(57)【要約】【課題】  小型で且つ耐内圧強度に秀れた構成の内圧容器を簡易な方法で製造でき、また、インナーリング非内蔵型の内圧容器の耐内圧強度も向上させることができる極めて実用性に秀れた内圧容器の製造方法を提供することである。【解決手段】  フィラメントワインディング法により連続繊維を巻回積層して成る繊維強化樹脂製筒体１の両端部が閉塞蓋２で閉塞されており、この閉塞蓋２は前記繊維強化樹脂製筒体１と連結される保持環体３で支持されている内圧容器の製造方法であって、マンドレル５に樹脂を含浸した繊維６を巻回する際、該マンドレル５に被嵌される一対のリング体の外側面に該繊維６を引っ掛けて巻回方向を変更しながら巻回し、前記樹脂硬化後、脱型して前記繊維強化樹脂製筒体１を形成し、続いて、この繊維強化樹脂製筒体１に前記閉塞蓋２及び前記保持環体３を設けて該繊維強化樹脂製筒体１を閉塞する内圧容器の製造方法である。【選択図】      図４
2006281619.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
フィラメントワインディング法により連続繊維を巻回積層して成る繊維強化樹脂製筒体の両端部が閉塞蓋で閉塞されており、この閉塞蓋は前記繊維強化樹脂製筒体と連結される保持環体で支持されている内圧容器の製造方法であって、マンドレルに樹脂を含浸した繊維を巻回する際、該マンドレルに被嵌される一対のリング体の外側面に該繊維を引っ掛けて巻回方向を変更しながら巻回し、前記樹脂硬化後、脱型して前記繊維強化樹脂製筒体を形成し、続いて、この繊維強化樹脂製筒体に前記閉塞蓋及び前記保持環体を設けて該繊維強化樹脂製筒体を閉塞することを特徴とする内圧容器の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の内圧容器の製造方法において、前記リング体は、前記保持環体を受け、前記繊維強化樹脂製筒体に埋設されるインナーリングであることを特徴とする内圧容器の製造方法。
【請求項３】
請求項２記載の内圧容器の製造方法において、前記マンドレルの所定位置において複数の分割体を互いに当接させて形成される筒状部材が被嵌され、更に、この筒状部材に前記保持環体が配設される凹溝を前記繊維強化樹脂製筒体に形成するための環体が被嵌され、更に、この筒状部材に前記インナーリングが被嵌されていることを特徴とする内圧容器の製造方法。
【請求項４】
請求項１記載の内圧容器の製造方法において、前記マンドレルの所定位置において複数の分割体を互いに当接させて形成される筒状部材が被嵌され、更に、この筒状部材に前記保持環体が配設される凹溝を前記繊維強化樹脂製筒体に形成するための環体が被嵌され、この環体が前記リング体であることを特徴とする内圧容器の製造方法。
【請求項５】
請求項１〜４いずれか１項に記載の内圧容器の製造方法において、内圧容器は耐内圧強度が４００ｋｇ／ｃｍ２以上の内圧容器であることを特徴とする内圧容器の製造方法。
【請求項６】
請求項１〜５いずれか１項に記載の内圧容器の製造方法において、前記繊維は、前記繊維強化樹脂製筒体の軸芯方向に対して鋭角度で巻回されるものであることを特徴とする内圧容器の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、内圧容器の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば海水淡水化装置として用いられる内圧容器は、マンドレルに熱硬化性樹脂を連続的に巻回積層し樹脂を熱硬化させた後にマンドレルを脱型するフィラメントワインディング法により形成される繊維強化樹脂製筒体の両端部が閉塞蓋で閉塞されており、この閉塞蓋は前記繊維強化樹脂製筒体と連結される保持環体で支持されている構成である。
【０００３】
具体的には、上記従来の繊維強化樹脂製筒体30の繊維層は、図１に図示したように前記繊維をマンドレルの軸芯に対して略９０度のフープ巻により連続的に巻回して閉塞蓋31及び保持環体32が設けられるフープ層Ａの上に、該マンドレルの全域に軸芯に対して略５５度のヘリカル巻により連続的に巻回して略均一の厚さのヘリカル層Ｂが形成された構成である。
【０００４】
ところで、前記保持環体32は前記繊維強化樹脂製筒体30の端部寄り内周面に切削加工で設けた凹溝33に嵌入され、閉塞蓋31を支持するが、この閉塞蓋31は高い内圧を受けることから、前記切削加工によりフープ層Ａの繊維が切断されると、この凹溝33より外方位置のフープ層Ａにおいて層間剥離が生じやすくなり、これにより保持環体32の受圧部の座屈や、保持環体32の傾動等の様々な不具合が生じてしまうことから、耐内圧強度向上の障害となっていた。
【０００５】
そこで、出願人は、先願に係る特願２００４−１９４９０３号に記載されているように、繊維強化樹脂製筒体を、保持環体が設けられる第一層に、該第一層端部を抱え込む第二層を積層し、この第二層に該第二層の端部を締め付ける第三層を積層することで、上記層間剥離の問題を解決した技術を提案しており、該技術によれば４００ｋｇ／ｃｍ２程度の耐内圧強度を有する内圧容器を製造できることが確認されている。
【０００６】
一方、上記特願２００４−１９４９０３号より更に耐内圧強度を向上させるべく、近年、図２に図示したような閉塞蓋22を支持する保持環体23を、該保持環体23からの圧力を面積分散する前記繊維強化樹脂製筒体21に埋設されたインナーリング24で支持する構成としたインナーリング内蔵型の内圧容器が提案されている。
【０００７】
このインナーリング内蔵型の内圧容器の繊維強化樹脂製筒体21は、図３に図示したようにマンドレル25にインナーリング24を設け、このインナーリング24の両側に該インナーリング24と略平行に樹脂を含浸した繊維26を連続的に巻回して第一層Ｆを形成した後、該第一層Ｆ上に前記繊維26をマンドレル25の軸芯方向に対して鋭角度（約５５°）で連続的に巻回して第二層Ｓを形成する際、該マンドレル25の端部に設けたロッド27に該繊維26を引っ掛けて、巻回方向を例えば図３中ａ方向からｂ方向に変更しながら連続的に巻回し、前記樹脂硬化後、シリコン樹脂製の切断部28で切断してマンドレル25を脱型することで成形される（尚、図３においては第一層Ｆの図示を省略している。）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、上述のようなインナーリング内蔵型の内圧容器においては、図２に図示したように、第一層Ｆの外方端部を第二層Ｓにより隠蔽したとしても、インナーリング24の外方（繊維強化樹脂製筒体端部）に位置する前記第二層Ｓの繊維26の層が、繊維強化樹脂製筒体21の軸芯方向と平行、即ち、インナーリング24に作用する内圧の軸方向荷重と平行方向に配向しており、閉塞蓋22に作用する内圧の支承強度が未だ不十分であった。
【０００９】
また、インナーリング23から外方端部までの長さを長くすることでこの問題を解決することもできるが、本来不要な部分が長くなってしまい、それだけ繊維強化樹脂製筒体21が大型化する欠点を有する。
【００１０】
本発明は、繊維強化樹脂製筒体の端部位置の繊維を、内圧の軸方向荷重に対して直交方向に該軸方向荷重を抱え込みし得る屈曲状態で配向せしめて上記問題点を解決したもので、インナーリング外方に位置する繊維を、特別な部材等を必要とせずに必須の構成要件であるインナーリングを利用して内圧の軸方向荷重を良好に支承し得る配向とすることができ、繊維強化樹脂製筒体のインナーリングから端部までの長さが短くても内圧を良好に受けることができる小型で且つ耐内圧強度に秀れた構成の内圧容器を簡易に製造でき、また、インナーリング非内蔵型の内圧容器の耐内圧強度も向上させることができる極めて実用性に秀れた内圧容器の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
添付図面を参照して本発明の要旨を説明する。
【００１２】
フィラメントワインディング法により連続繊維を巻回積層して成る繊維強化樹脂製筒体１の両端部が閉塞蓋２で閉塞されており、この閉塞蓋２は前記繊維強化樹脂製筒体１と連結される保持環体３で支持されている内圧容器の製造方法であって、マンドレル５に樹脂を含浸した繊維６を巻回する際、該マンドレル５に被嵌される一対のリング体の外側面に該繊維６を引っ掛けて巻回方向を変更しながら巻回し、前記樹脂硬化後、脱型して前記繊維強化樹脂製筒体１を形成し、続いて、この繊維強化樹脂製筒体１に前記閉塞蓋２及び前記保持環体３を設けて該繊維強化樹脂製筒体１を閉塞することを特徴とする内圧容器の製造方法に係るものである。
【００１３】
また、請求項１記載の内圧容器の製造方法において、前記リング体は、前記保持環体３を受け、前記繊維強化樹脂製筒体１に埋設されるインナーリング４であることを特徴とする内圧容器の製造方法に係るものである。
【００１４】
また、請求項２記載の内圧容器の製造方法において、前記マンドレル５の所定位置において複数の分割体10を互いに当接させて形成される筒状部材11が被嵌され、更に、この筒状部材11に前記保持環体３が配設される凹溝８を前記繊維強化樹脂製筒体１に形成するための環体12が被嵌され、更に、この筒状部材11に前記インナーリング４が被嵌されていることを特徴とする内圧容器の製造方法に係るものである。
【００１５】
また、請求項１記載の内圧容器の製造方法において、前記マンドレル５の所定位置において複数の分割体10を互いに当接させて形成される筒状部材11が被嵌され、更に、この筒状部材11に前記保持環体３が配設される凹溝８を前記繊維強化樹脂製筒体１に形成するための環体12が被嵌され、この環体12が前記リング体であることを特徴とする内圧容器の製造方法に係るものである。
【００１６】
また、請求項１〜４いずれか１項に記載の内圧容器の製造方法において、内圧容器は耐内圧強度が４００ｋｇ／ｃｍ２以上の内圧容器であることを特徴とする内圧容器の製造方法に係るものである。
【００１７】
また、請求項１〜５いずれか１項に記載の内圧容器の製造方法において、前記繊維６は、前記繊維強化樹脂製筒体１の軸芯方向に対して鋭角度で巻回されるものであることを特徴とする内圧容器の製造方法に係るものである。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上述のようにしたから、小型で且つ耐内圧強度に秀れた構成の内圧容器を簡易な方法で製造でき、また、インナーリング非内蔵型の内圧容器の耐内圧強度も向上させることができる極めて実用性に秀れた内圧容器の製造方法となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
好適と考える本発明の実施形態を、図面に基づいて本発明の作用を示して簡単に説明する。
【００２０】
マンドレル５に連続的に巻回される樹脂を含浸した繊維６を、リング体としての例えばインナーリング４の外側面に引っ掛けて巻回方向を変更しながら巻回すると、このインナーリング４の外方に巻回積層される繊維６は、図４，６に図示したように内圧の軸方向荷重（繊維強化樹脂製筒体１の軸芯方向）に対して直交方向に該軸方向荷重を抱え込みし得る屈曲状態に配向し、該繊維６の繊維引張力によりインナーリング４に作用する内圧を良好に支承することができるから、それだけ繊維強化樹脂製筒体１の耐内圧強度を向上させて前記内圧による該繊維強化樹脂製筒体１の破断を阻止することができる。
【００２１】
よって、インナーリング４から端部までの長さが短くなり、即ち、長くせずして前記繊維強化樹脂製筒体１の破断を阻止でき、この繊維強化樹脂製筒体１の小型化を図ることができる。
【００２２】
従って、本発明は、繊維強化樹脂製筒体のインナーリングから端部までの長さが短くても内圧を良好に受けることができる小型で且つ耐内圧強度に秀れた構成の内圧容器等を簡易な方法で製造できる極めて実用性に秀れた内圧容器の製造方法となる。
【実施例】
【００２３】
本発明の具体的な実施例について図４〜７に基づいて説明する。
【００２４】
本実施例は、フィラメントワインディング法により連続繊維を巻回積層して成る繊維強化樹脂製筒体１の両端部が閉塞蓋２で閉塞されており、この閉塞蓋２は前記繊維強化樹脂製筒体１と連結される保持環体３で支持されている内圧容器の製造方法であって、マンドレル５に樹脂を含浸した繊維６を巻回する際、該マンドレル５に被嵌される一対のリング体の外側面に該繊維６を引っ掛けて巻回方向を変更しながら巻回し、前記樹脂硬化後、脱型して前記繊維強化樹脂製筒体１を形成し、続いて、この繊維強化樹脂製筒体１に前記閉塞蓋２及び前記保持環体３を設けて該繊維強化樹脂製筒体１を閉塞するものである。
【００２５】
本実施例のインナーリング４が設けられた繊維強化樹脂製筒体１は、マンドレル５の適当位置にインナーリング４を被嵌し、続いて、インナーリング４上にエポキシ樹脂を含浸したガラス繊維６をマンドレル５の軸芯方向に対して鋭角度（約５５°）で連続的に必要量を巻回し、続いて、前記エポキシ樹脂を加熱硬化させ、続いて、マンドレル５を脱型することで形成する。
【００２６】
具体的には、インナーリング４が設けられたマンドレル５に前記繊維６を巻回する際には、図５に図示したように、マンドレル５の端部において前記インナーリング４の外側面に該繊維６を引っ掛けて巻回方向を図５中Ｘ方向からＹ方向に変更しながら連続的に巻回する。
【００２７】
即ち、インナーリング４の外方位置に巻回積層される繊維６は、内圧の軸方向荷重（前記繊維強化樹脂製筒体１の軸芯方向）と平行方向でなく、図４及び図６に図示したように前記軸方向荷重を抱え込み屈曲する方向（繊維強化樹脂製筒体１の軸芯方向と直交方向）に配向する。
【００２８】
従って、インナーリング４の外方位置に該インナーリングを抱え込むように巻回積層された前記繊維６の繊維引張力によりインナーリング４に作用する内圧を良好に支承することができるから、それだけ繊維強化樹脂製筒体１の強度を向上させることができ、よって、インナーリング４から端部までの長さを長くする必要なく繊維強化樹脂製筒体１の破断を良好に阻止できることになる。
【００２９】
また、インナーリング４は適宜な係止手段（治具）によりマンドレル５の適正位置に被嵌される。
【００３０】
具体的には、マンドレル５の所定位置において合成樹脂製の３つの分割体10（互いに当接させることで筒状部材11が形成される円弧状体）を互いに当接して筒状部材11を形成し、この筒状部材11に合成樹脂製の環体12を被嵌し、この筒状部材11にインナーリング４を被嵌して、これをマンドレル５の端部位置に被嵌することでインナーリング４をマンドレル５に係止している。
【００３１】
このように、環体12が被嵌された筒状部材11にインナーリング４が被嵌された状態を作出することにより、インナーリング４が環体12に当接、保持され、マンドレル５に複雑な加工をせずとも、インナーリング４をマンドレル５に対して適正位置に保持できることとなる。
【００３２】
また、確実にインナーリング４をマンドレル軸芯方向に対して直交方向に配設する為には、このインナーリング４の位置決めの役割を為す環体12をマンドレル軸芯方向に対して垂直に配設する必要がある。
【００３３】
そこで、図８に図示したように分割体10（から成る筒状部材11）には、環体12をマンドレル５の軸芯方向に対して直角に配設し得る係止部13（段部）が設けられている。従って、環体12を係止部13に係止させて筒状部材11に被嵌すると、該環体12はマンドレル軸芯方向に対して直角に配設される。
【００３４】
更に、この環体12の一側面（インナーリング４との当接面）には、マンドレル５の軸芯方向と直角な基準面が形成されており、よって、この基準面に当接させてインナーリング４を被嵌することで、該インナーリング４はマンドレル軸芯方向に対して正確に直角状態で配設される。
【００３５】
具体的には、係止部13は３つの分割体10から成る筒状部材11に周設される凸条（段部）である。
【００３６】
以上、分割体10に設けた係止部13によって、環体12は勿論、基準面としての環体12の一側面（外側面）に当接するインナーリング４も、適正位置に確実に保持されることとなる。これにより、インナーリング４は閉塞蓋２からの受圧を良好に面積分散できることになり、それだけ強度が向上する。
【００３７】
従って、インナーリング４上に前記繊維６を鋭角度で巻回する際、適正位置に設けたこのインナーリング４の位置ズレを阻止でき、このインナーリング４が良好に内圧を受けることができる状態（内圧に対してインナーリング４の内側面が垂直となる状態）で設けられた前記繊維強化樹脂製筒体１を容易に形成できることになる。
【００３８】
尚、本実施例においては、リング体としての一対のインナーリング４の外側面に繊維６を引っ掛けて巻回方向を変更しながら巻回することで、インナーリング内蔵型の内圧容器を形成しているが、例えば前記筒状部材11に被嵌される環体12（インナーリング４を用いない）や、他のリング体の外側面に前記繊維６を引っ掛けて巻回方向を変更しながら巻回することで、インナーリング非内蔵型の内圧容器を形成することも可能である。この場合、保持環体３の外方位置の繊維が上記同様、前記軸方向荷重を抱え込み屈曲する方向（繊維強化樹脂製筒体１の軸芯方向と直交方向）に配向せしめられるため、インナーリング非内蔵型の内圧容器であっても耐内圧強度の向上を図ることができる。
【００３９】
続いて、マンドレル５に巻回積層したガラス繊維６に含浸されたエポキシ樹脂を熱硬化し、続いて硬化した該繊維６からマンドレル５を脱型し、続いて筒状部材10及び環体12を除去してインナーリング４が設けられた繊維強化樹脂製筒体１を形成する。
【００４０】
具体的には、マンドレル５を脱型した後、環体12が被嵌されて筒状に連結している分割体10を分離して前記繊維強化樹脂製筒体１の内側に移動してから除去した後、分割体10に被嵌していた環体12を一部切断して、脱嵌して除去する。
【００４１】
ここで、本実施例では、分割体10及び環体12は合成樹脂製としているため、筒状に連結固定された状態の分割体10を容易に分離でき、また環体12を容易に一部切断でき、これらを前記繊維強化樹脂製筒体１から容易に除去できることとなる。
【００４２】
上述のようにして形成した繊維強化樹脂製筒体１に、閉塞蓋２及び保持環体３を設けて該繊維強化樹脂製筒体１を閉塞する。
【００４３】
具体的には、前記繊維強化樹脂製筒体１の前記閉塞蓋２の取り付け位置に、切削加工により該閉塞蓋２の外周に設けた凸条２ａと係止する係止溝７を形成する。また、保持環体３の取り付け位置（前記係止溝７とインナーリング４との間）には、前記環体12を除去することで保持環体３を取り付ける凹溝８が形成される。
【００４４】
尚、係止溝７は上述のような切削加工によらず、前記繊維強化樹脂製筒体１を前記繊維６を巻回して形成する際に同時に形成しても良い。この場合には、前記繊維６を切断することなく繊維強化樹脂製筒体１を閉塞することができ、より強度に秀れた繊維強化樹脂製筒体１となる。
【００４５】
そして、閉塞蓋２を、前記凸条２ａが係止溝７と係止するまで前記繊維強化樹脂製筒体１に挿入し、続いて、前記係止溝７により前記繊維強化樹脂製筒体１に位置決め状態で係止された閉塞蓋２と、繊維強化樹脂製筒体１に設けられているインナーリング４との間の凹溝８に３分割された保持環体３を嵌着して前記繊維強化樹脂製筒体１を閉塞することで図７に図示したような内圧容器を製造する。
【００４６】
また、保持環体３の外周には前記インナーリング４が嵌入する嵌入溝９が形成されており、この嵌入溝９により保持環体３の座屈や回転は一層良好に阻止される。
【００４７】
尚、本実施例においては保持環体３として３分割したものを採用しているが、２分割された構成等、他の構成の保持環体３を採用しても良い。
【００４８】
また、保持環体３を閉塞蓋２にボルト等の適宜な固定手段により固定しても良い。この場合、更に内圧を良好に支承できる内圧容器となる。
【００４９】
以上、本実施例によれば、先願にかかる特願２００４−１９４９０３号を遥かに上回る、耐内圧強度が６００ｋｇ／ｃｍ２以上（設計圧力：１００ｋｇ／ｃｍ２，安全率６レベル）の内圧容器を簡易な方法で製造でき、具体的には、耐内圧強度６０４ｋｇ／ｃｍ２以上（設計圧力：１００ｋｇ／ｃｍ２，安全率６レベル）の内圧容器が製造できることを確認している。
【００５０】
本実施例は上述のようにしたから、マンドレル５に連続的に巻回される樹脂を含浸した繊維６を、インナーリング４の外側面に引っ掛けて巻回方向を変更しながら巻回すると、このインナーリング４の外方に巻回積層される繊維６は、図４，６に図示したように内圧の軸方向荷重（繊維強化樹脂製筒体１の軸芯方向）に対して直交方向に該軸方向荷重を抱え込みし得る屈曲状態に配向し、該繊維６の繊維引張力によりインナーリング４に作用する内圧を良好に支承することができるから、それだけ繊維強化樹脂製筒体１の強度を向上させて前記内圧による該繊維強化樹脂製筒体１の破断を阻止することができる。
【００５１】
即ち、繊維強化樹脂製筒体１の内面に切削加工によって保持環体３を嵌入する凹溝を形成しても、該保持環体３を支承するインナーリング４の外方側を前記繊維６が抱え込み状態で隠蔽することで、該繊維の繊維引張力を用いてインナーリング４に作用する内圧を良好に支承できることになり、層間剥離の問題が生じない。
【００５２】
よって、インナーリング４から端部までの長さを長くする必要なく前記繊維強化樹脂製筒体１の破断を阻止できるから、この繊維強化樹脂製筒体１の小型化を図ることができる。また、繊維強化樹脂製筒体１両端部の切り捨てる余尺部分を少なくでき、材料ロスを少なくすることができる。
【００５３】
しかも、特別な装置・機器を用いる必要なく既存の設備を用いてコスト安に実現できる。
【００５４】
従って、本実施例は、繊維強化樹脂製筒体のインナーリングから端部までの長さが短くても内圧を良好に受けることができる小型で且つ強度に秀れた構成の内圧容器を簡易な方法で製造できる極めて実用性に秀れた内圧容器の製造方法となる。
【図面の簡単な説明】
【００５５】
【図１】従来例に係る内圧容器の概略説明断面図である。
【図２】従来例に係る内圧容器の概略説明断面図である。
【図３】従来例の概略説明斜視図である。
【図４】本実施例に係る内圧容器の概略説明図である。
【図５】本実施例の製造工程の概略説明斜視図である。
【図６】本実施例に係る内圧容器の要部の概略説明断面図である。
【図７】本実施例に係る内圧容器の概略説明斜視図である。
【図８】本実施例の概略説明斜視図である。
【符号の説明】
【００５６】
１  繊維強化樹脂製筒体
２  閉塞蓋
３  保持環体
４  インナーリング
５  マンドレル
６  繊維
８  凹溝
10  分割体
11  筒状部材
12  環体
【図１】
2006281619.tif 000003
【図２】
2006281619.tif 000004
【図３】
2006281619.tif 000005
【図４】
2006281619.tif 000006
【図５】
2006281619.tif 000007
【図６】
2006281619.tif 000008
【図７】
2006281619.tif 000009
【図８】
2006281619.tif 000010