JPH1182888A - 耐圧性に優れたｆｒｐ圧力容器及びその製造法 - Google Patents
耐圧性に優れたｆｒｐ圧力容器及びその製造法Info
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- JPH1182888A JPH1182888A JP23460797A JP23460797A JPH1182888A JP H1182888 A JPH1182888 A JP H1182888A JP 23460797 A JP23460797 A JP 23460797A JP 23460797 A JP23460797 A JP 23460797A JP H1182888 A JPH1182888 A JP H1182888A
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Landscapes
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- Filling Or Discharging Of Gas Storage Vessels (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ライナーのひび割れ発生の原因となる段付き
形状部をライナーに設けることなく、耐圧性に優れ、安
全性の高いＦＲＰ圧力容器及びその製造法を提供するこ
とを目的とするものである。さらに、容易に、かつ、低
コストで製造できるＦＲＰ圧力容器及びその製造法を提
供する。 【解決手段】 ライナーの外面にＦＲＰヘリカル層とＦ
ＲＰフープ層とを順に積層されてなるＦＲＰ圧力容器に
おいて、ＦＲＰフープ層端部の固定手段をＦＲＰヘリカ
ル層の鏡部に設けることにより、ＦＲＰフープ層を前記
ＦＲＰヘリカル層上にライナーの胴端部を越えて鏡部ま
で設ける。
形状部をライナーに設けることなく、耐圧性に優れ、安
全性の高いＦＲＰ圧力容器及びその製造法を提供するこ
とを目的とするものである。さらに、容易に、かつ、低
コストで製造できるＦＲＰ圧力容器及びその製造法を提
供する。 【解決手段】 ライナーの外面にＦＲＰヘリカル層とＦ
ＲＰフープ層とを順に積層されてなるＦＲＰ圧力容器に
おいて、ＦＲＰフープ層端部の固定手段をＦＲＰヘリカ
ル層の鏡部に設けることにより、ＦＲＰフープ層を前記
ＦＲＰヘリカル層上にライナーの胴端部を越えて鏡部ま
で設ける。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐圧性に優れたＦ
ＲＰ圧力容器に関するもので、特には、液化石油ガスに
用いられるプラスチック製ライナーを有する耐圧性に優
れたＦＲＰ圧力容器に関するものである。
ＲＰ圧力容器に関するもので、特には、液化石油ガスに
用いられるプラスチック製ライナーを有する耐圧性に優
れたＦＲＰ圧力容器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】圧力容器は液化石油ガス（ＬＰＧ）、圧
縮天然ガス（ＣＮＧ）等の燃料用、及び空気呼吸器等の
医療・防災用に用いられている。これら圧力容器には、
主に鋼製容器が用いられてきた。しかしながら、鋼製圧
力容器は重く、これら圧力容器はしばしば運搬して使用
されるために、その軽量化が強く望まれてきた。この要
望に対する解決策として、アルミ合金ライナーの外側を
ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）で補強した圧力容器が
開発されてきた。この圧力容器は、鋼製圧力容器に比較
して１／３〜１／２程度に軽量化される。しかし、アル
ミ合金ライナーを製作するためのコストが高いことが問
題であった。このため、最近になって、ライナーを比較
的安価に製作できるプラスチック製ライナーＦＲＰ圧力
容器（ライナーの外面にＦＲＰ層が積層されてなるＦＲ
Ｐ圧力容器）が開発されている。
縮天然ガス（ＣＮＧ）等の燃料用、及び空気呼吸器等の
医療・防災用に用いられている。これら圧力容器には、
主に鋼製容器が用いられてきた。しかしながら、鋼製圧
力容器は重く、これら圧力容器はしばしば運搬して使用
されるために、その軽量化が強く望まれてきた。この要
望に対する解決策として、アルミ合金ライナーの外側を
ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）で補強した圧力容器が
開発されてきた。この圧力容器は、鋼製圧力容器に比較
して１／３〜１／２程度に軽量化される。しかし、アル
ミ合金ライナーを製作するためのコストが高いことが問
題であった。このため、最近になって、ライナーを比較
的安価に製作できるプラスチック製ライナーＦＲＰ圧力
容器（ライナーの外面にＦＲＰ層が積層されてなるＦＲ
Ｐ圧力容器）が開発されている。
【０００３】このプラスチック製ライナーＦＲＰ圧力容
器１は、図８に示すように、プラスチック製ライナー
２、ＦＲＰヘリカル層３、ＦＲＰフープ層４で構成され
ている。このプラスチック製ライナーは通常、ブロー成
型法、回転成型法で作られる。ＦＲＰヘリカル層、ＦＲ
Ｐフープ層はＦＷ法（フィラメント・ワインディング
法）により作られる。このＦＷ法は、樹脂を含浸させた
繊維に張力を作用させながらプラスチック製ライナーに
順次巻き付けていく成型法である。ＦＲＰヘリカル層
は、繊維を主にライナー軸方向（長手方向）に巻き付け
て、ライナー鏡部の軸方向の補強を行う。一方、ＦＲＰ
フープ層は繊維をライナー円周方向に巻き付けて、ライ
ナー胴部の径方向の補強を担うことになる。
器１は、図８に示すように、プラスチック製ライナー
２、ＦＲＰヘリカル層３、ＦＲＰフープ層４で構成され
ている。このプラスチック製ライナーは通常、ブロー成
型法、回転成型法で作られる。ＦＲＰヘリカル層、ＦＲ
Ｐフープ層はＦＷ法（フィラメント・ワインディング
法）により作られる。このＦＷ法は、樹脂を含浸させた
繊維に張力を作用させながらプラスチック製ライナーに
順次巻き付けていく成型法である。ＦＲＰヘリカル層
は、繊維を主にライナー軸方向（長手方向）に巻き付け
て、ライナー鏡部の軸方向の補強を行う。一方、ＦＲＰ
フープ層は繊維をライナー円周方向に巻き付けて、ライ
ナー胴部の径方向の補強を担うことになる。
【０００４】ところが、ライナー鏡部は、ライナーの径
方向に作用する内圧が働くにもかかわらず、径方向の補
強を担うＦＲＰフープ層が設けらていないため、径方向
の耐圧性が不十分になるおそれがある。このライナー鏡
部の径方向の耐圧性を高めるために、フープ層の補強繊
維をライナーの胴端部を越えて鏡部側に巻こうとする
と、鏡部の曲面上で補強繊維が滑ってしまうので、巻く
ことが非常に困難となり、さらに不可能な場合もある。
また、ヘリカル層の巻き数を増して、この鏡部の径方向
の耐圧性を増加させることもできるが、補強繊維を非常
に多く巻く必要があるため、ＦＲＰ圧力容器の製造時間
やコストを増加させるとともに、容器重量を増加させる
という問題がある。
方向に作用する内圧が働くにもかかわらず、径方向の補
強を担うＦＲＰフープ層が設けらていないため、径方向
の耐圧性が不十分になるおそれがある。このライナー鏡
部の径方向の耐圧性を高めるために、フープ層の補強繊
維をライナーの胴端部を越えて鏡部側に巻こうとする
と、鏡部の曲面上で補強繊維が滑ってしまうので、巻く
ことが非常に困難となり、さらに不可能な場合もある。
また、ヘリカル層の巻き数を増して、この鏡部の径方向
の耐圧性を増加させることもできるが、補強繊維を非常
に多く巻く必要があるため、ＦＲＰ圧力容器の製造時間
やコストを増加させるとともに、容器重量を増加させる
という問題がある。
【０００５】このため、図９に示すようなＦＲＰ圧力容
器が提案されている（特開平８−２１９３９０号公報参
照）。このＦＲＰ圧力容器は、ガスバリア性を有する内
殻（ライナー）１１と、この内殻１１を覆うように設け
られた耐圧性のＦＲＰ製外殻１２とを有するボンベであ
って、このＦＲＰ製外殻１２の鏡部１４に最内層（ＦＲ
Ｐフープ層）１２ａを有するものである。この最内層１
２ａに、ＦＲＰフープ層を設けることにより、ライナー
鏡部における径方向の耐圧性が高められる。
器が提案されている（特開平８−２１９３９０号公報参
照）。このＦＲＰ圧力容器は、ガスバリア性を有する内
殻（ライナー）１１と、この内殻１１を覆うように設け
られた耐圧性のＦＲＰ製外殻１２とを有するボンベであ
って、このＦＲＰ製外殻１２の鏡部１４に最内層（ＦＲ
Ｐフープ層）１２ａを有するものである。この最内層１
２ａに、ＦＲＰフープ層を設けることにより、ライナー
鏡部における径方向の耐圧性が高められる。
【０００６】このＦＲＰ圧力容器の製造方法として、内
殻１１の鏡部外周面に、周方向に伸びかつ軸方向に段差
を有する段付き形状部１３を形成し、この段付き形状部
１３に前記最内層１２ａのＦＲＰフープ層を形成するこ
とが開示されている。これは、最内層１２ａのＦＲＰフ
ープ層をＦＷ法によって形成する際、補強繊維あるいは
樹脂含浸補強繊維の滑りを防止させるものである。
殻１１の鏡部外周面に、周方向に伸びかつ軸方向に段差
を有する段付き形状部１３を形成し、この段付き形状部
１３に前記最内層１２ａのＦＲＰフープ層を形成するこ
とが開示されている。これは、最内層１２ａのＦＲＰフ
ープ層をＦＷ法によって形成する際、補強繊維あるいは
樹脂含浸補強繊維の滑りを防止させるものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
方法は、ＦＲＰ製外殻の鏡部の最内層にＦＲＰフープ層
を形成するために、ライナーに段付き形状部を設ける必
要がある。このライナーの段付き形状部により、ライナ
ーは切り欠き形状を有することとなる。このため、ライ
ナーの段付き形状部は、内圧が作用した場合の応力集中
部となり、漏れ、破壊につながるライナーのひび割れ発
生の原因となるおそれがある。
方法は、ＦＲＰ製外殻の鏡部の最内層にＦＲＰフープ層
を形成するために、ライナーに段付き形状部を設ける必
要がある。このライナーの段付き形状部により、ライナ
ーは切り欠き形状を有することとなる。このため、ライ
ナーの段付き形状部は、内圧が作用した場合の応力集中
部となり、漏れ、破壊につながるライナーのひび割れ発
生の原因となるおそれがある。
【０００８】しかも、ライナーに段付き形状部を設ける
ために、ライナーの厚みを厚くする必要があり、ＦＲＰ
圧力容器の重量を増加させる問題がある。さらに、ライ
ナーに段付き形状部を設けるために、かなりの製作時
間、コストが必要となり、特に、剛性があまり高くない
プラスチックライナーの場合には、切削加工時にライナ
ーが変形（たわみ）し、切削加工自体が困難になる場合
がある。また、ライナーと段付き形状部をブロー成形に
より製造する場合には、成形型の製造コストが高くなる
問題もある。
ために、ライナーの厚みを厚くする必要があり、ＦＲＰ
圧力容器の重量を増加させる問題がある。さらに、ライ
ナーに段付き形状部を設けるために、かなりの製作時
間、コストが必要となり、特に、剛性があまり高くない
プラスチックライナーの場合には、切削加工時にライナ
ーが変形（たわみ）し、切削加工自体が困難になる場合
がある。また、ライナーと段付き形状部をブロー成形に
より製造する場合には、成形型の製造コストが高くなる
問題もある。
【０００９】そこで、本発明は、ライナーのひび割れ発
生の原因となる段付き形状部をライナーに設けることな
く、耐圧性に優れ、安全性の高いＦＲＰ圧力容器及びそ
の製造法を提供することを目的とするものである。さら
に、容易に、かつ、低コストで製造できるＦＲＰ圧力容
器及びその製造法を提供することを目的とするものであ
る。
生の原因となる段付き形状部をライナーに設けることな
く、耐圧性に優れ、安全性の高いＦＲＰ圧力容器及びそ
の製造法を提供することを目的とするものである。さら
に、容易に、かつ、低コストで製造できるＦＲＰ圧力容
器及びその製造法を提供することを目的とするものであ
る。
【００１０】
【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ために、発明者等は、ライナーを傷つけることなく、容
易に、かつ、低コストで、ＦＲＰフープ層をライナーの
胴端部を越えてライナーの鏡部まで設ける方法を鋭意研
究するとともに、このＦＲＰフープ層の影響についての
応力解析を有限要素法により行ない、本発明を完成し
た。
ために、発明者等は、ライナーを傷つけることなく、容
易に、かつ、低コストで、ＦＲＰフープ層をライナーの
胴端部を越えてライナーの鏡部まで設ける方法を鋭意研
究するとともに、このＦＲＰフープ層の影響についての
応力解析を有限要素法により行ない、本発明を完成し
た。
【００１１】本発明のうちで請求項１記載の発明は、ラ
イナーの外面にＦＲＰヘリカル層とＦＲＰフープ層とを
順に積層されてなるＦＲＰ圧力容器において、ＦＲＰフ
ープ層端部の固定手段をＦＲＰヘリカル層上の鏡部に設
けることにより、ＦＲＰフープ層を前記ＦＲＰヘリカル
層上にライナーの胴端部を越えて鏡部まで設けることを
特徴とするものである。ＦＲＰフープ層端部の固定手段
をＦＲＰヘリカル層の鏡部に設けることによって、ＦＲ
Ｐフープ層をＦＲＰヘリカル層上にライナーの胴端部を
越えて鏡部まで設けることができる。このライナーの胴
端部を越えて鏡部まで設けたＦＲＰフープ層によって、
ライナーの鏡部の耐圧性を向上できる。
イナーの外面にＦＲＰヘリカル層とＦＲＰフープ層とを
順に積層されてなるＦＲＰ圧力容器において、ＦＲＰフ
ープ層端部の固定手段をＦＲＰヘリカル層上の鏡部に設
けることにより、ＦＲＰフープ層を前記ＦＲＰヘリカル
層上にライナーの胴端部を越えて鏡部まで設けることを
特徴とするものである。ＦＲＰフープ層端部の固定手段
をＦＲＰヘリカル層の鏡部に設けることによって、ＦＲ
Ｐフープ層をＦＲＰヘリカル層上にライナーの胴端部を
越えて鏡部まで設けることができる。このライナーの胴
端部を越えて鏡部まで設けたＦＲＰフープ層によって、
ライナーの鏡部の耐圧性を向上できる。
【００１２】請求項２記載の発明は、請求項１記載の発
明の構成の固定手段が、突起部を有する板状部材からな
ることを特徴とするものである。固定手段が、突起部を
有する板状部材からなることにより、ＦＲＰフープ層の
周方向巻きの補強繊維が、固定手段の突起部で止められ
て、容器の軸方向に繊維が滑ることなく、ＦＲＰフープ
層をライナーの鏡部まで容易に延長して巻くことができ
る。
明の構成の固定手段が、突起部を有する板状部材からな
ることを特徴とするものである。固定手段が、突起部を
有する板状部材からなることにより、ＦＲＰフープ層の
周方向巻きの補強繊維が、固定手段の突起部で止められ
て、容器の軸方向に繊維が滑ることなく、ＦＲＰフープ
層をライナーの鏡部まで容易に延長して巻くことができ
る。
【００１３】請求項３記載の発明は、請求項１記載の発
明の構成の固定手段が、リング状部材と複数の板状部材
からなり、これら板状部材が前記リング状部材の軸方向
に、これら板状部材の片面が前記リング状部材の内周面
と同一面上に設けられていることを特徴とするものであ
る。固定手段が、リング状部材を有することにより、Ｆ
ＲＰフープ層の周方向巻きの補強繊維が、固定手段のリ
ング状部材で止められて、容器の軸方向に繊維が滑るこ
となく、ＦＲＰフープ層をライナーの鏡部まで容易に延
長して巻くことができる。
明の構成の固定手段が、リング状部材と複数の板状部材
からなり、これら板状部材が前記リング状部材の軸方向
に、これら板状部材の片面が前記リング状部材の内周面
と同一面上に設けられていることを特徴とするものであ
る。固定手段が、リング状部材を有することにより、Ｆ
ＲＰフープ層の周方向巻きの補強繊維が、固定手段のリ
ング状部材で止められて、容器の軸方向に繊維が滑るこ
となく、ＦＲＰフープ層をライナーの鏡部まで容易に延
長して巻くことができる。
【００１４】請求項４記載の発明は、請求項１乃至３の
いずれかに記載の構成に加えて、ＦＲＰフープ層のライ
ナーの胴端部を越える長さが、多くとも、ライナー半径
の０．２５倍の長さであることを特徴とするものであ
る。ＦＲＰフープ層のライナーの胴端部を越える長さ
を、多くとも、ライナー半径の０．２５倍の長さ、好ま
しくは、ライナー半径の０．０４から０．２５倍の範囲
の長さにすることにより、ＦＲＰ圧力容器の耐圧性を効
果的に改善できる。
いずれかに記載の構成に加えて、ＦＲＰフープ層のライ
ナーの胴端部を越える長さが、多くとも、ライナー半径
の０．２５倍の長さであることを特徴とするものであ
る。ＦＲＰフープ層のライナーの胴端部を越える長さ
を、多くとも、ライナー半径の０．２５倍の長さ、好ま
しくは、ライナー半径の０．０４から０．２５倍の範囲
の長さにすることにより、ＦＲＰ圧力容器の耐圧性を効
果的に改善できる。
【００１５】請求項５記載の発明は、請求項２又は３記
載の耐圧性に優れたＦＲＰ圧力容器の製造方法であっ
て、ライナー上にＦＲＰヘリカル層を巻いた後、ＦＲＰ
フープ層端部の固定手段の突起部又はリング状部材を、
ＦＲＰヘリカル層上の鏡部に配設し、このＦＲＰフープ
層端部の固定手段の板状部材をＦＲＰフープ層で固定し
ながら、ＦＲＰフープ層をＦＲＰヘリカル層上にライナ
ーの胴端部を越えて、前記突起部又は前記リング状部材
まで巻くことを特徴とするものである。ライナー上にＦ
ＲＰヘリカル層を巻いた後、ＦＲＰフープ層端部の固定
手段の突起部又はリング状部材を、ＦＲＰヘリカル層の
鏡部に配設することにより、ＦＲＰフープ層の周方向巻
きの補強繊維が、固定手段の突起部又はリング状部材で
止められて、補強繊維が容器の軸方向に滑ることなく、
ＦＲＰフープ層をライナーの鏡部まで容易に延長して巻
くことができる。この補強繊維に張力を作用させながら
巻くので、その巻き締め力により、固定手段の板状部材
はＦＲＰヘリカル層とＦＲＰフープ層との間に固定さ
れ、固定手段は動くことがない。
載の耐圧性に優れたＦＲＰ圧力容器の製造方法であっ
て、ライナー上にＦＲＰヘリカル層を巻いた後、ＦＲＰ
フープ層端部の固定手段の突起部又はリング状部材を、
ＦＲＰヘリカル層上の鏡部に配設し、このＦＲＰフープ
層端部の固定手段の板状部材をＦＲＰフープ層で固定し
ながら、ＦＲＰフープ層をＦＲＰヘリカル層上にライナ
ーの胴端部を越えて、前記突起部又は前記リング状部材
まで巻くことを特徴とするものである。ライナー上にＦ
ＲＰヘリカル層を巻いた後、ＦＲＰフープ層端部の固定
手段の突起部又はリング状部材を、ＦＲＰヘリカル層の
鏡部に配設することにより、ＦＲＰフープ層の周方向巻
きの補強繊維が、固定手段の突起部又はリング状部材で
止められて、補強繊維が容器の軸方向に滑ることなく、
ＦＲＰフープ層をライナーの鏡部まで容易に延長して巻
くことができる。この補強繊維に張力を作用させながら
巻くので、その巻き締め力により、固定手段の板状部材
はＦＲＰヘリカル層とＦＲＰフープ層との間に固定さ
れ、固定手段は動くことがない。
【００１６】本発明の方法は、従来例（特開平８−２１
９３９０号公報参照）と異なり、ライナーには段付き形
状等の切り欠きがないので、内圧によるライナーひび割
れの発生の心配がない。さらに、本発明の方法は、ＦＷ
法の工程中に、固定手段を組み込むことのみで、従来の
工程により、ライナーの外面にＦＲＰヘリカル層とＦＲ
Ｐフープ層が順に積層してＦＲＰ圧力容器を製造でき
る。このため、新たに発生するコストは、固定手段の製
作費のみであり、固定手段はプラスチック、ゴム等で容
易に、安価に製作できる。
９３９０号公報参照）と異なり、ライナーには段付き形
状等の切り欠きがないので、内圧によるライナーひび割
れの発生の心配がない。さらに、本発明の方法は、ＦＷ
法の工程中に、固定手段を組み込むことのみで、従来の
工程により、ライナーの外面にＦＲＰヘリカル層とＦＲ
Ｐフープ層が順に積層してＦＲＰ圧力容器を製造でき
る。このため、新たに発生するコストは、固定手段の製
作費のみであり、固定手段はプラスチック、ゴム等で容
易に、安価に製作できる。
【００１７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態を図１から図
５により説明する。図１は、本発明のＦＲＰ圧力容器の
構造を示す図であり、図２は、本発明の別のＦＲＰ圧力
容器の構造を示す図であり、図３は、本発明の他のＦＲ
Ｐ圧力容器の構造を示す図であり、図４は、本発明のＦ
ＲＰ圧力容器の応力分析の解析モデルの一例を示す図で
あり、図５は、本発明のＦＲＰ圧力容器の応力分析結果
を示す図である。
５により説明する。図１は、本発明のＦＲＰ圧力容器の
構造を示す図であり、図２は、本発明の別のＦＲＰ圧力
容器の構造を示す図であり、図３は、本発明の他のＦＲ
Ｐ圧力容器の構造を示す図であり、図４は、本発明のＦ
ＲＰ圧力容器の応力分析の解析モデルの一例を示す図で
あり、図５は、本発明のＦＲＰ圧力容器の応力分析結果
を示す図である。
【００１８】本発明の実施の形態のＦＲＰ圧力容器につ
いて図１により説明する。本発明のＦＲＰ圧力容器１
は、プラスチック製ライナー２、ＦＲＰヘリカル層３、
ＦＲＰフープ層４で構成されており、ＦＲＰフープ層４
はＦＲＰヘリカル層３上にライナー２の胴端部を越えて
鏡部まで設けられている。図１の（ａ）に示す、突起部
５ａを有する板状部材５ｂからなる滑り止め部品５（固
定手段）が、ＦＲＰヘリカル層３とＦＲＰフープ層４と
の間に、ＦＲＰ圧力容器の軸方向に平行に、ＦＲＰ圧力
容器の円周方向に等間隔に、ＦＲＰ圧力容器の頭部鏡部
６および底部鏡部８の両側に６個づつ設けられ、これら
滑り止め部品５の突起部５ａはＦＲＰヘリカル層３上の
頭部鏡部６および底部鏡部８の両側に配設されている。
また、ＦＲＰヘリカル層３上の頭部鏡部６および底部鏡
部８における前記突起部５ａの位置を変えることによ
り、ＦＲＰフープ層４のライナーの胴端部を越える長さ
を任意に変えることができる。
いて図１により説明する。本発明のＦＲＰ圧力容器１
は、プラスチック製ライナー２、ＦＲＰヘリカル層３、
ＦＲＰフープ層４で構成されており、ＦＲＰフープ層４
はＦＲＰヘリカル層３上にライナー２の胴端部を越えて
鏡部まで設けられている。図１の（ａ）に示す、突起部
５ａを有する板状部材５ｂからなる滑り止め部品５（固
定手段）が、ＦＲＰヘリカル層３とＦＲＰフープ層４と
の間に、ＦＲＰ圧力容器の軸方向に平行に、ＦＲＰ圧力
容器の円周方向に等間隔に、ＦＲＰ圧力容器の頭部鏡部
６および底部鏡部８の両側に６個づつ設けられ、これら
滑り止め部品５の突起部５ａはＦＲＰヘリカル層３上の
頭部鏡部６および底部鏡部８の両側に配設されている。
また、ＦＲＰヘリカル層３上の頭部鏡部６および底部鏡
部８における前記突起部５ａの位置を変えることによ
り、ＦＲＰフープ層４のライナーの胴端部を越える長さ
を任意に変えることができる。
【００１９】本発明の実施の形態のＦＲＰ圧力容器につ
いて、「ＦＲＰフープ層端部位置」と、「繊維方向最大
応力／ＦＲＰ層繊維引張強さ」との関係について、有限
要素法による応力解析を行った。解析条件は以下の通り
である。解析したＦＲＰ圧力容器は、半径Ｒが１５０ｍ
ｍ、長さＬが約７５０ｍｍ、胴部長さが４８０ｍｍであ
り、内容積が約５０リットルの容器である。この容器の
ライナーはプラスチックライナーであり、ライナーの肉
厚は５ｍｍである。これらＦＲＰはガラス繊維強化プラ
スチック（ＧＦＲＰ）を用いた。有限要素法による応力
解析では、ＦＲＰ圧力容器の対称性を考慮し、２次元軸
対称、１／４モデルとして、ライナーを弾塑性体、ＦＲ
Ｐ層を異方性弾性体として解析を行った。このときのラ
イナーの要素数７９、ＦＲＰ層の要素数は約１００であ
る。ＦＲＰフープ層端部位置がライナーの胴端部である
解析モデルの一例を図４に示す。
いて、「ＦＲＰフープ層端部位置」と、「繊維方向最大
応力／ＦＲＰ層繊維引張強さ」との関係について、有限
要素法による応力解析を行った。解析条件は以下の通り
である。解析したＦＲＰ圧力容器は、半径Ｒが１５０ｍ
ｍ、長さＬが約７５０ｍｍ、胴部長さが４８０ｍｍであ
り、内容積が約５０リットルの容器である。この容器の
ライナーはプラスチックライナーであり、ライナーの肉
厚は５ｍｍである。これらＦＲＰはガラス繊維強化プラ
スチック（ＧＦＲＰ）を用いた。有限要素法による応力
解析では、ＦＲＰ圧力容器の対称性を考慮し、２次元軸
対称、１／４モデルとして、ライナーを弾塑性体、ＦＲ
Ｐ層を異方性弾性体として解析を行った。このときのラ
イナーの要素数７９、ＦＲＰ層の要素数は約１００であ
る。ＦＲＰフープ層端部位置がライナーの胴端部である
解析モデルの一例を図４に示す。
【００２０】有限要素法による応力解析において、ＦＲ
Ｐ圧力容器に内圧（６．４ＭＰａ：６５ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 ）が作用したときの、ライナー胴部とライナー鏡部
の境界近傍の応力計算を行い、この結果を図５に示す。
図の横軸は、ＦＲＰフープ層端部位置を示している（図
５の上部の図を参照）。ｄ（ＦＲＰフープ層のライナー
の胴端部を越える長さ）＝０が、ＦＲＰフープ層端部が
ライナーの胴端部、すなわち、ライナー胴部と鏡部の境
界に一致することを示しており、ｄの値の−（マイナ
ス）側はＦＲＰフープ層端部がライナー胴部側に、ｄの
値の＋（プラス）側はＦＲＰフープ層端部がライナー鏡
部側に位置することを示している。また、ｄ／Ｒは「Ｆ
ＲＰフープ層のライナーの胴端部を越える長さ／ライナ
ー半径」を示している。
Ｐ圧力容器に内圧（６．４ＭＰａ：６５ｋｇｆ／ｃ
ｍ2 ）が作用したときの、ライナー胴部とライナー鏡部
の境界近傍の応力計算を行い、この結果を図５に示す。
図の横軸は、ＦＲＰフープ層端部位置を示している（図
５の上部の図を参照）。ｄ（ＦＲＰフープ層のライナー
の胴端部を越える長さ）＝０が、ＦＲＰフープ層端部が
ライナーの胴端部、すなわち、ライナー胴部と鏡部の境
界に一致することを示しており、ｄの値の−（マイナ
ス）側はＦＲＰフープ層端部がライナー胴部側に、ｄの
値の＋（プラス）側はＦＲＰフープ層端部がライナー鏡
部側に位置することを示している。また、ｄ／Ｒは「Ｆ
ＲＰフープ層のライナーの胴端部を越える長さ／ライナ
ー半径」を示している。
【００２１】図の縦軸は、「繊維方向最大応力／ＦＲＰ
層繊維引張強さ」の比を示している。繊維方向最大応力
は、ＦＲＰヘリカル層およびＦＲＰフープ層内の繊維に
作用する最大応力である。また、ＦＲＰ層繊維引張強さ
は使用したガラス繊維の引張強さを示すものである。こ
のため、「繊維方向最大応力／ＦＲＰ層繊維引張強さ」
の比が１を越えると、これらＦＲＰ層の繊維が破断する
こととなる。なお、図中○印は、ＦＲＰヘリカル層、●
印はＦＲＰフープ層における「繊維方向最大応力／ＦＲ
Ｐ層繊維引張強さ」の比を示している。
層繊維引張強さ」の比を示している。繊維方向最大応力
は、ＦＲＰヘリカル層およびＦＲＰフープ層内の繊維に
作用する最大応力である。また、ＦＲＰ層繊維引張強さ
は使用したガラス繊維の引張強さを示すものである。こ
のため、「繊維方向最大応力／ＦＲＰ層繊維引張強さ」
の比が１を越えると、これらＦＲＰ層の繊維が破断する
こととなる。なお、図中○印は、ＦＲＰヘリカル層、●
印はＦＲＰフープ層における「繊維方向最大応力／ＦＲ
Ｐ層繊維引張強さ」の比を示している。
【００２２】図５に示されるように、ＦＲＰフープ層端
部が、ライナーの胴側から鏡側に移行するに従って、Ｆ
ＲＰヘリカル層の「繊維方向最大応力／ＦＲＰ層繊維引
張強さ」の比が１以上から減少している。そして、ＦＲ
Ｐフープ層端部がライナーの胴端部近傍で、ＦＲＰヘリ
カル層の「繊維方向最大応力／ＦＲＰ層繊維引張強さ」
の比が１未満となり、ＦＲＰヘリカル層の繊維の破断が
防止されることが明らかになった。
部が、ライナーの胴側から鏡側に移行するに従って、Ｆ
ＲＰヘリカル層の「繊維方向最大応力／ＦＲＰ層繊維引
張強さ」の比が１以上から減少している。そして、ＦＲ
Ｐフープ層端部がライナーの胴端部近傍で、ＦＲＰヘリ
カル層の「繊維方向最大応力／ＦＲＰ層繊維引張強さ」
の比が１未満となり、ＦＲＰヘリカル層の繊維の破断が
防止されることが明らかになった。
【００２３】さらに、ＦＲＰフープ層端部のライナーの
胴端部を越える長さが、ライナー半径を０．２５倍を越
えると、ＦＲＰヘリカル層の「繊維方向最大応力／ＦＲ
Ｐ層繊維引張強さ」の比の減少が少なくなって効果がそ
れ以上でない。このことより、ＦＲＰフープ層端部のラ
イナーの胴端部を越える長さを、多くとも、ライナー半
径の０．２５倍にすることにより、ＦＲＰヘリカル層に
よるＦＲＰ圧力容器の耐圧性を効果的に改善できること
が判明した。
胴端部を越える長さが、ライナー半径を０．２５倍を越
えると、ＦＲＰヘリカル層の「繊維方向最大応力／ＦＲ
Ｐ層繊維引張強さ」の比の減少が少なくなって効果がそ
れ以上でない。このことより、ＦＲＰフープ層端部のラ
イナーの胴端部を越える長さを、多くとも、ライナー半
径の０．２５倍にすることにより、ＦＲＰヘリカル層に
よるＦＲＰ圧力容器の耐圧性を効果的に改善できること
が判明した。
【００２４】一方、ＦＲＰフープ層の「繊維方向最大応
力／ＦＲＰ層繊維引張強さ」の比は、ほとんど変化しな
ことが明らかになった。
力／ＦＲＰ層繊維引張強さ」の比は、ほとんど変化しな
ことが明らかになった。
【００２５】通常、ＦＲＰ圧力容器の規格（米国運輸省
ＦＲＰ Standard等) では、ＦＲＰ層の繊維の破断は、
フープ層で起こることが規定されている。応力解析の結
果より、ＦＲＰフープ層のライナーの胴端部を越える長
さがライナー半径の０．０４倍以上では、ＦＲＰヘリカ
ル層の「繊維方向最大応力／ＦＲＰ層繊維引張強さ」の
比が、ＦＲＰフープ層のそれより低くなることが判っ
た。すなわち、この領域では、ＦＲＰフープ層の繊維
が、ＦＲＰヘリカル層の繊維より破断しやすくなる。こ
のため、この規格を満足させるためには、ＦＲＰフープ
層のライナーの胴端部を越える長さがライナー半径の
０．０４倍以上であることが好ましい。
ＦＲＰ Standard等) では、ＦＲＰ層の繊維の破断は、
フープ層で起こることが規定されている。応力解析の結
果より、ＦＲＰフープ層のライナーの胴端部を越える長
さがライナー半径の０．０４倍以上では、ＦＲＰヘリカ
ル層の「繊維方向最大応力／ＦＲＰ層繊維引張強さ」の
比が、ＦＲＰフープ層のそれより低くなることが判っ
た。すなわち、この領域では、ＦＲＰフープ層の繊維
が、ＦＲＰヘリカル層の繊維より破断しやすくなる。こ
のため、この規格を満足させるためには、ＦＲＰフープ
層のライナーの胴端部を越える長さがライナー半径の
０．０４倍以上であることが好ましい。
【００２６】以上、有限要素法の応力解析結果から、Ｆ
ＲＰ層フープ層をＦＲＰヘリカル層上にライナーの胴端
部を越えて鏡部に延長させることにより、ＦＲＰ圧力容
器の耐圧性能の改善が図れるとともに、ＦＲＰヘリカル
層の繊維の破断を防止でき、安全性および安定性を向上
できることが判明した。
ＲＰ層フープ層をＦＲＰヘリカル層上にライナーの胴端
部を越えて鏡部に延長させることにより、ＦＲＰ圧力容
器の耐圧性能の改善が図れるとともに、ＦＲＰヘリカル
層の繊維の破断を防止でき、安全性および安定性を向上
できることが判明した。
【００２７】さらに、本発明の別の実施の形態のＦＲＰ
圧力容器について、図２により説明する。本実施の形態
のＦＲＰ圧力容器は、ＦＲＰフープ層端部の固定手段の
滑り止め部品５が、図２の（ａ）に示すように、突起部
５ａが板状部材５ｂの両端に設けられ、この板状部材５
ｂの両端に設けられた突起部５ａがＦＲＰヘリカル層上
の頭部鏡部６および底部鏡部８の両側に配設されたもの
である。この場合、先の実施の形態の滑り止め部品（図
１参照）に比べて、本実施の形態の滑り止め部品の位置
決め作業の時間が半分となる効果がある。
圧力容器について、図２により説明する。本実施の形態
のＦＲＰ圧力容器は、ＦＲＰフープ層端部の固定手段の
滑り止め部品５が、図２の（ａ）に示すように、突起部
５ａが板状部材５ｂの両端に設けられ、この板状部材５
ｂの両端に設けられた突起部５ａがＦＲＰヘリカル層上
の頭部鏡部６および底部鏡部８の両側に配設されたもの
である。この場合、先の実施の形態の滑り止め部品（図
１参照）に比べて、本実施の形態の滑り止め部品の位置
決め作業の時間が半分となる効果がある。
【００２８】さらに、本発明の他の実施の形態のＦＲＰ
圧力容器について、図３により説明する。図３の（ａ）
に示されるような、輪状滑り止め部品１０（固定手段）
を用いることもできる。この輪状滑り止め部品１０はリ
ング状部材１０ａと複数の板状部材１０ｂからなり、こ
れら板状部材１０ｂが前記リング状部材１０ａの軸方向
に、これら板状部材１０ｂの片面が前記リング状部材１
０ａの内周面と同一面上に設けられている。このリング
状部材を、ＦＲＰフープ層のＦＷ時に、ＦＲＰフープ層
端部滑り止めとして使用する。
圧力容器について、図３により説明する。図３の（ａ）
に示されるような、輪状滑り止め部品１０（固定手段）
を用いることもできる。この輪状滑り止め部品１０はリ
ング状部材１０ａと複数の板状部材１０ｂからなり、こ
れら板状部材１０ｂが前記リング状部材１０ａの軸方向
に、これら板状部材１０ｂの片面が前記リング状部材１
０ａの内周面と同一面上に設けられている。このリング
状部材を、ＦＲＰフープ層のＦＷ時に、ＦＲＰフープ層
端部滑り止めとして使用する。
【００２９】このとき、リング状部材１０ａの径方向の
高さはＦＲＰフープ層の厚みより高くすることが好まし
い。このリング状部材をＦＲＰ圧力容器のＦＲＰ層の保
護リングとして用いることができる。すなわち、ＦＲＰ
圧力容器使用及び配送の際に、他の圧力容器との接触
時、または、ＦＲＰ圧力容器の転倒時において、ＦＲＰ
圧力容器のＦＲＰ層を保護できることとなる。
高さはＦＲＰフープ層の厚みより高くすることが好まし
い。このリング状部材をＦＲＰ圧力容器のＦＲＰ層の保
護リングとして用いることができる。すなわち、ＦＲＰ
圧力容器使用及び配送の際に、他の圧力容器との接触
時、または、ＦＲＰ圧力容器の転倒時において、ＦＲＰ
圧力容器のＦＲＰ層を保護できることとなる。
【００３０】
【実施例】さらに、本発明の実施例について、図１によ
り説明する。本実施例のＦＲＰ圧力容器は前述の実施の
形態のＦＲＰ圧力容器と同じ形状の一般家庭用のＬＰＧ
用５０リットル容器（外径３１０ｍｍ、高さ７５０ｍ
ｍ）である。この圧力容器のライナーは高密度ポリエチ
レンを素材として回転成形で成形した。このときのライ
ナーの厚みは５ｍｍで、ライナー胴部長さは４８０ｍｍ
である。
り説明する。本実施例のＦＲＰ圧力容器は前述の実施の
形態のＦＲＰ圧力容器と同じ形状の一般家庭用のＬＰＧ
用５０リットル容器（外径３１０ｍｍ、高さ７５０ｍ
ｍ）である。この圧力容器のライナーは高密度ポリエチ
レンを素材として回転成形で成形した。このときのライ
ナーの厚みは５ｍｍで、ライナー胴部長さは４８０ｍｍ
である。
【００３１】図１に示すように、ＦＷ法によって、熱硬
化樹脂（例えば、エポキシ樹脂）を含浸させたガラス繊
維を巻いたＦＲＰヘリカル層（厚さ：０．６ｍｍ）を作
成した。次に、ＦＲＰフープ層の長さを、４８０ｍｍ
（ライナー胴部長さ：従来ＦＲＰ圧力容器）、５００ｍ
ｍ（ＦＲＰフープ層のライナーのそれぞれの胴端部を越
える長さ１０ｍｍ：本発明のＦＲＰ圧力容器Ａ）および
５２０ｍｍ（ＦＲＰフープ層のライナーのそれぞれの胴
端部を越える長さ２０ｍｍ：本発明のＦＲＰ圧力容器
Ｂ）に変えたＦＲＰフープ層（厚さ：１．０ｍｍ）を作
成した。
化樹脂（例えば、エポキシ樹脂）を含浸させたガラス繊
維を巻いたＦＲＰヘリカル層（厚さ：０．６ｍｍ）を作
成した。次に、ＦＲＰフープ層の長さを、４８０ｍｍ
（ライナー胴部長さ：従来ＦＲＰ圧力容器）、５００ｍ
ｍ（ＦＲＰフープ層のライナーのそれぞれの胴端部を越
える長さ１０ｍｍ：本発明のＦＲＰ圧力容器Ａ）および
５２０ｍｍ（ＦＲＰフープ層のライナーのそれぞれの胴
端部を越える長さ２０ｍｍ：本発明のＦＲＰ圧力容器
Ｂ）に変えたＦＲＰフープ層（厚さ：１．０ｍｍ）を作
成した。
【００３２】ＦＲＰフープ層の長さ４８０ｍｍの従来Ｆ
ＲＰ圧力容器については、常法の通り、ＦＲＰヘリカル
層の上から、ライナー胴部上に熱硬化樹脂を含浸させた
ガラス繊維を巻き付けてＦＲＰフープ層を作成した。
ＲＰ圧力容器については、常法の通り、ＦＲＰヘリカル
層の上から、ライナー胴部上に熱硬化樹脂を含浸させた
ガラス繊維を巻き付けてＦＲＰフープ層を作成した。
【００３３】一方、本発明のＦＲＰ圧力容器Ａ、Ｂにつ
いては、ＦＲＰフープ層端部のプラスチック製の滑り止
め部品５をＦＲＰ圧力容器の軸方向に平行に、ＦＲＰ圧
力容器の円周方向に等間隔に、ＦＲＰヘリカル層の頭部
鏡部６および底部鏡部８の両側に６個づつ設けた。これ
ら滑り止め部品５の突起部５ａは、ＦＲＰヘリカル層上
に、それぞれライナー胴端部から１０ｍｍおよび２０ｍ
ｍの位置に配設した。なお、滑り止め部品はプラスチッ
クだけでなく、ゴム、さらには、アルミニューム等の金
属製品を用いることができる。
いては、ＦＲＰフープ層端部のプラスチック製の滑り止
め部品５をＦＲＰ圧力容器の軸方向に平行に、ＦＲＰ圧
力容器の円周方向に等間隔に、ＦＲＰヘリカル層の頭部
鏡部６および底部鏡部８の両側に６個づつ設けた。これ
ら滑り止め部品５の突起部５ａは、ＦＲＰヘリカル層上
に、それぞれライナー胴端部から１０ｍｍおよび２０ｍ
ｍの位置に配設した。なお、滑り止め部品はプラスチッ
クだけでなく、ゴム、さらには、アルミニューム等の金
属製品を用いることができる。
【００３４】次に、このＦＲＰフープ層端部の滑り止め
部品５の板状部材５ｂの上にＦＲＰフープ層の補強繊維
を巻き付け、板状部材５ｂをＦＲＰフープ層４により固
定した。さらに、この滑り止め部品５の板状部材５ｂを
ＦＲＰフープ層４で固定した状態で、ＦＲＰフープ層の
補強繊維をＦＲＰヘリカル層上にライナーの胴端部を越
えて、突起部５ａまで巻いた。本実施例の場合、ＦＲＰ
フープ層は、水平に設けられたＦＲＰ圧力容器の軸を中
心にＦＲＰ圧力容器を回転させて、横方向から繰り出さ
れる熱硬化樹脂を含浸させたガラス繊維の巻き付けを行
うので、滑り止め部品を上方の面となるＦＲＰヘリカル
層上の所定の位置に置き、横方向から繰り出される前記
繊維により、滑り止め部品の板状部材を前記繊維で固定
した状態でＦＲＰフープ層をＦＲＰヘリカル層上に巻き
付けた。
部品５の板状部材５ｂの上にＦＲＰフープ層の補強繊維
を巻き付け、板状部材５ｂをＦＲＰフープ層４により固
定した。さらに、この滑り止め部品５の板状部材５ｂを
ＦＲＰフープ層４で固定した状態で、ＦＲＰフープ層の
補強繊維をＦＲＰヘリカル層上にライナーの胴端部を越
えて、突起部５ａまで巻いた。本実施例の場合、ＦＲＰ
フープ層は、水平に設けられたＦＲＰ圧力容器の軸を中
心にＦＲＰ圧力容器を回転させて、横方向から繰り出さ
れる熱硬化樹脂を含浸させたガラス繊維の巻き付けを行
うので、滑り止め部品を上方の面となるＦＲＰヘリカル
層上の所定の位置に置き、横方向から繰り出される前記
繊維により、滑り止め部品の板状部材を前記繊維で固定
した状態でＦＲＰフープ層をＦＲＰヘリカル層上に巻き
付けた。
【００３５】その後、従来ＦＲＰ圧力容器および本発明
のＦＲＰ圧力容器Ａ、ＢのＦＲＰヘリカル層とＦＲＰフ
ープ層を熱硬化処理を施した。この結果、これらＦＲＰ
圧力容器のＦＲＰヘリカル層とＦＲＰフープ層および滑
り止め部品を一体成形できたた。
のＦＲＰ圧力容器Ａ、ＢのＦＲＰヘリカル層とＦＲＰフ
ープ層を熱硬化処理を施した。この結果、これらＦＲＰ
圧力容器のＦＲＰヘリカル層とＦＲＰフープ層および滑
り止め部品を一体成形できたた。
【００３６】これらのＦＲＰ圧力容器についてバースト
試験を行い、耐圧強度を調査した。バースト試験は、Ｆ
ＲＰ圧力容器の内圧を作用させて、破壊の有無を調査す
るもので、通常、ＦＲＰ圧力容器の規格、指針等によ
り、ＬＰＧ用の場合、バースト圧力は６．４ＭＰａ（６
５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）以上で、かつ、破壊は圧力容器の胴
部から生じなければならないという合否判定基準があ
る。
試験を行い、耐圧強度を調査した。バースト試験は、Ｆ
ＲＰ圧力容器の内圧を作用させて、破壊の有無を調査す
るもので、通常、ＦＲＰ圧力容器の規格、指針等によ
り、ＬＰＧ用の場合、バースト圧力は６．４ＭＰａ（６
５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）以上で、かつ、破壊は圧力容器の胴
部から生じなければならないという合否判定基準があ
る。
【００３７】バースト試験の結果、いずれのＦＲＰ圧力
容器も、内圧６．４ＭＰａ（６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）で圧
力容器の破壊が生ぜず、基準で定められた耐圧強度をク
リアーした。しかしながら、従来ＦＲＰ圧力容器は、内
圧６．６ＭＰａ（６７ｋｇｆ／ｃｍ 2 ）で、容器鏡部の
ヘリカル層内の繊維が破断して破壊するという破壊形態
となり、ＦＲＰ圧力容器の規格を満たさないことが判明
した。一方、本発明のＦＲＰ圧力容器Ａのバースト圧力
は７．３ＭＰａ（７４ｋｇｆ／ｃｍ2 ）であり、本発明
のＦＲＰ圧力容器Ｂのバースト圧力は７．４ＭＰａ（７
５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）となり、従来ＦＲＰ圧力容器より高
い耐圧性を示し、しかも、これらＦＲＰ圧力容器は、容
器胴部のＦＲＰフープ層からの破壊しており、ＦＲＰ圧
力容器の規格を満足することが明らかになった。
容器も、内圧６．４ＭＰａ（６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）で圧
力容器の破壊が生ぜず、基準で定められた耐圧強度をク
リアーした。しかしながら、従来ＦＲＰ圧力容器は、内
圧６．６ＭＰａ（６７ｋｇｆ／ｃｍ 2 ）で、容器鏡部の
ヘリカル層内の繊維が破断して破壊するという破壊形態
となり、ＦＲＰ圧力容器の規格を満たさないことが判明
した。一方、本発明のＦＲＰ圧力容器Ａのバースト圧力
は７．３ＭＰａ（７４ｋｇｆ／ｃｍ2 ）であり、本発明
のＦＲＰ圧力容器Ｂのバースト圧力は７．４ＭＰａ（７
５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）となり、従来ＦＲＰ圧力容器より高
い耐圧性を示し、しかも、これらＦＲＰ圧力容器は、容
器胴部のＦＲＰフープ層からの破壊しており、ＦＲＰ圧
力容器の規格を満足することが明らかになった。
【００３８】以上の実施例の結果は、前述の有限要素法
による応力解析の結果（図５参照）と良く対応する。す
なわち、ＦＲＰフープ層端部位置ｄが０ｍｍである従来
ＦＲＰ圧力容器の場合において、応力解析では、内圧
６．４ＭＰａ（６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）作用時に、ＦＲＰ
ヘリカル層の「繊維方向最大応力／ＦＲＰ層繊維引張強
さ」の比がほぼ１（１以下）となり、バースト試験のバ
ースト圧力６．６ＭＰａ（６７ｋｇｆ／ｃｍ2 ）とほぼ
対応している。本発明のＦＲＰ圧力容器Ａ、Ｂの場合
（ＦＲＰフープ層端部位置ｄが＋１０ｍｍ、＋２０ｍ
ｍ）において、応力解析では、「繊維方向最大応力／Ｆ
ＲＰ層繊維引張強さ」の比が、いずれもＦＲＰフープ層
内の方がＦＲＰヘリカル層内よりも高くなっており、バ
ースト試験で破壊が胴部のＦＲＰフープ層から生じたこ
とと対応している。
による応力解析の結果（図５参照）と良く対応する。す
なわち、ＦＲＰフープ層端部位置ｄが０ｍｍである従来
ＦＲＰ圧力容器の場合において、応力解析では、内圧
６．４ＭＰａ（６５ｋｇｆ／ｃｍ2 ）作用時に、ＦＲＰ
ヘリカル層の「繊維方向最大応力／ＦＲＰ層繊維引張強
さ」の比がほぼ１（１以下）となり、バースト試験のバ
ースト圧力６．６ＭＰａ（６７ｋｇｆ／ｃｍ2 ）とほぼ
対応している。本発明のＦＲＰ圧力容器Ａ、Ｂの場合
（ＦＲＰフープ層端部位置ｄが＋１０ｍｍ、＋２０ｍ
ｍ）において、応力解析では、「繊維方向最大応力／Ｆ
ＲＰ層繊維引張強さ」の比が、いずれもＦＲＰフープ層
内の方がＦＲＰヘリカル層内よりも高くなっており、バ
ースト試験で破壊が胴部のＦＲＰフープ層から生じたこ
とと対応している。
【００３９】以上の結果より、ＦＲＰフープ層を前記Ｆ
ＲＰヘリカル層上にライナーの胴端部を越えて鏡部まで
設けることにより、本発明のＦＲＰ圧力容器は耐圧性を
改善でき、さらに、ＦＲＰ圧力容器の胴部破壊という破
壊形態にすることにより、ＦＲＰ圧力容器の規格、指針
等を満足することができる。すなわち、本発明により、
ＦＲＰ圧力容器の耐圧性能の改善のみならず、ＦＲＰ圧
力容器の破壊形態のコントロールも容易に行うことがで
きる。
ＲＰヘリカル層上にライナーの胴端部を越えて鏡部まで
設けることにより、本発明のＦＲＰ圧力容器は耐圧性を
改善でき、さらに、ＦＲＰ圧力容器の胴部破壊という破
壊形態にすることにより、ＦＲＰ圧力容器の規格、指針
等を満足することができる。すなわち、本発明により、
ＦＲＰ圧力容器の耐圧性能の改善のみならず、ＦＲＰ圧
力容器の破壊形態のコントロールも容易に行うことがで
きる。
【００４０】本発明は、本実施の形態や実施例に限定さ
れることなく、滑り止め部材の突起部を、ＦＲＰ圧力容
器の円周方向に、ＦＲＰヘリカル層の頭部鏡部および底
部鏡部の両側に３個以上、好ましくは、６個以上設ける
ことができる。また、図６、７に示すように、突起部材
又はリング状部材のみをＦＲＰヘリカル層の頭部鏡部お
よび底部鏡部の両側に、ＦＲＰヘリカル層上に固着させ
ることができる。例えば、ＦＲＰヘリカル層を硬化処理
を行い、その上にこれら突起部材又はリング状部材を接
着等するものである。さらに、ＦＲＰフープ層端部の固
定手段として、ＦＲＰフープ層の巻き方向に平行な溝部
を有する板状部材を用いることができる。この溝部によ
り、ＦＲＰフープ層端部を容器の軸方向に動かすことな
く固定するものである。
れることなく、滑り止め部材の突起部を、ＦＲＰ圧力容
器の円周方向に、ＦＲＰヘリカル層の頭部鏡部および底
部鏡部の両側に３個以上、好ましくは、６個以上設ける
ことができる。また、図６、７に示すように、突起部材
又はリング状部材のみをＦＲＰヘリカル層の頭部鏡部お
よび底部鏡部の両側に、ＦＲＰヘリカル層上に固着させ
ることができる。例えば、ＦＲＰヘリカル層を硬化処理
を行い、その上にこれら突起部材又はリング状部材を接
着等するものである。さらに、ＦＲＰフープ層端部の固
定手段として、ＦＲＰフープ層の巻き方向に平行な溝部
を有する板状部材を用いることができる。この溝部によ
り、ＦＲＰフープ層端部を容器の軸方向に動かすことな
く固定するものである。
【００４１】
【発明の効果】以上、説明したように、ＦＲＰフープ層
端部を固定する滑り止め部品を前記ＦＲＰヘリカル層と
前記ＦＲＰフープ層との間に設け、ＦＲＰフープ層を前
記ＦＲＰヘリカル層上にライナーの胴端部を越えて鏡部
まで設けることにより、ライナーのひび割れ発生の原因
となる段付き形状部をライナーに設けることなく、耐圧
性に優れ、圧力容器の規格を十分に満足する安全性の高
いＦＲＰ圧力容器を得ることを可能とするものである。
さらに、本発明の方法は従来のＦＷ法に、滑り止め部品
を加えるだけで、容易にかつ低コストでＦＲＰ圧力容器
の製造を可能とするものである。
端部を固定する滑り止め部品を前記ＦＲＰヘリカル層と
前記ＦＲＰフープ層との間に設け、ＦＲＰフープ層を前
記ＦＲＰヘリカル層上にライナーの胴端部を越えて鏡部
まで設けることにより、ライナーのひび割れ発生の原因
となる段付き形状部をライナーに設けることなく、耐圧
性に優れ、圧力容器の規格を十分に満足する安全性の高
いＦＲＰ圧力容器を得ることを可能とするものである。
さらに、本発明の方法は従来のＦＷ法に、滑り止め部品
を加えるだけで、容易にかつ低コストでＦＲＰ圧力容器
の製造を可能とするものである。
【図１】本発明の実施の形態および実施例のＦＲＰ圧力
容器の構造を示す図であって、（ａ）は滑り止め部品を
示す図であり、（ｂ）はＦＲＰ圧力容器の構造を示す図
である。
容器の構造を示す図であって、（ａ）は滑り止め部品を
示す図であり、（ｂ）はＦＲＰ圧力容器の構造を示す図
である。
【図２】本発明の別の実施の形態のＦＲＰ圧力容器の構
造を示す図であって、（ａ）は滑り止め部品を示す図で
あり、（ｂ）はＦＲＰ圧力容器観を示す図である。
造を示す図であって、（ａ）は滑り止め部品を示す図で
あり、（ｂ）はＦＲＰ圧力容器観を示す図である。
【図３】本発明の他の実施の形態のＦＲＰ圧力容器の構
造を示す図であって、（ａ）は輪状滑り止め部品を示す
図であり、（ｂ）はＦＲＰ圧力容器観を示す図である。
造を示す図であって、（ａ）は輪状滑り止め部品を示す
図であり、（ｂ）はＦＲＰ圧力容器観を示す図である。
【図４】本発明のＦＲＰ圧力容器の応力分析の解析モデ
ルの一例を示す図である。
ルの一例を示す図である。
【図５】本発明のＦＲＰ圧力容器の応力分析結果を示す
図である。
図である。
【図６】本発明のＦＲＰ圧力容器の変形例を示す図であ
る。
る。
【図７】本発明のＦＲＰ圧力容器の別の変形例を示す図
である。
である。
【図８】従来のＦＲＰ圧力容器の断面の構成を示す図で
ある。
ある。
【図９】別の従来のＦＲＰ圧力容器の断面の構成を示す
図である。
図である。
１：ＦＲＰ圧力容器 ２：ライナー ３：ＦＲＰヘリカル層 ４：ＦＲＰフープ層 ５：滑り止め部品 ５ａ：突起部 ５ｂ：板状部材 ６：頭部鏡部 ７：胴部 ８：底鏡部 ９：口金 １０：輪状滑り止め部品 １０ａ：リング状部材 １０ｂ：板状部材 １１：内殻（ライナー） １２：外殻 １２ａ：最内層（ＦＲＰフープ層） １２ｂ：胴部の補強層（ＦＲＰフープ層） １２ｃ：ＦＲＰヘリカル層 １３：段付形状部 １４：鏡部 １５ 突起部材 １６ リング状部材
Claims (5)
- 【請求項１】 ライナーの外面にＦＲＰヘリカル層とＦ
ＲＰフープ層とを順に積層されてなるＦＲＰ圧力容器に
おいて、 ＦＲＰフープ層端部の固定手段をＦＲＰヘリカル層上の
鏡部に設けることにより、ＦＲＰフープ層を前記ＦＲＰ
ヘリカル層上にライナーの胴端部を越えて鏡部まで設け
てなる耐圧性に優れたＦＲＰ圧力容器。 - 【請求項２】 前記ＦＲＰフープ層端部の固定手段が、
突起部を有する板状部材からなる請求項１記載の耐圧性
に優れたＦＲＰ圧力容器。 - 【請求項３】 前記ＦＲＰフープ層端部の固定手段が、
リング状部材と複数の板状部材からなり、これら板状部
材が前記リング状部材の軸方向に設けられるとともに、
これら板状部材の片面が前記リング状部材の内周面と同
一面上に設けられた請求項１記載の耐圧性に優れたＦＲ
Ｐ圧力容器。 - 【請求項４】 前記ＦＲＰフープ層のライナーの胴端部
を越える長さが、多くとも、ライナー半径の０．２５倍
の長さである請求項１乃至３のいずれかに記載の耐圧性
に優れたＦＲＰ圧力容器。 - 【請求項５】 請求項２又は３記載の耐圧性に優れたＦ
ＲＰ圧力容器の製造方法であって、 ライナー上にＦＲＰヘリカル層を巻いた後、ＦＲＰフー
プ層端部の固定手段の突起部又はリング状部材をＦＲＰ
ヘリカル層上の鏡部に配設し、このＦＲＰフープ層端部
の固定手段の板状部材をＦＲＰフープ層で固定しなが
ら、ＦＲＰフープ層をＦＲＰヘリカル層上にライナーの
胴端部を越えて、前記突起部又は前記リング状部材まで
巻くことを特徴とする耐圧性に優れたＦＲＰ圧力容器の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23460797A JPH1182888A (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 耐圧性に優れたｆｒｐ圧力容器及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23460797A JPH1182888A (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 耐圧性に優れたｆｒｐ圧力容器及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1182888A true JPH1182888A (ja) | 1999-03-26 |
Family
ID=16973695
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP23460797A Pending JPH1182888A (ja) | 1997-08-29 | 1997-08-29 | 耐圧性に優れたｆｒｐ圧力容器及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1182888A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100817709B1 (ko) | 2007-03-29 | 2008-03-27 | 주식회사 엔케이 | 복합재료 용기의 후프랩 와인딩 방법 |
| JP2011047486A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Toyota Motor Corp | 高圧ガスタンクの強度解析方法 |
| JP2013036507A (ja) * | 2011-08-05 | 2013-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | 圧力容器 |
| US8714400B2 (en) | 2011-08-24 | 2014-05-06 | Kobe Steel, Ltd. | Pressure vessel with irregular shape |
| JP2014119292A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Toyota Motor Corp | 高圧タンクの検査方法および検査装置 |
| JPWO2013081019A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2015-04-27 | エドワーズ株式会社 | 真空ポンプ |
| EP1950488A3 (en) * | 2007-01-25 | 2015-10-28 | "STAKO" Irena, Marek, Jacek STANIUK, sp.j. | Composite tank |
| JPWO2016020972A1 (ja) * | 2014-08-04 | 2017-05-25 | 日産自動車株式会社 | 高圧タンク及び高圧タンク製造方法 |
| CN108713122A (zh) * | 2016-03-01 | 2018-10-26 | 株式会社日本制钢所 | 压力容器和包箍复合压力容器 |
| US10232548B2 (en) | 2016-04-08 | 2019-03-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Manufacturing method of tank |
| JP2019158101A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | トヨタ自動車株式会社 | バースト試験向けの高圧タンク |
| US12241591B2 (en) | 2021-10-18 | 2025-03-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | High-pressure tank and manufacturing method of the same |
-
1997
- 1997-08-29 JP JP23460797A patent/JPH1182888A/ja active Pending
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1950488A3 (en) * | 2007-01-25 | 2015-10-28 | "STAKO" Irena, Marek, Jacek STANIUK, sp.j. | Composite tank |
| KR100817709B1 (ko) | 2007-03-29 | 2008-03-27 | 주식회사 엔케이 | 복합재료 용기의 후프랩 와인딩 방법 |
| JP2011047486A (ja) * | 2009-08-28 | 2011-03-10 | Toyota Motor Corp | 高圧ガスタンクの強度解析方法 |
| JP2013036507A (ja) * | 2011-08-05 | 2013-02-21 | Nissan Motor Co Ltd | 圧力容器 |
| US8714400B2 (en) | 2011-08-24 | 2014-05-06 | Kobe Steel, Ltd. | Pressure vessel with irregular shape |
| JPWO2013081019A1 (ja) * | 2011-11-30 | 2015-04-27 | エドワーズ株式会社 | 真空ポンプ |
| JP2014119292A (ja) * | 2012-12-14 | 2014-06-30 | Toyota Motor Corp | 高圧タンクの検査方法および検査装置 |
| JPWO2016020972A1 (ja) * | 2014-08-04 | 2017-05-25 | 日産自動車株式会社 | 高圧タンク及び高圧タンク製造方法 |
| CN108713122A (zh) * | 2016-03-01 | 2018-10-26 | 株式会社日本制钢所 | 压力容器和包箍复合压力容器 |
| US10232548B2 (en) | 2016-04-08 | 2019-03-19 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Manufacturing method of tank |
| JP2019158101A (ja) * | 2018-03-16 | 2019-09-19 | トヨタ自動車株式会社 | バースト試験向けの高圧タンク |
| US12241591B2 (en) | 2021-10-18 | 2025-03-04 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | High-pressure tank and manufacturing method of the same |
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