JP2005035559A

JP2005035559A - 車両架装用タンクおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2005035559A
Application number: JP2003197834A
Authority: JP
Inventors: Tetsuo Sugaya; 哲雄菅家; Takeshi Oba; 武大場; Ritsu Hidaka; 律日高
Original assignee: TOSHIN KAGAKU KOGYO KK
Current assignee: TOSHIN KAGAKU KOGYO KK
Priority date: 2003-07-16
Filing date: 2003-07-16
Publication date: 2005-02-10
Also published as: CN1576187A; CN1286704C

Abstract

【課題】鏡板と直胴部をそれぞれ別個に製造した後に接合する従来法では接合部付近に応力が集中し、繰り返し応力やタンク内への加圧空気の導入等によって接合部が破損する問題と、タンク内部の防波板は液の揺動により不均一な応力が加わり亀裂が入り、防波板が損傷する問題を解決する車両架装用タンクおよびその製造方法を提供する。
【解決手段】一端が外部に向かって凸な鏡板形状をなし他端が開放された略円筒体からなる成形型の表面にＦＲＰ耐食層を一体に形成し、次いでＦＲＰ強化層およびＦＲＰ仕上げ層を形成して一体に硬化させて二個のＦＲＰ製の略円筒体を得て、該二個の略円筒体の開放された他端同士をＦＲＰによって接合することによってタンク本体を製造する。また、ＦＲＰによってタンク本体に接合され、シャーシフレーム上に架装するＦＲＰ製の補強板を備えたサブフレームを設けた。タンク内に設けられたＦＲＰ製の防波板の人孔にＦＲＰ製の短管を嵌入し防波板に接合して補強した。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はタンク中央部で接合されたタンクローリー用、セミトレーラー用またはその他の車両への架装用（これらを総称して、車両架装用という。）のＦＲＰ（ｆｉｂｅｒｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄｐｌａｓｔｉｃｓ：繊維強化プラスチック、ＦＲＰという。）製タンク、好ましくはこれとＦＲＰ接合によって一体化されたＦＲＰ製サブフレームを有するＦＲＰ製タンクおよびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
酸、アルカリ、その他の腐食性の薬液（これらを総称して、単に薬液または液という。）の輸送用のタンク材としてＦＲＰは金属材料に比して耐食性、保温性、保冷性にすぐれかつ軽量であることから車両架装用タンク材に多用されているものであり、それぞれ別個に製造された鏡板をタンク直胴部の両端に突き合わせまたは重ね合わせ接合してタンクが製造されている。
【０００３】
また、タンク本体を車両のシャーシフレーム（単に、シャーシともいう。）に連結（架装）するための連結枠（サブフレームという。）は従来木製または鋼製の縦通材であって、鋼製の縦通材にあっては半円形断面の鋼製受皿板を介してＦＲＰで被覆しゴム等の緩衝材を挟んでタンクに接合され、さらにシャーシと鋼製サブフレームとの間にもゴム等の緩衝材が挟まれて締結（架装）されている。また、タンク内部には車両運行時、特に加速時または制動時の薬液の揺動を防止するために通常、防波板が設けられており、さらにこの防波板にはタンク内部での作業者の移動等のための人孔または液ならびにガスの若干の流通を図るための流通孔が穿たれている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
鏡板と直胴部をそれぞれ別個に製造した後に接合する前記の従来法によって製造されたタンクは鏡板と直胴部をそれぞれの硬化後に二次接合するので不均質であり更に鏡板との接合部付近に応力が集中しやすく、車両運行時のタンク内の液の揺動による繰り返し応力による接合部の劣化、さらにはタンク内部の液を排出するために屡々用いられるタンク内への加圧空気の導入による内圧に耐えられず上記接合部が破損してタンク内部の薬液が漏出する事故が少なからず見聞されている。
【０００５】
また、従来の木製あるいは鋼製のサブフレームはＦＲＰ被覆との剛性、熱膨張率等の違いから運行を重ねるうちにＦＲＰ被覆に亀裂が入り、この亀裂個所からの雨水、あるいは北国で多用される融雪剤の塩水等の浸入により鋼製のサブフレームにあっては錆によるふくれ、木材製のサブフレームにあっては水分およびその凍結による膨潤、収縮等によってこの亀裂がさらに進行してＦＲＰが損傷し、部材の損耗を招く問題があった。
さらに、タンク内部の防波板においてはタンクを架装した車両の運行時の液の揺動により孔部を液が激しく流通するものであって、手積み積層成形法（ハンドレイアップ法ともいう。）によるＦＲＰ製の防波板であっても人孔のような大口径の流通孔においては孔の端部に不均一な応力がかかるので強度面で十分でなく、亀裂が入り易くこれが広がって防波板自体が損傷にいたる問題があった。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記課題を解決するものであって、第１に、一端が外部に向かって凸な鏡板形状をなし他端が開放され全体が一体に形成された二個のＦＲＰ製の略円筒体が開放された該他端同士において接合されてなることを特徴とする車両架装用タンクであり、第２に、ＦＲＰによって前記タンクに接合されて一体化し、前記車両のシャーシフレーム上に架装されるＦＲＰ製のサブフレームを有する、第１記載の車両架装用タンクであり、第３に、前記サブフレームがＦＲＰ接合によって複数のＦＲＰ製補強板で連結され、該補強板はさらに前記タンクとＦＲＰによって接合されることによって、該タンク、該サブフレームおよび該補強板が一体化してなる、第２記載の車両架装用タンクであり、第４に、前記タンク内に設けられたＦＲＰ製の防波板を貫通する流通孔である人孔にＦＲＰ製の短管を嵌入し該防波板に接合することによって該防波板を補強してなる、第１〜３のいずれかに記載の車両架装用タンクであり、第５に、一端が外部に向かって凸な鏡板形状をなし他端が開放された、例えばステンレス製の略円筒体からなり、好ましくは離型処理された、成形型の表面に一層ずつ鏡板部から直胴部に渉ってまずＦＲＰ耐食層を一体に形成し、次いでその上にＦＲＰ強化層およびＦＲＰ仕上げ層をそれぞれ所定層ずつ形成して一体に硬化させた二個のＦＲＰ製の略円筒体（半タンクという。）を得て、この二個の半タンクの開放された他端同士を中央部でＦＲＰによって接合することによってタンクを製造することを特徴とする、第１〜４のいずれかに記載の車両架装用タンクを製造する方法である。
【０００７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜４を用いて以下に記載するが、本発明は以下の記載に限定されるものではないことはいうまでもない。図１は本発明に係るタンクの側面概念図であり、図２は本発明に係るタンクの底面概念図であり、図３は図１のＡ−Ａ断面概念図であり、図４は図３のＢ−Ｂ断面概念図である。各図において１はタンク（本体）、２はサブフレーム（縦通材）、３は鏡板形状部、４はサブフレーム（縦通材）同士を接合して連結する補強板、５はサブフレーム（縦通材）をタンク（本体）に接合する補強リブであって、いずれもガラス繊維を用いたＦＲＰ製である。タンク（本体）１内はタンク内隔壁板６によって左右二つの空間に仕切られ、左右に異種の薬液を装入することができるが、必要に応じて三つ以上の空間に仕切ることもできるし、逆にこのタンク内隔壁板６を設けずにタンク（本体）１内を一つの空間として使用することもできる。タンク（本体）１内の（仕切られた各）空間には防波板７が設けられるとともに、薬液の装入、抜き出しのための液入口、液抜口、集合液出口、エアー入口兼抜口、マンホール等が設けられる。
【０００８】
本発明の半タンク８の製造工程については次のとおりである。すなわち、鏡板部の形状が社団法人強化プラスチック協会編の「毒物及び劇物運搬用ＦＲＰ製容器に関する基準」に示されるように、一端が例えば直径１５００ｍｍの外部に向かって凸な２：１近似半楕円体鏡板または１０％皿形鏡板形状からなるものであって、他端が開放され全体が一体に形成された例えば長さ３５００ｍｍの略円筒体からなる成形型を片持ち型のフィラメントワインデイング機（以下ＦＷ機という。）にセットする。型材質は作業性から選ばれるが、ステンレススチール、硬質クロムめっき鋼材が好ましい。
【０００９】
型表面を研磨、ワックス塗布、例えばポリビニールアルコールを主成分とする離型剤を塗布等により離型処理する。離型剤の乾燥後、鏡板部から直胴部の一部を覆うに足る寸法に裁断されたサーフェースマットを型上に仮付けし耐食性樹脂を用いてハンドレイアップ法で成形する。また、直胴部は例えば巾１ｍ、長さは直胴部を覆うに足る長さ例えば３．５ｍのサーフェースマットを耐食性樹脂を用いてハンドレイアップ法で成形する。全周を成形して耐食層の第一層を形成する。その上に所定層例えば３層を、それぞれのマットの端部を突き合わせ、各層の突き合わせ部をずらすことにより接合部を分散する。本成形により一体化した耐食層が得られる。
半硬化後に、鏡板部では耐食層の上に例えばガラスマットを樹脂を用いてハンドレイアップ法により所定の厚さ例えば１５ｍｍ厚の強化層を成形し、最外表面をサーフェースマットを用いてハンドレイアップ法で仕上げる。本成形は鏡板の端部を越えて直胴部の一部にいたり徐々に厚さを減じることが望ましい。
【００１０】
一方、直胴部の強化層の成形はＦＷ機で行う。強化層の下地として、仕上がった鏡板側端部の耐食層の上から例えば１００ｍｍ巾で２０本のガラス繊維製のロービング糸を樹脂を含浸させながらＦＷ機の軸を回転させて開放端部までピッチ１００ｍｍで巻き付けて行き、巻き終わったら、強化層として、例えば横糸ガラス繊維製、縦糸ポリエステル製のスダレクロス（セントラル硝子製品）を横糸が直胴部の長手方向になるように２００ｍｍ巾で巻き付けながらその上に前記同様に１００ｍｍ巾で２０本のガラス繊維製のロービング糸を樹脂を含浸させながらピッチ１００ｍｍで巻き付けて行く。半巾づつスダレクロスをずらして重ねながら糸を巻き強化層を形成させて行く。所定の厚さ例えば１５ｍｍ厚まで繰り返し往復して成形し強化層を形成させたのち、最外層をサーフェースマットを用いてハンドレイアップ法で仕上げる。所定の硬化後に成形されたＦＲＰ製半タンクを脱型し開放端を所定寸法にカット仕上げする。
【００１１】
半タンク８の内部に予め作成した、タンク内隔壁板６、防波板７を所定枚数ＦＲＰで二次接合し、さらに半タンク８外部に所定のマンホール、各種バルブ類の艤装を行う。最後に二つの半タンク８の開放端同士を突き合わせ接合してタンク本体１を得る。
【００１２】
次に、サブフレームの接合および架装の状況は各図に示されるように、サブフレームはタンク直胴部を２本の縦通材２で支持し車両のシャーシフレーム９に固定するものである。本発明のサブフレームは縦通材２および補強板４をすべてＦＲＰで製造しタンク本体１に二次接合したものである。縦通材２は例えば一端の高さ４００ｍｍ、巾９０ｍｍ、他端の高さ２０ｍｍ、長さ６０００ｍｍのＪ字形鋼の短縁部に抜き勾配を付けた成形型を用いて成形する。当該成形型の内面にワックスを塗布して離型に便とし、型内面に例えばガラスマットを樹脂を用いてハンドレイアップ法で成形し、所定の硬化後脱型して端面を仕上げる。縦通材２はタンク（本体）１内部の液の完全排出のため台形状としてタンク（本体）１の底面を傾斜させることができる。
【００１３】
縦通材２については複数の補強板４を梯子状に設け補強する。補強板４は例えば厚さ１０ｍｍで、間隔７５０ｍｍ、上縁はタンク本体１と接合するためにタンク曲面に合わせてＦＲＰ平板から切り出し、定盤上でサブフレームと組みあげ二次接合する。前記の艤装の終了したタンク本体１に縦通材２と補強板４および必要に応じて補強リブ５を接合してタンク本体１とサブフレームを一体化する。サブフレームは車両のシャーシフレーム９上に直接のせることができ、縦通材２を例えば二枚のステンレススチール（ＳＵＳ３０４等）製の締結板で挟みボルトナット等でシャーシフレーム９に締結して架装する。また、サブフレームおよび／またはタンク（本体）１の最外層のサーフェースマットは強度増強のため、また走行中に大気との摩擦で生じる静電気を系外に逃がすために導電性のカーボンクロスで代用することができる。
【００１４】
さらに、図３にその正面概念図、図４にその断面概念図を示す防波板７は例えば鏡板と略同形の成形型を用いて製造することができ、型内面を離型処理してサーフェースマット、ガラスクロス層、サーフェースマットの順にハンドレイアップ法で所定寸法に成形する。所定の硬化後、脱型して液流通孔１０、ガス流通孔１１、人孔１２等の流通孔を切り出し、液流通孔１０とガス流通孔１１については端部をハンドレイアップ法により補強する。一方、人孔１２については、これと略同径の外径を有する短管１３を差し込んで嵌入してから防波板７に二次接合して補強する。短管１３の長さはタンク本体１内での作業者の出入りを阻害しない長さ、例えば１３０ｍｍの長さが好ましい。なお、タンク本体１（の仕切られた各室）内に防波板７を複数枚設ける場合には隣接する各防波板７の人孔１２の位置がタンク本体１の長手方向からみて連続して同一位置にならないような位置に、例えば図３に破線で示すように交互の位置になるように、穿孔するのが好ましい。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の車両架装用タンクは図１、図２に示されるように鏡板と直胴部とを一体成形した半タンク８をタンク中央部近傍１４で接合した構造とするものであって、鏡板と直胴部を別途製造した後に二次接合する従来のタンクに比して強度の弱い部分がなく、接合部に応力集中が起こりがたいことから接合部の破損の恐れがなくなる。また、サブフレームをＦＲＰ製とし補強板を設けてタンク本体に接合して一体化したことによりタンクとサブフレームの剛性の差が無く、一体として変形するので応力による割れが起こりがたく、従来の鋼製あるいは木製のサブフレームの問題であったＦＲＰ被覆の損傷、部材の腐蝕の恐れがなく、軽量であることから車両走行燃費が軽減され省エネルギーに寄与し、また軽量化された分の薬液を増量して輸送することができる。
【００１６】
さらに、タンク内の防波板に穿たれた人孔を短管による補強構造とすることにより、輸送に伴う人孔損傷の恐れをなくし長期使用を可能とするものである。また、タンクがＦＲＰ製であって、従来の金属材料からなるタンクに比し断熱性が良好であり、寒冷時においてもタンク内の薬液中から溶質成分が結晶化して析出することを緩和することができる。さらには、サブフレームを含めてタンク全体がＦＲＰ製であることから、上記のとおり車両走行燃費が軽減され省エネルギーに寄与するほか、保守費の低減、使用年数の増加等の経済効果も大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るタンクの側面概念図
【図２】本発明に係るタンクの底面概念図
【図３】図１のＡ−Ａ断面概念図
【図４】図３のＢ−Ｂ断面概念図
【符号の説明】
１タンク（本体）
２サブフレーム（縦通材）
３鏡板形状部
４サブフレーム（縦通材）の補強板
５サブフレーム（縦通材）の補強リブ
６タンク内隔壁板
７防波板
８半タンク
９シャーシフレーム
１０液流通孔
１１ガス流通孔
１２人孔
１３人孔補強用短管
１４半タンク同士の接合部

Claims

一端が外部に向かって凸な鏡板形状をなし他端が開放され全体が一体に形成された二個のＦＲＰ製の略円筒体が開放された該他端同士において接合されてなることを特徴とする車両架装用タンク。
ＦＲＰによって前記タンクに接合されて一体化し、前記車両のシャーシフレーム上に架装されるＦＲＰ製のサブフレームを有する、請求項１記載の車両架装用タンク。
前記サブフレームがＦＲＰ接合によって複数のＦＲＰ製補強板で連結され、該補強板はさらに前記タンクとＦＲＰによって接合されることによって、該タンク、該サブフレームおよび該補強板が一体化してなる、請求項２記載の車両架装用タンク。
前記タンク内に設けられたＦＲＰ製の防波板の人孔にＦＲＰ製の短管を嵌入し接合することによって該防波板を補強してなる、請求項１〜３のいずれかに記載の車両架装用タンク。
一端が外部に向かって凸な鏡板形状をなし他端が開放された略円筒体からなる成形型の表面にＦＲＰ耐食層を一体に形成し、次いでＦＲＰ強化層およびＦＲＰ仕上げ層を形成して一体に硬化させ二個のＦＲＰ製の略円筒体を得て、該二個の略円筒体の開放された他端同士をＦＲＰによって接合することによってタンクを製造することを特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載の車両架装用タンクを製造する方法。