JP2005337391A - ガスボンベ用ライナの製造方法、ガスボンベ用ライナ、ガスボンベ - Google Patents

Abstract

【課題】 安全性に優れたガスボンベ用ライナ、及びこれを備えたガスボンベ等を提供する。
【解決手段】 高圧ガスが充填されるガスボンベ用ライナ１０の製造方法において、一端に鏡部４を有し、他端に開口部３を有する中空部材２，２´をスピニング加工を除く方法により形成する工程と、２つの中空部材２，２´における開口部３同士を付き合わせて全周溶接する工程と、を有する
【選択図】 図２

Description

本発明は、各種圧縮ガスを充填するガスボンベ用ライナに関するものである。

圧縮天然ガス（ＣＮＧ）や水素ガスが自動車用の燃料として使用されるようになってきており、このような自動車には、ガスボンベが搭載される。そして、一度の補給での走行距離を伸ばすために、多くの圧縮天然ガスや水素ガスをガスボンベに充填する必要がある。
ガスボンベは、円筒部の両端に鏡部を設け、この鏡部の一方に口金部を形成したライナと、このライナの外側に繊維強化樹脂を配した補強層とからなる。
ライナとしては、アルミニウム、鋼、樹脂からなるものが知られているが、鋼製ライナは、重量が重くなるため、燃費の点で極めて不利であると共に、水素脆化の問題もある。また、樹脂ライナの場合には、軽量であるが、強度が弱いために口金部の形成が困難であると共に、樹脂材からの水素透過の問題がある。
一方、アルミニウム製ライナの場合には、比較的軽量であり、樹脂ライナと比較して口金部形成の問題が少ない。また、鋼製ライナと比較して水素脆化の問題も少ないことから、安全性に優れたガスボンベを形成することができる。
特開２００１−３４９４９４号公報

しかしながら、従来のアルミ製ライナは、塑性加工の一つであるスピニング加工により少なくとも一方の口を絞って形成しているため、加工中に温度上昇（３００℃以上）を伴う。このため、再結晶により結晶粒が粗大化し、アルミ製ライナの強度が大幅に低下するという問題があった。

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたもので、安全性に優れたガスボンベ用ライナ、及びこれを備えたガスボンベ等を提供することを目的とする。

本発明に係るガスボンベ用ライナの製造方法、ガスボンベ用ライナ、ガスボンベでは、上記課題を解決するために以下の手段を採用した。
第１の発明は、高圧ガスが充填されるガスボンベ用ライナの製造方法において、一端に鏡部を有し、他端に開口部を有する中空部材をスピニング加工を除く方法により形成する工程と、２つの中空部材における開口部同士を付き合わせて全周溶接する工程と、を有するようにした。
この発明によれば、略同一形状の中空部材を繋ぎ合わせることにより、ガスボンベ用ライナを製造することができるので、例えば中空部材を鍛造により形成する場合には、１つの金型を用意すればすむので、設備コスト及び製品コストを抑えることができる。また、スピニング加工を用いる必要がないので、ガスボンベ用ライナの強度低下を防止することができる。更に、スピニング加工を用いる必要がないので、断面形状が円形である場合に限らず、四角形等、任意の断面形状を有するガスボンベ用ライナを得ることができる。

また、中空部材を形成する工程は、鍛造、プレス絞り、或いは切削加工を含む方法により行われるものでは、容易かつ安価に中空部材を形成することができる。
また、中空部材のうちの少なくとも一方に口金取付用孔を形成する工程を有するものでは、スピニング加工を用いていないので、任意の場所に任意の数だけ口金取付用孔を形成することができる。
また、溶接工程の後に、ガスボンベ用ライナに熱処理を施す工程を有するものでは、ガスボンベ用ライナの内部組織を整えて十分な強度を確保することが可能となる。

第２の発明は、ガスボンベ用ライナが、第１の発明の製造方法により製造されるようにした。
この発明によれば、安価かつ十分な強度を有するガスボンベ用ライナを得ることができる。

第３の発明は、ガスボンベが、第２の発明のガスボンベ用ライナと、ガスボンベ用ライナの外周に配置されてガスボンベ用ライナを補強する補強層とを有するようにした。
この発明によれば、安価かつ十分な強度を有するガスボンベを得ることができる。

本発明によれば以下の効果を得ることができる。
高圧ガスが充填されるガスボンベ用ライナの製造方法において、一端に鏡部を有し、他端に開口部を有する中空部材を形成する工程と、２つの中空部材における開口部同士を付き合わせて全周溶接する工程と、を有するようにした。
これにより、スピニング加工を行う必要がないので、再結晶により結晶粒が粗大化し、ガスボンベ用ライナの強度が大幅に低下するという問題を解消することができる。そして、機械的強度に優れた軽量の安全性の高いガスボンベ用ライナ及びガスボンベを提供することができる。
また、略同一形状の中空部材を多数製造するので、複数の金型を容易する必要がなくなり、設備コスト及び製品コストを抑えることが可能となる。
また、スピニング加工により口金取付用孔の形成を行う必要がないので、任意の場所に任意の数だけ口金取付用孔を形成することができる。また、スピニング加工を行う必要がないので、ガスボンベ用ライナの断面形状を円形のみならず、例えば、断面四角形に形成することも可能となる。これにより、任意の空間に効率よく搭載可能なガスボンベを提供することができる。

以下、本発明のガスボンベ用ライナの製造方法、ガスボンベ用ライナ、ガスボンベの実施形態について図を参照して説明する。
図１は、本発明に係るガスボンベ３０の外観一部断面図である。
ガスボンベ３０は、円筒形の円筒状胴部１１の両端に鏡部１２が配置され、この鏡部１２の一方等に口金取付用孔１５を有するライナ１０と、ライナ１０の外側に配置されてライナ１０を補強する補強層２０とから構成される。

図２は、本発明に係るガスボンベ３０の製造方法を示す図である。
まず、アルミニウム合金のビレットからライナ１０を形成する。アルミニウム合金としては、例えば、Ａ６０６１（ＡｌＭｇＳｉ系）を用いる。

ライナ１０の形成方法としては、ビレットを熱間或いは冷間において鍛造し、図２（ａ）に示すカップ状のブランク（中空部材）２を複数形成する。ブランク２は、一端に鏡部４を、他端に開口部３を有する。なお、鏡部４は、上述した鏡部１２に該当する。
そして、形成したカップ状のブランク２のうちの約半数には、機械加工により、口金を取付けるための口金取付用孔１５を鏡部１２等に形成しておく。以下、口金取付用孔１５を形成したものをブランク２´という。
そして、ブランク２，２´のそれぞれの開口部３に切削加工を施して、形状を整える。

続いて、ブランク２とブランク２´とを、それぞれ開口部３同士を一致するように突き合わせ、図２（ｂ）に示すように、ブランク２，２´の外周部を溶接する。
溶接方法としては、ワイヤにＡ５３５６ＷＹを用いて、不活性ガス雰囲気でＴＩＧ溶接を行う。
なお、溶接部の欠陥等の確認として、ＡＳＴＭ規格やＪＩＳ規格等で規定された試験方法を用いる。
このようにして、ライナ１０が組み立てられる。

続いて、ライナ１０に熱処理を施して、ライナ１０の機械的強度を向上させる。例えば、Ｔ６と呼ばれる熱処理では、ライナ１０を５１５〜５５０℃程度で熱する溶体化処理を行い、その後、１５５〜１６５℃で１８時間加熱する焼き戻し（時効効果）処理を行う。
これにより、アルミニウム合金は、微細レベルの組成が変わり、合金中の成分が混ざりあい強靭な混合物として結晶化する。そして、素材はより一体化して硬くなり耐疲労性等が向上する。

熱処理が完了したら、ライナ１０に仕上げ加工を施す。例えば、ライナ１０の円筒状胴部１１の肉厚を鏡部１２に比べて薄くして、軽量化を図る。

そして、最後に、フィラメントワインディング法やテープワインディング法により、ライナ１０の外側に樹脂を含浸させて強化繊維（炭素繊維やガラス繊維等）を巻き付ける。強化繊維の巻き付け方法としては、フープ巻き（図３（ｂ））とヘリカル巻き（図３（ｃ））を組み合わせて行う。
フィラメントワインディング法では、図３（ａ）に示すようなフィラメントワインディング装置１００により、強化繊維を束ねた強化繊維束を樹脂層１０１を介して樹脂を含浸させる。そして、ライナ１０の外側に上述の方法により巻き付けた後に、樹脂を硬化条件にしたがって一定時間加熱硬化させ、繊維強化樹脂（ＦＲＰ）製の補強層２０を形成する。

上述したライナ１０の製造方法においては、ビレットを鍛造成形することによってカップ状のブランク２，２´を形成したが、これに限らない。例えば、アルミニウム合金からなる円形の板材をダイとポンチによるプレス絞りによってカップ状のライナ１０を成形してもよい。また、機械（切削）加工によりライナ１０を製造してもよい。

以上のように、この発明においては、ガスボンベ用ライナの製造方法において、スピニング加工を除く方法によりカップ状のブランク２，２´を形成し、２つのカップ状のブランク２，２´を突き合わせ溶接するようにした。
これにより、スピニング加工を行う必要がないので、再結晶により結晶粒が粗大化し、アルミ製のライナ１０の強度が大幅に低下するという問題を解消することができる。そして、機械的強度に優れた軽量の安全性の高いライナ１０、ガスボンベ３０を提供することができる。
また、略同一形状のカップ状のブランク２，２´を多数製造するので、複数の金型を容易する必要がなくなるので、設備コストを抑えることができる。したがって、製品コストも抑えることが可能となる。
また、口金取付用孔１５の形成をスピニング加工により行う必要がないので、任意の場所に任意の数だけ口金取付用孔１５を形成することができる。
また、スピニング加工を行う必要がないので、ライナ１０の断面形状としては、必ずしも円形にする必要はない。例えば、断面四角形のガスボンベ３０を製造することもできる。これにより、自動車等に好適に搭載可能なガスボンベ３０を得ることができる。

ガスボンベ３０を示す外観一部断面図 ガスボンベ３０の製造方法を示す図 補強層２０の形成工程を示す図

符号の説明

２，２´ ブランク（中空部材）
３ 開口部
４，１２ 鏡部
１０ ライナ
１５ 口金取付用孔
２０ 補強層
３０ ガスボンベ

Claims (6)

1. 高圧ガスが充填されるガスボンベ用ライナの製造方法において、
   一端に鏡部を有し、他端に開口部を有する中空部材をスピニング加工を除く方法により形成する工程と、
   ２つの前記中空部材における前記開口部同士を付き合わせて全周溶接する工程と、
   を有することを特徴とするガスボンベ用ライナの製造方法。
2. 前記中空部材を形成する工程は、鍛造、プレス絞り、或いは切削加工を含む方法により行われることを特徴とする請求項１に記載のガスボンベ用ライナの製造方法。
3. 前記中空部材のうちの少なくとも一方に口金取付用孔を形成する工程を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のガスボンベ用ライナの製造方法。
4. 前記溶接工程の後に、前記ガスボンベ用ライナに熱処理を施す工程を有することを特徴とする請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のガスボンベ用ライナの製造方法。
5. 請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の製造方法により製造されたことを特徴とするガスボンベ用ライナ。
6. 請求項５に記載のガスボンベ用ライナと、
   前記ガスボンベ用ライナの外周に配置されて前記ガスボンベ用ライナを補強する補強層と、を有することを特徴とするガスボンベ。
   
   
   

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