JP2000186799A - 耐圧容器の製造方法 - Google Patents

耐圧容器の製造方法

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JP2000186799A
JP2000186799A JP10364897A JP36489798A JP2000186799A JP 2000186799 A JP2000186799 A JP 2000186799A JP 10364897 A JP10364897 A JP 10364897A JP 36489798 A JP36489798 A JP 36489798A JP 2000186799 A JP2000186799 A JP 2000186799A
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pressure
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JP10364897A
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Kazuhiko Kagawa
和彦 香川
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Mitsubishi Chemical Corp
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Mitsubishi Chemical Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 外殻と口金との密着性が良好な耐圧容器の製
造方法を提供する。 【解決手段】 内殻2は相対配置とされた内殻支持装置
60,70によって回動可能に支持される。コンプレッ
サ68から内殻2内に所定圧のエアを供給し、内殻2を
内部からエアで加圧した状態にてモータ74を駆動して
内殻2を回転させ、フィラメント供給装置80から熱硬
化性樹脂を含浸したフィラメント81を送り出し、内殻
2の外周に巻き付ける。ヘリカル巻き及びテープ巻きを
所定厚さに施した後、モータ74及びコンプレッサ68
を停止し、ブロック61を退動させ継手69を回転体6
3,73から取り外し、次いで継手69を内殻2から取
り外す。次いで、この内殻2の一方の口金6にブライン
ドキャップを装着すると共に他方の口金6にエアフィー
ドホースを装着した後、熱処理装置に供給する。エアフ
ィードパイプから内殻2内に所定のエア圧をかけた状態
で内殻2をフィラメントに付着した熱硬化性合成樹脂を
硬化させる。

Description

【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)、L
PG(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耐圧容器の製造方法に関する
ものである。
【0002】
【従来の技術】CNG等の収容に用いられる耐圧容器の
製造方法として、CNG等を透過させない合成樹脂製の
内殻と、600kg/cm2の耐圧規格を満たす外層の
FRP(繊維強化樹脂)補強層よりなる外殻とを有した
ものがある。
【0003】この耐圧容器を製造するには、まず、回転
成形法等により内殻を合成樹脂により成形する。この内
殻の成形に併せて、又は内殻の成形後に口金を内殻の鏡
板部の中央に装着する。その後、内殻の外周にエポキシ
樹脂等を付着させたカーボン等の補強繊維をヘリカル巻
き及びフープ巻きしてFRP補強層を巻付形成した後、
該内殻及びFRP補強層を例えば約80℃の恒温槽に入
れ、該FRP補強層の樹脂を加熱硬化させて外殻を成形
する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前記エポキシ樹脂の加
熱硬化時には、恒温槽から与えられる熱と、エポキシ樹
脂の硬化反応による自己発熱とにより、内殻も90℃程
度に付随的に加熱される。このとき、外殻に比べ合成樹
脂製の内殻の熱膨張率が大きい。例えば内径220m
m、内法長900mmの場合、内殻単独ならば約80℃
の恒温槽で9mm伸びるところ、実際には、FRP補強
層があるため、FRP補強層のカーボン繊維に制止さ
れ、むしろカーボン繊維のマイナスの線膨張係数(−
0.38×10-6/℃)によって90℃程度での硬化直
後の全長はマイナス約0.02mmとなる。
【0005】その後、内殻及びFRP補強層が冷却する
ときに、合成樹脂製の内殻は熱膨張率が大きいため大き
く収縮する一方、FRP補強層はカーボン繊維のマイナ
スの線膨張率によって約0.02mm伸びる。この収縮
差により内殻とFRP補強層との間には略全域にわたっ
て隙間が生じる。この収縮差は内殻の周方向よりも長手
方向で大きいので、耐圧容器の鏡板部に特に大きな隙間
が生じる。
【0006】このように隙間が生じた耐圧容器にCNG
を充填すると、CNGによる高い内圧によって、合成樹
脂製の内殻はFRP補強層(外殻)に当接するまで伸び
ることになり、耐圧容器とりわけ内殻の耐久性を低下さ
せる。
【0007】特開平10−231998号公報には、こ
の隙間にエラストマー、ゴム又は軟質接着剤を注入して
隙間を埋めることが記載されている。
【0008】本発明は、このような注入を不要とするた
めに、最初から上記の如き隙間を発生させない耐圧容器
の製造方法を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の耐圧容器の製造
方法は、内殻を合成樹脂により成形する工程と、該内殻
の外面を覆うFRP補強層を巻付形成する巻付工程と、
該FRP補強層の含浸樹脂を加熱硬化させて外殻を成形
する熱処理工程とを有する耐圧容器の製造方法におい
て、少なくとも該熱処理工程において該内殻の内部を加
圧状態とすることを特徴とするものである。
【0010】このように熱処理工程において内殻の内部
を加圧状態とすることにより、隙間の発生が防止され
る。なお、巻付工程においても内殻の内部を加圧状態と
することにより、内殻の縮径ないし縮小が防止され、耐
圧容器の寸法精度が向上する。
【0011】
【発明の実施の形態】図1は実施の形態に係る方法によ
り製造された耐圧容器の側面図、図2は図1のII―II線
に沿う断面図、図3、図4は内殻の製造方法を示す断面
図、図5は口金の斜視図、図6,7は鍔状部の形成方法
を示す断面図、図8,9,10はフィラメントワインデ
ィング工程の説明図である。なお、図9,10は図8の
要部の拡大断面図である。
【0012】この耐圧容器1は、内殻2及び外殻3より
なる容器本体4と、この容器本体4の流体の流通用の開
口5に装着された口金6と、内殻2の内周面から延出し
この口金6の孔7をライニングしている筒状部10と、
この筒状部10に連なり口金6の先端面をライニングす
る鍔状部11等よりなる。
【0013】なお、口金6の外周に刻設された雄ネジに
ナット8が螺着され、外殻3を外側から係止している。
【0014】この内殻2は熱可塑性合成樹脂よりなるも
のであり、例えば図3,4のように熱可塑性合成樹脂よ
りなる筒状のパリソン20をその中に気体をブローパイ
プ24から送り込みながら金型21,22で挟むことに
よりブロー成形される。
【0015】図4の符号25,26は金型21,22に
よってピンチオフされたパリソン切断片を示す。このブ
ロー成形に際し、図4の通り、ブローパイプ24の周囲
に筒状部10を形成する。
【0016】このように成形された内殻2の上下のエン
ド部(鏡板部)に図5に示す口金6を装着する。
【0017】口金6は、内殻2のエンド部に重なるフラ
ンジ部31と、このフランジ31から立ち上るパイプ部
32とを有しており、該パイプ部32の孔33はこの口
金6を貫通している。
【0018】パイプ部32の先端面には周回溝35が座
ぐり状に設けられており、この周回溝35の内周側には
円環状の凸部34が周設されている。この凸部34は口
金6の先端面よりも後退している。この口金6は、孔3
3内に筒状部10を挿入させ、フランジ部31を内殻2
のエンド部に重ね合わせるようにして内殻2に装着され
る。この際、筒状部10は孔33から突出する。
【0019】このように口金6を備えた内殻2を図6の
如く鍔状部形成用のホルダ47,48にて挟持する。こ
のホルダ47,48には、後述の第2の金型52を受け
入れる凹部49が設けられている。
【0020】ホルダ47,48の図の上方に鍔状部11
を形成するためのプレス装置50が配置されている。こ
のプレス装置50は、パイプよりなるマンドレル55
と、このマンドレル55に外嵌した筒状の第1の金型5
1と、この第1の金型51に外嵌した筒状の第2の金型
52と、この第2の金型52の外周に配置された金型ホ
ルダ53とを有している。この第2の金型52には、口
金6の上端の外周縁に係合する切欠状の周回段部54が
設けられている。また、マンドレル55にはヒータ56
が設けられている。
【0021】図6の通り、このヒータ56及び筒状部1
0の先端外周に配置されたヒータ57によって該筒状部
10の先端部分を加熱する。次いで、ヒータ57を退去
させた後、図7の通り第2の金型52を突出させ、口金
6の上端に係合させる。この場合、口金6の先端が周回
段部54に入り込む。なお、第2の金型52の内周面と
周回溝35の外周壁面とは、同一直径であり、面一状の
連続面を形成する。
【0022】次に、第1の金型51を前進させ、筒状部
10の先端部分をプレスし、該先端部分を形成していた
熱可塑性合成樹脂を口金6の先端部分の周回溝35内に
押し込むようにして鍔状部11を形成する。前記凸部3
4は口金6の先端面よりも後退しているので、この鍔状
部11は該凸部34を覆う。
【0023】その後、金型51,52を後退させ、ホル
ダ47,48を左右に開くことにより、鍔状部11を有
した内殻2が得られる。
【0024】得られた内殻2の外周に、図8〜10に示
す通り、フィラメントワインディング法等によって外殻
を形成することにより耐圧容器が製造される。
【0025】図8の通り、内殻2は相対配置された内殻
支持装置60,70によって回動可能に支持される。図
9の通り、内殻支持装置60は、支持ブロック61と、
該支持ブロック61にベアリング62を介して回転自在
に支持された回転体63と、この回転体63の軸心方向
孔64に連通するようにブロック61に設けられたエア
通路65と、この孔64及びエア通路65をシールする
シール部材66とが設けられている。このエア通路65
に耐圧エアホース67を介してコンプレッサ68から加
圧エアが供給される。なお、この支持ブロック61は図
8の左右方向に進退可能とされており、内殻2を着脱す
るときには支持ブロック61が図8の右方に退動し、内
殻2を保持(チャック)するときには支持ブロック61
が図8の左方に前進する。
【0026】図10の通り、内殻支持装置70は、支持
ブロック71に回転体73をベアリング72によって回
転自在に設置し、この回転体73をモータ74によって
回転駆動するようにしたものである。
【0027】回転体63,73にはそれぞれテーパ形の
断面非円形(例えば四角形、六角形、スター形断面形状
等)の凹穴63a,73aが設けられている。この凹穴
63a,73aと同一断面形状の継手69,79を前記
口金6に螺着し、この継手69,79を凹穴63a,7
3aに挿入し、係合させる。この継手69には軸心線方
向にエア通路孔69aが貫設されている。
【0028】コンプレッサ68から内殻2内に所定圧の
エアを供給し、内殻2を内部からエアで加圧した状態に
てモータ74を駆動して内殻2を回転させ、フィラメン
ト供給装置80から熱硬化性樹脂を含浸したフィラメン
ト81を送り出し、内殻2の外周に巻き付ける。ヘリカ
ル巻き及びテープ巻きを所定厚さに施した後、モータ7
4及びコンプレッサ68を停止し、ブロック61を退動
させ継手69,79を回転体63,73から取り外し、
次いで継手69,79を内殻2から取り外す。
【0029】次いで、この内殻2の一方の口金6にブラ
インドキャップ(図示略)を装着すると共に他方の口金
6にエアフィードホース(図示略)を装着した後、熱処
理装置に供給する。エアフィードパイプを介して内殻2
内に所定のエア圧をかけた状態で加熱し、内殻2のフィ
ラメントに付着した熱硬化性合成樹脂を硬化させる。
【0030】このように内殻2を内方から加圧した状態
で熱硬化処理を施すため、熱硬化処理工程において内殻
2が収縮することがなく、内殻2と外殻3とが密着した
耐圧容器が製造される。
【0031】なお、特に本発明を限定するものではない
が、フィラメントワインディングあるいは熱硬化処理工
程においては内殻2内を0.5〜3気圧とくに0.8〜
2.5気圧とりわけ1.0〜2気圧程度に保持するのが
好ましい。
【0032】上記実施の形態にあっては、フィラメント
ワインディング工程から熱硬化処理工程にかけて内殻2
内を加圧状態としているが、熱処理工程においてのみ内
殻2内を加圧状態としても良い。
【0033】なお、フィラメントワインディング工程に
おいても内殻2内を加圧状態とした場合には、フィラメ
ントワインディングによって内殻2に締付力が加えられ
ても内殻2が全く又は殆ど縮径しないという効果が奏さ
れる。また、上記実施の形態にあっては、加圧エアを内
殻2内に供給することにより内殻2内を加圧状態として
いるが、熱硬化処理工程にあっては双方の口金6にブラ
インドキャップを装着して内部を密閉してから加熱し、
内部のエアを熱膨張させることによって内殻2内を加圧
状態としても良い。
【0034】本発明において、内殻を構成する樹脂材料
としては、例えばポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリアミド類、ABS樹脂、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
アセタール、ポリカーボネートなどを用いることができ
る。この内殻合成樹脂は補強繊維を含んでいてもよく、
補強繊維としては、後述の外殻の場合と同様のものを用
いることができる。繊維長は2〜10mm程度の短繊維
が好適である。なお、内殻の成形法は、回転成形、圧縮
成形法、射出成形法などブロー以外の方法であっても良
い。
【0035】外殻は、フィラメントワインディング法の
ほかにテープワインディング法によって形成されても良
い。
【0036】外殻の補強繊維としては、炭素繊維、ガラ
ス繊維、有機高弾性率繊維(例えばポリアミド繊維)な
どを用いることができる。
【0037】外殻形成用の樹脂としては、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フ
ェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。
【0038】
【発明の効果】以上の通り、本発明によると、外殻と口
金との密着性が良好な耐圧容器を製造することができ
る。この製造方法によれば、空隙への樹脂注入が不要で
あり、耐圧容器の製造効率も良好である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施の形態に係る方法により製造された耐圧容
器の側面図である。
【図2】図1のII―II線に沿う断面図である。
【図3】内殻の製造方法を示す断面図である。
【図4】内殻の製造方法を示す断面図である。
【図5】口金の斜視図である。
【図6】鍔状部の形成方法を示す断面図である。
【図7】鍔状部の形成方法を示す断面図である。
【図8】フィラメントワインディング工程を示す側面図
である。
【図9】図8の右側の支持ブロックの断面図である。
【図10】図8の左側の支持ブロックの断面図である。
【符号の説明】
1 耐圧容器 2 内殻 3 外殻 6 口金 10 筒状部 11 鍔状部 20 パリソン 31 フランジ部 35 周回溝 47,48 内殻のホルダ 50 プレス装置 51 第1の金型 52 第2の金型 53 金型ホルダ 54 段部 55 マンドレル 60,70 内殻支持装置 61,71 支持ブロック 62,72 ベアリング 63,73 回転体 67 エアホース 68 コンプレッサ 69,79 継手 80 フィラメント供給装置 81 フィラメント
フロントページの続き Fターム(参考) 3E072 AA10 BA04 CA01 4F205 AD16 AG03 AH55 HA02 HA14 HA23 HA25 HA32 HA33 HA34 HA37 HA46 HC02 HC14 HC16 HC17 HG04 HK03 HK04 HK05 HK16 HK26 HL03 HT03 HT22 HT27

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 内殻を合成樹脂により成形する工程と、 該内殻の外面を覆うFRP補強層を巻付形成する巻付工
    程と、 該FRP補強層の含浸樹脂を加熱硬化させて外殻を成形
    する熱処理工程とを有する耐圧容器の製造方法におい
    て、 少なくとも該熱処理工程において該内殻の内部を加圧状
    態とすることを特徴とする耐圧容器の製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1において、前記内殻の内部に加
    圧気体を供給することにより内殻の内部を加圧状態とす
    ることを特徴とする耐圧容器の製造方法。
  3. 【請求項3】 請求項1又は2において、前記巻付工程
    においても該内殻の内部を加圧状態とすることを特徴と
    する耐圧容器の製造方法。
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