JPH1111454A - 真空断熱材用の金属製容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】一方の面から他の面の板へ側面を通って熱が伝
わるのを極小にする構造を有し、かつ成形加工や気密溶
接が容易な真空断熱材用の金属製容器の提供にある。 【解決手段】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、重ね合わせた外板のフランジ部を全周にわた
り気密溶接した後、内部を真空にして封止する真空断熱
材において、外板の浅い箱状の絞りの側壁部を、先端が
球状の棒状工具を用いた逐次成形法を用いて、他の部分
の板厚に対し２５％以上薄くなるようにした真空断熱材
用の金属製容器。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、冷蔵庫，極低温装
置，炉などに用いられる平板状の真空断熱材用の金属製
容器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】特開昭58−138844号公報において、ステ
ンレス鋼鈑からなる、浅い箱状に形成した絞り外板の凹
部に、繊維状や粉末状の非連続体スペーサーを置き、平
板状外板で蓋をし、平板の外周部と絞り外板のフランジ
を全周にわたり気密溶接後、内部を真空にした、真空断
熱材が記載されている。また、その容器の箱状の絞りの
成形は、プレスと金型を用いて行われている（従来技術
１）。

【０００３】また、特開昭61−241595号公報において、
両側に平板を配し、それにＵ字型断面を持つロの字型に
曲げた側面板を気密溶接して成るステンレス鋼鈑からな
る真空断熱材用の容器が記載されている（従来技術
２）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来技術１の場合に
は、真空断熱材用の金属製容器に熱伝導のしにくいステ
ンレス鋼板を用いても、熱が容器の絞り側壁を通って平
板側に回り込んで伝わるため、絞りを有する側の板の厚
みは０.２mm 以下で、出来るだけ薄くする必要があっ
た。このような厚みの金属板では、プレス絞りに際して
皺が発生し、絞り加工が困難であるとともに、プレス成
形出来ても残留する皺の影響で気密溶接が困難でコスト
高になるという課題を有していた。またプレス絞りに際
し皺の発生を防止する精密な金型が必要となり型が高価
となるという問題があった。

【０００５】従来技術２においては、両側の平板部の厚
みを０.２mm とし、Ｕ字型断面を持つロの字型に曲げた
側面板の厚みを０.０８mm と極く薄くすることで、他の
面の板から他の面の板へ側面板を通って熱が伝わるのを
少なくすることが出来、曲げ構造であるため絞り型も必
要ないが、溶接線の長さが従来技術１の場合の２倍以上
になるうえ、側面板の板厚と平板部の板厚の差が大きく
なり、側面板と平板部の気密溶接が困難であるととも
に、側面板の突き合わせ部でも困難な極薄板の溶接が必
要となるという問題点があった。

【０００６】本発明の目的は、上記従来技術の課題を解
決し、加工が容易で、性能の良い真空断熱材用の金属容
器を提供することにある。

【０００７】また本発明の他の目的は、絞り側壁部分の
板厚が、他の部分に比較して３０％以上薄い真空断熱材
用の金属容器を実現することにある。

【０００８】また本発明の他の目的は、断熱性能上板厚
が極めて薄いことが必要な断熱容器の側壁部分に、溶接
線のない真空断熱材用の金属容器を実現することにあ
る。

【０００９】また本発明の他の目的は、板面に絞り側壁
部が薄く輪郭形状に凹凸のある浅い箱状の絞り成形を有
し、かつ、皺の発生のない真空断熱材用の金属容器を実
現することにある。

【００１０】また本発明の他の目的は、０.２mm 以下の
ステンレス鋼板からなり側壁部の更に薄い浅い絞り成形
が有りかつ溶接接合面に皺の発生のない真空断熱材用の
金属容器を提供することにある。

【００１１】また本発明の他の目的は、多種少量生産に
適した真空断熱材用の金属容器を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、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おいて、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である。

【００１３】また本発明は、上記の真空断熱材におい
て、外板の素材を０.２mm 以下のステンレス鋼鈑とした
真空断熱材用の金属製容器である。

【００１４】また本発明は、真空断熱材用の金属製容器
の、絞り形状を有する外板の製作に当たり、絞り形状の
輪郭の穴型を持ったダイスに金属薄板材を乗せ、外周を
クランプし、先端が球状の棒状工具をダイス穴型内周に
近接して被加工材に浅く押し込んだ後、ダイス内型輪郭
に沿って一周させ、次に棒状工具を、深さ方向に、また
必要によってはダイス内型から離れた方向にも、少し送
り、その位置でダイス内型輪郭に沿って一周させ、さら
に同様な操作を繰り返す逐次成形により、金属薄板を所
定の深さまで浅い箱状に成形した真空断熱材用の金属製
容器である。

【００１５】また本発明は、真空断熱材用の金属製容器
の絞りを有する外板の製作に当たり、絞り形状の輪郭の
男型に金属薄板材を乗せ、外周をクランプし、先端が球
状の棒状工具を男型外周に近接して被加工材に浅く押し
込んだ後、男型輪郭に沿って一周させ、次に工具を深さ
方向に、また必要によっては男型から離れた方向にも、
少し送り、その位置で男型輪郭に沿って一周させ、さら
に同様な操作を繰り返す逐次成形により、金属薄板を所
定の深さまで浅い箱状に成形した真空断熱材用の金属製
容器である。

【００１６】また本発明は、真空断熱材用の金属製容器
の絞りを有する外板の製作に当たり、金属薄板材を外周
でクランプし、先端が球状の棒状工具で被加工材を裏面
から支えるとともに、表面側から別の先端が球状の棒状
工具を、裏面側の棒状工具の内側に近接して被加工材に
浅く押し込んだ後、裏面側を支える棒状工具と共に必要
な輪郭に沿って一周させ、次に表面側の棒状工具を、深
さ方向に、また必要によっては裏面側の棒状工具から離
れた方向にも、少し送り、その位置で表裏の棒状工具を
共に輪郭に沿って一周させ、さらに同様な操作を繰り返
す逐次成形により、金属薄板を所定の深さまで浅い箱状
に成形した真空断熱材用の金属製容器である。

【００１７】また本発明は、上記の真空断熱材用の金属
製容器の絞りを有する外板の製作に当たり、先端が球状
の棒状工具の押し込み、絞り輪郭に沿った移動等の逐次
成形の操作を数値制御により行い、金属薄板を所定の深
さまで浅い箱状に成形した真空断熱材用の金属製容器で
ある。

【００１８】また本発明は、上記の真空断熱材用の金属
製容器の絞りを有する外板の製作に当たり、先端が球状
の棒状工具の押し込み、絞り輪郭に沿った移動等の逐次
成形の動作を、カムを利用した機械的機構により行い、
金属薄板を所定の深さまで浅い箱状に成形した真空断熱
材用の金属製容器である。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面を用
いて詳細に説明する。図１は、本発明の一実施例の断面
図。図２は、図１の実施例の外観図。図３は、実施例の
外板の外観図。図４は、従来の技術の一例を示す断面
図。図５は、他の実施例を示す外観図。図６は、加工法
を示す断面図。図７は、加工法の例を示す平面図。図８
は、図７の例の断面図。図９は、他の加工法の例を示す
断面図。図１０は、他の加工法の例を示す断面図であ
る。

【００２０】先ず、図１により、本発明の構成を説明す
る。図１は、本発明の一実施例の断面である。断熱材１
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２の箱状部に、ガラス繊維の非連続体
スペーサー３を置き、同じ材料からなる別の外板４で蓋
をし、蓋の外板４の外周部と絞り成形した外板２のフラ
ンジ部５を全周にわたりシーム溶接６で気密溶接したの
ち、接続パイプ７より吸気して内部を高真空にした後、
パイプ７を封止してある。

【００２１】本発明の真空断熱材１においては、外板２
の浅い箱状の絞りの側壁部８は、球面部を持った棒状工
具による逐次成形により他の部分の板厚０.２mm から板
厚０.０８mm にまで薄くしてあるので、Ａ面側の熱が側
壁部８を伝わってＢ面側に伝わる量は、同じ板厚の側壁
をもつ従来の容器に対して４０％しかない。もちろん、
スペーサー３部を通っては、ガラス繊維間の接触抵抗
と、高真空の効果により、Ａ面からＢ面へ熱がほとんど
伝わらないので、側壁部の薄肉化の断熱性能上の効果は
大きい。

【００２２】図２にその断熱材１の外観図を示す。実際
には、パイプ７は、封止後、極めて短いものとなる。

【００２３】図３は、浅い箱状に絞り形成した真空断熱
用の絞り容器外板の外観図である。絞り側壁部８の厚み
を、真空断熱用の容器に必要な素材板厚に対して３０％
以上薄いものにするのは、従来の金型によるプレス成形
では不可能で、球面部を持った棒状工具による逐次成形
法が必要となる。

【００２４】図４は、従来技術による同様な性能を持つ
真空断熱材９の断面図を示す。両側にある０.２mm厚の
ステンレス鋼鈑の外板１０と、厚さ０.０８mmのステン
レス鋼鈑をＵ字型断面に曲げさらにロの字型に曲げ、突
き合わせ溶接で筒状にした側面板１１を、断熱スペーサ
ー１２を入れた後、溶接線１３で気密溶接した構造であ
る。

【００２５】この場合、溶接線１３は上下にあり、その
長さは図１の例の２倍となるうえ、外板１０と側面板１
１の板厚差が大きいため溶接は困難となる。また困難な
極薄板の溶接となる側面板１１の縦方向の突き合わせ溶
接も必要である。

【００２６】図５は、他の実施例の真空断熱材用の、浅
い箱状の絞りを持つ、板厚０.２mmのステンレス鋼鈑か
らなる外板１４を示すが、箱状の絞り側壁部８が薄いほ
か凹輪郭部１５を有している。真空断熱材用の板厚の薄
いこのような凹輪郭のある絞り形状の容器は、従来のプ
レス加工では皺や割れが発生して製作不可能である。

【００２７】図６は、先端に球面を持った棒状工具によ
る逐次成形の特性を示す図で、絞り輪郭形状の穴を持っ
たダイ１６に被加工金属板１７を乗せ、クランプ１８で
外周をクランプして、先端に球面部を持つ棒状工具１９
を図の一点鎖線で示すように深さ方向にｚ寸法だけ浅く
押し込んだ後、ダイス内型輪郭に沿って一周させ、次に
棒状工具を、深さ方向にｚ、またダイス内型から離れた
方向にも、少し送り、その位置でダイス内型輪郭に沿っ
て一周させ、さらに同様な操作を繰り返し逐次成形す
る。

【００２８】このような成形では、絞られた板１７の、
フランジ部と底部の板厚は変わらず、側壁部８の板厚の
みが薄くなって成形される。その際、棒状工具を、深さ
方向とダイス内型から離れた方向に少し送ることにより
側壁と深さ方向とがなす角、図に示すθができるが、逐
次成形の研究では、側壁部の成形後の板厚は、元の板厚
掛けるＳｉｎθとなることが知られており、これを用い
て側壁部の板厚を真空断熱材において必要となる元の板
厚より３０％以上薄い任意の厚みに加工することが出来
る。したがって側壁部の板厚を３０％以上薄くするに
は、図のθを45°以下にして成形すれば良い。

【００２９】また、図６の加工においては、一周当たり
の工具押し込み量を小さく取ることにより、フランジ部
に皺を発生させない絞りが可能で気密溶接の障害となる
フランジ部皺の発生を防ぐことが出来る。

【００３０】また、図６の加工においては、棒状工具の
球面の接点のみで成形が行われるので、図５のような輪
郭形状でも凹部も凸部とも変わり無い変形となるので、
プレスと金型を用いる加工と異なり、輪郭による皺や割
れは発生しない。

【００３１】図７は、図６で説明した、内側に輪郭形状
を有するダイと、棒状工具により図２に示した真空断熱
材用の容器を加工する装置の一例を示した平面図であ
る。外板材２の外周は一部のみを分割されたクランプ装
置２０により保持する。そのためクランプ２０の位置は
クランプ保持台２１とハンドル２２で容易に調節出来る
ので、板の大きさを変え易い。

【００３２】また、棒状工具１９が押し付けられる板材
２の裏側の面に設置した輪郭形状を構成するダイ２３
を、複数の単純な工具の組み合わせで構成し、寸法変化
に対する対応を簡単にしている。

【００３３】図８は、図７の装置の断面を示したもので
ある。台板２４は、４箇所のクランプを同一平面に保つ
ための台で、並行に上下するようガイドピン２５でガイ
ドされている。またそれをシリンダー２６で保持してい
る。

【００３４】図９は、外側に輪郭形状を有する男型２７
と、棒状工具１９により図２に示した真空断熱材用の容
器を加工する別の例の装置の断面を示したものである。
先端が球状の棒状工具１９を男型２７外周に近接して被
加工材２に浅く押し込んだ後、男型輪郭に沿って一周さ
せ、次に工具を深さ方向に、また必要によっては男型か
ら離れた方向にも、少し送り、その位置で男型輪郭に沿
って一周させ、さらに同様な操作を繰り返す。

【００３５】棒状工具１９が一周毎に押し下げられるに
伴い、台板２４は、４箇所のクランプを同一平面に保っ
て、ガイドピン２５でガイドされながら下降する。本装
置によっても、図６で説明したのと同じ、真空断熱材用
の容器に必要な加工上の効果が得られる。

【００３６】図１０は、断熱材容器用の他の成形装置の
断面図を示す。本装置では、板材２を外周でクランプ
し、先端が球状の棒状工具２８で板材２を裏面から支え
るとともに、表面側から先端が球状の棒状工具１９を、
裏面側の棒状工具２８の内側に近接して被加工材に浅く
押し込んだ後、裏面側を支える棒状工具２８と共に必要
な輪郭に沿って一周させ、次に表面側の棒状工具１９
を、深さ方向に、また必要によっては裏面側の棒状工具
２８から離れた方向にも少し送り、その位置で表裏面の
棒状工具を共に輪郭に沿って一周させ、さらに同様な操
作を繰り返す逐次成形により真空断熱材用の容器を逐次
成形加工する。

【００３７】棒状工具２８は一周毎に、台板２４，ガイ
ドピン２５等を乗せた台板２９に対し、移動するので、
台板２９には、棒状工具２８の移動範囲より大きい穴３
０が設けてある。本装置によっても、図６で説明したの
と同じ、真空断熱材用の容器に必要な加工上の効果が得
られる。

【００３８】上記の例はいずれも動作を数値制御で行わ
せるが、図８，図９の台板２９を数値制御フライス盤の
テーブルに乗せ、棒状工具１９を主軸に取り付けること
により、図８，図９の加工は、既存の数値制御フライス
盤で行うことが出来る。しかし、図１０の方式は専用の
数値制御装置が必要となる。

【００３９】また、大量生産が必要なときには、上記の
動作を高速で行わせる専用機として、図８，図９の棒状
工具の動作を、カムを用いた機械的な機構で作動させる
装置を使用して行うことができる。

【００４０】

【発明の効果】本発明によれば、真空断熱材用の金属容
器の絞り加工に、球面部を持った棒状工具による逐次成
形を適用することにより、次のごとき効果が得られる。

【００４１】（１）絞り側壁部分の板厚が、他の部分に
比較して３０％以上薄い伝熱性能に優れた真空断熱材を
実現することができる。

【００４２】（２）断熱性能上板厚の薄いことが必要な
断熱容器の側壁部分に、溶接線のない真空断熱材を実現
することができる。

【００４３】（３）絞り側壁部が薄く輪郭形状に凹凸の
ある浅い箱状の絞り成形を有し、かつ皺の発生のない真
空断熱材用の金属容器を実現することができる。

【００４４】（４）０.２mm 以下の薄板からなり、側壁
部のさらに薄い浅い絞り成形部を有し、かつ溶接接合面
に皺がないので溶接が容易な真空断熱材用の金属容器を
提供することができる。

【００４５】（５）高価な金型が不要なので、多種少量
生産に適した真空断熱材用の金属容器を提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の断面図である。

【図２】図１の外観図である。

【図３】本発明の一実施例の外板の外観図である。

【図４】従来の技術の一例を示す断面図である。

【図５】本発明の他の実施例を示す外観図である。

【図６】本発明の加工法を示す断面図である。

【図７】本発明の一実施例の加工法を示す平面図であ
る。

【図８】図７の断面図である。

【図９】本発明の一実施例の加工法を示す平面図であ
る。

【図１０】本発明の他の成形装置の断面図である。

【符号の説明】

１，９…断熱材、２，４，１０，１４，１７…外板、
３，１２…スペーサー、５…フランジ部、６…シーム溶
接、７…パイプ、８…側壁部、１１…側面板、１３…溶
接線、１５…凹輪郭部、１６，２３…ダイ、１８，２０
…クランプ、１９，２８…棒状工具、２１…クランプ
台、２２…ハンドル、２４，２９…台板、２５…ガイド
ピン、２６…シリンダー、２７…男型、３０…穴。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 三関 隆 栃木県下都賀郡大平町大字富田800番地 株式会社日立製作所冷熱事業部内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】浅い箱状に絞り形成した外板の箱状絞り部
   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おいて、浅い箱状の絞り
   形状側壁部を、他の部分の板厚に対し３０％以上薄くな
   るように成形したことを特徴とする真空断熱材用の金属
   製容器。
2. 【請求項２】請求項１に記載の真空断熱材の金属製容器
   において、容器素材を０.２mm 以下の厚さのステンレス
   鋼鈑としたことを特徴とする真空断熱材用の金属製容
   器。
3. 【請求項３】絞り形状の輪郭形状の穴型を持ったダイス
   に金属薄板材を乗せ、外周をクランプし、先端が球状の
   棒状工具を、ダイス穴型内周に近接して被加工材に浅く
   押し込んだ後、ダイス内型輪郭に沿って一周させ、次
   に、棒状工具を深さ方向に、また必要によってはダイス
   内型から離れる方向にも少し送り、その位置でダイス内
   型輪郭に沿って一周させ、一周後さらに同様な操作を繰
   り返す逐次成形により、金属薄板に所定の深さまで浅い
   箱状絞りを成形したことを特徴とする真空断熱材用の金
   属製容器。
4. 【請求項４】絞り形状の輪郭形状を外周に持つ男型に金
   属薄板材を乗せ、外周をクランプし、先端が球状の棒状
   工具を男型外周に近接して被加工材に浅く押し込んだ
   後、男型輪郭に沿って一周させ、次に棒状工具を深さ方
   向に、また必要によっては男型から離れる方向にも少し
   送り、その位置で男型輪郭に沿って一周させ、一周後さ
   らに同様な操作を繰り返す逐次成形法により、金属薄板
   に所定の深さまで浅い箱状絞りを成形したことを特徴と
   する真空断熱材用の金属製容器。
5. 【請求項５】金属薄板材を外周でクランプし、先端が球
   状の棒状工具の先端で被加工材を裏面から支えるととも
   に、表面から先端が球状の棒状工具を、裏面の棒状工具
   の内側に近接して被加工材に浅く押し込んだ後、裏面の
   支え棒状工具と共に必要な輪郭に沿って一周させ、次に
   表面の棒状工具を、深さ方向に、また必要によっては裏
   面の棒状工具から離れる方向にも少し送り、その位置で
   表裏の棒状工具を共に輪郭に沿って一周させ、さらに同
   様な操作を繰り返す逐次成形により、金属薄板に所定の
   深さまで浅い箱状絞りを成形したことを特徴とする真空
   断熱材用の金属製容器。
6. 【請求項６】請求項３，４または５において、先端が球
   状の棒状工具の押し込み、絞り輪郭に沿った移動等の逐
   次成形の操作を数値制御により行い、金属薄板に所定の
   深さまで浅い箱状絞りを成形したことを特徴とする真空
   断熱材用の金属製容器。
7. 【請求項７】請求項３または４において、先端が球状の
   棒状工具の押し込み、絞り輪郭に沿った移動等の逐次成
   形の動作を、カムに沿う棒状工具の動きにより行い、金
   属薄板に所定の深さまで浅い箱状絞りを成形したことを
   特徴とする真空断熱材用の金属製容器。