真空二重構造体の製造方法、排気装置および真空二重構造体
【課題】製品毎の断熱性能が安定した真空二重構造体を提供する。
【解決手段】第１金属製表面材（外側部材１４）に凹部１６を設けるとともに、凹部１６の底に排気孔１７を形成し、第１金属製表面材１４における凹部１６が窪む方向に、凹部１６の底と所定の間隔をもって対向するように第２金属製表面材（内側部材１１）を配設し、第１および第２金属製表面材１４，１１の間の空間１９を、排気孔１７から排気手段（３３）によって排気し、第１金属製表面材１４の凹部１６および第２金属製表面材１１の凹部１６との対向位置に電極４７，４９を配置し、第１金属製表面材１４の凹部１６の底を、第２金属製表面材１１に抵抗溶接によって接合して、排気孔１７を封止する。
【解決手段】第１金属製表面材（外側部材１４）に凹部１６を設けるとともに、凹部１６の底に排気孔１７を形成し、第１金属製表面材１４における凹部１６が窪む方向に、凹部１６の底と所定の間隔をもって対向するように第２金属製表面材（内側部材１１）を配設し、第１および第２金属製表面材１４，１１の間の空間１９を、排気孔１７から排気手段（３３）によって排気し、第１金属製表面材１４の凹部１６および第２金属製表面材１１の凹部１６との対向位置に電極４７，４９を配置し、第１金属製表面材１４の凹部１６の底を、第２金属製表面材１１に抵抗溶接によって接合して、排気孔１７を封止する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、魔法瓶に使用される真空二重瓶、電気ポットに使用される真空二重容器、電気ポットの内容器の外側に設けられる真空二重ジャケット、真空二重パイプ、断熱パネルなどの真空二重構造体の製造方法、その排気装置およびこれらによって製造した真空二重構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属製の真空二重構造体は、金属製の表面材であるステンレス鋼板からなる内側部材と外側部材とを接合し、これらの間の空間を真空に排気してなる。また、これら内側部材と外側部材との間の真空空間には、輻射伝熱を防止するためにアルミニウムまたは銅の箔が配設されるとともに、所望の真空度を維持するためにゲッターが配設されている。
【０００３】
この真空二重構造体を製造する場合には、外側部材に排気孔を設け、この排気孔に筒状をなすチップ管を接合し、真空排気を施した後に前記チップ管を封止して、不要部分を切断する構成としている。または、外側部材に形成した排気孔の周囲にロウ材を配設するとともに、このロウ材の外側に板状をなす封止部材を配設し、真空排気を施した後に加熱によりロウ材を溶融させて、該ロウ材で封止板と外側部材とを密閉状態に封止する構成としている。
【０００４】
しかしながら、前者の製造方法では、チップ管の非切断部分が外側部材から突出した状態をなすため、デザイン上の制約が大きく、使用面でも制約が生じる。また、１製品毎に５０〜９０ｍｍ程度の切断されたチップ管が発生するため、無駄が多い。しかも、排気孔にチップ管を接合する際に、ロウ材が必要になるうえ、洗浄工程が必要になる。
【０００５】
また、後者の製造方法では、チップ管を使用しないため、デザイン上の制約や、切断したチップ管などの不要部材の発生はない。しかし、真空炉の中で真空排気を施し、引き続いてロウ材を溶融させることによる封止を行う必要があるため、生産数に拘わらず大きな製造設備が必要になるため、やはりコスト高になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解消するものであり、その真空二重構造体に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−８２５９１号公報
【０００８】
この特許文献には、２枚の金属プレートの間に隙間が形成されるように外周部を接合し、その一方の金属プレートに、排気装置と蒸気発生装置とが接続される出入口が形成されている。そして、出入口の近傍をカシメ工具によって仮封止した状態で、前記出入口を抵抗溶接によって密閉状態に封止する構成としている。
【０００９】
しかしながら、この真空二重構造体では、平面状をなす金属プレートに形成した出入口を抵抗溶接により封止するため、その出入口の周囲の変形を予測できない。そして、接合による接触面積が大きくなるように変形した場合、内外への伝熱面積が多くなるため、断熱性能が低下するという問題がある。逆に接合による接触面積が小さくなり過ぎるように変形した場合、接合強度が弱くなり、リークが発生するという問題がある。
【００１０】
一方、特許文献に記載の排気装置は、真空ポンプまたは作動流体蒸気発生装置との接続パイプが排気治具に接続され、この排気治具に対して抵抗溶接電極を進退可能に配設するとともに、その電極挿入孔と電極との間を気密リングにより密閉している。そのため、耐久性は低く、気密リングによるシール性能が低下すると、真空二重構造体の真空空間の真空度が低下するという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、製品毎の断熱性能が安定した真空二重構造体の製造方法を提供することを第１の課題とし、この課題を達成できる排気装置および製造した真空二重構造体を提供することを第２の課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明の真空二重構造体の製造方法は、第１金属製表面材に凹部を設けるとともに、該凹部の底に排気孔を形成し、前記第１金属製表面材における前記凹部が窪む方向に、該凹部の底と所定の間隔をもって対向するように第２金属製表面材を配設し、前記第１および第２金属製表面材の間の空間を、前記排気孔から排気手段によって排気し、前記第１金属製表面材の凹部および前記第２金属製表面材の凹部との対向位置に電極を配置し、前記第１金属製表面材の凹部の底を、前記第２金属製表面材に抵抗溶接によって接合して、前記排気孔を封止する構成としている。
【００１３】
この製造方法は、第１金属製表面材に予め設けた凹部に排気孔を形成し、前記凹部の底を対向する第２金属製表面材に対して抵抗溶接によって接合するため、抵抗溶接による排気孔の周囲の変形領域を安定させることができる。その結果、第１および第２金属製表面材の接合に伴う伝熱可能な面積を安定させることができるため、製品毎の断熱性能を安定させることができるうえ、リークの発生を防止できる。
【００１４】
この製造方法では、前記第１および第２金属製表面材は、前記凹部の底と対向する前記第２金属製表面材との間に、約１ｍｍから１．５ｍｍの隙間をあけて配設して、前記抵抗溶接を施すことが好ましい。このようにすれば、第１および第２金属製表面材の間の空間を確実に排気できる。また、第１金属製表面材における排気孔の周囲の変形を安定させ、第２金属製表面材との間を確実に密閉することができる。
【００１５】
また、前記第１および第２金属製表面材の間の空間を前記排気手段によって約１０−１Ｐａまで排気した後に前記排気孔の封止を施し、封止後に加熱することにより前記空間内に配設したゲッターを活性化させることが好ましい。このように、抵抗溶接により排気孔を封止しているため、封止後にゲッターを活性化可能な高温に加熱しても、接合部分にリークが発生することはない。そして、このようにしてゲッターを活性化させることにより、確実に第１および第２金属製表面材の間の空間の真空度を維持することができる。
【００１６】
さらに、少なくとも前記第１金属製表面材の凹部と第２金属製表面材との間に、これら金属製表面材より低温で溶融する金属箔を配設することが好ましい。このようにすれば、金属箔によって、第１金属製表面材の凹部の底と第２金属製表面材との間の密着強度を向上できる。その結果、密着性を向上するためのロウ材を使用する必要がないため、ロウ材の構造部材への取り付けや、ロウ材の濡れ性向上のために必要なフラックスの塗布などの処置が不要となり、排気孔の封止工程を大幅に簡略化することができる。
【００１７】
そして、本発明の製造方法に適用する排気装置は、対向する金属製表面材の間に形成した内部空間を、一方の第１金属製表面材に他方の第２金属製表面材に向けて窪むように設けた凹部の排気孔から排気して、該排気孔を封止する真空二重構造体の排気装置であって、前記凹部を露出させる開口部を有し、前記凹部の周囲を密閉するシール部材と、前記シール部材の外側に配設され、前記開口部から該開口部の中心線と同軸で延びる第１排気部および該第１排気部から屈曲して延びる第２排気部を有する略Ｌ字形状の排気通路と、前記第１排気部と同軸で延びて該第１排気部と連通する挿通孔と、を有する排気治具と、前記排気治具の挿通孔の周囲を囲繞するように配設され、前記挿通孔の軸方向に沿って伸縮可能な伸縮部材と、前記伸縮部材における前記排気治具と反対側の端部に配設され、前記排気治具に対して進退可能に配設した可動治具と、前記可動治具に貫通して固定され、前記伸縮部材および開口部内を通して前記第１金属製表面材の凹部の底を臨む第１電極と、前記第１電極に対して前記第１および第２金属製表面材を挟んで反対側に位置するように配設した第２電極と、を備える構成としている。
【００１８】
この排気装置は、第１および第２金属製表面材の間の空間の真空排気を施した後に、引き続いて、第１金属製表面材の凹部の底と第２金属製表面材との抵抗溶接を施すことができる。そして、抵抗溶接を実行するための第１電極は可動治具に接合され、排気治具との間は、伸縮部材により密閉状態を維持したまま進退可能であるため、空間の真空度を低下させることなく、確実に抵抗溶接を施すことができる。また、伸縮部材は気密リングなどのシール手段と比較して耐久性が高いため、使用可能な期間を長期化することができる。
【００１９】
また、本発明の真空二重構造体は、対向する金属製表面材の間に形成した内部空間を、一方の第１金属製表面材に形成した排気孔から排気し、前記排気孔を封止してなる真空二重構造体において、前記第１金属製表面材に、他方の第２金属製表面材に向けて窪む凹部を設けるとともに、該凹部の底に前記排気孔を形成し、前記凹部に電極を配置して抵抗溶接によって前記第２金属製表面材に接合することにより、前記排気孔を封止した構成である。
【００２０】
この真空二重構造体は、前記凹部を、第１金属製表面材における曲面状をなす外周部に設けたものである。
【００２１】
また、前記第１および第２金属製表面材は、少なくとも一端を開口した筒状をなし、その開口端を互いに接合したもので、その接合部分の近傍に前記凹部を設けることが好ましい。このようにすれば、中間部分での余計な放熱を低減できるため、断熱性能の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の真空二重構造体の製造方法および該方法により製造した真空二重構造体は、排気孔を有する凹部の底を対向する第２金属製表面材に対して抵抗溶接によって接合するため、排気孔の周囲の変形領域を安定させることができる。その結果、製品毎の断熱性能を安定させることができるうえ、リークの発生を防止できる。
【００２３】
また、この製造方法を実施可能とする排気装置は、抵抗溶接を実行するための第１電極が可動治具に接合され、排気治具との間は、伸縮部材により密閉状態を維持したまま進退可能であるため、空間の真空度を低下させることなく、確実に抵抗溶接を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係る排気装置３０を用いた製造方法により製造した真空二重構造体である真空二重ジャケット１０を装着した電気ポット１を示す。まず、この電気ポット１は、本体２の内部に内容器３を収容固定し、内容器３の底にヒータ４を取り付けて湯沸かし制御および保温制御を実行するものである。内容器３の底にはポンプ５が配設され、このポンプ５から本体２の注口６まで揚水管７が配管されている。また、本体２の上端には蓋体８がヒンジ９により開閉可能に取り付けられ、内容器３の上端開口部から上方への放熱を防止している。そして、本体２と内容器３の間には、本発明に係る円筒状の真空二重ジャケット１０が配設され、内容器３の胴部から側方への放熱を防止している。
【００２６】
本実施形態の真空二重ジャケット１０は、図２（Ａ）および図３に示すように、円筒状の表面材である外側部材（第１金属製表面材）１４と内側部材（第２金属製表面材）１１とからなり、首部の無い円筒形状をなしている。
【００２７】
まず、内側部材１１は、上下の端部１２Ａ，１２Ｂが中央部１３よりも拡径されたものである。外側部材１４は、内側部材１１と同じ長さを有するとともに、内側部材１１の端部１２Ａ，１２Ｂの外径よりやや大きい内径を有している。この外側部材１４の外面には、内側から外側へ押し広げることで、周方向に環状に延びる補強用の突起１５が長手方向に沿って複数箇所に形成されている。また、図２（Ｂ）に示すように、外側部材１４の下側の開口端近傍には、内向きに窪む凹部１６が設けられ、この凹部１６の底の中心に排気孔１７が形成されている。
【００２８】
具体的には、外側部材１４には、上端近傍から下端近傍にかけて突起１５が等間隔で設けられている。但し、最下端の突起１５Ａと下側から２番目の突起１５Ｂとは、１つの突起１５を形成する間隔分あけて形成されている。そして、この外側部材１４において、曲面状をなすように湾曲した外周部である非突起形成部１８に、内側部材１１に向けて約５ｍｍの直径の円形状をなすように窪む凹部１６が設けられている。そして、この凹部１６の底の中心に、約１ｍｍの直径の円形状をなす排気孔１７が設けられている。
【００２９】
前記内側部材１１と外側部材１４とは、外側部材１４の内側に内側部材１１が挿入され、それぞれの開口端がシーム溶接により接合されている。そして、排気孔１７は、内側部材１１と外側部材１４との接合部分である開口端の近傍に位置され、凹部１６の底を対向する内側部材１１にスポット溶接によって接合することにより、封止されている。ここで、シーム溶接とは、円板形状をなす一対の電極を備え、これら電極の間に接合対象部分を配置し、所定電圧を印加することにより、金属材料を連続的に抵抗溶接するものである。また、スポット溶接とは、少なくとも一方が棒状をなす一対の電極を備え、これら電極の間に接合対象部分を配置し、所定電圧を印加することにより、金属材料を部分的に抵抗溶接するものである。
【００３０】
また、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、内側部材１１と外側部材１４との間に形成される空間１９には、金属箔２０と図示しないゲッターとが配設されている。金属箔２０は銅やアルミニウムからなり、内側部材１１の中央部１３の外面に巻き付けるように配設することにより、輻射伝熱を防止するものである。ゲッターは、内側部材１１と金属箔２０との間に挟み込むように巻き付けるもので、空間１９内で発生したガスを吸着することにより所望の真空度を維持するものである。
【００３１】
次に、前記構成からなる真空二重ジャケット１０の製造方法を説明する。
【００３２】
まず、第１金属製表面材である外側部材１４は、図４（Ａ）に示すように、ステンレス鋼板を円筒状に巻いて、長手方向に沿って突き合わせた端縁をＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接によって接合する。ここで、このＴＩＧ溶接とは、非消耗のタングステンを電極として用いて溶接するものである。
【００３３】
ついで、横（径）方向からの負荷に対する補強を施すために、図４（Ｂ）に示すように、内側から外向きに膨出するようにビード加工を施す。この際、一端の近傍に非突起形成部１８が形成されるように環状をなす突起１５，１５Ａ，１５Ｂを長手方向に所定間隔をもって複数形成する。
【００３４】
その後、図４（Ｃ）に示すように、非突起形成部１８にエンボス加工を施すことにより凹部１６を形成するとともに、打抜加工を施して排気孔１７を形成する。この際、凹部１６は、外側部材１４の内部に内側部材１１を配設した状態で、該内側部材１１との間に約１ｍｍから約１．５ｍｍの隙間（図６（Ｂ）参照）が形成される深さ（本実施形態では隙間を約３ｍｍとするため、約１．５ｍｍ〜約２．０ｍｍ）で形成する。ここで、凹部１６と内側部材１１との隙間が１ｍｍより小さくなると、間に金属箔２０が介在することも１つの要因となるが、排気効率が悪くなるためである。また、隙間が１．５ｍｍより大きくなると、凹部１６の底と内側部材１１とをスポット溶接によって接合する際の接合状態（接触面積）が安定しないためである。そして、接合状態での接触面積を確実に安定させるには、隙間を約１ｍｍに形成することが好ましい。なお、図示では、外側部材１４においてＴＩＧ溶接を施した位置に凹部１６および排気孔１７を形成する構成としているが、その位置は限定されるものではない。
【００３５】
また、第２金属製表面材である内側部材１１は、図５（Ａ）に示すように、ステンレス鋼板を外側部材１４の内径より空間１９を形成する寸法分小さい外径の円筒状に巻いて、長手方向に沿って突き合わせた端縁をＴＩＧ溶接によって接合する。
【００３６】
ついで、図５（Ｂ）に示すように、開口した上下両方の端部１２Ａ，１２Ｂにフレア拡管加工を施して、端部１２Ａ，１２Ｂの外径を外側部材１４の内径より僅かに小さくなるように拡管する。その後、図５（Ｃ）に示すように、内側部材１１の中央部１３にゲッターを配置した状態で金属箔２０を巻き付ける。
【００３７】
次に、内側部材１１を外側部材１４において凹部１６が窪む方向である内側に挿入し、これらの開口端が揃うように位置決めし、この状態で、内側部材１１と外側部材１４の開口端をシーム溶接により接合する。
【００３８】
ついで、図６（Ａ）に示すように、外側部材１４に形成した凹部１６に排気装置３０の排気治具３３を配置するとともに、外側部材１４および内側部材１１を挟んで対向するように内側部材１１に下側の電極を配置して、空間１９を真空排気した後、排気孔１７を封止する。
【００３９】
なお、この封止前の二重構造体は、図６（Ｂ）に示すように、外側部材１４と内側部材１１の中央部１３との間において、突部と凹部１６を除く部分には、予め設定した隙間（約３ｍｍ）が形成されている。また、外側部材１４の凹部１６の底と内側部材１１の中央部１３との間には、同様に予め設定した約１ｍｍの隙間が形成されている。さらに、内側部材１１の中央部１３と、凹部１６を含む外側部材１４との間には、金属箔２０が介在している。
【００４０】
この状態で、ゲッターが活性化しない温度または常温の雰囲気下で排気装置３０を動作させ、空間１９内を約１×１０−１Ｐａまで真空排気を行う。そして、目標の真空度に達すると排気孔１７を封止する。その後、複数の真空二重ジャケット１０を纏めて加熱炉に配置し、ゲッターが活性化する高温（約６００℃）で加熱する。
【００４１】
ここで、従来のチップ管や封止板を用いた封止方法の場合、これらの接合のためにロウ材を使用する必要がある。そのため、ゲッターを封止後に加熱して活性化させる場合、ロウ材が溶融する温度（約２２０℃）より高い温度で加熱することはできない。その結果、使用するゲッターに大きな制限が生じていた。
【００４２】
しかし、本実施形態では、外側部材１４に形成した排気孔１７を抵抗溶接によって接合するため、高温で加熱してもリークの問題が生じることはない。その結果、使用可能なゲッターの制限をなくし、設計の自由度を向上できる。そして、このように、適切なゲッターを希望に応じて選択することにより、外側部材１４と内側部材１１との間の空間１９の真空度を確実に維持することができる。
【００４３】
次に、空間１９を真空排気した後に、引き続いて排気孔１７の封止を行う前記排気装置３０について具体的に説明する。
【００４４】
まず、この排気装置３０は、図示しない枠体に配設されている。この枠体には、外側部材１４の外周部を位置決め保持する図示しない保持装置が配設されている。そして、本実施形態の排気装置３０は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、大略、シール部材３１と、排気治具３３と、伸縮部材４１と、可動治具４５と、第１スポット電極４７と、第２スポット電極４９とを備えた構成をなす。
【００４５】
前記シール部材３１はゴム製であり、外側部材１４の非突起形成部１８の外径より若干小さい内径を有する円弧状をなす長方形状のものである。このシール部材３１の中央には、外側部材１４の凹部１６を露出させる開口部３２が形成され、この開口部３２を除く領域で外側部材１４の外面との間を密閉状態にシールするものである。
【００４６】
前記排気治具３３は、記シール部材３１の外側に密閉状態で配設されるステンレス製のものである。この排気治具３３には、真空ポンプ３４に接続する排気通路３５が形成されている。この排気通路３５は、シール部材３１の開口部３２に連通する第１排気部３６と、該第１排気部３６に対して屈曲状態で連通する第２排気部３７とを有する略Ｌ字形状のものである。第１排気部３６は、シール部材３１の開口部３２から該開口部３２の中心線と同軸、言い換えれば、固定した外側容器の軸心と開口部３２の中心とを結ぶ径方向外側に向けた直線に沿って延びる断面円形状のものである。第２排気部３７は、シール部材３１の開口部３２の中心線に対して直交する方向に延びる断面円形状のものである。この第２排気部３７の開口端には、真空ポンプ３４に接続する接続パイプ３８が接続されている。また、排気治具３３には、第１排気部３６と同軸かつ同一直径で延びる挿通孔３９が設けられている。この挿通孔３９は、後述する第１スポット電極４７が進退可能に配設されるもので、第１排気部３６とで連続した１つの孔をなし、該第１排気部３６を介して凹部１６および排気孔１７を臨むように構成している。また、この挿通孔３９の内径は、外側部材１４の凹部１６の内径より大きく形成されている。さらに、排気治具３３において、第１排気部３６と反対側の端部には、径方向外向きに突出する固定フランジ部４０が設けられている。
【００４７】
前記伸縮部材４１は、蛇腹形状をなす円筒状のものである。この伸縮部材４１は、肉厚が約０．１ｍｍのステンレスからなり、軸方向に沿って所定圧力を負荷すると軸方向に収縮し、その負荷を解除することにより自身の弾性力によって原状に復元（伸張）する。この伸縮部材４１の両端には、前記排気治具３３および後述する可動治具４５に密閉状態で固定するための固定治具４２Ａ，４２Ｂが配設されている。これら固定治具４２Ａ，４２Ｂは、排気治具３３の固定フランジ部４０と同一直径をなすステンレス製の円板からなり、その一面の中央部には、伸縮部材４１の端部を密閉状態で固定する固定凸部４３が設けられている。また、固定治具４２Ａ，４２Ｂの中央には、挿通孔３９より大径の貫通孔４４が設けられている。そして、伸縮部材４１は、固定治具４２Ａを介して排気治具３３に密閉状態でネジ止めして固定することにより、挿通孔３９の周囲を囲繞し、この挿通孔３９の軸方向に沿って伸縮可能に配設される。
【００４８】
前記可動治具４５は、固定治具４２Ｂに密閉状態でネジ止めして固定されることにより、伸縮部材４１における排気治具３３と反対側の端部に配設されるステンレス製の円板からなる。この可動治具４５には、油圧または空気圧によるシリンダなどからなる図示しない駆動手段により排気治具３３に向けて進出可能に構成されている。この可動治具４５には、排気孔１７と同軸に位置するように装着孔４６が設けられている。
【００４９】
前記第１スポット電極４７は、可動治具４５の装着孔４６を貫通させてロウ付けにより密閉状態に固定（接合）されるものである。この第１スポット電極４７は、その先端の印加部４８が外側部材１４の凹部１６より僅かに小さい断面直径をなすように構成されている。これにより、第１スポット電極４７は、伸縮部材４１、挿通孔３９および開口部３２を通して外側部材１４の凹部１６の底を臨むように配設され、可動治具４５を排気治具３３に向けて進出させることにより、印加部４８が凹部１６の外周部にガイドされながら該凹部１６内に位置するように構成している。
【００５０】
前記第２スポット電極４９は、第１スポット電極４７に対して外側部材１４および内側部材１１を挟んで反対側である内側部材１１内に、内側部材１１の開口端から挿入して配置されるものである。この第２スポット電極４９には、内側部材１１の内径に沿う円弧面５０が形成されている。
【００５１】
このように構成した排気装置３０は、保持装置によって筒状をなす二重構造体を所定位置に位置決め保持した状態で、図７（Ａ）に示すように、排気治具３３および第２スポット電極４９で外側部材１４および内側部材１１を挟み込むように配置する。この際、可動治具４５は、駆動手段によって後退した状態とすることにより、第１スポット電極４７は、挿通孔３９より僅かに小さい本体部分が挿通孔３９内に位置し、第１排気部３６より直径が小さい印加部４８のみが該第１排気部３６内に位置した状態をなす。
【００５２】
この状態で、真空ポンプ３４を動作させることにより、内側部材１１と外側部材１４との間の空間１９を真空排気する。そして、空間１９内が所定の真空度に達すると、真空ポンプ３４による排気は弱めるが排気動作は継続したまま、図７（Ｂ）に示すように、駆動手段を動作させて可動治具４５を介して第１スポット電極４７を進出させ、印加部４８の先端を凹部１６の底に位置させる。
【００５３】
そして、駆動手段によって可動治具４５を介して第１スポット電極４７で凹部１６を押圧しながら、第１および第２スポット電極４７，４９間に電圧を印加することにより、図２（Ｂ）に示すように、凹部１６の底を内側部材１１へ向けて変形させ、金属箔２０を介在させた状態で接合（抵抗溶接）し、排気孔１７を封止する。
【００５４】
この際、前記のように外側部材１４の凹部１６と内側部材１１とを金属箔２０を介して抵抗溶接するため、外側部材１４と内側部材１１との間には接合のためのロウ材を使用することなく、外側部材１４の凹部１６と内側部材１１との密着強度を高めることができる。そのため、ロウ材の構造部材への取り付けや、ロウ材の濡れ性向上のために必要なフラックスの塗布などの処置が不要となり、排気孔１７の封止工程を大幅に簡略化することができる。
【００５５】
このようにして排気孔１７の封止が完了すると、真空ポンプ３４を停止するとともに、駆動手段によって可動治具４５を介して第１スポット電極４７を後退させる。
【００５６】
このように、本発明の製造方法によって製造される真空二重ジャケット１０は、外側部材１４に予め設けた凹部１６に排気孔１７を形成し、この凹部１６の底を対向する内側部材１１に対して抵抗溶接によって接合するため、抵抗溶接による排気孔１７の周囲の変形領域を安定させることができる。その結果、接合に伴う伝熱可能な面積を安定させることができるため、製品毎の断熱性能を安定させることができるうえ、リークの発生を防止できる。また、凹部１６は、外側部材１４および内側部材１１の接合部分の近傍に設けているため、中間部分での余計な放熱を低減でき、その結果、断熱性能の低下を抑制できる。
【００５７】
また、この製造方法を実行する排気装置３０は、抵抗溶接を実行するための第１スポット電極４７を可動治具４５に接合し、排気治具３３との間は、伸縮部材４１により密閉状態を維持したまま進退可能としているため、空間１９の真空度を低下させることなく、確実に抵抗溶接を施すことができる。また、伸縮部材４１は気密リングなどのシール手段と比較して耐久性が高いため、使用可能な期間を長期化することができる。
【００５８】
なお、本発明の真空二重構造体の製造方法およびその排気装置３０は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００５９】
特に、これらの製造方法および排気装置３０によって製造する真空二重構造体は、真空二重ジャケット１０に限られず、魔法瓶に使用される真空二重瓶、電気ポット１の内容器３として使用される真空二重容器、真空二重パイプ、断熱パネル等にも適用することができるものである。また、表面材は、内側部材１１および外側部材１４のような別体に限られず、平坦な外形をなす前記断熱パネルなどでは、１枚の板材を折り曲げて対向する表面材を構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る方法および装置により製造した真空二重構造体である真空二重ジャケットを装着した電気ポットの一部破断側面図である。
【図２】（Ａ）は図１に示す真空二重ジャケットの一部破断正面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大断面図である。
【図３】封止前の真空二重ジャケットを示す分解斜視図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は外側部材の製造方法を示す正面図である。
【図５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は内側部材の製造方法を示す正面図である。
【図６】（Ａ）ジャケットに排気装置を配置した状態を示す一部破断正面図、（Ｂ）は封止前の外側部材と内側部材の状態を示す部分断面図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は排気装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…真空二重ジャケット（真空二重構造体）
１１…内側部材（第２金属製表面材）
１４…外側部材（第１金属製表面材）
１６…凹部
１７…排気孔
１８…非突起形成部
１９…空間
２０…金属箔
３０…排気装置
３１…シール部材
３２…開口部
３３…排気治具（排気手段）
３４…真空ポンプ
３５…排気通路
３６…第１排気部
３７…第２排気部
３８…接続パイプ
３９…挿通孔
４１…伸縮部材
４５…可動治具
４７…第１スポット電極
４９…第２スポット電極
【技術分野】
【０００１】
本発明は、魔法瓶に使用される真空二重瓶、電気ポットに使用される真空二重容器、電気ポットの内容器の外側に設けられる真空二重ジャケット、真空二重パイプ、断熱パネルなどの真空二重構造体の製造方法、その排気装置およびこれらによって製造した真空二重構造体に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来の金属製の真空二重構造体は、金属製の表面材であるステンレス鋼板からなる内側部材と外側部材とを接合し、これらの間の空間を真空に排気してなる。また、これら内側部材と外側部材との間の真空空間には、輻射伝熱を防止するためにアルミニウムまたは銅の箔が配設されるとともに、所望の真空度を維持するためにゲッターが配設されている。
【０００３】
この真空二重構造体を製造する場合には、外側部材に排気孔を設け、この排気孔に筒状をなすチップ管を接合し、真空排気を施した後に前記チップ管を封止して、不要部分を切断する構成としている。または、外側部材に形成した排気孔の周囲にロウ材を配設するとともに、このロウ材の外側に板状をなす封止部材を配設し、真空排気を施した後に加熱によりロウ材を溶融させて、該ロウ材で封止板と外側部材とを密閉状態に封止する構成としている。
【０００４】
しかしながら、前者の製造方法では、チップ管の非切断部分が外側部材から突出した状態をなすため、デザイン上の制約が大きく、使用面でも制約が生じる。また、１製品毎に５０〜９０ｍｍ程度の切断されたチップ管が発生するため、無駄が多い。しかも、排気孔にチップ管を接合する際に、ロウ材が必要になるうえ、洗浄工程が必要になる。
【０００５】
また、後者の製造方法では、チップ管を使用しないため、デザイン上の制約や、切断したチップ管などの不要部材の発生はない。しかし、真空炉の中で真空排気を施し、引き続いてロウ材を溶融させることによる封止を行う必要があるため、生産数に拘わらず大きな製造設備が必要になるため、やはりコスト高になるという問題がある。
【０００６】
本発明は、このような問題を解消するものであり、その真空二重構造体に関連する先行技術文献情報としては次のものがある。
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−８２５９１号公報
【０００８】
この特許文献には、２枚の金属プレートの間に隙間が形成されるように外周部を接合し、その一方の金属プレートに、排気装置と蒸気発生装置とが接続される出入口が形成されている。そして、出入口の近傍をカシメ工具によって仮封止した状態で、前記出入口を抵抗溶接によって密閉状態に封止する構成としている。
【０００９】
しかしながら、この真空二重構造体では、平面状をなす金属プレートに形成した出入口を抵抗溶接により封止するため、その出入口の周囲の変形を予測できない。そして、接合による接触面積が大きくなるように変形した場合、内外への伝熱面積が多くなるため、断熱性能が低下するという問題がある。逆に接合による接触面積が小さくなり過ぎるように変形した場合、接合強度が弱くなり、リークが発生するという問題がある。
【００１０】
一方、特許文献に記載の排気装置は、真空ポンプまたは作動流体蒸気発生装置との接続パイプが排気治具に接続され、この排気治具に対して抵抗溶接電極を進退可能に配設するとともに、その電極挿入孔と電極との間を気密リングにより密閉している。そのため、耐久性は低く、気密リングによるシール性能が低下すると、真空二重構造体の真空空間の真空度が低下するという問題がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本発明は、従来の問題に鑑みてなされたもので、製品毎の断熱性能が安定した真空二重構造体の製造方法を提供することを第１の課題とし、この課題を達成できる排気装置および製造した真空二重構造体を提供することを第２の課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明の真空二重構造体の製造方法は、第１金属製表面材に凹部を設けるとともに、該凹部の底に排気孔を形成し、前記第１金属製表面材における前記凹部が窪む方向に、該凹部の底と所定の間隔をもって対向するように第２金属製表面材を配設し、前記第１および第２金属製表面材の間の空間を、前記排気孔から排気手段によって排気し、前記第１金属製表面材の凹部および前記第２金属製表面材の凹部との対向位置に電極を配置し、前記第１金属製表面材の凹部の底を、前記第２金属製表面材に抵抗溶接によって接合して、前記排気孔を封止する構成としている。
【００１３】
この製造方法は、第１金属製表面材に予め設けた凹部に排気孔を形成し、前記凹部の底を対向する第２金属製表面材に対して抵抗溶接によって接合するため、抵抗溶接による排気孔の周囲の変形領域を安定させることができる。その結果、第１および第２金属製表面材の接合に伴う伝熱可能な面積を安定させることができるため、製品毎の断熱性能を安定させることができるうえ、リークの発生を防止できる。
【００１４】
この製造方法では、前記第１および第２金属製表面材は、前記凹部の底と対向する前記第２金属製表面材との間に、約１ｍｍから１．５ｍｍの隙間をあけて配設して、前記抵抗溶接を施すことが好ましい。このようにすれば、第１および第２金属製表面材の間の空間を確実に排気できる。また、第１金属製表面材における排気孔の周囲の変形を安定させ、第２金属製表面材との間を確実に密閉することができる。
【００１５】
また、前記第１および第２金属製表面材の間の空間を前記排気手段によって約１０−１Ｐａまで排気した後に前記排気孔の封止を施し、封止後に加熱することにより前記空間内に配設したゲッターを活性化させることが好ましい。このように、抵抗溶接により排気孔を封止しているため、封止後にゲッターを活性化可能な高温に加熱しても、接合部分にリークが発生することはない。そして、このようにしてゲッターを活性化させることにより、確実に第１および第２金属製表面材の間の空間の真空度を維持することができる。
【００１６】
さらに、少なくとも前記第１金属製表面材の凹部と第２金属製表面材との間に、これら金属製表面材より低温で溶融する金属箔を配設することが好ましい。このようにすれば、金属箔によって、第１金属製表面材の凹部の底と第２金属製表面材との間の密着強度を向上できる。その結果、密着性を向上するためのロウ材を使用する必要がないため、ロウ材の構造部材への取り付けや、ロウ材の濡れ性向上のために必要なフラックスの塗布などの処置が不要となり、排気孔の封止工程を大幅に簡略化することができる。
【００１７】
そして、本発明の製造方法に適用する排気装置は、対向する金属製表面材の間に形成した内部空間を、一方の第１金属製表面材に他方の第２金属製表面材に向けて窪むように設けた凹部の排気孔から排気して、該排気孔を封止する真空二重構造体の排気装置であって、前記凹部を露出させる開口部を有し、前記凹部の周囲を密閉するシール部材と、前記シール部材の外側に配設され、前記開口部から該開口部の中心線と同軸で延びる第１排気部および該第１排気部から屈曲して延びる第２排気部を有する略Ｌ字形状の排気通路と、前記第１排気部と同軸で延びて該第１排気部と連通する挿通孔と、を有する排気治具と、前記排気治具の挿通孔の周囲を囲繞するように配設され、前記挿通孔の軸方向に沿って伸縮可能な伸縮部材と、前記伸縮部材における前記排気治具と反対側の端部に配設され、前記排気治具に対して進退可能に配設した可動治具と、前記可動治具に貫通して固定され、前記伸縮部材および開口部内を通して前記第１金属製表面材の凹部の底を臨む第１電極と、前記第１電極に対して前記第１および第２金属製表面材を挟んで反対側に位置するように配設した第２電極と、を備える構成としている。
【００１８】
この排気装置は、第１および第２金属製表面材の間の空間の真空排気を施した後に、引き続いて、第１金属製表面材の凹部の底と第２金属製表面材との抵抗溶接を施すことができる。そして、抵抗溶接を実行するための第１電極は可動治具に接合され、排気治具との間は、伸縮部材により密閉状態を維持したまま進退可能であるため、空間の真空度を低下させることなく、確実に抵抗溶接を施すことができる。また、伸縮部材は気密リングなどのシール手段と比較して耐久性が高いため、使用可能な期間を長期化することができる。
【００１９】
また、本発明の真空二重構造体は、対向する金属製表面材の間に形成した内部空間を、一方の第１金属製表面材に形成した排気孔から排気し、前記排気孔を封止してなる真空二重構造体において、前記第１金属製表面材に、他方の第２金属製表面材に向けて窪む凹部を設けるとともに、該凹部の底に前記排気孔を形成し、前記凹部に電極を配置して抵抗溶接によって前記第２金属製表面材に接合することにより、前記排気孔を封止した構成である。
【００２０】
この真空二重構造体は、前記凹部を、第１金属製表面材における曲面状をなす外周部に設けたものである。
【００２１】
また、前記第１および第２金属製表面材は、少なくとも一端を開口した筒状をなし、その開口端を互いに接合したもので、その接合部分の近傍に前記凹部を設けることが好ましい。このようにすれば、中間部分での余計な放熱を低減できるため、断熱性能の低下を抑制できる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明の真空二重構造体の製造方法および該方法により製造した真空二重構造体は、排気孔を有する凹部の底を対向する第２金属製表面材に対して抵抗溶接によって接合するため、排気孔の周囲の変形領域を安定させることができる。その結果、製品毎の断熱性能を安定させることができるうえ、リークの発生を防止できる。
【００２３】
また、この製造方法を実施可能とする排気装置は、抵抗溶接を実行するための第１電極が可動治具に接合され、排気治具との間は、伸縮部材により密閉状態を維持したまま進退可能であるため、空間の真空度を低下させることなく、確実に抵抗溶接を施すことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
【００２５】
図１は、本発明に係る排気装置３０を用いた製造方法により製造した真空二重構造体である真空二重ジャケット１０を装着した電気ポット１を示す。まず、この電気ポット１は、本体２の内部に内容器３を収容固定し、内容器３の底にヒータ４を取り付けて湯沸かし制御および保温制御を実行するものである。内容器３の底にはポンプ５が配設され、このポンプ５から本体２の注口６まで揚水管７が配管されている。また、本体２の上端には蓋体８がヒンジ９により開閉可能に取り付けられ、内容器３の上端開口部から上方への放熱を防止している。そして、本体２と内容器３の間には、本発明に係る円筒状の真空二重ジャケット１０が配設され、内容器３の胴部から側方への放熱を防止している。
【００２６】
本実施形態の真空二重ジャケット１０は、図２（Ａ）および図３に示すように、円筒状の表面材である外側部材（第１金属製表面材）１４と内側部材（第２金属製表面材）１１とからなり、首部の無い円筒形状をなしている。
【００２７】
まず、内側部材１１は、上下の端部１２Ａ，１２Ｂが中央部１３よりも拡径されたものである。外側部材１４は、内側部材１１と同じ長さを有するとともに、内側部材１１の端部１２Ａ，１２Ｂの外径よりやや大きい内径を有している。この外側部材１４の外面には、内側から外側へ押し広げることで、周方向に環状に延びる補強用の突起１５が長手方向に沿って複数箇所に形成されている。また、図２（Ｂ）に示すように、外側部材１４の下側の開口端近傍には、内向きに窪む凹部１６が設けられ、この凹部１６の底の中心に排気孔１７が形成されている。
【００２８】
具体的には、外側部材１４には、上端近傍から下端近傍にかけて突起１５が等間隔で設けられている。但し、最下端の突起１５Ａと下側から２番目の突起１５Ｂとは、１つの突起１５を形成する間隔分あけて形成されている。そして、この外側部材１４において、曲面状をなすように湾曲した外周部である非突起形成部１８に、内側部材１１に向けて約５ｍｍの直径の円形状をなすように窪む凹部１６が設けられている。そして、この凹部１６の底の中心に、約１ｍｍの直径の円形状をなす排気孔１７が設けられている。
【００２９】
前記内側部材１１と外側部材１４とは、外側部材１４の内側に内側部材１１が挿入され、それぞれの開口端がシーム溶接により接合されている。そして、排気孔１７は、内側部材１１と外側部材１４との接合部分である開口端の近傍に位置され、凹部１６の底を対向する内側部材１１にスポット溶接によって接合することにより、封止されている。ここで、シーム溶接とは、円板形状をなす一対の電極を備え、これら電極の間に接合対象部分を配置し、所定電圧を印加することにより、金属材料を連続的に抵抗溶接するものである。また、スポット溶接とは、少なくとも一方が棒状をなす一対の電極を備え、これら電極の間に接合対象部分を配置し、所定電圧を印加することにより、金属材料を部分的に抵抗溶接するものである。
【００３０】
また、図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、内側部材１１と外側部材１４との間に形成される空間１９には、金属箔２０と図示しないゲッターとが配設されている。金属箔２０は銅やアルミニウムからなり、内側部材１１の中央部１３の外面に巻き付けるように配設することにより、輻射伝熱を防止するものである。ゲッターは、内側部材１１と金属箔２０との間に挟み込むように巻き付けるもので、空間１９内で発生したガスを吸着することにより所望の真空度を維持するものである。
【００３１】
次に、前記構成からなる真空二重ジャケット１０の製造方法を説明する。
【００３２】
まず、第１金属製表面材である外側部材１４は、図４（Ａ）に示すように、ステンレス鋼板を円筒状に巻いて、長手方向に沿って突き合わせた端縁をＴＩＧ（Tungsten Inert Gas）溶接によって接合する。ここで、このＴＩＧ溶接とは、非消耗のタングステンを電極として用いて溶接するものである。
【００３３】
ついで、横（径）方向からの負荷に対する補強を施すために、図４（Ｂ）に示すように、内側から外向きに膨出するようにビード加工を施す。この際、一端の近傍に非突起形成部１８が形成されるように環状をなす突起１５，１５Ａ，１５Ｂを長手方向に所定間隔をもって複数形成する。
【００３４】
その後、図４（Ｃ）に示すように、非突起形成部１８にエンボス加工を施すことにより凹部１６を形成するとともに、打抜加工を施して排気孔１７を形成する。この際、凹部１６は、外側部材１４の内部に内側部材１１を配設した状態で、該内側部材１１との間に約１ｍｍから約１．５ｍｍの隙間（図６（Ｂ）参照）が形成される深さ（本実施形態では隙間を約３ｍｍとするため、約１．５ｍｍ〜約２．０ｍｍ）で形成する。ここで、凹部１６と内側部材１１との隙間が１ｍｍより小さくなると、間に金属箔２０が介在することも１つの要因となるが、排気効率が悪くなるためである。また、隙間が１．５ｍｍより大きくなると、凹部１６の底と内側部材１１とをスポット溶接によって接合する際の接合状態（接触面積）が安定しないためである。そして、接合状態での接触面積を確実に安定させるには、隙間を約１ｍｍに形成することが好ましい。なお、図示では、外側部材１４においてＴＩＧ溶接を施した位置に凹部１６および排気孔１７を形成する構成としているが、その位置は限定されるものではない。
【００３５】
また、第２金属製表面材である内側部材１１は、図５（Ａ）に示すように、ステンレス鋼板を外側部材１４の内径より空間１９を形成する寸法分小さい外径の円筒状に巻いて、長手方向に沿って突き合わせた端縁をＴＩＧ溶接によって接合する。
【００３６】
ついで、図５（Ｂ）に示すように、開口した上下両方の端部１２Ａ，１２Ｂにフレア拡管加工を施して、端部１２Ａ，１２Ｂの外径を外側部材１４の内径より僅かに小さくなるように拡管する。その後、図５（Ｃ）に示すように、内側部材１１の中央部１３にゲッターを配置した状態で金属箔２０を巻き付ける。
【００３７】
次に、内側部材１１を外側部材１４において凹部１６が窪む方向である内側に挿入し、これらの開口端が揃うように位置決めし、この状態で、内側部材１１と外側部材１４の開口端をシーム溶接により接合する。
【００３８】
ついで、図６（Ａ）に示すように、外側部材１４に形成した凹部１６に排気装置３０の排気治具３３を配置するとともに、外側部材１４および内側部材１１を挟んで対向するように内側部材１１に下側の電極を配置して、空間１９を真空排気した後、排気孔１７を封止する。
【００３９】
なお、この封止前の二重構造体は、図６（Ｂ）に示すように、外側部材１４と内側部材１１の中央部１３との間において、突部と凹部１６を除く部分には、予め設定した隙間（約３ｍｍ）が形成されている。また、外側部材１４の凹部１６の底と内側部材１１の中央部１３との間には、同様に予め設定した約１ｍｍの隙間が形成されている。さらに、内側部材１１の中央部１３と、凹部１６を含む外側部材１４との間には、金属箔２０が介在している。
【００４０】
この状態で、ゲッターが活性化しない温度または常温の雰囲気下で排気装置３０を動作させ、空間１９内を約１×１０−１Ｐａまで真空排気を行う。そして、目標の真空度に達すると排気孔１７を封止する。その後、複数の真空二重ジャケット１０を纏めて加熱炉に配置し、ゲッターが活性化する高温（約６００℃）で加熱する。
【００４１】
ここで、従来のチップ管や封止板を用いた封止方法の場合、これらの接合のためにロウ材を使用する必要がある。そのため、ゲッターを封止後に加熱して活性化させる場合、ロウ材が溶融する温度（約２２０℃）より高い温度で加熱することはできない。その結果、使用するゲッターに大きな制限が生じていた。
【００４２】
しかし、本実施形態では、外側部材１４に形成した排気孔１７を抵抗溶接によって接合するため、高温で加熱してもリークの問題が生じることはない。その結果、使用可能なゲッターの制限をなくし、設計の自由度を向上できる。そして、このように、適切なゲッターを希望に応じて選択することにより、外側部材１４と内側部材１１との間の空間１９の真空度を確実に維持することができる。
【００４３】
次に、空間１９を真空排気した後に、引き続いて排気孔１７の封止を行う前記排気装置３０について具体的に説明する。
【００４４】
まず、この排気装置３０は、図示しない枠体に配設されている。この枠体には、外側部材１４の外周部を位置決め保持する図示しない保持装置が配設されている。そして、本実施形態の排気装置３０は、図７（Ａ），（Ｂ）に示すように、大略、シール部材３１と、排気治具３３と、伸縮部材４１と、可動治具４５と、第１スポット電極４７と、第２スポット電極４９とを備えた構成をなす。
【００４５】
前記シール部材３１はゴム製であり、外側部材１４の非突起形成部１８の外径より若干小さい内径を有する円弧状をなす長方形状のものである。このシール部材３１の中央には、外側部材１４の凹部１６を露出させる開口部３２が形成され、この開口部３２を除く領域で外側部材１４の外面との間を密閉状態にシールするものである。
【００４６】
前記排気治具３３は、記シール部材３１の外側に密閉状態で配設されるステンレス製のものである。この排気治具３３には、真空ポンプ３４に接続する排気通路３５が形成されている。この排気通路３５は、シール部材３１の開口部３２に連通する第１排気部３６と、該第１排気部３６に対して屈曲状態で連通する第２排気部３７とを有する略Ｌ字形状のものである。第１排気部３６は、シール部材３１の開口部３２から該開口部３２の中心線と同軸、言い換えれば、固定した外側容器の軸心と開口部３２の中心とを結ぶ径方向外側に向けた直線に沿って延びる断面円形状のものである。第２排気部３７は、シール部材３１の開口部３２の中心線に対して直交する方向に延びる断面円形状のものである。この第２排気部３７の開口端には、真空ポンプ３４に接続する接続パイプ３８が接続されている。また、排気治具３３には、第１排気部３６と同軸かつ同一直径で延びる挿通孔３９が設けられている。この挿通孔３９は、後述する第１スポット電極４７が進退可能に配設されるもので、第１排気部３６とで連続した１つの孔をなし、該第１排気部３６を介して凹部１６および排気孔１７を臨むように構成している。また、この挿通孔３９の内径は、外側部材１４の凹部１６の内径より大きく形成されている。さらに、排気治具３３において、第１排気部３６と反対側の端部には、径方向外向きに突出する固定フランジ部４０が設けられている。
【００４７】
前記伸縮部材４１は、蛇腹形状をなす円筒状のものである。この伸縮部材４１は、肉厚が約０．１ｍｍのステンレスからなり、軸方向に沿って所定圧力を負荷すると軸方向に収縮し、その負荷を解除することにより自身の弾性力によって原状に復元（伸張）する。この伸縮部材４１の両端には、前記排気治具３３および後述する可動治具４５に密閉状態で固定するための固定治具４２Ａ，４２Ｂが配設されている。これら固定治具４２Ａ，４２Ｂは、排気治具３３の固定フランジ部４０と同一直径をなすステンレス製の円板からなり、その一面の中央部には、伸縮部材４１の端部を密閉状態で固定する固定凸部４３が設けられている。また、固定治具４２Ａ，４２Ｂの中央には、挿通孔３９より大径の貫通孔４４が設けられている。そして、伸縮部材４１は、固定治具４２Ａを介して排気治具３３に密閉状態でネジ止めして固定することにより、挿通孔３９の周囲を囲繞し、この挿通孔３９の軸方向に沿って伸縮可能に配設される。
【００４８】
前記可動治具４５は、固定治具４２Ｂに密閉状態でネジ止めして固定されることにより、伸縮部材４１における排気治具３３と反対側の端部に配設されるステンレス製の円板からなる。この可動治具４５には、油圧または空気圧によるシリンダなどからなる図示しない駆動手段により排気治具３３に向けて進出可能に構成されている。この可動治具４５には、排気孔１７と同軸に位置するように装着孔４６が設けられている。
【００４９】
前記第１スポット電極４７は、可動治具４５の装着孔４６を貫通させてロウ付けにより密閉状態に固定（接合）されるものである。この第１スポット電極４７は、その先端の印加部４８が外側部材１４の凹部１６より僅かに小さい断面直径をなすように構成されている。これにより、第１スポット電極４７は、伸縮部材４１、挿通孔３９および開口部３２を通して外側部材１４の凹部１６の底を臨むように配設され、可動治具４５を排気治具３３に向けて進出させることにより、印加部４８が凹部１６の外周部にガイドされながら該凹部１６内に位置するように構成している。
【００５０】
前記第２スポット電極４９は、第１スポット電極４７に対して外側部材１４および内側部材１１を挟んで反対側である内側部材１１内に、内側部材１１の開口端から挿入して配置されるものである。この第２スポット電極４９には、内側部材１１の内径に沿う円弧面５０が形成されている。
【００５１】
このように構成した排気装置３０は、保持装置によって筒状をなす二重構造体を所定位置に位置決め保持した状態で、図７（Ａ）に示すように、排気治具３３および第２スポット電極４９で外側部材１４および内側部材１１を挟み込むように配置する。この際、可動治具４５は、駆動手段によって後退した状態とすることにより、第１スポット電極４７は、挿通孔３９より僅かに小さい本体部分が挿通孔３９内に位置し、第１排気部３６より直径が小さい印加部４８のみが該第１排気部３６内に位置した状態をなす。
【００５２】
この状態で、真空ポンプ３４を動作させることにより、内側部材１１と外側部材１４との間の空間１９を真空排気する。そして、空間１９内が所定の真空度に達すると、真空ポンプ３４による排気は弱めるが排気動作は継続したまま、図７（Ｂ）に示すように、駆動手段を動作させて可動治具４５を介して第１スポット電極４７を進出させ、印加部４８の先端を凹部１６の底に位置させる。
【００５３】
そして、駆動手段によって可動治具４５を介して第１スポット電極４７で凹部１６を押圧しながら、第１および第２スポット電極４７，４９間に電圧を印加することにより、図２（Ｂ）に示すように、凹部１６の底を内側部材１１へ向けて変形させ、金属箔２０を介在させた状態で接合（抵抗溶接）し、排気孔１７を封止する。
【００５４】
この際、前記のように外側部材１４の凹部１６と内側部材１１とを金属箔２０を介して抵抗溶接するため、外側部材１４と内側部材１１との間には接合のためのロウ材を使用することなく、外側部材１４の凹部１６と内側部材１１との密着強度を高めることができる。そのため、ロウ材の構造部材への取り付けや、ロウ材の濡れ性向上のために必要なフラックスの塗布などの処置が不要となり、排気孔１７の封止工程を大幅に簡略化することができる。
【００５５】
このようにして排気孔１７の封止が完了すると、真空ポンプ３４を停止するとともに、駆動手段によって可動治具４５を介して第１スポット電極４７を後退させる。
【００５６】
このように、本発明の製造方法によって製造される真空二重ジャケット１０は、外側部材１４に予め設けた凹部１６に排気孔１７を形成し、この凹部１６の底を対向する内側部材１１に対して抵抗溶接によって接合するため、抵抗溶接による排気孔１７の周囲の変形領域を安定させることができる。その結果、接合に伴う伝熱可能な面積を安定させることができるため、製品毎の断熱性能を安定させることができるうえ、リークの発生を防止できる。また、凹部１６は、外側部材１４および内側部材１１の接合部分の近傍に設けているため、中間部分での余計な放熱を低減でき、その結果、断熱性能の低下を抑制できる。
【００５７】
また、この製造方法を実行する排気装置３０は、抵抗溶接を実行するための第１スポット電極４７を可動治具４５に接合し、排気治具３３との間は、伸縮部材４１により密閉状態を維持したまま進退可能としているため、空間１９の真空度を低下させることなく、確実に抵抗溶接を施すことができる。また、伸縮部材４１は気密リングなどのシール手段と比較して耐久性が高いため、使用可能な期間を長期化することができる。
【００５８】
なお、本発明の真空二重構造体の製造方法およびその排気装置３０は、前記実施形態の構成に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。
【００５９】
特に、これらの製造方法および排気装置３０によって製造する真空二重構造体は、真空二重ジャケット１０に限られず、魔法瓶に使用される真空二重瓶、電気ポット１の内容器３として使用される真空二重容器、真空二重パイプ、断熱パネル等にも適用することができるものである。また、表面材は、内側部材１１および外側部材１４のような別体に限られず、平坦な外形をなす前記断熱パネルなどでは、１枚の板材を折り曲げて対向する表面材を構成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明に係る方法および装置により製造した真空二重構造体である真空二重ジャケットを装着した電気ポットの一部破断側面図である。
【図２】（Ａ）は図１に示す真空二重ジャケットの一部破断正面図、（Ｂ）は（Ａ）の部分拡大断面図である。
【図３】封止前の真空二重ジャケットを示す分解斜視図である。
【図４】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は外側部材の製造方法を示す正面図である。
【図５】（Ａ），（Ｂ），（Ｃ）は内側部材の製造方法を示す正面図である。
【図６】（Ａ）ジャケットに排気装置を配置した状態を示す一部破断正面図、（Ｂ）は封止前の外側部材と内側部材の状態を示す部分断面図である。
【図７】（Ａ），（Ｂ）は排気装置の構成を示す断面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０…真空二重ジャケット（真空二重構造体）
１１…内側部材（第２金属製表面材）
１４…外側部材（第１金属製表面材）
１６…凹部
１７…排気孔
１８…非突起形成部
１９…空間
２０…金属箔
３０…排気装置
３１…シール部材
３２…開口部
３３…排気治具（排気手段）
３４…真空ポンプ
３５…排気通路
３６…第１排気部
３７…第２排気部
３８…接続パイプ
３９…挿通孔
４１…伸縮部材
４５…可動治具
４７…第１スポット電極
４９…第２スポット電極
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１金属製表面材に凹部を設けるとともに、該凹部の底に排気孔を形成し、
前記第１金属製表面材における前記凹部が窪む方向に、該凹部の底と所定の間隔をもって対向するように第２金属製表面材を配設し、
前記第１および第２金属製表面材の間の空間を、前記排気孔から排気手段によって排気し、
前記第１金属製表面材の凹部および前記第２金属製表面材の凹部との対向位置に電極を配置し、前記第１金属製表面材の凹部の底を、前記第２金属製表面材に抵抗溶接によって接合して、前記排気孔を封止することを特徴とする真空二重構造体の製造方法。
【請求項２】
前記第１および第２金属製表面材は、前記凹部の底と対向する前記第２金属製表面材との間に、約１ｍｍから１．５ｍｍの隙間をあけて配設して、前記抵抗溶接を施すことを特徴とする請求項１に記載の真空二重構造体の製造方法。
【請求項３】
前記第１および第２金属製表面材の間の空間を前記排気手段によって約１０−１Ｐａまで排気した後に前記排気孔の封止を施し、封止後に加熱することにより前記空間内に配設したゲッターを活性化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空二重構造体の製造方法。
【請求項４】
少なくとも前記第１金属製表面材の凹部と第２金属製表面材との間に、これら金属製表面材より低温で溶融する金属箔を配設することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空二重構造体の製造方法。
【請求項５】
対向する金属製表面材の間に形成した内部空間を、一方の第１金属製表面材に他方の第２金属製表面材に向けて窪むように設けた凹部の排気孔から排気して、該排気孔を封止する真空二重構造体の排気装置であって、
前記凹部を露出させる開口部を有し、前記凹部の周囲を密閉するシール部材と、
前記シール部材の外側に配設され、前記開口部から該開口部の中心線と同軸で延びる第１排気部および該第１排気部から屈曲して延びる第２排気部を有する略Ｌ字形状の排気通路と、前記第１排気部と同軸で延びて該第１排気部と連通する挿通孔と、を有する排気治具と、
前記排気治具の挿通孔の周囲を囲繞するように配設され、前記挿通孔の軸方向に沿って伸縮可能な伸縮部材と、
前記伸縮部材における前記排気治具と反対側の端部に配設され、前記排気治具に対して進退可能に配設した可動治具と、
前記可動治具に貫通して固定され、前記伸縮部材および開口部内を通して前記第１金属製表面材の凹部の底を臨む第１電極と、
前記第１電極に対して前記第１および第２金属製表面材を挟んで反対側に位置するように配設した第２電極と、
を備えることを特徴とする真空二重構造体の排気装置。
【請求項６】
対向する金属製表面材の間に形成した内部空間を、一方の第１金属製表面材に形成した排気孔から排気し、前記排気孔を封止してなる真空二重構造体において、
前記第１金属製表面材に、他方の第２金属製表面材に向けて窪む凹部を設けるとともに、該凹部の底に前記排気孔を形成し、
前記凹部に電極を配置して抵抗溶接によって前記第２金属製表面材に接合することにより、前記排気孔を封止したことを特徴とする真空二重構造体。
【請求項７】
前記凹部を、第１金属製表面材における曲面状をなす外周部に設けたことを特徴とする請求項６に記載の真空二重構造体。
【請求項８】
前記第１および第２金属製表面材は、少なくとも一端を開口した筒状をなし、その開口端を互いに接合したもので、その接合部分の近傍に前記凹部を設けたことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の真空二重構造体。
【請求項１】
第１金属製表面材に凹部を設けるとともに、該凹部の底に排気孔を形成し、
前記第１金属製表面材における前記凹部が窪む方向に、該凹部の底と所定の間隔をもって対向するように第２金属製表面材を配設し、
前記第１および第２金属製表面材の間の空間を、前記排気孔から排気手段によって排気し、
前記第１金属製表面材の凹部および前記第２金属製表面材の凹部との対向位置に電極を配置し、前記第１金属製表面材の凹部の底を、前記第２金属製表面材に抵抗溶接によって接合して、前記排気孔を封止することを特徴とする真空二重構造体の製造方法。
【請求項２】
前記第１および第２金属製表面材は、前記凹部の底と対向する前記第２金属製表面材との間に、約１ｍｍから１．５ｍｍの隙間をあけて配設して、前記抵抗溶接を施すことを特徴とする請求項１に記載の真空二重構造体の製造方法。
【請求項３】
前記第１および第２金属製表面材の間の空間を前記排気手段によって約１０−１Ｐａまで排気した後に前記排気孔の封止を施し、封止後に加熱することにより前記空間内に配設したゲッターを活性化させることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の真空二重構造体の製造方法。
【請求項４】
少なくとも前記第１金属製表面材の凹部と第２金属製表面材との間に、これら金属製表面材より低温で溶融する金属箔を配設することを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空二重構造体の製造方法。
【請求項５】
対向する金属製表面材の間に形成した内部空間を、一方の第１金属製表面材に他方の第２金属製表面材に向けて窪むように設けた凹部の排気孔から排気して、該排気孔を封止する真空二重構造体の排気装置であって、
前記凹部を露出させる開口部を有し、前記凹部の周囲を密閉するシール部材と、
前記シール部材の外側に配設され、前記開口部から該開口部の中心線と同軸で延びる第１排気部および該第１排気部から屈曲して延びる第２排気部を有する略Ｌ字形状の排気通路と、前記第１排気部と同軸で延びて該第１排気部と連通する挿通孔と、を有する排気治具と、
前記排気治具の挿通孔の周囲を囲繞するように配設され、前記挿通孔の軸方向に沿って伸縮可能な伸縮部材と、
前記伸縮部材における前記排気治具と反対側の端部に配設され、前記排気治具に対して進退可能に配設した可動治具と、
前記可動治具に貫通して固定され、前記伸縮部材および開口部内を通して前記第１金属製表面材の凹部の底を臨む第１電極と、
前記第１電極に対して前記第１および第２金属製表面材を挟んで反対側に位置するように配設した第２電極と、
を備えることを特徴とする真空二重構造体の排気装置。
【請求項６】
対向する金属製表面材の間に形成した内部空間を、一方の第１金属製表面材に形成した排気孔から排気し、前記排気孔を封止してなる真空二重構造体において、
前記第１金属製表面材に、他方の第２金属製表面材に向けて窪む凹部を設けるとともに、該凹部の底に前記排気孔を形成し、
前記凹部に電極を配置して抵抗溶接によって前記第２金属製表面材に接合することにより、前記排気孔を封止したことを特徴とする真空二重構造体。
【請求項７】
前記凹部を、第１金属製表面材における曲面状をなす外周部に設けたことを特徴とする請求項６に記載の真空二重構造体。
【請求項８】
前記第１および第２金属製表面材は、少なくとも一端を開口した筒状をなし、その開口端を互いに接合したもので、その接合部分の近傍に前記凹部を設けたことを特徴とする請求項６または請求項７に記載の真空二重構造体。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２００８−１４４９１０（Ｐ２００８−１４４９１０Ａ）
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−３３４７２５（Ｐ２００６−３３４７２５）
【出願日】平成１８年１２月１２日（２００６．１２．１２）
【出願人】（０００００２４７３）象印マホービン株式会社 (440)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年６月２６日（２００８．６．２６）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年１２月１２日（２００６．１２．１２）
【出願人】（０００００２４７３）象印マホービン株式会社 (440)
【Ｆターム（参考）】
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