JP2016217361A - 圧力容器のライナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】溶着部に生じるバリがライナー内面側に露出することを抑え、商品性低下が発生することを抑制することができる圧力容器のライナーの製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る圧力容器のライナーの製造方法は、ライナー構成部材２２の厚みＤ２は、ライナー構成部材２１の厚みＤ１よりも厚く、ライナー構成部材２２の溶着端面４４１におけるライナー内面側にリブ４４２を設け、溶着部３４、４４に生じるライナー内面側のバリ９１が、リブ４４２によってライナー内面側から覆われるように、ライナー構成部材２１、２２同士が溶着されることを特徴とする。【選択図】図２

Description

本発明は、圧力容器のライナーの製造方法に関する。

各種天然ガスや各種液化ガス等の種々の加圧物質を充填して保存するための容器に圧力容器がある。圧力容器のひとつに、中空形状の樹脂製のライナーに金属製の口金を取り付けた構成をした容器がある。

この種のライナーとして、略円筒状部材の一対のライナー構成部材（ライナー分体とも称する）をポリエチレン等の熱可塑性樹脂で形成しておき、この一対のライナー構成部材の端部同士を熱板溶着することで接合したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００６−２４２２４７号公報

ところで、ライナー構成部材同士を熱板溶着する接合方法では、接合部（溶着部）に溶着バリ（以下「バリ」とも称する）が発生し易い。溶着部に生じたバリのうちライナー内面側（タンク内面側）に露出したバリは、タンク内への水素充填時に脱落して異物となり、水素ガス放出の際の妨げとなるおそれがあった。このライナー内面側に生じたバリは、ライナー構成部材同士の溶着後に除去することが困難であり、水素充填時にこのバリの脱落に起因する商品性低下を抑えることが求められていた。

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、溶着部に生じるバリがライナー内面側に露出することを抑え、商品性が低下することを抑制することができる圧力容器のライナーの製造方法を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明に係る圧力容器のライナーの製造方法は、溶着される端部をもつ一対のライナー分体を対向させて溶着する圧力容器のライナーの製造方法であって、一方のライナー分体の厚みは、他方のライナー分体の厚みよりも厚く、前記一方のライナー分体の端部におけるライナー内面側にリブを設け、前記溶着される端部に生じる前記ライナー内面側のバリが、前記リブによって前記ライナー内面側から覆われるように、前記ライナー分体同士が溶着されることを特徴とする。

本発明に係る圧力容器のライナーの製造方法では、ライナー分体同士が溶着される際に、溶着された部分に生じるライナー内面側のバリが、リブによってライナー内面側から覆われる。これにより、ライナー内面側にバリが露出することを抑えることができる。その結果、溶着後、圧力容器に水素を充填する際に、水素充填時のジェット流によりライナー内面側に生じたバリの脱落を抑えることができ、商品性が低下することを抑制することができる。

本発明によれば、溶着部に発生するバリがライナー内面側に露出することを抑え、商品性が低下することを抑制することができる圧力容器のライナーの製造方法を提供することができる。

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。 本実施形態における圧力容器のライナーの製造方法を説明するための図であって、（Ａ）は溶着前の状態を示す拡大断面図であり、（Ｂ）は溶着後の状態を示す拡大断面図である。 従来における圧力容器のライナーの製造方法を説明するための図であって、（Ａ）は溶着前の状態を示す拡大断面図であり、（Ｂ）は溶着後の状態を示す拡大断面図である。

以下添付図面を参照しながら本発明の実施形態について説明する。尚、以下の好ましい実施形態の説明は、例示に過ぎず、本発明、その適用物或いはその用途を制限することを意図するものではない。

まず、図１を参照して、圧力容器の構成について説明する。図１は、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１に示すように、圧力容器１は、全体として密閉円筒状の容器本体２と、容器本体２の長手方向の両端部に取り付けられた口金３、３とを具備している。

容器本体２の内部は、各種のガスを貯留する貯留空間５となっている。圧力容器１は、常圧のガスを充填することもできるし、常圧に比して圧力が高められたガスを充填することもできる。例えば、燃料電池システムでは、高圧の状態で用意された燃料ガスを減圧して、燃料電池の発電に供している。圧力容器１は、高圧の燃料ガスを貯留するのに適用することができ、燃料ガスとしての水素や、原燃料の圧縮天然ガス（ＣＮＧガス）などを貯留することができる。

容器本体２は、ライナー１１（内殻）と補強部１２（外殻）とを持つ。ライナー１１は、ガスバリア性に優れる樹脂材料からなる。補強部１２は、カーボン繊維とエポキシ樹脂とを含む繊維強化プラスチック（所謂ＦＲＰ）からなり、ライナー１１の外周に巻回形成されている。すなわちライナー１１は、補強部１２の内周面を覆っている。

口金３、３は、例えばステンレスなどの金属で形成され、容器本体２の半球面状をした端壁部の中心に設けられている。口金３、３の開口部の内周面には、めねじ（図示省略）が刻設されており、配管やバルブアッセンブリ１４などの機能部品が、このめねじを介して口金３、３にねじ込み接続可能となっている。なお、図１では、口金３、３の一方にのみバルブアッセンブリ１４を設けた例を二点鎖線で示した。

例えば、燃料電池システム上の圧力容器１は、バルブや継手等の配管要素を一体的に組み込んだバルブアッセンブリ１４を介して、貯留空間５と図示省略した外部のガス流路との間が接続され、貯留空間５に水素が充填されると共に貯留空間５から水素が放出される。なお、圧力容器１の製造過程においては、口金３に配管が接続されて、貯留空間５内の圧力が調整される。なお、圧力容器１の両端部に口金３、３を設けたが、勿論片方の端部にのみ口金３を設けてもよい。

ライナー１１は、長手方向の中央で二分割されたライナー構成部材２１、２２（ライナー分体）を、例えば近赤外線溶着により溶着してなるものである。すなわち、半割り中空体のライナー構成部材２１、２２同士を近赤外線溶着により接合することで、中空のライナー１１が構成されている。なお、本実施形態では近赤外線溶着によりライナー構成部材２１、２２を溶着するが、この溶着方法に限定されず、例えば熱板溶着等その他の溶着手法を適宜選択することが可能である。

一対のライナー構成部材２１、２２は、ライナー１１の軸方向に所定の長さ延在する胴部３１、４１をそれぞれ有している。各胴部３１、４１の軸方向の両端側は、開口している。

ライナー構成部材２１は、胴部３１の一端側の縮径された端部に形成された返し部３２と、返し部３２の中央部に開口した連通部３３と、胴部３１の他端側の略円筒状の端部に形成された溶着部３４と、を有している。

ライナー構成部材２２は、胴部４１の一端側の縮径された端部に形成された返し部４２と、返し部４２の中央部に開口した連通部４３と、胴部４１の他端側の略円筒状の端部に形成された溶着部４４と、を有している。

各返し部３２、４２は、各ライナー構成部材２１、２２の強度を確保するのに機能する。各返し部３２、４２の外周面と補強部１２の端部との間に口金３、３が位置している。なお、口金３が片方の端部にのみ設けられる場合には、一対のライナー構成部材２１、２２の一方については、返し部３２、４２および連通部３３、４３が形成されず、胴部３１および胴部４１の一方の一端側が閉塞端で形成される。

ここで、本明細書では、ライナー構成部材２１、２２とは、分割構造のライナー１１を構成する部材（ライナー分体）をいい、上述のように、少なくとも一端側（一部）が中空円筒状の形状を有するものをいう。したがって、ライナー構成部材２１、２２の形状には、その全体の形状が円筒状、環状、お碗状、ドーム状等であることが含まれる。

図２は、溶着部３４、４４まわりを拡大して示す断面図である。なお、図２において補強部１２は省略している。図２（Ａ）は、溶着前の状態を示す拡大断面図であり、図２（Ｂ）は、溶着後の状態を示す拡大断面図である。

図２（Ａ）に示すように、ライナー構成部材２１は溶着される端部（溶着部３４）を有し、ライナー構成部材２２は溶着される端部（溶着部４４）を有する。ライナー構成部材２１、２２が溶着部３４、４４で溶着されることにより中空円筒状のライナー１１が形成される。

ライナー構成部材２１の溶着部３４は、ライナー１１の軸方向（図２では左右方向）に略垂直な平面で形成される溶着端面３４１を有している。

ライナー構成部材２２の溶着部４４は、ライナー１１の軸方向に略垂直な平面の溶着端面４４１と、当該溶着端面４４１からライナー１１の軸方向に突出するリブ４４２とを有している。本実施形態では、溶着部４４の厚みＤ２（ライナー１１の軸方向に垂直な方向の厚み）は、溶着部３４の厚みＤ１よりも厚く形成されている。溶着部４４に設けられるリブ４４２は、ライナー構成部材２１、２２同士が溶着されるときに、ライナー構成部材２１の内面よりも内側にくるように溶着端面４４１の内側（ライナー内面側（図２では溶着端面４４１の下側））に設けられている。

図２（Ｂ）は溶着後の状態を示している。同図に示すように、ライナー構成部材２１、２２同士を突き合わせると、溶着部３４の溶着端面３４１と、溶着部４４の溶着端面４４１とは、両者の間に赤外線ランプ９０を介して溶着される。この溶着される際には、溶着部４４に設けられるリブ４４２は、ライナー構成部材２１の内側（ライナー内面側）にまで延びた状態で溶着される。つまり、リブ４４２の外側（図２（Ｂ）ではリブ４４２の上面側）とライナー構成部材２１の内側とが、溶着されることとなる。このようなリブ４４２を設けることにより、ライナー構成部材２１、２２同士（溶着部３４、４４同士）の溶着面積を大きくすることができ、リブ４４２を設けない場合と比較して溶着強度を向上させることができる。

また図２（Ｂ）に示すように、溶着部３４、４４におけるライナー１１内面側に生じたバリ９１（図２（Ｂ）では下側のバリ９１）を覆うように、リブ４４２が溶着されている。ライナー内面側に生じたバリ９１は、溶着後に除去することが困難であるが、このようにリブ４４２によってライナー内面側のバリ９１が覆われるので、ライナー内面側にバリ９１が露出することを抑えることができる。その結果、溶着後、容器本体２内（タンク内）に水素を充填する際に、水素充填時のジェット流によりバリ９１が脱落することを抑えることができ、バリ９１の脱落に起因する商品性低下を抑制することができる。

以上、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すようにライナー構成部材２１、２２同士が溶着される。具体的には、溶着される溶着部３４をもつライナー構成部材２１と、当該溶着部３４に溶着される溶着部４４をもつライナー構成部材２２とを有する圧力容器１のライナー１１の製造方法であって、ライナー構成部材２２の厚みＤ２は、ライナー構成部材２１の厚みＤ１よりも厚く、溶着部４４の溶着端面４４１におけるライナー内面側にリブ４４２を設け、溶着部３４、４４に生じるライナー内面側のバリ９１が、リブ４４２によってライナー内面側から覆われるように、ライナー構成部材２１、２２同士が溶着される。

従来では、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、溶着後において、ライナー内面側（図３（Ｂ）では下側）にバリ９１が露出した状態であったため、圧力容器内に水素を充填する際に、ライナー内面側のバリ９１が脱落して異物となるおそれがあった。これに対し本実施形態では、図２（Ａ）、（Ｂ）に示すようにライナー構成部材２２に設けられたリブ４４２により、溶着部３４、４４に生じるバリ９１が、ライナー内面側に露出することを抑えることができる。その結果、水素充填時にバリ９１が脱落して異物となることを回避することができる。

以上、具体例を参照しつつ本発明の実施形態について説明した。しかし、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。例えば、上記実施形態では、ライナー構成部材２２にリブ４４２を設けた例を説明したが、ライナー構成部材２１にリブ４４２を設けてもよい。つまり、ライナー構成部材２１、２２のうち少なくとも片方のライナー構成部材にリブ４４２を設ければよい。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、材料、条件、形状、サイズなどは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。

１：圧力容器
２：容器本体
３：口金
５：貯留空間
１１：ライナー
１２：補強部
２１：ライナー構成部材（他方のライナー分体）
２２：ライナー構成部材（一方のライナー分体）
３４、４４：溶着部
３４１、４４１：溶着端面
４４２：リブ

Claims (1)

1. 溶着される端部をもつ一対のライナー分体を対向させて溶着する圧力容器のライナーの製造方法であって、
   一方のライナー分体の厚みは、他方のライナー分体の厚みよりも厚く、
   前記一方のライナー分体の端部におけるライナー内面側にリブを設け、
   前記溶着される端部に生じる前記ライナー内面側のバリが、前記リブによって前記ライナー内面側から覆われるように、前記ライナー分体同士が溶着されることを特徴とする圧力容器のライナーの製造方法。

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