JP2014224602A

JP2014224602A - 圧力容器用ライナー、その成形型、および圧力容器

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Publication number: JP2014224602A
Application number: JP2014065916A
Authority: JP
Inventors: 栄三郎瀬島; Eizaburo Sejima; 康田代; Yasushi Tashiro; 武範相山; Takenori Aiyama
Original assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Current assignee: Toyota Motor Corp; Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date: 2013-04-17
Filing date: 2014-03-27
Publication date: 2014-12-04
Anticipated expiration: 2034-03-27
Also published as: DE102014005606A1; DE102014005606B4; JP5936642B2; US9377162B2; US20140312043A1

Abstract

【課題】圧力容器用ライナーにおけるウェルドの発生を抑制する技術を提供すること。【解決手段】圧力容器用ライナー１を成形するためのフィルムゲート４２を、圧力容器用ライナー１における噛合部３の外周端部よりもさらに径方向外側に配置する。フィルムゲート４２の位置を噛合部３の径方向外側に十分な間隔を開けて配置することで、成形時における溶融樹脂の流速を制御することができ、ウェルドの発生を抑制できる。【選択図】図２

Description

本発明は、各種加圧物質を充填するための圧力容器に用いられる樹脂製のライナー、および当該ライナーを製造するための成形型、並びに当該ライナーを含む圧力容器に関する。

圧力容器に充填される加圧物質としては、高圧水素、ＣＮＧ（圧縮天然ガス）等の各種圧縮ガス、液体水素、ＬＮＧ（液化天然ガス）、ＬＰＧ（液化石油ガス）等の各種液化ガス等が例示される。

これらの各種加圧物質を充填するための圧力容器として、一般には、中空状をなす容器本体に金属製の口金部を取り付け、さらに、口金部にバルブを取り付けたものが用いられている。この種の圧力容器においては、容器本体の内周面を樹脂製のライナーで構成し、ライナーの外周面を高強度樹脂（ＦＲＰ；ＦｉｂｅｒＲｅｉｎｆｏｒｃｅｄＰｌａｓｔｉｃ等）製の補強部で覆うのが一般的である。

ライナーを含む圧力容器には、高圧ガスを充填したときにも耐え得るだけの強度が要求される。また、強度に優れるライナーを得るためには、ライナーに形成されるウェルドを低減する必要があると考えられている。ウェルドは、成形時における溶融樹脂の流動経路が分岐し、再度合流したときに発生し易いと考えられている。溶融樹脂の流動経路が分岐すると、溶融樹脂の流速や温度がその経路毎に異なる可能性が高い。このような場合には、再度合流した溶融樹脂が均一に混ざり合い難い。したがって、得られた成形品においては、ウェルドラインを境界として互いに隣接する樹脂領域が互いに融着した状態にあると考えられている。

このため、ウェルドの発生した成形品において、ウェルドライン付近における強度は他の部分における強度に比べて低いと考えられる。上述したように、ライナーには高強度であることが要求されるため、ウェルドの発生し難いライナー、および、ウェルドの発生を抑制しつつライナーを成形し得る技術が求められている。

ウェルドの発生を抑制するためには、成形型のキャビティ内における溶融樹脂の分岐および合流を低減するのが有効だと考えられる。従来から、フィルムゲートを備える成形型を用いてライナーを成形することで、キャビティ内における溶融樹脂の分岐および合流を低減し、ウェルドの発生を抑制する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。しかし、ライナーの形状によっては、特許文献１に紹介されている技術を用いてもウェルドの発生を十分に抑制することができなかった。このため、ウェルドの発生をより一層低減し得る技術の開発が望まれている。

特開２０１０−７７９９５号公報

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、圧力容器のライナーにおけるウェルドの発生を低減する技術を提供することを目的とする。

上記課題を解決する本発明の圧力容器用ライナーは、
軸方向の二端部に底部を持つ有底筒状をなし、少なくとも一方の前記底部には口金を挿入可能な開口部が形成され、前記底部の径方向外側にある周縁部は周壁と滑らかに連続するドーム状をなすとともに前記底部は前記周縁部に対して軸方向内側に陥没している樹脂製のライナー本体部と、
前記底部の軸方向外側面に一体に形成され、前記開口部の周縁に配置され、前記圧力容器の軸方向外側および径方向内側に向けて突出する凸部と、前記凸部に連続する凹部と、が前記圧力容器の周方向に沿って交互に配列してなり、前記凸部における径方向外側端部と前記凹部における径方向外側端部とは前記周方向に連続した外周端部を構成するとともに、前記外周端部から前記径方向内側に向けた前記凹部の突出長さは、前記外周端部から前記径方向内側に向けた前記凸部の突出長さに比べて短い噛合部と、
成形時におけるフィルムゲートの痕跡であり、前記噛合部の外周端部よりも径方向外側に配置されているゲート部と、を持つライナーである。

本発明の圧力容器用ライナーは、以下の（１）〜（４）の何れかを備えるのが好ましく、複数を備えるのがより好ましい。
（１）前記ゲート部から前記凹部の内周端部までの径方向長さは、前記凹部における内周端面の軸方向長さ以上である。
（２）前記ゲート部から前記凹部の内周端部までの径方向長さは５ｍｍ以上である。
（３）前記ゲート部の少なくとも一部は、前記凸部における軸方向外側の端面と前記ライナー本体部の前記周壁における外側面とを滑らかに連続する仮想曲面に対して、隆起している。
（４）前記ゲート部の少なくとも一部と、前記凸部における軸方向外側の端面と前記ライナー本体部の前記周壁における外側面とを滑らかに連続する仮想曲面と、が面一である。

また、上記課題を解決する本発明の成形型は、上述した本発明の圧力容器用ライナーを成形するための成形型であって、
前記圧力容器用ライナーを成形するためのキャビティを区画するライナー用型面と、前記フィルムゲートを成形するためのキャビティを区画するゲート用型面と、を持ち、
前記ゲート用型面は、前記ライナー用型面において前記噛合部の外周端部を形成するための領域よりも径方向外側に配置されている成形型である。

本発明の圧力容器用ライナーは、下記の（５）〜（７）の何れかを備えるのが好ましく、複数を備えるのがより好ましい。
（５）前記ゲート用型面から、前記ライナー用型面において前記凹部の内周端部を成形するための領域までの径方向長さは、前記凹部の内周端面を成形するための領域の軸方向長さ以上である。
（６）前記ゲート用型面から、前記ライナー用型面において前記凹部の内周端部を成形するための領域までの径方向長さは、５ｍｍ以上である。
（７）前記ライナー用型面のなかで前記凸部における軸方向外側の端面を成形するための領域と、前記ライナー用型面のなかで前記ライナー本体部の前記周壁における外側面を成形するための領域と、を滑らかに連続する仮想曲面と、前記ゲート用型面のなかで前記ゲート部の基端部を成形するための領域と、の距離は０ｍｍを超え１ｍｍ以下である。

また、上記課題を解決する本発明の圧力容器は、上述した本発明の圧力容器用ライナーの何れかと、筒状をなし前記圧力容器用ライナーの前記開口部に挿入されるとともに前記噛合部と噛合している口金と、を含むものである。

本発明の圧力容器用ライナーによると、フィルムゲートの位置を噛合部の外周側にずらして配置したことで、上述したウェルドの発生が抑制される。また、本発明のライナー用成形型によると、ウェルドの発生を抑制しつつ圧力容器用ライナーを成形することが可能である。さらに、本発明の圧力容器は、ウェルドの発生が抑制された圧力容器用ライナーを含むため、高圧の加圧物質を充填するのに好適である。

以下、図面を基に本発明の圧力容器およびその製造方法を説明する。

実施例１の圧力容器を模式的に表す断面図である。フィルムゲートが一体化されている状態の実施例１の圧力容器用ライナーを模式的に表す切り欠き斜視図である。実施例１の成形型を模式的に表す要部拡大断面図である。図２の要部拡大図である。実施例１の圧力容器用ライナーを成形している様子を模式的に表す説明図である。実施例１の圧力容器用ライナーを成形している様子を模式的に表す説明図である。フィルムゲートが一体化されている状態の比較例の圧力容器用ライナーを模式的に表す切り欠き斜視図である。図７の要部拡大図である。比較例の圧力容器用ライナーを成形している様子を模式的に表す説明図である。比較例の圧力容器用ライナーを成形している様子を模式的に表す説明図である。実施例２の成形型を模式的に表す要部拡大断面図である。実施例２の圧力容器用ライナーを模式的に表す説明図である。

以下、具体例を挙げて本発明の圧力容器を説明する。

（実施例１）
実施例１の圧力容器は、車載用の水素燃料タンクであり、上記（１）、（３）を備える。実施例１の圧力容器を模式的に表す断面図を図１に示し、フィルムゲートが一体化されている状態の実施例１の圧力容器用ライナーを模式的に表す切り欠き斜視図を図２および図４に示す。実施例１の成形型を模式的に表す要部拡大図を図３に示し、実施例１の成形型で実施例１の圧力容器用ライナーを成形している様子を模式的に表す説明図を図５および図６に示す。詳しくは、図１は実施例１の圧力容器を軸方向に切断した様子を模式的に表す断面図である。図４は図２の要部拡大図である。図５は、凹部近傍に位置する噛合部および底部を成形している様子を表す断面図である。図６は、凸部近傍に位置する噛合部および底部を成形している様子を表す断面図である。以下、各実施例および比較例において、上、下、前、後とは各図に示す上、下、前、後を指す。軸方向とは各図に示す前後方向と同じ方向である。径方向とは、軸方向に直交する方向であり、各図に示す上下方向と同じ方向である。なお、後述する口金、Ｏリングおよび圧力容器全体の軸方向および径方向は一致している。

実施例１の圧力容器は、圧力容器用ライナー１と、口金７と、Ｏリング８０と、補強部８５とを備える。圧力容器用ライナー１は、軸方向の二端部が各々ドーム状に縮径するとともに、その略中央部が軸方向内側に向けて陥没した有底筒状をなす。当該陥没した部分は、各々、底部２０を構成している。なお、圧力容器用ライナー１におけるドーム状の部分、すなわち、底部２０の周縁部２９は、後述するライナー本体部２５の周壁２５ａと滑らかに連続している。

圧力容器用ライナー１は、軸方向の一端部を構成する分体１１と、軸方向の他端部を構成する分体１２と、に二分割された状態で成形され、軸方向の略中央部で二つの分体（１１、１２）が溶着一体化されてなる。圧力容器用ライナー１における各底部２０の略中央部には貫通孔状をなす開口２１が形成され、開口２１の周縁部は軸方向内側に向けて筒状に延出している。換言すると、底部２０には無底の略筒状をなす開口部２２が形成されている。圧力容器用ライナー１は、ガスバリア性に優れるＥＶＯＨ（エチレン−ビニルアルコール共重合樹脂）からなる。

圧力容器用ライナー１における各開口部２２には、口金７が取り付けられている。より具体的には、一方の開口部２２には貫通孔状の口金開口７０が形成された口金７ａが取り付けられ、他方の開口部２２には口金開口７０が形成されず封止された口金７ｂが取り付けられている。口金７は、金属製であり、ボス部７１とフランジ部７２とを持つ。ボス部７１は筒状をなす。ボス部７１の内周面のなかで軸方向外部側（図１中前側）の部分には、図略のネジ溝が形成されている。フランジ部７２は、ボス部７１の外周面から径方向外方に向けて突出している。実施例１の圧力容器において、フランジ部７２は、ボス部７１の外周全周に連続する略環状をなす。ボス部７１の後側部分である口金延出部７３は、フランジ部７２よりもさらに後側にまで延出している。一方の口金７ａ（図１中前側の口金７）には、図略のバルブが脱着可能に取り付けられる。

口金延出部７３の外周面には環溝状のＯリング保持溝７４が陥没形成されている。Ｏリング保持溝７４には、弾性体からなるＯリング８０が挿入されている。口金延出部７３の外周面は圧力容器用ライナー１の一部である開口部２２によって覆われている。

圧力容器用ライナー１の外周側には補強部８５が形成されている。具体的には、補強部８５は、カーボン繊維とエポキシ樹脂とを含むＦＲＰからなり、圧力容器用ライナー１の外周に巻回形成されている。すなわち圧力容器用ライナー１は、補強部８５の内周面を覆っている。

圧力容器用ライナー１は、底部２０と、開口部２２と、ライナー本体部２５と、からなる。図１に示すように、底部２０は、略円板状をなしフランジ部７２の底面（つまり、フランジ部７２における軸方向内側面）を覆う。開口部２２は開口２１の周縁部からなり、上述したように、略筒状をなし、口金延出部７３の外周面を覆う。ライナー本体部２５は、その他の部分であり略筒状をなす。より具体的には、ライナー本体部２５における軸方向の略中央部分は略円筒状をなし、二つの軸方向端部は略ドーム状をなす。

底部２０における軸方向外側面２０ａには、噛合部３が一体に形成されている。なお、図１中前側に配置されている底部２０における軸方向外側面２０ａは前面であり、図１中後側に配置されている底部２０における軸方向外側面２０ａは後面である。図１および図２に示すように、噛合部３は、複数の凸部３１と複数の凹部３２とで構成されている。より具体的には、凹部３２と凸部３１とは圧力容器の周方向に沿って交互に配列されている。したがって噛合部３は、開口部２２の径方向外側（すなわち開口部２２の外周側）に、開口部２２と同軸的に配置されている。なお、底部２０の軸方向外側面２０ａは凸部３１の軸方向外側面３１ａおよび凹部３２の軸方向外側面３２ａよりも軸方向内側に配置されている。また、底部２０の肉厚は、ライナー本体部２５の肉厚よりも薄肉である。

各々の凸部３１は、略短冊状をなし、底部２０の軸方向外側面２０ａから軸方向外側に向けて突出（隆起）するとともに、径方向外側から径方向内側つまり開口部２２側に向けて突出する。各々の凹部３２もまた略短冊状をなし、底部２０の軸方向外側面２０ａから軸方向外側に向けて突出するとともに、径方向外側から径方向内側に向けて突出する。各凹部３２は、隣接する二つの凸部３１を連絡する。各凸部３１および各凹部３２の突出高さは、底部２０の軸方向外側面２０ａからの突出高さを指す。

図２および図４に示すように、噛合部３は径方向外側（外周側）においては圧力容器の周方向に沿って滑らかに連続している。また、噛合部３は、径方向内側（内周側）においては、凸部３１が径方向内側に出っ張り、凹部３２が径方向外側に引っ込む歯列状をなす。つまり、噛合部３の外周面は円弧状をなし、噛合部３の内周面は段差状をなす。したがって、各凹部３２の外周端部から径方向内側に向けた突出長さ（換言すると、凹部３２の外周面を起点とする各凹部３２の径方向長さ）は、凸部３１の当該突出長さ（換言すると、凸部３１の外周面を起点とする各凸部３１の径方向長さ）に比べて短い。
図５および図６に示すように、凸部３１の軸方向外側面３１ａおよび凹部３２の軸方向外側面３２ａは滑らかに連続する。また、図４に示すように、凸部３１の径方向外側端部３１ｂと凹部３２の径方向外側端部３２ｂとは滑らかに連続する。したがって噛合部３は、全体としては略円板状をなす。なお、凸部３１の径方向外側端部３１ｂと凹部３２の径方向外側端部３２ｂとは圧力容器の周方向に連続する。径方向外側端部３１ｂおよび径方向外側端部３２ｂは本発明における外周端部に相当する。そして、凸部３１の径方向内側に向けた突出長さは、凸部３１の外周面（すなわち径方向外側端部３１ｂ）を起点とする凸部３１の径方向長さを指す。また、凹部３２の径方向内側に向けた突出長さは、凹部３２の外周面（すなわち径方向外側端部３２ｂ）を起点とする凹部３２の径方向長さを指す。各凹部３２の径方向内側に向けた突出長さは、各凸部３１の当該突出長さに比べて短い。

なお、図５および図６に示すように、凸部３１および凹部３２の軸方向外側に向けた突出高さは、径方向外側から径方向内側に向けて徐々に大きくなっている。

なお、口金７におけるフランジ部７２の底面（つまり噛合部３と対面する面）には、噛合部３と相補的な凹凸形状を持つ口金側噛合部（図略）が形成されている。噛合部３は、口金側噛合部と噛合し、圧力容器用ライナー１に対する口金７の回転を規制する。

図２および図３に示すように、ゲート４０はゲート口４１とフィルムゲート４２とで構成されている。ゲート口４１は軸方向に延び、フィルムゲート４２はゲート口４１に連続している。フィルムゲート４２は、蓋壁４３を前方に向けるとともに後方に向けて拡径する略ドーム状をなす。フィルムゲート４２の後端部は開口し、ライナー本体部２５に一体化されている。より具体的には、フィルムゲート４２の後端部は略リング状をなし、圧力容器用ライナー１における噛合部３の外周側においてライナー本体部２５に一体化されている。フィルムゲート４２とライナー本体部２５とは段差状に連絡している。

なお、後述するように、噛合部３の外周端部よりもさらに径方向外側には、略環状をなすゲート部４５が形成されている。ゲート部４５は、成形時におけるフィルムゲート４２の痕跡である。フィルムゲート４２は、成形後に切除、研磨等により除去されるが、その痕跡は凸形状および／または凹形状として圧力容器用ライナー１に残存する。

実施例１の圧力容器用ライナー１の製造方法を以下に説明する。

成形型としては、図３に示すように、外型５０と二つの内型５５（第１内型５６、第２内型５７）とを持つ射出成形型を用いる。外型５０および第１内型５６によってゲート４０を成形するためのキャビティ（ゲート用キャビティ６０と呼ぶ）を区画する。外型５０の型面および第１内型５６の型面のなかでゲート用キャビティ６０を区画する部分をゲート用型面（５０ｚ、５６ｚ）と呼ぶ。

また、第１内型５６および第２内型５７によって噛合部３を成形するためのキャビティ（噛合部用キャビティ６１と呼ぶ）、圧力容器用ライナー１の底部２０を成形するためのキャビティ（底部用キャビティ６２と呼ぶ）、および開口部２２を成形するためのキャビティ（開口部用キャビティ６３と呼ぶ）を区画する。第１内型５６の型面のなかで、噛合部用キャビティ６１を区画する部分を噛合部用型面５６ｙと呼び、底部用キャビティ６２を区画する部分を底部用型面５６ｘと呼ぶ。第２内型５７の型面のなかで底部用キャビティを区画する部分を底部用型面５７ｘと呼ぶ。噛合部用型面５６ｙのなかで凹部３２を成形するための領域を凹部形成領域５６２ｙと呼び、噛合部用型面５６ｙのなかで凸部３１を成形するための領域を凸部成形領域５６１ｙと呼ぶ。

さらに、外型５０および第２内型５７によってライナー本体部２５を成形するためのキャビティ（ライナー用キャビティ６４と呼ぶ）を区画する。外型５０の型面および第２内型５７の型面のなかでライナー用キャビティ６４を区画する部分をライナー用型面（５０ｗ、５７ｗ）と呼ぶ。

第１内型５６、第２内型５７および外型５０からなる射出成形型を型締めし、ゲート用キャビティ６０、噛合部用キャビティ６１、底部用キャビティ６２、およびライナー用キャビティ６４を形成する。そして、ゲート用キャビティ６０に溶融樹脂を射出する。すると、溶融樹脂は、ゲート用キャビティ６０において先ず放射状に広がり、次いで前方から後方に向けて流動し、ライナー用キャビティ６４、噛合部用キャビティ６１および底部用キャビティ６２の境界部分に流入する。このとき、図５および図６に示すように、ライナー用キャビティ６４に流入した溶融樹脂の一部は、ライナー用型面５０ｗおよび５７ｗに沿って流動する。

ところで、溶融樹脂の流動速度は、成形型の型面にぶつかると低下する。そして、一旦低下した溶融樹脂の流動速度は再度上昇し難い。実施例１においては、図４〜図６に示すように、ゲート４０を噛合部３の外周側に配置している。換言すると、噛合部用型面５６ｙにおいて凸部３１の内周端面３１ｃを成形するための領域５６１ｚ、および、凹部３２の内周端面３２ｃを成形するための領域５６２ｚは、ゲート用型面５６ｚの内周側にオフセットされている。このため、ゲート用キャビティ６０の軸方向（図中前後方向）に沿って流動し、ゲート用キャビティ６０から噛合部用キャビティ６１に流入した溶融樹脂は、領域５６１ｚおよび領域５６２ｚの干渉をあまり受けず、噛合部用キャビティ６１の径方向外側および内側（図中上側および下側）に広がり得る。つまり、このとき溶融樹脂の一部または大部分は、型面にぶつからずに流動方向を変える。したがって、このとき溶融樹脂の流速は低下し難い。その後溶融樹脂は、噛合部用キャビティ６１およびライナー用キャビティ６４よりも狭幅の底部用キャビティ６２に流入する。しかし、上述したように一部の溶融樹脂の流動方向は既に径方向に変化しているため、ライナー用キャビティ６４から底部用キャビティ６２に流入する際の流速低下も小さい。したがって、凹部形成領域５６２ｙに沿って流動し噛合部用キャビティ６１から底部用キャビティ６２に流入する溶融樹脂（図４中矢印Ｖ１で表す）の流動速度と、凸部形成領域５６１ｙに沿って噛合部用キャビティ６１を流動する溶融樹脂（図４中矢印Ｖ２で表す）の流動速度との間には、さほど大きな差が生じない。つまり、Ｖ１とＶ２との流動速度差は小さく、このＶ１とＶ２との境界部分Ｂにおけるウェルドの発生は抑制される。

ところで、図５に示すように、ゲート用型面（５０ｚ、５６ｚ）から凹部成形領域５６２ｙの内周端部５６２ｉまでの径方向長さ（換言すると、ゲート用型面５６ｚと凹部成形領域５６２ｙの内周端部５６２ｉとの距離）をＷ１とする。また、凹部成形領域５６２ｙにおいて凹部３２の内周端面３２ｃを成形するための領域の軸方向長さ（つまり、凹部成形領域５６２ｙにおける内周端部５６２ｉの軸方向長さ）をＨ１とする。実施例１においては、径方向長さＷ１は軸方向長さＨ１以上である。したがって、実施例１の成形型においては、溶融樹脂が径方向に十分に広がった後に型面（つまり、領域５６１ｚおよび領域５６２ｚ）にぶつかる。つまり、実施例１の成形型においては、径方向長さＷ１を軸方向長さＨ１以上にしたことで、溶融樹脂の流動速度低下を抑制し、その結果、ウェルドの発生を抑制できる。径方向長さＷ１は軸方向長さＨ１以上であれば良いが、所定の長さ以上であるのがより好ましい。実施例１の成形型においては、軸方向長さＨ１が５mmであり、径方向長さＷ１もまた５ｍｍであるため、径方向長さＷ１は軸方向長さＨ１以上である。このため、実施例１の成形型においてはウェルドの発生を抑制できている。

また、実施例１の成形型を用いて成形された実施例１の圧力容器用ライナー１においては、ゲート部４５から凹部３２の内周端部（内周端面３２ｃ）までの径方向長さ（Ｗ１）は、凹部３２における内周端面の軸方向長さ（Ｈ１）以上であり、かつ、ゲート部４５から凹部３２の内周端面３２ｃまでの径方向長さは５ｍｍである。したがって、圧力容器用ライナー１においても同様に、径方向長さＷ１が軸方向長さＨ１以上であれば良く、径方向長さＷ１は５ｍｍ以上であるのがより好ましいと言える。この径方向長さＷ１は５ｍｍ以上であれば良く、ウェルド発生を抑制するという観点においては特に上限は無い。しかし、強いて言うとすると、底部２０の周縁部２９にフィルムゲート４２を設けることが好ましい。具体的には、Ｗ１は５ｍｍ以上５０ｍｍ以下であるのが好ましく、５ｍｍ以上２５ｍｍ以下であるのがより好ましい。これは、圧力容器の製造工程を考慮したＷ１の上限値である。

つまり、圧力容器用ライナー１におけるドーム状の部分、すなわち、底部２０の周縁部２９は、他の部分に比べて厚肉である。一般的に、圧力容器用ライナー１の肉厚は、周縁部２９からライナー本体部２５の周壁２５ａに向けて徐々に薄くなる。そして周壁２５ａにおいては、圧力容器用ライナー１の肉厚は略一定である。成形後に、圧力容器用ライナー１からフィルムゲート４２を切削や研磨等により除去することを考慮すると、切削の容易性や強度の観点から、フィルムゲート４２はこの厚肉の部分に設けるのが好ましい。一例としては、圧力容器用ライナー１における底部２０の周縁部２９を、底部２０の径方向外側に連続する部分（厚肉部２９ａと呼ぶ）と、当該厚肉部２９ａと周壁２５ａとを連絡する変曲部分（肩部２９ｂと呼ぶ）とに分けた場合、フィルムゲート４２は厚肉部２９ａに設けるのが好ましい。

ここで、肩部２９ｂは変曲部分であり、厚肉部２９ａに比べて曲率の大きな部分といえる。さらに言い換えると、図１に示すように、圧力容器の軸方向断面において、圧力容器の軸線Ｌ０と直交する直線Ｌ１と、圧力容器用ライナー１の表面における接線Ｌ２と、の交差角θが２０°を超え９０°未満となる領域を肩部２９ｂと定義し、当該交差角θが０°以上かつ２０°以下となる領域を厚肉部２９ａと定義することもできる。なお、交差角θは劣角である。

さらに視点を変えると、実施例１の圧力容器の直径は３００〜４００ｍｍ程度であり、径方向長さＷ１の上限値は圧力容器の直径に関係する。圧力容器の直径が４００ｍｍ程度である場合には、Ｗ１を５０ｍｍ以下にすることで、周縁部２９のなかでも厚肉の部分、つまり厚肉部２９ａに、フィルムゲート４２を設け得る。また、圧力容器の直径が３００ｍｍ程度である場合には、Ｗ１を２５ｍｍ以下にすることで、厚肉部２９ａにフィルムゲート４２を設け得る。

さらに、圧力容器用ライナー１の成形性を考慮すると、厚肉の周縁部２９はフィルムゲート４２になるべく近づけるのが良く、フィルムゲート４２の直下に周縁部２９を設けるのが特に好ましい。これは、厚肉の部分つまり周縁部２９を成形するためのキャビティをフィルムゲート４２に近づけることで、成形時においてなるべく高温の溶融樹脂を当該キャビティに到達させ、樹脂の流動性を充分に確保するためである。以上のことを勘案すると、ゲート部４５は厚肉部２９ａに設けるのが好ましく、具体的には、ゲート部４５から凹部３２の内周端部までの径方向長さ（Ｗ１）は、５ｍｍ以上５０ｍｍ以下の範囲でなるべく短いのが良いと言える。参考までに、フィルムゲート４２における周縁部２９との境界部の内周端４２ａは、底部２０の軸方向外側面２０ａよりも軸方向外側（図５における前方）に設けられている。なお、実施例において、フィルムゲート４２の位置は底部２０に対して軸方向の外側（図１中前側）にある。

成形後、成形型を開いて成形品を取り出し、ゲート４０を切削、研磨等の既知の方法で除去することで、実施例１の圧力容器用ライナー１を得た。この圧力容器用ライナー１におけるゲート部４５は、比較的滑らかである。つまり実施例１の圧力容器用ライナー１ではバリの発生が抑制されている。これは、ゲート部４５が噛合部３の外周側にオフセットされ、凹部３２の内周端面３２ｃや凸部３１の内周端面３１ｃから離間していることに起因すると考えられる。換言すると、実施例１の圧力容器用ライナー１においては、ゲート部４５が比較的平坦な面に形成されていることで、バリの発生（特に糸状をなすバリの発生）が抑制されている。つまり、ゲート部４５が例えば凹部３２における内周端面の近傍に配置されると、フィルムゲート４２の切削加工および／または研磨加工の際に、フィルムゲート４２とともに凹部３２の内周端面３２ｃが切削される。したがって、この場合には凹部３２の内周端面３２ｃと軸方向外側面３２ａとの境目、つまり、角の部分に、細い糸状のバリが生じ易い。実施例１の圧力容器用ライナー１においては、凹部３２の内周端面３２ｃよりも外周側にずれた位置にゲート部４５を配置したことで、凹部３２の内周端面３２ｃおよび凸部３１の内周端面３１ｃは切削および／または研磨され難い。また、ゲート部４５自体が比較的平坦な面に配置されているため、ゲート４０自体を切削および／または研磨する際にも、バリが生じ難い。よって、実施例１の圧力容器用ライナー１は比較的滑らかな外表面を持ち、補強部８５形成後にも応力が集中し難いため、比較的高圧の加圧物質を充填するのに適している。また、実施例１の成形型によると、比較的高圧の加圧物質を充填するのに適した圧力容器用ライナー１を容易に製造できる。

なお、実施例１の圧力容器用ライナー１においては、図５に示すように、図５中破線で示す仮想曲面ＩＳはゲート部４５と略面一になる。ここで言う仮想曲面ＩＳとは、凸部３１における軸方向外方側の端面（つまり軸方向外側面３１ａ）と、ライナー本体部２５の周壁における外側面２５ｓと、を滑らかに連続する仮想上の曲面を指す。仮想曲面ＩＳとゲート部４５とが略面一であれば、上述したように圧力容器用ライナー１への応力集中が抑制される。

その後、Ｏリング８０を装着した口金７を圧力容器用ライナー１の開口部２２に差し込む。最後に補強部８５を巻回形成する。以上の工程によって、図１に示すように圧力容器用ライナー１、口金７、Ｏリング８０、および補強部８５を含む実施例１の圧力容器が得られる。

実施例１の圧力容器におけるライナーはＥＶＯＨからなるが、本発明の圧力容器におけるライナーの材料は、充填すべき加圧物質に応じて適宜選択すればよい。例えば、ＰＰＳ（ポリフェニレンサルファイド）、ポリエチレン、ナイロン等がライナーの材料として好ましく用いられる。

実施例１の圧力容器における補強部８５は、カーボン繊維とエポキシ樹脂とを含むＦＲＰからなるが、カーボン繊維にかえてガラス繊維やアラミド繊維等を用いても良い。

（比較例）
比較例の圧力容器用ライナーは従来の圧力容器用ライナーであり、ゲート部が噛合部の凹部における内周端面に隣接したものである。比較例の圧力容器用ライナーを模式的に表す切り欠き斜視図を図７、図８に示し、比較例の圧力容器用ライナーを成形している様子を模式的に表す説明図を図９および図１０に示す。なお、図８は図７の要部拡大図である。また、図９は、凹部近傍に位置する噛合部および底部を表す断面図である。図１０は、凸部近傍に位置する噛合部および底部を表す断面図である。

比較例の圧力容器用ライナー１０１は、ゲート部１４５と噛合部１０３の位置関係以外は実施例１の圧力容器用ライナー１と略同じものである。具体的には、図９および図１０に示すように、ゲート１４０は噛合部１０３における凹部１３２の真上に配置され、凹部１３２の内周端面１３２ｃとゲート１４０とは径方向に略同位置にある。したがって、ゲート部１４５もまた、噛合部１０３における凹部１３２の真上に配置され、凹部１３２の内周端面１３２ｃとゲート部１４５とは径方向に略同位置に形成される。

したがって、図９および図１０に示すように、比較例の圧力容器用ライナー１０１を製造する際には、凹部成形領域１６２ｙに沿って流動する溶融樹脂は、流動初期において減速する。

詳しくは、凸部成形領域１６１ｙに沿って流動する溶融樹脂に関しては、ゲート用キャビティ１６０から噛合部用キャビティ１６１に流入すると径方向に広がる。つまり、凸部成形領域１６１ｙに沿って流動する溶融樹脂に関しては、型面（つまり領域１６１ｚ）の干渉をほぼ受けず流動方向を径方向に変える。このため、溶融樹脂の流速低下は抑制される。一方、凹部成形領域１６２ｙに沿って流動する溶融樹脂に関しては、ゲート用キャビティ１６０から噛合部用キャビティ１６１に流入すると型面（つまり領域１６２ｚ）に沿って軸方向（図中後方向）に案内される。この段階では、溶融樹脂の流速低下は殆どない。その後、更に軸方向に流動した溶融樹脂は、底部用型面１５７ｘにぶつかる。このため溶融樹脂の流動速度は大きく低下する。また、溶融樹脂が噛合部用キャビティ１６１から狭幅の底部用キャビティ１６２に流入する際にも、溶融樹脂の流動速度は大きく低下する。したがって、凹部形成領域１６２ｙに沿って流動し噛合部用キャビティ１６１から底部用キャビティ１６２に流入する溶融樹脂（図８中矢印Ｖ３で表す）の流動速度と、凸部形成領域１６１ｙに沿って噛合部用キャビティ１６１を流動する溶融樹脂（図８中矢印Ｖ４で表す）の流動速度との間には、大きな差が生じる。つまり、Ｖ３とＶ４との流動速度差は大きく、このＶ３とＶ４との境界部分Ｂにおいてウェルドが発生すると考えられる。

また、図９に示すように、ゲート１４０が凹部１３２の真上に配置され、ゲート部１４５から凹部１３２の内周端部（内周端面１３２ｃ）までの距離はほぼ０である。このため比較例の圧力容器用ライナー１０１を製造する場合には、ゲート１４０を切削および／または研磨してゲート部１４５を形成する際に、糸状のバリが発生し易い。

（実施例２）
実施例２の圧力容器用ライナーは上記（１）および（２）を備えるものである。実施例２のライナー用成形型を模式的に表す要部拡大断面図を図１１に示す。実施例２の圧力容器用ライナーを模式的に表す要部拡大断面図を図１２に示す。

図１１に示すように、実施例２のライナー用成形型においては、ゲート用型面（図１１においては５０ｚ、５６ｚ）のなかでゲート部４５の基端部を成形するための領域（図１１においては５０ｚｅ、５６ｚｅ）と、仮想曲面ＩＳと、はキャビティの厚さ方向（つまり、圧力容器用ライナー１の厚さ方向）に離間し、その距離は約０．５mmである。このような実施例２の成形型で成形された実施例２の圧力容器用ライナー１は、仮想曲面ＩＳとゲート部４５との位置関係以外は実施例１と略同じものである。具体的には、ゲート部４５における外方側（圧力容器の表面側）の端面は、仮想曲面ＩＳに対して隆起する。

実施例２のライナー用成形型によると、圧力容器用ライナー１からゲート４０を除去する際、つまり、切削および／または研磨加工の際に、圧力容器用ライナー１におけるゲート４０付近の部分を多少削りすぎても、圧力容器用ライナー１の肉厚を十分に確保できる利点がある。なお、上述したゲート部４５の基端部を成形するための領域（図１１における５０ｚｅ、５６ｚｅ）と仮想曲面ＩＳとは、キャビティの厚さ方向に離間していれば良く、その距離は０ｍｍを超え１ｍｍ以下であるのが好ましい。

本発明の圧力容器は、例えば水素ガス、ＣＮＧ、ＬＮＧ、ＬＰＧ等の各種液化ガスを充填するための圧力容器として好ましく使用できる。車載用の圧力容器として特に好ましく使用できる。

（その他）本発明は上記し且つ図面に示した実施形態のみに限定されるものではなく、要旨を逸脱しない範囲内で適宜変更して実施できる。

１：圧力容器用ライナー３：噛合部
７：口金２０：底部
２０ａ：底部の軸方向外側面２２：開口部
２５：ライナー本体部２５ｓ：ライナー本体部の周壁における外側面
３１：凸部３２：凹部
３２ｃ：凹部の内周端面４２：フィルムゲート
４５：ゲート部ＩＳ：仮想曲面
５０ｚ、５６ｚ：ゲート用型面５６ｙ：噛合部用型面
５６ｘ、５７ｘ：底部用型面５０ｗ、５７ｗ：ライナー用型面
５０ｚｅ、５６ｚｅ：ゲート用型面のなかでゲート部の基端部を成形するための領域

Claims

軸方向の二端部に底部を持つ有底筒状をなし、少なくとも一方の前記底部には口金を挿入可能な開口部が形成され、前記底部の径方向外側にある周縁部は周壁と滑らかに連続するドーム状をなすとともに前記底部は前記周縁部に対して軸方向内側に陥没している樹脂製のライナー本体部と、
前記底部の軸方向外側面に一体に形成され、前記開口部の周縁に配置され、前記ライナー本体部の軸方向外側および径方向内側に向けて突出する凸部と、前記凸部に連続する凹部と、が前記ライナー本体部の周方向に沿って交互に配列してなり、前記凸部における径方向外側端部と前記凹部における径方向外側端部とは前記周方向に連続した外周端部を構成するとともに、前記外周端部から前記径方向内側に向けた前記凹部の突出長さは、前記外周端部から前記径方向内側に向けた前記凸部の突出長さに比べて短い噛合部と、
成形時におけるフィルムゲートの痕跡であり、前記噛合部の外周端部よりも径方向外側に配置されているゲート部と、を持つ圧力容器用ライナー。
前記ゲート部から前記凹部の内周端部までの径方向長さは、前記凹部における内周端面の軸方向長さ以上である請求項１に記載の圧力容器用ライナー。
前記ゲート部から前記凹部の内周端部までの径方向長さは５ｍｍ以上である請求項１または請求項２に記載の圧力容器用ライナー。
前記ゲート部の少なくとも一部は、前記凸部における軸方向外側の端面と前記ライナー本体部の前記周壁における外側面とを滑らかに連続する仮想曲面に対して、隆起している請求項１〜請求項３の何れか一項に記載の圧力容器用ライナー。
前記ゲート部の少なくとも一部と、前記凸部における軸方向外側の端面と前記ライナー本体部の前記周壁における外側面とを滑らかに連続する仮想曲面と、が面一である請求項１から請求項３の何れか一項に記載の圧力容器用ライナー。
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の圧力容器用ライナーを成形するための成形型であって、
前記圧力容器用ライナーを成形するためのキャビティを区画するライナー用型面と、前記フィルムゲートを成形するためのキャビティを区画するゲート用型面と、を持ち、
前記ゲート用型面は、前記ライナー用型面において前記噛合部の外周端部を形成するための領域よりも径方向外側に配置されているライナー用成形型。
前記ゲート用型面から、前記ライナー用型面において前記凹部の内周端部を成形するための領域までの径方向長さは、前記凹部の内周端面を成形するための領域の軸方向長さ以上である請求項６に記載のライナー用成形型。
前記ゲート用型面から、前記ライナー用型面において前記凹部の内周端部を成形するための領域までの径方向長さは、５ｍｍ以上である請求項６または請求項７に記載のライナー用成形型。
前記ライナー用型面のなかで前記凸部における軸方向外側の端面を成形するための領域と、前記ライナー用型面のなかで前記ライナー本体部の前記周壁における外側面を成形するための領域と、を滑らかに連続する仮想曲面と、前記ゲート用型面のなかで前記ゲート部の基端部を成形するための領域と、の距離は０ｍｍを超え１ｍｍ以下である請求項６〜請求項８の何れか一項に記載のライナー用成形型。
請求項１〜請求項５の何れか一項に記載の圧力容器用ライナーと、筒状をなし前記圧力容器用ライナーの前記開口部に挿入されるとともに前記噛合部と噛合している口金と、を含む圧力容器。