JP2004106026A

JP2004106026A - 真空部を有する容器の製造方法および該方法で製造された容器

Info

Publication number: JP2004106026A
Application number: JP2002273435A
Authority: JP
Inventors: Soji Nishikawa; 西川　宗司; Nobumasa Matsushita; 松下　信賢; Tetsuya Furukawa; 古川　徹耶
Original assignee: Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Current assignee: Sumitomo Electric Fine Polymer Inc
Priority date: 2002-09-19
Filing date: 2002-09-19
Publication date: 2004-04-08

Abstract

【課題】クラッド材を絞りプレス加工して真空部を有する容器を形成する際に、内面側の金属板の局所的な膨出を防止して製造不良を無くす。
【解決手段】金属板１１、１２同士を接合したクラッド材の一部に非接合の真空部１６を設け、クラッド材のブランクの周縁をダイス上に載置し、押さえ板で固定してパンチをダイス内に押下し、絞りプレス加工して有底円筒形状の容器２０を製造する方法であって、絞りプレス加工で、容器周壁２０ｂに位置するクラッド材の真空部１６と接合部１３との境界位置Ｐよりも、ダイスの内周面のアール部の終端位置が下方に位置するようにアール部の曲率半径Ｒを大とし、境界位置Ｐを拡径状に湾曲される部分に位置させている。
【選択図】　図５

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空部を有する容器の製造方法および該方法で製造された容器に関し、詳しくは、絞りプレス加工により断熱性能に優れた金属製の真空容器を好適に製造するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＨ炊飯器の内釜等に用いられる電磁誘導加熱容器等は、金属製のクラッド材により形成されているが、近時、上記のような電磁誘導加熱容器に用いられるクラッド材として、電磁誘導加熱が可能であることと、加熱状態を保持できる断熱性能を併せ持つことが要求されている。
このような要求に応えるべく、本出願人は特願２００２−１６６１２７号で真空部を有するクラッド材を提案している。
【０００３】
詳しくは、図７に示すように、上記クラッド材１は、非磁性金属板２と磁性金属板３とを接合用金属層３を介して部分的に接合し、容器形状とされた際の周壁となる部位には接合用金属層４を介在させない非接合部５を設けて真空部としており、図８（Ａ）に示すように、そのクラッド材１を、絞りプレス金型のダイス６と押さえ板７で抑えて固定し、図８（Ｂ）に示すように、パンチ８を下降させることによりクラッド材１を絞りプレス加工して容器形状を形成している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、非接合部５を有するクラッド材１を絞りプレス加工すると、図９に示すように、接合用金属層４と非接合部５との境界位置Ａの直下において、内面側の非磁性金属板２が内方に膨れ上がる膨出部２ａが発生する場合がある。
ダイス６の上端角部の拡径状に湾曲されるアール部６ａに沿って曲げられたクラッド材１は、磁性金属板３は内周側となり非磁性金属板２は外周側となるため、クラッド材１のアール部６ａに位置する部位ではその内外周差により磁性金属板３に対して非磁性金属板２の方が大きく延ばされることになる。
その応力により非接合部５に位置する非磁性金属板２も図中矢印方向に延ばされ、当該延びが接合用金属層４との境界位置Ａで食い止めされることにより、非磁性金属板２がたるんで局所的に膨出部２ａが発生してしまう。
【０００５】
そして、上記絞りプレス加工時にパンチ８を降下させた後に上昇させる際に、図１０（Ａ）に示すように、膨出部２ａを白矢印方向に押し付ける力が働くと非磁性金属板２が延ばされ、その非磁性金属板２の延びに磁性金属板３が追従できない場合には、図１０（Ｂ）に示すように、磁性金属板３が破断Ｂしてしまう不良が発生する。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、非接合部分を有するクラッド材を絞りプレス加工して真空部を有する容器を形成する際に、内面側の金属板の局所的な膨出を防止して製造不良を無くすことを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、金属板同士を接合したクラッド材の一部に非接合の真空部を設け、該クラッド材のブランクの周縁をダイス上に載置し、押さえ板で固定してパンチをダイス内に押下し、絞りプレス加工して有底円筒形状の容器を製造する方法であって、
上記絞りプレス加工で、容器周壁に位置する上記クラッド材の真空部と接合部との境界位置よりも、上記ダイスの内周面のアール部の終端位置が下方に位置するように上記アール部の曲率半径を大とし、上記境界位置を拡径状に湾曲される部分に位置させていることを特徴とする真空部を有する容器の製造方法を提供している。
【０００８】
上記製造方法によると、上記絞りプレス加工の際に、上記ダイスのアール部の終端位置、即ち、アール部と直線状の周壁との境界を上記クラッド材の接合部と非接合部との境界位置よりも下方に位置させているので、クラッド材の内面側の金属板が膨出し易い位置である上記境界位置が上記ダイスのアール部に位置することとなる。
上記クラッド材の上記ダイスのアール部に位置する部位は、ダイスに対して外周側、即ち、容器形状の内面側の金属板が内外周差により大きく延ばされるので、該金属板が内方に膨出するのが防止される。
また、膨出部が発生しないので、当然に、膨出部を押圧することにより発生する外面側の金属板の破断も発生せず、絞りプレス加工時の製造不良も無くすことができる。
【０００９】
上記容器周壁に位置する真空部は周壁上端近傍まで位置し、該容器周壁の上端周縁よりフランジが突出し、該フランジを上記ダイスと押さえ板とで固定された上記ブランク周縁部により形成している。
【００１０】
上記ブランクとするクラッド材には円環形状に上記真空部が設けられており、上記容器周壁に全周方向に連続した上記真空部が設けられる。
このように、真空部を容器周壁の全周に沿って連続させることにより、容器の断熱性能をさらに高めることができる。
【００１１】
上記クラッド材は非磁性金属板と磁性金属板とを接合しており、上記絞りプレス加工により形成する容器の内面側に非磁性金属板、外面側に磁性金属板が位置し、電磁誘導加熱容器としている。
【００１２】
上記構成とすると、電磁誘導により磁性金属板で発熱し、伝熱層となる非磁性金属板で内容物をムラ無く加熱できると共に、上記磁性金属板と非磁性金属板との間の真空部により、断熱・保温することができる。
【００１３】
具体的には、上記非磁性金属板はアルミニウム、アルミニウム合金、非磁性ステンレス等からなり、
上記磁性金属板は磁性ステンレス、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、コバルト、コバルト合金等からなると好適である。
【００１４】
上記クラッド材の金属板同士の接合面に、予め接合用金属となるメッキ部と非メッキ部とが設けられており、上記非メッキ部を非接合の上記真空部としている。
【００１５】
上記のように非メッキ部を非接合として金属板間に残存させて金属板を接合することで、金属板間に容易に真空部を形成することができる。また、金属板の接合面において、非メッキ部の配置位置を変更するだけで、所望の位置に真空部を形成することができる。従って、溶接等の煩雑な工程を要することなく、容易かつ安価に真空部を有するクラッド材を得ることができる。
【００１６】
上記クラッド材は熱膨張率の異なる金属板を接合させている。
このように、クラッド材を構成する各金属板に熱膨張率の異なる材質を用いることにより、真空容器を加熱処理するだけで、上記非接合部の金属板同士が離反して真空部を形成あるいは拡大することができる。
【００１７】
上記容器の内面側に位置する金属板をフッ素樹脂でコーティングしており、
上記絞りプレス加工された真空容器を加熱処理することで、上記クラッド材を構成する各金属板の熱膨張率の相違で上記金属板の非接合部分同士を離反させて真空部を拡大していると共に、上記フッ素樹脂を焼結している。
【００１８】
このように、上記真空容器の内面側となる金属板の表面にはフッ素コーティングし、上記加熱処理をフッ素樹脂の焼結工程と兼用していると、作業工数の低減を図ることができる。
【００１９】
また、本発明は上記方法により製造された真空部を有する容器を提供している。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１はＩＨジャー炊飯器の内釜等の電磁誘導加熱容器２０の素材となるクラッド材１０を示し、非磁性金属板であるアルミニウム板１１と磁性金属板であるステンレス板１２とが接合され円板形状としている。（なお、図１中では、図示されていないが、アルミニウム板１１の上面にはフッ素コートが施されている。
【００２１】
クラッド材１０の製造方法について説明すると、まず、アルミニウム板１１の上面にフッ素コートが施される。
アルミニウム板１１の上面側には、図３に示すように、予めエッチング処理により表面に微細な凹凸１１ａを形成し、その上面に着色されたフッ素樹脂をベースコート１４として５〜６０μｍ（本実施形態では２５μｍ）の厚さでコーティングしている。
この際、アルミニウム板１１の表面に微細な凹凸１１ａを設けることで、フッ素樹脂が表面の凹凸に入り込み、非粘着性のフッ素樹脂によるベースコート１４を強固に行うことができる。
【００２２】
更にベースコート１４の表面に無色のフッ素樹脂をトップコート１５として５〜５０μｍ（本実施形態では２５μｍ）の厚さでコーティングしている。なお、ベースコート１４およびトップコート１５に用いるフッ素樹脂としては、耐熱性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等を用いることが好ましい。
【００２３】
図２（Ａ）（Ｂ）に示すように、アルミニウム板１１の下面は、中心位置に円形状の銅メッキ層１３、外周縁側に円環状の銅メッキ層１３、これら２つの銅メッキ層１３の中間に円環状の非メッキ部Ｘが設けられている。ステンレス板１２の上面には接合用金属層となる銅メッキ層１３を全面に設けている。
銅メッキ層１３を介在させた状態でアルミニウム板１１とステンレス板１２とを同心に積層配置してホットプレス（熱間一軸加圧法）することによって互いを接合してクラッド材１０を形成し、非メッキ部Ｘを非接合の真空部１６としている。
なお、ステンレス板１２に設ける銅メッキ１３も全面とせず、アルミニウム板１１と同様に、中心位置に円形状の銅メッキ層１３、外周縁側に円環状の銅メッキ層１３、これら２つの銅メッキ層１３の中間に円環状の非メッキ部Ｘを設けて部分メッキとしても好適である。
【００２４】
上記ホットプレスは、温度１８０〜６００℃、圧力２００〜１０００ｋｇ／ｃｍ^２、加圧時間１０ｍｉｎ〜３０ｈの条件下で、減圧下または真空下で行っている。これにより、非接合部を真空部１６とすることができると共に、接合界面へのガス分子の介在を低減し、接合される金属同士の拡散を促進することもできる。
【００２５】
なお、非磁性金属板は、熱伝導性が良好で伝熱層となるものであれば特に限定されず、アルミニウム、アルミニウム合金、非磁性ステンレス等の材料が好適に用いられ、本実施形態では熱伝導性や加工性が良好となる点からアルミニウム板１を用いている。アルミニウム板１１は、強度や熱伝導性等の観点から０．５〜５．０ｍｍ（本実施形態では１．７ｍｍ）の厚みのものを使用し、その下面側の銅メッキ層１３の厚さは１〜５０μｍ（本実施形態では１０μｍ）としている。
【００２６】
磁性金属板は、高周波磁界により渦電流が流れて発熱層となるものであれば特に限定されず、磁性ステンレス、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、コバルト、コバルト合金等の材料が用いられるが、本実施形態では、磁性のステンレス板１２を用いている。ステンレス板１２は、０．１〜３．０ｍｍ（本実施形態では０．５ｍｍ）の厚みのものを使用して、その上面側の銅メッキ層１３の厚さは１〜５０μｍ（本実施形態では１０μｍ）としている。
なお、銅メッキ層１３は、メッキ材料としてアルミニウム、ニッケルあるいは／および銀等で代替しても良い。
【００２７】
次に、クラッド材１０を絞りプレス加工により容器形状に加工する手順について説明する。
【００２８】
前記図８と同様の原理で、クラッド材１０をブランクとして絞りプレス加工を行う。
図４に示すように、クラッド材１０を設置するプレス金型のダイス１７の上端角部は曲率半径Ｒのアール部１７ａとし、ダイス１７の直線状の周壁１７ａとの境界、即ち、ダイス１７のアール部１７ａの終端位置１７ｃが、クラッド材１０の接合部１３と非接合の真空部１６との境界位置Ｐよりも下方に位置するように、アール部１７ａの曲率半径Ｒをクラッド材１０の板厚をＴ（ｍｍ）とした場合に、Ｒ＝５Ｔ〜９Ｔ（ｍｍ）として大としている。
（従来のアール部の曲率半径は３Ｔ程度であった。）
【００２９】
上記ダイス１７で絞りプレス加工すると、クラッド材１０の内面側のアルミニウム板１１が膨出し易い位置である境界位置Ｐがダイス１７の拡径状に湾曲するアール部１７ａに位置することとなる。
ダイス１７のアール部１７ａに沿って曲げられる部位は、従来のような膨出部が発生しようとしても、アルミニウム板１１が大きく延ばされるため、膨出することなく当該延びにより吸収することができる。
従って、クラッド材１０の接合用金属層１３と非接合の真空層１６との境界位置Ｐの近傍でアルミニウム板１１が内方に膨出するのが防止される。そして、アルミニウム板１１がプレス時に膨出しないので、当然ながら、従来のように膨出部が押し付けられてステンレス板１２が破断することもなく、製造不良率が大幅に低減される。
【００３０】
また、ダイス１７のアール部１７ａの曲率半径Ｒを大としているので、アルミニウム板１１とステンレス板１２との内外周差も小さくなり、応力発生も低減される。この観点からも、電磁誘導加熱容器２０の内面側のアルミニウム板１１の内方への膨出防止効果があり、製造不良率を低減することに貢献している。
【００３１】
上記のように、クラッド材１０を絞りプレス加工することで、図５に示すような底壁２０ａと側壁２０ｂとを備えた炊飯器の内釜であって、真空部１６を側壁２０ｂの全周に沿って連続して配置している電磁誘導加熱容器（真空容器）２０を形成している。
この電磁誘導加熱容器２０を２次プレス加工により、側壁２０ｂの上端部の曲面を断面Ｌ字状へと形状を整える。次いで、その電磁誘導加熱容器２０に対して２５０〜３００℃で短時間の加熱処理を施すことにより、目盛り等の刻印を見易いように色入れされたフッ素樹脂を焼結する工程を行う。
【００３２】
すると、図６に示すように、電磁誘導加熱容器２０のアルミニウム板１１とステンレス板１２との熱膨張率が異なるため、非接合の真空部１６においてアルミニウム板１１とステンレス板１２とが自動的に離反し真空部１６が拡大される。
つまり、上記加熱処理は、色入れ用のフッ素樹脂の焼結工程と真空層１６の拡大形成とを兼用しているので、作業工数の低減を図ることができる。
なお、上記加熱処理前の段階で、アルミニウム板１１とステンレス板１２との非接合部が空間をあけず密接している場合にも、上記加熱処理を施すことによって真空部を形成することができる。
【００３３】
また、上記方法によると、非メッキ部Ｘを非接合としてアルミニウム板１１とステンレス板１２の間に残存させて互いを接合することで、アルミニウム板１１とステンレス板１２の間に容易に真空部１６を形成することができ、溶接等の煩雑な工程を要することなく、従来に比べて非常に容易かつ安価に真空部１６を有する電磁誘導加熱容器２０（真空容器）を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、上記絞りプレス加工の際に、クラッド材の内面側の金属板が膨出し易い位置である上記境界位置が上記ダイスのアール部に位置するので、その曲面の内外周差により外周側となる容器形状の内面側の金属板が大きく延ばされて該金属板が内方に膨出するのが防止される。また、膨出部が発生しないので、当然に、膨出部を押圧することにより発生する外面側の金属板の破断も発生せず、絞りプレス加工時の製造不良も無くすことができる。
また、非メッキ部を非接合として金属板間に残存させて金属板を接合することで、溶接等の煩雑な工程を要することなく、金属板間に容易かつ安価に真空部を形成することができる。
【００３５】
上記クラッド材を構成する各金属板に熱膨張率の異なる材質を用いることで、上記絞りプレス加工で容器形状とされた真空容器を加熱処理するだけで、上記非接合部の金属板同士が離反して真空部を形成・拡大することができる。
しかも、上記真空容器の内面側となる金属板の表面にフッ素コーティングしておき、上記加熱処理をフッ素樹脂の焼結工程と兼用すると、作業工数の低減を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態のクラッド材の概略斜視図である。
【図２】（Ａ）はクラッド材の接合前の断面模式図、（Ｂ）は接合後のクラッド材の断面模式図である。
【図３】微細な凹凸加工表面、およびフッ素樹脂のベースコート、トップコートを示す要部拡大断面図である。
【図４】絞りプレス加工時の要部断面模式図である。
【図５】電磁誘導加熱容器（真空容器）の断面模式図である。
【図６】加熱処理後の電磁誘導加熱容器（真空容器）の断面模式図である。
【図７】クラッド材の断面模式図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は絞りプレス加工の説明図である。
【図９】絞りプレス加工時の要部断面模式図である。
【図１０】（Ａ）（Ｂ）は問題点を示す要部断面模式図である。
【符号の説明】
１０　　クラッド材
１１　　アルミニウム板（非磁性金属板）
１１ａ　微細な凹凸
１２　　ステンレス板（磁性金属板）
１３　　銅メッキ層（接合用金属層）
１４　　ベースコート（フッ素樹脂層）
１５　　トップコート（フッ素樹脂層）
１６　　真空部
１７　　ダイス
１７ａ　アール部
１７ｂ　周壁
１７ｃ　終端位置
２０　　電磁誘導加熱容器
２０ａ　底壁
２０ｂ　側壁
Ｐ　　　境界位置
Ｘ　　　非メッキ部

Claims

金属板同士を接合したクラッド材の一部に非接合の真空部を設け、該クラッド材のブランクの周縁をダイス上に載置し、押さえ板で固定してパンチをダイス内に押下し、絞りプレス加工して有底円筒形状の容器を製造する方法であって、
上記絞りプレス加工で、容器周壁に位置する上記クラッド材の真空部と接合部との境界位置よりも、上記ダイスの内周面のアール部の終端位置が下方に位置するように上記アール部の曲率半径を大とし、上記境界位置を拡径状に湾曲される部分に位置させていることを特徴とする真空部を有する容器の製造方法。
上記容器周壁に位置する真空部は周壁上端近傍まで位置し、該容器周壁の上端周縁よりフランジが突出し、該フランジを上記ダイスと押さえ板とで固定された上記ブランク周縁部により形成している請求項１に記載の真空部を有する容器の製造方法。
上記ブランクとするクラッド材には円環形状に上記真空部が設けられており、上記容器周壁に全周方向に連続した上記真空部が設けられる請求項２に記載の真空部を有する容器の製造方法。
上記クラッド材は非磁性金属板と磁性金属板とを接合しており、上記絞りプレス加工により形成する容器の内面側に非磁性金属板、外面側に磁性金属板が位置し、電磁誘導加熱容器としている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空部を有する容器の製造方法。
上記クラッド材の金属板同士の接合面に、予め接合用金属となるメッキ部と非メッキ部とが設けられており、上記非メッキ部を非接合の上記真空部としている請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の真空部を有する容器の製造方法。
上記クラッド材は熱膨張率の異なる金属板を接合させている請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の真空部を有する容器の製造方法。
上記容器の内面側に位置する金属板をフッ素樹脂でコーティングしており、
上記絞りプレス加工された真空容器を加熱処理することで、上記クラッド材を構成する各金属板の熱膨張率の相違で上記金属板の非接合部分同士を離反させて真空部を拡大していると共に、上記フッ素樹脂を焼結している請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の真空部を有する容器の製造方法。
請求項１乃至請求項７のいずれか１項に記載の方法により製造された真空部を有する容器。