如也能够用于筒状容器13与制冷剂注入管12的接合。接合方法优选能够将空隙15保持为真空状态的接合。
从呈现出良好的粘接性的观点考虑,所使用的粘接剂优选为与构成制冷剂注入管12及筒状容器13的树脂相同的树脂。树脂例如可举出以环氧树脂为主剂的环氧系树脂组合物、以酚醛树脂为主剂的酚醛系树脂组合物、或以热固性聚酰亚胺树脂为主剂的聚酰亚胺系树脂组合物等。从常温至极低温域中具有刚性及韧性的观点以及确保良好的粘接性的观点考虑,树脂优选为环氧系树脂组合物。树脂也可以混合2种以上的树脂组合物。
[外容器14]
如图3所示,外容器14构成为隔着空隙15包围内容器11。外容器14介由制冷剂注入管12在外容器14的上表面部支承筒状容器13。在隔热容器10中,制冷剂注入管12的端面与外容器14的上表面部的面存在于相同的平面上。
此处,“包围”是指外容器14隔着空隙15以包裹内容器11的方式围绕的状态。
从提高隔热效果的观点考虑,空隙15优选为真空状态。外容器14具有即使空隙15成为真空状态也能够保持外容器14的形状的程度的刚性。以下,对外容器14的构成进行说明。
成为外容器14的上表面的部分称为“上表面部”。外容器14的“内部”是指外容器14中与空隙15相接的区域。
外容器14的形状及外容器14的大小只要能够包围内容器11,则没有限定。从防止使空隙15为真空状态时容器变形的观点考虑,外容器14优选由带有能够分散应力的圆角的形状构成。特别是外容器14的角部优选由曲率半径大的形状形成。由此,能够防止与真空相伴的对容器的收缩应力集中于容器的特定部分。
从防止使空隙15为真空状态时容器变形的观点考虑,构成外容器14的壁的厚度优选与筒状容器13及第二筒状容器22的厚度相同或更厚。壁的厚度例如为2~30mm。
对构成外容器14的FRP进行说明。外容器14由在基材中含浸有树脂的FRP构成。
构成外容器14的规定区域的基材包含织物和单向纤维片材。
用于外容器14的规定区域的织物由选自由玻璃纤维、氧化铝纤维、及碳纤维组成的组中的至少1种的纤维织成。织物也可以由2种纤维构成。从保持刚性和加工性的观点考虑,用于织物的纤维优选为玻璃纤维或氧化铝纤维。织物的编织方法例如可举出缎纹编织、平纹编织、斜纹编织。从赋形性的观点考虑,织物的编织方法优选为缎纹编织。
用于外容器14的规定区域的单向纤维片材由选自由玻璃纤维、氧化铝纤维、及碳纤维组成的组中的至少1种的纤维沿单向并丝而成。单向纤维片材也可以由2种纤维构成。从保持刚性和加工性的观点考虑,用于单向纤维片材的纤维优选为玻璃纤维或氧化铝纤维。
构成外容器14的规定区域的织物及单向纤维片材以隔着空隙15包围内容器11的方式层叠。观察构成外容器14的规定区域的壁的截面时,织物及单向纤维片材具有织物层叠于单向纤维片材的两面的构成、单向纤维片材层叠于织物的两面的构成、或织物与单向纤维片材交替层叠的构成。从提高刚性的观点考虑,织物及单向纤维片材优选在构成外容器14的规定区域的壁的厚度方向上以位于中心的织物或单向纤维片材为基准,以线对称的方式构成,例如,以单向纤维片材为中心,织物层叠于单向纤维片材的两面的构成。
从将隔热容器10作为脊磁计的隔热容器使用时维持刚性的观点考虑,构成外容器14的规定区域的单向纤维片材的纤维以与外容器14所包围的第二筒状容器22(筒状部122)的轴芯的延伸方向平行(0°)的方式配置。从不降低外容器14的刚性的观点考虑,该单向纤维片材的纤维优选相对于第二筒状容器22(筒状部122)的轴芯的延伸方向而言在0°±10°的范围内配置。
构成外容器14的规定区域的织物相对于外容器14所包围的第二筒状容器22(筒状部122)的轴芯的延伸方向而言以经丝为0°、纬丝为90°的方式层叠。也可以以经丝为+45°、纬丝为-45°的方式层叠织物。另外,从伪各向同性地呈现出刚性的观点考虑,也可以以经丝为0°、纬丝为90°的方式层叠一个织物,在其上以经丝为+45°、纬丝为-45°的方式层叠其它织物。
作为构成外容器14的规定区域的基材的其它构成,也可以在织物与织物之间层叠单向纤维片材。此时,织物也可以相对于外容器14所包围的第二筒状容器22(筒状部122)的轴芯的延伸方向而言以经丝为+45°、纬丝为-45°的方式层叠。或者,织物也可以以经丝为0°、纬丝为90°的方式层叠。从将隔热容器10作为脊磁计的隔热容器使用时维持刚性的观点考虑,单向纤维片材的纤维以相对于所包围的第二筒状容器22(筒状部122)的轴芯的延伸方向为90°的方式配置。
以图4示出的截面四角形的方筒状的外容器14为例,对“外容器14的规定区域”进行说明。外容器14以隔着空隙15而包围内容器11(第二筒状容器22的筒状部122)的方式配置。在将构成筒状部122的上表面(一个面)的整体区域作为筒状部122的规定区域的情况下,在其上的构成外容器14的上表面的区域为外容器14的规定区域。
外容器14的规定区域和内容器11(筒状部122)的规定区域在构成各自的规定区域的基材中包含单向纤维片材。另外,外容器14以使得筒状部122的单向纤维片材与外容器14的单向纤维片材相对的方式包围内容器11(筒状部122)。通过具有这样的构成,即使空隙15为真空状态,外容器14的规定区域及筒状部122的规定区域也能够耐受外部应力。
对于基材中包含织物及单向纤维片材的外容器14的规定区域及筒状部122的规定区域而言,与基材仅由织物形成的外容器14的规定区域及筒状部122的规定区域相比,具有高的刚性。即,在通过由织物及单向纤维片材形成的构成来呈现与通过仅由织物形成的构成所呈现出的刚性相同的刚性的情况下,能够使筒状部122的壁的厚度及与其对应的外容器14的壁的厚度变薄。
优选使外容器14的规定区域比筒状部122的规定区域大。由此,外容器14的规定区域的刚性提高,能够耐受外部应力。
上述外容器14的规定区域以外的构成可以与外容器14的规定区域的构成相同,也可以不同。在不同的情况下,作为规定区域以外的FRP的基材,例如可举出纤维、织物、单向纤维片材等。在基材为织物的情况下,织物为层叠的构成。在基材为织物及单向纤维片材的情况下,例如可举出织物层叠于单向纤维片材的两面的构成、单向纤维片材层叠于织物的两面的构成、或织物与单向纤维片材交替层叠的构成。
作为含浸于构成外容器14的基材的树脂,没有限定,可举出以环氧树脂为主剂的环氧系树脂组合物、以酚醛树脂为主剂的酚醛系树脂组合物、或以热固性聚酰亚胺树脂为主剂的聚酰亚胺系树脂组合物等。从具有常温至极低温域中刚性及韧性的观点以及确保良好的加工性的观点考虑,含浸于构成外容器14的基材的树脂优选为环氧系树脂组合物。树脂也可以是混合2种以上的树脂组合物。
从维持储存-196℃以下的制冷剂时的外容器14的刚性的观点考虑,相对于外容器14的FRP的总重量而言,外容器14的树脂量(以固态成分换算)优选为15~50wt%。
从支承载荷、将筒状容器13及第二筒状容器22固定于固定位置的观点考虑,在外容器14与筒状容器13之间的空隙15、及外容器14与第二筒状容器22之间的空隙15中也可以具备支承筒状容器13及第二筒状容器22的支承体(未图示)。
外容器14的制作方法后述。
对外容器14与制冷剂注入管12的接合进行说明。作为接合方法,例如可举出在外容器14的接合面与制冷剂注入管12的接合面涂布粘接剂进行接合的方法;在外容器14的接合面与制冷剂注入管12的接合面形成螺纹,在涂布粘接剂后进行螺合的方法等。这些接合方法例如在将构成外容器14的部件彼此接合时也能够使用。
作为筒状容器13的其它构成,可举出筒状部132的壁由2层构成形成的筒状容器13。如图8的圆1所示,筒状部132的壁由外层141和内层142构成。外层141构成接近空隙15(外)的层,内层142构成接近制冷剂16(内)的层。
外层141及内层142由FRP构成。构成FRP的纤维为玻璃纤维或氧化铝纤维。
构成外层141及内层142的纤维分别相对于筒状部132的轴芯的延伸方向卷绕成螺旋状。相对于筒状部132的轴芯的延伸方向而言的、纤维的倾斜在外层141和内层142可以不同,也可以相同。从提高筒状部132的刚性观点以及改善操作性(从模具的脱模性)的观点考虑,优选构成内层142的纤维相对于轴芯的延伸方向所成的角度比构成外层141的纤维所成的角度大。
从确保筒状部132的刚性的观点、介由制冷剂注入管12从外部向内容器11整体的热传导变慢的观点以及抑制成本的观点考虑,构成外层141的纤维优选为玻璃纤维。构成内层142的纤维优选为氧化铝纤维。
外层141与内层142的厚度优选相同、或内层142比外层141厚。内层142的厚度与外层141的厚度的比率为50:50~80:20、优选为50:50~70:30、更优选为50:50~60:40。
从防止层间剥离的观点考虑,构成外层141的树脂和构成内层142的树脂优选使用相同的树脂。
从介由制冷剂注入管12从外部向内容器11整体的热传导变慢的观点考虑,在筒状部132的FRP的构成为2层构成的情况下,上表面部131及底面部133的FRP的构成也优选为2层构成。另外,优选构成外层141的纤维为玻璃纤维、构成内层142的纤维为氧化铝纤维。另外,外层141与内层142的厚度优选相同、或内层142比外层141厚。
对于2层构成时的制法而言,在筒状容器13的制作方法中进行说明。
以下,对制冷剂注入管12、筒状容器13、第二筒状容器22及外容器14的制造方法进行说明。
[制冷剂注入管12的制造方法]
制冷剂注入管12的制造方法例如包括:成型工序,将含浸有液状树脂的纤维螺旋状地卷绕于棒状的模具,成型为制冷剂注入管12的形状;固化工序,通过加热来使树脂固化;和脱模工序,从模具取下经固化的制冷剂注入管12。
在成型工序中,作为将制冷剂注入管12成型的方法,例如可举出长丝缠绕法。将纤维卷绕于模具的角度相对于模具的轴芯的延伸方向而言为50~89°。
在固化工序中,用于固化树脂的温度及时间能够根据树脂的种类及树脂量等适当地设定。例如在使用环氧系树脂组合物作为树脂,树脂量设为20~50wt%的情况下,温度为80~150℃、时间为1~12小时。
在脱模工序中,冷却至室温,从模具取下制冷剂注入管12。然后,得到制冷剂注入管12。
[筒状容器13的制造方法]
对筒状容器13的制造方法进行说明。筒状容器13的筒状部132通过与上述制冷剂注入管12的制造方法同样的方法制作来得到。筒状容器13的上表面部131及底面部133通过层叠多片在织物中含浸树脂而得的预浸料坯,使其固化,切割为规定的形状而得到。此处,预浸料坯是指在织物中含浸有树脂、树脂的固化状态为B阶段状态的复合材料。B阶段状态是指树脂未完全固化的状态。也可以使用在单向纤维片材或纤维中含浸树脂的预浸料坯来代替织物。
对筒状部132与上表面部131及底面部133的接合方法进行说明。
接合方法没有限定,例如能够为在上表面部131与筒状部132的接合部、及底面部133与筒状部132的接合部形成螺纹并接合。另外,通过对螺纹涂布在常温下固化的粘接剂等后进行螺合,能够可靠地封固接合部。
筒状容器13的其它制造方法例如包括:预浸料坯制作工序,在织物中含浸树脂后进行加热来制作预浸料坯;成型工序,在取形为筒状容器13的模具的表面粘贴预浸料坯而成型;固化工序,通过加热及加压来使预浸料坯固化;和脱模工序,将固化后的预浸料坯从模具取下。
在预浸料坯制作工序中,在织物中含浸树脂的时间及含浸的树脂的温度能够根据树脂的种类及树脂的附着量(树脂量)等适当地设定。例如,在使用环氧系树脂组合物作为树脂,树脂量设为20~50wt%的情况下,温度为80~150℃、时间为1~12小时。
在成型工序中,所制作的预浸料坯被切割为规定的大小。在模具的形状复杂的情况下,将预浸料坯切割为较小。由此,能够使预浸料坯追随复杂的形状。
在固化工序中,使成型的预浸料坯固化的方法例如可举出使用高压釜的高压釜成型方法。由此,能够均匀地固化预浸料坯。
在脱模工序中,固化后的预浸料坯在冷却至室温后从模具取下。然后,得到筒状容器13。
另外,在筒状部132为2层构成的FRP的情况下,能够通过长丝缠绕法制作2层构成的筒状部132。
例如,在构成内层的纤维为氧化铝纤维、构成外层的纤维为玻璃纤维的情况下,进行如下制作。将含浸有树脂的氧化铝纤维螺旋状地卷绕于棒状的模具。接下来,在该卷绕后的氧化铝纤维之上螺旋状地卷绕含浸有树脂的玻璃纤维,成型为筒状部132的形状。然后,进行加热而使树脂固化。冷却至室温后,从模具取下,得到2层构成的筒状部132。
在筒状部132为2层构成的FRP的情况下的上表面部131及底面部133的制造方法、上表面部131与筒状部132的接合方法、及底面部133与筒状部132的接合方法能够采用与上述的上表面部131及底面部133的制造方法、上表面部131与筒状部132的接合方法、及底面部133与筒状部132的接合方法相同的方法。
需要说明的是,上表面部131及底面部133的构成也优选为由由氧化铝纤维构成的层和由玻璃纤维构成的层构成的2层构成。在该情况下,使用由氧化铝纤维织成的织物的预浸料坯及由玻璃纤维织成的织物的预浸料坯制作上表面部131及底面部133。
[第二筒状容器22的制造方法]
对第二筒状容器22的制造方法进行说明。第二筒状容器22的制造方法例如包括:预浸料坯制作工序,制作以织物为基材的织物预浸料坯及以单向纤维片材为基材的UD预浸料坯;织物预浸料坯成型工序,在取形为筒状部122的模具的表面以经丝或纬丝的方向与模具的轴芯的延伸方向正交的方式粘贴织物预浸料坯并成型;UD预浸料坯成型工序,在该织物预浸料坯之上以单向纤维片材的纤维与模具的轴芯的延伸方向正交的方式粘贴UD预浸料坯并成型;织物预浸料坯第二成型工序,在层叠的预浸料坯之上以织物的经丝或纬丝的方向与模具的轴芯的延伸方向正交的方式粘贴织物预浸料坯而成型;固化工序,通过加热及加压来使层叠的预浸料坯固化;和脱模工序,将固化后的预浸料坯从模具取下。
在预浸料坯制作工序中,在织物或单向纤维片材中含浸树脂的时间及含浸时的树脂的温度能够根据树脂的种类及树脂的附着量(树脂量)等适当地设定。例如,在使用环氧系树脂组合物作为树脂,树脂量设为20~50wt%的情况下,温度为80~150℃、时间为1~12小时。
在织物预浸料坯成型工序中,将制作的织物预浸料坯切割为规定的大小。对于织物预浸料坯而言,构成织物预浸料坯的经丝或纬丝以与模具的轴芯的延伸方向正交的方式粘贴。
在UD预浸料坯成型工序中,制作的UD预浸料坯以单向纤维片材的纤维与模具的轴芯的延伸方向正交的方式粘贴于织物预浸料坯之上。在织物预浸料坯之上粘贴UD预浸料坯的区域只要是在筒状部122中至少与规定区域对应的区域即可。从提高筒状部122的刚性的观点考虑,UD预浸料坯也可以粘贴于筒状部122的整体。
在织物预浸料坯第二成型工序中,切割为规定的大小的织物预浸料坯以经丝或纬丝与模具的轴芯的延伸方向正交的方式粘贴于在前工序中粘贴的预浸料坯的表面。
在固化工序中,使成型后的预浸料坯固化的方法例如可举出使用高压釜的高压釜成型方法。由此,能够均匀地固化预浸料坯。
在脱模工序中,固化后的预浸料坯在冷却至室温后从模具取下。然后,得到筒状部122。
底面部123通过层叠多片在织物中含浸树脂的预浸料坯、使其固化并切割为规定的形状而得到。底面部123和筒状部122能够在底面部123与筒状部122的接合部形成螺纹并进行螺合。另外,通过对螺纹涂布在常温下固化的粘接剂等后进行螺合,能够可靠地封固接合部。
[外容器14的制造方法]
对于外容器14的制造方法,分为包围第二筒状容器22的外容器14的制造方法、和包围除此以外的内容器11的外容器14的制造方法进行说明。
包围第二筒状容器22的外容器14的制造方法包括:预浸料坯制作工序,制作以织物为基材的织物预浸料坯及以单向纤维片材为基材的UD预浸料坯;织物预浸料坯成型工序,在取形为包围第二筒状容器22的外容器14的模具的表面以经丝或纬丝的方向与模具的轴芯的延伸方向平行的方式粘贴织物预浸料坯并成型;UD预浸料坯成型工序,在该织物预浸料坯之上以单向纤维片材的纤维与模具的轴芯的延伸方向平行的方式粘贴UD预浸料坯并成型;织物预浸料坯第二成型工序,在层叠的预浸料坯之上以经丝或纬丝的方向与模具的轴芯的延伸方向平行的方式粘贴织物预浸料坯并成型;固化工序,通过加热及加压来使层叠的预浸料坯固化;和脱模工序,将固化后的预浸料坯从模具取下。
在预浸料坯制作工序中,在织物或单向纤维片材中含浸树脂的时间及树脂的温度能够根据树脂的种类及树脂的附着量(树脂量)等适当地设定。例如,在使用环氧系树脂组合物作为树脂,树脂量设为20~50wt%的情况下,温度为80~150℃、时间为1~12小时。
在织物预浸料坯成型工序中,将制作的织物预浸料坯切割为规定的大小。织物预浸料坯以经丝或纬丝的方向平行于模具的轴芯的延伸方向的方式粘贴。
在UD预浸料坯成型工序中,制作的UD预浸料坯以单向纤维片材的纤维平行于模具的轴芯的延伸方向的方式粘贴于织物预浸料坯之上。在织物预浸料坯之上粘贴UD预浸料坯的区域只要是在外容器14中至少与规定区域对应的区域即可。从提高外容器14的刚性的观点考虑,也可以粘贴于外容器14的整体。
在织物预浸料坯第二成型工序中,切割为规定的大小的织物预浸料坯以经丝或纬丝平行于模具的轴芯的延伸方向的方式粘贴于在前工序中粘贴的预浸料坯的表面。
在固化工序中,使成型后的预浸料坯固化的方法例如可举出使用高压釜的高压釜成型方法。由此,能够均匀地固化预浸料坯。
在脱模工序中,固化后的预浸料坯在冷却至室温后从模具取下。然后,得到外容器14。
隔着空隙15包围底面部123的外容器14通过将多片在织物中含浸树脂而得的预浸料坯层叠、使其固化并切割为规定的形状而得到。隔着空隙15包围底面部123的外容器14与包围第二筒状容器22的外容器14在接合部形成螺纹并进行螺合。另外,通过对螺纹涂布在常温下固化的粘接剂等后进行螺合,能够可靠地封固接合部。
第二筒状容器22及底面部123以外的隔着空隙15包围内容器11的外容器14的制造方法包括:预浸料坯制作工序,在织物中含浸树脂后进行加热来制作预浸料坯;预浸料坯成型工序,在取形为第二筒状容器22及底面部123以外的隔着空隙15包围内容器11的外容器14的模具的表面粘贴预浸料坯而成型;固化工序,通过加热及加压来使预浸料坯固化;和脱模工序,将固化后的预浸料坯从模具取下。
在预浸料坯制作工序中,在织物中含浸树脂的时间及含浸的树脂的温度能够根据树脂的种类及树脂对织物的附着量(树脂量)等适当地设定。例如,在使用环氧系树脂组合物作为树脂,树脂量设为20~50wt%的情况下,温度为80~160℃、时间为1~12小时。
在预浸料坯成型工序中,将制作的预浸料坯切割为规定的大小。
在固化工序中,使成型后的预浸料坯固化的方法例如可举出使用高压釜的高压釜成型方法。由此,能够均匀地固化预浸料坯。
在脱模工序中,固化后的预浸料坯在冷却至室温后从模具取下。然后,得到第二筒状容器22及底面部123以外的隔着空隙15包围内容器11的外容器14。
包围底面部123的外容器14、包围第二筒状容器22的外容器14、及包围它们以外的内容器11的外容器14例如在接合部形成螺纹并进行螺合。另外,通过对螺纹涂布在常温下固化的粘接剂等后进行螺合,能够可靠地封固接合部。
[应用例1]
作为使用实施方式1涉及的隔热容器10的应用例,可举出脊磁计60。
如图9所示,脊磁计60具备检测由生物体18产生的磁场的超导量子干涉仪17、和隔热容器10。隔热容器10具备内容器11、和隔着空隙15包围内容器11的外容器14。内容器11具备:具有在内部储存制冷剂16的收容部23的筒状容器13、安装于筒状容器13的制冷剂注入管12、和具有在内部储存制冷剂16的收容部24的第二筒状容器22。超导量子干涉仪17以浸渍在储存于第二筒状容器22的制冷剂16中的状态收容。如图9所示,生物体18以生物体18的脊髓部分位于超导量子干涉仪17的测定面19之上的方式横置。
如图9的圆2放大而示出的那样,测定面19与构成外容器14的规定区域的单向纤维片材61相对、与构成第二筒状容器22(筒状部122)的规定区域的单向纤维片材62相对。单向纤维片材61的纤维与第二筒状容器22的轴芯的延伸方向平行。单向纤维片材62的纤维与第二筒状容器22的轴芯的延伸方向正交。
[效果]
上述实施方式1涉及的隔热容器10及使用隔热容器10的脊磁计60发挥以下的效果。
由于单向纤维片材61的纤维与第二筒状容器22的轴芯的延伸方向平行地配置,因此,生物体18的脊髓部分即使位于外容器14的规定区域之上,也能够支承该载荷。另外,由于单向纤维片材62的纤维与第二筒状容器22的轴芯的延伸方向正交地配置,因此,第二筒状容器22的规定区域具有能够耐受空隙15为真空状态所产生的内压的刚性。
而且,由于第二筒状容器22的规定区域及外容器14的规定区域的构成为上述构成,因此,作为隔热容器10具有高的刚性。因此,能够使壁的厚度相对变薄。即,使用隔热容器10的脊磁计60能够使从测定面19至生物体18的脊髓(测定部位)的距离(提离)变短。
而且,具备制冷剂注入管12的隔热容器10能够使从外部介由制冷剂注入管12向内容器11的热传导变慢。由此,能够在隔热容器10中长时间保存制冷剂。
实施例
为了评价隔热容器10的刚性,测定以下实施例及比较例的强度和弹性模量。需要说明的是,本发明不受以下实施例的任何限定。
实施例及比较例中使用的树脂及基材如下。
(树脂)
(1)基体树脂A
(1-1)主剂:双酚A型环氧树脂(Dow Chemical公司制、DER383LCL)、
(1-2)固化剂:酸酐系固化剂(日立化成工业公司制、HN-2000)、
(1-3)固化促进剂:N,N-二甲基苄胺(花王公司制、KaolizerNo.20)。
(2)基体树脂B
(2-1)主剂:双酚A型环氧树脂(DIC公司制、EPICLON850)、
(2-2)固化剂:胺系固化剂(Nippon Carbide Industries公司制、DICY)、
(2-3)固化促进剂:二甲基苄胺(花王公司制、Kaolizer No.20)。
(基材)
(1)玻璃织物(glass cloth)(Arisawa Fiber Glass公司制、K7628)、
(2)使用氧化铝纤维的单向纤维片材(Arisawa Fiber Glass公司制、ECC181)。
制备用于含浸于基材的树脂。
(1)树脂的制备
(1-1)用于以织物为基材的预浸料坯的树脂的制备
使用基体树脂A的主剂、固化剂、及固化促进剂。首先,向容器中加入主剂100重量份、固化剂88重量份、及固化促进剂0.8重量份。然后,在室温下,以700rpm、60分钟的条件,利用高速搅拌器进行搅拌,得到基体树脂A。此时的粘度为500mPa·s。
(1-2)用于以单向纤维片材为基材的预浸料坯的树脂的制备
使用基体树脂B的主剂、固化剂、及固化促进剂。首先,向容器中加入主剂100重量份、固化剂88重量份、及固化促进剂0.8重量份。然后,在室温下,以700rpm、60分钟的条件,利用高速搅拌器进行搅拌,得到基体树脂B。此时的粘度为500mPa·s。
使用制备的树脂制作预浸料坯。
(2)预浸料坯的制作
(2-1)以织物(玻璃织物)为基材的织物预浸料坯的制作
以固化后的树脂量成为35wt%的方式使基体树脂A含浸于玻璃织物。接下来,以130℃、10分钟的条件进行干燥,得到树脂量为35wt%的B阶段状态的预浸料坯。
(2-2)改变树脂量的以织物(玻璃织物)为基材的织物预浸料坯的制作
为了制作固化后的树脂量为13、15、18、40、50、60wt%的各预浸料坯,使基体树脂A含浸于各玻璃织物。接下来,以130℃、10分钟的条件干燥含浸后的玻璃织物,得到树脂量为13、15、18、40、50、60wt%的B阶段状态的各预浸料坯。
(2-3)以单向纤维片材(UD)为基材的UD预浸料坯的制作
以固化后的树脂量成为35wt%的方式使基体树脂B含浸于UD。接下来,以130℃、10分钟的条件进行干燥,得到树脂量为35wt%的B阶段状态的UD预浸料坯。
实施例及比较例中,测定样品的制作、各测定的方法及评价如下进行。
(3)测定用样品的制作
(3-1)层叠构成不同、树脂量相同的测定用样品的制作
首先,将上述制作的(2-1)及(2-3)的预浸料坯按照表1及表2示出的实施例1~6、比较例1及比较例2的层叠构成进行层叠。织物预浸料坯以任意的预浸料坯的一边为基准,使经丝与该一边所成的角度为0°地进行层叠。UD预浸料坯中,使并丝的纤维与作为基准的一边所成的角度成为规定的角度地进行层叠。此处,所谓规定的角度,实施例1~3为0°、实施例4~6为90°。层叠后的预浸料坯以固化后的树脂量成为35wt%、固化后的厚度成为2.5mm的方式,以130℃、90分钟、0.29MPa的条件进行压制。压制后,得到C阶段状态的样品。
实施例1~6的测定用样品是从所得到的实施例1~6的样品以宽度10mm、长度20mm的矩形、且以UD预浸料坯的纤维的取向方向与长度方向平行的方式切割而得到的。另外,比较例1及2的测定用样品是由所得到的比较例1及2的样品,以宽度10mm、长度20mm的矩形、且以织物的经丝与长度方向平行的方式切割而得到的。需要说明的是,实施例4~6的测定用样品中,使UD预浸料坯的纤维的取向方向与测定样品的长度方向平行的理由是为了评价单向纤维片材用于隔热容器(特别是内容器)时纤维的取向方向不同所带来的效果(刚性)的差异。
(3-2)层叠构成相同、树脂量不同的测定用样品的制作
以成为表3示出的实施例7~10、比较例3、及比较例4的树脂量的方式,将设定为(2-2)的规定的树脂量的各预浸料坯以固化后的厚度为2.5mm的方式层叠。层叠时的构成中,以任意的预浸料坯的一边为基准、以经丝与该一边平行的方式层叠。层叠后的预浸料坯以130℃、90分钟、0.29MPa的条件进行压制,得到树脂量不同的C阶段状态的样品。然后,由所得到的样品,以宽度10mm、长度20mm的矩形、且以织物的经丝与长度方向平行的方式切割来得到测定用样品。
(4)弯曲强度、弯曲弹性模量的测定
使用自动立体绘图仪试验机(autograph tester)(岛津制作所公司制、AG-10)进行弯曲强度及弯曲弹性模量的测定。测定以3点弯曲(支点间距离10mm、试验速度2mm/分钟)进行。测定时,以3点弯曲的两端的支点在测定用样品的长度方向上配置于两端的方式,将测定用样品设置于试验机。弯曲强度及弯曲弹性模量按照JIS K7017由所得到的最大弯曲应力(破坏载荷)算出。
表1及表2示出了实施例1~6、比较例1、及比较例2的弯曲强度及弯曲弹性模量的结果。表3示出了实施例7~10、比较例3、及比较例4的由于树脂量的不同带来的弯曲强度及弯曲弹性模量的结果。
[表1]
(1)层叠构成表示所层叠的基材的构成,UD表示单向纤维片材
[表2]
(1)层叠构成表示所层叠的基材的构成,UD表示单向纤维片材
[表3]
项目 实施例7 实施例8 实施例9 实施例10 比较例3 比较例4
树脂量(wt%) 15 18 40 50 13 60
弯曲强度(MPa) 480 490 510 398 350 298
弯曲弹性模量(GPa) 27 25 23 22 18 11
对比表1示出的实施例与比较例可知,在使厚度相同时,实施例1的弯曲强度成为与比较例1相比的约1.2倍。而且,可知实施例3的构成的弯曲强度成为与比较例1相比的约1.4倍。另外,可知实施例1的弯曲弹性模量成为与比较例1相比的约1.4倍。而且,可知实施例2的构成的弯曲弹性模量成为与比较例1相比的约2.2倍。
对比表2示出的实施例与比较例可知,在使厚度相同时,实施例4的弯曲强度成为与比较例2相比的约1.2倍。而且,可知实施例6的构成的弯曲强度成为与比较例2相比的约1.4倍。另外,可知实施例4的弯曲弹性模量成为与比较例2相比的约1.4倍。而且,可知实施例5的构成的弯曲弹性模量成为与比较例2相比的约2.2倍。
对比表3示出的实施例7~10与比较例4可知,通过使树脂量为15~50wt%,从而弯曲强度成为约1.3~1.7倍。另外,可知弯曲弹性模量为约2.0~2.5倍。
根据这些结果,例如,在比较例1的构成中,为了呈现出与实施例1相同刚性,需要使比较例1的厚度进一步变厚。即,根据实施例1的构成,能够提供隔热容器的壁的厚度薄、刚性高的隔热容器。这样的隔热容器作为容易受到由外压(外气压)、载荷引起的外部应力的影响的外容器的隔热容器是优选的。另外,在比较例2的构成中,为了呈现出与实施例4相同的刚性,也需要使比较例2的厚度进一步变厚。即,根据实施例4的构成,能够提供隔热容器的壁的厚度薄、刚性高的隔热容器。这样的隔热容器作为容易受到由内压引起的应力的影响的内容器的隔热容器是优选的。另外,根据表3的结果,通过使树脂量为15~50wt%,能够提高隔热容器本身的强度和弹性模量。即,能够提高隔热容器本身的刚性。
根据以上的结果,具有实施方式的构成的隔热容器能够提供壁的厚度薄、刚性高的隔热容器,以及使用其的脊磁计。
本发明能够在不脱离本发明的广义的精神和范围的情况下实施各种实施方式及变形。另外,上述实施方式用于说明本发明,并不限定本发明的范围。即,本发明的范围不是由实施方式表示,而是由权利要求书表示。而且,在权利要求书及与其同等的发明的意义的范围内实施的各种变形视为本发明的范围内。
本申请基于2021年3月31日提出申请的日本专利申请特愿2021-059358号。在本说明书中以参照的方式并入日本专利申请特愿2021-059358号的说明书、权利要求书、附图整体。
附图标记说明
10隔热容器、
11内容器、
12制冷剂注入管、
13筒状容器、
131上表面部、
122、132筒状部、
123、133底面部、
141外层、142内层、
14外容器、
15空隙、
16制冷剂、
17超导量子干涉仪、
18生物体、
19测定面、
21基材、
22第二筒状容器、
23、24收容部、
60脊磁计、
61、62单向纤维片材、
65固定丝、
66扁平丝。

Claims (9)

1.隔热容器,其具备内容器、和隔着空隙包围所述内容器的外容器,
所述内容器及所述外容器由在包含纤维的基材中含浸有树脂的纤维增强塑料构成,
所述内容器具备筒状容器及第二筒状容器、和向所述筒状容器注入制冷剂的制冷剂注入管,该筒状容器及第二筒状容器分别具有在内部储存制冷剂的收容部,
所述第二筒状容器的收容部与所述筒状容器的所述收容部连通,
构成所述第二筒状容器的规定区域及所述外容器的规定区域的基材包含织物、和多根纤维沿单向并丝而成的单向纤维片材,
在构成所述第二筒状容器的所述规定区域的单向纤维片材与构成所述外容器的所述规定区域的单向纤维片材相对的状态下,所述外容器包围着所述第二筒状容器。
2.如权利要求1所述的隔热容器,其中,构成所述第二筒状容器的所述规定区域的所述单向纤维片材的纤维与所述第二筒状容器的轴芯的延伸方向正交。
3.如权利要求1或2所述的隔热容器,其中,构成所述外容器的所述规定区域的所述单向纤维片材的纤维与所述第二筒状容器的轴芯的延伸方向平行。
4.如权利要求1~3中任一项所述的隔热容器,其中,构成所述第二筒状容器的所述规定区域的所述织物及所述单向纤维片材由选自由玻璃纤维、氧化铝纤维、及碳纤维组成的组中的至少1种构成。
5.如权利要求1~4中任一项所述的隔热容器,其中,构成所述外容器的所述规定区域的所述织物及所述单向纤维片材由选自由玻璃纤维、氧化铝纤维、及碳纤维组成的组中的至少1种构成。
6.如权利要求1~5中任一项所述的隔热容器,其中,构成所述隔热容器的纤维增强塑料的树脂量相对于所述纤维增强塑料的总重量而言为15~50wt%。
7.如权利要求1~6中任一项所述的隔热容器,其中,所述树脂包含环氧树脂。
8.脊磁计,其具备:
检测由生物体产生的磁场的超导量子干涉仪;和
权利要求1~7中任一项所述的隔热容器,
所述超导量子干涉仪被以浸渍在储存于所述第二筒状容器的所述收容部的制冷剂中的状态收容。
9.如权利要求8所述的脊磁计,其中,所述超导量子干涉仪的测定面与所述外容器的所述规定区域及所述第二筒状容器的所述规定区域相对。
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