(57)【要約】  本発明は、圧縮流体を輸送するために使用される圧力容器と共に使用される一体成形の複合材製ボスに関する。【選択図】図５
2015503070.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体成形の複合材製ボスを備えた圧力容器。
【請求項２】
前記一体成形の複合材製ボスは、
近位端、遠位端、外面および内面を有する中空の細長い円筒体を含み、前記内面は、前記細長い円筒体の前記中空部分の直径を画定しており、ここでは、
前記円筒体の外面の一部は、前記圧力容器の円形開口部を画定する前記圧力容器の壁の厚さに隣接し、
前記円筒体の近位端は、近位端面において前記圧力容器の外側で終端し、前記近位端面は、周囲に配置された複数のネジ穴を含み、かつ
前記円筒体の遠位端は、前記圧力容器の内面に隣接するフランジ表面と、前記圧力容器の前記円形開口部の直径よりも大きなフランジ径と、前記圧力容器に格納されている圧縮流体によって加えられる圧力に耐えるのに十分な、前記フランジ表面が前記円形開口部の前記直径と交わる点におけるフランジ厚とを有するフランジ内で終端していることを特徴とする、
請求項１に記載の圧力容器。
【請求項３】
その層がなければ前記圧縮流体と接触することになる前記ボスの表面は、前記圧力容器の使用圧力下で前記圧縮流体に対して実質的に不浸透性である材料からなる層によって前記圧縮流体から分離されている、請求項２に記載の圧力容器。
【請求項４】
前記材料からなる層は、前記圧縮流体に対して実質的に不活性でもある、請求項３に記載の圧力容器。
【請求項５】
前記材料からなる層は、金属、セラミックまたはポリマーを含む、請求項３または４に記載の圧力容器。
【請求項６】
前記圧力容器の形状は、球体、扁球体、円環体あるいは１つまたは２つのドーム状端部を有する中空の細長い円筒体を含む、前記請求項のいずれか１項に記載の圧力容器。
【請求項７】
前記圧力容器は全体が、その中に格納されている前記圧縮流体によって加えられる圧力に耐えるのに十分な厚さの金属で作られている、請求項６に記載の圧力容器。
【請求項８】
１つまたは２つのドーム状端部を有する前記中空の円筒体は、ポリマー複合材がフープ状に巻き付けられた薄い金属製ライナーを含み、前記１つまたは２つのドーム状端部は、前記圧力容器に格納されている前記圧縮流体によって加えられる圧力に耐えるのに十分な厚さで前記円筒状ライナーの金属と同じであっても異なっていてもよい金属を含む、請求項６に記載の圧力容器。
【請求項９】
前記中空の円筒体および前記１つまたは２つのドーム状端部は、薄い金属製ライナーを含み、
前記中空の円筒体は、ポリマー複合材でフープ状に巻き付けられており、前記円筒状およびドーム状端部は、前記フープ状被覆の前記ポリマー複合材とは同じであっても異なっていてもよいポリマー複合材でアイソテンソイド状に巻き付けられていることを特徴とする、
請求項６に記載の圧力容器。
【請求項１０】
前記中空の円筒体および前記１つまたは２つのドーム状端部は、ポリマー複合材がフープ状、アイソテンソイド状またはフープ状およびアイソテンソイド状の組み合わせで巻き付けられたポリマー製ライナーを含む、請求項６に記載の圧力容器。
【請求項１１】
その層がなければ前記ボスの表面が被覆表面と直接接触することになる位置に、前記ボスの表面と前記ポリマー複合材被覆の表面との間に配置された剪断層をさらに含む、請求項１０に記載の圧力容器。
【請求項１２】
請求項２および６に従属する場合、前記フランジ径が前記１つまたは２つのドーム状端部の輪郭内の少なくとも変曲点まで延在している、前記請求項のいずれかに記載の圧力容器。
【請求項１３】
請求項８〜１１のうちの１つに従属している場合、前記ポリマー複合材は熱硬化性ポリマーマトリックスを含む、請求項２または１２に記載の圧力容器。
【請求項１４】
前記熱硬化性ポリマーマトリックスは、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１３に記載の圧力容器。
【請求項１５】
前記熱硬化性ポリマーマトリックスは、少なくとも９２％純粋なジシクロペンタジエンを含むプレポリマー配合物で形成されている、請求項１４に記載の圧力容器。
【請求項１６】
前記ポリマー複合材は繊維材料を含む、請求項２、請求項１３、請求項１４または請求項１５に記載の圧力容器。
【請求項１７】
前記繊維材料は、金属繊維、セラミック繊維、天然繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１６に記載の圧力容器。
【請求項１８】
前記繊維材料は、ガラス繊維および炭素繊維からなる群から選択される、請求項１７に記載の圧力容器。
【請求項１９】
前記ボスの近位端面にあるネジ穴に螺合するネジ山のある外面と、外部管継手装置のネジに螺合するように寸法決めされたネジ山のある内面とを有する金属製インサートをさらに含む、前記請求項のいずれか１項に記載の圧力容器。
【請求項２０】
前記圧縮流体は、圧縮された天然ガスを含む、請求項１〜１９のいずれかに記載の圧力容器。
【請求項２１】
前記圧縮された天然ガスは、圧縮された生の天然ガスを含む、請求項２０に記載の圧力容器。
【請求項２２】
請求項１〜２１のいずれか１項に記載の圧力容器を含む船。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧縮流体の格納および輸送のために使用される圧力容器用の複合材製ボスに関する。
【背景技術】
【０００２】
化石燃料の燃焼が環境に与える有害作用が益々懸念されるようになり、代替エネルギー源への関心が非常に高まっている。太陽、風力、核、地熱および他のエネルギー源に関して普及はなされつつあるが、特に高エネルギー用途のための経済的な代替エネルギー源が広く利用可能になることは依然として達成し難い目標であることは極めて明白である。一方、予知可能な将来に関する限り、化石燃料は、エネルギー市場を支配することが予測される。化石燃料のうち、天然ガスは最もクリーンな燃焼であり、よって、エネルギー生産のための明らかな選択肢である。従って、化石燃料の燃焼に関する環境上の影響がさらに意識されるようになってきたため、石炭および石油などの他の化石燃料を可能な限り天然ガスで補うか取って代えるための動きが現在進行している。残念なことに、世界の天然ガス鉱床の多くは遠隔地に存在しており、地球上のその領域へのアクセスは難しい。地形および地理的要因が、これらの領域から天然ガスを確実かつ経済的に採掘することを極めて難しくしている。パイプラインおよび陸上輸送の使用を評価し、場合によってはそれを試みて、不経済であることが分かった。興味深いことに、地球の遠隔地にある天然ガス埋蔵量の大部分は、海および海に即座にアクセスできる他の大水域に比較的極めて近接して位置している。従って、天然ガスを遠隔地から海上輸送することが明らかな解決法であるように思われる。天然ガスの海上輸送に関する問題は、主として経済面にある。外航船は、非常に大きな重量を積載して運ぶことができ、輸送される総重量すなわち製品の重量＋製品を輸送するコンテナ容器の重量に基づいて計算される船での輸送費はこれを反映している。製品の正味重量が、運送用コンテナの風袋重量に比べて小さい場合、製品の単位質量当たりの輸送費は高額となる。これは、格納される流体の重量に比べて極めて重いボンベに入れて慣習的に輸送される圧縮流体の輸送に特に当てはまる。この問題は、ＩＩＩ種およびＩＶ種圧力容器の出現によっていくらか改善されている。ＩＩＩ種圧力容器は、フィラメント複合材被覆が巻き付けられた比較的薄い金属製ライナーからなり、それにより、総容器重量をかなり抑えながらも鋼製容器の強度を有する容器が得られる。ＩＶ種圧力容器は、同様に複合材フィラメント材料が巻き付けられたポリマー製ライナーを含む。ＩＶ種圧力容器は、現在承認されている全ての圧力容器の中で最も軽い。これらの容器を非常に大型にする傾向に加えて（すなわち、長さが１８メートルで直径が２．５〜３．０メートルの円筒状容器が現在製造されており、長さが３０メートル以上で直径が６メートル以上の容器が想定される）、ＩＩＩ種およびＩＶ種容器を使用することにより、圧縮流体の海上輸送の経済面を最適化する大きな前進が得られる。
【０００３】
全ての圧力容器は、流体を容器の内外に充填および排出するために、容器を外部用具に接続するための「ボス」と呼ばれる少なくとも１つの端部嵌合部を必要とする。現在使用されているボスは、ステンレス鋼、ニッケル合金、アルミニウムなどの金属製である。残念なことに、特に大型の圧力容器に関して、ボスは極めて重く、ＩＩＩ種もしくはＩＶ種圧力容器の重量の７０％もの多くを構成していると推定されている。さらに、大型の金属製ボスは製造が難しく、高価になる傾向があり、多くの場合、＄１００，０００以上もコストがかかる。これらの要因は、経済面に対し、また、それにより圧縮流体の海上輸送の生き残りに対して大きな悪影響を有する。
【０００４】
圧縮流体の輸送のために、圧力容器、特にそれらの効果が最も有利に働くＩＩＩ種およびＩＶ種圧力容器用のより軽量かつ安価なボスが必要とされている。本発明はそのようなボスを提供する。
【発明の概要】
【０００５】
従って、一態様では、本発明は、一体成形の複合材製ボスを備えた圧力容器に関する。
【０００６】
本発明の一態様では、一体成形の複合材製ボスは、近位端、遠位端、外面および内面を有する中空の細長い円筒体を含み、上記内面は、細長い円筒体の中空部分の直径を画定している。
【０００７】
円筒体の外面の一部は、圧力容器の円形開口部を画定する圧力容器の壁の厚さに隣接していてもよい。
【０００８】
円筒体の近位端は、近位端面において圧力容器の外側で終端していてもよい。
【０００９】
上記近位端面は、周囲に配置された複数のネジ穴を含んでいてもよい。
【００１０】
円筒体の遠位端は、圧力容器の内面に隣接しているフランジ表面と、圧力容器の円形開口部の直径よりも大きなフランジ径と、圧力容器に格納されている圧縮流体によって加えられる圧力に耐えるのに十分な、フランジ表面が円形開口部の直径と交わる点におけるフランジ厚とを有するフランジ内で終端していてもよい。
【００１１】
本発明の一態様では、その層がなければ圧縮流体に接触することになるボスの表面は、圧力容器の使用圧力下で圧縮流体に対して実質的に不浸透性である材料からなる層によって圧縮流体から分離されている。
【００１２】
本発明の一態様では、上記材料からなる層は、圧縮流体に対して実質的に不活性でもある。
【００１３】
本発明の一態様では、上記材料からなる層は、金属、セラミックまたはポリマーを含む。
【００１４】
本発明の一態様では、圧力容器の形状は、球体、扁球体、円環体、または１つまたは２つのドーム状端部を有する中空の細長い円筒体を含む。
【００１５】
本発明の一態様では、圧力容器は全体が、その中に格納されている圧縮流体によって加えられる圧力に耐えるのに十分な厚さの金属で作られている。
【００１６】
本発明の一態様では、１つまたは２つのドーム状端部を有する中空の円筒体は、ポリマー複合材がフープ状に巻き付けられた薄い金属製ライナーを含み、１つまたは２つのドーム状端部は、圧力容器に格納されている圧縮流体によって加えられる圧力に耐えるのに十分な厚さで、円筒状ライナーの金属と同じであっても異なってもよい金属を含む。
【００１７】
本発明の一態様では、中空の円筒体および１つまたは２つのドーム状端部は薄い金属製ライナーを含み、ここでは、中空の円筒体は、ポリマー複合材でフープ状に巻き付けられており、上記円筒状およびドーム状端部は、フープ状被覆のポリマー複合材と同じであっても異なってもよいポリマー複合材でアイソテンソイド状に巻き付けられている。
【００１８】
本発明の一態様では、中空の円筒体および１つまたは２つのドーム状端部は、フープ状、アイソテンソイド状またはフープ状およびアイソテンソイド状の組み合わせでポリマー複合材が巻き付けられたポリマー製ライナーを含む。
【００１９】
本発明の一態様では、圧力容器は、その層がなければボス表面が被覆表面に直接接触することになる位置において、ボスの表面とポリマー複合材被覆の表面との間に配置された剪断層をさらに含む。
【００２０】
本発明の一態様では、フランジ径は、１つまたは２つのドーム状端部の輪郭内の少なくとも変曲点まで延在している。
【００２１】
本発明の一態様では、ポリマー複合材は、熱硬化性ポリマーマトリックスを含む。
【００２２】
本発明の一態様では、熱硬化性ポリマーマトリックスは、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００２３】
本発明の一態様では、熱硬化性ポリマーマトリックスは、少なくとも９２％純粋なジシクロペンタジエンを含むプレポリマー配合物で形成されている。
【００２４】
本発明の一態様では、ポリマー複合材は、繊維材料を含む。
【００２５】
本発明の一態様では、繊維材料は、金属繊維、セラミック繊維、天然繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維およびそれらの組み合わせからなる群から選択される。
【００２６】
本発明の一態様では、繊維材料は、ガラス繊維および炭素繊維からなる群から選択される。
【００２７】
本発明の一態様では、圧力容器は、ボスの近位端面にあるネジ穴に螺合するネジ山のある外面と、外部管継手装置のネジに螺合するように寸法決めされたネジ山のある内面とを有する金属製インサートをさらに含む。
【００２８】
本発明の一態様では、圧縮流体は、圧縮された天然ガスを含む。
【００２９】
本発明の一態様では、圧縮された天然ガスは、圧縮された生の天然ガスを含む。
【００３０】
添付の図は、単に例示のために提供されており、本発明の範囲を限定するものではなく、決してそのように解釈されるべきではない。
【図面の簡単な説明】
【００３１】
【図１】各種圧力容器の等角投影図である。これらの容器は、本発明の複合材製ボスが挿入される開口部と共に示されている。
【図１Ａ】球状の圧力容器を示す。
【図１Ｂ】「ほぼ球状」ともいわれる扁球状の圧力容器を示す。
【図１Ｃ】円環状の圧力容器を示す。
【図１Ｄ】円筒状中央部および１つのドーム状端部を有する圧力容器を示す。
【図１Ｅ】円筒状中央部および２つのドーム状端部を有する圧力容器を示す。
【図２】円筒状中央部および２つのドーム状端部を有する圧力容器の概略図である。
【図３】本発明の複合材製ボスを示す。
【図４】圧力容器ライナーに接続された本発明の複合材製ボスを示す。
【図５】変曲点の生成を示す、フィラメント複合材が巻き付けられた圧力容器ライナーを示す。
【図６】その層がなければ２つの構造体の表面が直接接触することになる、複合材外被覆とボスとの間に挿入された剪断層を有する圧力容器を示す。
【発明を実施するための形態】
【００３２】
なお、本明細書および添付の特許請求の範囲に関して、複数形を含むことを意図していないことが明示的に述べられていないか文脈から疑う余地なく明らかでない限り、単数形でなされている本発明の任意の態様についての言及は複数形を含み、かつその逆も同様である。例えば、「極開口部」についての言及は、単一の極開口部または２つの極開口部に関するものであると解釈されるものとする。同様に、「ドーム部」についての言及は、１つのドーム部ならびに２つのドーム部を指していると解釈されるものとする。
【００３３】
限定されるものではないが、本明細書で使用される、ほぼ、約、およそ、実質的に、本質的になどの近似値に関する用語はいずれも、近似値に関する用語によって修飾された単語や語句が、厳密に記載されているものである必要はなく、その記載とはある程度異なり得ることを意味している。記載が異なり得る程度は、どの程度の大きさの変更をなすことができ、かつ、そのような変更が、修正されたものが近似値に関する用語によって修飾されていない単語や語句の性質、特性および能力をなお有するものとして当業者を認識させるか否かによって決まる。一般に、上記記載を念頭においた場合、近似値に関する単語によって修飾されている本明細書中の数値は、特に別途明示的に定められていない限り、定められた値から±１０％で変動することができる。
【００３４】
「近位」および「遠位」という用語は、単に構造体の両側を指し、本発明のボスを容器ライナーに対して方向付ける方法など、ある対象物を別の対象物に対して方向付ける方法として使用される。一般に、どちらの端部を近位として定め、どちらを遠位として定めるかは、文脈が明らかに他の意味を表していない限り、純粋に恣意的なものである。
【００３５】
本明細書で使用される「隣接する」とは、隣接して直接接触する２つの表面または、限定されるものではないが、剪断層などの別の材料からなる介在層がなければ直接接触する２つの表面を指す。
【００３６】
本明細書で使用される「不浸透性」または「不透水性」とは、流体が第１の物質で形成された表面に著しい程度に浸透するのを実質的に不可能にする物質の性質を指す。
【００３７】
本明細書で使用される「不活性」とは、その物質で形成された表面を、その表面と接触し得る流体の任意の成分に対して化学的に反応させない物質の性質を指す。
【００３８】
本明細書で使用される「好ましい」「好ましくは」または「より好ましい」などの用語は、本特許出願の出願時に存在していた好ましさを指す。
【００３９】
本明細書で使用される「流体」とは、気体、液体または気体と液体との混合物を指す。例えば、限定されるものではないが、地中から採掘され、処理センターに輸送される天然ガスは、多くの場合、液体の夾雑物を含む気体混合物である。そのような混合物は、本発明の目的のための流体を構成する。
【００４０】
本明細書で使用される「被覆（ｗｒａｐ）」または「外被覆（ｏｖｅｒｗｒａｐ）」とは、フィラメント材料を構造体の周りに巻き付けることを指し、その構造体は、限定されるものではないが、図１に示すような、円筒状、ジオデシックドーム状（ｇｅｏｄｅｓｉｃ）、円環状、球状、扁球状などであってもよい。フィラメント材料を乾燥状態で構造体の周りに巻き付けてそのまま放置するか、その後にポリマーマトリックスを含浸させてその中に埋め込んでもよい。あるいは、構造体上に巻き付ける前にフィラメント材料にポリマーマトリックスを含浸させてもよく、この場合も、フィラメント材料は過剰なマトリックス材料内に埋め込まれることになる。
【００４１】
本明細書で使用される「ポリマー複合材」は、当業者によって理解される意味を有する。簡単に言えば、「ポリマー複合材」とは、ポリマーマトリックス材料を含浸させたか、ポリマーマトリックスで覆われたか、ポリマーマトリックスを含浸させ、かつポリマーマトリックスで覆われた繊維材料またはフィラメント材料を指す。
【００４２】
本明細書で使用される「ボス」も同様に、当業者によって理解されるような装置を意味する。簡単に言えば、「ボス」は、圧力容器と、圧力容器の内外に流体を充填または排出するための外部配管とを相互接続するために使用される装置である。
【００４３】
圧縮天然ガス（ＣＮＧ）などの圧縮流体の輸送のための圧力容器は、現在、４つの監督官庁承認クラスを構成しており、それらは全て、１つまたは２つのドーム状端部を有する円筒状である。
【００４４】
Ｉ種。通常はアルミニウム製または鋼製である全ての金属製の構造体を含む。この種の容器は安価であるが、他のクラスの容器に比べて非常に重い。Ｉ種圧力容器は現在、圧縮流体を船で輸送するために使用される容器の大部分を構成しているが、それらの海上輸送での使用は、非常に厳しい経済的制限を受けている。
【００４５】
ＩＩ種。円筒状部分のみが複合材被覆で補強されている、標準的な厚さの金属製ドーム状端部を有するより細い金属製円筒状中央部を含む。複合材被覆は一般に、ポリマーマトリックスを含浸させたガラスもしくは炭素フィラメントを構成する。複合材は通常、容器の中央の周りに「フープ巻き」されている。容器の片側または両側にあるドーム部は、複合材で巻き付けられていない。ＩＩ種圧力容器では、金属製ライナーは、約５０％の応力に耐え、複合材は、格納されている圧縮流体の内圧により生じる約５０％の応力に耐える。ＩＩ種容器は、Ｉ種容器よりも軽いが、より高価である。
【００４６】
ＩＩＩ種。全体構造のための薄い金属製ライナーを含み、上記ライナーは、容器全体の周りでフィラメント複合材被覆により補強されている。ＩＩＩ種容器内の応力は、複合材被覆のフィラメント材料に対して実質的に全体的に移動するため、上記ライナーは、その応力のごく一部のみに耐えれば十分である。ＩＩＩ種容器は、Ｉ種もしくはＩＩ種容器よりも非常に軽いが、実質的により高価である。
【００４７】
ＩＶ種。フィラメント複合材が完全に巻き付けられた本質的に気密なポリマー製ライナーを含む。複合材被覆により、容器の全体的強度が得られる。ＩＶ種容器は、４つの承認済クラスの圧力容器の中で極めて最も軽いが、最も高価でもある。
【００４８】
本発明の一体成形の複合材製ボスは、有利なことに、任意の種類の圧力容器と共に使用される。このようなボスは、例えば、Ｉ種またはＩＩ種圧力容器の重量でさえ劇的に減少させ、そのような用途も本発明の範囲内である。
【００４９】
但し、恐らく最も有利なのは、本発明のボスをＩＩＩ種もしくはＩＶ種圧力容器のいずれかと共に使用することであり、その使用により、容器の重量をさらにより劇的に減少させ、その結果、格納されている圧縮流体の圧力容器の風袋重量に対する比を大きく上昇させる共に、容器の単位重量当たりの格納されている流体の値を同時に上昇させる。当然ながら、本発明の一体成形の複合材製ボスを、まだ規定されていない種類の圧力容器と共に使用することも本発明の範囲内である。
【００５０】
上述のように、ＩＩ種、ＩＩＩ種およびＩＶ種圧力容器は、容器に格納されている圧縮流体によって加えられる圧力に耐えるために必要な強度を与える複合材被覆を必要とする。ＩＩ種圧力容器では、その被覆は比較的容易であり、当業者によって「フープ巻き」と呼ばれ、それについては本明細書のどこかに記載されており、当業者には非常によく知られている。一方、ＩＩＩ種およびＩＶ種圧力容器では、必要な強度を有する容器を製造するために、フープ巻きに加えて、場合によりフープ巻きの代わりに、「アイソテンソイド巻き」と呼ばれる方法で容器を巻き付ける必要があり、これについても同様に当該技術分野で知られており、本明細書のどこかに記載されている。
【００５１】
容器全体が複合材で巻き付けられている場合、下に位置する金属もしくはポリマー構造体は、慣習的に「ライナー」と呼ばれ、ライナーは、複合材被覆が巻き付けられる表面および格納されている圧縮流体が直接接触する表面を提供する。
【００５２】
本開示の目的のために、２つのドーム状端部を有する円筒状中央部を形成する圧力容器ライナー（以後、簡潔にするために、そのような容器を単に「円筒状圧力容器と呼ぶ）、およびドーム状端部のうちの１つの極開口部に嵌められる本発明のボスについてのみ詳細に記載する。但し、本発明のボスは、球状、扁球状（ほぼ球状）または円環状圧力容器にも等しく適用可能である。
【００５３】
ボスをこれらの別の容器構造のいずれかに嵌めた後に、必要であれば複合材の巻き付けを行って圧力容器の製造を完成させるための標準的な技術は、当業者によく知られている。
【００５４】
円筒状圧力容器ライナー／ボス組立体が得られたら、全く些細な行為ではないが、端部ドーム部を含むライナーに、フィラメント材料およびポリマーマトリックスを含む複合材を設計して巻き付けるための十分に確立されている手順を行い、最終的に完全に複合材が巻き付けられた圧力容器を得る。簡単に言えば、圧力容器ライナーの円筒状部分の所与の直径、所与の極開口部の直径、所与のドーム部形状および所与のフィラメント幅のために、限定されるものではないが、ネッティング分析(netting analysis)、有限要素解析およびそれらの組み合わせなどの公知のアルゴリズムを用いて、巻き付けパターンを容易に決定することができる。これらの数式を用いることにより、容器のアイソテンソイド巻きが得られる巻き付けパターンを設計することができる。
【００５５】
「アイソテンソイド」という用語は、被覆の各フィラメントがその経路の全ての点において一定の圧力を受けることを特徴とする完全に巻き付けられた容器の性質を指す。これは現在、複合材が巻き付けられる圧力容器にとって最適な設計であるとみなされているが、それは、この構成では、応力がポリマーマトリックスまたはライナーにほとんど加えられることなく、圧縮流体によって容器に加えられる実質的に全ての応力が複合材のフィラメントによって吸収されるからである。
【００５６】
ドーム部形状は異なってもよく、その形状としては、２：１の楕円状、３：１の楕円状およびジオデシックドーム状が挙げられるが、これらに限定されない。「２：１」および「３：１」という特性は、楕円の長径の短径に対する比を指す。現在好ましいのはジオデシックドーム状であるが、それは、各極開口部の直径、各円筒状部分の直径および各フィラメント幅のための数値解法に適した回転面を構成するからである。次いで、この数値解法により、圧力容器の直径から極開口部に向かってドーム部の曲率を連続的にプロットすることができる。
【００５７】
次いで、曲率を認識することにより、上記アルゴリズムを用いて、容器に対して最大の強度すなわちアイソテンソイド状フィラメント被覆を設計および適用ことができる。
【００５８】
そのような圧力容器は、最も大きな圧力荷重と最も軽い総重量との最適な組み合わせを示す。
【００５９】
円筒状圧力容器ライナーの等角投影図が図１Ｅに示されている。圧力容器ライナー１は、円筒状部分１０、ドーム部２０および３０ならびにドーム部２０内の極開口部４０からなる。ドーム部３０は、ドーム部２０に示されているものと同様の極開口部を有していても有していなくてもよい。「極開口部」とは、各端部に１つずつ２つの極開口部を有する円筒状圧力容器ライナーの概略図である図２に示すように、その周囲の長さが容器１の中心線１５０から半径方向に等距離である通常は円形状のドーム部内の穴を指す。極開口部は、ドーム部が首部のための肩部を形成するように、ドーム部に一体化されている首部として形成されている。首部のうちの一方は、他方よりも大きくても同じ大きさであってもよい。図示のとおり、上側首部は通常、典型的に点検のためのものであるため幅がより広い首部であり、下側首部は通常、流体を充填および排出するためのものである。
【００６０】
本発明の複合材製ボスを１つまたは２つの極開口部に嵌め、ライナーにフィラメント複合材を巻き付け、次いで、圧縮流体を容器の内外に供給および排出するために、当業者によく知られているさらなる金物をボスに接続する。
【００６１】
圧力容器ライナーのより詳細な概略図が図２に示されている。先に述べたように、比較的高度な設計数学および実装機械を構成する複合材外被覆は、圧力容器設計および製造技術分野の当業者によく知られており、これらの公知の技術はいずれも本発明の複合材製ボスを含む圧力容器ライナーに適用することができる。従って、複合材の巻き付けの態様が本発明の要素に関連している場合を除き（関連している場合は、それらについて十分に述べる）、複合材容器被覆の設計および実装についてさらに述べることはしない。
【００６２】
図２に示す圧力容器１００は、長さ１１２、外面１１５、内面１２０、厚さ１２５、ドーム部１３０および１３５ならびに極開口部１４０および１４５を有する円筒状中央部１１０からなる。
【００６３】
先に述べたように、本発明の圧力容器が、ドーム部１３０および１３５のうちの一方のみに極開口部を含み得ることも可能であり、それも本発明の範囲内である。
【００６４】
図示されているドーム部は、肩部を通って首部まで円筒体と一体化するように丸みを帯びている。ドーム部は、一般に半球状などの他の湾曲形状を取ることもできる。なお、特にそのような半球状の場合、円筒状部分１１０の長さ１１２がゼロに近づくにつれて、実質的に球状もしくは扁球状圧力容器が得られる。これは単に、本発明の複合材製ボスが、円筒状圧力容器に対するのと同様に、球状もしくは扁球状圧力容器に等しく適しているという先の記載を補強するものである。
【００６５】
図３は、一般に半球状のドーム部の極開口部に嵌め込まれるように成形された本発明の一体成形の構造体を含むボスを示す。本ボスは、外面２０５、内面２１０、貫通穴２１５、および当該技術分野において「翼」とも呼ばれるフランジ２２０を有する管状中央部２００を含む。
【００６６】
説明のために、ボスのフランジ端部をその遠位端と見なし、他端を当然ながらその近位端とみなす。
【００６７】
ネジ穴２３５は、近位端面２３０の周りに半径方向に配置されている。これらのネジ穴を、ボスをフランジ部品に接続するために直接使用してもよく、次いで、これを使用して、容器を、流体を容器の内外に充填および排出するための外部ラインに接続する。
【００６８】
現在好ましい変形形態では、ネジ穴２３５は、意図した留め具と共に使用するのに必要な直径よりも大きな直径を有する螺合面をなす。これらの過剰に大きい穴の中に、雄ネジ２４２を有する金属製インサート２４０がねじ込まれる。上記インサートは雌ネジ山２４５も含み、雌ネジ山２４５は、圧力容器を、流体を充填および排出するための外部システムに取り付けるために使用される全ての装置に接続するために正確に寸法決めされている。簡潔にし、かつ明確にするために、４つの穴２３５のみが図に示されている。当然ながら、実質的により多くの穴、場合により２０個を超える穴を近位面２３０の周りに等間隔に配置してもよい。
【００６９】
図４は、極開口部３０７に挿入される一体成形の複合材製ボス３０５を有する圧力容器ライナー３００の端部を示す。図から分かるように、管状中央部３１５の外面３１０の一部は、ライナー３００の表面３１８に隣接しており、ここでは、極開口部３１０は、ライナーの厚さによって画定されている。また、フランジ３３５の表面３３０は、ライナー３００の内面３１９に隣接しており、ここでは、表面３２０は、ドーム部３４０の輪郭に沿っている。ボス３０５は、近位端３５０から遠位端３５５まで延在する内腔３４５を有する。ボス３０５は、上に記載したように、図３に示すネジ山のある金属製インサートを装着し得るネジ穴３６０も有する。
【００７０】
圧力容器ライナーのドーム部は、輪郭のかなり広い範囲を有していてもよい。但し、ほとんどの場合、その輪郭は、２：１の楕円状、３：１の楕円状またはジオデシック状を含む。最も一般的であって現在好ましいのはジオデシックドーム状である。ジオデシックドーム状は、先に述べたネッティングを用いる分析および有限要素解析に供して最適なフィラメント巻き付けパターンを決定し、極開口部を含むドーム部を含む圧力容器全体にアイソテンソイド状被覆を容易に形成することができる。これは、本発明のボスのフランジ径を当然ながら極開口部の直径よりも大きくしなければならないが、それがあまり知られていない機能を果たすという点で、ボスの設計にとって重要である。すなわち、上記パラメータを定義すると、使用されるフィラメントの寸法が決定され、巻き付けパターンが確立され、解析数学により、アイソテンソイド構成を維持するために、巻き付けられるフィラメントが極開口部の外周に「積み重なる」傾向があることが決定される。これにより、巻き付けられたドーム部の曲率に変曲点が生じる。変曲点は、経線の曲率半径がフィラメント巻きの積み重ねにより正負符号を変更する点である。これは、図５に示されており、ここでは、フィラメント巻き４００は、複合材製ボス４２０が挿入される極開口部４１０の外周で積み重ねられている状態で示されており、巻き付けが極開口部から遠ざかると巻き付けが広がっていき、すなわち積み重ねられなくなり、その結果、巻き付けられたドーム部の曲率が再びドーム部自体の曲率に近づく。
【００７１】
変曲点は一般に図５の４３０の領域で生じるように示されているが、正確な点すなわち曲線方程式の二次導関数がゼロになる点は、数学的に正確に決定することができる。
【００７２】
変曲点における応力による圧力容器の潜在的な損壊を回避するために、フランジ４４５の直径４４０は、少なくとも図５に示す変曲点に到達するように設計される。このように、変曲点の影響は有効に排除され、変曲点で生じる応力はフランジ４４５によって吸収される。
【００７３】
ポリマー製ライナーにも適用可能であるが、特に金属製ライナーに関しては、フランジ４４５をただ巻き付けられたドーム部の変曲点に到達させるのではなく、フランジ径を変曲点を超えて２〜５枚のライナー厚まで延在させると、容器全体をさらに丈夫にし得ることが判明した。
【００７４】
本発明の複合材製ボスの設計において考慮すべき別の重要な因子は、図５の剪断力点４７５におけるボスの厚さ４７０である。剪断力点４７５は、フランジが極開口部の縁部と交わる点である。この縁部を超えると、すなわち、圧力容器の中心線にさらに向かうと、複合材被覆が極開口部で終端しているため、ボスの厚さのみが格納されている流体によって加えられる応力の実質的に全てを吸収しなければならない。剪断力点における正確な厚さは、圧力容器の目的とする最大使用圧力によって決まる。
【００７５】
ボスを製造するための複合材の最大使用圧力および機械的性質を決定したら、機械工学設計計算を比較的容易に適用することにより、剪断力点におけるボスの適当な厚さを容易に決定することができる。
【００７６】
なお、本開示には、複合材の実際の厚さまたは巻き付け量は、明確に記載されていない。その理由は、圧力容器の様々な部分の厚さおよび巻き付け量は、主に容器の使用圧力に依存しているからである。上記圧力は、当然ながら予め定められており、それを超えると圧力容器の損壊が生じる可能性がある。
【００７７】
容器の最大使用圧力を確立し、かつ、金属、ポリマー、セラミック、複合材または他の材料のいずれであるかに関わらず、容器を製造するために使用される材料の物理的性質を定めたら、工学原理を容易に適用して、被覆の必要な厚さおよび量を決定する。
【００７８】
最大使用圧力は大幅に変動し得るため、本発明の目的では、そのような具体的な寸法を明確に記載する必要はない。
【００７９】
本発明の複合材製ボスは、複合材にさらなる強度を付与する繊維材料を含有するポリマーマトリックスを含む。ポリマーマトリックスは、本発明の圧力容器において見られるような高圧環境での使用にふさわしい特性を有することが知られているか認められている任意のポリマーであってもよい。
【００８０】
熱可塑性ポリマー、熱可塑性エラストマー、熱硬化性樹脂およびそれらの組み合わせを使用することができるが、現在好ましいのは、他の種類のポリマーよりも著しく良好な機械的性質、化学抵抗、熱安定性および全体的耐久性を示すことができる熱硬化性ポリマーである。
【００８１】
大部分の熱硬化性プラスチックまたは熱硬化性樹脂の特定の利点は、それらの前駆体モノマーまたはプレポリマーが、周囲圧力および温度条件下で比較的低い粘性を有する傾向があり、よって、繊維およびフィラメントの中にかなり容易に導入するかそれらと組み合わせることができる点にある。
【００８２】
別の利点は、熱硬化性ポリマーは通常、室温であってもよい繊維／フィラメントと組み合わせる際の温度と等温すなわち同じ温度で化学的に硬化させることができる点にある。
【００８３】
好適な熱硬化性樹脂としては、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド、ジシクロペンタジエン樹脂およびそれらの組み合わせが挙げられるが、これらに限定されない。
【００８４】
現在好ましいのは、ジシクロペンタジエン樹脂、特にＲＯＭＰ合成されたシクロペンタジエン樹脂である。
【００８５】
また、ボスの製造のために使用されるプレポリマー配合物中のジシクロペンタジエンが少なくとも９２％、現在好ましくは少なくとも９８％の純度を有することが現在好ましい。
【００８６】
本明細書で使用される「プレポリマー配合物」とは、１種以上の反応性エチレンモノマーを含む少なくとも９２％純粋なジシクロペンタジエンと、重合開始剤または硬化剤と、任意の他の望ましい硬化前添加剤との混合物を指す。
【００８７】
一般に、任意の種類の繊維もしくはフィラメント材料を使用して、本発明のポリマー複合材を調製してもよい。そのような材料としては、天然のもの（絹、麻、亜麻など）、金属、セラミック、玄武岩および合成ポリマーの繊維およびフィラメントが挙げられるが、これらに限定されない。
【００８８】
現在好ましい材料としては、繊維ガラスとして一般に知られているガラス繊維、炭素繊維、ほとんどの場合、ケブラー（登録商標）という商品名で通用するアラミド繊維ならびにＳｐｅｃｔｒａ（登録商標）（Ｈｏｎｅｙｗｅｌｌ社）およびＤｙｎｅｅｖａ（登録商標）(Royal DSM社)などの超高分子量ポリエチレンが挙げられる。
【００８９】
圧力容器ライナーは、材料の単層また複数の層を含んでいてもよい。例えば、限定されるものではないが、容器ライナーシェルは、限定されるものではないが、ステンレス、鋼、亜鉛、銅、スズ、アルミニウムならびにそれらの組み合わせおよび合金などの金属の単層を含んでいてもよく、この場合、このライナーはＩＩＩ種圧力容器となる。
【００９０】
あるいは、上記ライナーは、ポリマーの単層または複数の層を含んでいてもよく、ここでは、各層は、互いの層と同じであっても異なっていてもよく、これはＩＶ種圧力容器となる。
【００９１】
上記ライナーは、さらにまたは代わりとして、格納されているガスと接触するその内面に、格納されている流体に対する容器の不浸透性、不透水性または不浸透性および不透水性の両方あるいは不貫通性を助けるための非常に薄い金属層を有するポリマー層を含む。この金属層はライナーの構造的特徴を構成するには薄すぎるため、これもなおＩＶ種圧力容器となる。
【００９２】
本明細書中の開示内容を用いて、本明細書中のボスの寸法、特に、フランジ径および剪断力点におけるその厚さを決定したら、当該技術分野において知られている任意の方法を用いて、ボス自体を製造することができる。例えば、ボスは、硬化された複合材の固体片を機械加工して製造することができる。あるいは、流動性プレポリマー配合物および、限定されるものではないが、圧縮成形、反応射出成形（ＲＩＭ）または樹脂トランスファー成形（ＲＴＭ）（それらのそれぞれが当業者によく知られているため、さらなる説明は必要でない）などの技術を用いて、ボスを成形することができる。
【００９３】
複合材は一般に、ある程度は流体、特に圧力下の流体に対して浸透性であるため、圧力容器に格納されている流体に対して不浸透性である材料からなる層を本発明の複合材製ボスの表面に巻き付けることが望ましい。
【００９４】
同時に、特に、二酸化炭素および硫化水素などの物質を含み得る生の天然ガスが水と接触して酸を形成する場合のように流体が腐食性を有する場合、加圧流体に対して不活性でもある材料を選択することも望ましい。
【００９５】
上記材料からなる層は、限定されるものではないが、金属被覆、無電解もしくは電解析出させた金属薄層、ボスの製造のためのマトリックスポリマーとして使用された同じポリマーからなる層、または不浸透性および不活性に関する必要な特性を有する別のポリマーからなる層を構成してもよい。
【００９６】
図６は、ボスの表面５５０に対して不浸透性／不活性な層５４０を有する複合材製ボス５１０を備えた圧力容器５００を示す。上記ボスは、その層がなければ圧力容器５００に格納されている流体と接触することなる。
【００９７】
一般に、当業者であれば、過度な実験をすることなく複合材製ボスに用いるのに適当な材料を選択することができ、全てのそのような材料が本発明の範囲内である。
【００９８】
本発明の複合材製ボスおよび圧力容器の複合材外被覆が、異なる速度および異なる程度に膨張および収縮する異なる材料で作られている場合、材料の界面に、材料が異なる速度および異なる程度で移動する際に生じる応力を吸収するための「剪断層」を含める必要があるかもしれない。剪断層とは単に界面材料を指す。
【００９９】
剪断層は一般に、分離された複合材外被覆表面の界面に、ボスの表面によって必然的に決まる形状を有する材料からなる薄層を構成する。
【０１００】
望ましい界面材料は、良好なエラストマー特性を有する。
【０１０１】
望ましい界面材料は、その一部が複合材製ボス材料の移動に応答して動き、かつその別の部分が外被覆材料の移動に応答して動く際に生じる潜在的に大きな内部応力に耐えることができる。
【０１０２】
剪断層は一般に、無数のゴムおよび合成エラストマーのうちのいずれかを含むことができる。特定の剪断層材料の選択は、分離された材料の特性などのいくつかの要因によって決まる。本明細書中の開示内容に基づく適当な剪断層材料の選択は、当業者の能力の範囲に十分含まれる。
【０１０３】
多くの場合、本発明の複合材製ボスに、不浸透性および不透水性を与えるための剪断層として使用される同じ材料を使用することができる。
【０１０４】
当業者であれば、過度な実験をすることなく、本明細書中の開示内容に基づいて、これらの目的のそれぞれにとって適当な材料を選択することができるであろう。
【０１０５】
剪断層５３０によって分離された複合材製ボス５１０および複合材外被覆５００を有する圧力容器の例が、図６に示されている。
【０１０６】
本発明のボスは、いくつかの方法で容器ライナーに接続することができる。容器ライナーがポリマー製である場合、極開口部を有するドーム部を含む完全なライナーをマンドレル上に成形することができる。成形したら、ポリマーがなお柔軟であるほど十分に熱い状態であるか再加熱するとすぐに再び柔軟状態に達することができるライナーを、裾の広いフランジがボスの遠位端を通り抜けることができる程十分に、極開口部において機械的に広げることができる。ボスを適所に配置した状態で、極開口部ライナーをその最初の寸法に戻すことができ、次いで、容器ライナー全体を冷却してボスを適所に配置することができる。その結果が図４に示されており、ここでは、ボス３０５の外面３１８の一部が、極開口部３０５の直径において、ライナー３００の厚さ３１８に隣接していることが分かる。
【０１０７】
本実施形態では、複合材製ボスは、圧力容器に格納されている気体および／または液体のあらゆる材料と接触する。
【０１０８】
別の実施形態では、ボス自体をマンドレルに取り付けることができ、この場合、ボスは、容器ライナーを形成するために使用される鋳型の一部となる。次いで、容器ライナーを、ボスを含む鋳型全体の上で成形する。上記のとおり、複合材製ボスは、圧力容器に格納されているあらゆるものと直接接触する。
【０１０９】
ＩＩＩ種容器を意図している場合、金属板を曲げて接合して圧力容器を形成する際に、ボスを極開口部内に嵌め込んでもよい。
【０１１０】
本発明の複合材製ボスをライナーと接続する他の方法を当業者であれば想到し得るが、そのような全ての方法が本発明の範囲内である。
【０１１１】
上記技術のうちの１つを用いて、容器ライナーを形成し、かつボスを適所に配置したら、ライナーにフィラメント複合材を巻き付けて、完全な圧力容器を製造することができる。
【０１１２】
本発明の複合材製ボスを含む完全に形成されたＩＩＩ種もしくはＩＶ種圧力容器は、本発明の範囲内である。
【０１１３】
金属、セラミックまたはポリマーのいずれであるかに関わらず、圧力容器または存在すれば圧力容器ライナーを、格納されている圧縮流体に対して不透水性または不浸透性であり、かつそれに対して化学的に不活性でもあるように選択する限り、本発明のボスを含む圧力容器を使用して、そのような輸送に適した任意の種類の流体を入れて輸送することができる。
【０１１４】
複合材製ボスを含む本発明の圧力容器の現在好ましい用途は、多くの場合「圧縮天然ガス」または単に「ＣＮＧ」と呼ばれる天然ガスの格納および輸送である。
【０１１５】
ＣＮＧを精製されたガスおよび「生ガス」として本発明の容器に入れて輸送してもよい。生ガスとは、井戸から直接に未処理の状態で届く天然ガスを指す。ＣＮＧは、当然ながら、天然ガス（メタン）それ自体を含有するが、コンデンセート、天然ガソリンおよび液化石油ガスなどの液体も含むことがある。窒素、二酸化炭素、硫化水素およびヘリウムなどの他のガスが気体状態または水に溶解した状態のいずれかとして存在し得るため、水も存在することがある。これらは、それら自体が反応性であるものもあれば、水と溶解されると酸性環境を生じる二酸化炭素および硫化水素のように、水に溶解されると反応性になるものもある。
【０１１６】
現在好ましいライナー用ポリマーすなわちジシクロペンタジエンは、上記物質および生ガスを構成し得る他の物質に対する化学抵抗に関して優れた性質を有する。
【０１１７】
高密度ポリエチレンも、生ガスと一緒にしても良好に機能する。
【０１１８】
生ガス成分に対して不浸透性である他のライナー材料は、本明細書中の開示内容に基づいて容易に識別可能であり、任意の種類の容器または容器ライナー組成物と共に本発明の複合材製ボスを有する圧力容器は、本発明の範囲内である。
【０１１９】
本明細書に記載されている圧力容器は、生の天然ガス、例えば圧縮された場合は生のＣＮＧすなわちＲＣＮＧなどの掘削井戸(bore well)から直接の生ガス、Ｈ２もしくはＣＯ２または処理された天然ガス（メタン）、あるいは、例えば最大１４モル％のＣＯ２許容量、最大１，０００ｐｐｍのＨ２Ｓ許容量またはＨ２およびＣＯ２ガス不純物もしくは他の不純物または腐食種(corrosive species)を含む生もしくは部分処理された天然ガスなどの様々なガスを運ぶことができる。但し、好ましい用途はＣＮＧの輸送であり、ＣＮＧは、生のＣＮＧ、部分処理されたＣＮＧまたは最終使用者まで運ぶことができる規格、例えば商業用、工業用または住居用に処理されたクリーンなＣＮＧである。
【０１２０】
ＣＮＧは、可変比混合物中に様々な潜在的成分を含む可能性があり、それらの成分は気相であったり液相であったり、それら両方の混合物であったりする。それらの成分は典型的に、Ｃ２Ｈ６、Ｃ３Ｈ８、Ｃ４Ｈ１０、Ｃ５Ｈ１２、Ｃ６Ｈ１４、Ｃ７Ｈ１６、Ｃ８Ｈ１８、Ｃ９＋炭化水素、ＣＯ２およびＨ２Ｓ、潜在的に液体状態のトルエン、ディーゼルおよびオクタンならびに他の不純物／化学種のうちの１種以上を含む。
【０１２１】
本発明について単に例として上に記載してきた。本明細書に添付されている特許請求の範囲内で、本発明に対して詳細に修正をなすことができる。
【図１Ａ】
2015503070.tif 000003
【図１Ｂ】
2015503070.tif 000004
【図１Ｃ】
2015503070.tif 000005
【図１Ｄ】
2015503070.tif 000006
【図１Ｅ】
2015503070.tif 000007
【図２】
2015503070.tif 000008
【図３】
2015503070.tif 000009
【図４】
2015503070.tif 000010
【図５】
2015503070.tif 000011
【図６】
2015503070.tif 000012
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月3日(2014.12.3)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一体成形の複合材製ボスを備えた圧力容器。
【請求項２】
前記一体成形の複合材製ボスは、
近位端、遠位端、外面および内面を有する中空の細長い円筒体を含み、前記内面は、前記細長い円筒体の前記中空部分の直径を画定しており、ここでは、
前記円筒体の外面の一部は、前記圧力容器の円形開口部を画定する前記圧力容器の壁の厚さに隣接し、
前記円筒体の近位端は、近位端面において前記圧力容器の外側で終端し、前記近位端面は、周囲に配置された複数のネジ穴を含み、かつ
前記円筒体の遠位端は、前記圧力容器の内面に隣接するフランジ表面と、前記圧力容器の前記円形開口部の直径よりも大きなフランジ径と、前記圧力容器に格納されている圧縮流体によって加えられる圧力に耐えるのに十分な、前記フランジ表面が前記円形開口部の前記直径と交わる点におけるフランジ厚とを有するフランジ内で終端していることを特徴とする、
請求項１に記載の圧力容器。
【請求項３】
その層がなければ前記圧縮流体と接触することになる前記ボスの表面は、前記圧力容器の使用圧力下で前記圧縮流体に対して実質的に不浸透性である材料からなる層によって前記圧縮流体から分離されている、請求項２に記載の圧力容器。
【請求項４】
前記圧力容器の形状は、球体、扁球体、円環体あるいは１つまたは２つのドーム状端部を有する中空の細長い円筒体を含む、前記請求項のいずれか１項に記載の圧力容器。
【請求項５】
１つまたは２つのドーム状端部を有する前記中空の円筒体は、ポリマー複合材がフープ状に巻き付けられた薄い金属製ライナーを含み、前記１つまたは２つのドーム状端部は、前記圧力容器に格納されている前記圧縮流体によって加えられる圧力に耐えるのに十分な厚さで前記円筒体ライナーの金属と同じであっても異なっていてもよい金属を含む、請求項４に記載の圧力容器。
【請求項６】
前記中空の円筒体および前記１つまたは２つのドーム状端部は、薄い金属製ライナーを含み、
前記中空の円筒体は、ポリマー複合材でフープ状に巻き付けられており、前記円筒体およびドーム状端部は、前記フープ状被覆の前記ポリマー複合材とは同じであっても異なっていてもよいポリマー複合材でアイソテンソイド状に巻き付けられていることを特徴とする、
請求項４に記載の圧力容器。
【請求項７】
前記中空の円筒体および前記１つまたは２つのドーム状端部は、ポリマー複合材がフープ状、アイソテンソイド状またはフープ状およびアイソテンソイド状の組み合わせで巻き付けられたポリマー製ライナーを含む、請求項４に記載の圧力容器。
【請求項８】
その層がなければ前記ボスの表面が被覆表面と直接接触することになる位置に、前記ボスの表面と前記ポリマー複合材被覆の表面との間に配置された剪断層をさらに含む、請求項７に記載の圧力容器。
【請求項９】
請求項２および４に従属する場合、前記フランジ径が前記１つまたは２つのドーム状端部の輪郭内の少なくとも変曲点まで延在している、前記請求項のいずれかに記載の圧力容器。
【請求項１０】
請求項５〜８のうちの１つに従属している場合、前記ポリマー複合材は熱硬化性ポリマーマトリックスを含む、請求項２または９に記載の圧力容器。
【請求項１１】
前記熱硬化性ポリマーマトリックスは、エポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１０に記載の圧力容器。
【請求項１２】
前記熱硬化性ポリマーマトリックスは、少なくとも９２％純粋なジシクロペンタジエンを含むプレポリマー配合物で形成されている、請求項１１に記載の圧力容器。
【請求項１３】
前記ポリマー複合材は繊維材料を含む、請求項２、請求項１０、請求項１１または請求項１２に記載の圧力容器。
【請求項１４】
前記繊維材料は、金属繊維、セラミック繊維、天然繊維、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、超高分子量ポリエチレン繊維およびそれらの組み合わせからなる群から選択される、請求項１３に記載の圧力容器。
【国際調査報告】
2015503070.tif 000013
2015503070.tif 000014
2015503070.tif 000015