(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
内筒および外筒により閉じられた空間内に、該空間内に遊離するガスを吸収するゲッターを配設し、前記空間内を排気孔より排気した後、該排気孔を封止してなり、前記内筒および外筒のうち、一方に前記ゲッターの活性化温度より低い低温物が触接し、他方に前記ゲッターの活性化温度より高い高温物が触接する金属製真空構造体において、
前記内筒および外筒の両方の長手方向の略中央に、前記ゲッターをそれぞれ配設したことを特徴とする金属製真空構造体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、真空断熱パイプ等の金属製真空構造体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来の金属製魔法瓶等の真空構造体は、内側に位置する第１金属部材と外側に位置する第２金属部材とからなる構成部材により閉じられた空間を真空排気し、第１金属部材の内部と第２金属部材の外部との間を断熱している。そして、この断熱性を長期間にわたって保持するために、第１金属部材と第２金属部材との間の真空空間には、金属部材から放出されて遊離するガスを吸収するゲッターを設置している。
【０００３】
前記ゲッターは、ペレット状、線状、板状をなし、第１金属部材または第２金属部材における空間内に位置する面に留め具によって固定したり、熱輻射防止用の銅またはアルミニウム箔により押え付けたり、巻き込んだりするようになっている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記金属製真空構造体は、使用するゲッターの性能により使用可能な用途が限定されるという問題がある。即ち、ゲッターを配設した金属部材がゲッターの活性化温度より高温になると、その伝熱により前記ゲッターは、吸着したガスを放出する。そうすると、放出されたガスにより空間の真空度が低下し、断熱性能が低下する。そのため、この種の金属製真空構造体は、使用する環境（温度）に応じた活性化温度を有するゲッターを使用する必要がある。しかし、高温（８００〜９００℃）の条件下で使用可能なゲッターは、活性化させる工程で高い加熱温度を加える必要があるとともに、その時間を要するため、真空構造体がコスト高になるという問題がある。
【０００５】
そこで、本発明では、活性化温度が高い高価なゲッターを使用することなく、高温の環境下に耐え得る金属製真空構造体を提供するものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するため、本発明の金属製真空構造体は、内筒および外筒により閉じられた空間内に、該空間内に遊離するガスを吸収するゲッターを配設し、前記空間内を排気孔より排気した後、該排気孔を封止してなり、前記内筒および外筒のうち、一方に前記ゲッターの活性化温度より低い低温物が触接し、他方に前記ゲッターの活性化温度より高い高温物が触接する金属製真空構造体において、前記内筒および外筒の両方の長手方向の略中央に、前記ゲッターをそれぞれ配設した構成としている。
【０００７】
前記金属製真空構造体では、内筒と外筒のいずれかの側にはゲッターの活性化温度より低い低温物が触接するため、反対側にゲッターの活性化温度より高い高温物が触接し、その高温側の内筒または外筒やゲッターが水素などのガスを放出しても、そのガスは低温側のゲッターで吸収させることができる。そのため、内筒と外筒との間の空間の真空度が低下することを防止でき、断熱性能が低下することを防止できる。また、使用する環境に応じた活性化温度が高いゲッターを使用する必要はないため、真空構造体自体がコスト高になることを防止できる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に従って説明する。
図１は、本発明の第１実施形態に係る金属製真空構造体である真空断熱パイプ１を示す。この真空断熱パイプ１は、第１金属部材である内筒２と、該内筒２を内部に配設する第２金属部材である外筒３と、これらを連結する連結部材５とからなる。そして、本実施形態では、これらの構成部材により閉じられた空間６において、内筒２の外面および外筒３の内面に、それぞれゲッター１０Ａ，１０Ｂを配設している。
【００１０】
前記内筒２および外筒３は、使用する環境（温度）に耐える耐熱性を有する金属材料を円筒状としたもので、本実施形態では、ステンレス（ＳＵＳ３０４）を使用している。なお、前記外筒３の両端縁には、所定間隔をもって取付穴４ａを設けた接続フランジ４が溶接により固着されている。
【００１１】
前記連結部材５は、前記内筒２および外筒３と同一の金属材料により形成した断面Ｊ字形状の環状リングからなる。この連結部材５は、その内面が前記内筒２の外面に溶接されるとともに、外面が前記外筒３の内面に溶接される。そして、これら内筒２と外筒３に加わる温度の違いによる伸びの相違量を吸収するように設定されている。
【００１２】
前記内筒２、外筒３および連結部材５により閉じられた空間６は、チップ管７を介して真空状態に排気され、このチップ管７は封じ切られている。このチップ管７は、外筒３に設けた排気孔３ａにベース部材８を介して固着されている。このベース部材８にはカバー９が取り付けてられている。
【００１３】
前記ゲッター１０Ａ，１０Ｂは、金属製の前記構成部材２，３，５から放出され、前記空間６内に遊離するガスを吸収するもので、従来と同様の留め具１１により、内筒２の外面および外筒３の内面における長手方向の略中央位置に固着されている。ここで、この中央位置は、熱伝導により熱が伝わるのに最も離れ、最も低温となる位置である。
【００１４】
具体的には、本実施形態のゲッター１０Ａ，１０Ｂは、４００℃から５００℃の温度で活性化し、９００℃以上の温度で溶融するものを使用している。このような特性を有するゲッター１０Ａ，１０Ｂとしては、例えば、純度９０％以上、好ましくは９９％以上、のジルコニウムまたはチタンを水素化粉砕し、水素を１００００ｐｐｍ以上含有するものが適用される。
【００１５】
ここで、前記ジルコニウムまたはチタンは、スタンプミルやボールミル等の機械的手段により、ＡｒやＨｅ等の不活性ガス雰囲気下で微粉砕し、粉末の粒度を３０〜２５０メッシュとされている。なお、３０メッシュ以下では、粉の流動性が悪く、成形が困難になり、２５０メッシュ以上では、比表面積が小さくなり、ゲッター性能が著しく低下するからである。そして、この微粉砕されたジルコニウム粉またはチタン粉は、潤滑材として炭素を０．５〜１．０％添加し、所望形状のダイ中でプレスしたり、金型に詰めて、ＡｒやＨｅ等の不活性ガス雰囲気下で所望の形状に成形し、焼結される。なお、成形後のかさ比重は４から５が好ましい。
【００１６】
次に、前記真空断熱パイプ１の製造方法について説明する。なお、前記ゲッター１０Ａ，１０Ｂは、その製造工程における水素化により１００００ｐｐｍ以上の十分な水素を吸収しているので、このままでは、内筒２や外筒３から遊離する水素等の遊離ガスを受け入れることができない。そこで、この真空断熱パイプ１の製造工程中にゲッター１０Ａ，１０Ｂの脱水素等を行なう。
【００１７】
具体的には、まず、内筒２とチップ管７を固着した外筒３をそれぞれ形成し、内筒２の外面および外筒３の内面の所定位置に留め具１１を介してゲッター１０Ａ，１０Ｂを固着する。そして、内筒２の両端縁外面に連結部材５を配置してこれらを接合した後、接合した内筒２および連結部材５を外筒３内に挿入し、外筒３の両端縁内面と連結部材５とを接合し、二重構造の筒を形成する。
【００１８】
次に、この二重筒を２５０〜６００℃で３分以上加熱しつつ、外筒３に固着した排気孔３ａを通して、内筒２と外筒３の間の真空にすべき空間６から空気を排出して減圧しつつ、ゲッター１０Ａ，１０Ｂの脱水素を行なう。この際、内筒２、外筒３、連結部材５および留め具１１からは、水素（Ｈ）、一酸化炭素（ＣＯ）および水（Ｈ２Ｏ）が放出される。また、ゲッター１０Ａ，１０Ｂからは、含有した水素が放出される。
【００１９】
そして、前記ゲッター１０Ａ，１０Ｂは、やや遅れて４００〜６００℃に加熱されると活性化する。この後、排気孔３ａ（チップ管７）を封止し、この封止後に、内筒２と外筒３の間の空間６に残留して遊離している水素、一酸化炭素および水は、活性化したゲッター１０Ａ，１０Ｂに吸収される。この結果、内筒２と外筒３の間の空間６は、真空に維持され、高真空の断熱パイプ１が得られる。
【００２０】
次に、製造した真空断熱パイプ１の使用について説明する。この真空断熱パイプ１は、例えば、自動車や自動二輪車等の内燃機関から排気される排気ガスの排気管や、加熱炉内の所定部位に冷却水を導入するための配管として使用される。
【００２１】
内燃機関の排気管として使用した場合、前記真空断熱パイプ１には、内筒２の内部に高温の排気ガスが通過する一方、外筒３の外部に低温の外気が触接し、これらに加わる温度差は４００℃以上となる。そして、これらの排気ガスおよび外気の温度（熱）は、それぞれ内筒２および外筒３に伝わり、これらに配設したゲッター１０Ａ，１０Ｂに伝熱される。
【００２２】
ここで、排気ガスの温度は、ゲッター１０Ａ，１０Ｂの活性化温度および製造時の加熱温度より高い。そのため、内筒２は、更に含有した水素、一酸化炭素および水を放出するとともに、ゲッター１０Ａは、封止後に吸収した水素は勿論、自身が含有した水素も更に放出する。
【００２３】
しかし、本実施形態の真空断熱パイプ１では、ゲッター１０Ａ，１０Ｂの活性化温度より低い外気が触接する外筒３に別のゲッター１０Ｂを配設しているため、内筒２およびゲッター１０Ａが放出した水素は、ゲッター１０Ｂが吸収する。また、内筒２が放出した一酸化炭素および水は、両方のゲッター１０Ａ，１０Ｂが吸収する。
【００２４】
一方、加熱炉の冷却水導入配管として使用した場合、前記真空断熱パイプ１には、外筒３の外部に炉内の高温雰囲気ガスが触接する一方、内筒２の内部に低温の冷却水が通過し、これらに加わる温度差は前記と同様に４００℃以上となる。
【００２５】
そして、炉内の温度がゲッター１０Ａ，１０Ｂを活性化した温度より高い場合、外筒３は、更に含有した水素、一酸化炭素および水を放出するとともに、ゲッター１０Ｂは、封止後に吸収した水素は勿論、自身が含有した水素も更に放出する。
【００２６】
しかし、内筒２の内部には、ゲッター１０Ａ，１０Ｂの活性化温度より低い冷却水が触接するため、外筒３およびゲッター１０Ｂが放出した水素は、内筒２に配設したゲッター１０Ａが吸収する。また、外筒３が放出した一酸化炭素および水は、両方のゲッター１０Ａ，１０Ｂが吸収する。
【００２７】
このように、本発明の真空断熱パイプ１では、内筒２と外筒３の両方にゲッター１０Ａ，１０Ｂを配設する構成としているため、使用するゲッター１０Ａ，１０Ｂの活性化温度が低く、その活性化温度より高温となる環境で使用されても、低温側に配設したゲッター１０Ａ，１０Ｂが、高温側の金属部材および該金属部材に配設したゲッター１０Ａ，１０Ｂから放出した水素等のガスを吸収することができる。この結果、内筒２と外筒３との間の空間６の真空度が低下することを防止でき、断熱性能が低下することを防止できる。具体的には、本実施形態の真空断熱パイプ１では、ゲッター１０Ａ，１０Ｂの活性化温度は４００℃から５００℃であるが、高温側のゲッター１０Ａ，１０Ｂが溶融する９００℃の温度まで、真空状態を維持した状態で使用することができる。
【００２８】
また、本実施形態の真空断熱パイプ１では、内部と外部のいずれの側が高温な環境になっても、断熱性能を低下させることがない。そのため、あらゆる使用環境においても１つのパイプ１で対応できる。
【００２９】
なお、内筒２または外筒３に加わる高温の熱は、その内筒２または外筒３から連結部材５を介して低温側の外筒３または内筒２に伝わる。しかし、本実施形態の真空断熱パイプ１では、その熱源から最も離れた中央部分にゲッター１０Ａ，１０Ｂを配設しているため、低温側に配設したゲッター１０Ａ，１０Ｂに熱が伝わるには長い時間を要する。そのため、高温側のゲッター１０Ａ，１０Ｂが放出した水素を低温側のゲッター１０Ａ，１０Ｂが吸収できないという状況になることを抑制できる。
【００３０】
本発明の金属製真空構造体は前記実施形態の構成に限定されるものではない。
【００３１】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明の金属製真空構造体は、内筒と外筒のいずれかの側にはゲッターの活性化温度より低い低温物が触接するものにおいて、両方にゲッターを配設している。そのため、一方にゲッターの活性化温度より高い高温物が触接する環境で使用し、その高温側の内筒または外筒、および、該内筒または外筒に配設したゲッターが水素などのガスを放出しても、そのガスを低温側のゲッターで吸収することができる。そのため、内筒と外筒との間の空間の真空度が低下することを防止でき、断熱性能が低下することを防止できる。また、使用する環境に応じた活性化温度が高いゲッターを使用する必要はないため、真空構造体自体がコスト高になることを防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の金属製真空構造体である真空断熱パイプを示す断面図である。
【図２】  図１の要部分解斜視図である。
【符号の説明】
１…真空断熱パイプ（金属製真空構造体）
２…内筒（第１金属部材）
３…外筒（第２金属部材）
３ａ…排気孔
５…連結部材
６…空間
７…チップ管
１０Ａ，１０Ｂ…ゲッター
１１…留め具
【図１】
0004185690.tif 000002
【図２】
0004185690.tif 000003