(57)【要約】      （修正有）【課題】ヘリウムの圧力が急速に上昇し過ぎることを回避する輸送容器を提供する。【解決手段】ヘリウム用の輸送容器（１）であって、前記ヘリウムを収容するための内側容器（６）と、極低温液体を収容するための冷媒容器と、前記内側容器と前記冷媒容器が収容されている外側容器（２）と、前記内側容器が収容されており、かつ前記極低温液体の液相によって能動的に冷却可能で、前記熱シールドを能動的に冷却するために前記極低温液体の液相を収容可能である少なくとも１つの第１の冷却ライン（２６）を有する熱シールド（２１）と、前記外側容器と前記熱シールドとの間に配置されており、かつ極低温液体の気相によって能動的に冷却可能である断熱要素（３９）であって、前記断熱要素を能動的に冷却するために前記極低温液体の気相を収容可能である少なくとも１つの第２の冷却ライン（４２〜４４）を有する断熱要素とを有する。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ヘリウム（Ｈｅ）用の輸送容器（１）であって、
−  前記ヘリウム（Ｈｅ）を収容するための内側容器（６）と、
−  極低温液体（Ｎ２）を収容するための冷媒容器（１４）と、
−  前記内側容器（６）と前記冷媒容器（１４）が収容されている外側容器（２）と、
−  前記内側容器（６）が収容されており、かつ前記極低温液体の液相（ＬＮ２）によって能動的に冷却可能である熱シールド（２１）であって、前記熱シールド（２１）を能動的に冷却するために前記極低温液体の液相（ＬＮ２）を収容可能である少なくとも１つの第１の冷却ライン（２６）を有する熱シールド（２１）と、
−  前記外側容器（２）と前記熱シールド（２１）との間に配置されており、かつ極低温液体の気相（ＧＮ２）によって能動的に冷却可能である断熱要素（３９）であって、前記断熱要素（３９）を能動的に冷却するために前記極低温液体の気相（ＧＮ２）を収容可能である少なくとも１つの第２の冷却ライン（４２〜４６）を有する断熱要素（３９）と
を有する輸送容器（１）。
【請求項２】
前記極低温液体の液相（ＬＮ２）を前記極低温液体の気相（ＧＮ２）から分離するための相分離器（３５）をさらに含む、請求項１記載の輸送容器。
【請求項３】
前記相分離器（３５）は、前記少なくとも１つの第１の冷却ライン（２６）によって前記冷媒容器（１４）と流体接続している、請求項２記載の輸送容器。
【請求項４】
前記相分離器（３５）は、前記少なくとも１つの第１の冷却ライン（２６）と前記少なくとも１つの第２の冷却ライン（４２〜４６）との間に配置されている、請求項２または３記載の輸送容器。
【請求項５】
前記少なくとも１つの第２の冷却ライン（４２〜４６）は、前記冷媒容器（１４）から前記極低温液体の気相（ＧＮ２）を受け入れるために、前記冷媒容器（１４）と直接流体接続している、請求項１から４までのいずれか１項記載の輸送容器。
【請求項６】
前記少なくとも１つの第２の冷却ライン（４２〜４６）は、前記断熱要素（３９）を通して導かれている、請求項１から５までのいずれか１項記載の輸送容器。
【請求項７】
前記断熱要素（３９）は、反射フィルム（４０）、特にアルミニウムフィルムと、スペーサー（４１）、特にガラスペーパーの交互に配置された複数の層を有し、ここで、前記少なくとも１つの第２の冷却ライン（４２〜４６）は、前記層の間を通して導かれている、請求項６記載の輸送容器。
【請求項８】
前記断熱要素（３９）は、前記少なくとも１つの第２の冷却ライン（４２〜４６）が熱伝導的に接続された少なくとも１つの熱伝導フィルム（５５〜５７）、特に高純度のアルミニウムフィルムまたは銅フィルムを有し、ここで、前記少なくとも１つの熱伝導フィルム（５５〜５７）は、前記反射フィルム（４０）と前記スペーサー（４１）の前記層の間に位置決めされている、請求項７記載の輸送容器。
【請求項９】
前記少なくとも１つの熱伝導フィルム（５５〜５７）は、前記熱シールド（２１）を取り囲んでいる、請求項８記載の輸送容器。
【請求項１０】
前記断熱要素（３９）は、複数の熱伝導フィルム（５５〜５７）を有し、ここで、前記熱伝導フィルム（５５〜５７）の間には、前記反射フィルム（４０）と前記スペーサー（４１）の層が配置されている、請求項８または９記載の輸送容器。
【請求項１１】
各熱伝導フィルム（５５〜５７）には、それぞれの前記熱伝導フィルム（５５〜５７）と熱伝導的に接続されている第２の冷却ライン（４２〜４６）が取り付けられている、請求項１０記載の輸送容器。
【請求項１２】
前記第２の冷却ライン（４２〜４６）は、ベンド管（４７〜４９）によって互いに流体接続している、請求項１１記載の輸送容器。
【請求項１３】
前記少なくとも１つの熱伝導フィルム（５５〜５７）の厚みは、前記反射フィルム（４０）の厚みよりも大きい、請求項８から１２までのいずれか１項記載の輸送容器。
【請求項１４】
前記冷媒容器（１４）は、前記熱シールド（２１）の外側に配置されている、請求項１から１３までのいずれか１項記載の輸送容器。
【請求項１５】
前記熱シールド（２１）は、前記冷媒容器（１４）から分離されたカバー部分（２３）を有し、前記カバー部分（２３）は、前記内側容器（６）と前記冷媒容器（１４）との間に配置されている、請求項１４記載の輸送容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ヘリウム用の輸送容器に関する。
【０００２】
ヘリウムは、天然ガスと一緒に採掘される。大量のヘリウムの輸送は、経済的な理由から、液体または超臨界的な形態で、すなわち、約４．２〜６Ｋの温度および１〜６ｂａｒの圧力下で行われる場合に限って合理的である。液体ヘリウムまたは超臨界ヘリウムの輸送には、ヘリウムの圧力が急速に上昇し過ぎることを回避するために精巧に断熱される輸送容器が用いられる。このような輸送容器は、例えば液体窒素によって冷却されることができる。この場合、液体窒素で冷却された熱シールドが設けられる。熱シールドは、輸送容器の内側容器を保護する。液体ヘリウムまたは極低温（ｔｉｅｆｋａｌｔ）ヘリウムは、内側容器に収容されている。このような輸送容器の場合、液体ヘリウムまたは極低温ヘリウムの保持期間は３５〜４０日間であり、すなわち、この期間の後、内側容器内の圧力は６ｂａｒの最大値まで上昇する。液体窒素の蓄えは、約３５日分で足りる。
【０００３】
欧州特許第１６７３７４５号明細書（ＥＰ１６７３７４５Ｂ１）は、このような液体ヘリウム用の輸送容器を記載している。輸送容器は、液体ヘリウムが収容されている内側容器と、内側容器を部分的に覆う熱シールドと、熱シールドを冷却するための極低温（ｋｒｙｏｇｅｎ）液体が収容されている冷媒容器と、内側容器、熱シールドおよび冷媒容器が配置されている外側容器とを含む。
【０００４】
このことを踏まえて、本発明の課題は、改善された輸送容器を提供することである。
【０００５】
それにしたがって、ヘリウム用の輸送容器が提案される。輸送容器は、ヘリウムを収容するための内側容器と、極低温液体を収容するための冷媒容器と、内側容器と冷媒容器が収容されている外側容器と、内側容器が収容されており、かつ極低温液体の液相によって能動的に冷却可能である熱シールドであって、熱シールドを能動的に冷却するために極低温液体の液相を収容可能である少なくとも１つの第１の冷却ラインを有する熱シールドと、外側容器と熱シールドとの間に配置されており、かつ極低温液体の気相によって能動的に冷却可能である断熱要素であって、断熱要素を能動的に冷却するために極低温液体の気相を収容可能である少なくとも１つの第２の冷却ラインを有する断熱要素を含む。
【０００６】
熱シールドと外側容器との間に設けられた断熱要素が極低温液体の気相によって能動的に冷却されることによって、既知の輸送容器と比較して、輸送容器のヘリウム保持期間を引き上げることができる。有利には、ヘリウムの保持時間は６０日を超える。熱シールドが設けられることによって、内側容器が極低温液体の沸点（１．３ｂａｒａにおける窒素の沸点：７９．５Ｋ）に相当する温度を有する表面にのみ囲まれることが保証される。その結果、外側容器の周囲と比較して、熱シールド（７９．５Ｋ）と内側容器（１ｂａｒａ〜６ｂａｒａにおけるヘリウムの温度：４．２〜６Ｋ）との間の温度差は僅かしかない。これによりまた、液体ヘリウムの保持期間が引き上げられる。
【０００７】
内側容器は、ヘリウム容器または内側タンクと呼ぶこともできる。輸送容器は、ヘリウム輸送容器と呼ぶこともできる。ヘリウムは、液体ヘリウムまたは極低温ヘリウムと呼ぶことができる。ヘリウムは同様に、特に極低温液体である。輸送容器は、特に、ヘリウムを極低温または液体もしくは超臨界的な形態で輸送するように設計されている。熱力学において、臨界点は、液相と気相の密度が等しくなっていることを特徴とする物質の熱力学状態である。この時点で、両方の物質状態間の差異は存在しなくなる。相図において、点が表すのは蒸気圧曲線の上端である。ヘリウムは、液体または極低温の形態で内側容器に入れられる。そのとき内側容器には、液体ヘリウムを有する液体ゾーンと、気体ヘリウムを有する気体ゾーンが形成される。つまり、内側容器に入れられた後、ヘリウムは、物質状態が異なる２つの相、つまり液体と気体を有する。すなわち、内側容器には、液体ヘリウムと気体ヘリウムとの間で相境界が存在する。一定時間後、すなわち、内側容器の圧力が上昇すると、内側容器に存在するヘリウムは単相になる。そのとき相境界はもはや存在せず、ヘリウムは超臨界状態である。
【０００８】
極低温液体または寒剤（Ｋｒｙｏｇｅｎ）は、有利には液体窒素である。極低温液体は、冷媒と呼ぶこともできる。選択的に、極低温液体は、例えば液体水素または液体酸素であってもよい。熱シールドが能動的に冷却可能であるか、または能動的に冷却されるということは、熱シールドに極低温液体の液相が少なくとも部分的に貫流するかまたはその周りを流れることで、これが冷却されることを意味する。第１の冷却ラインには、極低温液体は、その気相と液相の両方で収容されていてよい。同様に、断熱要素は、その能動的な冷却のために、極低温液体の気相が少なくとも部分的に貫流するかまたはその周りを流れることで、これが冷却される。
【０００９】
特に、熱シールドおよび断熱要素は、輸送容器の運転状態においてのみ、すなわち、内側容器にヘリウムが充填されている場合に能動的に冷却される。極低温液体が使い果たされたら、熱シールドおよび断熱要素は冷却されていなくてもよい。熱シールドの能動冷却時に、極低温液体は、沸騰して蒸発し得る。その結果、熱シールドは、極低温液体の沸点にほぼまたはちょうど相当する温度を有する。極低温液体の沸点は、有利には、液体ヘリウムの沸点よりも高い。極低温液体の蒸発留分は、断熱要素を冷却するために使用される。熱シールドは、特に、外側容器の内側に配置されている。有利には、冷媒容器は、熱シールドの外側に配置されている。有利には、第１の冷却ラインは、第２の冷却ラインとは別個のコンポーネントである。すなわち、第１の冷却ラインは、第２の冷却ラインに相当しない。好ましくは、断熱要素は、熱シールドと外側容器との間に設けられた中間スペースを満たす。断熱要素は、冷媒容器を取り囲んでいてもよい。
【００１０】
有利には、内側容器は、内側容器に貯蔵されたヘリウムの温度にほぼまたはちょうど相当する温度を外側で有する。ヘリウムの温度は、ヘリウムが液体または超臨界的な形態で存在するか否かに応じて４．２〜６Ｋである。有利には、熱シールドのカバー部分は、そのベース部分を各端面で完全に密閉する。熱シールドのベース部分は、円形またはほぼ円形の断面を有していてよい。外側容器、内側容器、冷媒容器および熱シールドは、共通の対称軸または中心軸に対して回転対称に構成されていてよい。内側容器および外側容器は、有利にはステンレス鋼から作製されている。内側容器は、有利には、湾曲したカバー部分により両側が閉じられている管状のベース部分を有する。内側容器は流体密である。外側容器も同様に、有利には、カバー部分によって両端面で閉じられている管状のベース部分を有する。内側容器のベース部分および／または外側容器のベース部分は、円形またはほぼ円形の断面を有していてよい。熱シールドは、有利には、高純度アルミニウム材料から作製されている。熱シールドは、有利には流体密ではない。
【００１１】
１つの実施形態によれば、輸送容器は、極低温液体の液相を極低温液体の気相から分離するための相分離器をさらに含む。
【００１２】
有利には、相分離器は、外側容器の外側に配置されている。選択的に、相分離器は、外側容器の内側にも配置されていてよい。相分離器によって、第１の冷却ラインに形成される極低温液体の気泡を、その液相から分離することができる。相分離器は、有利には、弁本体と連結されているフロート本体を有するフロートを含む。気泡の導入によって相分離器内の液相の液面が低下するとすぐに、弁本体が弁シートから持ち上げられ、極低温液体の気相が分離される。その結果、液相が相分離器に流入し、それによってフロート本体が再び浮き上がり、弁本体が弁シートに押しあてられる。特に、相分離器は、蒸発した極低温窒素のみが第２の冷却ラインに送出されることを保証する。
【００１３】
更なる実施形態によれば、相分離器は、少なくとも１つの第１の冷却ラインによって冷媒容器と流体接続している。
【００１４】
第１の冷却ラインの数は任意である。有利には、複数の第１の冷却ラインが設けられている。例えば、６つの第１の冷却ラインが設けられていてよい。第１の冷却ラインは、有利には、水平線に対してある角度で傾斜しており、そのため、第１の冷却ラインで発生する気泡が相分離器に向かって自ら上昇する。特に、少なくとも１つの第１の冷却ラインは、冷媒容器を相分離器と流体接続する。
【００１５】
更なる実施形態によれば、相分離器は、少なくとも１つの第１の冷却ラインと、少なくとも１つの第２の冷却ラインとの間に配置されている。
【００１６】
有利には、複数の第２の冷却ラインが設けられている。第２の冷却ラインの数は任意である。好ましくは、３つまたは５つの第２の冷却ラインが設けられている。特に、第２の冷却ラインは、冷媒容器に関して相分離器の下流に配置されている。少なくとも１つの第１の冷却ラインは、相分離器の上流に位置決めされている。
【００１７】
更なる実施形態によれば、少なくとも１つの第２の冷却ラインは、冷媒容器から極低温液体の気相を受け入れるために、冷媒容器と直接流体接続している。
【００１８】
有利には、相分離器と直接接続されておらず、冷媒容器と直接流体接続している任意の第２の冷却ラインが設けられている。その結果、いわゆるブローオフガスを、断熱要素を冷却するために冷媒容器から取り出すことができる。
【００１９】
更なる実施形態によれば、少なくとも１つの第２の冷却ラインは、断熱要素を通して導かれている。
【００２０】
すなわち、少なくとも１つの第２の冷却ラインは、特に、断熱要素の外側または内側には設けられておらず、この内側に配置されている。
【００２１】
更なる実施形態によれば、断熱要素は、反射フィルム（Ｆｏｌｉｅ）、特にアルミニウムフィルムと、スペーサー、特にガラスペーパーの交互に配置された複数の層を有し、ここで、少なくとも１つの第２の冷却ラインは、層の間を通して導かれている。
【００２２】
断熱要素は、いわゆるＭＬＩ（多層断熱材）であってよい。反射フィルムは、アルミニウムフィルムまたは他の金属フィルムのほかに、金属化プラスチックフィルムも含んでいてよい。スペーサーには、ガラスペーパー、ガラス布、ガラスウール、ガラスメッシュ布などが含まれ得る。ここで、反射フィルムの層は、リフレクターとして、かつスペーサーの層の機械的固定部として機能し、真空破壊時の熱減衰を保証する。反射フィルムは、穿孔および／またはエンボス加工されていてもよい。断熱要素は、有利には、熱シールドと外側容器との間に設けられた中間スペースを完全に満たし、そのため、断熱要素は、熱シールドと外側容器の両方に接触する。
【００２３】
スペーサーが反射フィルムの間に配置されていることによって、熱シールドと外側容器との間に配置された断熱要素が問題なく排気され得る。それに反射フィルムの層の間の望ましくない機械的−熱的接触も抑えられる。この接触は、放射熱交換によって生じる反射フィルムの層の温度勾配を乱す可能性がある。有利には、反射フィルムとスペーサーの層は、ギャップを伴って熱シールドに適用される。ギャップを伴うということは、反射フィルムとスペーサーの層の間に排気可能な中間スペースがそのつど設けられていることを意味する。有利には、反射フィルムとスペーサーの層は、熱シールドと外側容器との間に設けられた中間スペースにルーズに（ｆｌａｕｓｃｈｉｇ）導入される。ここで、ルーズとは、反射フィルムとスペーサーの層がプレス加工されておらず、そのため、反射フィルムのエンボス加工および穿孔によって断熱要素ひいては中間スペースが問題なく排気され得ることを意味する。
【００２４】
更なる実施形態によれば、断熱要素は、少なくとも１つの第２の冷却ラインが熱伝導的に接続された少なくとも１つの熱伝導フィルム、特に高純度のアルミニウムフィルムまたは銅フィルムを有し、ここで、少なくとも１つの熱伝導フィルムが、反射フィルムとスペーサーの層の間に位置決めされている。
【００２５】
有利には、熱シールドと少なくとも１つの熱伝導フィルムとの間には、反射フィルムとスペーサーの任意の数の層が位置決めされている。さらに、少なくとも１つの熱伝導フィルムと外側容器との間にも、反射フィルムとスペーサーの任意の数の層が位置決めされている。有利には、少なくとも１つの第２の冷却ラインは、少なくとも１つの熱伝導フィルムと材料結合式に接続されている。熱伝導フィルムがアルミニウム材料から作製されている場合、好ましくは、少なくとも１つの第２の冷却ラインが熱伝導フィルムと接着結合されている。少なくとも１つの熱伝導フィルムが銅材料から作製されている場合、好ましくは、少なくとも１つの第２の冷却ラインが少なくとも１つの熱伝導フィルムとはんだ付けされている。熱伝導フィルムは、熱伝達フィルムと呼ぶこともできる。
【００２６】
更なる実施形態によれば、少なくとも１つの熱伝導フィルムは、熱シールドを取り囲んでいる。
【００２７】
有利には、少なくとも１つの熱伝導フィルムは、熱シールドの周りを周回している。輸送容器の軸方向には、熱伝導フィルムの個々のシートの間にスペーシングが設けられていてよい。スペーシングは、例えば０．１〜１メートルであってよい。すなわち、少なくとも１つの熱伝導フィルムは、熱シールドを完全には封入しない。
【００２８】
更なる実施形態によれば、断熱要素は、複数の熱伝導フィルムを有し、ここで、熱伝導フィルムの間には、反射フィルムとスペーサーの層が配置されている。
【００２９】
例えば、このような熱伝導フィルムは３つ設けられている。熱伝導フィルムの数は任意である。有利には、外側容器と熱シールドとの間には、第１の熱伝導フィルムが設けられており、第１の熱伝導フィルムと熱シールドとの間には、第２の熱伝導フィルムが設けられており、第２の熱伝導フィルムと熱シールドとの間には、第３の熱伝導フィルムが設けられている。２つの隣接する熱伝導フィルムの間には、反射フィルムとスペーサーの任意の数の層が設けられている。
【００３０】
更なる実施形態によれば、各熱伝導フィルムには、それぞれの熱伝導フィルムと熱伝導的に接続された第２の冷却ラインが取り付けられている。
【００３１】
有利には、第２の各冷却ラインは、それに取り付けられた熱伝導フィルムと材料結合式に接続されている。第２の冷却ラインは、異なる、すなわち、複数の熱伝導フィルムと熱伝導的に、特に材料結合式に接続されていてもよい。
【００３２】
更なる実施形態によれば、第２の冷却ラインは、ベンド管によって互いに流体接続している。
【００３３】
その結果、第２の冷却ラインの蛇形または雷文形の配置が得られる。
【００３４】
更なる実施形態によれば、少なくとも１つの熱伝導フィルムの厚みは、反射フィルムの厚みよりも大きい。
【００３５】
例えば、熱伝導フィルムの厚みは、０．５〜１．５ミリメートルである。
【００３６】
更なる実施形態によれば、冷媒容器は、熱シールドの外側に配置されている。
【００３７】
有利には、冷媒容器は、輸送容器の軸方向において、熱シールドの隣に位置決めされている。冷媒容器と熱シールドとの間には、中間スペースが設けられている。冷媒容器は、有利には、熱シールドの一部ではない。
【００３８】
更なる実施形態によれば、熱シールドは、冷媒容器から分離されたカバー部分を有し、該カバー部分は、内側容器と冷媒容器との間に配置されている。
【００３９】
有利には、熱シールドは、カバー部分により両側が閉じられている管状のベース部分を有する。内側容器と冷媒容器との間には、熱シールドのカバー部分の１つが配置されている。冷媒容器のカバー部分は、特に、内側容器と冷媒容器との間に設けられた中間スペースに位置決めされている。
【００４０】
輸送容器の更なる可能な実施形態は、実施例に関して上記または下記に記載した特徴または実施形態の明示されていない組合せも含む。これについて、当業者であれば、個々の態様を改良または補足したものとして輸送容器のそれぞれの基本形態に付け足すだろう。
【００４１】
輸送容器の更なる有利な構成は、従属請求項の主題と、以下に記載した輸送容器の実施例とである。さらに、輸送容器を、好ましい実施形態を基にして添付の図面を参照しながら詳細に説明する。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】輸送容器の１つの実施形態の概略図を示す。
【図２】図１による輸送容器の更なる概略図を示す。
【図３】図１による輸送容器の更なる概略図を示す。
【図４】図３の断面線ＩＶ−ＩＶによる輸送容器の断面図を示す。
【図５】図１による輸送容器の詳細な概略図を示す。
【００４３】
図面中、特に記載がない限りは、同じ要素または同じ機能を有する要素には、同じ参照符号を付している。
【００４４】
図１は、液体ヘリウムＨｅ用の輸送容器１の実施形態の大幅に単純化された概略図を示す。図２および３は、輸送容器１の更なる概略図を示す。以下で、図１〜図３を同時に参照する。
【００４５】
輸送容器１は、ヘリウム輸送容器と呼ぶこともできる。輸送容器１は、他の極低温液体にも用いることができる。極低温液体、または略して寒剤の例は、前述の液体ヘリウムＨｅ（１ｂａｒａ（絶対圧）＝ほぼ大気圧における沸点：４．２２２Ｋ  ＝−２６８．９２９℃）、液体水素Ｈ２（１ｂａｒａにおける沸点：２０．２６８Ｋ  ＝−２５２．８８２℃）、液体窒素Ｎ２（１ｂａｒａにおける沸点：７．３５Ｋ＝−１９５．８０℃）または液体酸素Ｏ２（１ｂａｒａにおける沸点：９０．１８Ｋ  ＝−１８２．９７℃）である。
【００４６】
輸送容器１は、外側容器２を含む。外側容器２は、例えばステンレス鋼から作製されている。外側容器２は、例えば１０メートルの長さＬ２を有することができる。外側容器２は、管状または円筒状のベース部分３を含み、これは、両端面の各々がカバー部分４，５によって、特に第１のカバー部分４と第２のカバー部分５によって閉じられている。ベース部分３の断面形状は、円形またはほぼ円形であってよい。カバー部分４，５は湾曲している。カバー部分４，５は反対向きに湾曲しており、そのため、両方のカバー部分４，５は、ベース部分３に関して外側に湾曲している。外側容器２は流体密、特に気密である。外側容器２は、対称軸または中心軸Ｍ１を有し、この軸Ｍ１に対して外側容器２は回転対称に構成されている。
【００４７】
輸送容器１は、ヘリウムＨｅを収容するための内側容器６をさらに含む。内側容器６も同様に、例えばステンレス鋼から作製されている。内側容器６には、ヘリウムＨｅが二相域で存在する限り、蒸発したヘリウムＨｅを有する気体ゾーン７および液体ヘリウムＨｅを有する液体ゾーン８が設けられていてよい。内側容器６は流体密、特に気密であり、かつ減圧制御のためのブローオフ弁を含むことができる。内側容器６は、外側容器２と同様に、両端面がカバー部分１０，１１、特に第１のカバー部分１０と第２のカバー部分１１とで閉じられている管状または円筒状のベース部分９を含む。ベース部分９の断面形状は、円形またはほぼ円形であってよい。
【００４８】
輸送容器１は、冷媒容器１４を有する冷却システム１３（図２）をさらに含む。内側容器６は、外側容器２で完全に取り囲まれている。内側容器６は、外側容器２と同様に、中心軸Ｍ１に対して回転対称に形成されている。内側容器６、冷媒容器１４および外側容器２の間に設けられたギャップまたは中間スペース１２は排気されている。中間スペース１２には、図１〜図３には示されていない、中間スペース１２を満たす断熱要素が配置されていてよい。中間スペース１２は、内側容器６および冷媒容器１４を完全に包囲する。
【００４９】
冷媒容器１４には、例えば窒素Ｎ２のような極低温液体が収容されている。冷媒容器１４は、中心軸Ｍ１に対して回転対称に構成されていてよい管状または円筒状のベース部分１５を含む。ベース部分１５の断面形状は、円形またはほぼ円形であってよい。ベース部分１５は、各端面が、カバー部分１６，１７によって、特に第１のカバー部分１６と第２のカバー部分１７とによって閉じられている。カバー部分１６，１７は湾曲していてよい。特に、カバー部分１６，１７は、同じ方向に湾曲している。冷媒容器１４は、異なる構造を有していてもよい。冷媒容器１４は、内側容器６の外側でありつつ、外側容器２の内側に配置されている。
【００５０】
冷媒容器１４には、蒸発窒素または気体窒素ＧＮ２を有する気体ゾーン１８および液体窒素ＬＮ２を有する液体ゾーン１９が設けられていてよい。内側容器６の軸方向Ａに見て、冷媒容器１４は、内側容器６の隣に配置されている。軸方向Ａは、中心軸Ｍ１と平行に位置決めされている。軸方向Ａは、外側容器２の第１のカバー部分４から外側容器２の第２のカバー部分５の方向に向いていてよい。内側容器６、特に内側容器６の第２のカバー部分１１と、冷媒容器１４、特に冷媒容器１４の第１のカバー部分１６との間には、中間スペース１２の一部であってよいギャップまたは中間スペース２０が設けられている。すなわち、中間スペース２０も同様に排気されている。
【００５１】
輸送容器１は、冷却システム１３に取り付けられた熱シールド２１をさらに含む。熱シールド２１は、内側容器６と外側容器２との間に設けられた排気された中間スペース１２に配置されている。熱シールド２１は、液体窒素ＬＮ２によって能動的に冷却可能であるか、または能動的に冷却される。この場合、能動的な冷却とは、熱シールド２１を冷却するために、液体窒素ＬＮ２がこれを通って流れるか、またはこれに沿って流れることを意味する。ここで、熱シールド２１は、窒素Ｎ２の沸点にほぼ相当する温度に冷却される。
【００５２】
熱シールド２１は、円筒状または管状のベース部分２２を含み、これは、熱シールド２１を端面で閉じるカバー２３，２４、特に第１のカバー部分２３と第２のカバー部分２４４とによって閉じられている。ベース部分２２とカバー部分２３，２４の両方は、窒素Ｎ２によって能動的に冷却される。ベース部分２２の断面形状は、円形またはほぼ円形であってよい。熱シールド２１も同様に、有利には中心軸Ｍ１に対して回転対称に構成されている。熱シールド２１の第２のカバー部分２４は、内側容器６、特に内側容器６の第２のカバー部分１１と、冷媒容器１４、特に冷媒容器１４の第１のカバー部分１６との間に配置されている。
【００５３】
熱シールド２１の第２のカバー部分２４は、冷媒容器１４とは別個のコンポーネントである。すなわち、第１のカバー部分２３は、冷媒容器１４の一部ではない。軸方向Ａに見て、熱シールド２１の第２のカバー部分２４は、内側容器６、特に内側容器６の第２のカバー部分１１と、冷媒容器１４、特に冷媒容器１４の第１のカバー部分１６との間に配置されている。中間スペース１２は、熱シールド２１を完全に取り囲んでいる。
【００５４】
熱シールド２１の第１のカバー部分２３は、冷媒容器１４とは逆向きである。熱シールド２１の第１のカバー部分２３は、外側容器２の第１のカバー部分４と内側容器６の第１のカバー部分１０との間に配置されている。ここで、熱シールド２１は単体構造である。すなわち、熱シールド２１は、内側容器６にも外側容器２にも支持されていない。このために、熱シールド２１には、支持バー、特に引張バーを介して外側容器２に吊り下げられている搬送リング（Ｔｒａｇｒｉｎｇ）が設けられていてよい。さらに、内側容器６は、更なる支持バー、特に引張バーを介して搬送リングに吊り下げられていてよい。機械的支持バーを通しての入熱は、搬送リングによって部分的に実現される。搬送リングには、支持バーの最大限の熱的な長さ可能にするポケットが付いている。冷媒容器１４は、機械的支持バー用のブッシングを含んでいてよい。
【００５５】
熱シールド２１は流体透過性である。すなわち、内側容器６と熱シールド２１との間のギャップまたは中間スペース２５が中間スペース１２と流体接続している。その結果、中間スペース１２，２５は同時に排気され得る。中間スペース２５は、内側容器６を完全に包囲する。中間スペース２５には、図１〜図３に示されていない更なる断熱要素が配置されていてよい。熱シールド２１には、中間スペース１２，２５の排気を可能にするために、孔部、開口部などが設けられていてよい。熱シールド２１は、有利には、高純度アルミニウム材料から作製されている。
【００５６】
熱シールド２１の第２のカバー部分２４は、冷媒容器１４を内側容器６から完全に保護する。すなわち、内側容器６から冷媒容器１４に向かう方向に見て、すなわち、軸方向Ａに見て、冷媒容器１４は、熱シールド２１の第２のカバー部分２４で完全に覆われている。ここで、特に、熱シールド２１は、内側容器６を完全に取り囲んでいる。すなわち、内側容器６は、熱シールド２１の内側に完全に配置されており、ここで、熱シールド２１は、既に前述したように、流体密ではない。
【００５７】
図２がさらに示すように、熱シールド２１は、その能動的な冷却ために、少なくとも１つの第１の冷却ライン２６を含む。第１の冷却ライン２６は、冷却システム１３に取り付けられている。有利には、複数のこのような第１の冷却ライン２６、例えば６つの第１の冷却ライン２６が設けられている。しかしながら、第１の冷却ライン２６の数は任意である。第１の冷却ライン２６は、重量方向ｇに延びる２つの垂直部分２７，２８および２つの傾斜部分２９，３０を含んでいてよい。垂直部分２７，２８は、熱シールド２１のカバー部分２３，２４および／またはベース部分２２に設けられていてよい。傾斜部分２９，３０も同様に、カバー部分２３，２４および／またはベース部分２２に設けられていてよい。
【００５８】
第１の冷却ライン２６は、熱シールド２１と材料結合式に接続されている。材料結合式の接続の場合、接続相手は、原子または分子の力によって結合される。材料結合式の接続は、脱着不可能な接続であり、接続手段または接続相手を破壊することによってのみ分離することができる。例えば、接着結合、はんだ付け、溶接または加硫によって材料結合式に接続することができる。有利には、第１の冷却ライン２６または複数の第１の冷却ライン２６は、熱シールド２１と溶接、はんだ付けまたは接着結合されている。
【００５９】
第１の冷却ライン２６は、接続ライン３１を介して冷媒容器１４と流体接続しており、そのため、液体窒素ＬＮ２は、冷媒容器１４から第１の冷却ライン２６に供給される。接続ライン３１は、ディストリビューター３２に通じており、そこから部分２７および部分３０が分岐する。部分２９および部分２８はマニホールド３３で合流し、そこから接続ライン３４が、外側容器２の外側に配置された相分離器３５に至る。相分離器３５は、外側容器２の内側に位置決めされていてもよい。相分離器３５は、気体窒素ＧＮ２を液体窒素ＬＮ２から分離するように設計されている。さらに、相分離器３５によって、気体窒素ＧＮ２を第１の冷却ライン２６から除去することができる。
【００６０】
前述したように、第１の冷却ライン２６または複数の第１の冷却ライン２６は、熱シールド２１のベース部分２２とカバー部分２３，２４の両方に設けられている。選択的に、カバー部分２３，２４は、材料一体式で、特に材料結合式でベース部分２２と接続されている。例えば、カバー部分２３，２４は、ベース部分２２と溶接されている。カバー部分２３，２４が材料一体式で、すなわち、材料結合式でベース部分２２と接続されていることによって、熱伝導によるカバー部分２３，２４の冷却を行うことができる。
【００６１】
第１の冷却ライン２６、特に第１の冷却ライン２６の傾斜部分２９，３０は、重力方向ｇに対して垂直に配置されている水平線Ｈに対して勾配を有する。特に、部分２９，３０は、水平線Ｈに対して３°よりも大きい角度αを形成する。角度αは３〜１５°またはそれ以上の角度であってよい。特に、角度αは正確に３°であってもよい。特に、部分２９，３０は、相分離器３５の方向に正の勾配を有しており、そのため、気泡は相分離器３５に向かって上昇する。
【００６２】
内側容器６は、図４に示される断熱要素３６を含む。断熱要素３６は、内側容器６を完全に取り囲み、すなわち、断熱要素３６は、内側容器６のベース部分９とカバー部分１０，１１の両方に設けられている。断熱要素３６は、内側容器６を封入する。断熱要素３６は、中間スペース２５において内側容器６と熱シールド２１との間に配置されており、中間スペース２５を部分的に満たす。断熱要素３６は、外側に、すなわち、熱シールド２１の方を向いて、高反射性の銅層３７を有する。銅層３７はメタリックな光沢を有する。すなわち、銅層３７は、表面コーティングまたは酸化物層を有していない。銅層３７は、例えば、銅フィルムまたは銅で被覆したアルミニウムフィルムであってよい。
【００６３】
熱シールド２１の液体窒素ＬＮ２の温度レベルに対する内側容器６の本来の断熱は、銅層３７によって行われる。有利には、銅層３７は、高純度で光沢を有する銅の平滑なフィルムであり、これは銅層３７と内側容器６との間に配置された多層断熱層３８の周りにしっかりと折り目をつけずに張り付けられている。断熱層３８は、反射フィルムとスペーサーの交互に配置された複数の膜または層を含む。反射フィルムは、穿孔およびエンボス加工されたアルミニウムフィルムまたは金属化プラスチックフィルムであってよい。スペーサーには、例えば、ガラスペーパーまたはガラス布が含まれ得る。反射フィルムは反射体として機能し、かつスペーサーは反射フィルムの層を互いに離間した状態に保ち、反射フィルム間の真空破壊時の緩衝として機能する。
【００６４】
断熱層３８は、例えば１０層で構成されていてよい。反射フィルムとスペーサーの層は、ギャップなしに内側容器６に適用され、すなわち、押しあてられる。断熱層３８は、いわゆるＭＬＩ（多層断熱材）であってよい。内側容器６、そして断熱要素３６も、外側に、すなわち、熱シールド２１の方を向いて、ヘリウムＨｅのほぼ沸点に相当する温度を有する。断熱層３８の取付け時には、断熱層３８のすべての層が可能な限り等温であることを達成するために、反射フィルムとスペーサーの層が機械的に可能な限り押しあてられることに留意される。断熱要素３６は、第１の断熱要素３６と呼ぶことができる。
【００６５】
断熱要素３６と熱シールド２１との間には、内側容器６を完全に周回している中間スペース２５が設けられている。中間スペース２５は、断熱要素３６と熱シールド２１のカバー部分２３，２４との間にも設けられている。中間スペース２５のギャップ幅は、好ましくは５〜１５ミリメートル、さらに好ましくは１０ミリメートルである。中間スペース２５によって、熱シールド２１は、内側容器６の断熱要素３６の銅層３７から周囲に離間して配置されており、これと接触しない。これによって、放射線による入熱が、物理的に可能な最小値に抑えられる。内側容器６の表面から熱シールド２１への熱の伝達は、放射熱および残留ガス伝導によってのみ行われる。
【００６６】
熱シールド２１と外側容器２との間、すなわち、中間スペース１２には、別の、特に第２の断熱要素３９が設けられている。断熱要素３９は、有利には、一方では内側容器６の領域における中間スペース１２を完全に満たし、そのため、そこでは断熱要素３９は、熱シールド２１の外側と接触し、外側容器２の内側と接触する。断熱要素３９は、熱シールド２１を、その第２のカバー部分２４を除いて取り囲み、すなわち、第１のカバー部分２３およびベース部分２２を取り囲んでいる。さらに、冷媒容器１４の円筒状のベース部分１５および第２のカバー部分１７は、断熱要素３９で取り囲まれる。断熱要素３９も同様に、有利には、いわゆるＭＬＩである。
【００６７】
断熱要素３９は、外側容器２、冷媒容器１４および熱シールド２１のそれぞれのベース部分３，１５，２２の間だけでなく、熱シールド２１の第１のカバー部分２３と外側容器２の第１のカバー部分４との間および冷媒容器１４の第２のカバー部分１７と外側容器２の第２のカバー部分５との間にも設けられている。したがって、断熱要素３９は、冷媒容器１４も取り囲むことができる。断熱要素３９は、反射フィルム４０、特にアルミニウムフィルムまたは金属化プラスチックフィルムと、スペーサー４１、特にガラスペーパーの交互に配置された層を含む。層の数は任意である。スペーサー４１には、ガラスペーパーのほかに、ガラスウール、ガラスメッシュ布などが含まれ得る。
【００６８】
反射フィルム４０とスペーサー４１の層は、内側容器６の上記の断熱要素３６とは異なり、中間スペース１２にルーズに導入される。ここでは、ルーズとは、反射フィルム４０とスペーサー４１の層がプレス加工されておらず、そのため、反射フィルム４０のエンボス加工および穿孔によって断熱要素３９ひいては中間スペース１２が問題なく排気され得ることを意味する。
【００６９】
断熱要素３９は、少なくとも１つの第２の冷却ライン４２〜４６を含み、これらによって断熱要素３９は気体窒素ＧＮ２で能動的に冷却可能である。この場合、能動的な冷却とは、断熱要素３９を冷却するために、気体窒素ＧＮ２がこれを通って流れるか、またはこれに沿って流れることを意味する。第２の冷却ライン４２〜４６の数は任意である。例えば、図３に示されるように、５つのこのような第２の冷却ライン４２〜４６が設けられていてよい。３つの第２の冷却ライン４２〜４６が設けられていてもよい。第２の冷却ライン４２〜４６は、ベンド管４７〜４９によって互いに流体接続されている。第２の冷却ライン４２〜４６は、これらが熱シールド２１のベース部分２２と第１のカバー部分２３の両方を周回するように配置されていてよい。第２の冷却ライン４２〜４６は、冷媒容器１４の周りを周回していてもよい。第２の冷却ライン４２〜４６は、冷却システム１３に取り付けられている。
【００７０】
有利には、第２の冷却ライン４２は、供給ライン５０によって相分離器３５と流体接続されている。供給ライン５０を介して、第２の冷却ライン４２〜４４に、相分離器３５によって液体窒素ＬＮ２から分離された気体窒素ＧＮ２が供給される。排出ライン５１を介して、加熱された気体窒素ＧＮ２を周囲に供給することができる。相分離器３５は、第１の冷却ライン２６によって冷媒容器１４と流体接続されている。ここで、相分離器３５は、第１の冷却ライン２６と第２の冷却ライン４２との間に配置されている。
【００７１】
任意に、第２の冷却ライン４５，４６は、冷媒容器１４と直接接続されていてよい。この場合、相分離器３５は、第２の冷却ライン４５，４６の上流に配置されていない。この場合、冷媒容器１４のいわゆるボイルオフガス、すなわち、気体窒素ＧＮ２が、供給ライン５２を介して第２の冷却ライン４５，４６に供給されることになる。周囲に向かう第２の冷却ライン４５，４６の排出ライン５３には、加熱された気体窒素ＧＮ２を周囲に放出する冷媒容器１４の保圧弁５４が設けられている。
【００７２】
図４に示されるように、第２の冷却ライン４２〜４６は、断熱エレメント３９に通して導かれている。断熱エレメント３９は、反射フィルム４０とスペーサー４１の層に加えて、多数の熱伝導フィルム５５〜５７を有する。熱伝導フィルム５５〜５７の数は任意である。熱伝導フィルム５５〜５７は、有利には、高純度アルミニウムフィルムまたは銅フィルムとして形成されている。熱伝導フィルムは５５〜５７は、熱シールド２１を周回している。特に、熱シールド２１は、第３の熱伝導フィルム５７の内側に配置されており、第３の熱伝導フィルム５７は、第２の熱伝導フィルム５６の内側に配置されており、かつ第２の熱伝導フィルム５６は、第１の熱伝導フィルム５５の内側に配置されている。
【００７３】
熱伝導フィルム５５〜５７の間には、反射フィルム４０とスペーサー４１の層がそのつど配置されている。例えば、熱シールド２１と第３の熱伝導フィルム５７との間には、４層の反射フィルム４０とスペーサー４１が設けられている。さらに、第３の熱伝導フィルム５７と第２の熱伝導フィルム５６との間には、例えば１０層の反射フィルム４０とスペーサー４１が設けられていてよい。第２の熱伝導フィルム５６と第１の熱伝導フィルム５５との間には、１２層の反射フィルム４０とスペーサー４１が設けられていてよく、第１の熱伝導フィルム５５と外側容器２との間には、例えば１４層の反射フィルム４０とスペーサー４１が設けられていてよい。しかしながら、層の数はそのつど任意である。
【００７４】
有利には、第２の各冷却ライン４２〜４６には、このような熱伝導フィルム５５〜５７が取り付けられている。例えば、第２の冷却ライン４２には第３の熱伝導フィルム５７が、第２の冷却ライン４３には第２の熱伝導フィルム５６が、第２の冷却ライン４４には第１の熱伝導フィルム５５が取り付けられている。さらに、任意の第２の冷却ライン４５，４６にも、このような熱伝導フィルム５５〜５７が取り付けられていてよい。熱伝導フィルム５５〜５７は、有利には、反射フィルム４０よりも大きな厚みをそれぞれ有する。例えば、熱伝導フィルム５５〜５７は、０．５〜１．５ミリメートルの厚みをそれぞれ有する。熱伝導フィルム５５〜５７の厚みは、第２の冷却ライン４２〜４６に沿って変化してよい。
【００７５】
有利には、第２の冷却ライン４２〜４６は、それらに取り付けられた熱伝導フィルム５５〜５７と材料結合式に接続されている。例えば、第２の冷却ライン４２〜４６は、それぞれの熱伝導フィルム５５〜５７と接着結合されている。熱伝導フィルム５５〜５７が銅から作製されている場合、第２の冷却ライン４２〜４６は、これらとはんだ付けされる。熱伝導フィルム５５〜５７がアルミニウムから作製されている場合、第２の冷却ライン４２〜４６は、これらと接着結合される。その結果、それぞれの第２の冷却ライン４２〜４６と、これに取り付けられた熱伝導フィルム５５〜５７との間で良好な熱伝達が保証される。
【００７６】
図５に詳細図として示されるように、熱伝導フィルム５５〜５７は、シート状であり、例えば１ｍの幅ｂを有する。２つの隣接する第３の熱伝導フィルム５７または第１もしくは第２の熱伝導フィルム５５，５６の間には、軸方向Ａに見て、それぞれ間隔ａが設けられている。すなわち、熱伝導フィルム５５〜５７は、軸方向Ａにおいて互いに離間して配置されており、熱シールド２１の周りを周回している。熱伝導フィルム５５〜５７のシートは、それぞれ互いに重なり合っていてもよい。間隔ａは、例えば０．１〜１メートルであってよい。熱伝導フィルム５５〜５７は、断熱要素３９に組み込まれた状態で熱シールド２１の周りに巻き付けられる。
【００７７】
輸送容器１の機能モードを以下で説明する。内側容器６にヘリウムＨｅが充填される前に、まず熱シールド２１が、極低温の、初めは気体でその後に液体の窒素Ｎ２によって、液体窒素ＬＮ２の少なくともほぼまたはちょうど沸点まで（１，３ｂａｒａ、７．９５Ｋ）冷却される。ここで、内側容器６は、まだ能動的に冷却されていない。熱シールド２１の冷却時に、中間スペース１２，２０，２５に依然として存在する残留真空ガスが熱シールド２１上で凍結される。その結果、内側容器６にヘリウムＨｅが充填される時に、残留真空ガスが内側容器６の外側で凍結され、ひいては内側容器６の断熱要素３６の銅層３７のメタリックな光沢表面が汚染されることが防止される。熱シールド２１および冷媒容器１４が完全に冷却され、かつ冷媒容器１４に再び窒素Ｎ２が完全に充填されたらすぐに、内側容器６にヘリウムＨｅが充填される。
【００７８】
それから輸送容器は、ヘリウムＨｅの輸送のために、例えばトラックまたは船舶のような輸送手段に移されることができる。この場合、熱シールド２１は、液体窒素ＬＮ２によって連続的に冷却される。その際、液体窒素ＬＮ２は消費され、第１の冷却ライン２６または複数の第１の冷却ライン２６で沸騰する。ここで発生する気泡は、重力方向ｇに対して冷却システム１３の最も高い位置に配置された相分離器３５に供給される。気体窒素ＧＮ２が相分離器３５によって冷却システム１３から除去されたらすぐに、液体窒素ＬＮ２が相分離器３５に流入する。気体窒素ＧＮ２は、供給ライン５０を介して第２の冷却ライン４２〜４４に供給される。さらに、気体窒素ＧＮ２は、冷媒容器１４から直接第２の冷却ライン４５，４６に供給されることができる。
【００７９】
熱シールド２１が冷媒容器１４と内側容器６との間にも配置されていることによって、冷媒容器１４の窒素Ｎ２の液位または液面が下がった場合でも、内側容器６が十分に冷却されることを確実に保証することができる。内側容器６が熱シールド２１で完全に囲まれることによって、内側容器６が、窒素Ｎ２の沸点（１．３ｂａｒａ、７９．５Ｋ）に相当する温度を有する表面にのみ囲まれることが保証される。その結果、熱シールド２１（７９．５Ｋ）と内側容器６（４．２〜６Ｋ）との間の温度差は僅かしかない。これにより、ヘリウムＨｅの保持期間が延長される。
【００８０】
さらに、熱シールド２１と外側容器２との間に配置された断熱要素３９が気体窒素ＧＮ２によって能動的に冷却されることにより、ヘリウムＨｅの保持期間をさらに延ばすことができる。したがって、既知の輸送容器と比較して、ヘリウムＨｅの保持時間を有意に延ばすことができる。ここで、内側容器６から熱シールド２１への熱の伝達は、放射熱および残留ガス伝導によってのみ行われる。輸送容器１は、特に６０日を超えるヘリウムＨｅの保持期間を有し、さらには自然環境温度に関する制限もない。
【００８１】
実施例を基にして本発明を説明してきたが、本発明は多様に変更可能である。
【符号の説明】
【００８２】
１  輸送容器
２  外側容器
３  ベース部分
４  カバー部分
５  カバー部分
６  内側容器
７  気体ゾーン
８  液体ゾーン
９  ベース部分
１０  カバー部分
１１  カバー部分
１２  中間スペース
１３  冷却システム
１４  冷媒容器
１５  ベース部分
１６  カバー部分
１７  カバー部分
１８  気体ゾーン
１９  液体ゾーン
２０  中間スペース
２１  熱シールド
２２  ベース部分
２３  カバー部分
２４  カバー部分
２５  中間スペース
２６  冷却ライン
２７  部分
２８  部分
２９  部分
３０  部分
３１  接続ライン
３２  ディストリビューター
３３  マニホールド
３４  接続ライン
３５  相分離器
３６  断熱要素
３７  銅層
３８  断熱層
３９  断熱要素
４０  反射フィルム
４１  スペーサー
４２  冷却ライン
４３  冷却ライン
４４  冷却ライン
４５  冷却ライン
４６  冷却ライン
４７  ベンド管
４８  ベンド管
４９  ベンド管
５０  供給ライン
５１  排出ライン
５２  供給ライン
５３  排出ライン
５４  保圧弁
５５  熱伝導フィルム
５６  熱伝導フィルム
５７  熱伝導フィルム
ａ  間隔
Ａ  軸方向
ｂ  幅
ｇ  重力方向
ＧＮ２  窒素
Ｈ  水平線
Ｈｅ  ヘリウム
ＬＮ２  窒素
Ｌ２  長さ
Ｎ２  窒素
Ｍ１  中心軸
α  角度
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【外国語明細書】
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