JP7310726B2 - 圧力容器用ライナーの成形型および成形方法 - Google Patents

Description

本発明は、圧力容器の内殻を構成する圧力容器用ライナーの成形型および成形方法に関するものである。

従来から、圧力容器用ライナーを射出成形する際に、入子と外型との間にフィルムゲートを形成し、かかるフィルムゲートからキャビティの全周に亘ってフィルム状に溶融樹脂を流し込むことで、キャビティ内における溶融樹脂の分岐・合流を低減して、ウェルドの発生を抑制する手法が知られている。

例えば特許文献１には、口金との嵌合い部となる雌セレーションを頂部に有する圧力容器用ライナーを成形する際に、雌セレーションを形成するための凹凸部を有する入子と、外型との間にフィルムゲートを形成し、雌セレーションの径方向外側にフィルムゲートを繋げるようにした成形型が開示されている。

特開２０１４－２２４６０２号公報

上記特許文献１に記載の成形型によれば、溶融樹脂は、射出成形機の一点のノズルからドーム状に広がり、リング状ゲートからキャビティ内に同時に供給される。そして、流動先端が帯状に広がった状態でキャビティ全域に広がっていく。そのため、ウェルドが発生し難い。

しかしながら、特許文献１のものには、以下の点で改善の余地がある。

すなわち、入子における雌セレーションを形成するための凹凸部は袋小路になっているため、フィルムゲートからキャビティ内に流入して径方向内側に広がった溶融樹脂によって、空気が凹凸部に閉じ込められる場合がある。このようにして閉じ込められた空気は、成形時に圧縮されて高温となることで、樹脂にガス焼けを引き起こしたり、溶融樹脂内で圧力の低い方に流れ出すことで、フローマークを形成したりするおそれがある。そうして、フローマークの内部はウェルド状になっているため、圧力容器用ライナーの強度低下の原因となる場合がある。

本発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧力容器用ライナーの成形型および成形方法において、成形品におけるガス焼けやフローマークの発生を抑える技術を提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る圧力容器用ライナーの成形型では、雌セレーションを形成する入子を上下に分割し、分割された入子同士の合わせ面の隙間に空気を逃がすようにしている。

具体的には、本発明は、頂部中央に開口が形成された有頂筒状をなし、当該頂部における開口周りに、口金との嵌合い部となる雌セレーションを有する圧力容器用ライナーの成形型を対象としている。

そして、この圧力容器用ライナーの成形型は、上記雌セレーションを形成するための周方向に連なる凹凸部を有するとともに、当該凹凸部の径方向外側に繋がるフィルムゲートを外型との間に形成する入子を備え、上記入子は、上記凹凸部の上端が合わせ面の一部となるように上下に分割された、上端部における径方向外側の端部に当該凹凸部が設けられた下層と、当該凹凸部を含む当該下層の上面に、その下面が上側から重なる上層と、を有しており、上記上層および下層には、これらを締結するボルトが挿通される、上下に延びるボルト孔が径方向中央部に形成されており、上記上層と上記下層との合わせ面の隙間は、気体は通すが樹脂は通さない大きさに設定されているとともに、当該合わせ面には、上記凹凸部の近傍と上記ボルト孔とを繋ぐ空気排出路が形成されていることを特徴とするものである。

この構成によれば、凹凸部の径方向外側にフィルムゲートを繋げることで、フィルムゲートからキャビティに流入した溶融樹脂が、凹凸部の型面にぶつかることなく、流動速度が低下せずにキャビティ内で径方向外側および内側に広がることから、ウェルドの発生を抑制することができる。

しかも、下層の凹凸部や上層の下面等で区画されるキャビティ（以下、「凹凸キャビティ」ともいう。）に空気が閉じ込められた場合でも、上層と下層との合わせ目が凹凸キャビティに臨んでいるとともに、上層と下層との合わせ面の隙間が、気体を通す大きさに設定されていることから、凹凸キャビティに閉じ込められた空気を、上層と下層との合わせ面の隙間に逃がすことができる。

もっとも、合わせ面の隙間への空気の侵入深さには限界があることから、本発明では、上層と下層との合わせ面に、凹凸部の近傍とボルト孔とを繋ぐ空気排出路を形成している。このような空気排出路を形成することで、凹凸キャビティから合わせ面の隙間に逃げ込んだ空気を、凹凸部の近傍の空気排出路に抜くとともに、空気排出路を通じてボルト孔に排出することができる。したがって、成形品におけるガス焼けやフローマークの発生を抑えて、ウェルドの発生を確実に抑制することができる。

なお、上層と下層との合わせ目が凹凸キャビティに臨んでいても、上層と下層との合わせ面の隙間は樹脂を通さない大きさに設定されているので、合わせ面の隙間へ樹脂は侵入せず、これにより、バリ等の発生を抑えることができる。

また、上記圧力容器用ライナーの成形型では、上記下層は、上端部における径方向外側の端面である凹外周面が円周面をなす下層本体部と、当該凹外周面から径方向外側に突出し、その上面が径方向外側行くほど下方に傾斜する凸部と、を有していて、上記凹凸部は、当該凹外周面に、当該凸部が間欠的に配置されることで形成されており、上記上層の径方向外側の端部における下面である外縁下面は、上記凸部の上面と同じ傾斜で傾斜しながら、当該凸部の径方向外側の端面である凸外周面よりも径方向外側に延びており、上記空気排出路には、上記外縁下面と上記凸部の上面との合わせ面に形成され、上記凸外周面よりも径方向内側で周方向に延びる外側排気溝と、上記上層の下面と上記下層本体部の上面との合わせ面に形成され、上記凹外周面よりも径方向内側で周方向に延びる内側排気溝と、これら外側および内側排気溝と上記ボルト孔とを繋ぐように径方向に延びる第１径方向排気溝と、が含まれていてもよい。

この構成では、外縁下面が径方向外側行くほど下方に傾斜していることから、換言すると、外縁下面は凸外周面や凹外周面に近付くほど高くなることから、凹凸キャビティ内において上昇し易い空気を、外縁下面と凸外周面とのなす角部や、外縁下面と凹外周面とのなす角部に、溜まり（集まり）易くすることができる。

ここで、上層と下層との合わせ面に形成された空気排出路には、外縁下面と凸部の上面との合わせ面に形成され、凸外周面よりも径方向内側で周方向に延びる外側排気溝が含まれていることから、外縁下面と凸外周面とのなす角部に溜まった空気を、外縁下面と凸部の上面との合わせ面の隙間に逃がした後、外側排気溝に抜くことができる。また、空気排出路には、上層の下面と下層本体部の上面との合わせ面に形成され、凹外周面よりも径方向内側で周方向に延びる内側排気溝が含まれていることから、外縁下面と凹外周面とのなす角部に溜まった空気を、上層の下面と下層本体部の上面との合わせ面の隙間に逃がした後、内側排気溝に抜くことができる。つまり、これら外側排気溝および内側排気溝が、凹凸部の近傍の空気排出路に相当する。

さらに、空気排出路には、外側排気溝および内側排気溝とボルト孔とを繋ぐように径方向に延びる第１径方向排気溝が含まれていることから、外側排気溝および内側排気溝に抜けた空気を、第１径方向排気溝を通じてボルト孔に排出することができる。

なお、合わせ面に形成される外側排気溝、内側排気溝および第１径方向排気溝は、例えば、上層の下面に溝を彫ることで形成してもよいし、下層の上面に溝を彫ることで形成してもよいし、上層の下面および下層の上面の両方に溝を彫ることで形成してもよい。

ところで、例えば溶融樹脂の速度が相対的に速く、外縁下面と凸外周面とのなす角部や、外縁下面と凹外周面とのなす角部に、空気よりも先に樹脂が到達した場合には、外縁下面と凸部の上面との合わせ目や、上層の下面と下層本体部の上面との合わせ目が樹脂で塞がれるため、空気は逃げ場を失い、凸外周面よりも径方向外側に溜まり易くなる。

そこで、上記圧力容器用ライナーの成形型では、上記上層は、上記外縁下面における、当該上層の径方向外側端と上記凸外周面との中間から上方に延び、且つ、周方向に延びる円環状の中間面が、合わせ面の一部となるように分割された、上記凹凸部に上側から重なる円環状の第２上層と、当該第２上層が嵌る円環状の凹部を有する第１上層と、を有しており、上記第１上層と上記第２上層との合わせ面の隙間は、気体は通すが樹脂は通さない大きさに設定されているとともに、当該合わせ面には、上記中間面における上記外縁下面よりも上側で周方向に延びる円環状の周方向排気溝と、当該周方向排気溝と上記第１径方向排気溝とを繋ぐ第２径方向排気溝と、が形成されていてもよい。

この構成によれば、外縁下面と凸部の上面との合わせ目や、上層の下面と下層本体部の上面との合わせ目が樹脂で塞がれた場合でも、外縁下面における、上層の径方向外側端と凸外周面との間に溜まった空気を、第１上層と第２上層との合わせ面（中間面）の隙間に逃がすことができる。そうして、第１上層と第２上層との合わせ面には、外縁下面よりも上側で周方向に延びる円環状の周方向排気溝が形成されていることから、第１上層と第２上層との合わせ面の隙間に逃げた空気を、入子の全周に亘って確実に周方向排気溝に抜くことができる。

加えて、第１上層と第２上層との合わせ面には、周方向排気溝と第１径方向排気溝とを繋ぐ第２径方向排気溝が形成されていることから、周方向排気溝に抜けた空気を、第２径方向排気溝および第１径方向排気溝を通じてボルト孔に排出することができる。

また、上記圧力容器用ライナーの成形型では、上記圧力容器用ライナーは、上記開口の周縁部から下方に延びる開口筒部を有しており、上記下層は、上記凹凸部よりも下側で上下に分割された、当該凹凸部が形成された上側の第１下層と、上記開口筒部に対応するキャビティを中子との間に形成する円柱部を有する下側の第２下層と、を有しており、上記第２下層の外周面には、表面処理が施されていてもよい。

この構成によれば、下方に延びる開口筒部に対応するキャビティを形成する円柱部を含む、第２下層の外周面に表面処理を施していることから、入子を成形品からスムーズに脱型することができる。しかも、第１下層と第２下層とを分けることで、表面処理を施す範囲を必要最小限（円柱部を含む第２下層）に止めることができる。

さらに、上記圧力容器用ライナーの成形型では、上記上層は、上下方向に見て、上記下層における上記凸外周面および上記凹外周面の周方向の中心を通り、且つ、周方向に直交する面が合わせ面となるように、周方向に分割されていて、これら周方向に分割された部位同士の合わせ面の隙間が、気体は通すが樹脂は通さない大きさに設定されていてもよい。

この構成によれば、外縁下面と凸部の上面との合わせ目や、上層の下面と下層本体部の上面との合わせ目が樹脂で塞がれた場合でも、逃げ場を失った空気を、凸外周面および凹外周面の周方向の中心を通る各合わせ面の隙間に確実に逃がすことができる。これにより、合わせ面の隙間に逃げた後、外側排気溝および内側排気溝に抜けた空気を、第１径方向排気溝を通じてボルト孔に排出することができる。

また、上記圧力容器用ライナーの成形型では、上記各合わせ面の隙間は、３５～８０μｍに設定されていてもよい。

この構成によれば、気体は通すが樹脂は通さない合わせ面を容易に実現することができる。

さらに、本発明は、上記成形型を用いた圧力容器用ライナーの成形方法をも対象としている。

そして、この圧力容器用ライナーの成形方法は、上記ボルト孔から排気を行うことにより、キャビティ内を減圧した後、溶融樹脂をキャビティ内に充填することを特徴とするものである。

この構成によれば、溶融樹脂を充填する前にキャビティ内を減圧することで、キャビティから各合わせ面を通じて空気を抜くことができるとともに、キャビティ内圧が相対的に高い場合に比して、充填をスムーズに行うことができる。

以上説明したように、本発明に係る圧力容器用ライナーの成形型および成形方法によれば、成形品におけるガス焼けやフローマークの発生を抑えることができる。

本発明の実施形態１に係る圧力容器用ライナーを模式的に示す図である。 圧力容器を模式的に示す断面図である。 口金が嵌められた圧力容器用ライナーの端部を模式的に示す図である。 圧力容器用ライナーの成形型を模式的に示す断面図である。 入子を模式的に示す断面図である。 入子の下層を模式的に示す上面図である。 本発明の実施形態２に係る入子を模式的に示す断面図である。 第１上層を外した状態の入子を模式的に示す上面図である。 本発明の実施形態３に係る入子を模式的に示す上面図である。 その他の実施形態に係る入子の下層を模式的に示す上面図である。 成形型のキャビティに空気が溜まった状態を模式的に説明する図である。 成形型のキャビティに空気が溜まった状態を模式的に説明する図である。

以下、本発明を実施するための形態を図面に基づいて説明する。

（実施形態１）
－圧力容器用ライナー－
図１は、本実施形態に係る圧力容器用ライナー１を模式的に示す図であり、図２は、圧力容器Ｔを模式的に示す断面図である。この圧力容器用ライナー１（以下、単に「ライナー１」ともいう。）は、ナイロン樹脂製であり、各々射出成形により形成された２つの有頂円筒状のライナー構成部材２，２を軸方向に接合（溶着）することで形成され、両端がほぼ閉じた円筒状をなしている。

各ライナー構成部材２は、直線円筒状のパイプ部４と、パイプ部４の一方の端部に設けられた略半球状のドーム部３と、を有している。ドーム部３は、Ｒ部３ａでパイプ部４と繋がっている。ドーム部３の頂部（ライナー１の頂部１ａ）の中央には、図２に示すように、円形の開口６が形成されている。ドーム部３には、開口６の周縁部とＲ部６ａを介して接続され、軸方向内側に真っ直ぐ延びる開口筒部６ｂが形成されている。

このライナー１は、図２に示すように、アルミニウム製の口金７を両端の開口６（開口筒部６ｂ）に嵌合させるとともに、当該ライナー１の外周にカーボンファイバー９が巻回積層されることで、燃料電池車両に搭載されて、発電用の高圧水素を貯留する圧力容器Ｔの内殻を構成する。

図３は、口金７が嵌められたライナー１の端部を模式的に示す図である。図３に示すように、頂部１ａの外面における開口６周りには、開口筒部６ｂに嵌合される口金７が空回りしないように、口金７の外周に形成された雄セレーション８と噛合う、雌セレーション５が設けられている。雌セレーション５は、図３の２点鎖線から頂部１ａの中央に向かうほど軸方向外側に突出する凹突起部５ａと、図３の２点鎖線から頂部１ａの中央に向かうほど軸方向外側に突出するとともに、凹突起部５ａよりも中央に延びる凸突起部５ｂと、が周方向に交互に配置されることで、略半球状の一部をなすように形成されている。

－成形型－
図４は、ライナー１の成形型１０を模式的に示す断面図である。なお、ライナー１は、図４に示すように、軸方向が上下に延び、頂部１ａが上側となるような姿勢で成形される。この成形型１０は、外型１１と、外型１１の内側に配置される中子（内型）１３と、中子１３の上側に配置される入子１５と、を有している。入子１５は、成形型１０における雌セレーション５を形成する箇所に設置されていて、雌セレーション５を形成するための周方向に連なる凹凸部４５を有している（図６参照）。換言すると、入子１５は、凹突起部５ａおよび凸突起部５ｂに対応する形状に窪んだ凹凸部４５を有している。

図４に示すように、中子１３の下部１３ａと外型１１とによって、パイプ部４を形成するキャビティＣ３が区画される。また、中子１３の上部１３ｂと外型１１とによって、ドーム部３のＲ部３ａを形成するキャビティＣ２が区画される。一方、入子１５の下側の面と、中子１３の上部１３ｂとによって、頂部１ａ、雌セレーション５、Ｒ部６ａおよび開口筒部６ｂを形成するキャビティＣ１が区画される。さらに、入子１５の上側の面と外型１１とによって、凹凸部４５の径方向外側に繋がるフィルムゲート１７が形成される。

以上のように構成された本実施形態の成形型１０では、外型１１と入子１５との間に形成したフィルムゲート１７からキャビティＣ１の全周に亘ってフィルム状に溶融樹脂を流し込むことで、換言すると、溶融樹脂が、フィルムゲート１７からキャビティＣ１内に同時に供給されて、流動先端が帯状に広がった状態でキャビティＣ１全域に広がっていくことで、キャビティＣ１内における溶融樹脂の分岐・合流を低減して、ウェルドの発生を抑制することができる。しかも、フィルムゲート１７を凹凸部４５の径方向外側に繋ぐことで、フィルムゲート１７からキャビティＣ１に流入した溶融樹脂が、凹凸部４５の型面にぶつかることなく、流動速度が低下せずにキャビティＣ１内で径方向外側および内側に広がることから、ウェルドの発生をより確実に抑制することができる。

－入子－
もっとも、入子１５における雌セレーション５を形成するための凹凸部４５は袋小路になっているため、図１１に示すように、フィルムゲート１７からキャビティＣ１内に流入して径方向内側に広がった溶融樹脂によって、空気Ａが凹凸部４５に閉じ込められる場合がある。このようにして閉じ込められた空気Ａは、成形時に圧縮されて高温となることで、樹脂にガス焼けを引き起こしたり、溶融樹脂内で圧力の低い方に流れ出すことで、フローマークを形成したりするおそれがある。そうして、かかるフローマークの内部はウェルド状になっているため、ライナー１の強度低下の原因となる場合がある。

そこで、本実施形態のライナー１の成形型１０では、入子１５を上下に２分割して、分割された入子同士の合わせ面に空気Ａを逃がすようにしている。図５は、入子１５を模式的に示す断面図であり、図６は、入子１５の下層４０を模式的に示す上面図である。入子１５は、図５に示すように、上下に２分割された上層２０および下層４０を有している。

下層４０は、下層本体部４１と、６つの凸部４３と、を有している。下層本体部４１は、図５に示すように、円盤状の上部と、母線が湾曲した逆円錐台状の中間部と、円柱状の下部と、をこの順で上下に連ねたような形状に形成されている。下層本体部４１の上端部における径方向中央部には、下方に窪む嵌合凹部４７が設けられている。嵌合凹部４７は、円柱状に窪んでいて、その底面４７ａが円形平面になっているとともに、その側面４７ｂが円周面となっている。このような嵌合凹部４７を設けることで、下層本体部４１の上面（以下、「下層上面４１ａ」ともいう。）は、円環状の平面となっている。下層本体部４１の上端部における径方向外側の端面（以下、「凹外周面４１ｂ」ともいう。）は、円周面をなしている。また、下層本体部４１の径方向中央部には、上下に延びるボルト孔１５ａが貫通形成されている。

凸部４３は、凹外周面４１ｂから径方向外側に突出していて、下層上面４１ａの径方向外端（凹外周面４１ｂ）から径方向外側行くほど、その上面（以下、「凸部上面４３ａ」ともいう。）が下方に傾斜している。凸部４３における径方向外側の端面（以下、「凸外周面４３ｂ」ともいう。）は、円周面をなしている。凹凸部４５は、凹外周面４１ｂに、６つの凸部４３が間欠的に配置されることで形成されており、口金７の雄セレーション８と同様の形状に形成されている（図３と図６とを対照）。つまり、凹凸部４５は、下層４０の上端部における径方向外側の端部に設けられている。

上層２０は、略円盤傘状に形成されていて、その下端部における径方向中央部には、下方に突出する嵌合凸部２３が設けられている。嵌合凸部２３は、円柱状に形成されていて、その下面２３ａが円形平面になっているとともに、その側面２３ｂが円周面となっている。このような嵌合凸部２３を設けることで、上層２０の下面（以下、「上層下面２０ａ」ともいう。）は、円環状の平面となっている。上層２０の径方向外側の端部２１における下面（以下、「外縁下面２１ａ」ともいう。）は、上層下面２０ａの径方向外端から、凸部上面４３ａと同じ傾斜で傾斜しながら、凸外周面４３ｂよりも径方向外側に延びている。また、上層２０の径方向中央部には、上下に延びるボルト孔１５ａが形成されている。

以上のように形成された、上層２０と下層４０とは、上層２０の嵌合凸部２３を下層４０の嵌合凹部４７に嵌合させることで、互いに位置が決まるとともに、ボルト孔１５ａに挿通されるボルト１９によって締結される。このように、上層２０と下層４０とを締結すると、図５に示すように、凹凸部４５を含む下層４０の上面（底面４７ａ、下層上面４１ａおよび凸部上面４３ａ）に、上層２０の下面（下面２３ａ、上層下面２０ａおよび外縁下面２１ａ）が上側から重なるようになっている。

そうして、この入子１５では、図５に示すように、嵌合凸部２３の下面２３ａと嵌合凹部４７の底面４７ａとが合わせ面を構成し、且つ、嵌合凸部２３の側面２３ｂと嵌合凹部４７の側面４７ｂとが合わせ面を構成し、且つ、上層下面２０ａと下層上面４１ａとが合わせ面を構成し、且つ、外縁下面２１ａと凸部上面４３ａとが合わせ面を構成するようになっている。それ故、本実施形態の入子１５は、凹凸部４５の上端（下層上面４１ａおよび凸部上面４３ａ）が合わせ面の一部となるように上下に２分割されているといえる。これにより、上層下面２０ａと下層上面４１ａとの合わせ目、および、外縁下面２１ａと凸部上面４３ａとの合わせ目が、キャビティＣ１に臨むようになっている。

また、上層２０と下層４０との各合わせ面の隙間は、気体は通すがナイロン樹脂は通さない大きさに設定されている。具体的には、各合わせ面の隙間は、３５～８０μｍに設定されている。

このように、上層２０と下層４０との合わせ目がキャビティＣ１に臨んでいるとともに、上層２０と下層４０との合わせ面の隙間が、気体を通す大きさに設定されていることから、上層下面２０ａと下層上面４１ａとの合わせ面の隙間や、外縁下面２１ａと凸部上面４３ａと合わせ面の隙間に空気Ａを逃がすことが可能となる。

もっとも、合わせ面の隙間への空気Ａの侵入深さは５ｍｍ程度であることから、本実施形態では、図５および図６に示すように、上層２０と下層４０との合わせ面に、凹凸部４５の近傍とボルト孔１５ａとを繋ぐ空気排出路６０を形成するようにしている。かかる空気排出路６０には、外側排気溝６１と、内側排気溝６２と、第１径方向排気溝６３と、が含まれている。なお、図５では、外側排気溝６１および内側排気溝６２を黒塗りで示し、第１径方向排気溝６３を破線で示している。

図５および図６に示すように、外側排気溝６１は、凸部上面４３ａにおいて、凸外周面４３ｂよりも少し（５ｍｍ未満）径方向内側に彫られた、周方向に延びる円弧状の溝であり、また、内側排気溝６２は、下層上面４１ａにおいて凹外周面４１ｂよりも少し（５ｍｍ未満）径方向内側に彫られた、周方向に延びる円環状の溝である。そうして、第１径方向排気溝６３は、凸部上面４３ａ、下層上面４１ａ、嵌合凹部４７の側面４７ｂおよび底面４７ａに亘って連続して彫られた、外側排気溝６１および内側排気溝６２とボルト孔１５ａとを繋ぐ径方向に延びる溝であり、外側排気溝６１から径方向内側に延びて内側排気溝６２と交差し、ボルト孔１５ａまで延びている。

以上のように構成された本実施形態の成形型１０では、外縁下面２１ａおよび凸部上面４３ａが径方向外側行くほど下方に傾斜していることから、換言すると、外縁下面２１ａは凸外周面４３ｂや凹外周面４１ｂに近付くほど高くなることから、キャビティＣ１内において上昇し易い空気Ａを、外縁下面２１ａと凸外周面４３ｂとのなす角部や、外縁下面２１ａと凹外周面４１ｂとのなす角部に、溜まり（集まり）易くすることができる。

そうして、外縁下面２１ａと凸部上面４３ａとの合わせ目がキャビティＣ１に臨んでいることから、外縁下面２１ａと凸外周面４３ｂとのなす角部に溜まった空気Ａを、外縁下面２１ａと凸部上面４３ａとの合わせ面の隙間に逃がすことができる。しかも、外縁下面２１ａと凸部上面４３ａとの合わせ面には、凸外周面４３ｂよりも少し径方向内側に外側排気溝６１が形成されていることから、外縁下面２１ａと凸部上面４３ａとの合わせ面の隙間に逃げた空気Ａを、かかる外側排気溝６１に抜くことができる。

同様に、上層下面２０ａと下層上面４１ａとの合わせ目がキャビティＣ１に臨んでいることから、外縁下面２１ａと凹外周面４１ｂとのなす角部に溜まった空気Ａを、上層下面２０ａと下層上面４１ａとの合わせ面の隙間に逃がすことができる。しかも、上層下面２０ａと下層上面４１ａとの合わせ面には、凹外周面４１ｂよりも少し径方向内側に内側排気溝６２が形成されていることから、上層下面２０ａと下層上面４１ａとの合わせ面の隙間に逃げた空気Ａを、かかる内側排気溝６２に抜くことができる。

このように、外側排気溝６１および内側排気溝６２に抜けた空気Ａは、第１径方向排気溝６３を通じてボルト孔１５ａに排出されることになる。したがって、本実施形態の成形型１０によれば、成形品におけるガス焼けやフローマークの発生を抑えることができ、これにより、ウェルドの発生を確実に抑制することができる。

また、上層２０と下層４０との合わせ目がキャビティＣ１に臨んでいても、上層２０と下層４０との合わせ面の隙間はナイロン樹脂を通さない大きさに設定されているので、合わせ面の隙間へナイロン樹脂は侵入することができず、これにより、バリ等の発生を抑えることができる。

（実施形態２）
本実施形態は、上層２０および下層４０をさらに２分割している点が、上記実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。なお、本実施形態の上層２０および下層４０は、実施形態１の上層２０および下層４０と厳密には異なるものではあるが、便宜上、共通する部分については実施形態１と同じ符号を用いて説明を行う。

－上層－
例えば溶融樹脂の速度が相対的に速く、外縁下面２１ａと凸外周面４３ｂとのなす角部や、外縁下面２１ａと凹外周面４１ｂとのなす角部に、空気よりも先に樹脂が到達した場合には、外縁下面２１ａと凸部上面４３ａとの合わせ目や、上層下面２０ａと下層上面４１ａとの合わせ目が樹脂で塞がれるため、空気Ａは逃げ場を失うことになる。この場合、空気Ａは、図１２に示すように、外縁下面２１ａにおける、上層２０の径方向外側端２０ｂと凸外周面４３ｂとの略中間に溜まり易くなる。

そこで、本実施形態の成形型１０では、外縁下面２１ａにおける、上層２０の径方向外側端２０ｂと凸外周面４３ｂとの略中間（以下、「中間点ＭＰ」ともいう。）から上方に延び、且つ、周方向に延びる円環状の中間面が、合わせ面の一部となるように、上層２０をさらに２分割している。

図７は、本実施形態に係る入子１５’を模式的に示す断面図であり、図８は、第１上層２０’を外した状態の入子１５’を模式的に示す上面図である。図７および図８に示すように、上層２０は、凹凸部４５に上側から重なる略円環状の第２上層３０と、第２上層３０が嵌る環状凹部２５を有する第１上層２０’と、を有している。

略円環状の第２上層３０は、下面３０ａと、中間点ＭＰから径方向内側に傾斜しながら上方に延びる外側側面（中間面）３０ｂと、外側側面３０ｂの上端から径方向内側に延びる円環状の平面である上面３０ｃと、上面３０ｃの径方向内側端から下方に延びる内側側面３０ｄと、を有している。また、第２上層３０の下面３０ａは、上層下面２０ａにおける内側側面３０ｄよりも径方向外側の範囲を構成しているとともに、外縁下面２１ａにおける中間点ＭＰよりも径方向内側の範囲を構成している。

一方、第１上層２０’は、上方に窪む環状凹部２５を有している点を除けば、実施形態１の上層２０と同じ形状になっている。

そうして、本実施形態の上層２０では、図７に示すように、第２上層３０の外側側面３０ｂと環状凹部２５の外側側面２５ｂとが合わせ面を構成し、且つ、第２上層３０の上面３０ｃと環状凹部２５の頂面２５ａとが合わせ面を構成し、且つ、第２上層３０の内側側面３０ｄと環状凹部２５の外側側面２５ｃとが合わせ面を構成し、且つ、第２上層３０の下面３０ａと下層上面４１ａの一部および凸部上面４３ａとが合わせ面を構成するようになっている。

第１上層２０’と第２上層３０との各合わせ面の隙間は、実施形態１の上層２０と下層４０との合わせ面と同様に、３５～８０μｍに設定されていて、気体は通すがナイロン樹脂は通さない大きさに設定されている。このように、第１上層２０’と第２上層３０との合わせ面の隙間が、気体を通す大きさに設定されていることから、第２上層３０の外側側面３０ｂと環状凹部２５の外側側面２５ｂとの合わせ面の隙間に空気Ａを逃がすことが可能となる。

また、第２上層３０の外側側面３０ｂには、外縁下面２１ａよりも少し上側で周方向に延びる円環状の周方向排気溝６４が形成され（彫られ）ている。さらに、第２上層３０には、外側側面３０ｂにおいて周方向排気溝６４から上方に延びた後、上面３０ｃを径方向内側に延び、内側側面３０ｄを下方に延びて第１径方向排気溝６３と繋がる第２径方向排気溝６５が、第１径方向排気溝６３と同じ方向に形成され（彫られ）ている。なお、図７では、周方向排気溝６４を黒塗りで示し、第２径方向排気溝６５を破線で示している。

このような構成により、本実施形態では、第２上層３０の外側側面（中間面）３０ｂと環状凹部２５の外側側面２５ｂとの合わせ目がキャビティＣ１に臨んでいることから、外縁下面２１ａと凸部上面４３ａとの合わせ目や、上層下面２０ａと下層上面４１ａとの合わせ目が樹脂で塞がれた場合でも、中間点ＭＰから第２上層３０の外側側面３０ｂと環状凹部２５の外側側面２５ｂとの合わせ面の隙間に空気Ａを逃がすことができる。しかも、第２上層３０の外側側面３０ｂと環状凹部２５の外側側面２５ｂとの合わせ面には、外縁下面２１ａよりも少し上側に周方向排気溝６４が形成されていることから、第２上層３０の外側側面３０ｂと環状凹部２５の外側側面２５ｂとの合わせ面の隙間に逃げた空気Ａを、入子１５’の全周に亘って確実に周方向排気溝６４に抜くことができる。そうして、周方向排気溝６４に抜けた空気Ａは、第２上層３０と環状凹部２５との隙間に形成された第２径方向排気溝６５を経由した後、第１径方向排気溝６３を通じてボルト孔１５ａに排出されることになる。

－下層－
また、本実施形態の成形型１０では、下層４０も、凹凸部４５よりも下側で、上側の第１下層４０’と下側の第２下層５０とに上下に２分割されている。第１下層４０’は、径方向外側の端部に凹凸部４５が形成された部位と、Ｒ部６ａに対応するキャビティＣ１’（図４参照）の略上半分を中子１３との間に形成する部位と、を含んでいる。一方、第２下層５０は、キャビティＣ１’の略下半分を中子１３との間に形成する部位と、開口筒部６ｂに対応するキャビティＣ１” （図４参照）を中子１３との間に形成する円柱部５１と、を含んでいる。第１下層４０’と第２下層５０とは、第１下層４０’の下端部に形成された上方に窪む嵌合凹部４９に、第２下層５０の上端部に形成された上方に突出する嵌合凸部５３を嵌合させることで、互いに位置が決まるとともに、ボルト孔１５ａに挿通されるボルト１９によって締結される。

そうして、この下層４０では、図７に示すように、第１下層４０’の下面４０ａ’と第２下層５０の上面５０ａとが合わせ面を構成し、且つ、嵌合凹部４９の側面と嵌合凸部５３の側面とが合わせ面を構成し、且つ、嵌合凹部４９の底面と嵌合凸部５３の上面とが合わせ面を構成するようになっている。第１下層４０’と第２下層５０との合わせ面の隙間は、３５～８０μｍに設定されていて、気体は通すがナイロン樹脂は通さない大きさに設定されている。また、第１下層４０’の下面４０ａ’には、外周面よりも少し径方向内側で周方向に延びる排気溝６６が形成され（彫られ）ている。さらに、第１下層４０’の下面４０ａ’並びに嵌合凸部５３の側面および上面には、排気溝６６とボルト孔１５ａとを繋ぐ第３径方向排気溝６７が形成され（彫られ）ている。これにより、第１下層４０’の下面４０ａ’と第２下層５０の上面５０ａとの合わせ面の隙間に逃げた空気Ａも、ボルト孔１５ａに排出可能となっている。なお、図７では、排気溝６６を黒塗りで示し、第３径方向排気溝６７を破線で示している。

ここで、成形品であるライナー１は、図４に示すように、凹凸部４５や頂部１ａやＲ部６ａについては、下層４０と上下に離れ易い形状となっているが、真っ直ぐ延びる開口筒部６ｂについては、下層４０の円柱部５１と上下に離れ難い（摩擦が大きい）形状となっている。

そこで、本実施形態では、第２下層５０の外周面５０ｂに対して、成形品との離型性を高めるための表面処理を施している。なお、離型性を高めるための表面処理としては、第２下層５０の外周面５０ｂに対し、例えば、離型剤を塗布したり、フッ素樹脂をコーティングしたり、メッキを施したりすることが挙げられる。このように、下方に延びる開口筒部６ｂに対応するキャビティＣ１”を形成する円柱部５１を含む、第２下層５０の外周面５０ｂに表面処理を施していることから、入子１５’を成形品からスムーズに脱型することができる。しかも、第１下層４０’と第２下層５０とを分けることで、表面処理を施す範囲を必要最小限（円柱部５１を含む第２下層５０）に止めることができる。

－成形方法－
本実施形態では、上述の如く、上層２０を第１上層２０’と第２上層３０とに２分割するとともに、これらの合わせ面に周方向排気溝６４および第２径方向排気溝６５を形成することで、通常の成形手順によっても、キャビティ内から空気Ａを排出することが可能となるが、キャビティ内から空気Ａをより確実に排出するために、以下の手法を採用してもよい。

（変形例１）
本変形例では、上記実施形態２における排気機能を高めるために、ボルト孔１５ａから排気を行うことにより、キャビティＣ１，Ｃ１’，Ｃ１”内を減圧した後に、溶融樹脂をキャビティＣ１，Ｃ１’，Ｃ１”内に充填するようにしている。

本変形例によれば、溶融樹脂を充填する前にキャビティＣ１，Ｃ１’，Ｃ１”内を減圧することで、キャビティＣ１，Ｃ１’，Ｃ１”から各合わせ面を通じて空気Ａを抜くことができるとともに、キャビティＣ１，Ｃ１’，Ｃ１”の内圧が相対的に高い場合に比して、充填をスムーズに行うことができる。

（変形例２）
本変形例では、上記実施形態２において、溶融樹脂が凹凸部４５に充填される際は、相対的に低い速度であるようにしている。

本変形例によれば、相対的に低い速度で溶融樹脂を凹凸部４５に充填させることで、第２上層３０の下面３０ａと凸外周面４３ｂとのなす角部や、第２上層３０の下面３０ａと凹外周面４１ｂとのなす角部や、中間点ＭＰに、空気Ａよりも先に樹脂が到達して合わせ目が塞がれるのを抑えることができる。したがって、各合わせ面の隙間から空気Ａをより一層確実に逃がすことができる。

なお、溶融樹脂の流動先端が凹凸部４５を通過すれば、空気Ａが閉じ込められる可能性は低くなるので、溶融樹脂の流動先端が凹凸部４５を通過した後は、溶融樹脂の速度を高速にすることにより、成形時間全体が延びるのを防ぐことができる。

また、本変形例の手法と、上記変形例１の手法とを組み合わせて用いてもよい。

（実施形態３）
本実施形態は、上層２０を周方向に分割している点が、上記実施形態１と異なるものである。以下、実施形態１と異なる点を中心に説明する。なお、本実施形態の上層２０は、実施形態１の上層２０と厳密には異なるものではあるが、便宜上、共通する部分については実施形態１と同じ符号を用いて説明を行う。

図９は、本実施形態に係る入子１５”を模式的に示す上面図である。上層２０は、図９に示すように、上下方向に見て、下層４０における６つの凸外周面４３ｂの周方向の中心、および、６つの凹外周面４１ｂの周方向の中心を通り、且つ、周方向に直交する面２７ａが合わせ面となるように、周方向に１２分割されている。なお、１２分割された部位２７は、バラバラにならないよう、径方向中央に設けられた押え蓋２９で一体的に保持されている。

部位２７同士の各合わせ面の隙間は、実施形態１と同様に、３５～８０μｍに設定されていて、気体は通すがナイロン樹脂は通さない大きさに設定されている。

本実施形態によれば、外縁下面２１ａと凸部上面４３ａとの合わせ目や、上層下面２０ａと下層上面４１ａとの合わせ目が樹脂で塞がれた場合でも、逃げ場を失った空気Ａを、上下方向に見て、６つの凸外周面４３ｂおよび６つの凹外周面４１ｂの周方向の中心を通る各合わせ面の隙間に確実に逃がすことができる。これにより、合わせ面の隙間に逃げた後、外側排気溝６１および内側排気溝６２に抜けた空気を、第１径方向排気溝６３を通じてボルト孔１５ａに排出することができる。

なお、本実施形態においても、上記実施形態２と同様に、変形例１および／または変形例２を組み合わせてもよい。

（その他の実施形態）
本発明は、実施形態に限定されず、その精神又は主要な特徴から逸脱することなく他の色々な形で実施することができる。

上記実施形態１では、合わせ面に形成される外側排気溝６１、内側排気溝６２および第１径方向排気溝６３を下層４０に形成したが、これに限らず、上層２０に形成してもよいし、上層２０および下層４０の両方に形成してもよい。

また、上記実施形態２では、合わせ面に形成される周方向排気溝６４および第２径方向排気溝６５を第２上層３０に形成したが、これに限らず、第１上層２０’の環状凹部２５に形成してもよいし、第１上層２０’の環状凹部２５および第２上層３０の両方に形成してもよい。

さらに、上記実施形態１では、内側排気溝６２を周方向に延びる円環状に形成したが、これに限らず、図１０に示すように、内側排気溝６２’を周方向に延びる円弧状に形成するとともに、各内側排気溝６２’とボルト孔１５ａと繋ぐ径方向排気溝６３’を形成するようにしてもよい。

このように、上述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、限定的に解釈してはならない。さらに、特許請求の範囲の均等範囲に属する変形や変更は、全て本発明の範囲内のものである。

本発明によると、成形品におけるガス焼けやフローマークの発生を抑えることができるので、頂部の上面に雌セレーションを有する圧力容器用ライナーの成形型および成形方法に適用して極めて有益である。

１ 圧力容器用ライナー
１ａ 頂部
５ 雌セレーション
６ 開口
６ｂ 開口筒部
７ 口金
１０ 成形型
１１ 外型
１３ 中子
１５ 入子
１５ａ ボルト孔
１７ フィルムゲート
１９ ボルト
２０ 上層
２０ｂ 径方向外側端
２１ 径方向外側の端部
２１ａ 外縁下面
２０’ 第１上層
２５ 環状凹部
３０ 第２上層
３０ｂ 外側側面（中間面）
４０ 下層
４０’ 第１下層
４１ 下層本体部
４１ｂ 凹外周面
４３ 凸部
４３ａ 凸部上面
４３ｂ 凸外周面
４５ 凹凸部
５０ 第２下層
５０ｂ 外周面
５１ 円柱部
６０ 空気排出路
６１ 外側排気溝
６２ 内側排気溝
６３ 第１径方向排気溝
６４ 周方向排気溝
６５ 第２径方向排気溝
Ａ 空気
Ｃ１” キャビティ

Claims (7)

1. 頂部中央に開口が形成された有頂筒状をなし、当該頂部における開口周りに、口金との嵌合い部となる雌セレーションを有する圧力容器用ライナーの成形型であって、
   上記雌セレーションを形成するための周方向に連なる凹凸部を有するとともに、当該凹凸部の径方向外側に繋がるフィルムゲートを外型との間に形成する入子を備え、
   上記入子は、上記凹凸部の上端が合わせ面の一部となるように上下に分割された、上端部における径方向外側の端部に当該凹凸部が設けられた下層と、当該凹凸部を含む当該下層の上面に、その下面が上側から重なる上層と、を有しており、
   上記上層および下層には、これらを締結するボルトが挿通される、上下に延びるボルト孔が径方向中央部に形成されており、
   上記上層と上記下層との合わせ面の隙間は、気体は通すが樹脂は通さない大きさに設定されているとともに、当該合わせ面には、上記凹凸部の近傍と上記ボルト孔とを繋ぐ空気排出路が形成されていることを特徴とする圧力容器用ライナーの成形型。
2. 上記請求項１に記載の圧力容器用ライナーの成形型において、
   上記下層は、上端部における径方向外側の端面である凹外周面が円周面をなす下層本体部と、当該凹外周面から径方向外側に突出し、その上面が径方向外側に行くほど下方に傾斜する凸部と、を有していて、上記凹凸部は、当該凹外周面に、当該凸部が間欠的に配置されることで形成されており、
   上記上層の径方向外側の端部における下面である外縁下面は、上記凸部の上面と同じ傾斜で傾斜しながら、当該凸部の径方向外側の端面である凸外周面よりも径方向外側に延びており、
   上記空気排出路には、上記外縁下面と上記凸部の上面との合わせ面に形成され、上記凸外周面よりも径方向内側で周方向に延びる外側排気溝と、上記上層の下面と上記下層本体部の上面との合わせ面に形成され、上記凹外周面よりも径方向内側で周方向に延びる内側排気溝と、これら外側および内側排気溝と上記ボルト孔とを繋ぐように径方向に延びる第１径方向排気溝と、が含まれていることを特徴とする圧力容器用ライナーの成形型。
3. 上記請求項２に記載の圧力容器用ライナーの成形型において、
   上記上層は、上記外縁下面における、当該上層の径方向外側端と上記凸外周面との中間から上方に延び、且つ、周方向に延びる円環状の中間面が、合わせ面の一部となるように分割された、上記凹凸部に上側から重なる円環状の第２上層と、当該第２上層が嵌る円環状の凹部を有する第１上層と、を有しており、
   上記第１上層と上記第２上層との合わせ面の隙間は、気体は通すが樹脂は通さない大きさに設定されているとともに、当該合わせ面には、上記中間面における上記外縁下面よりも上側で周方向に延びる円環状の周方向排気溝と、当該周方向排気溝と上記第１径方向排気溝とを繋ぐ第２径方向排気溝と、が形成されていることを特徴とする圧力容器用ライナーの成形型。
4. 上記請求項１～３のいずれか１つに記載の圧力容器用ライナーの成形型において、
   上記圧力容器用ライナーは、上記開口の周縁部から下方に延びる開口筒部を有しており、
   上記下層は、上記凹凸部よりも下側で上下に分割された、当該凹凸部が形成された上側の第１下層と、上記開口筒部に対応するキャビティを中子との間に形成する円柱部を有する下側の第２下層と、を有しており、
   上記第２下層の外周面には、表面処理が施されていることを特徴とする圧力容器用ライナーの成形型。
5. 上記請求項２に記載の圧力容器用ライナーの成形型において、
   上記上層は、上下方向に見て、上記下層における上記凸外周面および上記凹外周面の周方向の中心を通り、且つ、周方向に直交する面が合わせ面となるように、周方向に分割されていて、これら周方向に分割された部位同士の合わせ面の隙間が、気体は通すが樹脂は通さない大きさに設定されていることを特徴とする圧力容器用ライナーの成形型。
6. 上記請求項１～５のいずれか１つに記載の圧力容器用ライナーの成形型において、
   上記各合わせ面の隙間は、３５～８０μｍに設定されていることを特徴とする圧力容器用ライナーの成形型。
7. 上記請求項１～６のいずれか１つに記載の成形型を用いた圧力容器用ライナーの成形方法であって、
   上記ボルト孔から排気を行うことにより、キャビティ内を減圧した後、溶融樹脂をキャビティ内に充填することを特徴とする圧力容器用ライナーの成形方法。

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