(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルミニウム合金材料を冷間鍛造加工して中間容器を形成し、次に、中間容器の開口部を上端から肩部を形成するテーパー面を備え、中間容器の胴部と接しない金型を中間容器に押し当てるネッキング加工を複数回施す高圧ガス容器の製造方法において、中間容器が、肉厚が４．５ｍｍより薄い胴部と、その胴部の肉厚より厚い開口部とを備えており、ネッキング加工の際に、テーパー面の外周壁に逃げ部を備え、テーパー面の上部に首部を形成する円筒状の内面を備え、内筒状の内面とテーパー面の連結部に当接部を備えた金型が中間容器または前工程の開口部と当接部において当接し、かつ前工程の肩部と逃げ部とは当接しないように、そして、開口部の周壁が中間容器の中心軸に平行に縮径するように、開口部にネッキング加工を施すことを特徴としている高圧ガス容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、圧縮ガスを収納する高圧ガス容器の製造方法に関し、さらに詳しくは高圧ガス容器の軽量化および口部内外周面の皺を消失せしめた高圧ガス容器の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、圧縮ガスを収納する高圧ガス容器としては、鉄製のものが一般的であるが、近年高圧ガス容器の軽量化の要請により、アルミニウム合金製の容器が提案されている。
【０００３】
従来のアルミニウム合金製の高圧ガス容器の製造方法としては、図４および図５に示すようなものがある。図５（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、従来の高圧ガス容器の製造工程を示す図面であり、図５（ａ）は中間容器５０を示している。中間容器５０は、アルミニウム合金スラグをダイス上に配置して、ポンチで一挙に押し込む冷間鍛造加工により成形される。そして、冷間鍛造加工後、場合によっては洗浄を行い、端面を切断して上端に開口部５１、下端に球形底５２が形成される。
【０００４】
次に、この中間容器５０のネッキング加工工程を図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）に示す。図５（ｂ）（ｃ）（ｄ）は、各々開口部を徐々に縮径した３工程の図面を示している。通常５〜１０種類の金型を順次使用して、５〜１０工程のネッキング加工により、所望の高圧ガス容器５５を成形する。まず、図５（ｂ）に示すように、金型５２を用いて開口部５１に最初のネッキング加工を行う。すなわち、一定の傾斜角αのテーパーの金型５３を中間容器５０の上端に被冠して、一定の荷重で押し込んで行き、中間容器５０の開口部５１に一定の傾斜角αのテーパーを付与する。
【０００５】
次に、図５（ｃ）に示す傾斜角βのテーパーを有する金型５３を使用して、２番目のネッキングを施す。この場合の傾斜角βは、傾斜角αより大きな角度を呈している。このように複数回のネッキング加工を施した後、図５（ｄ）に示す傾斜角γのテーパーを有する金型５４を使用してネッキング加工を施し、中間容器５０の開口部５１を所望の形状に縮径した高圧ガス容器５５を得る。図４は、中間容器５０の開口部５１を徐々に傾斜（傾斜角α、β、・・・・γ）させた軌跡を示した図面である。このような従来の製造方法は、例えば特開平２−２９９７３８号に開示されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような発明にあっては図４に示すように開口部５１の折曲部（寸法Ｌ）全体に荷重を付与する必要があり、かつ傾斜角（α、β、・・・・γ）が大きくなるに連れて、金型が開口部５１を押圧する荷重は徐々に大きくなる。したがって、容器胴部の肉厚は、次第に増加する荷重を支えるために十分な厚肉の胴部でなければならず、肉厚が薄い場合には、ネッキング加工中に胴部が座屈する欠点があった。よって、従来の製造方法においては、成形前のアルミニウム合金の元板を必要以上に厚くしなければならず、このため成形された高圧ガス容器の重量が重くなる欠点があった。
【０００７】
この発明は、このような従来の課題に着目してなされたもので、中間容器の開口部にネッキング加工を施して、高圧ガス容器の口部を縮径するネッキング加工工程において、容器胴部の座屈を防止でき、かつ容器胴部の肉厚が薄い軽量化された高圧ガス容器を提供すると共に、容器の内外周面に皺が発生しない高圧ガス容器の製造方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
アルミニウム合金材料を冷間鍛造加工して中間容器を形成し、次に、中間容器の開口部を上端から肩部を形成するテーパー面を備え中間容器の胴部と接しない金型を中間容器に押し当てるネッキング加工を複数回施す高圧ガス容器の製造方法において、中間容器が、肉厚が４．５ｍｍより薄い胴部と、その胴部の肉厚より厚い開口部とを備えており、ネッキング加工の際に、テーパー面の外周壁に逃げ部を備え、テーパー面の上部に首部を形成する円筒状の内面を備え、内筒状の内面とテーパー面の連結部に当接部を備えた金型が中間容器または前工程の開口部と当接部において当接し、かつ前工程の肩部と逃げ部とは当接しないように、そして、開口部の周壁が中間容器の中心軸に平行に縮径するように、開口部にネッキング加工を施すことを特徴とする高圧ガス容器の製造方法である。
【０００９】
【作用】
以上のような構成をもった、この発明の作用について説明する。図２および図３に示すこの発明に係る製造方法においては、中間容器の開口部の肩部に、金型が逃げ部を持って当接するので、肩部においては金型の荷重を小さな面積で受ける。したがって、図４および図５に示すように従来の製造方法において、開口部の折曲部（長さＬ）全体を、金型で折り曲げるために、金型が折曲部全体を押圧する荷重に比し、小さな荷重で成形することができる。また、この発明において、開口部の周壁が、中間容器の中心軸に平行に縮径するようにネッキング加工を施すので、金型が上方から下降する場合に、成形荷重は一定である。したがって、従来のように開口部の折曲部が徐々に傾斜する（傾斜角α、β、・・・・γ）に連れ、折曲部（長さＬ）にかかる金型の荷重は徐々に増加し、最終工程の傾斜角γの位置において、金型が折曲部を押圧する荷重が最大となり、容器胴部に過大な荷重がかかる場合に比し、容器胴部には小さな荷重がかかる。よって、この発明に係る製造方法によれば、中間容器の肩部および胴部にかかる荷重は頗る小さいので、成形前の元板の肉厚を従来より薄くすることができる。
【００１０】
【実施例】
次に、この発明を図面に基づいて説明する。図２（ａ）は、上端に開口部２および下端に球形底３を有する中間容器１を示した断面図である。底形状は平らな中間容器１であってもよい。図２（ｂ）は、最初にネッキング加工を施す状態を示すもので、開口部２に金型６が当接して、周壁４に沿って下降する。この場合、ａ1点において金型６が肩部５に当接し、逃げ部７は肩部５に当接しない。図２（ｃ）（ｄ）は、開口部２をさらに縮径するために、金型６が当接している状態を示した断面図である。この場合において、同様に金型６のａ2、ａ3点が肩部５に当接し、逃げ部７は肩部５に当接しない。
【００１１】
図３は、複数のネッキング加工により、周壁４が中間容器１の中心軸に平行に縮径する軌跡を表した図面である。８〜１２種類の金型６を用いて、８〜１２回のネッキングが施される。図３に示す実施例において、胴部の肉厚ｈ0＝２．５ｍｍ、開口部２の肉厚ｈ1＝４．５ｍｍのアルミニウム合金材料の元板を１１回ネッキング加工を施した結果、胴部ｈ0＝２．５ｍｍ、開口部２の肉厚ｈ2＝９．０ｍｍの高圧ガス容器を得ることができた。この発明に係る製造工程において、容器胴部に座屈はみられなかった。そして、この高圧ガス容器の容量は２．８リットルで重量１．１ｋｇであった。因に従来の製造方法で、同様の容量２．８リットルの高圧ガス容器を造る場合においては、図４において肉厚ｔ0＝４．５ｍｍ以上の元板をネッキング加工することにより、同様に胴部ｔ0＝４．５ｍｍ、開口部の肉厚ｔ1＝９．０ｍｍの高圧ガス容器を得ることができるが、肉厚ｔ0＝４．５ｍｍ以下の元板はネッキング加工時において、胴部に座屈が発生した。したがって、従来の製造方法では、容量２．８リットルの容器を造る場合の元板の肉厚ｔ0は最小限４．５ｍｍ以上でなければならないことが判明した。そして、この場合の２．８リットルの高圧ガス容器の重量は１．６ｋｇであった。また、この発明に係る容器の製造方法によれば、成形後の高圧ガス容器の開口部の内外周面に皺が発生しなかった。
【００１２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、この発明によれば、高圧ガス容器の開口部にネッキング加工を施す製造工程において、従来より薄い元板で成形可能であり、かつ座屈を防止できると共に、より軽量な高圧ガス容器を提供することができる効果を奏し、また無理なく成形することにより、開口部に皺のない美麗な高圧ガス容器を得ることができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明に係る高圧ガス容器を示した断面図。
【図２】この発明に係る高圧ガス容器の製造工程を示した断面図。
【図３】この発明に係る高圧ガス容器の製造方法において、開口部が縮径する軌跡を表した一部断面図。
【図４】従来の高圧ガス容器の製造方法において、開口部が縮径する軌跡を表した一部断面図。
【図５】従来の高圧ガス容器の製造工程を示した断面図。
【符号の説明】
１  中間容器
２  開口部
４  周壁
５  肩部
６  金型
７  逃げ部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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