特許 7308231 圧力容器用セルフシール式バルブ接続

(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】2023-07-05

(45)【発行日】2023-07-13

(54)【発明の名称】圧力容器用セルフシール式バルブ接続

(51)【国際特許分類】

   F16J 12/00 20060101AFI20230706BHJP

   F17C 1/06 20060101ALI20230706BHJP

   F17C 1/16 20060101ALI20230706BHJP

【ＦＩ】

F16J12/00 D

F17C1/06

F17C1/16

【請求項の数】 15

(21)【出願番号】P 2020570432

(86)(22)【出願日】2019-06-19

(65)【公表番号】

(43)【公表日】2021-10-21

(86)【国際出願番号】 EP2019066180

(87)【国際公開番号】W WO2019243413

(87)【国際公開日】2019-12-26

【審査請求日】2022-04-08

(31)【優先権主張番号】18179194.8

(32)【優先日】2018-06-22

(33)【優先権主張国・地域又は機関】EP

(73)【特許権者】

【識別番号】519191891

【氏名又は名称】エンプロックス バー．ワー．

(74)【代理人】

【識別番号】110002217

【氏名又は名称】弁理士法人矢野内外国特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】クロンホルツ，ステファン

(72)【発明者】

【氏名】ジンメルマン，エトヴィン

(72)【発明者】

【氏名】クラーツ，ヴィルヘルム

(72)【発明者】

【氏名】ミュルハイムス，ヨーゼフ

【審査官】前原 義明

(56)【参考文献】

【文献】中国特許出願公開第１０１５０９５５３（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１４０８３０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０９６４５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１２９１５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１５－１７２３９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－２１１７８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１１／０２８４５６２（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｆ１６Ｊ １２／００ － １３／２４

Ｆ１７Ｃ １／００ － １３／１２

Ｆ１６Ｊ １５／００ － １５／１４

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

圧力容器（１）は、
内面及び外面（２ｉ、２ａ）を有し、加圧下で少なくとも部分的に塑性変形可能な内側容器材料で作られ、前記圧力容器に貯蔵容積部（ＳＶ）をもたらす内側容器（２）と、
前記内側容器（２）の補強のために前記内側容器（２）に適用される外層（３）と、
バルブ（５）を受け、前記内側容器（２）から前記貯蔵容積部をシールするための、２つの部分からなる中空のシーリングコーン（４１）及び外側部品（４２）を有する、前記内側容器に配置されたバルブ接続部品（４）とを含み、
前記内側容器（２）は、
前記バルブ接続部品（４）を接続するために、前記貯蔵容積部（ＳＶ）に向かって内側に開口し、前記内側容器（２）の前記外面（２ａ）から円筒状に突出する突出部（２３）と、
前記突出部（２３）の内面（２３ｉ）上に位置決めされた前記シーリングコーン（４１）と、
前記突出部（２３）の外面（２３ａ）上で前記シーリングコーン（４１）と前記突出部（２３）と前記外側部品（４２）との間にシール圧力（ＡＤ）を生成するための前記外側部品（４２）とを含み、
前記外側部品（４２）は、
前記突出部（２３）に向かって配向されたその面（４２ｉ）上に、前記貯蔵容積部（ＳＶ）に面する第１の縁部（４２１ａ）と、対向する方向に設けられた第２の縁部（４２１ｂ）とを有する、前記シール圧力（ＡＤ）下でシールするシールリング（６）を受けるための適切に成形された溝（４２１）を含み、
前記溝（４２１）及び前記シールリング（６）の寸法決めと、前記内側容器材料の形成が、
前記シール圧力（ＡＤ）下で、及びその塑性変形性により、前記シールリング（６）と前記第１及び第２の縁部（４２１ａ、４２１ｂ）との間の少なくとも２つの間隙（Ｌ１、Ｌ２）内に突出する第１及び第２のシールビード（２４ａ、２４ｂ）が形成されるように行われ、
前記２つの部分からなるシーリングコーン（４１）は、
最小内径（ＤＩ－４１１）と、前記突出部（２３）に適合された外径（ＤＡ－４１１）と、前記突出部（２３）に向かって少なくとも局所的に凹状である内面（４１１ｉ）とを有する中空の外側のスリーブ（４１１）を含み、また、
前記突出部（２３）の内径（Ｄ－２３）より小さく、前記スリーブ（４１１）の最小内径（ＤＩ－４１１）より大きい最大外径（Ｄ－４１２）と、前記突出部（２３）に向かって少なくとも局所的に突出する外面（４１２ａ）とを有する中空の内側のクランプコーン（４１２）を含み、
前記スリーブ（４１１）は、前記突出部（２３）の前記内面（２３ｉ）上に外側から位置決めされ、前記クランプコーン（４１２）の前記突出する外面（４１２ａ）は、前記内側のクランプコーン（４１２）が前記スリーブ（４１１）と締り嵌めされるようにするとともに、前記スリーブ（４１１）の前記凹状の内面（４１１ｉ）に係合するように、位置決め補助具（７）を用いて内側から位置決めされる、圧力容器。

【請求項2】

前記内側容器（２）は一体に製造されることを特徴とする、請求項１に記載の圧力容器（１）。

【請求項3】

前記スリーブ（４１１）は、
前記突出部（２３）の上面（２３ｏ）に面する停止部（４１１１）を備えるように、及び／又は少なくとも前記スリーブ（４１１）及び前記突出部（２３）にわたって延在する前記外側部品（４２）の内面（４２ｉ）上に少なくとも部分的に載置されるように成形されることを特徴とする、
請求項１又は２に記載の圧力容器（１）。

【請求項4】

前記スリーブ（４１１）は、
前記内側容器材料がその塑性変形性により、前記スリーブ（４１１）の周りにその下面（４１１ｕ）上で、前記貯蔵容積部（ＳＶ）に向けられた第３のビード（２４ｃ）を形成するように寸法決めされることを特徴とする、
請求項１～３のいずれか一項に記載の圧力容器（１）。

【請求項5】

前記２つの部分からなるシーリングコーン（４１）又は前記外側部品（４２）は、
前記貯蔵容積部（ＳＶ）と前記突出部（２３）の上面（２３ｏ）との間に、前記貯蔵容積部（ＳＶ）に向かって開口ガス接続部（ＧＶ）が存在するように形成されることを特徴とする、
請求項１～４のいずれかに記載の圧力容器（１）。

【請求項6】

前記スリーブ（４１１）は前記突出部（２３）に面する外面（４１１ａ）を含み、
前記突出部上に載置される前記スリーブ（４１１）の前記外面（４１１ａ）及び／又は前記スリーブ（４１１）上に載置される前記クランプコーン（４１２）の前記外面（４１２ａ）の表面積は、それぞれの内面（４１１ｉ、４１２ｉ）より小さいことを特徴とする、
請求項５に記載の圧力容器（１）。

【請求項7】

前記溝（４２１）は、
無負荷状態の前記シールリング（６）の形状に適合された輪郭を有することを特徴とする、
請求項１～６のいずれかに記載の圧力容器（１）。

【請求項8】

少なくとも前記突出部の前記内側容器材料は、
ＰＡ材料、ＰＥ材料、又はこれらの材料で作られた多層材料であることを特徴とする、
請求項１～７のいずれかに記載の圧力容器（１）。

【請求項9】

前記バルブ接続部品（４）は、
前記２つの部分からなるシーリングコーン（４１）と前記外側部品（４２）とを相互接続する追加の固定要素（４３）を備えることを特徴とする、
請求項１～８のいずれかに記載の圧力容器（１）。

【請求項10】

前記固定要素（４３）は、
前記外側部品（４２）に取り付けられ、少なくとも前記２つの部分からなるシーリングコーン（４１）に面するその側にねじ山を備え、このねじ山は、前記スリーブ（４１１）内及び／又は前記クランプコーン（４１２）内で自己切削係合するように設けられることを特徴とする、
請求項９に記載の圧力容器（１）。

【請求項11】

請求項１に記載の圧力容器（１）を製造するための方法（１００）であって、内面及び外面（２ｉ、２ａ）を有し、加圧下で少なくとも部分的に塑性変形可能な内側容器材料から作られ、バルブ（５）を受けるように設計された内側容器（２）と、前記内側容器（２）上に位置決めされた外層３と、中空の外側のスリーブ（４１１）及び中空の内側のクランプコーン（４１２）で構成される２つの部分からなるシーリングコーン（４１）並びに外側部品（４２）を有するバルブ接続部品（４）とを含み、
貯蔵容積部（ＳＶ）と、前記内側容器（２）の前記外面（２ａ）から円筒状に突出する
内側に開口した突出部（２３）とを備えた前記内側容器（２）を用意する（１１０）ステップと、前記突出部（２３）の内径（Ｄ－２３）より小さい最大外径（Ｄ－４１２）と、前記スリーブ（４１１）の前記最小内径（Ｄ－４１１）より大きい最大外径（Ｄ－４１２）とを有する前記クランプコーン（４１２）を、位置決め補助具（７）によって、前記突出部（２３）に向かって、前記突出部（２３）を通して、前記内側容器（２）の前記貯蔵容積部（ＳＶ）内に位置決めする（１２０）ステップと、
前記シーリングコーン（４１）の前記中空のスリーブを外側から前記突出部（２３）の前記内面（２３ｉ）上に締り嵌めで挿入する（１３０）ステップであって、前記スリーブ（４１１）は、最小内径（Ｄ－４１１）と、前記突出部（２３）に適合された外径（４１１ａ）とを有し、一方、前記位置決め補助具（７）及び前記クランプコーン（４１２）はそれによって影響を受けないステップと、
前記外側部品（４２）を前記突出部（２３）の前記外面（２３ａ）上に嵌合させる（１４０）ステップであって、前記外側部品（４２）は、適切に成形された溝（４２１）を含み、前記溝（４２１）は、前記突出部（２３）に向かって配向されたその面（４２ｉ）上に、将来の前記貯蔵容積部（ＳＶ）に面する第１の縁部（４２１ａ）と、対向する方向に設けられた第２の縁部（４２１ｂ）と、前記溝（４２１）内に位置決めされ、シール圧力（ＡＤ）下でシールするシールリング（６）とを有するステップと、
前記位置決め補助具（７）によって前記クランプコーン（４１２）を内側から前記スリーブ（４１１）内に位置決めする（１５０）ステップであって、前記クランプコーン（４１２）の前記外面（４１２ａ）は、前記スリーブ（４１１）の前記内面（４１１ｉ）に係合して前記スリーブ（４１１）との締り嵌めを形成し、それにより、前記２つの部分からなるシーリングコーン（４１）と、前記突出部（２３）と、前記外側部品（４２）との間にシール圧力（ＡＤ）が生じるステップと、
少なくとも第１及び第２のシールビード（２４ａ、２４ｂ）を形成する（１６０）ステップであって、前記シール圧力（ＡＤ）下で、また相応に寸法決めされた溝（４２１）及びシールリング（６）を用いて、前記内側容器材料の塑性変形性によって、前記シールリング（６）と前記第１及び第２の縁部（４２１ａ、４２１ｂ）との間の２つの間隙（Ｌ１、Ｌ２）内に突出して、将来の前記内側容器（２）に対して前記貯蔵容積部（ＳＶ）をシールするステップと、
前記圧力容器（１）を補強するために、前記内側容器（２）に前記外層（３）を生成する（１７０）ステップと、
前記圧力容器（１）を閉鎖するために、前記バルブ接続部品（４）に前記バルブ（５）を嵌合させる（１８０）ステップとを含む、方法。

【請求項12】

前記内側容器材料の前記塑性変形性によって、前記スリーブ（４１１）の周りにその下面（４１１ｕ）上で、前記貯蔵容積部（ＳＶ）に向けられた第３のビード（２４ｃ）を形成（１９０）するさらなるステップを含む、請求項１１に記載の方法（１００）。

【請求項13】

前記外層（３）は繊維複合材料からなり、製造工程（１６０）において前記内側容器（２）に巻き付けられる、請求項１１又は１２に記載の方法（１００）。

【請求項14】

前記スリーブ（４１１）上の停止部（４１１１）まで前記突出部（２３）の上面（２３ｏ）上に前記スリーブ（４１１）が挿入され（１３０）、及び／又は前記外側部品（４２）の内面（４２ｉ）は前記スリーブ（４１１）及び／又は前記クランプコーン（４１２）に接触するまで前記外側部品（４２）は嵌合（１４０）する、請求項１１～１３のいずれかに記載の方法（１００）。

【請求項15】

前記内側容器（２）は一体に製造される、請求項１１～１４のいずれかに記載の方法（１００）。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、セルフシール式バルブ接続部品を備えた圧力容器、及びそのような圧力容器を製造する方法に関する。

【背景技術】

【0002】

繊維複合材料で強化された圧力容器の市場は継続的に成長している。天然ガスと水圧破砕ガスの生産量の増加により、特に対応するパイプラインネットワークがない国では、圧力容器での貯蔵が不可欠になっている。さらに、燃料を水素ガスの形態で圧力容器に高圧で貯蔵する燃料電池車両の開発が大いに促進されている自動車分野がある。圧力容器の輸送には、重量の大きい圧力容器の輸送は不必要に大量のエネルギーを消費し、過剰な輸送コストにつながるので、軽量の容器が望まれる。

【0003】

この目的のために、圧力容器は、標準及び／又は顧客の要件に従って、交互の負荷条件（圧力容器の排気、容器の再充填など）の下で、広い温度範囲及び長期間にわたって圧力容器内に高圧で貯蔵された充填ガスのために、確実にシールされなければならない。最新の技術による圧力容器では、気密性はＯリングシールによって達成される。シールする場所には冗長性がないため、他の構成部品に対するＯリングの嵌合条件が変わると、シールが破損しやすくなる。

【0004】

したがって、セルフシール式であり、内側容器に対するバルブ接続の永続的かつ信頼性の高いシールを保証する圧力容器用のバルブ接続を有することが望ましい。

【発明の概要】

【0005】

本発明の目的は、セルフシール式であり、内側容器に対するバルブ接続の永続的かつ信頼性の高いシールを保証するバルブ接続を備えた圧力容器を提供することである。

【0006】

この目的は、内面及び外面を有し、加圧下で少なくとも部分的に塑性変形可能な内側容器材料で作られ、圧力容器内に貯蔵容積部をもたらす内側容器と、
内側容器の補強のために内側容器に適用される外層と、
バルブを受け、内側容器から貯蔵容積部をシールするための、２つの部分からなる中空のシーリングコーン及び外側部品を有する、内側容器に配置されたバルブ接続部品とを含む圧力容器によって達成され、
内側容器は、バルブ接続部品を接続するために、貯蔵容積部に向かって内側に開口し、外面から円筒状に突出する突出部を含み、
２つの部分からなるシーリングコーンは、２つの部分からなるシーリングコーンと、突出部と、突出部の外面上の外側部品との間にシール圧力を生成するために、突出部及び外側部品の内面上に位置決めされ、
外側部品は、突出部に向かって配向されたその面上に、貯蔵容積部に面する第１の縁部と、対向する方向に設けられた第２の縁部とを有する、シール圧力下でシールするシールリングを受けるための適切に成形された溝を含み、
溝及びシールリングの寸法決めと、内側容器材料の形成が、シール圧力下で、及びその塑性変形性により、シールリングと第１及び第２の縁部との間の少なくとも２つの間隙内に突出する第１及び第２のシールビードが形成されるように行われ、
２つの部分からなるシーリングコーンは、最小内径と、突出部に適合された外径と、突出部に向かって少なくとも局所的に凹状である内面とを有する中空の外側のスリーブを含み、また、突出部の内径より小さく、スリーブの最小内径より大きい最大外径と、突出部に向かって少なくとも局所的に突出する外面とを有する中空の内側のクランプコーンを含み、
スリーブは、突出部の内面上に外側から位置決めされ、クランプコーンの突出外面は、内側のクランプコーンがスリーブと締り嵌めされるように、スリーブの凹状内面に係合するように、位置決め補助具を用いて内側から位置決めされる。

【0007】

内側容器は、１つの部品又は複数の部品から作ることができる。これは、２つのポールキャップのみを含むことができ、そのうちの１つ又は２つは、円筒形の縁部分を含み得る。内側容器が複数の部品からなる場合、ポールキャップの縁部が直接接触し、適切に相互接続される。あるいは、内側容器は、ポールキャップに加えて、好ましくはポールキャップと同じ材料でできている円筒形の中央部分を含むこともできる。内側容器又は圧力容器の円筒軸は、それぞれ、内側容器の何らかの円筒部分が存在する場合にはその対称軸に対応し、又は内側容器が２つのポールキャップのみで形成されている場合には、それぞれのポールキャップの中心点間の軸は、ポールキャップによって形成されるそれぞれのドームの最高点にも対応する。

【0008】

塑性変形可能な内側容器材料は、一方ではそれ自体が堅く安定しているが、ある程度の流動性も有し、その結果、少なくともその表面が高圧下で塑性変形することができ、したがって大きな変形を形成することなく押圧面の輪郭に適応することができる。内側容器はまた、圧力容器内に充填ガスを貯蔵するための気密貯蔵容積部を提供する機能を有するので、内側容器材料は気密でなければならず、例えば、金属又はプラスチックでなければならず、プラスチックの場合には、個々の層又は多層システムとして好ましくはＰＡ又はＰＥであるべきである。充填ガスは、任意のガス、例えば水素であり得る。外層により、圧力容器には、機械的安定性、すなわち外層による圧縮強度の機能性及びガス不透過性の内側容器が提供される。外層は、例えば、内側容器に巻き付けられた、又は他の技術によって内側容器上に適用された繊維複合層であり得る。

【0009】

溝内に位置決めされたシールリングは、外側部品の溝を完全には充填しないが、外側部品の内側に向かう両側の溝に間隙、すなわちシール効果の冗長性をもたらすために使用される第１及び第２の間隙を残す。バルブ接続部品の構成部品及び内側容器の突出部の構成は、内側容器材料の適切な流動性及び結果として生じるシールビードの形成との組合せで、圧力容器が向上したシール効果をもたらすと同時に、圧力容器内におけるバルブ接続部品の構成部品の確実な位置決めをもたらすことを保証する。また、圧力が変化した場合、シールリングは、２つのシールビードにより、溝内で恒久的に安定したままである。このシール概念は、（ｉ）外側部品に対して作用する突出部の第１のシールビードと、（ｉｉ）シールリング上の突出部を介して作用するシーリングコーンと、（ｉｉｉ）外側部品に対して作用する突出部の第２のシールビードとによって連続的に保証される三重シールによって貯蔵容積部をシールするための三重冗長性を提供し、したがってシールの信頼性及び永続性を大幅に改善する。バルブ接続部品によって加えられるシール圧力によって引き起こされるシールビードの形成により、バルブ接続部品はさらにセルフシール性を有する。シール概念は、２つの部分からなるシーリングコーンと接続部品の材料に依存しないが、２つの部分からなるシーリングコーンと接続部品を形成する材料は、少なくとも内側容器材料より低い流動性を有する。

【0010】

クランプコーンをスリーブの湾曲部に位置決めすることにより、スリーブに対するコーンの摺動が防止される。スリーブと及びクランプコーンの互いに対する、及びポールキャップのドームに対する特定の外径及び内径により、このシール概念を１つの部分からなる内側容器にも適用することが可能になるが、当然ながら、複数の部分からなる内側容器もこのシール概念で確実にシールできる。１つの部分からなる内側容器の場合、スリーブが嵌合される前に、最初にクランプコーンが、支柱端部を有するロッドなどの位置決め補助具よって、貯蔵容積部内のクランプコーンの下に、又はクランプコーン内側のねじ山によって保持され、次いでスリーブが外側から突出部内に挿入される。ここで、位置決め補助具によってクランプコーンが内側からスリーブ内に引き込まれ、スリーブと突出部がわずかに引き伸ばされて、スリーブの内面とクランプコーンの外面が締り嵌めを形成する。複数の部分からなる内側容器では、突出部が内側から自由にアクセスでき、したがってクランプコーンをそこからスリーブ内に簡単に摺動させることができるので、位置決め補助具を省略できる。「局所的に凸状」及び「局所的に凹状」はそれぞれ、スリーブの内面全体又はクランプコーンの外面にわたって延在し得るが、それぞれの面の一部の局所的な凸状又は凹状も示し得る、凸状又は凹状をそれぞれ示す用語である。外側部品、スリーブ、及びクランプコーンは、この目的に適した任意の材料、例えば金属又はプラスチックから構成され得る。

【0011】

本発明に係るシール概念により、指定された圧力容器は非常に柔軟な構造を有し、その結果、顧客固有のバルブ接続部品は、突出部及び２つの部分からなるシーリングコーンのそれぞれの成形によって容易に適合される。さらに、補助スリーブを一体化でき、それによりセンサシステム、センサ、又は圧力容器内に延在する他の構成部品の一体化がもたらされる。

【0012】

したがって、本発明に係る圧力容器は、セルフシール式であり、内側容器に対するバルブ接続の永続的かつ信頼性の高いシールを確実にするバルブ接続を備えた圧力容器である。

【0013】

一実施形態では、内側容器は一体に製造される。上記のシール概念は、最終的なシール手段である内側のクランプコーンが、密封されるべき開口部を通って嵌合するように寸法決めされ、したがって、突出部を通って、既にそこにある圧力容器の充填及び排気のために必要な開口部に加えて、後方又は内部からの内側容器へのアクセスを必要とすることなく、適切な位置決め補助具を用いて必要な位置にもたらされ得るので、１つの部品からなる内側容器に非常に良好に適用され得る。

【0014】

別の実施形態では、スリーブは、突出部の上面に面する停止部を含むように、及び／又は少なくともスリーブ及び突出部にわたって延在する外側部品の内面に少なくとも部分的に載置されるように形成される。このようにして、スリーブは、例えばクランプコーンが内側から位置決めされる場合に、貯蔵容積部内に摺動することができず、及び／又はその内面に沿って突出部の開口部から摺動して出ることができない。

【0015】

別の実施形態では、スリーブは、内側容器材料がその塑性変形性により、スリーブの周りにその下面上で、貯蔵容積部に向けられた第３のビードを形成するように寸法決めされる。これにより、貯蔵容積部の方向へのスリーブの移動が防止される。シールリングのシール圧力は、当初の設定どおりに維持される。また、本発明に係るスリーブ及びそれに固定されたクランプコーンは、圧力容器が震動した場合に、貯蔵容積部内に摺動又は落下し得ない。

【0016】

別の実施形態では、２つの部分からなるシーリングコーン又は外側部品は、貯蔵容積部と突出部の上面との間に、貯蔵容積部に向かって開口ガス接続部が存在するように形成される。このようにして、貯蔵容積部内の内圧は、内側容器の突出部の上部にも加えられる。ガス接続部は、例えば、スリーブ及び／又はクランプコーン内の適切なチャネル、凹部又は溝によってもたらすことができる。

【0017】

別の実施形態では、スリーブは突出部に面する外面を含み、突出部上に載置されるスリーブの外面及び／又はスリーブ上に載置されるクランプコーンの外面の表面積は、それぞれの内面の表面積より小さい。内面と外面との面積比が異なることに起因して、貯蔵容積部と突出部の上面との間のガス接続部により、シール圧力は、圧力容器の貯蔵容積部内の内圧によってさらに増大し、貯蔵容積部内の圧力が（例えば、貯蔵容積部にガスが充填されている間に、例えば５００バールまで）上昇した場合、シーリングコーンは、外側部品の方向にさらに押圧され、シール効果及びその信頼性がさらに向上する。

【0018】

別の実施形態では、溝（又は凹部）は、無負荷状態のシールリングの形状に適合された輪郭を有する。このように、シールリングの後ろに画定されていない中空の空間が形成されることはなく、シールリングのシール効果がさらに向上する。

【0019】

別の実施形態では、シールリングはＯリングである。Ｏリングは、一方では確実なシール特性を有し、他方ではまた、溝内に適切な輪郭を形成することが最も容易である。この目的のために、溝の湾曲部は、Ｏリングの表面の湾曲部に適合される。シールリング、すなわちここではＯリングは、ガスシールに適したあらゆる材料から構成され得る。

【0020】

別の実施形態では、少なくとも突出部の内側容器材料は、ＰＡ材料、ＰＥ材料、又はこれらの材料で作られた多層材料である。これらの材料は、内側容器の製造に適した特性を持ち、さらに、シールビードを形成するための適切な流動性を提供し、圧力容器内の接続部品の構成部品の確実な位置決めとともに追加のシール効果を保証する。内側容器は、完全にこれらの材料で構成することもできる。上記の材料はまた、構成部品からポールキャップを製造するために互いに溶接されるのに適しており、所望であれば、貯蔵容積部を提供するための内側容器の中央部分に適している。

【0021】

別の実施形態では、バルブ接続部品は、２つの部分からなるシーリングコーンと外側部品とを相互接続する追加の固定要素を備える。これは、２つの部分からなるシーリングコーン、すなわちスリーブ及びクランプコーンが、外側部品に対して、特に外側部品の方向に移動することを防止するのに役立つ。

【0022】

別の実施形態では、固定要素は、外側部品に取り付けられ、少なくともシーリングコーンに面するその側にねじ山を備え、このねじ山は、シーリングコーンの内面に係合するように設けられる。固定要素は、例えば、内側容器の突出部の上面に圧力を加えるための貫通開口部を備えた中空ねじ又は相応の形状のリングであり得る。

【0023】

別の実施形態では、バルブ接続ピースの外側部品は、圧力安定的にバルブを受けるための接続手段を備える。例えば、バルブは、外側部品の接続手段として、対応するねじ山に圧力安定的にねじ込むことができる。

【0024】

本発明はさらに、内面及び外面を有し、加圧下で少なくとも部分的に塑性変形可能な内側容器材料から作られ、バルブを受けるように設計された内側容器と、内側容器上に位置決めされた外層と、中空の外側のスリーブ及び中空の内側のクランプコーンで構成される２つの部分からなるシーリングコーン並びに外側部品を有するバルブ接続部品とを含む、本発明に係る圧力容器を製造する方法に関するものであり、以下のステップを含む。

【0025】

内側容器に、貯蔵容積部と、内側に開口し、内側容器の外面から円筒状に突出する突出部とを設けるステップと、突出部の内径より小さい最大外径と、スリーブの最小内径より大きい最大外径とを有するクランプコーンを、位置決め補助具によって、突出部に向かって、突出部を通して、内側容器の貯蔵容積部内に位置決めするステップと、シーリングコーンの中空スリーブを外側から突出部の内面上に締り嵌めで挿入するステップであって、当該スリーブは、最小内径と、突出部に適合された外径とを有し、一方、位置決め補助具及びクランプコーンはそれによって影響を受けないステップと、外側部品を突出部の外面上に嵌合させるステップであって、当該外側部品は、突出部に向かって配向されたその面上に、将来の貯蔵容積部に面する第１の縁部と、対向する方向に設けられた第２の縁部と、溝内に位置決めされ、シール圧力下でシールするシールリングとを有する適切に成形された溝を含むステップと、位置決め補助具によってクランプコーンを内側からスリーブ内に位置決めするステップであって、当該クランプコーンの外面は、スリーブの内面に係合してスリーブとの締り嵌めを形成し、それにより、２つの部分からなるシーリングコーンと、突出部と、外側部品との間にシール圧力が生じるステップと、少なくとも第１及び第２のシールビードを形成するステップであって、シール圧力下で、また相応に寸法決めされた溝及びシールリングを用いて、内側容器材料の塑性変形性によって、シールリングと第１及び第２の縁部との間の２つの間隙内に突出して、将来の内側容器から貯蔵容積部をシールするステップと、圧力容器を補強するために、内側容器に外層を生成するステップと、圧力容器を閉鎖するために、バルブ接続部品にバルブを嵌合させるステップ。外層は、例えば、内側容器に巻き付けられた又は他の技術によって適用された繊維複合層であり得る。

【0026】

したがって、本発明に係る方法は、セルフシール式であり、内側容器に対するバルブ接続の永続的かつ信頼性の高いシールを確実にするバルブ接続を備えた圧力容器を提供する。

【0027】

本方法の一実施形態では、本方法は、内側容器材料の塑性変形性によって、シーリングコーンの周りにその下面上で、貯蔵容積部に向けられた第３のビードを形成する追加のステップを含む。

【0028】

本方法の別の実施形態では、外層は繊維複合材料からなり、製造工程において内側容器に巻き付けられる。内側容器自体が外層の巻取りマンドレルを形成するため、外層はそれぞれの内側容器に正確に嵌合するように形成される。

【0029】

本方法の別の実施形態では、バルブは、ねじ込まれることによって嵌合される。この目的のために、外側部品は、相応に設けられたねじ山を既に有することができ、バルブは、外側部品にそれ自体を切り込むねじ山を有する。

【0030】

本方法の別の実施形態では、スリーブは、スリーブの停止部まで突出部の上面に挿入され、及び／又は外側部品は、外側部品の内面に接触するまでスリーブ及び／又はクランプコーンに嵌合される。このようにして、スリーブ及び／又はクランプコーンは、突出部の内面に沿って外側に摺動できないように外側部品によって所定の位置に固定され、これにより、シール圧力、したがってシール効果が変化する可能性がある。

【0031】

本方法の別の実施形態では、内側容器は、例えば、ブロー成形部品として、又は射出成形によって一体に製造される。一体に製造することにより、該当する場合、ポールキャップの接合や中央部分の接合のような付加的な処理工程が回避される。また、一体に製造することにより、ガス漏れの原因となり得るポールキャップから中央部分への移行時の接合誤差も回避される。一体に製造されることで、内側容器はまた、複数の構成部品が接合された内側容器より機械的に堅牢である。

【0032】

上記の実施形態は、本発明の枠組み内のすべての可能な組合せで実施することができる。

【図面の簡単な説明】

【0033】

本発明のこれらの態様及び他の態様を、以下の図に詳細に示す。

【図1】本発明に係る圧力容器の横断面における実施形態。

【図2】内側容器のバルブ接続部品及び突出部の拡大断面図で示された、図１の圧力容器。

【図3】外側部品、内側容器の突出部、２つの部分からなるシーリングコーン、及び形成されたシールビードを備えた、本発明に係るシール概念の概略図。

【図4】本発明に係る圧力容器を製造するための本発明に係る方法の実施形態。

【発明を実施するための形態】

【0034】

図１は、内面２ｉ及び外面２ａを有し、加圧下で少なくとも部分的に塑性変形可能な内側容器材料で作られた１つの部品からなる内側容器２を備え、ここで、円筒軸ＺＡを伴う円筒形の中央部分２１と、当該円筒形の中央部分２１に隣接する２つのポールキャップ２２とを有することで、圧力容器内に貯蔵容積部ＳＶがもたらされる、本発明に係る圧力容器１の横断面における実施形態を示す。分かりやすくするために、圧力容器１の半分のみが図示されている。他方の側で中央部分２１を閉鎖するための、ここでは図示されていない反対側のポールキャップ２２は、突出部２３を備えていなくてもよく、代わりに、連続的な閉鎖輪郭を備えていてもよく、又は、それ自体のシール可能な開口部若しくは対応するバルブ接続部品によって示されるようにポールキャップ２２に対応する。もちろん、内側容器２は、ここに図示される円筒形の中央部分２１を伴わずに２つのポールキャップ２２のみからなっていてもよい。そのような内側容器については、図１～４に示される本発明のすべての実施形態が同様に適用される。内側容器材料は、塑性変形可能な任意の材料とすることができる。好ましくは、内側容器材料は、少なくとも突出部２３については、ＰＡ、ＰＥ又は前者で作られた多層材料である。外層３は、補強のために内側容器２に適用される。２つの部分からなるシーリングコーン４１及び外側部品４２とともにシールリング６を備えたバルブ接続部品４が、ポールキャップ２２上に配置され、バルブ５を受け、内側容器２に対して貯蔵容積部をシールし、その結果、圧力容器はガスで充填され得、当該ガスは後で貯蔵容積部ＳＶから排出され得る。この目的のために、内側容器２は、突出部２３の形態でポールキャップ２２の外面２ａから円筒状に突出し、貯蔵容積部ＳＶに向かって内部で開口した接続部をもたらす。次いで、この接続部は、所望であれば、バルブ５によって閉じられ、再び開かれる。バルブ接続部品４の外側部品４２は、圧力安定的にバルブ５を受けるための接続手段を備え得る。外側部品４２、２つの部分からなるシーリングコーン４１、突出部２３、及び形成されたシールビード２４ａ、２４ｂ、２４ｃの詳細については、図２及び図３を参照されたい。

【0035】

図２は、図１で示された圧力容器１を、２つの部分からなるシーリングコーン４１と、外側部品４２と、内側容器２のポールキャップ２２の突出部２３とを有するバルブ接続部品４の拡大断面図において、円筒軸ＺＡに沿って示したものである。スリーブ４１１及びクランプコーン４１２を有する２つの部分からなるシーリングコーン４１は、突出部２３の内面２３ｉ上に位置決めされ、外側部品４２は、突出部２３の外面２３ａ上に位置決めされ、シーリングコーン４１と、突出部２３と、外側部品４２との間にシール圧力ＡＤが生成される。外側部品４２は、突出部２３に向かって配向されたその面４２ｉ上に、貯蔵容積部ＳＶに面する第１の縁部４２１ａと、対向する方向に設けられた第２の縁部４２１ｂとを有する溝４２１を含み、それにより、シール圧力ＡＤ下でシールするシールリング６を受け、外側部品４２が突出部２３上に摺動されるときにこれを所定の位置に保持する。溝４２１、及びＯリングなどのシールリング６は、第１及び第２の縁部４２１ａ、４２１ｂとシールリング６との間に間隙Ｌ１、Ｌ２（図３参照）が存在するように寸法決めされ、この間隙には、塑性変形可能な内側容器材料が入り込んで、本発明に従って、第１及び第２のシールビード２４ａ、２４ｂ（さらに、所望であれば、スリーブ４１１の下面４１１ｕに沿ってシールビード２４ｃ）を形成することができ、これらのシールビードは、これらの間隙Ｌ１及びＬ２内に突出する。さらに、２つの部分からなるシーリングコーン４１又は外側部品４２は、貯蔵容積部ＳＶと突出部２３の上面２３ｏ（圧力容器１の外面の方向に向けられた面）との間に、またスリーブ４１１（破線で示されたガス通路ＧＶ）及びクランプコーン４１２の上面を通して、貯蔵容積部ＳＶに向かう開口ガス接続部ＧＶ
があるように形成される。スリーブ４１１は、突出部２３に向かって配向された外面４１１ａと、対向する内面４１１ｉとを備え、突出部２３上に載置されるスリーブ４１１の外面４１１ａの表面積は、その内面４１１ｉより小さいため、圧力容器１の貯蔵容積部ＳＶ内の内圧は、この面積比に起因して、スリーブ４１１を突出部２３の方向に、したがって外側部品４２の内面４２ｉに対してさらに押圧する。同じことが、外面４１２ａ及び内面４１２ｉと同じ面積比を有するクランプコーン４１２にも当てはまる。溝４２１は、無負荷状態のシールリング６の形状に適合した輪郭を有することができる（図３を参照）。外層３は内側容器２の外面２ａに適用され、その内面２ｉは貯蔵容積部ＳＶを画定する。中空の外側のスリーブ４１１は、最小内径ＤＩ－４１１と、突出部の直径Ｄ－２３に適合された外径ＤＡ－４１１と、突出部２３の上面２３ｏの上方の領域において突出部２３を越えて外側に延在する相応に適合された輪郭とを有し、その結果、スリーブ４１１は、貯蔵容積部ＳＶの方向に遠くまで摺動することができない。スリーブ４１１の内面４１１ｉは、ここでは、突出部２３の方向に少なくとも局所的に凹状である。ただし、この凹部は、クランプコーンによって加えられる圧力によっても生成され得る。中空の内側のクランプコーン４１２は、突出部２３の内径Ｄ－２３より小さく、スリーブ４１１の最小内径Ｄ－４１１より大きい最大外径Ｄ－４１２と、突出部２３の方向に配置された外面４１２ａとを有し、クランプコーン４１２の外面４１２ａは、内側のクランプコーン４１２がスリーブ４１１と締り嵌めされ、したがって突出部２３及び外側部品４２に対して所望のシール圧力ＡＤを加えるように、位置決め補助具７を用いて内側から係合される。図３は、外側部品４２と、内側容器２のポールキャップ２２の突出部２３と、２つの部分からなるシーリングコーン４１と、形成されたシールビード２４ａ、２４ｂ、２４ｃとを有する、本発明に係るシール概念の概略図である。図３ａにおいて、クランプコーンは、位置決め補助具７を用いて、突出部２３を通って内側容器２の貯蔵容積部ＳＶ内に摺動し、その外径Ｄ－４１２が突出部２３の内径Ｄ－２３より小さいので、そこに保持される。この後、スリーブ４１１は、突出部２３の内面２３ｉ上に外側から摺動されて滑り嵌めを形成するが、位置決め補助具７及びクランプコーン４１２は、これによって影響されない（図３ｂ参照）。続いて、外側部品４２が突出部２３の外面２３ａ上に嵌合され、当該外側部品４２は、突出部２３に向かって配向されたその面４２ｉ上に、将来の貯蔵容積部ＳＶに面する第１の縁部４２１ａと、対向する方向に設けられた第２の縁部４２１ｂとを有する適切に成形された溝４２１と、溝４２１内に位置決めされ、シール圧力ＡＤ下でシールするシールリング６とを備える（図３ｃ参照）。これは、位置決め補助具７及びクランプコーン４１２にも影響を及ぼさない。この時点では、シールビード２４ａ、２４ｂ、２４ｃもまだ形成されていない。これは、このために必要なシール圧力ＡＤが、クランプコーン４１２がスリーブ４１１内に、したがって突出部２３内にも位置決めされた後にはじめて生成されるからである。この後、クランプコーン４１２は、位置決め補助具７によって内側からスリーブ４１１内に引き込まれ、クランプコーン４１２の外面４１２ａは、スリーブ４１１の内面４１１ｉに係合して、２つの構成部品間に固定された締り嵌めを形成し、２つの部分からなるシーリングコーン４１と、突出部２３と、外側部品４２との間にシール圧力ＡＤを生成し、この圧力は、シールビード２４ａ、２４ｂ、２４ｃの形成をもたらす（図３ｄ参照）。クランプコーン４１２下のスリーブ４１１の内面４１１ｉの湾曲部によって、貯蔵容積部ＳＶの方向へのクランプコーン４１２の移動が防止される。第１及び第２のシールビード２４ａ、２４ｂは、従来のシール（突出部に対するＯリング）とともに、圧力容器１の外面に対する貯蔵容積部ＳＶのシールの三重冗長性を形成する。さらに、スリーブ４１１及びクランプコーン４１２は、ここでは、内側容器材料がその塑性変形性により、スリーブ４１１の下面４１１ｕ上で、貯蔵容積部ＳＶに向けられた第３のビード２４ｃをさらに形成するように寸法決めされる。この第３のビード２４ｃは、スリーブ４１１、したがってシーリングコーン４１全体を所定の位置に保持することによって、シールの三重冗長性を支持し、それらが内側容器内に摺動又は落下することさえも防止する。次に、位置決め補助具７は、例えば、クランプコーン４１２を保持し案内する位置決め補助具７の支柱付き下部を、それぞれの機構を用いて円筒軸ＺＡに平行な円筒軸ＺＡの方向に折り
畳むことによって、又は、ねじ棒の場合には、クランプコーン４１２の内面上のそれぞれのねじ山から緩めることによって、圧力容器１から取り外すことができる。このようにして狭められた、又はねじを緩めることができる位置決め補助具７は、クランプコーン４１２の残りの内側開口部を通して容易に引き出すことができる。

【0036】

図４は、内面２ｉ及び外面２ａを有し、加圧下で少なくとも部分的に塑性変形可能な内側容器材料から作られ、バルブ５を受けるように設計された内側容器２と、内側容器２上に位置決めされた外層３と、中空の外側のスリーブ４１１及び中空の内側のクランプコーン４１２で構成される２つの部分からなるシーリングコーン４１並びに外側部品４２を有するバルブ接続部品４とを含む、本発明に係る圧力容器１を製造するための本発明に係る方法１００の実施形態を示し、以下のステップを含む。貯蔵容積部ＳＶと、内側容器２の外面２ａから円筒状に突出する内側の開口した突出部２３とを備えた内側容器２を用意する１１０ステップと、突出部２３の内径Ｄ－２３より小さい最大外径Ｄ－４１２と、スリーブ４１１の最小内径Ｄ－４１１より大きい最大外径Ｄ－４１２とを有するクランプコーン４１２を、位置決め補助具７によって、突出部２３に向かって、突出部２３を通して、内側容器２の貯蔵容積部ＳＶ内に位置決めする１２０ステップと、シーリングコーン４１の中空スリーブを外側から突出部２３の内面２３ｉ上に締り嵌めで挿入する１３０ステップであって、当該スリーブ４１１は、最小内径Ｄ－４１１と、突出部２３に適合された外径４１１ａとを有し、一方、位置決め補助具７及びクランプコーン４１２はそれによって影響を受けないステップと、外側部品４２を突出部２３の外面２３ａ上に嵌合させる１４０ステップであって、当該外側部品４２は、突出部２３に向かって配向されたその面４２ｉ上に、将来の貯蔵容積部ＳＶに面する第１の縁部４２１ａと、対向する方向に設けられた第２の縁部４２１ｂと、溝４２１内に位置決めされ、シール圧力ＡＤ下でシールするシールリング６とを有する適切に成形された溝４２１を含むステップと、位置決め補助具７によってクランプコーン４１２を内側からスリーブ４１１内に位置決めする１５０ステップであって、当該クランプコーンの外面は、スリーブの内面に係合してスリーブ４１１との締り嵌めを形成し、それにより、２つの部分からなるシーリングコーン４１と、突出部２３と、外側部品４２との間にシール圧力ＡＤが生じるステップと、少なくとも第１及び第２シールビード２４ａ、２４ｂを形成する１６０ステップであって、シール圧力ＡＤ下で、また相応に寸法決めされた溝４２１及びシールリング６を用いて、内側容器材料の塑性変形可能性によって、シールリング６と第１及び第２の縁部４２１ａ、４２１ｂとの間の２つの間隙Ｌ１、Ｌ２内に突出して、将来の内側容器２から貯蔵容積部をシールするステップと、所望であれば、内側容器材料の塑性変形性により、貯蔵容積部ＳＶに向かって配向されたスリーブの下面４１ｕ上でスリーブ４１１の周りに第３のビード２４ｃを形成する１９０ステップと、圧力容器１を補強するために、内側容器２に外層３を生成する１７０ステップと、圧力容器１を閉鎖するために、バルブ接続部品４にバルブ５を嵌合させる１８０ステップ。外層３は、繊維複合材料からなり得、製造工程において内側容器２に巻き付けられ得る。ここで、スリーブ４１１上の停止部４１１１まで突出部２３の上面２３ｏ上にスリーブ４１１を挿入する１３０ステップ、及び／又は外側部品４２の内面４２ｉと接触するまでスリーブ４１１及び／又はクランプコーン４１２に外側部品４２を嵌合させる１４０ステップも同様に行うことができる。また、内側容器２は一体に製造することができる。

【0037】

ここに示す実施形態は、本発明の単なる例であり、したがって、限定することを意図するものではない。当業者によって考慮される代替の実施形態は、本発明の範囲に等しく含まれる。

【符号の説明】

【0038】

１ 本発明に係る圧力容器
２ 内側容器
２ｉ 内側容器の内面
２ａ 内側容器の外面
２１ 内側容器の中央部分
２２ 内側容器のポールキャップ
２３ 内側容器の突出部
２３ｉ 突出部の内面
２３ａ 突出部の外面
２３ｏ 突出部の上面
２４ａ 第１のシールビード
２４ｂ 第２のシールビード
２４ｃ 第３のビード
３ 外層
４ バルブ接続部品
４１ ２つの部分からなるシーリングコーン
４１１ シーリングコーンのスリーブ
４１１ａ スリーブの外面
４１１ｉ スリーブの凹状内面
４１１ｕ スリーブの下面
４１１１ 突出部上のスリーブの停止部
４１２ シーリングコーンのクランプコーン
４１２ａ クランプコーンの突出した外面
４１２ｉ クランプコーンの内面
４２ 外側部品
４２ｉ 突出部に向かって配向された面（外側部品の内面）
４２１ 溝
４２１ａ 第１の縁部
４２１ｂ 第２の縁部
４３ 固定要素
５ バルブ
６ シールリング
７ 位置決め補助具
１００ 本発明に係る圧力容器の製造方法
１１０ 内側容器を用意する
１２０ クランプコーンを内側容器の貯蔵容積部内に位置決めする
１３０ 中空スリーブを突出部に挿入する
１４０ 外側部品を外側から突出部上に嵌合させる
１５０ 位置決め補助具によってクランプコーンをスリーブ内に位置決めする
１６０ 少なくとも第１及び第２のシールビードをシール圧力下で形成する
１７０ 内側容器に外層を生成する
１８０ バルブ接続部品にバルブを嵌合させる
１９０ 第３のビードを形成する
ＡＤ シール圧力
Ｄ－２３ 突出部の内径
ＤＡ－４１１ シーリングコーンのスリーブの外径
ＤＩ－４１１ シーリングコーンのスリーブの最小内径
Ｄ－４１２ クランプコーンの最大外径
ＧＶ ガス接続部
Ｌ１、Ｌ２ 溝の第１及び第２の縁部のそれぞれとシールリングとの間の間隙
ＳＶ 貯蔵容積部
ＺＡ 円筒軸

【図1】

【図2】

【図3(a)】

【図3(b)】

【図3(c)】

【図3(d)】

【図4】