(57)【要約】【課題】肩部の耐衝撃性を向上させ、かつボス部に口金を介して装着されるバルブやプラグ等を保護する機能を有した繊維強化圧力容器を提供する。【解決手段】胴体部１ａ、その両端に連続するドーム部１ｂ、およびドーム部１ｂの先端に連続するボス部１ｃからなるとともにガスバリア性を有する圧力容器本体１と、圧力容器本体１の外側を覆う繊維強化プラスチック層５とにより構成される繊維強化圧力容器１０であって、繊維強化プラスチック層５は、胴体部１ａをその形状に沿って直接被覆するとともに、ドーム部１ｂ、ボス部１ｃ、およびボス部１ｃに口金２を介して装着されるバルブ３および／またはプラグ４を、胴体部１ａとドーム部１ｂとの境界部から両端に向かって先細りしつつ空間６、７をあけて被覆しており、先細りの部分５ｂ、５ｃにおける断面積の変化率は、ドーム部１ｂにおける断面積変化率よりも小さいことを特徴とする。【選択図】図１
2006194332.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
胴体部、その両端に連続するドーム部、および前記ドーム部の先端に連続するボス部からなるとともにガスバリア性を有する圧力容器本体と、前記圧力容器本体の外側を覆う繊維強化プラスチック層とにより構成される繊維強化圧力容器であって、前記繊維強化プラスチック層は、前記胴体部をその形状に沿って直接被覆するとともに、前記ドーム部、前記ボス部、および前記ボス部に口金を介して装着されるバルブおよび／またはプラグを、前記胴体部と前記ドーム部との境界部から両端に向かって先細りしつつ空間をあけて被覆しており、前記先細りの部分における断面積の変化率は、前記ドーム部における断面積変化率よりも小さいことを特徴とする繊維強化圧力容器。
【請求項２】
前記圧力容器本体は、耐圧性向上のために前記ドーム部および／または前記ボス部を直接被覆する別の繊維強化プラスチック層を備えていることを特徴とする請求項１に記載の繊維強化圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガス等を収容するための繊維強化圧力容器に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、高圧ガス等を収容する圧力容器として、従来の高重量かつ高コストの金属製圧力容器に代わり、ガスバリア性を有する圧力容器本体を繊維強化プラスチックで覆った、繊維強化圧力容器が提案されている。この繊維強化圧力容器は、軽量・低コスト・高強度であり、非常に有効なものである。
【０００３】
この繊維強化圧力容器の作製方法としては一般に、胴体部の両端にドーム部を有し、更にその先端にボス部を有する圧力容器本体の外側に、樹脂を含浸させた糸条を巻き付けるフィラメントワインディング法（以下、ＦＷ法と称する）と、ブレイダーにより糸条を組成し、その後樹脂を含浸させるブレイディング法とが知られている。
【０００４】
ＦＷ法における糸条の巻付け方法としては、図４中、図４Ａに示すように、糸条Ｙを圧力容器本体４１の中心軸線Ａｘに対してほぼ直交する方向に巻き付けるフープ巻きＦＷａ、図４Ｂに示すように、ほぼ中心軸線Ａｘに沿って巻き付けるポーラ巻きＦＷｂ、および、図４Ｃに示すように、螺旋状に巻き付けるヘリカル巻きＦＷｃの３種類の巻付け方法がある。これらを適宜組合せて、圧力容器本体４１上に繊維強化プラスチック層４２を備えた圧力容器４０が作製されている（特許文献１参照）。
【０００５】
一方、ブレイディング法では、図５に示すように、ブレイダーの使用により、圧力容器本体５１の軸線Ａｘに対する組角度が±θ°（但し、０°＜θ°＜９０°）の組糸Ｙ１、Ｙ２を圧力容器本体５１の周りに交錯旋回させるとともに、圧力容器本体５１の軸線Ａｘに対する角度が０°の組成方向（図５Ａ中における矢印方向）に真っ直ぐに走らせた複数本の中央糸Ｙ３と交絡させ、圧力容器本体５１上にブレイディング層５２を組成し、繊維強化圧力容器５０を作製している（特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−１１９１３８号公報
【特許文献２】特開平８−１０５５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ここで、ＦＷ法においては図４Ｄに示すように、圧力容器本体４１の胴体部４１ａはヘリカル巻きＦＷｃまたはポーラ巻きＦＷｂとフープ巻きＦＷａが組み合わせて行われるのに対し、ドーム部４１ｂはその断面積の変化率が一般に大きく、滑りが生じてフープ巻きＦＷａが困難であるため、ヘリカル巻きＦＷｃまたはポーラ巻きＦＷｂのみが行われている。この場合、糸条は全てドーム部４１ｂの先端のボス部４１ｃに接して折り返されるため、断面積の小さいボス部４１ｃ近傍における繊維強化プラスチック層４２ｃの厚さは厚くなるが、断面積の大きい肩部（胴体部４１ａとドーム部４１ｂとの境界部）の繊維強化プラスチック層４２ｂは薄くなっていた。また、ブレイディング法においても同様に、ドーム部５１ｂの断面積の変化率が大きいと、肩部の繊維強化プラスチック層の厚さを厚くすることが困難であった。すなわち、いずれの方法によっても、取扱い中の落下時等に最も衝撃を受ける可能性が高い肩部の耐衝撃性を高くすることは困難であった。
【０００７】
また、ボス部４１ｃ、５１ｃには口金を介してバルブやプラグ等が一般に装着されるが、従来の繊維強化圧力容器における繊維強化プラスチック層にはこれらを保護する機能は全くなかった。このバルブやプラグ等に落下時等の衝撃が加わると、破損して圧力容器内のガス等が漏れるおそれがあるため、何らかの保護をする必要があった。
【０００８】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、圧力容器における肩部の耐衝撃性を向上させ、かつボス部に口金を介して装着されるバルブやプラグ等を保護する機能を有した、繊維強化圧力容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明は、胴体部、その両端に連続するドーム部、および前記ドーム部の先端に連続するボス部からなるとともにガスバリア性を有する圧力容器本体と、前記圧力容器本体の外側を覆う繊維強化プラスチック層とにより構成される繊維強化圧力容器であって、前記繊維強化プラスチック層は、前記胴体部をその形状に沿って直接被覆するとともに、前記ドーム部、前記ボス部、および前記ボス部に口金を介して装着されるバルブおよび／またはプラグを、前記胴体部と前記ドーム部との境界部から両端に向かって先細りしつつ空間をあけて被覆しており、前記先細りの部分における断面積の変化率は、前記ドーム部における断面積変化率よりも小さいことを特徴とする繊維強化圧力容器を構成したものである。
【００１０】
また、上記構成において、前記圧力容器本体は、耐圧性向上のために前記ドーム部および／または前記ボス部を直接被覆する別の繊維強化プラスチック層を備えているのが好ましい。
【発明の効果】
【００１１】
上記のように構成された本発明の繊維強化圧力容器によれば、繊維強化プラスチック層の両端部における先細り形状部は、圧力容器本体のドーム部に比べて断面積の変化率が小さいため、肩部において繊維強化プラスチック層が薄くならず、肩部の耐衝撃性を向上することができる。
【００１２】
また、本発明の繊維強化圧力容器によれば、ボス部に口金を介して装着されるバルブやプラグ等を強化繊維プラスチック層により被覆する構成をとっているため、落下時等の衝撃による当該バルブやプラグ等の破損を防ぎ、圧力容器からのガス等の漏れを防止することができる。
【００１３】
なお、圧力容器本体のドーム部および／またはボス部を直接被覆する繊維強化プラスチック層を別に設けたときは、当該部位の耐圧性を向上することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、図面を参照して本発明の好ましい一実施形態につき説明する。図１は本発明による繊維強化圧力容器の一例を示す断面図であり、繊維強化圧力容器１０は、ガスバリア性を有する圧力容器本体１（以下、ライナという）の外側に、繊維強化プラスチック層５を備えている。ライナ１は合成樹脂（例えば高密度ポリエチレン）で形成され、胴体部１ａと、その両端に連続するドーム部１ｂと、ドーム部１ｂの先端に連続するボス部１ｃとからなり、ボス部１ｃには口金２を介してバルブ３およびプラグ４が装着されている。
【００１５】
繊維強化プラスチック層５は、炭素繊維からなる糸条をブレイダーによってブレイディングした後、エポキシ樹脂を含浸・硬化させることにより形成されており、ライナ１の胴体部１ａを直接被覆するとともに、胴体部１ａとドーム部１ｂとの境界近傍から両端に向かってその断面積を漸減させながら、空間６、７を介してドーム部１ｂ、ボス部１ｃ、バルブ３およびプラグ４を被覆している。ここで空間６、７は、図２に示すように、ライナ１をその両端に配置した中子部材６′、７′を介してチャック部材８により把持し、それらの外周をブレイディングした後に中子部材６′、７′を除去することで形成することができる。
【００１６】
以上のように構成された繊維強化圧力容器１０では、繊維強化プラスチック層５の両端部における先細り部５ｂ、５ｃは、ライナ１のドーム部１ｂに比べて断面積の変化率が小さいため、胴体部５ａと同様の繊維強化プラスチック層が形成されている。従って、肩部（胴体部１ａとドーム部１ｂとの境界部）において繊維強化プラスチック層５が薄くならず、肩部の耐衝撃性を向上することができる。また、バルブ４およびプラグ５を強化繊維プラスチック層５により空間６、７を隔てて被覆しているため、落下時等の衝撃によるこれらの破損を防ぎ、繊維強化圧力容器１０からのガス等の漏れを防止することができる。
【００１７】
以上、具体例を例示しつつ、本発明の実施の形態について説明したが、本発明はこれらの具体例に限定されるものではない。例えば、前述の実施形態においては、圧力容器本体に該当するライナ１を合成樹脂製としたが、適宜アルミニウム合金等の金属製のライナを適用してもよい。
【００１８】
また、図３に示すように、合成樹脂製または金属製のライナ１における胴体部１ａ、ドーム部１ｂおよびボス部１ｃの外周に、炭素繊維およびエポキシ樹脂からなる繊維強化プラスチック層９があらかじめ直接被覆されているものを圧力容器本体とし、これを出発点として、本発明にかかる繊維強化プラスチック層５を形成してもよい。ここで、繊維強化プラスチック層９は、ＦＷ法によるヘリカル巻き層、ポーラ巻き層、および／またはフープ巻き層からなっていてもよく、ブレイディング法によるブレイディング層からなっていてもよい。この場合、前述の実施形態では直接被覆されていなかったドーム部１ｂおよびボス部１ｃが繊維強化プラスチック９により直接被覆され、当該部分の耐圧性を向上することができる。
【００１９】
また、前述の実施形態では、本発明にかかる繊維強化プラスチック層５をブレイディング法により形成したが、ＦＷ法によるヘリカル巻きＦＷｃまたはフープ巻きＦＷａにより形成してもよい。
【００２０】
また、前述の実施形態では、繊維強化プラスチック層５、９を構成する繊維として炭素繊維を用いたが、ガラス繊維、アラミド繊維、セラミックス等の様々な繊維を適宜使用することができる。また、この繊維に含浸させる合成樹脂としてはエポキシ樹脂の他に、フェノール樹脂等の種々の合成樹脂を用いることができる。
【００２１】
また、繊維強化プラスチック層５の先細り部５ｂ、５ｃ内の空間６、７の少なくとも一部に緩衝材（図示せず）を配置し、当該箇所の耐衝撃性を更に向上させてもよい。この場合、作製時に使用する中子部材６′、７′を少なくとも一部残存させておき、緩衝材の働きをさせてもよい。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】本発明による繊維強化圧力容器の一例を示す側断面図である。
【図２】本発明による繊維強化圧力容器を作製する装置の一部を示す側面図である。
【図３】本発明による繊維強化圧力容器の別の一例を示す側断面図である。
【図４】従来のＦＷ法による、巻き付け方法および繊維強化圧力容器を示す概略側面図および概略側断面図である。
【図５】従来のブレイディング法による繊維強化圧力容器を示す概略側面図である。
【符号の説明】
【００２３】
１  圧力容器本体
１ａ  胴体部
１ｂ  ドーム部
１ｃ  ボス部
２  口金
３  バルブ
４  プラグ
５  繊維強化プラスチック層
５ａ  胴体部
５ｂ、５ｃ  先細り部
６、７  空間
１０  繊維強化圧力容器
【図１】
2006194332.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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