JPWO2017073108A1 - 複合容器 - Google Patents
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Abstract
胴部(4)全体にFRPがフープ巻で巻き付けられるフープ層(2)と、ドーム部(5),(6)および少なくともドーム部(5),(6)近傍の胴部(4)にFRPが巻き付けられるドーム部補強層(9a),(9b)とが含まれ、ドーム部補強層(9a),(9b)は、ドーム部(5),(6)でFRPが螺旋状に巻き付けられるとともに、ライナ(1)の軸線方向に対するFRPの配向角が胴部(4)上において胴部中央(C)に向かって進むにつれて連続的に変化するように巻き付けられるようにして、胴部中央(C)付近のFRPの重量を低減する。
Description
これらのうち、フープ層2は専ら胴部4の強度補強を目的として巻き付けられ、ヘリカル層3は左右のドーム部5,6の周囲の補強およびライナ1の軸方向強度の補強を主目的として巻き付けられる。
具体的には、FRPを左右のドーム部から胴部全体にわたって連続して巻き付けるとともに、ライナの軸線方向に対する胴部上でのFRPの配向角が、胴部中央に向かって進むにつれて連続的に小さくなるようにして、胴部中央で配向角が最も小さくなるようにする(請求項2)。
あるいは、FRPを胴部中央には巻き付けずに胴部上で左右に分離するように巻き付け、FRPを巻き付けた胴部上の領域でのライナの軸線方向に対するFRPの配向角が胴部中央に向かって進むにつれて連続的に大きくなり、最も中央寄りの位置で配向角が最大になるようにして、この位置で巻き付ける方向を反転させるようにする(請求項3)。
図2はドーム部補強層9aのFRPの巻付方法の一例を示す図である。ドーム部補強層9aは、一端側のドーム部5に形成された口金7近傍を(一周目の)始点として、FRPがドーム部5上に螺旋状に巻き付けられ、筒状の胴部4に至る。そして胴部4上では、ライナ1の軸線方向L(ライナ1の両端中心を結んだ測地線と同じ方向)に対して、FRPが巻き付けられる配向角が、胴部中央Cに向かって進むにつれて連続的に小さく変化するように巻き付けられる。すなわち胴部中央Cでの配向角αと、胴部左端部Dでの配向角βとが、
α<β
の関係になるように巻き付けられている。
α<β
の関係になるように巻き付けられている。
β<γ
の関係になるように巻き付けられる。
上記実施例では、ドーム部補強層9aとドーム部補強層9bとを混合した巻付方法にしたが、2層とも上述したドーム部補強層9a、あるいはドーム部補強層9bとしてもよい。
また、上記実施例ではドーム部補強層を2層形成したが、1層だけ形成した場合でも同様の効果を奏することができる。また、逆に、ドーム部補強層9aやドーム部補強層9bの層数を増やしてもよい。いずれの場合も、同数のヘリカル層3を巻き付ける場合に比して、重量を低減させつつ、同等の補強効果を得ることができる。
また、上記実施例では両端に口金7,8を有しているが、片側だけに口金を設けた場合でも、ダミーの口金を設けて同様の巻付方法を実施することができる。
さらに、上記実施例ではヘリカル層3を一層残したが、ヘリカル層3を設けず、3層ともをいずれかのドーム部補強層にしてもよい。
また、上記実施例ではフープ層2をドーム部補強層9a、ドーム部補強層9b、ヘリカル層3の間に交互に積層するようにしたが、一部を省略してもよい。例えばドーム部補強層9aとドーム部補強層9bとは巻き方が異なるので、これらの間のフープ層2を省略するようにしてもよい。
本発明のドーム部補強層9a,9bを採用した複合容器による重量低減の効果について確認するために、上述した二種類のドーム部補強層9a,9bの両方を有する多層構造の複合容器を形成した。
このうち、ドーム部補強層9aについては、巻き付けるFRPの配向角によってFRP層の平均的な厚み、すなわちFRP層の重量が変化する。ここでは図5に示すように、胴部右端部Eあるいは胴部左端部D(鏡部との境界)での平均厚さをhとしたときに、胴部中央Cでの平均厚さが(3/8)hとなるように配向角を調整した。このときの配向角は緩みにくい安定した巻き付け状態となるものである。
なお、後述するハイアングルヘリカル層3aは、このときの胴部右端部E(胴部左端部D)の配向角のまま胴部4全体をヘリカル層3としたものであり、具体的には胴部右端部E(胴部左端部D)での配向角を70度としている。
この複合容器のFRP層は、(比較例である)従来からの複合容器で採用されているヘリカル層3(ハイアングルヘリカル層3aを含む)およびフープ層2からなる多層構造のFRP層の一部のヘリカル層3(あるいはハイアングルヘリカル層3a)を、ドーム部補強層9a,9bに置換したものである。ここで、ハイアングルヘリカル層3aは、上述したように胴部左右端部D,Eの配向角が70度であり、ハイアングルヘリカル層3a以外のヘリカル層3は配向角を20度としてある。
具体的には、ライナ1に内側から、ヘリカル層3、フープ層2、ヘリカル層3、フープ層2、ドーム部補強層9a、フープ層2、ドーム部補強層9a、フープ層2、ヘリカル層3、フープ層2、ドーム部補強層9a、フープ層2、ドーム部補強層9a、ドーム部補強層9bをこの順で積層した。
なお、比較対象となる従来の複合容器は、ライナ1に内側から、ヘリカル層3、フープ層2、ヘリカル層3、フープ層2、ハイアングルヘリカル層3a、フープ層2、ハイアングルヘリカル層3a、フープ層2、ヘリカル層3、フープ層2、ハイアングルヘリカル層3a、フープ層2、ハイアングルヘリカル層3a、ヘリカル層3をこの順で積層したものである。
そして、複数のフープ層2によって、これまでと同様に胴部4を十分に補強できるので、ドーム部補強層9a,9bに置換したことによる影響はほとんど生じない。
C 胴部中央
D 胴部左端部
E 胴部右端部
F 反転位置
G 反転位置
1 ライナ
2 フープ層
3 ヘリカル層
4 胴部
5 ドーム部(左側)
6 ドーム部(右側)
7 口金
8 口金
9a ドーム部補強層
9b ドーム部補強層
Claims (5)
- 筒状の胴部を挟んで左右両端に椀状のドーム部を有するライナの外周面に、FRPを巻き付けた複数のFRP層を積層した構造の複合容器であって、
前記FRP層には、前記胴部全体に前記FRPがフープ巻で巻き付けられるフープ層と、前記ドーム部および少なくとも前記ドーム部近傍の胴部に前記FRPが巻き付けられるドーム部補強層とが含まれ、
前記ドーム部補強層は、前記ドーム部で前記FRPが螺旋状に巻き付けられるとともに、前記ライナの軸線方向に対する前記FRPの配向角が前記胴部上において前記胴部中央に向かって進むにつれて連続的に変化するように巻き付けられることを特徴とする複合容器。 - 前記ドーム部補強層は、前記FRPが前記左右のドーム部および前記胴部全体にわたって連続して巻き付けられ、前記ライナの軸線方向に対する前記胴部上での配向角が、前記胴部中央に向かって進むにつれて連続的に小さくなる請求項1に記載の複合容器。
- 前記ドーム部補強層は、前記FRPが前記胴部中央には巻き付けられずに前記胴部上で左右に分離するように巻き付けられ、前記FRPが巻き付けられた胴部上の領域での前記ライナの軸線方向に対する配向角が前記胴部中央に向かって進むにつれて連続的に大きくなり、最も中央寄りの位置で配向角が最大になる請求項1に記載の複合容器。
- 前記FRPはトウプリプレグである請求項1〜請求項3のいずれかに記載の複合容器。
- 前記FRP層には前記フープ巻層と前記ドーム部補強層とともに、少なくとも1層のヘリカル巻層が含まれる請求項1〜請求項4のいずれかに記載の複合容器。
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