JPWO2018079818A1 - 圧力容器及び容器本体 - Google Patents

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一行 寺田
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占有スペースの増大や、繊維強化樹脂材料の巻き付けの不安定化に起因する品質低下を抑制しつつ、大容量を確保することができる。容器本体（２）と、繊維強化樹脂材料からなる外殻（３）によって形成された、円筒状の直胴部（１０）と半球状のドーム部（１２）とを備え、ドーム部（１２）を直胴部（１０）の中心軸に沿って切断した切断面において、容器本体（２）の直胴部（１０）の外径を２ａとしたとき、容器本体（２）のドーム部（１２）の外面（２１）の形状が、下記楕円Ａと下記楕円Ｂの範囲内に収まる曲線形状である、圧力容器（１）。楕円Ａ：容器本体（２）のドーム部（１２）の外面（２１）における直胴部（１０）との境界点ｐ同士を結ぶ直線ｋを長軸とし、長軸直径が２ａであり、短軸直径が２ｂであり、ｂ／ａが０．５５である楕円。楕円Ｂ：直線ｋを長軸とし、長軸直径が２ａであり、短軸直径が２ｂであり、ｂ／ａが０．７０である楕円。

Description

本発明は、圧力容器及び容器本体に関する。
本願は、２０１６年１０月３１日に、日本に出願された特願２０１６−２１３７７４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
例えば、自動車等の車輌に搭載される燃料タンクや、天然ガスや水素ガスの貯蔵や輸送に利用されるタンクとして、軽量性及び強度に優れる点から、樹脂製の容器本体（ライナー）が繊維強化樹脂層からなる外殻で補強された圧力容器が利用されている。外殻に使用される強化繊維としては、ガラス繊維、炭素繊維等が挙げられる。なかでも、炭素繊維は、比強度が高く圧力容器を軽量化しやすいために天然ガスの貯蔵タンクに好適に使用されている。
圧力容器としては、例えば、円筒状の直胴部、及び前記直胴部の両端に設けられた半球状のドーム部（鏡部）とを有する樹脂製の容器本体と、前記容器本体の外側に形成された繊維強化樹脂層とを備える圧力容器が知られている（特許文献１）。前記容器本体は、一般にダイレクトブロー成形法によって形成される。また、外殻は、長尺の強化繊維束にマトリクス樹脂が含浸された繊維強化樹脂材料がフィラメントワインディング法（以下、ＦＷ法という。）等により容器本体の外側に巻き回され、硬化されることで形成される。
特開平３−８９０９８号公報
圧力容器には、占有スペースが増大することを抑制しつつ、容量をできるだけ大きくすることが求められる。圧力容器において、占有スペースの増大を抑制しつつ容量を大きくする方法としては、直胴部の長さをできるだけ長くとり、ドーム部の高さを低くする方法が挙げられる。しかし、ドーム部の高さを低く設定すると、容器本体の外側に繊維強化樹脂材料をＦＷ法等で巻き付ける際に、ドーム部において繊維強化樹脂材料が滑るため、繊維強化樹脂材料を安定して巻き付けることが困難になる。そのため、ドーム部における外殻の厚みが局所的に不均一となって耐圧性が低下したりするなど、圧力容器の品質が低下する。
本発明は、占有スペースの増大や、繊維強化樹脂材料の巻き付けの不安定化に起因する品質低下を抑制しつつ、大容量を確保できる圧力容器及び容器本体を提供することを目的とする。
本発明は、以下の構成を有する。
［１］円筒状の直胴部と、前記直胴部の両端に設けられ、前記直胴部から離れるにつれて窄んだ半球状のドーム部とを備え、
前記直胴部及び前記ドーム部が、容器本体と、前記容器本体の外側に設けられた、強化繊維とマトリクス樹脂を含有する繊維強化樹脂材料からなる外殻によって形成された圧力容器であって、
前記容器本体を前記直胴部の中心軸に沿って切断した切断面において、前記容器本体の少なくとも一方のドーム部の外面の形状が、前記容器本体の直胴部外側の直径を長軸直径として描いた下記楕円Ａと、前記容器本体の直胴部外側の直径を長軸直径として描いた下記楕円Ｂの範囲内に収まる外側に凸の曲線形状である、圧力容器。
楕円Ａ：前記容器本体のドーム部の外面における前記直胴部との境界点同士を結ぶ直線を長軸とし、長軸直径が２ａであり、短軸直径が２ｂであり、ｂ／ａが０．５５である楕円。
楕円Ｂ：前記容器本体のドーム部の外面における前記直胴部との境界点同士を結ぶ直線を長軸とし、長軸直径が２ａであり、短軸直径が２ｂであり、ｂ／ａが０．７０である楕円。
［２］前記ドーム部における前記容器本体の平均厚みが、前記直胴部における前記容器本体の平均厚みに対して１．２倍以上４倍以下である、［１］に記載の圧力容器。
［３］前記容器本体の内側に、前記ドーム部の内面の中心から前記直胴部に向かって筋状に延びる凹凸を有する、［１］又は［２］に記載の圧力容器。
［４］円筒状の直胴部と、前記直胴部の両端に設けられ、前記直胴部から離れるにつれて窄んだ半球状のドーム部とを備える容器本体であって、
前記直胴部の中心軸に沿って切断した切断面において、前記容器本体の少なくとも一方のドーム部の外面の形状が、前記容器本体の直胴部外側の直径を長軸直径として描いた下記楕円Ａと、前記容器本体の直胴部外側の直径を長軸直径として描いた下記楕円Ｂとの間に収まる外側に凸の曲線形状である、容器本体。
楕円Ａ：前記容器本体のドーム部の外面における前記直胴部との境界点同士を結ぶ直線を長軸とし、長軸直径が２ａであり、短軸直径が２ｂであり、ｂ／ａが０．５５である楕円。
楕円Ｂ：前記容器本体のドーム部の外面における前記直胴部との境界点同士を結ぶ直線を長軸とし、長軸直径が２ａであり、短軸直径が２ｂであり、ｂ／ａが０．７０である楕円。
［５］前記ドーム部における前記容器本体の平均厚みが、前記直胴部における前記容器本体の平均厚みに対して１．２倍以上４倍以下である、［４］に記載の容器本体。
［６］前記容器本体の内側に、前記ドーム部の内面の中心から前記直胴部に向かって筋状に延びる凹凸を有する、［４］又は［５］に記載の容器本体。
本発明の圧力容器及び容器本体は、占有スペースの増大や、繊維強化樹脂材料の巻き付けの不安定化に起因する品質低下を抑制しつつ、大容量を確保することができる。
本発明の圧力容器の一例を示した図であり、直胴部の軸方向に沿って切断した断面図である。 図１の圧力容器のドーム部を拡大した断面図である。 実施例１〜４及び比較例１、２の容器本体におけるドーム部の外面の形状を示した図である。
本発明の圧力容器は、円筒状の直胴部と、前記直胴部の両端に設けられ、前記直胴部から離れるにつれて窄んだ半球状のドーム部とを備えている。直胴部及びドーム部は、容器本体と、前記容器本体の外側に設けられた、強化繊維とマトリクス樹脂を含有する繊維強化樹脂材料からなる外殻によって形成されている。すなわち、本発明の圧力容器においては、容器本体が、繊維強化樹脂材料で形成された外殻によって補強されている。
以下、本発明の圧力容器の一例を示して説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに必ずしも限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
本実施形態の圧力容器１は、図１及び図２に示すように、円筒状の直胴部１０と、直胴部１０の両端に設けられ、直胴部１０から離れるにつれて窄んだ半球状のドーム部１２と、を備えている。直胴部１０とドーム部１２とは、樹脂製の容器本体（ライナー）２と、容器本体２の外側に設けられた、強化繊維とマトリクス樹脂を含有する繊維強化樹脂材料からなる外殻３とによって形成されている。また、圧力容器１には、一方のドーム部１２の先端部に金属製の口金４が設けられている。口金４は、ドーム部１２の先端部において、容器本体２と外殻３で挟まれるようにして密着固定されている。
圧力容器及び容器本体を製造するためには、製造のしやすさや製造コストの観点から、容器本体２は、ダイレクトブロー成形品からなる樹脂製の容器であることが好ましい。例えば容器本体は、それぞれ別々に製造されたドーム部の部分と直胴部の部分が互いに接合されて形成されることがある。しかし、このような容器本体では、ドーム部と直胴部で中心軸がずれたり、一対のドーム部で中心軸がずれたりすることで、偏芯が生じやすい。容器本体に偏芯が生じると、ＦＷ法等によって繊維強化樹脂材料を巻き付ける際に巻きずれ等が生じやすく、品質が低下しやすい。これに対して、容器本体２をダイレクトブロー成形品からなる樹脂製の容器、すなわちドーム部と直胴部が一体に形成された容器とすれば、偏芯が生じることが抑制されるため、高品質な圧力容器が得られる。
容器本体２がダイレクトブロー成形品である場合、容器本体はその内側に、ドーム部の内面の中心から直胴部に向かって筋状に延びる凹凸を有する。ドーム部の内面の中心とは、ドーム部の内面におけるドーム部の先端部に相当する位置である。当該凹凸は、ダイレクトブロー成形を行うにあたり、容器本体を形成するためのパリソンが一対の金型で挟み込まれることで形成されるものであり、いわゆるピンチオフ部である。ピンチオフ部では、２つの凸条の間に凹条（ピンチライン）が形成されている。
また、ダイレクトブロー成形は、内容量を問わず、容器を成形することができるが、特に４５０〜１５００リットルの大型容器の成形に対し有効であり、より好ましくは、７００リットル〜１３００リットルである。
圧力容器１では、図２に示すように、容器本体２を直胴部１０の中心軸に沿って切断した切断面において、容器本体２のドーム部１２の外面２１の形状が、容器本体２の直胴部１０外側の直径を長軸直径として描いた下記の仮想の楕円Ａと、同様に容器本体２の直胴部１０外側の直径を長軸直径として描いた下記楕円Ｂの範囲内に収まる外側に凸の曲線形状になっている。
楕円Ａ：容器本体２のドーム部１２の外面２１における直胴部１０との境界点ｐ同士を結ぶ直線ｋを長軸とし、長軸直径が２ａであり、短軸直径が２ｂであり、ｂ／ａが０．５５である楕円。
楕円Ｂ：容器本体２のドーム部１２の外面２１における直胴部１０との境界点ｐ同士を結ぶ直線ｋを長軸とし、長軸直径が２ａであり、短軸直径が２ｂであり、ｂ／ａが０．７０である楕円。
境界点ｐは、容器本体２を直胴部１０の中心軸に沿って切断した切断面における、ドーム部１２を形成する曲線と直胴部１０を形成する直線との境界となる点である。
圧力容器１においては、圧力容器１の軸方向の長さを維持しつつ、ドーム部１２を低くして、その分だけ直胴部１０を長くすることで、圧力容器１の占有スペースを増大させずに、容量を大きくすることができる。このとき、前記切断面において、容器本体２のドーム部１２の外面２１の形状が楕円Ａと楕円Ｂの範囲内に収まる曲線形状となっていれば、ドーム部１２を低くしたとしても、ＦＷ法等によって繊維強化樹脂材料を巻き付ける際にドーム部１２において繊維強化樹脂材料が滑ってずれにくく、安定して繊維強化樹脂材料を巻き付けることができる。そのため、圧力容器１では、占有スペースの増大や、繊維強化樹脂材料の巻き付けの不安定化に起因する品質低下を抑制しつつ、大容量を確保することができる。
容器本体２のドーム部１２の外面２１の形状がｂ／ａが０．５５である楕円Ａよりも低い、すなわちｂ／ａが０．５５未満の楕円形状となると、繊維強化樹脂材料の巻き付けが困難になる。容器本体２のドーム部１２の外面２１の形状がｂ／ａが０．７０である楕円Ｂよりも高い、すなわちｂ／ａが０．７超の楕円形状となると、充分な容量を確保しにくい。
なお、前記切断面における容器本体２のドーム部１２の外面２１の形状は、楕円Ａと楕円Ｂの範囲内に収まる曲線形状となっていれば、必ずしも楕円の曲線形状と一致していなくてもよい。
本発明では、一対のドーム部の両方において、容器本体のドーム部の外面形状が楕円Ａと楕円Ｂの範囲内に収まる曲線形状になっていることが好ましい。なお、本発明では、一対のドーム部のうち一方のドーム部のみで、容器本体のドーム部の外面形状が楕円Ａと楕円Ｂの範囲内に収まる曲線形状になっていてもよい。
容器本体２のドーム部１２の先端部には、ガスを出し入れするための開口部があり、その部分に口金４が装着されている。ＦＷ法等による繊維強化樹脂材料の巻き付け時には、通常、口金４に治具を取り付ける等の方法で、一対のドーム部の先端部分がそれぞれ支持される状態となる。７００Ｌを超えるような大容量で重い圧力容器の場合は特に、繊維強化樹脂材料の巻き付け時に容器本体が自重で変形しやすくなるため、繊維強化樹脂材料の巻きずれ等の不具合が起きることがある。そのため、繊維強化樹脂材料の巻き付け時等における自重による変形を抑制するために、容器本体２では、ドーム部１２の厚みが直胴部１０の厚みよりも厚くなっていることが好ましい。
具体的には、ドーム部１２における容器本体２の平均厚みは、直胴部１０における容器本体２の平均厚みに対して、１．２倍以上４倍以下が好ましく、１．３倍以上３倍以下がより好ましい。前記平均厚みの比率が前記範囲内であれば、繊維強化樹脂材料の巻き付け時等において、容器本体を一対のドーム部の先端部分で支持したときでも、容器本体が自重によって変形しにくい。
なお、ドーム部における容器本体の平均厚みとは、ドーム部において、任意の８箇所で容器本体の厚みを測定し、それらを平均した値を意味する。容器本体がダイレクトブロー成形品の場合は、ピンチライン（ＰＬ）に沿った部分と、ピンチラインから軸周りに９０°方向の部分とでそれぞれ４箇所ずつ厚みを測定し、それらを平均した値とする。直胴部における容器本体の平均厚みとは、直胴部において、任意の８箇所で容器本体の厚みを測定し、それらを平均した値を意味する。
ドーム部１２における容器本体２の平均厚みは、３〜３０ｍｍが好ましく、４〜２０ｍｍがより好ましい。
直胴部１０における容器本体２の平均厚みは、２〜２０ｍｍが好ましく、３〜８ｍｍがより好ましい。
容器本体（ライナー）の材料としては、圧力容器に充填された高圧ガスを漏洩させないガスバリア性を有する材料が用いられ、圧力容器において公知の材料を適宜用いることができる。例えば高密度ポリエチレン系樹脂、架橋ポリエチレン、ポリプロピレン樹脂、環状オレフィン系樹脂等のポリオレフィン樹脂；ナイロン６、ナイロン６，６、ナイロン１１、ナイロン１２等のポリアミド系樹脂；ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル系樹脂；アクリロニトリル−ブタジエン−スチレン共重合（ＡＢＳ）樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリカーボネート樹脂、ポリフェニレンエーテル樹脂、ポリフェニレンサルファイド樹脂、ポリスルホン樹脂、又はポリイミド樹脂等のエンジニアリングプラスチック；等が挙げられる。
容器本体を形成する樹脂としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
なお、容器本体は、鉄、アルミニウム合金等の金属製としてもよい。
外殻を形成する繊維強化複合材料としては、例えば、強化繊維を配列させた強化繊維基材とマトリクス樹脂を含有する繊維強化複合材料が挙げられる。
強化繊維としては、例えば、炭素繊維、ガラス繊維、有機高弾性率繊維（アラミド繊維、超高強力ポリエステル繊維等）、金属繊維、セラミック繊維等が挙げられる。炭素繊維としては、ピッチ系、ポリアクリロニトリル（ＰＡＮ系）、レーヨン系等が挙げられる。なかでも、特に高い弾性率が得られやすい点ではピッチ系炭素繊維が好ましく、高い強度が得られやすい点ではＰＡＮ系炭素繊維が好ましい。強化繊維としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
マトリクス樹脂としては、熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂を用いてもよく、熱可塑性樹脂を用いてもよい。熱硬化性樹脂又は光硬化性樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ユリア樹脂、フェノール樹脂、メラミン樹脂、ポリウレタン樹脂、ポリイミド樹脂、ビニルエステル樹脂等が挙げられる。熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリアミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート等のポリエステル樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリエーテルケトン、ポリフェニレンサルファイド等のエンジニアリングプラスチック、ポリプロピレン、ポリ４−メチル−１−ペンテン等のポリオレフィン樹脂等が挙げられる。マトリクス樹脂としては、１種を単独で使用してもよく、２種以上を組み合わせて使用してもよい。
口金の形態は、圧力容器に用いられる公知の形態とすることができる。圧力容器１における口金４は、貫通孔を有する略円筒状になっている。口金の内面の形状は、口金内に取り付けられるバルブ等の形状に応じて設計される。例えば、口金の貫通孔における上端寄りの内周面に雌螺子を形成し、ガス供給又は取出用のバルブ等をねじ込みにより取り付け可能にすることができる。
口金を構成する金属としては、特に限定されず、公知の金属を用いることができる。例えば、アルミニウム合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、炭素鋼、合金鋼、黄銅等が挙げられる。
（圧力容器の製造方法）
本発明の圧力容器における容器本体の製造方法としては、公知の方法を利用でき、容器本体が樹脂製の場合、ダイレクトブロー成形法の採用が好ましい。ダイレクトブロー成形法においてパリソンをピンチする一対の金型の形状を調節することで、前記切断面における容器本体２のドーム部１２の外面２１の形状を調節することができる。
外殻を形成する方法としては、例えば、容器本体の外側に長尺の繊維強化樹脂材料を全体的に巻き付けた後に、前記繊維強化樹脂材料を硬化させる方法が挙げられる。繊維強化樹脂材料を巻き付ける方法としては、ＦＷ法、テープワインディング法等を採用することができ、ＦＷ法を用いて外殻を形成することが好ましい。ＦＷ法、テープワインディング法等における捲回方法は、特に限定されず、ヘリカル巻、フープ巻、レーベル巻等が挙げられ、これらを組み合わせてもよい。
外殻の形成において、容器本体内を加圧した状態で、前記容器本体の外側に繊維強化樹脂材料を巻き付けることが好ましい。これにより、例えば７００Ｌを超えるような特に大容量の圧力容器を得るために容器本体の厚みが薄くなった場合であっても、繊維強化樹脂材料の巻き付け時にその締め付けによる圧縮力によって容器本体が変形することを抑制することができる。
繊維強化樹脂材料を巻き付ける際に容器本体内を加圧する場合は、容器本体内を加圧してから繊維強化樹脂材料を巻き始め、巻き付け途中において、容器本体の外側が繊維強化樹脂材料で一様に覆われた段階から、容器本体内の圧力をさらに高くすることが好ましい。容器本体の外側が繊維強化樹脂材料で一様に覆われると、容器本体を一様に覆った繊維強化樹脂材料によって、容器本体の内圧に対する耐性が高まる。そのため、容器本体の外側が繊維強化樹脂材料で一様に覆われた段階で、容器本体内の圧力をさらに高めてそれ以降の巻き付けを続行することで、繊維強化樹脂材料の圧縮力による容器本体の変形を抑制することがより容易になる。
容器本体の外側が繊維強化樹脂材料で一様に覆われた後に容器本体の圧力を高める場合、容器本体内の圧力は段階的に変化させてもよく、徐々に高くなるように滑らかに変化させてもよい。
繊維強化樹脂材料の巻き付け時における、巻き始めから、容器本体の外側が繊維強化樹脂材料で一様に覆われるまでの容器本体内の圧力は、０．０１〜０．１５ＭＰａが好ましく、０．０５〜０．１０ＭＰａがより好ましい。
繊維強化樹脂材料の巻き付け時における、容器本体の外側が繊維強化樹脂材料で一様に覆われてから、巻き終わりまでの容器本体内の圧力は、０．０１〜０．３０ＭＰａが好ましく、０．０５〜０．２０ＭＰａがより好ましく、繊維強化樹脂材料の巻き厚みに応じて、段階的に容器本体内の圧力を上げていく。
繊維強化樹脂材料を巻き付ける際に容器本体内を加圧した場合は、製造が容易になる点から、容器本体内が加圧された状態のまま繊維強化樹脂材料の硬化反応を行うことが好ましい。
以上説明したように、本発明の圧力容器においては、ドーム部を直胴部の中心軸に沿って切断した切断面において、容器本体のドーム部の外面の形状が楕円Ａと楕円Ｂの範囲内に収まる曲線形状である。圧力容器１の軸方向の長さを維持しつつ、容器本体のドーム部の外面の形状をこのような曲線形状となるようにドーム部１２を低くして、その分だけ直胴部１０を長くすることで、占有スペースの増大や品質低下を抑制しつつ、大容量を確保することができる。
なお、本発明の圧力容器は、前記した圧力容器１には限定されない。例えば、本発明の圧力容器は、両方のドーム部に口金が備えられた圧力容器であってもよい。
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の記載によっては限定されない。
［実施例１］
ダイレクトブロー成形法により、ドーム部を直胴部の中心軸に沿って切断した切断面において、容器本体のドーム部における直胴部側から先端部までの外面の形状が、図３に示した曲線形状となるように、容量が７１０Ｌの容器本体を成形した。なお、図３においては、ａの値が「１」となるようにａとｂの値を標準化し、各例の曲線形状を見分けやすくするために便宜上プロットで示した。ダイレクトブロー成形の材料としては、容器本体を成形する材料としてポリエチレン（商品名「ＬＵＰＯＬＥＮ ４２６１ＡＧ ＵＶ ６００００５」、ＬＹＯＮＤＥＬＬＢＡＳＥＬＬ社製）を用いた。得られた容器本体における長軸直径、短軸直径、及びｂ／ａの値を表５に示す。
得られた容器本体において、第１のドーム部、直胴部及び第２のドーム部における厚みを、軸方向において等間隔に各４箇所ずつ測定した。厚みの測定は、ピンチライン（ＰＬ）に沿った部分と、ピンチラインから軸周りに９０°方向の部分とでそれぞれ行った。厚みの測定には、ＯＬＹＭＰＵＳ製３８ＤＬ ＰＬＵＳ超音波厚さ計を使用した。厚みの測定結果を表１に示す。第１のドーム部及び第２のドーム部の平均厚みは、直胴部の平均厚みに対して１．８３倍であった。
Figure 2018079818
また、得られた容器本体の外側に、炭素繊維（商品名「Ｇｒａｆｉｌ ３７−８００ＷＤ」、Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｒａｙｏｎ Ｃａｒｂｏｎ Ｆｉｂｅｒ ａｎｄ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｓ社製）とエポキシ樹脂（商品名「Ａｒａｌｄｉｔｅ ＬＹ ５６４／１５６４」「Ａｒａｄｕｒ ９１７」「Ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ ９６０−１」、Ｈｕｎｔｓｍａｎ社製）を含有する長尺の繊維強化樹脂材料をＦＷ法により巻き付け、繊維強化樹脂材料を硬化させて圧力容器を得た。繊維強化樹脂材料を巻き付ける際には、繊維強化樹脂材料の巻きずれや容器本体の変形等の不具合もなく安定して巻き付けが行えた。
［実施例２］
容器本体を成形する材料としてポリエチレン（商品名「ＨＢ１１１Ｒ」、日本ポリエチレン社製）を用い、容器本体のドーム部における直胴部側から先端部までの外面の形状を図３に示した曲線形状となるように変更し、容量を９Ｌとした以外は、実施例１と同様にダイレクトブロー成形法により本体容器を成形した。得られた容器本体における長軸直径、短軸直径、及びｂ／ａの値を表５に示す。
得られた容器本体において、実施例１と同様に、第１のドーム部、直胴部及び第２のドーム部における、ＰＬに沿った部分とＰＬから軸周りに９０°方向の部分の厚みを、軸方向において等間隔に各４箇所ずつ測定した。厚みの測定結果を表２に示す。第１のドーム部及び第２のドーム部の平均厚みは、直胴部の平均厚みに対して１．５７倍であった。
また、得られた容器本体の外側に、実施例１と同様に長尺の繊維強化樹脂材料をＦＷ法により巻き付け、繊維強化樹脂材料を硬化させて圧力容器を得た。繊維強化樹脂材料を巻き付ける際には、繊維強化樹脂材料の巻きずれや容器本体の変形等の不具合もなく安定して巻き付けが行えた。
Figure 2018079818
［実施例３］
容器本体のドーム部における直胴部側から先端部までの外面の形状を図３に示した曲線形状となるように変更し、容量を１０００Ｌとした以外は、実施例１と同様にダイレクトブロー成形法により本体容器を成形した。得られた容器本体における長軸直径、短軸直径、及びｂ／ａの値を表５に示す。
得られた容器本体において、実施例１と同様に、第１のドーム部、直胴部及び第２のドーム部における、ＰＬに沿った部分とＰＬから軸周りに９０°方向の部分の厚みを、軸方向において等間隔に各４箇所ずつ測定した。厚みの測定結果を表３に示す。第１のドーム部及び第２のドーム部の平均厚みは、直胴部の平均厚みに対して１．３６倍であった。
また、得られた容器本体の外側に、実施例１と同様に長尺の繊維強化樹脂材料をＦＷ法により巻き付け、繊維強化樹脂材料を硬化させて圧力容器を得た。繊維強化樹脂材料を巻き付ける際には、繊維強化樹脂材料の巻きずれや容器本体の変形等の不具合もなく安定して巻き付けが行えた。
Figure 2018079818
［実施例４］
容器本体のドーム部における直胴部側から先端部までの外面の形状を図３に示した曲線形状となるように変更し、容量を８０Ｌとした以外は、実施例１と同様にダイレクトブロー成形法により本体容器を成形した。得られた容器本体における長軸直径、短軸直径、及びｂ／ａの値を表５に示す。
得られた容器本体において、実施例１と同様に、第１のドーム部、直胴部及び第２のドーム部における、ＰＬに沿った部分とＰＬから軸周りに９０°方向の部分の厚みを、軸方向において等間隔に各４箇所ずつ測定した。厚みの測定結果を表４に示す。第１のドーム部及び第２のドーム部の平均厚みは、直胴部の平均厚みに対して１．６９倍であった。
また、得られた容器本体の外側に、実施例１と同様に長尺の繊維強化樹脂材料をＦＷ法により巻き付け、繊維強化樹脂材料を硬化させて圧力容器を得た。繊維強化樹脂材料を巻き付ける際には、繊維強化樹脂材料の巻きずれや容器本体の変形等の不具合もなく安定して巻き付けが行えた。
Figure 2018079818
［比較例１］
容器本体のドーム部における直胴部側から先端部までの外面の形状を、図３に示した曲線形状となるように変更した以外は、実施例１と同様にして容器本体を成形した。得られた容器本体における長軸直径、短軸直径、及びｂ／ａの値を表５に示す。得られた容器本体の外側に、実施例１と同様にして長尺の繊維強化樹脂材料を巻き付けたところ、ドーム部において繊維強化樹脂材料が滑って巻きずれが生じ、安定して繊維強化樹脂材料を巻き付けられなかった。
［比較例２］
容器本体のドーム部における直胴部側から先端部までの外面の形状を、図３に示した曲線形状となるように変更した以外は、実施例１と同様にして容器本体を成形した。得られた容器本体における長軸直径、短軸直径、及びｂ／ａの値を表５に示す。得られた容器本体の外側に、実施例１と同様にして長尺の繊維強化樹脂材料を巻き付けたところ、ドーム部において繊維強化樹脂材料が滑って巻きずれが生じ、安定して繊維強化樹脂材料を巻き付けられなかった。
Figure 2018079818
１ 圧力容器
２ 容器本体
２１ 容器本体のドーム部の外面
３ 外殻
１０ 直胴部
１２ ドーム部

Claims (6)

  1. 円筒状の直胴部と、前記直胴部の両端に設けられ、前記直胴部から離れるにつれて窄んだ半球状のドーム部とを備え、
    前記直胴部及び前記ドーム部が、容器本体と、前記容器本体の外側に設けられた、強化繊維とマトリクス樹脂を含有する繊維強化樹脂材料からなる外殻によって形成された圧力容器であって、
    前記容器本体を前記直胴部の中心軸に沿って切断した切断面において、前記容器本体の少なくとも一方のドーム部の外面の形状が、前記容器本体の直胴部外側の直径を長軸直径として描いた下記楕円Ａと、前記容器本体の直胴部外側の直径を長軸直径として描いた下記楕円Ｂの範囲内に収まる外側に凸の曲線形状である、圧力容器。
    楕円Ａ：前記容器本体のドーム部の外面における前記直胴部との境界点同士を結ぶ直線を長軸とし、長軸直径が２ａであり、短軸直径が２ｂであり、ｂ／ａが０．５５である楕円。
    楕円Ｂ：前記容器本体のドーム部の外面における前記直胴部との境界点同士を結ぶ直線を長軸とし、長軸直径が２ａであり、短軸直径が２ｂであり、ｂ／ａが０．７０である楕円。
  2. 前記ドーム部における前記容器本体の平均厚みが、前記直胴部における前記容器本体の平均厚みに対して１．２倍以上４倍以下である、請求項１に記載の圧力容器。
  3. 前記容器本体の内側に、前記ドーム部の内面の中心から前記直胴部に向かって筋状に延びる凹凸を有する、請求項１又は２に記載の圧力容器。
  4. 円筒状の直胴部と、前記直胴部の両端に設けられ、前記直胴部から離れるにつれて窄んだ半球状のドーム部とを備える容器本体であって、
    前記直胴部の中心軸に沿って切断した切断面において、前記容器本体の少なくとも一方のドーム部の外面の形状が、前記容器本体の直胴部外側の直径を長軸直径として描いた下記楕円Ａと、前記容器本体の直胴部外側の直径を長軸直径として描いた下記楕円Ｂとの間に収まる外側に凸の曲線形状である、容器本体。
    楕円Ａ：前記容器本体のドーム部の外面における前記直胴部との境界点同士を結ぶ直線を長軸とし、長軸直径が２ａであり、短軸直径が２ｂであり、ｂ／ａが０．５５である楕円。
    楕円Ｂ：前記容器本体のドーム部の外面における前記直胴部との境界点同士を結ぶ直線を長軸とし、長軸直径が２ａであり、短軸直径が２ｂであり、ｂ／ａが０．７０である楕円。
  5. 前記ドーム部における前記容器本体の平均厚みが、前記直胴部における前記容器本体の平均厚みに対して１．２倍以上４倍以下である、請求項４に記載の容器本体。
  6. 前記容器本体の内側に、前記ドーム部の内面の中心から前記直胴部に向かって筋状に延びる凹凸を有する、請求項４又は５に記載の容器本体。
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