JP2013104435A - 樹脂ライナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】樹脂ライナーのパーツ同士の接合面での密着性の向上とレーザー溶着の実効性の向上とを簡便に達成できる新たな製造手法を提供する。
【解決手段】ライナーの軸方向に分割されたバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅにて樹脂ライナー１０を製造するに当たり、エンド側ライナーパーツ１０ｅをレーザー透過性の樹脂成形品とし、バルブ側ライナーパーツ１０ｖをレーザー光により溶融する樹脂成形品とする。この他、ライナーの軸から離れた側からバルブ側ライナーパーツ１０ｖに重なるエンド側ライナーパーツ１０ｅを、大きな熱収縮率とする。その上で、両ライナーパーツの接合後に、アニール処理とレーザー溶着とをこの順に行う。
【選択図】図７

Description

本発明は、中空形状の樹脂ライナーの製造方法に関する。

中空形状の樹脂ライナーは、例えば高圧ガスタンクといった流体貯留容器の内殻として使用される。高圧ガスタンクは、樹脂ライナーの外周に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂含有のカーボン繊維やガラス繊維をフィラメントワインディング法（以下、ＦＷ法）にて繰り返し巻回し、樹脂の熱硬化を経て樹脂ライナーを繊維強化樹脂層で補強する。

一般に、タンク形状は、タンク両端のドーム部を円筒状のシリンダー部にて繋げた形状であることから、樹脂ライナーを、こうしたタンク形状のまま一体的に成形することは難しい。このため、タンク形状をなす樹脂ライナーを、ライナーの軸方向に分割し、その分割パーツを接合した接合箇所にて、分割パーツをレーザー光にてレーザー溶着することが提案されている（例えば、特許文献1）。

特開２０１０−１１１０３６号公報

樹脂ライナーには、タンクに貯留されるガスに対するガスバリア性が求められ、分割パーツの各部位では、パーツ成形用の樹脂にてこうしたガスバリア性が確保される。その一方、分割パーツの接合箇所では、パーツ同士の接合面での密着が不十分となると、レーザー光による樹脂の溶融が進まず未溶着な部位が生じ得る。こうなると、未溶着箇所からのガスリークが起き得るので、上記の特許文献では、分割パーツの接合箇所に形状維持のための環状の保持具を装着した上で、タンク内圧を外圧より高く調整しつつレーザー溶着を行うようにして、分割パーツ同士の接合面での密着性を高めてガスリークの回避のみならず接着強度を高めている。しかしながら、分割パーツ同士の接合面での密着性を高めてレーザー溶着の実効性を高める上では、環状の保持具の装着と内圧調整が不可欠であることから、その簡便化が要請されるに到った。

本発明は、上記した課題を踏まえ、樹脂ライナーのパーツ同士の接合面での密着性の向上とレーザー溶着の実効性の向上とを簡便に達成できる新たな製造手法を提供することをその目的とする。

上記した目的の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の適用例として実施することができる。

[適用例１：樹脂ライナーの製造方法]
中空形状の樹脂ライナーの製造方法であって、
ライナーの軸方向に分割され、その分割箇所を接合箇所として接合することで前記中空形状をなす第１、第２のライナーパーツのうち、前記第１のライナーパーツを、照射を受けたレーザー光により溶融する性状の第１の樹脂による樹脂成形品として準備すると共に、前記前記第２のライナーパーツを、レーザー光を透過させる性状と前記第１の樹脂よりも大きな熱収縮率を有する性状とを併せ持った第２の樹脂による樹脂成形品として準備し、その上で、前記接合箇所における前記第１、第２のライナーパーツの成形形状を、前記第２のライナーパーツが前記ライナーの軸から離れた側から前記第１のライナーパーツに重なって、前記第１のライナーパーツの前記接合面に前記第２のライナーパーツの前記接合面が接合する形状とする第１工程と、
前記準備した第１、第２のライナーパーツを前記接合箇所で接合し、その接合状態を維持したままの前記第１、第２のライナーパーツを、前記ライナーの軸方向に向けた熱収縮を起こす熱処理に処する第２工程と、
前記第１、第２のライナーパーツの前記接合箇所にレーザーを照射する第３工程とを備える
ことを要旨とする。

適用例１の樹脂ライナーの製造方法では、ライナーの軸方向に分割された第１、第２のライナーパーツを、前者のパーツにあっては、これを、照射を受けたレーザー光により溶融する性状の第１の樹脂による樹脂成形品とし、後者のパーツにあっては、これを、レーザー光を透過させる性状と第１の樹脂よりも大きな熱収縮率を有する性状とを併せ持った第２の樹脂による樹脂成形品とする。これら第１、第２のライナーパーツは、両ライナーパーツを準備する第１工程に続く第２工程において、分割箇所を接合箇所として接合されて樹脂ライナーとしての中空形状をなす。しかも、第１、第２のライナーパーツの接合箇所においては、上記の各ライナーパーツの成形形状により、第２のライナーパーツは、ライナーの軸から離れた側から第１のライナーパーツに重なって、自身の接合面を第１のライナーパーツの接合面に接合させる。

第１、第２のライナーパーツは、こうした接合状態が維持されたまま、熱収縮を起こす熱処理に処される。この熱処理により、第１、第２のライナーパーツは、共にライナーの軸方向に向けて縮径するよう熱収縮を起こすが、第２のライナーパーツの方が樹脂の熱収縮率の相違から大きな熱収縮を起こす。このため、第１のライナーパーツに重なった第２のライナーパーツは、縮径の側への大きな熱収縮により、自身の接合面を、第１のライナーパーツの接合面に接合させた上で、第１のライナーパーツの接合面に押し付ける。これにより、第１、第２のライナーパーツの接合箇所の接合面においては、熱収縮に伴い両ライナーパーツ自体で接合面からライナーの軸に向かう向きの面圧力を掛けて接合状態を維持できる。この結果、上記の適用例１の樹脂ライナーの製造方法では、形状維持のための環状の保持具を装着する必要がないばかりか、接合面での密着性を高めるための加圧調整やライナー軸両側からの過度の押圧力付与等についてもこれを必要としないので、簡便である。

加えて、上記の適用例１の樹脂ライナーの製造方法では、第１、第２のライナーパーツを接合したまま熱処理に処すことから、この熱処理の間において、樹脂成形品である両ライナーパーツから水分を除去することができ、両ライナーパーツの接合面に水分を残さないようにできる。そして、熱収縮に伴う面圧力により両ライナーパーツの接合状態を維持するので、両ライナーパーツの接合面に外気中の水蒸気成分が浸入し難くできる。つまりは、両ライナーパーツの接合箇所をその接合面に亘って吸湿状態としないようにできる。

上記の適用例１の樹脂ライナーの製造方法は、こうして接合された第１、第２のライナーパーツの接合箇所に、第３工程にて、レーザーを照射する。この場合、第２のライナーパーツはライナーの軸から離れた側から第１のライナーパーツに重なっていることから、照射されたレーザー光は、まず第２のライナーパーツに達する。第２のライナーパーツは、レーザー光を透過させる性状の樹脂成形であることから、レーザー光は、第２のライナーパーツを透過して、当該パーツに接合済みの第１のライナーパーツに達する。第１のライナーパーツは、照射を受けたレーザー光により溶融する性状の樹脂成形品であることから、接合面において溶融し、その熱によって、第２のライナーパーツも溶融する。このため、第１、第２のライナーパーツは、その接合箇所の接合面においてレーザー溶着し、中空形状の樹脂ライナーを得ることができる。

一般に、レーザー溶着の対象となる樹脂材同士の接合面に水分が残っていると、レーザー溶着の際の熱により水分が蒸発し、その泡成分により溶着部に未溶着のボイドが発生し、レーザー溶着の実効性が低下する。ところが、上記の適用例１の樹脂ライナーの製造方法では、既述したように両ライナーパーツの接合箇所をその接合面に亘って吸湿状態としないので、ボイドの発生を抑制でき、レーザー溶着の実効性を高めることができる。これらの結果、上記の適用例１の樹脂ライナーの製造方法によれば、樹脂ライナーのパーツ同士の接合面での密着性の向上とレーザー溶着の実効性の向上とを簡便に達成できる。

本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、高圧ガスタンクといった流体貯留容器の製造方法等の形態で実現することができる。この形態では、上記した適用例１の樹脂ライナーの製造方法で得られた樹脂ライナーの外周に、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を巻回して外郭としての繊維強化樹脂層を形成し、該繊維強化樹脂層の生成済みの樹脂ライナーをライナーの軸回りに回転させつつ熱処理に処して、繊維強化樹脂層を熱硬化させることで、高圧ガスタンクといった流体貯留容器を製造することができる。

本発明の一実施例としての樹脂ライナーの製造方法によって製造される樹脂ライナー１０を有する高圧水素タンク１００の概略構成を示す断面図である。 バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの概略構成を断面視して示しつつその接合の様子を併せて示す説明図である。 バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの接合箇所を拡大して断面視する説明図である。 高圧水素タンク１００の製造工程を示すフローチャートである。 樹脂ライナー１０の製造工程の前半部分を示すフローチャートである。 樹脂ライナー１０の製造工程の後半部分を示すフローチャートである。 ステップＳ１０８におけるアニール処理を受けたバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの挙動を模式的に示す説明図である。 ステップＳ１１０におけるレーザー照射の様子を示す説明図である。 バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅにおける変形例の接合の様子を示す説明図である。

以下、本発明の実施の形態について、その実施例を図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施例としての樹脂ライナーの製造方法によって製造される樹脂ライナー１０を有する高圧水素タンク１００の概略構成を示す断面図である。図１では、高圧水素タンク１００の中心軸に平行で中心軸を通る切断面で切断された断面図を示している。高圧水素タンク１００の中心軸は、略円筒状を成す高圧水素タンク本体の円の中心を通る軸と一致する。本実施例において、高圧水素タンク１００は、圧縮水素が充填されるためのものである。例えば、高圧水素タンク１００は、圧縮水素が充填された状態で、燃料電池に水素を供給するために、燃料電池車に搭載される。

高圧水素タンク１００は、樹脂ライナー１０と、外殻２０と、バルブ側口金３０と、エンド側口金４０と、バルブ５０と、を備える。樹脂ライナー１０は、内部に水素が充填される空間を備える中空形状とされ、水素が外部に漏れないように内部空間を密閉するガスバリア性を有する。樹脂ライナー１０は、ライナーの軸方向に分割されたバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとを備える。この両ライナーパーツは、共に樹脂成形品であって、その分割箇所を接合箇所として接合されて中空形状をなす。ライナーパーツの接合およびその溶着については後述する。

外殻２０は、樹脂ライナー１０の外周を覆うように形成された繊維強化樹脂層であって、繊維強化プラスチックとしてのＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）である。この外殻２０は、樹脂ライナー１０の外周に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂含有のカーボン繊維やガラス繊維をＦＷ法にて繰り返し巻回し、樹脂の熱硬化を経て形成され、樹脂ライナー１０を補強する。

バルブ側口金３０は、略円筒状を成し、樹脂ライナー１０と外殻２０との間に嵌入されて、固定されている。バルブ側口金３０の略円柱状の開口が、高圧水素タンク１００の開口として機能する。本実施例において、バルブ側口金３０は、ステンレスから成るが、アルミニウム等他の金属から成るものであってもよいし、樹脂製でもよい。バルブ５０は、円柱状の部分に、雄ねじが形成されており、バルブ側口金３０の内側面に形成されている雌ねじに螺合されることにより、バルブ５０によって、バルブ側口金３０の開口が閉じられる。エンド側口金４０は、アルミニウムから成り、一部分が外部に露出した状態で組みつけられ、タンク内部の熱を、外部に導く働きをするものである。

図２はバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの概略構成を断面視して示しつつその接合の様子を併せて示す説明図、図３はバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの接合箇所を拡大して断面視する説明図である。図２も、図１と同様に、高圧水素タンク１００の中心軸に平行で中心軸を通る切断面で切断された断面図を示している。バルブ側ライナーパーツ１０ｖと、エンド側ライナーパーツ１０ｅとは、樹脂ライナー１０を長手方向に垂直に２分割したような形状を成す。

バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、円筒の一端が縮径した略釣鐘形状を成す。バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、その縮径した一端に、バルブ側口金３０を圧入可能な口金圧入部１１ｖを備え、他端側の開口部周縁を、エンド側ライナーパーツ１０ｅの後述の接合部１２ｅと接合される接合部１２ｖとする。

エンド側ライナーパーツ１０ｅも、バルブ側ライナーパーツ１０ｖと同様に、円筒の一端が縮径した略釣鐘形状を成す。エンド側ライナーパーツ１０ｅは、その縮径した一端に、エンド側口金４０を圧入可能な口金圧入部１１ｅを備え、他端側の開口部周縁を、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの接合部１２ｖと接合される接合部１２ｅとする。ここで、両接合部について詳述する。

図３に示すように、接合部１２ｅは、エンド側ライナーパーツ１０ｅの周壁から拡径側に傾斜して延びる傾斜部１３ｅを備え、その先端を、ストッパ突部１４ｅとする。接合部１２ｖは、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの周壁が先端側ほど縮径するように傾斜した傾斜部１３ｖを備え、この傾斜部１３ｖの基部には、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの周壁から拡径側に傾斜して延びるストッパ突部１４ｖを備える。この場合、接合部１２ｖにおける傾斜部１３ｖの傾斜した接合面１５ｖと、接合部１２ｅにおける傾斜部１３ｅの傾斜した接合面１５ｅとは、ライナー軸に対して同じ傾斜で形成されている。

接合部１２ｖは、傾斜部１３ｖとその基部から延びたストッパ突部１４ｖとで、接合部１２ｅのストッパ突部１４ｅが嵌合する嵌合凹所１６ｖを形成する。よって、バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、この嵌合凹所１６ｖに接合部１２ｅのストッパ突部１４ｅが嵌合することで、エンド側ライナーパーツ１０ｅをライナー軸方向に受け止め、両ライナーパーツのライナー軸方向の動きを規制する。既述したように、傾斜部１３ｖの接合面１５ｖと傾斜部１３ｅの接合面１５ｅとはライナー軸に対して同じ傾斜とされているので、嵌合凹所１６ｖへのストッパ突部１４ｅの嵌合を経て、接合部１２ｖの接合面１５ｖと接合部１２ｅの接合面１５ｅとは、その傾斜面範囲に亘って接合し、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの接合面、および後述のレーザー溶着面となる。

上記した接合部１２ｖと接合部１２ｅの形状から判るように、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、その有する傾斜部１３ｅの形成範囲において、樹脂ライナー１０としてのライナー軸から離れた側からバルブ側ライナーパーツ１０ｖに重なる。そして、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、自身の傾斜部１３ｅの接合面１５ｅを、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの傾斜部１３ｖにおける接合面１５ｖに接合させることになる。そして、この接合した傾斜面に亘って後述するようにレーザー溶着することにより、樹脂ライナー１０が完成する。

エンド側ライナーパーツ１０ｅは、レーザー透過性を有するレーザー透過性樹脂部品であり、バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、レーザー吸収性を有するレーザー吸収性樹脂部品である。本実施例において、バルブ側ライナーパーツ１０ｖおよびエンド側ライナーパーツ１０ｅは、共にナイロン６（ＰＡ６）から成る。バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、ナイロン６に、黒色の顔料（着色料）を混入することにより、レーザー透過性を低減させて、レーザー吸収性を発揮し、照射を受けたレーザー光により溶融する性状となる。また、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、その用いる樹脂としてのナイロン６の性状に起因した熱収縮率を備えたものとなるのに対し、バルブ側ライナーパーツ１０ｖについては、次のようにしてエンド側ライナーパーツ１０ｅよりも小さい熱収縮率を備えるようにできる。例えば、レーザー光により溶融する性状となるよう黒色顔料を配合する際の顔料配合量の調整により、或いは、低熱収縮率の助剤の粉末を配合するようにしてその際の助剤配合量の調整により、エンド側ライナーパーツ１０ｅよりも小さい熱収縮率を備えるようにできる。これらの配合調整という手法を経て、エンド側ライナーパーツ１０ｅを、バルブ側ライナーパーツ１０ｖよりも大きな熱収縮を起こすようにできる。この他、バルブ側およびエンド側の両ライナーパーツの成形に当たってその際の温度、保圧圧力、時間等の成形条件を種々変更して両ライナーパーツに密度差を持たせることにより、或いは、バルブ側およびエンド側の両ライナーパーツでライナー側壁厚みに差を持たせることにより、エンド側ライナーパーツ１０ｅとバルブ側ライナーパーツ１０ｖとで上記した熱収縮率に差を持たせてもよい。これらの手法により、エンド側ライナーパーツ１０ｅを、バルブ側ライナーパーツ１０ｖよりも大きな熱収縮を起こすようにできる。

次に、上記した樹脂ライナー１０の製造手法について説明する。図４は高圧水素タンク１００の製造工程を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、樹脂ライナー１０を製造する(ステップＳ１００)。樹脂ライナー１０の製造工程については、後に詳述する。

得られた樹脂ライナー１０の外周に、ＦＷ法によって、外殻２０を形成する。具体的には、ステップＳ１００によって完成された樹脂ライナー１０を、マンドレルとして用い、エポキシ樹脂を含浸させたカーボン繊維ＥＣＦを、樹脂ライナー１０の周囲に、巻き付ける（ステップＳ２０２）。その後、エポキシ樹脂を含浸させたカーボン繊維ＥＣＦを、樹脂ライナー１０の周囲に巻き付けたものを、加熱炉にて加熱して、エポキシ樹脂を硬化させる（ステップＳ２０４）。エポキシ樹脂が硬化すると、ＣＦＲＰから成る外殻２０が形成され、高圧水素タンク１００が完成する。なお、外殻２０を形成する場合に、加熱炉に代わりに、高周波誘導加熱を誘起する誘導加熱コイルを用いて誘導加熱手法を用いることができる。この高周波誘導加熱では、速やかな熱硬化性樹脂の昇温を図ることができる。

次に樹脂ライナー１０の製造手法について説明する。図５は樹脂ライナー１０の製造工程の前半部分を示すフローチャート、図６は樹脂ライナー１０の製造工程の後半部分を示すフローチャートである。図５に示すように、まず、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとを樹脂成形すると共に、各ライナーパーツに口金を組み付ける（ステップＳ１０２）。具体的には、バルブ側ライナーパーツ１０ｖにはバルブ側口金３０を、エンド側ライナーパーツ１０ｅにはエンド側口金４０をそれぞれ組み付ける。これら口金をバルブ側ライナーパーツ１０ｖおよびエンド側ライナーパーツ１０ｅの口金圧入部１１ｅ、１４ｖに圧入することで、口金の組み付けが完了する。図５では、エンド側ライナーパーツ１０ｅにエンド側口金４０を組み付ける図を省略している。

このステップＳ１０２でのライナーパーツ成形では、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとで、用いる樹脂を異なるものとした上で、各ライナーパーツの接合部１２ｖおよび接合部１２ｅを、図３で説明したような形状とする。エンド側ライナーパーツ１０ｅは、レーザー吸収性を有するナイロン６（ＰＡ６）を用いて樹脂成形され、バルブ側ライナーパーツ１０ｖにあっては、黒色顔料の混入済みナイロン６を用いて樹脂成形する。こうすることで、バルブ側ライナーパーツ１０ｖでは、レーザー透過性が低減してレーザー吸収性を発揮し、照射を受けたレーザー光により溶融する。また、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、ナイロン６の性状に起因した熱収縮率を備え、バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、既述したような黒色顔料の配合調整、低熱収縮率の助剤の粉末の配合調整等により、エンド側ライナーパーツ１０ｅよりも小さい熱収縮率を備える。これにより、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、バルブ側ライナーパーツ１０ｖよりも大きな熱収縮を起こすことになる。本実施例では、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの熱収縮率は４／１０００であり、エンド側ライナーパーツ１０ｅの熱収縮率は５／１０００とした。

口金の組み付けに続き、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとをそれぞれの接合部１２ｖおよび接合部１２ｅで接合して組み付ける（ステップＳ１０４）。この組み付けにより、図３に示すように、エンド側ライナーパーツ１０ｅのストッパ突部１４ｅは、バルブ側ライナーパーツ１０ｖにおける接合部１２ｖの嵌合凹所１６ｖに嵌合され、バルブ側ライナーパーツ１０ｖはエンド側ライナーパーツ１０ｅをライナー軸方向に受け止めて、両ライナーパーツのライナー軸方向の動きを規制する。その上で、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、傾斜部１３ｅを、その形成範囲において、ライナー軸から離れた側からバルブ側ライナーパーツ１０ｖに重ねて、傾斜部１３ｅの接合面１５ｅをバルブ側ライナーパーツ１０ｖの傾斜部１３ｖにおける接合面１５ｖに接合させることになる。以下、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとを組み付けたものを、ライナーアッシー１０ｂと称する。

こうしてライナーアッシー１０ｂが得られると、上記した接合部１２ｖおよび接合部１２ｅにおける両ライナーパーツの接合状態を維持するよう、ライナー軸の両側からライナーアッシー１０ｂを押圧し、これを保持する（ステップＳ１０６）。この場合、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、ステップＳ１０４にてバルブ側ライナーパーツ１０ｖの嵌合凹所１６ｖにて既にライナー軸方向に留め置かれている。よって、ステップＳ１０６でのライナー軸方向の押圧は、その押圧力で両ライナーパーツの接合状態を維持するものの、バルブ側ライナーパーツ１０ｖやエンド側ライナーパーツ１０ｅのライナー外壁に変形が起きるような大きな押圧力を必要とせず、接合状態の維持ができるに足りる小さな押圧力を及ぼすだけでよい。例えば、ライナー軸の両端にスプリングを配設した図示しない簡易な治具を用い、スプリングの反発力にてライナーアッシー１０ｂをその両側から保持すれば足りる。

次に、上記したように接合状態を維持したまま、ライナーアッシー１０ｂをアニール処理に処する（ステップＳ１０８）。通常、樹脂成形品については、その成形後においてアニール処理に処することで、成形時の歪みを取り除いて成形形状・寸法を維持する。本実施例では、こうしたアニール処理を、両ライナーパーツの組付けを経たライナーアッシー１０ｂに対して行う点が、従来のライナー製造手法と大きく相違する。

このようにライナーアッシー１０ｂに対するアニール処理は、図示しない治具にて接合状態が維持されたままのライナーアッシー１０ｂを、その治具と共にアニール炉にセットすることで行われる。本実施例では、ライナーアッシー１０ｂをアニール炉にて１４０℃ｘ３時間のアニール処理に処し、その後は、炉内で室温まで自然冷却した。上記したアニール処理の温度・時間は、ライナーパーツの原材料として採用したナイロン６のアニール処理として常用される範囲に含まれ、アニール処理を規定する温度ｘ時間を、１００〜２００℃ｘ０．５〜５時間の範囲から決定すればよい。図７はステップＳ１０８におけるアニール処理を受けたバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの挙動を模式的に示す説明図である。エンド側ライナーパーツ１０ｅとバルブ側ライナーパーツ１０ｖの両ライナーパーツは、アニール処理を受けて共にライナーの軸方向に向けて縮径するよう熱収縮を起こす。ところが、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、バルブ側ライナーパーツ１０ｖよりも大きな熱収縮率（５／１０００）を有することから、バルブ側ライナーパーツ１０ｖよりも大きな熱収縮を起こす（図７（Ａ）参照）。このため、バルブ側ライナーパーツ１０ｖに重なったエンド側ライナーパーツ１０ｅは、縮径の側への大きな熱収縮により、自身の傾斜部１３ｅの接合面１５ｅを、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの傾斜部１３ｖの接合面１５ｖに接合させた上で、この接合面１５ｖに押し付ける。これにより、両ライナーパーツの接合箇所の接合面１５ｖ、１５ｅにおいては、縮径の側への熱収縮に伴う収縮力の差による縮径力Ｆｓの分力が接合面１５ｖに向けて及ぶことになり、両ライナーパーツは、パーツ自体で上記の分力による面圧力を受ける。この面圧力は、アニール処理後においても残るので、両ライナーパーツからなるライナーアッシー１０ｂは、ステップＳ１０８の後においても、その接合状態を維持する。なお、両ライナーパーツは、ライナーの軸方向に沿っても熱収縮起こすが、この収縮は、ライナー軸の両側からのライナーアッシー１０ｂの押圧により吸収され、ライナー形状の変形には影響しない。

上記したステップＳ１０８のアニール処理に続いて、図６に示すように、ライナーアッシー１０ｂにレーザー光を照射して、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの接合部１２ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの接合部１２ｅのレーザー溶着を行う（ステップＳ１１０）。図８はステップＳ１１０におけるレーザー照射の様子を示す説明図である。このレーザー溶着に当たっては、ライナーアッシー１０ｂを回転させつつ、レーザー発振装置３００からレーザー光を照射する。この際、ライナーアッシー１０ｂを所定の回転数だけ回転させる度に（例えば、１回転）、レーザー光の照射位置を変更する。具体的には、図８に示すように、接合面１５ｖと接合面１５ｅの接合範囲の最内周側のスタートポイントＬｓの周辺を最初のレーザー光照射位置とし、このレーザー光照射位置をライナーアッシー１０ｂの回転の都度に接合面１５ｖと接合面１５ｅの接合範囲の最外周側のエンドポイントＬｅまで動かす。つまり、ライナーアッシー１０ｂを回転させつつ、レーザー光照射位置が接合面１５ｖに沿って移動するようレーザー光を走査させて照射する。この場合、図８に点線で示すように、ライナーアッシー１０ｂの外側に突出した部分（以下、「リブ」ともいう。）は切削されるので、この点線部位周壁よりもライナーアッシー１０ｂの内部よりの部分がレーザー溶着されればよい。よって、エンドポイントＬｅは、図における点線部位周壁よりやや外側に設定される。

ステップＳ１１０においてレーザー発振装置３００から照射されたレーザー光は、ライナー軸から離れた側からバルブ側ライナーパーツ１０ｖに重なったエンド側ライナーパーツ１０ｅに達する。このエンド側ライナーパーツ１０ｅは、レーザー光を透過させるので、レーザー光は、エンド側ライナーパーツ１０ｅを透過して、当該パーツに接合済みのバルブ側ライナーパーツ１０ｖに達する。バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、レーザー光が照射された接合面１５ｖにおいて溶融し、その熱によって、エンド側ライナーパーツ１０ｅにあっても接合面１５ｅにおいて溶融する。このため、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとは、その接合箇所の接合面１５ｖ、１５ｅの形成範囲においてレーザー溶着し、バルブ側とエンド側のライナーパーツが一体となって固定された中空形状のライナーアッシー１０ｂを得ることができる。

こうしてステップＳ１１０のレーザー溶着が終了すると、リブを切削する(ステップＳ１１２)。つまり、ライナーアッシー１０ｂをリブ切削装置にセットして回転させ、装置付属の切削金具によりリブを切断する。その切断位置は、図８に示した点線部位周壁であり、こうしたリブ切削により、図１に示すように、表面に、ほぼ凸凹のない、樹脂ライナー１０が完成する。

以上説明したように、本実施例の樹脂ライナー１０の製造方法では、ライナーの軸方向に分割されたエンド側ライナーパーツ１０ｅとバルブ側ライナーパーツ１０ｖから樹脂ライナー１０を製造するに当たり、バルブ側ライナーパーツ１０ｖにあっては、これを、照射を受けたレーザー光により溶融する樹脂成形品とし、エンド側ライナーパーツ１０ｅにあっては、これを、黒色顔料の配合により、レーザー光を透過させる樹脂成形品とした上で、バルブ側ライナーパーツ１０ｖよりも大きな熱収縮率を有する樹脂成形品とする。こうした性状の相違を持たせた上で、上記の両ライナーパーツの接合部１２ｖ、１２ｅについては、その形状を、エンド側ライナーパーツ１０ｅがライナーの軸から離れた側からバルブ側ライナーパーツ１０ｖに重なって、接合部１２ｅの傾斜部１３ｅにおける接合面１５ｅが接合部１２ｖの傾斜部１３ｖにおける接合面１５ｖに接合するようにした（ステップＳ１０２〜１０６）。

こうして得られたライナーアッシー１０ｂを、上記の両ライナーパーツの接合状態を維持したまま、アニール処理に処す（ステップＳ１０８）。このアニール処理により、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、既述したように自身の傾斜部１３ｅの接合面１５ｅを、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの傾斜部１３ｖの接合面１５ｖに接合させた上で、この接合面１５ｖに押し付ける。よって、両ライナーパーツの接合箇所の接合面１５ｖ、１５ｅにおいては、縮径の側への熱収縮に伴う収縮力の差による縮径力Ｆｓの分力が接合面１５ｖに向けて及ぶことになり、両ライナーパーツは、上記の分力による面圧力を受けて、自らその接合状態を維持する。この結果、本実施例の製造方法によれば、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの接合を経て得られたライナーアッシー１０ｂへの形状維持のための環状の保持具の装着や、接合面での密着性を高めるための加圧調整やライナー軸両側からの過度の押圧力付与等についてもこれを必要としないので、その製造工程を簡略化でき、これに伴ってコスト低下を図ることができる。

加えて、本実施例の樹脂ライナー１０の製造方法では、レーザー溶着に先立つアニール処理の間において、樹脂成形品である両ライナーパーツから水分を除去することができ、ライナーアッシー１０ｂを構成する両ライナーパーツの接合面１５ｅ、１５ｖに水分を残さないようにできる。そして、熱収縮に伴う面圧力（図７（Ｂ）参照）により両ライナーパーツの接合状態を維持するので、両ライナーパーツの接合面１５ｅ、１５ｖへの外気中の水蒸気成分の浸入を回避できる。つまりは、両ライナーパーツの接合箇所をその接合面１５ｅ、１５ｖでの接合範囲に亘って吸湿状態としない。

本実施例の樹脂ライナー１０の製造方法は、こうして接合された両ライナーパーツの接合面１５ｅ、１５ｖに、バルブ側口金３０からレーザーを照射する。このレーザー照射は、既述したように、ライナーアッシー１０ｂを回転させつつ、レーザー光を接合面１５ｖに沿って走査させて照射する（ステップＳ１１０）ので、既述したように、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとを、その接合箇所の接合面１５ｖ、１５ｅの形成範囲においてレーザー溶着する。本実施例の樹脂ライナー１０の製造方法では、このステップＳ１１０におけるレーザー溶着に先立って既述したようにライナーアッシー１０ｂをアニール処理に処する（ステップＳ１０８）。このため、接合面１５ｖ、１５ｅの形成範囲におけるレーザー溶着を、当該形成範囲が既述したように吸湿状態でない状況下で実行することができるので、溶着箇所でのボイドの発生を抑制でき、レーザー溶着の実効性を高めることができる。これらの結果、本実施例の樹脂ライナー１０の製造方法によれば、樹脂ライナー１０のパーツ同士の接合面での密着性を簡便に向上できると共に、レーザー溶着の実効性についても、これを簡便に向上できる。しかも、アニール処理にあっては、その処理対象をパーツ接合済みのライナーアッシー１０ｂとした上で、レーザー溶着前に実施すれば足りるので、既存の設備機器や機器設定・制御を行うだけでよく、簡便である。また、従来は、樹脂成形後にその成形品ごとに別々にアニール処理を行っていたが、本実施例の樹脂ライナー１０の製造方法では、ライナーアッシー１０ｂに対して行えばよいので、簡便であるばかりか、省エネ化を図ることもできる。

以上、本発明の実施の形態を実施例にて説明したが、本発明は上記した実施例や変形例の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様にて実施することが可能である。例えば、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅについて、その成形後に各ライナーパーツ単独でアニール処理に処しておくこともできる。こうしても、ライナーアッシー１０ｂでのアニール処理により、熱収縮率の相違による接合状態維持や、接合面の吸湿回避が可能であり、既述した効果を奏することができる。

また、ステップＳ１０８でのアニール処理については、ライナーパーツの原材料として採用した樹脂の性状に応じて、適宜決定できる。

また、上記の実施例では、エンド側ライナーパーツ１０ｅをライナーの軸から離れた側からバルブ側ライナーパーツ１０ｖに重なるようにしたが、この逆に、バルブ側ライナーパーツ１０ｖがライナーの軸から離れた側からエンド側ライナーパーツ１０ｅに重なるようにすることもできる。

この他、接合面１５ｖ、１５ｅについては、完成品としての樹脂ライナー１０において傾斜面とするほか、次のように変形することもできる。図９はバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅにおける変形例の接合の様子を示す説明図である。この変形例では、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの接合面１５ｖと、エンド側ライナーパーツ１０ｅの接合面１５ｅは、階段状とされ、その段差部においては斜面とされている。こうした形状の接合面であっても、上記した収縮力の相違による面圧力は、接合面１５ｖ、１５ｅの傾斜面部は元より、図における平面部（環状部）においても、両パーツの接合面を接合するよう及び、その接合範囲に亘って好適にレーザー溶着でき、既述した効果を奏することができる。この場合、接合面１５ｖ、１５ｅの傾斜面部は、ライナー軸方向の動きを規制するよう働くので、アニール処理による熱収縮の前において接合面１５ｖ、１５ｅの傾斜面部の密着性を高めるには、嵌合凹所１６ｖとストッパ突部１４ｅの嵌合状況をやや緩くしておけばよい。

１０…樹脂ライナー
１０ｂ…ライナーアッシー
１０ｅ…エンド側ライナーパーツ
１０ｖ…バルブ側ライナーパーツ
１１ｅ…口金圧入部
１１ｖ…口金圧入部
１２ｅ…接合部
１２ｖ…接合部
１３ｅ…傾斜部
１３ｖ…傾斜部
１４ｅ…ストッパ突部
１４ｖ…ストッパ突部
１５ｅ…接合面
１５ｖ…接合面
１６ｖ…嵌合凹所
２０…外殻
３０…バルブ側口金
４０…エンド側口金
５０…バルブ
１００…高圧水素タンク
３００…レーザー発振装置
Ｌｅ…エンドポイント
Ｆｓ…縮径力
Ｌｓ…スタートポイント

Claims (1)

1. 中空形状の樹脂ライナーの製造方法であって、
   ライナーの軸方向に分割され、その分割箇所を接合箇所として接合することで前記中空形状をなす第１、第２のライナーパーツのうち、前記第１のライナーパーツを、照射を受けたレーザー光により溶融する性状の第１の樹脂による樹脂成形品として準備すると共に、前記前記第２のライナーパーツを、レーザー光を透過させる性状と前記第１の樹脂よりも大きな熱収縮率を有する性状とを併せ持った第２の樹脂による樹脂成形品として準備し、その上で、前記接合箇所における前記第１、第２のライナーパーツの成形形状を、前記第２のライナーパーツが前記ライナーの軸から離れた側から前記第１のライナーパーツに重なって、前記第１のライナーパーツの前記接合面に前記第２のライナーパーツの前記接合面が接合する形状とする第１工程と、
   前記準備した第１、第２のライナーパーツを前記接合箇所で接合し、その接合状態を維持したままの前記第１、第２のライナーパーツを、熱収縮を起こす熱処理に処する第２工程と、
   前記第１、第２のライナーパーツの前記接合箇所にレーザーを照射する第３工程とを備える
   樹脂ライナーの製造方法。

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