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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-03-17
(45)【発行日】2023-03-28
(54)【発明の名称】継目無容器の製造方法、及び複合容器の製造方法
(51)【国際特許分類】
B21D 22/14 20060101AFI20230320BHJP
F17C 1/06 20060101ALI20230320BHJP
F16J 12/00 20060101ALI20230320BHJP
B21D 51/08 20060101ALI20230320BHJP
B21D 51/24 20060101ALI20230320BHJP
【ＦＩ】
B21D22/14 Z
F17C1/06
F16J12/00 A
B21D51/08
B21D51/24
【請求項の数】
12
(21)【出願番号】P 2019162928
(22)【出願日】2019-09-06
(65)【公開番号】P2021041412
(43)【公開日】2021-03-18
【審査請求日】2022-06-15
(73)【特許権者】
【識別番号】391030099
【氏名又は名称】株式会社旭製作所
(73)【特許権者】
【識別番号】395014747
【氏名又は名称】株式会社旭テクノス
(74)【代理人】
【識別番号】100152984
【弁理士】
【氏名又は名称】伊東 秀明
(74)【代理人】
【識別番号】100148080
【弁理士】
【氏名又は名称】三橋 史生
(74)【代理人】
【識別番号】100168985
【弁理士】
【氏名又は名称】蜂谷 浩久
(74)【代理人】
【識別番号】100149401
【弁理士】
【氏名又は名称】上西 浩史
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 弘
【審査官】堀内 亮吾
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１７－１３３６９３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００４－３４１１４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ２１Ｄ ２２／１４
Ｆ１７Ｃ １／０６
Ｆ１６Ｊ １２／００
Ｂ２１Ｄ ５１／０８
Ｂ２１Ｄ ５１／２４
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
円筒形状の胴部を有していない、又は胴部の長さが胴部直径の１／２以下であり、継ぎ目が無く、凸曲面体の形状を有し、ガスが充填される金属材料製の容器本体と、該容器本体に付属し、前記ガスを出し入れする円筒形の前記金属材料製のポートと、を有する継目無容器の製造方法であって、前記金属材料製板材、又はパイプ材から、鍛造加工、切削加工、プレス加工、スピニング加工、又は深絞り加工を行って前記容器本体の前記凸曲面体の半分の半凸曲面体部分と円筒部分を持つＵ字状カップを作製し、
前記Ｕ字状カップの前記半凸曲面体部分の外側中央に、外側に突出する回り止め部を有する底部ボスを形成し、
前記Ｕ字状カップの前記半凸曲面体部分と嵌合する凹み部、及び該凹み部の中央に前記底部ボスの前記回り止め部が嵌め込まれる貫通穴を持つ雌型チャックの他端側の円筒状部をスピニングマシンの本体チャックに取り付けてチャックし、
前記半凸曲面体部分の前記底部ボスの前記回り止め部を前記雌型チャックの前記貫通穴に嵌め込んで回り止めとし、前記雌型チャックの他端側から前記貫通穴を通して前記回り止め部を前記雌型チャックにねじを用いて固定し、前記半凸曲面体部分を前記雌型チャックの前記凹み部に取り付けて固定することにより、前記半凸曲面体部分を前記雌型チャックに堅固にチャックし、
前記スピニングマシンの前記本体チャックを回転させることにより、前記本体チャックに前記雌型チャックを介して前記半凸曲面体部分がチャックされた前記Ｕ字状カップを回転させ、回転している前記Ｕ字状カップの前記円筒部分をバーナによって加熱しながら前記スピニングマシンの回転するローラを押し付けて押圧することによって少しずつ湾曲させ、球形にするスピニング加工を行うと共に、ネックを成形するネッキング加工を行って前記容器本体の前記凸曲面体の残りの半分の半凸曲面体部分とその中心に前記ポートとなるネックを成形することを特徴とする継目無容器の製造方法。
【請求項2】
前記底部ボスは、前記Ｕ字状カップの前記半凸曲面体部分の外側中央に溶接されて形成される請求項１に記載の継目無容器の製造方法。
【請求項3】
前記Ｕ字状カップを作製する際に、前記半凸曲面体部分の外側中央に底部ネックを形成しておき、該底部ネックの内面に、前記回り止め部、及び前記雌ねじ部を有する回り止め部材をねじ込むことにより、前記底部ネック、及び前記回り止め部材を有する前記底部ボスが形成される請求項１に記載の継目無容器の製造方法。
【請求項4】
前記底部ボスの前記回り止め部の形状は、角形状であり、前記雌型チャックの前記貫通穴の形状は、角形状の前記回り止め部が嵌り合うように挿入される角形状であり、前記雌型チャックに対する前記Ｕ字状カップの回り止めとして機能する請求項１～３のいずれか１項に記載の継目無容器の製造方法。
【請求項5】
前記底部ボスの前記回り止め部の形状は、四角形であり、前記雌型チャックの前記貫通穴の形状は、四角形である請求項１～４のいずれか１項に記載の継目無容器の製造方法。
【請求項6】
前記底部ボスの前記回り止め部は、その中央に雌ねじ部を有し、前記雌型チャックへの前記回り止め部の固定は、前記回り止め部の前記雌ねじ部に固定ボルトを螺合させて前記雌型チャックの他端側の平坦部に固定することにより行われる請求項１～５のいずれか１項に記載の継目無容器の製造方法。
【請求項7】
前記固定ボルトは、ワッシャー付きボルトである請求項６に記載の継目無容器の製造方法。
【請求項8】
前記底部ボスの前記回り止め部は、その中央に雄ねじ部を有し、前記雌型チャックへの前記回り止め部の固定は、前記回り止め部の前記雄ねじ部にナットを螺合させて前記雌型チャックの他端側の平坦部に固定することにより行われる請求項１～５のいずれか１項に記載の継目無容器の製造方法。
【請求項9】
前記ナットは、ワッシャー付きナットである請求項８に記載の継目無容器の製造方法。
【請求項10】
前記容器本体の前記凸曲面体は、球形状、楕円体鏡板形状、又は皿形鏡板形状である請求項１～９のいずれか１項に記載の継目無容器の製造方法。
【請求項11】
請求項１～１０のいずれか１項に記載の継目無容器の製造方法によって製造された前記金属材料製の継目無容器の外表面全体を、補強材料を用いてフィラメントワインディング法で被覆する被覆工程を有することを特徴とする複合容器の製造方法。
【請求項12】
前記補強材料は、炭素繊維、ガラス繊維、並びにケブラー、及びザイロンの少なくとも１つを含む有機繊維からなる群から選択される少なくとも１つの繊維である請求項１１に記載の複合容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、凸曲面体形状の継目無容器の製造方法、及び複合容器の製造方法に係り、詳しくは、球形、楕円体形状、及び皿形鏡板形状等の凸曲面体形状の継目無容器の製造方法、及び複合容器の製造方法、特に、宇宙空間に打ち上げられる宇宙用ロケットに搭載される継目無容器の製造方法、及び複合容器の製造方法に関する。
【背景技術】
【0002】
現在、宇宙空間に打ち上げられる宇宙用ロケット推進系システムには、燃料となる液体水素を充填した液体水素容器及び酸化剤である液体酸素を充填した液体酸素容器が搭載されている。この液体水素容器には、ロケット推進の制御やロケットの姿勢制御に用いられるヘリウム（Ｈｅ）ガスを充填した気蓄器が複数個、例えば３個取り付けられている。
このような気蓄器には、金属製容器、又は複合（コンポジット）容器等の高圧ガス用圧力容器が用いられており、その形状的には、円筒容器や、球形容器等が用いられている。
また、燃料としては、液体水素-液体酸素の組み合わせの他に燃料としてヒドラジン、ケロシン、メタン、過酸化水素などもあり、いずれも気蓄器に充填されている。
このような気蓄器には、金属製容器、又は複合（コンポジット）容器等の高圧ガス用圧力容器が用いられており、その形状的には、円筒容器や、球形容器等が用いられている。
また、燃料としては、液体水素-液体酸素の組み合わせの他に燃料としてヒドラジン、ケロシン、メタン、過酸化水素などもあり、いずれも気蓄器に充填されている。
【0003】
現在、このような複合（コンポジット）圧力容器としては、円筒形、又は球形の樹脂ライナーをブロー成形等で一体に作製し、その外面を、炭素繊維等の補強材料を用いて被覆した継目無し構造の圧力容器が作製されている。
しかしながら、このような複合容器は金属製容器に比べて高価になる。
なお、複合圧力容器としては、円筒形、又は球形の金属製容器をライナーとして作製して、その外面を、炭素繊維等の補強材料を用いて被覆した構造の圧力容器も作製されている。
しかしながら、このような複合容器は金属製容器に比べて高価になる。
なお、複合圧力容器としては、円筒形、又は球形の金属製容器をライナーとして作製して、その外面を、炭素繊維等の補強材料を用いて被覆した構造の圧力容器も作製されている。
【0004】
また、現在、金属製円筒形圧力容器としては、円筒形胴部の両側が半球形である、又は両側端部（底部）が湾曲している円筒容器、例えば円筒形胴部の両側にそれぞれ半球鏡板を溶接で接合したものや、深絞り加工、又はスピニング加工によって円筒形胴部の一方の側の球形部、又は湾曲部を形成した後に、他方の側に半球鏡板や皿形鏡板を溶接で接合したものや、一方の側の球形部や湾曲底部を形成した有底の円筒体（Ｕ字状カップ）の他方の側をスピニング加工によって球形化又は湾曲底部化した継目無円筒容器等が用いられている。
例えば、図１０に示すように、高圧ガス用金属製円筒形継目無容器８０は、金属板から深絞り加工を行って一方の側の湾曲底部８２ａを形成した有底の円筒体（Ｕ字状カップ）８２の円筒形胴部８２ｂをスピニングマシン８４を用いて、即ちスピニングマシン本体４６の本体チャック４４によってチャックし、円筒形胴部８２ｂの他方の側の円筒状開口部８２ｃを、加熱用バーナ４８で加熱しながらローラ５０で押圧しながら、少しずつ湾曲させて湾曲部８２ｄを成形（スピニング加工ともいう）し、端部を閉塞してバルブ取り付け用のボス８６を成型する（ネッキング加工ともいう）ことが一般的である。
例えば、図１０に示すように、高圧ガス用金属製円筒形継目無容器８０は、金属板から深絞り加工を行って一方の側の湾曲底部８２ａを形成した有底の円筒体（Ｕ字状カップ）８２の円筒形胴部８２ｂをスピニングマシン８４を用いて、即ちスピニングマシン本体４６の本体チャック４４によってチャックし、円筒形胴部８２ｂの他方の側の円筒状開口部８２ｃを、加熱用バーナ４８で加熱しながらローラ５０で押圧しながら、少しずつ湾曲させて湾曲部８２ｄを成形（スピニング加工ともいう）し、端部を閉塞してバルブ取り付け用のボス８６を成型する（ネッキング加工ともいう）ことが一般的である。
【0005】
ところで、航空宇宙などで用いられる、例えばロケットに搭載する金属製圧力容器は、重力に抗して宇宙に運ばれるために軽量であることが要求される。
しかしながら、圧力容器の形状としては、球形が最も省スペースであり、軽量となることから、円筒形圧力容器は、球形圧力容器に比べて、肉厚になり、容器重量も重くなるという問題がある。
このように、航空宇宙などで軽量、且つ省スペースが要求される圧力容器の場合、最適形状としては球状が要求されるので、胴部平行部、例えば円筒形胴部を有しない球形容器などが多く用いられている。
しかしながら、金属製球形容器の場合は、円筒形胴部平行部が無く、スピニングマシンでチャッキングすることが出来ないので、半球状の鏡板をプレス成形、切削加工又はへら絞りで成型したものを２個合わせて中央部で直接溶接接合して製作された溶接容器が用いられている。
しかしながら、圧力容器の形状としては、球形が最も省スペースであり、軽量となることから、円筒形圧力容器は、球形圧力容器に比べて、肉厚になり、容器重量も重くなるという問題がある。
このように、航空宇宙などで軽量、且つ省スペースが要求される圧力容器の場合、最適形状としては球状が要求されるので、胴部平行部、例えば円筒形胴部を有しない球形容器などが多く用いられている。
しかしながら、金属製球形容器の場合は、円筒形胴部平行部が無く、スピニングマシンでチャッキングすることが出来ないので、半球状の鏡板をプレス成形、切削加工又はへら絞りで成型したものを２個合わせて中央部で直接溶接接合して製作された溶接容器が用いられている。
【0006】
溶接容器の場合、溶接欠陥は、低圧で容器を破壊し、また、ガスが漏れるなどの致命欠陥となる。このため、溶接容器は、継目無容器に比べて品質の信頼性が低く、また、多くの費用もかかる等の問題がある。
このように、金属製球形圧力容器でも、金属製円筒形圧力容器でも、半球鏡板を溶接で接合した圧力容器では、溶接品質を保つために溶接方法、溶接作業者、溶接条件、溶接環境、品質管理等に大きな負担を強いられるという問題がある。
また、圧力容器を溶接で作ると、溶接効率を考慮しなければならず、継目のない構造よりも余分な肉厚が必要となるし、上述したように、肉厚が厚くなると容器重量も重くなるという問題がある。
このように、金属製球形圧力容器でも、金属製円筒形圧力容器でも、半球鏡板を溶接で接合した圧力容器では、溶接品質を保つために溶接方法、溶接作業者、溶接条件、溶接環境、品質管理等に大きな負担を強いられるという問題がある。
また、圧力容器を溶接で作ると、溶接効率を考慮しなければならず、継目のない構造よりも余分な肉厚が必要となるし、上述したように、肉厚が厚くなると容器重量も重くなるという問題がある。
【0007】
一方、特許文献１には、球形の継目のない構造の金属製圧力容器の製造方法が提案されている。
特許文献１においては、金属製シームレス、溶接無し、球形圧力容器を製造する方法が開示されている（第１欄第５１行～第４欄第６０行、及び図１～図７参照）。特許文献１に開示の球形圧力容器の製造方法においては、まず、金属製の円形スラッグ、又はワークピースの内側を雌型ダイのキャビティに置き、雄型ラムで押圧して、上部シェル部に続く底部を部分的に球形化する。次に、雌型ダイを球形状の凹部を持つ別の雌型ダイに変更して、先端が球状の雄型ダイ部材でワークピース内側を押圧して半球底部を形成する。次いで、半球底部を持つワークピースＷを半球底部と同じ凹部を持つ底部ダイ及び支持台に載置し、大きさの異なる４種類のカッピングダイ、４種類のカッピングダイにそれぞれ対応する４種類の可動穴付きプラテン（圧胴）、及び４種類の可動穴付きプラテン（圧胴）にそれぞれ対応する４種類のエジェクタピンを用いて、球形底部に繋がる上部シェル部をその端部から押圧して、徐々に球形化すると共に、ネックを形成し、最終製品（金属製シームレス、溶接無し、球形圧力容器）を製造している。
特許文献１においては、金属製シームレス、溶接無し、球形圧力容器を製造する方法が開示されている（第１欄第５１行～第４欄第６０行、及び図１～図７参照）。特許文献１に開示の球形圧力容器の製造方法においては、まず、金属製の円形スラッグ、又はワークピースの内側を雌型ダイのキャビティに置き、雄型ラムで押圧して、上部シェル部に続く底部を部分的に球形化する。次に、雌型ダイを球形状の凹部を持つ別の雌型ダイに変更して、先端が球状の雄型ダイ部材でワークピース内側を押圧して半球底部を形成する。次いで、半球底部を持つワークピースＷを半球底部と同じ凹部を持つ底部ダイ及び支持台に載置し、大きさの異なる４種類のカッピングダイ、４種類のカッピングダイにそれぞれ対応する４種類の可動穴付きプラテン（圧胴）、及び４種類の可動穴付きプラテン（圧胴）にそれぞれ対応する４種類のエジェクタピンを用いて、球形底部に繋がる上部シェル部をその端部から押圧して、徐々に球形化すると共に、ネックを形成し、最終製品（金属製シームレス、溶接無し、球形圧力容器）を製造している。
【0008】
また、本出願人は、特許文献２において、球形、又は球形に近い凸曲面体形状の金属製継目無容器、及びその製造方法、並びに複合容器、及びその製造方法を提案している。
特許文献２に開示の金属製継目無容器の第１の製造方法においては、まず、金属材料製の板材、又はパイプ材に、鍛造加工、プレス加工、スピニング加工、又は深絞り加工等の塑性加工を行って半球体部分等の半凸曲面体部分と円筒部分を持つＵ字状カップを作製する。次に、スピニングマシンの本体チャックに取り付けられた雌型チャックの凹部にＵ字状カップの半凸曲面体部分を嵌合させて取り付けると共に、凹み部を、ロータリージョイントを介して雌型チャックに接続された真空ポンプによって真空吸引することにより、半凸曲面体部分を雌型チャックに堅固にチャックし、Ｕ字状カップの円筒部分に加熱しながらスピニング加工を行って冷却し、円筒部分を残りの半凸曲面体部分を成形し、ネッキング加工を行ってネックを成形している。
また、特許文献２に開示の金属製継目無容器の第２の製造方法においては、スピニングマシンの本体チャックに取り付けられた雌型チャックの凹み部に予め作製されたＵ字状カップの半凸曲面体部分を嵌合させて取り付けると共に、半凸曲面体部分の内側表面に一方の端部に本体チャックの回転に同期して回転する芯押し棒を押し付けて、半凸曲面体部分を雌型チャックに堅固にチャックし、Ｕ字状カップの円筒部分に加熱しながらスピニング加工を行って冷却し、円筒部分を残りの半凸曲面体部分を成形し、ネッキング加工を行ってネックを成形している。ここで、芯押し棒の直径が大きく、成形されたネックの直径が大きい場合には、残りの半凸曲面体部分の外側表面を肩押さえ治具（サブチャック）に当接させて雌型チャックの凹み部に押し付けて、半凸曲面体部分を雌型チャックに固定し、直径の大きいネックに再加熱しながらスピニング加工を行って冷却し、円筒部分を残りの半凸曲面体部分を成形し、ネッキング加工を行って直径の小さいネックを成形している。
特許文献２に開示の金属製継目無容器の第１の製造方法においては、まず、金属材料製の板材、又はパイプ材に、鍛造加工、プレス加工、スピニング加工、又は深絞り加工等の塑性加工を行って半球体部分等の半凸曲面体部分と円筒部分を持つＵ字状カップを作製する。次に、スピニングマシンの本体チャックに取り付けられた雌型チャックの凹部にＵ字状カップの半凸曲面体部分を嵌合させて取り付けると共に、凹み部を、ロータリージョイントを介して雌型チャックに接続された真空ポンプによって真空吸引することにより、半凸曲面体部分を雌型チャックに堅固にチャックし、Ｕ字状カップの円筒部分に加熱しながらスピニング加工を行って冷却し、円筒部分を残りの半凸曲面体部分を成形し、ネッキング加工を行ってネックを成形している。
また、特許文献２に開示の金属製継目無容器の第２の製造方法においては、スピニングマシンの本体チャックに取り付けられた雌型チャックの凹み部に予め作製されたＵ字状カップの半凸曲面体部分を嵌合させて取り付けると共に、半凸曲面体部分の内側表面に一方の端部に本体チャックの回転に同期して回転する芯押し棒を押し付けて、半凸曲面体部分を雌型チャックに堅固にチャックし、Ｕ字状カップの円筒部分に加熱しながらスピニング加工を行って冷却し、円筒部分を残りの半凸曲面体部分を成形し、ネッキング加工を行ってネックを成形している。ここで、芯押し棒の直径が大きく、成形されたネックの直径が大きい場合には、残りの半凸曲面体部分の外側表面を肩押さえ治具（サブチャック）に当接させて雌型チャックの凹み部に押し付けて、半凸曲面体部分を雌型チャックに固定し、直径の大きいネックに再加熱しながらスピニング加工を行って冷却し、円筒部分を残りの半凸曲面体部分を成形し、ネッキング加工を行って直径の小さいネックを成形している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0009】
【文献】米国特許第３６５１５５９号明細書
【文献】特開２０１７－１３３６９３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
ところで、特許文献１に開示された技術では、金属製の球形継目無圧力容器を製造できるものの、金属製の円形スラッグ、又はワークピースを少しずつ変形させて球形化する必要があるため、半球部分を成形するために、２種の雌型ダイとこれに対応する雄型ラム、及び雄型ダイ部材、並びに成形された半球部分を支持する底部ダイと、残りの円筒部分を少しずつ球形化するための大きさの異なる４種のカッピングダイ、これらの対応する４種の可動穴付きプラテン（圧胴）、及びこれらの対応する４種のエジェクタピンが必要であるという問題があった。
また、引用文献１に開示の技術では、球状圧力容器の半径が大きく、本願発明のように、ネックの肉厚に対して球状圧力容器の肉厚が相対的に小さいとき、ネックの根元の部分が上から押される力（押圧力）によって陥没（座屈）するため、実用的なネックを作ることができず、ロケット用等の精密な圧力容器の製造には不適であるという問題があった。
また、引用文献１に開示の技術では、球状圧力容器の半径が大きく、本願発明のように、ネックの肉厚に対して球状圧力容器の肉厚が相対的に小さいとき、ネックの根元の部分が上から押される力（押圧力）によって陥没（座屈）するため、実用的なネックを作ることができず、ロケット用等の精密な圧力容器の製造には不適であるという問題があった。
【0011】
また、特許文献２に開示の技術では、球形等の凸曲面体形状の金属製継目無容器を作製することはできるが、金属製継目無容器の第１の製造方法では、同期回転するロータリージョイント、及び真空ポンプを使う必要があり、金属製継目無容器の第２の製造方法では、同期回転する芯押し棒や、肩押さえ治具を使う必要がある上に、その取り付け、位置調整、及び取り外し等に時間がかかるという問題があった。
特に、金属製継目無容器の第1の製造方法では、ワークを真空で引くために最大チャック力は1気圧の８０％に吸引面積を掛けた吸引力となるために、ワーク肉厚が厚くなり加工力が大きくなるとチャック力が加工力よりも低くなり十分にワークをチャックできないという問題があった。
また、金属製継目無容器の第２の製造方法では、芯押し棒と肩押さえ治具を使っているので、その取り付け、位置調整、ワーク加熱、冷却、取り外しなどが繰り返されることで時間が掛かり、また、スピニング加工の加工点を繋ぐことになるために精度良く形状を作ること、及びネック部にむかって暫時増肉することが難しいという問題があった。
特に、金属製継目無容器の第1の製造方法では、ワークを真空で引くために最大チャック力は1気圧の８０％に吸引面積を掛けた吸引力となるために、ワーク肉厚が厚くなり加工力が大きくなるとチャック力が加工力よりも低くなり十分にワークをチャックできないという問題があった。
また、金属製継目無容器の第２の製造方法では、芯押し棒と肩押さえ治具を使っているので、その取り付け、位置調整、ワーク加熱、冷却、取り外しなどが繰り返されることで時間が掛かり、また、スピニング加工の加工点を繋ぐことになるために精度良く形状を作ること、及びネック部にむかって暫時増肉することが難しいという問題があった。
【0012】
本発明の目的は、上記従来技術の問題点を解消し、軽量で、省スペースであり、球形、楕円体形状、又は皿形鏡板形状などの凸曲面体形状の金属製の容器本体にも、この容器本体と金属製のポートとの間にも継目が無く、容器本体とポートとが一体的に成形され、宇宙空間に打ち上げられる宇宙用ロケットに搭載することもできる凸曲面体形状の金属製の継目無容器を、手間をあまりかけることなく、容易、かつ確実に歩留まり良く製造することができ、製造時間を従来に比して大幅に短縮することができる継目無容器の製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、こうして製造された凸曲面体形状の金属製の継目無ガス容器の外表面全体を炭素繊維等の補強材料で被覆することにより補強された軽量で、省スペースであり、堅固な複合容器を製造することができる複合容器の製造方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、こうして製造された凸曲面体形状の金属製の継目無ガス容器の外表面全体を炭素繊維等の補強材料で被覆することにより補強された軽量で、省スペースであり、堅固な複合容器を製造することができる複合容器の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0013】
上記目的を達成するために、本発明の第１の態様の継目無容器の製造方法は、円筒形状の胴部を有していない、又は胴部の長さが胴部直径の１／２以下であり、継ぎ目が無く、凸曲面体の形状を有し、ガスが充填される金属材料製の容器本体と、容器本体に付属し、ガスを出し入れする円筒形の金属材料製のポートと、を有する継目無容器の製造方法であって、金属材料製板材、又はパイプ材から、鍛造加工、プレス加工、スピニング加工、又は深絞り加工を行って容器本体の凸曲面体の半分の半凸曲面体部分と円筒部分を持つＵ字状カップを作製し、Ｕ字状カップの半凸曲面体部分の外側中央に、外側に突出する回り止め部を有する底部ボスを形成し、Ｕ字状カップの半凸曲面体部分と嵌合する凹み部、及び凹み部の中央に底部ボスの回り止め部が嵌め込まれる貫通穴を持つ雌型チャックの他端側の円筒状部をスピニングマシンの本体チャックに取り付けてチャックし、半凸曲面体部分の底部ボスの回り止め部を雌型チャックの貫通穴に嵌め込んで回り止めとし、雌型チャックの他端側から貫通穴を通して回り止め部を雌型チャックにねじを用いて固定し、半凸曲面体部分を雌型チャックの凹み部に取り付けて固定することにより、半凸曲面体部分を雌型チャックに堅固にチャックし、スピニングマシンの本体チャックを回転させることにより、本体チャックに雌型チャックを介して半凸曲面体部分がチャックされたＵ字状カップを回転させ、回転しているＵ字状カップの円筒部分をバーナによって加熱しながらスピニングマシンの回転するローラを押し付けて押圧することによって少しずつ湾曲させ、球形にするスピニング加工を行うと共に、ネックを成形するネッキング加工を行って容器本体の凸曲面体の残りの半分の半凸曲面体部分とその中心にポートとなるネックを成形することを特徴とする。
【0014】
ここで、底部ボスは、Ｕ字状カップの半凸曲面体部分の外側中央に溶接されて形成されることが好ましい。
また、Ｕ字状カップを作製する際に、半凸曲面体部分の外側中央に底部ネックを形成しておき、底部ネックの内面に、回り止め部、及び雌ねじ部を有する回り止め部材をねじ込むことにより、底部ネック、及び回り止め部材を有する底部ボスが形成されることが好ましい。
また、底部ボスの回り止め部の形状は、角形状であり、雌型チャックの貫通穴の形状は、角形状の回り止め部が嵌り合うように挿入される角形状であり、雌型チャックに対するＵ字状カップの回り止めとして機能することが好ましい。
また、底部ボスの回り止め部の形状は、四角形であり、雌型チャックの貫通穴の形状は、四角形であることが好ましい。
また、底部ボスの回り止め部は、その中央に雌ねじ部を有し、雌型チャックへの回り止め部の固定は、回り止め部の雌ねじ部に固定ボルトを螺合させて雌型チャックの他端側の平坦部に固定することにより行われることが好ましい。
また、固定ボルトは、ワッシャー付きボルトであることが好ましい。
また、底部ボスの回り止め部は、その中央に雄ねじ部を有し、雌型チャックへの回り止め部の固定は、回り止め部の雄ねじ部にナットを螺合させて雌型チャックの他端側の平坦部に固定することにより行われることが好ましい。
また、ナットは、ワッシャー付きナットであることが好ましい。
また、容器本体の凸曲面体は、球形状、楕円体鏡板形状、又は皿形鏡板形状であることが好ましい。
また、Ｕ字状カップを作製する際に、半凸曲面体部分の外側中央に底部ネックを形成しておき、底部ネックの内面に、回り止め部、及び雌ねじ部を有する回り止め部材をねじ込むことにより、底部ネック、及び回り止め部材を有する底部ボスが形成されることが好ましい。
また、底部ボスの回り止め部の形状は、角形状であり、雌型チャックの貫通穴の形状は、角形状の回り止め部が嵌り合うように挿入される角形状であり、雌型チャックに対するＵ字状カップの回り止めとして機能することが好ましい。
また、底部ボスの回り止め部の形状は、四角形であり、雌型チャックの貫通穴の形状は、四角形であることが好ましい。
また、底部ボスの回り止め部は、その中央に雌ねじ部を有し、雌型チャックへの回り止め部の固定は、回り止め部の雌ねじ部に固定ボルトを螺合させて雌型チャックの他端側の平坦部に固定することにより行われることが好ましい。
また、固定ボルトは、ワッシャー付きボルトであることが好ましい。
また、底部ボスの回り止め部は、その中央に雄ねじ部を有し、雌型チャックへの回り止め部の固定は、回り止め部の雄ねじ部にナットを螺合させて雌型チャックの他端側の平坦部に固定することにより行われることが好ましい。
また、ナットは、ワッシャー付きナットであることが好ましい。
また、容器本体の凸曲面体は、球形状、楕円体鏡板形状、又は皿形鏡板形状であることが好ましい。
【0015】
また、上記他の目的を達成するために、本発明の第２の態様の複合容器の製造方法は、上記第１の態様の継目無容器の製造方法によって製造された金属材料製の継目無容器の外表面全体を、補強材料を用いてフィラメントワインディング法で被覆する被覆工程を有することを特徴とする。
ここで、補強材料は、炭素繊維、ガラス繊維、並びにケブラー、及びザイロンの少なくとも１つを含む有機繊維からなる群から選択される少なくとも１つの繊維であることが好ましい。
ここで、補強材料は、炭素繊維、ガラス繊維、並びにケブラー、及びザイロンの少なくとも１つを含む有機繊維からなる群から選択される少なくとも１つの繊維であることが好ましい。
【0016】
上記第１の態様、及び上記第２の態様において、容器本体の外径が、５０ｍｍ～１０００ｍｍであり、ポートは、容器本体と継目が無く一体であり、かつポートの外径が、５ｍｍ～２００ｍｍであり、ポートの肉厚は、容器本体の肉厚以上であることが好ましい。
また、容器本体の耐圧が、１ＭＰａ～１００ＭＰａであることが好ましい。
また、金属材料は、比強度が、１００ｋＮ・ｍ／ｋｇ以上の金属材料であることが好ましい。
また、容器本体の凸曲面体の上の各点における凸曲面の曲率半径ｒと容器本体の肉厚ｔ１との比ｒ／ｔ１が、５～２５０であることが好ましい。
また、容器本体の凸曲面体は、球体であり、容器本体の外径Ｄと容器本体の肉厚ｔ１との比Ｄ／ｔ１が、１０～５００であることが好ましい。
また、容器本体の凸曲面体は、球体であり、ポートの接続部、及び底部ボスを除く容器本体の全球面の外径とその平均値の差が平均値に対して±２％の範囲にあることが好ましい。
また、容器本体の耐圧が、１ＭＰａ～１００ＭＰａであることが好ましい。
また、金属材料は、比強度が、１００ｋＮ・ｍ／ｋｇ以上の金属材料であることが好ましい。
また、容器本体の凸曲面体の上の各点における凸曲面の曲率半径ｒと容器本体の肉厚ｔ１との比ｒ／ｔ１が、５～２５０であることが好ましい。
また、容器本体の凸曲面体は、球体であり、容器本体の外径Ｄと容器本体の肉厚ｔ１との比Ｄ／ｔ１が、１０～５００であることが好ましい。
また、容器本体の凸曲面体は、球体であり、ポートの接続部、及び底部ボスを除く容器本体の全球面の外径とその平均値の差が平均値に対して±２％の範囲にあることが好ましい。
【0017】
また、ポートには、バルブ、又は配管が、ねじ込み、溶接、もしくは機械的係合によって取り付けられることが好ましい。
また、継目無容器は、宇宙用ロケットに搭載されることが好ましい。
また、容器本体は、ポートの位置と反対側の容器本体の底部の位置に非貫通の底部ボスを有し、底部ボスは、容器本体の内側と外側との間の空気の流れを遮断する機能を有することが好ましい。
また、底部ボスは、容器本体の底部の位置において容器本体のシェルを外側に向かって突出するように変形させたものであることが好ましい。
また、底部ボスは、正四角柱部分と、正四角柱部分の基部になり、かつ溶接によって容器本体に取り付けられた円柱部分と、から成ることが好ましい。
また、底部ボスは、容器本体の底部から外部に突出するように設けられた円筒部分と、円筒部分の内部表面に形成された雌ねじと、雌ねじに螺着されたプラグと、を有することが好ましい。
また、継目無容器は、宇宙用ロケットに搭載されることが好ましい。
また、容器本体は、ポートの位置と反対側の容器本体の底部の位置に非貫通の底部ボスを有し、底部ボスは、容器本体の内側と外側との間の空気の流れを遮断する機能を有することが好ましい。
また、底部ボスは、容器本体の底部の位置において容器本体のシェルを外側に向かって突出するように変形させたものであることが好ましい。
また、底部ボスは、正四角柱部分と、正四角柱部分の基部になり、かつ溶接によって容器本体に取り付けられた円柱部分と、から成ることが好ましい。
また、底部ボスは、容器本体の底部から外部に突出するように設けられた円筒部分と、円筒部分の内部表面に形成された雌ねじと、雌ねじに螺着されたプラグと、を有することが好ましい。
【発明の効果】
【0018】
本発明によれば、軽量で、省スペースであり、球形、楕円体形状、又は皿形鏡板形状などの凸曲面体形状の金属製の容器本体にも、この容器本体と金属製のポートとの間にも継目が無く、容器本体とポートとが一体的に成形され、宇宙空間に打ち上げられる宇宙用ロケットに搭載することもできる凸曲面体形状の金属製の継目無容器を、手間をあまりかけることなく、容易、かつ確実に歩留まり良く製造することができ、製造時間を従来に比して大幅に短縮することができる。
また、本発明によれば、こうして製造された凸曲面体形状の金属製の継目無ガス容器の外表面全体を炭素繊維等の補強材料で被覆することにより補強された軽量で、省スペースであり、堅固な複合容器を製造することができる。
また、本発明によれば、こうして製造された凸曲面体形状の金属製の継目無ガス容器の外表面全体を炭素繊維等の補強材料で被覆することにより補強された軽量で、省スペースであり、堅固な複合容器を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【0019】
【図1】本発明の一実施形態に係る継目無容器の製造方法によって製造される金属製球形継目無容器の一例の断面図である。
【図3】（Ａ）は、本発明法によって製造される金属製球形継目無容器において底部に設けられる底部ボスの一例を示す底部の部分断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）に示す底部ボスの底面図である。
【図4】本発明の一実施形態に係る継目無容器の製造方法の手順の一例を示すフローチャートである。
【図5】本発明の一実施形態に係る継目無容器の製造方法を実施する製造装置の断面模式図である。
【図7】本発明に係る金属製楕円体形状継目無容器の他の一例の製造装置の断面模式図である。
【図8】本発明に係る金属製皿形継目無容器の他の一例の製造装置の断面模式図である。
【図9】本発明の他の実施形態に係る複合容器の製造方法によって製造される複合容器の一例の断面図である。
【図10】従来の金属製円筒形継目無容器の製造装置の断面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
本発明の実施形態に係る継目無容器の製造方法、及び複合容器の製造方法を添付の図面に示す好適実施形態に基づいて、以下に詳細に説明する。
まず、初めに、本発明の第１の実施形態の継目無容器の製造方法によって製造される金属製継目無容器について説明する。
本発明法によって製造される金属製継目無容器は、円筒形状の胴部を有していない、又は胴部の長さが胴部直径の１／２以下であり、継ぎ目が無く、凸曲面体の形状を有し、ガスが充填される金属材料製の容器本体と、容器本体に付属し、ガスを出し入れする円筒形の金属材料製のポートと、を有するものである。
まず、初めに、本発明の第１の実施形態の継目無容器の製造方法によって製造される金属製継目無容器について説明する。
本発明法によって製造される金属製継目無容器は、円筒形状の胴部を有していない、又は胴部の長さが胴部直径の１／２以下であり、継ぎ目が無く、凸曲面体の形状を有し、ガスが充填される金属材料製の容器本体と、容器本体に付属し、ガスを出し入れする円筒形の金属材料製のポートと、を有するものである。
【0021】
ここで、容器本体の形状としては、凸曲面体の形状であって、円筒形状の胴部を全く有していない形状、又は、長さが胴部直径の１／２以下である円筒形状の胴部を有する形状であれば、いかなる形状であっても良い。例えば、円筒形状の胴部を全く有していない形状としては、球形（後述する図１及び図５参照）、又は楕円体形状（後述する図７参照）等を挙げることができ、円筒形状の胴部を有する形状としては、皿形鏡板の形状（後述する図８参照：皿形鏡板を合わせた形状）等を挙げることができる。
凸曲面体の形状の容器本体は、スピニングマシンのチャックを用いてチャックできないような短い円筒形状の胴部を有していても良く、胴部の長さが胴部直径の１／２以下であれば良いが、円筒形状の胴部を有していない形状であることが好ましい。
なお、胴部の長さを胴部直径の１／２以下に限定する理由は、胴部の長さが、胴部直径の１／２超では、従来型のスピニングマシンのチャックを用いて胴部をチャックして加工できるからである。
凸曲面体の形状の容器本体は、スピニングマシンのチャックを用いてチャックできないような短い円筒形状の胴部を有していても良く、胴部の長さが胴部直径の１／２以下であれば良いが、円筒形状の胴部を有していない形状であることが好ましい。
なお、胴部の長さを胴部直径の１／２以下に限定する理由は、胴部の長さが、胴部直径の１／２超では、従来型のスピニングマシンのチャックを用いて胴部をチャックして加工できるからである。
【0022】
以下では、始めに、容器本体の形状として、球形容器を代表例として説明するが、本発明では、これに限定されないのは勿論である。
図１は、本発明法によって製造される金属製球形継目無容器の断面図である。
図１に示すように、金属製球形継目無容器１０は、円筒形状の胴部を有しておらず、継ぎ目がなく、凸曲面体の形状を有する金属材料製の容器本体１２と、この容器本体１２に付属する円筒形の金属材料製のポート１４と、を有する。
図１は、本発明法によって製造される金属製球形継目無容器の断面図である。
図１に示すように、金属製球形継目無容器１０は、円筒形状の胴部を有しておらず、継ぎ目がなく、凸曲面体の形状を有する金属材料製の容器本体１２と、この容器本体１２に付属する円筒形の金属材料製のポート１４と、を有する。
【0023】
なお、球形継目無容器１０の球形容器本体１２には、ポート１４の位置と反対側の容器本体１２の底部１６の位置に、図１には示されていないが、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す底部ボス１８を有していることが好ましい。
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す底部ボス１８は、球形継目無容器１０の製造中に必要なもので、容器本体１２の半球体部分２２ａの外側中央の底部１６に外側に突出する正四角柱形状の回り止め部１８ａと、その基部となる円柱部１８ｂと、回り止め部１８ａの中央に内側に向かって設けられた雌ねじ部１８ｃとを有するもので、製造中に円柱部１８ｂが溶接によって容器本体１２に取り付けられるものである。
球形継目無容器１０の製造後には、溶接された底部ボス１８を取り外すことにより、球形継目無容器１０を図１に示す状態にすることができるが、底部ボス１８が残っていても、球形継目無容器１０をガス容器として使用する際に支障はないので、底部ボス１８を取り外す手間を考えると、底部ボス１８は、残しておくことが好ましい。
図２（Ａ）及び（Ｂ）に示す底部ボス１８は、球形継目無容器１０の製造中に必要なもので、容器本体１２の半球体部分２２ａの外側中央の底部１６に外側に突出する正四角柱形状の回り止め部１８ａと、その基部となる円柱部１８ｂと、回り止め部１８ａの中央に内側に向かって設けられた雌ねじ部１８ｃとを有するもので、製造中に円柱部１８ｂが溶接によって容器本体１２に取り付けられるものである。
球形継目無容器１０の製造後には、溶接された底部ボス１８を取り外すことにより、球形継目無容器１０を図１に示す状態にすることができるが、底部ボス１８が残っていても、球形継目無容器１０をガス容器として使用する際に支障はないので、底部ボス１８を取り外す手間を考えると、底部ボス１８は、残しておくことが好ましい。
【0024】
また、図２（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、球形継目無容器１０の球形容器本体１２には、ポート１４の位置と反対側の容器本体１２の底部１６の位置に底部ボス１８を備えていることが好ましいが、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、ポート１４と略同様の形状を有する円筒形状の底部ネック２０ａを備えている場合には、底部ボス１８の代わりに、底部ボス２０を有していることが好ましい。
この底部ボス２０は、金属材料製の容器本体１２の底部１６から外側に突出するように設けられる底部ネック２０ａと、底部ネック２０ａの内側表面に形成された雌ねじ部２０ｂと、雌ねじ２０ｂに螺着されたプラグである回り止め部材２０ｃと、を有する。また、回り止め部材２０ｃは、雌ねじ２０ｂに螺合する雄ねじ２０ｄと、雄ねじ２０ｄの頭部であり、正四角柱形状の回り止め部２０ｅと、回り止め部２０ｅの中央に内側に向かって設けられた雌ねじ部２０ｆとを有する。
この底部ボス２０は、金属材料製の容器本体１２の底部１６から外側に突出するように設けられる底部ネック２０ａと、底部ネック２０ａの内側表面に形成された雌ねじ部２０ｂと、雌ねじ２０ｂに螺着されたプラグである回り止め部材２０ｃと、を有する。また、回り止め部材２０ｃは、雌ねじ２０ｂに螺合する雄ねじ２０ｄと、雄ねじ２０ｄの頭部であり、正四角柱形状の回り止め部２０ｅと、回り止め部２０ｅの中央に内側に向かって設けられた雌ねじ部２０ｆとを有する。
【0025】
底部ボス１８には貫通孔がないので、底部ボス１８は、非貫通であり、容器本体１２の内側と外側との間の空気の流れを遮断する。
また、回り止め部材２０ｃは、底部ネック２０ａの先端を密閉するためのものであり、底部ボス２０は、非貫通であり、底部ボス１８と同様に、容器本体１２の内側と外側との間の空気の流れを遮断する。
また、図示例では、回り止め部１８ａ、及び２０ｅは、正四角柱形状をしているが、製造中に後述する雌型チャック４２の貫通穴４２ｃに合わせて挿入された、即ち嵌め込まれた時に、雌型チャック４２に対するＵ字状カップ２２の半球体部分２２ａ（図５参照）の回転を停止できれば、即ち回り止めとして機能できれば、どのような形状でもよい。回り止め部１８ａ、及び２０ｅの形状は、角形状、又は角柱形状であることが好ましく、図示例のように四角形、四角柱形状であることが好ましく、図示例のように正四角柱形状であることが特に好ましい。
また、図２、及び図３に示す底部ボス１８、及び２０は、それぞれ回り止め部１８ａ、及び２０ｅの中央に雌ねじ部１８ｃ、及び２０ｄを有しているが、雌ねじ部１８ｃ、及び２０ｄの代わりに、図示しないが、回り止め部１８ａ、及び２０ｅの中央からそれぞれ突出する雄ねじ部を有していても良い。
また、回り止め部材２０ｃは、底部ネック２０ａの先端を密閉するためのものであり、底部ボス２０は、非貫通であり、底部ボス１８と同様に、容器本体１２の内側と外側との間の空気の流れを遮断する。
また、図示例では、回り止め部１８ａ、及び２０ｅは、正四角柱形状をしているが、製造中に後述する雌型チャック４２の貫通穴４２ｃに合わせて挿入された、即ち嵌め込まれた時に、雌型チャック４２に対するＵ字状カップ２２の半球体部分２２ａ（図５参照）の回転を停止できれば、即ち回り止めとして機能できれば、どのような形状でもよい。回り止め部１８ａ、及び２０ｅの形状は、角形状、又は角柱形状であることが好ましく、図示例のように四角形、四角柱形状であることが好ましく、図示例のように正四角柱形状であることが特に好ましい。
また、図２、及び図３に示す底部ボス１８、及び２０は、それぞれ回り止め部１８ａ、及び２０ｅの中央に雌ねじ部１８ｃ、及び２０ｄを有しているが、雌ねじ部１８ｃ、及び２０ｄの代わりに、図示しないが、回り止め部１８ａ、及び２０ｅの中央からそれぞれ突出する雄ねじ部を有していても良い。
【0026】
容器本体１２は、充填された所定量の高圧ガスを貯留しておくためのもので、その外径が、５０ｍｍ～１０００ｍｍである必要がある。外径の数値限定の理由は、外径が５０ｍｍ未満では、内部の容量が小さ過ぎて、高圧ガス容器としての用途に、特に宇宙航空用途には向かないからであり、外径が１０００ｍｍ超では、内部の容量が大き過ぎて、高圧ガス容器として用途に、特に宇宙航空用途には向かないからである。
なお、容器本体１２の外径は、２００ｍｍ～８００ｍｍであることが好ましく、３００ｍｍ～６００ｍｍであることがより好ましい。
容器本体１２が球形である場合においては、ポート１４（及びその接続部１４ａ）、並びに図２、及び３図に示すように、底部ボス１８、及び２０がある場合には、底部ボス１８、及び２０を除く、球形容器本体１２の全球面の外径と、全球面の外径の平均値の差が平均値に対して±２％の範囲にあることが好ましく、±１％の範囲にあることがより好ましい。上記差を好ましい±２％の範囲に数値限定する理由は、容器本体１２の外径とその平均値との差が、平均値に対して±２％の範囲を超える場合には、球形胴の一部に円筒胴を含む恐れがあり、また、部分的に球形胴を構成する曲率から外れる恐れがあるからである。
なお、容器本体１２の外径は、２００ｍｍ～８００ｍｍであることが好ましく、３００ｍｍ～６００ｍｍであることがより好ましい。
容器本体１２が球形である場合においては、ポート１４（及びその接続部１４ａ）、並びに図２、及び３図に示すように、底部ボス１８、及び２０がある場合には、底部ボス１８、及び２０を除く、球形容器本体１２の全球面の外径と、全球面の外径の平均値の差が平均値に対して±２％の範囲にあることが好ましく、±１％の範囲にあることがより好ましい。上記差を好ましい±２％の範囲に数値限定する理由は、容器本体１２の外径とその平均値との差が、平均値に対して±２％の範囲を超える場合には、球形胴の一部に円筒胴を含む恐れがあり、また、部分的に球形胴を構成する曲率から外れる恐れがあるからである。
【0027】
また、球形継目無容器１０の耐圧、即ち、球形容器本体１２の耐圧は、１ＭＰａ～１００ＭＰａであることが好ましく、５ＭＰａ～３０ＭＰａであることがより好ましい。球形容器本体１２の耐圧を好ましい１ＭＰａ～１００ＭＰａの範囲に限定する理由は、容器本体１２の耐圧が、１ＭＰａ未満では、圧力容器として必要性が少ないからであり、１００ＭＰａ超では、圧力容器の肉厚が厚くなり、後述する本発明の継目無容器の製造方法を用いて加工することが難しくなるからである。
また、容器本体１２の外径をＤｍｍとし、容器本体１２の肉厚をｔ１ｍｍとする時、外径Ｄと肉厚ｔ１との比Ｄ／ｔ１が、１０～５００であることが好ましい。比Ｄ／ｔ１を好ましい１０～５００の範囲に限定する理由は、比Ｄ／ｔ１が、１０未満では、低い強度の材料を使うことになるからであり、５００超では、金属材料の靱性と強度を考慮したときに上限の強度が限定されるからである。
ここで、球形継目無容器１０の球形容器本体１２の肉厚ｔ１は、ポート１４の位置と反対側の容器本体１２の底部１６の位置（図２、及び図３の底部ボス１８、２０の位置）からポート１４に向かって漸増するものであることが好ましい。
また、容器本体１２の外径をＤｍｍとし、容器本体１２の肉厚をｔ１ｍｍとする時、外径Ｄと肉厚ｔ１との比Ｄ／ｔ１が、１０～５００であることが好ましい。比Ｄ／ｔ１を好ましい１０～５００の範囲に限定する理由は、比Ｄ／ｔ１が、１０未満では、低い強度の材料を使うことになるからであり、５００超では、金属材料の靱性と強度を考慮したときに上限の強度が限定されるからである。
ここで、球形継目無容器１０の球形容器本体１２の肉厚ｔ１は、ポート１４の位置と反対側の容器本体１２の底部１６の位置（図２、及び図３の底部ボス１８、２０の位置）からポート１４に向かって漸増するものであることが好ましい。
【0028】
なお、球形以外の容器本体の場合（後述する図７及び図８参照）には、容器本体１２の外径Ｄの代わりに、容器本体の凸曲面体の上の各点における凸曲面の曲率半径ｒ（球形の場合には＝Ｄ／２）を用いればよく、容器本体１２の外径Ｄと肉厚ｔ１との比Ｄ／ｔ１の代わりに、容器本体の凸曲面体の上の各点の曲率半径ｒと容器本体の肉厚ｔ１との比ｒ／ｔ１を用いればよく、比ｒ／ｔ１は、比Ｄ／ｔ１の半分、即ち５～２５０であることが好ましい。比ｒ／ｔ１を好ましい５～２５０の範囲に限定する理由は、比ｒ／ｔ１が、５未満では、低い強度の材料を使うことになるからであり、２５０超では、金属材料の靱性と強度を考慮したときに上限の強度が限定されるからである。
【0029】
また、本発明法による球形継目無容器１０の球形容器本体１２の肉厚をｔ１ｍｍ、容器本体１２の外径をＤｍｍ、容器本体１２の耐圧をＰＭＰａ、金属材料の強度をσＭＰａ、とする時、肉厚ｔ１は、薄肉計算式で計算すると、下記式１で表される。
ｔ１＝ＰＤ／（４σ） …（１）
一方、図１４に示すような従来の円筒形継目無容器８０の円筒形容器本体８８の胴部８２ｂの肉厚をｔ０ｍｍ、容器本体８８の胴部８２ｂの外径、耐圧、及び金属材料の強度を、それぞれ同様に、Ｄｍｍ、ＰＭＰａ、及びσＭＰａ、とする時、肉厚ｔ０は、薄肉計算式で計算すると、下記式２で表される。
ｔ０＝ＰＤ／（２σ） …（２）
したがって、ｔ１＝ＰＤ／（４σ）＝ｔ０／２となり、球形継目無容器１０の球形容器本体１２の肉厚ｔ１は、従来の円筒形継目無容器８０の円筒形容器本体８８の胴部８２ｂの肉厚ｔ０の半分となる。したがって、球形継目無容器１０の容器重量は、従来の円筒形継目無容器８０の容器重量の大凡半分となり、軽量であることが分かる。
ｔ１＝ＰＤ／（４σ） …（１）
一方、図１４に示すような従来の円筒形継目無容器８０の円筒形容器本体８８の胴部８２ｂの肉厚をｔ０ｍｍ、容器本体８８の胴部８２ｂの外径、耐圧、及び金属材料の強度を、それぞれ同様に、Ｄｍｍ、ＰＭＰａ、及びσＭＰａ、とする時、肉厚ｔ０は、薄肉計算式で計算すると、下記式２で表される。
ｔ０＝ＰＤ／（２σ） …（２）
したがって、ｔ１＝ＰＤ／（４σ）＝ｔ０／２となり、球形継目無容器１０の球形容器本体１２の肉厚ｔ１は、従来の円筒形継目無容器８０の円筒形容器本体８８の胴部８２ｂの肉厚ｔ０の半分となる。したがって、球形継目無容器１０の容器重量は、従来の円筒形継目無容器８０の容器重量の大凡半分となり、軽量であることが分かる。
【0030】
ポート１４は、容器本体１２にガスを充填するためにガスを導入し、容器本体１２に充填されているガスを外部に放出するためにガスを通過させるためのものであり、ガスを出し入れする円形の貫通孔を有し、容器本体１２に付属する円筒形の金属材料製の部材であって、容器本体１２と継目が無く一体であり、容器本体１２から外部に突出している。
ポート１４は、その外径が、５ｍｍ～２００ｍｍである必要がある。ポート１４の外径の数値限定の理由は、外径が５ｍｍ未満では、内部のガスの通路となる貫通孔の径が小さくなり過ぎて、所定量のガスを出し入れするのが難しくなるからであり、外径が２００ｍｍ超では、バルブ、又は配管との接合時に相手部品の大きさが大きくなりすぎるからである。
なお、ポート１４の外径は、２０ｍｍ～１００ｍｍであることが好ましく、３０ｍｍ～５０ｍｍであることがより好ましい。
ポート１４は、その外径が、５ｍｍ～２００ｍｍである必要がある。ポート１４の外径の数値限定の理由は、外径が５ｍｍ未満では、内部のガスの通路となる貫通孔の径が小さくなり過ぎて、所定量のガスを出し入れするのが難しくなるからであり、外径が２００ｍｍ超では、バルブ、又は配管との接合時に相手部品の大きさが大きくなりすぎるからである。
なお、ポート１４の外径は、２０ｍｍ～１００ｍｍであることが好ましく、３０ｍｍ～５０ｍｍであることがより好ましい。
【0031】
なお、ポート１４には、バルブ、又は配管が、ねじ込み、溶接、もしくは機械的係合によって取り付けられることが好ましい。
また、ポート１４の肉厚は、容器本体１２の肉厚以上である必要がある。その理由は、ポート１４の肉厚が、容器本体１２の肉厚未満であると、バルブ、又は配管等を取り付けるのが難しくなり、取り付けられたバルブ、又は配管等を支持することが困難となるし、また、ポート部に相手部品とシールをするＯリング溝を設置する事が難しくなるからである。
また、ポート１４の肉厚は、容器本体１２の肉厚以上である必要がある。その理由は、ポート１４の肉厚が、容器本体１２の肉厚未満であると、バルブ、又は配管等を取り付けるのが難しくなり、取り付けられたバルブ、又は配管等を支持することが困難となるし、また、ポート部に相手部品とシールをするＯリング溝を設置する事が難しくなるからである。
【0032】
容器本体１２とポート１４とを継目無く一体的に形成する金属材料は、比強度が、１００ｋＮ・ｍ／ｋｇ以上の金属材料であることが好ましい。その理由は、宇宙航空用途においては、軽量でありながら高圧ガスを充填する必要があり、十分な強度が必要であるからである。比強度が、１００ｋＮ・ｍ／ｋｇ未満の金属材料では、充填できるガス量に比して重量が重くなるからである。
このような金属材料としては、比強度が、１００ｋＮ・ｍ／ｋｇ以上の金属材料であればどのような金属材料であっても良いが、例えばアルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、高張力綱等の金属材料を挙げることができる。
このような金属材料としては、比強度が、１００ｋＮ・ｍ／ｋｇ以上の金属材料であればどのような金属材料であっても良いが、例えばアルミニウム（Ａｌ）、マグネシウム（Ｍｇ）、チタン（Ｔｉ）、高張力綱等の金属材料を挙げることができる。
【0033】
また、球形継目無容器１０の球形容器本体１２内に充填するガスは、特に制限的ではなく、いかなるガスであっても良いが、宇宙航空用途に用いられるガスであることが好ましく、例えばヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、酸素（Ｏ２）、水素（Ｈ２）、窒素（Ｎ２）、キセノン（Ｘｅ）、二酸化炭素（ＣＯ２）等のガスを挙げることができる。
金属製球形継目無容器１０の他、従来の円筒形継目無容器８０より、省スペースであり、軽量となる継目無容器としては、後述する楕円体形状（楕円体鏡板形状）の継目無容器６４（図７参照）や皿形鏡板形状の継目無容器７４（図８参照）なども挙げられるが、それらについては本発明の第１の実施形態の継目無容器の製造方法の説明と共に後述する。
本発明の第１の実施形態の継目無容器の製造方法によって製造される金属製継目無容器は、基本的に以上のように構成される。
金属製球形継目無容器１０の他、従来の円筒形継目無容器８０より、省スペースであり、軽量となる継目無容器としては、後述する楕円体形状（楕円体鏡板形状）の継目無容器６４（図７参照）や皿形鏡板形状の継目無容器７４（図８参照）なども挙げられるが、それらについては本発明の第１の実施形態の継目無容器の製造方法の説明と共に後述する。
本発明の第１の実施形態の継目無容器の製造方法によって製造される金属製継目無容器は、基本的に以上のように構成される。
【0034】
次に、本発明の第１の実施形態の金属製継目無容器の製造方法について説明する。
本実施形態の継目無容器の製造方法は、凸曲面体形状の継目無容器を製造する製造方法である。
図４は、本発明の一実施形態に係る継目無容器の製造方法の手順の一例を示すフローチャートである。
本実施形態の継目無容器の製造方法においては、図４に示すように、まず、ステップＳ１２の準備工程において、金属材料製板材、又はパイプ材、雌型チャック、及びスピニングマシンを準備する。
本実施形態の継目無容器の製造方法は、凸曲面体形状の継目無容器を製造する製造方法である。
図４は、本発明の一実施形態に係る継目無容器の製造方法の手順の一例を示すフローチャートである。
本実施形態の継目無容器の製造方法においては、図４に示すように、まず、ステップＳ１２の準備工程において、金属材料製板材、又はパイプ材、雌型チャック、及びスピニングマシンを準備する。
【0035】
次に、ステップＳ１４の塑性加工工程において、金属材料製板材、又はパイプ材等からＵ字状カップを作製する。
具体的には、塑性加工工程は、金属材料製板材、又はパイプ材等から、鍛造加工、プレス加工、スピニング加工、又は深絞り加工等の公知の塑性加工を行って継目無容器の容器本体の凸曲面体の半分の半凸曲面体部分と円筒部分を持つＵ字状カップを作製する工程である。
次に、ステップＳ１６の底部ボス形成工程において、Ｕ字状カップの半凸曲面体部分の外側中央に底部ボスを形成する。
具体的には、底部ボス形成工程は、 Ｕ字状カップの半凸曲面体部分の外側中央に、外側に突出する回り止め部を有する底部ボスを形成する工程である。
具体的には、塑性加工工程は、金属材料製板材、又はパイプ材等から、鍛造加工、プレス加工、スピニング加工、又は深絞り加工等の公知の塑性加工を行って継目無容器の容器本体の凸曲面体の半分の半凸曲面体部分と円筒部分を持つＵ字状カップを作製する工程である。
次に、ステップＳ１６の底部ボス形成工程において、Ｕ字状カップの半凸曲面体部分の外側中央に底部ボスを形成する。
具体的には、底部ボス形成工程は、 Ｕ字状カップの半凸曲面体部分の外側中央に、外側に突出する回り止め部を有する底部ボスを形成する工程である。
【0036】
次に、ステップＳ１８の第１チャッキング工程において、雌型チャックをスピニングマシンの本体チャックにチャックする。
具体的には、第１チャッキング工程は、Ｕ字状カップの半凸曲面体部分と嵌合する凹み部、及び凹み部の中央に底部ボスの回り止め部が嵌め込まれる貫通穴を持つ雌型チャックの他端側の円筒状部をスピニングマシンの本体チャックに取り付けてチャックする工程である。
具体的には、第１チャッキング工程は、Ｕ字状カップの半凸曲面体部分と嵌合する凹み部、及び凹み部の中央に底部ボスの回り止め部が嵌め込まれる貫通穴を持つ雌型チャックの他端側の円筒状部をスピニングマシンの本体チャックに取り付けてチャックする工程である。
【0037】
次に、ステップＳ２０の第２チャッキング工程において、Ｕ字状カップの底部ボスの回り止め部を雌型チャックの貫通穴に嵌め込んで回り止めとするとともに、固定ボルトで底部ボスを雌型チャックに固定して、Ｕ字状カップの半凸曲面体部分を雌型チャックに堅固にチャックする。
具体的には、第２チャッキング工程は、Ｕ字状カップの半凸曲面体部分の底部ボスの回り止め部を雌型チャックの貫通穴に嵌め込んで回り止めとし、雌型チャックの他端側から貫通穴を通して回り止め部を雌型チャックにねじを用いて固定し、半凸曲面体部分を雌型チャックの凹み部に取り付けて固定することにより、半凸曲面体部分を雌型チャックに堅固にチャックするチャッキング工程である。
ここで、第１チャッキング工程、及び第２チャッキング工程は、まとめてチャッキング工程ということもできる。このチャッキング工程においては、第１チャッキング工程、及び第２チャッキング工程の実施順序を入れ替えても良い。
具体的には、第２チャッキング工程は、Ｕ字状カップの半凸曲面体部分の底部ボスの回り止め部を雌型チャックの貫通穴に嵌め込んで回り止めとし、雌型チャックの他端側から貫通穴を通して回り止め部を雌型チャックにねじを用いて固定し、半凸曲面体部分を雌型チャックの凹み部に取り付けて固定することにより、半凸曲面体部分を雌型チャックに堅固にチャックするチャッキング工程である。
ここで、第１チャッキング工程、及び第２チャッキング工程は、まとめてチャッキング工程ということもできる。このチャッキング工程においては、第１チャッキング工程、及び第２チャッキング工程の実施順序を入れ替えても良い。
【0038】
次に、ステップＳ２２の成形工程において、Ｕ字状カップを加熱しつつ回転させながらＵ字状カップの円筒部分に対してスピニング加工して円筒部分を半凸曲面体化し、ネッキング加工してネックを成形して継目無容器を製造する。
具体的には、成形工程は、スピニングマシンの本体チャックを回転させることにより、本体チャックに雌型チャックを介して半凸曲面体部分がチャックされたＵ字状カップを回転させ、回転しているＵ字状カップの円筒部分をバーナによって加熱しながらスピニングマシンの回転するローラを押し付けて押圧することによって少しずつ湾曲させ、球形にするスピニング加工を行うと共に、ネックを成形するネッキング加工を行って容器本体の凸曲面体の残りの半分の半凸曲面体部分とその中心にポートとなるネックを成形する工程である。
本発明では、こうして、金属製継目無容器を製造することができる。
具体的には、成形工程は、スピニングマシンの本体チャックを回転させることにより、本体チャックに雌型チャックを介して半凸曲面体部分がチャックされたＵ字状カップを回転させ、回転しているＵ字状カップの円筒部分をバーナによって加熱しながらスピニングマシンの回転するローラを押し付けて押圧することによって少しずつ湾曲させ、球形にするスピニング加工を行うと共に、ネックを成形するネッキング加工を行って容器本体の凸曲面体の残りの半分の半凸曲面体部分とその中心にポートとなるネックを成形する工程である。
本発明では、こうして、金属製継目無容器を製造することができる。
【0039】
図５は、本発明の第１の実施形態に係る金属製球形継目無容器の製造方法を実施する継目無容器の製造装置の一実施例の断面模式図である。図６は、図５に示す製造装置において金属製球形継目無容器の製造方法を実施している時にワークに発生する力を説明する説明図である。
図５に示す金属製球形継目無容器の製造装置４０は、予め、金属材料製板材から深絞り加工等の公知の塑性加工を行って作製され、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す底部ボス２０を備える球形継目無容器１１の容器本体１２の球体の半分の半球体部分２２ａと円筒部分２２ｂを持つＵ字状カップ２２の半球体部分２２ａの底部ボス２０の回り止め部２０ｅを雌型チャック４２にねじ、即ち固定ボルト５２を用いて固定して半球体部分２２ａを雌型チャック４２で堅固に把持（チャック）した状態で円筒部分２２ｂにスピニング加工、及びネッキング加工を行って、容器本体１２の球体の残りの半分の半球体部分２２ｃと、ポート１４となるネックを成形して、半球体部分２２ａと半球体部分２２ｃとからなる球形の容器本体１２とポート１４とからなる球形継目無容器１１を製造するためのスピニングマシンである。
図５に示す金属製球形継目無容器の製造装置４０は、予め、金属材料製板材から深絞り加工等の公知の塑性加工を行って作製され、図３（Ａ）及び（Ｂ）に示す底部ボス２０を備える球形継目無容器１１の容器本体１２の球体の半分の半球体部分２２ａと円筒部分２２ｂを持つＵ字状カップ２２の半球体部分２２ａの底部ボス２０の回り止め部２０ｅを雌型チャック４２にねじ、即ち固定ボルト５２を用いて固定して半球体部分２２ａを雌型チャック４２で堅固に把持（チャック）した状態で円筒部分２２ｂにスピニング加工、及びネッキング加工を行って、容器本体１２の球体の残りの半分の半球体部分２２ｃと、ポート１４となるネックを成形して、半球体部分２２ａと半球体部分２２ｃとからなる球形の容器本体１２とポート１４とからなる球形継目無容器１１を製造するためのスピニングマシンである。
【0040】
図５に示す製造装置（スピニングマシン）４０は、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａを一端側の把持部４２ａで把持（チャック）する雌型チャック４２と、雌型チャック４２の他端側の円筒状部（円筒状ボス）４２ｂを把持（チャック）する本体（スピニング）チャック４４と、雌型チャック４２を把持（チャック）した本体チャック４４を支持すると共に回転させるスピニングマシン本体４６と、スピニング加工、及びネッキング加工時にＵ字状カップ２２の円筒部分２２ｂを所定温度に加熱するバーナ４８と、Ｕ字状カップ２２の円筒部分２２ｂにスピニング加工、及びネッキング加工を施すローラ５０とを有する。
雌型チャック４２は、一端側には、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａとぴったり（中心部を除き略隙間なく）一致する、即ち嵌合する半球状の凹み部（半球状凹部）４３を有する把持部４２ａを備え、他端側には、本体チャック４４にチャックされる円筒状ボス４２ｂを備える。また、円筒状ボス４２ｂの中心には、一端側の把持部４２ａ内面側から円筒状ボス４２ｂの他端まで貫通する貫通孔４２ｃを備えている。また、把持部４２ａの半球状凹部４３の反対側の円筒状ボス４２ｂの端部の中央部分は、円筒状に凹んでおり、平坦な端面を形成し、平坦面４２ｄを構成している。
雌型チャック４２は、一端側には、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａとぴったり（中心部を除き略隙間なく）一致する、即ち嵌合する半球状の凹み部（半球状凹部）４３を有する把持部４２ａを備え、他端側には、本体チャック４４にチャックされる円筒状ボス４２ｂを備える。また、円筒状ボス４２ｂの中心には、一端側の把持部４２ａ内面側から円筒状ボス４２ｂの他端まで貫通する貫通孔４２ｃを備えている。また、把持部４２ａの半球状凹部４３の反対側の円筒状ボス４２ｂの端部の中央部分は、円筒状に凹んでおり、平坦な端面を形成し、平坦面４２ｄを構成している。
【0041】
この貫通孔４２ｃは、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａの底部１６の底部ボス２０を構成する底部ネック２０ａ、及び回り止め部材２０ｃを貫入させ、回り止め部材２０ｃの回り止め部２０ｅをＵ字状カップ２２（半球体部分２２ａ）が雌型チャック４２（半球状凹部４３）に対して相対的に回転させないための回り止めとして機能させるためのものである。
また、この貫通孔４２ｃは、貫入された底部ボス２０の回り止め部材２０ｃの回り止め部２０ｅの頭部中央に内側に向けて形成された雌ねじ部２０ｆに螺合させるために固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａを挿入するためのものである。
ここで、少なくとも底部ボス２０の回り止め部２０ｅが挿入される部分の貫通孔４２ｃの形状は、底部ボス２０の回り止め部２０ｅが回り止めとして機能できれば、特に制限的ではないが、四角形状の回り止め部２０ｅと同じ形状の四角形状であり、回り止め部２０ｅより少しだけ大きい形状であることが好ましい。貫通孔４２ｃの半球状凹部４３側の部分の形状は、底部ボス２０を貫入できれば、いかなる形状であっても良い。また、貫通孔４２ｃの外側の部分の形状は、固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａを挿入できれば、いかなる形状であっても良い。
また、この貫通孔４２ｃは、貫入された底部ボス２０の回り止め部材２０ｃの回り止め部２０ｅの頭部中央に内側に向けて形成された雌ねじ部２０ｆに螺合させるために固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａを挿入するためのものである。
ここで、少なくとも底部ボス２０の回り止め部２０ｅが挿入される部分の貫通孔４２ｃの形状は、底部ボス２０の回り止め部２０ｅが回り止めとして機能できれば、特に制限的ではないが、四角形状の回り止め部２０ｅと同じ形状の四角形状であり、回り止め部２０ｅより少しだけ大きい形状であることが好ましい。貫通孔４２ｃの半球状凹部４３側の部分の形状は、底部ボス２０を貫入できれば、いかなる形状であっても良い。また、貫通孔４２ｃの外側の部分の形状は、固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａを挿入できれば、いかなる形状であっても良い。
【0042】
即ち、雌型チャック４２の特徴は、第１に、一端側の把持部４２ａにはＵ字状カップ２２をセットする半球状凹部４３と、中央にはＵ字状カップ２２の半球体部分２２ａの底部ボス２０を貫入させる貫通孔４２ｃとを設け、反対側（他端側）には本体（スピニング）チャック４４に取りけるための円筒状ボス４２ｂを付けることである。
また、第２に、貫通孔４２ｃには、底部ボス２０の回り止め部材２０ｃの回り止め部２０ｅを貫入させてＵ字状カップ２２の半球体部分２２ａの回り止めとして機能させることである。
また、第３に、固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａを、貫通孔４２ｃを通して挿入し、貫通孔４２ｃに貫入された底部ボス２０の回り止め部２０ｅの頭部中央の雌ねじ部２０ｆに螺合させ、ワッシャー５４を介して、雌型チャック４２の半球状凹部４３と反対側の平坦部４２ｄに固定して、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａを雌型チャック４２の把持部４２ａの半球状凹部４３に堅固に把持（チャック）することである。ワッシャー５４は、貫通孔４２ｃの孔断面積より大きく、また固定ボルト５２の頭部５２ｂの断面積より大きい。このため、固定ボルト５２の頭部５２ｂは、ワッシャー５４を介して平坦部４２ｄに強く密着させることができるので、固定ボルト５２は、底部ボス２０を雌型チャック４２に強く固定できる。したがって、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａを雌型チャック４２の把持部４２ａの半球状凹部４３に堅固に把持（チャック）することができる。
また、第２に、貫通孔４２ｃには、底部ボス２０の回り止め部材２０ｃの回り止め部２０ｅを貫入させてＵ字状カップ２２の半球体部分２２ａの回り止めとして機能させることである。
また、第３に、固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａを、貫通孔４２ｃを通して挿入し、貫通孔４２ｃに貫入された底部ボス２０の回り止め部２０ｅの頭部中央の雌ねじ部２０ｆに螺合させ、ワッシャー５４を介して、雌型チャック４２の半球状凹部４３と反対側の平坦部４２ｄに固定して、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａを雌型チャック４２の把持部４２ａの半球状凹部４３に堅固に把持（チャック）することである。ワッシャー５４は、貫通孔４２ｃの孔断面積より大きく、また固定ボルト５２の頭部５２ｂの断面積より大きい。このため、固定ボルト５２の頭部５２ｂは、ワッシャー５４を介して平坦部４２ｄに強く密着させることができるので、固定ボルト５２は、底部ボス２０を雌型チャック４２に強く固定できる。したがって、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａを雌型チャック４２の把持部４２ａの半球状凹部４３に堅固に把持（チャック）することができる。
【0043】
スピニングマシン本体４６は、Ｕ字状カップ２２をその半球体部分２２ａでチャックした雌型チャック４２をその円筒状ボス４２ｂで本体チャック４４にチャックさせるとともに、本体チャック４４がＵ字状カップ２２をチャックした雌型チャック４２をチャックして支持している状態で、本体チャック４４を回転させることにより、Ｕ字状カップ２２及び雌型チャック４２を同時に回転させる。こうして、Ｕ字状カップ２２の円筒部分２２ｂは、その中心を回転中心軸として回転する。
【0044】
上述したように、雌型チャック４２の円筒状ボス４２ｂの他端側の平坦面４２ｄでは、ワッシャー５４を介して密着している固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａが、雌型チャック４２の円筒状ボス４２ｂの貫通孔４２ｃ内に挿入されて、貫通孔４２ｃ内に反対側（半球状凹部４３の側）から貫入されたＵ字状カップ２２の半球体部分２２ａの底部ボス２０の回り止め部２０ｅの頭部中央の雌ねじ部２０ｆにねじ込まれて強く固定され、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａは雌型チャック４２の把持部４２ａの半球状凹部４３に堅固に把持（チャック）されている。このため、雌型チャック４２が回転している時、Ｕ字状カップ２２、したがってその円筒部分２２ｂは、雌型チャック４２の回転に対してずれることなく、一体的に回転する。
こうして、Ｕ字状カップ２２は、回転している雌型チャック４２に堅固に把持され、回転しているＵ字状カップ２２の円筒部分２２ｂをバーナ４８によって加熱しながら回転するローラ５０を押し付けて押圧することによって少しずつ湾曲させ、球形にするスピニング加工を行うと共に、ネックを成形するネッキング加工を行うことができる。
こうして、Ｕ字状カップ２２は、回転している雌型チャック４２に堅固に把持され、回転しているＵ字状カップ２２の円筒部分２２ｂをバーナ４８によって加熱しながら回転するローラ５０を押し付けて押圧することによって少しずつ湾曲させ、球形にするスピニング加工を行うと共に、ネックを成形するネッキング加工を行うことができる。
【0045】
本発明の第１の実施形態の金属製継目無容器の製造方法は、以下のように実施される。
まず、予め、鍛造加工、プレス加工、スピニング加工、又は深絞り加工などの公知の塑性加工方法を用いて、金属材料製板材、又はパイプ材から図５に示すような半球体部分２２ａを持つＵ字状カップ２２を作る。
次に、図５に示すスピニングマシン４０に雌型チャック４２を取り付けて、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａの底部ボス２０を雌型チャック４２に固定ボルト５２でねじ止して固定することによりＵ字状カップ２２を雌型チャック４２にチャックし、Ｕ字状カップ２２の円筒部分２２ｂをスピニング加工で半球形化し、ネッキング加工でネックを成形する。
具体的な加工工程を下記に示す。
（１）まず、第１ステップでは、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａを雌型チャック４２の把持部４２ａの半球状凹部４３にセットすると共に、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａの底部ボス２０を雌型チャック４２にねじ止して固定することによりＵ字状カップ２２を雌型チャック４２にチャックする。
（２）次に、第２ステップでは、スピニングマシン４０を稼働させて加工部となる円筒部分２２ｂを加熱用バーナ４８で加熱する。
（３）次に、第３ステップでは、Ｕ字状カップ２２の円筒部分２２ｂの加工部の温度が約４００℃前後になった時にスピニングマシン４０のローラ５０を動かして円筒部分２２ｂを湾曲させて球形化するスピニング加工を行うと共にポート１４となるネックを成形するネッキング加工（ボス部の成形加工）を行う。
まず、予め、鍛造加工、プレス加工、スピニング加工、又は深絞り加工などの公知の塑性加工方法を用いて、金属材料製板材、又はパイプ材から図５に示すような半球体部分２２ａを持つＵ字状カップ２２を作る。
次に、図５に示すスピニングマシン４０に雌型チャック４２を取り付けて、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａの底部ボス２０を雌型チャック４２に固定ボルト５２でねじ止して固定することによりＵ字状カップ２２を雌型チャック４２にチャックし、Ｕ字状カップ２２の円筒部分２２ｂをスピニング加工で半球形化し、ネッキング加工でネックを成形する。
具体的な加工工程を下記に示す。
（１）まず、第１ステップでは、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａを雌型チャック４２の把持部４２ａの半球状凹部４３にセットすると共に、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａの底部ボス２０を雌型チャック４２にねじ止して固定することによりＵ字状カップ２２を雌型チャック４２にチャックする。
（２）次に、第２ステップでは、スピニングマシン４０を稼働させて加工部となる円筒部分２２ｂを加熱用バーナ４８で加熱する。
（３）次に、第３ステップでは、Ｕ字状カップ２２の円筒部分２２ｂの加工部の温度が約４００℃前後になった時にスピニングマシン４０のローラ５０を動かして円筒部分２２ｂを湾曲させて球形化するスピニング加工を行うと共にポート１４となるネックを成形するネッキング加工（ボス部の成形加工）を行う。
【0046】
ここで、スピニング加工、及びネッキング加工中にＵ字状カップ２２の円筒部分２２ｂの加工部（ワーク）に発生する力は、図６に示すように、軸方向の圧縮力、引張力、半径方向の力、及びワークを回転する回転力の４種類となる。
１．まず、ワークの軸方向にかかる圧縮荷重は雌型チャック４２、具体的にはその把持部４２ａで受ける。
２．次に、ワークの軸方向にかかる引張荷重は、雌型チャック４２、具体的にはその平坦部４２ｄに取り付けられた固定ボルト５２の締め付け力によりワークを引っ張る力で受け持つ。
３．また、ワークにかかる半径方向の力は、チャック把握力（固定ボルト５２によりワークを雌型チャック４２に引き付ける力－ワーク軸方向にかかる引張荷重）による雌型チャック４２、具体的にはその把持部４２ａの半球状凹部４３にワークが接する各点の半径方向分力が受け持つ。
ワークの底部ボス２０の回り止め部２０ｅと雌型チャック４２の貫通孔４２ｃとの嵌め合いが緩い場合、ワークの外径が小さいと、チャック把握力よりも半径方向の力が大きくなり、ワークが雌型チャック４２、具体的にはその把持部４２ａの半球状凹部の中で滑ることが発生する。
その場合は、ローラ５０の送りを、後送りを主として前送りをしないでワークにかかる引張荷重が発生しないようにすれば良い。
又は、ローラ５０をワーク軸に１８０度対向した位置に２個設けることによりワークに生ずる半径方向の荷重を相殺してゼロにする等の対策方法も考えられる。
なお、本発明においては、図２及び図３に示すように、容器本体１２の底部１６に底部ボス１８、及び２０を有することにより、Ｕ字状カップ２２を、その軸端部分の底部ボス１８、及び２０によって支持することもできる。即ち、スピニング加工、及びネッキング加工時に、回転するＵ字状カップ２２を、一方の軸端部分となる底部ボス１８、及び２０によって円筒部分２２ｂに半径方向に加わる力に対してＵ字状カップ２２を支持することもできる。
１．まず、ワークの軸方向にかかる圧縮荷重は雌型チャック４２、具体的にはその把持部４２ａで受ける。
２．次に、ワークの軸方向にかかる引張荷重は、雌型チャック４２、具体的にはその平坦部４２ｄに取り付けられた固定ボルト５２の締め付け力によりワークを引っ張る力で受け持つ。
３．また、ワークにかかる半径方向の力は、チャック把握力（固定ボルト５２によりワークを雌型チャック４２に引き付ける力－ワーク軸方向にかかる引張荷重）による雌型チャック４２、具体的にはその把持部４２ａの半球状凹部４３にワークが接する各点の半径方向分力が受け持つ。
ワークの底部ボス２０の回り止め部２０ｅと雌型チャック４２の貫通孔４２ｃとの嵌め合いが緩い場合、ワークの外径が小さいと、チャック把握力よりも半径方向の力が大きくなり、ワークが雌型チャック４２、具体的にはその把持部４２ａの半球状凹部の中で滑ることが発生する。
その場合は、ローラ５０の送りを、後送りを主として前送りをしないでワークにかかる引張荷重が発生しないようにすれば良い。
又は、ローラ５０をワーク軸に１８０度対向した位置に２個設けることによりワークに生ずる半径方向の荷重を相殺してゼロにする等の対策方法も考えられる。
なお、本発明においては、図２及び図３に示すように、容器本体１２の底部１６に底部ボス１８、及び２０を有することにより、Ｕ字状カップ２２を、その軸端部分の底部ボス１８、及び２０によって支持することもできる。即ち、スピニング加工、及びネッキング加工時に、回転するＵ字状カップ２２を、一方の軸端部分となる底部ボス１８、及び２０によって円筒部分２２ｂに半径方向に加わる力に対してＵ字状カップ２２を支持することもできる。
【0047】
４．ワークにかかる回転力は、ローラ５０がワークを半径方向に局部的に押しつぶす時にワークの変形抵抗により生じる力と、ワークに接するローラ５０の軸のベアリングの摩擦係数による力により発生する。
一方、ワークは、雌型チャック４２（把持部４２ａの半球状凹部）に、固定ボルト５２等のねじを用いて固定され、かつ回り止めも施されているので、ワークと雌型チャック４２の静止摩擦力が回転力より大きく、ワークが雌型チャック４２内で滑ることはない。
なお、上述したように、ワークの底部ボス２０の回り止め部２０ｅと雌型チャック４２の貫通孔４２ｃとの嵌め合いが緩い場合など、それでも回転力によりワークが雌型チャック４２内で滑る場合は、雌型チャック４２のチャック内表面をアルミナ等によるショットブラストを施工して表面を粗くするか、もしくは回転力が大きくなるワーク（Ｕ字状カップ２２の円筒部分２２ｂ）の外周に近い部分の加工を行う場合はローラ５０の加工度を下げるか、もしくはスピニングマシン４０の芯押し台でワークを固定する等、種々の対策も考えられる。
以上のようにして、ワークの半球体部分２２ａの底部ボス２０を雌型チャック４２に固定すると共に回り止めして半球体部分２２ａを雌型チャック４２にチャックしながら、加工条件、例えばローラ５０の送り速度等を適切に調整し、また、ワークの加工温度を適度に調節することにより、スピニング加工、及びネッキング加工が可能となる。
一方、ワークは、雌型チャック４２（把持部４２ａの半球状凹部）に、固定ボルト５２等のねじを用いて固定され、かつ回り止めも施されているので、ワークと雌型チャック４２の静止摩擦力が回転力より大きく、ワークが雌型チャック４２内で滑ることはない。
なお、上述したように、ワークの底部ボス２０の回り止め部２０ｅと雌型チャック４２の貫通孔４２ｃとの嵌め合いが緩い場合など、それでも回転力によりワークが雌型チャック４２内で滑る場合は、雌型チャック４２のチャック内表面をアルミナ等によるショットブラストを施工して表面を粗くするか、もしくは回転力が大きくなるワーク（Ｕ字状カップ２２の円筒部分２２ｂ）の外周に近い部分の加工を行う場合はローラ５０の加工度を下げるか、もしくはスピニングマシン４０の芯押し台でワークを固定する等、種々の対策も考えられる。
以上のようにして、ワークの半球体部分２２ａの底部ボス２０を雌型チャック４２に固定すると共に回り止めして半球体部分２２ａを雌型チャック４２にチャックしながら、加工条件、例えばローラ５０の送り速度等を適切に調整し、また、ワークの加工温度を適度に調節することにより、スピニング加工、及びネッキング加工が可能となる。
【0048】
本実施形態においては、図５に示すスピニングマシン４０を用いて球形継目無容器１１を製造するものに限定されず、半球体部分２２ａの底部１６に図２に示す底部ボス１８を有するＵ字状カップ２２を図５に示すスピニングマシン４０を用いて全く同様にして球形継目無容器１０を製造することができる。
即ち、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａの底部ボス１８を雌型チャック４２の把持部４２ａの半球状凹部４３の側から貫通孔４２ｃに貫入し、雌型チャック４２の平坦部４２ｄ側から貫通孔４２ｃに固定ボルト５２を挿入してＵ字状カップ２２の底部ボス１８の回り止め部１８ａの雌ねじ部１８ｃねじ込んで固定し、Ｕ字状カップ２２を雌型チャック４２に堅固にチャックして、スピニングマシン４０において雌型チャック４２を回転させながらスピニング加工、及びネッキング加工を行って、球形継目無容器１０を製造することができる
即ち、Ｕ字状カップ２２の半球体部分２２ａの底部ボス１８を雌型チャック４２の把持部４２ａの半球状凹部４３の側から貫通孔４２ｃに貫入し、雌型チャック４２の平坦部４２ｄ側から貫通孔４２ｃに固定ボルト５２を挿入してＵ字状カップ２２の底部ボス１８の回り止め部１８ａの雌ねじ部１８ｃねじ込んで固定し、Ｕ字状カップ２２を雌型チャック４２に堅固にチャックして、スピニングマシン４０において雌型チャック４２を回転させながらスピニング加工、及びネッキング加工を行って、球形継目無容器１０を製造することができる
【0049】
また、本発明は、図５に示すスピニングマシン４０を用いて球形継目無容器１０、及び１１を製造するものに限定されず、図７及び図８に示すように、スピニングマシン６０、及び７０を用いて、楕円体形状の継目無容器６４、及びスピニングマシン４０の本体チャック４４でチャックできない長さの円筒状胴部７６ａを持つ凸曲面体形状の継目無容器７４を製造しても良い。
即ち、本発明の凸曲面体形状の継目無容器は、円筒状胴部を全く持たない図１及び図５に示す球形継目無容器１０、及び１１や、図７に示す楕円体形状の継目無容器６４であっても良いし、図８に示す、スピニングマシン４０の本体チャック４４でチャックできない長さの円筒状胴部７６ａを持つ凸曲面体形状の継目無容器７４であっても良い。
なお、図７及び図８に示す楕円体形状の継目無容器６４及び凸曲面体形状の継目無容器７４は、図１及び図５に示す球形継目無容器１０と、容器本体６６及び７６の形状が、容器本体１２の形状と異なる以外は、同様の構成を有するものであるので、その詳細な説明は、省略する。
即ち、本発明の凸曲面体形状の継目無容器は、円筒状胴部を全く持たない図１及び図５に示す球形継目無容器１０、及び１１や、図７に示す楕円体形状の継目無容器６４であっても良いし、図８に示す、スピニングマシン４０の本体チャック４４でチャックできない長さの円筒状胴部７６ａを持つ凸曲面体形状の継目無容器７４であっても良い。
なお、図７及び図８に示す楕円体形状の継目無容器６４及び凸曲面体形状の継目無容器７４は、図１及び図５に示す球形継目無容器１０と、容器本体６６及び７６の形状が、容器本体１２の形状と異なる以外は、同様の構成を有するものであるので、その詳細な説明は、省略する。
【0050】
図７は、本発明の第２の実施形態に係る金属製楕円体形状継目無容器の製造方法を実施する継目無容器の製造装置（スピニングマシン）の一実施例の断面模式図である。
図７に示すスピニングマシン６０は、予め、金属材料製板材等から深絞り加工等を行って作製され、楕円体形状継目無容器６４の容器本体６６の楕円体の半分の半楕円体部分６８ａと円筒部分６８ｂを持つＵ字状カップ６８の底部ボス１８を固定ボルト５２で雌型チャック６２に固定してＵ字状カップ６８の半楕円体部分６８ａを雌型チャック６２で把持しながら円筒部分６８ｂにスピニング加工、及びネッキング加工を行って、容器本体６６の楕円体の残りの半分の半楕円体部分６８ｃと、ポート１４となるネックを成形して、半楕円体部分６８ａと半楕円体部分６８ｃとからなる楕円形の容器本体６６とポート１４とからなる楕円体形状継目無容器６４を製造するためのスピニングマシンである。
図７に示すスピニングマシン６０は、予め、金属材料製板材等から深絞り加工等を行って作製され、楕円体形状継目無容器６４の容器本体６６の楕円体の半分の半楕円体部分６８ａと円筒部分６８ｂを持つＵ字状カップ６８の底部ボス１８を固定ボルト５２で雌型チャック６２に固定してＵ字状カップ６８の半楕円体部分６８ａを雌型チャック６２で把持しながら円筒部分６８ｂにスピニング加工、及びネッキング加工を行って、容器本体６６の楕円体の残りの半分の半楕円体部分６８ｃと、ポート１４となるネックを成形して、半楕円体部分６８ａと半楕円体部分６８ｃとからなる楕円形の容器本体６６とポート１４とからなる楕円体形状継目無容器６４を製造するためのスピニングマシンである。
【0051】
図７に示すスピニングマシン６０は、Ｕ字状カップ６８の半楕円体部分６８ａを一端側の把持部６２ａで把持（チャック）する雌型チャック６２と、雌型チャック６２の他端側の円筒状ボス６２ｂを把持（チャック）する本体（スピニング）チャック４４と、雌型チャック６２を把持（チャック）した本体チャック４４を支持すると共に回転させるスピニングマシン本体４６と、スピニング加工、及びネッキング加工時にＵ字状カップ６８の円筒部分６８ｂを所定温度に加熱するバーナ４８と、Ｕ字状カップ６８の円筒部分６８ｂにスピニング加工、及びネッキング加工を施すローラ５０とを有する。
雌型チャック６２の把持部６２ａは、Ｕ字状カップ６８の半楕円体部分６８ａと嵌合する半楕円状の凹み部（半楕円状凹部）６３を持ち、雌型チャック６２の円筒状ボス６２ｂの中心には、雌型チャック６２の円筒状ボス６２ｂの中心には、把持部６２ａ内面側から円筒状ボス６２ｂの他端まで貫通する貫通孔６２ｃが設けられている。また、把持部６２ａの半楕円状凹部６３の反対側の円筒状ボス６２ｂの端部の中央部分は、円筒状に凹んでおり、平坦な端面を形成し、平坦面６２ｄを構成している。
雌型チャック６２の把持部６２ａは、Ｕ字状カップ６８の半楕円体部分６８ａと嵌合する半楕円状の凹み部（半楕円状凹部）６３を持ち、雌型チャック６２の円筒状ボス６２ｂの中心には、雌型チャック６２の円筒状ボス６２ｂの中心には、把持部６２ａ内面側から円筒状ボス６２ｂの他端まで貫通する貫通孔６２ｃが設けられている。また、把持部６２ａの半楕円状凹部６３の反対側の円筒状ボス６２ｂの端部の中央部分は、円筒状に凹んでおり、平坦な端面を形成し、平坦面６２ｄを構成している。
【0052】
この貫通孔６２ｃは、Ｕ字状カップ６８の半球体部分６８ａの底部中心の底部ボス１８を構成する回り止め部１８ａ、及び円柱部１８ｂを貫入させ、回り止め部１８ａをＵ字状カップ６８（半球体部分６８ａ）が雌型チャック６２（半球状凹部６３）に対して相対的に回転させないための回り止めとして機能させるためのものである。また、この貫通孔６２ｃは、貫入された底部ボス１８の回り止め部１８ａの頭部中央に内側に向けて形成された雌ねじ部１８ｃに螺合させるために固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａを挿入するためのものである。固定ボルト５２の頭部５２ｂは、断面積の大きいワッシャー５４を介して平坦部６２ｄに強く密着させることができるので、固定ボルト５２は、底部ボス１８を雌型チャック６２に強く固定できる。
ここで、少なくとも底部ボス１８の回り止め部１８ａが挿入される部分の貫通孔６２ｃの形状は、底部ボス１８の回り止め部１８ａが回り止めとして機能できれば、特に制限的ではないが、四角形状の回り止め部１８ａと同じ形状の四角形状であり、回り止め部１８ａより少しだけ大きい形状であることが好ましい。貫通孔６２ｃの半楕円状凹部６３側の部分の形状は、底部ボス１８を貫入できれば、いかなる形状であっても良い。また、貫通孔６２ｃの外側の部分の形状は、固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａを挿入できれば、いかなる形状であっても良い。
ここで、少なくとも底部ボス１８の回り止め部１８ａが挿入される部分の貫通孔６２ｃの形状は、底部ボス１８の回り止め部１８ａが回り止めとして機能できれば、特に制限的ではないが、四角形状の回り止め部１８ａと同じ形状の四角形状であり、回り止め部１８ａより少しだけ大きい形状であることが好ましい。貫通孔６２ｃの半楕円状凹部６３側の部分の形状は、底部ボス１８を貫入できれば、いかなる形状であっても良い。また、貫通孔６２ｃの外側の部分の形状は、固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａを挿入できれば、いかなる形状であっても良い。
【0053】
図８は、本発明の第３の実施形態に係る金属製凸曲面体形状継目無容器の製造方法を実施する継目無容器の製造装置（スピニングマシン）の一実施例の断面模式図である。
図８に示すスピニングマシン７０は、予め、金属材料製板材等から深絞り加工等を行って作製され、凸曲面体形状継目無容器７４の容器本体７６の凸曲面体の半分の半凸曲面体部分７８ａと円筒部分７８ｂを持つＵ字状カップ７８の底部ボス１８を固定ボルト５２で雌型チャック７２に固定してＵ字状カップ７８の半凸曲面体部分７８ａを雌型チャック７２で把持しながら円筒部分７８ｂにスピニング加工、及びネッキング加工を行って、容器本体７６の凸曲面体の残りの半分の半凸曲面体部分７８ｃと、ポート１４となるネックを成形して、半凸曲面体部分７８ａと半凸曲面体部分７８ｃとからなる凸曲面形の容器本体７６とポート１４とからなる凸曲面体形状継目無容器７４を製造するためのスピニングマシンである。
図８に示すスピニングマシン７０は、予め、金属材料製板材等から深絞り加工等を行って作製され、凸曲面体形状継目無容器７４の容器本体７６の凸曲面体の半分の半凸曲面体部分７８ａと円筒部分７８ｂを持つＵ字状カップ７８の底部ボス１８を固定ボルト５２で雌型チャック７２に固定してＵ字状カップ７８の半凸曲面体部分７８ａを雌型チャック７２で把持しながら円筒部分７８ｂにスピニング加工、及びネッキング加工を行って、容器本体７６の凸曲面体の残りの半分の半凸曲面体部分７８ｃと、ポート１４となるネックを成形して、半凸曲面体部分７８ａと半凸曲面体部分７８ｃとからなる凸曲面形の容器本体７６とポート１４とからなる凸曲面体形状継目無容器７４を製造するためのスピニングマシンである。
【0054】
図８に示すスピニングマシン７０は、Ｕ字状カップ７８の半凸曲面体部分７８ａを一端側の把持部７２ａで把持（チャック）する雌型チャック７２と、雌型チャック７２の他端側の円筒状のボス７２ｂを把持（チャック）する本体（スピニング）チャック４４と、雌型チャック７２を把持（チャック）した本体チャック４４を支持すると共に回転させるスピニングマシン本体４６と、スピニング加工、及びネッキング加工時にＵ字状カップ７８の円筒部分７８ｂを所定温度に加熱するバーナ４８と、Ｕ字状カップ７８の円筒部分７８ｂにスピニング加工、及びネッキング加工を施すローラ５０とを有する。
雌型チャック７２の把持部７２ａは、Ｕ字状カップ７８の半凸曲面体部分７８ａと嵌合する半凸曲面状の凹み部（半凸曲面状凹部）７３を持ち、雌型チャック７２の円筒状ボス７２ｂの中心には、把持部７２ａ内面側から円筒状ボス７２ｂの他端まで貫通する貫通孔７２ｃが設けられている。また、把持部７２ａの半球状凹部７３の反対側の円筒状ボス７２ｂの端部の中央部分は、円筒状に凹んでおり、平坦な端面を形成し、平坦面７２ｄを構成している。
雌型チャック７２の把持部７２ａは、Ｕ字状カップ７８の半凸曲面体部分７８ａと嵌合する半凸曲面状の凹み部（半凸曲面状凹部）７３を持ち、雌型チャック７２の円筒状ボス７２ｂの中心には、把持部７２ａ内面側から円筒状ボス７２ｂの他端まで貫通する貫通孔７２ｃが設けられている。また、把持部７２ａの半球状凹部７３の反対側の円筒状ボス７２ｂの端部の中央部分は、円筒状に凹んでおり、平坦な端面を形成し、平坦面７２ｄを構成している。
【0055】
この貫通孔７２ｃは、Ｕ字状カップ７８の半球体部分７８ａの底部中心の底部ボス１８を構成する回り止め部１８ａ、及び円柱部１８ｂを貫入させ、回り止め部１８ａをＵ字状カップ７８（半球体部分７８ａ）が雌型チャック７２（半凸曲面状凹部７３）に対して相対的に回転させないための回り止めとして機能させるためのものである。また、この貫通孔７２ｃは、貫入された底部ボス１８の回り止め部１８ａの頭部中央に内側に向けて形成された雌ねじ部１８ｃに螺合させるために固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａを挿入するためのものである。固定ボルト５２の頭部５２ｂは、断面積の大きいワッシャー５４を介して平坦部７２ｄに強く密着させることができるので、固定ボルト５２は、底部ボス１８を雌型チャック７２に強く固定できる。
ここで、少なくとも底部ボス１８の回り止め部１８ａが挿入される部分の貫通孔７２ｃの形状は、底部ボス１８の回り止め部１８ａが回り止めとして機能できれば、特に制限的ではないが、四角形状の回り止め部１８ａと同じ形状の四角形状であり、回り止め部１８ａより少しだけ大きい形状であることが好ましい。貫通孔７２ｃの半凸曲面状凹部７３側の部分の形状は、底部ボス１８を貫入できれば、いかなる形状であっても良い。また、貫通孔７２ｃの外側の部分の形状は、固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａを挿入できれば、いかなる形状であっても良い。
ここで、少なくとも底部ボス１８の回り止め部１８ａが挿入される部分の貫通孔７２ｃの形状は、底部ボス１８の回り止め部１８ａが回り止めとして機能できれば、特に制限的ではないが、四角形状の回り止め部１８ａと同じ形状の四角形状であり、回り止め部１８ａより少しだけ大きい形状であることが好ましい。貫通孔７２ｃの半凸曲面状凹部７３側の部分の形状は、底部ボス１８を貫入できれば、いかなる形状であっても良い。また、貫通孔７２ｃの外側の部分の形状は、固定ボルト５２の雄ねじ部５２ａを挿入できれば、いかなる形状であっても良い。
【0056】
なお、図７及び図８に示すスピニングマシン６０及び７０は、図５に示すスピニングマシン４０と、図７及び図８に示す継目無容器６４及び７４、容器本体６６及び７６、Ｕ字状カップ６８及び７８、並びに底部ボス１８の形状が、図５に示す球形継目無容器１０、容器本体１２、Ｕ字状カップ２２、及び底部ボス２０の形状と異なるために、図７及び図８に示す雌型チャック６２及び７２の把持部６２ａ及び７２ａの形状が、図５に示す雌型チャック４２の把持部４２ａの形状と異なる以外は、同様の構成を有するものであるので、その詳細な説明は、省略する。なお、図７及び図８に示すＵ字状カップ６８及び７８においても、図２に示す底部ボス１８の代わりに、図３に示す底部ボス２０を取り付けたものであっても良い。本発明では更に、底部ボス１８、又は２０と固定ボルト５２を用いる代わりに、上述した中央に雄ねじ部を持つ回り止め部を有する底部ボスと回り止め部の雄ねじ部に螺合するナット、又はワッシャー付きナットを用いるものであっても良い。
また、継目無容器６４及び７４は、図７及び図８に示すスピニングマシン６０及び７０を用いることにより、図５に示すスピニングマシン４０を用いた球形継目無容器１０の製造方法と、同様な製造方法で製造できる。したがって、継目無容器６４及び７４の製造方法の詳細な説明は省略する。
以上から、図７及び図８に示すスピニングマシン６０及び７０を用いて、それぞれ図７及び図８に示す継目無容器６４及び７４を製造することができる。
本発明の継目無容器の製造方法は、基本的に以上のように構成される。
また、継目無容器６４及び７４は、図７及び図８に示すスピニングマシン６０及び７０を用いることにより、図５に示すスピニングマシン４０を用いた球形継目無容器１０の製造方法と、同様な製造方法で製造できる。したがって、継目無容器６４及び７４の製造方法の詳細な説明は省略する。
以上から、図７及び図８に示すスピニングマシン６０及び７０を用いて、それぞれ図７及び図８に示す継目無容器６４及び７４を製造することができる。
本発明の継目無容器の製造方法は、基本的に以上のように構成される。
【0057】
次に、本発明の第４の実施形態の複合容器の製造方法によって製造される複合容器について説明する。
この複合容器は、本発明の第１～３のいずれかの実施形態の継目無容器の製造方法によって製造された金属製継目無容器と、この金属製継目無容器の容器本体の凸曲面体の外表面全体を被覆する補強材料と、を有するものであり、金属製継目無容器の容器本体の凸曲面体の外表面全体は、補強材料を用いてフィラメントワインディング法で被覆されたものである。
即ち、この複合容器は、予め製造された金属製継目無容器を、本発明の第４の実施形態の複合容器の製造方法に従って、補強材料を用いてフィラメントワインディング法で被覆することにより製造することができる。
本発明の複合容器は、宇宙用ロケットに搭載されることが好ましく、宇宙航空用途であることが好ましい。
この複合容器は、本発明の第１～３のいずれかの実施形態の継目無容器の製造方法によって製造された金属製継目無容器と、この金属製継目無容器の容器本体の凸曲面体の外表面全体を被覆する補強材料と、を有するものであり、金属製継目無容器の容器本体の凸曲面体の外表面全体は、補強材料を用いてフィラメントワインディング法で被覆されたものである。
即ち、この複合容器は、予め製造された金属製継目無容器を、本発明の第４の実施形態の複合容器の製造方法に従って、補強材料を用いてフィラメントワインディング法で被覆することにより製造することができる。
本発明の複合容器は、宇宙用ロケットに搭載されることが好ましく、宇宙航空用途であることが好ましい。
【0058】
図９は、本発明の複合容器の製造方法によって製造される球形複合容器の一例の断面図である。
図９に示すように、球形複合容器３０は、金属材料製の容器本体１２、及びこの容器本体１２に継ぎ目なく一体化された円筒形の金属材料製のポート１４を有する金属製球形継目無容器１０と、金属製球形継目無容器１０の容器本体１２の外表面全体を被覆する補強材料の被覆層３２と、を有する。以下では、図１に示す金属製球形継目無容器１０を代表例として説明するが、図７及び図８に示す継目無容器６４及び７４を用いても良いことは勿論である。
なお、容器本体１２は、底部１６に図２（Ａ）、（Ｂ）に示すような底部ボス１８が取り付けられている。なお、容器本体１２の底部１６に取り付けられる底部ボスは、図２に示すような底部ボス１８に限定されず、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すような底部ボス２０であっても良いし、中央に雄ねじ部を持つ回り止め部を有する底部ボスと回り止め部の雄ねじ部に螺合するナット、又はワッシャー付きナットを用いるものであっても良いのは勿論である。
図９に示すように、球形複合容器３０は、金属材料製の容器本体１２、及びこの容器本体１２に継ぎ目なく一体化された円筒形の金属材料製のポート１４を有する金属製球形継目無容器１０と、金属製球形継目無容器１０の容器本体１２の外表面全体を被覆する補強材料の被覆層３２と、を有する。以下では、図１に示す金属製球形継目無容器１０を代表例として説明するが、図７及び図８に示す継目無容器６４及び７４を用いても良いことは勿論である。
なお、容器本体１２は、底部１６に図２（Ａ）、（Ｂ）に示すような底部ボス１８が取り付けられている。なお、容器本体１２の底部１６に取り付けられる底部ボスは、図２に示すような底部ボス１８に限定されず、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すような底部ボス２０であっても良いし、中央に雄ねじ部を持つ回り止め部を有する底部ボスと回り止め部の雄ねじ部に螺合するナット、又はワッシャー付きナットを用いるものであっても良いのは勿論である。
【0059】
ここで、被覆層３２は、金属製球形継目無容器１０のポート１４及び底部ボス１８を除く、容器本体１２の外表面全体に隙間なく設けられている補強材料の層である。
被覆層３２を構成する補強材料としては、金属製球形継目無容器１０の容器本体１２の外表面全体を被覆することにより保養できる材料であれば、特に制限的ではなく、例えば炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維からなる群から選択される少なくとも１つの繊維であることが好ましい。なお、有機繊維としては、ケブラー、及びザイロンの少なくとも１つが好ましい。
被覆層３２は、球形継目無容器１０のポート１４及び底部ボス１８を除く、容器本体１２の外表面全体に、フィラメントワインディング法を用いて、補強材料である上記繊維を被覆して得られたものである。
即ち、本発明の第４の実施形態の複合容器の製造方法は、予め製造された金属製球形継目無容器１０のポート１４及び底部ボス１８を除く、容器本体１２の外表面全体を、補強材料となる上記繊維を用いてフィラメントワインディング法で被覆して被覆層３２を形成することにより球形複合容器３０を製造するものである。
被覆層３２を構成する補強材料としては、金属製球形継目無容器１０の容器本体１２の外表面全体を被覆することにより保養できる材料であれば、特に制限的ではなく、例えば炭素繊維、ガラス繊維、有機繊維からなる群から選択される少なくとも１つの繊維であることが好ましい。なお、有機繊維としては、ケブラー、及びザイロンの少なくとも１つが好ましい。
被覆層３２は、球形継目無容器１０のポート１４及び底部ボス１８を除く、容器本体１２の外表面全体に、フィラメントワインディング法を用いて、補強材料である上記繊維を被覆して得られたものである。
即ち、本発明の第４の実施形態の複合容器の製造方法は、予め製造された金属製球形継目無容器１０のポート１４及び底部ボス１８を除く、容器本体１２の外表面全体を、補強材料となる上記繊維を用いてフィラメントワインディング法で被覆して被覆層３２を形成することにより球形複合容器３０を製造するものである。
【0060】
なお、フィラメントワインディング法（Filament Winding）では、金型（マンドレル）の代わりに、ポート１４、及び底部ボス１８を中心軸として金属製球形継目無容器１０を回転させ、上記繊維の粗紡糸（ロービング）を1～数十本引き揃え、樹脂含浸槽を通して樹脂（マトリックス）を含浸させながら、回転する球形継目無容器１０に所定の厚さまで、張力（テンション）を掛けて球面に合わせて角度を調整しながら連続的に巻き付けて硬化させて被覆層３２を成形する。
こうして、球形継目無容器１０のポート１４、及び底部ボス１８を除く、容器本体１２の外表面全体に、軽量かつ、機械的強度、電気絶縁性、耐薬品性、寸法安定性に優れた被覆層３２を形成することができる。
本発明の第４の実施形態の複合容器の製造方法、及びこの製造方法によって製造された複合容器は、基本的に以上のように構成される。
こうして、球形継目無容器１０のポート１４、及び底部ボス１８を除く、容器本体１２の外表面全体に、軽量かつ、機械的強度、電気絶縁性、耐薬品性、寸法安定性に優れた被覆層３２を形成することができる。
本発明の第４の実施形態の複合容器の製造方法、及びこの製造方法によって製造された複合容器は、基本的に以上のように構成される。
【0061】
従来の容器の加工方法は、容器円筒部をスピニングマシンの中空チャックに挿入して胴部をチャックして、肩部をネッキング加工している。このため、容器の外径が大きくなるとスピニングマシンの中空チャックを支えるベアリングも当然の如く大きくなり、スピニングマシンの設備費用は高額となるので航空宇宙に使用する容器のように少量製作する場合は、そのための設備を設置することが難しい。
また、従来の容器の加工方法では、球形容器の様に胴部がない容器、又は胴部が短くて充分に把持できない容器の加工はできない。
しかしながら、本発明によれば、胴部の無い容器、又は胴部が短くて従来の胴部をチャックする方法で成形できなかった継目無短尺胴部容器のドーム加工が可能となる。なお、
本発明の製造方法で加工できる容器の胴部長さには限定がないのはもちろんである。
また、従来の容器の加工方法では、球形容器の様に胴部がない容器、又は胴部が短くて充分に把持できない容器の加工はできない。
しかしながら、本発明によれば、胴部の無い容器、又は胴部が短くて従来の胴部をチャックする方法で成形できなかった継目無短尺胴部容器のドーム加工が可能となる。なお、
本発明の製造方法で加工できる容器の胴部長さには限定がないのはもちろんである。
【0062】
以上詳述したように、本発明においては、円筒状胴部が全く無いか、あるいは円筒状胴部が短すぎてスピニングチャックの把握力が充分に得られず、通常のスピニングマシンを使った時にネッキングができない容器（Ｕ字状カップ）でもネッキングが可能となり継目無容器を作ることができる。
本発明の継目無容器は、底部ボスを除いて容器本体自体には溶接部分がないので製造肉厚に溶接効率を考慮する必要がなく理論式を満足する最小の肉厚で製造可能となり、継目無容器を軽量とすることができる。
また、本発明の継目無容器は、底部ボスを除いて容器本体自体には溶接部分がないので溶接にかかる、技能者の確保、溶接設備、設備の管理、溶接部の非破壊検査及び気密検査などが不要となるのでコストダウンとなる。
本発明の球形継目無容器の場合、材料肉厚は円筒部を有する円筒形継目無容器の１／２の厚さでよいことが分かる。
本発明の継目無容器では、容器の収納場所が狭い場合でも、容器の鏡板部形状を皿形、又は楕円体にすることにより、本発明の継目無容器を円盤に近い形で継ぎ目なく製作することができる。
本発明の継目無容器は、底部ボスを除いて容器本体自体には溶接部分がないので製造肉厚に溶接効率を考慮する必要がなく理論式を満足する最小の肉厚で製造可能となり、継目無容器を軽量とすることができる。
また、本発明の継目無容器は、底部ボスを除いて容器本体自体には溶接部分がないので溶接にかかる、技能者の確保、溶接設備、設備の管理、溶接部の非破壊検査及び気密検査などが不要となるのでコストダウンとなる。
本発明の球形継目無容器の場合、材料肉厚は円筒部を有する円筒形継目無容器の１／２の厚さでよいことが分かる。
本発明の継目無容器では、容器の収納場所が狭い場合でも、容器の鏡板部形状を皿形、又は楕円体にすることにより、本発明の継目無容器を円盤に近い形で継ぎ目なく製作することができる。
【0063】
以上、本発明の継目無容器、及びその製造方法、並びに複合容器、及びその製造方法について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の主旨を逸脱しない範囲において、種々の改良または変更をしてもよいのはもちろんである。
【符号の説明】
【0064】
１０、１１ （金属製球形）継目無容器
１２、６６、７６ 容器本体
１４ ポート
１４ａ ポートの接続部
１６ 底部
１８ 、２０ 底部ボス
１８ａ、２０ｅ 回り止め部
１８ｂ 円柱部
１８ｃ、２０ｂ、２０ｆ 雌ねじ部
２０ａ 底部ネック
２０ｃ 回り止め部材
２０ｄ、５２ａ 雄ねじ部
２２、６８、７８ Ｕ字状カップ
２２ａ、２２ｃ 半球体部分
２２ｂ、６８ｂ、７８ｂ 円筒部分
３０ （球形）複合容器
３２ 被覆層
４０、６０、７０、８４ 継目無容器の製造装置（スピニングマシン）
４２、６２、７２ 雌型チャック
４２ａ、６２ａ、７２ａ 把持部
４２ｂ、６２ｂ、７２ｂ 円筒状部（円筒状ボス）
４２ｃ、６２ｃ、７２ｃ 貫通孔
４２ｄ、６２ｄ、７２ｄ 平坦面
４３ 凹み部（半球状凹部）
４４ 本体（スピニング）チャック
４６ スピニングマシン本体
４８ バーナ
５０ ローラ
５２ 固定ボルト
５２ｂ 頭部
５４ ワッシャー
６３ 半楕円状の凹み部（半楕円状凹部）
６４ 楕円体形状の継目無容器
６８ａ、６８ｃ 半楕円体部分
７３ 半凸曲面状の凹み部（半凸曲面状凹部）
７４ 凸曲面体形状の継目無容器
７６ａ 円筒状胴部
７８ａ、７８ｃ 半凸曲面体部分
８０ 円筒形継目無容器
８２ 有底の円筒体（Ｕ字状カップ）
８２ａ、８２ｄ 湾曲底部
８２ｂ 円筒形胴部
８２ｃ 円筒状開口部
８６ バルブ取り付け用のボス
８８ 円筒形容器本体
１２、６６、７６ 容器本体
１４ ポート
１４ａ ポートの接続部
１６ 底部
１８ 、２０ 底部ボス
１８ａ、２０ｅ 回り止め部
１８ｂ 円柱部
１８ｃ、２０ｂ、２０ｆ 雌ねじ部
２０ａ 底部ネック
２０ｃ 回り止め部材
２０ｄ、５２ａ 雄ねじ部
２２、６８、７８ Ｕ字状カップ
２２ａ、２２ｃ 半球体部分
２２ｂ、６８ｂ、７８ｂ 円筒部分
３０ （球形）複合容器
３２ 被覆層
４０、６０、７０、８４ 継目無容器の製造装置（スピニングマシン）
４２、６２、７２ 雌型チャック
４２ａ、６２ａ、７２ａ 把持部
４２ｂ、６２ｂ、７２ｂ 円筒状部（円筒状ボス）
４２ｃ、６２ｃ、７２ｃ 貫通孔
４２ｄ、６２ｄ、７２ｄ 平坦面
４３ 凹み部（半球状凹部）
４４ 本体（スピニング）チャック
４６ スピニングマシン本体
４８ バーナ
５０ ローラ
５２ 固定ボルト
５２ｂ 頭部
５４ ワッシャー
６３ 半楕円状の凹み部（半楕円状凹部）
６４ 楕円体形状の継目無容器
６８ａ、６８ｃ 半楕円体部分
７３ 半凸曲面状の凹み部（半凸曲面状凹部）
７４ 凸曲面体形状の継目無容器
７６ａ 円筒状胴部
７８ａ、７８ｃ 半凸曲面体部分
８０ 円筒形継目無容器
８２ 有底の円筒体（Ｕ字状カップ）
８２ａ、８２ｄ 湾曲底部
８２ｂ 円筒形胴部
８２ｃ 円筒状開口部
８６ バルブ取り付け用のボス
８８ 円筒形容器本体
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
