JP2648694B2

JP2648694B2 - 密閉容器の製造方法

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Publication number: JP2648694B2
Application number: JP6074048A
Authority: JP
Inventors: 亮拿佐藤
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 1997-09-03
Anticipated expiration: 2012-09-03
Also published as: JPH07256465A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、薄厚の金属板からなる
密閉容器の製造方法に関し、更に詳しくは、容器本体の
開口部に嵌合する蓋体を、容器本体に電気抵抗溶接によ
り高能率に気密接合する密閉容器の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の物質、物体を封入するために、薄
厚の金属板からなる角筒形、円筒形の密閉容器が使用さ
れる。角筒形の密閉容器の外観を図１に示す。この密閉
容器１０は、底面が閉塞し上面が開口した容器本体１１
と、容器本体１１の開口部に嵌合される蓋体１２とから
なる。密閉容器１０を構成する金属板は、例えば板厚が
０．６ｍｍのステンレス鋼板である。

【０００３】このような薄厚の金属板からなる密閉容器
１０では、その密閉処理、すなわち、容器本体１１の開
口部に嵌合された蓋体１２を、容器本体１１に気密に接
合するために、レーザ溶接が多用される。

【０００４】レーザ溶接を用いた密閉処理法では、図２
に示すように、容器本体１１の開口部に嵌合された蓋体
１２と容器本体１１との隙間に、全周にわたってレーザ
ビームを照射することにより、容器本体１１と蓋体１２
とが溶融溶接される。レーザ溶接を用いるのは、気密性
確保のために容器本体１１と蓋体１２とを溶融溶接しな
ければならないこと、密閉容器１０を構成する金属板の
厚みが０．６ｍｍ程度と非常に薄いことが主な理由であ
る。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、レーザ
溶接では、容器本体１１と蓋体１２との間に形成される
隙間の寸法管理が重要であり、そのため、容器本体１１
および蓋体１２の成形加工に、極めて高い加工精度が要
求され、高い加工コストを余儀なくされていた。また、
加工精度を高めても、僅かな狂いにより接合不良がしば
しば発生し、不良品の発生率が高かった。特に、図１に
示したように角筒形の密閉容器は、加工が難しく、十分
な精度を出せない。更に、全周溶接を周方向に一部分ず
つ行うため、溶接自体に時間がかかり、能率も低かっ
た。

【０００６】これらの問題のため、密閉容器１０の製造
コストは非常に高いものになっていた。

【０００７】本発明はかかる問題に鑑みてなされたもの
であって、レーザ溶接で密閉処理されるような薄肉の密
閉容器を、レーザ溶接よりはるかに短時間で、しかも確
実に密閉処理できる経済性に極めて優れた密閉容器の製
造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明にかかる密閉容器
の製造方法は、板厚が０．３〜１．２ｍｍの金属板から
なる容器本体と、板厚が０．３〜１．２ｍｍの金属板か
らなり、容器本体の開口部に下部が嵌合するように、外
周縁部を除く部分が下方にプレスされ、該外周縁部が、
容器本体の開口縁部上面に当接するように外側に張り出
した蓋体とを気密接合して密閉容器となす密閉容器の製
造方法であって、前記蓋体を前記容器本体に装着した
後、下部電極を可能な限り電気抵抗が小さく且つ冷却機
能をつけ、その上面が蓋体の下面より高くなる位置で容
器本体の外側面に全周にわたって圧接させると共に、前
記下部電極より電気伝導度が小さい上部電極を、蓋体の
外周縁部上面に全周にわたって圧接させ、この状態で下
部電極と上部電極との間に、トランスを用いた電源装置
により短時間通電を行って、蓋体の外周縁部と容器本体
の開口縁部とを電気抵抗溶接することを特徴としてい
る。

【０００９】下部電極は銅、上部電極はタングステンま
たはモリブデンとすることができる。また、密閉容器を
構成する材料はステンレス鋼板、ニッケルめっき鋼板ま
たはアルミニウム板とすることができる。

【００１０】電源装置に使用されるトランスとしては、
導電性の薄板を積層してコイルユニットを形成し、コイ
ルユニットを形成する導電板を１枚毎または複数枚毎に
直列接続して１次コイルを形成し、他の導電板を並列接
続して２次コイルを形成した薄板積層コイル型のトラン
スが望ましく、なかでも、２次コイルを、Ｎ個の１／Ｎ
ターンコイルの組み合わせとしたものが望ましい。

【００１１】また、薄板積層コイル型のトランスを用い
た電源装置としては、１次コイルとして３相コイルを有
し、その３相コイルに供給する３相交流を、各相の交流
正弦波の１２０〜１８０°および３００〜３６０°の範
囲または０〜６０°、１２０〜２４０°および３００〜
３６０°の範囲が通電されるようにスイッチングする３
相入力３倍周波単相出力の電源装置が望ましい。この電
源装置は、板厚が１ｍｍ以下の小形容器の場合に特に有
効である。

【００１２】

【作用】本発明にかかる密閉容器の製造方法では、下部
電極と上部電極との間に短時間通電を行うことにより、
蓋体の外周縁部、特に、外側に張り出した張り出し部の
下面と、容器本体の開口縁部の上面とが、抵抗発熱によ
り全周にわたり瞬間的に溶融して全周溶接される。蓋体
の外周縁部に上部電極を圧接させることにより、蓋体の
外周縁部と容器本体の開口縁部が密着し、この間に十分
な圧力が付加されるので、密閉容器の加工精度が低くて
も確実な溶融接合が行われる。

【００１３】このような電気抵抗溶接では、下部電極を
容器本体の外側面に十分な圧力で接触させ、上部電極を
蓋体の外周縁部上面に十分な圧力で接触させることが必
要である。容器本体は縦方向については十分な強度を有
するので、上部電極を蓋体の外周縁部上面に圧接させる
ことについては特に問題はないが、横からの圧力に対し
ては容器本体が容易に変形するので、下部電極を容器本
体の外側面に圧接させることは難しい。そこで、下部電
極の上面が蓋体の下面より高くなる位置で、下部電極を
容器本体の外側面に圧接させることとした。そうすれ
ば、容器本体の開口部に嵌合された蓋体の下部に近接さ
れた位置で押圧力が受けられ、容器本体の変形が防止さ
れることにより、下部電極が十分な力で容器本体の外側
面に押し付けられる。

【００１４】このような電気抵抗溶接では、容器本体の
開口縁部の方に発熱が集中し、蓋体の張り出し部の発熱
が少なくなるので、両方を均等に発熱させることも必要
である。そのために、容器本体の外側面に圧接させる下
部電極の電気伝導度より、蓋体の外周縁部上面に圧接さ
せる上部電極の電気伝導度を大きくした。また、蓋体に
は上部電極より高熱が供給され容器本体は下部電極より
熱を吸収して温度が上がらぬようにした。

【００１５】これらの配慮により、密閉容器が０．３〜
１．２ｍｍという薄厚の金属板により構成されているに
もかかわらず、容器本体の開口縁部と蓋体の外周縁部
が、電気抵抗溶接により短時間で安定に気密接合され
る。

【００１６】電気的には、下部電極と上部電極との間
に、低電圧大電流を短時間供給することが重要である。
この観点から、電源装置に使用されるトランスとして
は、薄板積層コイル型のトランスが望ましく、２次コイ
ルを、Ｎ個の１／Ｎターンコイルの組み合わせとしたも
のが更に望ましい。また、薄板積層コイル型のトランス
を使用した電源装置としては、３相入力３倍周波単相出
力のものが望ましい。

【００１７】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を説明
する。図３に本発明法を実施するのに適した溶接装置の
ヘッド部の構成を示す。

【００１８】密閉容器１０は、底面が閉塞され上面が開
口した角筒状の容器本体１１と、容器本体１１の開口部
を閉塞する蓋体１２とからなる。容器本体１１および蓋
体１２は、厚みが０．６ｍｍのステンレス鋼板からなる
が、ニッケルめっき鋼、アルミニウム（１０００〜５０
００番）等の薄板でもよい。

【００１９】密閉容器１０で重要な点は、蓋体１２の外
周縁部を除く部分が下方にプレスされて、蓋体１２の下
部１２ａが容器本体１１の開口部に嵌合し、外周縁部が
外側に張り出して容器本体１１の開口縁部１１ａの上面
に当接するようになっている点である。以下、外側に張
り出した蓋体１２の外周縁部を張り出し部１２ｂと称す
る。

【００２０】溶接を行うには、容器本体１１に蓋体１２
を装着した後、容器本体１１の外側面に側方から下部電
極３０ａを圧接し、蓋体１２の張り出し部１２ｂに上方
から上部電極３０ｂを圧接し、この状態で下部電極３０
ａと上部電極３０ｂとの間に、電源装置を用いて短時間
通電を行う。

【００２１】下部電極３０ａは、容器本体１１の隣接す
る２つの外側面に接触するＬ字状とされ、その２つを容
器本体１１の対角線方向に押圧することにより、容器本
体１１の外側面に全周にわたって圧接される。ここで重
要なのは、容器本体１１の開口部に嵌合する蓋体１２の
下部１２ａの下面より、下部電極３０ａの上面が上方に
位置することである。これにより、容器本体１１の開口
部に嵌合する蓋体１２の下部１２ａにより容器本体１１
の開口縁部１１ａの変形が防止されるので、容器本体１
１の外側面に下部電極３０ａが十分な圧力で押し付けら
れる。

【００２２】下部電極３０ａの材質は、その発熱を抑え
るために、電気伝導度の大きい銅、銅合金等とされる。
また、下部電極３０ａの冷却を促進するために、その体
積を大きくし、水冷するのが望ましい。

【００２３】上部電極３０ｂは、蓋体１２の張り出し部
１２ｂの上面に全周にわたって接触する角枠状とされて
いる。上部電極３０ｂの材質は、その発熱を促進するた
めに、電気伝導度の小さいタングステン、モリブデン等
とされる。このような上部電極３０ｂは、銅電極にチッ
プとして埋め込まれて使用される。

【００２４】蓋体１２の張り出し部１２ｂに上部電極３
０ｂを押し付けることにより、張り出し部１２ｂの下面
と容器本体１１の開口縁部１１ａの上面とが密着する。

【００２５】この状態で下部電極３０ａと上部電極３０
ｂとの間に、電源装置を用いて短時間通電を行うことに
より、蓋体１２の張り出し部１２ｂと容器本体１１の開
口縁部１１ａとが、瞬間的に溶融して全周溶接される。
張り出し部１２ｂの下面と開口縁部１１ａの上面との間
に十分な圧力が付加されているので、容器本体１１およ
び蓋体１２の加工精度が低い場合も、その低さに関係な
く確実な溶接が行われる。また、蓋体１２の張り出し部
１２ｂの発熱が促進され、容器本体１１の開口縁部１１
ａの発熱が抑制されるために、張り出し部１２ｂおよび
開口縁部１１ａの発熱がバランスし、開口縁部１１ａの
溶け落ちが防止される。

【００２６】通電時間を短くしたのは、張り出し部１２
ｂおよび開口縁部１１ａの溶け落ちを防ぐためである。
電源周波数が商用周波数の場合、１サイクル程度の通電
が望ましい。従って、溶接時間は僅か数１０分の１秒と
なる。

【００２７】張り出し部１２ｂおよび開口縁部１１ａの
溶け落ちを防ぐためには、通電時間だけなく、電圧を低
くし、電流を多くすることも重要である。そのため、電
源装置におけるトランスおよび回路構成が重要となる。

【００２８】図４に望ましいトランスの構成を示す。図
４（Ａ）のトランス５０は外鉄型であって、２つの鉄心
５１，５１の隣接する脚部に、１つのコイルユニット５
２を装着した構成になっている。

【００２９】２つの鉄心５１，５１は、継ぎ目のない角
枠状の電磁鋼板を重ね合わせた積層タイプである。鉄心
５１，５１の隣接する脚部に装着されたコイルユニット
５２についても、銅板等をＬ字状に打ち抜いて得た２枚
の導電板５３，５３を角枠状に組み合わせ、その組み合
わせ体５４を絶縁層を挟んで重ね合わせた薄板積層タイ
プである。

【００３０】組み合わせ体５４は、１層または複数層ご
とに１次側と２次側が繰り返される。１次側の組み合わ
せ体５４は、導電板５３，５３が螺旋状に組み合わされ
て１または複数の１次コイルを形成するように、その導
電板５３，５３が直列に接続されている。２次側の組み
合わせ体５４は、導電板５３，５３がそれぞれ厚み方向
に組み合わされて２つの半ターン２次コイルを形成する
ように、導電板５３，５３がそれぞれ並列接続されてい
る。そして、２つの半ターン２次コイルの一方の端子部
５５ａ，５５ａは、溶接装置の一方のヘッド部に接続さ
れ、他方の端子部５５ｂ，５５ｂは、溶接装置の他方の
ヘッド部に接続される。

【００３１】導電板５３，５３の端子部は、１次側と２
次側とで干渉しないように、それそれの位置を変えてい
る。

【００３２】このトランス５０は、コイルユニット５２
を薄板積層タイプとしているので、インピーダンスが小
さく、応答性が良い。そのため、入力に対応した波形の
出力が得られ、大電流が容易に得られる。しかも、その
２次コイルを半ターンにしているので、出力電圧が１／
２になり、低電圧が容易に得られる。更に、２次コイル
を半ターンにしたことにより、２つのヘッド部が使用で
き、２つの密閉容器１０を同時に溶接できる。それぞれ
のヘッド部で溶接を行う間に、ヘッド部の側方で密閉容
器１０の組立等のセッティングを行えば、能率が更に向
上する。

【００３３】図４（Ｂ）のトランス５０は、導電板５３
を積層して構成したコイルユニット５２の２次コイル
を、４つの１／４ターンコイルにより構成した点が特徴
である。このトランス５０では、出力電圧が更に小さく
なり、且つ、溶接位置が更に増加する。１次コイルは、
図４（Ａ）のトランスと同様に螺旋状に組み合わされた
１または複数のコイルである。鉄心５１は、２次コイル
を４つの１／４ターンコイルの組み合わせとしたことに
より、４分割されている。

【００３４】次に、電源装置の回路構成を説明する。１
次入力としては、単相交流、３相交流の他、各種のパル
スを用いることができるが、パルス入力を用いた電源装
置のなかでも、本出願人が開発した３相入力単相３倍周
波出力の電源装置が特に望ましい。

【００３５】３相入力単相３倍周波出力の電源装置を図
５に示す。この電源装置は、トランス５０の１次コイル
として３相コイル５７ａ〜５７ｃを有する。３相コイル
５７ａ〜５７ｃには３相交流が供給される。但し、その
通電は、各相の交流正弦波の１２０〜１８０°および３
００〜３６０°の範囲または０〜６０°、１２０〜２４
０°および３００〜３６０°の範囲についてのみ行われ
る。１２０〜１８０°および３００〜３６０°の範囲を
通電した場合は、同図（Ｂ）（Ｃ）に示すように、垂下
特性の優れた単相交流がトランス５０の２次コイル５８
に出力され、０〜６０°、１２０〜２４０°および３０
０〜３６０°の範囲を通電した場合は、同図（Ｄ）
（Ｅ）に示すように、各相の交流正弦波が重畳した大パ
ワーの矩形波状の単相交流がトランス５０の２次コイル
５８に出力される。

【００３６】この回路構成をコイルが巻線タイプの通常
トランスで実現した場合、入力開始と同時に過渡現象に
より生じる異常電圧や瞬間大電流により電子部品が破壊
される。しかし、図４に示したような薄板積層型コイル
のトランスを使用した場合は、インピーダンスが小さい
ので、垂下特性の優れた単相交流や大パワー矩形波状の
単相交流がスムーズに出力される。この場合、トランス
の１次コイルは、３相コイルが形成されるように、導電
板５３を接続する必要があることは言うまでもない。

【００３７】上記実施例により密閉処理した密閉容器
は、ヘリウムリークテストで１０^-9Torrという充分な気
密性を示した。

【００３８】本発明法は、レーザ溶接に依存せざるを得
なかった板厚が０．３〜１．２ｍｍのステンレス鋼板、
ニッケルめっき鋼板、アルミニウム板（１０００〜５０
００番）からなる薄肉密閉容器の密閉処理に特に適す
る。また、加工が難しく充分な精度を出せない角筒形容
器に特に適するが、円筒形容器の密閉処理に適用可能で
あることは言うまでもない。

【００３９】

【発明の効果】以上に説明した通り、本発明にかかる密
閉容器の製造方法は、レーザ溶接に依存していたような
薄厚の密閉容器を、電気抵抗溶接により極めて短時間で
密閉処理することができる。密閉容器の加工精度に関係
なく、確実な密閉処理を行うことができる。従って、そ
の製造コストの低減に大きな効果を発揮する。また、短
時間で密閉処理を終えるので、容器内に収容されている
物質、物体に熱影響を及ぼすおそれがない。

【００４０】電源装置に使用されるトランスとして、薄
板積層コイル型のトランスを使用した場合は、薄厚の密
閉容器の電気抵抗溶接に適した低電圧大電流を容易に得
ることができ、２次コイルが、Ｎ個の１／Ｎターンコイ
ルの組み合わせである場合は低電圧を更に容易に得るこ
とができると共に、複数のヘッド部を使用できことによ
り、複数の密閉容器を同時に溶接でき、能率が更に向上
する。

【００４１】薄板積層コイル型のトランスを使用した電
源装置として、３相入力３倍周波単相出力のものを使用
した場合は、薄厚の密閉容器の電気抵抗溶接に適した波
形、パワーの出力が得られ、接着剤を併用した場合にも
確実な溶融接合を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】密閉容器の外観を示す斜視図である。

【図２】密閉容器の従来の密閉処理法を示す断面図であ
る。

【図３】本発明法の実施に適した溶接装置のヘッド部を
示す断面図である。

【図４】本発明法に使用される電源装置に適したトラン
スを示す平面図である。

【図５】本発明法に使用される電源装置に適した回路構
成の説明図である。

【符号の説明】

１０密閉容器１１容器本体１１ａ開口縁部１２蓋体１２ａ下部１２ｂ張り出し部３０ａ下部電極３０ｂ上部電極５０トランス

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】板厚が０．３〜１．２ｍｍの金属板から
なる容器本体と、板厚が０．３〜１．２ｍｍの金属板か
らなり、容器本体の開口部に下部が嵌合するように、外
周縁部を除く部分が下方にプレスされ、該外周縁部が、
容器本体の開口縁部上面に当接するように外側に張り出
した蓋体とを気密接合して密閉容器となす密閉容器の製
造方法であって、前記蓋体を前記容器本体に装着した
後、下部電極を可能な限り電気抵抗が小さく且つ冷却機
能をつけ、その上面が蓋体の下面より高くなる位置で容
器本体の外側面に全周にわたって圧接させると共に、前
記下部電極より電気伝導度が小さい上部電極を、蓋体の
外周縁部上面に全周にわたって圧接させ、この状態で下
部電極と上部電極との間に、トランスを用いた電源装置
により短時間通電を行って、蓋体の外周縁部と容器本体
の開口縁部とを電気抵抗溶接することを特徴とする密閉
容器の製造方法。
【請求項２】下部電極が銅又は銀からなり、上部電極
がタングステン等電気抵抗が大きく耐熱性の高い材料で
あることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】密閉容器がステンレス鋼板、ニッケルめ
っき鋼板またはアルミニウム板からなる筒形容器である
ことを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】前記トランスが、導電性の薄板を積層し
てコイルユニットを形成し、コイルユニットを形成する
導電板を１枚毎または複数枚毎に直列接続して１次コイ
ルを形成し、他の導電板を並列接続して２次コイルを形
成した薄板積層コイル型のトランスであることを特徴と
する請求項１、２または３に記載の密閉容器の製造方
法。
【請求項５】前記２次コイルが、Ｎ個の１／Ｎターン
コイルの組み合わせであることを特徴とする請求項４に
記載の密閉容器の製造方法。
【請求項６】前記薄板積層コイル型のトランスを用い
た電源装置が、１次コイルとして３相コイルを有し、そ
の３相コイルに供給する３相交流を、各相の交流正弦波
の１２０〜１８０゜および３００〜３６０゜の範囲また
は０〜６０°、１２０〜２４０゜および３００〜３６０
゜の範囲が通電されるようにスイッチングする３相入力
３倍周波単相出力の電源装置であることを特徴とする請
求項４または５に記載の密閉容器の製造方法。