JP2020128784A - 高圧容器 - Google Patents

Abstract

【課題】高圧の流体を収容しても蓋部材を強固に保持することができる高圧容器を得る。【解決手段】インナ部材２４が胴体部１２の軸方向内側へ移動するに連れて、インナ部材２４とテーパ部２０ＢＢとの干渉量が多くなるため、筒状部材２０の外周面２０Ｃが胴体部１２の内周面１２Ｃへと押し付けられる。一方、胴体部１２の外周面１２Ｂにおける筒状部材２０の外周面２０Ｃに対応した位置に設けられた保持部材２６は、胴体部１２の外周面１２Ｂに当接するローレット部２０ＣＡが形成されていることから、筒状部材２０の外周面２０Ｃが胴体部１２側へ押し付けられる際に胴体部１２の径方向外側への変形が抑制されるため、筒状部材２０のローレット部２０ＣＡが胴体部１２の内周面１２Ｃに食い込み易くなる。このため、保持部材２６が胴体部１２から外れ難くなり、筒状部材２０惹いては蓋部材１８の軸方向の変位の抑制を維持することができる。【選択図】図１

Description

本発明は、高圧容器に関する。

下記特許文献１には、水素貯蔵装置の内容器が開示されている。この水素貯蔵装置の内容器では、一端が閉じた円筒状に形成されかつ開口端に雌ねじ部を有する容器本体と、容器本体の雌ねじ部に螺合する雄ねじ部を有する円板状の蓋と、を有している。したがって、雄ねじ部と雌ねじ部とが噛み合うことで、蓋と容器本体とが連結されて容器本体の内部に収容される水素貯蔵材料の膨張を防ぐことができる。

特開２００９−１０３２５９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された構成では、蓋と内容器とにそれぞれ形成された雄ねじ部と雌ねじ部とが噛み合うことで、蓋と容器本体とが連結される構成のため、高圧の流体を内部に収容すると、容器本体の変形により雄ねじ部と雌ねじ部との嵌合が解除される可能性がある。したがって、上記先行技術はこの点で改良の余地がある。

本発明は上記事実を考慮し、高圧の流体を収容しても蓋部材を強固に保持することができる高圧容器を得ることを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る高圧容器は、円筒状に形成された胴体部と、前記胴体部の長手方向の端部から前記胴体部の内部に挿入されて当該内部を閉塞可能とする蓋部材と、前記胴体部の内部に挿入されかつ前記蓋部材における前記胴体部の軸方向外側面に設けられていると共に、前記胴体部の軸方向に沿って延設される円筒状に形成され、前記胴体部の内周面に当接する外周面に凹凸形状が形成されかつ内周面に前記胴体部の軸方向内側へ向かうに連れて前記胴体部の径方向内側へと傾けられたテーパ部が形成されている筒状部材と、前記筒状部材の内部に挿入されかつ前記蓋部材に螺合されていると共に、前記胴体部の軸方向内側へ移動可能とされている締結具と、前記締結具の外周部に設けられていると共に、前記筒状部材のテーパ部に当接しかつ前記締結具と共に前記胴体部の軸方向内側へ移動可能とされているインナ部材と、前記胴体部の外周面における前記筒状部材の外周面に対応した位置に設けられていると共に、前記胴体部の外周面に当接する凹凸形状が形成されている保持部材と、を有している。

請求項１に記載の発明によれば、蓋部材は、円筒状に形成された胴体部の長手方向の端部から胴体部の内部に挿入されることで、胴体部の内部を閉塞可能としている。この蓋部材における胴体部の軸方向外側面には、筒状部材が設けられており、この筒状部材も胴体部の内部に挿入されている。したがって、胴体部の軸方向に沿って延設される円筒状に形成されている筒状部材は、外周面が胴体部の内周面に当接する。この外周面には、凹凸形状が形成されている。一方、筒状部材の内周面には、テーパ部が形成されている。このテーパ部には、インナ部材が当接されており、当該インナ部材は、締結具と共に胴体部の軸方向内側へ移動可能とされている。したがって、インナ部材が胴体部の軸方向内側へ移動するに連れて、テーパ部惹いては筒状部材が径方向外側へ押し広げられるため、筒状部材の外周面が胴体部の内周面へと押し付けられる。これにより、筒状部材の凹凸形状が胴体部の内周面に食い込むことで、接触面積を増やして摩擦力を向上させることができる。このため、筒状部材惹いては蓋部材の軸方向での変位が抑制される。一方、胴体部の外周面における筒状部材の外周面に対応した位置には、保持部材が設けられており、この保持部材は、胴体部の外周面に当接する凹凸形状が形成されていることから、筒状部材の外周面が胴体部側へ押し付けられる際に保持部材によって胴体部の径方向外側への変形が抑制されるため、筒状部材の凹凸形状が胴体部の内周面に食い込み易くなる。また、胴体部の内部に高圧の流体が収容されることで、胴体部自体が胴体部の径方向外側へ向けて変形しようとすると、保持部材の凹凸形状が胴体部の外周面に食い込むことで、接触面積を増やして摩擦力を向上させることができる。このため、保持部材が胴体部から外れ難くなり、筒状部材惹いては蓋部材の軸方向の変位の抑制を維持することができる。

請求項１記載の本発明に係る高圧容器は、高圧の流体を収容しても蓋部材を強固に保持することができるという優れた効果を有する。

一実施形態に係る高圧容器の長手方向端部かつ蓋部材の組み付け前の状態を示す軸中心に切断した状態の断面図である。 図１に対し蓋部材の組み付け後の状態を示す断面図である。

以下、図１、図２を用いて、本発明に係る高圧容器１０の一実施形態について説明する。

（全体構成）
図１に示されるように、高圧容器１０は、一例として、燃料電池車両のフロアパネル（不図示）の車両下方側にてフロアパネルに沿うように複数配置されており、これによって図示しないタンクモジュールを構成している。

（胴体部）
高圧容器１０は、一例として、車両前後方向に延設された軸Ｃを軸方向（長手方向）とする円柱状に形成されている。この高圧容器１０は、円筒状に形成された胴体部１２と、胴体部１２の軸方向（長手方向）外方側の一対の端部１２Ａにそれぞれ設けられた口金１６（図２参照）とを含んで構成されている。胴体部１２は、円筒状に形成されかつ一例としてアルミニウム合金により構成されたライナと、シート状のＣＦＲＰ（炭素繊維強化樹脂）をライナの外周面に巻き付けることで形成された補強層（いずれも不図示）とを有している。なお、補強層の内部には、繊維強化樹脂内の図示しない炭素繊維が胴体部１２の周方向及び軸方向にそれぞれ沿うように配列されている。また、以下の説明では、高圧容器１０、胴体部１２及び口金１６の軸方向はすべて同一の方向とする。

（口金）
胴体部１２の軸方向外方側の端部１２Ａにそれぞれ設けられた口金１６は、一例として同一の構成とされており、以下の説明では胴体部１２の長手方向一方側の口金１６についてのみ説明する。口金１６は、蓋部材１８と、筒状部材２０と、締結具２２と、インナ部材２４と、保持部材２６と、を有している。

（蓋部材）
蓋部材１８は、胴体部１２の軸方向を厚さ方向とした円盤状に形成されており、外径寸法が胴体部１２の内径寸法と略同一とされている。したがって、蓋部材１８は、胴体部１２の内部に挿入可能とされている（図２参照）。なお、図示はしないが、蓋部材１８の外周面１８Ａには、一例として、弾性部材により構成されたパッキン部材が全周に亘って設けられており、蓋部材１８が胴体部１２の内部に挿入された状態では、このパッキン部材は胴体部１２の径方向に沿って弾性的に変形された状態となる。これにより、胴体部１２の内部が閉塞可能とされている。

蓋部材１８における胴体部１２の軸方向視での中央部には、厚さ方向に貫通された係合穴１８Ｂが形成されている。この係合穴１８Ｂには、図示しない雌ねじ部が形成されており、締結具２２の雄ねじ部２２Ａと螺合するように構成されている。

（筒状部材）
筒状部材２０は、胴体部１２の軸方向に沿って延設された円筒状に形成されている。筒状部材２０の長手方向の一方側の端部２０Ａは、蓋部材１８における胴体部１２の軸方向外側面１８Ｃに当接されている。また、筒状部材２０の外周面２０Ｃには、凹凸形状としてのローレット部２０ＣＡが形成されている。このローレット部２０ＣＡは、ローレット加工により筒状部材２０の径方向にて多数の凹凸を有している。なお、筒状部材２０の外周面２０Ｃの外径寸法は、胴体部１２の内径寸法よりわずかに小さい程度に設定されている。これにより、筒状部材２０は、胴体部１２の内部に挿入が可能とされている。

筒状部材２０の内周面２０Ｂには、テーパ部２０ＢＢが設けられている。このテーパ部２０ＢＢは、筒状部材２０の内周面２０Ｂにおける軸方向略中央から長手方向の他方側の端部２０Ｄの範囲に亘って設けられており、筒状部材２０の端部２０Ｄから内周面２０Ｂにおける軸方向略中央へ向かうに連れて径方向外側から内側へ向かうように傾斜された傾斜面により構成されている。換言すると、内周面２０Ｂは、軸方向略中央から軸方向外側の端部２０Ｄへ向かうに連れて拡径する構成とされている。なお、内周面２０Ｂの軸方向略中央から端部２０Ａまでの範囲は、略一定の径寸法に設定されている。

（締結具）
締結具２２は、筒状部材２０の軸方向外側（端部２０Ｄ側）から筒状部材２０の内周面２０Ｂ内を経て蓋部材１８の係合穴１８Ｂ内に挿入されており、上述のように締結具２２の雄ねじ部２２Ａが係合穴の雌ねじ部に螺合されている。これによって、締結具２２の頭部２２Ｂが、蓋部材１８に対して胴体部１２の軸方向に沿って相対移動可能とされている（図２参照）。

（インナ部材）
インナ部材２４は、締結具２２の雄ねじ部２２Ａにおける外周面に設けられている。すなわち、このインナ部材２４は、胴体部１２の軸方向に沿って延設された円筒状に形成されていると共に、外周面２４Ａの径寸法が筒状部材２０の内周面２０Ｂ内に挿入可能な大きさに設定されている。また、インナ部材２４の外周面２４Ａは、胴体部１２の軸方向内側へ向かうに連れて径方向内側へ向かうように形成されている。つまり、筒状部材２０の内周面２０Ｂにおけるテーパ部２０ＢＢと同一の傾き方向とされている。なお、テーパ部２０ＢＢと外周面２４Ａとの胴体部１２の軸方向に対する傾斜角度は、それぞれ略同一とされている。

インナ部材２４の内周面２４Ｂ径寸法は、締結具２２の雄ねじ部２２Ａの径寸法より若干大きい程度に設定されていると共に、締結具２２の頭部２２Ｂの径寸法より小さく設定されている。したがって、インナ部材２４は、胴体部１２の軸方向外側への移動が締結具２２の頭部２２Ｂによって制限されながら胴体部１２の軸方向にて締結具２２に対して相対移動可能とされている。換言すると、締結具２２が胴体部１２の軸方向内側へ向かって移動すると、インナ部材２４は締結具２２の頭部２２Ｂに押されることで、締結具２２と同様に胴体部１２の軸方向内側へ向かって移動する。

（保持部材）
図２に示されるように、保持部材２６は、胴体部１２の外周面１２Ｂにおける長手方向の端部１２Ａ側に設けられている。この保持部材２６は、胴体部１２の軸方向に沿って延設された円筒状に形成されていると共に、内周面２６Ａの径寸法は胴体部１２の外径よりも若干大きい程度に設定されている。したがって、保持部材２６の内部に胴体部１２が挿入可能とされている。保持部材２６の内周面２６Ａには、凹凸形状としてのローレット部２６ＡＡが形成されている。このローレット部２６ＡＡは、ローレット加工により保持部材２６の径方向にて多数の凹凸を有している。

（口金１６の締結について）
次に、口金１６の締結について説明する。図１に示されるように、口金１６の締結具２２を緩めた（締結具２２の頭部２２Ｂを蓋部材１８に対して離間させた）状態では、締結具２２に設けられているインナ部材２４も蓋部材１８に対して離間可能となる。したがって、インナ部材２４の外周面２４Ａと筒状部材２０の内周面２０Ｂのテーパ部２０ＢＢとが離間可能となる。この状態では、口金１６を胴体部１２の軸方向に沿って胴体部１２の内部へ挿入可能となる。

一方、図２に示されるように、口金１６の締結具２２を締める（締結具２２の頭部２２Ｂを蓋部材１８に対して近接させた）状態では、締結具２２に設けられているインナ部材２４も蓋部材１８に対して近接する。したがって、インナ部材２４の外周面２４Ａと筒状部材２０の内周面２０Ｂのテーパ部２０ＢＢとが当接すると共に、締結具２２がさらに締められると、インナ部材２４が筒状部材２０のテーパ部２０ＢＢを径方向外側へ向けて押し広げる。これにより、筒状部材２０が径方向外側へ向けて拡径される。このため、胴体部１２の内部に口金１６を挿入した後、締結具２２を締めると、筒状部材２０の外周面２０Ｃのローレット部２０ＣＡが胴体部１２の内周面１２Ｃに押し付けられて食い込む。なお、口金１６は、保持部材２６におけるローレット部２６ＡＡと、筒状部材２０のローレット部２０ＣＡとが胴体部１２を挟んで対向する位置関係となる程度に胴体部１２の内部に挿入されている。

（各高圧容器の配置について）
複数の高圧容器１０は、胴体部１２の内部と連通する図示しない連通孔をそれぞれ有しており、それぞれの連通孔を互いに接続する図示しないコモンレールによって互いの胴体部１２の内部同士が連通されている。コモンレールは、バルブを介して燃料電池スタックや供給パイプ等に接続されており、これによって高圧容器１０内の流体が適宜外部へ供給可能とされている。

（作用・効果）
次に、本実施形態の作用並びに効果を説明する。

本実施形態では、図２に示されるように、蓋部材１８は、円筒状に形成された胴体部１２の長手方向の端部１２Ａから胴体部１２の内部に挿入されることで、胴体部１２の内部を閉塞可能としている。この蓋部材１８における胴体部１２の軸方向外側面１８Ｃには、筒状部材２０が設けられており、この筒状部材２０も胴体部１２の内部に挿入されている。したがって、胴体部１２の軸方向に沿って延設される円筒状に形成されている筒状部材２０は、外周面２０Ｃが胴体部１２の内周面１２Ｃに当接する。この外周面２０Ｃには、凹凸形状が形成されている。一方、筒状部材２０の内周面２０Ｂには、テーパ部２０ＢＢが形成されている。このテーパ部２０ＢＢには、インナ部材２４が当接されており、当該インナ部材２４は、締結具２２と共に胴体部１２の軸方向内側へ移動可能とされている。したがって、インナ部材２４が胴体部１２の軸方向内側へ移動するに連れて、テーパ部２０ＢＢ惹いては筒状部材２０が径方向外側へ押し広げられるため、筒状部材２０の外周面２０Ｃが胴体部１２の内周面１２Ｃへと押し付けられる。これにより、筒状部材２０のローレット部２０ＣＡが胴体部１２の内周面１２Ｃに食い込むことで、接触面積を増やして摩擦力を向上させることができる。このため、筒状部材２０惹いては蓋部材１８の軸方向での変位が抑制される。一方、胴体部１２の外周面１２Ｂにおける筒状部材２０の外周面２０Ｃに対応した位置には、保持部材２６が設けられており、この保持部材２６は、胴体部１２の外周面１２Ｂに当接するローレット部２６ＡＡが形成されていることから、筒状部材２０の外周面２０Ｃが胴体部１２側へ押し付けられる際に保持部材２６によって胴体部１２の径方向外側への変形が抑制されるため、筒状部材２０のローレット部２０ＣＡが胴体部１２の内周面１２Ｃに食い込み易くなる。また、胴体部１２の内部に高圧の流体が収容されることで、胴体部１２自体が胴体部１２の径方向外側へ向けて変形しようとすると、保持部材２６のローレット部２６ＡＡが胴体部１２の外周面１２Ｂに食い込むことで、接触面積を増やして摩擦力を向上させることができる。このため、保持部材２６が胴体部１２から外れ難くなり、筒状部材２０惹いては蓋部材１８の軸方向の変位の抑制を維持することができる。これにより、高圧の流体を収容しても蓋部材１８を強固に保持することができる。

また、締結具２２の締結度合によって、筒状部材２０のローレット部２０ＣＡが胴体部１２の内周面１２Ｃへ食い込む量を変更することができるので、製品バラつきによって胴体部１２の内周面１２Ｃと筒状部材２０のローレット部２０ＣＡとの位置関係が変化する場合でも、締結度合を調整することで略一定の摩擦力を得ることができる。

なお、上述した実施形態では、凹凸形状がローレット加工によるローレット部２０ＣＡとされているが、これに限らず、鋸歯状に形成された凹凸としてもよいし、それ以外の形状としてもよい。

また、インナ部材２４の外周面２４Ａは、胴体部１２の軸方向内側へ向かうに連れて径方向内側へ向かうように形成されているが、これに限らず、胴体部１２の径方向外側へ向けて湾曲した形状や、その他の形状に形成されてもよい。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。

１０ 高圧容器
１２ 胴体部
１２Ａ 端部
１２Ｂ 外周面（胴体部の外周面）
１２Ｃ 内周面（胴体部の内周面）
１８ 蓋部材
１８Ｃ 軸方向外側面（蓋部材の軸方向外側面）
２０ 筒状部材
２０Ｂ 内周面（筒状部材の内周面）
２０ＢＢ テーパ部（筒状部材のテーパ部）
２０Ｃ 外周面（筒状部材の外周面）
２０ＣＡ ローレット部（凹凸形状）
２２ 締結具
２４ インナ部材
２６ 保持部材
２６ＡＡ ローレット部（凹凸形状）

Claims (1)

1. 円筒状に形成された胴体部と、
   前記胴体部の長手方向の端部から前記胴体部の内部に挿入されて当該内部を閉塞可能とする蓋部材と、
   前記胴体部の内部に挿入されかつ前記蓋部材における前記胴体部の軸方向外側面に設けられていると共に、前記胴体部の軸方向に沿って延設される円筒状に形成され、前記胴体部の内周面に当接する外周面に凹凸形状が形成されかつ内周面に前記胴体部の軸方向内側へ向かうに連れて前記胴体部の径方向内側へと傾けられたテーパ部が形成されている筒状部材と、
   前記筒状部材の内部に挿入されかつ前記蓋部材に螺合されていると共に、前記胴体部の軸方向内側へ移動可能とされている締結具と、
   前記締結具の外周部に設けられていると共に、前記筒状部材のテーパ部に当接しかつ前記締結具と共に前記胴体部の軸方向内側へ移動可能とされているインナ部材と、
   前記胴体部の外周面における前記筒状部材の外周面に対応した位置に設けられていると共に、前記胴体部の外周面に当接する凹凸形状が形成されている保持部材と、
   を有する高圧容器。