JPS5940456B2 - 金属製真空断熱容器の製造方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は金属製真空断熱容器の製造方法の改良に係り、
ネックチューブを金属製内筒及び外筒の一方若しくは両
方と異なる熱伝導率の低い材質によって形成すると共に
、ネックチューブと内・外筒との固着を、高真空状態に
於けるアルゴンイオン照射処理を用いる高真空圧接によ
って行なうことにより、真空断熱特性の向上や製品の軽
量化、製造コストの低減等を可能にした金属製真空断熱
容器の製造方法に関するものである。

近年、ガラス製魔法瓶の欠点を除去するものとして、金
属製断熱容器（以下金属製魔法瓶と呼ぶ）の開発が広く
推進されている。

第１図はこの種金属製魔法瓶の一例を示すものであり、
ステンレス薄板により形成した内筒Ａと外筒Ｂとを組合
せ、ステンレス薄板製のネックチューブＣを溶接りによ
り固着して内・外筒のネック部を密封し、最後に外筒底
面の真空排気孔Ｅを密封することにより製作されている
。

尚、Ｆは前記真空排気孔Ｅの密封用部材である。

而して、一般に金属製魔法瓶にあっては、ネックチュー
ブＣを介しての伝熱損失が全熱損失の略５０％を占める
のが通常であり、この伝熱損失を低減するために、内筒
ＡやネックチューブＣを形成するステンレス板を可能な
限り薄くする様にしている。

然し乍ら、断熱空間Ｇを真空とするうえ、外部衝撃に対
する耐力性もある程度必要であり、板厚を０．４〜０．
５ ｍｍＪＪ、下にすることは不可能である。

その結果、伝熱損失を大幅に低減することができず、断
熱性能が低いうえ、重量が大で取扱い難いという問題が
ある。

一方、伝熱損失を低減するためには、ネックチューブＣ
を熱伝導率の低い異なる材質を用いて形成し、鑞付けや
接着等の方法により内・外筒へ固着することが着想され
る。

然し乍ら、鑞付けや接着剤による固着方法には固着部の
気密性や固着力、鑞剤や接着剤からのアウトガスによる
真空度の劣化等の点に多くの問題があり、高温流体を取
扱う金属製魔法瓶にあっては未だ着想の段階にある。

本発明は、金属製魔法瓶に於ける上述の如き問題の解決
を課題とするものであり、内筒及び外筒を比較的軽い金
属材でもって形成すると共に、ネックチューブを低熱伝
導率の材質で形成し、且つネックチューブと内筒及び外
筒との固着を、真空状態に於けるアルゴンイオン照射処
理を用いる真空圧接によって行なうことにより、伝熱損
失が著しく少なく、軽量で取扱いに便であり、然かも真
空劣化を全く生じることのない金属製魔法瓶の製法の提
供を目的とするものである。

本発明の基本的な構成は、金属製薄板により形成した内
筒１及び外筒２と、当該内筒１及び外筒２の一方若しく
は両方と異なる材質によって形成したネックチューブ３
とを真空状態としたアルゴン雰囲気を有する真空装置Ｉ
ａ内へ配設し、イオンポン７ｄにより前記真空装置Ｉａ
内を排気しつつ、ネックチューブ３の端部と内筒１・外
筒２の外園着面へアルゴンイオンシャワー７ｅを照射し
てその表面処理を行ない、引き続き高真空中に於いて前
記表面処理をした固着面同志を対接させ、該対接面を圧
接固着することによりネックチューブ３の固着を行なう
点にある。

又、当該構成とすることにより、伝熱損失の大幅な低減
やアルミニウム等の軽量金属体使用による製品の軽量化
、真空性能の劣化の防止、製造コストの低減等を図り得
る。

以下、第２図乃至第５図に示す本発明の一実施例に基づ
いてその詳細を説明する。

第２図は、本発明に係る金属製魔法瓶の縦断面図であり
、図に於いて、１は内筒、２は外筒、３はネックチュー
ブ、４は栓体である。

内筒１は厚さ０．５ ｙｎｍのアルミ薄板を用いてプレ
ス成形されており、その上端部には、ネックチューブ３
の下部外周面３ａに密接する固着部１ａが形成されてい
る。

外筒２は同様に、厚さ０．５關のアルミ薄板を用いてプ
レス成形されており、ネックチューブ３の上部外周面３
ｂに密接する固着部２ａが形成されている。

尚、５は真空排気孔であり、テは前記真空排気孔の密封
板である。

前記ネックチューブ３は、熱伝導率（略９ｋａｇ／ｍ−
ｈ・°Ｃ）が比較的低いインバーニッケル薄板（厚さ０
．４ ｍｍ ）を用いて形成されており、その下部外周
面３ａと円筒１の固着部１ａが、また上部外周面３ｂと
外筒２の固着２ａが、後述する工程によって夫々圧接固
着されている。

尚、本実施例にあっては、内・外筒１，２の両方をアル
ミ製としているが、内・外筒の何れか一方若しくは両方
をステンレス製とすることも可能であり、又、ネックチ
ューブ３をインバーニッケル製に代えて他の低熱伝導率
の金属を用いたものや、ガラスやセラミック製とするこ
とも可能である。

第３図は、前記ネックチューブ３と内・外筒１゜２の圧
接固着を示す工程図であり、先ず、成形工程６でプレス
加工等より所定の形状寸法に成形した内筒１と外筒２と
ネックチューブ３は、夫々固着面処理工程７へ送られる
。

該固着面処理工程７では、真空装置７ａやアルゴン封入
装置７ｂ、アルゴンイオン銃７ｃ、排気用イオンポンプ
７ｄ等から成る固着面処理装置を用いて、内筒１と外筒
２及びネックチューブ３の各固着面１ａｔ２ａｙ３ａ、
３ｂの表面皮膜の除去が行なわれる。

即ち、真空装置Ｉａ内の所定の位置へ内筒１と外筒２及
びネックチューブ３を各配設し、先ず装置７ａ全体を適
宜の温度例えば１５０°Ｃで１０時間位いベーキングす
る。

次に、装置Ｉａ内の圧力を一旦真空（１０−８〜１０
’ ｔｏｒｒ ）にまで低下させ、その後アルゴン封
入装置７ｂから高純度（９９，９９９％）のアルゴンガ
スを封入し、 装置７ａ内を１０ ’ 〜１０ ’
（Ｔｏｒｒ）程度のアルゴン雰囲気にする。

そして、アルゴンイオン銃装置７ｃを作動し、前記各固
着部１ ａ ｔ ２ ａ ｔ ３ ａ ｙ３ｂへアルゴ
ンイオンシャワー７ｅを照射する。

尚、イオンシャワー７ｅの照射強度は１．５ ｋｖ Ｘ
２０μＡ／ｉ程度が最適であり、且つ照射時間は１５時
間程度で充分である。

又、当該アルゴンイオンシャワーの照射中は、イオンポ
ンプ７ｄを作動させ、装置７ａ内の排気を行なう。

前記固着面処理工程７に於いて、固着面の表面皮膜が除
去されて清浄表面の状態となった各部材１．２．３は、
次の組立圧接工程８へ移送され、ここで内筒１と外筒２
とネックチューブ３の組立と、チューブ３の下端口３ａ
と内筒１の固着面１ａとの圧接固着、及びチューブ３の
上端面３ｂと外筒２の固着面２ａとの圧接固着が行なわ
れる。

即ち、組立圧接工程８は、１０−５〜１Ｏ−６ｔｏｒｒ
のアルゴン雰囲気を有する真空装置８ａ内でマニプレー
タ−等を用いて行なわれ、第４図及び第５図に示す如く
、夫々所定の位置に対接せしめた固着面同士を治具８ｂ
、８ｂを介して略３５ｋｇ／ｃｒｉｔ。

程度の圧力で６０秒程度押圧し、各固着面同士の圧接固
着を行なう。

尚、第４図及び第５図では、片側の圧接面に突出部１ｂ
を形成しているが、突出部１ｂが無くてもよいことは勿
論である。

ネックチューブ３の圧接固着を完了した魔法瓶本体は真
空排気工程９へ送られ、ここで、断熱空間Ｇ内の排気と
、排気孔５の密封板５′による閉塞が行なわれる。

又、真空断熱を完了した魔法瓶本体は、最後に表面処理
工程１０へ移送され、ここでアルマイト処理等の防錆加
工が行なわれる。

本発明は上述の様な構成であるから、下記の如く多くの
秀れた効用を有している。

（１）ネックチューブ３に内筒１若しくは外筒２と異な
る材質を用いても、内筒及び外筒へ圧接により極めて強
固に固着することが出来る。

その結果、低熱伝導率の材質をネックチューブ３に用い
ることが可能となり、伝熱損失を大幅に低減することが
出来る。

例えば、従前のステンレス製魔法瓶（外筒板厚０．６
ｍｍ、内筒板厚０．４ ｍｒｎ、内容量９００ＣＣ）の
断熱特性が、９５°Ｃの湯９００ＣＣが６時間後に８１
°Ｃに、２４時間後に６０℃に低下するのに対して、本
実施例に係る魔法瓶（内・外筒−アルミニウム、板厚０
．５ ｍｙｎ、ネックチューブ−０，４ｍｍインバーニ
ッケル、内容積９００ｃｃ）にあっては、６時間後の温
度が８３°Ｃに、２４時間後の温度が６４℃となり、ア
ルミニウム製の内・外筒であっても、ステンレス製の場
合に比較してより秀れた断熱特性を得ることが出来る。

（２）内・外筒をアルミニウム製とした場合には、従前
のステンレス製に比較して製品重量が略１／３になり、
製品の大幅な軽量化と製造コストの低減を図り得る。

（３）ネックチューブと内・外筒との固着を真空圧接に
よって行なうため、鑞付けや接着の場合に比較して、気
密性や破断強度の点で格段に秀れた固着を行なうことが
出来る。

例えば、前記本実施例に於いては、固着面の破断強度は
略３０ｋｇ／ｃｒＡ程度であり、溶接の場合に比べて、
それ以上の強度を得ることが出来る。

又、鑞付けや接着の場合の様に接着剤等からのアウトガ
スの問題が全く無いうえ、アルミニウムの方がステンレ
スに比較してアウトガスの除去が容易であり、その結果
、断熱空間Ｇの真空度が経時的に低下することもなく、
秀れた断熱性を保持できる。

本発明は上述の通り、高い実用的効用を奏するものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は従前の金属製魔法瓶の縦断面概要図である。 第２図は本発明に係る金属製魔法瓶の縦断面図であり、
第３図は真空圧接によるネックチューブの固着工程図で
ある。 第４図及び第５図は、固着面の対接状態を示す部分縦断
面図である。 １・・・・・・内筒、２・・・・・・外筒、３・・・・
・・ネックチューブ、６・・・・・・成形工程、７・・
・・・・固着面処理工程、７ａ・・・・・・真空装置、
７ｂ・・・・・・アルゴンガス封入装置、７ｃ・・・・
・・アルゴンイオン銃装置、７ｄ・・・・・・イオンポ
ンプ、７ｅ・・・・・・アルゴンイオンシャワー、８・
・・・・・組立・圧接工程、９・・・・・・真空排気工
程、１０・・・・・・表面処理工程。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 金属製薄板により形成した内筒１及び外筒２と、該
   内筒１及び外筒２の一方若しくは両方と異なる材質によ
   り形成したネックチューブ３とを真空状態としたアルゴ
   ン雰囲気を有する真空装置Ｔａ内へ配設し、イオンポン
   プ７ｄにより前記真空装置７ａ内を排気しつつ、ネック
   チューブ３の端部と内筒１・外筒２の外回着面へアルゴ
   ンイオンシャワー７ｅを照射してその表面処理を行ない
   、引き続き真空中に於いて前記処理を行ない、引き続き
   真空中に於いて前記表面処理した固着面同士を対接させ
   、該対接面を圧接固着することによりネックチューブ３
   の固着を行なうことを特徴とする金属製真空断熱容器の
   製造方法。 ２ ネックチューブ３の材質をセラミックとした特許請
   求の範四第１項に記載の金属製真空断熱容器の製造方法
   。