JP2011002006A - 高圧ガスタンク - Google Patents

Abstract

【課題】より簡単に成形されるインサートリングを備える高圧ガスタンクを提供することである。
【解決手段】高圧ガスタンクは、筒状のタンク本体部の内壁に沿って設けられ、樹脂で構成されるライナー部１４と、ライナー部１４の内径側に組み付けられる口金部２０と、ライナー部１４と口金部２０との間の境界面２５をシールするＯリング２４と、プレス成形したインサートリング２６であって、ライナー部１４に一体化成形されるインサートリング２６を備え、インサートリング２６は、境界面２５のうちシール部材が当接する領域であるシール領域２５ａとインサートリング２６との間のライナー部１４の径方向の樹脂の厚みが、インサートリング２６が設けられていないライナー部１４の径方向の樹脂の厚みよりも小さくなるように折り曲げられた形状を有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、高圧ガスタンクに係り、特に、樹脂で構成されるライナー部を備える高圧ガスタンクに関する。

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いては、ガス気密性が高いことが望まれる。そして、この種の高圧ガスタンクにおいて、特に、タンク本体部の内壁に沿って設けられるライナー部と、このライナー部の開口部側に隣接して設けられる口金部との間をしっかりとシールすることが望まれる。

本発明に関連する技術として、例えば、特許文献１には、Ｏリングの組付構造として、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構成が開示されている。そして、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ことが開示されている。ここでは、Ｏリングを径方向内方に締め付けるインサートリングが一体に設けられていることが開示されている。

また、特許文献２には、タンクとして、互いに隣設された一対の隣設部材と、弾性を有し、一対の隣設部材の隣設部位をシールするためのシール部材と、一対の隣設部材の隣設部位において一対の隣設部材の少なくとも一方に設けられ、当該一対の隣設部材の少なくとも一方より硬度が高くされた高硬度部とを備えた構成が開示されている。ここでは、隣接部内には、高硬度部としての円筒状のバックアップリングがインサート成形により設けられており、バックアップリングは金属製とされて、ライナーより硬度が高くされていることが開示されている。

特開２００８−３０３９６６号公報 特開２００５−０４８９１９号公報

上記特許文献１の構成によれば、Ｏリングを径方向内方に締め付けるインサートリングが一体に設けられているため、高いシール性を確保することができる。しかし、特許文献１には、インサートリングの成形方法や形状について具体的に記載されていない。

上記特許文献２の構成によれば、バックアップリングを用いて高いシール性を確保することができる。しかし、特許文献２には、バックアップリングは金属製であることが記載されているだけで、バックアップリングの成形方法や形状について具体的に記載されていない。

本発明の目的は、より簡単に成形することが可能なインサートリングを備える高圧ガスタンクを提供することである。

本発明に係る高圧ガスタンクは、開口を有する筒状のタンク本体部の内壁に沿って設けられ、樹脂で構成されるライナー部と、タンク本体部の開口側において、ライナー部の内径側に組み付けられる口金部と、ライナー部と口金部との間の境界面をシールするシール部材と、プレス成形したインサートリングであって、ライナー部に一体化成形されるインサートリングと、を備え、インサートリングは、境界面のうちシール部材が当接する領域であるシール領域とインサートリングとの間のライナー部の径方向の樹脂の厚みが、インサートリングが設けられていないライナー部の径方向の樹脂の厚みよりも小さくなるように折り曲げられた形状を有することを特徴とする。

また、本発明に係る高圧ガスタンクにおいて、インサートリングは、ライナー部の外径側から内径側に位置するシール領域に向かって折り曲げられて突出した突出部を有することが好ましい。

また、本発明に係る高圧ガスタンクにおいて、インサートリングは、外径側筒部と、内径側筒部と、外径側筒部の一方側端部と内径側筒部の一方側端部とを連結して折り曲げられた形状とする連結部と、を有することが好ましい。

上記構成の高圧ガスタンクによれば、高シール性を確保するインサートリングがプレス成形により構成されている。これにより、インサートリングをより簡単に成形することができる。

また、上記構成の高圧ガスタンクによれば、インサートリングは、境界面のうちシール部材が当接する領域であるシール領域とインサートリングとの間のライナー部の径方向の樹脂の厚みが、インサートリングが設けられていないライナー部の径方向の樹脂の厚みよりも小さくなるように折り曲げられた形状を有している。これにより、シール部材によってシールされる際に加わる力によってライナー部が変形する絶対量を少なくすることができる。したがって、ライナー部と口金部との間をしっかりとシールすることができる。

本発明の実施の形態において、高圧ガスタンクの開口部付近の断面図である。 図１における点線Ａ部分の拡大図である。 本発明の実施の形態の変形例において、図１における点線Ａ部分に相当する拡大図である。

以下に、本発明に係る実施の形態について添付図面を参照しながら詳細に説明する。また、以下では高圧ガスタンクに充填されるガスは水素ガスであるとして説明するが、水素ガスに限定されず、その他の高圧のガスであってもよい。

以下では、全ての図面において同様の要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。また、本文中の説明においては、必要に応じそれ以前に述べた符号を用いるものとする。

図１は、高圧ガスタンク１０の開口部２８付近の断面図である。図２は、図１における点線Ａ部分の拡大図である。高圧ガスタンク１０は、タンク本体部１２と、ライナー部１４と、緩衝材１８と、口金部２０と、バルブ２２と、Ｏリング２４と、インサートリング２６とを含んで構成される。高圧ガスタンク１０は、水素ガスをある程度の高圧状態で充填するためのタンクである。

タンク本体部１２は、先端部分に開口部２８を有する筒形状を有し、ある程度の強度を有する材料、例えば、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）により構成される。

ライナー部１４は、タンク本体部１２の内壁に沿って設けられ、樹脂（例えばＰＡ（ポリアミド））により構成される。そして、ライナー部１４とタンク本体部１２は、ほぼ一体として形成されており、開口部２８側では口金部２０を組み付けるため、図１に示されるように二又に分かれた状態としている。

緩衝材１８は、タンク本体部１２の外径側のうち、開口部２８側に取り付けられる緩衝部材である。

口金部２０は、ライナー部１４の内径側に組み付けられる部材である。そして、口金部２０は、ライナー部１４の隣接部材として、適当な強度を有する材料（例えばステンレス）により構成される。また、口金部２０には、ライナー部１４との境界部分において、Ｏリング２４を配置するための溝部２０ａが形成されている。

バルブ２２は、口金部２０に螺合して締結される。また、バルブ２２には、排出孔（図示しない）が形成されており、排出孔は、高圧ガスタンク１０内と高圧ガスタンク１０外とを連通すると共に、開閉可能にされている。そして、バルブ２２の排出孔は、通常は閉鎖されており、排出孔が開放されることで、高圧ガスタンク１０内の水素ガスが排出孔を介して高圧ガスタンク１０外へと排出される。

Ｏリング２４は、口金部２０に設けられた溝部２０ａに配置され、ゴム（例えば、ニトリルゴム）により構成される弾性部材である。また、Ｏリング２４が口金部２０の溝部２０ａの底面とライナー部１４の内径側面との間で弾性変形された状態で挟持されることで、ライナー部１４と口金部２０との間がシールされている。これにより、高圧ガスタンク１０内に充填されている水素ガスがライナー部１４と口金部２０との間から漏洩することが防止される。

インサートリング２６は、適当な強度を有する材料（例えば、ライナー部１４の樹脂よりも硬度の高いステンレス）をプレス成形し、その外形が略筒状を有する部材である。そして、図２に示されるように、インサートリング２６の断面形状は、ライナー部１４と口金部２０との境界面２５のうち、Ｏリング２４が当接するシール領域２５ａに向かって（つまり、ライナー部１４の外径側からシール領域２５ａに向かって）突出する突出部２６ａを有する略凸形状（換言すれば、突出部２６ａと窪み部２０ｂとが形成されるような折り曲げ形状）である。そして、図２に示されるように、インサートリング２６の突出部２６ａとシール領域２５ａとの間のライナー部１４の径方向の樹脂の厚みＴａは、インサートリング２６が設けられていないライナー部１４の径方向の樹脂の厚みＴｂよりも小さい。なお、インサートリング２６は、ライナー部１４と一体化されるようにライナー部１４にインサート成形されるため、窪み部２０ｂにも樹脂が充填される。

上記構成の高圧ガスタンク１０の作用について図１，２を用いて説明する。高圧ガスタンク１０において、Ｏリング２４が口金部２０の溝部２０ａに配置されているため、口金部２０の溝部２０ａの底面とライナー部１４の内径側面との間で弾性変形された状態で挟持されることで、ライナー部１４と口金部２０との間がシールされる。

ここで、インサートリング２６の突出部２６ａとシール領域２５ａとの間のライナー部１４の径方向の樹脂の厚みＴａは、インサートリング２６が設けられていないライナー部１４の径方向の樹脂の厚みＴｂよりも小さく、さらに、シール領域２５ａよりも外径側にはライナー部１４の樹脂より硬度の高いインサートリング２６が設けられている。これにより、Ｏリング２４によるライナー部１４の変形の絶対量を小さくすることができるため、Ｏリング２４を十分に圧縮させることができ、ライナー部１４と口金部２０との間をしっかりとシールすることができる。そして、図２に示されるように、インサートリング２６の窪み部２０ｂには樹脂が充填されているため、インサートリング２６が矢印Ｂ方向に抜け落ちてしまうことを防止することができる。

このように、高圧ガスタンク１０によれば、インサートリング２６がプレス成形されているため、より簡単に成形することができる。これにより、低コスト、軽量化の実現を可能とする。また、上記のようにインサートリング２６は突出部２６ａを有し、硬度の高い材料で構成されているため、Ｏリング２４によるシール性を向上させることができる。

次に、高圧ガスタンク１０の変形例について説明する。高圧ガスタンク１０の変形例と高圧ガスタンク１０との相違は、インサートリング２７だけであるため、インサートリング２７を中心に説明する。

図３は、高圧ガスタンク１０の変形例において図１の点線Ａに相当する拡大図である。インサートリング２７は、適当な強度を有する材料（例えば、ライナー部１４の樹脂よりも硬度の高いステンレス）をプレス成形し、その外形が略筒状を有する部材である。インサートリング２７は、外径側筒部２７ａと、内径側筒部２７ｂと、連結部２７ｃとを含んで構成される。

外径側筒部２７ａは、ライナー部１４のうち外径側に位置する筒状の部材である。内径側筒部２７ｂは、外径側筒部２７ａよりも径が小さく、内径側に配置される部材である。連結部２７ｃは、外径側筒部２７ａの一方側端部と内径側筒部２７ｂの一方側端部とを連結する部材である。このように、外径側筒部２７ａと内径側筒部２７ｂと連結部２７ｃとを含んで構成されたインサートリング２７の断面形状は、略コの字形状に折り曲げられ、インサートリング２７の内径側筒部２７ｂとシール領域２５ａとの間のライナー部１４の径方向の樹脂の厚みＴａは、インサートリング２７が設けられていないライナー部１４の径方向の樹脂の厚みＴｂよりも小さい。なお、インサートリング２７は、ライナー部１４と一体化されるようにライナー部１４にインサート成形されるため、窪み部２０ｃにも樹脂が充填される。

上記構成の高圧ガスタンク１０の変形例の作用について図３を用いて説明する。高圧ガスタンク１０の変形例においても、Ｏリング２４が口金部２０の溝部２０ａに配置されているため、口金部２０の溝部２０ａの底面とライナー部１４の内径側面との間で弾性変形された状態で挟持されることで、ライナー部１４と口金部２０との間がシールされる。

ここで、インサートリング２７の内径側筒部２７ｂとシール領域２５ａとの間のライナー部１４の径方向の樹脂の厚みＴａは、インサートリング２７が設けられていないライナー部１４の径方向の樹脂の厚みＴｂよりも小さく、さらに、シール領域２５ａの外径側にはライナー部１４の樹脂より硬度の高いインサートリング２７が設けられている。このため、Ｏリング２４によるライナー部１４の変形の絶対量を小さくすることができるため、Ｏリング２４を十分に圧縮させることができ、ライナー部１４と口金部２０との間をしっかりとシールすることができる。そして、図３に示されるように、インサートリング２７の窪み部２０ｃには樹脂が充填されているため、インサートリング２７が矢印Ｂ方向に抜け落ちてしまうことを防止することができる。

このように、高圧ガスタンク１０の変形例においても高圧ガスタンク１０と同様に、インサートリング２７がプレス成形されているため、より簡単に成形することができる。これにより、低コスト、軽量化の実現を可能とする。また、上記のようにインサートリング２７は内径側に位置する内径側筒部２７ｂを有し、硬度の高い材料で構成されているため、Ｏリング２４によるシール性を向上させることができる。

１０ 高圧ガスタンク、１２ タンク本体部、１４ ライナー部、１８ 緩衝材、２０口金部、２０ａ 溝部、２０ｂ，２０ｃ 窪み部、２２ バルブ、２４ Ｏリング、２５ 境界面、２５ａ シール領域、２６，２７ インサートリング、２６ａ 突出部、２７ａ 外径側筒部、２７ｂ 内径側筒部、２７ｃ 連結部、２８ 開口部。

Claims (3)

1. 開口を有する筒状のタンク本体部の内壁に沿って設けられ、樹脂で構成されるライナー部と、
   タンク本体部の開口側において、ライナー部の内径側に組み付けられる口金部と、
   ライナー部と口金部との間の境界面をシールするシール部材と、
   プレス成形したインサートリングであって、ライナー部に一体化成形されるインサートリングと、
   を備え、
   インサートリングは、
   境界面のうちシール部材が当接する領域であるシール領域とインサートリングとの間のライナー部の径方向の樹脂の厚みが、インサートリングが設けられていないライナー部の径方向の樹脂の厚みよりも小さくなるように折り曲げられた形状を有することを特徴とする高圧ガスタンク。
2. 請求項１に記載の高圧ガスタンクにおいて、
   インサートリングは、
   ライナー部の外径側から内径側に位置するシール領域に向かって折り曲げられて突出した突出部を有することを特徴とする高圧ガスタンク。
3. 請求項１に記載の高圧ガスタンクにおいて、
   インサートリングは、
   外径側筒部と、
   内径側筒部と、
   外径側筒部の一方側端部と内径側筒部の一方側端部とを連結して折り曲げられた形状とする連結部と、
   を有することを特徴とする高圧ガスタンク。

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