专利名称：压力容器及其制造方法
技术领域：
本发明涉及一种压力容器的结构及其制造方法，该压力容器上可自由 拆分地安装有加强构件。
背景技术：
在填充气体用压力容器的制造中，当在填充容器体周围设置加强层时， 有必要提高填容器体的机械强度以防止其变形。
作为实现此目的的方法，在例如日本专利申请未审定公报No. H11-13994所记载的发明中，通过将加强杆穿过具有开口的填充容器体的 开口插入，使加强杆紧靠与开口相对的内壁以将加强杆暂时地设置在填充 容器体内，然后在填充容器体的外表面上设置加强层，来制造FRP(玻璃 钢)压力容器。
发明内容
然而，在上迷公报中所记载的发明具有设置在与填充容器体的开口相 对的内壁上的嵌合部，并且在压力状态下使加强杆"紧靠，，在嵌合部上。 此发明仅防止填充容器体的在收缩方向上的变形，而不能防止扩展变形。
没有记载在移除加强杆后如何处理嵌合部。
因此本发明的目的在于提供一种压力容器及其制造方法，该压力容器 能够允许加强构件防止压力容器在其制造中扩展变形，并且能够确保在移 除加强构件后开口的有效利用。
为实现此目的，本发明提供了一种压力容器，所述压力容器具有内壳 和在所述内壳周围形成的加强层，并包括变形限制部，在所迷加强层的形
成过程(工序，process)中加强构件可安装在所述变形限制部上，并且所 述变形限制部通过与所述加强构件的相互作用来限制所述内壳的扩展变 形，在所述压力容器完成后，在所述形成过程中安装的所述加强构件被移 除。
通过此结构，由于整个压力容器趋向于扩展，变形限制部通过与加强 构件的结构性相互作用而起作用以限制运动。因此，当在制造压力容器过 程中内部压力高于外部压力从而施加导致扩展变形的力时，至少防止压力 容器在扩展方向上的变形。
另外，在制造压力容器时暂时应用的加强构件，在压力容器完成后， 即，在使用压力容器时被移除，并且不保留在压力容器中。这消除了对固 定结构或固定结构内的密封结构的需要，该固定结构用于在压力容器完成 后保持加强构件固定在压力容器内，该密封结构用于保持加强构件与用于 固定该加强构件的固定构件之间的气密性。
该"加强层的形成过程"是这样的过程，该过程包括通过例如纤维缠 绕方法来缠绕纤维(碳纤维等)的过程、加热过程以及冷却过程中的至少 —个。
例如，所述变形限制部是"i殳置在所述内壳处的一对配盖。通过此结构， 由于该配盖或整个压力容器趋向于扩展，变形限制部作用以限制运动。因 此，当在压力容器制造过程中内部压力高于外部压力以施加导致扩展变形 的力时，至少防止压力容器在扩展方向上的变形。在变形限制部也限制配 盖在收缩变形中的运动的情况下，整个压力容器的收缩也被限制，使得即 使当外部压力高于内部压力从而施加导致收缩变形的力时，也可防止压力 容器的变形。
优选地，所述一对配盖中的至少一者具有连接部，所述加强构件连接 于所述连接部上。当变形限制部中的一者的连接部与加强构件连接时，因 为加强构件被固定在连接部上，另 一变形限制部的结构限制连接部的运动。 如果另一变形限制部具有止动结构以限制配盖在扩展方向上的运动，则变 形限制部整体起作用以限制压力容器的扩展变形。如果另一变形限制部具有连接结构以暂时固定配盖，则变形限制部整体起作用以限制压力容器的 扩展变形及其收缩变形。配盖中的至少一者为连接部即足够，而另一配盖 无需是连接部。不是连接部的配盖并非必须构造成使得将在下文中说明的 执行预定功能的功能部件能够安装在配盖上，并且最初可具有封闭的结构。
所述连接部构造为将所述配盖与所述加强构件可自由拆分地连接在一 起。加强构件的可自由拆分连接方便了在制造过程中的安装以及之后的移 除。这种连接部的一种实用的结构为用于所述配盖与所述加强构件的螺紋 结构。这是因为螺紋结构使得固定与释放更容易。
优选地，所述连接部应当构造为使得执行预定功能的功能部件可安装 在所述连接部上。如果功能部件可安装在连接部上，则功能部件可以在压 力容器制造之后安装在连接部上，使得连接部能够在压力容器制造时及在 其完成后为不同的目的而有效地应用。
所述加强构件和所述变形限制部可限制所述压力容器在长度方向上的 扩展变形，而允许收缩变形。例如，在具有一对变形限制部的结构中，所
述加强构件的一端侧与所述变形限制部中的一者具有可;f皮此旋入的螺紋结 构，而所述加强构件的另一端侧与所述变形限制部中的另一者具有可自由 滑动结构，所迷可自由滑动结构能够在保持气密状态的同时相对位移。
通过此结构，即使在压力容器的制造过程中外力引起压力容器在其长 度方向上的收缩(减缩)变形时，外力也能够在不被限制的情况下被吸收， 使得可能避免压力容器的永久变形及其损坏的发生。这消除或减少了对抗 变形的特别对策的需要。
本发明提供了一种压力容器，所述压力容器具有带有一对配盖的内壳 和在所述内壳周围形成的加强层，其特征在于，所述压力容器构造为使得 在所述加强层的形成过程中加强构件可安装在所述一对配盖上，并且执行 预定功能的功能部件也可安装在所述配盖上。
通过此结构，由于配盖构造成使得功能部件可安装于其上，在制造压 力容器的过程中加强构件安装在配盖上的情况下，配盖可应用于限制压力 容器的变形的目的，在压力容器完成后功能部件可代替加强构件被安装。
因此，在压力容器的制造时及其完成后，连接部能够为不同的目的而-皮有 效地利用。
例如，设置在所述一对配盖中的至少 一者处以密封所述压力容器的密 封部件可用为所述"功能部件"。所述"功能部件"可以是设置在所述一 对配盖中的至少一者处以将所述压力容器的内部与其外部连通的配管。另 外，所述"功能部件"可以是i殳置在所述一对配盖中的至少一者处以将所 述压力容器的内部与其外部连通的配管及阀构件的组件。另外，所述"功 能部件"可以是测量部件，所述测量部件设置在所述一对配盖中的至少一 者处，以检测与所述压力容器内的流体状态相关的物理量。
另外，本发明提供一种压力容器的制造方法，所述压力容器具有带有
配盖的内壳和在所述内壳周围形成的加强层，所述制造方法包括在形成 所述内壳后，在所述内壳周围形成所述加强层时，在所述配盖处设置加强 构件后形成所述加强层；在形成所述加强层后，将所述加强构件从所述配 盖移除；以及在所述加强构件从所述配盖移除的情况下，将执行预定功能 的功能部件安装在所述配盖上。
该制造方法确保了配盖的有效且实用的应用，从而配盖用作加强构件 安装装置以防止在形成加强层时的变形，并且由于在加强层形成后功能部 件代替加强构件被安装，配盖可用作功能部件的安装端部(开口)。
图l为根据第一实施例的压力容器沿轴心的截面视图。 图2为压力容器的配盖之一附近的放大截面视图。 图3为示出喷射成形、激光焊接以及安装加强构件的各过程的图。 图4为示出以预定的层数缠绕碳纤维的过程的图。 图5为示出碳纤维的永久缠绕的过程、加热过程以及加强构件移除过 程的图。
图6为根据第二实施例的压力容器沿轴心的截面视图。 图7为根据第三实施例的压力容器沿轴心的截面视图。
图8为示出在本发明完成后功能部件的安装的图。
图9为示例出一种在压力容器使用时执行预定功能的功能部件的图。
具体实施例方式
将通过作为实施本发明的最优形式的实施例更具体地对本发明进行说 明。实施例仅仅是示例性的，并且本发明不受下文中实施例的限制，而是 可以被修改或调整为各种模式。 (第一实施例)
将参考图1至5对第一实施例进行说明。本实施例涉及一种压力容器 的结构，在形成加强层的过程中加强构件可安装在该压力容器上，并且该 压力容器具有一对配盖作为变形限制部以通过其与加强构件的相互作用来 限制内壳的扩展变形。特别地，第一实施例涉及一种模式，该模式在一个 配盖的任一侧具有连接部以限制压力容器的扩展变形及其收缩变形。
图1为才艮据第一实施例的压力容器(箱)沿轴心的截面视图。如图1 所示，第一实施例的压力容器100总体上包括内壳(衬里)10、配盖20A 和20B、以及加强层30。加强构件50a由虛线示出，因为该加强构件是在 制造压力容器100时加强层形成过程中暂时安装用于加强的，并且在压力 容器100完成时将被移除。
内壳(衬里)IO是压力容器100的内壳，该内壳10由诸如聚乙烯树 脂、聚丙烯树脂、聚碳酸酯、尼龙、丙烯酸类树脂(acryl)、聚对苯二甲 酸乙二酯、聚氨酯树脂和ABS树脂之类的各种可加热成型的热塑性树脂或 者诸如铝之类的金属制成。内壳IO通常通过将半球状的树脂衬里激光焊接 为容器形状而形成。
加强层30通过以纤维缠绕方法(FW方法)在内壳IO周围缠绕纤维 而形成，并且加强层30的结构即使在以高压向压力容器100中填充气体时 也提供足够的机械刚度。加强层30也被称作"外壳"。
如图1所示，根据本发明的金属配盖20A和20B布置在压力容器100 的长度方向上的两个端部。在第一实施例中，通过与金属加强构件50a的
相互作用，配盖20A和20B中的每一者都用作本发明的变形限制部和连接 部。因为在第一实施例中配盖20A和20B具有相同的对称结构，将仅说明 一个配盖的结构。
图2为压力容器的配盖20A的附近的放大截面视图。 如图2所示，在配盖20A的开口 210的内表面设置有螺紋结构211， 其在制造时与设置在加强构件50a上的螺紋结构501啮合，并且在完成后 与设置在功能部件60上的螺紋结构601啮合。螺紋结构501以这样方式设 置在将在制造时被安装的加强构件50a的端部，使得其与配盖20A的开口 210啮合。优选地，在配盖20A的开口 210的内壁上设置密封构件212。 当加强构件50a连接到配盖20上时，或当移除加强构件50a后安装上功能 部件60时，所设置的密封构件能够保持压力容器100的气密性。密封构件 为由诸如弹性体之类的弹性构件形成的O形环或填密结构。
优选地，在加强构件50a的螺紋结构501周围提供密封构件502，或 者在功能部件60的螺紋结构601周围提供密封构件602,以进一步保持气 密性。
配盖20的连接部可通过除螺紋结构外的啮合装置构造，而螺紋结构是 优选的，这是因为螺紋结构能够使加强构件50a与开口 210更可靠地啮合。
配盖20总体上包括三部分第一构件21、第二构件22和固定构件23。 第一构件21和第二构件22集成为一体，开口 21(H殳置为与二者连通。螺 紋结构211设置在第一构件21的开口处。固定构件23安装于设置在第二 构件22周围的周向槽221内，并且可通过设置在紧靠周向槽221的部分的 O形环24相对于第二构件22转动。在缠绕时，固定构件23在压力容器 100的两端保持在缠绕装置上，连接到第二构件22上的整个压力容器100 可相对转动以确保丝(纤维)的缠绕。周向槽231沿周向方向设置在固定 构件23内的区域并且由0形环24保持，连通固定构件23的外表面与内 表面的连通通道233设置为与周向槽231连通。通气管26通过止动器234 固定在连通通道233的外表面侧开口上。设置在第二构件22中的周向槽 221与固定构件23的周向槽231对应的部分设置有与开口 210连通的连通
通道221。
加强构件50a仅在制造压力容器100时应用，并且当压力容器100完 成时被移除。加强构件50a的结构防止在形成加强层30时作用的强变形力 使压力容器100的内壳10变形。因此，加强构件50a由具有高耐热性的材 料如金属形成。
设置在加强构件50a的两端部的螺紋结构501可与配盖20A和20B的 开口 210的螺紋结构211啮合。在加强构件50a内"^殳置有连通螺紋结构501 的中心侧与端侧的连通通道503。周向槽504设置在连通通道503的外开 口处，使得当螺紋结构501适当地与开口 210的螺紋结构211啮合时，设 置在第二构件22中的连通通道222面对周向槽504。
通过此结构，即使当压力容器IOO整体地在缠绕过程中转动时，压力 容器100的内部也与其外部连通，使得能够自由地从压力容器IOO内部供 给气体或移除气体。即，当在压力容器100两端的固定构件23固定在缠绕 装置上时，压力容器100的内部空气通过加强构件50的连通通道503和周 向槽504从第二构件22的连通通道222流到固定构件23的周向槽231和 连通通道233,并且通过通气管26与外部空气连通。即使在加强构件50a 用作压力容器100的加强结构的制造过程中，内部空气也能够与外部空气 连通。这使得能够升高或降低压力容器100的内部压力。
尽管图1示出了设置在加强构件50a两端的连通通道503，当然可仅 设置一个连通通道。加强构件50a以限制内壳10变形的方式安装在压力容 器100的内壳10的配盖20上即足够，并且不仅可i殳置在内壳的内部，而 且可设置在内壳的外部或其它位置。只要其能够限制压力容器100的变形， 加强构件50a形状可以为杆状、弯曲状或任何其它形状。
通过此结构，配盖20在与加强构件50a的相互作用下用作本发明的变 形限制部，即当整个压力容器100趋向于扩展时，配盖20作用以限制压力 容器100的运动。因此，当在制造压力容器100的过程中内部压力变得大 于外部压力以施加导致扩展变形的力时，至少在扩展的方向上防止了压力 容器100的变形。由于两配盖20A和20B都在两端具有螺紋结构211作为
与加强构件50a连接的连接部，配盖20A和20B在收缩方向上的运动也4皮 限制，因此限制压力容器100整体的收缩。因此，即使当外部压力变得大 于内部压力以施加导致收缩变形的力时，也防止了压力容器100的变形。
当在形成加强层30的过程中加强构件50a安装在压力容器100上时， 压力容器100的机械刚度增加并且防止了压力容器100的内壳10在收缩方 向上的变形以及其扩展变形。
下面参考图3至5说明压力容器100的制造方法。
图3的图示出安装有配盖20的半球状树脂内壳10a和10b的激光焊接 过程，更确切地，该内壳10a和10b具有半球部和圆筒部。图4的图示出 将安装有加强构件50a的内壳10设置在纤维缠绕装置上并且在转动内壳 10的同时以预定的层数缠绕碳纤维的过程。图5的图示出将压力容器100 本体放置在炉中并且在预定温度下对其加热给定时间以使碳纤维硬一化的过 程。
如图3中所示，首先在注塑成型过程(ST1)中，将配盖20置于模具 中，而用于内壳的树脂材料被注射到其中，以成型分离的半球状内壳10a 和10b (配盖的嵌件成型)。然后，在激光焊接过程(ST2)中，在将半球 状内壳10a和10b的开口面放在一起的情况下，激光焊接装置1沿接合部 照射激光束L以激光焊接安装有配盖20的半球状内壳10a和10b并使之 成形为容器。
然后，如图3中所示，从配盖20中的一者的开口 210插入加强构件 50a，而设置在配盖20A和20B两端的螺紋结构501分别与两配盖20A和 20B的螺紋结构211啮合(ST3 )。这使得内壳10的扩展变形和收缩变形 能够被限制。
然后，如图4中所示，在加强层形成过程(ST4)中，加强构件50a 固定于其中的内壳10祐:设置于纤维缠绕装置上，并且配盖20A和20B的 固定构件23被固定于纤维缠绕装置上。然后，在转动内壳10的同时，缠 绕在碳纤维巻2上的碳纤维30a被以预定的层数永久固定地缠绕在内壳10 周围。由于穿过填充有树脂材料的树脂箱3来供给-友纤维30a，碳纤维30a
在缠绕后被固定并且不会变松。此时，从通气管26将气体供给至内壳10 内以提高内壳10的内部压力，从而对抗由碳纤维的缠绕而增加的外部压 力，由此保持内部压力与外部压力的平衡。
除碳纤维外，诸如alamido纤维、玻璃纤维和聚烯烃纤维之类的各种 纤维都可用作被缠绕的纤维，纤维也由环氧树脂等缠绕形成，该环氧树脂 是在过程中途被缠绕的热固性树脂。除纤维缠绕方法外，树脂的缠绕可由 带缠绕(tape winding )法或其它任何方法实现。
然后，如图5中所示，在永久缠绕过程中，通过应用螺旋状缠绕(ST5) 和环状缠绕(ST6)，以限定的数量缠绕碳纤维30a直至石岌纤维30a已层 叠至给定厚度，以构成加强层30。当永久缠绕过程完成时，在加热过程 (ST7)中，压力容器100本体被放在炉中，并且预定的温度下被加热给 定的时间，以使碳纤维硬化。此时，壳体10的内部压力保持高压。
随着压力容器IOO被从炉中取出并且冷却，转动加强构件50以将其脱 离啮合并移除(ST8)。
最后，在移除加强构件50a后，将根据说明书的功能部件60安装在配 盖20的开口210上。例如，将一安装阀安装在其中一配盖20A上，而将 关闭开口的部件安装在另一配盖20B上。功能部件的安装将在下文中对第 四实施例的说明中进行说明。
制造方法是有效并且实用的，因为在形成加强层时配盖20A和20B被 用作加强构件50a的安装装置以防止变形，而在加强层20形成后将功能部 件安装在加强构件50a的位置，配盖可被用作功能部件的安装端部(开口 210)。
因此，能够在压力容器100的加强层形成过程后移除加强构件50a后 有效地利用开口 210，并且即使当安装执行预定功能的功能部件60时也不 需要提供新的开口 210，从而简化了压力容器100的制造过程。 (第二实施例)
将说明第二实施例。
第一实施例涉及一种变形限制部的结构，其中通过螺紋结构211的连
接部将加强构件50a暂时固定在配盖20A和20B上，第二实施例涉及一例 子，该例子构造为使得两配盖与加强构件的相互作用允许其作用为止动器， 并且限制压力容器的在扩展方向上变形，而允许压力容器的在收缩方向上 变形。
图6为根据第二实施例的压力容器沿轴心的截面视图。
如图6中所示，第二实施例的压力容器100总体上包括内壳(村里) 10、配盖20A和20C以及加强层30。加强构件50b由虚线示出，因为该 加强构件是在制造压力容器100时加强层形成过程中暂时安装用于加强 的，并且在压力容器100完成时其将被移除。这些部件中，配盖20C和加 强构件50b在结构上与第一实施例中的部件不同。
因为压力容器100的本体、内壳(衬里)10和加强层30与第一实施 例中的相同，将省略对其的说明。
如图6中所示，根据第二实施例的金属配盖20A和20C，与第一实施 例中的配盖相同，布置在压力容器100的长度方向上的两个端部，配盖20A 用作本发明的变形限制部和连接部，而配盖20C用作变形限制部。因为第 二实施例在配盖20A的结构上与第一实施例相同，但是在配盖20C的结构 上不同，所以将只说明配盖20C。
与第一实施例中的配盖相同，配盖20C总体上包括三部分第一构件 21、第二构件22和固定构件23。第二构件22可相对转动地保持固定构件 23。第一构件21和第二构件22集成为一体，开口 210也设置为与二者连 通。然而与第一实施例不同，在开口 210的内表面并未设置螺紋结构，加 强构件50b也构造为相对于配盖20C的开口 210的内表面可滑动。
在开口 210的内表面与加强构件50b之间的空间(滑动表面)由一未 示出的、已知的密封结构密封，该密封结构允许加强构件50b可相对于开 口210运动。即使通过此结构，与第一实施例的结构相同，能够通过有效 地利用开口 210来制造压力容器100，当应用压力容器100时，如阀的功 能部件60安装在该开口 210上。
第二实施例中应用的加强构件50b在结构上也与第一实施例中的不
同。即，加强构件50b的一个端部如第一实施例中是具有螺紋结构的连接 部，而另一端部则相对于配盖20C可滑动并且构成止动器，使得允许压力 容器100在长度方向的收缩变形的同时，限制其扩展变形。用于与螺母51 啮合的螺紋结构(未示出)以与螺母51可啮合的方式来设置。
配盖20C的开口 210的内径设计为大于加强构件50b的直径，但小于 将安装在加强构件50b的端部的螺母51的外径。这种直径尺寸关系和密封 结构使得，在安装加强构件50b时保持气密状态的同时，加强构件50b可 相对于配盖20C滑动。由于在制造时，安装加强构件50b并且将螺母51 紧固在另一端部(配盖20C侧)的螺紋结构上，配盖20C可向内壳10的 收缩方向滑动以允许内壳10的变形，但是在内壳10的扩展方向上螺母51 紧靠在配盖20C上用作止动器和变形限制部。
通过此结构，如第一实施例中，由于配盖20A和20C，即整个压力容 器100趋向于扩展，变形限制部作用以限制其运动。因此，当在制造压力 容器100的过程中内部压力变得大于外部压力以施加导致扩展变形的力 时，防止了压力容器100在扩展方向上的变形。由于在形成加强层30的过 程中，加强构件50b安装在压力容器100上，因此，压力容器100的机械 刚度增加以防止压力容器100的内壳10的扩展变形。
同时，第二实施例具有与第一实施例不同的作用，即在一个配盖20C 侧变形限制部允许在收缩方向上的运动。
例如，在碳纤维相对于压力容器100的周向方向和长度方向倾斜的同 时在大致长度方向上缠绕的螺旋状缠绕中，缠绕在压力容器100上的碳纤 维的张力可作用于其长度方向上，引起压力容器IOO在长度方向上收缩， 第二实施例的与第一实施例不同的作用消除或减少了对抗压力容器100在
长度方向上收缩的特别措施。
即使在当制造压力容器100时在诸如第一实施例的加热过程(ST7) 的树脂硬化过程中具有收缩性质的树脂被用作碳纤维的粘合剂的情况下， 在硬化过程中压力容器IOO也能够收缩。然而，第二实施例的与第一实施 例不同的作用消除或减少了对抗这种收缩的特别措施。
(第三实施例)
将参考图7说明第三实施例。第三实施例涉及两配盖都具有止动器的 例子。
图7为根据本发明的压力容器沿轴心的截面视图。
如图7中所示，第三实施例的压力容器100总体上包括内壳(村里) 10、配盖20C和20D以及加强层30。加强构件50c由虛线示出，因为该 加强构件是在制造压力容器100时加强层形成过程中暂时安装用于加强 的，并且在压力容器100完成时其将被移除。
因为压力容器100的本体、内壳(衬里)10和加强层30与第一实施 例中的相同，将省略对其的说明。
如图7所示，如同笫一实施例中的配盖，根据本发明的金属配盖20C 和20D布置在压力容器100的长度方向的两端，并且配盖20C和20D用 作本发明的变形限制部和连接部。因为配盖20C和20D具有相同的对称结 构，该结构与第二实施例的配盖20C相似，将省略对其的说明。
在第三实施例中应用的加强构件50c与前述实施例中的不同在于，加 强构件50c在其两端都具有未示出的螺紋结构，并且螺母51安装在该螺纹 结构上。配盖20C和20D中每一者的开口 210的内径都"^殳计为大于加强构 件50c的直径，但小于将安装在加强构件50c的端部上的螺母51的外径。
如同第二实施例中一样，在开口 210的内表面与加强构件50c之间的 空间(滑动表面)由一未示出的、已知的密封结构密封，该密封结构允许 加强构件50c可相对于开口 210运动。与第一实施例相同，能够通过有效 地利用开口 210来制造压力容器100,当应用压力容器100时，如阀的功 能部件60安装在该开口 210上。
这种直径尺寸关系和密封结构使得，在安装加强构件50c时保持气密 状态的同时，加强构件50c可相对于两配盖20C和20D滑动。由于安装加 强构件50c并且将螺母51紧固在两端部上，配盖20C和20D可在内壳10 的收缩方向上滑动以允许内壳10的变形，但是在内壳10的扩展方向上螺 母51紧靠在配盖20C和20D上用作止动器和变形限制部。
通过此结构，如第一实施例中，由于配盖20C和20D，即整个压力容 器100趋向于扩展，变形限制部作用以限制其运动。因此，当在制造压力 容器100的过程中内部压力变得大于外部压力以施加导致扩展变形的力 时，防止了压力容器100至少在扩展方向上的变形。
由于在形成加强层30的过程中加强构件50c安装在压力容器100上， 因此，压力容器100的物理强度增加以防止压力容器100的内壳10的扩展 变形。
同时，在第三实施例中，如同第二实施例中一样，变形限制部允许配 盖20C和20D在收缩方向上的变形，因此消除或减少了对抗由以螺;旋状缠 绕方式缠绕在压力容器100上的碳纤维引起的压力容器100在长度方向上 收缩或由用作碳纤维的粘合剂的硬化收缩性树脂引起的压力容器100在长 度方向上收缩的特别措施。 (第四实施例)
将参考图8和9说明第四实施例。第四实施例涉及执行预定功能并且 安装在压力容器的配盖上的功能部件。
图8示出执行预定功能的功能部件在压力容器100上的安装。因为压 力容器100的本体、内壳(衬里)10、配盖20A和20B以及加强层30与 第一实施例中的相似，将省略对其的说明。即，本实施例的压力容器100 在内壳10的两端都具有带有螺紋结构211的配盖20A和20B。根据本实 施例的功能部件60a和60b分别安装在配盖20A和20B上。
确切地说，如图8所示，第四实施例的压力容器100总体上包括内壳 (衬里)10、配盖20A和20B、加强层30以及执4亍预定功能并且可安装 在压力容器上的功能部件60a和60b。功能部件60a和60b构造为具有螺 紋结构601并且可与设置在配盖20A和20B上的螺紋结构211啮合。在保 持气密性的同时使功能部件60a和60b能够与配盖20A和20B连接即足够， 并且其功能(类型)可根据压力容器100的用途以各种方式选择。
图9 (a)示出功能部件60a的结构，而图9 (b)示出功能部件60b 的结构。
图9(a)示出功能部件60a作为阀组件的截面结构。如图9(a)所示， 功能部件60a在其周围设置有螺紋结构601，该螺紋结构601与配盖20A 或20B的螺紋结构211啮合，并且功能部件60a具有设置在内连通通道中 的多个阀。截止阀62A和62B以及调整阀63设置为阀。密封构件(O形 环)设置在螺紋结构601的两侧。
图9 (b)示出作为密封部件的功能部件60d的结构。
如图9(b)所示，功能部件60b在其周围设置有螺紋结构601,该螺 紋结构601与配盖20A或20B的螺紋结构211啮合，并且功能部件60b具 有设置来在安装时保持气密性的密封构件(O形环)602，但内部不具有特 别的连通通道，并且仅设置一密封结构。这种功能部件60b用于关闭配盖 20的开口 210。
对于其它功能部件，可采用各种变型。
图9 (c)示出一带有传感器的功能部件的例子，图9 (d)示出一带有 减压阀的功能部件的例子。
图9 (c)示出作为传感器的功能部件60c的结构。
如图9 (c)所示，功能部件60c在其周围设置有螺紋结构601,该螺 紋结构601与配盖20A或20B的螺紋结构211啮合，并且功能部件60c具 有设置来在安装时保持气密性的密封构件(O形环)602。功能部件6c在 内部设置有压力传感器65作为测量部件来检测关于压力容器100内的流体 状态的物理量。压力传感器可以由诸如温度传感器等测量其它物理量的传 感器来代替。
图9 (d)示出作为安全阀的功能部件60d的结构。
如图9(d)所示，功能部件60d在其周围设置有螺紋结构601，该螺 紋结构601与配盖20A或20B的螺紋结构211啮合，并且功能部件60d具 有设置来在安装时保持气密性的密封构件(O形环)602。功能部件60d 在内部"&置有安全阀61,当安装在配盖20A或20B上时，在压力容器IOO 的内压达到预定的阀开启压力时，该安全阀61^L打开以释放内部气体
这些在压力容器100应用时执行预定功能的功能部件60仅需要在加强
构件50a被移除的情况下布置在压力容器100的开口 210处，并且可被布 置在压力容器100的左或右(长度方向任一端)。可将具有不同功能或相 同功能的功能部件60的组合布置在各开口 210中。
另外，本发明的功能部件不限于以上举例说明的内容，例如，可以使 用在周围温度达到预定条件时将流体从压力容器的内部释放出的易熔塞 阀、通过操作者的手动操作将流体从压力容器的内部释放出的手动阀等。
在上述结构中，因为功能部件60a等构造为可以安装在配盖20A或20B 上，所以在压力容器100的制造过程中，在加强构件50a安装在其上的情 况下，配盖20A和20B可用于限制压力容器100的变形，并且在压力容器 100完成后功能部件60a等可代替加强构件50a安装。这使得连接部能够 在制造时与完成后被用于不同的目的。
因此，配盖20A或20B在形成加强层时被用作加强构件50a的安装装 置以防止变形，并且在加强层30形成后功能部件60a等代替加强构件50a 安装在其上的情况下，其用作功能部件60a等的安装端部(开口 210)。 这种结构能够避免多个钻孔过程并且减少步骤数量，因此是有效与实用的。
各实施例仅是示例地用于说明本发明，并且本发明不受其限制，在不 背离本发明范围的情况下可以适当设计出各种结构部件。
例如，加强构件与变形限制部(配盖)可不直接连接，并且可经由另 一构件连接在一起。确切地说，加强构件与变形限制部可构造为经由一环 状构件连接在一起，该环状构件具有分别形成于外表面和内表面的外螺紋 和内螺紋。在此情况下，环状构件的外表面旋入形成于变形限制部上的内 螺紋中，环状构件的内表面旋在形成于加强构件外表面的外螺紋上。
如果压力容器的内壳(衬里)由如铝的金属制成，则在长度方向上的 另一端(端凸缘侧)的变形限制部(配盖)不必与内壳分离，而是可以集 成为一体。通过此结构，内壳的开口仅^L置在压力容器的长度方向的一端， 而内壳的另一端关闭。即使在这种情况下，如果与加强构件连接的结构设 置在内壳的另一端，压力容器在长度方向上的扩展变形也能够得到抑制。
根据本发明，在形成加强层时加强构件:帔安装在压力容器上的情况下，
压力容器的机械刚度增加，使得抑制压力容器的内壳的至少扩展变形或除 扩展变形外还抑制其在收缩方向的变形。
另外，本发明能够确保在压力容器的加强层成形过程后加强构件被移 除的情况下开口的有效利用，消除了即使在安装执行预定功能的功能部件 时i殳置新开口的需要，从而简化了压力容器的制造过程。
因此，本发明可广泛地适用于需要适应各种要求的压力容器及其制造 方法。
权利要求
1.一种压力容器，所述压力容器具有内壳和在所述内壳周围形成的加强层，并包括变形限制部，在所述加强层的形成过程中加强构件可安装在所述变形限制部上，并且所述变形限制部通过与所述加强构件的相互作用来限制所述内壳的扩展变形，在所述压力容器完成后，在所述形成过程中安装的所述加强构件被移除。
2. 根据权利要求l所述的压力容器，其中，所述变形限制部是设置 在所述内壳处的一对配盖。
3. 冲艮据权利要求2所述的压力容器，其中，所述一对配盖中的至少 一者具有连接部，所述加强构件连接于所述连接部上。
4. 根据权利要求3所述的压力容器，其中，所述连接部构造为将所 述配盖与所述加强构件可自由拆分地连接在一起。
5. 根据权利要求4所述的压力容器，其中，所述连接部是用于所述 配盖与所述加强构件的螺紋结构。
6. 根据权利要求4或5所述的压力容器，其中，所述连接部构造为 使得执行预定功能的功能部件可安装在所述连接部上。
7. 根据权利要求l所述的压力容器，其中，所述加强构件和所述变 形限制部限制所述压力容器在长度方向上的扩展变形，而允许收缩变形。
8. 根据权利要求7所述的压力容器，其中，存在一对变形限制部， 所述加强构件的一端侧与所述变形限制部中的一者具有可彼此旋入的螺紋结构，并且所述加强构件的另 一端侧与所述变形限制部中的另 一者具有可自由滑 动结构，所述可自由滑动结构能够在保持气密状态的同时相对位移。
9. 一种压力容器，所述压力容器具有带有一对配盖的内壳和在所述 内壳周围形成的加强层，其特征在于，所述压力容器构造为使得在所述加 强层的形成过程中加强构件可安装在所述一对配盖上，并且执行预定功能 的功能部件也可安装在所述配盖上。
10. 根据权利要求6或9所述的压力容器，其中，所述功能部件是密 封部件，所述密封部件设置在所述一对配盖中的至少一者处，以密封所述 压力容器。
11. 根据权利要求6或9所述的压力容器，其中，所述功能部件是配 管，所述配管设置在所述一对配盖中的至少一者处，以将所述压力容器的 内部与所述压力容器的外部连通。
12. 根据权利要求6或9所述的压力容器，其中，所述功能部件是配 管及阀构件的组件，所述配管及阀构件设置在所述一对配盖中的至少一者 处，以将所述压力容器的内部与所述压力容器的外部连通。
13. 根据权利要求6或9所述的压力容器，其中，所述功能部件是测 量部件，所述测量部件设置在所述一对配盖中的至少一者处，以检测与所 述压力容器内的流体状态相关的物理量。
14. 一种压力容器的制造方法，所述压力容器具有带有配盖的内壳和 在所述内壳周围形成的加强层，所述制造方法包括在形成所述内壳后，在所迷内壳周围形成所述加强层时，在所迷配盖处^:置加强构件后形成所述加强层；在形成所述加强层后，将所述加强构件从所述配盖移除；以及 在所迷加强构件从所述配盖移除的情况下，将执行预定功能的功能部件安装在所述配盖上。
全文摘要
本发明涉及一种压力容器及其制造方法。压力容器(100)具有内壳(10)和在内壳周围形成的加强层(30)，该内壳带有一对配盖(20)。该一对配盖构造为，使得在形成加强层的过程中加强构件(50)可安装在该配盖上，并且执行预定功能的功能部件(60)也可安装在该配盖上。这使得加强构件能够在制造压力容器时防止压力容器的扩展变形，并且能够确保在移除加强构件后开口的有效利用。
文档编号F17C1/00GK101189468SQ20068002005
公开日2008年5月28日 申请日期2006年6月6日 优先权日2005年6月6日
发明者片平奈津彦, 竹内公一, 饭田康之 申请人:丰田自动车株式会社