JP4557719B2 - 多層圧力容器及び多層圧力容器の製造方法 - Google Patents

多層圧力容器及び多層圧力容器の製造方法 Download PDF

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Description

本発明は、一般にガスを輸送あるいは貯蔵するための装置とコラム、はり、支柱等のような構造部材の双方に関する。特に本発明は、内部ガス圧により使い易い状態に配備された、軽量で膨張式空気圧式の構造部材に関する。さらに特に本発明は、ガスを貯蔵しかつ輸送する際に使用するのに適しており、主として膨張式耐荷重部材として使用するのに十分適した多層圧力容器に関する。さらにこの多層圧力容器の製造方法も開示する。
元来、圧力容器とは内部圧力が外部の大気圧よりも高い容器である。このような容器は液体を入れた容器、すなわち液体貯蔵タンク、及びホースのような液体を輸送する容器を含む。剛体材料ではなく可撓性材料でできた圧力容器を組立てることが知られている。というのもこのことにより剛体材料のシステムに比較して体積と貯蔵量の削減がもたらされるからである。しかしながら、剛体材料ではなく可撓性材料でできた、コラム、はり、ストラット等を作ることは、構造材料の技術においては比較的最近の動向である。このような進歩は、いっそう十分に評価されるようになってきており、期待される使用分野は急速に広がり続いている。
膨張式構造部材を製造する際、デザインと材料の選択とを知らせる主たる構造上の要件は、(1)一般的圧縮座屈、(2)はりの剛性と固有振動数、及び(3)はりの屈曲座屈を含む。デザインのパラメータは、(1)管の半径、(2)管の厚さ、(3)管の長さ、(4)弾性係数及び(5)材料の密度を含む。膨張式構造部材は、様々な分野での使用を容易にするための、十分に所望の構造特性を有するように考案されてきた。さらに膨張式構造部材は、極端でかつ珍しい環境、とりわけ宇宙空間で使用するために検討されている。
例えば、非特許文献1に示されているように、膨張式円形真直はりは、ソーラアレイシステム、テレスコープミラー、サンシールド及びソーラーセイル、トラス構造等々のような構造を支持することができる。膨張式円形真直はりは、さらに恒久でありかつ暫定の膨張式宇宙生息地において、及び再突入兼回収の乗り物においてさえも使用できる。著者は、このような用途では、低質量、小貯蔵量および開発の容易さがコストを大幅に削減する要因であると言及している。
さらに従来の応用例はよく知られており、かつその範囲は多様な範囲の可能性に渡っており、コラム、梁、ブーム、トラス、ストラット、片持ち梁、シェルター、リニアアクチュエータ、梯子、アンテナ、マスト、フレームリンク等を含んでいる。潜在的構造(potential structure)が比較的解体されたかあるいは平らな状態で、おそらくリールあるいはラックで建築現場まで輸送されることは明らかな長所である。
可撓性構造部材の長所は、特許文献1の特許権がカナダのピーターアイサックに発行された、少なくともすでに1968年には認知された。彼の特許は通常可撓性の、かつリール上で貯蔵可能な剛体の弾力性のある材料でできた膨張式構造部材を開示している。この部材は可撓性の状態の巻き取られた状態で貯蔵されており、かつ案内のない片持ち梁の様式で、剛体の状態でリールから供給できる。この部材は繰出された後の引張り荷重、圧縮荷重、あるいは曲げ荷重を担持することができる。
その後、それほど成熟してはいないが、この技術は特許文献2に示されている。この特許文献は軽量な、膨張式の構造部材を開示しており、この部材は実質的に管状の形状を有し、かつ両端で封止されており、膨張時に内部圧力を維持するための内側ライニング材を備えている。内側ライニング材は、引張り強さの高い繊維が充填された樹脂を構成する繊維強化マトリックス構造で覆われている。膨張していない構造部材は、折り畳まれた状態で積載可能である。樹脂マトリックスの硬化は、低温で、折り畳まれた部材を保管することにより内在している。使用前に、部材は流体で膨張し、かつ樹脂マトリックスが硬化できるように加熱される。
膨張式可撓性材料により剛性の構造部材を製造し、かつ樹脂を用いてこの材料を被覆あるいはさもなくば堅くする方法は、ロスの特許文献3においてかなり前に認知されている。この特許文献は硬化した繊維材料の品物を製造する方法を開示しており、この品物は間隔をおいて配置された繊維質の壁と、間隔をおいて配置された壁を接続している接続部分とを有する曲げ易い品物を提供する工程、すなわち
繊維質の品物を膨張させる工程、樹脂が結合した繊維材料を膨張した品物にわたって添加する工程、
及び品物が膨張して材料に張力がかかる間に、樹脂のバンドを硬化させる工程
を備えている。
前述の特許は、本発明が留意している現行技術を反映している。これらの特許を参照しかつ吟味することは、本発明の請求の範囲の審査に関連しえる情報を開示する際に、出願人の認められた誠実の義務を履行するのを助ける。しかしながら、上述の特許はいずれも、単独かあるいは組み合わせて検討した場合でも明らかであるが、本願発明の中で記載しかつ請求した発明を開示、教示、提案、提示、さもなければ提供もしていない。
さらに、ボックスマイヤーとロスの各々に教示された構造部材には、所望の構造特性を提供するために十二分な空圧が必要であり、硬化した後、この構造部材は貯蔵と輸送のために潰れることはない。さらにアイザックの構造部材は可撓性材料から組立てられていてもよいが、製造工程にはヒンジにより結合された上部および下部部材が貼り付けられるチューブの使用が必要となる。このようにすでに圧力容器、すなわちチューブを含む品物を備えていることは、アイザックが示した装置の構造に基づいている。
従って、膨張した際の、構造部材としての用途から、膨張しておらずかつホースあるいはフィルターとして形成された際の流体輸送手段としての用途までを含む様々な用途に適合することができる、可撓性材料から組立てられた圧力容器を提供することが望ましい。このような部材は容易な貯蔵及び輸送のために潰すことができるのが望ましい。最後に、このような圧力容器を組立てる高価でなくかつ機械的に簡単な手段を有するのが望ましい。
米国特許第3364623号明細書 1985年ボックスマイヤーに発行された米国特許第4514447号明細書 米国特許第3138506号明細書 2001年4月刊行のオーバービューに掲載の、S.L.フェルドマン及びC.A.J.R.フェアメーレン著、航空宇宙工学における膨張式構造
前述の要求は従来技術を越えた多数の長所を有する本発明により満たされる。
本発明の課題は、構造部材としての用途に確実に適合した、新しくかつ改善された多層圧力容器を提供することにある。
本発明の別の課題は、流体容器および/または流体輸送装置としての用途に確実に適合することができる、新しくかつ改善された多層圧力容器を提供することにある。
本発明のさらなる課題あるいは特徴は、流体フィルターとしての用途に適した新しくかつ改善された多層圧力容器を提供することにある。
本発明のさらなる課題は、可撓性材料の単一シートから簡単に製造される新しくかつ改善された多層圧力容器を提供することにある。
本発明のさらなる課題は、様々な材料を収容、輸送および/または分離するための個別の区画室を有するように、製造中に容易に変更される新しくかつ改善された多層圧力容器を提供することにある。
本発明のさらに別の課題は、容器の内側の至る所に引っ張り力を分布させる単葉の内側継目を有する新しくかつ改善された多層圧力容器を提供することにある。
本発明のさらなる課題は、一つあるいはそれ以上の流体を選択的に輸送かつ排出するための、多層で、多室でかつ多目的の圧力容器を提供することにある。
さらに本発明の課題は、二つの状態、すなわちガス及び液体において、二つの異なる流体を同時に導入するための少なくとも二つの内側通路を有する
多層圧力容器を提供することにある。
本発明の別の課題は、発想が単純で実施が簡単であり、かつ高価な機器の必要性を除去する多層圧力容器を製造するための方法を提供することにある。
さらなる課題および長所と共に、構成と操作方法に関する、本発明に特有な他の新しい特徴は、本発明の好ましい実施例が実例によって示した添付の図に関して考えられた、後に続く説明からよりいっそう理解されるであろう。しかしながら、図が実例と説明のためだけのものであり、かつ本発明の限定の定義として意図したものではないことははっきり理解されるべきである。本発明を特徴づける新規性の様々な特徴は、この開示に添付されかつこの開示を形成している請求の範囲において詳細に指摘されている。本発明はこれらの単独で取り上げられる特徴のいずれか一つにおいてではなく、特定された機能のための構造の全ての特定の組合せにおいて存在している。
本発明は、容積測定の容器、ホース、フィルター、及び梁、ブーム、トラス、ストラット、コラム等のような構造部材としての用途に確実に適合した多層圧力容器である。第一の好ましい実施例において、この装置は、要約すると、少なくとも一つの可撓性材料の単層シートを備え、このシートがほぼ縦方向の中央線を有し、この中央線がシートを不均等な幾何学形状の内側及び外側部分に分割している多層圧力容器として特徴づけられている。これらの部分は各々、内側面、外側面、縁部、継目しろ、及び幅を有する。外側部分の幅は、内側部分の幅よりも大きい。初期の製造工程で、外側及び内側部分は、折り重ねられて、実質的に図8の多層形状において、近接した通路を形成している。継目はほぼ縦方向の中央線においてかつ外側及び内側部分の縁部の近くで、外側及び内側部分、そして可撓性材料のシートを通って配置されている。内側部分は引き込まれて、外側部分通路の下になり、外側部分は裏返しになり、内側部分の上になる。従ってこの製造工程の終了時には、ほぼ連続した720°巻の材料は、通常円筒形の容器体を形成しており、そこにおいて外側部分の外側面は圧力容器体の外側面を形成し、内側部分の内側面は圧力容器体の最も内側の面を形成し、内側部分の外側面と外側部分の内側面とは、対向関係にあり、かつ継目は外側部分の継目しろにより隠されている。
先に要約した本発明の方法に従って形成された容器体は、容器体内に流体を導入かつ収納し、かつ分離している圧力容器を互いにかあるいは他の構造物に連結するための取付け具を備えていてもよい。さらに、この製造方法により、外側及び内側面強化スリーブ、取っ手、外側面テクスチャー(texture)等の取付けが容易になる。さらに、この方法により、多数の内側通路を備えることも容易になる。そのように容易になるのは材料が製造の際最終的に裏返しになるからである。従って、製造工程において、最終的に容器体内で内側面である面は、製造の第一段階で外側面として見えるようになっている。このように、製造の最終段階まで、予想される最終用途に従った、内側面を簡単に変更するための作動面が設けられている。
このように、追従する詳細なその特徴の記載がよりいっそう理解されるように、かつ技術の寄与がよりいっそう評価されるように、本発明のもっと重要な特徴を広く概説してきた。もちろん、以下に述べかつここに添付した請求の範囲の付加的な内容を形成する本発明のさらなる特徴がある。この開示が容易に基盤とした着想が、本発明の幾多の目的を果たすための他の構造、方法及びシステムの設計の基礎として利用されていることを当業者は理解できる。したがって、請求の範囲が、本発明の目的と範囲から逸脱しない限り、このような同等の構造を有するものとみなされることが重要である。
さらに、要約の目的は、国内の特許事務所及び一般国民、そして特に特許あるいは法律用語、もしくは文体に精通していない、科学者、技師及び当該技術の専門家が、大まかな閲覧から即座に出願の技術的開示の本質と核心を判断できることである。要約は、請求の範囲により評定されるこの出願の発明を規定することを意図してもいないし、
いかなる点においても本発明の範囲に関して限定していることを意図してもいない。
ある種の専門用語とその展開は、引用においてのみ便宜上以下に述べる記載において使用することができ、かつ限定されない。例えば“上方へ”、“下方へ”、“左へ”、及び“右へ”のような言葉は、引用が特記のない限り作られる図の方向を指示するものである。同様に、“内側へ”及び“外側へ”のような言葉は各々、装置あるいは領域及びそこの指定された部分の幾何学的センターへの方向、及びこの幾何学的センターから離れる方向を指示するものである。
本発明を実施例に基づき詳しく説明する。
同様な参照番号が互いに異なる図において同様な部材を示す、図1〜24を参照すると、図1及び1aは、各々可撓性の布地の単一シート100の端面図及び平面図を示し、これらの図は、組立前の本発明の容器の様々な部分の、幾何学的でかつ比較的大まかな寸法を示している。このシートは単一層であっても、あるいは多層であってもよい。各々の場合、本発明の第一の好ましい実施例において、布地シートは、ほぼ長方形でかつ細長いのが好ましく、かつほぼ縦方向の中央線Mによって、幅l120を有する外側部分110と、外側部分の幅よりも小さい、幅l1140を有する内側部分130とに不均等に分割されている。各々が四辺形を備えた内側及び外側部分は、各々辺110a,110b,110c及びMと、辺130a,130b,130c及びMとによって規定されている。本発明の装置の第一の好ましい実施例において、内側及び外側部分を備えた四辺形はほぼ長方形である。内側及び外側部分の異なる幅は、完成した発明の製品の形状を達成するのに必要である。
布地シートの外側部分は、外側面150と、内側面160と、外側縁部165と、継目しろ170とを有する。内側部分は、外側面180と、内側面190と、内側縁部195と、継目しろ200とを有する。この図はさらに外側及び内側部分のための、各々折り重なり部210a及び230aの方向も示している。
図2は外側部分の折り重なり部210と内側部分の折り重なり部220とを作ることにより形成された外側通路230と内側通路を備えた図1の布地シートを示している。外側部分は、その縁部がその継目しろを形成するために、おおよその中央線を越えてわずかに延びるように、布地シートの下方で折り重ねられている。内側部分は、その継目しろを形成するために、その縁部がおおよその中央線を越えてわずかに延びように、布地シートの上方で折り重ねられている。単一の主たる継目250は、布地の層を全て貫通して配置されており、この継目は実質的にほぼ中央線Mで継目しろを有する。主たる継目の配置は、最終組立段階前に行われ、かつ二重連続ループを作る。最終組立段階は、内側部分130を外側通路230内に引張りこむことと、内側部分を布地の手前側の端部340から外側通路の下方で縦方向に引張ることとから成るが、同時に外側部分110を裏返しにして、かつ内側部分の上方で末端部350から始めて、手前端部に向かって進行させる(図4参照)。
図3は、単純な管状すなわち円筒状体を有する、最も基本的な形状の、完全に組立てられた多層圧力容器10の第一の好ましい実施例の端面図である。この図から外側部分110と内側部分130は、外側通路230を規定するために離間して設けられていてもよいことがわかる。それに代わり外側及び内側部分は、完全に組立てられた場合にこれらの部分を仕切っている効果的なスペースがまったくないように作られていてもよい。離間して設けられているかあるいは完全に接近していても、外側部分の内側面と内側部分の外側面とは、面と向かいあった関係で互いに相対している。この形状の詳細は、図5に示してある。
図4は製造中の圧力容器の状態を説明し、中間の製造工程を示し、かつ容器体を形成するための最終工程のための手段を説明している斜視図である。この図において、本発明の圧力容器は、簡単な方法で製造されることが示されており、以下の工程を伴う。
(a)手前側の端部340と、末端部350と第一及び第二縁部165,195とを有する一般的に細長い布地シート100を供給する工程。
(b)外側部分フラップ280と、外側通路230と、第一継目しろ170とを有する外側部分110を形成するために、第一縁部を下方に、かつシートの下方にもっていくことによりシートを折り重ねる工程。
(c)内側部分フラップ270と、内側通路240と、第二継目しろ200とを有する内側部分130を形成するために、かつ第一及び第二継目しろがオーバーラップし、同時に布地シートの部分が多層形状20を形成するために、内側及び外側部分のフラップと第一及び第二継目しろとの間に挟まれるように、第二縁部を上方にかつシートの上方にもっていくことにより再度シートを折り重ねる工程。
(d)多層形状の層を結合させる単一の主たる継目250を作るために、継目を縫い合わせる工程。
(e)引張り手段310を供給し、布地の手前側の端部340で、及び好ましくは内側部分の折り重ね部分320で、引張り手段を内側部分上方フラップ270にはりつける工程。(極めて小さくかつ軽量の実施例において、引張り手段は人手により折り重なり部をつかむ以外に何も備えていない。しかしながら、ほとんどの場合、内側部分130を外側通路内に引っ張ることを容易にするために、内側部分の折り重なり部320から、外側通路230内へ及び外側通路230を通って固定されかつ延びた、紐330あるいは機能的に同等な引張り手段を備えていることが好ましい。)
(f)手前側の端部340で内側部分を外側通路230内へ引張り、同時にますますオーバーラップする外側及び内側通路にわたり、末端部350を引っ張ることにより外側部分110を裏返し、それにより効果的に装置全体を裏返し、かつ主たる継目250を、継目を外側部分110と内側部分130との間に挟むように、内側に引張り、それにより継目セグメント250a,250b,250c及び250dを隠す工程。
このように容器体を組立てることにより、継目は隠され、かつ継目の磨耗や裂け傷を引起すかあるいはさもないと継目に劣化作用を与える外力にさらされない。使用される材料と製造の規模に依存して、この簡単な製造工程により、多くの工業的応用分野が、上記の工程(e)及び(f)を行うための機械的力を必要とするように、十分な大きさと強度の溶器体を求めることが考慮されているにも関わらず、精巧な機械装置の必要性をなくすことができる。
図5に示すとおり、完全に配列されると、布地の折り重なりと処理により、外側部分の内側面160と内側部分の外側面180の位置は、これらの面が互いに向き合っているように、かつ部分寸法に依存してこれらの面が十分近づけられ、かつこれらの面の幅(継目しろでの中断部は除く)に沿って継続的な物理的接触状態にあってもいいように逆になる。外側部分110の外側面150は、容器体10の外側面150aになるが、同時に内側部分130の内側面190は、容器体の最も内側の面190aになる。(例えば圧力容器が容積測定容器もしくは高圧ホースとして機能する場合)内側及び外側部分が、完全にかつ継続的に接触状態にあると、内側部分の外側面と外側部分の内側面は、層間の強い結合部を備えるために折り重ねる前に、接着剤で塗布されてもよい。これにより圧力容器の耐圧性は増す。
さらに、図5は本発明の圧力容器の第一の好ましい実施例の配列が、どのようにして剥き出しの容器体10を構成する、連続的な720°の材料巻付け部dを備えているかを示しており、この材料巻付け部は、内側継目しろ200における内側継目しろ曲げ部200aから、外側継目しろ170における外側継目しろ曲げ部170aまで延びている。最後に、図5は外側部分110と内側部分130とを仕切る潜在スペース360を示しており、このスペースは流体あるいは他の物理的な物質を収納あるいは運搬するのに使用してもよい。
多層圧力容器を製造する前述の本発明の方法により、多層圧力容器の特性と特徴、及びその異なる面を設計及びカスタマイズする際に、かなりの融通性が許容される。例えば、布地シートが最初に平坦に配置されている時に、多数の取付け具、補助装置、表面のテクスチャーと特徴、ハンドル、グリップなどが、布地部分の表面に付される。このような長所の詳細は、本発明の圧力容器の第二〜第五の好ましい実施例の以下の記載によって明らかにされる。
図6〜8は、様々な製造の段階における、本発明の圧力容器の第二の好ましい実施例の端面図である。これらの図は第一の好ましい実施例の図1〜3に相当している。第一の好ましい実施例の場合と同じく、可撓性の布地の単一シート400が設けられ、同時に外側部分410と内側部分420の幾何学形状と通常の相対的な寸法は、幅l430とl440により、及びおおよその中央線Mにより示してある。しかしながら、この実施例において、取付け部材450と460は、取付け手段470と480(好ましくは継目)を使用して、外側部分410の外側面490に付されており、同時に内側部分420の内側面500に付されている。継目520は、内側及び外側部分が折り重ねられた後、ほぼおおよその中央線のところで作られ、同時に組立て品の処理は第一の実施例のために記載されたように行われる。それに応じて、圧力容器体510の完成時に、継目は隠された部分520a〜520dを備えている。
容易に判断できるように、この実施例の取付け部材は通常、布地あるいは他の可撓性の材料でできたフラップを備えている。布地フラップは、容器体の外側面に配置された場合には、様々な目的のために使用されてもよく、この様々な目的とは、ハンドル部分の形成と、(図10〜14と関連して十分検討されたような)外側スリーブの組立てと、吊り下げフラップ(図17)の形成と、容器体を他の容器体に連結するための連結手段(図19及び20)とを含む。しかしながら、緩んだ布地帯としての取付け具を描くことは、説明のための目的のためだけにあり、外側及び内側面取付け具、スリーブ、及び表面のテクスチャー等に関する容易性と利便性とを示すことを目的とした図は、組立ての第一段階で、布地の内側及び外側部分の両方に適用することができる。これにより多通路容器の形成は特に単純になる(図22参照)。
図9は、圧力容器が構造部材として使用することを意図した場合の、圧力容器体610の一方の端部に取付けるために適合した、選択された端部取付け部材600の部分的横断側面図である。図9Aは、図9の完全な取付け部の部分的横断面斜視図であり、さらに終端の取付け部材も示している。端部取付け具のこの好ましい実施例において、圧力容器体610は保持リング620の周囲に巻き付けられており、この保持リングはネジ切り部分640を有する蓋ネック630を覆ってスナップフィットされている。保持ワッシャー650は保持リング620を覆って配置されており、ネジ切り部分670を有する、外側圧力ロックリング660は、蓋ネック630にネジ止めされている。膨張式ブラダー680は端部取付け具によって保持されていてもよい。そのバルブ軸690は軸孔(図示していない、図12、970参照)を有するポートプラグ700を貫通して配置され、かつワッシャー710及びナット720と共に適所に固定されているのが好ましい。ポートプラグは、蓋ネック部630の終端側740において楕円形の開口部730に合わせるように楕円形である。ポートプラグ700は、圧力バルブが内部圧力以下の場合に、ポートプラグが突出すのを防ぐ内部フランジ750を備えているが、このフランジは、その最小寸法が開口部730から出るように、プラグを単に回すことによる選択的取外しを考慮してある。蓋ネック部630は、取付け部から突出している多数のボルトあるいは他の締付け具を備えていてもよく、その向きは隣接している構造部材の意図された用途及び考慮された形状によって決定される。
図10〜13は、管状の形状を有しており、かつその端部の各々において取付け具の配置に適合している、本発明の圧力容器の第三の好ましい実施例の様々な図である。図10は容器体800を示す斜視図であり、この容器体は容器体の外側部分830外側面に形成された、多数の調整ケーブルスリーブ810a〜810dを有している。
調整ケーブルスリーブはエッジ850a〜850dにおいて外側部分に縫い合わされているかあるいは付されている布地帯840a〜840dからできていてもよく、そこで布地帯は引張られずに、容器体の長さに沿って所望の通路を作るために十分なたるみ(slack)
を有している。調整ケーブル通路は各々、容器体の一方の端部から他方の端部まで延びている調整ケーブル860a〜860dを有しているのが好ましい。
図11は調整ケーブルの端部の詳細を示した斜視図である。この図から、調整ケーブル860は各々、通常その端部に溶接されたネジ切りピン870と、ネジ切りピン上にネジ込まれたナット880とを有するケーブルを備えていることがわかる。
図12は圧力容器上に完全に取付けられた代替の端部取付け具900を示した図10の圧力容器の斜視図であるが、図13は圧力容器の各端部で各々第一及び第二の端部取付け具900a,900bを備え、及び端部取付け具間に取付けられた調整ケーブルを備えた完全な圧力容器の側方斜視図である。これらの図は容器体の長さl910を正確に調節するための手段を供給する際の、調整ケーブルの操作を示し、従ってその長さは調節可能な長さとして特徴付けられていてもよい。端部取付け具はキャップ首部920と圧力ロックリング930とを備え、さらに調整ケーブル端部のネジ切りピン870を挿入するための(図示していない)スルーホールを有するリムすなわちカラー940を備えている。さらに、ナット880は、ナットの締め付けが、容器体の相対する端部に配置された取付け具の方向へ取付け具を推し進めるように、ネジを切られたピン上に取付けられており、それにより容器体はわずかに圧縮する。すなわちナットを緩めると、容器体は所望の長さに伸長することができる。さらに、取付け具はポートプラグ960で選択的に封止された楕円形の開口部950を備えているのが好ましい。ポートプラグは管状容器体内に配置された(図示していない)膨張式ブラダーのバルブ軸980を挿入するための孔970を備えている。
さらに取付け具900aは、圧力容器を他の圧力容器もしくは外部のハードウェアに取付けるための、ボルト990あるいは他の連結手段そなえていてもよい。例えば、ボルトは、圧力ロックリングから延びていて、連結手段が多数の適所において、取付け具上すなわち取付け具の周囲に配置されていてもよいことが容易に認められるであろうが、圧力容器が使用される構造の外形に依存している。さらに、リング取付け具が圧力容器の一般に円筒形の実施例のための端部取付け具の一般的形状を備えていることも容易に認められるであろう。このような取付け具は、とりわけネジ切りスタッド、ロックピン、バイオネットマウント、クレビスピン、フランジ縁部、コード縁部、ウェッブ、ベルト等を含めて、数多くの種類の取付け支持具あるいは連結手段を備えることができる。それに応じて、圧力容器はテントや膨らまして使うブリッジから、アンテナ、エアフォイル及び数え切れない他の構造に至る、手間取るものから手間取らない迅速な組立て構造的ユニットの用途に適合できる。最後に、一般的に管状かあるいは円筒形の圧力容器が、端部取付け具あるいは膨張式ブラダーを備えているような場合には、ただ一つの端部取付け具の必要性が、ブラダーのバルブ軸あるいは他のガスインレット手段を挿入することに適合しているにすぎないことが認められるだろう。
図14は圧力容器体1010の第四の好ましい実施例1000の端面図であり、多数の調整ケーブルスリーブ1020が、圧力容器体の外側部分1040の内側面1030に配置されている。調整ケーブルスリーブを備えた布地片の付加と調節ケーブル1050の取り付けは、上記のようにして達せられる。
図15は管状圧力容器1110を有するエアフォイルすなわち翼1100の横断端面図であり、この管状圧力容器は、翼桁組立体として形成するかあるいは機能するように、並べて配置された状態で振り分けられかつ形成されている。翼桁として、管状圧力容器は、従来技術において知られているような翼の各々上部及び下部の翼表面1120,1130の座屈あるいは潰れを防ぐために、支持性及び剛性を提供する
図16は、集積した多室圧力タンクを形成するために、互いに流体伝達をする際の、多数の管状圧力容器1210を示す圧力容器組立体1200の斜視図である。圧力容器は各々、圧力容器を隣接しているかあるいは近くの容器と流体伝達状態に置いている、ホースすなわち他の導管1230を有する少なくとも一つの端部取付け具1220を備えている。この組立体は加圧されたガスを組立体内に導入するための少なくとも一つのガス入口1240を備えている。
図17は管状圧力容器1310の第五の好ましい実施例1300の斜視図であり、この管状圧力容器は継目1330により容器の外側面1340に取り付けられたフランジ1320を有する。フランジは圧力容器をサポートライン1360から掛ける際に使用するのに適したハト目1350を備えている(図18)。
図19と20は、管状圧力容器を隣接させるための連結手段の考えられる配列を示す端面図である。連結手段1400(図19),1500(図20)は、多数の取付け具を供え、この取付け具は容器体の外側面1410,1510に、及びいずれかの隣接する容器体に縫合されるかあるいはその他の方法で付されている。
図21は本発明の多層圧力容器の第六の好ましい実施例1600を示す端面図である。この実施例において、二つの布地シート1610,1620は、まず第一に次々に重なって配置され、シートは各々第一〜四流体通路1630,1640,1650及び1660を形成するために適した差異に基づいた幅を備えた外側及び内側部分を有し、かつこの容器体を形成している材料の第一〜四層1670a〜dを有する。第一の好ましい実施例におけるのと同様に、圧力容器を形成する巻きつけは、連続した720°の巻きつけである。圧力容器は、完全に形成されると、1〜4つの通路を備えることができ、この通路は仕切られた層の寸法に依存し、従って通路が組立て時にどのように分かれ、かつどのように間隔を置かれて配置されるようになるかに依存する。継目1630は層全体に渡っているが、表面においては覆い隠されかつ前述の通り隠されたセグメントを備えている。
図22は本発明の圧力容器1710の第七の好ましい実施例1700を示す端面図であり、この圧力容器は多数の内部流体通路、この場合第一〜第三内部流体通路1720,1730,1740を有しており、通路は各々、容器体の内側面に付された、第一〜第三材料取付け具1750,1760及び1770から成る細長い可撓性の仕切壁により規定されている。材料取付け具を容器体の内側面に連結する位置は、第一縁部1750a,1760a,1770aに手前側の。次いで、取付け具は一まとめに連結され、かつ各取付け具の第二縁部1750b,1760b,1770bに各々互いに近接して付されている。通路は大きさと体積がほぼ等しいことがわかる一方で、仕切壁の長さを変えることにより、通路の大きさ、形状及び体積を実質的に変えることができることが容易に理解される。このようにして、本発明の圧力容器は、様々な流体を選択的に輸送し、かつ同時にあるいは別々に放出するための、多層で多目的の流体輸送装置(言い換えればホース)として使用するのに適合している。例えば、ホースは、一例においては化学消火剤を放出し、別の例においては水を放出する、多目的消火ホースとして使用するのに適合できる。
図23は、本発明の圧力容器の第八の好ましい実施例に組立てるためにその大きさに合わせて作られかつ適合した布地の部分1800の平面図であり、この布地の部分は、図24に示すように円錐形の圧力容器体1900を備えている。組立ての原理と工程とは、第一の実施例の組立ての原理と工程とに等しい。しかしながら、本発明のほぼ円筒形の実施例とは対照的に、この実施例において、布地1800の最初の部分は、二つの部分を備え、これらの部分は各々、所望の開口部の最終的な大きさによって決まる、台形(一組の対辺が平行な四辺形)あるいは不等辺四辺形(平行な辺が無い四辺形)を備えている。いずれにしても、四辺形の形状は、布地の単一部分を備え、この布地の単一部分は、内側部分1810と、各四辺形部分用に分配された側を規定する中央軸線1830を中心にして内側部分とほぼ対称な外側部分1820とを備えている。布地(及び容器)の外側部分は、第一、第二及び第三の露出した辺1840,1850,1860を備えている。容器の内側部分は、対応する第一、第二及び第三の露出した辺1870,1880,1890を備えている。辺1870及び1890は、幅が辺1840及び1860、すなわち外側部分の各々の相対する辺よりも短い。このように、外側部分により形成された通路よりもわずかに小さい通路を形成するために、内側部分が必然的にわずかに小さくなければならない点で、内側と外側部分とは完全に対称ではない。
他の実施例のための上述の方法と同じ方法で組立てられた場合、第八の好ましい実施例の容器体は、大開口部1910と、大開口部直径よりも小さい直径の小開口部1920とを有する切頭円錐形を備えている。この形状は、図15に示すように、例えば翼あるいは翼状のものを含む、サイズが先細りになっている支持部材を必要とする構造に使用するのに適している。ほとんどの場合において、外側及び内側部分は、その相対する面に渡って近づくであろう。しかし、外側部分と内側部分との間に流体通路1930を設けることが望ましい。
第八の実施例の代わりに、布地部分は四辺形を備えるように分割することができ、この四辺形は、組立てられた容器が外側通路よりもかなり小さい内側通路を有し、従って内側と外側部分の間に上手く規定された通路を有するように、実質的に様々な大きさを有する。
本発明の圧力容器を作るための材料は、意図される用途に応じて選択される。最も軽量の物において、圧力容器は繊維強化されたマトリクス構造を有する材料で、好ましくは高い靭性の連続繊維と可撓性マトリクス材料とでできている。繊維は圧倒的にバイアスが配向されることがさらに好ましく、この配向は繊維が構造内の引張荷重に耐えるように最適化されている。このことにより縫合の必要性は実質的に最小限になり、かつ強化用の(横糸)繊維が充填される。現在使用可能で軽量な高引張強度材料は、特にアラミド繊維、ポリエステル繊維、ゲルスパンポリエチレン繊維、メタテレフタルアミドポリマーベースのアラミド繊維及びナイロンのような布地を含む。さらにポリエチレンテレフタレートとアルミニウム処理されたテレフタレートフィルムのような材料を含む、フィルムタイプの材料も使用することができる。しかしながら、数多くの可能な用途(応用例)の中で、新種の材料を使用する必要がないことは理解されるであろう。綿、ポリエステル、綿/ポリエステルの混合物などのシートでさえも適しているかもしれない。非繊維質で非多孔質な、自然のゴム及び合成ゴム、ポリマー及び他のエラストマーを使用してもよい。繊維質の材料を使用した場合、被覆物は強度を増し、かつその意図する用途に合わせた容器の多孔性及び化学反応性を均一にするために施される。さらにTYVEK(登録商標)のような多孔性材料を選択的に使用してもよく、従って圧力容器はフィルターとして使用できる。それに代わって、圧力容器が容積測定容器として使用されることを目的としている場合は非多孔性の材料を使用してもよい。柱用のコンクリートフォームのような、本発明の装置の他の用途では、湿ったコンクリートによる含浸を防ぐために、唯一十分に非多孔性の材料から作ることが必要である。
前述の開示は、当業者が不適切な実験をしないで本発明を実施することができるに十分であり、かつ発明者により目下意図された本発明を実施する最良のモードを提供する。ここに本発明の好ましい実施例の十分でありかつ完全な開示が与えられているが、図示しかつ記載した厳密な構造、寸法関係及び操作に対して本発明を限定するようにはなっていない。当業者は、様々な修正、代替構造、変更及び同等物を、容易に思いつくであろうし、このような様々な修正、代替構造、変更及び同等物は、本発明の意図及び範囲から逸脱することなく適切なものとして使用されてもよい。このような変更は代替の材料、部品、構造配置、大きさ、形状、機能、操作上の特徴等を包含する。
従って本発明の正しい範囲は、図に示されかつ明細書に記載されたこのような変更の全てならびにこれらと同等の関連物の全てを包含するように、添付の請求項の最大範囲の解釈によってのみ決定される。
組立前の本発明の多層圧力容器の様々な部分の、幾何学的及び一般的な相対寸法を示す、(縁部で見られる)可撓性の布地の単一シートの端面図である。 折り重なりにより形成された本発明の容器の外側及び内側の通路によって示され、さらに組立てられた容器の単一の主たる継目の配置を示す、図1の生地シートの端面図である。 最も基本的な形の本発明の組立てられた多層圧力容器の端面図である。 中間の製造段階を示し、かつ容器体を形成するための最終段階のための手段を示す斜視図である。 組立後の第一の好ましい実施例を示し、かつ特に容器材料が基本的あるいは空っぽの容器体を構成するためにどのように連続した720°の巻きつけを形成するかを示す端面図である。 内側及び外側部分、布地の中間点、見込まれる継目しろ、及び考えられる取付け部材の位置を示す、本発明の多層圧力容器の第二の好ましい実施例で使用された予備組み立ての布地シートの端面図である。 折り重なりにより形成された本発明の容器の外側及び内側の通路によって示され、さらに組立てられた容器の単一の主たる継目の配置を示す、図6の生地シートの端面図である。 容器の外側及び内側面の取付け部材の位置を強調している、本発明の組み立てられた多層圧力容器の第二の好ましい実施例の端面図である。 圧力容器体の一方の端部での取付けに適合したある種の取付け部材の部分的横断側面図である。 さらに末端取付け部材も示している、図9の完全な取付け部材の部分的横断斜視図である。 調整ケーブルを挿入するための多数のスリーブを有する組立てられた容器を示す、本発明の圧力容器の第三の好ましい実施例の端部斜視図である。 調整ケーブルの端部の斜視図である。 完全に取付けられた端部取付け具を有する図10の圧力容器端部の斜視図である。 圧力容器の各端部において端部取付け具を備えた完全な圧力容器、及び両端部間に配置されたスリーブ内に取付けられた調整ケーブルの側方斜視図である。 多層圧力容器の内側の層間に配置された、調整ケーブルスリーブと調整ケーブルの代替の配列を示す圧力容器体の端面図である。 多数の翼桁を形成する管状圧力容器を有するエアフォイルすなわち翼の横断端面図である。 多数の膨張式チャンバを有する圧力タンクを形成する一束の管状圧力容器を示す斜視図である。 ハト目を備えた外側に取付けられたフランジを有する管状圧力容器の斜視図である。 I型フックから掛けられた、図17の圧力容器を示す側面図である。 一束の管状圧力容器用の連結手段を示す端面図である。 並んでいる管状圧力容器用の代替の連結手段を示す端面図である。 圧力容器体を形成する四層の材料を有する本発明の圧力容器の代替の実施例を示す端面図である。 多数の内側流体通路を有する、本発明の圧力容器の実施例を示す端面図である。 円錐形の圧力容器に組立てるために大きさを合わせて作られた一片の布地の平面図である。 図23の布地片で組立てられた円錐形の圧力容器である。
10 多層圧力容器の第一の好ましい実施例の容器体
100 可撓性布シート
110 外側部分
120 外側部分の幅
130 内側部分
140 内側部分の幅
150 外側部分の外側面
150a (完全に形成された)多層圧力容器の外表面
160 外側部分の内側面
165 外側部分縁部
170 外側部分の継目しろ
180 内側部分の外表面
190 内側部分の内側面
195 内側部分縁部
200 内側部分の継目しろ
210 外側部分の折り重なり
210a 外側部分のための折り重なりの方向
220 内側部分折り重なり部分
220a 内側部分のための折り重なりの方向
230 外側通路
240 内側通路
250 主たる継目
250a 隠れた継目セグメント
250b 隠れた継目セグメント
250c 隠れた継目セグメント
250d 隠れた継目セグメント
M 布地シートのほぼ縦方向中央線
260 中間部分布地シート
270 内側部分の下部フラップ
280 外側部分の上部フラップ
290 縫糸
300 ミシン
310 内側部分引張り手段
320 内側部分折り重なり部分
330 内側部分折り重なり部分に付された紐
340 布地の手前端部
350 布地の末端部
360 外側部分の内側面と内側部分の外側面とを分離している潜在空間
400 第二の好ましい実施例のための可撓性布地シート
410 外側部分
420 内側部分
430 内側部分の幅
440 内側部分の幅
450 取付け部材
460 取付け部材
470 取付け手段
480 取付け手段
490 外側部分の外側面
500 内側部分の内側面
510 第二の好ましい実施例の容器体
520 継目
520a 隠れた継目セグメント
520b 隠れた継目セグメント
520c 隠れた継目セグメント
520d 隠れた継目セグメント
600 端部取付け具(選択的部材)
610 円筒形の圧力容器体
620 保持リング
630 蓋ネック
640 蓋ネックのネジ切り部分
640 保持ワッシャー
660 圧力ロックリング
670 圧力ロックリングのネジ切り部分
680 膨張式ブラダー
690 バルブ軸
700 ポートプラグ
710 ワッシャー
720 ナット
730 蓋ネックの終端側における楕円形開口部
740 蓋ネックの終端側
750 ポートプラグの内側フランジ
800 本発明の圧力容器の第三の好ましい実施例
810a 調整ケーブル通路
810b 調整ケーブル通路
810c 調整ケーブル通路
810d 調整ケーブル通路
820 外側部分の外側面
840a 調整ケーブルスリーブを形成するために外側部分にはりつけられた布地帯
840b 調整ケーブルスリーブを形成するために外側部分にはりつけられた布地帯
840c 調整ケーブルスリーブを形成するために外側部分にはりつけられた布地帯
840d 調整ケーブルスリーブを形成するために外側部分にはりつけられた布地帯
850a 布地帯縁部
850b 布地帯縁部
850c 布地帯縁部
850d 布地帯縁部
860 調整ケーブル(全体)
860a 調整ケーブル
860b 調整ケーブル
860c 調整ケーブル
860d 調整ケーブル
870 ネジ切りピン
880 ナット
900 代替の端部取付け具(全体)
900a 第一端部取付け具
900b 第二端部取付け具
910 容器体の調整可能な長さ
920 蓋ネック
930 圧力ロックリング
940 圧力ロックリングの縁
950 蓋ネックの終端側の楕円形開口部
960 ポートプラグ
970 バルブ軸用孔
980 バルブ軸
990 ネジ切りスタッド
1000 本発明の第四の好ましい実施例
1010 第四の好ましい実施例の容器体
1020 調整ケーブルスリーブ
1030 容器体の外側部分の内側面
1040 容器体の外側部分
1050 調整ケーブル
1100 管状圧力容器翼桁を有するエアフォイル
1120 上側エアフォイル面
1130 下側エアフォイル面
1200 多室管状圧力容器構造体
1210 管状圧力容器
1220 端部取付け具
1230 流体導管
1240 ガス入口
1300 本発明の圧力容器の第五の好ましい実施例
1310 第五の好ましい実施例の容器体
1320 フランジ
1330 フランジを容器体の外側面に取付けている継目
1340 容器体の外側面
1350 ハト目
1360 支持線
1400 多数の圧力容器を連結するための連結手段
1410 容器体の外側面
1500 連結手段
1510 容器体の外側面
1600 本発明の圧力容器の第六の好ましい実施例
1610 第一布地シート
1620 第二布地シート
1630 第一流体通路
1640 第二流体通路
1650 第三流体通路
1660 第四流体通路
1670a 容器体の第一層
1670b 容器体の第二層
1670c 容器体の第三層
1670d 容器体の第四層
1680 主たる継目
1700 本発明の圧力容器の第七の好ましい実施例
1710 第七の好ましい実施例の容器体
1720 第一内側流体通路
1730 第二内側流体通路
1740 第三内側流体通路
1750 第一材料取付け具
1750a 第一材料取付け具の第一縁部
1750b 第一材料取付け具の第二縁部
1760 第二材料取付け具
1760a 第二材料取付け具の第一縁部
1760b 第二材料取付け具の第二縁部
1770 第三材料取付け具
1770a 第三材料取付け具の第一縁部
1770b 第三材料取付け具の第二縁部
1780 容器体の内側面
1800 本発明の圧力容器の第八の好ましい実施例のための布地シート
1810 第八の好ましい実施例のための布地シートの外側部分
1820 内側部分
1830 (対称部分の)中央軸線
1840 (外側部分の)第一辺
1850 (外側部分の)第二辺
1860 (外側部分の)第三辺
1870 (内側部分の)第一辺
1880 (内側部分の)第二辺
1890 (内側部分の)第三辺
1900 第八の好ましい実施例の容器体
1910 大開口部
1920 小開口部
1930 内側部分と外側部分との間の通路


Claims (17)

  1. 少なくとも一つの可撓性材料の単層シート(100)を備え、このシートがほぼ縦方向の中央線(M)を有し、この中央線が前記可撓性材料のシートを、内側面(190)、外側面(180)、縁部(195)、継目しろ(200)、及び幅(140)を有する内側部分(130)と、内側面(160)、外側面(160)、縁部(165)、継目しろ(170)、及び幅(120)を有する外側部分(110)とに分割し、前記外側部分の前記幅が、前記内側部分の前記幅よりも大きく、
    主たる継目(250)が、おおよその中央線と手前側の前記外側部分の縁部と前記内側部分の縁部とにおいて、前記外側部分と前記内側部分を、前記可撓性材料のシートに連結している多層圧力容器において、
    前記可撓性材料のシートが、容器体を形成するために、実質的に連続した720°巻にされ、この容器体において、前記外側部分の前記外側面が、前記多層圧力容器の外側面(150a)を形成し、前記内側部分の前記内側面が、前記容器体の最も内部の内側面(190a)を備え、
    前記内側部分の前記外側面と前記外側部分の前記内側面とが、対向関係にあり、前記継目が前記外側部分の前記継目しろにより隠されていることを特徴とする多層圧力容器。
  2. 前記外側部分と前記内側部分とが各々、実質的に長方形であり、前記容器体(10)が実質的に円筒形であることを特徴とする請求項1記載の多層圧力容器。
  3. 前記外側部分と前記内側部分とが各々、台形であり、前記容器体(1900)が先端を切った円錐形であることを特徴とする請求項1記載の多層圧力容器。
  4. 前記装置が手前側の端部(340)と末端部(350)とを備えていること、および各端部が端部取付け具(600)を備え、その少なくとも一つがガス入出手段(690)を有していることを特徴とする請求項1記載の多層圧力容器。
  5. 少なくとも一つの前記取付け具が、蓋ネック(630)と、外側圧力ロックリング(660)と、保持リング(620)と、保持ワッシャー(650)とを備え、
    前記蓋ネックが連結手段(640)と終端側(740)を備え、
    前記外側圧力ロックリングが、前記蓋ネック連結手段に対して補完的な連結手段(670)を介して前記蓋ネックに連結しており、
    前記保持リング(620)が、前記蓋ネックを覆ってスナップフィットしており、この保持リングの周囲に圧力容器体が巻き付けられており、前記保持リングが、前記蓋ネックと外側圧力ロックリングの間に挟まれており、
    前記保持ワッシャー(650)が、前記保持リングを覆って配置されており、かつ前記圧力ロックリングと前記保持リングと前記蓋ネックとの間に挟まれていることを特徴とする請求項4記載の多層圧力容器。
  6. さらに、前記端部取付け具に連結し、かつ前記端部取付け具の間を延びている多数の調整ケーブル(860)を備えていることを特徴とする請求項5記載の多層圧力容器。
  7. さらに、前記装置の前記外側面に配置された多数のケーブル調整スリーブ(840)を備え、ケーブル調整スリーブが各々少なくとも一つの調整ケーブルを覆っていることを特徴とする請求項6記載の多層圧力容器。
  8. さらに、前記外側部分の内側面と前記内側部分の外側面との間に配置された多数のケーブル調整スリーブ(1020)を備え、前記ケーブル調整スリーブが各々少なくとも一つの調整ケーブルを含んでいることを特徴とする請求項6記載の多層圧力容器。
  9. さらに、前記装置を他の多層圧力容器と流体伝達状態に置くためのホースを備えていることを特徴とする請求項4記載の多層圧力容器。
  10. さらに、前記装置を他の多層圧力容器に連結するための少なくとも一つの連結手段を備えていることを特徴とする請求項1記載の方法。
  11. 以下の工程、すなわち
    (a)手前側の端部(340)と、末端部(350)と第一及び第二縁部(165),(195)とを有する細長い布地シート(100)を供給する工程、
    (b)外側部分フラップ(280)と、外側通路(230)と、第一継目しろ(170)とを有する外側部分(110)を形成するために、第一縁部を下方に、かつシートの下方にもっていくことによりシートを折り重ねる工程、
    (c)内側部分フラップ(270)と、内側通路(240)と、第二継目しろ(200)とを有する内側部分(130)を形成するために、かつ第一及び第二継目しろがオーバーラップし、同時に布地シートの部分(260)が、多層形状(20)を形成するために、内側及び外側部分のフラップと第一及び第二継目しろとの間に挟まれるように、第二縁部を上方にかつシートの上方にもっていくことにより再度シートを折り重ねる工程、
    (d)多層形状の層を結合させる単一の主たる継目(250)を作るために、継目を縫い合わせる工程、
    (e)引張り手段(310)を供給し、布地の手前側の端部(340)で引張り手段を内側部分上方フラップ(270)に付す工程、
    および
    (f)手前側の端部(340)で内側部分を外側通路(230)内へ引張り、同時に次第にオーバーラップする外側及び内側通路にわたり、外側部分の末端部(350)を引っ張ることにより外側部分(110)を裏返し、それにより装置を裏返し、かつ主たる継目(250)を、この継目が外側部分(110)と内側部分(130)との間に挟まれるように内側に引張る工程を備えていることを特徴とする多層圧力容器を製造する方法。
  12. 工程(e)において引張り手段が紐であることを特徴とする請求項11記載の方法。
  13. 工程(a)がほぼ縦方向の中央線を有する可撓性材料シートを供給することから成り、この中央線がシートをほぼ長方形の内側および外側部分に分割することを特徴とする請求項11記載の方法。
  14. 工程(a)がほぼ縦方向の中央線を有する可撓性材料シートを供給することから成り、この中央線が前記シートを、台形を有する内側部分と、台形を有する外側部分とに分割することを特徴とする請求項11記載の方法。
  15. 請求項11に従い製造される多層圧力容器。
  16. 請求項13に従い製造される多層圧力容器。
  17. 請求項14に従い製造される多層圧力容器。
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