JP2006275187A - 断熱容器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 成形時に生じる変形や、溶接時に生じる変形による封止欠陥の生じ難い断熱容器及びその製造方法を得る。
【解決手段】 第１外装板１と、第１外装板１に対向して配置され第１外装板１との間に気密部５を形成する第２外装板２とを備える断熱容器１０の第１外装板１の縁に接合用加工代１ａを形成し、第２外装板２は厚さ０．１〜０．６ｍｍの金属製で気密部５を構成する気密空間形成部２ｃを絞り加工により形成するとともに、半径１０ｍｍ以下の補強用ビード２ｂが形成された接合用加工代２ａを設け、第１外装板１の接合用加工代１ａと第２外装板２の接合用加工代２ａの周縁部を溶接により封止する。
【選択図】 図２

Description

本発明は工業炉、焼却炉、発電所等で使用される断熱容器及びその製造方法、に関する。特に、真空断熱パネルの真空断熱容器及びその製造方法に関するものである。

昨今、省エネルギー化、低コスト化のために高性能な断熱パネルが求められている。

半導体、電子機器などの分野では、部品の高性能化、小型化に伴い発塵のない断熱パネルが特に求められている。このような要望にこたえるため、これまでにも種々の真空断熱容器及びその製造方法が提案されてきている。

例えば、浅い箱状に絞り形成した外板の箱状部に、繊維状や粉末状の非連続体スペーサーを置き、別の外板で蓋をし、蓋の外板の外周部と絞り成形した外板のフランジ部を全周にわたり気密溶接したのち、内部を真空にして封止する真空断熱材にあって、その外板の浅い箱状の絞りの側壁部を、他の部分の板厚に対し３０％以上薄くなるようにした真空断熱材用の金属製容器が開示されている。この文献では、一実施例として、断熱材は、浅い箱状に絞り形成した板厚０．２ｍｍ のステンレス鋼鈑からなる外板の箱状部に、ガラス繊維の非連続体スペーサーを置き、同じ材料からなる別の外板で蓋をし、蓋の外板の外周部と絞り成形した外板のフランジ部を全周にわたりシーム溶接で気密溶接したのち、接続パイプより吸気して内部を高真空にした後、パイプを封止するとし、さらに、絞り側壁部の厚みを、真空断熱用の容器に必要な素材板厚に対して３０％以上薄いものにするのは、従来の金型によるプレス成形では不可能で、球面部を持った棒状工具による逐次成形法が必要となると、その製造法を説明している（特許文献１参照）。
特開平１１−１１４５４号公報（発明の詳細な説明の段落［００１２］、［００２０］、［００２３］、［００２７］、図１、図３、図６）

しかしながら、上記の従来技術にあっては、逐次成形方法で絞り加工を行った後、金属板をシーム溶接で溶接して真空断熱容器を作製する。この工法では薄い金属板（例えば０．５ｍｍ以下）の逐次成形方法で生じる変形、溶接時に生じる変形、の制御が出来ず、封止欠陥を生じ易いという問題があった。

そこで、本発明は、上記のような封止欠陥の生じ難い、断熱容器及びその製造方法を提供することを課題とする。

上記の課題を解決するため、本発明では、第１外装板と、該第１外装板に対向して配置され該第１外装板との間に気密部を形成する第２外装板とを備える断熱容器において、前記第１外装板は縁に形成された接合用加工代を備え、前記第２外装板は厚さ０．１〜０．６ｍｍの金属製で前記気密部を構成する気密空間形成部を絞り加工により形成するとともに、半径１０ｍｍ以下の補強用ビードが縁に施された接合用加工代を備え、前記第１外装板の接合用加工代と前記第２外装板の接合用加工代の周縁部を溶接により封止した断熱容器とする。これによって、補強用ビードが施された接合用加工代の変形が防止され、接合用加工代の周縁部の溶接による気密欠陥の生じ難い断熱容器を得ることができる。補強用ビードを縁に施すとの簡単な構成のためコスト的にも安価である。

また、前記気密部の真空度が０．１〜１００Ｐａである断熱容器とすれば、高い断熱効果が得られる。

また、前記第２外装板が、前記断熱容器の気密部の真空度が１００〜０．１Ｐａの範囲で熱伝導率０．００１〜０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）の低熱伝導率材料である断熱容器とすれば、さらに高い断熱効果が得られる。

また、前記断熱容器の気密部には熱伝導率０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の低熱伝導率材料からなる断熱材が挿入されている断熱容器とすれば、気密空間形成部の底部の補強とともに、熱線散乱による断熱効果が得られる。

また、第１外装板と、該第１外装板に対向して配置され該第１外装板との間に気密部を形成する第２外装板とを備える断熱容器の製造方法において、縁に接合用加工代を備えた第１外装板を成形する、一方で、前記厚さ０．１〜０．６ｍｍの金属製第２外装板に気密部を構成する気密空間形成部を絞り加工により形成し、前記第２外装板の縁の接合用加工代に半径１０ｍｍ以下の補強用ビードを形成し、前記第１外装板の接合用加工代と前記第２外装板の接合用加工代の周縁部を溶接により封止した断熱容器の製造方法とする。これによって、補強用ビードが縁に施された接合用加工代の変形が防止され、接合用加工代の周縁部の溶接による気密欠陥の生じ難い断熱容器の製造方法を得ることができる。補強用ビードを縁に施すとの簡単な構成のためコスト的にも安価である。

また、前記気密空間形成部を絞り加工により形成した後、前記気密空間形成部の底部にエンボス又はビードを施す断熱容器の製造方法とすれば、気密空間形成部の底部の変形防止補強とともに、熱線散乱による断熱効果が得られる。

上記のように、本発明により、補強用ビードが縁に施された接合用加工代の変形が防止され、接合用加工代の周縁部の溶接による気密欠陥の生じ難い断熱容器を得ることができる。補強用ビードを縁に施すとの簡単な構成のためコスト的にも安価である。

以下、本発明の実施の形態を図示例を伴い説明する。

図１及び図２は、第１の実施の形態についてのものである。図１は、断熱容器の組立て前の第２外装板の縦断面図である。図２は、図１の第２外装板を用いた断熱容器の縦断面図である。

断熱容器１０は、第１外装板１と、第１外装板１に対向して配置され第１外装板１との間に気密部５を形成する第２外装板２とを備える。第１外装板１は縁に形成された接合用加工代１ａを備え、第２外装板２は厚さ０．１〜０．６ｍｍ、好ましくは０．２〜０．５ｍｍの金属製で気密部５を構成する気密空間形成部２ｃを絞り加工により形成するとともに、半径１０ｍｍ以下の変形防止のための補強用ビード２ｂが施された接合用加工代２ａを備える。第１外装板１の接合用加工代１ａと第２外装板２の接合用加工代２ａの周縁部の接合部４をろう接などの溶接により封止し、第１外装板１に設けた真空引き口６から空気を吸出し封印して断熱容器とする。気密部５は、第２外装板２に設けた気密空間形成部２ｃ（これは、気密空間形成中間部２ｄと気密空間形成底部２ｅとから構成される。）と、第１外装板１により構成され、輻射熱遮断を狙い断熱材３、ここではグラスウールなどの繊維質断熱材が収容されている。第２外装板２の気密空間形成部２ｃの底部２ｅに、底部２ｅの変形防止補強とともに、熱線散乱による断熱効果を狙い底部ビード２ｆ（エンボス又はビード）が施されている。

なお、補強用ビード２ｂは、ビード加工時の残留応力が大きくなり変形してしまうのを防ぐため、切れ目をつけて設けられる。

この断熱容器１０の製造は、次のようにして行われる。

熱伝導率の小さなステンレス製の薄板の縁に接合用加工代１ａを備えた第１外装板を成形する。一方で、ステンレス製の厚さ、０．１〜０．６ｍｍ好ましくは０．２〜０．５ｍｍの薄板に絞り加工により気密空間形成部２ｃを設け、縁の接合用加工代２ａに半径１０ｍｍ以下の補強用ビード２ｂを形成して第２外装板２を形成する。第１外装板１の接合用加工代１ａと第２外装板２の接合用加工代２ａの周縁部を溶接により封止する。第１外装板１に設けた真空引き口６から空気を吸出し封印して真空断熱パネル用断熱容器とする。なお、この実施の形態では、気密空間形成部２ｃの底部２ｅの変形防止補強とともに、熱線散乱による断熱効果増大のため、気密空間形成部２ｃを絞り加工により形成した後、気密空間形成部２ｃの底部２ｅにエンボス又はビードを施している。

本発明におけるビードとは、板の一部に隆起をつけられた箇所のことをいい、例えば、連続または不連続な溝やエンボスが含まれる。

図３乃至図５平面図は、気密空間形成部２ｃの底部２ｅに施す底部ビード２ｆの例を示している。図３は、第１の例として、エンボス形状の底部ビードを示す。図４は、第２の例として、升状ビード形状の底部ビードを示す。図５は、第３の例として、放射状ビード形状の底部ビードを示す。

真空引き口は第２外装板の側面に、または第１外装板１の金属平面に予め取り付けておかれる。

絞り加工及びビード加工はプレス成形でも可能であるが、先端が球状の棒状工具を金属板に連続的に押し当てて加工を施す逐次成形方法が好ましく、この実施の形態では、逐次成形方法を用いた。第１外装板と第２外装板を溶接する溶接方法は、一般的な融接、圧接でも可能であるが、ろう材を使用したろう接をここでは用いた。ろう接が変形による封止欠陥防止のためには適切である。

上記実施の形態において、ろう材は、ＪＩＳ規格に定められたろう材が適宜選択して使用でき、外装板がステンレス材である場合には銅ベース、アルミベース、ニッケルベース、銀ベースのろう材が挙げられるが、耐熱性、耐食性といった観点からニッケルベースのろう材が好ましい。

さらに、気密部の真空度を０．１〜１００Ｐａとしたが、高い断熱効果が得られた。

また、第１外装板、第２外装板の少なくともいずれか一方の厚さを０．１〜０．６ｍｍ、好ましくは０．２〜０．５ｍｍの金属板としたが、薄い金属板による高い断熱効果が得られた。特に第２外装板の気密空間形成中間部２ｄの部分を薄くすると、高い断熱効果が得られた。

また、前記断熱容器の気密部には熱伝導率０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の低熱伝導率材料からなる断熱材を挿入して、高い断熱効果が得られた。

以上、本発明によるいくつかの実施の形態を説明したが、本発明において、金属板の材質はステンレス、アルミ、アルミ合金、銅合金が挙げられるが、低熱伝導といった観点からステンレスが好ましい。

また、本発明において、金属板の厚さは０．０５〜１０ｍｍであればよいが、少なくとも熱源に近いほうの板厚は熱伝導を小さくするために薄ければ薄いほど好ましいが、あまり薄すぎても期待する強度が得られないので、具体的には０．０５〜１ｍｍ、好ましくは、０．１〜０．６ｍｍである。

さらに、断熱容器の内部空間の気圧（真空度）については、真空封止とは、断熱容器の内部空間の気圧を０．１〜１０００Ｐａにすることであり、本発明においては、１００〜６００℃といった比較的高い温度領域での断熱性能を確保するため好ましくは０．１〜１０Ｐａ、より好ましくは０．１〜１Ｐａである。

また、断熱容器の内部空間に挿入することが可能な断熱材は、その熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、好ましくは０．０５Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下、より好ましくは０．０２Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下であればよく、例えば、ガラス繊維製断熱材、セラミックス繊維製断熱材、珪酸カルシウム製断熱材、ロックウール、セラミックス多孔体、ハニカム材、金属多層反射板といったものが挙げれらるが、本発明においては、低熱伝導といった観点からセラミックス多孔体やセラミックス繊維製断熱材を用いることが好ましい。

また、ろう接時の温度についていえば、本発明においては、例えば、ろう材の液相線を越える温度（例えば５００〜１１００℃）でろう材を溶かしてろう付け溶接を行えばよい。具体的には、銅ベースの場合６００〜１１００℃、アルミベースの場合５００〜７００℃、ニッケルベースの場合８００〜１１００℃、銀ベースの場合５５０〜８５０℃である。

本発明は工業炉、焼却炉、発電所等で使用される真空断熱パネルの真空断熱容器及びその製造方法として有用である。

本発明による第１の実施の形態における断熱容器の組立て前の第２外装板の縦断面図である。 図１の第２外装板を用いた断熱容器の縦断面図である。 本発明による第２外装板の気密空間形成部の底部の形状の第１の例（エンボス形状）を示す平面図である。 本発明による第２外装板の気密空間形成部の底部の形状の第２の例（升状ビード）を示す平面図である。 本発明による第２外装板の気密空間形成部の底部の形状の第３の例（放射状ビード）を示す平面図である。

符号の説明

１ 第１外装板、１ａ 接合用加工代、２ 第２外装板、２ａ 接合用加工代、２ｂ 補強用ビード、２ｃ 気密空間形成部、２ｄ 気密空間形成中間部、２ｅ 気密空間形成底部（底部）、２ｆ 底部ビード、３ 断熱材、４ 接合部、５ 気密部、６ 真空引き口、１０ 断熱容器。

Claims (6)

1. 第１外装板と、該第１外装板に対向して配置され該第１外装板との間に気密部を形成する第２外装板とを備える断熱容器において、
   前記第１外装板は縁に形成された接合用加工代を備え、前記第２外装板は厚さ０．１〜０．６ｍｍの金属製で前記気密部を構成する気密空間形成部を絞り加工により形成するとともに、半径１０ｍｍ以下の補強用ビードが施された接合用加工代を備え、前記第１外装板の接合用加工代と前記第２外装板の接合用加工代の周縁部を溶接により封止したことを特徴とする断熱容器。
2. 前記気密部の真空度が０．１〜１００Ｐａであることを特徴とする請求項１に記載の断熱容器。
3. 前記断熱容器の気密部には熱伝導率０．１Ｗ／（ｍ・Ｋ）以下の低熱伝導率材料からなる断熱材が挿入されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の断熱容器。
4. 前記第２外装板の気密空間形成部の底部に、エンボス又はビードが施されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の断熱容器。
5. 第１外装板と、該第１外装板に対向して配置され該第１外装板との間に気密部を形成する第２外装板とを備える断熱容器の製造方法において、
   縁に接合用加工代を備えた第１外装板を成形する、一方で、前記厚さ０．１〜０．６ｍｍの金属製第２外装板に気密部を構成する気密空間形成部を絞り加工により形成し、前記第２外装板の縁の接合用加工代に半径１０ｍｍ以下の補強用ビードを形成し、前記第１外装板の接合用加工代と前記第２外装板の接合用加工代の周縁部を溶接により封止したことを特徴とする断熱容器の製造方法。
6. 前記気密空間形成部を絞り加工により形成した後、前記気密空間形成部の底部にエンボス又はビードを施すことを特徴とする請求項５に記載の断熱容器の製造方法。
   

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