WO2023135830A1 - 液化ガス容器の製造方法、及び液化ガス容器 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a method for manufacturing a liquefied gas container and a liquefied gas container.
- the gas container disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2013-227997 includes a container body made of a fiber-reinforced resin, and the inner surface of the container body is covered with a resin coating having a gas barrier layer, compared to a metal container. Weight reduction is planned.
- a gas container with such a structure is not suitable for storing low-temperature liquefied gas because no consideration is given to heat insulation.
- the present disclosure aims to provide a liquefied gas container manufacturing method for manufacturing a lightweight liquefied gas container with excellent heat insulation, and a liquefied gas container.
- a method for manufacturing a liquefied gas container includes a first release film forming step of forming a first release film on the outer surface of an inner container provided with a boss; An outer mandrel layer forming step of forming an outer mandrel layer made of a resin that can be dissolved by a solvent on the outside, and a second release film forming step of forming a second release film on the outer surface of the outer mandrel layer. an outer container forming step of providing an outer fiber reinforced resin layer on the outside of the second release film so as to be bonded to the support member provided on the boss; and dissolving and removing the outer mandrel layer with the solvent. and an outer mandrel layer dissolving step.
- a liquefied gas container includes an outer container made of a fiber-reinforced resin, and an inner container arranged inside the outer container, having gas barrier properties, made of a fiber-reinforced resin, and storing a liquefied gas.
- a boss provided on the inner container and formed with an opening for allowing the liquefied gas to flow in and out of the inner container; and a support member forming a vacuum insulation space between.
- the liquefied gas container of another aspect of the present disclosure has the excellent effect of being lightweight and excellent in heat insulation, and can be suitably used for storing liquefied gas.
- FIG. 1 is a cross-sectional view along an axis showing a liquefied gas container according to a first embodiment of the present disclosure
- FIG. FIG. 4 is an axial cross-sectional view showing an exploded state of the mouthpiece and the support member; It is a top view which shows a support member.
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing part of the inner mandrel and inner container
- FIG. 4 is a cross-sectional view of the inner container showing a state in which the inner mandrel is melted;
- FIG. 4 is a side view showing an inner container with a release film formed thereon;
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing an inner container with an outer mandrel layer;
- FIG. 4 is a side view showing an inner container with a release film formed thereon;
- FIG. 4 is a side view showing an outer container formed outside the outer mandrel layer;
- FIG. 4 is a cross-sectional view of the container showing the dissolving of the outer mandrel layer; It is a sectional view along an axis showing a liquefied gas container concerning a 2nd embodiment. It is the top view of the baffle which looked at the baffle from the axial direction.
- FIG. 4 is a side view showing an inner container with a release film formed thereon;
- FIG. 4 is a cross-sectional view showing an inner container with an outer mandrel layer;
- FIG. 4 is a side view showing an inner container with a release film formed thereon;
- FIG. 4 is a side
- FIG. 4 is a cross-sectional view along the axis showing a liquefied gas container in the middle of manufacturing according to the second embodiment;
- FIG. 10 is a plan view showing variations of spacers;
- FIG. 10 is a plan view showing variations of spacers;
- FIG. 10 is a plan view showing variations of spacers; It is a sectional view along an axis showing a liquefied gas container concerning a 3rd embodiment. It is the top view of the baffle which looked at the baffle from the axial direction.
- It is a sectional view along an axis showing a liquefied gas container concerning a 4th embodiment.
- FIG. 10 is a cross-sectional view perpendicular to the axis showing a liquefied gas container provided with a support member according to another embodiment;
- the liquefied gas container 10 of the present embodiment includes an outer container 12 made of a fiber-reinforced resin, and a fiber container disposed inside the outer container 12 and capable of storing liquefied hydrogen LG as an example of a liquefied gas. It includes an inner container 14 made of reinforced resin, a pair of bosses 16 provided on the inner container 14 for taking in and out the liquefied gas, and a pair of supporting members 18 supporting the inner container 14 so as to float with respect to the outer container 12. It is configured.
- a vacuum insulation space 20 is formed between the inner container 14 and the outer container 12 of the liquefied gas container 10 .
- mirror portions 14B are integrally formed at both ends of a cylindrical portion 14A formed to have a constant diameter, and a boss 16 is provided at the center of each mirror portion 14B.
- the inner container 14 of the present embodiment is made of CFRP (carbon fiber reinforced resin), and a gas barrier layer 24 is embedded inside the CFRP layer 22 as shown in FIG. 4D.
- CFRP carbon fiber reinforced resin
- the CFRP layer 22 can be formed by a generally known filament winding method or by using a prepreg.
- the matrix resin used in the CFRP layer 22 is not particularly limited.
- Specific examples of the CFRP layer 22 include epoxy resin, unsaturated polyester resin, phenol resin, vinyl ester resin, cyanate ester resin, urethane acrylate resin, phenoxy resin, alkyd resin, urethane resin, maleimide resin and cyanate ester resin.
- thermosetting resins such as prepolymerized resins, bismaleimide resins, acetylene-terminated polyimide resins and polyisoimide resins, and nadic acid-terminated polyimide resins. These thermosetting resins can be used singly or as a mixture of two or more. Among them, epoxy resins and vinyl ester resins, which are excellent in heat resistance, elastic modulus and chemical resistance, are particularly preferable.
- These thermosetting resins may contain commonly used coloring agents and various additives in addition to curing agents and curing accelerators.
- thermoplastic resins include, for example, polypropylene, polysulfone, polyethersulfone, polyetherketone, polyetheretherketone, aromatic polyamide, aromatic polyester, aromatic polycarbonate, and polyphenylene sulfide. , polyetherimide, polyarylene oxide, thermoplastic polyimide, polyamideimide, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polyethylene, acrylonitrile butadiene styrene, and polylactic acid. mentioned. Moreover, depending on the application, it can be partially mixed with a thermosetting resin and used.
- thermoplastic resins particularly preferred are polyamide resins and acrylonitrile-butadiene-styrene (ABS) resins, which are excellent in heat resistance, elastic modulus and chemical resistance.
- ABS resins acrylonitrile-butadiene-styrene
- These thermoplastic resins may contain commonly used coloring agents and various additives.
- the method for producing the prepreg is not particularly limited, but known methods include, for example, a method of impregnating a sheet-like carbon fiber reinforcing material with a molten thermoplastic resin (melt impregnation method), and a fluidized bed method of powdered thermoplastic resin.
- a method of coating and fusing by a suspension method, or a method of impregnating a fiber reinforcing material with a thermoplastic resin solution and then removing the solvent can be employed.
- a preferred method is a melt impregnation method.
- thermoplastic resins are used in the range of 10% to 90% by mass, more preferably 20% to 60% by mass as a resin content in the prepreg.
- the gas barrier layer 24 of this embodiment is mainly composed of a clay layer.
- the basic composition of this clay layer is about 1 nm in thickness, about 1 ⁇ m in particle size, and about 300 in aspect ratio. 70% by mass or more and about 30% by mass or less of natural or synthetic low-molecular-weight or high-molecular-weight organic additives having a molecular size of several nanometers or less.
- the term "organizing treatment” means silylation treatment or organic ion exchange treatment, and in the present embodiment, the clay minerals thus obtained are also included in the clay minerals.
- This clay layer is produced by aligning layered crystals in the same direction and layering them densely.
- the obtained clay layer had a clay layer thickness of 3 ⁇ m to 100 ⁇ m, and the gas barrier performance was such that when the clay layer had a thickness of 30 ⁇ m, the oxygen permeability was less than 0.1 cc/m 2 /24 hr/atm, and the hydrogen permeability was 0.1 cc/m 2 /24 hr/atm. Less than 1 cc/m 2 /24 hr/atm.
- the clay layer thus obtained can be made to have a large area of 100 ⁇ 40 cm or more, and the DC electrical resistance in the vertical direction to this clay layer is 1 mega ⁇ or more.
- the clay natural or synthetic, preferably either natural smectite or synthetic smectite, or organized clay or a mixture thereof is used, which is added to a solvent to prepare a dilute and uniform dispersion.
- the clay one or more selected from the group consisting of mica, vermiculite, montmorillonite, ferrous montmorillonite, beidellite, saponite, hectorite, stevensite and nontronite can be used.
- the concentration of the clay dispersion is suitably between 0.5% and 15% by weight, more preferably between 1% and 10% by weight.
- the organic additive is not particularly limited as long as it improves the flexibility or mechanical strength of the adhesive clay film and is uniformly mixed with the clay.
- examples include low molecular weight compounds such as ethylene glycol and glycerin, Natural products such as dextrin, starch, gelatin, agar, wheat flour, and gluten, and thermosetting and thermoplastic resins used as matrix resins described later can be used. Alkyd resins, polyurethane resins, epoxy resins, fluorine resins, acrylic resins, methacrylic resins, phenol resins, polyamide resins, polyester resins, polyimide resins, polyvinyl resins, and silicone resins are particularly preferred.
- the proportion of the organic additive added is 3% to 30% by weight, preferably 4% to 20% by weight, based on the clay mineral.
- the order of mixing the clay dispersion and the organic additive can be such that the organic additive is added after the clay is added to the solvent, or vice versa. It is also possible to separately prepare the clay dispersion and the organic additive solution and mix them.
- a liquid dispersion is slowly evaporated on the base material (CFRP layer 22) to form a film. Drying is performed, for example, in a forced-air oven under temperature conditions of 30° C. to 100° C., preferably 30° C. to 50° C., for about 10 minutes to half a day, preferably 10 minutes to 5 hours. Then a clay layer is obtained.
- the outer container 12 is spaced outside of the inner container 14 .
- the outer container 12 is made of CFRP similar to the inner container 14, but the gas barrier layer 24 is not provided.
- the bosses 16 are provided on both longitudinal ends of the inner container 14 . As shown in FIG. 1, the boss 16 on the lower side of the drawing and the boss 16 on the upper side of the drawing have the same configuration, so the boss 16 on the upper side will be described as a representative.
- the boss 16 of the present embodiment is made of aluminum or an aluminum alloy and formed into a ring shape, for example.
- the boss 16 has a main body portion 16A with a constant outer diameter, and an outer flange 16B curved along the inner surface shape of the mirror portion 14B of the inner container 14 is integrally formed at the end portion of the main body portion 16A on the side of the inner container. It is
- the CFRP layer 22 of the inner container is adhered to the outer peripheral surface of the main body portion 16A and the outer flange 16B.
- the outer flange 16B may be provided as needed, and may be omitted.
- a large-diameter hole 26 is formed in the body portion 16A, and a small-diameter hole 28 as an example of a mouth portion is formed in the bottom portion 26A of the large-diameter hole 26A.
- a plurality of screw holes 30 for mounting a support member 18, which will be described later, are formed on the inner peripheral side of the upper end of the body portion 16A (the end portion opposite to the inner container side) at regular intervals in the circumferential direction.
- An O-ring groove 32 is formed on the upper end of the body portion 16A on the outer peripheral side of the screw hole 30 .
- An O-ring 34 is fitted in the O-ring groove 32 .
- As the O-ring 34 a well-known ultra-low temperature one, such as liquefied hydrogen, which can obtain a sealing property even at a low temperature is used.
- An O-ring groove 36 is formed on the inner peripheral side of the annular bottom portion 26A of the large-diameter hole 26, and a plurality of screw holes 38 are formed on the outer peripheral side of the O-ring groove 36 at regular intervals in the circumferential direction. There is An O-ring 40 is fitted in the O-ring groove 36 .
- a disk-shaped inner cover 42 made of aluminum or an aluminum alloy is arranged inside the large-diameter hole 26 .
- a joint 43 for connecting a pipe 90, which will be described later, is attached to the center of the inner lid 42, and a through hole 44 is formed in the outer peripheral side of the inner lid 42 at a position facing the screw hole 38 of the boss 16. ing.
- the inner lid 42 is fixed to the boss 16 by tightening the bolt 46 passing through the through hole 44 into the screw hole 38 of the boss 16 to block the small diameter hole 28 . Also, the gap between the inner lid 42 and the bottom portion 26A of the large-diameter hole 26 is sealed by an O-ring 40. As shown in FIG.
- the support member 18 of the present embodiment is formed in a ring shape from aluminum or an aluminum alloy, for example.
- the support member 18 includes an inner ring 48 connected to the boss 16, an outer ring 50 provided outside the inner ring 48 and attached to the outer container 12, an inner ring 48 and an outer ring 50.
- a connecting portion 51 that connects with the ring 50 is provided.
- the connecting portion 51 of the present embodiment is formed in a wide and thick columnar shape, and is provided at three locations at equal intervals in the circumferential direction. The number can be changed as required.
- the arc-shaped openings between the connecting portions 51 are an inlet for pouring in a solvent for dissolving the styrofoam outer mandrel layer 86, which will be described later, and an opening for discharging the solvent after dissolving the styrofoam. Exit.
- An O-ring groove 52 is formed on the outer peripheral side of the upper surface of the inner ring 48, and a plurality of screw holes 54 are formed on the inner peripheral side of the O-ring groove 52 at regular intervals in the circumferential direction.
- a plurality of through holes 56 are formed at equal intervals in the circumferential direction on the inner peripheral side of 54 .
- An O-ring 58 is fitted in the O-ring groove 52 .
- the inner ring 48 is arranged on the upper surface of the boss 16, and the inner ring 48 is attached to the boss 16 by tightening the bolt 60 passing through the through hole 56 of the inner ring 48 to the screw hole 30 formed at the upper end of the boss 16. 16 is fixed. A gap between the inner ring 48 and the boss 16 is sealed by an O-ring 34 .
- the outer ring 50 has a main body portion 50A with a constant outer diameter, and an outer flange 50B curved along the mirror portion 12B of the outer container 12 is formed at the lower end of the main body portion 50A (on the side of the outer container).
- the outer container 12 is adhered to the outer peripheral surface of the body portion 50A and the outer flange 50B.
- the outer flange 50B may be provided as needed, and may be omitted.
- An O-ring groove 61 is formed on the inner peripheral side of the upper end of the outer ring 50, and a plurality of screw holes 62 are formed on the outer peripheral side of the O-ring groove 61 at regular intervals in the circumferential direction.
- An O-ring 64 is fitted in the O-ring groove 61 .
- the upper end of the inner ring 48 and the upper end of the outer ring 50 are on the same plane, and a ring-shaped outer cover 66 made of aluminum or an aluminum alloy, for example, is arranged above them.
- a through hole 68 is formed in the outer lid 66 at a position facing the screw hole 54 of the inner ring 48 , and a through hole 70 is formed at a position facing the screw hole 62 of the outer ring 50 .
- an outer lid 66 is fixed to the support member 18 .
- a gap between the outer lid 66 and the inner ring 48 is sealed with an O-ring 58
- a gap between the outer lid 66 and the outer ring 50 is sealed with an O-ring 64 .
- a joint 76 as an example of a suction port is attached to the outer lid 66 .
- a pipe 78 connected to a vacuum pump (not shown) can be detachably attached to the joint 76, and a check valve (not shown) is incorporated therein.
- the check valve is in an open state when the air in the space between the inner container 14 and the outer container 12 is sucked out of the container, and blocks the flow of air from the outside of the container into the space. It's like An on-off valve may be provided instead of the check valve.
- the boss 16 and the support member 18 are made of an inorganic fiber-based heat insulating material such as glass wool or rock-fool, or a foamed resin-based heat insulating material such as polystyrene foam, urethane foam, phenol foam, or polystyrene foam. 79 may be covered. In the liquefied gas container 10 of this embodiment, the type of heat insulating material 79 is not particularly limited.
- FIG. (1) As shown in FIG. 4A, a cylindrical inner mandrel 80 having the same shape as the inner space of the inner container 14 is made of expanded polystyrene, which is an example of a dissolvable resin. 16 is temporarily fixed with an adhesive or the like.
- a release agent is applied to the surface of the inner mandrel 80 to prevent adhesion between the inner mandrel 80 and CFRP, and the release agent is solidified to release the surface of the inner mandrel 80.
- a mold film 82 is formed.
- the release agent for example, a silicone-based sealing material, Nitofix (trade name of a cryogenic adhesive manufactured by Axis Co., Ltd.), or the like can be used.
- the release film 82 is an example of the third release film of the present disclosure.
- the inner CFRP layer 22, the gas barrier layer 24, and the outer CFRP are coated so as to cover the surface of the release film 82 of the inner mandrel 80 and the outer flange 16B of the boss 16.
- Layers 22 are formed in sequence to form inner container 14 .
- the outer peripheral surface of the boss 16 and the outer flange 16B with which the CFRP is in contact are subjected to a known surface roughening treatment such as laser processing, sandblasting, or etching in order to increase the adhesive strength with the CFRP. It is preferable to roughen the surface by forming unevenness.
- the adhesive for bonding the outer flange 16B and the CFRP is one that does not reduce the adhesive strength at the temperature of the liquefied hydrogen LG, in other words, one that can ensure the necessary adhesive strength at the temperature of the liquefied hydrogen LG. Select and use.
- the inner container 14 is vertically arranged, and a solvent (which may contain a resin-dissolving agent) for dissolving styrofoam is poured from the upper boss 16 to dissolve the inner mandrel 80. , and the solvent S after dissolving the expanded polystyrene is discharged to the outside through the boss 16 on the lower side.
- a solvent which may contain a resin-dissolving agent
- the solvent S for dissolving the expanded polystyrene is discharged to the outside through the boss 16 on the lower side.
- known solvents such as acetone, styrene, toluene, benzene, limonene, etc. can be appropriately selected and used.
- a release agent is applied to the outer surface of the inner container 14 and solidified to form a release film 84 on the outer surface of the inner container 14 .
- This release film 84 is an example of the first release film of the present disclosure.
- an outer mandrel layer 86 of a certain thickness is formed from expanded polystyrene so as to cover the release film 84 of the inner container 14.
- the outer mandrel layer 86 is formed in the same shape as the vacuum insulation space 20 .
- a release agent is applied to the surface of the outer mandrel layer 86 to prevent adhesion between the outer mandrel layer 86 and CFRP, and the release agent is solidified to form a release film 88.
- This release film 88 is an example of the second release film of the present disclosure.
- CFRP is formed so as to cover the surface of the release film 88 of the outer mandrel layer 86 and the outer flange 50B of the support member 18 .
- the outer flange 50B of the support member 18 and the outer peripheral surface of the outer ring 50 of the support member 18, which are in contact with the CFRP, are formed with minute irregularities by laser processing or the like in order to increase the bonding strength with the CFRP. preferably.
- a pipe 90 is connected to the joint 43 of the upper boss 16
- a pipe 92 is connected to the joint 43 of the lower boss 16, and liquefied hydrogen is supplied from the upper pipe 90.
- the liquefied hydrogen in the container can be discharged from the lower piping 92 by flowing into the container.
- the liquefied gas container 10 of the present embodiment since a vacuum insulation space is provided between the inner container 14 and the outer container 12, heat is not easily transmitted from the outer container 12 to the inner container 14, and low-temperature liquefied gas, As an example, it has a structure suitable for storing liquefied hydrogen.
- the inner container 14 and the outer container 12 are connected only by the support member 18 and the boss 16, and the heat transfer path between the inner container 14 and the outer container 12 is minimized. High heat insulation performance is obtained.
- Both the inner container 14 and the outer container 12 are made of CFRP, which is a fiber-reinforced resin. No heat insulating material or the like is provided between the inner container 14 and the outer container 12 . For this reason, the inner container 14 and the outer container 12 of the present embodiment are compared with the case where the inner container 14 and the outer container 12 are made of metal or the heat insulating material is provided between the inner container 14 and the outer container 12. Therefore, the weight of the liquefied gas container 10 can be reduced.
- the gas barrier layer 24 sandwiched between the CFRP layers 22 constituting the inner container 14 suppresses the permeation of hydrogen gas, and the hydrogen gas enters the vacuum insulation space 20 to create a vacuum. A decrease in the degree of vacuum in the heat insulating space 20 can be suppressed.
- the gas barrier layer 24 of the present embodiment has a structure in which clay minerals having a plate-like crystal structure are oriented in one direction and laminated densely, the gas barrier property equivalent to that of a metal is obtained. At the same time, weight reduction can be achieved.
- a joint 76 with a built-in check valve is attached to the outer lid 66 . Therefore, when the degree of vacuum in the vacuum insulation space 20 drops for some reason, a vacuum pump is connected to the joint 76 via the pipe 78 to suck the gas present in the vacuum insulation space 20. You can increase the degree of vacuum.
- the liquefied gas container 94 of this embodiment includes a baffle 96 that suppresses sloshing (liquid surface fluctuation) of the liquefied hydrogen LG.
- the liquefied gas container 94 of this embodiment has basically the same structure as the liquefied gas container 10 of the first embodiment except for the baffle 96, but is formed relatively large. is.
- the boss 16 and the support member 18 are made relatively large in diameter with respect to the outer container 12 and the inner container 14, and the small diameter hole 28 is made large like a manhole. , can be formed in such a size that an operator can enter inside.
- a ring-shaped spacer 98 is interposed between the inner container 14 and the outer container 12, and the inner container 14 includes the boss 16 and the support member. 18 , outer lid 66 and spacer 98 to outer container 12 . Note that illustration of the release film is omitted in FIG. 11A.
- a baffle 96 is attached to the lower inner lid 42 .
- the baffle 96 has a cylindrical main body 96A, and on the outer peripheral surface of the main body 96A, wings 96B formed in an arc shape when viewed in the axial direction are arranged via hinges 100. Multiple installed.
- a plurality of holes 102 are formed in each of the main body 96A and the wings 96B.
- the wing portion 96B is curved with the same radius of curvature as the outer peripheral surface of the main body 96A. It is possible to fold it so that it touches the
- the diameter d of the baffle 96 with the wings 96B folded is smaller than the inner diameter D of the small-diameter hole 28 of the boss 16. Therefore, the baffle 96 can be inserted into the inner container 14 through the small diameter hole 28 of the boss 16 with the wings 96B folded.
- the wings 96B can be opened inside the inner container 14 as shown by the solid lines in FIG. 11B.
- the wings 96B are fixed to the main body 96A by adhesion, welding, screwing, or other means so as not to move in the open state.
- the liquid surface Ls may oscillate if the liquefied gas container 94 sways during transportation.
- the baffle 96 is provided inside the inner container 14, it is possible to suppress the fluctuation of the liquid surface Ls, that is, sloshing.
- spacers 98 are attached to the outside of the inner container 14 to form the outer mandrel layer 86, as shown in FIG. 12A.
- the spacer 98 is provided with a plurality of holes 98A as shown in FIG.
- a notch 98B is formed in the inner circumference
- a notch 98C is formed in the inner circumference as shown in FIG. 12D.
- the spacer 98 may be divided into a plurality of parts in the circumferential direction.
- the liquefied gas container 94 of this embodiment is provided with a baffle 104 having a different shape from that of the second embodiment.
- the baffle 104 includes a pillar 104A having a cross-section and a plurality of wings 104B fixed to the sides of the pillar 104A.
- the maximum width L of the baffle 104 is smaller than the inner diameter D of the small-diameter hole 28 of the boss 16. Thus, the baffle 104 can be inserted inside the inner container 14 through the small diameter hole 28 of the boss 16 .
- a plurality of holes 106 are formed in the wing portion 104B.
- the liquefied gas container 94 of the present embodiment is also provided with the baffle 104 inside the inner container 14, it is possible to suppress the fluctuation of the liquid surface Ls, that is, sloshing. If the small-diameter hole 28 of the boss 16 is small, the column 104A and the wing portion 104B may be disassembled and carried into the liquefied gas container 94, and the wing portion 104B may be attached to the column 104A inside. .
- a plurality of ring baffles 108 are attached to the inner peripheral surface of the inner container 14 at intervals in the axial direction.
- the outer diameter d of the ring baffle 108 of this embodiment is larger than the inner diameter D of the small diameter hole 28 of the boss 16 . Therefore, before being inserted into the inner container 14, the ring baffle 108 is in a state of being divided into two (it may be divided into three or more) as shown by the two-dot chain line in FIG. 15 as an example, A ring baffle 108 split so as to be inserted through the small-diameter hole 28 is joined in a ring shape inside the inner container 14 and joined to the inner peripheral surface of the inner container 14 .
- the liquefied gas container 94 of the present embodiment is relatively large enough for a worker to enter inside, and the divided ring baffle 108 can be assembled inside the inner container 14 by a worker.
- the ring baffle 108 is provided on the inner peripheral portion of the inner container 14, the fluctuation of the liquid surface Ls, that is, sloshing can be suppressed.
- the ring-shaped spacer 98 connects the outer circumference of the inner container 14 and the inner circumference of the outer container 12 to support the inner container 14, but the present disclosure is not limited to As shown in FIG. 16, the inner container 14 may be supported by connecting the outer periphery of the inner container 14 and the inner periphery of the outer container 12 with a plurality of block-shaped support members 110 such as columnar support members.
- the inner mandrel 80 and the outer mandrel layer 86 are made of expanded polystyrene, and the expanded polystyrene is dissolved in a solvent, but the present disclosure is not limited to this.
- the inner mandrel 80 and the outer mandrel layer 86 may be made of a solvent-soluble material, and may be made of a resin other than styrene, such as vinyl chloride.
- the liquefied gas container 10 is cylindrical, but the shape of the liquefied gas container 10 is not limited to cylindrical, and may be spherical or other shapes.
- the bosses 16 and the support members 18 are provided at both ends of the liquefied gas container 10 formed in a cylindrical shape. At least one is sufficient, and three or more may be provided depending on the case.
- the ring-shaped support member 18 is attached to the boss 16 to support the inner container 14 in a floating manner with respect to the outer container 12, but the present disclosure is not limited to this.
- the shape of the support member 18 is not limited to an annular shape. Further, the support member 18 may be attached to a portion other than the boss 16 or may be directly attached to the inner container 14 as long as the inner container 14 can be supported in a floating manner with respect to the outer container 12 .
- Boss 16 and support member 18 are made of aluminum or an aluminum alloy in the above embodiment, the present disclosure is not limited to this. Boss 16 and support member 18 may be constructed of other metallic materials if suitable for storing liquefied gas, and may be constructed of non-metallic materials such as ceramics or synthetic resins that have lower thermal conductivity than metallic materials. You may
- CFRP carbon fiber reinforced plastic
- GFRP glass fiber reinforced plastic
- AFRP aramid fiber reinforced plastic
- the liquefied gas container 10 is not limited to being used in a vertical position, and may be used horizontally or tilted.
- the pipe 92 can be used to suck the liquefied gas in the container.
- both ends of the inner container 14 are supported on the outer container 12 as shown in FIG. preferably supported by
- the outer mandrel layer 86 is melted in a separate step, but the inner mandrel 80 may be melted in the same step as the outer mandrel layer 86 (step (9) above).
- the dissolving step of the inner mandrel 80, and the dissolving step of the outer mandrel layer 86 can be changed as desired.
- the release film 82, the release film 84, and the release film 88 may be removed with a solvent when the mandrel is dissolved.
- the gas barrier layer 24 is mainly composed of a clay layer, but the gas barrier layer 24 may be formed of a material other than clay, such as synthetic resin or metal, as long as the gas barrier property is better than fiber reinforced resin. may be
- the inner container 14 is formed using the inner mandrel 80, but the inner container 14 may be formed by other methods that do not use the inner mandrel 80.
- the joint 76 was attached to the outer lid 66, but the joint 76 may be provided as required, and is a suction device capable of sucking air from the space between the outer container 12 and the inner container 14. It is sufficient if a mouth (hole) is formed. After the air is sucked, the suction port (hole) formed in the outer lid 66 may be closed.
- the liquefied gas container 10 can store not only liquefied hydrogen but also liquefied gases other than liquefied hydrogen such as liquefied helium, liquefied nitrogen, liquefied oxygen, and LNG (liquefied natural gas), and various liquids other than liquefied gas.
- gases other than liquefied hydrogen such as liquefied helium, liquefied nitrogen, liquefied oxygen, and LNG (liquefied natural gas), and various liquids other than liquefied gas.
- the liquefied gas container 10 and the liquefied gas container 94 can be assumed to have a relatively small diameter and length of several hundred millimeters, or a relatively large one of several meters to several tens of meters.
- the outer container 12 and the inner container 14 may be provided with keel-like (rib-like) reinforcements extending in the axial direction, if necessary.
- the method for manufacturing a liquefied gas container according to Supplementary Note 1 includes: a first release film forming step of forming a first release film on the outer surface of an inner container provided with a boss; an outer mandrel layer forming step of forming an outer mandrel layer made of a solvent-soluble resin; a second release film forming step of forming a second release film on the outer surface of the outer mandrel layer; An outer container forming step of providing an outer fiber reinforced resin layer on the outside of the release film of 2 so as to be bonded to the support member provided on the boss, and an outer mandrel layer that dissolves and removes the outer mandrel layer with the solvent. and a dissolving step.
- the first release film is formed on the outer surface of the inner container provided with the boss in the first release film forming step.
- an outer mandrel layer made of a solvent-soluble resin is formed on the outside of the first release film.
- a second release film is formed on the outer surface of the outer mandrel layer.
- an outer fiber reinforced resin layer is provided on the outer side of the second release film so as to be joined to the supporting member provided on the boss. This outer fiber reinforced resin layer serves as an outer container provided outside the inner container.
- the outer mandrel layer dissolving step the outer mandrel layer is dissolved and removed with a solvent. Thereby, a space can be formed between the inner container and the outer container. In addition, this space can be made into a vacuum insulation space by sucking the internal air.
- the method for manufacturing a liquefied gas container of Supplementary Note 2 in the method of manufacturing a liquefied gas container of Supplementary Note 1, includes a vacuum step of evacuating the space between the inner container and the outer container.
- the space between the inner container and the outer container can be evacuated in the vacuum process, so that the space between the inner container and the outer container is a vacuum insulation space.
- the method of manufacturing a liquefied gas container of Appendix 3 is the method of manufacturing a liquefied gas container of Appendix 1 or Appendix 2, wherein, as the step of forming the inner container, a boss is provided on the outer surface of the inner mandrel made of a resin that can be dissolved by a solvent.
- a third release film forming step of forming a third release film, and an inner container forming step of providing an inner fiber reinforced resin layer on the outer surface of the third release film so as to be joined to the boss and an inner mandrel dissolving step of dissolving and removing the inner mandrel with the solvent is the method of manufacturing a liquefied gas container of Appendix 1 or Appendix 2, wherein, as the step of forming the inner container, a boss is provided on the outer surface of the inner mandrel made of a resin that can be dissolved by a solvent.
- a boss is provided on the outer surface of the inner mandrel made of a resin that can be dissolved by a solvent, and the third Form a release film.
- an inner fiber reinforced resin layer is provided on the outer surface of the third release film so as to join with the boss. This inner fiber reinforced resin layer becomes the inner container.
- the inner mandrel dissolving step the inner mandrel is dissolved and removed with a solvent. As a result, an inner container having a hollow interior is formed.
- the method for manufacturing a liquefied gas container of Supplementary Note 4 is the method for manufacturing a liquefied gas container of Supplementary Note 3, wherein the inner mandrel and the outer mandrel layer are made of expanded polystyrene.
- foamed polystyrene can be quickly dissolved by a solvent compared to non-foamed polystyrene.
- styrene is more easily dissolved by solvents than other synthetic resins. Therefore, the inner mandrel and the outer mandrel layer made of foamed polystyrene can be rapidly melted and removed using a solvent, and the production efficiency of the liquefied gas container can be improved.
- the method for manufacturing a liquefied gas container according to Appendix 5 is the method for manufacturing a liquefied gas container according to any one of Appendixes 1 to 4, wherein the outer container forming step includes a bonding step of bonding the support member to the boss. I'm in.
- the support member can be joined to the boss in the joining step of the outer container forming step.
- the liquefied gas container of appendix 6 comprises an outer container made of a fiber-reinforced resin, an inner container arranged inside the outer container, having gas barrier properties and made of a fiber-reinforced resin for storing the liquefied gas, and the inner A boss provided on the container and formed with an opening for allowing the liquefied gas to flow in and out of the inner container, and a boss between the inner container and the outer container by supporting the inner container in a floating manner with respect to the outer container. and a support member forming a vacuum insulated space.
- the liquefied gas can be stored in the inner container.
- the liquefied gas can be put into the inner container through the mouth of the boss provided in the inner container, and the liquefied gas put into the inner container can be taken out through the mouth.
- the inner container and the outer container are connected only by the support member, and the heat transfer path through the material between the inner container and the outer container is minimized, so that high heat insulating performance can be obtained.
- Both the inner container and the outer container are made of fiber-reinforced resin, and no heat insulating material or the like is provided between the inner container and the outer container. The weight of the liquefied gas container can be reduced compared to the case where a heat insulating material is provided between the container and the outer container.
- the liquefied gas container of appendix 7 is the liquefied gas container of appendix 6, wherein the support member is fixed to the boss of the inner container, and supports the inner container in a floating manner with respect to the outer container via the boss. ing.
- the load of the inner container is supported by the outer container via the boss and the support member.
- the liquefied gas container of Supplementary Note 8 is the liquefied gas container of Supplementary Note 6 or Supplementary Note 7, wherein the support member has a suction port connected to the vacuum insulation space.
- a vacuum pump is connected to the suction port via a pipe or the like to suck the air existing in the space between the inner container and the outer container, thereby removing the air between the inner container and the outer container.
- the space can be a vacuum insulated space.
- the liquefied gas container of appendix 9 is the liquefied gas container of any one of appendices 6 to 8, wherein the inner container has a gas barrier layer sandwiched inside the fiber reinforced resin.
- the gas barrier layer sandwiched inside the fiber reinforced resin suppresses the permeation of the vaporized gas of the liquefied gas, and the gas enters the vacuum insulation space, reducing the degree of vacuum in the vacuum insulation space. can be suppressed. Moreover, since the liquefied gas does not directly contact the gas barrier layer, it is possible to suppress deterioration and damage of the gas barrier layer due to contact with the liquefied gas.
- the liquefied gas container of appendix 10 is the liquefied gas container of appendix 9, wherein the gas barrier layer is densely laminated with clay minerals having a plate-like crystal structure oriented in one direction.
- the gas barrier layer has a structure in which clay minerals having a plate-like crystal structure are oriented in one direction and laminated densely. Equivalent gas barrier properties can be obtained, and weight reduction can be achieved.
- the liquefied gas container of appendix 11 is the liquefied gas container of any one of appendices 6 to 10, wherein the inner container stores liquefied hydrogen.
- liquefied hydrogen can be stored in the inner container.
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Abstract
液化ガス容器の製造方法は、ボスを備えた内側容器の外面に第1の離型膜を形成する第1の離型膜形成工程と、前記第1の離型膜の外側に、溶剤によって溶解可能な樹脂製の外側マンドレル層を形成する外側マンドレル層形成工程と、前記外側マンドレル層の外面に、第2の離型膜を形成する第2の離型膜形成工程と、前記第2の離型膜の外側に、前記ボスに設けられている支持部材と接合するように外側繊維強化樹脂層を設ける外側容器形成工程と、前記外側マンドレル層を前記溶剤によって溶解除去する外側マンドレル層溶解工程と、を有する。
Description
本開示は、液化ガス容器の製造方法、及び液化ガス容器に関する。
ガスを貯蔵するガス容器が種々提案されている(例えば、特開2013―227997号公報参照)。
特開2013―227997号公報のガス容器は、繊維強化樹脂で形成された容器本体を備え、容器本体の内面がガスバリア層を備えた樹脂被膜で覆われており、金属製の容器に比較して軽量化が図られている。
このような構造のガス容器では、断熱性が考慮されていないため、低温の液化ガスを貯蔵するには向いていない。
このような構造のガス容器では、断熱性が考慮されていないため、低温の液化ガスを貯蔵するには向いていない。
本開示は上記事実を考慮し、軽量、かつ断熱性に優れた液化ガス容器を製造するための液化ガス容器の製造方法、及び液化ガス容器の提供を目的とする。
本開示の一態様の液化ガス容器の製造方法は、ボスを備えた内側容器の外面に第1の離型膜を形成する第1の離型膜形成工程と、前記第1の離型膜の外側に、溶剤によって溶解可能な樹脂製の外側マンドレル層を形成する外側マンドレル層形成工程と、前記外側マンドレル層の外面に、第2の離型膜を形成する第2の離型膜形成工程と、前記第2の離型膜の外側に、前記ボスに設けられている支持部材と接合するように外側繊維強化樹脂層を設ける外側容器形成工程と、前記外側マンドレル層を前記溶剤によって溶解除去する外側マンドレル層溶解工程と、を有する。
本開示の他の態様の液化ガス容器は、繊維強化樹脂製の外側容器と、前記外側容器の内部に配置され、ガスバリア性を有し、繊維強化樹脂で形成され、液化ガスを貯蔵する内側容器と、前記内側容器に設けられ前記内側容器に前記液化ガスを出入りさせる口部が形成されたボスと、前記内側容器を前記外側容器に対して浮かせて支持することで前記内側容器と前記外側容器との間に真空断熱空間を形成する支持部材と、を有する。
以上説明したように、本開示の一態様の液化ガス容器の製造方法によれば、軽量、かつ断熱性に優れた液化ガス容器を効率的に製造することができる、という優れた効果を有する。
また、本開示他の態様の液化ガス容器は、軽量、かつ断熱性に優れており、液化ガスを貯蔵するのに好適に使用することができる、という優れた効果を有する。
[第1の実施形態]
図1~図10を用いて、本開示の第1の実施形態に係る液化ガス容器10について説明する。
(全体構成)
図1に示すように、本実施形態の液化ガス容器10は、繊維強化樹脂製の外側容器12と、外側容器12の内部に配置され、液化ガスの一例としての液化水素LGを貯蔵可能する繊維強化樹脂製の内側容器14と、内側容器14に設けられ液化ガスの出し入れを行う一対のボス16と、内側容器14を外側容器12に対して浮かせて支持する一対の支持部材18等を含んで構成されている。また、液化ガス容器10の内側容器14と外側容器12との間には、真空断熱空間20が形成されている。
図1~図10を用いて、本開示の第1の実施形態に係る液化ガス容器10について説明する。
(全体構成)
図1に示すように、本実施形態の液化ガス容器10は、繊維強化樹脂製の外側容器12と、外側容器12の内部に配置され、液化ガスの一例としての液化水素LGを貯蔵可能する繊維強化樹脂製の内側容器14と、内側容器14に設けられ液化ガスの出し入れを行う一対のボス16と、内側容器14を外側容器12に対して浮かせて支持する一対の支持部材18等を含んで構成されている。また、液化ガス容器10の内側容器14と外側容器12との間には、真空断熱空間20が形成されている。
(内側容器)
本実施形態の内側容器14は、一定径に形成された筒部14Aの両端部に鏡部14Bが一体的に形成されており、各々の鏡部14Bの中央にボス16が設けられている。
本実施形態の内側容器14は、一定径に形成された筒部14Aの両端部に鏡部14Bが一体的に形成されており、各々の鏡部14Bの中央にボス16が設けられている。
本実施形態の内側容器14は、一例として、CFRP(炭素繊維強化樹脂)で形成されており、図4Dに示すように、CFRP層22の内部にはガスバリア層24が埋設されている。
CFRP層22は、一例として、一般的に知られているフィラメントワインディング法で形成したり、プリプレグを用いて形成することができる。
CFRP層22において用いられるマトリックス樹脂は、特に限定されない。なお、CFRP層22の具体例として、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、フェノール樹脂、ビニルエステル樹脂、シアン酸エステル樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、フェノキシ樹脂、アルキド樹脂、ウレタン樹脂、マレイミド樹脂とシアン酸エステル樹脂の予備重合樹脂、ビスマレイミド樹脂、アセチレン末端を有するポリイミド樹脂及びポリイソイミド樹脂、ナジック酸末端を有するポリイミド樹脂等の熱硬化性樹脂を挙げることができる。これらの熱硬化性樹脂は1種又は2種以上の混合物として用いることもできる。中でも、耐熱性、弾性率、耐薬品性に優れたエポキシ樹脂やビニルエステル樹脂が、特に好ましい。これらの熱硬化性樹脂には、硬化剤、硬化促進剤以外に、通常用いられる着色剤や各種添加剤等が含まれていてもよい。
また、本開示において用いられるマトリックス樹脂のうち熱可塑性樹脂としては、例えば、ポリプロピレン、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルエーテルケトン、芳香族ポリアミド、芳香族ポリエステル、芳香族ポリカーボネート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルイミド、ポリアリーレンオキシド、熱可塑性ポリイミド、ポリアミドイミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリエチレン、アクリロニトリルブタジエンスチレン、ポリ乳酸なる群から選ばれた1種若しくは2種以上の樹脂が挙げられる。また、用途によっては、一部熱硬化性樹脂と混合して用いることもできる。中でも、耐熱性、弾性率、耐薬品性に優れたポリアミド樹脂やアクリロニトリルブタジエンスチレン(ABS)樹脂が、特に好ましい。これらの熱可塑性樹脂には、通常用いられる着色剤や各種添加剤等が含まれていてもよい。
プリプレグの製造法は特に限定されないが、公知の方法、例えば、シート状の炭素繊維強化材に、溶融した熱可塑性樹脂を含浸させる方法(溶融含浸法)、パウダー化した熱可塑性樹脂を流動床法や懸濁法によって塗布・融着させる方法、熱可塑性樹の溶液を繊維強化材に含浸させた後、溶媒を除去する方法を採用することができる。好ましいのは、溶融含浸法であり、中でも、フィルム状の樹脂と繊維強化材を重ね合わせて供給し、連続的にベルトの間で加熱・加圧して樹脂を溶融すると共に強化繊維に含浸させる方法である。これらの熱可塑性樹脂は、プリプレグ中の樹脂含量として10質量%~90質量%、より好ましくは20質量%~60質量%の範囲で用いられる。
(ガスバリア層)
本実施形態のガスバリア層24は、主体が粘土層からなる。この粘土層の基本構成は、厚さ約1nm、粒子径約1μm、アスペクト比約300程度の天然又は合成の膨潤性粘土の結晶、あるいは膨潤性粘土を有機化処理した有機化粘土の結晶が約70質量%以上と、分子の大きさ数nm以下の天然又は合成の低分子・高分子の有機添加物が約30質量%以下の構成からなる。ここで有機化処理とは、シリル化処理あるいは有機イオン交換処理を意味し、本実施形態においては、かくして得られたものも粘土鉱物に含むものとする。
本実施形態のガスバリア層24は、主体が粘土層からなる。この粘土層の基本構成は、厚さ約1nm、粒子径約1μm、アスペクト比約300程度の天然又は合成の膨潤性粘土の結晶、あるいは膨潤性粘土を有機化処理した有機化粘土の結晶が約70質量%以上と、分子の大きさ数nm以下の天然又は合成の低分子・高分子の有機添加物が約30質量%以下の構成からなる。ここで有機化処理とは、シリル化処理あるいは有機イオン交換処理を意味し、本実施形態においては、かくして得られたものも粘土鉱物に含むものとする。
この粘土層は、層状結晶を、同じ向きに配向させて重ねて緻密に積層することで作製される。得られた粘土層は、粘土層の膜厚が3μm~100μmであり、ガスバリア性能は、粘土層の厚さ30μmで酸素透過度0.1cc/m2/24hr/atm未満、水素透過度0.1cc/m2/24hr/atm未満である。また、得られた粘土層は、面積を100×40cm以上に大面積化することが可能であり、この粘土層に対して、垂直方向の直流電気抵抗は1メガΩ以上である。
粘土としては、天然、あるいは合成物、好ましくは、天然スメクタイト及び合成スメクタイトの何れか、あるいは有機化粘土又はそれらの混合物を用い、これを、溶媒に加え、希薄で均一な分散液を調製する。粘土として、雲母、バーミキュライト、モンモリロナイト、鉄モンモリロナイト、バイデライト、サポナイト、ヘクトライト、スチーブンサイト及びノントロナイトからなる群のうちの一種以上を用いることができる。粘土分散液の濃度は、好適には0.5質量%~15質量%、より好ましくは、1質量%~10質量%である。
次に、固体状又は液体状の有機添加物を、粘土分散液に加え、均一な分散液を調製する。有機添加物としては、粘着粘土膜のフレキシビリティー、あるいは機械的強度を向上させる、粘土と均一に混合するものであれば、特に限定されないが、例えば、エチレングリコール、グリセリン等の低分子化合物、デキストリン、澱粉、ゼラチン、寒天、小麦粉、グルテン等の天然物、後述のマトリックス樹脂として用いられる熱硬化性や熱可塑性樹脂を用いることができる。特に、アルキド樹脂、ポリウレタン樹脂、エポキシ樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂、メタクリル樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリビニル樹脂、シリコン樹脂が好ましい。有機添加物の添加の割合は、粘土鉱物に対して3質量%~30質量%、好ましくは4質量%~20質量%である。粘土分散液と有機添加物を混合する順序は、溶剤に粘土を加えた後に有機添加物を加えることも可能であり、その逆も可能である。また、粘土分散液と有機添加物溶液を別々に作製しておき、両者を混合することも可能である。
粘土層の作製方法としては、例えば、分散液である液体を基材(CFRP層22)の上でゆっくりと蒸発させ、膜状に成形する。乾燥は、例えば、強制送風式オーブン中で30℃~100℃の温度条件下、好ましくは30℃~50℃の温度条件下で、10分間~半日間程度、好ましくは10分間~5時間、乾燥して粘土層が得られる。
(外側容器)
図1に示すように、外側容器12は、内側容器14の外側に間隔を開けて配置されている。外側容器12は、一例として、内側容器14と同様のCFRPで形成されているがガスバリア層24は設けられていない。
(ボス)
ボス16は、内側容器14の長手方向両端側に設けられている。図1に示すように、図面下側のボス16と図面上側のボス16とは同一構成であるので、代表して上側のボス16について説明する。
図1に示すように、外側容器12は、内側容器14の外側に間隔を開けて配置されている。外側容器12は、一例として、内側容器14と同様のCFRPで形成されているがガスバリア層24は設けられていない。
(ボス)
ボス16は、内側容器14の長手方向両端側に設けられている。図1に示すように、図面下側のボス16と図面上側のボス16とは同一構成であるので、代表して上側のボス16について説明する。
図1、及び図2に示すように、本実施形態のボス16は、一例としてアルミニウム、またはアルミニウ合金でリング状に形成されている。ボス16は、一定外径の本体部16Aを備え、本体部16Aの内側容器側の端部には、内側容器14の鏡部14Bの内面形状に沿って湾曲した外フランジ16Bが一体的に形成されている。
本体部16Aの外周面、及び外フランジ16Bに、内側容器のCFRP層22が接着されている。なお、外フランジ16Bは、必要に応じて設ければよく、無くてもよい。
本体部16Aには、大径孔26が形成されており、大径孔26の底部26Aに口部の一例としての小径孔28が形成されている。
本体部16Aの上端(内側容器側とは反対側の端部)には、内周側に、後述する支持部材18を取り付けるための複数の螺子孔30が、周方向に等間隔で形成されている。
本体部16Aの上端には、螺子孔30よりも外周側に、Oリング溝32が形成されている。Oリング溝32には、Oリング34が嵌め込まれている。Oリング34は、液化水素等の低温でもシール性が得られる公知の極低温用のものが使用されている。
大径孔26の環状の底部26Aには、内周側にOリング溝36が形成されており、Oリング溝36の外周側に、複数の螺子孔38が周方向に等間隔で形成されている。Oリング溝36には、Oリング40が嵌め込まれている。
大径孔26の内部には、アルミニウム、またはアルミニウム合金で構成された円板状の内蓋42が配置されている。内蓋42の中央には、後述する配管90を接続する継手43が取り付けられており、内蓋42の外周側には、ボス16の螺子孔38と対向する位置に、貫通孔44が形成されている。
内蓋42は、貫通孔44を貫通させたボルト46をボス16の螺子孔38に締め付けることでボス16に固定され、小径孔28を塞いでいる。また、内蓋42と大径孔26の底部26Aとの間の隙間は、Oリング40によってシールされている。
(支持部材)
次に、ボス16に取り付けられている支持部材18について説明する。
本実施形態の支持部材18は、一例としてアルミニウム、またはアルミニウム合金でリング状に形成されている。
次に、ボス16に取り付けられている支持部材18について説明する。
本実施形態の支持部材18は、一例としてアルミニウム、またはアルミニウム合金でリング状に形成されている。
図2、及び図3に示すように、支持部材18は、ボス16と接続する内リング48と、内リング48の外側に設けられ外側容器12に取り付けられる外リング50と、内リング48と外リング50とを連結する連結部51とを備えている。
本実施形態の連結部51は、図2,3に示すように、幅広、かつ肉厚の柱状に形成され、周方向に等間隔で3か所設けているが、連結部51の形状、及び数は必要に応じて変更可能である。連結部51と連結部51との間の円弧形状の開口部分は、後述する発泡スチロール製の外側マンドレル層86を溶解するための溶剤を流し込む入口、及び発泡スチロールを溶解した後の溶剤を排出させるための出口となる。
本実施形態の連結部51は、図2,3に示すように、幅広、かつ肉厚の柱状に形成され、周方向に等間隔で3か所設けているが、連結部51の形状、及び数は必要に応じて変更可能である。連結部51と連結部51との間の円弧形状の開口部分は、後述する発泡スチロール製の外側マンドレル層86を溶解するための溶剤を流し込む入口、及び発泡スチロールを溶解した後の溶剤を排出させるための出口となる。
内リング48の上面には、外周側にOリング溝52が形成されており、Oリング溝52の内周側に、複数の螺子孔54が周方向に等間隔で形成されており、螺子孔54よりも内周側には、複数の貫通孔56が周方向に等間隔で形成されている。Oリング溝52には、Oリング58が嵌め込まれている。
内リング48は、ボス16の上面に配置されており、内リング48の貫通孔56を貫通させたボルト60をボス16の上端に形成された螺子孔30に締め付けることで、内リング48がボス16に固定されている。内リング48とボス16との間の隙間は、Oリング34によってシールされている。
外リング50は、一定外径の本体部50Aを備え、本体部50A下端(外側容器側)には、外側容器12の鏡部12Bに沿って湾曲した外フランジ50Bが形成されている。本体部50Aの外周面、及び外フランジ50Bには、外側容器12が接着されている。なお、外フランジ50Bは、必要に応じて設ければよく、無くてもよい。
外リング50の上端には、内周側にOリング溝61が形成されており、Oリング溝61の外周側に、複数の螺子孔62が周方向に等間隔で形成されている。Oリング溝61には、Oリング64が嵌め込まれている。
内リング48の上端、及び外リング50の上端は、同一平面上にあり、これらの上部には、一例としてアルミニウム、またはアルミニウム合金で構成されたリング状の外蓋66が配置されている。
外蓋66には、内リング48の螺子孔54に対向する位置に貫通孔68が形成されており、外リング50の螺子孔62に対向する位置に貫通孔70が形成されている。
外蓋66の貫通孔68を貫通させたボルト72を内リング48の螺子孔54に締め付けると共に、外蓋66の貫通孔70を貫通させたボルト74を外リング50の螺子孔62に締め付けることで、外蓋66が支持部材18に固定されている。また、外蓋66と内リング48との間の隙間はOリング58でシールされ、外蓋66と外リング50との間の隙間はOリング64でシールされている。
外蓋66には、吸引口の一例としての継手76が取り付けられている。
継手76には、真空ポンプ(図示省略)に接続された配管78が着脱可能とされており、内部には逆止弁(図示省略)が内蔵されている。逆止弁は、内側容器14と外側容器12との間の空間内の空気を容器外へ吸引する際には開状態となり、容器外から該空間内へ進入しようとする空気の流れは阻止するようになっている。なお、逆止弁に代えて、開閉弁を設けてもよい。
継手76には、真空ポンプ(図示省略)に接続された配管78が着脱可能とされており、内部には逆止弁(図示省略)が内蔵されている。逆止弁は、内側容器14と外側容器12との間の空間内の空気を容器外へ吸引する際には開状態となり、容器外から該空間内へ進入しようとする空気の流れは阻止するようになっている。なお、逆止弁に代えて、開閉弁を設けてもよい。
なお、本実施形態の液化ガス容器10は、ボス16、及び支持部材18を、グラスウール、ロックフール等の無機繊維系や、ポリスチレンフォーム、ウレタンフォーム、フェノールフォーム、発泡スチロール等の発泡樹脂系の断熱材79で覆ってもよい。本実施形態の液化ガス容器10において、断熱材79の種類は特に問わない。
ボス16、及び支持部材18を断熱材79で覆うことで、外界の熱が支持部材18、及びボス16に伝達することが抑制され、外界の熱が支持部材18、及びボス16を介して液化水素ガスに伝達することが抑制される。
(液化ガス容器の製造方法)
次に、本実施形態の液化ガス容器10の製造工程(1)~(10)を図4A乃至図10にしたがって説明する。
(1) 図4Aに示すように、内側容器14の内部空間と同一形状とされた、円柱状の内側マンドレル80を、溶解可能な樹脂の一例としての発泡スチロールで形成し、長手方向両端部にボス16を接着剤等で仮止めする。
次に、本実施形態の液化ガス容器10の製造工程(1)~(10)を図4A乃至図10にしたがって説明する。
(1) 図4Aに示すように、内側容器14の内部空間と同一形状とされた、円柱状の内側マンドレル80を、溶解可能な樹脂の一例としての発泡スチロールで形成し、長手方向両端部にボス16を接着剤等で仮止めする。
(2) 図4Bに示すように、内側マンドレル80の表面に内側マンドレル80とCFRPとの固着を防止するための離型剤を塗布し、離型剤を固化させて内側マンドレル80の表面に離型膜82を形成する。離型剤としては、一例として、シリコーン系シール材、ニトフィックス(株式会社アクシスの極低温用接着剤の商品名)などを用いることができる。離型膜82は、本開示の第3の離型膜の一例である。
(3) 図4C及び図4Dに示すように、内側マンドレル80の離型膜82の表面、及びボス16の外フランジ16Bを覆うように、内側のCFRP層22、ガスバリア層24、及び外側のCFRP層22を順に形成し、内側容器14を形成する。なお、CFRPが接触するボス16の外周面、及び外フランジ16Bには、CFRPとの接着強度を増すために、レーザー加工、サンドブラスト、エッチングなどの公知の粗面化処理を行い、表面に微小な凹凸を形成して表面を粗面化することが好ましい。
外フランジ16BとCFRPとを接着する場合の接着剤は、本実施形態では、液化水素LGの温度で接着強度が低下しないもの、言い換えれば液化水素LGの温度で必要な接着強度を確保できるものを選択して使用する。
外フランジ16BとCFRPとを接着する場合の接着剤は、本実施形態では、液化水素LGの温度で接着強度が低下しないもの、言い換えれば液化水素LGの温度で必要な接着強度を確保できるものを選択して使用する。
(4) 図5に示すように、内側容器14を縦に配置し、上側のボス16から発泡スチロールを溶解させる溶剤(樹脂を溶解する薬剤を含んでいてもよい)を流し込み、内側マンドレル80を溶解させ、発泡スチロールを溶かした後の溶剤Sを、下側のボス16を介して外部に排出する。これにより、中空の内側容器14が完成する。
溶剤Sとしては、アセトン、スチレン、トルエン、ベンジン、リモネン等の公知のものを適宜選択して使用することができる。
溶剤Sとしては、アセトン、スチレン、トルエン、ベンジン、リモネン等の公知のものを適宜選択して使用することができる。
(5) 図6に示すように、内側容器14の外面に離型剤を塗布し、離型剤を固化させて内側容器14の外面に離型膜84を形成する。この離型膜84は、本開示の第1の離型膜の一例である。
(6) 図7に示すように、ボス16に支持部材18を取り付け、その後、内側容器14の離型膜84を覆うように、発泡スチロールで一定厚さの外側マンドレル層86を形成する。外側マンドレル層86は、真空断熱空間20と同一形状に形成される。
(7) 図8に示すように、外側マンドレル層86の表面に、外側マンドレル層86とCFRPとの固着を防止するための離型剤を塗布し、離型剤を固化させて離型膜88を形成する。この離型膜88は、本開示の第2の離型膜の一例である。
(8) 図9に示すように、外側マンドレル層86の離型膜88の表面、及び支持部材18の外フランジ50Bを覆うようにCFRPを形成する。なお、CFRPが接触する支持部材18の外フランジ50B、及び支持部材18の外リング50の外周面には、CFRPとの接着強度を増すために、レーザー加工などで、表面に微小な凹凸を形成することが好ましい。
(9) 図10に示すように、支持部材18の内リング48と外リング50との間の隙間から発泡スチロールを溶解させる溶剤を流し込み(矢印B参照))、外側マンドレル層86を溶解させ、発泡スチロールを溶かした溶剤Sを、下側の支持部材18の内リング48と外リング50との間の隙間を介して外部に排出する。これにより、内側容器14と外側容器12との間に真空断熱空間20となる空間が形成される。
(10) ボス16に内蓋42を取り付け、ボス16と支持部材18に外蓋66を取り付け、その後、外蓋66の継手76に真空ポンプ(図示省略)に接続された配管78を接続し、内側容器14と外側容器12との間の空間を真空にすることで、該空間を真空断熱空間20とすることができ、これにより、液化ガス容器10が完成する。
なお、必要に応じてボス16、及び支持部材18を断熱材79で覆う。
なお、必要に応じてボス16、及び支持部材18を断熱材79で覆う。
(作用、効果)
本実施形態の液化ガス容器10では、一例として、上側のボス16の継手43に配管90を接続し、下側のボス16の継手43に配管92を接続し、上側の配管90から液化水素を容器内に流入させ、下側の配管92から容器内の液化水素を排出することができる。
本実施形態の液化ガス容器10では、一例として、上側のボス16の継手43に配管90を接続し、下側のボス16の継手43に配管92を接続し、上側の配管90から液化水素を容器内に流入させ、下側の配管92から容器内の液化水素を排出することができる。
本実施形態の液化ガス容器10では、内側容器14と外側容器12との間に、真空断熱空間が設けられているので、外側容器12から内側容器14に熱が伝わり難く、低温の液化ガス、一例として、液化水素を貯蔵するのに好適な構造となっている。
内側容器14と外側容器12とは、支持部材18とボス16のみで連結されており、内側容器14と外側容器12との物質を介した熱の伝達経路は最小限に抑えられているため、高い断熱性能が得られる。
内側容器14と外側容器12は、共に繊維強化樹脂であるCFRPで形成されている。また、内側容器14と外側容器12との間には断熱材等を設けていない。このため、本実施形態の内側容器14と外側容器12は、内側容器14と外側容器12を金属で形成したり、内側容器14と外側容器12との間に断熱材を設けた場合に比較して液化ガス容器10を軽量化できる。
本実施形態の液化ガス容器10では、内側容器14を構成するCFRP層22の内部に挟まれたガスバリア層24で、水素ガスの透過を抑制し、真空断熱空間20に水素ガスが進入して真空断熱空間20の真空度が低下することを抑制できる。
また、内側容器14に貯蔵した液化水素がガスバリア層24に直接的に接触しないので、液化水素との接触によるガスバリア層24の劣化や損傷を抑制することができる。
本実施形態のガスバリア層24は、板状の結晶構造を持つ粘土鉱物が一方向に配向し且つ緻密に積層された構造とされているため、金属で形成した場合と同等のガスバリア性が得られると共に、軽量化を図ることができる。
外蓋66には、逆止弁が内蔵された継手76が取り付けられている。このため、何らかの原因で真空断熱空間20の真空度が低下した場合に、継手76に配管78を介して真空ポンプを接続し、真空断熱空間内に介在する気体を吸引し、真空断熱空間20の真空度を上げることができる。
[第2の実施形態]
次に、本開示の第2の実施形態に係る液化ガス容器94について説明する。なお、第1の実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その説明は省略する。
次に、本開示の第2の実施形態に係る液化ガス容器94について説明する。なお、第1の実施形態と同様の構成については同一符号を付し、その説明は省略する。
図11A及び図11Bに示すように、本実施形態の液化ガス容器94は、内部に液化水素LGのスロッシング(液面揺動)を抑制するバッフル96を備えている。
なお、本実施形態の液化ガス容器94は、バッフル96以外の構成は、第1の実施形態の液化ガス容器10と基本的には同様な構成であるが、比較的大型に形成されているものである。一例として、液化ガス容器94としては、ボス16、及び支持部材18を、外側容器12、及び内側容器14に対して相対的に大径にすると共に、小径孔28をマンホールのように大径とし、作業員が内部に入れる程度の大きさに形成することができる。
なお、本実施形態の液化ガス容器94は、バッフル96以外の構成は、第1の実施形態の液化ガス容器10と基本的には同様な構成であるが、比較的大型に形成されているものである。一例として、液化ガス容器94としては、ボス16、及び支持部材18を、外側容器12、及び内側容器14に対して相対的に大径にすると共に、小径孔28をマンホールのように大径とし、作業員が内部に入れる程度の大きさに形成することができる。
図11Aに示すように、本実施形態の液化ガス容器94では、内側容器14と外側容器12との間にはリング状のスペーサー98が介在しており、内側容器14は、ボス16、支持部材18、外蓋66、及びスペーサー98によって外側容器12に支持されている。なお、図11Aでは、離型膜について図示を省略している。
下側の内蓋42には、バッフル96が取り付けられている。図11A及び図11Bに示すように、バッフル96は、円筒状の本体96Aを備え、本体96Aの外周面には、軸方向から見て円弧状に形成された翼部96Bがヒンジ100を介して複数取り付けられている。本体96A、及び翼部96Bには、各々複数の孔102が形成されている。
翼部96Bは、本体96Aの外周面と同様の曲率半径で湾曲しており、液化ガス容器94の内部に挿入する際には、2点鎖線で示す様に翼部96Bを本体96Aの外周面に接するように折り畳むことが可能となっている。
図11Bの二点鎖線で示すように、翼部96Bを折り畳んだ状態のバッフル96の直径dは、ボス16の小径孔28の内径Dよりも小さい。したがって、バッフル96は、翼部96Bを折り畳んでボス16の小径孔28を介して内側容器14の内部に挿入することができる。
内側容器14にバッフル96を挿入した後、図11Bの実線で示すように、内側容器14の内部で翼部96Bを開くことができる。なお、翼部96Bは、開いた状態で動かないように、接着、溶接、ねじ止め、その他の手段で本体96Aに固定する。
図11Aに示すように、液化水素LGの液面Lsの上に空間(気相部)Sがある場合、液化ガス容器94が搬送中に揺れると液面Lsが揺動する場合があるが、本実施形態の液化ガス容器94では、内側容器14の内部にバッフル96が設けられているため、液面Lsの揺動、即ちスロッシングを抑制することができる。
本実施形態の液化ガス容器94を製造するにあたっては、図12Aに示すように、内側容器14の外側にスペーサー98を取り付けて外側マンドレル層86を形成する。なお、スペーサー98には、外側マンドレル層86を溶解する溶剤、及び溶解した外側マンドレル層86を流すために、図12Bに示すように複数の孔98Aを形成したり、図12Cに示すように外周に切欠98Bを形成したり、図12Dに示すように内周に切欠98Cが形成されている。なお、図示は省略するが、スペーサー98を周方向に複数に分割してもよい。
[第3の実施形態]
次に、本開示の第3の実施形態に係る液化ガス容器94について説明する。なお、本実施形態は、第2の実施形態の変形例であり、第2の実施形態と同一構成については同一符号を付し、その説明は省略する。
次に、本開示の第3の実施形態に係る液化ガス容器94について説明する。なお、本実施形態は、第2の実施形態の変形例であり、第2の実施形態と同一構成については同一符号を付し、その説明は省略する。
図13A及び図13Bに示すように、本実施形態の液化ガス容器94では、第2の実施形態とは形状の異なるバッフル104が設けられている。
バッフル104は、断面十字形状の柱104Aと、柱104Aの側部に固定された複数の翼部104Bとを備えている。
バッフル104は、断面十字形状の柱104Aと、柱104Aの側部に固定された複数の翼部104Bとを備えている。
バッフル104の最大幅Lは、ボス16の小径孔28の内径Dよりも小さい。したがって、バッフル104は、ボス16の小径孔28を介して内側容器14の内部に挿入することができる。なお、翼部104Bには、複数の孔106が形成されている。
本実施形態の液化ガス容器94も、内側容器14の内部にバッフル104が設けられているため、液面Lsの揺動、即ちスロッシングを抑制することができる。
なお、ボス16の小径孔28が小さい場合は、柱104Aと翼部104Bとを分解した状態で液化ガス容器94の内部に搬入し、内部で柱104Aに翼部104Bを取り付けるようにしてもよい。
なお、ボス16の小径孔28が小さい場合は、柱104Aと翼部104Bとを分解した状態で液化ガス容器94の内部に搬入し、内部で柱104Aに翼部104Bを取り付けるようにしてもよい。
[第4の実施形態]
次に、本開示の第4の実施形態に係る液化ガス容器94について説明する。なお、本実施形態も、第2の実施形態の変形例であり、第2の実施形態と同一構成については同一符号を付し、その説明は省略する。
次に、本開示の第4の実施形態に係る液化ガス容器94について説明する。なお、本実施形態も、第2の実施形態の変形例であり、第2の実施形態と同一構成については同一符号を付し、その説明は省略する。
図14、及び図15に示すように、本実施形態の液化ガス容器94では、内側容器14の内周面に、複数のリングバッフル108が軸方向に間隔を開けて取り付けられている。
本実施形態のリングバッフル108の外径dは、ボス16の小径孔28の内径Dよりも大きい。したがって、リングバッフル108は、内側容器14に挿入する前は、一例として、図15に2点鎖線で示すように、2分割(なお、3分割以上であってもよい)された状態であり、小径孔28から挿入可能に分割したリングバッフル108を内側容器14の内部でリング状に接合し、かつ内側容器14の内周面に接合している。
本実施形態の液化ガス容器94は、一例として、内部に作業員が入れる程度の比較的大型のものであり、分割したリングバッフル108は、作業員が内部で内側容器14に組み付けることができる。
本実施形態の液化ガス容器94は、一例として、内部に作業員が入れる程度の比較的大型のものであり、分割したリングバッフル108は、作業員が内部で内側容器14に組み付けることができる。
本実施形態の液化ガス容器94では、内側容器14の内周部にリングバッフル108が設けられているため、液面Lsの揺動、即ちスロッシングを抑制することができる。
なお、第2実施形態~第4実施形態では、内側容器14の外周と外側容器12の内周とをリング状のスペーサー98で繋げて内側容器14を支持するようにしたが、本開示はこれに限定されない。図16に示すように、円柱状など、複数のブロック状の支持部材110で内側容器14の外周と外側容器12の内周とを繋げて内側容器14を支持するようにしてもよい。
[その他の実施形態]
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
上記実施形態では、内側マンドレル80、及び外側マンドレル層86を発泡スチロールで形成し、発泡スチロールを溶剤で溶かしたが、本開示はこれに限定されない。内側マンドレル80、及び外側マンドレル層86は、溶剤で溶ける材料であればよく、塩化ビニールなど、スチロール以外の樹脂で形成されていてもよく、溶剤で溶け易ければ発泡していなくてもよい。
上記実施形態では、液化ガス容器10が筒状に形成されていたが、液化ガス容器10の形状は筒状に限らず、球形等、他の形状であってもよい。
上記実施形態では、筒状に形成された液化ガス容器10の両端部にボス16、及び支持部材18が設けられていたが、ボス16、及び支持部材18の数は必要(使用形態)に応じて増減でき、少なくとも一つあればよく、場合によっては3つ以上設けてもよい。
上記実施形態では、内側容器14を外側容器12に対して浮かせて支持するために環状の支持部材18をボス16に取り付けたが、本開示はこれに限定されない。支持部材18の形状は環状に限らない。また支持部材18は、内側容器14を外側容器12に対して浮かせて支持できればボス16以外の部位に取り付けられていてもよく、内側容器14に直付けされていてもよい。
上記実施形態では、ボス16、及び支持部材18をアルミニウム、またはアルミニウム合金で構成したが、本開示はこれに限定されない。液化ガスの貯蔵に適していれば、ボス16、及び支持部材18は、他の金属材料で構成してもよく、金属材料よりも熱伝導率の低いセラミックや合成樹脂等の非金属材料で構成してもよい。
上記実施形態では、繊維強化樹脂としてCFRP(炭素繊維強化プラスチック)を用いたが、必要に応じてGFRP(ガラス繊維強化プラスチック)、AFRP(アラミド繊維強化プラスチック)等、CFRP以外の公知のものを用いてもよい。
液化ガス容器10は、図1に示すように、鉛直の姿勢で使用することに限らず、水平で使用してもよく、傾斜させて使用してもよい。図1に示す構造の液化ガス容器10を水平または傾斜させて使用する場合には、容器内に容器の底(容器内で最も低い部分)に届く配管を配し、該配管を継手43に接続すれば、配管92を用いて容器内の液化ガスを吸引することができる。
液化ガス容器10を水平や傾斜した姿勢で使用する場合、内側容器14に多量の液化ガスを貯蔵する場合は、図1に示すように、内側容器14の両端を外側容器12に対して両持ちで支持することが好ましい。
上記実施形態では、内側マンドレル80を溶解した後、別工程で外側マンドレル層86を溶解したが、内側マンドレル80を外側マンドレル層86と同じ工程(上記(9)の工程)で溶解してもよく、内側マンドレル80の溶解工程、及び外側マンドレル層86の溶解工程の順番は、必要に応じて適宜変更することができる。
離型膜82、離型膜84、及び離型膜88は、マンドレルを溶解する際に溶剤で除去されてもよい。
上記実施形態では、ガスバリア層24が粘土層を主体とするものであったが、ガスバリア層24は、繊維強化樹脂よりもガスバリア性がよければ、合成樹脂、金属等の粘土以外の物質で形成されていてもよい。
上記実施形態では、内側マンドレル80を用いて内側容器14を形成していたが、内側容器14は、内側マンドレル80を用いない他の方法で形成してもよい。
上記実施形態では、外蓋66には継手76が取り付けられていたが、継手76は必要に応じて設ければよく、外側容器12と内側容器14との間の空間から空気を吸引可能する吸引口(孔)が形成されていればよい。空気を吸引した後に、外蓋66に形成した吸引口(孔)を塞ぐようしてもよい。
液化ガス容器10は、液化水素に限らず、液化ヘリウム、液化窒素、液化酸素、LNG(液化天然ガス)等の液化水素以外の液化ガスや、液化ガス以外の各種液体を貯蔵することもできる。
上記液化ガス容器10、液化ガス容器94は、一例として、直径及び長さが数百ミリ程度の比較的小型のものから、数メートル~数十メートルの比較的大型のものが想定される。
また、大型の液化ガス容器94の場合、バッフル96、バッフル104、リングバッフル108、スペーサー98等を用いることが好ましい。さらに、外側容器12、内側容器14には、必要に応じて軸方向に延びる竜骨状(リブ状)の補強を設けてもよい。
なお、以上の説明に関して更に以下の付記を開示する。
(付記1)
付記1の液化ガス容器の製造方法は、ボスを備えた内側容器の外面に第1の離型膜を形成する第1の離型膜形成工程と、前記第1の離型膜の外側に、溶剤によって溶解可能な樹脂製の外側マンドレル層を形成する外側マンドレル層形成工程と、前記外側マンドレル層の外面に、第2の離型膜を形成する第2の離型膜形成工程と、前記第2の離型膜の外側に、前記ボスに設けられている支持部材と接合するように外側繊維強化樹脂層を設ける外側容器形成工程と、前記外側マンドレル層を前記溶剤によって溶解除去する外側マンドレル層溶解工程と、を有する。
付記1の液化ガス容器の製造方法は、ボスを備えた内側容器の外面に第1の離型膜を形成する第1の離型膜形成工程と、前記第1の離型膜の外側に、溶剤によって溶解可能な樹脂製の外側マンドレル層を形成する外側マンドレル層形成工程と、前記外側マンドレル層の外面に、第2の離型膜を形成する第2の離型膜形成工程と、前記第2の離型膜の外側に、前記ボスに設けられている支持部材と接合するように外側繊維強化樹脂層を設ける外側容器形成工程と、前記外側マンドレル層を前記溶剤によって溶解除去する外側マンドレル層溶解工程と、を有する。
付記1の液化ガス容器の製造方法では、第1の離型膜形成工程で、ボスを備えた内側容器の外面に第1の離型膜が形成される。
外側マンドレル層形成工程では、第1の離型膜の外側に、溶剤によって溶解可能な樹脂製の外側マンドレル層が形成される。
第2の離型膜形成工程では、外側マンドレル層の外面に、第2の離型膜が形成される。
外側容器形成工程では、第2の離型膜の外側に、ボスに設けられている支持部材と接合するように外側繊維強化樹脂層が設けられる。この外側繊維強化樹脂層は、内側容器の外側に設けられる外側容器となる。
外側容器形成工程では、第2の離型膜の外側に、ボスに設けられている支持部材と接合するように外側繊維強化樹脂層が設けられる。この外側繊維強化樹脂層は、内側容器の外側に設けられる外側容器となる。
外側マンドレル層溶解工程では、外側マンドレル層が溶剤によって溶解除去される。これにより、内側容器と外側容器との間に空間を形成することができる。
なお、この空間は、内部の空気を吸引して真空断熱空間とすることができる。
なお、この空間は、内部の空気を吸引して真空断熱空間とすることができる。
付記2の液化ガス容器の製造方法は、付記1の液化ガス容器の製造方法において、前記内側容器と外側容器との間の空間を真空にする真空工程を備えている。
付記2の液化ガス容器の製造方法では、真空工程で、内側容器と外側容器との間の空間を真空にすることができ、これにより、内側容器と外側容器との間の空間を真空断熱空間とすることができる。
付記3の液化ガス容器の製造方法は、付記1または付記2の液化ガス容器の製造方法において、前記内側容器を形成する工程として、溶剤によって溶解可能な樹脂製の内側マンドレルの外面にボスを設けると共に、第3の離型膜を形成する第3の離型膜形成工程と、前記第3の離型膜の外表面に前記ボスと接合するように内側繊維強化樹脂層を設ける内側容器形成工程と、前記内側マンドレルを前記溶剤によって溶解除去する内側マンドレル溶解工程と、をさらに有する。
付記3の液化ガス容器の製造方法では、第3の離型膜形成工程で、内側容器を形成する工程として、溶剤によって溶解可能な樹脂製の内側マンドレルの外面にボスを設けると共に、第3の離型膜を形成する。
内側容器形成工程では、第3の離型膜の外表面にボスと接合するように内側繊維強化樹脂層を設ける。この内側繊維強化樹脂層が、内側容器となる。
内側マンドレル溶解工程では、内側マンドレルを溶剤によって溶解除去する。これにより、内部が中空となった内側容器が形成される。
内側容器形成工程では、第3の離型膜の外表面にボスと接合するように内側繊維強化樹脂層を設ける。この内側繊維強化樹脂層が、内側容器となる。
内側マンドレル溶解工程では、内側マンドレルを溶剤によって溶解除去する。これにより、内部が中空となった内側容器が形成される。
付記4の液化ガス容器の製造方法は、付記3の液化ガス容器の製造方法において、前記内側マンドレル、及び前記外側マンドレル層は、発泡スチロールで形成されている。
付記4の液化ガス容器の製造方法では、発泡スチロールは、発泡していないスチロールに比較して、溶剤によって迅速に溶解することができる。また、スチロールは、他の合成樹脂に比較して、溶剤によって溶解しやすい。このため、発泡スチロールで形成された内側マンドレル、及び外側マンドレル層を、溶剤を用いて迅速に溶融して除去することができ、液化ガス容器の生産効率を高めることができる。
付記5の液化ガス容器の製造方法は、付記1~付記4の何れか1項の液化ガス容器の製造方法において、前記外側容器形成工程は、前記ボスに前記支持部材を接合する接合工程を含んでいる。
付記5の液化ガス容器の製造方法では、外側容器形成工程の接合工程で、ボスに支持部材を接合することができる。
付記6の液化ガス容器は、繊維強化樹脂製の外側容器と、前記外側容器の内部に配置され、ガスバリア性を有し、繊維強化樹脂で形成され、液化ガスを貯蔵する内側容器と、前記内側容器に設けられ前記内側容器に前記液化ガスを出入りさせる口部が形成されたボスと、前記内側容器を前記外側容器に対して浮かせて支持することで前記内側容器と前記外側容器との間に真空断熱空間を形成する支持部材と、を有する。
付記6の液化ガス容器では、内側容器に液化ガスを貯蔵することができる。内側容器に設けられたボスの口部を介して液化ガスを内側容器内に入れることができ、また、内側容器に入れた液化ガスを口部を介して取り出すことができる。
内側容器と外側容器との間には、真空断熱空間が設けられているので、外側容器から内側容器に熱が伝わり難く、低温の液化ガスを貯蔵するのに好適な構造となっている。この内側容器と外側容器とは、支持部材のみで連結されており、内側容器と外側容器との物質を介した熱の伝達経路は最小限に抑えられているため、高い断熱性能が得られる。
また、内側容器と外側容器は、共に繊維強化樹脂で形成されており、内側容器と外側容器との間に断熱材等を設けていないので、内側容器と外側容器を金属で形成したり、内側容器と外側容器との間に断熱材を設けた場合に比較して液化ガス容器を軽量化できる。
また、内側容器と外側容器は、共に繊維強化樹脂で形成されており、内側容器と外側容器との間に断熱材等を設けていないので、内側容器と外側容器を金属で形成したり、内側容器と外側容器との間に断熱材を設けた場合に比較して液化ガス容器を軽量化できる。
付記7の液化ガス容器は、付記6の液化ガス容器において、前記支持部材は、前記内側容器の前記ボスに固定され、前記ボスを介して前記内側容器を前記外側容器に対して浮かせて支持している。
付記7の液化ガス容器では、内側容器の荷重が、ボス、及び支持部材を介して外側容器で支持される。
付記8の液化ガス容器は、付記6または付記7の液化ガス容器において、前記支持部材は、前記真空断熱空間に繋がる吸引口を備えている。
付記8の液化ガス容器では、吸引口に、配管等を介して真空ポンプを接続し、内側容器と外側容器との間の空間に介在する空気を吸引し、内側容器と外側容器との間の空間を真空断熱空間とすることができる。
付記9の液化ガス容器は、付記6~付記8の何れか1項の液化ガス容器において、前記内側容器は、前記繊維強化樹脂の内部にガスバリア層が挟まれている。
付記9の液化ガス容器では、繊維強化樹脂の内部に挟まれたガスバリア層で、液化ガスが気化したガスの透過を抑制し、真空断熱空間にガスが進入して真空断熱空間の真空度が低下することを抑制できる。
また、液化ガスがガスバリア層に直接的に接触しないので、液化ガスとの接触によるガスバリア層の劣化や損傷を抑制することができる。
また、液化ガスがガスバリア層に直接的に接触しないので、液化ガスとの接触によるガスバリア層の劣化や損傷を抑制することができる。
付記10の液化ガス容器は、付記9の液化ガス容器において、前記ガスバリア層は、板状の結晶構造を持つ粘土鉱物が一方向に配向し且つ緻密に積層されている。
付記10の液化ガス容器では、ガスバリア層が、板状の結晶構造を持つ粘土鉱物が一方向に配向し且つ緻密に積層された構造とされているため、ガスバリア層は、金属で形成した場合と同等のガスバリア性が得られると共に、軽量化を図ることができる。
付記11の液化ガス容器は、付記6~付記10の何れか1項の液化ガス容器において、前記内側容器は、液化水素を貯蔵する。
付記11の液化ガス容器では、内側容器で液化水素を貯蔵することができる。
なお、2022年1月11日に出願された日本国特許出願2022-002616号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
本明細書に記載された全ての文献、特許出願、および技術規格は、個々の文献、特許出願、および技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。
Claims (11)
- ボスを備えた内側容器の外面に第1の離型膜を形成する第1の離型膜形成工程と、
前記第1の離型膜の外側に、溶剤によって溶解可能な樹脂製の外側マンドレル層を形成する外側マンドレル層形成工程と、
前記外側マンドレル層の外面に、第2の離型膜を形成する第2の離型膜形成工程と、
前記第2の離型膜の外側に、前記ボスに設けられている支持部材と接合するように外側繊維強化樹脂層を設ける外側容器形成工程と、
前記外側マンドレル層を前記溶剤によって溶解除去する外側マンドレル層溶解工程と、
を有する液化ガス容器の製造方法。 - 前記内側容器と外側容器との間の空間を真空にする真空工程を備えている、
請求項1に記載の液化ガス容器の製造方法。 - 前記内側容器を形成する工程として、
溶剤によって溶解可能な樹脂製の内側マンドレルの外面にボスを設けると共に、第3の離型膜を形成する第3の離型膜形成工程と、
前記第3の離型膜の外表面に前記ボスと接合するように内側繊維強化樹脂層を設ける内側容器形成工程と、
前記内側マンドレルを前記溶剤によって溶解除去する内側マンドレル溶解工程と、
をさらに有する、請求項1または請求項2に記載の液化ガス容器の製造方法。 - 前記内側マンドレル、及び前記外側マンドレル層は、発泡スチロールで形成されている、
請求項3に記載の液化ガス容器の製造方法。 - 前記外側容器形成工程は、前記ボスに前記支持部材を接合する接合工程を含んでいる、請求項1~請求項4の何れか1項に記載の液化ガス容器の製造方法。
- 繊維強化樹脂製の外側容器と、
前記外側容器の内部に配置され、ガスバリア性を有し、繊維強化樹脂で形成され、液化ガスを貯蔵する内側容器と、
前記内側容器に設けられ前記内側容器に前記液化ガスを出入りさせる口部が形成されたボスと、
前記内側容器を前記外側容器に対して浮かせて支持することで前記内側容器と前記外側容器との間に真空断熱空間を形成する支持部材と、
を有する液化ガス容器。 - 前記支持部材は、前記内側容器の前記ボスに固定され、前記ボスを介して前記内側容器を前記外側容器に対して浮かせて支持している、
請求項6に記載の液化ガス容器。 - 前記支持部材は、前記真空断熱空間に繋がる吸引口を備えている、
請求項6または請求項7に記載の液化ガス容器。 - 前記内側容器は、前記繊維強化樹脂の内部にガスバリア層が挟まれている、
請求項6~請求項8の何れか1項に記載の液化ガス容器。 - 前記ガスバリア層は、板状の結晶構造を持つ粘土鉱物が一方向に配向し且つ緻密に積層されている、
請求項9に記載の液化ガス容器。 - 前記内側容器は、液化水素を貯蔵する、
請求項6~請求項10の何れか1項に記載の液化ガス容器。
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