JPS59103634A - 真空断熱容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は断熱容器、特に金属材料から製造した真空断熱
容器に関するものである。

真空断熱容器を金属材料から製造した場合にい、くつか
の利点があることは多年にわたって知られている。かか
る真空断熱容器をガラス製真空断熱容器と比較した場合
の主要な利点は、かかる真空断熱容器が通常の用途では
破損しない程度まで耐破損性であることである。しかし
、実際に商業化に成功しているかかる真空断熱容器は、
製造が比較的困難であるため、比較的１１１１ｉ格が旨
い。

多年にわたって、米国テネシー州ナシュピル所在のアラ
ジンインダストリーズインコーホレーテッドを含む１社
以上の会社がステンレス鋼製魔法瓶を製造し、「スタン
レイ（５ｔａｎｌθｙ）」なる部品名で販売している。

しかし、「スタンレイ」魔法瓶はガラス製真空絶縁容器
と較べて比較的高価で重い。

従来の既知技術を調査した結果、ガラス製でなく金属製
である真壁断熱容器を得ようとする従来技術を開示して
いる特許が多数あることが分った。

例えば米国特許第９９０，０７７号は排気されているＥ
ケーシング」用の二重壁外側容器を開示している。この
特許の明細書からは容器壁が金属製であることは明らか
でないが、使用の都度ケーシングを排気する必要がある
ような構造である。

米国特許第１，５５１．７７８号は鋼板製二重壁容器を
開示しており、この容器では壁と壁との間の空間は発泡
絶縁材料で充填されており、また断熱特性を向上するた
めに空気は「希薄」になっている。

他の特許は米国特許第２，０８９，８０５号で、この特
許はアルミニウム製内側シェルと惰製外側シェルとを具
える容器を開示しており、これらの二つのシェルの間の
空間内に捕捉されて（・る空気によっである程度の断熱
性を与えているのは明らかである。

米国特許第２，１４４，８２０号は金属外壁と金属また
はガラスとすることができる内壁とを具える真空容器を
開示して（・る。内壁と外壁とはこれらの上端部でガラ
スリングにより連結されている。

米国特許第２，６４８，０２１号はプラスチックで被覆
されている内壁および外壁を用いることを示している。

米国特許第２，７７６．０６９号は内［１ｉ１が銀で被
覆さ・れているステンレス鋼製または銅製の容器を示し
ている。また米国特許第２，８４５，１９９号は金属材
料を使用することを示しており、この特許では内壁およ
び外壁はプラスチック製「バンバ」によって所定位置に
保持されている。

米国特許第３，２０７，８５４号はアルミニウム内壁お
よび外壁を具え、内壁および外壁がこれらの上端部でス
テンレス鋼によって連結されている容器を開示している
。内壁と外壁との間の空間は排気されて（・る上に吸収
性断熱材が充填されて（・る。

米国特許第ｓ、８８１，５２２号はアルミニウムの内側
シェルおよび軟鋼の外側シェルを具え、内側シェルと外
側シェルがステンレス鋼の頚部によって連結されている
真空容器を示している。

米国特許第８，８６８，７９４号は内面に薄い金属被膜
を有するプラスチック製の内側シェルおよび外側シェル
を用いることを教示している。

米国特許第８，９６１，７２０号は排気されている管で
作られた真空断熱容器を示しており、この管はプラスチ
ックライニングを設けた金属から作ることができる。

比較的新しい特許は米国特許第４，１８８，０２７号お
よび第４，２００，１９９号である。これらの特許はい
ずれも比較的肉薄の壁を有する真空断熱容器を示してお
り、この容器は壁が大気圧によってへこむのを防止する
ためにある種類の支持手段または締付手段を必要として
いる。提案されている材料は軟鋼またはアルミニウムで
ある。またステンレス鋼を用いて内側シェルと外側シェ
ルとを連結することもこれらの特許に開示されている。

上述の特許はそれぞれ特定の構造および特徴を示してい
るが、いくつかの理由、例えば価格、製造の容易さ等の
理由から、これらの特許は商業的にうまく適用できる程
満足できるものであるとはいえない。上述の特許に示さ
れている従来技術は製造コストが比較的高く、従って広
く受入れられ使用されている魔法瓶と較べて経済的に著
しく不利であるほか　従来のガラス真空タイプのものの
熱効率に近すけようとすることも従来不可能であり、実
際の使用期間にわたって真空を維持するととは同様に重
要であった。これにはいくつかの理由があり、その一つ
は容器を形成するのに使用する金属部材間に漏れのない
連結を得るのが困難であることである。もう一つの理由
は、ガスの脱着およびガスの侵入に起因するガスを吸収
して断熱性を増大する材料を排気されている空間内に入
れない限り金属真空容器を作ることができず、従って価
格が上昇し、重量が増大することである。

従って本発明の目的は長時間にわたって比較的高い真空
を維持することができる軽量で頑丈である新規な真空断
熱容器を得ることにある。

本発明の他の目的は軽量材料で作られていて比較的経済
的に製造できるはか耐久性で熱効率の優れている新規な
真空タイプの容器を得ることにある。

上述および他の目的は、比較的肉薄のアルミニウムの内
壁と外壁とがこれらの頂部においてステンレス鋼部片す
なわち頚部によって連結されている真空容器構造体であ
る本発明により達成される。

漏れのない連結部を得るには、内壁および外壁を連続的
封止部が得られるように製造し、別個の放射障壁の必要
性をなくすために製造操作中に赤外範囲内で反射性であ
る表面が生成するように内壁および外壁の内面を処理す
る。

次に本発明を図面を参照して例について説明する０ 第１図は本発明の真空断熱容器の一例を示す。

図示する例は単に例示のためのものである。従って、相
対的寸法は設計者の目的に合致するように変えることが
できる。例えば、図示する例では全体の形状は従来の魔
法瓶とほぼ同じである。しかし、この容器は設計者の選
定に応じて水差し、ガラス瓶（ｃａｒａｆｅ　）　、カ
ップ、ボール（ｂｏｗｌ　）あるいは任意の種類の料理
取分用（εｅｒｖｉｎｇ　）または食品用または液体用
の容器の形とすることができる。

この例では、容器は内側シェル２および外側シェル４を
具える二重壁容器として形成されている。

本発明の目的を達成するにはシェル２および４をアルミ
ニウムから作る必要がある。所望の軽い重量とし、大気
圧および取扱いに耐えるのに必要な機械的強さを付与す
るため−望ましいこれらのシェルの厚さは０．６８５　
ｍｍ　（０，０２５″）程度であることを見い出した。

これはいくつかの形成技術、例えば、アルミニウム円板
または板を雌型に入れ、この雌型にプランジャを入れて
雌型の表面とプランジャとの間の円板から金属を押出す
絞り・アイロン掛は技術を使用することにより実施する
ことができる。内部につ（・ては、底壁６および側壁８
を有する円筒形構造体を形成する。同様に、底部シェル
ｌＯおよび側壁１２に関しても同じことがいえる。他の
形成技術も使用できるが、図示する例から分るように、
この方法を使用すると継目のない内側シェルおよび外側
シェルが生成する。しかし、若干の異なる形状のものを
作るＫは、各シェルの底壁および側壁を別個の部片とし
て形成するのが望ましいことがある。図示する例では各
シェルは閉鎖されている底部および開放されている頂部
を有する円筒の形状である。この例では内側中間部片、
すなわちのど部１４が別個に形成されてぃ・る。のど部
１４は内側シェル２の上部表面から直径の細くなってい
る開口１６に向けて内方に先細になっている。のど部１
４の細くなっている部分１６には継目１７で頚部１８が
連結されて（・る、本発明のかかる観点によって頚部１
８をステンレス鋼から形成する。上述のように内側シェ
ル２および外側シェル４はアルミニウムから形成されて
（・る。頚部１８もアルミニウムまたはアルミニウム合
金から形成されている場合には、頚部１８間の熱伝導率
とシェル自体の熱伝導率との間には差がない。しかし、
ステンレス鋼はアルミニウムより著しく小さい伝熱係数
を有している。従って、頚部１８は内側シェルと外側シ
ェルとの間の熱障壁として作用し、これらのシェルの間
の熱の流れを減少してこれらのシェルの間の真空断熱作
用を有効なものとする。第１図に示すように、頚部１８
は外側中間部片すなわちカラー２２の上端部２０に連結
されており、カラー２２の下端部２４で外側シェル４に
連結されている。外側シェル４の底壁１０には開口２６
が設けられており、容器製造中にこの開口を経て内側シ
ェルと外側シェルとの間の空間２８を排気する。この空
間１８を排気した後に開口２６を閉じる。しかし、この
開口に排気管を連結するのが好ましく、この排気管は底
壁１０に溶接あるいは他の方法で取付け、次いで機械的
力あるいは他の適当な手段によって挾む、すなわち閉じ
る。安定化のためのほか残ガスおよび吸蔵ガスを吸収さ
せるために、アスベストまたは類似材料から形成されて
いる１個以上の小さい栓２７を内側シェルと外側シェル
との間に取付けるのが望ましいことがある。

本発明の真空容器は通常の用途にお（・て充分な機械的
強さを持つようにするために上述のようにして完成する
ことができる。

しかし、経済的理由から、容器を・・ウジングすなわち
ジャケット８０内に入れるのが望ましいことがある。こ
のジャケットは塗装または他の方法で装飾されている成
形プラスチック材料から形成することができる。ジャケ
ット８０は容器が望ましくない運動をしないように取付
けることができるようにねじ付底部８２を具え、このね
じ付底部は直立リム８４を具えている。ジャケラ）８０
はその上端に開口８６が設けられて（・て、開口８６は
封止ガスケットまたは封止リング８８を受取り、かつ栓
、コルク栓または他の適当な封止手段を所望のように受
取るのに適合している。従来の真空容器におけると同様
に保護枠４ｏをジャケットの底に設けて排気管（図示せ
ず）を１ｙ、囲み、保護することができる。

特に本発明においては、ステンレス鋼の頚部１８とのど
部１４およびカラー２２とを、漏れのな（・継目によっ
て連結して内壁２と外壁４との間の空間２８内の真空の
維持を保征するのが重要である。明らかに、かがる継目
が漏れのないものではない場合には、排気によって空間
２８内に生じた真空状態は失なわれ、空気は継目１７お
よび２０を通って流入することができる。のど部１４は
カラー２２と同様にアルミニウム製であるから、これら
の部材と内壁２および外壁４との間の連結部２４および
４２はそれぞれ同じ問題を起さない一０°さらに、内壁
２および外壁４に一体ののど部１４およびカラー２２を
形成して連結部２４および４２をな（シ、封止の問題を
なくすことができる。

本発明の一観点拠お（・ては、上述のように１ステンレ
ス鋼の頚部１８とのど部１４およびカラー２２とが連結
されている２個の継目１７および２０に漏れのないシー
ルを設ける。かかる漏れのない継目は表面を注意して清
浄にし、脱酸素し、次いでろう付けまたは半田付けによ
り形成することができる。従って、アルミニウム部品は
形成後にリン酸と溶媒と表面活性剤との溶液を使用して
注意して清浄にする。清浄にした後に、硝酸および微量
成分であるフッ化水素酸を使用して表面を脱酸素する。

頚部１８は形成した後に同様に脱グリースし、清浄にし
、予備熱処理（ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙｂａｋｉｎｇ　
）　Ｌ／て排気後の水素ガスの脱着を減少させる。これ
はアルミニウムの焼なまし温度より高い温度で行われる
ので、組立て前に行う必要がある。

継目１７および２０はろ５付けまたは半田付けにより形
成することができる。半田付けを行う場合には、８個の
部片を互に組立てた後に変性標準アルミニウム融剤を用
いて処理する。あるいはまた連結部を半田付けしようと
する場合には、亜鉛的９８％とアルミニウム約２％とか
らなる半田を用いることができる。いずれの場合にもろ
５付けまたは半田付は中にアルミニウムの融点に近い温
度まで加熱されないように注意し【変形および連結部の
破損を回避する必要がある。従って、これらの部片がろ
う付けまたは半田付は中に多くのアルミニウム合金の融
点に近い温度である約１ｉ８５．０’ｃ　（＋ｔ７５′
Ｆ　）より高い温度に加熱されないように注意する必要
がある。

これらの部片を連結した後にもう一度清浄にしてろう付
は用融剤または半田付は用融剤のどのような痕跡でさえ
も除去する。

このように製作しかつステンレス鋼の頚部の部片とアル
ミニウムのカラーおよびのど部の部片とを連結すること
により漏れのツマ′い連結部を作ることができることが
分った。

内側シェルおよび外側シェルを作るには、これらのシェ
ルも清浄にし、脱酸素する。この処理中に外側シェルの
底に孔を開け、この孔に排気管を連結し、溶接してもう
一つの漏れのない継目を形成する。同時に、アスベスト
栓を接着剤によって内側シェルの外壁に取付ける。内側
シェルをのど部と頚部とカラーとの組立体に溶接、半田
付けまたはろう付けによって連結部４２で連結する。次
（・でこの組立体を外側シェルに溶接、半田付けまたは
ろう付けにより連結する。

この時点で、容器は完全に組立てられており、内側シェ
ルと外側シェルとの間の空間２８の排気を続ける。しか
し、これを行う前に内壁の内面に保護被膜を設けて、使
用者がこの容器に入れておくことのある食品または消費
される液体にどのような種類の金属の味も付かないよう
にするのが望ましいことがある。しかし、このような被
膜を設ける前に、この組立体を熱処理して主として金属
部片に吸蔵されて（・るガスをできるだけ多量除去する
のが望ましい。かかる熱処理を行った後に上述の目的の
ために不活性な有機物質を主体とする材料で内面を被覆
することができる。

容器のアルミニウム部品とステンレス鋼部品との間に耐
久性のある漏れのない連結部を作るほかに１本発明のも
う一つの観点は特に空間２８に面するすべての部材の表
面を清浄に舅かつ脱酸素することにより比較的輝（・て
いる光沢のある表面を作ることである。かかる輝いてい
る光沢のある表面を作った後に、比較的迅速に排気工程
に進めることにより、これらの部片の表面を比較的輝い
ている光沢のある状態に維持する、即ち赤外範囲にお（
・て比較的高い反射性を有する状態にする。

真に熱効率の優れている真空容器、即ち使用期間にわた
って所望の温度を維持することのできる真空容器を得る
には、容器の内壁と外壁との間の排気されている空間に
面する表面を互に対面する光沢のある反射性表面とする
ことが望ましいことは既に認められている。これは、容
器内の物質の熱損失または熱増加が空間２８を辿る伝熱
だけではな（対面している表面の一方から他方への赤外
°放射によって起るからである。勿論伝熱による熱損失
は空間２８に著しい真空が存在しているために著しく小
さい。しかし、熱は放射によって二つの表面の間を伝達
され、このような種類の熱伝達はこれらの表面の反射性
が大きい場合には著しく小さくなる。従来、このことは
、ガラス製容器を包含する真空容器において、表面を反
射性材料、最も普通には銀で被覆することにより達成さ
れて（・る。勿論、銀は価格が近年著しく高騰している
材料であり、また銀被膜を設けるにはい（つかの製造工
程が必要である。本発明の真空容器では、製造中に部品
を清浄にし、脱酸素し、迅速に取扱うことにより、対面
しているずば抜けて広い表面積が比較的反射性の大きい
アルミニウム表面を持ったままであるので、さらに反射
性被膜を設ける必要はない。

本発明の真空断熱容器を作り、市販の標準ガラス魔法瓶
と比較試験した。９８．９℃（２１０’Ｆ）の温琲：に
なって（・ることのある沸騰水を注ぎ入れたカラス魔法
瓶は４時間後に９０．０〜９１．１℃（１９４〜１９６
°Ｆ）になるのが最も普通であることが分った。

本発明によってｄられた真空容器の供試品は、同じ試験
を行った際に、沸騰水を４時間後に約８７．８〜８８．
９℃（１９０〜１９２°Ｆ）の温度に維持する。従って
、本発明疼よって、排気されている空間に粒状充填材を
充填する必要がなく、また排気されている空間の対面す
る表面に価格の高い銀被膜を設ける必要がなく、従来の
ガラス魔法瓶の熱効率に近い真空容器が得られる。得ら
れた本発明の容器はガラスとは反対に全く破損すること
がなくかつ現在市販されている金属魔法瓶と較べて価格
が比較的安いと（・う利点がある。

本発明の真空断熱容器の外観および形状は特定の設計の
必要性に合致するように変えることができる。同様に、
組立体および製造工程における変更も本発明の範囲を逸
脱すること）ｚ　＜実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の真空断熱容器の一例の断面図である。 ２・・・内側シェル（内壁）４・・・外側シェル１（外
壁）６・・・底壁　　　　　　　８・・・側壁１０・・
・底部シェル（底壁） １２・・・側壁 １４・・・のど部（内側中間部片） １６・・・開口（細くなっている部分）１７・・・継目
　　　　　　　１８・・・頚部２０・・・カラー２２の
上端部（継目）２２・・・カラー（外側中間部片） ２４・・・カラー２２の下端部（連結部）２６・・・開
口　　　　　　２７・・・栓２日・・・空間 ３０・・・ハウジング（ジャケット） ３２・・・ねじ付施部　　　８４・・・直立リム８６・
・・開口 ８８・・・封止ガスケット（封止リング）４０・・・保
膜栓　　　　　４２・・・連結部。 ト アメリカ合衆国テネシー州３７２１ ７ナツシユビル・モスゾール・ ドライブ２７２８

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 Ｌ　真空断熱容器において、 底および直立する側面を有する内側シェルと、 前記内側シェルを取囲み、前記内側シェルの形状にほぼ
   合致し、前記内側シェルから離間していて前記内側シェ
   ルとの間に空間を提供する外側シェルとを具え、 前記内側シェルおよび前記外側シェルは開放されている
   上端部を有し、本質的にアルミニウムから形成されてい
   て、赤外範囲で反射性でかつこれらのシェルの間の空間
   において互に対面している表面を有し、 さらに前記内側シェルと前記外側シェルとにまたがり、
   これらのシェルにこれらのシェルの上端部で連結されて
   いてこれらのシェルと共に閉鎖空間を形成する部片とを
   具え、前記閉鎖空間はほぼ排気されている ことを特徴とする真空断熱容器。 ｉ　前記内側シェルおよび前記外側シェルがアルミニウ
   ムで作られている特許請求の範囲第１項記載の真空断熱
   容器。 ＆　前記内側シェルおよび前記外側シェルが約０．６３
   ５　ｍｍ　（０，０２５インチ）の厚さを有する特許請
   求の範囲第２項記載の真空断熱容器。 表　前記内側シェルと前記外側シェルとをこれらのシェ
   ルの開放されている上端部で連結している前記部片がス
   テンレス鋼で作られている特許請求の範囲第１〜８項の
   いずれが一つの項に記載の真空断熱容器。 ６　前記内側シェルと前記外１１１ｊシェルとの間の排
   気されている閉鎖空間には固体材料が実質的に存在して
   いない特許請求の範囲第４項記載の真空断熱容器。