JP2023013980A - 光透過性の外側要素を備えるデュワーデバイス - Google Patents
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Abstract
【課題】 極端な温度の環境においても携行型時計を用いることができるようにする。【解決手段】 本発明の一態様は、携行型時計（３）の機械的及び／又は機能的コンポーネント（２）のためのデュワーデバイス（１）に関し、デュワーデバイス（１）には、ブレスレットとケーシング（４）があり、ケーシング（４）内には、エンクロージャ（５）が形成されており、エンクロージャ（５）内に携行型時計（３）のケース（６）を配置することができ、少なくとも１つの固定用デバイス（７）が、エンクロージャ（５）を形成するケーシング（４）の要素のセット（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）からケース（６）を離しつつ、携行型時計（３）のケース（６）をケーシング（４）のエンクロージャ（５）内にて固定し、要素のセット（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）には、光透過性のセラミックス材料、特に光透過性の多結晶セラミックス材料、によって作られた少なくとも１つの光透過性の外側要素（１０ａ）がある。【選択図】 図１
Description
本発明は、携行型時計（例、腕時計、懐中時計）の機械的及び／又は機能的コンポーネントのためのデュワー（Dewar）デバイスに関する。このデュワーデバイスは、光透過性の外側要素を備える。
電子式携行型時計のような携行型時計は、伝統的に、ブレスレットと、複数の電気又は電子コンポーネントを含む携行型時計ケースとを備える。従来技術において、これらのコンポーネントの一部が極端な温度に耐えることができず、このような温度で適切に機能しなくなることが知られている。通常、発光ダイオードを用いた液晶表示（ＬＣＤ）や水晶振動子は、最低０℃の温度から最高約８０℃（摂氏）までの温度に耐える。しかし、宇宙や月でのミッションのような特殊な環境においては、温度が約－１５０℃から約＋１２５℃に達することがよくある。
したがって、このような極端な温度になる可能性がある環境において、携行型時計、特に電子式携行型時計、を用いることができる必要性がある。
本発明は、携行型時計の機械的及び／又は機能的コンポーネントのためのデュワーデバイスに関し、前記デュワーデバイスには、ブレスレットとケーシングがあり、前記ケーシング内には、エンクロージャ（内部空間）が形成されており、前記エンクロージャ内に前記携行型時計のケースを配置することができ、少なくとも１つの固定用デバイスが、前記エンクロージャを形成する前記ケーシングの要素のセットから前記ケースを離しつつ、前記携行型時計の前記ケースを前記ケーシングの前記エンクロージャ内にて固定し、前記要素のセットには、光透過性のセラミックス材料、特に光透過性の多結晶セラミックス材料、によって作られた少なくとも１つの光透過性の外側要素がある。
他の実施形態は、以下の特徴を有する。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、実質的に酸窒化アルミニウムを含むセラミックス材料によって作られている。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、実質的にアルミナ－マグネシアを含むセラミックス材料によって作られている。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、実質的に酸化イットリウムを含むセラミックス材料によって作られている。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、実質的にイットリウムアルミニウムガーネットを含むセラミックス材料によって作られている。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、粗い材料体を焼結することによって作られ、全体的な形状が、前記外側要素の形状と同様であり、前記粗い材料体は、実質的に酸窒化アルミニウム、アルミナ－マグネシア、酸化イットリウム及び／又はイットリウムアルミニウムガーネットを含むセラミックス材料の粉末又は粉末混合体によって実質的に形成されている。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素のビッカース硬度は、１２２３～１６３２ｋｇｆ・ｍｍ-2の範囲内であり、好ましくは１５３０ｋｇｆ・ｍｍ-2である。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、可視スペクトルにおける光透過率が約２ｍｍの厚みに対して約８５％である。
－ 前記外側要素は、焼結と研磨の後の可視スペクトルにおける光吸収係数が６５％以下である。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、前記携行型時計のクリスタル（光透過性の板状体）よりも実質的に大きい又は厳密に大きい面があるクリスタルである。
－ 前記携行型時計ケースが前記エンクロージャ内に配置されているときに、前記携行型時計ケースのクリスタルが、前記ケーシングのクリスタルに対向するように配置される。
－ 前記エンクロージャは、真空下又は真空に近い状態である。
－ 前記少なくとも１つの固定用デバイスが、前記ケーシングの前記エンクロージャの内周壁に接触するように配置される。
－ 前記デュワーデバイスには、前記ケーシングの外面全体に配置される干渉フィルターがある。
他の実施形態は、以下の特徴を有する。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、実質的に酸窒化アルミニウムを含むセラミックス材料によって作られている。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、実質的にアルミナ－マグネシアを含むセラミックス材料によって作られている。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、実質的に酸化イットリウムを含むセラミックス材料によって作られている。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、実質的にイットリウムアルミニウムガーネットを含むセラミックス材料によって作られている。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、粗い材料体を焼結することによって作られ、全体的な形状が、前記外側要素の形状と同様であり、前記粗い材料体は、実質的に酸窒化アルミニウム、アルミナ－マグネシア、酸化イットリウム及び／又はイットリウムアルミニウムガーネットを含むセラミックス材料の粉末又は粉末混合体によって実質的に形成されている。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素のビッカース硬度は、１２２３～１６３２ｋｇｆ・ｍｍ-2の範囲内であり、好ましくは１５３０ｋｇｆ・ｍｍ-2である。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、可視スペクトルにおける光透過率が約２ｍｍの厚みに対して約８５％である。
－ 前記外側要素は、焼結と研磨の後の可視スペクトルにおける光吸収係数が６５％以下である。
－ 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素は、前記携行型時計のクリスタル（光透過性の板状体）よりも実質的に大きい又は厳密に大きい面があるクリスタルである。
－ 前記携行型時計ケースが前記エンクロージャ内に配置されているときに、前記携行型時計ケースのクリスタルが、前記ケーシングのクリスタルに対向するように配置される。
－ 前記エンクロージャは、真空下又は真空に近い状態である。
－ 前記少なくとも１つの固定用デバイスが、前記ケーシングの前記エンクロージャの内周壁に接触するように配置される。
－ 前記デュワーデバイスには、前記ケーシングの外面全体に配置される干渉フィルターがある。
図面を参照しながら以下の説明を読むことによって、他の特徴及び利点が明らかになる。なお、この説明は、ラフなガイドとして与えられるものであって、制限するためのガイドとして与えられるものではない。
図１は、機械式携行型時計、電子式携行型時計、ハイブリッド携行型時計のような携行型時計３の機械的及び／又は機能的コンポーネント２のための恒温性計時デバイス１の概略図を示している。この恒温性計時デバイス１は、以下の説明において「デュワー計時デバイス」又は単に「デュワーデバイス」とも呼ぶ。このようなデュワーデバイス１は、特に、携行型時計３の機械的及び／又は機能的コンポーネント２に良好な断熱性を与えることに寄与することができ、携行型時計３のケース６が、このデュワーデバイス１のケーシング４内に配置される。
このデュワーデバイス１には、クリスタル／ガラスや裏部のような少なくとも１つの光透過性の外側要素１０ａがある。以下に示しているように、このような光透過性の外側要素１０ａは、同時に、良好な機械的及び熱的性質を有し、放射線に耐性があり、様々な酸、塩基及び水が発生させる損傷に耐性があり、そして、良好な光透過性を有するような材料によって作られている。この外側要素１０ａは、少なくとも可視波長を含む光放射において、透過率Ｙが６８％以上、又はさらには８５％以上、と評価される透過率を発生させることができる光透過性の材料によって作られている。「光透過性の材料」という用語は、ここにおいて、用いられる厚みと組み合わさって、前記光放射の少なくとも部分的な透過を可能にする性質を有する材料を意味するものと理解することができる。
このような外側要素１０ａは、光透過性であり耐火性のセラミックス材料、特に、光透過性の多結晶セラミックス材料、によって作られている。この材料は、酸窒化アルミニウム、アルミナ－マグネシア、酸化イットリウム又はイットリウムアルミニウムガーネット、又はこれらの複数の要素の組み合わせによって構成していることができる。特に、この外側要素は、粗い材料体を焼結することによって製造され、全体的な形状が、外側要素１０ａの形状と同様である。この粗い材料体は、実質的に、セラミックス材料の粉末又は粉末混合体、そして、必要に応じてバインダー、によって形成され、このバインダーは、焼結と研磨の後に、可視スペクトルにおいて光透過性の性質を有する。この粉末又は粉末混合体は、実質的に、酸窒化アルミニウム、アルミナ－マグネシア、酸化イットリウム、及び／又は酸窒化アルミニウムのイットリウムアルミニウムガーネットを実質的に含む光透過性のセラミックス材料を含む。当然、この粉末又は粉末混合体は、特定の性質を有するコンポーネントを得るように、必要に応じて、特定の数の少量の添加剤を含む。これらの添加剤及びその効果は、当業者によく知られている。
このようにして作られた外側要素１０ａは、当然、焼結後に可視スペクトルにおいて完全に光透過性であり、ケーシング４のエンクロージャ５内に配置された携行型時計３のケース６、そして特に、このケース６内に収容された機械的及び／又は機能的コンポーネント２、を保護することに寄与する。
このクリスタル１０ａのような外側要素１０ａは、例えば、フランス特許文献ＦＲ２５５６７１１に記載されている製造方法にしたがって製造することができる。この文献においては、出発材料として、実質的に酸窒化アルミニウム、アルミナ－マグネシア、酸化イットリウム及び／又はイットリウムアルミニウムガーネットを含むセラミックス材料の粉末混合体を用いている。
例えば、前記セラミックス材料が、実質的に酸窒化アルミニウムを含む場合、この外側要素の組成は、Ａｌ23-1/xＯ27+xＮ5-xである。ここで、ｘは０．４２９～２の範囲内である。
このような外側要素は、１２２３～１６３２ｋｇｆ・ｍｍ-2の範囲内、好ましくは１５３０ｋｇｆ・ｍｍ-2、のビッカース硬度を有する。
また、このような外側要素の可視スペクトルの光に対する透過率は、この光の反射と吸収の関数であり、約２ｍｍの厚みの場合で約８５％である。
この外側要素は、焼結と研磨の後の可視スペクトルにおける光吸収係数が６５％以下である。
また、この光透過性の外側要素には、水晶ガラス、サファイアガラス、又はプラスチックガラスによって作られた従来技術の光透過性の外側要素と比べて、以下の特徴がある。
－ 潜在的ないわゆる脆性破壊に対する耐性が非常に優れている。すなわち、塑性変形しない。
－ 化学的耐性が非常に優れている。
－ 耐熱性が非常に優れており、融点が高い。
－ 放射線硬化性が非常に優れている。
－ 潜在的ないわゆる脆性破壊に対する耐性が非常に優れている。すなわち、塑性変形しない。
－ 化学的耐性が非常に優れている。
－ 耐熱性が非常に優れており、融点が高い。
－ 放射線硬化性が非常に優れている。
ここで説明しているデュワーデバイス１は、特に、デュワーデバイス１のケーシング４と、携行型時計３のケース６との組み合わせによって形成されており、これによって、これらの機械的及び／又は機能的コンポーネント２に適した断熱性を実現する。この構成において、携行型時計３のケース６は、ケーシング４のエンクロージャ５内に配置されており、同時に、前記エンクロージャ５を形成するケーシング４、すなわち、クリスタル１０ａ、このケーシング４のミドル部１０ｃの内周壁１２及び裏部１０ｂのような外側要素、の要素のセット１０ａ～１０ｃから離され又は特定の距離離間するようにされる。なお、この内周壁１２は、前記エンクロージャ５の内周壁でもある。
この距離、間隔、又は分離は、ケーシング４内に携行型時計３のケース６を固定するための少なくとも１つの固定用デバイス７に基づいて構成している。すなわち、固定用デバイス７は、前記ケース６と、このケーシング４の前記エンクロージャ５を形成するケーシング４の要素のセット１０ａ、１０ｂ、１０ｃとの間を分離する構成であることができる。この固定用デバイス７は、ミドル部１０ｃの内周壁１２ａ、及び／又は裏部１０ｂ、及び／又はクリスタル１０ａの間の、携行型時計３のケース６、特に、このケース６の外面全体、との熱伝導を低減又は排除することに寄与する。この外面全体には、この携行型時計３のケース６のクリスタル１１がある上面と、前記ケース６の裏部がある下面と、このケース６のミドル部の外周壁がある。下面と上面が反対側にあることがわかる。なお、固定用デバイス７は、ケーシング４のエンクロージャ５にある内周壁１２に接触するように配置されている。この構成において、固定用デバイス７は、特に可逆的に、携行型時計３のケース６をケーシング４のエンクロージャ５の内周壁１２に機械的に接続する。また、デュワーデバイス１は、エンクロージャ内にて互いに反対側に配置される２つの固定用デバイス７を備えることができる。
なお、このようなケース６は、水晶式携行型時計のような電子式携行型時計や機械式携行型時計であることができる携行型時計３に含まれる。
上記の携行型時計３の機械的及び／又は機能的コンポーネント２は、計時器用ムーブメント、表盤、針、リング、ガスケット、及び／又は電子的及び／又は電気的コンポーネント２を含む。なお、これらに限定されず、これらがすべてを網羅するわけではない。特に、このような電子的及び／又は電気的コンポーネント２は、例えば、表示デバイス、プロセッサー、メモリー、エネルギー格納コンポーネント、モーター、集積回路及び電子式発振器などを含む。
また、主な機械的コンポーネントは、ムーブメントのコンポーネントであり、以下を含む。
－ 機械的な力の源であるメインばね
－ 振動し時間を均等に分けるバランス
－ ばねの力を衝撃に変換するエスケープ
－ 機械的な力を伝達するギヤ列
－ ワインド用ステム（手動ワインドの場合）又はローター（自動ワインドの場合）
－ 機械的な力の源であるメインばね
－ 振動し時間を均等に分けるバランス
－ ばねの力を衝撃に変換するエスケープ
－ 機械的な力を伝達するギヤ列
－ ワインド用ステム（手動ワインドの場合）又はローター（自動ワインドの場合）
したがって、この構成において、このデュワーデバイス１は、従来技術においてよく知られているデュワーチューブ／フラスコと同様な性質や特徴を有することがわかる。上記のように、このデュワーデバイス１の性質及び特徴は、特に、このようなデュワーデバイス１が位置することがある外部環境において発生する可能性のある極端な温度からの良好な断熱を確実にすることに寄与する。
したがって、これに関連して、このデュワーデバイス１には、ブレスレットが取り付けられるミドル部１０ｃがあるケーシング４がある。このブレスレットは、このデュワーデバイス１のユーザーがこのデュワーデバイス１を着用できるようにする。このケーシング４には、さらに、この場合は上記のクリスタル１０ａと裏部１０ｂである光透過性の外側要素がある。このデュワーデバイス１において、クリスタル１０ａには、好ましくは、携行型時計３のケース６のクリスタル１１よりも実質的に大きい又は厳密に大きい面がある。
上記のように、このデュワーデバイス１のクリスタル１０ａ、ミドル部１０ｃ及び裏部１０ｂは、携行型時計３のケース６を受けることができる、このケーシング４のエンクロージャ５を一緒に形成する。ケーシング４のこれらの３つの要素１０ａ～１０ｃ、すなわち、ミドル部１０ｃ、クリスタル１０ａ及び裏部１０ｂは、このエンクロージャ５を形成するように一緒に結合される別個の要素であることができる。代わりに、ケーシング４のミドル部１０ｃと裏部１０ｂが、一体的なキャストを一緒に形成して、この一体的なキャストが裏部１０ｂとは反対側の開口を形成し、この開口を可逆的かつ不浸透的な形態でクリスタル１０ａによって閉じることができるようにすることができる。代替的実施形態において、携行型時計３のケーシング４のミドル部１０ｃとクリスタル１０ａは、一体的なキャストを一緒に形成して、この一体的なキャストが、クリスタル１０ａの反対側にある開口を形成し、この開口が、同様に可逆的で不浸透的な形態で、裏部１０ｂによっても閉じることができるようにすることができる。
また、ミドル部１０ｃ又は裏部の１０ｂも、クリスタル１０ａのように、デュワーデバイスのケーシング４の光透過性の外側要素であることができる。このような構成において、ミドル部１０ｃの周壁１２及び裏部１０ｂの内面を、銀層のような金属性又は同様の反射性のコーティングで被覆することができる。
しかし、ミドル部１０ｃ又は裏部１０ｂは、好ましくは、金属性材料、又は炭素又はガラス繊維で強化された熱硬化性又は熱可塑性のポリマー樹脂、又はセラミックス材料によって作られていることができる。
また、デュワーデバイス１には、干渉フィルターがあることができ、この干渉フィルターは、ケーシング４の外面全体上、すなわち、ミドル部１０ｃの外周壁上、及び／又はこのケーシング４のクリスタル１０ａ及び裏部１０ｂの外面上、に配置される。この干渉フィルターは、ケーシング４のこの外面全体上にコーティングを形成するグリッド又は格子であることができる。このグリッド又は格子には、電磁スペクトルの特定の所定の波長、典型的には可視範囲の波長、のみを通過させるような寸法構成を有するメッシュがある。このグリッドは、少なくとも１種類の紫外線、及び／又は赤外線又は近赤外線（ＮＩＲ）を反射することができる。
また、デュワーデバイス１が空気を含む環境において用いられることを意図されている場合、携行型時計ケース６が入ったケーシング４のエンクロージャ５は、真空下又はほぼ真空下にある。すなわち、このエンクロージャにおいて、このケース６と、ミドル部１０ｃの内周壁１２、裏部１０ｂ及びクリスタル１０ａとの間に形成される空間には、材料が空であるかほとんど空である。なお、このデュワーデバイス１が空気のない又はほぼ空気のない環境において用いられる場合において、そのエンクロージャは必ずしも真空下にある必要はなく、また逆に、真空下又は真空に近い状態であることもできる。
したがって、このデュワーデバイス１を装備する、この場合はクリスタルである、外側要素は、携行型時計ケース６内に配置されたコンポーネントからの長期間にわたる放射に起因する熱損失を低減又は防ぐことによって、携行型時計３の機械的及び／又は機能的コンポーネント２に、外部環境からの断熱性を非常に良好にすることに寄与する。したがって、デュワーデバイス１の外側の温度が、典型的には－１２５～＋１２５℃のオーダーである、極端な値に達しても、エンクロージャ５内の温度は、典型的には２０℃のオーダーであるケーシング４内に携行型時計３のケース６が配置されるときに携行型時計３のケース６内の温度と実質的に同じままである。なお、デュワーデバイス１の環境において発生する温度条件が何であれ、携行型時計３のケース６内にて発生する温度は、携行型時計の適切な機能を妨げない温度にしかならない。この温度は、極端な温度が発生する環境に携行型時計ケースが直接位置しているときに（すなわち、デュワーデバイスのケーシングの外側に位置しているときに）、携行型時計ケースがそのコンポーネント２の動作温度を維持することができる期間よりも５～１８倍長い期間にわたって維持される。したがって、このような構成は、携行型時計３の機械的及び／又は機能的コンポーネント２を保護することを可能にし、それらが極端な外部温度の条件下で最適に機能することを確実にすることに寄与すると考えられる。
１ デュワーデバイス
２ 機械的及び／又は機能的コンポーネント
３ 携行型時計
４ ケーシング
５ エンクロージャ
６ ケース
７ 固定用デバイス
１１ クリスタル
１０ａ クリスタル
１０ｂ 裏部
１０ｃ ミドル部
２ 機械的及び／又は機能的コンポーネント
３ 携行型時計
４ ケーシング
５ エンクロージャ
６ ケース
７ 固定用デバイス
１１ クリスタル
１０ａ クリスタル
１０ｂ 裏部
１０ｃ ミドル部
Claims (14)
- 携行型時計（３）の機械的及び／又は機能的コンポーネント（２）のためのデュワーデバイス（１）であって、
前記デュワーデバイス（１）には、ブレスレットとケーシング（４）があり、
前記ケーシング（４）内には、エンクロージャ（５）が形成されており、
前記エンクロージャ（５）内に前記携行型時計（３）のケース（６）を配置することができ、
少なくとも１つの固定用デバイス（７）が、前記エンクロージャ（５）を形成する前記ケーシング（４）の要素のセット（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）から前記ケース（６）を離しつつ、前記携行型時計（３）の前記ケース（６）を前記ケーシング（４）の前記エンクロージャ（５）内にて固定し、
前記要素のセット（１０ａ、１０ｂ、１０ｃ）には、光透過性のセラミックス材料、特に光透過性の多結晶セラミックス材料、によって作られた少なくとも１つの光透過性の外側要素（１０ａ）がある
ことを特徴とするデュワーデバイス（１）。 - 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素（１０ａ）は、実質的に酸窒化アルミニウムを含むセラミックス材料によって作られている
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。 - 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素（１０ａ）は、実質的にアルミナ－マグネシアを含むセラミックス材料によって作られている
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。 - 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素（１０ａ）は、実質的に酸化イットリウムを含むセラミックス材料によって作られている
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。 - 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素（１０ａ）は、実質的にイットリウムアルミニウムガーネットを含むセラミックス材料によって作られている
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。 - 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素（１０ａ）は、粗い材料体を焼結することによって作られ、
全体的な形状が、前記外側要素の形状と同様であり、
前記粗い材料体は、実質的に酸窒化アルミニウム、アルミナ－マグネシア、酸化イットリウム及び／又はイットリウムアルミニウムガーネットを含むセラミックス材料の粉末又は粉末混合体によって実質的に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。 - 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素（１０ａ）のビッカース硬度は、１２２３～１６３２ｋｇｆ・ｍｍ-2の範囲内であり、好ましくは１５３０ｋｇｆ・ｍｍ-2である
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。 - 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素（１０ａ）は、可視スペクトルにおける光透過率が約２ｍｍの厚みに対して約８５％である
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。 - 前記外側要素は、焼結と研磨の後の可視スペクトルにおける光吸収係数が６５％以下である
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。 - 前記少なくとも１つの光透過性の外側要素（１０ａ）は、前記携行型時計（３）の前記ケース（６）のクリスタル（１１）よりも実質的に大きい又は厳密に大きい面があるクリスタル（１０ａ）である
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。 - 前記携行型時計（３）の前記ケース（６）が前記エンクロージャ（５）内に配置されているときに、前記携行型時計（３）の前記ケース（６）のクリスタル（１１）が、前記ケーシング（４）のクリスタル（１０ａ）に対向するように配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。 - 前記エンクロージャ（５）は、真空下又は真空に近い状態である
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。 - 前記少なくとも１つの固定用デバイス（７）が、前記エンクロージャ内における前記ケーシング（４）の内周壁（１２）に接触するように配置される
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。 - 前記ケーシング（４）の外面全体に配置される干渉フィルターがある
ことを特徴とする請求項１に記載のデュワーデバイス（１）。
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