JPH09300460A - 繊維強化プラスチック製圧力容器のフランジ構造体とその製造方法 - Google Patents
繊維強化プラスチック製圧力容器のフランジ構造体とその製造方法Info
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- JPH09300460A JPH09300460A JP8113801A JP11380196A JPH09300460A JP H09300460 A JPH09300460 A JP H09300460A JP 8113801 A JP8113801 A JP 8113801A JP 11380196 A JP11380196 A JP 11380196A JP H09300460 A JPH09300460 A JP H09300460A
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- pressure vessel
- laminated
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 フランジの厚みが薄く、スプライスプレート
が脱落することがなく、強度が十分に高いフランジ構造
体を実現する。 【解決手段】 圧力容器本体１の外周に繊維シートを上
記本体１の端部のドーム部よりオーバーハングさせて積
層してフランジ積層部４を形成し、同積層部４の外周に
フープ巻層部５を形成した後、全体を熱硬化させ、次
に、上記フランジ積層部４を機械加工した後、同積層部
４の端部の内周にリング状の金属製スプライスプレート
６を結合させるものとしたことによって、フランジ積層
部４と金属製スプライスプレート６の接続部を圧力容器
本体１の円筒部から外れた位置としたため、フランジ積
層部４の厚さを強度上必要な最小限の厚さとすることが
でき、また、上記スプライスプレート６の取付けをフラ
ンジ積層部４の内周側としたため、雰囲気温度が上昇し
た場合のスプライスプレート６の脱落の防止が可能とな
り、更に、圧力容器本体１を硬化させる前にフランジ積
層部４とフープ巻層部５を形成するため、全体を一体化
させることが可能となる。
が脱落することがなく、強度が十分に高いフランジ構造
体を実現する。 【解決手段】 圧力容器本体１の外周に繊維シートを上
記本体１の端部のドーム部よりオーバーハングさせて積
層してフランジ積層部４を形成し、同積層部４の外周に
フープ巻層部５を形成した後、全体を熱硬化させ、次
に、上記フランジ積層部４を機械加工した後、同積層部
４の端部の内周にリング状の金属製スプライスプレート
６を結合させるものとしたことによって、フランジ積層
部４と金属製スプライスプレート６の接続部を圧力容器
本体１の円筒部から外れた位置としたため、フランジ積
層部４の厚さを強度上必要な最小限の厚さとすることが
でき、また、上記スプライスプレート６の取付けをフラ
ンジ積層部４の内周側としたため、雰囲気温度が上昇し
た場合のスプライスプレート６の脱落の防止が可能とな
り、更に、圧力容器本体１を硬化させる前にフランジ積
層部４とフープ巻層部５を形成するため、全体を一体化
させることが可能となる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、繊維強化プラスチ
ック（以下ＦＲＰとする）製圧力容器のフランジ構造体
とその製造方法に関する。
ック（以下ＦＲＰとする）製圧力容器のフランジ構造体
とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のＦＲＰ製圧力容器のフランジ構造
体においては、図３に示すように、まず、圧力容器本体
（インプレーン巻付け層又はヘリカル巻付け層）０１の
円筒部にシートをハンドレイアップ法にて積層してフラ
ンジ積層部０４を形成し、その外周をフープ巻付け層０
５にて補強した後に樹脂を硬化させ、次に、スプライス
プレート０６のはめ込み部分の旋盤加工及びインサート
１５の穴加工を行った後、インサート１５を挿入し、ス
プライスプレート０６をはめ込み、ピン１４で固定する
構造としていた。
体においては、図３に示すように、まず、圧力容器本体
（インプレーン巻付け層又はヘリカル巻付け層）０１の
円筒部にシートをハンドレイアップ法にて積層してフラ
ンジ積層部０４を形成し、その外周をフープ巻付け層０
５にて補強した後に樹脂を硬化させ、次に、スプライス
プレート０６のはめ込み部分の旋盤加工及びインサート
１５の穴加工を行った後、インサート１５を挿入し、ス
プライスプレート０６をはめ込み、ピン１４で固定する
構造としていた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のＦＲＰ製圧力容
器のフランジ構造体においては、以下のような課題があ
った。
器のフランジ構造体においては、以下のような課題があ
った。
【０００４】（１）スプライスプレートをピンにて固定
しているが、フランジ端面に圧縮又は引張り荷重を受け
る場合、ピンにかかる応力に対応したピンの挿入長さ、
穴加工の余裕代及び圧力容器本体との接続代が必要とな
るため、フランジの厚みが必要以上に厚くなる。
しているが、フランジ端面に圧縮又は引張り荷重を受け
る場合、ピンにかかる応力に対応したピンの挿入長さ、
穴加工の余裕代及び圧力容器本体との接続代が必要とな
るため、フランジの厚みが必要以上に厚くなる。
【０００５】（２）通常、スプライスプレートの材質に
は金属を用いるが、圧力容器を使用する雰囲気がこれを
製作したときの雰囲気より高温の場合、その熱膨張係数
の違いによりスプライスプレートが外径方向に膨らむこ
とにより圧力容器から外れることがある。
は金属を用いるが、圧力容器を使用する雰囲気がこれを
製作したときの雰囲気より高温の場合、その熱膨張係数
の違いによりスプライスプレートが外径方向に膨らむこ
とにより圧力容器から外れることがある。
【０００６】（３）フランジ積層部の最外層の外側に形
成された補強フープ巻付け層が、ピン及びインサートを
挿入するための穴加工により切断されるため、強度不足
となることがある。本発明は、上記の課題を解決しよう
とするものである。
成された補強フープ巻付け層が、ピン及びインサートを
挿入するための穴加工により切断されるため、強度不足
となることがある。本発明は、上記の課題を解決しよう
とするものである。
【０００７】
（１）請求項１に記載の発明に係るＦＲＰ製圧力容器の
フランジ構造体は、フィラメントワインディング方法に
より円筒形状に形成され端部にドーム部が設けられた圧
力容器本体を備えた繊維強化プラスチック製圧力容器に
おいて、上記圧力容器本体の軸方向と繊維方向を同一と
して一方向繊維シートをその端部のドーム部よりオーバ
ーハングさせて積層することにより形成されたフランジ
積層部、同積層部の外周に繊維を円周方向に補強巻き付
けすることにより形成されたフープ巻層部、および上記
フランジ積層部の端部の内周側に配設され結合されたリ
ング状の金属製スプライスプレートを備えたことを特徴
としている。
フランジ構造体は、フィラメントワインディング方法に
より円筒形状に形成され端部にドーム部が設けられた圧
力容器本体を備えた繊維強化プラスチック製圧力容器に
おいて、上記圧力容器本体の軸方向と繊維方向を同一と
して一方向繊維シートをその端部のドーム部よりオーバ
ーハングさせて積層することにより形成されたフランジ
積層部、同積層部の外周に繊維を円周方向に補強巻き付
けすることにより形成されたフープ巻層部、および上記
フランジ積層部の端部の内周側に配設され結合されたリ
ング状の金属製スプライスプレートを備えたことを特徴
としている。
【０００８】本発明においては、フランジ積層部と金属
製スプライスプレートの接続部を圧力容器本体の円筒部
から外れた位置としたため、フランジ積層部の厚さを強
度上必要な最小限の厚さとすることができ、使用材料の
削減が可能となり、また、上記スプライスプレートの取
付けをフランジ積層部の内周側としたため、雰囲気温度
が上昇した場合のスプライスプレートの脱落の防止が可
能となる。
製スプライスプレートの接続部を圧力容器本体の円筒部
から外れた位置としたため、フランジ積層部の厚さを強
度上必要な最小限の厚さとすることができ、使用材料の
削減が可能となり、また、上記スプライスプレートの取
付けをフランジ積層部の内周側としたため、雰囲気温度
が上昇した場合のスプライスプレートの脱落の防止が可
能となる。
【０００９】（２）請求項２に記載の発明に係るＦＲＰ
製圧力容器のフランジ構造体の製造方法は、フィラメン
トワインディング方法により円筒形状に形成され端部に
ドーム部が設けられた圧力容器本体を備えた繊維強化プ
ラスチック製圧力容器において、上記圧力容器本体の端
部のドーム部に所定の外径寸法のマンドレルを配設した
後、上記圧力容器本体の外周に同本体の軸方向と繊維方
向を同一として一方向繊維シートをその端部のドーム部
よりオーバーハングさせて積層してフランジ積層部を形
成し、同積層部の外周に繊維を円周方向に補強巻き付け
してフープ巻層部を形成した後、全体を熱硬化させ、次
に、上記マンドレルを取外して上記フランジ積層部の機
械加工を行った後、同積層部の端部の内周にリング状の
金属製スプライスプレートを結合させることを特徴とし
ている。
製圧力容器のフランジ構造体の製造方法は、フィラメン
トワインディング方法により円筒形状に形成され端部に
ドーム部が設けられた圧力容器本体を備えた繊維強化プ
ラスチック製圧力容器において、上記圧力容器本体の端
部のドーム部に所定の外径寸法のマンドレルを配設した
後、上記圧力容器本体の外周に同本体の軸方向と繊維方
向を同一として一方向繊維シートをその端部のドーム部
よりオーバーハングさせて積層してフランジ積層部を形
成し、同積層部の外周に繊維を円周方向に補強巻き付け
してフープ巻層部を形成した後、全体を熱硬化させ、次
に、上記マンドレルを取外して上記フランジ積層部の機
械加工を行った後、同積層部の端部の内周にリング状の
金属製スプライスプレートを結合させることを特徴とし
ている。
【００１０】本発明においては、圧力容器本体を硬化さ
せる前にフランジ積層部とフープ巻層部を形成するた
め、全体を一体化させることができ、強度の向上が可能
となる。
せる前にフランジ積層部とフープ巻層部を形成するた
め、全体を一体化させることができ、強度の向上が可能
となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態に係るＦＲ
Ｐ製圧力容器のフランジ構造体について、図１（ａ），
（ｂ）により説明する。
Ｐ製圧力容器のフランジ構造体について、図１（ａ），
（ｂ）により説明する。
【００１２】なお、本実施形態に係るフランジ構造体
は、図１（ａ）に示す圧力容器本体１に適用されるもの
であり、この圧力容器本体１は、図示しないフィラメン
トワインディング装置を用い、熱硬化性樹脂を含浸させ
た炭素繊維等をインプレーン巻き又はヘリカル巻きする
ことにより製作されており、両端のドーム部端に圧力出
し入れ用の大径ボス２と小径ボス３がそれぞれ巻き込ま
れた構造のものである。
は、図１（ａ）に示す圧力容器本体１に適用されるもの
であり、この圧力容器本体１は、図示しないフィラメン
トワインディング装置を用い、熱硬化性樹脂を含浸させ
た炭素繊維等をインプレーン巻き又はヘリカル巻きする
ことにより製作されており、両端のドーム部端に圧力出
し入れ用の大径ボス２と小径ボス３がそれぞれ巻き込ま
れた構造のものである。
【００１３】図１（ａ），（ｂ）に示す本実施形態に係
るフランジ構造体は、予め熱硬化樹脂が含浸され圧力容
器本体１の軸方向（０°方向）に繊維方向が揃った一方
向繊維シートを圧力容器本体１のそれぞれのドーム部側
にオーバーハングさせて積層して形成されたフランジ積
層部４、同積層部４の外径側に円周方向（９０°方向）
に炭素繊維等が補強巻き付けされて形成されたフープ巻
層部５、および上記オーバーハングしたフランジ積層部
４の内径側にセットされボルト７とナット８により締め
つけて結合されたリング状の金属製スプライスプレート
６により形成されている。
るフランジ構造体は、予め熱硬化樹脂が含浸され圧力容
器本体１の軸方向（０°方向）に繊維方向が揃った一方
向繊維シートを圧力容器本体１のそれぞれのドーム部側
にオーバーハングさせて積層して形成されたフランジ積
層部４、同積層部４の外径側に円周方向（９０°方向）
に炭素繊維等が補強巻き付けされて形成されたフープ巻
層部５、および上記オーバーハングしたフランジ積層部
４の内径側にセットされボルト７とナット８により締め
つけて結合されたリング状の金属製スプライスプレート
６により形成されている。
【００１４】次に、本実施形態に係るＦＲＰ製圧力容器
のフランジ構造体の製造方法について、図２（ａ），
（ｂ）により説明する。まず、図示しないフィラメント
ワインディング装置の中心軸９に金属性の本体用マンド
レル１０をセットし、その外周にフィラメントワインデ
ィング装置により熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維等
をインプレーン巻き又はヘリカル巻きして圧力容器本体
１を製作した。なお、上記本体用マンドレル１０は、圧
力容器の製作完了後に大径ボス２から取出せる大きさに
分割できる構造のものである。
のフランジ構造体の製造方法について、図２（ａ），
（ｂ）により説明する。まず、図示しないフィラメント
ワインディング装置の中心軸９に金属性の本体用マンド
レル１０をセットし、その外周にフィラメントワインデ
ィング装置により熱硬化性樹脂を含浸させた炭素繊維等
をインプレーン巻き又はヘリカル巻きして圧力容器本体
１を製作した。なお、上記本体用マンドレル１０は、圧
力容器の製作完了後に大径ボス２から取出せる大きさに
分割できる構造のものである。
【００１５】次に、圧力容器本体１のそれぞれのドーム
部に大径側フランジ積層用マンドレル１１及び小径側フ
ランジ積層用マンドレル１２をセットし、それぞれを中
心軸９にナット１３により固定し、それぞれのドーム部
との隙間を円周方向フープ巻きにより平滑になるよう埋
めた後、一方向繊維シートを積層してフランジ積層部４
を形成する。
部に大径側フランジ積層用マンドレル１１及び小径側フ
ランジ積層用マンドレル１２をセットし、それぞれを中
心軸９にナット１３により固定し、それぞれのドーム部
との隙間を円周方向フープ巻きにより平滑になるよう埋
めた後、一方向繊維シートを積層してフランジ積層部４
を形成する。
【００１６】次に、その外径側に円周方向に繊維を補強
巻き付けしてフープ巻層部５を形成した後、全体を熱硬
化させる。硬化完了後、大径側フランジ積層用マンドレ
ル１１及び小径側フランジ積層用マンドレル１２を取り
外し、フランジの端面の旋盤加工、及びスプライスプレ
ート６取付け用の穴加工を行い、上記フランジ積層部４
の内径側にスプライスプレート６をセットしてボルト７
とナット８により締めつけて結合する。最後に、上記本
体用マンドレル１０を分解して取り外すことにより完成
する。
巻き付けしてフープ巻層部５を形成した後、全体を熱硬
化させる。硬化完了後、大径側フランジ積層用マンドレ
ル１１及び小径側フランジ積層用マンドレル１２を取り
外し、フランジの端面の旋盤加工、及びスプライスプレ
ート６取付け用の穴加工を行い、上記フランジ積層部４
の内径側にスプライスプレート６をセットしてボルト７
とナット８により締めつけて結合する。最後に、上記本
体用マンドレル１０を分解して取り外すことにより完成
する。
【００１７】本実施形態においては、フランジ積層部４
と金属製スプライスプレート６との接続部を圧力容器本
体１の円筒部から外れた位置とすることができ、それに
よりフランジ積層部４の厚さは強度上必要な最小限の厚
さとすることができ、材料使用量を減少させることがで
きた。
と金属製スプライスプレート６との接続部を圧力容器本
体１の円筒部から外れた位置とすることができ、それに
よりフランジ積層部４の厚さは強度上必要な最小限の厚
さとすることができ、材料使用量を減少させることがで
きた。
【００１８】また、スプライスプレート６をフランジ積
層部４の内径側に取付けるものとしたことにより、雰囲
気温度が上昇した場合にもスプライスプレート６がフラ
ンジ積層部４から外れることがなくなった。
層部４の内径側に取付けるものとしたことにより、雰囲
気温度が上昇した場合にもスプライスプレート６がフラ
ンジ積層部４から外れることがなくなった。
【００１９】更に、圧力容器本体１を硬化させる前にフ
ランジ積層部４とフープ巻層部５を形成するため、全体
を一体化させることができ、強度を向上させることが可
能となった。なお、一度硬化させた樹脂は硬化前の樹脂
と反応しないため、従来の圧力容器では、圧力容器本体
とフランジ積層部とを一体化させることはできなかっ
た。
ランジ積層部４とフープ巻層部５を形成するため、全体
を一体化させることができ、強度を向上させることが可
能となった。なお、一度硬化させた樹脂は硬化前の樹脂
と反応しないため、従来の圧力容器では、圧力容器本体
とフランジ積層部とを一体化させることはできなかっ
た。
【００２０】
【発明の効果】本発明のＦＲＰ製圧力容器のフランジ構
造体とその製造方法は、フィラメントワインディング方
法により形成された圧力容器の外周に同本体の軸方向と
同一繊維方向の繊維シートを上記本体の端部のドーム部
よりオーバーハングさせてフランジ積層部を形成し、同
積層部の外周にフープ巻層部を形成した後、全体を熱硬
化させ、次に、上記フランジ積層部を機械加工した後、
同積層部の端部の内周にリング状の金属製スプライスプ
レートを結合させるものとしたことによって、フランジ
積層部と金属製スプライスプレートの接続部を圧力容器
本体の円筒部から外れた位置としたため、フランジ積層
部の厚さを強度上必要な最小限の厚さとすることがで
き、使用材料の削減が可能となり、また、上記スプライ
スプレートの取付けをフランジ積層部の内周側としたた
め、雰囲気温度が上昇した場合のスプライスプレートの
脱落の防止が可能となり、更に、圧力容器本体を硬化さ
せる前にフランジ積層部とフープ巻層部を形成するた
め、全体を一体化させることができ、強度の向上が可能
となる。
造体とその製造方法は、フィラメントワインディング方
法により形成された圧力容器の外周に同本体の軸方向と
同一繊維方向の繊維シートを上記本体の端部のドーム部
よりオーバーハングさせてフランジ積層部を形成し、同
積層部の外周にフープ巻層部を形成した後、全体を熱硬
化させ、次に、上記フランジ積層部を機械加工した後、
同積層部の端部の内周にリング状の金属製スプライスプ
レートを結合させるものとしたことによって、フランジ
積層部と金属製スプライスプレートの接続部を圧力容器
本体の円筒部から外れた位置としたため、フランジ積層
部の厚さを強度上必要な最小限の厚さとすることがで
き、使用材料の削減が可能となり、また、上記スプライ
スプレートの取付けをフランジ積層部の内周側としたた
め、雰囲気温度が上昇した場合のスプライスプレートの
脱落の防止が可能となり、更に、圧力容器本体を硬化さ
せる前にフランジ積層部とフープ巻層部を形成するた
め、全体を一体化させることができ、強度の向上が可能
となる。
【図１】本発明の実施の一形態に係るＦＲＰ製圧力容器
のフランジ構造体の説明図で、（ａ）は断面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ部の詳細図である。
のフランジ構造体の説明図で、（ａ）は断面図、（ｂ）
は（ａ）のＡ部の詳細図である。
【図２】上記一実施形態に係るＦＲＰ製圧力容器のフラ
ンジ構造体の製造方法の説明図で、（ａ）は断面図、
（ｂ）は（ａ）のＢ部の詳細図である。
ンジ構造体の製造方法の説明図で、（ａ）は断面図、
（ｂ）は（ａ）のＢ部の詳細図である。
【図３】従来のフランジ構造体の説明図である。
１ 圧力容器本体 ２ 大径側ボス ３ 小径側ボス ４ フランジ積層部 ５ フープ巻層部 ６ 金属製スプライスプレート ７ ボルト ８ ナット ９ マンドレル中心軸 １０ 本体用マンドレル １１ 大径側フランジ積層用マンドレル １２ 小径側フランジ積層用マンドレル １３ ナット
フロントページの続き (72)発明者 田仲 健一 神戸市兵庫区和田崎町一丁目１番１号 三 菱重工業株式会社神戸造船所内
Claims (2)
- 【請求項１】 フィラメントワインディング方法により
円筒形状に形成され端部にドーム部が設けられた圧力容
器本体を備えた繊維強化プラスチック製圧力容器におい
て、上記圧力容器本体の軸方向と繊維方向を同一として
一方向繊維シートをその端部のドーム部よりオーバーハ
ングさせて積層することにより形成されたフランジ積層
部、同積層部の外周に繊維を円周方向に補強巻き付けす
ることにより形成されたフープ巻層部、および上記フラ
ンジ積層部の端部の内周側に配設され結合されたリング
状の金属製スプライスプレートを備えたことを特徴とす
る繊維強化プラスチック製圧力容器のフランジ構造体。 - 【請求項２】 フィラメントワインディング方法により
円筒形状に形成され端部にドーム部が設けられた圧力容
器本体を備えた繊維強化プラスチック製圧力容器におい
て、上記圧力容器本体の端部のドーム部に所定の外径寸
法のマンドレルを配設した後、上記圧力容器本体の外周
に同本体の軸方向と繊維方向を同一として一方向繊維シ
ートをその端部のドーム部よりオーバーハングさせて積
層してフランジ積層部を形成し、同積層部の外周に繊維
を円周方向に補強巻き付けしてフープ巻層部を形成した
後、全体を熱硬化させ、次に、上記マンドレルを取外し
て上記フランジ積層部の機械加工を行った後、同積層部
の端部の内周にリング状の金属製スプライスプレートを
結合させることを特徴とする繊維強化プラスチック製圧
力容器のフランジ構造体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8113801A JPH09300460A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 繊維強化プラスチック製圧力容器のフランジ構造体とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8113801A JPH09300460A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 繊維強化プラスチック製圧力容器のフランジ構造体とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09300460A true JPH09300460A (ja) | 1997-11-25 |
Family
ID=14621425
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8113801A Withdrawn JPH09300460A (ja) | 1996-05-08 | 1996-05-08 | 繊維強化プラスチック製圧力容器のフランジ構造体とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09300460A (ja) |
-
1996
- 1996-05-08 JP JP8113801A patent/JPH09300460A/ja not_active Withdrawn
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030805 |