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技術 高圧タンクの製造方法

出願人 トヨタ自動車株式会社
発明者 前川元輝
出願日 2019年4月17日 (1年10ヶ月経過) 出願番号 2019-078240
公開日 2020年10月29日 (3ヶ月経過) 公開番号 2020-176666
状態 未査定
技術分野 圧力容器、圧力容器の蓋 ガス貯蔵容器;ガスの充填・放出
主要キーワード 略半球体 FRP 高圧タンク ガラス繊維強化プラスチック 炭素繊維強化プラスチック 中空容器 リング溝 ドーム
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2020年10月29日)のものです。
また、この項目は機械的に抽出しているため、正しく解析できていない場合があります

図面 (6)

課題

ライナ口金とOリングを取り付ける際にOリングが口金のOリング溝から脱落することを防止することができる高圧タンクの製造方法を提供する。

解決手段

ライナ11および口金12との間にOリング33を備える高圧タンク10の製造方法であって、Oリング33と口金12のライナ11への取付時に、Oリング33の取付位置におけるライナ11の外径と同一の外径を有するカラー53の外周面と口金12のOリング溝42との間にOリング33を装着した状態で、Oリング33、口金12およびカラー53をライナ11へ取り付け、取付後に、カラー53を口金12から取り出すことを特徴とする。

概要

背景

この種の高圧タンクの製造方法として、ライナ口金を取り付ける取付部分に、Oリングを広げて取り付け、取付後に口金をライナに取り付けるものが開示されている(特許文献1参照)。

概要

ライナに口金とOリングを取り付ける際にOリングが口金のOリング溝から脱落することを防止することができる高圧タンクの製造方法を提供する。ライナ11および口金12との間にOリング33を備える高圧タンク10の製造方法であって、Oリング33と口金12のライナ11への取付時に、Oリング33の取付位置におけるライナ11の外径と同一の外径を有するカラー53の外周面と口金12のOリング溝42との間にOリング33を装着した状態で、Oリング33、口金12およびカラー53をライナ11へ取り付け、取付後に、カラー53を口金12から取り出すことを特徴とする。

目的

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ライナに口金とOリングを取り付ける際にOリングが口金のOリング溝から脱落することを防止することができる高圧タンクの製造方法を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

ライナ口金との間にOリングを備える高圧タンクの製造方法であって、前記Oリングおよび前記口金の前記ライナへの取付時に、前記Oリングの取付位置における前記ライナの外径と同一の外径を有するカラー外周面と前記口金のOリング溝との間に前記Oリングを装着した状態で、前記Oリング、前記口金および前記カラーを前記ライナへ取り付け、取付後に、前記カラーを前記口金から取り出すことを特徴とする高圧タンクの製造方法。

技術分野

0001

本発明は、ライナ口金との間にOリングを備える高圧タンクの製造方法に関する。

背景技術

0002

この種の高圧タンクの製造方法として、ライナの口金を取り付ける取付部分に、Oリングを広げて取り付け、取付後に口金をライナに取り付けるものが開示されている(特許文献1参照)。

先行技術

0003

特開2018−66391号公報

発明が解決しようとする課題

0004

しかしながら、特許文献1に記載の高圧タンクの製造方法において、口金に形成されたOリング溝にOリングを装着した状態で、口金とOリングをライナに取り付ける場合には、口金とOリングをライナに取り付ける際にOリングが口金から脱落するという問題がある。

0005

本発明は、このような問題を解決するためになされたもので、ライナに口金とOリングを取り付ける際にOリングが口金のOリング溝から脱落することを防止することができる高圧タンクの製造方法を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段

0006

本発明に係る高圧タンクの製造方法は、ライナと口金との間にOリングを備える高圧タンクの製造方法であって、前記Oリングおよび前記口金の前記ライナへの取付時に、前記Oリングの取付位置における前記ライナの外径と同一の外径を有するカラー外周面と前記口金のOリング溝との間に前記Oリングを装着した状態で、前記Oリング、前記口金および前記カラーを前記ライナへ取り付け、取付後に、前記カラーを前記口金から取り出すことを特徴とする。

0007

本発明に係る高圧タンクの製造方法においては、Oリングと口金のライナへの取付時に、Oリングの取付位置におけるライナの外径と同一の外径を有するカラーの外周面と口金のOリング溝との間にOリングを装着した状態で、Oリング、口金およびカラーをライナへ取り付け、取付後に、カラーを口金から取り出すようにしている。

0008

この構成により、Oリングと口金のライナへの取付時には、Oリングが、口金のOリング溝とカラーの外周面との間に装着される。そして、カラーによってOリングが口金に装着された状態で、口金がライナへ取り付けられる。口金のライナへの取付により、Oリングは、カラーの外周面からライナの外周面に移動し、ライナと口金のOリング溝との間に装着される。そして、口金をライナに取り付けた後に、カラーが口金から取り出される。その結果、Oリングと口金のライナへの取付時には、Oリングが、カラーの外周面で口金のOリング溝に保持されているので、OリングがOリング溝から脱落することが防止される。

発明の効果

0009

本発明によれば、ライナに口金とOリングを取り付ける際にOリングが口金のOリング溝から脱落するのを防止できる高圧タンクの製造方法を提供することができる。

図面の簡単な説明

0010

本発明の実施形態に係る高圧タンクの構成について説明する図であり、図1(a)は、高圧タンクの斜視図を示し、図1(b)は、高圧タンクの断面図を示す。
本発明の実施形態に係る高圧タンクの製造方法を説明する図であり、ライナ、口金、Oリングおよび冶具を分解した各構成要素の断面図。
本発明の実施形態に係る高圧タンクの製造方法を説明する図であり、ライナ、口金、Oリングおよび冶具の断面図。
本発明の実施形態に係る高圧タンクの製造方法を示す断面図であり、図4(a)は、冶具による口金およびOリングのライナへの取付前の状態を示し、図4(b)は、冶具による口金およびOリングのライナへの取付後の状態を示す。
本発明の実施形態に係る高圧タンクの製造方法を示す断面図であり、図5(a)は、冶具による口金およびOリングのライナへの取付後の状態を示し、図5(b)は、冶具を口金から取り出した状態を示す。

実施例

0011

本発明に係る高圧タンクの製造方法を適用した実施形態に係る高圧タンク10の製造方法について図面を参照して説明する。

0012

まず、本実施形態に係る高圧タンク10の製造方法により製造される高圧タンク10の構成について説明する。高圧タンク10は、図1(a)、図1(b)に示すように、ライナ11と、口金12、13と、ライナ11の外周面を被覆する繊維層14とを備えている。高圧タンク10は、気体を透過させにくい性質、いわゆるガスバリア性を有しており、内部には水素などの高圧ガス充填される構成を有している。

0013

ライナ11は、筒状の中空容器からなり、シリンダー部21と、一対のドーム部22とにより構成されており、ポリアミド樹脂(PA)、いわゆるナイロン登録商標)などの高い機械的強度を有するエンジニアリングプラスチックによって形成されている。なお、ライナ11は、金属材料によって形成されていてもよい。

0014

シリンダー部21は、円筒状に形成され、両端部で各ドーム部22と一体的に形成されている。各ドーム部22は、図2に示すように、略半球体状の中空で、ライナ11の軸線に沿った長手方向端部に、ライナ11の軸線を中心とする所定の深さの凹みを有する口金取付部23と、口金取付部23からライナ11の軸線に沿って突出し、口金取付部23と一体的に形成された突出部24とを有している。口金取付部23および突出部24には、ライナ11の軸線を中心とする貫通孔22aが形成されている。

0015

口金12は、図2に示すように、円柱状の口金本体31と、円錐台形状のフランジ32とを備えている。口金本体31とフランジ32は、金属材料により一体的に形成されている。口金本体31およびフランジ32には、貫通孔41が形成され、フランジ32には、貫通孔41の内壁面部にOリング溝42が形成されている。貫通孔41およびOリング溝42は同じ軸心を有している。口金12は、図3に示すように、貫通孔41にドーム部22の突出部24が挿入されるようになっている。

0016

口金12は、Oリング溝42にOリング33が装着されている。Oリング33は、円環状の封止部材からなり、例えば、合成ゴムなどの弾性材料により形成されている。Oリング33は、Oリング溝42に装着された状態で、口金12の貫通孔41の内壁面とドーム部22の突出部24の外周面との間に位置し、口金12の貫通孔41の内壁面とドーム部22の突出部24の外周面との間の隙間を封止するようになっている。

0017

口金13は、図1(a)に示すように、口金12と同様に形成されているが、口金本体31の貫通孔41とは異なり、図示しない有底の穴が口金本体31に形成されており、Oリング溝42は、有底の穴の内壁面部に形成されている。口金13も、口金12と同様に、金属材料によって形成されている。

0018

繊維層14は、図1(b)に示すように、ライナ11の外周面を覆う層からなり、炭素繊維強化プラスチック(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)やガラス繊維強化プラスチックGFRP:Glass Fiber Reinforced Plastics)などのプラスチック繊維束がライナ11の外周面に巻回されることにより形成されている。

0019

繊維束は、数十本の単繊維撚り合わせて1本の糸にした、いわゆるマルチフィラメントが、数千〜数万本程度束ねられた繊維束からなる。繊維束に樹脂含浸させながら、または、あらかじめ樹脂を含侵させた繊維束がライナ11の外周面に繰り返し巻回される。繊維束に含浸させる樹脂は、例えば、エポキシ樹脂(EP)、ポリエステル樹脂(PE)やポリアミド樹脂(PA)などの熱硬化性樹脂からなる。

0020

以上のように構成された実施形態に係る高圧タンク10の製造方法について図面を参照して説明する。

0021

本実施形態に係る高圧タンク10の製造方法は、口金作製工程と、ライナ作製工程と、口金取付工程と、繊維層形成工程と、繊維層硬化工程と、検査工程とを含んで構成されている。本実施形態に係る高圧タンク10の製造方法は、口金取付工程に特徴があり、口金取付工程以外の他の工程は、公知の工程により構成されているので、口金取付工程について詳細に説明する。

0022

口金取付工程においては、口金12、13のOリング溝42にOリング33が装着され、Oリング33が装着された口金12、13が、冶具50により、ライナ11のドーム部22の口金取付部23にそれぞれ取り付けられる。なお、口金12、13の口金取付部23への取付は、同様に行われるので、主に口金12について説明する。

0023

冶具50は、図2および図3に示すように、円柱状の本体51と、本体51に装着される円筒状のカラー53とを有している。本体51は、基端部51aと、基端部51aとの間に段差を介して縮径された軸部51bと、軸部51bの先端で段差を介して拡径された先端部51cとを有している。基端部51aは、口金本体31の外径よりも大きな外径を有しており、冶具50を口金12の貫通孔41に挿入する際、および冶具50を口金12から取り出す際の把手として機能する。また、基端部51aは、冶具50を口金12の貫通孔41に挿入した際に、口金本体31の端部と当接して、挿入方向のストッパとしても機能する。

0024

先端部51cは、ドーム部22に形成された貫通孔22aに挿入することができるように、貫通孔22aの内径よりも僅かに小さい外径を有している。また、先端部51cは、後述するカラー53の内径よりも大きな外径を有している。

0025

カラー53は、本体51の軸部51bの外径よりも大きい内径を有し、口金12の貫通孔41の内径よりも小さい外径を有している。カラー53の外周面は、Oリング33のライナ11への取付位置におけるライナ11の外径(突出部24の外径)と同一の外径を有する。なお、ここで同一とは、完全に同一の大きさに限定されるものではなく、Oリング33をカラー53の外周面から突出部24の外周面に円滑に移動することができるものであればよく、略同一も含まれる。

0026

カラー53の内径部分には、本体51の軸部51bが挿入されている。カラー53に本体51の軸部51bが挿入された後に、先端部51cが本体51の軸部51bに結合され、カラー53が本体51の軸部51bから抜け出ないようになっている。

0027

カラー53は、軸部51bに挿通された状態で、本体51の基端部51aと先端部51cとの間を軸方向に往復移動できるようになっている。カラー53は、口金12の貫通孔41に挿入された際に、図4(a)に示すように、カラー53の外周面と口金12の貫通孔41の内周壁面との間の隙間が小さく、この隙間に、Oリング33が入らないようにカラー53の外径が設定されている。

0028

口金取付工程においては、図示しない取付装置、または、作業者により、Oリング33の口金12へ取付が行われる。具体的には、図4(a)に示すように、口金12のOリング溝42にOリング33が装着される。それから、冶具50が、先端部51cから口金12の貫通孔41に挿入される。冶具50の先端部51cおよび軸部51bが、口金12の貫通孔41に挿入されると、軸部51bに挿通されているカラー53は、Oリング溝42まで達する。即ち、Oリング33と冶具50の軸部51bとの間にカラー53が介在する状態になる。Oリング33は、Oリング溝42に装着された状態で、貫通孔41に面する側にカラー53が対向して配置される。

0029

口金12と冶具50は、図4(a)に示すように、口金12に冶具50が挿入された状態から、冶具50の先端部51cが、ライナ11の貫通孔22aに挿入される。そして、挿入方向に押し込まれて、カラー53の端部が、突出部24の端部に当接した状態から更に挿入方向に押し込まれる。

0030

口金12と冶具50は、カラー53の端部が突出部24の端部に当接した状態から更に挿入方向に押し込まれることにより、カラー53が本体51の先端部51c側から基端部51a側に向かって貫通孔41内を移動する。これにより、Oリング溝42に装着されているOリング33は、カラー53の外周面を摺動してカラー53に対して相対的に軸方向に移動し、カラー53の端部から突出部24の外周面上に移動する。カラー53の外周面と突出部24の外周面は、同一の外径を有しているので、Oリング33は、カラー53の外周面から突出部24の外周面に円滑に移動することができる。そして、図4(b)に示すように、口金12のフランジ32がドーム部22の口金取付部23に取り付けられる。

0031

次いで、図5(a)に示すように、口金12と冶具50のうち、冶具50のみがドーム部22から矢印方向に引き抜くように移動されると、先端部51cが貫通孔41内を通過し、その途中位置で先端部51cと軸部51bとの間の段差部分がカラー53の端部に当接する。そして、更に引き抜く方向に冶具50が移動されると、カラー53も本体51と一体となって貫通孔41から引き抜く方向に移動され、図5(b)に示すように、ライナ11から取り出される。

0032

以上のように構成された実施形態に係る高圧タンク10の製造方法の効果について説明する。

0033

本実施形態に係る高圧タンク10の製造方法は、特に、口金取付工程において、Oリング33と口金12のライナ11への取付時に、Oリング33の取付位置におけるライナ11の外径と略同一の外径を有するカラー53の外周面と口金12のOリング溝42との間にOリング33を取り付けた状態で、Oリング33、口金12およびカラー53をライナ11へ取り付け、取付後に、カラー53を口金12から取り出すようにしている。

0034

この構成により、Oリング33と口金12のライナ11への取付時には、Oリング33が、口金12のOリング溝42とカラー53の外周面との間に装着される。Oリング33が口金12に装着されると、Oリング33の締め付け力がカラー53に作用した状態で、即ち、Oリング33の弾力性により、Oリング33のOリング溝42からの脱落が防止された状態で、口金12がカラー53とともにライナ11へ取り付けられる。取付後には、カラー53が冶具50とともに口金12から取り出される。即ち、カラー53が冶具50とともに口金12から回収される。

0035

その結果、Oリング33と口金12のライナ11への取付時には、Oリング33が、カラー53の外周面で口金12のOリング溝42に保持されているので、Oリング33がOリング溝42から脱落することが防止されるという効果が得られる。口金12のライナ11への取付後には、Oリング33は、Oリング溝42に装着された状態で、口金12の貫通孔41の内壁面とドーム部22の突出部24の外周面との間に位置し、口金12の貫通孔41の内壁面とドーム部22の突出部24の外周面との間の隙間を封止して、適正に機能することができる。

0036

以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、前記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。

0037

10・・・高圧タンク、11・・・ライナ、12,13・・・口金、14・・・繊維層、21・・・シリンダー部、22・・・ドーム部、22a,41・・・貫通孔、23・・・口金取付部、24・・・突出部、31・・・口金本体、32・・・フランジ、33・・・Oリング、42・・・Oリング溝、50・・・冶具、51・・・本体、51a・・・基端部、51b・・・軸部、51c・・・先端部、53・・・カラー

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