JP6213147B2 - 航空機用水タンク - Google Patents
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Description
本発明は航空機用水タンクに関する。
円筒部と、円筒部の両端に設けられたドーム部とからなるタンク本体を備える航空機用水タンクが提供されている。
このような航空機用水タンクの円筒部として、熱可塑性樹脂からなるインナーライナーと、インナーライナーの外周面に熱硬化性樹脂を含浸した強化繊維を巻き付けて設けられた複数の繊維強化樹脂層と、複数の繊維強化樹脂層の間に設けられたハニカム構造のコア層とを積層して備えるものが知られている（特許文献１、２参照）。
ところで、航空機用水タンクは、その円筒部にタンクポートが設けられており、タンクポートを介して水や空気の出し入れを行なう。
このタンクポートは、円筒部に形成された貫通孔を介して設けられている。
したがって、円筒部のうちタンクポートが設けられた部分は、各繊維強化樹脂層の繊維およびコア層のハニカム構造が貫通孔により切断されていることから、航空機用水タンクの内圧に対する強度が低下してしまう。
そのため、従来は、ハニカム構造のコア層にポッティングコンパウンドと呼ばれる充填剤を充填硬化させると共に、コア層と繊維強化樹脂層との間にガラス繊維からなる補強シートを複数枚設けることによって、タンクポート周囲の航空機用水タンクの部分の補強を行っている。
このような航空機用水タンクの円筒部として、熱可塑性樹脂からなるインナーライナーと、インナーライナーの外周面に熱硬化性樹脂を含浸した強化繊維を巻き付けて設けられた複数の繊維強化樹脂層と、複数の繊維強化樹脂層の間に設けられたハニカム構造のコア層とを積層して備えるものが知られている（特許文献１、２参照）。
ところで、航空機用水タンクは、その円筒部にタンクポートが設けられており、タンクポートを介して水や空気の出し入れを行なう。
このタンクポートは、円筒部に形成された貫通孔を介して設けられている。
したがって、円筒部のうちタンクポートが設けられた部分は、各繊維強化樹脂層の繊維およびコア層のハニカム構造が貫通孔により切断されていることから、航空機用水タンクの内圧に対する強度が低下してしまう。
そのため、従来は、ハニカム構造のコア層にポッティングコンパウンドと呼ばれる充填剤を充填硬化させると共に、コア層と繊維強化樹脂層との間にガラス繊維からなる補強シートを複数枚設けることによって、タンクポート周囲の航空機用水タンクの部分の補強を行っている。
しかしながら、コア層に充填するポッティングコンパウンドは高価であり、また、コア層と繊維強化樹脂層との間に複数の補強シートを設ける作業は、インナーライナーの外周面に熱硬化性樹脂を含浸した強化繊維を巻き付ける作業、すなわち、フィラメントワインディングの作業中に行なうことから作業が煩雑で手間がかかるものとなっている。
また、ポッティングコンパウンドをコア層に充填することにより重量が増えるため、軽量化を図る上で改善の余地がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、タンクポートの周囲の円筒部の部分の強度を確保しつつ、部品コストの低減、作業の効率化、軽量化を図る上で有利な航空機用水タンクを提供することにある。
また、ポッティングコンパウンドをコア層に充填することにより重量が増えるため、軽量化を図る上で改善の余地がある。
本発明は前記事情に鑑み案出されたものであって、本発明の目的は、タンクポートの周囲の円筒部の部分の強度を確保しつつ、部品コストの低減、作業の効率化、軽量化を図る上で有利な航空機用水タンクを提供することにある。
上記目的を達成するために、本発明は、円筒部と前記円筒部の両端に設けられたドーム部とを有するタンク本体と、前記円筒部に設けられたタンクポートとを備え、前記円筒部は、円筒状のインナーライナーと、前記インナーライナーの外周面に設けられた複数の繊維強化樹脂層と、前記複数の繊維強化樹脂層の間に設けられたコア層とで構成されている航空機用水タンクであって、前記円筒部に貫通形成された貫通孔と、前記貫通孔に挿通され前記円筒部の外周面から突出する内側筒状部と、前記円筒部の内周面から突出する前記内側筒状部の基端から前記内側筒状部の全周にわたって半径方向外側に拡がり前記貫通孔の周囲の前記円筒部の内周面箇所に取着される内側取り付け板部とを有する内側部材と、前記円筒部の外周面から突出する前記内側筒状部の部分が挿通される開口部を有し、前記貫通孔の周囲全周における前記円筒部の外周面箇所に取着されて前記外周面箇所を補強する繊維強化樹脂からなる補強シートと、前記開口部から突出する前記内側筒状部の部分の外周面に取着される外側筒状部と、前記外側筒状部の基端から前記外側筒状部の全周にわたって半径方向外側に拡がり前記補強シートに取着される外側取り付け板部とを有する外側部材とを備え、前記タンクポートは、前記内側部材、前記補強シート、および前記外側部材を含んで構成されていることを特徴とする。
本発明によれば、貫通孔の周囲全周の円筒部部分が内側取り付け板部と補強シートとで挟まれ補強されている。
したがって、航空機用水タンクの内圧により円筒部の半径方向外側に生じる力、また、航空機用水タンクの内圧により円筒部の周方向および軸方向に生じる力を、内側取り付け板部と補強シートを介して貫通孔の周囲全周の円筒部部分で分散して受ける。
そのため、内側取り付け板部と補強シートとにより、コア層にポッティングコンパウンドを充填させたり、コア層と繊維強化樹脂層との間に補強シートを設けることなく、タンクポートの周囲の円筒部の半径方向における強度と、円筒部の周方向および軸方向における強度との双方を確保することができる。
したがって、航空機用水タンクの部品コストの低減、作業の効率化、軽量化を図る上で有利となる。
したがって、航空機用水タンクの内圧により円筒部の半径方向外側に生じる力、また、航空機用水タンクの内圧により円筒部の周方向および軸方向に生じる力を、内側取り付け板部と補強シートを介して貫通孔の周囲全周の円筒部部分で分散して受ける。
そのため、内側取り付け板部と補強シートとにより、コア層にポッティングコンパウンドを充填させたり、コア層と繊維強化樹脂層との間に補強シートを設けることなく、タンクポートの周囲の円筒部の半径方向における強度と、円筒部の周方向および軸方向における強度との双方を確保することができる。
したがって、航空機用水タンクの部品コストの低減、作業の効率化、軽量化を図る上で有利となる。
次に本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１に示すように、航空機用水タンク２は、飲料水を収容するものであり、円筒部１２と、円筒部１２の両端に設けられたドーム部１４とを有するタンク本体１６と、円筒部１２に設けられたタンクポート１８とを備えている。
なお、図中符号２０は、各ドーム部１４の中央に設けられた口金を示し、符号２０Ａは口金２０に着脱可能に取着された蓋を示す。
図１に示すように、航空機用水タンク２は、飲料水を収容するものであり、円筒部１２と、円筒部１２の両端に設けられたドーム部１４とを有するタンク本体１６と、円筒部１２に設けられたタンクポート１８とを備えている。
なお、図中符号２０は、各ドーム部１４の中央に設けられた口金を示し、符号２０Ａは口金２０に着脱可能に取着された蓋を示す。
タンク本体１６は、インナーライナー２２と、インナーライナー２２の外周面に設けられた複数の繊維強化樹脂層２４と、複数の繊維強化樹脂層２４の間に設けられたコア層２６とを含んで構成されている。
インナーライナー２２は、飲料水を収容する収容空間を形成するものであり、ＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂をブロー成形することにより形成されている。
インナーライナー２２は、円筒部２２Ａと、円筒部２２Ａの両端のドーム部とを備えている。
インナーライナー２２は、飲料水を収容する収容空間を形成するものであり、ＡＢＳ樹脂などの熱可塑性樹脂をブロー成形することにより形成されている。
インナーライナー２２は、円筒部２２Ａと、円筒部２２Ａの両端のドーム部とを備えている。
複数の繊維強化樹脂層２４は、本実施の形態では、第１の繊維強化樹脂層２４Ａ、第２の繊維強化樹脂層２４Ｂ、第３の繊維強化樹脂層２４Ｃの３つの層で構成されている。
第１の繊維強化樹脂層２４Ａは、インナーライナー２２の円筒部２２Ａおよびドーム部の外周面に熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維（フィラメント）を巻き付けて熱硬化させるフィラメントワインディング法により設けられている。
第２の繊維強化樹脂層２４Ｂは、第１の繊維強化樹脂層２４Ａの外周面に、熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維（フィラメント）を巻き付けて熱硬化させるフィラメントワインディング法により設けられている。
コア層２６はハニカムコア構造を有し、第２の繊維強化樹脂層２４Ｂの外周面のうちインナーライナー２２の円筒部２２Ａに対応する部分にのみ設けられている。
コア層２６として、芳香族ポリアミド繊維など従来公知の様々な強化繊維が使用可能であり、ハニカムコア構造には従来公知の様々な構造が使用可能である。
第３の繊維強化樹脂層２４Ｃは、コア層２６の外周面およびインナーライナー２２のドーム部に対応する第２の繊維強化樹脂層２４Ｂの外周面に、第２の繊維強化樹脂層２４Ｂと同様に、フィラメントワインディング法により熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維（フィラメント）を巻き付けて熱硬化させることで設けられている。
なお、第１、第２、第３の繊維強化樹脂層２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂など従来公知のさまざまな熱硬化性樹脂が使用可能である。
また、第１、第２、第３の繊維強化樹脂層２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの強化繊維として、ガラス繊維、カーボン繊維など従来公知のさまざまな繊維が使用可能である。
第１の繊維強化樹脂層２４Ａは、インナーライナー２２の円筒部２２Ａおよびドーム部の外周面に熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維（フィラメント）を巻き付けて熱硬化させるフィラメントワインディング法により設けられている。
第２の繊維強化樹脂層２４Ｂは、第１の繊維強化樹脂層２４Ａの外周面に、熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維（フィラメント）を巻き付けて熱硬化させるフィラメントワインディング法により設けられている。
コア層２６はハニカムコア構造を有し、第２の繊維強化樹脂層２４Ｂの外周面のうちインナーライナー２２の円筒部２２Ａに対応する部分にのみ設けられている。
コア層２６として、芳香族ポリアミド繊維など従来公知の様々な強化繊維が使用可能であり、ハニカムコア構造には従来公知の様々な構造が使用可能である。
第３の繊維強化樹脂層２４Ｃは、コア層２６の外周面およびインナーライナー２２のドーム部に対応する第２の繊維強化樹脂層２４Ｂの外周面に、第２の繊維強化樹脂層２４Ｂと同様に、フィラメントワインディング法により熱硬化性樹脂を含浸させた強化繊維（フィラメント）を巻き付けて熱硬化させることで設けられている。
なお、第１、第２、第３の繊維強化樹脂層２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂など従来公知のさまざまな熱硬化性樹脂が使用可能である。
また、第１、第２、第３の繊維強化樹脂層２４Ａ、２４Ｂ、２４Ｃの強化繊維として、ガラス繊維、カーボン繊維など従来公知のさまざまな繊維が使用可能である。
このような構成からなる円筒部１２に、タンクポート１８を設けるための貫通孔１２０２が形成されている。
図２、図３に示すように、タンクポート１８は、補強シート２８、内側部材３０、外側部材３２を含んで構成されている。
貫通孔１２０２の周囲の円筒部１２の外周面箇所に補強シート２８が接着剤により取着されている。
補強シート２８は、開口部２８０２を有している。
補強シート２８は、繊維強化樹脂で形成されている。
補強シート２８に用いる熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂など従来公知のさまざまな熱硬化性樹脂が使用可能である。
また、補強シート２８に用いる強化繊維として、ガラス繊維、カーボン繊維など従来公知のさまざまな繊維が使用可能である。
補強シート２８は、開口部２８０２と貫通孔１２０２とを同軸上に位置させて貫通孔１２０２の周囲全周における円筒部１２の外周面箇所に取着され、貫通孔１２０２の周囲全周における円筒部１２の箇所を補強している。
貫通孔１２０２の周囲の円筒部１２の外周面箇所に補強シート２８が接着剤により取着されている。
補強シート２８は、開口部２８０２を有している。
補強シート２８は、繊維強化樹脂で形成されている。
補強シート２８に用いる熱硬化性樹脂として、エポキシ樹脂など従来公知のさまざまな熱硬化性樹脂が使用可能である。
また、補強シート２８に用いる強化繊維として、ガラス繊維、カーボン繊維など従来公知のさまざまな繊維が使用可能である。
補強シート２８は、開口部２８０２と貫通孔１２０２とを同軸上に位置させて貫通孔１２０２の周囲全周における円筒部１２の外周面箇所に取着され、貫通孔１２０２の周囲全周における円筒部１２の箇所を補強している。
内側部材３０は、内側筒状部３００２と、内側取り付け板部３００４とを有している。
内側筒状部３００２は、円筒部１２の内部から貫通孔１２０２に挿通されて円筒部１２の外周面から突出している。
内側取り付け板部３００４は、円筒部１２の内周面から突出する内側筒状部３００２の基端から内側筒状部３００２の全周にわたり内側筒状部３００２の半径方向外側に拡がっている。
内側取り付け板部３００４は、インナーライナー２２の内周面に接着剤により取着されている。
本実施の形態では、補強シート２８、内側取り付け板部３００４は、航空機用水タンク２の内圧によるせん断応力に耐える面積で形成されている。
また、内側取り付け板部３００４と補強シート２８とは同一の面積で同一の輪郭で設けられ、これによりタンクポート１８の周囲の円筒部１２の部分の補強を効率よく行なうように図られている。
内側筒状部３００２は、円筒部１２の内部から貫通孔１２０２に挿通されて円筒部１２の外周面から突出している。
内側取り付け板部３００４は、円筒部１２の内周面から突出する内側筒状部３００２の基端から内側筒状部３００２の全周にわたり内側筒状部３００２の半径方向外側に拡がっている。
内側取り付け板部３００４は、インナーライナー２２の内周面に接着剤により取着されている。
本実施の形態では、補強シート２８、内側取り付け板部３００４は、航空機用水タンク２の内圧によるせん断応力に耐える面積で形成されている。
また、内側取り付け板部３００４と補強シート２８とは同一の面積で同一の輪郭で設けられ、これによりタンクポート１８の周囲の円筒部１２の部分の補強を効率よく行なうように図られている。
外側部材３２は、外側筒状部３２０２と、外側取り付け板部３２０４とを備えている。
外側筒状部３２０２は、開口部２８０２から突出する内側筒状部３００２の部分の外周面に接着剤により取着されている。
外側取り付け板部３２０４は、外側筒状部３２０２の基端から外側筒状部３２０２の全周にわたり外側筒状部３２０２の半径方向外側に拡がっている。
外側取り付け板部３２０４は、開口部２８０２の周囲の補強シート２８の箇所に接着剤により取着されている。
外側筒状部３２０２は、開口部２８０２から突出する内側筒状部３００２の部分の外周面に接着剤により取着されている。
外側取り付け板部３２０４は、外側筒状部３２０２の基端から外側筒状部３２０２の全周にわたり外側筒状部３２０２の半径方向外側に拡がっている。
外側取り付け板部３２０４は、開口部２８０２の周囲の補強シート２８の箇所に接着剤により取着されている。
本実施の形態によれば、タンクポート１８は、補強シート２８、内側部材３０、外側部材３２を含んで構成され、貫通孔１２０２の周囲全周の円筒部１２部分が内側取り付け板部３００４と補強シート２８とで挟まれ補強されている。
したがって、航空機用水タンク２の内圧により円筒部１２の半径方向外側に生じる力は、内側取り付け板部３００４と補強シート２８を介して貫通孔１２０２の周囲全周の円筒部１２部分で分散して受けることになる。
また、航空機用水タンク２の内圧により円筒部１２の周方向および軸方向に生じる力は、内側取り付け板部３００４と補強シート２８を介して貫通孔１２０２の周囲全周の円筒部１２部分で分散して受けることになる。
そのため、タンクポート１８の周囲の円筒部１２部分において、円筒部１２の半径方向における強度と、円筒部１２の周方向および軸方向における強度との双方を確保することができる。
また、内側取り付け板部３００４と補強シート２８とでタンクポート１８の周囲の円筒部１２の部分を補強することから、従来のように、ハニカム構造のコア層２６にポッティングコンパウンドを充填硬化させたり、コア層２６と繊維強化樹脂層２４との間にガラス繊維からなる補強シートを複数枚設ける必要がなく、部品コストの低減、作業の効率化を図る上で有利となる。
また、ポッティングコンパウンドを充填しないため、その分航空機用水タンク２の軽量化を図る上でも有利となる。
したがって、航空機用水タンク２の内圧により円筒部１２の半径方向外側に生じる力は、内側取り付け板部３００４と補強シート２８を介して貫通孔１２０２の周囲全周の円筒部１２部分で分散して受けることになる。
また、航空機用水タンク２の内圧により円筒部１２の周方向および軸方向に生じる力は、内側取り付け板部３００４と補強シート２８を介して貫通孔１２０２の周囲全周の円筒部１２部分で分散して受けることになる。
そのため、タンクポート１８の周囲の円筒部１２部分において、円筒部１２の半径方向における強度と、円筒部１２の周方向および軸方向における強度との双方を確保することができる。
また、内側取り付け板部３００４と補強シート２８とでタンクポート１８の周囲の円筒部１２の部分を補強することから、従来のように、ハニカム構造のコア層２６にポッティングコンパウンドを充填硬化させたり、コア層２６と繊維強化樹脂層２４との間にガラス繊維からなる補強シートを複数枚設ける必要がなく、部品コストの低減、作業の効率化を図る上で有利となる。
また、ポッティングコンパウンドを充填しないため、その分航空機用水タンク２の軽量化を図る上でも有利となる。
２ 航空機用水タンク
１２ 円筒部
１２０２ 貫通孔
１４ ドーム部
１６ タンク本体
１８ タンクポート
２２ インナーライナー
２４ 繊維樹脂強化層
２４Ａ 第１の繊維樹脂強化層
２４Ｂ 第２の繊維樹脂強化層
２４Ｃ 第３の繊維樹脂強化層
２６ コア層
２８ 補強シート
２８０２ 開口部
３０ 内側部材
３００２ 内側筒状部
３００４ 内側取り付け板部
３２ 外側部材
３２０２ 外側筒状部
３２０４ 外側取り付け板部
１２ 円筒部
１２０２ 貫通孔
１４ ドーム部
１６ タンク本体
１８ タンクポート
２２ インナーライナー
２４ 繊維樹脂強化層
２４Ａ 第１の繊維樹脂強化層
２４Ｂ 第２の繊維樹脂強化層
２４Ｃ 第３の繊維樹脂強化層
２６ コア層
２８ 補強シート
２８０２ 開口部
３０ 内側部材
３００２ 内側筒状部
３００４ 内側取り付け板部
３２ 外側部材
３２０２ 外側筒状部
３２０４ 外側取り付け板部
Claims (2)
- 円筒部と前記円筒部の両端に設けられたドーム部とを有するタンク本体と、
前記円筒部に設けられたタンクポートとを備え、
前記円筒部は、円筒状のインナーライナーと、前記インナーライナーの外周面に設けられた複数の繊維強化樹脂層と、前記複数の繊維強化樹脂層の間に設けられたコア層とで構成されている航空機用水タンクであって、
前記円筒部に貫通形成された貫通孔と、
前記貫通孔に挿通され前記円筒部の外周面から突出する内側筒状部と、前記円筒部の内周面から突出する前記内側筒状部の基端から前記内側筒状部の全周にわたって半径方向外側に拡がり前記貫通孔の周囲の前記円筒部の内周面箇所に取着される内側取り付け板部とを有する内側部材と、
前記円筒部の外周面から突出する前記内側筒状部の部分が挿通される開口部を有し、前記貫通孔の周囲全周における前記円筒部の外周面箇所に取着されて前記外周面箇所を補強する繊維強化樹脂からなる補強シートと、
前記開口部から突出する前記内側筒状部の部分の外周面に取着される外側筒状部と、前記外側筒状部の基端から前記外側筒状部の全周にわたって半径方向外側に拡がり前記補強シートに取着される外側取り付け板部とを有する外側部材とを備え、
前記タンクポートは、前記内側部材、前記補強シート、および前記外側部材を含んで構成されている、
ことを特徴とする航空機用水タンク。 - 前記内側取り付け板部と前記補強シートとは、同一の輪郭で形成されている、
ことを特徴とする請求項１記載の航空機用水タンク。
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