(57)【要約】  本発明は、ポールキャップ（１）と、ポールキャップ（１）を備える圧力容器（１００）と、ポールキャップ（１）および圧力容器（１００）を作製する方法（２００、３００）とに関する。ポールキャップ（１）は、圧力容器（１００）を後で封鎖するための内側（１１）と、繊維複合材料（３）で重ね巻きするための外側（１２）と、内側輪郭（１３ｉ）を有するネック状開口ダクト（１３）と、ダクト（１３）に接続される圧力ポート要素（２）とを備え、圧力ポート要素（２）は、ダクト（１３）を通って外向きに突出している第１のセクション（２１ａ）、および少なくともダクト（１３）の領域で円錐状に先細になる第２のセクション（２１ｂ）を有する金属製のシールコーン（２１）を含み、上記シールコーン（２１）は、外側から第１のセクション（２１ａ）に配置される固定手段（２２）によって内側輪郭（１３ｉ）において気密圧入で保持されている。
2020512506.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
圧力容器（１００）を気密密封するためのポールキャップ（１）であって、前記ポールキャップ（１）は、前記圧力容器（１００）を後で封鎖するための内側（１１）と、前記圧力容器（１００）を封鎖した後に繊維複合材料（３）で重ね巻きするための外側（１２）と、前記外側から外向きに突出し、内側輪郭（１３ｉ）を有するネック状開口ダクト（１３）と（それぞれがプラスチック材料製である）、前記ダクト（１３）を封鎖するために前記ダクト（１３）に接続される圧力ポート要素（２）とを備え、前記圧力ポート要素（２）は、前記ダクト（１３）を通って外向きに突出している第１のセクション（２１ａ）、および前記第１のセクション（２１ａ）の方向に、少なくとも前記ダクト（１３）の領域で円錐状に先細になる第２のセクション（２１ｂ）を有する金属製のシールコーン（２１）を含み、前記シールコーン（２１）は、前記外側から前記第１のセクション（２１ａ）に配置される固定手段（２２）によって前記内側輪郭（１３ｉ）において気密圧入で保持されている、
ポールキャップ（１）。
【請求項２】
前記内側輪郭（１３ｉ）は前記ダクト（１３）に沿って外向きに、少なくとも前記ダクト（１３）の領域で円錐状に先細になり、前記円錐状内側輪郭（１３ｉ）は前記円錐状の第２のセクション（２１ｂ）に、好ましくはパスフィットにより適合しており、また好ましくは、前記ダクト（１３）の前記円錐状内側輪郭（１３ｉ）は、前記内側（１１）から前記外側（１２）のネック端部（１３ｈ）まで延在していることを特徴とする、
請求項１に記載のポールキャップ（１）。
【請求項３】
前記シールコーン（２１）の前記第２のセクション（２１ｂ）は、前記内側（１１）を越えて前記ダクト（１３）から突出していることを特徴とする、
請求項１または２のいずれか一項に記載のポールキャップ（１）。
【請求項４】
前記ポールキャップ（１）は、前記ネックダクト（１３）に取り付けるための取付要素（１４）をさらに備え、前記取付要素（１４）は、前記外側（１２）に沿って前記ネックダクト（１３）から半径方向に平面状に延在し、前記外側（１２）の輪郭に適合し、前記繊維複合材料（３）で重ね巻きするために設けられた第１の接触領域（１４ａ）と、前記ネックダクト（１３）の外形が半径方向（ＲＲ）に変形するのを自身が防止するように、自身の内形が前記ネックダクト（１３）の外形に適合している第２の接触領域（１４ｂ）とを含むことを特徴とする、
請求項１から３のいずれか一項に記載のポールキャップ（１）。
【請求項５】
前記ダクト（１３）の外形は前記ネック端部（１３ｈ）において周縁部（１３ｒ）を含み、前記ダクト（１３）の外形の変形も前記半径方向（ＲＲ）に対して垂直に防止されるようにするために、前記第２の接触領域（１４ｂ）は前記周縁部（１３ｒ）を少なくとも部分的に覆っていることを特徴とする、
請求項４に記載のポールキャップ（１）。
【請求項６】
前記第２の接触領域（１４ｂ）は前記シールコーン（２１）の前記第１のセクション（２１ａ）に沿ってさらに延在しており、前記第１のセクション（２１ａ）は、前記取付要素（１４）の前記第２の接触領域（１４ｂ）に対して気密密封を行うために、前記第１のセクション（２１ａ）に沿って円周方向に適切に配置されるシール材（２３）を含むことを特徴とする、
請求項５に記載のポールキャップ（１）。
【請求項７】
前記外側から前記第１のセクション（２１ａ）に配置される前記固定手段（２２）は、前記第１のセクション（２１ａ）にねじ込まれるクランプナット（２２ｚ）であり、前記クランプナット（２２ｚ）により、気密密封を行うために前記第２のセクション（２１ｂ）が前記内側輪郭（１３ｉ）へと押し込まれることを特徴とする、
請求項４から６のいずれか一項に記載のポールキャップ（１）。
【請求項８】
前記取付要素（１４）は、前記第１のセクション（２１ａ）に対向している内側（１４ｉ）を含む第３の領域（１４ｃ）を前記第２の接触領域（１４ｂ）の上方で長手方向（ＬＲ）にさらに含み、前記第３の領域（１４ｃ）の前記内側（１４ｉ）を、前記内側（１４ｉ）と前記シールコーン（２１）の前記第１のセクション（２１ａ）との間で半径方向（ＲＲ）に、円周方向隙間（１５）が形成されるように配置しており、前記隙間（１５）を、前記クランプナット（２２）と係合させるために設ける、および設計していることを特徴とする、
請求項７に記載のポールキャップ（１）。
【請求項９】
前記取付要素（１４）の前記第２の接触領域（１４ｂ）が有する前記内形は、前記シールコーン（２１）の前記第１のセクション（２１ａ）に沿って延在し、前記第１のセクション（２１ａ）の反対側にある領域に凹部（１４ｄ）を有し、前記凹部（１４ｄ）において、前期外側から前記第１のセクション（２１ａ）に配置される前記固定手段（２２）を弾性ばねリング（２２ｆ）の形式で配置しており、また前記シールコーン（２１）の前記第１のセクション（２１ａ）は、長手方向軸（ＬＲ）に沿って前記ばねリング（２２ｆ）に適合した位置で、前記ばねリング（２２ｆ）に適合しているリング凹部（２１ｅ）を含み、前記シールコーン（２１）を前記ダクト（１３）に押し込んだ後に前記リング凹部（２１ｅ）に前記ばねリング（２２ｆ）が係止され、その結果、前記内側輪郭（１３ｉ）に対して気密圧入により前記シールコーン（２１）が固定されることを特徴とする、
請求項４から６のいずれか一項に記載のポールキャップ（１）。
【請求項１０】
前記取付要素（１４）の前記第２の接触領域（１４ｂ）を前記ネックダクト（１３）の外形にねじ込んでおり、この場合好ましくは、前記第１の接触領域（１４ａ）が前記外側（１２）と直接接触するまで前記取付要素（１４）が上方から前記ネックダクト（１３）へとねじ込まれるように、前記取付要素（１４）および前記ネックダクト（１３）を構成していることを特徴とする、
請求項４から９のいずれか一項に記載のポールキャップ（１）。
【請求項１１】
前記ポールキャップ（１）において少なくとも前記ネックダクト（１３）のプラスチック材料は軟質のプラスチック材料であり、また前記取付要素（１４）の前記第２の接触領域（１４ｂ）には、前記ポールキャップ（１）へのセルフカッティングねじ込み用にねじ山（１６）を設けていることを特徴とする、
請求項１０に記載のポールキャップ（１）。
【請求項１２】
円筒状中央部（１２０）、および前記中央部（１２０）の両側をそれぞれ封鎖している２つのポールキャップ（１、１’）を含む、プラスチック材料製の内部容器（１１０）と、繊維複合材料（３）で作製され、前記内部容器（１１０）上に巻き付けられる外層とを備え、前記ポールキャップ（１）のうちの一方は請求項１に従って構成されている、
繊維強化圧力容器（１００）。
【請求項１３】
請求項１に記載の圧力容器（１００）を気密密封するための、プラスチック材料製のポールキャップ（１）を作製する方法（２００）であって、
−  前記圧力容器（１００）を後で封鎖するための内側（１１）、前記圧力容器（１００）を封鎖した後に繊維複合材料（３）で重ね巻きするための外側（１２）、および前記外側（１２）から外向きに突出し、圧力ポート要素（２）の一部としてシールコーン（２１）をその後挿入するための内側輪郭（１３ｉ）を有するネックダクト（１３）を備える前記ポールキャップ（１）を設けるステップ（２１０）と、
−  金属製のシールコーン（２１）を前記内側（１３ｉ）から前記ダクト（１３）へと挿入するステップ（２２０）であって、前記シールコーン（２１）は第１のセクション（２１ａ）、および前記ネックダクト（１３）から前記第１のセクション（２１ａ）が外向きに突出するまで前記第１のセクション（２１ａ）の方向に、少なくとも前記ダクト（１３）の領域で円錐状に先細になる第２のセクション（２１ｂ）を含む、ステップ（２２０）と、
−  前記外側から前記第１のセクション（２１ａ）に配置され、前記シールコーンを前記内側輪郭（１３ｉ）において気密圧入で保持する固定手段（２２）によって、前記シールコーン（２１）と前記ダクト（１３）の内側（１３ｉ）との間に気密密封を生成するステップ（２６０）とを含む、
方法（２００）。
【請求項１４】
前記ネックダクト（１３）の外形が半径方向（ＲＲ）に変形するのを防止するために、取付要素（１４）を前記ダクト（１３）に取り付けるさらなるステップ（２３０）を含み、前記取付要素（１４）は、前記外側（１２）に沿って前記ネックダクト（１３）から半径方向に平面状に延在し、前記外側（１２）の輪郭に適合し、前記繊維複合材料（３）で重ね巻きするために設けられた第１の接触領域（１４ａ）と、前記ネックダクト（１３）の外形に適合している内形を有する第２の接触領域（１４ｂ）とを含む、
請求項１３に記載の方法（２００）。
【請求項１５】
前記外側から前記第１のセクション（２１ａ）に配置される固定手段（２２）は、クランプナット（２２ｚ）またはばねリング（２２ｆ）であり、前記気密密封を生成するステップ（２４０）は、
−  前記外側から前記第１のセクション（２１ａ）にねじ込まれるクランプナット（２２ｚ）により、前記シールコーン（２１）に引張力をかけるステップ（２４０）、または
−  前記シールコーン（２１）を前記ダクト（１３）に押し込むステップ（２５０）であって、前記シールコーンは、長手方向軸（ＬＲ）に沿って前記ばねリング（２２ｆ）に適合した位置で前記ばねリング（２２ｆ）に適合しているリング凹部（２１ｅ）を前記第１のセクション（２１ａ）に含む、ステップ（２５０）、およびその後前記シールコーンの前記リング凹部に前記ばねリング（２２ｆ）を係止するステップ（２５５）を含み、前記ばねリング（２２ｆ）は、前記取付要素（１４）の前記第２の接触領域（１４ｂ）の内形が有する凹部（１４ｄ）に弾性的に保持され、前記第２の接触領域（１４ｂ）の内形は前記シールコーン（２１）の前記第１のセクション（２１ａ）に沿って延在している、
請求項１４に記載の方法（２００）。
【請求項１６】
請求項１２に記載の繊維強化圧力容器（１００）を作製する方法（３００）であって、
−  プラスチック材料製の円筒状中央部（２１）を設けるステップ（３１０）と、
−  前記中央部（１２０）を封鎖するためのプラスチック材料製の２つのポールキャップ（１、１’）を設けるステップ（３２０）であって、前記ポールキャップ（１、１’）のうちの少なくとも一方は請求項１に記載のポールキャップ（１）である、ステップ（３２０）と、
−  既に接続済みの圧力ポート要素（２）を備える前記ポールキャップ（１）を含む前記ポールキャップ（１、１’）を、プラスチック材料製の内部容器（２）を作製するために前記中央部（１２０）に溶接するステップ（３３０）と、
−  前記繊維強化圧力容器（１００）を作製するために、繊維複合材料（３）で前記内部容器（１１０）に重ね巻きするステップ（３４０）とを含む、
方法（３００）。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力容器を気密密封するためのプラスチック材料製のポールキャップ、およびこのようなポールキャップを備える圧力容器と、このようなポールキャップおよびこのような圧力容器を作製する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維複合材料による繊維強化圧力容器の市場は継続的な成長を遂げている。天然ガスや水圧破砕ガスの採取が増加しているため、とりわけ対応するパイプラインネットワークが存在しない国では、圧力容器へのガスの貯蔵が必要とされている。加えて、燃料が高圧下で気体状態または液体状態で圧力容器内に気体水素の形態をもって貯蔵される、燃料電池車の開発に大いに関与している自動車部門の存在がある。これらの圧力容器の搬送を目的として、軽量の圧力容器が所望されており、これはなぜなら、高重量の圧力容器の搬送には不必要に大量のエネルギーが消費されてしまい、このために搬送費が過度に高くなるからである。
【０００３】
現在使用されている繊維強化（ＣＦＫ）圧力容器は円筒状中央部を有し、この中央部を封鎖するためのポールキャップがその両側に設けられており、これらはたとえば、繊維巻付け法を使用して作製されている。この場合ライナー（圧力容器の内部容器）が使用されており、このライナーは一方では巻芯として機能し、他方では容器の不透過性をも確保している。圧力容器を作製するために、次いで補強を目的としてこのライナーに繊維複合材料で重ね巻きし、これによって完成後の圧力容器に安定性が付与されるようにしている。タイプ３の圧力容器ではアルミニウムまたは鋼からなる金属製ライナーを使用しているが、タイプ４の圧力容器ではプラスチック製ライナーを使用している。後者の圧力容器は技術的要件を満たしており、これらの圧力容器をコスト効率よく作製することができる。たとえば溶接法、いわゆる回転成形法またはブロー法によって、プラスチック製ライナーを作製することができる。溶接法では対応する直径、壁厚、および長さの押出チューブが作製され、また適切なポールキャップが両側に溶接される。そうすることで、ポールキャップの両側に到達するようにすることができるが、他の方法ではこれは当てはまらない。
【０００４】
これらの圧力容器において課題となるのは、数ある中でもとりわけ、プラスチック製ライナーを備えるそのようなＣＦＫ圧力容器には、圧力容器用バルブの金属ポートが必要になることである。その際、金属製接続部（ボスまたはライナー接続部とも呼ばれる）を容易に取付け可能とし、またこれを、圧力容器の全耐用期間にわたって防漏状態でライナーに接続したままにしなければならない。
【０００５】
したがって、容易に取り付けられ、また全耐用期間にわたって防漏状態でライナーに接続されたままとなるような、内部容器用の接続部（ライナー接続部）を設けることが望ましいであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の目的は、取付けが容易であり、また全耐用期間にわたって防漏状態で内部容器（ライナー）に接続されたままとなるような、内部容器用の接続部を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
この目的は、圧力容器を気密密封するためのポールキャップによって達成され、本ポールキャップは、本圧力容器を後で封鎖するための内側と、本圧力容器を封鎖した後に繊維複合材料で重ね巻きするための外側と、外側に向かって外向きに突出し、内側輪郭を有するネック状開口ダクトと（それぞれがプラスチック材料製である）、ダクトを封鎖するためにダクトに接続される圧力ポート要素とを備え、この圧力ポート要素は、ダクトを通って外向きに突出している第１のセクション、および第１のセクションの方向に、少なくともダクトの領域で円錐状に先細になる第２のセクションを有する金属製のシールコーンを含み、このシールコーンは、外側から第１のセクションに配置される固定手段によって内側輪郭において気密圧入で保持されている。
【０００８】
本発明の意味の範囲内における圧力容器とは、圧力容器の周囲に対して圧力が上昇した流体および気体を貯蔵するのに適した全ての容器を指し、この圧力容器はプラスチック材料製の内部容器と、繊維複合材料で作製された補強材とを備える。一般に、これらの圧力容器は円筒状であり、円筒状中央部の両側に外向きに湾曲した終端を有する。これらの終端はポールキャップと呼ばれ、中央部を気密密封する役割を担っている。後期の圧力容器では、ここで言うポールキャップの内側が圧力容器の充填物（流体または気体）に面する圧力容器の内壁の一部となっている。したがって、外側はポールキャップの反対側となる。圧力容器を補強するために、前記外側に繊維複合材料が重ね巻きされ、同時にこれが圧力容器の外側を形成し得る。ポールキャップを中央部に溶接した後、内部容器が作製され、この内部容器の耐圧性は圧力ポート要素、具体的にはシールコーンを備えるポールキャップの耐圧性にのみ依存している。本発明のポールキャップでは、本ポールキャップを気密に構成しており、したがって内部容器全体を気密に構成している。
【発明の効果】
【０００９】
圧力容器に充填物を供給するために、または圧力容器からこの充填物を除去できるようにするために、圧力容器は可逆的にロック可能な開口部を備える必要がある。圧力容器の場合、このような開口部は、外側から外向きに突出しているネック状開口ダクトを使用し、内部に配置されたダクトを封鎖するための内側輪郭を有する圧力ポート要素を備えるポールキャップのうちの１つに配置される。シール本体が円錐状輪郭を有することにより、ポールキャップの内側からダクトに挿入したシールコーンをネックダクトの内側輪郭に圧入することが可能になる。この場合、ネックダクトの内側輪郭はシールコーンの第２のセクションが有する円錐形状に適合していないが、シールコーンは、たとえば第２のセクションの円錐状輪郭から内側輪郭が離れないように、ポールキャップの材料を内側輪郭の領域において移動させることができる。このシールコーンは、次いで他の構成要素と共に圧力ポート要素を形成し、この圧力ポート要素を介して充填物を圧力容器に導入したり、圧力容器からこれらを排出したりすることができる。外側から圧力ポート要素に固定手段（たとえば、シールコーンに嵌め込むクランプナットまたはばねリング）を配置すると、シールコーンがダクトに引き込まれる（押し込まれる）か、または引き込まれた（押し込まれた）ままになり、このためにシールコーンの外側がダクトの内側に載り、その結果、過剰圧力下にある圧力容器の充填物がダクトを通って逸出できないようにする効果がある。
【００１０】
重量およびコストの理由から、ポールキャップ自体はプラスチック材料で構成されている（残りの内部容器も同様である）。圧力容器内に行き渡る圧力により、プラスチック材料は稼働時間中に変形する可能性があり、その結果、接続部とポールキャップとの間で漏出が発生し得る。特別に構成されたダクトと対応する圧力ポート要素とを備える構造により、本発明に係るポールキャップは、ネックダクトのプラスチック材料が変形するのを防止し、このために、内部容器用の接続部を備えるポールキャップを提供するものであり、この接続部は取付けが容易であり、また全耐用期間にわたって本ポールキャップに、したがって後期の内部容器（ライナー）に防漏状態で接続されたままとなる。圧力ポート要素を備える本発明に係るポールキャップの構造は、本圧力容器の内部圧力の結果として極めて高い表面圧力が生じても、圧力ポート要素とネックダクトとの間の接合面にプラスチック材料がこれ以上流出することがないように変化しており、これはなぜならプラスチック材料が、ここではダクトの内側輪郭およびシールコーンが有する円錐形状によって閉じ込められているからである。シールコーンの円錐構造と、これに応じて形状に適合するようにシールコーンに接する内側輪郭とにより、隙間が狭くなって外向きになり、このことが圧力ポートの密封に影響を与えることになる。シールコーンの表面圧力下で万が一流出しかかったとしても、プラスチック材料はこのように狭くなっていく隙間を流れる必要がある。しかし、これは表面圧力がさらに上昇することによってのみ可能となり、これは、ダクトの内側輪郭がシールコーンの円錐状輪郭の上に載り、このために大きな支持領域が得られ、非常に良好なシール効果がもたらされるので実際には起こらず、従来技術と比較して、表面単位当たり低い表面圧力しか発生しない。従来技術では、シールコーンとダクトとはねじ山を介してのみ互いに接続されており、この場合は高い局所圧力が発生し、これによってプラスチック材料がシールコーンの下で変形し、また表面圧力が高くなり過ぎる場合は、シールコーンの下で流出する可能性がある。したがって従来技術では、締め付けトルクおよび高圧下で結果的に生じる気密性と、過度の表面圧力およびこのために発生するプラスチック材料の流出との間に妥協点が必要となり、これにより、従来技術の圧力容器は非常に高圧な状態に適さない結果となっている。これに対して、本発明に係るポールキャップを備える本圧力容器は、本圧力容器の繊維強化が機能しなくなる圧力まで好適に使用することができる。本発明に係る構造により、シールコーンのシール効果は本圧力容器内の高圧下でさらに増大する。この目的で、本圧力容器内部の方向からシールコーンをダクトのネック開口内へと押し込み、これによってシール効果が増大することになる。ダクトのネック開口の反対側にある固定手段により、シールコーンはトルク制御された状態で端位置に到達するまで、または固定手段に係止され、その結果その意図したシール位置に保持されるまで引き込まれる。シールコーンの設計により、本圧力容器の内側に対向しているシールコーンの表面積（高圧）は、本圧力容器の外側に対向しているシールコーンの表面積（低圧、たとえば常圧）よりも大きい。表面積の差にガス圧を乗じると、シール効果が生じる方向の圧力に比例する力が生じるため、ガス圧は圧力が高くなるほど高いシール効果をもたらす。したがって、本発明に係る圧力ポート要素を備えるポールキャップは、漏出に対して多重的となっている。
【００１１】
一実施形態では、内側輪郭はダクトに沿って外向きに、少なくともダクトの領域で円錐状に先細になり、この円錐状内側輪郭は円錐状の第２のセクションに適合している。その結果として、シールコーンと内側輪郭との圧入が改善され、これにより、シール効果およびネックダクト内へのシールコーンの着座が改善される。好ましい一実施形態では、円錐状内側輪郭は、そのために正確に嵌合する形態で、シールコーンの第２のセクションが有する円錐形状に適合している。このように円錐状内側輪郭が適合することにより、この内側輪郭の形状に応じて適合するシールコーンをポールキャップの内側からダクトに挿入することができ、このことはさらなる改善をもたらしている。
【００１２】
一実施形態では、ダクトの円錐状内側輪郭は内側から外側のネック端部まで延在している。したがって、内側輪郭の範囲に応じて適合するように成形されたシールコーンは、この内側輪郭を伴って接触領域がより大きくなり、これにより、シールコーンに印加される圧力が内側輪郭のより大きくなった表面へと分散されるので、表面単位当たりの表面圧力と、ひいてはネックダクトのプラスチック材料が流出するリスクとがさらに低減される。
【００１３】
別の実施形態では、シールコーンの第２のセクションは内側を越えてダクトから突出している。その結果、たとえばクランプナットを外側からシールコーンへとねじ込むことができ、これによってネックダクトへのシールコーンの取付けが容易になる。
【００１４】
別の実施形態では、本ポールキャップは、ネックダクトに取り付けるための取付要素をさらに備え、この取付要素は、外側に沿ってネックダクトから半径方向に平面状に延在し、外側の輪郭に適合し、繊維複合材料で重ね巻きするために設けられた第１の接触領域と、ネックダクトの外形が半径方向に変形するのを自身が防止するように、自身の内形がネックダクトの外形に適合している第２の接触領域とを含む。取付要素をネックダクト上に組み立てた後、取付要素を備える本ポールキャップに、本発明に係るポールキャップでそのような取付要素を備えていないものと同じように、繊維複合材料で重ね巻きする。この場合の半径方向とは、ダクトの中央の外側を指向する方向を指す。円筒状の圧力容器では、ポールキャップも同様にその円周方向に環状に構成されている。一般に、ポールキャップの中央には接続要素が配置され、その結果、半径方向は圧力容器の対称軸（円筒軸）に対する半径方向と一致することになる。これにより、取付要素の第１の接触領域を外側に取り付けることができ、この外側は前記接触領域に関してとりわけ取付要素に対応するように構成されており、たとえば、外側は前記接触領域を収容する凹部を有し得、その結果、取付要素を備えるポールキャップは、取付要素を付加的に装備するように設けられていないポールキャップと同じ外形を有する。ここでは、圧力容器のポールキャップまたは内部容器にポリエチレンなどのより軟質のプラスチック材料を同様に使用することができ、これはなぜなら、本発明に係るポールキャップの場合、その構成の結果としてシール効果が維持されるため、高圧下または複数の負荷変動が生じた後でも圧力容器が早期に気密性を失う恐れはないからである。
【００１５】
好ましい一実施形態では、ダクトの外形はネック端部において周縁部を備え、前記周縁部はダクトまたは後期の圧力容器の長手方向に対して垂直な平面であることが好ましい。この場合、第２の接触領域が周縁部を少なくとも部分的に覆うため、ダクトの外形の変形も半径方向に対して垂直に防止される。
【００１６】
別の実施形態では、第２の接触領域はシールコーンの第１のセクションに沿ってさらに延在しており、この第１のセクションは、取付要素の第２の接触領域に対して気密密封を行うために、第１のセクションに沿って円周方向に適切に配置されるシール材を含む。
【００１７】
別の実施形態では、外側から第１のセクションに配置される固定手段は第１のセクションにねじ込まれるクランプナットであり、このクランプナットにより、気密密封を行うために第２のセクションが内側輪郭へと引き込まれる。これによりクランプナットを、一方ではねじ山を介して直接または間接的にシールコーンに固定することができ、他方ではこのクランプナットが、ネックダクトにおいて直接または間接的に引込みを行うことで、シールコーンはダクトの内側輪郭に対して押し込まれる。
【００１８】
別の実施形態において、取付要素は、第１のセクションに対向している内側を含む第３の領域を第２の接触領域の上方で長手方向にさらに含み、この第３の領域の内側を、前記内側とシールコーンの第１のセクションとの間で半径方向に、円周方向隙間が形成されるように配置しており、この隙間を、クランプナットと係合させるために設け、かつ設計している。ここでの長手方向とは、内側から外側へと至るダクトに沿った方向、または後期の圧力容器の円筒軸に沿った方向を指す。この第３の領域により、クランプナットは外部の機械的応力から保護される。
【００１９】
別の実施形態では、第２の接触領域はクランプナットの支持領域を形成しており、これによりさらに、取付要素がポールキャップ上の支持領域によるネックダクト上への押込みによって、クランプナットを介して固定される。このため、同様に取付要素をポールキャップに、またその形状支持効果を利用してネックダクトへと容易に固定することができる。
【００２０】
別の実施形態では、取付要素の第２の接触領域が有する内形はシールコーンの第１のセクションに沿って延在し、第１のセクションの反対側にある領域に凹部を有し、この凹部において、外側から第１のセクションに配置される固定手段を弾性ばねリングの形式で配置しており、またシールコーンの第１のセクションは、長手方向軸に沿ってばねリングに適合した位置で、ばねリングに適合しているリング凹部を含み、シールコーンをダクトに押し込んだ後にこのリング凹部にばねリングが係止され、その結果、内側輪郭に対して気密圧入によりシールコーンが固定される。このようにばねリングとリング凹部とで画定される位置にばねリングを介してシールコーンを固定することにより、シールコーンによるダクト内への気密状態の着座を構成することになる圧入を、容易かつ迅速に確立することができる。ばねリングは、従来の方法を用いてばねリング用の従来の材料から作製することができ、その結果、ばねリングはその通常の弾性を有することになる。
【００２１】
別の実施形態では、取付要素の第２の接触領域を、たとえばセルフタッピングねじ山を用いてネックダクトの外形にねじ込んでいる。その結果として、後で同様にねじ込むことになるクランプナットとは無関係に、この取付要素をネック状のポールキャップに固定することができる。場合により、ねじ接続によって取付要素を別途固定し、クランプナットによってこれに対する押込みを行うことにより、ポールキャップのネックダクトに対する取付要素の密着性が高まる。別の実施形態では、この場合、外側に対して第１の接触領域が最初の直接の接触を行うまで、取付要素が上方からネックダクトへとねじ込まれるように、取付要素およびネックダクトを構成している。その結果、取付要素が外側にしっかりと位置決めされ、またその位置決めが正確であるかどうかを取付作業者が容易に確認することができる。
【００２２】
別の実施形態では、ポールキャップにおいて少なくともネックダクトのプラスチック材料は軟質のプラスチック材料であり、また取付要素の第２の接触領域には、ポールキャップへのセルフカッティングねじ込み用にねじ山を設けている。その結果、ネックダクトへのねじ山の配置が回避され、生産労力が軽減される。
【００２３】
本発明はさらに、円筒状中央部、およびこの中央部の両側をそれぞれ封鎖している２つのポールキャップを含む、プラスチック材料製の内部容器と、繊維複合材料で作製され、内部容器上に巻き付けられる外層とを備え、ポールキャップのうちの一方は本発明に係るポールキャップである繊維強化圧力容器に関する。本圧力容器に充填物を圧力下で貯蔵できるように、中央部の円筒表面をポールキャップで封鎖している。本ポールキャップが半球形状を有する場合、円周方向張力（円筒状中央部の内壁の張力）と軸方向張力（カバー表面の張力）との間に２：１の張力比が生じ、これによって中央部とポールキャップとの間の縁部領域に大きな応力がかかることになる。これらの幾何形状に関する考慮事項は全ての圧力容器に当てはまるものであり、たとえばプラスチック材料製の内部容器などの内部容器と、その内部容器を補強するために内部容器上に巻き付けられる外層とを備えるものさえも対象となる。一方ではそのような容器は極めて軽量であり、このことは、たとえば搬送手段を用いた用途では重要であり、また他方では、たとえば水素などの充填物を高圧下で、しかも低損失で貯蔵することができ、これはなぜなら、プラスチックの水素透過性は非常に低く、また必要となる強度は繊維複合材料からなる外層によってもたらされるからである。したがって、本発明に係る圧力容器は、好ましくはドーム型ポールキャップとして構成され、半球形状とは異なる形状のポールキャップを含む内部容器を備え、本ポールキャップの曲率は、内部容器の円筒状中央部に隣接する蓋縁部領域において、半球表面と比較してより大きくなる一方、本ポールキャップの中央領域の曲率は、半球表面と比較してより小さいものとなる。このドーム型ポールキャップを使用すると、剛性および荷重変化と、これらの結果として円周方向（中央部）と軸方向（ポールキャップ表面）との間に生じる張力比は、ポールキャップの中央領域に軸方向に配置される第１の繊維によってとりわけ良好に吸収され得る。このようにとりわけ適合したドーム型ポールキャップは、アイソテンソイドとも呼ばれている。アイソテンソイドとは、繊維複合材料の外層上に巻き付けられ、繊維通路の全ての地点で繊維に定張力を発生させる形状を指す。
【００２４】
一般に、繊維複合材料は２つの主要な成分（この場合は繊維）からなり、これらはマトリクス材に組み込まれ、繊維間の固形複合材料を生成している。これにより、繊維複合材料に１または複数の繊維で巻付けを行うことができ、繊維（複数可）は互いに密接に接触して巻き付けられている。これにより、繊維複合材料が所望の厚さとなり、この厚さに対応する繊維層を構成するまで、繊維が別の繊維層に巻き付けられる形態の繊維層が形成されることになる。一実施形態では、第１および／または別の繊維（たとえば第２の繊維）の繊維層はそれぞれ、複数の繊維層を含む。複合材料は繊維複合材料に、たとえば使用する２つの個々の成分のいずれかが付与できる強度よりも高い強度を付与するなど、より優れた高品質特性をもたらす。繊維方向における繊維の補強効果は、繊維の長手方向の弾性率がマトリクス材の弾性率よりも大きい場合、マトリクス材の破断点伸度が繊維の破断点伸度よりも大きい場合、および繊維の破断強度がマトリクス材の破断強度よりも大きい場合に生じる。たとえばガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、鋼繊維、天然繊維または合成繊維などのあらゆる種類の繊維を使用することができる。また、たとえば熱硬化性樹脂、エラストマーまたは熱可塑性プラスチックをマトリクス材として使用することができる。繊維およびマトリクス材の材料特性は当業者に既知であるため、当業者であれば、それぞれの用途に即した繊維複合材料を生成するのに適した繊維およびマトリクス材の組み合わせを選択することができる。この場合、繊維複合材料領域の個々の繊維層は、単一の繊維または複数の同一もしくは異なる繊維を含み得る。
【００２５】
本発明はさらに、圧力容器を気密密封するための、プラスチック材料製の本発明に係るポールキャップを作製する方法に関し、本方法は、
−  本圧力容器を後で封鎖するための内側、本圧力容器を封鎖した後に繊維複合材料で重ね巻きするための外側、および外側から外向きに突出し、圧力ポート要素の一部としてシールコーンをその後挿入するための内側輪郭を有するネックダクトを備える本ポールキャップを設けるステップと、
−  金属製のシールコーンを内側からダクトへと挿入するステップであって、このシールコーンは第１のセクション、およびネックダクトから第１のセクションが外向きに突出するまで第１のセクションの方向に、少なくともダクトの領域で円錐状に先細になる第２のセクションを含む、ステップと、
−  外側から第１のセクションに配置され、シールコーンを内側輪郭において気密圧入で保持する固定手段によって、シールコーンとダクトの内側との間に気密密封を生成するステップとを含む。
【００２６】
したがって、全耐用期間にわたって防漏状態で内部容器（ライナー）に接続されたままとなるのに適した、内部容器用の接続部を備えるポールキャップを作製しやすくする方法を提供する。
【００２７】
別の実施形態では、本方法は、ネックダクトの外形が半径方向に変形するのを防止するために、取付要素をダクトに取り付けるさらなるステップを含み、この取付要素は、外側に沿ってネックダクトから半径方向に平面状に延在し、外側の輪郭に適合し、繊維複合材料で重ね巻きするために設けられた第１の接触領域と、ネックダクトの外形に適合している内形を有する第２の接触領域とを含む。
【００２８】
本方法の一実施形態では、外側から第１のセクションに配置される固定手段はクランプナットまたはばねリングであり、前記気密密封を生成するステップは、
−  外側から第１のセクションにねじ込まれるクランプナットにより、シールコーンに引張力をかけるステップ、または
−  シールコーンをダクトに押し込むステップであって、シールコーンは、長手方向軸に沿ってばねリングに適合した位置でばねリングに適合しているリング凹部を第１のセクションに含む、ステップ、およびその後シールコーンのリング凹部にばねリングを係止するステップであって、ばねリングは、取付要素の第２の接触領域の内形が有する凹部に弾性的に保持され、この第２の接触領域の内形はシールコーンの第１のセクションに沿って延在している、ステップを含む。
【００２９】
本発明はさらに、本発明に係る繊維強化圧力容器を作製する方法に関し、前記方法は、
−  プラスチック材料製の円筒状中央部を設けるステップと、
−  中央部を封鎖するためのプラスチック材料製の２つのポールキャップを設けるステップであって、ポールキャップのうちの少なくとも一方は本発明に係るポールキャップである、ステップと、
−  既に接続済みの圧力ポート要素を備えるポールキャップを含むポールキャップを、プラスチック材料製の内部容器を作製するために中央部に溶接するステップと、
−  繊維強化圧力容器を作製するために、繊維複合材料で内部に重ね巻きするステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
本発明のこれらおよび他の態様を、以下の図に詳細に示している。
【図１】圧力ポート要素を備える、本発明に係るポールキャップの一実施形態。
【図２】圧力ポート要素を備える、本発明に係るポールキャップの別の実施形態。
【図３】本発明に係るポールキャップを備える、本発明に係る圧力容器の一実施形態。
【図４】本発明に係るポールキャップを備える、本発明に係る圧力容器の別の実施形態。
【図５】本発明に係るポールキャップを作製するための、本発明に係る方法の一実施形態。
【図６】本発明に係る繊維強化圧力容器を作製するための、本発明に係る方法の一実施形態。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
図１は、圧力容器１００の気密密封に適した圧力ポート要素２を備える、本発明に係るポールキャップ１の実施形態を示している。このために、ポールキャップ１は、圧力容器１００を後で封鎖するために圧力容器の内部に対向している内側１１と、圧力容器１００を封鎖した後に繊維複合材料３で重ね巻きするために設けられた外側１２と、外側に向かって外向きに突出し、内側１１と外側１２との間にある第２のセクションにおいて円錐状内側輪郭１３ｉを有するネック状開口ダクト１３とを備え、内側輪郭１３ｉはこの領域でダクト１３に沿って外向きに先細になり、また、これらはそれぞれプラスチック材料製である。ポールキャップ１は、ダクト１３を封鎖するためにダクト１３に接続されている圧力ポート要素２をさらに備え、圧力ポート要素２は、ダクト１３を通って外向きに突出している第１のセクション２１ａと、少なくともダクト１３の領域で円錐状内側輪郭１３ｉに応じて適合している第２のセクション２１ｂとを有する、金属製のシールコーン２１を含む。セクション２１ｂは、ダクト１３の長手方向ＬＲにおいて内側輪郭１３ｉに対応した外側円錐形状を有し、また内側１１上またはその上方に円形の第１の表面Ａ１、およびポールキャップ１の外側１２に対向している円形の第２の表面Ａ２を有し、本実施形態では、第１の表面Ａ１および第２の表面Ａ２は、ダクト１３の長手方向に対して垂直に位置合わせされている。シールコーン２１は、後期圧力容器１００を流体または気体で充填するために、あるいはこれを排出するために、その内部に円筒状流路チャネル２１Ｄをさらに有する。第１の表面Ａ１が第２の表面Ａ２よりも大きく、第１の表面Ａ１と第２の表面Ａ２との面積比に応じて圧力容器１００の高内圧が第１の表面Ａ１に印加されるため、圧力容器の内圧により、シールコーン２１がダクト１３の円錐状内側輪郭１３ｉに既に押し込まれており、これによってシールコーン２１とダクト１３との間に良好なシール効果が確保されることになる。加えて、円錐状内側輪郭１３ｉに対して気密密封を行うために、外側から第１のセクション２１ａに配置される固定手段２２として、外側から第１のセクション２１ａにねじ込まれるクランプナット２２ｚによってシールコーン２１を押圧し、この場合、ネックダクト１３のネック端部１３ｈにおいてクランプナットがネック端部１３ｈにあるダクト１３の周縁部１３ｒを押圧しており、その結果、シールコーン２１をダクト１３へと引き込むことになる。このクランプナット２２ｚにより、ダクト１３内へのシールコーン２１の固定着座もこの段階で確実に行われるようになり、前記段階では、ポールキャップはまだ内部容器の中央部に溶接されておらず、または後期圧力容器１００にはまだ内圧が印加されていない。このために、シールコーン２１の第２のセクション２１ｂが内側１１を越えてダクトから突出しており、これによってクランプナット２２ｚの組立てが容易になる。クランプナット２２ｚ、およびシールコーン２１の第２のセクション２１ｂに設けられる対応するねじ山１６の形状は、当業者であれば適切に設計することができる。好ましくは、ダクト１３の円錐状内側輪郭１３ｉを、このために内側１１から外側１２のネック端部１３ｈまで延在させることもできる。
【００３２】
図２は、圧力ポート要素２を備える、本発明に係るポールキャップ１の別の実施形態を示している。本実施形態では、ポールキャップ１は図１のポールキャップに加えて、ネックダクト１３に取り付けられる取付要素１４をさらに備える。このために、取付要素１４は、外側１２に沿ってネックダクト１３から半径方向に平面状に延在し、外側１２の輪郭に適合し、繊維複合材料３で重ね巻きするために設けられた第１の接触領域１４ａを含む。外側１２はそのために、取付要素１４を収容する凹部を有し、その際、第１の接触領域１４ａの外側にある外側１２の輪郭がこの領域において変化することなく、外側１２の第１の接触領域１４ａへとダクト１３の方向に続いていくように、この凹部によって取付要素１４をそれぞれ収容している。取付要素１４は、ダクト１３の長手方向に沿ってネックダクトを覆うための第２の接触領域１４ｂをさらに含む。ここでネックダクト１３の外形は、円錐状内側形状１３ｉに沿って円筒形状を有する。これに応じて、第２の接触領域１４ｂの内形がダクト１３の外形の寸法に適合している円筒形状を同様に有するため、第２の接触領域１４ｂにより、ネックダクト１３の外形が半径方向ＲＲに変形するのが防止される。加えて、本実施形態では、ダクト１３の外形はネック端部１３ｈにおいて周縁部１３ｒを含み、ダクト１３の外形の変形も半径方向ＲＲに対して垂直に防止されるようにするために、第２の接触領域１４ｂが周縁部１３ｒを上向きに（長手方向に対して垂直に）覆うように、第２の接触領域１４ｂを成形している。第２の接触領域１４ｂは、シールコーンの第１のセクション２１ａに沿ってさらに延在し、ここで第１のセクション２１ａでは、取付要素１４の第２の接触領域１４ｂに対して気密密封を行うために、第１のセクション２１ａに沿って円周方向に、たとえばＯリングシールなどのシール材２３を配置している。ここで取付要素１４は、第２の接触領域１４ｂの上方で長手方向ＬＲに配置される第３の領域１４ｃをさらに含む。この第３の領域１４ｃは第１のセクション２１ａに対向している内側１４ｉを含み、この内側１４ｉは、内側１４ｉとシールコーン２１の第１のセクション２１ａとの間に半径方向ＲＲに円周方向隙間１５を画定しており、これによりこの隙間１５において、外側から第１のセクション２１ａに配置される固定手段２２のクランプナット２２ｚをシールコーン２１に配置し、シールコーン２１にこれをねじ込むことができるようにしている。このために、第３の領域１４ｃの下方にある第２の接触領域１４ｂがクランプナット２２ｚ用の支持領域１４ｚを形成するので、取付要素１４は、ポールキャップ１上の支持領域１４ｚによるネックダクト１３上への押込みによって、クランプナット２２ｚを介してさらに固定される。クランプナット２２ｚ、およびシールコーン２１の第２のセクション２１ｂに設けられる対応するねじ山１６の形状は、当業者であれば適切に設計することができる。付加的にまたは代替的に、および本実施形態の他の実施態様によれば、取付要素１４の第２の接触領域１４ｂをネックダクト１３の外形にねじ込んでおり、この場合、第１の接触領域１４ａが外側１２と直接接触するまで取付要素１４を上方からネックダクト１３へとねじ込んでいる。この場合、取付要素１４の第２の接触領域１４ｂは、少なくともポールキャップ１のネックダクト１３を形成するプラスチック材料が軟質のプラスチック材料である限り、このねじ込みステップのためにセルフタッピングねじ山１６を含み得る。この場合、ネックダクト１３の外形にねじ山を何ら配置しないことになる。当該プラスチック材料がセルフタッピングするには硬すぎる場合、対応するねじ山をネックダクト１３の外形上および第２の接触領域１４ｂの内形上に配置する必要がある。圧力容器に流出入する流体または気体の入口および出口に対して、シールコーン２１上にバルブ取付部を配置しており、このバルブ取付部は対応する入口開口部および／または出口開口部と、これらの入口および／または出口開口部用の操作装置と、必要に応じて圧力表示装置などの他の構成要素とを含み得る。
【００３３】
図３は、圧力ポート要素２を備える、本発明に係るポールキャップ１の別の実施形態を示しており、図２に示す固定要素２２としてのクランプナット２２ｚを、ここではばねリング２２ｆに置き換えている。この場合、取付要素１４の第２の接触領域１４ｂが有する内形は、シールコーン２１の第１のセクション２１ａに沿って同様に延在し、また第１のセクション２１ａの反対側の領域に凹部１４ｄを有し、この凹部１４ｄにおいて、外側から第１のセクション２１ａに配置される固定手段２２を、弾性ばねリング２２ｆ（黒丸）の形態で配置している。シールコーン２１の第１のセクション２１ａは、長手方向軸ＬＲに沿ってばねリング２２ｆに適合した位置で、ばねリング２２ｆに適合しているリング凹部２１ｅを含み（ここでは、ばねリング２２ｆによって完全に満たされる）、ここでは、長手方向軸ＬＲに沿ってシールコーン２１を押し込んだ後にダクト１３にばねリング２２ｆが係止され、その結果、ここに示す内側輪郭１３ｉに対して気密圧入によりシールコーン２１が固定される。加えて、ここでは図２と同様に示しているように、シールリング２３を配置する。シールリングに関する詳細については、図２を参照されたい。
【００３４】
図４は、本発明に係るポールキャップ１を備える、本発明に係る圧力容器１００の一実施形態を示している。ここで、繊維強化圧力容器１００は、円筒状中央部１２０、および中央部１２０の両側にそれぞれ配置され、中央部１２０の両側を封鎖している２つのポールキャップ１、１’を含むプラスチック材料製の内部容器１１０を備える。中央部１２０およびポールキャップ１、１’の両方がプラスチック材料製であるため、ポールキャップ１、１’を、従来の溶接方法を用いて中央部１２０に気密接続することができ、その結果、内部容器１１０の完全な作製が可能になる。内部容器１１０の作製後に、繊維複合材料３で作製される外層を内部容器１１０の上に巻き付け、これにより、結果として得られる圧力容器１００が圧力荷重に対して必要な強度を有するように、所望の用途で使用するにあたり内部容器１１０が補強されるようにしている。
【００３５】
図５は、本発明に係るポールキャップ１を作製するための、本発明に係る方法２００の一実施形態を示している。ポールキャップの詳細な実施形態については、図１〜図３も参照されたい。方法２００は、圧力容器１００を後で封鎖するための内側１１、圧力容器１００を封鎖した後に繊維複合材料３で重ね巻きするための外側１２、および外側１２に向かって外向きに突出し、圧力ポート要素２の一部としてシールコーン２１をその後挿入するための内側輪郭１３ｉを有するネック状開口ダクト１３を備えるポールキャップ１を設けるステップ２１０と、金属製のシールコーン２１を内側１３ｉからダクト１３に挿入するステップ２２０であって、シールコーン２１は第１のセクション２１ａ、およびネックダクト１３から第１のセクション２１ａが外向きに突出するまで第１のセクション２１ａの方向に、少なくともダクト１３の領域で円錐状に先細になる第２のセクション２１ｂを含む、ステップと、外側から第１のセクション２１ａに配置され、シールコーンを内側輪郭１３ｉにおいて気密圧入で保持する固定手段２２によって、シールコーン２１とダクト１３の内側１３ｉとの間に気密密封を生成するステップ２６０とを含む。この場合、方法２００は一実施形態において、ネックダクト１３の外形が半径方向ＲＲに変形するのを防止するために、取付要素１４をダクト１３に取り付けるさらなるステップ２３０を含み、取付要素１４は、外側１２に沿ってネックダクト１３から半径方向に平面状に延在し、外側１２の輪郭に適合し、繊維複合材料３で重ね巻きするために設けられた第１の接触領域１４ａと、ネックダクト１３の外形に適合している内形を有する第２の接触領域１４ｂとを含む。外側から第１のセクション２１ａに配置される固定手段２２がクランプナット２２ｚまたはばねリング２２ｆである場合、気密密封を生成するステップ２４０はこのために、外側から第１のセクション２１ａにねじ込まれるクランプナット２２ｚにより、シールコーン２１に引張力をかけるステップ２４０、またはシールコーン２１をダクト１３に押し込むステップ２５０であって、シールコーン２１は、長手方向軸ＬＲに沿ってばねリング２２ｆに適合した位置でばねリング２２ｆに適合しているリング凹部２１ｅを第１のセクション２１ａに含む、ステップ２５０、およびその後シールコーン２１のリング凹部２１ｅにばねリング２２ｆを係止するステップ２５５であって、ばねリング２２ｆは、取付要素１４の第２の接触領域１４ｂの内形が有する凹部１４ｄに弾性的に保持され、第２の接触領域１４ｂの内形はシールコーン２１の第１のセクション２１ａに沿って延在している、ステップ２５５を含む。
【００３６】
図６は、本発明に係る繊維強化圧力容器１００を作製するための、本発明に係る方法３００の一実施形態を示しており、方法３００は、プラスチック材料製の円筒状中央部２１を設けるステップ３１０と、中央部１２０を封鎖するためのプラスチック材料製の２つのポールキャップ１、１’を設けるステップ３２０であって、ポールキャップ１、１’のうちの一方は本発明に係るポールキャップ１である、ステップ３２０と、既に接続済みの圧力ポート要素２を備えるポールキャップ１を含むポールキャップ１、１’を、プラスチック材料製の内部容器１１０を作製するために中央部１２０に溶接するステップ３３０と、繊維強化圧力容器１００を作製するために、繊維複合材料３で内部容器１１０に重ね巻きするステップ３４０とを含む。このために、圧力ポート要素２を除く内部容器１１０の表面全てに、繊維複合材料３で重ね巻きしていることが好ましい。内部容器１１０（プラスチック材料製ライナー）を作製するための溶接方法は、ユニット数が少ない場合にも、中程度の場合にも、または多い場合にも適していることを特徴としており、これはなぜなら試作品、押出チューブ（中央部１２０）および射出成形ポールキャップ１を、極めて簡便かつコスト効率よく作製することができるためである。本方法２００は、ポールキャップ１の両側１１、１２から圧力ポート要素２（またはバルブ要素）を取り付けるのは他の方法では不可能であるため、本方法でしかこれをなし得ないという点で、とりわけ適している。この取付けは、ポールキャップ１の両側１１、１２にまだ自由に接触できる場合に限り、溶接プロセスの前に実施することができ、これを他の方法（回転成形法またはホースブロー法）で実施するのは不可能であり、あるいはダクト１３（ポールキャップ開口部）を用いて実施するより他はない。
【００３７】
ここに示している実施形態は本発明の例示を構成しているにすぎず、したがってこれらを限定するものとして理解すべきではない。当業者によって考慮される代替の実施形態は、本発明の範囲内に等しく含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１，１’  ポールキャップ
１１  ポールキャップの内側
１２  ポールキャップの外側
１３  外側から突出しているネックダクト
１３ｉ  ダクトの内側輪郭
１３ｈ  ネックダクトのネック端部
１３ｒ  ネック端部の周縁部
１４  取付要素
１４ａ  取付要素の第１の接触領域
１４ｂ  取付要素の第２の接触領域
１４ｚ  第２の接触領域におけるクランプナット用の支持領域
１４ｃ  取付要素の第３の領域
１４ｄ  第２の接触領域の内側輪郭の凹部
１４ｉ  取付要素の第３の領域の内側
１５  内側１４ｉと第１のセクション２１ａとの間の隙間
１６  ねじ山（取付要素またはクランプナット用）
２  圧力ポート要素
２１  シールコーン
２１ａ  シールコーンの第１のセクション
２１ｂ  シールコーンの第２のセクション
２１Ｄ  シールコーンの流路チャネル
２１ｅ  シールコーンの第１のセクションのリング凹部
２２  固定手段
２２ｆ  固定手段としてのばねリング
２２ｚ  固定手段としてのクランプナット
２３  シール材
２４  バルブ取付部
３  繊維複合材料からなる外層
１００  本発明に係る圧力容器
１１０  内部容器
１２０  内部容器の円筒状中央部
２００  本発明に係るポールキャップを作製する方法
２１０  ポールキャップを設けるステップ
２２０  シールコーンをダクトに挿入するステップ
２３０  取付要素をネックダクトに取り付けるステップ
２４０  外側から第１のセクションにねじ込まれるクランプナットにより、シールコーンに引張力をかけるステップ
２５０  シールコーンをダクトに押し込むステップ
２５５  その後シールコーンのリング凹部にばねリングを係止するステップ
２６０  シールコーンとダクトの内側との間に気密密封を生成するステップ
３００  本発明に係る繊維強化圧力容器を作製する方法
３１０  プラスチック材料製の円筒状中央部を設けるステップ
３２０  プラスチック材料製の２つのポールキャップを設けるステップ
３３０  ポールキャップを中央部に溶接するステップ
３４０  繊維複合材料で内部に重ね巻きするステップ
Ａ１  内側１１に対向しているシールコーンの第１の表面
Ａ２  外側１２に対向しているシールコーンの第２の表面
ＦＶＭ  繊維複合材料
ＬＲ  長手方向
ＲＲ  半径方向
Ｚ  円筒状中央部の円筒軸
【図１】
2020512506.tif 000003
【図２】
2020512506.tif 000004
【図３】
2020512506.tif 000005
【図４】
2020512506.tif 000006
【図５】
2020512506.tif 000007
【図６】
2020512506.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】令和1年5月10日(2019.5.10)
【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】
圧力容器（１００）を気密密封するためのポールキャップ（１）であって、前記ポールキャップ（１）は、前記圧力容器（１００）を後で封鎖するための内側（１１）と、前記圧力容器（１００）を封鎖した後に繊維複合材料（３）で重ね巻きするための外側（１２）と、前記外側から外向きに突出し、内側輪郭（１３ｉ）を有するネック状開口ダクト（１３）と（それぞれがプラスチック材料製である）、前記ダクト（１３）を封鎖するために前記ダクト（１３）に接続される圧力ポート要素（２）とを備え、前記圧力ポート要素（２）は、前記ダクト（１３）を通って外向きに突出している第１のセクション（２１ａ）、および前記第１のセクション（２１ａ）の方向に、少なくとも前記ダクト（１３）の領域で円錐状に先細になる第２のセクション（２１ｂ）を有する金属製のシールコーン（２１）を含み、前記シールコーン（２１）は、前記外側から前記第１のセクション（２１ａ）に配置される固定手段（２２）によって前記内側輪郭（１３ｉ）において気密圧入で保持されており、前記内側輪郭（１３ｉ）は前記ダクト（１３）に沿って外向きに、少なくとも前記ダクト（１３）の領域で円錐状に先細になり、前記円錐状内側輪郭（１３ｉ）は前記円錐状の第２のセクション（２１ｂ）に、好ましくはパスフィットにより適合しており、また好ましくは、前記ダクト（１３）の前記円錐状内側輪郭（１３ｉ）は、前記内側（１１）から前記外側（１２）のネック端部（１３ｈ）まで延在していることを特徴とするポールキャップ（１）。
【請求項２】
前記シールコーン（２１）の前記第２のセクション（２１ｂ）は、前記内側（１１）を越えて前記ダクト（１３）から突出していることを特徴とする、
請求項１に記載のポールキャップ（１）。
【請求項３】
前記ポールキャップ（１）は、前記ネックダクト（１３）に取り付けるための取付要素（１４）をさらに備え、前記取付要素（１４）は、前記外側（１２）に沿って前記ネックダクト（１３）から半径方向に平面状に延在し、前記外側（１２）の輪郭に適合し、前記繊維複合材料（３）で重ね巻きするために設けられた第１の接触領域（１４ａ）と、前記ネックダクト（１３）の外形が半径方向（ＲＲ）に変形するのを自身が防止するように、
自身の内形が前記ネックダクト（１３）の外形に適合している第２の接触領域（１４ｂ）とを含むことを特徴とする、
請求項１または２のいずれか一項に記載のポールキャップ（１）。
【請求項４】
前記ダクト（１３）の外形は前記ネック端部（１３ｈ）において周縁部（１３ｒ）を含み、前記ダクト（１３）の外形の変形も前記半径方向（ＲＲ）に対して垂直に防止されるようにするために、前記第２の接触領域（１４ｂ）は前記周縁部（１３ｒ）を少なくとも部分的に覆っていることを特徴とする、
請求項３に記載のポールキャップ（１）。
【請求項５】
前記第２の接触領域（１４ｂ）は前記シールコーン（２１）の前記第１のセクション（２１ａ）に沿ってさらに延在しており、前記第１のセクション（２１ａ）は、前記取付要素（１４）の前記第２の接触領域（１４ｂ）に対して気密密封を行うために、前記第１のセクション（２１ａ）に沿って円周方向に適切に配置されるシール材（２３）を含むことを特徴とする、
請求項４に記載のポールキャップ（１）。
【請求項６】
前記外側から前記第１のセクション（２１ａ）に配置される前記固定手段（２２）は、前記第１のセクション（２１ａ）にねじ込まれるクランプナット（２２ｚ）であり、前記クランプナット（２２ｚ）により、気密密封を行うために前記第２のセクション（２１ｂ）が前記内側輪郭（１３ｉ）へと押し込まれることを特徴とする、
請求項３から５のいずれか一項に記載のポールキャップ（１）。
【請求項７】
前記取付要素（１４）は、前記第１のセクション（２１ａ）に対向している内側（１４ｉ）を含む第３の領域（１４ｃ）を前記第２の接触領域（１４ｂ）のポールキャップ（１,１’）の前記内側（１１）と対向する長手方向（ＬＲ）にさらに含み、前記第３の領域（１４ｃ）の前記内側（１４ｉ）を、前記内側（１４ｉ）と前記シールコーン（２１）の前記第１のセクション（２１ａ）との間で半径方向（ＲＲ）に、円周方向隙間（１５）が形成されるように配置しており、前記隙間（１５）を、前記クランプナット（２２）と係合させるために設ける、および設計していることを特徴とする、
請求項６に記載のポールキャップ（１）。
【請求項８】
前記取付要素（１４）の前記第２の接触領域（１４ｂ）が有する前記内形は、前記シールコーン（２１）の前記第１のセクション（２１ａ）に沿って延在し、前記第１のセクション（２１ａ）の反対側にある領域に凹部（１４ｄ）を有し、前記凹部（１４ｄ）において、前期外側から前記第１のセクション（２１ａ）に配置される前記固定手段（２２）を弾性ばねリング（２２ｆ）の形式で配置しており、また前記シールコーン（２１）の前記第１のセクション（２１ａ）は、長手方向軸（ＬＲ）に沿って前記ばねリング（２２ｆ）に適合した位置で、前記ばねリング（２２ｆ）に適合しているリング凹部（２１ｅ）を含み、前記シールコーン（２１）を前記ダクト（１３）に押し込んだ後に前記リング凹部（２１ｅ）に前記ばねリング（２２ｆ）が係止され、その結果、前記内側輪郭（１３ｉ）に対して気密圧入により前記シールコーン（２１）が固定されることを特徴とする、
請求項３から５のいずれか一項に記載のポールキャップ（１）。
【請求項９】
前記取付要素（１４）の前記第２の接触領域（１４ｂ）を前記ネックダクト（１３）の外形にねじ込んでおり、この場合好ましくは、前記第１の接触領域（１４ａ）が前記外側（１２）と直接接触するまで前記取付要素（１４）が上方から前記ネックダクト（１３）へとねじ込まれるように、前記取付要素（１４）および前記ネックダクト（１３）を構成していることを特徴とする、
請求項３から８のいずれか一項に記載のポールキャップ（１）。
【請求項１０】
前記ポールキャップ（１）において少なくとも前記ネックダクト（１３）のプラスチック材料は軟質のプラスチック材料であり、また前記取付要素（１４）の前記第２の接触領域（１４ｂ）には、前記ポールキャップ（１）へのセルフカッティングねじ込み用にねじ山（１６）を設けていることを特徴とする、
請求項９に記載のポールキャップ（１）。
【請求項１１】
円筒状中央部（１２０）、および前記中央部（１２０）の両側をそれぞれ封鎖している２つの前記ポールキャップ（１、１’）を含む、プラスチック材料製の内部容器（１１０）と、繊維複合材料（３）で作製され、前記内部容器（１１０）上に巻き付けられる外層とを備え、前記ポールキャップ（１）のうちの一方は請求項１に従って構成されている、
繊維強化圧力容器（１００）。
【請求項１２】
請求項１に記載の圧力容器（１００）を気密密封するための、プラスチック材料製のポールキャップ（１）を作製することを特徴とする方法（２００）であって、
−  前記圧力容器（１００）を後で封鎖するための内側（１１）、前記圧力容器（１００）を封鎖した後に繊維複合材料（３）で重ね巻きするための外側（１２）、および前記外側（１２）から外向きに突出し、圧力ポート要素（２）の一部としてシールコーン（２１）をその後挿入するための内側輪郭（１３ｉ）を有するネックダクト（１３）を備える前記ポールキャップ（１）を設けるステップ（２１０）と、
−  金属製のシールコーン（２１）を前記内側（１３ｉ）から前記ダクト（１３）へと挿入するステップ（２２０）であって、前記シールコーン（２１）は第１のセクション（２１ａ）、および前記ネックダクト（１３）から前記第１のセクション（２１ａ）が外向きに突出するまで前記第１のセクション（２１ａ）の方向に、少なくとも前記ダクト（１３）の領域で円錐状に先細になる第２のセクション（２１ｂ）を含む、ステップ（２２０）と、
−  前記外側から前記第１のセクション（２１ａ）に配置され、前記シールコーンを前記内側輪郭（１３ｉ）において気密圧入で保持する固定手段（２２）によって、前記シールコーン（２１）と前記ダクト（１３）の内側（１３ｉ）との間に気密密封を生成するステップ（２６０）とを特徴とする、
方法（２００）。
【請求項１３】
前記ネックダクト（１３）の外形が半径方向（ＲＲ）に変形するのを防止するために、取付要素（１４）を前記ダクト（１３）に取り付けるさらなるステップ（２３０）を含み、前記取付要素（１４）は、前記外側（１２）に沿って前記ネックダクト（１３）から半径方向に平面状に延在し、前記外側（１２）の輪郭に適合し、前記繊維複合材料（３）で重ね巻きするために設けられた第１の接触領域（１４ａ）と、前記ネックダクト（１３）の外形に適合している内形を有する第２の接触領域（１４ｂ）とを含む、
請求項１２に記載の方法（２００）。
【請求項１４】
前記外側から前記第１のセクション（２１ａ）に配置される固定手段（２２）は、クランプナット（２２ｚ）またはばねリング（２２ｆ）であり、前記気密密封を生成するステップ（２４０）は、
−  前記外側から前記第１のセクション（２１ａ）にねじ込まれるクランプナット（２２ｚ）により、前記シールコーン（２１）に引張力をかけるステップ（２４０）、または
−  前記シールコーン（２１）を前記ダクト（１３）に押し込むステップ（２５０）であって、前記シールコーンは、長手方向軸（ＬＲ）に沿って前記ばねリング（２２ｆ）に適合した位置で前記ばねリング（２２ｆ）に適合しているリング凹部（２１ｅ）を前記第１のセクション（２１ａ）に含む、ステップ（２５０）、およびその後前記シールコーンの前記リング凹部に前記ばねリング（２２ｆ）を係止するステップ（２５５）を含み、前
記ばねリング（２２ｆ）は、前記取付要素（１４）の前記第２の接触領域（１４ｂ）の内形が有する凹部（１４ｄ）に弾性的に保持され、前記第２の接触領域（１４ｂ）の内形は前記シールコーン（２１）の前記第１のセクション（２１ａ）に沿って延在している、
請求項１３に記載の方法（２００）。
【請求項１５】
請求項１１に記載の繊維強化圧力容器（１００）を作製する方法（３００）であって、  −  プラスチック材料製の円筒状中央部（２１）を設けるさらなるステップ（３１０）を特徴とし、
−  前記中央部（１２０）を封鎖するためのプラスチック材料製の２つの前記ポールキャップ（１，１’）を設けるステップ（３２０）であって、前記ポールキャップ（１，１’）のうちの少なくとも一方は請求項１に記載のポールキャップ（１）である、ステップ（３２０）と、
−  既に接続済みの圧力ポート要素（２）を備える前記ポールキャップ（１）を含む前記ポールキャップ（１、１’）を、プラスチック材料製の内部容器（２）を作製するために前記中央部（１２０）に溶接するステップ（３３０）と、
−  前記繊維強化圧力容器（１００）を作製するために、繊維複合材料（３）で前記内部容器（１１０）に重ね巻きするステップ（３４０）により特徴づけられる、
方法（３００）。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、圧力容器を気密密封するためのプラスチック材料製のポールキャップ、およびこのようなポールキャップを備える圧力容器と、このようなポールキャップおよびこのような圧力容器を作製する方法とに関する。
【背景技術】
【０００２】
繊維複合材料による繊維強化圧力容器の市場は継続的な成長を遂げている。天然ガスや水圧破砕ガスの採取が増加しているため、とりわけ対応するパイプラインネットワークが存在しない国では、圧力容器へのガスの貯蔵が必要とされている。加えて、燃料が高圧下で気体状態または液体状態で圧力容器内に気体水素の形態をもって貯蔵される、燃料電池車の開発に大いに関与している自動車部門の存在がある。これらの圧力容器の搬送を目的として、軽量の圧力容器が所望されており、これはなぜなら、高重量の圧力容器の搬送には不必要に大量のエネルギーが消費されてしまい、このために搬送費が過度に高くなるからである。
【０００３】
現在使用されている繊維強化（ＣＦＫ）圧力容器は円筒状中央部を有し、この中央部を封鎖するためのポールキャップがその両側に設けられており、これらはたとえば、繊維巻付け法を使用して作製されている。この場合ライナー（圧力容器の内部容器）が使用されており、このライナーは一方では巻芯として機能し、他方では容器の不透過性をも確保している。圧力容器を作製するために、次いで補強を目的としてこのライナーに繊維複合材料で重ね巻きし、これによって完成後の圧力容器に安定性が付与されるようにしている。タイプ３の圧力容器ではアルミニウムまたは鋼からなる金属製ライナーを使用しているが、タイプ４の圧力容器ではプラスチック製ライナーを使用している。後者の圧力容器は技術的要件を満たしており、これらの圧力容器をコスト効率よく作製することができる。たとえば溶接法、いわゆる回転成形法またはブロー法によって、プラスチック製ライナーを作製することができる。溶接法では対応する直径、壁厚、および長さの押出チューブが作製され、また適切なポールキャップが両側に溶接される。そうすることで、ポールキャップの両側に到達するようにすることができるが、他の方法ではこれは当てはまらない。
【０００４】
ドイツ特許出願ＤＥ  ２５  ３８  ４３３  Ａ１は、圧力容器、特に、気密で寸法安定性があり、その中央領域に円筒形内側容器と内側容器の底部の外側から同軸に2つからなる圧縮ガス容器を開示しており、グラスファイバー強化プラスチック製の外側のシースを巻き付けた内側容器にポールピースを取り付け、ポールピースを検出する。
【０００５】
ドイツ特許出願ＤＥ  ２１  ５２  １２３  Ａ１は、圧力容器、特に、寸法安定性があり、回転対称で、気密であり、その中央領域が内側の底部に外側に2つある円筒状内側容器からなる圧縮ガス容器を開示している 容器に同軸でパッチを当てたポールピースと、外側のフィラメントを巻く内側の容器に1つ、連続フィラメントと硬化プラスチック積層外側シースで作られ、内側の容器底部とその上に取り付けられたポールピースには、バルブなどを密封するために接続する開口部が設けられている。
【０００６】
米国公開ＵＳ２００８ ／ １８７６９７Ａ１は、２つの要素の複合構造としてのガス容器および２つの要素の接合方法を開示しており、一対の樹脂要素の端部は、レーザー溶接によって互いに適切に接続できる。二要素の複合構造において、樹脂部材の略円筒状の端部に設けられた外ねじは、樹脂部材の略円筒状の端部に設けられた雌ねじに螺合され、樹脂部品の端部同士をレーザー溶着により接合するためにレーザーを照射する。ガス容器では、この複合構造がガス容器の樹脂ライニングに適用され、ライニング部品はレーザー溶接によってねじ込まれ接着される。
【０００７】
特開平１０−２３１９９７号公報は、樹脂ライナーと金属マウスピースとの間の気密シールの信頼性を改善するためのガス容器のライニングを開示している。ライナーは、ポリエチレン樹脂などの回転成形により作製され、マウスピースに設けられた突起の内端周囲に突出するフランジが離れるようにマウスピースが取り付けられている。
【０００８】
国際公開第２０１１／０４７７５２ Ａ１号は、液体または気体媒体を貯蔵するための圧力容器を開示している。 圧力容器は、これと非一体的に接続され、容器の開口部の領域で容器ネック部に配置され、プラスチック製の内側容器と同様に配置された少なくともネックピースを備えたプラスチック製の内側容器を含み、ネック部分は、少なくともサポートエンベロープを部分的に囲んでいる。ネックピースは、接続金具を受ける手段を備えている。 圧力容器は、容器ネック部の少なくとも一部を形成し、ネックピースに挿入されるフィッティングのシーリングシートを形成するインサートも備えている。
【０００９】
欧州公開ＥＰ ０ ２７１ ４８３ Ａ２は、ガスボンベが有用なガスで満たされる前に輸送または保管されている間、特に高純度ガス用のガスボンベの内壁を腐食から保護する方法を開示している。本発明はさらに、ガスボンベの内壁の腐食保護のための装置を開示する。
【００１０】
米国公開ＵＳ２０１６／１２３５３８Ａ１は、ブロー成形によって形成されたライナーと、液体または気体を貯蔵する貯蔵部と、貯蔵部から突出する円筒形状のフィラーネックを有する圧力容器を開示している。また、圧力容器は、径方向の端部でフィラーネックを内側に折り曲げることにより周方向に埋設された埋設部を有するマウスピースを有し、埋設部から連続して形成され、フィラーネックの内壁となる露出部を備えている。さらに、圧力容器は、露出部の内側に径方向に取り付けられた留め具と、フィラーネックと留め具との間の隙間を密閉するシール部材を有する。
【００１１】
これらの圧力容器において課題となるのは、数ある中でもとりわけ、プラスチック製ライナーを備えるそのようなＣＦＫ圧力容器には、圧力容器用バルブの金属ポートが必要になることである。その際、金属製接続部（ボスまたはライナー接続部とも呼ばれる）を容易に取付け可能とし、またこれを、圧力容器の全耐用期間にわたって防漏状態でライナーに接続したままにしなければならない。
【００１２】
したがって、容易に取り付けられ、また全耐用期間にわたって防漏状態でライナーに接続されたままとなるような、内部容器用の接続部（ライナー接続部）を設けることが望ましいであろう。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
したがって、本発明の目的は、取付けが容易であり、また全耐用期間にわたって防漏状態で内部容器（ライナー）に接続されたままとなるような、内部容器用の接続部を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
この目的は、圧力容器を気密密封するためのポールキャップによって達成され、本ポールキャップは、本圧力容器を後で封鎖するための内側と、本圧力容器を封鎖した後に繊維複合材料で重ね巻きするための外側と、外側に向かって外向きに突出し、内側輪郭を有するネック状開口ダクトと（それぞれがプラスチック材料製である）、ダクトを封鎖するためにダクトに接続される圧力ポート要素とを備え、この圧力ポート要素は、ダクトを通って外向きに突出している第１のセクション、および第１のセクションの方向に、少なくともダクトの領域で円錐状に先細になる第２のセクションを有する金属製のシールコーンを含み、このシールコーンは、外側から第１のセクションに配置される固定手段によって内側輪郭において気密圧入で保持されている。
【００１５】
本発明の意味の範囲内における圧力容器とは、圧力容器の周囲に対して圧力が上昇した流体および気体を貯蔵するのに適した全ての容器を指し、この圧力容器はプラスチック材料製の内部容器と、繊維複合材料で作製された補強材とを備える。一般に、これらの圧力容器は円筒状であり、円筒状中央部の両側に外向きに湾曲した終端を有する。これらの終端はポールキャップと呼ばれ、中央部を気密密封する役割を担っている。後期の圧力容器では、ここで言うポールキャップの内側が圧力容器の充填物（流体または気体）に面する圧力容器の内壁の一部となっている。したがって、外側はポールキャップの反対側となる。圧力容器を補強するために、前記外側に繊維複合材料が重ね巻きされ、同時にこれが圧力容器の外側を形成し得る。ポールキャップを中央部に溶接した後、内部容器が作製され、この内部容器の耐圧性は圧力ポート要素、具体的にはシールコーンを備えるポールキャップの耐圧性にのみ依存している。本発明のポールキャップでは、本ポールキャップを気密に構成しており、したがって内部容器全体を気密に構成している。
【発明の効果】
【００１６】
圧力容器に充填物を供給するために、または圧力容器からこの充填物を除去できるようにするために、圧力容器は可逆的にロック可能な開口部を備える必要がある。圧力容器の場合、このような開口部は、外側から外向きに突出しているネック状開口ダクトを使用し、内部に配置されたダクトを封鎖するための内側輪郭を有する圧力ポート要素を備えるポールキャップのうちの１つに配置される。シール本体が円錐状輪郭を有することにより、ポールキャップの内側からダクトに挿入したシールコーンをネックダクトの内側輪郭に圧入することが可能になる。この場合、ネックダクトの内側輪郭はシールコーンの第２のセクションが有する円錐形状に適合していないが、シールコーンは、たとえば第２のセクションの円錐状輪郭から内側輪郭が離れないように、ポールキャップの材料を内側輪郭の領域において移動させることができる。このシールコーンは、次いで他の構成要素と共に圧力ポート要素を形成し、この圧力ポート要素を介して充填物を圧力容器に導入したり、圧力容器からこれらを排出したりすることができる。外側から圧力ポート要素に固定手段（たとえば、シールコーンに嵌め込むクランプナットまたはばねリング）を配置すると、シールコーンがダクトに引き込まれる（押し込まれる）か、または引き込まれた（押し込まれた）ままになり、このためにシールコーンの外側がダクトの内側に載り、その結果、過剰圧力下にある圧力容器の充填物がダクトを通って逸出できないようにする効果がある。
【００１７】
重量およびコストの理由から、ポールキャップ自体はプラスチック材料で構成されている（残りの内部容器も同様である）。圧力容器内に行き渡る圧力により、プラスチック材料は稼働時間中に変形する可能性があり、その結果、接続部とポールキャップとの間で漏出が発生し得る。特別に構成されたダクトと対応する圧力ポート要素とを備える構造により、本発明に係るポールキャップは、ネックダクトのプラスチック材料が変形するのを防止し、このために、内部容器用の接続部を備えるポールキャップを提供するものであり、この接続部は取付けが容易であり、また全耐用期間にわたって本ポールキャップに、したがって後期の内部容器（ライナー）に防漏状態で接続されたままとなる。圧力ポート要素を備える本発明に係るポールキャップの構造は、本圧力容器の内部圧力の結果として極めて高い表面圧力が生じても、圧力ポート要素とネックダクトとの間の接合面にプラスチック材料がこれ以上流出することがないように変化しており、これはなぜならプラスチック材料が、ここではダクトの内側輪郭およびシールコーンが有する円錐形状によって閉じ込められているからである。シールコーンの円錐構造と、これに応じて形状に適合するようにシールコーンに接する内側輪郭とにより、隙間が狭くなって外向きになり、このことが圧力ポートの密封に影響を与えることになる。シールコーンの表面圧力下で万が一流出しかかったとしても、プラスチック材料はこのように狭くなっていく隙間を流れる必要がある。しかし、これは表面圧力がさらに上昇することによってのみ可能となり、これは、ダクトの内側輪郭がシールコーンの円錐状輪郭の上に載り、このために大きな支持領域が得られ、非常に良好なシール効果がもたらされるので実際には起こらず、従来技術と比較して、表面単位当たり低い表面圧力しか発生しない。従来技術では、シールコーンとダクトとはねじ山を介してのみ互いに接続されており、この場合は高い局所圧力が発生し、これによってプラスチック材料がシールコーンの下で変形し、また表面圧力が高くなり過ぎる場合は、シールコーンの下で流出する可能性がある。したがって従来技術では、締め付けトルクおよび高圧下で結果的に生じる気密性と、過度の表面圧力およびこのために発生するプラスチック材料の流出との間に妥協点が必要となり、これにより、従来技術の圧力容器は非常に高圧な状態に適さない結果となっている。これに対して、本発明に係るポールキャップを備える本圧力容器は、本圧力容器の繊維強化が機能しなくなる圧力まで好適に使用することができる。本発明に係る構造により、シールコーンのシール効果は本圧力容器内の高圧下でさらに増大する。この目的で、本圧力容器内部の方向からシールコーンをダクトのネック開口内へと押し込み、これによってシール効果が増大することになる。ダクトのネック開口の反対側にある固定手段により、シールコーンはトルク制御された状態で端位置に到達するまで、または固定手段に係止され、その結果その意図したシール位置に保持されるまで引き込まれる。シールコーンの設計により、本圧力容器の内側に対向しているシールコーンの表面積（高圧）は、本圧力容器の外側に対向しているシールコーンの表面積（低圧、たとえば常圧）よりも大きい。表面積の差にガス圧を乗じると、シール効果が生じる方向の圧力に比例する力が生じるため、ガス圧は圧力が高くなるほど高いシール効果をもたらす。したがって、本発明に係る圧力ポート要素を備えるポールキャップは、漏出に対して多重的となっている。
【００１８】
一実施形態では、内側輪郭はダクトに沿って外向きに、少なくともダクトの領域で円錐状に先細になり、この円錐状内側輪郭は円錐状の第２のセクションに適合している。その
結果として、シールコーンと内側輪郭との圧入が改善され、これにより、シール効果およびネックダクト内へのシールコーンの着座が改善される。好ましい一実施形態では、円錐状内側輪郭は、そのために正確に嵌合する形態で、シールコーンの第２のセクションが有する円錐形状に適合している。このように円錐状内側輪郭が適合することにより、この内側輪郭の形状に応じて適合するシールコーンをポールキャップの内側からダクトに挿入することができ、このことはさらなる改善をもたらしている。
【００１９】
一実施形態では、ダクトの円錐状内側輪郭は内側から外側のネック端部まで延在している。したがって、内側輪郭の範囲に応じて適合するように成形されたシールコーンは、この内側輪郭を伴って接触領域がより大きくなり、これにより、シールコーンに印加される圧力が内側輪郭のより大きくなった表面へと分散されるので、表面単位当たりの表面圧力と、ひいてはネックダクトのプラスチック材料が流出するリスクとがさらに低減される。
【００２０】
別の実施形態では、シールコーンの第２のセクションは内側を越えてダクトから突出している。その結果、たとえばクランプナットを外側からシールコーンへとねじ込むことができ、これによってネックダクトへのシールコーンの取付けが容易になる。
【００２１】
別の実施形態では、本ポールキャップは、ネックダクトに取り付けるための取付要素をさらに備え、この取付要素は、外側に沿ってネックダクトから半径方向に平面状に延在し、外側の輪郭に適合し、繊維複合材料で重ね巻きするために設けられた第１の接触領域と、ネックダクトの外形が半径方向に変形するのを自身が防止するように、自身の内形がネックダクトの外形に適合している第２の接触領域とを含む。取付要素をネックダクト上に組み立てた後、取付要素を備える本ポールキャップに、本発明に係るポールキャップでそのような取付要素を備えていないものと同じように、繊維複合材料で重ね巻きする。この場合の半径方向とは、ダクトの中央の外側を指向する方向を指す。円筒状の圧力容器では、ポールキャップも同様にその円周方向に環状に構成されている。一般に、ポールキャップの中央には接続要素が配置され、その結果、半径方向は圧力容器の対称軸（円筒軸）に対する半径方向と一致することになる。これにより、取付要素の第１の接触領域を外側に取り付けることができ、この外側は前記接触領域に関してとりわけ取付要素に対応するように構成されており、たとえば、外側は前記接触領域を収容する凹部を有し得、その結果、取付要素を備えるポールキャップは、取付要素を付加的に装備するように設けられていないポールキャップと同じ外形を有する。ここでは、圧力容器のポールキャップまたは内部容器にポリエチレンなどのより軟質のプラスチック材料を同様に使用することができ、これはなぜなら、本発明に係るポールキャップの場合、その構成の結果としてシール効果が維持されるため、高圧下または複数の負荷変動が生じた後でも圧力容器が早期に気密性を失う恐れはないからである。
【００２２】
好ましい一実施形態では、ダクトの外形はネック端部において周縁部を備え、前記周縁部はダクトまたは後期の圧力容器の長手方向に対して垂直な平面であることが好ましい。この場合、第２の接触領域が周縁部を少なくとも部分的に覆うため、ダクトの外形の変形も半径方向に対して垂直に防止される。
【００２３】
別の実施形態では、第２の接触領域はシールコーンの第１のセクションに沿ってさらに延在しており、この第１のセクションは、取付要素の第２の接触領域に対して気密密封を行うために、第１のセクションに沿って円周方向に適切に配置されるシール材を含む。
【００２４】
別の実施形態では、外側から第１のセクションに配置される固定手段は第１のセクションにねじ込まれるクランプナットであり、このクランプナットにより、気密密封を行うために第２のセクションが内側輪郭へと引き込まれる。これによりクランプナットを、一方ではねじ山を介して直接または間接的にシールコーンに固定することができ、他方ではこ
のクランプナットが、ネックダクトにおいて直接または間接的に引込みを行うことで、シールコーンはダクトの内側輪郭に対して押し込まれる。
【００２５】
別の実施形態において、取付要素は、第１のセクションに対向している内側を含む第３の領域を第２の接触領域の上方で長手方向にさらに含み、この第３の領域の内側を、前記内側とシールコーンの第１のセクションとの間で半径方向に、円周方向隙間が形成されるように配置しており、この隙間を、クランプナットと係合させるために設け、かつ設計している。ここでの長手方向とは、内側から外側へと至るダクトに沿った方向、または後期の圧力容器の円筒軸に沿った方向を指す。この第３の領域により、クランプナットは外部の機械的応力から保護される。
【００２６】
別の実施形態では、第２の接触領域はクランプナットの支持領域を形成しており、これによりさらに、取付要素がポールキャップ上の支持領域によるネックダクト上への押込みによって、クランプナットを介して固定される。このため、同様に取付要素をポールキャップに、またその形状支持効果を利用してネックダクトへと容易に固定することができる。
【００２７】
別の実施形態では、取付要素の第２の接触領域が有する内形はシールコーンの第１のセクションに沿って延在し、第１のセクションの反対側にある領域に凹部を有し、この凹部において、外側から第１のセクションに配置される固定手段を弾性ばねリングの形式で配置しており、またシールコーンの第１のセクションは、長手方向軸に沿ってばねリングに適合した位置で、ばねリングに適合しているリング凹部を含み、シールコーンをダクトに押し込んだ後にこのリング凹部にばねリングが係止され、その結果、内側輪郭に対して気密圧入によりシールコーンが固定される。このようにばねリングとリング凹部とで画定される位置にばねリングを介してシールコーンを固定することにより、シールコーンによるダクト内への気密状態の着座を構成することになる圧入を、容易かつ迅速に確立することができる。ばねリングは、従来の方法を用いてばねリング用の従来の材料から作製することができ、その結果、ばねリングはその通常の弾性を有することになる。
【００２８】
別の実施形態では、取付要素の第２の接触領域を、たとえばセルフタッピングねじ山を用いてネックダクトの外形にねじ込んでいる。その結果として、後で同様にねじ込むことになるクランプナットとは無関係に、この取付要素をネック状のポールキャップに固定することができる。場合により、ねじ接続によって取付要素を別途固定し、クランプナットによってこれに対する押込みを行うことにより、ポールキャップのネックダクトに対する取付要素の密着性が高まる。別の実施形態では、この場合、外側に対して第１の接触領域が最初の直接の接触を行うまで、取付要素が上方からネックダクトへとねじ込まれるように、取付要素およびネックダクトを構成している。その結果、取付要素が外側にしっかりと位置決めされ、またその位置決めが正確であるかどうかを取付作業者が容易に確認することができる。
【００２９】
別の実施形態では、ポールキャップにおいて少なくともネックダクトのプラスチック材料は軟質のプラスチック材料であり、また取付要素の第２の接触領域には、ポールキャップへのセルフカッティングねじ込み用にねじ山を設けている。その結果、ネックダクトへのねじ山の配置が回避され、生産労力が軽減される。
【００３０】
本発明はさらに、円筒状中央部、およびこの中央部の両側をそれぞれ封鎖している２つのポールキャップを含む、プラスチック材料製の内部容器と、繊維複合材料で作製され、内部容器上に巻き付けられる外層とを備え、ポールキャップのうちの一方は本発明に係るポールキャップである繊維強化圧力容器に関する。本圧力容器に充填物を圧力下で貯蔵できるように、中央部の円筒表面をポールキャップで封鎖している。本ポールキャップが半
球形状を有する場合、円周方向張力（円筒状中央部の内壁の張力）と軸方向張力（カバー表面の張力）との間に２：１の張力比が生じ、これによって中央部とポールキャップとの間の縁部領域に大きな応力がかかることになる。これらの幾何形状に関する考慮事項は全ての圧力容器に当てはまるものであり、たとえばプラスチック材料製の内部容器などの内部容器と、その内部容器を補強するために内部容器上に巻き付けられる外層とを備えるものさえも対象となる。一方ではそのような容器は極めて軽量であり、このことは、たとえば搬送手段を用いた用途では重要であり、また他方では、たとえば水素などの充填物を高圧下で、しかも低損失で貯蔵することができ、これはなぜなら、プラスチックの水素透過性は非常に低く、また必要となる強度は繊維複合材料からなる外層によってもたらされるからである。したがって、本発明に係る圧力容器は、好ましくはドーム型ポールキャップとして構成され、半球形状とは異なる形状のポールキャップを含む内部容器を備え、本ポールキャップの曲率は、内部容器の円筒状中央部に隣接する蓋縁部領域において、半球表面と比較してより大きくなる一方、本ポールキャップの中央領域の曲率は、半球表面と比較してより小さいものとなる。このドーム型ポールキャップを使用すると、剛性および荷重変化と、これらの結果として円周方向（中央部）と軸方向（ポールキャップ表面）との間に生じる張力比は、ポールキャップの中央領域に軸方向に配置される第１の繊維によってとりわけ良好に吸収され得る。このようにとりわけ適合したドーム型ポールキャップは、アイソテンソイドとも呼ばれている。アイソテンソイドとは、繊維複合材料の外層上に巻き付けられ、繊維通路の全ての地点で繊維に定張力を発生させる形状を指す。
【００３１】
一般に、繊維複合材料は２つの主要な成分（この場合は繊維）からなり、これらはマトリクス材に組み込まれ、繊維間の固形複合材料を生成している。これにより、繊維複合材料に１または複数の繊維で巻付けを行うことができ、繊維（複数可）は互いに密接に接触して巻き付けられている。これにより、繊維複合材料が所望の厚さとなり、この厚さに対応する繊維層を構成するまで、繊維が別の繊維層に巻き付けられる形態の繊維層が形成されることになる。一実施形態では、第１および／または別の繊維（たとえば第２の繊維）の繊維層はそれぞれ、複数の繊維層を含む。複合材料は繊維複合材料に、たとえば使用する２つの個々の成分のいずれかが付与できる強度よりも高い強度を付与するなど、より優れた高品質特性をもたらす。繊維方向における繊維の補強効果は、繊維の長手方向の弾性率がマトリクス材の弾性率よりも大きい場合、マトリクス材の破断点伸度が繊維の破断点伸度よりも大きい場合、および繊維の破断強度がマトリクス材の破断強度よりも大きい場合に生じる。たとえばガラス繊維、炭素繊維、セラミック繊維、鋼繊維、天然繊維または合成繊維などのあらゆる種類の繊維を使用することができる。また、たとえば熱硬化性樹脂、エラストマーまたは熱可塑性プラスチックをマトリクス材として使用することができる。繊維およびマトリクス材の材料特性は当業者に既知であるため、当業者であれば、それぞれの用途に即した繊維複合材料を生成するのに適した繊維およびマトリクス材の組み合わせを選択することができる。この場合、繊維複合材料領域の個々の繊維層は、単一の繊維または複数の同一もしくは異なる繊維を含み得る。
【００３２】
本発明はさらに、圧力容器を気密密封するための、プラスチック材料製の本発明に係るポールキャップを作製する方法に関し、本方法は、
−  本圧力容器を後で封鎖するための内側、本圧力容器を封鎖した後に繊維複合材料で重ね巻きするための外側、および外側から外向きに突出し、圧力ポート要素の一部としてシールコーンをその後挿入するための内側輪郭を有するネックダクトを備える本ポールキャップを設けるステップと、
−  金属製のシールコーンを内側からダクトへと挿入するステップであって、このシールコーンは第１のセクション、およびネックダクトから第１のセクションが外向きに突出するまで第１のセクションの方向に、少なくともダクトの領域で円錐状に先細になる第２のセクションを含む、ステップと、
−  外側から第１のセクションに配置され、シールコーンを内側輪郭において気密圧入
で保持する固定手段によって、シールコーンとダクトの内側との間に気密密封を生成するステップとを含む。
【００３３】
したがって、全耐用期間にわたって防漏状態で内部容器（ライナー）に接続されたままとなるのに適した、内部容器用の接続部を備えるポールキャップを作製しやすくする方法を提供する。
【００３４】
別の実施形態では、本方法は、ネックダクトの外形が半径方向に変形するのを防止するために、取付要素をダクトに取り付けるさらなるステップを含み、この取付要素は、外側に沿ってネックダクトから半径方向に平面状に延在し、外側の輪郭に適合し、繊維複合材料で重ね巻きするために設けられた第１の接触領域と、ネックダクトの外形に適合している内形を有する第２の接触領域とを含む。
【００３５】
本方法の一実施形態では、外側から第１のセクションに配置される固定手段はクランプナットまたはばねリングであり、前記気密密封を生成するステップは、
−  外側から第１のセクションにねじ込まれるクランプナットにより、シールコーンに引張力をかけるステップ、または
−  シールコーンをダクトに押し込むステップであって、シールコーンは、長手方向軸に沿ってばねリングに適合した位置でばねリングに適合しているリング凹部を第１のセクションに含む、ステップ、およびその後シールコーンのリング凹部にばねリングを係止するステップであって、ばねリングは、取付要素の第２の接触領域の内形が有する凹部に弾性的に保持され、この第２の接触領域の内形はシールコーンの第１のセクションに沿って延在している、ステップを含む。
【００３６】
本発明はさらに、本発明に係る繊維強化圧力容器を作製する方法に関し、前記方法は、
−  プラスチック材料製の円筒状中央部を設けるステップと、
−  中央部を封鎖するためのプラスチック材料製の２つのポールキャップを設けるステップであって、ポールキャップのうちの少なくとも一方は本発明に係るポールキャップである、ステップと、
−  既に接続済みの圧力ポート要素を備えるポールキャップを含むポールキャップを、プラスチック材料製の内部容器を作製するために中央部に溶接するステップと、
−  繊維強化圧力容器を作製するために、繊維複合材料で内部に重ね巻きするステップとを含む。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
本発明のこれらおよび他の態様を、以下の図に詳細に示している。
【図１】圧力ポート要素を備える、本発明に係るポールキャップの一実施形態。
【図２】圧力ポート要素を備える、本発明に係るポールキャップの別の実施形態。
【図３】本発明に係るポールキャップを備える、本発明に係る圧力容器の一実施形態。
【図４】本発明に係るポールキャップを備える、本発明に係る圧力容器の別の実施形態。
【図５】本発明に係るポールキャップを作製するための、本発明に係る方法の一実施形態。
【図６】本発明に係る繊維強化圧力容器を作製するための、本発明に係る方法の一実施形態。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
図１は、圧力容器１００の気密密封に適した圧力ポート要素２を備える、本発明に係るポールキャップ１の実施形態を示している。このために、ポールキャップ１は、圧力容器
１００を後で封鎖するために圧力容器の内部に対向している内側１１と、圧力容器１００を封鎖した後に繊維複合材料３で重ね巻きするために設けられた外側１２と、外側に向かって外向きに突出し、内側１１と外側１２との間にある第２のセクションにおいて円錐状内側輪郭１３ｉを有するネック状開口ダクト１３とを備え、内側輪郭１３ｉはこの領域でダクト１３に沿って外向きに先細になり、また、これらはそれぞれプラスチック材料製である。ポールキャップ１は、ダクト１３を封鎖するためにダクト１３に接続されている圧力ポート要素２をさらに備え、圧力ポート要素２は、ダクト１３を通って外向きに突出している第１のセクション２１ａと、少なくともダクト１３の領域で円錐状内側輪郭１３ｉに応じて適合している第２のセクション２１ｂとを有する、金属製のシールコーン２１を含む。セクション２１ｂは、ダクト１３の長手方向ＬＲにおいて内側輪郭１３ｉに対応した外側円錐形状を有し、また内側１１上またはその上方に円形の第１の表面Ａ１、およびポールキャップ１の外側１２に対向している円形の第２の表面Ａ２を有し、本実施形態では、第１の表面Ａ１および第２の表面Ａ２は、ダクト１３の長手方向に対して垂直に位置合わせされている。シールコーン２１は、後期圧力容器１００を流体または気体で充填するために、あるいはこれを排出するために、その内部に円筒状流路チャネル２１Ｄをさらに有する。第１の表面Ａ１が第２の表面Ａ２よりも大きく、第１の表面Ａ１と第２の表面Ａ２との面積比に応じて圧力容器１００の高内圧が第１の表面Ａ１に印加されるため、圧力容器の内圧により、シールコーン２１がダクト１３の円錐状内側輪郭１３ｉに既に押し込まれており、これによってシールコーン２１とダクト１３との間に良好なシール効果が確保されることになる。加えて、円錐状内側輪郭１３ｉに対して気密密封を行うために、外側から第１のセクション２１ａに配置される固定手段２２として、外側から第１のセクション２１ａにねじ込まれるクランプナット２２ｚによってシールコーン２１を押圧し、この場合、ネックダクト１３のネック端部１３ｈにおいてクランプナットがネック端部１３ｈにあるダクト１３の周縁部１３ｒを押圧しており、その結果、シールコーン２１をダクト１３へと引き込むことになる。このクランプナット２２ｚにより、ダクト１３内へのシールコーン２１の固定着座もこの段階で確実に行われるようになり、前記段階では、ポールキャップはまだ内部容器の中央部に溶接されておらず、または後期圧力容器１００にはまだ内圧が印加されていない。このために、シールコーン２１の第２のセクション２１ｂが内側１１を越えてダクトから突出しており、これによってクランプナット２２ｚの組立てが容易になる。クランプナット２２ｚ、およびシールコーン２１の第２のセクション２１ｂに設けられる対応するねじ山１６の形状は、当業者であれば適切に設計することができる。好ましくは、ダクト１３の円錐状内側輪郭１３ｉを、このために内側１１から外側１２のネック端部１３ｈまで延在させることもできる。
【００３９】
図２は、圧力ポート要素２を備える、本発明に係るポールキャップ１の別の実施形態を示している。本実施形態では、ポールキャップ１は図１のポールキャップに加えて、ネックダクト１３に取り付けられる取付要素１４をさらに備える。このために、取付要素１４は、外側１２に沿ってネックダクト１３から半径方向に平面状に延在し、外側１２の輪郭に適合し、繊維複合材料３で重ね巻きするために設けられた第１の接触領域１４ａを含む。外側１２はそのために、取付要素１４を収容する凹部を有し、その際、第１の接触領域１４ａの外側にある外側１２の輪郭がこの領域において変化することなく、外側１２の第１の接触領域１４ａへとダクト１３の方向に続いていくように、この凹部によって取付要素１４をそれぞれ収容している。取付要素１４は、ダクト１３の長手方向に沿ってネックダクトを覆うための第２の接触領域１４ｂをさらに含む。ここでネックダクト１３の外形は、円錐状内側形状１３ｉに沿って円筒形状を有する。これに応じて、第２の接触領域１４ｂの内形がダクト１３の外形の寸法に適合している円筒形状を同様に有するため、第２の接触領域１４ｂにより、ネックダクト１３の外形が半径方向ＲＲに変形するのが防止される。加えて、本実施形態では、ダクト１３の外形はネック端部１３ｈにおいて周縁部１３ｒを含み、ダクト１３の外形の変形も半径方向ＲＲに対して垂直に防止されるようにするために、第２の接触領域１４ｂが周縁部１３ｒを上向きに（長手方向に対して垂直に）覆うように、第２の接触領域１４ｂを成形している。第２の接触領域１４ｂは、シールコーンの第１のセクション２１ａに沿ってさらに延在し、ここで第１のセクション２１ａでは、取付要素１４の第２の接触領域１４ｂに対して気密密封を行うために、第１のセクション２１ａに沿って円周方向に、たとえばＯリングシールなどのシール材２３を配置している。ここで取付要素１４は、第２の接触領域１４ｂの上方で長手方向ＬＲに配置される第３の領域１４ｃをさらに含む。この第３の領域１４ｃは第１のセクション２１ａに対向している内側１４ｉを含み、この内側１４ｉは、内側１４ｉとシールコーン２１の第１のセクション２１ａとの間に半径方向ＲＲに円周方向隙間１５を画定しており、これによりこの隙間１５において、外側から第１のセクション２１ａに配置される固定手段２２のクランプナット２２ｚをシールコーン２１に配置し、シールコーン２１にこれをねじ込むことができるようにしている。このために、第３の領域１４ｃの下方にある第２の接触領域１４ｂがクランプナット２２ｚ用の支持領域１４ｚを形成するので、取付要素１４は、ポールキャップ１上の支持領域１４ｚによるネックダクト１３上への押込みによって、クランプナット２２ｚを介してさらに固定される。クランプナット２２ｚ、およびシールコーン２１の第２のセクション２１ｂに設けられる対応するねじ山１６の形状は、当業者であれば適切に設計することができる。付加的にまたは代替的に、および本実施形態の他の実施態様によれば、取付要素１４の第２の接触領域１４ｂをネックダクト１３の外形にねじ込んでおり、この場合、第１の接触領域１４ａが外側１２と直接接触するまで取付要素１４を上方からネックダクト１３へとねじ込んでいる。この場合、取付要素１４の第２の接触領域１４ｂは、少なくともポールキャップ１のネックダクト１３を形成するプラスチック材料が軟質のプラスチック材料である限り、このねじ込みステップのためにセルフタッピングねじ山１６を含み得る。この場合、ネックダクト１３の外形にねじ山を何ら配置しないことになる。当該プラスチック材料がセルフタッピングするには硬すぎる場合、対応するねじ山をネックダクト１３の外形上および第２の接触領域１４ｂの内形上に配置する必要がある。圧力容器に流出入する流体または気体の入口および出口に対して、シールコーン２１上にバルブ取付部を配置しており、このバルブ取付部は対応する入口開口部および／または出口開口部と、これらの入口および／または出口開口部用の操作装置と、必要に応じて圧力表示装置などの他の構成要素とを含み得る。
【００４０】
図３は、圧力ポート要素２を備える、本発明に係るポールキャップ１の別の実施形態を示しており、図２に示す固定要素２２としてのクランプナット２２ｚを、ここではばねリング２２ｆに置き換えている。この場合、取付要素１４の第２の接触領域１４ｂが有する内形は、シールコーン２１の第１のセクション２１ａに沿って同様に延在し、また第１のセクション２１ａの反対側の領域に凹部１４ｄを有し、この凹部１４ｄにおいて、外側から第１のセクション２１ａに配置される固定手段２２を、弾性ばねリング２２ｆ（黒丸）の形態で配置している。シールコーン２１の第１のセクション２１ａは、長手方向軸ＬＲに沿ってばねリング２２ｆに適合した位置で、ばねリング２２ｆに適合しているリング凹部２１ｅを含み（ここでは、ばねリング２２ｆによって完全に満たされる）、ここでは、長手方向軸ＬＲに沿ってシールコーン２１を押し込んだ後にダクト１３にばねリング２２ｆが係止され、その結果、ここに示す内側輪郭１３ｉに対して気密圧入によりシールコーン２１が固定される。加えて、ここでは図２と同様に示しているように、シールリング２３を配置する。シールリングに関する詳細については、図２を参照されたい。
【００４１】
図４は、本発明に係るポールキャップ１を備える、本発明に係る圧力容器１００の一実施形態を示している。ここで、繊維強化圧力容器１００は、円筒状中央部１２０、および中央部１２０の両側にそれぞれ配置され、中央部１２０の両側を封鎖している２つのポールキャップ１、１’を含むプラスチック材料製の内部容器１１０を備える。中央部１２０およびポールキャップ１、１’の両方がプラスチック材料製であるため、ポールキャップ１、１’を、従来の溶接方法を用いて中央部１２０に気密接続することができ、その結果、内部容器１１０の完全な作製が可能になる。内部容器１１０の作製後に、繊維複合材料３で作製される外層を内部容器１１０の上に巻き付け、これにより、結果として得られる圧力容器１００が圧力荷重に対して必要な強度を有するように、所望の用途で使用するにあたり内部容器１１０が補強されるようにしている。
【００４２】
図５は、本発明に係るポールキャップ１を作製するための、本発明に係る方法２００の一実施形態を示している。ポールキャップの詳細な実施形態については、図１〜図３も参照されたい。方法２００は、圧力容器１００を後で封鎖するための内側１１、圧力容器１００を封鎖した後に繊維複合材料３で重ね巻きするための外側１２、および外側１２に向かって外向きに突出し、圧力ポート要素２の一部としてシールコーン２１をその後挿入するための内側輪郭１３ｉを有するネック状開口ダクト１３を備えるポールキャップ１を設けるステップ２１０と、金属製のシールコーン２１を内側１３ｉからダクト１３に挿入するステップ２２０であって、シールコーン２１は第１のセクション２１ａ、およびネックダクト１３から第１のセクション２１ａが外向きに突出するまで第１のセクション２１ａの方向に、少なくともダクト１３の領域で円錐状に先細になる第２のセクション２１ｂを含む、ステップと、外側から第１のセクション２１ａに配置され、シールコーンを内側輪郭１３ｉにおいて気密圧入で保持する固定手段２２によって、シールコーン２１とダクト１３の内側１３ｉとの間に気密密封を生成するステップ２６０とを含む。この場合、方法２００は一実施形態において、ネックダクト１３の外形が半径方向ＲＲに変形するのを防止するために、取付要素１４をダクト１３に取り付けるさらなるステップ２３０を含み、取付要素１４は、外側１２に沿ってネックダクト１３から半径方向に平面状に延在し、外側１２の輪郭に適合し、繊維複合材料３で重ね巻きするために設けられた第１の接触領域１４ａと、ネックダクト１３の外形に適合している内形を有する第２の接触領域１４ｂとを含む。外側から第１のセクション２１ａに配置される固定手段２２がクランプナット２２ｚまたはばねリング２２ｆである場合、気密密封を生成するステップ２４０はこのために、外側から第１のセクション２１ａにねじ込まれるクランプナット２２ｚにより、シールコーン２１に引張力をかけるステップ２４０、またはシールコーン２１をダクト１３に押し込むステップ２５０であって、シールコーン２１は、長手方向軸ＬＲに沿ってばねリング２２ｆに適合した位置でばねリング２２ｆに適合しているリング凹部２１ｅを第１のセクション２１ａに含む、ステップ２５０、およびその後シールコーン２１のリング凹部２１ｅにばねリング２２ｆを係止するステップ２５５であって、ばねリング２２ｆは、取付要素１４の第２の接触領域１４ｂの内形が有する凹部１４ｄに弾性的に保持され、第２の接触領域１４ｂの内形はシールコーン２１の第１のセクション２１ａに沿って延在している、ステップ２５５を含む。
【００４３】
図６は、本発明に係る繊維強化圧力容器１００を作製するための、本発明に係る方法３００の一実施形態を示しており、方法３００は、プラスチック材料製の円筒状中央部２１を設けるステップ３１０と、中央部１２０を封鎖するためのプラスチック材料製の２つのポールキャップ１、１’を設けるステップ３２０であって、ポールキャップ１、１’のうちの一方は本発明に係るポールキャップ１である、ステップ３２０と、既に接続済みの圧力ポート要素２を備えるポールキャップ１を含むポールキャップ１、１’を、プラスチック材料製の内部容器１１０を作製するために中央部１２０に溶接するステップ３３０と、繊維強化圧力容器１００を作製するために、繊維複合材料３で内部容器１１０に重ね巻きするステップ３４０とを含む。このために、圧力ポート要素２を除く内部容器１１０の表面全てに、繊維複合材料３で重ね巻きしていることが好ましい。内部容器１１０（プラスチック材料製ライナー）を作製するための溶接方法は、ユニット数が少ない場合にも、中程度の場合にも、または多い場合にも適していることを特徴としており、これはなぜなら試作品、押出チューブ（中央部１２０）および射出成形ポールキャップ１を、極めて簡便かつコスト効率よく作製することができるためである。本方法２００は、ポールキャップ１の両側１１、１２から圧力ポート要素２（またはバルブ要素）を取り付けるのは他の方法では不可能であるため、本方法でしかこれをなし得ないという点で、とりわけ適している。この取付けは、ポールキャップ１の両側１１、１２にまだ自由に接触できる場合に限り、溶接プロセスの前に実施することができ、これを他の方法（回転成形法またはホースブロー法）で実施するのは不可能であり、あるいはダクト１３（ポールキャップ開口部）を用いて実施するより他はない。
【００４４】
ここに示している実施形態は本発明の例示を構成しているにすぎず、したがってこれらを限定するものとして理解すべきではない。当業者によって考慮される代替の実施形態は、本発明の範囲内に等しく含まれる。
【符号の説明】
【００４５】
１，１’  ポールキャップ
１１  ポールキャップの内側
１２  ポールキャップの外側
１３  外側から突出しているネックダクト
１３ｉ  ダクトの内側輪郭
１３ｈ  ネックダクトのネック端部
１３ｒ  ネック端部の周縁部
１４  取付要素
１４ａ  取付要素の第１の接触領域
１４ｂ  取付要素の第２の接触領域
１４ｚ  第２の接触領域におけるクランプナット用の支持領域
１４ｃ  取付要素の第３の領域
１４ｄ  第２の接触領域の内側輪郭の凹部
１４ｉ  取付要素の第３の領域の内側
１５  内側１４ｉと第１のセクション２１ａとの間の隙間
１６  ねじ山（取付要素またはクランプナット用）
２  圧力ポート要素
２１  シールコーン
２１ａ  シールコーンの第１のセクション
２１ｂ  シールコーンの第２のセクション
２１Ｄ  シールコーンの流路チャネル
２１ｅ  シールコーンの第１のセクションのリング凹部
２２  固定手段
２２ｆ  固定手段としてのばねリング
２２ｚ  固定手段としてのクランプナット
２３  シール材
２４  バルブ取付部
３  繊維複合材料からなる外層
１００  本発明に係る圧力容器
１１０  内部容器
１２０  内部容器の円筒状中央部
２００  本発明に係るポールキャップを作製する方法
２１０  ポールキャップを設けるステップ
２２０  シールコーンをダクトに挿入するステップ
２３０  取付要素をネックダクトに取り付けるステップ
２４０  外側から第１のセクションにねじ込まれるクランプナットにより、シールコーンに引張力をかけるステップ
２５０  シールコーンをダクトに押し込むステップ
２５５  その後シールコーンのリング凹部にばねリングを係止するステップ
２６０  シールコーンとダクトの内側との間に気密密封を生成するステップ
３００  本発明に係る繊維強化圧力容器を作製する方法
３１０  プラスチック材料製の円筒状中央部を設けるステップ
３２０  プラスチック材料製の２つのポールキャップを設けるステップ
３３０  ポールキャップを中央部に溶接するステップ
３４０  繊維複合材料で内部に重ね巻きするステップ
Ａ１  内側１１に対向しているシールコーンの第１の表面
Ａ２  外側１２に対向しているシールコーンの第２の表面
ＦＶＭ  繊維複合材料
ＬＲ  長手方向
ＲＲ  半径方向
Ｚ  円筒状中央部の円筒軸
【国際調査報告】
2020512506.tif 000009
2020512506.tif 000010
2020512506.tif 000011
2020512506.tif 000012
2020512506.tif 000013
2020512506.tif 000014