压力容器制造方法

专利名称：压力容器制造方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造矩形压力容器的方法，该矩形压力
容器非常适于用作容纳吸氢合金且需要耐压强度的吸氢合金容器。
背景技术：
通常在许多地方见到薄型矩形容器，这种薄型矩形容器被用 作便携式电子产品的锂离子电池的容器。将深拉工艺用作能批量生产 的薄型容器的制造方法。但是，在用于微型燃料电池的储氢容器中， 要求能够抵抗储存在容器内吸氢合金的合金膨胀的耐压强度。具体而 言，小型且更轻便的电池要求薄型容器的厚度为lmm或更小，并且容 器强度要求也更为严格。
在矩形容器中，已知的技术是提供肋条以增大矩形容器的内部压 力强度(例如，参照专利文献l)。但是，不能利用前述深拉工艺来提供 这些肋条。
如普通肋条接合工艺那样，在大型容器的情形下，存在通过焊接 或铜焊从内部接合肋条的方法。另外，如用于小型容器的制造方法那 样，存在通过精密铸造，例如失蜡工艺、模铸工艺、MIM(金属注射成 型)等或通过注射成型来使得内部肋条与容器整体制造的制造方法。
专利文献1: JP-A-9-4259
发明内容
本发明要解决的问题但是，在小型容器的情形下，用于从内部将肋条焊接至容器的方法作业困难。此外，由于容器的厚度小，因而存在容器极大地受 热量影响的问题和在容器经受焊接或铜焊时最终变形的问题。另外，
在进行精密铸造和注射成型时，存在厚度为1 mm或更小的薄而小的容 器制造困难的问题。鉴于解决这些问题而做出本发明，并且本发明的目的是提供 一种压力容器制造方法，该方法使得能够通过电阻焊接(包括电容器焊 接)或从容器外部施加到容器的激光束焊接将肋条接合至容器，进而制 造薄而小的压力容器，且上述电阻焊接能通过焊接来减小热效应。
解决问题的手段也就是说，本发明的压力容器制造方法的特征在于，将肋板 设置在盒状压力容器内部，并且通过从压力容器壁的外面将肋板焊接 至压力容器壁而使得肋板保持竖立状态，从而在该状态中将肋板接合 至压力容器壁的内表面。另外，本发明的压力容器制造方法的特征在于，以肋板在彼 此相对的压力容器壁的内表面之间延伸的方式来设置肋板，并且将肋 板的两端分别焊接至壁的内表面。此外，本发明的压力容器制造方法的特征在于，肋板包括与 肋板的两侧连通的连通切口 。而且，本发明的压力容器制造方法的特征在于，部分或所有 肋板包括连接板，所述连接板在相邻肋板之间延伸，以使相邻肋板彼 此固定。另外，本发明的压力容器制造方法的特征在于，焊接为电阻 焊接或激光束焊接。[OOIO]而且，本发明的压力容器制造方法的特征在于，压力容器为 储存吸氢合金的吸氢合金容器。此外，本发明的压力容器制造方法的特征在于，将所述肋板
设置为与所述压力容器留有间隙地在板长度方向上延伸，且不沿着所 述压力容器的全长延伸。根据本发明，能够通过从压力容器外面施加的焊接将肋板接 合至压力容器的内壁的表面，由此，使得即便是在小型压力容器中也 能便于接合作业。不特定限制压力容器的形状，只要压力容器具有盒 形状，压力容器通常具有大致矩形形状，并且尤其是优选扁平盒形状。 尽管能够通过便于批量生产的深拉工艺来形成压力容器，但本发明并 不限于任何特定的成形工艺，并且因此可采用使压力容器与板材焊接 在一起而形成压力容器的制造方法。
另外，作为从外面施加的焊接，可期望是电阻焊接(包括电容器焊 接)或激光束焊接。利用电阻焊接和激光束焊接，能够通过焊接使得热 效应变小，并且因此能够适当地将肋板均匀焊接至薄型压力容器，而 不存在任何附带变形。顺便提及，电阻焊接为这样一种技术，其中，通过使电流流 向要接合在一起的金属，同时给金属施加恒压，并且利用主要在要焊 接在一起的材料之间产生的接触电阻热量而使得这些金属接合在一 起。因此，铜焊料或焊棒就显得不必要了。另外，由于使用几伏特的 电压来实现焊接，因此，不存在使作业人员处于危险的情形。此外， 由于几乎不产生热量、烟雾和光，因此，高度清洁的作业环境得以维 持。另外，与其他接合工艺相比较，从稳定的质量、性价比以及操作 和维护简便的优越性角度出发，电阻焊接被认为是用于诸多节能自动 化装置的有效工艺。另外，包括在前述电阻焊接内的电容器焊接是这样一种技术，其 中，在电解电容器中对焊接所需的能量(电量)进行充电，并将如此充电 的电能放电到焊接变压器，从而瞬间供应大焊接电流。由于对电解电 容器内所充的能量进行瞬间放电，因此，能在短时期内获得大电流， 从而能够伴随低热效应来焊接。
在例如使用YAG(钇铝石榴石)激光束的焊接中，由于激光集中地
照射到小部位，因而能防止热量扩散，并且在垂直的方向上传递而焊 透。由此，减少了变形和烧灼，且能够进行深焊透焊接。以肋板在压力容器壁的相对内表面之间延伸的方式来设置 肋板，然后将肋板接合至压力容器，由此，能够增大压力容器的耐压 强度。顺便提及，不特定限制肋板的数量。例如，通过大致等间距地 设置多个肋板，能均匀增加压力容器的耐压强度。
另外，肋板期望地具有连通切口，以连通切口相对肋板两侧敞开 而使肋板连通的方式来设置这些连通切口，从而在在压力容器内储存 吸氢合金的情形下获得适当的通风。尽管不特定限制如此设置的切口 的形状，但期望将连通切口设置成在尽可能不影响强度增大效果时具 有足够的连通面积。顺便提及，通过内部切割或外部切割，在肋板的 纵向上以等间距在肋板中期望地设置多个连通切口 。另外，在从压力容器的外部将肋板焊接至压力容器的内表面 时，通过使肋板紧密附接至容器的内表面而更好地实现接合。因此， 在焊接肋板的过程中，通常从压力容器的外部朝着内部施加压力。由 此，肋板需要具有能够承受如此施加的压力的强度(厚度)，例如，需要 大约lmm的厚度。但是，如果厚度变得过大，则压力容器的内部容积 减小了厚度增大的程度。在此情形下，如果压力容器用于储氢容器， 则氢的填充率减小。因此，为解决此问题，相对于肋板两侧敞开而使 肋板连通的连通切口被设置成增大压力容器的内部容积。顺便提及，通过内部切割或外部切割，在肋板的纵向方向上以等间距在肋板中期 望地设置多个连通切口。顺便提及，肋板的强度需要足以承受吸氢容 器的膨胀。为了防止肋板因施加于压力容器的压力而崩塌，可在相邻 肋板之间设置连接板。尽管不特定限制设置连接板的位置，例如通过 连接板连接相邻肋板的端部，但也能总体上将相邻肋板形成为大致u 形形状。由于借助连接板免除了肋条在焊接期间崩塌的担忧，从而能
够省去诸如肋保持夹之类的装置。另外，连接板通过弯曲形成，并且 在连接板中产生的转角部分的高度在弯曲连接板时变得不均匀。因此， 还能采用这样一种构造，其中，使转角部分处的高度低于肋板其它部 分的高度，以使转角部分不能与压力容器的内表面接触。
顺便提及，如果以肋板沿着压力容器的全长而在其纵向方向上延 伸的方式来设置肋板，则在该容器内储存吸氢合金时，会影响通风性 能。因此，以在肋板纵向方向上端部处预留空间的方式期望地设置肋 板。
本发明的优点如此前已描述那样，根据本发明的压力容器制造方法，由于 肋板设置在盒状压力容器的内部，并且通过从压力容器的壁的外部施 加焊接使得肋板保持竖立状态，从而在该状态中将肋板接合至压力容 器壁的内表面，则即便是在小型化的薄型压力容器中，也能通过在其 内设置肋板来增加压力容器的耐压强度，并且在将压力容器用作吸氢 合金储存容器的情形下，显现出抵抗合金膨胀的优良强度。此外，由 于简化了容器的制造，从而能够进行批量生产。
另外，能够通过使容器的厚度变小和优化肋条的形状来增大压力 容器的内部容积，并且这在作为储氢容器时也有利于增大容积效率。


图1是示出根据本发明的实施例的压力容器制造工艺的示 图，该示图是压力容器的分解透视图、截面视图及恻截面视图。
图2是示出由实施例获得的压力容器以及所使用压力容器的透视图。
图3是示出根据本发明的肋板的修改示例的示图。
图4是示出根据本发明的肋板的另一修改示例的示图。
附图标记的说明
1 容器主体
2 肋板
10压力容器 11焊接线 20肋板 20a连通切口 21肋板 30肋板 30a连接板
具体实施例方式下文基于附图描述本发明的实施例。
具有扁平矩形形状的容器主体1例如由镀锡板材料、不锈钢材料、 铝材料等通过深拉形成，并且制备有多个肋板2...2，使得这些肋板的 高度与容器主体1的内部高度相匹配。使肋板2比容器主体1的全长 更短地形成。
将这些肋板2以等间距设置在容器主体1的内部，并且也以各个 肋板的两端与容器主体1的两端大致间隔相等距离的方式设置肋板2。
以上述方式将肋板2从上和从下设置在容器主体1内，将压 力施加于容器主体，从而在容器主体1的上端和下端处将肋板2紧密 地附接至该容器主体的壁的内表面。将电阻焊接应用于容器主体1，从 而将容器主体1的内表面与多个肋板接合在一起。另外，可采用激光 束焊接来代替电阻焊接。可在容器主体1的上表面和下表面处一次性 将肋板接合至该容器主体，或者可在该容器主体的上表面和下表面中 的一个处如此逐个接合肋板。可替代地，可在容器主体1的上表面和 下表面中的一处或两处使用多个焊接机一次性将多个肋板接合至该容 器主体。通过从外面焊接肋板2所接合的容器主体1，以便将肋板2 焊接至该容器主体，从而能够获得图2中所示的压力容器10。图中的 虚线表示沿着肋板2存在的焊接线11。在将压力容器IO用作吸氢合金 容器时，压力容器10在其内部储存吸氢合金粉末(未示出)，并且将盖 12放置成覆盖容器主体1的开口端，而后通过焊接将该盖固定在适当 位置。在盖12内设置气体出口/入口 13，以使得氢气能够向外和向内 运动。
在压力容器10中，尽管储存在该压力容器内部的吸氢合金在合金 吸收通过气体出口/入口 13引入的氢时膨胀，但也能呈现出抵抗合金膨 胀的优良耐压强度。另外，为了增强肋板在其两侧之间的通风特性，可通过内部 切割或外部切割来设置连通切口。图3(a)示出肋板20，其中，通过内 部切割来设置连通切口 20a。
在肋板的纵向方向上以等间距形成连通切口 20a。能够通过保持在 连通切口 20a之间的支柱部分来增加容器主体1的耐压强度。另外，图3(b)示出肋板21，其中，通过外部切割来设置连通切口
21a。在肋板的纵向方向上以等间距形成连通切口 21a。能够通过保持 在连通切口 21a之间的支柱部分来增加容器主体1的耐压强度。顺便 提及，通过内部切割形成的连通切口和通过外部切割形成的连通切口 可以以混合的方式来形成。此外，能够在相邻肋板之间设置连接板，从而肋板不会崩塌， 而且即便是在焊接时给容器主体施加压力也能保持其直立姿势。
在图4中，通过将连接板30a固定至肋板30、 30的一端而使用总 体上具有U形形状的肋板30、 30。顺便提及，使得连接板30a在高度 上比肋板30、 30更短，以便以如下方式形成连接板30a，在容器主体 1的至少一侧上不与该容器主体的内表面接触。其原因在于，如之前已 描述那样，如果将肋板加工成U形形状，则肋板的转角部分在高度上 变得比保持部分更高。因此，将连接板30a形成为这样一种形状，在 该形状中能够忽略由弯曲产生的任何突起。也可通过电阻焊接或激光束焊接将肋板30接合至容器主体 1的内表面。在这样做时，连接板30a不会接合至容器主体1的内表面。
肋板30不会崩塌，而且即便是在焊接时给容器主体1施加压力也 能够维持其稳定姿势，由此，能够在给容器主体1施加充足压力的状 态下适当地实现焊接。从而，能增强肋板与压力容器内表面的紧密附 接特性，由此，能够增强压力容器与肋板之间的可焊性。
示例1下文将描述本发明的示例。
通过深拉厚度为0.6 mm的镀锡板来制备矩形容器(40X45X5.8 mm)，如图1中所示的压力容器那样，将四个肋条设置在如此制备的矩形容器的内部，由容器的上表面与下表面之间的电极来保持该容器的 上表面和下表面，以容器的内表面能够与肋板彼此紧密附接的方式来 施加载荷，然后，通过从容器外面施加的电容器焊接将肋板接合至容 器的内表面。在此焊接过程中，通过在电极之间施加电压和电流，并 紧密附接在施加电极且瞬间熔接肋板的容器壁的内表面上的部分之间 的部分，从而使得内表面与肋板完全接合在一起。据此，矩形容器的
耐压强度变成6 MPa。将吸氢合金填充到肋板所接合的矩形容器的内 部，并且此后，将盖板焊接至矩形容器，由此将矩形容器制成为储氢 容器。容器完全能承受由吸氢合金吸收氢而产生的合金膨胀。
此外，容器即便是在将充满氢的容器加热至55'C且容器的内部压 力超过5MPa时也不会破裂。另外，将肋板的厚度看作lmm，并且将肋板内部或外部加 工出切口。在此，确保肋板6MPa的抗拉强度，确保等于肋板厚度、即 lmm的30%或更大的横截面积能承受或抵御该压力。通过内部切割或 外部切割加工的肋板，能够减小肋条所占据容积的50%，由此能够增 大容器的内部容积。尽管已参照具体实施例详细描述了本发明，但对本领域的技 术人员显而易见的是，在不脱离本发明的精神和范围的前提下，本发 明适于能做出各种变型和修改。
顺便提及，本申请基于2007年2月22日提交的日本专利申请(No. 2007-041749)，且在此通过引用并入其全部内容。
工业实用性将肋板2设置在盒状压力容器(容器主体l)的内部，通过从 压力容器的外面施加到压力容器壁的焊接使得肋板保持竖立状态，从 而在该状态中将肋板2接合至压力容器壁的内表面。作为焊接方法，期望是涉及更小热效应的电阻焊接或者激光束焊接。即便是在小型化 的薄压力容器中，也能够通过固定设置在压力容器内部的肋板来增加 该压力容器的耐压强度，并且在将压力容器用作吸氢合金容器的情形 下，呈现出抵抗合金膨胀的优良强度。由于容器制造简单，因此能够 批量生产。能够通过使容器的厚度更薄和优化肋条的形状来增大容器 的内部容积，由此能够在作为储氢容器时增加容积效率。
权利要求
1.一种压力容器制造方法，其中，将肋板设置在盒状压力容器的内部，并且在通过从所述压力容器的壁的外部将所述肋板焊接至所述压力容器的所述壁而使得所述肋板保持竖立的状态下将所述肋板接合至所述压力容器的所述壁的内表面。
2. 根据权利要求1所述的压力容器制造方法，其中，以在所述压力容器的彼此相对的壁的内表面之间延伸的方 式来设置所述肋板，并且将所述肋板的两端分别焊接至所述壁的所述 内表面。
3. 根据权利要求1或2所述的压力容器制造方法， 其中所述肋板包括与所述肋板的两侧连通的连通切口。
4. 根据权利要求1至3中任一项所述的压力容器制造方法， 其中，部分或所有所述肋板包括在相邻肋板之间延伸以使得所述相邻肋板彼此固定的连接板。
5. 根据权利要求1至4中任一项所述的压力容器制造方法， 其中所述焊接为电阻焊接或激光束焊接。
6. 根据权利要求1至5中任一项所述的压力容器制造方法， 其中所述压力容器为储存吸氢合金的吸氢合金容器。
7. 根据权利要求1至6中任一项所述的压力容器制造方法， 其中，将所述肋板设置为与所述压力容器留有间隙地在板长度方向上延伸，且不沿着所述压力容器的全长延伸。
全文摘要
将肋板(2)设置在盒状压力容器(容器主体1)的内部，并且通过从压力容器的外面施加到压力容器壁的焊接使得肋板(2)保持竖立状态，从而在该状态中将肋板接合至压力容器壁的内表面。作为焊接方法，期望是涉及更小热效应的电阻焊接或激光束焊接。即便是在小型化的薄压力容器中，也能通过固定设置在压力容器内的肋板来增加压力容器的耐压强度，并且同样在将压力容器用作吸氢合金容器的情形下，呈现出抵抗合金膨胀的优良强度。由于容器制造简单，因此能够批量生产。能够通过使容器的厚度变小和优化肋条的形状来增大容器的内部容积，由此能够在作为储氢容器时增加容积效率。
文档编号F17C1/08GK101622490SQ20088000602
公开日2010年1月6日 申请日期2008年2月19日 优先权日2007年2月22日
发明者岩本隆志, 河原崎芳德, 野家和雄 申请人:株式会社日本制钢所