(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維強化プラスチックからなる筒状部と、当該筒状部の少なくとも一方の端部に蓋部とを備える圧力容器であって、
前記筒状部の前記端部の外周面は、端面に向かって径が大きくなる逆テーパー形状になっており、
前記蓋部は、
前記筒状部の端部の外周面の逆テーパー形状に沿って設けられるくさび形部材と、
前記くさび形部材を外側から覆うと共に前記筒状部の開口を覆う蓋部本体部と、
を備え、
前記筒状部の内部には実質的に当該筒状部の軸方向に延びる複数の繊維が設けられており、
前記複数の繊維は、前記筒状部の前記端部において径方向の外側に設けられたもの程、当該筒状部の軸方向に対する角度が大きくなるように設けられる圧力容器。
【請求項２】
繊維強化プラスチックからなる筒状部と、当該筒状部の少なくとも一方の端部に蓋部とを備える圧力容器であって、
前記筒状部の前記端部の外周面は、端面に向かって径が大きくなる逆テーパー形状になっており、
前記蓋部は、
前記筒状部の端部の外周面の逆テーパー形状に沿って設けられるくさび形部材と、
前記くさび形部材を外側から覆うと共に前記筒状部の開口を覆う蓋部本体部と、
を備え、
前記筒状部の内部には実質的に当該筒状部の軸方向に延びる複数の繊維が設けられており、
前記複数の繊維は、前記筒状部の前記端部において当該筒状部の軸方向に対する角度が前記逆テーパー形状と同じ角度で設けられる圧力容器。
【請求項３】
前記筒状部の逆テーパー形状の当該筒状部の軸方向に対する角度は、３°〜５°の何れかである請求項１又は２に記載の圧力容器。
【請求項４】
前記蓋部本体部には、一方の開口が前記筒状部の開口につながる孔が設けられており、
前記蓋部は、前記蓋部本体部の前記孔の他方の開口に着脱可能に設けられ、当該他方の開口を塞ぐキャップを更に備える請求項１〜３の何れか一項に記載の圧力容器。
【請求項５】
前記蓋部には穴が開いており、当該蓋部に覆われた前記筒状部の内部に流体又は圧力を加えることが可能な構成である請求項１〜４の何れか一項に記載の圧力容器。
【請求項６】
前記筒状部が、炭素繊維強化プラスチックからなる請求項１〜５の何れか一項に記載の圧力容器。
【請求項７】
前記蓋部が、金属製である請求項１〜６の何れか一項に記載の圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、特許文献１に示されるように、燃料電池システム等に利用される圧力容器として、ＣＲＦＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics、炭素繊維強化プラスチック）を用いた圧力容器が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１２１６５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、地下孔内より掘削によって採取した岩石試料等の分析（例えば、岩石試料等の割れ方向の分析）に圧力容器が用いられる。具体的には、岩石試料等を圧力容器に格納して圧力容器内を地下孔内と同様の圧力にした上で、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置で分析が行われる。特許文献１に示されるような圧力容器は、ＣＲＦＰ製胴部の内側にライナーが設けられている。ライナーが金属であるとＸ線がライナーで減衰されてしまうため、Ｘ線での分析を適切に行うことができない。従って、特許文献１に示されるような圧力容器は、岩石試料等の分析に用いる圧力容器としては適していない。
【０００５】
圧力容器の胴部は、圧力に耐えられる強度と共に、高いＸ線透過率を持つ材料を使用しなければならない。金属材料は、強度はあるがＸ線透過率が低く圧力容器の材料としては好ましくない。
【０００６】
一般的には、Ｘ線透過率は、物質を構成している元素の原子番号が小さいほど、また、密度が小さいほど、高い。上記の性質を有し、かつ強度が高い材料として、例えば繊維強化プラスチックがある。
【０００７】
従って、岩石試料等の分析に用いる圧力容器としては、本体が繊維強化プラスチックのみで作られたものが望ましい。例えば、炭素繊維パイプを圧力容器本体として用いることが望ましい。炭素繊維パイプを圧力容器本体として用いた場合、その両端に開口部を塞ぐ部材、例えば金属製のフランジを設けることが必要となる。炭素繊維パイプと金属部との接続は、例えば航空機分野ではリベットが用いられるが、圧力容器の場合、リベットでは接合面積が小さいので、圧力容器内を地下孔内と同様の圧力とする高い封圧での使用圧力に耐えることが難しい。
【０００８】
また、上記の用途に用いる圧力容器は、岩石試料等を掘削した形状（円筒状）を崩さずに格納しなければならないため、少なくともその一端が大きく開口できることが必要である。また、容器の外径は小さい方が分析には好都合であるため、容器の内径と同じ大きさの開口が得られることが好ましい。従って、特許文献１に示されるような、気体または液体を格納することを目的とした、両端に鏡部を持つ圧力容器は、岩石試料等の分析に用いる圧力容器としては適していない。
【０００９】
本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、地下孔内より採取された岩石試料等の分析等の高い封圧下での利用を適切に行うことができる圧力容器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】
【００１０】
上記の目的を達成するために、本発明に係る圧力容器は、繊維強化プラスチックからなる筒状部と、当該筒状部の少なくとも一方の端部に蓋部とを備える圧力容器であって、筒状部の端部の外周面は、端面に向かって径が大きくなる逆テーパー形状になっており、蓋部は、筒状部の端部の外周面の逆テーパー形状に沿って設けられるくさび形部材と、くさび形部材を外側から覆うと共に筒状部の開口を覆う蓋部本体部と、を備える。
【００１１】
本発明に係る圧力容器は、筒状部の逆テーパー形状の傾斜を利用して筒状部と蓋部とが接合されたものであり、筒状部内部を高い封圧にした場合でも筒状部と蓋部とを引き離す圧力に耐えうる構造となっている。また、金属材料等で形成させる蓋部と接合させるために、繊維強化プラスチックからなる筒状部は端部を逆テーパー形状にするだけでよく、筒状部自体の強度を保ったまま圧力容器を構成することができる。また、筒状部は、繊維強化プラスチックからなっているため、Ｘ線が大幅に減衰することなく圧力容器に格納された岩石試料等の分析対象物を分析することができる。即ち、本発明に係る圧力容器によれば、地下孔内より採取された岩石試料等の分析等の高い封圧下での利用を適切に行うことができる。
【００１２】
筒状部の逆テーパー形状の当該筒状部の軸方向に対する角度は、３°〜５°の何れかであることが好ましい。この構成によれば、筒状部の逆テーパー形状の端部を、筒状部と蓋部とを引き離す圧力により耐えうるものとすることができ、圧力容器を内部からの圧力に対して更に強いものとすることができる。
【００１３】
容器の内圧によって筒状部に生じる応力は、筒状部の軸方向の引張応力、および筒状部の周方向の引張応力であるので、筒状部に配置される強化繊維は、これらの２方向に配向することが、容器の強度を高めるために好ましい。しかしながら、成形方法上の制約等でこれが困難な場合は、後述する一方向繊維強化プラスチック部材に斜め方向の引張の力が加えられた場合の強度特性より、それぞれの方向からの傾きが５°以下になるように強化繊維を配向することが好ましい。以下、上記のように強化繊維が傾きを持つ場合も含めて、軸方向、または周方向に延びる、と表現する。
【００１４】
筒状部の内部には実質的に当該筒状部の軸方向に延びる複数の繊維が設けられており、複数の繊維は、筒状部の端部において径方向の外側に設けられたもの程、当該筒状部の軸方向に対する角度が大きくなるように設けられる。あるいは、筒状部の内部には実質的に当該筒状部の軸方向に延びる複数の繊維が設けられており、複数の繊維は、筒状部の端部において当該筒状部の軸方向に対する角度が逆テーパー形状と同じ角度で設けられる。この構成によれば、筒状部の端部の強度を確保することができ、確実に本発明を実施することができる。
【００１５】
蓋部本体部には、一方の開口が筒状部の開口につながる孔が設けられており、蓋部は、蓋部本体部の孔の他方の開口に着脱可能に設けられ、当該他方の開口を塞ぐキャップを更に備えることとしてもよい。この構成によれば、容易に圧力容器の内部に分析対象物等を格納することができる。
【００１６】
蓋部は、当該蓋部に覆われた筒状部の内部に圧力を加えることが可能な構成であることとしてもよい。この構成によれば、容易に圧力容器の内部を高圧にすることができる。
【００１７】
筒状部が、炭素繊維強化プラスチックからなることとしてもよい。蓋部が、金属製であることとしてもよい。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、地下孔内より採取された岩石試料等の分析等の高い封圧下での利用を適切に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の実施形態に係る圧力容器の（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図である。
【図２】筒状部の（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図、（ｄ）斜視図及び（ｅ）端部の正面図である。
【図３】筒状部の端部における繊維の配置を示す図である。
【図４】くさび形部材の（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図である。
【図５】外リングの（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図である。
【図６】内リングの（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図及び（ｄ）斜視図である。
【図７】外リング固定ネジの（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図である。
【図８】試料キャップの（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図及び（ｄ）斜視図である。
【図９】試料キャップネジの（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図及び（ｄ）斜視図である。
【図１０】試料キャップ固定ピンの（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図である。
【図１１】一方向繊維強化プラスチック部材に斜め方向の引張りの力が加えられた場合の強度特性を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、図面と共に本発明に係る圧力容器の好適な実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
【００２１】
図１に本実施形態に係る圧力容器１０の（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図（図１（ａ）の中心線に沿っての断面図）を示す。図１に示すように、圧力容器１０は、筒状部１００（封圧パイプ）と、筒状部１００の両端に接続されて筒状部１００の両端の開口を塞ぐ蓋部（フランジ）２００とを備えて構成される。
【００２２】
図２に筒状部１００の（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図、（ｄ）斜視図及び（ｅ）端部の正面図を示す。図１及び図２に示すように、筒状部１００は、例えば、円筒状の形状をした部材である。筒状部１００は、圧力容器１０の内部を構成しており、この部分に圧力容器１０に格納（封入）されるもの（例えば、地下孔内より掘削によって採取した岩石試料等）が収容される。筒状部１００の内径及び長さは、圧力容器１０に格納されるものや必要な強度に応じて任意の大きさとすることができる。例えば、岩石試料等を格納するものに用いる場合には、軸方向の中央部分の内径の直径は７２ｍｍ、両端の蓋部２００の間の軸方向の長さＬは２００ｍｍとすることができる。
【００２３】
筒状部１００は、繊維強化プラスチックからなる部材である。繊維強化プラスチックとしては、例えば、ＣＲＦＰが用いられる。あるいは、それ以外にも、例えば、ＧＲＦＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics、ガラス繊維強化プラスチック）やＡＦＲＰ（Aramid Fiber Reinforced Plastics、アラミド繊維強化プラスチック）等が用いられてもよい。筒状部１００には、その軸方向及び周方向の２方向に配向することが、容器の強度を高めるために好ましい。
【００２４】
図１及び図２に示すように、筒状部１００の端部１００ａの外周面は、端面１００ｂに向かって径が大きくなる逆テーパー形状になっている。この逆テーパー形状は、後述するように筒状部１００の両端に蓋部２００を固定するためのものである。逆テーパー形状になっている筒状部１００の端部１００ａは、軸方向で端面１００ｂから一定の長さの部分であり、例えば、両端面１００ｂからそれぞれ６０ｍｍまでの部分である。端部１００ａの逆テーパー形状のテーパー角（筒状部１００の軸方向に対する角度）θ１は、筒状部１００と蓋部２００との固定の強度を考慮して、３°〜５°の何れかであることが望ましく、例えば、３°とすることができる。但し、使用目的等に応じた強度が確保できれば、必ずしも上記の角度とする必要はない。
【００２５】
図３に筒状部１００の端部１００ａにおける、筒状部１００の軸方向に延びる繊維の配置を示す。筒状部１００の端部１００ａにおける繊維の配置は、例えば、図３（ａ）に示す配置、あるいは図３（ｂ）に示す配置とすることができる。
【００２６】
図３（ａ）に示す配置では、実質的に筒状部１００の軸方向に延びる繊維１１０ａは、筒状部１００の端部１００ａにおいて径方向の外側に設けられたもの程、当該筒状部１００の軸方向に対する角度が大きくなるように設けられる。この態様では、軸方向に設けられた繊維１１０ａは、軸方向における逆テーパー形状となっている部分との境目１００ｃで、逆テーパー形状と同様の方向に折れ曲がっている。また、各繊維１１０ａは径方向の外側に設けられたもの程、端部１００ａのテーパー角に近づくように角度が大きくなっている。
【００２７】
図３（ｂ）に示す配置では、実質的に筒状部１００の軸方向に延びる繊維１１０ｂは、筒状部１００の端部１００ａにおいて当該筒状部１００の軸方向に対する角度が逆テーパー形状と同じ角度で設けられる。この態様では、軸方向に設けられた繊維１１０ｂは、径方向で内側に設けられた繊維１１０ｂ程、端面１００ｂに近い部分で逆テーパー形状と同様の角度（テーパー角）で折れ曲がっている。
【００２８】
上記の図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した何れの繊維１１０ａ，１１０ｂの配置の仕方であっても、圧力容器１０として十分な筒状部１００の強度を確保することができる。
【００２９】
筒状部１００の両端それぞれに設けられる蓋部２００は、くさび形部材２０２と、外リング２０４と、内リング２０６と、外リング固定ネジ２０８と、試料キャップ２１０と、試料キャップネジ２１２と、試料キャップ固定ピン２１４とを含んで構成される。蓋部２００を構成するそれぞれの部材は、金属材料で形成されている。具体的にどのような金属材料で形成されているかについては後述する。
【００３０】
くさび形部材２０２は、筒状部１００の端部１００ａの外周面の逆テーパー形状に沿うように密着させて設けられる部材である。くさび形部材２０２は、円弧状の部材であり、例えば、図４に（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図を示すように、円筒状（円環状）の部材を複数（例えば、３つ）に分割した部材である。くさび形部材２０２の軸方向の長さは、筒状部１００の逆テーパー形状の端部１００ａの軸方向の長さと同じ長さである。
【００３１】
また、くさび形部材２０２の内周は、逆テーパー形状に密着させて設けられるようにテーパー形状となっている。即ち、くさび形部材２０２の内周の一端２０２ａの径は、筒状部１００の端面１００ｂの径と同じ大きさであり、他端２０２ｂの径は、筒状部１００の中央部分（テーパー形状となっていない部分）の径と同じ大きさである。また、くさび形部材２０２の外周は、軸方向に渡って同じ大きさとするのがよい。
【００３２】
例えば、くさび形部材２０２の軸方向の長さは６０ｍｍ、外径の直径は２００ｍｍとすることができる。くさび形部材２０２は、文字通りくさびの役目を果たすため、くさび形部材２０２を覆う外リング２０４及び内リング２０６よりも柔らかい部材、例えば銅合金等を用いることとするのがよい。
【００３３】
外リング２０４は、くさび形部材２０２を外側から覆う蓋部外周部（蓋部本体部の一つ）である。図５に外リング２０４の（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図を示す。外リング２０４は、円筒状の部材であり、くさび形部材２０２を覆うことができるように、その外径はくさび形部材２０２の外径よりも大きくなっている。外リング２０４は、軸方向に内径の大きさによって、内側部２０４ａ、中間部２０４ｂ及び外側部２０４ｃに分けることができる。内側部２０４ａが、筒状部１００の軸方向の中央部分側に設けられる。筒状部１００の軸方向の中央部分から外側に向けて、内側部２０４ａ、中間部２０４ｂ、外側部２０４ｃの順に位置している。
【００３４】
外リング２０４の内側部２０４ａの内径は、筒状部１００を通すことができるように筒状部１００の端面１００ｂ（筒状部１００が逆テーパー形状のため筒状部１００の軸方向の中央部分よりも外径が大きい）の外径と同じか、それよりも大きくなっている。
【００３５】
内側部２０４ａの内側の面２０４ｄは、くさび形部材２０２の軸方向で筒状部１００の中央部分側の端面２０２ｂ（内周が筒状部１００の中央部分の径と同じ大きさの面）と突き当たるようにされる。従って、内側部２０４ａの内径は、くさび形部材２０２の外径よりも小さくなっている。なお、圧力容器１０内部に圧力が加わると、その圧力によって内側部２０４ａの内側の面２０４ｄに、くさび形部材２０２の端面２０２ｂ方向の力が加わるため、内側部２０４ａの厚さ及び径の大きさはその力に耐えうるようなものとする。
【００３６】
外リング２０４の中間部２０４ｂは、くさび形部材２０２の径方向の外側に位置する部分である。従って、中間部２０４ｂの内周面は、くさび形部材２０２の外周面と密着されるように設けられる。そのため、中間部２０４ｂの内径は、くさび形部材２０２の外径と同じ大きさにされる。また、中間部２０４ｂの軸方向の長さは、くさび形部材２０２の軸方向の長さよりも長くされる。
【００３７】
外リング２０４の外側部２０４ｃは、内リング２０６と固定される部分である。外側部２０４ｃの内周の径は、中間部２０４ｂの内周の径よりも大きくなっている。外リング２０４と内リング２０６とは、ネジ止めによって固定される。外側部２０４ｃの内周には、そのためのネジ溝が設けられている。なお、圧力容器１０において、ネジ止めされる部分及び密着されて固定される部分については、接着剤等でより接続強度が強くなるように接着されていてもよい。
【００３８】
例えば、外リング２０４の外径の直径は２５０ｍｍ、外側部２０４ｃの軸方向の長さは４０ｍｍとすることができる。外リング２０４は、例えば、機械構造用鋼材によって形成される。
【００３９】
内リング２０６は、筒状部１００の開口とくさび形部材２０２とを筒状部１００の開口側から覆うように設けられて外リング２０４に接続される蓋部本体部の一つである。図６に内リング２０６の（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図及び（ｄ）斜視図を示す。内リング２０６は、円筒状の部材であり、その内径の大きさは、筒状部１００の内径と同様の大きさである。内リング２０６の筒内部は、筒状部１００の筒内部に接続されており、圧力容器１０に格納するものの出し入れ口となる。即ち、内リング２０６には、一方の開口が筒状部１００の開口につながる孔が設けられている。内リング２０６は、軸方向に外径の大きさによって、内側部２０６ａ及び外側部２０６ｂに分けることができる。内側部２０６ａが、筒状部１００側に設けられる。
【００４０】
内リング２０６と外リング２０４とがネジ止めによって固定（接続）されることによって、内リング２０６の内側部２０６ａの端面２０６ｃは、筒状部１００の端面１００ｂと突き当たる。これによって、図１（ｃ）に示すようにくさび形部材２０２は、筒状部１００の逆テーパー形状の端部１００ａ、外リング２０４によって密着された状態となる。
【００４１】
内リング２０６の外側部２０６ｂには、外リング２０４と固定するためにネジ溝が設けられている。外側部２０６ｂの軸方向の長さは、外リング２０４を更に外側から固定するための外リング固定ネジ２０８をはめるために外リング２０４の外側部２０４ｃの長さよりも長くなっている。内リング２０６の外側部２０６ｂの内周の開口側部分には、試料キャップネジ２１２をネジ止めするためのネジ溝が設けられている。内リング２０６は、例えば、機械構造用鋼材によって形成される。
【００４２】
外リング固定ネジ２０８は、外リングを固定するためのネジである。図７に外リング固定ネジ２０８の（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図を示す。外リング固定ネジ２０８は、円筒状（円環状）の部材であり、その外径は外リング２０４の外径の大きさと同じである。外リング固定ネジ２０８の内周には、内リング２０６（の外側部２０６ｂの外周）とネジ止めするためのネジ溝が設けられている。外リング固定ネジ２０８は、外リング２０４を軸方向に移動しないように固定するために、外リング２０４と密着した位置で内リング２０６とネジ止めされる。
【００４３】
試料キャップ２１０は、内リング２０６の孔の外側の開口（内リング２０６の外側部２０６ｂ側の開口）に着脱可能に設けられる当該開口を塞ぐキャップである。図８に試料キャップ２１０の（ａ）正面図、（ｂ）側面図（図８（ａ）の左側から見た図）、（ｃ）断面図及び（ｄ）斜視図を示す。試料キャップ２１０は、円柱状の部材である。試料キャップ２１０は、軸方向に外径の大きさによって、内側部２１０ａ及び外側部２１０ｂに分けることができる。内側部２１０ａが、筒状部１００の中心部分側に設けられる。
【００４４】
試料キャップ２１０の内側部２１０ａは、筒状部１００の開口を塞ぐ部分である。内側部２１０ａには、確実に筒状部１００を塞ぐためにＯリング等のシール部材を収容することができる溝２１０ｃが設けられている。なお、内側部２１０ａによるシールは、筒状部１００の内周に直接、行われる。
【００４５】
試料キャップ２１０の外側部２１０ｂは、内リングに固定するための試料キャップネジ２１２が接続される部分である。外側部２１０ｂの外径は、内側部２１０ａよりも小さくなっており、試料キャップネジ２１２は内側部２１０ａの外側部２１０ｂ側の端面２１０ｄに突き当たって固定される。また、外側部２１０ｂの端面側の端部には、試料キャップネジ２１２の脱落を防ぐ試料キャップ固定ピン２１４を収容することができる溝２１０ｅが設けられている。
【００４６】
試料キャップ２１０には、両端に開口を有する小さな孔２１０ｆが設けられている。試料キャップ２１０が内リング２０６に固定された際に、この孔２１０ｆの一方の開口は圧力容器１０の外側にもう一方の開口は圧力容器１０の（筒状部１００の）内側に位置する。外側の開口は、加圧システムとの接続部となる。外側の開口には加圧システムが接続されて、当該開口から、当該孔２１０ｆを介して水等の流体を圧力容器１０の（筒状部１００の）内部に流し込むことによって、圧力容器１０内に圧力を加えることができる。即ち、蓋部２００は、圧力容器１０の（筒状部１００の）内部に圧力を加えることが可能な構成となっている。
【００４７】
更に、試料キャップ２１０の内側部２１０ａの端面２１０ｇには、窪み２１０ｈが設けられる。窪み２１０ｈは、軸方向と垂直な断面での形状が円形になるように形成される（即ち、円柱状にくり抜かれている形状である）。この窪み２１０ｈに、例えば、プラスチックにより形成された円柱状の棒を差し込むことによって、圧力容器１０内に格納されるものの位置決めや固定をすることができる。
【００４８】
例えば、試料キャップ２１０の内側部２１０ａの外径の直径は、筒状部１００の内径の直径と合わせて７２ｍｍとすることができる。試料キャップ２１０は、例えば、ステンレスによって形成される。
【００４９】
試料キャップネジ２１２は、試料キャップ２１０を内リング２０６に着脱可能に固定するための部材である。図９に試料キャップネジ２１２の（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図及び（ｄ）斜視図を示す。試料キャップネジ２１２は、円筒状の部材であり、その孔に試料キャップ２１０の外側部２１０ｂが差し込まれる。また、試料キャップネジ２１２の軸方向の長さは、試料キャップ固定ピン２１４が試料キャップ２１０に取り付けられるように、試料キャップ２１０における内側部２１０ａの外側部２１０ｂ側の端面２１０ｄと外側部２１０ｂの溝２１０ｅとの間の長さより短い。試料キャップネジ２１２は、軸方向に外径の大きさによって、内側部２１２ａ及び外側部２１２ｂに分けることができる。内側部２１２ａが、筒状部１００側に設けられる。
【００５０】
試料キャップネジ２１２の内側部２１２ａは、内リング２０６の外側部２０６ｂの内周の開口側部分とネジ止めによって固定されるためにネジ溝が設けられている。試料キャップネジ２１２の外側部２１０ｂの外径は、内側部２１２ａの外径よりも大きくされている。試料キャップネジ２１２は、例えば、ニッケル合金によって形成される。
【００５１】
試料キャップ固定ピン２１４は、試料キャップネジ２１２の試料キャップ２１０からの脱落を防ぐための部材である。図１０に試料キャップ固定ピン２１４の（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図を示す。試料キャップ固定ピン２１４は、円筒状（円環状）の部材である。試料キャップ固定ピン２１４は、試料キャップネジ２１２が試料キャップ２１０の外側部２１０ｂに差し込まれた状態で、試料キャップ２１０の溝２１０ｅに収容されて、試料キャップネジ２１２の試料キャップ２１０からの脱落を防ぐ。なお、試料キャップ２１０、試料キャップネジ２１２及び試料キャップ固定ピン２１４も、筒状部１００の開口を覆う（塞ぐ）蓋部本体部の構成要素である。以上が、本実施形態に係る圧力容器１０である。
【００５２】
上述したように、本実施形態に係る圧力容器１０は、筒状部１００の逆テーパー形状の傾斜を利用して筒状部１００と蓋部２００とが接合されている。具体的には、筒状部１００の逆テーパー形状の端部１００ａと、蓋部２００の外リング２０４及び内リング２０６とに囲まれた部分にくさび形部材２０２が設けられており、くさび形部材２０２によって筒状部１００と蓋部２００とが接合されている。筒状部１００内部を高い封圧にした際には、筒状部１００と蓋部２００とを引き離す圧力が生じるが、くさび形部材２０２が設けられていることによってその圧力に耐えうる構造となっている。
【００５３】
ここで、図１１に一方向繊維強化プラスチック部材に斜め方向の引張りの力が加えられた場合の強度特性を示すグラフを示す。このグラフは、藤井太一，座古勝，「複合材料の破壊と力学」，実教出版株式会社，１９７８年の第８９頁に示されているグラフである。この中で、実数値と良く整合する最大仕事説のグラフを見ると、角度０°のときの引張り強度に対して、角度５°で引張り強度は半分になり、３°だと７０％程度となる。それを考慮して、筒状部１００の逆テーパー形状のテーパー角は、上述したように３°〜５°程度とするのがよく、また、筒状部に配置される強化繊維の、軸方向および周方向からの傾きも５°以下であることが好ましい。
【００５４】
また、金属材料等で形成させる蓋部２００と接合させるために、繊維強化プラスチックからなる筒状部１００は端部１００ａを逆テーパー形状にするだけでよい。従って、筒状部１００を蓋部２００と接合させるために強度を弱めるような特別な形状にする必要がなく、筒状部１００自体の強度を保ったまま圧力容器１０を構成することができる。また、筒状部１００は、繊維強化プラスチックからなっているため、Ｘ線が大幅に減衰することなく圧力容器１０に格納された岩石試料等の分析対象物を分析することができる。また、金属圧力容器を使用した場合、重量が重くなり簡単にＸ線ＣＴ装置に取り付けることが難しいが、繊維強化プラスチックを用いた筒状部１００を用いることで重量が軽減される。即ち、本実施形態に係る圧力容器１０によれば、地下孔内より採取された岩石試料等の分析等の高い封圧下での利用を適切に行うことができる。
【００５５】
具体的には、上述した実施形態に係る圧力容器１０は、最大で２００ＭＰａの圧力に耐えることが可能になる。また、最大１００℃での温度下で利用することが可能である。
【００５６】
また、本実施形態のように両端の蓋部２００を金属フランジ構造としているため、例えば、岩石試料等の格納物の出し入れを容易にすることができる。また、本実施形態のように蓋部２００に着脱可能な試料キャップ２１０を設ける構成とすれば、圧力容器１０から、格納物の出し入れを更に容易にすることができる。また、本実施形態のように圧力容器１０内に圧力を加えられる構成にすれば、容易に圧力容器の内部を高い封圧下にすることができる。
【００５７】
なお、本実施形態に係る圧力容器１０は、筒状部１００の両端に設けられる蓋部２００を金属フランジ構造としたが、筒状部１００の少なくもの一方の端部に金属フランジ構造の蓋部２００を設けることとしてもよい。その場合、筒状部１００は、蓋部２００を設ける側の端部１００ａのみを逆テーパー形状とすればよい。また、本実施形態では、筒状部１００は、両端部１００ａが開口している構成であったが、少なくとも一方の端部のみが開口している構成であってもよい。その場合、開口している端部１００ａが逆テーパー形状とされて、当該端部１００ａに蓋部２００が設けられる。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明によれば、地下孔内より採取された岩石試料等の分析等の高い封圧下での利用を適切に行うことができる。
【符号の説明】
【００５９】
１０…圧力容器、１００…筒状部、１１０ａ，１１０ｂ…繊維、２００…蓋部、２０２…くさび形部材、２０４…外リング、２０６…内リング、２０８…外リング固定ネジ、２１０…試料キャップ、２１２…試料キャップネジ、２１４…試料キャップ固定ピン。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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