(57)【要約】      （修正有）【課題】ライナと口金の間の隙間に入り込んだ水分を除去することで十分な乾燥が得られる高圧タンクの乾燥方法を提供する。【解決手段】ライナ１１と口金１２、１３とを有する高圧タンク１０のタンク内部を乾燥する高圧タンク１０の乾燥方法であって、超音波振動子２２、２３を口金１２、１３または口金１２、１３に連結された治具２４、２５に取り付けて高圧タンク１０に超音波振動を付与することによって、ライナ１１と口金１２、１３との間の隙間ＳＫ１、ＳＫ２から水分をタンク内部に移動させる振動工程と、タンク内部に温風を送る送風工程とを含むことを特徴とする。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ライナと口金とを有する高圧タンクのタンク内部を乾燥する高圧タンクの乾燥方法であって、
超音波振動子を前記口金または前記口金に連結された治具に取り付けて前記高圧タンクに振動を付与することによって、前記ライナと前記口金との間の隙間から水分を前記タンク内部に移動させる振動工程と、
前記タンク内部に温風を送る送風工程と、
を含むことを特徴とする高圧タンクの乾燥方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧タンクのタンク内部を乾燥する高圧タンクの乾燥方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、高圧タンクを構成するライナの内部にストレート配管と分岐配管とを挿入し、ライナの内部に残った水分を分岐配管の先端部から吸引装置により吸引し、さらに分岐配管の先端部から送風装置により温風を送り、ライナの内部を乾燥させる方法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−１４４９３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の方法では、吸引装置によりライナの内壁面に残った水分を吸引し、送風装置により温風を送ることはできるが、ライナと口金の間の隙間に入り込んだ水分は、吸引や温風では除去することができず残ってしまい、高圧タンクの乾燥が不十分になってしまうという問題がある。
【０００５】
本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ライナと口金の間の隙間に入り込んだ水分を除去することで十分な乾燥が得られる高圧タンクの乾燥方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る高圧タンクの乾燥方法は、ライナと口金とを有する高圧タンクのタンク内部を乾燥する高圧タンクの乾燥方法であって、超音波振動子を前記口金または前記口金に連結された治具に取り付けて前記高圧タンクに振動を付与することによって、前記ライナと前記口金との間の隙間から水分を前記タンク内部に移動させる振動工程と、前記タンク内部に温風を送る送風工程と、を含むことを特徴とする。
【０００７】
本発明に係る高圧タンクの乾燥方法においては、超音波振動子を口金または口金に連結された治具に取り付けて高圧タンクに振動を付与する振動工程と、高圧タンクのタンク内部に温風を送る送風工程とを備えている。この構成により、ライナと口金との間の隙間に入り込んだ水分が、振動により隙間から高圧タンクのタンク内部に移動する。そして、高圧タンクのタンク内部に送り込まれた温風により、水分が気化することで、高圧タンクのタンク内部が乾燥する。その結果、ライナと口金との間の隙間に入り込んだ水分が除去されて高圧タンクのタンク内部の十分な乾燥が得られる。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、ライナと口金の間の隙間に入り込んだ水分を除去することで十分な乾燥が得られる高圧タンクの乾燥方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の実施形態に係る高圧タンクの乾燥方法により乾燥される高圧タンクの斜視図。
【図２】本発明の実施形態に係る高圧タンクの乾燥方法により乾燥される高圧タンクの図であり、図２（ａ）は、高圧タンクの側面図を示し、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すＡ部の拡大断面図を示し、図２（ｃ）は、図２（ａ）に示すＢ部の拡大断面図を示す。
【図３】本発明の実施形態に係る高圧タンクの乾燥方法を含む工程図。
【図４】本発明の実施形態に係る高圧タンクの乾燥方法における振動工程を説明する説明図であり、図４（ａ）は、高圧タンクおよび超音波発生器の概略構成図を示し、図４（ｂ）は、図４（ａ）に示すＣ部の拡大断面図を示し、図４（ｃ）は、図４（ａ）に示すＤ部の拡大断面図を示す。
【図５】本発明の実施形態に係る高圧タンクの乾燥方法における送風工程を説明する説明図であり、図５（ａ）は、高圧タンクおよび送風配管の概略構成図を示し、図５（ｂ）は、図５（ａ）に示すＥ部の拡大断面図を示す。
【図６】本発明の実施形態の変形例に係る高圧タンクの乾燥方法における振動工程を説明する説明図であり、図６（ａ）は、高圧タンクおよび超音波発生器の概略構成図を示し、図６（ｂ）は、図６（ａ）に示すＦ部の拡大断面図を示し、図６（ｃ）は、図６（ａ）に示すＧ部の拡大断面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
本発明に係る高圧タンクの乾燥方法を適用した実施形態に係る高圧タンク１０の乾燥方法について図面を参照して説明する。
【００１１】
まず、高圧タンク１０の構成について説明する。高圧タンク１０は、図１、図２（ａ）、図２（ｂ）、図２（ｃ）に示すように、ライナ１１と、口金１２、１３と、ライナ１１の外周面に形成された補強層１４と、一対の保護層１５と、口金１２、１３とライナ１１との間にそれぞれ装着されたＯリング１６とにより構成されている。高圧タンク１０は、気体を透過させ難い性質、いわゆるガスバリア性を有しており内部には水素などの比較的高圧のガスが充填されるように構成されている。
【００１２】
ライナ１１は、筒状の中空容器からなり、ポリアミド樹脂（ＰＡ）などのプラスチックを炭素繊維（Carbon Fiber）で強化した炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics、以下ＣＦＲＰという。）で形成されている。なお、ライナ１１の材料は、いわゆるナイロン（登録商標）などの高い機械的強度を有するエンジニアリングプラスチックや金属材料であってもよい。
【００１３】
ライナ１１は、シリンダ部１７と、一対のドーム部１８とを有している。シリンダ部１７は円筒状に形成され、各ドーム部１８は、それぞれ中空の略半球体からなりシリンダ部１７と一体的に形成されている。
【００１４】
各ドーム部１８は、ライナ１１の軸線に沿った長手方向の両端部に、ライナ１１の軸線を中心とし、口金１２、１３をそれぞれ装着する口金装着部１８ａを有している。各口金装着部１８ａの中央部分にはライナ１１の軸線を中心とする貫通孔１８ｂが形成されており、各貫通孔１８ｂには口金１２、１３が挿入され、ライナ１１と口金１２、１３とがそれぞれ嵌合するように構成されている。この貫通孔１８ｂの軸線は、ライナ１１の軸線と一致しており、貫通孔１８ｂは、口金１２、１３をドーム部１８に装着する際の位置決め孔として機能する。
【００１５】
口金１２は、図２（ｂ）に示すように、ライナ１１の口金装着部１８ａに装着されるフランジ１２ａと、フランジ１２ａからドーム部１８の外側に突出する口金本体１２ｂと、口金本体１２ｂと軸線を同じくし、フランジ１２ａからドーム部１８の内側に突出する突出部１２ｃとを有している。口金１２は、金属材料で形成されている。
【００１６】
フランジ１２ａの突出部１２ｃ側の面は、平坦に形成されており、ライナ１１に口金１２が挿入される際に、口金装着部１８ａと当接するように構成されている。フランジ１２ａの口金本体１２ｂ側の面は、フランジ１２ａの外周縁に向かって外周縁に行くほどフランジ厚みが減少するように弧状に傾斜しており、フランジ１２ａの外周縁がドーム部１８の外側に突出しないように構成されている。
【００１７】
口金本体１２ｂには、図２（ｂ）に示すように、口金１２の軸線と一致する軸線を有する有底の穴１２ｄが形成されている。有底の穴１２ｄには、ライナ１１を加工する際に、口金本体１２ｂと協働してライナ１１を支持する後述の治具が挿入されるように構成されている。
【００１８】
突出部１２ｃには、口金１２の軸線と一致する軸線を有する有底の穴１２ｅが形成されており、ライナ１１の貫通孔１８ｂが、口金本体１２ｂの有底の穴１２ｅにより閉塞されている。また、突出部１２ｃの外周面には、溝１２ｆが形成されており、溝１２ｆにはＯリング１６が装着されている。突出部１２ｃは、Ｏリング１６が装着された状態で、ドーム部１８の貫通孔１８ｂに挿入されており、突出部１２ｃの外周面と、ドーム部１８の貫通孔１８ｂの内壁面との間には隙間ＳＫ１が延在している。
【００１９】
口金１３は、図２（ｃ）に示すように口金１２と同様に、ライナ１１の口金装着部１８ａに装着されるフランジ１３ａと、フランジ１３ａからドーム部１８の外側に突出する口金本体１３ｂと、口金本体１３ｂと軸線を同じくし、フランジ１３ａからドーム部１８の内側に突出する突出部１３ｃとを有している。口金１３も、口金１２と同様に、金属材料で形成されている。
【００２０】
フランジ１３ａの突出部１３ｃ側の面は、口金１２と同様に、平坦に形成されており、ライナ１１に口金１３が挿入される際に、口金装着部１８ａと当接するように構成されている。フランジ１３ａの口金本体１３ｂ側の面は、フランジ１３ａの外周縁に向かって外周縁に行くほどフランジ厚みが減少するように弧状に傾斜しており、フランジ１３ａの外周縁がドーム部１８の外側に突出しないよう構成されている。
【００２１】
口金本体１３ｂは、口金１２の口金本体１２ｂと同様に形成されているが、口金１３の軸線と一致する軸線を有するバルブ接続孔１３ｄが貫通して形成されている点が、口金本体１２ｂと異なっている。また、口金本体１３ｂの先端部には、高圧シール仕様のテーパネジが形成されており、配管とネジ結合されバルブに接続されるように構成されている。バルブ接続孔１３ｄを介してライナ１１の内部と外部との間で高圧ガスが流通するように構成されている。
【００２２】
突出部１３ｃの外周面には、口金１２の突出部１２ｃと同様、溝１３ｅが形成されており、溝１３ｅにはＯリング１６が装着されている。突出部１３ｃは、Ｏリング１６が装着された状態で、ドーム部１８の貫通孔１８ｂに挿入されており、突出部１３ｃの外周面と、ドーム部１８の貫通孔１８ｂの内壁面との間には隙間ＳＫ２が延在している。なお、本実施形態の突出部１２ｃの外周面と、ドーム部１８の貫通孔１８ｂの内壁面との間の隙間ＳＫ１および突出部１３ｃの外周面と、ドーム部１８の貫通孔１８ｂの内壁面との間の隙間ＳＫ２は、本発明に係る高圧タンクの乾燥方法におけるライナと口金との間の隙間に対応する。
【００２３】
補強層１４は、繊維束がライナ１１の外周面に巻き付けられて形成されている。繊維束は、エポキシ樹脂（ＥＰ）などのプラスチックをガラス繊維（Glass Fiber）で強化したガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）で形成されている。なお、補強層１４の材料は、カーボン繊維（Carbon Fiber）、アラミド繊維（Aromatic Polyamide Fiber）などの繊維をプラスチックの中に入れて強度を向上させた複合材料であってもよい。
【００２４】
繊維束は、数十本の単繊維を撚り合わせて１本の糸にした、いわゆるマルチフィラメントが、数千〜数万本程度束ねられた繊維束からなる。補強層１４の形成は、例えば、図示しないフィラメントワインディング装置（Filament Winding Process、以下ＦＷ装置という。）によって行われる。
【００２５】
このＦＷ装置とは、太い繊維束Ｆを引伸ばして細くするとともに、あまい撚りを与えて粗糸とし、巻き取ったいわゆる粗紡糸（ガラスロービングなどのロービング）に樹脂を含浸させながら、または、樹脂が含浸された粗紡糸にテンションをかけ、被加工物に連続的に巻き付ける製造装置をいう。粗紡糸に含浸させる樹脂は、例えば、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ポリエステル樹脂（ＰＥ）やポリアミド樹脂（ＰＡ）などの熱硬化性樹脂からなる。このＦＷ法によれば、巻き付ける際の角度を調整することにより、被加工物の軸方向および周方向の強度を調整することができる。
【００２６】
一対の保護層１５は、多孔質構造の衝撃吸収性樹脂で構成されている。多孔質構造の衝撃吸収性樹脂としては、例えば、ウレタンゴム、ニトリルゴム、フッ素ゴムなどのゴム材料が挙げられる。各保護層１５は、中央部分に貫通孔１５ａを有しており、ドーム部１８に取り付けられる際に口金１２、１３が挿入されるように構成されている。また、保護層１５の内周面１５ｂは、ドーム部１８の外周面と同様の曲面形状で形成されており、ドーム部１８に取り付けられる際に、内周面１５ｂがドーム部１８の外周面を覆うように構成されている。
【００２７】
次いで、本実施形態に係る高圧タンク１０の乾燥方法について図面を参照して説明する。
【００２８】
高圧タンク１０の乾燥方法は、図３に示すように、高圧タンク作製工程および水圧による膨張試験を経た高圧タンク１０に対して行われ、振動工程と、送風工程とを含んで構成されている。各工程は順に行われる。この振動工程および送風工程は同時に行ってもよく、別々に行ってもよい。なお、本実施形態の振動工程および送風工程は、本発明に係る高圧タンクの乾燥方法を構成している。
【００２９】
高圧タンク作製工程においては、ライナ１１、口金１２、１３、一対の保護層１５が作製され、ライナ１１の外周面に補強層１４が形成され、口金１２、１３、一対の保護層１５およびＯリング１６がライナ１１に組み込まれ、高圧タンク１０が作製される（ステップＳ１）。
【００３０】
水圧による膨張試験は、高圧タンク作製工程において作製された高圧タンク１０に対して行われる（ステップＳ２）。水圧による膨張試験は、水槽による耐圧膨張試験方法でもよく、水注入による耐圧膨張試験方法でもよい。水槽による耐圧膨張試験方法は、検査すべき高圧タンク１０を水槽の中に置き、高圧タンク１０内に外部から水を注入して所定の高圧とし、このときに生ずる高圧タンクの膨張によって水槽から排出される水の量を検出し、高圧タンクの膨張を測定することで行われる。高圧タンクの膨張が規定される一定の値以下であれば合格とされる。
【００３１】
水注入による耐圧膨張試験方法は、次式（１）によって求まる恒久増加率に基づいて行われる。
恒久増加率（％）＝｛恒久増加量（Δｖ）÷全増加量（ΔＶ）｝×１００…（１）
【００３２】
全増加量（ΔＶ）は、加圧前の高圧タンク１０の容量をＶ１、水を高圧タンク１０の内部に注入して加圧した後の容量をＶ２とすると、Ｖ２−Ｖ１で示される高圧タンク１０の膨張による容量増加分で表わされる。恒久増加量（Δｖ）は、高圧タンク１０に対する加圧を解除したときの高圧タンク１０の容量をＶ３としたときに、Ｖ３−Ｖ１で示され、高圧タンク１０の復元が不完全なことによる容量増加分で表わされる。この恒久増加率が規定される一定の値以下であれば合格とされる。
【００３３】
振動工程においては、まず、水圧による膨張試験が行われた高圧タンク１０の内部の水を、口金１３に接続された図示しない排水管からポンプにより吸引し、高圧タンク１０の外部に排水する。次いで、図４（ａ）に示す振動装置２０により排水された高圧タンク１０に超音波振動を付与する。
【００３４】
この超音波振動により、突出部１２ｃの外周面と、ドーム部１８の貫通孔１８ｂの内壁面との間の隙間ＳＫ１および突出部１３ｃの外周面と、ドーム部１８の貫通孔１８ｂの内壁面との間の隙間ＳＫ２に入り込んだ水分Ｗが、図４（ｂ）、図４（ｃ）に示すように、隙間ＳＫ１および隙間ＳＫ２から高圧タンク１０の内部に移動する（ステップＳ３）。
【００３５】
振動装置２０は、超音波発生器２１と、超音波振動子２２、２３と、口金１２に連結された治具２４と、口金１３に連結された治具２５とにより構成されている。超音波発生器２１は、超音波振動子２２、２３の出力の強弱や振幅の調整、発振周波数の上下への変調などの超音波の制御を行うように構成されている。超音波振動子２２、２３は、発振周波数が、２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚ程度の超音波振動を発生させる公知の振動子からなり、例えば、電圧を加えると伸び縮みする圧電セラミックやピエゾ素子などの圧電素子で構成されている。
【００３６】
超音波振動子２２は、図４（ｂ）に示すように、治具２４の表面に取り付けられ、超音波振動子２３は、図４（ｃ）に示すように、治具２５の表面に取り付けられており、超音波振動子２２、２３が超音波振動することにより、高圧タンク１０を超音波振動させるように構成されている。なお、図４（ｂ）、図４（ｃ）の１点鎖線で示すように、超音波振動子２２は、口金１２の外周面に取り付けてもよく、超音波振動子２３は、口金１３の外周面に取り付けてもよい。
【００３７】
送風工程においては、送風装置３０により、高圧タンク１０の内部に温風を送り、高圧タンク１０の内部に溜まっている水分Ｗを気化させる（ステップＳ４）。送風装置３０は、図５（ａ）、図５（ｂ）に示すように、治具２４、２５により支持された高圧タンク１０の内部に、治具２５側から挿入され、多数の送風口を有する送風配管３１と、送風配管３１に温風を送り込む図示しない送風機とにより構成される。
【００３８】
送風機により、送風配管３１に温風が送り込まれると、温風は送風配管３１の送風口から、高圧タンク１０の内壁面に向かって吹き出される。この温風により、高圧タンク１０の内部に溜まっている水分Ｗが気化し、気化した水蒸気は送風口から送風配管３１に入り込んで、送風配管３１から高圧タンク１０の外部に放出される。これにより、高圧タンク１０の内部が乾燥する。
【００３９】
以上のように構成された実施形態に係る高圧タンク１０の乾燥方法の効果について説明する。
【００４０】
本実施形態に係る高圧タンク１０の乾燥方法は、超音波振動子２２、２３を口金１２、１３にそれぞれ連結された治具２４、２５の表面に取り付けて高圧タンク１０に超音波振動を付与する振動工程（ステップＳ３）と、高圧タンク１０の内部に温風を送り、内部の水分Ｗを気化させる送風工程（ステップＳ４）とを備えている。この構成により、高圧タンク１０の隙間ＳＫ１、ＳＫ２に入り込んだ水分Ｗが、超音波振動により隙間ＳＫ１、ＳＫ２から高圧タンク１０の内部に移動する。そして、高圧タンク１０の内部に送り込まれた温風により、水分Ｗが気化することで、高圧タンク１０の内部が乾燥する。本実施形態に係る高圧タンク１０の乾燥方法では、隙間ＳＫ１、ＳＫ２に入り込んだ水分Ｗが除去されて高圧タンク１０の内部が十分に乾燥するという効果が得られる。
【００４１】
また、高圧タンク１０に超音波振動が付与されると、高圧タンク１０の内壁面に水分が跳ねて乾燥し易くなり、乾燥時間の短縮を図ることができるという効果も得られる。
【００４２】
なお、本実施形態に係る高圧タンク１０の乾燥方法においては、超音波振動子２２が、治具２４または口金１２に取り付けられ、超音波振動子２３が、治具２５または口金１３に取り付けられた構成について説明した。しかしながら、超音波振動子２２、２３を、治具２４、２５または口金１２、１３以外の他の部材に取り付けるように構成してもよい。
【００４３】
以下、超音波振動子２２、２３を、治具２４、２５または口金１２、１３以外の他の部材に取り付けた変形例に係る高圧タンク１０の乾燥方法について説明する。変形例に係る高圧タンク１０の乾燥方法は、本実施形態に係る高圧タンク１０の乾燥方法に対して、超音波振動子２２、２３の取付位置のみが異なり、他の要素は本実施形態に係る高圧タンク１０の乾燥方法と同様に構成されている。したがって、同一の構成要素については同一の符号を付し、異なる部分について説明する。
【００４４】
変形例に係る高圧タンク１０の乾燥方法においては、超音波振動子２２は、図６（ａ）、図６（ｂ）に示すように、治具２４を支持する設備センター４０に取り付けられる。超音波振動子２３は、図６（ａ）、図６（ｃ）に示すように、治具２５を支持する設備固定端５０に取り付けられる。
【００４５】
本変形例に係る高圧タンク１０の乾燥方法では、本実施形態に係る高圧タンク１０の乾燥方法と同様の効果が得られる。即ち、本変形例に係る高圧タンク１０の乾燥方法は、超音波振動子２２、２３を設備センター４０、設備固定端５０に取り付けて高圧タンク１０に超音波振動を付与する振動工程（ステップＳ３）と、高圧タンク１０の内部に温風を送り、内部の水分Ｗを気化させる送風工程（ステップＳ４）とを備えている。この構成により、高圧タンク１０の隙間ＳＫ１、ＳＫ２に入り込んだ水分Ｗが、超音波振動により隙間ＳＫ１、ＳＫ２から高圧タンク１０の内部に移動する。そして、高圧タンク１０の内部に送り込まれた温風により、水分Ｗが気化することで、高圧タンク１０の内部が乾燥する。本変形例に係る高圧タンク１０の乾燥方法においても、隙間ＳＫ１、ＳＫ２に入り込んだ水分Ｗが除去されて高圧タンク１０の内部が十分に乾燥するという効果が得られる。
【００４６】
また、高圧タンク１０に超音波振動が付与されると、高圧タンク１０の内壁面に水分が跳ねて乾燥し易くなり、乾燥時間の短縮を図ることができるという効果も得られる。さらに、本変形例に係る高圧タンク１０の乾燥方法においては、設備センター４０、設備固定端５０という設備側に超音波振動子２２、２３が取り付けられるので、治具２４、２５が取り付けられた高圧タンク１０のワーク毎に、超音波振動子２２、２３を付け替える必要がなくなり、振動工程（ステップＳ３）における作業性が向上し、より乾燥時間の短縮が図られるという効果が得られる。
【００４７】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。
【符号の説明】
【００４８】
１０・・・高圧タンク、１１・・・ライナ、１２，１３・・・口金、１２ａ，１３ａ・・・フランジ、１２ｂ，１３ｂ・・・口金本体、１２ｃ，１３ｃ・・・突出部、１２ｄ，１２ｅ・・・有底の穴、１２ｆ，１３ｅ・・・溝、１３ｄ・・・バルブ接続孔、１４・・・補強層、１５・・・保護層、１５ａ・・・貫通孔、１５ｂ・・・内周面、１６・・・Ｏリング、１７・・・シリンダ部、１８・・・ドーム部、１８ａ・・・口金装着部、１８ｂ・・・貫通孔、２０・・・振動装置、２１・・・超音波発生器、２２，２３・・・超音波振動子、２４，２５・・・治具、３０・・・送風装置、３１・・・送風配管、４０・・・設備センター、５０・・・設備固定端、ＳＫ１，ＳＫ２・・・隙間、Ｗ・・・水分
【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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