(57)【要約】  【課題】  圧力容器を強化繊維でブレイディング組成する際に、十分な最高充てん圧力や最小破裂圧力を満足する強度を備える組成構造のＦＲＰ製圧力容器を提供することである。【解決手段】  シリンダ部の両側にドーム部を備えて、前記ドーム部の中心部にそれぞれ口金を有する形状の圧力容器であって、前記シリンダ部と前記ドーム部とを、樹脂製ライナーの外側を共に強化繊維である、組角度が０°の軸方向繊維と所定の組角度で組成する周方向繊維とで連続的にブレイディング組成し被覆して強化繊維層を形成すると共に、前記周方向繊維の組角度θ°を下記の数式１を満足する組角度で組成する構成とした。【数１】2005337272.tif 000013ここで、Ｄはライナーの円筒部の径（ｍｍ）であり、ｎは組糸本数であり、Ｓは組糸のストランド面積（ｍｍ2）である。【選択図】    図１
2005337272.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
円筒形状のシリンダ部を有する樹脂製ライナーと該ライナーの外側を被覆する強化繊維層から構成されるＦＲＰ製圧力容器であって、
前記強化繊維層を、共に強化繊維である組角度が０°の軸方向繊維と、所定の組角度で組成する周方向繊維とで、前記シリンダ部の外周をブレイディング組成する際に、前記周方向繊維の組角度θ°を下記の数式１を満足する組角度としたことを特徴とするＦＲＰ製圧力容器。
【数１】
2005337272.tif 000012
ここで、Ｄはライナーの円筒部の径（ｍｍ）であり、ｎは組糸本数であり、Ｓは組糸のストランド面積（ｍｍ2）である。
【請求項２】
軸方向繊維と周方向繊維との繊維強度が同程度の場合は、前記軸方向繊維の繊維量を前記周方向繊維の繊維量の３倍程度とし、前記軸方向繊維の繊維強度が前記周方向繊維の繊維強度の３倍程度である場合は、前記軸方向繊維の繊維量と前記周方向繊維の繊維量とをほぼ同じとして、前記軸方向繊維と前記周方向繊維との強度の割合を３：１としたことを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰ製圧力容器。
【請求項３】
前記ライナーがシリンダ部の両側にドーム部を備える樽型形状であって、前記シリンダ部と前記ドーム部とを連続的にブレイディング組成すると共に、前記シリンダ部の組角度が７０°±５°の時に、前記ドーム部の周方向繊維の組角度を８５°±５°（８０〜９０°）としたことを特徴とする請求項１または２に記載のＦＲＰ製圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液化石油ガス(以下ＬＰＧという)などを圧縮した状態で収容する圧力容器に係り、特に強化繊維により心体となるライナーの外周をブレイディング組成して被覆したＦＲＰ製圧力容器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、周知のように、ＬＰＧなどを圧縮した状態で収容する所謂圧力容器は、耐圧性や耐衝撃性を確保する目的で、一般的には、金属製の容器が採用されてきている。しかし、この金属製の容器は、高重量のものであることから、運搬並びに取り扱いに多大な労力を要するものであり、且つコスト高という問題点を有している。
【０００３】
さらに、収容するガスの種類や、使用する環境、例えば海の近辺などの塩分の影響が大きい場所等では、容器が腐蝕するという問題がある。
【０００４】
この種の圧力容器に見られる問題点を解消する目的において、ガラス繊維や炭素繊維、あるいはナイロン繊維等の高強力糸条よりなる組物構造体で樹脂製のライナーを被覆した繊維強化プラスチック（Fiber Reinforceｄ Plastics：以下、ＦＲＰという。）で圧力容器を作成する試みがある。このＦＲＰによる圧力容器は、耐腐食性に優れ、さらに、軽量化とコストダウンが図れ、運搬並びに取り扱いが容易で、しかも、安価に提供し得る点において極めて有利なものである。
【０００５】
ブレイダーにより繊維強化圧力容器を製造するブレイダーシステムが既に知られており、シリンダ部とドーム部とを備える形状のＦＲＰ製の圧力容器を、一体的に自動的にブレイディングする方法は既に本出願人より出願されている。（例えば、特許文献１参照）。
【０００６】
また、ＦＲＰ製の圧力容器を連続的に生産するとした繊維強化圧力容器の連続生産シズテムも本出願人より既に出願されている。（例えば、特許文献２参照）。
【０００７】
さらには、円筒部（シリンダ部）とドーム部との境目の肩部が薄くならないように衝撃緩衝層を形成する繊維束を配列するとした圧力容器も出願されている。（例えば、特許文献３参照）。
【特許文献１】特開平１１−２６２９５５号公報（第１−６頁、第１図）
【特許文献２】特開２０００−３３４８５３号公報（第１−７頁、第１図）
【特許文献３】特開２００１−２１０９９号公報（第１−７頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ブレイダーにより組成されるＦＲＰ製圧力容器の管強度を高めるには、組成する組糸同士が隙間なく密着して組み合わされた状態で糸の乱れが発生しにくく、安定した一様な組成構造となることが肝要である。
【０００９】
そのためには、組成する組糸（強化繊維）の形状と太さによりその組角度を適当な範囲とする必要がある。
【００１０】
また、圧力容器の性能として、最高充てん圧力、最小破裂圧力が定められており、また、容器が破裂するまで昇圧する破裂試験を行うことが義務付けられている。
【００１１】
上記の各種の性能を確認する性能試験として、最高充てん圧力以上の圧力を毎分１０回以下の割合で１万回以上加圧して破裂しないことを確認する耐圧試験や、破裂する圧力が最小破裂圧力以上であることを確認する破裂試験等が実施され、特に、破裂の際に、その破裂が胴部にて生じると共に、２つ以上に分離しないことが義務付けられている。
【００１２】
そのために、圧力容器をＦＲＰ製とする際には、十分な最高充てん圧力や最小破裂圧力を満足する組成構造としたブレイディング組成体とすることが肝要である。
【００１３】
本発明の目的は、圧力容器を強化繊維でブレイディング組成する際に、十分な最高充てん圧力や最小破裂圧力を満足する強度を備える組成構造のＦＲＰ製圧力容器を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、円筒形状のシリンダ部を有する樹脂製ライナーと該ライナーの外側を被覆する強化繊維層から構成されるＦＲＰ製圧力容器であって、前記強化繊維層を、共に強化繊維である組角度が０°の軸方向繊維と、所定の組角度で組成する周方向繊維とで、前記シリンダ部の外周をブレイディング組成する際に、前記周方向繊維の組角度θ°を下記の数式１を満足する組角度としたことを特徴としている。
【００１５】
【数１】
2005337272.tif 000003
ここで、Ｄはライナーの円筒部の径（ｍｍ）であり、ｎは組糸本数であり、Ｓは組糸のストランド面積（ｍｍ2）である。
【００１６】
上記の構成を有する請求項１に係る発明によれば、周方向繊維の組角度を、組糸同士がピッタリと密着して配列される組成構造となり、組糸に乱れが生じずに、ＦＲＰの体積含有率を上げることができ、強度の安定したＦＲＰ製圧力容器を得ることができる。
【００１７】
請求項２に係る発明は、軸方向繊維と周方向繊維との繊維強度が同程度の場合は、前記軸方向繊維の繊維量を前記周方向繊維の繊維量の３倍程度とし、前記軸方向繊維の繊維強度が前記周方向繊維の繊維強度の３倍程度である場合は、前記軸方向繊維の繊維量と前記周方向繊維の繊維量とをほぼ同じとして、前記軸方向繊維と前記周方向繊維との強度の割合を３：１としたことを特徴としている。
【００１８】
上記の構成を有する請求項２に係る発明によれば、軸方向繊維の強度が周方向繊維の強度の３倍となる強化繊維で円筒形状に組成するので、軸方向および周方向の剛性を略同等とし、シリンダ部の軸方向と周方向との応力のバランスに優れた組成構造とすることができる。
【００１９】
請求項３に係る発明は、前記ライナーがシリンダ部の両側にドーム部を備える樽型形状であって、前記シリンダ部と前記ドーム部とを連続的にブレイディング組成すると共に、前記シリンダ部の組角度が７０°±５°の時に、前記ドーム部の周方向繊維の組角度を８５°±５°（８０〜９０°）としたことを特徴としている。
【００２０】
上記の構成を有する請求項３に係る発明によれば、ドーム部で周方向繊維の組角度をシリンダ部での組角度より大きくしてブレイディング組成することで、ドーム部の繊維密度が高くなり強度を向上することができる。そのために、容器が破裂する際にはシリンダ部で破裂する組成構造とすることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、円筒形状のシリンダ部を有する樹脂製ライナーと該ライナーの外側を被覆する強化繊維層から構成されるＦＲＰ製圧力容器において、組角度が０°の軸方向繊維と所定の組角度で組成する周方向繊維とで連続的にブレイディング組成し被覆して強化繊維層を形成する際に、前記シリンダ部を組糸同士をピッタリ密着する組角度で組成する構成としたので、前記シリンダ部の周方向繊維の締め付け力が向上し、ＦＲＰの体積含有率を上げることができ、強度の高いＦＲＰ製圧力容器を製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
圧力容器を強化繊維でブレイディング組成する際に、十分な最高充てん圧力や最小破裂圧力を満足する強度を備えるＦＲＰ製圧力容器を得るという目的を、円筒形状のシリンダ部を有する樹脂製ライナーと該ライナーの外側を被覆する強化繊維層から構成されるＦＲＰ製圧力容器において、組角度が０°の軸方向繊維と所定の組角度で組成する周方向繊維とで連続的にブレイディング組成し被覆して強化繊維層を形成する際に、前記シリンダ部の強化繊維の体積含有率を高める組角度で組成する構成とすることで実現した。
【実施例】
【００２３】
以下、本発明に係るＦＲＰ製圧力容器の実施例について、図１から図７に基づいて説明する。
【００２４】
本発明に係るＦＲＰ製圧力容器１は図１に示すように、樹脂製のライナー２の外周を、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を含浸してある紐状の強化繊維をブレイダーによりブレイディング成形し、ブレイディング成形後に加熱処理して、互いの層を溶融一体化して極めて強固なＦＲＰ層３を形成したものである。
【００２５】
前記強化繊維としては、ガラス繊維や炭素繊維、あるいはナイロン繊維等の高強力糸条が一般に用いられているが、本実施例ではガラス繊維を使用している。
【００２６】
ここで、図４および図５にもとづき、ブレイダーの一構成例について説明する。ブレイダーＢＲは、ブレイダー本体Ｂｂと多関節のロボットハンド装置ＲＨから構成されている。この発明の適用例において、前記ロボットハンド装置ＲＨは、ライナーＬＡを移動可能に支受するよう構成されており、レイナーＬＡの外周に沿って強化繊維の糸状Ｙをブレイディング組成する際に、前記ライナーＬＡを適宜移動させながら組成していく構成である。
【００２７】
また、所定の組角度で組成される周方向繊維である糸条Ｙに加えて、組角度０°の軸方向繊維である中央糸ｙを組合わせて組成するとさらに強固な組成体を構成することができる。
【００２８】
前記ブレイダー本体Ｂｂは、軸線が水平で一側に開口ｅを有するほぼ円筒状の機台Ｆｂ内に配置された曲率半径Ｒの曲面状の上板Ｕと、上板Ｕの周方向に穿設された軌道に沿って走行するボビンキャリアＣと、該ボビンキャリアＣを軌道に沿って走行させるための駆動装置ＣＤと、糸条案内装置Ｇを有している。
【００２９】
そして、ボビンキャリアＣに載置されたボビンからボビンの軸線方向に引き出される糸条Ｙ（樹脂が含まれたガラス繊維）が上板Ｕのほぼ中心に集合し、また、ロボットハンド装置ＲＨに支持されたライナーＬＡの位置は、該ライナーＬＡ上に形成される組物の組み上げ点Ｐが上板Ｕの中心に位置するようになっている。ロボットハンド装置ＲＨは、前記ライナーＬＡを一次元、二次元あるいは三次元的に位置制御することができる。
【００３０】
ブレイディングする際には、ボビンキャリアＣは軌道面上を移動しながらブレイディング組成を行うが、前記駆動装置ＣＤは、前記ボビンキャリアＣの移動速度を個々に自在に変化可能に構成しており、例えば、ライナーＬＡの小径先端部（ドーム部）と中央の大径円筒部（シリンダ部）とでブレイド角度（組角度）を変化させたり、各層で変化させたりすることができ、完成する中空容器の物理特性を自由に設定可能にしている。
【００３１】
ここで組角度αについて説明する。組角度とは軸方向に対する組糸のなす角度をいい、組角度小とは組物が軸方向と平行に近い角度（０°に近い）をいい、組角度大とは軸方向と直交する方向に近づく角度であることをいう。中央糸ｙは軸と平行であり組角度は０°である。また、本実施例では、シリンダ部Ａとドーム部Ｂとでは、その組角度を変化して組成する構成とした。
【００３２】
こうして、ボビンキャリアＣが駆動装置ＣＤによって軌道に沿って走行させられるとともに、ライナーＬＡの位置がロボットハンド装置ＲＨによって制御され、その結果、多数の糸条Ｙが所定の組角度にて交錯し、また、必要に応じて、機台ＦｂのフレームＦｂ'にほぼ水平に配置されたボビンキャリアＣから中央糸ｙが、軌道に沿って走行するボビンキャリアＣから引き出され組み上げられる糸条Ｙに交絡することにより、ブレイディングが行われてライナー２の外周に沿って（所定形状のライナー上に）、ブレイディング成形体（つまり圧力容器の原型）として組み上げられる。
【００３３】
図３にはブレイディング組成時の概要を示すが、ボビンキャリアＣから引き出された糸条Ｙまたは中央糸ｙが環状ガイド１１、１２を介して組成点まで案内され、圧力容器用のライナー２の外周に安定したブレイディング層を組成している。
【００３４】
前記環状ガイド１１（１２も同様である）は、その開口の大きさを変化することができるので、前記ライナー２が円筒形状のシリンダ部Ａと、該シリンダ部Ａから徐々に縮径しているドーム部Ｂとを備える樽型のライナー（図１参照）であっても、前記ドーム部の先端小径部に案内するまで移動したガイド位置１１ｂと、円筒形状のシリンダ部に案内するまで拡径したガイド位置１１ａまでを自在に変位自在としている。
【００３５】
また、前記環状ガイド１１，１２の間にこれらの環状ガイドより大きな径の樹脂含浸用リング１３を配設する構成とし、該リング１３に接触しながら走行する前記糸条Ｙ、中央糸ｙに樹脂を含浸しながらブレイディングする構成とすることもできる。
【００３６】
前記環状ガイド１１，１２や樹脂含浸用リング１３はいずれも、図示しない適当な部材によりブレイダーＢＲのフレームに装着される構成である。
【００３７】
つまり、心体となる樽型のライナー２の径に応じて前記環状ガイド１１、１２の開口径を調整すると共に、ブレイディング組成する糸条Ｙの組角度を変化させることで、ストレートなシリンダ部であっても径が変化するドーム部であっても、一様に一体的に積層していくことができる。
【００３８】
ブレイディングによる組物作製が完了した後、適当な切断装置によって糸条Ｙおよび中央糸ｙが切断され、上記のブレイディング成形体は径方向に切断されると共に、切断開口部にプラグ等を溶接し、単体のブレイディング成形体として取り出されることになる。
【００３９】
図１に示すＦＲＰ製圧力容器１は、上記のブレイディングシステムにより成形される中空の圧力容器で、円筒状のシリンダ部Ａと円弧状のドーム部Ｂとを備える樽型形状であって、糸条として樹脂が含有されたガラス繊維が使用されている。
【００４０】
前記ＦＲＰ製圧力容器１は、中空の容器である樹脂製のライナー２の外周をＦＲＰ層３が被覆した積層構成とされていて、熱可塑性樹脂（例えば高密度ポリエチレン）の成形処理によって形成される前記ライナー２の外周囲に、熱可塑性樹脂あるいは熱硬化性樹脂を含浸してある紐状の強化繊維であるガラス繊維をブレイダーによりブレイディング成形し、ブレイディング成形後に加熱処理して、互いの層を溶融一体化して極めて強固な容器を形成したものである。
【００４１】
４は封止用のプラグであり、上部に配設された５は口金プラグである。該口金プラグ５は、ネジ５ａを切ったメタル部材５ｂを予め樹脂５ｃにインサートして形成されたものからなっており、開栓バルブ６を装着する構成となっている。
【００４２】
また、図２に示すように、シリンダ部Ａの組角度α１を７０〜８０°（７５°±５°）程度とした。一般に計算上では、組角度７８°で周方向繊維を円筒形に組成した際に、軸方向繊維の強度が周方向繊維の３倍の強度であれば、軸方向と周方向との剛性（引張強さ）が釣り合うことが知られている。そのために、本実施例においては、同種のガラス繊維を用いる場合には、軸方向繊維の繊維量を周方向繊維の繊維量の３倍にすると共に、前記組角度を７８°より若干小さい７５°程度とし、容器が破裂する時に周方向繊維が破断され易いような構成とした。
【００４３】
一般にブレイディング組成する際の組角度は±５°として表示するので、良好なＦＲＰ製圧力容器を得るには、シリンダ部での組角度を７５°±５°とすることが好適であるといえる。つまり、シリンダ部Ａの組角度を７０〜８０°とすることで、周方向繊維の締め付け力が向上し、ＦＲＰの体積含有率を上げることができる。
【００４４】
前記組角度α１を８０°より大きくしてさらに体積含有率を上げることは可能であるが、圧力容器の性能規格として破裂時に胴部（シリンダ部）にて破裂することが義務付けられているので、８０°以上に設定することは好ましくない。
【００４５】
また、容器のドーム部では破裂せずに、シリンダ部で破裂させるために、ドーム部での組角度をシリンダ部の組角度より大きくし、繊維をより密に積層する構成として、ドーム部のＦＲＰ層の肉厚を厚くすると共に強度を向上させる構成とした。
【００４６】
そのために、ドーム部Ｂの組角度α２をそれよりも大きく８５°±５°（８０〜９０°）程度とした。ドーム部Ｂでの組角度α２を大きくしたので、シリンダ部よりも繊維密度が高くなり肉厚を大きくすることができ、ドーム部の強度を向上することができる。また、８５°±５°としているので、繊維間ピッチも狭くなり、組糸が拘束され安定した製品形状と製品特性を得ることができる。
【００４７】
さらに、軸方向の組糸である中央糸ｙの繊維量を糸条Ｙの３倍程度とした。これは、糸条Ｙを大きな組角度（７０〜９０°）で組成しても、その軸方向の剛性を周方向の剛性と同等に揃えるためである。
【００４８】
繊維量を３倍にするとは、例えば同じ太さの繊維であれば、その数量を３倍にすることであり、数量が同数であれば、その太さを３倍にすることである。このように、同種の強化繊維を用いてもその繊維量を変えることで、軸方向の強度と周方向の強度の割合を調整することができる。
【００４９】
また、繊維の種類が同種でなく繊維強度自身に相違がある場合には、軸方向繊維の強度と周方向繊維の強度の割合が所定の割合となる繊維量とすればよい。例えば、本実施例のように、軸方向の繊維強度を周方向の３倍の強度としたい場合には、周方向繊維強度の３倍の繊維強度を有する強化繊維を軸方向繊維とし、同じ繊維量にてブレイディング組成すればよい。
【００５０】
例えば、同じガラス繊維を用いて、周方向繊維である糸条Ｙの太さを１１５０Ｔｅｘとし、軸方向繊維である中央糸ｙの太さをその３倍の３４５０Ｔｅｘとしてブレイディング組成してＦＲＰ製圧力容器（直径約３００ｍｍで長さが約７００ｍｍ）を製作し、その破裂試験を行った結果を図６に示す。
【００５１】
図６（ａ）に示す破裂試験の結果は多数の実験から抜粋された代表例である。図６（ｂ）には組成構成の模式図を示しているが、＋αの組角度の糸条ＹＡと−αの組角度の糸条ＹＢと、組角度０°の中央糸ｙとをブレイディング組成した構成である。つまり、糸条ＹＡとＹＢが周方向繊維であり、中央糸ｙが軸方向繊維である。ここでは、前記ＹＡとして１１５０Ｔｅｘのガラス繊維を７２本と、前記ＹＢとして同じく１１５０Ｔｅｘのガラス繊維７２本と、中央糸ｙとして３４５０Ｔｅｘのガラス繊維７２本とを組合わせてブレイディング組成した。また、その組成層を３層から５層まで変化して、その破裂圧力を計測した。
【００５２】
図６（ｃ）にその積層構成を示しており、ライナー２の外周に第一のブレイディング層３Ａ、第二のブレイディング層３Ｂ，第三のブレイディング層３Ｃ、第四のブレイディング層３Ｄを順次積層してＦＲＰ製圧力容器を形成したものである。この積層数は図に示すような四層に限定されず、所望される強度や厚みにより適宜選択される。
【００５３】
図６（ａ）に示す試験結果から、６−１では、７４°の組角度で４層のＦＲＰ層とした圧力容器の場合に、その破裂圧力が９０ｋｇ／ｃｍ2（８．８ＭＰａ：メガパスカル）であり、胴部周方向で破裂が生じたことが判る。６−２では、７４°の組角度で５層のＦＲＰ層として、その破裂圧力が１１４ｋｇ／ｃｍ2（１１．２ＭＰａ：メガパスカル）であり、胴部周方向で破裂が生じたことが判る。
【００５４】
また、６−３では、７６°の組角度で３層のＦＲＰ層とした圧力容器の場合に、その破裂圧力が８２ｋｇ／ｃｍ2（８．０ＭＰａ：メガパスカル）であり、胴部周方向で破裂が生じたことが判る。また、６−４では４層とし、破裂圧力が９４ｋｇ／ｃｍ2（９．２ＭＰａ：メガパスカル）まで増加したが、破裂が肩部で生じていることが判る。
【００５５】
さらに、６−５に示すように、組角度を７８°とし、中央糸ｙを４４００Ｔｅｘと太くしたものを用いて４層のＦＲＰ層とした圧力容器を製造した場合では、その破裂圧力は１１５ｋｇ／ｃｍ2（１１．３ＭＰａ：メガパスカル）まで増加したが、口金が飛び出す不具合が生じ、胴部にて破裂させるという条件を満足出来なかった。
【００５６】
上記の実験では、樹脂製のライナーの外周に７４°の組角度に設定（設定値では７４°であるが、実際の組成ピッチから実測した値は７５°であった）して５層のＦＲＰ層を形成した圧力容器が、その破裂圧力が高く、且つ、胴部周方向にて破裂するという好結果が得られた。つまり、実測値としては組角度７５°でシリンダ部をブレイディング組成し、ドーム部では８５°程度にまで角度を立てて組成すれば、良好なＦＲＰ製圧力容器が得られることが判った。
【００５７】
理論的にも、外径Ｄ（ｍｍ）のライナーにｎ本の組糸を組成する時に、隣り合う組糸同士がぴったり密着して組成される組角度を算出することができる。その組角度をθ°とすると、下記に示す数式１が導き出される。
【００５８】
【数１】
2005337272.tif 000004
上記数式１は、次のようにして求めたものである。
【００５９】
組糸の面積Ｓは、直径ｄのガラス繊維がＮ本集合している場合には次の数式２として求められる。
【００６０】
【数２】
2005337272.tif 000005
また、図７（ａ）に示すように、多数のフィラメントを集合した形状の組糸ＹＣをライナーの外周にきつく組成すると、その断面形状は楕円形となる。前記１１５０Ｔｅｘのガラス繊維（単繊維の直径は１７μである）を用いて隣り合う組糸同士をぴったり密着して組成した時に、その楕円形の実測値は図に示すように、厚みａに対して幅ｂが２５倍であった。
【００６１】
つまり、多数のフィラメントからなる組糸を組成するとその断面形状は、ａ：ｂ＝１：２５の扁平形状となる。また、このことは、数式２から求められる組糸の面積Ｓと、実測されるａ×ｂの扁平な楕円形状として算出される下記面積Ｓａが等しくなることからほぼ正しいと判断される。また、ａ×ｂの扁平な楕円形状の面積Ｓａを求める数式３
【００６２】
【数３】
2005337272.tif 000006
と外径Ｄ（ｍｍ）のライナーの全周にｎ本の組糸をピッチｐで密着して組成する（図７（ｂ）参照）とした組角度θからなる数式４
【００６３】
【数４】
2005337272.tif 000007
と、前記ピッチｐが楕円形状の幅ｂに等しいことから、次の数式５が導かれる。
【００６４】
【数５】
2005337272.tif 000008
また、
【００６５】
【数６】
2005337272.tif 000009
から
【００６６】
【数７】
2005337272.tif 000010
となり
【００６７】
【数８】
2005337272.tif 000011
が導かれて、該数式８から数式１が算出される。
【００６８】
数式１から求められる組角度θと、実際に、直径約３００ｍｍのＦＲＰ製圧力容器とし、直径１７μのガラス繊維が２０００本集合して１１５０Ｔｅｘの太さとし、７２本の組糸とした際の組角度は共に、ほぼ７５°となる。そのために、良好なＦＲＰ製圧力容器を得るには、シリンダ部での組角度を７５°±５°とすることが好適であり、前記周方向繊維の組角度は、７０〜８０°であることが好ましいといえる。
【００６９】
また、周方向繊維と軸方向繊維とを異種の糸状とする（例えば、ガラス繊維とカーボン繊維とを組合わせる）場合では、その繊維強度が相違しているので、糸条の太さだけでなく、その強力値とを考慮して、前記軸方向繊維と前記周方向繊維との強度の割合を３：１程度とすることが肝要である。
【００７０】
つまり、軸方向繊維の引張強度が周方向の引張強度の３倍程度であれば、軸方向繊維の繊維量と周方向の繊維量とをほぼ同等とすることができる。
【００７１】
上記したように、本発明によれば、シリンダ部の両側にドーム部を備える樹脂製ライナーの外側を被覆するようにブレイディング組成する際に、前記シリンダ部の周方向繊維の組角度を７０〜８０°としたＦＲＰ製圧力容器としたので、シリンダ部の周方向繊維の締め付け力が向上し、ＦＲＰの体積含有率を上げることができ、強度の高いＦＲＰ製圧力容器を製造することができる。
【００７２】
また、軸方向繊維と周方向繊維との強度の割合を３：１程度として、前記ドーム部の周方向繊維の組角度を８５°±５°（８０〜９０°）としたので、軸方向と周方向との剛性をほぼ同等とし、軸方向と周方向との応力のバランスに優れた組成構造の圧力容器とすることができると共に、ドーム部の繊維密度を高くして強度を向上し、ドーム部での破裂を防止することができる。
【００７３】
さらに、シリンダ部の組角度を７０〜８０°とし、ドーム部の組角度を８０〜９０°と変化させながらブレイディング組成することは、ブレイダーＢＲにより連続的に自動生産することが可能であり、高い生産効率でＦＲＰ製圧力容器を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明に係るＦＲＰタンクの全体断面図である。
【図２】本発明に係るＦＲＰタンクの外観斜視図であって、（ａ）は車輪が配設されたＦＲＰタンクを示し、（ｂ）は背負子が配設されたＦＲＰタンクを示す。
【図３】本発明に係る転動輪の別実施例を示す一部断面図であって、（ａ）はローラがＦＲＰタンクの外部に固定されている例を示し、（ｂ）は移動自在なローラが配設された例を示す。
【図４】ブレイダーの一例を示す概略的な正面図である。
【図５】図４に示したブレイダーの概略側断面図である。
【図６】本発明に係るＦＲＰ製圧力容器の積層構成および破裂試験の結果を示しており、（ａ）には破裂試験の計測結果を示し，（ｂ）は組成構成を示す模式図であり、（ｃ）は積層構成を示す模式図である。
【図７】組糸の断面形状を示しており、（ａ）は組糸単独の断面図を示し、（ｂ）は隣り合う組糸同士が密着した断面図を示している。
【符号の説明】
【００７５】
１  ＦＲＰ製圧力容器
２  ライナー
３  ＦＲＰ層
Ａ  シリンダ部
Ｂ  ドーム部
ＢＲ  ブレイダー
ＬＡ  ライナー
Ｙ  糸条
ｙ  中央糸
α  組角度
【図１】
2005337272.tif 000014
【図２】
2005337272.tif 000015
【図３】
2005337272.tif 000016
【図４】
2005337272.tif 000017
【図５】
2005337272.tif 000018
【図６】
2005337272.tif 000019
【図７】
2005337272.tif 000020
【手続補正書】
【提出日】平成16年6月17日(2004.6.17)
【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】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
円筒形状のシリンダ部を有する樹脂製ライナーと該ライナーの外側を被覆する強化繊維層から構成されるＦＲＰ製圧力容器であって、
前記強化繊維層を、共に強化繊維である組角度が０°の軸方向繊維と、所定の組角度で組成する周方向繊維とで、前記シリンダ部の外周にブレイディング組成する際に、前記周方向繊維の組角度θ°を下記の数式１を満足する組角度としたことを特徴とするＦＲＰ製圧力容器。
【数１】
2005337272.tif 000021
ここで、Ｄはライナーの円筒部の径（ｍｍ）であり、ｎは組糸本数であり、Ｓは組糸のストランド面積（ｍｍ2）である。
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項２】
軸方向繊維と周方向繊維との繊維強度が同程度の場合は、前記軸方向繊維の繊維量を前記周方向繊維の繊維量の３倍程度とし、前記軸方向繊維の繊維強度が前記周方向繊維の繊維強度の３倍程度である場合は、前記軸方向繊維の繊維量と前記周方向繊維の繊維量とをほぼ同じとして、軸方向繊維束である軸方向組糸と周方向繊維束である周方向組糸との強度の割合を３：１としたことを特徴とする請求項１に記載のＦＲＰ製圧力容器。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
上記の目的を達成するために請求項１に係る発明は、円筒形状のシリンダ部を有する樹脂製ライナーと該ライナーの外側を被覆する強化繊維層から構成されるＦＲＰ製圧力容器であって、前記強化繊維層を、共に強化繊維である組角度が０°の軸方向繊維と、所定の組角度で組成する周方向繊維とで、前記シリンダ部の外周にブレイディング組成する際に、前記周方向繊維の組角度θ°を下記の数式１を満足する組角度としたことを特徴としている。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１７】
請求項２に係る発明は、軸方向繊維と周方向繊維との繊維強度が同程度の場合は、前記軸方向繊維の繊維量を前記周方向繊維の繊維量の３倍程度とし、前記軸方向繊維の繊維強度が前記周方向繊維の繊維強度の３倍程度である場合は、前記軸方向繊維の繊維量と前記周方向繊維の繊維量とをほぼ同じとして、軸方向繊維束である軸方向組糸と周方向繊維束である周方向組糸との強度の割合を３：１としたことを特徴としている。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１８】
上記の構成を有する請求項２に係る発明によれば、軸方向組糸の強度が周方向組糸の強度の３倍となる強化繊維で円筒形状に組成するので、軸方向および周方向の剛性を略同等とし、シリンダ部の軸方向繊維と周方向繊維との応力のバランスに優れた組成構造とすることができる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４２】
また、図２に示すように、シリンダ部Ａの組角度α１を７０〜８０°（７５°±５°）程度とした。一般に計算上では、組角度７８°で周方向繊維を円筒形に組成した際に、軸方向繊維の強度が周方向繊維の３倍の強度であれば、軸方向と周方向との剛性（引張強さ）が釣り合い、軸方向繊維と周方向繊維との応力がバランスすることが知られている。そのために、本実施例においては、同種のガラス繊維を用いる場合には、軸方向繊維の繊維量を周方向繊維の繊維量の３倍にすると共に、前記組角度を７８°より若干小さい７５°程度とし、容器が破裂する時に周方向繊維が破断され易いような構成とした。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
繊維量を３倍にするとは、例えば同じ太さの繊維であれば、その数量を３倍にすることであり、数量が同数であれば、その太さを３倍にすることである。このように、同種の強化繊維を用いてもその繊維量を変えることで、軸方向組糸の強度と周方向組糸の強度の割合を調整することができる。
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４９】
また、繊維の種類が同種でなく繊維強度自身に相違がある場合には、軸方向組糸の強度と周方向組糸の強度の割合が所定の割合となる繊維量とすればよい。例えば、本実施例のように、軸方向の繊維強度を周方向の３倍の強度としたい場合には、周方向繊維強度の３倍の繊維強度を有する強化繊維を軸方向繊維とし、同じ繊維量にてブレイディング組成すれば、軸方向繊維と周方向繊維の応力がバランスする。
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００６９】
また、周方向繊維と軸方向繊維とを異種の糸状とする（例えば、ガラス繊維とカーボン繊維とを組合わせる）場合では、その繊維強度が相違しているので、糸条の太さだけでなく、その強力値とを考慮して、軸方向組糸と周方向組糸との強度の割合を３：１程度とすることが肝要である。
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
また、軸方向組糸と周方向組糸との強度の割合を３：１程度として、前記ドーム部の周方向繊維の組角度を８５°±５°（８０〜９０°）としたので、軸方向と周方向との剛性をほぼ同等とし、軸方向繊維と周方向繊維との応力のバランスに優れた組成構造の圧力容器とすることができると共に、ドーム部の繊維密度を高くして強度を向上し、ドーム部での破裂を防止することができる。