JP2008256151A - 圧力容器 - Google Patents

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Abstract

【課題】ライナー部によって口金を確実にシールでき、安価に製造されてなる圧力容器を提供すること。
【解決手段】圧力容器のライナー部11にボスシール部112を設け、ボスシール部112によって口金2のボス部20の内周面を覆う。さらに、外周方向に突起するボス側鍔部114をボスシール部112に設け、ボスシール部112の内周面とバルブ3の外周面との間隙に弾性体からなるシール部材4を介在させる。
【選択図】図2

Description

本発明は、CNG(圧縮天然ガス)等の各種圧縮ガスや、LNG(液化天然ガス)、LPG(液化石油ガス)等の各種液化ガスに代表される各種加圧物質を充填するための圧力容器に関する。
CNG等の各種加圧物質を充填するための圧力容器としては、一般に、中空状をなす容器本体に金属製の口金を取り付け、さらに、口金にバルブを取り付けたものが用いられている。一般には、容器本体の内周面は樹脂製のライナー部で構成され、ライナー部の外周部は高強度樹脂(FRPなど)製の補強部で構成される。口金の一端部には、外周方向に突出するフランジ部が形成される。ライナー部は、フランジ部の底面(フランジ部のなかで容器本体の軸方向内部側に位置する面)と、フランジ部の上面(フランジ部のなかで容器本体の軸方向外部側に位置する面)とを覆う。
ところで、従来の圧力容器においては、ライナー部のなかでフランジ部の底面を覆う部分(以下、フランジシール部と呼ぶ)を、タンク内圧でフランジ部に密着させていた。すなわち、圧力容器の内部に加圧物質を充填すると、加圧物質の圧力(タンク内圧)によってフランジシール部がフランジ部の底面に押し付けられる。従って、フランジシール部がフランジ部に密着する。しかし、加圧物質の充填量が少ないとき(タンク内圧が小さいとき)には、フランジシール部がフランジ部の底面に強く押し付けられ難い場合があった。このため、さらなるシール性の向上が必要とされていた。そこで、フランジシール部とフランジ部とのズレを抑制して、ライナー部で口金をシールする技術が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図6に示すように、特許文献1に紹介されている圧力容器では、フランジシール部510の外周側に、高強度の規制部材500が設けられている。規制部材500は、FRP等の高強度樹脂材料からなり、フランジシール部510を外周側から固定する。したがって、特許文献1に紹介されている圧力容器によると、フランジシール部510の外周方向へのズレを防止でき、タンク内圧が小さいときにも、フランジ部521の底面に対するフランジシール部510のズレを抑制でき、ライナー部511で口金2をシールできると考えられる。
しかし、特許文献1に紹介されている圧力容器は、規制部材を要するために、製造工数が多くなり、製造コストが増大する問題があった。
特開2004−211783号公報
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ライナー部によって口金を確実にシールでき、安価に製造されてなる圧力容器を提供することを目的とする。
上記課題を解決する本発明の圧力容器は、中空の補強部と補強部の内周面を覆う樹脂製のライナー部とを持つ容器本体と、容器本体に一体化され容器本体の内外を連通する口金と、口金の内周側に挿入されるバルブと、を持ち、口金は、筒状のボス部と、ボス部の外周面から外周方向に突出するフランジ部と、を持ち、ライナー部は、口金部に一体成形され、フランジ部の底面を覆うフランジシール部とフランジシール部に連続しボス部の内周面のなかで軸方向の少なくとも一部を覆うボスシール部とを持ち、ボスシール部は、外周方向に突出するボス側鍔部を持ち、ボスシール部の内周面とバルブの外周面との間隙には弾性体からなるシール部材が介在していることを特徴とする。
本発明の圧力容器は、下記の(1)〜(4)の少なくとも一つを備えるのが好ましい。
(1)上記フランジ部は底面側に開口するフランジ溝を持ち、上記フランジシール部はフランジ溝の内部に入り込むフランジ側鍔部を持つ。
(2)上記シール部材は2つのOリングからなり、2つのOリングは、上記ボス側鍔部を挟んで軸方向に対称に配置されている。
(3)(2)の場合、上記2つのOリングの軸方向中心間の距離は、上記ボス側鍔部の肉厚の2〜5倍である。
(4)上記ボスシール部は上記ボス部の内周面のなかで軸方向の一部のみを覆い、上記ボス部のなかで上記ボスシール部に覆われていない部分の内周面と、上記バルブの外周面と、の間隙にはリング状の副シール部材が介在している。
本発明の圧力容器では、ボスシール部の内周面とバルブの外周面との間隙に、弾性体からなるシール部材が介在している。すなわち本発明の圧力容器は、シール部材とボス部とバルブとでライナー部の端末(ボスシール部)を挟み込んで固定する。このため、本発明の圧力容器におけるライナー部は口金に対して位置ズレし難い。よって本発明の圧力容器は、ライナー部によって口金を確実にシールできる。また、本発明の圧力容器は上述したカラーを必要としないため、製造工数を低減でき、安価に製造できる。
さらに、本発明の圧力容器におけるボスシール部は、ボス側鍔部を持つために強度に優れる。このため本発明の圧力容器におけるボスシール部は、シール部材が強く押圧しても塑性変形し難い。したがって、本発明の圧力容器によると、シール部材とボス部とバルブとでボスシール部を確実に固定できる。よって、本発明の圧力容器は、ライナー部によって口金をより確実にシールできる。
上記(1)を備える本発明の圧力容器におけるフランジシール部は、フランジ側鍔部を持つために強度に優れる。このため上記(1)を備える本発明の圧力容器によると、ライナー部によって口金をより確実にシールできる。
上記(2)を備える本発明の圧力容器では、ボスシール部のなかでボス側鍔部の内周側の面を、2つのOリングが軸方向に均一に押圧する。このため、上記(2)を備える本発明の圧力容器によると、ボス側鍔部によって2つのOリング(すなわちシール部材)による面圧を効率よく受けることができる。換言すると、ボス側鍔部によってボスシール部を効率よく補強できる。このため、上記(2)を備える本発明の圧力容器によると、ボスシール部の塑性変形をより確実に防止でき、ライナー部によって口金をより確実にシールできる。
上記(3)を備える本発明の圧力容器は、ライナー部によって口金をより確実にシールできる。これは、以下の理由による。
上記(3)を備える本発明の圧力容器におけるボスシール部のなかで、ボス側鍔部の軸方向中心から軸方向にボス側鍔部の肉厚の2〜5倍離間した部分は、ボス側鍔部に強く補強されるため、特に変形し難い。したがって、この部分に2つのOリングを当接させれば、ボスシール部の塑性変形をより確実に防止できる。このため、上記(3)を備える本発明の圧力容器は、ライナー部によって口金をより確実にシールできる。
上記(4)を備える本発明の圧力容器は、副Oリングによってバルブとボス部との隙間をシールできる。このため、ボスシール部が大きく塑性変形してボスシール部とOリングとによってバルブとボス部との隙間を充分にシールできない場合にも、副Oリングがバルブとボス部との隙間をシールする。よって、圧力容器の内部に充填された加圧物質がバルブとボス部との隙間から漏出することはない。
以下、図面を基に本発明の圧力容器を説明する。
(実施例1)
実施例1の圧力容器は、自動車用の燃料タンクであり、上記(1)を備える。実施例1の圧力容器を模式的に表す切り欠き分解図を図1に示す。実施例1の圧力容器を軸方向に切断した様子を模式的に表す要部拡大断面図を図2に示す。以下、実施例1において、上、下とは図1に示す上、下を指す。
実施例1の圧力容器は、容器本体1と、口金2と、バルブ3とを持つ。
容器本体1は、軸方向(図1中上下方向)の2端が縮径した筒状(中空状)をなす。容器本体1は、補強部10とライナー部11とを持つ。ライナー部11は、ガスバリア性に優れるEVOH(エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂)からなる。補強部10は、カーボン繊維とエポキシ樹脂とを含むFRPからなり、ライナー部11の外周に巻回形成されている。すなわちライナー部11は、補強部10の内周面を覆っている。容器本体1の一方の開口(図1中下側の開口)は、図略の栓部材によって封止されている。容器本体1の他方の開口(図1中上側の開口)には、金属製の口金2が固定されている。
口金2は、ボス部20とフランジ部21とを持つ。ボス部20は筒状をなす。ボス部20の内周面のなかで、容器本体1における軸方向外部側(図1中上側、以下軸方向外部側と呼ぶ)の部分には、図略のネジ溝が形成されている。図2に示すように、ボス部20の内周面のなかで、容器本体1における軸方向内部側(図1中下側、以下軸方向内部側と呼ぶ)の部分には、ボス溝23が形成されている。ボス溝23は、ボス部20の外周側に向けて陥没する環状をなし、ボス部20の内周面側に開口している。フランジ部21は、ボス部20の外周面のなかで軸方向内部側の部分から、外周方向に突出している。実施例1の圧力容器において、フランジ部21は、ボス部20の外周全周に連続する環状をなす。フランジ部21には、軸方向に陥没する環状のフランジ溝24が形成されている。フランジ溝24は、フランジ部21の底面(フランジ部21のなかで軸方向内部側の面、図1中下側の面)側に開口している。
ライナー部11は口金2に一体に成形されている。ライナー部11は、フランジシール部110と、フランジ副シール部111と、ボスシール部112と、一般部113と、からなる。フランジシール部110は、フランジ部21の底面を覆う。フランジ副シール部111は、フランジ部21の上面(フランジ部21のなかで軸方向外部側の面、図1中上側の面)の一部を覆う。ボスシール部112は、ボス部20の内周面のなかで軸方向内部側の部分を覆う。一般部113は、その他の部分である。
ボスシール部112の一部であるボス側鍔部114は、ボス溝23の内部に入り込んでいる。ボス側鍔部114は環状をなす。フランジシール部110の一部であるフランジ側鍔部115は、フランジ溝24の内部に入り込んでいる。フランジ側鍔部115は環状をなす。
バルブ3は金属製である。バルブ3の外周面のなかで軸方向外部側の部分(図1中上側部分)には、図略のネジ溝が形成されている。バルブ3のネジ溝は、上述したボス部20のネジ溝と相補的な形状であり、バルブ3は、ボス部20と螺合して、口金2に取り付けられる。
バルブ3の外周面のなかで軸方向内部側の部分(図1中下側部分)には、内周側に向けて陥没する環状のOリング保持溝30が形成されている。Oリング保持溝30には、Oリング4とバックアップリング5とが保持されている。Oリング4は弾性材料からなる。バックアップリング5は硬質樹脂材料からなる。バックアップリング5は、Oリング4の軸方向外部側(図1中上側)に配置され、Oリング4の軸方向の移動を規制する。バックアップリング5の外径は、Oリング4の外径よりも小さい。
Oリング4は、本発明の圧力容器におけるシール部材に相当する。バルブ3を口金2に取り付けると、Oリング4の内周面がバルブ3の外周面に圧接し、Oリング4の外周面がボスシール部112の内周面に圧接する。したがってOリング4はバルブ3とボスシール部112との隙間をシールする。また、ボスシール部112は、Oリング4を介してバルブ3とボス部20とに挟持される。換言すると、ボスシール部112は、Oリング4とボス部20とバルブ3とで固定される。実施例1の圧力容器において、ボス側鍔部114の軸方向中心と、Oリング4の軸方向中心とは、ほぼ一致している。
実施例1の圧力容器では、ボスシール部112がOリング4とボス部20とバルブ3とで固定されている。このため、実施例1の圧力容器によると、タンク内圧が低いときにも、ボスシール部112はボス部20に対して位置ズレせず、フランジシール部110はフランジ部21に対して位置ズレしない。よって、実施例1の圧力容器におけるライナー部11は、口金2を確実にシールする。
また、ボス側鍔部114は環状をなすため、強度に優れる。このためボスシール部112は、ボス側鍔部114によって補強される。また、ボス側鍔部114の軸方向中心とOリング4の軸方向中心とがほぼ一致しているため、ボス側鍔部114は、ボスシール部112のなかでOリング4によって強く押圧される部分(大きな面圧が加わる部分)を効率よく補強できる。したがって実施例1の圧力容器におけるボスシール部112は、Oリング4に押圧されても塑性変形し難い。したがって実施例1の圧力容器によると、ボスシール部112とOリング4との面圧を充分に大きくでき、Oリング4とボス部20とバルブ3とでボスシール部112を強固に固定できる。よって、実施例1の圧力容器におけるライナー部11は、口金2を確実にシールする。
さらにフランジ側鍔部115は、環状をなすため強度に優れる。したがって、実施例1の圧力容器におけるフランジシール部110は、フランジ側鍔部115によって補強され、変形し難い。したがって実施例1の圧力容器では、タンク内圧が高くなりライナー部11が膨張したときにも、フランジシール部110が変形(拡径)し難い。このため、実施例1の圧力容器では、タンク内圧が高いときにも、フランジシール部110がフランジ部21から剥離することや、フランジシール部110の変形に伴ってボスシール部112がボス部20から剥離することがない。よって、実施例1の圧力容器におけるライナー部11は、口金2をより確実にシールする。
なお、実施例1の圧力容器におけるライナー部11はEVOHからなるが、本発明の圧力容器におけるライナー部11の材料は、充填すべき加圧物質に応じて適宜選択すればよい。例えば、PPS(ポリフェニレンサルファイド)、ポリエチレン、ナイロン等がライナー部11の材料として好ましく用いられる。
実施例1の圧力容器における補強部10は、カーボン繊維とエポキシ樹脂とを含むFRPからなるが、カーボン繊維にかえてガラス繊維やアラミド繊維等を用いても良い。
実施例1の圧力容器におけるボスシール部112は、ボス部20の内周面のなかで軸方向の一部を覆っているが、本発明の圧力容器におけるボスシール部112は、ボス部20の内周面全体を覆っても良い。この場合にも、ボスシール部112がボス部20の内周面を覆い、かつ、ボスシール部112の内周面とバルブ3の外周面との間隙にシール部材が介在すれば、シール部材とボス部20とバルブ3とでフランジシール部110を強く固定できるため、ライナー部11で口金2を確実にシールできる。
実施例1の圧力容器におけるボス側鍔部114は環状をなすが、本発明の圧力容器におけるボス側鍔部114は環状以外の形状(C字状など)であっても良い。すなわち、実施例1の圧力容器におけるボス側鍔部114はボス部20の外周部全周にわたって形成されているが、本発明の圧力容器におけるボス側鍔部114は、ボス部20の外周部の一部にのみ形成されていても良い。環状のボス側鍔部114は強度に特に優れるが、シール部材の押圧力によっては環状以外の形状のボス側鍔部114でボスシール部112を充分に補強できる。
また、実施例1の圧力容器におけるフランジシール部110はフランジ側鍔部115を持つが、本発明の圧力容器におけるフランジシール部110は、フランジ側鍔部115を持たなくても良い。また、本発明の圧力容器におけるフランジ側鍔部115は、環状以外の形状(C字状など)にしても良い。
(実施例2)
実施例2の圧力容器は、上記(1)〜(3)を備える。実施例2の圧力容器は、シール部が2つのOリングからなること、およびバルブに2つのOリング保持溝が形成されていること以外は、実施例1の圧力容器と同じである。実施例2の圧力容器を軸方向に切断した様子を模式的に表す要部拡大断面図を図3に示す。実施例2の圧力容器を模式的に表す説明図を図4に示す。以下、実施例2において、上、下とは、図3に示す上、下を指す。
図3および4に示すように、実施例2の圧力容器は、2つのOリング(第1のOリング40、第2のOリング41)を持つ。この2つのOリング40、41は、本発明の圧力容器におけるシール部材に相当する。バルブ3には、2つのOリング保持溝(300、301)が形成されている。Oリング保持溝300はOリング保持溝301よりも軸方向外部側(図3中上側)に形成されている。Oリング保持溝300には、第1のOリング40とバックアップリング5とが保持されている。他方のOリング保持溝301には第2のOリング41とバックアップリング5とが保持されている。したがって、第1のOリング40は、第2のOリング41よりも軸方向外部側に保持されている。
バルブ3を口金2のボス部20に取り付けると、第1のOリング40の内周面および第2のOリング41の内周面がバルブ3の外周面に圧接する。そして、第1のOリング40の外周面および第2のOリング41の外周面がボスシール部112の内周面に圧接する。したがって第1のOリング40および第2のOリング41は、バルブ3とボスシール部112との隙間をシールする。また、ボスシール部112は、第1のOリング40および第2のOリング41と、ボス部20とバルブ3とで固定される。実施例2の圧力容器において、第1のOリング40と第2のOリング41とは、ボス側鍔部114を挟んで軸方向に対称に配置されている。
図4に示すように、ボス側鍔部114の肉厚L1は1mmであり、ボス側鍔部114の突出高さ(径方向長さ)L2は1mmである。第1のOリング40の軸方向中心と第2のOリング41の軸方向中心との距離L3は、5mmである。
実施例2の圧力容器では、ボスシール部112がOリング40、41とボス部20とバルブ3とで固定されている。このため実施例2の圧力容器におけるライナー部11は、口金2を確実にシールする。
また、ボスシール部112はボス側鍔部114によって補強されている。このためボスシール部112は、第1のOリング40や第2のOリング41に押圧されても塑性変形し難い。さらに、第1のOリング40と第2のOリング41とは、ボス側鍔部114を挟んで軸方向に対称に配置されている。このため、第1のOリング40および第2のOリング41は、ボスシール部112のなかでボス側鍔部114の内周側の面を均一に押圧する。したがって、実施例2の圧力容器によると、ボス側鍔部114によってボスシール部112を効率よく補強できる。なお、実施例2の圧力容器におけるボスシール部112のなかで、ボス側鍔部114の軸方向中心Aから軸方向に2.5mm離間した部分(B、C)は、特に変形し難い。実施例2の圧力容器では、この特に変形し難い部分を、第1のOリング40および第2のOリング41によって押圧しているため、ボスシール部112の塑性変形が、より一層確実に防止される。したがって、実施例2の圧力容器におけるライナー部11は、口金2をより確実にシールする。
さらに、実施例2の圧力容器におけるフランジ側鍔部115は環状をなすため、実施例2の圧力容器におけるフランジシール部110は、フランジ側鍔部115によって補強され、変形し難い。よって、実施例2の圧力容器によると、フランジシール部110が変形(拡径)し難く、ライナー部11によって口金2を確実にシールできる。
(実施例3)
実施例3の圧力容器は、上記(1)および(4)を備える。実施例3の圧力容器は、副シール部材を持つこと以外は、実施例1の圧力容器と同じである。実施例3の圧力容器を軸方向に切断した様子を模式的に表す要部拡大断面図を図5に示す。以下、実施例3において、上、下とは、図5に示す上、下を指す。
実施例3の圧力容器におけるボスシール部112は、ボス部20の内周面のなかで軸方向内部側の部分(図5中下側部分)のみを覆っている。したがって、ボス部20の内周面のなかで軸方向外部側部分は、露出している。
バルブ3の外周面のなかで軸方向内部側の部分には、内周側に向けて陥没する環状の第1のOリング保持溝30が形成されている。第1のOリング保持溝30には、Oリング(主Oリング4)とバックアップリング5とが保持されている。主Oリング4は、本発明の圧力容器におけるシール部材に相当する。バルブ3の外周面のなかで軸方向略中央部分には、内周側に向けて陥没する環状の第2のOリング保持溝31が形成されている。第2のOリング保持溝31には、Oリング(副Oリング45)とバックアップリング5とが保持されている。副Oリング45は、本発明の圧力容器における副シール部材に相当する。
バルブ3を口金2のボス部20に取り付けると、主Oリング4の内周面がバルブ3の外周面に圧接し、主Oリング4の外周面がボスシール部112の内周面に圧接する。したがって主Oリング4はバルブ3とボスシール部112との隙間をシールし、ボスシール部112は主Oリング4とバルブ3とボス部20とで固定される。また、バルブ3を口金2のボス部20に取り付けると、副Oリング45の内周面がバルブ3の外周面に圧接し、副Oリング45の外周面がボス部20の内周面に圧接する。したがって副Oリング45は、主Oリング4よりも外気側で、バルブ3とボス部20との隙間をシールする。このため、実施例2の圧力容器によると、ボスシール部112が大きく塑性変形してボスシール部112とOリング4とによってバルブ3とボス部20との隙間を充分にシールできない場合にも、副Oリング45がバルブ3とボス部20との隙間をシールする。このため、実施例3の圧力容器によると、圧力容器の内部に充填された加圧物質がバルブ3とボス部20との隙間から漏出することはない。
なお、実施例3の圧力容器では、ボスシール部112が主Oリング4とバルブ3とボス部20とで固定されているため、ライナー部11が口金2を確実にシールする。
また、実施例3の圧力容器におけるボスシール部112は、ボス側鍔部114によって補強されているため、主Oリング4に押圧されても塑性変形し難い。このため、実施例3の圧力容器は、主Oリング4とバルブ3とボス部20とによってボスシール部112を強固に保持できる。よって、実施例3の圧力容器におけるライナー部11は、口金2をより確実にシールする。
さらに、実施例3の圧力容器におけるフランジシール部110は、フランジ側鍔部115によって補強されているため、変形(拡径)し難い。よって、実施例3の圧力容器によると、ライナー部11によって口金2を確実にシールできる。
実施例1の圧力容器を模式的に表す切り欠き分解図である。 実施例1の圧力容器を軸方向に切断した様子を模式的に表す要部拡大断面図である。 実施例2の圧力容器を軸方向に切断した様子を模式的に表す要部拡大断面図である。 実施例2の圧力容器を模式的に表す説明図である。 実施例3の圧力容器を軸方向に切断した様子を模式的に表す要部拡大断面図である。 従来の圧力容器を軸方向に切断した様子を模式的に表す要部拡大断面図である。
符号の説明
1:容器本体 2:口金
3:バルブ 4、40、41:シール部材
10:補強部 11:ライナー部
20:ボス部 21:フランジ部
45:副シール部材 110:フランジシール部
112:ボスシール部 114:ボス側鍔部
115:フランジ側鍔部

Claims (5)

  1. 中空の補強部と該補強部の内周面を覆う樹脂製のライナー部とを持つ容器本体と、該容器本体に一体化され該容器本体の内外を連通する口金と、該口金の内周側に挿入されるバルブと、を持ち、
    該口金は、筒状のボス部と、該ボス部の外周面から外周方向に突出するフランジ部と、を持ち、
    該ライナー部は、該口金部に一体成形され、該フランジ部の底面を覆うフランジシール部と該フランジシール部に連続し該ボス部の内周面のなかで軸方向の少なくとも一部を覆うボスシール部とを持ち、
    該ボスシール部は、外周方向に突出するボス側鍔部を持ち、
    該ボスシール部の内周面と該バルブの外周面との間隙には弾性体からなるシール部材が介在していることを特徴とする圧力容器。
  2. 前記フランジ部は底面側に開口するフランジ溝を持ち、
    前記フランジシール部は該フランジ溝の内部に入り込むフランジ側鍔部を持つ請求項1に記載の圧力容器。
  3. 前記シール部材は2つのOリングからなり、
    該2つのOリングは、前記ボス側鍔部を挟んで軸方向に対称に配置されている請求項1に記載の圧力容器。
  4. 前記2つのOリングの軸方向中心間の距離は、前記ボス側鍔部の肉厚の2〜5倍である請求項3に記載の圧力容器。
  5. 前記ボスシール部は前記ボス部の内周面のなかで軸方向の一部のみを覆い、
    前記ボス部のなかで前記ボスシール部に覆われていない部分の内周面と、前記バルブの外周面と、の間隙にはリング状の副シール部材が介在している請求項1に記載の圧力容器。
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