WO2006093059A1 - ガス容器およびその製造方法 - Google Patents

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laser
gas container
joined
resin
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PCT/JP2006/303514
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Takeshi Ishikawa
Masaaki Amano
Masahiko Ota
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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    • B29C66/739General aspects of processes or apparatus for joining preformed parts characterised by the composition, physical properties or the structure of the material of the parts to be joined; Joining with non-plastics material characterised by the intensive physical properties of the material of the parts to be joined, by the optical properties of the material of the parts to be joined, by the extensive physical properties of the parts to be joined, by the state of the material of the parts to be joined or by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset characterised by the material of the parts to be joined being a thermoplastic or a thermoset
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    • Y02E60/30Hydrogen technology
    • Y02E60/32Hydrogen storage

Definitions

  • the present invention relates to a gas container for storing a gas such as hydrogen, and more particularly to a gas container configured by joining a plurality of liner constituent members with a resin liner serving as an inner shell, and a method for manufacturing the same.
  • the inner shell is made of a resin liner, and the outer peripheral surface of the resin liner is reinforced with a reinforcing layer (outer shell) such as FRP.
  • a reinforcing layer such as FRP.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 0 0 4-2 1 1 7 8 3 (FIGS. 2 and 5) Disclosure of the Invention
  • An object of the present invention is to provide a gas container capable of appropriately joining liner constituent members and improving productivity, and a manufacturing method thereof.
  • a gas container according to the present invention includes a resin liner formed by joining a plurality of liner components each having a hollow cylindrical shape, and a reinforcement disposed on the outer periphery of the resin liner. And a plurality of liner components are joined to each other by laser welding.
  • another gas container of the present invention includes a resin liner formed by joining a plurality of hollow cylindrical liner constituent members, and an outer periphery of a resin liner.
  • a gas container having a reinforcing layer and a joining portion in which a joining portion of one liner constituent member and a joining portion of another liner constituent member are joined to each other by laser welding. And have laser welds joined together.
  • the joining portion of one liner constituent member and the joining portion of another liner constituent member are joined by laser welding, so that the resin can be obtained in a short time and at a low cost.
  • a liner can be constructed. Therefore, the productivity of the gas container can be increased.
  • the joints can be locally heated at low temperatures, minimizing the number of thermal influences on the liner components, and melting burrs, etc. It does not have to be generated.
  • “at least a part (one end side) of the liner constituent member having a hollow cylindrical shape” includes that the liner constituent member has a cylindrical shape, an annular shape, a bowl shape, a dome shape or the like as a whole.
  • the liner constituent member has a cylindrical shape, an annular shape, a bowl shape, a dome shape or the like as a whole.
  • each liner constituent member is formed in a bowl shape as a whole.
  • the resin liner is composed of three or more liner components.
  • the liner constituent members at both ends of the resin liner are formed in a bowl shape as a whole, and the liner constituent members positioned therebetween are formed in a hollow cylindrical shape or an annular shape as a whole.
  • the joining portion has a heat generating material provided integrally with or in the vicinity of the laser welding portion.
  • the exothermic material can promote melting of the joints during laser welding, poor welding between the joints can be suppressed, and better bonding can be achieved.
  • the exothermic material is provided at least at one of the joints before the production of the resin liner (before laser welding).
  • the exothermic material provided integrally with the laser welded portion is a state in which the exothermic material can be contained in, for example, the resin at the joint portion melted by the laser welding after the production of the resin liner (after the laser welding). That means.
  • the exothermic material provided in the vicinity of the laser welded portion is not included in, for example, the resin at the joint portion melted by laser welding after the resin liner is manufactured (after laser welding). It is the state in the vicinity of the resin.
  • the joint portions are joined to each other by laser welding along the circumferential direction of the resin liner.
  • the entire circumference of the joints is line welded by the laser.
  • gas leakage from the joint between the joints is prevented, and the airtightness of the resin liner can be appropriately ensured.
  • the joining portion of one liner constituent member joined to each other is made of a laser transmitting member, and the joining portion of the other liner constituent member is made of a laser absorbing member. Is preferred.
  • one liner component joined to each other may be a laser transmissive part. It is preferable that the other liner constituting member is made of a material and is made of a laser-absorbing member.
  • the joints can be appropriately joined together by providing the joints with laser transmission or absorption characteristics.
  • the properties of this type of laser may be imparted only to the joint portion, but the liner constituent member can be manufactured more easily if the entire liner constituent member including the joint portion is provided.
  • the joining portion made of a laser-transmitting member is located on the outer side of the resin liner, and the joining portion made of the laser-absorbing member is located on the inner side of the resin liner.
  • the laser beam in the process of manufacturing the resin liner, can be irradiated from the outside of the resin liner (the outside of the liner constituent member) to easily join the joints. That is, in the process of manufacturing the resin liner, it is not necessary to position the laser irradiation device inside the liner constituent member, and the joint portions can be joined with good workability. This is also useful for downsizing resin liners.
  • At least one of the plurality of liner constituent members has a communication portion for communicating the hollow inside and the outside of the resin liner on the opposite side to the joint portion to be joined to the other liner constituent members. is doing.
  • the gas can be filled in or discharged from the hollow interior of the resin liner via the communication portion.
  • the joint portion of one liner constituent member to be joined to each other has an inclined first joint end face, and the joint portion of the other liner constituent member corresponds to the first joint end face.
  • An inclined second joining end face which has a second joining end face joined to the first joining end face by laser welding.
  • the gas container of the present invention is configured to be capable of storing high-pressure combustible gas.
  • the gas container according to the present invention includes: a container main body having the resin liner and the reinforcing layer; and a base provided at one end of the container main body.
  • a method for producing a gas container according to the present invention is a method for producing a gas container having a resin liner formed by joining a plurality of liner components each having a hollow cylindrical shape.
  • a third step of joining the joints to each other by laser welding is a method for producing a gas container having a resin liner formed by joining a plurality of liner components each having a hollow cylindrical shape.
  • a laser transmitting or absorbing characteristic is imparted to the joining portion of the liner constituent member, and then the laser transmitting joining portion is brought into contact with each other while the joining portions are brought into contact with each other. Irradiate the laser from the side.
  • the laser-absorbing joint is heated and melted by laser irradiation, and the laser-permeable joint is heated and melted by heat transfer from the joint, and then cooled and solidified. The interface is joined.
  • the resin liner can be constituted in a short time and at a low cost.
  • the joints can be locally heated, the thermal influence on the liner constituent members can be minimized, and there is no need to cause melting burrs.
  • the second step is performed by bringing the laser-transmitting bonding portion into contact with the laser-absorbing bonding portion from the outside
  • the third step is a laser irradiation apparatus disposed outside the liner component member. From the laser-transmitting joint side. It is done by irradiating the.
  • the third step includes irradiating the laser in a state where a pressure difference is applied between the inside and outside of the two liner constituent members to be joined to each other.
  • the joints are laser-welded in a state where the adhesion between the joints is increased by the pressure difference.
  • the strength and airtightness of the resin liner can be appropriately ensured by increasing the joining accuracy.
  • the application of the pressure difference may be stopped when the bonding reaction between the bonded portions has progressed to some extent by laser irradiation.
  • a state in which a pressure difference is applied may be provided for at least one period before the start of laser irradiation.
  • the application of the pressure difference in the third step is performed by adjusting at least one of the internal pressure and the external pressure of the two liner constituent members to be joined to each other.
  • the application of the pressure difference in the third step is performed by reducing or pressurizing the sealed space with the interiors of the two liner constituent members to be joined to each other being substantially sealed.
  • the pressurization of the sealed space includes, for example, the case of injecting a gas having a temperature higher than that of the outside of the sealed space, as well as the case of injecting the compressed gas. More preferably, the application of the pressure difference in the third step is performed by depressurizing or pressurizing the sealed space via a communication portion provided in at least one of the two liner constituent members to be joined to each other. According to this configuration, the sealed space can be depressurized or pressurized using the communication part effectively. After being manufactured as a gas container, gas can be filled in or released from the hollow interior of the resin liner via this communication portion.
  • the second step is performed by arranging the joint portions of the two liner constituent members to be joined to each other so as to overlap each other in the axial direction of the liner constituent members, and bringing the overlapped portions into contact with each other. Is called.
  • the contact area between the joints can be increased as compared with a case where the joints are simply abutted.
  • the pressure difference applied during laser welding increases the adhesion between the joints, further increasing the joint accuracy between the joints. it can.
  • the method further includes a step of performing an annealing process between the second step and the third step in a state where the joint portions of the two liner constituent members to be joined to each other are in contact with each other.
  • the liner component self-shrinks due to the annealing treatment, and the degree of adhesion between the joints increases.
  • the degree of adhesion is increased by the annealing treatment, for example, a device such as a pump for applying the pressure difference can be reduced in size and simplified.
  • the two joint members to be joined to each other are rotated relative to the laser irradiation device, and the contact parts in the contact state are laser-exposed in the circumferential direction of the liner constituent member. This is done by welding.
  • the third step is performed in a low oxygen atmosphere.
  • the low oxygen atmosphere refers to an atmosphere that is lower in oxygen than air, and includes, for example, an inert gas atmosphere or a substantially vacuum state.
  • the first step is performed by configuring one liner constituent member to be joined to each other with a laser transmitting member and configuring the other liner constituent member with a laser absorbing member.
  • the entire liner constituent member including the joint portion is a member having characteristics with respect to the laser, so that the liner constituent member can be simplified as compared with the case where only the joint portion has such characteristics. Can be manufactured.
  • the method for manufacturing a gas container according to the present invention after the third step, at least the two liner constituent members are arranged such that a joint between the outer peripheral surfaces of the two liner constituent members joined by laser welding is flush.
  • the method further comprises a step of cutting one outer peripheral surface.
  • the method for manufacturing a gas container according to the present invention further includes a preheating step of preheating at least one of two liner constituent members to be joined to each other, and the third step includes the preheating step. Or after the preheating step.
  • preheating is performed prior to laser welding, so that surface burn can be suppressed during laser welding.
  • the amount of time required for laser welding can be shortened by the amount of laser irradiation in the preheated state, and the laser output need not be increased more than necessary.
  • the direct target to be preheated may be both liner constituent members to be joined, or only one of the liner constituent members.
  • the reason why the latter may be used is that the liner constituent members are in contact with each other during laser welding, so that the liner constituent members that are not preheated by the heat transfer from the preheated liner constituent members are also subjected to laser welding. This is because it can be in a preheated state.
  • the preheating step is performed by preheating at least one of a joint portion of one liner constituent member to be joined to each other and a joint portion of the other liner constituent member.
  • the preheating step is performed by preheating the joined portions in contact with each other.
  • the preheating step is performed between the liner constituent members in contact with each other. It is performed by heating 1 to the joined portions in contact with each other from at least one of the inside and the outside.
  • the preheating step preheats the contacted joints in the circumferential direction while relatively rotating the liner constituting members in contact with the preheating device having a heat source.
  • “relatively rotating” includes rotating the liner components, rotating only the preheating device, and rotating both in the same direction or in the opposite direction.
  • the preheating device is positioned on the upstream side of the laser irradiation device in the rotation direction of the liner constituent members in contact with each other.
  • the joints when the liner structural members rotate, the joints face the preheating device and are preheated thereby, and the preheated portion faces the laser irradiation device and is thereby Laser welding is then performed.
  • the joints can be laser-welded in a state where the decrease in the preheating temperature between the joints is minimized.
  • the Senbiki heating device that performs the preheating step is at least one of a heater, a hot air device, a high frequency induction heating device, and a laser irradiation device.
  • the preliminary heating can be performed in a short time.
  • the same laser irradiation apparatus is used in the preheating step and the third step, the configuration of the entire manufacturing apparatus can be simplified.
  • the laser may be irradiated with a low output that does not cause laser welding in the preheating step.
  • the gas container manufacturing method of the present invention prior to the preliminary heating step, at least one of a joint portion of one liner constituent member and a joint portion of the other liner constituent member to be joined together. The method further includes the step of providing an exothermic material.
  • the exothermic material is at least one of ceramics, graphite, resin and metal.
  • the preheating step is performed by preheating according to a measurement result of a moisture measuring device that measures moisture at a joint portion of the liner constituent member.
  • the present invention is viewed as follows from another viewpoint.
  • Another method for producing a gas container according to the present invention is a method for producing a gas container having a resin liner constituted by joining a plurality of liner components each having a hollow cylindrical shape.
  • the joining portion between the liner constituent members is joined by laser welding by being irradiated with a laser during or after being preheated.
  • Another method for manufacturing a gas container according to the present invention is a method for manufacturing a gas container having a resin liner formed by joining a plurality of liner constituent members each having at least a part of a hollow cylindrical shape, which are joined to each other.
  • the preheating step is performed by preheating at least one of a joint portion of one liner constituent member to be joined to each other and a joint portion of the other liner constituent member, and the laser irradiation step is performed This is done by joining the joined parts in contact with each other by laser welding.
  • the joint portion of one liner constituent member to be joined to each other is configured by a laser-transmitting member, and the joint portion of the other liner constituent member is configured by laser.
  • the method further includes the step of forming an absorptive member, and the laser irradiation step is performed by irradiating the laser from the side of the joining portion made of the laser transmissive member.
  • the laser-absorbing joint is heated and melted, and the laser-transmitting joint is heated and melted by heat transfer from the joint. To do.
  • the joints can be appropriately joined. It should be noted that the characteristics of this type of laser may be provided only in the joint, but the liner constituent member can be manufactured more easily if the entire liner constituent member including the joint is provided.
  • Another gas container of the present invention is a gas container comprising: a resin liner configured by joining a plurality of liner components each having a hollow cylindrical shape; and a reinforcing layer disposed on the outer periphery of the resin liner.
  • a joining portion of one liner constituent member and a joining portion of another liner constituent member are joined together by a laser welding portion in which the joining portions are joined to each other by laser welding, and laser welding.
  • an exothermic material provided integrally with or near the portion.
  • the joint portion of one liner component and the other liner component Since the joining portion is joined by laser welding, a resin liner can be configured in a short time and at a low cost. Therefore, the productivity of the gas container can be increased.
  • the joints can be locally heated at a low temperature, so that the thermally affected portions can be minimized with respect to the liner component member, resulting in melting burrs and the like. No need.
  • the exothermic material can promote melting of the joints during laser welding, poor welding between the joints can be suppressed, and better bonding can be achieved.
  • Another gas container of the present invention is a gas container having a resin liner formed by joining a plurality of liner component members each having a cylindrical shape, and a reinforcing layer disposed on the outer periphery of the resin liner. Therefore, the joint portions of the plurality of liner constituent members are joined to each other by laser welding.
  • another method for manufacturing a gas container according to the present invention is a method for manufacturing a gas container having a resin liner formed by joining a plurality of liner constituent members each having at least a part of a cylindrical shape.
  • a first step in which the joining portion of one liner constituent member to be joined is constituted by a laser transmitting member, and a joining portion of the other liner constituting member is constituted by a laser absorbing member, and a first step
  • a second step in which the joint portions of the liner constituent members to be joined together are brought into contact with each other, and after the second step, a laser is irradiated from the joint portion side made of a laser transmissive member, thereby bringing the joint portions in contact with each other.
  • a third step of joining each other by laser welding.
  • the resin liner can be configured in a short time and at a low cost, and the productivity of the gas container can be increased.
  • the “liner constituting member having at least a part of a cylinder” has a shape such as a cylindrical shape, a ring shape, a bowl shape, a dome shape, a square tube shape such as a triangle or a square, etc. It is included. Therefore, some of the liner components
  • the surface may be a triangular or more polygonal cylinder, an elliptic cylinder instead of a circle, or a cylinder having a curved surface other than a circle.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing the configuration of the gas container according to the first embodiment.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing a joined portion of the gas container according to the first embodiment.
  • FIG. 3 is a block diagram for explaining the gas container manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 4 is a flowchart showing the steps of the gas container manufacturing method according to the first embodiment.
  • FIG. 5 is a block diagram for explaining a gas container manufacturing method according to the second embodiment.
  • FIG. 6 is a flowchart showing the steps of the gas container manufacturing method according to the second embodiment.
  • FIG. 7 is a block diagram for explaining a method of manufacturing a gas container according to the third embodiment.
  • FIG. 8 is a flowchart showing the steps of the gas container manufacturing method according to the third embodiment.
  • FIG. 9 is a block diagram for explaining a method of manufacturing a gas container according to the fourth embodiment.
  • FIG. 10 is a flowchart showing the steps of the gas container manufacturing method according to the fourth embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing the configuration of the gas container according to the fifth and 11th embodiments.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view of the joint portion of the gas container according to the sixth embodiment.
  • FIG. 13 is a perspective view for explaining the manufacturing method of the gas container according to the sixth embodiment.
  • FIG. 14 is a flowchart showing the steps of the gas container manufacturing method according to the sixth embodiment.
  • FIG. 15 is a perspective view for explaining a method of manufacturing a gas container according to the seventh embodiment.
  • FIG. 16 is a perspective view for explaining the gas container manufacturing method according to the eighth embodiment.
  • FIG. 17 is a view for explaining the gas container manufacturing method according to the ninth embodiment, (A) an enlarged cross-sectional view of a joined portion before joining, and (B) an enlarged sectional view of the joined portion after joining. .
  • FIG. 18 is a side view for explaining the gas container manufacturing method according to the tenth embodiment.
  • FIG. 19 is a perspective view for explaining the gas container manufacturing method according to the first and second embodiments.
  • FIG. 20 is a flowchart showing the steps of the gas container manufacturing method according to the first and second embodiments.
  • This gas container has a resin liner in which a plurality of liner constituent members are joined by laser welding.
  • the structure of the gas container will be described, and then the method for manufacturing the gas container will be described.
  • a modification example of the manufacturing method will be mainly described.
  • portions common to the first embodiment are denoted by the same reference numerals as those in the first embodiment, and description thereof is omitted as appropriate.
  • the gas container 1 includes a sealed cylindrical container body 2 as a whole, and caps 3 and 3 attached to both ends of the container body 2 in the longitudinal direction. Inside the container body 2 is a storage space 5 for storing various gases.
  • the gas container 1 can be filled with a normal pressure gas, or can be filled with a gas whose pressure is increased compared to the normal pressure. That is, the gas container 1 of the present invention can function as a high-pressure gas container.
  • a combustible fuel gas prepared under high pressure is decompressed and used for power generation by the fuel cell.
  • the gas container 1 of the present invention can be applied to store high-pressure combustible fuel gas, and can store hydrogen as fuel gas, compressed natural gas (CNG gas) as raw fuel, and the like.
  • the pressure of hydrogen filled in the gas container 1 is, for example, 35 MPa or 7 OMPa, and the pressure of CNG gas is, for example, 20 MPa.
  • a high-pressure hydrogen gas container will be described as an example.
  • the container body 2 has a two-layer structure of an inner resin liner 1 1 (inner shell) having gas barrier properties and a reinforcing layer 1 2 (outer shell) disposed on the outer periphery of the resin liner 1 1. .
  • the reinforcing layer 12 is made of, for example, FRP containing carbon fiber and an epoxy resin, and is wound so as to cover the outer surface of the resin liner 11.
  • the base 3 is made of, for example, a metal such as stainless steel, and is provided at the center of the hemispherical end wall portion of the container body 2.
  • a female thread is engraved on the inner peripheral surface of the opening of the base 3.
  • Functional parts such as piping and valve assembly 14 (valve body) can be screwed into the base 3 via this female thread.
  • FIG. 1 an example in which the valve assembly 14 is provided on only one of the caps 3 and 3 is indicated by a two-dot chain line.
  • a gas container 1 on a fuel cell system is connected between a storage space 5 and an external gas flow path (not shown) via a valve assembly 14 in which piping elements such as valves and joints are integrated. Connected, the storage space 5 is filled with hydrogen and hydrogen is released from the storage space 5. As will be described later, in the manufacturing process of the gas container 1, a pipe is connected to the base 3 to adjust the pressure in the storage space 5.
  • the bases 3 and 3 are provided at both ends of the gas container 1, it is needless to say that the base 3 may be provided only at one end.
  • the resin liner 11 is formed by joining a pair of liner constituent members 2 1 and 2 2 (split bodies) having substantially the same shape divided into two at the center in the longitudinal direction by laser welding. That is, the resin liner 11 inside the hollow is constituted by joining the liner constituent members 2 1 and 2 2 of the half hollow body by laser welding.
  • the pair of liner constituent members 2 1, 2 2 have body portions 3 1, 4 1 extending a predetermined length in the axial direction of the resin liner 11, respectively. Both end sides in the axial direction of the body portions 3 1 and 4 1 are open.
  • One liner constituent member 21 (first liner constituent member) has a return portion 3 2 formed at a reduced diameter end portion on one end side of the trunk portion 31, and an opening at the center of the return portion 3 2. And a joint part 34 formed at the substantially cylindrical end part on the other end side of the body part 31.
  • the other liner constituent member 2 2 (second liner constituent member) is formed with a return portion 42 formed at the end of the body 41 whose diameter is reduced on one end side, and an opening at the center of the return portion 42. And a joint portion 44 formed at the substantially cylindrical end portion on the other end side of the body portion 41.
  • Each return portion 3 2, 4 2 functions to ensure the strength of each liner component 2 1, 2 2. Between the outer peripheral surface of each return portion 3 2, 4 2 and the end portion of the reinforcing layer 1 2, 3 and 3 are located.
  • the base 3 is provided only at one end, one of the pair of liner constituent members 2 1 and 2 2 has one of the return portions 3 2 and 4 2 and the communication portions 3 3 and 4 3. Not formed, one end side of the body part 31 and the body part 41 is formed as a closed end.
  • the liner constituent members 2 1 and 2 2 are members constituting the resin liner 11 having a divided structure, and as described above, at least one end side (part) is a hollow cylindrical shape. It has a shape. Therefore, the shape of the liner constituent members 2 1 and 2 2 includes that the overall shape is a cylindrical shape, an annular shape, a bowl shape, a dome shape, or the like.
  • the liner constituent members 2 1 and 2 2 may have a shape other than the cylindrical shape.
  • some of the cross-sectional shapes of the liner constituting members 2 1 and 2 2 may be a polygonal cylindrical shape that is a triangle or more, an elliptical cylindrical shape, or a cylindrical shape that is a curved surface other than a circle.
  • FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view showing the periphery of the joints 3 4 and 4 4.
  • the reinforcing layer 12 is omitted.
  • One joint part 3 4 (first joint part) has a joint end face 51 inclined at a predetermined angle, and an extending part 52 extending in the axial direction of the resin liner 11.
  • the joining end face 51 is formed so as to be chamfered inward (inverted taper shape).
  • the extending portion 52 is connected to the tip end portion that is the outer side in the radial direction of the joining end surface 51 and is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the other joining portion 44 (second joining portion) has a joining end face 61 inclined at a predetermined angle and an extending portion 62 extending in the axial direction of the resin liner 11. ing.
  • the joint end face 61 is formed so as to be chamfered outward (tapered).
  • the extended portion 62 is connected to a tip portion that is radially inward of the joining end surface 61 and is formed in a substantially cylindrical shape.
  • the joint part 3 4 and the joint part 4 4 abut each other on the liner constituent members 2 1 and 2 2.
  • the joining end faces 5 1 and 61 are aligned with each other, and the joining end faces 5 1 and 61 are in contact with each other in the circumferential direction of the resin liner 11.
  • the joint portions 3 4 and 4 4 are disposed so as to overlap each other in the axial direction of the resin liner 11, and the overlapped portions extend over the circumferential direction of the resin liner 11. Contact.
  • the overlapping parts are one of the outer extended part 52 and the outer peripheral surface in the vicinity of the joint part 44 contacting the inner peripheral surface, and the other is the inner extended part. 6 2 and the inner peripheral surface in the vicinity of the joint portion 34 in contact with the outer peripheral surface.
  • the adhesion between the joint portions 3 4, 4 4 can be enhanced in the process of manufacturing the gas container 1 described later.
  • the angle between the joint end faces 5 1 and 6 1 is arbitrary, as long as the laser beam from the laser torch 1 0 0 (laser irradiation device) can be transmitted or received.
  • the liner constituting member 21 having the joint portion 34 located on the outer side of the resin liner 11 is formed of a laser transmissive thermoplastic resin.
  • the liner constituting member 22 having the joint portion 44 located on the inner side in the resin liner 11 is formed of a laser-absorbing thermoplastic resin.
  • the laser-transmitting thermoplastic resin only needs to be transparent to the laser so that the energy necessary for laser welding reaches the bonding end surface 61 of the bonding portion 44 on the laser absorption side. Therefore, even a laser-transmitting thermoplastic resin may have a slight laser-absorbing characteristic.
  • the laser-transmitting thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, nylon 66, and the like, and those obtained by adding a reinforcing fiber such as glass fiber or a colorant to these may be used.
  • the laser transparent liner component 21 is formed in white, translucent or transparent.
  • the laser-absorbing thermoplastic resin only needs to have a laser-absorbing property and may be any material that generates heat and melts with the absorbed laser.
  • Laser absorption Examples of the thermoplastic resin include polyethylene, polypropylene, nylon 66, and the like, but may be those obtained by adding reinforcing fibers such as glass fibers and colorants to these.
  • the laser-absorbing thermoplastic resin is made of the same resin as laser-transmitting thermoplastic resin, it is formed by adding more carbon than laser-transmitting thermoplastic resin. Is done. Therefore, the laser-absorbing liner constituting member 22 is formed in black, for example.
  • the laser-transmitting joint part 3 4 and the laser-absorbing joint part 4 4 are joined at the joining end faces 51 and 61 by laser welding.
  • Laser welding is performed by irradiating a laser beam from the outside of the joining part 34 with a laser torch 100, heats and melts the resin on the joining end face 61, and transfers the resin from the joining end face 61 to the resin on the joining end face 51. Is performed by heating and melting.
  • the laser weld portion 70 at the joint portion 80 where the joint portions 3 4 and 44 are joined together is a portion where both the joint end surface 61 and the joint end surface 51 are melted, and the laser absorption and Both laser-transmitting resins are entangled.
  • the entire liner constituent members 21 and 22 may not be made of a laser transmitting or laser absorbing resin.
  • each of the liner components 2 1, 2 2 partially has laser transmission characteristics and laser absorption characteristics, for example, only the joints 3 4, 4 4 are made of a laser transmission resin absorbing resin. You may have.
  • a pair of liner constituent members 2 1 and 2 2 are both formed of a laser-transmitting resin, and one of the liner constituent members 2 1 (or 2 2) has a joint 3 4 (or 4 4 It is also possible to apply a laser-absorbing absorbent or a sheet containing this kind of absorbent to the joining end face 5 1 (or 6 1).
  • step S 1 a pair of liner constituting members 2 1 and 2 2 and two caps 3 and 3 are formed (step S 1).
  • a single preform 3 is placed in a mold, a laser-transmitting thermoplastic resin is injected into the mold, and the liner component 21 and the mold 3 are integrally molded (insert). Mold.)
  • a laser-absorbing thermoplastic resin is injected to integrally form the liner component member 2 2 and the base 3.
  • the liner constituent members 2 1 and 2 2 can be molded with high molding accuracy.
  • rotational molding or blow molding may be used.
  • each liner component 2 1, 2 2 with a base 3 is placed in, for example, a horizontal posture in the chamber 1 0 1, the liner components 2 1, 2 2 are butted together, and joints 3 4, 4 4 are brought into contact with each other (step S 2).
  • the joint portions 3 4, 4 4 are disposed so as to overlap each other in the axial direction, and the joint end faces 51, 61 are in contact with each other in the circumferential direction.
  • the resin liner 1 1 is in a state where the liner constituent members 2 1 and 2 2 are temporarily joined (provisionally joined) to each other.
  • a stopper (not shown) is screwed and connected to the base 3 of the liner component 2 2, and the pipe 1 2 1 is screwed and connected to the base 3 of the liner component 2 1, so that the temporarily bonded resin liner 1 1 Make the inside substantially sealed.
  • the cap and pipe 1 2 1 can be screwed in and connected to the cap 3 to be reversed.
  • the inert gas supply device 110 connected to the chamber 110 is driven to fill the chamber 110 with the inert gas (step S3).
  • the inert gas supply device 1 1 0 includes, for example, a gas cylinder 1 1 1 that stores an inert gas, a gas pipe 1 1 2 that connects the gas cylinder 1 1 1 and the chamber 1 1 0 1, and a gas pipe 1 1 2 A chamber-use pump 1 1 3 provided above and for pumping an inert gas in the gas cylinder 1 1 1 1 into the chamber 1 0 1;
  • the inert gas include argon, nitrogen, and helium.
  • the inside of the chamber 1101 outside the resin liner 11 is set to an inert gas atmosphere.
  • an inert gas atmosphere By maintaining such an inert gas atmosphere, it is possible to suppress the oxidation of the junctions 34 and 44 during the laser welding in the subsequent process.
  • the negative pressure generator 120 connected to the temporarily bonded resin liner 11 is driven to depressurize the substantially sealed space of the resin liner 11 (step S4).
  • the negative pressure generator 1 2 0 is provided, for example, on the pipe 1 2 1 connected to the base 3 and the pipe 1 2 1 outside the chamber 1 0 1 to depressurize the resin liner 1 1 ⁇ ⁇ .
  • the liner pump 1 2 2 is provided.
  • the inside of the resin liner 1 1 becomes negative pressure.
  • the pressure in the resin liner 1 1 becomes lower than the pressure in the chamber 1 0 1
  • a pressure difference is generated between the inside and outside of the resin liner 1 1.
  • This pressure difference increases the degree of adhesion between the joints 3 4, 4 4.
  • the joints 3 4 and 4 4 overlap each other in the axial direction and the overlapped parts are in contact with each other, the adhesion between the joints 3 4 and 4 4 is further increased. ing.
  • Step S5 based on the detection result of the concentration sensor 1 3 1 provided in the chamber 1 0 1, it is confirmed whether or not the inside of the chamber 1 0 1 has reached a predetermined inert gas concentration.
  • the driving of the inert gas supply device 110 may be stopped.
  • the difference between inside and outside of the resin liner 1 1 It is confirmed whether the pressure level has reached a predetermined value (step S 5).
  • the drive of the negative pressure generator 120 is stopped, and a shut-off valve (not shown) provided on the pipe 112 is closed. Also at the same time, the negative pressure generator 1 20 is continuously driven (controlled) during laser welding in the subsequent process, and the pressure difference between the inside and outside of the resin liner 1 1 is maintained at a predetermined level during laser welding. You can do it.
  • the location of the two pressure sensors 1 3 2 and 1 3 3 is not limited to the above.
  • the laser torch 100 is driven to join the joining portions 3 4 and 4 4 of the resin liner 11 1 by laser welding (step S 6).
  • the laser toe 100 irradiates the contact end surfaces 51 and 61 in contact with each other from the outside of the laser-transmitting joint 34.
  • the irradiated laser passes through the laser-transmitting joining portion 34 and reaches the laser-absorbing joining end surface 61, and heats and melts the resin on the joining end surface 61. Further, the heat transfer from the joining end face 61 heats and melts the resin of the laser permeable joining end face 51.
  • the melted resin is cooled and solidified to form a laser welded portion 70 that joins the joint portions 34 and 44 together.
  • a rotating device (not shown) is driven in synchronization with laser irradiation by the laser torch 100, and the temporarily bonded resin liner 11 is moved to its axis. Rotate around. By doing so, the laser-absorbing bonding end surface 61 is sequentially heated and melted in the circumferential direction, and the laser-absorbing bonding end surface 61 is sequentially heated and melted in the circumferential direction by this heat transfer. Therefore, while maintaining the substantially cylindrical shape of the resin liner 1 1, the resin liner 1 1 is rotated at least once so that the joining end surfaces 5 1 and 61 are joined together in the circumferential direction.
  • the laser welded portion 70 is formed.
  • the laser torch 100 may be rotated directly around the resin liner 11.
  • both the resin liner 11 and the laser torch 100 may be rotated in the same direction or in the opposite direction.
  • rotating the resin liner 1 1 will cause the positioning of the resin liner 1 1 It can be simple.
  • the area for laser welding can be increased by devising the shape of the two joints 3 4 and 4 4. Specifically, as shown in FIG. 2, the joint end surfaces 5 1 and 6 1 are inclined with respect to the axial direction of the resin liner 11 1, so that the joint end surfaces 5 1 and 61 are connected to each other with a resin liner. Compared with the case of being orthogonal to the axial direction of 1 1, the contact area between the joining end faces 5 1 and 61 can be increased. As a result, the laser welded portion 70 can be made sufficiently large, and the bonding strength of the resin liner 11 can be suitably improved.
  • Laser welding is performed in a state where differential pressure is generated inside and outside the resin liner 11, so that the bonding end surfaces 5 1 and 6 1 are in contact with each other with the degree of adhesion between the bonding portions 3 4 and 4 4 increased. Be joined. As a result, the joining end faces 5 1 and 6 1 can be satisfactorily joined by laser welding, so that the strength and hermeticity of the resin liner 11 can be appropriately ensured.
  • a pressure jig or the like for bringing the joints 3 4 and 4 4 into close contact with each other can be simplified or unnecessary.
  • the joint structure between the overlapping joints 3 4 and 4 4 can effectively apply the adhesion force caused by the differential pressure to the joints 3 4 and 4 4. This reaction can proceed well.
  • the laser welding process is performed in an inert gas atmosphere, oxidation of the joints 3 4 and 44 is suppressed. As a result, it is possible to avoid charring due to local oxidation between the joints 3 4, 4 4, laser transmission defects and pinholes, and the like. Can be properly joined.
  • the resin liner 11 is changed from the temporarily joined state to the fully joined state (that is, the completely joined state), and the storage space 5 is configured in the hollow interior.
  • the laser emitted from the laser torch 100 is a force that can use a semiconductor laser or the like.
  • the laser torch is not limited to this, and the laser transmission liner component 21 has characteristics including the resin thickness. It chooses suitably in consideration.
  • various conditions such as the laser output (irradiation amount) and the rotation speed of the resin liner 11 may be set as appropriate according to the properties of the liner constituent members 2 1 and 2 2.
  • step S7 the chamber 1, 1001 and the resin liner 11 are returned to atmospheric pressure (step S7).
  • step S 8 the protrusion at the joint portion on the outer peripheral surface of the resin liner 11 is cut.
  • This protrusion consists of a peripheral part including the extension part 52 of the laser-transmitting joint part 34, and the resin liner 1
  • step S8 the projecting portion is cut in the circumferential direction so that the joint portion on the outer peripheral surface of the resin liner 11 is flush with (substantially the same outer diameter).
  • step S9 the reinforcing layer 12 is formed on the outer surface of the resin liner 11 by a filament winding method or the like (step S9), whereby the gas container 1 is manufactured.
  • the resin liner 11 can be manufactured in a short time and with low cost. it can. Thereby, the productivity of the gas container 1 can be improved as a whole.
  • laser welding is performed in an inert gas atmosphere, and the adhesion between the joints 3 4 and 4 4 is increased by applying a differential pressure, so that poor bonding is suppressed. It is possible to manufacture a resin liner 11 with high bonding accuracy.
  • the protrusions at the joints on the outer peripheral surface of the resin liner 11 may be formed by both liner components 2 1, 2 2. May be. In that case, both outer peripheral surfaces of the two liner constituent members 21 and 22 may be cut in the cutting process of step S8. .
  • the manufacturing method of the gas container 1 according to the second embodiment will be described focusing on the differences.
  • the difference from the first embodiment is that the negative pressure generating device 1.20 is provided with a heated gas supply device 160 as a differential pressure generating device, and step S4 of the manufacturing process is stepped accordingly. This is a change to S 4 '.
  • the heated gas supply device 160 can be configured in the same manner as the inert gas supply device 110.
  • the heated gas supply device 160 has a gas cylinder 1 61 that stores an inert gas, and a pipe 1 6 2 that connects the gas cylinder 1 6 1 to the base 3 of the resin liner 1 1 that is temporarily joined.
  • a liner pump 16 3 provided on the pipe 1 6 2 outside the chamber 100 1 and for pumping the inert gas in the gas cylinder 16 1 into the resin liner 11 1.
  • the inert gas supplied into the resin liner 11 may be a different type of gas than the inert gas supplied into the chamber 110, but may be the same type of gas.
  • the gas cylinder 1 61 may be omitted, and the gas cylinder 1 1 1 for the chamber 1 101 may be shared by the heated gas supply device 1 60.
  • the liner pump 1 6 3 incorporates a heater (not shown) that heats the inert gas from the gas cylinder 1 6 1. Therefore, when the liner pump 16 3 is driven, the heated inert gas is supplied into the resin liner 11.
  • the heater for the liner pump 1 6 3 does not have to be provided with a heater.
  • a heating means such as a heater may be provided for the pipe 1 6 2.
  • Step S 4 ′ of the manufacturing process is performed by driving the heated gas supply device 1 60 connected to the temporarily bonded resin liner 1 1, so that the heated inert gas is substantially sealed in the resin liner 1 1. It is done by supplying to. Predetermined amount of inert gas is resin liner When filled in 1 1, the internal pressure of resin liner 1 1 increases. When the internal pressure of the resin liner 11 becomes higher than the internal pressure of the chamber 1101 (that is, the external pressure of the resin liner 11), a pressure difference is generated between the inside and outside of the resin liner 11.
  • a pressure difference can be generated inside and outside the resin liner 11.
  • the joints 3 4, 4 4 can be laser welded together with the adhesion between the joints 3 4, 4 4 increased. It is preferable to control the driving of the liner pump 16 3 so that the differential pressure inside and outside the resin liner 11 is maintained at a predetermined level even during laser welding.
  • a vacuum generator 1 70 is provided in place of the inert gas supply device 110 and that a negative pressure generator 1 20 is replaced with a differential pressure generator. This is the provision of the warm air supply device 180 and the change of the steps S3 to S5 of the manufacturing process to steps S3 ′ to S5 ′ ′.
  • the vacuum generator 1 7 0 includes a vacuum pump 1 7 1 that sucks air in the chamber 1 0 1, and a buffer tank 1 7 2 that temporarily stores air sucked by the vacuum pump 1 7 1. And an air pipe 1 7 3 connecting the chamber 1 0 1 and the buffer tank 1 7 2.
  • the inside of the chamber 1 0 1 can be set to a vacuum state.
  • a sensor for detecting the degree of vacuum in the chamber 1 0 1 is provided in the air piping 1 7 3 upstream of the vacuum pump 1 7 1 (chamber 1 1 0 1 side). The driving of the vacuum pump 1 7 1 should be controlled.
  • Heated air supply device 1 80 is a vacuum generator 1 70 0 Heats the air in 1 and supplies it to the resin liner 1 1.
  • the heated air supply device 180 has a liner pump 1 8 1 for pumping air stored in the buffer tank 1 7 2 into the resin liner 1 1 and a liner pump 1 8 1. And a pipe 1 8 2 for joining the cap 3 of the resin liner 1 1 and the buffer tank 1 7 2.
  • the liner pump 1 8 1 has a built-in oil diffusion heater (not shown) that heats the air from the buffer tank 1 7 2. Therefore, when the liner pump 1 81 is driven, the air heated by the heater is supplied into the resin liner 1 1.
  • the piping 1 8 2 or the buffer tank 1 2 may be provided with heating means such as a heater.
  • the heated air supply device 180 may be configured, for example, as the heated gas supply device 160 of the second embodiment, but air that has been evacuated from the chamber 1101 is used. By injecting into the resin liner 1 1, the overall efficiency of the system can be increased.
  • step S 3 ′ of the manufacturing process of the present embodiment vacuuming is performed in the chamber 1 0 1 in which the temporarily bonded resin liner 11 is installed. This is performed by driving the vacuum pump 17 1 for a predetermined time, and thereby the inside of the chamber 1 101 is in a vacuum state.
  • Step S 4 ′ of the next process is performed by driving the liner pump 1 8 1 and supplying the heated air to the substantially sealed space of the resin liner 1 1.
  • the internal pressure of the resin liner 11 increases.
  • step S 6 which is a subsequent process, the joints 3 4 and 4 4 are in close contact with each other.
  • the joints 3 4, 4 4 can be laser-welded with each other at a high degree.
  • laser welding can be performed in a vacuum state, oxidation of the joints 3 4 and 4 4 is appropriately suppressed, and the joining end faces 5 1 and 61 are joined well and appropriately. can do.
  • S 6 is useful in that the airtightness of the slag liner 11 can be confirmed immediately. For example, after laser welding is completed, heated air is supplied to the inside of the resin liner 11 1, and the pressure change inside and outside of the resin liner 11 1 is detected by the pressure sensor 1 3 2 described above. The airtightness of can be confirmed.
  • the pressure inside the resin liner 11 1 is adjusted so that a pressure difference is applied to the inside and outside of the resin liner 11.
  • the pressure outside the resin liner 1 that is, the pressure inside the chamber 1 0 1 between the outer wall of the resin liner 1 1 and the inner wall of the chamber 1 1 A pressure difference may be applied to the inside and outside of the liner 1 1.
  • the internal pressure and the external pressure of the resin liner 11 may be adjusted together.
  • step S 15 Prior to the laser welding process (step S 15), annealing treatment (step S 14) of the temporarily bonded resin liner 11 is performed.
  • step S 14 annealing treatment of the temporarily bonded resin liner 11 is performed.
  • steps S 1 1 and S 12 of the manufacturing process are the same as steps S 1 and S 2 of the first embodiment, and steps S 15 to S 18 are steps S 6 to S of the first embodiment. Since this is the same as 9, detailed description thereof is omitted.
  • step S13 of the manufacturing process the inside of the chamber 1101 in which the temporarily bonded resin liner 11 is provided is evacuated.
  • the vacuum pump 1 9 1 of the vacuum generator 1 90 is driven, and the air in the chamber 1 0 1 is sucked through the air pipe 1 9 2 connected to the champ 1 1 0 1. Done.
  • This vacuum generator 190 can be configured in the same manner as the vacuum generator 170 of the third embodiment.
  • step S 14 of the next process first, the resin liner 11 is heated to a predetermined temperature by heating the inside of the chamber 100. Then, after this heating state is maintained for a predetermined time, the inside of the chamber 1101 is cooled and the resin liner 11 is cooled.
  • the joining portions 3 4 and 4 4 can be favorably and appropriately joined by laser welding.
  • the laser welding process can be directly performed after the annealing process is completed.
  • the above-described differential pressure generating device (the negative pressure generating device 1 20 according to the first embodiment, the heated gas supply device 1 60 according to the second embodiment, the third embodiment The heated air supply device 180) may be used as an auxiliary. By doing so, the degree of adhesion between the joint portions 34 and 44 can be further increased. In addition, since the degree of adhesion between the joints 34 and 44 is increased by the tool treatment, the components of the differential pressure generator (for example, liner pumps 122, 1 63, 1 8 1) are downsized. And can be simplified.
  • the gas container 1 according to the fifth embodiment will be described focusing on the differences.
  • the difference from the first embodiment is that the resin liner 11 of the gas container 1 is composed of three liner constituent members 201, 202, and 203.
  • the reinforcing layer 12 is omitted.
  • the resin liner 11 is formed by joining three liner constituent members 201, 202, and 203 divided in three in the longitudinal direction by laser welding.
  • the two liner constituting members 201 and 202 located at both ends are formed in a bowl shape as a whole.
  • the liner constituting member 203 located at the center is formed in a cylindrical or annular shape as a whole.
  • the two liner constituent members 201 and 202 at both ends are integrally formed with the base 3 by, for example, injection molding.
  • the central liner constituting member 203 is formed by, for example, injection molding.
  • Each of the two liner constituent members 201 and 202 at both ends has the force of the return portions 21 1 and 22 1 and the communication portions 21 2 and 222, and the joint portions 2 1 3 and 223 on the opposite side of the caps 3 and 3 respectively. is doing.
  • the central liner constituting member 203 has joint portions 231 and 232 on both end sides opened in the axial direction.
  • joints (21 3, 223, 23 1, 232) are simply configured with end faces perpendicular to the axial direction.
  • the laser irradiation property and the close contact due to the differential pressure are used. It is preferable to adopt a configuration in consideration of the properties.
  • These joints (213, 223, 231, 232) have laser transmission characteristics or laser absorption characteristics.
  • two liner components at both ends The materials 201 and 202 are formed of a laser-transmitting thermoplastic resin, and the central liner constituent member 203 is formed of a laser-absorbing thermoplastic resin.
  • each of the liner constituting members 201, 202, 203 may partially have a laser transmitting property or a laser absorbing property.
  • the joints 213 and 231 are joined to each other by laser welding, and the joints 223 and 232 are joined to each other by laser welding.
  • the manufacturing method of each embodiment mentioned above can be applied to the manufacturing method of the gas container 1 of this embodiment.
  • the case where the three liner constituent members 201, 202, 203 are simultaneously joined by laser welding will be briefly described.
  • three liner constituent members 201, 202, 203 including a liner constituent member (201, 202) with a base 3 are formed, and these are arranged in the chamber 1011, and the joints 21 3, 231 and The joint portions 223 and 232 are brought into contact with each other to obtain a resin liner 11 in a temporarily joined state.
  • the inside of the chamber 101 is brought into an inert gas atmosphere or a vacuum state, and a differential pressure generator (for example, the negative pressure generator 120 of the above embodiment, the heated gas supply device 1 60, the heated air supply device 1 80) ) Depressurize or pressurize the substantially sealed space of the resin liner 1 1 to set a predetermined pressure difference inside and outside the resin liner 1 1.
  • a differential pressure generator for example, the negative pressure generator 120 of the above embodiment, the heated gas supply device 1 60, the heated air supply device 1 80
  • the joints 21 3 and 231 and the joint 223 , 232 are joined together in the circumferential direction by laser welding.
  • the three liner constituent members 201, 202, and 203 are integrally bonded, and the resin liner 11 in the final bonded state is manufactured. Then, the gas container 1 is manufactured through a predetermined process (for example, S7 to S9 in the first embodiment).
  • the productivity is high as in the above embodiment.
  • the gas container 1 can be manufactured.
  • FIG. 12 is an enlarged cross-sectional view showing the joints 34 and 44 as in FIG. However, the reinforcing layer 1 2 is omitted in FIG.
  • the configuration of the gas container 1 is different from that of the first embodiment (FIG. 2) in that the joint portions 34 and 44 of the sixth embodiment do not have the extending portions 52 and 62.
  • Steps S 101 and S 102 are the same as steps S 1 and S 2 in the first embodiment, and step S 105 is the same as step S 9 in the first embodiment.
  • the pair of liner constituting members 21 and 22 and the two caps 3 and 3 are formed (step S 1 0 1).
  • the liner constituent member 21 and the base 3 are integrally formed by injection molding, and the liner constituent member 22 and the base 3 are also integrally formed. In place of injection molding, rotational molding or blow molding may be used. Further, the liner constituent members 21 and 22 and the caps 3 and 3 do not have to be integrally formed.
  • the liner constituent members 21 and 22 are provided on the liner constituent members 21 and 22, respectively. You can also attach the caps 3 and 3.
  • the liner constituent members 21 and 22 with the base 3 are arranged in the production equipment, for example, in a horizontal posture, and the liner constituent members 21 and 22 are brought into contact with each other. And The joining portions 34 and 44 are brought into contact with each other, and the joining end faces 51 and 61 are brought into contact with each other in the circumferential direction (step S102).
  • the resin liner 11 is in a state in which the liner constituent members 21 and 22 are temporarily joined (provisionally joined).
  • the inside of the temporarily bonded resin liner 11 is substantially sealed by, for example, screwing in a stopper (not shown) to each of the caps 3 and 3 of the liner component members 21 and 22. As a state, impurities may be prevented from entering this sealed space.
  • the heater 240 as a preheating device is driven while driving the rotating device (not shown) and rotating the resin liner 1 1 around its axis. Then, the joints 34 and 44 in contact with each other are preheated (step S 1 03).
  • the heater 240 is located outside the resin liner 1 1 and faces a part of the circumferential direction between the joint portions 34 and 44 (a part of the joint boundary between the liner component members 21 and 22) in a non-contact manner. Yes.
  • the heater 240 has a heating region 24 1 extending in the axial direction of the resin liner 11 by a length corresponding to the axial length of the joint end faces 51 and 61 (FIG. 12). reference). Therefore, by rotating the resin liner 11 once, the entire contact end surface 51 and the entire contact end surface 61 in the contact state are preheated by the heater 240. In addition, since the joining end surfaces 51 and 61 are in contact with each other, heat transfer during preheating is promoted.
  • the axial length of the heater 240 may be set to be shorter than the axial length of both joint end faces 5 1, 61, but the heating area 241 of the heater 240 is connected to both joint end faces 5 1, 6 1 May be positioned beyond the axial direction.
  • the heater 2 40 is positioned outside the resin liner 1 1, but the heater 240 is positioned inside the resin liner 1 1, and the contacted joints 34, 44 are connected to each other from the inner surface side (resin liner 1 (From inside 1) Preheating may be performed.
  • a contact-type preheating device is configured, which is connected to the inner surface of the joint boundary where the joint portions 34 and 44 are located or The outer surface may be contacted.
  • a contact-type preheating device when configured with a roller with a built-in heater, the peripheral surface of the heated roller can be brought into contact with the inner or outer surface of the joining boundary.
  • the liner components 21 and 22 in contact with each other may be preliminarily heated by the heater 240, but the joints 34 and 44 to be laser welded are locally connected to each other.
  • the thermal effects such as thermal deformation of the entire liner component 2 1 (2 2) can be suitably suppressed, and the required amount of heat can be reduced.
  • the preheated joints 3 4 and 4 4 are irradiated with laser (step S 1 0 4).
  • the laser irradiation is performed by driving a laser torch 100 located outside the resin liner 11.
  • the laser torch 100 irradiates the contact end surfaces 5 1 and 6 1 in contact with each other from the outside of the laser-transmitting joint 3.4.
  • the irradiated laser heats and melts the resin on the joint end surface 51 by the resin on the joint end surface 61 and its heat transfer.
  • the melted resin is cooled and solidified to form a laser welded portion 70 that joins the joints 3 4, 4 4 together.
  • laser irradiation is performed by rotating the temporarily bonded resin liner 11 around the axis. For this reason, the laser welding part 70 is formed over the circumferential direction of the tree-lined liner 11.
  • the laser torch 100 is provided downstream of the heater 240 in the rotational direction around the axis of the temporarily bonded resin liner 11.
  • the laser from the laser torch 100 is irradiated at any time to the preheated portion of the joints 3 4 and 4 4 facing the heater 2 40. Therefore, by rotating the resin liner 11 at least once, the joints 3 4 and 4 4 are preheated and irradiated with laser over the circumferential direction.
  • the preheated portions of the joining end faces 51 and 61 are sequentially irradiated with laser, and the joining end faces 51 and 61 are joined by laser welding.
  • the junctions 3 4 and 4 4 can be laser-welded with each other in a state in which the decrease in the preheating temperature between the junctions 3 4 and 4 4 is minimized.
  • the laser is irradiated in a preheated state, it is possible to suppress scorching and the like of the portion of the resin liner 11 that is irradiated with the laser, and it is possible to suppress poor bonding and a decrease in strength of the resin liner 11. Can do.
  • the time required for laser welding can be shortened by the preheating and the joining end faces 51 and 61 being warmed together.
  • the laser output is not increased more than necessary even if the laser transmission side junction 34 is formed of a resin having low laser transmittance or a thick wall. I'll do it.
  • the laser emitted from the laser torch 100 can be a semiconductor laser or the like, but is not limited to this, and the type of laser is the resin of the laser permeable liner component 21. It is selected as appropriate in consideration of properties including thickness.
  • various conditions such as the output of the heater 240 (heating temperature, heating amount, heating time), laser output (irradiation amount, irradiation time), and rotation speed of the resin liner 1 1 are as follows. , 2 2 and the connections 3 4 and 4 4 may be set as appropriate. In this case, the preheating temperature between the joints 3 4, 4 4 may be set lower than the main heating temperature at which the junctions 3 4 and 4 4 start to melt by being heated by the laser.
  • the laser welding process (step S 1 0 4) is performed by performing laser irradiation.
  • the laser irradiation may be started after the preliminary heating is completed in the circumferential direction for the joints 3 4 and 4 4.
  • the laser is irradiated to the joints 3 4, 4 4 from the outside of the resin liner 11, but the laser torch 100 is arranged inside the resin liner 11 1, and the resin You can irradiate the joints 3 4 and 4 4 with laser from the inside of the liner 1 1.
  • the resin liner 1 1 is rotated directly, but the heater 2 4 0 Or the laser torch 1 0 0 may be rotated directly around the resin liner 1 1.
  • the resin liner 1 1, the heater 2 4 0 and the laser to 1 10 0 may be rotated in the same direction or in the opposite direction.
  • the rotation of only the resin liner 11 can be simplified in terms of the device configuration as compared with the case of rotating the heater 2400 and the laser torch 1100 in association with each other.
  • the resin liner 1 1 is in the final bonded state from the temporary bonded state
  • the storage space 5 is formed inside the hollow. Then, as a process after the laser welding is completed, a process of forming the reinforcing layer 12 on the outer surface of the resin liner 11 1 by a filament winding method or the like (step S 1 0 5) is performed, so that the gas container 1 Manufactured.
  • the joining portions 3 4 and 4 4 to be laser welded are preheated prior to laser welding, so that laser irradiation is performed. Sometimes it is possible to suppress scorching and the like of the resin liner 11 part, and the liner constituent members 2 1 and 2 2 can be joined with good joining accuracy and in a short time.
  • the manufacturing method of the gas container 1 according to the seventh embodiment will be described focusing on the differences.
  • the difference from the sixth embodiment is that the shape of the heater 250 as the preheating device is coiled.
  • the heater 25 50 of this embodiment has an annular heater portion 2 51 that preheats the joint portions 3 4 and 4 4 from the outside of the resin liner 11 1.
  • the annular heater 2 5 1 is almost in the circumferential direction of the resin liner 1 1! : Thus, it faces the joint boundary between the contacted joints 3 4 and 4 4 in a non-contact manner. Therefore, even if the resin liner 11 is not rotated relative to the heater 25 50, it is possible to preheat the joints 3 4, 4 4 substantially in the circumferential direction by the annular heater 2 51. Become.
  • the head portion 2 51 is, for example, in the axial direction of the resin liner 1 1 by a length corresponding to the axial length of the joint end faces 5 1 and 6 1. It has a heating area that extends.
  • the joints 3 4 and 4 4 preheated by the heater 2 5 0 are irradiated with laser to suppress defects such as scorching, so that the joints 3 4 and 4 4 Can be appropriately joined by laser welding.
  • various modifications can be applied as in the sixth embodiment.
  • the shaft of the resin liner 11 The laser irradiation may be started in synchronization with the rotation while starting to rotate around.
  • the laser torch 100 may be rotated around the resin liner 11.
  • a method for manufacturing the gas container 1 according to the eighth embodiment will be described focusing on the differences.
  • the difference from the sixth embodiment is that a hot air device 2600 is used as a preheating device instead of the heater 2400.
  • the hot air device 2 60 includes, for example, a heat source (not shown), a blower (not shown) that blows hot air such as air or an inert gas that has passed through the heat source, and a hot air from the blower temporarily bonded to the resin liner 1 1. And duct 2 6 1 to be introduced inside. Duct 2 61 is connected to one base 3 of resin liner 1 1 by screwing, for example.
  • the downstream end of the duct 2 61 is located inside the resin liner 11 so that hot air is blown from the inside of the resin liner 11 to the joint boundary between the joints 3 4 and 4 4 or in the vicinity thereof. It is extended.
  • the downstream end of the duct 2 61 may be positioned at the center of the base 3 of the resin liner 1 1 and the entire interior of the resin liner 1 1 may be preheated with hot air as a whole. . In the case of this whole preheating
  • the cap 3 is closed on the side opposite to the base 3 to which the duct 2 6 1 of the resin liner 1 1 is connected. I'll do it.
  • the driving of the hot air device 260 may be stopped, or the driving may be continued and the preheating may be continued.
  • the resin liner 11 may be rotated during the preheating for driving the hot air device 2600, but the hot air from the duct 2 61 is caused at the joint boundary between the joints 3 4 and 4 4 or When spraying in the vicinity in the circumferential direction, the resin liner 11 does not have to be rotated during the preheating.
  • FIG. 17 is a cross-sectional view similar to FIG. 12 showing the joint portion 80 of the gas container 1 in an enlarged manner.
  • the exothermic material 2 70 is provided on the entire surface of the joining end surface 6 1 of the laser-absorbing liner component 2 2. However, the exothermic material 2 70 may be partially provided on the joining end face 61. Further, instead of this configuration, the heat-generating material 2 70 may be provided on the entire surface of the laser-absorbing bonding end surface 51, or may be provided on both of the bonding end surfaces 51 and 61.
  • the exothermic material 2 70 may be a material having a higher exothermic property than the resin of the joining end face 61.
  • the exothermic material 2 70 can be composed of any of ceramic, graphite, resin, and metal, or can be composed of a mixture thereof.
  • the exothermic fine particles may be mixed with a volatile solvent and applied to the entire joining end face 61, or the exothermic '14 material 2 7 A sheet containing 0 may be adhered to the entire surface of the joining end surface 61.
  • the exothermic material 2 70 is provided on the joining end surface 61 by coating or the like before the liner constituent members 2 1 and 2 2 are brought into contact with each other and temporarily joined. ing. That is, the manufacturing process of the gas container 1 of the present embodiment is performed between the step S 1 0 1 and the step S 1 0 2 shown in FIG. 14 described in the sixth embodiment. The step of providing the exothermic material 2 70 is provided.
  • the resin liner 11 is temporarily joined, and the joined portions 3 4 and 4 4 in a contact state are preheated and joined by laser welding.
  • the preheating is performed using, for example, the preheating devices (2 4 0, 2 5 0, 2 6 0) of the sixth to eighth embodiments. Due to the completion of the laser welding, the joining portion 8 0 of the resin liner 11 in which the joining portion 3 4 and the joining portion 4 4 are integrally joined has the exothermic material 2 70 in the vicinity of the laser welding portion 70. (See Fig. 17 (B)).
  • this embodiment is useful for the sixth to eighth embodiments.
  • the heat generation between the joining end faces 51 and 61 is promoted by the exothermic material 2700 during the preheating. It is. For this reason, preheating can be performed in a short time.
  • the melting of the joining end faces 5 1 and 61 is promoted by the exothermic material 2 70 during laser irradiation. For this reason, it is possible to suppress the welding failure between the joint portions 3 4 and 4 4, and to further favorably join.
  • the heat-generating material 2 7 is integrated with the laser welded part 70 by laser welding. 0 may be provided.
  • the resin of the joining end surface 61 is melted by laser irradiation and the exothermic material 2 70 is mixed with the resin, the molten solidified resin (ie, the laser welded portion 70) May contain an exothermic material 2 7 0.
  • the exothermic material 2 70 has conductivity, such as when the exothermic material 2 70 is conductive ceramic, the sixth to eighth embodiments described above.
  • a high-frequency induction heating device that also serves as the preheating device may be used.
  • step S 1 0 2 shown in FIG. 14 the temporarily bonded resin liner 1 1 is installed in the high frequency furnace of the high frequency induction heating apparatus, and A laser torch 100 is installed at a predetermined position.
  • the high-frequency induction heating device is driven, heat generation occurs in the heat-generating material 2 70 due to induction heating by high-frequency, and the joining end faces 51 and 61 are preheated.
  • the laser torch 100 is driven while the high frequency induction heating device is being driven, and the joining end faces 51 and 61 are joined together by laser welding.
  • the joint end faces 51 and 61 can be preheated in a shorter time by using the high frequency induction heating device.
  • the laser welded part 70 can be kept at a predetermined temperature by induction heating with high frequency. For this reason, the quality of the resin liner 11 can be stabilized. Furthermore, the resin liner 11 itself can have the same effect as the annealing treatment by induction heating with high frequency.
  • the pressurizing jig 2990 is provided so as to face each other with the joints 3 4 and 4 4 sandwiched so that the temporarily bonded resin liner 1 1 is crimped inward from both ends thereof. It is comprised with a pair of jigs.
  • the pair of pressurizing jigs 29 0, 29 0 applies a pressing force to the inner side in the axial direction of the resin liner 11 1 so that the joint end surfaces 5 1, 61 are in close contact with each other.
  • the pair of pressurizing jigs 29 0, 2 90 may have an actuator such as a cylinder as a driving source, or may have a configuration without an actuator.
  • high-frequency induction heating and laser welding can be performed in a state where the adhesion force between the joining end faces 51 and 61 is enhanced by the pair of pressure jigs 29 and 29. .
  • the joining properties of the laser-welded joining end faces 51 and 61 can be enhanced, and the joining strength and airtightness of the resin liner 11 can be further ensured.
  • the resin liner 11 of the gas container 1 is constituted by the three liner constituent members 2 0 1, 2 0 2, 2 0 3.
  • the following operation 1 is performed. First, the bonded portions 2 1 3 and 2 3 1 and the bonded portions 2 2 3 and 2 3 2 are brought into contact with each other to manufacture the resin liner 11 in a temporarily bonded state.
  • the joints 2 1 3 and 2 3 1 and the joints 2 2 3 and 2 3 2 are in the middle of preheating or After that, they are joined one by one in the circumferential direction by laser welding.
  • two preheating devices for example, heaters 2 4 0, 2 5 0
  • two laser torches 1 100 may be rotated around the resin liner 1 1.
  • the three liner constituting members 2 0 1, 2 0 2, 2 0 3 are joined in a body-like manner, and the resin liner 1 1 in the final joined state is manufactured. Thereafter, the reinforcing layer is wound around the outer periphery of the three liner constituent members 2 0 1, 2 0 2, 2 0 3, and the gas container 1 is manufactured.
  • Container 1 can be manufactured.
  • the laser toe 100 also serves as a preheating device and a non-contact type moisture measuring device 300 for measuring moisture is provided.
  • the moisture measuring device 300 measures the moisture content of the liner constituent members 2 1 and 2 2.
  • Moisture measuring device 3 0 0 is located outside the resin liner 1 1
  • the parts 3 4 and 4 4 face each other in a circumferential direction (a part of the joining boundary between the liner constituent members 21 and 22) in a non-contact manner. Therefore, the moisture measuring device 300 measures the moisture content of the joint part 3 4 or the joint part 4 4.
  • the moisture measuring device 300 various known devices such as a dew point meter and an infrared spectrometer can be used, and a microwave moisture meter is used in this embodiment.
  • a rotating device By rotating the resin liner 1 1 around the axis by a rotating device (not shown), the moisture measuring device 3 0 0 measures the moisture content of the junction 3 4 or the junction 3 4 in the circumferential direction. Can do.
  • FIG. 19 is a flowchart showing processes from preheating to completion of laser welding. These processes are the preheating process (step S 3) and the laser welding process (step S 3) shown in FIG. 14 of the sixth embodiment. S 1 0 4).
  • step S 2 0 the laser torch 1 0 0 is driven while the temporarily bonded resin liner 1 1 is rotated by a rotating device, and the contacted joints 3 4 and 4 4 are preheated.
  • the laser output from the laser torch 100 is set to such an extent that the joints 3 4 and 4 4 are not welded to each other. In other words, the laser output for preheating is set lower than the laser output for main heating (heating for laser welding).
  • the moisture content of the liner constituent members 2 1 and 2 2 is measured by the moisture measuring device 300 (step S 2 0 2).
  • the moisture content exceeds the reference value (step S 2 0 3; No 0)
  • preheating by the laser torch 1 0 0 is continued, and moisture removal of the joints 3 3 and 3 4 by preheating is continued. Is continued.
  • the reference value of the moisture content is set to 0.2%, for example.
  • Step S 2 0 3 Y es laser torch 1 0 0 shifts from preheating to main heating, laser welding of joints 3 4 and 4 4 (Step S 2 0 4)
  • Step S 2 0 5 the resin liner 1 1 changes from the temporarily joined state to the fully joined state.
  • preheating is performed according to the measurement result of the moisture measuring device 300, and the moisture content of the joints 3 4 and 4 4 can be lowered to a predetermined reference value.
  • laser welding can be started when the moisture content of the joints 3 4, 4 4 becomes a moisture content that does not cause poor welding, and laser welding with high robustness becomes possible.
  • the humidity management of the liner constituent members 2 1 and 2 2 becomes easy throughout the manufacturing process.
  • the laser torch 100 serves as a preheating device, the configuration of the entire manufacturing apparatus can be simplified.
  • preheating according to the measurement result of the moisture measuring device 300 is also effective in the case of a preheating device other than the laser torch 100, and can be applied to each of the above embodiments. it can.
  • the manufacturing method of the gas container 1 of the present invention described as the sixth embodiment to the first 12 embodiment can be performed using various manufacturing facilities, and the manufacturing described in the first to fourth embodiments as appropriate. Equipment can be used.
  • the resin liner 11 in the temporarily bonded state according to the sixth embodiment is placed in the chamber, the inside of the chamber is placed in an inert gas atmosphere or in a vacuum state, and the joints 3 4 and 4 4 are spared.
  • Heating and / or laser welding may be used, so that preheating and / or laser welding is performed in a lower oxygen atmosphere than air, so that the oxidation of each junction 3 4, 4 4 is suppressed. And the joining accuracy can be further increased.
  • the application of the pressure difference can be performed, for example, by reducing or pressurizing the inside of the resin liner 11 through a base 3 of the resin liner 11 with a pump. In this way, even if the pressurizing jig described in the embodiment 10 is unnecessary or simplified, the joining end faces 5 1, 6 1 This can be joined by laser welding in a state in which the mutual adhesion is enhanced.
  • the laser welding described for the gas container 1 of the present invention described above can be applied not only to the resin liner 11 but also to various resin molded products such as automobile parts and piping parts.
  • the intake bear hold is composed of a plurality of resin molding materials and the resin molding materials are joined to each other by laser welding, the structure of the joints described above, the application of a pressure difference during laser welding, laser welding
  • it is possible to improve the bonding accuracy by applying preheating prior to the laser welding process or addition of a heat-generating material 2700 to the laser welding part 70 in an inert gas atmosphere or vacuum state it can.

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Abstract

 ライナ構成部材同士を適切に接合することができ、生産性を向上することができるガス容器およびその製造方法を課題とする。少なくとも一部が中空円筒状のライナ構成部材同士を接合して構成された樹脂ライナと、樹脂ライナの外周に配置された補強層と、を有するガス容器であって、ライナ構成部材の接合部とライナ構成部材の接合部とが周方向に亘ってレーザ溶着により接合されたものである。接合部はレーザ透過性の樹脂で、接合部はレーザ吸収性の樹脂で形成される。

Description

明細書 ガス容器およびその製造方法 技術分野
本発明は、 水素などのガスを貯留するガス容器に関し、 特に、 内殻となる 樹脂ラィナが複数のラィナ構成部材を接合して構成されるガス容器およびそ の製造方法に関するものである。 背景技術
従来、 水素や C N G (圧縮天然ガス) を貯留するガス容器として、 軽量化 等の観点から、 内殻を樹脂ライナで構成し、 樹脂ライナの外周面を F R Pな どの補強層 (外殻) で補強したものが開発さ'れている。 この種の樹脂ライナ として、 例えばお碗状 (略円筒状部材) の一対のライナ構成部材をポリェチ レンなどの熱可塑性樹脂で形成しておき、 この一対のライナ構成部材の端部 同士を熱板溶着することで接合したものが知られている (例えば、 特許文献 1参照。)。
[特許文献 1 ] 特開 2 0 0 4— 2 1 1 7 8 3号公報 (第 2図及び第 5頁) 発明の開示
しかしながら、 ライナ構成部材同士を熱板溶着する接合方法では、 樹脂ラ イナを製造するのに時間やコス トが多くかかっていた。 また、 熱板溶着法で は、 溶融バリが発生し易いほか、 ライナ構成部材同士の位置決め精度の管理 が困難であった。 さらに、 ライナ構成部材は、.加熱の影響で変形する場合も あり、 熱の制御が難しかった。 特に、 非常に薄いライナ構成部材同士を熱板 溶着した場合には、 表面焼けや樹脂の溶融の過不足が生じるおそれがあった, 本発明は、 ライナ構成部材同士を適切に接合することができ、 生産性を向 上することができるガス容器およびその製造方法を提供することをその目的 としている。
上記目的を達成するための本発明のガス容器は、 少なくとも一部が中空円 筒状のライナ構成部材を、 複数個接合して構成された樹脂ライナと、 樹脂ラ イナの外周に配置された補強層と、 を有するガス容器であって、 複数のライ ナ構成部材の接合部同士は、 レーザ溶着により互いに接合されているもので ある。
上記目的を達成するための本発明の他のガス容器は、 少なくとも一部が中 空円筒状のライナ構成部材を、 複数個接合して構成された樹脂ライナと、 樹 脂ライナの外周に配置された補強層と、 を有するガス容器であって、 一のラ ィナ構成部材の接合部と他のライナ構成部材の接合部とが接合された接合部 分は、 これらの接合部同士をレーザ溶着により互いに接合したレーザ溶着部 を有しているものである。
これらの構成によれば、 樹脂ライナの製造過程において、 一のライナ構成 部材の接合部と他のライナ構成部材の接合部とをレーザ溶着により接合して いるため、 短時間且つ低コス トで樹脂ライナを構成することができる。 よつ て、 ガス容器の生産性を高めることができる。 また、 レーザ溶着を用いるこ とで、 低温でしかも接合部同士を局所的に加熱することができるため、 ライ ナ構成部材に対し熱的影響箇所を最小限にすることができ、 溶融バリなどを 生じさせなくて済む。
ここで、 「少なくとも一部 (一端側) が中空円筒状のライナ構成部材」 に は、 ライナ構成部材が全体として円筒状、 環状、 お碗状、 ドーム状等の形状 を有することが含まれる。 例えば、 一対の (半割りの) ライナ構成部材によ り樹脂ライナが構成される場合には、 各ライナ構成部材は、 全体としてお碗 状に形成される。 また、 三以上のライナ構成部材により樹脂ライナが構成さ れる場合には、 樹脂ライナの両端のライナ構成部材はそれぞれ全体としてお 碗状に形成され、 この間に位置するライナ構成部材は全体として中空の円筒 状または環状に形成される。
本発明の他のガス容器の一態様によれば、 接合部分は、 レーザ溶着部と一 体的にまたはその近傍に設けられた発熱性材料を有していることが、 好まし レ、。
この構成によれば、 発熱性材料によりレーザ溶着の際の接合部同士の溶融 を促進することができるため、 接合部同士の溶着不良を抑制して、 より一層 良好に接合することができる。
ここで、 発熱性材料は、 樹脂ライナの製造前 (レーザ溶着前) では、 少な くとも一方の接合部に設けられることが好ましい。 レーザ溶着部と一体的に 設けられた発熱性材料とは、 樹脂ライナの製造後 (レーザ溶着後) において、 例えば、 レーザ溶着により溶融した接合部の樹脂に発熱性材料が含まれ得る 状態にあることをいう。 一方、 レーザ溶着部の近傍に設けられた発熱性材料 とは、 樹脂ライナの製造後 (レーザ溶着後) において、 例えば、 レーザ溶着 により溶融した接合部の樹脂には含まれず、 この溶融して固化した樹脂の近 傍にある状態をいう。
本発明の一態様によれば、 接合部同士は、 樹脂ライナの周方向に亘つてレ 一ザ溶着により互いに接合されていることが、 好ましい。
この構成によれば、 接合部同士の全周がレーザによりライン溶接される。 これにより、 接合部同士のつなぎ目からのガスのリークが阻止され、 榭脂ラ イナの気密性を適切に確保することが可能となる。
本発明の一態様によれば、 互いに接合される一方のライナ構成部材の接合 部は、 レーザ透過性の部材からなり、 且つ他方のライナ構成部材の接合部は、 レーザ吸収性の部材からなることが、 好ましい。
あるいは、 互いに接合される一方のライナ構成部材は、 レーザ透過性の部 材からなり、 且つ他方のライナ構成部材は、 レーザ吸収性の部材からなるこ とが、 好ましい。
これらの構成によれば、 樹脂ライナの製造過程において、 レーザ透過性の 接合部側からレーザを照射すると、 レーザ吸収性の接合部が加熱溶融すると 共に、 その接合部からの熱伝達によりレーザ透過性の接合部が加熱溶融する, このように、 レーザに対する透過性または吸収性の特性を接合部に持たせて おくことで、 接合部同士を適切に接合することができる。 また、 この種のレ 一ザに対する特性を接合部のみに持たせてもよいが、 接合部を含むライナ構 成部材の全体に持たせる方が、 ライナ構成部材を簡易に製造し得る。
好ましくは、 レーザ透過性の部材からなる接合部は、 樹脂ライナにおいて 外側に位置し、 且つレーザ吸収性の部材からなる接合部は、 樹脂ライナにお いて内側に位置する。
この構成によれば、 樹脂ライナの製造過程の際に、 レーザを樹脂ライナの 外側 (ライナ構成部材の外側) から照射して、 接合部同士を簡単に接合する ことができる。 すなわち、 樹脂ライナの製造過程の際に、 レーザ照射装置を ライナ構成部材の内側に位置させなくて済み、 作業性良く接合部同士を接合 することができる。 このことは、 樹脂ライナの小型化にも有用である。
好ましくは、 複数のライナ構成部材のうちの少なくとも一つは、 他のライ ナ構成部材と接合される接合部と反対側に、 樹脂ライナの中空内部と外部と を連通するための連通部を有している。
この構成によれば、 連通部を介して樹脂ライナの中空内部にガスを充填ま たは中空内部からガスを放出することができる。
好ましくは、 互いに接合される一方のライナ構成部材の接合部は、 傾斜し た第 1の接合端面を有し、 且つ他方のライナ構成部材の接合部は、 前記第 1 の接合端面に対応して傾斜する第 2の接合端面であって、 レーザ溶着により 当該第 1の接合端面に接合される第 2の接合端面を有する。 好ましくは、 本発明のガス容器は、 高圧の可燃ガスを貯留可能に構成され ている。
好ましくは、 本発明のガス容器は、 前記樹脂ライナ及び前記補強層を有す る容器本体と、 前記容器本体の一端部に設けられた口金と、 を備える。
上記目的を達成するための本発明のガス容器の製造方法は、 少なくとも一 部が中空円筒状のライナ構成部材を、 複数個接合して構成される樹脂ライナ を有するガス容器の製造方法であって、 互いに接合されるべき一方のライナ 構成部材の接合部をレ一ザ透過性の部材で構成すると共に、 他方のライナ構 成部材の接合部をレーザ吸収性の部材で構成する第 1工程と、 第 1工程後に、 互いに接合されるべきライナ構成部材の接合部同士を接触させる第 2工程と、 第 2工程後に、 レーザ透過性の部材からなる接合部側からレーザを照射して、 接触状態の接合部同士をレーザ溶着により互いに接合する第 3工程と、 を有 するものである。
この構成によれば、 先ず、 レーザに対する透過性または吸収性の特性をラ イナ構成部材の接合部に持たせてき、 その上で、 接合部同士を接触させなが ら、 レーザ透過性の接合部側からレーザを照射する。 レーザの照射により、 レーザ吸収性の接合部が加熱溶融すると共に、 その接合部からの熱伝達によ りレーザ透過性の接合部が加熱溶融し、 その後、 冷却固化することで、 接合 部同士の界面が接合される。
このように、 ライナ構成部材同士の接合にレーザ溶着を用いているため、 短時間且つ低コス トで樹脂ライナを構成することができる。 また、 接合部同 士を局所的に加熱することができるため、 ライナ構成部材に対し熱的影響箇 所を最小限にすることができ、 溶融バリなどを生じさせなくて済む。
好ましくは、 第 2工程は、 レーザ透過性の接合部を、 レーザ吸収性の接合 部に対して外側から接触させることで行われ、 第 3工程は、 ライナ構成部材 の外側に配置したレーザ照射装置により、 レーザ透過性の接合部側からレ一 ザを照射することで行われる。
この構成によれば、 レーザ照射装置をラィナ構成部材の内側に位置させな くて済み、 接合部同士を作業性良く簡易に接合することができる。
好ましくは、 第 3工程は、 互いに接合されるべき二つのライナ構成部材の 内外に圧力差を付与した状態で、 レーザを照射することを含む。
この構成によれば、 圧力差によって接合部同士の密着度を高めた状態で、 接合部同士がレーザ溶着される。 これにより、 レーザ溶着の溶着不良を抑制 して接合精度を高めることができる。 また接合精度が高まることにより、 樹 脂ライナの強度や気密性を適切に確保することができる。
ここで、 圧力差の付与は、 レーザの照射により接合部同士の接合反応があ る程度進行した段階で停止してもよい。 換言すれば、 レーザの照射開始前か ら照射中の少なくとも一時期が、 圧力差を付与した状態であってもよい。 より好ましくは、 第 3工程における圧力差の付与は、 互いに接合されるべ き二つのライナ構成部材の内部の圧力および外部の圧力の少なくとも一方を 調整することで行われる。
より好ましくは、 第 3工程における圧力差の付与は、 互いに接合されるべ き二つのライナ構成部材の内部を略密閉状態として、 その密閉空間を減圧ま たは加圧することで行われる。
この構成によれば、 二つのライナ構成部材の内部の密閉空間の圧力を調整 するため、 これらの外部の圧力を調整するよりも簡易に、 上記の圧力差の付 与を行うことができる。
ここで、 密閉空間の加圧には、 例えば、 これに圧縮ガスを注入する場合の ほか、 密閉空間の外部よりも高い温度のガスを注入する場合が含まれる。 より好ましくは、 第 3工程における圧力差の付与は、 互いに接合されるべ き二つのライナ構成部材の少なくとも一方に設けた連通部を介して、 密閉空 間を減圧または加圧することで行われる。 この構成によれば、 連通部を有効に利用して、 密閉空間を減圧または加圧 することができる。 なお、 ガス容器として製造された後では、 この連通部を 介して樹脂ライナの中空内部にガスを充填または中空内部からガスを放出す ることができる。
好ましくは、 第 2工程は、 互いに接合されるべき二つのライナ構成部材の 接合部同士をライナ構成部材の軸方向にオーバラップして配置し、 且つその オーバラップした部位同士を接触させることで行われる。
この構成によれば、 例えば接合部同士を単純に突き合わせる場合に比べて、 接合部同士の接触面積を増やすことができる。 特に、 軸方向にオーバラップ した部位同士が接触しているため、 レーザ溶着の際に付与する上記圧力差に よって接合部同士の密着力が増し、 接合部同士の接合精度をより一層高める ことができる。
好ましくは、 第 2工程と第 3工程との間に、 互いに接合されるべき二つの ライナ構成部材の接合部同士を接触させた状態でァニール処理を行う工程を、 更に有する。
この構成によれば、 ァニール処理によつてライナ構成部材が自己収縮し、 接合部同士の密着度が高まる。 これにより、 接合部同士の密着度が高まった 状態で、 接合部同士をレーザ溶着することができ、 その接合精度を高めるこ とが可能となる。 また、 ァニール処理で密着度が高まる分、 例えば上記の圧 力差を付与するためのポンプなどの装置を小型化、 簡素化することができる。 好ましくは、 第 3工程は、 互いに接合されるべき二つのライナ構成部材を レーザ照射装置に対し相対的に回転させながら、 接触状態の接合部同士をラ ィナ構成部材の周方向に亘つてレーザ溶着することで行われる。
この構成によれば、 レ一ザ照射装置に対して二つのライナ構成部材を相対 回転させているため、 接合部同士の全周がレーザによりライン溶接される。 これにより、 樹脂ライナの気密性を適切に確保することが可能となる。 ここで、 「相対的に回転」 には、 接合されるべき二つのライナ構成部材の みを回転させること、 レーザ照射装置のみを回転させること、 これら両者を 同方向にまたは逆方向に回転させること、 が含まれる。 特に、 この中で二つ のライナ構成部材のみを回転させることが、 位置決めや装置構成上で最も簡 易となり得る。
好ましくは、 第 3工程は、 低酸素雰囲気で行われる。
この構成によれば、 レーザの照射により溶融した接合部の酸化を抑制する ことができる。 これにより、 レーザ溶着時の酸化による焦げ付きや、 これに 伴うレーザの透過不良などの溶着不良を抑制することができる。 ここで、 低 酸素雰囲気とは、 大気よりも低酸素の雰囲気をいい、 例えば、 不活性ガス雰 囲気下またはほぼ真空状態が含まれる。
好ましくは、 第 1工程は、 互いに接合されるべき一方のライナ構成部材を レーザ透過性の部材で構成すると共に、 他方のライナ構成部材をレーザ吸収 性の部材で構成することで行われる。
この構成によれば、 接合部を含むライナ構成部材の全体について、 レーザ に対する特性を有する部材とすることで、 接合部のみについてそのような特 性を持たせる場合に比べて、 ライナ構成部材を簡易に製造し得る。
好ましくは、 本発明のガス容器の製造方法は、 第 3工程後に、 レーザ溶着 により接合された二つのライナ構成部材の外周面のつなぎ目が面一となるよ うに、 この二つのライナ構成部材の少なくとも一方の外周面を削る工程を、 更に備える。
例えば、 上記のように、 接合部同士を軸方向にオーバラップさせた場合に は、 つなぎ目の外周面に凹凸が生じ得る。 そこで上記工程を設けることで、 少なくとも一方のライナ構成部材の外周面を削ることで、 この外周面のつな ぎ目が面一にすることができる。 これにより、 例えば樹脂ライナの外周に補 強層を設ける上で有用となる。 好ましくは、 本発明のガス容器の製造方法は、 互いに接合されるべき二つ のライナ構成部材の少なぐとも一方を予備加熱する予備加熱工程を更に備え、 前記第 3工程は、 前記予備加熱工程の途中でまたは前記予備加熱工程の後で 実行される。
こうすることで、 レーザ溶 に先行して予備加熱が行われるため、 レーザ 溶着時に表面焼けを抑制することができる。 予備加熱された状態でレーザが 照射される分、 レーザ溶着に要する時間を短縮することもできるし、 レーザ の出力を必要以上に高く しなくて済む。
ここで、 予備加熱をする直接の対象は、 接合対象の両方のライナ構成部材 であってもよいが、 ライナ構成部材の一方のみであってもよい。 後者として もよい理由は、 レーザ溶着の際にライナ構成部材同士を接触状態としている ため、 予備加熱されたライナ構成部材からの熱伝達により、 予備加熱されて いないライナ構成部材についても、 レーザ溶着時には予め加熱された状態に なり得るからである。
好ましくは、 予備加熱工程は、 互いに接合されるべき一方のライナ構成部 材の接合部と、 他方のライナ構成部材の接合部との少なくとも一方を予備加 熱することで行われる。
こうすることで、 レーザ溶着の対象となる接合部の局所的な予備加熱とな るため、 予備加熱工程において、 ライナ構成部材全体の熱変形などの熱的影 響を好適に抑制することができると共に、 必要な熱量を少なくすることが可 能となる。
好ましくは、 前記予備加熱工程は、 接触状態の接合部同士を予備加熱する ことで行われる。
こうすることで、 接合部同士の熱伝達をより一層促進することができるた め、 予備加熱を効率よく行うことができる。
より好ましくは、 前記予備加熱工程は、 接触状態のライナ構成部材同士の 内側および外側の少なくとも一方から、 接触状態の接合部同士を加熱 1~るこ とで行われる。
より好ましくは、 前記予備加熱工程は、 熱源を有する予備加熱装置に対し、 接触状態のライナ構成部材同士を相対的に回転させながら、 接触状態の接合 部同士を周方向に亘つて予備加熱することで行われる。
こうすることで、 接合部同士の全周を予備加熱することができる。
ここで、 「相対的に回転」 には、 ライナ構成部材同士を回転させること、 予備加熱装置のみを回転させること、 これら両者を互いに同方向にまたは逆 方向に回転させること、 が含まれる。
より好ましくは、 前記第 3工程は、 レーザを照射するレーザ照射装置に対 し、 接触状態のライナ構成部材同士を相対的に回転させながら、 接触状態の 接合部同士を周方向に亘つて予備加熱することで行われる。
より好ましくは、 予備加熱装置は、 接触状態のライナ構成部材同士の回転 方向において、 前記レーザ照射装置の上流側に位置している。
この構成によれば、 ライナ構成部材同士が回転すると、 接合部同士が予備 加熱装置に臨んでこれによつて予備加熱され、 その予備加熱された部分がレ 一ザ照射装置に臨んでこれによつてレーザ溶着される。 これにより、 接合部 同士の予備加熱温度の低下を最小限に抑制した状態で、 接合部同士をレーザ 溶着することができる。
好ましくは、 予備加熱工程を実行する千備加熱装置は、 ヒータ、 熱風装置、 高周波誘導加熱装置及びレーザ照射装置の少なくとも一つである。
この構成によれば、 例えば高周波誘導加熱装置によれば、 予備加熱を短時 間で行うことができる。 また、 予備加熱工程及び第 3工程において、 同一の レーザ照射装置を用いれば、 製造装置全体の構成を単純化できる。 なお、 同 一のレーザ照射装置を用いる場合には、 予備加熱工程では、 レーザ溶着しな い程度の低出力でレーザを照射すればよい。 好ましくは、 本発明のガス容器の製造方法は、 前記予備加熱工程に先立ち、 互レヽに接合されるべき一方のライナ構成部材の接合部と、 他方のライナ構成 部材の接合部との少なくとも一方に発熱性材料を設ける工程を、 更に有する。 こうすることで、 発熱性材料により接合部同士の予備加熱を促進すること ができると共に、 レーザ溶着の際の接合部同士の溶融を促進することができ る。 これにより、 接合部同士の溶着不良を抑制して、 より一層良好に接合す ることができる。 なお、 発熱性材料を塗布することで接合部に設けてもよい し、 発熱性材料を練入したシートを貼付することで接合部に設けてもよい。 より好ましくは、 発熱性材料は、 セラミックス、 黒鉛、 樹脂および金属の 少なくも一つである。
好ましくは、 前記予備加熱工程は、 ライナ構成部材の接合部の水分を測定 する水分測定装置の測定結果に応じて、 予備加熱することで行われる。
レーザ溶着時に接合部の水分率が高いと、 レーザ溶着に悪影響を及ぼすお それがあるが、 上記構成のように予備加熱を水分測定装置の測定結果に応じ て実行することで、 溶着不良を防止することができるようになる。
本発明に到達した経緯に鑑みて、 本発明を別の観点からみると、 以下のと おりである。
本発明の別のガス容器の製造方法は、 少なくとも一部が中空円筒状のライ ナ構成部材を、 複数個接合して構成される樹脂ライナを有するガス容器の製 造方法であって、 複数のライナ構成部材同士の接合部分は、 予備加熱されて いる途中でまたは予備加熱された後で、 レーザを照射されることによりレー ザ溶着で接合されたものである。
本発明のまた別のガス容器の製造方法は、 少なくとも一部が中空円筒状の ラィナ構成部材を、 複数個接合して構成される樹脂ライナを有するガス容器 の製造方法であって、 互いに接合されるべき二つのライナ構成部材の少なく とも一方を予備加熱する予備加熱工程と、 予備加熱工程の途中でまたは予備 加熱工程の後で、 レーザを照射することにより、 接合対象となる接触状態の ライナ構成部材同士をレ一ザ溶着で互いに接合するレーザ照射工程と、 を有 するものである。
好ましくは、 予備加熱工程は、 互いに接合されるべき一方のライナ構成部 材の接合部と、 他方のライナ構成部材の接合部との少なくとも一方を予備加 熱することで行われ、 レーザ照射工程は、 接触状態の接合部同士をレーザ溶 着で互いに接合することで行われる。
好ましくは、 ガス容器の製造方法は、 予備加熱工程に先立ち、 互いに接合 されるべき一方のライナ構成部材の接合部をレーザ透過性の部材で構成する と共に、 他方のライナ構成部材の接合部をレーザ吸収性の部材で構成するェ 程を、 更に有し、 レーザ照射工程は、 レーザ透過性の部材からなる接合部側 からレーザを照射することで行われる。
この構成によれば、 レーザ透過性の接合部側からレーザを照射すると、 レ 一ザ吸収性の接合部が加熱溶融すると共に、 その接合部からの熱伝達により レーザ透過性の接合部が加熱溶融する。 このように、 レーザに対する透過性 または吸収性の特性を接合部に持たせておくことで、 接合部同士を適切に接 合することができる。 なお、 この種のレーザに対する特性を接合部のみに持 たせてもよいが、 接合部を含むライナ構成部材の全体に持たせる方が、 ライ ナ構成部材を簡易に製造し得る。
本発明の他のガス容器は、 少なくとも一部が中空円筒状のライナ構成部材 を、 複数個接合して構成される樹脂ライナと、 樹脂ライナの外周に配置され た補強層と、 を有するガス容器であって、 一のライナ構成部材の接合部と他 のライナ構成部材の接合部とが接合された接合部分は、 この接合部同士をレ 一ザ溶着により互いに接合したレーザ溶着部と、 レーザ溶着部と一体的にま たはその近傍に設けられた発熱性材料と、 を有しているものである。
この構成によれば、 一のライナ構成部材の接合部と他のライナ構成部材の 接合部とをレーザ溶着により接合しているため、 短時間且つ低コストで樹脂 ライナを構成することができる。 よって、 ガス容器の生産性を高めることが できる。 また、 レーザ溶着を用いることで、 低温でしかも接合部同士を局所 的に加熱することができるため、 ライナ構成部材に対し熱的影響箇所を最小 限にすることができ、 溶融バリなどを生じさせなくて済む。 さらに、 発熱性 材料によりレーザ溶着の際の接合部同士の溶融を促進することができるため、 接合部同士の溶着不良を抑制して、 より一層良好に接合することができる。 本発明の別のガス容器は、 少なくとも一部が筒状のライナ構成部材を、 複 数個接合して構成された樹脂ライナと、 樹脂ライナの外周に配置された補強 層とを有するガス容器であって、 複数のライナ構成部材の接合部同士は、 レ 一ザ溶着により互いに接合されているものである。
同様に、 本発明の別のガス容器の製造方法は、 少なくとも一部が筒状のラ イナ構成部材を、 複数個接合して構成される樹脂ライナを有するガス容器の 製造方法であって、 互いに接合されるべき一方のライナ構成部材の接合部を レーザ透過性の部材で構成すると共に、 他方のライナ構成部材の接合部をレ 一ザ吸収性の部材で構成する第 1工程と、 第 1工程後に、 互いに接合される べきライナ構成部材の接合部同士を接触させる第 2工程と、 第 2工程後に、 レーザ透過性の部材からなる接合部側からレーザを照射して、 接触状態の接 合部同士をレーザ溶着により互いに接合する第 3工程と、 を有するものであ る。
これらの構成によれば、 上記同様に、 樹脂ライナの製造過程においてレー ザ溶着を用いているため、 短時間且つ低コストで樹脂ライナを構成でき、 ガ ス容器の生産性を高めることができる。
ここで、 「少なくとも一部が筒状のライナ構成部材」 には、 ライナ構成部 材が全体として円筒状、 環状、 お碗状、 ドーム状、 三角や四角などの角筒状、 等の形状を有することが含まれる。 したがって、 ライナ構成部材の一部の断 面が、 三角以上の多角形状の筒でもよいし、 円ではなくて楕円の筒でもよい し、 あるいは、 円ではない曲面を有する筒でもよい。
以上説明した本発明のガス容器およびその製造方法によれば、 ライナ構成 部材同士の接合にレーザ溶着を用いているため、 ライナ構成部材同士を適切 に接合することができ、 生産性を高めることができる。 図面の簡単な説明
図 1は、 第 1実施形態に係るガス容器の構成を示す断面図である。
図 2は、 第 1実施形態に係るガス容器の接合部分を拡大して示す断面図で ある。
図 3は、 第 1実施形態に係るガス容器の製造方法を説明するプロック図で ある。
図 4は、 第 1実施形態に係るガス容器の製造方法の工程を示すフローチヤ ートである。
図 5は、 第 2実施形態に係るガス容器の製造方法を説明するブロック図で める。
図 6は、 第 2実施形態に係るガス容器の製造方法の工程を示すフローチヤ ートである。
図 7は、 第 3実施形態に係るガス容器の製造方法を説明するプロック図で ある。
図 8は、 第 3実施形態に係るガス容器の製造方法の工程を示すフローチヤ ートである。
図 9は、 第 4実施形態に係るガス容器の製造方法を説明するプロック図で ある。
図 1 0は、 第 4実施形態に係るガス容器の製造方法の工程を示すフローチ ヤートである。 図 1 1は、 第 5及び第 1 1実施形態に係るガス容器の構成を示す断面図で ある。
図 1 2は、 第 6実施形態に係るガス容器の接合部分を拡大して示す断面図 である。
図 1 3は、 第 6実施形態に係るガス容器の製造方法を説明する斜視図であ る。
図 1 4は、 第 6実施形態に係るガス容器の製造方法の工程を示すフローチ ヤートである。
図 1 5は、 第 7実施形態に係るガス容器の製造方法を説明する斜視図であ る。
図 1 6は、 第 8実施形態に係るガス容器の製造方法を説明する斜視図であ る。
図 1 7は、 第 9実施形態に係るガス容器の製造方法を説明する図であり、 (A) 接合前の接合部分の拡大断面図、 (B ) 接合後の接合部分の拡大断面 図である。
図 1 8は、 第 1 0実施形態に係るガス容器の製造方法を説明する側面図で ある。
図 1 9は、 第 1 2実施形態に係るガス容器の製造方法を説明する斜視図で ある。
図 2 0は、 第 1 2実施形態に係るガス容器の製造方法の工程を示すフロー チヤ一トである。 発明を実施するための最良の形態
以下、 添付図面を参照して、 本発明の好適な実施形態に係るガス容器およ びその製造方法ついて説明する。 このガス容器は、 複数のライナ構成部材が レーザ溶着により接合された榭脂ライナを有するものである。 以下では、 先 ずガス容器の構造について説明し、 その後、 ガス容器の製造方法について説 明する。 また、 第 2〜第 1 2実施形態では、 主として製造方法の変形例につ いて説明する。 第 2実施形態以降では、 第 1実施形態と共通する部分につい ては第 1実施形態と同一の符号を付してその説明を適宜省略する。
[第 1実施形態]
図 1に示すように、 ガス容器 1は、 全体として密閉円筒状の容器本体 2と、 容器本体 2の長手方向の両端部に取り付けられた口金 3 , 3と、 を具備して いる。 容器本体 2の内部は、 各種のガスを貯留する貯留空間 5となっている。 ガス容器 1は、 常圧のガスを充填することもできるし、 常圧に比して圧力が 高められたガスを充填することもできる。 すなわち、 本発明のガス容器 1は、 高圧ガス容器として機能することができる。
例えば、 燃料電池システムでは、 高圧の状態で用意された可燃性の燃料ガ スを減圧して、 燃料電池の発電に供している。 本発明のガス容器 1は、 高圧 の可燃性燃料ガスを貯留するのに適用することができ、 燃料ガスとしての水 素や、 原燃料の圧縮天然ガス (C N Gガス) などを貯留することができる。 ガス容器 1に充填される水素の圧力としては、 例えば 3 5 M P aあるいは 7 O M P aであり、 C N Gガスの圧力としては、 例えば 2 0 M P aである。 以 下は、 高圧水素ガス容器を一例に説明する。
容器本体 2は、 ガスバリア性を有する内側の樹脂ライナ 1 1 (内殻) と、 樹脂ライナ 1 1の外周に配置された補強層 1 2 (外殻) と、 の二層構造を有 している。 補強層 1 2は、 例えば炭素繊維とエポキシ樹脂を含む F R Pから なり、 樹脂ライナ 1 1の外表面を被覆するようにこれを巻きつけている。 口金 3は、 例えばステンレスなどの金属で形成され、 容器本体 2の半球面 状をした端壁部の中心に設けられている。 口金 3の開口部の内周面には、 め ねじが刻設されており、 配管やバルブアッセンブリ 1 4 (バルブボデ一) な どの機能部品が、 このめねじを介して口金 3にねじ込み接続可能となってい る。 なお、 図 1では、 口金 3 , 3の一方にのみバルブアッセンブリ 1 4を設 けた例を二点鎖線で示した。
例えば、 燃料電池システム上のガス容器 1は、 バルブや継手等の配管要素 を一体的に組み込んだバルブアッセンプリ 1 4を介して、 貯留空間 5と図示 省略した外部のガス流路との間が接続され、 貯留空間 5に水素が充填される と共に貯留空間 5から水素が放出される。 また後述するように、 ガス容器 1 の製造過程においては、 口金 3に配管が接続されて、 貯留空間 5内の圧力が 調整される。 なお、 ガス容器 1の両端部に口金 3 , 3を設けたが、 もちろん 片方の端部にのみ口金 3を設けてもよい。
榭脂ライナ 1 1は、 長手方向の中央で二分割された一対の略同形状からな るライナ構成部材 2 1 , 2 2 (割体) を、 レーザ溶着により接合して構成さ れている。 すなわち、 半割り中空体のライナ構成部材 2 1 , 2 2同士をレ一 ザ溶着により接合することで、 中空内部の樹脂ライナ 1 1が構成されている。 一対のライナ構成部材 2 1 , 2 2は、 樹脂ライナ 1 1の軸方向に所定の長 さ延在する胴部 3 1 , 4 1をそれぞれ有している。 各胴部 3 1, 4 1の軸方 向の両端側は、 開口している。
一方のライナ構成部材 2 1 (第 1のライナ構成部材) は、 胴部 3 1の一端 側の縮径された端部に形成された返し部 3 2と、 返し部 3 2の中央部に開口 した連通部 3 3と、 胴部 3 1の他端側の略円筒状の端部に形成された接合部 3 4と、 を有している。
他方のライナ構成部材 2 2 (第 2のライナ構成部材) は、 胴部 4 1の一端 側の縮径された端部に形成された返し部 4 2と、 返し部 4 2の中央部に開口 した連通部 4 3と、 胴部 4 1の他端側の略円筒状の端部に形成された接合部 4 4と、 を有している。
各返し部 3 2 , 4 2は、 各ライナ構成部材 2 1 , 2 2の強度を確保するの に機能する。 各返し部 3 2 , 4 2の外周面と補強層 1 2の端部との間に口金 3 , 3が位置している。 なお、 口金 3が片方の端部にのみ設けられる場合に は、 一対のライナ構成部材 2 1 , 2 2の一方については、 返し部 3 2, 4 2 および連通部 3 3 , 4 3の一方が形成されず、 胴部 3 1および胴部 4 1の一 方の一端側が閉塞端で形成される。
ここで、 本明細書では、 ライナ構成部材 2 1 , 2 2とは、 分割構造の樹脂 ライナ 1 1を構成する部材をいい、 上述のように、 少なくとも一端側 (一 部) が中空円筒状の形状を有するものをいう。 したがって、 ライナ構成部材 2 1 , 2 2の形状には、 その全体の形状が円筒状、 環状、 お碗状、 ドーム状 等であることが含まれる。
ただし、 本発明の別の態様では、 ライナ構成部材 2 1 , 2 2の一部の形状 は、 円筒状以外の筒状であってもよい。 例えば、 ライナ構成部材 2 1 , 2 2 の一部の断面形状が、 三角以上の多角形状の筒状、 楕円形状の筒状、 または、 円以外の曲面からなる筒状であってもよい。
図 2は、 接合部 3 4 , 4 4まわりを拡大して示す断面図である。 なお、 図 2において補強層 1 2は省略している。
一方の接合部 3 4 (第 1の接合部) は、 所定の角度傾斜した接合端面 5 1 と、 樹脂ライナ 1 1の軸方向に延在する延設部 5 2と、 を有している。 接合 端面 5 1は、 内側に向かって面取りされるように (逆テーパ状となるよう に) 形成されている。 延設部 5 2は、 接合端面 5 1の径方向の外側となる先 端部に連なっており、 略円筒状に形成されている。
同様に、 他方の接合部 4 4 (第 2の接合部) は、 所定の角度傾斜した接合 端面 6 1と、 樹脂ライナ 1 1の軸方向に延在する延設部 6 2と、 を有してい る。 接合端面 6 1は、 外側に向かって面取りされるように (テーパ状となる ように) 形成されている。 延設部 6 2は、 接合端面 6 1の径方向の内側とな る先端部に連なっており、 略円筒状に形成されている。
接合部 3 4と接合部 4 4とは、 ライナ構成部材 2 1 , 2 2同士を突き合わ せた状態では、 両者の接合端面 5 1 , 6 1同士が整合し、 接合端面 5 1 , 6 1同士が樹脂ライナ 1 1の周方向に亘つて接触する。 またこの状態では、 接 合部 3 4 , 4 4同士は、 樹脂ライナ 1 1の軸方向にオーバラップして配置さ れ、 そのオーバラップした部位同士が、 樹脂ライナ 1 1の周方向に亘つて接 触する。
ここで、 オーバラップした部位同士とは、 一つが、 外側の延設部 5 2とこ の内周面に接触した接合部 4 4近傍の外周面とであり、 もう一つが、 内側の 延設部 6 2とこの外周面に接触した接合部 3 4近傍の内周面とである。 この ような延設部 5 2 , 6 2を設けておくことで、 後述するガス容器 1の製造過 程において、 接合部 3 4 , 4 4同士の密着力を高めることができる。 なお、 両者の接合端面 5 1, 6 1の角度は、 任意であるが、 レーザトーチ 1 0 0 (レーザ照射装置) からのレーザを透過または受光可能な角度であればょレ、。 本実施形態では、 樹脂ライナ 1 1において外側に位置する接合部 3 4を有 するライナ構成部材 2 1は、 レーザ透過性の熱可塑性樹脂で形成されている。 一方、 樹脂ライナ 1 1において内側に位置する接合部 4 4を有するライナ構 成部材 2 2は、 レーザ吸収性の熱可塑性樹脂で形成されている。
レーザ透過性の熱可塑性樹脂は、 レーザ溶着に必要なエネルギーをレーザ 吸収性側の接合部 4 4の接合端面 6 1に到達させる程度に、 レーザに対する 透過性を有していればよい。 したがって、 レーザ透過性の熱可塑性樹脂であ つても、 レーザ吸収性の特性を僅かに有していてもよい。 レーザ透過性の熱 可塑性樹脂としては、 例えばポリエチレン、 ポリプロピレン、 ナイロン 6 6 などを挙げることができるが、 これらにガラス繊維などの補強繊維や着色剤 を添加したものであってもよい。 例えば、 レーザ透過性のライナ構成部材 2 1は、 白色、 半透明または透明に形成される。
レーザ吸収性の熱可塑性樹脂は、 レーザに対する吸収性を有していればよ く、 吸収したレーザにより発熱して溶融するものであればよい。 レーザ吸収 性の熱可塑性樹脂としては、 例えばポリエチレン、.ポリプロピレン、 ナイ口 ン 6 6などを挙げることができるが、 これらにガラス繊維などの補強繊維や 着色剤を添加したものであってもよい。 例えば、 レーザ吸収性の熱可塑性樹 脂は、 レーザ透過性の熱可塑性榭脂と同一の樹脂で形成した場合には、 レ一 ザ透過性の熱可塑性樹脂よりもカーボンを多く添加することで形成される。 したがって、 レーザ吸収性のライナ構成部材 2 2は、 例えば黒色に形成され る。
レーザ透過性の接合部 3 4とレーザ吸収性の接合部 4 4とは、 接合端面 5 1, 6 1同士がレーザ溶着により接合されている。 レーザ溶着は、 接合部 3 4の外側からレーザトーチ 1 0 0によりレーザを照射し、 接合端面 6 1の樹 脂を加熱溶融すると共に、 この接合端面 6 1からの熱伝達により接合端面 5 1の樹脂を加熱溶融することで行われる。
したがって、 接合部 3 4 , 4 4同士が接合された接合部分 8 0にあるレー ザ溶着部 7 0は、 接合端面 6 1および接合端面 5 1の両方が溶融した部位で あり、 レーザ吸収性およびレーザ透過性の両方の樹脂が入り絡まった状態と なっている。
なお、 ライナ構成部材 2 1, 2 2の全体をレーザ透過性やレーザ吸収性の 樹脂としなくてもよい。 例えば、 接合部 3 4, 4 4のみをレーザ透過性ゃレ 一ザ吸収性の樹脂で構成するなど、 各ライナ構成部材 2 1 , 2 2が部分的に レーザ透過性やレーザ吸収性の特性を有していてもよい。
また例えば、 一対のライナ構成部材 2 1 , 2 2を両方ともレーザ透過性の 樹脂で形成しておき、 そのうちの一方のライナ構成部材 2 1 (または 2 2 ) の接合部 3 4 (または 4 4 ) の接合端面 5 1 (または 6 1 ) に、 レーザ吸収 性を有する吸収剤を塗布したり、 この種の吸収剤を練入したシートを貼付し たりしてもよレヽ。
ここで、 図 3およぴ図 4を参照して、 ガス容器 1の製造方法について説明 W
2 1
する。
先ず、 一対のライナ構成部材 2 1, 2 2および二つの口金 3, 3を成形す る (ステップ S l )。 このとき例えば、 予め成形した一の口金 3を金型内に 配置し、 この金型内にレーザ透過性の熱可塑性樹脂を射出して、 ライナ構成 部材 2 1および口金 3を一体成形する (インサート成形する。)。
また同様の手順により、 レーザ吸収性の熱可塑性樹脂を射出して、 ライナ 構成部材 2 2および口金 3を一体成形する。 このように、 射出成形を用いる ことで各ライナ構成部材 2 1 , 2 2を成形精度良く成形することができる。 なお、 射出成形に代えて、 回転成形やブロー成形を用いてもよい。
次に、 口金 3付きの各ライナ構成部材 2 1 , 2 2をチャンバ一 1 0 1内に 例えば横向き姿勢で配置し、 ライナ構成部材 2 1, 2 2同士を突き合わせて、 接合部 3 4 , 4 4同士を接触させる (ステップ S 2 )。 この状態では、 上述 したように、 接合部 3 4 , 4 4同士が軸方向にオーバラップして配置される と共に、 接合端面 5 1, 6 1同士が周方向に亘つて接触する。 これにより、 ライナ構成部材 2 1, 2 2同士が仮接合 (暫定接合) した状態の樹脂ライナ 1 1となる。
その後、 ライナ構成部材 2 2の口金 3に図示省略した栓をねじ込み接続す ると共に、 ライナ構成部材 2 1の口金 3に配管 1 2 1をねじ込み接続して、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1の内部を略密閉状態とする。 なお、 栓および配 管 1 2 1をねじ込み接続する口金 3を逆にしてもよレ、。
次いで、 チャンバ一 1 0 1に接続した不活性ガス供給装置 1 1 0を駆動し て、 チャンバ一 1 0 1内に不活性ガスを充填する (ステップ S 3 )。 不活性 ガス供給装置 1 1 0は、 例えば、 不活性ガスを貯留するガスボンベ 1 1 1と、 ガスボンベ 1 1 1とチャンバ一 1 0 1とを連通するガス配管 1 1 2と、 ガス 配管 1 1 2上に設けられて、 ガスボンベ 1 1 1内の不活性ガスをチャンバ一 1 0 1内に圧送するチャンバ一用ポンプ 1 1 3と、 を具備している。 不活性ガスとしては、 アルゴン、 窒素、 ヘリウムなどが挙げられる。 不活 性ガス供給装置 1 1 0による不活性ガスの充填により、 樹脂ライナ 1 1の外 部のチャンバ一 1 0 1内が不活性ガスの雰囲気に設定される。 このような不 活性ガス雰囲気下としておくことで、 後工程のレーザ溶着の際に、 接合部 3 4, 4 4同士の酸化を抑制することができる。
次の工程として、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1に接続した負圧発生装置 1 2 0を駆動して、 樹脂ライナ 1 1の略密閉空間を減圧する (ステップ S 4 )。 負圧発生装置 1 2 0は、 例えば、 上記の口金 3に接続された配管 1 2 1と、 チャンバ一 1 0 1外の配管 1 2 1上に設けられて、 樹脂ライナ 1 1內を減圧 するライナ用ポンプ 1 2 2と、 を具備している。
ライナ用ポンプ 1 2 2を駆動することにより、 榭脂ライナ 1 1の内部が負 圧となる。 樹脂ライナ 1 1内の圧力がチャンバ一 1 0 1内の圧力よりも低く なると、 樹脂ライナ 1 1の内外に圧力差が生じることになる。 この圧力差に よって、 接合部 3 4 , 4 4同士の密着度が高まる。 特に、 接合部 3 4, 4 4 同士が軸方向にオーバラップして且つそのオーバラップした部位同士が接触 しているため、 接合部 3 4, 4 4同士の密着力がより一層高まるようになつ ている。
ここで、 レーザ溶着に先立ち、 チャンバ一 1 0 1内に設けた濃度センサ 1 3 1による検出結果に基づいて、 チャンバ一 1 0 1内が所定の不活性ガスの 濃度に達しているかを確認する (ステップ S 5 )。 所定の濃度に達している 場合には、 不活性ガス供給装置 1 1 0の駆動を停止すればよい。 また、 チヤ ンバー 1 0 1內に設けた圧力センサ 1 3 2による検出結果と、 配管 1 2 1に 設けた圧力センサ 1 3 3による検出結果とに基づいて、 樹脂ライナ 1 1の内 外の差圧レベルが所定の値に達しているかを確認する (ステップ S 5 )。
差圧レベルが所定の値に達している場合には、 負圧発生装置 1 2 0の駆動 を停止して配管 1 2 1上に設けた図示省略した遮断弁を閉弁すればよい。 も つとも、 後工程のレーザ溶着の際にも負圧発生装置 1 2 0の駆動を続行して (制御して)、 レーザ溶着中も樹脂ライナ 1 1の内外の差圧を所定レベルに 維持するようにしてもよレ、。 なお、 二つの圧力センサ 1 3 2, 1 3 3の配置 位置は上記に限定されるものではない。
次の工程として、 レーザトーチ 1 0 0を駆動して、 樹脂ライナ 1 1の接合 部 3 4 , 4 4同士をレーザ溶着により接合する (ステップ S 6 )。 レーザト ーチ 1 0 0は、 レーザ透過性の接合部 3 4の外側から、 接触状態の接合端面 5 1, 6 1同士にレーザを照射する。 照射されたレーザは、 レーザ透過性の 接合部 3 4を透過してレーザ吸収性の接合端面 6 1に達し、 この接合端面 6 1の樹脂を加熱溶融する。 また、 この接合端面 6 1からの熱伝達によりレー ザ透過性の接合端面 5 1の樹脂が加熱溶融される。 そして、 これらの溶融さ れた樹脂が冷却固化することで、 接合部 3 4, 4 4同士を互いに一体的に接 合するレーザ溶着部 7 0が形成される。
ここで、 レーザ溶着の際には (ステップ S 6 )、 レーザトーチ 1 0 0によ るレーザの照射に同期して、 図示省略した回転装置を駆動し、 仮接合状態の 樹脂ライナ 1 1をその軸回りに回転させる。 こうすることで、 レーザ吸収性 の接合端面 6 1が周方向に順次加熱溶融されていくと共に、 この熱伝達によ りレーザ吸収性の接合端面 6 1が周方向に順次加熱溶融されていく。 したが つて、 樹脂ライナ 1 1の略円筒状の形状を維持しながら、 樹脂ライナ 1 1を 少なくとも一回転させることにより、 接合端面 5 1 , 6 1同士をその周方向 に 1つて一体的に接合したレーザ溶着部 7 0が形成される。
なお、 榭脂ライナ 1 1を直接的に回転させるのではなく、 レーザトーチ 1 0 0を樹脂ライナ 1 1の周囲で直接的に回転させるようにしてもよい。 また これに代えて、 樹脂ライナ 1 1およびレーザトーチ 1 0 0をともに、 同方向 にまたは逆方向に回転させるようにしてもよい。 もっとも、 上記のように、 樹脂ライナ 1 1を回転させた方が、 樹脂ライナ 1 1の位置決めや装置構成上、 簡易となり得る。
上記のようなレーザ溶着では、 二つの接合部 3 4, 4 4の形状を工夫した ことで、 レーザ溶着のための部位の面積を大きくとることができる。 具体的 には、 図 2に示すように、 接合端面 5 1 , 6 1同士を榭脂ライナ 1 1の軸方 向に対して傾斜させたことで、 接合端面 5 1, 6 1同士を樹脂ライナ 1 1の 軸方向に直交させる場合に比べて、 接合端面 5 1 , 6 1同士の接触面積を大 きくすることができる。 これにより、 レーザ溶着部 7 0を十分な大きさとす ることができ、 樹脂ライナ 1 1の接合強度などを好適に向上することができ る。
また、 レーザ溶着は、 樹脂ライナ 1 1の内外に差圧が生じた状態で行われ るため、 接合部 3 4, 4 4同士の密着度が高まった状態で接合端面 5 1, 6 1同士が接合される。 これにより、 接合端面 5 1, 6 1同士がレーザ溶着で 良好に接合されるため、 樹脂ライナ 1 1の強度や気密性を適切に確保するこ とができる。
また、 接合部 3 4 , 4 4同士を密着させるための加圧治具などを簡素化又 は不要とし得る。 さらに、 オーバラップした接合部 3 4 , 4 4同士のつなぎ 目構造により、 接合部 3 4 , 4 4同士に対して、 差圧によって生じる密着力 を有効に作用させることもできており、 レーザ溶着の反応を良好に進行させ ることができる。
さらに、 レーザ溶着の工程は、 不活性ガス雰囲気下で行われるため、 接合 部 3 4 , 4 4同士の酸化が抑制される。 これにより、 接合部 3 4 , 4 4同士 の局所的な酸化による焦げ付きや、 それにより生じるレーザの透過不良やピ ンホールなどを回避することができ、 接合端面 5 1, 6 1同士を良好に且つ 適切に接合することができる。 レーザ溶着の完了により、 榭脂ライナ 1 1は、 仮接合状態から本接合状態 (すなわち、 完全に接合された状態。) となって、 中空内部に上記の貯留空間 5が構成される。 なお、 レーザトーチ 1 0 0が出射するレーザは、 半導体レーザなどを用い ることができる力 これに限定されるものではなく、 レーザ透過性のライナ 構成部材 2 1の樹脂の肉厚を含む性状などを考慮して適宜選択される。 また、 レーザ溶着工程では、 レーザの出力 (照射量) や樹脂ライナ 1 1の回転速度 などの諸条件は、 各ライナ構成部材 2 1 , 2 2の性状に応じて適宜設定すれ ばよい。
レーザ溶着完了後には、 チャンバ一, 1 0 1内および樹脂ライナ 1 1内を大 気圧へど戻す (ステップ S 7 )。 次いで、 樹脂ライナ 1 1の外周面における つなぎ目部分の突部を切削する (ステップ S 8 )。 この突部は、 レーザ透過 性の接合部 3 4の延設部 5 2を含むその周辺の部位からなり、 樹脂ライナ 1
1の周方向に亘つて且つ榭脂ライナ 1 1の径方向の外側に突出して形成され ている (図 2参照)。
ステップ S 8の切削工程では、 この突部を周方向に亘つて切削することで、 樹脂ライナ 1 1の外周面におけるつなぎ目部分を面一に (略同一の外径に) している。 そして、 最終的に、 フィラメントワインデイング法等により樹脂 ライナ 1 1の外表面に補強層 1 2を形成することで (ステップ S 9 )、 ガス 容器 1が製造される。
以上のように、 本実施形態によれば、 ライナ構成部材 2 1およびライナ構 成部材 2 2の接合にレーザ溶着を用いたため、 短時間且つ低コス卜で樹脂ラ イナ 1 1を製造することができる。 これにより、 ガス容器 1の生産性を全体 として高めることができる。 また、 上記したように、 レーザ溶着を不活性ガ ス雰囲気下で行い、 しかも差圧の付与により接合部 3 4 , 4 4同士の密着度 を高めた状態で行っているため、 接合不良を抑制することができ、 接合精度 の高い樹脂ライナ 1 1を製造することができる。
なお、 接合部 3 4, 4 4の形状によっては、 樹脂ライナ 1 1の外周面にお けるつなぎ目部分の突部が、 両方のライナ構成部材 2 1, 2 2により形成さ れる場合がある。 その場合には、 ステップ S 8の切削工程において、 二つの ライナ構成部材 2 1, 2 2の両方の外周面を削るようにすればよい。 .
[第 2実施形態]
次に、 図 5および図 6を参照して、 第 2実施形態に係るガス容器 1の製造 方法ついて相違点を中心に説明する。 第 1実施形態との相違点は、 負圧発生 装置 1. 2 0に代わる差圧発生装置として加温ガス供給装置 1 6 0を設けたこ とと、 これに伴い製造工程のステップ S 4をステップ S 4 'に変更したこと である。
加温ガス供給装置 1 6 0は、 不活性ガス供給装置 1 1 0と同様に構成する ことができる。 例えば、 加温ガス供給装置 1 6 0は、 不活性ガスを貯留する ガスボンベ 1 6 1と、 ガスボンベ 1 6 1と仮接合状態の樹脂ライナ 1 1の口 金 3とを接続する配管 1 6 2と、 チヤンバー 1 0 1外の配管 1 6 2上に設け られて、 ガスボンベ 1 6 1内の不活性ガスを樹脂ライナ 1 1内に圧送するラ イナ用ポンプ 1 6 3と、 を具備している。
樹脂ライナ 1 1内に供給する不活性ガスは、 チャンバ一 1 0 1内に供給す る不活性ガスと異なる種類のガスとしてもよいが、 同種のガスとしてもよレ、。 同種のガスとした場合には、 ガスボンベ 1 6 1を省略して、 チャンバ一 1 0 1用のガスボンベ 1 1 1を加温ガス供給装置 1 6 0において共用してもよレ、。 ライナ用ポンプ 1 6 3は、 ガスボンベ 1 6 1からの不活性ガスを加温する 図示省略したヒータを内蔵している。 したがって、 ライナ用ポンプ 1 6 3を 駆動すると、 加温された不活性ガスが榭脂ライナ 1 1内に供給される。 なお、 ライナ用ポンプ 1 6 3にヒータを設ける構成でなくもよいことは言うまでも なく、 例えば配管 1 6 2にヒータなどの加熱手段を設けてもよレ、。
製造工程のステップ S 4 'は、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1に接続した加 温ガス供給装置 1 6 0を駆動して、 加温された不活性ガスを榭脂ライナ 1 1 の略密閉空間に供給することで行われる。 所定量の不活性ガスが樹脂ライナ 1 1内に充填されると、 樹脂ライナ 1 1の内圧が高くなる。 そして、 樹脂ラ イナ 1 1の内圧がチャンバ一 1 0 1の内圧 (すなわち樹脂ライナ 1 1の外 圧) よりも高くなると、 榭脂ライナ 1 1の内外に圧力差が生じることになる。
したがって、 本実施形態によっても、 榭脂ライナ 1 1の内外に圧力差を発 生させることができる。 これにより、 後工程となるレーザ溶着工程 (ステツ プ S 6 ) において、 接合部 3 4 , 4 4同士の密着度を高めた状態で接合部 3 4 , 4 4同士をレーザ溶着することができる。 なお、 レーザ溶着中も榭脂ラ イナ 1 1の内外の差圧を所定レベルに維持するように、 ライナ用ポンプ 1 6 3の駆動を制御することが好ましい。 '
[第 3実施形態]
次に、 図 7および図 8を参照して、 第 3実施形態に係るガス容器 1の製造 方法ついて相違点を中心に説明する。 第 1実施形態との相違点は、 不活性ガ ス供給装置 1 1 0に代えて真空発生装置 1 7 0を設けたことと、 負圧発生装 置 1 2 0に代わる差圧発生装置として加温エア供給装置 1 8 0を設けたこと と、 これらに伴い製造工程のステップ S 3〜S 5をステップ S 3 '〜S 5 ' 'に変更したことである。
真空発生装置 1 7 0は、 例えば、 チャンバ一 1 0 1内のエアを吸引する真 空ポンプ 1 7 1と、 真空ポンプ 1 7 1で吸引したエアを一時的に貯留するバ ッファタンク 1 7 2と、 チャンバ一 1 0 1とバッファタンク 1 7 2とを接続 するエア配管 1 7 3と、 を具備している。
エア配管 1 7 3上の真空ポンプ 1 7 1を駆動することで、 チャンバ一 1 0 1内を真空状態に設定することができる。 なお、 チャンバ一 1 0 1内の真空 度を検出するためのセンサを真空ポンプ 1 7 1の上流側 (チャンバ一 1 0 1 側) のエア配管 1 7 3に設け、 センサの検出結果に基づいて真空ポンプ 1 7 1の駆動を制御するとよい。
加温エア供給装置 1 8 0は、 真空発生装置 1 7 0で吸引したチヤンバー 1 0 1内のエアを加温して、 樹脂ライナ 1 1内に供給するものである。 例えば、 加温エア供給装置 1 8 0は、 バッファタンク 1 7 2内に貯留されたエアを樹 脂ライナ 1 1内に圧送するライナ用ポンプ 1 8 1と、 ライナ用ポンプ 1 8 1 が介設され、 樹脂ライナ 1 1の口金 3とバッファタンク 1 7 2とを接合する 配管 1 8 2と、 を具備している。
ライナ用ポンプ 1 8 1は、 バッファタンク 1 7 2からのエアを加温する油 拡散用のヒータ (図示省略) を内蔵している。 したがって、 ライナ用ポンプ 1 8 1を駆動すると、 ヒータにより加温されたエアが樹脂ライナ 1 1内に供 給される。
なお、 ライナ用ポンプ 1 8 1にヒータを設ける構成に代えて、 例えば配管 1 8 2やバッファタンク 1 Ί 2にヒータなどの加熱手段を設けてもよい。 ま た、 加温エア供給装置 1 8 0を例えば第 2実施形態の加温ガス供給装置 1 6 0などのように構成することもできるが、 チャンバ一 1 0 1内を真空引きし たエアを樹脂ライナ 1 1内に注入することで、 システム上の全体効率を高め ることができる。
本実施形態の製造工程のステップ S 3 ' 'では、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1を内部に設置したチャンバ一 1 0 1内の真空引きを行う。 これは、 真空 ポンプ 1 7 1を所定時間駆動することで行われ、 これによりチャンバ一 1 0 1内が真空状態となる。
次の工程のステップ S 4 ' 'は、 ライナ用ポンプ 1 8 1を駆動して、 加温 されたエアを樹脂ライナ 1 1の略密閉空間に供給することで行われる。 所定 量の加温エアが樹脂ライナ 1 1内に充填されると、 樹脂ライナ 1 1の内圧が 高くなる。
そして、 樹脂ライナ 1 1の内圧がチャンバ一 1 0 1の内圧 (すなわち樹脂 ライナ 1 1の外圧) よりも高くなると、 榭脂ライナ 1 1の内外に圧力差が生 じることになる。 この圧力差が所定のレベル (最適差圧レベル) に達したか どう力が、 例えばチャンパ一 1 0 1内の圧力センサ 1 3 2と配管 1 8 2上の 圧力センサ 1 3 3とで確認されて (ステップ S 5 ' ' ) 次のレーザ溶着工 程 (ステップ S 6 ) に移行する。
したがって、 本実施形態によっても、 樹脂ライナ 1 1の内外に圧力差を発 生させることができるため、 後工程となるレーザ溶着工程 (ステップ S 6 ) において、 接合部 3 4, 4 4同士の密着度を高めた状態で接合部 3 4 , 4 4 同士をレーザ溶着させることができる。 また、 レーザ溶着を真空状態の下で 行うこどができるため、 接合部 3 4, 4 4同士の酸化を適切に抑制して、 接 合端面 5 1 , 6 1同士を良好に且つ適切に接合することができる。
さらに、 上記の各実施形態に比べて有用となる点は、 チャンバ一 1 0 1内 を真空引きする際に、 樹脂ライナ 1 1の外面等に付着し得る不純物をエアと 共に吸引 (除去) できることである。 また、 レーザ溶着の完了後 (ステップ
S 6 ) に、 榭脂ライナ 1 1の気密性を即座に確認できる点が有用となる。 こ れは例えば、 レーザ溶着の完了後に樹脂ライナ 1 1の内部に加温エアを供給 し、 榭脂ライナ 1 1の内外の圧力変化を上記の圧力センサ 1 3 2で検出する ことで、 溶着後の気密性を確認することができる。
なお、 上記した第 1〜第 3実施形態の説明では、 いずれも樹脂ライナ 1 1 の内部の圧力を調整して、 樹脂ライナ 1 1の内外に圧力差を付与するように した。 もちろんこの構成に代えて、 樹脂ライナ 1 1の外部の圧力、 すなわち 樹脂ライナ 1 1の外壁とチャンバ一 1 0 1の内壁との間のチャンバ一 1 0 1 内の圧力を調整することで、 樹脂ライナ 1 1の内外に圧力差を付与するよう にしてもよい。 また、 樹脂ライナ 1 1の内部の圧力および外部の圧力をとも に調整するようにしてもよい。
[第 4実施形態]
次に、 図 9および図 1 0を参照して、 第 4実施形態に係るガス容器 1の製 造方法について相違点を中心に説明する。 第 1実施形態との主な相違点は、 レーザ溶着工程 (ステップ S 1 5 ) に先立って、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1のァニール処理 (ステップ S 1 4 ) を行う点である。 なお、 製造工程のス テツプ S 1 1および S 1 2は第 1実施形態のステップ S 1および S 2と同じ であり、 ステップ S 1 5〜S 1 8は第 1実施形態のステップ S 6〜S 9と同 じであるため、 これらについての詳細な説明を省略する。
製造工程のステップ S 1 3では、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1を内部に設 けたチャンバ一 1 0 1内を真空引きする。 これは例えば、 真空発生装置 1 9 0の真空ポンプ 1 9 1を駆動して、 チャンパ一 1 0 1に接続したエア配管 1 9 2を介してチャンバ一 1 0 1内のエアを吸引することで行われる。 この真 空発生装置 1 9 0は、 第 3実施形態の真空発生装置 1 7 0と同様に構成する ことができる。
次の工程のステップ S 1 4のァニール処理 (焼きなまし) は、 先ず、 チヤ ンバー 1 0 1内を加温することにより、 樹脂ライナ 1 1を所定の温度に加熱 する。 そして、 この加熱状態を所定時間保持した後、 チャンバ一 1 0 1内を 冷却し、 樹脂ライナ 1 1を冷却することで行う。
このァニール処理により、 樹脂ライナ 1 1の残留応力が除去されるが、 こ のときに各ライナ構成部材 2 1 , 2 2が自己収縮するため、 接合部 3 4 , 4 4同士の密着度が高まる。 これにより、 ァニール処理の完了後のレーザ溶着 工程 (ステップ S 1 5 ) において、 密着度が高められた状態の接合部 3 4 , 4 4同士をレーザ溶着することができる。
したがって、 本実施形態によっても、 レーザ溶着による接合部 3 4 , 4 4 同士の接合を良好に且つ適切に行うことができる。 また、 ァニール処理を真 空内で行っているため、 ァニール処理の完了後にそのままレーザ溶着工程に 移行することができる。
なお、 本実施形態においても、 上記した差圧発生装置 (第 1実施形態の負 圧発生装置 1 2 0、 第 2実施形態の加温ガス供給装置 1 6 0、 第 3実施形態 の加温エア供給装置 180) を補助的に用いてもよい。 こうすることで、 接 合部 34, 44同士の密着度をより一層高めることができる。 また、 ァ-— ル処理により接合部 34, 44同士の密着度を高めているため、 差圧発生装 置の構成要素 (例えば、 ライナ用ポンプ 1 22, 1 63, 1 8 1) を小型化 および簡素化することができる。
[第 5実施形態]
次に、 図 1 1を参照して、 第 5実施形態に係るガス容器 1について相違点 を中心に説明する。 第 1実施形態との相違点は、 ガス容器 1の榭脂ライナ 1 1を三つのライナ構成部材 201 , 202, 203より構成したことである。 なお、 図 1 1では、 補強層 1 2については省略している。
樹脂ライナ 1 1は、 長手方向において三分割された三つのライナ構成部材 20 1, 202, 203を、 レーザ溶着により接合して構成されている。 両 端に位置する二つのライナ構成部材 201, 202は、 全体の形状がお碗状 に形成されている。 中央に位置するライナ構成部材 203は、 全体の形状が 円筒状または環状に形成されている。 両端の二つのライナ構成部材 20 1, 202は、 それぞれ、 例えば射出成形により口金 3と一体成形される。 中央 のライナ構成部材 203は、 例えば射出成形により形成される。
両端の二つのライナ構成部材 201, 202の各々は、 返し部 21 1, 2 21および連通部 21 2, 222のほ力、 各口金 3, 3と反対側に接合部 2 1 3, 223を有している。 中央のライナ構成部材 203は、 軸方向の開口 した両端側にそれぞれ接合部 231, 232を有している。
なお、 これらの接合部 (21 3, 223, 23 1, 232) について、 軸 方向に直交する端面で単純に構成したが、 第 1実施形態と同様に、 レーザの 照射性や、 差圧による密着性を考慮した構成とすることが好ましい。
これらの接合部 (2 13, 223, 231, 232) は、 レーザ透過性ま たはレーザ吸収性の特性を有している。 例えば、 両端の二つのライナ構成部 材 20 1, 202は、 レーザ透過性の熱可塑性樹脂で形成され、 中央のライ ナ構成部材 203は、 レ一ザ吸収性の熱可塑性樹脂で形成される。 もちろん、 この逆であってもよいし、 各ライナ構成部材 201 , 202, 203が、 部 分的にレーザ透過性またはレーザ吸収性の特性を有していてもよい。 榭脂ラ イナ 1 1は、 接合部 213, 231同士がレーザ溶着により互いに接合され、 且つ接合部 223, 232同士がレーザ溶着により互いに接合されている。 本実施形態のガス容器 1の製造方法は、 上記した各実施形態の製造方法を 適用することができる。 ここでは、 三つのライナ構成部材 20 1, 202, 203を同時にレーザ溶着で接合する場合について簡単に説明する。
先ず、 口金 3付きのライナ構成部材 (201, 202) を含む三つのライ ナ構成部材 201, 202, 203を成形し、 これらをチャンバ一 10 1内 に配置して接合部 21 3, 231同士および接合部 223, 232同士を接 触させて、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1とする。
次いで、 例えばチャンバ一 101内を不活性ガス雰囲気下または真空状態 とし、 差圧発生装置 (例えば上記実施形態の負圧発生装置 1 20、 加温ガス 供給装置 1 60、 加温エア供給装置 1 80) により樹脂ライナ 1 1の略密閉 空間を減圧または加圧し、 樹脂ライナ 1 1の内外に所定の圧力差を設定する。 次に、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1をその軸回りに回転させながら、 ある いは二つのレーザトーチ 100を樹脂ライナ 1 1の周囲で回転させながら、 接合部 21 3, 231同士および接合部 223, 232同士をレーザ溶着に より周方向に亘つて接合する。 これにより、 三つのライナ構成部材 20 1, 202, 203がー体的に接合され、 本接合状態の樹脂ライナ 1 1が製造さ れる。 その後、 所定の工程 (例えば第 1実施形態の S 7〜S 9) を経て、 ガ ス容器 1が製造される。
したがって、 本実施形態のように三つのライナ構成部材 201, 202, 203で樹脂ライナ 1 1を構成しても、 上記実施形態と同様に生産性の高い ガス容器 1を製造することができる。
なお、 三つのライナ構成部材 201 , 202, 203について、 仮接合や レーザ溶着等の処理を同時に行った例を説明したが、 もちろんこれらの処理 を別個に行ってもよい。 また、 ライナ構成部材が三つの場合について説明し たが、 四つ以上も同様である。 すなわち、 本発明は、 軸方向に並ぶ複数のラ ィナ構成部材を接合した樹脂ライナ 1 1に適用することができる。
[第 6実施形態]
次に、 図 1 2ないし図 14を参照して、 第 6実施形態に係るガス容器 1に ついて相違点を中心に説明する。 図 1 2は、 図 2と同様に、 接合部 34, 4 4まわりを拡大して示す断面図である。 ただし、 図 1 2において補強層 1 2 は省略している。 ガス容器 1の構成について第 1実施形態 (図 2) と異なる 点は、 第 6実施形態の接合部 34、 44が延設部 52, 62を有しないこと である。
図 1 3および図 14を参照して、 ガス容器 1の製造方法について説明する。 ステップ S 101及び S 1 02は、 第 1実施形態のステップ S 1および S 2と同じであり、 ステップ S 105は第 1実施形態のステップ S 9と同じで ある。
先ず、 一対のライナ構成部材 21, 22および二つの口金 3, 3を成形す る (ステップ S 1 0 1)。 このとき、 射出成形によりライナ構成部材 2 1お よび口金 3を一体成形し、 同様にライナ構成部材 22および口金 3を一体成 形する。 なお、 射出成形に代えて、 回転成形やブロー成形を用いてもよい。 また、 各ライナ構成部材 2 1, 22と各口金 3, 3とを一体成形しなくても よく、 後述するレーザ溶着工程 (ステップ S 105) の後などで、 各ライナ 構成部材 21, 22に各口金 3, 3を取り付けてもよレヽ。
次に、 口金 3付きの各ライナ構成部材 21, 22を製造設備内に例えば横 向き姿勢で配置し、 ライナ構成部材 21, 22同士を突き合わせる。 そして、 接合部 34, 44同士を接触させて、 接合端面 5 1., 6 1同士を周方向に亘 つて接触させる (ステップ S 1 02)。 これにより、 ライナ構成部材 2 1, 22同士が仮接合 (暫定接合) した状態の樹脂ライナ 1 1となる。 なお、 こ の後で、 各ライナ構成部材 2 1 , 22の各口金 3, 3に図示省略した栓をね じ込み接続することなどにより、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1の内部を略密 閉状態として、 この密閉空間に不純物が入り込まないようにしてもよい。 次の工程として、 樹脂ライナ 1 1の仮接合状態を維持しつつ、 図示省略し た回転装置を駆動して樹脂ライナ 1 1をその軸回りに回転させながら、 予備 加熱装置としてのヒータ 240を駆動して接触状態の接合部 34, 44同士 を予備加熱する (ステップ S 1 03)。 ヒータ 240は、 樹脂ライナ 1 1の 外側に位置して、 接合部 34, 44同士の周方向の一部に (ライナ構成部材 2 1, 22同士の接合境界の一部に) 非接触で臨んでいる。
また、 ヒータ 240は、 両接合端面 51, 6 1の軸方向の長さに相当する 長さだけ、 樹脂ライナ 1 1の軸方向に延在する加熱領域 24 1を有している (図 1 2参照)。 したがって、 樹脂ライナ 1 1を一回転させることで、 接触 状態の接合端面 51の全面および接合端面 61の全面がヒータ 240により 予備加熱される。 なお、 接合端面 5 1, 6 1同士を接触させているため、 予 備加熱時の熱伝達が促進される。
なお、 ヒータ 240の軸方向の長さを両接合端面 5 1 , 6 1の軸方向の長 さよりも短く設定してもよいが、 ヒータ 240の加熱領域 241が両接合端 面 5 1, 6 1を軸方向に超えて位置するようにしてもよい。 また、 ヒータ 2 40を樹脂ライナ 1 1の外側に位置させたが、 ヒータ 240を樹脂ライナ 1 1の内側に位置させて、 接触状態の接合部 34, 44同士をその内面側から (樹脂ライナ 1 1の内部から) 予備加熱するようにしてもよい。 さらに、 樹 脂ライナ 1 1に対して非接触式のヒータ 240としたが、 接触式の予備加熱 装置を構成して、 これを接合部 34, 44同士のある接合境界の内面または 外面に接触させてもよい。 例えば、 ヒータを内蔵したローラで接触式の予備 加熱装置を構成した場合には、 加温されたローラの周面を接合境界の内面ま たは外面に接触させればよレ、。 また、 ヒータ 2 4 0により接触状態のライナ 構成部材 2 1, 2 2同士を全体的に予備加熱してもよいが、 レーザ溶着の対 象となる接合部 3 4 , 4 4同士を局所的に予備加熱した方が、 ライナ構成部 材 2 1 ( 2 2 ) 全体の熱変形などの熱的影響を好適に抑制することができる と共に、 必要な熱量を少なくすることが可能となる。
次に、 予備加熱された接合部 3 4, 4 4同士に対して、 レーザが照射され る (ステップ S 1 0 4 )。 レーザの照射は、 樹脂ライナ 1 1の外側に位置す るレーザトーチ 1 0 0を駆動することで行われる。 レーザトーチ 1 0 0は、 レーザ透過性の接合部 3. 4の外側から、 接触状態の接合端面 5 1 , 6 1同士 にレーザを照射する。 照射されたレーザは、 接合端面 6 1の榭脂およびその 熱伝達により接合端面 5 1の樹脂を加熱溶融する。 そして、 これらの溶融さ れた榭脂が冷却固化することで、 接合部 3 4 , 4 4同士を互いに一体的に接 合するレーザ溶着部 7 0が形成される。
ここで、 レーザの照射も予備加熱と同様に、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1 を軸回りに回転させることで行われる。 このため、 レーザ溶着部 7 0は、 樹 月旨ライナ 1 1の周方向に亘つて形成されることになる。
本実施形態では、 レーザトーチ 1 0 0は、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1の 軸回りの回転方向において、 ヒータ 2 4 0の下流側に設けられている。 これ により、 ヒータ 2 4 0に臨んだ接合部 3 4, 4 4同士の予備加熱された部分 に対して、 レーザトーチ 1 0 0からのレーザが随時照射されることになる。 したがって、 樹脂ライナ 1 1を少なくとも一回転させることで、 接合部 3 4, 4 4同士が周方向に亘つて予備加熱およびレーザ照射される。
このように、 接合端面 5 1, 6 1同士の予備加熱された部位が順次レーザ 照射されて、 接合端面 5 1 , 6 1同士がレーザ溶着により接合されるため、 接合部 3 4 , 4 4同士の予備加熱温度の低下を最小限に抑制した状態で、 接 合部 3 4 , 4 4同士をレーザ溶着することができる。
また、 予備加熱された状態でレーザが照射されるため、 レーザが照射され る樹脂ライナ 1 1の部位の焼け焦げなどを抑制することができ、 樹脂ライナ 1 1の接合不良や強度低下を抑制することができる。
また、 予備加熱していて接合端面 5 1 , 6 1同士が温まっている分、 レー ザ溶着に要する時間を短縮することができる。 さらに、 予備加熱しているた め、 仮にレーザ透過側の接合部 3 4をレーザ透過性の低い樹脂で形成したり 肉厚に形成したりしても、 レーザの出力を必要以上に高くしなくて済む。 なお、 レーザトーチ 1 0 0が出射するレーザは、 半導体レーザなどを用い ることができるが、 これに限定されるものではなく、 レーザの種類は、 レー ザ透過性のライナ構成部材 2 1の樹脂の肉厚を含む性状などを考慮して適宜 選択される。 また、 ヒータ 2 4 0の出力 (加熱温度、 加熱量、 加熱時間)、 レーザの出力 (照射量、 照射時間)、 および樹脂ライナ 1 1の回転速度など の諸条件は、 各ライナ構成部材 2 1 , 2 2や各接合部 3 4, 4 4の性状に応 じて適宜設定すればよい。 この場合、 接合部 3 4 , 4 4同士の予備加熱温度 については、 レーザにより加熱されて溶融し始める本加熱温度よりも低く設 定すればよい。
なおまた、 上記のように予備加熱工程 (ステップ S 1 0 3 ) の実行中に、 レーザの照射を実行してレ一ザ溶着工程 (ステップ S 1 0 4 ) を行うように しているが、 もちろん、 接合部 3 4 , 4 4同士について周方向に亘つて予備 加熱を完了した後で、 レーザの照射を開始するようにしてもよい。 なお、 上 記説明では、 樹脂ライナ 1 1の外側から接合部 3 4 , 4 4同士にレーザを照 射しているが、 レーザトーチ 1 0 0を樹脂ライナ 1 1の内側に配置して、 樹 脂ライナ 1 1の内側から接合部 3 4 , 4 4同士にレーザを照射してもよレ、。
また、 榭脂ライナ 1 1を直接的に回転させる構成ではなく、 ヒータ 2 4 0 やレーザトーチ 1 0 0を樹脂ライナ 1 1の周囲で直接的に回転させるように してもよレ、。 これに代えて、 樹脂ライナ 1 1、 ヒータ 2 4 0およびレーザト ーチ 1 0 0をともに、 同方向にまたは逆方向に回転させるようにしてもよレ、。 もっとも、 上記のように、 樹脂ライナ 1 1のみを回転させた方が、 ヒータ 2 4 0およびレーザトーチ 1 0 0を関連付けて回転させる場合に比べて、 装置 構成上、 簡易となり得る。
レーザ溶着の完了により、 樹脂ライナ 1 1は、 仮接合状態から本接合状態
(すなわち、 完全に接合された状態。) となって、 中空内部に上記の貯留空 間 5が構成される。 そして、 レーザ溶着完了後の工程として、 フィラメント ワインデイング法等により樹脂ライナ 1 1の外表面に補強層 1 2を形成する 工程 (ステップ S 1 0 5 ) が実行されることで、 ガス容器 1が製造される。 以上のように、 本実施形態のガス容器 1の製造方法によれば、 レーザ溶着 に先行して、 レーザ溶着の対象となる接合部 3 4 , 4 4同士を予備加熱して いるため、 レーザ照射時に樹脂ライナ 1 1の部位の焼け焦げなどを抑制する ことができ、 良好な接合精度で且つ短時間でライナ構成部材 2 1 , 2 2同士 を接合することができる。
[第 7実施形態]
次に、 図 1 5を参照して、 第 7実施形態に係るガス容器 1の製造方法つい て相違点を中心に説明する。 第 6実施形態との相違点は、 予備加熱装置とし てのヒータ 2 5 0の形状をコイル状としたことである。
本実施形態のヒータ 2 5 0は、 樹脂ライナ 1 1の外側から接合部 3 4, 4 4同士を予備加熱する環状ヒータ部 2 5 1を有している。 環状ヒータ部 2 5 1は、 樹脂ライナ 1 1の周方向にほぼ!:つて、 接触状態の接合部 3 4 , 4 4 同士の接合境界に非接触で臨んでいる。 このため、 樹脂ライナ 1 1をヒータ 2 5 0に対して相対回転させなくとも、 環状ヒータ部 2 5 1により接合部 3 4 , 4 4同士を周方向にほぼ亘つて予備加熱することが可能となる。 環状ヒ —タ部 2 5 1は、 上記ヒ一タ 2 4 0と同様に、 例えば、 両接合端面 5 1 , 6 1の軸方向の長さに相当する長さだけ、 樹脂ライナ 1 1の軸方向に延在する 加熱領域を有している。
本実施形態によっても、 ヒータ 2 5 0によって予備加熱された接合部 3 4, 4 4同士に対してレーザを照射することで、 焼け焦げなどの不具合を抑制し て、 接合部 3 4 , 4 4同士を適切にレーザ溶着で接合することができる。 なお、 本実施形態においても第 6実施形態と同様にさまざまな変形例を適 用することができ、 例えば、 ヒータ 2 5 0の発熱中に (すなわち予備加熱中 に)、 樹脂ライナ 1 1の軸回りの回転を開始しつつ、 これに同期してレーザ の照射を開始するようにしてもよい。 また、 樹脂ライナ 1 1を回転させるの ではなくて、 レーザトーチ 1 0 0を樹脂ライナ 1 1の周りを回転させるよう にしてもよレ、。
[第 8実施形態]
次に、 図 1 6を参照して、 第 8実施形態に係るガス容器 1の製造方法つい て相違点を中心に説明する。 第 6実施形態との相違点は、 ヒータ 2 4 0に代 わる予備加熱装置として、 熱風装置 2 6 0を用いた点である。
熱風装置 2 6 0は、 例えば、 図示省略した熱源と、 熱源を通過したエアや 不活性ガス等の熱風を送風する図示省略したブロヮと、 ブロワからの熱風を 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1の内部に導入するダク ト 2 6 1と、 を具備して いる。 ダク ト 2 6 1は、 樹脂ライナ 1 1の一方の口金 3に例えばねじ込み接 続されている。
この場合、 ダク ト 2 6 1の下流端は、 樹脂ライナ 1 1の内部から接合部 3 4 , 4 4同士の接合境界に又はその近傍に熱風を吹き付けるように、 樹脂ラ イナ 1 1の内部で延在している。 もっとも、 ダク ト 2 6 1の下流端を口金 3 ゃ榭脂ライナ 1 1の内部の中央部などに位置させて、 樹脂ライナ 1 1の内部 を全体的に熱風で予備加熱するようにしてもよい。 この全体予備加熱の場合 には、 樹脂ライナ 1 1のダク ト 2 6 1が接続された口金 3とは反対側の口金 3に栓をしておくことで、.樹脂ライナ 1 1の内部から外部に熱を極力逃がさ なくて済む。
以上のように本実施形態によっても、 熱風装置 2 6 0によって予備加熱さ れた接合部 3 4 , 4 4同士に対してレーザを照射することができる。 これに より、 焼け焦げなどの不具合を抑制して、 接合部 3 4 , 4 4同士を適切にレ 一ザ溶着で接合することができる。 特に、 熱風として、 加熱された不活性ガ スを用いた場合には、 レーザ溶着の際に、 接合部 3 4 , 4 4同士の酸化を抑 制することも可能となる。
そして変形例としては、 上記実施形態と同様に、 レーザ溶着の際に、 熱風 装置 2 6 0の駆動を停止してもよいし、 その駆動を続けて予備加熱を続行し てもよい。 また、 熱風装置 2 6 0を駆動する予備加熱の際に榭脂ライナ 1 1 を回転させてもよいが、 ダク ト 2 6 1からの熱風が接合部 3 4 , 4 4同士の 接合境界において又はその近傍において周方向に亘つて吹き付けられる場合 には、 予備加熱の際に樹脂ライナ 1 1を回転させなくてもよい。
[第 9実施形態]
次に、 図 1 7を参照して、 第 9実施形態に係るガス容器 1およびその製造 方法について相違点を中心に説明する。 第 6実施形態との相違点は、 ガス容 器 1の構造として、 接合部 3 4, 4 4同士の界面に発熱性材料 2 7 0を設け たことである。 なお、 図 1 7は、 ガス容器 1の接合部分 8 0を拡大して示す 図 1 2と同様の断面図である。
発熱性材料 2 7 0は、 レーザ吸収性のラィナ構成部材 2 2の接合端面 6 1 の全面に設けられている。 もっとも、 発熱性材料 2 7 0を接合端面 6 1に部 分的に設けてもよい。 また、 この構成に代えて、 発熱性材料 2 7 0をレーザ 吸収性の接合端面 5 1の全面に設けてもよいし、 両方の接合端面 5 1 , 6 1 に設けてもよレ、。 発熱性材料 2 7 0は、 接合端面 6 1の樹脂よりも発熱性の高い材料であれ ばよい。 例えば、 発熱性材料 2 7 0は、 セラミックス、 黒鉛、 榭脂および金 属のいずれかで構成することもできるし、 これらを混合して構成することも できる。 発熱性材料 2 7 0を接合端面 6 1に設ける場合には、 発熱性の微粒 子を揮発性溶媒と混合させて接合端面 6 1の全面に塗布してもよいし、 発熱 '14材料 2 7 0を練入したシートを接合端面 6 1の全面に貼付してもよい。 本実施形態のガス容器 1を製造する.際には、 ライナ構成部材 2 1 , 2 2同 士を突き合わせて仮接合する前に、 塗布等により接合端面 6 1に発熱性材料 2 7 0を設けている。 すなわち、 本実施形態のガス容器 1の製造工程は、 第 6実施形態で説明した図 1 4に示すステップ S 1 0 1の工程とステップ S 1 0 2の工程との間に、 接合端面 6 1に発熱性材料 2 7 0を設ける工程を具備 している。
この発熱性材料 2 7 0を設ける工程の後、 樹脂ライナ 1 1を仮接合して、 接触状態の接合部 3 4 , 4 4同士を予備加熱すると共にレーザ溶着で接合す る。 予備加熱は、 例えば第 6〜第 8実施形態の予備加熱装置 (2 4 0 , 2 5 0 , 2 6 0 ) を用いて行われる。 レーザ溶着の完了により、 接合部 3 4と接 合部 4 4とが一体的に接合された樹脂ライナ 1 1の接合部分 8 0は、 レーザ 溶着部 7 0の近傍に発熱性材料 2 7 0を有した構成となる (図 1 7 ( B ) 参 照)。
本実施形態が上記第 6〜第 8実施形態に対して有用となる点は、 第一に、 予備加熱時に接合端面 5 1 , 6 1同士の発熱が発熱性材料 2 7 0により助長 されることである。 このため、 短時間で予備加熱することができる。 第二に 同様にレーザ照射時に接合端面 5 1 , 6 1同士の溶融が発熱性材料 2 7 0に より助長されることである。 このため、 接合部 3 4 , 4 4同士の溶着不良を 抑制して、 より一層良好に接合することができる。
なお、 レーザ溶着によって、 レーザ溶着部 7 0と一体的に発熱性材料 2 7 0が設けられる場合もある。 例えば、 レーザの照射によって接合端面 6 1の 樹脂が溶融する際に、 これに発熱性材料 2 7 0が混入している場合には、 こ の溶融した固化した樹脂 (すなわちレーザ溶着部 7 0 ) に発熱性材料 2 7 0 が含まれることがある。
なお、 本実施形態においては、 発熱性材料 2 7 0が導電性セラミックスで ある場合など、 発熱性材料 2 7 0が導電性を有している場合には、 上記の第 6〜第 8実施形態の予備加熱装置に代えて、 予備加熱装置を兼ねる高周波誘 導加熱装置を用いるとよい。
高周波誘導加熱装置を用いて、 ガス容器 1を製造する方法について簡単に 説明する。 その製造過程においては、 先ず、 図 1 4に示すステップ S 1 0 2 の工程の際に、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1を高周波誘導加熱装置の高周波 炉内に設置すると共に、 この高周波炉内にレーザトーチ 1 0 0を所定の位置 に設置する。 高周波誘導加熱装置を駆動すると、 高周波による誘導加熱で発 熱性材料 2 7 0に発熱がおこり、 接合端面 5 1 , 6 1同士が予備加熱された 状態となる。 この高周波誘導加熱装置の駆動中にレーザトーチ 1 0 0を駆動 して、 接合端面 5 1, 6 1同士をレーザ溶着により接合する。
このように、 接合端面 6 1に導電性の発熱性材料 2 7 0が設けられている 場合に高周波誘導加熱装置を用いることで、 接合端面 5 1 , 6 1同士をより 一層短時間で予備加熱することができると共に、 接合端面 5 1 , 6 1同士の 溶融を促進することができる。 したがって、 接合部 3 4 , 4 4同士の溶着不 良を抑制して、 より一層良好に接合することができる。
また、 レーザ溶着中においては、 高周波による誘導加熱によってレーザ溶 着部 7 0を所定の温度に保つことができる。 このため、 樹脂ライナ 1 1の品 質を安定化させることができる。 さらに、 高周波による誘導加熱によって樹 脂ライナ 1 1自体にァニール処理と同様の効果を得ることができる。
[第 1 0実施形態] 次に、 図 1 8を参照して、 第 1 0実施形態に係るガス容器 1の製造方法に ついて相違点を説明する。 第 9実施形態との相違点は、 高周波誘導加熱装置 2 8 0の高周波炉 2 8 1内に加圧治具 2 9 0を設置したことである。
加圧治具 2 9 0は、 例えば、 仮接合状態の榭脂ライナ 1 1をその両端側か ら内側に向かって圧着するように、 接合部 3 4, 4 4同士を挟んで対向して 設けられた一対の治具で構成されている。 一対の加圧治具 2 9 0 , 2 9 0は、 樹脂ライナ 1 1の軸方向の内側に圧着力を印加して、 接合端面 5 1 , 6 1同 士を強密着させる。 一対の加圧治具 2 9 0 , 2 9 0は、 駆動源となるシリン ダなどのァクチユエータを有していてもよいし、 ァクチユエータを具備しな い構成であってもよい。
本実施形態によれば、 一対の加圧治具 2 9 0 , 2 9 0により接合端面 5 1, 6 1同士の密着力を高めた状態で、 高周波による誘導加熱およびレーザ溶着 を行うことができる。 これにより、 レーザ溶着された接合端面 5 1 , 6 1同 士の接合性を高めることができ、 樹脂ライナ 1 1の接合強度や気密性をより 一層確保することができる。
なお、 一対の加圧治具 2 9 0 , 2 9 0による機械的圧着力に代えて、 摩擦 圧接などの他の構造により、 仮接合状態の接合端面 5 1 , 6 1同士を強密着 させるようにしてもよレ、。
[第 1 1実施形態]
次に、 図 1 1を参照して、 第 1 1実施形態に係るガス容器 1について相違 点を中心に説明する。
上記したように、 第 5実施形態において説明したように、 ガス容器 1の樹 脂ライナ 1 1を三つのライナ構成部材 2 0 1 , 2 0 2 , 2 0 3により構成さ れる。 このガス容器 1の製造方法において、 三つのライナ構成部材 2 0 1, 2 0 2 , 2 0 3を同時に予備加熱およびレーザ溶着する場合には、 次のよう ■ に行えばよレ、。 先ず、 接合部 2 1 3, 2 3 1同士および接合部 2 2 3 , 2 3 2同士を接触 させて、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1を製造する。 次いで、 仮接合状態の樹 脂ライナ 1 1をその軸回りに回転させながら、 接合部 2 1 3 , 2 3 1同士お よび接合部 2 2 3, 2 3 2同士について、 予備加熱の途中でまたはその後で レーザ溶着により周方向に 1つて接合する。 なお、 樹脂ライナ 1 1の回転で なく、 二つの予備加熱装置 (例えばヒータ 2 4 0 , 2 5 0 ) および二つのレ 一ザトーチ 1 0 0を樹脂ライナ 1 1の周囲を回転させてもよい。
これにより、 三つのライナ構成部材 2 0 1, 2 0 2 , 2 0 3がー体的に接 合され、 本接合状態の樹脂ライナ 1 1が製造される。 その後、 三つのライナ 構成部材 2 0 1, 2 0 2 , 2 0 3の外周に亘つて補強層が巻き付けられて、 ガス容器 1が製造される。
したがって、 本実施形態のように三つのライナ構成部材 2 0 1 , 2 0 2 , 2 0 3で樹脂ライナ 1 1を構成しても、 上記実施形態と同様に、 レーザ溶着 による接合が良好なガス容器 1を製造することができる。
なお、 三つのライナ構成部材 2 0 1 , 2 0 2 , 2 0 3について、 予備加熱 やレーザ溶着等の処理を同時に行った例を説明したが、 もちろんこれらの処 理を別個に行ってもよい。 また、 ライナ構成部材が三つの場合について説明 したが、 四つ以上も同様である。 すなわち、 本発明は、 軸方向に並ぶ複数の ライナ構成部材を接合した樹脂ライナ 1 1に適用することができる。
[第 1 2実施形態]
次に、 図 1 9及び図 2 0を参照して、 第 1 2実施形態に係るガス容器 1の 製造方法について相違点を説明する。 第 6実施形態との相違点は、 レーザト ーチ 1 0 0が予備加熱装置を兼ねることと、 水分を測定する非接触式の水分 測定装置 3 0 0を設けたことである。
水分測定装置 3 0 0は、 ライナ構成部材 2 1 , 2 2の水分率を測定するも のである。 水分測定装置 3 0 0は、 榭脂ライナ 1 1の外側に位置して、 接合 部 3 4 , 4 4同士の周方向の一部に (ライナ構成部材 2 1, 2 2同士の接合 境界の一部に) 非接触で臨んでいる。 それゆえ、 水分測定装置 3 0 0は、 接 合部 3 4又は接合部 4 4の水分率を測定する。
水分測定装置 3 0 0は、 例えば露点計、 赤外線分光計など各種公知のもの を用いることができ、 本実施形態ではマイクロ波水分計が用いられている。 図示省略した回転装置により、 樹脂ライナ 1 1を軸回りに一回転させること で、 水分測定装置 3 0 0は、 接合部 3 4又は接合部 3 4の水分率を周方向に 亘つて測定することができる。
図 1 9は、 予熱からレーザ溶着完了までの工程を示すフローチャートであ り、 これらの工程は、 第 6実施形態の図 1 4に示す予熱の工程 (ステップ S 3 ) 及びレーザ溶着の工程 (ステップ S 1 0 4 ) に相当するものである。 ステップ S 2 0 1では、 仮接合状態の樹脂ライナ 1 1を回転装置により回 転させながら、 レーザトーチ 1 0 0を駆動し、 接触状態の接合部 3 4 , 4 4 同士を予備加熱する。 このとき、 レーザトーチ 1 0 0によるレーザの出力は、 接合部 3 4 , 4 4同士がレーザ溶着しない程度のものに設定される。 すなわ ち、 予備加熱する場合のレーザの出力は、 本加熱 (レーザ溶着のために加 熱) する場合のレーザの出力よりも低く設定される。
予備加熱を実行しながら、 水分測定装置 3 0 0によって、 ライナ構成部材 2 1 , 2 2の水分率を測定する (ステップ S 2 0 2 )。 ここで、 水分率が基 準値を超える場合には (ステップ S 2 0 3 ; N o )、 レーザトーチ 1 0 0に よる予備加熱が続行され、 予備加熱による接合部 3 3 , 3 4の水分除去が続 行される。 水分率の基準値は、 例えば 0 . 2 %に設定される。
一方、 水分率が基準値以内である場合には (ステップ S 2 0 3 ; Y e s レーザトーチ 1 0 0が予備加熱から本加熱に移行して、 接合部 3 4, 4 4同 士のレーザ溶着が開始される (ステップ S 2 0 4 )。 そして、 上記実施形態 と同様にして、 レーザ溶着が完了すると (ステップ S 2 0 5 )、 樹脂ライナ 1 1は仮接合状態から本接合状態となる。
以上のように、 本実施形態では、 水分測定装置 3 0 0の測定結果に応じて 予備加熱を行い、 接合部 3 4 , 4 4の水分率を所定の基準値にまで下げるこ とができる。 これにより、 接合部 3 4 , 4 4の水分率が溶着不良が発生しな い水分率になったところで、 レーザ溶着を開始することができ、 ロバスト性 の高いレーザ溶着が可能となる。 また、 製造工程の全体を通じて、 ライナ構 成部材 2 1 , 2 2の湿度管理が容易となる。 さらに、 レーザトーチ 1 0 0が 予備加熱装置を兼ねてレ、るため、 製造装置全体の構成を単純化できる。
なお、 水分測定装置 3 0 0の測定結果に応じて予備加熱を行うことは、 レ 一ザトーチ 1 0 0以外の予備加熱装置の場合にも有効であり、 上記各実施形 態に適用することができる。
[他の実施形態]
第 6実施形態〜第 1 2実施形態として説明した本発明のガス容器 1の製造 方法は、 様々な製造設備を用いて行うことができ、 適宜、 第 1〜第 4実施形 態に記載した製造設備を用いることができる。
例えば、 第 6実施形態の仮接合状態の樹脂ライナ 1 1をチャンバ一内に配 置して、 チャンバ一内を不活性ガス雰囲気下または真空状態にして、 接合部 3 4 , 4 4同士を予備加熱および またはレーザ溶着するようにしてもよい, こうすることで、 大気よりも低酸素雰囲気下で予備加熱および またはレー ザ溶着されるため、 各接合部 3 4, 4 4の酸化を抑制することができ、 接合 精度をより一層を高めることができる。
また、 レーザ溶着時に樹脂ライナ 1 1の内外に圧力差を付与して、 接合端 面 5 1 , 6 1同士の密着性を高めるようにしてもよレ、。 圧力差の付与は、 例 えばポンプにより、 榭脂ライナ 1 1の口金 3を介して榭脂ライナ 1 1の内部 を減圧または加圧することで行うことができる。 こうすることで、 第 1 0実 • 施形態で説明した加圧治具を不要または簡略化しても、 接合端面 5 1 , 6 1 同士の密着力を高めた状態で、 これをレーザ溶着により接合することができ る。 産業上の利用可能性
上記した本発明のガス容器 1について説明したレーザ溶着については、 榭 脂ライナ 1 1のみならず、 自動車部品や配管部品などの各種の樹脂成形品に 適用することができる。 例えば、 インテークマ-ホールドを複数の樹脂成形 材で構成して、 樹脂成形材同士をレーザ溶着で接合する場合にも、 上記した 接合部同士の構造、 レーザ溶着時における圧力差の付与、 レーザ溶着時にお ける不活性ガス雰囲気下または真空状態、 レーザ溶着工程に先行する予備加 熱や、 レーザ溶着部 7 0への発熱性材料 2 7 0の追加などを適用することで 接合精度を高めることができる。

Claims

請求の範囲
1 . 少なくとも一部が中空円筒状のライナ構成部材を、 複数個接合して構 成された樹脂ライナと、
前記樹脂ラィナの外周に配置された補強層と、
を有するガス容器であって、
前記複数のライナ構成部材の接合部同士は、 レーザ溶着により互いに接合 されているガス容器。
2 . 少なくとも一部が中空円筒状のライナ構成部材を、 複数個接合して構 成された樹脂ライナと、
前記樹脂ライナの外周に配置された補強層と、
を有するガス容器であって、
一のライナ構成部材の接合部と他のライナ構成部材の接合部とが接合され た接合部分は、 これらの接合部同士をレ一ザ溶着により互いに接合したレ一 ザ溶着部を有しているガス容器。
3 . 前記接合部分は、 前記レーザ溶着部と一体的にまたはその近傍に設け られた発熱性材料を有している請求項 2に記載のガス容器。
4 . 前記接合部同士は、 前記樹脂ライナの周方向に亘つてレーザ溶着によ り互いに接合されている請求項 1ないし 3のいずれか一項に記載のガス容器,
5 . 互いに接合される一方のライナ構成部材の接合部は、 レーザ透過性を 有し、 且つ他方のライナ構成部材の接合部は、 レーザ吸収性を有する請求項 1ないし 4のいずれか一項に記載のガス容器。
6 . 互いに接合される一方のライナ構成部材は、 レーザ透過性を有し、 且 つ他方のライナ構成部材は、 レーザ吸収性の部材を有する請求項 1ないし 4 のいずれか一項に記載のガス容器。
7 . 前記レーザ透過性を有する接合部は、 前記榭脂ライナにおいて外側に 位置し、 且つ前記レーザ吸収性を有する接合部は、.前記榭脂ライナにおいて 内側に位置する請求項 5または 6に記載のガス容器。
8 . 前記複数のライナ構成部材のうちの少なくとも一つは、 他のライナ構 成部材と接合される接合部と反対側に、 前記樹脂ライナの中空内部と外部と を連通するための連通部を有している請求項 1ないし 7のいずれか一項に記 載のガス容器。
9 . 互いに接合される一方のライナ構成部材の接合部は、 傾斜した第 1の 接合端面を有し、 且つ他方のライナ構成部材の接合部は、 前記第 1の接合端 面に対応して傾斜する第 2の接合端面であって、 レーザ溶着により当該第 1 の接合端面に接合される第 2の接合端面を有する請求項 1ないし 8のいずれ か一項に記載のガス容器。
1 0 . 当該ガス容器は、 高圧の可燃ガスを貯留可能に構成されている請求 項 1ないし 9のいずれか一項に記載のガス容器。
1 1 . 前記樹脂ライナ及び前記補強層を有する容器本体と、
前記容器本体の一端部に設けられた口金と、 を備えた請求項 1ないし 1 0 のいずれか一項に記載のガス容器。
1 2 . 少なくとも一部が中空円筒状のライナ構成部材を、 複数個接合して 構成される樹脂ライナを有するガス容器の製造方法であって、
互いに接合されるべき一方のラィナ構成部材の接合部をレーザ透過性の部 材で構成すると共に、 他方のライナ構成部材の接合部をレーザ吸収性の部材 で構成する第 1工程と、
前記第 1工程後に、 互いに接合されるべきライナ構成部材の接合部同士を 接触させる第 2工程と、
前記第 2工程後に、 前記レーザ透過性の部材からなる接合部側からレーザ を照射して、 接触状態の接合部同士をレーザ溶着により互いに接合する第 3 工程と、 を有するガス容器の製造方法。
1 3 . 前記第 2工程は、 前記レーザ透過性の接合部を、 前記レーザ吸収性 の接合部に対して外側から接触させることで行われ、
前記第 3工程は、 ラィナ構成部材の外側に配置したレーザ照射装置により、 前記レーザ透過性の接合部側からレーザを照射することで行われる請求項 1 2に記載のガス容器の製造方法。
1 4 . 前記第 3工程は、 互いに接合されるべき二つのライナ構成部材の內 外に圧力差を付与した状態で、 レーザを照射することを含む請求項 1 2また は 1 3に記載のガス容器の製造方法。
1 5 . 前記第 3工程における前記圧力差の付与は、 互いに接合されるべき 二つのライナ構成部材の内部の圧力および外部の圧力の少なくとも一方を調 整することで行われる請求項 1 4に記載のガス容器の製造方法。
1 6 . 前記第 3工程における前記圧力差の付与は、 互いに接合されるべき 二つのライナ構成部材の内部を略密閉状態として、 その略密閉空間を減圧ま たは加圧することで行われる請求項 1 5に記載のガス容器の製造方法。
1 7 . 前記第 3工程における前記圧力差の付与は、 互いに接合されるべき 二つのライナ構成部材の少なくとも一方に設けた連通部を介して、 前記密閉 空間を減圧または加圧することで行われる請求項 1 6に記載のガス容器の製 造方法。
1 8 . 前記第 2工程は、 互いに接合されるべき二つのライナ構成部材の接 合部同士をライナ構成部材の軸方向にォ一バラップして配置し、 且つそのォ ーバラップした部位同士を接触させることで行われる請求項 1 2ないし 1 7 のいずれか一項に記載のガス容器の製造方法。
1 9 . 前記第 2工程と前記第 3工程との間に、 互いに接合されるべき二つ のライナ構成部材の接合部同士を接触させた状態でァニール処理を行う工程 を、 更に有する請求項 1 2ないし 1 8のいずれか一項に記載のガス容器の製 造方法。
2 0 . 前記第 3工程は、 互いに接合されるべき二つのライナ構成部材をレ 一ザ照射装置に対し相対的に回転させながら、 前記接触状態の接合部同士を ライナ構成部材の周方向に亘ってレーザ溶着することで行われる請求項 1 2 ないし 1 9のいずれか一項に記載のガス容器の製造方法。
2 1 . 前記第 3工程は、 低酸素雰囲気で行われる請求項 1 2ないし 2 0の いずれか一項に記載のガス容器の製造方法。
2 2 . 前記第 1工程は、 互いに接合されるべき一方のライナ構成部材をレ 一ザ透過性の部材で構成すると共に、 他方のライナ構成部材をレーザ吸収性 の部材で構成することで行われる請求項 1 2ないし 2 1のいずれか一項に記 載のガス容器の製造方法。
2 3 . 前記第 3工程後に、 レーザ溶着により接合された二つのライナ構成 部材の外周面のつなぎ目が面一となるように、 当該二つのライナ構成部材の 少なくとも一方の外周面を削る工程を、 更に備えた請求項 1 2ないし 2 2の いずれか一項に記載のガス容器の製造方法。
2 4 . 互いに接合されるべき二つのライナ構成部材の少なくとも一方を予 備加熱する予備加熱工程を更に備え、
前記第 3工程は、 前記予備加熱工程の途中でまたは前記予備加熱工程の後 で実行される請求項 1 2ないし 2 3のいずれか一項に記載のガス容器の製造 方法。
2 5 . 前記予備加熱工程は、 互いに接合されるべき一方のライナ構成部材 の接合部と、 他方のラィナ構成部材の接合部との少なぐとも一方を予備加熱 することで行われる請求項 2 4に記載のガス容器の製造方法。
2 6 . 前記予備加熱工程は、 接触状態の接合部同士を予備加熱することで 行われる請求項 2 5に記載のガス容器の製造方法。
■ 2 7 . 前記予備加熱工程は、 接触状態のライナ構成部材同士の内側および 外側の少なくとも一方から、 接触状態の接合部同士を加熱することで行われ る請求項 2 6に記載のガス容器の製造方法。
2 8 . 前記予備加熱工程は、 熱源を有する予備加熱装置に対し、 接触状態 のライナ構成部材同士を相対的に回転させながら、 接触状態の接合部同士を 周方向に亘つて予備加熱することで行われる請求項 2 7に記載のガス容器の 製造方法。
2 9 . 前記第 3工程は、 レーザを照射するレーザ照射装置に対し、 接触状 態のライナ構成部材同士を相対的に回転させながら、 接触状態の接合部同士 を周方向に亘つて予備加熱することで行われる請求項 2 8に記載のガス容器 の製造方法。
3 0 . 前記予備加熱装置は、 接触状態のライナ構成部材同士の回転方向に おいて、 前記レーザ照射装置の上流側に位置している請求項 2 9に記載のガ ス容器の製造方法。
3 1 . 前記予備加熱工程を実行する予備加熱装置は、 ヒータ、 熱風装置、 高周波誘導加熱装置及びレーザ照射装置の少なくとも一つである請求項 2 4 ないし 3 0のいずれか一項に記載のガス容器の製造方法。
3 2 . 前記予備加熱工程に先立ち、 互いに接合されるべき一方のライナ構 成部材の接合部と、 他方のライナ構成部材の接合部との少なくとも一方に発 熱性材料を設ける工程を、 更に有する請求項 2 4ないし 3 1のいずれか一項 に記載のガス容器の製造方法。
3 3 . 前記発熱性材料は、 セラミックス、 黒鉛、 榭脂および金属の少なく も一つである請求項 3 2に記載のガス容器の製造方法。
3 4 . 前記予備加熱工程は、 ライナ構成部材の接合部の水分を測定する水 分測定装置の測定結果に応じて、 予備加熱することで行われる請求項 2 4な いし 3 3のいずれか一項に記載のガス容器の製造方法。
3 5 . 互いに接合される一方のライナ構成部材の接合部は、 傾斜した第 1 の接合端面を有し、 且つ他方のライナ構成部材の接合部は、 前記第 1の接合 端面に対応して傾斜する第 2の接合端面であって、 レーザ溶着により当該第 1の接合端面に接合される第 2の接合端面を有する請求項 1 2ないし 3 4の いずれか一項に記載のガス容器の製造方法。
3 6 . 前記ガス容器は、 高圧の可燃ガスを貯留可能に構成されている請求 項 1 2ないし 3 5のいずれか一項に記載のガス容器の製造方法。
3 7 . 少なくとも一部が筒状のライナ構成部材を、 複数個接合して構成さ れた樹脂ライナと、
前記樹脂ラィナの外周に配置された補強層と、
を有するガス容器であって、
前記複数のライナ構成部材の接合部同士は、 レーザ溶着により互いに接合 されているガス容器。
3 8 . 少なくとも一部が筒状のライナ構成部材を、 複数個接合して構成さ れる樹脂ライナを有するガス容器の製造方法であって、
互レ、に接合されるべき一方のライナ構成部材の接合部をレーザ透過性の部 材で構成すると共に、 他方のラィナ構成部材の接合部をレーザ吸収性の部材 で構成する第 1工程と、
前記第 1工程後に、 互いに接合されるべきライナ構成部材の接合部同士を 接触させる第 2工程と、
前記第 2工程後に、 前記レーザ透過性の部材からなる接合部側からレーザ を照射して、 接触状態の接合部同士をレーザ溶着により互いに接合する第 3 工程と、
を有するガス容器の製造方法。
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