JP2014501890A - 容器 - Google Patents

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Abstract

繊維材料層を備えた実質的に流体密なライナーと付属品を容器に取り付けるための取付台とを備えた容器。取付台は、半径方向外方に延在するベースフランジを有するほぼ円筒形のネック部を備える。ベースフランジは、ライナーと繊維材料層との間に、軸方向に固定されて、しかし回転自在に、保持される。
【選択図】図２

Description

本発明は、繊維材料層がその上に巻き付けられた実質的に流体密なライナーと付属品を容器に取り付けるための取付台とを備えた容器に関する。
このような繊維強化容器は、圧力容器として有効に利用され、軽量構造という利点を提供する。このような種類の容器は、圧力容器として、例えば最大圧力７００バールまでのガス状流体用の圧力容器として、好都合に使用される。このような容器はさらに、液状流体を、または固体状流体でさえも、大気圧で収容するために使用されうる。ただし、今日まで、このような容器に付属品を満足のいく方法で取り付けることは困難であった。特に、このような付属品が使用中にさらされる力によって容器の軽量構造が損傷されることを防止することは困難であった。
本発明の目的は、上記の問題を軽減することである。そのために、本発明は、繊維材料層がその上に巻き付けられたほぼ流体密なライナーと、半径方向外方に延在するベースフランジを有するほぼ円筒形のネック部を備えた、付属品を容器に取り付けるための取付台とを備えた容器であって、ベースフランジはライナーと繊維材料層との間に、軸方向に固定されて、しかし回転自在に、保持される、容器を提供する。取付台のベースフランジをライナーと繊維材料層との間に回転自在に保持することで、付属品の長手方向軸を中心としてその付属品に加わる捩りモーメントを容器の構造によって吸収する必要がなくなる。捩りモーメントは、取付台の破損を引き起こさず、取付台の回転運動を引き起こすだけとなる。
フランジベースをライナーの硬質部にスナップ接続部によって接続することによって、ライナー上への繊維材料の巻き付けとライナーへの取付台の取り付けとを容易にできる。取付台とライナーとの間で半径方向に作用する、周方向に延在する溝および切欠きの接続部としてスナップ接続部を具現化することによって、簡素でありながら洗練されたスナップ接続部が得られる。
ライナーの外面がベースフランジの上面にほぼ滑らかに接続されるように取り付け用溝をライナーに設けることによって、繊維材料の強度を低下させる危険なしに、滑らかな移行形態で繊維材料層をライナーに施し、取付台に接続できる。
ライナーの開口を取り囲む円筒形ネック部を取付台に設けることによって、取付台は、容器との流体連通を制御する弁などの付属品を取り付けるために極めて適しうる。容器のこのような付属品は、管状ネック部の内側まで延在すると好都合でありうる。特に、この付属品は、管状ネック部の内側に直接または間接的に取り付けられうる。直接取り付けは、例えばねじ山接続によって、具現化されうる。
ライナーは管状ネック部の内側まで延在する端縁部を備えると好都合でありうる。この場合、付属品の底部はライナーの端縁部に密封係合する。これは、簡素ではあるが確実な、容器の流体密構造を可能にする。この付属品は、管状ネック部の内側に軸方向に固定されて、しかし回転自在に、保持されると好都合でありうる。これは、付属品による容器の捩り荷重に対する二段構えの防止を可能にする。このような構造は、例えば、周方向溝を付属品に設け、複数の抜け止めピンまたはクリップが貫通延在する複数のクロスボアを管状ネック部に設けることによって具現化されうる。
この容器において、ライナーは流体密性をもたらしうる。一方、繊維層は構造の強度をもたらしうる。ライナーは可撓性でもよく、例えば箔製でもよい。ただし、ライナーは、その形状を無荷重状態において保つように、より硬質に構成されてもよい。このような構成においては、ライナーの保形性によってライナー上への繊維材料の巻き付けが容易になりうる。極めて洗練された構造において、繊維材料層は繊維の移動を抑止するマトリックス材料を含まなくてもよい。これは、容器の変形時に繊維の移動を可能にするので、繊維を所定位置に保持するマトリックス材料に埋め込まれた繊維材料が巻き付けられた容器に比べ、容器の耐衝撃性が大幅に増大しうる。好ましくは、繊維材料層は、荷重が各繊維の軸方向にのみ掛かるようにライナー上に測地線状パターンで巻き付けられた繊維を１つ以上備える。このような容器は、例えば米国特許第７２１９８１２号に開示されている。したがって、可撓性繊維材料は構造強度を容器にもたらしうる。一方、ライナーは流体密性のみをもたらしうる。
被覆、例えば繊維材料の損傷を防ぐ保護被覆、を繊維材料層の半径方向外側に設けうる。このような被覆は、可撓性の強靭な延性材料、例えば軟質ポリウレタン（ＰＵＲ）製であることが好ましい。
取付台を取り囲むハンドグリップ部を容器の半径方向外側に設けうる。このようなハンドグリップ部は、容器の取り扱いを容易にすることができ、さらには取付台と付属品とを横方向力およびペンディングモーメント（ｐｅｎｄｉｎｇ ｍｏｍｅｎｔ）から保護する保護構造としての役割も果たしうる。
ハンドグリップ部は、容器の外側に接着される底面を備えうる。このような接着は、例えば、取付台を取り囲む容器の外面にハンドグリップ部の底面を融着または接着することによって行われうる。このようなハンドグリップ部は繊維材料層の半径方向外側に設けられた被覆に接着されると好都合でありうる。このようなハンドグリップ部は、ハンドグリップ部に掛かった力が取付台に直接伝わらないように、取付台とは異なる構造に、例えば容器の外側に、取り付けられると好都合でありうる。このようなハンドグリップ部は、ハンドグリップ部が接着される繊維材料層が巻き付けられたほぼ流体密なライナーを備えた何れの種類の容器にも好都合に使用されうる。この場合は、繊維材料層の半径方向外側に（すなわち、従来の付属品用取付台を有する容器においても）被覆を設けることが好ましい。
本発明のさらなる有利な実施形態が従属請求項に記載されている。
次に、図面に示されているいくつかの例示的実施形態を用いて、本発明をさらに説明する。
本発明による容器の図を示す。 図１の容器の上部の断面を示す。 図１の容器の上部の一代替構造を示す。
これら図面は本発明の好適な実施形態の概略表現であり、非限定的な例として提供される。
図１は、容器１を示す。容器１は、この実施形態においては、例えば軽量圧力容器でもよい。特に、容器１は、プロパンを収容するために使用されうるものであり、試験圧３０バールでありうる。容器１の容積は例えば３０．５リットルでもよく、自重は例えば６．５ｋｇでもよい。容器１に収容されるプロパンガスの重量は、例えば１２．８ｋｇでもよい。容器の高さは、例えば７１０ｍｍでもよく、直径は例えば２９６ｍｍでもよい。このような容器１は、例えばフォークリフトトラックにプロパンを収容するために使用されうる。
図２を参照すると、容器１は実質的に流体密なライナー２を備えている。ライナー２は、流体、特に液化ガス、およびガスを最大圧力３０バールで長期間、例えば数日間または数ヶ月間、収容するために設計される。この例示的実施形態のライナー２は、加圧された内容物の荷重にさらされていないとき、その形状を保つ。ライナー２は、例えばほぼ硬質のプラスチック材料、例えばＨＤＰＥ製でもよく、例えば回転成形またはブロー成形法で製造されうる。あるいは、ライナー２は、単層または多層箔などの可撓性材料から製造されうる。
ライナー２はその外面３３上に繊維材料層３が設けられている。このような繊維材料は、例えば、繊維同士の相互移動を抑止するマトリックス材料に埋め込まれた短い、または長い、繊維ストランドでもよい。このような層２は、例えば、織布または不織布繊維材料の樹脂含浸マットを用いて構成されうる。この繊維材料は、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、ケブラー繊維、またはアラミド繊維、あるいはこれらの組み合わせでもよい。
この例示的実施形態において、繊維材料層は、ライナー２上に巻き付けられた何本かの繊維フィラメントによって形成されうる。これら繊維フィラメントは乾式で、すなわち繊維の移動を抑止するマトリックス材料なしに、巻き付けられると好都合でありうる。このような構成において、繊維材料層３は、荷重が各繊維の長手方向軸にのみ掛かるように、ライナーの外面３３上に測地線状パターンで巻き付けられた１本以上の繊維を備えうる。ライナーの外面３３は、繊維材料が機械荷重を吸収するように、繊維材料層３によってほぼ完全に覆われうることが好ましい。この場合、ライナー２は流体密性をもたらすために機能する。繊維材料層２の半径方向外側３４は、例えば繊維材料層３を損傷から保護するために、被覆３２を備えうる。被覆３２は、これと接触している繊維の移動を可能にするように、可撓性材料製であると好都合である。
容器１は、付属品を容器１に取り付けるための取付台４を具備する。このような付属品として、例えば弁１３がありうるが、例えば圧力計、フローライン、または圧カリダクタもありうる。取付台４は、半径方向外方に延在するベースフランジ６を有するほぼ円筒形のネック部５を備える。ベースフランジ６はライナー２と繊維材料層３との間に、軸方向に固定されて、しかし回転自在に、保持される。したがって、取付台４は容器１に対して、その軸７方向への移動は妨げられうるが、その軸７周りの回転は、ライナー２または繊維材料層３を損傷せずに、可能である。この回転は、エンドストップなしに回転しうるという点において自由でありうる。ただし、このような自由回転は、かなりの摩擦を依然として含みうるか、またはラチェット機構による間欠送りを含みうる。
再び図２を参照すると、ベースフランジ６がライナー２の外面３３に支持されている様子が示されている。この実施形態においては、ライナーの外面３３がベースフランジ６の上面にほぼ滑らかに接続されるように、取り付け用溝１２がライナー２に設けられている。この実施形態において、ベースフランジ６はスナップ接続部９によってライナー２の硬質部分に接続される。スナップ接続部９は、溝と切欠きの接続部が取付台４とライナー２との間で半径方向に作用するように、切欠き１２と協働する、周方向に延在する溝１０を備えうる。
図示の実施形態において、円筒形ネック部５は管状であり、容器１の開口２０に対応する。図示のように、円筒形ネック部６はライナー２の開口部２１を周方向に取り囲む。ライナー２の端縁部１４は管状ネック部５の内側１５まで延在する。端縁部１４は、付属品１３の底部１６によって密封係合される。図示の実施形態において、付属品１３は管状ネック部５の内側１５に軸方向に固定されて、しかし回転自在に、保持されている。
付属品１３の円筒形基部２４の溝２３にシールリング２２が設けられている。この実施形態においては、ネック部５の内側１５まで延在するライナー２の端縁部１４は、付属品のシールリング２２との密封協働用の滑らかな表面をもたらすように、機械加工されている。円筒形基部２４自体は、取付台４に対して軸方向に移動しないように、一組の係止ピン２５によって固定されている。係止ピン２５は、付属品１３がその長手方向軸７を中心に取付台４のネック部５に対して自由に回転できるように、取付台４のネック部５を貫通延在し、付属品１３の円筒形基部２４の周方向溝２６に受け入れられる。弁ハウジング２７は、ねじ山２８を介して円筒形基部２４に螺合している。弁ハウジング２７を円筒形基部２４と螺着脱できるように、円筒形基部２４の回転を阻止するための工具に係合しう一組の穴２９が円筒形基部２４の上部に設けられている。
取付台４を取り囲むハンドグリップ部１８が容器１の上面に設けられている。ハンドグリップ部は、取付台４とそこに取り付けられた付属品とを横荷重から保護する頭部を形成する。ハンドグリップ部１８は、容器１の外面に接着される底面１９を備えている。この実施形態において、ハンドグリップ部１８の底面１９は、繊維材料層３に施された被覆３２の外面に接着されている。ハンドグリップ部１８に印加される荷重は被覆３２に伝わる。
図３を参照すると、付属品１３の簡素化された実施形態が示されている。この実施形態において、付属品１３は円筒形基部を備えておらず、弁ハウジング２７の下方部分は取付台４のネック部５の内側１５に直接螺合している。この場合、付属品１３は、取付台４と一緒に回転しうる。使用中、ハンドグリップ部１８の防護壁３１が取付台４のネック部５を横方向力による係合に対して保護する。平常動作中、一緒に自由に回転するネック部からの弁ハウジング２７の螺脱が防止されるように、防護壁３１は取付台４のネック部５を保護する。
本発明は上記の例示的実施形態に限定されず、添付の特許請求の範囲に規定されている本発明の範囲内で多くの変形例が可能であることは当業者には明らかであろう。
１ 容器
２ ライナー
３ 層
４ 取付台
５ ネック部
６ ベースフランジ
７ 軸Ａ
８ 硬質部分
９ スナップ接続部
１０ 溝
１１ 切欠き
１２ 取り付け用溝
１３ 付属品
１４ 端縁部
１５ 内側ネック部
１６ 付属品底部
１７ −
１８ ハンドグリップ部
１９ 底面
２０ 開口
２１ 開口部
２２ シーリング
２３ 溝
２４ 円型形基部
２５ 係止ピン
２６ 周方向溝
２７ 弁ハウジング
２８ ねじ山
２９ 穴
３０ 円型形基部上部
３１ 防護壁
３２ 被覆
３３ 外面
３４ 半径方向外側

Claims (14)

  1. 繊維材料層が設けられたほぼ流体密なライナーと、半径方向外方に延在するベースフランジを有するほぼ円筒形のネック部を備えた、付属品を前記容器に取り付けるための取付台とを備えた容器において、前記ベースフランジは前記ライナーと前記繊維材料層との間に軸方向に固定されて、しかし回転自在に、保持されることを特徴とする、容器。
  2. 前記ベースフランジは、スナップ接続部を介して前記ライナーの硬質部分に接続される、請求項１に記載の容器。
  3. 前記スナップ接続部は、前記取付台と前記ライナーとの間で半径方向に作用する、周方向に延在する溝および切欠きの接続部を備える、請求項１または２に記載の容器。
  4. 前記ライナーの前記外面が前記ベーシックフランジの前記上面にほぼ滑らかに接続されるように、前記ライナーに取り付け用溝が設けられる、先行請求項の何れか１項に記載の容器。
  5. 前記円筒形ネック部は管状であり、前記容器の開口に対応する、先行請求項の何れか１項に記載の容器。
  6. 前記容器の前記付属品は前記管状ネック部の内側まで延在する、請求項５に記載の容器。
  7. 前記ライナーの端縁部が前記管状ネック部の前記内側まで延在し、前記付属品の底部が前記ライナーの前記端縁部に密封係合する、請求項５または６に記載の容器。
  8. 前記付属品は前記管状ネック部の前記内側に軸方向に固定されて、しかし回転自在に、保持される、請求項１乃至７の何れか１項に記載の容器。
  9. 前記ライナーは無荷重状態においてその形状を保つ、先行請求項の何れか１項に記載の容器。
  10. 前記繊維材料層は前記繊維の移動を抑止するマトリックス材料を含まない、先行請求項の何れか１項に記載の容器。
  11. 前記繊維材料層は、荷重が前記または各繊維の長手方向軸に沿ってのみ掛かるように、前記ライナーの上に測地線状パターンで巻き付けられた１つ以上の繊維を備える、先行請求項の何れか１項に記載の容器。
  12. 前記繊維材料層の前記半径方向外側に被覆が設けられる、先行請求項の何れか１項に記載の容器。
  13. 前記容器の前記半径方向外側に前記取付台を取り囲むハンドグリップ部が設けられる、先行請求項の何れか１項に記載の容器。
  14. 前記ハンドグリップ部に前記容器の前記外面に接着される底面が設けられる、請求項１３に記載の容器。
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