JP2014084900A

JP2014084900A - ガスタンク

Info

Publication number: JP2014084900A
Application number: JP2012231928A
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: JP5825559B2

Abstract

【課題】優れたシール性を長期的に得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に外側から接するフランジ部２２と、フランジ部２２における貫通孔２４側の縁部に形成された段部２６とを有し、ライナ１２は、貫通孔２４と連通する挿通孔１２ａと、挿通孔１２ａの縁部が断面視Ｕ字状またはコ字状に屈曲されて段部２６に収容され、内周側がバルブ１７の口金１６への装着方向へ向かって次第に窄まるシール片部３１ａとされたシール部３１とを有し、バルブ１７は、貫通孔２４に締結されることでライナ１２のシール部３１におけるシール片部３１ａに密着されるシール面３６ａを有し、シール部３１は、バルブ１７のシール面３６ａによってシール片部３１ａが外周側へ押圧されて弾性変形される。
【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。

この種のガスタンクに用いられる口金として、筒状部分と、この筒状部分から外周側に張り出すフランジ部とを有しており、樹脂ライナは、タンクの内部側からフランジ部を覆い、さらに、筒状部分の内周面または外周面の一部を覆うように設けられたものがある（例えば、特許文献１〜４参照）。

特開平１０−３３２０８４号公報特開２００９−５８１１１号公報特開２０００−２９１８８７号公報特開２０００−１６１５９０号公報

ところが、上記構造のガスタンクは、高圧ガスを充填するガスタンクとしては、口金と樹脂ライナとの間のシール性が十分に得られないおそれがある。
ここで、特許文献１，２のガスタンクでは、口金に締結するバルブが樹脂ライナに押し付けられることで高いシール性が得られるが、経時によって樹脂ライナが変形した際にシール性が低下してしまうおそれがある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたもので、優れたシール性を長期的に得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、該口金に形成された貫通孔にねじ込まれて装着される締結部材とを備え、
前記口金は、前記ライナの肩部に外側から接するフランジ部と、該フランジ部における前記貫通孔側の縁部に形成された段部とを有し、
前記ライナは、前記貫通孔と連通する挿通孔と、該挿通孔の縁部が断面視Ｕ字状またはコ字状に屈曲されて前記段部に収容され、内周側が前記締結部材の前記口金への装着方向前方へ向かって次第に窄まるシール片部とされたシール部とを有し、
前記締結部材は、前記貫通孔に締結されることで前記ライナのシール部における前記シール片部に密着されるシール面を有し、
前記シール部は、前記締結部材のシール面によって前記シール片部が外周側へ押圧されて弾性変形される。

この構成のガスタンクによれば、締結部材が口金に装着されてシール面がライナのシール部におけるシール片部に入り込むと、断面視Ｕ字状またはコ字状のシール部のシール片部が拡径するように外周側へ押圧されて弾性変形する。すると、シール面方向へ向かってライナのシール部の復元力が生じる。これにより、シール片部を、シール部の復元力によって大きな面圧でシール面に密着させ、優れたシール性を長期的に得ることができる。
また、ガスタンク内にガスが充填されると、充填されたガスの圧力がシール部のシール片部におけるシール面との密着側と反対側に作用する。これにより、シール片部には、シール部の復元力による初期面圧に加えてガス圧による面圧がシール面方向に作用する。したがって、シール片部が、弾性力による初期面圧とガス圧でシール面に押し付けられて密着され、よって、優れたシール性をさらに長期的に得ることができる。

本発明のガスタンクによれば、優れたシール性を長期的に得ることができる。

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。口金へのバルブの装着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。口金へのバルブの装着時の状態を示すガスタンクの一端側における断面図である。口金へのバルブの装着後の状態を示す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。

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（締結部材）１７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、バルブ１７が取り付けられるバルブ側における口金１６のライナ１２への取り付け箇所の構造について説明する。

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、貫通孔２４を有する筒状に形成されている。口金１６のフランジ部２２は、ライナ１２の外周側からライナ１２の肩部１５に重ね合わされて接するように固定されており、ボス部２１の貫通孔２４とライナ１２の挿通孔１２ａとが連通されている。

この口金１６のボス部２１の貫通孔２４には、その内周面に雌ネジ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１７がねじ込まれて装着される。

また、口金１６には、フランジ部２２における貫通孔２４側の縁部に、周方向へわたって段部２６が形成されている。

この段部２６には、ライナ１２の挿通孔１２ａの縁部が収容されている。ライナ１２の挿通孔１２ａの縁部は、断面視で段部２６内に向かってＵ字状またはコ字状に屈曲されたシール部３１とされており、このシール部３１は、その外面が段部２６の内面に接触するように段部２６内に収容されている。また、シール部３１における内周側は、ガスタンク１１の内部へ向かって延びるシール片部３１ａとされており、このシール片部３１ａは、バルブ１７の口金１６への装着方向前方へ向かって中心へ窄まるように形成されている。

バルブ１７は、本体部３５と締結部３６とを有しており、締結部３６の一端側に本体部３５が設けられている。本体部３５は、口金１６の貫通孔２４よりも大径に形成されている。締結部３６は、その中間部における外周面に雄ネジ３７が形成されており、先端部における外周面がシール面３６ａとされている。

このバルブ１７は、その締結部３６が口金１６の貫通孔２４に挿し込まれ、この貫通孔２４の雌ネジ２５に雄ネジ３７を螺合することで口金１６に締結固定される。そして、このように口金１６に締結固定されたバルブ１７は、その先端部のシール面３６ａがライナ１２のシール部３１に挿し込まれ、シール面３６ａにシール部３１のシール片部３１ａが密着されている。

次に、口金１６にバルブ１７を装着する場合について説明する。

図２に示すように、口金１６のボス部２１側から締結部３６を口金１６側へ向けてバルブ１７を近づけ、締結部３６を口金１６の貫通孔２４へ挿し込む。

次に、締結部３６の雄ネジ３７を口金１６の貫通孔２４の雌ネジ２５に螺合させ、本体部３５が口金１６に当接するまでねじ込む。

このようにすると、図３に示すように、バルブ１７は、雌ネジ２５に対する雄ネジ３７のねじ込みによって、ガスタンク１１の内部側へ移動し、締結部３６のシール面３６ａがライナ１２のシール部３１におけるシール片部３１ａに入り込む。

これにより、断面視Ｕ字状またはコ字状のシール部３１では、シール片部３１ａへのシール面３６ａの進入によって拡径するように外周側へ押圧されて弾性変形する。すると、締結部３６のシール面３６ａ方向へ向かってライナ１２のシール部３１の復元力（図３中矢印Ａで示す）が生じ、シール部３１のシール片部３１ａがシール面３６ａに密着してシールされる。

このようにしてバルブ１７を口金１６に装着したガスタンク１１内にガスが充填されると、充填されたガスの圧力がシール部３１のシール片部３１ａにおけるシール面３６ａとの密着側と反対側に作用することとなる。

これにより、図４に示すように、シール片部３１ａには、シール部３１の復元力による初期面圧に加えてガス圧による面圧（図４中矢印Ｂで示す）がシール面３６ａ方向に作用する。したがって、シール片部３１ａは、弾性力による初期面圧とガス圧でシール面３６ａに押し付けられて密着し、よって、バルブ１７とライナ１２との間が良好にシールされる。

このように、上記実施形態に係るガスタンクによれば、バルブ１７が口金１６に装着されてシール面３６ａがライナ１２のシール部３１におけるシール片部３１ａに入り込むと、断面視Ｕ字状またはコ字状のシール部３１のシール片部３１ａが拡径するように外周側へ押圧されて弾性変形する。すると、シール面３６ａ方向へ向かってライナ１２のシール部３１の復元力が生じる。これにより、シール片部３１ａを、シール部３１の復元力によって大きな面圧でシール面３６ａに密着させ、優れたシール性を長期的に得ることができる。

また、ガスタンク１１内にガスが充填されると、充填されたガスの圧力がシール部３１のシール片部３１ａにおけるシール面３６ａとの密着側と反対側に作用する。これにより、シール片部３１ａには、シール部３１の復元力による初期面圧に加えてガス圧による面圧がシール面３６ａ方向に作用する。したがって、シール片部３１ａが、弾性力による初期面圧とガス圧でシール面３６ａに押し付けられて密着され、よって、優れたシール性をさらに長期的に得ることができる。

次に変形例について説明する。

（変形例１）
図５に示すように、変形例１では、ライナ１２のシール部３１における凹部３１ｂに、シール片部３１ａをバルブ１７のシール面３６ａ方向へ付勢する弾性部材４１を設けている。この弾性部材４１としては、金属や樹脂からなるバネ、またはゴムなどが用いられる。

この変形例１では、バルブ１７が口金１６に装着されてシール面３６ａがライナ１２のシール部３１におけるシール片部３１ａに入り込むと、断面視Ｕ字状またはコ字状のシール部３１のシール片部３１ａが拡径するように外周側へ押圧されて弾性変形するとともに、シール部３１の凹部３１ｂに設けられた弾性部材４１も圧縮されて弾性変形する。すると、締結部３６のシール面３６ａ方向へ向かってライナ１２のシール部３１及び弾性部材４１の復元力が生じる。これにより、シール片部３１ａは、シール部３１及び弾性部材４１の復元力によって大きな面圧でシール面３６ａに密着してシールされる。

また、この変形例１の場合も、ガスタンク１１内にガスが充填されると、充填されたガスの圧力がシール部３１のシール片部３１ａにおけるシール面３６ａとの密着側と反対側に作用する。これにより、シール片部３１ａには、シール部３１及び弾性部材４１の復元力による初期面圧に加えてガス圧による面圧がシール面３６ａ方向に作用する。したがって、シール片部３１ａは、弾性力による初期面圧とガス圧でシール面３６ａに押し付けられて密着し、よって、バルブ１７とライナ１２との間が良好にシールされる。

（変形例２）
図６に示すように、変形例２では、ライナ１２のシール部３１に、シール片部３１ａをバルブ１７のシール面３６ａ方向へ付勢する断面視Ｕ字状またはコ字状の弾性部材４２を一体成形している。この弾性部材４２としては、金属や樹脂からなるバネ、またはゴムなどが用いられる。

この変形例２では、バルブ１７が口金１６に装着されてシール面３６ａがライナ１２のシール部３１におけるシール片部３１ａに入り込むと、断面視Ｕ字状またはコ字状のシール部３１のシール片部３１ａが拡径するように外周側へ押圧されて弾性変形するとともに、シール部３１に一体化された弾性部材４２も同様に弾性変形する。すると、締結部３６のシール面３６ａ方向へ向かってライナ１２のシール部３１及び弾性部材４２の復元力が生じる。これにより、シール片部３１ａは、シール部３１及び弾性部材４２の復元力によって大きな面圧でシール面３６ａに密着してシールされる。

また、この変形例２の場合も、ガスタンク１１内にガスが充填されると、充填されたガスの圧力がシール部３１のシール片部３１ａにおけるシール面３６ａとの密着側と反対側に作用する。これにより、シール片部３１ａには、シール部３１及び弾性部材４２の復元力による初期面圧に加えてガス圧による面圧がシール面３６ａ方向に作用する。したがって、シール片部３１ａは、弾性力による初期面圧とガス圧でシール面３６ａに押し付けられて密着し、よって、バルブ１７とライナ１２との間が良好にシールされる。

なお、上記実施形態では締結部材としてバルブ１７を例示して説明したが、締結部材は、口金１６の貫通孔２４を閉塞する栓部材であっても良いことは勿論である。

１１…ガスタンク、１２…ライナ、１２ａ…挿通孔、１５…肩部、１６…口金、１７…バルブ（締結部材）、２２…フランジ部、２４…貫通孔、２５…段部、３１…シール部、３１ａ…シール片部、３６ａ…シール面

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、該口金に形成された貫通孔にねじ込まれて装着される締結部材とを備え、
前記口金は、前記ライナの肩部に外側から接するフランジ部と、該フランジ部における前記貫通孔側の縁部に形成された段部とを有し、
前記ライナは、前記貫通孔と連通する挿通孔と、該挿通孔の縁部が断面視Ｕ字状またはコ字状に屈曲されて前記段部に収容され、内周側が前記締結部材の前記口金への装着方向へ向かって次第に窄まるシール片部とされたシール部とを有し、
前記締結部材は、前記貫通孔に締結されることで前記ライナのシール部における前記シール片部に密着されるシール面を有し、
前記シール部は、前記締結部材のシール面によって前記シール片部が外周側へ押圧されて弾性変形されるガスタンク。