JP6473479B2 - 圧力容器及び圧力容器の製造方法 - Google Patents

Description

本技術は、液化ガス等の貯留に用いる圧力容器及び当該圧力容器の製造方法に関する。

ＬＰＧ（Liquefied petroleum gas）等の液化ガスの貯留に用いられる圧力容器は、その高い内圧に耐える必要があるため、従来金属製であった。しかしながら、金属製圧力容器は重量が大きく、軽量化が望まれていた。

ここで、近年、ＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics）製の圧力容器の開発が進んでいる。ＦＲＰ製の圧力容器は軽量であることに加え、美観に優れ、耐腐食性が高く、また半透明であるため内容物の液面の視認が可能であり、さらに火災時において破裂しない等の利点がある。

例えば、特許文献１には、合成樹脂からなるインナータンクと、インタータンクに接合された口金と、インナータンク外周に形成されたＦＲＰ層とを備える圧力容器が開示されている。口金はインタータンクを形成するブロー成形の際にインサート成形によってインナータンクの内周側から開口部に接合されている（特許文献１参照）。

特開２０１２−２０２４７９号公報

ここで、特許文献１に記載されているように、合成樹脂からなる圧力容器においては、バルブ装着時のトルク管理が重要となる。従来のような金属製の圧力容器であれば、バルブを螺合した後、さらにバルブに力を加えることによってバルブの向きを変更することが可能であった。

しかしながら、合成樹脂からなる圧力容器においてはバルブを螺合した後、さらにバルブに力を加えると容器が破損するおそれがあり、任意のバルブの向きとすることは容易ではない。

以上のような事情に鑑み、本技術の目的は、バルブの向きを容易に調整することが可能な合成樹脂製圧力容器及びその製造方法を提供することにある。

上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る圧力容器は、インナータンクと、口金と、バルブとを具備する。
上記インナータンクは、合成樹脂からなり、内部と外部に連通する開口を有する。
上記口金は、上記開口の周囲に装着されている。
上記バルブは、上記口金に装着されるバルブであって、上記口金に螺合するネジが設けられたバルブ本体と、上記バルブ本体に取り付けられ、上記バルブ本体を上記口金に対して固定するロックナットとを備える。

この構成によれば、バルブを口金に装着する際にはバルブ本体を口金に螺合し、バルブ本体をロックナットによって口金に固定する。このため、バルブ本体を口金に螺合する際にバルブ本体の向きを任意に調整してからロックナットによって固定することが可能となる。

上記ネジは平行ネジであってもよい。

上記圧力容器は、上記インナータンクに巻回された繊維と上記繊維に含浸された合成樹脂からなるＦＲＰ層をさらに具備し、
上記口金は、上記インナータンクに螺合され、上記インナータンクと上記ＦＲＰ層に挟まれることによって上記インナータンクに固定されてもよい。

上記バルブは、上記ロックナットによって上記口金に押圧され、上記バルブと上記口金の間を封止するガスケットを備えてもよい。

上記バルブは、弾性材料からなり上記インナータンクに当接するＯリングを備えてもよい。

上記目的を達成するため、本技術の一形態に係る圧力容器の製造方法は、合成樹脂からなるインナータンクの開口に口金を装着し、バルブ本体を上記口金に螺合させ、上記バルブ本体の向きを調整し、ロックナットによって上記バルブ本体を上記口金に固定する。

以上のように、本技術によれば、生産性及び耐久性に優れる圧力容器及びその製造方法を提供することが可能である。

本技術の実施形態に係る圧力容器の平面図である。 同圧力容器の断面図である。 同圧力容器が備えるインナータンクの平面図である。 同圧力容器が備えるインナータンクの断面図である。 同圧力容器が備えるインナータンクのバルブ取付部の断面図である。 同圧力容器が備える口金の断面図である。 同圧力容器が備えるインナータンク及び口金の断面図である。 同圧力容器が備えるインナータンク、口金及びＦＲＰ層の断面図である。 同圧力容器が備えるバルブの平面図である。 同圧力容器が備えるインナータンク、口金、ＦＲＰ層及びバルブの断面図である。 同圧力容器を収容可能なアウターケースの斜視図である。 同圧力容器を収容可能なアウターケースの分解斜視図である。

＜圧力容器の構成＞
本発明の実施形態に係る圧力容器の構成について説明する。図１は本実施形態に係る圧力容器１の平面図であり、図２は圧力容器１の断面図である。

圧力容器１は、ＬＰＧ（Liquefied petroleum gas）等の液化ガス、あるいはＣＮＧ（Compressed Natural Gas）、水素ガス等の高圧ガスを圧力を維持したまま貯留することが可能な容器である。以下、圧力容器１に貯留される物質を「内容物」とする。圧力容器１の大きさや形状は、内容物、用途等に応じて適宜変更される。

図２に示すように、圧力容器１はインナータンク２、口金３、ＦＲＰ層４及びバルブ５を有する。インナータンク２には口金３が装着され、インナータンク２の外周及び口金３上にＦＲＰ層４が形成されている。口金３にはバルブ５が取り付けられている。

インナータンク２は、圧力容器１の内壁面を構成する。図３はインナータンク２の平面図であり、図４はインナータンク２の断面図である。

図３及び図４に示すように、インナータンク２は、タンク本体部２ａ、バルブ取付部２ｂ、及び臍部２ｃを有する。バルブ取付部２ｂはタンク本体部２ａの一端に形成され、臍部２ｃはタンク本体部２ａの、バルブ取付部２ｂと反対側の端部に形成されている。

図３及び図４に示すように、タンク本体部２ａは、円筒形状を有する円筒部２ｄと、円筒部２ｄと同一の半径を有する半球部２ｅを有し、円筒部２ｄの両端に半球部２ｅがそれぞれ連続する形状に形成することができる。タンク本体部２ａの形状は特に限定されないが、後述するＦＲＰ層４の形成に適する形状が好適である。

バルブ取付部２ｂは、インナータンク２の内部と外部を連通する開口を形成する。図５はインナータンク２のバルブ取付部２ｂの近傍の断面図である。同図に示すように、バルブ取付部２ｂはタンク本体部２ａと連続する筒状のネック部分２ｆを有する。ネック部分２ｆの筒内は、インナータンク２の外部に連通しており、ネック部分２ｆの端部にインナータンク２の内部と外部が連通する開口２ｇが形成されている。ネック部分２ｆの外周にはネジ溝２ｈが設けられている。

臍部２ｃは、タンク本体部２ａから突出した部分であり、インナータンク２の内部とは連通していない。臍部２ｃは、インナータンクの製造方法に起因して形成される構造である。

以上のような構成を有するインナータンク２は、ブロー成形によって製造することが可能である。インナータンク２は、例えば高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ；High Density Polyethylene）からなるものとすることができる。また、この他にも各種合成樹脂からなるものとすることができる。以下、インナータンク２の原料である合成樹脂を、「原料樹脂」とする。原料樹脂としては、ブロー成形に適し（熱可塑性が有り）、内容物に対して耐腐食が有り、光透過性（半透明性）がある材料が好適である。

口金３は、バルブ５をインナータンク２に装着するための部材である。図６は口金３の断面図である。同図に示すように、口金３は、筒状の筒状部３ａと、筒状部３ａの端部から円板状に広がる板状部３ｂとを有する。

筒状部３ａの内周面には、インナータンク２に螺合するネジ溝３ｃと、バルブ５が螺合されるネジ溝３ｄが設けられている。ネジ溝３ｄは、バルブ５が有する平行ネジが螺合可能なネジ溝が好適である。金属容器の場合には、バルブはテーパーネジによって金属容器に螺合されることが一般的であるが、インナータンク２は合成樹脂からなるため、トルク管理によって螺合する平行ネジが好適である。また、筒状部３ａの内周側周縁には、段状のガスケット収容部３ｅが設けられている。

板状部３ｂは、筒状部３ａ側から次第に厚みが減少する板状の形状を有する。口金３は、例えば真鍮、アルミニウム又はステンレス等の金属からなるものとすることができる。

図７は、インナータンク２に装着された口金３を示す断面図である。同図に示すように口金３は、ネジ溝３ｃがインナータンク２のネジ溝２ｈに螺合することにより、インナータンク２に装着される。口金３がインナータンク２に装着されると、板状部３ｂはインナータンク２に当接する。

ＦＲＰ層４は、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ；Fiber Reinforced Plastics）からなる層である。ＦＲＰ層４は、インナータンク２の外周及び口金３上に形成されている。

ＦＲＰ層４は、インナータンク２の外周を被覆することにより、インナータンク２を補強し、耐圧性を維持する。ＦＲＰ層４は、インナータンク２の外周に巻回された繊維（ガラス繊維、カーボン繊維等）に合成樹脂を含浸させることによって形成することができる。以下、含浸される合成樹脂を「含浸樹脂」とする。ＦＲＰ層４を構成する繊維の巻回は、ＦＷ（Filament Winding）法によってすることができる。

図８は、口金３の近傍におけるＦＲＰ層４を示す断面図である。同図に示すようにＦＲＰ層４は、口金３の板状部３ｂ上と筒状部３ａの外周の一部に形成されている。これにより、板状部３ｂがインナータンク２とＦＲＰ層４によって挟まれ、口金３はインナータンク２に対して固定されている。

ＦＲＰ層４を構成する繊維の種類は特に限定されないが、強度が高いものが好適である。ＦＲＰ層４を構成する含浸樹脂は、インナータンク２に巻回された繊維を固定し、繊維と共にＦＲＰ層４の強度を維持する。含浸樹脂の種類は特に限定されないが、強度が高いものが好適である。

バルブ５は、内容物のインナータンク２への充填及びインナータンク２からの取り出しに用いられる。図９はバルブ５を示す平面図である。同図に示すようにバルブ５は、バルブ本体５１、ロックナット５２、ハンドル５３、Ｏリング５４及びガスケット５５を備える。

バルブ本体５１は、外部接続口５１ａ及び内部接続口５１ｂを備える。外部接続口５１ａは、バルブ５が口金３に装着された際に圧力容器１の外部に位置する接続口であり、内部接続口５１ｂは、バルブ５が口金３に装着された際に圧力容器１の内部に位置する接続口である。外部接続口５１ａと内部接続口５１ｂは連通しており、ハンドル５３の操作によって開閉可能に構成されている。

また、バルブ本体５１には、口金３のネジ溝３ｄに螺合されるネジ５１ｃが設けられている。ネジ５１ｃは、径が均一な平行ネジが好適である。

ロックナット５２は、バルブ本体５１に対して回転可能に構成され、ネジ５１ｃに螺合することによってバルブ本体５１に対して移動する。ロックナット５２には、ガスケット５５を口金３に押圧するためのガスケット押え部５２ａが設けられている。

図１０は、口金３に装着されたバルブ５を示す平面図である。同図に示すように、バルブ５は、ネジ５１ｃがネジ溝３ｄに螺合されて口金３に装着される。この状態ではバルブ５は回転可能であり、バルブ５の向き（回転角度）を調整可能である。バルブ５の向きを調整した後、ロックナット５２を回転させることより、ロックナット５２から露出するネジ５１ｃの幅が制限され、バルブ本体５１が口金３に対して固定される。

バルブ５とインナータンク２の間は、Ｏリング５４によって封止されている。ガスケット５５はガスケット収容部３ｅに収容され、ロックナット５２が回転することによりガスケット押え部５２ａによってガスケット収容部３ｅに押圧されている。これによりガスケット５５はバルブ５と口金３の間を封止し、雨水等のインナータンク２内への浸入を防止する。

バルブ５の構造はここに示すものに限られず、ネジ溝３ｄに螺合可能であり、ロックナット５２を備えるものであればよい。

圧力容器１は、以上のような構成を有する。圧力容器１は、インナータンク２やＦＲＰ層４が合成樹脂からなるものであるため、金属容器に比べて軽量であり、美観に優れ、耐腐食性が高い。また、半透明であるため、内容物が液化ガスである場合には液面の視認が可能である。さらに火災に曝露された場合であっても破裂することが防止されている。

さらに上述のように、バルブ５は、ネジ５１ｃがネジ溝３ｄに螺合されても口金に対して固定されず、回転可能である。このため、ロックナット５２による固定の前にバルブ５の向きを調整することが可能である。

＜アウターケースについて＞
圧力容器１は、耐衝撃性を向上させるためのアウターケースに収容することが可能である。図１１は圧力容器１が収容されたアウターケース２０を示す斜視図であり、図１２は同アウターケース２０の分解斜視図である。

これらの図に示すように、アウターケース２０は、胴体部材２１、上部部材２２及び下部部材２３の３つの部材によって構成されている。上部部材２２及び下部部材２３はそれぞれ胴体部材２１に接続されている。胴体部材２１、上部部材２２及び下部部材２３は、合成樹脂からなるものとすることができる。

本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において変更され得る。

１…圧力容器
２…インナータンク
３…口金
４…ＦＲＰ層
５…バルブ
５１…バルブ本体
５２…ロックナット
５３…ハンドル
５４…Ｏリング
５５…ガスケット

Claims (6)

1. 合成樹脂からなり、内部と外部に連通する開口を有するインナータンクと、
   前記開口の周囲に装着された口金と、
   前記口金に装着されるバルブであって、前記口金に螺合するネジが設けられたバルブ本体と、前記バルブ本体に取り付けられ、前記バルブ本体を前記口金に対して固定するロックナットとを備えるバルブと
   を具備し、
   前記ロックナットは、前記バルブ本体に対して回転することにより、前記ロックナットから露出する前記ネジの幅を制限する
   圧力容器。
2. 請求項１に記載の圧力容器であって、
   前記ネジは平行ネジである
   圧力容器。
3. 請求項１に記載の圧力容器であって、
   前記インナータンクに巻回された繊維と前記繊維に含浸された合成樹脂からなるＦＲＰ層をさらに具備し、
   前記口金は、前記インナータンクに螺合され、前記インナータンクと前記ＦＲＰ層に挟まれることによって前記インナータンクに固定されている
   圧力容器。
4. 請求項１に記載の圧力容器であって、
   前記バルブは、前記ロックナットによって前記口金に押圧され、前記バルブと前記口金の間を封止するガスケットを備える
   圧力容器。
5. 請求項１に記載の圧力容器であって、
   前記バルブは、弾性材料からなり前記インナータンクに当接するＯリングを備える
   圧力容器。
6. 合成樹脂からなるインナータンクの開口に口金を装着し、
   前記口金に螺合するネジが設けられたバルブ本体を前記口金に螺合させ、前記バルブ本体の向きを調整し、ロックナットを前記バルブ本体に対して回転させることにより、前記ロックナットから露出する前記ネジの幅を制限し、前記バルブ本体を前記口金に固定する
   圧力容器の製造方法。

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