２０２０年度 ＪＰＥＣフォーラム

複合圧力容器の評価手法確立・技術基準整備に関する技術開発（タイプ３）
２０２０年５月８日
一般財団法人石油エネルギー技術センター
水素エネルギー部 水素利用推進室－禁無断転載・複製 ©JPEC 2020－

超高圧水素インフラ本格普及技術研究開発事業／
水素ステーションのコスト低減等に関連する技術開発／
複合圧力容器の評価手法確立・技術基準整備に関する技術開発

一般財団法人石油エネルギー技術センター（ＪＰＥＣ）
高圧ガス保安協会（ＫＨＫ）
国立大学法人東京大学
株式会社日本製鋼所（ＪＳＷ）

2

「複合圧力容器の評価手法確立・技術基準整備に関する技術開発」の概要
１．応力解析及び疲労解析に基づく複合圧力容器設計手法の確立に向けた技術開発

応力振幅

疲労試験片

(1)b） 円筒試験体評価法の検討（JSW、東大）+ライナー材
最適疲労曲線(1)c), (2)ライナー材・CFRP材樹脂疲労寿命設計線図作成（東大）
応力振幅(1)a） ライナー材最適疲労曲線の作成（KHK）

円筒試験体σ1
σ2

KHKS0220のピーク応力振幅を基本として自緊処理の効果を考慮した等価応力振幅算出方法の開発(３) 円筒試験体評価法の検討（JSW、東大）
円筒試験体

実容器試験結果から疲労寿命設計線図に基づき漏洩の予測が可能であることを実証➡ 累積損傷則：n1/N1+n2/N2+・・・=1 を適用可能に樹脂最適疲労曲線

応力振幅

応力振幅

ライナー材疲労寿命設計線図(1)d） 実容器により疲労寿命設計線図の妥当性を検証（JPEC)
累積損傷則の適用による寿命延長+

Interfacial Normal Stress （繊維間垂直応力INS）を基本として自緊処理の効果を考慮した
等価応力振幅算出方法の開発
繰り返し数

○

繰り返し数

(2)a） ＣＦＲＰ材の疲労強度評価のための樹脂最適疲労曲線の作成（KHK、東大）

樹脂最適
疲労曲線

ｎ2
N1 N2

繰り返し数

疲労試験片

ライナー材
最適疲労曲線ｎ1△ＣＦＲＰ材疲労寿命設計線図(2) ミクロスケール有限要素シミュレーション

繰り返し数

本発表

２．技術基準の整備(JPEC) ＺKHKS 0225大改正を目指す＋タイプ２技術文書(案)制定

3

報告内容
１．研究体制、役割分担および課題
２．複合圧力容器のサイクル試験と累積損傷関係式
３．累積損傷関係式適用時のFCV充填台数
４．KHKS 0225の大改正
５．本NEDO事業のコスト低減イメージ
６．2019年度の成果
4水素ステーション用複合圧力容器蓄圧器を取り巻く環境①認可使用サイクル数が、１０万サイクル以上を求められている。
認可取得のための試験費用が、１～２億円程度かかる。
↓②前NEDO事業:水素ステーションの実態の圧力変動に見合った圧力サイクル試験による寿命延⾧効果を確認。
→KHKTD 5202改正を要望し認められた。⇒KHKS 0225へ反映↓③水素ステーション用蓄圧器は特定則適用のため、容器則の流れである設計確認試験は必要最小限にしたい。
↓④本NEDO事業:ライナー材を用いた試験、CFRP試験、複合圧力容器試験を実施し、複合圧力容器試験を最小限にする認可取得の道筋を確立する。
↓⑤本NEDO事業で複合圧力容器の技術基準を整備することで、ⅰ）省令改正（特定則）により大臣特認を不要とし、事前評価での認可を得られる様にしたい。
⇒2020年２月 特定則が改正され大臣特認が不要にⅱ）認可をとるためのコストおよび運営コストを低減したい。

5

現状と今後の展開

Design by Test → Design by Analysisと累積損傷則適用によりコストを低減

6

現状の課題と方向性

応力解析及び疲労解析に基づく複合圧力容器設計手法を確立①Design by Analysisの技術基準作成には、データが不足
・ライナーの疲労特性（圧縮応力域）
・自緊処理の影響
・CFRP層の材料強度評価方法
・CFRP層の疲労特性 等

課題①
複合圧力容器を用いた安全性を確認する試験が必要
Design by Test ⇒費用と時間がかかる
目的①
評価方法の簡素化

応力振幅②累積損傷則を適用するためのデータが不足

σ1σ2

累積損傷則(修正マイナー則)
損傷度 D =
ｎ1

ｎ1
N1+ｎ2
N2

N3 ・・

D ≦ 1 まで使用できるｎ2

疲労寿命設計線図
N1+ｎ3 ・・

N2

繰り返し数

〔イニシャルコスト低減〕課題②
複合圧力容器ライナーおよびCFRPに関する疲労寿命設計線図が存在しない
ため累積損傷則が適用できない⇒容器の使用回数が短い
目的②
容器寿命最大限の使用〔ランニングコスト低減〕

Design by Analysisと累積損傷則適用によりイニシャル＆ランニングコストの低減を図る

7

体制と役割最適疲労曲線の作成
ＫＨＫ・ライナー試験片（圧縮応力域）、CFRP試験片評価法の検討

円筒試験体の評価
ＪＳＷ

・金属円筒にCFRPを巻いた試験体評価法の検討

全体統括
ＪＰＥＣ

複合圧力容器試験・基準化
疲労寿命設計線図の作成
東京大学

・自緊効果および製造誤差までを考慮したライナーおよびCFRPに関する疲労設計手法の確立

ＪＰＥＣ

・応力解析及び疲労解析に基づく複合圧力容器設計手法の実証→累積損傷関係式の提案
・複合圧力容器蓄圧器の技術基準案の整備
88

複合圧力容器の評価手法確立に関する相関図
今回報告【基礎データ＆設計・シミュレーション】【実機データ】(1)ａ）ライナー材(2)ａ）ＣＦＲＰ材の最適疲労曲線の作成（KHK、東大）

応力振幅

疲労試験片

12(1)ｂ） (３) 円筒試験体評価法の検討（JSW、東大）+最適疲労曲線(1)ｃ）複合圧力容器サイクル試験の圧力振幅とサイクル寿命の相関調査（JPEC)

円筒試験体

y = x1.41
R² = 0.954108

ｻｲｸﾙ6増加比
4Ｎi/Ｎmax

容器Ｂ
容器Ａ（本NEDO）

基準点
共通

2

累積損傷則の適用によるサイクルカウント手法の確立

0繰り返し数容器Ｃ

0246ΔPmax/ΔPi

応力振幅(1)(2)ライナー材・CFRP材樹脂疲労寿命設計線図作成（東大）

σ1σ2

最終目標
ライナー材・樹脂
最適疲労曲線

ｎ1ｎ2
N1 N2

ライナー材・ＣＦＲＰ材
疲労寿命設計線図

繰り返し数(1)ｃ）複合圧力容器サイクル試験の応力振幅とサイクル寿命の相関調査（JPEC、東大)87
ｻｲｸﾙ 6増加比 54Ｎi/Ｎmax321
基礎データと0実機データの相関調査（JPy = x2.09
R² = 0.999基準点共通
0EC、KHK、東大）

２．技術基準の整備(JPEC) KHKS 0225大改正を目指す

Δσ90-70Δσ90-501

東大解析
容器Ａ社解析

23

Δσmax/Δσi9

報告内容
１．研究体制、役割分担および課題
２．複合圧力容器のサイクル試験と累積損傷関係式
３．累積損傷関係式適用時のFCV充填台数
４．KHKS 0225の大改正
５．本NEDO事業のコスト低減イメージ
６．2019年度の成果
10

タイプ３複合圧力容器サブスケール品の概要と試験内容○ 容器仕様材質

ライナー；A6061-T6 ,繊維；PAN系炭素繊維

内容積約76ℓ

設計圧力99MPa

容器寸法

外径：458.7mm 長さ：1,520mm

損傷形態

胴部を起点とするLBB

最小破裂圧力223MＰa（設計圧力の2.25倍)以上○ 試験内容１〕圧力サイクル試験 （試験温度：常温～約５０℃）（１）試験圧力条件：90⇔0MPa, 90⇔30MPa, 90⇔50MPa, 90⇔70MPa（水素ステーション蓄圧器の使用条件を想定）（２）圧力媒体：５0MPaエチレングリコール水溶液（３）試験後の確認ポイント①損傷箇所②疲労寿命に及ぼす圧力振幅の影響
２〕破裂試験 （昇圧速度：毎秒0.35MPa以下） 252.9MPa：胴部破裂≧223MPa

11

タイプ３複合圧力容器サブスケール品のサイクル試験結果

単一サイク
ル
試
験

圧力振幅＊

リーク回数

90-0MPa

111,17790-30MPa

346,195

90-50MPa364,624（１回目）

アウトプット

Ｘ軸に圧力振幅比（ΔPmax/ΔPi）、Ｙ軸にｻｲｸﾙ増加比（Ｎi/Ｎmax）をとった
累積損傷関係式の構築
部分充填サイクル試験の圧力振幅比とサイクル増加比の関係
12y = 1.10x1.41
R² = 0.955

10（２回目）

8390,749

ｻｲｸﾙ増加比Ｎ i/Ｎ max

64
290-70MPa
90-0MPa
組合せ試
験＆90-50MPa90-80MPa＆90-50MPa

827,494002345ΔPmax/ΔPi

ステーション圧力開放時（90-0MPa：480回）の影響はない

391,051
347,180

190-80MPa：
311～726万回

圧力９０％
８０％
５０％

セット

1ｾｯﾄ
０

累積損傷関係式は90-80MPaまで使用可

12

累積損傷関係式
蓄圧器の圧力の変動比とサイクル寿命増加比の関係
3025

y = 1.10x1.41
R² = 0.955

20

サイクル寿命増加比

15Ｎi/Ｎmax

10容器Ｃ
容器Ｂ

5容器Ａ

基準点
共通

00

ΔP90-30

2 ΔP90-50

4 ΔP90-70

68

ΔP90-8010

蓄圧器の圧力の変動比
ΔPmax/ΔPi
ΔPmax/ΔPi（無次元化）と Ｎi/Ｎmax （無次元化） の相関は高い⇒累積損傷則のサイクルカウント手法の確立に適用可能か?!

13

報告内容
１．研究体制、役割分担および課題
２．複合圧力容器のサイクル試験と累積損傷関係式
３．累積損傷関係式適用時のFCV充填台数
４．KHKS 0225の大改正
５．本NEDO事業のコスト低減イメージ
６．2019年度の成果
14関係式の指数を用いた３バンクシステムコスト低減の検討〔目的〕３バンクシステムにおいて、各バンクのローテーション方式と関係式の指数が、ＦＣＶ充填台数に与える影響を確認する。
（内容）１）充填毎に、高圧バンク、中圧バンク、低圧バンクを復圧するケース〔従来カウント法〕
２）高圧、中圧、低圧バンクを、１，０００台（一定台数）充填毎にローテーションするケース
３）３バンクローテション（３台連続減圧）で、復圧するケース（パラメータ）・累積損傷関係式の指数：１．０（参考値：右下図青）、１．４１（近似式の値：右下図赤）（充填方法）
・差圧充填と直充填の併用充填（実データ：HySUT殿提供）

30

サイ
ク 20
ル
寿命
増加 １0比実容器試験で指数ｎを算出

ｙ＝ｘｎ

ｙ＝ｘ
圧力変動が小さくても寿命は延びない

従来カウント法

１１〔３バンクシステム〕

圧力変動が小さいと寿命は飛躍的に延びる

蓄圧器の圧力の変動比

１015

累積損傷関係式の指数とＦＣＶ充填台数①１.前提〔目標〕100台/日×３６５日×１５年＝５４５，５００台のＦＣＶに充填〔システム〕 82⇔0MPaの圧力サイクル試験で、１００，０００サイクルの認可を受けたタイプ３蓄圧器（300L）の３バンクシステム

２.検討結果１）充填毎に、高圧バンク、中圧バンク、低圧バンクを復圧するケース〔従来カウント法〕
各バンクの圧力変動

圧
力

１台目充填

２台目充填

３台目充填

４台目充填

５台目充填

車の圧力変動

1ｻｲｸﾙ
1ｻｲｸﾙ
1ｻｲｸﾙ

時間

圧力範囲に寄らず、１回復圧につき１サイクルとカウントされる⇒ＦＣＶ充填台数： １００，０００台⇒５回蓄圧器の入れ換えが必要

16

累積損傷関係式の指数とＦＣＶ充填台数②～H2:３kg～
２）高圧、中圧、低圧バンクを、１，０００台（一定台数）充填毎にローテーションするケース

82圧力

各バンクの圧力変動※79.6 ※
77.8
※

64.6
１台目充填

1000台目充填

1001台目充填2000台目充填

車の圧力変動

時間

1ｻｲｸﾙ
1ｻｲｸﾙ
1ｻｲｸﾙ

指数
1.00
1.41カウント/台0.0980.045※水素供給量：3kg/台（実データ：HySUT殿提供）

ＦＣＶ充填台数
1,025,000
2,241,000

17

累積損傷関係式の指数とＦＣＶ充填台数③～H2:３kg～３）３バンクローテション（３台連続減圧）で、復圧するケース
82

各バンクの圧力変動

79.5

圧力(5.5)74(14.5)

１台目充填
車の圧力変動

59.5

２台目充填

３台目充填

４台目充填

５台目充填

※水素供給量：3kg/台（実データ：HySUT殿提供より推定）

時間
1ｻｲｸﾙ
1ｻｲｸﾙ
1ｻｲｸﾙ

指数
11.41

カウント/台0.091
0.054

ＦＣＶ充填台数
1,093,000
1,863,000

18

累積損傷関係式の指数とＦＣＶ充填台数④～H2:３kg～４）まとめ制御別ＦＣＶ充填台数

ＦＣＶ充填台数（台）2,500,000

2,241,000

2,000,000

指数
1.41

1,500,000
1,000,000
500,000（水素充填量：3kg）

100,000

1,863,000

指数
1.41

1,025,000

1,093,000

指数1.0

指数1.0

従来カウント法

1000台毎ﾛｰﾃ

3台連続減圧ﾛｰﾃ

ＦＣＶの水素充填において１〕累積損傷関係式を導入することにより、FCV充填台数を従来より大幅なUPが可能。
２〕一定台数毎にバンクをローテーションする方が、連続減圧のローテーションよりも多くのＦＣＶに充填することができる。〔ただし、指数1.1超〕19

ローテーションと指数別にみた蓄圧器サイクル仕様①〔前提〕100台/日×３６５日×１５年＊＝５４５，５００台のＦＣＶに水素3kg充填

指数
11.41

蓄圧器サイクル仕様〔回〕 82-0MPa認可
従来カウント法
1000台毎ﾛｰﾃ
3台連続減圧ﾛｰﾃ
54,00050,000100,000
25,00030,000５回蓄圧器の入れ換えが必要①累積損傷式の指数1.41にて、蓄圧器のサイクル仕様を大幅に低減できる。
⇒イニシャルコストの低減②連続減圧のローテーション、一定台数毎のローテーションともに２０年間蓄圧器の入れ替えは不要である。⇒ランニングコストの低減

20

報告内容
１．研究体制、役割分担および課題
２．複合圧力容器のサイクル試験と累積損傷関係式
３．累積損傷関係式適用時のFCV充填台数
４．KHKS 0225の大改正
５．本NEDO事業のコスト低減イメージ
６．2019年度の成果
21

NEDO事業成果による蓄圧器の技術体系イメージ
鋼製容器 複合容器
KHKS 0220

附属書へ引用希望

附属書へ引用希望

前NEDO事業成果

本NEDO事業タイプ１
JPEC-TD0003

タイプ２
技術文書

Design By Analysis

KHKS 0225

大改正へ
本NEDO事業:タイプ３ Design By Analysis①実容器サイクル試験を課さない②累積損傷則適用22

技術基準の整備 KHKS 0225大改正に向けて［NEDO］［NEDO］

水素製造・輸送・貯蔵システム等
技術開発

水素利用技術研究開発

タイプ３＆４用
複合容器技術文書制定［NEDO］

超高圧水素インフラ本格普及
技術研究開発タイプ３＆４用
複合容器技術基準制定

大改正を目指す
改正構成･Design by Rule･Design by Analysis

2014/09

NEDO事業成果:
ステーション用複合容器
技術基準ガイドライン

2019/02

NEDO事業成果:
複合容器の使用圧力変動
実態に合った試験データ蓄積

現行構成･Design by Rule･Design by Analysis･Design by Test

高度な解析による安全の担保

大幅コストダウン23

KHKS 0225大改正に向けて
車載容器

現行KHKS 0225

(容器則、KHKS 0128)

設計

材料
肉厚
構造及び仕様特定則

設計確認試験
層間せん断試験
破裂試験
常温圧力サイクル試験
最小厚さ確認試験
環境試験
水素ガスサイクル試験
容器則・・・

改正後

設計

設計

設計確認試験（Test、Analysis)

安全性評価、寿命評価

材料肉厚(最小厚さ計算）（Rule)
構造及び仕様金属ライナーの破裂前漏洩確認
層間せん断試験
破裂試験
常温圧力サイクル試験
最小厚さ確認試験
環境試験
水素ガスサイクル試験
温度クリープ試験
疲労解析及びき裂進展解析
・・・

組試験

製造確認試験

型式試験

設計の検査、構造の検査

材料
肉厚(最小厚さ計算）
構造及び仕様NEDO事業の成果
・有限要素シミュレーションに基づく詳細応力解析
・複合容器ライナーおよびCFRP
材料に関する疲労寿命設計線図
による容器疲労寿命の評価
・既存項目の取捨・選択

Design by Analysis

破裂試験
常温圧力サイクル試験

破裂試験
常温圧力サイクル試験
・・・

特定則耐圧試験、気密試験

設計の検査、構造の検査
耐圧試験、気密試験

24

項目間の関係容器を用いる試験・検査

試験片を用いる試験

Confidential
解析による設計

5.2 設計確認試験
5.2.2.1 破裂試験【改正案】
・実容器3個⇒ 1個・解析（DBA）を併用

5.2.2.7 層間せん断 CFRP試験片5個試験で試験全体の試験項目が決まるときに改めて検討

5.2.3.1 常温圧力サイクル試験（疲労試験）

解析で、LBB及び容器寿命を確認

5.2.2.2 金属ライナーの破裂前漏洩の確認

5.2.3.2 最小厚さ確認試験
5.2.3.3 環境試験
5.2.3.5 温度クリープ試験

5.2.3.6 疲労解析
・疲労寿命設計線図により寿命設定
5.2.3.6 き裂進展解析
・解析手法は、本事業の検討結果を反映

7.3 製造確認試験（200個毎または1年間に2個）
7.3.1

・破裂試験、・常温圧力サイクル試験（疲労試験）

8.4 構造の検査
8.4.1.3 ・耐圧試験 製造容器すべて実施
・気密試験
8.4.2 構造の検査 【改正案】の方法 『CFRP層及び保護層a)の3） の厚さが構造図に適しているか、計測することにより検査する』
ことも可能とする

5.3.4

樹脂含浸炭素 CFの強度発現率；
繊維層の炭素 破裂試験の容器１個の破繊維
裂圧力を用い、解析により(許容引張 求めた破裂圧力時のCFRP応力）層のCFに生じる最大引張応力と、CFの引張強さの比で求める

25

報告内容
１．研究体制、役割分担および課題
２．複合圧力容器のサイクル試験と累積損傷関係式
３．累積損傷関係式適用時のFCV充填台数
４．KHKS 0225の大改正
５．本NEDO事業のコスト低減イメージ
６．2019年度の成果
26

累積損傷関係式およびKHKS 0225大改正によるコスト低減イメージ〔現状〕

蓄圧器認可： ２２,０００回（フル充填）または３０,０００回（90-40MPa充填）
イニシャルコストUP〔普及期＊〕 蓄圧器認可：１００,０００回（フル充填）
ステーションでの蓄圧器交換：５回
ランニングコスト大累積損傷関係式の導入＊100台/日×３６５日×１５年＝５４５，５００台のＦＣＶに充填

蓄圧器設計仕様
疲労試験数 安全係数

サイクル試験回数

トータル試験回数

Min.

Max.

（Max.回数×試験数）

n=2

4.0

400,000

800,000

1,600,000～～～～～

n=5

2.6

260,000

520,000

2,600,000
イニシャルコスト大蓄圧器認可：２５,０００回（フル充填） イニシャルコスト同等
ステーションでの蓄圧器交換：０回（100%減）ランニングコスト低減

蓄圧器設計仕様
疲労試験数 安全係数

サイクル試験回数

トータル試験回数

Min.

Max.

（Max.回数×試験数）

n=2

4.0

100,000

200,000

400,000

～

～

～

～

～

n=5

2.6

65,000130,000

650,000

KHKS 0225大改正

イニシャルコスト低減

Design by Analysis

n=1以下

2.0?

50,000?

50,000?

大幅なイニシャルコスト低減

27

報告内容
１．研究体制、役割分担および課題
２．複合圧力容器のサイクル試験と累積損傷関係式
３．累積損傷関係式適用時のFCV充填台数
４．KHKS 0225の大改正
５．本NEDO事業のコスト低減イメージ
６．2019年度の成果
28

研究開発項目
１．応力解析及び疲労解析に基づく複合圧力容器設計手法の確立

事業スケジュール2018年度

2019年度

2020年度【中間目標】
容器設計の基礎となる最適疲労曲線作成

１－１．ライナー試験片 Al合金疲労試験（軸荷重試験片）、最適疲労曲線作成
評価法の検討１－２．ＣＦＲ Ｐ試 験片評価法の検討

CFRP及びエポキシ樹脂の軸荷重疲労試験

１－３．円筒試験体評価法の検討１－４． 自緊 効果 を考 疲労寿命設計線図
慮した疲労寿命設計 導出方法の検討
線図の作成

ﾐｸﾛｽｹｰﾙ有限要素ｼﾐｭﾚｰｼｮﾝ

２．複合圧力容器蓄圧器の技術基準案の整備

2022年度【最終目標】
疲労寿命設計線図による容器設計
累積損傷則による使用寿命延長

平均応力補正方法の提案

CFRPとエポキシ樹脂の疲労特性相関の導出

フープ巻円筒試験体の疲労試験
ライナー材料、CFRP材料の疲労特性把握
ヘリカル巻円筒試験体の疲労試験
ライナー材料、CFRP材料の疲労特性把握
タイプ2に関する疲労寿命設計線図の検討

１－５．応力解析及び タイプ2実容器のサイクル試験データ採取
疲労解析に基づく複合 疲労寿命設計線図の妥当性を実証
圧力容器設計手 法の実証

2021年度

タイプ3に関する疲労寿命設計線図の検討

1
タイプ3実容器のサイクル試験データ採取
疲労寿命設計線図の妥当性を実証

タイプ2技術文書完成

タイプ3： KHKS0225改正に向けた
提案
ISO TC197 WG15への提案

29

項目

2019年度成果（その１）成果

ライナー試験

タイプ3複合圧力容器のライナー材から試験片採取を行い、疲労試験を実施した。N<107回の領域において明瞭な疲労限度が無いことを確認した。引
き続き、圧縮平均応力条件下での疲労試験を行う。

ＣＦＲＰ試験CFRPの疲労特性に及ぼすマトリックス材の影響を評価するため、CFRP疲労試験片と同一のエポキシ樹脂について軸荷重疲労試験を実施し、応力比0.1の疲労試験データを取得した。
また、一方向強化CFRP 試験片の炭素繊維方向引張疲労試験結果を Interfacial Normal Stress(INS) により解析するモデルを作成した。

円筒試験

フープラップ複合圧力容器対応円筒試験体の設計および試験条件を見直し、圧力サイクル試験に資する試験体の寸法を決定した。
フルラップ複合圧力容器対応円筒試験体を改良設計し試作を行った。

30

2019年度成果（その２）
項目

成果

疲労寿命設計線
図作成

タイプ3複合容器蓄圧器の疲労寿命を、ライナーでのき裂発生寿命とき裂進展寿命に区分して設計することとした。本年度は、き裂進展寿命の予測方法を検討し、基本モデルを作成した。
荷重方向と繊維方向が一致する一方向強化CFRP試
験片については、荷重方向の最大ひずみで疲労試
験結果を適切に推定できることを示した。

容器実証

タイプ３複合圧力容器の圧力サイクル試験を行った。その結果から、圧力振幅比とサイクル寿命比の間に指数関数的な相関があることを見出し、累積損傷関係式を構築した。この関係式を用いることにより、水素ステーションにおける１５年間の蓄圧器交換回数を５回から０回に（ランニングコスト低減）、および認可取得時の試験回数を数百万回から５０万回程度に（イニシャルコスト低減）低減できる目途を得た。

31

2019年度成果（その３）
項目

成果

タイプ２技術文書の作成

分科会およびタスクフォース（TF）を実施し、材料および設計についてのコンセプトをほぼ確定した。タイプ2蓄圧器の金属層とCFRP層の肉厚計算
は公式による設計（Design by Rule）を基本とし、必要に応じて応力解析および疲労解析（Design byAnalysis）を行うこととした。

タイプ３技術基準の整備

複合圧力容器メーカーから挙がったKHKS 0225に関する改正要望12項目について、設定の背景、根拠を調査するとともに項目間の関係性を考慮して、改正方針・シナリオを策定した。

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2019年度成果（その４）１．応力解析及び疲労解析に基づく複合圧力容器設計手法の確立に向けた技術開発

応力振幅

疲労試験片

(1)b） 円筒試験体評価法の検討（JSW、東大）
円筒試験体+ライナー材
最適疲労曲線(1)c), (2)ライナー材・CFRP材樹脂疲労寿命設計線図作成（東大）
応力振幅(1)a） ライナー材最適疲労曲線の作成（KHK）

σ1σ2

ライナー材試験片によるS-N
線図を取得（疲労限度なし）

ライナー材疲労寿命
設計線図

累積損傷関係式を構築⇒圧力変動から蓄圧器の寿命推定が可能

設計完

Interfacial Normal Stress（INS）解析モデルを作成
繰り返し数○(1)d） 実容器により疲労寿命設計線図の妥当性を検証（JPEC)
累積損傷則の適用による寿命延長

応力振幅

応力振幅

(３) 円筒試験体評価法の検討（JSW、東大）
円筒試験体+ｎ2

繰り返し数(2)a） ＣＦＲＰ材の疲労強度評価のための樹脂最適疲労曲線の作成（KHK、東大）

樹脂最適疲労曲線

ライナー材
最適疲労曲線

ｎ1

N1 N2

繰り返し数

疲労試験片

き裂発生寿命とき裂進展寿命に区分して設計することとした

樹脂最適疲労曲線△ＣＦＲＰ材疲労寿命設計線図(2) ミクロスケール有限要素シミュレーション

繰り返し数

２．技術基準の整備(JPEC) KHKS 0225大改正を目指す＋タイプ２技術文書(案)制定

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ご清聴ありがとうございました

謝辞
以上の発表に関する技術開発成果は、国立研究開発法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO＊）
からの委託事業<JPNP18011>の結果得られたものです。
＊New Energy and Industrial Technology Development Organization34