JP2774023B2 - Vacuum insulated container - Google Patents

Vacuum insulated container

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JP2774023B2
JP2774023B2 JP20831392A JP20831392A JP2774023B2 JP 2774023 B2 JP2774023 B2 JP 2774023B2 JP 20831392 A JP20831392 A JP 20831392A JP 20831392 A JP20831392 A JP 20831392A JP 2774023 B2 JP2774023 B2 JP 2774023B2
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忠雄 山路
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、外容器と内容器との間
に真空断熱空間を設けた真空断熱容器に関し、特に高温
用途に使用される真空断熱容器に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum heat insulating container provided with a vacuum heat insulating space between an outer container and an inner container, and more particularly to a vacuum heat insulating container used for high temperature applications.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から真空断熱容器として、図3に示
すように、外容器12と、この外容器12との間に真空
断熱空間13を設けて配置された内容器14と、真空断
熱空間13の開口部を閉鎖するメンブレン部材15とか
ら構成されたものが知られている。さらに、内容器14
を厚肉の金属材料からなる本体部16と薄肉の金属材料
からなる開口部17とで構成し、この薄肉の開口部17
によって、薄肉の金属材料からなるメンブレン部材15
とともに熱伝導を小さくし、ヒートブリッジ効果を抑制
して断熱性能の向上を図ることが考えられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 3, an outer container 12, an inner container 14 having a vacuum insulating space 13 provided between the outer container 12, and a vacuum insulating space, as shown in FIG. 13 is known, comprising a membrane member 15 for closing the opening of the thirteenth opening. Furthermore, the inner container 14
Is composed of a main body 16 made of a thick metal material and an opening 17 made of a thin metal material.
The membrane member 15 made of a thin metal material.
At the same time, it has been considered to reduce the heat conduction, suppress the heat bridge effect, and improve the heat insulation performance.

【0003】また、内容物の重量及び大気圧に抗するた
め、真空断熱空間13には適宜スペーサを配するのが一
般的である。このスペーサとしては、図4の(a)に示
すように粉末18を隙間なく充填したもの、(b)に示
すように繊維19を隙間なく充填したもの、(c)に示
すように繊維19を部分的に配したもの等が知られてい
る。
[0003] Further, in order to withstand the weight of the contents and the atmospheric pressure, it is general to appropriately arrange a spacer in the vacuum heat insulating space 13. As the spacer, as shown in FIG. 4 (a), one filled with powder 18 without gaps, as shown in FIG. 4 (b), one filled with fibers 19 without gaps, and as shown in FIG. Some of them are partially arranged.

【0004】さらに、このような真空断熱容器において
内部を高温状態にすると、内容器14を構成する部材が
膨張しようとする。しかし、スペーサによって自由な膨
張が抑えられているため、開口部17及びそれに連続し
ているメンブレン部材15に過度の熱応力が生じ、繰り
返し使用するとそれらの金属材料が損傷し、真空破壊を
起こすという問題がある。このため、熱応力を軽減する
手段として、図5に示すようにメンブレン部材15に蛇
腹構造等の伸縮機構20を設けることが知られている。
Further, when the inside of such a vacuum insulated container is heated to a high temperature, the members constituting the inner container 14 tend to expand. However, since the free expansion is suppressed by the spacer, excessive thermal stress is generated in the opening 17 and the membrane member 15 continuous therewith, and when used repeatedly, the metal material is damaged and vacuum breakage is caused. There's a problem. Therefore, as means for reducing thermal stress, it is known to provide a membrane member 15 with a telescopic mechanism 20 such as a bellows structure as shown in FIG.

【0005】なお、内容器14を構成する金属材料は、
一般に熱伝導率が小さいこと、溶接施工性がよいこと、
耐熱・耐食性が優れていること等により、オーステナイ
ト系ステンレス鋼(特にSUS304が一般的である)
が用いられている。
[0005] The metal material forming the inner container 14 is as follows.
Generally low thermal conductivity, good weldability,
Austenitic stainless steel (especially SUS304 is common) due to its excellent heat and corrosion resistance
Is used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】ところで、真空断熱容
器を構成する金属材料の溶接部は全線気密溶接を必要と
するが、容器サイズが大きくなると、上記のような伸縮
機構20を有するメンブレン部材15は複雑な溶接構造
物となり、しかも熱伝導を小さくするため薄肉の金属材
料を用いる必要があるため、安定した溶接品質を得るの
が困難で、溶接を自動化することが極めて困難であると
いう問題があった。
By the way, the welded portion of the metal material constituting the vacuum insulated container needs the whole line hermetic welding. However, when the container size is increased, the membrane member 15 having the above-described expansion and contraction mechanism 20 is required. Is a complicated welded structure, and it is necessary to use a thin metal material to reduce heat conduction, so it is difficult to obtain stable welding quality, and it is extremely difficult to automate welding. there were.

【0007】本発明は上記従来の問題点に鑑み、溶接品
質が安定し、溶接の自動化が可能な真空断熱容器を提供
することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned conventional problems, and has as its object to provide a vacuum insulated container having stable welding quality and capable of automating welding.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、外容器と、こ
の外容器との間に真空断熱空間を設けて配置された内容
器とを備えた真空断熱容器において、内容器を厚肉の本
体部と薄肉の開口部とを接合した構成とし、かつ本体部
は高純度フェライト系ステンレス鋼、開口部はオーステ
ナイト系ステンレス鋼にてそれぞれ構成したことを特徴
とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a vacuum insulated container having an outer container and an inner container provided with a vacuum insulated space between the outer container. The main body and the thin opening are joined together, and the main body is made of high-purity ferritic stainless steel, and the opening is made of austenitic stainless steel.

【0009】[0009]

【作用】本発明によると、内容器の本体部を線膨張係数
の小さい高純度フェライト系ステンレス鋼にて構成して
いるので熱伸縮が小さくなって熱応力を軽減でき、かつ
開口部は熱伝導率の小さいオーステナイト系ステンレス
鋼にて構成しているので断熱性能が低下することもな
い。こうして上記のように熱応力を軽減できるために、
メンブレン部材を伸縮機構などを有する複雑な溶接構造
物とする必要がなくなり、溶接品質が安定し、溶接を自
動化することができる。
According to the present invention, since the main body of the inner container is made of a high-purity ferritic stainless steel having a small linear expansion coefficient, thermal expansion and contraction is reduced and thermal stress can be reduced, and the opening is made of a heat conductive material. Since it is made of austenitic stainless steel having a low rate, the heat insulating performance does not decrease. In order to reduce the thermal stress as described above,
This eliminates the need for the membrane member to be a complicated welded structure having a telescopic mechanism and the like, stabilizes welding quality, and can automate welding.

【0010】[0010]

【実施例】以下、本発明の一実施例を図1を参照しなが
ら説明する。図1において、1は真空断熱容器であり、
外容器2と、この外容器2との間に真空断熱空間3を設
けて配置された内容器4とで構成されている。真空断熱
空間3は、スペーサとしての粉末系充填物10が充填さ
れたうえで真空引きされている。なお、スペーサとして
は繊維系充填物を用いてもよく、その場合は図4で示し
たように部分的に配置してもよい。
An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIG. In FIG. 1, 1 is a vacuum insulated container,
It comprises an outer container 2 and an inner container 4 provided with a vacuum heat insulating space 3 provided between the outer container 2. The vacuum insulation space 3 is evacuated after being filled with the powder-based filler 10 as a spacer. Note that a fiber-based filler may be used as the spacer, and in that case, the spacer may be partially arranged as shown in FIG.

【0011】内容器4は、必要な強度を確保するために
厚さが1.5〜3.0mmの厚肉の高純度フェライト系ス
テンレス鋼からなる本体部5と、熱伝導を小さくするた
めに厚さが1.0mm以下の薄肉のオーステナイト系ステ
ンレス鋼からなる開口部6にて構成され、本体部5の上
端と開口部6の下端が溶接されている。また、内容器4
の開口部6の上端と外容器2の上端とが、同じく熱伝導
を小さくするために厚さが1.0mm以下の薄肉のオース
テナイト系ステンレス鋼からなるメンブレン部材7にて
接続され、真空断熱空間3の開口が閉鎖されている。
The inner container 4 has a main body 5 made of high-purity ferritic stainless steel having a thickness of 1.5 to 3.0 mm to secure necessary strength, and a main body 5 to reduce heat conduction. An opening 6 made of a thin austenitic stainless steel having a thickness of 1.0 mm or less is formed, and an upper end of the main body 5 and a lower end of the opening 6 are welded. In addition, inner container 4
The upper end of the opening 6 and the upper end of the outer container 2 are connected by a membrane member 7 made of a thin austenitic stainless steel having a thickness of 1.0 mm or less in order to reduce heat conduction. Three openings are closed.

【0012】次に、以上の構成による作用を説明する。
内容器4の本体部5を構成する高純度フェライト系ステ
ンレス鋼と、開口部6やメンブレン部材7を構成するオ
ーステナイト系ステンレス鋼との線膨張係数と熱伝導率
とを表1に示す。
Next, the operation of the above configuration will be described.
Table 1 shows the linear expansion coefficient and the thermal conductivity of the high-purity ferritic stainless steel forming the main body 5 of the inner container 4 and the austenitic stainless steel forming the opening 6 and the membrane member 7.

【0013】[0013]

【表1】 [Table 1]

【0014】本実施例では内容器4の本体部5を高純度
フェライト系ステンレス鋼にて構成しているので、従来
のオーステナイト系ステンレス鋼に比べて約60%に伸
びが抑えられる。従って、内容器4の開口部6及びそれ
に連続するメンブレン部材7に生じる熱応力が軽減さ
れ、メンブレン部材7に蛇腹構造などの構造を採用する
必要がなくなる。
In this embodiment, since the main body 5 of the inner container 4 is made of high-purity ferritic stainless steel, the elongation can be suppressed to about 60% as compared with the conventional austenitic stainless steel. Therefore, the thermal stress generated in the opening 6 of the inner container 4 and the membrane member 7 connected to the opening 6 is reduced, and it is not necessary to adopt a structure such as a bellows structure for the membrane member 7.

【0015】一方、内容器4の全体を高純度フェライト
系ステンレス鋼にて構成すると、オーステナイト系ステ
ンレス鋼に比べて熱伝導率が約1.5倍大きいため、熱
伝導により断熱性能が低下するが、本実施例では内容器
4の開口部6をオーステナイト系ステンレス鋼にて構成
しているので断熱性能が悪化することもない。
On the other hand, if the entire inner container 4 is made of a high-purity ferritic stainless steel, the heat conductivity is about 1.5 times larger than that of the austenitic stainless steel. In this embodiment, since the opening 6 of the inner container 4 is made of austenitic stainless steel, the heat insulating performance does not deteriorate.

【0016】次に、具体実施例について説明する。表2
に示したA〜Eの材料を内容器4の本体部5に用いて図
2に示す真空断熱容器1を各々製作した。内容器4の内
部空間の平面形状は一辺の長さLが400mmの正方形で
あり、本体部5の深さHが1000mm、開口部6の深さ
hが100mmである。又、本体部5の板厚Tは3.0m
m、開口部6及びメンブレン部材7の板厚tは1.0mm
である。また、開口部6及びメンブレン部材7はオース
テナイト系ステンレス鋼SUS304を用い、真空断熱
空間3には繊維系充填材11を充填している。
Next, a specific embodiment will be described. Table 2
Using the materials A to E shown in (1) for the main body 5 of the inner container 4, the vacuum insulated containers 1 shown in FIG. The planar shape of the inner space of the inner container 4 is a square with a side length L of 400 mm, the depth H of the main body 5 is 1000 mm, and the depth h of the opening 6 is 100 mm. The thickness T of the main body 5 is 3.0 m.
m, the thickness t of the opening 6 and the membrane member 7 is 1.0 mm
It is. The opening 6 and the membrane member 7 are made of austenitic stainless steel SUS304, and the vacuum heat insulating space 3 is filled with a fibrous filler 11.

【0017】[0017]

【表2】 [Table 2]

【0018】表2中、Aはオーステナイト系ステンレス
鋼SUS304(比較例として従来例と同じもの)であ
り、B〜Eは高純度フェライト系ステンレス鋼である。
こうして製作した各真空断熱容器1に、図2(a)に示
すように、蓋8を装着し、ヒーター9にて内部を280
°Cに保持し、図2(b)に丸印Pで示すメンブレン部
材7のコーナー部に歪みゲージを貼付し、熱歪みを測定
した。
In Table 2, A is an austenitic stainless steel SUS304 (the same as a conventional example as a comparative example), and BE is a high-purity ferritic stainless steel.
As shown in FIG. 2A, a lid 8 is attached to each of the vacuum insulation containers 1 thus manufactured, and the inside of the
2C, a strain gauge was attached to the corner of the membrane member 7 indicated by a circle P in FIG. 2B, and thermal strain was measured.

【0019】その結果、Aを内容器4の本体部5として
用いた真空断熱容器1では熱歪みが7000〜8000
μmを示したのに対して、B〜Eを用いたものではいず
れも2000〜2500μmにしかならず、メンブレン
部材7に蛇腹構造等の伸縮機構を必要としないことが判
明した。なお、製作した各真空断熱容器1の放散熱量は
すべて同じであった。
As a result, in the vacuum insulated container 1 in which A is used as the main body 5 of the inner container 4, the thermal distortion is 7000 to 8000.
In contrast to the case of using μm, those using B to E were all 2000 to 2500 μm, which proved that the membrane member 7 did not require a stretching mechanism such as a bellows structure. Note that the amount of heat dissipated in each of the manufactured vacuum insulated containers 1 was the same.

【0020】尚、一般のフェライト系ステンレス鋼のよ
うに、0.03%<Cのものでは、溶接金属及び熱影響
部の一部がマルテンサイト組織となり、真空断熱容器に
適さない。また、0.03≧CのものであってもTi及
びNbを含まない鋼種は溶接中に不純物としてまき込ま
れるCの影響を抑えることができず、一部マルテンサイ
ト組織になったりして溶接品質が安定しない他、結晶粒
の粗大化が著しく、強度的にも問題を生じる。又、フェ
ライト系ステンレス鋼は低温脆性の問題があるため、低
温用途の真空断熱容器には適用できない。
In the case of 0.03% <C, like a general ferritic stainless steel, a part of the weld metal and the heat-affected zone have a martensitic structure, which is not suitable for a vacuum insulation container. In addition, even if the steel content is 0.03 ≧ C, the steel type that does not contain Ti and Nb cannot suppress the influence of C introduced as an impurity during welding, and partially forms a martensitic structure. In addition to the unstable quality, the crystal grains are remarkably coarsened, causing a problem in strength. Further, ferritic stainless steel has a problem of low-temperature brittleness, and therefore cannot be applied to a vacuum insulated container for low-temperature use.

【0021】[0021]

【発明の効果】本発明によれば、以上のように内容器の
本体部を線膨張係数の小さい高純度フェライト系ステン
レス鋼にて構成しているので熱伸縮が小さくなって熱応
力を軽減でき、従ってメンブレン部材を伸縮機構などを
有する複雑な溶接構造物とする必要がなくなって溶接品
質が安定し、また溶接を自動化できて生産性が向上し、
さらにメンブレン部材の形状が単純になるため材料費を
低減でき、蓋との取り合いも容易となり、しかも開口部
は熱伝導率の小さいオーステナイト系ステンレス鋼にて
構成しているので断熱性能が低下することがない等、大
なる効果を発揮する。
According to the present invention, since the main body of the inner container is made of a high-purity ferritic stainless steel having a small linear expansion coefficient as described above, thermal expansion and contraction is reduced, and thermal stress can be reduced. Therefore, there is no need to make the membrane member a complicated welded structure having a telescopic mechanism and the like, and the welding quality is stabilized, and the welding can be automated to improve the productivity.
In addition, the simpler shape of the membrane member reduces material costs, facilitates connection with the lid, and reduces the heat insulation performance because the opening is made of austenitic stainless steel with low thermal conductivity. It has a great effect, for example, there is no.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の真空断熱容器の縦断面図で
ある。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a vacuum insulated container according to one embodiment of the present invention.

【図2】同実施例の真空断熱容器の試験状態を示し、
(a)は縦断面図、(b)は歪みゲージの配置位置の説
明図である。
FIG. 2 shows a test state of the vacuum insulated container of the embodiment,
(A) is a longitudinal sectional view, (b) is an explanatory view of an arrangement position of a strain gauge.

【図3】従来例の真空断熱容器の概略構成を示す縦断面
図である。
FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing a schematic configuration of a conventional vacuum insulated container.

【図4】従来例の真空断熱容器において真空断熱空間に
配置されるスペーサの各例を示す要部の縦断面図であ
る。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view of a main part showing each example of a spacer arranged in a vacuum heat insulating space in a conventional vacuum heat insulating container.

【図5】従来例の真空断熱容器におけるメンブレン部材
の一構造例を示す縦断面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view showing one structural example of a membrane member in a conventional vacuum insulated container.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 真空断熱容器 2 外容器 3 真空断熱空間 4 内容器 5 本体部 6 開口部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum heat insulation container 2 Outer container 3 Vacuum heat insulation space 4 Inner container 5 Main body 6 Opening

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 洋 兵庫県尼崎市大浜町2丁目26番地 株式 会社クボタ武庫川製造所内 (56)参考文献 実開 昭51−111160(JP,U) 実公 昭58−12680(JP,Y2) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B65D 81/38──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Hiroshi Yamazaki 2-26, Ohama-cho, Amagasaki City, Hyogo Prefecture Inside the Kubota Mukogawa Works Co., Ltd. -12680 (JP, Y2) (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) B65D 81/38

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 外容器と、この外容器との間に真空断熱
空間を設けて配置された内容器とを備えた真空断熱容器
において、内容器を厚肉の本体部と薄肉の開口部とを接
合した構成とし、かつ本体部は高純度フェライト系ステ
ンレス鋼、開口部はオーステナイト系ステンレス鋼にて
それぞれ構成したことを特徴とする真空断熱容器。
1. A vacuum insulated container provided with an outer container and an inner container provided with a vacuum insulated space between the outer container, wherein the inner container has a thick body portion and a thin opening portion. Wherein the main body is made of high-purity ferritic stainless steel and the opening is made of austenitic stainless steel.
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JP6904168B2 (en) * 2017-08-28 2021-07-14 トヨタ自動車株式会社 Vacuum insulation container
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