JPH1113995A - プラスチックライナーｆｒｐ圧力容器の口金構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 比較的簡単な構成でもってシール材の交換を
容易になし得るとともに、気密性に優れたプラスチック
ライナーＦＲＰ高圧容器の口金構造を提供する。 【解決手段】 口金１を、中心部の貫通孔７内周面に雌
ネジ８が形成され且つ一端に抜け止め用のフランジ６が
形成された内側口金具３とバルブ取り付け用金属製付属
品４とで構成するとともに、前記内側口金具３のフラン
ジ側をプラスチックライナー17の口部20内に配置するよ
うにしてその外周面をプラスチックライナー口部20で被
覆し、更にその外周面をＦＲＰヘリカル層18で被覆する
一方、前記プラスチックライナー口部20の被覆層21の先
端と前記バルブ取り付け用金属製付属品４との間に弾性
シール材14を介在せしめてバルブ取り付け用金属製付属
品４を内側口金具３の雌ネジ８に螺合させてなる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラスチックライ
ナーＦＲＰ圧力容器の口金構造に関し、詳細には、液化
石油ガス（ＬＰＧ）等の燃料用、及び空気呼吸器等の医
療・防災用の圧力容器等に採用される、プラスチックラ
イナーを用いたＦＲＰ圧力容器の口金構造に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】以前から、上記燃料用及び医療・防災用
の圧力容器には、主に鋼製容器が用いられてきた。しか
しながら、鋼製容器は重く、これら容器はしばしば運搬
して使用されるために、その軽量化が強く望まれてき
た。この要望に対する解決策として、ＦＲＰ（繊維強化
プラスチック）容器が開発された。最初のＦＲＰ容器と
して、アルミ合金ライナーの外側をＦＲＰで補強した容
器が開発された。本容器は、前記鋼製容器に比較して 1
/3〜 1/2程度に軽量化される。しかし、アルミ合金ライ
ナーを製作するためのコストが若干高いことが問題であ
った。このため、最近になって、ライナーを、比較的安
価に製作できるプラスチックで成型しその外側をＦＲＰ
で補強したプラスチックライナーＦＲＰ容器が開発され
ている。このプラスチックライナーＦＲＰ容器は、アル
ミ合金ライナーＦＲＰ容器とほぼ同等の軽量性（鋼製容
器重量の 1/3〜 1/2）を有し、アルミ合金ライナーＦＲ
Ｐ容器よりも安価である。

【０００３】上記プラスチックライナーＦＲＰ圧力容器
は、例えば図６に示すように、プラスチックライナー3
1、ＦＲＰヘリカル層32、ＦＲＰフープ層33、及び口金3
4で構成されている。プラスチックライナー31は通常、
ブロー成型法、回転成型法等で造られる。また、ＦＲＰ
ヘリカル層32とＦＲＰフープ層33はフィラメント・ワイ
ンディング法（ＦＷ法）により成形される。具体的に
は、繊維束（繊維を数千本束ねたもの）に樹脂を含浸さ
せ糸状に成形したフィラメントを、張力を作用させなが
らプラスチックライナー31に順次巻き付けて成形され
る。

【０００４】上記プラスチックライナーＦＲＰ圧力容器
には、容器完成後に圧力計、金属製バルブ等の付属品を
取り付ける必要があるため、容器の口部35に通常、鋼あ
るいはアルミ合金等の金属製口金34が取り付けられてい
る。その取り付け構造は、最初の頃のものでは、図６に
示すように、まずプラスチックライナー31を成型し、そ
の後、ライナー31の円筒状の口部35に、口部外周形状に
合うように作られた金属製口金34をはめ込み、更にその
金属製口金34をＦＲＰヘリカル層32で巻き付けて固定す
る構造になっている。

【０００５】また、ごく最近のプラスチックライナーＦ
ＲＰ容器の口金構造としては、例えば特開平 6− 42698
号公報に提案されているものがある。この提案の口金構
造は、図７（同公報の図４に該当）に示すように、プラ
スチックライナー41を成型する際に、金属製口金42をイ
ンサート成型し、金属製口金42のフランジ部分43をライ
ナー口部を形成する上リップ44と下リップ45間に埋め込
む。その後、ＦＲＰヘリカル層46で金属製口金42を包み
込むように巻き付けた構造になっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上述したプラスチック
ライナーＦＲＰ圧力容器の口金構造が果たすべき重要な
役割の一つに、容器内ガスを密閉、シールすることがあ
る。通常、ヘリカル層やフープ層を形成するＦＲＰとし
てはガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）が用いら
れているが、ＧＦＲＰ層は気密性が無いので、図６、図
７に示した口金構造の場合、何れもプラスチックライナ
ー31、41と金属製口金34、42の接面部間に一部でも隙間
（ガスが通り抜けることができる隙間）が生じると、容
器内ガスが外部へ漏れることになる。図６、図７に示し
た従来の口金構造の場合、たとえ容器製作直後に前記し
たような隙間が無くても、バルブの取り付け取り外しや
容器への内容ガス充填の繰り返し、使用・運搬時の振
動、温度変化の繰り返し等によって、徐々に隙間が生じ
ることがあり、容器の気密性に問題がある。

【０００７】上記のような問題を解決するために、図８
に示すように、プラスチックライナー51と金属製口金52
の境界部にゴム製のシート53を挟み込んで、その上から
ＦＲＰヘリカル層54で巻き付け、気密性を図る方法が取
られることもあったが、この場合も、バルブの取り付け
取り外しや容器への内容ガス充填の繰り返し、使用・運
搬時の振動、温度変化の繰り返し等によりゴムシート53
が劣化をきたし、ゴムシート53のシール性が減少して、
やはり容器内ガスが外部へ漏れることがあった。更に、
このようなゴムシート53はＦＲＰヘリカル層54で外側か
ら押さえ固められているため、劣化しても交換が不可能
であり、修理して再利用ができないため容器寿命が短く
なり全体としてコストアップとなる。

【０００８】本発明は、上述した事情に基づいてなされ
たものであって、その目的は、比較的簡単な構成でもっ
てシール材の交換を容易になし得るとともに、気密性に
優れたプラスチックライナーＦＲＰ高圧容器の口金構造
を提供するものである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明に係るプラスチックライナーＦＲＰ高圧容
器の口金構造は、口金を、中心部の貫通孔内周面に雌ネ
ジが形成され且つ一端に抜け止め用のフランジが形成さ
れた内側口金具とバルブ取り付け用金属製付属品とで構
成するとともに、前記内側口金具のフランジ側をプラス
チックライナーの口部内に配置するようにしてその外周
面をプラスチックライナー口部で被覆し、更にその外周
面をＦＲＰヘリカル層で被覆する一方、前記プラスチッ
クライナー口部の被覆層の先端と前記バルブ取り付け用
金属製付属品との間に弾性シール材を介在せしめてバル
ブ取り付け用金属製付属品を内側口金具の雌ネジに螺合
させてなるものである。

【００１０】そして、上記プラスチックライナーＦＲＰ
圧力容器の口金構造においては、プラスチックライナー
の外表面が凹凸の粗面に形成されてあってもよい。

【００１１】また、上記プラスチックライナーＦＲＰ圧
力容器の口金構造においては、内側口金具の外周面をプ
ラスチックライナー口部で被覆した後、その外周面に外
側口金具を取り付け、その外側口金具の外周面をＦＲＰ
ヘリカル層で被覆してあってもよい。この場合、外側口
金具は、その内外周面が凹凸の粗面に形成されてあって
もよい。

【００１２】また、上記プラスチックライナーＦＲＰ圧
力容器の口金構造においては、弾性シール材がＯリング
であってもよい。また内側口金具の少なくとも胴部外周
面に凹凸の粗面が形成されてあってもよい。

【００１３】本発明では、内側口金具は、そのフランジ
側をプラスチックライナーの口部内に配置するようにし
てその外周面をプラスチックライナー口部で被覆され、
更にその外周面をＦＲＰヘリカル層で被覆されているの
で、プラスチックライナーの内周面が内側口金具の外周
面に押圧され、接面部間の気密が高まる。その上更に、
プラスチックライナー口部の被覆層の先端と前記バルブ
取り付け用金属製付属品との間に弾性シール材を介在せ
しめてバルブ取り付け用金属製付属品を内側口金具の雌
ネジに螺合させているので、万一前記接面部間の気密性
に異常がきたしても、弾性シール材により気密が維持さ
れ、容器内ガスが外部へ漏れる心配がない。また、弾性
シール材は、バルブ取り付け用金属製付属品を内側口金
具に取り付ける際にプラスチックライナー口部の被覆層
の先端に配置して取り付けているだけなので、劣化した
際の交換が容易であり、圧力容器寿命の向上が図れる。
なお、弾性シール材としては、市販されているＯリング
などでよく、Ｏリングであれば、コスト的にも経済的で
ある。

【００１４】また、内側口金具の外周面をプラスチック
ライナー口部で被覆した後、その外周面に外側口金具を
取り付け、その外側口金具の外周面をＦＲＰヘリカル層
で被覆するとよく、このように、プラスチックライナー
口部を内側口金具と外側口金具の間で挟むように取り付
けることで、より気密性を高めることができ上記作用効
果をより効果的に享受できる上に、プラスチックライナ
ー口部の保護効果が期待できる。この場合、外側口金具
はしばり嵌め、あるいは締め込みによって取り付ける構
成とすることが望ましい。

【００１５】また、プラスチックライナーの外表面を凹
凸の粗面に形成することで、プラスチックライナーとＦ
ＲＰ層との密着性を高めることができ、プラスチックラ
イナーがＦＲＰ層内で空回りするのを防止することがで
きる。また、内側口金具の少なくとも胴部外周面や、外
側口金具の内外周面を凹凸の粗面に形成することで、内
側口金具の外周面とプラスチックライナーとの間、プラ
スチックライナーと外側口金具の内周面との間及び外側
口金具の外周面とＦＲＰヘリカル層との間でそれぞれ空
回りするのを防止することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は、本発明に係るプラスチック
ライナーＦＲＰ圧力容器の口金構造の断面説明図であ
る。図において、１は口金、２はプラスチックライナー
ＦＲＰ圧力容器を示す。

【００１７】口金１は、内側口金具３とバルブ取り付け
用金属製付属品４で構成され、内側口金具３は、断面円
形の胴部５とその胴部５の下部に形成されたフランジ６
を有するとともに、その中心部に貫通孔７が形成されそ
の貫通孔７の内周面に雌ネジ８が形成されている。ま
た、バルブ取り付け用金属製付属品４は、外形が大径部
９と小径部10の２段に形成され、小径部10には雄ネジ11
が形成され、また中心部には貫通孔12が形成されその貫
通孔12の大径部９側内には接続ネジ13（例えばバルブや
圧力計などを接続するためのネジ）が形成されている。
更に大径部９の小径部10との段部下端面にはＯリング14
を装着するための溝15が形成され、その溝15の外壁16の
内周径は内側口金具３の胴部５の外径より大径に形成さ
れている。そして、内側口金具３の雌ネジ８にバルブ取
り付け用金属製付属品４の雄ネジ11をねじ込むことで口
金１が構成されている。

【００１８】プラスチックライナーＦＲＰ圧力容器２
は、プラスチックライナー17の外側にＦＲＰヘリカル層
18とＦＲＰフープ層19を積層して構成され、その一部に
開口部（口部）20が形成され口金１が取り付けられる。

【００１９】上記口部20への口金１の取り付け構造は、
まず、内側口金具３をフランジ６側を口部20内に配置し
てその胴部５の外周面にプラスチックライナー17による
被覆層21を密着して形成し、更にその被覆層21の外周面
に、被覆層21を胴部５の外周面に押圧するようにしてＦ
ＲＰヘリカル層18を形成して、内側口金具３を口部20内
に取り付けた後、溝15にＯリング14を装着したバルブ取
り付け用金属製付属品４を、その小径部10の雄ネジ11を
前記内側口金具３の雌ネジ８にねじ込み構成される。こ
のとき、Ｏリング14の径は胴部５の外径より大きなもの
が使用され、被覆層21の上端面と当接するように溝15内
に配置されている。

【００２０】従って、本発明に係るＦＲＰ製高圧容器の
口金構造は上記の如く構成されるので、内側口金具３の
胴部５に密着させて形成したプラスチックライナー17に
よる被覆層21の上端面とバルブ取り付け用金属製付属品
４の大径部９の段部下端面との間にＯリング14を介在せ
しめてバルブ取り付け用金属製付属品４を内側口金具３
にねじ込むことができ、胴部５と被覆層21との接面部間
に万一気密性に異常をきたしても、Ｏリング14により気
密が維持され、容器内ガスが外部へ漏れる心配がない。
また、また、Ｏリング14は、バルブ取り付け用金属製付
属品４を内側口金具３に取り付ける際に口部20の被覆層
21の上端面に配置して取り付けているだけなので、劣化
した際の交換が容易であり、圧力容器寿命の向上が図れ
る。

【００２１】図２は、本発明に係るプラスチックライナ
ーＦＲＰ圧力容器の口金構造の別の実施形態の断面説明
図である。本実施形態に示すものは、上記実施形態の図
１に示す口部20を構成するプラスチックライナー17によ
る被覆層21の外周に図３に示す外側口金具22を設け、こ
の外側口金具22の外周面をＦＲＰヘリカル層18で被覆し
た構成とする他は、上記実施形態と基本的に同構成のも
のであって、外側口金具22は、内側口金具３との間に被
覆層21をわずかに締めつけ得る大きさで、断面円形状の
胴部23とその胴部23の下部に形成されたフランジ24を有
するとともに、胴部23とフランジ24を通して開口25が形
成され、ボルト・ナット26により締めつけ可能に構成さ
れている。

【００２２】従って、図２、図３に示す本発明に係るＦ
ＲＰ製高圧容器の口金構造では、内側口金具３の胴部５
に密着させてプラスチックライナー17による被覆層21を
形成した後、この被覆層21の外周に外側口金具22を取り
付けボルト・ナット26を締め込み開口25を閉じること
で、外側口金具22の胴部23と内側口金具３の胴部５との
間で被覆層21をわずかに押圧して取り付けることがで
き、より気密性が高まり、上記図１に示す実施形態の作
用効果をより効果的に享受できる上に、外側口金具22が
被覆層21の損傷を防止する保護機能を果たす。

【００２３】なお、上記実施形態では、外側口金具22の
開口25を１箇所設けた例を説明したが、２箇所設けて２
つ割りに構成してもよい。

【００２４】また、上記実施形態では、プラスチックラ
イナー17の外表面が平滑な場合を例として説明したが、
外表面が凹凸な粗面に形成されてあってもよく、粗面に
形成することで、外側のＦＲＰヘリカル層18との間で摩
擦抵抗、回転に対する抵抗を増すことができ、プラスチ
ックライナー17をＦＲＰヘリカル層18内で空回りするの
を防止できる。

【００２５】また、上記実施形態では、内側口金具３の
胴部５としては、胴部５の外周面が平滑な場合を例とし
たが、図４に示すように、胴部５の外周面、更にはフラ
ンジ６の外周面にローレット加工による凹凸27、及び／
又は、切削等の加工による切り欠き溝28が形成されてあ
ってもよく、このような粗面とすることで、内側口金具
３の外周面とプラスチックライナー17による被覆層21の
内周面間の摩擦抵抗、回転に対する抵抗を増すことがで
き、これにより、バルブ等取り付け時のトルク作用によ
る内側口金具３が被覆層21内で空回りすることを防ぐこ
とができる。

【００２６】また、内側口金具３の胴部５と口部20の被
覆層21との間に接着剤を介在させてもよく、例えば、内
側口金具３をアルミ合金、ライナーをポリエチレンで形
成した場合には、両者に良く接着する樹脂として、エポ
キシ樹脂、ポリビニルエーテル、アクリル樹脂、ポリア
ミド樹脂、ニトリルフェノリック、ニトリルゴムなどが
好適に使用できる。

【００２７】また更に、外側口金具22についても内外周
面が平滑な場合を例としたが、本発明はこの例に限定さ
れるものではなく、内外周面にローレット加工による凹
凸等が形成されてあってもよいし、あるいは外周面は図
５に示すように胴部23にスパナ掛けのように平面部が形
成されてあってもよい。このような面とすることで、外
側口金具22の内周面とプラスチックライナー17による被
覆層21の外周面間、外側口金具22の外周面とＦＲＰヘリ
カル層18の内周面間の摩擦抵抗、回転に対する抵抗を増
すことができ、これにより、外側口金具22の空回りを防
止できると同時に、より効果的にプラスチックライナー
17をＦＲＰヘリカル層18内で空回りするのを防止するこ
とができる。

【００２８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るプラ
スチックライナーＦＲＰ圧力容器の口金構造であれば、
内側口金具の外周面をプラスチックライナー口部で被覆
し、更にその外周面をＦＲＰヘリカル層で被覆している
ので、プラスチックライナーの内周面が内側口金具の外
周面に押圧、密着しているので、その接面部間の気密が
高まる上に、プラスチックライナー口部の被覆層の先端
とバルブ取り付け用金属製付属品との間に弾性シール材
（Ｏリング等）を介在せしめてバルブ取り付け用金属製
付属品を内側口金具の雌ネジに螺合させているので、万
一前記接面部間の気密性に異常がきたしても、弾性シー
ル材により気密が維持され、容器内ガスが外部へ漏れる
心配がない。また、弾性シール材は、バルブ取り付け用
金属製付属品を内側口金具に取り付ける際にプラスチッ
クライナー口部の被覆層の先端に配置して取り付けてい
るだけなので、劣化した際の交換が容易であり、圧力容
器寿命の向上を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るプラスチックライナーＦＲＰ圧力
容器の口金構造の断面説明図である。

【図２】本発明に係るプラスチックライナーＦＲＰ圧力
容器の口金構造の別の実施形態の断面説明図である。

【図３】本発明に係る外側口金具の上面図である。

【図４】本発明に係る内側口金具の説明図であって、ａ
は胴部を粗面とした場合、ｂはフランジを合わせて粗面
とした場合の斜視図である。

【図５】本発明に係る外側口金具の別の実施態様の斜視
図である。

【図６】従来技術のＦＲＰ圧力容器の口金構造の断面説
明図である。

【図７】従来技術の別のＦＲＰ圧力容器の口金構造の断
面説明図である。

【図８】従来技術の別のＦＲＰ圧力容器の口金構造の断
面説明図である。

【符号の説明】

１：口金 ２：プラスチックライナーＦ
ＲＰ圧力容器 ３：内側口金具 ４：バルブ取り付け用金属製
付属品 ５：胴部 ６：フランジ
７：貫通孔 ８：雌ネジ ９：大径部 1
0：小径部 11：雄ネジ 12：貫通孔 1
3：接続ネジ 14：Ｏリング 15：Ｏリングの装着溝 1
6：外壁 17：プラスチックライナー 1
8：ＦＲＰヘリカル層 19：ＦＲＰフープ層 20：開口部（口部） 2
1：被覆層 22：外側口金具 23：胴部 2
4：フランジ 25：開口 26：ボルト・ナット 2
7：凹凸 28：切り欠き溝

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 口金を、中心部の貫通孔内周面に雌ネジ
   が形成され且つ一端に抜け止め用のフランジが形成され
   た内側口金具とバルブ取り付け用金属製付属品とで構成
   するとともに、前記内側口金具のフランジ側をプラスチ
   ックライナーの口部内に配置するようにしてその外周面
   をプラスチックライナー口部で被覆し、更にその外周面
   をＦＲＰヘリカル層で被覆する一方、前記プラスチック
   ライナー口部の被覆層の先端と前記バルブ取り付け用金
   属製付属品との間に弾性シール材を介在せしめてバルブ
   取り付け用金属製付属品を内側口金具の雌ネジに螺合さ
   せてなることを特徴とするプラスチックライナーＦＲＰ
   圧力容器の口金構造。
2. 【請求項２】 プラスチックライナーの外表面が凹凸の
   粗面に形成されてなる請求項１記載のプラスチックライ
   ナーＦＲＰ圧力容器の口金構造。
3. 【請求項３】 請求項１又は２記載のプラスチックライ
   ナーＦＲＰ圧力容器の口金構造において、内側口金具の
   外周面をプラスチックライナー口部で被覆した後、その
   外周面に外側口金具を取り付け、その外側口金具の外周
   面をＦＲＰヘリカル層で被覆してなるプラスチックライ
   ナーＦＲＰ圧力容器の口金構造。
4. 【請求項４】 弾性シール材がＯリングである請求項
   １、２又は３記載のプラスチックライナーＦＲＰ圧力容
   器の口金構造。
5. 【請求項５】 内側口金具の少なくとも胴部外周面に凹
   凸の粗面が形成されてなる請求項１、２又は３記載のプ
   ラスチックライナーＦＲＰ圧力容器の口金構造。
6. 【請求項６】 請求項３記載のプラスチックライナーＦ
   ＲＰ圧力容器の口金構造において、外側口金具の内外周
   面が凹凸の粗面に形成されてなるプラスチックライナー
   ＦＲＰ圧力容器の口金構造。