CN109964068B

CN109964068B - 压力容器

Info

Publication number: CN109964068B
Application number: CN201780070974.9A
Authority: CN
Inventors: 田中浩; 川合裕一; 黑田三树夫
Original assignee: Arisawa Mfg Co Ltd
Current assignee: Arisawa Mfg Co Ltd
Priority date: 2016-11-21
Filing date: 2017-06-23
Publication date: 2020-12-29
Anticipated expiration: 2037-06-23
Also published as: EP3543565A4; US20190329202A1; US11918983B2; JP2018084249A; CN109964068A; JP6448605B2; WO2018092346A1; EP3543565A1

Abstract

本发明提供一种即使中央导入导出部的开口较大，内径的变形也较少，而且压力引起的从中央向两端的延伸较小的实用性优异的压力容器。压力容器由纤维强化树脂制的管体构成，在管体的周面上的管体轴心方向中央部设置有导入或导出液体的中央导入导出部，在管体的管体轴心方向两端部设置有导入或导出流体的端部导入导出部，该管体构成为包括：螺旋层，在该螺旋层，纤维相对于管体轴心方向以±40°以上且小于±50°的角度倾斜设置；加强层，在该加强层，纤维相对于管体轴心方向以比螺旋层大的角度倾斜设置；以及作为最内层的密封层，在螺旋层中的设置有中央导入导出部的位置设置有从密封层向周向外侧分离的分离部，加强层由以隔着螺旋层的所述分离部的方式分别设置于该螺旋层的内侧和外侧的内侧加强层和外侧加强层构成，所述中央导入导出部被设置为贯通所述内侧加强层、螺旋层的分离部和外侧加强层。

Description

压力容器

技术领域

本发明涉及压力容器。

背景技术

从海水中提取淡水的方法之一是反渗透法。该方法是在反渗透膜(例如，螺旋膜或中空纤维膜)上通过施加了800～1200PSI(5.5～8.3MPa)这样通常的压缩机所产生的压缩空气1MPa的5.5～8.3倍的压力的海水而引起反渗透现象而得到淡水的方法。

该反渗透膜被装填在管状的压力容器中，而压力容器要求极高的耐压力性。另外，由于与海水或浓海水接触，因此还要求耐腐蚀性。因此，作为压力容器，通常使用具有耐压力性和耐腐蚀性的纤维强化塑料(FRP)，多数情况下，使用长丝缠绕(FW)成形法形成。

另一方面，存在如下类型的压力容器：从压力容器的一端侧的周面或端面导入海水，从另一端侧的周面或端面导出浓海水的侧方端口型(参照专利文献1)或末端端口型；以及从压力容器的中央部的周面导入海水，从两端部的周面或端面导出浓海水的中央端口型(参照专利文献2)。

如专利文献2所记载的那样，中央端口型压力容器能够将压力容器中央部的海水的导入导出部彼此连结，并且能够将压力容器两端部的浓海水的导入导出部彼此连结，因此具有能够节约用于将压力容器彼此连结的配管费用和设置面积的优点。

然而，中央端口型的压力容器具有以下缺点。

1)为了从中央部向左右的反渗透膜供给海水，必须增大中央部的海水的导入导出部的开口。在增大海水导入导出部的开口时，在开孔加工时会较多地切断开口部的纤维，因此会产生强度降低，压力容器的内径的变形因压力而变大，有时会损害反渗透膜的密封性。在这种情况下，在不易得到的淡水中会混入海水或浓海水。

2)在压力容器中，随着被施加了压力的海水的导入和被施加了压力的浓海水的导出而产生变形(长度方向的延伸)，而在中央端口型压力容器中，从中央向两端产生延伸。因此，与仅从一端侧向另一端侧产生延伸的侧方端口型和末端端口型不同，需要对从中央向两端延伸的情况进行设计或考虑。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第5400125号公报

专利文献2：日本特许第4531091号公报

发明内容

发明所要解决的课题

但是，在专利文献2中未对如下事项进行描述：1)随着增大中央的海水的导入导出部的开口而会损坏密封性这一点的应对；2)压力引起的从中央向两端的延伸的应对。

另外，对于在反渗透法中使用的压力容器，基于其运用(利用反渗透法的海水的淡水化)方面的考虑，要求满足如下条件：

A)在通过反渗透进行海水淡水化的运转时，不会发生来自位于压力容器两端开口的封闭部和海水、浓海水导入导出部的中央端口、侧方端口、末端端口的漏水；

B)压力容器在运转过程中不应破裂。在FRP制压力容器的国际性要求规格ASMESection X中，对漏水和耐压力性进行了如下规定。

A)在发货测试(Production Test)中，在设计压力的1倍和1.1倍的压力下没有漏水(全数检查)。

例如:在设计压力为1000PSI(6.9MPa)的情况下，在1000PSI(6.9MPa)和其1.1倍的1100PSI(7.59MPa)时不存在漏水。

B)在制造压力容器之前的认定试验(Qualification Test)中，在0压力(大气压)和设计压力之间反复进行10万次的压力施加、解除施加，在此期间不存在漏水。而且，使用该反复进行了10万次压力施加、解除施加的压力容器，具有设计压力的6倍的耐压力(量产前的认定检查)。

例如:在设计压力为1000PSI(6.9MPa)的情况下，在0和1000PSI(6.9MPa)之间的压力施加、解除施加的期间内没有漏水。使用该反复进行了10万次压力施加、解除施加的压力容器，具有设计压力的6倍的6000PSI(41.4MPa)的耐压力。

为了满足这些要求，需要相对于运转压力(设计压力)，抑制压力容器变形，以防止来自压力容器两端开口的封闭部和相当于海水、浓海水导入导出部的中央端口、侧方端口、末端端口的漏水。此外，还需要耐压力性。

本发明就是鉴于上述的现状而完成的，其提供一种在中央端口型的压力容器中，即使中央导入导出部的开口较大，内径的变形也较少，而且压力引起的从中央向两端的延伸较小的实用性优异的压力容器。

用于解决课题的手段

下面参照附图对本发明的主旨进行说明。

本发明的第一方式是一种压力容器，其由纤维强化树脂制的管体1构成，是在利用反渗透膜法进行的海水淡水化处理或纯水化处理中使用的中央端口型的压力容器，其特征在于，在管体1的周面上的管体轴心方向中央部设置有导入或导出液体的中央导入导出部2，在所述管体1的管体轴心方向两端部设置有导入或导出流体的端部导入导出部3，该管体1构成为包括：螺旋层4，在其中纤维相对于管体轴心方向以±40°以上且小于±50°的角度倾斜设置；加强层，在其中所述纤维相对于管体轴心方向以比所述螺旋层4大的角度倾斜设置；以及作为最内层的密封层20，在所述螺旋层4中的设置有所述中央导入导出部2的位置设置有从所述密封层20向周向外侧分离的分离部5，所述加强层由以隔着所述螺旋层4的所述分离部5的方式分别设置于该螺旋层4的内侧和外侧的内侧加强层6和外侧加强层8构成，所述中央导入导出部2被设置为贯通所述内侧加强层6、所述螺旋层4的分离部5和所述外侧加强层8。

另外，本发明的第二方式是一种压力容器，其由纤维强化树脂制的管体1构成，是在利用反渗透膜法进行的海水淡水化处理或纯水化处理中使用的中央端口型的压力容器，其特征在于，在管体1的周面上的管体轴心方向中央部设置有导入或导出液体的中央导入导出部2，在所述管体1的周面上的管体轴心方向两端部设置有导入或导出流体的端部导入导出部3，该管体1构成为包括：螺旋层4，在其中纤维相对于管体轴心方向以±40°以上且小于±50°的角度倾斜设置；加强层，在其中所述纤维相对于管体轴心方向以比所述螺旋层4大的角度倾斜设置；以及作为最内层的密封层20，在所述螺旋层4中的设置有所述中央导入导出部2和所述端部导入导出部3的位置设置有从所述密封层20向周向外侧分离的分离部5，所述加强层由以隔着所述螺旋层4的所述分离部5的方式分别设置于该螺旋层4的内侧和外侧的内侧加强层6、7和外侧加强层8、9构成，所述中央导入导出部2和所述端部导入导出部3被设置为贯通所述内侧加强层6、7、所述螺旋层4的分离部5和所述外侧加强层8、9。

另外，本发明的第三方式基于第二方式，其特征在于，被设置为由所述中央导入导出部2贯通的中央的所述内侧加强层6或所述外侧加强层8的纤维相对于管体轴心方向以±60°以上±80°以下的角度倾斜。

另外，本发明的第四方式基于第二、第三方式中的任一方式，其特征在于，被设置为由所述端部导入导出部3贯通的两端部的所述内侧加强层7或所述外侧加强层9的纤维相对于管体轴心方向以±85°以上±89°以下的角度倾斜。

另外，本发明的第五方式基于第一至第四方式中的任一方式，其特征在于，所述密封层20由具有纤维取向随机的各向同性的基材、以及与所述螺旋层4和所述加强层的基质树脂相同的基质树脂构成。

另外，本发明的第六方式基于第五方式，其特征在于，所述密封层20的树脂含有率大于所述螺旋层4和所述加强层的树脂含有率。

另外，本发明的第七方式基于第六方式，其特征在于，所述密封层20的树脂含有率被设定为40质量％以上85质量％以下，所述螺旋层4和所述加强层的树脂含有率被设定为20质量％以上30质量％以下。

另外，本发明的第八方式基于第一至第七方式中的任一方式，其特征在于，所述螺旋层4的所述分离部5以外的部分与所述密封层20接触。

发明效果

本发明由上述那样构成，因而成为一种即使中央导入导出部的开口较大，内径的变形也较少，而且压力引起的从中央向两端的延伸较小的实用性优异的压力容器。

附图说明

图1是本实施例的概略说明侧视图。

图2是本实施例的端部导入导出部附近的放大概略说明剖视图。

图3是本实施例的中央导入导出部附近的放大概略说明剖视图。

图4是说明中央的内侧加强层和外侧加强层的纤维角度与孔加工时所切断的纤维数的关系的概略说明图。

图5是说明中央的内侧加强层和外侧加强层的纤维角度与孔加工时所切断的纤维数的关系的概略说明图。

具体实施方式

下面根据附图示出本发明的作用来简单地说明被认为优选的本发明的实施方式。

螺旋层4的分离部5的分离状态(起伏状态)由隔着该分离部5的内侧加强层6和外侧加强层8保持，由此，不仅通过各层间的剪切力来维持强度，还通过切断螺旋层4的纤维的力来维持强度。

特别是在中心端口型中，需要使中央导入导出部2的开口形成为直径较大，该中央导入导出部2附近的直径方向的变形成为问题，而通过螺旋层4的起伏状态的构造，能够抑制中央导入导出部2附近的直径方向的变形。

另外，通过将螺旋层4的纤维相对于管体轴心方向以±40°以上且小于±50°的角度倾斜设置，能够良好地抑制管体1的长度方向的延伸。

而且，作为密封层20，采用由具有纤维取向随机的各向同性的基材、以及与螺旋层4和加强层的基质树脂相同的基质树脂构成的结构，从而能够在最内层形成坚固的密封层20。因此，管体1的主体部的止水性良好。

实施例

基于附图对本发明的具体实施例进行说明。

本实施例构成为，压力容器由纤维强化树脂制的管体1构成，是在利用反渗透膜法进行的海水淡水化处理或纯水化处理中使用的中央端口型的压力容器，其中，在管体1的周面上的管体轴心方向中央部设置有导入或导出液体的中央导入导出部2，在所述管体1的周面上的管体轴心方向两端部设置有导入或导出流体的端部导入导出部3，该管体1构成为包括：螺旋层4，在其中纤维相对于管体轴心方向以±40°以上且小于±50°的角度倾斜设置；加强层，在其中所述纤维相对于管体轴心方向以比所述螺旋层4大的角度倾斜设置；以及作为最内层的密封层20，在所述螺旋层4中的设置有所述中央导入导出部2和所述端部导入导出部3的位置设置有从所述密封层20向周向外侧分离的分离部5，所述加强层由以隔着所述螺旋层4的所述分离部5的方式分别设置于该螺旋层4的内侧和外侧的内侧加强层6、7和外侧加强层8、9构成，所述中央导入导出部2和所述端部导入导出部3被设置为贯通所述内侧加强层6、7、所述螺旋层4的分离部5和所述外侧加强层8、9。

另外，在管体1的管体轴心方向两端部设有封闭该管体1的封闭盖10。

本实施例的管体1是通过公知的长丝缠绕法使含浸有环氧树脂和含有这些固化剂的树脂的玻璃纤维在圆筒状的(形成有成为后述的密封层20的层的)心轴上相对于该心轴的轴心方向(管体1的轴心方向)以规定的倾斜角度连续地卷绕需要量，使环氧树脂加热固化，接着使心轴脱模而形成的圆筒状的部件，是在海水淡水化和(超)纯水化处理中使用的管体1。

具体而言，在心轴上的成为管体1的轴心方向的整个区域的规定区域内，将具有纤维取向随机的各向同性的带状的基材以端部在规定的卷板(1/4至3/4的范围)上重叠的方式在心轴上连续地卷绕，并且使其含浸基质树脂而形成成为密封层20的树脂含浸层。

接着，在成为密封层20的树脂含浸层上，在(轴心方向上)从封闭盖10(设置封闭盖10的预定位置)的外侧端部到与端部导入导出部3(设置端部导入导出部3的预定位置)的内侧端部离开规定距离的位置，相对于心轴的轴心方向以±85°以上±89°以下的角度±γ的环箍卷绕而形成两端部的成为内侧加强层7(环箍层)的树脂含浸层，并且在中央导入导出部2(设置中央导入导出部2的预定位置)的周围的规定范围内，相对于心轴的轴心方向以±60°以上±80°以下的角度±β卷绕而形成成为中央的内侧加强层6的树脂含浸层。

接着，在管体1的轴心方向的整个区域通过±40°以上且小于±50°的角度±α的螺旋卷绕，形成成为螺旋层4的树脂含浸层。此时，在成为螺旋层4的树脂含浸层中，通过沿着内侧加强层6、7进行设置，从而形成从密封层20离开的分离部5(分离部5以外的部分成为与密封层20接触的状态)。

接着，在成为螺旋层4的树脂含浸层上，从管体1的管体轴心方向端部位置到两端部的比内侧加强层7的内侧端部靠内侧的位置(分离的螺旋层4与密封层20接触的部位的内侧位置)通过±85°以上±89°以下的角度±γ的环箍卷绕而形成两端部的成为外侧加强层9(环箍层)的树脂含浸层，并且从中央的比内侧加强层6的两端部靠外侧的位置(分离的螺旋层4与密封层20接触的部位的外侧位置)以±60°以上±80°以下的角度±β卷绕而形成成为外侧加强层8的树脂含浸层。

然后，使各树脂含浸层加热固化，使心轴脱芯(脱模)，从而得到螺旋层和加强层的纤维相对于轴心以上述角度倾斜的管体1。

另外，不限于环氧树脂，也可以使用聚酯树脂或乙烯基酯树脂等其他树脂，而且不限于玻璃纤维，也可以使用碳纤维等其他纤维。另外，密封层20的基质树脂若采用与螺旋层4和加强层的基质树脂相同的树脂，则密合性会进一步提高，因此优选。另外，两端部的内侧加强层7也可以将其起点设为从封闭盖10的外侧端部离开规定距离的位置，也可以将其终点设为端部导入导出部3的内侧端部位置(只要设定在导入导出部的孔加工时孔周围不变形的位置即可)。另外，不需要在内侧加强层6、7和外侧加强层8、9中使纤维的角度相同，只要在上述的范围内，也可以是彼此不同的角度。

另外，在本实施例中，加热固化后的密封层20的树脂含有率被设定为40质量％以上85质量％以下，螺旋层4和加强层(内侧加强层6、7和外侧加强层8、9)的树脂含有率被设定为20质量％以上30质量％以下。由此，密封层20的防水性(密封性)变得更良好。

另外，将直径与管体1的内周面大致相同的纤维强化树脂制(FRP制)的封闭盖10如图2所示那样使用螺栓(省略图示)接合在配设在设于管体1的内周面上的凹部中的FRP制的止动环11上，从而封闭管体1的两端部。图中，标号12是将封闭盖与管体1的内周面之间封闭的O形环，13是将由管体1的内部的反渗透膜的淡水通过的淡水通过路与外部的淡水取出管连通的连通管。

另外，设置在配设有止动环的管体1的内周面上的凹部可以通过仅切削管体1的内周面(内侧加强层)而形成凹槽来设置，也可以预先在卷绕纤维时将环体等嵌装在心轴上，利用该环体在内周面上形成配设有止动环的凹部。另外，在切削而形成凹槽的情况下，以不切削螺旋层4的方式设定内侧加强层的形状即可。

另外，在管体1的中央部设置有卡止所装填的反渗透膜的内侧端部的外周部的定位卡止部(省略图示)。作为该定位卡止部，可以采用与上述封闭盖固定用的止动环相同的结构。

如图1、2所示，在封闭盖的管体1的轴心方向内侧，以接近状态设有端部导入导出部3。具体而言，端部导入导出部3由贯穿设置于管体1的周面上的导入导出孔和设置于该导入导出孔且在一端侧具有凸缘部15的筒体14构成，该筒体14的凸缘部15卡止于设置在管体1的内周面上的阶梯部。

因此，本实施例如图2所示，在中央导入导出部2附近以及封闭盖和端部导入导出部3的附近，螺旋层4从密封层20向周向外侧(放射方向外侧)离开(退让)而呈弯曲为弧状(起伏)的形状。

另外，在管体1的中央部设有中央导入导出部2。如图3所示，中央导入导出部2与端部导入导出部3同样地，也由贯穿设置于管体1的周面上的导入导出孔和设置于该导入导出孔且在一端侧具有凸缘部17的筒体16构成，该筒体16的凸缘部17卡止于设置在管体1的内周面上的阶梯部。

设置有本实施例筒体14、16的导入导出孔以贯通内侧加强层6、7、螺旋层4、外侧加强层8、9的方式贯穿设置于在管体1的端面观察时的12点的位置和6点的位置。

图中，标号18是将筒体卡止在管体1上的卡环，19是O形环。

另外，螺旋层4的两端部和中央部成为被内侧加强层6、7和外侧加强层8、9夹住的状态(所谓夹芯结构)，该螺旋层4的分离部5的弧形状被保持，除了存在于导入导出部的周围的2个加强层的正圆形状维持效果之外，螺旋层4自身也成为难以椭圆变形的结构，即使经过导入导出部的孔加工也能够良好地维持正圆形状(内侧加强层6、7和外侧加强层8、9构成夹芯结构，因此可维持作为环箍层等特征的横截面的正圆形状)。因此，能够良好地发挥封闭盖10的O形环12的防水效果以及后述的位于反渗透膜上的密封件(O形环或V形环)的密封性。另外，螺旋层4的分离部5的两端部的立起角度被设定为90度以下。

另外，中央导入导出部2的直径被设定为比端部导入导出部3的直径大。其理由如下所述。

例如在装填6根反渗透膜的情况下，在中央端口型的压力容器中，在中央部的左侧配置3根，在中央部的右侧配置3根，从中央导入导出部2(中央端口)将海水送入左右的反渗透膜。在这种情况下，形成3根+3根的并联接合。如果增加并联数，则需要增加送入反渗透膜的海水的导入量(供给量)。因此，对于导入海水的高压泵而言需要产生大流量的泵。

另一方面，例如在末端端口型、侧方端口型的情况下，成为串联接合。如果增加串联数，则对于导入海水高压泵而言不需要产生大的流量(泵的必要能力可以较小)，然而会在反渗透膜的入口侧和出口侧之间发生压力损失。例如，在侧方端口型(也可以是末端端口型)且为6个反渗透膜的情况下，在从第1反渗透膜到第6反渗透膜(从导入海水到排出浓海水)的串联接合之间会产生压力损失。即，在如侧方端口型那样串联排列的情况下，从导入海水到排出浓海水之间的压力损失变大。压力损失越大，海水的淡水化效率就越低。

即，在中央端口型的压力容器中，为了发挥专利文献2所记载的作用效果以及作为通过中央端口使反渗透膜并联接合的海水淡水化装置有效地发挥功能，需要增大来自中央导入导出部2的海水的导入量，为此，需要增大中央导入导出部2的直径(孔径)。

例如，若在FRP制压力容器的周面(侧部)的端面观察时的12点的位置和6点的位置开孔，则会变形为12点-6点的位置为短径，而3点-9点的位置为长径的椭圆(参照专利文献1的第0018段)。该椭圆变形现象随着导入海水的孔径越大而变得越显著，例如，在内径8英寸的压力容器中，孔径为3英寸的情况比2英寸的情况下椭圆变形更大，而孔径为4英寸的情况比3英寸的情况下椭圆变形更大。在中央端口型的中央开设的导入海水的孔(中央导入导出部2)中也会发生同样的现象，如果引起了椭圆变形，则位于配置在中央端口两侧反渗透膜上的密封件(O形环或V形环)的密封性会受损(若反渗透膜外周侧的形状为正圆，而压力容器内周侧的形状为椭圆，则位于反渗透膜外周和压力容器内周的密封件在椭圆的长轴侧形成间隙，使得密封性受损)。或者，压力容器的椭圆的短轴侧的长度比反渗透膜的直径小，会产生不能将反渗透膜装填于压力容器中的不良情况。

为了抑制该椭圆变形，在本实施例中，在螺旋层4上设置分离部5，在该分离部5的内外分别设置有加强层。但是，例如在内径8英寸的压力容器中设置孔径4英寸的中央导入导出部2的情况下(中央导入导出部2的孔径/压力容器(管体1)的内径：4英寸/8英寸、开口率为50％的情况下)，为了抑制椭圆变形，需要增加内侧加强层、螺旋层4和外侧加强层各自的厚度。通过增加厚度，玻璃纤维和树脂的投入量增多，另外，绕线工序的卷绕时间变长，因此会导致材料费和加工费的成本上升。

关于这一点，在本实施例中，以±60°以上±80°以下的角度卷绕设有中央导入导出部2的中央的内侧加强层6和外侧加强层8来进行长丝缠绕。由此，除了专利文献1的夹芯结构带来的维持刚性的优点之外，还能够避免因中央端口的孔加工而切断纤维，即使不使各层相应地变厚，也能够抑制变形，能够抑制材料费、加工费的成本。

下面说明在使用10mm宽的带状玻璃纤维进行长丝缠绕，并开设4英寸(100mm)的海水导入用的孔的情况下，切断何种程度的根数的玻璃纤维。

例如，如图4所示的那样，在绕线角度为90°的情况下，相对于压力容器(管体)轴心而言的纤维的倾斜角度为90°，因此，将会切断100mm/10mm＝10根玻璃纤维。另外，例如，如图5所示那样，在卷绕角度为65°的情况下，相对于压力容器(管体)轴心而言的纤维的倾斜角度为65°，因此玻璃纤维10mm宽的1根导入导出部的与孔的12点-6点的直径交叉的长度X为X＝10/cos(90-65)＝11.0338mm，而关于覆盖100mm的玻璃纤维，切断100mm/11.0388mm＝9.0631根、大致9根玻璃纤维。

同样地，在如专利文献1那样的±89°的情况下，X＝10/cos(90-89)＝10.0015mm，关于覆盖100mm的玻璃纤维，切断100mm/10.0015mm＝9.99851根、与90度同样地大致为10根玻璃纤维。在90°的情况下切断10根(±89°时也大致10根)玻璃纤维，在65°的情况下切断9.0631根玻璃纤维。因此，在65°的情况下，与90°相比可以不必切断9.37％的纤维。

在专利文献1的±85°至±89°的情况下进行相同的计算，若求出与90°相比可以不必切断何种程度的纤维，则在±85°的情况下与90°相比为0.38％，在±89°的情况下与90°相比为0.02％。与之相比，如果在本实施例的±60°至±80°的情况下求出，则在±60°的情况下与90°相比为13.4％，在±80°的情况下与90°相比为1.52％。例如，在开设有100mm的直径的孔的情况下，作为纤维不必被切断的程度，在专利文献1的±85°至±89°的情况下，与绕线角度90°相比该程度停留在小于0.5％的水平。在本实施例的从±60°到±80°的情况下，在开设有100mm的直径的孔的情况下，与绕线角度90°相比，可以不必切断1.5％至13％的水平的纤维。

若将中央端口部位的绕线角度设为±60°以上±80°以下，则由于不是一般的所谓环箍卷绕，则理论上该部位正圆形状的保持力会降低(通常为了在FRP中维持截面的圆形状而应用环箍卷绕，因而在比环箍卷绕(90°或±85°以上±89°以下)小的绕线角度下难以保持截面的圆形状)，然而在实际情况下，已知晓在开设导入导出部的孔时产生的椭圆变形的影响明显更大(优选的是能够抑制纤维断裂的纤维角度)。在实际的中央端口型的内径8英寸的压力容器中，在180°对角的位置处开设2个4英寸的导入导出部的孔的情况下，专利文献2中的将在85°(环箍卷绕)的情况下开孔后的12点-6点作为短径而将3点-9点的位置作为长径时的椭圆度(长径-短径)为0.64mm，与此相对，本实施例的±70°时的椭圆度为0.31mm，得到了大幅改善。在内径8英寸的压力容器的情况下，若椭圆度超过0.4mm，则密封性会受损，因此发明人在压力容器的出厂试验中，将椭圆度设定为在0.4mm以下。在实际上基于国际标准ASME Section X的设计压力1000PSI(6.9MPa)下的压力施加漏水试验中，纤维相对于管体轴心的倾斜角度为±85°时确认到漏水，在±65°时未确认到漏水，作为压力容器可得到良好的性能。

另一方面，关于长度方向的延伸，在中央端口型的情况下，延伸从中央的海水导入部向两端的浓海水排出部伸长。在专利文献1的环箍卷绕在±85°以上±89°以下、螺旋卷绕在±50°以上±60°以下的结构中，若将侧方端口型且全长延伸8～10mm情况认为是中央端口型，则在中央端口型的情况下，则通常会认为从中央向右端侧延伸4～5mm，而在左端侧以4～5mm的全长上的伸长量8～10mm左右均等地伸长，但实际上并不是发生左右均等的伸长。实际上，有时左端侧的反渗透膜先成为满水，而右端侧延迟满水，延伸行为不固定。即使将专利文献1或专利文献1以外的技术应用于中央端口型，也需要将压力容器的浓海水排出侧的在架台上的安装部位形成为可动式等的延伸对策。

即，在架台上设置压力容器的情况下，在架台的2根至3根梁上架设压力容器，若将梁和压力容器全部用U形带等固定，则在上述延伸较大的情况下，不能吸收延伸。因此，在梁与压力容器之间需要使用设置有直线引导器等的可动式的安装机构等，以做出吸收延伸的对策，其中，该直线引导件由固定于梁的轨道和支承压力容器的块构成，块被轨道引导而进行直线往复运动。另外，在延伸较小的情况下，通过将设置在端部的淡水取出管设为挠性管、或设为U字或J字状，则也可以采用在该弯曲部分抵消延伸的结构。

在可动式安装机构中，在压力容器的安装架台上需要具有能够承受压力容器的自重和内部的反渗透膜以及反渗透膜所含的水分的重量的刚性的构造，在机构上和结构上成本都会变高。

与此相对，若将中央端口(中央导入导出部2)的左右的压力容器主体部的长丝缠绕的纤维的绕线角度(即，螺旋层4的纤维相对于管体轴心的倾斜角度)从专利文献1的±50°以上±60°以下设定为±40°以上且小于±50°(管理值为中央值的±45°)时，则能够将长度方向的延伸抑制为0.5～1mm，能够得到无需将浓海水排出侧的压力容器安装于架台上的安装机构形成为可动式的优点(其中，由于稍微产生了长度方向的延伸(不是零)，因而优选将位于浓海水排出侧的淡水取出管形成为挠性管，或优选具有形成为U字形状或消除向长度方向的变形的机构)。

另外，在从压力容器中央的中央端口导入海水的情况下，通过该压力而使与图3的中央端口的凸缘部17相接的开口部的孔径在长度方向上发生椭圆变形的力产生作用。通过该开口的椭圆变形，O形环19不能与开口部侧壁接触，会产生漏水。这种倾向在开口越大时会越大，换言之，切断纤维的量越多，则椭圆变形的程度越大。

但是，在本实施例中，抑制了长度方向的延伸，其结果是也抑制了该开口部的椭圆变形，因此能够保持良好的O形环的密封性。

具体而言，在将设置有端部导入导出部3的两端部的内侧加强层7和外侧加强层9的纤维角度设为±85°以上±89°以下的结构应用于内径8英寸的管体1的中央的(设置于180°的对角位置上的2处的)开口部的情况下，最大可以获取3英寸的开口。另外，在将中央的内侧加强层6和外侧加强层8的纤维角度设为±60°以上±80°以下，将螺旋层4的纤维角度设定为±40°以上且小于±50°的结构应用于内径8英寸的管体1的中央的(设置在180°的对角位置的2处的)开口部的情况下，则在ASME Section X的漏水试验中，即使最大取到了4英寸的开口，也能够确认到没有漏水。

因此，根据本实施例的结构，能够将内径8英寸的管体1的中央部的开口扩大到4英寸(开口率50％)。因此，本实施例结构特别适用于将相对于管体1的内径为大于37.5％且小于等于50％的开口率的开口设置于中央部的情况。如果能够增大中央部的开口，则能够增加海水的导入导出量，能够增大水处理量。

进而，由于长度方向的延伸的绝对量小(0.5～1mm)，由此在中央端口型的情况下，即使存在从中央到右端侧、左端侧的延伸不固定的举动，也能够抑制其延伸的绝对量。其结果是，能够抑制中央端口型的压力容器两端的侧方端口的开口的椭圆变形，能够防止从侧方端口的漏水。

以上，将设有中央导入导出部2的中央的内侧加强层6和外侧加强层8的纤维角度设为±60°以上±80°以下，将螺旋层4纤维角度设定为±40°以上且小于±50°，并且将设置有端部导入导出部3的两端部的内侧加强层7和外侧加强层9的纤维角度设为±85°以上±89°以下，从而能够得到没有漏水的良好的压力容器。

本实施例如上述那样构成，因而螺旋层4的分离部5的分离状态(起伏状态)由隔着该分离部5的内侧加强层6、7和外侧加强层8、9保持，由此，不仅通过各层间的剪切力来维持强度，还通过切断螺旋层4的纤维的力来维持强度。

特别是在中心端口型中，需要使中央导入导出部2的开口形成为直径较大，该中央导入导出部2附近的直径方向的变形成为问题，然而能够抑制该中央导入导出部2附近的直径方向的变形。

因此，本实施例提供一种即使中央导入导出部的开口较大，内径的变形也较少，而且压力引起的从中央向两端的延伸较小的实用性优异的压力容器。

Claims

1.一种压力容器，其由纤维强化树脂制的管体构成，是在利用反渗透膜法进行的海水淡水化处理或纯水化处理中使用的中央端口型的压力容器，其特征在于，在管体的周面上的管体轴心方向中央部设置有导入或导出液体的中央导入导出部，在所述管体的管体轴心方向两端部设置有导入或导出流体的端部导入导出部，该管体构成为包括：螺旋层，在该螺旋层，纤维相对于管体轴心方向以±40°以上且小于±50°的角度倾斜设置；加强层，在该加强层，所述纤维相对于管体轴心方向以比所述螺旋层大的角度倾斜设置；以及作为最内层的密封层，在所述螺旋层中的设置有所述中央导入导出部的位置设置有从所述密封层向周向外侧分离的分离部，以隔着所述螺旋层的所述分离部的方式在该螺旋层的内侧和外侧分别设置有内侧加强层和外侧加强层，所述中央导入导出部被设置为贯通所述内侧加强层、所述螺旋层的分离部和所述外侧加强层，所述内侧加强层或所述外侧加强层的纤维相对于管体轴心方向以±60°以上且±80°以下的角度倾斜。

2.一种压力容器，其由纤维强化树脂制的管体构成，是在利用反渗透膜法进行的海水淡水化处理或纯水化处理中使用的中央端口型的压力容器，其特征在于，在管体的周面上的管体轴心方向中央部设置有导入或导出液体的中央导入导出部，在所述管体的周面上的管体轴心方向两端部设置有导入或导出流体的端部导入导出部，该管体构成为包括：螺旋层，在该螺旋层，纤维相对于管体轴心方向以±40°以上且小于±50°的角度倾斜设置；加强层，在该加强层，所述纤维相对于管体轴心方向以比所述螺旋层大的角度倾斜设置；以及作为最内层的密封层，在所述螺旋层中的设置有所述中央导入导出部和所述端部导入导出部的位置设置有从所述密封层向周向外侧分离的分离部，以隔着所述螺旋层的所述分离部的方式在该螺旋层的内侧和外侧分别设置有内侧加强层和外侧加强层，所述中央导入导出部和所述端部导入导出部被设置为贯通所述内侧加强层、所述螺旋层的分离部和所述外侧加强层，所述中央导入导出部的所述内侧加强层或所述外侧加强层的纤维相对于管体轴心方向以±60°以上且±80°以下的角度倾斜。

3.根据权利要求2所述的压力容器，其特征在于，所述端部导入导出部的所述内侧加强层或所述外侧加强层的纤维相对于管体轴心方向以±85°以上且±89°以下的角度倾斜。

4.根据权利要求1至3中的任意一项所述的压力容器，其特征在于，所述密封层由具有纤维取向随机的各向同性的基材、以及与所述螺旋层和所述加强层的基质树脂相同的基质树脂构成。

5.根据权利要求4所述的压力容器，其特征在于，所述密封层的树脂含有率大于所述螺旋层和所述加强层的树脂含有率。

6.根据权利要求5所述的压力容器，其特征在于，所述密封层的树脂含有率被设定为40质量％以上且85质量％以下，所述螺旋层和所述加强层的树脂含有率被设定为20质量％以上且30质量％以下。

7.根据权利要求1至3中的任意一项所述的压力容器，其特征在于，所述螺旋层的所述分离部以外的部分与所述密封层接触。