JP4634785B2 - 圧力容器の製造方法及び圧力容器 - Google Patents

Description

本発明は、圧力容器の製造方法及び圧力容器に関するものであり、特にブロー成形によって形成され、内容物給排用の配管部材を継合するための金属製のインサート部品を少なくとも一端部に備える圧力容器の製造方法及び圧力容器に関するものである。

従来、ブロー成形によって形成される容器として、例えば特許文献１に記載されるものが知られている。これは、金属製外殻を成形用の金型内に予めインサートとして配置し、該金属製外殻内に合成樹脂製器部をブロー成形により一体形成し、その後金属製外殻の露出表面に焼付け温度の比較的低い塗料を用いて焼付塗装を施した容器よりなる自動２輪車の燃料タンクである。

すなわち、燃料タンクである容器は、予め、金属製外殻を成形用の金型内にインサートとして配置し、インサートが取り付けられた金型と、対をなす金型との間にパリソンを垂下させ、金型を閉じ、押出機の中心孔からの圧縮空気をパリソン内に送気してパリソンを膨らませ金属製外殻に合成樹脂製器部を密着させる。

この金属製外殻には、予め筒状のフィラー部が装着され、パリソンを膨らませる際に閉塞される。この閉塞部をドリルにて穿孔することにより、フィラー部が形成される。フィラー部は、燃料タンクとしての使用時に、キャップによって閉蓋される。
特開平７−１１７７６２号公報

しかしながら、筒状のフィラー部をパリソンの上下の開口部ではなく側面に位置させ、パリソンを膨らませる際に通孔を閉塞させているため、フィラー部の取り付けのために金型を分割する必要があり、金型構造が複雑になる。

加えて、閉塞部をドリルにて穿孔してフィラー部を完成させなければならず、穿孔作業が煩雑であつた。また、フィラー部がパリソンの側面に位置しているため、フィラー部にパリソンを長く密着させことができず、フィラー部を強固にパリソンに接合させることができない。

更に、フィラー部がタンクの中心軸線方向の中間部に形成されるため、圧力容器としては使いづらい形態でもあつた。

本発明は、このような従来の技術的課題に鑑みてなされたもので、その構成は、次の通りである。
請求項１の発明は、ブロー成形によって形成され、内容物給排用の配管部材を継合するための金属製で円錐状のねじ部を有するインサート部品を少なくとも一端部に備え、内容物を大気圧よりも高圧で収容する圧力容器本体からなる圧力容器を製造する場合、押出装置のダイ・コアから垂下する筒状のパリソンを型開状態の一対の金型内に受け入れると共に、筒状部の外周に熱可塑性接着樹脂を付着させたインサート部品をパリソンの上下両端部の内の少なくとも下端部内に配置させた状態で、円錐形部を有する一対の金型を型閉じし、インサート部品を配置させた箇所のパリソンを縮径させて熱可塑性接着樹脂を介して筒状部に接着させ、その後、パリソン内に空気を吹き込んでブロー成形する圧力容器の製造方法において、前記筒状部の内端には前記パリソンの内側に位置するフランジ部が形成され、前記筒状部(2a)の外形は前記フランジ部(2b）に向けて次第に縮径する円錐形状をなし、前記筒状部と前記フランジ部で形成される断面Ｖ字型の係合部が形成され、前記係合部にパリソンを接着させることにより、パリソンの冷却収縮に伴う前記インサート部品の抜けを防止させる方法であり、また、請求項２の発明は、１個の前記インサート部品を前記パリソン内に位置させる場合、前記インサート部品は、昇降装置のピストンロッドの支持台上に載置されている方法であり、また、請求項３の発明は、２個の前記インサート部品を前記パリソン内に位置させる場合、昇降装置のピストンロッドの支持台上に一方のインサート部品を載置し、前記支持台から延出させた支持部材に設けられた断面凸型の支持具上に他方のインサート部品を前記一方のインサート部品とは逆の倒立させた状態で記載する方法であり、また、請求項４の発明は、ブロー成形によって形成され、内容物給排用の配管部材を継合するための金属製のインサート部品を両端部の内の少なくとも一端部に備え、内容物を大気圧よりも高圧で収容する圧力容器であって、押出装置のダイ・コアから垂下するパリソンをブロー成形させて形成される圧力容器本体と、筒状部を有し、圧力容器本体の少なくとも一端部に接着されるインサート部品とを有し、押出装置のダイ・コアから垂下するパリソンを型開状態の一対の金型に受け入れると共に、筒状部の外周に熱可塑性接着樹脂を付着させたインサート部品をパリソン内に配置させた状態で、一対の金型を型閉じすることによりパリソンの端部を縮径させて、インサート部品の筒状部が、熱可塑性接着樹脂を介してパリソンに接着され、かつ、圧力容器本体が、インサート部品を接着させたパリソンの内部に空気を吹き込んでブロー成形されている圧力容器において、前記筒状部の内端には前記パリソンの内側に位置するフランジ部が形成され、前記筒状部の外形は前記フランジ部に向けて次第に縮径する円錐形状をなし、前記筒状部と前記フランジ部で形成される断面Ｖ字型の係合部を有し、前記係合部に前記パリソンを接着させることにより、前記パリソンの冷却収縮に伴う前記インサート部品の抜けを防止させる構成である。

請求項１，４に係る発明によれば、筒状部の外周に熱可塑性接着樹脂を付着させたインサート部品をパリソンの端部内に配置させるため、パリソンを膨らませる際に筒状部の通孔が閉塞されない。

このため、インサート部品の取り付けのために金型を分割する必要がなく、金型構造が簡素になる。加えて、筒状部の通孔の閉塞部をドリルにて穿孔する必要がなく、製造工程が簡素である。更に、インサート部品の筒状部がパリソンの端部内に配置されるため、筒状部にパリソンを長く密着させことができ、インサート部品を強固にパリソンに接合させて耐久性に優れる圧力容器を得ることができる。更に、インサート部品が圧力容器の中心軸線方向の端部に形成されるため、使い易い形態の圧力容器が得られる。

また、端部に配置するインサート部品の筒状部から空気吹き込みを行うことができるので、構造簡素なブロー成形装置を使用して圧力容器を製造することができる。

また、筒状部に熱可塑性接着樹脂を付着させた外向きのフランジ部が形成され、フランジ部をパリソンに接着させると共に、筒状部とフランジ部によって係合部が形成されているため、インサート部品が圧力容器に強固に接合される。

また、インサート部品の外面の少なくとも一部に、筒状部とフランジ部で形成された前述の係合部を有し、該係合部にパリソンを接着させるため、成形後のパリソンの冷却収縮に伴いインサート部品が移動することを防止することができ、抜けに伴う接着不良を良好に防止することができる。

また、請求項２,３の発明により、パリソン内における１個又は２個のインサート部品の配置及び取付けが容易かつ確実となる。

本発明の第１実施の形態に係る圧力容器の製造方法について、図１〜図４を参照して説明する。圧力容器１０は、流体からなる内容物を大気圧（１０１３２５Ｐａ）よりも高圧で収容するためのもので、図３に示すように圧力容器本体１と、圧力容器本体１の中心軸線方向の一端部に接着されるインサート部品２とを有する。圧力容器１０は、具体的には燃料電池の燃料タンク、消火器容器、農薬容器等であり、２０ＭＰａ以下程度の内圧での使用に供する。

圧力容器本体１は、合成樹脂製であり、円筒状の胴部１ａと、胴部１ａの一端から縮径形状にして閉塞する底部１ｂと、胴部１ａの他端から縮径形状にしてインサート部品２を保持する頭部１ｃとを有する。

インサート部品２は、金属製であり、図２に示すように筒状部２ａと、筒状部２ａの内端外周に形成されパリソン７の内側に位置する外向きのフランジ部２ｂとを有し、筒状部２ａは、内容物給排用の配管部材を継合する機能を有する。このため、筒状部２ａの内周部には、配管部材を継合するための円錐状のねじ部２ｃを有する。筒状部２ａの外形は、フランジ部２ｂに向けて次第に縮径する円錐形状をなしている。これは、フランジ部２ｂと協同して、パリソン７の冷却収縮に伴うインサート部品２の抜けを防止させるためである。なお、インサート部品２は、軽量化の観点からアルミニウム製が好適である。

このようなインサート部品２は、図４に示すようにフランジ部２ｂを上側として、昇降装置３に支持された状態で装着される。この昇降装置３は、実際にはシリンダ装置によって構成され、ピストンロッド３ａの先端の支持台３ｂにインサート部品２が載置される。

ピストンロッド３ａは、上部が中空をなし、可撓性を有するホース４を介して圧力空気の供給源１２に接続されている。供給源１２からの圧力空気は、ホース４及びピストンロッド３ａの内部を通り、ピストンロッド３ａの上端部からインサート部品２の筒状部２ａ内に吹き出しが可能である。

インサート部品２は、フランジ部２ｂの筒状部２ａ側となる一側面及び筒状部２ａの外周面に熱可塑性接着樹脂５を図１に示すように予め付着させ、昇降装置３に載置させる。このとき、予め、インサート部品２を常温よりも高い温度に加熱し、熱可塑性接着樹脂５を軟化させる。インサート部品２を恒温槽の中に入れれば、常温よりも高い所定温度に容易に維持される。熱可塑性接着樹脂５としては、変性ポリエチレンが使用でき、特にアドマー樹脂（登録商標）が漏れ防止の点で好ましい。接着樹脂５の付着は、粉末を付着させて、或いは、溶融させたものの中にインサート部品２を浸漬させて行う。

合成樹脂製の圧力容器本体１は、ブロー成形によって形成する。ブロー成形装置は、図４に示すように筒状のパリソン７を押出装置のダイ・コア６から垂下させる。ダイ・コア６の下方には、型開閉装置（図示せず）によって開閉駆動される一対の金型８ａ，８ｂを備える。金型８ａ，８ｂの下端部の型合わせ面には、インサート部品２の筒状部２ａに適合する円錐形部８ｃが形成されている。

次に、製造方法について説明する。
金型８ａ，８ｂを型開きした状態で、筒状部２ａの外周及び外向きフランジ部２ｂの下面に熱可塑性接着樹脂５を付着させたインサート部品２を予め下降駆動させた昇降装置３に載置させ、次いで昇降装置３によってインサート部品２を図４に示す位置に上昇させ、インサート部品２の筒状部２ａを金型８ａ，８ｂの下端部の型合わせ面の円錐形部８ｃ，８ｃの間に位置させる。

この状態でダイ・コア６から垂下されるパリソン７によってインサート部品２の周囲を覆う。インサート部品２がパリソン７によって覆われたなら、金型８ａ，８ｂを型閉じする。金型８ａ，８ｂの型閉じにより、金型８ａ，８ｂの上端部の型合わせ面によってパリソン７の上端部が密着されると同時に、金型８ａ，８ｂの下端部の型合わせ面、特に円錐形部８ｃ，８ｃによってパリソン７の下端部箇所が縮径され、パリソン７の下端部内に位置するインサート部品２の筒状部２ａにパリソン７が押圧されると共に、金型８ａ，８ｂの下端部の型合わせ面によってパリソン７の下端部が密着される。このとき、インサート部品２の外向きフランジ部２ｂは、金型８ａ，８ｂのキャビティ内に位置している。

パリソン７は溶融状態にあって比較的高温であるので、熱可塑性接着樹脂５を十分に軟化させ、パリソン７が接着樹脂５を介してインサート部品２の筒状部２ａに接着される。型閉じ終了と同時に供給源１２からの圧力空気をインサート部品２の筒状部２ａからパリソン７内に吹き出し、パリソン７を金型８ａ，８ｂのキャビティ及び各インサート部品２の外向きフランジ部２ｂに合わせて膨らませる。これにより、パリソン７が接着樹脂５を介してインサート部品２の外向きフランジ部２ｂの下面に接着される。

パリソン７は、金型８ａ，８ｂに熱を奪われて次第に冷却して固化し、熱可塑性接着樹脂５も固化して、図１に示すようにパリソン７の下端部がインサート部品２の筒状部２ａの外周面及び外向きフランジ部２ｂの下面に熱可塑性接着樹脂５を介して強固に接着する。必要に応じて、パリソン７を金型８ａ，８ｂとダイ・コア６との間でカッター（図示せず）によって切断する。

パリソン７が十分に冷却したなら、金型８ａ，８ｂを開くと共に、昇降装置３を元位置に復帰させる。かくして、円筒状の胴部１ａと、胴部１ａの一端から縮径して閉塞する底部１ｂと、胴部１ａの他端から縮径してインサート部品２を保持する頭部１ｃとを有する圧力容器１０が成形される。パリソン７の冷却に伴う収縮変形時には、フランジ部２ｂに向けて次第に縮径する円錐形状をなす筒状部２ａが、インサート部品２の抜け落ちを防止する。勿論、筒状部２ａは、内容物給排用の配管部材を継合する機能を有するから、圧力容器１０の内外を連通する通孔を有している。

次に、第２実施の形態に係る圧力容器の製造方法について、図５〜図７を参照して、第１実施の形態と同一機能部分には同一符号を付して説明する。

第２実施の形態に係る圧力容器は、図７に示すように圧力容器本体１と、圧力容器本体１の中心軸線方向の一端部及び他端部にそれぞれ接着される２個のインサート部品２，２Ｅとを有する。一方のインサート部品２は、胴部１ａの他端から縮径形状に形成される頭部１ｃに保持され、また、他方のインサート部品２Ｅは、胴部１ａの一端から縮径形状に形成される底部１ｂに同様に保持されている。

２つのインサート部品２，２Ｅは、昇降装置３に支持される。一方のインサート部品２は、第１実施の形態と同様にピストンロッド３ａの支持台３ｂに載置される。他方のインサート部品２Ｅは、支持台３ｂから上方に延出させた断面凸型の支持部材１１の先端に一方のインサート部品２とは逆の倒立させた状態で取り付ける支持具９に載置される。

支持具９は、図６に示すように周方向に複数のピースに分割され、組み合わせた状態で、筒状の大径部９ａ及び小径部９ｂを形成し、大径部９ａが支持部材１１の先端部の環状段面１１ａに載置され、小径部９ｂが支持部材１１の先端小径部１１ｂに嵌合する。他方のインサート部品２は、大径部９ａの上面が形成する環状段面９ｃ上に載置される。なお、分割された支持具９の各ピースは、インサート部品２の筒状部２ａを通過して取り出しが可能な大きさにしてある。

供給源１２からの圧力空気は、ホース４及びピストンロッド３ａの内部を通り、ピストンロッド３ａの上端部から支持部材１１の内部空間を通り、支持部材１１の中間部に形成した吹き出し口１１ｃから吹き出しが可能である。

一対の金型８ａ，８ｂは、上下対称の形状をなし、特にインサート部品２の筒状部２ａに適合する円錐形部８ｃが上下の各型合わせ面に形成されている。

次に、製造方法について説明する。
各インサート部品２，２Ｅには、外向きフランジ部２ｂの一側面及び筒状部２ａの外周面に熱可塑性接着樹脂５を図１に示すと同様に付着させる。このとき、予め、インサート部品２，２Ｅを常温よりも高い温度に加熱し、熱可塑性接着樹脂５を軟化させる。

金型８ａ，８ｂを型開きした状態で、熱可塑性接着樹脂５を付着させた一方のインサート部品２を下降駆動させた昇降装置３の支持台３ｂに載置させ、他方のインサート部品２Ｅを支持具９の環状段面９ｃ上に載置させる。２つのインサート部品２，２Ｅは、上下対称に配置されている。次いで、昇降装置３によってインサート部品２，２Ｅを図５に示す位置に上昇させ、一方のインサート部品２の筒状部２ａを金型８ａ，８ｂの下端部の型合わせ面に対向位置させ、他方のインサート部品２Ｅの筒状部２ａを金型８ａ，８ｂの上端部の型合わせ面に対向位置させる。

この状態でダイ・コア６から垂下されるパリソン７によってインサート部品２，２の周囲を覆う。両インサート部品２，２Ｅがパリソン７によって覆われたなら、金型８ａ，８ｂを型閉じする。金型８ａ，８ｂの型閉じにより、金型８ａ，８ｂの上下両端部の型合わせ面、特に円錐形部８ｃ，８ｃによってパリソン７の上下両端部箇所が縮径され、パリソン７の下端部が下側に位置するインサート部品２の筒状部２ａに押圧され、パリソン７の上端部が上側に位置するインサート部品２の筒状部２ａに押圧される。このとき、各インサート部品２，２Ｅの外向きフランジ部２ｂは、金型８ａ，８ｂのキャビティ内に位置している。同時に、金型８ａ，８ｂの上端部の型合わせ面によってパリソン７の上端部が密着され、金型８ａ，８ｂの下端部の型合わせ面によってパリソン７の下端部が密着される。

型閉じ終了と同時に供給源１２からの圧力空気を支持部材１１の吹き出し口１１ｃからパリソン７内に吹き出し、パリソン７を金型８ａ，８ｂのキャビティ及び各インサート部品２，２Ｅの外向きフランジ部２ｂに合わせて膨らませる。パリソン７は溶融状態にあって比較的高温であるので、熱可塑性接着樹脂５を軟化させる。これにより、パリソン７が接着樹脂５を介して各インサート部品２，２Ｅの筒状部２ａ及び外向きフランジ部２ｂの外側面に接着される。

パリソン７は、金型８ａ，８ｂに熱を奪われて次第に冷却して固化し、熱可塑性接着樹脂５も固化して、図１に示すと同様にパリソン７の上下端部がそれぞれインサート部品２，２Ｅの筒状部２ａの外周面及び外向きフランジ部２ｂの一側面に熱可塑性接着樹脂５を介して接着する。上述したようにパリソン７の上下両端部は、金型８ａ，８ｂの上下端の合わせ面によって密着される。

パリソン７が十分に冷却したなら、金型８ａ，８ｂを開くと共に、昇降装置３を元位置に復帰させる。これにより、円筒状の胴部１ａと、胴部１ａの一端から縮径してインサート部品２，２Ｅを保持する底部１ｂと、胴部１ａの他端から縮径してインサート部品２を保持する頭部１ｃとを有する圧力容器１０が成形される。

なお、成形時のパリソン７は、インサート部品２の拡径するフランジ部２ｂと、フランジ部２ｂに向けて次第に縮径する筒状部２ａとで挟まれて、冷却収縮に伴うインサート部品２の抜けが防止される。このフランジ部２ｂ及び筒状部２ａが、インサート部品２の断面Ｖ字型の係合部２Ａを形成している。しかし、パリソン７の冷却収縮に伴うインサート部品２の抜けを防止させる係合部２Ａは、これに限られず、パリソン７と接着するインサート部品２の外面の少なくとも一部に、拡径及び縮径された箇所として形成することができる。例えば、筒状部２ａの同径をなす外面の少なくとも一部に、拡径及び縮径された箇所として係合部を形成し、この係合部に熱可塑性接着樹脂５を介してパリソンを接着させることにより、パリソン７の冷却収縮に伴うインサート部品２の抜け方向の移動を防止させることができる。

本発明の第１実施の形態に係る圧力容器の要部を示す断面図。 同じくインサート部品を示す断面図。 同じく圧力容器を一部省略して示す半部断面図。 同じくブロー成形装置を一部断面で示す概略図。 本発明の第２実施の形態に係るブロー成形装置を一部断面で示す概略図。 同じく上側のインサート部品を昇降装置に支持させた状態を示す断面図。 同じく圧力容器を一部省略して示す半部断面図。

１：圧力容器本体
１ａ：胴部
１ｂ：底部
１ｃ：頭部
２，２Ｅ：インサート部品
２ａ：筒状部
２ｂ：フランジ部
２Ａ：係合部
３：昇降装置
３ａ：ピストンロッド
３ｂ：支持台
５：熱可塑性接着樹脂
６：ダイ・コア
７：パリソン
８ａ，８ｂ：金型
８ｃ：円錐形部
９：支持具
１０：圧力容器
１１：支持部材
１２：供給源

Claims (4)

1. ブロー成形によって形成され、内容物給排用の配管部材を継合するための金属製で円錐状のねじ部(2c)を有するインサート部品(2)を少なくとも一端部に備え、内容物を大気圧よりも高圧で収容する圧力容器本体(1)からなる圧力容器を製造する場合、
   押出装置のダイ・コア(6)から垂下する筒状のパリソン(7)を型開状態の一対の金型(8a,8b)内に受け入れると共に、筒状部(2a)の外周に熱可塑性接着樹脂(5)を付着させたインサート部品(2)をパリソン(7)の上下両端部の内の少なくとも下端部内に配置させた状態で、
   円錐形部(8c)を有する一対の金型(8a,8b)を型閉じし、インサート部品(2)を配置させた箇所のパリソン(7)を縮径させて熱可塑性接着樹脂(5)を介して筒状部(2a)に接着させ、その後、パリソン(7)内に空気を吹き込んでブロー成形する圧力容器の製造方法において、
   前記筒状部(2a)の内端には前記パリソン(7)の内側に位置するフランジ部(2b)が形成され、前記筒状部(2a)の外形は前記フランジ部(2b）に向けて次第に縮径する円錐形状をなし、前記筒状部(2a)と前記フランジ部(2b)で形成される断面Ｖ字型の係合部(2A)が形成され、前記係合部(2A)にパリソン(7)を接着させることにより、パリソン(7)の冷却収縮に伴う前記インサート部品(2)の抜けを防止させることを特徴とする圧力容器の製造方法。
2. １個の前記インサート部品(2)を前記パリソン(7)内に位置させる場合、前記インサート部品(2)は、昇降装置(3)のピストンロッド(3a)の支持台(3b)上に載置されていることを特徴とする請求項１記載の圧力容器の製造方法。
3. ２個の前記インサート部品(2,2E)を前記パリソン(7)内に位置させる場合、昇降装置(3)のピストンロッド(3a)の支持台(3b)上に一方のインサート部品(2)を載置し、前記支持台(3b)から延出させた支持部材(11)に設けられた断面凸型の支持具(9)上に他方のインサート部品(2E)を前記一方のインサート部品(2)とは逆の倒立させた状態で載置することを特徴とする請求項１記載の圧力容器の製造方法。
4. ブロー成形によって形成され、内容物給排用の配管部材を継合するための金属製のインサート部品(2)を両端部の内の少なくとも一端部に備え、内容物を大気圧よりも高圧で収容する圧力容器であって、押出装置のダイ・コア(6)から垂下するパリソン(7)をブロー成形させて形成される圧力容器本体(1)と、筒状部(2a)を有し、圧力容器本体(1)の少なくとも一端部に接着されるインサート部品(2)とを有し、押出装置のダイ・コア(6)から垂下するパリソン(7)を型開状態の一対の金型(8a,8b)に受け入れると共に、筒状部(2a)の外周に熱可塑性接着樹脂(5)を付着させたインサート部品(2)をパリソン(7)内に配置させた状態で、一対の金型(8a,8b)を型閉じすることによりパリソン(7)の端部を縮径させて、インサート部品(2)の筒状部(2a)が、熱可塑性接着樹脂(5)を介してパリソン(7)に接着され、かつ、圧力容器本体(1)が、インサート部品(2)を接着させたパリソン(7)の内部に空気を吹き込んでブロー成形されている圧力容器において、
   前記筒状部(2a)の内端には前記パリソン(7)の内側に位置するフランジ部(2b)が形成され、前記筒状部(2a)の外形は前記フランジ部(2b)に向けて次第に縮径する円錐形状をなし、前記筒状部(2a)と前記フランジ部(2b)で形成される断面Ｖ字型の係合部(2A)を有し、前記係合部(2A)に前記パリソン(7)を接着させることにより、前記パリソン(7)の冷却収縮に伴う前記インサート部品(2)の抜けを防止させる構成としたことを特徴とする圧力容器。

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