JPH0674395A - 複合低放射膜付き極低温容器 - Google Patents

複合低放射膜付き極低温容器

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JPH0674395A
JPH0674395A JP4254233A JP25423392A JPH0674395A JP H0674395 A JPH0674395 A JP H0674395A JP 4254233 A JP4254233 A JP 4254233A JP 25423392 A JP25423392 A JP 25423392A JP H0674395 A JPH0674395 A JP H0674395A
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JP
Japan
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thin film
film
container
composite low
cryogenic
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JP4254233A
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English (en)
Inventor
Hajime Ishimaru
肇 石丸
Masaharu Miki
正晴 三木
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NIPPON FERROFLUIDICS KK
Zaidan Hojin Shinku Kagaku Kenkyusho
Original Assignee
NIPPON FERROFLUIDICS KK
Zaidan Hojin Shinku Kagaku Kenkyusho
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

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  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、液化ヘリウム等の寒材を収容する
ための極低温容器に関し、特に放射熱の断熱を有効に行
なえるようにした複合低放射膜付き極低温容器を提供し
ようとするものである。 【構成】 極低温容器の外面に設けられる複合低放射膜
が、容器壁部3の外面に固着された第1の薄膜1と、同
第1の薄膜1に重合された第2の薄膜2とからなり、上
記第1の薄膜1が容器内部3aの寒材の温度で超伝導状
態となる超伝導材で形成されるとともに、上記第2の薄
膜2が高い電気伝導度をもつ金属材で形成されたことを
特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、寒材(He,H2,A
r,N2などの液体)の保存容器などに用いられる放射熱
断熱型の複合低放射膜付き極低温容器に関する。また、
本発明は、クライオポンプや超伝導マグネットなどの断
熱ケーシングにも適用できる。
【0002】
【従来の技術】従来の極低温容器では、放射熱の反射
(断熱)用として、電気伝導度の高いAg,Alなどの薄
膜が断熱容器の表面にコーテイングされており、これに
より大部分の放射熱(赤外線)を反射させて、上記容器
内への熱侵入の防止が行なわれている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
ような従来の極低温容器では、その放射断熱薄膜として
用いられているAg,Alは、高い電気伝導度を有すると
はいえ、ある電気抵抗があるため、この電気抵抗による
放射熱の吸収を抑えることができないという問題点があ
る。本発明は、このような問題点を解決しようとするも
ので、断熱容器の外面に、同容器内の寒材の温度で超伝
導状態となる超伝導薄膜を形成するとともに、同超伝導
薄膜の上に高い電気伝導度の金属薄膜を形成することに
より、電気抵抗に起因する放射熱吸収を低減して、有効
に放射熱の断熱が行なわれるようにした複合低放射膜付
き極低温容器を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
め、本発明の複合低放射膜付き極低温容器は、極低温容
器において同容器の外面に複合低放射膜をそなえ、同複
合低放射膜が、上記容器の外面に固着された第1の薄膜
と、同第1の薄膜に重合された第2の薄膜とからなり、
上記第1の薄膜が上記容器内の寒材の温度で超伝導状態
となる超伝導材で形成されるとともに、上記第2の薄膜
が高い電気伝導度をもつ金属材で形成されたことを特徴
としている。また、上記容器内の寒材が液化ヘリウムか
らなり、上記第1の薄膜が4.2Kで超伝導状態となる
超伝導材(例えばNb)で形成され、上記第2の薄膜
が、例えば高純度のAlで形成されて、100〜1000オング
ストロームの厚さを有していることを特徴としている。
【0005】さらに、上記容器内の寒材が液化窒素から
なり、上記第1の薄膜が77Kで超伝導状態となる超伝導
材(例えばYBaCuO高温超伝導材)で形成され、上記
第2の薄膜が、例えば高純度のAlで形成されて、100〜
1000オングストロームの厚さを有していることを特徴と
している。あるいは、上記第1の薄膜と上記第2の薄膜
との間に境界層をそなえ、同境界層が、その組成を上記
第1の薄膜の材質から上記の第2の薄膜の材質に徐々に
変化させるようにした傾斜組織として構成されているこ
とを特徴としている。あるいは、上記第2の薄膜の一部
が上記第1の薄膜を貫き直接上記容器の外面と接触して
いることを特徴としている。
【0006】
【作用】前述の本発明の複合低放射膜付き極低温容器で
は、容器外面に形成された複合低放射膜の第1の薄膜で
ある超伝導薄膜においては、放射熱線としての電磁波に
対して上記薄膜の超伝導状態が維持されうる最大の周波
数以下の周波数の電磁波を非常に小さい熱吸収率で反射
させる作用が行なわれる。また、上記複合低放射膜の第
2の薄膜である高い電気伝導度をもつ金属薄膜では、上
記最大の周波数以上の周波数の電磁波がほぼ完全に反射
され、上記第1の薄膜に上記最大の周波数以上の電磁波
が混入しないようにする作用が行なわれる。
【0007】
【実施例】以下、図面により本発明の実施例について説
明すると、図1は本発明の第1実施例としての複合低放
射膜付き極低温容器を示す要部構造図、図2はその作用
の説明図、図3はその作用状態を示す模式図、図4は本
発明の第2実施例としての複合低放射膜付き極低温容器
の要部構造図、図5は本発明の第3実施例としての複合
低放射膜付き極低温容器の要部構造図である。
【0008】図1に示すように、本発明の第1実施例で
は、壁部3で囲まれた極低温容器において、同壁部3の
外面に第1の薄膜1と第2の薄膜2とからなる複合低放
射膜が設けられている。そして、第1の薄膜1は、容器
内部3aの寒材の温度で超伝導状態となる超伝導材によ
って形成されており、容器壁部3の外面に固着されてい
る。また、第2の薄膜2は高い電気伝導度をもつAg,A
lなどの金属材で形成されており、第1の薄膜1に重合
されている。
【0009】そして、容器内部3aの寒材が液化ヘリウ
ムからなる場合には、第1の薄膜1は4.2Kで超伝導状
態となる超伝導材(例えばNb)で形成され、第2の薄
膜2は例えば高純度Alで形成されて100〜1000オングス
トロームの厚さを有している。あるいは、容器内部3a
の寒材が液化窒素からなる場合には、第1の薄膜1は77
Kで超伝導状態となる超伝導材(例えばYBCOなどの
高温超伝導材を含む)で形成され、第2の薄膜2は、例
えば高純度Alで形成されて100〜1000オングストローム
の厚さを有している。
【0010】このような構成により、本実施例では次の
ような作用効果が得られる。一般に、図2に示すよう
に、ある温度(T0)から放射される電磁波は、その周
波数に対するエネルギー密度分布が温度によって決まる
特定周波数(νm)でピークをもつが、かなり広い周波
数分布を有している。また、超伝導を示す薄膜は、ある
特定の周波数(νg)以下の周波数の電磁波に対しては
超伝導状態を維持できるが、逆にνg以上の周波数の電
磁波に対して超伝導状態が崩れることになる。いま、第
2の薄膜2の厚さdが周波数νgの電磁波に対する表皮
厚さδgの10倍程度(d=10δg)に設定されているとす
ると、νg以上(ν≧νg)の周波数の電磁波は第2の薄
膜2でほぼ完全に反射され、第1の薄膜1には混入しな
いことになる。(図3参照)
【0011】これにより、第1の薄膜1は常に超伝導状
態を保ち、侵入してくるνg以下(ν≦νg)の電磁波に
対して、常伝導金属に比べて非常に小さい熱吸収率(高
い反射率)となり、一方νg以上の電磁波(熱放射線)
に対してこれまで通り良電気伝導薄膜としての第2の薄
膜2で反射させるので、放射熱線の周波数領域全体で考
えると、本実施例の容器は、放射熱線に対して非常に反
射率の高い(したがって非常に放射率の低い)放射熱断
熱容器となっているのである。
【0012】なお、上述したように、第2の薄膜2のコ
ーティング厚さdは、第1の薄膜1の超伝導転移温度と
関係する超伝導エネルギーギャップおよび第2の薄膜2
自身の電気伝導度により異なり、厚さdは第2の薄膜の
電気伝導度が高ければ、薄くでき、また第1の薄膜1の
超伝導エネルギーギャップが大きいほど(νgが大きい
ほど)薄くできる。そして、容器内部の寒材が液化ヘリ
ウムの場合は、例えば、薄膜1をNb,薄膜2を高純度
Alとすると、厚さdは100〜1000オングストロームが適
当であり、また寒材が液化窒素の場合は、例えば、薄膜
1をYBaCuOからなる高温超伝導材とし、薄膜2を高
純度Alとすると、上記の例と比べて超伝導エネルギー
ギャップは大きくなるが、電気伝導度が低くなるので、
この場合も同様に厚さdは100〜1000オングストローム
が適当である。
【0013】また、図4に示すように、本発明の第2実
施例としての複合低放射膜付き極低温容器では、第1実
施例の構成に加えて第1の薄膜1と第2の薄膜2との間
に境界層4をそなえている。そしてこの境界層4は、そ
の組成を第1の薄膜1の材質から第2の薄膜2の材質に
徐々に変化させるようにした傾斜組織をもつように構成
されている。これにより、この第2実施例では、第1実
施例と同様の作用効果が得られる上に、さらに第1の薄
膜と第2の薄膜とのなじみが良好となり、薄膜の剥離な
どの問題がなくなるという効果が得られる。
【0014】また図5に示すように、本発明の第3実施
例としての複合低放射膜付き極低温容器では、ほぼ第1
実施例の構成を有しながら、しかも、第2の薄膜2の一
部が、第1の薄膜1を貫き、直接極低温容器の壁部3の
外面に接触するように構成されている。これにより、こ
の第3実施例では、第1実施例と同様の作用効果が得ら
れる上に、さらに第2の薄膜2の冷却効率が高くなるの
で、第2の薄膜2の温度上昇による電気伝導度の減少
や、超伝導材からなる第1の薄膜1の悪影響を防止する
効果が得られる。
【0015】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明の複合低放
射膜付き極低温容器によれば、放射熱線の周波数領域全
体で考えると、これまでの常伝導で良電気伝導の金属薄
膜のみを有する極低温容器に比べて、極低温容器外面に
固着されて超伝導状態となる第1の薄膜の上に良電気伝
導の金属材からなる第2の薄膜を最適な厚さだけコーテ
ィングした複合低放射膜が設けられているため、放射熱
線に対して非常に反射率の高い(非常に放射率の低い)
性能が得られ、放射熱の断熱用として卓越した効果が得
られるようになる。また、第1の薄膜と第2の薄膜との
間に境界層が形成されている場合には、両薄膜間のなじ
みがよくなり信頼性が向上するという利点が得られる。
さらに、第2の薄膜の一部が第1の薄膜を貫き直接容器
外面に接触している場合には、第2の薄膜の温度上昇を
低減し、そのため本複合低放射膜の性能低下を防ぐ効果
がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例としての複合低放射膜付き
極低温容器の要部構造図である。
【図2】図1の複合低放射膜付き極低温容器の作用の説
明図である。
【図3】図1の複合低放射膜付き極低温容器の作用状態
を示す模式図である。
【図4】本発明の第2実施例としての複合低放射膜付き
極低温容器の要部構造図である。
【図5】本発明の第3実施例としての複合低放射膜付き
極低温容器の要部構造図である。
【符号の説明】 1 第1の薄膜 2 第2の薄膜 3 極低温容器の壁部 3a 容器内部 4 境界層

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 極低温容器において同容器の外面に複合
    低放射膜をそなえ、同複合低放射膜が、上記容器の外面
    に固着された第1の薄膜と、同第1の薄膜に重合された
    第2の薄膜とからなり、上記第1の薄膜が上記容器内の
    寒材の温度で超伝導状態となる超伝導材で形成されると
    ともに、上記第2の薄膜が高い電気伝導度をもつ金属材
    で形成されたことを特徴とする、複合低放射膜付き極低
    温容器。
  2. 【請求項2】 上記容器内の寒材が液化ヘリウムからな
    り、上記第1の薄膜が4.2Kで超伝導状態となる超伝
    導材で形成され、上記第2の薄膜が100■1000オングス
    トロームの厚さを有していることを特徴とする、請求項
    1に記載の複合低放射膜付き極低温容器。
  3. 【請求項3】 上記容器内の寒材が液化窒素からなり、
    上記第1の薄膜が77Kで超伝導状態となる超伝導材で形
    成され、上記第2の薄膜が100〜1000オングストローム
    の厚さを有していることを特徴とする、請求項1に記載
    の複合低放射膜付き極低温容器。
  4. 【請求項4】 上記第1の薄膜と上記第2の薄膜との間
    に境界層をそなえ、同境界層が、その組成を上記第1の
    薄膜の材質から上記の第2の薄膜の材質へ徐々に変化さ
    せるようにした傾斜組織として構成されていることを特
    徴とする、請求項1〜3のいずれかひとつに記載された
    複合低放射膜付き極低温容器。
  5. 【請求項5】 上記第2の薄膜の一部が上記第1の薄膜
    を貫き直接上記容器の外面と接触していることを特徴と
    する、請求項1〜3のいずれかひとつに記載された複合
    低放射膜付き極低温容器。
JP4254233A 1992-08-28 1992-08-28 複合低放射膜付き極低温容器 Pending JPH0674395A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002048621A1 (en) * 2000-12-12 2002-06-20 Orra Corporation Apparatus for converting solar energy into electrical energy
FR2831954A1 (fr) * 2001-11-05 2003-05-09 Chin Kuang Luo Procede et appareil de conduction d'energie thermique et conducteur thermique

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