(57)【要約】【課題】封止効果が高く、製造容易な圧力容器を提供すること。【解決手段】本発明に係る圧力容器は、樹脂製のライナ３０と、ライナ３０のネック部３１に嵌合する口金１０と、ライナ３０及び口金１０に巻きつけられた繊維強化樹脂２０とを備える、気体又は液体を所定の圧力を保ち貯留する圧力容器である。ライナ３０のネック部３１の外周側面は、ネジ山を有し、口金１０は、ネック部３１と嵌合した状態において、ネック部３１を内包する面がネック部３１のネジ形状に対応したネジ形状を有し、ネック部３１のネジ形状に対して、口金１０のネジ形状が螺合する。また、ネック部３１の付け根側において、Ｏリング５０が介設し、ネジ山面３２ａは、シール材が塗布されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
樹脂製のライナと、前記ライナのネック部に嵌合する口金と、前記ライナ及び前記口金に巻きつけられた繊維強化樹脂と、を備え、
気体又は液体を所定の圧力を保ち貯留する圧力容器であって、
前記ライナのネック部の外周側面は、ネジ山を有し、
前記口金は、前記ネック部と嵌合した状態において、前記ネック部を内包する面が前記ネック部のネジ形状に対応したネジ形状を有し、前記ネック部のネジ形状に対して、前記口金のネジ形状が螺合し、
前記ネック部の付け根側において、Ｏリングが介設し、
前記ネジ山は、シール材が塗布されている、
圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は圧力容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
気体又は液体を所定の圧力において貯留する圧力容器は、軽量化するために樹脂製のライナを備えるものが普及している。樹脂製のライナを備える圧力容器は、バルブを組み付ける部分に口金を備えており、樹脂製ライナのネック部と、金属製の口金とを組み付ける構造となっている。一方、樹脂製ライナを備える圧力容器であっても、金属製の圧力容器と同等の高い封止効果が求められる。特許文献１に記載された圧力容器は、内圧を受けて、へたりやすいライナのネック部の周方向に補強部材を設けることが提案されている。
【０００３】
一方、圧力容器を設計する段階において、様々な仕様の圧力容器を試作して評価する。この段階において、量産品と同じ仕様の圧力容器を製作することは費用も時間も掛かるため好ましくない。そこで、量産仕様と比べて小型の相似モデルを安価且つ短期間に製作し、圧力容器の評価を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１３‐１３７０９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、相似モデルに対して、特許文献１に記載された圧力容器を採用することは以下の理由により困難である。すなわち、相似モデルは量産仕様と比べて小型であるため、口金と嵌合する部分が複雑な形状をした樹脂ライナを製作するためには、樹脂を薄肉成形する必要が生じる。そのような薄肉成形ができる成形技術は、量産とは異なる設備を要することになり、かえって費用がかさむ虞がある。
【０００６】
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、封止効果が高く、製造容易な圧力容器を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明にかかる圧力容器は、樹脂製のライナと、前記ライナのネック部に嵌合する口金と、前記ライナ及び前記口金に巻きつけられた繊維強化樹脂と、を備え、気体又は液体を所定の圧力を保ち貯留する圧力容器であって、前記ライナのネック部の外周側面は、ネジ山を有し、前記口金は、前記ネック部と嵌合した状態において、前記ネック部を内包する面が前記ネック部のネジ形状に対応したネジ形状を有し、前記ネック部のネジ形状に対して、前記口金のネジ形状が螺合し、前記ネック部の付け根側において、Ｏリングが介設し、前記ネジ山は、シール材が塗布されているものである。
【０００８】
このような構成により、シール材が塗布されたネジ山が高い封止効果を保つ。また、貯留する気体又は液体によってネジ部が外へ広がろうとする方向へ圧力が加わるため、さらに封止効果が向上する。
【発明の効果】
【０００９】
本発明により、封止効果が高く、製造容易な圧力容器を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施の形態にかかる圧力容器１００の全体図である。
【図２】実施の形態にかかる圧力容器１００の断面図である。
【図３】実施の形態にかかる圧力容器１００の口金１０及びネック部３１の構成を説明するための断面図である。
【図４】実施の形態にかかる圧力容器１００の組み立て手順を説明するためのフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
実施の形態
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は、実施の形態にかかる圧力容器１００の全体図である。圧力容器１００は、内部に気体又は液体を所定の圧力を保ったまま貯留する。圧力容器１００は、円筒形状を呈しており、円筒の両端部はドーム形状を呈している。両端部には、口金１０及び口金４０を備える。口金１０は、貯留する気体又は液体を出し入れするための開口部１１を有している。開口部１１には、バルブが組み付けられる。
【００１２】
次に、図２を参照しながら、圧力容器１００の全体構成を説明する。図２は、実施の形態にかかる圧力容器１００の断面図である。圧力容器１００は、口金１０、繊維強化樹脂層２０、樹脂ライナ３０、口金４０を備える。
【００１３】
口金１０は、樹脂ライナ３０の開口部に嵌合し、機械強度の弱い樹脂ライナ３０の端部を補強する。また、口金１０は、貯留する気体又は液体を出し入れするための開口部１１を有しており、バルブを組み付けることができる。口金１０は、ステンレス合金などの、剛性及び耐腐食性を有する金属によって形成される。
【００１４】
樹脂ライナ３０は、中空円筒形状を呈し、円筒の一端に開口部を有し、円筒の他端は塞がれている。また、樹脂ライナ３０の内部には、貯留する気体又は液体を封じ込める。樹脂ライナ３０は、樹脂をブロー成形することにより形成される。樹脂ライナ３０の開口部側の端部は、口金１０が嵌合している。樹脂ライナ３０と、口金１０の嵌合部についての詳細は後述する。樹脂ライナ３０の、他端は、口金４０が嵌合している。
【００１５】
繊維強化樹脂層２０は、樹脂ライナ３０、口金１０、及び口金４０を覆うように形成されている。繊維強化樹脂層２０は、例えば、炭素繊維強化樹脂あるいはガラス繊維強化樹脂を主成分とする。また、繊維強化樹脂層２０は、シート状の繊維強化樹脂を樹脂ライナ３０に巻きつけることにより形成することができる。また、繊維強化樹脂層２０は、シート状の繊維強化樹脂を巻きつけた後、所定の温度により加熱されることにより硬化する。
【００１６】
口金４０は、樹脂ライナ３０の、口金１０と対向する側の端部を補強する。口金４０は、樹脂ライナ３０に形成された回り止め部４１に嵌合する。口金４０は、剛性を有する金属により形成される。
【００１７】
次に、図３を参照しながら、樹脂ライナ３０と、口金１０の嵌合部について詳細を説明する。図３は、実施の形態にかかる圧力容器１００の口金１０及びネック部３１の構成を説明するための断面図である。
【００１８】
樹脂ライナ３０は、開口部側にネック部３１を有する。ネック部３１は、開口部側の外周側面にネジ部３２を有する。そして、ネック部３１は、付け根側の外周にＯリング５０が嵌合し、Ｏリングよりもさらに付け根側である、ネック部３１の根元外周には、バックアップリング６０が嵌合している。
【００１９】
口金１０は、樹脂ライナ３０とは、ネジ部３２によって締結されている。また、Ｏリング５０及びバックアップリングとも嵌合し、樹脂ライナ３０を密閉する。
【００２０】
Ｏリング５０は、リング状の封止部材であって、例えば、合成ゴムなどの弾性体により形成される。Ｏリング５０の内径は、装着されるネック部３１の外径よりも小さい。そのため、Ｏリング５０がネック部３１に装着されると、Ｏリング５０とネック部３１の外周側面とは隙間がない状態になる。また、Ｏリング５０の外径は、ネック部３１の外周に装着された状態において、対応する口金１０の内径より大きくなるように設定されている。そのため、Ｏリング５０が樹脂ライナ３０と口金１０との間に介設すると、口金１０の内周とＯリング５０の外周とは隙間がない状態になる。すなわち、Ｏリング５０は、樹脂ライナ３０のネック部３１に取り付けられ、さらに口金１０が組み付けられた状態において、樹脂ライナ３０と、口金１０とによって圧縮される。これによりＯリング５０は、ネック部外周の、樹脂ライナ３０と、口金１０との隙間を封止する。
【００２１】
バックアップリング６０は、リング状の弾性体であり、樹脂ライナ３０の内圧によってＯリング５０が押し出される方向に移動した場合に、Ｏリング５０を受ける緩衝材である。バックアップリング６０がＯリング５０を受けることにより、Ｏリング５０の破損を防ぐことができる。バックアップリング６０は、例えばシリコンゴム等の弾性体により形成される。
【００２２】
次に、ネジ部３２について詳細を説明する。ネジ部３２は、樹脂ライナ３０と、口金１０との間にシール材が介在している。すなわち、ネジ部３２の、ネジ山面３２ａは、シール材により封止されている。シール材は、例えば、シリコン系の液状ガスケットであり、口金１０を樹脂ライナ３０に組み付けた後に硬化する。ネジ山にシール材が介在することにより、樹脂ライナと口金１０との接触面はネジ山の面積の分シールされていることとなる。つまり、単なる円筒の嵌め合い部分にシール材を介在させる場合と比べると、ネジ山にシール材を介在させた方が、シール材の介在する面積が広くなる。そのため、シール材が単位面積当たりに受ける圧力が相対的に低くなる。その結果、シール材の封止効果が向上する。
【００２３】
また、このように、口金１０と樹脂ライナ３０とをネジ部３２によって締結することにより、口金１０と樹脂ライナ３０との接触面積が増えるため、締結時の摩擦力が向上する。さらに、樹脂ライナ３０に気体又は液体が貯留された状態においては、内圧によってネック部３１が外側すなわち口金１０に対して押し付けられる方向に圧力が掛かる。そのため、ネジ部３２の摩擦力がさらに高まり、封止効果が向上する。
【００２４】
また、口金１０のネジと、樹脂ライナ３０のネジとが締結できる範囲において、口金１０のネジ山の寸法に対して、樹脂ライナのネジ山の寸法を大きめに設定することができる。これにより、ネジ部３２が締結された際の摩擦力が高くなり、封止効果が向上する。
【００２５】
次に、図４を参照しながら、本実施の形態にかかる圧力容器１００の組み立て手順について説明する。図４は、実施の形態にかかる圧力容器１００の組み立て手順を説明するためのフローチャートである。
【００２６】
圧力容器１００を組み立てるにあたり、まず、樹脂ライナ３０にバックアップリング６０を取り付ける（ステップＳ１）。より具体的には、バックアップリング６０を、樹脂ライナ３０のネック部３１に挿入できるように広げ、ネック部３１の根元外周に装着する。
【００２７】
続いて、樹脂ライナ３０に、Ｏリング５０を取り付ける（ステップＳ２）。より具体的には、Ｏリング５０を、樹脂ライナ３０のネック部３１に挿入できるように広げ、バックアップリング６０と、ネジ山部との間に装着する。尚、Ｏリングには液状シール材を塗布しても構わない。
【００２８】
次に、樹脂ライナ３０又は口金１０のネジ山面３２ａにシール材を塗布する（ステップＳ３）。
【００２９】
次に、口金１０と樹脂ライナ３０とを組み付ける（ステップＳ４）。より具体的には、口金１０を樹脂ライナ３０に挿入し、ネジを締結する。これにより、樹脂ライナ３０のネック部３１と、口金１０との間は、ネジ部３２及びＯリング５０によって封止される。
【００３０】
次に、口金４０と樹脂ライナ３０とを組み付ける（ステップＳ５）。より具体的には、樹脂ライナ３０の凹部と、口金４０の凸部とを嵌合させる。そして、繊維強化樹脂を樹脂ライナ３０、口金１０、及び口金４０に巻きつける（ステップＳ６）。さらに、繊維強化樹脂を硬化させるために、加熱処理を行う（ステップＳ７）。
【００３１】
以上のようにして、圧力容器１００の組み立てを行う。尚、各組み立て工程は適宜順序を入れ替えても構わない。例えば、ステップＳ５は、ステップＳ４より前に行っても構わない。また、ステップＳ３において口金１０のネジ山面３２ａにシール材を塗布するのであれば、ステップＳ１及びステップＳ２より先に行っても構わない。
【００３２】
以上に説明した実施の形態によって、封止効果が高く、製造容易な圧力容器を提供することができる。したがって、具体例を挙げると、本実施の形態にかかる圧力容器を用いて圧力容器のバースト試験などを行うことができる。その結果、例えば、繊維強化樹脂層２０に使用する繊維強化樹脂の仕様や、巻きつけ条件などについて、安価且つ短期間に行うことが可能となる。
【００３３】
尚、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。
【符号の説明】
【００３４】
１０  口金
１１  開口部
２０  繊維強化樹脂層
３０  樹脂ライナ
３１  ネック部
３２  ネジ部
３２ａ  ネジ山
４０  口金
４１  回り止め部
５０  Ｏリング
６０  バックアップリング
１００  圧力容器
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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