多層断熱材
【課題】従来の多層断熱材は、層間の結束部分においてフィルム同士が実質的に接触状態となり、これにより断熱性能が低下するという問題点があった。
【解決手段】低熱放射性の表面を有する複数の断熱フィルム１と、断熱フィルム１同士の間に配置した断熱セパレータ２とでシート状の積層体Ｓを形成すると共に、積層体Ｓの平面における任意の位置に対して、断熱フィルム１の層間に介装する断熱部材３と、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３を積層方向に結束する止着手段としての糸状部材４を備えた多層断熱材Ａ１としたことで、層間の結束部分の熱伝導を抑制して、断熱性能の向上を実現した。
【解決手段】低熱放射性の表面を有する複数の断熱フィルム１と、断熱フィルム１同士の間に配置した断熱セパレータ２とでシート状の積層体Ｓを形成すると共に、積層体Ｓの平面における任意の位置に対して、断熱フィルム１の層間に介装する断熱部材３と、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３を積層方向に結束する止着手段としての糸状部材４を備えた多層断熱材Ａ１としたことで、層間の結束部分の熱伝導を抑制して、断熱性能の向上を実現した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星や宇宙ステーションなどの各種宇宙機において、外装材として用いられる多層断熱材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の多層断熱材としては、例えば、非特許文献１及び２に記載されているものがある。非特許文献１及び２に記載の多層断熱材は、ＭＬＩ（Multilayer insulation）と呼ばれるものであって、アルミニウム等の金属を蒸着した樹脂製フィルムを複数積層することにより、高い断熱性能を得るものである。また、この多層断熱材には、とくに、非特許文献２に記載されているように、フィルム同士の間にネット状のセパレータを配置することで、フィルム同士が直接接触しないようにして、断熱性能をより高めたものがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】『Satellite Thermal Control Handbook』The Aerospace Corporation、1994、p.4-82
【非特許文献２】『第２版 航空宇宙工学便覧』丸善株式会社、平成４年９月３０日、ｐ．１０３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の多層断熱材は、宇宙機の被覆部分の大きさや形態に応じて裁断すると共に、適宜の箇所を縫合により結束して一定の形状を維持するようにしており、縫合する際には、形状を維持するためにある程度の力で締め付けておく必要がある。
【０００５】
このため、従来の多層断熱材では、セパレータがあるにも関わらず、層間の結束部分においてフィルム同士が実質的に接触状態となり、これにより断熱性能が低下するという問題点があり、このような問題点を解決することが課題になっていた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、層間の結束部分の熱伝導を抑制して断熱性能を高めることができる多層断熱材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の多層断熱材は、低熱放射性の表面を有する複数の断熱フィルムと、断熱フィルム同士の間に配置した断熱セパレータとでシート状の積層体を形成すると共に、積層体の平面における任意の位置に対して、断熱フィルムの層間に介装する断熱部材と、断熱フィルム、断熱セパレータ及び断熱部材を積層方向に結束する止着手段を備えた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の多層断熱材によれば、層間の結束部分の熱伝導を抑制して、断熱性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の多層断熱材の一実施形態を説明する層間結束前の断面図（Ａ）及び層間結束後の断面図（Ｂ）である。
【図２】断熱部材の一例を示す平面図（Ａ）及び断熱部材の他の例を示す平面図（Ｂ）である。
【図３】本発明の多層断熱材の他の実施形態を説明する層間結束前の断面図（Ａ）及び層間結束後の断面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の多層断熱材の一実施形態を示す図である。図示の多層断熱材Ａ１は、低熱放射性の表面を有する複数の断熱フィルム１と、断熱フィルム１同士の間に配置した断熱セパレータ２とでシート状の積層体Ｓを形成している。図１には、３枚の断熱フィルム１と２枚の断熱セパレータ２を例示したが、実際には、例えば１０枚程度若しくはそれ以上の断熱フィルム１と、適数枚の断熱セパレータ２を用いることもある。
【００１１】
断熱フィルム１は、素材である樹脂製フィルムに金属を蒸着したものであって、樹脂製フィルムの材料としては、例えばポリイミドなどを用いることができ、蒸着する金属としては、例えばアルミニウムなどを用いることができる。これにより、断熱フィルム１は、表面の熱放射率が極めて低いものとなる。また、断熱セパレータ２は、ネット状を成すものであり、その材料としては、例えばポリエステルなどを用いることができる。
【００１２】
さらに、多層断熱材Ａ１は、積層体Ｓの平面における任意の位置に対して、断熱フィルム１の層間に介装する断熱部材３と、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３を積層方向に結束する止着手段を備えている。
【００１３】
ここで、多層断熱材Ａ１は、宇宙機の外装材などに使用するものであるから、宇宙機における被覆部分の大きさや形態に応じて裁断されると共に、その形状を一定に維持し得るように適宜の箇所を結束することとなる。したがって、断熱部材３及び止着手段を設ける位置は、多層断熱材Ａ１が所望の形状を維持するのに必要な位置であって、前記被覆部分の大きさや形態に応じて任意に設定する平面上の位置である。
【００１４】
断熱部材３は、止着手段による結束部分に配置する小面積の平坦な部材である。断熱部材３は、その形状が限定されるものではないが、先に述べたように、多層断熱材Ａ１の形状を維持するのに必要な位置に設けるものであるから、例えば、図２（Ａ）に示すように、ピンポイントで配置する円形状のものや、図２（Ｂ）に示すように、直線的に配置する帯状のものなどがあり、それ以外にも様々な形状を選択することができる。
【００１５】
また、断熱部材３は、この実施形態では、図１及び図２に示すように、断熱フィルム１同士の間において、断熱セパレータ２の片側（上側）に配置してあり、さらに、積層体Ｓの平面における任意の位置に対して、表裏両側となる最外層の断熱フィルム１の外側面にも配置してある。この断熱部材３の材料としては、例えば、ポリイミド発泡材、グラスウール、ポリエチレン発泡材、及びポリスチレン発泡材などを用いることができ、このような材料や厚さ寸法等を選択することで、断熱性能のさらなる向上を図ることができる。
【００１６】
止着手段は、この実施形態では、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３を縫合する糸状部材４である。この糸状部材４の材料としては、ポリエステル、ガラス繊維、メタ系アラミド繊維（ノーメックス：登録商標）などを用いることができ、このような材料を選択することで、機械的な強度や耐熱性を確保しつつ断熱性能のさらなる向上を図ることができる。
【００１７】
そして、多層断熱材Ａ１は、図１（Ａ）に示すように、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３に、糸状部材４を少なくとも一往復分貫通させた後、同糸状部材４を締めることにより、図１（Ｂ）に示すように、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３を積層方向に結束する。この際、糸状部材４は、図２（Ａ）に示す如く円形状の断熱部材３を用いた場合には、ピンポイントで各部材を結束（縫合）し、図２（Ｂ）に示す如く帯状の断熱部材３を用いた場合には、連続的に各部材を結束（縫合）する。
【００１８】
上記構成を備えた多層断熱材Ａ１は、断熱フィルム１及び断熱セパレータ２により、高い断熱機能を発揮する。すなわち、宇宙空間（真空空間）では、輻射若しくは部材中の熱伝導により熱が伝達されるので、低熱放射性の表面を有する複数の断熱フィルム１と、断熱フィルム１同士の直接的な接触を阻止する断熱セパレータ２とを組み合わせることにより、熱伝導を阻止して高い断熱機能を得ることができる。そして、多層断熱材Ａ１は、適宜の箇所を結束することで一定の形状を維持している。
【００１９】
上記の多層断熱材Ａ１は、結束部分においては、断熱フィルム１同士の間に断熱部材３を介装したうえで、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３を糸状部材（止着手段）４で積層方向に結束したので、断熱フィルム１同士の接触を完全に阻止することとなる。これにより、多層断熱材Ａ１は、層間の結束部分の熱伝導を小さく抑制して、全体として、断熱機能の向上を実現することができる。
【００２０】
また、多層断熱材Ａ１は、最外層の断熱フィルム１の外側面にも断熱部材３を配置したことにより、積層体Ｓにおいて、表側の断熱フィルム１から糸状部材４を介して裏側の断熱フィルム１に至る経路の熱伝導を小さくして、断熱機能のさらなる向上に貢献することができる。
【００２１】
さらに、多層断熱材Ａ１は、止着手段として糸状部材４を採用したことにより、止着手段自体の熱伝導をより小さなものにすることができ、しかも、最外層の外側面の断熱部材３と糸状部材４を採用したので、その断熱部材３が当て布の働きをもすることとなり、結束部分の強度を高めることができる。
【００２２】
図３は、本発明の多層断熱材の他の実施形態を示す図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図示の多層断熱材Ａ２は、止着手段が、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３を貫通するボルト５と、このボルト５に螺着するナット６を備えている。このような構成を備えた多層断熱材Ａ２にあっても、先の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２３】
上記の多層断熱材Ａ２は、とくに止着手段としてボルト５及びナット６を採用したので、先の実施形態のように糸状部材を採用した構成に比べると、止着手段自体の熱伝導性が増すことになるが、機械的強度や耐久性のさらなる向上を実現することができる。そして、この実施形態の場合には、最外層の外側面の断熱部材３がワッシャの働きをもし、結束部分の強度を高めることができる。
【００２４】
なお、本発明の多層断熱材は、その構成が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各部材の材料、数や形態などの構成の細部を適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ１ Ａ２ 多層断熱材
Ｓ 積層体
１ 断熱フィルム
２ 断熱セパレータ
３ 断熱部材
４ 糸状部材（止着手段）
５ ボルト（止着手段）
６ ナット（止着手段）
【技術分野】
【０００１】
本発明は、人工衛星や宇宙ステーションなどの各種宇宙機において、外装材として用いられる多層断熱材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
この種の多層断熱材としては、例えば、非特許文献１及び２に記載されているものがある。非特許文献１及び２に記載の多層断熱材は、ＭＬＩ（Multilayer insulation）と呼ばれるものであって、アルミニウム等の金属を蒸着した樹脂製フィルムを複数積層することにより、高い断熱性能を得るものである。また、この多層断熱材には、とくに、非特許文献２に記載されているように、フィルム同士の間にネット状のセパレータを配置することで、フィルム同士が直接接触しないようにして、断熱性能をより高めたものがある。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
【非特許文献１】『Satellite Thermal Control Handbook』The Aerospace Corporation、1994、p.4-82
【非特許文献２】『第２版 航空宇宙工学便覧』丸善株式会社、平成４年９月３０日、ｐ．１０３７
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、上記の多層断熱材は、宇宙機の被覆部分の大きさや形態に応じて裁断すると共に、適宜の箇所を縫合により結束して一定の形状を維持するようにしており、縫合する際には、形状を維持するためにある程度の力で締め付けておく必要がある。
【０００５】
このため、従来の多層断熱材では、セパレータがあるにも関わらず、層間の結束部分においてフィルム同士が実質的に接触状態となり、これにより断熱性能が低下するという問題点があり、このような問題点を解決することが課題になっていた。
【０００６】
本発明は、上記従来の課題に着目して成されたものであって、層間の結束部分の熱伝導を抑制して断熱性能を高めることができる多層断熱材を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の多層断熱材は、低熱放射性の表面を有する複数の断熱フィルムと、断熱フィルム同士の間に配置した断熱セパレータとでシート状の積層体を形成すると共に、積層体の平面における任意の位置に対して、断熱フィルムの層間に介装する断熱部材と、断熱フィルム、断熱セパレータ及び断熱部材を積層方向に結束する止着手段を備えた構成としており、上記構成をもって従来の課題を解決するための手段としている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の多層断熱材によれば、層間の結束部分の熱伝導を抑制して、断熱性能を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の多層断熱材の一実施形態を説明する層間結束前の断面図（Ａ）及び層間結束後の断面図（Ｂ）である。
【図２】断熱部材の一例を示す平面図（Ａ）及び断熱部材の他の例を示す平面図（Ｂ）である。
【図３】本発明の多層断熱材の他の実施形態を説明する層間結束前の断面図（Ａ）及び層間結束後の断面図（Ｂ）である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
図１は、本発明の多層断熱材の一実施形態を示す図である。図示の多層断熱材Ａ１は、低熱放射性の表面を有する複数の断熱フィルム１と、断熱フィルム１同士の間に配置した断熱セパレータ２とでシート状の積層体Ｓを形成している。図１には、３枚の断熱フィルム１と２枚の断熱セパレータ２を例示したが、実際には、例えば１０枚程度若しくはそれ以上の断熱フィルム１と、適数枚の断熱セパレータ２を用いることもある。
【００１１】
断熱フィルム１は、素材である樹脂製フィルムに金属を蒸着したものであって、樹脂製フィルムの材料としては、例えばポリイミドなどを用いることができ、蒸着する金属としては、例えばアルミニウムなどを用いることができる。これにより、断熱フィルム１は、表面の熱放射率が極めて低いものとなる。また、断熱セパレータ２は、ネット状を成すものであり、その材料としては、例えばポリエステルなどを用いることができる。
【００１２】
さらに、多層断熱材Ａ１は、積層体Ｓの平面における任意の位置に対して、断熱フィルム１の層間に介装する断熱部材３と、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３を積層方向に結束する止着手段を備えている。
【００１３】
ここで、多層断熱材Ａ１は、宇宙機の外装材などに使用するものであるから、宇宙機における被覆部分の大きさや形態に応じて裁断されると共に、その形状を一定に維持し得るように適宜の箇所を結束することとなる。したがって、断熱部材３及び止着手段を設ける位置は、多層断熱材Ａ１が所望の形状を維持するのに必要な位置であって、前記被覆部分の大きさや形態に応じて任意に設定する平面上の位置である。
【００１４】
断熱部材３は、止着手段による結束部分に配置する小面積の平坦な部材である。断熱部材３は、その形状が限定されるものではないが、先に述べたように、多層断熱材Ａ１の形状を維持するのに必要な位置に設けるものであるから、例えば、図２（Ａ）に示すように、ピンポイントで配置する円形状のものや、図２（Ｂ）に示すように、直線的に配置する帯状のものなどがあり、それ以外にも様々な形状を選択することができる。
【００１５】
また、断熱部材３は、この実施形態では、図１及び図２に示すように、断熱フィルム１同士の間において、断熱セパレータ２の片側（上側）に配置してあり、さらに、積層体Ｓの平面における任意の位置に対して、表裏両側となる最外層の断熱フィルム１の外側面にも配置してある。この断熱部材３の材料としては、例えば、ポリイミド発泡材、グラスウール、ポリエチレン発泡材、及びポリスチレン発泡材などを用いることができ、このような材料や厚さ寸法等を選択することで、断熱性能のさらなる向上を図ることができる。
【００１６】
止着手段は、この実施形態では、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３を縫合する糸状部材４である。この糸状部材４の材料としては、ポリエステル、ガラス繊維、メタ系アラミド繊維（ノーメックス：登録商標）などを用いることができ、このような材料を選択することで、機械的な強度や耐熱性を確保しつつ断熱性能のさらなる向上を図ることができる。
【００１７】
そして、多層断熱材Ａ１は、図１（Ａ）に示すように、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３に、糸状部材４を少なくとも一往復分貫通させた後、同糸状部材４を締めることにより、図１（Ｂ）に示すように、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３を積層方向に結束する。この際、糸状部材４は、図２（Ａ）に示す如く円形状の断熱部材３を用いた場合には、ピンポイントで各部材を結束（縫合）し、図２（Ｂ）に示す如く帯状の断熱部材３を用いた場合には、連続的に各部材を結束（縫合）する。
【００１８】
上記構成を備えた多層断熱材Ａ１は、断熱フィルム１及び断熱セパレータ２により、高い断熱機能を発揮する。すなわち、宇宙空間（真空空間）では、輻射若しくは部材中の熱伝導により熱が伝達されるので、低熱放射性の表面を有する複数の断熱フィルム１と、断熱フィルム１同士の直接的な接触を阻止する断熱セパレータ２とを組み合わせることにより、熱伝導を阻止して高い断熱機能を得ることができる。そして、多層断熱材Ａ１は、適宜の箇所を結束することで一定の形状を維持している。
【００１９】
上記の多層断熱材Ａ１は、結束部分においては、断熱フィルム１同士の間に断熱部材３を介装したうえで、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３を糸状部材（止着手段）４で積層方向に結束したので、断熱フィルム１同士の接触を完全に阻止することとなる。これにより、多層断熱材Ａ１は、層間の結束部分の熱伝導を小さく抑制して、全体として、断熱機能の向上を実現することができる。
【００２０】
また、多層断熱材Ａ１は、最外層の断熱フィルム１の外側面にも断熱部材３を配置したことにより、積層体Ｓにおいて、表側の断熱フィルム１から糸状部材４を介して裏側の断熱フィルム１に至る経路の熱伝導を小さくして、断熱機能のさらなる向上に貢献することができる。
【００２１】
さらに、多層断熱材Ａ１は、止着手段として糸状部材４を採用したことにより、止着手段自体の熱伝導をより小さなものにすることができ、しかも、最外層の外側面の断熱部材３と糸状部材４を採用したので、その断熱部材３が当て布の働きをもすることとなり、結束部分の強度を高めることができる。
【００２２】
図３は、本発明の多層断熱材の他の実施形態を示す図である。なお、先の実施形態と同一の構成部位は、同一符号を付して詳細な説明を省略する。
図示の多層断熱材Ａ２は、止着手段が、断熱フィルム１、断熱セパレータ２及び断熱部材３を貫通するボルト５と、このボルト５に螺着するナット６を備えている。このような構成を備えた多層断熱材Ａ２にあっても、先の実施形態と同様の作用及び効果を得ることができる。
【００２３】
上記の多層断熱材Ａ２は、とくに止着手段としてボルト５及びナット６を採用したので、先の実施形態のように糸状部材を採用した構成に比べると、止着手段自体の熱伝導性が増すことになるが、機械的強度や耐久性のさらなる向上を実現することができる。そして、この実施形態の場合には、最外層の外側面の断熱部材３がワッシャの働きをもし、結束部分の強度を高めることができる。
【００２４】
なお、本発明の多層断熱材は、その構成が上記各実施形態のみに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各部材の材料、数や形態などの構成の細部を適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００２５】
Ａ１ Ａ２ 多層断熱材
Ｓ 積層体
１ 断熱フィルム
２ 断熱セパレータ
３ 断熱部材
４ 糸状部材（止着手段）
５ ボルト（止着手段）
６ ナット（止着手段）
【特許請求の範囲】
【請求項１】
低熱放射性の表面を有する複数の断熱フィルムと、断熱フィルム同士の間に配置した断熱セパレータとでシート状の積層体を形成すると共に、
積層体の平面における任意の位置に対して、断熱フィルムの層間に介装する断熱部材と、断熱フィルム、断熱セパレータ及び断熱部材を積層方向に結束する止着手段を備えたことを特徴とする多層断熱材。
【請求項２】
積層体の平面における任意の位置に対して、最外層の断熱フィルムの外側面にも断熱部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の多層断熱材。
【請求項３】
止着手段が、断熱フィルム、断熱セパレータ及び断熱部材を縫合する糸状部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層断熱材。
【請求項４】
止着手段が、断熱フィルム、断熱セパレータ及び断熱部材を貫通するボルトと、このボルトに螺着するナットであることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層断熱材。
【請求項１】
低熱放射性の表面を有する複数の断熱フィルムと、断熱フィルム同士の間に配置した断熱セパレータとでシート状の積層体を形成すると共に、
積層体の平面における任意の位置に対して、断熱フィルムの層間に介装する断熱部材と、断熱フィルム、断熱セパレータ及び断熱部材を積層方向に結束する止着手段を備えたことを特徴とする多層断熱材。
【請求項２】
積層体の平面における任意の位置に対して、最外層の断熱フィルムの外側面にも断熱部材を配置したことを特徴とする請求項１に記載の多層断熱材。
【請求項３】
止着手段が、断熱フィルム、断熱セパレータ及び断熱部材を縫合する糸状部材であることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層断熱材。
【請求項４】
止着手段が、断熱フィルム、断熱セパレータ及び断熱部材を貫通するボルトと、このボルトに螺着するナットであることを特徴とする請求項１又は２に記載の多層断熱材。
【図１】
【図２】
【図３】
【図２】
【図３】
【公開番号】特開２０１２−１３２４９４（Ｐ２０１２−１３２４９４Ａ）
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−２８３９７４（Ｐ２０１０−２８３９７４）
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（５００３０２５５２）株式会社ＩＨＩエアロスペース (298)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年７月１２日（２０１２．７．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年１２月２１日（２０１０．１２．２１）
【出願人】（５００３０２５５２）株式会社ＩＨＩエアロスペース (298)
【Ｆターム（参考）】
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