JP6295279B2 - 真空断熱二重容器の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、真空断熱二重容器の製造方法に関するものである。
ビール等の飲料を注ぐ容器として、これまで、ガラス製、陶製等の種々の素材のものが提案されており、本出願人は特開２００３−１２９２９１号に開示される金属製（チタン製）の真空断熱二重容器を提案している。
本出願人は、この金属製の真空断熱二重容器について更なる研究開発を進めた結果、極めて商品価値の高い真空断熱二重容器を提供し得る画期的な製造方法を開発した。
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
チタン製の外筒１内に空間部Ｓを介してチタン製の内筒２を配設し、前記外筒１と前記内筒２との間の空間部Ｓを真空断熱空間部とする真空断熱二重容器の製造方法であって、前記外筒１及び前記内筒２を真空加熱炉６で加熱しながら前記空間部Ｓを脱気して脱気孔を真空封止し、続いて、前記真空加熱炉６内に窒素ガスＴを導入して前記外筒１の表面に窒化部10を形成し、続いて、前記窒化部10を加熱処理し、続いて、前記外筒１の表面を下記の陽極酸化処理して着色することを特徴とする真空断熱二重容器の製造方法に係るものである。
記
陽極として前記外筒１、陰極として通電性金属を採用し、前記外筒１の表面に陽極酸化被膜９を形成する処理であって、前記陽極酸化被膜９の厚さを印加電圧と時間とにより適宜調整する処理。
記
陽極として前記外筒１、陰極として通電性金属を採用し、前記外筒１の表面に陽極酸化被膜９を形成する処理であって、前記陽極酸化被膜９の厚さを印加電圧と時間とにより適宜調整する処理。
また、チタン製の外筒１内に空間部Ｓを介してチタン製の内筒２を配設し、前記外筒１と前記内筒２との間の空間部Ｓを真空断熱空間部とする真空断熱二重容器の製造方法であって、前記外筒１及び前記内筒２を真空加熱炉６で加熱しながら前記空間部Ｓを脱気して脱気孔を真空封止し、続いて、前記外筒１及び前記内筒２を冷却し、続いて、前記外筒１及び前記内筒２を前記真空加熱炉６で加熱し、続いて、前記真空加熱炉６内に窒素ガスＴを導入して前記外筒１の表面に窒化部10を形成し、続いて、前記窒化部10を加熱処理し、続いて、前記外筒１の表面を下記の陽極酸化処理して着色することを特徴とする真空断熱二重容器の製造方法に係るものである。
記
陽極として前記外筒１、陰極として通電性金属を採用し、前記外筒１の表面に陽極酸化被膜９を形成する処理であって、前記陽極酸化被膜９の厚さを印加電圧と時間とにより適宜調整する処理。
記
陽極として前記外筒１、陰極として通電性金属を採用し、前記外筒１の表面に陽極酸化被膜９を形成する処理であって、前記陽極酸化被膜９の厚さを印加電圧と時間とにより適宜調整する処理。
また、請求項１，２いずれか１項に記載の真空断熱二重容器の製造方法において、前記内筒２の開口部を閉塞した状態で前記真空加熱炉６内に窒素ガスＴを導入して前記外筒１の表面に窒化部10を形成することを特徴とする真空断熱二重容器の製造方法に係るものである。
また、請求項３記載の真空断熱二重容器の製造方法において、前記真空加熱炉６の載置面６ａに前記内筒２を逆さ状態に配して該内筒２の開口部を閉塞することを特徴とする真空断熱二重容器の製造方法に係るものである。
本発明により得られる真空断熱二重容器は、金属表面に形成された窒化部を加熱処理した後に陽極酸化処理して着色するから、従来にない独特な質感を呈する極めて高品位な真空断熱二重容器となり、しかも、この表面の独特な質感は、真空加熱炉内の冷却に用いられる窒素ガスによる窒化を利用したものであるから、確実に実現でき、前述した高品位な真空断熱二重容器を確実且つ効率良く製造することができるなど、従来にない作用効果を発揮する画期的な真空断熱二重容器の製造方法となる。
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
本発明は、外筒１及び内筒２を真空加熱炉６で加熱しながら空間部Ｓを脱気して脱気孔を真空封止し、続いて、真空加熱炉６内に窒素ガスＴを導入して外筒１の表面に窒化部10を形成し、続いて、窒化部10を加熱処理し、続いて、外筒１の表面を陽極酸化処理して着色する。この外筒１の表面は、陽極酸化処理により着色（例えば紫色や黄色に着色）された金属の結晶模様でキラキラ光る独特な質感を呈する。
従って、簡易な方法により、独特な質感を呈する今までに無い全く新しいデザインの容器を製造することができる。
本発明の具体的な実施例について図面に基づいて説明する。
本実施例は、外筒１内に空間部Ｓを介して内筒２を配設し、外筒１と内筒２との間の空間部Ｓを真空断熱空間部とする真空断熱二重容器の製造方法である。尚、本実施例では、真空断熱二重容器を、ワインやウイスキーなどのアルコール飲料を飲む際に使用するタンブラーとして構成しているが、これに限るものではない。
本実施例に係る外筒１及び内筒２は、図１，３に図示したように金属製（チタン製）の有底筒状体であり、内筒２は外筒１に比して径小で高さが低く設定され、また、夫々の開口部１ａ，２ａは略同一径に設定されている。
従って、外筒１内に内筒２を同軸で配して開口部１ａ，２ａ同士を接合して、外筒１と内筒２との間に空間部Ｓが形成される。
本明細書におけるチタンとは、純チタン及びチタン合金を示す。また、外筒１及び内筒２夫々の素材（成分）や板厚や大きさ（形状）は、後述する真空断熱二重容器として製造した際に、該真空断熱二重容器の機能（特に断熱機能）を低下させない程度に後述する凹凸部４，５が形成されることを考慮して適宜選択される。
尚、外筒１及び内筒２を構成する素材はステンレスなどその他の金属でも良く、本実施例の特性を発揮する構成であれば適宜採用するものである。
また、外筒１の底部中央には凹部１ｂが設けられ、この凹部１ｂの中央位置には真空封止する際の脱気孔１ｂ’が設けられている。
また、外筒１及び内筒２には、図１，３に図示したように後述する製造過程においてその表面に凹凸部４，５が無数に形成される。
従って、この外筒１と内筒２とから成る真空断熱二重容器の表面に設けられる凹凸部４，５により、チタン製（金属製）でありながら、あたかも陶器のようなデコボコ感のあるデザインを呈することになる。
以上の構成から成る外筒１及び内筒２を用いた真空断熱二重容器の製造方法について説明する。
先ず、外筒１内に内筒２を配して互いに開口部１ａ，２ａ同士を溶接（ＴＩＧ溶接）により接合し、被処理体３を設ける。この被処理体３を構成する外筒１の内面と内筒２の外面との間には空間部Ｓが形成される。この空間部Ｓは後に真空処理されることで真空断熱空間部となる。
続いて、外筒１と内筒２との空間部Ｓを脱気して脱気孔１ｂ’を真空封止する。
具体的には、図４，５に図示したように被処理体３を真空加熱炉６内に配する。この際、被処理体３は開口部３ａが閉塞されるように平坦な載置面６ａに逆さ状態に配され、この状態で外筒１の底部に設けた脱気孔１ｂ’の周囲にロウ材７（チタンロウ）を配するとともに、このロウ材７の上に封止板８を載せる。
この状態で真空加熱炉６内の温度を約８００℃以上とするとともに、徐々に脱気して高真空状態（１０−３〜１０−５Ｔｏｒｒ）とし、更に、温度を約１０５０℃まで上げる。
この際、ロウ材７が熔融して外筒１と封止板８が一体化して脱気孔１ｂ’が閉塞され、外筒１と内筒２との間の空間部Ｓが真空状態のまま封止されて真空断熱空間部が形成される（図６参照）。
加熱を停止して自然冷却により真空加熱炉６内の温度が７００℃よりも低い温度（約６３０℃〜６７０℃）に下がった時点で真空加熱炉６内に窒素ガスＴを導入して常圧に戻し（この時点で凹凸部４，５が形成される）、一気に常温まで温度を下げて被処理体３を冷却し真空封止作業は完了する。
具体的には、真空加熱炉６内の温度をチタンの再結晶温度以上、且つチタンの変態点８８０℃（α組織からβ組織の変わる温度）を超える約１，０５０℃とするとともに、高真空状態（１０−３〜１０−５Ｔｏｒｒ）とし、この状態を１５分〜２０分保持する。これにより、被処理体３の外筒１及び内筒２は再結晶し（β組織となり）、延性が増加する（再結晶しない部分は結晶粒が粗大化した状態となっている。）。その後、加熱を停止し、自然冷却により真空加熱炉６内の温度が約７００℃以下になった時点で、真空加熱炉６内に窒素ガスＴを導入して一気に常圧常温まで戻して被処理体３を急速冷却する。この加熱冷却常圧処理において、外筒１及び内筒２には凹凸部４，５が生じる。
大気圧状況下に戻す（窒素ガスを導入する）処理を７００℃よりも低い温度で行なうのは、約７００℃以上の高温下においては素材が柔らか過ぎてしまい、この状態で大気圧環境下（常圧下）に戻すと外筒１及び内筒２に大きく凹む部分が生じて外筒１と内筒２とが当接してしまう部位ができてしまい、これを防止するためである。ただ、あまりにも低い温度で常圧下に戻しても凹凸は形成されにくく且つ時間がかかり過ぎてしまい、生産性が悪くなる。
この大気圧環境下の真空加熱炉６内におかれた外筒１及び内筒２は、その表面にはくっきりとした大きな凹凸部４，５が無数に形成され（図６参照）、窒素ガスＴの導入により常温に戻ってこの凹凸部４，５は固定される。
また、図示していないが、この真空封止作業の際には、予め各被処理体３にはカバー体が被嵌されており、窒素ガスＴを用いた冷却に際しては、被処理体３が窒素ガスＴに触れないようにしている。被処理体３にカバー体を被嵌するのは、ロウ材７としてチタンロウを採用した場合、高温化で窒素ガスＴに触れるとロウ材７が窒化してロウ材７としての性能が低下してしまうから、ロウ材７が窒素ガスＴに触れないようにする為である。尚、この時、被処理体３を冷却する場合にはアルゴンガスを用いて冷却しても良い。
続いて、この真空封止作業を行った被処理体３を再び真空加熱炉６内に配してカバー体を被嵌した状態とし、前述したのと同様の加熱・冷却から成る加熱冷却常圧処理を行う。
この工程によりチタンの結晶粒子はより大きく成長し、凹凸部４，５もより大きくなる。
続いて、真空封止作業が済んだ被処理体３（外筒１）の表面に窒化部10（窒化層）を形成する。
具体的には、真空加熱炉６内で、被処理体３をカバー体で被嵌されない状態とし、この状態で加熱し（ロウ材７が溶融しない程度）、その後、窒素ガスＴを用いて急速冷却すると、被処理体３の外表面３ｂには、窒素ガスＴに触れることで窒化部10が形成される。この窒化部10は黒色でつや消し状態である。また、被処理体３の内表面３ｂ（内筒２の内面）は、窒素ガスＴに触れない為に窒化せず、素材（チタン）が持つ銀白色に輝く質感を呈する。
この窒化部10の形成に際しても、前述した工程ほどではないが、凹凸部４，５の形成が行われる。
尚、この被処理体３の内表面３ｂに窒素ガスＴに触れない為の構成としては、被処理体３の開口部３ａに蓋をすることで行っても良い。
また、本実施例では、凹凸部４，５を良好に形成すべく、被処理体３を加熱した後に冷却する加熱冷却常圧処理を合計３回行っているが、真空封止の際の１回のみでも、真空封止の際と窒化部10の形成の際の２回でも良い。前者の場合、被処理体３にカバー体を被嵌しない状態で行われ、ロウ材７の多少の性能低下は否めないが、真空封止と窒化部10の形成とが効率よく同時に行われることになる。
続いて、被処理体３の窒化部10を加熱処理する。
具体的には、被処理体３を真空加熱炉６内に配した状態とする。この際、被処理体３は開口部３ａが閉塞されるように平坦な載置面６ａに逆さ状態に配され、更に、被処理体３にはカバー体11が被嵌されている。
この状態で真空加熱炉６内の温度を約１０５０℃まで上げると、窒化部10は加熱されて白色（灰色）になる（図８参照）。この際、被処理体３の外表面３ｃ全体にチタンの結晶がキラキラしたものが３０％程度発生するが、本実施例では、これを後述のように陽極酸化処理してその表面を着色する。尚、窒化部10を加熱処理した後、急速冷却すべく窒素ガスＴを導入しても被処理体３はカバー体11が被嵌されている為、その外表面３ｃに窒化部10は形成されない（図９，10参照）。
続いて、この被処理体３を陽極酸化処理し内外表面３ｂ，３ｃを着色して完成する。
具体的には、この陽極酸化処理は、図10に図示したように陽極としての被処理体３と、陰極としての通電性金属15（例えばアルミニウムや銅）とを、導電性の水溶液13（電解質溶液／硫酸水溶液やリン酸水溶液など）中に配して電圧を印加し、被処理体３の内外表面３ｂ，３ｃに陽極酸化被膜９を形成する処理である。符号12は処理容体、14は電気回路である。
この陽極酸化処理により被処理体３の内外表面３ｂ，３ｃは着色される。
この被処理体３の内外表面３ｂ，３ｃに形成される陽極酸化被膜９は、陰極としての通電性金属15や水溶液13の組成によって種々の色となり得るが、更に、陽極酸化被膜９は、光の屈折作用（干渉作用）から陽極酸化処理前の地色と異なる色が発色する（図１，２参照）。
また、印加電圧と時間を調整して陽極酸化被膜９の厚さを異ならせることができ、この陽極酸化被膜９は厚さに応じて色が変化する。具体的には、例えば、陽極酸化被膜９の厚さが厚い方から薄い方へ順に、黄、青、紫などの色を自然に発色させることができる。
尚、チタンの再結晶温度以下で溶融するロウ材を用いれば、凹凸部４，５が形成されない真空断熱の空間部を有する二重容器が形成される。この二重容器を用いて外筒１の外表面３ｃを窒化し、内外表面３ｂ，３ｃを陽極酸化処理しても良い。また、陽極酸化処理は窒化部10が形成される外筒１の外表面３ｃのみに施すようにしても良い。
本実施例は上述のように構成したから、金属表面３ｃに形成された窒化部10を加熱処理した後に陽極酸化処理して着色するから、従来にない独特な質感を呈する極めて高品位な真空断熱二重容器となり、しかも、この真空断熱二重容器の表面の独特な質感は、該真空断熱二重容器を製造する際の真空加熱炉内の冷却に用いられる窒素ガスによる窒化を利用したものであるから、確実に実現でき、前述した高品位な真空断熱二重容器を確実且つ効率良く製造することができる。
また、本実施例は、窒化部10を形成しなかった内表面３ｂにも陽極酸化処理により着色されることで高級感を向上することができ、より一層商品価値を高めることができる。
また、本実施例は、チタン製でありながら、その表面に設けられる凹凸部４，５から成る凹凸感からあたかも陶器のようなデザインを呈する極めて高品位な（芸術性の高い）高品位で且つ同じものが二つとないという付加価値を有する真空断熱二重容器が得られることになり、しかも、この真空断熱二重容器の表面に設けられる凹凸部がチタンの再結晶を利用したものであるから、確実に実現できるものであり、前述した高品位で且つ同じものが二つとない真空断熱二重容器を確実且つ効率良く製造することができることになる。
また、本実施例は、被処理体３の外筒１及び内筒２を加熱することで結晶粒の大きな独特な風合いのデザイン（チタン結晶模様）が得られ、しかも、このチタン結晶模様の大きさや形状や配置等がランダムとなり、よって、前述した凹凸部４，５だけでなく様々な模様のものを意図せずとも製造することができる。実際の製造工程において再結晶しない部分も生じることになり、これがかえってオリジナルな模様として現れることになり、しかも、本実施例は加熱して常温に戻す工程を複数回繰り返し行なうから、その都度異なった部位に凹凸が形成されることになり、このことによってもオリジナルな模様が形成されることになる。
また、本実施例は、外筒１及び内筒２をチタン製としたから、オールチタン製とすることでより一層高級感を増すことができる。
また、本実施例は、陽極酸化被膜には抗菌作用、耐食性を向上する作用があるから、この点においても有用である。
尚、本発明は、本実施例に限られるものではなく、各構成要件の具体的構成は適宜設計し得るものである。
Ｓ 空間部
Ｔ 窒素ガス
１ 外筒
２ 内筒
６ 真空加熱炉
６ａ 載置面
９ 陽極酸化被膜
10 窒化部
Ｔ 窒素ガス
１ 外筒
２ 内筒
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６ａ 載置面
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Claims (4)
- チタン製の外筒内に空間部を介してチタン製の内筒を配設し、前記外筒と前記内筒との間の空間部を真空断熱空間部とする真空断熱二重容器の製造方法であって、前記外筒及び前記内筒を真空加熱炉で加熱しながら前記空間部を脱気して脱気孔を真空封止し、続いて、前記真空加熱炉内に窒素ガスを導入して前記外筒の表面に窒化部を形成し、続いて、前記窒化部を加熱処理し、続いて、前記外筒の表面を下記の陽極酸化処理して着色することを特徴とする真空断熱二重容器の製造方法。
記
陽極として前記外筒、陰極として通電性金属を採用し、前記外筒の表面に陽極酸化被膜を形成する処理であって、前記陽極酸化被膜の厚さを印加電圧と時間とにより適宜調整する処理。 - チタン製の外筒内に空間部を介してチタン製の内筒を配設し、前記外筒と前記内筒との間の空間部を真空断熱空間部とする真空断熱二重容器の製造方法であって、前記外筒及び前記内筒を真空加熱炉で加熱しながら前記空間部を脱気して脱気孔を真空封止し、続いて、前記外筒及び前記内筒を冷却し、続いて、前記外筒及び前記内筒を前記真空加熱炉で加熱し、続いて、前記真空加熱炉内に窒素ガスを導入して前記外筒の表面に窒化部を形成し、続いて、前記窒化部を加熱処理し、続いて、前記外筒の表面を下記の陽極酸化処理して着色することを特徴とする真空断熱二重容器の製造方法。
記
陽極として前記外筒、陰極として通電性金属を採用し、前記外筒の表面に陽極酸化被膜を形成する処理であって、前記陽極酸化被膜の厚さを印加電圧と時間とにより適宜調整する処理。 - 請求項１，２いずれか１項に記載の真空断熱二重容器の製造方法において、前記内筒の開口部を閉塞した状態で前記真空加熱炉内に窒素ガスを導入して前記外筒の表面に窒化部を形成することを特徴とする真空断熱二重容器の製造方法。
- 請求項３記載の真空断熱二重容器の製造方法において、前記真空加熱炉の載置面に前記内筒を逆さ状態に配して該内筒の開口部を閉塞することを特徴とする真空断熱二重容器の製造方法。
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