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公開番号2025116307
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-08
出願番号2024010645
出願日2024-01-29
発明の名称繊維補強圧力容器及びその製造方法
出願人帝人株式会社
代理人個人
主分類F17C 1/06 20060101AFI20250801BHJP(ガスまたは液体の貯蔵または分配)
要約【課題】軽量でありながらバースト試験時の破裂強度に優れた、繊維補強圧力容器を提供すること。
【解決手段】
気密性を有するライナと繊維強化樹脂層からなる繊維補強圧力容器であって、補強用の繊維が炭素繊維であり、繊維強化樹脂層において、ライナの軸に対する繊維の巻き角度が、85度以上のフープ層、75度以上85度未満の高々角度ヘリカル層、30度未満の低角度ヘリカル層、の各層を少なくとも有し、繊維強化樹脂層におけるフープ層の厚さの割合が15～70%、低角度ヘリカル層の厚さの割合が20～70%であり、高々角度ヘリカル層の厚さの割合が0.5～10%の範囲にある繊維補強圧力容器。さらには、フープ層がヘリカル層を挟んで配置されていることや、フープ層が最内層と最外層に配置されていること、ライナが合成樹脂製またアルミニウム合金製であること、繊維強化樹脂層に用いられる樹脂が熱硬化性樹脂であることが好ましい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
気密性を有するライナと繊維強化樹脂層からなる繊維補強圧力容器であって、補強用の繊維が炭素繊維であり、繊維強化樹脂層において、ライナの軸に対する繊維の巻き角度が、
８５度以上のフープ層、
７５度以上８５度未満の高々角度ヘリカル層、
３０度未満の低角度ヘリカル層、
の各層を少なくとも有し、
繊維強化樹脂層におけるフープ層の厚さの割合が１５～７０％、低角度ヘリカル層の厚さの割合が２０～７０％であり、高々角度ヘリカル層の厚さの割合が０．５～１０％の範囲にあることを特徴とする繊維補強圧力容器。
続きを表示（約 810 文字）【請求項２】
繊維強化樹脂層において、ライナの軸に対する繊維の巻き角度が、
６０度以上７５度未満の高角度ヘリカル層、
または３０度以上６０度未満の中角度ヘリカル層、
の各層をさらに有する請求項１記載の繊維補強圧力容器。
【請求項３】
繊維強化樹脂層におけるフープ層と高々角度ヘリカル層の厚さ合計の割合が１６～４８％の範囲にある請求項１記載の繊維補強圧力容器。
【請求項４】
さらに６０度以上７５度未満の高角度ヘリカル層を有し、その高角度ヘリカル層の厚さ割合が１～２０％の範囲にある請求項１記載の繊維補強圧力容器。
【請求項５】
さらに３０度以上６０度未満の中角度ヘリカル層を有し、その中角度ヘリカル層の厚さ割合が１～２０％の範囲にある請求項１記載の繊維補強圧力容器。
【請求項６】
フープ層がヘリカル層を挟んで配置されている請求項１記載の繊維補強圧力容器。
【請求項７】
フープ層が最内層と最外層に配置されている請求項１記載の繊維補強圧力容器。
【請求項８】
ライナが合成樹脂製またはアルミニウム合金製である請求項1記載の繊維補強圧力容器。
【請求項９】
繊維強化樹脂層に用いられる樹脂が熱硬化性樹脂である請求項1記載の繊維補強圧力容器。
【請求項１０】
気密性を有するライナ表面に樹脂を含侵させた炭素繊維束を捲回するに際し、ライナの軸に対する繊維の巻き角度として、８５度以上のフープ層、７５度以上８５度未満の高々角度ヘリカル層、３０度未満の低角度ヘリカル層、の各層を少なくとも形成し、フープ層の厚さの割合を１５～７０％、低角度ヘリカル層の厚さの割合を２０～７０％、高々角度ヘリカル層の厚さの割合を０．５～１０％の範囲にすることを特徴とする繊維補強圧力容器の製造方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、高圧ガス等を収容する繊維補強圧力容器に関し、詳しくは気密性を有するライナを繊維強化樹脂層にて補強する繊維補強圧力容器に関する。
続きを表示（約 1,200 文字）【背景技術】
【０００２】
高圧ガスや液化ガス等を充填するための容器として、金属や樹脂ライナに樹脂含浸繊維を巻き付けた繊維補強圧力容器は、同サイズの鉄鋼製容器等と比較して非常に軽量であり、ハンドリング性も優れており、広く普及している。
【０００３】
そしてこのような繊維補強圧力容器では、ライナがガス等の透過を防いで気密性をもたらす部材として、樹脂含浸繊維層が高い内圧に耐える強度を付与する部材として主に機能している。そのため高い内圧に耐えるべく繊維補強圧力容器を設計する際には、樹脂含浸繊維層の構成が非常に重要となる。
【０００４】
例えば特許文献１では、補強繊維層としてフープ層とヘリカル層とを有し、かつヘリカル層の含浸樹脂の弾性率がフープ層のものよりも大きいタンクが開示されている。また特許文献２では、繊維強化樹脂層として０～２０°のヘリカル角、８０～９０°のフープ角、２０～８０°の積層角の三種の積層角を有する高圧ガス貯蔵容器が提案されている。
【０００５】
しかしこれらの構成では、まだバースト試験における安定した高い破裂強度を達成できないという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２００８－３２０８８号公報
特開２００４－１７６８９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は上記の背景に鑑みなされたものであり、その目的は軽量でありながらバースト試験時の破裂強度に優れた、繊維補強圧力容器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の繊維補強圧力容器は、気密性を有するライナと繊維強化樹脂層からなる繊維補強圧力容器であって、補強用の繊維が炭素繊維であり、繊維強化樹脂層において、ライナの軸に対する繊維の巻き角度が、８５度以上のフープ層、７５度以上８５度未満の高々角度ヘリカル層、３０度未満の低角度ヘリカル層、の各層を少なくとも有し、繊維強化樹脂層におけるフープ層の厚さの割合が１５～７０％、低角度ヘリカル層の厚さの割合が２０～７０％であり、高々角度ヘリカル層の厚さの割合が０．５～１０％の範囲にあることを特徴とする。
【０００９】
また、繊維強化樹脂層において、ライナの軸に対する繊維の巻き角度が、６０度以上７５度未満の高角度ヘリカル層、または３０度以上６０度未満の中角度ヘリカル層、の各層をさらに有することが好ましい。
【００１０】
さらには、繊維強化樹脂層におけるフープ層と高々角度ヘリカル層の厚さ合計の割合が１６～４８％の範囲にあることや、６０度以上７５度未満の高角度ヘリカル層を有しその厚さ割合が１～２０％の範囲にあること、３０度以上６０度未満の中角度ヘリカル層を有しその厚さ割合が１～２０％の範囲にあることが好ましい。
（【００１１】以降は省略されています）

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