CN109552722A - 容器及容器中的开口部的闭塞方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的实施方式涉及由长纤维强化碳化硅材料形成的容器中的开口部的闭塞技术。本发明的容器(1)具备容器主体(2)和盖(3)，上述容器主体(2)由将碳化硅的长纤维与碳化硅的基体复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料形成、将内外隔开的壁部分(5)的壁厚B为特定尺寸，上述盖(3)由至少包含碳化硅的材料形成、将内外隔开的壁部分(6)的壁厚为特定尺寸的1倍以上且3倍以下、且将容器主体(2)的开口部闭塞。

Description

容器及容器中的开口部的闭塞方法
技术领域
本发明的实施方式涉及由长纤维强化碳化硅材料(long fiber reinforcesilicon carbide material)形成的容器中的开口部的闭塞技术。
背景技术
由陶瓷(ceramics)材料碳化硅(silicon carbide)形成的构件在高温环境下强度的降低小，与金属构件相比硬度高，进而，耐磨性、耐热性、耐氧化性、耐腐蚀性及轻量性等特性优异。因此，作为重电设备部件、飞机部件、汽车部件、电子设备、精密机械部件或半导体装置等的构件在广泛的领域被使用。为了提高该碳化硅构件的韧性，开发了将碳化硅的长纤维(连续纤维)与碳化硅的基体(matrix)(母材)复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料。
长纤维强化碳化硅材料由于从低温区域到高温区域具有优异的耐蚀性，耐环境性优异，所以可期待作为用于保存固体、液体或气体的容器的材料使用。例如，有通过长纤维强化碳化硅材料来形成容纳核燃料的燃料被覆管、和将该燃料被覆管的端部的开口闭塞的端塞的容器。
作为这样的容器，有世界上公开的国际公开第2016/084146号(以下为专利文献1)。
发明内容
发明所要解决的技术问题
在使用了长纤维强化碳化硅材料的情况下，若端塞那样的实心的构件被接合于壁厚薄的燃料被覆管上，则存在下述课题：在因制造时或使用时的温度变化而发生膨胀或收缩时，端塞部变得容易开裂。
本发明的实施方式是考虑这样的情况而完成的，目的是提供能够提高对温度变化的耐受性的由长纤维强化碳化硅材料形成的容器中的开口部的闭塞技术。
用于解决技术问题的手段
本发明的实施方式的容器具备容器主体和盖，上述容器主体由将碳化硅的长纤维与碳化硅的基体复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料形成、将内外隔开的壁部分的壁厚为特定尺寸，上述盖由至少包含碳化硅的材料形成、将内外隔开的壁部分的壁厚为上述特定尺寸的1倍以上且3倍以下，并且将上述容器主体的开口部闭塞。
发明效果
根据本发明的实施方式，可提供能够提高对温度变化的耐受性的由长纤维强化碳化硅材料形成的容器中的开口部的闭塞技术。
附图说明
图1是表示容器主体和盖的立体图。
图2是表示用实施例1的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。
图3是表示用实施例2的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。
图4是表示用实施例3的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。
图5是表示用实施例4的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。
图6是表示用比较例1的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。
图7是表示用实施例5的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。
图8是表示用实施例6的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。
图9是表示用实施例7的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。
图10是表示用比较例2的盖将容器主体的开口部闭塞的状态的截面图。
图11是表示用盖将容器主体的开口部闭塞的工序，(A)表示闭塞前的截面图，(B)是表示闭塞后的截面图。
图12是表示容器中的开口部的闭塞方法的流程图(flow chart)。
图13是表示各实施例的试验结果的表。
图14是表示变形例1的容器主体和盖的立体图。
图15是表示变形例2的容器主体和盖的立体图。
图16是表示热冲击试验的试验结果的表。
符号的说明
1(1L，1M) 容器、
2(2L，2M) 容器主体、
3(3A，3B，3C，3D，3E，3F，3G，3H，3K，3L，3M) 盖、
4(4L，4M) 开口部、
5 容器主体的壁部分、
6 盖的壁部分、
7 重叠的部分、
8 间隙、
9 中间材、
10 空心部、
13 圆筒形状的部分、
B 容器主体的壁部分的壁厚、
E 进入范围、
L 盖的壁部分的壁厚、
Q 重叠的部分的壁厚。
具体实施方式
以下，基于所附附图对本实施方式进行说明。首先，对于本实施方式的容器及容器中的开口部的闭塞方法，使用图1到图13进行说明。另外，图2到图11为了帮助理解作为端面图(elevation view)而描绘。图1的符号1是本实施方式的容器。该容器1具备容器主体2和盖3。
如图1中所示的那样，容器主体2形成圆筒形状。本实施方式的容器1例如可以用于容纳各种核反应堆的核燃料的燃料被覆管、封入熔融盐蓄热材的胶囊(capsule)或集装箱(container)等。进而，容器1可以用于封入各种废弃物的胶囊或集装箱等。另外，也可以将核燃料以外的物质容纳于容器1中。成为容纳的对象的物质可以是固体、液体或气体中的任一种物质。另外，除了原子能关联技术以外，容器1还可以在发电关联技术、军事技术、航空宇宙技术、电子(electronics)技术等广泛的领域使用。
在容器主体2的端部设置有圆形状的开口部4。本实施方式中，将容器主体2的形状以在一个端部设置有开口部4、另一个端部被闭塞的有底圆筒形状进行例示。并且，将一个端部的开口部4用盖3闭塞。另外，容器主体2也可以是在其两个端部设置有开口部4的形状。在该情况下，将各个开口部4用盖3闭塞。另外，容器主体2、盖3及螺纹(screw)11、12的边缘(edge)部(端部)为了缓和应力集中而进行了C倒角或R加工。
容器主体2及盖3由将碳化硅的长纤维与碳化硅的基体(母材)复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料形成。若像这样操作，则能够提高容器主体2及盖3的韧性(ductility)。特别是在仅由碳化硅(碳化硅整块材料)形成构件的情况下，在产生龟裂时，有可能产生脆性断裂。于是，通过由长纤维强化碳化硅材料形成构件，韧性提高，所以能够抑制脆性断裂。
在使用长纤维强化碳化硅来制造容器主体2或盖3时，例如，首先通过将直径为约10μm的碳化硅的长纤维500～3000根左右捆扎而形成纤维束(纱线(yarn))。然后，在该纤维束的表面形成界面材料。
之后，使用形成有界面材料的纤维束，形成筒形状的预成型体(纤维预成型体(preform))。该预成型体通过长丝缠绕法(filament winding method)或编织法(bradingmethod)而形成。另外，预成型体通过将纤维束在二维方向或三维方向上进行排列而形成。此外，也可以通过将纤维束纺织而形成。
接着，通过在预成型体的内部形成基体，从而完成长纤维强化碳化硅的容器主体2和盖3。本实施方式中，使用化学气相蒸镀法和化学气相渗透法中的至少任一种方法来形成容器主体2或盖3。若像这样操作，则能够提高容器主体2或盖3的制造性。
本实施方式中，例如使用化学气相渗透(CVI；Chemical Vapor Infiltration)法来形成基体。该基体的形成通过利用浇铸成型法在预成型体的内部填充粉末后进行反应烧结来执行。然后，根据需要，按照将通过化学气相渗透法而形成的基体的周围覆盖的方式，通过化学气相蒸镀法被覆致密质的碳化硅。特别是容器主体2及盖3的表面按照长纤维不露出的方式被致密质的碳化硅的基体覆盖。
此外，可以通过前体(precursor)浸渍烧成法(PIP法)来进行基体的形成。在该前体浸渍烧成法中，例如通过将在由陶瓷纤维形成的预成型体中浸渍陶瓷前体(聚碳硅烷等)后进行烧成的操作重复进行多次(例如6～7次)来形成基体。
另外，在前体浸渍烧成法中，起因于因烧成而引起的收缩等，在基体中产生微细的裂纹(crack)。因此，对于所完成的容器1，为了充分确保密合性及气密性，优选不通过前体浸渍烧成法而通过化学气相蒸镀法或化学气相渗透法来进行基体的形成。另外，也可以通过硅熔渗法来进行基体的形成。
容器主体2的形状形成筒形状，通过使用长纤维强化碳化硅而形成，从而能够制成从低温区域到高温区域具有优异的耐蚀性、耐环境性优异的容器1。
另外，在将筒形状的长度方向设为X方向、将周向设为Y方向的情况下，预成型体的纤维所延伸的方向(强化、配置方向)优选为XY面内。假定纤维沿与X方向及Y方向中的任一者均正交的厚度方向(Z方向)延伸的情况下，有可能纤维的端部在容器1的内表面侧露出。在该情况下，由于纤维变得与容器1的内容物直接接触，所以从耐氧化性及耐腐蚀性的观点出发不优选。于是，本实施方式中，通过使纤维所延伸的方向在XY面内，能够防止纤维与容器1的内容物直接接触。
另外，盖3也可以由碳化硅整块(monolithic)材料形成。容器主体2由于需要维持容器1整体的形状、保持其强度，所以优选由长纤维强化碳化硅材料形成。另一方面，盖3等辅助性构件由于没有必要保持容器1整体的强度，所以也可以由碳化硅整块材料形成。
接着，对于盖3的实施例使用图2到图5、图7到图9进行说明。另外，使用图6及图10示出比较例。各例中，盖3的形状及闭塞方法不同。各图对于容器主体2的与轴向正交的截面(端面)进行了图示。
如图2到图10中所示的那样，容器主体2为圆筒形状的管状体。在各例中，容器主体2为同一构成。另外，在容器主体2中，将内外隔开的壁部分5的壁厚B在容器主体2的周向及长度方向的任一部分均变得均匀。将该容器主体2的壁厚B设定为本实施方式的特定尺寸。该容器主体2的壁部分5的壁厚B的特定尺寸根据容器1的用途及使用环境(例如温度环境)等而适当设定。即，该特定尺寸是在设计容器1整体方面成为基准的尺寸。
本实施方式的容器主体2的壁部分5的壁厚B优选为0.5mm以上且5.0mm以下。进而，在盖3中，将内外隔开的壁部分6的壁厚L优选为0.5mm以上且5.0mm以下。
另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3闭塞的状态下，容器主体2与盖3重叠的部分7的间隙8被中间材9密封。通过使用该中间材9，能够进行物理或化学封闭。
本实施方式的中间材9包含无机粘接剂、陶瓷前体聚合物、碳粘接剂、金属焊料材和无机焊料材中的至少任一者，上述无机粘接剂使用了硅酸盐系或磷酸盐(phosphate)系的金属醇盐，上述陶瓷前体聚合物为聚碳硅烷、聚碳硅氮烷或聚有机硼硅氮烷的陶瓷前体聚合物，上述碳粘接剂使用了酚醛树脂，上述金属焊料材为银焊料(brazing fillermetral)、金焊料、铂焊料、钯焊料、磷铜焊料或镍(nickel)焊料的金属焊料材，上述无机焊料材为玻璃(glass)、硅(silicon)或金属氧化物的无机焊料材。另外，可以由这些材料的单体形成中间材9，也可以将多种材料组合而形成中间材9。通过将该中间材9填充到容器主体2与盖3重叠的部分7的间隙8中，能够提高容器主体2与盖3的接合部分的密封性(密封性)和接合强度。另外，中间材9根据容器1的用途而适当选择。
另外，在使用包含硅酸盐系、磷酸盐系的金属醇盐的无机粘接剂作为中间材9的情况下，在进行封闭的筒状的容器主体2及盖3之间的两侧、即被盖3密闭的容器主体2和该盖3这两者的接合面上涂布糊(paste)状或浆料(slurry)状的无机粘接剂，干燥后进行烧成。该无机粘接剂通过与水解反应同时开始缩聚反应，从而与基材粘接、接合。此时，烧成可以对容器主体2及盖3的整体进行加热，也可以仅对进行封闭的部分局部地进行加热。在局部加热的情况下，按照容器主体2和盖3这两者均以均匀的温度被加热的方式进行调整。
在使用聚碳硅烷、聚碳硅氮烷、聚有机硼硅氮烷的陶瓷前体聚合物作为中间材9的情况下，在进行封闭的筒状的容器主体2及盖3之间的两侧涂布浆料，干燥后进行烧成，上述浆料是在溶解于有机溶剂中的前体聚合物中分散碳化硅质粒子而得到的。该陶瓷前体聚合物的耐水解性优异，通过缩聚反应而被陶瓷化，与基材粘接、接合。此时，烧成可以在不活泼性气氛中对容器主体2及盖3的整体进行加热，也可以在不活泼性气氛中仅对进行封闭的部分局部地进行加热。在局部加热的情况下，按照容器主体2和盖3这两者均以均匀的温度被加热的方式进行调整。
作为中间材9，在为使用了酚醛树脂(phenol resin)的碳(carbon)粘接剂的情况下，在进行封闭的筒状的容器主体2及盖3之间的两侧涂布以酚醛树脂和石墨粉、焦炭(cokes)、沥青(pitch→pitch-black material)等作为主要成分的碳粘接剂，通过固化、烧成使其粘接。此时，烧成可以在不活泼性气氛中对容器主体2及盖3的整体进行加热，也可以在不活泼性气氛中仅对进行封闭的部分局部地进行加热。在局部加热的情况下，按照容器主体2和盖3这两者均以均匀的温度被加热的方式进行调整。
作为中间材9，在为银焊料、金焊料、铂焊料、钯焊料、磷铜焊料、镍焊料的金属焊料材的情况下，在进行封闭的筒状的容器主体2及盖3之间的两侧，通过直接金属化(metlize)法或间接金属化法将表面对于金属焊料材的润湿性进行改性后，配置粉末、糊状、箔、线(wire)等适当形状的金属焊料材，进行加热。此时，钎焊可以在不活泼性气氛中对容器主体2及盖3的整体进行加热，也可以在不活泼性气氛中仅对进行封闭的部分局部地进行加热。在局部加热的情况下，按照容器主体2和盖3这两者均以均匀的温度被加热的方式进行调整。
作为中间材9，在为玻璃、硅、金属氧化物的无机焊料材的情况下，在进行封闭的筒状的容器主体2及盖3之间的两侧，配置粉末状、糊状或浆料状的无机焊料材，进行加热、熔融。此时，钎焊可以在大气中或不活泼性气氛中对容器主体2及盖3的整体进行加热，也可以在大气中或不活泼性气氛中仅对进行封闭的部分局部地进行加热。在局部加热的情况下，按照容器主体2和盖3这两者均以均匀的温度被加热的方式进行调整。
在使用利用了硅酸盐系、磷酸盐系的金属醇盐的无机粘接剂、以及聚碳硅烷、聚碳硅氮烷、聚有机硼硅氮烷的陶瓷前体聚合物作为中间材9的情况下，优选含有30～60质量％的碳化硅的粉末，进一步更优选含有30～40质量％。即，在将包含无机粘接剂和前体聚合物的物质(主要成分)设为100质量％的情况下，中间材9也可以是进一步加入了30～60质量％(更优选为30～40质量％)的碳化硅作为添加材的物质。另外，也可以是相对于前体聚合物(100质量％)加入了30～60质量％(更优选为30～40质量％)的碳化硅的物质。通过像这样含有碳化硅的粉末，能够抑制起因于因烧成而引起的收缩等而产生的微细的裂纹的产生。另外，通过该中间材9，能够提高由包含碳化硅的材料形成的容器主体2与盖3的接合强度，并且能够充分确保容器主体2与盖的密合性及气密性。
中间材9要求耐热性、耐氧化性、耐环境性。根据成为使用容器1来保管或保存的对象的各种固体、液体、或气体的物理性质、化学性质，适当选择中间材9。即，在使用中间材9将盖3以物理或化学方法与容器主体2粘接、接合并进行封闭的工艺(process)中，成为保管或保存的对象的物质不发生变化变质、不与中间材9反应、不与容器1及盖3反应是必须的，鉴于这些状况来适当选择中间材9。
在将各种中间材9以物理或化学方法粘接、接合并进行封闭的工艺中，对进行封闭的部分局部地进行加热、以物理或化学方法进行粘接、接合由于不用对容纳于容器1的内部的物质给予热的影响即可，因此优选。作为局部加热的方法，采用利用激光(lasor)的加热、利用加热器(heater)的加热、利用红外线灯(ramp)的加热、高频感应加热、电磁感应加热等。并且，优选按照容器主体2和盖3这两者均成为均匀的温度的方式被加热。另外，为了实现按照成为均匀的温度的方式被加热，适当选择容器主体2及盖3的尺寸(size)和形状。
本实施方式中，在进行容器主体2及盖3的制作时，首先进行构成复合材料的预成型体(preform)的形成。在该工序中，首先，在直径为12μm的碳化硅的长纤维(Hi-Nicalon(注册商标)类型S、Nippon Carbon Co.,Ltd.制)的表面通过CVD法被覆碳。然后，使用将该长纤维500根左右捆扎而得到的纤维束(纱线(yarn))，通过长丝缠绕法，制作规定形状的预成型体(厚度为1.0mm)。
接着，对复合材料的预成型体进行基体的形成。在该工序中，将预成型体放置(set)到化学气相反应炉内的碳质模型(carbon mold)内部后，在温度为1300～1400℃、压力为4～100kPa的条件下，将原料气体(四氯化硅气体、丙烷气体(propangas)、氢气)导入反应炉的内部。由此，将以碳化硅作为主要成分的基体形成于预成型体上，准备厚度为1mm的第1复合材料。这里，在构成复合材料的预成型体的纤维之间通过化学气相渗透法形成基体，同时按照基体将预成型体的周围覆盖的方式，通过化学气相蒸镀法形成碳化硅基体。
如图2中所示的那样，实施例1的盖3A形成平板形状。该盖3A为其直径形成与容器主体2的直径相同的尺寸的圆盘。容器主体2的端部的开口部4被该盖3A闭塞。另外，在容器主体2的开口部4的周缘以涂布有中间材9的状态安装有盖3A。即，在容器主体2与盖3A之间，设置有中间材9。利用该中间材9，容器主体2与盖3A被接合。
在盖3A中，将内外隔开的壁部分6的壁厚L成为与容器主体2的壁厚B(特定尺寸)相同的尺寸。该壁部分6的壁厚L遍及整体变得均匀。另外，盖3A的壁厚L只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。另外，在该实施例1中，由于盖3A形成平板形状，所以没有容器主体2与盖3A重叠的部分。
另外，在实施例1的盖3A上，也可以形成用于与容器主体2的端部嵌合的槽。在形成槽的情况的制作工序的一个例子中，首先，准备使用了硼(bron)-碳系的烧结助剂的常压烧结碳化硅陶瓷的圆型平板，形成嵌合的槽。然后，按照将进行封闭的一侧覆盖的方式，通过化学气相蒸镀法形成碳化硅的薄膜。
如图3中所示的那样，实施例2的盖3B形成覆盖容器主体2的端部的外周的外塞形状(帽形状(cap shape))。该盖3B形成具有比容器主体2的外径稍大的内径的有底圆筒形状。通过容器主体2的端部被该盖3B覆盖而开口部4被闭塞。另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3B闭塞的状态下，容器主体2与盖3B重叠的部分7的间隙8被中间材9密封。利用该中间材9，容器主体2与盖3B被接合。
在盖3B中，将内外隔开的壁部分6的壁厚L成为与容器主体2的壁厚B(特定尺寸)相同的尺寸。该壁部分6的壁厚L遍及盖3B整体而变得均匀。另外，盖3B的壁厚L只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。
另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3B闭塞的状态下，容器主体2与盖3B重叠的部分7的壁厚Q成为容器主体2的壁厚B的(特定尺寸)的大致2倍的尺寸。另外，该重叠的部分7的壁厚Q只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。
如图4中所示的那样，实施例3的盖3C形成被设置于比容器主体2的开口部4更靠内侧的内塞形状。该盖3C形成具有比容器主体2的内径稍小的外径的有底圆筒形状。即，在盖3C的中央部，形成有朝向容器主体2的内方凹陷的空心部10。通过该盖3C嵌入容器主体2的开口部4中，从而开口部4被闭塞。另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3C闭塞的状态下，容器主体2与盖3C重叠的部分7的间隙8被中间材9密封。利用该中间材9，容器主体2与盖3C被接合。另外，通过盖3C嵌入容器主体2的开口部4中，能够提高容器主体2的开口部4的密封性及机械强度。
在盖3C中，将内外隔开的壁部分6的壁厚L成为与容器主体2的壁厚B(特定尺寸)相同的尺寸。该壁部分6的壁厚L遍及盖3C整体而变得均匀。另外，盖3C的壁厚L只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。
另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3C闭塞的状态下，容器主体2与盖3C重叠的部分7的壁厚Q成为容器主体2的壁厚B的(特定尺寸)的大致2倍的尺寸。另外，该重叠的部分7的壁厚Q只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。
如图5中所示的那样，实施例4的盖3D形成嵌入容器主体2的开口部4中、并且覆盖开口部4的端部(周缘)的中塞形状。该盖3D形成具有比容器主体2的内径稍小的外径的有底圆筒形状。即，在盖3D的中央部，形成有朝向容器主体2的内方凹陷的空心部10。通过该盖3D嵌入容器主体2的开口部4中，从而开口部4被闭塞。另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3D闭塞的状态下，容器主体2与盖3D重叠的部分7的间隙8被中间材9密封。利用该中间材9，容器主体2与盖3D被接合。另外，通过盖3D嵌入容器主体2的开口部4中，能够提高容器主体2的开口部4的密封性及机械强度。
在盖3D中，将内外隔开的壁部分6的壁厚L成为与容器主体2的壁厚B(特定尺寸)相同的尺寸。该壁部分6的壁厚L遍及盖3D整体而变得均匀。另外，盖3D的壁厚L只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。
另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3D闭塞的状态下，容器主体2与盖3D重叠的部分7的壁厚Q成为容器主体2的壁厚B的(特定尺寸)的大致2倍的尺寸。另外，该重叠的部分7的壁厚Q只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。
如图6中所示的那样，比较例1的盖3E形成嵌入容器主体2的开口部4中、并且覆盖开口部4的端部(周缘)、并且没有形成上述的空心部10的实心塞形状。通过该盖3E嵌入容器主体2的开口部4中，从而开口部4被闭塞。另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3E闭塞的状态下，容器主体2与盖3E重叠的部分7的间隙8被中间材9密封。利用该中间材9，容器主体2与盖3E被接合。另外，通过盖3E嵌入容器主体2的开口部4中，能够提高容器主体2的开口部4的密封性及机械强度。
在盖3E中，将内外隔开的壁部分6的壁厚L成为容器主体2的壁厚B(特定尺寸)的大致5倍的尺寸。另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3E闭塞的状态下，容器主体2与盖3E重叠的部分7的壁厚Q成为容器主体2的壁厚B的(特定尺寸)的大致9倍的尺寸。
如图7中所示的那样，实施例5的盖3F形成覆盖容器主体2的端部的外周的外塞形状(帽形状)。该盖3F形成具有比容器主体2的外径稍大的内径的有底圆筒形状。另外，在容器主体2及盖3F中，在容器主体2与盖3F重叠的部分7的相向面，形成有螺纹11、12。并且，通过盖3F与容器主体2的端部螺合，从而开口部4被闭塞。另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3F闭塞的状态下，容器主体2与盖3F重叠的部分7的间隙8被中间材9密封。另外，通过盖3F与容器主体2的开口部4螺合，能够提高容器主体2的开口部4的密封性及机械强度。另外，以下说明的图8到图11也同样，但螺纹11、12的边缘部(端部)为了缓和应力集中而进行了C倒角或R加工。
在盖3F中，将内外隔开的壁部分6的壁厚L成为与容器主体2的壁厚B(特定尺寸)相同的尺寸。该壁部分6的壁厚L遍及盖3F整体而变得均匀。另外，盖3F的壁厚L只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。
另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3F闭塞的状态下，容器主体2与盖3F重叠的部分7的壁厚Q成为容器主体2的壁厚B的(特定尺寸)的大致2倍的尺寸。另外，该重叠的部分7的壁厚Q只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。
如图8中所示的那样，实施例6的盖3G形成被设置于比容器主体2的开口部4更靠内侧的内塞形状。该盖3G形成具有比容器主体2的内径稍小的外径的有底圆筒形状。即，在盖3G的中央部，形成有朝向容器主体2的内方凹陷的空心部10。另外，在容器主体2及盖3G中，在容器主体2与盖3G重叠的部分7的相向面，形成有螺纹11、12。并且，通过盖3G与容器主体2的端部螺合(mounted on)，从而开口部4被闭塞。另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3G闭塞的状态下，容器主体2与盖3G重叠的部分7的间隙8被中间材9密封。另外，通过盖3G与容器主体2的开口部4螺合，能够提高容器主体2的开口部4的密封性及机械强度。
在盖3G中，将内外隔开的壁部分6的壁厚L成为与容器主体2的壁厚B(特定尺寸)相同的尺寸。该壁部分6的壁厚L遍及盖3G整体而变得均匀。另外，盖3G的壁厚L只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。
另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3G闭塞的状态下，容器主体2与盖3G重叠的部分7的壁厚Q成为容器主体2的壁厚B的(特定尺寸)的大致2倍的尺寸。另外，该重叠的部分7的壁厚Q只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。
如图9中所示的那样，实施例7的盖3H形成嵌入容器主体2的开口部4中、并且覆盖开口部4的端部(周缘)的中塞形状。该盖3H形成具有比容器主体2的内径稍小的外径的有底圆筒形状。即，在盖3H的中央部，形成有朝向容器主体2的内方凹陷的空心部10。另外，在容器主体2及盖3H中，在容器主体2与盖3H重叠的部分7的相向面，形成有螺纹11、12。并且，通过盖3H与容器主体2的端部螺合，从而开口部4被闭塞。另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3H闭塞的状态下，容器主体2与盖3H重叠的部分7的间隙8被中间材9密封。另外，通过盖3H与容器主体2的开口部4螺合，能够提高容器主体2的开口部4的密封性及机械强度。
在盖3H中，将内外隔开的壁部分6的壁厚L成为与容器主体2的壁厚B(特定尺寸)相同的尺寸。该壁部分6的壁厚L遍及盖3H整体而变得均匀。另外，盖3H的壁厚L只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。
另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3H闭塞的状态下，容器主体2与盖3H重叠的部分7的壁厚Q成为容器主体2的壁厚B的(特定尺寸)的大致2倍的尺寸。另外，该重叠的部分7的壁厚Q只要为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下即可。
另外，就实施例4的盖3D(参照图5)及实施例7的盖3H(参照图9)而言，将容器主体2的开口部4的端部(周缘)覆盖。通过像这样操作，能够保护容器主体2的端部。例如，在制作长条的容器主体2时，首先，形成比所需尺寸长的容器主体2。然后，将其端部切断而调整长度方向的尺寸。即，在容器主体2的端部(开口部4的周缘的面)，长纤维露出到外部。通过将该端部用盖3覆盖，能够防止长纤维的露出。
如图10中所示的那样，比较例2的盖3K形成嵌入容器主体2的开口部4中、并且覆盖开口部4的端部(周缘)、并且没有形成上述的空心部10的实心塞形状。另外，在容器主体2及盖3K中，在容器主体2与盖3K重叠的部分7的相向面，形成有螺纹11、12。并且，通过盖3K与容器主体2的端部螺合，从而开口部4被闭塞。另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3K闭塞的状态下，容器主体2与盖3K重叠的部分7的间隙8被中间材9密封。另外，通过盖3K嵌入容器主体2的开口部4中，能够提高容器主体2的开口部4的密封性及机械强度。
在盖3K中，将内外隔开的壁部分6的壁厚L成为容器主体2的壁厚B(特定尺寸)的大致5倍的尺寸。另外，在将容器主体2的开口部4利用盖3K闭塞的状态下，容器主体2与盖3K重叠的部分7的壁厚Q成为容器主体2的壁厚B的(特定尺寸)的大致9倍的尺寸。
另外，比较例1及比较例2的盖3E、3K与实施例1到实施例7的盖3相比，体积及质量变大。因此，变得容易因温度变化而产生裂纹。
本实施方式中，在将容器主体2的开口部4利用盖3闭塞的状态下，容器主体2与盖3重叠的部分7的壁厚Q只要为容器主体2的壁厚B(特定尺寸)的1倍以上且3倍以下即可。若像这样操作，则由于在容器主体2与盖3重叠的部分7因温度变化而发生膨胀或收缩时，其膨胀率或收缩率变得与容器主体2的壁部分5近似，所以能够提高容器主体2与盖3重叠的部分7的对温度变化的耐受性。
另外，在容器主体2中与盖3重叠的部分的壁厚只要为其它部分的壁厚的0.5倍以上且2倍以下即可。另外，在盖3中与容器主体2重叠的部分的壁厚只要为其它部分的壁厚的0.5倍以上且2倍以下即可。
另外，在上述的各例中，盖3的壁部分6的壁厚L也可以为容器主体2的壁部分5的壁厚B的1.2倍以上且2.5倍以下。进而，在容器主体2的开口部4被盖3闭塞的状态下，容器主体2与盖3重叠的部分7的壁厚Q也可以为容器主体2的壁厚B(特定尺寸)的1.2倍以上且2.5倍以下。
在容器主体2与盖3重叠的部分7的壁厚Q比上述的范围的下限值薄的情况下，有时容器1的机械特性、耐热性、耐氧化性、耐环境性变得不充分。与此相对，在比上述的范围的上限值厚的情况下，制造性变差，其结果是，容器1的内部的气孔率上升，导致强度、热导率下降等机械特性、热特性下降，有时机械特性或耐环境性变得不充分。对于本实施方式来说，能够解决这样的课题。
另外，在用盖3进行封闭的情况下，也通过使盖3的壁部分6的壁厚L接近容器主体2的壁部分5的壁厚B、并且容器主体2与盖3重叠的部分7的壁厚Q也按照作为容器1整体成为均质的厚度的方式进行调整，从而即使在高温环境下，也能够避免容器1的比热、热膨胀、热导率等因温度而产生的变化。
本实施方式中，在容器主体2和盖3各自上形成螺纹11、12，通过盖3与容器主体2螺合，能够提高容器主体2与盖3的接合强度。
图11表示用盖3将容器主体2的开口部4闭塞的工序的一个例子。另外，作为中间材9，例示出金属焊料材。如图11(A)中所示的那样，本实施方式中，在容器主体2与盖3重叠的部分7的相向面分别形成螺纹有11、12。
如图11(B)中所示的那样，在使用金属焊料材作为中间材9的情况下，在容器主体2与盖3重叠的部分7的相向面中，在规定范围E内预先实施金属化。该金属化对容器主体2与盖3这两者实施。另外，金属化可以是直接金属化法或间接金属化法中的任一者。利用该金属化，相向面的表面的对于金属焊料材的润湿性被改性。
接着，在使盖3与容器主体2的端部螺合时，在容器主体2与盖3重叠的部分7的间隙8中配置线状的中间材9。然后，对容器主体2与盖3进行加热。线状的中间材9通过该加热而熔融。
该熔化后的中间材9通过毛细管现象而中间材9进入间隙8中(参照图9)。另外，该中间材9进入实施了金属化的范围E内，并停留在该范围E内。像这样，在容器主体2与盖3重叠的部分7的间隙8中配置中间材9。若像这样操作，则能够预先通过金属化而设定中间材9的进入范围E。因此，中间材9不会蔓延至不必要的部分。之后，通过将容器主体2和盖3冷却，从而中间材9被固化。
另外，作为中间材9，也可以使用活性银焊料。例如，在容器主体2与盖3的间隙8的两侧实施螺纹加工后，涂布糊(paste)状的活性银焊料。接着，将容器主体2和盖3这两者在780～800℃的温度下均匀地进行加热。进而，一边将该加热进行气体保护(gas shield)，一边使用陶瓷加热器(ceramic heater)进行加热。
另外，作为中间材9，也可以使用镍焊料。例如，在容器主体2与盖3的间隙8的两侧实施螺纹加工后，通过蒸镀法形成含有钛(titan)、镍(nickel)、铬(chrome)中的至少任一者的膜。另外，可以由这些材料的单体形成膜，也可以将多种材料组合而形成。接着，配置片状的镍焊料。接着，将容器主体2与盖3这两者在925～1010℃的温度下均匀地进行加热。进而，一边将该加热进行气体保护，一边使用陶瓷加热器进行加热。
接下来，对于容器1中的开口部4的闭塞方法，使用图12的流程图进行说明。另外，在以下的流程图的各步骤(step)的说明中，例如将记载为“步骤S11”之处简记为“S11”。
如图12中所示的那样，首先，根据容器1的用途及使用环境等而决定容器主体2的壁部分5的壁厚B的特定尺寸。然后，由长纤维强化碳化硅材料形成容器主体2(S11)。接着，基于特定尺寸而决定盖3的壁部分6的壁厚L。然后，由长纤维强化碳化硅材料形成盖3(S12)。接着，在使用金属焊料材作为中间材9的情况下，对容器主体2与盖3重叠的部分7的中间材9的进入范围E预先实施金属化(S13)。另外，除使用金属焊料材的情况以外，也可以不对中间材9的进入范围E预先实施金属化。该情况下，该金属化施工工序(S13)也可以省略。
接着，在容器主体2与盖3重叠的部分7的间隙8的附近配置中间材9(S14)。接着，用盖3将容器主体2的开口部4闭塞(S15)。接着，对容器主体2与盖3进行加热而将中间材9熔化，使该熔化后的中间材9通过毛细管现象而进入容器主体2与盖3重叠的部分7的间隙8中(S16)。接着，将容器主体2与盖3冷却而使中间材9固化(S17)，结束处理。
制作各实施例及各比较例的各样品，进行接合强度试验、密封性试验和耐环境性试验。在图13中所示的表中，与各实施例及各比较例对应地记载了盖3的形状、螺纹11、12的有无、中间材9的有无、容器主体2与盖3的接合强度(机械特性)、容器1的密封性、容器1的耐环境性的试验结果。另外，图13中所示的试验结果为一个例子。
在该试验中，除了上述的实施例1～7、比较例1～2以外，包括用外塞形状的盖3F与容器主体2螺合但没有使用中间材9的实施例8(省略图示)、用内塞形状的盖3G与容器主体2螺合但没有使用中间材9的实施例9(省略图示)、用中塞形状的盖3H与容器主体2螺合但没有使用中间材9的实施例10(省略图示)、用实心塞形状的盖3K与容器主体2螺合但没有使用中间材9的比较例3(省略图示)在内也进行了试验。
另外，耐环境性表示对温度变化的耐受性。作为该耐环境性试验，进行了过热水蒸汽试验。关于过热水蒸汽试验，使用高压釜(autoclave)，在温度为360℃、水蒸汽压力为0.2MPa、保持时间为1周的试验条件下进行。试验方法依据JIS。
另外，容器主体2与盖3的接合强度的试验通过在室温下实施抗拉强度试验来进行测定，将该测定值与规定的阈值(threshold value)进行比较来判定接合强度的好坏。另外，耐环境性的好坏的判定基于裂纹的产生的有无。
如该试验结果中所示的那样，就使用了实施例5～7的盖3的容器1而言，接合强度、密封性、耐环境性中的任一者均成为良好的结果。与此相对，就使用了比较例1～3的盖3的容器1而言，耐环境性成为不良的结果。就这些比较例1～3的盖3而言，成为不耐受温度变化、产生了裂纹的结果。
另外，如比较例1～3中所示的盖3的例子那样，可知：在盖3中，若使将内外隔开的壁部分6的壁厚L(参照图6及图10)成为容器主体2的壁厚B(特定尺寸)的4倍以上的尺寸(超过3倍(2.5倍)的尺寸)，则不耐受温度变化，产生了裂纹。另外可知，若在将容器主体2的开口部4利用盖3闭塞的状态下，使容器主体2与盖3重叠的部分7的壁厚Q(参照图6及图10)成为容器主体2的壁厚B的(特定尺寸)的4倍以上(超过3倍(2.5倍)的尺寸)的尺寸，则不耐受温度变化，产生了裂纹。另外，若使盖3的壁部分6的壁厚L及容器主体2与盖3重叠的部分7的壁厚Q低于容器主体2的壁厚B的(特定尺寸)的1倍(1.2倍)，则容器1变得无法保持假定的用途所需的强度。对于本实施方式来说，能够解决这样的课题。
在图16中所示的表中，记载了进行了试验体的热冲击试验的试验结果。在该试验中，制作了盖3相对于容器主体2的厚度不同的多种试验体。在该试验中，将各个试验体在500℃下加热后，在保持该温度的状态下投下到水中。然后，通过荧光探伤试验对试验体实施是否产生了裂纹的检查。另外，对于该检查的结果判明没有裂纹的试验体，追加进行氦泄漏试验，评价其气密性。另外，将本实施方式的实施例6(参照图8)的形状的容器作为试验体使用。
试验体1是将盖3的壁部分6的壁厚L设定为容器主体2的壁厚B的0.5倍的试验体。试验体2是将盖3的壁部分6的壁厚L设定为容器主体2的壁厚B的1倍的试验体。试验体3是将盖3的壁部分6的壁厚L设定为容器主体2的壁厚B的2倍的试验体。试验体4是将盖3的壁部分6的壁厚L设定为容器主体2的壁厚B的3倍的试验体。试验体5是将盖3的壁部分6的壁厚L设定为容器主体2的壁厚B的4倍的试验体。试验体6是将盖3的壁部分6的壁厚L设定为容器主体2的壁厚B的5倍的试验体。
进行了热冲击试验的结果是，在试验体6中产生了裂纹。并且，对于没有裂纹的试验体1～5，追加进行氦泄漏(helium leak)试验。这里，将检测泄漏量的检测装置的检测限值即1×10-9Pa m3/s作为检测限值，将泄漏量为检测限值以下的试验体判定为合格，将检测到泄漏的试验体判定为不合格。符合合格基准的是试验体2～试验体4。由该试验结果确认到，盖3的壁部分6的壁厚L优选为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下。
另外，对于本实施方式的实施例2到实施例5及实施例7的形状的容器，也制作试验体，与上述同样地进行了热冲击试验和氦气泄漏试验。其结果确认到，盖3的壁部分6的壁厚L优选为容器主体2的壁厚B的1倍以上且3倍以下。
另外，在上述的实施方式中，将容器主体2的形状设定为圆筒形状进行了说明，但容器主体2的形状也可以是其它形状。例如，也可以如图14的变形例1的容器1L中所示的那样，容器主体2L形成方筒形状。并且，该容器主体2L的端部的开口部4L被形成平板形状的盖3L闭塞。
变形例1的盖3L形成俯视图下为四角的形状，形成为与容器主体2L的端部的形状同一形状。另外，开口部4L的形状也形成四角形状。另外，盖3L(壁部分)的壁厚成为与容器主体2L的壁厚(特定尺寸)相同的尺寸。该盖3L的壁厚遍及整体而变得均匀。另外，盖3L的壁厚只要为容器主体2L的壁部分的壁厚的1倍以上且3倍以下即可。另外，在容器主体2L的开口部4L的周缘以涂布有中间材的状态安装有盖3L。即，利用该中间材，容器主体2L与盖3L被接合。进而，在俯视下，也可以将容器主体2L的4个角部形成为弯曲形状。若像这样操作，则容器1L的机械强度及耐环境性提高。
另外，在方筒形状的容器主体2M中，也可以使盖3M与其开口部4M螺合。例如，如图15的变形例2的容器1M中所示的那样，在容器主体2M的形成四角形状的端部的中央部分，也可以形成成为圆形状的开口部4M。该容器主体2M的端部的开口部4M被形成中塞形状的盖3M闭塞。
变形例2的盖3M形成俯视图下为四角的形状，具有嵌入容器主体2M的开口部4M中的圆筒形状的部分13。在该部分13的外周面，配置有中间材(未图示)。该盖3M与容器主体2M的开口部4M螺合。另外，在盖3M的中央部，形成有朝向容器主体2M的内方凹陷的空心部10。
在变形例2的容器主体2M中，开口部4M的周缘的壁厚不固定。在该情况下，特定尺寸设定为在开口部4M的周缘最薄的部分的壁厚的尺寸。并且，在盖3M中，将内外隔开的壁部分的壁厚成为与特定尺寸相同的尺寸。另外，盖3M的壁部分的壁厚遍及整体而变得均匀。该盖3M的壁部分的壁厚只要为容器主体2M的壁厚的1倍以上且3倍以下即可。
另外，将特定尺寸设定为在开口部4M的周缘最薄的部分的壁厚，但也可以将其它的壁厚规定为特定尺寸。例如，也可以将在容器主体2M的开口部4M的周缘最厚的部分的壁厚作为特定尺寸。另外，也可以将容器主体2M的开口部4M的周缘的平均的壁厚作为特定尺寸。
另外，也可以将在上述任一个实施例(变形例)中适用的构成适用于其它实施例(变形例)，还可以将在各实施例(变形例)中适用的构成组合。
另外，本实施方式的盖3是在将容器主体2的开口部4闭塞的状态下具有比容器主体2的内表面的面积小的内表面的面积的构件。另外，在将容器主体2的开口部4闭塞的状态下，盖3的内表面的面积只要为容器主体2的内表面的面积的一半以下即可。另外，在将设置于1个容器主体2上的多个开口部4用多个盖3闭塞的情况下，各个盖3的内表面的面积只要为容器主体2的内表面的面积的一半以下即可。
另外，本实施方式的盖3的形状并不限于筒形状，可以为箱状，也可以为球形状，还可以为其它的形状。
另外，容器主体2的壁部分5的壁厚B并不限于遍及整体而变得均匀，也可以是不均匀的壁厚。在容器主体2的壁部分5的壁厚B不均匀的情况下，可以将最薄的部分的壁厚作为特定尺寸，也可以将最厚的部分的壁厚作为特定尺寸，还可以将容器主体2的壁部分5的壁厚B的平均值作为特定尺寸。
另外，盖3的壁部分6的壁厚L并不限于遍及整体而变得均匀，也可以是不均匀的壁厚。在盖3的壁部分6的壁厚L不均匀的情况下，最薄的部分的壁厚只要为特定尺寸的1倍以上且3倍以下即可。另外，最厚的部分的壁厚只要为特定尺寸的1倍以上且3倍以下即可。另外，盖3的壁部分6的壁厚L的平均值只要为特定尺寸的1倍以上且3倍以下即可。
根据以上说明的实施方式，通过具备由至少包含碳化硅的材料形成、将内外隔开的壁部分的壁厚为特定尺寸的1倍以上且3倍以下、且将容器主体的开口部闭塞的盖，能够提高对温度变化的耐受性。
对本发明的几个实施方式进行了说明，但这些实施方式是作为例子提出的，并不意图限定发明的范围。这些实施方式可以以其它各种方式实施，在不脱离发明的主旨的范围内，可以进行各种省略、置换、变更、组合。这些实施方式和其变形包含于发明的范围和主旨中，同样地包含于权利要求书中记载的发明和其均等的范围内。

Claims (14)

1.一种容器，其具备容器主体和盖，
所述容器主体由将碳化硅的长纤维与碳化硅的基体复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料形成，将内外隔开的壁部分的壁厚为特定尺寸，
所述盖由至少包含碳化硅的材料形成，将内外隔开的壁部分的壁厚为所述特定尺寸的1倍以上且3倍以下，且所述盖将所述容器主体的开口部闭塞。
2.根据权利要求1所述的容器，其中，在将所述开口部利用所述盖闭塞的状态下，所述容器主体与所述盖重叠的部分的壁厚为所述特定尺寸的1倍以上且3倍以下。
3.根据权利要求1或权利要求2所述的容器，其中，在所述容器主体和所述盖各自上形成有螺纹，所述盖与所述容器主体螺合。
4.根据权利要求1或权利要求2所述的容器，其中，在将所述开口部利用所述盖闭塞的状态下，所述容器主体与所述盖重叠的部分的间隙被中间材密封。
5.根据权利要求1或权利要求2所述的容器，其中，对所述容器主体与所述盖重叠的部分的相向面实施金属化，在将所述开口部利用所述盖闭塞的状态下将所述容器主体与所述盖重叠的部分的间隙密封的中间材进入到实施了该金属化的范围内。
6.根据权利要求1或权利要求2所述的容器，其中，所述容器主体的形状形成筒形状，所述容器主体的设置于一个端部或两个端部的所述开口部被所述盖闭塞。
7.根据权利要求6所述的容器，其中，所述盖的形状为覆盖所述容器主体的端部的外周的外塞形状、设置于比所述开口部更靠内侧的内塞形状、和覆盖所述开口部的端部的中塞形状中的至少任一者。
8.根据权利要求1或权利要求2所述的容器，其中，在将所述开口部利用所述盖闭塞的状态下将所述容器主体与所述盖重叠的部分的间隙密封的中间材包含：
无机粘接剂，其使用了硅酸盐系或磷酸盐系的金属醇盐；
陶瓷前体聚合物，其为聚碳硅烷、聚碳硅氮烷或聚有机硼硅氮烷的陶瓷前体聚合物；
碳粘接剂，其使用了酚醛树脂；
金属焊料材，其为银焊料、金焊料、铂焊料、钯焊料、磷铜焊料或镍焊料的金属焊料材；和
无机焊料材，其为玻璃、硅或金属氧化物的无机焊料材；
中的至少任一者。
9.根据权利要求1或权利要求2所述的容器，其中，在将所述开口部利用所述盖闭塞的状态下将所述容器主体与所述盖重叠的部分的间隙密封的中间材包含：
使用了硅酸盐系或磷酸盐系的金属醇盐的无机粘接剂；
聚碳硅烷、聚碳硅氮烷或聚有机硼硅氮烷的陶瓷前体聚合物；和
30～60质量％的碳化硅的添加材。
10.根据权利要求1或权利要求2所述的容器，其中，所述盖由将碳化硅的长纤维与碳化硅的基体复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料形成。
11.一种容器中的开口部的闭塞方法，其包含：
由将碳化硅的长纤维与碳化硅的基体复合化而得到的长纤维强化碳化硅材料形成将内外隔开的壁部分的壁厚为特定尺寸的容器主体的步骤；
由至少包含碳化硅的材料形成将内外隔开的壁部分的壁厚为所述特定尺寸的1倍以上且3倍以下的盖的步骤；和
用所述盖将所述容器主体的开口部闭塞的步骤。
12.根据权利要求11所述的容器中的开口部的闭塞方法，其包含：
在所述容器主体与所述盖重叠的部分的间隙的附近配置中间材的步骤；和
将所述中间材熔化并通过毛细管现象而使所述中间材进入所述间隙中的步骤。
13.根据权利要求11或权利要求12所述的容器中的开口部的闭塞方法，其包含对将所述容器主体与所述盖重叠的部分的间隙密封的中间材的进入范围预先实施金属化的步骤。
14.根据权利要求11或权利要求12所述的容器中的开口部的闭塞方法，其中，使用化学气相蒸镀法和化学气相渗透法中的至少任一种方法来形成所述容器主体或所述盖。
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