(57)【要約】【課題】鏡板部が厚肉の圧力容器（内殻）を簡便に製造する。【解決手段】金属製部材１を用いて、鏡板部６ａおよび胴部６ｂからなる圧力容器６を製造する方法であって、金属製部材１を、鏡板部となる大径部位２ａと胴部となる小径部位２ｂからなる押出用部材２に予備加工し、次いで押出用部材２を、鏡板部となる開口部側厚肉部位５ａと胴部となる薄肉部位５ｂからなる有底部材５に後方押出加工により成形し、次いで有底部材５の開口部側厚肉部位５ａを鏡板部６ａに成形加工する圧力容器の製造方法。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属製部材を用いて、鏡板部および胴部からなる圧力容器を製造する方法であって、前記金属製部材を、鏡板部となる開口部側厚肉部位と胴部となる薄肉部位とからなる有底部材に後方押出加工により成形し、次いで前記有底部材の開口部側厚肉部位を鏡板部に成形加工することを特徴とする圧力容器の製造方法。
【請求項２】
金属製部材を用いて、鏡板部および胴部からなる圧力容器を製造する方法であって、前記金属製部材を、鏡板部となる大径部位と胴部となる小径部位からなる押出用部材に予備加工し、次いで前記押出用部材を、鏡板部となる開口部側厚肉部位と胴部となる薄肉部位からなる有底部材に後方押出加工により成形し、次いで前記有底部材の開口部側厚肉部位を鏡板部に成形加工することを特徴とする圧力容器の製造方法。
【請求項３】
前記予備加工を、据え込み（絞り込み）加工、機械加工、鍛造加工の少なくとも１つを用いて行い、前記後方押出加工を、鏡板部となる大径部位の外径Ｄと胴部となる小径部位の外径ｄの差（Ｄ―ｄ）を維持したまま行うことを特徴とする請求項２記載の圧力容器の製造方法。
【請求項４】
金属製部材を用いて、鏡板部および胴部からなる圧力容器を製造する方法であって、前記金属製部材をカップ状体に予備加工し、次いで前記カップ状体を、鏡板部となる開口部側厚肉部位と胴部となる薄肉部位からなる有底部材にアイアニングにより成形し、次いで前記有底部材の開口部側厚肉部位を鏡板部に成形加工することを特徴とする圧力容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、金属製圧力容器の製造方法に関し、詳しくは、酸素、窒素、水素、その他の高圧ガスを充填するための圧力容器の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
高圧ガスを充填する圧力容器は、耐圧強度の関係から比較的厚肉の金属で成形されているものが多い。
これら容器に関しては、運搬の簡便性や搭載重量の関係から軽量化が求められており、この解決手段として、圧力容器の容器本体（内殻）を薄肉の金属で構成しその外周に補強繊維をフィラメントワインディング法またはテープワインディング法により巻付ける方法が提案されている（例えば特許文献１、２、３）。
【０００３】
ここで、内殻を構成する金属に関し、開口部側の鏡板部および前記鏡板部と胴部との境界部分は高圧ガス充填時の内圧によって曲げ応力が作用するため、胴部より板厚を厚くすることが望まれている。
【０００４】
内殻を構成する金属部材開口部側の鏡板部の加工は、プレスによる絞り加工もしくはスピニング加工によって行われているのが現状であるが、前記鏡板部の板厚を増加させるために製造プロセスが煩雑になるという問題があった。
【０００５】
これに対し、フローフォーミングにより胴部板厚の一部を薄肉化し、この部材の口部を絞って前記鏡板部を形成する方法が提案されている（例えば特許文献4）。
しかしながら、この方法ではフローフォーミングに時間がかかり、生産性に劣るという問題があった。
【０００６】
【特許文献１】特開平２−８０８９８号公報
【特許文献２】特開平５−２６３９４号公報
【特許文献３】特開平９−２８０４９６号公報
【特許文献４】特開２００１−３４９４９４
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、開口部側の鏡板部が厚肉の圧力容器を簡便に製造することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１発明は、金属製部材を用いて、鏡板部および胴部からなる圧力容器を製造する方法であって、前記金属製部材を、鏡板部となる開口部側厚肉部位と胴部となる薄肉部位とからなる有底部材に後方押出加工により成形し、次いで前記有底部材の開口部側厚肉部位を鏡板部に成形加工することを特徴とする圧力容器の製造方法である。
【０００９】
請求項２発明は、金属製部材を用いて、鏡板部および胴部からなる圧力容器を製造する方法であって、前記金属製部材を、鏡板部となる大径部位と胴部となる小径部位からなる押出用部材に予備加工し、次いで前記押出用部材を、鏡板部となる開口部側厚肉部位と胴部となる薄肉部位からなる有底部材に後方押出加工により成形し、次いで前記有底部材の開口部側厚肉部位を鏡板部に成形加工することを特徴とする圧力容器の製造方法である。
【００１０】
請求項３発明は、前記予備加工を、据え込み（絞り込み）加工、機械加工、鍛造加工の少なくとも１つを用いて行い、前記後方押出加工を、鏡板部となる大径部位の外径Ｄと胴部となる小径部位の外径ｄの差（Ｄ―ｄ）を維持したまま行うことを特徴とする請求項２記載の圧力容器の製造方法である。
【００１１】
請求項４発明は、金属製部材を用いて、鏡板部および胴部からなる圧力容器を製造する方法であって、前記金属製部材をカップ状体に予備加工し、次いで前記カップ状体を、鏡板部となる開口部側厚肉部位と胴部となる薄肉部位からなる有底部材にアイアニング（しごき）加工により成形し、次いで前記有底部材の開口部側厚肉部位を鏡板部に成形加工することを特徴とする圧力容器の製造方法である。
【発明の効果】
【００１２】
本発明は、開口部側の鏡板部となる部位が胴部となる部位より厚肉の有底部材を成形し、この有底部材の開口部側厚肉部を鏡板部に成形加工するので、従来、製造プロセスが煩雑だった鏡板部の成形加工が１回程度のプレス加工で成形でき、鏡板部が厚肉で耐圧性に優れる圧力容器を簡便（短時間）に製造できる。
【００１３】
前記有底部材は、（１）金属製部材をそのまま後方押出加工することにより、（２）金属製部材を鏡板部となる大径部位と胴部となる小径部位からなる押出用部材に予備加工してから後方押出加工することにより、または（３）金属製部材をカップ状体に予備加工してからアイアニング加工することにより、容易に製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下に本発明を、図を参照して具体的に説明する。
請求項１記載発明は、図１（イ）〜（ハ）に示すように、金属製円柱部材（金属製部材）１を後方押出により、鏡板部となる開口部側厚肉部位５ａと胴部となる薄肉部位５ｂとからなる有底部材５に成形し、次いで前記開口部側厚肉部位５ａを圧力容器６の厚肉鏡板部６ａに成形加工する方法である。図１（ハ）で６ｂは圧力容器の開口部である。
【００１５】
前記金属製部材を、後方押出加工により、図１（ロ）に示した形状の有底部材、つまり鏡板部となる部位５ａが厚肉で、胴部となる部位５ｂが薄肉の有底部材５に成形するには、例えば後方押出加工時に、金属製円柱部材１の鏡板部となる部位の温度を高くし胴部となる部位の温度を低くする方法などが挙げられる。
【００１６】
請求項２記載発明は、図２（イ）〜（ハ）に示すように、金属製円柱部材１を所望の加工法によって、圧力容器（内殻）の鏡板部となる部位２ａの外径Ｄが前記胴部となる部位２ｂの外径ｄより大きい押出用部材２に成形し、その後、前記押出用部材（据え込み後の部材）２を金型（図示せず）に装着し、ポンチ（図示せず）を開口部となる側から押し込んで、前記外径の差（Ｄ―ｄ）を維持したまま後方押出加工を行うことで開口部側の鏡板部となる部位の肉厚が胴部となる部位の肉厚より大きい有底部材５に成形し、次いで有底部材５の開口部側の鏡板部５ａをプレス成形して、図２（ニ）に示す厚肉鏡板部６ａを有する圧力容器（内殻）６を製造するものである。
【００１７】
図３（イ）〜（ニ）に示す方法は、押出用部材３の上面に窪み３ａを形成したもので、後方押し出し時に、ポンチ（図示せず）の先端が窪み３ａに嵌り込んでポンチの振動が抑えられ、それにより押出材の偏肉が抑制されるようにしたものである。前記窪み形状はポンチ先端部が嵌合する形状が望ましい。
【００１８】
図４（イ）〜（ニ）に示す方法は、押出用部材４の下面４ｃをフラットに形成したもので、ここでは有底部材５の底の丸みは後方押出時に形成する。この方法によれば、下面４ｃがフラットなので、押出用部材４が容易に製造できる。
【００１９】
請求項３記載発明は、請求項２記載発明における予備加工法および後方押出加工法を規定したものである。
即ち、前記予備加工は任意の加工法で行えるが、特に据え込み（絞り込み）加工、機械加工、鍛造加工が簡便で望ましい。また前記後方押出加工を、押出用部材４の鏡板部となる大径部位の外径Ｄと胴部となる小径部位の外径ｄの差（Ｄ―ｄ）を維持したまま行うことにより、有底部材の鏡板部と胴部との肉厚差を前記押出用部材４における外径差（Ｄ―ｄ）にすることができる。つまり有底部材５の鏡板部となる厚肉部位５ａと胴部となる薄肉部位５ｂの肉厚差を押出用部材４の段階で設定できる。
【００２０】
請求項４記載発明は、図５（イ）〜（ニ）に示すように、金属製円柱部材１をカップ状体７に予備加工し、次いでカップ状体７の胴部となる部位７ｂをアイアニング（しごき）加工により薄肉化して、図５（ハ）に示す形状の有底部材５に成形し、次いで前記有底部材５の開口部側厚肉部位５ａを圧力容器６の鏡板部６ａに成形加工する圧力容器６の製造方法である。
【００２１】
図６（イ）〜（ニ）に示す方法は、カップ状体８の胴部となる部位８ｂを、予め、薄肉に形成しておいて、アイアニング加工量を軽減したものである。
【００２２】
前記カップ状体７、８は、押出用部材と同様に、据え込み（絞り込み）加工、機械加工、鍛造加工などにより容易に製造できる。
【００２３】
本発明では、金属製部材を、鏡板部となる部位５ａが厚肉で、胴部となる部位５ｂが薄肉の有底部材５に加工し、次いで有底部材５の鏡板部となる厚肉部位５ａを圧力容器の鏡板部に成形加工するので、前記成形加工は、通常１回のプレス工程で行うことができ、従来のように加工条件が煩雑になることがない。
【００２４】
本発明によれば、前述のように厚肉の鏡板部は、通常１回のプレス工程で行うことができ、それにかかる時間は、製造する素材の大きさや使用するプレス機械の仕様により若干異なるが、大口径の素材を製造する場合でも３０秒以上かかることはまずない。これに対し、フローフォーミングで胴部の板厚を薄くする場合は1分以内で成形できることは稀である。
【００２５】
なお、軽量化の効果や加工の容易性を勘案すると、金属製部材にはアルミニウムまたはアルミニウム合金材料が最適である。中でもＪＩＳ６０００系合金が引張強さと伸びのバランスが良く推奨される。特にＪＩＳ６０６１合金が望ましい。高度の耐圧性が要求されることから熱処理（特に燃入）は均一に行うことが重要である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】（イ）〜（ハ）は本発明の第１の実施形態を示す工程説明図である。  なお、図１（イ）は斜視図、（ロ）、（ハ）は縦断面図である。
【図２】（イ）〜（ニ）は本発明の第２の実施形態を示す工程説明図である。
【図３】（イ）〜（ニ）は本発明の第３の実施形態を示す工程説明図である。
【図４】（イ）〜（ニ）は本発明の第４の実施形態を示す工程説明図である。
【図５】（イ）〜（ニ）は本発明の第５の実施形態を示す工程説明図である。
【図６】（イ）〜（ニ）は本発明の第６の実施形態を示す工程説明図である。  なお、図２〜６の（イ）は斜視図、（ロ）〜（ニ）は縦断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
１  金属製円柱部材（金属製部材）
２  押出用部材
２ａ押出用部材の圧力容器開口部側鏡板部となる大径部位
２ｂ押出用部材の圧力容器開口部側胴部となる小径部位
３  押出用部材
３ａ押出用部材の上面窪み
４  押出用部材
４ｃ押出用部材のフラットな下面
５  有底部材
５ａ有底部材の鏡板部となる厚肉部位
５ｂ有底部材の胴部となる薄肉部位
６  圧力容器（内殻）
６ａ圧力容器（内殻）の開口部側厚肉鏡板部
６ｂ圧力容器（内殻）の開口部
７  カップ状体
８  カップ状体
８ｂカップ状体の胴部となる部位
【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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