(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製構造部材により形成された閉空間を加熱しつつ前記金属製構造部材に形成された排気孔を介して排気し、前記排気孔を封止した後冷却する金属製真空構造体の製造方法において、
前記金属製構造部材の内部に加熱装置により加熱された不活性ガスを吹き込んで前記閉空間を加熱し、前記排気孔を介して前記閉空間内を排気し、
前記排気孔を封止し、
前記加熱装置を停止して前記金属製構造部材の内部に非加熱の前記不活性ガスを吹き込んで、前記閉空間を冷却することを特徴とする金属製真空構造体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、金属製の魔法瓶、真空容器、真空二重管、真空断熱パネル、真空断熱シート等の金属製真空構造体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
魔法瓶等の金属製真空構造体の製造では、例えば、構成部材（例えば魔法瓶の外瓶と内瓶）により形成される閉空間を加熱しつつ排気孔から真空引きして排気し、断熱効果を得るための所定の真空度とする。その後、排気孔を封止して閉空間を密閉する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
前記金属製真空構造体の製造における閉空間の加熱排気が大気雰囲気中で行われた場合、構成部材の表面に酸化被膜が形成されるのを避けることができなかった。この酸化被膜は防錆処理や磨き加工等の後加工の妨げとなり、特に口部が小さく内部が深い瓶形状の真空容器、大判の真空断熱パネル、薄厚の真空断熱シート等の酸化被膜除去処理は困難であり、後工程が制限される。
【０００４】
特許第２７６６２１３号には、加熱用のガスバーナの破損により加熱炉中に燃焼ガスや空気が流入した場合に不活性ガスを加熱炉中に導入することが記載されている。しかし、これは故障発生時の被処理物の酸化防止や炉の損傷防止を図ったものに過ぎず、積極的に不活性ガス雰囲気中で加熱処理することを意図したものではない。
【０００５】
そこで、本発明は、金属製真空構造体の製造において構成部材の表面の酸化被膜形成を防止することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、金属製構造部材により形成された閉空間を加熱しつつ前記金属製構造部材に形成された排気孔を介して排気し、前記排気孔を封止した後冷却する金属製真空構造体の製造方法において、前記金属製構造部材の内部に加熱装置により加熱された不活性ガスを吹き込んで前記閉空間を加熱し、前記排気孔を介して前記閉空間内を排気し、前記排気孔を封止し、前記加熱装置を停止して前記金属製構造部材の内部に非加熱の前記不活性ガスを吹き込んで、前記閉空間を冷却することを特徴とする金属製真空構造体の製造方法を提供する。
【０００７】
本発明に係る金属製真空構造体の製造方法では、不活性ガス雰囲気中で加熱排気及び冷却を行う。詳細には、金属製構造部材の内部に加熱装置により加熱された不活性ガスを吹き込んで閉空間を加熱し、排気孔を介して前記閉空間内を排気し、排気孔を封止し、加熱装置を停止して金属製構造部材の内部に非加熱の不活性ガスを吹き込んで、閉空間を冷却する。その結果、金属製構造部材表面の酸化被膜形成を防止することができる。従って、酸化被膜の除去処理を行うことなく、防錆処理や磨き加工等を行うことができ、金属製真空構造体の後加工が容易となる。前記不活性ガスは、例えば窒素又はアルゴンである。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１１】
（第１実施形態）
図１は本発明の第１実施形態に係る金属製真空構造体の製造方法を実行するための製造装置１を示している。
【００１２】
製造装置１は、加熱炉２を備えている。加熱炉２内には金属製真空構造体の一例である金属製の魔法瓶３が複数個（本実施形態では５個）収容される。魔法瓶３は内瓶４と外瓶５とを備えている。内瓶４と外瓶５とは口部で互いに接合されており、外瓶５と内瓶４により閉空間６が形成されている。外瓶５の底部には閉空間６を排気するための排気孔７が設けられている。また、外瓶５には閉空間６の排気後に排気孔７を封止するためのチップ管８が設けられている。各魔法瓶３のチップ管８は炉外まで延びており、真空引き用配管１１に接続されている。真空引き用配管１１は真空引き用ポンプ１２に接続されている。また、加熱炉２の外側には、各魔法瓶３のチップ管８を圧着して封止するための圧着機構１３が配設されている。
【００１３】
一端が不活性ガス供給源１５に接続された不活性ガス供給管１６が設けられている。不活性ガス供給源１５から供給される不活性ガスは、例えば、窒素やアルゴンである。不活性ガス供給管１６の他端側は複数の支管１６ａに分岐して加熱炉２内に延びている。各支管１６ａはそれぞれ加熱炉２内に配置された魔法瓶３の内瓶４の内部まで延びている。
【００１４】
加熱炉２の上部には魔法瓶３が配置された被処理物配置室１７と隔壁２ａによって隔離された加熱帯１８が設けられている。この加熱帯１８内にガスバーナ１９が燃焼ガスを噴射する。不活性ガス供給管１６の各支管１６ａは加熱帯１８を通過して被処理物配置室１７内へ延びており、不活性ガス供給源１５から供給される不活性ガスが加熱帯１８で加熱されるようになっている。
【００１５】
加熱炉２には、被処理物配置室１７と連通する排出口２ｂが設けられている。この排出口２ｂにはバルブ２１を介して圧力調整用ポンプ２２が接続されている。
【００１６】
この製造装置１による魔法瓶３の製造方法について説明すると、まず、ガスバーナ１９が停止した状態で、不活性ガス供給源１５から不活性ガス供給管１６を介して被処理物配置室１７内に常温の不活性ガスを供給する。また、バルブ２１を開弁し、圧力調整用ポンプ２２を作動させる。不活性ガス供給管１６の支管１６ａの先端は各魔法瓶３の内部に位置しているので、図１において矢印Ａで示すように、不活性ガスは各魔法瓶３の内部から被処理物配置室１７内に流入する。不活性ガス供給前に被処理物配置室１７内に充満していた空気は、不活性ガスによりパージされる。詳細には、被処理物配置室１７内の空気は、排気口２ｂからバルブ２１を経て圧力調整用ポンプ２２により排出される。
【００１７】
次に、真空引きポンプ１２を作動させ、排気孔７を介した各魔法瓶３の閉空間６の排気を開始する。排気開始後、ガスバーナ１９を作動させ、不活性ガス供給源１５からの不活性ガスを加熱帯１８で加熱して被処理物配置室１７内に供給する。また、バルブ２１の開閉及び圧力調整用バルブ２１の作動によって、被処理物配置室１７内を不活性ガスによって正圧で維持する。
【００１８】
このように加熱された不活性ガスを被処理物配置室１７内全体に充満させることにより、魔法瓶３の閉空間６を所定温度（例えば４５０℃）に加熱しつつ、排気孔７を介して各魔法瓶３の閉空間６を排気する。この加熱下での排気によって、魔法瓶３の閉空間６が所定の真空度（例えば５×１０−６Torr）に達した後、圧着機構１３によりチップ管８を圧着する。これによって排気孔７が封止され、閉空間６が密閉される。
【００１９】
次に、ガスバーナ１９を停止して、不活性ガス供給源１５から不活性ガス供給管１６を介して非加熱の不活性ガスを被処理物配置室１７内に供給し、閉空間６を冷却する。この際、バルブ２１を開弁し、圧力調整用ポンプ２２によって被処理物配置室１７内の不活性ガスを連続的に排気する。閉空間６の温度が所定温度（例えば１５０℃）に低下するまで、この不活性ガスによる冷却を継続する。
【００２０】
本実施形態では、以上のように被処理物配置室１７内に不活性ガスを充満させ、不活性ガス雰囲気中で魔法瓶３の閉空間６の加熱及び冷却を行うので、内瓶４や外瓶５の表面における酸化被膜形成を防止することができる。特に、不活性ガス供給管１６の支管１６ａの先端が魔法瓶３の内瓶４の内部に延びており、不活性ガスは各魔法瓶３の内部から被処理物配置室１７内へ流出するので、魔法瓶３の内瓶４及び外瓶５の表面に確実に不活性ガスを供給して酸化被膜形成を防止することができる。本実施形態の製造方法により製造された魔法瓶３は内瓶４及び外瓶５に酸化被膜が形成されてないので、防錆処理や磨き加工等の後工程を容易に行うことができる。
【００２１】
（第２実施形態）
図２及び図３は、本発明の第２実施形態に係る金属製真空構造体の製造方法を実行するための製造装置１を示している。
【００２２】
第１実施形態では複数個の魔法瓶３を加熱炉２に設けた一つの被処理物配置室１７内に配置したが、第２実施形態では製造装置１の内部空間は仕切壁１ｂにより複数の被処理物配置室２３に仕切られており、各被処理物配置室２３に１個づつ配置される魔法瓶３に対して個別に加熱排気及び冷却を行うことができる。また、第１実施形態では魔法瓶３はチップ管８（図１）を備えるが、第２実施形態では排気孔７に孔付きのろう材９が取り付けられている。
【００２３】
不活性ガス供給源１５に接続された不活性ガス供給管１６の各支管１６ａの先端は、被処理物配置室２３に配置された魔法瓶３の内瓶４の内部に位置している。また、各支管１６ａの内部には、電源２４から電力供給されるとジュール熱を発生する電気ヒータ２７が配置されている。
【００２４】
被処理物配置室２３の底壁２３ａには開口２３ｂが設けられている。この開口２３ｂ内に魔法瓶３の下部が挿入されている。外瓶５と開口２３ｂの周壁との間には隙間が設けられており、この隙間を介して被処理物配置室２３の内部と大気が連通している。
【００２５】
開口２３ｂから露出している魔法瓶３の外瓶５の底面と排気加熱機構３０の上面との間には環状のシール部材２５が介在しており、排気孔７を含む密閉空間が形成されている。排気加熱機構３０に設けられた真空引き用流路３１は、一端がこの密閉空間と連通し、他端が真空引き用ポンプ１２に接続されている。また、排気加熱機構３０には、この密閉空間を挟んで排気孔７と対向するように電磁誘導加熱用のコイル３２が配置されている。
【００２６】
この製造装置１による魔法瓶３の製造方法について説明すると、まず、真空引き用ポンプ１２を作動させ、排気孔７及び真空引き流路３１を介した閉空間６内の排気を開始する。次に、電気ヒータ２７を作動させ、不活性ガス供給源１５から不活性ガス供給管１６を介して被処理物配置室２３内に加熱された不活性ガスを供給し、閉空間６内を所定温度（例えば５５０℃）に加熱する。この際、不活性ガス供給管１６の支管１６ａの先端は魔法瓶３の内部に位置しているので、図２及び図３において矢印Ｂで示すように、加熱された不活性ガスは魔法瓶３の内部から被処理物配置室２３内に流入する。被処理物配置室２３内の不活性ガスは、開口２３ｂを介して製造装置１の外部に流出する。
【００２７】
閉空間６内を前記の所定温度に維持しつつ、真空引き用ポンプ１２を作動させ、排気孔７及び真空引き流路３１を介した閉空間６内の排気を継続する。この加熱下での排気によって、魔法瓶３の閉空間が所定の真空度（例えば５×１０−６Torr）に達した後、電源２８からコイル３２に電力を供給して磁界を生じさせ、外瓶２の底部に発生する渦電流によってろう材９を電磁誘導加熱する。溶融したろう材９によって排気孔７が封止され、閉空間６が密閉される。
【００２８】
次に、電源２４からの給電を停止して電気ヒータ２７による加熱を停止し、不活性ガス供給源１５から不活性ガス供給管１６を介して非加熱の不活性ガスを被処理物配置室２３内に供給し、閉空間６を冷却する。この際、非加熱の不活性ガスは魔法瓶３の内部から被処理物配置室２３内に流入し、開口２３ｂを介して製造装置１の外部に流出する。
【００２９】
本実施形態では、以上のように被処理物配置室２３内の魔法瓶３に加熱又は冷却用の不活性ガスを供給し、不活性ガス雰囲気中で魔法瓶３の閉空間６の加熱排気及び冷却を行うので、内瓶４や外瓶５の表面における酸化被膜形成を防止することができる。本実施形態の製造方法により製造された魔法瓶３は内瓶４及び外瓶５に酸化被膜が形成されてないので、防錆処理や磨き加工等の後工程を容易に行うことができる。
【００３０】
魔法瓶の製造を例に本発明を説明したが、本発明は真空容器、真空二重管、真空断熱パネル、真空断熱シート等の他の金属製真空構造体の製造にも適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明に係る金属製真空構造体の製造方法では、不活性ガス雰囲気中で金属製構造部材により形成される閉空間の加熱排気及び冷却を行う。詳細には、金属製構造部材の内部に加熱装置により加熱された不活性ガスを吹き込んで閉空間を加熱し、排気孔を介して閉空間内を排気し、排気孔を封止し、加熱装置を停止して前記金属製構造部材の内部に非加熱の不活性ガスを吹き込んで、閉空間を冷却する。その結果、金属製構造部材表面の酸化被膜の形成を防止することができる。従って、酸化被膜の除去処理を行うことなく、防錆処理や磨き加工等の後加工を金属製真空構造体に施すことができ、後加工が容易となる。特に、口部が小さく内部が深い瓶形状の真空容器、大判の真空断熱パネル、薄厚の真空断熱シート等の酸化被膜除去処理が困難な金属製真空構造体の後加工が容易になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１実施形態に係る金属製真空構造体の製造方法に使用する製造装置を示す概略断面図である。
【図２】  本発明の第２実施形態に係る金属製真空構造体の製造方法に使用する製造装置を示す概略断面図である。
【図３】  図２の製造装置の部分拡大断面図である。
【符号の説明】
１  製造装置
１ｂ  仕切壁
２  加熱炉
２ａ  隔壁
２ｂ  排出口
３  魔法瓶
４  内瓶
５  外瓶
６  閉空間
７  排気孔
８  チップ管
９  ろう材
１１  真空引き用配管
１２  真空引き用ポンプ
１３  圧着機構
１５  不活性ガス供給源
１６  不活性ガス供給管
１６ａ  支管
１７，２３  被処理物配置室
１８  加熱帯
１９  ガスバーナ
２１  バルブ
２２  圧力調整用ポンプ
２３ａ  底壁
２３ｂ  開口
２５  シール部材
２４，２８  電源
２７  電気ヒータ
３０  排気加熱機構
３１  真空引き用流路
３２  コイル
【図１】
0003682276.tif 000002
【図２】
0003682276.tif 000003
【図３】
0003682276.tif 000004