JP6459609B2

JP6459609B2 - 真空二重容器

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Publication number: JP6459609B2
Application number: JP2015032146A
Authority: JP
Inventors: 真次福本
Original assignee: Tiger Corp
Current assignee: Tiger Corp
Priority date: 2015-02-20
Filing date: 2015-02-20
Publication date: 2019-01-30
Anticipated expiration: 2035-02-20
Also published as: JP2016152878A

Description

本願は、金属製の内容器と外容器との間の空間を真空とすることで保温性を向上させた真空二重容器に関し、表面に琺瑯加工が施された真空二重容器に関する。

上端が開口された筒状の金属製内容器と、同じく上端が開口された筒状で、内容器を外側から包み込むことができる大きさを備えた金属製外容器とを、互いの開口部分で封着して密閉された空間を形成し、内容器と外容器との間の空間を真空にして保温性を高めた真空二重容器が知られている。

近年では、エコ指向の高まりに伴い、保温性の優れたマイカップやマイボトルとして真空二重容器を利用する機会が増えている。また、真空二重容器の形態としても多岐にわたり、蓋のないタンブラー状のもの、高さ方向の全体にわたって同径筒状でネジにより着脱自在に配置される蓋や飲み口を備えた水筒型のもの、さらに、高さが比較的低く、かつ、側面が上方に向かってより広口となるように形成されて広い開口を備えた、具材の入ったスープなどの比較的流動性の低い食材もしくは飲料を収容するスープカップ、高さに対して開口径の大きな鍋状タイプなど、各種の形態のものが普及している。

このような真空二重容器の材料としては、内容器と外容器との間の空間が真空であるという構造上からの要請によって容器自体の形状を維持するために求められる強度と、数百℃に達する真空排気工程を経る製造工程上求められる強度とをクリアすることができ、かつ、軽量化が可能な材料として、ステンレスなどの金属薄板が用いられている。

このような金属薄板を材料として構成された真空二重容器は、特許文献１や特許文献２に記載されている。

特開平０６−０２２８６５号公報特開平１１−１３７４５１号公報

上記従来の真空二重容器の材料として用いられるステンレス材は、形状加工が容易で錆びにくく、また、汚れもつきにくいなどの好ましい特性を有する。

しかし、ステンレス材などの金属薄板材料が内容器の表面に露出している形態では、内容器内部に収容された飲料や食品の味が変わってしまうという問題やいわゆる金属臭がするなどの問題があった。

本開示はこのような従来技術の課題を解決するためのものであり、保温性に優れた真空二重容器において、軽量性に優れた金属薄板を使用した構成でありながら内部に収容された飲料や食品に金属特有の味や臭いが付着しない真空二重容器を得ることを目的とする。

上記課題を解決するため、本願で開示する真空二重容器は、有底筒状の金属製内容器と有底筒状の金属製外容器とを備え、前記内容器と前記外容器との間の空間を真空にした真空二重容器であって、前記空間に面している側とは異なる側の表面に琺瑯加工がなされ、前記外容器の底面が前記内容器側に湾曲した湾曲面として形成されており、前記外容器の前記底面は、前記底面の外径をＸ、前記湾曲面の曲率半径をＹとしたとき、前記曲率半径Ｙが前記外径Ｘとの関係において、Ｙ＝１３０００／ＸからＹ＝６２０００／Ｘの間の値となる。

本願で開示する真空二重容器は、外容器の底面が内容器側に湾曲した湾曲面として形成されている。このため、内容器と外容器の間の空間を真空とした後に表面に琺瑯加工を施しても、外容器の変形や琺瑯層の剥離を回避することができ、表面に琺瑯加工が施された軽量かつ低コストの真空二重容器を得ることができる。

第１の実施の形態にかかる真空タンブラーの形状を示す断面図である。第１の実施の形態にかかる真空タンブラーの底面に形成された湾曲面の曲率半径を説明する要部拡大断面図である。真空タンブラー底面の曲率半径の好適な範囲を説明するグラフである。第１の実施の形態にかかる真空タンブラーの底面に形成された湾曲面の深さ寸法を説明する要部拡大断面図である。真空タンブラー底面の深さ寸法の好適な範囲を説明するグラフである。第１の実施の形態にかかる真空タンブラーの変形例として、複数の湾曲面が形成された底面における曲率半径を説明する要部拡大断面図である。第１の実施の形態にかかる真空タンブラーの変形例として、複数の湾曲面が形成された底面における湾曲深さを説明する要部拡大断面図である。実施の形態にかかる真空タンブラーの底面に脚部が形成された形状を説明する要部拡大断面図である。第１の実施形態にかかる真空タンブラーの別の形態を示す断面図である。本開示にかかる真空二重容器の変形例の形状を説明する断面図である。第２の実施形態にかかる真空タンブラーの形状を説明する断面図である。内容器の開口径と開口部から底面までの深さの好適な範囲を説明するグラフである。第２の実施形態にかかる真空タンブラーの異なる形状の内容器の例を示す断面図である。第２の実施形態にかかる真空タンブラーのさらに異なる形状の内容器の例を示す断面図である。第２の実施形態にかかる真空二重容器として、開口部にねじ山が形成された内容器の例を示す断面図である。

本願で開示する真空二重容器は、有底筒状の金属製内容器と有底筒状の金属製外容器とを備え、前記内容器と前記外容器との間の空間を真空にした真空二重容器であって、表面に琺瑯加工がなされ、前記外容器の底面が前記内容器側に湾曲した湾曲面として形成されている。

本開示にかかる真空二重容器は、上記の構成を備えることで、内容器と外容器の間の空間を真空とした後に容器の表面に琺瑯加工を施しても、琺瑯加工時の高温によって外容器が変形したり、高温時に溜まった応力によって常温に戻した後に外容器の形状が変わってしまい、形成された琺瑯層が剥離したりすることを効果的に回避することができる。この結果、金属薄板を用いて軽量化を実現すると共に、内容器と外容器の間の空間を真空状態にした後に琺瑯加工を行うという簡易な方法を用いて低コストで製造できる、表面に琺瑯加工が施された真空二重容器を実現することができる。

本開示にかかる真空二重容器において、前記外容器の前記底面は、前記底面の外径をＸ、前記湾曲面の曲率半径をＹとしたとき、前記曲率半径Ｙが前記外径Ｘとの関係において、Ｙ＝１３０００／ＸからＹ＝６２０００／Ｘの間の値となることが好ましい。外容器底面の湾曲面の曲率半径Ｙを上記範囲とすることで、琺瑯層の剥離などが生じない真空二重容器を得ることができる。

また、本開示にかかる真空二重容器において、前記外容器の前記底面は、前記底面の外径をＸ、前記湾曲面における中心部分での周辺部分に対する深さをＺとしたとき、前記深さＺが前記外径Ｘとの関係において、Ｚ＝（０．１Ｘ）³／１００からＺ＝（０．１Ｘ）³／５００の間の値となることが好ましい。外容器底面の湾曲面の中心部の深さＺを上記範囲とすることで、琺瑯層の剥離などが生じない真空二重容器を得ることができる。

さらに、前記外容器の前記底面が、前記湾曲面に対し、前記外容器の高さ方向に形成された段差部を介して前記内容器側に配置された、前記内容器側に湾曲した内側湾曲面をさらに備えた構成とすることができる。

なお、この場合において、前記内側湾曲面の外径をｘ、曲率半径をｙとしたとき、前記曲率半径ｙが前記外径ｘとの関係において、ｙ＝１３０００／ｘからｙ＝６２０００／ｘの間の値となることが好ましい。

また、この場合において、前記内側湾曲面の外径をｘ、中心部分での周辺部分に対する深さをｚとしたとき、前記深さｚが前記外径ｘとの関係において、ｚ＝（０．１ｘ）³／１００からｚ＝（０．１ｘ）³／５００の間の値となることが好ましい。

さらに、前記外容器の前記底面が、前記内側湾曲面に形成された更なる内側湾曲面を備えた構成とすることができる。

さらにまた、本開示の真空二重容器において、大気圧下に置かれた状態で、前記内容器の底面の中心と前記外容器の前記底面の中心との間に、所定の間隔が形成されていることが好ましい。このようにすることで、外容器と内容器との間の真空層が維持でき、保温性に優れた真空二重容器を得ることができる。

以下、本願で開示する真空二重容器について、図面を参照して説明する。

（第１の実施の形態）
以下では、本願で開示する真空二重容器の第１の実施の形態として、最もシンプルな形状である蓋のない有底円筒形状の真空タンブラーを例示して説明する。

図１に、本実施形態にかかる真空二重容器である真空タンブラーの断面形状を示す。

図１に示す本実施形態にかかる真空タンブラー１は、有底筒状の内容器２と、有底筒状で内容器２を包み込む大きさを備えた外容器３とから構成されている。外容器３の底面３ａは、内容器２側に湾曲した湾曲面、すなわち、外容器３を底面３ａの側から見た場合に凹曲面となるように形成されている。

内容器２と外容器３との間には、気密に構成された空間４が形成され、空間４は排気されて真空に保たれている。また、本実施形態にかかる真空タンブラー１は、内容器２と外容器３の表面全面、すなわち、内容器２と外容器３とにおいてその間に形成される空間４に面している側とは異なる側の表面に琺瑯層５が形成されている。

本実施形態にかかる真空タンブラー１の内容器２と外容器３は、一例として、いずれも板厚０．４ｍｍのステンレス板、より具体的にはＳＵＳ３０４などの３００系のステンレス材を成形加工したものである。また、本実施形態の真空タンブラー１は、内容器２と外容器３とを、その上部開口端部分で接合して内容器２と外容器と３との間に気密にできる空間４を形成した後、図示しない排気口から空間４内部の空気を排出して真空状態としたものである。

内容器２と外容器３の素材としては、上記例示したＳＵＳ３０４など３００系のステンレス板以外にも、他のステンレス板、その他、鉄、アルミニウム、または、アルミメッキ鋼板や、アルミと亜鉛がメッキされたガルバリウム鋼板などの金属薄板、さらには、その表面が琺瑯加工に適するように加工されたほうろう用鋼板などを用いることができる。また、内容器２と外容器３の板厚は、真空二重容器全体の形状や外径や高さなどの大きさを踏まえ、さらに製造条件を加味してその形状を保つことができる厚さの範囲内として例えば０．２５ｍｍ程度から１．５ｍｍ程度までの範囲で選択できる。ただし、軽量化のためにはなるべく薄い値を選択することが好ましい。さらに、本実施形態の真空タンブラー１では、内容器２と外容器３の材料と厚さをいずれも同じもので形成したものを例示したが、内容器２と外容器３との間の空間４を真空に維持できる範囲において、内容器２と外容器３を、材料または板厚、さらにはその両方を異なるものを用いて形成することができる。

また、内容器２と外容器３との接合は、上記例示したようにそれぞれの上端開口部分で行う場合には限られない。例えば、内容器２または外容器３のいずれか一方を上端部分から折り返した形状で形成し、内容器２または外容器３の他方の側面の高さ方向における中間部分で接合するなど、内容器２と外容器３とを容易に製造でき、かつ、内容器２と外容器３との接合を容易かつ確実に行えるものであれば、接合部分は内容器２と外容器３の上端を含む側面部のいずれに形成されていてもよい。さらにまた、全体として内容器２と外容器３との二重容器構成を形成する限りにおいて、３つ以上の部材の組合せとすることも可能である。

図１において図示しない、空間４を真空にするための排気口は、通例は外容器３の側面もしくは底面に形成され、空間４を真空状態とした後にロウ材によって封止される。なお、排気口を内容器２に形成することも可能である。

空間４を真空状態にする方法としては、例えば、排気口に排気管を接続して排気管から真空ポンプで空間４内部の空気を排気し、空間４が所定の真空度となった状態で排気管を閉じて真空を維持する方法を採用することができる。また、排気口が形成された内容器と外容器とから構成される二重容器全体を排気炉内に入れて排気炉の内部を所定の真空状態とした後、排気口をロウ材で塞いで容器を取り出す方法など、気密に形成された空間４の内部を真空とする各種の手段を用いることができる。

空間４の真空度は、内容器２の内部に収容される飲料を効果的に保温するために、数Ｔｏｌｌオーダー以下とすることが好ましく、１０^-3Ｔｏｌｌ以下の高真空とすることがより好ましい。なお、空間４内部の真空を維持するために、排気口を封着した後に内容器２および外容器３から放出されるガスを吸着するためのゲッター材を空間４内部に配置するなど、真空二重容器である真空タンブラー１の空間４内の真空度を維持するために適用される各種技術を採用することができる。

本実施形態の真空タンブラー１は、内容器２と外容器３とで構成された二重容器構造の外側の表面、すなわち、空間４に面している側とは異なる側の表面全体に、琺瑯層５が形成されている。

琺瑯層５は、内容器２と外容器３との内部の空間４を所定の真空度にした後の二重容器を、フリットと称される二酸化珪素を主成分とする釉薬内に浸し、これを８００℃程度の高温で焼成したものである。本実施形態では、内容器２と外容器３とをステンレス薄板で形成しているため、釉薬としてステンレス系材料用の一般的な釉薬を用いたが、例えば内容器２と外容器３とをアルミ材で形成した場合には、アルミ系材料用の釉薬を用いる等、容器の材料等を考慮して適宜適切な釉薬を塗布しこれを焼成して琺瑯層５を形成することができる。

釉薬の塗布は、上記例示した、二重容器を釉薬内に浸すいわゆるディップ法に限られず、釉薬をスプレー塗布する方法や刷毛などで塗布する方法も利用できる。

また、琺瑯層５として、下地層であるグランドコートと外観をよくするためのカバーコートとの二層構成、もしくは、三層以上の多層構成のものを形成するなど、琺瑯層５に関する各種技術を適宜採用することで、外観に優れ、かつ、内容器２内に収容される飲料などに内容器３の素材である金属の味や臭いがつくことを防止できる、琺瑯層５を備えた真空タンブラー１が実現できる。

次に、本実施形態にかかる真空タンブラーの底面の形状について、詳細に説明する。

図２は、本実施形態にかかる真空タンブラーの底面近傍部分の断面の形状を示す要部拡大断面図である。なお、以下、本実施形態の真空タンブラーの各種底面形状の説明においては、底面の形状が琺瑯層を塗布形成する前の金属薄板での外容器の形状によって定まるものであるため、図２以降の各図面では琺瑯層が形成されていない状態の断面図を示す。

図２に示すように、本実施形態の真空タンブラー１では、外容器３の底面が内容器２側に湾曲した湾曲面３ａとして形成されている。このように、従来は平面形状としていた外容器３の底面を、内容器２側に湾曲した湾曲面３ａ、すなわち、外容器３の底面の側から見た場合に凹曲面となる形状とすることで、内容器２と外容器３との間の空間４を真空状態とした後に、内容器２と外容器３の外側の表面に琺瑯層５を形成した場合でも、琺瑯層５を形成する高温工程において外容器３の底面部分が変形することを防止することができる。また、外容器３に大きな変形が生じないまでも、琺瑯層５の形成工程である高温工程の終了後、真空タンブラー１を常温に戻した際に、残留していた応力によって外容器３の底面にわずかな変形が生じて、形成された琺瑯層５に割れが生じたり、剥がれてしまったりすることを効果的に防止することができる。

このように、本実施形態の真空タンブラーでは、外容器の底面が内容器側に湾曲した湾曲面で形成されることで、琺瑯層を形成する工程中に高温に曝されることで軟化する金属薄板で形成される内容器と外容器との変形や、変形に至らないまでも内部に残留した応力の影響を回避することができる。したがって、本実施形態の真空タンブラーは、内容器と外容器との二重容器構造体について、まず内部の空間を真空状態とする真空二重容器としての工程を通常の条件下で行うことができ、その後に、二重容器構造の表面に通常の琺瑯層形成工程によって琺瑯層を形成することができる。

このため、真空二重容器の表面に琺瑯層を形成する工程として、外容器と内容器との間の空間を真空にする工程と内容器と外容器の表面に琺瑯層を形成する工程とを同時に行わなければならないと考えられていた従来の常識を打ち破って、特別な装置を導入する必要なしに、琺瑯層を備えた真空二重容器の、低コストで、かつ、安定した製造条件下での製造を実現することができる。

次に、外容器の底面として形成された湾曲面の好ましい条件について、詳細に説明する。

発明者らの検討の結果、本実施形態にかかる真空タンブラーをはじめとする本開示にかかる真空二重容器において、外容器の底面の湾曲面について、底面の外径をＸ、湾曲面の曲率半径をＹとしたときに、外径Ｘに対する曲率半径Ｙの値についての好ましい数値範囲が存在することが確認された。

図３は、図２に示した真空タンブラーにおける、外容器の底面の外径と湾曲面の曲率半径との関係について、さまざまな条件での実験結果を示すグラフである。

図３において、横軸が外容器３の底面３ａの外径Ｘを、縦軸が底面として形成された湾曲面の曲率半径Ｙを示している。なお、本実施形態にかかる真空タンブラー１では、外容器３が金属薄板により構成されているため、製法上の制約や所定の強度を確保する上での観点から、図２にも示されているとおり、真空タンブラー１の底面３ａと側面３ｂとの間にＲ形状部分３ｃが形成されている。厳密には、このＲ形状部分３ｃは内容器側に湾曲した湾曲面ではないが、底面３ａの湾曲度合いの条件検討においてこのＲ形状部分３ｃが与える影響はほとんど無いことが確認できたため、底面３ａの湾曲度合いの好ましい範囲を規定する基準として、底面３ａの外径Ｘを用いている。

図３に示すグラフ上の各プロットは、真空タンブラーを構成するステンレス薄板の厚さや湾曲面の曲率半径を変化させた場合の測定結果を示し、図中○で示した条件では琺瑯層の剥がれが生じておらず、×で表示した条件では、外容器底面の琺瑯層に剥がれなどの不良が生じたことを示している。

図３に示す実験結果から、外容器の底面として形成される湾曲面の好ましい湾曲度合いは、湾曲面の曲率半径Ｙが底面の外径Ｘに対して、図３中において符号３１として示すＹ＝６２０００／Ｘが上限であり、図３中において符号３２として示すＹ＝１３０００／Ｘが下限となる。そして、底面の外径Ｘとの関係において湾曲面の曲率半径Ｙの値がこの間の数値範囲であれば、琺瑯層を形成する高温工程後に常温に戻した際の琺瑯層の剥がれが生じないことがわかる。

なお、湾曲面の曲率半径Ｙが底面の外径Ｘとの関係において、Ｙ＝１３０００／ＸからＹ＝６２０００／Ｘの間の値である場合には、琺瑯層形成工程中に外容器が変形してしまうことはなく、また、この数値範囲の底面を備える琺瑯層を形成した真空タンブラーは、常温に戻した後でも、テーブルなどの平面上にがたつくことなく載置することができた。さらに、真空タンブラーをテーブルなどの上に載置する際の衝撃が加わった場合でも、通常の使用条件下に生じうる衝撃の範囲では、残留している応力によって外容器が変形したり琺瑯層に割れが生じたりするなどの不都合が生じないことも確認できた。

このように、図３に示す実験結果に基づいて定められた、曲率半径Ｙが外径Ｘとの関係において、Ｙ＝１３０００／ＸからＹ＝６２０００／Ｘの間の値であるという数値範囲の湾曲面を備えた底面形状とすることで、空間を真空状態とした後に通常の形成工程を経て琺瑯層を形成した、実用上の問題がない真空タンブラーを得ることができる。

なお、図２に示したように、本実施形態の真空タンブラー１において、内容器２の底面２ａは外容器３側に凸の略半球状となっている。

内容器の底面は、外容器の底面のようにそのまま平面上に載置されることを考慮した形状とするなどの制約がないため、内容器と外容器との間の空間を真空に排気する際の熱工程や、琺瑯層を形成する際の熱工程に曝されても変形などが生じないように、最も剛性が高くなる形状として略半球状としたものである。また、内容器の底面部分を略半球状とすることで、内容器内の飲料などの収容物が底面に溜まってしまうことを効果的に防止できるなど、実用的な効果を発揮させることができる。しかし、本実施形態の真空タンブラーにおいて、内容器の底面部分を外容器側へ突出した略半球状とすることは必須の要件ではなく、内容器自体の製造過程や、排気工程や琺瑯層形成の高温工程、さらには、内容器内に収容された飲料の飲みやすさなどの実用的な観点から、内容器底面の形状を適宜好ましい形状とすることができる。

また、本実施形態の真空タンブラー１では、常温の状態において、内容器２の底面２ａと外容器３の湾曲面３ａの頂点部分との間に、所定の間隔Ｓを形成している（図２参照）。

このように、内容器２と外容器３とのそれぞれの底面部分の最も近接した部分に所定の間隔Ｓを形成することで、空間を真空にした状態で琺瑯層形成工程の高温工程に曝されても、軟化した内容器２と外容器３とが接触することを回避できる。この結果、内容器２と外容器３との間に真空層を介することができ、真空タンブラー１としての保温性を確実に維持することができる。

なお、内容器と外容器との底面の間隔Ｓの好ましい数値例としては、外容器の外径が６０ｍｍの場合にＳ＝０．５ｍｍ以上とすることができる。

以上、本実施形態の真空タンブラーの外容器底面として形成された湾曲面の好ましい条件として、底面の外径Ｘと湾曲面の曲率半径Ｙとの関係について説明した。しかし、外容器の底面に形成される湾曲面としては、単一の曲率半径を持った球の一部としての形状を有する場合以外にも、湾曲面が、同心円状の部分ごとに少しずつ異なる曲率半径を有する形状となる場合、もしくは、中心からの方向によって異なる曲率半径を有するような場合など、複合面として形成される場合が想定される。この場合には、湾曲面の好ましい条件を一つの曲率半径を用いて規定することはできないが、湾曲面における周辺部分に対する中央部分の深さとしてその湾曲度合いを把握することができる。

そこで、本実施形態の真空タンブラーにおける、外容器の底面の好ましい湾曲度合いについて、図４に記載したように、底面の外径Ｘと、湾曲面において中心部分での周辺部分に対する深さＺとの関係において把握される好ましい数値範囲を説明する。

図５は、図４に示した真空タンブラーにおける、外容器の底面の外径と湾曲面における中心部分の深さとの関係について、さまざまな条件での実験結果を示すグラフである。

図５において、横軸が外容器３の底面３ａの外径Ｘ、縦軸が湾曲面の外径部分に対する中心部分の深さＺを示している。なお、前述したとおり、本実施形態にかかる真空タンブラー１では、外容器３の底面３ａと側面３ｂとの間にＲ形状部分３ｃが形成されている。図５で示す実験結果は、底面３ａとして形成された湾曲面の周辺部分として、図４に示したように、外容器３の底面３ａの中で最も内容器２から隔たっている部分、すなわち、底面３ａとＲ形状部分３ｃとの接続部分を測定位置としている。

また、図５においても、図３と同様にグラフ上の各プロットは、真空タンブラーを構成するステンレス薄板の厚さや湾曲面の曲率半径を変化させた場合の測定結果を示し、図中○で示した条件では琺瑯層の剥がれが生じておらず、×で表示した条件では、外容器底面の琺瑯層に剥がれなどの不良が生じたことを示している。

図５に示す実験結果から、外容器の底面として形成される湾曲面の好ましい湾曲度合いは、底面の外径Ｘに対する湾曲面の中心部分での深さＺの値は、図５中において符号５１として示すＺ＝（０．１Ｘ）³／１００が上限であり、図５中において符号５２として示すＺ＝（０．１Ｘ）³／５００が下限となる。そして、底面の外径Ｘとの関係において、湾曲面の周辺部分に対する中心部分での深さＺがこの間の数値であれば琺瑯層を形成する高温工程後に常温に戻した際の琺瑯層の剥がれが生じないことがわかる。

なお、湾曲面の中心部分での深さＺが底面の外径Ｘとの関係において、Ｚ＝（０．１Ｘ）³／１００からＺ＝（０．１Ｘ）³／５００の間の値である真空タンブラーは、琺瑯層形成工程中に外容器が変形してしまうことはなく、常温に戻した後、テーブルなどの平面上にがたつくことなく載置することができた。また、真空タンブラーをテーブルなどの上に載置する際の衝撃が加わった場合でも、通常の使用条件下の衝撃の範囲では、残留している応力によって外容器が変形したり琺瑯層に剥がれや割れが生じたりするなどの不都合が生じないことも確認できた。

このように、図５に示す実験結果に基づいて定められた、湾曲面の中心部分での深さＺが底面の外径Ｘとの関係において、Ｚ＝（０．１Ｘ）³／１００からＺ＝（０．１Ｘ）³／５００の間の値であるという数値範囲の湾曲面を備えた底面形状とすることで、内容器と外容器との間の空間を真空状態とした後に琺瑯層を形成する高温工程を経た場合でも、変形や琺瑯層の剥離などの実用上の問題が生じない真空タンブラーを実現することができる。

なお、真空二重容器の外容器の底面として、内容器側に湾曲する湾曲面を形成することで、底面において湾曲面の周辺部分が最も突出することとなって真空二重容器の脚部としての機能を果たすことができる。琺瑯層の表面には、微細な凹凸が生じることが不可避であるため、琺瑯層を形成した外容器の底面が平坦面である場合には、テーブルなどの硬い平坦面上に載置した場合に真空二重容器に微細なガタツキが生じる場合がある。これに対して、本実施形態の真空タンブラーのように、外容器の底面に内容器側に湾曲する湾曲面を形成することにより、外容器の底面が載置面に触れる面積を低減することができ、琺瑯層の凹凸による不所望なガタツキが生じることを回避することができるという付随的な効果を奏することができる。

次に、本実施形態にかかる真空タンブラーの変形例として、底面に２つの湾曲面が形成されている場合における湾曲面の湾曲度合いについての好ましい条件を説明する。

図６は、本実施形態の真空タンブラーの変形例における、底面部近傍の状態を説明するための拡大断面図である。

図６に示すように、変形例の真空タンブラー１は、外容器３の底面３ａとして形成された内容器側に湾曲する湾曲面に対して、外容器３の高さ方向に形成された段差部３ｄを介して、より内容器２側に配置された、内容器２側に湾曲する内側湾曲面３ｅをさらに備えた構成となっている。すなわち、変形例の真空タンブラー１は、外容器３の底面３ａに、湾曲面として形成された底面３ａと段差部３ｄにより隔てられた内側湾曲面３ｅとの２つの湾曲面が形成されている。

図６に示したような、外容器３の底面３ａに段差部３ｄを介して内側湾曲面３ｅが形成されている場合において、内側湾曲面３ｅの好ましい湾曲度合いの範囲は、図３として示した実験結果から求められた数値範囲となる。すなわち、図６において、内側湾曲面３ｅの外径をｘ、曲率半径をｙとすると、外径ｘに対する内側湾曲面３ｅの曲率半径ｙの値は、ｙ＝１３０００／ｘからｙ＝６２０００／ｘの間の数値範囲とすることで、琺瑯層の剥がれや割れなどが生じない真空タンブラーを得ることができる。

なお、段差部３ｄの外側の湾曲面の曲率半径Ｙの数値範囲の基準となる外径Ｘが、外容器３の底面３ａの外径であるのに対し、段差部３ｄの内側に形成された内側湾曲面３ｅの曲率半径ｙの数値範囲の基準となる外径ｘは、内側湾曲面３ｅの外径、すなわち、段差部３ｄの径となる。これは、内側湾曲面３ｅが、外容器３の高さ方向に形成された段差部３ｄによって外側の湾曲面である底面３ａから明確に分離されて、段差部３ｄにおける外容器３の高さ方向の側面によって支持されているため、内側湾曲面３ｅの剛性を考える上では、この段差部３ｄの径を外径ｘとして基準とすることが合理的であるからである。また、外容器３の底面３ａの曲率半径Ｙの好ましい数値範囲を考えるに当たって、外容器３の底面３ａと側面３ｂとの間に形成されたＲ形状部分３ｃを考慮の対象から除外できたと同様に、内側湾曲面３ｅの曲率半径ｙの望ましい範囲を考える上では、段差部３ｄと内側湾曲面３ｅとの間に形成されるＲ形状部分３ｆは、外径ｘを規定する上で考慮の対象から外すことができる。

さらに、外容器３の底面３ａに、外容器３の高さ方向に形成された段差部３ｄを介して、より内容器２側に配置された内側湾曲面３ｅをさらに備えた構成となっている場合でも、内容器２の底面形状は、上記図２で説明した底面３ａが一つの湾曲面で形成されている真空タンブラー１の場合と同様に、底面２ａが外容器３側に凸の略半球状となっている。また、内容器２の底面の中心部分に対する外容器３の底面部の中心部分との間隔Ｓは、段差部３ｄの内側に形成された内側湾曲面３ｅの中心部分の位置によって定まるものとなるが、間隔Ｓの好ましい数値範囲は、図２の場合と同様である。

次に、外容器３の底面３ａに形成された内側湾曲面３ｅが、球面の一部ではない複合的な湾曲面である場合などの曲率半径以外の条件でその湾曲度合いが規定される場合について説明する。

図４と図５とを用いて説明した、外容器３の底面３ａが、湾曲度合いがその曲率半径では規定できない一つの湾曲面として形成されている場合と同様に、内側湾曲面３ｅについて、内側湾曲面３ｅにおける中心部分での周辺部分に対する深さｚの、内側湾曲面３ｅの外径ｘとの関係で好ましい湾曲度合いを把握することができる。そして、図７に示したように内側湾曲面３ｅについても、図５に示した実験結果に基づいて、外径ｘとの関係において中心部分の深さｚを、ｚ＝（０．１ｘ）³／１００からｚ＝（０．１ｘ）³／５００の間の値とすることで、琺瑯層形成工程における高温に曝された場合でも、変形や、琺瑯層の剥がれなどが生じない真空二重容器を実現することができる。

なお、図７に示したように、段差部３ｄの外側の湾曲面３ａは、平面視円環状であるため、外側の湾曲面３ａの中央部分の深さＺは、周辺部分の湾曲面３ａの湾曲を外挿した仮想線に基づいて中心部の位置を求めて規定することとなる。また、内側湾曲面３ｄの外径ｘは、図６に示した内側湾曲面３ｅの湾曲度合いを曲率半径ｙで規定する場合と同様に、段差部３ｄの径となる。そして、内側湾曲面３ｅの中心部分の深さｚの望ましい範囲を考える上では、段差部３ｄと内側湾曲面３ｅとの間に形成されるＲ形状部分３ｆは、内側湾曲面３ｅの外径ｘを規定する上で考慮の対象から外して求めることとなる。

以上、本実施形態にかかる真空タンブラー１の変形例として、外容器３の底面３ａに外容器３の高さ方向に形成された段差部３ｄを介して、内容器側に配置された内側湾曲面３ｅをさらに備えた構成について説明した。

ここで、図６および図７に示す、本実施形態の変形例の真空タンブラー１では、段差部３ｄの高さは外容器３の底面３ａの変形度合いに与える影響は少ない。このため、段差部３ｄの高さは、製品設計上の観点等から決めることができ、一例として、０．２ｍｍ程度から１５ｍｍ程度までの範囲で適宜設定することができる。

なお、図６および図７で示した本実施形態の真空タンブラーの変形例では、外容器の底面の湾曲面に段差部を介して内側湾曲面が一つ形成された、底面の湾曲面が合わせて２つある場合について説明した。しかし、本実施形態の変形例の真空タンブラーとしては、内側湾曲面は一つに限られることはなく、内側湾曲面が複数形成された構成、すなわち、内側湾曲面に対して段差部を介してさらに別の内側湾曲面が形成された構成とすることができる。このように内側湾曲面が２つ以上形成されている構成の場合でも、それぞれの湾曲面の湾曲度合いは、上記図６および図７を用いて説明した好ましい数値範囲を採用することで、内容器と外容器との間の空間を真空状態にした後に、加熱工程を経て琺瑯層を形成した場合でも、変形や琺瑯層の剥がれが生じない真空二重容器を実現することができる。

以上説明したように、本実施形態にかかる真空タンブラーは、外容器の底面が内容器側に湾曲した湾曲面として形成されることで、二重容器構造の内部の空間を真空状態とした後に琺瑯層を形成しても、容器の変形や形成された琺瑯層の割れや剥がれなどが生じない、真空二重容器とすることができる。このため、保温性に優れ、軽量、かつ、低コストでありながら、内容器の飲料を収容する部分や使用者の唇に触れる飲み口部分にガラス質の琺瑯加工が施され、内容器の素材である金属薄板の味や臭いが飲料等に付着しない真空二重容器を実現することができる。

なお、本開示にかかる真空タンブラーは、外容器の底面そのもの自体を湾曲面とした構成とすることで剛性を高くして、内容器と外容器との間の空間が真空に維持された状態で琺瑯加工の高温工程を経た際に加わる応力による変形や、常温に戻した際に残留応力により生じる変形を防止するものである。

このため、例えば、図８に示すように、外容器の底面に複数個の突起状の脚部６が形成されている場合には、この脚部６を除いた外容器の底面自体を内容器側に湾曲した湾曲面として構成することとなる。また、この湾曲面の好ましい数値範囲についても、脚部を取り外した状態における形状を規定するものである。なお、外容器底面に形成される脚部としては、図８に示した突起状の複数個の脚部に限られず、例えば湯飲みの高台のような、環状に形成された壁状の突起物を形成することができ、この場合でも、突起物である脚部を除外した形状に対して湾曲面の湾曲度合いを規定するものである。

なお、上記本開示にかかる真空二重容器の実施形態において、最もシンプルな外形を備えた真空タンブラーとして外容器の側面が底面に対して垂直に立ち上がる円筒状のもの、すなわち、高さ方向において径の大きさが変わらない形状のものを例示して説明した。しかし、タンブラーとしては、このように側面が形成する径が高さによって変わらない形状のものの他に、図９に例示するような、底面から上端部の飲み口部分に向かってその径が徐々に大きくなるような形状とされる場合も多い。

本実施形態にかかる真空タンブラーとしても、外容器の側面が上方に向かうにつれて径大となる形状とすることができる。図９に示す、本実施形態にかかる異なる形状の真空タンブラー１’では、内容器２’の側面２ｂ’と外容器３’の側面３ｂ’とが、共に上方に行くにつれて径大となる形状となっている。この異なる形状の真空タンブラー１’の場合も、外容器３’の底面３ａ’を内容器２’側に湾曲する湾曲面とすることで、内容器２’と外容器３’との間の空間４’を真空状態にした後に表面に琺瑯層５’を形成した場合でも、外容器３’の変形や琺瑯層５’の剥がれが生じない真空タンブラー１’を実現することができる。

なお、図９に示す、異なる形状の真空タンブラー１’において、外容器の底面３ａ’における好ましい湾曲形状は、図２に示した真空タンブラー１’と同様に、曲率半径Ｙ’が底面の外径Ｘ’に対して、Ｙ’＝１３０００／Ｘ’からＹ’＝６２０００／Ｘ’の間の数値範囲となる状態である。なお、この場合において、底面３ａ’の外形Ｘ’は、外容器３’の側面３ｂ’の内の、底面３ａ’に隣接する部分、すなわち、側面３ｂ’の中で最も小さな径の部分の大きさとなる。さらに、外容器底面の好ましい湾曲度合いが底面の中央部分における周辺部分からの深さＺで示される場合、また、底面に段差部を介して内側湾曲面が形成されている場合においても、底面や内側湾曲面の好ましい数値範囲は、図４、図６、図７として示した、真空タンブラー１の場合と同様にして把握することができる。

また、上記の実施形態では、真空二重容器として蓋のない真空タンブラーを例示して説明したが、本開示にかかる真空二重容器は、底面の形状が上記説明した要件を満たしていれば真空タンブラー以外の真空二重容器に好適に適用することができる。このため、本開示にかかる真空二重容器として、外容器の底面が内容器の側に湾曲した湾曲面として形成されているものであれば、外容器の上端部形状が小径に絞られて、小径部分の外側もしくは内側にねじ山が形成されて別体の蓋を螺結するような、いわゆる水筒タイプの真空二重容器に適用することができる。さらには、内容器と外容器がともに上部に行くにつれて、図９として図示した真空タンブラーの異なる形状の場合よりもさらに高い度合いで大径となる、側面がコーン状に形成されたスープカップや、内容器と外容器が高さと比較して大口径の鍋状となっている真空二重容器にも好適に使用することができる。

なお、本開示にかかる真空二重容器は、外容器の底面が基本的には平担面として形成されている場合に、これを内容器側に湾曲した湾曲面とするものである。このため、例えば図１０に示すように、外容器１３が内容器１２と同様に下に凸の略半球状のボウル状の真空二重容器１１の場合でも、外容器１３の底面中央部分にその底面形状が基本として平担面である脚体１５が形成されていて、この脚体１５と内容器１２との間に空間１４が形成されている場合には、この脚体１５部分に本開示の発明を適用することができる。

すなわち、内容器１２との間に空間１４が形成されている外容器１３の脚体１５の底面を、内容器１２に向かって湾曲した湾曲面１６として形成することで、脚体１５を含めた外容器１３の変形や、脚体１５部分に形成された琺瑯層の割れや剥がれなどを防止することができる。さらにこの場合には、脚体１５の底面の湾曲面１６について、脚体１５の外径Ｘに対する曲率半径Ｙが、Ｙ＝１３０００／ＸからＹ＝６２０００／Ｘの間の値、もしくは、脚体１５の外径Ｘに対する湾曲面１６の中心部分の深さＺが、Ｚ＝（０．１Ｘ）³／１００からＺ＝（０．１Ｘ）³／５００の間の値とすることがより好ましい。

（第２の実施の形態）
次に、本願で開示する真空二重容器についてのさらに別の形態について、第２の実施の形態として説明する。

図１１は、第２の実施形態にかかる真空二重容器である、真空タンブラーの断面図である。

本実施形態にかかる真空タンブラー６１は、有底筒状の内容器６２と、有底筒状で内容器６２を包み込む大きさを備えた外容器６３とから構成されている。内容器６２と外容器６３との間には、気密に構成された空間６４が形成され、空間６４は排気されて真空に保たれている。本実施形態にかかる真空タンブラー６１の内容器６２と外容器６３の外側の表面全面、すなわち、内容器６２と外容器６３とにおいてその間に形成される空間６４に面している側とは異なる側の表面に琺瑯層６５が形成されている。

本実施形態にかかる真空タンブラー６１の内容器６２と外容器６３は、一例として板厚０．４ｍｍのＳＵＳ３００系のステンレス板を成形加工したものである。また、図１１に示す本実施形態の真空タンブラー６１は、内容器６２と外容器６３とを、その上部開口端部分で接合して内容器６２と外容器６３との間に気密にできる空間６４を形成した後、図示しない排気口から空間６４内部の空気を排出して真空状態としたものである。

上記した第１の実施形態にかかる真空タンブラー１と同様に、本実施形態の真空タンブラー６１も、内容器６２と外容器６３の素材として鉄、アルミニウム、または、アルミメッキ鋼板や、アルミと亜鉛がメッキされたガルバリウム鋼板、ほうろう用鋼板などの金属薄板を用いることができ、その板厚は、例えば０．２５ｍｍ程度から１．５ｍｍ程度までの範囲で選択できる。また、本実施形態の真空タンブラー６１も、内容器６２と外容器６３の材料や厚さをそれぞれ異ならせて構成することができ、内容器６２と外容器６３との間に真空状態とできる空間６４を確保できる形態であれば、内容器６２と外容器６３の接合位置を自由に設定することができる。

本実施形態の真空タンブラー６１においても、空間６４を真空にするための排気口を外容器６３の側面もしくは底面に形成することができ、空間６４を真空状態とした後にロウ材によって排気口が封止される。なお、排気口を内容器２に形成することも可能である。

また、空間６４を真空状態にする方法として、排気口に排気管を接続して排気管から真空ポンプで空間６４内部の空気を排気して、その後に排気管を閉じる方法や、その他、気密に形成された空間６４の内部を真空とする各種の手段を用いることができる。

空間６４の真空度としては、内容器に収容される飲料の保温の観点から、数Ｔｏｌｌオーダー以下とすることが好ましく、１０^-3Ｔｏｌｌ以下の高真空とすることがより好ましい。また、空間６４内部の真空を維持するために、放出されるガスを吸着するためのゲッター材を空間６４内部に配置するなど、真空二重容器６１の空間６４内の真空度を維持するために適用される各種技術を採用することができる。

本実施形態の真空タンブラー６１は、内容器６２と外容器６３とで構成された二重容器構造の外側の表面、すなわち、空間６４に面している側とは異なる側の表面全体に、琺瑯層６５が形成されている。琺瑯層６５の形成方法としては、空間６４の内部を所定の真空度にした後の二重容器を釉薬内に浸しこれを８００℃程度の高温で焼成するなど、琺瑯層を形成する周知の工程を用いることができる。

本実施形態の真空タンブラーは、内容器の形状、特に開口部分の径と開口部分から底面までの深さとの関係に特徴を有している。

図１２は、本実施形態にかかる真空タンブラー６１における、内容器６２上部の開口部６２ａの開口径Ａと、内容器６２の開口部６２ａから底面６２ｂまでの深さＢの値を異ならせた実験の実験結果を示す。

図１２において、○で示すデータは、内容器６２の表面全体に琺瑯層６５が良好に形成されたもの、×で示すデータは、内容器６２の特に底面６２ｂ部分の琺瑯層６５にひび割れや剥がれなどの不良が生じたものをそれぞれ示している。

図１２に示す実験結果において、図中に７１として示す線がＢ＝２×Ａとなる条件を示しており、この線７１よりも図中左側、すなわちＢ＞２×Ａとなると琺瑯層６５に不良が生じ、線７１上もしくは右側、すなわちＢ≦２×Ａであれば良好な琺瑯層６５が形成されることが分かる。

発明者らが確認したところ、内容器６２の開口部６２ａの開口径Ａと内容器６２の底面６２ｂまでの深さＢとの関係が、Ｂ＞２×Ａである場合に内容器６２の底面６２ｂ部分に生じる琺瑯層６５の不良は、琺瑯層を形成する高温工程時における温度不足、いわゆる焼成不足であることが分かった。本実施形態の真空タンブラー６２は、内容器６２内に収容される飲料などの保温効果を得るために、内容器６２と外容器６３との間に真空に維持された空間６４を形成している。このため、琺瑯層６５の形成工程としての高温工程時に、内容器６２の開口部６２ａから最も遠い底面６２ｂの温度が十分に上昇しないことが、底面６２ｂ部分の琺瑯層に不良が生じる原因であると推測された。このような不良を回避することを目的として、単に内容器６２の底面部６２ｂの温度を上昇させるだけであるなら、琺瑯層６５の形成工程における処理温度を高くすればよい。しかし、琺瑯層形成工程での焼成温度を例えば８５０℃とすると、内容器６２と外容器６３の材料であるステンレス板の軟化温度に到達してしまい、特に高温に曝される外容器６３の変形が生じてしまう。

そこで、本実施形態の真空タンブラー６１では、内容器６２の開口部６２ａの開口径Ａと内容器６２の底面６２ｂまでの深さＢとの関係をＢ≦２×Ａとすることで、内容器６２と外容器６３との間の空間６４を真空とした後に、内容器６２と外容器６３の表面に良好な琺瑯層６５を形成することができ、内容器６２に収容される飲料などに金属の臭いや味が付着しない、真空タンブラー６１を得ることができる。

なお、本実施形態の真空タンブラーにおいて、Ｂとして規定される内容器６２の開口部６２ａから底面６２ｂまでの深さは、開口部分６２ａから底面６２ｂの最も深い部分までの距離を意味する。このため、上記実施の形態１として説明した真空タンブラーのように、内容器６２の底面６２ｂが外容器６３側に凸の略半球状に形成されている場合には、図１３に示すように、開口部６２ａから底面６２ｂまでの深さＢは、底面６２ｂ中央部分の最も深い部分までの距離となる。

また、これとは逆に、内容器６２の底面６２ｂが開口部６２ａ側に凸となる形状で構成されている場合には、図１４に示すように、内容器６２の開口部６２ａと底面６２ｂの周辺部分との距離が、深さＢとなる。

なお、本実施形態の真空タンブラー６１においては、内容器６２の開口部６２ａの開口径Ａは、真空タンブラー６１の側面形状には影響を受けないことが確認されている。このため、第１の実施形態において図１１として示したような、上方に行くにしたがって側面の径が大きくなる構成を採用した場合にも、内容器６２の上端部分である開口部６２ａの開口径をそのままＡとして規定して、深さＢとの間の関係がＢ≦２×Ａの条件を満たすようにすることで、内容器６２と外容器６３との表面に良好な琺瑯層６５が形成された真空タンブラー６１を得ることができる。

また、本実施形態にかかる真空二重容器として、外容器の上端部形状が小径に絞られて小径部分の内側にねじ山が形成されて別体の蓋を螺結するような、いわゆる水筒タイプの真空二重容器を構成することができる。

図１５は、本実施形態にかかる真空二重容器としての水筒について、琺瑯層形成前の状態での断面形状を示す図である。

水筒８１は、有底筒状の内容器８２とこれを包み込む大きさの有底筒状の外容器８３とから構成されていて、内容器８２と外容器８３との間に、真空に維持される空間８４が形成されている。内容器８２の上方の開口部８２ａに近い部分に、図示しない蓋体が螺結されるねじ山８５が形成されている。このように、内容器８２にねじ山８５が形成されている場合には、内容器８２の上方の開口部８２ａの径よりも、ねじ山８５の山部分が形成する径が小さくなる。このため、琺瑯層の形成工程において内容器８２の底部が十分な処理温度に到達するように規定される開口径Ａは、図１５に示すように、ねじ山８５の山部分の径となる。なお、図１５に示すように、内容器８２の深さＢは、内容器８２の開口部８２ａから内容器８２の底面８２ｂまでの距離となる。図１５に示す水筒８１では、外容器８３の底面８３ａに脚体８６が形成されている。

以上、本実施形態にかかる真空二重容器として、最も簡単な構成である真空タンブラーと、内容器にねじ山が形成された水筒を例示して説明したが、本実施形態にかかる真空二重容器はこれらには限られず、開口部を覆う蓋体を螺結するねじ山が外容器の上部に外側に向かって形成されている水筒タイプの真空二重容器、さらには、内容器と外容器がともに上部に行くにつれて大径となるコーン状に形成されたスープカップ、また、内容器と外容器が高さと比較して大口径の鍋状となっている真空二重容器など、各種の側面形状を有する真空二重容器に好適に適用することができる。

以下、第２の実施形態として説明した真空二重容器について、その特徴部分の構成を付記として記載する。

［付記１］
有底筒状の金属製内容器と有底筒状の金属製外容器とを備え、前記内容器と前記外容器との間の空間を真空にした真空二重容器であって、表面に琺瑯加工がなされ、前記内容器の開口部の径をＡ、前記内容器の前記開口部から底面までの深さをＢとするとき、Ｂ≦２×Ａの条件を満たす、真空二重容器。

本開示にかかる真空二重容器は、間に真空層を介した二重の容器構成による高い保温性を備え、収容される飲料や食品に金属の味や臭いが付着することを防止しうる、低コスト、かつ、軽量化された真空二重容器として、各種の応用用途に有用である。

１真空タンブラー（真空二重容器）
２内容器
３外容器
３ａ湾曲面
４空間
５琺瑯層

Claims

有底筒状の金属製内容器と有底筒状の金属製外容器とを備え、
前記内容器と前記外容器との間の空間を真空にした真空二重容器であって、
前記空間に面している側とは異なる側の表面に琺瑯加工がなされ、
前記外容器の底面が前記内容器側に湾曲した湾曲面として形成されており、
前記外容器の前記底面は、前記底面の外径をＸ、前記湾曲面の曲率半径をＹとしたとき、前記曲率半径Ｙが前記外径Ｘとの関係において、Ｙ＝１３０００／ＸからＹ＝６２０００／Ｘの間の値となる、真空二重容器。
前記外容器の前記底面は、前記底面の外径をＸ、前記湾曲面における中心部分での周辺部分に対する深さをＺとしたとき、前記深さＺが前記外径Ｘとの関係において、Ｚ＝（０．１Ｘ）³／１００からＺ＝（０．１Ｘ）³／５００の間の値となる、請求項１に記載の真空二重容器。
前記外容器の前記底面が、前記湾曲面に対し、前記外容器の高さ方向に形成された段差部を介して前記内容器側に配置された、前記内容器側に湾曲した内側湾曲面をさらに備えた、請求項１または２に記載の真空二重容器。
前記内側湾曲面の外径をｘ、曲率半径をｙとしたとき、前記曲率半径ｙが前記外径ｘとの関係において、ｙ＝１３０００／ｘからｙ＝６２０００／ｘの間の値となる、請求項３に記載の真空二重容器。
前記内側湾曲面の外径をｘ、中心部分での周辺部分に対する深さをｚとしたとき、前記深さｚが前記外径ｘとの関係において、ｚ＝（０．１ｘ）³／１００からｚ＝（０．１ｘ）³／５００の間の値となる、請求項３に記載の真空二重容器。
前記外容器の前記底面が、前記内側湾曲面に形成されたさらなる内側湾曲面を備えた、請求項３から５のいずれかに記載の真空二重容器。
大気圧下に置かれた状態で、前記内容器の底面の中心と前記外容器の前記底面の中心との間に、所定の間隔が形成されている、請求項１から６のいずれかに記載の真空二重容器。