JP5078720B2 - 真空三重金属容器 - Google Patents

Description

本発明は、真空断熱層が二重に構成される、真空三重金属容器に関する。

真空保温容器は、液体を貯える容器として好んで使用される。

従来、真空保温容器として、真空二重金属容器が実用に供されている。この真空二重金属容器の製造方法が各種提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
特開昭６２−１４２５２６号公報（第２図）

特許文献１を次図に基づいて説明する。
図８は従来の真空二重金属容器を説明する図であり、真空二重金属容器を製造するには、まず、内容器１０１の口部１０２の外周面にろう１０３を配置した上で、内容器１０１と、外容器１０４をそれぞれの容器１０１、１０４の口部１０２、１０５で嵌合させ仮組みを行う。

次に、この仮組された真空二重金属容器１０６を真空加熱炉に入れる。真空加熱炉に入れることにより、内容器１０１の外周面及び外容器１０４の内周面の間は真空にされ、仮組みされた真空二重金属容器１０６を加熱することにより、口部１０２、１０５はろう付けされる。ろう付け後冷却することにより、真空二重金属容器は完成する。

このような製造方法によれば、内容器１０１の外周面及び外容器１０４の内周面の間を真空にしながら、内容器口部１０２及び外容器口部１０５をろう付けすることができる。即ち、１の工程で真空引き及びろう付けをすることができ、作業時間の短縮を図ることができる。

ところで、このような真空二重金属容器の保温性を更に高めるために、内容器及び外容器の間に中容器を配置し、真空三重金属容器を用いることがある。真空三重金属容器の製造方法を次図で説明する。

図９は真空三重金属容器の製造方法を説明する図であり、真空三重金属容器は、内容器１１１、中容器１１２及び外容器１１３の３つの容器から構成される。内容器１１１の口部１１４及び中容器１１２の口部１１５の外周面にろう１１６、１１７を配置した上で、それぞれの容器１１１、１１２、１１３を嵌合させ、真空加熱炉に入れる。

内容器１１１の外周面から外容器１１３の内周面までが真空断熱され、それぞれの容器１１１、１１２、１１３は口部１１４、１１５、１１８でろう付けされる。ろう付けにより加熱された容器１１１、１１２、１１３を冷却する。

外容器１１３は冷却ガスに直接触れるために良好に冷却される。内容器１１１も冷却ガスに良好に冷却される。一方、真空断熱されている中容器１１２は冷却ガスによる冷却がほとんど期待できないため、冷却され難い。

このため、中容器１１２を冷却するには多大な時間が必要になる。結果として、真空三重金属容器を製造するには、多大な時間がかかる。
短時間で製造することができる真空三重金属容器の提供が望まれる。

本発明は、短時間で製造することができる真空三重金属容器を提供することを課題とする。

請求項１に係る発明は、金属製の内容器と、この内容器を囲うよう配置される金属製の中容器と、この中容器を囲うよう配置される金属製の外容器とが、各容器の一端に配置される口部でろう付けされ、前記内容器の外周面から前記外容器の内周面までが真空断熱された、真空三重金属容器において、
前記中容器は、軸方向に作用する外力により弾性変形し前記内容器の外周面又は前記外容器の内周面に接触する筒状の中容器本体と、この中容器本体の一端に配置される中容器口部と、前記中容器本体の他端にろう付けされる中容器蓋体とから構成され、
前記外容器は筒状の外容器本体と、この外容器本体の一端に配置される外容器口部と、前記外容器本体の他端にろう付けされ軸方向に作用する外力を受け弾性変形することにより前記中容器本体を押す外容器蓋体とから構成されることを特徴とする。

請求項１に係る発明では、中容器本体は、外容器蓋体が弾性変形すると押圧力により弾性変形し、内容器本体の外周面又は外容器本体の内周面に接触する。中容器本体が外容器本体の内周面に接触した場合には、外容器本体が冷却されると、接触部を介して中容器本体の熱が外容器本体へ移動する。外容器本体と共に中容器本体も速やかに冷却される。

中容器本体が内容器本体の外周面に接触した場合にも、内容器本体が冷却されると、接触部を介して中容器本体の熱が内容器本体へ移動する。内容器本体と共に中容器本体も速やかに冷却される。この結果、真空三重金属容器を短時間で製造することができる。

本発明を実施するための最良の形態を添付図に基づいて以下に説明する。なお、図面は符号の向きに見るものとする。
図１は本発明に係る真空三重金属容器の構成を説明する図であり、真空三重金属容器は、下端に外容器口部１１を有する外容器本体１２と、この外容器本体１２の内側に配置され蛇腹状に形成される中容器本体１３と、この中容器本体１３の下端に配置される中容器口部１４と、この中容器口部１４にろう付けされる内容器口部１５を下端に有し中容器本体１３の内側に配置される内容器本体１６と、この内容器本体１６の上端に配置される内容器蓋体１７と、この内容器蓋体１７を配置した後に中容器本体１３の上端に配置される中容器蓋体１８と、この中容器蓋体１８を配置した後に外容器本体１２の上端に配置され軸方向に作用する外力を受けることにより図面下側へ弾性変形する外容器蓋体１９とから構成される。

これらの容器本体１２、１３、１６及び蓋体１７、１８、１９には、普通鋼、ステンレス鋼、チタン、アルミニウム等任意の金属を用いることができる。加えて、内容器本体１６と、中容器本体１３とで金属の種類を変える等、その組み合わせは任意である。

図２は本発明に係る真空三重金属容器の断面図であり、真空三重金属容器２０は、内容器本体１６及び内容器蓋体１７が接合部２２でろう付けされてなる内容器２３を、中容器本体１３及び中容器蓋体１８が接合部２４でろう付けされて構成される中容器２５で囲い、この中容器２５を外容器本体１２及び外容器蓋体１９が接合部２６でろう付けされて構成される外容器２７で囲われてなる。
それぞれの容器２３、２５、２７は、口部１１、１４、１５でろう付けされる。

内容器２３と中容器２５との間及び中容器２５と外容器２７との間は真空状に保たれ、それぞれの容器２３、２５、２７は口部１１、１４、１５以外では接触しない。内容器２３内にＨＴＳ（Ｈｅａｔ Ｔｒａｎｓｆｅｒ Ｓａｌｔ）等の溶融塩を入れた場合には、輻射の他に口部１１、１４、１５での伝熱によってしか熱の移動が生じない。口部１１、１４、１５の接触面積は、真空三重金属容器２０全体の表面積に対して十分に狭いため、高い保温性を確保することができる。
このような真空三重金属容器の製造方法を以下に説明する。

図３は本発明に係る真空三重金属容器の仮組みを説明する図であり、外容器口部１１の内側にろう３１を配置した上で中容器本体１３を配置し、中容器口部１４にろう３２を配置した上で、内容器本体１６を配置する。次に、内容器本体１６、中容器本体１３、外容器本体１２の順に蓋体１９、１８、１７を配置し、同時に接合部２２、２４、２６にろう３３、３３、３３を配置する。このようにして製造された仮組体３５を真空引きし、ろう付けする。

内容器本体１６、中容器本体１３、外容器本体１２の順に蓋体１９、１８、１７を取り付けるため、内容器（図２内容器２３）は必ずしも本体及び蓋体から構成される必要はない。即ち、内容器には本体と蓋体が一体的に形成され、接合部を有しないものであっても用いることができる。

図４は本発明に係る中容器本体の作用を説明する図であり、（ａ）に示されるように、外力がかからない状態では中容器本体１３ａ（ａは外力がかからない状態を示す添え字。以下同じ。）の側面部は、Ｐ１、Ｐ２及びＰ３を通る半径ｒ１の半円形をしている。

このような状態から中容器本体１３に外力が加わると、（ｂ）に示されるように外力により中容器本体１３ｂ（ｂは外力がかかっている状態を示す添え字。以下同じ。）の側面部のうち一部（Ｐ４からＰ５及びＰ７からＰ８）が直線になり、その他の部分（Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７を通る曲線）が半径ｒ２の半円形になる。

（ａ）のＰ１からＰ３までを通る曲線と、（ｂ）のＰ４からＰ８まで通る曲線の長さは同じである。従って、（ｂ）に示す中容器本体１３ｂの半径ｒ２は、Ｐ４からＰ５及びＰ７からＰ８が直線である分ｒ１＞ｒ２になる。

このような（ａ）に示される曲線及び（ｂ）に示される曲線を（ｃ）に示すように比較すると、Ｐ２よりもＰ６の方が内容器本体（図２内容器本体１６）の外周面又は外容器本体（図２外容器本体１２）の内周面側にｔだけ突出する。即ち、外力を加えることによりｔだけ突出し、中容器本体１３ｂは内容器本体又は外容器本体に接触することができる。

逆に、外力がかかっていない中容器本体１３ａは、突出しない分内容器本体の外周面又は外容器本体の内周面に接触することがない。

図５は本発明に係る真空三重金属容器の真空引き及びろう付けを説明する図であり、真空加熱炉３６内に配置される基台３７、３７の上に仮組体３５を載置する。次に、錘３８を外容器蓋体１９の上面に載せる。錘３８の荷重により、矢印（１）で示すように外容器蓋体１９は軸方向（図面下向き）に弾性変形し、中容器蓋体１８を押し下げる。中容器蓋体１８が押し下げられることにより、中容器本体１３は矢印（２）で示すように図面左右方向に広がり（図４（ｂ）参照）、内容器本体１６の外周面に接触すると共に外容器本体１２の内周面に接触する。

中容器本体１３が内容器本体１６の外周面及び外容器本体１２の内周面に接触したら、真空ポンプ４１を作動させて真空加熱炉３６内を真空にする。真空加熱炉３６内が真空になったところで、ヒータ４２を作動させ、真空加熱炉３６内を加熱する。所定の温度まで加熱することにより、口部１１、１４、１５及び接合部２２、２４、２６はろう付けされる。

ろう付けが終わったら、バルブ４４、４５、４６を開け、窒素ガス容器４７から窒素ガスを送る。第１送風管４８で送られる窒素ガスは、矢印（３）で示すように主に外容器本体１２の外周面を冷却し、第２送風管４９で送られる窒素ガスは、矢印（４）で示すように主に内容器本体１６の内周面を冷却する。真空加熱炉３６内を流れた窒素ガスは、バルブ４６を通り外部へ排出される。

中容器本体１３は、外容器蓋体１９が弾性変形すると押圧力により弾性変形し、内容器本体１６の外周面及び外容器本体１２の内周面に接触する。中容器本体１３が外容器本体１２の内周面に接触した場合には、外容器本体１２が冷却されると、接触部を介して中容器本体１３の熱が外容器本体１２へ移動する。外容器本体１２と共に中容器本体１３も速やかに冷却される。

中容器本体１３が内容器本体１６の外周面に接触した場合にも、内容器本体１６が冷却されると、接触部を介して中容器本体１３の熱が内容器本体１６へ移動する。内容器本体１６と共に中容器本体１３も速やかに冷却される。この結果、真空三重金属容器を短時間で製造することができる。

加えて、内容器本体１６の内周面及び外容器本体１２の外周面の両面から冷却することにより、さらに短時間で中容器本体１３を冷却することができる。
冷却には窒素ガスを用いることが望ましいが、ヘリウム、アルゴン、空気などの窒素ガス以外のガスであってもよい。

冷却が終了したら、錘３８を外し外容器蓋体１９にかかっている荷重を除く。荷重を除くと、外容器蓋体１９、中容器蓋体１８及び中容器本体１３は元の位置に戻る。即ち、図２に示すような真空三重金属容器（図２真空三重金属容器２０）が完成する。

以下に本発明に係る真空三重金属容器の別実施例を説明する。
図６は本発明に係る真空三重金属容器の別実施例図であり、図２と共通要素は符号を流用して、詳細な説明は省略する。内容器口部５１の大きさを内容器本体１６の大きさよりも大きくし、これに合わせて各口部５２、５３の大きさを大きくした。

このような構成にした場合であっても、短時間で中容器２５の温度を下げることができるという本発明の効果を得ることができる。

図７は本発明に係る真空三重金属容器の更なる別実施例図であり、（ａ）に示すように中容器２５を内容器２３の外周面側に寄せて配置した場合には、外力を加えることにより中容器２５は内容器２３にのみ接触する。

また、（ｂ）に示すように中容器２５を外容器２７の内周面側に寄せて配置した場合には、外力を加えることにより中容器２５は外容器２７にのみ接触する。

（ａ）及び（ｂ）に示すように、内容器又は外容器のどちらか一方にのみ接触する場合であっても、短時間で中容器２５の温度を下げることができるという本発明の効果を得ることができる。

尚、本発明に係る真空三重金属容器は、中容器本体が蛇腹形状以外の形状であっても、外力を受けることにより弾性変形し、内容器又は外容器に接触することができるものであれば、形状は任意である。

本発明の真空三重金属容器は、自動車の排気熱蓄熱等に好適である。

本発明に係る真空三重金属容器の構成を説明する図である。 本発明に係る真空三重金属容器の断面図である。 本発明に係る真空三重金属容器の仮組みを説明する図である。 本発明に係る中容器本体の作用を説明する図である。 本発明に係る真空三重金属容器の真空引き及びろう付けを説明する図である。 本発明に係る真空三重金属容器の別実施例図である。 本発明に係る真空三重金属容器の更なる別実施例図である。 従来の真空二重金属容器を説明する図である。 真空三重金属容器の製造方法を説明する図である。

符号の説明

１１、５３…外容器口部、１２…外容器本体、１３…中容器本体、１４、５２…中容器口部、１５、５１…内容器口部、１６…内容器本体、１７…内容器蓋体、１８…中容器蓋体、１９…外容器蓋体、２０…真空三重金属容器、２３…内容器、２５…中容器、２７…外容器。

Claims (1)

1. 金属製の内容器と、この内容器を囲うよう配置される金属製の中容器と、この中容器を囲うよう配置される金属製の外容器とが、各容器の一端に配置される口部でろう付けされ、前記内容器の外周面から前記外容器の内周面までが真空断熱された、真空三重金属容器において、
   前記中容器は、軸方向に作用する外力により弾性変形し前記内容器の外周面又は前記外容器の内周面に接触する筒状の中容器本体と、この中容器本体の一端に配置される中容器口部と、前記中容器本体の他端にろう付けされる中容器蓋体とから構成され、
   前記外容器は筒状の外容器本体と、この外容器本体の一端に配置される外容器口部と、前記外容器本体の他端にろう付けされ軸方向に作用する外力を受け弾性変形することにより前記中容器本体を押す外容器蓋体とから構成されることを特徴とする真空三重金属容器。

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