CN1609500A - 高压容器及其制造方法 - Google Patents

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CN1609500A
CN1609500A CNA2004100882037A CN200410088203A CN1609500A CN 1609500 A CN1609500 A CN 1609500A CN A2004100882037 A CNA2004100882037 A CN A2004100882037A CN 200410088203 A CN200410088203 A CN 200410088203A CN 1609500 A CN1609500 A CN 1609500A
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金原雅彦
森大五郎
都筑诚
熊野明子
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Toyota Motor Corp
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Toyota Motor Corp
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Abstract

本发明旨在使高压容器上的金属制内衬与复合材制外壳的变形量大体一致，从而防止金属制内衬与复合材制外壳之间发生滑动。高压容器(10)具有：有所需的容器形状的金属制内衬(20)，和在金属制内衬(20)的外周上形成的复合材制外壳(30)。金属制内衬(20)，具有圆筒状的主体部(21)，两端部上的接头部(22)，以及连接主体部(21)和接头部(22)的盖部(23)。在主体部(21)上，遍及金属制内衬(20)的轴向(纵向)全长而形成风箱状的伸缩容许部(211)。伸缩容许部(211)，通过由其基端部(211b)的开闭(变形)引起的弹性作用，来防止当高压容器(10)膨胀/收缩时，金属制主体部(21)和复合材制外壳(30)之间发生滑动。

Description

高压容器及其制造方法
技术领域
本发明涉及一种复合材制高压容器以及高压容器的制造方法。
背景技术
作为主要收容气体的高压容器，实际应用的是取代现有的钢制，而在金属制内衬上覆盖复合材制外壳的高压容器。
在采用金属制内衬的高压容器中，存在容器随着气体(gas)填充排放而膨胀/收缩所引起的金属制内衬的疲劳问题。另一方面，如果为轻量化和降低成本而减少复合材制外壳的纤维量，将增加膨胀/收缩量，从而限制容许填充/排放的次数。
因此，提出了在金属制内衬的一部分具有缓和由内压力变动引发的轴向变动的弯曲形状部的压力容器(参见专利文献1)。
【专利文献1】特开平9-42594号公报
发明内容
但是，在上述现有技术中，由于仅在金属制内衬的一部分具有容许大变形(弹性变形)的弯曲形状部，所以金属制内衬的变形量和复合材制外壳的变形量不同，而使两者之间发生滑动。因此，由于剪切力以高表面压力作用在金属制内衬以及复合材制外壳之间，而在一部分滑动部分上发生摩擦，在未滑动部分金属制内衬和复合材制外壳的变形量大致相同，所以不能排除金属制内衬上的疲劳限制。
本发明即是为解决上述问题所作出的，其目的在于使高压容器上的金属制内衬和复合材制外壳的变形量大体一致，从而防止金属制内衬和复合材制外壳之间发生滑动。
为解决上述问题，本发明的方案1提供了一种高压容器。本发明的方案1涉及的高压容器，其特征在于，具有：金属制内衬，其具有，遍及轴向全长具有容许向轴向弹性变形的轴向变形容许部的中空的主体部，和端部；以及包围所述金属制内衬的外周的复合材制外壳。
根据本发明的方案1涉及的高压容器，由于在中空的主体部上遍及轴向全长具有容许向轴向弹性变形的轴向变形容许部，所以可以使高压容器上的金属制内衬和复合材制外壳的变形量大体一致，从而防止金属制内衬和复合材制外壳之间发生轴向滑动。
在本发明的方案1涉及的高压容器内，所述轴向变形容许部在所述主体部上一体成形为风箱状，所述端部和所述主体部也可以一体成形。在这种情况下，通过风箱状的轴向变形容许部发生弹性变形，引起金属制内衬的主体部根据复合材制外壳的轴向伸缩而产生轴向伸缩。
在本发明的方案1涉及的高压容器中，所述金属制内衬，也可以由构成所述轴向变形容许部并形成所述主体部的多个主体部构件，和夹入所述多个构件并形成与所述主体部分体的所述端部的端部构件形成。在这种情况下，通过由多个主体部构件形成的轴向变形容许部，引起金属制内衬的主体部根据复合材制外壳的轴向伸缩而产生轴向伸缩。此外，还可以自由选择主体部构件的形状。
在本发明的方案1涉及的高压容器中，所述主体部也可以遍及圆周方向全周具有容许向径向弹性变形的径向变形容许部。在这种情况下，通过径向变形容许部，以使金属制内衬的主体部根据复合材制外壳的径向(圆周方向)伸缩而产生径向伸缩。所以，可以防止金属制内衬和复合材制外壳之间发生径向滑动。
本发明的方案2提供一种高压容器。本发明的方案2涉及的高压容器，其特征在于，具有：复合材制外壳；和金属制内衬，其具有，被所述复合材制外壳包在其内的同时，随着所述复合材制外壳的轴向伸缩变化而在遍及轴向全长上进行伸缩变化的中空的主体部，和端部。
根据本发明的方案2涉及的高压容器，由于中空的主体部随着复合材制外壳的轴向伸缩变化而在遍及轴向全长上进行伸缩变化，所以，可以使高压容器上的金属制内衬和复合材制外壳的变形量大体一致，从而防止金属制内衬和复合材制外壳之间发生轴向滑动。
在本发明的方案2涉及的高压容器中，所述主体部一体成形为风箱状，所述端部和所述主体部也可以一体成形。在这种情况下，通过形成为风箱状的主体部发生弹性变形，引起金属制内衬的主体部根据复合材制外壳的轴向伸缩而产生轴向伸缩。
在本发明的方案2涉及的高压容器中，所述金属制内衬，也可以由形成所述主体部的多个主体部构件，和夹入所述多个构件并形成与所述主体部分体的所述端部的端部构件形成。在这种情况下，通过由多个主体部构件构成的主体部，引起金属制内衬的主体部根据复合材制外壳的轴向伸缩而产生轴向伸缩。此外，还可以自由选择主体部构件的形状。
在本发明的方案2涉及的高压容器中，所述主体部还可以随着所述复合材制外壳的圆周方向的伸缩变化而在遍及圆周方向全长进行伸缩变化。在这种情况下，由于主体部随着复合材制的圆周方向的伸缩变化而在遍及圆周方向全长上进行伸缩变化，所以引起金属制内衬的主体部根据复合材制外壳的径向(圆周方向)伸缩而产生径向伸缩。因此，可以防止金属制内衬和复合材制外壳之间发生径向滑动。
在本发明的方案1或方案2涉及的高压容器中，也可以沿轴向对所述金属制内衬施加预压力。在这种情况下，可以提高金属制内衬的疲劳极限。此外，当主体部由多个主体部构件构成时，可以提高各主体部构件之间的气密性。
在本发明的方案1或方案2涉及的高压容器中，所述金属制内衬可以在内部具有与其轴向垂直相交设置的加强板。在这种情况下，可以通过加强板来抑制高压容器的径向变形。此外，当加强板是用导热性高的材质制成时，可以提高对复合材制外壳的热传递速度。
本发明的方案3提供一种高压容器。本发明的方案3涉及的高压容器，其特征在于，具有：金属制内衬，其具有，遍及圆周方向全周具有容许向径向弹性变形的径向变形容许部的中空的主体部，和端部；以及包围所述金属制内衬的外周的复合材制外壳。
根据本发明的方案3涉及的高压容器，由于在中空的主体部上，遍及圆周方向全周具有容许向径向弹性变形的径向变形容许部，所以可以使高压容器上的金属制内衬和复合材制外壳的变形量大体一致，从而防止金属制内衬和复合材制外壳之间发生径向滑动。
本发明的方案4提供一种高压容器。本发明的方案4涉及的高压容器，其特征在于，具有：复合材制外壳；和金属制内衬，其具有，被所述复合材制外壳包在其内的同时，随着所述复合材制外壳的圆周方向的伸缩变化而在遍及圆周方向的全长上进行伸缩变化的中空的主体部，和端部。
根据本发明的方案3涉及的高压容器，由于中空的主体部随着复合材制外壳的圆周方向的伸缩变化而在遍及圆周方向全长上进行伸缩变化，所以可以使高压容器上的金属制内衬和复合材制外壳的变形量大体一致，从而防止金属制内衬和复合材制外壳之间发生径向滑动。
在本发明的方案1～4中的任意一个涉及的高压容器中，可以在所述金属制内衬的内部，内置储氢合金。在这种情况下，可以提高作为填充物的氢的填充量。
本发明的方案5，提供一种高压容器的制造方法。本发明的方案5涉及的高压容器的制造方法，其特征在于，将构成主体部的多个主体部构件配置为一列，在所述整列的多个主体部构件的两端部设置构成各自端部的端部构件，对所述各端部构件施加朝向所述主体部构件的载荷，在已施加载荷的状态，对所述主体部构件以及所述端部构件缠绕强化纤维，以及通过树脂剂将缠绕起来的强化纤维固定。
根据本发明的方案5涉及的高压容器的制造方法，可以制造本发明的方案1～4涉及的高压容器。
本发明的方案6提供一种高压容器。本发明的方案6涉及的高压容器，其特征在于，具有：遍及轴向全长或圆周方向全长或轴向及圆周方向全长具有凹凸的截面形状，当分别沿轴向全长或圆周方向全长或轴向及圆周方向施与变形时，可以容许比平面结构大的弹性变形的中空的金属制内衬主体部；连接在所述金属制内衬主体部上的两端部；以及包围所述金属制内衬主体部以及两端部的复合材制外壳。
根据本发明的方案6涉及的高压容器，由于具有遍及轴向全长或圆周方向全长或轴向以及圆周方向全长具有凹凸的截面形状，而使当分别沿轴向全长或圆周方向全长或轴向以及圆周方向施与变形时，可以容许比平面结构大的弹性变形的中空的金属制衬主体部，所以，可以使高压容器中的金属制内衬和复合材制外壳的变形量大体一致，从而防止金属制内衬和复合材制外壳之间发生轴向和圆周方向的滑动。
在本发明的方案6涉及的高压容器中，可以在所述金属制内衬主体部的外周面和所述复合材制外壳的内周面之间，充塞树脂或橡胶。
在本发明的方案6涉及的高压容器中，所述金属制内衬主体部和所述两端部也可以一体形成。
在本发明的方案6涉及的高压容器中，所述金属制内衬主体部由多个主体部构件构成，所述各主体部构件，可以通过接触、密封材料或焊接来防止气体从所述金属制内衬主体部的泄漏。
附图说明
图1是为说明第1实施例涉及的高压容器的内部而以截面表示一部分的说明图。
图2是表示第1实施例涉及的高压容器的外观的说明图。
图3是表示第1实施例涉及的高压容器的第1变形例的说明图。
图4是详细表示第2实施例涉及的高压容器的内部的详图。
图5是表示第2实施例涉及的高压容器的第1变形例的说明图。
图6是表示第2实施例涉及的高压容器的第2变形例的说明图。
图7是表示第2实施例涉及的高压容器的第3变形例的说明图。
图8是表示第2实施例涉及的高压容器的第4变形例的说明图。
图9是表示第2实施例涉及的高压容器的第5变形例的说明图。
图10是表示第2实施例涉及的高压容器的制造过程的流程图。
图11是表示第2实施例涉及的高压容器的制造过程的说明图。
图12是表示第2实施例涉及的高压容器的制造过程的说明图。
图13是表示第2实施例涉及的高压容器的第6变形例的说明图。
图14是详细表示第3实施例涉及的高压容器的内部的详图。
图15是表示第4实施例涉及的高压容器的内部结构的说明图。
图16是表示图15所示的高压容器中的圆板和主体部构件的接合方法的详图。
图17是表示图15所示的高压容器中的圆板和主体部构件的另一接合方法的详图。
图18是表示第4实施例涉及的高压容器的第1变形例的说明图。
图19是表示第4实施例涉及的高压容器中的圆板和主体部构件的其他接合方法的详图。
图20是表示第4实施例涉及的高压容器的第2变形例的说明图。
图21是详细表示第5实施例涉及的高压容器内部的详图。
图22是表示第6实施例涉及的高压容器内部结构的说明图。
图23是表示第6实施例涉及的高压容器的横截面的一部分的端面图。
图24是表示第6实施例涉及的高压容器的另一横截面的一部分的端面图。
图25是表示第7实施例涉及的高压容器的内部结构的说明图。
图26是表示第7实施例涉及的高压容器的横截面的一部分的端面图。
具体实施方式
以下，参照附图，根据几个实施例，对本发明涉及的高压容器以及高压容器的制造方法进行说明。
第1实施例
参照图1～图3对第1实施例涉及的高压容器进行说明。图1是为说明第1实施例涉及的高压容器内部而以截面表示一部分的说明图。图2是表示第1实施例涉及的高压容器的外观的说明图。图3是表示第1实施例涉及的高压容器的第1变形例的说明图。
第1实施例涉及的高压容器10，如图2所示具有圆筒形状，此外，如图1所示，具有：有所需的容器形状的金属制内衬20，和在金属制内衬20的外周上形成的复合材制外壳30。作为金属制内衬20，例如，可以使用不锈钢、铝等。
金属制内衬20，具有圆筒状的主体部21，两端部上的接头部22，以及连接主体部21和接头部22的盖部23。本实施例涉及的金属制内衬20的主体部21，接头部22以及盖部23被一体成型。如图1所示，在主体部21上，遍及金属制内衬20的轴向(纵向)的全长形成风箱状的伸缩容许部211。伸缩容许部211的前端部211a，具有不会因内压力而产生塑性变形的小半径折返形状。
伸缩容许部211，通过由其基端部211b的开闭(变形)引起的弹性作用，来防止当高压容器10膨胀/收缩时，金属制主体部21和复合材制外壳30之间发生滑动。在本实施例中，主体部21，由于遍及其全长具有伸缩容许部211，所以可以根据复合材制外壳30的变形而在遍及全长上发生变形。即，主体部21所要求的伸缩量，通过伸缩容许部211，被分散在主体部21的全长上。
复合材制外壳30，例如，通过螺旋形缠绕以及环形缠绕的方法将炭素纤维、陶瓷纤维等强化纤维缠绕在金属制内衬20的外周上，并通过环氧树脂等树脂浸透使其固定而形成。因此，虽然复合材制外壳30，通过缠绕方法表现出不同的层断面，但是在本申请的附图中，省略关于层断面的细节。当对金属制内衬20缠绕强化纤维时，应注意有效发挥强化纤维的强化特性。
在金属制内衬20上形成复合材制外壳30后，通过O型圈24对金属制内衬20的接头部22安装连接阀25而完成高压容器10。
由于可以形成伸缩容许部211，以使主体部21产生与复合材制外壳30相同的弹性变化，所以，例如，也可以如图3所示而形成。图3所示的高压容器10，具有大致呈U字状的伸缩容许部212，具有小半径的折返形状的前端部212a，通过基端部212b的开闭(变形)产生弹性作用。
如上所述，根据第1实施例涉及的高压容器10，由于在主体部21上遍及其全长形成伸缩容许部211，所以即使当高压容器10随着内容物，例如气体的填充/排放而在轴向膨胀/伸缩时，也可以防止主体部21(金属制内衬20)和复合材制外壳30之间发生轴向滑动。即，主体部21，通过在遍及主体部21的全长上具有伸缩容许部211，使金属制内衬20可以与随着高压容器10的膨胀/收缩而沿轴向均匀伸缩的复合材制外壳30相同地沿轴向均匀伸缩，从而可以防止主体部21和复合材制外壳30之间发生轴向滑动。
通过防止主体部21(金属制内衬20)和复合材制外壳30之间发生滑动，可以防止两者20(21)、30之间发生摩擦，从而防止主体部21(金属制内衬20)以及复合材制外壳30随着摩擦而产生的磨损。结果，可是使高压容器的寿命提高。
另外，由于金属制内衬20通过具有伸缩容许部211而产生弹性变化，所以可以使金属制内衬20的疲劳寿命提高。
第2实施例
参照图4～图12对第2实施例涉及的高压容器进行说明。图4是详细表示第2实施例涉及的高压容器内部的详图。图5是表示第2实施例涉及的高压容器的第1变形例的说明图。图6是表示第2实施例涉及的高压容器的第2变形例的说明图。图7是表示第2实施例涉及的高压容器的第3变形例的说明图。图8是表示第2实施例涉及的高压容器的第4变形例的说明图。图9是表示第2实施例涉及的高压容器的第5变形例的说明图。图10是表示第2实施例涉及的高压容器的制造过程的流程图。图11以及图12是表示第2实施例涉及的高压容器的制造过程的说明图。
第2实施例涉及的高压容器11，金属制内衬40的主体部41由多个主体部构件42形成，并且金属制内衬40的两端由与主体部构件42分体的端部构件43形成，在这一点上，是不同于第1实施例涉及的高压容器10的。即，多个主体部构件42形成容许金属制内衬40根据复合材制外壳30的轴向伸缩而进行伸缩的伸缩容许部。另一方面，关于复合材制外壳30，连接阀门25等，由于与第1实施例涉及的高压容器10相同，所以标注相同标号并省略说明。此外，关于高压容器11的外观，由于与第1实施例涉及的高压容器10的外观相同，所以可参照图2，在此省略图示。
第2实施例中的金属制内衬40的主体部41，由上述多个主体部构件42构成。主体部构件42，例如，如图4所示，是具有C字状截面的环状部件，开放端通过施加在高压容器11的轴向上的应力而表现出接近/分离的弹性变形。通过在高压容器11的轴向排列多个主体部构件42而构成主体部41。各主体部构件42可以只是简单地紧密接触(接触密封)，或者也可以通过粘结剂而相互粘结起来。
构成第2实施例中的金属制内衬40的端部构件43，具有：相当于第1实施例中的金属制内衬20的接头部22的第1开口部431；和具有大于第1开口部431的开口面积，相当于第1实施例中的金属制内衬20的盖部23的第2开口部432。端部构件43，通过第2开口部432的周边部，来支撑被排列起来的多个主体部构件42中位于两端部的主体部构件42。
在主体部构件42上，除了具有C字状截面的环状部件，还可以使用图5～图9所示的环状部件。在图5所示的第1变形例中，使用了具有U字状截面的环状主体部构件42a。在图6所示的第2变形例中，使用了具有U字状截面的附有单面翼缘的环状主体部构件42b，通过翼缘来相互限制邻接的主体部构件42b的位置，从而易于排列主体部构件42b。在图7所示的第3变形例中，使用了具有U字状截面的环状主体部构件42a以及具有U字状截面的附有双面翼缘环状的主体部构件42c。
在图8所示的第4变形例中，使用了具有O字状截面的环状(管环状)主体部构件42d。另外，在主体部构件42d上，也可以在其内侧(朝向环的中心)形成多个孔。在这种情况下，从孔向主体部构件42d的内部施加内压力，使各主体部构件42d之间的接触压力增大，从而可以使密接性提高。此外，在通过提高密接性而接合各主体部构件42d的情况下，可以使剥离接合部的作用力降低。
在图9所示的第5变形例中，使用了由具有U字状截面的环状主体部构件42a和橡胶、特氟隆树脂等弹性体构成的密封材料44。在该变形例中，交替排列金属制主体部构件42a和非金属性的密封材料44。可以通过引入密封材料44，提高主体部41和复合材制外壳30的密封性能。
参照图10～图12对第2实施例涉及的高压容器11的制造过程进行简单说明。如图11所示，首先，配合所要求的高压容器11的长度排列多个主体部构件42，在由多个主体部构件42形成的主体部41的两端部上分别设置端部构件43，组装(形成)(步骤S10)金属制内衬40。在排列和设置主体部构件42以及端部构件43而形成金属制内衬40时，如图所示，一边沿轴向施加规定的压力，一边使用夹具45来定位。
组装完金属制内衬40，如图12所示，在维持原来沿轴向加压的状态拆下夹具45，使用灯丝绕线装置46对金属制内衬40实行缠绕强化纤维31(步骤S11)。缠绕强化纤维31时，使用螺旋形缠绕和环形缠绕的绕线方法。一般来说，对主体部41进行环形缠绕，对主体部41以及端部(端部构件43)进行螺旋形缠绕。通过缠绕强化纤维31，将主体部构件42和端部构件43加强固定起来。另外，在图12中，概念性地表示灯丝绕线装置46。
对被缠绕的强化纤维31浸透环氧树脂等以固定强化纤维31，形成复合材制外壳30(步骤S12)。最后，组装连接阀门25等相关部件(步骤S13)，形成高压容器11。
根据以上说明的第2实施例涉及的高压容器11，在可得到根据第1实施例涉及的高压容器10得到的效果之上，还可以得到以下的效果。虽然高压容器11的金属制内衬40的主体部41由多个主体部构件42形成，但是由于是在沿轴向施加预压力的情况下制造的，所以可以提高各主体部构件42的气密性。此外，主体部构件42和端部构件43虽然被接触密封，但也可以通过预压力以及填充内容物后的内压力，来提高两者42、43的密封性并维持气密性。
另外，由于在金属制内衬40上，沿轴向施加了预压力，所以可以提高金属制内衬40的疲劳极限。
此外，第2实施例还可以根据图13所示的形态进行实施。图13是表示第2实施例涉及的高压容器的第6变形例的说明图。在第6变形例中，高压容器11，截面呈U字状的主体部构件42a不接触及粘结，通过作为焊接部47所示的焊接而接合起来。第2实施例涉及的高压容器11，由于在施加预压力的状态下缠绕强化纤维31而进行制造的同时，引起主体部构件42a产生弹性变形，所以，即使当高压容器11膨胀/收缩时，也可以避免应力向焊接部47集中。因此，即使当通过焊接来接合主体部构件42a时，也可以提高金属制内衬40的寿命极限。另外，可以沿整个圆周方向或者沿部分圆周方向进行焊接。
在第2实施例中，对金属制内衬40的预压力，不仅可以是沿轴向的，也可以是沿圆周方向，或沿轴向以及圆周方向的。此外，作为施加预压力的装置，可以采用机械加压、使用流体的内部减压或从外部加压。
第3实施例
参照图14对第3实施例涉及的高压容器进行说明。图14是详细表示第3实施例涉及的高压容器的内部的详图。第3实施例涉及的高压容器12的金属制内衬50，由具有作为伸缩容许部发挥作用的螺旋状沟槽的一体形成的并构成主体部51的主体部构件52，和被相对主体部构件52螺合起来的端部构件53形成。另外，关于第3实施例涉及的高压容器12的其他构成元件，由于与第1实施例涉及的高压容器10的构成元件相同，所以标注相同标号并省略说明。
根据第3实施例涉及的高压容器12，由于可以通过使端部构件53相对于主体部构件52螺合而形成金属制内衬50，所以容易形成金属制内衬50。此外，由于主体部构件52具有作为伸缩容许部而发挥作用的沟槽，并有呈波纹状的纵断面，所以第3实施例涉及的高压容器12，可以得到和第1实施例涉及的高压容器相同的作用效果。
第4实施例
参照图15～图20对第4实施例涉及的高压容器进行说明。图15是表示第4实施例涉及的高压容器的内部结构的说明图。图16是表示图15所示的高压容器中的圆板和主体部构件的接合方法的详图。图17是表示图15所示的高压容器中的圆板和主体部构件的其他接合方法的详图。图18是表示第4实施例涉及的高压容器的第1变形例的说明图。图19是表示第4实施例涉及的高压容器中的圆板和主体部构件的其他接合方法的详图。图20是表示第4实施例涉及的高压容器的第2变形例的说明图。
在第4实施例涉及的高压容器13中，与第2实施例涉及的高压容器11相同，金属制内衬60的主体部61，由作为伸缩容许部发挥作用的多个主体部构件62形成，金属制内衬60的两端，由与主体部构件62分体的端部构件63形成。此外，使圆板64介于各主体部构件62之间。另外，关于第4实施例涉及的高压容器13的其他构成元件，由于与第1实施例涉及的高压容器10或第2实施例涉及的高压容器11的构成元件相同，所以标注相同标号，并省略说明。
第4实施例中的主体部构件62，例如，如图15所示，是具有U字状截面的环状部件，开放端通过沿高压容器13的轴向施加的应力而表现出接近/分离的弹性变形。通过以将圆板64夹在主体部构件62之间的状态，在高压容器13的轴向排列多个主体部构件62而构成主体部61。
圆板64，由铜或铝等金属或FRP构成，如图15所示，具有多个容许作为内容物的气体移动的孔641。通过具有圆板64，可以抑制高压容器13的径向变形。在本实施例中，主体部构件62，虽然可以由不锈钢、铝等构成，但是一般而言，不锈钢因强度高而难于接合。因此，当使用不锈钢作为主体部构件62时，为提高与圆板64的接合性能，可以使用被铜或铝覆盖的包层钢材。
另外，一般说来，由于复合材制外壳30易于通过气体，所以在圆板64的表面上，可以施加用于防止作为内容物的气体通过的涂层。作为用于涂层的涂料，可以使用氟化乙烯树脂、铝、金、铜等金属类。
如图16所示各主体部构件62和圆板64被相互接合，位于主体部61两端的主体部构件62和端部构件63，被接触密封。或者，当圆板64位于主体部61的两端时，圆板64和端部构件63被接合。另外，当使用如图17所示的在圆周部旁边，厚度向周边部增加的形状的圆板642时，可以接触密封主体部构件62和圆板642。在这种情况下，由于通过高压容器13的内压力使主体部构件62和圆板642的接触压力提高，所以可以通过接触密封得到足够的密封性。此外，当制造高压容器13时，在对金属制内衬60施加预压力的情况下，不仅可以通过高压容器13的内压力，还可以通过预压力来提高接触压力。
第4实施例涉及的高压容器13，如图18所示，可以内置储氢合金MH，并具有在中心部有大开口部651的圆板65。在圆板65的开口部651上，具有用于将均匀分散的储氢合金MH每隔各圆板65分开的过滤器66。通过具有过滤器66，当贮藏氢气时，即，填充氢气时，可以提高在储氢合金MH上产生的热量向复合材制外壳30传递的速度。公知的是，如果提高高压容器13的容器内温度，可存储的填充量将降低，根据本变形例，可以使高压容器13的容器温度降低，使对高压容器13的氢气填充量增大。
参照图19对第4实施例涉及的高压容器13中的主体部构件62和圆板64的其他接合方法进行说明。在图19所示的接合方法中，在主体部构件62上形成承接圆板64的端部的圆板安装部621，并在该圆板结合部621上接合、粘结、嵌合主体部构件62和圆板64。
另外，参照图20对第4实施例涉及的高压容器的第2变形例进行说明。在第2变形例中，为防止向开口部671产生应力集中，将加强材料672覆盖并接合在圆板67上所具有的大开口部671。通过具有加强材料672，可以提高开口部671的强度，并防止对开口部671的应力集中。
根据如上所述的第4实施例涉及的高压容器13，由于在金属制内衬60的内部具有圆板64、65和67，所以可以防止金属制内衬60(高压容器13)随着高压容器13的膨胀而产生径向变形。此外，由于主体部构件62具有U字状的截面，所以第4实施例涉及的高压容器13，可以得到与第1实施例涉及的高压容器10相同的作用效果。
第5实施例
参照图21对第5实施例涉及的高压容器进行说明。图21是详细表示第5实施例涉及的高压容器的内部的详图。
在第5实施例涉及的高压容器14中，金属制内衬70具有：构成主体部71的主体部构件72，和被在两端部支撑主体部构件72的端部构件73、主体部构件72支撑的圆板74。另外，关于复合材制外壳30、连接阀门25等，由于与第1实施例涉及的高压容器10相同，所以标注相同标号并省略说明。
在第5实施例涉及的高压容器14中，如图21所示，主体部构件72，通过包入圆板74的周边部来保持圆板74。为确实使主体部构件72和圆板74扣合，优选圆板74的周边部741具有厚度的形状。此外，主体部构件72，由于承受高压容器14的内压力并夹住圆板74的周边部741，所以，需要确实保持主体部构件72和圆板74之间的气密性，即，要求高压容器14的内压力和由主体部构件72和圆板74划分形成的空间压力之间存在足够的压力差。
第6实施例
参照图22～图24对第6实施例涉及的高压容器进行说明。图22是表示第6实施例涉及的高压容器的内部结构的说明图。图23是表示第6实施例涉及的高压容器的横截面的一部分的端面图。图24是表示第6实施例涉及的高压容器的其他截面积的一部分的端面图。另外，在图23以及图24中，为便于说明仅记载必要的构成元件。
在第6实施例涉及的高压容器15中，金属制内衬80的主体部81由直线状的多个主体部构件82形成，金属制内衬80的两端由与主体部构件82分体的端部构件83形成。相对于在第2实施例涉及的高压容器11中，为使金属制内衬40根据复合材制外壳30的轴向伸缩而沿轴向进行伸缩，而使用了多个环状的主体部构件41，对此，在第6实施例涉及的高压容器15中，为使金属制内衬80根据复合材制外壳30产生的径向(圆周方向)伸缩而沿径向进行伸缩，而使用了多个直线状的主体部构件81。另外，关于复合材制外壳30、连接阀门25等，由于与第1实施例涉及的高压容器相同，所以标注相同标号并省略说明。此外，关于高压容器15的外观，由于与第1实施例涉及的高压容器相同，可参照图2，所以省略图示。
第6实施例涉及的金属制内衬80的主体部81，如上所述由多个主体部构件82构成。主体部构件82，例如，如图23的横截面图所示，是有U字状截面的直线形状的部件，开放端821通过施加在高压容器15的径向上的应力而表现出接近/分离的弹性变形。通过在高压容器15的径向(圆周方向)排列多个主体部构件82而构成主体部81。各主体部构件82，可以只是简单地紧密接触(接触密封)，或者通过粘结剂相互粘结，也可以通过焊接等接合。
构成第6实施例涉及的金属制内衬80的端部构件83，具有，相当于第1实施例涉及的金属制内衬20的接头部的第1开口部831，和有大于第1开口部831的开口面积，相当于第1实施例涉及的金属制内衬20的盖部23的第2开口部832。端部构件83，通过第2开口部832的周边部833，支撑被排列起来的多个主体部构件82的两端部。
第6实施例涉及的高压容器15，也可以按照图24所示的第1变形例而实现，第1变形例中的主体部构件84，具有波纹板状截面。主体部构件84，例如，可以通过将1块板加工成波纹板状得到。在这种情况下，通过波纹板状部分进行收缩，来实现金属制内衬80根据复合材制外壳30的径向伸缩而进行径向伸缩。
主体部构件82，还可以具有除此以外的圆形截面、C字状截面和Ω状截面。
如上所述，根据第6实施例涉及的高压容器15，由于伸缩容许部通过主体部构件82而在遍及金属制内衬80的整个(全周)径向上形成，所以，即使当高压容器15随着内容物，例如，气体的填充/排放而膨胀/收缩时，也可以防止主体部81(金属制内衬80)和复合材制外壳30之间发生径向滑动。即，由于主体部81由作为伸缩容许部发挥作用的截面呈U字状的直线状主体部构件82形成，所以可以对应较小的应力而在圆周方向进行弹性变化。结果，金属制内衬80，可以与随着高压容器15的膨胀/收缩而在圆周方向均匀伸缩的复合材制外壳30相同地在圆周方向均匀伸缩，从而可以防止主体部81和复合材制外壳30之间发生滑动。
通过防止主体部81(金属制内衬80)和复合材制外壳30之间发生滑动，可以防止两者81、30之间发生摩擦，从而防止随着摩擦而产生的主体部81以及复合材制外壳30的磨损。结果，可以使高压容器15的寿命提高。
第7实施例
参照图25以及图26对第7实施例涉及的高压容器进行说明。图25是表示第7实施例涉及的高压容器内部结构的说明图。图26是表示第7实施例涉及的高压容器的横截面的一部分的端面图。另外，在图26中，为便于说明，仅记载必要的构成元件。
在第7实施例涉及的高压容器16中，金属制内衬90的主体部91，由交替地具有凹凸部的直线状或环状的多个主体部构件92形成，金属制内衬90的两端由与主体部构件92分体的端部构件93形成。虽然在已说明的实施例中，说明了使金属制内衬根据复合材制外壳30的轴向以及径向的任意一方的伸缩而进行轴向以及径向的任意一方的收缩的实施例，但是，在第7实施例涉及的高压容器16中，是使金属制内衬90根据复合材制外壳30产生的轴向以及径向(圆周方向)的伸缩而进行轴向以及径向(圆周方向)的伸缩。另外，关于复合材制外壳30、连接阀门25等，由于与第1实施例涉及的高压容器相同，所以标注相同标号并省略说明。此外，关于高压容器15的外观，由于与第1实施例涉及的高压容器10的外观相同，所以可参照图2，在此省略图示。
在第7实施例涉及的高压容器16中，金属制内衬90，有交替具有多个凹部92a以及凸部92b的主体部91。主体部91，例如，通过对板状部件挤压成形为凹部92a以及凸部92b而形成。或者，当主体部91由多个环状主体部构件形成时，通过以在轴向排列多个主体部构件，使其紧密接触，并施加预压力的状态，缠绕强化纤维进行固定而形成。
主体部91，如凸25以及凸26所示，在横截面以及纵截面上，同时具有波纹板状截面。因此，第7实施例涉及的金属制内衬90，具有遍及轴向全长以及径向全周，通过多个凹部92a以及凸部92b形成的伸缩容许部。另外，主体部91，也可以通过排列将具有除此以外的U字/C字截面的环状部件波纹板状化的主体部构件，或具有U字/C字截面的直线状部件波纹板状化的主体部构件而形成，还可以通过分别在轴向以及径向组合带状材料并成为立体形状而形成。无论怎样，只要可以容许同时沿轴向以及径向发生大的弹性变化就可以。
如上所述，根据第7实施例涉及的高压容器16，由于通过多个凹部92a以及凸部92b形成的伸缩容许部在遍及金属制内衬90的轴向全长以及径向全周上形成，所以可以防止主体部91(金属制内衬90)和复合材制外壳30之间同时沿轴向以及径向发生滑动。即，由于主体部91由交替具有作为伸缩容许部发挥作用的凹部92a以及凸部92b的板状部件，或多个环状的主体部构件形成，所以可以对应较小的应力而在轴向以及径向产生弹性变化。结果，金属制内衬90，可以与随着高压容器16的膨胀/收缩而在轴向以及径向均匀伸缩的复合材制外壳30相同地在轴向以及径向均匀伸缩，从而防止主体部91和复合材制外壳30之间沿轴向以及径向发生滑动。
其他实施例
(1)在上述各实施例中，虽然利用在两端部具有连接阀门25的高压容器10、11进行了说明，但是也可以只在一端具有连接阀门25。
(2)在上述各实施例中，在金属制内衬的外周缠绕强化纤维之前，可以在金属制内衬的外周上缠绕薄膜或带子。此外，还可以由树脂成形品充塞形成于金属制内衬(主体部)的外圆周上的凹部(伸缩容许部)。当使用树脂固定强化纤维时，树脂可能会从形成于金属制内衬(主体部)的外圆周上的凹部(伸缩容许部)脱落。树脂的脱落，会导致在复合材制外壳上出现树脂不足部(成型不良部)。
对此，使用预设薄膜、带子、树脂成形品等覆盖或填塞形成于金属制内衬(主体部)的外周上的凹部(伸缩容许部)，可以防止在复合材制外壳上出现树脂不足部(成型不良部)。当使用树脂成形品时，由于凹部被充塞，所以金属制内衬和复合材制外壳的接触面积被扩大，高压容器的内压力被广泛地传递至复合材制外壳的内表面。
作为薄膜、带子、树脂的材质，例如，可以使用聚乙烯、尼龙6、环氧树脂、强化纤维塑料(FRP)等。树脂成形品，可以采用加工制成的树脂成形品，也可以通过使树脂材料流入形成于金属制内衬(主体部)的外周上的凹部(伸缩容许部)，形成适于凹部的形状而得到。
以上，虽然根据几个实施例对本发明涉及的高压容器以及高压容器的制造方法进行了说明，但是上述发明的实施方式，只是为了便于理解本发明，而不是对本发明的限定。本发明还包括，不脱离其目的以及权利要求范围地进行变更、改良的同时，与本发明等价的内容。

Claims (18)

1.一种高压容器，具有：
金属制内衬，其具有遍及轴向全长具有容许向轴向弹性变形的轴向变形容许部的中空的主体部，和端部；和
包围所述金属制内衬的外周的复合材制外壳。
2.如权利要求1所述的高压容器，
所述轴向变形容许部，在所述主体部上一体成形为风箱状，并且所述端部与所述主体部一体成形。
3.如权利要求1所述的高压容器，
所述金属制内衬，由在构成所述轴向变形容许部的同时，形成所述主体部的多个主体部构件，和夹入所述多个构件的同时，形成与所述主体部分体的所述端部的端部构件形成。
4.一种高压容器，具有：
金属制内衬，其具有，遍及轴向全长具有容许向轴向弹性变形的轴向变形容许部的同时，遍及圆周方向全周具有容许向径向弹性变形的径向变形容许部的中空的主体部，和端部；和
包围所述金属制内衬的外周的复合材制外壳。
5.一种高压容器，具有：
复合材制外壳；和
金属制内衬，其具有，被所述复合材制外壳包在其内的同时，随着所述复合材制外壳的轴向伸缩变化而在遍及轴向全长上进行伸缩变化的中空的主体部，和端部。
6.如权利要求5所述的高压容器，
所述主体部一体成形为风箱状，所述端部与所述主体部一体形成。
7.如权利要求5所述的高压容器，
所述金属制内衬，由形成所述主体部的多个主体部构件，和夹入所述多个构件并形成与所述主体部分体的所述端部的端部构件形成。
8.如权利要求5～7中的任意一项所述的高压容器，
所述主体部还随着所述复合材制外壳的圆周方向的伸缩变化而在遍及圆周方向全长上进行伸缩变化。
9.如权利要求1～8中的任意一项所述的高压容器，
沿轴向对所述金属制内衬施加预压力。
10.如权利要求1～8的任意一项所述的高压容器，
所述金属制内衬，在内部具有与其轴向垂直相交设置的加强板。
11.一种高压容器，具有：
金属制内衬，其具有，遍及圆周方向全周具有容许向径向弹性变形的径向变形容许部的中空的主体部，和端部；和
包围所述金属制内衬的外周的复合材制外壳。
12.一种高压容器，具有：
复合材制外壳；和
金属制内衬，其具有，被所述复合材制外壳包在其内的同时，随着所述复合材制外壳的圆周方向的伸缩变化而在遍及圆周方向全长进行伸缩变化的中空的主体部，和端部。
13.如权利要求1～12的任意一项所述的高压容器，
在所述金属制内衬的内部内置有储氢合金。
14.一种高压容器的制造方法，
将构成主体部的主体部构件配置为一列；
在所述被整列的多个主体部构件的两端部，设置构成各自端部的端部构件；
对所述各端部构件施加朝向所述主体部构件的载荷；
在已施加载荷的状态下，对所述主体部构件以及所述端部构件缠绕强化纤维；以及
通过树脂剂固定所述被缠绕起来的强化纤维。
15.一种高压容器，具有：
金属制内衬主体部，遍及轴向全长或圆周方向全长或轴向及圆周方向全长具有凹凸的截面形状，当分别在轴向全长或圆周方向全长或轴向及圆周方向上施与变形时，可容许比平面结构大的弹性变化；
连接在所述金属制内衬主体部上的两端部；以及
包围所述金属制内衬以及两端部的复合材制外壳。
16.如权利要求15所述的高压容器，
在所述金属制内衬主体部的外周面和所述复合材制外壳的内周面之间，充塞树脂或橡胶。
17.如权利要求15或16所述的高压容器，
所述金属制内衬主体部和所述两端部是一体成形而构成的。
18.如权利要求15或16所述的高压容器，
所述金属制内衬主体部由多个主体部构件构成；
所述各主体部构件，通过接触、密封材料或焊接来防止气体从所述金属制内衬主体部的泄漏。
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