JP2017057890A - ライナー - Google Patents

Abstract

【課題】ライナーパーツを溶着したライナーの溶着強度の低下を抑制する。【解決手段】ライナーを構成する溶着対象の第１のライナーパーツと第２のライナーパーツにおける第１のライナーパーツは、ライナー内周壁の側において、第２のライナーパーツの端面の溶着対象面となる溶着端面を含むライナーパーツ周端部周壁から突出した内周壁側突出部を備える。この内周壁側突出部は、第２のライナーパーツのライナーパーツ周端部周壁との間で空隙を形成し、この空隙を第２のライナーパーツの端面と第１のライナーパーツの溶着端面と溶着の際の溶着ビートの形成領域とする。【選択図】図４

Description

本発明は、ライナーに関する。

ライナーは、高圧ガスタンクのコア材として用いられ、複数のライナーパーツを溶着して一体化されている（例えば、特許文献１）。

特開２００６−１５３１７６号公報

この特許文献では、ライナーパーツとは別体の環状部材を用いることで、溶着端面の溶着面積を増やして強度確保を図っているものの、次のような問題点が指摘されるに到った。ライナーパーツの溶着に伴って、溶着部位には溶着ビートが必然的に形成される。溶着ビートではノッチが発現することがあり、ノッチは溶着部位の強度低下を招きかねない。ライナーパーツ同士の溶着端面を別体の環状部材を用いることで広くしても、ライナー内周壁の側では、溶着ビートが残る。溶着ビートの形状は、溶着の進み方に左右されて一律とはならない他、溶着ビートは、ライナー内周壁の側で何の制限を受けることなく溶着部位から盛り上がって形成される。こうしたことから、ライナー内周壁の溶着ビートがノッチを発現させる形状となり得るので、溶着強度の低下が危惧される。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部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。

（１）本発明の一形態によれば、ライナーが提供される。このライナーは、複数のライナーパーツを溶着して一体化されたライナーであって、溶着の対象となる第１のライナーパーツと第２のライナーパーツにおける前記第１のライナーパーツは、前記第２のライナーパーツの端面の溶着対象面となる溶着端面と、ライナー内周壁の側において前記溶着端面を含むライナーパーツ周端部周壁から突出し、前記端面を含む前記第２のライナーパーツのライナーパーツ周端部周壁との間で空隙を形成する内周壁側突出部とを備える。そして、該内周壁側突出部は、前記空隙を前記第２のライナーパーツの前記端面と前記第１のライナーパーツの前記溶着端面と溶着の際の溶着ビートの形成領域とする。

この形態のライナーは、第２のライナーパーツの端面と第１のライナーパーツの溶着端面とが溶着される際、溶着に伴う溶着ビートを、第１のライナーパーツの内周壁側突出部が第２のライナーパーツのライナーパーツ周端部周壁との間で形成した空隙に形成する。よって、溶着ビートの形状は、この空隙で規定される形状に制限される。この結果、この形態のライナーによれば、溶着ビートの形成過程における形状制限により、溶着ビートにノッチが発現し難くすることが可能となり、溶着強度の低下を抑制できる。

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、ライナーの製造方法や製造装置の形態で実現することができる。

本実施形態のライナーの概略構成を示す断面を一部拡大図と共に示す説明図である。 ライナー製造装置を用いて本実施形態に係るライナーを製造する製造手順の第１ステップを示す説明図である。 ライナー製造装置を用いたライナー製造手順の第２ステップを示す説明図である。 ライナー製造装置を用いたライナー製造手順の第３ステップを示す説明図である。 第１変形例のライナーを製造する製造手順の第１ステップを示す説明図である。 ドーム部とシリンダー部の溶着の様子を概略的に示す説明図である。 第２変形例のライナーの構成とドーム部とシリンダー部の溶着の様子を概略的に示す説明図である。 溶着ビートの形成領域をドーム部とシリンダー部の内周壁側突出部で形成する変形例を示す説明図である。 溶着ビートの形成領域をドーム部とシリンダー部の内周壁側突出部で形成する他の変形例を示す説明図である。

図１は本実施形態のライナー１０の概略構成を示す断面を一部拡大図と共に示す説明図である。ライナー１０は、中空のタンク容器であり、長手方向の両端のドーム部２０と、その間のシリンダー部３０の三つのライナーパーツを備える。ドーム部２０は、ナイロン系樹脂等の適宜な樹脂にて型成型された型成型品であり、シリンダー部３０は、ナイロン系樹脂等の適宜な樹脂を円筒形状に押出成形した成形品である。そして、この両ライナーパーツをパーツ端部で溶着して一体化することで、ライナー１０が形成される。このパーツ一体化を経て、ライナー１０は、円筒状のシリンダー部３０の両側に球面形状のドーム部２０を備えたガスバリア性の樹脂製中空容器となる。

ライナー１０は、一方のドーム部２０の頂上箇所に口金４０を備え、他方のドーム部２０の頂上箇所に口金５０を備える。こうして装着された口金４０と口金５０の両口金は、ライナー軸線を中心軸として向かい合い、ライナー製造時には、後述のドーム保持治具１１０と共に、ドーム部２０を片持ち支持する。また、上記の両口金は、タンク製造時には、ライナー外周への繊維強化樹脂層の形成や各種測定の際のライナー１０の回転軸回りの受け具として機能する。口金４０と口金５０は、アルミニウムまたはその合金といった軽量金属で形成され、口金４０は、図示しないバルブの装着のために高圧シール仕様のテーパネジの貫通孔を備える。口金５０は、ライナー外側および内側に同心の有底孔を備える。そして、口金４０の貫通孔と口金５０のライナー外側の有底孔は、後述のドーム保持治具１１０による片持ち支持の受け部となる。

ドーム部２０とシリンダー部３０とは、溶着の対象となる第１と第２のライナーパーツであり、第１のライナーパーツであるドーム部２０は、図１における拡大図に示すように、ドーム開口端面を、第２のライナーパーツであるシリンダー部３０の溶着端面３１の溶着対象面となる溶着端面２１とし、両溶着端面を含む溶着部位ＹＳに亘って、シリンダー部３０に溶着・固定される。なお、溶着部位ＹＳでは、ライナー製造の過程で、溶着端面２１を含むドーム部２０の溶融、および溶着端面３１を含むシリンダー部３０の溶融が起きていたので、完成品としてのライナー１０においては、溶着端面２１と溶着端面３１が判別できるわけではない。よって、拡大図では、溶着端面２１と溶着端面３１を仮想線で示している。

ドーム部２０は、ライナー内周壁の側に内周壁側突出部２２を備える。この内周壁側突出部２２は、シリンダー部３０のシリンダー開口側周壁３０ｅに対してオーバーラップするよう、溶着端面２１を含むドーム開口側周壁２０ｅから突出して、シリンダー開口側周壁３０ｅとの間に空隙を形成する。そして、ドーム部２０は、内周壁側突出部２２がシリンダー部３０のシリンダー開口側周壁３０ｅに対してオーバーラップした領域（以下、オーバーラップ領域）に、溶着端面２１と溶着端面３１とを溶着する際に溶着部位ＹＳから押し出された溶融樹脂で形成された溶着ビートＹＢを残存させている。この場合、ドーム開口側周壁２０ｅは、溶着端面２１を含むライナーパーツ周端部周壁に該当し、シリンダー開口側周壁３０ｅは、溶着端面３１を含むライナーパーツ周端部周壁に該当する。

図２はライナー製造装置１００を用いて本実施形態に係るライナー１０を製造する製造手順の第１ステップを示す説明図である。ライナー１０の製造に用いるライナー製造装置１００は、ベース１０２と、シリンダー拘束具１０６と、ドーム保持治具１１０と、加熱ヒーター１２０とを備える。ベース１０２は、ドーム保持治具１１０をライナー軸方向に沿って往復直線動作が可能に保持すると共に、ヒーター収納孔１０４から環状の加熱ヒーター１２０を上下動可能に保持する。シリンダー拘束具１０６は、シリンダー部３０のライナー軸が水平方向となるようにベース１０２に対してシリンダー部３０を拘束して保持する。ドーム保持治具１１０は、口金４０が装着されたドーム部２０と、口金５０が装着されたドーム部２０とを、ドーム部２０のライナー軸が水平方向となるように、シリンダー部３０の両側で片持ち保持する。この場合、ドーム保持治具１１０で片持ち保持したドーム部２０のライナー軸とシリンダー拘束具１０６で保持されたシリンダー部３０のライナー軸とが重なるよう、ドーム保持治具１１０の位置調整や姿勢調整がなされる。加熱ヒーター１２０は、ドーム部２０の溶着端面２１とシリンダー部３０の溶着端面３１とを加熱溶融するよう構成され、ベース１０２から上昇した際に、上記の両溶着端面に対して放熱し、溶着端面でのドーム部２０とシリンダー部３０の溶着を図る。

上記構成のライナー製造装置１００を用いたライナー製造の第１ステップでは、シリンダー拘束具１０６でシリンダー部３０を拘束して保持し、シリンダー部３０の両側のドーム保持治具１１０にもドーム部２０を片持ち保持する。この第１ステップでは、ドーム保持治具１１０は、シリンダー部３０から離れる側に退避した位置にあるので、ドーム保持治具１１０に片持ち保持されたドーム部２０とシリンダー部３０との間には、加熱ヒーター１２０のセット領域が確保される。また、ドーム保持治具１１０に片持ち保持されるドーム部２０は、ドーム開口外周縁側に外側凸部２３を有しており、溶着端面２１をシリンダー部３０の溶着端面３１に向かい合わせる。外側凸部２３は、溶着完了後において、後述するように切削、或いは研削にて除去されるが、溶着の過程では、シリンダー部３０の位置決めとして機能する。

図３はライナー製造装置１００を用いたライナー製造手順の第２ステップを示す説明図である。図２に示した第１ステップに続く第２ステップでは、ライナー製造装置１００は、まず、加熱ヒーター１２０を、ドーム保持治具１１０に片持ち保持されたドーム部２０とシリンダー部３０との間のセット領域までベース１０２から上昇させる。次いで、ライナー製造装置１００は、ドーム部２０を片持ち保持したドーム保持治具１１０を、シリンダー部３０の側にライナー軸に沿って所定距離だけ前進駆動させ、加熱ヒーター１２０に、ドーム部２０の溶着端面２１およびシリンダー部３０の溶着端面３１を近接させる。この様子が図３に示されており、この近接により、加熱ヒーター１２０からの熱が、溶着端面２１と溶着端面３１に加え、内周壁側突出部２２の傾斜面２２ｓ（図２参照）にも加わるようになる。ライナー製造装置１００は、加熱ヒーター１２０の上昇セットと、その後の加熱ヒーター１２０による加熱を所定時間継続して、第２ステップから第３ステップに推移する。加熱ヒーター１２０による加熱を継続する第２ステップにより、溶着端面２１を含んでドーム開口側周壁２０ｅが溶融し、溶着端面３１を含んでシリンダー開口側周壁３０ｅも溶融する。

図４はライナー製造装置１００を用いたライナー製造手順の第３ステップを示す説明図である。図３に示した第２ステップに続く第３ステップでは、ライナー製造装置１００は、まず、ドーム保持治具１１０をシリンダー部３０から離れる側に後退駆動させて、ドーム部２０とシリンダー部３０との間隔を広げ、加熱ヒーター１２０をベース１０２に降下させる。次いで、ライナー製造装置１００は、ドーム部２０を片持ち保持したドーム保持治具１１０を、シリンダー部３０の側にライナー軸に沿って改めて所定距離だけ前進駆動させて、加熱ヒーター１２０により加熱済みのドーム部２０の溶着端面２１とシリンダー部３０の溶着端面３１とが密着した上で、両溶着端面付近の溶融部が混じり合うようドーム部２０をシリンダー部３０に向けて押し付ける。この様子が図４の拡大図に示されており、溶着端面２１を含んで上記の第２ステップで溶融済みのドーム開口側周壁２０ｅと溶着端面３１を含んで上記の第２ステップにより溶融済みのシリンダー開口側周壁３０ｅとが、第３ステップにおける上記の押し付けにより、図示する溶着部位ＹＳにおいて溶着し、この溶着に伴い溶着ビートＹＢが、シリンダー開口側周壁３０ｅに対する内周壁側突出部２２のオーバーラップ領域に生じ、溶着ビートＹＢはこのオーバーラップ領域に残存することになる。つまり、内周壁側突出部２２がシリンダー開口側周壁３０ｅにオーバーラップして形成した空隙たるオーバーラップ領域が溶着ビートＹＢの形成領域となる。この溶着ビートＹＢの形成の際、シリンダー部３０は外側凸部２３により位置決めされているので、溶着部位ＹＳでのドーム部２０とシリンダー部３０の溶着および溶着ビートＹＢの形成は、高い繰り返し精度で起きることになる。なお、図４の拡大図においても、既述したように溶着端面２１と溶着端面３１を仮想線で示している。

ライナー製造装置１００は、図４に示す第４ステップにおいて、上記した押付の後、所定時間、具体的には、溶着部位ＹＳの樹脂冷却が完了するまでの時間に亘り、シリンダー部３０に向けてのドーム部２０の押し付けを維持し、冷却・養生を図る。ライナー製造装置１００は、冷却養生の後、ドーム保持治具１１０をドーム部２０から取り外されるよう後退駆動させ、ライナー製造装置１００からライナー１０が取り外されるようにする。ライナー１０の取り外しにより、第４ステップが終了し、最終ステップとして、ライナー１０の外表面におけるドーム部２０とシリンダー部３０の溶着箇所に残った外側凸部２３を、切削バイトを用いて切削除去したり、研磨ローラーを用いて研削除去することで、最終製品としてのライナー１０が得られる。

以上説明した本実施形態のライナー１０は、溶着の対象となるドーム部２０とシリンダー部３０と溶着して一体化するに当たり、ライナー内周壁の側における溶着ビートＹＢを、シリンダー部３０のシリンダー開口側周壁３０ｅに対するドーム部２０の内周壁側突出部２２のオーバーラップ領域に生じさせ、溶着ビートＹＢの形状をオーバーラップ領域で規定される形状に制限する。よって、本実施形態のライナー１０によれば、ドーム部２０とシリンダー部３０の溶着に伴う溶着ビートＹＢの形成過程における形状制限により、溶着ビートＹＢにノッチが発現し難くできるので、溶着強度の低下を抑制できる。しかも、こうした溶着強度の低下抑制を、ドーム部２０におけるドーム開口側周壁２０ｅに内周壁側突出部２２を設けて、この内周壁側突出部２２をシリンダー部３０のシリンダー開口側周壁３０ｅに対してオーバーラップさせるだけで済むので、簡便である。

本実施形態のライナー１０は、シリンダー開口側周壁３０ｅに対する内周壁側突出部２２のオーバーラップ領域に残存する溶着ビートＹＢを、内周壁側突出部２２の傾斜面２２ｓにおける溶着ビートＹＢの発現領域において、ドーム部２０とシリンダー部３０の溶着に寄与させる。よって、本実施形態のライナー１０によれば、溶着強度の低下をより一層抑制できる。

本実施形態のライナー１０は、溶着対象となるドーム部２０とシリンダー部３０において、ドーム部２０の側に溶着強度低下の抑制のための内周壁側突出部２２を設けた。ドーム部２０は、型成型品であるので、内周壁側突出部２２を含めて型成型できる。よって、内周壁側突出部２２を有するドーム部２０を得るに当たり、切削加工が不要であることから、低コスト化を図ることができる。

図５は第１変形例のライナー１０Ａを製造する製造手順の第１ステップを示す説明図であり、図６はドーム部２０Ａとシリンダー部３０の溶着の様子を概略的に示す説明図である。ライナー１０Ａは、既述したライナー製造装置１００を用いて製造されるが、ドーム部２０Ａにおける内周壁側突出部２２Ａと外側凸部２３Ａの形態が相違する。変形例のライナー１０Ａの内周壁側突出部２２Ａは、シリンダー部３０のシリンダー開口側周壁３０ｅに対してオーバーラップするものの、既述した実施形態に比べてシリンダー開口側周壁３０ｅに対して広角にオーバーラップする。変形例のライナー１０Ａの外側凸部２３Ａは、溶着端面２１に連続してライナー外側に延びる。この変形例のライナー１０Ａでは、図６に示すように、シリンダー開口側周壁３０ｅに対する外側凸部２３Ａのオーバーラップ領域に溶着ビートＹＢが形成される他、溶着端面２１から連続した外側凸部２３Ａの側にも溶着ビートＹＢｏが形成される。そして、この変形例によっても、シリンダー開口側周壁３０ｅに対する外側凸部２３Ａのオーバーラップ領域に溶着ビートＹＢを形成することで、既述した効果を奏することができる。なお、外側凸部２３Ａは、溶着ビートＹＢｏと共に切削により除去される、或いは研削により除去されるので、強度低下には関与しない。

図７は第２変形例のライナー１０Ｂの構成とドーム部２０Ｂとシリンダー部３０の溶着の様子を概略的に示す説明図である。ライナー１０Ｂは、ドーム部２０Ｂの内周壁側突出部２２における傾斜面２２ｓに、凹所２５を備える点でライナー１０と相違する。この変形例のライナー１０Ｂによれば、シリンダー部３０のシリンダー開口側周壁３０ｅに対する内周壁側突出部２２のオーバーラップ領域において、凹所２５を溶着ビートＹＢが埋めるように溶着ビートＹＢを形成することで、溶着ビートＹＢの形状をより一層制限するので、溶着ビートＹＢにノッチがより一層発現し難くできるので、溶着強度の低下を高い実効性で抑制できる。

本発明は、上述の実施形態や実施例、変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態、実施例、変形例中の技術的特徴は、上述の課題の一部または全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部または全部を達成するために、適宜、差し替えや組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

既述した実施形態では、ドーム部２０に内周壁側突出部２２を設けてシリンダー開口側周壁３０ｅにオーバーラップするようにしたが、シリンダー部３０のシリンダー開口側周壁３０ｅに内周壁側突出部を設けて、この内周壁側突出部をドーム部２０の内周壁側突出部２２に対してオーバーラップするようにしてもよい。

既述した実施形態では、ライナー１０を、シリンダー部３０の両側にドーム部２０を溶着したスリーパーツ品としたが、これに限らない。例えば、ドーム部２０を、その開口端からシリンダー部３０の半分の長さに想到する円筒体を延在させたライナーパーツとし、円筒体を有するドーム部２０を円筒体端部の側で溶着するツーパーツ品としてもよい。

既述した実施形態では、加熱ヒーター１２０によりドーム部２０とシリンダー部３０とを溶着端面２１，３１の側から加熱して溶融したが、レーザー光を溶着端面２１，３１に照射して加熱・溶融するようにしてもよい。

既述した実施形態では、溶着ビートＹＢの形成領域たる空隙をドーム部２０の内周壁側突出部２２により形成したが、ドーム部２０とシリンダー部３０とが共に内周壁側突出部を備えて、空隙を形成してもよい。図８は溶着ビートＹＢの形成領域をドーム部２０とシリンダー部３０の内周壁側突出部で形成する変形例を示す説明図であり、図９は溶着ビートＹＢの形成領域をドーム部２０とシリンダー部３０の内周壁側突出部で形成する他の変形例を示す説明図である。これらの変形例では、ドーム部２０のドーム開口側周壁２０ｅから突出した内周壁側突出部２２Ｂと、シリンダー部３０Ａのシリンダー開口側周壁３０ｅから突出した内周壁側突出部３２とが向かい合って溶着ビートＹＢの形成領域としての空隙を形成している。これらの場合、内周壁側突出部２２Ｂに着目すれば、この内周壁側突出部２２Ｂは、ライナー内周壁の側においてドーム開口側周壁２０ｅから突出し、シリンダー部３０Ａのシリンダー開口側周壁３０ｅとの間で空隙を形成し、この空隙を溶着ビートＹＢの形成領域としていると言える。そして、内周壁側突出部３２にあっては、上記した内周壁側突出部２２Ｂによる空隙形成に、シリンダー開口側周壁３０ｅの側で関与していることになる。

１０、１０Ａ、１０Ｂ…ライナー
２０、２０Ａ、２０Ｂ…ドーム部
２０ｅ…ドーム開口側周壁
２１…溶着端面
２２、２２Ａ…内周壁側突出部
２２ｓ…傾斜面
２３、２３Ａ…外側凸部
２５…凹所
３０、３０Ａ…シリンダー部
３０ｅ…シリンダー開口側周壁
３２…内周壁側突出部
３１…溶着端面
４０…口金
５０…口金
１００…ライナー製造装置
１０２…ベース
１０４…ヒーター収納孔
１０６…シリンダー拘束具
１１０…ドーム保持治具
１２０…加熱ヒーター
ＹＢ…溶着ビート
ＹＢｏ…溶着ビート
ＹＳ…溶着部位

Claims (1)

1. 複数のライナーパーツを溶着して一体化されたライナーであって、
   溶着の対象となる第１のライナーパーツと第２のライナーパーツにおける前記第１のライナーパーツは、
   前記第２のライナーパーツの端面の溶着対象面となる溶着端面と、
   ライナー内周壁の側において前記溶着端面を含むライナーパーツ周端部周壁から突出し、前記端面を含む前記第２のライナーパーツのライナーパーツ周端部周壁との間で空隙を形成する内周壁側突出部とを備え、
   該内周壁側突出部は、前記空隙を前記第２のライナーパーツの前記端面と前記第１のライナーパーツの前記溶着端面と溶着の際の溶着ビートの形成領域とする、ライナー。

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