JPH09280496A - 圧力容器及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】軽量であって、かつ貫通損傷時にもバーストし
ない、信頼性に優れた圧力容器を提供する。 【解決手段】ガスバリア性を有する内殻と、該内殻を覆
うように設けた耐圧性の外殻とを有し、該外殻は、１〜
３％の伸度を有する補強繊維（Ｘ）、該補強繊維より
１．３倍以上の伸度を有する補強繊維（Ｙ）および樹脂
を含む繊維強化プラスチックで構成されており、前記補
強繊維（Ｙ）が、束単位で容器の胴部を螺旋状に旋回し
ていることを特徴とする圧力容器およびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種の圧力容器
およびその製造方法、特に自動車等に搭載するのに好適
な圧力容器およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、米国その他の諸外国で、メタンを
主成分とする天然ガスを燃料とする自動車が低公害車と
して注目されている。そのような自動車には、一般にＣ
ＮＧタンク(Compressed Natural Gas Tank) と呼ばれる
圧力容器が搭載されている。

【０００３】そのような自動車用圧力容器は、従来、ス
チールやアルミニウム合金等の金属で作られているが、
金属製のものは重く、燃費を低下させる。加えて、天然
ガスの単位重量当たりの発熱量はガソリンの半分程度に
すぎないから、無補給で走行できる距離をガソリン車並
みに高めようとするとガソリンの場合の約２倍もの天然
ガスを搭載しなければならず、これがまた車両総重量を
増大させ、燃費を低下させている。そのため、燃費向上
の一策として、圧力容器の軽量化が検討されている。

【０００４】ところで、特公平５−８８６６５号公報に
は、ガスバリア性を有するプラスチック製の内殻を、耐
圧性のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製外殻で覆って
なる圧力容器が記載されている。この圧力容器は、本質
的にプラスチックからなるものであるから金属製にくら
べてかなり軽量であり、これを自動車用の天然ガス圧力
容器として用いると、燃費の向上が期待できる。しかし
ながら、一方で、ＦＲＰは金属にくらべて脆性であるか
ら、銃弾、その他の原因で高速の飛翔体により衝撃を受
けたときに瞬間的に破裂し、破片が人体を傷つけたり、
天然ガスが一気に漏れて爆発的に火災が発生するといっ
た心配がある。例えば、ライフル銃から発射された８０
０ｍ／秒程度の超高速の弾丸が、厚さ１５ｍｍ程度の肉
圧のＦＲＰ製の容器に当たった場合には、弾丸は容器壁
を容易に貫通し、この弾丸貫通により生じる貫通孔（貫
通損傷）部での応力集中により、容器がバースト（破
裂）することがある。

【０００５】このような容器の破裂は、もちろん、設計
における安全係数を十分高くとり、例えばＦＲＰの厚さ
を厚くすれば解決できるが、貫通孔を有する場合の安全
係数は通常の材料強度の信頼性に由来する安全係数の数
倍にもなるため、そうすると、重量が非常に増大してＦ
ＲＰ化することの最大のメリットである軽量化効果が損
なわれたり、製造コストが上昇するようになる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、従
来の圧力容器の上述した問題点を解決し、軽量であるの
はもちろんのこと、貫通損傷時にもバーストしない、信
頼性に優れた圧力容器を提供するにある。

【０００７】また、この発明の他の目的は、そのような
圧力容器を低コストで製造する方法を提供するにある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、ガスバリア性を有する内殻と、該内殻
を覆うように設けた耐圧性の外殻とを有し、該外殻は、
１〜３％の伸度を有する補強繊維（Ｘ）、該補強繊維よ
り１．３倍以上の伸度を有する補強繊維（Ｙ）および樹
脂を含む繊維強化プラスチックで構成されており、前記
補強繊維（Ｙ）が、束単位で容器の胴部を螺旋状に旋回
していることを特徴とする圧力容器を提供する。

【０００９】また、この発明は、そのような圧力容器を
製造する方法として、ガスバリア性を有する内殻の周り
に、フィラメントワインディング法またはテープワイン
ディング法を用いて、１〜３％の伸度を有する補強繊維
（Ｘ）、該補強繊維より１．３倍以上の伸度を有する補
強繊維（Ｙ）および樹脂を含む繊維強化プラスチックで
構成され、かつ前記補強繊維（Ｙ）が、束単位で容器の
胴部を螺旋状に旋回している繊維強化プラスチックから
なる外殻を形成せしめることを特徴とする圧力容器の製
造方法を提供する。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明をその一実施態様に基いて
詳細に説明するに、図１において、圧力容器１は、ガス
バリア性を有する内殻２と、この内殻２を覆うように設
けた耐圧性のＦＲＰ製外殻３とを有する。この圧力容器
１は、全体として胴部Ａとそれに続く鏡板部Ｂと、ノズ
ル取付用の口金４及びそれに装着されたノズル５と、反
対側に設けられたボス６とを有している。

【００１１】上記において、内殻は、ガス漏れを防ぐ作
用をもつ。また、後述するように耐圧性の外殻を形成す
るときの芯体としても作用する。

【００１２】内殻は、たとえば、薄いアルミニウム合金
やマグネシウム合金等の軽合金などの金属、または、ポ
リエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹
脂、アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合体
（ＡＢＳ）樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポ
リアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂等の樹脂で作
られている。耐衝撃性に優れるという意味では、ＡＢＳ
樹脂が好ましい。そのような樹脂製の内殻は、例えば、
ブロー成形によって製造できる。また複合ブロー成形法
を用い、ガスシール性に優れる、例えばポリアミド樹脂
の層を、剛性に優れる、例えば高密度ポリエチレン樹脂
の層で挟んだ多層構造とすることもできる。さらにま
た、内殻は、ＦＲＰで作られていてよい。そのようなＦ
ＲＰ製の内殻は、例えば、後述する補強繊維からなる繊
維長２〜１０mm程度の単線維を含む樹脂を射出成形する
ことによって製造することができる。

【００１３】内殻のガス漏れ防止作用を向上させるた
め、内表面および／または外表面にガスバリア層を形成
することも好ましく採用できる。例えば、ブロー成形に
際して吹込ガスとしてフッ素を含む窒素ガスを用いる
と、内殻の内表面にフッ素樹脂の被覆からなるガスバリ
ア層を形成することができる。また、外表面に銅、ニッ
ケル、クロム等の金属のメッキ被覆を形成してガスバリ
ア層とすることもできる。金属メッキ被覆の形成は、電
解メッキ法や無電解メッキ法によることができる。内殻
を複合ブロー成形法によって製造する場合、内側にガス
バリア性に優れたポリアミド樹脂等の層を配し、外側に
メッキし易い例えばＡＢＳ樹脂層を配して金属メッキ被
覆の形成を容易にすることもできる。

【００１４】また、内殻には、その内面もしくは外面に
２．５〜５ｃｍ程度の間隔で周方向に延びるリング状の
リブを設けることができる。そのような内殻は、例え
ば、リブ付きのプラスチック製の半割の内殻を作り、そ
れらを接合、一体化する事によって得ることができる。
このリブは、内殻の強度を向上させ、後述の外殻の形成
時における内殻の変形を防ぎ、補強繊維の蛇行や偏在に
よる外殻の強度低下や強度のばらつき、ひいては耐圧性
能の低下を防ぐのに役立つ。

【００１５】再び図１を参照するに、内殻の胴部Ａに
は、後述する補強繊維糸がフープ巻等された層が配さ
れ、またそのような補強繊維糸の織物等と樹脂とを複合
してなるＦＲＰ製の補強層Ｅが配されてなる。この補強
層Ｅは、鏡板部Ｂの一部まで延びていてもよい。もっと
も、本発明においては、補強層を有することが必須では
ない。

【００１６】一方、外殻２は、１〜３％の伸度を有する
補強繊維（Ｘ）、該補強繊維より１．３倍以上の伸度を
有する補強繊維（Ｙ）および樹脂を含むＦＲＰで構成さ
れており、かつ、補強繊維（Ｙ）は、束単位で容器の胴
部を螺旋状に旋回した構造を有している。

【００１７】外殻を構成するＦＲＰに用いる補強繊維と
しては、炭素繊維、ガラス繊維、炭化珪素繊維などの無
機繊維、ポリアラミド繊維、ポリエチレン繊維、ポリエ
ーテルイミド（ＰＥＩ）繊維、ポリフェニレンベンズビ
スオキサゾール（ＰＢＯ）繊維等の有機繊維、ボロン繊
維等の金属繊維など公知のあらゆる種類の繊維を用いる
ことができる。これらの補強繊維糸は、屈曲した時の応
力集中を小さくし、ボイドの発生を少なくする事ができ
るという意味で、開繊性に優れる無撚繊維糸であるのが
好ましい。

【００１８】補強繊維（Ｘ）は耐圧のための応力負担に
大きく寄与するものであり、ガスの充填や放出に伴う容
器の変形を小さくする観点から１〜３％の伸度を有して
いる必要がある。

【００１９】補強繊維（Ｙ）は、耐圧のための応力負担
をするよりむしろ、他の補強繊維が貫通損傷部での歪集
中（応力集中ともいう）により局所的に破壊していく、
すなわちクラックが進展していく際に、その歪集中を緩
和する役割を果たす。すなわち、クラックが伸度の大き
い糸を切断して進行するにはクラック先端での歪が大き
くなる必要があるが、クラック先端での歪が大きくなる
ことでクラック先端からかなり離れた繊維も応力を負担
するようになり、結果としてクラックを進展させるため
の力が広い領域に分散することになり、クラックの進展
を防ぐことができる。そして、このクラックの進展を防
ぐ効果が発現するのは、補強繊維（Ｙ）の伸度が補強繊
維（Ｘ）の伸度よりも１．３倍以上大きい場合である。
さらに、補強繊維（Ｙ）の伸度が補強繊維（Ｘ）の伸度
よりも１．５倍以上大きいと、補強繊維（Ｙ）の使用量
も減らせるので軽量化の点でもより好ましい。なお、補
強繊維（Ｙ）の荷重負担割合を減らし、より軽量化を指
向する観点からは、補強繊維（Ｙ）の伸度は補強繊維
（Ｘ）の伸度の４倍以下であるのがよい。なお、補強繊
維（Ｙ）は必ずしも１種の補強繊維である必要はなく、
その伸度が補強繊維（Ｘ）の伸度よりも１．３倍以上で
あれば２種以上の補強繊維を用いても良い。

【００２０】ここで、伸度とは、繊維を引っ張って破断
に至るまでの変位（伸び）を引っ張る前の繊維の長さで
除した値のことである。炭素繊維の場合には、ＪＩＳ
Ｒ−７６０１によって測定されるストランド引張弾性率
およびストランド引張強度において、ストランド引張強
度をストランド引張弾性率で除した値をいい、ガラス繊
維の場合には、ＪＩＳ−Ｒ３４２０によって測定される
伸びをいい、有機繊維の場合にはＪＩＳ−Ｌ１０６９に
よって測定される伸び率のことをいう。

【００２１】補強繊維（Ｘ）としては、比強度、比弾性
率に優れ、後述するワインディング時における糸切れや
毛羽の発生がほとんどなく、生産性の向上はもとより、
繊維の継目や毛羽の混入による強度特性の低下を防止す
る観点から、引張強度４．５〜１０．０ＧＰａで、かつ
引張弾性率が２００〜４５０ＧＰａである炭素繊維を用
いることが好ましい。また、ガラス繊維も強度、弾性率
とコストのバランスがよいという点で好ましい補強繊維
（Ｘ）の一つである。

【００２２】特に、補強繊維（Ｘ）として炭素繊維を用
い、補強繊維（Ｙ）としてガラス繊維を用いると、貫通
損傷時のバーストを効果的に防止できるとともに、容器
を軽量にし、かつ、製造コストを低減し得る事が期待で
きる。

【００２３】また、補強繊維（Ｘ）として炭素繊維を用
い、補強繊維（Ｙ）としてアラミド繊維等の有機繊維を
用いても、貫通損傷時のバーストをより効果的に防止で
きるとともに、容器をより軽量化できる効果を奏する。

【００２４】本発明においては、補強繊維（Ｙ）が、束
単位で容器の胴部を螺旋状に旋回した構造を有している
ため、本発明の圧力容器は貫通損傷に対しても優れた耐
圧性能を有し、また、信頼性に優れるものとなる。容器
の胴部に補強繊維（Ｙ）を配するのは、胴部が応力が最
も高く貫通損傷によりバーストする危険性の高い部位で
あるためである。勿論、胴部以外に伸度の大きい繊維を
配列しても差し支えない。伸度の大きい繊維を螺旋状に
旋回させるのは、どこの貫通損傷が発生してもバースト
が防止できるように、伸度の大きい繊維をなるべく均等
（一定間隔）に配列させることができるためである。好
ましい螺旋のピッチとしては、２．５ｍｍ〜２６ｍｍで
ある。２．５ｍｍよりも小さい貫通損傷あるいは２６ｍ
ｍよりも大きい貫通損傷は現実的でないからである。ま
た、螺旋状の配列は後記する容器外殻をフィラメントワ
インド成形するのにも適している。

【００２５】本発明において、補強繊維（Ｘ）も単繊維
が集合した束単位とするのが好ましい。すなわち、単繊
維を数百〜数十万本束ねたストランドあるいはヤーンで
あったり、さらにストランドあるいはヤーンを複数束ね
たロービングであることが好ましい。束単位とすること
で、繊維の伸度がより安定して発現し、クラックの進展
を効果的に防止できるからである。ガラス繊維の場合に
は、１００〜３０００本の単繊維を束ねたヤーンや３０
００本〜１５０００本の単繊維を束ねたロービングが、
炭素繊維の場合には１２０００〜１２００００本、好ま
しくは１２０００〜４８０００本の単繊維を束ねたスト
ランドが、有機繊維の場合には５００〜２００００本の
単繊維からなるストランドあるいはロービングであるこ
とが好ましい。

【００２６】また、外殻を構成するＦＲＰにおける全補
強繊維の量はＦＲＰ重量当たり、通常４０〜７５重量％
である。外殻を構成するＦＲＰに用いる全補強繊維にお
いて、補強繊維（Ｘ）の占める割合は、耐圧のための応
力負担を十分なものとするとともに、後述する補強繊維
（Ｙ）の使用割合を確保する観点から、前記全補強繊維
重量当たり、好ましくは３０〜９７重量％、より好まし
くは６０〜９５重量％、さらに好ましくは８０〜９５重
量％とする。また、外殻を構成するＦＲＰに用いる全補
強繊維において、補強繊維（Ｙ）の占める割合は、貫通
損傷時のバーストを防止する効果をより十分に発揮させ
るとともに、前記した補強繊維（Ｘ）の使用割合を確保
する観点から、前記全補強繊維重量当たり、好ましくは
３〜４０重量％、より好ましくは５〜２０重量％とす
る。

【００２７】さて、本発明において、補強繊維（Ｙ）
は、容器胴部における外殻の厚み中心よりも外側に配置
されてなることが好ましい。弾丸等の飛翔体の速度が小
さい場合には、貫通損傷は必ずしも容器外殻の厚み方向
全部ではなく、外殻の外側から内部に向けた一部となる
からである。貫通損傷の深みがあらかじめわかっている
場合には、その損傷深さまで補強繊維（Ｙ）を配すると
効率がさらによい。

【００２８】外殻であるＦＲＰを構成する樹脂として
は、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエ
ステル樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂や、ポリ
アミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ＡＢＳ
樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１樹脂、ポリ
プロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができ
る。特に、変形による衝撃吸収エネルギを大きくするた
めに、引張破断伸度の大きな樹脂、好ましくは引張破断
伸度が３％以上、より好ましくは５％以上であるものを
用いることが好ましい。なお、１０％を越えるような伸
度を有する樹脂を用いると、ＦＲＰの耐熱性が低いこと
が多い。

【００２９】ところで、内圧によって生ずる圧力容器の
軸方向における引張張力と周方向における引張張力との
比は、ほぼ１：２になる。したがって、軽量化とともに
強度や引張弾性率を高くして耐圧性能の向上を図るため
には、外殻において補強繊維（Ｘ）が内側から順に、圧
力容器の軸方向に対して、±３゜〜±５０゜、好ましく
は±２５゜〜±４０゜の角度で配された補強繊維の層
と、±７５゜〜±１０５゜、好ましくは±８５゜〜±１
００゜の角度で配された補強繊維の層という構成を有す
るのが好ましい。また、±３゜〜±５０゜の角度で配さ
れた補強繊維の層と±７５゜〜±１０５゜の角度で配さ
れた補強繊維の層との補強繊維量の体積比が１．０：
１．０〜２．０の範囲にするのが好ましい。

【００３０】なお、胴部と鏡板部との境界部分は、内圧
による曲げ応力が作用することから、少し厚く構成して
おくのが好ましい。また、各層の層間に上述した補強繊
維のマットや不織布と樹脂とのＦＲＰ層を介在させた
り、同様のＦＲＰ層を最外層として形成しておくと、容
器が落下した際の衝撃エネルギーを分散させることがで
きるようになって衝撃性能が一層向上するようになる。
同様に、最外層をポリエチレン樹脂、ポリアミド樹脂、
ウレタン樹脂等による樹脂層として形成することもでき
る。

【００３１】さて、上記のような外殻は、例えば、上述
した内殻をいわゆるマンドレルとして、その周りにフィ
ラメントワインディング法やテープワインディング法に
よって、樹脂を含む補強繊維の巻層を成形することによ
り構成することができる。また、補強繊維のみをワイン
ドした後に、樹脂を真空下等で含浸させるレジントラン
スファーモールディング（ＲＴＭ）法によっても成形す
ることができる。中でも、補強繊維（Ｙ）を精度よく、
しかも効率的に容器胴部に螺旋状に配列せしめる観点か
ら、フィラメントワインド法が本発明においては最も好
ましい製造方法として採用される。

【００３２】以下、図３を用いて、フィラメントワイン
ディング法による外殻の具体的な製造方法の一例につい
て説明する。すなわち、クリールスタンド１０１の各ボ
ビン１０２から繰り出された各補強繊維（補強繊維
（Ｘ）および補強繊維（Ｙ））１０３は、所定の本数引
き揃えられて補強繊維束１０４とされ、ガイドロール１
０５へ送られる。ガイドロール１０５は、本実施例で
は、実質的に水平方向に延びる一対のフリー回転ロール
１０６ａ、１０６ｂと、その下流側の、実質的に上下方
向に延びる一対のフリー回転ロール１０７ａ、１０７ｂ
と、実質的に水平方向に延びる一対のフリー回転ロール
１０８とからなっている。このガイドロール１０５によ
り、概ね所定断面形状に引き揃えられた補強繊維束１０
４は樹脂含浸バス１０９へと導入される。

【００３３】補強繊維束１０４は樹脂含浸バス１０９で
樹脂１１０を含浸され、この樹脂含浸された補強繊維束
１１２を回転している内殻１１９に所定の角度で巻き付
けていくことにより外殻１２１が製造できる。補強繊維
束１０４に樹脂１１０を含浸する方法としては、図３に
示した浸漬法、あるいはタッチロール方式を用いること
ができる。なお、内殻と外殻との間に補強層を設ける場
合には、その表面をも含めた内殻の外表面を平均高さが
１０μｍ〜２００μｍ程度の粗面に形成しておくと、ワ
インディング時における補強繊維繊維の滑りを防止で
き、補強繊維の分布の乱れを少なくできるので好まし
い。

【００３４】このフィラメントワインディング法におい
ては、通常、樹脂含浸バス１０９と内殻１１９との間
に、樹脂含浸された補強繊維束１１２を案内する例えば
ガイドローラ１１３のガイド手段と、内殻直前に内殻の
所定の位置に所定の角度で樹脂含浸された補強繊維束を
巻き付けるためのフィードローラ１１４が設けられてい
る。

【００３５】ガイドローラ１０５、１１３は、回転ロー
ラもしくは固定ローラからなっている。また、ガイドロ
ーラとして、梨地ローラ、メッキが施されたローラなど
を用いることができ、これらのローラのように摩擦係数
が少ないローラを用いれば補強繊維束を傷つけることが
ほとんどなくなる。

【００３６】フィードローラは通常、案内する強化繊維
束がローラ面から脱落しないように、両端部に顎を有す
るストレートロールからなっているが、案内する強化繊
維束の幅を一定にするために、図４に示すような一定間
隔の溝、もしくは図５に示すような一定幅の凹部をスト
レートロールに施してもよい。

【００３７】一方、胴部を螺旋状に旋回する補強繊維
（Ｙ）は、上記図４あるいは図５に示すフィードローラ
に設けた溝あるいは凹みを通すことにで螺旋のピッチを
一定にできるが、より螺旋旋回の精度を向上させるため
に、フィードロール部を図６に示すようなリング状にし
て、リング内に設けた溝や凹部に補強繊維（Ｙ）を通し
たり、リングを図７のように２重以上のリングにして一
方のリング内に補強繊維（Ｙ）を通してもよい。また、
ガイドローラやリングを複数設けてそれらの一つに補強
繊維（Ｙ）を通してもよい。

【００３８】このように樹脂含浸された補強繊維束１１
２を内殻１１９の表面に積層して得た成形体を、樹脂の
硬化条件に従って一定時間加熱硬化させる。なお、硬化
させる間、成形体を横置きにして周方向に回転させてお
くことは、樹脂の硬化むらを少なくできるので好まし
い。

【００３９】また、成形物を短時間に最終硬化温度で処
理すると、外殻１２１内部の硬化発熱が高くなってクラ
ックが外殻内層に発生したり、樹脂が急激に大量に絞り
出される事によってボイドが外殻内層に発生しやすくな
るので、硬化温度を次のように制御する事が好ましい。
すなわち、使用する樹脂によって異なるが、一般的に、
硬化初期段階において、５０℃〜９０℃の温度域で１〜
２時間の前硬化処理を行うことにより、外殻内層の発熱
作用に伴うクラック発生を防止しつつ、樹脂を徐々に絞
り出してボイドを低減せしめ、その後、最終硬化温度に
昇温して硬化させるのが好ましい。

【００４０】尚、本発明の圧力容器に充填される充填物
の種類としては、前述のごとき天然ガスの他、窒素、酸
素、ヘリウム等の気体に限らず、水や液体窒素等の液体
であっても良い。

【００４１】

【実施例】

（実施例１）ブロー成形した高密度ポリエチレン樹脂か
らなる内殻（外径：１００ｍｍ、ノズル取付部を除く全
長：３００ｍｍ、肉厚：３ｍｍ）を、いわゆるマンドレ
ルとして、その内殻の上に、フィラメントワインディン
グ法によって外殻を形成した。フィラメントワインディ
ングに際しては、エポキシ樹脂（引張破断伸度：４％）
を含浸した炭素繊維束（単繊維数：１２０００本、引張
強度：５．０ＧＰａ、引張破断伸度：２．２％）を、肉
厚が１ｍｍ、繊維重量含有率が６６％になるように圧力
容器の軸方向に対して±５°方向に巻き、次いで圧力容
器の軸方向に対して８８°の方向に、上記と同様の樹脂
を含浸したＥガラス繊維束（１１００ｇ／１０００ｍ、
引張強度：３．５ＧＰａ、引張破断伸度４．８％）を螺
旋状に巻き付けた。この際、図４の溝付きローラを使用
し、ガラス繊維束がフィードローラの溝にはまるように
し、マンドレルの回転数と送りを調節してガラス繊維束
のピッチが１２ｍｍとなるようにした。８８°巻きの肉
厚は２ｍｍ、炭素繊維とガラス繊維の重量比率は１：
０．１、ＦＲＰ中における両繊維をあわせた繊維重量含
有率は６６重量％であった。

【００４２】その後、オーブン中にて１００℃で１時間
加熱後さらに１２０℃で６時間加熱して圧力容器の本体
を成形した。かくして得られた外殻胴部に超硬ドリルを
用いて直径が３．８ｍｍの円孔を一つ開け、さらに、円
孔が幅中心に位置するように胴部を２５．４ｍｍ幅に輪
切りにしたサンプルと、円孔を含まないサンプルとをノ
ルリング試験法で引張試験した。

【００４３】円孔を含むサンプルと円孔を含まないサン
プルの強度の比は０．８であった。 （実施例２）実施例１において、Ｅガラス繊維束を芳香
族ポリアミド繊維ケブラー１２９（単繊維数：１０００
本、引張強度：３．４ＧＰａ、引張破断伸度：３．３
％）に変更した以外は実施例１と同様にして容器を成形
し、実施例１と同様にしてノルリング試験したところ、
円孔を含むサンプルと円孔を含まないサンプルの強度の
比は０．８５であった。また、炭素繊維とケブラー繊維
の重量比率は１：０．０８、ＦＲＰ中の両繊維をあわせ
た繊維重量含有率は６６重量％であった。

【００４４】（比較例１）実施例１において、Ｅガラス
繊維束を、実施例１に用いた炭素繊維に変更した以外は
実施例１と同様にして容器を成形し、実施例１と同様に
してノルリング試験したところ、円孔を含むサンプルと
円孔を含まないサンプルの強度の比は０．６であった。

【００４５】

【発明の効果】この発明の圧力容器は、以上説明したよ
うな構成を有するため、上記の実施例と比較例との対比
からも明らかなように、貫通孔に対しても優れた耐圧性
能を示し、信頼性に優れている。また、本質的にプラス
チックからなるものであるから、もちろん、軽量であ
る。そのため、この発明の圧力容器は、軽量で、しか
も、信頼性に特に優れていることが要求される自動車用
のＣＮＧタンクとしてとりわけ好適である。

【００４６】また、この発明の圧力容器の製造方法によ
り、上述した、貫通損傷によるバーストの危険性の小さ
い耐圧性のＦＲＰ外殻が形成された圧力容器を低コスト
で製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施態様に係る圧力容器の概略縦
断面図である。

【図２】この発明の一実施態様に係る圧力容器の胴部外
殻の断面図（図１におけるＭ−Ｍ’断面）である。

【図３】この発明の製造方法の一例を示す概略側面図で
ある。

【図４】この発明の圧力容器の製造方法の一例において
用いられるフィードローラの一例を示す概略断面図であ
る。

【図５】この発明の圧力容器の製造方法の一例において
用いられるフィードローラの一例を示す概略断面図であ
る。

【図６】この発明の圧力容器の製造方法の一例において
用いられるフィードローラの一例を示す概略断面図であ
る。

【図７】この発明の圧力容器の製造方法の一例において
用いられるフィードローラの一例を示す概略断面図であ
る。

【符号の説明】

１：圧力容器２：内殻３：外殻４：ノイズ取付用口金
５：ノズル６：ボスＡ：胴部Ｂ：鏡板部Ｅ：補強層３
ａ：ヘリカル巻き層３ｂ：フープ巻き層７：補強繊維
（Ｙ）８：補強繊維（Ｘ）１０１：クリールスタンド、
１０２：ボビン、１０３：強化繊維、１０４：強化繊維
束（樹脂含浸前）、１０５：強化繊維用ガイドロール、
１０６ａ、１０６ｂ、１０７ａ、１０７ｂ、１０８：セ
パレトロール、１０９：樹脂含浸バス、１１０：樹脂、
１１１ａ、１１１ｂ、１１１ｃ：ローラ、１１２：樹脂
含浸強化繊維束、１１３、１１３ａ、１１３ｂ、１１３
ｃ：ガイドローラ、１１４、１１４ａ、１１４ｂ：フィ
ードローラ、１１５：樹脂絞り用ゴムパッド、１１６：
ブラケット、１１７：キャリッジスタンド、１１８：シ
リンダ、１１８ａ：中空部、１１９：内殻、１１９ａ：
マンドレルの回転軸、１２０：回転駆動手段、１２１：
外殻

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ガスバリア性を有する内殻と、該内殻を覆
   うように設けた耐圧性の外殻とを有し、該外殻は、１〜
   ３％の伸度を有する補強繊維（Ｘ）、該補強繊維より
   １．３倍以上の伸度を有する補強繊維（Ｙ）および樹脂
   を含む繊維強化プラスチックで構成されており、前記補
   強繊維（Ｙ）が、束単位で容器の胴部を螺旋状に旋回し
   ていることを特徴とする圧力容器。
2. 【請求項２】前記繊維強化プラスチックにおける全補強
   繊維の量が繊維強化プラスチック重量当たり４０〜７５
   重量％であり、かつ、前記全補強繊維の重量当たり前記
   補強繊維（Ｘ）の占める割合が３０〜９７重量％、前記
   補強繊維（Ｙ）の占める割合が３〜４０重量％であるこ
   とを特徴とする請求項１記載の圧力容器。
3. 【請求項３】前記補強繊維（Ｙ）が、容器胴部における
   外殻の厚み中心よりも外側に位置することを特徴とする
   請求項１または２に記載の圧力容器。
4. 【請求項４】螺旋のピッチ（Ｐ）と補強繊維（Ｙ）の束
   幅（Ｂ）の関係が、２．５ｍｍ＜（Ｐ−Ｂ）＜２６ｍｍ
   の関係式を満たすことを特徴とする請求項１〜３のいず
   れかに記載の圧力容器。
5. 【請求項５】前記補強繊維（Ｘ）が炭素繊維であること
   を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の圧力容
   器。
6. 【請求項６】前記炭素繊維は、その弾性率が２００ＧＰ
   ａ〜３５０ＧＰａであり、かつ強度が４．５ＧＰａ〜１
   ０ＧＰａであることを特徴とする請求項５に記載の圧力
   容器。
7. 【請求項７】前記補強繊維（Ｙ）が、ガラス繊維または
   有機繊維であることを特徴とする請求項１〜６のいずれ
   かに記載の圧力容器。
8. 【請求項８】樹脂の伸度が３〜１０％であることを特徴
   とする請求項１〜７のいずれかに記載の圧力容器。
9. 【請求項９】ガスバリア性を有する内殻の周りに、フィ
   ラメントワインディング法またはテープワインディング
   法を用いて、１〜３％の伸度を有する補強繊維（Ｘ）、
   該補強繊維より１．３倍以上の伸度を有する補強繊維
   （Ｙ）および樹脂を含む繊維強化プラスチックで構成さ
   れ、かつ前記補強繊維（Ｙ）が、束単位で容器の胴部を
   螺旋状に旋回している繊維強化プラスチックからなる外
   殻を形成せしめることを特徴とする圧力容器の製造方
   法。
10. 【請求項１０】螺旋のピッチ（Ｐ）と繊維束の幅（Ｂ）
    の関係が、２．５ｍｍ＜（Ｐ−Ｂ）＜２６ｍｍの関係式
    を満たすことを特徴とする請求項９に記載の圧力容器の
    製造方法。
11. 【請求項１１】前記補強繊維（Ｘ）が炭素繊維であるこ
    とを特徴とする請求項９または１０に記載の圧力容器の
    製造方法。
12. 【請求項１２】前記補強繊維（Ｘ）は、その弾性率が２
    ００ＧＰａ〜３５０ＧＰａであり、かつ強度が４．５Ｇ
    Ｐａ〜１０．０ＧＰａであることを特徴とする請求項９
    〜１１に記載の圧力容器の製造方法。
13. 【請求項１３】前記補強繊維（Ｙ）が、ガラス繊維また
    は有機繊維であることを特徴とする請求項９〜１２のい
    ずれかに記載の圧力容器の製造方法。
14. 【請求項１４】樹脂の伸度が３〜１０％であることを特
    徴とする請求項９〜１３のいずれかに記載の圧力容器の
    製造方法。