CN106233059A - 压力容器以及纤维缠绕方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供能够实现加强层的厚度的均匀化的压力容器以及纤维缠绕方法。在具有具备中空部的衬里(2)以及覆盖衬里(2)的周围的加强层(4)的压力容器中，其特征在于，加强层(4)将由强化纤维构成的带(11)卷绕于衬里(2)的周围并且将带(11)层叠而形成，在加强层(4)的各层形成有相邻的带(11)的端部彼此重叠的包裹部(21)、(22)，包裹部(21)、(22)中、相邻的带(11)、(11)的至少一方的端部形成得比该带(11)的其他部位更薄。

Description

压力容器以及纤维缠绕方法
技术领域
本发明涉及对气体或者液体进行存积的压力容器以及纤维缠绕方法。
背景技术
已知一种能够对高压的气体或者液体进行存积的压力容器。例如，专利文献1所记载的压力容器，由具备中空部的树脂制的衬里、设置在该衬里的端部的接头部件、以及对衬里以及接头部件进行覆盖的加强层(FRP层)构成。使碳纤维或者玻璃纤维等强化纤维含浸固化性树脂、并且通过纤维缠绕而卷绕在衬里的周围，来形成加强层。纤维缠绕例如已知有高角度螺旋卷绕、低角度螺旋卷绕或者环向卷绕等卷绕方法。
图11是表示以往的压力容器的放大截面图。在图11中示意性地描绘在形成加强层时、在衬里102上形成第一层Z1以及第二层Z2的情况。如图11所示那样，在形成第一层Z1时，例如，将使多个束成为带状的带111含浸固化性树脂，并且使相邻的带111、111重叠1束量(1捆量)而形成包裹部121、122，并且卷绕在衬里102的周围。在形成第一层Z1时，例如通过低角度螺旋卷绕来进行卷绕。带111为，也可以考虑不使端部重叠而使相邻的带111、111相互沿着而进行卷绕，但为了防止由于卷绕时的偏差而在相邻的带111、111之间产生间隙，而使相邻的带111、111的端部重叠。
此外，在形成第二层Z2时，例如，固化性树脂含浸于带112，并且使相邻的带112、112重叠1束量而形成包裹部，并且卷绕在衬里102(第一层Z1)的周围。在形成第二层Z2时，例如，通过环向卷绕来进行卷绕。即，第二层Z2以与第一层Z1的带111交叉的方式卷绕形成。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012－246962号公报
发明内容
发明要解决的课题
如图11所示那样，第一层Z1的包裹部121、122的厚度t2，成为未包裹的部位的厚度t1的二倍。由此，在构成加强层的各层产生阶梯差，因此难以使加强层的厚度均匀。此外，包裹部121、122的厚度大约成为二倍，因此与未包裹的部位相比强度变大，难以实现加强层的强度的均匀化。
本发明是为了解决这样的课题而进行的，其课题在于提供一种压力容器，能够实现加强层的厚度的均匀化，或者能够实现加强层的强度的均匀化。此外，本发明的课题在于提供一种纤维缠绕方法，能够实现加强层的厚度的均匀化，或者能够实现加强层的强度的均匀化。
用于解决课题的手段
为了解决上述课题，本发明为一种压力容器，具有具备中空部的衬里以及覆盖上述衬里的周围的加强层，其特征在于，上述加强层通过将由强化纤维构成的带卷绕于上述衬里的周围并且将上述带层叠而形成，在上述加强层的各层形成有相邻的上述带的端部彼此重叠的包裹部，上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部，形成得比该带的其他部位更薄。
此外，本发明为一种纤维缠绕方法，将由强化纤维构成的带卷绕于构造物的周围而形成上述带层叠的加强层，其特征在于，包括使相邻的上述带的端部彼此重叠而形成包裹部、并且将上述带卷绕于上述构造物的工序，上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部形成得比该带的其他部位更薄。
根据所述构成，通过使构成包裹部的带的至少一方的端部变薄来使包裹部的厚度变薄，因此能够实现加强层的厚度的均匀化。此外，与使带的端部的厚度变薄的量相对应，能够实现压力容器的轻量化，并且能够降低材料成本。
此外，优选为，上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部的单位面积的强度形成为，高于该带的其他部位的单位面积的强度。
根据所述构成，能够实现加强层的厚度的均匀化，并且能够实现加强层的强度的均匀化。
此外，本发明为一种压力容器，具有具备中空部的衬里以及覆盖上述衬里的周围的加强层，其特征在于，上述加强层将由强化纤维构成的带卷绕于上述衬里的周围并且将上述带层叠而形成，在上述加强层的各层形成有相邻的上述带的端部彼此重叠的包裹部，上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部的单位面积的强度，形成得低于该带的其他部位的单位面积的强度。
此外，本发明一种纤维缠绕方法，将由强化纤维构成的带卷绕于构造物的周围而形成上述带层叠的加强层，其特征在于，包括使相邻的上述带的端部彼此重叠而形成包裹部、并且将上述带卷绕于上述构造物的工序，使上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部的单位面积的强度，低于该带的其他部位的单位面积的强度。
根据所述构成，使构成包裹部的带的至少一方的端部的强度降低，由此能够降低材料成本，并且能够实现加强层的强度的均匀化。
此外，优选为，上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部形成得比该带的其他部位更薄。
根据所述构成，能够实现材料成本的进一步降低，并且能够实现加强层的厚度的均匀化。
发明的效果
根据本发明的压力容器以及纤维缠绕方法，能够实现加强层的厚度的均匀化、或者能够实现加强层的强度的均匀化。
附图说明
图1是表示本发明的第一实施方式的压力容器的铅垂截面图。
图2(a)是图1的I-I截面图，图2(b)是表示图2(a)的加强层的第一层以及第二层的放大截面图。
图3是表示第一实施方式的带的截面图。
图4是表示第一实施方式的加强层形成装置的整体立体图。
图5(a)是表示将第一层形成工序分割为8部分进行卷绕的情况下的第8周结束时的侧视图，图5(b)是表示第一层形成工序的第9周的侧视图。
图6(a)是表示以往例的强度的概念图，图6(b)是表示第一实施方式的强度的概念图。
图7(a)是表示第一实施方式的第一变形例的强度的概念图，图7(b)是表示第一实施方式的第二变形例的强度的概念图。
图8(a)是表示第一实施方式的第三变形例的带的截面图，图8(b)是表示第一实施方式的第三变形例的加强层的第一层以及第二层的放大截面图。
图9(a)是表示第二实施方式的带的截面图，图9(b)是表示第二实施方式的加强层的第一层以及第二层的放大截面图。
图10(a)是表示第二实施方式的强度的概念图，图10(b)是表示第二实施方式的变形例的强度的概念图。
图11是表示以往的压力容器的放大截面图。
具体实施方式
[第一实施方式]
参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。如图1所示那样，本实施方式的压力容器1主要由衬里2、接头部件3、3以及加强层4构成。压力容器1例如是能够在内部收容液体或者气体的中空容器。此外，在以下的说明中，将接头部件3的中心轴设为“X轴”，将与X轴正交的轴设为“Y轴”。
如图1所示那样，衬里2为树脂制、且内部成为中空。衬里2的材料不特别限制，但根据所收容的气体或者液体的种类、用途，例如能够使用聚乙烯(PE)、高密度聚乙烯(HDPE)、聚酰胺、聚酮、聚苯硫醚(PPS)等。通过使衬里2由树脂形成，能够实现轻量化。
在本实施方式中，衬里2由呈圆筒状的躯体部2a、形成在躯体部2a的两侧的肩部2c、2c、以及在一方的肩部2c沿着X轴方向注排方向外侧突出的筒状的颈部2b。肩部2c弯曲形成。躯体部2a、颈部2b以及肩部2c在本实施方式中一体成型，但也可以将多个构件熔敷而构成。接头部件3是配设在颈部2b的径向内侧的金属制的筒状部件。在本实施方式中，接头部件3配设在颈部2b的径向内侧，但也可以配设在颈部2b的径向外侧。
加强层(FRP层)4形成为覆盖衬里2以及接头部件3的周围。加强层4通过层叠碳纤维或者玻璃纤维等强化纤维、并且在成型时强化纤维所含浸的固化性树脂固化而一体化。
如图2(a)所示那样，加强层4为，以第一层Z1、第二层Z2、第三层Z3、第四层Z4、……第n层的方式在衬里2的周围层叠强化纤维。此外，在图2(a)以及图2(b)中，实际的加强层4的各层Zn非常薄，但为了便于说明，而将各层的厚度描绘得比实际尺寸大。
关于强化纤维的层叠数量，根据压力容器1的用途而适当地设定即可。强化纤维的卷绕方法不特别限制，但是例如优选对低角度螺旋卷绕、环向卷绕、高角度螺旋卷绕等多种卷绕方法适当地进行选择而平衡良好地进行卷绕。
图2(b)是表示加强层4的第一层以及第二层的放大截面图。如图2(b)所示那样，与衬里2的外周面接触的第一层Z1为，使带11(11A)、11(11B)、11(11C)的端部彼此重叠并且以低角度螺旋卷绕来进行卷绕而形成。第一层Z1遍及衬里2的躯体部2a以及肩部2c、2c的整体而形成。此外，在以下的说明中，对所卷绕的各带赋予符号“11A”、“11B”、“11C”以进行区别。
如图3所示那样，带11是将第一束11a、第二束11b、第三束11c、第四束11d以及第五束11e在横向上排列设置而构成的。
带11的各束是玻璃纤维、碳纤维等强化纤维的束。在本实施方式中，各束使用相同种类的强化纤维。第二束11b、第三束11c以及第四束11d分别以相等的宽度以及厚度构成。另一方面，构成带11的端部的第一束11a以及第五束11e的宽度与第二束11b相等，但厚度为第二束11b的一半程度。在本实施方式中，将第一束11a以及第五束11e的碳纤维的根数设定为第二束11b的一半程度，由此成为一半的厚度。
如图2(b)所示那样，在第一层Z1中，相邻的带11A、11B的端部彼此重叠而形成包裹部21。此外，相邻的带11B、11C的端部彼此重叠而形成包裹部22。相邻的带11不重叠的部位、即第二束11b～第四束11d成为非包裹部23。
包裹部21是在带11A的第五束11e上重叠带11B的第一束11a而形成的。包裹长度适当地设定即可，但在本实施方式中，将包裹长度设定为1束量(1捆量)。如上所述，带11A的第五束11e以及带11B的第一束11a的各厚度成为第二束11b的厚度t1的一半程度。由此，包裹部21的厚度t2与非包裹部23的厚度t1大致相等。
包裹部22是在带11B的第五束11e上重叠带11C的第一束11a而形成的。如上所述，带11B的第五束11e以及带11C的第一束11a的各厚度成为第二束11b的厚度t1的一半程度。由此，包裹部22的厚度t2与非包裹部23的厚度t1大致相等。
如图2(b)所示那样，第二层Z2是在第一层Z1的外周面上通过环向卷绕来进行卷绕而形成的。如参照图1那样，在环向卷绕中，沿着衬里2的躯体部2a的周向(Y轴方向)卷绕带12。由此，以带11A、11B、11C交叉的方式卷绕带12。在第二层Z2中，也与第一层Z1同样，通过使带12的端部重叠1束量来形成包裹部，并且形成相邻的带12不重叠的非包裹部。
具体的图示省略，但第三层Z3以后，也都与第一层Z1以及第二层Z2同样，通过使带的端部重叠1束量来形成包裹部，并且形成相邻的带不重叠的非包裹部。
接下来，对形成加强层4的加强层形成工序进行说明。如图4所示那样，在本实施方式的加强层形成工序中，使用加强层形成装置50进行纤维缠绕。首先，对将5束作为一带的情况下的加强层形成装置50进行说明。加强层形成装置50主要由第一辊R1～第五辊R5、汇聚部P、树脂含浸部T、夹具U、以及旋转轴V构成。此外，在衬里2的端部固定有接头部件3、3。
第一辊R1～第五辊R5是卷绕有强化纤维的线轴。第一辊R1是供给第一束11a的线轴，第二辊R2是供给第二束11b的线轴，以下同样，第三辊R3～第五辊R5是分别供给第三束11c～第五束11e的线轴。在本实施方式中，从第一辊R1以及第五辊R5供给的束的强化纤维的根数成为从第二辊R2～第四辊R4供给的束的强化纤维的根数的一半程度。
汇聚部P是第一束11a～第五束11e汇聚为沿横向排列设置而形成带11、12的部位。树脂含浸部T具备存积有固化性树脂的托盘T1。树脂含浸部T构成为，带11、12通过树脂含浸部T，由此使带11、12含浸固化性树脂。
夹具U配设在树脂含浸部T与衬里2之间，并且能够插通地支撑含浸了固化性树脂的带11、12。此外，夹具U构成为能够沿旋转轴V的长边方向往复运动。旋转轴V是将衬里2保持为不能够移动并且围绕轴旋转的部件。
加强层形成装置50通过旋转轴V的旋转使衬里2旋转，并且使夹具U沿着旋转轴V的长边方向往复运动，由此在衬里2的周围卷绕带11、12。加强层形成装置50具备未图示的控制部，通过对该控制部进行操作，能够设定纤维缠绕的卷绕方法、包裹长度、以及卷绕速度等。
在加强层形成工序中，进行第一层形成工序、第二层形成工序、以及第n层形成工序。在本实施方式中，使带层叠n层，但在此对第一层形成工序以及第二层形成工序进行说明。
图5(a)是表示将第一层形成工序分割为8部分进行卷绕的情况下的第8周结束时的侧视图，图5(b)是表示第一层形成工序的第9周的侧视图。如图5(a)所示那样，在形成加强层4的第一层Z1的第一层形成工序中，例如通过低角度螺旋卷绕在衬里2的周围卷绕带11。更具体地说，按照衬里2的躯体部2a、一方的肩部2c、躯体部2a、另一方的肩部2c、躯体部2a的顺序在对带11赋予规定的张力的同时进行卷绕。取向角度(相对于轴X的角度)适当地设定即可，但在本实施方式中例如设定为15°程度。
在本实施方式中，在第8周第一周期结束。从第二周期起使相邻的带11、11重叠而在形成包裹部21的同时进行卷绕。
即，如图5(b)所示那样，在第二周期的第1周(合计第9周)中，在已经卷绕的带11A的端部，在使带11B的端部重叠1束量(1捆量)的同时进行卷绕。由此，形成包裹部21。同样，在使带11的端部重叠的同时进行卷绕，衬里2的外周面被带11无间隙地覆盖，由此形成第一层Z1。
如果第一层形成工序结束，则转移到第二层形成工序。在形成加强层4的第二层Z2的第二层形成工序中，例如通过环向卷绕在衬里2的周围(第一层Z1的周围)卷绕带12。取向角度(相对于轴X的角度)适当地设定即可，但在本实施方式中例如设定为88°程度。具体的图示省略，但在第二层形成工序中，以与第一层形成工序相同的要领，在使带12的端部每次重叠1束量的同时进行卷绕。躯体部2a的周围被带12无间隙地覆盖，由此形成第二层Z2。
然后，以第三层形成工序、第四层形成工序、第n层形成工序的方式，在变更卷绕方法的同时依次卷绕带。如果卷绕了预先设定的层数，则进行使各带所含浸的树脂干燥的干燥工序。由此，形成加强层4。
根据以上说明的本实施方式的压力容器1，如图2(b)所示那样，通过使构成包裹部21、22的带11A、11B(带11B、11C)的端部变薄，由此包裹部21、22的厚度变薄，因此能够实现加强层4的厚度的均匀化。
特别是，在本实施方式中，将带11的第一束11a以及第五束11e的厚度设定为其他束(例如，第二束11b)的厚度的一半，并且将包裹长度设定为1束量。换言之，将第一束11a以及第五束11e的厚度设定为其他束的厚度的一半，并且将带11的端部的较薄部位的宽度以及包裹长度设定为相等。由此，包裹部21、22的厚度t2成为与非包裹部23的厚度t1相等的厚度，因此能够实现厚度的均匀化。因此，在形成第二层Z2以后的层时，能够在无阶梯差的状态下进行卷绕。并且，第二层Z2以后按照与第一层Z1相同的要领进行形成，因此作为加强层4整体能够实现厚度的均匀化。
此外，根据本实施方式，与使带11、12的端部的厚度变薄的量相对应，能够实现压力容器1的轻量化，并且能够降低材料成本。
图6(a)是表示以往例的强度的概念图，图6(b)是表示第一实施方式的强度的概念图。如图6(a)所示那样，在以往例中，带111(111A)以及带111(111B)的各束的厚度以及强度全部相同。在此，将各束的单位强度例如设为“1.0”。在以往例中，各束的厚度以及强度全部相同，因此包裹部121的实际强度成为大约“2.0”。
另一方面，如图6(b)所示那样，在第一实施方式的情况下，第一束11a～第五束11e的单位强度相同为“1.0”，但构成包裹部21的第一束11a以及第五束11e的厚度与其他部位相比成为一半。由此，第一束11a以及第五束11e的实际强度成为大约“0.5”。因此，包裹部21的实际强度成为第一束11a的强度与第五束11e的强度之和，因此成为大约“1.0”。由此，能够实现包裹部21与非包裹部23的每单位面积的强度的均匀化。
在实现强度的均匀化的情况下，优选将第一束11a以及第五束11e的性能(例如，拉伸强度、弹性模量等)选定为，在对压力容器1作用了内压时，对包裹部21、22作用的每单位面积的反作用力与对非包裹部23作用的每单位面积的反作用力大致相等。
此外，在图6中，对包裹部21以及非包裹部23的强度进行了说明，但例如对于刚性也是同样的。即，根据第一实施方式，能够实现包裹部21与非包裹部23的每单位面积的刚性的均匀化。
在实现刚性的均匀化的情况下，优选将第一束11a以及第五束11e的性能(例如，拉伸强度、弹性模量等)选定为，在对压力容器1作用了内压时，对包裹部21、22作用的弯曲应力与对非包裹部23作用的弯曲应力成为大致相等。
此外，如参照图11那样，当为以往的加强层时，在第一层Z1上形成第二层Z2时，在第一层Z1的包裹部121的两侧形成有间隙S。当形成该间隙S时，所含浸的固化性树脂容易蓄积到间隙S，因此成为强度降低的原因。但是，在本实施方式中，如图2(b)所示那样，使带11的端部的厚度成为一半，并且将端部的较薄部位的宽度以及包裹长度设定为相等。由此，在第一层Z1不形成阶梯差，因此能够防止在卷绕第二层Z2时形成间隙S。
此外，如参照图11那样，当为以往的加强层时，在包裹部121、122使带112弯折来形成弯折部130。应力容易集中在弯折部130，因此成为强度降低的原因。但是，在本实施方式中，如图2(b)所示那样，带11的端部的厚度成为一半，并且将端部的较薄部位的宽度以及包裹长度设定为相等。由此，在第一层Z1不形成阶梯差，因此能够防止使第二层Z2重叠时形成弯折部。即，根据本实施方式，在使带11、12分别重叠时不形成间隙S、弯折部130，因此能够实现强度的提高。
此外，在本实施方式的加强层形成工序中，仅是使第一辊R1以及第五辊R5的束的根数成为第二辊R2～第四辊R4的束的根数的一半，因此能够容易地制造加强层4。
以上，对本发明的第一实施方式进行了说明，但在不超出本发明的主旨的范围内能够适当地进行设计变更。例如，在第一实施方式中，将带11的端部的较薄部位的宽度以及包裹长度设定为相等，但不限定于此。例如，也可以使带11、12的端部重叠0.5束量(1束的一半)、也可以重叠1.5束量。
参照图2(b)时，在重叠1.5束量的情况下，例如，在带11A的第四束11d以及第五束11e上分别重叠带11B的第一束11a以及第二束11b。在该情况下，包裹部的厚度与非包裹部相比成为1.5倍程度，但与以往的包裹部(参照图11)相比能够减小厚度。此外，通过重叠1.5束量而重叠量变大，因此在加强层形成工序中能够防止在相邻的带11、11(或者12、12)之间形成间隙。
此外，在第一实施方式中，将带11、12的端部(第一束11a以及第五束11e)的厚度设定为其他束的一半，但不限定于此。带11、12的端部的厚度只要设定得比各带11、12的端部以外的部位薄即可。
此外，在第一实施方式中，一个带由5个束构成，但不限定于此。也可以由6个以上的束构成，也可以由4个以下的束构成。
此外，也可以使带11、12的端部的束变薄、并且使端部的束的性能(例如，强度、弹性模量等)变化。图7(a)是表示第一实施方式的第一变形例的强度的概念图，图7(b)是表示第一实施方式的第二变形例的强度的概念图。
例如，如图7(a)所示的第一变形例那样，也可以使带的端部的束的厚度变薄、并且使端部的束的性能提高。在第一变形例中，当将第二束11b～第四束11d的单位强度设为“1.0”时，将构成包裹部21的第一束11a以及第五束11e的单位强度设定为例如“1.2”。第一束11a以及第五束11e的厚度成为其他束的厚度的一半，因此第一束11a以及第五束11e的单位强度分别成为大约“0.6”。
因此，包裹部21的实际强度成为大约“1.2”。在使带的端部的强度提高的情况下，包裹部21的每单位面积的实际强度优选在不超过“2.0”的范围内适当地设定。例如，在使带的端部的强度提高的情况下，包裹部21的每单位面积的强度优选适当地设定为，成为低于非包裹部23的每单位面积的强度的2倍的范围。如此，即便使带的端部变薄、并且使带的端部的强度提高，与以往相比也能够实现包裹部21和非包裹部23的每单位面积的强度的均匀化。
此外，也可以如图7(b)所示的第二变形例那样，使带的端部的束的厚度变薄、并且使端部的束的性能降低。在第二变形例中，当将第二束11b～第四束11d的单位强度设为“1.0”时，将构成包裹部21的第一束11a以及第五束11e的单位强度设定为例如“0.8”。第一束11a以及第五束11e的厚度成为其他束的厚度的一半，因此第一束11a以及第五束11e的单位强度分别成为大约“0.4”。
因此，包裹部21的实际强度成为大约“0.8”。在使带的端部的强度降低的情况下，包裹部21的每单位面积的实际强度优选在接近“1.0”的范围内适当地设定。换言之，在使带的端部的强度降低的情况下，包裹部21的每单位面积的强度优选适当地设定为，接近非包裹部23的每单位面积的强度。如此，即便使带的端部变薄、并且使带的端部的强度降低，与以往相比也能够实现包裹部21和非包裹部23的每单位面积的强度的均匀化。此外，根据第二变形例，与使带的端部的强度降低的量相对应，能够降低材料成本。
此外，在第一变形例以及第二变形例中，对包裹部21以及非包裹部23的强度进行了说明，但例如对于刚性也同样。即，根据第一变形例以及第二变形例，能够实现包裹部21和非包裹部23的每单位面积的刚性的均匀化。
此外，在第一实施方式中，使带11、12的两端部的厚度变薄，但也可以仅是任一方的端部变薄。图8(a)是表示第一实施方式的第三变形例的带的截面图，图8(b)是表示第一实施方式的第三变形例的加强层的第一层以及第二层的放大截面图。
如图8(a)所示那样，在第三变形例中，例如，带11中的第一束11a～第四束11d以相等的厚度形成，第五束11e形成得比其他束薄。在第三变形例中，第五束11e的厚度成为其他束的厚度的一半程度。如图8(b)所示那样，在加强部形成工序中，使相邻的带11中的厚度较薄的第五束11e与通常厚度的第一束11a重叠1束量(1捆量)。在该情况下，包裹部21，22的厚度t2与非包裹部23的厚度t1相比成为1.5倍程度，但与以往的包裹部121、122(参照图11)相比能够使厚度变小。
[第二实施方式]
接下来，对第二实施方式的压力容器进行说明。第二实施方式的压力容器的带的端部的构成与第一实施方式不同。在第二实施方式中，以与第一实施方式不同的部分为中心进行说明。
图9(a)是表示第二实施方式的带的截面图，图9(b)是表示第二实施方式的加强层的第一层以及第二层的放大截面图。如图9(a)所示那样，带31将第一束31a、第二束31b、第三束31c、第四束31d以及第五束31e沿横向排列设置而构成。
带31的各束为强化纤维的捆。第一束31a～第五束31e分别以相同的宽度以及厚度形成。另一方面，第一束31a以及第五束31e使用与第二束31b～第四束31d相比性能(例如，强度、弹性模量等)较低的碳纤维。具体地说，在本实施方式中，第一束31a以及第五束31e使用与第二束31b～第四束31d相比强度(拉伸强度)较低的碳纤维。
如图9(b)所示那样，与衬里2的外周面接触的第一层Z1，使由强化纤维构成的一根带31(31A)、31(31B)、31(31C)的端部重叠并且通过低角度螺旋卷绕来进行卷绕而形成。第一层Z1遍及衬里2的躯体部2a以及肩部2c、2c的整体而形成。此外，在以下的说明中，对所卷绕的各带赋予符号“31A”、“31B”、“31C”来进行区别。
如图9(b)所示那样，在第一层Z1中，相邻的带31A、31B的端部彼此重叠而形成包裹部41。此外，相邻的带31B、31C的端部彼此重叠而形成包裹部42。相邻的带31不重叠的部位、即第二束31b～第四束31d成为非包裹部43。
包裹部41是在带31A的第五束31e上重叠带31B的第一束31a而形成的。包裹长度适当地设定即可，但在本实施方式中将包裹长度设定为1束量(1捆量)。包裹部41的厚度t2成为非包裹部43的厚度t1的二倍程度。
包裹部42是在带31B的第五束31e上重叠带31C的第一束31a而形成的。包裹部42的厚度t2成为非包裹部43的厚度t1的二倍程度。
如图9(b)所示那样，第二层Z2是在第一层Z1的外周面上例如通过环向卷绕来进行卷绕而形成的。如参照图1那样，在环向卷绕中，沿着衬里2的躯体部2a的周向(Y轴方向)卷绕带32。由此，以与带31A、31B、31C交叉的方式卷绕带32。带32的各束也与带31同样，以相同的宽度以及厚度形成。另一方面，带32的两端部使用与其他部位相比性能(例如，强度、弹性模量等)较低的碳纤维。此外，第二层Z2也与第一层Z1同样，通过使带32的端部重叠1束量来形成包裹部，并且形成有相邻的带32不重叠的非包裹部。
具体的图示省略，但在第三层Z3以后，也与第一层Z1以及第二层Z2同样，通过带的端部重叠1束量来形成包裹部，并且形成相邻的带不重叠的非包裹部。
除了带的端部的厚度以及性能以外，第二实施方式的加强层形成工序与第一实施方式大致相同，因此省略说明。
根据以上说明了的第二实施方式的压力容器1A，通过将构成包裹部41、42的带31的端部的强度设定得较低，由此能够实现加强层的强度的均匀化。换言之，包裹部41、42与非包裹部43相比厚度成为二倍，但使构成包裹部41、42的束的强度降低，因此能够实现包裹部41、42的每单位面积的强度和非包裹部43的每单位面积的强度的均匀化。
更具体地说明，如图10(a)所示那样，在第二实施方式的情况下，当将第二束31b～第四束31d的单位强度分别设定为“1.0”时，将构成包裹部41、42的第一束31a以及第五束31e的单位强度设定为例如“0.7”。由此，包裹部41的实际强度成为第一束31a与第五束31e之和，因此成为大约“1.4”。由此，与以往相比，能够实现包裹部41、42和非包裹部43的每单位面积的强度的均匀化。
例如，在要实现强度的均匀化的情况下，优选将第一束31a以及第五束31e的性能(例如，拉伸强度、弹性模量等)选定为，在对压力容器1A作用了内压时，作用于包裹部41、42的每单位面积的反作用力与作用于非包裹部43的每单位面积的反作用力大致相等。
此外，在图10(a)中，对包裹部41、42以及非包裹部43的强度的均匀化进行了说明，但例如对于刚性也是同样。即，根据第二实施方式，能够实现包裹部41、42和非包裹部43的每单位面积的刚性的均匀化。
例如，在要实现刚性的均匀化的情况下，优选将第一束31a以及第五束31e的性能(例如，拉伸强度、弹性模量等)选定为，在对压力容器1A作用了内压时，作用于包裹部41、42的弯曲应力与作用于非包裹部43的弯曲应力大致相等。
此外，在本实施方式的加强层形成工序中，仅将第一辊R1以及第五辊R5的束的碳纤维的性能设定得低于第二辊R2～第四辊R4，因此能够容易地形成加强层4。
以上，对本发明的第二实施方式进行了说明，但在不脱离本发明的主旨的范围内能够适当地进行设计变更。如图9所示那样，在第二实施方式中，使构成带31、32的各束的厚度成为一定，但也可以使构成包裹部41、42的第五束31e以及第一束31a的厚度比其他束薄。由此，能够使各层的阶梯差减小或者消除阶梯差。此时，与使束的厚度变薄的量相应，带31、32的性能有可能降低，因此优选使第五束31e以及第一束31a的性能变更而实现包裹部41、42和非包裹部43的厚度的均匀化以及性能的均匀化。
此外，在第二实施方式中，使带31、32的两端部的性能降低，但也可以仅使任一方的端部的性能降低。图10(b)是表示第二实施方式的变形例的强度的概念图。如图10(b)所示那样，例如，带31中的第一束31a～第四束31d以相等的强度形成，第五束31e以比其他束低的强度形成。在此，在将第一束31a～第四束31d的单位强度设为“1.0”的情况下，将第五束31e的单位强度设为例如“0.5”。
在加强部形成工序中，使相邻的带31中的第五束31e与第一束31a重叠。由此，包裹部41、42的实际强度成为第一束31a的强度与第五束31e的强度之和，成为大约“1.5”。由此，与以往相比，能够实现包裹部41、42和非包裹部43的每单位面积的强度的均匀化。
此外，在图10(b)中，对包裹部41、42以及非包裹部43的强度进行了说明，但例如对于刚性也是同样。即，根据第二实施方式的变形例，能够实现包裹部41、42和非包裹部43的每单位面积的刚性的均匀化。
此外，在上述实施方式中，例示了对具备中空部的衬里卷绕强化纤维而制造压力容器的情况，但本发明的加强层形成工序(纤维缠绕方法)还能够应用于对其他构造物形成加强层的情况。
即，在将由强化纤维构成的带卷绕到构造物的周围而形成带所层叠的加强层的纤维缠绕方法中，也可以包括在使相邻的带的端部彼此重叠而形成包裹部的同时在构造物上卷绕带的工序，使包裹部中的相邻的带的至少一方的端部比该带的其他部位更薄。
根据这样的纤维缠绕方法，能够得到与第一实施方式大致相等的效果。对于形成加强层的构造物不特别限制。
此外，在将由强化纤维构成的带卷绕到构造物的周围而形成上述带所层叠的加强层的纤维缠绕方法中，也可以包括在使相邻的上述带的端部彼此重叠而形成包裹部的同时在上述构造物上卷绕上述带的工序，使上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部的每单位面积的性能(例如，拉伸强度、弹性模量等)比该带的其他部位的每单位面积的性能更低。
根据这样的纤维缠绕方法，能够得到与第二实施方式大致相等的效果。对于形成加强层的构造物不特别限制。
符号的说明
1 压力容器
2 衬里
2a 躯体部
2b 颈部
2c 肩部
3 接头部件
4 加强层
21 包裹部
22 包裹部
23 非包裹部

Claims (6)

1.一种压力容器，具有具备中空部的衬里以及覆盖上述衬里的周围的加强层，其特征在于，
上述加强层通过将由强化纤维构成的带卷绕于上述衬里的周围并且将上述带层叠而形成，
在上述加强层的各层形成有相邻的上述带的端部彼此重叠的包裹部，
上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部形成得比该带的其他部位更薄。
2.如权利要求1所述的压力容器，其特征在于，
上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部的单位面积的强度形成为高于该带的其他部位的单位面积的强度。
3.一种压力容器，具有具备中空部的衬里以及覆盖上述衬里的周围的加强层，其特征在于，
上述加强层将由强化纤维构成的带卷绕于上述衬里的周围并且将上述带层叠而形成，
在上述加强层的各层形成有相邻的上述带的端部彼此重叠的包裹部，
上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部的单位面积的强度形成得低于该带的其他部位的单位面积的强度。
4.如权利要求3所述的压力容器，其特征在于，
上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部形成得比该带的其他部位更薄。
5.一种纤维缠绕方法，将由强化纤维构成的带卷绕于构造物的周围而形成上述带层叠的加强层，其特征在于，
包括使相邻的上述带的端部彼此重叠而形成包裹部、并且将上述带卷绕于上述构造物的工序，
上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部形成得比该带的其他部位更薄。
6.一种纤维缠绕方法，将由强化纤维构成的带卷绕于构造物的周围而形成上述带层叠的加强层，其特征在于，
包括使相邻的上述带的端部彼此重叠而形成包裹部、并且将上述带卷绕于上述构造物的工序，
使上述包裹部中的相邻的上述带的至少一方的端部的单位面积的强度低于该带的其他部位的单位面积的强度。
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