(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部空間を形成する構造部材を備え、前記内部空間は前記構造部材に形成された排気孔を介して排気され、排気後に前記排気孔が封止される真空構造体であって、
前記排気孔の周囲において前記構造部材に対して抵抗溶接又は真空拡散接合されて前記排気孔を封止する金属板と、
前記構造部材と前記金属板との間に介在されて前記金属板と共に前記構造部材に抵抗溶接又は真空拡散接合される金属箔と
を備えることを特徴とする、真空構造体。
【請求項２】
前記金属箔は銅箔又はアルミニウム箔であり、かつその厚みが５μｍ以上１００μｍ以下であることを特徴とする、請求項１に記載の真空構造体。
【請求項３】
構成部材により形成された内部空間を、前記構成部材に設けられた排気孔により排気した後、前記排気孔を封止する真空構造体の封止方法において、
前記排気孔の周囲において前記構造部材に対して金属箔を介在させて金属板を抵抗溶接又は真空拡散接合し、それによって前記排気孔を封止することを特徴とする、真空構造体の封止方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、魔法瓶、真空容器、真空二重管、真空断熱パネル等の真空構造体及びその封止方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、真空構造体の封止方法として、構造部材により形成された空間を排気した後、構造部材に設けられた排気孔をろう材を利用して封止する方法が知られている。例えば、特開平９−２２０１６７号公報には排気孔に取り付けられたろう材を加熱溶融させて排気孔を封止することが記載されている。また、特開平１１−３４６９３７号公報には、ばね性を有する支持板でろう材を排気孔の付近に支持しておき、加熱により溶融したろう材を支持板のばね力により排気孔内に押し込むことが記載されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、前記従来の封止方法では構造部材側に予めろう材を取り付けておく必要があり、ろう材を使用して排気孔を確実に封止するためには、構造部材の排気孔周辺にフラックスの塗布等の濡れ性を確保する処置が必要となる。この点で従来の封止方法は工程が煩雑であった。また、フラックスの塗布等の処置を行っていても、ろう付けの不良に起因するリークを完全になくすことは困難であった。さらに、ろう付け部があると封止後の真空構造体の後加工が大幅に制限される。
【０００４】
従って、本発明は、簡易な工程で、後加工を制限せず、かつリークを生じることなく、真空構造体の排気孔を封止することを課題としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
従って、第１の発明は、内部空間を形成する構造部材を備え、前記内部空間は前記構造部材に形成された排気孔を介して排気され、排気後に前記排気孔が封止される真空構造体であって、前記排気孔の周囲において前記構造部材に対して抵抗溶接又は真空拡散接合されて前記排気孔を封止する金属板と、前記構造部材と前記金属板との間に介在されて前記金属板と共に前記構造部材に抵抗溶接又は真空拡散接合される金属箔とを備えることを特徴とする、真空構造体を提供する。
【０００６】
第１の発明の真空構造体では、構造部材に抵抗溶接又は真空拡散接合された金属板と金属箔により排気孔が封止されているので、排気孔の封止のためのろう材を使用する必要がない。従って、ろう材の構造部材への取り付けや、ろう材の濡れ性向上のために必要なフラックスの塗布等の処置を行うことなく排気孔を封止することができるので、封止工程を大幅に簡略化することができる。また、金属板及び金属箔は構造部材に対して溶融により接合されているので、接合強度が高く、後加工が比較的容易であると共に、真空引きされた内部空間のリークを確実に防止することができる。
【０００７】
排気孔の封止効果を高めるには、前記金属箔は銅箔又はアルミニウム箔からなり、厚みが５μｍ以上１００μｍ以下程度であることが好ましい。
【０００８】
第２の発明は、構成部材により形成された内部空間を、前記構成部材に設けられた排気孔により排気した後、前記排気孔を封止する真空構造体の封止方法において、前記排気孔の周囲において前記構造部材に対して金属箔を介在させて金属板を抵抗溶接又は真空拡散接合し、それによって前記排気孔を封止することを特徴とする、真空構造体の封止方法を提供する。
【０００９】
第２の発明の真空構造体の封止方法では、構造部材に金属板と金属箔を溶融により接合して排気孔が封止するので、排気孔の封止のためのろう材を使用する必要がない。従って、ろう材の構造部材への取り付けや、ろう材の濡れ性向上のために必要なフラックスの塗布等の処置が不要であり、封止工程を大幅に簡略化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
次に、図面に示す本発明の実施形態について説明する。
図１から図３は、本発明の実施形態に係る魔法瓶１を示している。この魔法瓶１は、外瓶２と、この外瓶２内に収容された内瓶３とからなる。外瓶２と内瓶３とは口部２ａ，３ａで互いに接合されており、外瓶２と内瓶３により内部空間４が形成されている。この内部空間４は、後に詳述するように真空引きによって断熱効果を得るための所定の真空度とされる。内部空間４には図示しないゲッター材が配置されている。また、内瓶３の外周には図示しない輻射防止用の銅箔が巻きつけられている。
【００１１】
本実施形態では後述する真空引き時の内部空間４の加熱を電磁誘導加熱又はヒータ加熱により行う。外瓶２及び内瓶３は、例えばＳＵＳ３０４のようなステンレス鋼からなる。
【００１２】
外瓶２の底部２ｂには真空引きのための排気孔６が形成されている。図３において一点鎖線Ｌ１で示すように排気孔６の周囲を取り囲むように外瓶２の底部２ｂの外面に金属板７が抵抗溶接又は真空拡散接合されている。また、金属板７と外瓶２の底部２ｂとの間には金属箔８が介在しており、金属板７と共に外瓶２に抵抗溶接又は真空拡散接合されている。
【００１３】
金属板７は少なくとも排気孔６を塞ぐことができる面積を有する長方形状であり、ステンレス（例えばＳＵＳ３０４）からなる。金属板７は鉄、ニッケル等からなるものであってもよい。
【００１４】
金属箔８は金属板７よりも小さいが排気孔６を塞ぐことができる面積を有する長方形状であり、銅箔からなる。この他、アルミニウム箔等を金属箔８として使用することができる。排気孔６の封止の気密性を高めて内部空間４のリークを確実に防止するには、金属箔８の厚みは５μｍ以上１００μｍ以下程度であることが好ましい。
【００１５】
次に、金属板７及び金属箔８を使用した排気孔６の封止方法を説明する。
まず、図２、図３、及び図４（Ａ）に示すように、排気孔６を覆うように金属板７と金属箔８を外瓶２の底部２ｂの外面２ｃに配置し、二点鎖線Ｌ２で概略的に示すようにスポット溶接又はＴｉｇ溶接によって金属板７及び金属箔８を外瓶２の底部２ｂに接合する。この状態では、図４（Ａ）に示すように、金属板７及び金属箔８のスポット溶接により接続された部分以外は外瓶２の底部２ｂから離れており、排気孔６は開放されている。
【００１６】
金属板７及び金属箔８の接合後、魔法瓶１を図４（Ａ）〜（Ｃ）に示す排気・溶接装置１０に設置する。この排気・溶接装置１０は、上端が開口し、下端が真空ポンプ１１に接続された排気管１２を備えている。排気管１２の上部は外瓶２の底部２ｂとほぼ同径であり、その上端にはシリコンゴム等からなるシール材１３が取り付けられている。排気管１２は矢印Ａ１に示すように昇降可能であり、上昇位置となって上端のシール材１３が外瓶２の底部２ｂに押し付けられると、排気管１２内が外瓶２の底部２ｂにより密閉される。
【００１７】
排気管１２の内部には電磁誘導加熱用のコイル１４が配設されている。また、排気管１２の内部には抵抗溶接用の電極１６が配設されている。この電極１６は排気管１２の軸上に配置されて上向に延びている。また、電極１６は昇降可能な支持部材１７上に取り付けられている。電極１６の先端は半球形であり、その径は排気孔６の径よりも大きい。
【００１８】
排気孔６を封止する前に、内部空間４を所定の真空度となるように排気する。まず、常温下において真空ポンプ１１を駆動することにより内部空間４を排気孔６を介して排気して約１〜１０Torrの粗引き状態とする。次に、真空ポンプ１１による内部空間４を真空引きしつつ、電源１８からコイル１４に電流を供給して磁界を生じさせ、外瓶２の底部２ｂに発生する渦電流により電磁誘導過熱を行う。この真空引きと電磁誘導加熱により、内部空間４を４５０℃、１０−６Torrとし、この状態を約１時間保持する。なお、真空引き時の加熱方法は、電磁誘導加熱に限定されず、例えば魔法瓶１の周囲に加熱炉を設置して加熱してもよい。
【００１９】
真空引きが終了した後、図４（Ａ）において矢印Ａ２で示すように支持部材１７を上昇させ、図２及び図４（Ｂ）に示すよう半球形の電極１６の先端で金属板７及び金属箔８を排気孔６内に押し込む。この押し込みによって、排気孔６の近傍で外瓶２の底部２ｂが内部空間４側に僅かに湾曲し、排気孔６の縁部に金属箔８が密着する。この状態で電源１９から電極１６に電流を供給する。外瓶２は接地されており、電源１９から供給された電流は電極１６、金属板７、及び金属箔８を外瓶２の底部２ｂに流れる。その結果、一点鎖線Ｌ１で概略的に示すように、排気孔６の周囲で金属板７及び金属箔８が外瓶２の底部２ｂに抵抗溶接され、排気孔６が封止される。封止完了後、図４（Ｃ）に示すように、電極１６が降下して外瓶２の底部２ｂから離れる。
【００２０】
本実施形態では、前記のように金属板７と金属箔８を底部２ｂに抵抗溶接することによって排気孔６を封止するので、ろう材を使用する必要がなく、ろう材の構造部材への取り付けや、ろう材の濡れ性向上のために必要なフラックスの塗布等の処置が不要となり、排気孔６の封止工程を大幅に簡略化することができる。また、金属板７及び金属箔８は外瓶２の底部２ｂに対して抵抗溶接されているので、接合強度が高く、後加工が比較的容易であると共に、内部空間４のリークを確実に防止することができる。
【００２１】
以上、魔法瓶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、真空断熱パネル等の他の真空構造体にも適用することができる。また、図４を参照して説明した抵抗溶接に代えて、真空拡散接合によって金属板及び金属箔を排気孔の周囲で構造部材に接合してもよい。
【００２２】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の真空構造体及びその封止方法では、構造部材に抵抗溶接又は真空拡散接合された金属板と金属箔により排気孔が封止されているので、排気孔の封止のためのろう材を使用する必要がない。従って、ろう材の構造部材への取り付けや、ろう材の濡れ性向上のために必要なフラックスの塗布等の処置を行うことなく排気孔を封止することができるので、封止工程を大幅に簡略化することができる。また、金属板及び金属箔は構造部材に対して溶融により接合されているので、接合強度が高く、後加工が比較的容易であると共に、真空引きされた内部空間のリークを確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の実施形態に係る真空構造体を示す部分破断正面図である。
【図２】  図１の部分IIの拡大図である。
【図３】  図１の部分拡大底面図である。
【図４】  （Ａ）、（Ｂ）、及び（Ｃ）は本発明の実施形態に係る真空構造体の封入方法を説明するための概略図である。
【符号の説明】
１  魔法瓶
２  外瓶
２ａ  口部
２ｂ  底部
２ｃ  外面
３  内瓶
３ａ  口部
４  内部空間
６  排気孔
７  金属板
８  金属箔
１０  排気・溶接装置
１１  真空ポンプ
１２  排気管
１３  シール材
１４  コイル
１６  電極
１７  支持部材
１８，１９  電源
【図１】
0003646105.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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