JP5795601B2 - 流体容器 - Google Patents

Description

本開示は一般に燃料タンクなどの流体容器に関する。

自動車の燃料タンクが金属およびプラスチック材で作れてきた。燃料タンクが、使用される様々な用途に応じて様々な大きさや形状に形成される。乗用車で使用される燃料タンクが、たとえば衝撃時の破裂に対する抵抗力や燃料蒸気の炭化水素に対する浸透性に対する要求に応えなければならない。標準的なプラスチック燃料タンクが、単一の壁または材料を有し、そして、該壁が単一の材料または異なる材料の多層から形成される。

流体容器がその外周を画定する外壁および内壁を有する。内壁が、ある位置で外壁に連結され、他の位置で外壁から隔てられて外壁および内壁の間に隙間が提供されて良い。ある実施形態では、内壁が完結また連結されて、液体が内壁に蓄えられる。他の実施形態では、液体が内壁及び外壁の間で受けられる。

流体容器を形成する方法が、外壁を形成する工程と、内壁を形成する工程と、
少なくとも内壁の一部を外壁内に提供する工程と、外壁および内壁を型でブロー成形して、流体容器の外周を画定する外壁および所定の位置で外壁に連結されると共に、他の位置で外壁から隔てられた内壁を提供する工程と、を備えて良い。

以下、好適な実施形態および最良な形態ついて、添付の図面を参照しながら、その詳細を説明して明白にする。

ポリマー容器を形成するための装置の概略断面図である。 ２つに分離された外壁、および２つに分割された外壁および２つに開いて型間に配設された内壁用のパリソンを示す図１の装置の概略図である。 ２つの型が閉じ、内壁用のパリソンのブロー成形の後を示す図２の装置の概略図である。 図３の矩形４内の装置の部分を示す拡大図である。 ２つに開口した型の中の２重壁容器の断面を示す装置の概略図である。 別法の成形工程を用いて容器を形成する装置の概略図である。 内壁および外壁の間の構造要素を有する容器を形成するための装置の概略図である。 予め形成された内容器および該内容器の周りに形成された外壁を有する容器を形成するための装置の概略図である。

図面をさらに詳細に参照すると、図１が装置１０を示し、装置１０が、燃料タンクなどの複数の壁を有する容器を形成するように用いられる。図５に示すように、燃料タンク１２が、たとえば、外壁１４および該外壁内に設けられた内壁１６を有する。外壁１４が燃料タンク１２の外側外周を画定する外側表面１８を有し、さらに望ましくは、内壁１６が外壁１４の中に完全に包まれる。外壁１４および内壁１６がそれぞれ単一の層から形成されても良く、または１つまたは両方が、材料が一緒に合わさった多層から形成されても良い。代表的な多層壁が、内側および外側構造層（たとえばＨＤＰＥで形成された）、炭化水素の貫通する透過性に高い抵抗を示す材料（たとえば、ナイロンまたはＥＶＯＨ材）で形成された構造層間の隔壁層、構造層および蒸気隔壁層間のすべての層の接着を促進する接着層、を備える。言うまでもなく、何れの適切な材料、所望の層数および層の配置が、外壁１４および内壁１６に用いられる。少なくともある実施形態では、外壁１４および内壁１６の両方が蒸気隔壁層を含んで良い。これらの実施形態では、内壁１６が燃料が貯蔵される燃料タンク１２の内容積を画定し、２つの完全な蒸気隔壁層が提供されて（各壁に１つ）、炭化水素の燃料タンクを貫通する透過性を下げる。

装置１０が押出機２０（図１、２）、および、たとえば燃料タンク１２の外壁１４が形成される形成表面２８を有する１つまたは複数の型２４、２６を含む。外壁および内壁１４、１６の１つまたは両方を形成するために、１つまたは複数の溶融したパリソン２２が、型が開いたときに、押出機２０から押し出され、型の半分２４、２６の間に供給される。型半分２４、２６が閉じると、ブローピン３０がパリソン２２内に供給され、型が閉じられて、加圧された流体、たとえば空気がパリソン２２の中に供給されて、型内でパリソンが膨張する。一般的に、図１が、燃料タンク１２の外壁１４が、最初にまたは予め成形されていることを図示している。この実施形態では、次に、カッター３２（図１）が外壁１４を切断して２つの区分または半分１４ａ、１４ｂ（図２）に、一般的には型半分２４、２６の分離線に沿って切断する。次いで、型半分２４、２６および外壁半分１４ａ、１４ｂが、開かれてまたは分離されて、外壁１４の内部へ連絡する。次いで、内壁１６用の材料が外壁半部１４ａ、１４ｂ間および／または内に位置付けされる。

内壁１６が、部分的または全体的に冷却されて固化されすでに成形された構造形態で供給される場合もある。外壁区分１４ａ、１４ｂがまだいくらか溶融している状態で型を閉じたときに、外壁１４が内壁１６に接着、溶接、または溶融されて一体にされる。内壁１６が外壁１４の内面３６と同じではない形状の外面３４または外周を含む。このように、型が閉じると、隙間３８（図５参照）が内壁１６および外壁１４間に他の位置に供給された状態で、外壁１４が選択された位置のみで内壁１６に接触する。

別法では、図２に示すように、内壁１６が溶融パリソン２２の形状で供給されても良く、外壁１４としての同じ押出機２０から供給されても良い。上記のように、型半分２４、２６が開いたときに、内壁パリソン２２が一般に外壁半分１４ａ、１４ｂ間に配設される。この実施形態では、次に、図３に示すように、型半分２４、２６が閉じて、内壁パリソン２２を外壁パリソン１４ａ、１４ｂおよび型半分の中に封じる。型を閉じると、外壁半分１４ａ、１４ｂが接着、溶接、溶解して一緒になるか、または一緒に連結されて、単一で連続して完結する外壁１４が形成される。型を閉じる前にまたは型を閉じながら、ブローピン３０が内壁パリソン２２内に挿入されて加圧空気が内壁パリソン２２内に注入され、パリソンが膨張して外壁１４に接触する。少なくとも少し溶融している外壁および内壁が、互いに接着、溶接、溶融接着されて、外壁および内壁１４、１６を堅固に連結する。何れの成形の形状、処理であっても、リブ４０やノブなどの連結部分が内壁および外壁１４、１６の１つまたは両方に画定され得るし、または、他の構成要素（たとえば、内壁または外壁として材料の同じ部分、と一体に、またはそれから形成された構成要素）が、壁１４、１６間に挿入されて、壁を共に連結することを促進する。連結部分４０または外壁の他の非平坦の部分が、平坦な、一般的に平板な壁に比べて、外壁の剛性および強度を向上させる。少なくともある実施形態では、連結部分が外壁に窪み、または内壁の外側への突出部、またはそれの両方を含む。もちろん、他の配置も可能である。たとえば、溝または他の割れ目が１つの壁に設けられて、別の壁の材料が受けるかまたは割れ目を覆って、内壁および外壁の間の接続を促進する。非平坦部が、連結部分の領域の中、および内壁および外壁の間接続の１つまたは複数の点または位置にあって良い。

内壁パリソン２２が膨張すると、空気が外壁および内壁１４、１６間に封止される。この空気が加圧されると、外壁１４を型半分２４、２６に向けて動かして、最後に外壁１４が成形、形成される。他の実施形態では、補助または追加の加圧空気が外壁および内壁１４、１６間に供給されて、外壁および内壁１４、１６の最終の成形をさらに制御すると共に、たとえば、壁間のエアポケットまたは隙間３８の所望の配置またはサイズを確実にする。これは、主ブローピン３０の第２出口、または１つまたは複数の第２ブローピン４２（図３、４）で実現される。次に、外壁および内壁１４、１６間の圧力が所望のとおりに制御されて、内壁パリソン２２内に供給された圧力より大きくまたは小さくされる。少なくとも今日では、通常、外壁および内壁１４、１６が同時に最終ブロー成形される。

型に接触すると、外壁１４が内壁１６よりも早く冷却し、少なくともある実施形態では、該内壁が型半分２４、２６に直接に接触しない。したがって、外壁が冷却して固化しながら、内壁１６がそれよりも軟らかく溶けている状態にあり、その結果、内壁がさらに所望に形成または成形され得る。１つの典型的な処理では、内壁１６が外壁１４に対してさらに変形するように、ブロー成形圧が減じられる。内壁１６の変形は、少なくとも部分的に、外壁１４および内壁１６間のポケットまたは隙間３８内の空気圧によって促進される。内壁１６のこの変形が外壁および内壁１４、１６の連結箇所間に球状部、屈曲、波型、または他の非平坦部４４を供給する。このように、外壁１４への２つの接続点間における内壁１６の少なくともある区分が、非平坦、または非直線で、代わりに接続点間で曲線を付けて作られるかまたは曲げられる。これら変形または曲線で曲げられた部分４４が内壁１６の強度および剛性を向上させる。図５に示すように、少なくともある実施形態では、内壁が１つまたは複数点４６で自身に係合および接着する。内壁が、内壁および外壁が共に接続される位置から離れた１つまたは複数の位置で自身と接着されても良い。

上記のように、外壁および内壁１４、１６が直接に連結されない壁間にエアポケットまたは隙間３８が形成される。これにより、二重壁タンク１２が、外壁および内壁１４、１６が連結される領域、および当該壁が離れる領域を有する。ある実施形態では、これら隙間３８が気泡または他の材料で埋められて、剛性、強度、温度安定性、ノイズ隔離／抑制が、または他の理由によって、高められても良い。少なくともある実施形態において、隙間が内壁および外壁の１つまたは両方の隣接の連結部分間に形成される。

図６に示すような別の案のように、外壁および内壁１４、１６が、同軸のパリソン５０、５２から形成されるか、または１つのパリソンが別で受けられても良い（たとえば、必ずしも同軸でなくても良い）。パリソン５０、５２が同時にまたは異なって押し出されて、型を閉じる前に、型半分２４、２６間で一緒に位置付けられて良い。１つまたは複数のブローピン５４が、空気などの圧力流体を内壁パリソン５２および／またはパリソン５０、５２間に供給して、少なくとも所定の隙間３８の領域における分離を維持する。型半分２４、２６が一緒に閉じた後に、図２、３に示されるように、本実施形態における成形処理が、外壁２４の事前に成形された半分１４ａ、１４ｂ間に内壁パリソン２２が位置付けられることと同じであっても良い。

壁１４、１６間、および／または内壁１６自身の中の接続領域が、燃料タンク１２の構造的な完全性を向上させる。したがって、接続領域が、外壁および内壁１４、１６の１つまたは両方の強度の弱い領域に提供されて補強する。たとえば、接続の多くの領域が、通常平坦または平板である大表面積のある内壁１６および／または外壁１４の領域に提供される。隙間３８が内壁１６の内容物（たとえば燃料）を外周の環境から隔離、安定させる。このような隔離には、音隔離（燃料の振れ、はね飛びの騒音を静める）および温度隔離が含まれる。

外壁１４が約２〜１０ｍｍの平均厚さを有し、内壁１６がやはり約２〜１０ｍｍの平均厚さを有して良い。１つの形状においては、壁１４、１６を合わせた平均厚さが約１０ｍｍであり、外壁１４および内壁１６がそれぞれ約５ｍｍの厚さであって良い。このような例では、同じ押出機ヘッドが用いられ、しかし必ずしも必要ではないが、それぞれの壁を形成する。特には、燃料が通常外壁および内壁１４、１６間に存在しないように内壁１６が連続して液体燃料を含むように用いられる場合、２つの壁を提供することで、タンク１２が別の構成要素または物体に接触される車両事故や他の事故の間に、燃料がタンク１２から漏れ出す可能性が減じられる。これが事実であるのは、外壁１４が穴があくか破裂する場合でも、燃料がタンク１２内にまだ保持されるように、内壁１６がなってなくてもよいからである。さらには、内壁１６が燃料揺れを大幅に減じることで、単一壁燃料タンク１２に比較して、タンク内での炭化水素蒸発生成が減少される。さらに、このことが炭化水素のタンクからの流出を減少させる。内壁が外壁の内部全体またはそれの部分内に密着するようなサイズとされる。少なくともある実施形態では、内壁の容積が、外壁の内面で画定される容積の約４０％から９５％の間であって良い。

構造構成要素が内壁および外壁の１つまたは両方の上に、またはそれら壁間に提供される。図７に示される実施形態では、構造構成要素６０が外壁６２および内壁６４間で受けられる。構造構成要素６０が内壁および外壁の１つまたは両方への構造的補強を提供する。または、あるいはその代わりに、構造構成要素が他の機能を提供し、たとえば、内壁で画定されるエンクロージャや、内壁および外壁または両方の間の隙間、の通気などである。また、構造構成要素６０が１つまたは複数のポンプや、流体移動導管、接続部、フィルタなどの、流体ルーティン構成要素を含んでも良い。

図７の実施形態では、構造構成要素６０が、容器の少なくともある補強を提供し、かつ、例としては、外壁６２を比較的単純な形状で形成できる。すなわち、例示のように、外壁６２が、一般にリブや角、曲げなどのある壁ほどの強度はなく、比較的薄い材料で形成される一般に平坦な側壁６６を有する。図７に、構造構成要素６０が内壁および外壁に接着や連結される、ウェブ、もしくは隔離して相互接続されたまたは分離されたチューブのシリーズを有する。構造構成要素が、外壁６２および内壁６４の間の接続点を規定し、またはそれらを相互接続する。供給されるチューブまたは他の構造構成要素６０が、中空や剛体、柔軟体で、任意の所望のサイズ、形状で良い。このように、外壁用の型が外壁の製造を促進し、金型費を抑え、外壁の材料均一性を向上させ、より薄い壁の使用を可能とするが、というのは、外壁が、延在し、重ねられ、折り曲げられ、もしくは、材料が形成または成形中に薄くなる傾向にある角などの領域が少ないからである。

図８に示す実施形態では、内壁が、予め形成された容器７０で少なくとも一部画定される。次いで、外壁７２が予め形成された容器７０の少なくとも一部の周りまたは封止して供給され、内壁および外壁のある容器を提供する。予め形成された容器７０が任意の好ましい方法、たとえば、射出成形、ブロー成形などで、これに限定しないが、形成されて良い。少なくともある実施形態では、予め形成された容器７０が、外壁７２に連結されるか、該外壁内に配設される前に、最終形状に形成されて良い。すなわち、少なくともある実施形態では、後述するように、外壁に結合されるときに、予め形成された容器が大幅には形状が変わらない。

予め形成された容器７０が、外壁７２内に案内される前に、製造工程でまだ温かいかまたは予熱される。予め形成された容器７０が任意の所望の形状を有し、かつ望ましくは、流体を貯めるのに用いられる様々な構成要素７４を含んでも良い。さまざまな構成要素には、たとえば、ポンプやチューブ、フィルタ、通気導管、バルブなどが含まれる。これら構成要素が、予め形成された容器内、容器の外側、または両方に配置される（そして、内壁および外壁の間で少なくとも部分的に受けられる）。

この容器を形成するために、外壁７２が上記のように外壁の材料が初期に型半分２４、２６に膨張し、切断または他に分離、切り離されて形成され、次いで、型半分２４、２６が開かれ、予め形成された容器７０が開口された型半分間に配設される。次いで、型半分２４、２６が一緒に閉じて、外壁７２が最終的に形成され予め形成された容器７０へ合わされる。

予め形成された容器７０および外壁７２が任意の好適な材料で形成され、かつ、任意の所望のサイズ、形状にされる。予め形成された容器および／または外壁がさまざまな構造部品を含んで、ここに記載したように外壁の剛性を向上させる。加えてまたはそれに代わって、構造構成要素が内壁および外壁の１つまたは両方に、もしくはその中に、もしくはそれらの間に設けられる。少なくともある実施形態では、限定しないが、たとえば、自動車燃料タンクにおいて、内壁および外壁７０、７２が厚さ２〜６ｍｍの間である。

内壁および外壁、ならびに１つまたは両方の壁の改善された剛性部品が、より強固で剛性のある流体容器を提供できる。流体容器が、それに圧力がかかるシステムに使用されるのに容易に適応する。そして、耐浸透が重要とされる内壁および外壁の両方が、そこを浸透する蒸気に耐える材料から形成されるか含んで、耐浸透材料の２つの分離層を提供する。さらに、通気装置または層が、内壁および外壁にまたはそれらの間に配設されて、蒸気流れを抑制し、かつ蒸気が燃料容器から流出することを抑制する。

本明細書に開示した発明の形態が、現在の好適な実施形態を構成するものの、多くの他の形態が可能である。発明の可能な等価な形態または変形を本明細書ですべて説明するものではない。本明細書で用いた用語は単に説明用であり、むしろ限定的であること、ならびに、発明の趣旨および範囲から逸脱しない限りにおいてさまざまな変更が可能であることは明白である。

１０ 装置
１２ 燃料タンク
１４、６２、７２ 外壁
１６、６４ 内壁
２０ 押出機
２４、２６ 型
２２、５０、５２ パリソン
３０、５４ ブローピン
３２ カッター
３４ 外面
３６ 内面
３８ 隙間
４０ リブ
４２ 第２ブローピン
６０ 構造構成要素
６６ 側壁
７０ 容器

Claims (12)

1. 流体容器を形成する方法であって、
   型内で外壁をブロー成形して前記流体容器の外周を形成する工程と、
   前記外壁を２つの部分に分割することで、前記型を開く工程と、
   内壁をブロー成形する前に、前記内壁を前記型の中および前記外壁の前記２つの部分の間に配設する工程と、
   前記内壁を型でブロー成形して、所定の位置で前記外壁に連結されると共に他の位置で前記外壁から隔てられた前記内壁を提供する工程と、
   を有していることを特徴とする流体容器を形成する方法。
2. 前記内壁のブロー成形工程中に、加圧流体を前記内壁の中ならびに前記内壁および前記外壁の間に供給することを特徴とする請求項１に記載の流体容器を形成する方法。
3. 前記内壁と前記外壁とが接続している少なくとも幾つかの箇所で、前記内壁が前記外壁と結合していることを特徴とする請求項１に記載の流体容器を形成する方法。
4. 前記内壁が、炭化水素燃料の貯蔵される内容積を画定することを特徴とする請求項１に記載の流体容器を形成する方法。
5. 前記内壁が、少なくとも１つの蒸気障壁層を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体容器を形成する方法。
6. 前記外壁が、少なくとも１つの蒸気障壁層を備えることを特徴とする請求項１に記載の流体容器を形成する方法。
7. 前記内壁および前記外壁それぞれが、多層のポリマー材料から形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体容器を形成する方法。
8. ブロー成形された前記外壁の平均厚さが、２〜１０ｍｍとされていることを特徴とする請求項１に記載の流体容器を形成する方法。
9. ブロー成形された前記外壁の平均厚さとブロー成形された前記内壁の平均厚さとの合計が、４〜１０ｍｍとされていることを特徴とする請求項１に記載の流体容器を形成する方法。
10. 前記内壁で囲まれた容積が、前記外壁の内面で囲まれた容積の４０〜９５％とされていることを特徴とする請求項１に記載の流体容器を形成する方法。
11. 構造構成要素を前記内壁と前記外壁の間に配置し、前記内壁と外壁の少なくとも１つと接続させる工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の流体容器を形成する方法。
12. 複数の外壁部分を一緒に結合して、単一の連続的な外壁を形成する工程をさらに備えていることを特徴とする請求項１に記載の流体容器を形成する方法。

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