JP5049468B2 - Insulated container and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は工業炉、焼却炉、発電所等で使用される断熱容器及びその製造方法、に関する。特に、真空断熱パネルの真空断熱容器及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a heat insulating container used in an industrial furnace, an incinerator, a power plant, and the like, and a method for manufacturing the same. In particular, the present invention relates to a vacuum heat insulating container for a vacuum heat insulating panel and a method for manufacturing the same.
昨今、省エネルギー化、低コスト化のために高性能な断熱パネルが求められている。半導体、電子機器などの分野では、部品の高性能化、小型化に伴い発塵のない断熱パネルが特に求められている。このような要望にこたえるため、これまでにも種々の真空断熱容器及びその製造方法が提案されてきている。 In recent years, high-performance heat insulation panels are required for energy saving and cost reduction. In the fields of semiconductors, electronic devices and the like, there is a particular need for heat-insulating panels that do not generate dust as the performance of components increases in size and size. In order to meet such a demand, various vacuum heat insulating containers and methods for manufacturing the same have been proposed.
例えば、浅い箱状に絞り形成した外板の箱状部に、繊維状や粉末状の非連続体スペーサーを置き、別の外板で蓋をし、蓋の外板の外周部と絞り成形した外板のフランジ部を全周にわたり気密溶接したのち、内部を真空にして封止する真空断熱材にあって、その外板の浅い箱状の絞りの側壁部を、他の部分の板厚に対し30%以上薄くなるようにした真空断熱材用の金属製容器が開示されている。この文献では、一実施例として、断熱材は、浅い箱状に絞り形成した板厚0.2mm のステンレス鋼鈑からなる外板の箱状部に、ガラス繊維の非連続体スペーサーを置き、同じ材料からなる別の外板で蓋をし、蓋の外板の外周部と絞り成形した外板のフランジ部を全周にわたりシーム溶接で気密溶接したのち、接続パイプより吸気して内部を高真空にした後、パイプを封止してあると、その製造法を説明している(特許文献1参照)。 For example, a fiber-like or powder-like discontinuous spacer is placed on the box-shaped part of the outer plate drawn into a shallow box shape, covered with another outer plate, and drawn with the outer peripheral part of the outer plate of the lid. After airtight welding the flange part of the outer plate over the entire circumference, it is in a vacuum heat insulating material that is sealed by vacuuming the inside, and the side wall portion of the shallow box-shaped diaphragm of the outer plate is made to the thickness of the other part On the other hand, a metal container for a vacuum heat insulating material which is made thinner by 30% or more is disclosed. In this document, as an example, the heat insulating material is the same as a non-continuous spacer of glass fiber placed on a box-shaped portion of an outer plate made of a stainless steel plate having a thickness of 0.2 mm drawn into a shallow box shape. Cover with another outer plate made of material, seal the outer periphery of the outer plate of the lid and the flange of the drawn outer plate by seam welding over the entire circumference, then inhale from the connecting pipe and vacuum the inside After that, the manufacturing method is explained when the pipe is sealed (see Patent Document 1).
また、大径の筒状外体と小径の筒状内体と筒状内体の内側に嵌着される底部材とよりなり、筒状外体と筒状内体との間隙が真空断熱されている金属製魔法瓶の製造方法について、底部材を筒状内体の内側に嵌着して底部材の接合片と筒状内体の端部寄りとを溶接し、続いて、筒状内体の所定位置を内方向へ押圧して凹所を設け、続いて、この底部材と一体化された筒状内体を筒状外体内に同軸にして間隙を介存せしめて収容配置し、続いて、筒状内体と筒状外体との端部を前記凹所位置を除いて溶接し、続いて、前記凹所に適宜な線材と適宜なろう材とを配置せしめ、続いて、常法に従い真空加熱せしめて筒状外体と筒状内体を真空封止する方法が、開示されている。これによって、ろう材により真空封止する部分が少ない(小さい)為、それだけ良好な真空状態の金属製魔法瓶が得られるとしている(特許文献2参照)。
しかしながら、前者の従来技術にあっては、真空容器をシーム溶接で封止している。また、後者の従来技術にあっては、ろう材を使用し、ろう材溜りを作り封止している。これらのシーム溶接、ろう材の使用により薄い金属板(例えば0.5mm以下)を溶接すると、金属板の変形により、封止欠陥を生じ易いという問題点がある。高温に耐え得る金属でパネルを作製した際、上下面での熱伝導を抑えるために、可能な限り薄い金属板を材料として選択するが、薄い金属板の溶接は金属板の変形などにより、欠陥を生じ易いのである。 However, in the former prior art, the vacuum vessel is sealed by seam welding. In the latter prior art, a brazing material is used and a brazing material reservoir is formed and sealed. When a thin metal plate (for example, 0.5 mm or less) is welded by using these seam welding and brazing materials, there is a problem that a sealing defect is likely to occur due to deformation of the metal plate. When a panel is made of a metal that can withstand high temperatures, a metal plate that is as thin as possible is selected as the material in order to suppress heat conduction at the top and bottom surfaces. It is easy to produce.
そこで、本発明は、金属板のろう接を含む溶接に対して気密欠陥の少ない断熱容器及びその製造方法を提供することを課題とする。 Then, this invention makes it a subject to provide the heat insulation container with few airtight defects with respect to the welding containing the brazing of a metal plate, and its manufacturing method.
上記の課題を解決するため、本発明では、第1外装板と、該第1外装板に対向して配置され該第1外装板との間に気密部を形成する第2外装板とを備える断熱容器において、前記第1外装板の縁に形成される接合部と、前記第2外装板の縁に形成される接合部と、一方の前記接合部を延長して形成された他方の前記接合部を挟み込む折曲げ部と、前記両接合部間及び/又は前記折曲げ部と前記他方の前記接合部の間に介在するろう材と、を設けた断熱容器とする。これによって、金属板のろう接を含む溶接に対して気密欠陥の少ない断熱容器を得ることができる。 In order to solve the above-described problems, the present invention includes a first exterior plate and a second exterior plate that is disposed to face the first exterior plate and forms an airtight portion between the first exterior plate and the first exterior plate. In the heat insulating container, a joint formed on an edge of the first exterior plate, a joint formed on an edge of the second exterior plate, and the other joint formed by extending one of the joints. And a brazing material interposed between the joint portions and / or the bent portion and the other joint portion. As a result, it is possible to obtain a heat-insulated container having few airtight defects with respect to welding including brazing of a metal plate.
また、前記気密部の真空度が0.1〜100Paである断熱容器すれば、高い断熱効果が得られる。 Moreover, if the heat insulation container whose vacuum degree of the said airtight part is 0.1-100 Pa, a high heat insulation effect will be acquired.
また、前記第1外装板、前記第2外装板の少なくともいずれか一方が厚さ0.1〜0.6mm、好ましくは0.2〜0.5mmの金属板であり、絞り加工により前記気密部の空間が形成されている断熱容器とすれば、薄い金属板による高い断熱効果が得られる。 Further, at least one of the first exterior plate and the second exterior plate is a metal plate having a thickness of 0.1 to 0.6 mm, preferably 0.2 to 0.5 mm, and the airtight portion is formed by drawing. If the heat insulation container in which the space is formed is obtained, a high heat insulation effect by a thin metal plate can be obtained.
また、前記断熱容器の気密部には熱伝導率0.1W/(m・K)以下の低熱伝導率材料からなる断熱材が挿入されている断熱容器とすれば、高い断熱効果が得られる。 Moreover, if it is set as the heat insulation container in which the heat insulating material which consists of a low heat conductivity material below 0.1 W / (m * K) is inserted in the airtight part of the said heat insulation container, a high heat insulation effect will be acquired.
また、第1外装板及び/又は第2外装板に絞り加工により気密空間形成部を形成した後、前記いずれかの外装板の縁に設けられた接合部に、予め、端部から1〜10mmの範囲で箔状のろう材をスポット溶接で固定し、一方の前記接合部を延長して形成された他方の前記接合部を挟み込む折曲げ部を巻きこむように折返してかしめ加工を行い、真空炉またはステンレス表面の酸化防止可能な雰囲気炉中で熱処理して封止する断熱容器の製造方法とする。これによって、金属板のろう接を含む溶接に対して気密欠陥の少ない断熱容器の製造方法を得ることができる。 In addition, after forming the airtight space forming portion on the first exterior plate and / or the second exterior plate by drawing, the joint provided on the edge of any one of the exterior plates is 1 to 10 mm from the end in advance. A foil-like brazing material is fixed by spot welding in the range of the above, and the crimping process is performed by folding back the folded portion sandwiching the other joined portion formed by extending one of the joined portions. Or it is set as the manufacturing method of the heat insulation container sealed by heat-treating in the atmosphere furnace which can prevent oxidation on the stainless steel surface. Thereby, the manufacturing method of the heat insulation container with few airtight defects with respect to the welding containing the brazing of a metal plate can be obtained.
上記のように、本発明により、金属板のろう接を含む溶接に対して、気密欠陥の少ない断熱容器及びその製造方法を得ることができる。特に、ステンレス薄板を使用して、気密欠陥のない低コストな真空断熱容器の作製が可能となる。 As described above, according to the present invention, it is possible to obtain a heat-insulating container with few airtight defects and a method for manufacturing the same for welding including brazing of metal plates. In particular, it is possible to produce a low-cost vacuum insulated container free from airtight defects using a thin stainless plate.
以下、本発明の実施の形態を図示例を伴い説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
図1及び図2は、第1の実施の形態についてのものである。図1は、断熱容器の縦断面図、図2は、その一部拡大図である。 1 and 2 relate to the first embodiment. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a heat insulating container, and FIG. 2 is a partially enlarged view thereof.
断熱容器10は、第1外装板1と、第1外装板に対向して配置され第1外装板1との間に気密部5を形成する第2外装板2とを備える。第1外装板1の縁に形成される接合部1aと、第2外装板2の縁に形成される接合部2aと、一方の接合部1aを延長して形成された他方の接合部2aを挟み込む折曲げ部1bと、両接合部1a,2a間及び折曲げ部1bと他方の接合部2aの間に、ろう材4を介在させる。気密部5は、第2外装板2に設けた気密空間形成部2c(これは、気密空間形成中間部2dと気密空間形成底部2eとから構成される。)と、第1外装板2により構成される。気密部5には、断熱材3が収容されている。
The
この断熱容器10の製造は、次のようにして行われる。
The
すなわち、熱伝導率の小さなステンレス製の板に、絞り加工により気密空間形成部2cを設けて第2外装板2とし、気密空間形成部2cによって構成される気密部5にグラスウール繊維などの断熱材3を収容し、ステンレス製の第1外装板1を合せて、各第1及び第2の外装板1,2の周囲の接合部1a,2aをろう材4によるろう接により封止した容器を作製する。この際、2つの外装板1,2の一方外装板2の接合部2aの端部に、予め、端部から1〜10mmの範囲で箔状のろう材4をスポット溶接で固定し、もう一方の外装板1の接合部1aから延長されて設けられた折曲げ部1bを、接合部2aの端部を巻きこむように折返して、かしめ加工を行った後、真空炉またはステンレス表面の酸化を防止可能な雰囲気炉中で熱処理して封止する。
That is, an airtight
次に図3により、第2の実施の形態について説明する。図3は、断熱容器の一部拡大縦断面図であり、第1の実施の形態の図2に対応する。 Next, a second embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 3 is a partially enlarged longitudinal sectional view of the heat insulating container and corresponds to FIG. 2 of the first embodiment.
第1の実施の形態との相違点は、図3にすべて表れている。各構成部の符号は第1の実施の形態の対応する構成部の符号に10を加えて示している。第1外装板11の接合部11aは、その端部にろう材14をスポット溶接で固定され、さらに、第2外装板12の接合部12aと、そこから延長されて設けられた折曲げ部12bを、接合部11aの端部を巻きこむように折返して挟み込まれる。その後、かしめ加工が行われる。他は第1の実施の形態と同様である。
The differences from the first embodiment are all shown in FIG. The reference numerals of the constituent parts are shown by adding 10 to the reference numerals of the corresponding constituent parts of the first embodiment. The joining
第1の実施の形態並びに第2の実施の形態で示した箔状のろう材4のスポット溶接配置については、種々の実施形態が可能である。これらの形態について図4のろう付け加工の形態を示す説明図に基づき説明する。説明図の第1行の欄は、第1及び第2の外装板の端部の縦断面形状を示している。このように、各表枠内には模型的に第1及び第2の外装板の端部とろう材の配置の縦断面形状を示している。第1行の欄は、第1外装板1に折り曲げ部1bを設けた場合、と、第2外装板12に折り曲げ部12bを設けた場合に分けて欄を作成している。第2行の欄は、第1行の欄に対応した形状の外装板の曲げ部無しの一方の接合部2a,11aへのろう材4,14の配置状態を示している。第3行の欄は、第2行の欄に対応して、第1又は第2外装板1,12の折曲げ部1b、12bを立ち上げた状態を示している。第4行の欄は、第3行の欄に対応して、かしめ加工をした状態を示している。
Various embodiments are possible for the spot welding arrangement of the foil-like
いずれのろう材配置でも極めて気密欠陥の少ない断熱容器が得られた。特に、接合部2a,11a両面へのろう材4,14の配置は、確実に気密欠陥をより少なくできる。
With any brazing material arrangement, an insulated container with very few airtight defects was obtained. In particular, the arrangement of the
上記実施の形態において、ろう材は、JIS規格に定められたろう材が適宜選択して使用でき、外装板がステンレス材である場合には銅ベース、アルミベース、ニッケルベース、銀ベースのろう材が挙げられるが、耐熱性、耐食性といった観点からニッケルベースのろう材が好ましい。 In the above embodiment, a brazing material defined in JIS standards can be appropriately selected and used as the brazing material. When the exterior plate is a stainless steel material, a copper base, an aluminum base, a nickel base, and a silver base brazing material are used. A nickel-based brazing material is preferable from the viewpoint of heat resistance and corrosion resistance.
さらに、気密部の真空度を0.1〜100Paとしたが、高い断熱効果が得られた。 Furthermore, although the vacuum degree of the airtight part was 0.1-100 Pa, the high heat insulation effect was acquired.
また、第1外装板、第2外装板の少なくともいずれか一方の厚さを0.2〜0.5mmの金属板としたが、薄い金属板による高い断熱効果が得られた。特に第2外装板の気密空間形成中間部2dの部分を薄くすると、高い断熱効果が得られた。
Moreover, although the thickness of at least one of the 1st exterior plate and the 2nd exterior plate was made into the metal plate of 0.2-0.5 mm, the high heat insulation effect by the thin metal plate was acquired. In particular, when the portion of the airtight space forming
また、前記断熱容器の気密部には熱伝導率0.1W/(m・K)以下の低熱伝導率材料からなる断熱材が挿入され、高い断熱効果が得られた。 In addition, a heat insulating material made of a low thermal conductivity material having a thermal conductivity of 0.1 W / (m · K) or less was inserted into the hermetic portion of the heat insulating container, and a high heat insulating effect was obtained.
以上2つの実施の形態を説明したが、本発明において、金属板の材質はステンレス、アルミ、アルミ合金、銅合金が挙げられるが、低熱伝導といった観点からステンレスが好ましい。 Although the two embodiments have been described above, in the present invention, the material of the metal plate includes stainless steel, aluminum, aluminum alloy, and copper alloy, but stainless steel is preferable from the viewpoint of low thermal conductivity.
また、本発明において、金属板の厚さは0.05〜10mmであればよいが、少なくとも熱源に近いほうの板厚は熱伝導を小さくするために薄ければ薄いほど好ましいが、あまり薄すぎても期待する強度が得られないので、具体的には0.05〜1mm、好ましくは、0.1〜0.6mmさらに好ましくは0.2〜0.5mmである。 In the present invention, the thickness of the metal plate may be 0.05 to 10 mm, but at least the plate thickness closer to the heat source is preferably as thin as possible to reduce heat conduction, but is too thin. However, since the expected strength cannot be obtained, it is specifically 0.05 to 1 mm, preferably 0.1 to 0.6 mm, and more preferably 0.2 to 0.5 mm.
さらに、断熱容器の内部空間の気圧(真空度)について説明すると、真空封止とは、断熱容器の内部空間の気圧を0.1〜1000Paにすることであり、本発明においては、100〜600℃といった比較的高い温度領域での断熱性能を確保するため好ましくは0.1〜10Pa、より好ましくは0.1〜1Paである。 Furthermore, the atmospheric pressure (degree of vacuum) of the inner space of the heat insulating container will be described. Vacuum sealing means that the air pressure of the inner space of the heat insulating container is 0.1 to 1000 Pa. In the present invention, 100 to 600 is used. The temperature is preferably 0.1 to 10 Pa, more preferably 0.1 to 1 Pa in order to ensure heat insulation performance in a relatively high temperature region such as ° C.
また、断熱容器の内部空間に挿入することが可能な断熱材は、その熱伝導率が0.1W/(m・K)以下、好ましくは0.05W/(m・K)以下、より好ましくは0.02W/(m・K)以下であればよく、例えば、ガラス繊維製断熱材、セラミックス繊維製断熱材、珪酸カルシウム製断熱材、ロックウール、セラミックス多孔体、ハニカム材、金属多層反射板といったものが挙げれらるが、本発明においては、低熱伝導といった観点からセラミックス多孔体やセラミックス繊維製断熱材を用いることが好ましい。 The heat insulating material that can be inserted into the inner space of the heat insulating container has a thermal conductivity of 0.1 W / (m · K) or less, preferably 0.05 W / (m · K) or less, more preferably 0.02 W / (m · K) or less, for example, glass fiber heat insulating material, ceramic fiber heat insulating material, calcium silicate heat insulating material, rock wool, ceramic porous body, honeycomb material, metal multilayer reflector, etc. In the present invention, it is preferable to use a ceramic porous body or a ceramic fiber heat insulating material from the viewpoint of low thermal conductivity.
また、ろう接時の温度についていえば、本発明においては、例えば、ろう材の液相線を越える温度(例えば500〜1100℃)でろう材を溶かしてろう付け溶接を行えばよい。 Regarding the temperature at the time of brazing, in the present invention, for example, the brazing material may be melted at a temperature exceeding the liquidus of the brazing material (for example, 500 to 1100 ° C.) to perform brazing welding.
具体的には、銅ベースの場合600〜1100℃、アルミベースの場合500〜700℃、ニッケルベースの場合800〜1100℃、銀ベースの場合550〜850℃である。 Specifically, it is 600 to 1100 ° C. for a copper base, 500 to 700 ° C. for an aluminum base, 800 to 1100 ° C. for a nickel base, and 550 to 850 ° C. for a silver base.
また、ろう接時の雰囲気における酸化防止可能な雰囲気とは、酸素がない雰囲気であれば特に制限がないが、具体的には、水素ガス、一酸化炭素ガス、炭酸ガス、窒素ガス、アンモニア分解ガス、不活性ガス(Ar、He)の雰囲気のことをいう。本発明においては、ステンレスの還元が容易な水素ガスまたは、真空中が望ましい。 The atmosphere capable of preventing oxidation in the atmosphere during brazing is not particularly limited as long as it is an oxygen-free atmosphere. Specifically, hydrogen gas, carbon monoxide gas, carbon dioxide gas, nitrogen gas, ammonia decomposition It means an atmosphere of gas or inert gas (Ar, He). In the present invention, it is desirable to use hydrogen gas or stainless steel in which stainless steel can be easily reduced.
本発明は工業炉、焼却炉、発電所等で使用される真空断熱パネルの真空断熱容器及びその製造方法として有用である。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is useful as a vacuum heat insulating container for a vacuum heat insulating panel used in an industrial furnace, an incinerator, a power plant and the like, and a method for manufacturing the same.
1 第1外装板、1a 接合部、1b 折曲げ部、2 第2外装板、2a 接合部、2c 気密空間形成部、2d 気密空間形成底部、2e 気密空間形成底部、3 断熱材、4 ろう材、5 気密部、10 断熱容器、11 第1外装板、11a 接合部、12 第2外装板、12a 接合部、12b 折曲げ部、14 ろう材。
DESCRIPTION OF
Claims (3)
前記第1外装板及び前記第2外装板はステンレスからなり、
前記第1外装板、前記第2外装板の少なくともいずれか一方が厚さ0.1〜0.6mmのステンレス板であり、絞り加工により前記気密部の空間が形成されており、
前記気密部には熱伝導率0.1W/(m・K)以下のセラミックス多孔体又はセラミックス繊維製断熱材からなる断熱材が挿入されており、
前記第1外装板の縁に形成される接合部と、前記第2外装板の縁に形成される接合部と、一方の前記接合部を延長して形成された他方の前記接合部を挟み込む折曲げ部と、前記両接合部間及び/又は前記折曲げ部と前記他方の前記接合部の間に介在する銅ベース、アルミベース、ニッケルベース又は銀ベースのろう材と、を設けた
ことを特徴とする断熱容器。 In a heat insulating container provided with a first exterior plate and a second exterior plate that is disposed opposite to the first exterior plate and forms an airtight portion between the first exterior plate,
The first exterior plate and the second exterior plate are made of stainless steel,
At least one of the first exterior plate and the second exterior plate is a stainless steel plate having a thickness of 0.1 to 0.6 mm, and the space of the hermetic portion is formed by drawing,
A heat insulating material made of a ceramic porous body or a ceramic fiber heat insulating material having a thermal conductivity of 0.1 W / (m · K) or less is inserted into the hermetic portion,
A fold between the joint formed on the edge of the first exterior plate, the joint formed on the edge of the second exterior plate, and the other joint formed by extending one of the joints. A bent portion and a copper base, an aluminum base, a nickel base or a silver base brazing material interposed between the joint portions and / or between the bent portion and the other joint portion are provided. Insulated container.
ことを特徴とする請求項1に記載の断熱容器。 The heat insulation container according to claim 1, wherein a degree of vacuum of the hermetic portion is 0.1 to 100 Pa.
前記気密空間形成部によって構成される気密部に熱伝導率0.1W/(m・K)以下のセラミックス多孔体又はセラミックス繊維製断熱材からなる断熱材を収容し、
前記いずれかの外装板の縁に設けられた接合部に、予め、端部から1〜10mmの範囲で箔状の銅ベース、アルミベース、ニッケルベース又は銀ベースのろう材をスポット溶接で固定し、
一方の前記接合部を延長して形成された他方の前記接合部を挟み込む折曲げ部を巻きこむように折返してかしめ加工を行い、
真空炉またはステンレス表面の酸化防止可能な雰囲気炉中で熱処理して封止する
ことを特徴とする断熱容器の製造方法。 After forming the hermetic space forming part by drawing in at least one of the first exterior plate made of stainless steel and the second exterior plate made of stainless steel having a thickness of 0.1 to 0.6 mm,
A heat insulating material made of a ceramic porous body or a ceramic fiber heat insulating material having a thermal conductivity of 0.1 W / (m · K) or less is accommodated in the airtight portion constituted by the airtight space forming portion,
In advance, a foil-like copper base, aluminum base, nickel base, or silver base brazing material is fixed to the joint provided at the edge of any of the above-mentioned exterior plates by spot welding within a range of 1 to 10 mm from the end. ,
One of the joints formed by extending one of the joints is folded and folded so as to wrap around the bent part sandwiching the other joint,
A method for producing a heat-insulated container, characterized by heat-sealing in a vacuum furnace or an atmosphere furnace capable of preventing oxidation on a stainless steel surface.
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