JP2017144657A - ライナーの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧タンク等の中空形状の樹脂製ライナーの製造方法における、分割ライナーの溶着後の切削工数を削減することができ、溶着の幅を確実に確保することができるライナーの製造方法の提供。【解決手段】端部ライナー２２は、中央ライナー２１よりもライナーの長尺方向において短く、端部ライナー２２の端面２２ａにおける外径が、中央ライナー２１の端面２１ａにおける外径以上であり、端部ライナー２２の端面２２ａにおける外径が最大且つ中央ライナー２１の端面２１ａにおける外径が最小の際に、端面２１ａ、２２ａのうち溶着される部分の幅が所定値以上となる厚みを有する、端部ライナー２１及び中央ライナー２２を準備する工程と、端部ライナー２２の端面２２ａと中央ライナー２１の端面２１ａを加熱して溶着する工程と、を備えるライナー１１の製造方法。【選択図】図１

Description

本発明は、ライナーの製造方法に関する。

水素ガス等の貯蔵に利用される容器として圧力容器（高圧タンク）がある。この高圧タンクとして、軽量化等の観点から、中空形状の樹脂製のライナーと、当該ライナーの外表面に繊維束を巻回して形成される補強層（ＣＦＲＰ層）とを備えたものがある。

この種のライナーは、予め分割して成形された分割成形品を互いに接合することで構成されることが知られており、例えば下記特許文献１では、三分割された分割ライナーを接合することでライナーを構成している。三つの分割ライナーのうち、両端に位置する二つの分割ライナー（以下、端部ライナーとも称する）は、半球状のドーム部を有し、中央に位置する分割ライナー（以下、中央ライナーとも称する）は、円筒状に形成されている。この端部ライナーと中央ライナーとの端面同士を溶着により接合することでライナーが形成される。

特開２００７−２２３０８７号公報

ところで、ライナー上には繊維束を巻回して補強層が形成されるため、端部ライナーと中央ライナーとの溶着部に段差が生じないようにする必要があるが、例えば分割ライナーを成形する際の型による公差があるため、接合面でずれが生じるおそれがある。このため、溶着した後には、溶着部に段差が生じないように外径の大きい分割ライナーを削らなければならない。ところが、削る方の分割ライナーが大きいと工数がかかってしまう。また、公差の大小又は接合条件によっては、必要な溶着の幅を確保できないおそれがある。

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、分割ライナーの溶着後の切削工数を削減することができ、溶着の幅を確実に確保することができる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ライナーの製造方法は、円筒状の中央ライナーと、前記中央ライナーの両端側に設けられるドーム部を有する端部ライナーとを備えたライナーの製造方法において、前記端部ライナーは、前記中央ライナーよりもライナーの長尺方向において短く、前記端部ライナーの端面における外径が、前記中央ライナーの端面における外径以上であり、前記端部ライナーの端面における外径が最大且つ前記中央ライナーの端面における外径が最小の際に、前記端面のうち溶着される部分の幅が所定値以上となる厚みを有する、前記端部ライナー及び前記中央ライナーを準備する工程と、前記端部ライナーの端面と前記中央ライナーの端面を加熱して溶着する工程と、を備える。

このような端部ライナー及び中央ライナーを用意して、溶着により接合してライナーを成形することで、接合面にずれが生じたとしても、端部ライナーが外側にはみ出るようになり、溶着後の切削では端部ライナーを削ることになる。溶着後に端部ライナーを削る方が、溶着後に端部ライナーよりも長手方向において長い中央ライナーを削る場合と比較して、切削工数を削減することができる。また、溶着される部分の幅が所定値以上となるように溶着されるので、必要な溶着幅が確保される。なお、この所定値は、予め定められた、最低必要とされる溶着幅に設定されることが好ましい。

本発明によれば、分割ライナーの溶着後の切削工数を削減することができ、溶着の幅を確実に確保することができるライナーの製造方法を提供することができる。

分割ライナーを溶着する前の状態（ライナー製造手順の準備工程）を示す説明図である。 分割ライナーを溶着した後の状態（ライナー製造手順の溶着工程）を示す説明図である。 分割ライナーの溶着部周辺を拡大して示す説明図である。

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。

本実施形態におけるライナーの製造方法は、ライナーを構成する分割ライナーを準備する工程と、分割ライナーを溶着する溶着工程とを備える。まず、ライナーを構成する分割ライナーについて説明する。図１は、分割ライナーを溶着する前の状態を示す説明図である。

図１に示すように、ライナー１１は、長手方向において三分割された三つの分割ライナー２１、２２、２２を接合することで構成される。両端に位置する二つの分割ライナー２２、２２（以下、端部ライナー２２とも称する）は、略半球状のドーム部１０ｂを有する。中央に位置する分割ライナー２１（以下、中央ライナー２１とも称する）は、全体の形状が円筒状に形成され、軸方向の両端側は開口している。このような端部ライナー２２と中央ライナー２１とを溶着により接合することで、略円筒形のタンク容器（内殻）であるライナー１１が成形される。ライナー１１の内部は、燃料ガスとしての水素等を貯留する貯留空間５となっている。

本実施形態では、ライナー１１の長尺方向（図１では左右方向）において、端部ライナー２２（図１に示す端部の幅）は、中央ライナー２１（図１に示す中央部の幅）よりも短い。

図１に示すように、端部ライナー２２は、ドーム部１０ｂの頂上箇所に口金３を備える。口金３は、例えばステンレスなどの金属で形成されている。口金３の開口部には、バルブアッセンブリ（バルブや継手等の配管要素を一体的に組み込んだもの）などの部品が接続され、当該バルブアッセンブリにより貯留空間５と外部のガス流路との間が接続される。図１では、ライナー１１の両端部に口金３を設けたが、片方の端部にのみ口金３を設けても良い。

なお、図１に示すライナー１１の外表面に、強化繊維を巻き付けて補強層を形成して高圧タンクを得ることができる。この高圧タンクは、例えば車両に搭載され、燃料ガスとしての水素などを貯留することができる。補強層は、例えば炭素繊維とエポキシ樹脂を含む繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）からなる。なお、図１〜図３では、補強層の図示を省略している。

続いて、端部ライナー２２と中央ライナー２１との溶着について説明する。図２は、分割ライナーを溶着した後の状態（溶着工程）を示す説明図である。図３は溶着部を示す拡大図であって、図３（Ａ）は、端部ライナー２２の成形品及び中央ライナー２１の成形品がノミナルでできた状態を示し、図３（Ｂ）は、中央ライナー２１の端面２１ａにおける外径が最大であり、端部ライナー２２の端面２２ａにおける外径が最小である状態を示し、図３（Ｃ）は、中央ライナー２１の端面２１ａにおける外径が最小であり、端部ライナー２２の端面２２ａにおける外径が最大である状態を示す。

一方の端部ライナー２２（図２では左側の分割ライナー２２）は、中央ライナー２１の一端側（端面２１ａ）に溶着される端面２２ａを有している。同様に、他方の端部ライナー２２（図２では右側の分割ライナー２２）は、中央ライナー２１の他端側（端面２１ａ）に溶着される端面２２ａを有している。各端部ライナー２２と中央ライナー２１とが溶着される際には、この端面２１ａと端面２２ａとが接合されて溶着される。なお、端面２１ａ及び端面２２ａは、図２の例では、ライナー１１の軸方向に対して直交しているが、これに限定されず、所定角度傾斜していてもよい。

ところで、ドーム部１０ｂを有する端部ライナー２２は、ナイロン系樹脂等の適宜な樹脂を例えば射出成型で得られる成形品であり、円筒状の中央ライナー２１は、ナイロン系樹脂等の適宜な樹脂を例えば押出成型で得られる成形品である。この端部ライナー２２の外径の大きさや中央ライナー２１の外径の大きさは、射出成型や押出成型において用いられる型の精度や、ライナーを溶着する時に装着する治具（図示略）の傾き等に応じて、変化する。この外径の大きさにずれ（公差）があると、端部ライナー２２、２２と中央ライナー２１との接合部（溶着部）には段差が生じることがあるが、ライナー１１の外表面には補強層を形成する必要があるため、段差が生じないように溶着後に外径の大きい分割ライナーを削らなければならない。ところが、削る方の分割ライナーが大きいと工数がかかってしまう。また、公差の大小又は接合条件によっては、必要な溶着の幅を確保できないおそれがある。

そこで、本実施形態では、下記（１）及び（２）をいずれも満たすような端部ライナー２２と中央ライナー２１とを準備し、これら端部ライナー２２と中央ライナー２１とを溶着する。
（１）端部ライナー２２の端面２２ａにおける外径が、常に中央ライナー２１の端面２１ａにおける外径以上となる、すなわち（端部外径）−（中央部外径）＝Ｄ≧０となる、端部ライナー２２及び中央ライナー２１を準備する。
（２）端部ライナー２２の端面２２ａにおける外径が最大且つ中央ライナー２１の端面２１ａにおける外径が最小の際に（図３（Ｃ））、端面２１ａ、２２ａのうち溶着される部分の幅Ｗが所定値以上となる厚み（ライナーの幅）を有する、端部ライナー２２及び中央ライナー２１を準備する。

なお、上記所定値は、端部ライナー２２の端面２２ａにおける外径が最大且つ中央ライナー２１の端面２１ａにおける外径が最小の際に最低必要とされる溶着幅（最低溶着幅）に設定されるものであり、例えば３〜５ｍｍの範囲に設定されることが好ましい。

そして、図２に示すように、端部ライナー２２、２２の端面２２ａ、２２ａと中央ライナー２１の端面２１ａとを加熱して溶着することで、ライナー１１が作成される。

このような分割ライナー成形品（端部ライナー２２、２２及び中央ライナー２１）を用い、溶着によりライナー１１を成形することにより、溶着後、端面２１ａ、２２ａにおいて一方の分割ライナーがはみ出たとしても、ライナー１１の長手方向に短い端部ライナー２２を削ることになる。このため、端部ライナー２２よりも長い中央ライナー２１を削る場合と比較して、溶着後の溶着部における切削工数を削減することができる。また、端面２１ａ、２２ａ同士を溶着する際に、最低必要とされる溶着幅が確保される。

以上説明した、本実施形態におけるライナーの製造方法は、円筒状の中央ライナー２１と、中央ライナー２１の両端側に設けられるドーム部１０ｂを有する端部ライナー２２とを備えたライナーの製造方法であって、端部ライナー２２は、中央ライナー２１よりもライナーの長尺方向において短く、端部ライナー２２の端面２２ａにおける外径が、中央ライナー２１の端面２１ａにおける外径以上であり、端部ライナー２２の端面２２ａにおける外径が最大且つ中央ライナー２１の端面２１ａにおける外径が最小の際に、端面２１ａ、２２ａのうち溶着される部分の幅が所定値以上となる厚みを有する、端部ライナー２１及び中央ライナー２２を準備する工程と、端部ライナー２２の端面２２ａと中央ライナー２１の端面２１ａを加熱して溶着する工程と、を備える。

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。すなわち、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：高圧タンク
３：口金
５：貯留空間
１０ｂ：ドーム部
１１：ライナー
２１：分割ライナー（中央ライナー）
２１ａ：端面
２２：分割ライナー（端部ライナー）
２２ａ：端面

Claims (1)

1. 円筒状の中央ライナーと、前記中央ライナーの両端側に設けられるドーム部を有する端部ライナーとを備えたライナーの製造方法において、
   前記端部ライナーは、前記中央ライナーよりもライナーの長尺方向において短く、
   前記端部ライナーの端面における外径が、前記中央ライナーの端面における外径以上であり、
   前記端部ライナーの端面における外径が最大且つ前記中央ライナーの端面における外径が最小の際に、前記端面のうち溶着される部分の幅が所定値以上となる厚みを有する、前記端部ライナー及び前記中央ライナーを準備する工程と、
   前記端部ライナーの端面と前記中央ライナーの端面を加熱して溶着する工程と、を備えるライナーの製造方法。