JP2005321093A - 圧力容器用ライナの製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 ライナ構成部材どうしの接合部の接合強度の低下および生産性の低下を防止することができる圧力容器用ライナの製造方法を提供する。
【解決手段】 筒状の胴２と胴２の両端開口を閉鎖する鏡板３とよりなる圧力容器用ライナ１を、両端が開口しかつ胴２を構成する筒状の周壁部６を有する第１ライナ構成部材４と、鏡板３を構成するドーム状の周壁部７を有する２つの第２ライナ構成部材５とを接合することにより製造する方法である。両ライナ構成部材４，５の周壁部６，７どうしを当接させ、この当接部分に、両者に跨るように摩擦攪拌接合用工具20のプローブ22を埋入した後、プローブ22を回転させつつ両ライナ部材４，５とプローブ22とを相対的に移動させる。プローブ22の回転数をＲrpm、両ライナ構成部材４，５の接合速度をＶmm/minとした場合、Ｒ／Ｖは、２≦Ｒ／Ｖ≦１２の条件を満たす。
【選択図】 図３

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、両端が開口しかつ胴を構成する円筒状周壁部を有するアルミニウム押出形材製第１ライナ構成部材と、鏡板を構成するドーム状周壁部を有しかつ第１ライナ構成部材の両端部に溶融溶接された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、補強繊維を両鏡板にかかるようにして胴の長さ方向に巻き付けてなるヘリカル巻繊維層にエポキシ樹脂を含浸硬化させてなるヘリカル巻補強層と、補強繊維を胴の周りに周方向に巻き付けてなるフープ巻繊維層にエポキシ樹脂を含浸硬化させ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、第１ライナ構成部材と第２ライナ構成部材とが溶融溶接されているので、溶接部の強度が不足し、長さ方向に大きな力が作用した場合、両ライナ構成部材の溶接部に応力が集中して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。また、上記ヘリカル巻繊維層層を形成する際に、滑りや引っかかりや繊維の破断などが発生することがあり、必要な耐圧性が得られないおそれがある。

両ライナ構成部材の接合部の強度を増大させた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、両端が開口しかつ胴を構成する円筒状周壁部を有するアルミニウム製第１ライナ構成部材と、鏡板を構成するドーム状周壁部を有しかつ第１ライナ構成部材の両端部に接合された２つのアルミニウム製第２ライナ構成部材と、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の内側に両者に跨るように配置されたワゴン車輪状の支持構造部材とを備えており、第１ライナ構成部材、第２ライナ構成部材および支持構造部材が摩擦攪拌接合されたものが知られている（特許文献２参照）。

特許文献２記載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摩擦攪拌接合されているので、特許文献１記載の圧力容器用ライナに比べてライナ構成部材どうしの接合部の強度が増大している。

しかしながら、特許文献２には、圧力容器用ライナを製造するにあたり、ライナ構成部材どうしを摩擦攪拌接合する際の最適の条件は記載されておらず、接合部において内部欠陥が発生して接合強度が低下したり、プローブの破損が発生して生産性が低下したりする場合がある。
特開平９−４２５９５号公報 特開平１０−１６００９７号公報

この発明の目的は、上記問題を解決し、ライナ構成部材どうしの接合部の接合強度の低下および生産性の低下を防止することができる圧力容器用ライナの製造方法を提供することにある。

本発明は、発明者等が種々検討を重ねた結果、摩擦攪拌接合の際のプローブの回転数と接合速度との関係が、製造された圧力容器用ライナにおける両ライナ構成部材どうしの接合部の品質の向上に大きく影響することを見出して完成されたものであり、以下の態様からなる。

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を、胴の長さ方向に分断したような形状となされた少なくとも２つのライナ構成部材を接合することにより製造する方法であって、隣り合う２つのライナ構成部材どうしを当接させ、この当接部分に、両者に跨るように摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、プローブを回転させつつ両ライナ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上記当接部分の全周にわたって移動させ、両ライナ構成部材どうしを摩擦攪拌接合することを含む方法において、プローブの回転数をＲrpm、両ライナ構成部材の接合速度をＶmm/minとした場合、Ｒ／Ｖが、２≦Ｒ／Ｖ≦１２の条件を満たすことを特徴とする圧力容器用ライナの製造方法。

上記1)の方法において、Ｒ／Ｖが２未満であると、入熱量の不足により接合部の内部に欠陥が生じて製造される圧力容器用ライナの接合部の強度が不足するとともに、プローブの破損や、プローブの短寿命化が生じ、１２より大きいと、入熱量が過多になり、製造される圧力容器用ライナの表面が荒れたり、表面欠陥が現れたりする。したがって、上記Ｒ／Ｖは２〜１２の範囲内で選択すべきである。

2)上記Ｒ／Ｖが、２≦Ｒ／Ｖ≦８の条件を満たす上記1)記載の圧力容器用ライナの製造方法。

3)両ライナ構成部材の当接部分の肉厚が０．５〜２０ｍｍである上記1)または2)記載の圧力容器用ライナの製造方法。

上記3)の方法において、上記肉厚が０．５ｍｍ未満であるとプローブ埋入時にライナ構成部材の変形して接合中に材料のめくれが生じるおそれがあるため、これを防止するためにライナ構成部材を固定する治具や、装置全体の構成が複雑になる。一方、２０ｍｍを越えるとプローブ長およびプローブ径を大きくする必要があり、接合時のプローブによる負荷に耐えうるように装置を大型化しなければならない。したがって、いずれの場合も装置コストが高くなる。

4)両ライナ構成部材の当接部分を、周方向に３６０度以上摩擦攪拌接合する上記1)〜3)のうちのいずれかに記載の圧力容器用ライナの製造方法。

5)すべてのライナ構成部材がアルミニウムからなる上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の圧力容器用ライナの製造方法。

6)両端が開口しかつ胴を構成する筒状の周壁部を有する第１ライナ構成部材と、鏡板を構成するドーム状の周壁部を有する２つの第２ライナ構成部材とを用意し、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を摩擦攪拌接合する上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の圧力容器用ライナの製造方法。

7)第１ライナ構成部材をアルミニウムを用いて押出成形するとともに、第２ライナ構成部材をアルミニウムを用いて鍛造により成形する上記6)記載の圧力容器用ライナの製造方法。

8)上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の方法により製造された圧力容器用ライナ。

9)上記8)に記載された圧力容器用ライナの外周面が繊維強化樹脂層で覆われている圧力容器。

10)繊維強化樹脂層が、補強繊維を両鏡板にかかるようにして胴の長さ方向に巻き付けてなるヘリカル巻繊維層および補強繊維を胴の周囲に巻き付けてなるフープ巻繊維層と、これらの繊維層に含浸させて硬化させた樹脂とよりなる上記9)記載の圧力容器。

11)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ており、燃料水素用圧力容器が上記9)または10)記載の圧力容器からなる燃料電池システム。

12)上記11)記載の燃料電池システムを搭載した燃料電池自動車。

13)上記11)記載の燃料電池システムを備えたコージェネレーションシステム。

14)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ており、天然ガス用圧力容器が上記9)または10)記載の圧力容器からなる天然ガス供給システム。

15)上記14)記載の天然ガス供給システムと、発電機と、発電機駆動装置を備えているコージェネレーションシステム。

16)上記14)記載の天然ガス供給システムと、天然ガスを燃料とするエンジンとを備えている天然ガス自動車。

17)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ており、酸素用圧力容器が上記9)または10)記載の圧力容器からなる酸素ガス供給システム。

上記1)の圧力容器用ライナの製造方法によれば、プローブの回転数をＲrpm、両ライナ構成部材の接合速度をＶmm/minとした場合、Ｒ／Ｖが、２≦Ｒ／Ｖ≦１２の条件を満たしているので、入熱量に過不足が生じることはなく、ライナ構成部材どうしの接合部の内部欠陥の発生が防止されて接合部の強度低下が防止される。したがって、製造される圧力容器用ライナの接合部における胴の長さ方向の耐圧性が十分なものになる。また、プローブの破損や、プローブの短寿命化を防止することが可能になって生産性が向上する。しかも、製造される圧力容器用ライナの表面が荒れたり、表面欠陥が現れたりすることが防止される。

上記2)の圧力容器用ライナの製造方法によれば、上記1)の方法による効果が一層顕著になる。

上記3)の圧力容器用ライナの製造方法によれば、プローブ埋入時のライナ構成部材の変形を防止することができ、ライナ構成部材を固定する治具や、装置全体の構成を複雑にする必要がなくなるとともに、接合時のプローブによる負荷が比較的小さくなり、装置を大型化する必要がなくなる。したがって、装置コストが安くなる。

上記4)の圧力容器用ライナの製造方法によれば、接合部の耐圧性および耐気密性が一層向上する。

上記5)の圧力容器用ライナの製造方法によれば、製造される圧力容器用ライナの軽量化を図ることができる。

上記6)の圧力容器用ライナの製造方法によれば、第１ライナ構成部材の長さを任意に決めることができるので、製造される圧力容器用ライナの長さを、要求される内容積に合わせて適宜変更することが可能になる。ライナ構成部材が、筒状部とドーム状部とが一体化された周壁部を有する場合、すなわちライナ構成部材が、胴の少なくとも一部と胴の一端開口を閉鎖する鏡板とを有する場合、鍛造により製造しなければならないが、胴の長さを長くするには製造作業が極めて困難になる。

上記7)の圧力容器用ライナの製造方法によれば、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。

図１はこの発明の製造方法により製造された圧力容器用ライナの全体構成を示し、図２は図１の圧力容器用ライナを利用した高圧水素ガス容器を示す。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、円筒状胴(2)と胴(2)の両端開口を閉鎖する鏡板(3)とよりなり、両端が開口したアルミニウム押出管からなりかつ胴(2)を構成する第１ライナ構成部材(4)と、第１ライナ構成部材(4)の両端部に接合されて鏡板(3)を構成する２つのアルミニウム製第２ライナ構成部材(5)とにより形成されている。各第２ライナ構成部材(5)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(4)は、胴(2)を構成する横断面円形の周壁部(6)を有している。各第２ライナ構成部材(5)は、鏡板(3)を構成する一端が開口したドーム状の周壁部(7)を有している。周壁部(7)の開口側端部は円形である。一方の第２ライナ構成部材(5)には口金取付部(8)が一体に形成されている。口金取付部(8)には、その外端から貫通穴(8a)が形成され、貫通穴(8a)の内周面にめねじ(9)が形成されている。

第１ライナ構成部材(4)および第２ライナ構成部材(5)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(4)(5)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(4)の周壁部(6)の両端部と、各第２ライナ構成部材(5)の周壁部(7)の開口端部とは相互に当接させられており、これらのライナ構成部材は、両者の当接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(10)で示す。

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(12)で覆われ、高圧圧力容器(11)として用いられる。繊維強化樹脂層(12)は、特許文献１記載の圧力容器用ライナと同様に、補強繊維を両鏡板(3)にかかるようにして胴(2)の長さ方向に巻き付けてなるヘリカル巻補強層と、補強繊維を胴(2)の周りに周方向に巻き付けてなるフープ巻補強層と、これらの補強層に含浸硬化させられた樹脂とよりなる。樹脂としては、熱硬化性樹脂や光硬化性樹脂が用いられる。

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。

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、第１ライナ構成部材(4)を押出成形するとともに、２つの第２ライナ構成部材(5)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(8)を有する第２ライナ構成部材(5)には、口金取付部(8)の外端面から貫通穴(8a)を形成するとともに、貫通穴(8a)の内周面にめねじ(9)を形成する。

ついで、第１ライナ構成部材(4)の周壁部(6)の一端面と、一方の第２ライナ構成部材(5)の周壁部(7)の開口側端面とを当接させ（図４参照）、その後当接部分において両ライナ構成部材(4)(5)の周壁部(6)(7)どうしを摩擦攪拌接合用工具(20)を用いて摩擦攪拌接合する。

ここで、第１ライナ構成部材(4)の周壁部(6)における当接部分の肉厚および第２ライナ構成部材(5)の周壁部(7)における当接部分の肉厚はそれぞれ０．５〜２０ｍｍであり、かつ相互に等しくなっている。

なお、図５(a)に示すように、いずれか一方のライナ構成部材の周壁部における当接部分の肉厚を、他方のライナ構成部材の周壁部における当接部分の肉厚よりも大きくしておき、その外周面が同一円筒面上に位置するように両ライナ構成部材の周壁部どうしを当接させてもよい。ここでは、第２ライナ構成部材(5)の周壁部(7)における当接部分の肉厚が、第１ライナ構成部材(4)の周壁部(6)における当接部分の肉厚よりも大きくなっている。また、図５(b)に示すように、肉厚の大きなライナ構成部材、ここでは第２ライナ構成部材(5)の周壁部(7)の端面における肉厚の小さなライナ構成部材、ここでは第１ライナ構成部材(4)の周壁部(6)の内周面よりも内方に突出した部分に、第１ライナ構成部材(4)の周壁部(6)を受ける受け部(5a)を一体に形成しておいてもよい。図５に示すように、２つのライナ構成部材(4)(5)の周壁部(6)(7)における当接部分の肉厚が異なっている場合であっても、各ライナ構成部材(4)(5)の上記肉厚を、それぞれ０．５〜２０ｍｍとしておくことが好ましい。

摩擦攪拌接合用工具(20)は、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。回転子(21)およびプローブ(22)は、両ライナ構成部材(4)(5)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)の回転子(21)およびプローブ(22)を回転させながら、第１ライナ構成部材(4)および第２ライナ構成部材(5)の周壁部(6)(7)どうしの当接部分における周方向の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(6)(7)に押し付ける。このとき、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(6)(7)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(6)(7)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(4)および第２ライナ構成部材(5)と摩擦攪拌接合用工具(20)とを、回転子(21)およびプローブ(22)を回転させながら相対的に移動させることによって、プローブ(22)を上記当接部分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(6)(7)と上記肩部との摺動により発生する摩擦熱とによって、上記当接部分の近傍において両周壁部(6)(7)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(6)(7)どうしが接合されていく。ここで、第１ライナ構成部材(4)および第２ライナ構成部材(5)と摩擦攪拌接合用工具(20)とを相対的に移動させる際のプローブの回転数をＲrpm、第１ライナ構成部材(4)および第２ライナ構成部材(5)と摩擦攪拌接合用工具(20)との相対的移動速度、すなわち周壁部(6)(7)どうしの接合速度をＶmm/minとした場合、２≦Ｒ／Ｖ≦１２、好ましくは２≦Ｒ／Ｖ≦８となるように、プローブの回転数と接合速度とを調整する。

そして、プローブ(22)が上記当接部分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(6)(7)どうしが全周にわたって接合される。このとき、ビード(10)が形成される。ついで、プローブ(22)が埋入位置に戻った後、好ましくは埋入位置を通過した後に、両周壁部(6)(7)の当接部分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。両ライナ構成部材(4)(5)の周壁部(6)(7)どうしの接合は、上記当接部分を、周方向に３６０度以上行うことが好ましい。また、他方の第２ライナ構成部材(5)も、上記と同様にして第１ライナ構成部材(4)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。

上記実施形態において、第１ライナ構成部材(4)の周壁部(6)に、周壁部(6)の長さ方向に伸びかつ周壁部(6)内を複数の空間に仕切る補強壁が一体に形成され、第２ライナ構成部材(5)の周壁部(7)における第１ライナ構成部材(4)の補強壁と対応する位置に補強壁が一体に形成されていてもよい。

上記実施形態においては、圧力容器用ライナ(1)は、１つの第１ライナ構成部材(4)と、２つの第２ライナ構成部材(5)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(3)は胴(2)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(2)と一方の鏡板(3)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(3)を構成する第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(3)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。

さらに、上記実施形態においては、胴(2)、すなわち第１ライナ構成部材(4)の周壁部(6)は横断面円形であるが、これに限定されるものではなく、適当な形状、たとえば横断面だ円形であってもよい。この場合、当然のことながら、鏡板(3)、すなわち第２ライナ構成部材(5)の形状も、これに合わせて変更される。

以下、この発明の具体的実施例を比較例とともに示す。

JIS Ａ６０６１−Ｔ６からなる肉厚５ｍｍの板状試片を用意した。また、回転子およびプローブ(22)がJIS ＳＫＤ６１から形成され、かつプローブ(22)の直径が５ｍｍである摩擦攪拌接合用工具(20)を用意した。

ついで、２枚の試片の一側縁部どうしを当接させ、摩擦攪拌接合用工具(20)の回転子(21)およびプローブ(22)を回転させながら、両試片の当接部分における一端部にプローブ(22)を埋入するとともに、工具(20)における小径部とプローブ(22)との間の肩部を両試片に押し付け、両試片と摩擦攪拌接合用工具(20)とを、回転子(21)およびプローブ(22)を回転させながら相対的に移動させることによって、プローブ(22)を上記当接部分に沿って直線的に移動させて両試片どうしを接合した。このような試験を、プローブ(22)回転数Ｒrpmおよび接合速度Ｖmm/minを種々変更して行った。

そして、両試片の接合部の表面状態を調べた。また、接合部を切断してその内部の状態を調べるとともに、プローブ(22)の状態を調べた。その結果を図６に示す。図６において、○は接合部の内部の状態が良好であることを示し、△は接合部の内部に欠陥が発生していたことを示し、◇はプローブ(22)が破損したことを示し、□は表面荒れが発生していたことを示す。図６から、Ｒ／Ｖが２未満の場合に（図６の直線よりも下方の部分）、内部欠陥やプローブ(22)の破損が発生することが分かる。また、Ｒ／Ｖが１２よりも大きい場合には、接合された両試片の接合部に、表面欠陥や表面荒れが発生していることが分かる。

この発明による方法で製造された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。 ライナ構成部材の変形例を示す部分拡大断面図である。 具体的実施例の結果を示すグラフである。

符号の説明

(1)：圧力容器用ライナ
(2)：胴
(3)：鏡板
(4)：第１ライナ構成部材
(5)：第２ライナ構成部材
(6)：周壁部
(7)：周壁部
(11)：高圧圧力容器
(12)：繊維強化樹脂層
(20)：摩擦攪拌接合用工具
(22)：プローブ

Claims (17)

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を、胴の長さ方向に分断したような形状となされた少なくとも２つのライナ構成部材を接合することにより製造する方法であって、隣り合う２つのライナ構成部材どうしを当接させ、この当接部分に、両者に跨るように摩擦攪拌接合用工具のプローブを埋入した後、プローブを回転させつつ両ライナ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上記当接部分の全周にわたって移動させ、両ライナ構成部材どうしを摩擦攪拌接合することを含む方法において、
   プローブの回転数をＲrpm、両ライナ構成部材の接合速度をＶmm/minとした場合、Ｒ／Ｖが、２≦Ｒ／Ｖ≦１２の条件を満たすことを特徴とする圧力容器用ライナの製造方法。
2. 上記Ｒ／Ｖが、２≦Ｒ／Ｖ≦８の条件を満たす請求項１記載の圧力容器用ライナの製造方法。
3. 両ライナ構成部材の当接部分の肉厚が０．５〜２０ｍｍである請求項１または２記載の圧力容器用ライナの製造方法。
4. 両ライナ構成部材の当接部分を、周方向に３６０度以上摩擦攪拌接合する請求項１〜３のうちのいずれかに記載の圧力容器用ライナの製造方法。
5. すべてのライナ構成部材がアルミニウムからなる請求項１〜４のうちのいずれかに記載の圧力容器用ライナの製造方法。
6. 両端が開口しかつ胴を構成する筒状の周壁部を有する第１ライナ構成部材と、鏡板を構成するドーム状の周壁部を有する２つの第２ライナ構成部材とを用意し、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を摩擦攪拌接合する請求項１〜５のうちのいずれかに記載の圧力容器用ライナの製造方法。
7. 第１ライナ構成部材をアルミニウムを用いて押出成形するとともに、第２ライナ構成部材をアルミニウムを用いて鍛造により成形する請求項６記載の圧力容器用ライナの製造方法。
8. 請求項１〜７のうちのいずれかに記載の方法により製造された圧力容器用ライナ。
9. 請求項８に記載された圧力容器用ライナの外周面が繊維強化樹脂層で覆われている圧力容器。
10. 繊維強化樹脂層が、補強繊維を両鏡板にかかるようにして胴の長さ方向に巻き付けてなるヘリカル巻繊維層および補強繊維を胴の周囲に巻き付けてなるフープ巻繊維層と、これらの繊維層に含浸させて硬化させた樹脂とよりなる請求項９記載の圧力容器。
11. 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ており、燃料水素用圧力容器が請求項９または１０記載の圧力容器からなる燃料電池システム。
12. 請求項１１記載の燃料電池システムを搭載した燃料電池自動車。
13. 請求項１１記載の燃料電池システムを備えたコージェネレーションシステム。
14. 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ており、天然ガス用圧力容器が請求項９または１０記載の圧力容器からなる天然ガス供給システム。
15. 請求項１４記載の天然ガス供給システムと、発電機と、発電機駆動装置を備えているコージェネレーションシステム。
16. 請求項１４記載の天然ガス供給システムと、天然ガスを燃料とするエンジンとを備えている天然ガス自動車。
17. 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ており、酸素用圧力容器が請求項９または１０記載の圧力容器からなる酸素ガス供給システム。

Images