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JP4553566B2 - 圧力容器用ライナおよびその製造方法 - Google Patents

圧力容器用ライナおよびその製造方法 Download PDF

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JP4553566B2
JP4553566B2 JP2003290432A JP2003290432A JP4553566B2 JP 4553566 B2 JP4553566 B2 JP 4553566B2 JP 2003290432 A JP2003290432 A JP 2003290432A JP 2003290432 A JP2003290432 A JP 2003290432A JP 4553566 B2 JP4553566 B2 JP 4553566B2
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快治 菅野
英世 山崎
保二 川又
康弘 納
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Resonac Holdings Corp
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Showa Denko KK
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Description

この発明は、たとえば自動車産業、住宅産業、軍事産業、航空宇宙産業、医療産業等において、発電のための燃料となる水素ガスや天然ガスを貯蔵する圧力容器、または酸素ガスを貯蔵する圧力容器に用いられる圧力容器用ライナおよびその製造方法に関する。
この明細書および特許請求の範囲において、「アルミニウム」という用語には、純アルミニウムの他にアルミニウム合金を含むものとする。
近年、大気汚染対策として、排気ガスのクリーンな天然ガス自動車や、燃料電池自動車の開発が進められている。これらの自動車は、燃料となる天然ガスや水素ガスを高圧で充填した圧力容器を搭載しているが、航続距離を延ばすために、充填されるガスのさらなる高圧化が求められている。
従来、このような高圧圧力容器用ライナとして、筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなり、両端が開口した円筒状体からなりかつ胴を構成するアルミニウム押出形材製の第１ライナ構成部材と、略椀状でかつ第１ライナ構成部材の両端部に溶接されて鏡板を構成する２つのアルミニウムダイキャスト製第２ライナ構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材の内面に、横断面放射状の複数の補強壁が一体に形成され、第２ライナ構成部材の内面における第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に補強壁が一体に形成されたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
この圧力容器用ライナは、補強繊維を両第２ライナ構成部材にかかるようにして第１ライナ構成部材の長さ方向に巻き付けるとともにエポキシ樹脂で含浸固定してなるヘリカル巻補強層と、補強繊維を第１ライナ構成部材の周りに周方向に巻き付けるとともにエポキシ樹脂で含浸固定してなるフープ巻補強層とが設けられて、高圧圧力容器として用いられるようになっている。
特許文献１記載の圧力容器用ライナによれば、補強壁の働きにより、径方向の力に対する耐圧強度は十分である。しかしながら、長さ方向に大きな力が作用した場合、第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材との溶接部に応力が集中し、この部分で破損するおそれがある。このような破損を防止するためには、高圧圧力容器における上記ヘリカル巻補強層の厚みを大きくする必要があり、その結果高圧圧力容器の重量が大きくなるという問題がある。
特開平９−４２５９５号公報
この発明の目的は、上記問題を解決し、長さ方向の力に対する耐圧強度が増大した圧力容器用ライナおよびその製造方法を提供することにある。
1)筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなる圧力容器用ライナにおいて、
両端が開口した筒状体からなりかつ胴を構成する第１ライナ構成部材と、第１ライナ構成部材の両端部に接合されて鏡板を構成する２つの第２ライナ構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材内に、第１ライナ構成部材内を両端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、各第２ライナ構成部材内の第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に、第２ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第１ライナ構成部材の補強壁と第２ライナ構成部材の補強壁とが連結されており、
第１ライナ構成部材が、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化され、かつ１つの平面内に位置する第１および第２補強壁と、周壁部における第１および第２補強壁の両側部分からそれぞれ上記中心線に向かって伸びかつ中心線上で両補強壁と一体化された第３および第４補強壁とを備えており、第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の第１〜第４補強壁と対応するように設けられた第１〜第４補強壁とを備えており、
第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか一方のライナ構成部材の周壁部の端部における第１補強壁と第３および第４補強壁との間の部分が切除されて第３および第４補強壁の一側面の端部が周壁部よりも突出させられ、第１および第２補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における両補強壁の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部外周面に開口した内部拡大溝が形成され、第３および第４補強壁の周壁部よりも突出した側面およびこの側面に連なった周壁部の段部に、それぞれ横断面における第３および第４補強壁の長さ方向に伸びる溝が形成されることにより係合部が設けられ、
第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか他方のライナ構成部材の周壁部の端部における第２補強壁と第３および第４補強壁との間の部分が切除されることにより第３および第４補強壁の一側面の端部が周壁部よりも突出させられ、第１および第２補強壁の端部から周壁部の端部にかけて、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に嵌め入れられる嵌入部が形成され、周壁部における第１補強壁との連接部分、ならびに第３および第４補強壁における第１および第２補強壁との連接部分が、それぞれ嵌入部と同一横断面形状の部分を残して切除され、第３および第４補強壁の周壁部よりも突出した側面およびこの側面に連なった周壁部の段部に、それぞれ横断面における第３および第４補強壁の長さ方向に伸びる溝が形成されることにより係合部が設けられ、
上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に上記他方のライナ構成部材の嵌入部が嵌め入れられるとともに、両ライナ構成部材の係合部どうしが係合させられている圧力容器用ライナ。
2)筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなる圧力容器用ライナにおいて、
一端が開口するとともに他端が閉鎖された有底筒状体からなりかつ胴および一方の鏡板を構成する第１ライナ構成部材と、略椀状でかつ第１ライナ構成部材の開口端部に接合されて他方の鏡板を構成する１つの第２ライナ板構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材内に、その長さ方向に伸びかつ第１ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第２ライナ構成部材内の第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に、第２ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第１ライナ構成部材の補強壁と第２ライナ構成部材の補強壁とが連結されており、
第１ライナ構成部材が、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化され、かつ１つの平面内に位置する第１および第２補強壁と、周壁部における第１および第２補強壁の両側部分からそれぞれ上記中心線に向かって伸びかつ中心線上で両補強壁と一体化された第３および第４補強壁とを備えており、第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の第１〜第４補強壁と対応するように設けられた第１〜第４補強壁とを備えており、 第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか一方のライナ構成部材の周壁部の端部における第１補強壁と第３および第４補強壁との間の部分が切除されて第３および第４補強壁の一側面の端部が周壁部よりも突出させられ、第１および第２補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における両補強壁の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部外周面に開口した内部拡大溝が形成され、第３および第４補強壁の周壁部よりも突出した側面およびこの側面に連なった周壁部の段部に、それぞれ横断面における第３および第４補強壁の長さ方向に伸びる溝が形成されることにより係合部が設けられ、
第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか他方のライナ構成部材の周壁部の端部における第２補強壁と第３および第４補強壁との間の部分が切除されることにより第３および第４補強壁の一側面の端部が周壁部よりも突出させられ、第１および第２補強壁の端部から周壁部の端部にかけて、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に嵌め入れられる嵌入部が形成され、周壁部における第１補強壁との連接部分、ならびに第３および第４補強壁における第１および第２補強壁との連接部分が、それぞれ嵌入部と同一横断面形状の部分を残して切除され、第３および第４補強壁の周壁部よりも突出した側面およびこの側面に連なった周壁部の段部に、それぞれ横断面における第３および第４補強壁の長さ方向に伸びる溝が形成されることにより係合部が設けられ、
上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に上記他方のライナ構成部材の嵌入部が嵌め入れられるとともに、両ライナ構成部材の係合部どうしが係合させられている圧力容器用ライナ。
3)嵌入部が内部拡大溝の内周面に接着されている上記1)または2)記載の圧力容器用ライナ。
4)嵌入部における内部拡大溝の内周面に接着されている部分の長さが、横断面における第１および第２補強壁の合計長さの１０％以上である上記3)記載の圧力容器用ライナ。
5)嵌入部が内部拡大溝内に焼きばめされている上記1)または2)記載の圧力容器用ライナ。
6)嵌入部が内部拡大溝内に冷やしばめされている上記1)または2)記載の圧力容器用ライナ。
7)係合部どうしが接着されている上記1)〜6)のうちのいずれかに記載の圧力容器用ライナ。
8)互いに接着されている係合部の長さが、横断面における第３補強壁および第４補強壁の合計長さの１０％以上である上記7)記載の圧力容器用ライナ。
9) 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなる圧力容器用ライナにおいて、
両端が開口した筒状体からなりかつ胴を構成する第１ライナ構成部材と、第１ライナ構成部材の両端部に接合されて鏡板を構成する２つの第２ライナ構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材内に、第１ライナ構成部材内を両端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、各第２ライナ構成部材内の第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に、第２ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第１ライナ構成部材の補強壁と第２ライナ構成部材の補強壁とが連結されており、
第１ライナ構成部材が、周壁部と、周壁部から内方に伸びて相互に一体化された複数の補強壁とを備えており、各補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝が形成されるとともに、内部拡大溝の一端が周壁部の外周面に開口させられ、
第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えており、各補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝が形成されるとともに、内部拡大溝の一端が周壁部の外周面に開口させられ、
第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材の周壁部および補強壁の端面どうしが当接させられるとともに、第１ライナ構成部材の各内部拡大溝内と第２ライナ構成部材の各内部拡大溝内とに跨るように、連結部材が嵌め入れられている圧力容器用ライナ。
10) 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなる圧力容器用ライナにおいて、
一端が開口するとともに他端が閉鎖された有底筒状体からなりかつ胴および一方の鏡板を構成する第１ライナ構成部材と、略椀状でかつ第１ライナ構成部材の開口端部に接合されて他方の鏡板を構成する１つの第２ライナ板構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材内に、その長さ方向に伸びかつ第１ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第２ライナ構成部材内の第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に、第２ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第１ライナ構成部材の補強壁と第２ライナ構成部材の補強壁とが連結されており、
第１ライナ構成部材が、周壁部と、周壁部から内方に伸びて相互に一体化された複数の補強壁とを備えており、各補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝が形成されるとともに、内部拡大溝の一端が周壁部の外周面に開口させられ、
第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えており、各補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝が形成されるとともに、内部拡大溝の一端が周壁部の外周面に開口させられ、
第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材の周壁部および補強壁の端面どうしが当接させられるとともに、第１ライナ構成部材の各内部拡大溝内と第２ライナ構成部材の各内部拡大溝内とに跨るように、連結部材が嵌め入れられている圧力容器用ライナ。
11)各連結部材が内部拡大溝の内周面に接着されている上記9)または10)記載の圧力容器用ライナ。
12)各連結部材における内部拡大溝に接着されている部分の長さが、横断面における各補強壁の長さの１０％以上である上記11)記載の圧力容器用ライナ。
13)各連結部材が内部拡大溝内に焼きばめされている上記9)または10)記載の圧力容器用ライナ。
14)各連結部材が内部拡大溝内に冷やしばめされている上記9)または10)記載の圧力容器用ライナ。
15)両ライナ構成部材と各連結部材の外端部とがアルミニウムよりなり、両ライナ構成部材と各連結部材の外端部とが、摩擦攪拌接合法、電子ビーム溶接法、レーザ溶接法、ＭＩＧ溶接法またはＴＩＧ溶接法により接合されている上記9)〜14のうちのいずれかに記載の圧力容器用ライナ。
16) 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなる圧力容器用ライナにおいて、
両端が開口した筒状体からなりかつ胴を構成する第１ライナ構成部材と、第１ライナ構成部材の両端部に接合されて鏡板を構成する２つの第２ライナ構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材内に、第１ライナ構成部材内を両端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、各第２ライナ構成部材内の第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に、第２ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第１ライナ構成部材の補強壁と第２ライナ構成部材の補強壁とが連結されており、
第１ライナ構成部材が、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化されかつ１つの平面内に位置する２つの補強壁と、周壁部から内方に伸びて上記２つの補強壁と一体化された少なくとも１つの補強壁とを備えており、第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えており、
第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか一方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における両補強壁の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部外周面に開口した内部拡大溝が形成され、同じく他方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁の端部から周壁部の端部にかけて、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に嵌め入れられる嵌入部が形成され、
第１および第２ライナ構成部材の他の補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、それぞれ横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝が形成されるとともに、内部拡大溝の一端が周壁部の外周面に開口させられ、
上記一方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁および周壁部の内部拡大溝内に上記他方のライナ構成部材の嵌入部が嵌め入れられるとともに、両ライナ構成部材の周壁部および補強壁の端面どうしが当接させられ、第１ライナ構成部材の他の補強壁および周壁部の内部拡大溝内と第２ライナ構成部材の他の補強壁および周壁部の内部拡大溝内とに跨るように、連結部材が嵌め入れられている圧力容器用ライナ。
17) 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなる圧力容器用ライナにおいて、
一端が開口するとともに他端が閉鎖された有底筒状体からなりかつ胴および一方の鏡板を構成する第１ライナ構成部材と、略椀状でかつ第１ライナ構成部材の開口端部に接合されて他方の鏡板を構成する１つの第２ライナ板構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材内に、その長さ方向に伸びかつ第１ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第２ライナ構成部材内の第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に、第２ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第１ライナ構成部材の補強壁と第２ライナ構成部材の補強壁とが連結されており、
第１ライナ構成部材が、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化されかつ１つの平面内に位置する２つの補強壁と、周壁部から内方に伸びて上記２つの補強壁と一体化された少なくとも１つの補強壁とを備えており、第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えており、
第１ライナ構成部材が、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化されかつ１つの平面内に位置する２つの補強壁と、周壁部から内方に伸びて上記２つの補強壁と一体化された少なくとも１つの補強壁とを備えており、第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えており、
第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか一方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における両補強壁の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部外周面に開口した内部拡大溝が形成され、同じく他方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁の端部から周壁部の端部にかけて、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に嵌め入れられる嵌入部が形成され、
第１および第２ライナ構成部材の他の補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、それぞれ横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝が形成されるとともに、内部拡大溝の一端が周壁部の外周面に開口させられ、
上記一方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁および周壁部の内部拡大溝内に上記他方のライナ構成部材の嵌入部が嵌め入れられるとともに、両ライナ構成部材の周壁部および補強壁の端面どうしが当接させられ、第１ライナ構成部材の他の補強壁および周壁部の内部拡大溝内と第２ライナ構成部材の他の補強壁および周壁部の内部拡大溝内とに跨るように、連結部材が嵌め入れられている圧力容器用ライナ。
18)嵌入部および各連結部材が内部拡大溝の内周面に接着されている上記16)または17)記載の圧力容器用ライナ。
19)嵌入部および各連結部材における内部拡大溝に接着されている部分の長さが、横断面における補強壁の合計長さの１０％以上である上記18)記載の圧力容器用ライナ。
20)嵌入部および各連結部材が内部拡大溝内に焼きばめされている上記16)または17)記載の圧力容器用ライナ。
21)嵌入部および各連結部材が内部拡大溝内に冷やしばめされている上記16)または17)記載の圧力容器用ライナ。
22)両ライナ構成部材と各連結部材の外端部とがアルミニウムよりなり、嵌入部および各連結部材の外端部と各内部拡大溝の内周面の外端部を構成する周壁部とが、摩擦攪拌接合法、電子ビーム溶接法、レーザ溶接法、ＭＩＧ溶接法またはＴＩＧ溶接法により外側から接合されている上記16)〜21)のうちのいずれかに記載の圧力容器用ライナ。
23)上記1)または2)記載の圧力容器用ライナを製造する方法であって、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化され、かつ１つの平面内に位置する第１および第２補強壁と、周壁部における第１および第２補強壁の両側部分からそれぞれ上記中心線に向かって伸びかつ中心線上で両補強壁と一体化された第３および第４補強壁とを備えたアルミニウム製の第１ライナ構成部材と、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の第１〜第４補強壁と対応するように設けられた第１〜第４補強壁とを備えたアルミニウム製の第２ライナ構成部材とを用意し、第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか一方のライナ構成部材の周壁部の端部における第１補強壁と第３および第４補強壁との間の部分を切除して第３および第４補強壁の一側面の端部を周壁部よりも突出させ、同じく一方のライナ構成部材の第１および第２補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における両補強壁の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部外周面に開口した内部拡大溝を形成し、さらに一方のライナ構成部材の第３および第４補強壁の周壁部よりも突出した側面およびこの側面に連なった周壁部の段部に、それぞれ横断面における第３および第４補強壁の長さ方向に伸びる溝を形成することにより係合部を設け、第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか他方のライナ構成部材の周壁部の端部における第２補強壁と第３および第４補強壁との間の部分を切除して第３および第４補強壁の一側面の端部を周壁部よりも突出させ、同じく他方のライナ構成部材の第１および第２補強壁の端部から周壁部の端部にかけて、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に嵌め入れられる嵌入部を形成し、同じく他方のライナ構成部材の周壁部における第１補強壁との連接部分、ならびに第３および第４補強壁における第１および第２補強壁との連接部分を、それぞれ嵌入部と同一横断面形状の部分を残して切除し、さらに上記他方のライナ構成部材の第３および第４補強壁の周壁部よりも突出した側面およびこの側面に連なった周壁部の段部に、それぞれ横断面における第３および第４補強壁の長さ方向に伸びる溝を形成することにより係合部を設け、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に上記他方のライナ構成部材の嵌入部を嵌め入れるとともに、両ライナ構成部材の係合部どうしを係合させて両ライナ構成部材の周壁部どうしを当接させ、第１ライナ構成部材の周壁部と第２ライナ構成部材の周壁部との当接部分に、両者に跨るように外側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、両ライナ構成部材とプローブとを相対的に移動させることによって、プローブを両ライナ構成部材の周壁部の全周にわたって移動させ、両ライナ構成部材の周壁部どうし、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内周面と上記他方のライナ構成部材の嵌入部、および両ライナ構成部材の係合部どうしを摩擦攪拌接合する圧力容器用ライナの製造方法。
24)上記9)または10)記載の圧力容器用ライナを製造する方法であって、周壁部と、周壁部から内方に伸びて相互に一体化された複数の補強壁とを備えたアルミニウム製の第１ライナ構成部材、および略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えたアルミニウム製の第２ライナ構成部材とを用意し、両ライナ構成部材の各補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝をそれぞれ形成するとともに、これらの内部拡大溝の一端をそれぞれ周壁部の外周面に開口させ、第１ライナ構成部材の内部拡大溝と第２ライナ構成部材の内部拡大溝とに跨って嵌め入れられ、かつ少なくとも外端部がアルミニウムからなる連結部材を用意し、第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材の周壁部および補強壁の端面どうしを当接させるとともに、第１ライナ構成部材の各内部拡大溝内と第２ライナ構成部材の各内部拡大溝内とに跨るように連結部材を嵌め入れ、第１ライナ構成部材の周壁部と第２ライナ構成部材の周壁部との当接部分に、両者に跨るように外側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、両ライナ構成部材とプローブとを相対的に移動させることによって、プローブを両ライナ構成部材の周壁部の全周にわたって移動させ、両ライナ構成部材の周壁部どうしおよび両ライナ構成部材と連結部材とを摩擦攪拌接合する圧力容器用ライナの製造方法。
25)上記16)または17)記載の圧力容器用ライナを製造する方法であって、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化されかつ１つの平面内に位置する２つの補強壁と、周壁部から内方に伸びて上記２つの補強壁と一体化された少なくとも１つの補強壁とを備えたアルミニウム製の第１ライナ構成部材、および略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えたアルミニウム製の第２ライナ構成部材を用意し、第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか一方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における両補強壁の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部外周面に開口した内部拡大溝を形成し、同じく他方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁の端部から周壁部の端部にかけて、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に嵌め入れられる嵌入部を形成し、第１および第２ライナ構成部材の他の補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝をそれぞれ形成するとともに、これらの内部拡大溝の一端をそれぞれ周壁部の外周面に開口させ、第１ライナ構成部材の上記他の補強壁の内部拡大溝と第２ライナ構成部材の上記他の補強壁の内部拡大溝とに跨って嵌め入れられ、かつ少なくとも外端部がアルミニウムからなる連結部材を用意し、上記一方のライナ構成部材における同一平面内に位置する２つの補強壁および周壁部の内部拡大溝内に上記他方のライナ構成部材における同一平面内に位置する２つの補強壁および周壁部の嵌入部を嵌め入れるとともに、両ライナ構成部材の周壁部および補強壁の端面どうしを当接させ、さらに第１ライナ構成部材における他の補強壁および周壁部の各内部拡大溝内と第２ライナ構成部材における他の補強壁および周壁部の内部拡大溝内とに跨るように連結部材を嵌め入れ、第１ライナ構成部材の周壁部と第２ライナ構成部材の周壁部との当接部分に、両者に跨るように外側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、両ライナ構成部材とプローブとを相対的に移動させることによって、プローブを両ライナ構成部材の周壁部の全周にわたって移動させ、両ライナ構成部材の周壁部どうしおよび両ライナ構成部材と連結部材とを摩擦攪拌接合する圧力容器用ライナの製造方法。
上記1)および2)の圧力容器用ライナによれば、第１ライナ構成部材および第２ライナ構成部材の補強壁どうしが連結されているので、長さ方向に大きな力が作用した場合にも、これらのライナ構成部材の接合部に応力が集中することが防止され、その結果接合部での破損が防止されることになり、長さ方向の力に対する耐圧強度が増大する。したがって、圧力容器に使用する場合、ヘリカル巻補強層の厚さを小さくするか、あるいはヘリカル巻補強層をなくすことができ、高圧圧力容器の軽量化を図ることができる。しかも、生産性が向上し、生産コストが低減される。
さらに、第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材とが、嵌入部が内部拡大溝内に嵌め入れられることおよび係合部どうしが係合することにより連結されているので、長さ方向の力に対する耐圧強度が確実に増大する。
上記3)〜8)の圧力容器用ライナによれば、長さ方向の力に対する耐圧強度が一層確実に増大する。
上記9)および10)の圧力容器用ライナによれば、第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材とが、両者の内部拡大溝内に跨るように嵌め入れられた連結部材により連結されているので、長さ方向の力に対する耐圧強度が確実に増大する。
上記11)〜15)の圧力容器用ライナによれば、長さ方向の力に対する耐圧強度が一層確実に増大する。
上記16)および17)の圧力容器用ライナによれば、第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材とが、嵌入部が内部拡大溝内に嵌め入れられることおよび連結部材が第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材の内部拡大溝内に跨るように嵌め入れられることにより連結されているので、長さ方向の力に対する耐圧強度が確実に増大する。
上記18)〜21)の圧力容器用ライナによれば、長さ方向の力に対する耐圧強度が一層確実に増大する。
上記23)の圧力容器用ライナの製造方法によれば、上記1)または2)の圧力容器用ライナを比較的簡単に製造することができる。
上記24)の圧力容器用ライナの製造方法によれば、上記9)または10)の圧力容器用ライナを比較的簡単に製造することができる。
上記25)の圧力容器用ライナの製造方法によれば、上記16)または17)の圧力容器用ライナを比較的簡単に製造することができる。
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。
実施形態１
この実施形態は図１〜図４に示すものである。
図１はこの実施形態の圧力容器用ライナを示し、図２は圧力容器用ライナを利用した高圧水素ガス用圧力容器を示す。また、図３および図４は圧力容器用ライナの製造方法を示す。
図１において、圧力容器用ライナ(1)は、胴(2)と胴(2)の両端開口を閉鎖する鏡板(3)(4)とよりなり、両端が開口したアルミニウム製ポートホール押出管（筒状体）からなりかつ胴(2)を構成する第１ライナ構成部材(5)と、第１ライナ構成部材(5)の両端部に接合されて鏡板(3)(4)を構成する２つのアルミニウム製第２ライナ構成部材(6)(7)とにより形成されている。各第２ライナ構成部材(6)(7)は、鍛造または切削により形成されたものである。
第１ライナ構成部材(5)は、横断面円形の周壁部(8)と、周壁部(8)に全長にわたって一体に形成された複数、ここでは４つの補強壁(9)とよりなり、すべての補強壁(9)は、周壁部(8)の内周面から中心線に向かって内方に伸びかつ中心線上で相互に一体化されている。なお、ここでは、すべての補強壁(9)は周壁部(8)の中心線の周りに等角度間隔で形成されている。しかしながら、この実施形態１においては、補強壁(9)の数および隣り合う補強壁(9)間の上記中心線周りの間隔はこれに限定されるものではない。周壁部(8)内は、補強壁(9)により両端が開口した補強壁(9)と同数の空間に仕切られている。
各第２ライナ構成部材(6)(7)は、略椀状の周壁部(11)(12)と、周壁部(11)(12)内に、第１ライナ構成部材(5)の補強壁(9)と対応するように設けられた複数、ここでは４つの補強壁(13)(14)とよりなる。周壁部(11)(12)内は、補強壁(13)(14)により一端が開口するとともに他端が閉鎖された補強壁(13)(14)と同数の空間に仕切られている。一方の第２ライナ構成部材(6)には口金取付部(15)が一体に形成されている。口金取付部(15)には、その外端から貫通穴(15a)が形成されている。また、補強壁(13)における口金取付部(15)側の端部も、貫通穴(15a)を形成するのと同時に切除されており、これにより圧力容器用ライナ(1)内が外部に通じている。
第１ライナ構成部材(5)および第２ライナ構成部材(6)(7)は、それぞれ、たとえばJIS Ａ２０００系合金、JIS Ａ５０００系合金、JIS Ａ６０００系合金およびJIS Ａ７０００系合金のうちのいずれかにより形成されている。これらのライナ構成部材(5)(6)(7)は同じ材料で形成されていてもよいし、あるいは３つのうち少なくとも２つが異なる材料で形成されていてもよい。
第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の両端部と、各第２ライナ構成部材(6)(7)の周壁部(11)(12)の端部とは、両者の突き合わせ部において、全周にわたって摩擦攪拌接合されている。接合部のビードを(16)で示す。
第１ライナ構成部材(5)の補強壁(9)と各第２ライナ構成部材(6)(7)の補強壁(13)(14)とは、冶金的に接合されることまたは接着されることにより連結されており、これにより長さ方向に大きな力が作用した場合にも、これらのライナ構成部材(5)(6)(7)の周壁部(8)(11)(12)どうしの接合部に応力が集中することが防止され、その結果接合部での破損が防止されることになり、長さ方向の力に対する耐圧強度が増大する。補強壁(9)(13)(14)どうしの接合面積または接着面積は、第１ライナ構成部材(5)および一方の第２ライナ構成部材(6)のうちのいずれかの補強壁(9)または(13)、ならびに第１ライナ構成部材(5)および他方の第２ライナ構成部材(7)のうちのいずれかの補強壁(9)または(14)の横断面積の合計の１０％以上であることが好ましい。これが１０％未満であると、長さ方向の力に対する耐圧強度が不足するおそれがある。
補強壁(9)(13)(14)どうしの冶金的な接合は、鍛接、抵抗溶接、ろう付などにより行われ、接着は適当な接着剤を用いて行われる。
図２に示すように、圧力容器用ライナ(1)は、周囲の全体が、たとえばカーボン繊維強化樹脂などからなる繊維強化樹脂層(17)で覆われ、高圧圧力容器(18)として用いられる。繊維強化樹脂層(17)は、特許文献１記載の圧力容器用ライナと同様に、補強繊維を両第２ライナ構成部材(6)(7)にかかるようにして第１ライナ構成部材(5)の長さ方向に巻き付けるとともにエポキシ樹脂で含浸固定してなるヘリカル巻補強層と、補強繊維を第１ライナ構成部材(5)の周りに周方向に巻き付けるとともにエポキシ樹脂で含浸固定してなるフープ巻補強層とよりなる。なお、フープ巻補強層は必ずしも必要としない。
以下、図３および図４を参照して、圧力容器用ライナ(1)の製造方法について説明する。
まず、ポートホール押出機（図示略）により、第１ライナ構成部材(5)を押出成形する。また、２つの第２ライナ構成部材(6)(7)を、それぞれ鍛造または切削加工によって形成する。口金取付部(15)を有する第２ライナ構成部材(6)には、口金取付部(15)の外端面から貫通穴(15a)を形成するとともに、補強壁(13)の口金取付部(15)側端部を切除する。
ついで、第１ライナ構成部材(5)の両端面に両第２ライナ構成部材(6)(7)を突き合わせて周壁部(8)(11)(12)どうしおよび補強壁(9)(13)(14)どうしを当接させ、補強壁(9)(13)(14)どうしを、適当な方法で冶金的に接合すること、または接着することにより連結する。
ついで、第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の一端部と、一方の第２ライナ構成部材(6)の周壁部(11)の端部とを摩擦攪拌接合する。
まず、先端部にテーパ部を介して小径部(21a)が同軸上に一体に形成された円柱状回転子(21)と、回転子(21)の小径部(21a)の端面に小径部(21a)と同軸上に一体に形成されかつ小径部(21a)よりも小径であるピン状プローブ(22)とを備えている摩擦攪拌接合用工具(20)を用意する（図３および図４参照）。回転子(21)およびプローブ(22)は、両ライナ構成部材(5)(6)(7)よりも硬質でかつ接合時に発生する摩擦熱に耐えうる耐熱性を有する材料で形成されている。
ついで、摩擦攪拌接合用工具(20)を回転させながら、第１ライナ構成部材(5)および第２ライナ構成部材(6)の周壁部(8)(11)どうしの突き合わせ部における周方向の１個所に、外側からプローブ(22)を埋入するとともに、工具(20)における小径部(21a)とプローブ(22)との間の肩部を、両周壁部(8)(11)に押し付ける（図４参照）。このとき、埋入したプローブ(22)の先端と周壁部(8)(11)の内周面との距離を、０．１ｍｍ以上でかつ周壁部(8)(11)の肉厚の１／２以下とすることが好ましい。この距離が０．１ｍｍ未満であると、後述するプローブ(22)による摩擦攪拌接合の際に周壁部(8)(11)の内周面に周方向に伸びるＶ溝が形成され、十分な耐圧性が得られなくなるおそれがある。また、周壁部(8)(11)の肉厚の１／２を越えると、周壁部(8)(11)の厚さ方向の全体のうち接合される部分の厚さが薄くなり、やはり十分な耐圧性が得られなくなるおそれがある。また、上記肩部の押し付けにより、接合開始時および接合途中に生じることのある軟化部の肉の飛散を防止して良好な接合状態を得ることができるとともに、両周壁部(8)(11)と上記肩部との摺動によって摩擦熱をさらに発生させてプローブ(22)と両周壁部との接触部およびその近傍の軟化を促進することができ、しかも接合部の表面へのバリ等の凹凸の発生を防止することができる。
ついで、第１ライナ構成部材(5)および第２ライナ構成部材(6)と摩擦攪拌接合用工具(20)とを相対的に移動させることによって、プローブ(22)を上記突き合わせ部の周方向に移動させる。すると、プローブ(22)の回転により発生する摩擦熱と、両周壁部(8)(11)と上記肩部との摺動により発生する摩擦熱とによって、上記突き合わせ部の近傍において両周壁部(8)(11)の母材となる金属は軟化するとともに、この軟化部がプローブ(22)の回転力を受けて攪拌混合され、さらにこの軟化部がプローブ(22)通過溝を埋めるように塑性流動した後、摩擦熱を急速に失って冷却固化するという現象が、プローブ(22)の移動に伴って繰り返されることにより、両周壁部(8)(11)どうしが接合されていく。そして、プローブ(22)が上記突き合わせ部の全周にわたって移動して埋入位置に戻ったときに両周壁部(8)(11)どうしが全周にわたって接合される。このとき、ビード(16)が形成される。
ついで、プローブ(22)が埋入位置に戻った後、あるいは埋入位置を通過した後に、両周壁部(8)(11)の突き合わせ部に配置した当て部材（図示略）までプローブ(22)を移動させ、ここでプローブ(22)を引き抜く。また、他方の第２ライナ構成部材(7)も、上記と同様にして第１ライナ構成部材(5)に摩擦攪拌接合する。こうして、圧力容器用ライナ(1)が製造される。
実施形態１においては、圧力容器用ライナは、１つの第１ライナ構成部材(5)と、２つの第２ライナ構成部材(6)(7)とにより形成されているが、これに限定されるものではなく、一方の鏡板は胴と一体に形成されていてもよい。すなわち、第１ライナ構成部材として、一端が開口するとともに他端が閉鎖された有底筒状体からなりかつ胴と一方の鏡板を構成するものを用いてもよい。この場合、第１ライナ構成部材の開口端部に他方の鏡板を構成するいずれかの第２ライナ構成部材を接合する。第２ライナ構成部材として口金取付部の無いものを用いる場合には、第１ライナ構成部材の鏡板に口金取付部を一体に形成しておく。有底筒状の第１ライナ構成部材は、たとえば鍛造によりつくられる。さらに、第１ライナ構成部材を、その長さ方向に分断された複数のライナ構成部材により構成しておいてもよい。
実施形態２
この実施形態は図５〜図８に示すものである。
この実施形態の場合、図５に示すように、第１ライナ構成部材(5)の補強壁の数は４つであり、１つの平面内に位置する第１および第２補強壁(9A)(9B)と、周壁部(8)における第１および第２補強壁(9A)(9B)の上下両側部分からそれぞれ上記中心線に向かって伸びかつ中心線上で両補強壁(9A)(9B)と一体化された第３および第４補強壁(9C)(9D)とよりなることが必須である。ここでは、第３および第４補強壁(9C)(9D)は、第１および第２補強壁(9A)(9B)と直角をなしており、すべての補強壁(9A)〜(9D)は周壁部(8)の中心線の周りに等角度間隔となっているが、第３および第４補強壁(9C)(9D)は、必ずしも第１および第２補強壁(9A)(9B)と直角をなしていなくてもよい。
第２ライナ構成部材(6)は、第１ライナ構成部材(5)の第１〜第４補強壁(9A)〜(9D)と対応するように設けられた第１〜第４補強壁(13A)(13B)(13C)(13D)とを備えている。すなわち、第１および第２補強壁(13A)(13B)は１つの平面内に位置し、第３および第４補強壁(13C)(13D)は周壁部(11)における第１および第２補強壁(13A)(13B)の上下両側部分からそれぞれ上記中心線に向かって伸びかつ中心線上で両補強壁(13A)(13B)と一体化されている。なお、図示は省略したが、他方の第２ライナ構成部材の構成は、口金取付部および貫通穴を備えていないことを除いては、一方の第２ライナ構成部材(6)と全く同じ構成である。
第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の両端部における第１補強壁(9A)と第３および第４補強壁(9C)(9D)との間の部分が所定長さにわたって切除され、これにより、第３および第４補強壁(9C)(9D)の両端部が、切除部(30)において周壁部(8)よりも突出させられている。この突出部分を(31)で示す。また、周壁部(8)における切除部(30)と他の部分との間に段部(8a)が形成されている。第１および第２補強壁(9A)(9B)の両端面から周壁部(8)の両端面にかけて、横断面における両補強壁(9A)(9B)の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部(8)外周面に開口した横断面略Ｔ字状の内部拡大溝(32)が形成されている。さらに、第３および第４補強壁(9C)(9D)の突出部分(31)から段部(8a)にかけて、それぞれ横断面における第３および第４補強壁(9C)(9D)の長さ方向（第３および第４補強壁(9C)(9D)の幅方向）に伸びる溝(33)が形成され、この溝(33)よりも先端側に係合部(34)が一体に設けられている。
第２ライナ構成部材(6)の周壁部(11)の端部における第２補強壁(13B)と第３および第４補強壁(13C)(13D)との間の部分が所定長さにわたって切除され、第１ライナ構成部材(5)の場合と同様に、第３および第４補強壁(13C)(13D)の端部が切除部において周壁部(11)よりも突出させられ、溝(35)および係合部(36)が形成されている。また、第１および第２補強壁(13A)(13B)の端部から周壁部(11)の端部にかけて、第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(32)内に嵌め入れられる嵌入部(37)が一体に形成されている。なお、第２ライナ構成部材(6)の周壁部(11)における第１補強壁(13A)との連接部分、および第３および第４補強壁(13C)(13D)における第１および第２補強壁(13A)(13B)との連接部分は、それぞれ嵌入部(37)の横断面形状と同一形状の部分を残して切除されている。
第１ライナ構成部材(5)の溝(33)の底壁部分の肉厚と第２ライナ構成部材(6)の係合部(36)先端（溝の外側壁）の肉厚の合計、および第２ライナ構成部材(6)の溝(35)の底壁部分の肉厚と第１ライナ構成部材(5)の係合部(34)先端（溝の外側壁）の肉厚の合計が、それぞれ第３および第４補強壁(9C)(9D)(13C)(13D)の肉厚と等しくなっている。
そして、第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(32)内に第２ライナ構成部材(6)の嵌入部(37)が嵌め入れられるとともに、第１ライナ構成部材(5)の係合部(34)先端が第２ライナ構成部材(6)の溝(35)内に、第２ライナ構成部材(6)の係合部(36)が第１ライナ構成部材(5)の溝(33)内にそれぞれ嵌るように、両ライナ構成部材(5)(6)の係合部(34)(36)どうしが係合させられている（図６〜図８参照）。
第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の両端部と、２つの第２ライナ構成部材(6)の周壁部(11)の端部とは、両者の突き合わせ部において、全周にわたって摩擦攪拌接合されている。
第２ライナ構成部材(6)の嵌入部(37)は、第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(32)の内周面に冶金的に接合されていたり、あるいは接着されていてもよい。冶金的な接合は、鍛接、抵抗溶接、ろう付などにより行われ、接着は適当な接着剤を用いて行われる。この場合、嵌入部(37)における内部拡大溝(32)の内周面に接合または接着されている部分の長さが、いずれか一方のライナ構成部材(5)または(6)の横断面における第１および第２補強壁(9A)(9B)または(13A)(13B)の合計長さの１０％以上であることが好ましい。これが１０％未満であると、長さ方向の力に対する耐圧強度が不足するおそれがある。
また、第２ライナ構成部材(6)の嵌入部(37)は、第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(32)内に焼きばめされていてもよく、あるいは嵌入部(37)が内部拡大溝(32)内に冷やしばめされていてもよい。
また、両ライナ構成部材(5)(6)の係合部(34)(36)どうしが冶金的に接合されていたり、あるいは接着されていてもよい。冶金的な接合は、鍛接、抵抗溶接、ろう付などにより行われ、接着は適当な接着剤を用いて行われる。この場合、互いに接合または接着されている係合部(34)(36)の長さが、いずれか一方のライナ構成部材(5)または(6)の横断面における第３および第４補強壁(9C)(9D)または(13C)(13D)の合計長さの１０％以上であることが好ましい。これが１０％未満であると、長さ方向の力に対する耐圧強度が不足するおそれがある。
実施形態２の圧力容器用ライナの製造方法は次の通りである。
まず、第１ライナ構成部材(5)および２つの第２ライナ構成部材(6)を、実施形態１の場合と同様にして形成する。口金取付部(15)を有する第２ライナ構成部材(6)には、口金取付部(15)の外端面から貫通穴(15a)を形成するとともに、補強壁(13A)〜(13D)の口金取付部(15)側端部を切除する。
ついで、第１ライナ構成部材(5)の両端部に、内部拡大溝(32)、溝(33)および係合部(34)を形成する。また、各第２ライナ構成部材(6)の端部に、溝(35)、係合部(36)および嵌入部(37)を形成する。
ついで、第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(32)内に第２ライナ構成部材(6)の嵌入部(37)を嵌め入れるとともに、両ライナ構成部材(5)(6)の係合部どうしを係合させて両ライナ構成部材(5)(6)の周壁部(8)(11)どうしを当接させる（図６参照）。なお、必要に応じて、第２ライナ構成部材(6)の嵌入部(37)を、第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(32)の内周面に冶金的に接合するか、あるいは接着する。または、第２ライナ構成部材(6)の嵌入部(37)を、第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(32)内に、焼きばめあるいは冷やしばめする。また、両ライナ構成部材(5)(6)の係合部(34)(36)どうしを冶金的に接合するか、あるいは接着する。
ついで、上記実施形態１の場合と同様にして、第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の両端部と２つの第２ライナ構成部材(6)の周壁部(11)の端部とを摩擦攪拌接合する。このとき、プローブ(22)を両ライナ構成部材(5)(6)の周壁部(8)(11)の突き合わせ部の全周にわたって移動させる操作を、第１ライナ構成部材(5)の係合部(34)の先端と第２ライナ構成部材(6)の溝(35)の基端側の側面との接触部から第２ライナ構成部材(6)の係合部(36)の先端と第１ライナ構成部材(5)の溝(33)の基端側の側面との接触部まで、および第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(32)の底面と第２ライナ構成部材(6)の嵌入部(37)との接触部から第１ライナ構成部材(5)の第１および第２補強壁(9A)(9B)の端面と第２ライナ構成部材(6)の嵌入部(37)が形成された端面との接触部まで、すなわち図７および図８にＸで示す範囲の一端側から他端側に、周壁部(8)の長さ方向にずらして複数回繰り返して行うと、上記のように第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の両端部と、両第２ライナ構成部材(6)の周壁部(11)の端部とを摩擦攪拌接合するとともに、第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(32)内周面の両端部と第２ライナ構成部材(6)の嵌入部(37)の両端部、および両ライナ構成部材(5)(6)の係合部(34)(36)の両端部どうしを摩擦攪拌接合することが可能になる。
実施形態３
この実施形態は図９〜図１１に示すものである。
この実施形態の場合、図９に示すように、第１ライナ構成部材(5)の複数の補強壁のうち２つ、ここでは第１および第２補強壁(9A)(9B)が１つの平面内に位置することが必須である。他の補強壁、ここでは第３および第４補強壁(9C)(9D)の数、および第３および第４補強壁(9C)(9D)と第１および第２補強壁(9A)(9B)とのなす角度は適宜変更可能である。
第２ライナ構成部材(6)は、第１ライナ構成部材(5)の第１〜第４補強壁(9A)〜(9D)と対応するように設けられた第１〜第４補強壁(13A)(13B)(13C)(13D)とを備えている。すなわち、第１および第２補強壁(13A)(13B)は１つの平面内に位置し、第３および第４補強壁(13C)(13D)は周壁部(11)における第１および第２補強壁(13A)(13B)の上下両側部分からそれぞれ上記中心線に向かって伸びかつ中心線上で両補強壁(13A)(13B)と一体化されている。なお、図示は省略したが、他方の第２ライナ構成部材の構成は、口金取付部および貫通穴を備えていないことを除いては、一方の第２ライナ構成部材(6)と全く同じ構成である。
第１ライナ構成部材(5)の同一平面内に位置する第１および第２補強壁(9A)(9B)の両端面から周壁部(8)の両端面にかけて、横断面における両補強壁(9A)(9B)の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部(8)外周面に開口した横断面略Ｔ字状の内部拡大溝(40)が形成されている。また、第１ライナ構成部材(5)の第３および第４補強壁(9C)(9D)の端面および周壁部(8)の端面に、横断面における補強壁(9C)(9D)の長さ方向に伸び、かつ周壁部(8)の外周面から中心線付近に至る横断面略Ｔ字状の内部拡大溝(41)が形成されている。各内部拡大溝(41)の一端は周壁部(11)の外周面に開口させられている。
第２ライナ構成部材(6)の第１および第２補強壁(13A)(13B)の端面から周壁部(11)の端面にかけて、横断面における両補強壁(13A)(13B)の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部(11)の外周面に臨み、かつ第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(40)内に嵌め入れられる横断面略Ｔ字状の嵌入部(42)が一体に形成されている。また、第２ライナ構成部材(6)の第３および第４補強壁(13C)(13D)の端面および周壁部(11)の端面に、横断面における補強壁(13C)(13D)の長さ方向に伸び、かつ周壁部(11)の外周面から中心線付近に至る横断面略Ｔ字状の内部拡大溝(43)が形成されている。内部拡大溝(43)の一端は周壁部(11)の外周面に開口させられている。
第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(40)内に第２ライナ構成部材(6)の嵌入部(42)が嵌め入れられるとともに、両ライナ構成部材(5)(6)の周壁部(8)(11)の端面どうしおよび補強壁(9A)〜(9D)(13A)〜(13D)の端面どうしが当接させられ、第１ライナ構成部材(5)の各内部拡大溝(41)内と各第２ライナ構成部材(6)の各内部拡大溝(43)内とに跨るように、横断面略Ｈ字状のアルミニウム製連結部材(44)が密に嵌め入れられている（図１０および図１１参照）。
第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の両端部と、２つの第２ライナ構成部材(6)の周壁部(11)の端部とは、両者の突き合わせ部において、全周にわたって摩擦攪拌接合されている。
第２ライナ構成部材(6)の嵌入部(42)は、第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(40)の内周面に冶金的に接合されていたり、あるいは接着されていてもよい。連結部材(44)は、両ライナ構成部材(5)(6)の内部拡大溝(41)(43)の内周面に冶金的に接合されていたり、あるいは接着されていてもよい。冶金的な接合は、鍛接、抵抗溶接、ろう付などにより行われ、接着は適当な接着剤を用いて行われる。この場合、嵌入部(42)および連結部材(44)における内部拡大溝(40)または(41)(43)の内周面に接合または接着されている部分の長さが、いずれか一方のライナ構成部材(5)または(6)の横断面における第１および第２補強壁(9A)(9B)または(13A)(13B)の合計長さの１０％以上であることが好ましい。これが１０％未満であると、長さ方向の力に対する耐圧強度が不足するおそれがある。
また、嵌入部(42)および連結部材(44)は、内部拡大溝(40)または(41)(43)内に焼きばめされていてもよく、あるいは嵌入部(42)および連結部材(44)が内部拡大溝(40)または(41)(43)内に冷やしばめされていてもよい。
圧力容器用ライナの製造方法は次の通りである。
まず、第１ライナ構成部材(5)および２つの第２ライナ構成部材(6)を、実施形態１の場合と同様にして形成する。口金取付部(15)を有する第２ライナ構成部材(6)には、口金取付部(15)の外端面から貫通穴(15a)を形成するとともに、補強壁(13A)〜(13D)の口金取付部(15)側端部を切除する。
ついで、第１ライナ構成部材(5)の第１および第２補強壁(9A)(9B)ならびに周壁部(8)の両端面に内部拡大溝(40)を形成するとともに、第３および第４補強壁(9C)(9D)ならびに周壁部(8)の両端面に内部拡大溝(41)を形成する。また、各第２ライナ構成部材(6)の第１および第２補強壁(13A)(13B)ならびに周壁部(11)の端面に嵌入部(42)を形成するとともに、第３および第４補強壁(13C)(13D)ならびに周壁部(11)の端面に内部拡大溝(43)を形成する。
ついで、第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(40)内に第２ライナ構成部材(6)の嵌入部(42)を嵌め入れるとともに、第１ライナ構成部材(5)と各第２ライナ構成部材(6)の周壁部(8)(11)の端面どうしおよび補強壁(9A)〜(9D)(13A)〜(13D)の端面どうしを当接させた後、第１ライナ構成部材(5)の各内部拡大溝(41)と各第２ライナ構成部材(6)の内部拡大溝(43)とに跨るように、外側から連結部材(44)を密に嵌め入れる。なお、必要に応じて、嵌入部(42)および連結部材(44)を内部拡大溝(40)または(41)(43)の内周面に冶金的に接合するか、あるいは接着する。または、嵌入部(42)および連結部材(44)を内部拡大溝(40)または(41)(43)内に、焼きばめあるいは冷やしばめする。
ついで、上記実施形態１の場合と同様にして、第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の両端部と、両第２ライナ構成部材(6)の周壁部(11)の端部とを摩擦攪拌接合する。このとき、プローブ(22)を第１および第２ライナ構成部材(5)(6)の周壁部(8)(11)の全周にわたって移動させる操作を、第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(40)の底面と嵌入部(42)との接触部、および第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(41)の底面と連結部材(44)との接触部から、第２ライナ構成部材(6)の内部拡大溝(43)の底面と連結部材(44)との接触部まで、すなわち図１０にＹで示す範囲の一端側から他端側に、周壁部(8)の長さ方向にずらして複数回繰り返して行うと、上記のように第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の両端部と、両第２ライナ構成部材(6)の周壁部(11)の端部とを摩擦攪拌接合するとともに、嵌入部(42)および連結部材(44)と内部拡大溝(40)内周面とを摩擦攪拌接合することが可能になる。
実施形態３においては、連結部材(44)は全体がアルミニウム製であるが、これに限定されるものではなく、図９に符号(100)で示すように、外端部のみをアルミニウム製としておけばよい。すなわち、２以上の構成部材(101)(102)により連結部材(100)を構成し、外端部に位置する構成部材(101)をアルミニウム製とすればよい。この場合、他の構成部材は、ステンレス鋼やその他の鉄合金、銅（銅合金を含む）などの金属、あるいは樹脂により形成しておいてもよい。
また、実施形態３においては、第１および第２ライナ構成部材(5)(6)の同一平面内に位置する第１および第２補強壁(9A)(9B)(13A)(13B)を除いた他の補強壁、ここでは第３および第４補強壁(9C)(9D)(13C)(13D)は、胴(2)の中心線上で第１および第２補強壁(9A)(9B)(13A)(13B)と一体化されているが、これに限定されるものではなく、上記中心線以外の部分で第１または第２補強壁(9A)(9B)(13A)(13B)に一体化されていてもよい。
実施形態４
この実施形態は図１２に示すものである。
この実施形態の場合、図１２に示すように、第１ライナ構成部材(5)の複数の補強壁(9)の数および周壁部(8)の中心線の周りの間隔は、適宜変更可能である。また、第２ライナ構成部材(6)の補強壁(13)は、第１ライナ構成部材(5)の補強壁(9)と位置および数において対応していればよい。なお、図示は省略したが、他方の第２ライナ構成部材の構成は、口金取付部および貫通穴を備えていないことを除いては、一方の第２ライナ構成部材(6)と全く同じ構成である。
第１ライナ構成部材(5)の各補強壁(9)の端面および周壁部(8)の端面に、横断面における補強壁(9)の長さ方向に伸び、かつ周壁部(8)の外周面から中心線付近まで至る横断面略Ｔ字状の内部拡大溝(50)が形成されている。各内部拡大溝(50)の一端は周壁部(8)の外周面に開口させられている。
第２ライナ構成部材(6)の各補強壁(13)の端面および周壁部(11)の端面に、横断面における補強壁(13)の長さ方向に伸び、かつ周壁部(11)の外周面から中心線付近まで至る横断面略Ｔ字状の内部拡大溝(51)が形成されている。各内部拡大溝(51)の一端は周壁部(11)の外周面に開口させられている。
第１ライナ構成部材(5)の各内部拡大溝(50)内と各第２ライナ構成部材(6)の各内部拡大溝(51)内とに跨るように、連結部材(44)が密に嵌め入れられている。
第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の両端部と、各第２ライナ構成部材(6)の周壁部(11)の端部とは、両者の突き合わせ部において、全周にわたって摩擦攪拌接合されている。
連結部材(44)は、第１ライナ構成部材(5)および第２ライナ構成部材(6)の内部拡大溝(50)(51)の内周面に冶金的に接合されていたり、あるいは接着されていてもよい。冶金的な接合は、鍛接、抵抗溶接、ろう付などにより行われ、接着は適当な接着剤を用いて行われる。この場合、各連結部材(44)における各内部拡大溝(50)(51)の内周面に接合または接着されている部分の長さが、いずれか一方のライナ構成部材(5)または(6)の横断面における補強壁(9)または(13)の合計長さの１０％以上であることが好ましい。これが１０％未満であると、長さ方向の力に対する耐圧強度が不足するおそれがある。
また、連結部材(44)は、第１ライナ構成部材(5)および第２ライナ構成部材(6)の内部拡大溝(50)(51)内に焼きばめされていてもよく、あるいは連結部材(44)が内部拡大溝(50)(51)内に冷やしばめされていてもよい。
圧力容器用ライナの製造方法は次の通りである。
まず、第１ライナ構成部材(5)および２つの第２ライナ構成部材(6)を、実施形態１の場合と同様にして形成する。口金取付部(15)を有する第２ライナ構成部材(6)には、口金取付部(15)の外端面から貫通穴(15a)を形成するとともに、補強壁(31)〜(9D)の口金取付部(15)側端部を切除する。
ついで、第１ライナ構成部材(5)の補強壁(9)および周壁部(8)の両端面および各第２ライナ構成部材(6)の補強壁(13)および周壁部(11)の端面に、それぞれ内部拡大溝(50)(51)を形成する。
ついで、第１ライナ構成部材(5)と各第２ライナ構成部材(6)の周壁部(8)(11)の端面どうしおよび補強壁(9)(13)の端面どうしを当接させた後、第１ライナ構成部材(5)の各内部拡大溝(50)と各第２ライナ構成部材(6)の内部拡大溝(51)とに跨るように、外側から連結部材(44)を密に嵌め入れる。なお、必要に応じて、連結部材(44)を両ライナ構成部材(5)(6)の内部拡大溝(50)(51)の内周面に冶金的に接合するか、あるいは接着する。または、連結部材(44)を両ライナ構成部材(5)(6)の内部拡大溝(50)(51)内に、焼きばめあるいは冷やしばめする。
ついで、上記実施形態１の場合と同様にして、第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の両端部と、両第２ライナ構成部材(6)の周壁部(11)の端部とを摩擦攪拌接合する。このとき、プローブ(22)を第１および第２ライナ構成部材(5)の周壁部(8)(11)の全周にわたって移動させる操作を、第１ライナ構成部材(5)の内部拡大溝(50)の底面と連結部材(44)との接触部から、第２ライナ構成部材(6)の内部拡大溝(51)の底面と連結部材(44)との接触部まで、周壁部(8)の長さ方向にずらして複数回繰り返して行うと、上記のように第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の両端部と、両第２ライナ構成部材(6)の周壁部(11)の端部とを摩擦攪拌接合するとともに、連結部材(44)と両ライナ構成部材(5)(6)の内部拡大溝(50)(51)内周面とを摩擦攪拌接合することが可能になる。
実施形態４においても、実施形態３の場合と同様に、連結部材(44)は全体がアルミニウム製である必要はなく、２以上の構成部材(101)(102)により連結部材(100)を構成し、外端部に位置する構成部材(101)をアルミニウム製とすればよい。この場合、他の構成部材は、ステンレス鋼やその他の鉄合金、銅（銅合金を含む）などの金属、あるいは樹脂により形成しておいてもよい。
また、実施形態４においては、第１および第２ライナ構成部材(5)(6)のすべての補強壁(9)(13)は胴(2)の中心線上で一体化されているが、これに限定されるものではなく、適当な位置で一体化されていてもよい。たとえば２つの補強壁が上記中心線上で一体化され、他の補強壁は上記中心線からずれた位置でいずれかの補強壁に一体化されていてもよい。
上記実施形態２〜４の圧力容器用ライナは、実施形態１の圧力容器用ライナと同様に、周囲の全体が、たとえばカーボン繊維強化樹脂などからなる繊維強化樹脂層(17)で覆われ、高圧圧力容器として用いられる。繊維強化樹脂層は、特許文献１記載の圧力容器用ライナと同様に、補強繊維を両第２ライナ構成部材にかかるようにして第１ライナ構成部材の長さ方向に巻き付けるとともにエポキシ樹脂で含浸固定してなるヘリカル巻補強層と、補強繊維を第１ライナ構成部材(5)の周りに周方向に巻き付けるとともにエポキシ樹脂で含浸固定してなるフープ巻補強層とよりなる。なお、フープ巻補強層は必ずしも必要としない。
また、上記実施形態３および４において、補強壁の数は４つに限定されるものではなく、適宜変更可能である。
また、上記実施形態２〜４の圧力容器用ライナは、１つの第１ライナ構成部材(5)と、２つの第２ライナ構成部材(6)とにより形成されているが、これに限定されるものではなく、一方の鏡板は胴と一体に形成されていてもよい。すなわち、第１ライナ構成部材として、一端が開口するとともに他端が閉鎖された有底筒状体からなりかつ胴と一方の鏡板を構成するものを用いてもよい。この場合、第１ライナ構成部材の開口端部に他方の鏡板を構成するいずれかの第２ライナ構成部材を接合する。第２ライナ構成部材として口金取付部の無いものを用いる場合には、第１ライナ構成部材の鏡板に口金取付部を一体に形成しておく。有底筒状の第１ライナ構成部材は、たとえば鍛造によりつくられる。さらに、第１ライナ構成部材を、その長さ方向に分断された複数のライナ構成部材により構成しておいてもよい。
上記すべての実施形態において、胴、すなわち第１ライナ構成部材(5)の周壁部(8)の横断面形状は円形であるが、これに限定されるものではなく、適宜変更可能であり、たとえば楕円形（数学的に定義されるものだけではなく、円を偏平状につぶしたような形状のものを含む）であってもよい。この場合、第２ライナ構成部材(6)(7)の周壁部(11)(12)の形状もこれに合わせて変更される。
なお、上記すべての実施形態においては、第１ライナ構成部材(5)と第２ライナ構成部材(6)は摩擦攪拌接合されているが、これに限定されるものではなく、その他の適宜な方法、たとえば溶融溶接法、電子ビーム溶接、レーザ溶接法、ＭＩＧ溶接法、ＴＩＧ溶接法などの一般的な溶接法により接合されていてもよい。この場合、実施形態３における嵌入部と内部拡大溝の内周面、および連結部材と内部拡大溝の内周面との接合、ならびに実施形態４における連結部材と内部拡大溝の内周面との接合も溶融溶接、電子ビーム溶接、レーザ溶接、ＭＩＧ溶接、ＴＩＧ溶接などで溶接される。
上記実施形態１〜４の圧力容器用ライナ(1)を有する高圧圧力容器は、燃料水素用圧力容器、燃料電池、および燃料水素用圧力容器から燃料電池に燃料水素ガスを送る圧力配管を備えた燃料電池システムにおける燃料水素用圧力容器として用いられる。燃料電池システムは、燃料電池自動車に搭載される。また、燃料電池システムはコージェネレーションシステムにも用いられる。
また、高圧圧力容器は、天然ガス用圧力容器および天然ガス用圧力容器から天然ガスを送り出す圧力配管を備えた天然ガス供給システムにおける天然ガス用圧力容器として用いられる。天然ガス供給システムは、発電機および発電機駆動装置とともにコージェネレーションシステムに用いられる。また、天然ガス供給システムは、天然ガスを燃料とするエンジンを備えている天然ガス自動車に用いられる。
さらに、高圧圧力容器は、酸素用圧力容器および酸素用圧力容器から酸素ガスを送り出す圧力配管を備えた酸素ガス供給システムにおける酸素用圧力容器として用いられる。
この発明の実施形態１の圧力容器用ライナを示す斜視図である。 図１の圧力容器用ライナを用いた高圧圧力容器の縦断面図である。 図１の圧力容器用ライナを製造する方法を示す斜視図である。 同じく図１の圧力容器用ライナを製造する方法を示す部分拡大断面図である。 この発明の実施形態２の圧力容器用ライナを製造する方法を示し、第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材とを組み合わせる前の部分斜視図である。 同じく第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材とを組み合わせた後の部分斜視図である。 図６のVII−VII線拡大断面図である。 図６のVIII−VIII線拡大断面図である。 この発明の実施形態３の圧力容器用ライナを製造する方法を示し、第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材とを組み合わせる前の部分斜視図である。 同じく第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材とを組み合わせた後の部分斜視図である。 図１０のXI−XI線拡大断面図である。 この発明の実施形態４の圧力容器用ライナを製造する方法を示し、第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材とを組み合わせる前の部分斜視図である。
(1)：圧力容器用ライナ
(2)：胴
(3)(4)：鏡板
(5)：第１ライナ構成部材
(6)(7)：第２ライナ構成部材
(8)：周壁部
(8a)：段部
(9)(9A)(9B)(9C)(9D)：補強壁
(11)(12)：周壁部
(13)(13A)(13B)(13C)(13D)(14)：補強壁
(18)：圧力容器
(20)：摩擦攪拌接合用工具
(22)：プローブ
(30)：切除部
(31)：突出部分
(32)：内部拡大溝
(33)：溝
(34)：係合部
(35)：溝
(36)：係合部
(37)：嵌入部
(40)：内部拡大溝
(41)：内部拡大溝
(42)：嵌入部
(43)：内部拡大溝
(44)(100)：連結部材
(50)：内部拡大溝
(51)：内部拡大溝

Claims (25)

  1. 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなる圧力容器用ライナにおいて、
    両端が開口した筒状体からなりかつ胴を構成する第１ライナ構成部材と、第１ライナ構成部材の両端部に接合されて鏡板を構成する２つの第２ライナ構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材内に、第１ライナ構成部材内を両端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、各第２ライナ構成部材内の第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に、第２ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第１ライナ構成部材の補強壁と第２ライナ構成部材の補強壁とが連結されており、
    第１ライナ構成部材が、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化され、かつ１つの平面内に位置する第１および第２補強壁と、周壁部における第１および第２補強壁の両側部分からそれぞれ上記中心線に向かって伸びかつ中心線上で両補強壁と一体化された第３および第４補強壁とを備えており、第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の第１〜第４補強壁と対応するように設けられた第１〜第４補強壁とを備えており、
    第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか一方のライナ構成部材の周壁部の端部における第１補強壁と第３および第４補強壁との間の部分が切除されて第３および第４補強壁の一側面の端部が周壁部よりも突出させられ、第１および第２補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における両補強壁の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部外周面に開口した内部拡大溝が形成され、第３および第４補強壁の周壁部よりも突出した側面およびこの側面に連なった周壁部の段部に、それぞれ横断面における第３および第４補強壁の長さ方向に伸びる溝が形成されることにより係合部が設けられ、
    第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか他方のライナ構成部材の周壁部の端部における第２補強壁と第３および第４補強壁との間の部分が切除されることにより第３および第４補強壁の一側面の端部が周壁部よりも突出させられ、第１および第２補強壁の端部から周壁部の端部にかけて、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に嵌め入れられる嵌入部が形成され、周壁部における第１補強壁との連接部分、ならびに第３および第４補強壁における第１および第２補強壁との連接部分が、それぞれ嵌入部と同一横断面形状の部分を残して切除され、第３および第４補強壁の周壁部よりも突出した側面およびこの側面に連なった周壁部の段部に、それぞれ横断面における第３および第４補強壁の長さ方向に伸びる溝が形成されることにより係合部が設けられ、
    上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に上記他方のライナ構成部材の嵌入部が嵌め入れられるとともに、両ライナ構成部材の係合部どうしが係合させられている圧力容器用ライナ。
  2. 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなる圧力容器用ライナにおいて、
    一端が開口するとともに他端が閉鎖された有底筒状体からなりかつ胴および一方の鏡板を構成する第１ライナ構成部材と、略椀状でかつ第１ライナ構成部材の開口端部に接合されて他方の鏡板を構成する１つの第２ライナ板構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材内に、その長さ方向に伸びかつ第１ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第２ライナ構成部材内の第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に、第２ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第１ライナ構成部材の補強壁と第２ライナ構成部材の補強壁とが連結されており、
    第１ライナ構成部材が、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化され、かつ１つの平面内に位置する第１および第２補強壁と、周壁部における第１および第２補強壁の両側部分からそれぞれ上記中心線に向かって伸びかつ中心線上で両補強壁と一体化された第３および第４補強壁とを備えており、第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の第１〜第４補強壁と対応するように設けられた第１〜第４補強壁とを備えており、
    第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか一方のライナ構成部材の周壁部の端部における第１補強壁と第３および第４補強壁との間の部分が切除されて第３および第４補強壁の一側面の端部が周壁部よりも突出させられ、第１および第２補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における両補強壁の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部外周面に開口した内部拡大溝が形成され、第３および第４補強壁の周壁部よりも突出した側面およびこの側面に連なった周壁部の段部に、それぞれ横断面における第３および第４補強壁の長さ方向に伸びる溝が形成されることにより係合部が設けられ、
    第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか他方のライナ構成部材の周壁部の端部における第２補強壁と第３および第４補強壁との間の部分が切除されることにより第３および第４補強壁の一側面の端部が周壁部よりも突出させられ、第１および第２補強壁の端部から周壁部の端部にかけて、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に嵌め入れられる嵌入部が形成され、周壁部における第１補強壁との連接部分、ならびに第３および第４補強壁における第１および第２補強壁との連接部分が、それぞれ嵌入部と同一横断面形状の部分を残して切除され、第３および第４補強壁の周壁部よりも突出した側面およびこの側面に連なった周壁部の段部に、それぞれ横断面における第３および第４補強壁の長さ方向に伸びる溝が形成されることにより係合部が設けられ、
    上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に上記他方のライナ構成部材の嵌入部が嵌め入れられるとともに、両ライナ構成部材の係合部どうしが係合させられている圧力容器用ライナ。
  3. 嵌入部が内部拡大溝の内周面に接着されている請求項１または２記載の圧力容器用ライナ。
  4. 嵌入部における内部拡大溝の内周面に接着されている部分の長さが、横断面における第１および第２補強壁の合計長さの１０％以上である請求項３記載の圧力容器用ライナ。
  5. 嵌入部が内部拡大溝内に焼きばめされている請求項１または２記載の圧力容器用ライナ。
  6. 嵌入部が内部拡大溝内に冷やしばめされている請求項１または２記載の圧力容器用ライナ。
  7. 係合部どうしが接着されている請求項１〜６のうちのいずれかに記載の圧力容器用ライナ。
  8. 互いに接着されている係合部の長さが、横断面における第３補強壁および第４補強壁の合計長さの１０％以上である請求項７記載の圧力容器用ライナ。
  9. 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなる圧力容器用ライナにおいて、
    両端が開口した筒状体からなりかつ胴を構成する第１ライナ構成部材と、第１ライナ構成部材の両端部に接合されて鏡板を構成する２つの第２ライナ構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材内に、第１ライナ構成部材内を両端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、各第２ライナ構成部材内の第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に、第２ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第１ライナ構成部材の補強壁と第２ライナ構成部材の補強壁とが連結されており、
    第１ライナ構成部材が、周壁部と、周壁部から内方に伸びて相互に一体化された複数の補強壁とを備えており、各補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝が形成されるとともに、内部拡大溝の一端が周壁部の外周面に開口させられ、
    第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えており、各補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝が形成されるとともに、内部拡大溝の一端が周壁部の外周面に開口させられ、
    第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材の周壁部および補強壁の端面どうしが当接させられるとともに、第１ライナ構成部材の各内部拡大溝内と第２ライナ構成部材の各内部拡大溝内とに跨るように、連結部材が嵌め入れられている圧力容器用ライナ。
  10. 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなる圧力容器用ライナにおいて、
    一端が開口するとともに他端が閉鎖された有底筒状体からなりかつ胴および一方の鏡板を構成する第１ライナ構成部材と、略椀状でかつ第１ライナ構成部材の開口端部に接合されて他方の鏡板を構成する１つの第２ライナ板構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材内に、その長さ方向に伸びかつ第１ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第２ライナ構成部材内の第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に、第２ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第１ライナ構成部材の補強壁と第２ライナ構成部材の補強壁とが連結されており、
    第１ライナ構成部材が、周壁部と、周壁部から内方に伸びて相互に一体化された複数の補強壁とを備えており、各補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝が形成されるとともに、内部拡大溝の一端が周壁部の外周面に開口させられ、
    第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えており、各補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝が形成されるとともに、内部拡大溝の一端が周壁部の外周面に開口させられ、
    第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材の周壁部および補強壁の端面どうしが当接させられるとともに、第１ライナ構成部材の各内部拡大溝内と第２ライナ構成部材の各内部拡大溝内とに跨るように、連結部材が嵌め入れられている圧力容器用ライナ。
  11. 各連結部材が内部拡大溝の内周面に接着されている請求項９または１０記載の圧力容器用ライナ。
  12. 各連結部材における内部拡大溝に接着されている部分の長さが、横断面における各補強壁の長さの１０％以上である請求項１１記載の圧力容器用ライナ。
  13. 各連結部材が内部拡大溝内に焼きばめされている請求項９または１０記載の圧力容器用ライナ。
  14. 各連結部材が内部拡大溝内に冷やしばめされている請求項９または１０記載の圧力容器用ライナ。
  15. 両ライナ構成部材と各連結部材の外端部とがアルミニウムよりなり、両ライナ構成部材と各連結部材の外端部とが、摩擦攪拌接合法、電子ビーム溶接法、レーザ溶接法、ＭＩＧ溶接法またはＴＩＧ溶接法により接合されている請求項９〜１４のうちのいずれかに記載の圧力容器用ライナ。
  16. 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなる圧力容器用ライナにおいて、
    両端が開口した筒状体からなりかつ胴を構成する第１ライナ構成部材と、第１ライナ構成部材の両端部に接合されて鏡板を構成する２つの第２ライナ構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材内に、第１ライナ構成部材内を両端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、各第２ライナ構成部材内の第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に、第２ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第１ライナ構成部材の補強壁と第２ライナ構成部材の補強壁とが連結されており、
    第１ライナ構成部材が、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化されかつ１つの平面内に位置する２つの補強壁と、周壁部から内方に伸びて上記２つの補強壁と一体化された少なくとも１つの補強壁とを備えており、第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えており、
    第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか一方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における両補強壁の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部外周面に開口した内部拡大溝が形成され、同じく他方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁の端部から周壁部の端部にかけて、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に嵌め入れられる嵌入部が形成され、
    第１および第２ライナ構成部材の他の補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、それぞれ横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝が形成されるとともに、内部拡大溝の一端が周壁部の外周面に開口させられ、
    上記一方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁および周壁部の内部拡大溝内に上記他方のライナ構成部材の嵌入部が嵌め入れられるとともに、両ライナ構成部材の周壁部および補強壁の端面どうしが当接させられ、第１ライナ構成部材の他の補強壁および周壁部の内部拡大溝内と第２ライナ構成部材の他の補強壁および周壁部の内部拡大溝内とに跨るように、連結部材が嵌め入れられている圧力容器用ライナ。
  17. 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなる圧力容器用ライナにおいて、
    一端が開口するとともに他端が閉鎖された有底筒状体からなりかつ胴および一方の鏡板を構成する第１ライナ構成部材と、略椀状でかつ第１ライナ構成部材の開口端部に接合されて他方の鏡板を構成する１つの第２ライナ板構成部材とにより形成され、第１ライナ構成部材内に、その長さ方向に伸びかつ第１ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第２ライナ構成部材内の第１ライナ構成部材の補強壁と対応する位置に、第２ライナ構成部材内を一端が開口した複数の空間に仕切る補強壁が固定状に設けられ、第１ライナ構成部材の補強壁と第２ライナ構成部材の補強壁とが連結されており、
    第１ライナ構成部材が、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化されかつ１つの平面内に位置する２つの補強壁と、周壁部から内方に伸びて上記２つの補強壁と一体化された少なくとも１つの補強壁とを備えており、第２ライナ構成部材が、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えており、
    第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか一方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における両補強壁の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部外周面に開口した内部拡大溝が形成され、同じく他方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁の端部から周壁部の端部にかけて、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に嵌め入れられる嵌入部が形成され、
    第１および第２ライナ構成部材の他の補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、それぞれ横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝が形成されるとともに、内部拡大溝の一端が周壁部の外周面に開口させられ、
    上記一方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁および周壁部の内部拡大溝内に上記他方のライナ構成部材の嵌入部が嵌め入れられるとともに、両ライナ構成部材の周壁部および補強壁の端面どうしが当接させられ、第１ライナ構成部材の他の補強壁および周壁部の内部拡大溝内と第２ライナ構成部材の他の補強壁および周壁部の内部拡大溝内とに跨るように、連結部材が嵌め入れられている圧力容器用ライナ。
  18. 嵌入部および各連結部材が内部拡大溝の内周面に接着されている請求項１６または１７記載の圧力容器用ライナ。
  19. 嵌入部および各連結部材における内部拡大溝に接着されている部分の長さが、横断面における補強壁の合計長さの１０％以上である請求項１８記載の圧力容器用ライナ。
  20. 嵌入部および各連結部材が内部拡大溝内に焼きばめされている請求項１６または１７記載の圧力容器用ライナ。
  21. 嵌入部および各連結部材が内部拡大溝内に冷やしばめされている請求項１６または１７記載の圧力容器用ライナ。
  22. 両ライナ構成部材と各連結部材の外端部とがアルミニウムよりなり、嵌入部および各連結部材の外端部と各内部拡大溝の内周面の外端部を構成する周壁部とが、摩擦攪拌接合法、電子ビーム溶接法、レーザ溶接法、ＭＩＧ溶接法またはＴＩＧ溶接法により外側から接合されている請求項１６〜２１のうちのいずれかに記載の圧力容器用ライナ。
  23. 請求項１または２記載の圧力容器用ライナを製造する方法であって、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化され、かつ１つの平面内に位置する第１および第２補強壁と、周壁部における第１および第２補強壁の両側部分からそれぞれ上記中心線に向かって伸びかつ中心線上で両補強壁と一体化された第３および第４補強壁とを備えたアルミニウム製の第１ライナ構成部材と、略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の第１〜第４補強壁と対応するように設けられた第１〜第４補強壁とを備えたアルミニウム製の第２ライナ構成部材とを用意し、
    第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか一方のライナ構成部材の周壁部の端部における第１補強壁と第３および第４補強壁との間の部分を切除して第３および第４補強壁の一側面の端部を周壁部よりも突出させ、同じく一方のライナ構成部材の第１および第２補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における両補強壁の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部外周面に開口した内部拡大溝を形成し、さらに一方のライナ構成部材の第３および第４補強壁の周壁部よりも突出した側面およびこの側面に連なった周壁部の段部に、それぞれ横断面における第３および第４補強壁の長さ方向に伸びる溝を形成することにより係合部を設け、
    第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか他方のライナ構成部材の周壁部の端部における第２補強壁と第３および第４補強壁との間の部分を切除して第３および第４補強壁の一側面の端部を周壁部よりも突出させ、同じく他方のライナ構成部材の第１および第２補強壁の端部から周壁部の端部にかけて、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に嵌め入れられる嵌入部を形成し、同じく他方のライナ構成部材の周壁部における第１補強壁との連接部分、ならびに第３および第４補強壁における第１および第２補強壁との連接部分を、それぞれ嵌入部と同一横断面形状の部分を残して切除し、さらに上記他方のライナ構成部材の第３および第４補強壁の周壁部よりも突出した側面およびこの側面に連なった周壁部の段部に、それぞれ横断面における第３および第４補強壁の長さ方向に伸びる溝を形成することにより係合部を設け、
    上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に上記他方のライナ構成部材の嵌入部を嵌め入れるとともに、両ライナ構成部材の係合部どうしを係合させて両ライナ構成部材の周壁部どうしを当接させ、
    第１ライナ構成部材の周壁部と第２ライナ構成部材の周壁部との当接部分に、両者に跨るように外側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、両ライナ構成部材とプローブとを相対的に移動させることによって、プローブを両ライナ構成部材の周壁部の全周にわたって移動させ、両ライナ構成部材の周壁部どうし、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内周面と上記他方のライナ構成部材の嵌入部、および両ライナ構成部材の係合部どうしを摩擦攪拌接合する圧力容器用ライナの製造方法。
  24. 請求項９または１０記載の圧力容器用ライナを製造する方法であって、周壁部と、周壁部から内方に伸びて相互に一体化された複数の補強壁とを備えたアルミニウム製の第１ライナ構成部材、および略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えたアルミニウム製の第２ライナ構成部材とを用意し、
    両ライナ構成部材の各補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝をそれぞれ形成するとともに、これらの内部拡大溝の一端をそれぞれ周壁部の外周面に開口させ、
    第１ライナ構成部材の内部拡大溝と第２ライナ構成部材の内部拡大溝とに跨って嵌め入れられ、かつ少なくとも外端部がアルミニウムからなる連結部材を用意し、
    第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材の周壁部および補強壁の端面どうしを当接させるとともに、第１ライナ構成部材の各内部拡大溝内と第２ライナ構成部材の各内部拡大溝内とに跨るように連結部材を嵌め入れ、
    第１ライナ構成部材の周壁部と第２ライナ構成部材の周壁部との当接部分に、両者に跨るように外側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、両ライナ構成部材とプローブとを相対的に移動させることによって、プローブを両ライナ構成部材の周壁部の全周にわたって移動させ、両ライナ構成部材の周壁部どうしおよび両ライナ構成部材と連結部材とを摩擦攪拌接合する圧力容器用ライナの製造方法。
  25. 請求項１６または１７記載の圧力容器用ライナを製造する方法であって、筒状の周壁部と、周壁部から中心線に向かって内方に伸びて中心線上で相互に一体化されかつ１つの平面内に位置する２つの補強壁と、周壁部から内方に伸びて上記２つの補強壁と一体化された少なくとも１つの補強壁とを備えたアルミニウム製の第１ライナ構成部材、および略椀状の周壁部と、周壁部内に、第１ライナ構成部材の補強壁と対応するように設けられた複数の補強壁とを備えたアルミニウム製の第２ライナ構成部材を用意し、
    第１および第２ライナ構成部材のうちいずれか一方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における両補強壁の長さ方向に伸びるとともに両端が周壁部外周面に開口した内部拡大溝を形成し、同じく他方のライナ構成部材の同一平面内に位置する２つの補強壁の端部から周壁部の端部にかけて、上記一方のライナ構成部材の内部拡大溝内に嵌め入れられる嵌入部を形成し、
    第１および第２ライナ構成部材の他の補強壁の端面から周壁部の端面にかけて、横断面における補強壁の長さ方向に伸びる内部拡大溝をそれぞれ形成するとともに、これらの内部拡大溝の一端をそれぞれ周壁部の外周面に開口させ、
    第１ライナ構成部材の上記他の補強壁の内部拡大溝と第２ライナ構成部材の上記他の補強壁の内部拡大溝とに跨って嵌め入れられ、かつ少なくとも外端部がアルミニウムからなる連結部材を用意し、
    上記一方のライナ構成部材における同一平面内に位置する２つの補強壁および周壁部の内部拡大溝内に上記他方のライナ構成部材における同一平面内に位置する２つの補強壁および周壁部の嵌入部を嵌め入れるとともに、両ライナ構成部材の周壁部および補強壁の端面どうしを当接させ、さらに第１ライナ構成部材における他の補強壁および周壁部の各内部拡大溝内と第２ライナ構成部材における他の補強壁および周壁部の内部拡大溝内とに跨るように連結部材を嵌め入れ、
    第１ライナ構成部材の周壁部と第２ライナ構成部材の周壁部との当接部分に、両者に跨るように外側から摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、両ライナ構成部材とプローブとを相対的に移動させることによって、プローブを両ライナ構成部材の周壁部の全周にわたって移動させ、両ライナ構成部材の周壁部どうしおよび両ライナ構成部材と連結部材とを摩擦攪拌接合する圧力容器用ライナの製造方法。
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