JPS6237974B2 - - Google Patents

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
ツキを形成しようとしても銀鏡反応させることが
不可能であつた。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、そのガラス質層上に
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
表面にニツケルメツキを施し、その上に銀鏡層を
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ツケルメツ
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つて維
持するためにはゲツ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
のゲツタとしては、通常、非蒸発性材料、例え
ば、Zr−Al合金系ゲツタが使用されるが、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
せる原因となつていた。 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、ニツケルメツキ
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、収縮チユーブやゴムリング
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ツキ液
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
器底部材に分解し、その中の一部品、例えば、外
容器胴部材の内側にゲツタを取付け、その後、こ
れらの全部品を溶接して二重容器とし、予め外容
器底部材に設けたチツプ管を介して内外両容器間
の空間部から空気を真空ポンプで排気した後、チ
ツプ管を封止、切断し、次いでゲツタ取付部を約
900℃に加熱してゲツ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。従つて、この方
法では、ゲツ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ツ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
必要であつた。 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つて、
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、両容器間に形成される
空間部が真空であつて、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
鏡層を形成してな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Zr−Ｖ−Fe
三元合金系非蒸発性ゲツタを装着し、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両容器間の空間部
に銀鏡メツキ液を導入して銀鏡メツキすることを
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
非蒸発性ゲツタが、従来の常識を破つて、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
イオン界面活性剤等を含む銀鏡メツキ液に浸漬し
ても乾燥後、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℃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ツ
タは、Zr45〜75重量％、V20〜50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、Ｖ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生
が高くなつて実用的でない。また、Feは自然発
火生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、35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、ゲツ
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、コスト上昇す
るが、酸化層を形成する代りに、銀鏡層を形成す
べき部品の表面にニツケルメツキを施すことが行
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てある。
内瓶１は胴部材１ａと底部材１ｂとを溶接、ろう
付け等の手段により接合することによつて形成さ
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つて形成されている。
外瓶２の底部材２ｂには空間部４を真空にする際
の排気口となるチツプ管５がろう付け等により接
合されており、このチツプ管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つて維持するため、
外瓶２の胴部材２ａの所にZr−Ｖ−Fe三元合金
系非蒸発性ゲツタ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，１
ｂ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℃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
ロムにつ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
元合金系非蒸発性ゲツタを装着し、次いで外瓶胴
部材２ａおよび外瓶底部材２ｂ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には予めチツプ管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ツプ管
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
なめち、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ツキ液を用
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がらゲツタ
９の取付部分に外部から熱を加えて300〜900℃に
加熱してゲツタ９を活性化し、次いでチツプ管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、これにチツプ管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 0.5mm厚のステンレス鋼板（SUS304）で内瓶１
を製作する一方、0.6mm厚のステンレス鋼板で外
瓶２の肩部材２ｃ、胴部材２ａ、底部材２ｂを製
作し、内瓶１と外瓶２の肩部材２ｃをそれらの口
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、70wt％Zr−24wt％Ｖ−6wt％
Feからなる市販のZr−Ｖ−Fe三元合金系非蒸発
性ゲツタ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に接合したチツプ管
５から空間部４内に10ppm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、
その水容液を排出した後、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ツプ管５から
空間部４に、ガラス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^-3〜10^-4程度の真空度に減圧しつつゲツタ
取付外面を約450℃に加熱してゲツタを活性化
し、チツプ管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摩法瓶を得た。そ
の内容量は0.75である。 （銀鏡液の処方） 硝酸銀10ｇを少量の水に溶解させ、これに28％
アンモニア水500mlと水を加えて4800mlとし、さ
らに水酸化ナトリウム10ｇを溶解させた水溶液
200mlを加えて全量を5000mlとし、これをＡ液と
する。これとは別に、庶糖20ｇを水50mlに溶解さ
せた水溶液に濃硝酸0.25mlを加えて煮沸し、これ
に37％ホルムアルデヒド水溶液５mlを加えた後、
水を加えて全量を5000ml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摩法瓶の保温
力を調べるため、JIS2005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℃であつた。
ちなみに、酸化被膜の代りにニツケルメツキを施
したものの保温性能は同条件で80℃、56℃であつ
た。 〔試験条件〕 注湯温度：95℃ 湯量：満量 栓：密栓（45mmφ） 周囲温度：20℃ なお、バフ研摩し脱脂した後の内瓶外表面の光
沢度は122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
Z8741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、0.3mm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
を用いて無電解メツキした。その結果も表１に示
す。

【表】 さらに、銀鏡メツキ液にぬらされたゲツタがそ
の機能を喪失しているか否かを試べるため、前記
実施例で製作した摩法瓶を一ケ月間経過した後、
分解してゲツタを取り出し、H₂、COガスの吸収
によりゲツタの残存の吸収能力を調べた結果、
H₂に関しては60％、COについては40％残つてお
り、従来法により製造した摩法瓶から取出したも
のと同じであつた。 以上の説明から明らかなように、本発明によれ
ば、Zr−Ｖ−Fe三元合金系ゲツタを用いること
により銀鏡メツキ後にゲツタを取付ける必要がな
く、従つて仮組立てする工程が不要となり、製造
工程の大巾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ツケル
メツキの代りに、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、ガラス質層やニツケルメツキ層などを形
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、しかも無電解メツキによ
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。 １……内瓶、２……外瓶、４……空間部、５…
…チツプ管、６……底カバー、７……酸化被膜、
８……銀鏡層。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 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
   が真空であつて、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Zr−Ｖ−Fe三元合
   金系非蒸発性ゲツタを装着し、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ツキ液を導入して銀鏡メツキ
   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 前記ゲツタがZr45〜75重量％、V20〜50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ツタである特許請求の範
   囲第１項記載の方法。 ３ ゲツタを装着するに先立つて、銀鏡層を形成
   すべき部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 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 ゲツタを装着するに先立つて、銀鏡層を形成
   すべきステンレス鋼製部品の表面にニツケルメツ
   キを施す特許請求の範囲第１項又は第２項記載の
   方法。