(57)【要約】    【課題】  複合圧力容器のプラグ部分の突出量を抑制し、又複合圧力容器をプラグを装着したままで落下させたとしても、プラグ部分から局部的な衝撃力が伝達されない様にし、落下によりライナが損傷することを防止する。    【解決手段】  両端部にボス部４，５が形成された金属製のライナ２と、該ライナの外層に繊維強化プラスチック層３が形成され、一方のボス部５がプラグ８によって封止される複合圧力容器１であって、前記プラグの頭の外径が前記ボス部の外径と同じ又は略同じであり、前記ボス部の周囲に形成される前記繊維強化プラスチック層の厚みが前記プラグの頭の高さと同じ又は前記プラグの頭の高さより所要量高くなっている。    【選択図】          図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
両端部にボス部が形成された金属製のライナと、該ライナの外層に繊維強化プラスチック層が形成され、一方のボス部がプラグによって封止される複合圧力容器であって、前記プラグの頭の外径が前記ボス部の外径と同じ又は略同じであり、前記ボス部の周囲に形成される前記繊維強化プラスチック層の厚みが前記プラグの頭の高さと同じ又は前記プラグの頭の高さより所要量高くなっていることを特徴とする複合圧力容器。
【請求項２】
両端部にボス部が形成されたライナのボス部にライナ支持軸を連結する工程と、前記ライナの外周に合成樹脂を含浸した強化繊維を巻設すると共に前記ボス部及び前記ライナ支持軸の先端部に掛渡って合成樹脂を含浸した強化繊維を巻設する工程と、合成樹脂を硬化させ、前記ライナの外周に繊維強化プラスチック層を形成すると共に前記ボス部の周囲に該ボス部より突出する環状の周囲部分を形成する工程とを具備することを特徴とする複合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、薄肉の金属製ライナを繊維強化プラスチック層で強化した複合圧力容器及び複合圧力容器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車の燃料として圧縮天然ガスが用いられ、或は自動車の動力源として燃料電池が用いられており、圧縮天然ガスを収納するタンク、燃料電池の燃料を収納するタンクとして複合圧力容器が用いられる。複合圧力容器は、薄肉の金属製ライナを繊維強化プラスチック層で強化した構造を有し、高強度、軽量、低コストであるという利点を有している。
【０００３】
従来の複合圧力容器について図５により説明する。
【０００４】
図５中、１は複合圧力容器、２は金属製、例えばアルミ製のライナであり、該ライナ２の外側には繊維強化プラスチック層３が形成された２層構造となっている。
【０００５】
前記ライナ２は薄肉板厚の円筒体の両端部を絞り加工、例えばスピニングで加工した円筒形状をしており、前記ライナ２の外面に合成樹脂を含浸した強化繊維が張力を付加した状態で巻設され、前記繊維強化プラスチック層３が形成される。
【０００６】
前記強化繊維に付加する張力は、前記強化繊維の巻設によって前記ライナ２全面に於いて中心方向の予圧が生じる様になっており、前記強化繊維の巻設方向は胴部（円筒部）では円周に沿った方向であり、又端部では前記強化繊維の作用力が接触面に概ね垂直となる方向、例えば図５中、Ａ方向に巻設する。
【０００７】
前記ライナ２の両端部は絞り加工で成形される為、両端中心部には小径円筒形のボス部４，５が形成される。一方のボス部４には容器弁６が設けられ、該容器弁６を介して図示しない配管に接続される。又他方のボス部５にはプラグ７が螺着され、該プラグ７によって前記ボス部５が気密に封止される。前記プラグ７の螺着作業には、例えばスパナ等が用いられ、この為前記プラグ７の頭は６角形状となっており、又厚み（高さ）もスパナが掛かる様な厚みとなっている。
【０００８】
前記複合圧力容器１に於いて、端部には内圧により曲げモーメントが発生する為、或は落下時に衝撃力が作用する為、前記ボス部４，５の基部の屈曲部位は充分な強度を有する様に板厚ｔ２が厚肉となっており、更に繊維強化プラスチック層３の端部部分は肉厚に成形される。又、前記ボス部５には前記プラグ７がスパナ等の工具により螺着される為、該プラグ７の頭は完全に露出している必要があり、前記ボス部５の軸長の長さはＬ２であり、該ボス部５の先端は前記繊維強化プラスチック層３より突出した様になっている。
【０００９】
この為、前記繊維強化プラスチック層３の表面から前記ボス部５の先端が突出し、前記プラグ７の頭が突出するので、突出量が大きくなり、前記複合圧力容器１を設置する場合の障害になる場合がある。
【００１０】
又、前記複合圧力容器１の設計確認試験の１つとして、前記プラグ７を装着したままでの落下試験を行うことがあるが、落下時に該プラグ７が直接接地する様な落下状態では、衝撃力が該プラグ７を介して前記ボス部５に作用する。
【００１１】
図６は、複合圧力容器１が前記プラグ７から落下した場合の衝撃力の伝達状態を示しており、前記ボス部５に伝達された衝撃力によって前記ボス部５の基部の屈曲部位又は近傍に大きな剪断力Ｓが発生する。この為、前記ボス部５、或は該ボス部５の近傍の部位が損傷する虞れがあり、更に損傷を防止する為に、屈曲部位は板厚ｔ２の肉厚を更に厚くしなければならず、容器の重量の増大の要因の１つとなっていた。
【００１２】
【特許文献１】特開２００６−１９４３３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
本発明は斯かる実情に鑑み、複合圧力容器のプラグ部分の突出量を抑制し、又複合圧力容器にプラグを装着したままで落下させたとしても、プラグ部分から局部的な衝撃力が伝達されない様にし、落下によりライナが損傷することを防止するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は、両端部にボス部が形成された金属製のライナと、該ライナの外層に繊維強化プラスチック層が形成され、一方のボス部がプラグによって封止される複合圧力容器であって、前記プラグの頭の外径が前記ボス部の外径と同じ又は略同じであり、前記ボス部の周囲に形成される前記繊維強化プラスチック層の厚みが前記プラグの頭の高さと同じ又は前記プラグの頭の高さより所要量高くなっている複合圧力容器に係るものである。
【００１５】
又本願発明は、両端部にボス部が形成されたライナのボス部にライナ支持軸を連結する工程と、前記ライナの外周に合成樹脂を含浸した強化繊維を巻設すると共に前記ボス部及び前記ライナ支持軸の先端部に掛渡って合成樹脂を含浸した強化繊維を巻設する工程と、合成樹脂を硬化させ、前記ライナの外周に繊維強化プラスチック層を形成すると共に前記ボス部の周囲に該ボス部より突出する環状の周囲部分を形成する工程とを具備する複合圧力容器の製造方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、両端部にボス部が形成された金属製のライナと、該ライナの外層に繊維強化プラスチック層が形成され、一方のボス部がプラグによって封止される複合圧力容器であって、前記プラグの頭の外径が前記ボス部の外径と同じ又は略同じであり、前記ボス部の周囲に形成される前記繊維強化プラスチック層の厚みが前記プラグの頭の高さと同じ又は前記プラグの頭の高さより所要量高くなっているので、複合圧力容器が前記プラグから落下した場合に、衝撃力は前記ボス部周囲の前記繊維強化プラスチック層に分散される為、大きな衝撃力が前記ボス部に作用せず、複合圧力容器の落下による破損を防止でき、前記ボス部の基部の板厚を薄くでき複合圧力容器の軽量化が図れ、更にプラグ部分の突出部の高さを小さくできることから、プラグ部分の干渉が避けられ、複合圧力容器を設置する場合の制約が少なくなる。
【００１７】
本発明によれば、両端部にボス部が形成されたライナのボス部にライナ支持軸を連結する工程と、前記ライナの外周に合成樹脂を含浸した強化繊維を巻設すると共に前記ボス部及び前記ライナ支持軸の先端部に掛渡って合成樹脂を含浸した強化繊維を巻設する工程と、合成樹脂を硬化させ、前記ライナの外周に繊維強化プラスチック層を形成すると共に前記ボス部の周囲に該ボス部より突出する環状の周囲部分を形成する工程とを具備するので、ボス部に衝撃力が作用することを防止する前記環状の周囲部分を既存の設備により容易に形成することができる等の優れた効果を発揮する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、図面を参照しつつ本発明を実施する為の最良の形態を説明する。
【００１９】
図１は、本発明に係る複合圧力容器１を示しており、図１中、図５中で示したものと同等のものには同符号を付してある。
【００２０】
金属製、例えばアルミ製の円筒体の両端部を絞り加工し、該両端部がボス部４、ボス部５を残して閉塞された中空筒体であるライナ２が形成される。前記ボス部４には容器弁６（図５参照）が取付けられる。
【００２１】
前記ボス部５の内部には螺子が刻設され、前記ボス部５にはプラグ８が気密に螺着される。前記ボス部５の軸長の長さＬ１は、前記プラグ８の螺子部の長さと同一、或は略同一の長さとなっている。又前記プラグ８の頭は、図２に見られる様に円形となっており、前記ボス部５を気密に閉塞する為に必要な厚みとなっている。
【００２２】
前記プラグ８の頭の中心には、工具が嵌合する為の穴、例えば六角穴９が形成され、前記プラグ８を前記ボス部５に螺着する場合は、前記六角穴９に六角レンチを挿入してプラグ８を回転する様になっている。
【００２３】
前記ライナ２の外面に合成樹脂を含浸した強化繊維が張力を付加した状態で巻設され、合成樹脂を硬化させ繊維強化プラスチック層３が形成される。前記強化繊維の巻設は、胴部（円筒部）では円周に沿った方向であり、又端部では強化繊維の作用力が接触面に垂直となる方向である（図５中、Ａ方向参照）。
【００２４】
本実施の形態では、前記ライナ２の端部、特に前記ボス部５の周囲部分３ａに形成される前記繊維強化プラスチック層３の肉厚が、前記ボス部５の軸長の長さＬ１を超えたものとなっており、軸長の長さＬ１を超える量ｕは、前記プラグ８の頭の高さｖと同じか、好ましくは高さｖより大きくする（図４参照）。尚、前記周囲部分３ａが前記プラグ８より突出する量（ｕ−ｖ）は、好ましくは５ｍｍ程度とする。
【００２５】
図３は、前記周囲部分３ａが前記プラグ８の頭の高さｖより大きく形成された場合の複合圧力容器１を示し、該複合圧力容器１が前記プラグ８から落下した場合の衝撃力の伝達状態を示している。
【００２６】
前記周囲部分３ａは前記プラグ８より盛上がっているので、落下による衝撃力は前記周囲部分３ａに作用する。衝撃力は前記繊維強化プラスチック層３の内部を通って前記ライナ２に作用するが、衝撃力が前記繊維強化プラスチック層３の内部を伝達する過程で分散され、前記繊維強化プラスチック層３と前記ライナ２との境界面で広がって前記ライナ２に伝達される。
【００２７】
従って、前記ライナ２の前記ボス部５の基部の屈曲部位又は近傍に剪断力Ｓは発生せず、局部的な応力の発生もない。この為、前記ボス部５の基部の屈曲部の肉厚は、落下による衝撃を考慮する必要がなく、板厚ｔ１（図１参照）は図５で示した複合圧力容器１の板厚ｔ２より小さくすることができる。
【００２８】
又、前記ボス部５の軸長Ｌ１は前記プラグ８の螺子部の長さだけあればよく、該プラグ８の頭はスパナ等で回す必要がないので頭の高さｖを低くでき、従って、前記ボス部５部分の突出量を小さくできる。
【００２９】
尚、前記超える量ｕを前記プラグ８の頭の高さｖより大きくしたが、同一としてもよい、この場合、落下時の衝撃力は前記プラグ８と前記周囲部分３ａ部分に分散されて伝達され、前記ボス部５の基部に局部的に発生する応力を軽減できる。
【００３０】
又、前記ボス部５の基部の板厚ｔ１を薄くでき、容器重量の軽量化が図れる。
【００３１】
次に、前記ボス部５周辺部の周囲部分３ａの形成について、図４を参照して説明する。
【００３２】
図４は前記ライナ２の周囲に繊維強化プラスチック層３を形成する、繊維強化プラスチック層形成装置の一部を示している。尚、繊維強化プラスチック層形成装置としては後述するライナ支持軸の先端部の外径を変更するだけで既存の繊維強化プラスチック層形成装置が使用可能である。
【００３３】
図４中、１１は繊維強化プラスチック層形成装置のライナ支持軸を示し、該ライナ支持軸１１は回転可能であり、該ライナ支持軸１１の先端部１２には螺子が刻設されている。該先端部１２が前記ボス部４（図示せず）と前記ボス部５に螺合され、前記ライナ支持軸１１は前記ボス部５に連結される。この状態で、前記ライナ支持軸１１は前記ライナ２と同心となっており、該ライナ２は前記ライナ支持軸１１を介して回転自在に支持される。
【００３４】
前記ライナ支持軸１１の先端部には離型処理が施され、離型処理が施される先端部の軸径は、前記ボス部５の外径と同一、又は略同一となっている。尚、前記プラグ８の頭の外径が前記ボス部５の外径より小さい場合は、前記ライナ支持軸１１の先端部の外径は、前記プラグ８の頭の外径と同一、又は略同一とする。
【００３５】
次に、前記ライナ２端部での繊維強化プラスチック層３の成形について説明する。尚、図中矢印Ａは強化繊維の巻設方向を示している。
【００３６】
前記ライナ２を回転させながら、前記ボス部５と前記ライナ支持軸１１の先端部に掛渡り、合成樹脂を含浸した強化繊維を前記ボス部５の周辺部に、該ボス部５の高さを超えて巻設する。巻設後、合成樹脂を硬化させ、繊維強化プラスチック層３を形成する。
【００３７】
前記ライナ支持軸１１の先端部は成形型の一部として機能し、該ライナ支持軸１１の先端部の周囲にも前記繊維強化プラスチック層３が形成され、又前記ボス部５の周囲には環状の前記周囲部分３ａが形成される。
【００３８】
該周囲部分３ａの高さｕは、前記プラグ８の頭の高さｖと同一か、或はより高くし、好ましくは、前記プラグ８の頭の高さｖより高くする。
【００３９】
合成樹脂を硬化させ、前記ライナ支持軸１１を取外す。前記プラグ８を気密に前記ボス部５に螺着し、該ボス部５を気密に封止する。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】本発明の実施の形態に係る複合圧力容器を示す断面図である。
【図２】該複合圧力容器に用いられるプラグの正面図である。
【図３】該複合圧力容器がプラグ部分から落下した場合の衝撃力の伝達を示す説明図である。
【図４】該複合圧力容器端部での繊維強化プラスチック層の成形を示す説明図である。
【図５】従来の複合圧力容器の断面図である。
【図６】従来の複合圧力容器がプラグ部分から落下した場合の衝撃力の伝達を示す説明図である。
【符号の説明】
【００４１】
１              複合圧力容器
２              ライナ
３              繊維強化プラスチック層
４              ボス部
５              ボス部
６              容器弁
７              プラグ
８              プラグ
９              六角穴
１１            ライナ支持軸
【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】
2009162294.tif 000007
【図６】
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