JP2006333970A - Method of manufacturing vacuum structure and the vacuum structure - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vacuum structure capable of obtainiong a stable heat insulation performance and simultaneously performing a surface treatment. <P>SOLUTION: In the method of manufacturing a vacuum structure to obtain high vacuum from 10<SP>-4</SP>Torr to 10<SP>-6</SP>Torr by discharging air from the internal space 13 of components 11 and 12 in low vacuum from 10<SP>-2</SP>Torr to 1 Torr, sealing the internal space, post-heating and activating a getter 15; the getter 15 is composed of an alloy containing zirconium, and the getter 15 is disposed for an amount exceeding 0.33 mg/cm2 to the surface area of an inner wall surface forming the internal space 13. Also, in the state of attaching a surface material forming a surface layer 20, post-heating is performed from 250°C to 830°C, and the activation of the getter 15 and the surface treatment of the constituting members are simultaneously performed. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、魔法瓶、真空二重管、真空二重ジャケット、真空断熱パネル、真空容器等の真空構造体の製造方法およびその真空構造体に関するものである。   The present invention relates to a method for manufacturing a vacuum structure such as a thermos, a vacuum double tube, a vacuum double jacket, a vacuum heat insulation panel, a vacuum vessel, and the like, and a vacuum structure therefor.

本発明の真空構造体の製造方法に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。   Prior art document information relating to the method of manufacturing a vacuum structure according to the present invention includes the following.

特公平2−55153号公報Japanese Patent Publication No. 2-55153 特開2003−65490号公報JP 2003-65490 A

特許文献1には、真空加熱炉内に構造体を配置して加熱温度580〜600℃、10−4〜10−5Torr(10−2から10−3Pa)の真空度で略1時間保持した後、径0.5mmの3つの排気孔を電子ビーム溶接機で封止する方法が開示されている。 In Patent Document 1, a structure is placed in a vacuum heating furnace and maintained at a heating temperature of 580 to 600 ° C. and a vacuum degree of 10 −4 to 10 −5 Torr (10 −2 to 10 −3 Pa) for about 1 hour. After that, a method of sealing three exhaust holes having a diameter of 0.5 mm with an electron beam welder is disclosed.

しかし、このような10−4から10−5Torrの高真空度を得るには、粗引きのロータリーポンプに加えて油拡散ポンプなどの高価でメンテナンスに留意が必要な設備が必要である。しかも、真空引きに長時間かかるため、この設備を要する加工時間が長く、結果として加工コストが高くなるという欠点がある。 However, in order to obtain such a high vacuum degree of 10 −4 to 10 −5 Torr, in addition to a roughing rotary pump, expensive equipment such as an oil diffusion pump that requires attention to maintenance is required. Moreover, since it takes a long time to vacuum, there is a disadvantage that the processing time required for this equipment is long, resulting in high processing costs.

そこで、本出願人は、特許文献2に記載の真空断熱体の製造方法を提供している。この製造方法では、構造体の内部空間を0.75×10−2Torr(1Pa)から約0.75Torr(1×10Pa)の低真空度で排気して封止した後、後加熱してゲッターを活性化させることにより、10−4Torrから10−6Torrの高真空度を得る構成としている。 Therefore, the present applicant provides a method for manufacturing a vacuum heat insulator described in Patent Document 2. In this manufacturing method, the internal space of the structure is evacuated and sealed at a low vacuum of 0.75 × 10 −2 Torr (1 Pa) to about 0.75 Torr (1 × 10 2 Pa), and then heated. By activating the getter, a high vacuum degree of 10 −4 Torr to 10 −6 Torr is obtained.

この特許文献2に記載の製造方法によれば、特許文献1に記載の問題を十分に解消することができる。しかしながら、この方法で安定した真空度(断熱性能)を得るには、真空構造体の構成部材の内包ガスおよび表面に付着したガスに寄与する排気前の状態と、ゲッターの材質および量の選定が決定的な要素となる。また、この種の真空構造体の使用に際しては、耐食を加味した機能性または外観を加味した装飾性を持たせるために、表面処理を施すことが好ましいが、この表面処理加工には高い加工費用が必要になるという欠点がある。   According to the manufacturing method described in Patent Document 2, the problem described in Patent Document 1 can be sufficiently solved. However, in order to obtain a stable degree of vacuum (heat insulation performance) by this method, it is necessary to select the state before exhaust, which contributes to the gas contained in the constituent members of the vacuum structure and the gas attached to the surface, and the material and amount of the getter. It becomes a decisive factor. In addition, when using this type of vacuum structure, it is preferable to perform surface treatment in order to provide functionality with corrosion resistance or decoration with appearance, but this surface treatment processing is expensive. There is a drawback that is necessary.

本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、簡易的な排気設備で短時間に製造可能とするとともに、同時に表面処理工程も行え、安定した断熱性能を安価に確保できる真空構造体の製造方法およびその真空構造体を提供することを課題とするものである。   The present invention has been made in view of conventional problems, and can be manufactured in a short time with a simple exhaust facility, and at the same time, a surface treatment process can be performed, and a stable heat insulation performance can be secured at a low cost. It is an object of the present invention to provide a manufacturing method and a vacuum structure thereof.

前記課題を解決するため、本発明の真空構造体の製造方法は、構成部材の内部空間の側にゲッターを配設し、該内部空間を10−2Torrから1Torrの低真空度で排気して封止した後、前記ゲッターを後加熱して活性化させることにより10−4Torrから10−6Torrの高真空度を得る真空構造体の製造方法において、前記ゲッターはジルコニウムを含む合金からなり、該ゲッターを、前記内部空間を形成する内壁面の表面積に対して0.33mg/cmを越える量を配設する構成としている。 In order to solve the above-mentioned problems, a method for manufacturing a vacuum structure according to the present invention includes a getter disposed on the internal space side of a component member, and the internal space is exhausted at a low vacuum of 10 −2 Torr to 1 Torr. After sealing, in the method of manufacturing a vacuum structure in which the getter is post-heated and activated to obtain a high vacuum of 10 −4 Torr to 10 −6 Torr, the getter is made of an alloy containing zirconium, The getter is configured to be disposed in an amount exceeding 0.33 mg / cm 2 with respect to the surface area of the inner wall surface forming the internal space.

本発明によると、低真空で排気するため、気体分子の排気速度が速く、構造体の構成部材の温度上昇速度も速くなる。そのため、構成部材からの脱ガス、閉じられた内部空間の排気が促進される結果、排気時間が短縮される。具体的には、内部空間の排気は、油拡散ポンプなどの高真空用ポンプでなく、従来補助ポンプとして使用されている真空粗引き用ポンプ、具体的には、ロータリーポンプのみを使用し、またはロータリーポンプとメカニカルブースターポンプを併用して行うことができる。そのため、排気の立ち上げが瞬間に行える。   According to the present invention, since the exhaust is performed in a low vacuum, the exhaust speed of the gas molecules is high, and the temperature rise speed of the structural members of the structure is also high. As a result, degassing from the constituent members and exhausting of the closed internal space are promoted, and as a result, exhaust time is shortened. Specifically, the exhaust of the internal space is not a high vacuum pump such as an oil diffusion pump, but a vacuum roughing pump conventionally used as an auxiliary pump, specifically, a rotary pump only, or A rotary pump and a mechanical booster pump can be used in combination. Therefore, exhaust can be started up instantly.

しかも、ゲッターは、ジルコニウムを含む合金からなり、構成部材の内壁面の表面積に対して0.33mg/cmを越える量で配設しているため、安定した断熱性能を確実に得ることができる。 In addition, since the getter is made of an alloy containing zirconium and is disposed in an amount exceeding 0.33 mg / cm 2 with respect to the surface area of the inner wall surface of the constituent member, stable heat insulation performance can be obtained with certainty.

この製造方法では、前記構成部材の表面の少なくとも一部に、表面層を形成する表面材を付着させた状態で、前記後加熱を250℃から830℃で行い、前記ゲッターの活性化と構成部材の表面処理とを同時に行うことが好ましい。このようにすれば、真空構造体の製造に係る工程を簡略化できるため、製造コストを大幅に削減できる。   In this manufacturing method, the post-heating is performed at 250 ° C. to 830 ° C. in a state where a surface material for forming a surface layer is adhered to at least a part of the surface of the component member, and activation of the getter and component member are performed. It is preferable to perform the surface treatment simultaneously. In this way, the process related to the manufacture of the vacuum structure can be simplified, and the manufacturing cost can be greatly reduced.

この場合、前記後加熱を、前記構成部材の封止部に耐熱性カバーを配設した状態で行うことが好ましい。このようにすれば、排気部の封止方法に関する条件を緩和できる。   In this case, it is preferable that the post-heating is performed in a state where a heat-resistant cover is disposed on the sealing portion of the constituent member. If it does in this way, the conditions regarding the sealing method of an exhaust part can be eased.

また、この製造方法による真空構造体は、構成部材の内部空間を10−2Torrから1Torrの低真空度で排気して封止した後、後加熱してゲッターを活性化させることにより10−4Torrから10−6Torrの高真空度とした真空構造体において、前記ゲッターはジルコニウムを含む合金からなり、該ゲッターを、前記内部空間を形成する内壁面の表面積に対して0.33mg/cmを越える量で配設したものである。 Further, the vacuum structure of this manufacturing method, after sealing was evacuated with low vacuum of 1Torr from 10 -2 Torr to interior components, 10 by activating the getter by post-heating -4 In a vacuum structure having a high vacuum level of 10 −6 Torr from Torr, the getter is made of an alloy containing zirconium, and the getter is 0.33 mg / cm 2 with respect to the surface area of the inner wall surface forming the internal space. It is arranged in an amount exceeding.

本発明の真空構造体の製造方法およびその真空構造体では、低真空で排気するため、気体分子の排気速度が速く、構造体の構成部材の温度上昇速度も速くなる。そのため、構成部材からの脱ガス、閉じられた内部空間の排気が促進される結果、排気時間が短縮される。しかも、封止後の後加熱により活性化されるゲッターは、ジルコニウムを含む合金からなり、構成部材の内壁面の表面積に対して0.33mg/cmを越える量で配設しているため、安定した断熱性能を確実に得ることができる。また、この後加熱を、表面層を形成する表面材を付着させた状態で、250℃から830℃で行うことにより、ゲッターの活性化と構成部材の表面処理とを同時に行う構成としているため、製造工程を簡略化できる。その結果、製造コストを大幅に削減できる。 In the method for manufacturing a vacuum structure and the vacuum structure according to the present invention, since the exhaust is performed at a low vacuum, the exhaust speed of gas molecules is high, and the temperature rise speed of the structural members of the structure is also high. As a result, the degassing from the constituent members and the exhaustion of the closed internal space are promoted, so that the exhaust time is shortened. In addition, the getter activated by post-heating after sealing is made of an alloy containing zirconium, and is disposed in an amount exceeding 0.33 mg / cm 2 with respect to the surface area of the inner wall surface of the constituent member. It is possible to reliably obtain the heat insulation performance. In addition, since the post-heating is performed at 250 ° C. to 830 ° C. in a state where the surface material for forming the surface layer is adhered, the getter activation and the surface treatment of the constituent members are performed simultaneously. The manufacturing process can be simplified. As a result, the manufacturing cost can be greatly reduced.

以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

図1および図2(A),(B)は、本発明の第1実施形態に係る真空構造体である魔法瓶10Aを示し、図3(A),(B)から図6はその製造方法を示す。この魔法瓶10Aは、ステンレス(SUS304)等からなる金属製の内瓶11と外瓶12とを備えている。これら内瓶11と外瓶12とは、それぞれ胴体11a,12aと底板11b,12bとからなる。そして、互いの胴体11a,12aは、口部で溶接などにより接合され、これらの間には10−4Torrから10−6Torrの高真空度とした内部空間13が形成されている。 1 and FIGS. 2A and 2B show a thermos bottle 10A which is a vacuum structure according to the first embodiment of the present invention. FIGS. 3A, 3B to 6 show the manufacturing method thereof. Show. The thermos 10A includes a metal inner bottle 11 and an outer bottle 12 made of stainless steel (SUS304) or the like. The inner bottle 11 and the outer bottle 12 are respectively composed of body bodies 11a and 12a and bottom plates 11b and 12b. The trunks 11a and 12a are joined to each other by welding or the like, and an internal space 13 having a high vacuum degree of 10 −4 Torr to 10 −6 Torr is formed between them.

前記内瓶11の胴体11aの外面には輻射伝熱を防止するための銅またはアルミ等からなる金属箔14が巻き付けられている。   A metal foil 14 made of copper or aluminum for preventing radiant heat transfer is wound around the outer surface of the body 11a of the inner bottle 11.

前記外瓶12の底板12bには、内部空間13の側に位置するように、該内部空間13内で発生したガスを吸着するためのゲッター15が配設されている。また、中央には、外向き(図1では下向き)に窪む凹部16が設けられている。この凹部16の中央には、更に外向きに窪む排気部17が設けられ、この排気部17の先端に内部空間13を排気するための排気口18が設けられている。この排気口18は、別体の封止板19を溶接することにより閉塞されている。   A getter 15 for adsorbing the gas generated in the internal space 13 is disposed on the bottom plate 12b of the outer bottle 12 so as to be located on the internal space 13 side. Moreover, the recessed part 16 recessed outward (downward in FIG. 1) is provided in the center. In the center of the recess 16, an exhaust portion 17 that is further recessed outward is provided, and an exhaust port 18 for exhausting the internal space 13 is provided at the tip of the exhaust portion 17. The exhaust port 18 is closed by welding a separate sealing plate 19.

前記ゲッター15は、内部空間13に発生するガスなどを吸収して所望の真空度を維持するためのもので、ジルコニウムを含む合金からなり、好ましくはジルコニウムを主成分(70重量%)とした合金がよい。本実施形態のゲッター15はブロック状をなし、内部空間13を形成する内壁面、具体的には、内瓶11の外面と外瓶12の内面の表面積に対して0.33mg/cmを越える量に相当するものである。なお、このゲッター15は、薄肉の箔で構成してもよい。 The getter 15 is for maintaining a desired degree of vacuum by absorbing gas generated in the internal space 13, and is made of an alloy containing zirconium, preferably an alloy containing zirconium as a main component (70% by weight). Is good. The getter 15 according to the present embodiment has a block shape, and exceeds 0.33 mg / cm 2 with respect to the inner wall surface forming the internal space 13, specifically, the surface area of the outer surface of the inner bottle 11 and the inner surface of the outer bottle 12. It is equivalent to. The getter 15 may be made of a thin foil.

また、本実施形態では、魔法瓶10Aの表面、即ち、内瓶11の内面および外瓶12の外面に耐食を防止する機能性を持たせるために、ほうろうがけの焼成またはフッ素コーティングの焼き付けなどによる表面層20が設けられている。   In the present embodiment, the surface of the thermos 10A, that is, the inner surface of the inner bottle 11 and the outer surface of the outer bottle 12 is provided with a function to prevent corrosion resistance, such as baking by baking or fluorine coating. A layer 20 is provided.

次に、前記魔法瓶10Aを製造する方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the thermos bottle 10A will be described.

まず、図2(A)に示すように、胴体11aに底板11bを接合した内瓶11に、金属箔14を巻き付ける。また、図2(B)に示すように、外瓶12の底板12bに対してゲッター15を配設する。そして、図3(A)に示すように、外瓶12の胴体12aの下端開口から内瓶11を挿入し、互いの口部を接合する。その後、図3(B)に示すように、外瓶12の胴体12aに対して底板12bを配設し、互いに接合する。これにより、排気前の二重容器10Bが形成される。なお、この二重容器10Bの組立工程は、種々の変形が可能である。   First, as shown in FIG. 2A, a metal foil 14 is wound around an inner bottle 11 in which a bottom plate 11b is joined to a body 11a. Further, as shown in FIG. 2B, a getter 15 is disposed on the bottom plate 12 b of the outer bottle 12. And as shown to FIG. 3 (A), the inner bottle 11 is inserted from the lower end opening of the body 12a of the outer bottle 12, and a mutual opening part is joined. Thereafter, as shown in FIG. 3B, a bottom plate 12b is disposed on the body 12a of the outer bottle 12 and joined to each other. Thereby, the double container 10B before exhaust is formed. The assembly process of the double container 10B can be variously modified.

ついで、図4に示すように、二重容器10Bの排気口18にシール部材21を介して排気管22を押し付け、該排気管22に配管23を介してロータリーポンプ24を接続する。また、この配管23にリークテスト装置25を接続する。なお、ロータリーポンプ24を単独で使用する代わりに、該ロータリーポンプ24と図示しないメカニカルブースターポンプを併用して行うと、排気の立ち上げが瞬間に行える。   Next, as shown in FIG. 4, the exhaust pipe 22 is pressed through the seal member 21 to the exhaust port 18 of the double container 10 </ b> B, and the rotary pump 24 is connected to the exhaust pipe 22 through the pipe 23. In addition, a leak test device 25 is connected to the pipe 23. If the rotary pump 24 is used in combination with a mechanical booster pump (not shown) instead of using the rotary pump 24 alone, the exhaust can be instantly started.

続いて、ロータリーポンプ24を駆動し、前記二重容器10Bの内部空間13を10−2Torrから1Torrの低真空度に排気する。なお、この排気工程は、常温で行うことができるが、必要に応じて約250℃以下の温度で加熱した状態で行ってもよい。 Subsequently, the rotary pump 24 is driven to evacuate the internal space 13 of the double container 10B to a low vacuum level of 10 −2 Torr to 1 Torr. In addition, although this exhaust process can be performed at normal temperature, you may perform in the state heated at the temperature of about 250 degrees C or less as needed.

ついで、この低真空度を維持した状態で、リークテスト装置25により、二重容器10Bの内部空間13にリークの有無を検査し、リークが無いことが確認されたときに、図5(A)に示すように、二重容器10Bの排気部17に封止板19を溶接して接合する。これにより、低真空排気状態の魔法瓶10Cが形成される。   Next, in a state where this low vacuum is maintained, the leak test device 25 inspects whether there is a leak in the internal space 13 of the double container 10B, and when it is confirmed that there is no leak, FIG. As shown, the sealing plate 19 is welded and joined to the exhaust part 17 of the double container 10B. As a result, a thermos bottle 10C in a low vacuum exhaust state is formed.

以上の方法で多数の魔法瓶10Cを製造し、以下の工程ではこれらを纏めて処理する。まず、図5(B)に示すように、魔法瓶10Cの内瓶11の内面および外瓶12の外面に、表面層20を形成するための表面材を塗布や吹き付けなどにより付着させる。   Many thermos bottles 10C are manufactured by the above method, and these are processed collectively in the following steps. First, as shown in FIG. 5B, a surface material for forming the surface layer 20 is attached to the inner surface of the inner bottle 11 and the outer surface of the outer bottle 12 of the thermos bottle 10C by coating or spraying.

続いて、多数の魔法瓶10Cを図示しない加熱炉に収容し、250℃から830℃に加熱する。これにより、前記魔法瓶10Cの内部のゲッター15は、外瓶12から伝わる熱で十分に活性化され、内瓶11および外瓶12の金属表面の吸蔵ガスが十分に遊離する。この結果、魔法瓶10Cの内部空間13内に遊離した吸蔵ガスは、残留空気とともにゲッター15に吸収される。これにより、内部空間13は、10−4Torrから10−6Torrの高真空度に到達する。 Subsequently, a large number of thermos bottles 10C are accommodated in a heating furnace (not shown) and heated from 250 ° C to 830 ° C. Thereby, the getter 15 inside the thermos bottle 10C is sufficiently activated by the heat transmitted from the outer bottle 12, and the occluded gas on the metal surfaces of the inner bottle 11 and the outer bottle 12 is sufficiently released. As a result, the occluded gas released into the inner space 13 of the thermos bottle 10C is absorbed by the getter 15 together with the residual air. As a result, the internal space 13 reaches a high vacuum level of 10 −4 Torr to 10 −6 Torr.

また、前記後加熱により、魔法瓶10Cに付着させた表面材が焼成または焼き付けられ、ゲッター15の活性化と同時に表面層20が形成される。これにより、図1に示す高真空度で、かつ、所望の表面層20を形成した魔法瓶10Aが得られる。   Further, the surface material attached to the thermos bottle 10 </ b> C is baked or baked by the post-heating, and the surface layer 20 is formed simultaneously with the activation of the getter 15. Thereby, the thermos 10A in which the desired surface layer 20 is formed with a high degree of vacuum shown in FIG. 1 is obtained.

ここで、前記後加熱の温度を250℃より低くした場合には、ゲッター15の活性化、および、フッ素加工や塗装加工などによる表面層20の形成時間が非常に長くなり、実際に製造するには現実的ではない。また、前記後加熱の温度を830℃より高くした場合には、金属材料を大気中で高温に曝すと高温酸化が生じるという問題がある。因みに、SUS304では、870℃から925℃以上で高温酸化が生じるとされているが、それ以下の温度でも徐々に酸化が生じるため、できるだけ低い温度での処理が望ましい。また、内部空間13に配設する金属箔14は、性能の低下を防止するために飽和蒸気圧以下での処理が必要あり、アルミニウム箔や銅箔を用いる場合には、10−6Torrの飽和蒸気圧となる1000℃以下が望ましい。また、同時に行う表面処理のうち、ほうろうがけの焼成温度は600〜830℃である。そこで、本発明では、この後加熱温度を、ゲッター15を確実に活性化でき、各種の表面処理温度を含む250℃から830℃としている。 Here, when the temperature of the post-heating is lower than 250 ° C., the formation time of the surface layer 20 by the activation of the getter 15 and the fluorine processing or coating processing becomes very long. Is not realistic. Moreover, when the post-heating temperature is higher than 830 ° C., there is a problem that high-temperature oxidation occurs when the metal material is exposed to a high temperature in the atmosphere. Incidentally, in SUS304, it is said that high-temperature oxidation occurs at 870 ° C. to 925 ° C. or more, but since oxidation occurs gradually even at a temperature below that, treatment at the lowest possible temperature is desirable. Further, the metal foil 14 disposed in the internal space 13 needs to be treated at a saturation vapor pressure or lower in order to prevent a decrease in performance. When an aluminum foil or a copper foil is used, the saturation is 10 −6 Torr. It is desirable that the vapor pressure is 1000 ° C or lower. Moreover, among the surface treatments performed simultaneously, the baking temperature of enamel is 600 to 830 ° C. Therefore, in the present invention, the heating temperature is set to 250 ° C. to 830 ° C. including the various surface treatment temperatures so that the getter 15 can be reliably activated.

図6は、以上説明した真空構造体の製造方法における内部空間13の圧力と温度の変化を示す。二重容器10Bの内部空間13を排気してゆくと、内部空間13の圧力は1気圧から10−2Torrまで低下する。ここで、点Tにおいてリークテストを行った後、点Sで排気部17を封止板19により封止する。このとき、二重容器10Bの内部空間13を封止した後も、構成部材である金属製の内瓶11および外瓶12の表面からは吸蔵ガスが遊離し続けるため、内部空間13の圧力は増加してゆく。 FIG. 6 shows changes in pressure and temperature in the internal space 13 in the method for manufacturing a vacuum structure described above. When the internal space 13 of the double container 10B is exhausted, the pressure in the internal space 13 decreases from 1 atmosphere to 10 −2 Torr. Here, after performing a leak test at the point T, the exhaust part 17 is sealed with the sealing plate 19 at the point S. At this time, even after the internal space 13 of the double container 10B is sealed, the occluded gas continues to be released from the surfaces of the metallic inner bottle 11 and the outer bottle 12 which are constituent members. It will increase.

次に、魔法瓶10Cを加熱炉で450℃に加熱すると、内瓶11および外瓶12の表面からは吸蔵ガスが十分に遊離し放出されるため、内部空間13の圧力はさらに増加する。そして、加熱によりゲッター15が活性化されると、遊離した吸蔵ガスは残留空気とともにゲッター15に吸収される。この結果、魔法瓶10Cの内部空間13の圧力は、次第に低下し、約2.25×10−5Torr所望の高真空度に達する。また、同時に、表面層20が形成される。 Next, when the thermos 10C is heated to 450 ° C. in a heating furnace, the occluded gas is sufficiently released and released from the surfaces of the inner bottle 11 and the outer bottle 12, so that the pressure in the inner space 13 further increases. When the getter 15 is activated by heating, the liberated stored gas is absorbed by the getter 15 together with residual air. As a result, the pressure in the inner space 13 of the thermos bottle 10C gradually decreases and reaches a desired high vacuum level of about 2.25 × 10 −5 Torr. At the same time, the surface layer 20 is formed.

このように、第1実施形態の製造方法では、低真空で排気するため、気体分子の排気速度が速く、構造体の構成部材の温度上昇速度も速くなる。そのため、構成部材である内瓶11および外瓶12からの脱ガス、閉じられた内部空間13の排気が促進される結果、排気時間が短縮される。しかも、ゲッター15は、ジルコニウムを含む合金からなり、構成部材の内壁面の表面積に対して0.33mg/cmを越える量で配設しているため、安定した断熱性能を確実に得ることができる。 As described above, in the manufacturing method according to the first embodiment, since the exhaust is performed at a low vacuum, the exhaust speed of the gas molecules is high, and the temperature rise speed of the constituent members of the structure is also high. Therefore, degassing from the inner bottle 11 and the outer bottle 12 which are constituent members and the exhaust of the closed internal space 13 are promoted, and the exhaust time is shortened. Moreover, since the getter 15 is made of an alloy containing zirconium and is disposed in an amount exceeding 0.33 mg / cm 2 with respect to the surface area of the inner wall surface of the constituent member, stable heat insulation performance can be reliably obtained. .

また、前記実施形態では、内部空間13の封止の前に、内部空間13のリークテストを行い、リークが無いことが確認されたときに封止を行うことにより、リークテストと封止を一連の工程で行う。しかも、表面層20を形成する表面材を付着させた状態で後加熱を行い、ゲッター15の活性化と魔法瓶10Cの表面処理とを同時に行う。そのため、製造に係る工程を非常に簡略化でき、製造コストを大幅に削減できる。   In the above embodiment, the leak test and the sealing are performed by performing the leak test of the internal space 13 before sealing the internal space 13 and performing the seal when it is confirmed that there is no leak. The process is performed. In addition, post-heating is performed in a state where the surface material forming the surface layer 20 is adhered, and the activation of the getter 15 and the surface treatment of the thermos bottle 10C are performed simultaneously. Therefore, the manufacturing process can be greatly simplified, and the manufacturing cost can be greatly reduced.

図7は、第2実施形態に係る魔法瓶10Aを示し、図8(A),(B)および図9(A),(B)はその製造方法を示す。この魔法瓶10は、排気部17にチップ管26をロウ材によって配設するとともに、この排気部17を耐熱性のカバー27によって覆う構成とした点で、第1実施形態と相違している。このカバー27は、外瓶12の底板12bとの接合強度を加味してアルミニウムなどの金属材料からなるキャップ28と、該キャップ28内に充填するセラミックなどからなる充填材29により構成している。   FIG. 7 shows a thermos bottle 10A according to the second embodiment, and FIGS. 8A and 8B and FIGS. 9A and 9B show a manufacturing method thereof. This thermos bottle 10 is different from the first embodiment in that the tip tube 26 is disposed in the exhaust part 17 with a brazing material and the exhaust part 17 is covered with a heat-resistant cover 27. The cover 27 includes a cap 28 made of a metal material such as aluminum in consideration of the bonding strength with the bottom plate 12 b of the outer bottle 12, and a filler 29 made of ceramic filled in the cap 28.

次に、第2実施形態の魔法瓶10Aを製造する方法について説明する。   Next, a method for manufacturing the thermos bottle 10A of the second embodiment will be described.

まず、第1実施形態と同様に、外瓶12の胴体12aの下端開口から、胴体11aに底板11bを接合するとともに金属箔14を巻き付けた内瓶11を挿入し、互いの口部を接合する。その後、外瓶12の胴体12aに対して、ゲッター15を配設するとともにチップ管26を配設した底板12bを配設し、互いに接合する。これにより、図8(A)に示すように、排気前の二重容器10Bが形成される。   First, as in the first embodiment, from the lower end opening of the body 12a of the outer bottle 12, the bottom plate 11b is joined to the body 11a, the inner bottle 11 around which the metal foil 14 is wound is inserted, and the mouths of each other are joined. . Thereafter, the getter 15 is disposed on the body 12a of the outer bottle 12 and the bottom plate 12b on which the tip tube 26 is disposed is bonded to each other. Thereby, as shown to FIG. 8 (A), the double container 10B before exhaust_gas | exhaustion is formed.

ついで、二重容器10Bの排気口18に排気管22を押し付け、ロータリーポンプ24を駆動することにより、二重容器10Bの内部空間13を10−2Torrから1Torrの低真空度に排気する。ついで、この低真空度を維持した状態で、リークテスト装置25によりリークが無いことが確認されると、図8(B)に示すように、二重容器10Bのチップ管26を封じ切る。これにより、低真空排気状態の魔法瓶10Cが形成される。 Next, the exhaust pipe 22 is pressed against the exhaust port 18 of the double container 10B and the rotary pump 24 is driven to exhaust the internal space 13 of the double container 10B to a low vacuum level of 10 −2 Torr to 1 Torr. Next, when the leak test apparatus 25 confirms that there is no leak while maintaining this low vacuum degree, the tip tube 26 of the double container 10B is sealed as shown in FIG. 8B. As a result, a thermos bottle 10C in a low vacuum exhaust state is formed.

続いて、図9(A)に示すように、充填材29を充填したキャップ28を魔法瓶10Cに接合する。そして、図9(B)に示すように、魔法瓶10Cの内瓶11の内面および外瓶12の外面に、表面層20を形成するための表面材を付着させる。   Subsequently, as shown in FIG. 9A, the cap 28 filled with the filler 29 is joined to the thermos bottle 10C. Then, as shown in FIG. 9B, a surface material for forming the surface layer 20 is attached to the inner surface of the inner bottle 11 and the outer surface of the outer bottle 12 of the thermos bottle 10C.

その後、第1実施形態と同様に、多数の魔法瓶10Cを図示しない加熱炉に収容して加熱し、ゲッター15を活性化して内部空間13を10−4Torrから10−6Torrの高真空度に到達させると同時に、所望の表面層20を形成する。 After that, as in the first embodiment, a large number of thermos bottles 10C are accommodated in a heating furnace (not shown) and heated, the getter 15 is activated, and the internal space 13 is brought to a high vacuum level of 10 −4 Torr to 10 −6 Torr. At the same time, the desired surface layer 20 is formed.

前記構成の魔法瓶10Aは、カバー27により後加熱時にロウ材が溶融してチップ管26が離脱する可能性を無くすことができる。その結果、第1実施形態と同様の高真空度の魔法瓶10Aを得ることが可能であり、同様の作用および効果を得ることができる。また、カバー27を設けることにより後加熱時の熱の影響を受けないため、排気部17を封止する方法が限定されず、封止条件を緩和できる。   The thermos 10A having the above-described configuration can eliminate the possibility that the brazing material is melted during post-heating and the tip tube 26 is detached by the cover 27. As a result, it is possible to obtain a thermos bottle 10A having a high vacuum level similar to that in the first embodiment, and the same actions and effects can be obtained. In addition, since the cover 27 is not affected by heat at the time of post-heating, the method for sealing the exhaust part 17 is not limited, and the sealing conditions can be relaxed.

なお、低真空度で排気した魔法瓶10Cを、後加熱により高真空度の魔法瓶10Aとする製造方法において、安定した真空度(=断熱性能)を得るには、構成部材である内瓶11および外瓶12の前処理、および、後加熱により活性化させるゲッター15の材質および量の選定は決定的な要素となる。そして、ジルコニウムを含む合金からなるゲッター15を、内部空間13を形成する内壁面の表面積に対して0.33mg/cmを越える量を配設するという構成は、本発明者らが鋭意実験により見出したものである。 In the manufacturing method in which the thermos 10C evacuated at a low degree of vacuum is made into a thermos 10A having a high degree of vacuum by post-heating, in order to obtain a stable degree of vacuum (= insulation performance), the inner bottle 11 and the outer parts which are constituent members are used. The pretreatment of the bottle 12 and the selection of the material and amount of the getter 15 activated by post-heating are decisive factors. The present inventors have found through a diligent experiment that the getter 15 made of an alloy containing zirconium is disposed in an amount exceeding 0.33 mg / cm 2 with respect to the surface area of the inner wall surface forming the internal space 13. It is a thing.

この実験は、真空構造体の構成部材であるステンレス鋼製の外瓶12および内瓶11を、排気前の前処理として、450℃までの温度でベーキングを行ったもの、行わないものの両方を用意した。また、後加熱温度は520℃〜550℃で、後加熱時間を45分〜60分の間で条件を変えて行った。さらに、ゲッター15の量の種々の条件で実験した。その結果、ある一定量のゲッター15を真空とする内部空間13内に配設することによって、前処理の有無の影響を受けることなく、安定した品質を得られることを見出した。   In this experiment, stainless steel outer bottle 12 and inner bottle 11 which are constituent members of a vacuum structure were prepared as pre-treatment before exhaustion, both with and without baking at temperatures up to 450 ° C. did. The post-heating temperature was 520 ° C. to 550 ° C., and the post-heating time was changed between 45 minutes and 60 minutes. Furthermore, the experiment was performed under various conditions for the amount of the getter 15. As a result, it has been found that by arranging a certain amount of getter 15 in the internal space 13 that is evacuated, stable quality can be obtained without being affected by the presence or absence of pretreatment.

即ち、低真空排気後の内部空間13の残留ガスのうち、内部空間13内のガス量に比べて内壁に付着しているガス量の方が多いため、内部空間13の単位面積当たりのゲッター15の重量が尺度になる。この値が0.17mg/cmの場合、保温効力のばらつきが大きく、95%の信頼限界での区間推定で36.0℃〜55.8℃の範囲となる.52.0℃以上の十分な高真空で保温性能を確保できるものもあるが、安定はしていない。 That is, since the amount of gas adhering to the inner wall is larger than the amount of gas in the internal space 13 among the residual gas in the internal space 13 after the low vacuum exhaust, the getter 15 per unit area of the internal space 13 The weight of is a measure. When this value is 0.17 mg / cm 2 , the variation of the heat retention effect is large, and the range is estimated to be within the range of 36.0 ° C to 55.8 ° C with a 95% confidence limit. There are some that can ensure heat retention performance at a sufficiently high vacuum of 52.0 ° C or higher, but they are not stable.

そこで、0.33mg/cmにゲッター15の量を増やすとばらつきは縮小し、51.3℃〜56.8℃の範囲となる。さらに、0.50mg/cmまでゲッター15の量を増やすと、構造物の排気前の前処理(履歴)のバラツキを吸収して、安定した保温性能となる.つまり、0.33mg/cmを超える量のゲッター15を配設することにより安定した品質が得られることになる。 Therefore, when the amount of the getter 15 is increased to 0.33 mg / cm 2 , the variation is reduced to a range of 51.3 ° C. to 56.8 ° C. Furthermore, when the amount of the getter 15 is increased to 0.50 mg / cm 2, the dispersion of the pretreatment (history) before exhausting the structure is absorbed and stable heat retention performance is obtained. That is, stable quality can be obtained by providing the getter 15 in an amount exceeding 0.33 mg / cm 2 .

以上の結果から、本発明では、ジルコニウムを含む合金からなるゲッター15を、内部空間13を形成する内壁面の表面積に対して0.33mg/cmを越える量を配設しているため、後加熱により安定した断熱性能を有する真空構造体を確実に得ることができる。しかも、後加熱により、ゲッター15の活性化と表面処理とを同時に行うことができるため、製造コストを大幅に削減できる。 From the above results, in the present invention, the getter 15 made of an alloy containing zirconium is disposed in an amount exceeding 0.33 mg / cm 2 with respect to the surface area of the inner wall surface forming the internal space 13, so that after-heating Thus, it is possible to reliably obtain a vacuum structure having stable heat insulation performance. Moreover, since the activation of the getter 15 and the surface treatment can be performed simultaneously by post-heating, the manufacturing cost can be greatly reduced.

なお、本発明の真空構造体の製造方法およびその真空構造体は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。   In addition, the manufacturing method of the vacuum structure of this invention and its vacuum structure are not limited to the structure of the said embodiment, A various change is possible.

特に、前記製造方法によって製造可能な真空構造体は魔法瓶10Aに限られず、真空二重管、真空二重ジャケット、真空断熱パネル、真空容器等にも適用可能であり、同様の作用および効果を得ることができる。   In particular, the vacuum structure that can be manufactured by the above-described manufacturing method is not limited to the thermos 10A, but can be applied to a vacuum double tube, a vacuum double jacket, a vacuum heat insulation panel, a vacuum vessel, and the like, and obtains the same operation and effect. be able to.

本発明に係る第1実施形態の真空構造体である魔法瓶を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the thermos which is the vacuum structure of 1st Embodiment which concerns on this invention. (A)は内瓶を示す部分断面図、(B)は外瓶を示す部分断面図である。(A) is a fragmentary sectional view which shows an inner bottle, (B) is a fragmentary sectional view which shows an outer bottle. (A)は製造方法の第1工程、(B)は製造方法の第2工程を示す部分断面図である。(A) is the 1st process of a manufacturing method, (B) is a fragmentary sectional view showing the 2nd process of a manufacturing method. 製造方法の第3工程を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view showing the 3rd process of a manufacturing method. (A)は製造方法の第4工程、(B)は製造方法の第5工程を示す部分断面図である。(A) is a 4th process of a manufacturing method, (B) is a fragmentary sectional view which shows the 5th process of a manufacturing method. 製造時の内部空間の圧力と温度の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the pressure and temperature of an internal space at the time of manufacture. 第2実施形態の真空構造体である魔法瓶を示す部分断面図である。It is a fragmentary sectional view which shows the thermos which is the vacuum structure of 2nd Embodiment. (A)は製造方法の第1工程、(B)は製造方法の第2工程を示す部分断面図である。(A) is the 1st process of a manufacturing method, (B) is a fragmentary sectional view showing the 2nd process of a manufacturing method. (A)は製造方法の第3工程、(B)は製造方法の第4工程を示す部分断面図である。(A) is a 3rd process of a manufacturing method, (B) is a fragmentary sectional view which shows the 4th process of a manufacturing method. ゲッターの量と保温効力との関係を実験した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having experimented the relationship between the quantity of a getter, and heat retention effect.

符号の説明Explanation of symbols

10A…高真空度の魔法瓶
10B…二重容器
10C…低真空度の魔法瓶
11…内瓶(構成部材)
12…外瓶(構成部材)
13…内部空間
14…金属箔
15…ゲッター
18…排気口
19…封止板
20…表面層
27…カバー
28…キャップ
29…充填材
10A ... High vacuum thermos 10B ... Double container 10C ... Low vacuum thermos 11 ... Inner bottle (component)
12 ... Outer bottle (component)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 13 ... Internal space 14 ... Metal foil 15 ... Getter 18 ... Exhaust port 19 ... Sealing plate 20 ... Surface layer 27 ... Cover 28 ... Cap 29 ... Filler

Claims (4)

構成部材の内部空間の側にゲッターを配設し、該内部空間を10−2Torrから1Torrの低真空度で排気して封止した後、前記ゲッターを後加熱して活性化させることにより10−4Torrから10−6Torrの高真空度を得る真空構造体の製造方法において、
前記ゲッターはジルコニウムを含む合金からなり、該ゲッターを、前記内部空間を形成する内壁面の表面積に対して0.33mg/cmを越える量を配設することを特徴とする真空構造体の製造方法。
A getter is disposed on the internal space side of the constituent member, the internal space is evacuated and sealed at a low vacuum of 10 −2 Torr to 1 Torr, and then the getter is activated by post-heating. In a manufacturing method of a vacuum structure that obtains a high vacuum degree of -4 Torr to 10 -6 Torr,
The getter is made of an alloy containing zirconium, and the getter is disposed in an amount exceeding 0.33 mg / cm 2 with respect to the surface area of the inner wall surface forming the internal space. .
前記構成部材の表面の少なくとも一部に、表面層を形成する表面材を付着させた状態で、前記後加熱を250℃から830℃で行い、前記ゲッターの活性化と構成部材の表面処理とを同時に行うことを特徴とする請求項1に記載の真空構造体の製造方法。   The post-heating is performed at 250 ° C. to 830 ° C. in a state where a surface material for forming a surface layer is adhered to at least a part of the surface of the component member, and activation of the getter and surface treatment of the component member are performed. The vacuum structure manufacturing method according to claim 1, wherein the vacuum structure is performed simultaneously. 前記後加熱を、前記構成部材の封止部に耐熱性カバーを配設した状態で行うことを特徴とする請求項2に記載の真空構造体の製造方法。   The method of manufacturing a vacuum structure according to claim 2, wherein the post-heating is performed in a state where a heat-resistant cover is disposed on a sealing portion of the constituent member. 構成部材の内部空間を10−2Torrから1Torrの低真空度で排気して封止した後、後加熱してゲッターを活性化させることにより10−4Torrから10−6Torrの高真空度とした真空構造体において、
前記ゲッターはジルコニウムを含む合金からなり、該ゲッターを、前記内部空間を形成する内壁面の表面積に対して0.33mg/cmを越える量で配設したことを特徴とする真空構造体。
The internal space of the component member is evacuated and sealed at a low vacuum of 10 −2 Torr to 1 Torr, and then heated to activate the getter to increase the vacuum of 10 −4 Torr to 10 −6 Torr. In the vacuum structure
The getter is made of an alloy containing zirconium, and the getter is disposed in an amount exceeding 0.33 mg / cm 2 with respect to the surface area of the inner wall surface forming the internal space.
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