JP2002211558A - ステンレス製容器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 接合部のシール性に優れ、適正な接合強度を
有し、かつ、迅速な接合が行えることで低コストなステ
ンレス製容器を提供する。また、適正幅のフランジを形
成することで、小型化され、軽量化されたステンレス製
容器を提供する。 【解決手段】 ステンレス鋼板を成形してなり外周部に
フランジ１１、１２を有する複数の容器部材１０、２０
から構成され、それらのフランジ１１、１２を重ね合わ
せて接合することにより形成されたステンレス製容器１
において、フランジ１１、１２の接合は、主にレーザ溶
接によって行ない、そのフランジ１１、１２の全長の一
部であって高い接合強度を必要とする高強度部位３１を
抵抗溶接によって行なう。また、フランジ１１、１２
は、高強度部位３１を他の部位３２より幅広く形成す
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、ステンレス鋼板か
ら成形された容器部材を接合してなるステンレス製容器
に関し、詳しくはその接合方式に関する。

【０００２】

【従来の技術】鋼板を接合して形成される容器は、種々
のものが存在し、様々な分野で用いられている。それら
の中でも、内容物として例えば可燃性の液体を貯溜する
目的の容器は、その内容物が漏れ出さないという高い密
閉性、外部からの力によって容易に破損しないといった
充分な強度、容易に腐食されないという耐食性等が要求
される。このような目的の容器の一例として、自動車用
の燃料タンクが挙げられ、屋外環境下での使用、走行時
の振動の影響等の要因も加わることから、この自動車用
燃料タンクには、上記特性に関して、特に厳しい要求が
なされる。これまで軟鋼板から形成されていた各種容器
であっても、上記特性の高まる要求の中、素材の変更を
迫られ、ステンレス製の容器に置き換えられようとする
動向も存在する。

【０００３】鋼板を接合して形成される容器は、例え
ば、半容器（中空容器を半割にしたようなもの）形状の
容器部材を接合して形成されるもの多く、上述した自動
車用燃料タンクも、通常、そのように形成される。この
場合、プレス等によって開口部にフランジを有する半容
器を成形し、そのフランジどうしを重ね合わせ、そのフ
ランジ部分を接合して中空の容器が形成されるのが一般
的である。その際のフランジ部分の接合は、実開平２−
２３６号公報、特開平６−４７５７２号公報等に示すよ
うに、ローラシーム溶接、あるいは、レーザ溶接によっ
て行われていた。

【０００４】ローラシーム溶接は、抵抗溶接の１種であ
り、回転する２つの円盤状のローラ電極間にその重ねた
フランジ部を通過させ、そのローラにより板厚方向に加
圧挟持しつつ通電することで接合されるという方式の溶
接である。薄板の重ね合わせ接合に好んで用いられ、接
合強度が高く、接合部におけるシール性にも優れるとい
うメリットを有する。

【０００５】ところが、ローラシーム溶接は、上記ロー
ラ電極が容器に干渉するため、その接合部となるフラン
ジを幅広く形成しなければならないという欠点を抱え
る。このことは、内容量に比較してその分だけ容器が大
型化してしまい、また、容器が重くなってしまう。例え
ば、狭いスペースに装備される自動車用燃料タンク等の
場合には、幅広く突出するフランジ部の存在により、設
計上の大きな制約を受けることに加え、自動車本来の目
標である軽量化も図れなくなる。さらに、大きな熱量が
接合部に投入されるローラシーム溶接の場合、接合部が
大きく歪むという問題が生じる。

【０００６】これに対し、レーザ溶接は、比較的薄板の
溶接に好んで用いられ、ローラシーム溶接と同様にシー
ル性に優れるとともに、入熱量が小さく、比較的迅速な
接合が可能である。したがって、接合作業にかかる時間
も短く、その点で低コストの容器となり、さらに、上記
ローラシーム溶接の場合と異なり、レーザガンが容器に
干渉することなく、フランジの幅を小さくできるという
メリットをも有する。

【０００７】ところが、レーザ溶接の場合は、形成され
るビードが１ｍｍ程度のしかなく、ローラシーム溶接に
比較して接合幅が小さいことから、接合強度の点で劣る
ことになる。液体が内容される容器にあっては、重ね合
わされたフランジを引き剥がそうとする力が働き、その
力に対する接合強度は特に低くなってしまう。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明者は、鋭意研究
の結果、フランジを有するステンレス鋼板製の容器部材
をフランジ部で接合してなる容器において、その接合方
式を適正なものとすることにより、その接合部から内容
物が漏れ出ないというシール性および充分なる接合強度
の両者を確保しつつ、迅速な接合が可能となるとの知見
を得た。また、接合方式の違いにより、フランジ幅を適
正に管理できるとの知見を得た。

【０００９】本発明は、その知見に基づいてなされたも
のであり、接合部のシール性に優れ、適正な接合強度を
有し、かつ、迅速な接合が行えることで低コストなステ
ンレス製容器を提供することを課題とする。そして、ま
た、適正幅のフランジを形成することで、小型化され、
軽量化されたステンレス製容器を提供することを課題と
している。

【００１０】

【課題を解決するための手段】（１）本発明のステンレ
ス製容器は、ステンレス鋼板を成形してなり外周部にフ
ランジを有する複数の容器部材から構成され、それらの
フランジを重ね合わせて接合することにより形成された
ステンレス製容器であって、前記フランジの接合は、主
にレーザ溶接によって行われ、かつ、そのフランジの全
長の一部であって高い接合強度を必要とする高強度部位
が抵抗溶接によって行われていることを特徴とする（請
求項１に対応）。つまり、本発明のステンレス製容器
は、接合部となる容器部材のフランジ部の接合を、レー
ザ溶接と抵抗溶接とを複合化して、詳しくは接合部の部
位によって接合方式を異ならせて行うものである。

【００１１】レーザ溶接は、上述したように、接合部の
高いシール性を得られる接合方式であることに加え、迅
速であるというメリットを有する。したがって、これら
のメリットを活かすべく、主たる接合方式としてレーザ
溶接を採用する。また、入熱量の少ないレーザ溶接を採
用することで、接合部の大きな歪みを軽減できる。ちな
みに、レーザ溶接は、ＣＯ₂レーザ、ＹＡＧレーザ等、
実用的なレーザ溶接であればその種類を限定するもので
はない。

【００１２】接合部の接合強度を確保するには、レーザ
溶接だけでは不充分である。これに対して、抵抗溶接は
接合面積を大きくできることから、本発明のステンレス
容器では、接合強度確保の目的で抵抗溶接をも採用す
る。しかし、接合部のすべての部位に対して行うのでは
なく、目的とする強度が達成できる範囲で、接合部とな
るフランジの全長のうちの一部を高強度部位として設定
し、その部分に抵抗溶接を施している。

【００１３】このことにより、その接合部から内容物が
漏れでないというシール性および充分なる接合強度の両
者を確保しつつ、迅速な接合が可能となり、本発明のス
テンレス製容器は、接合部のシール性に優れ、適正な接
合強度を有し、かつ、低コストなステンレス製容器とな
る。

【００１４】本発明のステンレス製容器で採用する抵抗
溶接は、その種類を特に限定するものではなく、一般の
鋼板に適用できる溶接方式、例えば、スポット溶接、ロ
ーラーシーム溶接、プロジェクション溶接等を採用する
ことができる。フランジ部の形状、その部位に必要とな
る強度等を勘案して、適切なものを採用すればよい。

【００１５】（２）本発明のステンレス容器において、
フランジ部の接合方式の複合態様には、大きく分けて２
つの態様ある。その一つは、前記レーザ溶接がフランジ
の全長にわたって行われている態様（請求項２に対応）
であり、もう一つは、前記レーザ溶接がフランジの全長
のうち前記高強度部位を除く部位に行われ、前記抵抗溶
接がローラシーム溶接であり、そのレーザ溶接とそのロ
ーラシーム溶接とが繋ぎ合わさるように行われている態
様（請求項３に対応）である。

【００１６】前者の複合態様は、容器内の密閉性を確保
すべく、フランジの全長にわたってレーザ溶接を行う。
そして、目的とする強度を得るべく、必要となる部位、
つまり高強度部位にのみ、補強的に抵抗溶接を行うもの
である。必要最少限の箇所にだけ抵抗溶接を行うこと
で、強度上最適設計のステンレス製容器となる。ちなみ
に、レーザ溶接と抵抗溶接が併用される部位において
は、フランジ幅方向位置において、抵抗溶接位置は、レ
ーザ溶接位置の外側であってもよく、また、内側であっ
てもよい。

【００１７】後者の複合態様は、高強度部位のレーザ溶
接を省略する態様である。抵抗溶接にローラシーム溶接
を行えば、その部分の接合強度に加えてシール性も確保
される。したがって、高強度部位以外の部位をレーザ溶
接で行い、両溶接の溶接線が繋がるように接合すれば、
フランジ部全体のシール性が充分に確保できる。本態様
のものは、高強度部位に相当する長さだけレーザ溶接の
溶接長を短くできることから、より迅速な接合が可能と
なる。

【００１８】（３）接合部の充分なるシール性および適
正な接合強度を得つつ接合作業の迅速性を達成するとい
う目的の他に、本発明では、容器の小型化、軽量化をも
目的とすることができる。その目的は、前記フランジを
前記高強度部位が他の部位より幅広く形成されている態
様（請求項４に対応）で実施することにより達成でき
る。

【００１９】上述したようにレーザ溶接では、接合デバ
イスを容器材料に非接触で行え、そのデバイスであるレ
ーザガンは小さいことから、容器外壁の近傍を溶接する
場合であっても、そのレーザガンが容器材料に干渉する
ことがない。したがって、レーザ溶接される部位は、フ
ランジの幅を小さくすることが可能である。これに対
し、ローラシーム溶接等の抵抗溶接では、接合デバイス
であるローラ電極等の制約を受け、容器外壁の近傍を溶
接する場合に容器材料に干渉する。このことから、フラ
ンジ幅を大きくし、容器外壁から離れた位置を溶接しな
ければならない。

【００２０】本態様のステンレス製容器では、上記高強
度部位にのみ抵抗溶接を行い、他の部位についてはレー
ザ溶接だけを行っている。したがって、その部位は、フ
ランジの幅を小さくすることができる。容器外壁から突
出するように形成されるフランジ部の突出代を、その部
分だけでも小さくできることから、本態様のステンレス
製容器では、同じ内容量の容器であっても、小型化およ
び軽量化が図れることになる。

【００２１】（４）高強度部位として設定する部位の長
さ、位置、箇所数等は、容器に要求される特性に応じて
決定すればよく、特に限定するものではない。高強度部
位を多くすれば接合強度は増し、逆に、高強度部位を少
なくすれば、接合作業の迅速性がより達成され、容器の
小型化、軽量化もより達成される。最適強度においてで
きるだけの接合作業迅速性、容器の小型化、軽量化を図
るという点に鑑みれば、前記高強度部位を前記フランジ
の全長の３０％以下とする態様（請求項５に対応）で実
施することが望ましい。

【００２２】また、容器外周の全域にわたってフランジ
が存在するような場合は特にそうであるが、前記高強度
部位を複数箇所に存在させるような態様（請求項６に対
応）で実施することが望ましい。容器全体の接合強度を
考えた場合、補強的に抵抗溶接を行う高強度部位を散在
させたほうが、全高強度部位の長さが同じであっても接
合強度が高くなることから、高強度部位をより少なくす
ることができる。したがってこの態様のステンレス容器
では、より作業の迅速性、容器の小型化、軽量化が図れ
ることになる。なお、容器外周の全域にわたってフラン
ジが存在し高強度部位を複数箇所に設ける場合、容器全
体における接合強度を高くするためには、少なくとも向
かい合う２箇所に高強度部位を設けることが望ましい。

【００２３】形状が角型をなすステンレス容器も多数存
在する。かかる容器では、容器部材が角型の半容器をな
し、その半容器を接合して容器を形成するのが一般的で
ある。その場合、コーナー部に存在するフランジの部分
が前記高強度部位となる態様（請求項７に対応）で実施
することが望ましい。角型容器の場合、その半容器を分
離しようとする向きに力が加わるときには、コーナー部
にかかる力が大きい。したがって、コーナー部のフラン
ジに抵抗溶接を行ってその部分の強度上げれば、容器全
体における接合部の接合強度は効率的に高くなる。

【００２４】（５）本発明のステンレス製容器はその用
途を特に限定するものではない。気体、液体、固体のい
ずれを収容する容器であっても構わない。例えば、自動
車部品にあっては、燃料タンク、触媒コンバータ、マフ
ラー等の容器部品に適用することができる。これらの中
でも、燃料タンクは、その内容物がガソリン等の可燃性
液体であり、苛酷な環境下での耐久性が要求されてい
る。したがって、本発明のステンレス製容器は、この自
動車用燃料タンクとして用いる態様（請求項８に対応）
で実施した場合、接合部の良好なシール性、充分なる接
合強度の確保、小型化、軽量化といった上記効果をいか
んなく発揮することができる。

【００２５】

【発明の実施の形態】以下に、本発明のステンレス製容
器の一実施形態を、２つの半容器から構成される角型の
自動車用燃料タンクを例にとって、図をも参照しつつ、
詳しく説明する。

【００２６】図１に、本発明の実施形態である自動車用
燃料タンクの斜視を示す。本実施形態の自動車用燃料タ
ンク１は、主に、ステンレス鋼板を成形してなりそれぞ
れ容器を半割にしたような形状を有する上部容器部材１
０と下部容器部材２０とから構成されており、両者を接
合して容器が形成される。図２に、この自動車用燃料タ
ンク１の接合部断面を示す。上部容器部材１０および下
部容器部材２０には、それぞれ開口部の縁に全周にわた
ってフランジ１１、２１が形成されており、両フランジ
１１、２１を重ね合せ、その部分を接合することで、上
部容器部材１０と下部容器部材２０とが接合される。な
お、フランジ１１、１２とも互いに同じ形状をなし、両
者はぴったりと合わさる（以下、両者を総称する場合は
フランジ部３０と呼ぶ）。

【００２７】図３に、本実施形態の自動車用燃料タンク
を上方からみた図を示す。フランジ部３０は容器の全周
にわたって存在するが、４つのコーナー部３１は、その
部分を除く４つのストレート部３２と比較して、そのフ
ランジ幅が広く形成されている。つまり、４つのコーナ
ー部３１は、上部容器部材１０と下部容器部材２０との
接合強度を担保するための高強度部位となる。そして、
フランジ部３０において、複数の高強度部位が散在し、
その高強度部位が角型容器の各コーナーに存在する態様
となっている。なお、本自動車用燃料タンクでは、フラ
ンジ幅が広く形成されている高強度部位の総長さは、タ
ンク外周つまりフランジ部全長の約２０％に相当する。

【００２８】図４に、フランジ部３０をそのコーナー部
３１を含んで拡大して示す。接合方式は、ストレート部
３２をレーザ溶接とし、コーナー部３１を抵抗溶接の１
種であるローラシーム溶接としている。図に示すよう
に、ストレート部３２にはレーザ溶接による連続したビ
ード３３が形成され、コーナー部３１にはローラーシー
ム溶接の連続したシーム３４が形成されている。そし
て、レーザー溶接によるビード３３とローラシーム溶接
によるシーム３４は、互いに繋がるように形成されてお
り、接合部のシール性を確保している。

【００２９】図５にレーザ溶接およびローラシーム溶接
を行っている様子を断面図にて示す。図５（ａ）に示す
ように、レーザ溶接は、例えば、レーザガン（トーチ）
２をロボット等に保持させ、そのレーザーガン２の先端
よりレーザ光をフランジ部３０に照射し、照射点を移動
させることによって連続したビードを形成するようにし
て行えばよい。図からも判るように、容器の外壁に近い
部分を溶接可能なためフランジ幅を小さくできる。

【００３０】これに対し、図５（ｂ）に示すように、ロ
ーラシーム溶接は、回転する円盤状のローラ電極３の間
にフランジ１１、１２を重ね合わせて挟持し、押圧力を
加えつつローラ電極３間に通電させ、ローラ電極３の回
転力によって容器を移動させながら連続したシームを形
成するようにして行えばよい。容器の外壁から離れた位
置に溶接線を設定しなければならないが、両部材が溶着
するシームの幅が広く、接合強度の高い溶接となる。

【００３１】なお、レーザ溶接およびローラシーム溶接
の溶接条件は、容器部材の板厚等に応じ、適正な条件と
すればよい。また、レーザ溶接とローラシーム溶接との
いずれを先に行うかについても特に限定するものではな
く、良好な接合状態が得られる限り、いずれを先に行う
ものであってもよい。

【００３２】上述したように、本自動車用燃料タンク１
は、フランジ部３０の接合に、主として、レーザ溶接を
採用し、接合強度を確保するため一部を高強度部位とし
て設定し、その高強度部位にローラシーム溶接を採用し
ている。このような、レーザ溶接と抵抗溶接との複合化
により、それぞれのメリットを活かし、接合作業の迅速
性を得つつ、容器の小型化、軽量化が図られている。

【００３３】以上、本発明のステンレス製容器の一実施
形態について説明したが、本発明のステンレス製容器は
上記実施形態に限定されるものではない。本発明のステ
ンレス容器は、上記実施形態を始めとして、当業者の知
識に基づいて種々の変更、改良を施した種々の形態で実
施することができる。

【００３４】例えば、容器の用途はもちろん、容器の形
状、容器を構成する容器部材の数量、フランジの形状等
は種々のものとすることができる。また、上記実施形態
では、レーザ溶接とローラシーム溶接とを繋ぎ合わせる
態様で実施しているが、これに代え、上述したように、
レーザ溶接を全周に施し、さらに高強度部位にのみロー
ラシーム溶接を始めとする各種抵抗溶接を施す態様で実
施することもできる。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、ステンレス鋼板から成形され
た容器部材をそのフランジ部で接合してなるステンレス
製容器において、その接合方式に主としてレーザ溶接を
採用し、接合強度を必要とされる部位にのみ抵抗溶接を
採用するものである。このような構成の接合部を有する
本発明のステンレス製容器は、接合部のシール性に優
れ、適正な接合強度を有し、かつ、迅速な接合が行える
ことで低コストなステンレス製容器となる。また、レー
ザ溶接される部分のフランジの幅は小さく形成できるこ
とから、適正強度に対して適正幅のフランジ部を形成で
き、小型化され、軽量化されたステンレス製容器とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施形態である自動車用燃料タンク
の斜視を示す。

【図２】 本発明の実施形態である自動車用燃料タンク
の接合部の断面を示す。

【図３】 本発明の実施形態である自動車用燃料タンク
を上方からみた図を示す。

【図４】 本発明の実施形態である自動車用燃料タンク
において、フランジ部をそのコーナー部を含んで拡大し
て示す。

【図５】 本発明の実施形態である自動車用燃料タンク
において、レーザ溶接およびローラシーム溶接を行って
いる様子を断面図にて示す。

【符号の説明】

１：自動車用燃料タンク（ステンレス製容器） １０：上部容器部材 ２０：下部容器部材 １１、１２：フランジ ３０：フランジ部 ３１：コーナー部（高強度部位） ３２：ストレート部 ３３：レーザ溶接によるビード ３４：ローラシーム溶接によるシーム ２：レーザガン ３：ローラ電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） // Ｂ２３Ｋ 101:12 Ｂ２３Ｋ 103:04 103:04 Ｂ６０Ｋ 15/02 Ａ

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ステンレス鋼板を成形してなり外周部に
   フランジを有する複数の容器部材から構成され、それら
   のフランジを重ね合わせて接合することにより形成され
   たステンレス製容器であって、 前記フランジの接合は、主にレーザ溶接によって行わ
   れ、そのフランジの全長の一部であって高い接合強度を
   必要とする高強度部位が抵抗溶接によって行われている
   ことを特徴とするステンレス製容器。
2. 【請求項２】 前記レーザ溶接がフランジの全長にわた
   って行われている請求項１に記載のステンレス容器。
3. 【請求項３】 前記レーザ溶接がフランジの全長のうち
   前記高強度部位を除く部位に行われ、前記抵抗溶接がロ
   ーラシーム溶接であり、そのレーザ溶接とそのローラシ
   ーム溶接とが繋ぎ合わさるように行われている請求項１
   に記載のステンレス製容器。
4. 【請求項４】 前記フランジは、前記高強度部位が他の
   部位より幅広く形成されている請求項１ないし請求項３
   のいずれかに記載のステンレス製容器。
5. 【請求項５】 前記高強度部位が前記フランジの全長の
   ３０％以下である請求項１ないし請求項４のいずれかに
   記載のステンレス製容器。
6. 【請求項６】 前記高強度部位が複数箇所に存在する請
   求項１ないし請求項５のいずれかに記載のステンレス製
   容器。
7. 【請求項７】 前記容器部材が角型の半容器であり、そ
   のコーナー部に存在するフランジの部分が前記高強度部
   位となる請求項１ないし請求項６のいずれかに記載のス
   テンレス製容器。
8. 【請求項８】 自動車用燃料タンクに用いられる請求項
   １ないし請求項７のいずれかに記載のステンレス製容
   器。