JP2016138622A - tank - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ガスを貯蔵するタンクに関する。 The present invention relates to a tank for storing gas.
一般的な車両搭載用高圧タンク(「タンク」と呼ぶ。)の製造装置として、フィラメントワインディング機が知られている。この製造装置で製造されるタンクは、ライナ(タンクの内筒)の一方の端部に設けられ、補強棒が挿入可能なバルブ側口金と、バルブ側口金とは反対側の端部に設けられた補強金具とを備えている(特許文献1)。 A filament winding machine is known as an apparatus for manufacturing a general high-pressure tank for vehicle mounting (referred to as a “tank”). A tank manufactured by this manufacturing apparatus is provided at one end of a liner (an inner cylinder of the tank), and is provided at a valve side base into which a reinforcing rod can be inserted and an end opposite to the valve side base. (Patent Document 1).
図5は、従来例(特許文献1)におけるバルブ側口金とは反対側の端部に設けられた補強金具141を示す説明図である。補強金具141は、ライナ100の内側と外側の両方に突出している。補強金具141は、ライナ100の内側の突出部分には、補強棒を接続するための機構、例えば雌ねじ141aのような機構を備え、補強金具141のライナ100の外側の突出部分には、ライナ100を回転させるための治具を接続できる機構、例えば雌ねじ141bのような機構を備えている。フィラメントワインディング機は、補強棒と治具の一方または両方を用いてライナ100を回転させて、ライナ100に樹脂を含浸させた繊維を巻く。
FIG. 5 is an explanatory view showing a reinforcing
図5に示した従来の構成では、1つの補強金具141がライナ100の内側と外側とにまたがって両方に突出しているため、補強金具141とライナ100との境界に沿ってタンク内のガスがリークするおそれがある。このリークを抑制するために、補強金具141の外周において、ライナ100と補強金具141との境界をOリングやバックアップリングなどを用いてシールする必要があった。
In the conventional configuration shown in FIG. 5, since one reinforcing metal fitting 141 protrudes from both the inside and the outside of the
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and can be realized as the following forms.
本発明の一形態によれば、タンクが提供される。このタンクは、ライナと、前記ライナの一方の端部に設けられ、シャフトが挿入可能な口金と、前記ライナの他方の端部に設けられ、前記シャフトと係合可能な係合部を有する金具であって、前記ライナの内側には突出しているが、前記ライナの外側には突出していない金具と、を備える。この形態によれば、タンクの他方の端部において、金具がライナの外側に突出していないので、金具がライナの内側から外側にまたがっていない。そのため、金具の外周において、金具とライナとの境界をシールするためのリングやバックアップリングなどが不要である。 According to one aspect of the invention, a tank is provided. The tank is provided with a liner, a base that is provided at one end of the liner, into which a shaft can be inserted, and a fitting that is provided at the other end of the liner and engageable with the shaft. And a metal fitting that protrudes inside the liner but does not protrude outside the liner. According to this aspect, since the metal fitting does not protrude outside the liner at the other end of the tank, the metal fitting does not extend from the inside to the outside of the liner. Therefore, a ring or a backup ring for sealing the boundary between the metal fitting and the liner is unnecessary on the outer periphery of the metal fitting.
上記形態において、さらに、前記ライナの他方の端部であって、前記金具(第1の金具)よりも端部側に設けられた第2の金具であって、前記金具と中心線が一致し、前記ライナの外側には突出しているが、前記ライナの内側には突出していない第2の金具を備えてもよい。この形態によれば、さらにライナの外側に突出する第2の金具を備えるので、フィラメントワインディングを行うときに、金具によって支持出来ることに加えて、第2の金具によってもライナを支持できる。また、タンクは、他方の端部において前記金具を備えずに前記第2の金具のみを備える構成であってもよい。 In the above embodiment, the second metal fitting is a second metal fitting provided on the other end of the liner and closer to the metal edge (first metal fitting) than the metal fitting (first metal fitting). A second fitting that protrudes outside the liner but does not protrude inside the liner may be provided. According to this aspect, since the second metal fitting further protruding to the outside of the liner is provided, in addition to being able to be supported by the metal fitting when performing filament winding, the liner can also be supported by the second metal fitting. Further, the tank may be configured to include only the second metal fitting without providing the metal fitting at the other end.
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば、タンクの他、タンクのシール構造、タンクの製造方法、タンクの製造装置等の形態で実現することができる。 Note that the present invention can be realized in various modes. For example, it can be realized in the form of a tank sealing structure, a tank manufacturing method, a tank manufacturing apparatus, and the like in addition to the tank.
本実施形態:
図1は、本実施形態のタンクの断面を示す説明図である。タンク10は、ライナ100と、繊維強化プラスチック層110と、口金120と、補強金具140と、シャフト150と、を備える。ライナ100は、2つの分割ライナ100a、100bを接合して形成される。分割ライナ100a、100bは、ガスバリア性を有する樹脂材料で形成されている。例えば、ナイロン、エチレンビニルアルコール共重合体(EVOH)、ポリエチレン等の材料で形成されていてもよい。分割ライナ100a、100bの構成材料は、ガスバリア性を有すれば、これらの材料に限られない。なお、分割ライナの数は2個に限定されるものではなく、3個以上であってもよい。また、ライナを分割せずに一体成形してもよい。
This embodiment:
FIG. 1 is an explanatory view showing a cross section of the tank of the present embodiment. The
分割ライナ100a、100bは、それぞれ略半球形状のドーム部100ad、100bdと略円筒形状のストレート部100as、100bsと、を有しており、ストレート部100asの端部と100bsの端部とが溶着接合されている。ストレート部100asと100bsとの接合部の溶着面積を広くするため、ストレート部100asの端部と100bsの端部は、斜めに形成されていてもよい。
The divided
分割ライナ100aのドーム部100adの頂部には、口金120が設けられている。口金120は、インサート成形により、分割ライナ100aを成形すると同時に分割ライナ100aに取り付けられる。インサート成形とは、金型内に挿入した金属部分(本実施形態では口金120)の周りに樹脂(本実施形態では分割ライナ100aを構成する樹脂)を注入して金属(口金120)と樹脂(分割ライナ100a)を一体に成形することを言う。但し、構成上、口金120は、別体品として、Oリングを装着して分割ライナ100aに圧入しても良い。分割ライナ100bのドーム部100bdの頂部には、補強金具140(「金具140」とも呼ぶ。)が設けられている。補強金具140は、インサート成形により、分割ライナ100bを成形すると同時に分割ライナ100aに取り付けられる。口金120が配置される位置をライナ100の一方の端部としたときに、分割ライナ100bのドーム部100bdの頂部は、ライナ100の他方の端部に該当する。
A
口金120は、ライナ100の内部側と外部側とを連通する連通部120oを有しており、連通部120oを貫通するように、シャフト150が挿入可能である。シャフト150の先端には、雄ねじ150sが切られており、補強金具140と係合可能である。シャフト150の他端は、モータ200に接続されている。ライナ100の外側には、繊維強化プラスチック層110が形成されている。繊維強化プラスチック層110は、ライナ100に、エポキシなどの樹脂をしみ込ませた炭素繊維を巻き、熱硬化させることで形成される。ライナ100に、エポキシなどの樹脂をしみ込ませた炭素繊維を巻く工程を、「フィラメントワインディング工程」と呼ぶ。シャフト150は、フィラメントワインディング工程において、ライナ100を回転させるために用いられる。
The
図2は、分割ライナ100a、100bのドーム部100a、100bdの頂部近傍を拡大して示す説明図である。なお、図2では、分割ライナ100a、100bのストレート部100as、100bsと、ドーム部100a、100bdの頂部近傍以外を省略して記載している。口金120は、円筒形を有する円筒部120c、120dと、フランジ120fと、を備える金属製の部材である。フランジ120fは、2つの円筒部120c、120dとの間に配置されている。本実施形態では、口金120は、ドーム部100adの頂部に配置されている。口金120のフランジ120fは、ドーム部100adに埋没しており、第1の円筒部120cは、ライナ100の外側に突出している。第1の円筒部120cの内面には、雌ねじ120sが形成されている。第1の円筒部120cの内側にある第2の円筒部120dは、ライナ100の内側に突出している。第2の円筒部120dの内面には、凹凸のない円筒面120tが形成されている。なお、第2の円筒部120dの内面は、第1の円筒部120cの内面と同様に、雌ねじが形成されていても良い。雌ねじ120sと円筒面120tとは、連通部120o(図1)の一部を形成する。第1の円筒部120cのフランジ120f側、及び第2の円筒部120dは開口しており、シャフト150がライナ100の外側から内側に貫通可能となっている。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing an enlarged view of the vicinity of the tops of the
補強金具140は、円筒形を有する円筒部140cと、円筒部140cの一方の端部に設けられたフランジ140fと、を備える金属製の部材である。補強金具140の円筒部140cは、フランジ140f側が閉じている点で、口金120の形状と異なる。本実施形態では、補強金具140は、ドーム部100bdの頂部に配置されており、補強金具140のフランジ140fは、ドーム部100bdを形成する樹脂に埋没しており、円筒部140cは、ライナ100の内側に突出している。本実施形態では、補強金具140の円筒部140cのフランジ140f側が閉じおり、さらにドーム部100bdのフランジ140fより端部側に樹脂100brが存在しているので、補強金具140は、ドーム部100bdの頂部において、ライナ100(ドーム部100bd)の外側に突出していない。円筒部140cの内側には、シャフトの雄ねじ150sと係合可能な係合部である雌ねじ140sが切られており、シャフト150の雄ねじ150sが係合するようになっている。口金120と円筒部140cの中心軸Oは一致していることが好ましい。ライナ100に繊維強化プラスチック層110を形成するための繊維を巻く時には、シャフト150を回転させることにより、補強金具140及びライナ100を回転させることができる。なお、本実施形態では、ドーム部100bdの外側に突出する口金や、補強金具は備えられていない。
The reinforcing metal fitting 140 is a metal member including a
本実施形態によれば、ドーム部100bdの頂部において、補強金具140がライナ100の外側に突出していないため、補強金具140が、ライナ100の内側から外側にまたがっておらず、補強金具140の外周において、ライナ100と補強金具140との間をシールするためのOリングやバックアップリングが不要である。
According to the present embodiment, since the reinforcing metal fitting 140 does not protrude to the outside of the
また、本実施形態では、補強金具140と、分割ライナ100bとは、インサート成形により一体化されるので、補強金具140と、分割ライナ100bを形成する樹脂との密着度を高く出来る。
Moreover, in this embodiment, since the
本実施形態では、シャフト150の雄ねじ150sを、補強金具140の円筒部140cの内側に形成された雌ねじ140sと係合し、シャフト150を回転させることにより、ライナ100を回転させ、フィラメントワインディング工程を行うことが出来る。このときのシャフト150の回転方向は、雄ねじ150sと雌ねじ140sとがより係合する方向である。これにより、フィラメントワインディング工程中にシャフト150が補強金具140から外れにくくできる。
In this embodiment, the
変形例1:
図3は、変形例1における分割ライナのドーム部の頂部近傍を拡大して示す説明図である。本実施形態との違いは、補強金具140に加えて、さらに第2の補強金具160(「第2の金具160」とも呼ぶ。)を備える点である。第2の補強金具160は、インサート成形により、補強金具140と共に分割ライナ100bを成形すると同時に分割ライナ100aに取り付けられる。第2の補強金具160は、円筒形を有する円筒部160cの一方の端部にフランジ160fを備える金属製の部材である。第2の補強金具160の円筒部160cは、フランジ160f側が閉じている。第2の補強金具160は、フランジ160fが樹脂100brを挟んで補強金具140のフランジ140fと向かい合うように、ドーム部100bdの頂部に配置されており、第2の補強金具160のフランジ160fは、ドーム部100bdを形成する樹脂に埋没しており、円筒部160cは、ライナ100の外側に突出している。なお、口金120と、円筒部140cと、円筒部160cの中心軸Oは一致していることが好ましい。
Modification 1:
FIG. 3 is an explanatory view showing, in an enlarged manner, the vicinity of the top of the dome portion of the split liner according to the first modification. The difference from this embodiment is that, in addition to the reinforcing
変形例1によれば、ドーム部100bdの頂部において、補強金具140と、第2の補強金具160とが繋がっておらず、補強金具140と、第2の補強金具160との間に樹脂100brが形成されているので、補強金具140が、ライナ100の外側に突出しておらず、第2の補強金具1650は、ライナ100の内側の突出していない。そのため、補強金具140の外周において補強金具140とライナ100との間をシールするためのOリングやバックアップリング、あるいは、第2の補強金具160の外周において第2の補強金具160とライナ100との間をシールするためのOリングやバックアップリングが不要である。また、円筒部160cがライナ100の外側に突出しているので、円筒部160cを設備治具210により把持可能である。その結果、ライナ100に繊維強化プラスチック層を形成するための繊維を巻く時には、シャフト150と、設備治具200の両方を回転させることで、補強金具140と第2の補強金具160とライナ100とを回転させることができる。
According to the first modification, the reinforcing
図3においては、円筒部160cの内面に雌ねじ160sが切られている。この雌ねじ160sは、シャフト220を係合するために用いられる。シャフト220は、設備治具210の代わりに、ライナ100を回転させるために用いることが出来る。また、雌ねじ160sは、タンク10を車載するときに、タンク10を固定するために用いられても良い。なお、雌ねじ160sはなくても良い。
In FIG. 3, an
変形例2:
図4は、変形例2における分割ライナのドーム部の頂部近傍を拡大して示す説明図である。なお、図4では、分割ライナ100bのドーム部100bdの頂部近傍のみを図示している。変形例2は、変形例1から補強金具140を省いた構成、あるいは、本実施形態の金具140の代わりに第2の補強金具160を用いた構成である。変形例2では、第2の補強金具160のフランジ160fの内側には、樹脂100brがあり、第2の補強金具160は、ドーム部100bdの頂部において、ライナ100の内側に突出していない。そのため、第2の補強金具160の外周において第2の補強金具160とライナ100との間をシールするためのOリングやバックアップリングが不要である。また、円筒部160cがライナ100の外側に突出しているので、円筒部160cを設備治具200により把持可能である。その結果、ライナ100に繊維強化プラスチック層を形成するための繊維を巻く時には、設備治具200の両方を回転させることで、第2の補強金具160とライナ100とを回転させることができる。なお、変形例1と同様に、円筒部160cの内面に雌ねじ160sを切り、この雌ねじ160sにシャフト220を係合してライナ100を回転させても良い。
Modification 2:
FIG. 4 is an explanatory view showing, in an enlarged manner, the vicinity of the top of the dome portion of the divided liner in Modification 2. In FIG. 4, only the vicinity of the top of the dome portion 100bd of the divided
変形例3:
本実施形態、変形例1、変形例2では、フランジ140f、160fの表面の状態については説明していなかったが、フランジ140f、160fの表面は、セレーションや放射方向の溝、凹凸を有していても良い。補強金具140、160と、分割ライナ100bとの間の摩擦力を高め、フィラメントワインディング工程における回転トルクにより、補強金具140、160と、分割ライナ100bとが滑ることを抑制できる。
Modification 3:
In this embodiment, Modification 1 and Modification 2, the surface states of the
以上、いくつかの実施例に基づいて本発明の実施の形態について説明してきたが、上記した発明の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得るとともに、本発明にはその等価物が含まれることはもちろんである。 The embodiments of the present invention have been described above based on some examples. However, the above-described embodiments of the present invention are for facilitating the understanding of the present invention and limit the present invention. It is not a thing. The present invention can be changed and improved without departing from the spirit and scope of the claims, and it is needless to say that the present invention includes equivalents thereof.
10…タンク
100…ライナ
100a…分割ライナ
100b…分割ライナ
100ad…ドーム部
100bd…ドーム部
100br…樹脂
100as…ストレート部
100bs…ストレート部
110…繊維強化プラスチック層
120…口金
120c…円筒部
120d…円筒部
120f…フランジ
120s…雌ねじ
120t…円筒面
140…補強金具(金具)
140c…円筒部
140f…フランジ
141…補強金具
141a、141b…雌ねじ
150…シャフト
160…第2の補強金具(第2の金具)
160c…円筒部
160f…フランジ
200…モータ
210…設備治具
220…シャフト
O…中心軸
DESCRIPTION OF
140c ...
160c ...
Claims (1)
ライナと、
前記ライナの一方の端部に設けられ、シャフトが挿入可能な口金と、
前記ライナの他方の端部に設けられ、前記シャフトと係合可能な係合部を有する金具であって、前記ライナの内側には突出しているが、前記ライナの外側には突出していない金具と、
を備える、タンク。 A tank,
With liner,
A base provided at one end of the liner and into which a shaft can be inserted;
A metal fitting provided at the other end of the liner and having an engaging portion engageable with the shaft, the metal fitting protruding inside the liner but not protruding outside the liner; ,
With a tank.
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