| 【発明の名称】 |
圧力容器 |
| 【発明者】 |
【氏名】下島 伸吾
【氏名】入山 要次郎
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| 【要約】 |
【課題】ライナーと口金との接合部における気密シールの信頼性を向上させるようにする。
【解決手段】本発明の圧力容器１は、筒状のボス部３ａ及び該ボス部３ａの外周に突設されたフランジ部３ｂを含む口金３と、フランジ部３ｂに一体成形された合成樹脂製のライナー２とを備えた圧力容器において、フランジ部３ｂのライナー内側向き面６に、ライナー２の内縁部８の内周部８ａが拡径方向へスライド可能に嵌入する環状溝７を設けたことを特徴としている。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】 筒状のボス部及び該ボス部の外周に突設されたフランジ部を含む口金と、前記フランジ部に一体成形された合成樹脂製のライナーとを備えた圧力容器において、前記フランジ部のライナー内側向き面又はライナー外側向き面に、前記ライナーの縁部の内周部が拡径方向へスライド可能に嵌入する環状溝を設けたことを特徴とする圧力容器。
【請求項２】 前記環状溝は、溝底ほど口金の中心に近づくように形成され、ライナーの縁部の内周部は、該環状溝に合致する形状に形成された請求項１記載の圧力容器。
【請求項３】 前記環状溝は、溝底側が口金の中心に近づくとともにフランジ部の厚さ方向に入り込むように傾斜して形成され、ライナーの縁部の内周部は、該環状溝に合致するように折曲して傾斜する形状に形成された請求項１記載の圧力容器。
【請求項４】 前記フランジ部は、前記ライナーとの接触面にゴム皮膜が密着成形された請求項１〜３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、ＣＮＧ用の圧力容器５０として、図７に示すように、ＣＮＧを透過させな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及び口金５２の外周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、ライナー５１に口金５２を内側から覆う被覆部５１ａを設け、ガス圧で被覆部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、金属製の口金５２よりもポリエチレン製のライナー５１の方が熱膨張率が大きく、温度変化に対して相対的に大きく収縮膨張する。このため、例えば、図８に示すように低温時にライナー５１が収縮して被覆部５１ａが口金５２から剥離し、双方間に隙間５４が発生してシール不足となることがある。また、成形時のライナー５１の収縮による残留応力や、温度変化に伴うライナー５１の収縮膨張による繰返し応力によって被覆部５１ａにクラックが発生することもある。このように、従来の圧力容器５０は、ライナー５１と口金５２との接合部における気密シールの信頼性が万全であるとはいえない。
【０００４】そこで、本発明の目的は、ライナーと口金との接合部における気密シールの信頼性を向上させ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、筒状のボス部及び該ボス部の外周に突設されたフランジ部を含む口金と、前記フランジ部に一体成形された合成樹脂製のライナーとを備えた圧力容器において、前記フランジ部のライナー内側向き面又はライナー外側向き面に、前記ライナーの縁部の内周部が拡径方向へスライド可能に嵌入する環状溝を設けたことを特徴としている。
【０００６】前記ライナーの縁部の内周部が拡径方向へスライド可能に前記環状溝に嵌入する態様としては、特に限定されないが、次の態様を例示できる。
（１）前記環状溝は、溝底ほど口金の中心に近づくように形成され、ライナーの縁部の内周部は、該環状溝に合致する形状に形成された態様。
【０００７】（２）前記環状溝は、溝底側が口金の中心に近づくとともにフランジ部の厚さ方向に入り込むように傾斜して形成され、ライナーの縁部の内周部は、該環状溝に合致するように折曲して傾斜する形状に形成された態様。
【０００８】前記環状溝の傾斜角度は、特に限定されないが、フランジ部のライナー内側向き面又はライナー外側向き面に対して１０〜８０°傾斜していることが好ましく、より好ましくは２０〜５０°である。傾斜角度が、１０°より小さいと環状溝の形成が困難になり、８０°より大きいとライナーが収縮膨張したときに環状溝から縁部の内周部がスライドし難く、同内周部の基端側における折曲部に応力集中による破壊が生じ易くなるからである。また、傾斜角度が、２０°より大きいほうがより環状溝の加工が容易になり、５０°より小さい方が前記折曲部に応力がより集中し難くなるからである。
【０００９】前記環状溝の断面形状は、縁部の内周部がスライド可能な形状であれば特に限定されず、前記環状溝の両側壁が平行な形状や、該両側壁のより開口側の幅が拡開した形状を例示できる。
【００１０】前記環状溝の深さは、特に限定されないが、ライナーが収縮しその縁部の内周部がスライドしても、前記嵌合が外れない深さにすることが好ましい。
【００１１】前記フランジ部は、前記ライナーとの接触面にゴム皮膜が密着成形されることが好ましい。
【００１２】
【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、ＣＮＧを透過させないポリエチレン製のライナー２と、ライナー２の両端に取り付けられたアルミニウム製の口金３，４と、ライナー２及び口金３，４の外周を覆うＦＲＰ補強層５とから構成されている。
【００１３】ライナー２は、筒状の周壁部２ａと一対の球面状の端壁部２ｂ，２ｃとが溶着加工により接続されてなる筒状容器である。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。
【００１４】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。
【００１５】口金３，４は、右側及び左側の端壁部２ｂ，２ｃの中心部に固着されている。一方の口金３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。口金３，４の端壁部２ｂ，２ｃへの固着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。図２に示すように口金３は、筒状のボス部３ａ及び該ボス部３ａの外周に突設されたフランジ部３ｂを含んでいる。フランジ部３ｂには、そのライナー内側向き面６に、溝底側が口金３の中心に近づくとともにフランジ部３ｂの厚さ方向に入り込むように傾斜した環状溝７が形成されている。環状溝７より外周側におけるフランジ部３ｂのライナー内側向き面６にはゴム皮膜１０が加硫接着されている。そして、端壁部２ｂは、口金３をインサートとして射出成形されている。フランジ部３ｂのライナー内側向き面６は、端壁部２ｂの内縁部８で覆われており、該内縁部８は、その内周部８ａが環状溝７に合致するように折曲して傾斜する形状に形成され、拡径方向へスライド可能に環状溝７に嵌入している。
【００１６】環状溝７の傾斜角度Ａ１は、フランジ部３ｂのライナー内側向き面６に対して例えば４０°傾斜している。環状溝７の断面形状は、例えばその両側壁７ａが平行な形状としている。環状溝７の深さは、ライナー２が収縮し環状溝７から内縁部８の内周部８ａが抜ける方向にスライドしても、環状溝７と同内周部８ａとの嵌合が外れないような深さとしている。
【００１７】以上のように構成された圧力容器１における取付構造の作用を説明する。例えば、温度変化等によってライナー２が収縮すると、図３に一点鎖線の矢印Ｒ１で示す方向に応力が発生する。すると、内縁部８の内周部８ａは環状溝７にスライド可能に嵌合しているので、内周部８ａが環状溝７から抜ける方向にスライドし、同図に二点鎖線で示す状態となって、前記応力が緩和される。そして、このスライド後も、同内周部８ａと環状溝７との嵌合状態は維持されており、内縁部８はフランジ部に密着している。このとき、同内周部８ａの基端側８ｂはゴム皮膜１０に圧接される。
【００１８】また、この逆に、図３の二点鎖線で示す状態からライナー２が膨張する場合は、内縁部８の内周部８ａが環状溝７に差し込む方向にスライドすることによって応力を緩和するとともに同内周部８ａと環状溝７との嵌合状態を維持する。
【００１９】このように、本実施形態の圧力容器によれば、フランジ部３ｂの環状溝７とライナー２の内縁部８の内周部８ａとはスライド可能に嵌合しているので、温度変化等によってライナー２が収縮膨張しても、この収縮膨張による応力は同内周部８ａがスライドすることによって緩和される。従って、ライナー２の内縁部８に破壊が生じ難い。
【００２０】しかも、このスライド後も環状溝７と内縁部８の内周部８ａの嵌合状態が維持されるので、内縁部８がフランジ部から浮き上がり、シール性が損なわれることはない。
【００２１】また、内縁部８は、ガス圧で撓んでフランジ部３ｂのゴム皮膜１０に圧接するので、高圧になるほどライナー２と口金３との気密シールが確実となる。しかも、環状溝７は、傾斜して形成され、ライナー２の内縁部８の内周部８ａは、環状溝７に合致するように折曲して傾斜する形状に形成されているので、ライナー２が収縮すると、同内周部８ａの基端側８ｂがゴム皮膜１０に圧接され、シール効果が増すようになっている。
【００２２】以上のように、本実施形態の圧力容器１によれば、口金取付部における気密シールの信頼性を向上させることができる。
【００２３】次に、図４は第二実施形態に係る圧力容器１１を示しており、同圧力容器１１は、フランジ部のライナー外側向き面に、ライナー２の外縁部１３の内周部１３ａが拡径方向へスライド可能に嵌入する外環状溝１２を設けた点においてのみ第一実施形態と相違している。
【００２４】フランジ部３ｂの外環状溝１２は、溝底側が口金３の中心に近づくとともにフランジ部３ｂの厚さ方向に入り込むように傾斜して形成されている。内縁部８及び外縁部１３と接触する部分において、フランジ部３ｂの内外両面にゴム皮膜１０が加硫接着されている。
【００２５】ライナー２の端壁部２ｂには、フランジ部３ｂのライナー外側向き面１６を覆う外縁部１３が形成されている。外縁部１３は、その内周部１３ａが外環状溝１２に合致するように折曲して傾斜する形状に形成されており、拡径方向へスライド可能に環状溝７に嵌入している。
【００２６】外環状溝１２の傾斜角度Ａ２は、フランジ部３ｂのライナー外側向き面１６に対して例えば３５°傾斜している。外環状溝１２の断面形状及び深さは、例えば環状溝７と同様に形成している。
【００２７】以上のように構成された圧力容器１１における取付構造では、例えば、温度変化等によってライナー２が収縮すると、図５に一点鎖線の矢印Ｒ２で示す方向に応力が発生し、同図に二点鎖線で示す状態となることにより、環状溝７及び内縁部８の内周部８ａと、外環状溝１２及び外縁部１３の内周部１３ａとは、ともに第一実施形態の環状溝７及び内縁部８の内周部８ａと同様に作用する。また、この逆に、図５の二点鎖線で示す状態からライナー２が膨張する場合も環状溝７及び内縁部８の内周部８ａと、外環状溝１２及び外縁部１３の内周部１３ａとは、ともに第一実施形態の環状溝７及び内縁部８の内周部８ａと同様に作用する。
【００２８】本実施形態の圧力容器１１によれば、外環状溝１２及び外縁部１３の内周部１３ａの嵌合によって外縁部１３もフランジ部３ｂに保持されているので、内縁部８における場合と同様の効果を外縁部１３においても得ることができる。しかも、外縁部１３は、ＦＲＰ補強層５でフランジ部３ｂに押し付けられているので、内縁部８よりも強力にフランジ部３ｂに接合される。このように、ライナー２の内縁部８及び外縁部１３が口金３のフランジ部３ｂを挟み付けているので、口金取付部の気密シールを万全とすることができる。
【００２９】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）図６に示すように、環状溝７が、溝底ほど口金３の中心に近づくように形成され（フランジ部３ｂの厚さ方向に入り込むように傾斜してはいない）、ライナー２の内縁部８の内周部８ａが、環状溝７に合致する形状に形成された態様にすること。また、これと同様に、外環状溝１２が、溝底ほど口金３の中心に近づくように形成され、ライナー２の外縁部１３の内周部１３ａが、外環状溝１２に合致する形状に形成された態様にすることもできる。
【００３０】（２）ライナー２の周壁部２ａ及び端壁部２ｂ，２ｃを回転成形法によって一体的に成形すること。
（３）環状溝７及び外環状溝１２の傾斜角度Ａ１，Ａ２を適宜に変更すること。
【００３１】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の請求項１〜３に係る圧力容器によれば、ライナーと口金との接合部における気密シールの信頼性を向上させることができる。
【００３２】本発明の請求項４に係る圧力容器によれば、上記効果をさらに向上させることができる。
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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２０００−２９１８８８（Ｐ２０００−２９１８８８Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１２年１０月２０日（２０００．１０．２０） |
| 【出願番号】 |
特願平１１−９９８１８ |
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