JP2005214271A

JP2005214271A - 繊維補強圧力容器

Info

Publication number: JP2005214271A
Application number: JP2004020429A
Authority: JP
Inventors: Takayuki Uchiumi; 隆之内海; Mamoru Sawada; 守澤田; Takayuki Tagawa; 孝之田川
Original assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Current assignee: Mitsuboshi Belting Ltd
Priority date: 2004-01-28
Filing date: 2004-01-28
Publication date: 2005-08-11

Abstract

【課題】軽量でかつ十分な耐圧性を有するもので、天然ガス、液化ブタンガスのような液化石油ガス等を収納する繊維補強圧力容器を提供する。
【解決手段】円筒状の容器の胴体部３を繊維強化複合シート５で補強した繊維補強圧力容器１であり、該容器１の胴体部３に、一方向に配列したフィラメント６を樹脂７に含浸した繊維強化複合シート５を、このフィラメント６が胴体部３の軸方向８と直角になるように巻き付けて樹脂７を固化させるたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は繊維補強圧力容器に係り、詳しくは軽量でかつ十分な耐圧性を有するもので、一般家庭用のＬＰＧ（液化石油ガス）貯蔵用のボンベや天然ガスを収納する自動車用等に使用されるボンベ等の繊維補強圧力容器に関するものである。

天然ガス、液化ガス等を収納する自動車用の圧力容器としてボンベが用いられている。この圧力容器はアルミニウム等の軽金属及びその合金で作製したボンベとして市販されている。また、複合材料の圧力容器としては、アルミニウム等の軽金属及びその合金で作製した筒状胴体部と頭部湾曲部のライナーの上に、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂を含浸したカーボン繊維やガラス繊維等の高強度繊維をフィラメントワインディング法により巻き付け、３〜５時間かけて熱硬化させることにより製造されている。

例えば、特許文献１には、アルミニウム製容器本体の外周部に合成樹脂の含浸された繊維製の帯状体を巻き付けたもので、この帯状体の繊維の延びる方向が容器の軸心に垂直な方向に対して１ないし７．５°の範囲の傾斜角度が形成されるように帯状体の巻き付け方向が設定された繊維強化プラスチック容器について開示されている。

また、特許文献２には、アルミニウム製の円筒状筒部と一対の半球状端部を接合した金属製ライナーの外周面にフィラメントワインディング法により巻き付けられたエポキシ樹脂等を含浸させた繊維製の帯状体を形成した繊維強化プラスチック複合容器について記載されている。

特開平５−３４６１６８号公報特開平５−３４６１９７号公報

上記のこのように、帯状体の繊維の延びる方向が容器の軸心に垂直な方向に対して所定範囲の傾斜角度が形成されるように巻き付けた場合や、フィラメントワインディング法により巻き付けて帯状体を形成する場合には、補強繊維が胴体部の軸心に垂直な方向に対して巻き付け角度が生じるために、繊維強力を１００％発揮させることができなかった。また、胴体部の長手方向の補強においても同様であった。しかも、生産時間も補強繊維をフィラメント状で巻き付けるために、完成品を得るには時間を要していた。

従って、本発明はこのような問題点を改善するものであり、軽量でかつ十分な耐圧性を有するもので、天然ガス、液化ブタンガスのような液化石油ガス等を収納する繊維補強圧力容器を提供する。

本願請求項記載の発明は、円筒状の容器の胴体部を繊維強化複合シートで補強した繊維補強圧力容器において、該容器の胴体部に、一方向に配列したフィラメントを樹脂に含浸した繊維強化複合シートを、該フィラメントが胴体部の軸方向と直角になるように巻き付けて該樹脂を固化させた繊維補強圧力容器にあり、また繊維強化複合シートが容器の胴体部の幅に一致する幅に調整されている。

また、本願請求項記載の発明は、繊維強化複合シートを該フィラメントが胴体部の軸方向と直角になるように巻き付けた第１補強層と、繊維強化複合シートを該フィラメントが胴体部の軸方向と平行になるように配した第２補強層とを設けることもでき、更には第１補強層と第２補強層とを交互に設けた場合や、胴体部の両端部に接続した一対の半球状端部に、型物のキャップ体を被せた場合や、容器の胴体部に設けた補強層の上に更に繊維をフィラメントワインディングで巻き付けて補強した場合も含む。

本願発明の繊維補強圧力容器では、胴体部に、一方向に配列したフィラメントを樹脂で被覆した繊維強化複合シートを、該フィラメントが胴体部の軸方向と直角になるように巻き付けたことにより、フィラメントを傾斜して巻き付けた圧力容器に比べて強度が向上し、十分な耐圧性を付与できる。また、繊維強化複合シートが容器の胴体部の幅に一致する幅に巻き付けることにより短時間で補強作業を終えることができる。

また、繊維強化複合シートを該フィラメントが胴体部の軸方向と直角になるように巻き付けた第１補強層と、繊維強化複合シートを該フィラメントが容器の胴体部の軸方向と平行になるように配した第２補強層とを設けることによっても同様に胴体部の円周方向と軸方向の十分な耐圧性を付与できる。加えて、フィラメントワインディング法を併用すれば、更に補強効果を高めることができる。

以下に添付図面を参照し、本実施を説明する。図１は本発明に係る繊維補強圧力容器の一部切り欠き正面図、図２は他の実施例に係るものであって補強層を第１補強層と第２補強層に分解した概略図、図３は他の実施例に係る繊維補強圧力容器の一部切欠き正面図、そして図４は更に他の実施例に係る繊維補強圧力容器の一部切欠き断面図を示す。

本発明に係る繊維補強圧力容器１は、一般家庭用のＬＰＧ（液化石油ガス）貯蔵用のボンベや天然ガスを収納する自動車用等に使用されるボンベ等に適用されるもので、アルミニウムあるいはその合金からなる容器本体２が筒状の胴体部３とその両端部に一対の半球状端部４，４を連結一体化し、該容器本体２の表面に電触対策として熱硬化性ポリウレタン等の絶縁材料を厚さ０．０１〜１ｍｍに被覆してこの層を滑り止めに利用し、そして上記胴体部３の上に一方向に配列した炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維等の高強度繊維のフィラメント６をエポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ジアリルフタレート樹脂、ウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂、あるいはポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂からなる樹脂７に含浸した繊維強化複合シート５を、該フィラメント６が胴体部の軸方向８と直角になるように巻き付けた樹脂７を加熱固化して第１補強層１０を形成する。

上記繊維強化複合シート５におけるフィラメント６の目付け量は、１００〜３００ｇ／ｍ^２であり、好ましくは１５０〜２５０ｇ／ｍ^２である。

また上記繊維強化複合シート５は、胴体部３の幅に一致する幅に調整して所定プライ数だけ巻き付け、１２０〜１４０℃で加熱した後、樹脂７を固化して各プライ間やジョイント部を接合一体化して第１補強層１０に形成する。繊維強化複合シート５は、プリプレグ状のものを用いてもよく、また巻き付ける直前に樹脂７をフィラメント６に含浸させてもよい。

また繊維強化複合シート５として、図２に示すように該フィラメント６が胴体部３の軸方向８と直角になるように巻き付けて形成した第１補強層１０と、該フィラメント６が胴体部３の軸方向８と平行になるように配して形成した第２補強層１１とを交互に積層し、これにより胴体部３の円周方向１２と軸方向８の十分な耐圧性を付与することできる。

図３に示す繊維補強圧力容器１は、図１に示すように半球状端部４，４に合成樹脂製型物であるキャップ体１４を被せて接着剤を介して固着することで、胴体部３に形成した第１補強層１０と半球状端部４，４との間の段差を解消し、また半球状端部４，４を保護して外傷を阻止している。キャップ体１４はポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂が好ましい。

図４示す繊維補強圧力容器１は、図３に示す圧力容器１の胴体部３に設けた第1補強層１０の上にフィラメントワインディング法によりガラス繊維や炭素繊維にエポシキ樹脂を含浸させた補強繊維を巻き角度１〜１０°でヘリカル・ループ巻きにより巻き付けて第３補強層１６を形成する。これによって、圧力容器１の耐圧性を更に高めることができる。

本発明に係る繊維補強圧力容器は、一般家庭用のＬＰＧ（液化石油ガス）貯蔵用のボンベや天然ガスを収納する自動車用等に使用されるボンベに好適である。

本発明に係る繊維補強圧力容器の一部切り欠き正面図である。他の実施例に係るものであって補強層を第１補強層と第２補強層に分解した概略図である。他の実施例に係る繊維補強圧力容器の一部切欠き正面図である。更に他の実施例に係る繊維補強圧力容器の一部切欠き断面図を示す。

符号の説明

１繊維補強圧力容器
２容器本体
３胴体部
４半球状端部
５繊維強化複合シート
６フィラメント
７樹脂樹脂
８軸方向
１０第１補強層
１１第２補強層
１４キャップ体
１６第３補強層

Claims

円筒状の容器の胴体部を繊維強化複合シートで補強した繊維補強圧力容器において、該容器の胴体部に、一方向に配列したフィラメントを樹脂に含浸した繊維強化複合シートを、該フィラメントが胴体部の軸方向と直角になるように巻き付けて該樹脂を固化させたことを特徴とする繊維補強圧力容器。
繊維強化複合シートは容器の胴体部の幅に一致する幅に調整されている請求項１記載の繊維補強圧力容器。
繊維強化複合シートを該フィラメントが胴体部の軸方向と直角になるように巻き付けた第１補強層と、繊維強化複合シートを該フィラメントが胴体部の軸方向と平行になるように配した第２補強層とを設けた請求項１または２記載の繊維補強圧力容器。
第１補強層と第２補強層とを交互に設けた請求項３記載の繊維補強圧力容器。
胴体部の両端部に接続した一対の半球状端部に、型物のキャップ体を被せた請求項１〜４の何れかに記載の繊維補強圧力容器。
該容器の胴体部に設けた補強層の上に更に繊維を巻き付けて補強した請求項１〜５記載の繊維補強圧力容器。