(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器を形作るライナーに繊維材料を巻装して強化してなる複合容器の製造試験に用いるライナーであって、
予め定めた断面にて分割及び結合可能な分割部を有することを特徴とする、複合容器の製造試験用ライナー。
【請求項２】
前記分割部は、円筒状のライナーの軸方向中央部に設けられる、請求項１記載の複合容器の製造試験用ライナー。
【請求項３】
前記分割部は、円筒状のライナーの軸方向の複数箇所に設けられる、請求項１記載の複合容器の製造試験用ライナー。
【請求項４】
前記分割部は、ライナー本体とその端部の口金部との間に設けられる、請求項１記載の複合容器の製造試験用ライナー。
【請求項５】
前記分割部は、ライナーの分割体を着脱可能に嵌合する嵌合部である、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の複合容器の製造試験用ライナー。
【請求項６】
前記分割部は、ライナーの分割体を着脱可能に螺合する螺合部である、請求項１〜請求項４のいずれか１つに記載の記載の複合容器の製造試験用ライナー。
【請求項７】
少なくとも２つに分割された分割体を着脱可能に結合して、容器を形作るライナーを形成し、
このライナーに繊維材料を巻装して強化することにより複合容器を製造した後、
前記分割体の結合位置にて、前記繊維材料の強化層を切断し、前記分割体を分離して、切断面を露出させることを特徴とする、複合容器の製造試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、容器を形作るライナーに繊維材料を巻装して強化してなる複合容器の製造試験用ライナー、及び、製造試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素を初めとする気体を高圧で貯蔵・輸送するため、高圧ボンベとして、金属製ライナーを繊維材料で強化してなる複合容器を使用する。こうした複合容器の製造には、ＦＷ（フィラメントワインディング）法が用いられ、繊維材料に樹脂を含浸させた後、この繊維材料を適当な張力で、容器を形作る金属製ライナーに巻装する（特許文献１参照）。
この際、巻装の条件により複合容器の強度が決定するが、当該条件によっては、繊維材料と樹脂とからなる強化層に空気の入った欠損部が生じることがある。
【０００３】
こうした欠損部は、高圧のガスを封入したときに破損の原因となるため、できるだけ少なくすることが望ましい。
このため、巻装においては、繊維の種類や性状、樹脂の種類や性状、巻装の温度、張力等の様々な要因を考慮しなければならない。こうした要因と欠損部との関係は、数多くの製造試験により初めて把握されるものである。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００７−１９０６９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記の製造試験では、巻装の条件を変えて製造し、繊維材料と樹脂とからなる強化層を切断し、その断面を観察することにより、欠損部を確認する。そのため、強化層を切断する度に、金属製のライナーを切断しなければならない。
従って、金属を切断するという大変さもさることながら、１回の試験ごとにライナーを破棄しなければならず、環境及びコストの面で改善が求められていた。
【０００６】
本発明は、このような実状に鑑み、複合容器の製造試験に用いるライナーをリサイクル可能にすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、容器を形作るライナーに繊維材料を巻装して強化してなる複合容器の製造試験に用いるライナーであって、予め定めた断面にて分割及び結合可能な分割部を有する製造試験用ライナーを提供し、これを複合容器の製造試験に用いるようにする。
また、本発明の複合容器の製造試験方法は、少なくとも２つに分割される分割体を着脱可能に結合して、容器を形作るライナーを形成し、このライナーに繊維材料を巻装して強化することにより複合容器を形成した後、前記分割体の結合位置にて、前記繊維材料の強化層を切断し、前記分割体を分離して、切断面を露出させるようにする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、予め定めた断面にて分割可能な分割部を有する製造試験用ライナーを用いて、製造試験を行い、前記断面にて強化層を切断して、ライナーを分割すれば、強化層の断面を観察できる。そして、このライナーは、再結合することで、何度でも、製造試験に使用することができる。また、本発明の複合容器の製造試験方法も同様の効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本発明の対象とする複合容器について例示する複合容器の要部拡大断面図
【図２】本発明の第１実施形態を示す製造試験用ライナーの構成図
【図３】図２の製造試験用ライナーに繊維材料を巻装して強化層を形成してなる複合容器の断面図
【図４】図３（ｉ）又は（ii）の分割部での断面図
【図５】本発明の第２実施形態を示す製造試験用ライナーの斜視図
【図６】本発明の第３実施形態を示す製造試験用ライナーの構成図
【図７】本発明の第４実施形態を示す製造試験用ライナーの構成図
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の実施の形態について、詳細に説明する。
本発明の対象とする複合容器は、金属製ライナーに繊維材料を巻装して、内部に高圧気体を封入することにも耐えるようにしたもので、より詳しくは、容器を形作る金属製ライナーをこれに巻装された繊維材料と樹脂とで強化してなるものである。
使用する繊維としては、炭素繊維が好ましい。こうした炭素繊維をライナーに巻装するには、ＦＷ（フィラメントワインディング）法で巻装していくのが一般的である。
【００１１】
ＦＷ法とは、ライナーを回転させながら、繊維に一定の張力をかけ、必要な箇所に繊維を巻装していく方法である。ウエット法であれば、溶融した樹脂のバスに炭素繊維を浸しライナーに巻装した後、硬化炉で加熱し固化させる。ドライ法であれば、炭素繊維に予め樹脂を含浸させて樹脂を半固化したトウプリプレグと呼ばれる材料を巻装した後、硬化炉で加熱し固化させるものである。
【００１２】
ここで、使用する樹脂は硬化性の樹脂であり、例えばエポキシ樹脂等の熱硬化性の樹脂や光硬化性の樹脂を使用するのが一般的である。
こうして巻装された樹脂と繊維は、例えば図１に示すように、ライナー１の周囲に強化層２を形成する。その厚さは、使用する目的、封入する気体の圧力、ライナーの大きさ、強化繊維や樹脂の種類等により適宜変更されるものであるが、ライナーの肉厚の１〜１０倍程度が良い。
【００１３】
本発明の対象とする複合容器は、前記の強化層によって高圧に耐えるものとなる。しかしながら、こうした強化層は樹脂を含浸した繊維により形成されるため、樹脂に欠損があれば、その欠損が破壊点となり、気体を封入した際に破壊の原因となることがある。
図１はライナー１の周囲の強化用繊維を含む強化層２の樹脂内部に欠損（ボイド）を生じている例を示している。
【００１４】
このため、製造試験を行う。すなわち、巻装において、繊維の種類や性状、樹脂の種類や性状、巻装の温度、張力等のさまざまな要因を変化させて、製造し、繊維材料と樹脂とからなる強化層を切断し、その断面を観察することにより、欠損部の有無や状態を調べ、最適な巻装の条件を求めていく。
本発明は、このような製造試験において、金属製のライナーを切断して破棄しなくてもよいように、リサイクル可能な製造試験用ライナーを提供するものである。
【００１５】
図２は本発明の第１実施形態を示す製造試験用ライナーの構成図であり、（ａ）は結合状態、（ｂ）は分割状態を示している。
ライナー１は、金属（例えばアルミ）製で、両端をドーム状に丸めて閉塞した円筒状である。そして、ライナー１本体の両端のドーム部に、口金部３１、３２が設けられる。口金部３１、３２は、ライナー１本体を回転させつつ繊維材料を巻装する際の回転軸部を兼ねるものであり、また、少なくとも一方は、パイプ部材により形成されて、貯蔵気体の出入口となる。
【００１６】
ここにおいて、ライナー１は、予め定めた断面、例えば軸方向中央部の断面にて分割及び結合可能な分割部Ｓを有している。具体的には、軸方向中央部にて、２つの分割体１１、１２に分割されており、一方の分割体１１と他方の分割体１２とが互いの嵌合部１１ａ、１２ａで着脱可能に嵌合するようになっている。すなわち、この例では、分割部Ｓは、ライナー１の分割体１１、１２を着脱可能に嵌合する嵌合部１１ａ、１２ａとして構成されている。また、この例では、嵌合部１１ａが嵌合用凹部、嵌合部１２ａが嵌合用凸部である。
【００１７】
図３は図２の製造試験用ライナー１に繊維材料を巻装して強化層２を形成してなる複合容器の断面図である。この図３に嵌合部１１ａ、１２ａの詳細形状を示してあり、（ｉ）と（ii）は異なる例として、形状を異ならせてある。図４は図３（ｉ）又は（ii）の分割部での断面図である。
嵌合部の詳細形状について説明すると、例えば図３（ｉ）では、右側の分割体１２の内周部に環状部材１３を固着して、この環状部材１３を左側の分割体１１に向けて突出させてある。そして、この環状部材１３の突出部を嵌合用凸部１２ａとして、左側の分割体１１の内周部である嵌合用凹部１１ａに嵌合することで、両分割体１１、１２を互いに結合する。
【００１８】
また、例えば図３（ii）では、左側の分割体１１の分割部内周部にライナー内径より大径の嵌合用凹部１１ａを形成し、右側の分割体１２の分割部内周部にライナー外径より小径の嵌合用凸部１２ａを形成しておき、左側の分割体１１の凹部１１ａ内に右側の分割体１２の凸部１２ａを嵌合することで、両分割体１１、１２を結合する。
従って、本実施形態によれば、一方の分割体１１と他方の分割体１２とを着脱可能に嵌合することにより、ライナー１を形成し、このライナー１に繊維材料を巻装して強化層２を形成することにより、複合容器を試験的に製造することができる。
【００１９】
そして、複合容器の製造後、分割体１１、１２の嵌合位置にて、強化層２を切断し、分割体１１、１２を分離して、切断面を露出させることができ、これにより、強化層２の断面を観察・分析することができる。そして、このライナー１は、切断等により破壊することなく、２つの分割体１１、１２に分離しているだけであるので、再結合することで、何度でも、製造試験に使用することができる。
【００２０】
また、特に本実施形態によれば、分割部Ｓは、円筒状のライナー１の軸方向中央部に設けられることから、巻装状態を最も把握しやい部位の断面を観察・分析することができるようになる。但し、分割部を設ける位置について、これに限るものでないことは言うまでもない。
また、特に本実施形態によれば、分割部Ｓを、ライナー１の分割体１１、１２を着脱可能に嵌合する嵌合部として構成したことにより、着脱が容易で、取り扱いが容易となる。但し、嵌合形式に限定するものでないことは言うまでもない。
【００２１】
図５は本発明の第２実施形態を示す製造試験用ライナーの斜視図である。
図５のライナーでは、分割部Ｓは、ライナー１の分割体１１、１２を着脱可能に螺合する螺合部１１ｂ、１２ｂとして構成されている。
すなわち、一方の分割体１１の端部外周におねじ部１１ｂが形成され、他方の分割体の端部内周にめねじ部１２ｂが形成され、これらが螺合されて結合される。もちろん、逆方向に操作することで、分離できる。このような螺合手段を用いても、同様の効果を得ることができる。
【００２２】
特に本実施形態によれば、分割部Ｓを、ライナー１の分割体１１、１２を着脱可能に螺合する螺合部として構成したことにより、結合がより確実となる利点がある。但し、螺合形式に限定するものでないことも言うまでもなく、様々な仮止め手段を用いることができる。
図６は本発明の第３実施形態を示す製造試験用ライナーの構成図であり、（ａ）は結合状態、（ｂ）は分割状態を示している。
【００２３】
図６のライナーは、予め定めた断面、例えば軸方向の２箇所の断面にて分割及び結合可能な分割部Ｓ１、Ｓ２を有している。具体的には、軸方向の２箇所にて分割されることで、３つの分割体２１、２２、２３に分割され、３つの分割体２１、２２、２３が互いの嵌合部で着脱可能に嵌合するようになっている。この例では、中央の分割体２２の両端に嵌合用凸部２２ａ、２２ａがあり、これらが、左右の分割体２１、２２の嵌合用凹部２１ａ、２３ａに嵌合するようになっている。尚、ここでは、２１ａ、２２ａ、２３ａを嵌合部として説明したが、ねじによる螺合部としてもよい。もちろん、他の仮止め手段としてもよい。
【００２４】
特に本実施形態によれば、分割部Ｓは、円筒状のライナー１の軸方向の複数箇所に設けられることから、より多くの断面で、欠損の状態を確認することができる。但し、分割部の個数、位置については、これに限定されるものではなく、３個以上の分割部としてもよいし、ドーム部に設けるなどしてもよい。
図７は本発明の第４実施形態を示す製造試験用ライナーの構成図である。
【００２５】
図７のライナーでは、分割部Ｓは、ライナー１本体とその端部の口金部３１（及び３２）との間に設けられる。すなわち、ライナー１本体に口金部３１を着脱可能に嵌合又は螺合等によって取付けておくことにより、ライナー１本体から口金部３１を分離可能としている。
従って、口金部３１の近傍で強化層を切断し、口金部３１を外すことで、当該断面における欠損部の状態を調べることが可能となる。
【００２６】
特に本実施形態によれば、分割部Ｓは、ライナー１本体とその端部の口金部３１（及び３２）との間に設けられることから、圧力集中を生じやすい口金部付近の巻装の状態を観察・分析することが可能となる。もちろん、これに限るものではなく、巻装の状態を観察することが求められる部位にて分割できるようにすればよい。
尚、以上に本発明のいくつかの実施形態を図面に基づいて説明したが、図示の実施形態はあくまで本発明を例示するものであり、本発明は、説明した実施形態により直接的に示されるものに加え、特許請求の範囲内で当業者によりなされる各種の改良・変更（例えば、金属製ライナーの表面を剥離処理したり、シートを張るなど）を包含するものであることは言うまでもない。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明は、分割部を有する製造試験用のライナーを提供することで、試験の度にライナーを破棄することなく、繰り返し使用でき、環境面及びコスト面において優れることから、産業上の利用可能性は大である。
【符号の説明】
【００２８】
１  ライナー
２  強化層
Ｓ、Ｓ１、Ｓ２  分割部
１１、１２  分割体
１１ａ、１２ａ  嵌合部
１１ｂ、１２ｂ  螺合部
１３  環状部材
２１、２２、２３  分割体
２１ａ、２２ａ、２３ａ  嵌合部（又は螺合部）
３１、３２  口金部
【図１】
0005419156.tif 000002
【図２】
0005419156.tif 000003
【図３】
0005419156.tif 000004
【図４】
0005419156.tif 000005
【図５】
0005419156.tif 000006
【図６】
0005419156.tif 000007
【図７】
0005419156.tif 000008