JP2023524352A - スペースに適合化可能な加圧ガス貯蔵システム - Google Patents

スペースに適合化可能な加圧ガス貯蔵システム Download PDF

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Abstract

加圧ガス貯蔵容器は、内部にチャンバを形成するライナであってガスを収容するように構成されている上記ライナと、ライナを取り囲む第１のラッピングと、ライナを囲む第２のラッピングを含む。貯蔵容器を製造および使用する方法も開示される。【選択図】図１

Description

本開示は、空間適合性加圧ガス貯蔵容器における改善された軸方向荷重管理に関する。
自動車業界で使用するためのグリーン・エネルギ・コンテナの需要が高まっている。自動車会社は、世界中の政府によって設定された厳しい排出課題に対応するために、燃料電池技術に投資してきた。燃料電池技術は、燃料源として水素ガスに依存している。ガス（水素ガス、圧縮天然ガス、またはその他の適切なガスなど）は、車両において高圧タンクに貯蔵する必要がある。高密度の水素貯蔵は、据え置き型および携帯型のアプリケーションにとって課題であり、輸送用途にとっては依然として重大な課題である。現在利用可能な貯蔵オプションは、典型的には、水素をガス状で貯蔵する大容量システムを必要とする。燃料電池自動車は、長距離走行に十分な量の水素を必要とし、軽量自動車の走行距離を満たすには数キログラムの水素が必要である。既存のタンクは、効率が悪いか、製造コストが非常に高くなる。
課題：タンクの既存のラッピングは、円周方向の荷重からタンクを補強できるけれども、軸方向の荷重からタンクを補強するのには効果的ではない。タンクの湾曲部分やドーム型部分は、既存のラッピングでは包装が難しく、必要以上にラッピングを重ねて、包装する際の難しさや軸方向荷重の取り扱いの非効率性を補っている。
高圧ガスタンクを形成し維持する、より安価な方法が必要とされている。
ヘリカル層を低くし、加圧された複合流体（例えばガス）貯蔵タンクの貯蔵密度を改善することにより、従来の問題を解決することができる。ここに開示されるタンクは、いくつかの側面では、タンクの軸に沿って包まれ、軸方向の負荷を処理する一方向繊維を含む別個のラッピングで覆われる。これにより、現在現場で使用されている非効率的なラッピングを削減または排除できる。
上述の要望は、開示された加圧ガス貯蔵容器の様々な側面によって実現される。本開示の一側面によれば、加圧ガス貯蔵容器は、その中にチャンバを形成するライナであって、当該チャンバはガスを収容するように構成される上記ライナと、上記ライナを包囲する第１のラッピングと、上記ライナを包囲する第２のラッピングとを含む。上記第１のラッピングは、上記第２のラッピングと上記ライナとの間にあって良い。上記貯蔵容器は、第１の端部と、上記第１の端部の反対側の第２の端部とを具備して良い。上記貯蔵容器は円筒形であり、上記第１の端部と上記第２の端部との間で上記チャンバの中心を通って延びる中心軸を形成して良い。上記容器は、上記第１の端部に第１のエンドキャップを、上記第２の端部に第２のエンドキャップを含んで良い。いくつかの側面において、上記第１および第２のエンドキャップのうちの少なくとも１つが、上記第２のラッピングを収容するように構成されたチャネルを形成して良い。いくつかの側面において、上記容器が複数の第２のラッピングを含んで良い。例えば、上記容器は、上記第１および第２のエンドキャップ上で互いに交差するように配置された２つの第２のラッピングを含んで良い。上記容器は上記チャンバと流体連通するポートを含んで良く、上記ポートは大気に対して開放可能であって良い。アクチュエータが上記容器に配置されて良く、これによって、選択的に上記ポートを開成および閉止する。上記アクチュエータは開放構成および閉鎖構成を具備して良く、上記開放構成では、上記ガスは上記アクチュエータを通過することが可能であり、上記閉鎖構成では、ガスが上記アクチュエータを通過するのを防ぐ。いくつかの側面において、上記アクチュエータは、上記第１および第２のエンドキャップのうちの１つに配置されて良い。上記第１のラッピングおよび上記第２のラッピングの一方は、上記中心軸に垂直な第１の方向に上記チャンバから半径方向に延びる圧力に抵抗するように構成されて良く、上記第１のラッピングおよび上記第２のラッピングの他方は、上記中心軸に平行な第２の方向に上記チャンバから軸方向に延びる圧力に抵抗するように構成されて良い。上記第１のラッピングが半径方向に延びる圧力に抵抗するように構成されて良く、上記第２のラッピングが軸方向に延びる圧力に抵抗するように構成されて良い。いくつかの側面において、上記ライナは、鋼、アルミニウム、プラスチック、またはこれらの組み合わせを含んで良い。上記ライナは、天然ガスおよび水素ガスのうちの１つに対して耐腐食性であって良い。いくつかの側面において、上記エンドキャップは、鋼、アルミニウム、プラスチック、またはこれらの組み合わせを含んで良い。いくつかの側面において、上記エンドキャップは、鋼、アルミニウム、プラスチック、またはこれらの組み合わせを含んで良い。上記チャンバ内に収容されるガスは、水素ガス、天然ガス、または他のガスであって良い。いくつかの側面において、上記第１および第２のエンドキャップの少なくとも１つがドーム形であって良い。上記第１のラッピング、および／または、上記第２のラッピングは、樹脂によってまとめられた複数の炭素繊維を含んで良い。いくつかの側面において、上記第１のラッピングが合計で３０から１５０の間のプライ、または、合計で６０から１２０の間のプライを含んで良い。いくつかの側面において、上記第１のラッピングがフープ型およびヘリカル型のラッピングを含み、上記フープ型のラッピングが上記第１のラッピングの５０％超を構成して良い。いくつかの側面において、上記第１のラッピングがフープ型およびヘリカル型のラッピングを含み、上記フープ型のラッピングが上記第１のラッピングの７５％超を構成して良い。他の側面において、上記第１のラッピングがフープ型およびヘリカル型のラッピングを含み、上記フープ型のラッピングが上記第１のラッピングの９０％超を構成して良い。オプションとして、上記第１のラッピングは、フープ型のラッピングを含み、ヘリカル型のラッピングを欠いていて良い。いくつかの側面において、上記第１のラッピングは他の繊維、例えば、ガラスまたは玄武岩（ｂａｓａｌｔ）を含んで良い。
本開示に他の側面によれば、圧力容器アセンブリは、その中に第１のチャンバを形成する第１の加圧ガス貯蔵容器であって、上記第１のチャンバはガスを収容するように構成された上記第１の加圧ガス貯蔵容器と、その中に第２のチャンバを形成する第２の加圧ガス貯蔵容器であって、第２のチャンバはガスを収容するように構成された上記第２の加圧ガス貯蔵容器と、上記第１のチャンバと上記第２のチャンバとが流体連通するように、上記第１の加圧ガス貯蔵容器と上記第２の加圧ガス貯蔵容器との間に延びる通路とを含む。上記アセンブリは、オプションとして、上記通路と流体連通するバルブをさらに含んで良く、上記バルブは開構成および閉構成を具備し、上記開構成では、上記第１チャンバおよび上記第２チャンバのうちの少なくとも１つからのガスの移動が許容され、閉鎖構成では、上記第１のチャンバおよび上記第２のチャンバのうちの少なくとも１つからのガスの移動が妨げられる。上記第１の加圧ガス貯蔵容器が、その中に上記第１のチャンバを形成する第１のライナ、上記第１のライナの周りに配置された第１のラッピング、および上記第１のラッピングの周りに配置された第２のラッピングを含んで良く、上記第２の加圧ガス貯蔵容器が、その中に上記第２のチャンバを形成する第２のライナ、上記第２のライナの周りに配置された第１のラッピング、および上記第１のライナの周りに配置された第２のラッピングを含んで良い。上記第１および第２の加圧ガス貯蔵容器のそれぞれが円筒形であって良い。上記アセンブリは、オプションとして、さらに、上記アセンブリの第１の端部にある第１のエンドキャップと、上記アセンブリの第１の端部とは反対側の上記アセンブリの第２の端部にある第２のエンドキャップとを含んで良く、上記第１および第２の加圧ガス貯蔵容器が、上記第１のエンドキャップと上記第２のエンドキャップとの間に配置される。上記第１のエンドキャップおよび上記第２のエンドキャップは、上記第２のラッピングを収容するように構成されたチャネルを形成して良い。いくつかの側面において、上記アセンブリは、そこから延びる突出部をさらに含んで良く、当該突出部は、その上に上記第２のラッピングを収容するように構成される。上記突出部は、上記第１および第２のエンドキャップのそれぞれから延びて良い。いくつかの側面において、上記第１および第２のエンドキャップのそれぞれが複数の上記突起を含んで良い。オプションとして、上記アセンブリは、その中に上記アセンブリを収容するように構成されたスリーブをさらに含んで良い。
本開示に他の側面によれば、内部にガスを収容するように構成された加圧貯蔵容器を製造する方法は、第１の端部と、上記第１の端部の反対側にある第２の端部とを有するライナを提供するライナ提供ステップであって、上記ライナはその中にチャンバを形成し、上記第１の端部と上記第２の端部との間で上記チャンバの中心を通って延びる中心軸を形成するライナ提供ステップと、上記ライナの周りに円周方向に第１のラッピングを被着する第１のラッピング被着ステップであって、上記第１のラッピングは、上記中心軸の周りに放射状に配置された複数の繊維を含む上記第１のラッピング被着ステップと、上記ライナの周りに半径方向に第２のラッピングを被着する第２のラッピング被着ステップであって、上記第２のラッピングは複数の繊維を含み、上記第２のタッピングの上記複数の繊維が上記中心軸に平行である、上記第２のラッピング被着ステップとを含む。上記第１のラッピングを被着するステップが所定の回数繰り返されて良い。上記第２のラッピングを被着するステップが所定の回数繰り返されて良い。上記加圧ガス貯蔵容器が、上記第１の端部に第１のエンドキャップを含み、上記第２の端部に第２のエンドキャップを含み、上記第２のラッピングを被着するステップが、上記第２のラッピングを、上記第１のエンドキャップおよび上記第２のエンドキャップ上に形成されたチャネル内に配置するステップを含んで良い。オプションとして、上記方法は、上記ライナによって形成されたチャンバ内にガスを導入するステップをさらに含んで良い。
本出願は、添付の図面と併せて読むとさらに理解される。主題を説明する目的で、図面には主題の例示的な側面が示されている。しかし、ここに開示される主題は、以下の図に開示されている特定の方法、デバイス、およびシステムに限定されない。
図１は、本開示の一側面による容器の等角斜視図を示す。 図は、図１の容器の一部の等角断面図である。 図３は、図１および図２の容器の側面斜視断面図を示す。 図４は、本開示の別の側面による容器の側面斜視図を示す。 図５は、本開示の一側面による容器のアセンブリの等角図を示す。 図６は、図５のアセンブリの正面斜視図である。 図７は、図５および６のアセンブリの平面図を示す。 図８は、図５～７のアセンブリの平面断面図を示す。 図９は、図５～８のアセンブリの一部の等角断面図を示す。 図１０は、図５～９のアセンブリのエンドキャップの平面断面図を示す。 図１１は、本開示の別の側面による、スリーブ内の容器のアセンブリを示す。 図１２は、本開示の別の側面による容器のアセンブリを示す。 図１３は、図１２のアセンブリの等角断面図である。 図１４は、図１２および１３のアセンブリの平面断面図を示す。
本開示の側面を図面を参照して詳細に説明する。ここで、別段の指定がない限り、同様の参照番号は全体を通して同様の要素を指す。
事例的な実施例の詳細な説明
ＣＯＰＶの製造における単一の主要なコスト要因（６０％～７５％）は繊維であるため、現在の典型的な繊維コストの何分の１かで、高強度、高弾性率の繊維を使用することが理想的である。古いタイプの圧力容器は新しいタイプほど効率的ではないけれども、新しいタイプのものは製造と維持に費用がかかる。典型的なフィラメント巻き複合オーバーラップ圧力容器（ＣＯＰＶ）は、厚いオーバーラップ、プラスチックライナ、および金属製フィッティングで構成されている。オーバーラップ構造は、構造繊維および樹脂の組み合わせである。連続繊維は構造的完全性のために引張強度を実現するけれども、樹脂は複合材料のせん断荷重を担い、繊維の位置を維持する。繊維／樹脂複合材料は一般に耐圧性とは見なされないため、複合材料は、複合材料の内部ライナとして機能する流体保持バリアの上に適用される。これらの流体保持バリアは、ゴム、プラスチック、または薄い延性金属ライナであって良い。これらのライナは、許容可能な漏れ率と流体の純度を維持するのに役立つけれども、構造的完全性はほとんどない。軽量で高効率のアプリケーションの場合、ＣＯＰＶは、同等の金属タンクの約半分の重量という大きな利点を提供する。性能効率と費用対効果の高いタンク設計の取り組みのほとんどは、安価な炭素繊維またはハイブリッド（炭素＋ガラス）繊維の使用に焦点を当てている。
フィラメントワインディングの大部分は、フープ層とヘリカル層を含む同様の巻きパターンを使用して行われる。フープ層は円周方向の荷重を受け、ヘリカル層は軸方向の荷重を受ける。フィラメントワインディングプロセスには、フープと軸方向の両方の負荷を受ける高角度のヘリカル層の使用も含まれる。高角度層は、ドームと円筒の移行領域（たとえば、キャップまたはボスがある場所）を補強する。フープ層は、円周荷重から円筒部分を補強するのに非常に効果的である。ただし、これは、軸方向の負荷から円筒を補強するには非常に非効率的である。測地線等張面ドーム形状などの湾曲した形状に巻き付けるのは困難である。ヘリカル層を使用して、フープ層の欠点を克服し、複合オーバーラップによって軸方向の応力保持能力を向上させることができる。ヘリカル層の数は、通常、タンク内で必要とされるよい多い。
ヘリカル層は、低角度または高角度のヘリカル層である。低角度のヘリカル層は、主に軸方向の荷重を受け、ＣＯＰＶの極開口部近くの金具を保持するために使用される。連続フィラメントワインディングプロセスでは、タンクメーカーは円筒部分に低角度のヘリカル層を巻き付ける必要がある。これらの低角度のヘリカル層は、不必要な重量を追加し、タンクの貯蔵量を減らす（タンクの外部寸法が固定されている場合）。
ヘリカル層を下げることにより、高圧ＩＶ型ＣＯＰＶのコストを削減するソリューションを検討する必要がある。また、タンクの貯蔵密度を向上させることも好ましい。本開示は、タンクの軸に沿って外側に巻かれた一方向繊維を有し、これが軸方向の負荷をより効率的に受け止めるのを支援し、これにより、低角度のらせん層の量を減らすことを可能にする側面を利用する、様々な貯蔵容器、ラッピング、および、これらを製造および利用する方法を説明する。このアプローチは、繊維の長さに沿って荷重が加えられたときに繊維が最も効率的であるという事実を利用している。
ＣＯＰＶ（材料と製造プロセス）をその構成要素に分解することで、改善が可能な弱い設計領域を特定することができる。構成要素は、繊維、樹脂、およびライナである。フィラメントワインディングプロセスも考慮する必要がある。ＣＯＰＶを製造する際の単一の主要なコスト要因（６０％～７５％）は繊維であるため、既存の繊維オプションよりも安価なコストで、高強度、高弾性率の繊維を使用することが望ましい。
樹脂成分を強化して、複合オーバーラップの荷重伝達能力を向上させることもでき、これにより、所望の厚さと軸方向荷重の要件に必要な繊維の量を減らすのを支援することができる。
フィラメント巻きには湿式（樹脂含浸繊維）と乾式（トウプレグ）巻きタイプがる。乾式巻きは、湿式ワインディングに比べて費用がかかる。ただし、乾式巻きでは、よりコントロールしやすく、一貫した巻きパターンが得られる。複合シェルの湿式および乾式フィラメント巻きには、ライナ上でのフープおよびヘリカル層の巻き付けが含まれる。フープ巻きはフープ応力を支え、圧力容器の円筒部分を補強する。これは、タンクのバースト能力を定義する。ヘリカル巻きは、圧力容器の軸方向荷重を支える。ヘリカル巻きは、主に圧力容器のドーム部分を補強する。ヘリカル巻きは、高角度と低角度のヘリカル巻きで構成されている。高角度の巻線は、フープ巻線とともに、円筒ドームの移行領域を強化する。低角度のヘリカル巻きは、極ボスを開口部近くに保持する。極開口部は、極開口部の近くで厚みが増すため、圧力容器内で最も厚い部分になる可能性がある。容器の内圧が高くなればなるほど、金属ボスを保持する極開口部を補強するために、より低角度のヘリカル層が必要になる。低角度のヘリカル層は、ドーム部分と一部の円筒部分を補強するために必要である。円筒部分の低角度のヘリカル層は、容器／タンクの重量を増加させ、タンクの貯蔵密度を低下させる可能性がある。たとえば、いくつかの既存の側面では、最適化された１２２Ｌ水素タンク設計（５００ｍｍ×１０００ｍｍ）は、合計９５プライ、５２ヘリカルプライ、および４３フーププライのみのフープで構成される。
低角度ヘリカル層の一部またはすべてを置き換えるために軸方向に配向された炭素繊維を含む貯蔵容器の側面が開示される。これらの軸配向炭素繊維は、タンクの軸に沿って配置されているため、炭素繊維はタンク内の軸方向荷重を効率的に受け止めることができる。
図１～図４を参照すると、容器１００は、ライナ１０２を含み、その中にチャンバ１０６を形成する。チャンバ１０６は、ガスを受け入れて保持するように構成されている。ガスは、様々な圧力であってもよく、容器１００は、使用目的、ガス、および圧力に基づいて、その中のガスの内圧に耐えるように構成されていることが理解されよう。ガスは、例えば、水素ガスまたは天然ガスを含んで良い。この開示は、開示された容器に貯蔵された特定のガスに限定されない。
ライナ１０２は、実質的に円筒形であって良く、１つのプラスチックまたは金属材料から構成されて良い。プラスチックは、軽量で製造が容易なため、有利な場合がある。しかし、ライナ１０２が鋼および／またはアルミニウムなどの金属を含んでもよいことは、本開示の範囲内である。いくつかの側面において、ライナ１０２は、複合材料またはハイブリッド材料であってもよい。ライナ１０２は、このライナ１０２と接触するチャンバ１０６内に貯蔵された気体燃料と反応しない材料を含むべきであり、ライナ１０２は、その中に配置されるガス、例えば、天然ガスや水素ガスに対して耐腐食性でなければならないことが理解されるであろう。ライナ１０２は、チャンバ１０６内に受け入れられる圧縮ガスに関連する圧力に耐えるように構成される。
容器１００は、ライナ１０２のいずれかの端部にエンドキャップ１０４を含む。チャンバ１０６は、ライナ１０２によって、２つのエンドキャップ１０４の間に画定される。エンドキャップ１０４は、ライナ１０２を含む単一ピースの一部であって良く、または、エンドキャップ１０４はライな１０２からべったいであって良い。いくつかの側面において、エンドキャップ１０４の一方はライナ１０２との単一ピースの一部であり、他方のエンドキャップ１０４は別個の構成要素である。エンドキャップ１０４は、ライナ１０２と同じ材料で構成されてもよいし、代替的には、異なる材料で構成されてもよい。いくつかの側面において、エンドキャップ１０４の一方または双方が、金属、または、別の剛性でガス不透過性の材料を含んで良い。エンドキャップ１０４は、金属、例えば、鋼またはアルミニウム、プラスチック、または材料の組み合わせを含んで良い。
シール１１４が、各エンドキャップ１０４とライナ１０２との間に配置されて良い。このシール１１４は、容器１００が使用される特定のガスに対して不透過性であるべきである。シール１１４は、シール１１４がガスによる損傷を受けないように、チャンバ１０６内のガスと適合する材料から製造されるべきである。いくつかの側面において、ライナ１０２は、エンドキャップ１０４に溶接またはろう付けされてもよい。
容器１００は、容器１００をガスで満たすため、または容器１００の内部からガスを逃がすためのポート１１０を含んで良い。ポート１１０は、ライナ１０２上またはエンドキャップ１０４の一方または双方に配置して良い。アクチュエータ１１２は、ポート１１０に隣接して配置され、ポート１１０を選択的に開閉するように構成されて良い。アクチュエータ１１２は、適切なバルブであって良く、例えば、逆止弁、ボールバルブ、ゲートバルブ、ニードルバルブ、ダイヤフラムバルブ、またはガスの通過を選択的に許可または防止するために使用できる別のバルブであって良い。
容器１００は、カバーで包まれ、これによって、容器１００が当該容器の内側からの荷重に抵抗し、チャンバ１０６内の圧縮ガスによるチャンバ１０６内の圧力に耐えることを可能にする。第１のラッピング１２０は、容器１００を円周荷重から補強し、容器１００の内部から半径方向外向きに押す力に抵抗するように構成されている。第１のラッピング１２０は、ライナ１０２の周りに巻き付けられた複数の繊維を含み、当該繊維は、図１に示される中心軸Ａの周りの方向に放射状に巻き付けられる。第１のラッピング１２０は、中心軸Ａに垂直な半径方向に繊維がライナ１０２の周りに巻き付けられる「フープ」ラッピングを含んで良い。第１のラッピング１２０は、また、繊維が中心軸Ａの周りに放射状にヘリカル状に延びる、ヘリカル状ラッピングを含んでも良い。第１のラッピング１２０は、樹脂によって接着または保持された炭素繊維を含んで良い。フープ型のラッピングは、ヘリカル型のラッピングよりも半径方向に作用する力に抵抗するのに効果的であり、したがって、容器１００を円周荷重から補強するのにより重要である。ヘリカル型ラッピングは、中心軸Ａに平行に作用する軸方向の力に抵抗するために使用され、軸方向の負荷から円筒を補強するのに役立つ。第１のラッピング１２０は、容器１００の周りに巻かれるときに、複数の層またはプライを含んで良い。この開示の目的のために、単一のプライは、ライナ１０２上に配置される繊維の層と等価である。後続の層は、前の層の上に配置されて良い。第１のラッピング１２０は、連続的かつ中断のないプロセスで、またはカバーする必要があるライナの本体の表面に対応するサイズの別個の層で容器１００に適用することができる。第１のラッピング１２０の層の数は、所望される「フープ」型および「ヘリカル」型のラッピングの量、容器１００の予想される使用、およびチャンバ１０６内の圧力に依存する。いくつかの側面において、容器１００は、第１のラッピング１２０の合計約３０から約１５０の層、または第１のラッピング１２０の合計約６０から１２０の層を含んで良い。いくつかの側面において、容器１００は、第１のラッピング１２０の合計約１００未満の層、第１のラッピング１２０の合計約７０未満の層、または第１のラッピング１２０の合計約４０未満の層を含んで良い。いくつかの側面において、第１のラッピング１２０は、「フープ」型および「ヘリカル」型のラッピングの双方を含んで良い。そのような側面において、第１のラッピング１２０は、約５０％以上のフープ型のラッピング、約７５％以上のフープ型のラッピング、または約９０％以上のフープ型のラッピングで構成されて良い。いくつかの側面において、第１のラッピング１２０は、完全にフープ型のラッピングからなり、ヘリカル型のラッピングを欠いていて良い。
容器１００は、当該容器１００を軸方向荷重から補強するために使用される第２のラッピング１４０をさらに含む。第２のラッピング１４０は、チャンバ１０６のいずれかの端部に配置されたエンドキャップ１０４に向かって中心軸Ａに平行に容器１００の内部から外側に押す力に抵抗するように構成される。第２のラッピング１４０は、容器１００の軸方向に沿って延び、２つのエンドキャップ１０４の周りに巻き付けられる炭素繊維を含む。炭素繊維は、樹脂によって接着または保持されて良い。第２のラッピング１４０の配置は、第２のラッピング１４０内の繊維の張力がチャンバ１０６内の圧力による力に対抗する限り、エンドキャップ１０４の真上またはエンドキャップ１０４に隣接していて良い。
いくつかの側面において、第２のラッピング１４０は、容器１００の周りに延在する途切れのないバンドとして成形されて良い。第２のラッピング１４０は、厚さＴおよび幅Ｗを有して良い。バンドの厚さは変化し、使用される繊維の特定の寸法および量は、容器１００の使用目的、容器１００と共に使用されるガス、および製造能力に依存する。いくつかの側面において、容器１００は、複数の第２のラッピング１４０を含んで良い。
第２のラッピング１４０の量は、種々の側面、例えば、第２のラッピング１４０の各々の寸法、チャンバ１０６内の予想される圧力、第２のラッピング１４０の配置、または他の要因などに依存して良く、本開示は、第２のラッピング１４０の具体的な回数に限定されない。いくつかの側面において、各容器１００は、１つ、２つ、３つ、４つ、５つ、６つ、７つ、８つ、または別の適切な数の第２のラッピング１４０を含んで良い。第２のラッピング１４０は、第１のラッピング１２０が第２のラッピング１４０とライナ１０２との間にあるように、第１のラッピング１２０の上に配置されて良い。
エンドキャップ１０４は、第２のラッピング１４０と係合するように寸法決めされ、製造されて良い。図１～２を参照すると、エンドキャップ１０４は半球形またはドーム形であって良く、第２のラッピング１４０がエンドキャップ１０４の中心点（例えば、第２のラッピング１４０がドーム部分の上部を覆う場所）を覆うように、第２のラッピング１４０が湾曲部分の周りに延在してもよい。
他のエンドキャップ形状を使用することができ、第２のラッピング１４０は、エンドキャップ１０４の中心点を通過するように（すなわち、中心軸Ａに垂直かつ交差するように）、またはエンドキャップの別の部分を通過するように（すなわち、中心軸Ａと交差しないように）配置されて良い。図４～９を参照すると、エンドキャップ１０４は、第２のラッピング１４０を受け入れるように構成されたチャネル１５０を含んで良い。チャネル１５０は、少なくとも２つの壁１５２と、当該壁１５２に垂直な床１５４とによって形成される。壁１５２は、床１５４から延びて良い。容器１００の意図する実装に応じて、床１５４からの壁１５２の高さは、第２のラッピング１４０の厚さと等しくて良い。そのような配列は、第２のラッピング１４０がチャネル１５０内にあるときに、面一な表面を有するエンドキャップ１０４をもたらす。これは、エンドキャップ１０４の露出した縁が緩んだ構成要素に引っかかるのを防ぎ、破片がチャネル１５０に入り、第２のラッピング１４０または容器１００の別の構成要素と干渉するのを防ぎ得る。いくつかの側面において、壁１５２の高さは、第２のラッピング１４０の厚さよりも大きくて良い。そのような側面において、チャネル１５０は、第２のラッピング１４０の厚さよりも深く、壁１５２間において別の構成要素をチャネル１５０の内部に配置することを可能にする。例えば、チャネル１５０内にある第２のラッピング１４０の上に、別の第２のラッピング１４０が配置されて良い。さらに代替的な側面において、壁１５２の高さは、第２のラッピング１４０の厚さよりも小さくて良い。これにより、第２のラッピング１４０へのアクセスが容易になる。
いくつかの側面において、複数の容器１００を単一のアセンブリに配置することができる。容器１００の正確な量は、本開示によって限定されず、使用目的、収容する必要があるガスの所望の量、または他の製造要件または安全要件に依存し得る。アセンブリは、１、２、３、...、２０、または別の適切な数の容器１００を含んで良い。容器１００のすべてが同じであってもよいし、容器１００のうちの１つ以上がアセンブリ内の他の容器１００のうちの１つ以上と異なっていてもよい。複数の容器１００のアセンブリは、様々な構成で編成されてもよく、容器１００の一部または全部が受け入れられるオプションのスリーブまたはカバー２５０を含んでもよい（例えば、図１１を参照）。
図５～１１を参照すると、例示的なアセンブリ２００が示され、複数の容器１００を示す。図は３つの容器１００を示しているが、任意の他の適切な数の容器１００を利用できることが理解されるであろう。アセンブリ２００内の各容器１００は、それ自体の１つまたは複数の第２のラッピング１４０を有することができ、または複数の隣接する容器１００が第２のラッピング１４０を共有することができ、例えば、この場合、第２のラッピング１４０が、当該第２のラッピングを共有する複数の隣接する容器のエンドキャップ１０４に張力を加える。各容器１００は、それ自体の別個のエンドキャップ１０４を有して良く、または、代替的に、アセンブリ２００内の２つ以上（またはすべて）の容器がエンドキャップ２０４を共有して良い。エンドキャップ２０４はエンドキャップ１０４と同様の機能を有して良いことが理解されるであろう。これは、本出願を通じて説明されるところである。いくつかの側面において、エンドキャップ２０４は単一部品であって良い。いくつかの例では、その一体部品は、複数の接続されたキャップ１０４に似ていて良い。複数の第２のラッピング１４０がエンドキャップ２０４の上に延びていてもよい。図５～１１の事例的な側面において、アセンブリ２００の各容器１００は、容器１００を取り囲む２つの第２のラッピング１４０を具備する。第２のラッピング１４０は、各容器１００の２つの第２のラッピング１４０が互いに交差し、各容器１００の中心軸Ａと交差するように、エンドキャップ２０４上に延びて良い。例えば、図６に示されるように、各容器１００の２つの第２のラッピング１４０は、エンドキャップ２０４の表面上で約９０度の角度で互いに交差して、Ｘまたは＋形状を形成して良い。
アセンブリ２００は、一部または全部の容器１００のポート１１０が、共有通路２０８と流体連通するように配置されて良く、これは、通路２０８に隣接するアクチュエータ１１２（または調整弁）で開閉できる。図８～１０の例示的な側面において示されるように、通路２０８は、エンドキャップ２０４内に形成されて良く、エンドキャップ２０４と係合する容器１００のそれぞれのポート１１０は、通路２０８に流体接続することができる。これにより、アセンブリ２００内のすべての容器１００の間でより良好なガス分配が可能になる。さらに、そのような配列は、多くの構成要素を分解する必要なく、アセンブリ２００内で容器１００を追加、除去、または交換するために容易にアクセス可能である。アセンブリ２００は、例えば、種々の個別の容器１００または複数セットの容器１００と流体連通する複数の通路２０８を具備して良いことが理解されるであろう。追加のアクチュエータ１１２は、通路２０８のそれぞれと流体連通して配置されて、通路２０８を選択的に開閉し、および／または通路２０８に出入りするガスの量を制御して良い。外部スリーブまたはカバー２５０を含む側面において、通路２０８、アクチュエータ１１２、またはその両方の少なくとも一部がカバー２５０を通って延びて良い。いくつかの側面において、アクチュエータ１１２に加えて、またはアクチュエータ１１２の代わりに、調節弁を使用できることが理解されるであろう。
図１２～１４を参照すると、代替的な側面が開示され、これは、複数の容器１００を含むアセンブリ３００を示す。図は３つの容器１００を示しているけれども、任意の他の適切な数の容器１００を利用できることが理解されよう。アセンブリ３００はエンドキャップ３０４を含む。エンドキャップ３０４は、エンドキャップ１０４または２０４と同様の機能目的を果たして良いけれども、エンドキャップ３０４は、異なる方法で第２のラッピング１４０と相互作用するように設計される。エンドキャップ３０４は構成要素の代替配置であり、開示されたアセンブリまたは容器を特定の図示された寸法に限定しないことが理解されるであろう。図１２～１４に示されるように、エンドキャップ３０４は、複数の別々の容器１００と共に使用される複数のエンドキャップの単一部品であって良い。第２のラッピング１４０は、エンドキャップ３０４の周りに延在して、容器１００に十分な軸方向張力を与えて、「噴出」またはガス漏れを防ぐことができる。エンドキャップ３０４は、その上に形成され、第２のラッピング１４０を受け入れるように構成されたチャネル１５０を含んで良い。チャネル１５０は、上述のように壁１５２および床１５４を具備して良く、または、いくつかの側面において、エンドキャップ３０４上のチャネル１５０は、第２のラッピング１４０に接触するように構成された指定された表面であって良い。
エンドキャップ３０４は、第２のラッピング１４０を受け取り、第２のラッピング１４０から加えられた力をエンドキャップ３０４全体に分配するように構成された、当該エンドキャップ３０４から延びる突起３１２を含んで良い。図１２～１４に示されるように、各エンドキャップ３０４は、互いに反対側に配置された２つの突起３１２を含んで良い。容器１００の設計、第２のラッピング１４０の材料および寸法、ならびに第２のラッピング１４０から必要とされる力に応じて、アセンブリ３００は、突起３１２の周囲のみ、エンドキャップ３０４（例えば、チャネル１５０内）の周囲のみ、または突起３１２の周りとチャネル１５０内の両方に延びる第２のラッピング１４０を含んで良い。
エンドキャップ３０４は、それに接続された容器１００のそれぞれのポート１１０と係合するように構成された流体通路２０８を形成して良い。アクチュエータまたはバルブ１１２は、アセンブリ３００上、例えばエンドキャップ３０４のうちの１つ上に配置され、通路２０８と流体連通することができる。
本出願を通じて説明されるエンドキャップ１０４、２０４、３０４および第２のラッピング１４０の構成は、既存の技術を超える様々な利点を可能にする。軸方向に配向された外部炭素繊維は、圧力容器内の効率の低い低角度のヘリカル巻きの必要な数を減らし、第２のラッピング１４０の存在により、第１のラッピング１２０は、ヘリカルタイプのラッピングの数を減少させ、または、完全に排除する。これにより、不必要な材料が減り、容器１００の厚さおよび物理的なフットプリントが減り、容器１００の全体の重量が減る。第２のラッピング１４０は、既存の技術に存在する同等のヘリカルタイプの巻線よりも軸方向の力に対してより良い抵抗を提供する。これにより、容器の効率が向上し、破裂圧力定格が高くなり、形状が異なったＣＯＰＶを実現する（たとえば、既存のオプションよりも直径が小さく、軸方向に長くなる）。そのような側面は、容器内のガス貯蔵密度を高め、極ボスへのせん断荷重を減らし、ボスのブローアウト失敗の可能性を減らすため、さらに有利である。ここで説明するように第２のラッピング１４０を利用すると、エンドキャップ１０４に十分な張力が継続的に加えられることにより、容器１００の軸方向の膨張が減少する。
本開示はさらに、ここに説明される容器を製造する方法を対象とする。いくつかの側面において、容器１００は、上に開示されたようにライナ１０２を提供し、ライナ１０２の周りに円周方向に第１のラッピング１２０を適用することによって製造されて良い。第１のラッピング１２０は、ライナ１０２の周りに円周方向に巻くことができる。円周荷重を補強するように構成された第１のラッピング１２０の繊維（すなわち、「フープ」型のラッピング）は、ライナ１０２のチャンバ１０６を通して形成された中心軸Ａの周りに半径方向に配置されるように配向される。複数の層またはプライをライナ１０２に被着することができ、第１のラッピング１２０を被着するステップは、第１のラッピング１２０のプライの所望の数または第１のラッピング１２０の総厚さを達成するために必要な回数だけ繰り返して良い。この方法は、ライナ１０２の周りに軸方向に第２のラッピング１４０を適用するステップをさらに含む。第２のラッピング１４０は、中心軸Ａに平行に配向された複数の繊維を含む。第２のラッピング１４０を被着するステップは、第２のラッピング１４０の所望の厚さを達成するために必要な回数だけ繰り返されて良い。いくつかの側面において、複数の第２のラッピング１４０が、実質的に同じ方法で容器１００に被着されて良い。いくつかの側面において、第２のラッピング１４０を被着するステップは、第２のラッピング１４０を、１つまたは複数のエンドキャップ１０４上に形成されたチャネル１５０内に配置するステップを含む。容器１００が準備され、十分な数の第１のラッピング１２０および第２のラッピング１４０が被着されると、チャンバ１０６はガスで満たされて良い。充填ステップは、アクチュエータまたはバルブ１１２を開位置に動かし（まだ開位置にない場合）、チャンバ１０６に流体接続されているポート１１０にガスを導入することによって完了して良い。所網の量のガスがチャンバ１０６に導入されたとき、アクチュエータまたはバルブ１１２は、ガスが容器１００から出ることを防止するために閉鎖構成に移動されて良い。容器１００内に貯蔵されたガスを放出または利用するために、アクチュエータまたはバルブ１１２が開放構成に移動されて良く、ガスがチャンバ１０６を出ることが可能になる。いくつかの側面において、容器１００に第２のポート１１０を配置して、別個のポート１１０を使用して充填ステップを実行し、放出ステップを実行して良い。
以上の開示に加えて、追加の例示的なシナリオを以下に説明する。これらの各シナリオは、スタンドアロンにすることも、開示されている他のシナリオの１つ、複数、またはすべてと組み合わせることもできる。
シナリオ１：加圧ガス貯蔵容器において、その中にチャンバを形成するライナであって、当該チャンバはガスを収容するように構成される上記ライナと、上記ライナを包囲する第１のラッピングと、上記ライナを包囲する第２のラッピングとを有することを特徴とする加圧ガス貯蔵容器。
シナリオ２：上記第１のラッピングが、上記第２のラッピングと上記ライナとの間にあるシナリオ１の貯蔵容器。
シナリオ３：上記貯蔵容器は、第１の端部と、上記第１の端部の反対側の第２の端部とを有し、上記貯蔵容器は円筒形であり、上記第１の端部と上記第２の端部との間で上記チャンバの中心を通って延びる中心軸を形成するシナリオ１または２の貯蔵容器。
シナリオ４：上記第１の端部に第１のエンドキャップを、上記第２の端部に第２のエンドキャップをさらに有するシナリオ３の貯蔵容器。
シナリオ５：上記第１および第２のエンドキャップのうちの少なくとも１つが、上記第２のラッピングを収容するように構成されたチャネルを形成するシナリオ４の貯蔵容器。
シナリオ６：上記容器が複数の第２のラッピングを含む任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ７：上記容器が、上記第１および第２のエンドキャップ上で互いに交差するように配置された２つの第２のラッピングを含むシナリオ６の貯蔵容器。
シナリオ８：上記チャンバと流体連通するポートをさらに有し、上記ポートは大気に対して開放可能である任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ９：上記ポートを選択的に開閉するように構成されたアクチュエータをさらに有し、上記アクチュエータは開放構成および閉鎖構成を具備し、上記開放構成では、上記ガスは上記アクチュエータを通過することが可能であり、 上記閉鎖構成では、ガスが上記アクチュエータを通過するのを防ぐシナリオ８の貯蔵容器。
シナリオ１０：上記アクチュエータが、上記第１および第２のエンドキャップのうちの１つに配置されるシナリオ１０の貯蔵容器。
シナリオ１１：上記第１のラッピングおよび上記第２のラッピングの一方が、上記中心軸に垂直な第１の方向に上記チャンバから半径方向に延びる圧力に抵抗するように構成され、上記第１のラッピングおよび上記第２のラッピングの他方が、上記中心軸に平行な第２の方向に上記チャンバから軸方向に延びる圧力に抵抗するように構成される任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ１２：上記第１のラッピングが半径方向に延びる圧力に抵抗するように構成され、上記第２のラッピングが軸方向に延びる圧力に抵抗するように構成されるシナリオ１１の貯蔵容器。
シナリオ１３：上記ライナが鋼の１つを含む任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ１４：上記ライナがアルミニウムを含む任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ１５：上記ライナがプラスチックを含む任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ１６：上記ライナが金属およびプラスチックの複合体を含む任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ１７：上記ライナが、天然ガスおよび水素ガスのうちの１つに対して耐腐食性である任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ１８：上記エンドキャップが鋼を含む任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ１９：上記エンドキャップがアルミニウムを含む任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ２０：上記エンドキャップがプラスチックを含む任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ２１：上記エンドキャップが、金属およびプラスチックの複合体を含む任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ２２：上記チャンバ内に収容されるガスが水素ガスである任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ２３：上記チャンバ内に収容されるガスが天然ガスである任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ２４：上記第１および第２のエンドキャップの少なくとも１つがドーム形である任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ２５：上記第１のラッピングは、樹脂によってまとめられた複数の炭素繊維を含む任意の先行するシナリオの加圧ガス貯蔵容器。
シナリオ２６：上記第２のラッピングが、樹脂によってまとめられた複数の炭素繊維を含む任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ２７：上記第１のラッピングが合計で３０から１５０の間のプライを含む任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ２８：上記第１のラッピングが合計で６０から１２０の間のプライを含む任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ２９：上記第１のラッピングがフープ型およびヘリカル型のラッピングを含み、上記フープ型のラッピングが上記第１のラッピングの５０％超を構成する任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ３０：上記第１のラッピングがフープ型およびヘリカル型のラッピングを含み、上記フープ型のラッピングが上記第１のラッピングの７５％超を構成する任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ３１：上記第１のラッピングがフープ型およびヘリカル型のラッピングを含み、上記フープ型のラッピングが上記第１のラッピングの９０％超を構成する任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ３２：上記第１のラッピングは、フープ型のラッピングを含み、ヘリカル型のラッピングを欠いている任意の先行するシナリオの貯蔵容器。
シナリオ３３：圧力容器アセンブリにおいて、その中に第１のチャンバを形成する第１の加圧ガス貯蔵容器であって、上記第１のチャンバはガスを収容するように構成された上記第１の加圧ガス貯蔵容器と、その中に第２のチャンバを形成する第２の加圧ガス貯蔵容器であって、第２のチャンバはガスを収容するように構成された上記第２の加圧ガス貯蔵容器と、上記第１のチャンバと上記第２のチャンバとが流体連通するように、上記第１の加圧ガス貯蔵容器と上記第２の加圧ガス貯蔵容器との間に延びる通路とを有することを特徴とする圧力容器アセンブリ。
シナリオ３４：上記通路と流体連通するバルブをさらに有し、上記バルブは開構成および閉構成を具備し、上記開構成では、上記第１チャンバおよび上記第２チャンバのうちの少なくとも１つからのガスの移動が許容され、閉鎖構成では、上記第１のチャンバおよび上記第２のチャンバのうちの少なくとも１つからのガスの移動が妨げられるシナリオ３３のアセンブリ。
シナリオ３５：上記第１の加圧ガス貯蔵容器が、その中に上記第１のチャンバを形成する第１のライナ、上記第１のライナの周りに配置された第１のラッピング、および上記第１のラッピングの周りに配置された第２のラッピングを含み、上記第２の加圧ガス貯蔵容器が、その中に上記第２のチャンバを形成する第２のライナ、上記第２のライナの周りに配置された第１のラッピング、および上記第１のライナの周りに配置された第２のラッピングを含むシナリオ３３または３４のアセンブリ。
シナリオ３６：上記第１および第２の加圧ガス貯蔵容器のそれぞれが円筒形であるシナリオ３３～３５のアセンブリ。
シナリオ３７：上記アセンブリの第１の端部にある第１のエンドキャップと、上記アセンブリの第１の端部とは反対側の上記アセンブリの第２の端部にある第２のエンドキャップとをさらに有し、上記第１および第２の加圧ガス貯蔵容器が、上記第１のエンドキャップと上記第２のエンドキャップとの間に配置されるシナリオ３３～３６のアセンブリ。
シナリオ３８：上記第１のエンドキャップおよび上記第２のエンドキャップは、上記第２のラッピングを収容するように構成されたチャネルを形成するシナリオ３７のアセンブリ。
シナリオ３９：そこから延びる突出部をさらに有し、当該突出部は、その上に上記第２のラッピングを収容するように構成される請求項３３～３８のアセンブリ。
シナリオ４０：上記突出部が、上記第１および第２のエンドキャップのそれぞれから延びるシナリオ３９のアセンブリ。
シナリオ４１：上記第１および第２のエンドキャップのそれぞれが複数の上記突起を含むシナリオ３９または４０のアセンブリ。
シナリオ４２：その中に上記アセンブリを収容するように構成されたスリーブをさらに有するシナリオ３３～４１のアセンブリ。
シナリオ４３：内部にガスを収容するように構成された加圧ガス貯蔵容器を製造する方法において、第１の端部と、上記第１の端部の反対側にある第２の端部とを有するライナを提供するライナ提供ステップであって、上記ライナはその中にチャンバを形成し、上記第１の端部と上記第２の端部との間で上記チャンバの中心を通って延びる中心軸を形成するライナ提供ステップと、上記ライナの周りに円周方向に第１のラッピングを被着する第１のラッピング被着ステップであって、上記第１のラッピングは、上記中心軸の周りに放射状に配置された複数の繊維を含む上記第１のラッピング被着ステップと、上記ライナの周りに半径方向に第２のラッピングを被着する第２のラッピング被着ステップであって、上記第２のラッピングは複数の繊維を含み、上記第２のタッピングの上記複数の繊維が上記中心軸に平行である、上記第２のラッピング被着ステップとを有することを特徴とする加圧ガス貯蔵容器を製造する方法。
シナリオ４４：上記第１のラッピングを被着するステップが所定の回数繰り返されるシナリオ４の方法。
シナリオ４５：上記第２のラッピングを被着するステップが所定の回数繰り返されるシナリオ４３または４４の方法。
シナリオ４６：上記加圧ガス貯蔵容器が、上記第１の端部に第１のエンドキャップを含み、上記第２の端部に第２のエンドキャップを含み、上記第２のラッピングを被着するステップが、上記第２のラッピングを、上記第１のエンドキャップおよび上記第２のエンドキャップ上に形成されたチャネル内に配置するステップを含むシナリオ４３～４５の方法。
シナリオ４７：上記ライナによって形成されたチャンバ内にガスを導入するステップをさらに有するシナリオ４３～４６の方法。
システムおよび方法は、様々な図の様々な側面に関連して説明されてきたが、当業者であれば、その広範な発明概念から逸脱することなく側面に変更を加えることができることを理解するであろう。したがって、本開示は、開示された特定の側面に限定されず、特許請求の範囲によって定義される本開示の精神および範囲内の修正を包含することが意図されていることが理解される。
システムおよび方法は、様々な図の様々な側面に関連して説明されてきたが、当業者であれば、その広範な発明概念から逸脱することなく側面に変更を加えることができることを理解するであろう。したがって、本開示は、開示された特定の側面に限定されず、特許請求の範囲によって定義される本開示の精神および範囲内の修正を包含することが意図されていることが理解される。
以下、ここで説明した技術的特徴を列挙する。
［技術的特徴１］
加圧ガス貯蔵容器において、
その中にチャンバを形成するライナであって、当該チャンバはガスを収容するように構成される上記ライナと、
上記ライナを包囲する第１のラッピングと、
上記ライナを包囲する第２のラッピングとを有することを特徴とする加圧ガス貯蔵容器。
［技術的特徴２］
上記第１のラッピングが、上記第２のラッピングと上記ライナとの間にある、技術的特徴１に記載の貯蔵容器。
［技術的特徴３］
上記貯蔵容器は、第１の端部と、上記第１の端部の反対側の第２の端部とを有し、上記貯蔵容器は円筒形であり、上記第１の端部と上記第２の端部との間で上記チャンバの中心を通って延びる中心軸を形成する技術的特徴１または２に記載の貯蔵容器。
［技術的特徴４］
上記第１の端部に第１のエンドキャップを、上記第２の端部に第２のエンドキャップをさらに有する技術的特徴３に記載の貯蔵容器。
［技術的特徴５］
上記第１および第２のエンドキャップのうちの少なくとも１つが、上記第２のラッピングを収容するように構成されたチャネルを形成する技術的特徴４に記載の貯蔵容器。
［技術的特徴６］
上記容器が複数の第２のラッピングを含む技術的特徴１に記載の貯蔵容器。
［技術的特徴７］
上記容器が、上記第１および第２のエンドキャップ上で互いに交差するように配置された２つの第２のラッピングを含む技術的特徴６に記載の貯蔵容器。
［技術的特徴８］
上記チャンバと流体連通するポートをさらに有し、上記ポートは大気に対して開放可能である技術的特徴１に記載の貯蔵容器。
［技術的特徴９］
上記ポートを選択的に開閉するように構成されたアクチュエータをさらに有し、上記アクチュエータは開放構成および閉鎖構成を具備し、上記開放構成では、上記ガスは上記アクチュエータを通過することが可能であり、上記閉鎖構成では、ガスが上記アクチュエータを通過するのを防ぐ技術的特徴８記載の貯蔵容器。
［技術的特徴１０］
上記アクチュエータが、上記第１および第２のエンドキャップのうちの１つに配置される技術的特徴９に記載の貯蔵容器。
［技術的特徴１１］
上記第１のラッピングおよび上記第２のラッピングの一方が、上記中心軸に垂直な第１の方向に上記チャンバから半径方向に延びる圧力に抵抗するように構成され、上記第１のラッピングおよび上記第２のラッピングの他方が、上記中心軸に平行な第２の方向に上記チャンバから軸方向に延びる圧力に抵抗するように構成される先行する技術的特徴のいずれかに記載の貯蔵容器。
［技術的特徴１２］
上記第１のラッピングが半径方向に延びる圧力に抵抗するように構成され、上記第２のラッピングが軸方向に延びる圧力に抵抗するように構成される技術的特徴１１に記載の貯蔵容器。
［技術的特徴１３］
上記ライナが鋼の１つを含む先行する技術的特徴のいずれかに記載の貯蔵容器。
［技術的特徴１４］
上記ライナがアルミニウムを含む先行する技術的特徴のいずれかに記載の貯蔵容器。
［技術的特徴１５］
上記ライナがプラスチックを含む先行する技術的特徴のいずれかに記載の貯蔵容器。
［技術的特徴１６］
上記ライナが金属およびプラスチックの複合体を含む先行する技術的特徴のいずれかに記載の貯蔵容器。
［技術的特徴１７］
上記ライナが、天然ガスおよび水素ガスのうちの１つに対して耐腐食性である先行する技術的特徴のいずれかに記載の貯蔵容器。
［技術的特徴１８］
上記エンドキャップが鋼を含む先行する技術的特徴のいずれかに記載の貯蔵容器。
［技術的特徴１９］
上記エンドキャップがアルミニウムを含む先行する技術的特徴のいずれかに記載の貯蔵容器。
［技術的特徴２０］
上記エンドキャップがプラスチックを含む先行する技術的特徴のいずれかに記載の貯蔵容器。
［技術的特徴２１］
上記エンドキャップが、金属およびプラスチックの複合体を含む先行する技術的特徴のいずれかに記載の貯蔵容器。
［技術的特徴２２］
上記チャンバ内に収容されるガスが水素ガスである先行する技術的特徴のいずれかに記載の貯蔵容器。
［技術的特徴２３］
上記チャンバ内に収容されるガスが天然ガスである先行する技術的特徴のいずれか記載の貯蔵容器。
［技術的特徴２４］
上記第１および第２のエンドキャップの少なくとも１つがドーム形である先行する技術的特徴のいずれか記載の貯蔵容器。
［技術的特徴２５］
上記第１のラッピングは、樹脂によってまとめられた複数の炭素繊維を含む先行する技術的特徴のいずれか記載の加圧ガス貯蔵容器。
［技術的特徴２６］
上記第２のラッピングが、樹脂によってまとめられた複数の炭素繊維を含む先行する技術的特徴のいずれか記載の貯蔵容器。
［技術的特徴２７］
上記第１のラッピングが合計で３０～１５０の間のプライを含む先行する技術的特徴のいずれか記載の貯蔵容器。
［技術的特徴２８］
上記第１のラッピングが合計で６０～１２０の間のプライを含む先行する技術的特徴のいずれか記載の貯蔵容器。
［技術的特徴２９］
上記第１のラッピングがフープ型およびヘリカル型のラッピングを含み、上記フープ型のラッピングが上記第１のラッピングの５０％超を構成する先行する技術的特徴のいずれか記載の貯蔵容器。
［技術的特徴３０］
上記第１のラッピングがフープ型およびヘリカル型のラッピングを含み、上記フープ型のラッピングが上記第１のラッピングの７５％超を構成する先行する技術的特徴のいずれか記載の貯蔵容器。
［技術的特徴３１］
上記第１のラッピングがフープ型およびヘリカル型のラッピングを含み、上記フープ型のラッピングが上記第１のラッピングの９０％超を構成する先行する技術的特徴のいずれか記載の貯蔵容器。
［技術的特徴３２］
上記第１のラッピングは、フープ型のラッピングを含み、ヘリカル型のラッピングを欠いている先行する技術的特徴のいずれか記載の貯蔵容器。
［技術的特徴３３］
圧力容器アセンブリにおいて、
その中に第１のチャンバを形成する第１の加圧ガス貯蔵容器であって、上記第１のチャンバはガスを収容するように構成された上記第１の加圧ガス貯蔵容器と、
その中に第２のチャンバを形成する第２の加圧ガス貯蔵容器であって、第２のチャンバはガスを収容するように構成された上記第２の加圧ガス貯蔵容器と、
上記第１のチャンバと上記第２のチャンバとが流体連通するように、上記第１の加圧ガス貯蔵容器と上記第２の加圧ガス貯蔵容器との間に延びる通路とを有することを特徴とする圧力容器アセンブリ。
［技術的特徴３４］
上記通路と流体連通するバルブをさらに有し、上記バルブは開構成および閉構成を具備し、上記開構成では、上記第１チャンバおよび上記第２チャンバのうちの少なくとも１つからのガスの移動が許容され、閉鎖構成では、上記第１のチャンバおよび上記第２のチャンバのうちの少なくとも１つからのガスの移動が妨げられる技術的特徴３３に記載のアセンブリ。
［技術的特徴３５］
上記第１の加圧ガス貯蔵容器が、その中に上記第１のチャンバを形成する第１のライナ、上記第１のライナの周りに配置された第１のラッピング、および上記第１のラッピングの周りに配置された第２のラッピングを含み、上記上記第２の加圧ガス貯蔵容器が、その中に上記第２のチャンバを形成する第２のライナ、上記第２のライナの周りに配置された第１のラッピング、および上記第１のライナの周りに配置された第２のラッピングを含む技術的特徴３３または３４に記載のアセンブリ。
［技術的特徴３６］
上記第１および第２の加圧ガス貯蔵容器のそれぞれが円筒形である技術的特徴３３～３５のいずれかに記載のアセンブリ。
［技術的特徴３７］
上記アセンブリの第１の端部にある第１のエンドキャップと、上記アセンブリの第１の端部とは反対側の上記アセンブリの第２の端部にある第２のエンドキャップとをさらに有し、上記第１および第２の加圧ガス貯蔵容器が、上記第１のエンドキャップと上記第２のエンドキャップとの間に配置される技術的特徴３３～３６のいずれかに記載のアセンブリ。
［技術的特徴３８］
上記第１のエンドキャップおよび上記第２のエンドキャップは、上記第２のラッピングを収容するように構成されたチャネルを形成する技術的特徴３７に記載のアセンブリ。
［技術的特徴３９］
そこから延びる突出部をさらに有し、当該突出部は、その上に上記第２のラッピングを収容するように構成される技術的特徴３３～３８のいずれかに記載のアセンブリ。
［技術的特徴４０］
上記突出部が、上記第１および第２のエンドキャップのそれぞれから延びる技術的特徴３９に記載のアセンブリ。
［技術的特徴４１］
上記第１および第２のエンドキャップのそれぞれが複数の上記突起を含む技術的特徴３９または４０に記載のアセンブリ。
［技術的特徴４２］
その中に上記アセンブリを収容するように構成されたスリーブをさらに有する技術的特徴３３～４１のいずれかに記載のアセンブリ。
［技術的特徴４３］
内部にガスを収容するように構成された加圧ガス貯蔵容器を製造する方法において、
第１の端部と、上記第１の端部の反対側にある第２の端部とを有するライナを提供するライナ提供ステップであって、上記ライナはその中にチャンバを形成し、上記第１の端部と上記第２の端部との間で上記チャンバの中心を通って延びる中心軸を形成するライナ提供ステップと、
上記ライナの周りに円周方向に第１のラッピングを被着する第１のラッピング被着ステップであって、上記第１のラッピングは、上記中心軸の周りに放射状に配置された複数の繊維を含む上記第１のラッピング被着ステップと、
上記ライナの周りに半径方向に第２のラッピングを被着する第２のラッピング被着ステップであって、上記第２のラッピングは複数の繊維を含み、上記第２のタッピングの上記複数の繊維が上記中心軸に平行である、上記第２のラッピング被着ステップとを有することを特徴とする加圧ガス貯蔵容器を製造する方法。
［技術的特徴４４］
上記第１のラッピングを被着するステップが所定の回数繰り返される技術的特徴４３に記載の方法。
［技術的特徴４５］
上記第２のラッピングを被着するステップが所定の回数繰り返される技術的特徴４３または４４に記載の方法。
［技術的特徴４６］
上記加圧ガス貯蔵容器が、上記第１の端部に第１のエンドキャップを含み、上記第２の端部に第２のエンドキャップを含み、上記第２のラッピングを被着するステップが、上記第２のラッピングを、上記第１のエンドキャップおよび上記第２のエンドキャップ上に形成されたチャネル内に配置するステップを含む技術的特徴４３～４５のいずれかに記載の方法。
［技術的特徴４７］
上記ライナによって形成されたチャンバ内にガスを導入するステップをさらに有する技術的特徴４３～４６のいずれかに記載の方法。
［符号の説明］
１００ 容器
１０２ ライナ
１０４、２０４、３０４ エンドキャップ
１０６ チャンバ
１１０ ポート
１１２ アクチュエータ
１１４ シール
１２０ 第１のラッピング
１４０ 第２のラッピング
１５０ チャネル
２００ アセンブリ



Claims (47)

  1. 加圧ガス貯蔵容器において、
    その中にチャンバを形成するライナであって、当該チャンバはガスを収容するように構成される上記ライナと、
    上記ライナを包囲する第１のラッピングと、
    上記ライナを包囲する第２のラッピングとを有することを特徴とする加圧ガス貯蔵容器。
  2. 上記第１のラッピングが、上記第２のラッピングと上記ライナとの間にある、請求項１に記載の貯蔵容器。
  3. 上記貯蔵容器は、第１の端部と、上記第１の端部の反対側の第２の端部とを有し、上記貯蔵容器は円筒形であり、上記第１の端部と上記第２の端部との間で上記チャンバの中心を通って延びる中心軸を形成する請求項１または２に記載の貯蔵容器。
  4. 上記第１の端部に第１のエンドキャップを、上記第２の端部に第２のエンドキャップをさらに有する請求項３に記載の貯蔵容器。
  5. 上記第１および第２のエンドキャップのうちの少なくとも１つが、上記第２のラッピングを収容するように構成されたチャネルを形成する請求項４に記載の貯蔵容器。
  6. 上記容器が複数の第２のラッピングを含む請求項１に記載の貯蔵容器。
  7. 上記容器が、上記第１および第２のエンドキャップ上で互いに交差するように配置された２つの第２のラッピングを含む請求項６に記載の貯蔵容器。
  8. 上記チャンバと流体連通するポートをさらに有し、上記ポートは大気に対して開放可能である請求項１に記載の貯蔵容器。
  9. 上記ポートを選択的に開閉するように構成されたアクチュエータをさらに有し、上記アクチュエータは開放構成および閉鎖構成を具備し、上記開放構成では、上記ガスは上記アクチュエータを通過することが可能であり、上記閉鎖構成では、ガスが上記アクチュエータを通過するのを防ぐ請求項８記載の貯蔵容器。
  10. 上記アクチュエータが、上記第１および第２のエンドキャップのうちの１つに配置される請求項９に記載の貯蔵容器。
  11. 上記第１のラッピングおよび上記第２のラッピングの一方が、上記中心軸に垂直な第１の方向に上記チャンバから半径方向に延びる圧力に抵抗するように構成され、上記第１のラッピングおよび上記第２のラッピングの他方が、上記中心軸に平行な第２の方向に上記チャンバから軸方向に延びる圧力に抵抗するように構成される先行する請求項のいずれかに記載の貯蔵容器。
  12. 上記第１のラッピングが半径方向に延びる圧力に抵抗するように構成され、上記第２のラッピングが軸方向に延びる圧力に抵抗するように構成される請求項１１に記載の貯蔵容器。
  13. 上記ライナが鋼の１つを含む先行する請求項のいずれかに記載の貯蔵容器。
  14. 上記ライナがアルミニウムを含む先行する請求項のいずれかに記載の貯蔵容器。
  15. 上記ライナがプラスチックを含む先行する請求項のいずれかに記載の貯蔵容器。
  16. 上記ライナが金属およびプラスチックの複合体を含む先行する請求項のいずれかに記載の貯蔵容器。
  17. 上記ライナが、天然ガスおよび水素ガスのうちの１つに対して耐腐食性である先行する請求項のいずれかに記載の貯蔵容器。
  18. 上記エンドキャップが鋼を含む先行する請求項のいずれかに記載の貯蔵容器。
  19. 上記エンドキャップがアルミニウムを含む先行する請求項のいずれかに記載の貯蔵容器。
  20. 上記エンドキャップがプラスチックを含む先行する請求項のいずれかに記載の貯蔵容器。
  21. 上記エンドキャップが、金属およびプラスチックの複合体を含む先行する請求項のいずれかに記載の貯蔵容器。
  22. 上記チャンバ内に収容されるガスが水素ガスである先行する請求項のいずれかに記載の貯蔵容器。
  23. 上記チャンバ内に収容されるガスが天然ガスである先行する請求項のいずれか記載の貯蔵容器。
  24. 上記第１および第２のエンドキャップの少なくとも１つがドーム形である先行する請求項のいずれか記載の貯蔵容器。
  25. 上記第１のラッピングは、樹脂によってまとめられた複数の炭素繊維を含む先行する請求項のいずれか記載の加圧ガス貯蔵容器。
  26. 上記第２のラッピングが、樹脂によってまとめられた複数の炭素繊維を含む先行する請求項のいずれか記載の貯蔵容器。
  27. 上記第１のラッピングが合計で３０～１５０の間のプライを含む先行する請求項のいずれか記載の貯蔵容器。
  28. 上記第１のラッピングが合計で６０～１２０の間のプライを含む先行する請求項のいずれか記載の貯蔵容器。
  29. 上記第１のラッピングがフープ型およびヘリカル型のラッピングを含み、上記フープ型のラッピングが上記第１のラッピングの５０％超を構成する先行する請求項のいずれか記載の貯蔵容器。
  30. 上記第１のラッピングがフープ型およびヘリカル型のラッピングを含み、上記フープ型のラッピングが上記第１のラッピングの７５％超を構成する先行する請求項のいずれか記載の貯蔵容器。
  31. 上記第１のラッピングがフープ型およびヘリカル型のラッピングを含み、上記フープ型のラッピングが上記第１のラッピングの９０％超を構成する先行する請求項のいずれか記載の貯蔵容器。
  32. 上記第１のラッピングは、フープ型のラッピングを含み、ヘリカル型のラッピングを欠いている先行する請求項のいずれか記載の貯蔵容器。
  33. 圧力容器アセンブリにおいて、
    その中に第１のチャンバを形成する第１の加圧ガス貯蔵容器であって、上記第１のチャンバはガスを収容するように構成された上記第１の加圧ガス貯蔵容器と、
    その中に第２のチャンバを形成する第２の加圧ガス貯蔵容器であって、第２のチャンバはガスを収容するように構成された上記第２の加圧ガス貯蔵容器と、
    上記第１のチャンバと上記第２のチャンバとが流体連通するように、上記第１の加圧ガス貯蔵容器と上記第２の加圧ガス貯蔵容器との間に延びる通路とを有することを特徴とする圧力容器アセンブリ。
  34. 上記通路と流体連通するバルブをさらに有し、上記バルブは開構成および閉構成を具備し、上記開構成では、上記第１チャンバおよび上記第２チャンバのうちの少なくとも１つからのガスの移動が許容され、閉鎖構成では、上記第１のチャンバおよび上記第２のチャンバのうちの少なくとも１つからのガスの移動が妨げられる請求項３３に記載のアセンブリ。
  35. 上記第１の加圧ガス貯蔵容器が、その中に上記第１のチャンバを形成する第１のライナ、上記第１のライナの周りに配置された第１のラッピング、および上記第１のラッピングの周りに配置された第２のラッピングを含み、上記上記第２の加圧ガス貯蔵容器が、その中に上記第２のチャンバを形成する第２のライナ、上記第２のライナの周りに配置された第１のラッピング、および上記第１のライナの周りに配置された第２のラッピングを含む請求項３３または３４に記載のアセンブリ。
  36. 上記第１および第２の加圧ガス貯蔵容器のそれぞれが円筒形である請求項３３～３５のいずれかに記載のアセンブリ。
  37. 上記アセンブリの第１の端部にある第１のエンドキャップと、上記アセンブリの第１の端部とは反対側の上記アセンブリの第２の端部にある第２のエンドキャップとをさらに有し、上記第１および第２の加圧ガス貯蔵容器が、上記第１のエンドキャップと上記第２のエンドキャップとの間に配置される請求項３３～３６のいずれかに記載のアセンブリ。
  38. 上記第１のエンドキャップおよび上記第２のエンドキャップは、上記第２のラッピングを収容するように構成されたチャネルを形成する請求項３７に記載のアセンブリ。
  39. そこから延びる突出部をさらに有し、当該突出部は、その上に上記第２のラッピングを収容するように構成される請求項３３～３８のいずれかに記載のアセンブリ。
  40. 上記突出部が、上記第１および第２のエンドキャップのそれぞれから延びる請求項３９に記載のアセンブリ。
  41. 上記第１および第２のエンドキャップのそれぞれが複数の上記突起を含む請求項３９または４０に記載のアセンブリ。
  42. その中に上記アセンブリを収容するように構成されたスリーブをさらに有する請求項３３～４１のいずれかに記載のアセンブリ。
  43. 内部にガスを収容するように構成された加圧ガス貯蔵容器を製造する方法において、
    第１の端部と、上記第１の端部の反対側にある第２の端部とを有するライナを提供するライナ提供ステップであって、上記ライナはその中にチャンバを形成し、上記第１の端部と上記第２の端部との間で上記チャンバの中心を通って延びる中心軸を形成するライナ提供ステップと、
    上記ライナの周りに円周方向に第１のラッピングを被着する第１のラッピング被着ステップであって、上記第１のラッピングは、上記中心軸の周りに放射状に配置された複数の繊維を含む上記第１のラッピング被着ステップと、
    上記ライナの周りに半径方向に第２のラッピングを被着する第２のラッピング被着ステップであって、上記第２のラッピングは複数の繊維を含み、上記第２のタッピングの上記複数の繊維が上記中心軸に平行である、上記第２のラッピング被着ステップとを有することを特徴とする加圧ガス貯蔵容器を製造する方法。
  44. 上記第１のラッピングを被着するステップが所定の回数繰り返される請求項４３に記載の方法。
  45. 上記第２のラッピングを被着するステップが所定の回数繰り返される請求項４３または４４に記載の方法。
  46. 上記加圧ガス貯蔵容器が、上記第１の端部に第１のエンドキャップを含み、上記第２の端部に第２のエンドキャップを含み、上記第２のラッピングを被着するステップが、上記第２のラッピングを、上記第１のエンドキャップおよび上記第２のエンドキャップ上に形成されたチャネル内に配置するステップを含む請求項４３～４５のいずれかに記載の方法。
  47. 上記ライナによって形成されたチャンバ内にガスを導入するステップをさらに有する請求項４３～４６のいずれかに記載の方法。
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