WO2012121059A1 - 圧力容器の口金構造及び圧力容器の製造方法 - Google Patents

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cylindrical portion
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龍志 谷
準 大橋
昌宏 田代
中村　和広
恭子 福士
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八千代工業株式会社
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    • F17C2260/01—Improving mechanical properties or manufacturing
    • F17C2260/012—Reducing weight

Definitions

  • the present invention relates to a pressure vessel base structure and a pressure vessel manufacturing method.
  • Liquefied petroleum gas (Liquefied ⁇ petroleum gas) is known as a gaseous fuel that is mainly composed of butane, propane, etc. and can be easily liquefied at room temperature by compression. By liquefying LPG, its volume becomes 1/250 that of vaporized gas, and storage and transportation are possible at a low pressure.
  • a pressure vessel made of steel or aluminum alloy has been generally used so far. However, the metal pressure vessel has the advantages of high strength and high reliability, but has the disadvantage of increasing the weight.
  • a pressure vessel described in Patent Document 1 includes a resin liner, a fiber reinforced resin layer (FRP layer) that reinforces the outer surface of the resin liner, and protrudes outside the resin liner and the fiber reinforced resin layer.
  • FRP layer fiber reinforced resin layer
  • a metal base member For example, a female screw is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion of the base member. A valve is fastened to the female screw, and the LPG inside the pressure vessel is poured out from the valve.
  • the resin liner and the base member are made of different materials, it is not easy to join these members without gaps so that gas and liquid do not leak. It is known to improve the sealing performance by applying powder coating to the outer peripheral surface of the base member, but when an external force is applied, the interface between the powder coating film and the base member and the powder coating film There is a problem that the load on the interface between the resin liner and the resin liner is increased, and the resin liner and the base member are separated. Specifically, for example, when the valve is fastened to the cap member or when the pressure vessel is dropped, there is a problem that the resin liner and the cap member are separated due to an external force acting.
  • the present invention was created in order to solve such a problem, and restricts the rotation of the base member with respect to the resin liner, and improves the bondability between the resin liner and the base member. It is another object of the present invention to provide a pressure vessel manufacturing method.
  • the present invention provides a pressure vessel having a hollow resin liner that contains a gas or a liquid, and a base member that protrudes outward from the resin liner and serves as a gas or liquid outlet.
  • the base member is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion, and the base member is formed on an outer peripheral surface of the cylindrical portion.
  • a groove for restricting the rotation of the base member relative to the groove, and at least a part of the groove is filled with the resin liner.
  • the contact area between the resin liner and the base member can be increased by filling at least a part of the concave groove with the resin liner, thereby improving the bonding property between the resin liner and the base member. Can do.
  • the resin liner is filled in a part of the groove, for example, when the valve is fastened to the base member, around the central axis of the base member It is possible to counter the acting moment. Thereby, when a valve
  • the concave groove is extended along the protruding direction of the cylindrical portion, and that the protruding direction side of the cylindrical portion of the concave groove is open.
  • the rotation of the base member relative to the resin liner can be more effectively regulated.
  • groove is obstruct
  • groove there existed a problem that the air pocket was made inside the ditch
  • the groove when the groove is filled with resin, air escapes from a portion where the groove is open, so that the filling rate of the resin to the groove can be increased.
  • a flange portion protruding in a direction away from the central axis of the cylindrical portion is formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion. According to such a configuration, movement of the cap member in the pouring direction with respect to the resin liner can be restricted.
  • a coating film by powder coating is formed on the outer peripheral surface of the base member. According to such a configuration, the bondability between the resin liner and the base member can be further improved.
  • the present invention is also a method for manufacturing a pressure vessel, comprising: a hollow resin liner that contains a gas or liquid; and a base member that protrudes outward from the resin liner and serves as a gas or liquid outlet.
  • the base member includes an annular flange portion, a cylindrical portion protruding from the inner periphery of the flange portion, and a recess formed on the outer peripheral surface of the cylindrical portion for restricting the rotation of the base member relative to the resin liner.
  • the contact area between the resin liner and the die member can be increased by filling the resin liner into at least a part of the concave groove, the bondability between the resin liner and the die member is improved. Can do.
  • a resin liner is filled in a part of the groove, so that, for example, when the valve is fastened to the base member, it acts around the central axis of the base member. You can counter the moment that you do. Thereby, when a valve
  • the method includes an arrangement step of disposing the base member between a pair of the molds.
  • molten resin is supplied between the pair of molds.
  • blow molding is performed by blowing air into the mold while pressing the molten resin from the outside of the cylinder and filling the molten resin in the concave groove of the cylinder. preferable.
  • the molten resin can be filled more reliably and easily by the pressing force when closing the mold and the pressure of air during blow molding.
  • the concave groove is opened on the protruding direction side of the cylindrical portion. According to such a method, when the groove is filled with the resin, air escapes from the open portion of the groove, so that the filling rate of the resin into the groove can be increased.
  • the bondability between the resin liner and the base member can be further improved.
  • the pressure vessel cap structure and the pressure vessel manufacturing method according to the present invention it is possible to restrict the rotation of the cap member with respect to the resin liner and to enhance the bondability between the resin liner and the cap member.
  • FIG. 1A is an enlarged cross-sectional side view of a main part
  • FIG. 1A is an enlarged cross-sectional side view of a main part
  • FIG. It is the figure which showed the nozzle
  • (b) is a top view. It is the figure which showed the manufacturing method of the pressure vessel which concerns on this embodiment, Comprising: (a) shows an arrangement
  • a pressure vessel 1 As shown in FIG. 1, a pressure vessel 1 according to this embodiment includes a resin liner 2, cap members 3 and 3 formed at both ends of the resin liner 2, and a coating formed on the outer peripheral surface of the cap member 3.
  • the film 4 and the fiber reinforced resin layer 5 covering the outer periphery of the resin liner 2 are mainly configured.
  • the pressure vessel 1 can accommodate a liquid or gas inside, for example. Since the base structure around one base member 3 and the other base member 3 is equivalent, only one side of the base structure will be described. Further, in the present embodiment, the base member 3 is provided at both ends of the pressure vessel 1, but it may be provided only at one end.
  • the resin liner 2 is made of resin and is hollow inside.
  • the material of the resin liner 2 is not particularly limited, but, for example, polyethylene (PE), high-density polyethylene (HDPE), polyamide, polyketone, polyphenylene sulfide (PPS), etc., may be used depending on the type or application of the gas or liquid to be contained. Used. By forming the resin liner 2 with resin, weight reduction can be achieved.
  • the resin liner 2 includes a cylindrical body portion 2a, a shoulder portion 2b having a curved surface constituting an end portion side of the body portion 2a, and a protruding portion protruding outward from the shoulder portion 2b. 2c.
  • the shape of the resin liner 2 is not particularly limited, and may be, for example, a spherical shape.
  • the base member 3 includes an annular flange portion 11 and a cylindrical portion 12 that protrudes outward from the inner periphery of the flange portion 11 to the resin liner 2.
  • the base member 3 is made of metal and serves as a gas or liquid pouring port accommodated in the pressure vessel 1.
  • the flange portion 11 is a plate-like portion having an annular shape. As shown to (a) of FIG. 2, the lower surface of the flange part 11 and the inner surface of the shoulder part 2b of the resin liner 2 are substantially flush.
  • the cylinder portion 12 protrudes in a cylindrical shape from the inner periphery of the flange portion 11.
  • a female thread for attaching a valve is formed on the inner peripheral surface of the cylindrical portion 12.
  • the cylindrical portion 12 has a proximal end portion 13 constituting the proximal end side and a distal end portion 14 constituting the distal end side.
  • the outer diameter of the base end portion 13 is slightly larger than the outer diameter of the distal end portion 14.
  • the outer periphery of the base end portion 13 is substantially circular in plan view.
  • the base end portion 13 is a portion covered with the protruding portion 2 c of the resin liner 2.
  • a plurality of concave grooves 15 are formed on the outer peripheral surface of the base end portion 13 at equal intervals in the circumferential direction.
  • the concave groove 15 is a part for restricting the rotation of the base member 3 relative to the resin liner 2 when the resin liner 2 is filled.
  • the concave groove 15 has a rectangular horizontal cross section, and extends along the protruding direction (pouring direction) of the cylindrical portion 12.
  • the concave groove 15 is composed of a bottom surface 15a and three side walls 15b, 15c, and 15d standing from the bottom surface 15a.
  • the side walls 15 b and 15 c are opposed to each other and extend along the protruding direction of the cylindrical portion 12.
  • the protruding direction side of the cylindrical portion 12 of the concave groove 15 is opened. That is, the upper side of FIG.
  • the concave groove 15 is formed as described above in the present embodiment. However, the concave groove 15 is limited to this shape as long as the resin liner 2 is filled to restrict the rotation of the base member 3 with respect to the resin liner 2. is not. For example, at least one concave groove 15 may be provided. Moreover, in this embodiment, although the protrusion direction side of the cylinder part 12 of the ditch
  • a hexagonal screw portion is formed on the outer periphery of the tip portion 14.
  • the distal end portion 14 is a portion that locks a tool when, for example, a valve (not shown) is attached. As shown in FIG. 2A, the front end portion 14 is exposed to the outside without the resin liner 2 being formed around it.
  • the manufacturing method of the base member 3 is not particularly limited, but is integrally formed by forging in this embodiment. According to forging, the cutting process is not necessary when forming the concave groove 15, so that the manufacturing period and work can be omitted.
  • the coating film 4 is formed by powder coating as shown in FIG. 2, and is an adhesive layer made of, for example, a polyolefin resin.
  • the coating film 4 is formed on the surface of the flange part 11 and the base end part 13 of the cylinder part 12 with a constant thickness.
  • the coating film 4 is also formed on the inner surface of the groove 15.
  • the coating film 4 may be formed with another adhesive as long as it improves the bondability between the resin liner 2 and the base member 3.
  • the fiber reinforced resin layer 5 is FRP (fiber reinforced plastic) and is formed so as to cover the outer periphery of the resin liner 2.
  • the fiber reinforced resin layer 5 is provided by laminating a woven fabric impregnated with a resin by, for example, a filament winding method, a hand layup method, or the like.
  • the resin used for the fiber reinforced resin layer 5 is generally an epoxy resin because of its high strength. In the case where thermal stability is required, a phenolic resin can also be used.
  • the method for forming the fiber reinforced resin layer 5 is not particularly limited, but a filament winding method that can maintain the continuity of the fibers, can easily realize high strength, and can be thinned is preferable.
  • the method for manufacturing the pressure vessel is not particularly limited, but in the present embodiment, a case of manufacturing by blow molding is illustrated.
  • molding process are mainly performed.
  • the base members 3, 3 are arranged between a pair of molds K, K that are arranged apart from each other.
  • the molding die K includes a base portion Ka and a pair of protruding portions Kb and Kb protruding from both ends of the base portion Ka.
  • the inside of the mold K is drawn out into a substantially semi-cylindrical shape.
  • the base member 3 is attached via attachment / detachment means so that the flange portions 11 face the upper end and the lower end side of the blow pin 22 erected on the support base 21.
  • the means for attaching and detaching the base member 3 and the blow pin 22 is not particularly limited. For example, when the blow pin 22 is pulled out after the mold K is closed using a known quick joint coupler, the base member 3 is exceeded when a predetermined pull-out force is exceeded. It is preferable that the blow pin 22 can be easily removed from. In addition, powder coating is given to the outer peripheral surface of the nozzle
  • a cylindrical parison 24 is supplied between the molds K and K facing each other from the die 23 and around the base members 3 and 3. To do.
  • the parison 24 is a molten resin and is a material that will later become the resin liner 2.
  • the parison 24 may be composed of two sheets.
  • the die member 3 and the molten resin are molded while being integrated.
  • the molds K, K are closed, and the periphery of the cylindrical part 12 of the base member 3 is sandwiched between the projecting parts Kb, Kb of the mold K facing each other. Since the tip end side of the overhang portion Kb is cut out in a semicircular shape, the periphery of the cylindrical portion 12 can be sandwiched evenly.
  • the parison 24 is pushed from the outside to the base member 3 side, and the concave groove 15 of the base member 3 is uniformly filled with the parison 24.
  • the fiber reinforced resin layer 5 is formed on the outer periphery of the resin liner 2 by the filament winding method for the composite member formed in the forming step.
  • the pressure vessel 1 is formed by the above steps.
  • the manufacturing method of the pressure vessel 1 is not limited to the process described above.
  • the base member 3 may be disposed inside the parison 24 by the blow pins 22.
  • the resin liner is formed in the concave groove 15 as shown in FIG.
  • the contact area between the resin liner 2 and the base member 3 can be increased, so that the bondability between the resin liner 2 and the base member 3 can be enhanced.
  • the resin liner 2 is filled in the concave groove 15, for example, when a valve (not shown) is fastened to the base member 3, it is possible to counter a moment acting around the central axis of the base member 3. Thereby, when fastening a valve
  • the concave groove 15 extends along the protruding direction of the cylindrical portion 12, even if a moment acts around the central axis of the base member 3, the base member 3 with respect to the resin liner 2. Can be more effectively regulated.
  • the concave groove 15 has side walls 15b and 15c formed along the protruding direction of the cylindrical portion 12, and the resin liner 2 is continuously filled between the opposing side walls 15b and 15c. Rotation can be regulated more effectively.
  • the groove 15 is open in the projecting direction side of the cylindrical portion 12 in this embodiment, when the molten resin is filled in the groove 15, air can escape from the open side of the groove 15. it can.
  • the resin liner 2 does not necessarily have to be filled over the entire interior of the concave groove 15, but since the filling rate of the resin liner 2 with respect to the concave groove 15 can be increased by eliminating the air pocket, The effect of restricting the connection with the base member 3 and the rotation of the base member 3 can be further enhanced.
  • a coating film 4 formed in advance by powder coating is provided on the outer peripheral surface of the base member 3, specifically, the surface of the flange portion 11, the surface of the base end portion 13 of the cylindrical portion 12, and the inner surface of the concave groove 15.
  • the molten resin is more reliably and easily filled into the concave groove 15 by the pressing force when closing the molding dies K and K and the pressure of air at the time of blow molding. Can do.
  • FIG. 5 is a perspective view showing a modified example of the base member, in which (a) shows a first modified example and (b) shows a second modified example.
  • the base member 3A according to the first modification shown in FIG. 5A has the above-described embodiment in that the concave groove 15A is provided only on the upper side of the base end portion 13 (the protruding direction side of the cylindrical portion 12). Is different.
  • the base member 3 ⁇ / b> A the resin that constitutes the resin liner 2 is filled in the concave groove 15 ⁇ / b> A, so that the bonding property between the resin liner 2 and the base member 3 ⁇ / b> A can be improved, and the base member 3 ⁇ / b> A rotates with respect to the resin liner 2. Can be regulated more effectively.
  • the adjacent concave grooves 15B are located above the base end portion 13 (projection direction side of the cylindrical portion 12) and below (flange portion 11 side). ) Is different from the above-described embodiment in that they are alternately provided.
  • the upper side of the concave groove 15B formed on the upper side is opened, and the side wall constituting the concave groove 15B formed on the lower side is closed.
  • the resin constituting the resin liner 2 is filled in the concave groove 15B, so that the bonding property between the resin liner 2 and the base member 3B can be improved, and the base member 3B rotates with respect to the resin liner 2. Can be regulated more effectively.
  • the base member 3C according to the third modification shown in FIG. 6A is different from the other embodiments in that the concave groove 15C is extended in both the horizontal direction and the vertical direction. That is, the concave groove 15 ⁇ / b> C includes a vertical portion 31 extending along the protruding direction (pouring direction) of the cylindrical portion 12, and a horizontal portion extending perpendicularly to the vertical portion 31 and extending along the horizontal direction. 32. The upper part of the vertical part 31 is open. The horizontal portion 32 extends in the horizontal direction (lateral direction) continuously from the vertical portion 31.
  • the resin constituting the resin liner 2 is filled in the concave groove 15C, so that the bonding property between the resin liner 2 and the base member 3C can be improved, and the base member 3C rotates with respect to the resin liner 2. Can be regulated more effectively.
  • the movement of the base member 3 ⁇ / b> C in the vertical direction (discharging direction) with respect to the resin liner 2 can be restricted, and the base member 3 ⁇ / b> C falls off the resin liner 2. Can be prevented.
  • the base member 3D according to the fourth modification shown in FIG. 6B is different from the other forms in that a plurality of relatively large concave grooves 15D are formed in the base end portion 13.
  • the concave groove 15D is formed in a substantially rectangular shape when viewed from the side, and is partitioned by a convex portion 41 formed in the vertical direction and a convex portion 42 formed in the horizontal direction.
  • the convex portion 42 is formed slightly below the base end portion 13 in the height direction.
  • the ratio of the concave grooves 15 ⁇ / b> D may be larger than the ratio of the convex portions 41 and 42. Moreover, you may make it become a still larger ditch
  • the resin constituting the resin liner 2 is filled in the concave groove 15D, so that the bonding property between the resin liner 2 and the base member 3D can be improved, and the base member 3D rotates with respect to the resin liner 2. Can be regulated more effectively.
  • the convex part 42 the movement of the protrusion part (pouring direction) of the cylinder part 12 with respect to the resin liner 2 can be controlled, and the cap member 3D can be prevented from falling off from the resin liner 2. .
  • the base member 3E according to the fifth modified example shown in FIG. 7 is different from the other forms in that the flange portion 51 is formed.
  • the flange portion 51 protrudes in a direction away from the central axis of the cylindrical portion 12 with a certain thickness from the cylindrical portion 12 (base end portion 13).
  • the outer edge of the collar 51 has a circular shape in plan view.
  • a plurality of concave grooves 15 ⁇ / b> E are formed on the outer peripheral surface of the base end portion 13.
  • the lower side wall of the groove 15E is formed on the upper surface of the flange 51.
  • the collar portion 51 is completely covered with the resin constituting the resin liner 2.
  • the collar part 51 may be formed continuously as in the fifth modification, or may be formed intermittently.
  • the base member 3E the resin constituting the resin liner 2 is filled in the concave groove 15E, so that the bondability between the resin liner 2 and the base member 3E can be improved, and the base member 3E rotates with respect to the resin liner 2. Can be regulated more effectively. Further, by providing the flange portion 51, the movement of the base member 3E in the pouring direction of the base member 3E with respect to the resin liner 2 can be restricted, and the base member 3E can be prevented from falling off the resin liner 2. Further, by providing both the recessed groove 15E and the flange portion 51, the connectivity between the base member 3E and the resin liner 2 can be synergistically improved.

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Abstract

樹脂ライナーに対する口金部材の回転を規制するとともに、樹脂ライナーと口金部材との結合性を高めることができる圧力容器の口金構造及び圧力容器の製造方法を提供する。気体又は液体を収容する中空の樹脂ライナー（２）と、樹脂ライナー（２）の外方に突出し、気体又は液体の注排口となる口金部材（３）と、を有する圧力容器の口金構造であって、口金部材（３）は、環状のフランジ部（１１）と、フランジ部（１１）の内周から樹脂ライナー（２）の外方に突出した筒部（１２）と、筒部（１２）の外周面に形成され樹脂ライナー（２）に対する口金部材（３）の回転を規制するための凹溝（１５）と、を有し、凹溝（１５）の少なくとも一部に樹脂ライナー（２）が充填されていることを特徴とする。

Description

圧力容器の口金構造及び圧力容器の製造方法
　本発明は、圧力容器の口金構造及び圧力容器の製造方法に関する。
　液化石油ガス（Liquefied petroleum gas）は、ブタン、プロパンなどを主成分とし、圧縮することにより常温で容易に液化できる気体燃料として知られている。ＬＰＧを液化することで、その体積は気化ガス時の２５０分の１になり、耐圧の低い圧力で貯蔵や輸送が可能となる。ＬＰＧを貯蔵する材料としては、これまでは一般に、スチール製やアルミニウム合金製の圧力容器が採用されてきた。しかし、金属製の圧力容器は、強度が高く、信頼性が高い利点を有するが、重量が重くなるという欠点があった。
　このような問題点に鑑み、近年では、圧力容器の軽量化を目的として、合成樹脂製の薄肉容器（樹脂ライナー）を樹脂が含浸された繊維強化層で被い、その後樹脂を硬化させる
複合構造の圧力容器が提案されている。例えば特許文献１に記載の圧力容器は、樹脂ライナーと、この樹脂ライナーの外面を補強する繊維強化樹脂層（ＦＲＰ層）と、樹脂ライナー及び繊維強化樹脂層の外側に突出し、ＬＰＧの注排口となる金属製の口金部材とで構成されている。口金部材の筒部の内周面には例えば雌ネジが形成されており、この雌ネジにバルブを締結して、バルブから圧力容器の内部のＬＰＧを注排する。
特開２００７－１０００４号公報
　しかし、樹脂ライナーと口金部材とは材料が異なるため、これらの部材を気体や液体がリークしないように隙間なく接合することは容易ではない。口金部材の外周面に粉体塗装を施して、シール性を向上させることが知られているが、外力が加わると、粉体塗装の塗膜と口金部材との界面及び粉体塗装の塗膜と樹脂ライナーとの界面への負荷が大きくなり、樹脂ライナーと口金部材とが分離してしまうという問題があった。具体的には、例えば、バルブを口金部材へ締結する際や圧力容器が落下した際に外力が作用することで樹脂ライナーと口金部材とが分離してしまうという問題があった。
　本発明はこのような課題を解決するために創作されたものであり、樹脂ライナーに対する口金部材の回転を規制するとともに、樹脂ライナーと口金部材との結合性を高めることができる圧力容器の口金構造及び圧力容器の製造方法を提供することを課題とする。
　本発明は、前記課題を解決するため、気体又は液体を収容する中空の樹脂ライナーと、前記樹脂ライナーの外方に突出し、前記気体又は液体の注排口となる口金部材と、を有する圧力容器の口金構造であって、前記口金部材は、環状のフランジ部と、前記フランジ部の内周から前記樹脂ライナーの外方に突出した筒部と、前記筒部の外周面に形成され前記樹脂ライナーに対する前記口金部材の回転を規制するための凹溝と、を有し、前記凹溝の少なくとも一部に前記樹脂ライナーが充填されていることを特徴とする。
　かかる構成によれば、凹溝の少なくとも一部に樹脂ライナーを充填することで、樹脂ライナーと口金部材との接触面積を大きくすることができるため、樹脂ライナーと口金部材との結合性を高めることができる。また、樹脂ライナーに対する口金部材の回転を規制するために、凹溝の一部に樹脂ライナーが充填されているため、例えば、口金部材にバルブを締結する際に、口金部材の中心軸の周りに作用するモーメントに対抗することができる。これにより、口金部材にバルブを締結する際に、樹脂ライナーと口金部材とが分離するのを防ぐことができる。
　また、前記凹溝は、前記筒部の突出方向に沿って延設されているとともに、前記凹溝のうち前記筒部の突出方向側が開放されていることが好ましい。
　かかる構成によれば、樹脂ライナーに対する口金部材の回転をより効果的に規制することができる。また、凹溝を構成する側壁が閉塞されていると、凹溝に溶融した樹脂を充填する際に、凹溝の内部に空気溜まりができてしまうという問題があった。しかし、かかる構成によれば、凹溝に樹脂を充填する際に、凹溝の開放している部位から空気が逃げるため、凹溝に対する樹脂の充填率を高めることができる。
　また、前記筒部の外周面に、前記筒部の中心軸から離間する方向に張り出した鍔部が形成されていることが好ましい。かかる構成よれば、樹脂ライナーに対する口金部材の注排方向の移動を規制することができる。
　また、前記口金部材の外周面に粉体塗装による塗膜が形成されていることが好ましい。かかる構成によれば、樹脂ライナーと口金部材との結合性をより高めることができる。
　また、本発明は、気体又は液体を収容する中空の樹脂ライナーと、前記樹脂ライナーの外方に突出し、前記気体又は液体の注排口となる口金部材と、を有する圧力容器の製造方法であって、前記口金部材は、環状のフランジ部と、前記フランジ部の内周から突出した筒部と、前記筒部の外周面に形成され前記樹脂ライナーに対する前記口金部材の回転を規制するための凹溝と、を有し、成形型に溶融した樹脂を供給する樹脂供給工程と、前記口金部材と前記溶融した樹脂とを一体化させつつ成形する成形工程と、を含み、前記成形工程では、前記凹溝の少なくとも一部に前記溶融した樹脂を充填することを特徴とする。
　かかる方法によれば、凹溝の少なくとも一部に樹脂ライナーを充填することで、樹脂ライナーと口金部材との接触面積を大きくすることができるため、樹脂ライナーと口金部材との結合性を高めることができる。また、樹脂ライナーに対する口金部材の回転を規制するために、凹溝の一部に樹脂ライナーが充填されるため、例えば、口金部材にバルブを締結する際に、口金部材の中心軸の周りに作用するモーメントに対抗することができる。これにより、口金部材にバルブを締結する際に、樹脂ライナーと口金部材とが分離するのを防ぐことができる。
　また、一対の前記成形型の間に前記口金部材を配置する配置工程を含み、前記樹脂供給工程では、一対の前記成形型の間に溶融した樹脂を供給し、前記成形工程では、一対の前記成形型を閉じる際に、前記筒部の外側から溶融した樹脂を押圧して前記筒部の前記凹溝に溶融した樹脂を充填しつつ前記成形型内に空気を吹き込んでブロー成形を行うことが好ましい。
　かかる方法によれば、成形型を閉じる際の押圧力と、ブロー成形の際の空気の圧力によって、凹溝に溶融した樹脂をより確実にかつ容易に充填することができる。
　また、前記凹溝は、前記筒部の突出方向側が開放されていることが好ましい。かかる方法によれば、凹溝に樹脂を充填する際に、凹溝の開放している部位から空気が逃げるため、凹溝に対する樹脂の充填率を高めることができる。
　また、前記成形工程を行う前に、前記口金部材の外周面に粉体塗装を行うことが好ましい。かかる方法によれば、樹脂ライナーと口金部材との結合性をより高めることができる。
　本発明に係る圧力容器の口金構造及び圧力容器の製造方法によれば、樹脂ライナーに対する口金部材の回転を規制するとともに、樹脂ライナーと口金部材との結合性を高めることができる。
本実施形態に係る圧力容器を示す一部破断側断面図である。 本実施形態に係る圧力容器を示す図であって、（ａ）は要部拡大側断面図であり、（ｂ）は（ａ）のＡ－Ａ断面図である。 本実施形態に係る口金部材を示した図であって、（ａ）は斜視図、（ｂ）は平面図である。 本実施形態に係る圧力容器の製造方法を示した図であって、（ａ）は配置工程及び樹脂供給工程を示し、（ｂ）は成形工程を示す。 口金部材の変形例を示した斜視図であって、（ａ）は第一変形例を示し、（ｂ）は第二変形例を示す。 口金部材の変形例を示した斜視図であって、（ａ）は第三変形例を示し、（ｂ）は第四変形例を示す。 口金部材の第五変形例を示した斜視図である。
　本発明の実施形態について図面を参照して詳細に説明する。図１に示すように、本実施形態に係る圧力容器１は、樹脂ライナー２と、樹脂ライナー２の両端部に形成された口金部材３，３と、口金部材３の外周面に形成された塗膜４と、樹脂ライナー２の外周を覆う繊維強化樹脂層５とで主に構成されている。圧力容器１は、例えば、内部に液体又は気体を収容することができる。なお、一方の口金部材３と他方の口金部材３周りの口金構造は同等であるので、口金構造の一方側のみについて説明する。また、本実施形態では圧力容器１の両端に口金部材３を設けたが、一端に設けるだけでもよい。
　樹脂ライナー２は、樹脂製であって内部が中空になっている。樹脂ライナー２の材料は特に制限されないが、収容する気体又は液体の種類や用途に応じて、例えば、ポリエチレン（ＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリアミド、ポリケトン、ポリフェニレンサルフィド（ＰＰＳ）などが用いられる。樹脂ライナー２を樹脂で形成することで、軽量化を図ることができる。
　樹脂ライナー２は、本実施形態では、筒状を呈する胴部２ａと、胴部２ａの端部側を構成する曲面を備えた肩部２ｂと、肩部２ｂから外側に向けて突出する突出部２ｃとで構成されている。樹脂ライナー２の形状は、特に制限されるものではなく、例えば、球形状であってもよい。
　口金部材３は、図２及び図３に示すように、環状のフランジ部１１と、フランジ部１１の内周から樹脂ライナー２の外方に突出した筒部１２とで構成されている。口金部材３は、金属製であって、圧力容器１の内部に収容された気体又は液体の注排口となる部材である。
　フランジ部１１は、円環状を呈する板状部位である。図２の（ａ）に示すように、フランジ部１１の下面と、樹脂ライナー２の肩部２ｂの内面とは略面一になっている。
　筒部１２は、フランジ部１１の内周から円筒状に突出している。筒部１２の内周面には、バルブを取り付けるための雌ネジが形成されている。筒部１２は、基端側を構成する基端部１３と、先端側を構成する先端部１４とを有する。基端部１３の外径は、先端部１４の外径よりもやや大きくなっている。
　基端部１３の外周は、平面視略円形になっている。基端部１３は、樹脂ライナー２の突出部２ｃで覆われる部位である。基端部１３の外周面には、周方向において等間隔に複数の凹溝１５が形成されている。凹溝１５は、樹脂ライナー２が充填されることにより、樹脂ライナー２に対する口金部材３の回転を規制するための部位である。凹溝１５は、水平断面が長方形であって、筒部１２の突出方向（注排方向）に沿って延設されている。
　凹溝１５は、本実施形態では、底面１５ａと、底面１５ａから立設する３つの側壁１５ｂ，１５ｃ，１５ｄで構成されている。側壁１５ｂ，１５ｃは対向しており、筒部１２の突出方向に沿って延設されている。本実施形態では、凹溝１５の筒部１２の突出方向側が開放されている。つまり、凹溝１５のうち、図３の（ａ）上方側が開放されている。
　凹溝１５は、本実施形態では前記したように形成したが、樹脂ライナー２が充填されることで、樹脂ライナー２に対する口金部材３の回転を規制する形状であれば、これに限定されるものではない。例えば、凹溝１５は、少なくとも一つ設けられているだけでもよい。また、本実施形態では、凹溝１５の筒部１２の突出方向側が開放されているが、閉鎖した形状であってもよい。また、凹溝１５は、ディンプルのように丸く繰り抜かれた形状であってもよい。
　先端部１４の外周には、六角形のネジ部が形成されている。先端部１４は、例えば、図示しないバルブを取り付ける際に、工具を係止する部位である。図２の（ａ）に示すように、先端部１４は、周囲に樹脂ライナー２は形成されず、外部に露出している。
　口金部材３の製造方法は、特に制限されないが、本実施形態では鍛造により一体成形されている。鍛造によれば、凹溝１５を成形する際に切削加工が不要になるため、製造期間や作業を省略することができる。
　塗膜４は、図２に示すように、粉体塗装によって形成されており、例えばポリオレフィン系樹脂からなる接着層である。塗膜４は、フランジ部１１の表面と、筒部１２の基端部１３に一定の厚みで形成されている。また塗膜４は、凹溝１５の内面にも形成されている。塗膜４が形成されることにより、樹脂ライナー２と口金部材３との接着性（結合性）を向上させることができる。
　また、粉体塗装を行う前処理として、表面を粗面化することが望ましく、例えば、サンドブラスト、ショットブラスト、科学的な処理剤の塗布等を行ってもよい。また、樹脂ライナー２と口金部材３との結合性を向上させるものであれば他の接着剤で塗膜４を形成しても構わない。
　繊維強化樹脂層５は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）であり、樹脂ライナー２の外周を覆うように形成されている。繊維強化樹脂層５は、例えば、フィラメントワインディング法、ハンドレイアップ法等によって、樹脂が含浸された織布が積層されることによって設けられている。
　繊維強化樹脂層５に使用される樹脂としては、強度が高いことからエポキシ系樹脂が一般的である。熱的な安定性を求める場合などは、フェノール系樹脂も使用することができる。繊維強化樹脂層５の形成方法については特に制限されないが、繊維の連続性を保つことができるとともに高い強度を容易に実現でき、かつ、薄肉化が図れるフィラメントワインディング法が好ましい。
　次に、本実施形態に係る圧力容器の製造方法について説明する。圧力容器の製造方法については特に制限されないが、本実施形態ではブロー成形によって製造する場合を例示する。圧力容器の製造方法では、配置工程と、樹脂供給工程と、成形工程と、繊維強化樹脂層成形工程を主に行う。
　配置工程では、図４の（ａ）に示すように、離間して配置された一対の成形型Ｋ，Ｋの間に口金部材３，３を配置する。成形型Ｋは、基部Ｋａと、基部Ｋａの両端側から張り出した一対の張出部Ｋｂ，Ｋｂとを有する。成形型Ｋの内部は、略半円柱状に繰り抜かれている。
　口金部材３は、支持台２１に立設するブローピン２２の上端と下端側にそれぞれのフランジ部１１が対向するようにして着脱手段を介して取り付けられている。口金部材３とブローピン２２との着脱手段については特に制限されないが、例えば公知のクイックジョイントカプラを用いて成形型Ｋを閉じてからブローピン２２を引き抜く際に、所定の引き抜き力を超えると口金部材３からブローピン２２が簡単に外れる構成になっていることが好ましい。なお、口金部材３の外周面には、粉体塗装が施されており、塗膜４が予め形成されている。
　樹脂供給工程では、図４の（ａ）に示すように、ダイス２３から対向する成形型Ｋ，Ｋの間であって、かつ、口金部材３，３の周囲に、円筒状のパリソン２４を供給する。パリソン２４は、溶融した樹脂であって、後に樹脂ライナー２となる材料である。なお、パリソン２４は、２枚のシート状からなるものであってもよい。
　成形工程では、図４の（ｂ）に示すように、口金部材３と溶融した樹脂とを一体化させつつ成形する。具体的には、成形型Ｋ，Ｋを閉じて、対向する成形型Ｋの張出部Ｋｂ，Ｋｂによって口金部材３の筒部１２の周囲を挟み込む。張出部Ｋｂの先端側は、半円状に切り欠かれているため、筒部１２の周囲を均等に挟み込むことができる。張出部Ｋｂ，Ｋｂで口金部材３を挟み込むことにより、パリソン２４が外側から口金部材３側に押されて、口金部材３の凹溝１５にパリソン２４が均一に充填される。
　そして、ブローピン２２に形成された孔（図示省略）から閉じられた成形型Ｋ，Ｋ内に空気が吹き込まれることにより、パリソン２４が成形型Ｋの内面に転写され成形される。また、ブロー成形の際の空気の圧力によって、パリソン２４が流動し、凹溝１５の全体にパリソン２４が確実に充填される。
　そして、ブローピン２２を支持台２１側から成形型Ｋの外側に移動させ、成形型Ｋを脱型することにより、樹脂ライナー２と口金部材３とが一体化された複合部材が形成される。
　繊維強化樹脂層成形工程では、具体的な図示は省略するが、例えば、成形工程で成形された複合部材について、フィラメントワインディング法により、樹脂ライナー２の外周に、繊維強化樹脂層５を形成する。以上の工程によって、圧力容器１が形成される。
　圧力容器１の製造方法は、前記した工程に限定されるものではない。例えば、成形型Ｋ，Ｋの間にパリソン２４を供給した後に、パリソン２４の内部にブローピン２２によって口金部材３を配置してもよい。また、本実施形態では、ブロー成形によって製造したが、例えば、口金部材３を成形型にインサートした後に、インジェクション成形、回転成形等で成形工程を行ってもよい。
　以上説明した樹脂ライナー２と口金部材３と塗膜４とを備えた圧力容器の口金構造及び圧力容器の製造方法によれば、図２の（ｂ）に示すように、凹溝１５に樹脂ライナー２が充填されることで、樹脂ライナー２と口金部材３との接触面積を大きくすることができるため、樹脂ライナー２と口金部材３との結合性を高めることができる。また、凹溝１５に樹脂ライナー２が充填されているため、例えば、口金部材３に図示しないバルブを締結する際に、口金部材３の中心軸の周りに作用するモーメントに対抗することができる。これにより、口金部材３にバルブを締結する際に、樹脂ライナー２と口金部材３とが分離するのを防ぐことができる。
　また、本実施形態では、凹溝１５が、筒部１２の突出方向に沿って延設されているため、口金部材３の中心軸回りにモーメントが作用したとしても、樹脂ライナー２に対する口金部材３の回転をより効果的に規制することができる。具体的には、凹溝１５は、筒部１２の突出方向に沿って形成される側壁１５ｂ，１５ｃを有し、対向する側壁１５ｂ，１５ｃ間に連続して樹脂ライナー２が充填されているので、より効果的に回転を規制することができる。
　また、凹溝１５は、本実施形態では、筒部１２の突出方向側が開放されているため、凹溝１５に溶融した樹脂を充填する際に、凹溝１５の開放側から空気を逃すことができる。必ずしも、凹溝１５の内部全体にわたって樹脂ライナー２が充填されている必要はないが、空気溜まりを無くすことにより、凹溝１５に対する樹脂ライナー２の充填率を高めることができるため、樹脂ライナー２と口金部材３との結合性や口金部材３の回転規制の効果をより高めることができる。
　また、口金部材３の外周面、具体的には、フランジ部１１の表面、筒部１２の基端部１３の表面及び凹溝１５の内面に予め粉体塗装で形成された塗膜４を設けておくことにより、樹脂ライナー２と口金部材３との結合性を飛躍的に向上させることができる。
　また、ブロー成形で成形することにより、成形型Ｋ，Ｋを閉じる際の押圧力と、ブロー成形の際の空気の圧力によって、凹溝１５に溶融した樹脂をより確実にかつ容易に充填することができる。
　以上本発明の実施形態について説明したが本発明の趣旨に反しない範囲において適宜設計変更が可能である。例えば、口金部材３に形成される凹溝１５は、前記した形態に限定されるものではなく、適宜設計変更が可能である。図５は、口金部材の変形例を示した斜視図であって、（ａ）は第一変形例を示し、（ｂ）は第二変形例を示す。図５の（ａ）に示す第一変形例に係る口金部材３Ａは、凹溝１５Ａが基端部１３の上側（筒部１２の突出方向側）のみに設けられている点で前記した実施形態と相違する。口金部材３Ａによっても、凹溝１５Ａに樹脂ライナー２を構成する樹脂が充填されることで、樹脂ライナー２と口金部材３Ａとの結合性を高めることができ、樹脂ライナー２に対する口金部材３Ａの回転をより効果的に規制することができる。
　また、図５の（ｂ）に示す第二変形例に係る口金部材３Ｂは、隣り合う凹溝１５Ｂが基端部１３の上側（筒部１２の突出方向側）と下側（フランジ部１１側）に交互に設けられている点で前記した実施形態と相違する。上側に形成された凹溝１５Ｂの上方側は開放されており、下側に形成された凹溝１５Ｂを構成する側壁は閉鎖されている。口金部材３Ｂによっても、凹溝１５Ｂに樹脂ライナー２を構成する樹脂が充填されることで、樹脂ライナー２と口金部材３Ｂとの結合性を高めることができ、樹脂ライナー２に対する口金部材３Ｂの回転をより効果的に規制することができる。
　また、図６の（ａ）に示す第三変形例に係る口金部材３Ｃは、凹溝１５Ｃが水平方向と鉛直方向の両方に延設されている点で他の形態と相違する。つまり、凹溝１５Ｃは、筒部１２の突出方向（注排方向）に沿って延設される鉛直部３１と、鉛直部３１に対して直交し、水平方向に沿って延設される水平部３２とを有する。鉛直部３１の上方は開放されている。水平部３２は、鉛直部３１に連続して水平方向（横方向）に延設されている。口金部材３Ｃによっても、凹溝１５Ｃに樹脂ライナー２を構成する樹脂が充填されることで、樹脂ライナー２と口金部材３Ｃとの結合性を高めることができ、樹脂ライナー２に対する口金部材３Ｃの回転をより効果的に規制することができる。また、水平部３２に樹脂ライナー２が充填されることにより、樹脂ライナー２に対する口金部材３Ｃの上下方向（注排方向）の移動を規制することができ、口金部材３Ｃが樹脂ライナー２から脱落するのを防ぐことができる。
　また、図６の（ｂ）に示す第四変形例に係る口金部材３Ｄは、基端部１３に比較的大きな複数の凹溝１５Ｄが形成されている点で他の形態と相違する。凹溝１５Ｄは、側面視して略矩形に形成されており、鉛直方向に形成された凸部４１と水平方向に形成された凸部４２とで仕切られている。凸部４２は、基端部１３の高さ方向のやや下側に形成されている。このように、基端部１３の外周面において、凸部４１，４２の割合よりも凹溝１５Ｄの割合が大きくなるように形成してもよい。また、凸部４２を設けずに更に大きな凹溝となるようにしてもよい。
　口金部材３Ｄによっても、凹溝１５Ｄに樹脂ライナー２を構成する樹脂が充填されることで、樹脂ライナー２と口金部材３Ｄとの結合性を高めることができ、樹脂ライナー２に対する口金部材３Ｄの回転をより効果的に規制することができる。また、凸部４２を備えることにより、樹脂ライナー２に対する筒部１２の突出方向（注排方向）の移動を規制することができ、口金部材３Ｄが樹脂ライナー２から脱落するのを防ぐことができる。
　また、図７に示す第五変形例に係る口金部材３Ｅは、鍔部５１が形成されている点で他の形態と相違する。鍔部５１は、筒部１２（基端部１３）から一定の厚みで、筒部１２の中心軸から離間する方向に張り出している。鍔部５１の外縁は、平面視円形状を呈する。基端部１３の外周面には、複数の凹溝１５Ｅが形成されている。凹溝１５Ｅの下側の側壁は鍔部５１の上面で形成されている。鍔部５１は、樹脂ライナー２を構成する樹脂によって完全に覆われる。鍔部５１は、第五変形例のように連続的に形成してもよいし、断続的に形成してもよい。
　口金部材３Ｅによっても、凹溝１５Ｅに樹脂ライナー２を構成する樹脂が充填されることで、樹脂ライナー２と口金部材３Ｅとの結合性を高めることができ、樹脂ライナー２に対する口金部材３Ｅの回転をより効果的に規制することができる。また、鍔部５１を備えることにより、樹脂ライナー２に対する口金部材３Ｅの注排方向の移動を規制することができ、口金部材３Ｅが樹脂ライナー２から脱落するのを防ぐことができる。また、凹溝１５Ｅと鍔部５１とを両方設けることで、口金部材３Ｅと樹脂ライナー２との結合性を相乗的に高めることができる。
　このように、第一変形例～第五変形例であっても、成形工程の際に各凹溝への空気溜まりや、パリソンの欠損等の影響があったとしても、少なくとも各凹溝の側壁と樹脂とが接触することによりシールすることができる。
　１　　　　圧力容器
　２　　　　樹脂ライナー
　２ａ　　　胴部
　２ｂ　　　肩部
　２ｃ　　　突出部
　３　　　　口金部材
　４　　　　塗膜
　５　　　　繊維強化樹脂層
　１１　　　フランジ部
　１２　　　筒部
　１３　　　基端部
　１４　　　先端部
　１５　　　凹溝
　１５ａ　　底面
　１５ｂ　　側壁
　１５ｃ　　側壁
　１５ｄ　　側壁
　２１　　　支持台
　２２　　　ブローピン
　２３　　　ダイス
　２４　　　パリソン
　Ｋ　　　　成形型

Claims (8)

  1. 　気体又は液体を収容する中空の樹脂ライナーと、
    　前記樹脂ライナーの外方に突出し、前記気体又は液体の注排口となる口金部材と、を有する圧力容器の口金構造であって、
    　前記口金部材は、
    　環状のフランジ部と、
    　前記フランジ部の内周から前記樹脂ライナーの外方に突出した筒部と、
    　前記筒部の外周面に形成され前記樹脂ライナーに対する前記口金部材の回転を規制するための凹溝と、を有し、
    　前記凹溝の少なくとも一部に前記樹脂ライナーが充填されていることを特徴とする圧力容器の口金構造。
  2. 　前記凹溝は、前記筒部の突出方向に沿って延設されているとともに、前記凹溝のうち前記筒部の突出方向側が開放されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の圧力容器の口金構造。
  3. 　前記筒部の外周面に、前記筒部の中心軸から離間する方向に張り出した鍔部が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の圧力容器の口金構造。
  4. 　前記口金部材の外周面に粉体塗装による塗膜が形成されていることを特徴とする請求の範囲第１項に記載の圧力容器の口金構造。
  5. 　気体又は液体を収容する中空の樹脂ライナーと、前記樹脂ライナーの外方に突出し、前記気体又は液体の注排口となる口金部材と、を有する圧力容器の製造方法であって、
    　前記口金部材は、環状のフランジ部と、前記フランジ部の内周から突出した筒部と、前記筒部の外周面に形成され前記樹脂ライナーに対する前記口金部材の回転を規制するための凹溝と、を有し、
    　成形型に溶融した樹脂を供給する樹脂供給工程と、
    　前記口金部材と前記溶融した樹脂とを一体化させつつ成形する成形工程と、を含み、
    　前記成形工程では、前記凹溝の少なくとも一部に前記溶融した樹脂を充填することを特徴とする圧力容器の製造方法。
  6. 　一対の前記成形型の間に前記口金部材を配置する配置工程を含み、
    　前記樹脂供給工程では、一対の前記成形型の間に溶融した樹脂を供給し、
    　前記成形工程では、一対の前記成形型を閉じる際に、前記筒部の外側から溶融した樹脂を押圧して前記筒部の前記凹溝に溶融した樹脂を充填しつつ前記成形型内に空気を吹き込んでブロー成形を行うことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の圧力容器の製造方法。
  7. 　前記凹溝は、前記筒部の突出方向側が開放されていることを特徴とする請求の範囲第５項に記載の圧力容器の製造方法。
  8. 　前記成形工程を行う前に、前記口金部材の外周面に粉体塗装を行うことを特徴とする請求の範囲第５項に記載の圧力容器の製造方法。
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