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JP2011085230A - タンク及びタンクの製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、ライナー成形における樹脂流動によって、インサートリングが偏芯して固定されることを抑制し、口部と口金部材とのシール性を十分に確保することができるタンク及びその製造方法を提供することにある。
【解決手段】本発明は、ガスが充填されるタンク本体を構成する樹脂製ライナーに形成された円筒状の口部と前記口部の内周側に組み付けられる口金部材との間にＯリングを有するタンクであって、前記口部内には、前記樹脂製ライナー成形時においてインサート成形されるインサートリングが設けられ、前記インサートリングには、内周側と外周側を連通する連通孔が複数設けられている。
【選択図】図３

Description

本発明は、高圧タンクの技術に関する。
水素をはじめとするガスを充填する高圧タンクにおけるガス気密性は重要である。この種のガスタンクにて、タンク本体を構成する樹脂製ライナーに形成された口部と、口部の内周側に組み付けられる口金部材とのシールを行う技術として、ライナーに形成した溝部にＯリングを装着し、Ｏリングを径方向内方に締め付けるインサートリングをライナーの外周に設けることにより、口部と口金部材とをシールするものが知られている（例えば、特許文献１参照）。
また、口部と口金部材とのシールを行う技術として、口金部材の外周に形成した溝部にＯリングを装着し、ライナー内にインサートリング（バックアップリング）をインサート成形して設けることにより、口部と口金部材とをシールするものが知られている（例えば、特許文献２参照）。
特開２００８−３０３９６６号公報 特開２００５−４８９１９号公報
しかし、特許文献１のタンクに用いられるインサートリングでは、ライナー成形時において、インサートリングの内周側と外周側に充填される樹脂体積（充填量）が異なる場合があり、インサートリングが、円筒状の口部の中心軸に対して、ずれた（偏芯した）状態で固定される。
また、特許文献２のタンクにおいて、ライナー成形型とインサートリングとの間に寸法差がある場合、ライナー成形における樹脂流動によって、インサートリングが、円筒状の口部の中心軸に対して、ずれた（偏芯した）状態で固定される。
このように、インサートリングが偏芯した状態で固定されると、インサートリングと口部との間の樹脂厚みが（円周方向にて）不均一となる。
そして、インサートリングと口部との間の樹脂厚みが不均一となると、Ｏリングの反力によって、ライナーが変形（主に口部が変形）し、口部と口金部材とのシール性を十分に確保することができない場合がある。
そこで、本発明は、ライナー成形における樹脂流動によって、インサートリングが偏芯して固定されることを抑制し、口部と口金部材とのシール性を十分に確保することができるタンク及びその製造方法を提供することにある。
本発明は、ガスが充填されるタンク本体を構成する樹脂製ライナーに形成された円筒状の口部と前記口部の内周側に組み付けられる口金部材との間にＯリングを有するタンクであって、前記口部内には、前記樹脂製ライナー成形時においてインサート成形されるインサートリングが設けられ、前記インサートリングには、内周側と外周側を連通する連通孔が複数設けられている。
また、本発明は、ガスが充填されるタンク本体を構成する樹脂製ライナーに形成された円筒状の口部と前記口部の内周側に組み付けられる口金部材との間にＯリングを有するタンクの製造方法であって、前記樹脂製ライナー成形時において、前記口部内にインサートリングをインサート形成し、前記インサートリングには、内周側と外周側を連通する連通孔が複数設けられている。該連通孔を設けることで、樹脂製ライナー成形時において、インサートリングの内周側と外周側とに対して樹脂の充填量が均一化され易くなる。このように充填量が均一化された樹脂が円周方向に沿って略均一の厚みで固化すると、インサートリングが円筒状の口部の中心軸に対して略中央に固定される。その結果、口部と口金部材とのシール性を十分に確保することができる。
本発明によれば、ライナー成形における樹脂流動によって、インサートリングが偏芯して固定されることを抑制し、口部と口金部材とのシール性を十分に確保することができるタンク及びその製造方法を提供することができる。
本実施形態に係るタンクの構成の一例を示す模式断面図である。 本実施形態に係る口金部材のライナーへの取り付け箇所の構成の一例を示す模式断面図である。 本実施形態に係る口金部材とライナーの口部とのシール状態の一例を示す模式断面図である。 従来の口金部材とライナーの口部とのシール状態を示す模式断面図である。
本発明の実施の形態について以下説明する。
図１は、本実施形態に係るタンクの構成の一例を示す模式断面図である。図１に示すタンク１０は、内部に高圧ガスを充填保管するもので、樹脂製ライナー１２（被組付部材）と、ガラス繊維や炭素繊維等から構成され、樹脂製ライナー１２の外周側を覆う繊維強化樹脂層１４と、を備えるタンク本体１６を有する。
タンク本体１６の両端には、樹脂製ライナー１２に形成された口部１８に、口金部材２０が取り付けられており、バルブが取り付け可能な口金部材２０を有する側がバルブ側とされ、その反対側がエンド側とされている。
図２は、本実施形態に係る口金部材の樹脂製ライナーへの取り付け箇所の構成の一例を示す模式断面図である。口金部材２０の樹脂製ライナー１２への取り付け箇所の構造については、バルブ側を例にとって説明する。図２に示すように、樹脂製ライナー１２には、肩部２２の内端縁から中心軸線側に小径側ほど樹脂製ライナー１２の内側に位置するように傾斜しつつ延出する内側延出部２４と、内側延出部２４の肩部２２とは反対側から樹脂製ライナー１２の軸線方向に沿って樹脂製ライナー１２内に突出する円筒状の口部１８とが一体に形成されている。
口金部材２０は、中央に形成される一定径の貫通孔２６と、外周における中間部に形成されるフランジ部２８と、このフランジ部２８よりも樹脂製ライナー１２の内側へ突出する円筒状の組み付け部３０とから構成されている。口金部材２０は、フランジ部２８が内側延出部２４に当接するまで口部１８に圧入して組み付けることによって樹脂製ライナー１２に取り付けられる。
図３は、本実施形態に係る口金部材と樹脂製ライナーの口部とのシール状態の一例を示す模式断面図である。図３に示すように、樹脂製ライナー１２の口部１８に対向する口金部材２０の面２０ａ（実質的には組み付け部３０の外周面）には、断面矩形の円環状とされたリング溝３２が全周に亘って形成されており、そのリング溝３２には、シール部材としての断面円形の円環状とされたＯリング３４及びバックアップリング３５が挿入装着されている。
Ｏリング３４は、ゴム製（例えばニトリルゴム）とされて弾性を有しており、Ｏリング３４がリング溝３２の底面と樹脂製ライナー１２の口部１８の内周面との間で弾性変形された状態で挟持されることで、樹脂製ライナー１２と口金部材２０との間がシールされる。これにより、タンク１０内のガスが樹脂製ライナー１２と口金部材２０との間から漏洩することが防止される。また、バックアップリング３５は、Ｏリングを定位置に保持するためのものであり、一般的に樹脂製のリングが用いられる。
また、図３に示すように、樹脂製ライナー１２の口部１８内には、円筒状のインサートリング３６が設けられている。このインサートリング３６は、Ｏリング３４を径方向内方に締め付けるためのものである。樹脂製ライナー１２は、ポリカーボネート等の合成樹脂を射出成形等により成形されたもので、その射出成形時において、樹脂製ライナー１２の口部１８内に円筒状のインサートリング３６が、インサート成形により設けられる。
本実施形態のインサートリング３６には、リングの内・外周側を連通する連通孔３８が複数設けられている。ここで、樹脂製ライナー１２の成形時において、インサートリング３６へ向かって流動する樹脂は、リングの内・外周に分岐して充填されるが、本実施形態のインサートリング３６のように連通孔３８がないと、インサートリング３６の内周側と外周側との樹脂体積（充填量）が異なり易く、インサートリング３６が、円筒状の口部１８の中心軸に対して、ずれた（偏芯した）状態で固定される。
本実施形態のインサートリング３６では、樹脂製ライナー１２の成形時においてインサートリング３６へ向かって流動する樹脂は、リングの内・外周に分岐して充填されると共に、連通孔３８にも樹脂が流動するため、インサートリング３６の内周側と外周側との樹脂体積（充填量）が異なることが抑制される。これにより、インサートリング３６が、円筒状の口金１８の中心軸に対して、ずれた（偏芯した）状態で固定されることが抑制される。その結果、インサートリング３６と口金部材２０との間の樹脂厚みを（円周方向にて）均一化することができるため、Ｏリング３４の反力による樹脂製ライナー１２の変形（主に口部１８が変形）が抑制され、口部１８と口金部材２０とのシール性を確保することができる。
また、連通孔３８内にも樹脂が充填されるため、インサートリング３６は、樹脂製ライナー１２の口部１８内にしっかりと固定されることとなる。
本実施形態に係るインサートリング３６は、金属製のリングを切削等によって機械加工されたものであってもよいが、ステンレス等の金属を用いる場合、切削等の機械加工が困難であるため、プレス成形により加工されたものであることが好ましい。切削等の機械加工より、プレス成形による加工の方が、容易に作成することができ、量産性に優れるため、低コスト化を図ることができる。
図４は、従来の口金部材と樹脂製ライナーの口部とのシール状態の一例を示す模式断面図である。図４に示すように、樹脂製ライナー４０の外周部（口金部材４２と反対側）に、円筒状のインサートリング４４が設けられている。従来のインサートリング４４も樹脂製ライナー４０と一体成形される。なお、従来の図４の構成では、樹脂製ライナー４０の口部４６とインサートリング４４との間に寸法差があると、樹脂製ライナー４０の成形時の樹脂流動によって、インサートリング４４が、円筒状の口部４６の中心軸に対して、ずれた（偏芯した）状態で固定される。本実施形態のように樹脂製ライナー４０内にインサートリング４４を配置する構成では、上記のような寸法差によって、インサートリング４４が偏芯した状態で固定されることはない。
従来のインサートリング４４には、通常、樹脂製ライナー４０からの抜け落ちを防止するために、樹脂製ライナー４０と接する面に複数の溝４７を設け、その溝４７内に樹脂が充填されるようになっている。なお、図４に示すＯリング４８、バックアップリング５０、リング溝５２等の構成は、図３に示すＯリング３４、バックアップリング３５、リング溝３２等と同様の構成であり、その説明は省略する。
ここで、Ｏリング４８の反力による樹脂製ライナー４０の変形を抑制するため、通常、インサートリング４４と口金部材４２との間の樹脂の厚みをその他の箇所における樹脂製ライナー４０の樹脂の厚みより薄くすることが必要である。そして、インサートリング４４と口金部材４２との間の樹脂の厚みを薄くするためには、図４に示すようにインサートリング４４の板厚を厚く設計する必要がある。その結果、タンクの軽量化を図ることが困難となる。
一方、本実施形態に係るインサートリング３６は、樹脂製ライナー１２の口部１８内にインサート成形される構成であるため、インサートリング３６の内径寸法を変更することで、インサートリング３６と口金部材２０との間の樹脂の厚みを制御することができる（内径寸法を小さくすればインサートリング３６と口金部材２０との間の樹脂の厚みを薄くすることができる）。すなわち、インサートリング３６の板厚を厚く設計する必要がないため、タンクの軽量化を図ることができる。
１０ タンク、１２，４０ 樹脂製ライナー、１４ 繊維強化樹脂層、１６ タンク本体、１８，４６ 口部、２０，４２ 口金部材、２２ 肩部、２４ 内側延出部、２６ 貫通孔、２８ フランジ部、３０ 組み付け部、３２，５２ リング溝、３４，４８ Ｏリング、３５，５０ バックアップリング、３６，４４ インサートリング、３８ 連通孔、４７ 溝。

Claims (2)

  1. ガスが充填されるタンク本体を構成する樹脂製ライナーに形成された円筒状の口部と前記口部の内周側に組み付けられる口金部材との間にＯリングを有するタンクであって、
    前記口部内には、前記樹脂製ライナー成形時においてインサート成形されるインサートリングが設けられ、
    前記インサートリングには、内周側と外周側を連通する連通孔が複数設けられていることを特徴とするタンク。
  2. ガスが充填されるタンク本体を構成する樹脂製ライナーに形成された円筒状の口部と前記口部の内周側に組み付けられる口金部材との間にＯリングを有するタンクの製造方法であって、
    前記樹脂製ライナー成形時において、前記口部内にインサートリングをインサート成形し、
    前記インサートリングには、内周側と外周側を連通する連通孔が複数設けられていることを特徴とするタンクの製造方法。
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