JP5931728B2 - シリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体 - Google Patents

Description

本発明は、加圧ガスを貯蔵するために用いられる可搬型容器としてのガスシリンダーで且つそれの閉塞を可能にするバルブを備えたガスシリンダーに関するものである。このシリンダーは、全体的に金属から作ることができ、または、繊維強化複合材料の外層によって補強された、例えば鋼製の内側ライナーから構成することができる。

シリンダー内に貯蔵されるガスは、水素又は酸素の如き臨界温度が−５０℃より低い場合の圧縮ガスと、ＬＰＧの如き臨界温度が−５０℃より高い場合の液化ガスと、例えば、アセトン中のアセチレンの如き溶解ガスに分類される。

シリンダーは多くの用途に用いられ、それの構造及び検査のための基準は、シリンダーが応用される分野に応じて異なる。ガスシリンダーの主な応用分野なかには、自動トラクション（ａｕｔｏｔｒａｃｔｉｏｎ）用，家庭用又は工業用に液化ガス又は圧縮ガスを貯蔵する場合、圧縮エアー用のエアー保持タンクの場合、吸引具に吸引可能な混合ガスを貯蔵する場合、医療ガスの貯蔵の場合、又は、消火器の場合がある。

家庭用液化ガスのためのものとして知られているガスシリンダーは、溶接された鋼シートから作られた円筒状のものであり、その上部にハンドルを有している。このハンドルは、ガスシリンダーを握り易くすると共に、家庭用に最初に使用される前に減圧弁を付加しなければならないクロージャーバルブを保護するものである。液化ガス用のこの公知のガスシリンダーは、１０Ｋｇ〜２５Ｋｇの液化ガスを保持することのできる内部スペースを有し、該液化ガスは、温度が変化するに応じて圧力を補償する残余スペースを残した状態で、内部スペースに部分的に満たされている。

ＬＰＧ車両用の公知のガスシリンダーは、同様に、溶接された鋼シートから作られた円筒状のものであり、通常、車両のトランク内に水平状態で固定される。

メタン，水素及び混合気のような圧縮ガスにより駆動する車両用の公知のガスシリンダーは、一般にシームレス鋼から同様に円筒状に形成され、車両に確りと固定される。

圧縮ガス貯蔵用の公知のガスシリンダーは、２００バール以上の圧力で作動し、従って、該ガスシリンダーは構造的に頑丈でなければならない。そのガスシリンダーは、凸状の又は凹状のベースと半球状又は楕円形のオジーブとを含んだ円筒状本体と、シリンダーの上部に配置されたクロージャーバルブを有し、このクロージャーバルブは、ネジ付きカラーに螺合されたキャップによって保護されている。このタイプのシリンダーは、通常シームレス鋼から作られている。

構造的耐性及び耐圧性の必要性から、公知のガスシリンダーは、鋼シートを溶接することにより、鋼シートを冷間深絞りすることにより、鋼製の管状部材から形成することにより、又は、鋼ビレットから形成することにより製造することができる。クロージャーバルブをシリンダー本体に固定するために、（溶接又は熱間加工又は冷間加工によって）シリンダーの上部オジーブから軸線方向で外方に伸びるネジ付き筒状ネックを設け、クロージャーバルブを該ネックに螺合させることができる。

ガスシリンダーは、通常、ガスシリンダーを所定の位置に安全に固定するためにシリンダー本体を少なくとも部分的に取り囲む一つ又はそれ以上の数のクランプ又はブラケットを介して、例えば、車両又は別の応用分野において固定される。

固定ブラケットは、一般に、車両又はその他の適用分野における特別なシリンダーコンパートメント内に配置され固定されて、ガスシリンダーとそのようなシリンダーコンパートメントとの間に程度の差があるが、大きな使用されない空間を作り出してしまうこととなる。

更に、多くの用途においては、ガスシリンダーを収容するのに利用可能なスペースは、不規則な形状、例えば、長方形というよりも略台形の形状を有し、それ自体の使用のための機能的要素、例えば、管又は補強支柱によって、妨害されることがある。そのような状態においてさえ、ガスを貯蔵するために、利用可能であるが使用されないスペースを減少させることが望ましい。

本発明の目的は、ガス貯蔵のために、シリンダーコンパートメント内の利用可能なスペースをより有効に活用することのできる、従って、特にガス−トラクション車両に関してガスシリンダーコンパートメント全体の寸法を一定に維持しつつトラクション自律性（ｔｒａｃｔｉｏｎ ａｕｔｏｎｏｍｙ）を向上させることのできるような特徴を有する、上述したタイプのガスシリンダーを提供することにある。

本発明のこの目的及びその他の目的は、クロージャーバルブによって閉塞可能なガス貯蔵スペースを内部に区画しているシリンダー本体を有するガスシリンダーによって達成され、該シリンダー本体は、縦軸線に沿って伸びた管状壁と、シリンダーの下側でガス貯蔵スペースを区画しているボトム壁と、シリンダーの下側と反対側の上側でガス貯蔵スペースを区画しているアッパー壁と、ガス貯蔵スペースと連通してクロージャーバルブを受け入れることができるようにシリンダー本体に形成されたネジ付き管状ネックを有し、管状壁は、少なくとも一つの第一の拡大管状部と、該第一の拡大管状部に隣接して配置されて拡大管状部よりも狭窄された第二の管状部を有している。

狭窄管状部に隣接した拡大管状部が存在するために、ガスシリンダーの全体寸法を不規則な形状のスペースに適合させることができると共に、狭窄管状部によって形成された外側周回り方向の座部内にロッキングクランプ又はブラケットを収容させることを可能にし、且つ、ガス貯蔵のために、ロッキングブラケットに隣接した領域を有効活用することを可能にさせる。

本発明の一側面によれば、上述した如き拡大管状部と狭窄管状部とを含んだ管状壁は、シームレス鋼の単一の片で形成され、その厚みは、管状壁の外側面又は内側面に随意に付加される任意の塗装層を除いて、単一の層によって占められている。

このことは、シリンダーの適正試験に役立ち、拡大管状部と狭窄管状部との間の変遷領域における管状壁の耐性を向上させ、従って、壁自体の厚みを制限することを可能にさせる。

本発明の更に別の側面によれば、狭窄管状部は、複数の、好ましくは二つの環状狭窄部を構成し、これら環状狭窄部の各々は、両側で対応の拡大管状部によって区画されている。

シリンダーのこの特定の構成によって、ロッキングクランプの正確な位置決めが可能になり、ガスシリンダーの縦方向でのロッキングクランプの偶発的な移動を防止することができる。

本発明の内容及びその利点をより明りょうに理解できるようにするべく、本発明を何ら制限するものではない幾つかの実施形態について添付図面を参照して以下に説明する。

図１は、本発明の一実施形態に係るガスシリンダーの、縦方向部分が部分的に断面で示された側面図である。 図２は、本発明の別の実施形態に係るガスシリンダーの、縦方向部分が部分的に断面で示された側面図である。 図３は、図１と図２とに示された双方のガスシリンダーに適用可能な、本発明の更に別の実施形態に係るガスシリンダーの縦断面部分図である。 図４Ａは、本発明の一実施形態に係るシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体を概略的に示した図である。 図４Ｂは、本発明の別の実施形態に係るシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体を概略的に示した図である。 図５は、本発明の別の実施形態に係るガスシリンダーの、縦方向部分が部分的に断面で示された側面図である。 図６は、本発明の別の実施形態に係るシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体を概略的に示した図である。 図７は、本発明の一実施形態に係るガスシリンダーの組立方法を概略的に示した図である。 図８は、本発明の一実施形態に係るガスシリンダーの組立方法を概略的に示した図である。 図９は、本発明の更に別の実施形態に係るガスシリンダーの、縦方向部分が部分的に断面で示された側面図である。

添付図面を参照すると、本発明によるガスシリンダー（以下、単に「シリンダー」という。）は参照符号１で示されている。シリンダー１は、内部にガス貯蔵スペース３を区画しているシリンダー本体２を有し、ガス貯蔵スペース３はクロージャーバルブ（図示せず）によって閉塞可能になっている。シリンダー本体２は、シリンダー１の縦軸線Ｌに沿って伸びた管状の、好ましくは略円筒状の壁５と、例えば、球形の又は楕円形のキャップ形状に形成され、管状壁５の下端に接続されてシリンダー１の下側７でガス貯蔵スペース３を区画しているボトム壁６と、例えば、オジーブ状に形成され、管状壁５の上端に接続されてシリンダー１の下側７と反対側であるシリンダー１の上側９でガス貯蔵スペース３を区画しているアッパー壁８を有している。シリンダー１は、ガス貯蔵スペース３に連通してクロージャーバルブを（ねじ込みによって）受けることができるようにシリンダー本体２に形成されたネジ付き管状ネック１０を更に有している。

本発明の一側面によれば、管状壁５は、拡大して形成された少なくとも一つの第一の管状部１１と、第一の管状部１１に隣接位置して、第一の管状部１１よりも狭窄して形成された少なくとも一つの第二の管状部１２を有している。

狭窄管状部１２に隣接した拡大管状部１１が存在するために、狭窄管状部１２内にロッキングクランプ又はブラケットを収容することができ、且つ、ロッキングクランプ又はロッキングブラケットに隣接した領域をガスの収容のために有効活用することができる。

本発明の一側面によれば、そのような拡大管状部１１と狭窄管状部１２とを含んだ管状壁５は、シームレス鋼の単一片から形成され、その厚みは、管状壁５の外側面１３又は内側面１４に随意に付加される（機械的耐性に関係するものではない）任意の塗装層を除いて、単一の層によって占められている。

このことは、シリンダーの適正試験に役立ち、拡大管状部１１と狭窄管状部１２との間の変遷領域における管状壁の耐性を向上させ、従って、壁自体の厚みを制限することを可能にさせる。

本発明の更に別の一側面によれば（図２）、狭窄管状部１２は、複数の、好ましくは二つの環状狭窄部１５を構成し、これら環状狭窄部の各々は、両側で対応の拡大管状部によって区画されている。

シリンダーのこの特定の構成によって、ロッキングクランプの正確な位置決めが可能になり、ガスシリンダー１の縦方向Ｌでのロッキングクランプの偶発的な移動を防止することができる。

ガスを貯蔵するのに利用可能なスペースを最大限に活用するように、伸張膜として管状壁５の応力が限りなく多く必要とされることと、非円筒状の形状が必要とされることとを最善に調整するという目的で、狭窄部１２、又は、好ましくは全ての狭窄部１２が、縦軸線Ｌに沿って直径が一定している円筒状の中央リング状部１６と、中央リング状部１６を隣接した拡大部１１に接続させている二つの遷移サイドリング状部１７を構成して、周回り方向の段部が形成されている。

有益なことに、サイドリング状部１７は、縦方向軸線Ｌを含んだ縦方向面において、二重曲率面を呈する形状（図１）又は円錐台状２５の形状（図５）を有し、円筒状中央リング状部１６の縦方向の伸長Ｌ２よりも短い縦方向の伸長Ｌ１を有している。狭窄領域の曲げ応力を低減させる目的で、サイドリング状部の縦方向伸長Ｌ１の総和よりも短く中央リング状部の縦方向伸長Ｌ２を設定すること、即ち、Ｌ２<２Ｌ１とすることが有益である。

また、拡大管状部１１は、好ましくは、シリンダー１の縦方向軸線Ｌに沿って一定した直径を有する一つ又はそれ以上の円筒状リング部を構成している。

ガス貯蔵スペースを最大の寸法にさせるために、全ての拡大管状部１１の縦方向の全長が全ての狭窄管状部の縦方向の全長よりも長くなるようにする、即ち、ΣＬ３＞ΣＬ１＋ΣＬ２とすることができる。

本発明の実施形態（図１及び図５）によれば、管状壁５は単一の拡大部１１と単一の狭窄部１２とを構成している。狭窄部１２は、拡大部１１に隣接位置し、周回り方向の段部１８（図１）によって、又は、図２を参照して上述したように形成することのできる狭窄部１２の単一のサイドリング状部１７によって形成される円錐台状接続部２５（図５）によって、拡大部１１から離間されている。

こうして、ガスシリンダー１は、例えば、ガス駆動車両のシリンダーコンパートメント内に使用されないスペースを残すことなく、一つ又はそれ以上のロッキングブラケットによってシリンダーの固定を可能にさせるテーパーの付いた段状の形状を有している。

本発明の更に別の側面によれば（図９）、二つの狭窄部１２が管状壁５の上部伸長部と下部伸長部を構成し、それらの間に拡大管状部１１が伸びて、管状壁５の中間伸長部、好ましくは、略中間部を構成している。

添付図面から理解できるように、管状壁の厚みは、実質的に変化しておらず、即ち、管状壁５の内側面１４は、外側面１３の向きに略追従しているので、外部スペース条件に対する管状壁５の形状適応は、シリンダー１内のガス貯蔵スペースを最大限にさせることに繋がる。

本明細書中に記載した様々な特徴の一つ又は全てと組み合わせて有効的に実施可能な本発明の更なる一側面によれば（図３）、ガスシリンダー１のネック１０は、雌ネジが付形されてシリンダー本体２のガス貯蔵スペース３内へ突出した内側部１９を有している。

シリンダー本体２の内部に少なくとも部分的に突出した、ネジ付きネック１０の上記構成のために、クロージャーバルブを螺合させることが必要とされる場合のシリンダーの高さの少なくとも一部をもガス貯蔵のために活用することができる。

本発明の一側面によれば、ネック１０はシリンダー本体２の上部壁８に形成されているので、ガス貯蔵スペース３は、ネック１０の内側部１９の回りに伸びている環状スペース部を構成し、その環状スペースは内側部１９自体と上部壁８とによって区画されている。

本発明の一実施形態によれば、ネック１０の内側部１９は、シリンダー本体２と一体のものとして形成されている。

それに代えて、ネック１０の内側部１９、又はネック１０全体を、シリンダー本体２とは別個に製造し、その後に、例えば、ねじ込み又は溶接によってシリンダー本体２に接続することができる。

本発明は、全てのタイプのガスシリンダーに有効的に適用することができ、特に、好ましくは鋼で形成された金属製ガスシリンダーに有効的に適用することができ、それらガスシリンダーは、冷間加工（例えば、鋼シートの深絞り）によって、又は、鋼ビレットを熱間加工することにより（例えば、カッピングと熱間穿孔によって）、又は、端部が閉塞された鋼管を熱間加工することによって（例えば、熱間スピニングによって）、又は、一つ又はそれ以上の数の鋼シートを溶接することによって、製造される。

管状壁５の狭窄部１２は、シリンダーの壁に、又は、ステージの壁（ここで、用語「ステージ」とは、ネックを構成する上部をオジーブ状に形成する前の半仕上げ状態のシリンダー本体を意味する。）に作用される成形工具２７による熱間圧延又は冷間圧延によって有効的に得ることができる。この目的のために、シリンダー１を、縦軸線Ｌを中心として回転させ、工具２７を、管状壁５に接触させるように径方向で近づけて、同時に、管状壁５を変形させて狭窄部１２に相当する領域における直径を局所的に低減させるように縦方向Ｌに移動させる（図８）。

これに代えて（図７）、狭窄部１２に相当する領域における管状壁５の直径を協働して局所的に低減させるようになっているポンチ２８と円錐台状のダイ２９とによって、オジーブを形成する前に、ステージを引き抜きするのが有益である。

ネック１０自体を製造し、及び／又は、後続の機械的処理を伴い又は伴わずに、熱間加工、溶接又はねじ込みによってシリンダー本体２に接続させることができる。

図４Ａ及び図４Ｂは、ガス用の、例えば、車両のガス用のシリンダーコンパートメント−シリンダー組立体２０の実施形態を示した図である。このシリンダーコンパートメント−シリンダー組立体２０は、上述した内容の一つ又はそれ以上のガスシリンダー１と、（例えば、車両の）支え構造に固定可能な又は同支え構造に形成され、ガスシリンダーを少なくとも部分的に受け入れるように構成された支持／保持構造２１と、好ましくはロッキングクランプ又はブラケットの如き一つ又はそれ以上の数のロッキング部材２２を有している。ロッキング部材２２は、支持／保持構造２１に対して固定され又は固定可能に構成され、ガスシリンダー１を支持／保持構造２１に対して固定するためにガスシリンダー１を少なくとも部分的に取り囲むように構成されている。そのようなロッキング部材２２は、狭窄部１２によってガスシリンダー１の外側面１３に形成された周回り方向の座部２３内に少なくとも部分的に収容される。更に、ガスシリンダーの筒状壁５の拡大部１１の少なくとも一つは、二つのロッキング部材２２の間に、又は、一つのロッキング部材２２と支持／保持構造２１との間に区画された中間スペース２４内で伸びている（さもなければ、中間スペース２４は用いられない）。

図６は、本発明によるシリンダーコンパートメント−シリンダー組立体２０の更に別の実施形態を示した図である。この組立体２０においては、支持／保持構造２１は、相互に傾斜した側壁及び／又は機能的部材２６（例えば、チューブ又は補強支柱）のため遮断された部分を有し、シリンダー１は、拡大部１１と狭窄部１２とが存在するために支持／保持構造２１の形状に適合されている。

本発明の上述した記述及び添付図面に基づいて、ガスシリンダー１とシリンダーコンパートメント−シリンダー組立体２０が、従来技術に関連して上述した欠点を如何に克服することができるか、例えば、車両の使用におけるような適用分野において、シリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体の全体寸法を一定に維持しつつガス貯蔵スペース３の体積を如何に増大させることができるかを当業者は理解できるであろう。

付随的な又は特別な要請に応える目的で、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で、当業者が、上述したガスシリンダーとシリンダーコンパートメント−シリンダー組立体に対して様々な修正及び変更を加えることができることは明らかである。

Claims (12)

1. クロージャーバルブによって閉塞可能なガス貯蔵スペース（３）を内部に区画しているシリンダー本体（２）を備えた一つ又はそれ以上の数のガスシリンダー（１）を有するシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）であって、
   前記シリンダー本体（２）が、
   前記ガス貯蔵スペース（３）を区画している管状壁（５）と、
   前記管状壁（５）の下端に接続されて前記ガスシリンダー（１）の下側（７）で前記ガス貯蔵スペース（３）を区画しているボトム壁（６）と、
   前記管状壁（５）の上端に接続されて前記下側（７）と反対側の前記ガスシリンダー（１）の上側（９）で前記ガス貯蔵スペース（３）を区画しているアッパー壁（８）を有し、
   前記管状壁（５）が、少なくとも一つの第一の管状部（１１）と、前記第一の管状部（１１）に隣接位置して前記第一の管状部よりも狭窄された少なくとも一つの第二の管状部（１２）を有し、
   前記シリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）が、
   前記ガスシリンダー（１）を少なくとも部分的に受け入れるように構成された支持／保持構造（２１）と、
   前記支持／保持構造（２１）に対して固定され、前記ガスシリンダー（１）を取り囲んで前記ガスシリンダー（１）を前記支持／保持構造（２１）に固定するよう適合された一つ又はそれ以上の数のロッキングクランプ又はロッキングブラケット（２２）を更に有し、
   前記ロッキングクランプ又はロッキングブラケット（２２）が、前記第二の管状部（１２）によって形成される周回り方向の座部（２３）内に少なくとも部分的に嵌め合わされ、
   前記第一の管状部（１１）が、前記ロッキングクランプ又はロッキングブラケット（２２）と前記支持／保持構造（２１）との間に区画される中間スペース（２４）内で伸びており、
   前記第二の管状部（１２）が、両側を対応する第一の管状部（１１）で区画された環状狭窄部（１５）を構成しており、
   前記第二の管状部（１２）が、前記ガスシリンダーの縦方向軸線（Ｌ）に沿って一定の直径を有する略円筒状の中央リング状部（１６）を構成し、二つの遷移サイドリング状領域（１７）によって、前記中央リング状部（１６）と、隣接した前記第一の管状部（１１）とが接続されている、ことを特徴とするシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）。
2. 前記第一の管状部（１１）と前記第二の管状部（１２）とを含んだ前記管状壁（５）が、シームレス鋼の単一片により形成され、その厚みが任意の塗装層を除いて、単一の層によって占められている、請求項１に記載のシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）。
3. 前記遷移サイドリング状領域（１７）が、周回り方向の段部を構成している、請求項１に記載のシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）。
4. 前記遷移サイドリング状領域（１７）が、縦方向軸線（Ｌ）を含む縦方向の面において、二重曲率面を呈する形状又は円錐台（２５）状の形状を有し、且つ、前記中央リング状部（１６）の縦方向の伸長（Ｌ２）よりも短い縦方向の伸長（Ｌ１）を有している、請求項１に記載のシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）。
5. 前記第一の管状部（１１）が、前記ガスシリンダー（１）の縦方向軸線（Ｌ）に沿って一定の直径を有する略円筒状のリング状部を構成している、請求項１〜４の何れか一項に記載のシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）。
6. 全ての前記第一の管状部（１１）の縦方向の全長が、全ての前記第二の管状部（１２）の縦方向の全長よりも長くなるように設定されている、請求項１〜５の何れか一項に記載のシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）。
7. 前記管状壁（５）が、一つの第一の管状部（１１）と、該第一の管状部（１１）に隣接位置して、周回り方向の段部（１８）によって前記第一の管状部（１１）から離間された一つの第二の管状部（１２）を有している、請求項１〜６の何れか一項に記載のシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）。
8. 前記ガスシリンダー（１）が、前記ガス貯蔵スペース（３）と連通して前記クロージャーバルブ（４）を受けることができるように前記シリンダー本体（２）に形成されたネジ付き管状ネック（１０）を更に有し、該ネック（１０）が、前記ガス貯蔵スペース（３）内に突出した雌ねじ付き内側部（１９）を有している、請求項１〜７の何れか一項に記載のシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）。
9. 前記ネック（１０）が、前記シリンダー本体（２）の前記アッパー壁（８）に形成されている、請求項８に記載のシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）。
10. 前記ガス貯蔵スペース（３）が、前記ネック（１０）の内側部（１９）の回りに環状のスペース部を構成している、請求項８又は９に記載のシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）。
11. 前記ネック（１０）の内側部（１９）が前記シリンダー本体（２）と一体に形成されている、請求項８〜１０の何れか一項に記載のシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）。
12. 前記ネック（１０）の内側部（１９）が、前記シリンダー本体（２）と別体に形成されて、前記シリンダー本体（２）に接続されている、請求項８〜１１の何れか一項に記載のシリンダーコンパートメント−ガスシリンダー組立体（２０）。

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