JP2008101677A

JP2008101677A - 高圧ガス容器

Info

Publication number: JP2008101677A
Application number: JP2006283974A
Authority: JP
Inventors: Shingo Okamoto; 伸吾岡本; Mutsuya Yamamoto; 睦也山本; Koichi Hosokawa; 光一細川; Masao Nakano; 正雄中野; Kanji Hanaoka; 寛司花岡
Original assignee: CHUGOKU KOGYO CO Ltd; Hiroshima University NUC
Current assignee: CHUGOKU KOGYO CO Ltd; Hiroshima University NUC
Priority date: 2006-10-18
Filing date: 2006-10-18
Publication date: 2008-05-01

Abstract

【課題】樹脂製ライナーのボス部の変形に伴い口金部との隙間拡大により生ずるガス漏れを防止し、また、樹脂製ライナーのボス部と口金部の構造が簡単な高圧ガス容器を提供する。
【解決手段】高圧ガス容器１００は、樹脂製ライナー１０と、樹脂製ライナー１０を補強する繊維強化層２０と、樹脂製ライナー１０のボス１３の内周面に挿入されガス機器が接続される口金３０と、を有する高圧ガス容器１００であって、口金３０は、ボス内周面に挿入される軸部にボス端面に当接するフランジ部３３が設けられた接続金具３１と、接続金具３１と一体となってボス外周面及び端面を押圧する押圧金具４０と、を有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、樹脂製ライナーが繊維強化樹脂で強化された高圧ガス容器に係り、特に自動車用燃料タンク等に使用される高圧ガス容器に好適な口金構造を有する高圧ガス容器に関する。

環境問題の重要な対策の一つとして水素ガス等を燃料とする自動車が検討されている。そのような自動車に搭載する燃料タンクとして35MPa、さらには70MPa以上の高圧ガス容器が検討されており、軽量であるということから樹脂製ライナーが繊維強化樹脂で強化された高圧ガス容器が注目されている。

このような高圧ガス容器はその口金部にバルブ等のガス機器が接続され、そのガス機器を制御することにより高圧ガス容器内に充填された水素等の高圧ガスが使用に供される。そして、ガス機器は黄銅やステンレス鋼等の金属が使用されるため、口金部は、一般にアルミニウムやステンレス鋼等の金属が使用される。このため、口金が装着される樹脂製ライナーのボス部分は、そのような金属等に比較して歪み量が大きく、硬度及び強度が劣る樹脂であるため、ボス部分のクリープ現象、ボスと口金が接着された部分の剥離、ボス部分の変形に関するシール性不良等により生ずる高圧ガスの漏れの問題がある。

このような問題に対し、たとえば特許文献１に、繊維強化合成樹脂からなる中空容器本体と概本体から突出した開口部を有する耐圧容器であって、開口部の外側部に凹部を設け、該凹部に環状体を分割した形状の取付治具を配置し、該取付治具に蓋材を固定してなる耐圧容器が提案されている。

特許文献２に、端部に取付穴を有する合成樹脂製のライナーと、前記取付穴を貫通する筒状のボス部及び該ボス部の外周に突設されて前記ライナーの内面に当接するフランジ部を含む口金とを備えた圧力容器において、前記ライナーは、前記口金に触れない状態で成形されたものであり、前記口金は、前記フランジ部と前記ライナーの内面との間又は前記ボス部と前記取付穴の内周面との間にシール部材を介して、前記ライナーに取り付けられた圧力容器が提案されている。また、特許文献３に、互いに隣設された一対の隣設部材と、弾性を有し、前記一対の隣設部材の隣設部位をシールするためのシール部材と、前記一対の隣設部材の隣設部位において前記一対の隣設部材の少なくとも一方に設けられ、当該一対の隣設部材の少なくとも一方より硬度が高くされた高硬度部と、を備えたタンクが提案されている。

また、特許文献４に、金具が合成樹脂製のライナーに対して気体を内包する内側とそれに相対する外側に存在し、ネジ締結機構により合成樹脂製のライナーを挟み込む形態をとり、内側と外側の金具部材がそれぞれ一体の部品から構成され、内側金具部材の外周面と合成樹脂製ライナーの内周面との間もしくは外側金具部材の内周面とライナー外周面との間の少なくとも１カ所にリップパッキンを用いたシール機構を有する圧力容器が提案されている。

特開2001-317697号公報特開2000-291887号公報特開2005-48919号公報特開2005-265138号公報

しかし、従来のこのような高圧ガス容器においては、樹脂製ライナーのボスの内周面に挿入されバルブ等のガス機器が接続される口金部分と、ボスの外周面に設けられた口金部分とにより一体となってボス部分が挟持される構造になっているが、該ボス部分は、高圧ガスによる引張力によって収縮するので、口金との接触面に隙間を生じやすくガス漏れしやすい構造になっているという問題がある。

また、特許文献１に提案された高圧ガス容器は、ボス部分に強度を低下させるような凹凸が設けられ、さらに、樹脂製ライナーのない強化樹脂層のみからなる容器が含まれており、自動車の燃料タンク用に使用可能な程度の高圧ガス容器には必ずしも適していないという問題がある。特許文献２〜４に提案された高圧ガス容器のボス及び口金部分は複雑な構造をしており、品質性能を確保するのが容易でないという問題がある。

本発明は、係る従来の問題点に対し、樹脂製ライナーのボス部の変形に伴い口金部との隙間拡大により生ずるガス漏れを防止し、また、樹脂製ライナーのボス部と口金部が簡単な構造をしている高圧ガス容器を提案することを目的とする。

本発明に係る高圧ガス容器は、樹脂製ライナーと、該樹脂製ライナーを補強する繊維強化層と、前記樹脂製ライナーのボスの内周面に挿入されガス機器が接続される口金と、を有する高圧ガス容器であって、前記口金は、前記ボス内周面に挿入される軸部に該ボス端面に当接するフランジ部が設けられた接続金具と、該接続金具と一体になって前記ボス外周面及び端面を押圧する押圧金具と、を有する。

上記発明において、押圧金具は、外周部にテーパねじを有する分割リングと、該分割リングに螺合するナットからなるものとすることができる。

樹脂製ライナーは、そのボスの外周部等間隔に複数の凸条リブが設けられているのがよく、また、ボスの端部にフランジ部が設けられているのがよい。

樹脂製ライナーのボスの内周面と接続金具の軸部の当接面又は/及びボス端面と接続金具のフランジ部の当接面にシール機構が設けられているのがよい。そして、シール機構は、押圧金具のボス押圧面内であってボスの内周部に設けられているのがよい。

また、接続金具は、樹脂製ライナーのボスの内周径より大きく樹脂製ライナーの鏡部内側面に密着するフランジ部が設けられているのがよい。

本発明に係る高圧ガス容器は、樹脂製ライナーのボス及びその周囲の変形に伴いボスと口金部との隙間拡大により生ずるガス漏れを防止することができる。また、樹脂製ライナーのボスと口金部との構造が簡単であるから、品質の確保に優れ、製造上また経済上好ましい。

以下、本発明に係る高圧ガス容器の実施の形態を図面を基に説明する。図１は、本発明に係る高圧ガス容器の一部断面図である。図２は、図１の部分拡大断面図である。本高圧ガス容器100は、図１に示すように、樹脂製ライナー10と、樹脂製ライナー10を補強する繊維強化層20と、樹脂製ライナー10のボス13の内周面に挿入されガス機器が接続される口金30と、を有する。そして、口金30は、ボス内周面に挿入される軸部32にボス13の端面に当接するフランジ部33が設けられた接続金具31と、接続金具31と一体となってボス外周面及び端面を押圧する押圧金具40と、を有している。

樹脂製ライナー10は、図３に示すように、胴部11、鏡部12及びボス13の公知の構成からなるが、本発明においては、ボス13の外周部等間隔に凸条リブ14を複数個設けるのがよい。これにより、ボス13の強度向上および以下に説明する分割リング41の回り止めを実現することができる。なお、本例においては、凸条リブ14は２個所（180°間隔）に設けられている。

この樹脂製ライナー10は、ガスバリア性に優れる単層又は多層の合成樹脂層から構成される。樹脂製ライナー10の材質は、エポキシ樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリプロピレン樹脂、エチレン−ビニルアルコール共重合体等の各種樹脂を使用することができる。いずれの樹脂を使用するかは、高圧ガス容器の仕様等によって適宜選択される。

繊維強化層20は、いわゆる繊維強化樹脂からなり、樹脂製ライナー10に使用される材質の樹脂と同等の材質の液状樹脂を、炭素繊維、ガラス繊維糸、ポリアラミド繊維等の繊維に付着させたものを樹脂製ライナー10に巻き付け、乾燥・固化させて構成することができる。いずれの材質の繊維を使用するかは、高圧ガス容器の仕様等によって適宜選択される。また、繊維の巻き付け方についても、ヘリカル巻き、あるいはヘリカル巻きとフープ（パラレル）巻きからなる複合巻きのいずれをも使用することもできる。

口金30は、上述のように、軸部32とフランジ部33からなる接続金具31と押圧金具40を有して構成されている。接続金具31の軸部32の内周部には、図２に示すように、高圧ガスが出し入れされるガス穴34が設けられ、そのガス穴34には、バルブ等のガス機器が接続される所定サイズの接続ねじ35が設けられている。また、軸部32の外周部にはシールリング溝36が設けられている。そして、そのシールリング溝内には、バックアップリング62により支持されたシールリング61が挿入され、軸部32の外周面とボス13の内周面との隙間をシーリングするシール機構60が設けられている。

シール機構60は、図２の記号Mで示す押圧金具40のボス押圧面内18であってボス13の内周部に設けるのがよい。このボス押圧面内18は、繊維強化層20及び押圧金具40により強固に保持され、その内部に圧縮力を作用させている部分であるからシーリング部の膨張によるガス漏れを防止することができる。なお、シール機構60は、複数設けることができる。

接続金具31のフランジ部33には、図２に示すように、所要個数の穴37が設けられ、以下に説明するように、接続金具31と分割リング41を固定する緩止ボルト39の通し穴になっている。穴37は、長穴又はバカ穴とするのがよい。

押圧金具40は、図２に示すように、分割リング41とナット51からなり、分割リング41の外周面に設けられたテーパねじ43とナット51の内周面に設けられたテーパねじ53が螺合するようになっている。分割リング41は、ボス13の外周部等間隔に設けられた凸条リブ14の間に配置され、ナット51にはスパナをかける面取部55が設けられている。なお、分割リング41には、穴37に対応した位置に緩止ボルト39用のねじ45が設けられている。

このような構成により、所定のトルクでナット51を締め付けることができ、ナット51を締め付けていくと、分割リング41の内径が縮径し、接続金具31の軸部32及びフランジ部33と分割リング41とが一体になってボス13が外周及び端部から押圧され、ボス13には圧縮力が作用するようになる。この圧縮力により、ボス13の膨張を抑えてガス漏れを防止することができる。また、ボス13の硬度を高めてシール性を向上させることができる。

なお、上記高圧ガス容器100は以下のようにして作製される。すなわち、まず、樹脂製ライナー10のボス13の内周面に、シールリング61及びバックアップリング62が嵌入された接続金具31の軸部32が挿入される。つぎに、分割リング41をボス13の凸条リブ14の間に配置し、ナット51を所定トルクで締め上げた後、緩止ボルト39により接続金具31と分割リング41を一体に結合させる。そして、樹脂を付着させた繊維を樹脂製ライナー10及びナット51に巻き付け、これを乾燥固化させて繊維強化層20を形成する。以上により、高圧ガス容器100が作製される。

以上、本発明に係る高圧ガス容器100について説明した。本発明に係る高圧ガス容器100においては、ボス13に予め圧縮力が作用しているので、高圧ガス容器に充填された高圧ガスのガス圧で樹脂製ライナー10が膨張するとき、ボス部分の変形が抑制されガス漏れを防止することができる。また、本高圧ガス容器100のボス13、口金30、それらの結合構造等は簡単な構造をしており、品質確保の上で好ましい。

本発明は、上記の実施例に限定されない。たとえば、図４に示す高圧ガス容器110のように、ボス13の端面部にフランジ部15を設けた構造にすることができる。この場合は、高圧ガスにより生ずる口金30がボス13から飛び出る方向の力をフランジ部15で受けることができるので好ましい。また、図４に示すように、フランジ部15の上面にシール機構65を設け、シール機構60及び65により気密性を向上させることができる。なお、シール機構65は、図１に示すボス13の端面に設けることもできる。

また、図５に示す高圧ガス容器120のように、接続金具31の軸部32の下端部にフランジ部38を設けることができる。この場合、フランジ部38は、樹脂製ライナー10の鏡部12の内面部と接着又は融着により密着させるのがよい。これにより、気密性を向上させることができる。なお、フランジ部38を設けるとともに、シール機構65を設ける場合は、図５に示すように、軸部32とフランジ部33とを分割タイプにすることができる。

本発明に係る高圧ガス容器の一部断面図である。図１の部分拡大図である。樹脂製ライナーの一部断面図である。他の実施例に係る高圧ガス容器の一部断面図である。他の実施例に係る高圧ガス容器の一部断面図である。

符号の説明

10 樹脂製ライナー
11 胴部
12 鏡部
13 ボス
14 凸条リブ
15 フランジ部
18 ボス押圧面内
20 繊維強化層
30 口金
31 接続金具
32 軸部
33 フランジ部
34 ガス穴
35 接続ねじ
36 シールリング溝
37 穴
38 フランジ部
39 緩止ボルト
40 押圧金具
41 分割リング
43 テーパねじ
45 ねじ
51 ナット
53 テーパねじ
55 面取部
60 シール機構
61 シールリング
62 バックアップリング
65 シール機構
100、110、120 高圧ガス容器

Claims

樹脂製ライナーと、該樹脂製ライナーを補強する繊維強化層と、前記樹脂製ライナーのボスの内周面に挿入されガス機器が接続される口金と、を有する高圧ガス容器であって、
前記口金は、前記ボス内周面に挿入される軸部に該ボス端面に当接するフランジ部が設けられた接続金具と、該接続金具と一体となって前記ボス外周面及び端面を押圧する押圧金具と、を有する高圧ガス容器。
押圧金具は、外周部にテーパねじを有する分割リングと、該分割リングに螺合するナットからなることを特徴とする請求項１に記載の高圧ガス容器。
樹脂製ライナーは、そのボスの外周部等間隔に複数の凸条リブが設けられていることを特徴とする請求項１又は２に記載の高圧ガス容器。
樹脂製ライナーは、そのボスの端部にフランジ部が設けられていることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の高圧ガス容器。
樹脂製ライナーのボスの内周面と接続金具の軸部の当接面又は/及びボス端面と接続金具のフランジ部の当接面にシール機構が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の高圧ガス容器。
シール機構は、押圧金具のボス押圧面内であってボスの内周部に設けられていることを特徴とする請求項５に記載の高圧ガス容器。
接続金具は、樹脂製ライナーのボスの内周径より大きく樹脂製ライナーの鏡部内側面に密着するフランジ部が設けられていることを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の高圧ガス容器。