(57)【要約】【課題】周壁に真空部を備える有底円筒材のプレス成形時に、接合部の剥離を防止する。【解決手段】下成形型３０に有底円筒材１０に内嵌する型部３０ａを凸設している一方、上成形型２０に有底円筒材１０に外嵌する型部２３を凹設し、有底円筒材１０の周壁１０ｂの真空部１６の一端と底壁１０ａ側の接合部１３との一端境界位置Ａに当たる型部２３に縮径する段差２１ａを設けていると共に、周壁１０ｂの真空部１６の他端とフランジ１０ｄ側の接合部１３との他端境界位置Ａと段差２１ａとの間の型面を垂直とし、上下成形型２０、３０で有底円筒材１０を成形加工する時に、フランジ１０ｄに近接する周壁１０ｂが拡径状に湾曲している部分１０ｃを内方へ押圧して垂直に矯正すると共に他端境界位置Ｂでの接合部１３の接合強度を高める一方、段差２１ａにより一端境界位置Ａでの接合部１３の接合強度を高めている。【選択図】　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属板同士を接合したクラッド材の一部に非接合の真空部を設け、該クラッド材を絞りプレス加工で、周壁に真空部を備えると共に先端開口周縁よりフランジが突出している有底円筒材を形成し、該有底円筒材を上下成形型で所定形状の容器として成形する方法であって、
上記下成形型に、倒立させた状態の上記有底円筒材に内嵌する型部を凸設している一方、上記下成形型に向かって圧下する上記上成形型に、上記倒立させた有底円筒材に外嵌する型部を凹設し、上記有底円筒材の周壁に設けられる真空部の一端と底壁側の接合部との一端境界位置に当たる上記型部の型面に段差を設けて底壁側型面を縮径させていると共に、上記周壁の真空部の他端と上記フランジ側周壁の接合部との他端境界位置と上記段差との間の型面を垂直としており、
上記上下成形型により有底円筒材を成形加工する時に、上記有底円筒材のフランジに近接する周壁が拡径状に湾曲している部分を内方へ押圧して垂直に矯正すると共に上記他端境界位置での接合部同士の接合強度を高める一方、上記段差で上記一端境界位置での接合部同士の接合強度を高めていることを特徴とする真空部を有する容器の製造方法。
【請求項２】
上記有底円筒材のフランジおよび周壁を成形する上記上成形型の型部の先端部は、高強度のＨＺ合金材からなる別部材で形成し、上記真空部を有する周壁を径方向内方に強い力で押圧している請求項１に記載の真空部を有する容器の製造方法。
【請求項３】
上記別部材の内周先端のアールを上記有底円筒材の周壁とフランジとの間のアールよりも小さい曲率半径とし、上記下成形型のフランジ搭載型面との間で上記有底円筒材の垂直な周壁先端より小さいアールで水平方向のフランジが突設するように成形している請求項２に記載の真空部を有する容器の製造方法。
【請求項４】
上記一端境界位置からフランジと連続する周壁先端までの間の周壁と、上記下成形型の凸部型面との間に、離型用に０．０５〜０．１５ｍｍ程度の隙間を設けている請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の真空部を有する容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空部を有する容器の製造方法に関し、詳しくは、絞りプレス加工（１次プレス）により形成された有底円筒材である真空容器を所要形状にプレス成形（２次プレス）する際の好適な製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＩＨ炊飯器の内釜等に用いられる電磁誘導加熱容器等は、金属製のクラッド材により形成されているが、近時、上記のような電磁誘導加熱容器に用いられるクラッド材として、電磁誘導加熱が可能であることと、加熱状態を保持できる断熱性能を併せ持つことが要求されている。
このような要求に応えるべく、本出願人は特願２００２−１６６１２７号で真空部を有するクラッド材を提案している。
【０００３】
詳しくは、図７に示すように、上記クラッド材１は、非磁性金属板２と磁性金属板３とを接合用金属層４を介して部分的に接合し、容器形状とされた際の周壁となる部位には接合用金属層４を介在させない非接合部５を設けて真空部としており、図８（Ａ）に示すように、そのクラッド材１を、絞りプレス金型のダイス６と押さえ板７で抑えて固定し、図８（Ｂ）に示すように、パンチ８を下降させることによりクラッド材１を絞りプレス加工して容器形状の有底円筒材を形成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように絞りプレス加工（１次プレス）により形成された周壁に真空部を備えると共に先端開口周縁よりフランジが突出している有底円筒材は、周壁に真空部を形成すべく非磁性金属板２と磁性金属板３との間に非接合部５を設けているので、非接合部５の両端境界位置で非磁性金属板２と磁性金属板３との接合が剥離し易くなる恐れがある。
【０００５】
一方、上記絞りプレス加工（１次プレス）された上記有底円筒材は、その後、別の上下成形型を用いて所定の容器形状に整える工程であるプレス成形（２次プレス）が行われるが、該プレス成形工程を上記接合部の剥離防止のために有効活用できれば望ましい。
【０００６】
本発明は、上記問題に鑑みてなされたもので、絞りプレス加工で形成された周壁に真空部を備えると共に先端開口周縁よりフランジが突出している有底円筒材を、上下成形型で所定形状の容器として成形する際に、クラッド材の接合部の剥離を防止することを課題としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、金属板同士を接合したクラッド材の一部に非接合の真空部を設け、該クラッド材を絞りプレス加工で、周壁に真空部を備えると共に先端開口周縁よりフランジが突出している有底円筒材を形成し、該有底円筒材を上下成形型で所定形状の容器として成形する方法であって、
上記下成形型に、倒立させた状態の上記有底円筒材に内嵌する型部を凸設している一方、上記下成形型に向かって圧下する上記上成形型に、上記倒立させた有底円筒材に外嵌する型部を凹設し、上記有底円筒材の周壁に設けられる真空部の一端と底壁側の接合部との一端境界位置に当たる上記型部の型面に段差を設けて底壁側型面を縮径させていると共に、上記周壁の真空部の他端と上記フランジ側周壁の接合部との他端境界位置と上記段差との間の型面を垂直としており、
上記上下成形型により有底円筒材を成形加工する時に、上記有底円筒材のフランジに近接する周壁が拡径状に湾曲している部分を内方へ押圧して垂直に矯正すると共に上記他端境界位置での接合部同士の接合強度を高める一方、上記段差で上記一端境界位置での接合部同士の接合強度を高めていることを特徴とする真空部を有する容器の製造方法を提供している。
【０００８】
上記構成とすると、金属板同士を接合したクラッド材の一部に非接合の真空部を設けたものを絞りプレス加工（１次プレス）で、周壁に真空部を備え先端開口周縁よりフランジが突出している有底円筒材を形成した後に、該有底円筒材を上下成形型で所定の形状へとプレス成形（２次プレス）する際、上記有底円筒材のフランジに近接する周壁が拡径状に湾曲している部分を上記上成形型で内方へ押圧して垂直矯正すると共に、該有底円筒材の周壁が下降する上成形型で下成形型の方へと押し付けられ、上記真空部の他端境界位置で圧延効果が得られて接合強度を高めることができる。
また、上記上成形型の底壁側型面を縮径させた段差により、上記真空部の一端境界位置が上記下成形型へと局所的に強く押し付けられるので、上記真空部の接合部同士の接合強度を高めることができる。
【０００９】
したがって、絞りプレス加工で形成された有底円筒材を所定の形状へとプレス成形すると同時に、真空部の両端境界部分を強く押え付けて接合強度を向上させることができるので、作業工数を増やすことなく、クラッド材を構成する金属板同士が真空部の境界から剥離するのを確実に防止することができる。
【００１０】
上記有底円筒材のフランジおよび周壁を成形する上記上成形型の型部の先端部は、高強度のＨＺ合金材からなる別部材で形成し、上記真空部を有する周壁を径方向内方に強い力で押圧している。
【００１１】
即ち、上記上成形型の先端部に高硬度で耐摩耗性と潤滑性を兼備したＨＺ合金を用いることで、上記有底円筒材の周壁に対してスライドしながら内方に押し付ける上記上成形型の動作を上成形型の消耗もなくスムーズに行うことができる。
【００１２】
上記別部材の内周先端のアールを上記有底円筒材の周壁とフランジとの間のアールよりも小さい曲率半径とし、上記下成形型のフランジ搭載型面との間で上記有底円筒材の垂直な周壁先端より小さいアールで水平方向のフランジが突設するように成形している。
【００１３】
上記一端境界位置からフランジと連続する周壁先端までの間の周壁と、上記下成形型の凸部型面との間に、離型用に０．０５〜０．１５ｍｍ程度の隙間を設けている。
【００１４】
上記構成とすると、上記上成形型で上記有底円筒材を上記下成形型へと押し付けてプレス成形した後に、該成形済の有底円筒材を上記下成形型から上方へ取り外す際に、予め有底円筒材との周壁と下成形型との間に微小な隙間を設定しているので、スムーズに離型することができ、上記真空部の両端の接合境界部に負荷をかけることなく、剥離防止をすることができる。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を図面を参照して説明する。
図１はＩＨジャー炊飯器の内釜等の電磁誘導加熱容器となる有底円筒材１０を示し、非磁性金属板であるアルミニウム板１１と磁性金属板であるステンレス板１２とが接合されたクラッド材を絞りプレス加工（１次プレス）により容器形状へと形成している。
【００１６】
先ず、絞りプレス加工により容器形状とされる前の板状のクラッド材について概説する。
アルミニウム板１１の上面側には、着色されたフッ素樹脂をベースコート１４として５〜６０μｍ（本実施形態では２５μｍ）の厚さでコーティングしている。
この際、アルミニウム板１１の表面に微細な凹凸を設けることで、フッ素樹脂が表面の凹凸に入り込み、非粘着性のフッ素樹脂によるベースコート１４を強固に行うことができる。
【００１７】
更にベースコート１４の表面に無色のフッ素樹脂をトップコート１５として５〜５０μｍ（本実施形態では２５μｍ）の厚さでコーティングしている。なお、ベースコート１４およびトップコート１５に用いるフッ素樹脂としては、耐熱性に優れたポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン／パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）等を用いることが好ましい。
【００１８】
アルミニウム板１１の下面側には、有底円筒材１０の周壁１０ｂにあたる部位を非メッキ部Ｘとすると共に、残りの部位には接合用金属層となる銅メッキ層１３が設けられている。
ステンレス板１２の上面側も同様に、有底円筒材１０の周壁１０ｂにあたる部位を非メッキ部Ｘとすると共に、残りの部位には接合用金属層となる銅メッキ層１３が設けられている。
【００１９】
銅メッキ層１３を介在させた状態でアルミニウム板１１とステンレス板１２とを同心に積層配置してホットプレス（熱間一軸加圧法）することによって互いを接合してクラッド材を形成し、非メッキ部Ｘを非接合の真空部１６としている。
なお、ステンレス板１２に設ける銅メッキ１３を全面に設けてもよい。
【００２０】
上記ホットプレスは、温度１８０〜６００℃、圧力２００〜１０００ｋｇ／ｃｍ２、加圧時間１０ｍｉｎ〜３０ｈの条件下で、減圧下または真空下で行っている。これにより、非接合部を真空部１６とすることができると共に、接合界面へのガス分子の介在を低減し、接合される金属同士の拡散を促進することもできる。
【００２１】
なお、非磁性金属板は、熱伝導性が良好で伝熱層となるものであれば特に限定されず、アルミニウム、アルミニウム合金、非磁性ステンレス等の材料が好適に用いられ、本実施形態では熱伝導性や加工性が良好となる点からアルミニウム板１を用いている。アルミニウム板１１は、強度や熱伝導性等の観点から０．５〜５．０ｍｍ（本実施形態では１．７ｍｍ）の厚みのものを使用し、その下面側の銅メッキ層１３の厚さは１〜５０μｍ（本実施形態では１０μｍ）としている。
【００２２】
磁性金属板は、高周波磁界により渦電流が流れて発熱層となるものであれば特に限定されず、磁性ステンレス、鉄、鉄合金、ニッケル、ニッケル合金、銅、銅合金、コバルト、コバルト合金等の材料が用いられるが、本実施形態では、磁性のステンレス板１２を用いている。ステンレス板１２は、０．１〜３．０ｍｍ（本実施形態では０．５ｍｍ）の厚みのものを使用して、その上面側の銅メッキ層１３の厚さは１〜５０μｍ（本実施形態では１０μｍ）としている。
なお、銅メッキ層１３は、メッキ材料としてアルミニウム、ニッケルあるいは／および銀等で代替しても良い。
【００２３】
上記クラッド材を絞りプレス加工することにより、図１に示す底壁１０ａと周壁１０ｂとを備え、真空部１６を周壁１０ｂの全周に沿って連続して配置している電磁誘導加熱容器となる有底円筒材１０を形成している。該有底円筒材１０は、先端開口周縁よりフランジ１０ｄが突出していると共に、該フランジ１０ｄに近接する周壁１０ｂには拡径状に湾曲した拡径部１０ｃを形成しており、真空部１６の底壁１０ａ側の境界を一端境界位置Ａ、フランジ１０ｄ側の境界を他端境界位置Ｂとしている。
なお、拡径部１０ｃの曲率半径Ｒ１は、クラッド材の板厚をＴ（ｍｍ）とした場合に、Ｒ１＝５Ｔ〜９Ｔ（ｍｍ）としている。
【００２４】
次に、この有底円筒材１０をプレス成形（２次プレス）加工により、所定の形状へと整える成形工程を行う。
【００２５】
成形用の金型は、図２に示すように上成形型２０と下成形型３０とからなる。
下成形型３０は、倒立させた状態の有底円筒材１０に内嵌する略円柱状の型部３０ａを凸設していると共に、型部３０の下端縁には側方に突出した鍔部３０ｂを設けている。
また、型部３０ａの円柱径は、図３に示すように、外嵌される有底円筒材１０の周壁１０ｂと型部３０ａとの間に、離型用の隙間Ｌ（ｍｍ）をあける大きさとしており、隙間Ｌの範囲は０．０５〜０．１５ｍｍとしている。
【００２６】
上成形型２０は、倒立させた有底円筒材１０に外嵌する型本体２１の下端に、高硬度で耐摩耗性と潤滑性に優れたＨＺ合金からなる別部材で環状の先端部２２を連続させており、内部に型部２３を凹設している。
先端部２２の内周先端には拡径状に湾曲したアール部２２ａを有しており、該アール部２２ａの曲率半径Ｒ２は、有底円筒材１０の周壁１０ｂとフランジ１０ｄとの間の拡径部１０ｃの曲率半径Ｒ１よりも小さくしている。
型本体２１の有底円筒材１０の真空部１６の一端境界位置Ａにあたる型面に段差２１ａを設けて型面を縮径させていると共に、段差２１ａから先端部２２のアール部２２ａまでの型面を垂直としている。
【００２７】
図２に示すように、上記下成形型３０の型部３０ａに有底円筒材１０を倒立させて外嵌し、上成形型２０を下成形型３０に向かって圧下させ、図４に示すように、上成形型３０の型部３０ａに外嵌させた有底円筒材１０に外嵌させてプレスする。
これにより、有底円筒材１０の周壁１０ｂのフランジ１０ｄ側の湾曲した拡径部１０ｃを上成形型２０で内方へ押圧し垂直矯正して断面Ｌ字状へと形状を整える。
【００２８】
また、上成形型２０を下成形型３０の方へ圧下させる際には、図３に示すように、有底円筒材１０の周壁１０ｂが下降する上成形型２０で下成形型３０の方へとスライドされながら押し付けられるので圧延効果が得られ、真空部１６の他端境界位置Ｂの接合強度を高めることができる。
この際、上成形型２０のうち負荷が大きく掛かる先端部２２は、高硬度で耐摩耗性と潤滑性を兼備したＨＺ合金を用いているので、消耗もなくスムーズにプレス作業を行うことができる。
【００２９】
さらに、一端境界位置Ａからフランジ１０ｄと連続する周壁１０ｂ先端までの間の周壁１０ｂと、下成形型３０の凸状の型面３０ａとの間に、離型用の隙間Ｌを０．０５〜０．１５ｍｍ程度設けているので、図４のように成形済みの状態から離型し、有底円筒材１０を下成形型３０より上方へ取り外す際に、スムーズに離型することができ、真空部１６の両端の接合境界位置Ａ、Ｂに負荷をかけることなく剥離防止を図ることができる。
【００３０】
さらに、図４に示すように、上成形型２０の段差２１ａにより、有底円筒材１０の真空部１６の一端境界位置Ａにあたる外面が下成形型３０へと強く押し付けられ段部１０ｅが形成されるので、真空部１６の一端境界位置Ａの接合強度を高めることができる。
【００３１】
したがって、絞りプレス加工（１次プレス）で形成された有底円筒材１０を所定の形状へとプレス成形（２次プレス）すると同時に、真空部１６の両端の境界位置Ａ、Ｂを強く押え付けて接合強度を向上させることができるので、作業工数を増やすことなく、クラッド材を構成するアルミニウム板１１とステンレス板１２とが真空部１６の境界位置Ａ、Ｂから剥離するのを確実に防止することができる。
【００３２】
次いで、上記プレス成形により形成された図５に示す有底円筒材１０’に対して２５０〜３００℃で短時間の加熱処理を施すことにより、目盛り等の刻印を見易いように色入れされたフッ素樹脂を焼結する工程を行う。
【００３３】
すると、有底円筒材１０’のアルミニウム板１１とステンレス板１２との熱膨張率が異なるため、図６に示すように、非接合の真空部１６においてアルミニウム板１１とステンレス板１２とが自動的に離反し真空部１６が拡大した電磁誘導加熱容器１０”が形成される。
つまり、上記加熱処理は、真空層１６の拡大形成を色入れ用のフッ素樹脂の焼結工程と兼用させているので、作業工数の低減を図ることができると共に、溶接等の煩雑な工程を要せず、非常に容易かつ安価に真空部１６を有する電磁誘導加熱容器１０”を得ることができる。
【００３４】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、本発明によれば、絞りプレス加工により形成された周壁に真空部を備える有底円筒材を上下成形型で所定形状へとプレス成形する際、有底円筒材の周壁が下降する上成形型で下成形型の方へと押し付けられることで、圧延効果が得られて上記真空部の他端境界位置での接合強度を高めることができる。
また、上成形型の縮径させた段差により、真空部の一端境界位置が下成形型へと強く押し付けられるので、上記真空部の一端境界位置での接合強度を高めることができる。
したがって、絞りプレス加工で形成された有底円筒材を所定の形状へとプレス成形すると同時に、真空部の両端境界部分を強く押え付けて接合強度を向上させることができ、作業工数を増やすことなく、金属板同士が真空部の境界から剥離するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態の絞りプレス加工後の有底円筒材の断面図である。
【図２】プレス成形加工の上下成形型を示す断面図である。
【図３】プレス成形加工中の要部拡大断面図である。
【図４】上成形型が圧下された状態の断面図である。
【図５】プレス成形加工後の有底円筒材の断面図である。
【図６】加熱処理後の有底円筒材の断面図である。
【図７】クラッド材の断面模式図である。
【図８】（Ａ）（Ｂ）は絞りプレス加工の説明図である。
【符号の説明】
１０　　有底円筒材
１０ａ　底壁
１０ｂ　周壁
１０ｃ　拡径部
１０ｄ　フランジ
１１　　アルミニウム板（非磁性金属板）
１２　　ステンレス板（磁性金属板）
１３　　銅メッキ層（接合用金属層）
１４　　ベースコート（フッ素樹脂層）
１５　　トップコート（フッ素樹脂層）
１６　　真空部
２０　　上成形型
２１　　型本体
２１ａ　段差
２２　　先端部
２２ａ　アール部
２３　　型部
３０　　下成形型
３０ａ　型部
Ａ　　　一端境界位置
Ｂ　　　他端境界位置
Ｌ　　　隙間
Ｘ　　　非メッキ部
【図１】
2004122154.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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