JP2001153296A - 耐圧容器の製造方法及び耐圧容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 内殻と口金との密着性が良好であり、両者の
界面近傍での内殻の残留応力が全く又は殆ど無い耐圧容
器と、その製造方法を提供する。 【解決手段】 口金６のフランジ３１に放射方向の凹条
３６を設けておき、この口金６を内殻２と一体化させ
る。内殻２は相対配置とされた内殻支持装置６０，７０
によって回動可能に支持される。コンプレッサ６８から
内殻２内に所定圧のエアを供給し、内殻２を内部からエ
アで加圧した状態にてモータ７４を駆動して内殻２を回
転させ、フィラメント供給装置８０から熱硬化性樹脂を
含浸したフィラメント８１を送り出し、内殻２の外周に
巻き付ける。このフィラメント８１の巻付に際し、継手
６９を内殻２に向って押圧し口金６を内殻２に押し付け
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、ＣＮＧ（圧縮天然
ガス）等の各種圧縮ガス、ＬＮＧ（液化天然ガス）、Ｌ
ＰＧ（液化石油ガス）等の各種液化ガス、その他の各種
加圧物質を充填するための耐圧容器とその製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】ＣＮＧ等の収容に用いられる耐圧容器の
製造方法として、ＣＮＧ等を透過させない合成樹脂製の
内殻と、６００ｋｇ／ｃｍ^２の耐圧規格を満たす外層の
ＦＲＰ（繊維強化樹脂）補強層よりなる外殻とを有した
ものがある。

【０００３】この耐圧容器を製造するには、まず、回転
成形法等により内殻を合成樹脂により成形する。この内
殻の成形に併せて、又は内殻の成形後に口金を内殻の鏡
板部（軸方向の両端面）の中央に装着する。その後、内
殻の外周にエポキシ樹脂等を付着させたカーボン等の補
強繊維をヘリカル巻き及びフープ巻きしてＦＲＰ補強層
を巻付形成した後、該内殻及びＦＲＰ補強層を例えば約
８０℃の恒温槽に入れ、該ＦＲＰ補強層の樹脂を加熱硬
化させて外殻を成形する。

【０００４】上記のＦＲＰ補強層の巻付工程においては
両端の口金を支持して口金及び内殻を回転させるのであ
るが、このＦＲＰ補強層を巻付けるに際し、口金と内殻
との界面において滑りが生じるおそれがある。

【０００５】特開平７−１５８７９７号公報には、口金
のフランジに通孔を穿設し、内殻成形時に該通孔に内殻
構成樹脂を流入させて口金と内殻との結合力を高めるこ
とが記載されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このようにフランジに
通孔を設け、内殻構成樹脂を該通孔に流入させて口金と
内殻とを一体化させた場合、この樹脂の冷却収縮時に該
通孔内の樹脂と口金端面に沿う樹脂との間に剪断応力が
生じ、内殻に残留応力を発生させ、強度上の短所になる
おそれがある。

【０００７】本発明は、このような局所的な残留応力を
全く又は殆ど生じさせることなく、ＦＲＰ補強層巻付工
程時の口金と内殻との間の滑りを解消した耐圧容器とそ
の製造方法を提供することを目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の耐圧容器の製造
方法は、内殻の軸方向の端部の外側に口金が配置される
ように内殻を合成樹脂により成形する工程と、該内殻を
該口金部分で保持しつつ該内殻の外面を覆うＦＲＰ補強
層を巻付形成する巻付工程と、該ＦＲＰ補強層の含浸樹
脂を硬化させて外殻を形成する工程とを有する耐圧容器
の製造方法において、前記口金の端面のうち内殻に接す
る端面に放射方向に延在する凹条又は凸条を設けたこと
を特徴とするものである。

【０００９】本発明の耐圧容器は、内殻の軸方向の端面
に口金が配置され、該内殻の外周にＦＲＰ補強層を巻付
形成した耐圧容器において、該口金の端面のうち内殻に
接する端面に放射方向に延在する凹条又は凸条を設けた
ことを特徴とするものである。

【００１０】かかる本発明の耐圧容器及びその製造方法
では、この口金の端面のうち内殻に接する端面に放射方
向に延在する凹条又は凸条を設けてもよい。このように
放射方向の凹条又は凸条を設けることにより、ＦＲＰ補
強層巻付工程における口金と内殻との界面での滑りが防
止される。また、この凹条又は凸条の延在方向は内殻の
樹脂の冷却収縮方向（ひけ方向）と合致するため、両者
の界面近傍において内殻に残留応力が全く又は殆ど生じ
ないようになる。

【００１１】

【発明の実施の形態】図１は実施の形態に係る方法によ
り製造された耐圧容器の側面図、図２は図１のII―II線
に沿う断面図、図３、図４は内殻の製造方法を示す断面
図、図５は口金の斜視図及び断面図、図６，７は鍔状部
の形成方法を示す断面図、図８，９，１０はフィラメン
トワインディング工程の説明図である。なお、図９，１
０は図８の要部の拡大断面図である。

【００１２】この耐圧容器１は、内殻２及び外殻３より
なる容器本体４と、この容器本体４の流体の流通用の開
口５に装着された口金６と、内殻２の内周面から延出し
この口金６の中央の貫通孔７をライニングしている筒状
部１０と、この筒状部１０に連なり口金６の先端面をラ
イニングする鍔状部１１等よりなる。

【００１３】なお、口金６の外周に刻設された雄ネジに
ナット８が螺着され、外殻３を外側から係止している。

【００１４】この内殻２は熱可塑性合成樹脂よりなるも
のであり、例えば図３，４のように熱可塑性合成樹脂よ
りなる筒状のパリソン２０をその中に気体をブローパイ
プ２４から送り込みながら金型２１，２２で挟むことに
よりブロー成形される。

【００１５】図４の符号２５，２６は金型２１，２２に
よってピンチオフされたパリソン切断片を示す。このブ
ロー成形に際し、図４の通り、ブローパイプ２４の周囲
に筒状部１０を形成する。

【００１６】このように成形された内殻２の上下のエン
ド部（鏡板部）に図５に示す口金６を装着する。なお、
内殻２の成形時に口金６を金型２１，２２に装着してお
くインサート成形法を採用しても良い。

【００１７】口金６は、内殻２のエンド部に重なるフラ
ンジ部３１と、このフランジ３１から立ち上るパイプ部
３２とを有している。このフランジ３１の内殻２のエン
ド部に重なる面には放射方向に延在する凹条３６が設け
られている。この実施の形態では、凹条３６は扇形とな
っているが、略等幅の溝にて構成されてもよい。また、
この凹条の代わりに凸条を設けても良い。

【００１８】なお、口金６の凹条３６と接する内殻２の
表面部分に凹条３６が嵌合する凸部を設けておけば口金
６と内殻２の固定は良好となる。

【００１９】パイプ部３２の先端面には周回溝３５が座
ぐり状に設けられており、この周回溝３５の内周側には
円環状の凸部３４が周設されている。この凸部３４は口
金６の先端面よりも後退している。

【００２０】この口金６は、孔３３内に筒状部１０を挿
入させ、フランジ部３１を内殻２のエンド部に重ね合わ
せるようにして内殻２に装着される。この際、筒状部１
０は孔３３から突出する。なお、金型に口金６をセット
してからブローするインサート成形の場合は、内殻２の
構成樹脂が口金６の孔７の内面に沿って膨張する。

【００２１】このように口金６を備えた内殻２を図６の
如く鍔状部形成用のホルダ４７，４８にて挟持する。こ
のホルダ４７，４８には、後述の第２の金型５２を受け
入れる凹部４９が設けられている。

【００２２】ホルダ４７，４８の図の上方に鍔状部１１
を形成するためのプレス装置５０が配置されている。こ
のプレス装置５０は、パイプよりなるマンドレル５５
と、このマンドレル５５に外嵌した筒状のプランジャ５
１と、このプランジャ５１に外嵌した筒状のシリンダ５
２と、このシリンダ５２の外周に配置された金型ホルダ
５３とを有している。このシリンダ５２には、口金６の
上端の外周縁に係合する切欠状の周回段部５４が設けら
れている。また、マンドレル５５にはヒータ５６が設け
られている。

【００２３】図６の通り、このヒータ５６及び筒状部１
０の先端外周に配置されたヒータ５７によって該筒状部
１０の先端部分を加熱する。次いで、ヒータ５７を退去
させた後、図７の通りシリンダ５２を突出させ、口金６
の上端に係合させる。この場合、口金６の先端が周回段
部５４に入り込む。なお、シリンダ５２の内周面と周回
溝３５の外周壁面とは、同一直径であり、面一状の連続
面を形成する。

【００２４】次に、プランジャ５１を前進させ、筒状部
１０の先端部分をプレスし、該先端部分を形成していた
熱可塑性合成樹脂を口金６の先端部分の周回溝３５内に
押し込むようにして鍔状部１１を形成する。前記凸部３
４は口金６の先端面よりも後退しているので、この鍔状
部１１は該凸部３４を覆う。

【００２５】なお、上記の口金を金型にセットしてブロ
ーするインサート成形により口金６と内殻２とを一体化
させる場合には、ブロー成形用の金型から口金６のパイ
プ部３２の先端を突出させておき、プレス装置のシリン
ダ５２を予めブロー時に口金６のパイプ部３２の先端に
装着しておく。ブローにより孔７から樹脂を突出させ、
この突出部分をプランジャ５１でプレスすることにより
同様に鍔状部１１が形成される。ただし、この場合は、
その後鍔状部１１の中央を穿孔する。

【００２６】このようにして口金６を一体化させた内殻
２を形成した後、シリンダ５２及びプランジャ５１を後
退させ、ホルダ４７，４８（インサート成形の場合には
金型）を左右に開くことにより、鍔状部１１を有した内
殻２が得られる。

【００２７】得られた内殻２の外周に、図８〜１０に示
す通り、フィラメントワインディング法等によって外殻
を形成することにより耐圧容器が製造される。

【００２８】図８の通り、内殻２の両端の口金６が、相
対配置された内殻支持装置６０，７０によって回動可能
に支持される。

【００２９】図９の通り、内殻支持装置６０は、支持ブ
ロック６１と、該支持ブロック６１にベアリング６２を
介して回転自在に支持された回転体６３と、この回転体
６３の軸心方向孔６４に連通するようにブロック６１に
設けられたエア通路６５と、この孔６４及びエア通路６
５をシールするシール部材６６とが設けられている。こ
のエア通路６５に耐圧エアホース６７を介してコンプレ
ッサ６８から加圧エアが供給される。

【００３０】なお、ベアリング６２はスライド方向に進
退可能とされており、エア圧が図９の右端面に加えられ
ることにより該回転体６３は図９の左方向に押圧され
る。

【００３１】この支持ブロック６１は図８の左右方向に
進退可能とされており、内殻２を着脱するときには支持
ブロック６１が図８の右方に退動し、内殻２を保持（チ
ャック）するときには支持ブロック６１が図８の左方に
前進する。

【００３２】図１０の通り、内殻支持装置７０は、支持
ブロック７１に回転体７３をベアリング７２によって回
転自在に設置し、この回転体７３をモータ７４によって
回転駆動するようにしたものである。

【００３３】回転体６３，７３にはそれぞれテーパ形の
断面非円形（例えば四角形、六角形、スター形断面形状
等）の凹穴６３ａ，７３ａが設けられている。この凹穴
６３ａ，７３ａと同一断面形状の継手６９，７９を前記
口金６に螺着し、この継手６９，７９を凹穴６３ａ，７
３ａに挿入し、係合させる。図９の通り、継手６９には
軸心線方向にエア通路孔６９ａが貫設されている。

【００３４】コンプレッサ６８から内殻２内に所定圧の
エアを供給し、内殻２を内部からエアで加圧した状態に
てモータ７４を駆動して内殻２を回転させる。前記の通
り、このエア圧により回転体６３が図９の左方に押圧さ
れ、各口金６のフランジ３１の端面が内殻２に押し付け
られる。この状態で、フィラメント供給装置８０から熱
硬化性樹脂を含浸したフィラメント８１を送り出し、内
殻２の外周に巻き付ける。口金６が内殻２に押し付けら
れると共に、口金６の凹条３１と内殻２とが係合してい
るため、口金６と内殻２とは界面で滑ることなく一体に
回転する。

【００３５】ヘリカル巻き及びテープ巻きを所定厚さに
施した後、モータ７４及びコンプレッサ６８を停止し、
ブロック６１を退動させ継手６９，７９を回転体６３，
７３から取り外し、次いで継手６９，７９を内殻２から
取り外す。

【００３６】次いで、この内殻２の一方の口金６にブラ
インドキャップ（図示略）を装着すると共に他方の口金
６にエアフィードホース（図示略）を装着した後、熱処
理装置に供給する。エアフィードパイプを介して内殻２
内に所定のエア圧をかけた状態で加熱し、内殻２のフィ
ラメントに付着した熱硬化性合成樹脂を硬化させる。こ
のように内殻２を内方から加圧した状態で熱硬化処理を
施すことにより、熱硬化処理工程において内殻２が収縮
することがなく、内殻２と外殻３とが密着した耐圧容器
が製造される。

【００３７】なお、特に本発明を限定するものではない
が、フィラメントワインディングあるいは熱硬化処理工
程においては内殻２内を０．５〜３気圧とくに０．８〜
２．５気圧とりわけ１．０〜２気圧程度に保持するのが
好ましい。

【００３８】上記実施の形態にあっては、フィラメント
ワインディング工程において内殻２内を加圧状態として
いるため、口金６を内殻２に押し付けるに際し、内殻２
にこれと反対方向に力を内側から加え、口金６と内殻２
とを密着させる効果が得られる。

【００３９】また、フィラメントワインディング工程に
おいて内殻２内を加圧状態としたことにより、フィラメ
ントワインディングによって内殻２に締付力が加えられ
ても内殻２が全く又は殆ど縮径しないという効果も奏さ
れる。なお、熱硬化処理工程にあっては双方の口金６に
ブラインドキャップを装着して内部を密閉してから加熱
し、内部のエアを熱膨張させることによって内殻２内を
加圧状態としても良い。

【００４０】本発明において、内殻を構成する樹脂材料
としては、例えばポリエチレン、架橋ポリエチレン、ポ
リプロピレン、ポリアミド類、ＡＢＳ樹脂、ポリエチレ
ンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリ
アセタール、ポリカーボネートなどを用いることができ
る。この内殻合成樹脂は補強繊維を含んでいてもよく、
補強繊維としては、後述の外殻の場合と同様のものを用
いることができる。繊維長は２〜１０ｍｍ程度の短繊維
が好適である。なお、内殻の成形法は、回転成形、圧縮
成形法、射出成形法などブロー以外の方法であっても良
い。

【００４１】外殻は、フィラメントワインディング法の
ほかにテープワインディング法によって形成されても良
い。

【００４２】外殻の補強繊維としては、炭素繊維、ガラ
ス繊維、有機高弾性率繊維（例えばポリアミド繊維）な
どを用いることができる。

【００４３】外殻形成用の樹脂としては、エポキシ樹
脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フ
ェノール樹脂などの熱硬化性樹脂が挙げられる。

【００４４】

【発明の効果】以上の通り、本発明によると、口金との
接触界面近傍における内殻の残留応力が全く又は殆ど無
い耐圧容器を製造することができる。本発明によれば、
ＦＲＰ補強層巻付工程で内殻と口金と界面の滑りが防止
されるので、耐圧容器の製造効率も良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施の形態に係る方法により製造された耐圧容
器の側面図である。

【図２】図１のII―II線に沿う断面図である。

【図３】内殻の製造方法を示す断面図である。

【図４】内殻の製造方法を示す断面図である。

【図５】（ａ）図は口金の上方からの斜視図、（ｂ）図
は口金の下方からの斜視図、（ｃ）図は口金の断面図で
ある。

【図６】鍔状部の形成方法を示す断面図である。

【図７】鍔状部の形成方法を示す断面図である。

【図８】フィラメントワインディング工程を示す側面図
である。

【図９】図８の右側の支持ブロックの断面図である。

【図１０】図８の左側の支持ブロックの断面図である。

【符号の説明】

１ 耐圧容器 ２ 内殻 ３ 外殻 ６ 口金 １０ 筒状部 １１ 鍔状部 ２０ パリソン ３１ フランジ部 ３５ 周回溝 ３６ 凹条 ４７，４８ 内殻のホルダ ５０ プレス装置 ５１ プランジャ ５２ シリンダ ５３ 金型ホルダ ５４ 段部 ５５ マンドレル ６０，７０ 内殻支持装置 ６１，７１ 支持ブロック ６２，７２ ベアリング ６３，７３ 回転体 ６７ エアホース ６８ コンプレッサ ６９，７９ 継手 ８０ フィラメント供給装置 ８１ フィラメント

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内殻の軸方向の端部の外側に口金が配置
   されるように内殻を合成樹脂により成形する工程と、 該内殻を該口金部分で保持しつつ該内殻の外面を覆うＦ
   ＲＰ補強層を巻付形成する巻付工程と、 該ＦＲＰ補強層の含浸樹脂を硬化させて外殻を形成する
   工程とを有する耐圧容器の製造方法において、 前記口金の端面のうち内殻に接する端面に放射方向に延
   在する凹条又は凸条を設けたことを特徴とする耐圧容器
   の製造方法。
2. 【請求項２】 内殻の軸方向の端面に口金が配置され、
   該内殻の外周にＦＲＰ補強層を巻付形成した耐圧容器に
   おいて、該口金の端面のうち内殻に接する端面に放射方
   向に延在する凹条又は凸条を設けたことを特徴とする耐
   圧容器。