| 【発明の名称】 |
圧力容器 |
| 【発明者】 |
【氏名】鈴木 哲也
【氏名】入山 要次郎
【氏名】石川 卓
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| 【要約】 |
【課題】ライナーと口金との隙間を防止して、口金取付部における気密シールの信頼性を高めるようにする。
【解決手段】本発明の圧力容器１は、端部に取付穴６を有する合成樹脂製のライナー２と、取付穴６を貫通する筒状のボス部３ａ及び該ボス部３ａの外周に突設されてライナー２の内面に当接するフランジ部３ｂを含む口金３とを備えた圧力容器において、ライナー２は、口金３に触れない状態で成形されたものであり、口金３は、フランジ部３ｂとボス部３ａとのコーナと、ライナー２の内面と取付穴６の内周面とのコーナとの間にＯリング１２を介して、ライナー２に取り付けられたことを特徴としている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 端部に取付穴を有する合成樹脂製のライナーと、前記取付穴を貫通する筒状のボス部及び該ボス部の外周に突設されて前記ライナーの内面に当接するフランジ部を含む口金とを備えた圧力容器において、前記ライナーは、前記口金に触れない状態で成形されたものであり、前記口金は、前記フランジ部と前記ライナーの内面との間又は前記ボス部と前記取付穴の内周面との間にシール部材を介して、前記ライナーに取り付けられたことを特徴とする圧力容器。
【請求項２】 前記ボス部の外周に外挿されて前記ライナーの外面に当接し前記フランジ部との間で前記ライナーを挟着する挟着金具を備えた請求項１記載の圧力容器。
【請求項３】 前記挟着金具は、かしめ又はネジ部材により前記ボス部に締結された請求項２記載の圧力容器。
【請求項４】 前記ライナーの変形を規制するための係合部と被係合部とを前記挟着金具と前記ライナーの外面とに相対的に設けた請求項２又は３記載の圧力容器。
【請求項５】 前記シール部材は、Ｏリング、平板状パッキン又はボス部若しくはフランジ部に設けられたゴム皮膜である請求項１〜４のいずれか一項に記載の圧力容器。
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【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）等の各種圧縮ガス、ＬＮＧ（液化天然ガス）、ＬＰＧ（液化石油ガス）等の各種液化ガス、その他の各種加圧物質を充填するための圧力容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、図７に示すように、ＣＮＧ用の圧力容器５０として、ＣＮＧが透過しにくいポリエチレン製のライナー５１に金属製の口金５２を取り付け、ライナー５１の外面を所定の耐圧規格を満たすＦＲＰ補強層５３で被覆したものが知られている。この圧力容器５０によれば、本体部の気密を合成樹脂製のライナー５１で保持しているため、自動車の燃料タンク等として用いる場合に、車両重量を軽量化できる利点がある。また、口金取付部の気密を保持するために、口金５２をインサートとして型にセットしておき、ライナー５１を回転成形法により口金５２に接着するようにインサート成形し、ライナー５１に口金５２を内側から覆う被覆部５１ａを設け、ＣＮＧの内圧で被覆部５１ａを口金５２のボス部５２ａ及びフランジ部５２ｂの内面に圧接させるようになっている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の圧力容器５０によると、合成樹脂製のライナー５１を金属製の口金５２にインサート成形して溶融点直下の温度で接着しているため、双方の線膨張係数の相違により、成形時又は使用時の温度変化に伴い、ライナー５１の被覆部５１ａに歪が発生しやすかった。また、金属に対する樹脂の接着力が弱いことから、図８に示すように、歪によって被覆部５１ａが口金５２から剥離し、双方間に隙間５４が発生することもあった。このため、従来の圧力容器５０は、口金取付部における気密シールの信頼性が不充分であった。
【０００４】そこで、本発明の目的は、ライナーと口金との隙間を防止して、口金取付部における気密シールの信頼性を高めることができる圧力容器を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明の圧力容器は、端部に取付穴を有する合成樹脂製のライナーと、前記取付穴を貫通する筒状のボス部及び該ボス部の外周に突設されて前記ライナーの内面に当接するフランジ部を含む口金とを備えた圧力容器において、前記ライナーは、前記口金に触れない状態で成形されたものであり、前記口金は、前記フランジ部と前記ライナーの内面との間又は前記ボス部と前記取付穴の内周面との間にシール部材を介して、前記ライナーに取り付けられたことを特徴としている。ここで、「前記フランジ部と前記ライナーの内面との間又は前記ボス部と前記取付穴の内周面との間」とは、前記フランジ部と前記ボス部とのコーナと、前記ライナーの内面と前記取付穴の内周面とのコーナとの間を含む。
【０００６】前記圧力容器は、前記ボス部の外周に外挿されて前記ライナーの外面に当接し前記フランジ部との間で前記ライナーを挟着する挟着金具を備えた態様を例示できる。この場合、挟着金具をインサートとしてライナーをインサート成形することにより、ライナーを挟着金具に接着してもよく、或いは、挟着金具に触れない状態でライナーを成形した後、挟着金具をライナーに取り付けてもよい。
【０００７】前記挟着金具は、かしめ又はネジ部材により前記ボス部に締結された態様を例示できる。
【０００８】前記ライナーの変形を規制するための係合部と被係合部とを前記挟着金具と前記ライナーの外面とに相対的に設けることが好ましい。
【０００９】前記シール部材としては、特に限定されないが、Ｏリング、平板状パッキン又はボス部若しくはフランジ部に設けられたゴム皮膜を例示できる。これらのシール部材の２つ以上を併用してもよい。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明をＣＮＧ用の圧力容器に具体化した実施形態を図面に基づいて説明する。図１に示すように、この実施形態の圧力容器１は、合成樹脂製のライナー２と、ライナー２の両端に取り付けられた金属製の口金３，４と、ライナー２の外面を被覆するＦＲＰ補強層５とから構成されている。
【００１１】ライナー２は円筒状の周壁部２ａの両端にカップ状の端壁部２ｂ，２ｃを溶着により接続して一体化されている。端壁部２ｂ，２ｃは、口金３，４に触れない状態で成形されたものであり、その中心には口金３，４の取付穴６が形成されている。ライナー２の樹脂材料としては、ＣＮＧが透過しにくいポリエチレン、又は、それよりもガス不透過性能が高い樹脂（例えば、脂肪族ポリケトン（シェルジャパン株式会社の商品名「カリロン」））等を使用できる。
【００１２】ＦＲＰ補強層５は、ライナー２の外周にカーボン、ガラス又はアラミド樹脂からなる補強繊維を巻き付けた後に、補強繊維中のエポキシ等の含浸樹脂を加熱硬化させることによって成形されている。
【００１３】一方の口金３は圧力調整バルブ又は配管用ジョイント（図示略）を接続するもので、他方の口金４は密閉栓として機能するものである。これらの口金３，４は、後で詳述するように、端壁部２ｂ，２ｃの内側から取付穴６に挿入され、挟着金具７，８を介してライナー２に取り付けられている。口金３，４及び挟着金具７，８の金属材料としては、軽量化を図る観点からアルミニウムが好ましい。口金３，４の端壁部２ｂ，２ｃへの取付構造は同様であるので、以下、口金３についてのみ説明する。
【００１４】図２及び図３に示すように、口金３は、取付穴６を貫通する筒状のボス部３ａ及び該ボス部３ａの外周に突設されてライナー２の内面に当接するフランジ部３ｂを含んでいる。ボス部３ａとフランジ部３ｂとのコーナには、シール部材としてのゴム製のＯリング１２が装着されている。ボス部３ａの内面には圧力調整バルブ又は配管用ジョイントが接続される雌ネジ１０が設けられ、ボス部３ａの先端には薄肉片１１が形成されている。
【００１５】端壁部２ｂの中心には係合部としての環状壁１３が突設され、その内側に取付穴６が形成され、外側には突起１４が設けられている。端壁部２ｂの内面と取付穴６の内周面とのコーナには、Ｏリング１２の着座部１５が端壁部２ｂの内面側に拡径するテーパ状に形成されている。
【００１６】挟着金具７には、口金３のボス部３ａの外周に外挿される筒状部７ａと、端壁部２ｂの外面に下面が当接するスカート部７ｂとが設けられている。スカート部７ｂの下面には環状壁１３が係合する被係合部としての環状凹部１６が凹設されている。そして、環状壁１３と環状凹部１６との係合によってライナー２の変形を規制するようになっている。
【００１７】端壁部２ｂへの口金３の取り付けにあたっては、まず、環状凹部１６を環状壁１３に無理嵌めして、挟着金具７を端壁部２ｂの外周に外挿する。次いで、Ｏリングをボス部３ａとフランジ部３ｂとのコーナに装着する。次いで、ボス部３ａを端壁部２ｂの内側から取付穴６に挿入し、Ｏリング１２を介してフランジ部３ｂを端壁部２ｂの内面に接合する。次いで、Ｏリング１２を圧縮した状態で、薄肉片１１をかしめ、ボス部３ａを挟着金具７に締結し、スカート部７ｂとフランジ部３ｂとの間に端壁部２ｂを挟着する。その後、薄肉片１１の周縁をコーキング１８で挟着金具７に密着させ、筒状部７ａとボス部３ａとの接合部を密封する。このように、口金３は、ボス部３ａとフランジ部３ｂとのコーナと、取付穴６の着座部１５との間にＯリング１２を介して、ライナー２に取り付けられる。
【００１８】本実施形態の圧力容器１によれば、合成樹脂製のライナー２の端壁部２ｂが口金３に触れない状態で成形しているので、成形時の端壁部２ｂの歪を除去した後で口金３を取り付けることができる。
【００１９】また、挟着金具７の環状凹部１６と、端壁部２ｂの環状壁１３とが係合することによりライナー２の変形を規制しているため、圧力容器１にＣＮＧを充填したときにＣＮＧの内圧で端壁部２ｂを口金３から引き離す力が作用しても、取付穴６とボス部３ａとの間に隙間が生じるおそれがない。
【００２０】また、挟着金具７と口金３のフランジ部３ｂとの間に端壁部２ｂを挟着することで、口金３がライナー２に強固に取り付けられている。
【００２１】また、口金３のボス部３ａとフランジ部３ｂとのコーナにＯリングを装着しているので、次の効果を得ることができる。
（１）ＣＮＧの内圧で口金３が上方に突き上げられると、前記コーナと、着座部１５とによって形成される断面三角形の空間の中でＯリング１２が上方に押し付けられて変形し、隙間をふさぐことにより口金から漏れるガスを遮断する。
（２）ライナー２と口金３との線膨張係数が異なるため、使用環境温度や内部圧力の変化による温度変化等によりライナー２と口金３との間の隙間が変化するが、Ｏリング１２がこの変化に追随して隙間をシールする。
【００２２】以上のように、本実施形態の圧力容器１によれば、ライナー２と口金３との隙間を防止して、口金取付部の気密シールに万全を期すことができる。
【００２３】次に、図４は、第二実施形態に係る圧力容器を示しており、該圧力容器は、挟着金具７のスカート部７ｂの下面に形成した被係合部としての環状凹部１６と該環状凹部１６に係合する係合部としての端壁部２ｂの環状突部１７とを断面Ω形に形成した点においてのみ、第一実施形態と相違している。挟着金具７をインサートとして端壁部２ｂをインサート成形することにより、端壁部２ｂを挟着金具７に接着している。
【００２４】次に、図５及び図６は、第三実施形態に係る圧力容器を示している。本実施形態では、口金３のボス部３ａがネジ部材としてのナット２１により挟着金具２２に締結されている。第一実施形態と同様に、ライナー２の端壁部２ｂは、口金３及び挟着金具２２に触れない状態で成形されている。
【００２５】端壁部２ｂの中心には係合部としての環状壁２３が挟着金具２２の筒状部２２ａの内面を覆うように突設されており、該環状壁２３は上端側ほど厚さが厚くなるように断面テーパ状に形成されている。環状壁２３の内側に取付穴６が形成されており、端壁部２ｂの内面と取付穴６の内周面とのコーナには、Ｏリング１２の着座部１５が端壁部２ｂの内面側に拡径するテーパ状に形成されている。本実施形態では、筒状部２２ａの内面と、ボス部３ａの外面とが係合部としての環状壁２３に係合する被係合部を形成している。また、ボス部３ａの中間部には別のＯリング２４がバックアップリング２５を介して装着され、一対のＯリング１２，２４で取付穴６を確実に密封できるようになっている。
【００２６】端壁部２ｂへの口金３の取り付けにあたっては、まず、環状壁２３の外周に挟着金具２２を外挿する。次いで、口金３のボス部３ａを端壁部２ｂの内側から取付穴６に挿入し、フランジ部３ｂをＯリング１２を介し端壁部２ｂの内面に当接する。ナット２１をボス部３ａの雄ネジ２６に締め付け、Ｏリング１２を圧縮するとともに、挟着金具２２を押さえ付けて、そのスカート部２２ｂとフランジ部３ｂとの間に端壁部２ｂを挟着する。こうすれば、ナット２１の締め加減によりライナー２に対する口金３の締結力を容易に調整することができる。しかも、環状壁２３は上端側ほど厚さが厚くなるように断面テーパ状に形成されているため、筒状部２２ａの内面と、ボス部３ａの外面とによって形成される被係合部に強力に係合し、ライナー２の変形を規制するようになっている。その他の構成並びに作用効果は前記実施形態と同様である。
【００２７】なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、例えば以下のように、発明の趣旨から逸脱しない範囲で適宜変更して具体化することもできる。
（１）第一及び第三実施形態の口金取付構造において、挟着金具７をインサートとして端壁部２ｂをインサート成形することにより、端壁部２ｂを挟着金具７に接着すること。
【００２８】（２）シール部材として、パッキンを端壁部２ｂとフランジ部３ｂとの間に介装すること。
【００２９】（３）シール部材として、ゴム皮膜をフランジ部３ｂに設け、これを端壁部２ｂの内面に接合させて、端壁部２ｂと口金３との間をシールすること。
【００３０】（４）挟着金具７，２２のスカート部７ｂ，２２ｂに係合部を設け、ライナー２の外面に該係合部が係合する被係合部を設けること。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述した通り、請求項１〜５の発明に係る圧力容器によれば、ライナーと口金との隙間を防止して、口金取付部における気密シールの信頼性を高めることができるという優れた効果を奏する。
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００２４１４６３
【氏名又は名称】豊田合成株式会社
【識別番号】０００００３２０７
【氏名又は名称】トヨタ自動車株式会社
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| 【出願日】 |
平成１１年４月７日（１９９９．４．７） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１０００９６１１６
【弁理士】
【氏名又は名称】松原 等
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| 【公開番号】 |
特開２０００−２９１８８７（Ｐ２０００−２９１８８７Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−９９８１９ |
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