JPH08219392A - ガスボンベ - Google Patents

ガスボンベ

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JPH08219392A
JPH08219392A JP7051776A JP5177695A JPH08219392A JP H08219392 A JPH08219392 A JP H08219392A JP 7051776 A JP7051776 A JP 7051776A JP 5177695 A JP5177695 A JP 5177695A JP H08219392 A JPH08219392 A JP H08219392A
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JP
Japan
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outer shell
gas cylinder
resin
inner shell
shell
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Pending
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JP7051776A
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English (en)
Inventor
Masayoshi Yamagiwa
昌好 山極
Yasushi Iida
靖 飯田
Akihiko Kitano
彰彦 北野
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Toray Industries Inc
Original Assignee
Toray Industries Inc
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Publication date
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Publication of JPH08219392A publication Critical patent/JPH08219392A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17CVESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C2205/00Vessel construction, in particular mounting arrangements, attachments or identifications means
    • F17C2205/03Fluid connections, filters, valves, closure means or other attachments
    • F17C2205/0302Fittings, valves, filters, or components in connection with the gas storage device
    • F17C2205/0305Bosses, e.g. boss collars

Landscapes

  • Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
  • Moulding By Coating Moulds (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内殻とFRP製外殻との二層構造を有するガ
スボンベにおいて、外殻の耐圧性を長期間維持できるよ
うにする。 【構成】 ガスバリア性を有する内殻2と、内殻2を覆
うように設けた耐圧性のFRP製外殻3とを有するガス
ボンベであって、外殻3の表層に発泡体8が混入されて
いるガスボンベ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、各種のガスボンベ、特
に自動車等に搭載するのに好適なガスボンベに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、米国その他の諸外国で、天然ガス
を燃料とする自動車が低公害車として注目されている。
そのような自動車には、一般にCNGタンク(Comp
ressed Natural Gas Tank)と
呼ばれるガスボンベが搭載される。
【0003】そのような自動車用ガスボンベは、従来、
スチールやアルミニウム合金等の金属で作られている
が、金属製のものは重く、燃費を低下させる。加えて、
天然ガスの単位重量あたりの発熱量はガソリンの半分程
度にすぎないから、無補給で走行できる距離をガソリン
車並に高めようとするとガソリンの場合の約2倍もの天
然ガスを搭載しなければならず、これがまた車両総重量
を増大させ、燃費を低下させている。そのため、燃費向
上の一策として、ガスボンベの軽量化が検討されてい
る。
【0004】ところで、特公平5−88665号公報に
は、ガスバリア性を有するプラスチック製の内殻を、耐
圧性のFRP(繊維強化プラスチック)製外殻で覆って
いるガスボンベが記載されている。このガスボンベは、
本質的にプラスチックからなるものであるから金属製の
ものにくらべてかなり軽量であり、これを自動車用の天
然ガスボンベとして用いると、燃費の向上が期待でき
る。
【0005】しかしながら、FRPは金属に比べて脆性
であるから、局部的に衝撃力を受けた場合、その部位や
その部位の周囲がダメージを受けやすい。とくにFRP
中の補強繊維が損傷を受けると、その部分から破壊が進
行しやすくなる。このような問題は、もちろん、安全係
数を高くとれば解消できる。しかしそうすると、重量が
増大してFRP化することの最大のメリットである軽量
化効果が損なわれたり、製造コストが上昇するようにな
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような問題点に着目し、耐圧性を保持しつつ軽量化を
はかった、本質的に、内殻、外殻の二層構造を有するガ
スボンベにおいて、外部から衝撃力が加わった際にも、
耐圧性の外殻を適切に保護し、優れた耐圧性を長期間維
持できるようにすることにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的に沿う本発明の
ガスボンベは、ガスバリア性を有する内殻と、該内殻を
覆うように設けた耐圧性のFRP製外殻とを有するガス
ボンベであって、前記外殻の表層に発泡体が混入されて
いることを特徴とするものからなる。
【0008】また、本発明に係るガスボンベは、ガスバ
リア性を有する内殻と、該内殻を覆うように設けた耐圧
性のFRP製外殻とを有するガスボンベであって、前記
外殻の表層に不織布が配されていることを特徴とするも
のからなる。
【0009】さらに、本発明に係るガスボンベは、ガス
バリア性を有する内殻と、該内殻を覆うように設けた耐
圧性のFRP製外殻とを有するガスボンベであって、前
記外殻が弾性体で覆われており、該弾性体が保護層で覆
われていることを特徴とするものからなる。この保護層
としては、熱収縮チューブや、FRP層で形成できる。
【0010】このような本発明に係るガスボンベの構造
では、とくにFRP製の外殻を適切に保護でき、その優
れた耐圧性を長期間維持することができる。
【0011】図1および図2は、本発明の一実施態様に
係るガスボンベを示している。図1において、ガスボン
ベ1は、ガスバリア性を有する内殻2と、この内殻2を
覆うように設けた耐圧性のFRP製外殻3とを有する。
このガスボンベ1は、全体として胴部Aと、それに続く
鏡板部Bと、ノズル取付用口金4およびそれに取り付け
られたノズル5と、反対側の端部に設けられたボス6と
を有している。
【0012】上記において、内殻2は、ガス漏れを防ぐ
作用をもつ。また、後述するように耐圧性の外殻を形成
するときの芯体としても作用する。
【0013】この内殻2は、たとえばポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ABS樹
脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール
樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂で作られている。
耐衝撃性に優れるという意味では、ABS樹脂が好まし
い。そのような樹脂製の内殻2は、たとえば、周知のブ
ロー成形法によって製造でき、ブロー成形の際に口金4
と一体的に結合できる。複合ブロー成形法を用い、ガス
シール性に優れる、たとえばポリアミド樹脂の層を、剛
性に優れる、たとえば高密度ポリエチレン樹脂の層で挟
んだ多層構造とすることもできる。また、内殻2は、F
RPで作られていてもよい。そのようなFRP製の内殻
2は、たとえば、後述するような、外殻3に用いる補強
繊維の、繊維長2〜10mm程度の短繊維を含む樹脂を
射出成形することによって製造することができる。さら
に、内殻2は金属、たとえば薄いアルミニウム合金やマ
グネシウム合金等の軽合金から構成されていてもよい。
【0014】内殻2は、上述したようにガス漏れを防ぐ
作用をもっている。かかる作用を向上させるために、内
表面および/または外表面にガスバリア層を形成するの
も好ましい。たとえば、ブロー成形に際して吹込ガスと
してフッ素を含む窒素ガスを用いると、内殻2の内表面
にフッ素樹脂の被膜からなるガスバリア層を形成するこ
とができる。また、外表面に銅、ニッケル、クロム等の
金属のメッキ被膜を形成してガスバリア層とすることも
できる。金属メッキ被膜の形成は、電解メッキ法や無電
解メッキ法によることができる。内殻2を複合ブロー成
形法によって製造する場合、内側にガスバリア性に優れ
たポリアミド樹脂等の層を配し、外側に、易メッキ性
の、たとえばABS樹脂の層を配して金属メッキ被膜の
成形を容易にすることもできる。
【0015】内殻には、また、その内面に2.5〜5c
m程度の間隔で周方向に延びるリング状のリブを設ける
ことができる。そのような内殻は、たとえば、リブ付の
プラスチック製の半割の内殻を作り、それらを接合、一
体化することによって得ることができる。このリブは、
内殻の強度を向上させ、後述するFRPの外殻の形成時
における内殻の変形を防ぎ、外殻を形成するFRP層の
補強繊維の蛇行や偏在による外殻の強度低下や強度のば
らつき、ひいては耐圧性能の低下を防ぐのに役立つ。
【0016】再び図1を参照するに、本実施態様では、
内殻2の胴部Aには、後述する補強繊維糸をフープ巻し
たり、そのような補強繊維糸の織物等と樹脂とを複合し
てなるFRP製の補強層7が形成されている。この補強
層7は、鏡板部Bの一部まで延びていてもよい。もっと
も、この発明においては、補強層7を有することが必須
ではない。
【0017】一方、外殻3は、耐圧性能をもたせると同
時に、ガスボンベ1全体の軽量化をはかるという観点か
ら、FRPで構成されている。そのようなFRP製の外
殻3は、上述した内殻2を、いわゆるマンドレルとし
て、その周りに周知のフィラメントワインディング法や
テープワインディング法によって樹脂を含む補強繊維糸
の巻層を形成し、成形することによって構成することが
できる。このとき、補強層7がある場合にはその表面を
も含めた内殻2の外表面を平均高さが10〜200μm
程度の粗面に形成しておくと、ワインディング時におけ
る補強繊維糸の滑りを防止でき、補強繊維の分布の乱れ
を少なくできるので好ましい。
【0018】補強繊維糸としては、炭素繊維糸やガラス
繊維糸、有機高弾性率繊維(たとえばポリアラミド繊
維)等の高強度、高弾性率繊維糸の少なくとも1種を用
いることができる。これらの補強繊維糸は、屈曲による
応力集中を小さくし、ボイドの発生を少なくすることが
できるという意味で、開繊性に優れる無撚繊維糸である
のが好ましい。そして、そのような補強繊維糸のなかで
も、比強度、比弾性率に優れ、ワインディング時におけ
る糸切れや毛羽の発生がほとんどなく、生産性の向上は
もとより、糸の継目や毛羽の混入による強度特性の低下
や耐衝撃性能の低下を防止できるようになる、炭素繊維
糸が好ましい。
【0019】また、樹脂としては、エポキシ樹脂、不飽
和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール
樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリアミド樹脂、ポリエチレ
ンテレフタレート樹脂、ABS樹脂、ポリエーテルケト
ン樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリ−4−
メチルペンテン−1樹脂、ポリプロピレン樹脂等の熱可
塑性樹脂を用いることができる。
【0020】本実施態様においては、図2に示すよう
に、外殻3の表層に発泡体8が混入されている。この発
泡体8は、外殻3の表層形成時に該表層形成材中に粉粒
体状の発泡体を混入させ、外殻3成形時に、たとえば加
熱成形時に、発泡体を発泡させることにより、外殻3の
表層中に存在させることができる。たとえば外殻3を補
強繊維糸と樹脂とからなるFRPで構成する場合、外殻
3の表層を形成する補強繊維糸に樹脂を含浸させる際、
その樹脂中に所定の発泡体を混入させればよい。樹脂が
熱硬化性樹脂からなる場合、その加熱硬化工程におい
て、樹脂の硬化と同時に発泡体の発泡を行わせることが
できる。
【0021】発泡体8としては、とくに限定されない
が、たとえば、粒径10〜30μmの熱膨張性の塩化ビ
ニリデン系、シリカ系、フェノール系、シラス系、カー
ボン系の発泡体を使用できる。たとえば、塩化ビニリデ
ン系発泡体としては松本油脂(株)製の“マツモトマイ
クロスフェアー”、シリカ系発泡体としては英国フェラ
イト社製の“シリカバルーン”、フェノール系発泡体と
しては米国U.C.C.社製の“フェノールマイクロバ
ルーン”、シラス系発泡体としては三機工業(株)製の
“シラスバルーン”が、それぞれ挙げられる。
【0022】外殻3の表層に発泡体8を混入することに
より、発泡体8の発泡により外殻3の最外層の樹脂層が
厚くなり、それよりも内層側に対して保護層として機能
する。したがって、外殻3の表面に衝撃力が加わり、た
とえ表面に傷が付いたとしても、内層側まで大きな衝撃
力が伝播することが防止され、内層側の補強繊維に損傷
が発生することが防止される。その結果、外殻3全体と
して、所望の優れた耐圧性を維持できる。
【0023】また、発泡体8自身弾性を有するので、発
泡体8が混入された外殻3の表層部がエネルギー吸収層
として機能し、この面からも外殻3の内層側が適切に保
護され、大きなダメージを受けることが防止される。
【0024】図3は、本発明の別の実施態様に係るガス
ボンベの外殻11部周りの層構成を示している。本実施
態様においては、外殻11の表層に不織布12の層が配
され、実質的に外殻11の全面が不織布12で覆われて
いる。外殻11をFRPで形成する場合、該FRPの樹
脂を硬化させる前に不織布12で覆い、場合によっては
不織布12の外側から適当な加圧力をもって締め付ける
ことにより、硬化前の樹脂の一部を不織布12内に含浸
させることができる。この成形法においては、不織布1
2を外殻11と、実質的に一体的に結合できる。
【0025】このような構成においても、外部からの衝
撃力は、不織布12を有する層によって適切に吸収さ
れ、外殻11の内層側に大きな力が伝播することが防止
される。したがって、外殻11の補強繊維に損傷が発生
することが防止され、外殻11全体として所望の優れた
耐圧性を維持できる。
【0026】図4は、本発明のさらに別の実施態様に係
るガスボンベの外殻21部周りの層構成を示している。
本実施態様においては、外殻21の外面が弾性体22で
覆われ、その弾性体22の外面がさらに保護層23で覆
われている。弾性体22としては、各種ゴムやフォーム
(発泡エラストマー)を使用でき、保護層23として
は、熱収縮チューブやFRPを適用できる。熱収縮チュ
ーブとしては、たとえば、ポリエチレン、ポリ塩化ビニ
ル、フッ素樹脂からなる熱収縮チューブが挙げられる。
【0027】このような構成においては、外部からの衝
撃力は、弾性体22の優れた弾性によって吸収され、比
較的柔らかい弾性体22の表面は保護層23によって保
護される。したがって、弾性体22の傷付きや劣化等が
防止されつつ、外殻21が適切に保護され、外殻21自
身が有する優れた耐圧性が維持される。
【0028】とくに保護層23を熱収縮チューブから構
成すれば、該保護層23に傷付き等が発生した場合に
も、容易に交換することができ、新しいチューブを簡単
に被せることが可能である。
【0029】なお、本発明に係るガスボンベに充填され
るガスの種類としては、特に限定されず、前述の如き天
然ガスの他、窒素や酸素、ヘリウムガス等が挙げられ
る。
【0030】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のガスボン
ベによるときは、FRP製外殻の表層部に、衝撃力吸収
層を形成、あるいは設け、外部からの衝撃力をこの部分
で適切に吸収して外殻内層側に大きな力が加わらないよ
うにしたので、外殻自身が有する優れた耐圧性を長期間
安定して維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施態様に係るガスボンベの縦断面
図である。
【図2】図1のガスボンベの拡大部分断面図である。
【図3】本発明の別の実施態様に係るガスボンベの部分
断面図である。
【図4】本発明のさらに別の実施態様に係るガスボンベ
の部分断面図である。
【符号の説明】
1 ガスボンベ 2 内殻 3、11、21 外殻 4 ノズル取付用口金 5 ノズル 6 ボス 7 補強層 8 発泡体 12 不織布 22 弾性体 23 保護層

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガスバリア性を有する内殻と、該内殻を
    覆うように設けた耐圧性のFRP製外殻とを有するガス
    ボンベであって、前記外殻の表層に発泡体が混入されて
    いることを特徴とするガスボンベ。
  2. 【請求項2】 ガスバリア性を有する内殻と、該内殻を
    覆うように設けた耐圧性のFRP製外殻とを有するガス
    ボンベであって、前記外殻の表層に不織布が配されてい
    ることを特徴とするガスボンベ。
  3. 【請求項3】 ガスバリア性を有する内殻と、該内殻を
    覆うように設けた耐圧性のFRP製外殻とを有するガス
    ボンベであって、前記外殻が弾性体で覆われており、該
    弾性体が保護層で覆われていることを特徴とするガスボ
    ンベ。
  4. 【請求項4】 前記内殻がプラスチックで構成されてい
    る、請求項1ないし3のいずれかに記載のガスボンベ。
JP7051776A 1995-02-15 1995-02-15 ガスボンベ Pending JPH08219392A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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