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JP2018104005A - 真空断熱容器 - Google Patents

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Abstract

【課題】外筒と内筒との間の空間を封止部材によって封止する場合に、真空引きによって封止部材の位置が所定の位置から移動してしまうのを防止することができる真空断熱容器を提供する。【解決手段】真空断熱容器１は、内筒３の開口面３ｄが外筒２の開口面２ｄよりも外側になるように、外筒２に対して内筒３が配置され、外筒２には、外筒２の開口端２ｄにおいて、外筒２の開口面２ｄに対して傾斜するように径方向内側に延び、先端部分２ｃが内筒３の外周面から離間した第１環状壁２ｅが形成され、内筒３には、内筒３の開口端において、内筒３の開口面３ｄに対して傾斜するように径方向外側に延び、第１環状壁２ｅと対向する第２環状壁３ｅが形成され、第１環状壁２ｅと第２環状壁３ｅとの間において、熱伝導率が低い弾性体で形成された環状の封止部材５が挟圧されている。【選択図】図１

Description

本発明は、真空断熱容器に関する。
底を有する内筒が、同じく底を有する外筒の内側に配置され、内筒と外筒との間に真空空間が形成された真空断熱容器が知られている。特許文献１には、上記真空断熱容器において、金属製の内筒と金属製の外筒が開口部において一体的につながっている真空断熱容器が記載されている。
特開２０１１−２１９１２５号公報
特許文献１に記載の真空断熱容器のように、内筒と外筒が開口部において一体的につながっていると、内筒の熱が外筒に熱伝導してしまうので真空断熱容器の断熱性が十分にはならないという問題があった。
この問題を解消するため、内筒と外筒とを分離独立させ、封止部材によって内筒と外筒との間の空間を封止することが考えられる。図７は、開発中の真空断熱容器５０１の構成について説明する模式図である。図７に示すように、真空断熱容器５０１は、底を有する外筒５０２と、外筒５０２の内側に配置され、底を有する内筒５０３と、を備えている。内筒５０３の開口面５０３ｄが外筒５０２の開口面５０２ｄよりも外側になるように、外筒５０２に対して内筒５０３が配置されている。
外筒５０２には、外筒５０２の開口面５０２ｄに沿って内側に延び、先端部分５０２ｃが内筒５０３の外周面から離間した第１環状壁５０２ｅが形成されている。内筒５０３には、内筒５０３の開口面５０３ｄに沿って外側に延び、第１環状壁５０２ｅと対向する第２環状壁５０３ｅが形成されている。外筒５０２と内筒５０３との間の空間を封止するために、第１環状壁５０２ｅと第２環状壁５０３ｅとの間には、熱伝導率が低い弾性体で形成された環状の封止部材５０５が挟圧されている。
外筒５０２と内筒５０３との間の空間は真空ポンプ７により真空引きされている。開発中の真空断熱容器５０１の製造において、外筒５０２と内筒５０３との間の空間を真空引きする前に、外筒５０２、封止部材５０５および内筒５０３の中心軸を軸Ｚ１で一致させる。
図８は、開発中の真空断熱容器５０１の製造において、外筒５０２と内筒５０３との間の空間を真空引きする際に生じる問題について説明する模式図である。図８に示すように、真空引きの前に、外筒５０２、封止部材５０５および内筒５０３を、中心軸が軸Ｚ１で一致するように配置していても、真空引きの際に封止部材５０５の位置が移動してしまい、封止部材５０５の中心軸が軸Ｚ１から軸Ｚ２にずれてしまう場合があった。これは、第１環状壁５０２ｅおよび第２環状壁５０３ｅにおける封止部材５０５との接触面から封止部材５０５が受ける摩擦力に微小な分布が存在するので、真空引きの際に、摩擦力が相対的に小さい方へと封止部材５０５が移動するためである。真空断熱容器５０１において、封止部材５０５の中心軸が、外筒５０２および内筒５０３の中心軸から大きくずれている場合、所定の断熱性能が得られないおそれがある。
本発明は、以上の背景に鑑みなされたものであり、外筒と内筒との間の空間を封止部材によって封止する場合に、真空引きによって封止部材の位置が所定の位置から移動してしまうのを防止することができる真空断熱容器を提供することを目的とする。
本発明は、底を有する外筒と、前記外筒の内側に配置され底を有する内筒と、を備え、前記外筒と前記内筒との間に真空空間が形成された真空断熱容器であって、前記内筒の開口面が前記外筒の開口面よりも外側になるように、前記外筒に対して前記内筒が配置され、前記外筒には、前記外筒の開口端において、前記外筒の開口面に対して傾斜するように径方向内側に延び、先端部分が前記内筒の外周面から離間した第１環状壁が形成され、前記内筒には、前記内筒の開口端において、前記内筒の開口面に対して傾斜するように径方向外側に延び、前記第１環状壁と対向する第２環状壁が形成され、前記外筒および前記内筒よりも熱伝導率が低い弾性体で形成され、前記第１環状壁と前記第２環状壁との間に挟圧されて前記真空空間を封止する環状の封止部材をさらに備えるものである。
外筒の第１環状壁は、外筒の開口端において、外筒の開口面に対して傾斜するように径方向内側に延び、内筒の第２環状壁は、内筒の開口端において、内筒の開口面に対して傾斜するように径方向外側に延び、第１環状壁と対向する。第１環状壁と第２環状壁がこのようにテーパ状に形成されていると、第１環状壁と第２環状壁に挟まれて配置された封止部材は、封止部材の中心軸が、外筒の中心軸および内筒の中心軸に一致した位置にある状態で最も安定する。このため、外筒、封止部材および内筒の中心軸が一致した、安定した位置にある封止部材は、移動させ難く、第１環状壁および第２環状壁における封止部材との接触面から受ける摩擦力の微小な分布の影響を受け難い。これにより、外筒、封止部材および内筒の中心軸を一致させた状態で、外筒と内筒との間の空間を真空引きしたときに、封止部材の位置が所定の位置から移動してしまうのを防止することができる。
さらに、第２環状壁は、前記第１環状壁と平行になるように形成されているものである。
第２環状壁は、前記第１環状壁と平行になるように形成されていると、第１環状壁と第２環状壁によって、より均等に押し潰されるようにすることができる。
さらに、前記封止部材には、前記第１環状壁と対向し前記第１環状壁と平行な面、および、前記第２環状壁と対向し前記第２環状壁と平行な面が形成されているものである。
封止部材において、第１環状壁と対向し第１環状壁と平行な面、および、第２環状壁と対向し第２環状壁と平行な面が形成されていると、真空断熱容器の製造において外筒の内側に内筒を挿入する際に、外筒、封止部材および内筒の中心軸の位置合わせを容易にすることができる。
本発明によれば、外筒と内筒との間の空間を封止部材によって封止する場合に、真空引きによって封止部材の位置が所定の位置から移動してしまうのを防止することができる。
実施の形態にかかる真空断熱容器の構成について説明する模式図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 本実施の形態にかかる真空断熱容器の製造における、外筒の内側に内筒を挿入する工程について説明する模式図である。について説明する模式図である。 変形例１にかかる封止部材の変形例を示す模式図である。 変形例２にかかる外筒および内筒を示す模式図である。 変形例３にかかる外筒および内筒を示す模式図である。 開発中の真空断熱容器の構成について説明する模式図である。 開発中の真空断熱容器の製造において、外筒と内筒との間の空間を真空引きする際に生じる問題について説明する模式図である。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
まず、図１および図２を参照して本実施の形態にかかる真空断熱容器１の構成について説明する。
図１は、真空断熱容器１の構成について説明する模式図である。図２は、図１のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。図１および図２に示すように、真空断熱容器１は、底を有する外筒２と、外筒２の内側に配置され、底を有する内筒３と、を備えている。内筒３の開口面３ｄが外筒２の開口面２ｄよりも外側になるように、外筒２に対して内筒３が配置されている。
外筒２および内筒３の材質は、例えば、ステンレス鋼や鉄鋼である。外筒２には、外筒２の開口端において、外筒２の開口面２ｄに対して傾斜するように径方向内側に延び、先端部分２ｃが内筒３の外周面３ｂから離間した第１環状壁２ｅが形成されている。内筒３には、内筒３の開口端において、内筒３の開口面３ｄに対して傾斜するように径方向外側に延び、第１環状壁２ｅと対向する第２環状壁３ｅが形成されている。
第１環状壁２ｅは、軸Ｚに沿って外筒２の底側に向かって先細りするテーパ状に形成され、第２環状壁３ｅは、軸Ｚに沿って内筒３の底側に向かって先細りするテーパ状に形成されている。なお、第２環状壁３ｅが、第１環状壁２ｅと平行になるように形成されていると、後述する封止部材５が、第１環状壁２ｅと第２環状壁３ｅによって、より均等に押し潰されるのでより好ましい。
封止部材５は、環状で、外筒２および内筒３よりも熱伝導率が低い弾性体で形成されている。封止部材５として、例えば、シリコン樹脂やフッ素樹脂などで形成されたＯリングを用いることができる。封止部材５は、第１環状壁２ｅと第２環状壁３ｅとの間に挟圧され、外筒２と内筒３との間の空間を封止する。この状態で、外筒２と内筒３の間の密閉された空間を、真空ポンプ７により外筒２の側面に設けられたポート６を介して排気することにより、外筒２と内筒３との間には真空空間８が形成される。
外筒２の外側は外気であり、内筒３の内側の収容空間１１３は加熱される空間である。すなわち、外筒２の外周面２ｂは外気と接し、内筒３の内周面３ａは加熱される空間である収容空間１１３と接している。外筒２と内筒３とは、外筒２および内筒３よりも熱伝導率が低い材質で形成された封止部材５のみを介して接している。さらに、外筒２の内周面２ａおよび内筒３の内周面３ａは真空空間８と接している。このため、内筒３が収容空間１１３から熱を受けた場合にも、内筒３の熱が外筒２に伝わるのを抑制することができる。真空断熱容器１を上述の構成とすることで、真空断熱容器１の断熱性を十分に高めることができる。
図３は、真空断熱容器１の製造における、外筒２の内側に内筒３を挿入する工程について説明する模式図である。図３に示すように、外筒２の内側に内筒３を挿入する工程では、外筒２、封止部材５および内筒３の中心軸を軸Ｚで一致させる。そして、外筒２、封止部材５および内筒３の中心軸が一致した状態を維持したまま、外筒２の第１環状壁と内筒３の第２環状壁により封止部材５を挟む。
上述したように、第１環状壁２ｅは、外筒２の開口面２ｄに対して傾斜するように径方向内側に延びており、第２環状壁３ｅは、内筒３の開口面３ｄに対して傾斜するように径方向外側に延びている。ここでは、第１環状壁２ｅは、軸Ｚに沿って外筒２の底側に向かって先細りするテーパ状に形成され、第２環状壁３ｅは、軸Ｚに沿って内筒３の底側に向かって先細りするテーパ状に形成されている。このため、図３に示すように、第１環状壁２ｅにおける封止部材５と接触する面を中心側に延長した円錐の頂点２ｆ、および、第１環状壁２ｅにおける封止部材５と接触する面を中心側に延長した円錐の頂点３ｆは、いずれも軸Ｚ上にくる。
封止部材５は、第１環状壁２ｅと第２環状壁３ｅの間に配置されたときに、封止部材５の中心軸が、外筒２の中心軸および内筒３の中心軸に一致した位置にある状態で最も安定する。このため、外筒２、封止部材５および内筒３の中心軸が一致した、安定した位置にある封止部材５は、移動させ難く、第１環状壁２ｅおよび第２環状壁３ｅにおける封止部材５との接触面から受ける摩擦力の微小な分布の影響を受け難い。これにより、外筒２、封止部材５および内筒３の中心軸を一致させた状態で、外筒２と内筒３との間の空間を真空引きしたときに、封止部材５の位置が所定の位置から移動してしまうのを防止することができる。
なお、第２環状壁３ｅが、第１環状壁２ｅと平行になるように形成されていると、封止部材２０５が、第１環状壁２ｅと第２環状壁３ｅによって、より均等に押し潰されるのでより好ましい。
[変形例１]
図４は、変形例１にかかる封止部材２０５を示す模式図である。図４に示すように、封止部材２０５には、第１環状壁２ｅと対向し第１環状壁２ｅと平行な面２０５ａ、および、第２環状壁３ｅと対向し第２環状壁３ｅと平行な面２０５ｂが形成されている。
上述したように、第１環状壁２ｅにおける封止部材５と接触する面を中心側に延長した円錐の頂点２ｆ、および、第１環状壁２ｅにおける封止部材５と接触する面を中心側に延長した円錐の頂点３ｆは、いずれも軸Ｚ上にくる。また、面２０５ａを中心側に延長した円錐の頂点２０５ｃ、および、面２０５ｂを中心側に延長した円錐の頂点２０５ｄは、いずれも軸Ｚ上にくる。
面２０５ａと第１環状壁２ｅにおける封止部材２０５との対向面２ｅＡを面接触させると、頂点２０５ｃと頂点２ｆが一致させることができる。同様に封止部材２０５の面２０５ｂと第２環状壁３ｅにおける封止部材２０５との対向面３ｅＡを面接触させると、頂点２０５ｄと頂点３ｆが一致させることができる。すなわち、封止部材２０５において面２０５ａおよび面２０５ｂが形成されていると、真空断熱容器１の製造において外筒２の内側に内筒３を挿入する際に、外筒２、封止部材２０５および内筒３の中心軸の位置合わせを容易にすることができる。
[変形例２]
図５は、変形例２にかかる外筒１０２および内筒１０３を示す模式図である。図５に示すように、外筒１０２には、外筒１０２の開口端において、外筒１０２の開口面１０２ｄに対して傾斜するように径方向内側に延び、先端部分１０２ｃが内筒１０３の外周面１０３ｂから離間した第１環状壁１０２ｅが形成されている。内筒１０３には、内筒１０３の開口端において、外筒１０２の開口面１０２ｄに対して第１環状壁１０２ｅと同じ側に傾斜するように径方向外側に延び、第１環状壁１０２ｅと対向する第２環状壁１０３ｅが形成されている。
第１環状壁１０２ｅは、図１に示す外筒２の第１環状壁２ｅと異なり、軸Ｚに沿って外筒１０２の底側とは反対側に向かって先細りするテーパ状に形成されている。また、第２環状壁１０３ｅは、図１に示す内筒３の第２環状壁３ｅと異なり、軸Ｚに沿って内筒１０３の底側とは反対側に向かって先細りするテーパ状に形成されている。
封止部材５は、第１環状壁１０２ｅと第２環状壁１０３ｅの間に配置されたときに、封止部材５の中心軸が、外筒１０２の中心軸および内筒１０３の中心軸に一致した位置にある状態で最も安定する。このため、外筒１０２、封止部材５および内筒１０３の中心軸が一致した、安定した位置にある封止部材５は、移動させ難く、第１環状壁１０２ｅおよび第２環状壁１０３ｅにおける封止部材５との接触面から受ける摩擦力の微小な分布の影響を受け難い。これにより、外筒１０２、封止部材５および内筒１０３の中心軸を一致させた状態で、外筒１０２と内筒１０３との間の空間を真空引きしたときに、封止部材５の位置が所定の位置から移動してしまうのを防止することができる。
なお、第２環状壁１０３ｅが、第１環状壁１０２ｅと平行になるように形成されていると、封止部材５が、第１環状壁１０２ｅと第２環状壁１０３ｅによって、より均等に押し潰されるのでより好ましい。
[変形例３]
図６は、変形例３にかかる外筒３０２および内筒３０３を示す模式図である。図６に示すように、外筒３０２には、外筒３０２の開口端において、外筒３０２の開口面１０２ｄに対して傾斜するように径方向内側に延び、先端部分３０２ｃが内筒３０３の外周面３０３ｂから離間した第１環状壁３０２ｅが形成されている。内筒３０３には、内筒１０３の開口端において、内筒３０２の開口面３０２ｄに対して傾斜するように径方向外側に延び、第１環状壁３０２ｅと対向する第２環状壁３０３ｅが形成されている。
第１環状壁３０２ｅは、図１に示す外筒２の第１環状壁２ｅと異なり、軸Ｚに沿って外筒３０２の底側とは反対側に向かって先細りするテーパ状に形成されている。一方、第２環状壁３０３ｅは、図１に示す内筒３の第２環状壁３ｅと同様に、軸Ｚに沿って内筒３０３の底側に向かって先細りするテーパ状に形成されている。
封止部材５は、第１環状壁３０２ｅと第２環状壁３０３ｅの間に配置されたときに、封止部材５の中心軸が、外筒３０２の中心軸および内筒３０３の中心軸に一致した位置にある状態で最も安定する。このため、外筒３０２、封止部材５および内筒３０３の中心軸が一致した、安定した位置にある封止部材５は、移動させ難く、第１環状壁３０２ｅおよび第２環状壁３０３ｅにおける封止部材５との接触面から受ける摩擦力の微小な分布の影響を受け難い。これにより、外筒３０２、封止部材５および内筒３０３の中心軸を一致させた状態で、外筒３０２と内筒３０３との間の空間を真空引きしたときに、封止部材５の位置が所定の位置から移動してしまうのを防止することができる。
なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、変形例１のように、第１環状壁と対向し第１環状壁と平行な面、および、第２環状壁と対向し第２環状壁と平行な面が形成されている封止部材を、変形例２にかかる外筒および内筒、変形例３にかかる外筒および内筒に組み合わせることができる。
１ 真空断熱容器
２ 外筒
２ａ （外筒の）内周面
２ｂ （外筒の）外周面
２ｃ 先端部分
２ｄ （外筒の）開口面
２ｅ 第１環状壁
３ 内筒
３ａ （内筒の）内周面
３ｂ （内筒の）外周面
３ｄ （内筒の）開口面
３ｅ 第２環状壁
５ 封止部材
６ ポート
７ 真空ポンプ
８ 真空空間
１１３ 収容空間

Claims (3)

  1. 底を有する外筒と、前記外筒の内側に配置され底を有する内筒と、を備え、前記外筒と前記内筒との間に真空空間が形成された真空断熱容器であって、
    前記内筒の開口面が前記外筒の開口面よりも外側になるように、前記外筒に対して前記内筒が配置され、
    前記外筒には、前記外筒の開口端において、前記外筒の開口面に対して傾斜するように径方向内側に延び、先端部分が前記内筒の外周面から離間した第１環状壁が形成され、
    前記内筒には、前記内筒の開口端において、前記内筒の開口面に対して傾斜するように径方向外側に延び、前記第１環状壁と対向する第２環状壁が形成され、
    前記外筒および前記内筒よりも熱伝導率が低い弾性体で形成され、前記第１環状壁と前記第２環状壁との間に挟圧されて前記真空空間を封止する環状の封止部材をさらに備える、真空断熱容器。
  2. 第２環状壁は、前記第１環状壁と平行になるように形成されている、請求項１に記載の真空断熱容器。
  3. 前記封止部材には、前記第１環状壁と対向し前記第１環状壁と平行な面、および、前記第２環状壁と対向し前記第２環状壁と平行な面が形成されている、請求項１または２に記載の真空断熱容器。
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