JP2004065393A - Method for producing metallic vacuum structure - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製の魔法瓶、真空容器、真空二重管、真空断熱パネル、真空断熱シート等の金属製真空構造体の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
魔法瓶等の金属製真空構造体の製造では、例えば、構成部材(例えば魔法瓶の外瓶と内瓶)により形成される閉空間を加熱しつつ排気孔から真空引きして排気し、断熱効果を得るための所定の真空度とする。その後、排気孔を封止して閉空間を密閉する。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
前記金属製真空構造体の製造における閉空間の加熱排気が大気雰囲気中で行われた場合、構成部材の表面に酸化被膜が形成されるのを避けることができなかった。この酸化被膜は防錆処理や磨き加工等の後加工の妨げとなり、特に口部が小さく内部が深い瓶形状の真空容器、大判の真空断熱パネル、薄厚の真空断熱シート等の酸化被膜除去処理は困難であり、後工程が制限される。
【0004】
特許第2766213号には、加熱用のガスバーナの破損により加熱炉中に燃焼ガスや空気が流入した場合に不活性ガスを加熱炉中に導入することが記載されている。しかし、これは故障発生時の被処理物の酸化防止や炉の損傷防止を図ったものに過ぎず、積極的に不活性ガス雰囲気中で加熱処理することを意図したものではない。
【0005】
そこで、本発明は、金属製真空構造体の製造において構成部材の表面の酸化被膜形成を防止することを課題としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属製構造部材により形成された閉空間を加熱しつつ前記金属製構造体に形成された排気孔を介して排気し、前記排気孔を封止した後冷却する金属製真空構造体の製造方法において、不活性ガス雰囲気中で前記加熱排気及び前記冷却を行うことを特徴とする、金属製真空構造体の製造方法を提供する。
【0007】
本発明に係る金属製真空構造体の製造方法では、不活性ガス雰囲気中で加熱排気及び冷却を行うので、金属製構成部材表面の酸化被膜形成を防止することができる。従って、酸化被膜の除去処理を行うことなく、防錆処理や磨き加工等を行うことができ、金属製真空構造体の後加工が容易となる。前記不活性ガスは、例えば窒素又はアルゴンである。
【0008】
具体的には、前記金属製構造部材を加熱炉内に配置し、前記不活性ガスにより前記加熱炉内の空気をパージし、前記加熱炉内に加熱装置により加熱された不活性ガスを供給して正圧に維持し、前記閉空間を加熱しつつ排気孔を介して排気し、前記排気孔を封止し、前記加熱装置を停止して前記加熱炉内に非加熱の不活性ガスを供給して前記閉空間を冷却する。
【0009】
あるいは、前記金属製構造部材の内部に加熱装置により加熱された前記不活性ガスを吹き込んで前記閉空間を加熱し、前記排気孔を介して前記閉空間内を排気し、前記排気孔を封止し、前記加熱装置を停止して前記構造部材の内部に非加熱の前記不活性ガスを吹き込んで、前記閉空間を冷却する。
【0010】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【0011】
(第1実施形態)
図1は本発明の第1実施形態に係る金属製真空構造体の製造方法を実行するための製造装置1を示している。
【0012】
製造装置1は、加熱炉2を備えている。加熱炉2内には金属製真空構造体の一例である金属製の魔法瓶3が複数個(本実施形態では5個)収容される。魔法瓶3は内瓶4と外瓶5とを備えている。内瓶4と外瓶5とは口部で互いに接合されており、外瓶5と内瓶4により閉空間6が形成されている。外瓶5の底部には閉空間6を排気するための排気孔7が設けられている。また、外瓶5には閉空間6の排気後に排気孔7を封止するためのチップ管8が設けられている。各魔法瓶3のチップ管8は炉外まで延びており、真空引き用配管11に接続されている。真空引き用配管11は真空引き用ポンプ12に接続されている。また、加熱炉2の外側には、各魔法瓶3のチップ管8を圧着して封止するための圧着機構13が配設されている。
【0013】
一端が不活性ガス供給源15に接続された不活性ガス供給管16が設けられている。不活性ガス供給源15から供給される不活性ガスは、例えば、窒素やアルゴンである。不活性ガス供給管16の他端側は複数の支管16aに分岐して加熱炉2内に延びている。各支管16aはそれぞれ加熱炉2内に配置された魔法瓶3の内瓶4の内部まで延びている。
【0014】
加熱炉2の上部には魔法瓶3が配置された被処理物配置室17と隔壁2aによって隔離された加熱帯18が設けられている。この加熱帯18内にガスバーナ19が燃焼ガスを噴射する。不活性ガス供給管16の各支管16aは加熱帯18を通過して被処理物配置室17内へ延びており、不活性ガス供給源15から供給される不活性ガスが加熱帯18で加熱されるようになっている。
【0015】
加熱炉2には、被処理物配置室17と連通する排出口2bが設けられている。この排出口2bにはバルブ21を介して圧力調整用ポンプ22が接続されている。
【0016】
この製造装置1による魔法瓶3の製造方法について説明すると、まず、ガスバーナ19が停止した状態で、不活性ガス供給源15から不活性ガス供給管16を介して被処理物配置室17内に常温の不活性ガスを供給する。また、バルブ21を開弁し、圧力調整用ポンプ22を作動させる。不活性ガス供給管16の支管16aの先端は各魔法瓶3の内部に位置しているので、図1において矢印Aで示すように、不活性ガスは各魔法瓶3の内部から被処理物配置室17内に流入する。不活性ガス供給前に被処理物配置室17内に充満していた空気は、不活性ガスによりパージされる。詳細には、被処理物配置室17内の空気は、排気口2bからバルブ21を経て圧力調整用ポンプ22により排出される。
【0017】
次に、真空引きポンプ12を作動させ、排気孔7を介した各魔法瓶3の閉空間6の排気を開始する。排気開始後、ガスバーナ19を作動させ、不活性ガス供給源15からの不活性ガスを加熱帯18で加熱して被処理物配置室17内に供給する。また、バルブ21の開閉及び圧力調整用バルブ21の作動によって、被処理物配置室17内を不活性ガスによって正圧で維持する。
【0018】
このように加熱された不活性ガスを被処理物配置室17内全体に充満させることにより、魔法瓶3の閉空間6を所定温度(例えば450℃)に加熱しつつ、排気孔7を介して各魔法瓶3の閉空間6を排気する。この加熱下での排気によって、魔法瓶3の閉空間6が所定の真空度(例えば5×10−6Torr)に達した後、圧着機構13によりチップ管8を圧着する。これによって排気孔7が封止され、閉空間6が密閉される。
【0019】
次に、ガスバーナ19を停止して、不活性ガス供給源15から不活性ガス供給管16を介して非加熱の不活性ガスを被処理物配置室17内に供給し、閉空間6を冷却する。この際、バルブ21を開弁し、圧力調整用ポンプ22によって被処理物配置室17内の不活性ガスを連続的に排気する。閉空間6の温度が所定温度(例えば150℃)に低下するまで、この不活性ガスによる冷却を継続する。
【0020】
本実施形態では、以上のように被処理物配置室17内に不活性ガスを充満させ、不活性ガス雰囲気中で魔法瓶3の閉空間6の加熱及び冷却を行うので、内瓶4や外瓶5の表面における酸化被膜形成を防止することができる。特に、不活性ガス供給管16の支管16aの先端が魔法瓶3の内瓶4の内部に延びており、不活性ガスは各魔法瓶3の内部から被処理物配置室17内へ流出するので、魔法瓶3の内瓶4及び外瓶5の表面に確実に不活性ガスを供給して酸化被膜形成を防止することができる。本実施形態の製造方法により製造された魔法瓶3は内瓶4及び外瓶5に酸化被膜が形成されてないので、防錆処理や磨き加工等の後工程を容易に行うことができる。
【0021】
(第2実施形態)
図2及び図3は、本発明の第2実施形態に係る金属製真空構造体の製造方法を実行するための製造装置1を示している。
【0022】
第1実施形態では複数個の魔法瓶3を加熱炉2に設けた一つの被処理物配置室17内に配置したが、第2実施形態では製造装置1の内部空間は仕切壁1bにより複数の被処理物配置室23に仕切られており、各被処理物配置室23に1個づつ配置される魔法瓶3に対して個別に加熱排気及び冷却を行うことができる。また、第1実施形態では魔法瓶3はチップ管8(図1)を備えるが、第2実施形態では排気孔7に孔付きのろう材9が取り付けられている。
【0023】
不活性ガス供給源15に接続された不活性ガス供給管16の各支管16aの先端は、被処理物配置室23に配置された魔法瓶3の内瓶4の内部に位置している。また、各支管16aの内部には、電源24から電力供給されるとジュール熱を発生する電気ヒータ27が配置されている。
【0024】
被処理物配置室23の底壁23aには開口23bが設けられている。この開口23b内に魔法瓶3の下部が挿入されている。外瓶5と開口23bの周壁との間には隙間が設けられており、この隙間を介して被処理物配置室23の内部と大気が連通している。
【0025】
開口23bから露出している魔法瓶3の外瓶5の底面と排気加熱機構30の上面との間には環状のシール部材25が介在しており、排気孔7を含む密閉空間が形成されている。排気加熱機構30に設けられた真空引き用流路31は、一端がこの密閉空間と連通し、他端が真空引き用ポンプ12に接続されている。また、排気加熱機構30には、この密閉空間を挟んで排気孔7と対向するように電磁誘導加熱用のコイル32が配置されている。
【0026】
この製造装置1による魔法瓶3の製造方法について説明すると、まず、真空引き用ポンプ12を作動させ、排気孔7及び真空引き流路31を介した閉空間6内の排気を開始する。次に、電気ヒータ27を作動させ、不活性ガス供給源15から不活性ガス供給管16を介して被処理物配置室23内に加熱された不活性ガスを供給し、閉空間6内を所定温度(例えば550℃)に加熱する。この際、不活性ガス供給管16の支管16aの先端は魔法瓶3の内部に位置しているので、図2及び図3において矢印Bで示すように、加熱された不活性ガスは魔法瓶3の内部から被処理物配置室23内に流入する。被処理物配置室23内の不活性ガスは、開口23bを介して製造装置1の外部に流出する。
【0027】
閉空間6内を前記の所定温度に維持しつつ、真空引き用ポンプ12を作動させ、排気孔7及び真空引き流路31を介した閉空間6内の排気を継続する。この加熱下での排気によって、魔法瓶3の閉空間が所定の真空度(例えば5×10−6Torr)に達した後、電源28からコイル32に電力を供給して磁界を生じさせ、外瓶2の底部に発生する渦電流によってろう材9を電磁誘導加熱する。溶融したろう材9によって排気孔7が封止され、閉空間6が密閉される。
【0028】
次に、電源24からの給電を停止して電気ヒータ27による加熱を停止し、不活性ガス供給源15から不活性ガス供給管16を介して非加熱の不活性ガスを被処理物配置室23内に供給し、閉空間6を冷却する。この際、非加熱の不活性ガスは魔法瓶3の内部から被処理物配置室23内に流入し、開口23bを介して製造装置1の外部に流出する。
【0029】
本実施形態では、以上のように被処理物配置室23内の魔法瓶3に加熱又は冷却用の不活性ガスを供給し、不活性ガス雰囲気中で魔法瓶3の閉空間6の加熱排気及び冷却を行うので、内瓶4や外瓶5の表面における酸化被膜形成を防止することができる。本実施形態の製造方法により製造された魔法瓶3は内瓶4及び外瓶5に酸化被膜が形成されてないので、防錆処理や磨き加工等の後工程を容易に行うことができる。
【0030】
魔法瓶の製造を例に本発明を説明したが、本発明は真空容器、真空二重管、真空断熱パネル、真空断熱シート等の他の金属製真空構造体の製造にも適用することができる。
【0031】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る金属製真空構造体の製造方法では、不活性ガス雰囲気中で構造部材により形成される閉空間の加熱排気及び冷却を行うので、構成部材表面の酸化被膜の形成を防止することができる。従って、酸化被膜の除去処理を行うことなく、防錆処理や磨き加工等の後加工を金属製真空構造体に施すことができ、後加工が容易となる。特に、口部が小さく内部が深い瓶形状の真空容器、大判の真空断熱パネル、薄厚の真空断熱シート等の酸化被膜除去処理が困難な金属製真空構造体の後加工が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施形態に係る金属製真空構造体の製造方法に使用する製造装置を示す概略断面図である。
【図2】本発明の第2実施形態に係る金属製真空構造体の製造方法に使用する製造装置を示す概略断面図である。
【図3】図2の製造装置の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
1 製造装置
1b 仕切壁
2 加熱炉
2a 隔壁
2b 排出口
3 魔法瓶
4 内瓶
5 外瓶
6 閉空間
7 排気孔
8 チップ管
9 ろう材
11 真空引き用配管
12 真空引き用ポンプ
13 圧着機構
15 不活性ガス供給源
16 不活性ガス供給管
16a 支管
17,23 被処理物配置室
18 加熱帯
19 ガスバーナ
21 バルブ
22 圧力調整用ポンプ
23a 底壁
23b 開口
25 シール部材
24,28 電源
27 電気ヒータ
30 排気加熱機構
31 真空引き用流路
32 コイル[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a metal vacuum structure such as a metal thermos, a vacuum vessel, a vacuum double tube, a vacuum heat insulating panel, and a vacuum heat insulating sheet.
[0002]
[Prior art]
In the production of a vacuum structure made of metal such as a thermos, for example, a closed space formed by components (for example, an outer bottle and an inner bottle of a thermos) is evacuated and evacuated from an exhaust hole while heating to obtain a heat insulating effect. To a predetermined degree of vacuum. Thereafter, the exhaust hole is sealed to seal the closed space.
[0003]
[Problems to be solved by the invention]
When heating and evacuation of a closed space in the production of the metal vacuum structure is performed in an air atmosphere, formation of an oxide film on the surface of the component cannot be avoided. This oxide film hinders post-processing such as rust prevention and polishing, and in particular, oxide film removal processing for bottle-shaped vacuum vessels with a small mouth and deep inside, large-sized vacuum insulation panels, thin vacuum insulation sheets, etc. Difficult and limited post-processing.
[0004]
Japanese Patent No. 2,766,213 describes that when a combustion gas or air flows into a heating furnace due to breakage of a heating gas burner, an inert gas is introduced into the heating furnace. However, this is merely an attempt to prevent oxidation of the object to be processed and damage to the furnace when a failure occurs, and is not intended to positively perform heat treatment in an inert gas atmosphere.
[0005]
Therefore, an object of the present invention is to prevent the formation of an oxide film on the surface of a component in the production of a metal vacuum structure.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a metal vacuum structure that heats a closed space formed by a metal structural member, exhausts air through an exhaust hole formed in the metal structure, seals the exhaust hole, and then cools the exhaust hole. The method of manufacturing a metal vacuum structure, wherein the heating and exhausting and the cooling are performed in an inert gas atmosphere.
[0007]
In the method for manufacturing a metal vacuum structure according to the present invention, since heating and exhausting and cooling are performed in an inert gas atmosphere, formation of an oxide film on the surface of the metal component can be prevented. Therefore, it is possible to perform a rust prevention process, a polishing process, and the like without performing the removal process of the oxide film, and the post-processing of the metal vacuum structure becomes easy. The inert gas is, for example, nitrogen or argon.
[0008]
Specifically, the metal structural member is disposed in a heating furnace, the air in the heating furnace is purged with the inert gas, and an inert gas heated by a heating device is supplied into the heating furnace. To maintain a positive pressure, exhaust the air through an exhaust hole while heating the closed space, seal the exhaust hole, stop the heating device, and supply an unheated inert gas into the heating furnace. Then, the closed space is cooled.
[0009]
Alternatively, the inert gas heated by a heating device is blown into the inside of the metal structural member to heat the closed space, exhaust the inside of the closed space through the exhaust hole, and seal the exhaust hole. Then, the heating device is stopped and the unheated inert gas is blown into the inside of the structural member to cool the closed space.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Next, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0011]
(1st Embodiment)
FIG. 1 shows a
[0012]
The
[0013]
An inert
[0014]
At the upper part of the
[0015]
The
[0016]
A method of manufacturing the
[0017]
Next, the vacuum pump 12 is operated, and the evacuation of the
[0018]
By filling the entire interior of the processing
[0019]
Next, the
[0020]
In the present embodiment, as described above, the processing
[0021]
(2nd Embodiment)
2 and 3 show a
[0022]
In the first embodiment, a plurality of
[0023]
The distal end of each branch pipe 16 a of the inert
[0024]
An opening 23b is provided in the bottom wall 23a of the processing
[0025]
An
[0026]
The method of manufacturing the
[0027]
While maintaining the inside of the
[0028]
Next, the power supply from the
[0029]
In the present embodiment, as described above, an inert gas for heating or cooling is supplied to the
[0030]
Although the present invention has been described by taking the production of a thermos as an example, the present invention can be applied to the production of other metal vacuum structures such as vacuum containers, vacuum double tubes, vacuum heat insulating panels, and vacuum heat insulating sheets.
[0031]
【The invention's effect】
As is clear from the above description, in the method for manufacturing a metal vacuum structure according to the present invention, heating and exhausting and cooling of the closed space formed by the structural members in an inert gas atmosphere are performed, so The formation of an oxide film can be prevented. Therefore, post-processing such as rust prevention and polishing can be performed on the metal vacuum structure without performing the oxide film removal processing, and the post-processing is facilitated. In particular, the post-processing of a metal vacuum structure, such as a bottle-shaped vacuum container having a small mouth portion and a deep inside, a large-sized vacuum heat insulating panel, a thin vacuum heat insulating sheet, and the like, which is difficult to remove an oxide film, becomes easy.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing apparatus used for a method for manufacturing a metal vacuum structure according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing apparatus used for a method for manufacturing a metal vacuum structure according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a partially enlarged sectional view of the manufacturing apparatus of FIG. 2;
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (3)
不活性ガス雰囲気中で前記加熱排気及び前記冷却を行うことを特徴とする、金属製真空構造体の製造方法。In a method for manufacturing a metal vacuum structure, a closed space formed by a metal structural member is heated and exhausted through an exhaust hole formed in the metal structure, and the exhaust hole is sealed and then cooled. ,
A method for producing a metal vacuum structure, wherein the heating and exhausting and the cooling are performed in an inert gas atmosphere.
前記不活性ガスにより前記加熱炉内の空気をパージし、
前記加熱炉内に加熱装置により加熱された不活性ガスを供給して正圧に維持し、前記閉空間を加熱しつつ排気孔を介して排気し、
前記排気孔を封止し、
前記加熱装置を停止して前記加熱炉内に非加熱の不活性ガスを供給して前記閉空間を冷却する
ことを特徴とする請求項1に記載の金属製真空構造体の製造方法。Placing the metal structural member in a heating furnace,
Purging the air in the heating furnace with the inert gas,
Supplying an inert gas heated by a heating device into the heating furnace to maintain a positive pressure, and exhausting the closed space through an exhaust hole while heating the closed space;
Sealing the exhaust hole,
The method for manufacturing a metal vacuum structure according to claim 1, wherein the heating device is stopped, and an unheated inert gas is supplied into the heating furnace to cool the closed space.
前記排気孔を封止し、
前記加熱装置を停止して前記構造部材の内部に非加熱の前記不活性ガスを吹き込んで、前記閉空間を冷却する
ことを特徴とする請求項1に記載の金属製真空構造体の製造方法。Blowing the inert gas heated by a heating device into the inside of the metal structural member to heat the closed space, and exhausting the closed space through the exhaust hole,
Sealing the exhaust hole,
The method for manufacturing a metal vacuum structure according to claim 1, wherein the closed space is cooled by stopping the heating device and blowing the unheated inert gas into the inside of the structural member.
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