JPH08219388A

JPH08219388A - ガスボンベ

Info

Publication number: JPH08219388A
Application number: JP7051772A
Authority: JP
Inventors: Yasushi Iida; 靖飯田; Masayoshi Yamagiwa; 昌好山極; Akihiko Kitano; 彰彦北野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1995-02-15
Publication date: 1996-08-30

Abstract

(57)【要約】【目的】内殻と外殻との二層構造を有するガスボンベ
において、内殻とノズル取付用口金との結合強度を高め
る。【構成】ガスバリア性を有する内殻４４と、内殻４４
を覆うように設けた耐圧性の外殻３と、内殻４４の首部
に内装したノズル取付用口金４１とを有するガスボンベ
であって、口金４１の内殻首部との結合面に凹凸４３や
突条４２が形成されているガスボンベ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、各種のガスボンベ、特
に自動車等に搭載するのに好適なガスボンベに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、米国その他の諸外国で、天然ガス
を燃料とする自動車が低公害車として注目されている。
そのような自動車には、一般にＣＮＧタンク（Ｃｏｍｐ
ｒｅｓｓｅｄＮａｔｕｒａｌＧａｓＴａｎｋ）と
呼ばれるガスボンベが搭載される。

【０００３】そのような自動車用ガスボンベは、従来、
スチールやアルミニウム合金等の金属で作られている
が、金属製のものは重く、燃費を低下させる。加えて、
天然ガスの単位重量あたりの発熱量はガソリンの半分程
度にすぎないから、無補給で走行できる距離をガソリン
車並に高めようとするとガソリンの場合の約２倍もの天
然ガスを搭載しなければならず、これがまた車両総重量
を増大させ、燃費を低下させている。そのため、燃費向
上の一策として、ガスボンベの軽量化が検討されてい
る。

【０００４】ところで、特公平５−８８６６５号公報に
は、ガスバリア性を有するプラスチック製の内殻を、耐
圧性のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製外殻で覆って
いるガスボンベが記載されている。このガスボンベは、
本質的にプラスチックからなるものであるから金属製の
ものにくらべてかなり軽量であり、これを自動車用の天
然ガスボンベとして用いると、燃費の向上が期待でき
る。

【０００５】このようなガスボンベにおいては、ボンベ
内へガスを充填したり、ボンベ内からガスを取り出すた
めのノズルを取り付けるために、ノズル取付用の口金が
設けられる。口金は、通常、内殻と一体的に結合される
が、ノズルを口金に螺合させるために口金は通常金属製
であり、内殻は軽量化のために口金とは異種の材料（上
記のようなプラスチック、あるいはＦＲＰや軽金属）か
ら構成されるので、内殻と口金との間の結合強度が重要
になる。特に、一体的に結合された状態においては、口
金を回転軸として内殻を回転させ、内殻を芯体としてそ
の上に耐圧性の外殻を成形していくことが可能である
が、この時口金にはトルクや軸方向のスラスト力がかか
るので、これらに十分に耐え得る結合強度が必要とな
る。また、自動車の衝突時等には、ボンベ本体はもちろ
んのこと、口金にも衝撃力が加わる可能性があるが、こ
のような衝撃力に対しても十分に耐え得る結合強度が望
まれる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような要望に応えるべく、耐圧性を保持しつつ軽量化
をはかった、本質的に、内殻、外殻の二層構造からなる
ガスボンベにおいて、内殻とノズル取付用口金との結合
強度を十分に高めることにある。

【０００７】また、本発明の他の目的は、そのようなガ
スボンベを、容易にかつ低コストで製造できるようにす
ることにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的に沿う本発明の
ガスボンベは、ガスバリア性を有する内殻と、該内殻を
覆うように設けた耐圧性の外殻と、前記内殻の首部に内
装したノズル取付用口金とを有するガスボンベであっ
て、前記口金の前記首部との結合面に凹凸が形成されて
いることを特徴とするものからなる。

【０００９】また、本発明に係るガスボンベは、ガスバ
リア性を有する内殻と、該内殻を覆うように設けた耐圧
性の外殻と、前記内殻の首部に内装したノズル取付用口
金とを有するガスボンベであって、前記口金の前記首部
との結合面に、周方向に延びる突条が形成されているこ
とを特徴とするものからなる。

【００１０】また、上記ガスボンベにおいては、口金の
内殻の首部との結合面に、上記周方向に延びる突条に加
え、前記凹凸を形成することもできる。

【００１１】このようなガスボンベは、たとえば、ガス
バリア性を有する内殻を形成する際に、該内殻の首部
を、外周面に前記凹凸または／および突条を有するノズ
ル取付用口金の外周面に一体的に結合し、首部に結合さ
れた前記口金を回転軸として、成形された内殻を回転さ
せながら、該内殻を覆うように耐圧性の外殻を成形する
ことができる。

【００１２】図１および図２は、本発明の一実施態様に
係るガスボンベを示している。図１において、ガスボン
ベ１は、ガスバリア性を有する内殻２と、この内殻２を
覆うように設けた耐圧性の外殻３とを有する。このガス
ボンベ１は、全体として胴部Ａと、それに続く鏡板部Ｂ
と、ノズル取付部４と、底部側のボス５とを有してい
る。ノズル取付部４においては、内殻２とは異種材料か
ら構成される、ノズル取付用の口金６が、内殻２の首部
２ａに一体的に結合されており、その口金６にノズル７
が締結により取り付けられている。

【００１３】上記において、内殻２は、ガス漏れを防ぐ
作用をもつ。また、後述するように耐圧性の外殻を形成
するときの芯体としても作用する。

【００１４】この内殻２は、たとえばポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹
脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール
樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂で作られている。
耐衝撃性に優れるという意味では、ＡＢＳ樹脂が好まし
い。そのような樹脂製の内殻２は、たとえば、周知のブ
ロー成形法によって製造でき、ブロー成形の際に口金６
と一体的に結合できる。複合ブロー成形法を用い、ガス
シール性に優れる、たとえばポリアミド樹脂の層を、剛
性に優れる、たとえば高密度ポリエチレン樹脂の層で挟
んだ多層構造とすることもできる。また、内殻２は、Ｆ
ＲＰで作られていてもよい。そのようなＦＲＰ製の内殻
２は、たとえば、後述するような、外殻３に用いる補強
繊維の、繊維長２〜１０ｍｍ程度の短繊維を含む樹脂を
射出成形することによって製造することができる。さら
に、内殻２は金属、たとえば薄いアルミニウム合金やマ
グネシウム合金等の軽合金から構成されていてもよい。

【００１５】内殻２は、上述したようにガス漏れを防ぐ
作用をもっている。かかる作用を向上させるために、内
表面および／または外表面にガスバリア層を形成するの
も好ましい。たとえば、ブロー成形に際して吹込ガスと
してフッ素を含む窒素ガスを用いると、内殻２の内表面
にフッ素樹脂の被膜からなるガスバリア層を形成するこ
とができる。また、外表面に銅、ニッケル、クロム等の
金属のメッキ被膜を形成してガスバリア層とすることも
できる。金属メッキ被膜の形成は、電解メッキ法や無電
解メッキ法によることができる。内殻２を複合ブロー成
形法によって製造する場合、内側にガスバリア性に優れ
たポリアミド樹脂等の層を配し、外側に、易メッキ性
の、たとえばＡＢＳ樹脂の層を配して金属メッキ被膜の
成形を容易にすることもできる。

【００１６】内殻には、また、その内面に２．５〜５ｃ
ｍ程度の間隔で周方向に延びるリング状のリブを設ける
ことができる。そのような内殻は、たとえば、リブ付の
プラスチック製の半割の内殻を作り、それらを接合、一
体化することによって得ることができる。このリブは、
内殻の強度を向上させ、後述するＦＲＰの外殻の形成時
における内殻の変形を防ぎ、外殻を形成するＦＲＰ層の
補強繊維の蛇行や偏在による外殻の強度低下や強度のば
らつき、ひいては耐圧性能の低下を防ぐのに役立つ。

【００１７】再び図１を参照するに、本実施態様では、
内殻２の胴部Ａには、後述する補強繊維糸をフープ巻し
たり、そのような補強繊維糸の織物等と樹脂とを複合し
てなるＦＲＰ製の補強層８が形成されている。この補強
層８は、鏡板部Ｂの一部まで延びていてもよい。もっと
も、この発明においては、補強層８を有することが必須
ではない。

【００１８】一方、外殻３は、耐圧性能をもたせると同
時に、ガスボンベ１全体の軽量化をはかるという観点か
ら、ＦＲＰで構成することが好ましい。そのようなＦＲ
Ｐ製の外殻３は、上述した内殻２を、いわゆるマンドレ
ルとして、その周りに周知のフィラメントワインディン
グ法やテープワインディング法によって樹脂を含む補強
繊維糸の巻層を形成し、成形することによって構成する
ことができる。このとき、補強層８がある場合にはその
表面をも含めた内殻２の外表面を平均高さが１０〜２０
０μｍ程度の粗面に形成しておくと、ワインディング時
における補強繊維糸の滑りを防止でき、補強繊維の分布
の乱れを少なくできるので好ましい。

【００１９】補強繊維糸としては、炭素繊維糸やガラス
繊維糸、有機高弾性率繊維（たとえばポリアラミド繊
維）等の高強度、高弾性率繊維糸の少なくとも１種を用
いることができる。これらの補強繊維糸は、屈曲による
応力集中を小さくし、ボイドの発生を少なくすることが
できるという意味で、開繊性に優れる無撚繊維糸である
のが好ましい。そして、そのような補強繊維糸のなかで
も、比強度、比弾性率に優れ、ワインディング時におけ
る糸切れや毛羽の発生がほとんどなく、生産性の向上は
もとより、糸の継目や毛羽の混入による強度特性の低下
や耐衝撃性能の低下を防止できるようになる、炭素繊維
糸が好ましい。

【００２０】また、樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール
樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリアミド樹脂、ポリエチレ
ンテレフタレート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルケト
ン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリ−４−
メチルペンテン−１樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱可
塑性樹脂を用いることができる。

【００２１】再び図１を参照するとともに図２を参照し
て説明する。本実施態様においては、図２に示すよう
に、口金６は、その軸方向底部にラッパ状に広がる係止
部６ａを有しており、内殻２の首部２ａが口金６の係止
部６ａから胴部６ｂの外周部まで延びている。この内殻
２の、首部２ａを含めた部位の内周面と、口金６の外周
面とが、一体的に結合されている。口金６が、たとえば
金属からなり、内殻２が、たとえばプラスチックからな
る場合、内殻２のブロー成形時に、口金６と内殻２とを
一体的に結合できる。口金６のの内側には、ガス通路６
ｃとともにノズル締結用のねじ６ｄが形成されている。
この口金６の材質は、特に限定されないが、ノズル７を
螺合させる面から金属製のものが好ましく、たとえば、
鉄、アルミニウム、ステンレス、チタン等を挙げること
ができる。

【００２２】この口金６の外周面における内殻２との結
合面９、より詳しくは、口金胴部６ｂの外周面における
内殻２の首部２ａの内周面との結合面には、口金胴部６
ｂの全周にわたって凹凸１０が形成されている。凹凸１
０は、口金胴部６ｂの軸心に沿う方向には、該胴部６ｂ
の両端部を少し残して略全長にわたって形成されてい
る。

【００２３】凹凸１０は、本実施態様では、図３（イ）
に示すような、ローレット加工１１ａにより形成されて
いる。但し、この凹凸はローレット加工に限らず、少な
くとも口金胴部６ｂの外周面周方向に凹凸形状を有する
ものであればよく、望ましくは、軸心に沿う方向にも同
時に凹凸形状を有するものが好ましい。したがって、図
３（ロ）に示すような、軸心に沿う方向に延びる多数の
溝又は空条を有する形状１１ｂ、（ハ）に示すような、
軸心に沿う方向に延びる複数のスプラインを有する形状
１１ｃ、（ニ）に示すような、先端が略平らな面に形成
された多数の突起を有する形状１１ｄ、（ホ）に示すよ
うな、先端に丸みを有する多数の山状突起を有する形状
１１ｅ、等であってもよい。

【００２４】このような凹凸１０を設けることにより、
とくに、口金６と内殻２との間に相対的な捩りトルクが
作用する場合、両者間に相対的な回動が生じないように
高い抗力が生じる。すなわち、そのようなトルクが作用
した場合、内殻２に対する口金６の周方向への緩みを確
実に防止することができる。

【００２５】また、凹凸１０が、図３の（イ）、
（ニ）、（ホ）に示したような形状である場合には、上
記トルクに対する高い抗力とともに、口金６の軸心に沿
う方向のスラスト力に対しても高い抗力が得られるか
ら、口金６に軸方向外力が作用した場合にも、内殻２に
対する口金６の軸方向相対変位も確実に防止される。た
とえば、口金６に図２の上方から衝撃力が作用した場合
にも、口金６が内殻２の首部２ａから下方に抜けるよう
なことはない。

【００２６】もっとも、図３の（ロ）、（ハ）に示した
ような凹凸形状であっても、内殻２との間の接合面積が
増大されるから、その分、上述のようなスラスト方向の
外力に対する抗力も増大される。

【００２７】このように、凹凸１０の形成によって、口
金６の内殻２に対する結合強度は著しく高められる。こ
の結合強度の向上は、まず第１に、外殻３成形時に大き
な効果をもたらす。

【００２８】すなわち、本発明に係るガスボンベの製造
方法においては、たとえば内殻２がプラスチック製で口
金６が金属製である場合、まず、内殻２のブロー成形時
に、成形される内殻２と口金６とが一体的に結合され
る。口金６の外周面には凹凸１０が形成されているか
ら、内殻２と口金６とが一体的に結合された状態では、
口金６は、内殻２に対し、とくに周方向に高い結合強度
を有し、同時に軸方向（つまり、口金６がスラスト力を
受ける方向）についても両者間の結合強度が高められ
る。

【００２９】この状態で、内殻２の上に内殻２を覆うよ
うに耐圧性の外殻３が形成される。とくに外殻３がＦＲ
Ｐで形成される場合、内殻２を、芯体、すなわち、いわ
ゆるマンドレルとして、公知のフィラメントワインディ
ング法やテープワインディング法により外殻３を形成で
きる。このとき、内殻２を回転させながら、前述の如き
樹脂を含む補強繊維糸の巻層を形成していくが、内殻２
を回転させるために、口金６を回転軸（回転軸体）とし
て使用できる。たとえば図１に示した構造では、底部側
のボス５をチャッキングして回転させ、口金６側につい
てはノズル取付用のねじ穴６ｄに治具を螺合させて、内
殻２の両端において容易に回転軸支承構造を採ることが
できる。

【００３０】このような回転動作を行なわせると、口金
６と内殻２との結合面９においては、大きな捩りトルク
が作用するとともに、口金６のボンベ内への抜け方向の
スラスト力が作用する。

【００３１】しかし本実施態様においては、前述の如
く、凹凸１０の形成により、口金６と内殻２との結合面
における結合強度が、捩りトルク方向にもスラスト力方
向にも著しく高められているので、内殻２に対する口金
６の緩みや抜け（あるいは抜け方向変位）が確実に防止
される。

【００３２】また、上記結合強度の増加は、ガスボンベ
完成後においても効果を発揮する。とくにスラスト方向
の外力、とくに衝撃的な外力が働いた場合、口金６の内
殻２からの抜け落ちや、内殻２に対する軸方向変位を効
果的に防止できる。

【００３３】図４は、本発明の別の実施態様に係るガス
ボンベの口金部周辺構造を示している。本実施態様にお
いては、口金２１は、口金胴部２１ａと、口金胴部２１
ａの下端部においてラッパ状に拡径した係止部２１ｂと
を有する部材から構成されている。そして、口金胴部２
１ａの外周面における内殻２２との結合面２３に、周方
向に延びる、本実施態様では周方向に全周にわたって延
びる突条２４が形成されている。この突条２４は、口金
胴部２１ａの外周に形成されたもので、口金２１の下端
部に形成されたフランジ状の係止部２１ｂとは明確に区
別されるものである。

【００３４】このような突条２４は、とくに口金２１に
加わる軸方向スラスト力に対して、口金２１と内殻２２
との間の結合強度を大幅に高める。したがって、外殻３
成形時のスラスト力や、ガスボンベ完成後に口金２１に
加わる衝撃的なスラスト力に対し、口金２１のボンベ内
抜け方向への変位や脱落を確実に防止することができ
る。

【００３５】もっとも、突条２４を設けることによって
口金２１と内殻２２との接合面積が増大するので、口金
２１の周方向の緩みに対しても結合強度が向上される。

【００３６】周方向に延びる突条は、図５に示すように
２条形成してもよく（突条３１ａ、３１ｂ）、さらには
３条以上形成してもよい。数が増加する程、内殻３２と
口金３３との結合強度は増す傾向となる。

【００３７】また、図２や図４に示した構造は、任意に
組み合わせ適用することもできる。たとえば図６に示す
ように、口金４１の胴部４１ａの外周面下部には周方向
に延びる突条４２を形成し、その上部には凹凸４３（た
とえば図３（イ）に示したようなローレット加工による
凹凸）を形成することができる。

【００３８】このように突条４２と凹凸４３を併せ形成
することにより、突条４２には主としてスラスト力に対
する抗力を、凹凸４３には主として周方向変位に対する
効力を、それぞれ発揮させ、口金４１の抜け方向変位や
緩みに対して、ともに極めて高い強度を発揮させること
ができる。すなわち、内殻４４と口金４１との間の結合
強度をあらゆる方向に対して著しく高めることが可能と
なる。

【００３９】さらに、本発明に係る凹凸や突条を有する
口金構造は、内殻と口金との結合構造によっては、前述
した以外の作用、効果を発揮することもできる。

【００４０】たとえば図７に示す構造においては、口金
５１と内殻５２との結合面からのガス漏れを完全に防止
するために、内殻５２の端面上に弾性変形可能なシール
リング５３を配置し、それを押圧部材５４を介して、締
付け具５５（締付けナット）で締め付けて押圧により弾
性変形させ、口金５１の外周面や内殻５２の端面等に密
着させてこれらの部位で完全シールできるようにしたも
のである。

【００４１】このような構造では、締付け具５５を締め
付けていく際、口金５１と内殻５２との間の結合力が弱
いと、共回り等により口金５１が緩むおそれがある。

【００４２】しかし図示のように、口金５１の胴部外周
に、凹凸５６および／または突条５７を形成しておくこ
とにより、前述の如く結合強度を著しく高めることがで
きるので、口金５１の緩みは確実に防止される。

【００４３】さらに図７に示した構造において、押圧部
材５４の固定強度も増したい場合、あるいは併せて、ガ
スシール機能をより一層高めたい場合には、押圧部材５
４の内周面と内殻５２の外周面との間や、シールリング
５３による各シール面等に接着剤を塗布することも可能
である。接着剤としては、たとえば、エポキシ系、アク
リル系、ポリウレタン系、ポリエステル系等の熱硬化性
接着剤が挙げられ、なかでも、反応形アクリル系接着剤
である嫌気性接着剤が好ましい。そのような嫌気性接着
剤には、ポリエーテル形とエステル形があり、ポリエー
テル形の代表的なものとしてテトラエチレングリコール
ジメタアクリレートがあり、エステル形の代表的なもの
としてトリメチロールプロパントリメタアクリレート、
ブタンジオール１，４−ジメタアクリレート、２，２，
４−トリメチル１，３−ペンタンジオールジメタアクリ
レート、ポリエステルアクリレート等がある。

【００４４】なお、本発明に係るガスボンベに充填され
るガスの種類としては、特に限定されず、前述の如き天
然ガスの他、窒素や酸素、ヘリウムガス等が挙げられ
る。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスボン
ベによるときは、口金の内殻との結合面に凹凸や突条を
形成して、この間の捩り方向、スラスト方向に対する結
合強度を大幅に高めることができるようにしたので、外
殻成形時に捩りトルクやスラスト力が作用しても、口金
の緩みや軸方向変位を確実に防止できる。また、ボンベ
完成後に口金に衝撃力が作用する場合にも、口金の抜け
や変位を確実に防止できる。

【００４６】また、本発明に係るガスボンベにおいて
は、とくにＦＲＰ製外殻を成形する際に、芯体となる内
殻を確実に支持して回転させることができ、トラブルを
発生させることなく従来成形法により所望の外殻を成形
できる。したがって、容易に、かつ、低コストで所望の
ガスボンベを製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施態様に係るガスボンベの縦断面
図である。

【図２】図１のガスボンベの口金部周辺の拡大部分縦断
面図である。

【図３】図２の口金の凹凸構造の各種例を示す、口金の
部分斜視図である。

【図４】本発明の別の実施態様に係るガスボンベの部分
縦断面図である。

【図５】図４の構造の変形例に係るガスボンベの部分縦
断面図である。

【図６】本発明のさらに別の実施態様に係るガスボンベ
の部分縦断面図である。

【図７】本発明のさらに別の実施態様に係るガスボンベ
の部分縦断面図である。

【符号の説明】

１ガスボンベ２、２２、３２、４４、５２内殻３外殻４ノズル取付部５ボス６、２１、３３、４１、５１ノズル取付用口金６ｂ、２１ａ口金胴部６ｄ、２１ｂ係止部７ノズル８補強層９、２３口金の外周面１０、４３、５６凹凸２４、３１ａ、３１ｂ、４２、５７突条５３シールリング５４押圧部材５５締付け具

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスバリア性を有する内殻と、該内殻を
覆うように設けた耐圧性の外殻と、前記内殻の首部に内
装したノズル取付用口金とを有するガスボンベであっ
て、前記口金の前記首部との結合面に凹凸が形成されて
いることを特徴とするガスボンベ。
【請求項２】ガスバリア性を有する内殻と、該内殻を
覆うように設けた耐圧性の外殻と、前記内殻の首部に内
装したノズル取付用口金とを有するガスボンベであっ
て、前記口金の前記首部との結合面に、周方向に延びる
突条が形成されていることを特徴とするガスボンベ。
【請求項３】前記結合面に、前記突条に加え、凹凸が
形成されている、請求項２のガスボンベ。
【請求項４】前記内殻がプラスチックで、前記外殻が
ＦＲＰで構成されている、請求項１ないし３のいずれか
に記載のガスボンベ。
【請求項５】前記首部の端面上において前記口金にシ
ールリングを嵌着するとともに、該シールリングを前記
首部の端面方向に押圧する手段を設けた、請求項１ない
し４のいずれかに記載のガスボンベ。