JP2005337392A - 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
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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、一端に第１鏡部４（１２）を有し、他端に開口部３を有する中空部材２をスピニング加工を除く方法により形成する工程と、中空部材２の開口部３の周辺にスピニング加工を施して、第２鏡部１３を形成する工程と、を有する。
【選択図】 図２
【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、一端に第１鏡部４（１２）を有し、他端に開口部３を有する中空部材２をスピニング加工を除く方法により形成する工程と、中空部材２の開口部３の周辺にスピニング加工を施して、第２鏡部１３を形成する工程と、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
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。
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、スピニング加工による強度低下がすくない、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、一端に第１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、中空部材の開口部の周辺にスピニング加工を施して、第２鏡部を形成する工程と、を有するようにした。
この発明によれば、両端の鏡部の一方をスピニング加工以外の方法で形成しているので、ガスボンベ用ライナの強度低下を最小限に抑えることができる。
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、一端に第１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、中空部材の開口部の周辺にスピニング加工を施して、第２鏡部を形成する工程と、を有するようにした。
この発明によれば、両端の鏡部の一方をスピニング加工以外の方法で形成しているので、ガスボンベ用ライナの強度低下を最小限に抑えることができる。
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、第２鏡部を形成した後に、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。
また、第２鏡部を形成した後に、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。
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。
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、一端に第１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、中空部材の開口部の周辺にスピニング加工を施して、第２鏡部を形成する工程と、を有するようにした。
これにより、両端の鏡部の一方をスピニング加工以外の方法により形成するので、ガスボンベ用ライナの強度低下を最小限に抑えることができる。
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、一端に第１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、中空部材の開口部の周辺にスピニング加工を施して、第２鏡部を形成する工程と、を有するようにした。
これにより、両端の鏡部の一方をスピニング加工以外の方法により形成するので、ガスボンベ用ライナの強度低下を最小限に抑えることができる。
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を示す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１２，１３が配置され、この鏡部１２，１３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１は、本発明に係るガスボンベ３０を示す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１２，１３が配置され、この鏡部１２，１３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。
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。
なお、図２（ａ）に示すカップ状のブランク２の形は、鍛造した形状をそのまま用いる場合に限らない。肉厚のカップ状のブランクを鍛造により形成し、その後機械加工を施して、図２（ａ）に示す形状に仕上げてもよい。また、肉厚のカップ状のブランクを鍛造により形成し、その後フォローミングにより、図２（ａ）に示す形状に仕上げてもよい。
なお、図２（ａ）に示すカップ状のブランク２の形は、鍛造した形状をそのまま用いる場合に限らない。肉厚のカップ状のブランクを鍛造により形成し、その後機械加工を施して、図２（ａ）に示す形状に仕上げてもよい。また、肉厚のカップ状のブランクを鍛造により形成し、その後フォローミングにより、図２（ａ）に示す形状に仕上げてもよい。
ここで、ブランク２の開口部３付近の肉厚は、鏡部４付近の肉厚に比べて厚くなっている。そこで、図２（ｂ）に示すように、カップ状のブランク２を回転させ、ブランク２の外周面にローラ４を回転軸方向（開口部３の方向）に平行に移動させて、ブランク２を軸方向にしごく。これにより、肉圧となっている部分が延ばされる。
引き続き、開口部３付近において、ローラ４を回転軸方向に移動させると共に回転軸に向けて量移動させることにより、開口部３が絞られて、鏡部１３が形成される。
そして、スピニング加工後、ブランク２の開口部３の先端部分は、切断され、更に所定の処理を経て、口金取付用孔１５が機械加工により形成される。
引き続き、開口部３付近において、ローラ４を回転軸方向に移動させると共に回転軸に向けて量移動させることにより、開口部３が絞られて、鏡部１３が形成される。
そして、スピニング加工後、ブランク２の開口部３の先端部分は、切断され、更に所定の処理を経て、口金取付用孔１５が機械加工により形成される。
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。
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１２，１３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。
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、或いは機械加工と鍛造とを組み合わせてライナ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、一端に鏡部１２を有し、他端に開口部３を有する中空部材２をスピニング加工を除く方法により形成する工程と、中空部材２の開口部３の周辺にスピニング加工を施して、鏡部１３を形成する工程と、を有するようにした。
これにより、両端の鏡部１２，１３のうちの少なくとも一方をスピニング加工以外の方法により形成するので、ガスボンベ用ライナの強度低下を最小限に抑えることができる。
これにより、両端の鏡部１２，１３のうちの少なくとも一方をスピニング加工以外の方法により形成するので、ガスボンベ用ライナの強度低下を最小限に抑えることができる。
２ ブランク（中空部材）
３ 開口部
４，１２ 第１鏡部
１０ ライナ
１３ 第２鏡部
１５ 口金取付用孔
２０ 補強層
３０ ガスボンベ
３ 開口部
４，１２ 第１鏡部
１０ ライナ
１３ 第２鏡部
１５ 口金取付用孔
２０ 補強層
３０ ガスボンベ
Claims (5)
- 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、
一端に第１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、
前記中空部材の開口部の周辺にスピニング加工を施して、第２鏡部を形成する工程と、
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。 - 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。
- 前記第２鏡部を形成した後に、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又は請求項２に記載のガスボンベ用ライナの製造方法。
- 請求項１から請求項３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。
- 請求項４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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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004157692A JP2005337392A (ja) | 2004-05-27 | 2004-05-27 | 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 |
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Cited By (6)
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-
2004
- 2004-05-27 JP JP2004157692A patent/JP2005337392A/ja active Pending
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