JP4392070B2 - 耐衝撃性に優れたｆｒｐ圧力容器とその製造方法および、耐衝撃性に優れたｆｒｐ圧力容器用保護容器 - Google Patents
耐衝撃性に優れたｆｒｐ圧力容器とその製造方法および、耐衝撃性に優れたｆｒｐ圧力容器用保護容器 Download PDFInfo
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器とその製造方法および、耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器用保護容器に関するもので、特には、液化石油ガスに用いられるプラスチック製ライナーを有する耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧力容器は液化石油ガス（ＬＰＧ）、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の燃料用、および空気呼吸器等の医療・防災用に用いられている。これら圧力容器には、主に鋼製容器が用いられてきた。しかしながら、鋼製圧力容器は重く、これら圧力容器は運搬して使用されることが多いために、その軽量化が強く望まれてきた。この要望に対する解決策として、プラスチック製ライナーＦＲＰ圧力容器（ライナーの外面にＦＲＰ層が積層されてなるＦＲＰ圧力容器）が開発されている。
【０００３】
このプラスチック製ライナーＦＲＰ圧力容器は、図１４に示すように、プラスチック製ライナー２２、ＦＲＰヘリカル層２３、ＦＲＰフープ層２４で構成されたＦＲＰ圧力容器本体２からなる。プラスチック製ライナー２２は通常、ブロー成型法、回転成型法でつくられ、ＦＲＰヘリカル層、フープ層はＦＷ法（フィラメント・ワインディング法）でつくられる。ＦＷ法は、繊維束（繊維を数千本束ねたもの）に樹脂を含浸させ、張力を作用させながら繊維束をプラスチック製ライナーに順次巻き付けていく成型法である。強化繊維には、剛性の高いガラス繊維、炭素繊維やケブラー繊維が用いられている。
【０００４】
このプラスチック製ライナーＦＲＰ圧力容器は、軽量（鋼製圧力容器重量の１／３〜１／２）であり、液化石油ガス（ＬＰＧ）、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の燃料の貯蔵用、及び医療・防災用の空気呼吸器に多く用いられつつある。
【０００５】
液化石油ガス（ＬＰＧ）用圧力容器として用いる場合、図１５に示すように、ＦＲＰ圧力容器本体２にプロテクター２９とスカート３０を設ける必要がある。プロテクター２９は、液化石油ガス用圧力容器の運搬時の衡撃や落下によるバルブの損傷の防止や、運搬時に持ち上げるための引つ掛かりとして必要である。そして、スカート３０は液化石油ガス用圧力容器の運搬時の衡撃の防止やこの圧力容器を立てておくために必要である。
【０００６】
このため、（イ）補強繊維をプラスチック製ライナーにＦＷ法で巻き付けてＦＲＰ圧力容器本体を製造する際に、別途成形したプラスチック製のプロテクターやスカートを、同じＦＷ法でＦＲＰ圧力容器本体に巻き付けて液化石油ガス用ＦＲＰ圧力容器を製造する方法や、（ロ）前記プロテクターやスカートをＦＲＰ圧力容器本体の強化繊維の上に樹脂で接着して液化石油ガス用ＦＲＰ圧力容器を製造する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（イ）の方法は、ＦＲＰ圧力容器が大きな衝撃を受けた際に、プロテクターやスカートがＦＲＰ圧力容器本体のライナーと一体成形されているため、プロテクターやスカートの受けた損傷（亀裂）がＦＲＰ圧力容器本体に伝播し、ライナーを損傷する問題がある。
この結果、ＦＲＰ圧力容器本体の耐圧性能が低下する問題がある。さらに、ＦＲＰ圧力容器本体の内部にあるライナーの損傷の程度を外部から判定することが困難である。
【０００８】
一方、（ロ）の方法でも、プロテクターやスカートはＦＲＰ圧力容器本体に一体に接着されているので、プロテクターやスカートの受けた損傷（亀裂）がＦＲＰ圧力容器本体に伝播して、ＦＲＰ圧力容器本体を損傷する問題がある。
さらに、（ロ）の方法では接着剤の長期安定性が課題となる。ＦＲＰ圧力容器は１０年以上にわたって使用され、かつ、戸外に置かれ、厳しい温度変化にさらされるからである。ＦＲＰの補強繊維とプロテクター等のプラスチックとの間には熱膨張率の差が大きく、温度変化に伴いＦＲＰの補強繊維とプロテクターやスカートの接着部には大きな熱応力が繰り返し作用するので、この接着部が損傷（亀裂）して、プロテクターやスカートの強度が低下する問題がある。
この結果、プロテクターやスカートの耐衝撃性が低下するだけでなく、吊り上げ中にプロテクターがＦＲＰ圧力容器本体と接着部から外れると、ＦＲＰ圧力容器本体が落下する危険性がある。特に、小型のＦＲＰ圧力容器のトラック等から積み下ろしや運搬は人力で行われるので、プロテクターがＦＲＰ圧力容器本体から外れることは極めて危険である。
【０００９】
そこで本発明は、落下等の衝撃によるプロテクターやスカートの損傷がＦＲＰ圧力容器本体に伝播することを防止できる、耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器およびその製造方法、並びに耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器用保護容器を提供することを目的とするものである。
さらに、液化石油ガス用ＦＲＰ圧力容器の運搬（吊り上げを含む）、保護、自立のために、プロテクターやスカートの強度が安定的に長期間維持され、さらに、一般家庭用の運搬容器として軽量で安価となる耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器およびその製造方法、並びに耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器用保護容器を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器（請求項１）は、プラスチック製ライナーの外面にＦＲＰ層が積層されてなるＦＲＰ圧力容器本体がプラスチック製の保護容器の内部に着脱自在に収容されたＦＲＰ圧力容器であって、前記保護容器が円筒形状を有する胴部と、この胴部の上部に設けられたプロテクターと、この胴部の下部に設けられたスカートからなり、前記プロテクターは、前記ＦＲＰ圧力容器本体のバルブ位置より背が高い、２ヶ所以上の吊り上げ用貫通孔が設けられた円筒状の鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなり、前記縦壁は、この縦壁の頂部から外壁と内壁にわかれる２重構造の壁により構成され、前記外壁の下部が前記保護容器の胴部と一体に接続されており、前記スカートは円筒形状からなり、このスカートの内側に前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部が地面と離れた位置に支持する支持手段が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
ＦＲＰ圧力容器本体がプラスチック製の保護容器の内部に着脱自在に収容、すなわち、保護容器とＦＲＰ圧力容器本体は構造的に完全に分離しているので、落下等の衝撃による保護容器の損傷（亀裂）をＦＲＰ圧力容器本体に伝わることを防止できる。
さらに、保護容器の円筒形状を有する胴部胴部の上部に設けられたプロテクターと、この胴部の下部に設けられたスカートにより、落下等の衝撃エネルギがＦＲＰ圧力容器本体へ伝播するのを小さくすることができる。
【００１２】
すなわち、前記プロテクターはＦＲＰ圧力容器本体のバルブ位置より背が高い、円筒状の鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなるので、落下の際にバルブより先にプロテクターの縦壁が地面に衝突して変形することにより、衝撃エネルギが吸収される。さらに、プロテクターの縦壁を頂部で外壁と内壁にわかれる２重構造の壁にして、外壁の下部を保護容器の胴部と一体に接続することで、落下等の衝撃力を保護容器の胴部に伝えることにより、ＦＲＰ圧力容器本体への衝撃エネルギの伝播をより小さくすることができる。そして、前記円筒形状のスカートとこのスカートの内側に設けられたＦＲＰ圧力容器本体の底部が地面と離れた位置に支持する支持手段により、落下の際に、まず、スカートが地面に衝突して変形することで、衝撃エネルギが吸収される。その後、たとえ、ＦＲＰ圧力容器本体の底部が地面に当たっても損傷を最小限とすることができる。
【００１３】
さらに、プロテクターに吊り上げ用貫通孔を設けているので、ＦＲＰ圧力容器の運搬が容易となる。そして、円筒形状からなるスカートによりＦＲＰ圧力容器は安定して自立することができる。このとき、円筒形状のスカートと円筒形状の保護容器の直径を略同一にすることにより、ＦＲＰ圧力容器の設置スペースを変えずに、ＦＲＰ圧力容器を安定して自立できるので好ましい。
【００１４】
そして、上記本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器では、ＦＲＰ圧力容器本体の底部の支持手段が、底板と、鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなる一端が開放された円筒容器形状の支持部材からなり、この支持部材の底板が前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部を支持すると共に、前記支持部材の縦壁と前記スカートとが着脱自在に固着される構成であることが好ましい。（請求項２）。さらに、ＦＲＰ圧力容器本体の底部の支持手段が、上方に開いた凹面の底板と、この凹面の底板の外周部から前記スカートの下方に折り曲げられて縦壁を形成する一端が開放された円筒容器形状の支持部材からなり、この支持部材の凹面の底板が前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部を支持すると共に、前記支持部材の縦壁と前記スカートとが着脱自在に固着される構成であることが好ましい。（請求項３）。
【００１５】
これら支持部材により、ＦＲＰ圧力容器本体が保護容器内に安定して支持されるので、前述したプロテクターやスカートの保護作用や保護効果が充分に発揮される。さらに、支持部材の縦壁がスカートと着脱自在に固着されているので、保護容器が破損した場合、保護容器のみを交換することが可能である。そして、仮に、ＦＲＰ圧力容器本体に大きな負荷が伝播した場合には、保護容器からＦＲＰ圧力容器本体を取り外して、ＦＲＰ圧力容器本体の損傷状態を判定することができる。
【００１６】
これに加えて、ＦＲＰ圧力容器本体の底部の中央部と支持部材の底板に構成される空間を設けることにより、スカートが破損して、さらに、支持部材の中央部の底面が地面に衝突しても、十分に、衝撃エネルギを吸収するので好ましい。（請求項４）
【００１７】
さらに、上記本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器では、プロテクターの２重構造の縦壁で構成される空間内、又は／および、ＦＲＰ圧力容器本体の底部と前記支持部材の底板により構成される空間内に樹脂材を充填することにより、プロテクターやスカートの曲げ剛性を向上させてプロテクターやスカートを補強でき、ＦＲＰＥ圧力容器の耐衝撃性を向上できるので好ましい（請求項５、６）。さらに、樹脂材として、発泡材を用いることにより、プロテクターやスカートの重量増を少なくできるので、より好ましい。
【００１８】
また、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器の製造方法（請求項７）は、保護容器のプロテクターと胴部とスカートと支持部材とからなる成形体を一体に成形し、次に、この成形体から前記支持部材を切離し、プロテクターと胴部とスカートとからなる成形体（保護容器本体）にＦＲＰ圧力容器本体を収容した後、前記支持部材を前記成形体（保護容器本体）のスカートの内側に挿入して、このスカートと前記支持部材を着脱自在に固着することを特徴とするものである。保護容器のプロテクターと胴部とスカートと支持部材とからなる成形体を一体に成形することにより、保護容器を構成する構成体を１つの工程で製作できる。そして、この成形体から前記支持部材を切り離し、保護容器本体にＦＲＰ圧力容器本体を収容した後、支持部材を保護容器本体のスカートの内側に挿入して、このスカートと前記支持部材を着脱自在に固着することにより、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器を容易に、安価に製造することができる。
【００１９】
さらにまた、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器の製造方法（請求項８）は、プラスチックライナーの外面にＦＲＰ層が積層されてなるＦＲＰ圧力容器本体を内部に収容して保護するプラスチック製の保護容器であって、この保護容器が円筒形状を有する胴部と、この胴部の上部に設けられたプロテクターと、この胴部の下部に設けられたスカートからなり、前記プロテクターは、保護容器に収容されるＦＲＰ圧力容器本体のバルブ位置より背が高い、２ヶ所以上の吊り上げ用貫通孔が設けられた円筒状の鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなり、前記縦壁は、この縦壁の頂部から外壁と内壁にわかれる２重構造の壁により構成され、前記外壁の下部が前記胴部と一体に接続されており、前記スカートは円筒形状からなり、このスカートの内側に前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部が地面と離れた位置に支持する支持部材が着脱自在に設けられ、この支持部材は底板と鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなる一端が開放された円筒容器状からなるものである。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
まず、本発明の実施例に用いたプラスチック製ライナ−型のＦＲＰ圧力容器本体と、このＦＲＰ圧力容器本体を収容する保護容器を製作するためのプラスチック製成形体について説明する。
本発明の実施例に用いたＦＲＰ圧力容器本体は、図１４に示すような、一般家庭用の液化石油ガス（ＬＰＧ）用であり、ＦＲＰ圧力容器本体の直径は３１０ｍｍ、長さは約７５０ｍｍ、内容積は約５０リットルの圧力容器ものである。プラスチック製ライナー２２は、ポリエチレンを素材としてブロー成形で成形した厚さ３ｍｍのものである。このライナー２２の外周をＦＷ法によりＧＦＲＰのヘリカル層２３およびフープ層２４で被覆した。それぞれの層の厚さは、ヘリカル層２３＝０．６ｍｍ、フープ層２４＝１．０ｍｍである。
【００２１】
このＦＲＰ圧力容器本体を収容する保護容器を製作するための成形体について、図１３に示す。図１３は本発明の実施例に用いた保護容器を製作するための成形体を示す図であり、図ａは成形体の正面図であり、図ｂは成形体の右側面図であり、図ｃは成形体の平面図である。
本実施例では、図１３に示すような、前記ＦＲＰ圧力容器本体を収容できる、プロテクター５と胴部４とスカート６とからなる成形体（保護容器本体）２１ａと、支持部材（図１〜図５の１３に相当）となる成形体２１ｂを一体に成形した厚さ２．５ｍｍの成形体２０を、低密度ポリエチレンを素材として回転成型法で製造したものである。
この成形体２０を１９ａの矢印の位置から切断して、プロテクターと胴部とスカートとからなる成形体（保護容器本体）２１ａと支持部材１３とからなる成形体２１ｂを得た。これら成形体２１ａ、２１ｂを本発明の実施例に用いた。
このとき、前記保護容器本体２１ａの円筒部に開口部１２を設けるために、１９ｂの一点鎖線部を切断した。この開口部１２は、放熱により、ＦＲＰ圧力容器本体内の液化石油ガスガスの気化率を高めることと、保護容器の軽量化のためである。
【００２２】
次に、本発明の第１実施例から第５実施例を図示例により説明する。
図１は本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図であり、図２は本発明の第２実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図であり、図３は本発明の第３実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図であり、図４は本発明の第４実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図であり、図５は本発明の第５実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図である。さらに、図６〜図９は本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器に用いる保護容器の詳細図であり、図１０〜図１２は本発明の第５実施例のＦＲＰ圧力容器に用いる保護容器の詳細図である。そして、図１３は本発明の実施例に用いたＦＲＰ圧力容器の保護容器の成形体を示す図である。
【００２３】
（第１実施例）
図１に示すように、本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器１は、高さ８７５ｍｍの保護容器３内に、前述のＦＲＰ圧力容器本体２を収容したものである。
この保護容器３は、円筒形状を有する胴部４と、この胴部４の上部に設けられたプロテクター５と、この胴部４の下部に設けられたスカート６から構成されている。
【００２４】
前記胴部４には、円筒部７とこの円筒部７の上にＦＲＰ圧力容器本体の頭部鏡部２ａを保護するための鏡部１５が設けられている。そして、前記円筒部７にはＦＲＰ圧力容器本体２を外力から保護する特記部８が設けられている。さらに、前記円筒部７には、ＦＲＰ圧力容器本体２内の液化石油ガスの気化率を高めることと、保護容器３の軽量化のために開口部１２が設けられている。
【００２５】
プロテクター５は、頂点から、外壁９ａと内壁９ｂにわかれる２重構造の外壁９により構成され、前記外壁９ａの下部は前記胴部４の鏡部１５と一体に接続されており、前記内壁９ｂの下部はＦＲＰ圧力容器本体２の口金部２５と接する状態にある。そして、前記外壁９は、円筒状の傾斜壁であり、ＦＲＰ圧力容器本体２のバルブ１０の位置より背が高く、２ケ所の吊り上げ用の長方形状の貫通孔１１が設けられている。
【００２６】
そして、スカート６は、前記胴部４の円筒部７の下部に、この円筒部７と直径が略同一の円筒から構成されており、この結果、ＦＲＰ圧力容器の設置スペースを変えずに、ＦＲＰ圧力容器を安定して自立できる。このとき、スカート６の円筒の直径を変えることができる。
さらに、このスカート６には、ＦＲＰ圧力容器本体２の底部（底部鏡部）２ｂが地面と離れた位置に支持する支持部材１３が設けられている。この支持部材１３は、上方に開いた凹面の底板１３ａと、この凹面の底板１３ａの外周部から前記スカート６の下方に曲げられて縦壁１３ｂを形成する一端が開放された円筒容器形状から構成されている。
この支持部材１３の縦壁１３ｂは前記スカート６と取り付け治具１４（例えば、ボルトとナット）により着脱自在に固着されている。この結果、保護容器３にの内部に収容されたＦＲＰ圧力容器本体２は、前記支持部材１３により安定して支持され、そして、保護容器３から着脱自在に収容されている。
【００２７】
この本実施例のＦＲＰ圧力容器１の製造は、前述の図１３のプロテクター５と胴部４とスカート６とからなる成形体（保護容器本体）２１ａに、前述の図１２のＦＲＰ圧力容器本体２を挿入して、図１３の支持部材となる成形体２１ｂの開放部が下になるように、ひっくり返して、前記スカート６の内部に差し込む。そして、ＦＲＰ圧力容器本体２が保護容器３内で動かないように支持した後、取り付け治具１４により、支持部材１３の縦壁１３ｂとスカート６を固着して製造したものである（図１参照）。
なお、このＦＲＰ圧力容器に用いた保護容器の詳細を図６〜図９に示す。
【００２８】
この製造した本実施例のＦＲＰ圧力容器について衝撃試験を行った。この衝撃試験の方法を以下に説明する。
本実施例のＦＲＰ圧力容器に、２０ｋｇの水を充填後、Ｎ2 ガスを５ｋｇｆＧ／ｃｍ2 で充填して衝撃試験の供試材とした。これは、ＦＲＰ圧力容器に液化石油ガス（ＬＰＧ）を満タンに充填した状態を模したものである。
次に、この供試材のＦＲＰ圧力容器を４５°に傾斜してこのＦＲＰ圧力容器の最下端が１．５ｍとなるまで釣り上げた後、このＦＲＰ圧力容器をコンクリートの床に自由落下させて衝撃試験を２回行った。第１回目の衝撃試験はスカートが下になるようにして落下させ、スカートおよび保護容器全体の損傷状況を調査した。その後、このＦＲＰ圧力容器のガスリーク状態を調査した。
第２回目の衝撃試験は、第１回目の衝撃試験を行ったＦＲＰ圧力容器がガスリークしていないことを確認後、プロテクターが下になるようにして、再び落下させ、プロテクターおよびバルブの損傷状況を調査後、ＦＲＰ圧力容器本体を保護容器から取り出してＦＲＰ圧力容器本体の損傷状況をさらに調査した。さらに、バルブおよびＦＲＰ圧力容器本体に損傷が無いことを確認後、６５ｋｇｆＧ／ｃｍ2 の内圧をかけて耐圧試験を行った。
【００２９】
本実施例のＦＲＰ圧力容器の衝撃試験の結果を表１に示す。
第１回目の衝撃試験では、ＦＲＰ圧力容器のスカート６は破損し、ＦＲＰ圧力容器本体の底部を支持する支持部材の底板１３ａの中央部がコンクリートの床と接触し、そして、保護容器の胴部円筒部７に亀裂の伝播が認められた。しかし、ガスリーク状態を調査したが、ＦＲＰ圧力容器本体からのガスリークは認められないことを確認した。
次に行った第２回目の衝撃試験では、ＦＲＰ圧力容器のプロテクター５は破損し、ＦＲＰ圧力容器本体２のバルブ１０がコンクリートの床と接触したが、このバルブ１０は損傷しておらず使用上の問題はなかった。次に、ＦＲＰ圧力容器本体２を保護容器３から取り出して、このＦＲＰ圧力容器本体３の損傷状況を目視調査したが損傷が認められなかった。そこで、このＦＲＰ圧力容器本体３に６５ｋｇｆＧ／ｃｍ2 の内圧をかけて耐圧試験を行ったが、破壊が生じることなく、耐圧試験中のガスリークも認められなかった。
【００３０】
【表１】
【００３１】
（第２実施例）
図２に示すように、本発明の第２実施例のＦＲＰ圧力容器１は、前述の第１実施例のＦＲＰ圧力容器のプロテクター５の２重構造の円筒状の縦壁９で構成される空間９ｃ内に発泡材を充填したものである。この発泡材の充填は、保護容器３にＦＲＰ圧力容器本体２を収容して、支持部材１３により固定した後に、前記空間９ｃ内に２液混合のウレタン樹脂を流し込んで、発泡、固化させて行ったものである。このときの発泡材の密度は０．０２ｇ／ｃｍ3 と低いので、プロテクター５の重量増に、ほとんど寄与しない。
本実施例のＦＲＰ圧力容器の衝撃試験の結果を表１に示す。前述の第１実施例と異なる点のみ説明する。
このプロテクター５の２重構造の縦壁９で構成される空間９ｃ内に発泡材を充填することにより、プロテクター５がコンクリート製の床に落下した際の衝撃エネルギーが第１実施例より多く吸収されて、保護容器３の胴部の鏡部１５への亀裂伝播が防止された。そして、プロテクター５の縦壁９の変形が、局所的にバルブ側へ折れ曲がる変形（第１実施例）から、縦壁の圧縮変形に移行し、この結果より、プロテクター５の円筒状の縦壁９の直径を小さくしても、バルブを保護できることが明らかになった。
【００３２】
（第３実施例）
図３に示すように、本発明の第３実施例のＦＲＰ圧力容器１は、前述の第１実施例のＦＲＰ圧力容器において、ＦＲＰ圧力容器本体２の底部２ｂと前記支持部材１３の底板１３ａにより構成される空間６ａ、６ｂ内に発泡材を充填したものである。この発泡材の材質と充填方法は、本発明の第２実施例と同じである。
本実施例のＦＲＰ圧力容器の衝撃試験の結果を表１に示す。前述の第１実施例と異なる点のみ説明する。
このＦＲＰ圧力容器本体２の底部２ｂと前記支持部材１３の底板１３ａにより構成される空間６ａ、６ｂ内に発泡材を充填した構成により、スカート６がコンクリート製の床に落下した際の衝撃エネルギーが第１実施例より多く吸収されて、保護容器３の胴部の円筒部７への亀裂伝播が防止された。
【００３３】
（第４実施例）
図４に示すように、本発明の第４実施例のＦＲＰ圧力容器１は、前述の第１実施例のＦＲＰ圧力容器において、支持部材１３の縦壁１３ｂと円筒形状のスカート６とを固着する際に、前記固着箇所に中空円盤状の補強リング１７を新たに設けて、取り付け治具１４（例えば、ボルト１８ａとナット１８ｂ）により着脱自在に固着したものである。この補強リング１７はポリエチレンを射出成形で別途成形したものである。そして、この補強リング１７は保護容器３（材質：低密度ポリエチレン）より剛性の高いものである。なお、この補強リング１７に金属製リングを用いてもよい。
本実施例のＦＲＰ圧力容器の衝撃試験の結果を表１に示す。前述の第１実施例と異なる点のみ説明する。
この補強リング１７により、円筒形状のスカート６が斜めにコンクリート製の床に当たった際に、このスカート６の円筒形状の断面が楕円状につぶれることが防止でき、スカートの破損はＦＲＰ圧力容器本体２の底部２ｂに達しなかった。さらに、スカートの円筒形状の直径を小さくしても、ＦＲＰ圧力容器本体の底部を保護できることが判明した。
【００３４】
（第５実施例）
図５に示すように、本発明の第４実施例のＦＲＰ圧力容器１は、前述の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の場合と異なり、支持部材１３の天地方向を逆に、すなわち、図１３の支持部材となる成形体２１ｂの開放部が上になるように、前記スカート６の内部に差し込んで、ＦＲＰ圧力容器本体２が保護容器３内で動かないように支持した後、取り付け治具１４により、支持部材１３の縦壁１３ｂとスカート６を固着して製造したものである（図５参照）。
そして、このＦＲＰ圧力容器に用いた保護容器の詳細を図１０〜図１２に示す。
本実施例のＦＲＰ圧力容器の衝撃試験の結果を表１に示す。前述の第１実施例とほぼ同様に、本実施例のＦＲＰ圧力容器は耐衝撃性に優れていることが確認できた。
【００３５】
以上の結果より、本発明の実施例のＦＲＰ圧力容器は保護容器とＦＲＰ圧力容器本体は構造的に完全に分離しているので、耐衝撃性に優れていることが確認できた。
さらに、これら本発明の実施例のＦＲＰ圧力容器は、プロテクターの吊り上げ用貫通穴により、ＦＲＰ圧力容器の運搬が容易となる。そして、円筒形状からなるスカートによりＦＲＰ圧力容器は安定して自立するものである。そして、プロテクターやスカートは保護容器と一体成形されているので、プロテクターやスカートの強度が安定的に長期間維持することができた。
【００３６】
本実施例では保護容器の胴部に突起部や開口部を設けたが、本発明の実施例に限定されることなく、これら突起部や開口部を設けなくともよい。
さらに、プロテクター５の内壁９ｂの下部がＦＲＰ圧力容器本体２の口金部２５と接する状態だけでなく、ＦＲＰ圧力容器本体２の頭部鏡部２ａと接する状態でもよく、さらには、発泡材をプロテクターの２重構造の縦壁で構成される空間９ｃ内に充填する場合は、充填した発泡材がＦＲＰ圧力容器本体と接すれば、内壁９ｂの下部がＦＲＰ圧力容器本体２と接する必要がない。
さらにまた、本実施例ではプロテクターの２重構造の縦壁により構成される空間９ｃ内や、ＦＲＰ圧力容器本体の底部と支持部材の底板により構成される空間６ａ、６ｂ内に樹脂発泡材を充填したが、空間内に容易に充填可能な樹脂材を用いることができる。
これに加えて、本実施例では、プロテクター５の縦壁に２ケ所の吊り上げ用の長方形状の貫通孔１１が設けたが、貫通孔の形状や数は限定されるものではない。
【００３７】
プロテクターの円筒状の縦壁９の直径が保護容器３の胴部の円筒部７と略同じ直径、円筒状のスカート６の直径が保護容器３の胴部の円筒部７の直径より小さい直径であっても、さらには、このスカート６が下方に開いた円筒状であっても本発明の技術的範囲である。
【００３８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器（請求項１）は、ＦＲＰ圧力容器本体が保護容器と構造的に完全に分離した構成であるので、落下等の衝撃による保護容器の損傷（亀裂）をＦＲＰ圧力容器本体に伝わることを防止することを可能とするものである。さらに、落下等の衝撃エネルギがＦＲＰ圧力容器本体へ伝播するのを小さくすることを可能とするものである。
ＦＲＰ圧力容器本体のバルブ位置より背が高い円筒状の縦壁からなるプロテクターにより、落下等の衝撃エネルギが吸収して、バルブの損傷を最小限にすることを可能とするものである。
そして、円筒形状のスカートとこのスカートの内側に設けられた支持手段により、落下等の衝撃エネルギが吸収して、ＦＲＰ圧力容器本体の底部の損傷を最小限にすることを可能とするものである。
【００３９】
さらに、ＦＲＰ圧力容器本体はプロテクターやスカートは胴部と一体に成形された保護容器の内部に着脱自在に収容されているので、プロテクターやスカートの強度が安定的に長期間維持され、プロテクターやスカートの耐衝撃性が低下することがない。そして、吊り上げ中にプロテクターが破損してＦＲＰ圧力容器本体が落下することもない。
これに加えて、保護容器が破損した場合でも、保護容器のみを交換することが可能であり、ＦＲＰ圧力容器本体の損傷状態は保護容器からＦＲＰ圧力容器本体を取り外ずして判定することを可能とするものである。
【００４０】
さらに、保護容器のプロテクターの縦壁を頂部から外壁と内壁にわかれる２重構造の壁にして、外壁の下部を保護容器の胴部と一体に接続することにより、落下等の衝撃力を保護容器の胴部に伝え、ＦＲＰ圧力容器本体への衝撃エネルギの伝播をより小さくすることを可能とするものである。
【００４１】
また、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器の製造方法（請求項７）は、保護容器のプロテクターと胴部とスカートと支持部材とからなる成形体を一体に成形し、この成形体から保護容器本体と支持部材を切離して保護容器を製造することが可能である。この保護容器を用いることにより、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器を容易に、安価に製造することを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す図であり、図ａは本発明の第４実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図であり、図ｂは図ａのＸ部の部分拡大断面図である。
【図５】本発明の第５実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の正面図である。
【図７】本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の右側面図である。
【図８】本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の平面図である。
【図９】本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の断面を示すであり、図ａは図６のＡＡ’部の断面図であり、図ｂは図６のＢＢ’部の断面図であり、図ｃは図６のＣＣ’部の断面図である。
【図１０】本発明の第５実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の正面図である。
【図１１】本発明の第５実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の右側面図である。
【図１２】本発明の第５実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の平面図である。
【図１３】本発明の実施例に用いた保護容器を製作するための成形体を示す図であり、図ａは成形体の正面図であり、図ｂは成形体の右側面図であり、図ｃは成形体の平面図である。
【図１４】ＦＲＰ圧力容器本体の断面の構成を示す図である。
【図１５】従来のＦＲＰ圧力容器に、プロテクターとスカートを設けられた状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１：ＦＲＰ圧力容器
２：ＦＲＰ圧力容器本体
２ａ：ＦＲＰ圧力容器本体の頭部鏡部
２ｂ：ＦＲＰ圧力容器本体の底部（ＦＲＰ圧力容器本体の底部鏡部）
３：ＦＲＰ圧力容器の保護容器
４：ＦＲＰ圧力容器の保護容器の胴部
５：プロテクター
６：スカート
６ａ：空間
６ｂ：空間（中央部）
７：円筒部
８：突起部
９：縦壁
９ａ：外壁（縦壁）
９ｂ：内壁（縦壁）
９ｃ：空間
１０：バルブ
１１：吊り上げ用貫通孔
１２：開口部
１３：支持部材
１３ａ：支持部材の底板
１３ｂ：支持部材の縦壁１３ｂ
１４：取り付け治具
１５：ＦＲＰ圧力容器の保護容器の鏡部
１６：発泡材
１７：補強リング
１８ａ：ボルト
１８ｂ：ナット
１９ａ：切断部
１９ｂ：切断部
２０：保護容器用の成形体
２１ａ：保護容器用の成形体の上部
２１ｂ：保護容器用の成形体の下部（支持部材）
２２：プラスチック製ライナー
２３：ＦＲＰヘリカル層
２４：ＦＲＰフープ層
２５：口金部
２６：従来のＦＲＰ圧力容器
２７：ＦＲＰ圧力容器本体の頭部鏡部
２８：ＦＲＰ圧力容器本体の底部鏡部
２９：プロテクター
３０：スカート
【発明の属する技術分野】
本発明は、耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器とその製造方法および、耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器用保護容器に関するもので、特には、液化石油ガスに用いられるプラスチック製ライナーを有する耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
圧力容器は液化石油ガス（ＬＰＧ）、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の燃料用、および空気呼吸器等の医療・防災用に用いられている。これら圧力容器には、主に鋼製容器が用いられてきた。しかしながら、鋼製圧力容器は重く、これら圧力容器は運搬して使用されることが多いために、その軽量化が強く望まれてきた。この要望に対する解決策として、プラスチック製ライナーＦＲＰ圧力容器（ライナーの外面にＦＲＰ層が積層されてなるＦＲＰ圧力容器）が開発されている。
【０００３】
このプラスチック製ライナーＦＲＰ圧力容器は、図１４に示すように、プラスチック製ライナー２２、ＦＲＰヘリカル層２３、ＦＲＰフープ層２４で構成されたＦＲＰ圧力容器本体２からなる。プラスチック製ライナー２２は通常、ブロー成型法、回転成型法でつくられ、ＦＲＰヘリカル層、フープ層はＦＷ法（フィラメント・ワインディング法）でつくられる。ＦＷ法は、繊維束（繊維を数千本束ねたもの）に樹脂を含浸させ、張力を作用させながら繊維束をプラスチック製ライナーに順次巻き付けていく成型法である。強化繊維には、剛性の高いガラス繊維、炭素繊維やケブラー繊維が用いられている。
【０００４】
このプラスチック製ライナーＦＲＰ圧力容器は、軽量（鋼製圧力容器重量の１／３〜１／２）であり、液化石油ガス（ＬＰＧ）、圧縮天然ガス（ＣＮＧ）等の燃料の貯蔵用、及び医療・防災用の空気呼吸器に多く用いられつつある。
【０００５】
液化石油ガス（ＬＰＧ）用圧力容器として用いる場合、図１５に示すように、ＦＲＰ圧力容器本体２にプロテクター２９とスカート３０を設ける必要がある。プロテクター２９は、液化石油ガス用圧力容器の運搬時の衡撃や落下によるバルブの損傷の防止や、運搬時に持ち上げるための引つ掛かりとして必要である。そして、スカート３０は液化石油ガス用圧力容器の運搬時の衡撃の防止やこの圧力容器を立てておくために必要である。
【０００６】
このため、（イ）補強繊維をプラスチック製ライナーにＦＷ法で巻き付けてＦＲＰ圧力容器本体を製造する際に、別途成形したプラスチック製のプロテクターやスカートを、同じＦＷ法でＦＲＰ圧力容器本体に巻き付けて液化石油ガス用ＦＲＰ圧力容器を製造する方法や、（ロ）前記プロテクターやスカートをＦＲＰ圧力容器本体の強化繊維の上に樹脂で接着して液化石油ガス用ＦＲＰ圧力容器を製造する方法が提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、（イ）の方法は、ＦＲＰ圧力容器が大きな衝撃を受けた際に、プロテクターやスカートがＦＲＰ圧力容器本体のライナーと一体成形されているため、プロテクターやスカートの受けた損傷（亀裂）がＦＲＰ圧力容器本体に伝播し、ライナーを損傷する問題がある。
この結果、ＦＲＰ圧力容器本体の耐圧性能が低下する問題がある。さらに、ＦＲＰ圧力容器本体の内部にあるライナーの損傷の程度を外部から判定することが困難である。
【０００８】
一方、（ロ）の方法でも、プロテクターやスカートはＦＲＰ圧力容器本体に一体に接着されているので、プロテクターやスカートの受けた損傷（亀裂）がＦＲＰ圧力容器本体に伝播して、ＦＲＰ圧力容器本体を損傷する問題がある。
さらに、（ロ）の方法では接着剤の長期安定性が課題となる。ＦＲＰ圧力容器は１０年以上にわたって使用され、かつ、戸外に置かれ、厳しい温度変化にさらされるからである。ＦＲＰの補強繊維とプロテクター等のプラスチックとの間には熱膨張率の差が大きく、温度変化に伴いＦＲＰの補強繊維とプロテクターやスカートの接着部には大きな熱応力が繰り返し作用するので、この接着部が損傷（亀裂）して、プロテクターやスカートの強度が低下する問題がある。
この結果、プロテクターやスカートの耐衝撃性が低下するだけでなく、吊り上げ中にプロテクターがＦＲＰ圧力容器本体と接着部から外れると、ＦＲＰ圧力容器本体が落下する危険性がある。特に、小型のＦＲＰ圧力容器のトラック等から積み下ろしや運搬は人力で行われるので、プロテクターがＦＲＰ圧力容器本体から外れることは極めて危険である。
【０００９】
そこで本発明は、落下等の衝撃によるプロテクターやスカートの損傷がＦＲＰ圧力容器本体に伝播することを防止できる、耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器およびその製造方法、並びに耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器用保護容器を提供することを目的とするものである。
さらに、液化石油ガス用ＦＲＰ圧力容器の運搬（吊り上げを含む）、保護、自立のために、プロテクターやスカートの強度が安定的に長期間維持され、さらに、一般家庭用の運搬容器として軽量で安価となる耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器およびその製造方法、並びに耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器用保護容器を提供することを目的とするものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
前述した目的を達成するために、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器（請求項１）は、プラスチック製ライナーの外面にＦＲＰ層が積層されてなるＦＲＰ圧力容器本体がプラスチック製の保護容器の内部に着脱自在に収容されたＦＲＰ圧力容器であって、前記保護容器が円筒形状を有する胴部と、この胴部の上部に設けられたプロテクターと、この胴部の下部に設けられたスカートからなり、前記プロテクターは、前記ＦＲＰ圧力容器本体のバルブ位置より背が高い、２ヶ所以上の吊り上げ用貫通孔が設けられた円筒状の鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなり、前記縦壁は、この縦壁の頂部から外壁と内壁にわかれる２重構造の壁により構成され、前記外壁の下部が前記保護容器の胴部と一体に接続されており、前記スカートは円筒形状からなり、このスカートの内側に前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部が地面と離れた位置に支持する支持手段が設けられていることを特徴とするものである。
【００１１】
ＦＲＰ圧力容器本体がプラスチック製の保護容器の内部に着脱自在に収容、すなわち、保護容器とＦＲＰ圧力容器本体は構造的に完全に分離しているので、落下等の衝撃による保護容器の損傷（亀裂）をＦＲＰ圧力容器本体に伝わることを防止できる。
さらに、保護容器の円筒形状を有する胴部胴部の上部に設けられたプロテクターと、この胴部の下部に設けられたスカートにより、落下等の衝撃エネルギがＦＲＰ圧力容器本体へ伝播するのを小さくすることができる。
【００１２】
すなわち、前記プロテクターはＦＲＰ圧力容器本体のバルブ位置より背が高い、円筒状の鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなるので、落下の際にバルブより先にプロテクターの縦壁が地面に衝突して変形することにより、衝撃エネルギが吸収される。さらに、プロテクターの縦壁を頂部で外壁と内壁にわかれる２重構造の壁にして、外壁の下部を保護容器の胴部と一体に接続することで、落下等の衝撃力を保護容器の胴部に伝えることにより、ＦＲＰ圧力容器本体への衝撃エネルギの伝播をより小さくすることができる。そして、前記円筒形状のスカートとこのスカートの内側に設けられたＦＲＰ圧力容器本体の底部が地面と離れた位置に支持する支持手段により、落下の際に、まず、スカートが地面に衝突して変形することで、衝撃エネルギが吸収される。その後、たとえ、ＦＲＰ圧力容器本体の底部が地面に当たっても損傷を最小限とすることができる。
【００１３】
さらに、プロテクターに吊り上げ用貫通孔を設けているので、ＦＲＰ圧力容器の運搬が容易となる。そして、円筒形状からなるスカートによりＦＲＰ圧力容器は安定して自立することができる。このとき、円筒形状のスカートと円筒形状の保護容器の直径を略同一にすることにより、ＦＲＰ圧力容器の設置スペースを変えずに、ＦＲＰ圧力容器を安定して自立できるので好ましい。
【００１４】
そして、上記本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器では、ＦＲＰ圧力容器本体の底部の支持手段が、底板と、鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなる一端が開放された円筒容器形状の支持部材からなり、この支持部材の底板が前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部を支持すると共に、前記支持部材の縦壁と前記スカートとが着脱自在に固着される構成であることが好ましい。（請求項２）。さらに、ＦＲＰ圧力容器本体の底部の支持手段が、上方に開いた凹面の底板と、この凹面の底板の外周部から前記スカートの下方に折り曲げられて縦壁を形成する一端が開放された円筒容器形状の支持部材からなり、この支持部材の凹面の底板が前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部を支持すると共に、前記支持部材の縦壁と前記スカートとが着脱自在に固着される構成であることが好ましい。（請求項３）。
【００１５】
これら支持部材により、ＦＲＰ圧力容器本体が保護容器内に安定して支持されるので、前述したプロテクターやスカートの保護作用や保護効果が充分に発揮される。さらに、支持部材の縦壁がスカートと着脱自在に固着されているので、保護容器が破損した場合、保護容器のみを交換することが可能である。そして、仮に、ＦＲＰ圧力容器本体に大きな負荷が伝播した場合には、保護容器からＦＲＰ圧力容器本体を取り外して、ＦＲＰ圧力容器本体の損傷状態を判定することができる。
【００１６】
これに加えて、ＦＲＰ圧力容器本体の底部の中央部と支持部材の底板に構成される空間を設けることにより、スカートが破損して、さらに、支持部材の中央部の底面が地面に衝突しても、十分に、衝撃エネルギを吸収するので好ましい。（請求項４）
【００１７】
さらに、上記本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器では、プロテクターの２重構造の縦壁で構成される空間内、又は／および、ＦＲＰ圧力容器本体の底部と前記支持部材の底板により構成される空間内に樹脂材を充填することにより、プロテクターやスカートの曲げ剛性を向上させてプロテクターやスカートを補強でき、ＦＲＰＥ圧力容器の耐衝撃性を向上できるので好ましい（請求項５、６）。さらに、樹脂材として、発泡材を用いることにより、プロテクターやスカートの重量増を少なくできるので、より好ましい。
【００１８】
また、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器の製造方法（請求項７）は、保護容器のプロテクターと胴部とスカートと支持部材とからなる成形体を一体に成形し、次に、この成形体から前記支持部材を切離し、プロテクターと胴部とスカートとからなる成形体（保護容器本体）にＦＲＰ圧力容器本体を収容した後、前記支持部材を前記成形体（保護容器本体）のスカートの内側に挿入して、このスカートと前記支持部材を着脱自在に固着することを特徴とするものである。保護容器のプロテクターと胴部とスカートと支持部材とからなる成形体を一体に成形することにより、保護容器を構成する構成体を１つの工程で製作できる。そして、この成形体から前記支持部材を切り離し、保護容器本体にＦＲＰ圧力容器本体を収容した後、支持部材を保護容器本体のスカートの内側に挿入して、このスカートと前記支持部材を着脱自在に固着することにより、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器を容易に、安価に製造することができる。
【００１９】
さらにまた、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器の製造方法（請求項８）は、プラスチックライナーの外面にＦＲＰ層が積層されてなるＦＲＰ圧力容器本体を内部に収容して保護するプラスチック製の保護容器であって、この保護容器が円筒形状を有する胴部と、この胴部の上部に設けられたプロテクターと、この胴部の下部に設けられたスカートからなり、前記プロテクターは、保護容器に収容されるＦＲＰ圧力容器本体のバルブ位置より背が高い、２ヶ所以上の吊り上げ用貫通孔が設けられた円筒状の鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなり、前記縦壁は、この縦壁の頂部から外壁と内壁にわかれる２重構造の壁により構成され、前記外壁の下部が前記胴部と一体に接続されており、前記スカートは円筒形状からなり、このスカートの内側に前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部が地面と離れた位置に支持する支持部材が着脱自在に設けられ、この支持部材は底板と鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなる一端が開放された円筒容器状からなるものである。
【００２０】
【実施例】
以下、本発明の実施例を説明する。
まず、本発明の実施例に用いたプラスチック製ライナ−型のＦＲＰ圧力容器本体と、このＦＲＰ圧力容器本体を収容する保護容器を製作するためのプラスチック製成形体について説明する。
本発明の実施例に用いたＦＲＰ圧力容器本体は、図１４に示すような、一般家庭用の液化石油ガス（ＬＰＧ）用であり、ＦＲＰ圧力容器本体の直径は３１０ｍｍ、長さは約７５０ｍｍ、内容積は約５０リットルの圧力容器ものである。プラスチック製ライナー２２は、ポリエチレンを素材としてブロー成形で成形した厚さ３ｍｍのものである。このライナー２２の外周をＦＷ法によりＧＦＲＰのヘリカル層２３およびフープ層２４で被覆した。それぞれの層の厚さは、ヘリカル層２３＝０．６ｍｍ、フープ層２４＝１．０ｍｍである。
【００２１】
このＦＲＰ圧力容器本体を収容する保護容器を製作するための成形体について、図１３に示す。図１３は本発明の実施例に用いた保護容器を製作するための成形体を示す図であり、図ａは成形体の正面図であり、図ｂは成形体の右側面図であり、図ｃは成形体の平面図である。
本実施例では、図１３に示すような、前記ＦＲＰ圧力容器本体を収容できる、プロテクター５と胴部４とスカート６とからなる成形体（保護容器本体）２１ａと、支持部材（図１〜図５の１３に相当）となる成形体２１ｂを一体に成形した厚さ２．５ｍｍの成形体２０を、低密度ポリエチレンを素材として回転成型法で製造したものである。
この成形体２０を１９ａの矢印の位置から切断して、プロテクターと胴部とスカートとからなる成形体（保護容器本体）２１ａと支持部材１３とからなる成形体２１ｂを得た。これら成形体２１ａ、２１ｂを本発明の実施例に用いた。
このとき、前記保護容器本体２１ａの円筒部に開口部１２を設けるために、１９ｂの一点鎖線部を切断した。この開口部１２は、放熱により、ＦＲＰ圧力容器本体内の液化石油ガスガスの気化率を高めることと、保護容器の軽量化のためである。
【００２２】
次に、本発明の第１実施例から第５実施例を図示例により説明する。
図１は本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図であり、図２は本発明の第２実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図であり、図３は本発明の第３実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図であり、図４は本発明の第４実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図であり、図５は本発明の第５実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図である。さらに、図６〜図９は本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器に用いる保護容器の詳細図であり、図１０〜図１２は本発明の第５実施例のＦＲＰ圧力容器に用いる保護容器の詳細図である。そして、図１３は本発明の実施例に用いたＦＲＰ圧力容器の保護容器の成形体を示す図である。
【００２３】
（第１実施例）
図１に示すように、本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器１は、高さ８７５ｍｍの保護容器３内に、前述のＦＲＰ圧力容器本体２を収容したものである。
この保護容器３は、円筒形状を有する胴部４と、この胴部４の上部に設けられたプロテクター５と、この胴部４の下部に設けられたスカート６から構成されている。
【００２４】
前記胴部４には、円筒部７とこの円筒部７の上にＦＲＰ圧力容器本体の頭部鏡部２ａを保護するための鏡部１５が設けられている。そして、前記円筒部７にはＦＲＰ圧力容器本体２を外力から保護する特記部８が設けられている。さらに、前記円筒部７には、ＦＲＰ圧力容器本体２内の液化石油ガスの気化率を高めることと、保護容器３の軽量化のために開口部１２が設けられている。
【００２５】
プロテクター５は、頂点から、外壁９ａと内壁９ｂにわかれる２重構造の外壁９により構成され、前記外壁９ａの下部は前記胴部４の鏡部１５と一体に接続されており、前記内壁９ｂの下部はＦＲＰ圧力容器本体２の口金部２５と接する状態にある。そして、前記外壁９は、円筒状の傾斜壁であり、ＦＲＰ圧力容器本体２のバルブ１０の位置より背が高く、２ケ所の吊り上げ用の長方形状の貫通孔１１が設けられている。
【００２６】
そして、スカート６は、前記胴部４の円筒部７の下部に、この円筒部７と直径が略同一の円筒から構成されており、この結果、ＦＲＰ圧力容器の設置スペースを変えずに、ＦＲＰ圧力容器を安定して自立できる。このとき、スカート６の円筒の直径を変えることができる。
さらに、このスカート６には、ＦＲＰ圧力容器本体２の底部（底部鏡部）２ｂが地面と離れた位置に支持する支持部材１３が設けられている。この支持部材１３は、上方に開いた凹面の底板１３ａと、この凹面の底板１３ａの外周部から前記スカート６の下方に曲げられて縦壁１３ｂを形成する一端が開放された円筒容器形状から構成されている。
この支持部材１３の縦壁１３ｂは前記スカート６と取り付け治具１４（例えば、ボルトとナット）により着脱自在に固着されている。この結果、保護容器３にの内部に収容されたＦＲＰ圧力容器本体２は、前記支持部材１３により安定して支持され、そして、保護容器３から着脱自在に収容されている。
【００２７】
この本実施例のＦＲＰ圧力容器１の製造は、前述の図１３のプロテクター５と胴部４とスカート６とからなる成形体（保護容器本体）２１ａに、前述の図１２のＦＲＰ圧力容器本体２を挿入して、図１３の支持部材となる成形体２１ｂの開放部が下になるように、ひっくり返して、前記スカート６の内部に差し込む。そして、ＦＲＰ圧力容器本体２が保護容器３内で動かないように支持した後、取り付け治具１４により、支持部材１３の縦壁１３ｂとスカート６を固着して製造したものである（図１参照）。
なお、このＦＲＰ圧力容器に用いた保護容器の詳細を図６〜図９に示す。
【００２８】
この製造した本実施例のＦＲＰ圧力容器について衝撃試験を行った。この衝撃試験の方法を以下に説明する。
本実施例のＦＲＰ圧力容器に、２０ｋｇの水を充填後、Ｎ2 ガスを５ｋｇｆＧ／ｃｍ2 で充填して衝撃試験の供試材とした。これは、ＦＲＰ圧力容器に液化石油ガス（ＬＰＧ）を満タンに充填した状態を模したものである。
次に、この供試材のＦＲＰ圧力容器を４５°に傾斜してこのＦＲＰ圧力容器の最下端が１．５ｍとなるまで釣り上げた後、このＦＲＰ圧力容器をコンクリートの床に自由落下させて衝撃試験を２回行った。第１回目の衝撃試験はスカートが下になるようにして落下させ、スカートおよび保護容器全体の損傷状況を調査した。その後、このＦＲＰ圧力容器のガスリーク状態を調査した。
第２回目の衝撃試験は、第１回目の衝撃試験を行ったＦＲＰ圧力容器がガスリークしていないことを確認後、プロテクターが下になるようにして、再び落下させ、プロテクターおよびバルブの損傷状況を調査後、ＦＲＰ圧力容器本体を保護容器から取り出してＦＲＰ圧力容器本体の損傷状況をさらに調査した。さらに、バルブおよびＦＲＰ圧力容器本体に損傷が無いことを確認後、６５ｋｇｆＧ／ｃｍ2 の内圧をかけて耐圧試験を行った。
【００２９】
本実施例のＦＲＰ圧力容器の衝撃試験の結果を表１に示す。
第１回目の衝撃試験では、ＦＲＰ圧力容器のスカート６は破損し、ＦＲＰ圧力容器本体の底部を支持する支持部材の底板１３ａの中央部がコンクリートの床と接触し、そして、保護容器の胴部円筒部７に亀裂の伝播が認められた。しかし、ガスリーク状態を調査したが、ＦＲＰ圧力容器本体からのガスリークは認められないことを確認した。
次に行った第２回目の衝撃試験では、ＦＲＰ圧力容器のプロテクター５は破損し、ＦＲＰ圧力容器本体２のバルブ１０がコンクリートの床と接触したが、このバルブ１０は損傷しておらず使用上の問題はなかった。次に、ＦＲＰ圧力容器本体２を保護容器３から取り出して、このＦＲＰ圧力容器本体３の損傷状況を目視調査したが損傷が認められなかった。そこで、このＦＲＰ圧力容器本体３に６５ｋｇｆＧ／ｃｍ2 の内圧をかけて耐圧試験を行ったが、破壊が生じることなく、耐圧試験中のガスリークも認められなかった。
【００３０】
【表１】
（第２実施例）
図２に示すように、本発明の第２実施例のＦＲＰ圧力容器１は、前述の第１実施例のＦＲＰ圧力容器のプロテクター５の２重構造の円筒状の縦壁９で構成される空間９ｃ内に発泡材を充填したものである。この発泡材の充填は、保護容器３にＦＲＰ圧力容器本体２を収容して、支持部材１３により固定した後に、前記空間９ｃ内に２液混合のウレタン樹脂を流し込んで、発泡、固化させて行ったものである。このときの発泡材の密度は０．０２ｇ／ｃｍ3 と低いので、プロテクター５の重量増に、ほとんど寄与しない。
本実施例のＦＲＰ圧力容器の衝撃試験の結果を表１に示す。前述の第１実施例と異なる点のみ説明する。
このプロテクター５の２重構造の縦壁９で構成される空間９ｃ内に発泡材を充填することにより、プロテクター５がコンクリート製の床に落下した際の衝撃エネルギーが第１実施例より多く吸収されて、保護容器３の胴部の鏡部１５への亀裂伝播が防止された。そして、プロテクター５の縦壁９の変形が、局所的にバルブ側へ折れ曲がる変形（第１実施例）から、縦壁の圧縮変形に移行し、この結果より、プロテクター５の円筒状の縦壁９の直径を小さくしても、バルブを保護できることが明らかになった。
【００３２】
（第３実施例）
図３に示すように、本発明の第３実施例のＦＲＰ圧力容器１は、前述の第１実施例のＦＲＰ圧力容器において、ＦＲＰ圧力容器本体２の底部２ｂと前記支持部材１３の底板１３ａにより構成される空間６ａ、６ｂ内に発泡材を充填したものである。この発泡材の材質と充填方法は、本発明の第２実施例と同じである。
本実施例のＦＲＰ圧力容器の衝撃試験の結果を表１に示す。前述の第１実施例と異なる点のみ説明する。
このＦＲＰ圧力容器本体２の底部２ｂと前記支持部材１３の底板１３ａにより構成される空間６ａ、６ｂ内に発泡材を充填した構成により、スカート６がコンクリート製の床に落下した際の衝撃エネルギーが第１実施例より多く吸収されて、保護容器３の胴部の円筒部７への亀裂伝播が防止された。
【００３３】
（第４実施例）
図４に示すように、本発明の第４実施例のＦＲＰ圧力容器１は、前述の第１実施例のＦＲＰ圧力容器において、支持部材１３の縦壁１３ｂと円筒形状のスカート６とを固着する際に、前記固着箇所に中空円盤状の補強リング１７を新たに設けて、取り付け治具１４（例えば、ボルト１８ａとナット１８ｂ）により着脱自在に固着したものである。この補強リング１７はポリエチレンを射出成形で別途成形したものである。そして、この補強リング１７は保護容器３（材質：低密度ポリエチレン）より剛性の高いものである。なお、この補強リング１７に金属製リングを用いてもよい。
本実施例のＦＲＰ圧力容器の衝撃試験の結果を表１に示す。前述の第１実施例と異なる点のみ説明する。
この補強リング１７により、円筒形状のスカート６が斜めにコンクリート製の床に当たった際に、このスカート６の円筒形状の断面が楕円状につぶれることが防止でき、スカートの破損はＦＲＰ圧力容器本体２の底部２ｂに達しなかった。さらに、スカートの円筒形状の直径を小さくしても、ＦＲＰ圧力容器本体の底部を保護できることが判明した。
【００３４】
（第５実施例）
図５に示すように、本発明の第４実施例のＦＲＰ圧力容器１は、前述の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の場合と異なり、支持部材１３の天地方向を逆に、すなわち、図１３の支持部材となる成形体２１ｂの開放部が上になるように、前記スカート６の内部に差し込んで、ＦＲＰ圧力容器本体２が保護容器３内で動かないように支持した後、取り付け治具１４により、支持部材１３の縦壁１３ｂとスカート６を固着して製造したものである（図５参照）。
そして、このＦＲＰ圧力容器に用いた保護容器の詳細を図１０〜図１２に示す。
本実施例のＦＲＰ圧力容器の衝撃試験の結果を表１に示す。前述の第１実施例とほぼ同様に、本実施例のＦＲＰ圧力容器は耐衝撃性に優れていることが確認できた。
【００３５】
以上の結果より、本発明の実施例のＦＲＰ圧力容器は保護容器とＦＲＰ圧力容器本体は構造的に完全に分離しているので、耐衝撃性に優れていることが確認できた。
さらに、これら本発明の実施例のＦＲＰ圧力容器は、プロテクターの吊り上げ用貫通穴により、ＦＲＰ圧力容器の運搬が容易となる。そして、円筒形状からなるスカートによりＦＲＰ圧力容器は安定して自立するものである。そして、プロテクターやスカートは保護容器と一体成形されているので、プロテクターやスカートの強度が安定的に長期間維持することができた。
【００３６】
本実施例では保護容器の胴部に突起部や開口部を設けたが、本発明の実施例に限定されることなく、これら突起部や開口部を設けなくともよい。
さらに、プロテクター５の内壁９ｂの下部がＦＲＰ圧力容器本体２の口金部２５と接する状態だけでなく、ＦＲＰ圧力容器本体２の頭部鏡部２ａと接する状態でもよく、さらには、発泡材をプロテクターの２重構造の縦壁で構成される空間９ｃ内に充填する場合は、充填した発泡材がＦＲＰ圧力容器本体と接すれば、内壁９ｂの下部がＦＲＰ圧力容器本体２と接する必要がない。
さらにまた、本実施例ではプロテクターの２重構造の縦壁により構成される空間９ｃ内や、ＦＲＰ圧力容器本体の底部と支持部材の底板により構成される空間６ａ、６ｂ内に樹脂発泡材を充填したが、空間内に容易に充填可能な樹脂材を用いることができる。
これに加えて、本実施例では、プロテクター５の縦壁に２ケ所の吊り上げ用の長方形状の貫通孔１１が設けたが、貫通孔の形状や数は限定されるものではない。
【００３７】
プロテクターの円筒状の縦壁９の直径が保護容器３の胴部の円筒部７と略同じ直径、円筒状のスカート６の直径が保護容器３の胴部の円筒部７の直径より小さい直径であっても、さらには、このスカート６が下方に開いた円筒状であっても本発明の技術的範囲である。
【００３８】
【発明の効果】
以上に説明したように、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器（請求項１）は、ＦＲＰ圧力容器本体が保護容器と構造的に完全に分離した構成であるので、落下等の衝撃による保護容器の損傷（亀裂）をＦＲＰ圧力容器本体に伝わることを防止することを可能とするものである。さらに、落下等の衝撃エネルギがＦＲＰ圧力容器本体へ伝播するのを小さくすることを可能とするものである。
ＦＲＰ圧力容器本体のバルブ位置より背が高い円筒状の縦壁からなるプロテクターにより、落下等の衝撃エネルギが吸収して、バルブの損傷を最小限にすることを可能とするものである。
そして、円筒形状のスカートとこのスカートの内側に設けられた支持手段により、落下等の衝撃エネルギが吸収して、ＦＲＰ圧力容器本体の底部の損傷を最小限にすることを可能とするものである。
【００３９】
さらに、ＦＲＰ圧力容器本体はプロテクターやスカートは胴部と一体に成形された保護容器の内部に着脱自在に収容されているので、プロテクターやスカートの強度が安定的に長期間維持され、プロテクターやスカートの耐衝撃性が低下することがない。そして、吊り上げ中にプロテクターが破損してＦＲＰ圧力容器本体が落下することもない。
これに加えて、保護容器が破損した場合でも、保護容器のみを交換することが可能であり、ＦＲＰ圧力容器本体の損傷状態は保護容器からＦＲＰ圧力容器本体を取り外ずして判定することを可能とするものである。
【００４０】
さらに、保護容器のプロテクターの縦壁を頂部から外壁と内壁にわかれる２重構造の壁にして、外壁の下部を保護容器の胴部と一体に接続することにより、落下等の衝撃力を保護容器の胴部に伝え、ＦＲＰ圧力容器本体への衝撃エネルギの伝播をより小さくすることを可能とするものである。
【００４１】
また、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器の製造方法（請求項７）は、保護容器のプロテクターと胴部とスカートと支持部材とからなる成形体を一体に成形し、この成形体から保護容器本体と支持部材を切離して保護容器を製造することが可能である。この保護容器を用いることにより、本発明の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器を容易に、安価に製造することを可能とするものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図である。
【図２】本発明の第２実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図である。
【図３】本発明の第３実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図である。
【図４】本発明の第４実施例を示す図であり、図ａは本発明の第４実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図であり、図ｂは図ａのＸ部の部分拡大断面図である。
【図５】本発明の第５実施例のＦＲＰ圧力容器の外観を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の正面図である。
【図７】本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の右側面図である。
【図８】本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の平面図である。
【図９】本発明の第１実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の断面を示すであり、図ａは図６のＡＡ’部の断面図であり、図ｂは図６のＢＢ’部の断面図であり、図ｃは図６のＣＣ’部の断面図である。
【図１０】本発明の第５実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の正面図である。
【図１１】本発明の第５実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の右側面図である。
【図１２】本発明の第５実施例のＦＲＰ圧力容器の保護容器の平面図である。
【図１３】本発明の実施例に用いた保護容器を製作するための成形体を示す図であり、図ａは成形体の正面図であり、図ｂは成形体の右側面図であり、図ｃは成形体の平面図である。
【図１４】ＦＲＰ圧力容器本体の断面の構成を示す図である。
【図１５】従来のＦＲＰ圧力容器に、プロテクターとスカートを設けられた状態を示す模式図である。
【符号の説明】
１：ＦＲＰ圧力容器
２：ＦＲＰ圧力容器本体
２ａ：ＦＲＰ圧力容器本体の頭部鏡部
２ｂ：ＦＲＰ圧力容器本体の底部（ＦＲＰ圧力容器本体の底部鏡部）
３：ＦＲＰ圧力容器の保護容器
４：ＦＲＰ圧力容器の保護容器の胴部
５：プロテクター
６：スカート
６ａ：空間
６ｂ：空間（中央部）
７：円筒部
８：突起部
９：縦壁
９ａ：外壁（縦壁）
９ｂ：内壁（縦壁）
９ｃ：空間
１０：バルブ
１１：吊り上げ用貫通孔
１２：開口部
１３：支持部材
１３ａ：支持部材の底板
１３ｂ：支持部材の縦壁１３ｂ
１４：取り付け治具
１５：ＦＲＰ圧力容器の保護容器の鏡部
１６：発泡材
１７：補強リング
１８ａ：ボルト
１８ｂ：ナット
１９ａ：切断部
１９ｂ：切断部
２０：保護容器用の成形体
２１ａ：保護容器用の成形体の上部
２１ｂ：保護容器用の成形体の下部（支持部材）
２２：プラスチック製ライナー
２３：ＦＲＰヘリカル層
２４：ＦＲＰフープ層
２５：口金部
２６：従来のＦＲＰ圧力容器
２７：ＦＲＰ圧力容器本体の頭部鏡部
２８：ＦＲＰ圧力容器本体の底部鏡部
２９：プロテクター
３０：スカート
Claims (8)
- プラスチック製ライナーの外面にＦＲＰ層が積層されてなるＦＲＰ圧力容器本体がプラスチック製の保護容器の内部に着脱自在に収容されたＦＲＰ圧力容器であって、
前記保護容器が円筒形状を有する胴部と、この胴部の上部に設けられたプロテクターと、この胴部の下部に設けられたスカートからなり、
前記プロテクターは、前記ＦＲＰ圧力容器本体のバルブ位置より背が高い、２ヶ所以上の吊り上げ用貫通孔が設けられた円筒状の鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなり、
前記縦壁は、この縦壁の頂部から外壁と内壁にわかれる２重構造の壁により構成され、前記外壁の下部が前記保護容器の胴部と一体に接続されており、
前記スカートは円筒形状からなり、このスカートの内側に前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部が地面と離れた位置に支持する支持手段が設けられていることを特徴とする耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器。 - 前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部の支持手段が、底板と、鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなる一端が開放された円筒容器形状の支持部材からなり、この支持部材の底板が前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部を支持すると共に、前記支持部材の縦壁と前記スカートとが着脱自在に固着される構成である請求項１記載の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器。
- 前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部の支持手段が、上方に開いた凹面の底板と、この凹面の底板の外周部から前記スカートの下方に折り曲げられて縦壁を形成する一端が開放された円筒容器形状の支持部材からなり、この支持部材の凹面の底板が前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部を支持すると共に、前記支持部材の縦壁と前記スカートとが着脱自在に固着される構成である請求項１記載の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器。
- 前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部の中央部と前記支持部材の底板に構成される空間を有する請求項２又は３に記載の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器。
- 請求項１に記載の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器において、前記プロテクターの２重構造の縦壁で構成される空間内に樹脂材が充填されてなる耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器。
- 請求項２乃至４のいずれかに記載の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器において、前記プロテクターの２重構造の縦壁で構成される空間内、又は／および、ＦＲＰ圧力容器本体の底部と前記支持部材の底板により構成される空間内に樹脂材が充填されてなる耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器。
- 請求項２乃至４のいずれかに記載の耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器の製造方法であって、
前記保護容器のプロテクターと胴部とスカートと支持部材とからなる成形体を一体に成形し、次に、この成形体から前記支持部材を切離し、プロテクターと胴部とスカートとからなる成形体（保護容器本体）にＦＲＰ圧力容器本体を収容した後、前記支持部材を前記成形体（保護容器本体）のスカートの内側に挿入して、このスカートと前記支持部材を着脱自在に固着することを特徴とする耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器の製造方法。 - プラスチックライナーの外面にＦＲＰ層が積層されてなるＦＲＰ圧力容器本体を内部に収容して保護するプラスチック製の保護容器であって、
この保護容器が円筒形状を有する胴部と、この胴部の上部に設けられたプロテクターと、この胴部の下部に設けられたスカートからなり、
前記プロテクターは、保護容器に収容されるＦＲＰ圧力容器本体のバルブ位置より背が高い、２ヶ所以上の吊り上げ用貫通孔が設けられた円筒状の鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなり、
前記縦壁は、この縦壁の頂部から外壁と内壁にわかれる２重構造の壁により構成され、前記外壁の下部が前記胴部と一体に接続されており、
前記スカートは円筒形状からなり、このスカートの内側に前記ＦＲＰ圧力容器本体の底部が地面と離れた位置に支持する支持部材が着脱自在に設けられ、
この支持部材は底板と鉛直壁又は傾斜壁の縦壁からなる一端が開放された円筒容器状からなる耐衝撃性に優れたＦＲＰ圧力容器用保護容器。
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