JP4778737B2 - 圧力容器 - Google Patents

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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充填する圧力容器、または酸素ガスを充填する圧力容器などに用いられる圧力容器に関する。
この明細書および請求の範囲において、「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、自動車排気ガス等による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。
従来、このような圧力容器として、円筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなり、両端が開口した円筒状体からなりかつ胴を構成するアルミニウム押出形材製の第１ライナ構成部材と、略椀状でかつ第１ライナ構成部材の両端部に溶接されて鏡板を構成する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ライナを備えたものが知られている（たとえば、特許文献１参照）。
特許文献１記載の圧力容器は、ライナの外周面に、補強繊維を両第２ライナ構成部材にかかるようにして第１ライナ構成部材の長さ方向に巻き付けるとともにエポキシ樹脂で含浸固定してなるヘリカル巻繊維強化樹脂層と、補強繊維を第１ライナ構成部材の周りに周方向に巻き付けるとともにエポキシ樹脂で含浸固定してなるフープ巻繊維強化樹脂層とよりなる繊維強化樹脂層が形成されて用いられるようになっている。
ところで、自動車においては、航続距離を延ばすことを目的として、圧力容器の大容量化が要求されている。特許文献１記載の圧力容器において大容量化を図るためには、胴の直径を大きくするとともに長さを長くすればよいのであるが、自動車の車幅には制限があるので、胴の長さを長くすることにも限界があることから、胴の直径を大きくすることにより、圧力容器の大容量化に対応しなければならない。しかしながら、胴の直径を大きくすると、自動車に存在する空いているスペースを有効に利用することができず、車載状態において無駄なスペースが生じ、車室の居住性が低下するという問題がある。しかも、胴の直径を大きくすると、車高を高くする必要があってセダン型等の車高の低い自動車には用いることができないという問題がある。
そこで、このような問題を解決した燃料タンク装置として、一端が開口するとともに他端が閉鎖された有底筒状のタンク本体、およびタンク本体の開口を閉鎖する蓋体よりなる複数のタンクと、タンクにおけるタンク本体の開口側端部および蓋体を通すタンクと同数の貫通状取付穴を有する連通プレートとを備えており、連通プレートと各タンクの蓋体とが摩擦攪拌接合され、隣り合う２つのタンクが、タンク本体の周壁に形成された連通穴および連通プレートに形成された連通穴を介して通じさせられているものが提案されている（特許文献２参照）。
しかしながら、特許文献２記載の燃料タンク装置においては、タンクにおけるタンク本体の開口側端部および蓋体を通すタンクと同数の貫通状取付穴を有する連通プレートを用いているので、その材料コストが高くなるとともに重量が大きくなる。
特開平９−４２５９５号公報 特開２００４−１７６６９号公報
この発明の目的は、上記問題を解決し、無駄なスペースを生じさせることなく設置することができるとともに、大容量化を図ることができ、しかも特許文献２記載の燃料タンク装置に比べて材料コストが安価でかつ軽量化を図りうる圧力容器を提供することにある。
本発明は、上記目的を達成するために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ライナが複数並べられており、隣り合う２つのライナどうしが、両者間に設けられた連結部材を介して連結一体化され、連結部材を介して連結一体化されたライナの内部どうしが、ライナおよび連結部材に形成された連通路を介して通じさせられており、連結部材が、隣り合う２つのライナにそれぞれ設けられた連結部材形成用突起の先端どうしが当接させられた状態で接合されることにより形成され、連結部材の側面に、両連結部材形成用突起に跨る有底穴が形成され、隣り合う２つのライナに、その内面から有底穴の内周面に至る貫通穴が形成され、有底穴の開口が連結部材に接合された蓋により閉鎖され、連結部材の有底穴および両ライナの貫通穴により連通路が形成されている圧力容器。
2)筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなるライナが複数並べられており、隣り合う２つのライナどうしが、両者間に設けられた連結部材を介して連結一体化され、連結部材を介して連結一体化されたライナの内部どうしが、ライナおよび連結部材に形成された連通路を介して通じさせられており、連結部材が、隣り合う２つのライナのうちのいずれか一方に設けられた連結部材形成用突起が、同他方に接合されることにより形成され、連結部材の側面に有底穴が形成され、一方のライナに、その内面から有底穴の内周面に至る第１の貫通穴と、連結部材形成用突起の先端から有底穴の内周面に至る第２の貫通穴とが形成され、他方のライナに、その内面から外面に至る第３の貫通穴が形成され、有底穴の開口が連結部材に接合された蓋により閉鎖され、第２および第３の貫通穴が相互に通じさせられ、連結部材の有底穴、一方のライナの第１および第２の貫通穴、ならびに他方のライナの第３の貫通穴により連通路が形成されている圧力容器。
3)筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなるライナが複数並べられており、隣り合う２つのライナどうしが、両者間に設けられた連結部材を介して連結一体化され、連結部材を介して連結一体化されたライナの内部どうしが、ライナおよび連結部材に形成された連通路を介して通じさせられており、連結部材が、隣り合う２つのライナにそれぞれ設けられた連結部材形成用突起どうしが、ねじ結合手段により結合されることにより形成され、隣り合う２つのライナにそれぞれ設けられた連結部材形成用突起どうしが、ねじ結合手段により結合されることにより形成され、隣り合う２つのライナに、その内面から連結部材形成用突起の先端に至る貫通状めねじ穴が形成され、軸方向に伸びる貫通穴を有する棒状おねじ部品が両めねじ穴に跨ってねじ嵌められ、両ライナのめねじ穴およびおねじ部品の貫通穴により連通路が形成され、両ライナの連結部材形成用突起とおねじ部品との間が密封されている圧力容器。
4)一方のライナのめねじ穴と他方のライナのめねじ穴のねじの方向が異なっており、おねじ部品の長さ方向の中央部に外向きフランジが形成され、おねじ部品における外向きフランジの両側部分のねじの方向が相互に異なっており、おねじ部品における外向きフランジの片側部分が一方のライナのめねじ穴にねじ嵌められるとともに、同じく他側部分が他方のライナのめねじ穴にねじ嵌められ、外向きフランジの両面と両ライナの連結部材形成用突起の先端との間にそれぞれシール部材が介在させられている上記3)記載の圧力容器。
5)ライナが、ライナを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形成されており、鏡板を構成するライナ構成部材に、連結部材形成用突起が一体に形成されている上記1)〜4)のうちのいずれかに記載の圧力容器。
6)すべてのライナにより１つの閉空間が形成され、当該閉空間を外部に通じさせる口部を備えている上記1)〜5)のうちのいずれかに記載の圧力容器。
7)口部の数が１つであり、いずれか１つのライナの一方の鏡板に、口部が一体に形成されている上記6)記載の圧力容器。
8)各ライナの外周面に、補強繊維に樹脂が含浸硬化させられてなる繊維強化樹脂層が形成されている上記1)〜7)のうちのいずれかに記載の圧力容器。
9)繊維強化樹脂層が、補強繊維を胴の周囲にその周方向に巻き付けてなるフープ巻繊維層および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8)記載の圧力容器。
10)燃料水素充填用圧力容器、燃料電池、および燃料水素充填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、燃料水素充填用圧力容器が上記8)または9)記載の圧力容器からなる燃料電池システム。
11)上記10)記載の燃料電池システムを搭載した燃料電池自動車。
12)上記10)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。
13)天然ガス充填用圧力容器および天然ガス充填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、天然ガス充填用圧力容器が上記8)または9)記載の圧力容器からなる天然ガス供給システム。
14)上記13)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。
15)上記13)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。
16)酸素ガス充填用圧力容器および酸素ガス充填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、酸素ガス充填用圧力容器が上記8)または9)記載の圧力容器からなる酸素ガス供給システム。
上記1)の圧力容器によれば、筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなるライナが複数並べられており、隣り合う２つのライナどうしが、両者間に設けられた連結部材を介して連結一体化され、連結部材を介して連結一体化されたライナの内部どうしが、ライナおよび連結部材に形成された連通路を介して通じさせられているので、各容器構成体の径および長さや、すべての容器構成体の並べ方を、設置すべき装置、たとえば自動車の空きスペースに合わせて適宜変更することにより、無駄なスペースを生じさせることなく設置することができ、しかも大容量化を図ることができる。また、隣り合う２つのライナどうしが、両者間に設けられた連結部材を介して連結一体化されているので、特許文献２記載の燃料タンク装置のように、タンクにおけるタンク本体の開口側端部および蓋体を通すタンクと同数の貫通状取付穴を有する連通プレートを用いる場合に比べて、材料コストが安価になるとともに軽量化を図ることができる。
上記1)の圧力容器によれば、連結部材が、隣り合う２つのライナにそれぞれ設けられた連結部材形成用突起の先端どうしが当接させられた状態で接合されることにより形成されているので、特許文献２記載の燃料タンク装置のように、タンクにおけるタンク本体の開口側端部および蓋体を通すタンクと同数の貫通状取付穴を有する連通プレートを用いる場合に比べて、材料コストが著しく安価になるとともに大幅な軽量化を図ることができる。
さらに、上記1)の圧力容器によれば、比較的簡単に連通路を形成することができる。
上記2)の圧力容器によれば、連結部材が、隣り合う２つのライナのうちのいずれか一方に設けられた連結部材形成用突起が、同他方に接合されることにより形成されているので、特許文献２記載の燃料タンク装置のように、タンクにおけるタンク本体の開口側端部および蓋体を通すタンクと同数の貫通状取付穴を有する連通プレートを用いる場合に比べて、材料コストが著しく安価になるとともに大幅な軽量化を図ることができる。
上記2)の圧力容器によれば、比較的簡単に連通路を形成することができる。
上記3)の圧力容器によれば、連結部材が、隣り合う２つのライナにそれぞれ設けられた連結部材形成用突起どうしが、ねじ結合手段により結合されることにより形成されているので、特許文献２記載の燃料タンク装置のように、タンクにおけるタンク本体の開口側端部および蓋体を通すタンクと同数の貫通状取付穴を有する連通プレートを用いる場合に比べて、材料コストが著しく安価になるとともに大幅な軽量化を図ることができる。
上記3)の圧力容器によれば、比較的簡単に連通路を形成することができる。
上記4)の圧力容器によれば、おねじ部品における外向きフランジの両側部分を同時に両ライナのめねじ穴にねじ嵌めることができる。
上記7)の圧力容器によれば、口部の数が１つであるので、用いられるバルブも１つで済み、コストが安くなる。
以下、この発明の実施形態を、図面を参照して説明する。なお、全図面を通じて同一部分および同一物には同一符号を付して重複する説明を省略する。
また、以下の説明において、図２の左右（図８の紙面表裏方向）を左右といい、同図の下側（図８の右側）を前、これと反対側を後というものとする。また、図２の紙面表裏方向（図８の上下）を上下というものとする。
実施形態１
この実施形態は図１〜図４に示すものである。図１〜図３は圧力容器を示し、図４は圧力容器の製造方法を示す。
図１および図２において、圧力容器は、軸線が左右方向を向くとともに、軸線が同一水平面内に位置するように、前後方向に並列状に並べられた複数のアルミニウム製ライナ(1)を備えている。隣り合う２つのライナ(1)は、両者間に設けられた連結部材(2)を介して連結一体化され、連結部材(2)を介して連結一体化された２つのライナ(1)の内部どうしが、ライナ(1)および連結部材(2)に形成された連通路(3)を介して通じさせられ、すべてのライナ(1)により１つの閉空間が形成されている。
ライナ(1)は、円筒状の胴(4)と、胴(4)の両端開口を閉鎖する部分球面状鏡板(5)とよりなり、いずれか１つのライナ(1)の一方の鏡板(5)に、口部(6)が一体に形成されている。口部(6)には、その外端から貫通穴(6a)が形成され、貫通穴(6a)の内周面にめねじ(6b)が形成されている。
各ライナ(1)は、両端が開口した真っ直ぐな円筒状体からなり、かつ胴(4)の大部分を構成するアルミニウム製第１ライナ構成部材(9)と、略椀状体からなりかつ第１ライナ構成部材(9)の両端部に接合されるとともに、胴(4)の両端部および鏡板(5)を構成するアルミニウム製第２および第３ライナ構成部材(10)(11)とにより形成されている。第１ライナ構成部材(9)は、たとえば熱間押出により形成されたものである。第２ライナ構成部材(10)(11)は、たとえば熱間鍛造により形成されたものであって、鏡板(5)を構成する部分球面状部(10a)(11a)と、部分球面状部(10a)(11a)の開口端部に連なりかつ胴(4)の端部を構成する短円筒状部(10b)(11b)とよりなり、両部(10a)(10b)(11a)(11b)は第１ライナ構成部材(9)よりも厚肉となっている。いずれか１つのライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)の部分球面状部(10a)に口部(6)が一体に形成されている。
第２および第３ライナ構成部材(10)(11)の短円筒状部(10b)(11b)における開口側端部には、それぞれ段部(12)を介して第１の薄肉部(13)が形成され、第１の薄肉部(13)の端部には、段部(14)を介して第２の薄肉部(15)が形成されている（図３および図４参照）。両薄肉部(13)(15)の内周面は同一円筒面上にある。なお、両薄肉部(13)(15)間の段部(14)の高さは、第１ライナ構成部材(9)の肉厚と等しくなっている。そして、第１ライナ構成部材(9)の両端部が、第２および第３ライナ構成部材(10)(11)の短円筒状部(10b)(11b)の第２の薄肉部(15)に嵌め被せられるとともに両端面が段部(14)に当接させられた状態で、第１ライナ構成部材(9)と第２および第３ライナ構成部材(10)(11)とが接合されている。第１ライナ構成部材(9)と第２および第３ライナ構成部材(10)(11)との接合は、たとえばＭＩＧ、ＴＩＧなどの溶融溶接や、摩擦圧接や、ろう付や、摩擦攪拌接合により行われる。
各ライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)における短円筒状部(10b)の外周面に、先端面が平坦面となされた２つの連結部材形成用突起(16)が１つの直径上に位置するように一体に形成されている。図３に示すように、第２ライナ構成部材(10)には、その短円筒状部(10b)の内面から一方の連結部材形成用突起(16)の先端面に至る貫通穴(17)が形成されている。そして、隣り合う２つのライナ(1)における第２ライナ構成部材(10)の一方の連結部材形成用突起(16)の先端面どうしが当接させられた状態で、両連結部材形成用突起(16)が接合されることにより連結部材(2)が形成され、両第２ライナ構成部材(10)の貫通穴(17)どうしが通じさせられることにより、両ライナ(1)の内部どうしを通じさせる連通路(3)が形成されている。連結部材形成用突起(16)どうしの接合も、たとえばＭＩＧ、ＴＩＧなどの溶融溶接や、摩擦圧接や、ろう付や、摩擦攪拌接合により行われる。
第２ライナ構成部材(10)の他方の連結部材形成用突起(16)は、並べられるライナ(1)の数を増やす場合に用いられるものであり、この場合、上記と同様に第２ライナ構成部材(10)には、その短円筒状部(10b)の内面から一方の連結部材形成用突起(16)の先端面に至る貫通穴(17)が形成され、隣り合う他のライナ(1)における第２ライナ構成部材(10)の連結部材形成用突起(16)に接合され、連結部材(2)および連通路(3)が形成される。なお、前後方向の両端部に配置されるライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)における他方の連結部材形成用突起(16)は、必ずしも必要としない。
第１〜第３ライナ構成部材(9)(10)(11)は、それぞれ、たとえばJIS Ａ２０００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(9)(10)(11)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。
各ライナ(1)の外周面には、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が形成されている。繊維強化樹脂層は、補強繊維を、胴(4)の周囲にその周方向に巻き付けてなるフープ巻繊維層に樹脂を含浸硬化させたフープ巻補強層(18)と、補強繊維を、両鏡板(5)にかかるように胴(4)の長さ方向に巻き付けてなるヘリカル巻繊維層に樹脂を含浸硬化させたヘリカル巻補強層（図示略）とよりなる。フープ巻補強層(18)は、第２ライナ構成部材(10)の第１薄肉部(13)の外周面と第１ライナ構成部材(9)の外周面を覆うように形成されており、その厚さは段部(12)の高さと等しくなっている。各補強層(18)を構成する繊維としては、たとえばカーボン繊維、ガラス繊維、アラミド繊維などが用いられるが、カーボン繊維を用いることが好ましい。また、各補強層(18)を構成する樹脂としては、たとえばエポキシ樹脂が用いられる。各補強層は、フィラメントワインディング法により樹脂を含浸させた補強繊維、あるいは樹脂を含浸させた補強繊維の束を巻き付けた後、樹脂を硬化させることにより形成される。
圧力容器は、図４に示すように、以下に述べる方法で製造される。
まず、所定数の第１ライナ構成部材(9)を熱間押出成形するとともに、薄肉部(13)(15)および連結部材形成用突起(16)を有する所定数の第２ライナ構成部材(10)を熱間鍛造し、さらに薄肉部(13)(15)を有する所定数の第３ライナ構成部材(11)を熱間鍛造する（図４(a)参照）。このとき、１つの第２ライナ構成部材(10)には口部(6)も同時に形成しておく。
ついで、第１ライナ構成部材(9)の両端部を、第２および第３ライナ構成部材(10)(11)の短円筒状部(10b)(11b)の第２薄肉部(15)に嵌め被せるとともに両端面を段部(14)に当接させ、この状態で、第１ライナ構成部材(9)と第２および第３ライナ構成部材(10)(11)とを接合し、ライナ(1)をつくる（図４(b)参照）。
ついで、フィラメントワインディング法により樹脂を含浸させた補強繊維、あるいは樹脂を含浸させた補強繊維の束を、胴(4)の周囲にその周方向に巻き付けることによりフープ巻繊維層を形成した後、フィラメントワインディング法により樹脂を含浸させた補強繊維、あるいは樹脂を含浸させた補強繊維の束を、両鏡板(5)にかかるように胴(4)の長さ方向に巻き付けることによりヘリカル巻繊維層を形成し、さらに樹脂を硬化させてフープ巻補強層(18)およびヘリカル巻補強層からなる繊維強化樹脂層を形成する。
ついで、複数のライナ(1)を並べた際に隣り合うライナ(1)間に位置すべき連結部材形成用突起(16)の先端面から第２ライナ構成部材(10)の内面に至る貫通穴(17)を形成する（図４(c)参照）。
その後、所定数のライナ(1)を、軸線が左右方向を向くとともに、軸線が同一水平面内に位置するように前後方向に並列状に並べ、隣り合う２つのライナ(1)における第２ライナ構成部材(10)の連結部材形成用突起(16)の先端面どうしを当接させた状態で、両連結部材形成用突起(16)を接合することにより連結部材(2)を形成するとともに、両第２ライナ構成部材(10)の貫通穴(17)どうしを通じさせることにより連通路(3)を形成する。こうして、圧力容器が製造される。
圧力容器は、燃料水素ガス充填用圧力容器、燃料電池、および燃料水素ガス充填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ガス充填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、圧力容器は、天然ガス充填用圧力容器および天然ガス充填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充填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、圧力容器は、酸素ガス充填用圧力容器および酸素ガス充填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ガス充填用圧力容器として用いられる。
上記実施形態１の圧力容器を示す図１および図２において、ライナ(1)の数は２つであるが、これに限定されるものではなく、３以上のライナ(1)が、軸線が左右方向を向くとともに、軸線が同一水平面内に位置するように前後方向に並列状に並べられ、隣り合う２つのライナ(1)が、両者間に設けられた連結部材(2)を介して連結一体化され、連結部材(2)を介して連結一体化されたライナ(1)の内部どうしが、ライナ(1)および連結部材(2)に形成された連通路(3)を介して通じさせられ、すべてのライナ(1)により１つの閉空間が形成されていてもよい。
実施形態２
この実施形態は図５および図６に示すものである。
実施形態２の圧力容器の場合、隣り合うライナ(1)の内部どうしを通じさせる連通路の構成が実施形態１の圧力容器とは異なっており、その他の構成は同じである。
図５に示すように、隣り合う２つのライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)の連結部材形成用突起(16)により形成された連結部材(2)の側面に、両連結部材形成用突起(16)に跨る段付き有底穴(20)が形成されている。また、両ライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)に、その内面から有底穴(20)の内周面に至る貫通穴(21)が形成されている。そして、有底穴(20)の開口が、有底穴(20)の開口側大径部(20a)内に嵌め入れられて連結部材(2)に接合されたアルミニウム製蓋(22)により閉鎖されている。この接合は、たとえばＭＩＧ、ＴＩＧなどの溶融溶接や、摩擦圧接や、ろう付や、摩擦攪拌接合により行われる。そして、連結部材(2)の有底穴(20)および２つライナ(1)の貫通穴(21)により、隣り合うライナ(1)の内部どうしを通じさせる連通路(23)が形成されている。
実施形態２の圧力容器は、図６に示すように、以下に述べる方法で製造される。
繊維強化樹脂層を形成するまでの工程は、実施形態１の圧力容器の製造方法と同じである。
そして、繊維強化樹脂層を形成した所定数のライナ(1)を、軸線が左右方向を向くとともに、軸線が同一水平面内に位置するように前後方向に並列状に並べ、隣り合う２つのライナ(1)における第２ライナ構成部材(10)の連結部材形成用突起(16)の先端面どうしを当接させた状態で、両連結部材形成用突起(16)を接合して連結部材(2)を形成する（図６(a)参照）。
ついで、連結部材(2)の側面に、両連結部材形成用突起(16)に跨る段付き有底穴(20)を形成した後、両ライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)に、有底穴(20)の開口側から、有底穴(20)の内周面から第２ライナ構成部材(10)の短円筒状部(10b)の内面に至る貫通穴(21)を形成する（図６参照(b)）。
その後、有底穴(20)の開口側大径部(20a)内にアルミニウム製蓋(22)を嵌め入れ、蓋(22)の周縁部を連結部材(2)に接合することにより、有底穴(20)の開口を閉鎖し、連結部材(2)の有底穴(20)および第２ライナ構成部材(10)の貫通穴(21)により連通路(23)を形成する（図６参照(c)）。こうして、圧力容器が製造される。
実施形態１および２の圧力容器においては、隣り合う２つのライナ(1)を連結一体化する連結部材(2)は、両ライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)に一体に形成された連結部材形成用突起(16)を接合するこ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い。すなわち、連結部材(2)が、隣り合う２つのライナ(1)のうちのいずれか一方の第２ライナ構成部材(10)に設けられた連結部材形成用突起が、同他方の第２ライナ構成部材(10)に接合されることにより形成されていてもよい。
連結部材(2)が、いずれか一方の第２ライナ構成部材(10)に設けられた連結部材形成用突起により形成されている場合、次のようにして連通路が形成される。
すなわち、隣り合う２つのライナ(1)のうち連結部材形成用突起が設けられている第２ライナ構成部材(10)に、その内面から連結部材形成用突起の先端面に至る貫通穴が形成され、連結部材形成用突起が設けられていない第２ライナ構成部材(10)に、その内面から外面に至る貫通穴が形成され、両第２ライナ構成部材(10)の貫通穴が通じさせられることにより連通路が形成される。
また、連結部材(2)の側面に段付き有底穴(20)が形成され、隣り合う２つのライナ(1)のうち連結部材形成用突起が設けられている第２ライナ構成部材(10)に、その内面から有底穴(20)の内周面に至る第１の貫通穴と、連結部材形成用突起の先端面から有底穴(20)の内周面に至る第２の貫通穴とが形成され、連結部材形成用突起が設けられていない第２ライナ構成部材(10)に、その内面から外面に至る第３の貫通穴が形成され、有底穴(20)の開口が、有底穴(20)の開口側大径部(20a)内に嵌め入れられて連結部材(2)に接合されたアルミニウム製蓋(22)により閉鎖され、第２および第３の貫通穴が相互に通じさせられ、連結部材(2)の有底穴(20)、一方の第２ライナ構成部材(10)の第１および第２の貫通穴、ならびに他方の第２ライナ構成部材(10)の第３の貫通穴により連通路が形成される。
実施形態３
この実施形態は図７に示すものである。
実施形態３の圧力容器の場合、隣り合う２つのライナ(1)を連結一体化する連結部材と、隣り合う２つのライナ(1)の内部どうしを通じさせる連通路の構成が実施形態１の圧力容器とは異なっており、その他の構成は同じである。
図７に示すように、隣り合う２つのライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)の連結部材形成用突起(16)どうしが、ねじ結合手段により結合されることにより、連結部材(25)が形成されている。
すなわち、隣り合う２つのライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)に、それぞれその内面から連結部材形成用突起(16)の先端に至る貫通状めねじ穴(26)が形成され、軸方向に伸びる貫通穴(28)を有する棒状おねじ部品(27)が両めねじ穴(26)に跨ってねじ嵌められている。一方のライナ(1)のめねじ穴(26)と他方のライナ(1)のめねじ穴(26)のねじの方向は異なっている。おねじ部品(27)の長さ方向の中央部に、外形が多角形、ここでは六角形状となされた外向きフランジ(29)が一体に形成され、外向きフランジ(29)の両側にねじが形成されている。おねじ部品(27)における外向きフランジ(29)の両側の部分のねじの方向は相互に異なっている。おねじ部品(27)における外向きフランジ(29)の片側部分が一方の第２ライナ構成部材(10)の連結部材形成用突起(16)のめねじ穴(26)にねじ嵌められるとともに、同じく他側部分が他方の第２ライナ構成部材(10)の連結部材形成用突起(16)のめねじ穴(26)にねじ嵌められ、外向きフランジ(29)の両面と両第２ライナ構成部材(10)の連結部材形成用突起(16)の先端との間にそれぞれシール部材(31)が介在させられている。そして、両第２ライナ構成部材(10)のめねじ穴(26)と、おねじ部品(27)の貫通穴(28)とにより、隣り合う２つのライナ(1)の内部どうしを通じさせる連通路(32)が形成されている。
上記実施形態１〜３において、ライナ(1)の第１〜第３ライナ構成部材(9)(10)(11)はアルミニウム製であるが、これに限定されるものではなく、第１〜第３ライナ構成部材は合成樹脂製であってもよい。この場合、第１ライナ構成部材と第２および第３ライナ構成部材とは、溶接または接着により接合される。また、連結部材形成用突起どうしの接合も、溶接または接着により行われる。
また、上記実施形態１〜３において、ライナ(1)は、第１ライナ構成部材(9)と、第２および第３ライナ構成部材(10)(11)とを接合するこ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、第１ライナ構成部材(9)と第２ライナ構成部材(10)および第３ライナ構成部材(11)のうちのいずれか一方とが一体化された形状のライナ構成部材と、第２ライナ構成部材(10)および第３ライナ構成部材(11)のうちのいずれか他方とが接合されることにより形成されていてもよい。
また、上記実施形態１〜３において、隣り合う２つのライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)どうしが連結部材(2)を介して連結一体化されているが、これに限定されるものではなく、第３ライナ構成部材(11)どうしも連結部材(2)を介して連結一体化されていてもよい。この連結部材(2)およびライナ(1)には、隣り合う２つのライナ(1)の内部どうしを連通させる連通路(3)が形成されていてもよく、あるいは形成されていなくてもよい。
さらに、上記実施形態１〜３において、各ライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)における短円筒状部(10b)の外周面には、２つの連結部材形成用突起(16)が１つの直径上に位置するように一体に形成されているが、これに限定されるものではなく、連結部材形成用突起(16)が形成される位置および連結部材形成用突起(16)の数は適宜変更可能である。すなわち、連結部材形成用突起(16)が形成される位置および連結部材形成用突起(16)の数は、ライナ(1)の並べ方に合わせて適宜変更される。
図８は、軸線が左右方向を向いたライナ(1)を、すべてのライナ(1)の軸線が同一水平面内に位置することがないように並べた場合の圧力容器の変形例を示す。
図８(a)に示す圧力容器の場合、複数、ここでは２つのライナ(1)が前後方向に並べられ、少なくともいずれか１つ、ここでは前側のライナ(1)の上方に１つのライナ(1)が並べられている。そして、前後に隣り合う２つのライナ(1)、および上下に隣り合う２つのライナ(1)は、実施形態１〜３の場合と同様に、両者間に設けられた連結部材(2)(25)を介して連結一体化され、連結部材(2)(25)を介して連結一体化されたライナ(1)の内部どうしが、ライナ(1)および連結部材(2)(25)に形成された連通路(3)(23)(32)を介して通じさせられ、すべてのライナ(1)により１つの閉空間が形成されている。
図８(a)に示す圧力容器においては、各ライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)には、直交する２つの直径上に連結部材形成用突起(16)が形成されているが、連結部材(2)(25)を形成しない連結部材形成用突起(16)には、連通路(3)(23)(32)を形成するための貫通穴などは形成されていない。そして、いずれかのライナ(1)の上下、前後のうちのすくなくとも１つの方向にライナ(1)を並べる必要がある場合に、所要位置にある連結部材形成用突起(16)が連結部材(2)(25)を形成するのに利用され、ライナ(1)および連結部材(2)(25)に連通路(3)(23)(32)が形成される。
図８(b)に示す圧力容器の場合、ライナ(1)の並び方は図８(a)の圧力容器と同様である。そして、各ライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)には、隣り合う２つのライナ(1)を連結一体化する連結部材(2)(25)を形成すべき位置にだけ連結部材形成用突起(16)が設けられている。
図８(c)に示す圧力容器の場合、複数、ここでは３つのライナ(1)が前後方向に並べられ、いずれか２つ、ここでは前側の２つのライナ(1)の上方にそれぞれライナ(1)が並べられている。そして、前後に隣り合う２つのライナ(1)、および上下に隣り合う２つのライナ(1)は、実施形態１〜３の場合と同様に、両者間に設けられた連結部材(2)(25)を介して連結一体化され、連結部材(2)(25)を介して連結一体化されたライナ(1)の内部どうしが、ライナ(1)および連結部材(2)(25)に形成された連通路(3)(23)(32)を介して通じさせられ、すべてのライナ(1)により１つの閉空間が形成されている。
図８(c)に示す圧力容器においては、各ライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)には、直交する２つの直径上に連結部材形成用突起(16)が形成されているが、連結部材(2)(25)を形成しない連結部材形成用突起(16)には、連通路(3)(23)(32)を形成するための貫通穴などは形成されていない。そして、いずれかのライナ(1)の上下、前後のうちのすくなくとも１つの方向にライナ(1)を並べる必要がある場合に、所要位置にある連結部材形成用突起(16)が連結部材(2)(25)を形成するのに利用され、ライナ(1)および連結部材(2)(25)に連通路(3)(23)(32)が形成される。
図８(d)に示す圧力容器の場合、ライナ(1)の並び方は図８(c)の圧力容器と同様である。そして、各ライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)には、隣り合う２つのライナ(1)を連結一体化する連結部材(2)(25)を形成すべき位置にだけ連結部材形成用突起(16)が設けられている。
図８(e)に示す圧力容器の場合、複数のライナ(1)が前後方向に並べられ、さらに前端部のライナ(1)から前斜め上方に向かうように、複数のライナ(1)が並べられている。なお、水平に並べられたライナ(1)の数および前斜め上方に向かうように並べられたライナ(1)の数は、それぞれ適宜変更可能である。そして、前後に隣り合う２つのライナ(1)、および斜め方向に隣り合う２つのライナ(1)は、実施形態１〜３の場合と同様に、両者間に設けられた連結部材(2)(25)を介して連結一体化され、連結部材(2)(25)を介して連結一体化されたライナ(1)の内部どうしが、ライナ(1)および連結部材(2)(25)に形成された連通路(3)(23)(32)を介して通じさせられ、すべてのライナ(1)により１つの閉空間が形成されている。
図８(e)に示す圧力容器においては、各ライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)には、等角度間隔をなす４つの直径上に連結部材形成用突起(16)が形成されているが、連結部材(2)(25)を形成しない連結部材形成用突起(16)には、連通路(3)(23)(32)を形成するための貫通穴などは形成されていない。そして、いずれかのライナ(1)の前後方向、上下方向および斜め方向のうちのすくなくとも１つの方向にライナ(1)を並べる必要がある場合に、所要位置にある連結部材形成用突起(16)が連結部材(2)(25)を形成するのに利用され、ライナ(1)および連結部材(2)(25)に連通路(3)(23)(32)が形成される。
図８(f)に示す圧力容器の場合、ライナ(1)の並び方は図８(e)の圧力容器と同様である。そして、各ライナ(1)の第２ライナ構成部材(10)には、隣り合う２つのライナ(1)を連結一体化する連結部材(2)(25)を形成すべき位置にだけ連結部材形成用突起(16)が設けられている。
上記実施形態２および３、ならびに図８に示す圧力容器の用途は、上記実施形態１の場合と同様である。
上記において、ライナ(1)の胴は円筒状であるが、これに限定されるものではなく、胴の横断面形状は他の形状、たとえば楕円形であってもよい。
なお、上述した圧力容器内には、気体、液体または気液混合流体が充填される。
この発明の実施形態１の圧力容器を示す一部切り欠き斜視図である。 実施形態１の圧力容器の水平断面図である。 図２の要部拡大図である。 実施形態１の圧力容器を製造する方法を示す斜視図である。 実施形態２の圧力容器の一部分を拡大して示す分解斜視図である。 実施形態２の圧力容器を製造する方法を示す部分拡大断面図である。 実施形態３の圧力容器の一部分を拡大して示す断面図である。 長さの等しいライナを、すべてのライナの軸線が同一水平面内に位置することがないように並べた場合の圧力容器の変形例を示す図である。
(1)：ライナ
(2)：連結部材
(3)：連通路
(4)：胴
(5)：鏡板
(9)：第１ライナ構成部材
(10)：第２ライナ構成部材
(11)：第３ライナ構成部材
(16)：連結部材形成用突起
(17)：貫通穴
(18)：フープ巻補強層
(20)：有底穴
(21)：貫通穴
(22)：蓋
(23)：連通路
(25)：連結部材
(26)：めねじ穴
(27)：おねじ部品
(28)：貫通穴
(29)：外向きフランジ
(31)：シール部材
(32)：連通路

Claims (16)

  1. 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなるライナが複数並べられており、隣り合う２つのライナどうしが、両者間に設けられた連結部材を介して連結一体化され、連結部材を介して連結一体化されたライナの内部どうしが、ライナおよび連結部材に形成された連通路を介して通じさせられており、連結部材が、隣り合う２つのライナにそれぞれ設けられた連結部材形成用突起の先端どうしが当接させられた状態で接合されることにより形成され、連結部材の側面に、両連結部材形成用突起に跨る有底穴が形成され、隣り合う２つのライナに、その内面から有底穴の内周面に至る貫通穴が形成され、有底穴の開口が連結部材に接合された蓋により閉鎖され、連結部材の有底穴および両ライナの貫通穴により連通路が形成されている圧力容器。
  2. 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなるライナが複数並べられており、隣り合う２つのライナどうしが、両者間に設けられた連結部材を介して連結一体化され、連結部材を介して連結一体化されたライナの内部どうしが、ライナおよび連結部材に形成された連通路を介して通じさせられており、連結部材が、隣り合う２つのライナのうちのいずれか一方に設けられた連結部材形成用突起が、同他方に接合されることにより形成され、連結部材の側面に有底穴が形成され、一方のライナに、その内面から有底穴の内周面に至る第１の貫通穴と、連結部材形成用突起の先端から有底穴の内周面に至る第２の貫通穴とが形成され、他方のライナに、その内面から外面に至る第３の貫通穴が形成され、有底穴の開口が連結部材に接合された蓋により閉鎖され、第２および第３の貫通穴が相互に通じさせられ、連結部材の有底穴、一方のライナの第１および第２の貫通穴、ならびに他方のライナの第３の貫通穴により連通路が形成されている圧力容器。
  3. 筒状の胴と胴の両端開口を閉鎖する鏡板とよりなるライナが複数並べられており、隣り合う２つのライナどうしが、両者間に設けられた連結部材を介して連結一体化され、連結部材を介して連結一体化されたライナの内部どうしが、ライナおよび連結部材に形成された連通路を介して通じさせられており、連結部材が、隣り合う２つのライナにそれぞれ設けられた連結部材形成用突起どうしが、ねじ結合手段により結合されることにより形成され、隣り合う２つのライナに、その内面から連結部材形成用突起の先端に至る貫通状めねじ穴が形成され、軸方向に伸びる貫通穴を有する棒状おねじ部品が両めねじ穴に跨ってねじ嵌められ、両ライナのめねじ穴およびおねじ部品の貫通穴により連通路が形成され、両ライナの連結部材形成用突起とおねじ部品との間が密封されている圧力容器。
  4. 一方のライナのめねじ穴と他方のライナのめねじ穴のねじの方向が異なっており、おねじ部品の長さ方向の中央部に外向きフランジが形成され、おねじ部品における外向きフランジの両側部分のねじの方向が相互に異なっており、おねじ部品における外向きフランジの片側部分が一方のライナのめねじ穴にねじ嵌められるとともに、同じく他側部分が他方のライナのめねじ穴にねじ嵌められ、外向きフランジの両面と両ライナの連結部材形成用突起の先端との間にそれぞれシール部材が介在させられている請求項３記載の圧力容器。
  5. ライナが、ライナを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形成されており、鏡板を構成するライナ構成部材に、連結部材形成用突起が一体に形成されている請求項１〜４のうちのいずれかに記載の圧力容器。
  6. すべてのライナにより１つの閉空間が形成され、当該閉空間を外部に通じさせる口部を備えている請求項１〜５のうちのいずれかに記載の圧力容器。
  7. 口部の数が１つであり、いずれか１つのライナの一方の鏡板に、口部が一体に形成されている請求項６記載の圧力容器。
  8. 各ライナの外周面に、補強繊維に樹脂が含浸硬化させられてなる繊維強化樹脂層が形成されている請求項１〜７のうちのいずれかに記載の圧力容器。
  9. 繊維強化樹脂層が、補強繊維を胴の周囲にその周方向に巻き付けてなるフープ巻繊維層および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８記載の圧力容器。
  10. 燃料水素充填用圧力容器、燃料電池、および燃料水素充填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、燃料水素充填用圧力容器が請求項８または９記載の圧力容器からなる燃料電池システム。
  11. 請求項１０記載の燃料電池システムを搭載した燃料電池自動車。
  12. 請求項１０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。
  13. 天然ガス充填用圧力容器および天然ガス充填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、天然ガス充填用圧力容器が請求項８または９記載の圧力容器からなる天然ガス供給システム。
  14. 請求項１３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。
  15. 請求項１３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。
  16. 酸素ガス充填用圧力容器および酸素ガス充填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、酸素ガス充填用圧力容器が請求項８または９記載の圧力容器からなる酸素ガス供給システム。
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