JPS59103633A - ステンレス鋼製真空二重容器の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明はステンレス鋼製真空二重容器の製造方法に関す
る。

従来、魔法瓶その他の保温容器として真空二重壁構造を
有するガラス製容器が汎用されていたが、これらは機械
的衝撃に弱いことから、近年、ステンレス鋼その他の金
属材料を用いた真空二重容器が提案されている。これら
の金属材料のうちステンレス鋼は耐食性に優れ機械的強
度も強いという利点があるが、他の金属材料と同様、内
容器と外容器の間に形成される空間部を高真空にした場
合に内部からガスを放出し真空度を徐々に低下させると
いう問題がある他、輻射による熱損失を防止する為ガラ
ス製真空二重容器のように銀鏡メッキを形成しようとし
ても銀鏡反応させることが不可能であった。このステン
レス鋼内部から真空空間部へのガス放出および輻射によ
る熱損失を防止することを目的として、例えば、特公昭
５７＝２２５７１号公報にて、真空二重容器の空間部を
形成する金属製内外瓶の表面に二酸化珪素を主成分とす
るガラス質層を形成させ、そのガラス質層上沓こ銀鏡層
を積層した構造が、また、特開昭５７−７５６２１号明
細書にて、空間部を形成する内外瓶の表面にニッケルメ
ッキを施し、その上に銅鏡層を積層した構造がそれぞれ
提案されている。これらの真空二重容器はガラス質層ま
たはニッケルメッキ層と銀鏡層の作用により実用上充分
な保温力を得ることができるが、保温力を長期にわたっ
て維持するためにはゲッタを真空二重容器の空間部内に
入れておくことが要求される。この目的のためのゲッタ
としては、通常、非蒸発性材料、例えば、Ｚｒ−、Ａ１
合金系ゲッタが使用されるが、これらは大気中に放置し
たり水等に接したりするとガス吸着性能が劣化すること
から、容器部品の溶接直前に装着しなければならず、真
空二重容器の製造工程を煩雑化すると共に、製造コスト
を上昇させる原因となっていた。

すなわち、前記構造のステンレス鋼製真空二重容器を製
造する場合、まず、ステンレス鋼板で真空二重容器の構
成部品、例えば、内容器、外容器肩部材、外容器胴部材
、外容器底部材などを形成し、次いで銀鏡層を形成すべ
き部品、例えば、内容器の外表面に、例えば、ニッケル
メッキを形成し、その内容器と外容器肩部材とをそれら
の首部で溶接した後、収縮チューブやゴムリング等を用
いて内容器と外容器胴部材および外容器底部材を仮組立
てして、二重容器にし、その二重容器の内容器と外容器
の間の空間部に銀鏡メッキ液を入れて銀鏡層を形成し、
水洗、乾燥させた後、再び外容器肩部材付内容器、外容
器胴部材、外容器底部Ｈ＜こ分解し、その中の一部品、
例えば、外容器胴部材の内側にゲッタを取付け、その後
、これらの全部品を溶接して二重容器とじ一子め外容器
底部材に設けたチップ管゛を介して内外同容器間の空間
部から空゛気を真空ポンプで排気した後、チップ管を封
止、切断し、次いでゲッタ取付部を約９００°Ｃに加熱
してゲッタを活性化させることからなる製造方法が採用
されている。従って、この方法では、ゲッタを後から装
着するためには仮組立てした状態で銀鏡メッキすること
が必要不可欠であり、仮組立ておよびその分解など多大
の工数が必要であった。

本発明は、保温性に優れたステンレス鋼性真空二重容器
を容易かつ安価に製造することができる方法を提供する
ことを目的とするものであって、その要旨は、ステンレ
ス鋼製の内容器と外容器からなる二重壁構造を有し、同
容器間に形成される空間部が真空であって、該空間部を
形成する同容器表面のうち少なくとも内容器の胴部外表
面に銀鏡層を形成してなるステンレス鋼製真空二重容器
レス鋼製部品の中間部形成面にＺｒ　−Ｖ−Ｆｅ三元△ 合金系非蒸発性ゲッタを装着し、該部品を他のステンレ
ス鋼製部品と共に溶接して二重容器となし、次いで該二
重容器の内外同容器間の空間部に銀鏡メッキ液を導入し
て銀鏡メッキすることを特徴とするステンレス鋼製真空
二重容器の製造方法にある。

すなわち、本発明は、Ｚｒ　−Ｖ−Ｆｅ三元合金系非蒸
発性ゲッタが、従来の常識を破って、たとえ水の中に浸
漬しても、また、水酸化ナトリウム、アンモニア水、グ
ルコース、塩化第１錫および非イ等 乾燥後、真空中で加熱してさえやれば活性化し、その吸
着能が損なわれることがなく、しかも３００〜６００°
Ｃと比較的低い温度で活性化するという特性を持つこと
を見出し、この知見に基づいて完成されたものである。

使用するＺｒ−Ｖ−Ｆｅ三元合金系非蒸発性ゲッタは、
Ｚｒ４５〜７５重量％、Ｖ２０〜５０２重量％、Ｆｅ５
〜３５重量％からなる成分組成を有するものが好ましい
。これはＺｒが前記範囲外では水の収着時、合金が水素
を放出したり、塑性が高くなりすぎて合金を微粉にする
ことが困難になるからである。また、■が２０重量％未
満では所望のガス収着能を得ることができず、５０重量
％を超えると自然発火性が高くなって実用的でない。ま
た、Ｆｅは自然発火性を減少させるために添加されるも
ので、５重量％未満ではその効果が得られず、３−５重
量％を超えると、収着性能が低下するからである。

本発明の好ましい実施態様においては、銀鏡層を形成す
べきステンレス鋼製部品の表面に、ゲッタの装着前に酸
化層を形成することが行なわれる。

これは、ステンレス鋼の素地そのままでは銀鏡反応させ
ることは不可能であるが、その表面が適度に酸化される
と表面に酸化第２鉄を主体とする被膜が形成され、この
被膜が銀鏡反応を可能にさせるという新たな知見に基づ
くものである。この酸化層はステンレス鋼製部品を空気
中または酸化性雰囲気中にて焼成することにより形成す
るのが好ましい。

また、他の実施態様においては、コストが上昇するが、
酸化層を形成する代り番こ、銀鏡層を形成すべき部品の
表面にニッケルメッキを施すことが行なわれる。

以下、本発明をステンレス鋼製魔法瓶に適用した実施例
を示す添付の図面を参照して具体的に説明する。

図において−１はステンレス鋼製内瓶、２はステンレス
鋼製外瓶で、両者はその口部３の部分でろう付けまたは
溶接その他の手段により結合して二重壁構造を形成し、
内瓶１と外瓶２との間に形成される空間部４は排気され
て真空にしである。

内瓶１は胴部材１ａと底部材１ｂとを溶接、ろう付は等
の手段により接合することによって形成され、外瓶２は
胴部材２ａ、底部材２ｂおよび肩部材２Ｃを接合するこ
とによって形成されている。外瓶２の底部材２ｂには空
間部４を真空にする際の排気口となるチップ管５がろう
付は等、により接合されており、このチップ管５を保護
するために底部材２ｂに底カバー６が接合剤により取り
付けられている。

他方、ステンレス鋼製真空二重容器の保温力を向上させ
るため、空間部４を形成する内外瓶の壁面、すなわち、
内瓶１の外側表面と外瓶２の内側表面に、第２図に示す
ように、酸化被膜７が形成され、その上に銀鏡層８が積
層されている。なお、図示の実施例においては、銀鏡層
８は内瓶の外側表面と外瓶の内側表面に形成されている
が、内瓶の外側表面のみあるいはその首部を除く外側表
面のみに銀鏡層を形成するようにしてもよい。これは内
容量が大きい容器の場合にコストダウンを計る上で特に
有利である。

また、保温性を長期にわたって維持するため、外瓶２の
胴部材２ａの所にＺｒ　−Ｖ−Ｆｅ三元合金系非蒸発性
ゲッタ９が装着されている。

前記構造のステンレス鋼製魔法瓶は、本発明によれば、
次の様にして製造することができる。すなわち、まず魔
法瓶を構成する内瓶、外瓶の部品をステンレス鋼板で成
形し、内瓶用部材１ａ、１ｂを溶接して内瓶１を形成し
、その口部に外瓶肩部材２Ｃを溶接する。次に、得られ
た外瓶肩部材付内瓶１を外瓶胴部材２ａおよび外瓶底部
材２ｂと共に酸化性雰囲気中で焼成し、内瓶１の外表面
および外瓶形成部材２ａ、２ｂ、２Ｃの内表面を酸化さ
せ、酸化被膜７を形成する。この焼成処理は、通常、前
記酸化性雰囲気中にて２５０〜５５０°Ｃで５〜１２０
分、好ましくは、３００〜４５０℃で１０〜６０分間行
なわれる。また、このステンレス鋼表面の酸化の度合い
は、焼成処理後のステンレス鋼表面の光沢度が、焼成処
理前の研磨表面の光沢度に比べて１０〜５０低下する範
囲が好適である。これは、光沢度の低下が１０未満とな
る程度の酸化ではステンレス鋼表面に銀鏡反応をさせる
ことができず、また、光沢度が５０を越えて低下する過
度の酸化では銀鏡反応させることが困難となるからであ
る。このような現象の起る原因は、無焼成あるいはこれ
に近い状態では酸化第２鉄と共存する酸化第２クロムに
よって銀鏡反応が阻害され、過度に酸化させると表面に
酸化第２鉄が存在しなくなりほとんど酸化クロムのみに
なるからであると推測される。

前記の様に酸化被膜を形成した後、内瓶１に溶接された
外瓶胴部材２ａの内側にＺｒ−Ｖ−Ｆｅ三元合金系ゲッ
タを装着し、次いで外瓶胴部材２ａおよび外瓶底部材２
ｂを肩部材２Ｃに順次溶接して外瓶２を完成させ、二重
壁構造の瓶にする。なお、外瓶底部材２ｂには予めチッ
プ管５を溶接もしくはろう付けして取付けておく。その
後、この二重瓶の内外両瓶間の空間部にチップ管５から
銀鏡液を入れて酸化被膜７上に銀鏡層８を形成するが、
これはガラス製魔法瓶を製造する場合と同様の方法によ
り形成することができる。すなわち、−銀の析出速度を
速めると同時に、均一に析出させるため、酸化被膜をハ
ロゲン化第１錫を主成分とする活性化液でぬらして活性
化させ、次いで銀鏡液で処理することにより形成される
。なお、活性化処理は省略することも可能であるが、銀
鏡層形成時間を短かくする上で行なうことが望ましい。

また、銀鏡液としては、ガラス製魔法瓶を製造する際に
通常使用される銀鏡メッキ液を用いればよい。銀鏡層を
形成した後、空間部の壁面を水洗、乾燥し、さらに真空
処理しなからゲッタ９の取付部分に外部から熱を加えて
３００〜９００℃に加熱してゲッタ９を活性化し、次い
でチップ管５を溶封することにより、ステンレス鋼製魔
法瓶を製造することができ、これにチップ管５の保護お
よび安定性を与えるため底カバー６を固着すれば第１図
の構造のものが得られる。

実施例 ０．５間厚のステンレス鋼板（ＳＵＳ３０４　）で内瓶
１を製作する一方、０．６重厚のステンレス鋼板で外瓶
２の肩部材２Ｃ１胴部材２ａ、底部材２ｂを製作し、内
瓶１と外瓶２の肩部材２ｃをそれらの目部分３で溶接し
、これを空気中にて３５０℃で３０分焼成した。次いで
、７０Ｗ【％Ｚｒ　−２４ｗｔ％Ｖ−５ｗｔ％Ｆｅから
なる市販のＺｒ−Ｖ−Ｆｅ三元合金系非蒸発性ゲッタ９
を胴部材２ａの内側に取付けた後、外瓶２の胴部材２ａ
と底部材２ｂを溶接して一体化した組立体を焼成処理し
た内瓶１に溶接して二重壁構造とし、外瓶底部材２ｂに
接合したチップ管５から空間部４内に１０　ｐｐｍの塩
化第１錫を含む水溶液を注入し、内瓶１の外表面を活性
化させ、−その水溶液を排出した後、水洗した。

次に、通常使用されている銀鏡液、例えば、下記の処方
により調製した銀鏡液をチップ管５がら空間部４に、ガ
ラス製魔法瓶の場合と同様、二重瓶を軸方向に水平に保
持し高速で回転させつつ注入して銀鏡を析出させ、−第
２図に示す銀鏡層８を形成した。その後、ガラス製魔法
瓶の場合と同様にして水洗、乾燥させ、さらに真空ポン
プで空間部４を１０−８〜１０−４程度の真空度に減圧
しっつゲッタ取付外面を約４５０℃に加熱してゲッタを
活性化し、チップ管５を溶封し、底カバー６を嵌合、固
着して第１図のステンレス鋼製魔法瓶を得た。その内容
量は０．７．５１である。

（銀鏡液の処方） 硝酸銀１ｏｙを少量の水番こ溶解させ、これに２８％ア
ンモニア水５００　ｍｅと水を加えて４８００＝Ｉ＋Ｉ
ｅとし、さらに水酸化ナトリウム１０ｇを溶解させた水
溶液２００　ｙ＋ｅを加えて全量を５０００　＋＋Ｉｅ
とし、これをＡ液とする。これとは別に、蔗糖２０ｙを
水５０　ｍｅに溶解させた水溶液に濃硝酸０．２５　ｍ
ｅを加えて煮沸し、これに３７％ホルムアルデヒド水溶
液５　ｍｅを加えた後、水を加えて全量を５０００−と
し、これをＢ液とする。上記Ａ液とＢ液を容積比１：１
の割合で混合して銀鏡液とする。

このようにして得た本発明に係る魔法瓶の保温力を調べ
るため、ＪＩＳ　２００５に規定される試験法により下
記条件で測定したところ、６時間、２４時間の保温効力
はそれぞれ８２．５℃、５９．９℃であった。ちなみに
、酸化被膜の代りにニッケルメッキを施したものの保温
性能は同条件で８　Ｑ　”Ｃ１５６℃であった。

〔試験条件〕

注湯温度　二　９５℃ 湯　　　量　　：　　満　量 栓　　　：　密栓（４５朋０） 周囲温度　＝　２０℃ なお、パフ研摩し脱脂した後の内瓶外表面の光沢度は１
２２で、焼成処理後の光沢度は１０１と焼成前に比べて
２１低下していた。この光沢度の値はＪＩＳ　Ｚ８７４
１に規定される測定法に基づき、入射角６０°、標準サ
ンプルの光沢度９１．１をその１／４の２２．８に設定
して求めた値である。

また、これとは別に、０．３　ｍｍ厚のステンレス鋼（
ＳＵＳ３０４）の試験片を表１に示す種々の焼成条件下
で焼成後、光沢度を測定する一方、前記銀鏡液を用いて
無電解メッキした。その結果も表１に示す。

表　　１ さらに、銀鏡メッキ液にぬらされたゲッタがその機能を
喪失しているか否かを試べるため、前記実施例で製作し
た魔法瓶を一ケ月間経過した後、分解してゲッタを取り
出し、Ｉ（２、ＣＯガスの吸収によりゲッタの残存の吸
収能力を調べた結果、Ｈ２に関しては６０％−〇〇につ
いては４０％残っており、従来法により製造した魔法瓶
から取出したものと同じであった。

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、Ｚｒ
−Ｖ−Ｆｅ三元合金系ゲッタを用いることにより銀鏡メ
ッキ後にゲッタを取付ける必要がなく、従って仮組立て
する工程が不要となり、製造工程の大１Ｊな簡素化を計
ることができる。また、銀鏡層をステンレス鋼表面に形
成するため両者間に介在させる接着層としてのガラス質
やニッケルメッキの代りに、酸化被膜を介在させるよう
にすると、保温性を一段と向上させることができると同
時に、ガラス質層やニッケルメッキ層なとを形成する場
合のように煩雑な工程を必要とせず、単に焼成処理する
だけで、しかも無電解メッキにより銀鏡層を形成できる
ので作業性が向上し、安価に製造することができるなど
優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すステンレス鋼製魔法瓶
の縦断面図、第２図は第１図のＡ部拡大図である。 ｌ・・内瓶、２・・・外瓶、４・・空間部、５・チップ
管、６・・・底カバー、７・・・酸化被膜、８・−・銀
鏡層。 特　許　出　願　人　象印マホービン株式会社代理人　
弁理士　青白　葆　ほか２名

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）ステンレス鋼製の内容器と外容器とからなる二重
   壁構造を有し、両容器間に形成される空間部が真空であ
   って、該空間部を形成する両容器表面のうち少なくとも
   内容器の胴部外表面に銀鏡層を形成して成るステンレス
   鋼製真空二重容器の製造方法において、二重容器を構成
   するステンレス鋼製の一部品の空間部形成面にＺｒ７Ｖ
   −Ｆｅ　三元合金系非蒸発性ゲッタを装着し、該部品を
   他の部品と共に溶接して二重容器となし、次いで該二重
   容器の空間部に銀鏡メッキ液を導入して銀鏡メッキする
   ことを特徴とするステンレス鋼製真空二重容器の製造方
   法。
2. （２）前記ゲッタがＺｒ４５〜７５重量％、Ｖ２０〜５
   ０重量％、Ｆｅ５〜３５重量％および不可避的不純物か
   らなる三元合金系非蒸発性ゲッタである特許請求の範囲
   第１項記載の方法。
3. （３）ゲッタを装着するに先立って、銀鏡層を形成すべ
   きｍ１品の表面に酸化層を形成する特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の方法。
4. （４）銀鏡層を形成すべきステンレス鋼製部品の表面に
   形成される酸化層を、該部品を空気中または酸化性雰囲
   気中で焼成することにより形成する特許請求の範囲第３
   項記載の方法。
5. （５）ゲッタを装着するに先立って、銀鏡層を形成すべ
   きステンレス鋼製部品の表面にニッケルメッキを施す特
   許請求の範囲第１項又は第２項記載の方法。