JP2022132920A - 断熱容器の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】脱気用のスリットを設けることなく、外容器と内容器との間に真空断熱層を形成することを可能とした断熱容器の製造方法を提供する。【解決手段】一端が開口した金属製の外容器２及び内容器３を有して、外容器２の内側に内容器３を収容した状態で互いの開口端側が接合されると共に、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４が設けられた断熱容器１Ａの製造方法であって、減圧された状態で、外容器２を構成する一の部材２ａと他の部材２ｂとの間を溶接により接合することによって、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成する。【選択図】図２

Description

本発明は、断熱容器の製造方法に関する。
従来から、一端が開口した金属製の外容器及び内容器を有して、外容器の内側に内容器を収容した状態で互いの開口端側が接合されると共に、外容器と内容器との間に真空断熱層が設けられた真空断熱構造を有する断熱容器がある。このような断熱容器は、保温・保冷機能を有する水筒やマグなどの飲料用容器、保温機能を有するフードコンテナや調理器などに広く利用されている。
上述した断熱容器では、外容器と内容器との互いの開口端同士を合わせた状態で、この合わせ部分を溶接により接合している。また、減圧（真空引き）されたチャンバー内で、外容器の底面中央部に設けられた脱気孔をろう材により封止することによって、外容器と内容器との間に真空断熱層を形成している。
一方、下記特許文献１には、真空断熱層を形成する方法として、減圧された状態で、外容器に設けられた脱気用のスリットを溶接により封止する方法が提案されている。
米国特許出願公開第２０１９／０２３１１４５号明細書
しかしながら、溶接により封止されたスリットは、溶接痕により見た目が悪くなってしまう。一方、溶接痕を目立たなくするため、スリット幅や長さを小さくすると、このスリットを通して脱気するのに要する時間が長くなり、製造効率が悪くなってしまう。
本発明は、このような従来の事情に鑑みて提案されたものであり、脱気用のスリットを設けることなく、外容器と内容器との間に真空断熱層を形成することを可能とした断熱容器の製造方法を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
〔１〕 一端が開口した金属製の外容器及び内容器を有して、前記外容器の内側に前記内容器を収容した状態で互いの開口端側が接合されると共に、前記外容器と前記内容器との間に真空断熱層が設けられた断熱容器の製造方法であって、
減圧された状態で、前記外容器を構成する一の部材と他の部材との間を溶接により接合することによって、前記外容器と前記内容器との間に前記真空断熱層を形成することを特徴とする断熱容器の製造方法。
〔２〕 減圧された状態で、前記外容器の底部を形成する前記一の部材と、前記外容器の胴部を形成する前記他の部材との間を溶接により接合することを特徴とする前記〔１〕に記載の断熱容器の製造方法。
〔３〕 減圧された状態で、前記外容器の肩部を形成する前記一の部材と、前記外容器の胴部を形成する前記他の部材との間を溶接により接合することを特徴とする前記〔１〕に記載の断熱容器の製造方法。
〔４〕 一端が開口した金属製の外容器及び内容器を有して、前記外容器の内側に前記内容器を収容した状態で互いの開口端側が接合されると共に、前記外容器と前記内容器との間に真空断熱層が設けられた断熱容器の製造方法であって、
減圧された状態で、前記外容器を構成する一の部材と、前記内容器を構成する他の部材との間を溶接により接合することによって、前記外容器と前記内容器との間に前記真空断熱層を形成することを特徴とする断熱容器の製造方法。
〔５〕 前記一の部材と前記他の部材との間をレーザー溶接により接合することを特徴とする前記〔１〕～〔４〕の何れか一項に記載の断熱容器の製造方法。
〔６〕 前記外容器及び前記内容器は、チタン、アルミニウム、マグネシウム又はこれらの合金からなることを特徴とする前記〔１〕～〔５〕の何れか一項に記載の断熱容器の製造方法。
以上のように、本発明によれば、脱気用のスリットを設けることなく、外容器と内容器との間に真空断熱層を形成することを可能とした断熱容器の製造方法を提供することが可能である。
本発明の第１の実施形態に係る断熱容器の構成を示す斜視図である。 図１に示す断熱容器の構成を示す断面図である。 図１に示す断熱容器の構成を示す分解断面図である。 本発明の第２の実施形態に係る断熱容器の構成を示す斜視図である。 図４に示す断熱容器の構成を示す断面図である。 図４に示す断熱容器の構成を示す分解断面図である。 本発明の第３の実施形態に係る断熱容器の構成を示す斜視図である。 図７に示す断熱容器の構成を示す断面図である。 図７に示す断熱容器の構成を示す分解断面図である。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。
（第１の実施形態）
先ず、本発明の第１の実施形態として、例えば図１～図３に示す断熱容器１Ａ及びその製造方法について説明する。
なお、図１は、断熱容器１Ａの構成を示す斜視図である。図２は、断熱容器１Ａの構成を示す断面図である。図３は、断熱容器１Ａの構成を示す分解断面図である。
本実施形態の断熱容器１Ａは、図１～図３に示すように、一端が開口した金属製の外容器２及び内容器３を備えている。断熱容器１Ａは、外容器２の内側に内容器３を収容した状態で、互いの開口端側が接合されると共に、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４が設けられた真空断熱構造を有している。
本実施形態の断熱容器１Ａでは、このような真空断熱構造を有することで、保温や保冷といった機能を持たせることが可能である。また、断熱容器１Ａでは、内圧（真空圧）と外圧（大気圧）の差により外容器２及び内容器３に対して常に張力が加わった状態となり、これら外容器２及び内容器３の機械的強度が増すことになる。これにより、外容器２及び内容器３の板厚を薄くした場合でも、断熱容器１Ａの剛性を高めることが可能であり、この断熱容器１Ａの軽量化を図ることが可能である。
本実施形態の断熱容器１Ａは、蓋付き容器の容器本体として、この断熱容器１Ａに対して螺合により脱着される蓋体（図示せず。）によって、断熱容器１Ａの上部開口部を開閉することが可能となっている。
なお、本実施形態の断熱容器１Ａは、全体として有底略円筒状の外観形状を有しているが、断熱容器１Ａの外観形状については、特に限定されるものではなく、サイズやデザイン等に合わせて、適宜変更を加えることが可能である。また、外容器２の外面には、塗装や印刷等が施されていてもよい。
ところで、本実施形態の断熱容器１Ａにおいて、外容器２は、一の部材である上側部材２ａと、他の部材である下側部材２ｂとを有している。このうち、上側部材２ａは、外容器２の胴部、肩部及び口頸部を構成している。下側部材２ｂは、外容器２の底部及び胴部を構成している。
本実施形態の断熱容器１Ａでは、上側部材２ａの内側に内容器３を収容した状態で、これら上側部材２ａ及び内容器３の開口端同士を突き合わさせ、この突き合わせ部分を溶接により接合している。
また、本実施形態の断熱容器１Ａでは、内容器３と接合された上側部材２ａに対して下側部材２ｂの上端を内側に嵌め込んだ状態で、これら上側部材２ａと下側部材２ｂとの間を溶接により接合している。これにより、外容器２が構成されている。
図２では、上側部材２ａと内容器３との接合部分（境界）及び上側部材２ａと下側部材２ｂとの接合部分（境界）が図示されているが、接合後は、これらの接合部分が溶接により溶融することで、接合部分の全周に亘って溶接ビードが形成されることになる。また、この溶接ビードについては、溶接後に研削及び研磨加工を施すことによって、平滑な面に仕上げられる。
外容器２及び内容器３には、一般的に用いられるステンレスの他にも、チタン、アルミニウム、マグネシウム又はこれらの合金などの金属が用いられている。また、溶接による接合には、例えばレーザー溶接などの溶接方法が用いられている。
本実施形態の断熱容器１Ａでは、減圧された状態で、外容器２を構成する上側部材２ａと下側部材２ｂとの間を溶接により接合することによって、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成している。
具体的に、この断熱容器１Ａを製造する際は、減圧（真空引き）されたチャンバー内において、上側部材２ａに対して下側部材２ｂの上端を内側に嵌め込んだ状態とする。この状態で、チャンバーに設けられた窓部を通して外部からチャンバー内の断熱容器１Ａに対してレーザー光を照射する。
このとき、断熱容器１Ａを中心軸回りに回転させながら、上側部材２ａと下側部材２ｂとの境界に沿ってレーザー光を照射する。これにより、上側部材２ａと下側部材２ｂとの間を精度良く接合することが可能である。
この場合、従来のような減圧（真空引き）されたチャンバー内で、外容器の底面に設けられた脱気用の孔部をろう材により封止する方法では、ろう材を溶融させるために断熱容器を加熱する必要がある。
例えば、外容器及び内容器にステンレスよりも軽量な純チタンを用いる場合、純チタンに適したろう材は、８００℃程度まで加熱して溶融させる必要がある。この場合、焼き鈍しによって外容器及び内容器の機械的強度が低下するため、ステンレスと同様の厚みでは機械的強度を保つことが困難となる。
したがって、従来の封止方法では、ステンレスを用いる場合よりも外容器及び内容器の厚みを厚くして、外容器及び内容器の機械的強度を確保する必要がある。
これに対して、本実施形態の断熱容器１Ａの製造方法では、断熱容器１Ａを加熱する必要がなく、外容器２及び内容器３に純チタンを用いた場合に焼き鈍しされることがない。したがって、外容器２及び内容器３の厚みを薄くすることが可能である。また、断熱容器１Ａを加熱するのに必要な電力や時間が不要となる。
以上のように、本実施形態の断熱容器１Ａの製造方法では、脱気用のスリットを設けることなく、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成することが可能である。
また、本実施形態の断熱容器１Ａの製造方法では、例えば下側部材２ｂの底面の一部に脱気用のスリットを設ける場合と比べて、上側部材２ａと下側部材２ｂとの間から全周に亘って脱気することができるため、脱気にかかる時間を短くすることができ、製造タクトを短縮することが可能である。
なお、本実施形態の断熱容器１Ａの製造方法では、上述した減圧（真空引き）されたチャンバー内において、上側部材２ａと下側部材２ｂとの間を全周に亘って接合する場合を例示しているが、上側部材２ａと下側部材２ｂとの間の一部に非溶接部を残して大気圧中で溶接により接合した後に、減圧された状態で、この非溶接部を溶接により封止することによって、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成することも可能である。
具体的に、非溶接部を封止する際は、減圧（真空引き）されたチャンバー内に、封止前の断熱容器１Ａを収容し、非溶接部を通して外容器２と内容器３との間を脱気する。この状態で、チャンバーに設けられた窓部を通して外部からチャンバー内の断熱容器１Ａに対してレーザー光を照射する。
このとき、断熱容器１Ａを中心軸回りに回転させながら、非溶接部に沿ってレーザー光を照射する。これにより、非溶接部を精度良く封止することが可能である。
また、本実施形態の断熱容器１Ａの製造方法では、上側部材２ａと内容器３との間の一部に非溶接部を残して接合した後に、減圧された状態で、この非溶接部を溶接により封止することによって、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成することも可能である。
（第２の実施形態）
次に、本発明の第２の実施形態として、例えば図４～図６に示す断熱容器１Ｂ及びその製造方法について説明する。
なお、図４は、断熱容器１Ｂの構成を示す斜視図である。図５は、断熱容器１Ｂの構成を示す断面図である。図６は、断熱容器１Ｂの構成を示す分解断面図である。また、以下の説明では、上記断熱容器１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
本実施形態の断熱容器１Ｂにおいて、外容器２は、図４～図６に示すように、一の部材である上側部材２ｃと、他の部材である下側部材２ｄとを有している。このうち、上側部材２ｃは、外容器２の肩部及び口頸部を構成している。下側部材２ｄは、外容器２の胴部及び底部を構成している。
本実施形態の断熱容器１Ｂでは、上側部材２ｃの内側に内容器３を収容した状態で、これら上側部材２ｃ及び内容器３の開口端同士を突き合わさせ、この突き合わせ部分を溶接により接合している。
また、本実施形態の断熱容器１Ｂでは、上側部材２ｃと接合された内容器３を下側部材２ｄの内側に収容した状態で、上側部材２ｃと下側部材２ｄとを突き合わさせ、これら上側部材２ｃと下側部材２ｄとの間を溶接により接合している。これにより、外容器２が構成されている。
図５では、上側部材２ｃと内容器３との接合部分（境界）及び上側部材２ｃと下側部材２ｄとの接合部分（境界）が図示されているが、接合後は、これらの接合部分が溶接により溶融することで、接合部分の全周に亘って溶接ビードが形成されることになる。また、この溶接ビードについては、溶接後に研削及び研磨加工を施すことによって、平滑な面に仕上げられる。
本実施形態の断熱容器１Ｂでは、減圧された状態で、外容器２を構成する上側部材２ｃと下側部材２ｄとの間を溶接により接合することによって、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成している。
具体的に、この断熱容器１Ｂを製造する際は、大気圧中において予め上側部材２ｃと内容器３とを溶接により接合した後に、減圧（真空引き）されたチャンバー内において、上側部材２ｃの下端と側部材２ｄの上端とを突き合わせた状態とする。この状態で、チャンバーに設けられた窓部を通して外部からチャンバー内の断熱容器１Ｂに対してレーザー光を照射する。
このとき、断熱容器１Ｂを中心軸回りに回転させながら、上側部材２ｃと下側部材２ｄとの境界に沿ってレーザー光を照射する。これにより、上側部材２ｃと下側部材２ｄとの間を精度良く接合することが可能である。
本実施形態の断熱容器１Ｂの製造方法では、断熱容器１Ｂを加熱する必要がなく、外容器２及び内容器３に純チタンを用いた場合に焼き鈍しされることがない。したがって、外容器２及び内容器３の厚みを薄くすることが可能である。また、断熱容器１Ｂを加熱するのに必要な電力や時間が不要となる。
以上のように、本実施形態の断熱容器１Ｂの製造方法では、脱気用のスリットを設けることなく、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成することが可能である。
また、本実施形態の断熱容器１Ｂの製造方法では、例えば下側部材２ｄの底面の一部に脱気用のスリットを設ける場合と比べて、上側部材２ｃと下側部材２ｄとの間から全周に亘って脱気することができるため、脱気にかかる時間を短くすることができ、製造タクトを短縮することが可能である。
なお、本実施形態の断熱容器１Ｂの製造方法では、上述した減圧（真空引き）されたチャンバー内において、上側部材２ｃと下側部材２ｄとの間を全周に亘って接合する場合を例示しているが、上側部材２ｃと下側部材２ｄとの間の一部に非溶接部を残して大気圧中で溶接により接合した後に、減圧された状態で、この非溶接部を溶接により封止することによって、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成することも可能である。
具体的に、非溶接部を封止する際は、減圧（真空引き）されたチャンバー内に、封止前の断熱容器１Ｂを収容し、非溶接部を通して外容器２と内容器３との間を脱気する。この状態で、チャンバーに設けられた窓部を通して外部からチャンバー内の断熱容器１Ｂに対してレーザー光を照射する。
このとき、断熱容器１Ｂを中心軸回りに回転させながら、非溶接部に沿ってレーザー光を照射する。これにより、非溶接部を精度良く封止することが可能である。
また、本実施形態の断熱容器１Ｂの製造方法では、上側部材２ｃと内容器３との間の一部に非溶接部を残して接合した後に、減圧された状態で、この非溶接部を溶接により封止することによって、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成することも可能である。
（第３の実施形態）
次に、本発明の第３の実施形態として、例えば図７～図９に示す断熱容器１Ｃについて説明する。
なお、図７は、断熱容器１Ｃの構成を示す斜視図である。図８は、断熱容器１Ｃの構成を示す断面図である。図９は、断熱容器１Ｃの構成を示す分解断面図である。また、以下の説明では、上記断熱容器１Ａと同等の部位については、説明を省略すると共に、図面において同じ符号を付すものとする。
本実施形態の断熱容器１Ｃでは、図７～図９に示すように、外容器２の内側に内容器３を収容した状態で、これら外容器２及び内容器３の開口端を合わせ、この合わせ部分を溶接により接合している。
図８では、外容器２と内容器３との接合部分（境界）が図示されているが、接合後は、これらの接合部分が溶接により溶融することで、接合部分の全周に亘って溶接ビードが形成されることになる。また、この溶接ビードについては、溶接後に研削及び研磨加工を施すことによって、平滑な面に仕上げられる。
本実施形態の断熱容器１Ｃでは、減圧された状態で、外容器２と内容器３との間を溶接により接合することによって、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成している。
具体的に、この断熱容器１Ｃを製造する際は、減圧（真空引き）されたチャンバー内において、外容器２と内容器３との開口端周辺を合わせた状態とする。この状態で、チャンバーに設けられた窓部を通して外部からチャンバー内の断熱容器１Ｃに対してレーザー光を照射する。
このとき、断熱容器１Ｃを中心軸回りに回転させながら、外容器２と内容器３との境界に沿ってレーザー光を照射する。これにより、外容器２と内容器３との間を精度良く接合することが可能である。
本実施形態の断熱容器１Ｃの製造方法では、断熱容器１Ｃを加熱する必要がなく、外容器２及び内容器３に純チタンを用いた場合に焼き鈍しされることがない。したがって、外容器２及び内容器３の厚みを薄くすることが可能である。また、断熱容器１Ｃを加熱するのに必要な電力や時間が不要となる。
以上のように、本実施形態の断熱容器１Ｃでは、脱気用のスリットを設けることなく、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成することが可能である。
また、本実施形態の断熱容器１Ｃの製造方法では、例えば外容器２の底面の一部に脱気用のスリットを設ける場合と比べて、外容器２と内容器３との間から全周に亘って脱気することができるため、脱気にかかる時間を短くすることができ、製造タクトを短縮することが可能である。
なお、本実施形態の断熱容器１Ｃの製造方法では、上述した減圧（真空引き）されたチャンバー内において、外容器２と内容器３との合わせ部分を全周に亘って接合する場合を例示しているが、外容器２と内容器３との間の一部に非溶接部を残して大気圧中で溶接により接合した後に、減圧された状態で、この非溶接部を溶接により封止することによって、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成することも可能である。
具体的に、非溶接部を封止する際は、減圧（真空引き）されたチャンバー内に、封止前の断熱容器１Ｃを収容し、非溶接部を通して外容器２と内容器３との間を脱気する。この状態で、チャンバーに設けられた窓部を通して外部からチャンバー内の断熱容器１Ｃに対してレーザー光を照射する。
このとき、断熱容器１Ｃを中心軸回りに回転させながら、非溶接部に沿ってレーザー光を照射する。これにより、非溶接部を精度良く封止することが可能である。
また、本実施形態の断熱容器１Ｃの製造方法では、外容器２と内容器３との間の一部に非溶接部を残して接合した後に、減圧された状態で、この非溶接部を溶接により封止することによって、外容器２と内容器３との間に真空断熱層４を形成することも可能である。
なお、本発明は、上記実施形態のものに必ずしも限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、上述した蓋付き容器の容器本体に対して本発明の断熱容器を適用した場合を例示しているが、保温・保冷機能を有する水筒やマグなどの飲料用容器、保温機能を有するフードコンテナや調理器など、本発明が適用可能な断熱容器に対して本発明を幅広く適用することが可能である。
１Ａ，１Ｂ，１Ｃ…断熱容器 ２…外容器 ２ａ，２ｃ…上側部材（一の部材） ２ｂ，２ｄ…下側部材（他の部材） ３…内容器 ４…真空断熱層

Claims (6)

  1. 一端が開口した金属製の外容器及び内容器を有して、前記外容器の内側に前記内容器を収容した状態で互いの開口端側が接合されると共に、前記外容器と前記内容器との間に真空断熱層が設けられた断熱容器の製造方法であって、
    減圧された状態で、前記外容器を構成する一の部材と他の部材との間を溶接により接合することによって、前記外容器と前記内容器との間に前記真空断熱層を形成することを特徴とする断熱容器の製造方法。
  2. 減圧された状態で、前記外容器の底部を形成する前記一の部材と、前記外容器の胴部を形成する前記他の部材との間を溶接により接合す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。
  3. 減圧された状態で、前記外容器の肩部を形成する前記一の部材と、前記外容器の胴部を形成する前記他の部材との間を溶接により接合す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。
  4. 一端が開口した金属製の外容器及び内容器を有して、前記外容器の内側に前記内容器を収容した状態で互いの開口端側が接合されると共に、前記外容器と前記内容器との間に真空断熱層が設けられた断熱容器の製造方法であって、
    減圧された状態で、前記外容器を構成する一の部材と、前記内容器を構成する他の部材との間を溶接により接合することによって、前記外容器と前記内容器との間に前記真空断熱層を形成することを特徴とする断熱容器の製造方法。
  5. 前記一の部材と前記他の部材との間をレーザー溶接により接合することを特徴とする請求項１～４の何れか一項に記載の断熱容器の製造方法。
  6. 前記外容器及び前記内容器は、チタン、アルミニウム、マグネシウム又はこれらの合金からなることを特徴とする請求項１～５の何れか一項に記載の断熱容器の製造方法。
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