JP2014040919A - 繊維強化圧力容器および繊維強化圧力容器の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】改良された圧力容器を提供する
【解決手段】本発明は、繊維フィラメント(3,10,11,18)が重ねて巻付けられた気密または流体密封な剛性体(2,7,13,19)を含む繊維強化圧力容器(1,6)であって、少なくとも複数の繊維フィラメントが相互に自由に移動可能であり、圧力容器が内圧を受けるときに繊維フィラメントが正確にその長手方向に歪むように、繊維フィラメントが巻付けられることを特徴とする繊維強化圧力容器に関する。本発明はまた、繊維強化圧力容器の製造方法において、圧力容器の、繊維フィラメントが相互に自由に移動可能である部分に対して、少なくとの複数の繊維フィラメントが組込まれるような母材材料(たとえば樹脂)が用いられないことを特徴とする繊維強化圧力容器の製造方法に関する。
【選択図】 図2
【解決手段】本発明は、繊維フィラメント(3,10,11,18)が重ねて巻付けられた気密または流体密封な剛性体(2,7,13,19)を含む繊維強化圧力容器(1,6)であって、少なくとも複数の繊維フィラメントが相互に自由に移動可能であり、圧力容器が内圧を受けるときに繊維フィラメントが正確にその長手方向に歪むように、繊維フィラメントが巻付けられることを特徴とする繊維強化圧力容器に関する。本発明はまた、繊維強化圧力容器の製造方法において、圧力容器の、繊維フィラメントが相互に自由に移動可能である部分に対して、少なくとの複数の繊維フィラメントが組込まれるような母材材料(たとえば樹脂)が用いられないことを特徴とする繊維強化圧力容器の製造方法に関する。
【選択図】 図2
Description
本発明は、繊維フィラメントが重ねて巻付けられた気密または流体密封な剛性体を含む繊維強化圧力容器に関する。本発明はまた、繊維フィラメントが重ねて巻付けられた気密または流体密封な剛性体を含む繊維強化圧力容器の製造方法に関する。
周知の繊維強化圧力容器は、繊維フィラメントが重ねて巻付けられた気密または流体密封な剛性体を含む。繊維強化圧力容器の製造中、繊維フィラメントは、一定のパターンで施されるので、圧力容器が内圧を受けるとき、繊維フィラメントは引張り応力を吸収することができる。巻付け前、巻付け中、または巻付け後に、結合剤または樹脂(いわゆる母材材料)が重ねて巻付けされる(べき)剛性体に、または繊維フィラメントに塗布される。巻付け後、母材材料が硬化されて、繊維フィラメントが母材(結合剤または樹脂)内に組込まれる。繊維強化圧力容器において、母材は、圧力容器が内圧を受けるとき、一方の繊維フィラメントから他方の繊維フィラメントに、あるいは気密または流体密封な剛性体にせん断応力を伝達することに役立つ。特に、せん断応力から生じる機械的負荷を吸収するために、時々、余分な巻付けが気密または流体密封な剛性体(の部分)に施される。
周知の繊維強化圧力容器の製造方法は、巻付けられた繊維フィラメントを母材内に組込むために、固化または硬化工程を含む。硬化には時間がかかり、通常6〜8時間かかる。
周知の圧力容器およびその製造方法の欠点は、通常6〜8時間続く固化または硬化工程を必要とするということである。他の欠点は、特にせん断応力から生じる機械的負荷を吸収するために、余分な巻付けが時々必要となるということである。
本発明の目的は、改良された圧力容器を提供することである。本発明の他の目的は、繊維強化圧力容器の製造コストの低減を提供することである。本発明のさらに他の目的は、繊維強化圧力容器の改良された製造方法を提供することである。
本発明の第1の局面に従えば、繊維フィラメントが重ねて巻付けられた気密または流体密封な剛性体を含む繊維強化圧力容器であって、少なくとも複数の繊維フィラメントが相互に自由に移動可能であり、圧力容器が内圧を受けるときに繊維フィラメントが正確にその長手方向に負荷を受けるように、繊維フィラメントが巻付けられることを特徴とする繊維強化圧力容器によって、1以上の目的が達成される。
圧力容器が内圧を受けるときに繊維フィラメントが長手方向だけに負荷を受けるように、繊維フィラメントが巻付けられるので、繊維フィラメントは、使用中に定位置に維持され、母材が必要とされないであろう。
さらに、圧力容器における機械的応力(stress)を正確に吸収するために必要な繊維材料とまさに同じだけの繊維材料しか使用する必要がないということが達成される。余分な繊維フィラメントは必要とされず、これは周知の圧力容器と比較して、重量を低減し、コストを下げることを結果として生じる。
少なくともいくつかの繊維フィラメントが相互に自由に移動可能であり、圧力容器が内圧を受けるときに繊維フィラメントが正確にその長手方向に負荷を受けるように、繊維フィラメントが巻付けられるので、圧力容器が、たとえば損傷したとき、圧力容器のその部分の繊維フィラメントは、相互に移動するであろう。
好ましくは、繊維フィラメントは、圧力容器の全体にわたって、相互に自由に移動可能である。
これは、母材材料(たとえば樹脂)を全く使用する必要がないという点で都合がよい。これによって硬化工程が不要になり、周知の圧力容器と比較して、コストを下げることを結果として生じる。
好ましくは、本発明に従う圧力容器は、イソテンソイド(isotensoid)形状を有する。すなわちその形状によって、圧力容器が内圧を受けるときに、機械的応力が繊維フィラメント間に等しく分布される。所望のイソテンソイド形状を有する圧力容器を提供するために、圧力容器を軸線方向に強化する手段が用いられてもよい。
イソテンソイド形状が用いられるので、圧力容器における機械的応力を吸収するために、最小の数の繊維フィラメントだけが必要とされる。
さらに好ましくは、本発明に従う圧力容器は、円筒形状を有する。該円筒形状には、その長手方向両端部にイソテンソイド端部片が設けられる。
円筒形状を有する圧力容器を提供することによって、該圧力容器はガスフラスコとしての使用に適している。
好ましくは、本発明に従う圧力容器には、保護層、いわゆるコーティングが設けられる。
合成ゴムを含むコーティングは、火および小さな衝撃に対して、また負荷に対処する保護手段として特に適している。
好ましくは、本発明に従う圧力容器の剛性体は、高密度ポリエテン(HDPE)から成り、繊維フィラメントは炭素フィラメントである。
この材料の組合せは、圧力容器の製造コスト、重量および強度の観点から都合がよい。
好ましくは、本発明に従う圧力容器の剛性体は、高密度ポリエテン(HDPE)から成り、繊維フィラメントは、ガラス繊維である。
この材料の組合せも、圧力容器の製造コスト、重量および強度の観点から都合がよい。
本発明に従う圧力容器は、異なる実施形態で製造可能であり、異なる最大内圧に適することも可能である。
本発明の第2の局面に従えば、繊維フィラメントが重ねて巻付けられた気密または流体密封な剛性体を含む繊維強化圧力容器の製造方法において、 a)気密または流体密封な剛性体と、繊維フィラメントと、ワインディング装置とを準備し、 b)少なくとも複数の繊維フィラメントが相互に自由に移動可能であり、圧力容器が内圧を受けるときに繊維フィラメントが正確にその長手方向に負荷を受けるように、繊維フィラメントが巻付けられるように、剛性体に重ねて巻付け、 圧力容器の、繊維フィラメントが相互に自由に移動可能である部分に対して、繊維フィラメントが組込まれるような母材材料(たとえば樹脂)が与えられないことを特徴とする繊維強化圧力容器の製造方法によって、1以上の目的が達成される。
これによって、圧力容器における機械的応力を正確に吸収するために必要な繊維材料と同じだけの繊維材料しか使用されないということが達成される。これは、圧力容器の製造コストの低減を結果として生じる。
好ましくは、本発明に従う方法において母材材料が全く与えられない。圧力容器に母材材料を与えないことによって、硬化工程が不要となる。これによって、母材材料が与えられた場合には固化または硬化に通常6〜8時間を要していた製造時間に対して、製造時間の短縮が達成される。
本発明は、添付の図面を参照して、圧力容器の2つの実施形態と、圧力容器の製造方法の1つの実施形態によって説明される。
図面を参照して、本発明に従う圧力容器の2つの実施形態を説明する。
図1は、本発明に従う第1の実施の形態の圧力容器を示す。圧力容器(1)は、イソテンソイド(isotensoid)形状を有する気密または流体密封な剛性体(2)を含む。剛性体(2)のまわりに巻付けられる繊維フィラメント(3)がある。補助手段(4)もある。本実施例において、補助手段(4)は、圧力容器(1)を軸線方向に強化する手段である。補助手段(4)には、手段(5)、本実施例ではねじ孔が設けられ、これを用いて、閉鎖部材または圧力弁などの付属物(図示せず)が圧力容器(1)に取付けられ得る。
図1は、本発明に従う第1の実施の形態の圧力容器を示す。圧力容器(1)は、イソテンソイド(isotensoid)形状を有する気密または流体密封な剛性体(2)を含む。剛性体(2)のまわりに巻付けられる繊維フィラメント(3)がある。補助手段(4)もある。本実施例において、補助手段(4)は、圧力容器(1)を軸線方向に強化する手段である。補助手段(4)には、手段(5)、本実施例ではねじ孔が設けられ、これを用いて、閉鎖部材または圧力弁などの付属物(図示せず)が圧力容器(1)に取付けられ得る。
図2は、本発明に従う第2の実施形態の圧力容器を示す。圧力容器(6)は、円筒形状を有する気密または流体密封な剛性体(7)を含む。円筒体(7)には、イソテンソイド形状を有する端部片(8)が設けられる。円筒剛性体(7)は、剛性体(7)のまわりに繊維フィラメントを巻付けるために用いられる回転軸(9)に取付けられる。剛性体(7)は、剛性体(7)の周方向に巻付けられる(いわゆる「フープワインディング」)複数のフィラメント(10)と、剛性体(7)の長手方向に巻付けられる(いわゆるヘリカルまたはポーラワインディング)複数のフィラメント(11)とを有する。
剛性体は、薄層の金属、熱可塑性材料または熱硬化性材料を含んでいてもよく、圧力容器に格納される物質に適用可能な安全仕様を満たす材料であればよい。
繊維材料は、炭素繊維が好ましいが、E型、R型、もしくはS型ガラス繊維、p−アラミド繊維、炭素繊維、またはポリエテン、ポリエステルもしくはポリアミドなどのポリマから成る繊維などの、引張り応力を受けることができる、他の繊維のタイプであってもよい。
図3は、図2に従う圧力容器(6)の端部の軸線方向断面図を示す。図3には、気密または流体密封な円筒状剛性体(13)の端部(12)と、該剛性体(13)に隣接する補助部材(14)とが示される。本実施例において、補助部材(14)と剛性体(13)は、ともにイソテンソイド形状を有する端部(12)を備える。本実施例において、圧力容器(6)の軸線方向には、開口(15)および開口(16)がある。本実施形態は、どのようにして剛性体(13)と補助部材(14)とがともに繊維フィラメントの層(17)(大略的に示される)で重ねて巻付けられるのかを示す。
図4Aおよび図4Bは、本発明に従う圧力容器の剛性体(19)に寄りかかる(当接する)繊維フィラメント(18)の配置の一例の断面図を示す。本実施例において、繊維フィラメント(18)は、立方最密充填の状態にある。図4Bは、繊維フィラメントに塗布されるコーティング(20)も示す。
図5は、圧力容器が内圧(f)とその結果として生じる反力(F)とを受けるときの、繊維フィラメントの円弧(AD)に対する負荷を示す。Rは剛性体の半径を示し、dvは円弧の角度を示す。もちろん、繊維フィラメントは、剛性体に垂直な力を作用させる。
以下に、繊維フィラメントが重ねて巻付けられた気密または流体密封な剛性体を含む、本発明に従う繊維強化圧力容器の製造方法の一例を説明する。
まず、圧力容器の機能が決定され、圧力容器に用いられる材料が選択される。次に、設計、すなわち容器の寸法、最大許容内圧、安全係数、圧力容器の流出口の寸法などのパラメータを含む装置の形状が決定される。適切な製造工程も選択される。本発明に従えば、この工程は、繊維を巻付けること(「フィラメントワインディング」)である。この工程のために、圧力容器の形状に関して適切な巻付けパターンが決定され、該巻付けパターンにおいて、少なくとも複数の繊維フィラメントが相互に自由に移動可能であり、圧力容器が内圧を受けるときに繊維フィラメントが正確にその長手方向に負荷を受けるように、繊維フィラメントが巻付けられる。これによって、剛性体は、内圧の結果として生じる機械的応力の吸収に寄与することがない。剛性体は任意の周知の方法、たとえば金型を用いた方法、ブロー成形、スプレー成形または回転成形に従って製造可能である。次に、剛性体がワインディング装置(「フィラメントワインディング機」)に取付けられる。ワインディング装置の制御を設定した後、巻付けられるべきフィラメントの先端部が剛性体に取付けられ、剛性体に重ねて巻付けられ、巻付けられたフィラメントの端部が固定される。時々、巻付けパターンは、複数の段階で施される。たとえば円筒状剛性体の場合、周方向に重ねて巻付けられた(いわゆるフープワインディング)フィラメントと、長手方向に重ねて巻付けられた(いわゆるヘリカルまたはポーラワインディング)フィラメントとが別々に施される。フィラメントを長手方向に施す(いわゆるヘリカルまたはポーラワインディング)とき、まず補助部材が剛性体に接触して位置付けられ、次いで、補助部材も繊維フィラメントで重ねて巻付けられる。剛性体が完全に重ねて巻付けられた後、圧力容器には、随意に、好ましくは合成ゴムからなるコーティングが設けられる。圧力容器には、随意に、付属物が設けられる。
繊維は、巻付け、いわゆるフィラメントワインディングによって施される。圧力容器が内圧を受けるとき繊維フィラメントがその長手方向にだけ負荷を受けるように、繊維フィラメントが重ねて巻付けられるので、繊維フィラメントは使用中に移動せず、母材を必要としないであろう。好ましくは、母材(たとえば樹脂)は全く与えられない。
繊維は、もちろん、重ねて巻付けられるべき一番最初の繊維フィラメントの先端部を除いては、剛性体に含浸されず、接着されず、固定されない。繊維フィラメントの取付けは、繊維フィラメントに結び目を形成することによって行うことができる。含浸は、繊維フィラメント内または間への部分的な、または完全な浸透を含むと通常理解される。したがって、本発明に従う圧力容器では、母材材料は繊維フィラメント内または間に浸透しない。なぜなら母材材料が用いられていないからである。母材材料は、通常、樹脂、合成樹脂またはエラストマである。さらに、剛性体は、繊維フィラメントに対して自由に移動可能である。
本発明に従う方法において、固化または硬化工程は全くなく、したがって、巻付け前、巻付け中または巻付け後にもない。
随意に、可撓性または剛性を有する保護層、いわゆるコーティングが最表面の繊維フィラメント上に設けられてもよい。このコーティングは、耐火性を有するが、構造的に支持してはおらず、切断または研磨行為、薬品などの外部の影響に対して、また湿気または光の影響に対して繊維フィラメントを保護するだけである。このコーティングを設けることは、圧力容器の主要な機能、すなわち圧力下における物質の安全な格納を果たすためには必須ではない。
コーティングは、設けられるのであれば、エラストマで形成可能であり、金属、あるいは熱可塑性材料または熱硬化性材料から成る剛性殻を含んでいてもよい。好ましくは、コーティングは合成ゴムから成る。
本発明に従う圧力容器は、特に、プロパン、ブタン、CNG(圧縮天然ガス)、空気、水などの圧力下の物質、および液体窒素または液体酸素などの低温物質を格納または輸送するために使用可能である。格納または輸送されるべき物質によって、本発明に従う圧力容器は、0〜5bar(たとえば膨張容器における温水用)、0〜10bar(たとえば液体酸素または液体窒素用、あるいは室温における家庭での使用に向けられたガスフラスコ(gas flask)におけるプロパンガス、ブタンガスまたはその混合物用)、0〜35bar(たとえば高温におけるプロパンガスまたはブタンガス用)、0〜100bar(たとえば自動車での使用に向けられた燃料タンクにおけるLPG用)、0〜300bar(たとえばCNG用または圧縮空気)、および宇宙技術応用での低温ガスシステム用の0〜600barの作動圧力に対して製造可能である。
上述の本発明は、特に、樹脂などの母材材料の使用が繊維強化圧力容器に対して不可欠であるという技術的偏見を解消することによって、巻付け技術の分野の進歩に影響を与える。したがって、本発明は、広い範囲を有し、上述の実施形態だけに限定されるべきではないと考えられる。
本発明は、次の実施形態が可能である。
(1)繊維フィラメント(3,10,11,18)が重ねて巻付けられた気密または流体密封な剛性体(2,7,13,19)を含む繊維強化圧力容器(1,6)において、少なくとも複数の繊維フィラメント(3,10,11,18)が相互に自由に移動可能であり、圧力容器が内圧を受けるときに繊維フィラメント(3,10,11,18)が正確にその長手方向に負荷を受けるように、繊維フィラメント(3,10,11,18)が巻付けられることを特徴とする繊維強化圧力容器(1,6)。
(2)全ての巻付けられた繊維フィラメント(3,10,11,18)は、相互に自由に移動可能であることを特徴とする繊維強化圧力容器(1,6)。
(3)前記圧力容器(1)は、イソテンソイド(isotensoid)形状を有することを特徴とする繊維強化圧力容器。
(4)前記圧力容器(6)は、円筒形状を有することを特徴とする繊維強化圧力容器。
(5)前記圧力容器(1,6)には、コーティング(20)が設けられることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(6)前記コーティング(20)は、合成ゴムを含むことを特徴とする繊維強化圧力容器。
(7)前記剛性体(2,7,13,19)は、高密度ポリエテン(HDPE)から成り、前記繊維フィラメント(3,10,11,18)は炭素繊維であることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(8)前記剛性体(2,7,13,19)は、高密度ポリエテン(HDPE)から成り、前記繊維フィラメント(3,10,11,18)はガラス繊維であることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(9)前記圧力容器(1,6)は、0〜5barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(10)前記圧力容器(1,6)は、0〜10barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(11)前記圧力容器(1,6)は、0〜35barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(12)前記圧力容器(1,6)は、0〜100barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(13)前記圧力容器(1,6)は、0〜300barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(14)前記圧力容器(1,6)は、0〜600barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(15)家庭での使用に向けられるプロパンまたはブタンあるいはその混合物用のガスフラスコ(gas flask)としての使用に適することを特徴とする繊維強化圧力容器。
(16)燃料タンク、特に、自動車での使用に向けられるLPG用燃料タンクとして適することを特徴とする繊維強化圧力容器。
(17)CNGまたは圧縮空気用の燃料タンクとして適することを特徴とする繊維強化圧力容器。
(18)宇宙技術応用における低温ガスシステムとしての使用に適することを特徴とする繊維強化圧力容器。
(19)前記圧力容器(1,6)には、付属物、たとえば閉鎖部材または圧力弁が設けられることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(20)繊維フィラメントが重ねて巻付けられた気密または流体密封な剛性体を含む繊維強化圧力容器の製造方法において、
a)気密または流体密封な剛性体と、繊維フィラメントと、ワインディング装置とを準備し、
b)少なくとも複数の繊維フィラメントが相互に自由に移動可能であり、圧力容器が内圧を受けるときに繊維フィラメントが正確にその長手方向に負荷を受けるように、繊維フィラメントが巻付けられるように、剛性体に重ねて巻付け、
圧力容器の、繊維フィラメントが相互に自由に移動可能である部分に対して、繊維フィラメントが組込まれるような母材材料(たとえば樹脂)が与えられないことを特徴とする繊維強化圧力容器の製造方法。
(21)母材材料が全く与えられないことを特徴とする製造方法。
(22)上述の(20)または(21)に従う繊維強化圧力容器の製造に使用する型。
本発明は、次の実施形態が可能である。
(1)繊維フィラメント(3,10,11,18)が重ねて巻付けられた気密または流体密封な剛性体(2,7,13,19)を含む繊維強化圧力容器(1,6)において、少なくとも複数の繊維フィラメント(3,10,11,18)が相互に自由に移動可能であり、圧力容器が内圧を受けるときに繊維フィラメント(3,10,11,18)が正確にその長手方向に負荷を受けるように、繊維フィラメント(3,10,11,18)が巻付けられることを特徴とする繊維強化圧力容器(1,6)。
(2)全ての巻付けられた繊維フィラメント(3,10,11,18)は、相互に自由に移動可能であることを特徴とする繊維強化圧力容器(1,6)。
(3)前記圧力容器(1)は、イソテンソイド(isotensoid)形状を有することを特徴とする繊維強化圧力容器。
(4)前記圧力容器(6)は、円筒形状を有することを特徴とする繊維強化圧力容器。
(5)前記圧力容器(1,6)には、コーティング(20)が設けられることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(6)前記コーティング(20)は、合成ゴムを含むことを特徴とする繊維強化圧力容器。
(7)前記剛性体(2,7,13,19)は、高密度ポリエテン(HDPE)から成り、前記繊維フィラメント(3,10,11,18)は炭素繊維であることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(8)前記剛性体(2,7,13,19)は、高密度ポリエテン(HDPE)から成り、前記繊維フィラメント(3,10,11,18)はガラス繊維であることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(9)前記圧力容器(1,6)は、0〜5barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(10)前記圧力容器(1,6)は、0〜10barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(11)前記圧力容器(1,6)は、0〜35barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(12)前記圧力容器(1,6)は、0〜100barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(13)前記圧力容器(1,6)は、0〜300barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(14)前記圧力容器(1,6)は、0〜600barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(15)家庭での使用に向けられるプロパンまたはブタンあるいはその混合物用のガスフラスコ(gas flask)としての使用に適することを特徴とする繊維強化圧力容器。
(16)燃料タンク、特に、自動車での使用に向けられるLPG用燃料タンクとして適することを特徴とする繊維強化圧力容器。
(17)CNGまたは圧縮空気用の燃料タンクとして適することを特徴とする繊維強化圧力容器。
(18)宇宙技術応用における低温ガスシステムとしての使用に適することを特徴とする繊維強化圧力容器。
(19)前記圧力容器(1,6)には、付属物、たとえば閉鎖部材または圧力弁が設けられることを特徴とする繊維強化圧力容器。
(20)繊維フィラメントが重ねて巻付けられた気密または流体密封な剛性体を含む繊維強化圧力容器の製造方法において、
a)気密または流体密封な剛性体と、繊維フィラメントと、ワインディング装置とを準備し、
b)少なくとも複数の繊維フィラメントが相互に自由に移動可能であり、圧力容器が内圧を受けるときに繊維フィラメントが正確にその長手方向に負荷を受けるように、繊維フィラメントが巻付けられるように、剛性体に重ねて巻付け、
圧力容器の、繊維フィラメントが相互に自由に移動可能である部分に対して、繊維フィラメントが組込まれるような母材材料(たとえば樹脂)が与えられないことを特徴とする繊維強化圧力容器の製造方法。
(21)母材材料が全く与えられないことを特徴とする製造方法。
(22)上述の(20)または(21)に従う繊維強化圧力容器の製造に使用する型。
Claims (24)
- 繊維フィラメント(3,10,11,18)が完全に重ねて巻付けられた、熱可塑性材料から成る気密または流体密封な剛性体(2,7,13,19)を含む繊維強化圧力容器(1,6)において、圧力容器(1,6)が内圧を受けるときに繊維フィラメント(3,10,11,18)が正確にその長手方向に負荷を受けるように、繊維フィラメント(3,10,11,18)が巻付けられ、圧力容器(1,6)が内圧を受けるときに、一の繊維フィラメントから他の繊維フィラメントまたは気密または流体密封な剛性体(2,7,13,19)にせん断応力を伝達する母材材料が用いられず、繊維フィラメント(3,10,11,18)が互いに自由に移動可能であることを特徴とする繊維強化圧力容器(1,6)。
- 前記剛性体(2,7,13,19)は、内圧の結果として生じる機械的応力の吸収に寄与しないことを特徴とする請求項1記載の繊維強化圧力容器。
- 前記圧力容器(1)は、イソテンソイド形状を有することを特徴とする請求項1または2記載の繊維強化圧力容器。
- 前記圧力容器(6)は、円筒形状を有することを特徴とする請求項1または2記載の繊維強化圧力容器。
- 前記圧力容器(1,6)には、最表面の繊維フィラメント(3,10,11,18)上に保護層(20)が設けられることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の繊維強化圧力容器。
- 前記保護層(20)は、弾性材料を含むことを特徴とする請求項5記載の繊維強化圧力容器。
- 前記保護層(20)は、合成ゴムを含むことを特徴とする請求項5記載の繊維強化圧力容器。
- 前記剛性体(2,7,13,19)は、高密度ポリエテン(HDPE)から成り、前記繊維フィラメント(3,10,11,18)は炭素繊維であることを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の繊維強化圧力容器。
- 前記剛性体(2,7,13,19)は、高密度ポリエテン(HDPE)から成り、前記繊維フィラメント(3,10,11,18)はガラス繊維であることを特徴とする請求項1〜7のうちのいずれか1項に記載の繊維強化圧力容器。
- 前記圧力容器(1,6)は、0〜5barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の繊維強化圧力容器。
- 前記圧力容器(1,6)は、0〜10barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の繊維強化圧力容器。
- 前記圧力容器(1,6)は、0〜35barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の繊維強化圧力容器。
- 前記圧力容器(1,6)は、0〜100barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の繊維強化圧力容器。
- 前記圧力容器(1,6)は、0〜300barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の繊維強化圧力容器。
- 前記圧力容器(1,6)は、0〜600barの範囲の作動圧力に耐えることを特徴とする請求項1〜9のうちのいずれか1項に記載の繊維強化圧力容器。
- 家庭での使用に向けられるプロパンまたはブタンあるいはその混合物用のガスフラスコとしての使用に適することを特徴とする請求項10〜12のうちのいずれか1項に記載の繊維強化圧力容器。
- 燃料タンクとして適することを特徴とする請求項13または14記載の繊維強化圧力容器。
- 自動車での使用に向けられるLPG用燃料タンクとして適することを特徴とする請求項13または14記載の繊維強化圧力容器。
- CNGまたは圧縮空気用の燃料タンクとして適することを特徴とする請求項14または15記載の繊維強化圧力容器。
- 宇宙技術応用における低温ガスシステムとしての使用に適することを特徴とする請求項15記載の繊維強化圧力容器。
- 前記圧力容器(1,6)には、付属物が設けられることを特徴とする請求項1〜20のいずれか1項に記載の繊維強化圧力容器。
- 前記圧力容器(1,6)には、閉鎖部材または圧力弁が設けられることを特徴とする請求項1〜20のいずれか1項に記載の繊維強化圧力容器。
- 繊維フィラメント(3,10,11,18)が重ねて巻付けられた、熱可塑性材料から成る気密または流体密封な剛性体(2,7,13,19)を含む繊維強化圧力容器(1,6)の製造方法において、
a)気密または流体密封な剛性体(2,7,13,19)と、繊維フィラメント(3,10,11,18)と、ワインディング装置とを準備し、
b)圧力容器(1,6)が内圧を受けるときに繊維フィラメント(3,10,11,18)が正確にその長手方向に負荷を受けるように、繊維フィラメント(3,10,11,18)を剛性体(2,7,13,19)に完全に重ねて巻付け、
圧力容器(1,6)が内圧を受けるときに、一の繊維フィラメントから他の繊維フィラメントまたは気密または流体密封な剛性体(2,7,13,19)にせん断応力を伝達する母材材料が用いられず、繊維フィラメント(3,10,11,18)が互いに自由に移動可能であることを特徴とする繊維強化圧力容器の製造方法。 - 前記剛性体(2,7,13,19)は、内圧の結果として生じる機械的応力の吸収に寄与しないことを特徴とする請求項23記載の製造方法。
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