(57)【要約】【課題】  補強層の厚みが薄くなる鏡部、特に肩部の機械的強度を高めるために、肩部により多く補強部材を巻き付けることのできる高圧ガス貯蔵容器の製造方法を提供する。【解決手段】  タンク形状にライナー４を成形した後、該ライナーの周面に帯状の補強部材１３を巻き付けて製造される高圧ガス貯蔵容器１５の製造方法において、ライナーの胴部４Ａと鏡部４Ｂの境目近傍部に、少なくともライナーの肩部４Ｃを覆い、当該肩部４Ｃに巻付けられる補強部材１３の巻き数を増やす巻付け補助部材６を取り付け、補強部材１３をライナーの周面に巻き付ける際に、巻付け補助部材６にも補強部材１３を巻き付ける。巻付け補助部材６は、ライナーの装着部に密着するライナー接触面７と、フープ巻き時に補強部材が巻付けられる傾斜面８と、ヘリカル巻き時に補強部材が巻付けられる肩部４Ｃを覆う曲率面９とを備える。【選択図】      図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンク形状にライナーを成形した後、該ライナーの周面に帯状の補強部材を巻き付けて製造される高圧ガス貯蔵容器の製造方法において、
前記ライナーの胴部と鏡部の境目近傍部に、少なくともライナーの肩部を覆い、当該肩部に巻付けられる補強部材の巻き数を増やす巻付け補助手段を取り付け、
前記補強部材を前記ライナーの周面に巻き付ける際に、前記巻付け補助手段にも補強部材を巻き付ける
ことを特徴とする高圧ガス貯蔵容器の製造方法。
【請求項２】
タンク形状とされたライナーと、このライナーの周面に帯状の補強部材を巻き付けて形成される補強層と、からなる高圧ガス貯蔵容器において、
前記ライナーの胴部と鏡部の境目近傍部に、少なくともライナーの肩部を覆い、当該肩部に巻付けられる補強部材の巻き数を増やす巻付け補助手段を設けた
ことを特徴とする高圧ガス貯蔵容器。
【請求項３】
請求項２に記載の高圧ガス貯蔵容器であって、
前記巻付け補助手段は、前記ライナーの口金側及び底部側から胴部へとスライドされて装着されるリング形状である
ことを特徴とする高圧ガス貯蔵容器。
【請求項４】
請求項２または請求項３に記載の高圧ガス貯蔵容器であって、
前記巻付け補助手段は、前記ライナーの装着部に密着する形状とされたライナー接触面と、前記補強部材をライナーの円周方向に巻き付けるフープ巻き時に巻付けられる傾斜面と、該補強部材をライナーの長手方向対角線上に巻き付けるヘリカル巻き時に巻付けられる肩部を覆う曲率面とを備える
ことを特徴とする高圧ガス貯蔵容器。
【請求項５】
請求項４に記載の高圧ガス貯蔵容器であって、
少なくとも前記傾斜面には、前記補強部材の滑りを防止する滑落防止溝が形成されている
ことを特徴とする高圧ガス貯蔵容器。
【請求項６】
少なくとも請求項２から請求項５の何れか一つに記載の高圧ガス貯蔵容器であって、
前記巻付け補助手段に突起を形成し、その突起を前記ライナーの外周面に形成した溝に係止させた
ことを特徴とする高圧ガス貯蔵容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、各種ガスを充填し貯蔵するための高圧ガス貯蔵容器の製造方法及び高圧ガス貯蔵容器に関し、詳細には、容器肩部への補強部材の巻付け量を増やすための技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば、ガスを貯蔵するためのガス貯蔵容器としては、タンク形状とされたライナーの周面に、容器の機械的強度（耐圧性）を高める目的で帯状のカーボン繊維を巻き付けてこれを補強層とした、圧力容器が提案されている（例えば、特許文献１、２など参照）。
【０００３】
カーボン繊維は、円筒形状とされる胴部にはその円周方向に巻き付けるフープ巻きで巻回され、胴部両端の曲率形状部分（ドーム形状部分）である鏡部には容器長手方向対角線上に巻き付けるヘリカル巻きで巻回される。
【特許文献１】特開平１０−２２０６９１号公報
【特許文献２】特開２００２−１８８７９４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、この種の圧力容器では、ライナーの周面にカーボン繊維を何重にも巻き付けることで当該容器の耐圧性を高めているが、鏡部の補強層厚みが胴部の補強層厚よりも薄くなり、特に、鏡部のうち胴部に近い肩部の耐圧性が他の部位よりも低くなる。
【０００５】
すなわち、曲率形状とされる鏡部は、その構造上、カーボン繊維をヘリカル巻きで巻回するために、どうしても胴部に比べてカーボン繊維の巻き数が減ってしまい、他の部位と比較して相対的に鏡部（特に肩部）の強度が落ち、容器全体の耐圧強度を確保することができない。
【０００６】
そこで、本発明は、補強層の厚みが薄くなる鏡部、特に肩部の機械的強度を高めるために、肩部により多く補強部材を巻き付けることのできる高圧ガス貯蔵容器の製造方法及び高圧ガス貯蔵容器を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る高圧ガス貯蔵容器の製造方法では、ライナーの胴部と鏡部の境目近傍部に、少なくともライナーの肩部を覆い、当該肩部に巻付けられる補強部材の巻き数を増やす巻付け補助手段を取り付けた後、前記補強部材をライナーの周面に巻き付ける際に、この巻付け補助手段にも補強部材を巻き付けるようにする。
【０００８】
一方、本発明に係る高圧ガス貯蔵容器は、タンク形状とされたライナーと、このライナーの周面に帯状の補強部材を巻き付けて形成される補強層とからなり、ライナーの胴部と鏡部の境目近傍部に、少なくともライナーの肩部を覆い、当該肩部に巻付けられる補強部材の巻き数を増やす巻付け補助手段を設けている。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の高圧ガス貯蔵容器の製造方法によれば、ライナーの肩部を覆って取り付けられた巻付け補助手段の上にも補強部材が巻付けられ、この巻付け補助手段上に巻付けられる補強部材により、当該肩部における補強部材の巻き数を増やすことができる。したがて、本発明方法によれば、肩部の強度を高めることができ、容器全体としての耐圧強度を均一なものとすることができる。
【００１０】
一方、本発明の高圧ガス貯蔵容器によれば、ライナーの肩部に巻付けられる補強部材の巻き数を増やす巻付け補助手段を少なくとも肩部を覆って設けたので、この巻付け補助手段に巻付けられる補強部材が増えることで当該肩部における補強部材の巻き数を増やすことができ、肩部の強度を高めることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明を適用した具体的な実施の形態について図面を参照しながら詳細に説明する。
【００１２】
図１はライナーを成形する成形工程図、図２は成形後のライナーの外周面に溝を形成する溝形成工程図、図３は巻付け補助手段の斜視図、図４は巻付け補助手段の断面図、図５は巻付け補助手段をライナーに装着する装着工程図、図６は巻付け補助手段の上に補強部材をヘリカル巻きする巻き付け工程図、図７は完成した高圧ガス貯蔵容器を示す図、図８は巻付け補助手段を設けずに補強部材を巻き付けたときの巻付け工程図である。
【００１３】
本実施の形態の高圧ガス貯蔵容器を製造するには、先ず、図１（ａ）に示すように、タンク形状に成形するためのライナーの母材となる例えばアルミニウム合金からなる円盤形状の金属板１を用意する。次に、この金属板１をプレス成形して、図１（ｂ）に示すように、上端を開口させた円筒体２とする。次いで、この円筒体２の開口側を絞って、図１（ｃ）に示すように、口金３を有したライナー４を完成させる。
【００１４】
なお、本実施の形態では、金属板１をプレス成形することによってタンク形状にライナー４を製造したが、樹脂成形によってライナー４を製造するようにしてもよい。
【００１５】
次に、このライナー４に対して、図２に示すように、円筒体部分である胴部４Ａと、その胴部１Ａ両端の曲率形状部分（ドーム形状部分）である鏡部４Ｂの境目近傍部であって胴部４Ａ寄りの位置に、円周方向に沿って引掛け溝５を形成する。引掛け溝５は、口金３側と底部側にそれぞれ２ヶ所形成する。また、この引掛け溝５は、ライナー４の機械的強度（耐圧性など）が損なわれない程度の溝深さとされ、例えば最大１ｍｍ程度の深さとされる。
【００１６】
次に、このライナー４の胴部４Ａと鏡部４Ｂの境目近傍部に装着させるための巻付け補助手段である巻付け補助部材６を用意する。巻付け補助部材６は、図３及び図４に示すように、少なくとも鏡部４Ｂのうち胴部４Ａに近い肩部４Ｃを覆い、後述する補強層形成工程で補強部材をライナー周面に巻き付けるときに、当該肩部４Ｃに巻付けられる補強部材の巻き数を増やすために使用される。
【００１７】
かかる巻付け補助部材６は、スリット６Ａが設けられたリング状部材で、そのスリット６Ａが閉じた状態で内周をライナー外周より若干短くすることで、素材の弾性力を利用してライナー４に押さえ付ける構造となっている。また、この巻付け補助部材６は、周囲に繊維を巻き付けて締め付けることにより、さらにタンク４を押さえつけることができる。巻付け補助部材６は、ライナー４の装着部に密着する形状とされたライナー接触面７と、補強部材をライナー４の円周方向に巻き付けるフープ巻き時に巻付けられる傾斜面８と、補強部材をライナー４の長手方向対角線上に巻き付けるヘリカル巻き時に巻付けられる肩部４Ｃを覆う曲率面９とを備える。
【００１８】
ライナー接触面７は、胴部４Ａ、肩部４Ｃ及び鏡部４Ｂの形状に合わせて密着する直線及び曲線から構成され、これらの装着部に隙間無く密着するようになっている。
【００１９】
傾斜面８は、胴部４Ａから肩部４Ｃに掛けてその厚みが次第に厚くなるような緩やかな緩勾配とされている。この傾斜面８には、胴部４Ａをフープ巻きするときに補強部材が巻付けられる。また、傾斜面８および曲率面９には、補強部材が滑り落ちないようにするための滑落防止溝１０が形成されている。滑落防止溝１０は、浅い溝として周方向に沿って円環状に形成され、その傾斜方向に所定ピッチで複数形成されている。
【００２０】
曲率面９は、補強部材をライナー４にヘリカル巻きしたときに補強部材がより多く巻付けられるような曲面とされている。かかる曲率面９は、前記傾斜面８から肩部４Ｃにかけて肉厚となるような曲率で形成され、そこから次第に薄肉となるような曲率とされ、その先端が前記鏡部４Ｂの曲率と一致するようになっている。
【００２１】
また、この巻付け補助部材６には、前記ライナー４に形成した引掛け溝５に係止される突起である係合突起１１と、この係合突起１１を先端部に有した弾性付与片１２が形成されている。弾性付与片１２は、巻付け補助部材６の本体に形成されたスリットによって舌片形状とされ、その先端に形成した係合突起１１に弾性力を与えるようになっている。係合突起１１は、巻付け補助部材６の内側に向かって突出し、引掛け溝５に挿入係合されることで、前記弾性付与片１２の弾性力で当該引掛け溝５から容易に外れないようになされる。
【００２２】
なお、巻付け補助部材６は、容器内に燃料ガスが充填されることから充填時におけるライナー４の膨張に追従すると共にライナー４との熱膨張量の差による破損を防ぐため、ライナー４と同材料により形成される。
【００２３】
次に、図５に示すように、リング形状の巻付け補助部材６をライナー４の口金３側及び底部側から胴部４Ａへとスライドさせる。そして、これら巻付け補助部材６を、ライナー４に形成された引掛け溝５に係合突起１１が嵌り込むまでスライドさせる。すると、係合突起１１が引掛け溝５に係合すると共に弾性付与片１２によって付勢され、当該引掛け溝５から容易に抜け出るのが防止される。また、この巻付け補助部材６にはスリット６Ａを１ヶ所設定しており、内周をライナー外周より３〜５ｍｍ短くしているため、該巻付け補助部材６の素材弾性力を利用することによって、ライナー４を押さえ付けることが可能となる。
【００２４】
次に、ライナー４の周面に帯状の補強部材１３を巻き付ける。補強部材１３としては、例えばカーボン繊維を強化繊維とした繊維強化プラスチック素材であるＣＦＲＰ層（Fiber Reinforced Plastics）を帯状としたものを使用する。
【００２５】
補強部材１３のライナー４へのワインディング例を図８に示す。図８は、一般的なワインディング方法であり、本実施の形態の巻付け補助部材６をライナー４に装着させていない状態で補強部材１３を巻き付ける様子を示す図である。
【００２６】
ライナー４の胴部４Ａには、図８（ａ）に示すように、補強部材１３を円周方向に巻き付けるフープ巻きを行い、その両端の鏡部４Ｂには、補強部材８を容器長手方向対角線上に巻き付けるヘリカル巻きを行う。また、これら胴部４Ａと鏡部４Ｂのそれぞれに補強部材１３を巻き付けるには、帯状の補強部材１３をエポキシ樹脂漕に浸漬させた後、ライナー４を回転させながらその周面に巻き付けて行く。
【００２７】
かかるワインディング工程においては、鏡部４Ｂのうち胴部４Ａに近接する肩部４Ｃでは、図８（ｂ）に示すように、対角線上の反対側の肩部４Ｃに補強部材１３が到達するとは限らないため、当該肩部４Ｃの補強層の厚みが最も薄肉となる。つまり、ヘリカル巻きでは、補強部材１３を肩部４Ｃの強度が十分確保できる程度にまで巻くことができないため、どうしても肩部４Ｃが最も強度の弱い部位となる。これを回避するために、ライナー４の耐圧性を上げるべく肩部４Ｃの厚みを厚くして強化することも考えられるが、鏡部４Ｂの別の部分に余肉を生じ、容器は必要以上に重くなる。
【００２８】
そこで、本実施の形態では、補強部材１３をライナー４の周面に巻き付ける際に、巻付け補助部材６の上にも補強部材１３を巻き付けるようにする。フープ巻き時には、ライナー４の周面だけでなく、巻付け補助部材６の傾斜面８上にも補強部材１３を巻き付ける。このとき、傾斜面８には滑落防止溝１０が形成されていることから、この上に巻き付けられた補強部材１３がずれ落ちることが防止される。
【００２９】
そして、ヘリカル巻き時には、鏡部４Ｂに補強部材１３を巻き付けるときに、図６に示すように、巻付け補助部材６の曲率面９上にも補強部材１３を巻き付ける。このようにすることで、曲率面９は補強部材１３を巻き付け易いような曲率形状とされた面とされていることから、より多くの補強部材１３が肩部４Ｃに巻き付けられる。その結果、タンクの構造上、どうしても補強部材１３を巻き付け難い肩部４Ｃにも、十分耐圧性を確保するに足る量の補強部材１３を巻き付けることができる。
【００３０】
以上のようにしてフープ巻きとヘリカル巻きを行うことで、ライナー４の周面に補強部材１３が複数巻き付けられることにより補強層１４が形成された、高圧ガス貯蔵容器１５が製造される。
【００３１】
このように製造された高圧ガス貯蔵容器１５によれば、ライナー４の胴部４Ａと鏡部４Ｂの境目近傍部に、少なくともライナー４の肩部４Ｃを覆う巻付け補助部材６を設けているため、ヘリカル巻きしたときに肩部４Ｃにも補強部材１３を耐圧性を十分に確保するに足る量の補強部材１３を巻き付けることが可能となり（目標とする厚さを確保でき）、当該肩部４Ｃにおける耐圧強度を向上させることができ、容器全体の耐圧性を均一化させることができる。
【００３２】
また、本実施の形態の高圧ガス貯蔵容器１５によれば、巻付け補助部材６をリング形状としたので、全周均一に肩部４Ｃの補強層１４を厚くすることができる。
【００３３】
また、本実施の形態の高圧ガス貯蔵容器１５によれば、フープ巻き時には巻付け補助部材６の傾斜面８にも補強部材１３を巻き付けることができると共に、ヘリカル巻き時にはその曲率面９に補強部材１３をより多く巻く付けることができる。また、傾斜面８に形成した滑落防止溝１０によって、この傾斜面８に巻き付けられた補強部材１３の脱落を防止できる。
【００３４】
また、本実施の形態の高圧ガス貯蔵容器１５によれば、ライナー４の周面に形成した引掛け溝５に巻付け補助部材６の係合突起１１を係合させているので、当該巻付け補助部材６のライナー４に対する確実な固定が図れると共に、ライナー４に対する巻付け補助部材６の位置決めが容易となる。
【００３５】
以上、本発明を適用した具体的な実施の形態について説明したが、上述の実施の形態はその一例であり、本発明は、上述の実施の形態に制限されない。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】ライナーを成形する成形工程図である。
【図２】成形後のライナーの外周面に溝を形成する溝形成工程図である。
【図３】巻付け補助手段の斜視図である。
【図４】巻付け補助手段の断面図である。
【図５】巻付け補助手段をライナーに装着する装着工程図である。
【図６】巻付け補助手段の上に補強部材をヘリカル巻きする巻き付け工程図である。
【図７】完成した高圧ガス貯蔵容器を示す図である。
【図８】巻付け補助手段を設けずに補強部材を巻き付けたときの巻付け工程図である。
【符号の説明】
【００３７】
１…金属板
２…円筒体
３…口金
４…ライナー
４Ａ…胴部
４Ｂ…鏡部
４Ｃ…肩部
５…引掛け溝
６…巻付け補助部材（巻付け補助手段）
７…ライナー接触面
８…傾斜面
９…曲率面
１０…滑落防止溝（溝）
１１…係合突起（突起）
１３…補強部材
１４…補強層
１５…高圧ガス貯蔵容器
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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