特開 2022-184457 液体タンクの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2022184457

(43)【公開日】2022-12-13

(54)【発明の名称】液体タンクの製造方法

(51)【国際特許分類】

   F16J 12/00 20060101AFI20221206BHJP

【ＦＩ】

F16J12/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021092318

(22)【出願日】2021-06-01

(71)【出願人】

【識別番号】593166462

【氏名又は名称】サムテック株式会社

(71)【出願人】

【識別番号】000000099

【氏名又は名称】株式会社ＩＨＩ

(71)【出願人】

【識別番号】521238487

【氏名又は名称】株式会社ＭＪＯＬＮＩＲ ＳＰＡＣＥＷＯＲＫＳ

(74)【代理人】

【識別番号】100143085

【弁理士】

【氏名又は名称】藤飯 章弘

(72)【発明者】

【氏名】阪口 善樹

(72)【発明者】

【氏名】山崎 全彦

(72)【発明者】

【氏名】三島 慎一

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 光紀

(72)【発明者】

【氏名】バニョール ティボ

(72)【発明者】

【氏名】ビスコア トール

【テーマコード（参考）】

3J046

【Ｆターム（参考）】

3J046AA14

3J046BA05

3J046BD11

3J046DA10

3J046EA10

(57)【要約】

【課題】歪みや強度低下といった欠陥が生じることを回避しつつ、より一層簡便に内部に板状部材を備えた液体タンクを得ることができる液体タンクの製造方法を提供する。
【解決手段】円筒状の素管内に円環状の板状部材を配置する板状部材配置ステップと、前記素管内に配置された前記板状部材の配置位置近傍の前記素管領域を縮径させる縮径工程により、前記板状部材の周縁部に係合する係合手段を前記素管の内周面に形成して前記板状部材を前記素管内に加締める板状部材固定ステップと、前記素管の両端部を端部に進むにつれて縮径させることによってドーム部を形成するドーム部形成ステップと、を備える液体タンクの製造方法。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒状の素管内に円環状の板状部材を配置する板状部材配置ステップと、
前記素管内に配置された前記板状部材の配置位置近傍の前記素管領域を縮径させる縮径工程により、前記板状部材の周縁部に係合する係合手段を前記素管の内周面に形成して前記板状部材を前記素管内に加締める板状部材固定ステップと、
前記素管の両端部を端部に進むにつれて縮径させることによってドーム部を形成するドーム部形成ステップと、を備える液体タンクの製造方法。

【請求項2】

前記板状部材固定ステップは、前記板状部材の外周に沿う環状の前記係合手段を形成する請求項１に記載の液体タンクの製造方法。

【請求項3】

前記板状部材固定ステップは、前記係合手段として、前記板状部材に対して、前記素管の端部側に設けられる端部側係合部を形成する請求項１又は２に記載の液体タンクの製造方法。

【請求項4】

前記板状部材固定ステップは、前記係合手段として、前記板状部材に対して、前記素管の長手方向中央位置側に設けられる中央側係合部、および、前記素管の端部側に設けられる端部側係合部を形成する請求項１又は２に記載の液体タンクの製造方法。

【請求項5】

前記板状部材固定ステップは、前記中央側係合部を形成したのち、前記端部側係合部を形成する請求項４に記載の液体タンクの製造方法。

【請求項6】

前記板状部材固定ステップにおける前記縮径工程は、スピニング加工により前記板状部材の配置位置近傍の前記素管領域を縮径させる工程であり、
前記中央側係合部は、前記素管の長手方向中央位置側から前記板状部材配置位置に向けて前記スピニング加工を行うことにより形成されており、
前記端部側係合部は、前記素管の端部側から前記板状部材配置位置に向けて前記スピニング加工を行うことにより形成される請求項４又は５に記載の液体タンクの製造方法。

【請求項7】

前記板状部材固定ステップは、前記端部側係合部の前記板状部材に対する加締め量が、前記中央側係合部の前記板状部材に対する加締め量よりも多くなるように、前記板状部材の配置位置近傍の前記素管領域を縮径させる請求項４から６のいずれかに記載の液体タンクの製造方法。

【請求項8】

前記板状部材配置ステップは、前記板状部材の内周面を保持しつつ外周面側に向く突っ張り力を前記板状部材の内周面に付加した状態で前記板状部材を前記素管内に配置する工程を備えている請求項１から７のいずれかに記載の液体タンクの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、液体タンクの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来から各種装置または各種設備において使用される様々な液体タンクが知られている。例えば、車両に搭載される液体燃料タンク（ガソリン、軽油、重油などの液体燃料のタンク）、ロケットに搭載される酸化剤タンク（液体酸素、過酸化水素、四酸化窒素等の酸化剤のタンク）、水素ステーションに設置される蓄圧タンク（水素貯留用のタンク）等が知られている。

【0003】

これら液体タンクにおいては、内部に貯留されている液体の波立ち防止や剛性確保のために、円環状の板状部材がタンクの内面に溶接によって取り付けられる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００５－２１９６７８

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、板状部材を溶接によってタンク内面に固定すると、熱影響による歪みや強度低下という問題が発生するおそれがあり、また、溶接部分の点検・品質確認が容易でないという問題があった。

【0006】

本発明は上記問題を解決すべくなされたものであり、歪みや強度低下といった欠陥が生じることを回避しつつ、より一層簡便に内部に板状部材を備えた液体タンクを得ることができる液体タンクの製造方法を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

本発明の前記目的は、円筒状の素管内に円環状の板状部材を配置する板状部材配置ステップと、前記素管内に配置された前記板状部材の配置位置近傍の前記素管領域を縮径させる縮径工程により、前記板状部材の周縁部に係合する係合手段を前記素管の内周面に形成して前記板状部材を前記素管内に加締める板状部材固定ステップと、前記素管の両端部を端部に進むにつれて縮径させることによってドーム部を形成するドーム部形成ステップと、を備える液体タンクの製造方法により達成される。

【0008】

また、上記液体タンクの製造方法において、前記板状部材固定ステップは、前記板状部材の外周に沿う環状の前記係合手段を形成することが好ましい。

【0009】

また、前記板状部材固定ステップは、前記係合手段として、前記板状部材に対して、前記素管の端部側に設けられる端部側係合部を形成することが好ましい。

【0010】

また、前記板状部材固定ステップは、前記係合手段として、前記板状部材に対して、前記素管の長手方向中央位置側に設けられる中央側係合部、および、前記素管の端部側に設けられる端部側係合部を形成することが好ましい。

【0011】

また、前記板状部材固定ステップは、前記中央側係合部を形成したのち、前記端部側係合部を形成することが好ましい。

【0012】

また、前記板状部材固定ステップにおける前記縮径工程は、スピニング加工により前記板状部材の配置位置近傍の前記素管領域を縮径させる工程であり、前記中央側係合部は、前記素管の長手方向中央位置側から前記板状部材配置位置に向けて前記スピニング加工を行うことにより形成されており、
前記端部側係合部は、前記素管の端部側から前記板状部材配置位置に向けて前記スピニング加工を行うことにより形成されることが好ましい。

【0013】

また、前記板状部材固定ステップは、前記端部側係合部の前記板状部材に対する加締め量が、前記中央側係合部の前記板状部材に対する加締め量よりも多くなるように、前記板状部材の配置位置近傍の前記素管領域を縮径させることが好ましい。

【0014】

また、前記板状部材配置ステップは、前記板状部材の内周面を保持しつつ外周面側に向く突っ張り力を前記板状部材の内周面に付加した状態で前記板状部材を前記素管内に配置する工程を備えていることが好ましい。

【発明の効果】

【0015】

本発明によれば、歪みや強度低下といった欠陥が生じることを回避しつつ、より一層簡便に内部に板状部材を備えた液体タンクを得ることができる液体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】

【0016】

【図1】本発明に係る液体タンクの製造方法によって製造される液体タンクの一例を示す概略構成断面図である。

【図2】本発明に係る液体タンクの製造方法を説明するためのブロック図である。

【図3】本発明に係る液体タンクの製造方法が備える板状部材配置ステップを説明するための要部断面図である。

【図4】板状部材保持設置手段を用いて板状部材が素管内に配置される状態を示す概略構成説明図である。

【図5】（ａ）は、板状部材保持設置手段が備える設置部の概略構成正面図であり、（ｂ）は、板状部材保持設置手段が備える保持部の概略構成正面図であり、（ｃ）は、保持部の要部拡大断面図である。

【図6】図１に示す液体タンクの要部拡大断面図である。

【図7】（ａ）～（ｄ）は、板状部材固定ステップにおける縮径工程を説明するための説明図である。

【図8】図１に示す液体タンクの変形例を示す概略構成断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0017】

以下、本発明に係る液体タンクの製造方法について添付図面を参照して説明する。なお、各図は、構成の理解を容易ならしめるために部分的に拡大・縮小している。

【0018】

本発明に係る液体タンクの製造方法は、図１の概略構成断面図に示すような内部に円環状の板状部材３を備える液体タンク１を製造する方法である。この液体タンク１は、タンク本体２と内部に配置される板状部材３とを備えて構成される。タンク本体２は、溶接またはボルト締結等による継ぎ目が存在しないシームレス構造として形成されており、両端部が端側に進むにつれて縮径した円筒状の形態を有している。また、タンク本体２の一方の端部２ａの先端には、開口２１が設けられており、他方の端部２ｂの先端には、開口２２が設けられている。各開口２１，２２には、他の部材（例えば、栓又は配管等）が接続される。

【0019】

板状部材３は、円環状の部材であり、図１においては、複数の板状部材３が、タンク本体２の軸方向に沿って所定間隔を空けて配置されている。各板状部材３は、同軸上に配置されており、また、タンク本体２の内周面に沿って周方向に延在する。ここで、板状部材３は、液体タンクの内部に貯留される液体の波立ち防止を目的としたバッフル板や、液体タンクの剛性向上を目的とした補強板として用いられる部材である。

【0020】

このような液体タンク１は、以下のような製造方法によって製造することができる。すなわち、図２のブロック図に示すように、板状部材配置ステップＳ１と、板状部材固定ステップＳ２と、ドーム部形成ステップＳ３とを備える製造方法により製造することができる。

【0021】

板状部材配置ステップＳ１は、図３の要部断面図に示すように円筒状の素管Ｚ内に円環状の板状部材３を配置する工程である。この板状部材配置ステップＳ１は、板状部材３の内周面を保持しつつ外周面側に向く突っ張り力を板状部材３の内周面に付加した状態で板状部材３を素管Ｚ内に配置する工程を備えることが好ましい。このように、板状部材３の内周面側から外周面側に向く突っ張り力を板状部材３に付加しつつ板状部材３を素管Ｚ内で保持することによって、素管Ｚ内に配置された板状部材３の配置位置近傍の素管領域を縮径させる際に板状部材３が座屈変形することを効果的に防止することができる。

【0022】

この突っ張り力を板状部材３に付加しつつ、素管Ｚ内に保持するためには、例えば、図４の概略構成説明図に示すような板状部材保持設置手段６を用いることができる。この板状部材保持設置手段６は、該保持設置手段６を素管Ｚ内に設置固定するための設置部７と、板状部材３を保持する保持部８とを備えて構成されている。なお、図４においては、設置部７及び保持部８が備えるターンバックル７２，８２の一部を省略して示している。

【0023】

設置部７は、図４及び図５（ａ）の正面図に示すように中実円柱状又は中実多角柱状の軸部７１と、軸部７１の周囲に沿って所定間隔をあけて配置される複数のターンバックル７２とを備えて構成されている。各ターンバックル７２の一方端は、軸部７１に接続固定されており、他方端には、素管Ｚの内周面に当接する素管当接部７３が設けられている。各ターンバックル７２は、その一方端の外周部に雄ネジ部が形成され、軸部７１に形成される雌ネジ部を有するネジ穴に螺合させることによって、軸部７１に設置固定することが好ましい。また、各ターンバックル７２の他方端に設けられる素管当接部７３は、プレート状に形成されており、図５（ａ）に示すように、素管Ｚの内周面に当接する当接面７４は、素管Ｚの内周面に沿う形状に形成されることが好ましい。なお、素管Ｚの内周面を傷つけることを防止するために、当接面７４には、例えば、弾性を有するゴム素材から形成さるシート体を貼着することがより好ましい。

【0024】

板状部材保持設置手段６が備える保持部８は、上記設置部７と類似の構造を有しており、図４や図５（ｂ）に示すように、中実円柱状又は中実多角柱状の軸部８１と、軸部８１の周囲に沿って所定間隔をあけて配置される複数のターンバックル８２とを備えて構成されている。各ターンバックル８２の一方端は、軸部８１に接続固定されており、他方端には、板状部材３の内周面に当接しつつ、該内周面部を収容する収容部８３が設けられている。各ターンバックル８２は、その一方端の外周部に雄ネジ部が形成され、軸部８１に形成される雌ネジ部を有するネジ穴に螺合させることによって、軸部８１に設置固定することが好ましい。また、各ターンバックル８２の他方端に設けられる収容部８３は、図５（ｃ）の要部拡大断面図に示すように、断面視凵状に形成されており、板状部材３の内周面に対向する面（当接面８４）を有する底部８５と、素管Ｚの軸方向を向く底部８５の両側縁部に配置され、素管Ｚの半径方法外側に向けて突出する一対の側壁部８６，８６とを備えており、底部８５および一対の側壁部８６，８６で囲まれる空間に板状部材３の内周面部側を収容できるよう構成されている。また、収容部８３における底部８５の当接面８４は、板状部材３の内周面に沿う形状に形成されることが好ましい。なお、収容部８３に収容される板状部材３の内周面部側を傷つけることを防止するために、収容部８３における底部８５の当接面８４や、一対の側面部８６，８６において互いに対向する面上に、例えば、弾性を有するゴム素材から形成さるシート体を貼着することがより好ましい。

【0025】

上記構成の設置部７および保持部８は、図４に示すように、間に中実円柱状又は中実多角柱状のスペーサ部９を介して互いに連結され、これにより板状部材保持設置手段６が構成される。設置部７、保持部８およびスペーサ部９の連結には、例えば、設置部７の軸部７１に該軸部７１の軸線に沿った雌ネジ部を有するネジ穴を設け、スペーサ部９および保持部８の軸部８１にボルト挿通用の貫通孔を形成し、該貫通孔を介してボルトを設置部７におけるネジ穴に螺合することにより行われる。

【0026】

このような板状部材保持設置手段６を用いて板状部材３を素管Ｚ内部に配置する方法について以下に説明する。まず。設置部７を素管Ｚ内部の所定箇所に配置し、各ターンバックル７２を伸長させることにより各素管当接部７３で素管Ｚの内周面を押圧させる。この各ターンバックル７２の伸長に基づく素管当接部７３による押圧によって、設置部７は、素管Ｚ内部において固定された状態で設置される。次に、スペーサ部９を設置部７との間に介在させて、ボルトによって保持部８を設置部７に固定する。このとき保持部８が有する各ターンバックル８２の長さは、軸部８１と収容部８３との距離が最も短くなるような長さに設定しておくことが好ましい。次いで、板状部材３を素管Ｚに挿入しつつ、保持部８が備える各ターンバックル８２を伸長させることにより各収容部８３に板状部材３の内周面側を収容し、更に各ターンバックル７２を伸長させる。これにより、板状部材３の内周面を保持しつつ外周面側に向く突っ張り力を板状部材３の内周面に付加した状態で板状部材３を素管Ｚ内に配置することができる。

【0027】

上記のように円筒状の素管Ｚ内に円環状の板状部材３を配置した後、板状部材固定ステップＳ２が行われる。この板状部材固定ステップＳ２は、素管Ｚ内に配置された板状部材３の配置位置近傍の素管領域を縮径させる縮径工程により、板状部材３の周縁部に係合する係合手段２５を素管Ｚの内周面に形成して板状部材３を素管Ｚ内に加締める工程である。この板状部材固定ステップＳ２により形成される係合手段２５は、板状部材３の外周に沿う環状の形態を有していることが好ましい。このような環状の形態を有するように係合手段２５を形成することにより、板状部材３を素管Ｚ内に強固に設置することができる。また、板状部材固定ステップＳ２により形成される係合手段２５としては、図６の要部拡大断面図に示すように、板状部材３に対して、タンク本体２（素管Ｚ)の長手方向中央位置側に設けられる中央側係合部２５１、および、タンク本体２（素管Ｚ)の端部側に設けられる端部側係合部２５２を備えていることが好ましい。このように素管Ｚの軸方に沿って板状部材３の両側にそれぞれ中央側係合部２５１および端部側係合部２５２を形成することにより、より一層、板状部材３を素管Ｚ内に強固かつ安定的に設置することが可能となる。なお、板状部材３を素管Ｚの長手方向中央位置に配置する場合には、素管Ｚの長手方向中央位置側に設けられる係合部が存在しないため、このような場合には、板状部材３に対して、素管Ｚの一方の端部２ａ側に設けられる係合部を中央側係合部２５１とし、素管Ｚの他方の端部２ｂ側に設けられる係合部を端部側係合部２５２とされる。

【0028】

また、板状部材固定ステップＳ２においては、素管Ｚの長手方向中央位置側に設けられる中央側係合部２５１を形成したのち、素管Ｚの端部側に設けられる端部側係合部２５２を形成することが好ましい。このような順番で中央側係合部２５１および端部側係合部２５２を形成することにより、仮に、すでに素管Ｚ内において一部の板状部材３の設置固定作業（加締め固定作業）が完了している状況で、設置作業中の板状部材３に対して中央側係合部２５１を形成した際に当該板状部材３に変形が生じたような場合であっても、素管Ｚの端部側から板状部材３を取り出して交換することが可能となり、製造途中の液体タンク１を廃棄しなくてはならない状況を効果的に回避することができる。

【0029】

ここで、板状部材固定ステップＳ２における上記縮径工程としては、例えば、スピニング加工により板状部材３の配置位置近傍の素管領域を縮径させることが好ましい。スピニング加工においては、素管Ｚを回転させた状態でスピニング加工装置が有するスピニングヘッドのローラを素管Ｚの径方向外側から押し付けることにより素管Ｚを縮径変形させる。この縮径工程においては、上記中央側係合部２５１を形成する場合には、図７（ａ）（ｂ）に示すように、素管Ｚの長手方向中央位置側から板状部材３の配置位置に向けてスピニング加工装置のスピニングヘッドＨを動かしてスピニング加工を行い、端部側係合部２５２を形成する場合には、図７（ｃ）（ｄ）に示すように、素管Ｚの端部側から板状部材３の配置位置に向けてスピニング加工装置のスピニングヘッドＨを動かしてスピニング加工を行うことが好ましい。このようなスピニング加工を行うことにより、効率よく板状部材３の配置位置近傍の素管領域を縮径させることができ、また、スピニング加工時において、スピニング加工装置が有するスピニングヘッドのローラによる素管Ｚの押圧作用によって、素管Ｚ内部に配置される板状部材３が座屈変形することを効果的に防止することができる。

【0030】

また、板状部材固定ステップＳ２においては、端部側係合部２５２の板状部材３に対する加締め量が、中央側係合部２５１の前記板状部材３に対する加締め量よりも多くなるように、板状部材３の配置位置近傍の素管領域を縮径させることが好ましい。換言すると、中央側係合部２５１の板状部材３に対する加締め量が、端部側係合部２５２の前記板状部材３に対する加締め量よりも小さくなるように、板状部材３の配置位置近傍の素管領域を縮径させることが好ましい。このように加締め量の大小を形成することにより、加締め量の小さい中央側係合部２５１によって板状部材３を仮止めした後、加締め量の大きい端部側係合部２５２によって強固に板状部材３を素管Ｚ内部に加締め固定させることになり、中央側係合部２５１形成段階にて板状部材３が座屈変形するリスクを極めて効果的に低減させることが可能となる。

【0031】

上記板状部材固定ステップＳ２による各板状部材３のタンク本体２内における加締め固定が完了した後、ドーム部形成ステップＳ３が行われる。ドーム部形成ステップＳ３は、素管Ｚの両端部を端部に進むにつれて縮径させることによって、開口２１，２２を備えるドーム状のドーム部２３，２４を形成する工程である。このドーム部形成ステップＳ３において形成されるドーム状のドーム部２３，２４は、タンク本体２の中央部エリアの肉厚に比べて厚く形成される。なお、このドーム部形成ステップＳ３における素管Ｚの縮径工程についてもスピニング加工により行われることが好ましい。

【0032】

上述のように本発明は、従来のように溶接によって板状部材３をタンク本体２内に設置固定するのではなく、タンク本体２（素管Ｚ）を縮径変形させて該タンク本体２内の板状部材３を加締め固定するようにして液体タンク１を製造することができるため、液体タンク１に溶接による歪みや強度低下といった欠陥が生じることを回避でき、また、溶接部分が存在しないことによって液体タンク１の軽量化を図ることが可能となる。さらに、上述のような欠陥の点検作業が不要になることから製造プロセスを短縮することが可能となり、より一層効率よく簡便に液体タンク１を製造することが可能となる。

【0033】

以上、本発明の一実施形態に係る液体タンク１の製造方法について説明したが、その具体的構成は、上記実施形態に限定されず、タンク本体２の内部に配置される円環状の板状部材３の形状としては、種々のものを採用することが可能である。例えば、板状部材３に、タンク本体２の軸方向に延在する貫通孔が形成されてもよい。このような貫通孔を板状部材３が備えることにより、タンク本体２内を洗浄液により洗浄し、洗浄液を開口２１，２２を介してタンク本体２外に排出する際に、タンク本体２内の洗浄液が貫通孔を通って円滑に排出されるため、タンク本体２内に洗浄剤が残留することを効果的に防止することができる。なお、タンク内に洗浄剤が残留することをより効果的に防止するために、複数の貫通孔を板状部材３に設けてもよい。

【0034】

また、板状部材３の内周面の形状として、図８の概略構成断面図に示すように、タンク本体２の軸方向に対して傾斜する傾斜面３１を設けるようにしてもよい。このような傾斜面３１を板状部材３の内周面に形成する場合、タンク本体２内に設置される板状部材３において、傾斜面３１がタンク本体２の長手方向中央位置側を向くように配置される。このような傾斜面３１を板状部材３の内周面に形成することにより、洗浄液を開口２１，２２を介してタンク本体２外に排出する際に、タンク本体２内の洗浄液が傾斜面３１に沿って円滑に排出されるため、タンク本体２内に洗浄剤が残留することを効果的に防止することができる。なお、傾斜面３１を板状部材３の内周面に形成する場合、上述の板状部材配置ステップＳ１において使用される板状部材保持設置手段６が備える保持部８が有する収容部８３の底部当接面８４は、上記傾斜面３１に沿う形状として構成されることが好ましい。

【0035】

また、上記実施形態において、板状部材固定ステップＳ２は、図６の要部拡大断面図に示すように、板状部材３に対して、タンク本体２（素管Ｚ)の長手方向中央位置側に設けられる中央側係合部２５１、および、タンク本体２（素管Ｚ)の端部側に設けられる端部側係合部２５２を形成するように構成されているが、このような構成に限定されず、例えば、中央側係合部２５１のみを形成するように構成してもよく、あるいは、端部側係合部２５２のみを形成するように構成してもよい。

【符号の説明】

【0036】

１ 液体タンク
２ タンク本体
２１，２２ 開口
２３，２４ ドーム部
２５ 係合手段
２５１ 中央側係合部
２５２ 端部側係合部
３ 板状部材
６ 板状部材保持設置手段
７ 設置部
７２ ターンバックル
７３ 素管当接部
８ 保持部
８２ ターンバックル
８３ 収容部
８４ 当接面
９ スペーサ部
Ｚ 素管
Ｓ１ 板状部材配置ステップ
Ｓ２ 板状部材固定ステップ
Ｓ３ ドーム部形成ステップ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】