JP6153475B2 - 圧力容器の口金構造 - Google Patents

Description

本発明は、圧力容器の口金構造に関するものである。

特許文献１には、容器本体部及び容器本体部の内外を連通させる筒状部を構成する合成樹脂製のライナーと、筒状部の内周に取り付けられた筒状の口金と、容器本体内の流体が筒状部の内周と口金の外周との隙間を通ってリークするのを防止するためのシール部材とを備えた圧力容器の口金構造が開示されている。図６に示すように、ライナー１００の筒状部１０１の先端面１０２と口金１０３の先端面１０４は面一状に隣接しており、この隣接する両先端面１０２，１０４の隙間は、筒状部１０１の内周と口金１０３の外周との界面１０５を通ってリークした流体が流出する漏出口１０６となっている。そして、この漏出口１０６を塞ぐようにシール部材１０７が配置されている。

特開平１１−０１３９９５号公報

上記のように、シール部材１０７が、筒状部１０１と口金１０３の界面１０５の漏出口１０６を塞ぐように配置されている口金構造では、漏出口１０６から流出した流体の圧力が過大であったときに、図７に示すように、その流体の圧力を受けたシール部材１０７が、軸線方向に潰れながら漏出口１０６から遠ざかる方向へ不正に変形する虞がある。シール部材１０７がこのような不正な変形を生じると、漏出口１０６が外部へ開放された状態となり、シール機能が失われてしまう。
本発明は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、シール性能の信頼性向上を図ることを目的とする。

本発明の圧力容器の口金構造は、
容器本体部及び前記容器本体部の内外を連通させる筒状部を構成する合成樹脂製のライナーと、
前記筒状部の内周に密着して取り付けられた筒状の口金と、
前記筒状部及び前記口金の外面のうち前記筒状部の内周と前記口金の外周との界面の先端が臨む領域を覆う覆い部と、前記筒状部を包囲する周壁部とを有するリテーナと、
前記口金と前記覆い部との間に配された第１シール部材と、
前記筒状部と前記周壁部との間に配された第２シール部材とを備えているところに特徴を有する。

本願発明によれば、容器本体部内から筒状部と口金との界面を通って口金と筒状部の外面に到達した流体は、径方向内側と径方向外側の２つのリーク流路に分かれることにより減圧される。そして、径方向内側のリーク経路においては第１シール部材によって流体のリークが遮断され、径方向外側のリーク経路においては第２シール部材によって流体のリークが遮断される。したがって、本願発明の口金構造によれば、流体のリークを確実に防止して、シール性能の信頼性向上を図ることができる。

実施例１の圧力容器の断面図 口金構造の拡大断面図 口金構造の部分拡大断面図 口金の斜視図 実施例２の口金構造の部分拡大断面図 従来例の口金構造の部分拡大断面図 従来例の口金構造においてシール部材が不正に変形した状態をあらわす部分拡大断面図

（１）本発明の圧力容器の口金構造は、前記第２シール部材を収容する前記第２シール溝が、前記周壁部の内周のみを凹ませた形態であってもよい。この構成によれば、合成樹脂製である筒状部の厚さ寸法のバラツキが小さくて済むので、筒状部を金型成型する際のヒケが抑えられ、筒状部の寸法精度が向上する。

（２）本発明の圧力容器の口金構造は、前記口金に形成された雄ネジ部と、前記雄ネジ部にねじ込まれることで前記覆い部を前記口金側へ押圧するナットとを備えていてもよい。この構成によれば、リテーナを口金に固定する手段として、リテーナとは別体のナットを用いているので、リテーナを回転させずに口金や筒状部に取り付けることができる。これにより、リテーナを取り付ける工程では、第１シール部材や第２シール部材に周方向の剪断力が発生することを回避して、第１シール部材と第２シール部材の不正な変形を防止することができる。

＜実施例１＞
以下、本発明を具体化した実施例１を図１〜図４を参照して説明する。図１に示すように、本実施例１の圧力容器Ａは、流体（図示省略）を貯留するための貯留部１０と、貯留部１０に対する流体の流入出経路となる口金構造１３とを有する。

貯留部１０は、ライナー１１を構成する合成樹脂製の容器本体部１２と、容器本体部１２の表面を覆う外層体（図示省略）とからなる２層構造となっている。ライナー１１の材料の一例として、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）とエチレン・ビニルアルコール共重合樹脂（ＥＶＯＨ）の混合樹脂を用いることができる。外層体の材料の一例として、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）を用いることができる。

図２に示すように、口金構造１３は、ライナー１１を構成する筒状部１４と、口金１５と、リテーナ３０と、第１シール部材３５と、第２シール部材３７と、ナット３３と、バルブ（図示省略）とを備えて構成されている。筒状部１４は、容器本体部１２と一体をなしていて、容器本体部１２（貯留部１０）の内部と外部とを連通させている。筒状部１４の軸線Ｏと直角な断面形状は円形であり、筒状部１４は口金１５と同軸をなしている。筒状部１４の先端部には、筒状部１４及び口金１５の軸線Ｏと直角な先端面１４Ｓ（請求項に記載の筒状部１４の外面のうち界面の先端が臨む領域）が形成されている。

口金１５は、全体として円筒形をなし、その中空内には、図示しないバルブが取り付けられるようになっている。図２，４に示すように、口金１５の外周のうち最も先端側（図２，４における上側）には、工具（図示省略）を嵌合するための一対の平行二面部１６が形成されている。口金１５の外周のうち平行二面部１６の基端側（図２，４における下側）に隣接する領域には、口金１５と同軸の雄ネジ部１７が形成されている。

口金１５の外周のうち雄ネジ部１７の基端側に隣接する領域は、口金１５の軸線Ｏと直角な断面形状が円形であって口金１５と同軸をなす大径部１８となっている。大径部１８の外周基端部には、その周方向に間隔を空けた複数箇所を部分的切欠した形態の切欠部１９が形成されている。口金１５の外周のうち大径部１８の基端側に隣接する領域には、口金１５と同軸であり、大径部１８よりも外径寸法の大きい円形のフランジ部２０が形成されている。

口金１５は、ライナー１１（容器本体部１２と筒状部１４）をインサート成形する工程で、筒状部１４と同軸状をなすようにライナー１１と一体化される。ライナー１１と口金１５が一体化した状態では、図２に示すように、筒状部１４の内周面と大径部１８の外周面とが、気密状又は液密状に密着する。また、容器本体部１２の内面のうち筒状部１４に隣接する領域と、フランジ部２０の表面とが、気密状又は液密状に密着する。さらに、筒状部１４の内周基端部の係止突部２１が口金１５の切欠部１９に嵌合する。この嵌合により、筒状部１４（ライナー１１）と口金１５が、軸線Ｏ方向への相対変位及び周方向への相対変位を規制された状態に位置決めされている。

大径部１８における雄ネジ部１７側の端面は、口金１５の軸線Ｏと直角な段差面１８Ｓ（請求項に記載の口金の外面のうち界面の先端が臨む領域）となっている。段差面１８Ｓは、筒状部１４の先端面１４Ｓの径方向内側に位置、且つ先端面１４Ｓに対してほぼ面一状（軸線Ｏ方向において同じ位置）に隣接するように配されている。そして、先端面１４Ｓと段差面１８Ｓには、筒状部１４の内周面と口金１５（大径部１８）の外周面との界面２２の先端が臨んでいる。界面２２の基端は、フランジ部２０の外周縁部において貯留部１０（容器本体部１２）の内部に臨んでいる。

したがって、界面２２は、本来は、貯留部１０（容器本体部１２）内の流体が通過できないように気密状又は液密状に密着すべきである。しかし、温度変化の大きい環境下での線膨張率の違いや、貯留部１０内の圧力上昇等が原因となり、界面２２には僅かな隙間が生じ得る。この場合、この隙間の生じた界面２２は、貯留部１０（容器本体部１２）内の流体を先端面１４Ｓ及び段差面１８Ｓに到達させることを可能にするリーク経路となり得る。本実施例１には、界面２２を通過した流体が、圧力容器Ａの外部へ漏出することを防止するシール手段が設けられている。

シール手段は、リテーナ３０と、第１シール部材３５と、第２シール部材３７とを備えている。リテーナ３０は、アルミニウム合金等の金属材料からなる。リテーナ３０は、全体として筒状部１４及び口金１５と同軸の円筒状をなし、円筒形の周壁部３１と、周壁部３１の先端縁から径方向内向きに円環形の板状に張り出した形態の覆い部３２とを有する。リテーナ３０は、口金構造１３の先端側から口金１５及び筒状部１４に組み付けられ、雄ネジ部１７にねじ込んだナット３３で覆い部３２を押圧することにより組み付け状態に固定される。

リテーナ３０を組み付けた状態では、覆い部３２が、口金１５の段差面１８Ｓに対し面当たり状態で当接するとともに、筒状部１４の先端面１４Ｓに対し僅かに間隔を空けた非接触状態で対向する。つまり、覆い部３２は、筒状部１４及び口金１５の外面のうち筒状部１４の内周と口金１５の外周との界面２２の先端が臨む領域を覆っていることになる。同じくリテーナ３０を組み付けた状態では、覆い部３２の外周縁に連なる周壁部３１が、筒状部１４の外周面（つまり、先端面１４Ｓに連なる領域）を、全周に亘って当接又は接近して対向する位置関係で包囲する。

容器本体部１２内から界面２２を通過して段差面１８Ｓと先端面１４Ｓに到達した流体は、界面２２から径方向内側と径方向外側に分かれて、更にリークを続けようとする。界面２２よりも径方向内側における流体のリークを防止するシール手段は、次の構成となっている。図３に示すように、段差面１８Ｓには、全周に亘って凹ませた形態であって、口金１５と同軸の円形をなす第１シール溝３４が形成されている。第１シール溝３４には、Ｏリングからなる弾性変形可能な第１シール部材３５が収容され、第１シール部材３５は覆い部３２の内面（つまり、段差面１８Ｓとの対向面）に対し液密状又は気密状に密着している。この第１シール部材３５により、段差面１８Ｓと覆い部３２の内面との隙間は、流体がリークできないように気密状又は液密状に封止されている。

また、界面２２よりも径方向外側における流体のリークを防止するシール手段は、次の構成となっている。リテーナ３０の周壁部３１には、その内周面を凹ませた形態であって、全周に亘って連続した第２シール溝３６が形成されている。第２シール溝３６には、Ｏリングからなる弾性変形可能な第２シール部材３７が収容され、第２シール部材３７は筒状部１４の外周面（つまり、周壁部３１との対向面）に対し液密状又は気密状に密着している。この第２シール部材３７により、筒状部１４の外周面と周壁部３１の内周面との隙間は、流体がリークできないように気密状又は液密状に封止されている。したがって、流体が界面２２を通過して段差面１８Ｓと先端面１４Ｓに到達しても、その流体が圧力容器Ａの外部へリークする虞はない。

上述のように本実施例１の圧力容器Ａの口金構造１３は、容器本体部１２及び容器本体部１２の内外を連通させる筒状部１４を構成する合成樹脂製のライナー１１と、筒状部１４の内周に密着して取り付けられた筒状の口金１５とを備えている。そのため、容器本体部１２内から筒状部１４と口金１５との界面２２を通って口金１５と筒状部１４の外面に到達した流体が、界面２２の径方向内側と径方向外側とに分かれてリークすることが懸念される。

そこで、本実施例では、リテーナ３０と第１シール部材３５と第２シール部材３７を設けた、リテーナ３０は、筒状部１４及び口金１５の外面のうち筒状部１４の内周と口金１５の外周との界面２２の先端が臨む領域（先端面１４Ｓと段差面１８Ｓ）を覆う覆い部３２と、筒状部１４を包囲する周壁部３１とを有している。そして、第１シール部材３５を口金１５と覆い部３２との間に配し、第２シール部材３７を筒状部１４と周壁部３１との間に配した。この構成によれば、容器本体部１２内から筒状部１４と口金１５との界面２２を通って口金１５と筒状部１４の外面に到達した流体は、径方向内側（覆い部３２側）と径方向外側（周壁部３１側）の２つのリーク流路に分かれる。しかし、界面２２よりも径方向内側のリーク経路は第１シール部材３５によって遮断され、界面２２よりも径方向外側のリーク経路は第２シール部材３７によって遮断される。したがって、流体のリークは、第１シール部材３５及び第２シール部材３７において確実に遮断される。また、界面２２の上端（漏出口）から流出した流体は、両シール部材３５，３７に至る経路において容積拡大により減圧されるので、両シール部材３５，３７によるシール機能がより効果的に発揮される。このように、本実施例１の口金構造によれば、流体のリークを確実に防止して、シール性能の信頼性向上を図ることができる。

また、本実施例１の口金構造１３では、第２シール部材３７を収容する第２シール溝３６が、周壁部３１の内周のみを凹ませた形態となっている。この構成によれば、合成樹脂製である筒状部１４の厚さ寸法のバラツキが小さくて済むので、筒状部１４を金型成型する際のヒケが抑えられ、筒状部１４の寸法精度が高くなっている。

また、本実施例１の口金構造１３では、口金１５に雄ネジ部１７を形成し、雄ネジ部１７に、覆い部３２を口金１５側へ押圧するナット３３をねじ込むようになっている。つまり、リテーナ３０を口金１５に固定する手段として、リテーナ３０とは別体のナット３３を用いている。この構成によれば、リテーナ３０を口金１５や筒状部１４に対して回転させることなく組み付けることができる。これにより、リテーナ３０を取り付ける工程では、第１シール部材３５や第２シール部材３７に周方向の剪断力が発生することを回避できる。したがって、第１シール部材３５や第２シール部材３７の不正な変形を防止し、ひいては、第１シール部材３５及び第２シール部材３７によるシール機能の低下を回避することができる。

＜実施例２＞
次に、本発明を具体化した実施例２を図５を参照して説明する。本実施例２の圧力容器Ｂは、口金構造４０を構成するライナー１１の外面を覆うバリア層４１を設けた点において、上記実施例１とは異なっている。リテーナ３０の周壁部３１は、筒状部１４の外周面とではなく、バリア層４１の外周面と対向するように配されている。周壁部３１の内周面の第２シール溝３６に収容した第２シール部材３７は、バリア層４１の外周面に対し、液密状又は気密状に密着している。容器本体部１２内から口金１５と筒状部１４の界面２２を通過して流出した流体（図示省略）が、界面２２よりも径方向外側へ流れても、第２シール部材３７によって圧力容器Ｂ外へのリークが防止される。尚、その他の構成については上記実施例１と同じであるため、同じ構成については、同一符号を付し、構造、作用及び効果の説明は省略する。

＜他の実施例＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
（１）実施例１，２は、第１シール溝を構成する空間を、口金のみを凹ませて形成したが、第１シール溝は、リテーナの覆い部のみを凹ませた形態でもよく、口金と覆い部の両方を凹ませた形態であってもよい。
（２）実施例１は、第２シール溝を構成する空間を、リテーナの周壁部のみを凹ませて形成したが、第２シール溝は、筒状部のみを凹ませた形態でもよく、周壁部と筒状部の両方を凹ませた形態であってもよい。
（３）実施例２は、第２シール溝を構成する空間を、リテーナの周壁部のみを凹ませて形成したが、第２シール溝は、バリア層のみを凹ませた形態でもよく、周壁部とバリア層の両方を凹ませた形態であってもよい。
（４）実施例１，２では、第１シール溝が形成されている口金の外面（段差面）を軸線と直角な平面としたが、第１シール溝が開放される口金の外面（段差面）は、軸線に対して斜めをなす平面又は曲面であってもよい。
（５）実施例１，２では、リテーナとナットを別体部品としたが、リテーナとナットを単一部品としてもよい。この場合、リテーナに形成した雌ネジ部を口金の雄ネジ部にねじ込むことにより、リテーナを口金に固定すればよい。

Ａ…圧力容器
１１…ライナー
１２…容器本体部
１３…口金構造
１４…筒状部
１４Ｓ…先端面（筒状部の外面のうち界面の先端が臨む領域）
１５…口金
１７…雄ネジ部
１８Ｓ…段差面（口金の外面のうち界面の先端が臨む領域）
２２…界面
３０…リテーナ
３１…周壁部
３２…覆い部
３３…ナット
３５…第１シール部材
３６…第２シール溝
３７…第２シール部材
Ｂ…圧力容器
４０…口金構造

Claims (3)

1. 容器本体部及び前記容器本体部の内外を連通させる筒状部を構成する合成樹脂製のライナーと、
   前記筒状部の内周に密着して取り付けられた筒状の口金と、
   前記筒状部及び前記口金の外面のうち前記筒状部の内周と前記口金の外周との界面の先端が臨む領域を覆う覆い部と、前記筒状部を包囲する周壁部とを有するリテーナと、
   前記口金と前記覆い部との間に配された第１シール部材と、
   前記筒状部と前記周壁部との間に配された第２シール部材とを備えていることを特徴とする圧力容器の口金構造。
2. 前記第２シール部材を収容する前記第２シール溝が、前記周壁部の内周のみを凹ませた形態であることを特徴とする請求項１記載の圧力容器の口金構造。
3. 前記口金に形成された雄ネジ部と、前記雄ネジ部にねじ込まれることで前記覆い部を前記口金側へ押圧するナットとを備えていることを特徴とする請求項１又は請求項２記載の圧力容器の口金構造。

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