JP6986259B2 - 多層断熱材及びそれを用いた断熱方法 - Google Patents

Description

この発明は、多層断熱材及びそれを用いた断熱方法に関する。

多層断熱材は、輻射断熱のために多くの宇宙機に用いられており、宇宙空間の過酷な温度環境から宇宙機の搭載機器を適正な温度に保つために重要な役割を担う熱制御材の一つである。多層断熱材は、低輻射率フィルムを多数積層させた構造を有しており、真空中ではフォーム材のようなバルク状の断熱材より格段に優れた断熱性能を有する。

従来型の多層断熱材では、低輻射率フィルムが互いに接触することで固体熱伝導により熱が流入し、断熱性能が低下することを防ぐために、低輻射率フィルムの間にネット状のスペーサを挿入したり、低輻射率フィルム自体にエンボス（ディンプル）加工を施している。しかし、低輻射率フィルム同士や低輻射率フィルムとネット状のスペーサとの間の不確定な接触を防ぐことはできない。そのため、宇宙機への実装方法により、低輻射率フィルム層間の接触の有無や接触圧が大きく変化し、これに伴い断熱性能が大きく変化してしまうため、実装状態で性能を精度良く予測することが困難である。

また、従来型の多層断熱材は、真空環境下では極めて高い断熱性能を発揮し、宇宙空間においては有効であるが、射場待機中から大気飛行中の大気のある有圧環境下においては、低輻射率フィルムの層間の空気の気体分子による伝熱のために断熱性能が低い。

また、薄い低輻射率フィルムを積層した柔軟な構造体である従来型の多層断熱材は、大気飛行中の動圧に耐えることは難しく、そのまま宇宙機に適用することは不可能である。

そこで、本発明者らは、従来型多層断熱材の問題点である低輻射率フィルム同士の接触を防ぐことで、断熱性能を向上させ、かつ性能の不確定性を低減させる「層間非接触型スペーサ」型の多層断熱材を提案した（下記非特許文献１参照）。これは、熱抵抗が高くなるように設計された複数の円柱状のスペーサを、隣接する低輻射率フィルム間に挿入し、スペーサを隣接する低輻射率フィルムが互いに接触しないように配置することによって、低輻射率フィルム同士の接触による熱伝導を排除するものである。

しかしながら、層間非接触型スペーサ型の多層断熱材は、従来型の多層断熱材と同様に、有圧環境下では断熱性能が低い。そこで、この有圧環境下でも高い断熱性能を発揮させるため、積層された低輻射率フィルムの最外層の外側に薄いシェルと、真空を封じきることが可能なフィルム（真空封じフィルム）を設け、多層断熱材内部を真空引きする多層断熱材（「耐荷重層間非接触型スペーサ」型多層断熱材）を本発明者らは提案した（下記非特許文献２参照）。多層断熱材内部が真空引きされることにより多層断熱材は、大気圧の荷重で圧縮されることになるが、外層のシェルと、隣接する低輻射率フィルムが互いに接触しないように配置された複数のスペーサによって、低輻射率フィルム間の空間を保持することで、軽量な、真空に保持された多層断熱材を実現することができ、有圧環境下においても高い断熱性能を発揮することが可能となった。

宮北健他、層間非接触型スペーサMLIの開発、第５６回宇宙科学技術連合講演会講演集、２０１２年１１月 宮北健他、軌道間輸送機に向けた極低温新様式断熱法の検討、第６０回宇宙科学技術連合講演会講演集、２０１６年９月

しかしながら、耐荷重層間非接触型スペーサ型多層断熱材においては、真空引きされることにより多層断熱材が大気圧の荷重で圧縮されるため、スペーサはその圧縮力に耐えることができるようにする必要がある。そのため、スペーサの圧縮力を受け持つ面積を増やし、またスペーサの構造を強固な構造にする必要があり、それによって、スペーサの熱抵抗が小さくなり、断熱性能が、従来の層間非接触型スペーサ型多層断熱材よりも低下する。

そこで、本発明は、例えば有圧環境下と真空環境下といった、外圧の異なる環境下の双方において高い断熱性能を発揮する多層断熱材を提供することを目的の１つとする。

本発明の１つの態様は、構造体に取り付けられる多層断熱材であって、積層された複数の断熱フィルムと、前記積層された複数の断熱フィルムを覆うように配置され、前記構造体との間に密閉空間が形成されるように、前記構造体と結合される包囲部材と、隣接する前記断熱フィルムの間に挿入され、前記隣接する前記断熱フィルムを支持する複数の熱抵抗スペーサと、隣接する前記断熱フィルムの間に挿入され、前記隣接する前記断熱フィルムを支持する複数の耐荷重スペーサとを備え、前記熱抵抗スペーサは、前記複数の断熱フィルムの積層方向に加わる力に対して弾性を有し、前記耐荷重スペーサは、前記隣接する断熱フィルムの一方に取り付けられる第１の取り付け部と、前記隣接する断熱フィルムの他方に取り付けられる第２の取り付け部と、前記第１の取り付け部と前記第２の取り付け部を前記第１の取り付け部と前記第２の取り付け部が離間するように接続する接続部を備え、前記接続部が、前記包囲部材に加わる外圧と前記密閉空間内部の圧力との差の圧縮力が所定の値に達したときに分離し、該圧縮力によって当接された前記第１の取り付け部と前記第２の取り付け部によって、前記隣接する前記断熱フィルムが支持されるように構成され、前記複数の熱抵抗スペーサ及び前記複数の耐荷重スペーサは、互いに離間して配置され、且つ、前記複数の断熱フィルムが互いに接触しないように配置された多層断熱材を提供するものである。

前記外圧は大気圧であり、前記密閉空間内部の圧力は真空引きされた真空圧であるものとすることができる。

前記第１の取り付け部と前記第２の取り付け部は、前記断熱フィルムを挟んで嵌合可能に構成されているものとすることができる。

前記積層された複数の断熱フィルムの外側に外層シェルが配置されているものとすることができる。

前記構造体は、宇宙機であるものとすることができる。

本発明の１つの態様は、多層断熱材を用いた断熱方法であって、前記多層断熱材の前記密閉空間に対して、前記宇宙機の打ち上げ前に真空引きを行う方法を提供するものである。

上記構成を有する本発明によれば、例えば有圧環境下と真空環境下といった、外圧の異なる環境下の双方において高い断熱性能を発揮する多層断熱材を提供することができる。

（ａ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材の真空引き前の断面模式図である。（ｂ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材の真空引き後の断面模式図である。（ｃ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材の宇宙空間における断面模式図である。 （ａ）は本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる耐荷重スペーサの上面斜視図である。（ｂ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる耐荷重スペーサの下面斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる耐荷重スペーサのVI−VI断面図である。 （ａ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる高熱抵抗スペーサの上面斜視図である。（ｂ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる高熱抵抗スペーサの下面斜視図である。 本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる高熱抵抗スペーサの側面図である。 本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる高熱抵抗スペーサの第３の取り付け部の上面図である。 本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる高熱抵抗スペーサの接続部の上面図である。 本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる高熱抵抗スペーサの第４の取り付け部の上面図である。

以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。本実施形態では、多層断熱材が宇宙機に取り付けられ、宇宙機の打ち上げの前に多層断熱材の内部が真空引きされる場合を例として説明する。

図１（ａ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材の真空引き前の断面模式図である。図１（ｂ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材の真空引き後の断面模式図である。図１（ｃ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材の宇宙空間における断面模式図である。図２（ａ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる耐荷重スペーサの上面斜視図である。図２（ｂ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる耐荷重スペーサの下面斜視図である。図３は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる耐荷重スペーサのVI−VI断面図である。図４（ａ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる高熱抵抗スペーサの上面斜視図である。図４（ｂ）は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる高熱抵抗スペーサの下面斜視図である。図５は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる高熱抵抗スペーサの側面図である。図６は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる高熱抵抗スペーサの第３の取り付け部の上面図である。図７は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる高熱抵抗スペーサの接続部の上面図である。図８は、本発明の１つの実施形態に係る多層断熱材に用いられる高熱抵抗スペーサの第４の取り付け部の上面図である。

図１（ａ）〜図１（ｃ）に示されるように、本実施形態に係る多層断熱材１は、積層された複数の断熱フィルム２、外層シェル３、包囲部材４、複数の耐荷重スペーサ５、複数の高熱抵抗スペーサ６を備える。

積層された複数の断熱フィルム２は、低輻射率フィルムであり、ポリイミド等の樹脂フィルムに、アルミニウム等の金属を蒸着したものである。断熱フィルム２の構成は、これに限定されるものでなく、他の適切な任意の材料の構成のものとすることができる。積層された複数の断熱フィルム２は、その最内層の断熱フィルム２が、構造体１０に面ファスナ７により取り付けられている。最内層の断熱フィルム２の構造体１０への取り付け構成は、これに限定されるものではなく、例えば、後述の耐荷重スペーサ５の第１の取り付け部５１や高熱抵抗スペーサ６の第３の取り付け部６１と同様な構造を構造体１０に設けて、嵌合により取り付ける構成等他の適切な任意の構成とすることができる。本実施形態において、構造体１０は、宇宙機である。隣接する断熱フィルム２の間には、後述の複数の高熱抵抗スペーサ６と複数の耐荷重スペーサ５が挿入されている。複数の高熱抵抗スペーサ６と複数の耐荷重スペーサ５は、隣接する断熱フィルム２に取り付けられ、隣接する断熱フィルム２を支持する。

積層された複数の断熱フィルム２の最外層の断熱フィルム２の外側には、外層シェル３が配置されている。外層シェル３と最外層の断熱フィルム２との間には、隣接する断熱フィルム２間におけると同様に、複数の高熱抵抗スペーサ６と複数の耐荷重スペーサ５が挿入されている。そして、複数の高熱抵抗スペーサ６や複数の耐荷重スペーサ５は、後述の耐荷重スペーサ５の第１の取り付け部５１や高熱抵抗スペーサ６の第３の取り付け部６１と同様な構造の終端部材と最外層の断熱フィルム２を挟んで嵌合させることにより、外層シェル３と最外層の断熱フィルム２に取り付けられ、外層シェル３は、複数の高熱抵抗スペーサ６と複数の耐荷重スペーサ５により支持される。外層シェル３の断熱フィルム２への取り付け構成は、これに限定されるものではなく、例えば、面ファスナや接着剤により取り付ける構成等他の適切な任意の構成とすることができる。

外層シェル３は、熱硬化性ＣＦＲＰ製の薄板である。外層シェル３は、熱硬化性ＣＦＲＰ製の薄板に限定されるものでなく、他の適切な任意の材料のものとすることができる。例えば、熱可塑性ＣＦＲＰ、アルミ合金製のものとすることができる。後述のように、密閉空間８を真空引きすると、外部から大気圧の圧力が加わるが、この外部からの圧力は、基本的には、高熱抵抗スペーサ６と耐荷重スペーサ５によって支持される。外層シェル３は、このときに高熱抵抗スペーサ６や耐荷重スペーサ５に支持されていない断熱フィルム２の部分が変形し、複数の断熱フィルム２同士が接触することを防止するものである。なお、高熱抵抗スペーサ６や耐荷重スペーサ５の配置間隔を密にすること等によって、外層シェル３を省略することもできる。

包囲部材４は、積層された複数の断熱フィルム２と外層シェル３を覆うように配置され、構造体１０との間に密閉空間８が形成されるように構造体１０と結合される。包囲部材４は、アルミ層を有するラミネート（熱融着）フィルムで構成されている。包囲部材４の直下には外層シェル３が存在し、有圧環境下において密閉空間８が真空にされている際の圧縮力は外層シェル３、耐荷重スペーサ５、高熱抵抗スペーサ６により支持され、包囲部材４には面内方向に大きな力は働かない。また、密閉空間８を真空に保持する時間は、打ち上げ直後から大気航行中の時間と短いため、包囲部材４は、できるだけ軽量な材料であることが望ましい。ただし、包囲部材４を樹脂層のみ構成するとガス透過率が高いため、金属層を備えることが好ましいが、真空に保持する時間がより短い場合等においては金属層を備えなくてもよい。また、大面積の構造体１０に取り付ける場合は、容易に継ぎ合わせられる構成が好都合であるので、本実施形態においては、包囲部材４を、アルミ層を有するラミネート（熱融着）フィルムとしている。包囲部材４は、これに限定されるものではなく、他の適切な任意のフィルムを用いることができる。また、包囲部材４は、フィルムに換えて、例えば伸縮性の高いゴム材等の他の適切な任意の包囲部材を用いてもよい。包囲部材４は、密閉空間８の周囲において、両面熱融着フィルムにより融着され、互いにシールされている。包囲部材と構造体を結合する構成は、これに限定されるものではなく、例えば、構造体に設けられたOリング等により包囲部材を挟み込み互いにシールされる構成、包囲部材を構造体に接着材により接着することにより互いにシールされる構成等、他の適切な任意の構成とすることができる。

耐荷重スペーサ５は、第１の取り付け部５１、接続部５２、第２の取り付け部５３を備える。耐荷重スペーサ５は、耐熱性の高いポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を材料として射出成形により製造されたものである。耐荷重スペーサ５の構成は、これに限定されるものでなく、他の適切な任意の材料の構成のものとすることができる。

第１の取り付け部５１は、円板状の形状を有する。第１の取り付け部５１は、周方向に対向する一端と他端を有する、一部が欠けた円環状（Ｃ字状）の第１の要素５１１と、第１の要素５１１の一端と他端から円環の中心を挟んで径方向に延び、第１の要素５１１の一端と他端に対して径方向に対向する第１の要素５１１の部分に接続される一対の直線状の第２の要素５１２と、第１の要素５１１の一端と他端に径方向に対向する第１の要素５１１の部分から突出するように、一対の第２の要素５１２間に形成されたベース５１３から構成される。一対の第２の要素５１２の長手方向中央部には、外側に円弧状に湾曲する受部５１２ａが形成されている。受部５１２ａの幅は、第２の要素５１２の他の部分の幅よりも大きくされ、受部５１２ａの外周が、後述の第２の取り付け部５３の主部５３１の外周よりも大きくなるようにされている。受部５１２ａは、後述する挿入部５３２を嵌合可能とする係止部を構成する。

第２の取り付け部５３は、略円柱状の主部５３１と、主部５３１の第１の取り付け部５１とは反対側の軸方向に直交する面に設けられた挿入部５３２を備える。挿入部５３２は、面取りされた略円柱状の頭部５３２ａと、頭部５３２ａの底面にその一方の端部が接続され、頭部５３２ａの底面の直径よりも小さい直径を有する円柱形状の細径部５３２ｂから構成される。そして、頭部５３２ａの底面と細径部５３２ｂの段差部分が係合部５３２ｃを構成する。

このような構造により、一の耐荷重スペーサ５を他の耐荷重スペーサ５に嵌合して連結することができる。すなわち、一の耐荷重スペーサ５の挿入部５３２を、他の耐荷重スペーサ５の受部５１２ａに挿通すると、挿入部５３２の係合部５３２ｃが、受部５１２ａと係合してロックされ、両耐荷重スペーサ５を互いに固定することができる。

また、主部５３１の底面には、挿入部５３２が収容可能な略円柱状の凹部５３１ａが形成され、これにより、後述のように接続部５２が破断した際に、主部５３１の底面が、第１の取り付け部５１の受部５１２ａに当接し、断熱フィルム２や圧縮力を支持することが可能となる。

接続部５２は、略直方体状の支持柱５２１と、支持柱５２１に一体的に接続された支持腕５２２から構成される。支持柱５２１は、第１の取り付け部５１のベース５１３に一体的に接続されている。また、支持腕５２２は、第２の取り付け部５３が第１の取り付け部５１に対して離間されるように、第２の取り付け部５３を支持する。支持腕５２２の支持柱側には、切欠部５２２ａが形成されており、第２の取り付け部５３に一定の力が加わると、接続部５２が破断し、支持柱５２１と支持腕５２２が分離するように構成されている。本実施形態においては、後述のように、包囲部材４に大気圧の圧縮力が加わると接続部５２が破断するように構成されている。接続部の構成は、これに限定されるものでなく、包囲部材に加わる圧縮力が、小さな圧縮力から、その小さな圧縮力よりも所定の大きさだけ大きな圧縮力に変化した場合に、接続部が分離する他の任意の適切な構成とすることができる。

高熱抵抗スペーサ６は、円筒状の形状で、３段構造を有している。高熱抵抗スペーサ６は、互いに離間して平行に配置されている、同じ大きさの円板状の第３の取り付け部６１、熱抵抗増強部６２、第４の取り付け部６３を備える。高熱抵抗スペーサ６は、耐熱性の高いポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）を材料として射出成形により製造されたものである。高熱抵抗スペーサ６の構成は、これに限定されるものでなく、他の適切な任意の材料の構成のものとすることができる。

第３の取り付け部６１は、円環状の第１の要素６１１と、円環の中心を挟んで平行に配置され、それぞれの両端が第１の要素６１１と一体的に接続される直線状の一対の第２の要素６１２を備える。第２の要素６１２の長手方向中央部には、外側に円弧状に湾曲する受部６１２ａが形成され、受部６１２ａが、後述する挿入部６３４を嵌合可能とする係止部を構成する。

第４の取り付け部６３は、第１の要素６１１と同じ形状の円環状の第３の要素６３１と、第１の要素６１１に対する第２の要素６１２の位置と同じ位置に配置され、第３の要素６３１と一体的に接続される直線状の一対の第４の要素６３２を備える。また、第４の取り付け部６３は、第３の要素６３１と同心円の円板状の遮光部６３３を備える。そして、遮光部６３３の中心部には、第３の取り付け部６１の受部６１２ａと嵌合可能な挿入部６３４が設けられている。遮光部６３３は、後述の断熱フィルム２に設けられた穴から光線が漏れるのを防止するためのものである。

挿入部６３４は、軸方向に直径が拡がる逆テーパー状に形成された本体部６３４ａ−１と本体部の端部に設けられた円柱状の先端部６３４ａ−２から構成される頭部６３４ａと、本体部６３４ａ−１の端部にその一方の端部が接続され、頭部６３４ａの最大直径よりも小さい直径を有する円柱状の細径部６３４ｂから構成される。そして、頭部６３４ａの本体部６３４ａ−１の底面と細径部６３４ｂの段差部分が係合部６３４ｃを構成する。

このような構造により、一の高熱抵抗スペーサ６を他の高熱抵抗スペーサ６に嵌合して連結することができる。すなわち、一の高熱抵抗スペーサ６の挿入部６３４を、他の高熱抵抗スペーサ６の受部６１２ａに挿通すると、上述のような挿入部６３４の頭部６３４ａの形状により挿入がガイドされ、挿入部６３４の係合部６３４ｃが、受部６１２ａと係合してロックされ、両高熱抵抗スペーサ６を互いに固定することができる。

熱抵抗増強部６２は、左右一対の円弧状の、径方向に対向して離間した一対の第５の要素６２１と、一対の第５の要素６２１の対向する一端から中心を挟んで径方向に延びる一対の直線状の第６の要素６２２と、第６の要素６２２の対向する他端を接続する直線状の第７の要素６２３から構成される。第６の要素６２２の長手方向中央部には、外側に円弧状に湾曲する挿通部６２２ａが形成され、挿入部６３４が受部６１２ａと嵌合したときに挿入部６３４の頭部６３４ａの先端部６３４ａ−２が挿通可能となっている。

第３の取り付け部６１、熱抵抗増強部６２、第４の取り付け部６３は、同軸に配置され、軸方向から見て、直線状の一対の要素である第２の要素６１２、第４の要素６３２、第６の要素６２２が重なり合うように配置されている。そして、一対の第５の要素６２１の一方の他方の端部は、軸方向に延びる直線状の第８の要素６４を介して第３の取り付け部６１に一体的に接続され、一対の第５の要素の他方の端部は、軸方向に延びる直線状の第９の部材６５を介して第４の取り付け部６３に一体的に接続されている。

このように、高熱抵抗スペーサ６は、コイル状の構造を有するので、弾性（復元力）を有する。また、熱抵抗増強部６２において、断面積の小さい伝熱経路が長く形成されているため、高熱抵抗スペーサ６の熱抵抗が増大する。

断熱フィルム２には、高熱抵抗スペーサ６や耐荷重スペーサ５同士の間隔に応じて穴が設けられている。この穴に、高熱抵抗スペーサ６の第４の取り付け部６３の挿入部６３４や耐荷重スペーサ５の第２の取り付け部５３の挿入部５３２を挿通し、断熱フィルム２を挟んでもう１つの高熱抵抗スペーサ６の第３の取り付け部６１の受部６１２ａや耐荷重スペーサ５の第１の取り付け部５１の受部５１２ａに嵌合させることによって、高熱抵抗スペーサ６と断熱フィルム２、耐荷重スペーサ５と断熱フィルム２が互いに固定されると共に、断熱フィルム２が、高熱抵抗スペーサ６や耐荷重スペーサ５によって支持される。

複数の高熱抵抗スペーサ６及び複数の耐荷重スペーサ５は、互いの間隔（一定の間隔でも変動する間隔でもよい）等を考慮して、積層された複数の断熱フィルム２が、真空引きが行われた後、すなわち包囲部材４に大気圧の圧縮力が加わった場合においても、互いに接触しないように配置されている。このような構成により、真空引きの後においても、互いに接触しないような間隔で配置されているから、断熱性能の低下を招く断熱フィルム同士の接触が防止される。また、外層シェル３が受ける圧縮力を複数の高熱抵抗スペーサ６及び複数の耐荷重スペーサで分散して受け持つことにより、外層シェル３の厚さを薄くすることができる。したがって、本実施形態によれば、有圧環境下においても、高い断熱性能を発揮することができる、軽量な、真空に保持された多層断熱材を実現することができる。

続いて、図１（ｂ）、（ｃ）を参照して、本実施形態の多層断熱材の動作及び本実施形態の多層断熱材を用いた断熱方法について説明する。

（１）真空引き
地上において、図示しない真空ポンプ等を用いて、多層断熱材１の密閉空間８に対して真空引きを行う。図１（ｂ）を参照して、真空引きが完了すると、包囲部材４に加わる外圧は大気圧であり、密閉空間８内部の圧力は真空圧であるから、包囲部材４には、包囲部材４に加わる外圧と密閉空間８内部の圧力との差の大気圧の圧縮力が加わる。この圧縮力は、高熱抵抗スペーサ６と耐荷重スペーサ５に加わるが、耐荷重スペーサ５の接続部５２は、この圧縮力により破断するように構成されているから、接続部５２により離間されていた第１の取り付け部５１と第２の取り付け部５３が、この圧縮力により当接するようになる。これにより、耐荷重スペーサ５は依然として断熱フィルム２や圧縮力を支持することができる。

そして、上述のように、複数の高熱抵抗スペーサ６及び複数の耐荷重スペーサ５は、複数の断熱フィルム２が、真空引きの後においても、互いに接触しないような間隔で配置されているから、有圧環境下においても、高い断熱性能を発揮することができる、軽量な、真空に保持された多層断熱材を実現することができる。

（２）打ち上げ後
多層断熱材１が取り付けられた宇宙機が打ち上げられると、包囲部材４に加わる外圧は次第に減少し、宇宙空間においては、真空圧となる。図１（ｃ）を参照して、宇宙空間の真空圧は、真空引きによる真空圧よりも小さいから、包囲部材４は膨張する。そして、高熱抵抗スペーサ６は積層方向に弾性（復元力）を有するから、断熱フィルム２間の間隔が拡がり、耐荷重スペーサ５の第１の取り付け部５１と第２の取り付け部５３は嵌合により断熱フィルム２に固定されているから、接続部５２による接続が切断された耐荷重スペーサ５の第１の取り付け部５１と第２の取り付け部５３が再び離間する。これにより、耐荷重スペーサ５において、伝熱経路が切断されるので、耐荷重スペーサ５を介する伝導による伝熱をゼロとすることができ、真空引き後よりも更に高い伝熱性能を実現することができる。

本実施形態によれば、有圧環境下において、従来の層間非接触型スペーサ型多層断熱材では実現できなかった高い断熱性能を実現することができる。そして、真空環境下においては、従来の層間非接触型多層断熱材や耐荷重層間非接触型多層断熱材より高い伝熱性能を実現することができる。すなわち、本実施形態によれば、有圧環境下と真空環境下の双方において高い断熱性能を実現することができる。

上記実施形態においては、多層断熱材が宇宙機に取り付けられ、宇宙機の打ち上げの前に多層断熱材の内部が真空引きされる場合を例として説明したが、多層断熱材が取り付けられる構造物は、任意のものとすることができ、また、多層断熱材は、有圧環境下と真空環境下でなくとも、任意の適切な圧力の異なる、すなわち真空度の異なる環境下で用いられるものとすることができる。

以上、本発明について、例示のためにいくつかの実施形態に関して説明してきたが、本発明はこれに限定されるものでなく、本発明の範囲及び精神から逸脱することなく、形態及び詳細について、様々な変形及び修正を行うことができることは、当業者に明らかであろう。

１ 多層断熱材
２ 断熱フィルム
３ 外層シェル
４ 包囲部材
５ 耐荷重スペーサ
５１ 第１の取り付け部
５１１ 第１の要素
５１２ 第２の要素
５１２ａ 受部
５１３ ベース
５２ 接続部
５２１ 支持柱
５２２ 支持腕
５２２ａ 切欠部
５３ 第２の取り付け部
５３１ 主部
５３１ａ 凹部
５３２ 挿入部
５３２ａ 頭部
５３２ｂ 細径部
５３２ｃ 係合部
６ 高熱抵抗スペーサ
６１ 第３の取り付け部
６１１ 第１の要素
６１２ 第２の要素
６１２ａ 受部
６２ 熱抵抗増強部
６２１ 第５の要素
６２２ 第６の要素
６２２ａ 挿通部
６２３ 第７の要素
６３ 第４の取り付け部
６３１ 第３の要素
６３２ 第４の要素
６３３ 遮光部
６３４ 挿入部
６３４ａ 頭部
６３４ａ−１ 本体部
６３４ａ−２ 先端部
６３４ｂ 細径部
６３４ｃ 係合部
６４ 第８の要素
６５ 第９の要素
７ 面ファスナ
８ 密閉空間
１０ 構造体

Claims (6)

1. 構造体に取り付けられる多層断熱材であって、
   積層された複数の断熱フィルムと、
   前記積層された複数の断熱フィルムを覆うように配置され、前記構造体との間に密閉空間が形成されるように、前記構造体と結合される包囲部材と、
   隣接する前記断熱フィルムの間に挿入され、前記隣接する前記断熱フィルムを支持する複数の熱抵抗スペーサと、
   隣接する前記断熱フィルムの間に挿入され、前記隣接する前記断熱フィルムを支持する複数の耐荷重スペーサと、
   を備え、
   前記熱抵抗スペーサは、前記複数の断熱フィルムの積層方向に加わる力に対して弾性を有し、
   前記耐荷重スペーサは、前記隣接する断熱フィルムの一方に取り付けられる第１の取り付け部と、前記隣接する断熱フィルムの他方に取り付けられる第２の取り付け部と、前記第１の取り付け部と前記第２の取り付け部を前記第１の取り付け部と前記第２の取り付け部が離間するように接続する接続部を備え、
   前記接続部が、前記包囲部材に加わる外圧と前記密閉空間内部の圧力との差の圧縮力が所定の値に達したときに分離し、該圧縮力によって当接された前記第１の取り付け部と前記第２の取り付け部によって、前記隣接する前記断熱フィルムが支持されるように構成され、
   前記複数の熱抵抗スペーサ及び前記複数の耐荷重スペーサは、互いに離間して配置され、且つ、前記複数の断熱フィルムが互いに接触しないように配置された、
   多層断熱材。
2. 前記外圧は大気圧であり、前記密閉空間内部の圧力は真空引きされた真空圧である請求項１に記載の多層断熱材。
3. 前記第１の取り付け部と前記第２の取り付け部は、前記断熱フィルムを挟んで嵌合可能に構成されている請求項１又は２に記載の多層断熱材。
4. 前記積層された複数の断熱フィルムの外側に外層シェルが配置されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の多層断熱材。
5. 前記構造体は、宇宙機である請求項１〜４のいずれか１項に記載の多層断熱材。
6. 多層断熱材を用いた断熱方法であって、
   請求項５に記載の多層断熱材の前記密閉空間に対して、前記宇宙機の打ち上げ前に真空引きを行う方法。

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