JPH03163297A - 断熱装置 - Google Patents
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- JPH03163297A JPH03163297A JP2213554A JP21355490A JPH03163297A JP H03163297 A JPH03163297 A JP H03163297A JP 2213554 A JP2213554 A JP 2213554A JP 21355490 A JP21355490 A JP 21355490A JP H03163297 A JPH03163297 A JP H03163297A
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、断熱に関するものである．特に液体窒素の沸
点未満〈即ち７７Ｋ未満〉の温度で動作する断熱装置に
関するものである． 従来の超伝導物質と比べて比較的高い温度で超伝導体と
なる錯金ｉＥＤ化物の発見と共に、約７０Ｋで極低温冷
蔵庫を動作させることに対する関心が復活した．この温
度は、１気圧において窒素が沸騰する温度よりほんの２
、３度低いだけなので達成するのは特に難しくはないが
、超伝導体が動作する室又はその他の容器に関する合理
的な断熱基準を維持するのに真空断熱を用いることが従
来必要であった．例えば貯蔵容器からプラントに液体窒
素を導くパイプラインを真空断熱することは可能である
が、実際にはパーライトのような鉱物粉末を一般的に含
む別の断熱を用いて、パイプラインと該パイプラインを
取巻いているスリーブとの間に画定される空間に該断熱
材を収容する．空気は冷たい壁の片側に凝縮し、その壁
のもう一方の側は液体窒素と接触するので、それによっ
て危険が生じ断熱効果も減少する．従って、乾燥窒素と
鉱物粉末断熱材を収容する空間をパージすることは慣用
法である．しかしながら、もし断熱して液体窒素の温度
未満に使用温度を維持しようとしても、断熱材空間をパ
ージする窒素法は、窒素自体が冷却壁と接触してａ縮す
ると効果的でなくなってしまう． 英国特許第１，４２５，６１４号は、スリーブが真空タ
イプで、そして該スリーブが、標準温度、標準圧力状態
において密封囲いを満たす極低温において実質的に凝縮
して該囲いを空にする凝縮可能なガスを含んでいる該囲
いの中にパーライトの管状心材を含む、極低温において
流体が輸送バイ１ラインを通って流れるシステムに用い
るための極低温．断熱スリーブを記載している．これは
、液化天然ガスを導く極低温パイプラインを断熱するの
に用いる別の種類の断熱である．該特許は、温度７７Ｋ
未満における装置のための断熱が提供する問題を扱って
いない． 温度７７Ｋ未満、即ち７０Ｋにおいて動作することがで
きる断熱装置を提供することは、本発明の目的である． 本発明によって、片開が温度７７Ｋ未満の媒質と接触し
ていて、もう一方の側が、標準周囲温度でガス、温度７
７Ｋ以下で固体である物質を含む独立気泡を画定してい
て断熱材と窒素雰囲気を含む空間に面している発泡材料
に密着している壁を含む断熱装置を提供する． 本発明は又、温度７７Ｋ以下において固体であるガスを
含む独立気泡を有する発泡材料で壁をコートし、該壁周
囲にある断熱材を含む囲いを形成し、該壁の内表面を極
低温媒体に暴露し７７Ｋ未満まで該内表面の温度を下げ
、該囲いを乾燥窒素でパージし、それから極低温媒体に
よって発泡材料の気泡中にあるガスを凝固させ、発泡材
料の外表面が窒素パージガスをそこに凝縮させる程の低
い温度まで下がらないようにする効果を有する部分真空
を生じさせる工程を含む、壁の片側を温度７７Ｋ未満の
媒体に暴露して壁を断熱する方法も提供する． 本明細書において用いる「ガス」という用語は、蒸気を
含む． 発泡材料は一般的にポリウレタンのような発泡プラスチ
ックである． 発泡材料の気泡中に含まれるガスは、好ましくは、約１
９５Ｋの温度において、液相を経ずにガス状態から固体
状態に変化する二酸化炭素である．７０Ｋを超える温度
において固相で存在するガスならば、二酸化炭素でなく
てもそのガスを用いることができる．従って水蒸気を二
酸化炭素に替えて、又は二酸化炭素と混合物にして用い
ることができる． 発泡材料は、好ましくは、少なくとも０．３センチの厚
さを有する層として提供する．好ましくは発泡層の厚さ
は０、３〜３センチである．断熱材は、好ましくはパー
ライトのような鉱物粉末である，パーライトは、非発泡
又は発泡状態で断熱材として用いることができる天然に
産する珪質火山岩である． ヘリウム、水素冷蔵庫及び液化機において生じる最低温
度７０Ｋに壁の内表面をｉ露する時に用いるのに、本発
明による方法と装置は特に適している． 本発明による方法と装置を、本発明に従って断熱するパ
イプラインの断面図である添付の図面を例として説明す
る． パイプライン２は、動作時に温度７０Ｋの極低温流体（
例えばヘリウムガス）と接触する内表面４を有する円形
断面図である．該パイフ゜は、温度７０Ｋにおいて延性
を維持する適当な鋼（例えばステンレス鋼）で形成する
．該パイブ２は、発泡ポリウレタン８でコートされてい
る外表面６を有する．ポリウレタンコーティング８は、
２．５ＱＩｌの厚さを有する．該コーティングは、周囲
温度において、二酸化炭素ガスで満たされている独立気
泡を含む．該パイプ２は、外側スリーブ１０の中に配置
してある．スリーブｌＯの内表面とバイプ２のコーティ
ング外表面６との間の環状空間を、バーライトのような
鉱ｅ５断熱粉末で満たす．スリーブ１０には、パーライ
トで満たされている空間を乾燥窒素で断続的に又は継続
的にパージするための出口と入口（本図面には示してい
ない）を備え付ける． 図面に示す装置を形成するために、発泡ガスとして二酸
化炭素を用いて、最初にパイプをポリウレタンでコート
する．この時従来のスプレーガンを用いることができる
．ポリウレタンはパイプ２の外表面に接着して、二酸化
炭素ガスを含む独立気孔を有する気泡質コーティングを
形成する．次にスリーブ１０を該パイプ２の周囲に取付
け、それらの間に生じた環状空間をパーライト断熱材で
満たす．そして該環状空間を窒素でパージしてそこから
空気をフラッシュする．もし望むならば、空気を環状空
間すら一旦パージしたら、その後窒素を続けて流すこと
もできるし、又はそれとは別に止めてから該空間を窒素
でただ断続的にパージすることもできる．これで該パイ
プラインは使用可能である．パイプラインの一つの用途
は、適当に機能するように配置した超伝導体のために７
０Ｋに温度を維持する必要がある室にヘリウム供給源か
ら温度７７Ｋのヘリウムを送ることである．ヘリウム流
がパイプライン２を流れると、発泡ポリウレタンの細孔
中にある二酸化炭素の温度が下がる．約１９０Ｋにおい
て二酸化炭素はａ［Ｌて固体と成る．その結果、凝固時
に二酸化炭素によって占められていた体積が減少するの
で、個々の冷却細孔中の圧力が、かなり減少する．圧力
は、温度が下がると共にさらに減少する傾向がある．従
って、真空減圧気泡がパイプ２の冷却壁近くに生じる．
その結果、この気泡を通しての熱漏れは、プラスチック
材料それ自体を通っての伝導によるものであるので、極
めて小さい．しかしこれは窒素の凝縮点７７Ｋを超える
温度まで、気泡の外表面温度を上昇させる効果を有する
ので、それにより従来のパーライト断熱材を残存断熱空
間に用いることを可能にする． 気泡材料は有機物であるが、それと接触する唯一のガス
がそれ自体不活性である窒素であるので、火災又は爆発
危険は生じないであろう．気泡が割れたり壊れたりする
と、断熱特性の損失と共に窒素は凝縮するだろうが、そ
れ以上の問題はない．もし望むならば、決めた使用時間
の後に、パイプラインを取外してポリウレタンコーティ
ングを除去し、新しいコーティングを適用することがで
きる．使用時間は、古いコーティングが破壊する前に新
しいコーティングを適用することができるように、選択
することができる． 本発明による方法と装置によって、従来の真空断熱を必
要とせずに、７０Ｋ程度の温度において効果的且つ効率
的な断熱が可能となる．
点未満〈即ち７７Ｋ未満〉の温度で動作する断熱装置に
関するものである． 従来の超伝導物質と比べて比較的高い温度で超伝導体と
なる錯金ｉＥＤ化物の発見と共に、約７０Ｋで極低温冷
蔵庫を動作させることに対する関心が復活した．この温
度は、１気圧において窒素が沸騰する温度よりほんの２
、３度低いだけなので達成するのは特に難しくはないが
、超伝導体が動作する室又はその他の容器に関する合理
的な断熱基準を維持するのに真空断熱を用いることが従
来必要であった．例えば貯蔵容器からプラントに液体窒
素を導くパイプラインを真空断熱することは可能である
が、実際にはパーライトのような鉱物粉末を一般的に含
む別の断熱を用いて、パイプラインと該パイプラインを
取巻いているスリーブとの間に画定される空間に該断熱
材を収容する．空気は冷たい壁の片側に凝縮し、その壁
のもう一方の側は液体窒素と接触するので、それによっ
て危険が生じ断熱効果も減少する．従って、乾燥窒素と
鉱物粉末断熱材を収容する空間をパージすることは慣用
法である．しかしながら、もし断熱して液体窒素の温度
未満に使用温度を維持しようとしても、断熱材空間をパ
ージする窒素法は、窒素自体が冷却壁と接触してａ縮す
ると効果的でなくなってしまう． 英国特許第１，４２５，６１４号は、スリーブが真空タ
イプで、そして該スリーブが、標準温度、標準圧力状態
において密封囲いを満たす極低温において実質的に凝縮
して該囲いを空にする凝縮可能なガスを含んでいる該囲
いの中にパーライトの管状心材を含む、極低温において
流体が輸送バイ１ラインを通って流れるシステムに用い
るための極低温．断熱スリーブを記載している．これは
、液化天然ガスを導く極低温パイプラインを断熱するの
に用いる別の種類の断熱である．該特許は、温度７７Ｋ
未満における装置のための断熱が提供する問題を扱って
いない． 温度７７Ｋ未満、即ち７０Ｋにおいて動作することがで
きる断熱装置を提供することは、本発明の目的である． 本発明によって、片開が温度７７Ｋ未満の媒質と接触し
ていて、もう一方の側が、標準周囲温度でガス、温度７
７Ｋ以下で固体である物質を含む独立気泡を画定してい
て断熱材と窒素雰囲気を含む空間に面している発泡材料
に密着している壁を含む断熱装置を提供する． 本発明は又、温度７７Ｋ以下において固体であるガスを
含む独立気泡を有する発泡材料で壁をコートし、該壁周
囲にある断熱材を含む囲いを形成し、該壁の内表面を極
低温媒体に暴露し７７Ｋ未満まで該内表面の温度を下げ
、該囲いを乾燥窒素でパージし、それから極低温媒体に
よって発泡材料の気泡中にあるガスを凝固させ、発泡材
料の外表面が窒素パージガスをそこに凝縮させる程の低
い温度まで下がらないようにする効果を有する部分真空
を生じさせる工程を含む、壁の片側を温度７７Ｋ未満の
媒体に暴露して壁を断熱する方法も提供する． 本明細書において用いる「ガス」という用語は、蒸気を
含む． 発泡材料は一般的にポリウレタンのような発泡プラスチ
ックである． 発泡材料の気泡中に含まれるガスは、好ましくは、約１
９５Ｋの温度において、液相を経ずにガス状態から固体
状態に変化する二酸化炭素である．７０Ｋを超える温度
において固相で存在するガスならば、二酸化炭素でなく
てもそのガスを用いることができる．従って水蒸気を二
酸化炭素に替えて、又は二酸化炭素と混合物にして用い
ることができる． 発泡材料は、好ましくは、少なくとも０．３センチの厚
さを有する層として提供する．好ましくは発泡層の厚さ
は０、３〜３センチである．断熱材は、好ましくはパー
ライトのような鉱物粉末である，パーライトは、非発泡
又は発泡状態で断熱材として用いることができる天然に
産する珪質火山岩である． ヘリウム、水素冷蔵庫及び液化機において生じる最低温
度７０Ｋに壁の内表面をｉ露する時に用いるのに、本発
明による方法と装置は特に適している． 本発明による方法と装置を、本発明に従って断熱するパ
イプラインの断面図である添付の図面を例として説明す
る． パイプライン２は、動作時に温度７０Ｋの極低温流体（
例えばヘリウムガス）と接触する内表面４を有する円形
断面図である．該パイフ゜は、温度７０Ｋにおいて延性
を維持する適当な鋼（例えばステンレス鋼）で形成する
．該パイブ２は、発泡ポリウレタン８でコートされてい
る外表面６を有する．ポリウレタンコーティング８は、
２．５ＱＩｌの厚さを有する．該コーティングは、周囲
温度において、二酸化炭素ガスで満たされている独立気
泡を含む．該パイプ２は、外側スリーブ１０の中に配置
してある．スリーブｌＯの内表面とバイプ２のコーティ
ング外表面６との間の環状空間を、バーライトのような
鉱ｅ５断熱粉末で満たす．スリーブ１０には、パーライ
トで満たされている空間を乾燥窒素で断続的に又は継続
的にパージするための出口と入口（本図面には示してい
ない）を備え付ける． 図面に示す装置を形成するために、発泡ガスとして二酸
化炭素を用いて、最初にパイプをポリウレタンでコート
する．この時従来のスプレーガンを用いることができる
．ポリウレタンはパイプ２の外表面に接着して、二酸化
炭素ガスを含む独立気孔を有する気泡質コーティングを
形成する．次にスリーブ１０を該パイプ２の周囲に取付
け、それらの間に生じた環状空間をパーライト断熱材で
満たす．そして該環状空間を窒素でパージしてそこから
空気をフラッシュする．もし望むならば、空気を環状空
間すら一旦パージしたら、その後窒素を続けて流すこと
もできるし、又はそれとは別に止めてから該空間を窒素
でただ断続的にパージすることもできる．これで該パイ
プラインは使用可能である．パイプラインの一つの用途
は、適当に機能するように配置した超伝導体のために７
０Ｋに温度を維持する必要がある室にヘリウム供給源か
ら温度７７Ｋのヘリウムを送ることである．ヘリウム流
がパイプライン２を流れると、発泡ポリウレタンの細孔
中にある二酸化炭素の温度が下がる．約１９０Ｋにおい
て二酸化炭素はａ［Ｌて固体と成る．その結果、凝固時
に二酸化炭素によって占められていた体積が減少するの
で、個々の冷却細孔中の圧力が、かなり減少する．圧力
は、温度が下がると共にさらに減少する傾向がある．従
って、真空減圧気泡がパイプ２の冷却壁近くに生じる．
その結果、この気泡を通しての熱漏れは、プラスチック
材料それ自体を通っての伝導によるものであるので、極
めて小さい．しかしこれは窒素の凝縮点７７Ｋを超える
温度まで、気泡の外表面温度を上昇させる効果を有する
ので、それにより従来のパーライト断熱材を残存断熱空
間に用いることを可能にする． 気泡材料は有機物であるが、それと接触する唯一のガス
がそれ自体不活性である窒素であるので、火災又は爆発
危険は生じないであろう．気泡が割れたり壊れたりする
と、断熱特性の損失と共に窒素は凝縮するだろうが、そ
れ以上の問題はない．もし望むならば、決めた使用時間
の後に、パイプラインを取外してポリウレタンコーティ
ングを除去し、新しいコーティングを適用することがで
きる．使用時間は、古いコーティングが破壊する前に新
しいコーティングを適用することができるように、選択
することができる． 本発明による方法と装置によって、従来の真空断熱を必
要とせずに、７０Ｋ程度の温度において効果的且つ効率
的な断熱が可能となる．
第１図は、断熱するパイプラインの断面図である．
《外４名》
区Ｊの澤書（内容に変更なし）
４
絶
上
図
手
続
補
正
書
平成
２年１１月
ｔ日
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、片側が温度７７Ｋ未満の温度で媒質と接触していて
、もう一方の側が、通常の環境温度でガス状であり、そ
して温度７７Ｋ以下で固体である物質を含む独立気泡を
定めている発泡した材料を接着しており、前記発泡材料
は断熱材と窒素雰囲気を含む空間に面している断熱装置
。 ２、発泡材料が、発泡プラスチックである請求項１記載
の装置。 ３、発泡材料の気泡中に含むガスが、二酸化炭素である
請求項１記載の装置。 ４、発泡材料が、少なくとも厚さが０．３センチの層中
にある上記請求項の内の任意の一つに記載の装置。 ５、断熱材が、鉱物粉末である上記請求項の内の任意の
一つに記載の装置。 ６、温度７７Ｋ以下において固体であるガスを含む独立
気泡を有する発泡材料で壁をコートし、該壁周囲にある
断熱材を含む囲いを形成し、該壁の内表面を極低温媒体
に暴露し７７Ｋ未満まで該内表面の温度を下げ、該囲い
を乾燥窒素でパージし、それから極低温媒体によつて発
泡材料の気泡中にあるガスを凝固させ、発泡材料の外表
面が窒素パージガスをそこに凝縮させる程の低い温度ま
で下がらないようにする効果を有する部分真空を生じさ
せる工程 を含む壁の片側を温度７７Ｋ未満の媒体に暴露して壁を
断熱する方法。 ７、発泡材料が、発泡プラスチックである請求項６記載
の方法。 ８、発泡材料の気泡中に含まれるガスが、二酸化炭素で
ある請求項６又は請求項７記載の方法。 ９、発泡層の厚さが、０．３〜３センチである請求項８
記載の方法。 １０、断熱材が、鉱物粉末である請求項６〜９の内の任
意の一つに記載の方法。
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