(57)【要約】【課題】今まで以上の高圧に耐え得る高圧タンクを簡単にかつ安価に提供する。【解決手段】金属製の短筒状ブランク材を塑性変形させて円筒形の胴部２の一端に椀状鏡部４を介してガス取出部５が突設された高圧タンク１において、ガス取出部５を胴部２の少なくとも３倍の厚みに設定し、椀状鏡部４を胴部２からガス取出部５に行くに従って胴部２の厚みからガス取出部５の厚みに漸次増大させる。【選択図】　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製の短筒状ブランク材を塑性変形させて円筒形の胴部の一端に椀状鏡部を介してガス取出部が突設された高圧タンクであって、
上記ガス取出部は上記胴部の少なくとも３倍の厚みに設定され、上記椀状鏡部は胴部からガス取出部に行くに従って胴部の厚みからガス取出部の厚みに漸次増大していることを特徴とする高圧タンク。
【請求項２】
金属製の短筒状ブランク材を塑性変形させて円筒形の胴部の一端に椀状鏡部を介してガス取出部が突設された高圧タンクの製造方法であって、
金属製の短筒状ブランク材をフローフォーミングして胴部の少なくとも一端が開口し該開口部から所定領域の厚みが他の領域から開口部に行くに従って漸次増大した長筒状ブランク材を成形し、
次いで、上記長筒状ブランク材の開口部から所定領域をスピニングにより口絞りして椀状鏡部と該椀状鏡部から突出するガス取出部とを、上記椀状鏡部が胴部からガス取出部に行くに従って胴部の厚みからガス取出部の厚みに漸次増大するように成形することを特徴とする高圧タンクの製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の高圧タンクの製造方法において、
ガス取出部が胴部の少なくとも３倍の厚みに設定されていることを特徴とする高圧タンクの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、高圧の気体が充填される高圧タンク及びその製造方法の改良に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
天然ガスや水素ガス等を高圧で充填して貯留する高圧タンクでは、ガス取出部やこれに続く椀状鏡部に応力が集中するため、長筒状ブランク材の開口部から所定領域をスピニングにより口絞りして椀状鏡部と該椀状鏡部から突出するガス取出部とを成形する際、上記ガス取出部及び椀状鏡部を胴部よりも厚くしている。
【０００３】
これに関し、本出願人は、上記長筒状ブランク材の開口部から所定領域をフローフォーミングにより他の領域よりも厚く成形し、この厚くなった領域にスピニングにより口絞りして椀状鏡部及びガス取出部を成形する方法を出願し、特許権を取得している（特許第３２５１２１６号公報参照）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記の従来の一般的な製造方法では、厚みが全体に均一な長筒状ブランク材を用いているので、ガス取出部及び椀状鏡部を厚くするのに限界があり、例えば、比較例１として図３に示すように、例えば胴部の厚みが約３．３ｍｍの長筒状ブランク材１１１を用いた場合では、最も厚いガス取出部５でも厚みが約７．１ｍｍと胴部２の２倍程度にしかできず、今後予想されるさらなる高圧に耐え得る高圧タンク１としては適用し辛い。
【０００５】
そこで、比較例２として図４に示すように、長筒状ブランク材１１１の胴部を例えば約７．６ｍｍと全体に厚くしてガス取出部５及び椀状鏡部４の厚みを確保することが考えられる（この場合、ガス取出部５の厚みが約１４．２ｍｍとなる）が、この場合には、製造された高圧タンク１全体が厚くなって重くなり、軽量化を図ることができない。また、厚物の長筒状ブランク材１１１を用いているため、材料費も嵩む。
【０００６】
一方、上記の公報例では、予め長筒状ブランク材の開口部から所定領域を他の領域よりも厚くしているので、ガス取出部及び椀状鏡部になる箇所を所定の厚みに確保することができるとともに、胴部を薄くして全体の重量を軽減することができる。しかし、この公報例では、ガス取出部及び椀状鏡部になる箇所の厚みが全体に均一であるため、絞り込み量を大きくしなければならず、これによりガス取出部が閉塞してしまうので、後工程としてガス取出口を穿設する必要があり、手間が掛かる。
【０００７】
なお、図３及び図４で各部に付している符号は、実施の形態で付している各部の符号と対応している。
【０００８】
この発明はかかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、今まで以上の高圧に耐え得る高圧タンクを簡単にかつ安価に提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、この発明は、胴部に対するガス取出部及び椀状鏡部の厚みの倍率を高めたことと、ブランク材のガス取出部及び椀状鏡部に対応する箇所の厚みに変化を持たせたことを特徴とする。
【００１０】
具体的には、この発明は、金属製の短筒状ブランク材を塑性変形させて円筒形の胴部の一端に椀状鏡部を介してガス取出部が突設された高圧タンク及びその製造方法を対象とし、次のような解決手段を講じた。
【００１１】
すなわち、請求項１に記載の発明は、前者の高圧タンクに関するものであって、上記ガス取出部は上記胴部の少なくとも３倍の厚みに設定され、上記椀状鏡部は胴部からガス取出部に行くに従って胴部の厚みからガス取出部の厚みに漸次増大していることを特徴とする。
【００１２】
上記の構成により、請求項１に記載の発明では、ガス取出部が胴部の少なくとも３倍の厚みに設定され、そこから椀状鏡部が漸次薄くなって胴部に続いているため、上記ガス取出部及び椀状鏡部の強度が確保され、今まで以上の高圧に十分に耐え得る高圧タンクとなる。また、上記胴部が薄くてもガス取出部及び椀状鏡部が厚くなって強度が確保されるため、胴部が薄い分だけ高圧タンク全体の重量が軽減し、かつ材料費もあまり掛からない。
【００１３】
請求項２，３に記載の発明は、後者の高圧タンクの製造方法に関するものであり、そのうち、請求項２に記載の発明は、金属製の短筒状ブランク材をフローフォーミングして胴部の少なくとも一端が開口し該開口部から所定領域の厚みが他の領域から開口部に行くに従って漸次増大した長筒状ブランク材を成形し、次いで、上記長筒状ブランク材の開口部から所定領域をスピニングにより口絞りして椀状鏡部と該椀状鏡部から突出するガス取出部とを、上記椀状鏡部が胴部からガス取出部に行くに従って胴部の厚みからガス取出部の厚みに漸次増大するように成形することを特徴とする。
【００１４】
上記の構成により、請求項２に記載の発明では、長筒状ブランク材の開口部から所定の領域の厚みが、ガス取出部及び椀状鏡部の厚みに対応して漸次変化しているため、スピニングによる絞り込み量をそれほど大きくしなくてよく、よって、ガス取出口が潰れることなく形成されて穿設工程がいらなくなり、今まで以上の高圧に耐え得る高圧タンクが簡単にかつ安価に得られる。
【００１５】
請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、ガス取出部が胴部の少なくとも３倍の厚みに設定されていることを特徴とする。
【００１６】
上記の構成により、請求項３に記載の発明では、請求項２に記載の効果が確実に得られる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面に基づいて説明する。
【００１８】
図２（ＩＩＩ）はこの発明の実施の形態に係る高圧タンク１を示す。この高圧タンク１は、円筒形の胴部２と該胴部２と一体の底部３とを備え、該胴部２の底部３と対向する一端には、椀状鏡部４を介してガス取出部５が突設され、該ガス取出部５にはガス取出口５ａが形成されている。この高圧タンク１は、例えばＪＩＳＡ６０６１−Ｔ６等のアルミニウム合金からなる金属製であり、短筒状ブランク材を塑性変形させて略密閉円筒形に成形され、上記底部３、椀状鏡部４及びガス取出部５は胴部２よりも厚く形成されている。
【００１９】
この発明の特徴として、図１に拡大詳示するように、上記ガス取出部５は、上記胴部２の少なくとも３倍の厚みに設定され、上記椀状鏡部４は胴部２からガス取出部５に行くに従って胴部２の厚みからガス取出部５の厚みに漸次増大している。つまり、厚みが胴部２に対して少なくとも３倍であるガス取出部５から椀状鏡部４が漸次薄くなって胴部２に続いているので、上記ガス取出部５及び椀状鏡部４の強度を確保することができ、今まで以上の高圧に十分に耐え得る高圧タンク１とすることができる。また、上記胴部２が薄くてもガス取出部５及び椀状鏡部４を厚くして強度を確保しているので、胴部２が薄い分だけ高圧タンク１全体の重量を軽減でき、かつ材料費もあまり掛けずに済んでコストダウンを図ることができる。なお、上記椀状鏡部４の厚みの増加率は、目的用途に応じて適宜変更設定できるものである。
【００２０】
次に、上述の如く構成された高圧タンク１の製造要領を説明する。
【００２１】
まず、図２（Ｉ）に示すような金属製の短筒状ブランク材１１を用意する。この短筒状ブランク材１１は、図示しないが、例えば円柱形のビレットを鍛造成形することにより成形され、胴部２１に底部３１が一体に形成された有底筒状をしている。別の方法として、円板の板材をダイとポンチとでプレス絞りして有底筒状に成形してもよい。
【００２２】
そして、上記短筒状ブランク材１１をフローフォーミングする。その要領は、図２（ＩＩ）に示すように、マンドレル６に短筒状ブランク材１１を外嵌合して取り付け、上記マンドレル６をその軸心回りに回転させて上記短筒状ブランク材１１を一体に回転させ、成形ローラ７を上記短筒状ブランク材１１の外周面に圧接させることで回転させながら胴部２１を軸心方向にしごくようにする。胴部２１の開口部側では成形ローラ７をマンドレル６から外側方に少しずつ遠ざけるように移動させながらしごく。これにより、胴部２１１の少なくとも一端が開口し該開口部から所定領域４１１の厚みが他の領域から開口部に行くに従って漸次増大した中間ブランク材としての長筒状ブランク材１１１が成形される。その増大量は、成形された高圧タンク１のガス取出部５が胴部２の少なくとも３倍の厚みに設定されるような倍率に設定する。この倍率は実験により予め決定している。例えば、胴部２１１の厚みが約３ｍｍに対して開口部から所定領域４１１の厚みの最大厚みが約７．６ｍｍである。
【００２３】
次いで、上記長筒状ブランク材１１１を図示しないチャック装置で保持してその開口部から所定領域４１１をスピニングにより口絞りする。その要領は、図２（ＩＩＩ）に示すように、長筒状ブランク材１１１をその軸心回りに回転させ、この状態で、成形ローラ８を長筒状ブランク材１１１の開口部から所定領域４１１に亘って傾けて圧接させることで回転させながら長筒状ブランク材１１１の軸心に対して斜めに移動させてしごくようにする。これにより、椀状鏡部４と該椀状鏡部４から突出するガス取出部５とが、上記椀状鏡部４が胴部２からガス取出部５に行くに従って胴部２の厚みからガス取出部５の厚みに漸次増大するように成形され、ガス取出部５が胴部２の少なくとも３倍の厚みに設定される。例えば、上記の例では、ガス取出部５の厚みが約１４．１ｍｍと胴部２の約４．７倍になる。
【００２４】
このように、長筒状ブランク材１１１の開口部から所定の領域４１１の厚みを、ガス取出部５及び椀状鏡部４の厚みに対応して漸次変化させていることから、スピニングによる絞り込み量を抑えることができ、これにより、ガス取出部５を潰すことなく形成できて穿設工程をなくすことができ、今まで以上の高圧に耐え得る高圧タンク１を簡単にかつ安価に製造することができる。
【００２５】
なお、上記の実施の形態では、フローフォーミングに供する短筒状ブランク材１１として有底筒状のものを例示したが、両端が開口した円筒体であってもよく、この場合には、両端の開口部から所定領域をスピニングにより口絞りすることになる。
【００２６】
【発明の効果】
以上説明したように、請求項１に係る発明によれば、ガス取出部が円筒形の胴部の少なくとも３倍の厚みに設定され、そこから椀状鏡部が漸次薄くなって胴部に続いているので、上記ガス取出部及び椀状鏡部の強度を確保でき、今まで以上の高圧に十分に耐え得る高圧タンクとすることができる。また、上記胴部が薄くてもガス取出部及び椀状鏡部を厚くして強度を確保できるので、胴部が薄い分だけ高圧タンクを軽量化できるとともに、コストダウンを図ることができる。
【００２７】
請求項２に係る発明によれば、中間ブランク材の開口部から所定の領域の厚みを、ガス取出部及び椀状鏡部の厚みに対応して漸次変化させているので、スピニングによる絞り込み量をそれほど大きくしなくてよく、よって、ガス取出口を潰すことなく形成して穿設工程をなくすことができ、今まで以上の高圧に耐え得る高圧タンクを簡単にかつ安価に得ることができる。
【００２８】
請求項３に係る発明によれば、ガス取出部を胴部の少なくとも３倍の厚みに設定することで、請求項２に記載の効果を確実に得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態に係る高圧タンクのガス取出部及び鏡部周りの拡大断面図である。
【図２】この発明の実施の形態に係る高圧タンクの製造工程を示し、（Ｉ）はフローフォーミングに供される短筒状ブランク材の断面図、（ＩＩ）はフローフォーミング工程図、（ＩＩＩ）はスピニング工程図である。
【図３】比較例１の図１相当図である。
【図４】比較例２の図１相当図である。
【符号の説明】
１　　　　　　　高圧タンク
２，２１１　　　胴部
４　　　　　　　椀状鏡部
５　　　　　　　ガス取出部
１１　　　　　　　短筒状ブランク材
１１１　　　　　　　長筒状ブランク材
【図１】
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【図２】
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【図３】
2004084919.tif 000005
【図４】
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