具有加热装置的承压容器的制作方法与流程

本发明涉及一种容器的制作方法，尤其涉及一种具有加热装置的承压容器的制作方法。

背景技术：

在现有技术中，不管是制作储水式热水器(storage water heater)、承压式太阳能热水器、制药或化工反应容器、酿酒或食品加工容器等具有加热装置的承压容器时，为了满足承压条件大多采用圆柱体结构，并且将加热装置设置于承压容器的内腔，这样既能最大限度的降低所用的承压材料的厚度又能将热能集中在密闭空间内，同时有利于降低制作成本和提高能源利用效率。

由于具有加热装置的承压容器在材料选择上必须同时考虑耐压力和耐高温，目前业界多是采用金属材料或复合材料来制作产品。对采用金属材料制作的承压容器而言，承压容器通常由顶盖、底盖以及圆柱状壳体等三片钢片建构而成。这些钢片彼此焊接而形成承压容器，其需承受每平方公分至少10公斤的工作压力。此承压容器的内部涂布陶瓷或玻璃材料，并在摄氏800至900度的高温下烘烤以形成保护层。此外，承压容器内需设置阳极棒，以抵抗热水或其他液体所造成的腐蚀。然而，阳极棒约在两至三年后即被耗尽，且需要昂贵的更换费用以维持承压容器的抗腐蚀性。

对采用复合材料制作的承压容器而言，目前业界多是采用线材缠绕成形(filament winding)法来制作圆柱体结构的承压容器。将连续性的纤维补强物缠绕在已设计好的内模具(inner mold or mandrel)是缠绕成型法最基本的概念，也就是在旋转的轴心上设置内模具，再通过旋转内模具以及移动纤维补强物的位置，而在内模具的外表面缠绕沾满树脂的纱束或纤维的制造过程。

然而，以缠绕成型法所制成的物品，其需以沾满树脂的纱束或纤维一层一层的缠绕于内模具上，直至完全包覆内模具的外表面，因此处理效率较低。并且，内模具在缠绕沾满树脂的纱束或纤维后将难以被移除，因此通常会留在承压容器内作为结构支撑的一部分，无形中增加了成品的重量。并且，此 作法的内模具须使用耐高温且抗腐蚀的食品级材料，生产成本相当的昂贵。

技术实现要素：

本发明提供一种具有加热装置的承压容器的制作方法，其制作效率较高，制作成本较低，且无金属容易腐蚀的问题。

本发明的一种具有加热装置的承压容器的制作方法包括下列步骤：首先，提供袋状纤维层，袋状纤维层具有第一袋口；接着，提供袋状隔离层，袋状隔离层具有第二袋口；接着，将袋状隔离层由第一袋口设置于袋状纤维层内，并使第二袋口对应第一袋口；接着，将袋状纤维层以及袋状隔离层设置于容器外模内；接着，由第二袋口对袋状隔离层进行加压处理，并将袋状纤维层内的空气排出，使袋状隔离层的外表面贴合于袋状纤维层的内表面，并使袋状纤维层的外表面贴合于容器外模的内表面；接着，将树脂溶液注入袋状纤维层中，以形成被树脂溶液浸润的袋状树脂纤维层；接着，对贴合于容器外模的袋状树脂纤维层进行固化处理，以固化袋状树脂纤维层，并使袋状树脂纤维层与袋状隔离层相粘结；接着，设置加热装置在袋状隔离层的内腔，并将固化粘结的第一袋口与第二袋口以外盖封闭。

在本发明的一实施例中，上述的加热装置包括电加热器(electric heater)、燃烧加热器(combustion heater)或换热器(heat exchanger)。

在本发明的一实施例中，上述的袋状纤维层的材料包括碳纤维(carbon fiber)、玻璃纤维(glass fiber)或芳纶纤维(aramid fiber)。

在本发明的一实施例中，上述的袋状纤维层是以编织法形成。

在本发明的一实施例中，上述的袋状纤维层是以非编织法形成。

在本发明的一实施例中，上述的加压处理的步骤包括：由第二袋口提供正压气体和/或正压液体至袋状隔离层的内腔。

在本发明的一实施例中，上述的容器外模还包括至少一排气孔，使容器外模与袋状隔离层之间的空气由排气孔排出。

在本发明的一实施例中，上述的具有加热装置的承压容器的制作方法还包括：由容器外模外对排气孔进行抽气，以使容器外模与袋状隔离层之间的空气由排气孔排出。

在本发明的一实施例中，上述的容器外模还包括树脂注入孔，使树脂溶 液由树脂注入孔注入容器外模与袋状隔离层之间，使袋状纤维层浸润于树脂溶液中而形成袋状树脂纤维层。

在本发明的一实施例中，上述的使树脂溶液由树脂注入孔注入容器外模与袋状隔离层之间的方法包括加压注入法和/或虹吸注入法。

在本发明的一实施例中，上述的固化处理包括：对袋状树脂纤维层进行加热。

在本发明的一实施例中，上述的固化处理的加热的方法包括红外线照射、电加热、热气加热或热水加热。

在本发明的一实施例中，上述的固化处理的加热的温度介于75℃至175℃之间。

在本发明的一实施例中，上述的袋状纤维层还包括至少一固定件，嵌合于袋状纤维层内。

在本发明的一实施例中，上述的固定件为金属固定件。

在本发明的一实施例中，上述的固定件为非金属固定件。

在本发明的一实施例中，上述的具有加热装置的承压容器的制作方法，还包括：通过固定件将加热装置固定于袋状隔离层以及固化后的袋状树脂纤维层。

在本发明的一实施例中，上述的具有加热装置的承压容器的制作方法，还包括：通过固定件将外盖、入水管、出水管、控制阀和/或传感器固定于袋状隔离层以及固化后的袋状树脂纤维层。

在本发明的一实施例中，上述的固定的方法包括钻孔、机械连接或化学粘接。

在本发明的一实施例中，上述的具有加热装置的承压容器的制作方法，还包括：在固化袋状树脂纤维层之后，移除容器外模。

基于上述，本发明将袋状隔离层设置于袋状纤维层内，并将袋状纤维层设置于容器外模内。再由袋状隔离层的袋口施压，并将袋状纤维层内的空气排出，以使袋状隔离层及袋状纤维层紧密贴合于容器外模。将树脂溶液注入袋状纤维层中，以形成被树脂溶液浸润的袋状树脂纤维层，并在加热的情况下对袋状树脂纤维层进行固化而形成承压容器。如此，本发明通过袋状隔离层来隔离袋状树脂纤维层与承压容器所盛装的液体，因而可降低对袋状树脂 纤维层的耐热度、耐蚀度及食品安全的需求，进而降低生产成本，还可避免承压容器产生腐蚀。在另一方面，和线材缠绕成形的内模具相比较，袋状隔离层使用材料较少，成本较低。此外，本发明的制作方法可简化处理步骤，因而可大幅提升处理效率。并且，由于本发明的容器外模是位于袋状树脂纤维层外，因此在处理完成之后可选择性地被移除，提升承压容器的设计弹性。

为让本发明的上述特征和优点能更明显易懂，下文特举实施例，并配合附图作详细说明如下。

附图说明

图1至图5是本发明的一实施例的一种具有加热装置的承压容器的制作方法的流程示意图；

图6是本发明的另一实施例的一种具有加热装置的承压容器的组装示意图；

图7是本发明的另一实施例的一种具有加热装置的承压容器的组装示意图；

图8是本发明的另一实施例的一种具有加热装置的承压容器的组装示意图。

附图标记说明：

100/100a/100b/100c：具有加热装置的承压容器；

110：袋状纤维层；

110a：袋状树脂纤维层；

112：第一袋口；

120：容器外模；

122：排气孔；

124：树脂注入孔；

130：外盖；

140：加热装置；

P1：正压；

142：燃气元件；

144：输气管；

146：排气管；

150：袋状隔离层；

152：第二袋口；

160：传感器；

170：入水管；

180：出水管；

190：换热器。

具体实施方式

有关本发明的前述及其他技术内容、特点与功效，在以下配合参考附图的各实施例的详细说明中，将可清楚的呈现。以下实施例中所提到的方向用语，例如：“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向。因此，使用的方向用语是用来说明，而并非用来限制本发明。并且，在下列各实施例中，相同或相似的元件将采用相同或相似的标号。

图1至图5是本发明的一实施例的一种具有加热装置的承压容器的制作方法的流程示意图。在本实施例中，具有加热装置的承压容器的制作方法可用以制作出具有加热装置的承压容器，其可例如为储水式热水器或食品加工容器的内衬，当然，本发明并不局限于此。本实施例的具有加热装置的承压容器的制作方法可包括下列步骤。首先，提供如图1所示的袋状纤维层110，其中，袋状纤维层110具有第一袋口112，且其材料可包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或其他适合材料。在本实施例中，袋状纤维层110可由编织(woven)法形成，也可由非编织(non-woven)法形成，本发明并不局限袋状纤维层110的制作方式。并且，本实施例还提供袋状隔离层150，其具有第二袋口152。袋状隔离层150的材料可为食品级的耐热及抗腐蚀性材料。具体而言，袋状隔离层150须至少在热固性树脂的固化时间之内能承受热固性树脂的固化温度。此外，本实施例的承压容器可用以容置温度介于50℃至100℃的液体(例如：水)，因此，袋状隔离层150的长期耐热温度至少需高于100℃以上。

接着，请参照图2，将袋状隔离层150由上述的第一袋口112设置于袋状纤维层110内，并使袋状隔离层150的第二袋口152对应于袋状纤维层110 的第一袋口112。请接续参照图3，将上述的袋状纤维层110以及袋状隔离层150设置于容器外模120内。在本实施例中，容器外模120可为任何耐高温的模具(须至少在热固性树脂的固化时间之内能承受热固性树脂的固化温度)，其形状即为欲制成的承压容器的外型。

接着，请参照图4，由第二袋口152对袋状纤维层110进行加压处理，也就是由第二袋口152对袋状隔离层150的内腔提供正压P1，使袋状隔离层150的外表面如图3所示贴合于袋状纤维层110的内表面，并使袋状纤维层110的外表面如图3所示贴合于容器外模120的内表面。在本实施例中，加压处理的步骤可包括由第二袋口152提供正压气体和/或是正压液体至袋状隔离层150的内腔，当然，本发明并不局限于此。此外，在本实施例中，容器外模120还可包括至少一排气孔122，以在由第二袋口152提供正压P1使袋状纤维层110贴合于容器外模120时，容器外模120与袋状隔离层150之间的空气可经由排气孔122排出，进而使袋状纤维层110的外表面可紧密并完全地与容器外模120的内表面贴合。

在本实施例中，使容器外模120与袋状隔离层150之间的空气经由排气孔122排出的方法可包括自然排气或强制排气。自然排气即是通过由第二袋口152提供的正压P1的挤压而将容器外模120与袋状纤维层110之间的空气由排气孔122自然排出。而强制排气则是例如通过抽气装置由容器外模120外对排气孔122进行抽气，以强制将该容器外模与该袋状隔离层之间的空气自该排气孔抽出。

接着，将树脂溶液注入袋状纤维层110中，以形成被树脂溶液浸润的袋状树脂纤维层110a。在本实施例中，树脂溶液可为热固性树脂的溶液，以便于之后可对袋状树脂纤维层110a进行固化，当然，本发明并不以此为限，只要树脂溶液的成分可被固化即可。详细而言，容器外模120还可如图3所示包括树脂注入孔124，使树脂溶液由树脂注入孔124注入容器外模120与袋状隔离层150之间，以使袋状纤维层110浸润于树脂溶液中而形成袋状树脂纤维层110a。

此外，上述的使树脂溶液由树脂注入孔124注入容器外模120与袋状隔离层150之间的方法包括加压注入法和/或虹吸注入法。也就是说，本实施例可利用加压的方式将树脂溶液由树脂注入孔124注入容器外模120与袋状隔 离层150之间，或是可利用虹吸原理，在由树脂注入孔124注入树脂溶液的同时，在容器外模120与袋状隔离层150之间提供负压，以导引并加速树脂溶液完全浸润袋状纤维层110。上述两种方法也可同时使用，以加速处理效率。

此外，在本发明的一实施例中，也可在将袋状隔离层150设置于袋状纤维层110内之前，先将袋状纤维层110浸泡于树脂溶液中，以形成袋状树脂纤维层110a，再接续进行后续的步骤。在本实施例中，树脂溶液可为热固性树脂的溶液，以便于之后可对袋状树脂纤维层110a进行固化，当然，本发明并不以此为限，只要树脂溶液的成分可被固化即可。

接着，再如图4所示对因内部压力而贴合于容器外模120的袋状树脂纤维层110a进行固化处理，以固化袋状树脂纤维层110a。举例而言，固化处理可包括对袋状树脂纤维层110a进行加热，而加热的温度约可介于75℃至175℃之间，且加热的方法可包括红外线照射、电加热、热气(或水蒸气)加热或热水加热等。当然，本实施例仅用以举例说明，发明并不局限固化袋状树脂纤维层110a的方式，更不局限加热的温度及方法。如此，袋状树脂纤维层110a即可固化而成容器外模120的外型。在本实施例中，容器外模120可选择不移除而作为具有加热装置的承压容器100的结构刚性补强之用。

之后，请参照图5，设置加热装置140于袋状隔离层150，并可再将固化粘结的第一袋口112与第二袋口152以外盖(例如为图6所示的外盖130)封闭。如此，具有加热装置的承压容器100即大致完成。

详细而言，袋状纤维层110还可包括至少一固定件，其嵌合于袋状纤维层110内。固定件可例如为螺丝、O型环垫片或垫圈等固定元件，其材料可为金属或非金属，也就是说，上述的固定件可为金属固定件或非金属固定件，本发明并不局限固定件的种类及材质。并且，固定件可例如在通过编织或非编织方法而形成袋状纤维层110的过程中将固定件嵌入袋状纤维层110中。当然，本发明并不以此为限。如此，加热装置140即可通过上述固定件而如图5所示固定于袋状隔离层150以及固化后的袋状树脂纤维层110a上，以对具有加热装置的承压容器100内所盛装的液体(例如：水)进行加热。加热装置140通过固定件而固定于袋状隔离层150以及固化后的袋状树脂纤维层110a的方法包括钻孔、机械连接或化学粘接。此外，在本实施例中，也可通 过同样的设置方式，利用固定件将传感器160固定于袋状隔离层150以及固化后的袋状树脂纤维层110a上，以感测具有加热装置的承压容器100内所盛装的液体的温度。

图6是本发明的另一实施例的一种具有加热装置的承压容器的组装示意图。图7是本发明的另一实施例的一种具有加热装置的承压容器的组装示意图。图8是本发明的另一实施例的一种具有加热装置的承压容器的组装示意图。在此必须说明的是，下述实施例的具有加热装置的承压容器100a、100b、100c与图5的具有加热装置的承压容器100相似，因此，本实施例沿用前述实施例的元件标号与部分内容，其中采用相同的标号来表示相同或近似的元件，并且省略了相同技术内容的说明。关于省略部分的说明可参考前述实施例，本实施例不再重复赘述。以下将针对本实施例的具有加热装置的承压容器100a、100b、100c与图5的具有加热装置的承压容器100的差异做说明。

请参照图6至图8，为减轻所制成的承压容器的重量，任何所属技术领域技术人员也可选择性地在固化袋状树脂纤维层110a之后移除其外的容器外模120，而仅以固化的袋状树脂纤维层110a作为承压容器的成品。换句话说，在本实施例中，具有加热装置的承压容器的制作方法还可包括在固化袋状树脂纤维层110a之后，移除容器外模120。此外，为了使容器外模120移除方便，在将袋状树脂纤维层110a设置于容器外模120内之前，可先设置脱模剂于容器外模120的内表面。脱模剂是一种介于模具和成品之间的功能性物质，其具有耐化学性，在与不同树脂的化学成份接触时不被溶解。脱模剂还具有耐热及应力性能，不易分解或磨损。因此，将脱模剂设置于容器外模120的内表面可使容器外模120易于与袋状树脂纤维层110a分离。

请参照图6，具体而言，本实施例的具有加热装置的承压容器100a可作为电热水器的内衬之用。并且，在设置加热装置140在袋状隔离层150之后，可将固化粘结的第一袋口112与第二袋口152以外盖130封闭。在本实施例中，具有加热装置的承压容器100a可如图6所示包括入水管170以及出水管180，其也可通过前述的固定件而固定于袋状隔离层150以及固化后的袋状树脂纤维层110a。更具体而言，外盖130、入水管170、出水管180和/或控制阀可通过前述的固定件而固定于袋状隔离层150以及袋状树脂纤维层110a的袋口处，其中，入水管170的长度可较长，延伸至具有加热装置的承压容器 100a相对于袋口的底部，以将冷水或常温的水注入具有加热装置的承压容器100a内。出水管180的长度较短，以使被加热装置140加热过的热水可由出水管180送出。

请参照图7，本实施例的具有加热装置的承压容器100b可作为太阳能热水器的内衬之用。在本实施例中，具有加热装置的承压容器100b可如图7所示包括入水管170、出水管180以及换热器190，其也可通过前述的固定件而固定于袋状隔离层150以及固化后的袋状树脂纤维层110a。更具体而言，换热器190可例如通过前述的固定件而固设于袋状隔离层150以及袋状树脂纤维层110a的袋口处，入水管170以及出水管180则可穿过具有加热装置的承压容器100b的底部并通过前述的固定件而固定于具有加热装置的承压容器100b的底部，其中，入水管170的长度可较长，延伸至换热器190附近，也就是具有加热装置的承压容器100b的袋口处，以将冷水或常温的水注入具有加热装置的承压容器100b内以进行热交换。出水管180的长度较短，以使进行热交换过后的热水可由出水管180送出。

请参照图8，本实施例的具有加热装置的承压容器100c可作为燃气热水器的内衬之用。在本实施例中，具有加热装置的承压容器100c可如图8所示包括入水管170、出水管180以及加热装置140，其也可通过前述的固定件而固定于袋状隔离层150以及固化后的袋状树脂纤维层110。更具体而言，加热装置140可包括燃气元件142、输气管144以及排气管146。燃气元件142可例如通过前述的固定件而固设于袋状隔离层150以及袋状树脂纤维层110的袋口处，输气管144连接燃气元件142，以将可燃气体(例如：瓦斯)传送至燃气元件142内以进行燃烧生热，排气管146的一端连接燃气元件142，另一端则穿过具有加热装置的承压容器100c的底部而延伸至外界，以使燃烧后的废气可经由排气管146排出。入水管170以及出水管180则可穿过具有加热装置的承压容器100c的底部并通过前述的固定件而固定于具有加热装置的承压容器100c的底部，其中，入水管170的长度可较长，延伸至燃气元件142附近，也就是承压容器100c的袋口处，以将冷水或常温的水注入具有加热装置的承压容器100c内以进行加热。出水管180的长度较短，以使被加热过后的热水可由出水管180送出。当然，本发明的承压容器的制作方法所制作出的承压容器的应用并不限于此。

综上所述，本发明将袋状隔离层设置于袋状纤维层内，并将袋状纤维层设置于容器外模内。再由袋状隔离层的袋口施压，并将袋状纤维层内的空气排出，以使袋状隔离层及袋状纤维层紧密贴合于容器外模。再将树脂溶液注入袋状纤维层中，以形成被树脂溶液浸润的袋状树脂纤维层，并在加热的情况下对袋状树脂纤维层进行固化而形成承压容器。如此，本发明通过袋状隔离层隔离袋状树脂纤维层与承压容器所盛装的液体，因而可降低对袋状树脂纤维层的耐热度、耐蚀度及食品安全的需求，进而降低生产成本，更可避免承压容器产生腐蚀。此外，本发明的制作方法无需如现有技术一样以纤维逐层包覆模具，因而可大幅提升制作效率。在另一方面，和线材缠绕成形的内模具相比较，袋状隔离层使用材料较少，成本较低。并且，由于本发明的容器外模是位于袋状树脂纤维层外，因此在制作完成之后可轻易被移除，因而可降低制作出的承压容器的重量，还使容器外模可被重复使用，降低制作的成本。此外，本发明也可选择不移除容器外模，以增加承压容器的结构刚度，因此，本发明的承压容器的制作方法还可提升其产品的设计弹性。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。