JP3650987B2 - 金属製真空二重壁容器の真空封止部保護構造並びにその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、魔法瓶、真空断熱調理器、大型断熱容器などに使用される金属製真空二重壁容器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に金属製真空二重壁容器は、内容器と外容器が隙間を介して一体に接合され、この隙間が真空断熱層とされ、その真空封止構造は、例えば、該外容器の底部など、いずれかの部位に排気孔を設け、その排気孔をろう材で封止した構造のものが知られている。
この種の金属製真空二重壁容器を製造する際には、内容器と外容器とを一体化した後、排気孔の近傍若しくはその一部を覆うように排気孔封止のためのろう材を配している。次いでこれを真空炉内に入れ、真空引きと同時にろう材が溶融する温度以下で加熱を行い、容器金属材に吸着されているガス成分を除去した後、ろう材が溶融する温度以上に昇温することにより、ろう材を溶融し排気孔に流し込み、排気孔をろう材が覆った状態で温度を下げてろう材を固化し、金属製真空二重壁容器を形成する。
【０００３】
ろう材は一般にニッケル系や、ガラス系のろう材が用いられている。ニッケル系のろう材の場合、環境の影響を受け易く、例えば塩分等を含んだ環境に晒された場合腐食が生じ、過度に腐食が進んだ場合には、真空断熱層まで到達し、真空を維持出来ない問題が生じていた。
また、ガラス系のろう材を使用した場合には、環境に対して影響は受け難いが、例えば落下などの衝撃を受けた場合、ろう材にクラックが生じ、真空を維持できなくなると言った問題が生じていた。
これらの問題点を克服するため、真空封止を行った後、耐食性、耐薬品性、耐衝撃性を向上させ、断熱容器としての性能を維持するために、外容器底部の真空封止部にステンレス鋼や合成樹脂で形成された底蓋状の底部材を強制嵌合し、真空封止部を覆う構造が採用されている。この底部材が容器底部から外れると、外観上、耐食性、耐薬品性そして耐衝撃性の面から問題を生じる場合には、さらに封止部を含む容器底部と当該底部材の間に接着剤を用いて強固に接着する構造としている。
【０００４】
また業務用等に用いられる、特に口径が大きく大容量の金属製真空二重壁容器の場合には、底部全体を底部材で覆うことは、底部材自体のコストが高くなる問題があった。さらに口径が大きいため、その形成時に少しでも歪みが生じた場合に、底部との嵌合が不可能、又は困難となり、製造工程上にも問題があった。 その対策として、底部の排気孔を含む封止部に接着剤を介して平板の保護部材を接着する方法が採用されていた。しかし、耐熱性、耐食性、耐薬品性、耐衝撃性を考慮し、さらに充分な接合強度を得るためには、接着剤としてエポキシ系、シリル基系含有特殊ポリマー等の比較的硬化速度が遅い接着剤に限定されてしまう。そのため、これら接着剤を用いる場合、充分な接着強度が生じる粘着領域に達するまでに長時間を要してしまう。またこの粘着領域に達するまでに接着剤塗布部で部材にズレが生じると、接着強度が低下してしまう問題があった。従って、接着工程では、接着剤がある程度硬化するまで、部材がスレないように固定して、接着剤塗布部を一定時間放置する必要があり、作業性が悪いという問題があった。さらに、この粘着領域に達するまでの時間を短縮するために、塗布した接着剤の温度を上げることが有効ではあるが、設備費用の問題や、設置場所の問題を有していた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は前記事情に鑑みてなされたもので、作業性良く、短時間で確実に金属製真空二重壁容器の真空封止部を保護する構造及び製造方法の提供を課題とし、それによって不良率を下げ、コストダウンを図ることを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明に係る金属製真空二重壁容器の真空封止部保護構造は、内容器と外容器が隙間を介して一体に接合され、該隙間が真空断熱層とされ、該内容器と外容器とのいずれか一方に、排気孔と該排気孔を気密に塞ぐろう材とを備えた真空封止部が形成された金属製真空二重壁容器の真空封止部保護構造であって、前記排気孔の周縁に、真空封止部を被覆保護する保護部材が、瞬間接着剤と、それよりも硬化速度が遅い粘着接着剤とによって接着されてなることを特徴としている。
この金属製真空二重壁容器の真空封止部保護構造において、前記外容器の底部に、真空断熱層側に凹む凹み部を設け、該凹み部に前記排気孔を穿設し、かつ該凹み部の周囲に、板状をなす前記保護部材を配した時に該保護部材の外面と外容器底面とが略面一になる保護部材用凹み部を設け、該保護部材を該保護部材用凹み部に挿入し、前記凹み部に注入した前記粘着接着剤と、少なくとも該保護部材周縁と外容器底部との間に配された瞬間接着剤とによって固定した構造とすることができる。
本発明に係る金属製真空二重壁容器の製造方法は、金属製の内容器と、排気孔が穿設された金属製の外容器とを接合一体化し、該排気孔を通して内外容器間の隙間を真空排気した後、該排気孔をろう材で封止して真空二重壁容器を作製し、次いで排気孔をろう材で塞いだ真空封止部に、硬化速度が遅い粘着接着剤を配した後、該真空封止部を覆う保護部材を瞬間接着剤によって外容器底部に接着することを特徴としている。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明に係る金属製真空二重壁容器は、内容器と外容器とを隙間を持たせて一体化し、該内容器と外容器との間に形成された隙間を真空断熱層としてなる金属製真空二重壁容器において、前記内容器と外容器の一方に真空排気用の排気孔を設け、真空封止工程後、前記排気孔を封止したろう材を覆うようにして硬化速度が遅い粘着接着剤を塗布し、さらに該粘着接着剤を覆うようにして、真空封止部を保護する保護部材を瞬間接着剤によって接着したものである。
瞬間接着剤によって保護部材と真空封止部の周縁の底部を固定することにより、粘着接着剤が固化するまでの間、保護部材等に外力が作用しても、保護部材は動くことなく、真空封止部の保護が可能である。
【０００８】
本発明において硬化速度が遅い接着剤とは、１液又は２液型のエポキシ系の反応型樹脂系接着剤、或いはシリル基系含有特殊ポリマー系接着剤などであり、好適な市販品を例示すれば、セメンダイン株式会社製、スーパーＸ（商品名）である。これは空気中の水分を吸収して硬化する接着剤であり、塗布後約１０分で弾力性を持った粘着状態となり、硬化する。硬化状態での耐熱温度は１２０℃以上である。
【０００９】
また瞬間接着剤とは、シアノアクリレート系瞬間接着剤などであり、好適な市販品を例示すれば、セメンダイン株式会社製、瞬間接着剤３０００ＲＸ（商品名）である。これは金属同士を瞬時に接着固化することが可能である。さらに別なタイプの瞬間接着剤として、ポリオレフィン、ポリアミド等の熱可塑性高分子を主成分とするホットメルト系接着剤を用いることもできる。
【００１０】
以下、図面を参照して本発明の一形態を説明する。図１は本発明による金属製真空二重壁容器（以下、断熱容器という）の一例を示すものであり、この断熱容器は、ステンレス鋼製の内容器１と、同じくステンレス鋼製の外容器２とから構成され、これら容器１，２間の隙間は真空断熱層２０になっている。
【００１１】
外容器２の底部中央には、真空封止部１０が設けられている。この真空封止部１０は、外容器２の底部中央を真空断熱層２０側に向けて略半球状に凹ませた凹み部３と、該凹み部３の略最深部に穿設された排気孔８と、該排気孔８を塞いだろう材９と、該ろう材９の外方を覆って凹み部３を満たし、更に凹み部３周縁に広がって固化した粘着接着剤６と、凹み部３の外周に同心円状に設けられた保護部材用凹み部５に嵌合されて、該粘着接着剤６及び瞬間接着剤７によって外容器２底部に接着固定された円板状の保護部材４とから構成されている。
【００１２】
上記保護部材用凹み部５の外容器２底面からの深さは、保護部材４の厚みと略等しくされ、保護部材４を配した時に該保護部材４の外面と外容器底面とが略面一になるように構成されている。この保護部材４の材質、形状、大きさは特に限定されないが、より強固な接着強度と耐食性を得るために、外容器２と同じくステンレス鋼製の円板が好ましい。使用環境等を考慮して、耐熱性、腐食性に問題が生じない場合には、成形の容易性、コストの面で優れている合成樹脂製の保護部材４を使用しても良い。
【００１３】
次に、上記構成の断熱容器の製造方法を説明すると、まず内容器１と外容器２とを組み合わせ、それぞれの上端部に形成されたフランジ状の口元部１１，１２を溶接により接合し、内外容器を一体化する。次に、外容器２の底部に穿設された排気孔８周囲の凹み部３表面にろう材を配し、真空炉内に口部を下方向に向けて倒置する。その後、真空炉内を真空引きするとともに、ろう材が溶融する温度以下に保持し、内容器１と外容器２の間の空気と、これらのステンレス鋼板に吸着しているガス成分を除去する。その後、真空炉内の容器を、ろう材が溶融する温度まで昇温する。これによりろう材は溶融し、凹み部３の排気孔８に流れ込み、該排気孔８を覆う。その後、真空炉内の温度を下げることによりろう材９は固化し、内容器１と外容器２の間に真空断熱層２０が形成されると共に、排気孔８がろう材９によって完全に塞がれた金属製真空二重壁容器が得られる。
なお、内外容器１，２の口元部１１，１２を一体化する方法として上記溶接法の他に、内容器口元部１１と外容器口元部１２との間にろう材を配し、排気孔８の真空封止と同時に口元部をろう付け接合することも可能である。
【００１４】
次に排気孔３をろう材９で封止した真空封止部１０を保護するために、粘着接着剤として、スーパーＸ（商品名、セメンダイン株式会社製）と、瞬間接着剤３０００ＲＸ（商品名、セメンダイン株式会社製）を用いた。まず強固な接着を行うため、凹み部３、保護部材４並びに保護部材用凹み部５の接合面をアルコール等で洗浄し脱脂する。次いで、真空封止部１０の凹み部３内に、その体積以上に粘着接着剤を注入する。このように粘着接着剤を凹み部３より盛り上げて注入することにより、その後に嵌合される保護部材４が粘着接着剤によって接着可能となる。次に、保護部材用凹み部５に瞬間接着剤を数滴垂らし、直ちに保護部材４を嵌合し、瞬間的に動かないように固定する。この時、粘着接着剤と瞬間接着剤が混合しないように、瞬間接着剤は保護部材用凹み部５の端部にて接着することが望ましい。
【００１５】
瞬間接着剤を用いて固定した保護部材４により、凹み部３を埋めるように注入された粘着接着剤は保護され、更に保護部材４の外面と外容器２の底面とが略面一となるため、外観的にも優れた保護構造となる。この保護構造の形成では、特別な治具等を用いずに位置合わせも容易に行うことができ、作業性が大幅に向上する。さらに、保護部材４接着時に横方向の力が作用しても、保護部材用凹み部５に嵌合されているのでズレにくいという利点をも有する。さらに、粘着接着剤が硬化した後に保護部材４に外力が作用しても、固化後の粘着接着剤が弾性を有していることから、その外力を粘着接着剤の弾性変形で吸収し、ろう材９まで外力が伝わらず、真空封止部１０を強固に保護することができる。
【００１６】
【実施例】
図１，２に示した構造の真空断熱容器を作製した。内容器１と外容器２の両方にはＳＵＳ３０４を用い、それぞれプレス加工等を用いて形成した。外容器２の外径は２００ｍｍとし、凹み部３の内径を約１０ｍｍ、深さ５ｍｍとし、略円錐状とした。内外容器の口元部１１，１２をＴＩＧ溶接によって溶接一体化した後、排気孔の近傍にガラス系のろう材を配し、真空炉を用いて真空封止を行い、真空断熱容器を作製した。ろう材９は凹み部３内の排気孔８を完全に塞ぎ、凹み部３内壁に２ｍｍ程度の厚さで密着していた。
次いで粘着接着剤として、使用時にゲル状のサイレックス１００（商品名、コニシ株式会社製）を用い、約１ｃｃを凹み部３内に押し入れ、さらに保護部材用凹み部５の端部４ヶ所に瞬間接着剤アロンアルファ（商品名、東亜合成株式会社製）を垂らし、直ちにＳＵＳ３０４の円板よりなる保護部材４を嵌合し、瞬間的に接着固定した。保護部材４の嵌合によって、凹み部３から盛り上がっていた粘着接着剤が押し広げられ、保護部材用凹み部５と保護部材４の間に均一に延びていた。
なお、本実施例では瞬間接着剤を保護部材若しくは保護部材用凹み部５のいずれか一方に塗布した後、嵌合して接着したが、瞬間接着剤を塗布する順序はこの順番に限定されず、凹み部３に粘着接着剤を注入した後、保護部材４を嵌合することにより、盛り上がった粘着接着剤は保護部材用凹み部５の表面と保護部材４の間で均一に押し広げられ、場所によっては粘着接着剤が外部にはみだす場合もある。その粘着接着剤がはみだした部分の状況に応じて、はみだしていない部分に瞬間接着剤を塗布すると、粘着接着剤と瞬間接着剤が混合せず、より効果的に接着することができる。
【００１７】
その後、約１０分で粘着接着剤が硬化するが、真空封止部は強力に保護されていることから、その間に製品の梱包等の作業を行うことができ、作業能率が格段に向上した。
完成した容器を使用し、洗浄を行い、乾燥器で乾燥した（１２０℃、３０分）。真空封止部を保護している粘着接着剤は高温でも使用が可能であるため、剥がれ等が起こることなく、真空封止部は頑丈に保護されていた。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、排気孔の周縁に、真空封止部を被覆保護する保護部材を、瞬間接着剤と、それよりも硬化速度が遅い粘着接着剤とによって接着したものなので、粘着接着剤がまだ硬化していない時でも粘着接着剤を保護部材が覆っているため、硬化するまで待つ必要がなく、製造する上でタクトを速くすることができ、製造コストを安くすることができる。さらに粘着接着剤は耐熱性に優れているので、使用中高温に曝されても真空封止部を確実に保護することができる。
また、外容器の底部に、真空断熱層側に凹む凹み部を設け、該凹み部に前記排気孔を穿設し、かつ該凹み部の周囲に、板状をなす前記保護部材を配した時に該保護部材の外面と外容器底面とが略面一になる保護部材用凹み部を設け、該保護部材を該保護部材用凹み部に挿入し、前記凹み部に注入した前記粘着接着剤と、少なくとも該保護部材周縁と外容器底部との間に配された瞬間接着剤とによって固定した構造としたので、真空封止部を覆うように、まず粘着接着剤を凹み部内に盛り上げた状態で注入し、その後保護部材用凹み部に保護部材を嵌合することで粘着接着剤を保護部材と保護部材用凹み部表面の間に押し広げることができ、粘着接着剤で保護部材用凹み部に保護部材が固定されるまで、該保護部材は瞬間接着剤で固定しておくため、硬化速度の遅い粘着接着剤によって保護部材を確実に固定し得る。
さらに、外容器の底面に保護部材用凹み部を設け、そこに保護部材を嵌合、固定した状態で、保護部材と底面とが略面一になるように構成したので、外観的に優れた保護構造を形成することができる。またこの保護構造では、保護部材に平行な方向（横方向）の外力も作用し難くなる。
また、保護部材に垂直な外力が作用しても、保護部材と弾力性を有する粘着接着剤により、真空封止部のろう材が保護される。さらに耐薬品性、耐熱性などの耐環境性の良好な粘着接着剤を用いることで外力に対しても、耐環境的にも優れた真空封止部を構成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による保護構造の一例を示す一部断面視した正面図。
【図２】 図１の要部拡大断面図。
【符号の説明】
１……内容器、２……外容器、３……凹み部、４……保護部材、５……保護部材用凹み部、６……粘着接着剤、７……瞬間接着剤、８……排気孔、９……ろう材、１０……真空封止部、２０……真空断熱層。

Claims (3)

1. 内容器と外容器が隙間を介して一体に接合され、該隙間が真空断熱層とされ、該内容器と外容器とのいずれか一方に、排気孔と該排気孔を気密に塞ぐろう材とを備えた真空封止部が形成された金属製真空二重壁容器の真空封止部保護構造であって、
   前記排気孔の周縁に、真空封止部を被覆保護する保護部材が、瞬間接着剤と、それよりも硬化速度が遅い粘着接着剤とによって接着されてなることを特徴とする金属製真空二重壁容器の真空封止部保護構造。
2. 前記外容器の底部に、真空断熱層側に凹む凹み部を設け、該凹み部に前記排気孔を穿設し、かつ該凹み部の周囲に、板状をなす前記保護部材を配した時に該保護部材の外面と外容器底面とが略面一になる保護部材用凹み部を設け、該保護部材を該保護部材用凹み部に挿入し、前記凹み部に注入した前記粘着接着剤と、少なくとも該保護部材周縁と外容器底部との間に配された瞬間接着剤とによって固定したこと特徴とする請求項１記載の金属製真空二重壁容器の真空封止部保護構造。
3. 金属製の内容器と、排気孔が穿設された金属製の外容器とを接合一体化し、該排気孔を通して内外容器間の隙間を真空排気した後、該排気孔をろう材で封止して真空二重壁容器を作製し、次いで排気孔をろう材で塞いだ真空封止部に、硬化速度が遅い粘着接着剤を配した後、該真空封止部を覆う保護部材を瞬間接着剤によって外容器底部に接着することを特徴とする金属製真空二重壁容器の製造方法。

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