JP2014084899A

JP2014084899A - ガスタンク

Info

Publication number: JP2014084899A
Application number: JP2012231918A
Authority: JP
Inventors: Jinsei Ishidoya; 尽生石戸谷; Masayoshi Takami; 昌宜高見
Original assignee: Toyota Motor Corp
Current assignee: Toyota Motor Corp
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2012-10-19
Publication date: 2014-05-12
Anticipated expiration: 2032-10-19
Also published as: JP5935653B2

Abstract

【課題】部品点数及び組付作業工程を削減してコストを抑えることができ、また、良好なシール性を維持させることが可能なガスタンクを提供する。
【解決手段】口金１６は、ライナ１２の肩部１５に内側から接するフランジ部２２と、ライナ締結ナット３１が螺合可能な雄ネジ２３とを有し、ライナ締結ナット３１は、口金１６の雄ネジ２３に螺合可能な雌ネジ３４と、ライナ１２の肩部１５を外側から押圧するつば部３５とを有するとともに、少なくとも雌ネジ３４とつば部３５との間が弾性変形可能とされ、ライナ１２は、ライナ締結ナット３１の雌ネジ３４を口金１６の雄ネジ２３へ螺合させて締結させることで、フランジ部２２とつば部３５とで挟持されてシールされる。
【選択図】図１

Description

本発明は、水素等のガスが充填されるガスタンクに関する。

水素をはじめとするガスが充填されるガスタンクは、ガスバリア性を有する内側の樹脂ライナと、樹脂ライナの外周に配置されたＦＲＰからなる補強層との二層構造の容器本体を有しており、この容器本体の両端に口金が取り付けられている。口金は、ライナを貫通する円筒状のボス部及びボス部の内端側外周に突設されてライナの内面に当接するフランジ部を含む口金本体と、ボス部の外周に外挿されてライナの外面に当接するリングプレートと、ボス部の外端側外周に形成された雄ネジ部に螺合されてリングプレートをライナを介してフランジ部に締付けるロックナットとにより構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。

特開平１０−２３１９９８号公報特開平１０−２３１９９７号公報

ところで、上記のガスタンクは、リングプレートと、このリングプレートを口金本体のフランジ部に締付けるロックナットとを有する多部品構造であり、このため口金部分での組付作業工程も多く、よって、コストが嵩んでしまう。

また、ライナへのリングプレートの締め付け箇所において、ライナが経時により変形すると、リングプレートとライナとの間でのシール性が低下するおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、部品点数及び組付作業工程を削減してコストを抑えることができ、また、良好なシール性を維持させることが可能なガスタンクを提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、本発明のガスタンクは、樹脂製のライナと、該ライナの少なくとも一端に設けられた口金と、該口金に固定されるライナ締結ナットとを備え、
前記口金は、前記ライナの肩部に内側から接するフランジ部と、前記ライナ締結ナットが螺合可能な口金ネジ部とを有し、
前記ライナ締結ナットは、前記口金ネジ部に螺合可能な締結ネジ部と、前記ライナの肩部を外側から押圧するつば部とを有するとともに、少なくとも前記締結ネジ部と前記つば部との間が弾性変形可能とされ、
前記ライナは、前記ライナ締結ナットの前記締結ネジ部を前記口金の前記口金ネジ部へ螺合させて締結させることで、前記フランジ部と前記つば部とで挟持されてシールされる。

この構成のガスタンクによれば、ライナ締結ナットの締結ネジ部を口金の口金ネジ部へ螺合させて締結させることで、フランジ部とつば部とでライナの肩部を挟持してシールすることができる。
また、経時によってライナにおけるフランジ部とつば部との挟持箇所が変形しても、ライナ締結ナットにおける弾性変形部分がライナの変形に追従して復元するので、つば部とフランジ部とによるシール性を維持することができる。
また、経時によってライナが変形した場合は、ライナ締結ナットを増し締めすることで、つば部とフランジ部とによるライナの肩部の挟持力を高めることができ、さらに良好なシール性を確保することができる。
しかも、口金とライナ締結ナットとでシールする構造であるので、リングプレートをロックナットで締め付けて口金に締結する構造と比較して、部品点数の削減及びそれに伴う組付作業工程の削減により、コストを削減することができる。

本発明のガスタンクによれば、部品点数及び組付作業工程を削減してコストを抑えることができ、また、良好なシール性を維持させることができる。

本発明の実施形態に係るガスタンクの構造を説明するガスタンクの一端側における断面図である。ガスタンクの肩部に口金を固定するライナ締結ナットの断面図である。ガスタンクの肩部への口金の固定の仕方を示すガスタンクの一端側における断面図である。ガスタンクの肩部の経時変化を示すガスタンクの一端側における断面図である。ガス抜き孔を有するライナ締結ナットを用いたガスタンクの一端側における断面図である。変形例１に係るガスタンクの一端側における断面図である。変形例２に係るガスタンクの一端側における断面図である。変形例３に係るガスタンクの一端側における断面図である。

図１は、内部に高圧ガス（例えば水素ガス）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の両端（図１では一端のみ図示）には、ライナ１２の挿通孔１２ａが形成された肩部１５に、口金１６が取り付けられており、バルブが取り付け可能な口金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１６のライナ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。

口金１６は、ボス部２１と、このボス部２１の一端側に形成されたフランジ部２２とを有している。この口金１６のボス部２１は筒状に形成されており、このボス部２１の外周面には、雄ネジ２３が形成されている。口金１６は、そのボス部２１がライナ１２に形成された挿通孔１２ａへ挿通されており、ライナ１２の肩部１５に内側からフランジ部２２が重ね合わされて接するように固定されている。

この口金１６には、ボス部２１の中心に貫通孔２４が形成されており、この貫通孔２４の内周面には、雌ネジ（口金ネジ部）２５が形成されている。そして、この雌ネジ２５が形成された貫通孔２４にバルブ（図示略）がねじ込まれて装着される。

口金１６には、ライナ締結ナット３１が締結され、このライナ締結ナット３１によってライナ１２の肩部１５がシールされている。
図２に示すように、ライナ締結ナット３１は、円筒状に形成された締結ナット部３２と、この締結ナット部３２の一端側から外周側へ張り出されたつば部３３とを有している。締結ナット部３２は、その内周面に、雌ネジ３４が形成されており、この雌ネジ３４は、口金１６のボス部２１の雄ネジ２３に螺合可能とされている。このライナ締結ナット３１のつば部３３には、その外周側における締結ナット部３２と反対側に、押圧面３５が形成されている。

このライナ締結ナット３１は、弾性を有する金属材料から形成されたもので、つば部３３の押圧面３５に力が加わると、つば部３３が力の作用方向（図２中矢印Ａ方向）へ弾性変形し、その位置が力の作用側（図２中点線の位置）へ変位する。

次に、ライナ締結ナット３１によってライナ１２の肩部１５をシールする場合について説明する。

ライナ１２の挿通孔１２ａへ口金１６のボス部２１が挿入され、ライナ１２の肩部１５に内側からフランジ部２２が重ね合わされて固定された口金１６のボス部２１側から、つば部３３を口金１６側へ向けてライナ締結ナット３１を近づけ、ライナ締結ナット３１の雌ネジ３４をボス部２１の雄ネジ（口金ネジ部）２３に螺合させてねじ込む。

すると、ライナ締結ナット３１は、雄ネジ２３に対する雌ネジ（締結ネジ部）３４のねじ込みによって、口金１６のフランジ部２２側へ移動し、つば部３３の押圧面３５がライナ１２の肩部１５に当接する。

この状態で、ライナ締結ナット３１をさらにねじ込む。すると、さらにライナ締結ナット３１がガスタンク１１の内部側へ移動し、つば部３３の押圧面３５によってライナ１２の肩部１５が押圧される。

これにより、図３に示すように、ライナ１２は、その肩部１５が、口金１６のフランジ部２２とライナ締結ナット３１のつば部３３とで挟持される。よって、ライナ１２の肩部１５が、口金１６とライナ締結ナット３１とでシールされる。

また、このように、口金１６にライナ締結ナット３１を締結すると、ライナ締結ナット３１のつば部３３は、押圧面３５に作用するライナ１２からの反発力によって反発力の作用方向側へ弾性変形した状態となる。

このようにライナ締結ナット３１を締結した状態で、時間が経過すると、ライナ１２は、押圧面３５での押圧箇所が経時によって圧縮するように変形することがある。このように、ライナ１２が圧縮されると、図４に示すように、ライナ締結ナット３１は、つば部３３が弾性変形していた締結初期の位置（図４中点線の位置）からライナ１２の変形に追従して復元する。したがって、ライナ１２が経時によって変形しても、その変形箇所は、つば部３３の押圧面３５によって押圧された状態に維持されることで、押圧面３５と口金１６のフランジ部２２とで挟持されてシール性が維持される。

また、経時によってライナ１２が変形した場合は、ライナ締結ナット３１を増し締めする。すると、ライナ締結ナット３１が締め付け方向側へ移動し、つば部３３の押圧面３５によるライナ１２の肩部１５の押圧力が回復し、さらに良好なシール性が確保される。

このように、上記実施形態に係るガスタンクによれば、ライナ締結ナット３１の雌ネジ３４を口金１６の雄ネジ２３へ螺合させて締結させることで、フランジ部２２とつば部３３とでライナ１２の肩部１５を挟持してシールすることができる。

また、経時によってライナ１２におけるフランジ部２２とつば部３３との挟持箇所が変形しても、ライナ締結ナット３１の弾性変形していた部分がライナ１２の変形に追従して復元するので、つば部３３とフランジ部２２とによるシール性を維持することができる。

また、経時によってライナ１２が変形した場合は、ライナ締結ナット３１を増し締めすることで、つば部３３とフランジ部２２とによるライナ１２の肩部１５の挟持力を高めることができ、さらに良好なシール性を確保することができる。

しかも、口金１６とライナ締結ナット３１とでシールする構造であるので、リングプレートをロックナットで締め付けて口金に締結する構造と比較して、部品点数の削減及びそれに伴う組付作業工程の削減により、コストを削減することができる。

ところで、水素ガス等の分子量の小さいガスをガスタンク１１内に充填した場合、ライナ１２を透過したガスが、口金１６、ライナ締結ナット３１、ライナ１２によって形成された隙間へ僅かに漏れ出すことがある。すると、この隙間の圧力上昇によってつば部３３の押圧面３５の面圧が低下するおそれがある。

したがって、図５に示すように、ライナ締結ナット３１の締結ナット部３２に、軸方向に沿うガス抜き孔３６を形成するのが好ましい。このようにガス抜き孔３６を形成すれば、隙間Ｓに漏れ出したガスを、ガス抜き孔３６を通して外部に放出させることができ、よって、ライナ締結ナット３１が高濃度の水素等に曝されることが抑制される。これにより、ライナ締結ナット３１の材料として、水素脆化等に配慮することなく、高強度の材料を選択して用いることができる。よって、ライナ締結ナット３１を、薄肉で弾性変形量の大きい形状とし、押圧面３５での面圧の維持の容易化を図ることができる。

次に変形例について説明する。

（変形例１）
図６に示すように、変形例１で用いるライナ締結ナット３１Ａは、締結ナット部３２における口金１６への取り付け側と反対側の端部につば部３３が形成されている。また、このライナ締結ナット３１Ａは、締結ナット部３２の外周側に雄ネジ（締結ネジ部）４１が形成されている。

このライナ締結ナット３１Ａでは、雄ネジ４１をボス部２１の貫通孔２４の雌ネジ２５に螺合させてねじ込むことで、つば部３３の押圧面３５がライナ１２の肩部１５に当接する。

この状態で、ライナ締結ナット３１Ａをさらにねじ込むと、つば部３３の押圧面３５によってライナ１２の肩部１５が押圧され、口金１６のフランジ部２２とライナ締結ナット３１Ａのつば部３３とで挟持されてシールされる。

また、このように、口金１６にライナ締結ナット３１Ａを締結すると、ライナ締結ナット３１Ａのつば部３３が押圧面３５に作用するライナ１２からの反発力によって反発力の作用方向側へ弾性変形した状態となる。

このライナ締結ナット３１Ａの場合も、押圧面３５での押圧箇所が経時によって圧縮するように変形すると、弾性変形していたつば部３３がライナ１２の変形に追従して復元し、押圧面３５と口金１６のフランジ部２２とで挟持されたシール箇所のシール性が維持される。

また、経時によってライナ１２が変形した場合は、ライナ締結ナット３１Ａを増し締めすることで、ライナ締結ナット３１Ａが締め付け方向側へ移動し、つば部３３の押圧面３５によるライナ１２の肩部１５の押圧力が回復し、さらに良好なシール性が確保される。

（変形例２）
図７に示すように、変形例２で用いるライナ締結ナット３１Ｂは、圧力容器弁または圧力容器栓を兼ねている。このライナ締結ナット３１Ｂは、肩部１５の外側を覆う本体部５１と、この本体部５１から貫通孔２４内へ延びる栓部５２とを有しており、本体部５１に、つば部３３が形成されている。栓部５２における本体部５１側には、その外側に雄ネジ（締結ネジ部）５３が形成されており、この雄ネジ５３が口金１６の貫通孔２４に形成された雌ネジ２５に螺合される。

このライナ締結ナット３１Ｂでは、貫通孔２４の雌ネジ２５に栓部５２の雄ネジ５３を螺合させてねじ込むことで、つば部３３の押圧面３５がライナ１２の肩部１５に当接する。

この状態で、ライナ締結ナット３１Ｂをさらにねじ込むと、つば部３３の押圧面３５によってライナ１２の肩部１５が押圧され、口金１６のフランジ部２２とライナ締結ナット３１Ｂのつば部３３とで挟持されてシールされる。

また、このように、口金１６にライナ締結ナット３１Ｂを締結すると、ライナ締結ナット３１Ｂのつば部３３が押圧面３５に作用するライナ１２からの反発力によって反発力の作用方向側へ弾性変形した状態となる。

このライナ締結ナット３１Ｂの場合も、押圧面３５での押圧箇所が経時によって圧縮するように変形すると、弾性変形していたつば部３３がライナ１２の変形に追従して復元し、押圧面３５と口金１６のフランジ部２２とで挟持されたシール箇所のシール性が維持される。

また、経時によってライナ１２が変形した場合は、ライナ締結ナット３１Ｂを増し締めすることで、ライナ締結ナット３１Ｂが締め付け方向側へ移動し、つば部３３の押圧面３５によるライナ１２の肩部１５の押圧力が回復し、さらに良好なシール性が確保される。

（変形例３）
図８に示すように、変形例３で用いるライナ締結ナット３１Ｃも、圧力容器弁または圧力容器栓を兼ねている。このライナ締結ナット３１Ｃは、肩部１５の外側に配置される本体部６１と、この本体部６１から貫通孔２４内へ延びる栓部６２とを有している。本体部６１は、ライナ１２の挿通孔１２ａよりも大径に形成されており、この本体部６１における挿通孔１２ａよりも外側へ張り出す部分が、ライナ１２を押圧する押圧面６３を有するつば部６４とされている。また、栓部６２には、その先端側に、口金１６の貫通孔２４に形成された雌ネジ２５に螺合可能な雄ネジ（締結ネジ部）６５が形成されており、この栓部６２における雄ネジ６５が形成されていない部分が弾性変形可能とされている。

このライナ締結ナット３１Ｃでは、貫通孔２４の雌ネジ２５に栓部６２の雄ネジ６５を螺合させてねじ込むことで、つば部６４の押圧面６３がライナ１２の肩部１５に当接する。

この状態で、ライナ締結ナット３１Ｃをさらにねじ込むと、つば部６４の押圧面６３によってライナ１２の肩部１５が押圧され、口金１６のフランジ部２２とライナ締結ナット３１Ｃのつば部６４とで挟持されてシールされる。

また、このように、口金１６にライナ締結ナット３１Ｃを締結すると、ライナ締結ナット３１Ｃの栓部６２における雄ネジ６５が形成されていない部分が延びるように弾性変形した状態となる。

このライナ締結ナット３１Ｃの場合も、押圧面６３での押圧箇所が経時によって圧縮するように変形すると、弾性変形していた栓部６２がライナ１２の変形に追従して縮むように復元し、押圧面６３と口金１６のフランジ部２２とで挟持されたシール箇所のシール性が維持される。

また、経時によってライナ１２が変形した場合は、ライナ締結ナット３１Ｃを増し締めすることで、ライナ締結ナット３１Ｃが締め付け方向側へ移動し、つば部３３の押圧面６３によるライナ１２の肩部１５の押圧力が回復し、さらに良好なシール性が確保される。

１１…ガスタンク、１２…ライナ、１５…肩部、２２…フランジ部、２３…雄ネジ（口金ネジ部）、２５…雌ネジ（口金ネジ部）、３１，３１Ａ，３１Ｂ，３１Ｃ…ライナ締結ナット、３４…雌ネジ（締結ネジ部）、３５，６４…つば部、４１，５３，６５…雄ネジ（締結ネジ部）

Claims

樹脂製のライナと、該ライナの少なくとも一端に設けられた口金と、該口金に固定されるライナ締結ナットとを備え、
前記口金は、前記ライナの肩部に内側から接するフランジ部と、前記ライナ締結ナットが螺合可能な口金ネジ部とを有し、
前記ライナ締結ナットは、前記口金ネジ部に螺合可能な締結ネジ部と、前記ライナの肩部を外側から押圧するつば部とを有するとともに、少なくとも前記締結ネジ部と前記つば部との間が弾性変形可能とされ、
前記ライナは、前記ライナ締結ナットの前記締結ネジ部を前記口金の前記口金ネジ部へ螺合させて締結させることで、前記フランジ部と前記つば部とで挟持されてシールされるガスタンク。