JP2015534010A - 加圧流体容器及びその製造のための方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、流体用の封止された貯蔵容積を形成する本体（１）を備える加圧流体容器、特に加圧ガスボンベに関する。本発明によれば、本体（１）の第１の端部が開口部（２）を備え、一方、本体（１）の第２の端部が、本体（１）に固定されている基部（３）を備える。本体（１）は金属材料、金属合金、又はアルミニウムにより形成されている。容器は、基部（３）が、本体（１）を形成する材料の電気陰性度より大きいポーリング尺度における電気陰性度を有する金属材料、金属合金、又はアルミニウム合金を備えることを特徴とする。また、本発明は、そのような容器の製造のための方法に関する。

Description

本発明は加圧流体容器及びその製作のための方法に関する。

本発明は、より詳細には、流体用の耐漏貯蔵容積（ｌｅａｋｔｉｇｈｔ ｓｔｏｒａｇｅ ｖｏｌｕｍｅ）を形成する本体と、オリフィスを備える本体の第１の端部と、本体に取り付けられている脚部を備える本体の第２の端部とを備え、本体は金属材料、金属合金、又はアルミニウムで構成されている、加圧流体容器、特に加圧ガスボンベに関する。

加圧ガス容器又は加圧ガスボンベは、国際規格ＩＳＯ９８０９などの規格の対象となる。（通常は６０ｂａｒより大きい圧力用の）これら高圧容器は、「モノリシック」容器を得るために、それらの構造が通常は高温圧縮によるシート又はビレット又は管の成形に基づいているので、「シームレス」であると言われている。容器を得るために溶接に依存することは、実際、この種の構造に関してはその表面全体に亘って許されない。

容器の設計に応じて、容器の基部は凹形状又は凸形状であってもよい。凸状基部の幾何学的形状は、同じ貯蔵容積の凹状基部の容器より比較的軽量の容器の製造を可能にする可能性がある。ユーザにより運搬される、輸送される、又は移動させられることに適した容器が、垂直位置に配置されることが必要とされることが多い。このように、したがって、凸状基部の容器には、一般に、その垂直支持を可能にするために、その基部に取り付けられた脚部が備え付けられていなければならない。

そのような脚部は、特に外部応力（衝撃、摩擦等）を回避することを可能にしなければならない。これは、これらの機械的ストレスが容器の外部塗装を損傷する可能性があり、腐食問題をもたらす可能性があるためである。また、脚部は、腐食要因を悪化させる水又は水蒸気の停滞を防止する形状を有していなければならない。実際、脚部の容器への接合は、容器の本体と脚部との間に水又は水蒸気の侵入をもたらす可能性がある。この脆化要因は、安全性の観点から重大な結果を生む可能性がある。

このリスクを最小化するために、それらの各充填の前に容器の可能性のある腐食の検査を実施することが知られている。これは、例えば脚部を除去し、目視検査を実施することにより実施されてもよい。しかし、これは、工業規模において厄介で費用がかかるプロセスを必要とする。

本発明の１つの目的は、背景技術で取り上げられた先行技術の欠点の全て又はいくつかを克服することである。
この目的のために、本発明による、さらには背景技術において示されている包括的定義による容器は、脚部が、本体を作り上げている材料の電気陰性度より大きいポーリング尺度（Ｐａｕｌｉｎｇ ｓｃａｌｅ）に基づく電気陰性度を有する金属材料、金属合金、又はアルミニウム合金を備えることを本質的に特徴とする。
さらに、本発明の実施形態は：
―本体が、１．７と２の間のポーリング尺度に基づく電気陰性度を有する鋼鉄で構成されており、脚部が、１．２と１．６の間のポーリング尺度に基づく電気陰性度を有する材料を備え；
―脚部が、以下の材料：アルミニウム合金、亜鉛、又はマグネシウムのうちの少なくとも１つから構成され；
―本体が、アルミニウム、アルミニウム合金、又はチタンから構成されており、脚部はマグネシウムから構成され；
―脚部が、本体を作り上げている材料の電気陰性度より大きいポーリング尺度に基づく電気陰性度を有する金属材料、金属合金、又はアルミニウムで被覆されたプラスチックから構成され；
―脚部（３）が接着により本体に取り付けられ；
―本体の第２の端部が凸状であり、脚部が、本体の第２の凸端部の表面積の５％から２５％、好ましくは１０％から１５％に亘って接着され；
―脚部が、本体の第２の端部の方向に収束する張り出した上端部を備え；
―脚部が、脚部の中心部の方へ折り曲げられた下端部を備え；
―本体の第２の端部が、脚部により画定されている容積内に少なくとも部分的に収容され、脚部が、脚部により覆われた本体の第２の端部の部分の質量の２０％と５０％の間の質量を有する、
という特徴の１つ又は複数を備えていてもよい。

また、本発明は、上記のもしくは以下の特性の任意の組合せを備える任意の代替的デバイス又は方法に関するものでもある。
また、本発明は、金属材料、金属合金、又はアルミニウムで作製されている本体から、加圧流体容器、特に加圧ガスボンベを製作する方法に関し、本体は流体用の耐漏貯蔵容積を形成しておりかつ第１の端部に配置されているオリフィスが設けられており、この方法は、本体の第２の端部に、本体を作り上げている材料の電気陰性度より大きいポーリング尺度に基づく電気陰性度を有する金属材料、金属合金、又はアルミニウム合金を備える脚部を取り付けるステップを備える。

他の可能性のある顕著な特徴によれば、
―脚部が接着により本体に取り付けられ；
―脚部及び本体が、本体への脚部の接着の前又は後に塗布される。

他の顕著な特徴及び利点は、図を参照して示されている以下の記載を読むと明らかになるであろう。

本発明によるガス容器の例を示す、概略部分横断面図。 本発明による流体容器のための脚部の可能性のある実施形態を示す、斜視概略図。 本発明による流体容器のための脚部の可能性のある実施形態を示す、斜視概略図。 本発明による流体容器のための脚部の可能性のある実施形態を示す、斜視概略図。 本発明による流体容器のための脚部の可能性のある実施形態を示す、斜視概略図。 図５からの脚部の斜視垂直横断面図。

図１は、加圧流体容器、特に加圧ガスボンベを概略的に示している。この容器は例えば円筒形であり、流体用の耐漏貯蔵容積を形成する本体１を備える。本体１の第１の肩形状端部は、例えばバルブを受容することが意図されているオリフィス２を備える。本体１の第２の端部は凸状であり、本体１に取り付けられている脚部を備える。従来、本体１は金属材料、金属合金、又はアルミニウムから成るか又はそれで構成されている。

１つの有利な顕著な特徴によれば、脚部３は、本体１を作り上げている材料の電気陰性度より大きいポーリング尺度に基づく電気陰性度を有する金属材料、金属合金、又はアルミニウム合金を備えるか又はそれで構成されている。

このようにして、脚部３は、本体１に対して優先して腐食させられるアノードとしての役割を果たし、このように容器の本体１を可能性のある腐食リスクから保護する。具体的には、水などの侵襲性の液体が存在する場合、最も電気陰性の金属が腐食させられる一方で、最も電気陽性の金属が電気防食の原理に基づき保護される。

例えば、容器の本体１がポーリング尺度に基づく１．８の電気陰性度（ＥＮ：ｅｌｅｃｔｒｏｎｅｇａｔｉｖｉｔｙ）を有する鉄鋼で作製されている場合、脚部３は、好ましくはアルミニウム合金（電気陰性度ＥＮ＝１．６）、又は例えば亜鉛（ＥＮ＝１．６）もしくはマグネシウム（ＥＮ＝１．３）などの、（例えばポーリング尺度に基づいて）鋼鉄より電気陰性である任意の他の元素もしくは合金で作製されるように選択されてもよい。
容器の本体１がアルミニウム（ＥＮ＝１．６）で作製されている場合、脚部３はマグネシウム（ＥＮ＝１．３）から構成されていてもよい。
容器の本体がチタン（ＥＮ＝１．５）で作製されている場合、脚部３はマグネシウム（ＥＮ＝１．３）から構成されていてもよい。
１つの可能性のある変形形態によれば、脚部３は、プラスチック成形又は射出技法により得られてもよい。この場合、容器の本体１のカソード防食は、プラスチック脚部３上で、そのプラスチック表面上に被覆を形成する処理（例えば、本体１の材料の電気陰性度より大きい電気陰性度を有する亜鉛又は任意の他の適切な材料を使用する金属化）を実施することにより得られてもよい。
脚部３は本体１に接着されることが好ましい。この接着は、例えばエポキシ系接着剤、又は一液型接着剤もしくは二液型接着剤、又は室温で熱架橋され得るかもしくは架橋され得るメチルメタクリル樹脂ベースのもしくはポリウレタンベースの接着剤を使用することにより実施されてもよい。

容器の製作の第１の例は：
―第１の肩形状端部（第１の端部）と、所与の厚さによる基部（第２の端部）とを作り出すために、シーティング（ｓｈｅｅｔｉｎｇ）を成形することにより本体を製造するステップと；
―（適切であれば、容器上に脚部を保持する部材の調節で）脚部３を容器の本体１に接着するステップと；
―（例えば静電粉末により）その脚部３を備え付けられている本体１の組立体を塗布するステップと；
―接着剤の架橋及び塗料の乾燥を実施するために組立体を乾燥させるステップと
を備えていてもよい。
第２の例では、製作工程は、本体１及び脚部３はその接着の前に塗布され、塗料の乾燥後に接着されるという点においてのみ、上記の製造工程とは異なる。
第１の製作例は、接着剤の架橋と同時に塗料の乾燥を可能にする。第２の製作例は、特に、接着剤の架橋及び塗料の乾燥が同じ最終温度サイクルで得られることが可能でない場合に使用され得ると考えられる。

塗料の層に悪影響を及ぼすことなく脚部のメンテナンスを可能にするために、接着剤が劣化する温度は、塗料の被覆が劣化する温度より下であることが好ましい。
脚部３は、衝撃抵抗及び脚部３への他の機械的ストレスに対する抵抗が最小化されるように設計された形状を有することが好ましい。このようにして、接着剤への機械的ストレス、脚部（剛性）の変形リスク、及び脚部の剥離リスクが最小化される。
脚部３が、５％に少なくとも等しい、好ましくは脚部が接着される本体１の基部の表面積の１５％より大きい、接着される表面積を有することが好ましい。
図２に概略的に示されている通り、脚部３は王冠の全体的形状を有し得ることが好ましく、その上端部は、特に本体１の端部の凸部に接着されるために上方に張り出している。脚部３の下端部は、脚部３の内側方向のフランジを形成しており、このように、容器の安定した支持のために平坦な基部を画定している。脚部３のこの折り曲げられた下端部は、ユーザにとって危険な鋭い角々しい縁部を作り出すリスクを制限する。
図４の例示的実施形態は、脚部３の下端部が脚部３の内側方向のフランジを形成していない点においてのみ、図２の実施形態とは異なる。すなわち、容器は、脚部３の下方円形縁部上に載る。
図３の例示的実施形態では、脚部３は、円形基部に垂直に結合されている４つの支承板を備える。４つの支承板は、本体１の端部に接着されてもよく、一方、平坦な円形基部は容器の安定した垂直支持を可能にする。
図５及び図６の例示的実施形態では、脚部は円筒管の形状を有し、その上端部は、脚部の下方へかつ内側へ曲がったフランジを形成している（図６の切取り図参照）。そのフランジは本体１の端部に接着されることが意図されている。容器は円形下縁部を介して地面に載る。

（例えば、地面に擦る）脚部３の磨耗抵抗は、上記の幾何学的形状のお蔭で最小化される。

脚部３の質量が、脚部が取り付けられている本体１の基部の部分の同等の質量の５０％未満であることが好ましい。
脚部３は、機械成形の工業プロセスにより、好ましくは金属部品の圧縮又は機械成形又は精錬又は溶接の技術により得られてもよい。
他の可能性のある変形形態によれば、脚部３は、例えば脚部３に取り付けられたか、接着されたか、又は結束された１つもしくは複数の磁石により、本体１に磁気的に取り付けられていてもよい。
単純で安価な構造であると同時に、本発明は先行技術による場合とその腐食の同じ監視方策を必要としない容器を製造することを可能にすることが、容易に理解される。実際、任意の腐食が脚部３上で誘発されると考えられ、加圧容器の安全性リスクを提示しないと考えられる。したがって、そのような腐食は脚部３に限定される可能性があり、許容され得る。

Claims (13)

1. 流体用の耐漏貯蔵容積を形成する本体（１）と、オリフィス（２）を備える前記本体（１）の第１の端部と、前記本体（１）に取り付けられている脚部（３）を備える前記本体（１）の第２の端部とを備え、前記本体（１）が、金属材料、金属合金、又はアルミニウムから構成されており、前記脚部（３）が、前記本体（１）を作り上げている前記材料の電気陰性度より大きいポーリング尺度に基づく前記電気陰性度を有する金属材料、金属合金、又はアルミニウム合金を備える、加圧流体容器、特に加圧ガスボンベにおいて、前記脚部（３）は、接着により前記本体（１）に取り付けられていることを特徴とする、加圧流体容器。
2. 前記本体（１）は、１．７と２の間の前記ポーリング尺度に基づく電気陰性度を有する鋼鉄で構成されており、前記脚部（３）は１．２と１．６の間の前記ポーリング尺度に基づく電気陰性度を有する材料を備えることを特徴とする、請求項１に記載の容器。
3. 前記脚部（３）は以下の材料：アルミニウム合金、亜鉛、又はマグネシウムのうちの少なくとも１つから構成されていることを特徴とする、請求項２に記載の容器。
4. 前記本体（１）はアルミニウム、アルミニウム合金、又はチタンから構成されており、前記脚部（３）はマグネシウムから構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の容器。
5. 前記脚部（３）は、前記本体（１）を作り上げている前記材料の電気陰性度より大きい前記ポーリング尺度に基づく前記電気陰性度を有する金属材料、金属合金、又はアルミニウムで被覆されたプラスチックから構成されていることを特徴とする、請求項１に記載の容器。
6. 前記本体（１）の前記第２の端部は凸状であり、前記脚部は前記本体（１）の前記第２の凸端部の表面積の５％から２５％、好ましくは１０％から１５％に亘って接着されていることを特徴とする、請求項１から５のいずれか一項に記載の容器。
7. 前記脚部（３）は、前記本体（１）の前記第２の端部の方向に収束する張り出した上端部を備えることを特徴とする、請求項１から６のいずれか一項に記載の容器。
8. 前記脚部（３）は、前記脚部（３）の中心部の方へ折り曲げられた下端部を備えることを特徴とする、請求項１から７のいずれか一項に記載の容器。
9. 前記本体（１）の前記第２の端部は、前記脚部（３）により画定されている容積内に少なくとも部分的に収容されており、前記脚部（３）は、前記脚部（３）により覆われた前記本体（１）の前記第２の端部の部分の質量の２０％と５０％の間の質量を有することを特徴とする、請求項１から８のいずれか一項に記載の容器。
10. 前記本体（１）の前記第２の端部は、前記脚部（３）により画定されている容積内に少なくとも部分的に収容されており、前記脚部（３）は、前記脚部（３）により覆われた前記本体（１）の前記第２の端部の部分の質量の２０％と５０％の間の質量を有することを特徴とする、請求項１から９のいずれか一項に記載の容器。
11. 前記脚部（３）及び前記本体（１）の前記第２の凸端部は、前記脚部（３）が前記第２の端部の質量の２０％と５０％の間の質量を有するように相対質量を有し、すなわち前記容器の基部が前記本体（１）の横断面が減少するところから始まることを特徴とする、組み合わされた請求項９及び１０に記載の容器。
12. 金属材料、金属合金、又はアルミニウムで作製されている本体（１）から、加圧流体容器、特に加圧ガスボンベを製作する方法において、前記本体（１）は流体用の耐漏貯蔵容積を形成しかつ第１の端部に配置されているオリフィス（２）が設けられ、前記方法は、前記本体（１）の第２の端部に、前記本体（１）を作り上げている前記材料の電気陰性度より大きいポーリング尺度に基づく前記電気陰性度を有する金属材料、金属合金、又はアルミニウム合金を備える脚部（３）を取り付けるステップを備え、前記脚部（３）は接着により前記本体（１）に取り付けられている、方法。
13. 前記脚部（３）及び前記本体（１）は、前記本体（１）への前記脚部（３）の前記接着の前又は後に塗布されることを特徴とする、請求項１２に記載の方法。

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