JP2008303966A - Ｏリングの組付構造、高圧タンク、及び高圧タンクの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】組み付け作業の容易化を図ることができるとともに、低コストにて信頼性の高いシール性を確保することが可能なＯリングの組付構造を提供する。
【解決手段】樹脂によって一体成形される円筒状の被組付部１９と、この被組付部１９の内周側に組付けられる口金部材１６の組付部２３との間をシールするＯリング３０の組付構造であって、被組付部１９の内周面にその周方向に沿って形成された溝部２７を有し、この溝部２７にＯリング３０が配設されてなる。
【選択図】図３

Description

本発明は、被組付部と組付部との間におけるＯリングの組付構造、該組付構造を有する高圧タンク、及び該高圧タンクの製造方法に関する。

水素をはじめとするガスを充填する高圧ガスタンクなどにおけるガス気密性は重要である。この種のガスタンクにて、タンク本体を構成するライナーとこのライナーの口部に取り付けられる口金部材とのシールを行う技術として、口金部材の外周に形成した溝部にＯリング及びバックアップリングを装着し、ライナーの組付穴へ組付けることにより、Ｏリングによってライナーの組付穴と口金部材とをシールするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０００−１６１５９０号公報

しかし、上記シール構造では、金属製の口金部材の外周面に、機械加工によってシール溝を切削して形成しなければならず、コストアップが避けられなかった。また、口金部材の溝部にＯリングとともにバックアップリングを装着しなければならず、特に、切れ目を有するバイアスカットタイプのバックアップリングを用いる場合は、シール性を確保するために、二つのバックアップリングを、切れ目の位置を反対側に配置させた状態にて装着する必要があり、その装着に手間を要する。

さらに、高圧ガスタンクの内圧付加時に、バックアップリングの切れ目にＯリングがはみ出す場合があり、かかる場合にＯリングに生じ得る損傷等をより確実に回避することも望まれている。

本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、組み付け作業の容易化を図ることができるとともに、低コストにて信頼性の高いシール性を確保することが可能なＯリングの組付構造を提供することを目的とする。

前記目的を達成するため、本発明に係るＯリングの組付構造は、樹脂を射出成形してなる筒状の被組付部と、この被組付部の内周側に組み付けられる組付対象部材の組付部との間をシールするＯリングの組付構造であって、前記被組付部の射出成形時にその内周面に周方向に沿って形成された溝部にＯリングが配設されてなる。

かかる構成によれば、被組付部の射出成形時に当該被組付部の内周面に、Ｏリングが配設される溝部が同時に成形されるので、組付対象部材の組付部に、Ｏリング装着用の溝部を、機械加工等によって切削して形成する場合と比較して、製造コストの削減を図ることができる。また、溝部を画成する壁部が内圧付加時のＯリングのはみ出しを抑制するバックアップリングとして機能するので、バックアップリングを不要とすることができ、組付作業の簡略化を図ることができる。

前記被組付部の内周面には、当該被組付部の軸線方向一端側から前記溝部へと連通するスリットが形成されていても良い。

かかる構成によれば、被組付部に組付部を組付けた後でも、溝部に連通するスリットを目視することにより、溝部におけるＯリングの有無及び溝部に組み付けられたＯリングの組付状態を確認することができる。

前記Ｏリングが前記溝部に配設された前記被組付部に、前記組付対象部材の組付部が組み付けられた後、少なくとも前記被組付部にアニール処理が施されてもよい。

かかる構成によれば、アニール処理によって被組付部が収縮することに伴い、組付部と被組付部との間に隙間がある場合であっても両者は密着する。すなわち、Ｏリングが配設される溝部を画成する壁部の凸端と組付部とがアニール処理によって当接する結果、当該壁部がバックアップ機能を有することになり、バックアップリングが不要となる。

本発明の高圧タンクは、貯留される高圧ガスの密封性を保つために、口金と前記口金の外周側に組付けられる樹脂ライナーの被組付部との間にＯリングを有する高圧タンクであって、前記組付対象部材としての口金と、前記口金に組み付けられる前記樹脂ライナーの被組付部との間に前記Ｏリングを配設する構造として、上記構成のいずれかよりなるＯリングの組付構造が採用されてなる。

本発明の高圧タンクの製造方法は、貯留される高圧ガスの密封性を保つために、口金と前記口金の外周側に組付けられる樹脂ライナーの被組付部との間にＯリングを有する高圧タンクの製造方法であって、前記被組付部の内周面に溝部が画成されるように前記樹脂ライナーを射出成形する工程と、前記Ｏリングを前記溝部に配設する工程と、前記溝部に前記Ｏリングが配設された前記樹脂ライナーの前記被組付部に前記口金を組み付ける工程と、前記口金が組み付けられた前記樹脂ライナーの少なくとも前記被組付部にアニール処理を施す工程と、を備える。

本発明によれば、組み付け作業の容易化を図ることができるとともに、低コストにて信頼性の高いシール性を確保することができる。

以下、図面を参照して、本発明の一実施の形態に係るＯリングの組付構造、該組付構造を有する高圧タンク、及び該高圧タンクの製造方法について説明する。

図１は、内部に高圧ガス（例えば３５〜７０ＭＰａの水素ガス）を充填保管するためのガスタンク１１を示すもので、このガスタンク１１は、合成樹脂製のライナー（被組付部材）１２の外周側を、ガラス繊維や炭素繊維などからなる繊維強化樹脂層１３によって覆った構成のタンク本体１４を有している。タンク本体１４を構成するライナー１２は、一対のライナー分割体１２ａ，１２ｂをそれらの開口端同士を互いに突き合わせてレーザ溶着などで接合して一体化したものである。

タンク本体１４の両端には、ライナー１２に形成された口部１５に、口金部材（組付対象部材）１６が取り付けられており、バルブが取り付け可能な口金部材１６を有する側がバルブ側とされ、その反対側がエンド側とされている。

次に、口金部材１６のライナー１２への取り付け箇所の構造について、バルブ側を例にとって説明する。

図２に示すように、ライナー１２の口部１５は、肩部１７の内端縁から中心軸線側に小径側ほどライナー１２の内側に位置するように傾斜しつつ延出する内側延出部１８と、内側延出部１８の肩部１７とは反対側からライナー１２の軸線方向に沿ってライナー１２内に突出する円筒状の被組付部１９とを有しており、この被組付部１９の内側が口部１５となっている。また、この被組付部１９の外周には、後述のＯリング３０を径方向内方に締め付けるインサートリング２０が一体に設けられている。

口金部材１６は、中央に一定径の貫通穴２１が形成されるとともに、外周における中間部には、フランジ部２２が形成され、このフランジ部２２よりもライナー１２の内側への突出部分が円筒状の組付部２３とされている。ここで、口金部材１６は、フランジ部２２が内側延出部１８に当接するまで被組付部１９に圧入して組付けることによってライナー１２に取り付けられる。

そして、本実施形態において、図３に示すように、ライナー１２の被組付部１９には、その内周面に、周方向にわたる溝部２７が形成されている。また、この被組付部１９の内周面には、図４に示すように、円筒状をなす組付部２３の軸線方向一端側（本実施形態では、軸線方向のタンク中央側を向く一端側）であるライナー１２の内方側の端部に、溝部２７と連通する複数のスリット２８が周方向に間隔をあけて形成されている。

ここで、前述したように、ライナー１２は、ポリカーボネートなどの合成樹脂を射出成形することにより成形されたもので、その射出成形によって、被組付部１９の外周側にインサートリング２０を一体的に設け、さらに、被組付部１９の内周面に溝部２７及び複数のスリット２８を同時に成形する。このとき、図３における溝部２７の上下、つまり、被組付部１９の軸線方向一端側と他端側には、それぞれ凸壁部４１，４２が同時に成形される。

上記のようなライナー１２には、その溝部２７内に、断面円形状であってＥＰＤＭ等のゴム製のＯリング３０が組付けられており、このＯリング３０によってライナー１２の被組付部１９と口金部材１６の組付部２３との間がシールされている。そして、この状態にて、溝部２７に配設されたＯリング３０の一部が軸線方向に沿って延在するスリット２８にて視認可能とされている。

次に、Ｏリング３０を組み付ける場合について説明する。まず、ライナー１２の被組付部１９の溝部２７に、Ｏリング３０を装着させる。この状態にて、ライナー１２の被組付部１９に、口金部材１６の組付部２３を、内側延出部１８に当接するまで圧入することでライナー１２に口金部材１６を取り付ける。

この組付部２３の被組付部１９への組付時に、ライナー１２の被組付部１９にサブアッセンブリ化されたＯリング３０は、組付部２３に対し接触して組付部２３から摩擦力を受けることになる。このため、場合によっては、捻れを生じたりする可能性がある。

しかしながら、前述のように、ライナー１２の被組付部１９には、組付部２３の軸線方向一端側の端部に、溝部２７と連通する複数のスリット２８が周方向に間隔をあけて形成されているので、溝部２７に配設されたＯリング３０の一部がスリット２８にて視認可能とされている。よって、組付部２３を被組付部１９に組付けた後でも、Ｏリング３０をスリット２８にて目視し得て、溝部２７におけるＯリング３０の組み付け状態を確認することができる。

また、Ｏリング３０の外径位置と内径位置との間の略中央に環状ラインを付しておけば、全てのスリット２８にてＯリング３０の環状ラインが確認できる場合には、Ｏリング３０が捻れなく組み付けられていると判定し、それ以外の場合、例えば、少なくとも１箇所のスリット２８にて環状ラインが確認できない場合には、Ｏリング３４に捻れが生じていると判定することも可能である。

上記のように、組付部２３を被組付部１９に組付けたら、その後、約１００℃前後にて、アニール処理を行う。組付部２３と被組付部１９とは、組み付け可能な最小限の隙間を有するように、それぞれの外径及び内径を機械加工及び射出成形によって仕上げられているので、当該アニール処理によってライナー１２が収縮することに伴い、組付部２３と被組付部１９との隙間が減少して両者は密着する。

すなわち、Ｏリング３０が配設される溝部２７を画成する凸壁部４１，４２の凸端と口金部材１６とがアニール処理によって当接する結果、凸壁部４１，４２がバックアップ機能を有することになり、従来必要とされていたバックアップリングが不要となる。

バルブ側及びエンド側のライナー分割体１２ａ，１２ｂにおいて、組み付け不良なくＯリング３０を装着させて口部１５に口金部材１６を取り付けたら、ライナー分割体１２ａ，１２ｂ同士を互いに突き合わせてレーザ溶着などで接合して一体化する。

以上に述べた本実施形態によれば、樹脂によって一体成形されるライナー１２の被組付部１９の内周面に、Ｏリング３０が配設される溝部２７を成形した、言い換えれば、当該内周面に、溝部２７を画成する凸壁部４１，４２を一体に成形したので、口金部材１６の組付部２３に、Ｏリング３０の装着用の溝部を、機械加工等によって切削して形成する場合と比較して、製造コストの削減を図ることができる。

一方、従来のように、組付部２３に溝部を形成した場合には、溝部内におけるＯリング３０の配設幅寸法の調整、あるいは溝部からのＯリング３０のはみ出しの抑制を目的として、バックアップリングを装着する必要があり、特に、切れ目を有するバイアスカットタイプのバックアップリングを用いる場合には、シール性を確保するために、二つのバックアップリングを、切れ目の位置を反対側に配置させた状態にて装着する必要があった。

これに対して、本実施形態では、予め適切な幅寸法にて溝部２７を成形し、溝部２７の縁部に相当する凸壁部４１，４２にバックアップ機能を持たせることにより、従来必要とされていたバックアップリングを不要とすることができ、部品点数の削減によるコストダウン及び組付作業の簡略化を図ることができる。また、切れ目を有するバックアップリングを用いることによる切れ目へのＯリング３０の食い込みによる損傷も抑制することができる。

また、組付部２３と被組付部１９との隙間を、組み付け可能な最小限に抑えたので、アニール処理によるライナー１２の収縮によって組付部２３と被組付部１９との隙間をなくすことができる。これにより、ガスタンク１１の内圧によって組付部２３と被組付部１９との隙間にＯリング３０がはみ出すような不具合を抑制することができ、組付部２３と被組付部１９との良好なシール状態を維持することができる。

また、口金部材１６の組付部２３に溝部を形成すると、ライナー１２の被組付部１９へ組付部２３を組付ける際に、溝部によってライナー１２の被組付部１９の内周面からなるシール面を損傷させるおそれがあるが、本実施形態では、口金部材１６の組付部２３に溝部を形成しないので、ライナー１２の被組付部１９の内周面からなるシール面を損傷させるような不具合を抑制することができる。

また、被組付部１９の内周面における組付部２３の軸線方向一端側に、溝部２７と連通するスリット２８を形成したので、被組付部１９に組付部２３を組付けても、溝部２７に連通するスリット２８を目視することにより、溝部２７におけるＯリング３０の有無及び溝部２７に組み付けられたＯリング３０の組付状態を確認することができる。これにより、Ｏリング３０の組付不良を抑制でき、Ｏリング３０のシール性能を確保できる。

ガスタンクの全体構造を示す断面図である。 ガスタンクの口金部分の断面図である。 Ｏリングの組付部分を示す断面図である。 ライナーの内方側から視た口金部分の図２におけるＡ矢視図である。

符号の説明

１６…口金部材（組付対象部材）、１９…被組付部、２３…組付部、２７…溝部、２８…スリット、３０…Ｏリング。

Claims (5)

1. 樹脂を射出成形してなる筒状の被組付部と、この被組付部の内周側に組み付けられる組付対象部材の組付部との間をシールするＯリングの組付構造であって、
   前記被組付部の射出成形時にその内周面に周方向に沿って形成された溝部にＯリングが配設されてなるＯリングの組付構造。
2. 前記被組付部の内周面には、当該被組付部の軸線方向一端側から前記溝部へと連通するスリットが形成されている請求項１に記載のＯリングの組付構造。
3. 前記Ｏリングが前記溝部に配設された前記被組付部に、前記組付対象部材の組付部が組み付けられた後、
   少なくとも前記被組付部にアニール処理が施されてなる請求項１又は２に記載のＯリングの組付構造。
4. 貯留される高圧ガスの密封性を保つために、口金と前記口金の外周側に組付けられる樹脂ライナーの被組付部との間にＯリングを有する高圧タンクであって、
   前記組付対象部材としての口金と、前記口金に組み付けられる前記樹脂ライナーの被組付部との間に前記Ｏリングを配設する構造として、請求項１から３のいずれかに記載のＯリングの組付構造が採用されてなる高圧タンク。
5. 貯留される高圧ガスの密封性を保つために、口金と前記口金の外周側に組付けられる樹脂ライナーの被組付部との間にＯリングを有する高圧タンクの製造方法であって、
   前記被組付部の内周面に溝部が画成されるように前記樹脂ライナーを射出成形する工程と、
   前記Ｏリングを前記溝部に配設する工程と、
   前記溝部に前記Ｏリングが配設された前記樹脂ライナーの前記被組付部に前記口金を組み付ける工程と、
   前記口金が組み付けられた前記樹脂ライナーの少なくとも前記被組付部にアニール処理を施す工程と、を備える高圧タンクの製造方法。

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