JP2000291888A - 圧力容器 - Google Patents

圧力容器

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Abstract

(57)【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３
ａ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。

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、８
０°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２
ｂ，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３
ｂ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Ｒ
１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１
２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。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第一実施形態に係る圧力容器の断面図
である。
【図２】同圧力容器の口金の取付構造を示す図１の要部
拡大図である。
【図３】同取付構造の作用を示す図である。
【図４】本発明の第二実施形態に係る圧力容器の断面図
である。
【図５】同取付構造の作用を示す図である。
【図６】本発明の圧力容器の変更例の要部を示す断面図
である。
【図７】従来の圧力容器の断面図である。
【図８】同圧力容器の口金の取付構造を示す図７の要部
拡大図である。
【符号の説明】
１ 圧力容器 ２ ライナー ３ 口金 ３ａ ボス部 ３ｂ フランジ部 ４ 口金 ５ ＦＲＰ補強層 ６ ライナー内側向き面 ７ 環状溝 ８ 内縁部 ８ａ 内周部 １０ ゴム皮膜 １２ 外環状溝 １３ 外縁部 １３ａ 内周部 １６ ライナー外側向き面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 入山 要次郎 愛知県豊田市トヨタ町１番地 トヨタ自動 車株式会社内 Ｆターム(参考） 3E072 AA10 BA04 CA01

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【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。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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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