JP4626173B2 - 真空二重構造の加熱容器 - Google Patents

Description

本発明は、電磁調理器や電熱器などによって加熱されるマグカップ、鍋、ケトル、ポット、コップ等に用いられ、少なくとも容器側部の一部が二重構造でその間が真空に保たれる真空二重構造の加熱容器であり、この二重構造部分にガスを吸着するゲッターを配設したものに関する。

ホテルや旅館などには、例えば湯沸かし用の電磁調理器や電熱器（コイル状ヒータのものやセラミックヒータなどを含む）が置かれており、これらの上にマグカップやポットなどの加熱容器を載置し、容器内に満たされた水やお茶などの液体を加熱できる。

上記加熱容器は一重のステンテス鋼製の容器が採用されており、そのため加熱を行うと、容器全体が熱くなり、容器側面などに誤って手を触れると火傷を負うといった事故を引き起こしていた。

また、このステンレス鋼製の加熱容器は底面から加熱された熱が、側面を経て容器全体に伝導して放熱されるので、保温力が劣り熱効率が低かった。

この改善策としては、特開平７−２９０１７５号公報の図１６に示された真空二重構造の加熱容器が採用され、上記欠点を解消している。

ところが、加熱容器における少なくとも側部を二重構造として、その間を真空断熱層とするものであっても、期間の経過にともなってこの真空断熱層に残存していた不純なガスや金属材料などから発生するガスによって真空度に支障をきたし、期待された断熱効果を得られなくなることがあった。

そこで、真空断熱層の内部に予めチタン合金やジルコニウム合金製（例えばＺｒ−Ｖ−Ｆｅ三元合金系非蒸発性ゲッターなど）で、不純なガス分子を吸着する性能を有するゲッターを配設することが考えられている（例えば特開２００４−１６７４１号公報）。
また、金属製の内筒と外筒の二重構造で、内外両筒間に形成された真空断熱層内に層内のガスを吸着させるゲッターを配設した真空二重構造の断熱容器も提案されている（特開２００２−３４８１５２号公報）。

特開平７−２９０１７５号公報（図１６） 特開２００４−１６７４１号公報（第５頁） 特開２００２−３４８１５２号公報

前記真空断熱層内におけるゲッターの配設位置は、製造工程において配設しやすい任意の位置に設けられてきたため、電磁調理器などの加熱源から熱的または電磁的な影響を受けることがあり、高温となってゲッターが活性化され、せっかく吸着したガス分子を真空断熱層内へ再び放出して真空断熱性を阻害することとなっていた。
また、ゲッターが幾度も高温に晒されると、寿命の低下を引き起し、ガス分子の吸着に支障をきたして真空断熱層内の真空度の劣化を生じる。

そこで、本発明の目的は、ゲッターが加熱時の磁界や熱により活性化されて、ゲッターに吸着したガスを排出するようなことがなく、真空断熱層における真空度の低下を防止して断熱効果を長期間にわたって維持できるようにすると共に、ゲッターの延命化を図る加熱容器を提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明は、容器側部が金属製の内筒と外筒の二重構造にされ、これら内筒と外筒の間に真空断熱層が形成され、前記内筒の下部に一重の金属製の底板が設けられ、この底板を加熱源により加熱する構成であり、前記真空断熱層内にはこの層内のガスを吸着させるゲッターが配設されて、液体を収納する真空二重構造の加熱容器において、前記ゲッターは、加熱源からの熱や磁界の影響を受けず、ゲッターに吸着されたガスが排出されない高さ位置で、内筒の外面側に設けられていることを特徴とする（請求項１参照）。

すなわち、ゲッターは電熱器や電磁調理器から発せられる熱や磁気の影響を強く受けることのない位置に配設されるので、ゲッター自体が高い温度に加熱されて活性化されるのを防止し、吸着されたガス分子が排出されて真空断熱層の内部に滞留しないようにする。これにより、真空断熱層内の真空度を高度に保ち断熱性能を長期間にわたって維持し続けることができるとともに、ゲッターの延命化が図られる。

また、本発明においては、ゲッターは、該ゲッターの下端が加熱容器の最下面から５ｍｍ以上離れた高さ位置に設けられていることを特徴とする（請求項２参照）。

ゲッターの配設位置としては、加熱容器の最下面（面に限らず、条状または点状突起の集合も含み、主として底板の下面または底部材の下面のこと）からゲッターの下端までの距離（高さ）が、好ましくは５ｍｍ以上とし、さらに好ましくは１０ｍｍ以上とすることが推奨される。
上記加熱容器の最下面は電磁調理器や電熱器の載置面と接する面であり、最下面と前記載置面は同じレベルにある。

すなわち、上述の距離を隔てることにより、電磁調理器の磁気や電熱器の加熱面から乖離され、磁気や加熱の影響を高く受けることはなく、ゲッターが活性化されることは無い。

なお、本発明においては、ゲッターは内筒の外面に直接接することなく、これらとの間に真空部を介在することもできる。

加熱された底板から内筒、外筒または真空断熱層の底部に熱が伝導されることになるが、ゲッターは直接これらの部材に接触することなく、例えば後述のゲッターカバーを介して取付けられることになるので、熱がこれらの部材を介してゲッターに直接的に伝導されず、ゲッターが高い温度に加熱されることはない。そのため、ゲッターが活性化されて吸着したガス分子が真空断熱層内へ排出されることはなく、高い真空度を長い期間維持し続けることができるし、ゲッターの延命化も図られる。

すなわち、ゲッターはゲッターカバーを介して内筒に取付ける。

これによれば、ゲッターは内筒の内側に満たす液体（主に冷水や温水）に接しているので、内筒の温度は沸点（摂氏約１００度）以上に加熱されることはなく、仮にゲッターがこの温度まで熱せられても、チタン合金やジルコニウム合金製のゲッターはこの程度の温度では活性化されることはない。そのため、ゲッターが活性化されて吸着したガス分子が真空断熱層内へ排出されることはなく、高い真空度を長い期間維持し続けることができる。
また、ゲッターカバーは熱伝導性の低い３０４系ステンレス鋼やセラミック材、熱硬化性合成樹脂材を用いれば、さらに熱伝導を抑制することになる。

本発明においては、ゲッターの配設位置の上限は加熱容器の内筒に満たす液体の満水位置より下方位置に設けられる。

すなわち、容器内に液体（水）が満たされる満水位置より、下方位置にゲッターを配置すれば、前述と同様の理由からゲッターは水の沸点以上は加熱されず、活性化される恐れはない。

請求項１の発明によれば、ゲッターは、加熱源から熱や磁界の影響を受けず、ゲッターに吸着されたガスが排出されない高さ位置で、内筒の外面側に設けられているので、ゲッターは内筒に収納された液体の沸点を越えて加熱されないため、ゲッターが活性化されて吸着したガス分子が真空断熱層内へ排出されることはなく、高い真空度を長い期間維持して優れた断熱保温効果を発揮できる。
また、ゲッターが加熱されて活性化されることにより該ゲッターに吸着したガスの排出を行うことがなくなり、ゲッター自体の寿命の低下を引き起こすことがなくなる。

請求項２の発明によれば、ゲッターは、該ゲッターの下端が加熱容器の最下面から５ｍｍ以上離れた高さ位置に設けられて熱や磁界の影響を受けることがないので、より一層、ゲッターが活性化されて吸着したガス分子が真空断熱層内へ排出されることはなく、高い真空度を長い期間維持し続けることができるとともに、ゲッターの延命化が図られる。

図１は本発明の一実施例を示す断面図である。この例においては加熱容器としてはマグカップを示しているが、ポット、コップ、鍋などにも適用される。鎖線に示す電磁調理器２の収容凹部２ａ上に加熱容器１が載置される（符号６８は誘導加熱コイルを示す）。この加熱容器１の側部は内筒２０と外筒２１の二重構造に形成され、これらの間に真空断熱層２２が形成されると共に、内筒２０の下端と外筒２１の下端は真空断熱層の底部２３を介して密封される（相互に溶接接合される）。
これら内筒２０と外筒２１は、本実施例では、一枚の金属板によって一体的に形成され、この製法は後述する図４において詳しく説明する。これら内筒２０と外筒２１は非磁性の金属板（例えば３０４系ステンレス鋼）で形成することが望ましい。

また、上記内筒２０の下端は底板１０と全周接合（溶接接合）され、その内部に液体（水）Ｗを収容する空間を形成する。この底板１０は誘導加熱される磁性体（例えば４３０系ステンレス鋼）によって形成されることが好ましい（電熱器を用いる場合には磁性／非磁性は考慮の対象とはならず、熱伝導性を考慮する）。上記内筒２０の下端と底板１０との接合は溶接接合し、全周に溶接部２９を形成する。

前記真空断熱層の底部２３と底板１０の外周には環状段部３１を形成し、この環状段部３１に熱硬化性合成樹脂製の底部材４０が嵌合される。この底部材４０は図中右側のビス孔４５を介して図示しない把手をビスによって取り付ける。また、この底部材４０の最下面は底板１０の下面より下側に配設され、金属製の底板１０が直接に電磁調理器２の載置面に接して傷つくのを防止する。すなわち、合成樹脂製の底部材４０の最下面が上記載置面に接触するようにしてある。なお、底板１０の下面が平滑で柔軟な構造のときは、底部材４０の下面と同一平面となるようにしても良いし、或いは底部材４０そのものを設けないものであっても実施できる。

真空断熱層２２には、この層内のガスを吸着するためのゲッター５と、真空断熱層２２を形成するために真空引きするための排気孔２８が設けられている。
排気孔２８は外筒２１の一部に設けられ、加熱容器（底部材４０は省く）１を真空加熱炉（図示せず）において真空排気した後、この排気孔２８をろう材などの封止材によって塞いで、真空断熱層２２を真空に保っている。

ゲッタ−５は、図２または図３に示すように、円柱形に形成されたチタン合金やジルコニウム合金等によって形成される。その表面を真空断熱層内に多く露出させるため、帯状部材の組み合わせで構成されたゲッターカバー５１によって保持されて内筒２０の外面側に取付けられる。
上記ゲッターカバー５１は、十字形で屈曲された上片部材５２と下片部材５３によって構成され、下片部材５３と上片部材５２は取付部５４ａ，５４ａにおいて溶接接合され（符号５４ｃ，５４ｃにおいても接合可能）、上片部材５２の他の屈曲部は取付部５４ｂ，５４ｂにおいて溶接接合によって内筒２０に取付られる。

このようにゲッターカバー５１を介することにより、ゲッター５は内筒２０に直接接触しないように設けられる（真空部を介している）ので、これら部材から直接熱伝導を受けることがなく、熱や磁界の影響を高く受けることがない。
また、ゲッターカバー５１を熱伝導率の低い金属材料（例えば３０４系ステンレス鋼）や熱硬化性合成樹脂（フェノール樹脂、メラミン樹脂など）、セラミック材料を用いれば、これら部材からの熱伝導をさらに低くすることができる。

このゲッター５の真空断熱層２２内における配設高さは、図１に示すように加熱容器１の最下面（電磁調理器の載置面）を基準面として、この基準面からゲッター５の下端までの距離Ｈとしてあらわす。
誘導加熱コイル６８（または電熱器のヒータ）からの磁界および（または）熱の影響を受けない距離Ｈは好ましくは５ｍｍ以上とし、さらに好ましくは１０ｍｍ以上とするとが推奨される。図１のように前記載置面と底板１０が直接接しない場合、この底板１０は載置面から離れ過ぎると加熱効率が低下するため、この離間距離は１−３ｍｍ以内となるので、加熱される底板１０から５ｍｍ以上離れた位置にゲッター５を設けることが推奨される。
また、図１のように外筒２１の下側に環状段部３１が設けられ、この環状段部３１の高さ（載置面から底部２３の下面までの距離）を５ｍｍ以上と設定する場合には、ゲッター５の下端は真空断熱層の底部２３の上面から２ｍｍ以上離間させることが望ましい。
ただし、上記ゲッター５の取付位置は、上述の数値に限定されるものではなく、適宜選定できる。

ゲッター５の配設位置の上限は、該ゲッターの上端が加熱容器１に収容する液体（主として水Ｗ）の満水位置Ｆより下に設けることが望ましい。すなわち、ゲッター５の上端が上記満水位置Ｆより下方になるように設けることで、ゲッター５の温度が当該液体の沸点を越えて加熱されないようにする。

図４（Ａ）から（Ｄ）は金属製の筒５０によって内筒２０および外筒２１を一体形成する例を示す工程説明図である。（Ａ）においてロール加工や押し出し加工よって両端開口の金属製の筒５０を用意し、そして筒５０の外側所定位置にゲッタカバー５１を介してゲッター５を取り付ける。
ついで、筒５０の下端を固定治具で保持すると共に、上端を押し込み治具に当ててこの押し込み治具を降下させ、筒５０の上端を外側へ巻き込み、さらに押し込み治具を下降させて（Ｂ）のように内筒２０と外筒２１を一体的に形成する。

次いで、内筒２０の下端に底板１０を突き合わせて（Ｃ）のように溶接部２９を全周に施して接合する。そして外筒２１の下端と内筒２０の外側壁を環状の底部２３によって覆うように密封するために（Ｄ）のように相互に溶接接合する。

上述の図４の例においては、筒５０は外側へ巻き込む例を示したが、反対に筒５０の内側へ巻き込む工法を採用しても良く、このときゲッターは筒の内面側の所定位置に取り付けておけば、最終的に外筒の内側にゲッターが固定されたものに形成できる。

本発明は、マグカップ、鍋、ケトル、ポット、コップなどにおける側部の少なくとも一部に二重構造の真空断熱層が形成されたものを含む。

本発明の実施例の断面図である。 ゲッターとゲッターカバーを示す正面図である。 図２の左側面図である。 （Ａ）から（Ｄ）は本発明品の製造工程例を示す説明図である。

１ 加熱容器
２ 電磁調理器（加熱源）
５ ゲッター
１０ 底板
２０ 内筒
２１ 外筒
２２ 真空断熱層
２３ 真空断熱層の底部
２８ 排気孔
３１ 環状段部
４０ 底部材
５０ 筒
５１ ゲッターカバー
５２ 上片部材
５３ 下片部材
５４ａ，５４ｂ，５４ｃ 取付部

Claims (2)

1. 容器側部が金属製の内筒と外筒の二重構造にされ、これら内筒と外筒の間に真空断熱層が形成され、前記内筒の下部に一重の金属製の底板が設けられ、この底板を加熱源により加熱する構成であり、前記真空断熱層内にはこの層内のガスを吸着させるゲッターが配設されて、液体を収納する真空二重構造の加熱容器において、前記ゲッターは、加熱源からの熱や磁界の影響を受けず、ゲッターに吸着されたガスが排出されない高さ位置で、内筒の外面側に設けられていることを特徴とする真空二重構造の加熱容器。
2. ゲッターは、該ゲッターの下端が加熱容器の最下面から５ｍｍ以上離れた高さ位置に設けられている請求項１に記載の真空二重構造の加熱容器。

Images