WO2006132394A1 - 圧力容器及びその製造方法 - Google Patents

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Yasuyuki Iida
Natsuhiko Katahira
Koichi Takeuchi
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Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha
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Abstract

　本発明は、一対の口金（２０）を有する内殻（１０）と当該内殻の周囲に形成される補強層（３０）を備える圧力容器（１００）であって、当該一対の口金には、当該補強層の形成工程において補強部材（５０）が取り付け可能であって、かつ、所定機能を果たす機能部品（６０）も取り付け可能な構造を備えていることを特徴とする。これにより、製造時における圧力容器の拡張変形をも補強部材によって防止可能であり、かつ、補強部材を取り除いた後の開口も有効活用が可能となる。

Description

明細書 圧力容器及ぴその製造方法 技術分野
本発明は、 補強部材を着脱自在に取り付けられる圧力容器の構造及ぴその 製造方法に関する。 背景技術
充填ガス用の圧力容器の製造においては、 充填容体の周囲に補強層を設け る場合に、充填容体の力学的強度を増し、充填容体の変形を防ぐ必要がある。 この目的を達成するものとして、 例えば特開平 1 1一 1 3 9 9 4号公報に 記載された発明では、 開口部を有する充填容体の開口部から補強棒を挿入し 補強棒を開口部の反対内壁に当接せしめて^ ί真 ^本内に補強棒を仮設した後、 この充填容体の外周に補強層を設けて F R P製圧力容器を製造していた。 発明の開示
しかしながら、 前記公報に記載された発明は、 充填容体の開口部の反対内 壁に嵌合部 設け、 補強棒を該嵌合部に圧接状態に 「当接せしめる」 もので あり、 単に充填容体が収縮方向に変形することを防止するのみであり、 拡張 変形することは防止できなかった。
また、補強棒を取り除いた後に嵌合部をどのように取り扱うかについては、 何ら記載がなかった。
そこで、 本発明の目的は、 製造時における圧力容器の拡張変形をも補強部 材によって防止可能であり、 かつ、 補強部材を取り除いた後の,開口も有効活 用が可能な圧力容器およびその製造方法を提供する'ものである。 上記目的を達成するため、 本発明は、 内殻と当該内殻の周囲に形成される 補強層を備える圧力容器であって、 当該補強層の形成工程において補強部材 が取り付け可能であって、 当該補強部材との相互作用により当該内殻の拡張 変形を規制する変形規制部を備えると共に、 前記形成工程で取り付けられた 前記補強部材が当該圧力容器の完成後に除去されてなる圧力容器を提供する ものである。
この構成によれば、 変形規制部が、 圧力容器全体が拡張しょうとするとそ の動きを補強部材と構造的に相互に作用し合うことで規制するように作用す る。 このため、 圧力容器の製造工程において、 内圧が外圧に勝り拡張変形さ せるような力が作用した場合には、 少なくとも拡張方向への圧力容器の変形 が防止される。
さらに、 圧力容器の製造時に一時的に使用した補強部材は圧力容器の完成 後、 すなわち、 圧力容器の使用時には除去され、 当該圧力容器内に残置され ることがないので、 圧力容器の完成後も捕強部材を当該容器内に固定し続け ておくための固定構造や、 この固定構造内に補強部材と該補強部材を固定す - る固定部材との間の気密性を確保するためのシール構造が不要となる。
ここで、 「捕強層の形成工程」 とは、例えばフィラメントワインデイング方 による繊維 （カーボン繊維等） の卷き付け工程、 加熱工程、 及ぴ冷却工程の うち、 少なくとも一つの工程を含むような工程をいう。
例えば、 上記変形規制部は、 内殻に設けられた一対の口金である。 この構 成によれば、 変形規制部が、 口金つまり圧力容器全体が拡張しょうとすると その動きを規制するように作用する。 このため、 圧力容器の製造工程におい て、 内圧が外压に勝り拡張変形させるような力が作用した場合には、 少なく とも拡張方向への圧力容器の変形が防止される。 また、 変形規制部が口金の 縮小方向への移動することも規制する場合には、 圧力容器全体の縮小も規制 ずるので、 外圧が内圧に勝り縮小変形させるような力が作用した場合にも圧 力容器の変形が防止される。
また、 口金の少なくとも一方は、 補強部材を連結する連結部を有すること は好ましい。 一方の変形規制部の連結部が補強部材を連結すれば、 この補強 部材は連結部に固定されるため、 他方の変形規制部の構造によって当該連結 部の動きが規制されるようになる。 他方の変形規制部が口金の拡張方向への 移動を規制するようなストッパ構造を備えていれば、 全体として圧力容器の 拡張変形を規制するように作用する。 また他方の変形規制部が口金を一時的 に固定するような連結構造を備えていれば、 全体としては圧力容器の拡張変 形も縮小変形も規制するように作用する。 なお、 口金のうち少なくとも一方 が連結部であれば足り、 他の一方は必ずしも連結部ではなくてもよい。 連結 部でない口金については、 必ずしも後述するような所定機能を果たす機能部 品を取り付け可能でなくてもよく、 初めから閉鎖された構造を備えていても よい。
ここで連結部は、 口金と補強部材とを着脱自在に連結する構造を備える。 着脱自在に補強部材を連結するものであれば、 製造工程による取り付け、 そ - の後の取り外しが容易である。 このような連結部の構造としては、 口金と補 強部材との螺合構造であることが考えられる。 螺合構造であれば、 固定と解 放とが容易だからである。
ここで連結部は、 所定機能を果たす機能部品を取り付け可能な構造を備え ることが好ましい。 連結部に機能部品が取り付け可能であれば、 圧力容器の 製造後にその連結部に機能部品を装着することができ、 連結部を製造時と完 成後とで異なる目的で利用することができ、 効率的である。
前記補強部材および前記変形規制部は、 当該圧力容器の長手方向の拡張変 形は規制するが縮小変形は許容するものであってもよい。 その一例として、 前記変形規制部を一対有する構成において、 前記補強部材の一端側と前記変 形規制部の一方とは、 互いに螺合可能なねじ切り構造を有する一方で、 前記 補強部材の他端側と前記変形規制部の他方とは、 気密状態を維持したまま相 対変位可能な摺動自在構造を有するものが挙げられる。
この構成によれば、 圧力容器の製造中に、 当該圧力容器にその長手方向に 収縮 （縮小） 変形させるような外力が作用しても、 かかる外力を拘束するこ となく吸収して圧力容器の永久変形や損傷の発生を回避することが可能にな るので、 当該変形に対する特別な対策が不要あるいは軽減される。
また本発明は、 一対の口金を有する内殻と当該内殻の周囲に形成される補 強層を備える圧力容器であって、 当該一対の口金には、 当該補強層の形成ェ 程において補強部材が取り付け可能であって、 かつ、 所定機能を果たす機能 部品も取り付け可能な構造を備えていることを特徴とする圧力容器及びその 製造方法を提供するものである。
上記構成によれば、口金に機能部品が取り付け可能に構成されているので、 圧力容器の製造工程においては補強部材を取り付けて圧力容器の変形を規制 する目的のために当該口金を利用可能であり、 圧力容器の完成後には、 補強 部材の代わりに機能部品を装着することができ、 連結部を製造時と完成後と -で異なる目的で利用することができ、 効率的である。
例えば 「機能部品」 としては、 一対の口金の少なくとも一つに設けられた 圧力容器を密閉する密閉部品であることが考えられる。また、「機能部品」は、 一対の口金の少なくとも一つに設けられた圧力容器の内部と圧力容器の外部 とを連通させる配管であってもよい。 さらに 「機能部品」 は、 一対の口金の 少なくとも一つに設けられた圧力容器の内部と圧力容器の外部とを連通させ る配管及び弁部材の集合部品であってもよい。 またさらに 「機能部品」 は、 一対の口金の少なくとも一つに設けられた圧力容器内の流体状態に関する物 • 理量を検出する計測部品であってもよい。
さらに本発明は、 口金を有する内殻と当該内殻の周囲に形成される補強層 を備える圧力容器の製造方法であって、 当該内殻 形成後に当該内殻の周囲 に当該補強層を形成する際、 当該口金に補強部材を設けてから当該補強層を 形成し、 当該補強層形成後に、'当該補強部材を当該口金から取り除き、 当該 補強部材を取り除いた当該口金に所定機能を果たす機能部品を取り付けるこ とを特徴とする圧力容器の製造方法でもある。
上記製造方法によれば、 補強層形成時の変形を防止するために口金を補強 部材取り付け手段として利用し、 補強層形成後には、 補強部材の代わりに機 能部品を取り付けることで、 当該機能部品の取り付け端部 （開口部） として 利用することができ、 効率的で無駄がない。
図面の簡単な説明 図 1は、 本実施形態 1の圧力容器の軸心に沿った断面図。
図 2は、 圧力容器の一方の口金付近の拡大断面図。
図 3は、 射出成形、 レーザ溶着、 補強部材取り付けの各工程を示す図。 図 4は、 カーボン繊維を所定層数巻き付ける工程を示す図。
図 5は、 カーボン繊維の本巻き付け工程、 加熱工程、 補強部材抜き取りェ -程を示す図。
図 6は、 本実施形態 2の圧力容器の軸心に沿った断面図。
図 7は、 本実施形態 3の圧力容器の軸心に沿つた断面図。
図 8は、本実施形態 4の、発明の完成時における機能部品を取り付けた図。 図 9は、 圧力容器使用時の所定機能を果たす機能部品を例示する図。
発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明の実施の最良の形態としての実施例を挙げて、 本発明をより 具体的に説明する。 当該実施の形態は、 単なる例示に過ぎず、 本発明は以下 の実施の形態に限定されることなく種々に変形して適用することが可能であ る。 . (実施形態 1 )
図 1乃至図 5を参照しながら、 実施形態 1について説明する。 この実施形 態は、 当該補強層の形成工程において補強部材が取り付け可能であって、 補 強部材との相互作用により当該内殻の拡張変形を規制する変形規制部として、 一対の口金を備える圧力容器の構造に関する。 特に実施形態 1では、 一つの 口金の両側に連結部を備え、 圧力容器の拡張変形も縮小変形も規制するよう な態様に関する。
図 1は、本実施形態 1の圧力容器（タンク）の軸心に沿った断面図である。 図 1に示すように、 本実施形態 1の圧力容器 1 0 0は、 大きく内殻 （ライナ 一） 1 0と、 口金 2 O A及び 2 0 Bと、 補強層 3 0とから構成されている。 捕強部材 5 0 aは、 当該圧力容器 1 0 0の製造時の補強層形成工程中におい て補強のために一時的に装着されるものであり、 完成したら除去されるもの であるため、 破線で示してある。
内殻 （ライナー） 1 0は、 圧力容器 1 0 0の内殻であり、 加熱により成型 可能なポリエチレン樹脂、 ポリプロピレン樹脂、 ポリカーボネイト、 ナイ口 ン、 アクリル、 ポリエチレンテレフタレート、 ウレタン樹脂、 A B S樹脂等 の各種熱可塑性樹脂、 或いはアルミ等の金属等から構成され、 通常は樹脂性 の半球状のライナーをレーザ溶着して容器状に形成されている。.
補強層 3 0は、内殻 1 0の周囲にフィラメントワインデイング法（F W法） により繊維を巻きつけて形成されるものであり、 当該圧力容器 1 0 0に高圧 にガスを充填した場合でも十分な機械的剛性を付与する構造体となっている。 なお、 補強層 3 0は外殻ともいう。
図 1に示すように、 本発明の金属製の口金 2 O A及び 2 0 Bは、 圧力容器 1 0 0の長手方向の両端に配置されている。 本実施形態 1では、 それぞれの 口金 2 O A及び 2 0 B力 金属製の補強部材 5 0 aとの相互作用によって本 明の変形規制部及び連結部として機能する。 当 実施形態 1では、 口金 2 O Aと 2 0 Bとは同一の対称的な構造を備えているため、 一方の口金の構造 のみ説明する。
図 2は、 圧力容器の口金 2 O A付近の拡大断面図である。
図 2に示すように、 口金 2 O Aの開口部 2 1 0の内面には、 製造時におい て補強部材 5 0 aに設けられているねじ切り構造 5 0 1と螺合可能に、また、 完成後に機能部品 6 0に設けられているねじ切り構造 6 0 1と螺合可能に、 ねじ切り構造 2 1 1が設けられている。 製造時に装着される補強部材 5 0 a ' の端部には、 この口金 2 O Aの開口部 2 1 0と螺合可能に前記ねじ切り構造 5 0 1が設けられている。 口金 2 O Aの開口部 2 1 0の内壁にシール部材 2 1 2が設けられていることは好ましい。 シール部材を設ければ、 補強部材 5 0 aを口金 2 0に連結した場合、 または、 機能部品 6 0を補強部材 5 0 aの 取り外し後に取り付けた場合に圧力容器 1 0 0の気密性を担保することがで きるからである。 シール部材は、 例えばエストラマー等の弾性部材で形成さ れた Oリングゃパッキン構造である。
なお、 補強部材 5 0 aのねじ切り構造 5 0 1周辺にもシール部材 5 0 2を -設けたり、 機能部品 6 0のねじ切り構造 6 0 1の周辺にもシール部材 6 0 2 を設けたりすることは、 さらに気密性を担保できるために好ましい。
また、 口金 2 0の連結部は、 螺合構造以外の係合手段によっても構成可能 であるが、 螺着構造によればより確実に補強部材 5 0 aを開口部 2 1 0に係 合させることが可能になるのでより好ましい。 .
口金 2 0は、 第 1部材 2 1、 第 2部材 2 2、 固定部材 2 3の、 大きく 3つ の部品から構成されている。 第 1部材 2 1と第 2部材 2 2とは一体化されて おり、 両者を連通して、 開口部 2 1 0が設けられている。 第 1部材 2 1の開 口部にはねじ切り構造 2 1 1が設けられている。 固定部材 2 3は、 第 2部材 2 2の周囲に設けられた円周溝 2 2 1に嵌め込まれており、 円周溝 2 2 1に 当'接する部分に設けられた O (ォ一） リング 2 4に'より、 第 2部材 2 2に対 して相対的に回転可能になっている。 ワインデイングの際、 圧力容器 1 0 0 の両端において、 この固定部材 2 3がワインデイング装置に保持されること により、 第 2部材 2 2に連結する圧力容器 1 0 0全体を相対的に回転させ、 ワイヤ （繊維） の巻き付けができるようになつている。 固定部材 2 3の内周 側であって、 Oリング 2 4で挟まれた領域には、 円周方向に沿って円周溝 2 3 1が設けられており、 この円周溝 2 3 1に連通するように、 固定部材 2 3 の外周面と内周面とを連通する連通路 2 3 3が設けられている。 連通路 2 3 3の外周面側開口にはストツノ、 ° 2 3 4により通気パイプ 2 6が固定されてい る。 第 2部材 2 2に設けられた円周溝 2 2 1の中で、 固定部材 2 3の円周溝 2 3 1に対応する部分には、 開口部 2 1 0と連通する連通路 2 2 1が設けら れている。
捕強部材 5 0 aは、 圧力容器 1 0 0の製造時にのみ用いられ、 完成時には 取り除かれるものである。 捕強部材 5 0 aは、 補強層 3 0を形成している場 合に加えられる強い変形応力において当該圧力容器 1 0 0の内殻 1 0が変形 しないように保つ構造体である。 そのため、 補強部材 5 0 aは、 金属等の耐 -熱性の高い素材から形成されている。
補強部材 5 0 aの両端部に設けられたねじ切り構造 5 0 1は、 口金 2 O A 及ぴ 2 0 Bの開口部 2 1 0におけるねじ切り構造 2 1 1に螺合可能になって いる。 補強部材 5 0 aの内部には、 ねじ切り構造 5 0 1の中心側と端部側と を連通する連通路 5 0 3が設けられている。 連通路 5 0 3の外側開口には、 円周溝 5 0 4が設けられており、 ねじ切り構造 5 0 1が開口部 2 1 0のねじ 切り構造 2 1 1と正しく螺合した場合に第 2部材 2 2に設けられた連通路 2 2 2がこの円周溝 5 0 4に対向するようになっている。
上記のような構造により、 ワインデイング工程であって圧力容器 1 0 0が 全体的に回転している状態であっても、 圧力容器 1 0 0の内部と外部とが連 i し、 圧力容器 1 0 0の内部からガスを供給したり 'ガスを除去したりが自在 にできるようになつている。 すなわち、 補強部材 5 0 aを口金 2 0に取り付 け、 圧力容器 1 0 0の両端の固定部材 2 3をワインデイング装置に固定した 場合に、 圧力容器 1 0 0の内気が、 補強部材 5 0の連通路 5 0 3、 円周溝 5 0 4を経て、 第 2部材 2 2の連通路 2 2 2から、 固定部材 2 3の円周溝 2 3 1、 連通路 2 3 3へと連通し、 さらに通気パイプ 2 6を経て外気と連通する ようになつている。 したがって、 捕強部材 5 0 aが圧力容器 1 0 0の補強構 造となっている製造工程においても、 内気と外気との通気が可能であり、 圧 力容器 1 0 0の内圧を高めたり低めたりが自在にできるようになつている。 なお、 図 1では、 補強部材 5 0 aの両端に連通路 5 0 3が設けられている 様子が図示されているが、 片方の連通路だけを設けてもむろんよい。 また、 補強部材 5 0 aは前記圧力容器 1 0 0の内殼 1 0の口金 2 0に対して内殻 1 0の変形を規制するように取り付け可能であれば足り、内殻内部のみならず、 内殻外側その他の場所に設けてもよい。 補強部材 5 0 aは、 口金 2 0との相 互作用により当該圧力容器 1 0 0の変形規制が可能であれば、 棒状のほか、 屈曲形状をしていても、 他のいかなる形状でもよい。
- この構成によれば、 口金 2 0が、 補強部材 5 0 aとの相互作用により本発 明の変形規制部として、 つまり圧力容器 1 0 0の全体が拡張しようとすると その動きを規制するように作用するので、 圧力容器 1 0 0の製造工程におい て、 圧力容器' 1 0 0の内圧が外圧に勝り拡張変形させるような力が作用した 場合には、 少なくとも拡張方向への圧力容器 1 0 0の変形が防止される。 ま た、 両端の口金 2 O A及ぴ 2 0 Bが共に補強部材 5 0 aと螺合する連結部と してねじ切り構造 2 1 1を備えるので、 口金 2 O A及び 2 0 Bの縮小方向へ の移動することも規制され、 圧力容器 1 0 0の全体の縮小も規制され、 圧力 容器 1 0 0の外圧が内圧に勝り、 全体を縮小変形させるような力が作用した 場合にも圧力容器 1 0 0の変形が防止される。 .
'従って、 補強部材 5 0 aが補強層 3 0の形成エ^において圧力容器 1 0 0 に取り付けられると、 圧力容器 1 0 0の機械的剛性が増し、 圧力容器 1 0 0 の内殼 1 0の収縮方向の変形のみならず拡張変形も防止される。
次に、 図 3〜図 5を参照しながら、 本圧力容器 1 0 0の製造方法を説明す る。
図 3は、 口金 2 0が取り付けられた半球状の、 より具体的に、 半球部と円 筒部とを有する樹脂性の内殻 1 0 aと 1 0 bとをレーザで溶接する手順を示 す図である。 図 4は、 補強部材 5 0 aが固定された内殻 1 0を、 フイラメン トワインデイング装置に設置し、 内殼 1 0を回転させながらカーボン繊維を 所定層数巻き付ける手順を示す図である。 図 5は、 規定数までカーボン繊維 を巻いたら、 圧力容器 1 0 0本体を加熱炉に入れ、 所定温度で所定時間加熱 し、 カーボン繊維を硬化させる手順を示す図である。
図 3に説明するように、 まず射出成形工程 （S T 1 ) において、 口金 2ひ を金型にセットしてから内殻用の樹脂材料を射出して、 分割された半球状の 内殻 1 0 aと 1 0 bとを成型する （口金インサート成型)。次いで、 レーザ溶 着工程 （S T 2 ) において、 半球状の内殻 1 0 aと 1 0 bとを開口面を合わ せて、 その接合部に沿ってレーザ溶着装置 1からレーザ光 Lを照射し、 口金 2 0が取り付けられた半球状の内殻 1 0 aと 1 0 bとをレーザで溶接し、 容 器状に成形する。
次に図 3に示すように、 一方の口金 2 0の開口部 2 1 0から補強部す才 5 0 aを揷入し、 補強部材 5 0 aの両端に設けられたねじ切り構造 5 0 1を、 双 方の口金 2 O A及び 2 0 Bのねじ切り構造 2 1 1にそれぞれ螺合させる （S T 3 )。 これによつて、当該内殻 1 0は拡張変形も縮小変形も規制されるよう になる。
次に図 4に示すように、 補強層形成工程 （S T 4 ) において、 補強部材 5 0 aが固定された内殻 1 0を、 フィラメントワインデイング装置に設置し、 口金 2 O A及び 2 0 Bの固定部材 2 3をフイラメン'トワインディング装置に 固定する。 そして、 内殻 1 0を回転させながらカーボン繊維ロール 2に巻か れているカーボン繊維 3 0 aを内殻 1 0の周囲に所定層数巻き付け仮固定す る。 カーボン繊維 3 0 aは、 一旦樹脂材料が充填された樹脂槽 3を通ってか ら供給されるため、 巻き付けられた後に固着され緩むことがなくなる。 この とき、 通気パイプ 2 6からガスを内殻 1 0内部に供給して、 カーボン繊維が 卷き付けられることで高まる外圧に対応するように、内殻 1 0の内圧を高め、 内外圧力のパランスを保つようにする。
巻きつける繊維は、 カーボン繊維のほか、 ァラミド繊維、 ガラス繊維、 ポ リオレフィン繊維等の各種繊維を用いることができるが、 途中から熱硬化性 樹脂であるエポキシ樹脂等も巻き込んで形成される。この繊維の巻きつけは、 フィラメントワインディング法の他、 テープワインディング法その他の方法 によってもよい。
次に、 図 5に示すように、 本卷き工程において、 ヘリカル卷き （S T 5 ) とフープ卷き （S T 6 ) とを併用して、 一定の厚みにカーボン繊維 3 0 aが 積層され補強層 3 0を構成するようになるまで、 規定数カーボン繊維 3 0 a - を巻く。 本巻き工程が終了したら、 加熱工程 （S T 7 ) において、 圧力容器 1 0 0本体を加熱炉に入れ、 所定温度で所定時間加熱し、 カーボン繊維を硬 ィ匕させる。 このとき内殻 1 0内部の圧力は高圧に維持する。
加熱炉から'圧力容器 1 0 0を取り出し冷却されたら、 補強部材 5 0を回転 させて螺合を解除し、 補強部材 5 0 aを取り去る （S T 8 )。
最後に、 補強部材 5 0 aを取り出した後の口金 2 0の開口部 2 1 0に、 仕 様に応じた機能部品 6 0を取り付ける。 例えば、 一方の口金 2 O Aに取出バ ルブを取り付け、 他方の口金 2 0 Bには開口を閉鎖する部品を取り付ける。 機能部品の取り付けについては、 実施形態 4で後述する。
この製造方法によれば、 補強層形成時の変形を防止するために口金 2 O A 及び 2 0 Bを補強部材 5 0 aの取り付け手段としで利用し、 捕強層 3 0の形 成後には、 補強部材 5 0 aの代わりに機能部品 6 0を取り付けることで、 当 該機能部品 6 0の取り付け端部（開口部 2 1 0 )として利用することができ、 効率的で無駄がない。
従って、 圧力容器 1 0 0の補強層形成工程後、 補強部材 5 0 aを取り除い た後の開口.部 2 1 0を有効活用でき、 所定機能を果たす機能部品 6 0を取り 付ける場合にも新たな開口部 2 1 0を設ける必要がなく、 圧力容器 1 0 0の 製造工程が簡素化される。
(実施形態 2 )
本発明の実施形態 2について説明する。
上記実施形態 1では、 ねじ切り構造 2 1 1の連結部によつて補強部材 5 0 aが口金 2 O A及び 2 0 Bに仮固定される変形規制部の構造であつたが、 こ の実施形態 2では、 双方の口金と補強部材とが相互作用によりストツノ とし て機能し、 圧力容器の縮小方向には変形を許容するが、 拡張方向には変形を 規制するよう構成された例に関する。
図 6は、 本実施形態 2の圧力容器の軸心に沿った断面図である。
- 図 6に示すように、 本実施形態 2の圧力容器 1 0 0は、 大きく内殼 （ライ ナー） 1 0と、口金 2 O A及び 2 0 Cと、補強層 3 0とから構成されている。 補強部材 5 0 bは、 当該圧力容器 1 0 0の製造時の補強層形成工程中におい て補強のために一時的に装着されるものであり、 完成したら除去されるもの であるため、 破線で示してある。 このうち口金 2 0 Cと補強部材 5 0 b力 実施形態 1の構造と異なる。
圧力容器本体 （1 0 0 )、 内殻 （ライナー） 1 0と、 補強層 3 0は実施形態 1と同様であるので、 それらの説明は省略する。
図 6に示すように、 本実施形態 2の口金 2 0 A及ぴ 2 0 Cは、 実施形態 1 と同様に、 圧力容器 1 0 0の長手方向の両端に配され、 口金 2 .0 Aが、 本発 明'の変形規制部及び連結部として、口金 2 0 Cが変^規制部として機能する。 当該実施形態 2では、 口金 2 O Aの構造は実施形態 1と同様であるが、 口金 2 0 Cの構造が実施形態 1と異なるため、口金 2 0 Cについてのみ説明する。 口金 2 0 Cは、 実施形態 1と同様に、 第 1部材 2 1、 第 2部材 2 2、 固定 部材 2 3の、 大きく 3つの部品から構成され、 第 2部材 2 2は、 相対的に回 転可能に固定部材 2 3を保持している。 第 1部材 2 1と第 2部材 2 2とは一 体化ざれており、 両者を連通して、 開口部 2 1 0が設けられているが、 この 開口部 2 1 0の内面には、 実施形態 1と異なり、 ねじ切り構造が設けられて いることはなく、 補強部材 5 0 b力 S口金 2 0 Cの開口部 2 1 0内面に対して 摺動自在となるように構成される。
また、 これら開口部 2 1 0の内面と補強部材 5 0 bとの間 （摺動面） は、 開口部 2 1 0に対して補強部材 5 0 bが相対移動可能となるような図示せぬ 周知のシール構造を介してシールされている。 このような構成においても、 上記の実施形態 1と同様に、 圧力容器 1 0 0の使用時にパルプ等の機能部品 6 0が取り付けられる開口部 2 1 0を有効に利用して圧力容器 1 0 0を製造 することができる。
当該実施形態 2に用いられる補強部材 5 0 bの構造も実施形態 1とは異な る。 すなわち、 補強部材 5 0 bの一方の端部は、 実施形態 1と同様にねじ切 り構造 5 0 1を有する連結部となっているが、 他方の端部は口 2 0 Cに対 し摺動自在となっており、 圧力容器 1 0 0の長手方向の縮小変形は許容する が拡張変形は規制するストッパを構成するようになっている。 他方の端部に はナツト 5 1と係合可能に、 ナット 5 1と螺合するためのねじ切り構造 （図 示しない） が設けられている。
口金 2 0 Cの開口部 2 1 0の内径は、 補強部材 5 0 bの径よりは大きく、 補強部材 5 0 bの端部に取り付けられるナツト 5 1の外径よりは小さくなる ように構成されている。このような径の大小関係と上記シール構造とにより、 癩強部材 5 0 bを取り付けた際に、 補強部材 5 0 は口金 2 0 Cに対して気 密状態を維持したまま摺動自在となる。 製造工程時に、 補強部材 5 O bを取 り付けて、 他方の端部 （口金 2 0 C側） のねじ切り構造にナツト 5 1を締結 することにより、 口金 2 0 Cは、 内殼 1 0の縮小方向に対しては摺動自在と なり内殻 1 0の変形を許可するが、 内殻 1 0の拡張方向に対してはナツト 5 1が口金 2 0 Cと当接してストッパとしての機能を果たし、 変形規制部とし て機能する。
この構成によれば、 実施形態 1と同様に、 変形規制部が、 口金 2 O A及ぴ 2 0 Cつまり圧力容器 1 0 0の全体が拡張しょうとするとその動きを規制す るように作用するので、 圧力容器 1 0 0の製造工程において、 内圧が外圧に 勝り拡張変形させるような力が作用した場合には、 拡張方向への圧力容器 1 0 0の変形が防止される。 従って、 補強部材 5 0 bが補強層 3 0の形成工程 において圧力容器 1 0 0に取り付けられると、 圧力容器 1 0 0の機械的剛性 が増し、 圧力容器 1 0 0の内殻 1 0の拡張変形が防止される。
一方、 本実施形態 2では、 変形規制部が一方の口金 2 0 C側における縮小 方向への移動を許容している点で、 実施形態 1とは異なる作用を奏する。 例えば、 カーボン繊維を圧力容器 1 0 0の周方向及び長手方向に対して傾 斜させつつ略長手方向に沿って巻き付けるヘリカル卷きにおいては、 圧力容 器 1 0 0に巻き付けられたカーボン繊維の張力が当該圧力容器 1 0 0の長手 方向に作用し、 これにより、 圧力容器 1 0 0が長手方向に収縮してしまうこ とが起こり得るが、 本実施形態 2では、 上記実施形態 1とは異なる作用によ り、 かかる圧力容器 1 0 0の長手方向の収縮に対する特別な対策が不要ある いは軽減される。
また、 圧力容器 1 0 0の製造に際し、 例えば実施形態 1の加熱工程 （S T 7 ) におけるような樹脂硬化の過程で収縮する性質を有する樹脂をカーボン 繊維のパインダとして用いた場合にも、 当該硬化過程で圧力容器 1 0 0が長 丰方向に収縮してしまうことが起こり得るが、 本卖施形態 2では、 上記実施 形態 1とは異なる作用により、 力かる収縮に対する特別な対策が不要あるい は軽減される。
(実施形態 3 )
図 7を用いて、 本実施形態 3について説明する。 この実施形態 3は、 双方 の口金にストッパを備える例に関する。
図 7は、 本発明の圧力容器の軸心に沿った断面図である。
図 7に示すように、 本実施形態 3の圧力容器 1 0 0は、 大きく内殻 （ライ ナー） 1 0と、口金 2 0 C及ぴ 2 0 Dと、補強層 3 0とから構成されている。 補強部材 5 0 cは、 当該圧力容器 1 0 0の製造時の補強層形成工程中におい て補強のために一時的に装着されるものであり、 完成したら除去されるもの であるため、 破線で示してある。
圧力容器本体 （1 0 0 )、 内殻 （ライナー） 1 0と、 補強層 3 0は実施形態 1と同様であるので、 それらの説明は省略する。
図 7に示すように、 本発明の口金 2 0 C及ぴ 2 O Dは、 実施形態 1と同様 に、 圧力容器 1 0 0の長手方向の両端に配され、 それぞれの口金 2 0 C及ぴ • 2 0 Dともが、 本発明の変形規制部及び連結部として機能する。 当該実施形 態 3では、 口金 2 0 Cと 2 0 Dとは同一の対称的な構造を備えているが、 い ずれも実施形態 2における口金 2 0 Cと同様の構成であるため、.説明を省略 'する。
実施形態 3に用いられる補強部材 5 0 cは、 その両端に図示しないねじ切 り構造を備えており、 ナット 5 1が取り付け可能になっている点で、 前記実 施形態と異なる。 口金 2 0 C、 口金 2 0 Dのそれぞれの開口部 2 1 0の内径 は、 補強部材 5 0 cの径よりは大きく、 補強部材 5 0 cの端部に取り付けら れるナツト 5 1の外径よりは小さくなるように構成されている。
また、 これら開口部 2 1 0の内面と補強部材 5 0 cとの間 （.摺動面） は、 ^施形態 2と同様に、 開口部 2 1 0に対して補強部'材 5 0 cが相対移動可能 となるような図示せぬ周知のシール構造を介してシールされている。 したが つて、 上記の実施形態 1と同様に、 圧力容器 1 0 0の使用時にバルブ等の機 能部品 6 0が取り付けられる開口部 2 1 0を有効に利用して圧力容器 1 0 0 を製造することができる。
このような径の大小関係と上記シール構造とにより、 補強部材 5 0 cを取 り付けた際に、 補強部材 5 0 cは口金 2 0 C及び 2 0 Dに対していずれも気 密状態を維持したまま摺動自在となる。 製造工程時には、 補強部材 5 0 cを 取り付けて両方の端部にナツト 5 1を締結することにより、 口金 2 0 C、 口 金 2 O Dは、 内殻 1 0の縮小方向に対しては摺動自在となり内殻 1 0の変形 を許可するが、 内殻 1 0の拡張方向に対してはナット 5 1が口金 2 0 C、 口 金 2 O Dと当接してストツノ としての機能を果たし、 変形規制部として機能 する。
この構成によれば、 実施形態 1と同様に、 変形規制部が、 口金 2 0 C及び 2 0 Dつまり圧力容器 1 0 0の全体が拡張しょうとするとその動きを規制す るように作用するので、 圧力容器 1 0 0の製造工程において、 内圧が外圧に - 勝り拡張変形させるような力が作用した場合には、 少なくとも拡張方向への 圧力容器 1 0 0の変形が防止される。
従って、 補強部材 5 0 cが補強層 3 0の形成工程において圧力容器 1 0 0 に取り付けられると、 圧力容器 1 0 0の物理的強度が増し、 圧力容器 1 0 0 の内殻 1 0の拡張変形が防止される。
一方、 本実施形態 3においても実施形態 2と同様に、 変形規制部が口金 2 0 C及ぴ 2 0 Dの縮小方向への移動を許容することになるので、 ヘリカル卷 きによって圧力容器 1 0 0に卷き付けられたカーボン繊維による圧力容器 1 0 0の長手方向の収縮や、 カーボン繊維のバインダとして用いられた硬化収 縮性の樹脂による圧力容器 1 0 0の長手方向の収縮に対する特別な対策は、 木要あるいは軽減される。 ' (実施形態 4 )
図 8及ぴ 9を用いて、本実施形態 4について説明する。この実施形態 4は、 圧力容器の口金に取り付けられる、 所定機能を果たす機能部品に関する。 図 8は、 圧力容器 1 0 0に取り付け可能な所定機能を果たす機能部品を取 り付けた様子を示す。 圧力容器本体 （1 0 0 )、 内殻 （ライナー） 1 0、 口金 2 0 A及び 2 0 B、 補強層 3 0は実施形態 1と同様であるので説明を省略す る。 すなわち、 本実施形態の圧力容器 1 0 0は、 内殻 1 0の両端にねじ切り 構造 2 1 1を備えた口金 2 O A及ぴ 2 0 Bを備えたものである。 本実施形態 に係る機能部品 6 0 a及ぴ 6 0 bは、 その口金 2 O A及ぴ 2 0 Bにそれぞれ に取り付けられる。
具体的には、 図 8に示すように、 本実施形態 4の圧力容器 1 0 0は、 大き く内殻 （ライナー） 1 0と、 口金 2 O A及び 2 0 Bと、 補強層 3 0、 圧力容 器に取り付け可能な所定機能を果たす機能部品 6 0 a及ぴ 6 0 bとから構成 されている。 機能部品 6 0 a及び 6 0 bは、 ねじ切り構造 6 0 1を有し、 口 金 2 O A及び 2 0 Bに設けられたねじ切り構造 2 1 1と螺合可能に構成され ている。 これら機能部品 6 0 a及び 6 0 bは、 口金 2 O A及ぴ 2 0 Bと気密 性を担保しながら連結可能となっていれば十分であり、 その機能 （種類） は 圧力容器 1 0 0の用途に応じて種々に選択可能である。
図 9 ( a ) 'に機能部品 6 0 aの構造、 図 9 ( b ) に機能部品 6 0 bの構造 を示す。
図 9 ( a )は、弁の集合体としての機能部品 6 0 aの断面構造である。 図 9 ( a ) に示すように、 機能部品 6 0 aは、 周囲に口金 2 0 Aまたは 2 0 B のねじ切り構造 2 1 1と螺合可能にねじ切り構造 6 0 1が設けられ、 内部の 連通路には、 複数の弁が設けられている。 それら弁としては、 遮断弁 6 2 A 及ぴ 6 2 B、調圧弁 6 3が設けられている。ねじ切り構造 6 0 1 ,の両側には、 ジール部材 （Oリング） が設けられる。 ' 図 9 (b) は、 密封部品としての機能部品 60 dの構造である。
図 9 (b) に示すように、 機能部品 6 O bは、 周囲に口金 2 OAまたは 2
0 Bのねじ切り構造 21 1と螺合可能にねじ切り構造 601が設けられ、 さ らに取り付け時に気密性を保っためのシール部材 （Oリング） 602が設け られているが、 内部に特に連通路が存在せず、 単なる密封構造を呈するだけ となっている。 このような機能部品 60 bは、 口金 20の開口部 210を閉 鎖するために利用される。
その他、 機能部品には種々の変形例が考えられる。
図 9 (c) に、 センサを備える機能部品の例、 図 9 (d) に、 リリーフ弁 を備える機能部品の例を示す。
図 9 (c) は、 センサとしての機能部品 60 cの構造である。
図 9 (c) に示すように、 当該機能部品 60 cは、 周囲に口金 2 OAまた は 20 Bのねじ切り構造 21 1と螺合可能にねじ切り構造 601が設けられ、 さらに取り付け時に気密性を保っためのシール部材 （Oリング） 602が設 けられている。 また内部には、 圧力容器 100内の流体状態に関する物理量 -を検出する計測部品である圧力センサ 65が設けられている。 圧力センサの 代わりに、 温度センサ等の他の物理量を検出するセンサであってもよい。 図 9 (d) は、 リリーフ弁としての機能部品 60 dの構造である。
図 9 (d) に示すように、 当該機能部品 60 dは、 周囲に口金 2 OAまた は 20 Bのねじ切り構造 21 1と螺合可能にねじ切り構造 601が設けられ、 さらに取り付け時に気密性を保っためのシール部材 (Oリング） 602が設 けられている。 また内部には、 リリーフ弁 61となっており、 口金 2 OAま たは 20 Bに取り付けられた場合に、 圧力容器 100の内圧が所定の開弁圧 力に達した場合に開放されて、 内部のガスを放出するようになっている。 これらの圧力容器 100の使用時の所定機能を果たす機能部品 60は、 補 強部材 50を取り除いた後の圧力容器 100の開口部 210に配置されれば よく、 圧力容器 1 0 0の左右 （長手方向両端） の開口部 2 1 0のどちらに配 置されてもよい。 また、 異なる機能または同一の機能を備えた機能部品 6 0 を、 それぞれの開口部 2 1 0に組み合わせて ¾置することが可能である。 さらに、 本発明の機能部品としては、 上記例に限らず、 例えば、 周囲の温 度が所定の条件に達すると圧力容器の内部から外部に流体を放出する溶栓弁 や、 操作者の手動で圧力容器の内部から外部に流体を放出させる手動弁等の 採用も可能である。
上記構成によれば、 口金 2 0 Aまたは 2 0 Bに機能部品 6 0 a等が取り付 け可能に構成されているので、 圧力容器 1 0 0の製造工程においては補強部 材 5 0 aを取り付けて圧力容器 1 0 0の変形を規制する目的のために当該口 金 2 0 A及び 2 0 Bを利用可能であり、 圧力容器 1 0 0の完成後には、 補強 部材 5 0 aの代わりに機能部品 6 0 a等を装着することができ、 連結部を製 造時と完成後とで異なる目的で利用することができる。
従って、 補強層形成時の変形を防止するために口金 2 O A及ぴ 2 0 Bを補 強部材 5 0 aの取り付け手段として利用し、 補強層 3 0の形成後には、 補強 -部材 5 0 aの代わりに機能部品 6 0 a等を取り付けることで、 当該機能部品 6 0 a等の取り付け端部 （開口部 2 1 0 ) として利用することができ、 穴あ け加工の重複を避け工数の低減を図ることができ、 効率的で無駄がない。 上記各実施形態は、 本発明を説明するための例示であり、 本発明をこれに 限定するものではなく、 その要旨を逸脱しない限り各種構成部品を適宜設計 することができる。
例えば、 補強部材と変形規制部 （口金） は直接連結してなくても良く、 他 の部材を介して連結されていても良い。 具体的には、 外周面と内周面のそれ ぞれに雄ねじと雌ねじが形成されたリング状の部材を介して補強部材と変形 形成部とを連結する構成としても良い。 かかる場合には、 リン,グ状の部材の 外'周面は変形規制部に形成された雌ねじと螺合し、 'リング状の部材の内周面 は補強部材の外周面に形成された雄ねじと螺合する構成となる。
また、 圧力容器の内殻 （ライナー） が例えばアルミ等の金属製であれば、 長手方向の他端側 （エンドボス側） の変形規制部 （口金） は必ずしも内殻と 別体でなくても良く、 それらは一体であっても良い。 このような構成におい ては、 内殻の開口部は圧力容器の長手方向の一端側のみに設けられており、 内殻の他端側は閉塞していても良い。 かかる場合においても、 内殻の他端側 に補強部材と連結するための構成があれば、 圧力容器の長手方向の拡張変形 を抑制することができる。 産業上の利用可能性
本発明によれば、 補強部材が補強層の形成工程において圧力容器に取り付 けられると、 圧力容器の機械的剛性が増し、 圧力容器内殻の少なくとも拡張 変形が、 あるいはこれに加えて収縮方向の変形が防止される。
さらに、 本発明によれば、 圧力容器の補強層形成工程後、 補強部材を取り 除いた後の開口部を有効活用でき、 所定機能を果たす機能部品を取り付ける -場合にも新たな開口部を設ける必要がなく、 圧力容器の製造工程が簡素化さ れる。
よって、 本発明は、 それらの要求のある圧力容器及びその製造方法 に広く利用す'ることができる。

Claims

請求の範囲
1 . 内殻と当該内殻の周囲に形成される補強層を備える圧力容器であって、 当該補強層の形成工程において補強部材が取り付け可能であって、 当該捕 強部材との相互作用により当該内殻の拡張変形を規制する変形規制部を備え ると共に、 前記形成工程で取り付けられた前記補強部材が当該圧力容器の完 成後に除去されてなる圧力容器。
2 . 前記変形規制部は、 前記内殻に設けられた一対の口金である、 請求項 1に記載の圧力容器。
3 . 前記口金の少なくとも一方は、 前記補強部材を連結する連結部を有す る、 請求項 2に記載の圧力容器。
4 . 前記連結部は、 前記口金と前記補強部材とを着脱自在に連結する構造 を備える、 請求項 3に記載の圧力容器。 .
5 . 前記連結部は、 前記口金と前記補強部材との螺合構造である、 請求項 4に記載の圧力容器。
- 6 . 前記連結部は、 所定機能を果たす機能部品を取り付け可能な構造を備 える、 請求項 4または 5に記載の圧力容器。
7 . 前記補強部材および前記変形規制部は、 当該圧力容器の長手方向の拡 張変形は規制するが縮小変形は許容する、 請求項 1に記載の圧力容器。
8 . 前記変形規制部を一対有すると共に、
前記補強部材の一端側と前記変形規制部の一方とは、 互いに螺合可能なね じ切り構造を有し、
前記補強部材の他端側と前記変形規制部の他方とは、 気密状態を維持した まま相対変位可能な摺動自在構造を有する、 請求項 7に記載の圧力容器。
9 . 一対の口金を有する内殻と当該内殻の周囲に形成される捕強層を備え る'圧力容器であって、 ' 当該一対の口金には、 当該補強層の形成工程において補強部材が取り付け 可能であって、 かつ、 所定機能を果たす機能部品も取り付け可能な構造を備 えていることを特徴とする圧力容器。
1 0 . 前記機能部品は、 一対の口金の少なくとも一つに設けられた前記圧 力容器を密閉する密閉部品である、 請求項 6または 9に記載の圧力容器。
1 1 . 前記機能部品は、 一対の口金の少なくとも一つに設けられた前記圧 力容器の内部と前記圧力容器の外部とを連通させる配管である、 請求項 6ま たは 9に記載の圧力容器。
1 2 . 前記機能部品は、 一対の口金の少なくとも一つに設けられた前記圧 力容器の内部と前記圧力容器の外部とを連通させる配管及ぴ弁部材の集合部 品である、 請求項 6または 9に記載の圧力容器。
1 3 . 前記機能部品は、 一対の口金の少なくとも一つに設けられた前記圧 力容器内の流体状態に関する物理量を検出する計測部品である、 請求項 6ま たは 9に記載の圧力容器。
1 4 . 口金を有する内殻と当該内殻の周囲に形成される補強層を備える圧 -力容器の製造方法であって、
当該内殻の形成後に当該内殻の周囲に当該補強層を形成する際、 当該口金 に補強部材を設けてから当該補強層を形成し、
当該補強層形成後に、 当該補強部材を当該口金から取り除き、
当該補強部材を取り除いた当該口金に所定機能を果たす機能部品を取り付 けることを特徴とする圧力容器の製造方法。
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