JP2013540078A - 流体容器 - Google Patents

Abstract

容器の損傷が発生した場合に流体流れを制御する容器を開示する。本発明の実施形態により、容器壁と、容器壁に結合する一つ又は複数の流動妨害構造体とを含む容器が提供され、一つ又は複数の流動妨害構造体の少なくとも一つは、容器壁の損傷の際に変形して流れを妨害する複数シート層である。いくつかの実施形態では、複数シート層は、個別シート間に形成される空洞を含む。
【選択図】図３Ａ

Description

関連出願
本出願は、全体が参照により本明細書に組み込まれている、２０１０年６月２９日に出願した米国仮出願第６１／３５９，５０２号及び２０１１年６月２９日に出願した米国非仮出願第１３／１７２，３８６号の優先権を主張するものである。

本発明は、流動物質の貯蔵及び／又は輸送用の容器に関する。

流体の貯蔵及び輸送用、特に水素又は天然ガス及び他の燃料などの代替エネルギーシステム燃料用の閉込容器への関心が高まっている。閉込容器は、流体の閉込めを容易にすることに加えて、閉込容器を巻き込む予期せぬ事態が発生した場合には、安全性も提供すべきである。

これまで、特に水素などの流体では、閉込容器の安全機能の改善がほとんど達成されなかった。１９８０年代以来、容器の形態における革新がほとんどなかったが、圧力容器及びパイプラインでは、材料及び構築方法が極めて進歩した。材料及び方法におけるそうした進歩は、障害を誘発するに至る破損強度（ｄａｍａｇｅ ｉｎｔｅｎｓｉｔｙ）の閾値を増加させることにより、容器の安全性に直接寄与してきた。流体の添加物及び配合物における他の進歩は、それらを含む安全性を増大させてきた。容器の安全性における一つの進歩形態は、ゴーギン（Ｇｏｇｇｉｎ）の米国特許第７，６９４，８４０号に記載され、それは、損傷が発生した場合に、閉込容器の形態で、その安全性に根本的にもたらされる革新を説明している。

従って、流動物質の貯蔵及び輸送用のより安全な先進型容器への差し迫った必要性がある。

本発明の実施形態によれば、容器は、容器壁と、容器壁に結合する一つ又は複数の流動妨害構造体とを含み、一つ又は複数の流動妨害構造体の少なくとも一つは、容器壁の損傷の際に変形して流れを妨害する複数シート層である。いくつかの実施形態では、複数シート層は、個別シート間に形成される空洞を含む。

いくつかの実施形態では、容器は、内容物領域と、内容物領域及び外界環境領域との境界面を形成する少なくとも一つの複数シート層を含む複数シート領域とを含む。いくつかの実施形態では、複数シート層は、複数の平面層と、複数の平面層間に配置される一つ又は複数の空洞形成層とを含む。

これら及び他の実施形態は、以下の図に関して以下により詳細に説明する。

本発明のいくつかの実施形態によるパイプラインを示す図である。 本発明のいくつかの実施形態によるパイプラインを示す図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示すものと同様のパイプライン内の流体制御を示す図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示すものと同様のパイプライン内の流体制御を示す図である。 パイプライン中心部内で使用することができる流体制御装置のいくつかの例の図である。 パイプライン中心部内で使用することができる流体制御装置のいくつかの例の図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示すパイプライン容器の壁の亀裂を示す図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示すパイプライン容器の壁の亀裂を示す図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示すパイプライン容器の壁の亀裂を示す図である。 図１Ａ及び図１Ｂに示すパイプライン容器の壁の亀裂を示す図である。 例えば図１Ａ及び図１Ｂに示すパイプライン１００内の内側層１１１として使用し、又は流動妨害層としてそれ自体で使用することができる、本発明の複数シートの実施形態を示す図である。 例えば図１Ａ及び図１Ｂに示すパイプライン１００内の内側層１１１として使用し、又は流動妨害層としてそれ自体で使用することができる、本発明の複数シートの実施形態を示す図である。 図３Ａ及び図３Ｂに示す複数シート構造体のシート間の流体流を示す図である。 亀裂発生前の図３Ａ及び図３Ｂの複数シートの実施形態の断面を示す図である。 亀裂発生後の図３Ａ及び図３Ｂの複数シートの実施形態の断面を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態による非周期的複数シート構造体を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態による非周期的複数シート構造体を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態による非周期的複数シート構造体を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態による非周期的複数シート構造体を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態による非周期的複数シート構造体を示す図である。 本発明による別の複数シートの実施形態を示す図である。 容器の亀裂の発生直後の図６の複数シート構造体を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態による、ライニング及びコーティングを施された加圧閉込容器を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態による、ライニング及びコーティングを施された加圧閉込容器を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態による、ライニング及びコーティングを施された加圧閉込容器を示す図である。 本発明のいくつかの実施形態による、ライニング及びコーティングを施された加圧閉込容器を示す図である。 容器の複数の流動妨害の実施形態の気泡型概略図（ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｂｕｂｂｌｅ ｄｉａｇｒａｍ）である。 容器の複数の流動妨害の実施形態の気泡型概略図（ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｂｕｂｂｌｅ ｄｉａｇｒａｍ）である。 容器の複数の流動妨害の実施形態の気泡型概略図（ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｂｕｂｂｌｅ ｄｉａｇｒａｍ）である。 容器の複数の流動妨害の実施形態の気泡型概略図（ｓｃｈｅｍａｔｉｃ ｂｕｂｂｌｅ ｄｉａｇｒａｍ）である。

図面では、同じ符号を有する要素は、ほぼ同じ機能を有する。さらに、図面は、原寸に比例していない。物体は、参照用としてのみ描かれ、相対的なサイズは正確でない。さらに、図面は、いくつかの概念を示すために提供され、本発明の実施形態の原理をより十分に示すために誇張している可能性がある。

以下の説明では、本発明のいくつかの実施形態を説明しながら、具体的な詳細を開示する。本発明は、これらの具体的な詳細のいくつか又は全てがなくとも実施することができることは、当業者には明らかである。提供する特定の実施形態は、本発明を説明のためのものであり、限定するためのものでない。本明細書に特に記載しないが、他の構造、材料、及び／又は要素の相対位置は、本開示の範囲及び趣旨の範囲内にあることを当業者は理解できよう。

本発明のいくつかの実施形態は、亀裂などの、容器に発生する可能性がある障害事故の可能性を制御するのを助けるように作用する。そうした事故は、事故中に流体流れを制御しないとき、障害に至る可能性がある。いくつかの関連する障害事故は、代替エネルギーの導入又は化学プロセスの革新を十分に終わらせる可能性がある。しばしば、最も危険な災害事故は、成分の混合及び混合メカニズムの「連鎖反応」であり、容器の損傷が必要な連鎖をなす。多くの場合、単純に不都合な破損というよりも障害事故につながる可能性がある事故の連鎖は、事故中の適当な流動制御により断ち切ることができる。

本発明のいくつかの実施形態は、多種多様な容器の安全性を改善する構造体を提供する。いくつかの実施形態では、同じ構造体が、特定の流体用の容器のいくつかの実施形態の運転の経済性を改善することもできる。

容器は、パイプライン又はタンクなどの、流体の位置を制限し、又はそれを制限しようとする任意の装置とすることができる。用語「容器」は、本明細書では、任意の流体閉込装置の簡潔な用語として使用される。容器は、その流体内容物の一部分又はその全体の位置を制限するが、いくつかの容器は、容器のセクションの全て若しくは一部分の位置、又は外側衝突流の全て若しくは一部分の位置を制限することもできる。例えば、容器のいくつかの実施形態は、破裂容器の破片が進む可能性がある場所を制限することができるが、他の実施形態は、「流体」（別に容器を穿刺する、空気中を弾道学的に進む榴散弾など）が貫通する可能性がある位置を制限することができる。本発明のいくつかの実施形態は、可動型（例えば車両型）容器、輸送可能型（容易に移動するが、移動中に必ずしも機能しない）容器、及び静止型容器に含めることができる。

いくつかの種類の装置を容器と呼ぶことができる。本発明の実施形態を含むことができる物理的な容器の中には、ボトル、タンク、パイプライン、ホース、ボール、大樽、容器、及び包装体（ｗｒａｐｐｅｒ）がある。容器は、車両燃料タンク、スーパータンカー貯蔵タンク、フォークリフト燃料タンク、パイプライン、又は静止型貯蔵容器などを含むことができる。

本発明のいくつかの実施形態は、例えば流体、真空、及び流れることができる物質の組合せなどの、物質の閉込めに適用できる。本開示では、「流れ」は、純粋な物質又は混合物質がある位置から別の位置まで動いているプロセスを指す。それらの物質は、微粒子、粒子、塊、榴散弾、細片、さらには人工物の混合物、並びに真空、ガス、液体、スラリ、及び／又は血漿中に混合された物質である可能性がある。それらの流れは、例えば、微粒子散乱、粘性力、重力、化学的効果、弾道軌道、又は他のメカニズム（静電結合、静磁結合、又は電磁結合など）により調節することができる。

本発明のいくつかの実施形態は、流体のより十分な閉込め、又は容器内の流体の構成成分の分配をもたらす。閉込めは、流体の全て又は一部分の位置の制御を指す。有益な動作、予期せぬ動作、望ましくない環境、非計画動作、部分的に損傷を受けた動作、及び容器に対する偶発的損傷の間に、閉込めを行うことができる。安全性を改善し、事故による危険及び／又は経済的損失を軽減することに加えて、閉込めの改善は、容器及びその流体内容物の制御の改善及び運転経済性を提供することができる。本発明のいくつかの実施形態は、想定外の事故中の閉込めに加えて、充填及び／又は排出中に、例えば、スロッシング、層形成、充填速度、放出速度、及び熱的過渡状況を制御するために使用することができる。

本発明のいくつかの実施形態は、流体閉込めを静的、動的、又は過渡的に提供することができる。本発明のいくつかの実施形態による閉込めは、特定の状況で、流体流れの速度を大幅に低減することができる。いくつかの実施形態は、他の時間スケールで必ずしも流れを低減させることなく、ある時間スケールでは流れを妨害することができる。例えば、容器の充填は、妨害されることなく行うことができるが、容器の亀裂は妨害される。いくつかの実施形態は、他の位置又は方向で必ずしも流れを低減することなく、容器内の特定の位置又は方向で流れを妨害することができる。

本発明のいくつかの実施形態は、容器内の流れ全体を大幅に低減するが、他の実施形態は、容器とその周辺との境界面にわたる流れを低減することもできる。いくつかの容器の実施形態は、大樽又はパイプラインなど、開放端とすることができる、他の容器の実施形態は、危険物質バッグ、圧力容器、燃料貯蔵タンク、又は他のそうした構造体など、閉鎖することができる。いくつかの容器は、容器内に貯蔵される流体の侵入及び排出を可能にする装置などの配管（例えば大部分の圧力容器と同様）、及び流体を容器内又は容器外に結合する継手を含む。従って、容器は、例えば、入口、出口、壁、内部バッフル、外部シェル、蓋、カバー、圧力解放装置、破裂ダイアフラム、バルブ、及び無数の配管装置などの要素を含むことができる。ライニング及びコーティングは、固体要素内に移動し、後にその構造性能若しくは化学的性能に影響を及ぼす流体、又はそれら他の要素（即ち、壁、シェルなど）を通過する流体から他の固体要素を保護する従来の容器の要素である。

容器は、他の流動制限構造体を含むことができる。例えば、海洋タンカー容器及び液体燃料ロケットは、内部スロッシングバッフル（ｓｌｏｓｈ ｂａｆｆｌｅ）を含むことができる。容器及びその内容物が車両質量の大部分を構成する車両の制御を維持するために、バッフルは、内部流体流れを妨害し、それにより、含有流体の運動を制限することができる。流体の内部流を妨害するように設計された他の装置は、軌道上にある際に液体を放出するように設計された宇宙船推進燃料タンク、一般的に「サイレンサ」と呼ばれる銃砲身延長部、及び一般的に「マフラ」と呼ばれる装置内排気管からの車両音響放出部を含む。

亀裂などが発生した場合に容器を通る流体流れの制御のためのいくつかの幾何学的構造については、全体が参照により本明細書に組み込まれている、ゴーギンへの米国特許第７，６９４，８４０号に記載されている。ゴーギンは、構造体を通る流体の放出制御及び流体流れの制御を可能にする物質用閉込容器について述べている。

本発明のいくつかの実施形態による構造体は、徐々にクリープする粘性物質又はゲル化物質、及び流れを妨害する動的流体力のために形状が変化する可能性がある事前に結合した物質を含む、固体材料により実現することができる。そうした形状変化は、特定の流れ状況に応じて、折曲り、伸展、屈曲、及び座屈を含む可能性がある。

いくつかの実施形態では、少なくとも一つの構造体は、一つ又は複数の「シート」から形成することができる。シートは、その厚さよりも大幅に大きい表面領域を有する構造体である。いくつかの実施形態では、シートは、他のシート又は容器の他の部分に構造的に取り付けることができる。しかし、流動制御の機能は、流れを導くシートによりもたらされる。シート間に空洞を形成することができる。空洞は、開放又は閉鎖することができる。空洞は、流れの方向転換をもたらし、それにより、流動妨害の時間スケールを変更し、少なくとも一つの方向に流れを制限する。ギャップは、シート厚に垂直な方向の（即ち、シート表面領域に沿った）定格流を可能にするためにシート間に形成された空洞であるが、偶発流又は過渡流の際、シートは、大部分の流れを遮断するために、ギャップを崩壊させ、又はシート自体を再配置することができる。

異なる圧力（パイプライン壁、容器圧力シェルなど）及び取付力（ボス、フランジ、スカートなど）による機械的負荷に耐える従来の容器要素は、本発明のいくつかの実施形態による容器内の要素の相対運動を妨害するために複数シート構造体用に固定位置を提供することができる。

図１Ａ及び図１Ｂは、本発明のいくつかの実施形態によるパイプライン１００を示す。図１Ａに示すように、パイプライン１００は、複数の同心層によりライニングされているが、外側パイプ壁１１４内に、説明のために二つ、即ち内側層１１１及び中間層１１２を示している。いくつかの実施形態では、任意の数の層が存在する可能性があるが、ここでは説明のためだけに二つの層（層１１１及び１１２）を示す。通常、層１１１及び１１２は、単一シート構造体又は複数シート構造体とすることができる。この例では、二つの異なる層１１１及び１１２は、パイプライン壁１１４の内側表面に隣接して組み立てられ、その結果、層１１２は、壁１１４の内径上に存在する可能性がある打痕及び隆起部全体から、並びに壁１１４内のクラック又は断裂部などの任意の亀裂の縁部上に現れる可能性がある極端な粗さから、機能すべき層１１１の能力を保護する。通常運転の下では、流体は、内側層１１１に隣接する開口部１１５を通ってパイプライン１００に沿って流れる。

図１Ａは、パイプライン１００の切断面部分の斜視図を示す。パイプライン１００の図１Ａの斜視図は、壁１１４に対する層１１１と１１２との間の関係を示すために、パイプライン１００の軸がほぼ図に垂直になるように傾斜している。図１Ｂは、壁１１４に対する層１１１及び１１２を示すために、十分な切断面を有するパイプライン１００の側面図を示す。

図１Ａ及び図１Ｂに示す実施形態のパイプライン１００では、内側層１１１は、多孔性表面模様付層とすることができ、それ自体、わずかな半径方向圧力などにより互いに弱めに固着された複数表面模様付シートから構成することができる。内側層１１１は、中間層１１２により形成された可撓性平滑内部表面層内で摺動するために半径方向の圧縮力により拘束することができ、又は、内側層１１１は、中間層１１２内に弱めに接着することができ、その結果、内側層１１１は、パイプライン１００内の断裂部によりもたらされた亀裂に流体力により引っ張られる中間層１１２から脱することができる。さらに、内側層１１１は、内側層１１１のシート間の流体を許容する通路１１７を含むことができる。

中間層１１２の外側表面は、パイプライン構造壁１１４内に固定したままにするために、半径方向圧縮力又は弱い接着により拘束することもできる。上述のように、内側層１１１、中間層１１２、及び構造壁１１４は、中空中心開口部１１５を取り囲み、パイプライン１００に沿って目的の流れに最小の妨害をもたらす。図１Ａ及び図１Ｂに示すように、流体は、定格運転中、中空中心開口部１１５に拘束され、パイプライン１００の内側層１１１の通路１１７内に拘束される。

概して、パイプライン１００に任意の数の層を含むことができる。層のそれぞれは、層の厚さ、従ってパイプライン１００の壁１１４に垂直な流動制限をもたらす。図１Ａ及び図１Ｂは長尺円筒形のパイプライン１００を示すが、概して、パイプライン１００は、任意の断面形状とすることができ、壁の平坦部分、又は例えばエルボ及びＴ型継手などの非直管軸を含むことができる。さらに、いくつかの実施形態は、混合を促進し、又は剥離を防ぐために、流体流れを制御するように中心部１１５内に使用されるシート構造体を含むことができる。そうした追加の構造体は、追加のパイプラインポンプ動力要求量を消費して使用することができる。

図１Ｃは、中心部１１５内に流動制御装置１２０を有するパイプライン１００を示す。流動制御装置１２０は、混合、分離、層流、乱流、又はパイプライン１００内の流体流れを制御する他の機能を提供するのに役立つことができる。パイプライン１００は、複数の装置１２０を含むことができ、さらに、装置１２０は、パイプライン１００の長さと同一の広がりを有することができ、中心部１１５の断面領域の任意の部分を使用することができる。

図１Ｄ、図１Ｅ、及び図１Ｆは、流動制御装置１２０の例を示す。図１Ｄの装置１２０は、混合装置を例示し、ファンブレードと同様のフィン１２２を含む。フィン１２２は、中心部１１５の流れに旋回を与える。時計回り及び反時計周りに旋回を与えるフィン１２２の連続段は、混合を促進させることができる。

図１Ｅに示す装置１２０は、ルーバ１２４を含む。ルーバ１２４は、乱流を抑え、層流を促進するために、格子状のハッチで平行である。ルーバ１２４は、混合を抑制し、中心部１１５の流体の層形成を維持することができる。

図１Ｆに示す装置１２０は、衝突ルーバ１２６の側面図を示す。ルーバ１２６は、混合及び乱流を促進し、層形成を低減するために、中心部１１５の軸に対して内側に傾けることができる。

図２Ａは、パイプライン１００の一部分が断裂して亀裂２２１を形成した後の図１Ａ及び図１Ｂのパイプライン１００を示す。説明のために、亀裂２２１は、連続的割目として知られる亀裂の最も一般の形態とすることができ、クラックは、ほぼ管の軸に沿いかなりの距離にわたって伝播する。フォークリフト又は「ディッチウィッチ（ｄｉｔｃｈ ｗｉｔｃｈ）」ブレードによりもたらされる可能性がある貫通損傷などの、パイプライン断裂の他の形態も一般的であり、さらに本実施形態により軽減される。図２Ａに示すように、隆起部２２３は、ほぼ無傷の複数シート内側層１１１が亀裂２２１を通して部分的に突き出すとき、形成される。さらに、滑らかな縁部２２２は、中間層１１２が亀裂２２１を通して押し出されるとき、形成される。

図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｄは、亀裂２２１の拡大図で層１１１及び１１２の挙動をさらに示す。図２Ｂは、パイプライン１００の外側の壁１１４の亀裂２２１を示す。図２Ｂに示すように、中間層１１２は、亀裂２２１を通して突き出し、亀裂２２１の周りの壁１１４の粗面を滑らかにする。通常、亀裂２２１では、壁１１４の材料は、分裂し、亀裂２２１の周りに粗く鋸歯状の縁部を発生させる。

図２Ｃは、亀裂２２１の図２Ｂに示す方向Ａ−Ａに沿った断面を示す。図２Ｃに示すように、壁１１４のギャップに形成された亀裂２２１は、破壊された中間層１１２により輪郭が付けられている。中間層１１２は、壁１１４の粗い縁部を滑らかにするのに役立ち、滑らかな縁部２２２を形成する。次に亀裂２２１に突き出し、隆起部２２３を形成する内側層１１１は、破壊された壁１１４の鋸歯状の縁部による穿刺から保護される。そうした構造体では、内側壁１１１は、伸展し、その複数シート構造体は、それ自体を変形させて、隆起部２２３をもたらし、それにより、壁１１４に垂直な流体流れを制限する。

図２Ｂ及び図２Ｃに示すように、中間層１１２及び内側層１１１は、壁１１４の亀裂２２１を通して隆起するが、壁１１４及び中間層１１２のみが亀裂２２１内で断裂する。中間層１１２は、まさに外部に向かって引き裂かれ、亀裂２２１内に滑らかなオリフィス２２２を形成する。内側層１１１は、それ自体を摺動させ、隆起させ、突き出させて、異なる層形状になる一方で、中心部１１５からの流体差圧により駆動され、オリフィス２２２を通して亀裂２２１に歪んでいるが無傷の流動妨害障壁を形成する。

図２Ｄは、クラック先端部２２４における壁１１４の亀裂２２１の存在下での中間層１１２及び内側層１１１の挙動をさらに示す。図２Ｄは、図２Ｂに示すＢ−Ｂに沿った断面図である。図２Ｄに示すように、壁１１４の亀裂２２１では、壁材料は、押し出され、鋸歯状になる可能性がある。中間層１１２は、破壊された壁１１４の鋸歯状の縁部の輪郭が付けられて、滑らかな縁部２２２を形成する。一方、内側層１１１は、隆起部２２３に再形成されて亀裂２２１に入り、パイプ１００を封止し続ける。亀裂２２１内の障壁になる、層１１１内にそうした相対運動により形成された歪みは、層１１１の意図的に設計された複数シート構造体と結合し、亀裂２２１を通る、亀裂２２１の周りの流れを妨害する。

いくつかの実施形態では、中間層１１２は、滑らかな物質の単一のシートである。従って、中間層１１２は、プラスチック、ゴム、延性金属、又は滑らかな縁部２２２を形成することができる他の材料の単一のシートとすることができる。

図３Ａは、例えば、図１Ａ及び図１Ｂに示すパイプライン１００の内側層１１１として流れを妨害するために使用し、又は、壁に隣接し若しくは任意の容器の体積を通してそれ自体により使用することができる、層３００の一実施形態を示す。図３Ａに示すように、層３００は、複数シート構造体である。この図は、複数の個別シート（単一シート）（ｉｎｄｉｖｉｄｕａｌ ｓｈｅｅｔ）３２０により形成された内部配置を示すために角部をさらに切り取った、より広い層の矩形部分である。図３Ａに示すように、層３００は、複数の表面模様付シート３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、及び３１４、集合的にシート３２０を含むように示す。

図３Ｂは、層３００の個別シート３２０をさらに示す拡大版を示す。概して、任意の数の個別シートを複数シート構造体に使用することができる。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、層３００のシートは、空洞３３０が層３００内に形成されるように配置することができ、さらに、層３００を通る流体流れを許容するために通路３１６を形成することができる。

図３Ａ及び図３Ｂに示すように、一つのシート上の特徴部は、隣接するシート上の特徴部と揃うことができる。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、層３０２、３０６、３１０、及び３１４は、層３００の厚さの垂直方向に（即ち、層３００の大表面領域に垂直に）構造体を有しない平坦シートである。シート３０４、３０８、及び３１２は、層３００の厚さに沿った方向などの垂直方向に構造体を有することができる。図３Ａ及び図３Ｂに示すように、シート３０４、３０８、及び３１２は、層３０５、３０８、及び３１２の一つの空間体積が層３０５、３０８、及び３１２の他の同様の空間体積と揃わないように配置された「マフィンティン」構造体とすることができる。

複数の表面模様付シート３２０（シート３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、及び３１４）上の特徴部の幾何学的構造を、シート３０４、３０８、及び３１２のそれぞれの平面の稠密六方タイル（ｈｅｘａｇｏｎａｌ ｃｌｏｓｅ ｐａｃｋｅｄ ｔｉｌｉｎｇ）として図３Ａ及び図３Ｂに明瞭に示す。さらに明瞭にするために、二つのシート構造の三つの繰返し、即ち、シート３０４、３０８、及び３１２が組み入れられたシート３０２、３０６、３１０、及び３１４のみを示す。

層３００は、任意の数の繰返しの個別シートを含むことができる。複数のシートは、図３Ａ及び図３Ｂには少ない数のシートで示し、その周期性は、明瞭にするために、シートの表面領域に垂直に十分に大きく示す。しかし、より多い層及びより細かい垂直層の間隙は、流動妨害を大幅に増大させることができるが、わずか二つの層、及び層３００を使用する容器の寸法の約５０％と同じほど大きい垂直周期性は、流動妨害をさらにもたらすことができる。さらに、図３Ａ及び図３Ｂはシート３２０が繰り返される例を示すが、シート３２０のそれぞれは、層３００の性能パラメータを最適化するために様々であることができる。同様に、様々な方向を向く三角形、矩形、又は台形、並びに非周期的（例えばペンローズ）、無秩序的、及びランダムなタイリングなどの他のタイリングを含む、シート３２０の平面に周期的にタイルを敷く他の表面模様及び孔の幾何学的構造は、シート３０４、３０８、及び３１２の個別シートとして使用することができる。

いくつかの実施形態では、シート３２０は、平面（例えば湾曲のないシート金属）であるが、いくつかの実施形態では、異なり、いくつかの実施形態では、シート３２０は、孔３１６により貫通することができる。いくつかの実施形態では、層３００は、シート３２０が厳密には平面でない大部分が平行な局所構造体などの、床シート又は波状シート金属の積層から形成することができる。他のシート３２０は、個別シート３２０間を封止し、又は封止することなく、それ自体を空間充填セル又は区画（空洞）内に配置することができる。層３００は、例えば、円筒構造体を形成し、又は構造シェルの曲線に従い、又は他の構造体上に固定するために、任意のパターンに曲げることができる。

シート３２０の厚さは、一定である必要はない。シート３２０は、その定格運転において互いに固定することができ、又は固定することができないが、過渡流を妨害するために適当な位置及び適当な方向を維持するように通常運転中、容器に固定される。その際、層３００は、複数のシート３２０から形成され、流れを妨害するものとして作用する固体シート材料で隣接する空洞３３０を分離することができる。空洞３３０の形状は、いくつかの実施形態では、一定とすることができ、空洞３３０は、特定の状況下では流れを制限するために形状を動的に変化させることができる。

図３Ｃは、図３Ａ及び図３Ｂに示す層３００の流れパターン３１８のいくつかの例を示す。定格運転中に、流体は、シート３２０の表面模様により形成された通路内の周期的なオリフィス３１６を通して区画間を流れる。オリフィス３１６は、例えば、内側層１１１の図１Ａ及び図１Ｂに示す孔１１７に対応する。シート３２０内のこれらのオリフィス３１６は、意図的に揃えず、その結果、一つのオリフィスにより形成される噴流は、シート３２０の一つの表面上に停滞することなく、別のオリフィスに直接は流れ込むことができない。

流体で満たすことができる空洞３３０のサイズ及び形状は、シートの間隙、及びシート３２０内の孔３１６の寸法及び相対位置により設定することができる。サイズは、特定の時間スケールで流れを制限するように明確に設計された、流動構造の空間スケールを提供する。その空間スケールは、マイクロ電池のわずか３０ナノメートルからスーパータンカーの３０メートルまで様々である可能性がある。いくつかの実施形態では、断裂又は貫通が発生した場合、空洞３３０は崩壊し、定格シート間充填及び閉込流への放出の間は比較的妨害されない流れ、オリフィス妨害流、又は偶発的な亀裂が発生した場合は増大した乱流を変化させる。

シート３２０間の流路３１８は、シート３２０の表面と平行とすることができ、比較的滑らかにすることができ、又はシート３２０上の表面特徴部により乱流を発生させることができる。図３Ｃに示すように、流路３１８は、ほぼ一直線か又は蛇行性である可能性がある。蛇行路３１８は、流体流れに極めて高い抵抗を与え、連続的に停滞させ、衝突する回転を与えることができる。いくつかの実施形態では、開口破断路３１８は、漏れ制御には望ましい可能性がある。

ある場合には、流路３１８は、分岐している可能性があり、シート３２０の孔３１６に設けることができる。分岐した流路は、異なる組成の流体を分離することができ、異なる組成の流体を分離するために、いくつかの容器の対象を区別することができる。シート３２０上の収束する分枝及び乱流誘導表面模様は、その流体構成成分を混合する他の容器の対象を構築することができる。

いくつかの実施形態では、シート３２０の熱特性は、特定の熱的目標を達成するように構成することができる。シート３２０にわたる熱伝導は、流動内容物を有する吸入流体の平衡を促進し、圧縮ガスを含むのに適したいくつかの実施形態では運転経済性を改善し、流体が別に重力による密度層形成を行いやすい他の実施形態では重心位置の制御を改善することができる。いくつかの実施形態では、前の内容物と吸入流体との熱平衡を遅らせるために、熱伝導に対する抵抗を増大させ、その運転経済性の他の態様を改善することができる。

図４Ａ及び図４Ｂは、例えば、亀裂が層３００に隣接して発生する前後における、図３Ａ及び図３Ｂに示す層３００の断面を示す。図４Ａに示すように、シート３０２、３０６、３１０、及び３１４は、平面状シートである。シート３０４、３０８、及び３１２は、シート間に空洞３３０を設けるように形成される。図４Ａに示すように、空洞３３０は、シート３２０間の位置に応じて様々な形状を有することができる。様々な空洞３３０は、シート３０４、３０８、及び３１２の様々な配置により形成される。オリフィス３１６は、空洞３３０間の流体流れを許容する。シート３２０は、それらの交点のいくつか又は全て、即ち接合点４２０において軽く接合することができ、又は、接合点４２０において摩擦力により接合をもたらすことができる。シート間の接着層、いくつかの溶接技法（振動、超音波、アーク、スポット、撹拌、及びアプセット溶接を含む）、又はその相対剪断運動に抵抗するために摩擦力若しくは原子間（ヨハンセンブロック（Ｊｏｈａｎｓｅｎ ｂｌｏｃｋ））力により合わせたシート面に互いに加えられる圧縮先行荷重により、接合を実現することができる。

図４Ｂに示すように、亀裂２２１が層３００の一部分に隣接して発生すると、シート３２０は、亀裂２２１に応じて変形する可能性がある。変形は、各シート３２０の横方向移動、各シート３２０の垂直方向「圧潰」、又は他の挙動の形態とすることができる。図４Ｂに示すように、シート３０４は、座屈し、空洞３３０のいくつかを崩壊させ、さらに孔３１６を封止する。全てのシート３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、及び３１４は、互いにわずかに移動し、他の孔３１６を封止する。３０８及び３１２の圧縮力は、流体流れを妨害する、孔３１６の連続する閉鎖により、層３０４の座屈に比べて低減する。連続するシートの圧潰は、亀裂２２１からの距離と共に低減する。

図３Ａ、図３Ｂ、図３Ｃ、図４Ａ、及び図４Ｂに示す層３００を形成するシート３２０は、定格運転及び設計外運転において衝突流体の力に抵抗するために、十分な構造強度を有する固体材料から形成することができる。これらの力は、通常、容器の従来の構造的要素及び流動制御要素に対する静的及び動的流体圧力により及ぼされる力よりも小さい程度の大きさである。このことにより、シート３２０は、空洞３３０の空間範囲に比べて比較的薄くすることができる。いくつかの実施形態では、層３００の全体厚さは、層３００を使用する容器の体積的性能（容器がその外側風袋内にどれくらいの流体体積を含むか）に対する損失をほとんど与えない。

静的圧力及び動的圧力は、流体に対する露出量を容器と共有するシート３２０では同じであるが、シート３２０上の特徴部の空間スケールは、パイプライン１００などの容器のサイズよりも大幅に小さく、特徴部を極めて小さい差圧の力にさらす（上述のように、図に使用する寸法は実寸に比例していない）。層３００内に形成される空洞３３０及びそれらの周囲のシート３２０の厚さは、説明のために誇張した。

シート３２０の実厚は、シート３２０の平面領域範囲よりも大幅に小さい可能性がある。その際、シート３２０は、型押し、エンボス加工、ローラ上の熱成形、フォトリソグラフィ、光化学エッチング、マスキング化学エッチング、電着、レーザドリリング、水噴流切断、及び特徴部単価の低い他のプロセスなどのロールツーロール法により低価格で作成することができる。

シート３２０は、図４Ａ及び図４Ｂの接合点４２０により示すように、それらの作成の一部として互いに接着することができる。接合により接着することができ、又は、シート３２０は、その厚さに平行な摩擦力及び圧縮力により互いに固定することができる。そうした力は、通常、パイプライン１００などの多くの容器内の凹面上で得られる。

定格運転の際、シート３２０は、互いに付着する。亀裂２２１などの設計外の運転中など、シート３２０が互いに移動させられるとき、流路を閉塞することにより、より大きい流動妨害をもたらすことができる。定格運転中にはシート特徴部の相対配置を維持し、非定格運転中には破損するのに十分となるように接合点４２０を設計することにより、接着を崩壊させることができる。摩擦力は、図２Ａ、図２Ｂ、及び図２Ｃに示す特定の例など、多くの種類の過渡的事故の間に除去するのがさらに容易であり、半径方向の圧縮力は、亀裂２２１の近傍で失われる。しかし、いくつかの実施形態は、有益で安全性を向上させた流動制御を提供するために、そうした意図的なシート間のずれを要求しない。

図３Ａ及び図３Ｂに示すシート３２０を具体化するのに使用される材料は、ほぼ任意の固体とすることができる。張力及び剪断力の機械的強度は、概して、余分の体積を占めることなく流動妨害機能を実現するにはシート３２０にとって望ましい。これらの材料の機械的靱性は、変形するように設計された層３００にとって望ましい。しかし、しばしばより弱いプラスチックの欠点（ｈｅｉｓｔ）となる高い伸張性能は、事故が従来の構造要素（壁など）の大きい移動に先行する容器に対する強さ又は靱性よりも望ましい可能性がある。

いくつかの実施形態では、シート３２０は、パイプライン用のステンレス鋼（３１６Ｌなど）及び飛行船用の特殊シリコーンなどの靱性の高い材料から形成することができるが、現実の最良のシート材料は、含有流体及びその最悪の運転環境に極めて特有のものである可能性がある。シート３２０に使用する現実の最良の材料は、経済的利点を最適化する可能性があり、即ち、連続気泡発泡体及び独立気泡発泡体を含む断熱材は、壁に対する熱伝達によりコストが掛かる容器にとって好ましい可能性があるが、最良の熱伝導体（例えば、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｕなどの高い延性もある、比較的大きい粒度のほぼ純粋な合金）は、壁に対する熱伝達にコストがあまり掛からない容器にとって好ましい可能性がある。これらの反対の熱的に必要なものはどちらも、圧力容器には一般的である。

上述のように、図４Ａ及び図４Ｂは、内側層１１１の隆起部２２３の縁部の図２の例示など、壁１１４の亀裂２２１を通して隆起した近傍における、図３Ａ及び図３Ｂに示す層３００を示す。図示するように、層３００は、図２Ａに示す外側壁１１０などの破壊された外側壁１１０に拘束される、又は壁の破裂した亀裂には拘束されない。亀裂自体は、図４には現れないが、極めて広範囲であり、又は外側壁は、この図のスケールでは現れない。図４Ａの断面は、亀裂発生前のシート３００の構造体を示す。図４Ｂの断面は、最も重大な容器損傷モードに伴う可能性がある大きい力により構造体が曲げられ、変形した後を示す。図４Ｂに示すように、シート３２０の構造体は、過渡的に変形しながら部分的に崩壊する。シート３０４、３０８、及び３１０の区画の空間的に不均一な崩壊により、わずかな相対的傾斜が発生する。シート３０２、３０４、３０６、３０８、３１０、３１２、及び３１４のそれぞれは、さらに、その隣接物に対して摺動する。これらの変形及び相対的移動は、材料の多様性、厚さの不均一性、及び正確なモデル化が極めてしにくい三次元のプラスチック流動構造のために実際に発生するものよりも、規則的且つ正確に示す。特に、元は平面のシート３０２、３０６、３１０、及び３１４は、平面からわずかに変形している可能性がある。

図４Ｂのシートの変形する順序は、図３で明瞭にするために図示するように選ばれた比較的均一な元のシート構造体に関しても正確でない可能性があるが、定性的には正しい。オリフィス３１６における崩壊する流路を通して逃げる差圧は、ドミノ倒しの連鎖のように、外側表面から内側に向かって、流路を区画の平面にわたり次々に崩壊させる。図４Ｂに示すように、例えば、オリフィス３１６は、シート３０４及び３０６に起こった崩壊挙動により閉鎖される。シート３０２と３０６との間のシート３０４により形成される最外側の平面は、最初に崩壊し、減圧過渡状態の初期には、差圧の半分よりもわずかに小さい圧力に降下し、制御オリフィスが内側に動いて隣の平面に至るまで、区画と外部との間の差圧の全てを維持する。最内側の平面は、差圧をほとんど受けず、崩壊せず、持ちこたえる。平面の崩壊は、変形したシートの相対的な衝突、及びシート３２０間のその流路をずらす、隣接する（結合していない、又は破壊されない弱く結合した）シート３２０の相対的な横方向摺動運動により、動的な封止部を形成することができる。いくつかの実施形態では、過渡的な封止部は、連続的に閉鎖するオリフィス３１６により、ほとんど全ての流れを妨害（遮断）することができる。

本発明のいくつかの実施形態は、不均一でさらにランダムな平面要素の分離と、平面要素間の孔又は非結合領域により可能になる流体相互接続通路（いくつかの適用例では、ベンチレーションとして知られる）の規則正しく、同一で、一意的に異なるランダムな間隔形成とを含むことができる。チャンバが無傷のままである間、チャンバを分離する静的な封止部を使用することができる。さらに、特定の間隔の間に発生する可能性がある流量を制限する動的な封止部を含むことができる。隣接するシート３２０間の圧着により形成される動的な封止部又は部分的な封止部は、流体流れを制限し、通常運転の時間スケールでは問題にならなくなるのに十分である。

図５Ａは、本発明のいくつかの実施形態による別の層５００を示す。複数シート構造体である層５００は、例えば、図１Ａ及び図１Ｂの内側層１１１の全て又は最内側部分のように、流れを妨害するのに使用することもできる。いくつかの実施形態では、層５００は、容器を通って流れる流体を制御し、流体と壁との間の熱平衡を変えるために、壁に隣接して又は任意の容器の体積を通して、それ自体で使用することができる。シート５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、及び５７０が示される複数シート５０２は、層５００を形成するために積層される。シート５０２は、それに垂直な圧縮力、シート５０２が接触する線に沿った接着結合、又は圧縮力と接着との組合せのいずれかにより、互いに保持される。通常、層５００は、任意の数及び構成のシート５０２を含むことができる。

層５００は、複数の異なる種類の流動妨害シート５０２の交互パターンから組み立てられる。図５Ａには、二種類のシート５０２、即ち平面状シート５０４（シート５１０、５３０、５５０、及び５７０など）及び空洞形成シート５０６（シート５２０、５４０、及び５６０など）を示す。いくつかの実施形態では、各種類のシート５０２は、累進的な厚さのサブ層を形成する。各タイプのシート５０２がほぼ同じ厚さを有する、いくつかの実施形態を構築することもできる。

平面状シート５０４は、ほぼ平面で、単一材料の多孔質シートであり、間隙、透過性、又は厚さよりも直径が大幅に小さい極めて小さい孔のパターンにより、その横方向範囲に垂直な流れを妨害する。平面状シート５０４は、定格運転の際に可逆圧縮性の固体として挙動するが、空洞形成シート５０６により過渡的な封止部を維持することができる粘弾性材料から構成することもできる。或いは、平面状シート５０４のそれぞれ又は任意のものは、層３００を形成することを説明したシート３２０により、構築することができる。

図５Ａに示すように、空洞形成シート５０６は、平面状シート５０４と交互に配置され、空洞を形成するためにシート５０６の表面にほぼ垂直に配置された、より薄いシートから構成される。図５Ｂ、図５Ｃ、及び図５Ｄは、空洞形成シート５０６の例を示す。いくつかの実施形態では、空洞形成シート５０６は、容器壁に近づくにつれて、連続的に厚さが減少する。例えば、図５Ａに示すように、シート５２０は、シート５６０よりも厚い。さらに、厚さが減少するために、空洞形成シート５０４内に形成される空洞は、壁に近づくにつれて、ますます小さい空洞を有する。

層５００は、任意の数だけ繰り返す個別シート５０２を含むことができる。複数のシートは、図５Ａには、少ない数のシートで示されており、その周期は、明瞭にするために、シートの横方向範囲に垂直に十分大きく示す。しかし、より多い層及びより小さい垂直層の間隙は、流動妨害を大幅に増大させることができるが、わずか二つの層、及び層５００を使用する容器の寸法の約５０％と同じほど大きい垂直周期性は、流動妨害をさらにもたらすことができる。さらに、図５Ａは、シートが同じ種類のその二番目に近い隣接物と幾何学的に同様である例を示すが、シートのそれぞれは、層５００の性能パラメータを最適化するために様々にすることができる。

シート１２０の厚さの不均一性の変化は、様々なサイズの貫通部を最も良く封止することができる層５００の実施形態に関する一つの可能な設計方法として、図５Ａに示す。平面状シート５０４の厚さ及び空洞層５０６の空洞はどちらも、シート５２０から５４０まで対数的に縮小することができ、例えば、層５２０と５４０との間の寸法の減少は二倍である。中心部流動制限が、その内部の大部分にわたって経済的に不利であり、より多いシートの過渡流動妨害効果が、中心部１１５に流動妨害をほとんどもたらさないので、そうした意図的な厚さの不均一性は、パイプライン１００（図１Ａ及び１Ｂに示す）において特に貴重である可能性がある。

図５Ｂ、図５Ｃ、及び図５Ｄは、空洞形成シート５０６の例を示す。図５Ｂに示すように、シート５０６は、交差する垂直壁５３０から形成される。交差する垂直壁５３０は、空洞５３２を形成する。図５Ｂに示すように、空洞５３２は全て、交差する垂直壁５３０の特定の幾何学的構造に応じて、様々な形状及びサイズを有することができる。

図５Ｂ、図５Ｃ、及び図５Ｄに示すシート５０６は、平面図がペンローズタイル（Ｐｅｎｒｏｓｅ ｔｉｌｉｎｇ）と呼ばれる空洞のパターンを形成する。このパターンは、任意の方向に任意の周期で繰り返さないように数学的に保証され、従って、サブ領域座屈として知られる局所的な圧縮不安定性（低減した圧縮応力で発生する）の類を避けることができる。様々な方向を向く三角形、矩形、及び台形、並びに全くランダムなタイリングを含む、空洞形成シート５０６の平面に周期的にタイルを形成する他の空洞幾何構造は、使用可能な構造体の他の変形形態である。空洞は、図５Ｂに示すように、孔即ちスロット５２５と側面で結合することができる。いくつかの実施形態では、シート５０６は、定格流又は妨害された流れのいずれに関しても任意の平面内流路に依存する必要がない。

図５Ｃ及び図５Ｄは、シート５０６の他の例示的なパターンを示す。図５Ａに示すように、空洞５３２は、シート５０６が二つの平面状シート５０４の間に配置されると、全ての側面で取り囲むことができる。それに加えて、いくつかの実施形態では、平面状シート５０４とシート５０６との間の交点で、空洞５３２への流れに影響を及ぼすことができる。

シート５２０、５４０、及び５６０などのシート５０６は、容器減圧が発生した場合に層５００を通して発生する、正確な圧縮応力で座屈するように設計することができる。図５Ｅは、容器貫通、壁クラック、又は断面シート５１０、５２０、５３０、５４０、５５０、５６０、及び５７０の図示した部分の真上の壁部分で起こる断裂の直後の影響がある、図５Ａに示す層５００を示す。サブ層５２０、５４０、及び５６０の座屈は、平面状シート５１０、５３０、５５０、及び５７０の表面に対して皺になった空洞形成シート５６０、５４０、及び５２０の間に動的な封止部を形成し、崩壊領域に向かい崩壊領域を通る流れを妨害する。層５００及び同様の実施形態は、圧力容器の壁を通る偶発的な流れを制限する際に、特に有効である可能性があり、大きい過渡的差圧が、過渡的封止部を形成するのに利用される。

図６は、本発明のいくつかの実施形態による別のシート構造層６００を示す。シート構造層６００は、例えば、図１Ａ及び図１Ｂの内側層１１１の全て又は最内側部分として、流れを妨害するのに使用することもできる。いくつかの実施形態では、層６００は、容器を通って流れる流体を制御し、流体と壁との間の熱平衡を変えるために、壁に隣接して又は任意の容器の体積を通して、それ自体で使用することができる。図６は、流動妨害シート６０２の連続する断面部分を三次元で示す。シート６０２は、それが湾曲するのを防ぐシートの表面領域に垂直な（その厚さに平行な）構造体を有しない単一平面のシートとすることができる。

複数の表面模様付シート６０２は、容器の構造壁又は背面ストリップ６０４に強く付着し、背面ストリップ６０４自体は、容器内の壁又は他の構造支持体に付着することができる。いくつかの実施形態では、背面ストリップ６０４は、厚さがシート６０２と同様である可能性があるが、壁自体は、より厚い程度の大きさである可能性がある。図３Ａ及び図３Ｂに示す比較的不動のシート３２０と比べて、図６のシート６０２は、それらが付着し、貫通事故の際も付着したままである壁と全く平行でない。シート６０２間の流れは、流体がシート６０２の面に沿って流れる可能性がある定格運転の際は比較的妨害されないが、穿刺又は断裂の場合には、シート６０２は、壁（図示せず）の中間サイズの亀裂を通る流れを遮断するために折れ曲がり、又は屈曲することができる。シート６０２が封止する亀裂は、背面ストリップの下のクラック、又は壁を越えて延びるシート長よりも小さい貫通部、又は図示した最後のシートの側面の隣の貫通部、又は連続するシート全体の一部分の下に延びるクラックである可能性がある。

シート６０２の一部分は、いくつかの位置６０４では固定又は封止するために結合することができるが、他の位置６０６では自由に摺動し又は撓むことを維持する。シート６０２は、全体的に、壁又は背面ストリップからの片持ち式にすることができ、従って、その面の片側面の流体体積（空洞）を接続するのに孔をあける必要がない。シート６０２は、流体に露出する比較的大きい表面領域のために、流体と壁との間、又は流体とシート６０２が運転構成時に付着する他の構造体との間で大量に熱伝達することができる。その際、シート６０２は、いくつかのシート６０２の一部分が破壊されていても、亀裂を塞ぐために積み重なることができる。

図７は、容器貫通、壁クラック、又は同じ連続するシート６００の片持ち式壁取付台の背後の壁部分にまさに隣接した断裂の直後の影響がある、図６に示すシート６０２を示す。シート６０２の弾性変形及び／又は塑性変形は、動的な封止部７０２を形成し、崩壊領域に向かい崩壊領域を通る流れを妨害する。図７に示すように、封止部７０２は、互いに配置される複数のシート６０２の挙動により形成することができる。シート６０２は、大きい動的な流体流れ及び差圧が過渡的封止部を形成するのに利用される、圧力容器内で特に有効である可能性がある。例えば、シート構造体６００は、隣接するシート６０２が孔を埋めるように湾曲するので、弾丸（又は榴散弾の細片）がシート間の周期よりも小さい壁の孔を形成する、弾丸貫通部からの流れを効果的に妨害することができる。シート６０２は、貫通体が容器壁６０４内に穿刺した孔から隆起するように大きい貫通体に対して著しく閉塞するので、シート構造体６００は、フォークリフトブレード、「ディッチウィッチ」歯、又はそうした他の装置による貫通部に対して特に有効とみなされる。

図８Ａは、本発明の一つ又は複数の実施形態を含むことができる例示的な圧力容器８００の切断面を示す。特に、図８Ａは、本発明のいくつかの実施形態による複数のシート構造層を使用することができる、ライニング及びコーティングした圧力容器８００を示す。容器８００は、静圧シェル８０２を含む。圧力シェル８０２は、従来の遮蔽層及び耐破壊層（図示するにはあまりにも薄く、作成中にシェル外部と組み合わされる）でコーティングされるが、既存層８０２を通る既存層８０２までの透過は、ライナ層８０４により防止される。容器８００は、本発明のいくつかの実施形態による層８０６及び８０８をさらに含む。層８０６及び８０８は、以上の図３Ａ、図５Ａ、又は図６に示す層３００、５００、又は６００の一つとすることができる。図８Ａに示すように、層８０６及び８０８は、ライナ８０４内でシェル壁８０２の内側に沿って配置される。層８０６及び８０８のシート構造体は、図１に示す層３００、図５に示す層５００、若しくは図６に示す層６００、又はそれらの組合せと同様とすることができる。層８０６及び８０８の実施形態は、同様でない可能性があるが、それは、それらの表面模様が異なる方向及び周期を有する可能性があり、それらが付着する壁が、容器８００内の位置に応じてシート厚に垂直な一方向又は両方向に異なる曲線を有するからである。それに加えて、いくつかの実施形態では、層８０６及び８０８は、遮蔽をもたらす材料を使用することができ、それ自体、耐破壊性とすることができる。

容器８００は、ボス８１０を通る様々なポートを通して出入りする流体流れを許容するために一方の端部で開放することができる。容器８００まで又は容器８００からの定格流れをもたらす現実配管接続部は、ボス８１０の外面を通る一つ又は複数のパイプ８１２を通して作成することができる。例外的な流れは、過度の容器内部圧力又は温度が発生した場合、及び、衝撃若しくは加速により、パイプ８１２、又はシェル８０２の取付台、又は容器８００全体に加わる過度の機械的負荷が発生した場合に、従来の要素（圧力逃し装置又は破裂「ダイアフラム」と通常呼ばれる破裂特徴部など）により制御することができる。ボス８１０の半径方向外側縁部８１４は、しばしば、そうした非定格流軽減要素には最も有利な位置であり、圧力逃し装置又は破裂ダイアグラムを含むことができる。いくつかの実施形態では、半径方向外側縁部８１４のそうした装置は、平面で、特定の応力で分裂するように設計される。従って、外側縁部８１４は、通常、図８のスケールで見るにはあまりにも薄い封止部である。

流体境界流の二つの方向は、内部積層相間隔離構造体（ｉｎｔｅｒｎａｌ ｌａｍｉｎａｔｅｄ ｐｈａｓｅ ｓｅｇｒｅｇａｔｉｏｎ ｇｅｏｍｅｔｒｙ）８１６により分離することができる。容器８００の内部体積は、領域８１８として示され、従来、流体のみで満たされている。いくつかの実施形態は、内部体積８１８の流れを妨害し、様々な領域の異なる可能性がある一つ又は複数の積層シート構造体を使用することができる。外界に面するボス８１０の外側表面は、その外側の別の異なる複数シート構造体の実施形態８２０により局所的に保護される圧力逃し流路を有することができる。

図８Ｂは、図８Ａに示す容器８００の断面を示し、ボス８１０の近傍の詳細を示すために、端部ドーム領域の拡大図を示す。従って、図８Ｂは、容器８００の断面の上側四分の一を示す。容器８００の対称軸は、線８２２として示す。他の共通の加圧流体容器は、さらに、軸対称であるが、両端にわずかに異なるボス構造体を有し、これらの多くは、一端にパイプを有していない。図８Ａ及び図８Ｂに示すように、本発明の実施形態による層８０６、８０８は、容器８００内に配置される。層８０６及び８０８は、ライナ８０４内にライナ８０４に接触するように示す。層８０６及び８０８は、同じ複数シート構造体とすることができ、又は、容器８００の外側シェル８０２の表面構造の差に、より十分に対処するように異なる可能性がある。隔離構造体８１６は、本発明のいくつかの実施形態による複数シート層から形成することができる。さらに、内部体積８１８内の流体流れは、本発明のいくつかの実施形態による複数シート層を使用して制限することができる。それに加えて、本発明のいくつかの実施形態による複数シート層とすることができる層８２０は、容器８００の外側のボス８１０の周りに形成することができる。

加圧流体を含む、定格運転及び非定格運転に耐えるように設計された容器８００は、概して、シェル８０２内のライナ８０４を捕捉し、シェル８０２にボス８１０を押し付ける極めて大きい圧力に対して要素を拘束する境界面を提供する。容器８００のいくつかの例では、外側縁部８１４は、ボス８１０の縁部に非定格流体放出用に狭い潜在的流路を提供する。

図８Ｃは、複数シートを具体化する外側層８３０を除いて、図８Ｂに示す容器８００と同じ断面を示す。層８３０は、例えば、上述の層３００又は層５００と同様である可能性がある。層８３０は、榴散弾、或いはシェル８０２上の遮蔽部若しくは耐弾丸コーティングを別に損傷させる可能性があり、又はシェル自体を損傷させる可能性がある外部流体の衝突に対して保護的である可能性がある。層８３０は、特に、層８３０が層５００などの例となるとき、熱平衡強化特徴部を提供することもできる。いくつかの実施形態では、層８３０は、外部火事の危険に対する保護を提供することもでき、それにより、容器８００などのいくつかの容器が互いに近傍にある場合に発生する可能性がある連鎖反応災害を軽減するのに役立つことができる。

図８Ｄは、図８Ｂに示す断面に垂直な（即ち、軸線８２４及び８２６は、図８Ｂに示す軸線８２２に垂直である）容器８００の断面を見る、図８Ａ及び図８Ｂに示すものと同じ要素の位置を提供する。ボス８１０は、交差軸線８２４及び８２６として最も一般的な加圧流体容器の回転対称軸を含む、このセクションには現れない。図８Ｄに示すように、容器８００は、外側シェル８０２の周りの外側円環部として現れる外側保護層８３０を含むことができる。外側シェル８０２の内側に、一つ又は複数のライナ層８０４が存在する可能性がある。ライナ層８０４の内側に、層８０６が図示された、本発明による少なくとも一つの層が存在する。図８Ｄに示す容器８００の断面は、同心円として層を示し、容器８００の形状がほぼ円筒形であることを示す。図８Ａ及び図８Ｂから、容器８００の端部は、曲面である可能性がある。しかし、容器８００は、任意の断面を有することができ、任意の形状とすることができる。

図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、及び図９Ｄは、様々な層が様々な事故を軽減するために結合する、容器９００の構造を概略的に示す気泡型図を示す。容器内及び容器の周りの様々な可能な領域を、楕円に簡略化されたその空間範囲により示す。これらの楕円は、領域間の可能な境界面を表す。機械的負荷は、それらの境界面を通して伝達される。容器９００の内側内容物９０２などの流体を含む領域は、固体要素として同じ一般形状で表され、要素のサブシステム全体は、流体、場合によっては固体を含むことができる。

開口した境界部を有する形状は、その開口部の一方の側の領域間の境界面を画定することができる材料障壁が存在しないことを示す。これらのうちの主要部は、容器９００の範囲を除いて明確な境界を有しない周囲の外界環境９０４、及び流体内容物９０２又は外界環境９０４に対して開放している可能性がある複数シート構造体の層９０６（上記に詳述した層３００、５００、又は７００など）の様々な可能な実施形態である。

図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、及び図９Ｄに示す他の領域は、上述のように、配管要素の任意の組合せとすることができる、流体流路９０８及び９１０と意図的に接続される。流路９０８として示す、容器９００への及び容器９００からの配管と、流路９１０として示す、外界環境９０４への一つ又は複数の意図的な流体放出路とを示す。多種多様な容器配管要素は、流体の放出を意図的若しくは計画的な非定格運転、又は偶発的若しくは極めて安全な運転のいずれかとすることができ、安全排出サブシステム９１２として概略的に示す。

図９Ａに示すように、容器９００は、内容物９０２と外界環境９０４との間に複数シート領域９０６を含むことができる。上述のように、複数シート領域９０６は、複数シート構造体の任意の数の層を含むことができ、ライナなどの他の構造体も含むことができる。安全な排出システム９１２は、上述のように、流体９０２の外界９０４への放出を制御するために複数シート領域９０６と結合する。それに加えて、容器９００は、貫通遮蔽領域９１６及び９１８を含むことができる。貫通遮蔽領域９１６及び９１８は、それぞれ、衝突又は投射体損傷から保護するために使用することができる。

単一の点線で示す潜在的な衝撃又は貫通の経路９１４は、固体質量体の軌道の変化のいくつかを表し、軌道のいくつかは、容器９００の周りで又は容器９００を通して、流体に取り込まれ、又は固体質量体を含む流体を輸送する可能性がある。直接的容器貫通の事故を超える重大な事故は、内容物９０２との任意の化学的配合変化を伴う可能性がある。図９Ａでは、投射体経路９１４は、偶発的な破片、粒子、人工物、さらには車両がとる可能性がある概略的な経路、及びそれらの経路９１４が容器９００の固体要素によりどのように変化する可能性があるかを示す。貫通経路９１４の鋭い角度は、そうした物体が安全性を改善するために、それらの経路９１４を変えることができる領域に置かれる。

容器９００を取り囲むことができる外側貫通遮蔽部９１６は、別に容器９００に亀裂を入れる可能性がある、大きい物体の侵入を防ぐために最善を尽くす。外側貫通遮蔽部９１６は、衝突障壁、鎖リンクフェンス、棒付開口部、グリル、及び他の多くの遮蔽部を含むことができ、それらのいくつかは、容器９００の貫通総量をかなり小さくする方法であることがわかる可能性がある。外側遮蔽部９１６は、任意の安全排出サブシステム９１２により埋める（連結する）ことができる。外側貫通遮蔽部９１６内に、もしあれば、内側貫通遮蔽部９１８は、外側遮蔽部９１６により侵入物全体から保護されるが、より小さく、通常、より高エネルギーの脅威の固体物体（弾丸及び榴散弾など）をそらすことができる。いくつかの実施形態では、内側貫通遮蔽部９１８は、榴散弾（弾道学的に流れる「流体」である）をそらすために使用することができる、層３００、５００、及び６００（それぞれ、図３、図５、及び図６に示す）などの複数シート構造体とすることができる。

図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、及び図９Ｄに示す気泡型図は、容器要素間の特定の境界面に複数シート構造体９０６の実施形態を結びついている。そうした配置が、図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、及び図９Ｄに概略的に示されている。その場合、領域の形状は、図示した様々な構造体の物理的幾何形状を示すものでなく、従って、概して、楕円で示す。一般化概略図は、様々な任意の容器内に、容器が直面する危険、及びその危険を軽減することができる保護層を示すことができる。さらにより本質的には、多くの事故において、固体要素間の境界面は、事故（いくつかの要素内の先のクラックの配置など）の前に存在しないようにすることができる。事故後の幾何学的局在化は、しばしば、統計的であり、又は事故への応答との関連がない（例えば、含有流体内の場所又は多くの破片の中に埋もれる）。

より十分な一般性を提供することに加えて、領域を表す気泡は、図を複雑にすることなく、複数シート領域を含んだ、構造体の様々な例を示している。図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、及び図９Ｄは、１３個の異なる領域により階層的に掘り下げる。図９Ａは、六つの異なる領域、即ち、外界環境９０４内に、複数シート領域９０６（一つ又は複数の複数シート層を含むことができる）、安全排出サブシステム９１２、衝撃貫通遮蔽部９１８、投射体貫通遮蔽部９１６、及び内容物９０２を示す。これらの六つの領域は、１５個の独立境界面（二つの領域を六つのうちから選ぶことができる方法の数）を有することができるが、図９Ａでは、これらの境界面の四つが消えていることがわかる。局在化する複数シート領域９０６が衝撃遮蔽部９１６と接触しておらず、内容物９０２も、中間要素によるものを除いて、衝撃遮蔽部９１６、安全排出サブシステム９１２、又は外界９０２と接触していないことを図９Ａの図は示す。

図９Ａ、図９Ｂ、図９Ｃ、及び図９Ｄに示す境界面は、容器９００を保護する「深さに応じた防御」構造の例を示す。図９Ｂ、図９Ｃ、及び図９Ｄは、安全排出部９１２、内容物９０２、及び複数シート領域９０６まで階層的に掘り下げる例を示す。有利な容器をもたらす２で除算された１３の階乗未満の境界面が存在する可能性があるが、本発明の態様を使用する容器は、任意の方式で構築することができる。固体及び流体は、任意の二つの領域間をいずれかの方向に動くことができる。いくつかの実施形態では、これらの境界面の多くを通る流れを遮断する構造体を差し挟むのが有利である可能性がある。

図９Ｂは、容器シェル９２０の外側に付着する一つの有利である可能性がある複数シート領域９２２を図示することにより、容器９００の「深さに応じた防御」構造をさらに示す。図９Ｂに示す容器９００の実施形態では、外側複数シート領域９２２は、含有流体９２４を取り囲む圧力シェル９２０を取り囲む。図示するように、圧力シェル９２０は、安全排出システム９１２への圧力逃し装置（ＰＲＤ）９３０を通り、流体入口／出口９０８を通る許容流路を除いて、複数シート領域９２２により、ほぼ完全に取り囲まれている。

容器９００が、容器８００と同様の実施形態により加圧流体を保持するとき、領域９２２は、可能な外側層８３０に相当する。パイプライン及び他の開口容器は、領域９２２内で、容器シェル９２０（パイプライン１００の壁１１４に相当する）の外側に層を有することもできる。図示するように、流路９０９は、安全排出システム９１２、従って外界９０４への圧力逃し装置（ＰＲＤ）９３０を通る流体流れをもたらす。ＰＲＤ９３０は、例えば、容器８００内の外側縁部８１４（図８Ａ）により圧力を逃がすことができる。

パイプライン及び車両の外部の実施形態は、しばしば、外側領域９２２の実施形態により大きい欠点に直面する可能性があるが、それは、これらの用途及び他の多くの用途が、容器９００全体の体積の大幅な増加のために高コストをもたらすからである。流体内容物９２４は、容器９００の理論的説明を提供し、外側層９２２の任意の大きい層厚が、体積全体に劇的に加わる。複数シート構造体とすることができる層９２２の空洞内に保持される非含有環境の体積は、層９２２自体が極めて薄くとも、この追加のコスト高の外側体積を大きくする。

（一つ又は複数の個別の単一シート又は複数シートの層を含むことができる）外側複数シート領域９２２自体に加えて、追加の障壁流体風袋層（ｂａｒｒｉｅｒ ｆｌｕｉｄ ｅｎｖｅｌｏｐｅ ｌａｙｅｒ）９２６は、任意の流体が外界環境又は貫通遮蔽部に逃げるのを防ぐために使用することができる。風袋層９２６は、その含まれる風袋の外側の流体の遅い透過及び漏出も止めることができ、特に、遮蔽層９２８の周囲の風袋の断熱機能を保つために使用することができる。図９Ｂの環境の部分集合として現れる他の領域は、その安全排出サブシステム９１２から抽出される圧力逃し装置及び破裂ダイアフラム９３０、事故軽減固体経路９１４の集合から現れる固体物体の安全経路９４０、並びに含有流体９２４自体である。

図９Ｃは、圧力シェル９２０の内側の複数シート領域９６０を含む、容器９００の例を示す。いくつかの実施形態では、複数シート９２０及び複数シート領域９２２のどちらも使用することができる。図９Ｃに示す実施形態の領域９６０は、損傷を防ぐことができる多くの固体物体屈折路９４０を提供し、図９Ｂに示すように、領域９２２を含む容器９００を使用する内容物のない体積に付随するほとんど全ての経済的不利益を回避する。

図９Ｄは、別の例示的な容器９００を示す。図９Ｄに示すように、一つ又は複数の複数シート層を含むことができる複数シート領域９７０は、圧力シェル９２０内に設けられるが、含有流体９２４を完全には取り囲まない。ＰＲＤ９３０は、任意の偶発的な流体又は非定格運転流体を空にすることができる。その放出流体をＰＲＤ９３０を通して空にするために、流体９２４を（例えば、図９Ｃに示す流体風袋９２６内に）含み続けることができるが、流体９２４は、ＰＲＤ９３０内の局所的領域９８０に移ることができる。局所的領域９８０は、図９Ｄの出口複数シート領域９７０と表示されるが、領域９８０は、ＰＲＤ要素９３０の入口でもある。ＰＲＤ領域９８０は、容器９００の出口要素に組み込まれる設計済み破裂「ダイアフラム」と同じほど単純にすることができる。容器９００が、図８に示す容器８００などの圧力容器であるとき、領域９８０は、図８Ｂの独立した幾何学的位置として区別するにはあまりにも小型のボス縁部８１４に組み込むことができる。

図９Ｄに示す通路９９０全体は、圧力シェル９２０内に任意の安全流体放出部を含むことができ、従って、領域９７０は、容器内容物圧力（しばしば外界圧力よりも著しく大きい）で運転することができる。放出流体は、ＰＲＤ９３０によりもたらされた任意の減圧部を通って流れ、それにより安全放出経路９１２を出て、従って無害になって外界９１０に出る。従って、いくつかの実施形態では、領域９７０及びその出口領域９８０は、容器９００の体積に比べて極めて小さい体積である可能性があるが、それは、これらの領域が、著しく局在化し、上昇した圧力で運転することができるからである。それにより、実施形態のこの最終領域は、内容物のない体積の不利益をほとんどもたらさない可能性がある。

図９Ａから図９Ｄまでの気泡型概略図が示唆する実施形態間の明瞭な区別に加えて、いくつかの複数シートの実施形態は、容器安全性、機能、又は経済性を改善するために、従来の要素を有効に組み合わせることができる。シェル又は壁容器要素の過渡的機械強度に寄与する、弾丸又は榴散弾の貫通防止技術は、いずれかの技術自体が達成できる保護法よりも優れた、貫通及び断裂の事故連鎖に対して組合せの防御策を提供するために、有利にも、本発明による積層要素と組み合わせることもできる。複数シート構造体は、耐弾丸層の部分的に封止された穿刺部から保護することができる。能動的及び受動的放出制御経路（通常、圧力逃し装置及び破裂ディスクと呼ばれる）を含み、放出流体を外部環境に混合する、既に証明された他の防御装置は、ボス縁部８１４などの容器の外側の退避領域内に最適に配置される。そうした実施形態の組合せ用の最も有利な位置は、９７０などの領域に実施形態と直列に流動制御要素を配置することにより、連鎖反応を断ち切り、その結果、流動制御要素排出物に引火した場合、炎が発生しても火事は発生しない。

本開示は、本発明の例示的な実施形態のみを提供するものであり、それ自体を限定するものとみなすべきでない。当業者は、本説明から、本開示の範囲内に含むべき様々な変更形態及び拡張形態を認識することができよう。従って、本発明は、以下の特許請求の範囲によってのみ限定されるべきである。

Claims (44)

1. 容器壁と、
   前記容器壁に結合する一つ又は複数の流動妨害構造体と
   を含む容器であって、
   前記一つ又は複数の流動妨害構造体の少なくとも一つは、前記容器壁の損傷の際に変形して流れを妨害する複数シート層である、
   容器。
2. 前記複数シート層は、個別シート間に形成される空洞を含む、請求項１に記載の容器。
3. 空洞間の流体流れを許容するために、前記複数シート層のシート内に形成される通路をさらに含む、請求項２に記載の容器。
4. 事故中に、前記通路は、個別シートの相対運動により閉鎖される、請求項３に記載の容器。
5. 前記流体流れは、個別シートにより妨害される、請求項３に記載の容器。
6. 前記複数シート層は、表面領域に沿って互いに付着する複数の個別シートを含む、請求項２に記載の容器。
7. 前記複数の個別シートは、平面状シート及び空洞形成シートを含む、請求項５に記載の容器。
8. 前記空洞形成シートは、規則的に間隔があいた幾何学的構成体である、請求項７に記載の容器。
9. 前記空洞形成シートは、ペンローズタイルの空洞を形成する、請求項７に記載の容器。
10. 前記個別シートは、隣接するシートに軽く接合される、請求項７に記載の容器。
11. 接着剤が、前記個別シートを結合するために使用される、請求項１０に記載の容器。
12. 圧力が、前記個別シートを結合するために使用される、請求項１０に記載の容器。
13. 前記複数シート構造体は、複数の個別シートを含み、各シートは、外側フレームに付着している、請求項２に記載の容器。
14. 前記個別シートは、前記容器の破損中に前記個別シートの他のものにより封止部を形成するように変形する、請求項１３に記載の容器。
15. 前記容器は、パイプラインであり、前記一つ又は複数の流動妨害構造体は、前記パイプライン内に同心円状に配置される、中間層及び複数シート内側層を含む、請求項１に記載の容器。
16. 前記パイプラインは、流動制御装置を含む、請求項１５に記載の容器。
17. 前記容器壁の外側に複数シート層をさらに含む、請求項１に記載の容器。
18. 前記容器は、圧力容器である、請求項１に記載の容器。
19. 前記容器は、前記容器の体積に対する流体の出入りを可能にするボスを含む、請求項１８に記載の容器。
20. 前記容器は、外側縁部を含む、請求項１９に記載の容器。
21. 前記容器は、相間隔離部を含む、請求項１９に記載の容器。
22. ライナが、前記複数シート層と前記壁との間に配置される、請求項１に記載の容器。
23. 内容物領域と、
    前記内容物領域及び外界環境領域との境界面を形成する複数シート領域と
    を含む、容器。
24. 前記内容物領域及び前記複数シート領域との境界面を形成する第一の貫通遮蔽領域と、
    前記第一の貫通領域との境界面を形成する第二の貫通遮蔽領域と、
    前記複数シート領域、前記第一の貫通遮蔽部、前記第二の貫通遮蔽部、及び前記外界領域との境界面を形成する安全排出領域と
    をさらに含む、請求項２３に記載の容器。
25. 前記第二の貫通領域は、衝突の衝撃から保護するための前記容器の周りの保護障壁である、請求項２４に記載の容器。
26. 前記第一の貫通領域は、投射体の衝撃から保護するための前記容器の周りの保護障壁である、請求項２４に記載の容器。
27. 前記第一の貫通領域は、複数シート層から形成される、請求項２６に記載の容器。
28. 前記安全排出領域は、前記内容物領域からの流れを許容する配管から形成することができる、請求項２４に記載の容器。
29. 前記複数シート領域は、前記内容物を保護する少なくとも一つの複数シート層を含む、請求項２４に記載の容器。
30. 前記複数シート領域は、
    前記内容物領域内で流体を取り囲む圧力シェルと、
    前記圧力シェルを取り囲む外側複数シート領域と、
    前記少なくとも一つの複数シート層の周りの流体風袋領域と、
    前記流体風袋領域の周りの遮蔽領域と
    を含む、請求項２３に記載の容器。
31. 前記流体風袋領域は、少なくとも一つの複数シート層を含む、請求項３０に記載の容器。
32. 前記外側複数シート領域は、少なくとも一つの複数シート層を含む、請求項３０に記載の容器。
33. 少なくとも一つの複数シート層を含む内側複数シート領域をさらに含む、請求項３０に記載の容器。
34. 前記容器は、圧力容器である、請求項２３に記載の容器。
35. 前記容器は、パイプラインである、請求項２３に記載の容器。
36. 前記容器は、燃料タンクである、請求項２３に記載の容器。
37. 複数の平面層と、
    前記複数の平面層間に配置される一つ又は複数の空洞形成層と
    を含む、複数シート層。
38. 前記一つ又は複数の空洞形成層は、それぞれ、空洞を形成する垂直壁を有する、請求項３７に記載の複数シート層。
39. 前記空洞形成層は、規則的な稠密空洞構造体を形成する幾何学的構造を有する、請求項３７に記載の複数シート層。
40. 前記空洞形成層は、ペンローズタイルの空洞を形成する幾何学的構造を有する、請求項３７に記載の複数シート層。
41. 前記一つ又は複数の空洞形成層は、前記複数の平面層及び前記一つ又は複数の空洞形成層の相対運動を可能にするために、前記複数の平面層間で軽く接合される、請求項３７に記載の複数シート層。
42. 前記一つ又は複数の空洞形成層及び前記複数の平面層は、空洞間の流体流れの妨害を可能にするオリフィスを有する、請求項３７に記載の複数シート層。
43. 前記オリフィスの少なくともいくつかは、複数の平面層及び前記少なくとも一つの空洞形成層の相対運動により閉鎖される、請求項４２に記載の複数シート層。
44. 前記複数の平面層の厚さ及び前記少なくとも一つの空洞形成層の厚さは、前記複数シート層の外側表面からの距離と共に増加する、請求項３７に記載の複数シート層。

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