JPH0826958B2 - 真空断熱支持方法およびそれを用いた真空断熱容器および真空断熱パネル - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、低温用の各種装置や
低温容器、例えばクライオスタットなどにおいて、真空
断熱と構造部材としての支持を同時に行なう方法、およ
びその方法を実施した真空断熱容器および真空断熱パネ
ルに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年の低温科学の発展には著しいものが
あり、また低温を利用した超電導技術も実用化が進めら
れている。ところで低温機器においては、冷媒のロスを
防止するとともに、必要な部分を確実に低温に保持する
ために、断熱、特に真空断熱を行なう必要があるのが通
常である。例えば各種材料や各種機器を液体ヘリウム等
の冷媒とともに収容して、低温での測定や実験を行なう
ための容器、すなわちクライオスタットにおいては、内
外２重壁構造として、壁部内の空間を真空として断熱す
るのが通常である。このようなクライオスタットの一例
を図７に示す。

【０００３】図７において、クライオスタットの容器本
体１は全体として円筒状をなす周壁部２とフラットな平
面状をなす底部３とを一体化した構成とされており、周
壁部２および底部３はいずれも中間に空間を形成した内
外２重壁構造とされている。すなわち周壁部２は小径の
円筒状内壁板２Ａと大径の円筒状外壁板２Ｂとによって
構成されており、底部３は平板状の内壁板３Ａと同じく
平板状の外壁板３Ｂとによって構成されている。そして
各内壁板２Ａ，３Ａと各外壁板２Ｂ，３Ｂとの間の空間
５１，５２はいずれも真空断熱層とされている。そして
容器本体１の内部に液体窒素等の冷媒６が注入される。
なお図７では蓋については示していないが、もちろん蓋
も何らかの手段で断熱構造とするのが通常である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】クライオスタットの重
要な用途の一つとして、超電導マグネットを冷却保持す
る用途がある。このような場合、一般に図７に仮想線で
示したように超電導マグネット７を容器本体１内の底部
３上に配置して液体窒素等の冷媒６で冷却し、外部（ク
ライオスタットの下側）の対象物８に対して超電導マグ
ネット７の磁力を及ぼすように用いるのが通常である。
この場合、超電導マグネット７と対象物８とは、クライ
オスタットの底部３の全厚みＴ分だけ離れることにな
る。磁力は距離の２乗に反比例するから、超電導マグネ
ット７が発生する磁力を有効に対象物８に作用させるた
めには、底部３の全厚みＴを可及的に小さくする必要が
ある。

【０００５】一方内壁板２Ａ，３Ａと外壁板２Ｂ，３Ｂ
との間の空間５１，５２の真空断熱層は真空であって外
部に対して負圧となっているから、内壁板３Ａ、外壁板
３Ｂには外部との差圧に相当する大気圧分の荷重がその
厚さ方向に加わることになる。

【０００６】ところが、図７に示すクライオスタットで
は、底部３の内壁板３Ａ、外壁板３Ｂがフラットな平面
状になっているため、その平面に対し直交する方向（厚
み方向）に加わる荷重に対しては撓み変形を起こしやす
く、そのため前述のような負圧による荷重に対して変形
を防止するためには、同じ材料であれば内壁板３Ａ、外
壁板３Ｂの厚みｔを大きくして剛性を高めざるを得な
い。特に最近では内径が大きい大型のクライオスタット
が要求されることが多くなっているが、内径が大きくな
れば同じ荷重が加わっても底部３の内壁板３Ａ、外壁板
３Ｂが、より変形しやすくなるから、大径のクライオス
タットでは底部内壁板３Ａ、外壁板３Ｂの厚みを著しく
厚くする必要があり、例えば各板としてステンレス鋼板
を用いた場合、内径が１０００ｍｍのクライオスタット
の場合、内壁板３Ａ、外壁板３Ｂの厚みは５０ｍｍ以上
とする必要があった。

【０００７】このように超電導マグネットを冷却保持し
て、外部にその超電導マグネットの磁力を及ぼそうとす
る場合、クライオスタット底部３の全厚みＴを小さくす
ることが必要であるが、真空断熱層の負圧によって底部
３の内壁板３Ａ、外壁板３Ｂに加わる荷重による撓み変
形を防止するためには、前述のように底部３の内壁板３
Ａ、外壁板３Ｂの厚みｔをある程度以上厚くせざるを得
ず、その結果底部３の全厚みＴを小さくするにも限界が
あったのが実情である。

【０００８】特に大型のクライオスタットの場合や磁気
測定に用いられるクライオスタットの場合、大型化によ
る重量増を防止して軽量化を図ったり、また金属から発
する磁気的雑音を防止したり、壁板における渦電流の影
響を防止するため、壁板の材料としてＦＲＰを用いる傾
向が強まっているが、ＦＲＰは一般にステンレス鋼と比
較して格段に撓み変形が生じやすく、そのためＦＲＰを
用いた場合には底部３の内壁板３Ａ、外壁板３Ｂの厚み
ｔを一層厚くせざるを得ず、その結果底部３の全厚みＴ
もさらに大きくならざるを得ないのが実情である。

【０００９】ところで、クライオスタットにおける真空
断熱層の負圧による底部３の内壁板３Ａ、外壁板３Ｂの
変形を防止するための一つの手段としては、例えば図８
に示すように、底部３の内壁板３Ａと外壁板３Ｂとの間
の適宜の箇所にＦＲＰで代表される比較的断熱効果の高
い（熱伝導率の低い）材料からなる剛性を有するスペー
サ剛体９を適宜挿入して、そのスペーサ剛体９により内
壁板３Ａ、外壁板３Ｂの間に加わる荷重を支持し、これ
らの板の撓み変形を防止することが考えられる。しかし
ながらこのようなＦＲＰ等からなるスペーサ剛体９を用
いる場合、ＦＲＰ等は一応は熱伝導率が低いとはいえど
も、真空断熱層に比較すれば格段に熱伝導率が高いた
め、スペーサ剛体９の部分において外部から内部への熱
侵入が生じ、そのため冷媒のロスも大きくならざるを得
ず、したがって実用化は困難であった。

【００１０】なおクライオスタットの底部３の全体形状
を凸湾曲面状とした場合、すなわち底部３の内壁板３
Ａ、外壁板３Ｂを凸湾曲面状とした場合には、厚み方向
の荷重に対する剛性が高くなり、真空断熱層の負圧によ
る荷重に対して撓み変形が生じにくくなる。但しこの場
合はクライオスタット底部の内面形状も凸湾曲状となっ
ているため、収容する冷却対象物の形状等に制約が生
じ、またクライオスタット底部の外面形状も凸湾曲面状
になっているため、底部外面の直近に他の部材を配置す
る場合（例えば図７のような場合）に、外部の部材の形
状にも制約が生じる。したがって用途によっては、この
ように底部形状を湾曲面とすることが不適当な場合が多
いのである。

【００１１】以上、クライオスタットの場合を例にとっ
て従来の問題点を説明したが、クライオスタットに限ら
ず、平板状の２枚の壁板の間の空間を真空断熱層とした
場合は、多かれ少なかれ前述と同様な問題が生じてい
る。

【００１２】この発明は以上の事情を背景としてなされ
たもので、平板状の２枚の壁板の間の空間を実質的に真
空に保持して真空断熱するようにした構造において、壁
板の厚みを増すことなく、負圧により２枚の壁板間に加
わる荷重を支持して壁板の撓み変形を防止すると同時に
良好な断熱効果も得られるようにした、真空断熱支持方
法を提供することを基本的な目的とするものである。

【００１３】またこの発明の他の目的は、底部を平板状
としたクライオスタット（真空断熱容器）において、底
部の変形を招くことなく底部の全厚みを小さくすること
にある。

【００１４】またこの発明の他の目的は、側壁部の少な
くとも一面を平面状としたクライオスタット（真空断熱
容器）において、その平面状の側壁部の変形を招くこと
なく側壁部の全厚みを小さくすることにある。

【００１５】さらにこの発明の他の目的は、全厚みが薄
くかつ断熱効果の良好な平板状の真空断熱パネルを提供
することにある。

【００１６】

【課題を解決するための手段】真空断熱層における断熱
効果を増すために従来から多重層真空断熱を行なうこと
が知られている。この多重層真空断熱は、スーパーイン
シュレーションとも称されるものであって、一般には、
金属光沢を有する薄質な反射フィルム、例えば蒸着によ
り形成したアルミ蒸着樹脂フィルムと、ポリエステル等
の低熱伝導材からなる網状のシート状セパレータとを交
互に数十層から数百層多重に積層して、その多重フィル
ム層を、真空断熱層を形成するべき空間に挿入し、かつ
その空間を真空とすることによって達成される。このよ
うな多重層真空断熱は、単に真空により断熱するばかり
でなく、反射フィルムが輻射熱を抑え、かつ各反射フィ
ルム相互間の接触をシート状セパレータが防止して各反
射フィルム相互間の熱伝導を防止し、かつシート状セパ
レータ自体は網状等にすることによってシート状セパレ
ータと反射フィルムとが点接触となるようにし、これに
より両者間の熱伝達をも防止するようにしたものであ
り、このような多重フィルム層を設けない単なる真空断
熱の場合に比較して一層断熱効果を高めることができ
る。このような多重層真空断熱層における積層方向の熱
伝導率は、多重層を構成している各フィルムの材料や積
層数等の条件によっても異なるが、通常は１０^−５（Ｗ
／ｍ・Ｋ）のオーダーの極めて小さい値となることが知
られている。図８に示したようなスペーサ剛体９に用い
られるＦＲＰの熱伝導率は１０^−２（Ｗ／ｍ・Ｋ）のオ
ーダーであるから、多重真空断熱の効果が如何に優れて
いるかは明らかである。

【００１７】ところで、上述のような多重層真空断熱を
行なう場合の多重フィルム層については、従来は、積層
方向に荷重を加えずに自由状態のままで使用することが
必要であるとされていた。例えば円筒状の部分を多重層
真空断熱するために多重フィルム層を形成する場合に
は、各フィルム、シートにテンションを加えずにフリー
状態で巻付けを行ない、また平面状の多重層真空断熱層
を形成する場合は自重のみによって各フィルム、シート
を積層することが必要とされていた。すなわち、優れた
断熱効果を得ようとするためには、反射フィルムとシー
ト状セパレータとの接触圧力を可及的に零に近くして、
反射フィルムとシート状セパレータとの接触面積を可及
的に小さくし、これにより両者間の熱伝達を防止する必
要があるとされていたのである。

【００１８】したがって従来は、多重層真空断熱をその
多重フィルム層積層方向への荷重に対する構造的な支持
として使用することは全く考えられていなかったのであ
る。すなわち、多重フィルム層をその積層方向への荷重
に対する構造的な支持に使用しようとする場合は、必然
的に積層方向へ圧力が加わって反射フィルムとシート状
セパレータとの間の接触面積が増大し、積層方向への全
体的な熱伝導率が大きくなり、断熱効果が低下してしま
う不利益をもたらすだけと考えられていたのである。

【００１９】しかしながら、本願発明者等が実際に詳細
な実験を行なったところ、多重層真空断熱の多重フィル
ム層にその積層方向に大気圧程度の圧力を加えた場合で
も、積層方向への全体の熱伝導率は自由積層状態での熱
伝導率の４倍程度になるに過ぎず、クライオスタット等
における断熱性が実用上支障のない程度であることが判
明した。すなわちその場合の熱伝導率は、図８に示した
スペーサ剛体９に用いられるＦＲＰの熱伝導率（１０
^−２Ｗ／ｍ・Ｋのオーダー）と比較すれば、依然として
２〜３桁は熱伝導率が良好であり、したがって図８に示
したようなスペーサ剛体を構造支持部材として用いる場
合と比較すれば、格段に断熱効果は優れていることが判
明し、この発明をなすに至ったのである。

【００２０】具体的には、請求項１の発明の真空断熱支
持方法は、平板状の２枚の壁板間の空間を実質的に真空
に保持するとともに、その空間内に多重層真空断熱層を
形成するため、表面に金属光沢を有する反射フィルム
と、低熱伝導材からなりかつ少なくとも表面に凹凸が存
在するシート状セパレータとを交互に多数層積層してな
る多重フィルム層を、予め大気圧と真空圧との圧力差に
相当する荷重以上の予圧を積層方向に加えた状態で前記
２枚の壁板間に介在させて、前記２枚の壁板間の空間の
負圧によってその２枚の壁板間に相互に接近する方向へ
加わる荷重を、前記多重フィルム層によって支持するこ
とを特徴とするものである。

【００２１】一方請求項２の発明は、前述のような真空
断熱支持方法を実施した真空断熱容器を規定したもので
あり、少なくとも底部が平面状とされた真空断熱容器に
おいて、容器本体の底部および周壁部が内外２重壁構造
とされ、かつその２重壁の内壁板と外壁板との間の空間
が実質的に真空に保持されるとともに、その空間内に多
重層断熱層を形成するため、表面に金属光沢を有する反
射フィルムと、低熱伝導材からなりかつ少なくとも表面
に凹凸が存在するシート状セパレータとを交互に多数層
積層してなる多重フィルム層が前記内壁板と外壁板との
間に介在され、かつ容器本体の底部においては、前記多
重フィルム層が、予め大気圧と真空圧との圧力差に相当
する荷重以上の予圧を積層方向に加えた状態で平板状の
内壁板と外壁板との間に介在されて、前記平板状の内壁
板と外壁板との間の空間の負圧によってその底部の内壁
板と外壁板との間に相互に接近する方向に加わる荷重
を、前記多重フィルム層によって支持するように構成し
たことを特徴とするものである。

【００２２】また請求項３の発明も、前述のような真空
断熱支持方法を実施した真空断熱容器を規定したもので
あり、側壁部の少なくとも１面以上が平面状とされた真
空断熱容器において、容器本体の底部および側壁部が内
外２重壁構造とされ、かつその２重壁の内壁板と外壁板
との間の空間が実質的に真空に保持されるとともに、そ
の空間に多重層断熱層を形成するため、表面に金属光沢
を有する反射フィルムと、低熱伝導材からなりかつ少な
くとも表面に凹凸が存在するシート状セパレータとを交
互に多数層積層してなる多重フィルム層が前記内壁板と
外壁板との間に介在され、かつ平面状の側壁部において
は、前記多重フィルム層が、予め大気圧と真空圧との圧
力差に相当する荷重以上の予圧を積層方向に加えた状態
で平板状の内壁板と外壁板との間に介在されて、前記平
板状の内壁板と外壁板との間の空間の負圧によってその
側壁部の内壁板と外壁板との間に相互に接近する方向に
加わる荷重を、前記多重フィルム層によって支持するよ
うに構成したことを特徴とするものである。

【００２３】さらに請求項４の発明は、前述のような真
空断熱支持方法を実施した真空断熱パネルを規定したも
のであり、この真空断熱パネルは、平板状の２枚の壁板
の間に空間が形成されるとともにその２枚の壁板の周辺
部において前記空間が密封され、前記空間が実質的に真
空に保持されるとともに、その空間に多重層真空断熱層
を形成するため、表面に金属光沢を有する反射フィルム
と、低熱伝導材からなりかつ少なくとも表面に凹凸が存
在するシート状セパレータとを交互に多数層積層してな
る多重フィルム層が、予め大気圧と真空圧との圧力差に
相当する荷重以上の予圧を積層方向に加えた状態で前記
２枚の壁板間に介在され、しかも前記２枚の壁板間の空
間の負圧によってその２枚の壁板間に相互に接近する方
向へ加わる荷重を、前記多重フィルム層によって支持す
るように構成したことを特徴とするものである。

【００２４】

【作用】請求項１の発明の真空断熱支持方法において
は、多重層真空断熱層を形成する多重フィルム層を、予
め大気圧と真空圧との圧力差に相当する荷重以上の予圧
を積層方向に加えた状態で２枚の壁板間に介在させてお
く。すなわち自重のみで積層した状態よりも予圧により
積層方向に圧縮（予圧縮）させた状態で２枚の壁板間に
介在させておく。このように多重フィルム層を予め圧縮
しておくことによって、その圧縮荷重以下の積層方向荷
重に対しては、その多重フィルム層がそれ以上圧縮され
ることがなく、その荷重に対し構造的な支持手段として
機能することになる。ここで、多重フィルム層によって
２枚の壁板間に形成されている多重真空断熱層は、断熱
時に真空となるためその２枚の壁の間に真空による負圧
が作用し、またその負圧は大気圧と真空圧との圧力差に
相当するが、前述のように多重フィルム層は大気圧と真
空圧との圧力差に相当する荷重以上で圧縮しているた
め、真空時の負圧によっても積層方向に圧縮されず、そ
れ以上２枚の壁板間の距離が狭まることがなく、負圧に
対して充分な構造的支持を与えることになる。なお既に
述べたように大気圧程度の負圧による荷重を多重フィル
ム層にその積層方向に加えた場合、積層方向の熱伝導率
は荷重が実質的に零の場合（自由積層状態）の４倍程度
になるが、この値は、ＦＲＰと比較すれば依然として２
〜３桁は熱伝導率が低く、したがって断熱効果としても
クライオスタット等における断熱として充分である。

【００２５】上述のようにして、２枚の壁板間に介在す
る多重フィルム層に予圧を加えて予め圧縮しておくこと
によって、真空による負圧の荷重をその真空フィルム層
が支持していることから、壁板自体が負圧により撓み変
形してしまうことが防止され、そのため壁板自体の厚み
を小さくすることができるから、２枚の壁板の外表面間
の距離、すなわち真空断熱層を介して２重に配置された
壁板の全厚みを小さくすることが可能となる。

【００２６】また請求項２の発明の真空断熱容器におい
ては、容器本体の底部の内壁板と外壁板との間の真空断
熱層を構成する多重フィルム層により、前記同様に負圧
による荷重を支持するように構成されているから、内壁
板と外壁板の撓み変形が防止され、その結果内壁板、外
壁板の厚みを小さくして、底部の全厚みを小さくするこ
とができる。その結果、例えば容器内の底部に超電導マ
グネットを収容し、容器の底部を介して外部の対象物に
磁力を及ぼすような場合でも、超電導マグネットと外部
の対象物との間の距離を小さくすることができ、したが
って対象物に有効に磁力を作用させることが可能とな
る。

【００２７】そしてまた請求項３の発明の真空断熱容器
は、側壁部の少なくとも１面以上を平面状とした角筒状
もしくはそれに類した真空断熱容器についてのものであ
り、この場合も、平面状をなす側壁部の内壁板と外壁板
との間の真空断熱層を構成する多重フィルム層によっ
て、前記同様に負圧による荷重を支持するように構成さ
れているから、その平面状の側壁部の全厚みを小さくす
ることが可能となった。従来は、角筒状の真空断熱容器
は円筒状の真空断熱機と比較して側壁部の全厚みを著し
く大きくする必要があるとされ、そのため実用化がほと
んど図られていなかったが、このような構成とすること
によって、側壁部の厚みを著しく小さくして角筒状真空
断熱容器を実用化することが可能となったのである。

【００２８】さらに請求項４の発明の断熱パネルは、平
板状の２枚の壁板の間に多重層真空断熱層が形成されて
全体として１枚のパネルに形成されており、その多重フ
ィルム層が負圧を受けるように構成されているため、前
記同様に各壁板の厚みを厚くしてパネル全体の薄肉化を
図ることができ、また同時に軽量化も図ることができ
る。すなわち薄肉で軽量であってしかも断熱効果の優れ
た平板状パネルとなるから、保冷等の各種の用途に広く
利用することができる。

【００２９】

【実施例】図１〜図３に請求項１の発明の断熱支持方法
を実施した真空容器の一例、すなわち請求項２の発明の
一実施例を示す。

【００３０】図１において容器本体１は、図７について
述べたと同様に円筒状の周壁部２とフラットな平面状を
なす底部３とを一体化した構成とされており、周壁部２
および底部３はいずれも中間に空間５１，５２を形成し
た内外２重壁構造とされている。すなわち周壁部は小径
の円筒状内壁板２Ａと大径の円筒状外壁板２Ｂとによっ
て構成され、底部３はフラットな平板状の内壁板３Ａと
同じくフラットな平板状の外壁板３Ｂとによって構成さ
れている。これらの内壁板２Ａ，３Ａ、外壁板２Ｂ，３
Ｂとしては、いずれもＦＲＰあるいはステンレス鋼など
が用いられる。

【００３１】底部３の内壁板３Ａと外壁板３Ｂとの間の
空間５２には、積層真空断熱層を構成する多重フィルム
層１０が介挿されている。この多重フィルム層１０は、
図２、図３に示すように、金属光沢を有する反射フィル
ム１０Ａと、低熱伝導材からなるシート状セパレータ１
０Ｂとを交互に数十層から数百層にわたって積層してな
るものである。

【００３２】前記反射フィルム１０Ａとしては、例えば
蒸着法等によって表面にアルミニウム等の金属薄膜を形
成したポリエステル等の樹脂からなる厚さ５〜５０μｍ
程度の薄質なフィルムが用いられる。またシート状セパ
レータ１０Ｂとしては、例えばポリエステルやナイロン
等の合成樹脂、合成繊維、あるいはセルロース、ガラス
等の繊維からなり、少なくとも表面に実質的な凹凸が存
在するように、網状や、織目の粗い布で構成され、また
その厚みは１０〜５００μｍ程度とされる。

【００３３】このように反射フィルム１０Ａとシート状
セパレータ１０Ｂとを交互に多数層積層してなる多重フ
ィルム層１０は、底部３における内壁板３Ａと外壁板３
Ｂとの間に、ある程度の予圧、具体的には大気圧と真空
との間の圧力差に相当する荷重（約１ｋｇ／ｃｍ^２）も
しくはそれより若干大きい程度の荷重（通常は２ｋｇ／
ｃｍ^２程度までが好ましい）を積層方向に加えた状態で
収容されている。すなわち、自重のみで積層した状態よ
りも予圧により積層方向に圧縮させた状態で収容され
る。

【００３４】また容器本体１の周壁部２の内壁板２Ａと
外壁板２Ｂとの間の空間５１にも前記と同様な多重フィ
ルム層１０が収容されるが、この周壁部２では底部３の
場合とは異なり、特に積極的に予圧の荷重を加えて圧縮
させた状態で多重フィルム層１０を収容する必要はな
く、例えば円筒状の内壁板２Ａの外周上に多重フィルム
層１０を巻付ける際に、テンションを加えずに巻付けた
ままの状態とすれば良い。

【００３５】なお底部３の内壁板３Ａと外壁板３Ｂとの
間の空間５２および周壁部２の内壁板２Ａと外壁板２Ｂ
との間の空間５１、すなわち多重フィルム層１０を収容
した各空間５１，５２は、図示しない排気手段によって
真空排気されて、実質的に真空状態に保持される。した
がってこれらの空間５１，５２は多重層真空断熱層とな
る。

【００３６】以上のような断熱容器においては、底部３
の内壁板３Ａおよび外壁板３Ｂは、平板状に作られてい
るため、外気圧（大気圧）と真空との圧力差によって両
壁板３Ａ，３Ｂを接近させる方向への力が加わる。両壁
板３Ａ，３Ｂは前述のように撓み変形しやすく、特に大
径の場合には容易に撓み変形してしまうおそれがある
が、両壁板３Ａ，３Ｂ間の空間５２に挿入されている多
重フィルム層１０は、予めその積層方向に予圧を加えて
自由状態よりも圧縮させた状態で両壁板３Ａ，３Ｂ内に
収容されているため、その多重フィルム層１０が両壁板
３Ａ，３Ｂ間に加わる荷重を支持し、両壁板３Ａ，３Ｂ
の変形を防止することができる。

【００３７】また上述のように底部３の両壁板３Ａ，３
Ｂ間に加わる荷重が多重フィルム層１０によって支持さ
れることから、両壁板３Ａ，３Ｂ自体としては剛性が高
いものが要求されず、したがって両壁板の肉厚ｔを従来
よりも格段に薄くすることができ、その結果底部３の全
厚みＴも従来よりも格段に小さくすることができる。例
えば内径が１０００ｍｍの大容量の容器の場合、ＦＲＰ
製の壁板３Ａ，３Ｂでそれぞれの厚みｔを５ｍｍ程度と
することができ、一方両壁板３Ａ，３Ｂの間のスペース
は１５ｍｍ程度で足り、結局底部３の全厚みＴは２５ｍ
ｍ程度とすることが可能となることが、本発明者等の実
験により確認されている。

【００３８】既に述べたように、従来のステンレス鋼製
の断熱容器（クライオスタット）の場合、内径が１００
０ｍｍの場合は底部の各壁板の厚みｔはそれぞれ５０ｍ
ｍ程度とする必要があり、したがって壁板の間のスペー
スを前記と同じ１５ｍｍとしても、底部全厚みが１１５
ｍｍとなり、ステンレス鋼よりも撓み変形しやすいＦＲ
Ｐを用いればそれよりもさらに厚くなる。したがってこ
の発明の場合には、従来よりも格段に底部の全厚みを小
さくし得ることが明らかである。

【００３９】なお例えば内径が１５０ｍｍ程度の比較的
小型の容器の場合は、ＦＲＰ製の壁板３Ａ，３Ｂは２ｍ
ｍ程度まで薄くすることができる。

【００４０】一方、断熱性効果の点から見れば、既に
「作用」の項で説明したように、多重フィルム層の熱伝
導率は、大気圧程度の予圧を加えた場合でも、予圧を加
えない自由状態のままの４倍程度となるに過ぎず、図８
に示したようにＦＲＰ等からなるスペーサ剛体を用いた
場合よりも２〜３桁は熱伝導率が小さく、したがって図
８の場合よりも外部からの熱侵入は格段に少ないから、
実用上支障のない程度の良好な断熱性を維持していると
言える。

【００４１】なお図１の例では周壁部２を円筒状とし、
その周壁部２における内壁板２Ａ、外壁板２Ｂの間の空
間５１の多重フィルム層１０は特に予圧を加えて圧縮す
ることは行なわないこととしている。これは、円筒状の
部分は厚み方向への力に対する剛性が高く、したがって
周壁部２では撓み変形が生じ難いためであるが、場合に
よってはこの周壁部２内の多重フィルム層１０も底部３
と同様に予圧を加えて予め圧縮した構成としても良い。
そしてこの場合は、周壁部２の形状を角筒状とすること
が可能となる。このように周壁部２の形状を角筒状とし
た実施例、すなわち請求項３の発明の実施例の真空断熱
容器を図４に示す。

【００４２】図４において周壁部２はその全体が角筒状
とされている。すなわち周壁部２は４面の平面状の側壁
部２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄによって構成されて
いる。そして各側壁部２０Ａ〜２０Ｄは、平面状の内壁
板２Ａと平面状の外壁板２Ｂとの間の空間５１に前記同
様な多重フィルム層１０を介挿した構成とされ、この多
重フィルム層１０は、前記同様に予圧を加えて圧縮した
状態とされている。

【００４３】このように周壁部２を平面状の側壁部２０
Ａ〜２０Ｄによって角筒状とした場合は、厚さ方向の力
に対する剛性が低くなって空間５１の負圧による両壁板
２Ａ，２Ｂの撓み変形が著しく生じ易くなるが、空間５
１内の多重フィルム層１０に予圧を加えた圧縮状態とし
ておくことによって、既に述べたように負圧により両壁
板２Ａ，２Ｂ間に加わる荷重を多重フィルム層１０が支
持することになり、撓み変形の発生を防止できるのであ
る。このような角筒状のクライオスタットは従来は実用
化されていなかったが、内部に収納する機器の形状等に
よっては角筒状が好まれることがあり、そのような場合
に最適となる。

【００４４】図５には、前述のような角筒状真空断熱容
器を応用して磁気遮蔽板３０を構成した例を示す。

【００４５】図５において、角筒状（より正確には、横
断面長矩形状）をなす真空断熱容器３１は、図４につい
て述べたとほぼと同様に構成されており、この容器３１
の内側の空所３２には、全体として平板状をなす超電導
材料、例えば酸化物系の高温超電導材料３３が収容され
るとともに、その空所３２には液体窒素等の冷媒３４が
注入されている。

【００４６】良く知られているように、超電導材料は超
電導温度域において磁気遮蔽効果を示すことが知られて
おり、したがって図５に示すような構成とすることによ
って磁気遮蔽を行なうことができる。そしてこのような
磁気遮蔽板３０は、その断熱のための部分すなわち真空
断熱容器３１の壁部の厚みを前述のように薄くすること
ができるため、磁気遮蔽板３０の全厚みも薄くすること
ができ、したがって極めて軽便に各種磁気応用機器の磁
気遮蔽に適用することができる。

【００４７】次に、請求項１の発明の方法を真空断熱パ
ネルで実施した例、すなわち請求項４の発明の実施例を
図６に示す。

【００４８】図６において、例えば平面的に見て方形あ
るいは円形をなす平板状のＦＲＰあるいはステンレス鋼
などからなる２枚の壁板２１Ａ，２１Ｂは、相互間に空
間２２を形成するように、周辺部において溶接等の任意
の手段で相互に接合され、かつその接合部分で前記空間
２２が密閉されている。そして前記空間２２に、既に述
べたと同様な多重フィルム層１０が挿入されており、か
つその空間２２は図示しない排気手段により真空とされ
ている。したがってこの空間２２は多重層真空断熱層と
されている。

【００４９】この図６に示す真空断熱パネル４０におい
ても、既に図２、図３について説明したと同様に、多重
フィルム層１０は予圧を加えて圧縮された状態で壁板２
１Ａ，２１Ｂ間の空間２２内に挿入されており、したが
って空間２２の負圧により壁板２１Ａ，２１Ｂ間に加わ
る荷重を多重フィルム層１０で支持していることにな
る。

【００５０】このような断熱パネル４０は、例えば各種
保冷容器の蓋等として用いることができるが、既に述べ
たところから明らかなように、壁板２１Ａ，２１Ｂの厚
みｔを薄くして全厚みＴを小さくできるため、薄肉でか
つ軽量な断熱パネルとして、その取扱い性や運搬性が優
れており、各種の用途に使用することができる。

【００５１】

【発明の効果】請求項１の発明の真空断熱支持方法によ
れば、多重層真空断熱層を構成している多重フィルム層
に予め大気圧と真空圧との圧力差に相当する荷重以上の
予圧を加えて圧縮させているため、その多重フィルム層
自体が構造的な支持を行ない、その多重層真空断熱層の
真空時の負圧によりその両側の２枚の壁板間に加わる荷
重によって多重フィルム層がそれ以上圧縮されることな
く、その負圧に対する構造的な支持を多重フィルム層が
担っているため、前記荷重により壁板の撓み変形が生じ
ることが防止され、そのため壁板自体は撓み変形に対す
る剛性が低くても良いため、壁板の厚みを薄くすること
ができ、したがって真空断熱のための全厚みを小さくす
ることができる。

【００５２】また請求項２の発明の真空断熱容器におい
ては、容器本体の平板状をなす底部に前記の断熱支持方
法を適用しており、そのためその底部の全厚みを小さく
することができるから、例えば容器内の底部に超電導マ
グネットを収容して容器外の対象物へ磁力を及ぼそうと
する場合に、超電導マグネットと外部の対象物との間の
距離を小さくして、有効に磁力を対象物に作用させるこ
とが可能となる等の効果が得られ、また薄肉の壁板を用
いることにより低コスト化、軽量化を図ることができ
る。

【００５３】そしてまた請求項３の発明の真空断熱容器
においては、容器本体の平板状をなす少なくとも１面の
側壁部に前記の断熱支持方法を適用しており、そのため
側壁部の全厚みを小さくすることができ、かつ内部に収
納する機器の形状や真空断熱容器を設置する空間に合せ
て種々の形状の容器とすることができる等の効果が得ら
れ、低コスト化、軽量化、省スペース化を図ることがで
きる。

【００５４】さらに請求項４の発明の真空断熱パネル
は、断熱効果が良好であるばかりでなく、平面状である
ため取扱い性、輸送性、保管性も良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の真空断熱容器の一例の要部を示す縦
断面図である。

【図２】図１の部分Ａの拡大断面図である。

【図３】多重フィルム層の一部を示す斜視図である。

【図４】この発明の真空断熱容器の他の例を示す横断平
面図である。

【図５】図４の真空断熱容器を応用した磁気遮蔽板の斜
視断面図である。

【図６】この発明の真空断熱パネルの一例を示す斜視断
面図である。

【図７】従来の真空断熱容器（クライオスタット）の一
例を示す縦断面図である。

【図８】従来の真空断熱容器の他の例の部分拡大縦断面
図である。

【符号の説明】

１ 容器本体 ２ 周壁部 ２Ａ 内壁板 ２Ｂ 外壁板 ３ 底部 ３Ａ 内壁板 ３Ｂ 外壁板 ５１，５２ 空間 １０ 多重フィルム層 １０Ａ 反射フィルム １０Ｂ シート状セパレータ ２０Ａ，２０Ｂ，２０Ｃ，２０Ｄ 側壁部 ２１Ａ，２１Ｂ 壁板 ２２ 空間 ３０ 磁気遮蔽板 ４０ 真空断熱パネル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 平板状の２枚の壁板間の空間を実質的に
   真空に保持するとともに、その空間内に多重層真空断熱
   層を形成するため、表面に金属光沢を有する反射フィル
   ムと、低熱伝導材からなりかつ少なくとも表面に凹凸が
   存在するシート状セパレータとを交互に多数層積層して
   なる多重フィルム層を、予め大気圧と真空圧との圧力差
   に相当する荷重以上の予圧を積層方向に加えた状態で前
   記２枚の壁板間に介在させて、前記２枚の壁板間の空間
   の負圧によってその２枚の壁板間に相互に接近する方向
   へ加わる荷重を、前記多重フィルム層によって支持する
   ことを特徴とする真空断熱支持方法。
2. 【請求項２】 少なくとも底部が平面状とされた真空断
   熱容器において、 容器本体の底部および周壁部が内外２重壁構造とされ、
   かつその２重壁の内壁板と外壁板との間の空間が実質的
   に真空に保持されるとともに、その空間内に多重層断熱
   層を形成するため、表面に金属光沢を有する反射フィル
   ムと、低熱伝導材からなりかつ少なくとも表面に凹凸が
   存在するシート状セパレータとを交互に多数層積層して
   なる多重フィルム層が前記内壁板と外壁板との間に介在
   され、かつ容器本体の底部においては、前記多重フィル
   ム層が、予め大気圧と真空圧との圧力差に相当する荷重
   以上の予圧を積層方向に加えた状態で平板状の内壁板と
   外壁板との間に介在されて、前記平板状の内壁板と外壁
   板との間の空間の負圧によってその底部の内壁板と外壁
   板との間に相互に接近する方向に加わる荷重を、前記多
   重フィルム層によって支持するように構成したことを特
   徴とする真空断熱容器。
3. 【請求項３】 側壁部の少なくとも１面以上が平面状と
   された真空断熱容器において、 容器本体の底部および側壁部が内外２重壁構造とされ、
   かつその２重壁の内壁板と外壁板との間の空間が実質的
   に真空に保持されるとともに、その空間に多重層断熱層
   を形成するため、表面に金属光沢を有する反射フィルム
   と、低熱伝導材からなりかつ少なくとも表面に凹凸が存
   在するシート状セパレータとを交互に多数層積層してな
   る多重フィルム層が前記内壁板と外壁板との間に介在さ
   れ、かつ平面状の側壁部においては、前記多重フィルム
   層が、予め大気圧と真空圧との圧力差に相当する荷重以
   上の予圧を積層方向に加えた状態で平板状の内壁板と外
   壁板との間に介在されて、前記平板状の内壁板と外壁板
   との間の空間の負圧によってその側壁部の内壁板と外壁
   板との間に相互に接近する方向に加わる荷重を、前記多
   重フィルム層によって支持するように構成したことを特
   徴とする真空断熱容器。
4. 【請求項４】 平板状の２枚の壁板の間に空間が形成さ
   れるとともにその２枚の壁板の周辺部において前記空間
   が密封され、前記空間が実質的に真空に保持されるとと
   もに、その空間に多重層真空断熱層を形成するため、表
   面に金属光沢を有する反射フィルムと、低熱伝導材から
   なりかつ少なくとも表面に凹凸が存在するシート状セパ
   レータとを交互に多数層積層してなる多重フィルム層
   が、予め大気圧と真空圧との圧力差に相当する荷重以上
   の予圧を積層方向に加えた状態で前記２枚の壁板間に介
   在され、しかも前記２枚の壁板間の空間の負圧によって
   その２枚の壁板間に相互に接近する方向へ加わる荷重
   を、前記多重フィルム層によって支持するように構成し
   たことを特徴とする真空断熱パネル。