JP2006275189A

JP2006275189A - 断熱容器の製造方法

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Publication number: JP2006275189A
Application number: JP2005096378A
Authority: JP
Inventors: Tadahiro Omi; 忠弘大見; Mikinori Tsuboi; 幹憲坪井; Takahiro Omura; 高弘大村; Keiji Tsukahara; 啓二塚原
Original assignee: Tohoku University NUC; Nichias Corp
Current assignee: Tohoku University NUC; Nichias Corp
Priority date: 2005-03-29
Filing date: 2005-03-29
Publication date: 2006-10-12
Anticipated expiration: 2025-03-29
Also published as: JP4746899B2

Abstract

【課題】複数の金属板を溶接して真空封止し形成する断熱容器の製造方法において、溶接面に変形があっても、その形状に追従できて封止欠陥の生じ難い、断熱容器の製造方法を得る。
【解決手段】溶接される２枚の金属板１，２の溶接部１ａ，２ａ間にろう材３を設置し、熱プレスによってろう接する断熱容器の製造方法とする。さらに、熱プレスに用いる上下の金型４，５の一方又は双方に溶接部全体に一様にろう材の毛管現象が発現する隙間部６を設けることもできる。
【選択図】図１

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。

内部を真空にした断熱容器では、その外殻（ケース）を絞り加工やプレス加工等を用いて製作したとしても、どうしても最終的には真空封止を必要とする接合面が残る。現在、その部分を溶接でシールするか、接着剤や有機系の材料による熱融着等でシールしている。特に、１００℃以上で使用される断熱容器では、ケースを金属にする必要があり、溶接による接合でシールが行われる。

例えば、粉末真空断熱体において第１の金属箔の一部を深絞り加工した容器と加工を施さない板状部とを一体に形成し、この容器内に粉末状の充填物を充填した後、前記容器と板状部とを共に覆う第２の金属箔製の蓋材をかぶせ、これら蓋材および第１の金属箔の周縁を超音波溶接により真空封止するものが開示されている（特許文献１参照）。また、真空断熱容器において金属製外板と反対面となる金属製外板とをハニカム構造体からなる隔離材を挟んで端部を接合（シーム溶接）したものが開示されている（特許文献２参照）。
特開昭６２−３５１９７号公報（第１頁左欄の特許請求の範囲１、第３頁第１行乃至第７行、第１図）特開平１０−２６２９４号公報（発明の詳細な説明の段落［００１８］、［００２２］、図１）

しかしながら、上記の従来技術の接合では、接合部分あるいは接着部分の熱伝導率が他の部分より高くなる（例えば、ステンレス製の容器を銅ベースのろう材で溶接する場合は、λＳＵＳ≒２０Ｗ／（ｍ・Ｋ）＜λＣｕ≒４００Ｗ／（ｍ・Ｋ）となる）ため容易に熱が流れ断熱効果が損なわれる。また、接合するために熱を加えた際に、溶接代（しろ）の平面が変形してしまう場合（例えば波打っている場合）があり、完全にシール出来ないまま溶接されてしまうこともある。

そこで、本発明は、溶接面に変形があっても、その形状に追従できて封止欠陥の生じ難い、断熱容器の製造方法を得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、複数の金属板を溶接して真空封止し形成する断熱容器の製造方法において、溶接される２枚の金属板の溶接部間にろう材を設置し、熱プレスによってろう接する断熱容器の製造方法とする。この熱プレスによるろう接によって、溶接面に変形があっても、その形状に追従できて封止欠陥が生じ難い。

また、前記熱プレスに用いる上下の金型の一方又は双方に、前記溶接部全体に一様にろう材の毛管現象が発現する隙間部を設ける断熱容器の製造方法とすれば、この隙間部により、ろう接時に全体に一様に毛管現象が発現するにことになり、また、熱プレスしているためろう接時に発生する母材の熱変形を抑えることができる。薄い金属板においても良好なろう接が可能となる。

また、前記溶接される２枚の金属板の溶接部の少なくとも一方が、厚さ０．０５〜１０ｍｍである場合に適用する断熱容器の製造方法とすれば、隙間部を１〜５００μｍ、より好ましくは１０〜１００μｍにすることにより、ろう接時に全体に一様に毛管現象が発現する至り、また、熱プレスしているためろう接時に発生する母材の熱変形を抑えることができ、例えば、０．０５〜１ｍｍ、０．１〜０．６ｍｍといった比較的薄い金属板において良好なろう接が可能となる。

上記のように、本発明により、熱プレスによるろう接によって、溶接面に変形があっても、その形状に追従できて封止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。

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、一実施の形態についてのものである。図１は、断熱容器の製造方法の溶接工程を示す縦断面説明図で、熱プレスによるろう接処理前の状態を示す。図２は、図１の縦断面説明図に対応する、熱プレスによるろう接処理後の状態を示す縦断面説明図である。

図１と図２は、複数の金属板１，２を溶接して真空封止し断熱容器を形成する断熱容器の製造方法を説明する。溶接される２枚の金属板１，２の溶接部１ａ，２ａ間にろう材３を設置し、上下の金型４，５間に配置し、図１の状態とする。次に熱プレスによってろう接を行うのであるが、熱プレスに用いる上下の金型４，５にはそれぞれにヒータ７、８が配設されている。上下の金型４，５の一方又は双方、この実施の形態では上の金型４に、溶接部１ａ，２ａ全体に一様にろう材３の毛管現象が発現する隙間部６を設けている。

溶接される２枚の金属板１，２の溶接部１ａ，２ａの少なくとも一方、ここでは双方が、厚さ０．１〜０．６ｍｍである。図１の状態から、上下の金型４，５をヒータ７、８で加熱し、ろう材３を融解すると共に上下の金型４，５でプレス力を加えて溶接部１ａ，２ａ間をろう接し、冷却して、図２の状態とする。

上の金型４には隙間部６が設けられており、ろう材３に毛管現象が発現することにより溶接部１ａ，２ａ全体にろう材３は一様に広がる。隙間部６の断面形状は、この実施の形態では中央が上がり左右が下がったテーパ形状であるが、この形状は、溶接面に変形があっても中央部が厚いためにその変形形状に追従できて封止欠陥の生じ難い形状である。

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。

このように、上の金型もしくは下の金型の片方又は双方にテーパ形状もしくは隙間のついた金型で、熱プレスすることで、ろう接に最適な空間を設け良好なろう接を可能とし、また熱応力による母材の変形を抑制することが可能なろう接を実現する。変形を抑制することにより、薄い金属板のろう接も容易に可能となる。

以上、本発明の実施の形態をいくつか説明してきたが、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）に関しては、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、本発明において、熱プレスとは、温度５００〜１１００℃において圧力５０ＫＰａ〜５ＭＰａを加えるこという。

また、本発明においては、熱プレスの温度条件は、使用するろう材の液相線を越える温度であればよい。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。

さらに、ろう接時の雰囲気に関していえば、酸化防止可能な雰囲気とは、酸素がない雰囲気であれば特に制限がないが、具体的には、水素ガス、一酸化炭素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、アンモニア分解ガス、不活性ガス（Ａｒ、Ｈｅ）の雰囲気のことをいう。本発明においては、ステンレスの還元が容易な水素ガスまたは、真空中が望ましい。

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の製造方法として有用である。

本発明による一実施の形態における断熱容器の製造方法の溶接工程を示す縦断面説明図で、熱プレスによるろう接処理前の状態を示す。図１の縦断面説明図に対応する、縦断面説明図で、熱プレスによるろう接処理後の状態を示す。

符号の説明

１，２金属板、１ａ，２ａ溶接部、３ろう材、４，５金型、６隙間部、７，８ヒータ。

Claims

複数の金属板を溶接して真空封止し形成する断熱容器の製造方法において、
溶接される２枚の金属板の溶接部間にろう材を設置し、熱プレスによってろう接することを特徴とする断熱容器の製造方法。
前記熱プレスに用いる上下の金型の一方又は双方に、前記溶接部全体に一様にろう材の毛管現象が発現する隙間部を設けることを特徴とする請求項１に記載の断熱容器の製造方法。
前記溶接される２枚の金属板の溶接部の少なくとも一方が、厚さ０．０５〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の断熱容器の製造方法。