(57)【要約】【課題】樹脂成形品のパーツ接合箇所をレーザー光により溶着するに当たり、未溶着部の残存回避と溶着の実効性の向上とを図る。【解決手段】樹脂ライナー１０を構成するエンド側ライナーパーツ１０ｅとバルブ側ライナーパーツ１０ｖの両ライナーパーツは、パーツ端部のテーパ状接合面１５ｅ、１５ｖで接合し、レーザー光の照射側に樹脂ライナー１０の外郭線１０ｓを超えて隆起したストッパー突部１４ｅ、１４ｖを備える。両ライナーパーツの接合に当たり、エンド側ライナーパーツ１０ｅのストッパー突部１４ｅをバルブ側ライナーパーツ１０ｖの嵌合凹所１６ｖに嵌合させる。その上で、ストッパー突部１４ｅの凸部先端とストッパー突部１４ｖにおける嵌合凹所１６ｖの凹部底についても、これらを樹脂ライナー１０の外郭線１０ｓを超える位置とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
照射を受けたレーザー光により溶融する性状の第１の樹脂による第１樹脂成形パーツとレーザー光を透過させる性状の第２の樹脂による第２樹脂成形パーツとを、該第２樹脂成形パーツをレーザー光の照射側にしてそれぞれのパーツ端部のテーパ状接合面で接合し、該テーパ状接合面において前記第１、第２の樹脂成形パーツをレーザー光の照射により溶着させた樹脂成形品であって、
前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとは、前記レーザー光の照射側に樹脂成形品外郭を超えて隆起した隆起部を前記パーツ端部に備え、
前記第２樹脂成形パーツは、前記隆起部を前記テーパ状接合面に連続した面を外面として含む凸状嵌合部とした上で、該凸状嵌合部の凸部先端が前記樹脂成形品外郭を超える位置となるようにして前記凸状嵌合部を備え、
前記第１樹脂成形パーツは、前記隆起部に前記テーパ状接合面に連続した面を外面として含む凹状嵌合部を備え、該凹状嵌合部を前記第２樹脂成形パーツの前記凸状嵌合部の嵌合が可能な凹形状とした上で、前記凹状嵌合部の凹部底が前記樹脂成形品外郭を超える位置となるようにして前記凹状嵌合部を備える
樹脂成形品。
【請求項２】
前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとは、それぞれの樹脂成形品パーツ外面と前記隆起部の外面とを、前記隆起部の外面の傾斜より緩い傾斜の斜面で繋ぐ請求項１に記載の樹脂成形品。
【請求項３】
前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとが接合した前記パーツ端部に、前記樹脂成形品外郭に沿った切削加工痕跡を有する請求項１または請求項２に記載の樹脂成形品。
【請求項４】
請求項３に記載の樹脂成形品であって、
前記樹脂成形品は、中空形状の樹脂ライナーとされ、
前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとは、ライナーの軸方向に分割され、その分割箇所を接合箇所として接合することで前記中空形状をなす第１、第２のライナーパーツとされている樹脂成形品。
【請求項５】
第１樹脂成形パーツと第２樹脂成形パーツとをレーザー光の照射により溶着させた樹脂成形品の製造方法であって、
前記第１樹脂成形パーツを照射を受けたレーザー光により溶融する性状の第１の樹脂による樹脂成形品として準備すると共に、前記第２樹脂成形パーツをレーザー光を透過させる性状の第２の樹脂による樹脂成形品として準備する第１工程と、
該準備した前記第１、第２の樹脂成形パーツを、パーツ端部のテーパ状接合面で接合し、その接合状態を維持したまま前記テーパ状接合面に前記第２樹脂成形パーツの側からレーザー光を照射する第２工程とを備え、
前記第１工程では、
前記第２樹脂成形パーツを、前記レーザー光の照射側に樹脂成形品外郭を超えて隆起した隆起部を前記パーツ端部に有し、該隆起部を前記テーパ状接合面に連続した面を外面として含む凸状嵌合部とした上で、該凸状嵌合部の凸部先端が前記樹脂成形品外郭を超える位置となるようにして前記凸状嵌合部を備える前記樹脂成形品とし、
前記第１樹脂成形パーツを、前記レーザー光の照射側に樹脂成形品外郭を超えて隆起した隆起部を前記パーツ端部に有し、該隆起部に前記テーパ状接合面に連続した面を外面として含む凹状嵌合部を備え、該凹状嵌合部を前記第２樹脂成形パーツの前記凸状嵌合部の嵌合が可能な凹形状とした上で、前記凹状嵌合部の凹部底が前記樹脂成形品外郭を超える位置となるようにして前記凹状嵌合部を備える前記樹脂成形品とし、
前記第２工程では、
前記第１、第２の樹脂成形パーツを前記テーパ状接合面で接合するに当たり、前記第１樹脂成形パーツの前記凹状嵌合部に前記第２樹脂成形パーツの前記凸状嵌合部を嵌合させる
樹脂成形品の製造方法。
【請求項６】
請求項５に記載の樹脂成形品の製造方法であって、
前記第２工程では、
前記レーザー光の照射位置を、前記テーパ状接合面に連続した前記凸状嵌合部と反対側の前記テーパ状接合面の端部側から、前記テーパ状接合面に沿って前記凸状嵌合部に移動させつつ、レーザー光を照射する樹脂成形品の製造方法。
【請求項７】
請求項５または請求項６に記載の樹脂成形品の製造方法であって、
前記第２工程に続いて、前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとの前記パーツ端部に前記樹脂成形品外郭に沿った切削加工を実行し、前記凸状嵌合部の前記凸部先端と前記凹状嵌合部の前記凹部底とが残らないように、前記隆起部ごと切削する樹脂成形品の製造方法。
【請求項８】
前記切削加工を、前記パーツ端部が前記樹脂成形品外郭の側に撓んだ状態で実行する請求項７に記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項９】
前記切削加工を受ける加工範囲を超える領域において、前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとを、それぞれの樹脂成形品パーツ外面にストッパーを押し当てて保持し、該ストッパーの間において、前記パーツ端部を前記樹脂成形品外郭の側に撓ませる請求項８に記載の樹脂成形品の製造方法。
【請求項１０】
請求項７ないし請求項９のいずれか一項に記載の樹脂成形品の製造方法であって、
前記樹脂成形品は、中空形状の樹脂ライナーとされ、
前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとは、ライナーの軸方向に分割され、その分割箇所を接合箇所として接合することで前記中空形状をなす第１、第２のライナーパーツとされている樹脂成形品の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、第１樹脂成形パーツと第２樹脂成形パーツとを接合した樹脂成形品とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、軽量化や低コスト化等の観点より、自動車部品等、各種分野の部品を樹脂化して樹脂成形品とすることが頻繁に行われている。樹脂成形品とするに当たっては、完成品形状のまま型成型する手法と、予め複数パーツに分割しておいて各パーツを接合し、その接合箇所をレーザー光にて溶着する手法がある。後者のレーザー溶着手法は、中空形状品の生産効率向上やコスト低下に有益であることから、例えば、内燃機関における吸排気系の基幹部品であるインテークマニホールドの製造に広く普及している（例えば、特許文献1）。また、レーザー溶着手法は、燃料電池用の水素ガスを高圧で貯留する高圧ガスタンクの樹脂ライナーの製造にも適用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−１０５５００号公報
【０００４】
上記の特許文献では、接合し合うパーツの接合箇所に、凹状嵌合部と凸状嵌合部とを設けてこの両者を嵌合させ、その上で、レーザー溶着を図ることから、パーツ同士の接合強度を高めている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、インテークマニホールドのみならず、高圧ガスタンクの樹脂ライナーでは、分割パーツの接合箇所においても、高いガスリーク回避性が求められる。このため、パーツ同士の接合面の密着を確保した上で、その接合面にレーザー光を照射することが必要となる。
【０００６】
凹状嵌合部に凸状嵌合部を嵌合させた場合、凹状嵌合部の凹部壁面と凸状嵌合部の凸部壁面とは、嵌合によりその密着性を確保できるものの、凸状嵌合部の凸部先端と凹状嵌合部の凹部底との間には、隙間が残りやすい。そして、凸部先端と凹部底との間に隙間が残ったままだと、その隙間は、レーザー光の照射による樹脂の溶融が進まず未溶着となって、そのまま残存し得る。この未溶着の隙間部位は、レーザー溶着された溶着部位に挟まれることから、繰り返しの温度変化や圧力変化を受けることで、樹脂成形品の損傷部となり得る。このため、凸状嵌合部と凹状嵌合部とを、その凸部先端と凹部底との間に隙間が生じないように、精緻に加工する必要があった。そして、精緻に加工したとしても、レーザー光の照射に伴う熱の影響を受けて、レーザー溶着の際に凸部先端と凹部底との間に隙間が生じることも懸念される。こうしたことから、樹脂成形品のパーツ接合箇所をレーザー光により溶着するに当たり、未溶着部の残存回避と溶着の実効性の向上とを図ることが要請されるに到った。この他、樹脂成形品のレーザー溶着による接合箇所の簡便なガスシール性の確保や、コスト低下も要請されている。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記した課題の少なくとも一部を達成するために、本発明は、以下の形態として実施することができる。
【０００８】
（１）本発明の一形態によれば、樹脂成形品が提供される。この樹脂成形品は、照射を受けたレーザー光により溶融する性状の第１の樹脂による第１樹脂成形パーツとレーザー光を透過させる性状の第２の樹脂による第２樹脂成形パーツとを、該第２樹脂成形パーツをレーザー光の照射側にしてそれぞれのパーツ端部のテーパ状接合面で接合し、該テーパ状接合面において前記第１、第２の樹脂成形パーツをレーザー光の照射により溶着させた樹脂成形品であって、前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとは、前記レーザー光の照射側に樹脂成形品外郭を超えて隆起した隆起部を前記パーツ端部に備え、前記第２樹脂成形パーツは、前記隆起部を前記テーパ状接合面に連続した面を外面として含む凸状嵌合部とした上で、該凸状嵌合部の凸部先端が前記樹脂成形品外郭を超える位置となるようにして前記凸状嵌合部を備え、前記第１樹脂成形パーツは、前記隆起部に前記テーパ状接合面に連続した面を外面として含む凹状嵌合部を備え、該凹状嵌合部を前記第２樹脂成形パーツの前記凸状嵌合部の嵌合が可能な凹形状とした上で、前記凹状嵌合部の凹部底が前記樹脂成形品外郭を超える位置となるようにして前記凹状嵌合部を備える。
【０００９】
上記形態の樹脂成形品では、前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとを前記パーツ端部に隆起部を備えたものとし、この隆起部を前記レーザー光の照射側に樹脂成形品外郭を超えて隆起したものとする。この第１、第２の樹脂成形パーツの接合は、両パーツをパーツ端部のテーパ状接合面で接合すると共に、前記第１樹脂成形パーツがその前記隆起部に備える凹状嵌合部に、前記第２樹脂成形パーツが有する前記隆起部である凸状嵌合部を嵌合させる。凹状嵌合部と凸状嵌合部は、共に、前記テーパ状接合面に連続した面を外面として含むことから、上記のテーパ状接合面同士の密着性、および、凹状嵌合部の凹部壁面と凸状嵌合部の凸部壁面との密着性は確保される。このため、第２樹脂成形パーツの側からのレーザー光の照射に伴う溶着の実効性は、高まる。
【００１０】
その上で、上記形態の樹脂成形品では、凸状嵌合部の凸部先端を前記樹脂成形品外郭を超える位置とすると共に、この凸状嵌合部が嵌合する凹状嵌合部の凹部底についても、これを前記樹脂成形品外郭を超える位置とする。仮に凸状嵌合部の凸部先端と凹状嵌合部の凹部底との間に未溶着の隙間部位が残存しても、この未溶着の隙間部位は、樹脂成形品外郭を超える位置であることから、樹脂成形品がその製品として占める部位には含まれない。このため、上記形態の樹脂成形品によれば、凸部先端と凹部底とが残らないように隆起部ごと樹脂成形品外郭に沿って除去できるので、パーツ接合箇所において、未溶着な部位を残存させないようにできる。この場合、隆起部の除去後には、既述したように密着性が確保されて高い実効性で溶着されたテーパ状接合面がパーツ端部に残ることから、パーツ接合箇所でのガスリークも高い実効性で回避できる。
【００１１】
（２）上記した形態の樹脂成形品において、前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとは、それぞれの樹脂成形品パーツ外面と前記隆起部の外面とを、前記隆起部の外面の傾斜より緩い傾斜の斜面で繋ぐようにできる。こうすれば、凸部先端と凹部底とが残らないように隆起部ごと樹脂成形品外郭に沿って除去した際の隆起部除去範囲の両端において、傾斜の緩い斜面の一部が樹脂成形品パーツ外面に繋がって残ることになり、エッジの発生を抑制できる。
【００１２】
（３）上記したいずれかの形態の樹脂成形品において、前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとが接合した前記パーツ端部に、前記樹脂成形品外郭に沿った切削加工痕跡を有するものとできる。こうすれば、切削加工痕跡により、凸部先端と凹部底とが残らないように隆起部ごと樹脂成形品外郭に沿って除去したことが判明する。
【００１３】
（４）上記した形態の樹脂成形品において、中空形状の樹脂ライナーを前記樹脂成形品とでき、この場合には、前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとを、ライナーの軸方向に分割され、その分割箇所を接合箇所として接合することで前記中空形状をなす第１、第２のライナーパーツとする。この樹脂成形品としての中空形状の樹脂ライナーは、ライナーパーツの接合箇所において、未溶着な部位を残存させないようにできることから、ライナーとしての、延いては当該ライナーを繊維強化樹脂層で被覆した高圧ガスタンクとしての耐久性の向上をもたらすことができる。
【００１４】
（５）本発明の他の形態によれば、樹脂成形品の製造方法が提供される。この樹脂成形品の製造方法は、第１樹脂成形パーツと第２樹脂成形パーツとをレーザー光の照射により溶着させた樹脂成形品の製造方法であって、前記第１樹脂成形パーツを照射を受けたレーザー光により溶融する性状の第１の樹脂による樹脂成形品として準備すると共に、前記第２樹脂成形パーツをレーザー光を透過させる性状の第２の樹脂による樹脂成形品として準備する第１工程と、該準備した前記第１、第２の樹脂成形パーツを、パーツ端部のテーパ状接合面で接合し、その接合状態を維持したまま前記テーパ状接合面に前記第２樹脂成形パーツの側からレーザー光を照射する第２工程とを備える。そして、前記第１工程では、前記第２樹脂成形パーツを、前記レーザー光の照射側に樹脂成形品外郭を超えて隆起した隆起部を前記パーツ端部に有し、該隆起部を前記テーパ状接合面に連続した面を外面として含む凸状嵌合部とした上で、該凸状嵌合部の凸部先端が前記樹脂成形品外郭を超える位置となるようにして前記凸状嵌合部を備える前記樹脂成形品とし、前記第１樹脂成形パーツを、前記レーザー光の照射側に樹脂成形品外郭を超えて隆起した隆起部を前記パーツ端部に有し、該隆起部に前記テーパ状接合面に連続した面を外面として含む凹状嵌合部を備え、該凹状嵌合部を前記第２樹脂成形パーツの前記凸状嵌合部の嵌合が可能な凹形状とした上で、前記凹状嵌合部の凹部底が前記樹脂成形品外郭を超える位置となるようにして前記凹状嵌合部を備える前記樹脂成形品とする。前記第２工程では、前記第１、第２の樹脂成形パーツを前記テーパ状接合面で接合するに当たり、前記第１樹脂成形パーツの前記凹状嵌合部に前記第２樹脂成形パーツの前記凸状嵌合部を嵌合させる。
【００１５】
上記形態の樹脂成形品の製造方法では、接合溶着の対象となる第１、第２の樹脂成形パーツを樹脂成形品として準備するに当たり、前記パーツ端部に隆起部を備えたものとし、この隆起部を前記レーザー光の照射側に樹脂成形品外郭を超えて隆起したものとする。その上で、前記第２樹脂成形パーツの隆起部を前記テーパ状接合面に連続した面を外面として含む凸状嵌合部とし、該凸状嵌合部の凸部先端が前記樹脂成形品外郭を超える位置とする。前記第１樹脂成形パーツについては、これを、隆起部に前記テーパ状接合面に連続した面を外面として含む凹状嵌合部を備え、該凹状嵌合部を前記第２樹脂成形パーツの前記凸状嵌合部の嵌合が可能な凹形状とした上で、前記凹状嵌合部の凹部底が前記樹脂成形品外郭を超える位置とする。
【００１６】
これら第１、第２の樹脂成形パーツは、両樹脂成形パーツを準備する第１工程に続く第２工程において、前記テーパ状接合面で接合し、前記第１樹脂成形パーツの前記凹状嵌合部に前記第２樹脂成形パーツの前記凸状嵌合部を嵌合させる。凹状嵌合部と凸状嵌合部は、共に、前記テーパ状接合面に連続した面を外面として含むことから、上記のテーパ状接合面同士の密着性、および、凹状嵌合部の凹部壁面と凸状嵌合部の凸部壁面との密着性は確保される。そして、この接合状態を維持したまま前記テーパ状接合面に前記第２樹脂成形パーツの側からレーザー光の照射を受ける。照射されたレーザー光は、まず第２樹脂成形パーツに達する。第２樹脂成形パーツは、レーザー光を透過させる性状の樹脂成形品であることから、レーザー光は、第２樹脂成形パーツを透過して、当該パーツに接合済みの第１樹脂成形パーツに達する。第１樹脂成形パーツは、照射を受けたレーザー光により溶融する性状の樹脂成形品であることから、テーパ状接合面において溶融し、その熱によって、第２樹脂成形パーツも溶融する。このため、第１、第２の樹脂成形パーツは、そのテーパ状接合面においてレーザー溶着する。
【００１７】
レーザー光の照射が凹状嵌合部と凸状嵌合部の嵌合箇所にも及べば、第１、第２の樹脂成形パーツは、凹状嵌合部の凹部壁面と凸状嵌合部の凸部壁面の接合箇所でもレーザー溶着する。ところが、仮に、凸状嵌合部の凸部先端と凹状嵌合部の凹部底との間に未溶着の隙間部位が残存しても、この未溶着の隙間部位は、樹脂成形品外郭を超える位置であることから、樹脂成形品がその製品として占める部位には含まれない。この結果、上記形態の樹脂成形品の製造方法によれば、凸部先端と凹部底とが残らないように隆起部ごと樹脂成形品外郭に沿って除去可能な樹脂成形品を容易に提供できる。そして、提供した樹脂成形品において、凸部先端と凹部底とが残らないように隆起部ごと樹脂成形品外郭に沿って除去することで、パーツ接合箇所に未溶着な部位を残存させない樹脂成形品となり、この樹脂成形品では、パーツ接合箇所でのガスリークを高い実効性で回避可能となる。
【００１８】
（６）上記形態の樹脂成形品の製造方法において、前記第２工程では、前記レーザー光の照射位置を、前記テーパ状接合面に連続した前記凸状嵌合部と反対側の前記テーパ状接合面の端部側から、前記テーパ状接合面に沿って前記凸状嵌合部に移動させつつ、レーザー光を照射するようにできる。こうすれば、次の利点がある。
【００１９】
第１、第２の樹脂成形パーツは、テーパ状接合面において、レーザー光の照射に先立つ第１工程で密着済みであるものの、第１樹脂成形パーツのテーパ状接合面の端部側は、レーザー溶着前にあっては、拘束を受けないいわゆるフリーの状態にある。このため、仮に上記のテーパ状接合面の端部側以外の箇所で最初のレーザー溶着がなされると、その際のレーザー溶着の際に生じる熱により、テーパ状接合面で接合済みの樹脂成形パーツに熱変形が起き、第１樹脂成形パーツのテーパ状接合面の端部側で隙間が生じ得る。しかしながら、上記の形態では、第２樹脂成形パーツの側からのレーザー光の照射を、まず、第１樹脂成形パーツのテーパ状接合面の端部側で行うので、最初に、このテーパ状接合面の端部側で、第１、第２の樹脂成形パーツをレーザー溶着する。この結果、第１樹脂成形パーツのテーパ状接合面の端部側では、隙間が生じ難くなってレーザー溶着の実効性が高まるので、パーツ接合箇所でのガスリークをより確実に回避可能となる。
【００２０】
（７）上記のいずれかの形態の樹脂成形品の製造方法において、前記第２工程に続いて、前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとの前記パーツ端部に前記樹脂成形品外郭に沿った切削加工を実行し、前記凸状嵌合部の前記凸部先端と前記凹状嵌合部の前記凹部底とが残らないように、前記隆起部ごと切削するようにできる。こうすれば、パーツ接合箇所に未溶着な部位を残存させない樹脂成形品を容易に製造することができる。
【００２１】
（８）上記形態の樹脂成形品の製造方法において、前記切削加工を、前記パーツ端部が前記樹脂成形品外郭の側に撓んだ状態で実行するようにできる。こうすれば、隆起部を切削除去する際、隆起部に繋がる第１、第２の樹脂成形品パーツの撓み部位も切削除去されて、パーツ端部の撓みの解消により陥没する。この陥没の程度は、パーツ端部の撓み相当であり僅かなものとなる。この結果、隆起部の切削除去範囲は、その両端においてなめらかに第１、第２の樹脂成形パーツの外面に繋がり、その繋ぎ部におけるエッジの発生を抑制できる。
【００２２】
（９）上記形態の樹脂成形品の製造方法において、前記切削加工を受ける加工範囲を超える領域において、前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとを、それぞれの樹脂成形品パーツ外面にストッパーを押し当てて保持し、該ストッパーの間において、前記パーツ端部を前記樹脂成形品外郭の側に撓ませるようにできる。こうすれば、ストッパーによる撓みを制限できるので、パーツ端部の撓み状況の再現性が高まる。この結果、隆起部の切削除去範囲での切削形状の均一化を図った上で、エッジの発生を抑制できる。また、仮に第１、第２の樹脂成形パーツが中空形状であって直径に差があっても、パーツ端部の撓み状況の再現性の向上により、切削形状の均一化とエッジの発生抑制が可能となる。
【００２３】
（１０）上記のいずれかの形態の樹脂成形品の製造方法において、前記樹脂成形品としての中空形状の樹脂ライナーの製造方法とでき、この場合には、前記第１樹脂成形パーツと前記第２樹脂成形パーツとを、ライナーの軸方向に分割され、その分割箇所を接合箇所として接合することで前記中空形状をなす第１、第２のライナーパーツとする。こうすれば、ライナーパーツの接合箇所において、未溶着な部位を残存させないようにできる樹脂ライナーを容易に製造できる。
【００２４】
この形態では、得られた樹脂ライナーを用いて高圧ガスタンクといった流体貯留容器を製造することができる。つまり、得られた樹脂ライナーの外周に、熱硬化性樹脂を含浸した繊維を巻回して、外郭としての繊維強化樹脂層を形成する。次いで、繊維強化樹脂層を形成済みの樹脂ライナーをライナーの軸回りに回転させつつ熱処理に処して、繊維強化樹脂層を熱硬化させる。こうした工程を経ることで、高圧ガスタンクといった流体貯留容器を容易に製造できる。
【００２５】
なお、本発明は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、樹脂ライナーの外表に繊維束を巻回してライナーに繊維層を形成した高圧ガスタンクや、高圧ガスタンクの製造方法等の形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の一実施形態としての樹脂ライナーの製造方法によって製造される樹脂ライナー１０を有する高圧水素タンク１００の概略構成を示す断面図である。
【図２】バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの概略構成を断面視して示しつつその接合の様子を併せて示す説明図である。
【図３】バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの接合箇所と結合の様子を拡大して断面視する説明図である。
【図４】高圧水素タンク１００の製造工程を示すフローチャートである。
【図５】樹脂ライナー１０の製造工程の前半部分を示すフローチャートである。
【図６】樹脂ライナー１０の製造工程の後半部分を示すフローチャートである。
【図７】ステップＳ１１０におけるレーザー光照射の様子を示す説明図である。
【図８】リブ切削の様子をその切削刃ＤＳと共に示す説明図である。
【図９】バルブ側およびエンド側のライナーパーツの接合箇所における傾斜部の他の実施形態を示す説明図である。
【図１０】バルブ側およびエンド側のライナーパーツが有する接合部１２ｖと接合部１２ｅの他の実施形態を示す説明図である。
【図１１】切削刃Ｄｓによるリブ切削についての他の実施形態を示す説明図である。
【図１２】バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅに起き得る外径差の様子を示す説明図である。
【図１３】リブ切削についてのまた別の実施形態を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の実施の形態について、図面に基づき説明する。図１は本発明の一実施形態としての樹脂ライナーの製造方法によって製造される樹脂ライナー１０を有する高圧水素タンク１００の概略構成を示す断面図である。図１では、高圧水素タンク１００の中心軸に平行で中心軸を通る切断面で切断された断面図を示している。高圧水素タンク１００の中心軸は、略円筒状を成す高圧水素タンク本体の円の中心を通る軸と一致する。本実施形態において、高圧水素タンク１００は、圧縮水素が充填されるためのものである。例えば、高圧水素タンク１００は、圧縮水素が充填された状態で、燃料電池に水素を供給するために、燃料電池車に搭載される。
【００２８】
高圧水素タンク１００は、樹脂ライナー１０と、外殻２０と、バルブ側口金３０と、エンド側口金４０と、バルブ５０と、を備える。樹脂ライナー１０は、内部に水素が充填される空間を備える中空形状とされ、水素が外部に漏れないように内部空間を密閉するガスバリア性を有する。樹脂ライナー１０は、ライナーの軸方向に分割されたバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとを備える。この両ライナーパーツは、共に樹脂成形品であって、その分割箇所を接合箇所として接合されて中空形状をなす。ライナーパーツの接合およびその溶着については後述する。
【００２９】
外殻２０は、樹脂ライナー１０の外周を覆うように形成された繊維強化樹脂層であって、繊維強化プラスチックとしてのＣＦＲＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics）である。この外殻２０は、樹脂ライナー１０の外周に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂含有のカーボン繊維やガラス繊維をＦＷ法にて繰り返し巻回し、樹脂の熱硬化を経て形成され、樹脂ライナー１０を補強する。
【００３０】
バルブ側口金３０は、略円筒状を成し、樹脂ライナー１０と外殻２０との間に嵌入されて、固定されている。バルブ側口金３０の略円柱状の開口が、高圧水素タンク１００の開口として機能する。本実施形態において、バルブ側口金３０は、ステンレスから成るが、アルミニウム等他の金属から成るものであってもよいし、樹脂製でもよい。バルブ５０は、円柱状の部分に、雄ねじが形成されており、バルブ側口金３０の内側面に形成されている雌ねじに螺合されることにより、バルブ５０によって、バルブ側口金３０の開口が閉じられる。エンド側口金４０は、アルミニウムから成り、一部分が外部に露出した状態で組みつけられ、タンク内部の熱を、外部に導く働きをするものである。
【００３１】
図２はバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの概略構成を断面視して示しつつその接合の様子を併せて示す説明図、図３はバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの接合箇所と結合の様子を拡大して断面視する説明図である。図２も、図１と同様に、高圧水素タンク１００の中心軸に平行で中心軸を通る切断面で切断された断面図を示している。バルブ側ライナーパーツ１０ｖと、エンド側ライナーパーツ１０ｅとは、樹脂ライナー１０を長手方向に垂直に２分割したような形状を成す。
【００３２】
バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、円筒の一端が縮径した略釣鐘形状を成す。バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、その縮径した一端に、バルブ側口金３０を圧入可能な口金圧入部１１ｖを備え、他端側の開口部周縁であるパーツ端部に、エンド側ライナーパーツ１０ｅの後述の接合部１２ｅと接合される接合部１２ｖを有する。
【００３３】
エンド側ライナーパーツ１０ｅも、バルブ側ライナーパーツ１０ｖと同様に、円筒の一端が縮径した略釣鐘形状を成す。エンド側ライナーパーツ１０ｅは、その縮径した一端に、エンド側口金４０を圧入可能な口金圧入部１１ｅを備え、他端側の開口部周縁であるパーツ端部に、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの接合部１２ｖと接合される接合部１２ｅを有する。ここで、両接合部について詳述する。
【００３４】
図３に示すように、接合部１２ｅは、エンド側ライナーパーツ１０ｅの周壁から拡径側に傾斜して延びる傾斜部１３ｅを備え、その先端を、凸状のストッパー突部１４ｅとする。また、接合部１２ｅは、傾斜部１３ｅのタンク中心軸側の面をテーパ状接合面１５ｅとし、ストッパー突部１４ｅは、テーパ状接合面１５ｅに連続した面を凸状外面として含む。
【００３５】
本実施形態では、エンド側ライナーパーツ１０ｅの周壁を延長した延長線、或いは、当該周壁より僅かに拡径側で周壁と平行に延びる平行線を、樹脂ライナー１０としての外郭線１０ｓとする。エンド側ライナーパーツ１０ｅの周壁から拡径する側は、後述するレーザー光の照射側となる。よって、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、レーザー光の照射側に樹脂ライナー１０の外郭線１０ｓを超えて傾斜部１３ｅを隆起させ、当該傾斜部をパーツ端部に備えることになる。また、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、ストッパー突部１４ｅの凸部先端が樹脂ライナー１０の外郭線１０ｓを超える位置となるようにして、ストッパー突部１４ｅを備える。
【００３６】
接合部１２ｖは、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの周壁が先端側ほど縮径するように傾斜した傾斜部１３ｖを備え、その傾斜面をテーパ状接合面１５ｖとする。このテーパ状接合面１５ｖと、接合部１２ｅにおける傾斜部１３ｅのテーパ状接合面１５ｅとは、ライナー軸に対して同じ傾斜で形成されている。接合部１２ｖは、傾斜部１３ｖの基部に、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの周壁から拡径側に傾斜して延びるストッパー突部１４ｖを備える。樹脂ライナー１０としての外郭線１０ｓは既述した通りであり、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの周壁からの拡径側とレーザー光の照射側との関係も上記の通りであることから、バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、レーザー光の照射側に樹脂ライナー１０の外郭線１０ｓを超えてストッパー突部１４ｖを隆起させ、当該突部をパーツ端部に備えることになる。
【００３７】
接合部１２ｖは、傾斜部１３ｖとその基部から延びたストッパー突部１４ｖとで、接合部１２ｅのストッパー突部１４ｅが嵌合する嵌合凹所１６ｖを形成し、この嵌合凹所１６ｖは、テーパ状接合面１５ｖに連続した面を凹状外面として含む。また、バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、嵌合凹所１６ｖの凹部底が樹脂ライナー１０の外郭線１０ｓを超える位置となるようにして、嵌合凹所１６ｖを備える。そして、バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、この嵌合凹所１６ｖに接合部１２ｅのストッパー突部１４ｅが嵌合することで、エンド側ライナーパーツ１０ｅをライナー軸方向に受け止め、両ライナーパーツのライナー軸方向の動きを規制する。既述したように、傾斜部１３ｖのテーパ状接合面１５ｖと傾斜部１３ｅのテーパ状接合面１５ｅとはライナー軸に対して同じ傾斜とされているので、嵌合凹所１６ｖへのストッパー突部１４ｅの嵌合を経て、接合部１２ｖのテーパ状接合面１５ｖと接合部１２ｅのテーパ状接合面１５ｅとは、その傾斜面範囲に亘って密着して接合し、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの接合面、および後述のレーザー溶着面となる。
【００３８】
本実施形態では、嵌合凹所１６ｖが向かい合う凹所壁面でなす開口角１６ｖａと、ストッパー突部１４ｅが凸部壁面でなす凸角度１４ｅａとを、同寸の呼び角度θとしつつ、開口角１６ｖａについては、＋側の交差（＋α）とした。一方、凸角度１４ｅａについては、−側の交差（−α）とした。
【００３９】
上記した接合部１２ｖと接合部１２ｅの形状から判るように、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、その有する傾斜部１３ｅの形成範囲において、樹脂ライナー１０としてのライナー軸から離れた側からバルブ側ライナーパーツ１０ｖに重なる。そして、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、自身の傾斜部１３ｅのテーパ状接合面１５ｅを、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの傾斜部１３ｖにおけるテーパ状接合面１５ｖに接合させることになる。バルブ側ライナーパーツ１０ｖから見ると、このバルブ側ライナーパーツ１０ｖは、テーパ状接合面１５ｖを、その接合面端部１７ｖの側から嵌合凹所１６ｖに掛けてテーパ状接合面１５ｅに接合させることになる。そして、この接合した傾斜面に亘って後述するようにレーザー溶着することにより、樹脂ライナー１０が完成する。
【００４０】
エンド側ライナーパーツ１０ｅは、レーザー光透過性を有するレーザー光透過性樹脂部品であり、バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、レーザー光吸収性を有するレーザー光吸収性樹脂部品である。本実施形態において、バルブ側ライナーパーツ１０ｖおよびエンド側ライナーパーツ１０ｅは、共にナイロン６（ＰＡ６）から成る。バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、ナイロン６に、黒色の顔料（着色料）を混入することにより、レーザー光透過性を低減させて、レーザー光吸収性を発揮し、照射を受けたレーザー光により溶融する性状となる。
【００４１】
エンド側ライナーパーツ１０ｅについては、レーザー光に対して所定以上の透過率を有するものであれば特に限定されないので、上記のナイロン６（ＰＡ６）の他、ナイロン６６（ＰＡ６６）等のポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、スチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン、ＡＢＳ、アクリル（ＰＭＭＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等にて、樹脂成形すればよい。なお、必要に応じて、ガラス繊維、カーボン繊維等の補強用の短繊維や着色材を添加したものを用いてもよい。
【００４２】
バルブ側ライナーパーツ１０ｖについては、レーザー光を吸収して溶融するレーザー光吸収性樹脂部品であれば特に限定されない。例えば、ナイロン６（ＰＡ６）ので、上記のナイロン６（ＰＡ６）の他、ナイロン６６（ＰＡ６６）等のポリアミド（ＰＡ）、ポリエチレン（ＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）やスチレン−アクリロニトリル共重合体、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリスチレン、ＡＢＳ、アクリル（ＰＭＭＥ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）等に、カーボンブラックや、染料、顔料等の所定の着色材を混入して、レーザー光透過性を低減すればよい。なお、必要に応じて、ガラス繊維やカーボン繊維等の補強用の短繊維を添加したものを用いてもよい。
【００４３】
この場合、上記のレーザー光透過性樹脂と上記のレーザー光吸収性樹脂との組合せについては、互いに相溶性のあるもの同士の組合せとされる。かかる組合せとしては、ナイロン６同士やナイロン６６同士等、同種の樹脂同士の組合せの他、ナイロン６とナイロン６６との組合せ、ＰＥＴとＰＣとの組合せやＰＣとＰＢＴとの組合せ等を挙げることができる。
【００４４】
次に、上記した高圧水素タンク１００と樹脂ライナー１０の製造手法について説明する。図４は高圧水素タンク１００の製造工程を示すフローチャートである。図４に示すように、まず、樹脂ライナー１０を製造する(ステップＳ１００)。樹脂ライナー１０の製造工程については、後に詳述する。
【００４５】
得られた樹脂ライナー１０の外周に、フィラメントワインディング法（以下、ＦＷ法）によって、外殻２０を形成する。具体的には、ステップＳ１００によって完成された樹脂ライナー１０を、マンドレルとして用い、エポキシ樹脂を含浸させたカーボン繊維ＥＣＦを、樹脂ライナー１０の周囲に、巻き付ける（ステップＳ２０２）。その後、エポキシ樹脂を含浸させたカーボン繊維ＥＣＦを、樹脂ライナー１０の周囲に巻き付けたものを、加熱炉にて加熱して、エポキシ樹脂を硬化させる（ステップＳ２０４）。エポキシ樹脂が硬化すると、ＣＦＲＰから成る外殻２０が形成され、高圧水素タンク１００が完成する。なお、外殻２０を形成する場合に、加熱炉に代わりに、高周波誘導加熱を誘起する誘導加熱コイルを用いて誘導加熱手法を用いることができる。この高周波誘導加熱では、速やかな熱硬化性樹脂の昇温を図ることができる。
【００４６】
次に樹脂ライナー１０の製造手法について説明する。図５は樹脂ライナー１０の製造工程の前半部分を示すフローチャート、図６は樹脂ライナー１０の製造工程の後半部分を示すフローチャートである。図５に示すように、まず、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとを樹脂成形すると共に、各ライナーパーツに口金を組み付ける（ステップＳ１０２）。具体的には、バルブ側ライナーパーツ１０ｖにはバルブ側口金３０を、エンド側ライナーパーツ１０ｅにはエンド側口金４０をそれぞれ組み付ける。これら口金をバルブ側ライナーパーツ１０ｖおよびエンド側ライナーパーツ１０ｅの口金圧入部１１ｅ、１４ｖに圧入することで、口金の組み付けが完了する。図５では、エンド側ライナーパーツ１０ｅにエンド側口金４０を組み付ける図を省略している。なお、上記の樹脂成形の際には、型成型に伴う歪みの抑制のため、樹脂成形後にその成形品ごとにアニール処理がなされる。
【００４７】
このステップＳ１０２でのライナーパーツ成形では、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとで、用いる樹脂を上記のレーザー光透過性樹脂とレーザー光吸収性樹脂にした上で、各ライナーパーツの接合部１２ｖおよび接合部１２ｅを、図３で説明したような形状とする。エンド側ライナーパーツ１０ｅは、レーザー光透過性を有するナイロン６（ＰＡ６）を用いて樹脂成形され、バルブ側ライナーパーツ１０ｖにあっては、黒色顔料の混入済みナイロン６を用いて樹脂成形する。こうすることで、バルブ側ライナーパーツ１０ｖでは、レーザー光透過性が低減してレーザー光吸収性を発揮し、照射を受けたレーザー光により溶融する。
【００４８】
口金の組み付けに続き、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとをそれぞれの接合部１２ｖおよび接合部１２ｅで接合して組み付ける（ステップＳ１０４）。この組み付けにより、図３に示すように、エンド側ライナーパーツ１０ｅのストッパー突部１４ｅは、バルブ側ライナーパーツ１０ｖにおける接合部１２ｖの嵌合凹所１６ｖに嵌合され、バルブ側ライナーパーツ１０ｖはエンド側ライナーパーツ１０ｅをライナー軸方向に受け止めて、両ライナーパーツのライナー軸方向の動きを規制する。その上で、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、傾斜部１３ｅを、その形成範囲において、ライナー軸から離れた側からバルブ側ライナーパーツ１０ｖに重ねて、傾斜部１３ｅのテーパ状接合面１５ｅをバルブ側ライナーパーツ１０ｖの傾斜部１３ｖにおけるテーパ状接合面１５ｖに接合させることになる。この際、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの接合面端部１７ｖは、傾斜部１３ｅのテーパ状接合面１５ｅに接合し、エンド側ライナーパーツ１０ｅのストッパー突部１４ｅは、その凸部先端を含めて樹脂ライナー１０の外郭線１０ｓを超える位置となる。バルブ側ライナーパーツ１０ｖのストッパー突部１４ｖにあっても、その嵌合凹所１６ｖの凹部底を含めて樹脂ライナー１０の外郭線１０ｓを超える位置となる。以下、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとを組み付けたものを、ライナーアッシー１０ｂと称する。
【００４９】
こうしてライナーアッシー１０ｂが得られると、上記した接合部１２ｖおよび接合部１２ｅにおける両ライナーパーツの接合状態を維持するよう、ライナー軸の両側からライナーアッシー１０ｂを押圧し、これを保持する（ステップＳ１０６）。この場合、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、ステップＳ１０４にてバルブ側ライナーパーツ１０ｖの嵌合凹所１６ｖにて既にライナー軸方向に留め置かれている。よって、ステップＳ１０６でのライナー軸方向の押圧は、その押圧力で両ライナーパーツの接合状態を維持するものの、バルブ側ライナーパーツ１０ｖやエンド側ライナーパーツ１０ｅのライナー外壁に変形が起きるような大きな押圧力を必要とせず、接合状態の維持ができるに足りる小さな押圧力を及ぼすだけでよい。例えば、ライナー軸の両端にスプリングを配設した図示しない簡易な治具を用い、スプリングの反発力にてライナーアッシー１０ｂをその両側から保持すれば足りる。
【００５０】
次に、上記したように接合状態を維持したまま、図６に示すように、ライナーアッシー１０ｂにレーザー光をエンド側ライナーパーツ１０ｅの側から照射して、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの接合部１２ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅの接合部１２ｅのレーザー溶着を行う（ステップＳ１１０）。図７はステップＳ１１０におけるレーザー光照射の様子を示す説明図である。このレーザー溶着に当たっては、ライナーアッシー１０ｂを回転させつつ、レーザー光発振装置３００からレーザー光を照射する。レーザー光の種類としては、レーザー光を透過させる透過性樹脂の吸収スペクトルや板厚（透過長）等との関係で、透過性樹脂内での透過率が所定値以上となるような波長を有するものが適宜選定される。例えば、ＹＡＧ：Ｎｄ3+レーザー（レーザー光の波長：１０６０ｎｍ）、半導体レーザー（レーザー光の波長：５００〜１０００ｎｍ）の他、ガラス−ネオジウムレーザー、ルビーレーザー、ヘリウム−ネオンレーザー、クリプトンレーザー、アルゴンレーザー、水素レーザー、窒素レーザー等を用いることができる。なお、レーザーの出力、照射密度や加工速度（移動速度）等の照射条件は、樹脂の種類等に応じて適宜設定可能である。
【００５１】
レーザー光照射の際、ライナーアッシー１０ｂを所定の回転数だけ回転させる度に（例えば、１回転）、レーザー光の照射位置を変更する。具体的には、図７に示すように、テーパ状接合面１５ｖとテーパ状接合面１５ｅの接合範囲の最内周側のスタートポイントＬｓ、即ちテーパ状接合面１５ｅに接合している接合面端部１７ｖの先端周辺を最初のレーザー光照射位置とする。そして、レーザー光照射位置を、ライナーアッシー１０ｂの回転の都度にテーパ状接合面１５ｖとテーパ状接合面１５ｅの接合範囲の最外周側のエンドポイントＬｅまで移動する。つまり、ライナーアッシー１０ｂを回転させつつ、レーザー光照射位置がテーパ状接合面１５ｖに沿って移動するようレーザー光を走査させて照射する。この場合、図７に点線で示す外郭線１０ｓを超えるよう、ライナーアッシー１０ｂの外側に突出した部分（以下、「リブ」ともいう。）は後述の工程にて切削されるので、この外郭線１０ｓよりもライナーアッシー１０ｂの内部側の部分がレーザー溶着されればよい。よって、エンドポイントＬｅは、図における外郭線１０ｓよりやや外側に設定される。この場合、エンドポイントＬｅを、外郭線１０ｓより外側で嵌合凹所１６ｖの凹所壁面に掛かる位置まで、よりライナー軸から離すこともできる。
【００５２】
ステップＳ１１０においてレーザー光発振装置３００から照射されたレーザー光は、ライナー軸から離れた側からバルブ側ライナーパーツ１０ｖに重なったエンド側ライナーパーツ１０ｅに達する。このエンド側ライナーパーツ１０ｅは、レーザー光を透過させるので、レーザー光は、エンド側ライナーパーツ１０ｅを透過して、当該パーツに接合済みのバルブ側ライナーパーツ１０ｖに達する。バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、レーザー光が照射されたテーパ状接合面１５ｖにおいて溶融し、その熱によって、エンド側ライナーパーツ１０ｅにあってもテーパ状接合面１５ｅにおいて溶融する。このため、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとは、その接合箇所のテーパ状接合面１５ｖ、１５ｅの形成範囲においてレーザー溶着し、バルブ側とエンド側のライナーパーツが一体となって固定された中空形状のライナーアッシー１０ｂを得ることができる。
【００５３】
こうしてステップＳ１１０のレーザー溶着が終了すると、リブを切削する(ステップＳ１１２)。図８はリブ切削の様子をその切削刃ＤＳと共に示す説明図である。このステップＳ１１２では、ライナーアッシー１０ｂを図６に示すようにリブ切削装置にセットして回転させ、装置付属の切削刃Ｄｓによりリブを切削する。その切削位置は、図８に示した外郭線１０ｓであり、こうしたリブ切削により、図１に示すように、表面に、ほぼ凸凹のない、樹脂ライナー１０が完成する。つまり、外郭線１０ｓを超えて位置していた傾斜部１３ｅのストッパー突部１４ｅや接合部１２ｖのストッパー突部１４ｖは、ストッパー突部１４ｅの凸部先端とストッパー突部１４ｖの嵌合凹所１６ｖの凹部底を含めて切削刃Ｄｓにより切削除去される。
【００５４】
以上説明したように、本実施形態の樹脂ライナーの製造方法では、ライナーの軸方向に分割されたエンド側ライナーパーツ１０ｅとバルブ側ライナーパーツ１０ｖから樹脂ライナー１０を製造するに当たり、バルブ側ライナーパーツ１０ｖにあっては、これを、照射を受けたレーザー光により溶融する樹脂成形品とし、エンド側ライナーパーツ１０ｅにあっては、これを、レーザー光を透過させる樹脂成形品とした。また、両ライナーパーツが接合されるパーツ端部においては、両ライナーパーツをテーパ状接合面１５ｅとテーパ状接合面１５ｖとを密着させて接合させる。その上で、テーパ状接合面１５ｅに連続した面を外面として含むエンド側ライナーパーツ１０ｅのストッパー突部１４ｅを、テーパ状接合面１５ｖに連続した面を外面として含むバルブ側ライナーパーツ１０ｖの嵌合凹所１６ｖに嵌合させた（ステップＳ１０４〜１０６）。こうした嵌合凹所１６ｖへのストッパー突部１４ｅの嵌合により、テーパ状接合面１５ｅとテーパ状接合面１５ｖとの密着性、および、嵌合凹所１６ｖの凹部壁面とストッパー突部１４ｅの凸部壁面との密着性を確保できる。
【００５５】
本実施形態の樹脂ライナーの製造方法では、上記のように接合させたエンド側ライナーパーツ１０ｅとバルブ側ライナーパーツ１０ｖの接合状態を維持したまま、テーパ状接合面１５ｅとテーパ状接合面１５ｖにエンド側ライナーパーツ１０ｅの側からレーザー光を照射する（ステップＳ１１０）。このレーザー光照射は、既述したように、ライナーアッシー１０ｂを回転させつつ、レーザー光をテーパ状接合面１５ｖに沿って接合面端部１７ｖのスタートポイントＬｓからエンドポイントＬｅに掛けて走査させて行う。このため、テーパ状接合面１５ｅとテーパ状接合面１５ｖとの密着性の確保と相まって、接合面端部１７ｖのスタートポイントＬｓからエンドポイントＬｅに掛けてのテーパ状接合面１５ｅとテーパ状接合面１５ｖの接合範囲の全域に亘って（図７参照）、確実にレーザー溶着でき、このレーザー溶着範囲において、ガスリークを高い実効性で回避できる。
【００５６】
本実施形態の樹脂ライナーの製造方法では、テーパ状接合面１５ｅとテーパ状接合面１５ｖとの密着性を確保するための嵌合凹所１６ｖとストッパー突部１４ｅに関し、嵌合凹所１６ｖを有するストッパー突部１４ｖとストッパー突部１４ｅとを、嵌合凹所１６ｖの凹部底およびストッパー突部１４ｅの凸部先端を含めて、外郭線１０ｓを超える位置とする（図３、図７〜図８）。このため、仮に、ストッパー突部１４ｅの凸部先端と嵌合凹所１６ｖの凹部底との間に未溶着の隙間部位が残存しても、この未溶着の隙間部位を、樹脂ライナー１０の外郭線１０ｓを超える位置であることから、樹脂ライナー１０がライナー製品として占める部位に含ませない。そして、本実施形態の樹脂ライナーの製造方法では、このストッパー突部１４ｅの凸部先端と嵌合凹所１６ｖの凹部底とが残らないように、ストッパー突部１４ｅおよびストッパー突部１４ｖの両隆起部ごと外郭線１０ｓに沿って切削除去する（ステップＳ１１２）。この結果、本実施形態の樹脂ライナーの製造方法によれば、最終製品としての樹脂ライナー１０を、エンド側ライナーパーツ１０ｅとバルブ側ライナーパーツ１０ｖのパーツ接合箇所であるテーパ状接合面１５ｅ、１５ｖに未溶着な部位を残存させない樹脂ライナーとできる。そして、この得られた最終製品の樹脂ライナー１０によれば、パーツ接合箇所であるテーパ状接合面１５ｅ、１５ｖでのガスリークを高い実効性で回避できる。
【００５７】
こうして得られた樹脂ライナー１０は、図４に示した工程を経て、繊維強化プラスチックとしてのＣＦＲＰである外殻２０で補強した高圧水素タンク１００となる。そして、この高圧水素タンク１００では、その内殻である樹脂ライナー１０がパーツ接合部での高いガスリーク回避性を有することから、耐久性が向上する。
【００５８】
また、本実施形態の樹脂ライナーの製造方法では、そのステップＳ１２０において、既述したように切削刃Ｄｓによりストッパー突部１４ｅおよびストッパー突部１４ｖを外郭線１０ｓに沿って切削除去して、その切削加工痕跡を樹脂ライナー１０の表面に残す。このため、最終製品としての樹脂ライナー１０の表面における切削加工痕跡により、ストッパー突部１４ｅの凸部先端と嵌合凹所１６ｖの凹部底とが残らないように上記の両隆起部ごと外郭線１０ｓに沿って切削除去したことの判別を可能とする。
【００５９】
加えて、本実施形態の樹脂ライナーの製造方法では、ステップＳ１１０にてレーザー光発振装置３００からエンド側ライナーパーツ１０ｅに向けてレーザー光を照射するに当たり、図７に示すように、最初のレーザー光照射位置を、エンド側ライナーパーツ１０ｅのテーパ状接合面１５ｅに接合しているバルブ側ライナーパーツ１０ｖの接合面端部１７ｖの先端周辺とした。このため、まず最初に、この接合面端部１７ｖにおいて、エンド側ライナーパーツ１０ｅのテーパ状接合面１５ｅとバルブ側ライナーパーツ１０ｖのテーパ状接合面１５ｖをレーザー溶着する。その後、レーザー光照射位置を、テーパ状接合面１５ｖとテーパ状接合面１５ｅの接合範囲の最外周側であって外郭線１０ｓを超えるエンドポイントＬｅまで、テーパ状接合面１５ｖに沿って移動する。
【００６０】
バルブ側ライナーパーツ１０ｖの接合面端部１７ｖは、ステップＳ１０４〜１０６にて、既にテーパ状接合面１５ｅに接合して密着済みであるものの、レーザー溶着前にあっては、拘束を受けないいわゆるフリーの状態にある。このため、仮に接合面端部１７ｖから離れたテーパ状接合面箇所で最初のレーザー溶着がなされると、その際のレーザー溶着の際に生じる熱により、テーパ状接合面１５ｅに接合済みのバルブ側ライナーパーツ１０ｖに熱変形が起きて、フリーな接合面端部１７ｖがテーパ状接合面１５ｅから離れて隙間が生じ得る。しかしながら、本実施形態の樹脂ライナーの製造方法では、既述したように、まず最初に、バルブ側ライナーパーツ１０ｖの接合面端部１７ｖをテーパ状接合面１５ｅにレーザー溶着するので、接合面端部１７ｖとテーパ状接合面１５ｅとの間には、隙間を生じさせないようにできる。この結果、接合面端部１７ｖのレーザー溶着を高い実効性で実行できると共に、接合面端部１７ｖのスタートポイントＬｓからエンドポイントＬｅまで接合範囲におけるレーザー溶着についても、その実効性を高めることができる。このことは、エンド側ライナーパーツ１０ｅとバルブ側ライナーパーツ１０ｖの接合箇所でのガスリークをより確実に回避できることを意味する。
【００６１】
また、本実施形態の樹脂ライナー１０では、バルブ側ライナーパーツ１０ｖにおける嵌合凹所１６ｖの開口角１６ｖａを、その呼び角度θに対して＋交差とし、エンド側ライナーパーツ１０ｅにおけるストッパー突部１４ｅの凸角度１４ｅａを、呼び角度θに対して−交差とした（図３参照）。このため、嵌合凹所１６ｖへのストッパー突部１４ｅの嵌合は確実となり、ストッパー突部１４ｅの凸部壁面のほぼ全域が嵌合凹所１６ｖの凹所壁面に接合する。よって、ストッパー突部１４ｅの外面が連続したテーパ状接合面１５ｅと、嵌合凹所１６ｖの外面が連続したテーパ状接合面１５ｖとの接合についても、確実となり、両接合面の密着も確保され、レーザー溶着にとっても有益となる。
【００６２】
次に、他の実施形態について説明する。図９はバルブ側およびエンド側のライナーパーツの接合箇所における傾斜部の他の実施形態を示す説明図である。この実施形態では、傾斜部１３ｖと傾斜部１３ｅの両傾斜部は、図示するように、ライナー軸側に突出することなく、バルブ側ライナーパーツ１０ｖ、エンド側ライナーパーツ１０ｅに連続して形成されている。こうした傾斜部を有する実施形態であっても、そのテーパ状接合面１５ｖとテーパ状接合面１５ｅとの接合範囲をレーザー溶着範囲とできるので、既述した効果を奏することができる。この場合、先に説明した実施形態と同程度のレーザー溶着範囲とするには、傾斜部１３ｖと傾斜部１３ｅの両傾斜部をライナー軸側に突出させることなく、そのテーパ状接合面１５ｖとテーパ状接合面１５ｅの傾斜を緩くすればよい。
【００６３】
図１０はバルブ側およびエンド側のライナーパーツが有する接合部１２ｖと接合部１２ｅの他の実施形態を示す説明図である。この実施形態では、バルブ側ライナーパーツ１０ｖは、ストッパー突部１４ｖと嵌合凹所１６ｖとを有する接合部１２ｖをライナーパーツ外面１０ｖｓから隆起させるに当たり、ライナーパーツ外面１０ｖｓと接合部１２ｖの外面とを、接合部１２ｖの外面の傾斜より緩い傾斜の傾斜斜面１８ｖで繋ぐ。エンド側ライナーパーツ１０ｅにあっては、ストッパー突部１４ｅと傾斜部１３ｅとを有する接合部１２ｅをライナーパーツ外面１０ｅｓから隆起させるに当たり、ライナーパーツ外面１０ｅｓと傾斜部１３ｅの外面とを、傾斜部１３ｅの外面の傾斜より緩い傾斜の傾斜斜面１８ｅで繋ぐ。傾斜斜面１８ｖは、ライナーパーツ外面１０ｖｓから傾斜して延び、外郭線１０ｓを超えた領域で接合部１２ｖの外面と繋がる。傾斜斜面１８ｅにあっても同様であり、当該傾斜斜面は、ライナーパーツ外面１０ｅｓから傾斜して延び、外郭線１０ｓを超えた領域で傾斜部１３ｅの外面と繋がる。この実施形態によれば、次の利点がある。
【００６４】
外郭線１０ｓを超えて位置していた接合部１２ｖと接合部１２ｅ、延いては傾斜部１３ｅを既述したように切削刃Ｄｓにより切削除去した際の切削除去範囲Ｃｒでは、既述したように切削加工痕跡がライナー表面に残る。この切削除去範囲Ｃｒの両端においては、傾斜の緩い傾斜斜面１８ｖおよび傾斜斜面１８ｅの一部がライナーパーツ外面１０ｖｓ、ライナーパーツ外面１０ｅｓに繋がって残る。そして、切削除去範囲Ｃｒの両端の切削ポイントＣｒｅでは、傾斜斜面１８ｖと傾斜斜面１８ｅの傾斜が緩い故に、切削加工に伴うエッジが残りがたくなり、エッジの発生を抑制できる。
【００６５】
図１１は切削刃Ｄｓによるリブ切削についての他の実施形態を示す説明図である。この実施形態では、リブ切除装置４００の切削刃Ｄｓによる切削に先立って、ライナーアッシー１０ｂをその両端のバルブ側口金３０とエンド側口金４０の側から荷重を掛けて押圧し、この押圧を維持したまま、ライナーアッシー１０ｂを回転させる。これにより、ライナーアッシー１０ｂは、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとを、その端部の接合部１２ｖと接合部１２ｅとの接合箇所が外郭線１０ｓの側になるように撓ませる。つまり、接合部１２ｖは、こうして撓んだパーツ壁湾曲部位１０ｖｗに繋がって、外郭線１０ｓから更に外側においてパーツ壁湾曲部位１０ｖｗから突出する。接合部１２ｅも同様であり、パーツ壁湾曲部位１０ｅｗに繋がって、外郭線１０ｓから更に外側においてパーツ壁湾曲部位１０ｅｗから突出する。ライナーパーツの撓みは、接合部１２ｖがライナー外側に延びて、その嵌合凹所１６ｖで接合部１２ｅのストッパー突部１４ｅを受け止め、両接合部がテーパ状接合面１５ｖとテーパ状接合面１５ｅにて径指して接合していることにより、起きる。こうしてバルブ側・エンド側の両ライナーパーツを撓ませた状態で、切削刃Ｄｓにて、接合部１２ｖと接合部１２ｅとを切削除去する。この際の切削ライン１０ｓｗは、次のように定めれば良い。パーツ壁湾曲部位１０ｖｗと接合部１２ｖとの繋がり箇所およびパーツ壁湾曲部位１０ｅｗと接合部１２ｅの繋がり箇所が既述した外郭線１０ｓと一致していれば、切削ライン１０ｓｗを外郭線１０ｓに設定して、切削刃Ｄｓにて、上記の繋がり箇所を含めて接合部１２ｖと接合部１２ｅを切削除去する。その一方、図示するように、上記の繋がり箇所が外郭線１０ｓを超えていれば、切削ライン１０ｓｗを、外郭線１０ｓから拡張距離ｄｗだけ外側に設定する。こうすれば、パーツ壁湾曲部位１０ｖｗの一部領域と接合部１２ｖおよびパーツ壁湾曲部位１０ｅｗの一部領域と接合部１２ｅが切削刃Ｄｓにて切削削除される。この場合の拡張距離ｄｗは、上記の繋がり箇所が外郭線１０ｓを超えた超過距離に応じて設定でき、当該超過距離より小さく設定すればよい。
【００６６】
このようにしてバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとを撓ませて接合部１２ｖと接合部１２ｅを切削する実施形態では、切削刃Ｄｓにより切削除去した切削除去範囲Ｃｒに亘って、既述したように切削加工痕跡をライナー表面に残す。上記の両ライナーパーツが撓んだままであれば、この切削加工痕跡は、直線状である。ところが、切削後のライナーパーツの押圧解除により、撓みが解消されるので、切削除去範囲Ｃｒに亘って切削加工痕跡は陥没する。そして、切削切除されたパーツ壁湾曲部位１０ｖｗとパーツ壁湾曲部位１０ｅｗに該当する部位では、ライナーパーツ外面１０ｖｓ、ライナーパーツ外面１０ｅｓから傾斜する。この傾斜程度は、切削加工の際のバルブ側・エンド側の両ライナーパーツの撓みの程度に依存し、ごく僅かである。この結果、切削除去範囲Ｃｒの両端の切削ポイントＣｒｅでは、ライナーパーツ外面１０ｖｓとライナーパーツ外面１０ｅｓから滑らかに傾斜面が繋がるので、切削ポイントＣｒｅにおけるエッジの発生を抑制できる。つまり、切削エッジを有しない樹脂ライナー１０を製造できるので、切削エッジに起因した樹脂ライナー１０の強度や耐久性といったライナー性能の低下を抑制できる。このことは、ＦＷ法にて樹脂ライナー１０に外殻２０を形成した高圧水素タンク１００についても、強度や耐久性の向上を図ることができることを意味する。
【００６７】
次に、切削刃Ｄｓによるリブ切削についてのまた別の実施形態について説明する。図１２はバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅに起き得る外径差の様子を示す説明図、図１３はリブ切削についてのまた別の実施形態を示す説明図である。この実施形態では、バルブ側・エンド側の両ライナーパーツを撓ませて接合部１２ｖと接合部１２ｅとを切削除去する点で上記の実施形態と共通するが、以下のようにして、両パーツに生じる外径差をも考慮する。バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅは、設計許容範囲の公差で製造されるので、プラス側公差とマイナス側公差がパーツ外径に現れると、図１２に示すように、両ライナーパーツにおいて外径差ｋｓが起き得る。高圧水素タンク１００の外郭が増せば、設計上の公差範囲も広がって外径差ｋｓが大きな値となり得る。そうすると、図１１で示したようにバルブ側・エンド側の両ライナーパーツを撓ませて切削刃Ｄｓにて切削加工を行う場合、小径の側のライナーパーツ、例えばバルブ側ライナーパーツ１０ｖのパーツ壁湾曲部位１０ｖｗにおいて、切削ポイントＣｒｅが外径差ｋｓの影響を受けてずれてしまうことが危惧される。こうしたことを背景に、この実施形態では、リブ切除装置４００に第１ローラー４１０と第２ローラー４１２を並べて設置した。この両ローラーは、従動回転自在に構成されて、ローラー表面をライナー軸から等距離におき、リブ切除装置４００の切削刃Ｄｓによる切削除去範囲Ｃｒを超える領域に位置する。そして、両ローラーは、バルブ側ライナーパーツ１０ｖ或いはエンド側ライナーパーツ１０ｅのライナーパーツ外面に当接して、両ライナーパーツの撓みを制限するストッパーとして機能する。
【００６８】
この実施形態においても、リブ切除装置４００の切削刃Ｄｓによる切削に先立って、ライナー軸両端からの荷重によりバルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとを撓ませる。こうした撓みの過程において、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、外径差ｋｓの分だけ小径のバルブ側ライナーパーツ１０ｖより先に、第２ローラー４１２のローラー面に達するまで撓み、当該ローラー面にて保持される。この状態においても、ライナー軸両端からの荷重を継続するので、小径のバルブ側ライナーパーツ１０ｖにあっては、更に撓んで、第１ローラー４１０のローラー面にライナーパーツ外面１０ｖｓを押し当てる。この間、エンド側ライナーパーツ１０ｅは、第２ローラー４１２により撓みが制限されている。これにより、外径差ｋｓが存在しても、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとは、第１ローラー４１０と第２ローラー４１２で規定されるよう、両ロータの間において共に撓むことになり、こうしたバルブ側・エンド側の両ライナーパーツの撓みは、上記の両ローラーにて再現される。
【００６９】
上記の両ローラーによる撓み制限は、次のようにしてもよい。まず、荷重を掛ける前に、それまでライナーパーツ表面から退避していた第１ローラー４１０と第２ローラー４１２とを、ライナーパーツ側に前進させる。これにより、大径のエンド側ライナーパーツ１０ｅでは、そのライナーパーツ表面に第２ローラー４１２が当接するので、第２ローラー４１２による撓み制限が起き、既述した接合部１２ｖと接合部１２ｅとの接合の状態から、第２ローラー４１２よりもリブ切除装置４００の側が撓み範囲となる。この状態では、小径のバルブ側ライナーパーツ１０ｖでは、そのライナーパーツ表面にまだ第１ローラー４１０が当接していないので、第１ローラー４１０による撓み制限を受けない。次に、ライナー軸方向から荷重を掛けると、大径のエンド側ライナーパーツ１０ｅでは、第２ローラー４１２よりもリブ切除装置４００の側で撓みを起こし、小径のバルブ側ライナーパーツ１０ｖでは、その全域で撓んでライナーパーツ表面が第１ローラー４１０に当接すると、それ以降においては、第１ローラー４１０よりもリブ切除装置４００の側でのみ撓みを起こす。こうなると、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとは、第１ローラー４１０と第２ローラー４１２で規定されるよう、両ロータの間において共に撓むことになり、こうしたバルブ側・エンド側の両ライナーパーツの撓みは、上記の両ローラーにて再現される。
【００７０】
上記したようにバルブ側・エンド側の両ライナーパーツが上記の両ローラーにより制限されてローラー間において撓むと、ライナーアッシー１０ｂを回転させる。そして、切削刃Ｄｓにより、既述したように、接合部１２ｖと接合部１２ｅとを、パーツ壁湾曲部位１０ｖｗとパーツ壁湾曲部位１０ｅｗの一部領域を含めて切削除去する。なお、切削ライン１０ｓｗについては、先の実施形態と同様に定める。
【００７１】
この実施形態では、バルブ側ライナーパーツ１０ｖとエンド側ライナーパーツ１０ｅとの間に外径差ｋｓがあっても、リブ切除装置４００を挟んで位置する第１ローラー４１０と第２ローラー４１２とにより、確実に両ライナーパーツの撓みを高い再現性で起こす。その上で、接合部１２ｖと接合部１２ｅとを、パーツ壁湾曲部位１０ｖｗとパーツ壁湾曲部位１０ｅｗの一部領域を含めて切削除去する。このため、切削後のライナーパーツの押圧解除を経た撓み解消の状態において、切削除去範囲Ｃｒに亘って切削加工痕跡を陥没させた上で、その切削形状の均一化を外径差ｋｓがあっても達成できる。しかも、切削ポイントＣｒｅでは、外径差ｋｓが現れてもライナーパーツ外面１０ｖｓとライナーパーツ外面１０ｅｓから滑らかに傾斜面を繋げてエッジの発生を抑制できる。よって、この実施形態によっても、切削エッジを有しない樹脂ライナー１０の製造やライナー性能の低下の抑制等の効果を奏することができる。
【００７２】
本発明は、上述の実施形態に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
【００７３】
上記の実施形態では、樹脂ライナー１０をその製造対象品として説明したが、インテークマニホールド等のエンジン吸排気系の樹脂成形品や、プレート状のパーツを接合した樹脂成形品等を製造対象とすることができる。プレート状のパーツ接合の際には、レーザー溶着後の隆起部切削加工には、エンドミルを用いればよい。
【符号の説明】
【００７４】
１０…樹脂ライナー
１０ｂ…ライナーアッシー
１０ｓ…外郭線
１０ｓｗ…切削ライン
１０ｅ…エンド側ライナーパーツ
１０ｅｓ…ライナーパーツ外面
１０ｅｗ…パーツ壁湾曲部位
１０ｖ…バルブ側ライナーパーツ
１０ｖｓ…ライナーパーツ外面
１０ｖｗ…パーツ壁湾曲部位
１１ｅ…口金圧入部
１１ｖ…口金圧入部
１２ｅ…接合部
１２ｖ…接合部
１３ｅ…傾斜部
１３ｖ…傾斜部
１４ｅ…ストッパー突部
１４ｖ…ストッパー突部
１４ｅａ…凸角度
１５ｅ…テーパ状接合面
１５ｖ…テーパ状接合面
１６ｖ…嵌合凹所
１６ｖａ…開口角
１７ｖ…接合面端部
１８ｅ…傾斜斜面
１８ｖ…傾斜斜面
２０…外殻
３０…バルブ側口金
４０…エンド側口金
５０…バルブ
１００…高圧水素タンク
３００…レーザー光発振装置
４００…リブ切除装置
４１０…第１ローラー
４１２…第２ローラー
ＤＳ…切削刃
Ｌｅ…エンドポイント
Ｌｓ…スタートポイント
Ｄｓ…切削刃
ＥＣＦ…カーボン繊維
Ｃｒｅ…切削ポイント
Ｃｒ…切削除去範囲
【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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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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