WO2013147074A1 - 圧力容器 - Google Patents

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WO2013147074A1
WO2013147074A1 PCT/JP2013/059360 JP2013059360W WO2013147074A1 WO 2013147074 A1 WO2013147074 A1 WO 2013147074A1 JP 2013059360 W JP2013059360 W JP 2013059360W WO 2013147074 A1 WO2013147074 A1 WO 2013147074A1
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pressure vessel
cylindrical portion
lid
cylindrical
axial direction
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PCT/JP2013/059360
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French (fr)
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久男 伊藤
和政 加藤
寛 越智
細川　直史
裕久 萩田
重和 河内
Original Assignee
独立行政法人海洋研究開発機構
東レ株式会社
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Publication date
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16J—PISTONS; CYLINDERS; SEALINGS
    • F16J13/00—Covers or similar closure members for pressure vessels in general
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    • G01N2223/60—Specific applications or type of materials
    • G01N2223/616—Specific applications or type of materials earth materials

Definitions

  • the present invention relates to a pressure vessel.
  • Patent Document 1 a pressure vessel using CRFP (Carbon Fiber Reinforced Plastics, carbon fiber reinforced plastic) has been proposed as a pressure vessel used in a fuel cell system or the like.
  • CRFP Carbon Fiber Reinforced Plastics, carbon fiber reinforced plastic
  • a pressure vessel is used for analysis of a rock sample or the like collected by excavation from an underground hole (for example, analysis of a crack direction of a rock sample or the like).
  • a rock sample or the like is stored in a pressure vessel and the pressure vessel is set to the same pressure as that in the underground hole, and then the analysis is performed by an X-ray CT (Computed Tomography) apparatus.
  • the pressure vessel as shown in Patent Document 1 is provided with a liner inside the CRFP body. If the liner is a metal, the X-rays are attenuated by the liner, so that the X-ray analysis cannot be performed appropriately. Therefore, the pressure vessel as shown in Patent Document 1 is not suitable as a pressure vessel used for analyzing a rock sample or the like.
  • the body of the pressure vessel must be made of a material that has the strength to withstand pressure and a high X-ray transmittance. Although the metal material has strength, it has a low X-ray transmittance and is not preferable as a pressure vessel material.
  • the X-ray transmittance is higher as the atomic number of an element constituting the material is smaller and the density is smaller.
  • a material having the above properties and high strength for example, there is a fiber reinforced plastic.
  • the pressure vessel used for the analysis of rock samples and the like is that the main body is made of only fiber reinforced plastic.
  • a carbon fiber pipe as the pressure vessel body.
  • a member that closes the opening at both ends for example, a metal flange.
  • a rivet is used in the aircraft field, but in the case of a pressure vessel, since the joining area is small in the rivet, a high sealing pressure that makes the inside of the pressure vessel the same pressure as in the underground hole It is difficult to withstand the working pressure at
  • the pressure vessel used for the above-mentioned application since the pressure vessel used for the above-mentioned application must be stored without breaking the shape (cylindrical shape) of excavating a rock sample or the like, at least one end of the pressure vessel needs to be able to be opened greatly. Moreover, since the smaller outer diameter of the container is more convenient for analysis, it is preferable to obtain an opening having the same size as the inner diameter of the container. Therefore, a pressure vessel having mirror parts at both ends for storing gas or liquid as shown in Patent Document 1 is not suitable as a pressure vessel used for analyzing a rock sample or the like.
  • the present invention has been made in view of the above-described problems, and provides a pressure vessel that can be appropriately used under high sealing pressure, such as analysis of rock samples collected from underground holes. With the goal.
  • a pressure vessel is a pressure vessel including a cylindrical portion made of fiber-reinforced plastic and a lid portion at least one end of the cylindrical portion.
  • the outer peripheral surface of the end portion of the cylindrical portion has a reverse taper shape whose diameter increases toward the end surface, and the lid portion follows the reverse taper shape of the outer peripheral surface of the end portion of the cylindrical portion.
  • a wedge-shaped member provided; and a lid main body that covers the wedge-shaped member from the outside and covers the opening of the cylindrical portion.
  • a pressure vessel according to an embodiment of the present invention is obtained by joining a cylindrical portion and a lid portion using an inversely tapered inclination of the cylindrical portion, and makes the inside of the cylindrical portion have a high sealing pressure. Even in this case, the structure can withstand the pressure that separates the cylindrical portion and the lid portion.
  • the cylindrical portion made of fiber reinforced plastic only needs to have a reverse tapered shape at the end, and the pressure vessel can be maintained while maintaining the strength of the cylindrical portion itself. Can be configured.
  • a cylindrical part consists of fiber reinforced plastics, it can analyze analysis objects, such as a rock sample stored in the pressure vessel, without X-rays attenuate
  • the angle with respect to the axial direction of the cylindrical portion having the inversely tapered shape of the cylindrical portion may be any of 3 ° to 5 °. According to this configuration, the end portion of the cylindrical portion having the inverse taper shape can be endured by the pressure separating the cylindrical portion and the lid portion, and the pressure vessel is more resistant to the pressure from the inside. Can be.
  • the reinforcing fiber may be oriented in these two directions. However, if this is difficult due to restrictions on the molding method, etc., the inclination from each direction is 5 ° or less from the strength characteristics when a tensile force in the oblique direction is applied to the unidirectional fiber reinforced plastic member described later.
  • the reinforcing fibers may be oriented so that Hereinafter, it is expressed as extending in the axial direction or the circumferential direction including the case where the reinforcing fiber has an inclination as described above.
  • a plurality of fibers extending substantially in the axial direction of the cylindrical portion are provided inside the cylindrical portion, and the plurality of fibers are provided on the outer side in the radial direction at the end of the cylindrical portion.
  • the angle of the cylindrical portion with respect to the axial direction may be increased.
  • a plurality of fibers extending substantially in the axial direction of the cylindrical portion are provided inside the cylindrical portion, and the plurality of fibers are at the end of the cylindrical portion with respect to the axial direction of the cylindrical portion. It is good also as an angle being provided with the same angle as a reverse taper shape. According to this configuration, the strength of the end portion of the tubular portion can be ensured, and the present invention can be reliably implemented.
  • the lid body portion is provided with a hole in which one opening is connected to the opening of the cylindrical portion, and the lid portion is detachably provided in the other opening of the hole of the lid body portion. It is good also as providing the cap which plugs up. According to this configuration, the analysis object or the like can be easily stored in the pressure vessel.
  • the lid portion may be configured to apply pressure to the inside of the cylindrical portion covered by the lid portion. According to this structure, the inside of a pressure vessel can be easily made into a high voltage
  • the cylindrical part may be made of carbon fiber reinforced plastic.
  • the lid part may be made of metal.
  • FIG. 1A is a front view
  • FIG. 1B is a side view
  • FIG. 1C is a cross-sectional view (a cross-sectional view taken along the center line of FIG. 1A) of the pressure vessel 10 according to the present embodiment.
  • the pressure vessel 10 includes a cylindrical portion 100 (sealing pressure pipe), and lid portions (flange) 200 that are connected to both ends of the cylindrical portion 100 and block the openings at both ends of the cylindrical portion 100. It is configured with.
  • FIG. 2 shows (a) a front view, (b) a side view, (c) a cross-sectional view, (d) a perspective view, and (e) a front view of an end portion of the cylindrical portion 100.
  • the cylindrical portion 100 is a member having a cylindrical shape, for example.
  • the cylindrical portion 100 constitutes the inside of the pressure vessel 10, and in this portion, what is stored (enclosed) in the pressure vessel 10 (for example, a rock sample collected by excavation from the underground hole) is accommodated. .
  • the inner diameter and length of the cylindrical portion 100 can be set to an arbitrary size according to what is stored in the pressure vessel 10 and required strength. For example, when used for storing a rock sample or the like, the diameter of the inner diameter of the central portion in the axial direction can be 72 mm, and the length L in the axial direction between the lid portions 200 at both ends can be 200 mm.
  • the cylindrical portion 100 is a member made of fiber reinforced plastic.
  • CRFP is used as the fiber reinforced plastic.
  • GRFP Glass FiberforceReinforced Plastics, glass fiber reinforced plastic
  • AFRP Automatic Fiber Reinforced Plastics, aramid fiber reinforced plastic
  • the cylindrical portion 100 may be oriented with transitions in two directions, the axial direction and the circumferential direction.
  • the outer peripheral surface of the end portion 100a of the tubular portion 100 has a reverse taper shape with a diameter increasing toward the end surface 100b.
  • This reverse taper shape is for fixing the lid part 200 to both ends of the cylindrical part 100 as will be described later.
  • the end portion 100a of the cylindrical portion 100 having a reverse taper shape is a portion having a certain length from the end surface 100b in the axial direction, and is, for example, a portion from each end surface 100b to 60 mm.
  • a taper angle (an angle with respect to the axial direction of the cylindrical portion 100) ⁇ 1 of the reverse tapered shape of the end portion 100a is any of 3 ° to 5 ° in consideration of fixing strength between the cylindrical portion 100 and the lid portion 200.
  • the angle can be 3 °.
  • the above-described angle is not necessarily required.
  • FIG. 3 shows an arrangement of fibers extending in the axial direction of the cylindrical portion 100 at the end portion 100a of the cylindrical portion 100.
  • the arrangement of the fibers at the end portion 100a of the tubular portion 100 can be, for example, the arrangement shown in FIG. 3A or the arrangement shown in FIG.
  • the fiber 110 a that extends substantially in the axial direction of the tubular portion 100 is the one that is provided on the outer side in the radial direction at the end portion 100 a of the tubular portion 100.
  • the angle of 100 with respect to the axial direction is increased.
  • the fiber 110a provided in the axial direction is bent in the same direction as the reverse taper shape at the boundary 100c with the portion having the reverse taper shape in the axial direction.
  • Each fiber 110a has a larger angle so as to be closer to the taper angle of the end portion 100a as it is provided on the outer side in the radial direction.
  • the fiber 110b extending substantially in the axial direction of the tubular portion 100 has an inversely tapered shape with respect to the axial direction of the tubular portion 100 at the end portion 100a of the tubular portion 100. Provided at the same angle.
  • the fiber 110b provided in the axial direction is bent at an angle (taper angle) similar to the reverse taper shape in the portion closer to the end surface 100b as the fiber 110b provided on the inner side in the radial direction.
  • the lid portions 200 provided at both ends of the cylindrical portion 100 include a wedge-shaped member 202, an outer ring 204, an inner ring 206, an outer ring fixing screw 208, a sample cap 210, a sample cap screw 212, and a sample. And a cap fixing pin 214.
  • Each member constituting the lid part 200 is formed of a metal material. The specific metal material used will be described later.
  • the wedge-shaped member 202 is a member provided in close contact with the reverse tapered shape of the outer peripheral surface of the end portion 100a of the cylindrical portion 100.
  • the wedge-shaped member 202 is an arc-shaped member.
  • a plurality of cylindrical (annular) members are provided. It is a member divided into (for example, three).
  • the length in the axial direction of the wedge-shaped member 202 is the same as the length in the axial direction of the end portion 100a of the inversely tapered shape of the tubular portion 100.
  • the inner periphery of the wedge-shaped member 202 has a tapered shape so as to be provided in close contact with the reverse tapered shape. That is, the diameter of the one end 202a of the inner periphery of the wedge-shaped member 202 is the same as the diameter of the end surface 100b of the cylindrical portion 100, and the diameter of the other end 202b is the central portion of the cylindrical portion 100 (tapered shape and It is the same size as the diameter of the part not formed. Moreover, the outer periphery of the wedge-shaped member 202 is preferably the same size in the axial direction.
  • the wedge-shaped member 202 can have an axial length of 60 mm and an outer diameter of 200 mm. Since the wedge-shaped member 202 literally functions as a wedge, it is preferable to use a member softer than the outer ring 204 and the inner ring 206 covering the wedge-shaped member 202, such as a copper alloy.
  • the outer ring 204 is a lid outer peripheral portion (one of the lid main body portions) that covers the wedge-shaped member 202 from the outside.
  • 5A is a front view
  • FIG. 5B is a side view
  • FIG. 5C is a cross-sectional view.
  • the outer ring 204 is a cylindrical member, and its outer diameter is larger than the outer diameter of the wedge-shaped member 202 so that the wedge-shaped member 202 can be covered.
  • the outer ring 204 can be divided into an inner part 204a, an intermediate part 204b, and an outer part 204c according to the size of the inner diameter in the axial direction.
  • the inner part 204 a is provided on the axially central part side of the tubular part 100.
  • the inner part 204a, the intermediate part 204b, and the outer part 204c are located in this order from the central part in the axial direction of the cylindrical part 100 toward the outer side.
  • the inner diameter of the inner portion 204a of the outer ring 204 is such that the cylindrical portion 100 can be passed through the end surface 100b of the cylindrical portion 100 (the central portion in the axial direction of the cylindrical portion 100 because the cylindrical portion 100 has a reverse taper shape).
  • the outer diameter is the same as or larger than the outer diameter.
  • An inner surface 204d of the inner portion 204a is an end surface 202b on the central portion side of the tubular portion 100 in the axial direction of the wedge-shaped member 202 (a surface whose inner circumference is the same as the diameter of the central portion of the tubular portion 100). It is made to hit. Therefore, the inner diameter of the inner portion 204 a is smaller than the outer diameter of the wedge-shaped member 202.
  • a force in the direction of the end surface 202 b of the wedge-shaped member 202 is applied to the inner surface 204 d of the inner portion 204 a by the pressure, and thus the thickness and diameter of the inner portion 204 a are large. Shall be able to withstand that power.
  • the intermediate portion 204 b of the outer ring 204 is a portion located on the outer side in the radial direction of the wedge-shaped member 202. Therefore, the inner peripheral surface of the intermediate portion 204 b is provided so as to be in close contact with the outer peripheral surface of the wedge-shaped member 202. Therefore, the inner diameter of the intermediate portion 204 b is set to be the same as the outer diameter of the wedge-shaped member 202. Further, the axial length of the intermediate portion 204b is made longer than the axial length of the wedge-shaped member 202.
  • the outer part 204 c of the outer ring 204 is a part fixed to the inner ring 206.
  • the inner peripheral diameter of the outer portion 204c is larger than the inner peripheral diameter of the intermediate portion 204b.
  • the outer ring 204 and the inner ring 206 are fixed by screwing.
  • a thread groove for this purpose is provided on the inner periphery of the outer portion 204c.
  • the screwed portion and the portion that is closely attached and fixed may be bonded with an adhesive or the like so that the connection strength is further increased.
  • the outer diameter of the outer ring 204 can be 250 mm, and the length of the outer portion 204c in the axial direction can be 40 mm.
  • the outer ring 204 is formed of, for example, a steel material for machine structure.
  • the inner ring 206 is one of lid body portions that are provided so as to cover the opening of the tubular portion 100 and the wedge-shaped member 202 from the opening side of the tubular portion 100 and are connected to the outer ring 204.
  • 6A is a front view
  • FIG. 6B is a side view
  • FIG. 6C is a cross-sectional view
  • FIG. 6D is a perspective view.
  • the inner ring 206 is a cylindrical member, and the size of its inner diameter is the same as the inner diameter of the cylindrical portion 100.
  • the inside of the cylinder of the inner ring 206 is connected to the inside of the cylinder of the cylindrical portion 100 and serves as an inlet / outlet for what is stored in the pressure vessel 10.
  • the inner ring 206 is provided with a hole in which one opening is connected to the opening of the tubular portion 100.
  • the inner ring 206 can be divided into an inner part 206a and an outer part 206b according to the size of the outer diameter in the axial direction.
  • the inner part 206a is provided on the cylindrical part 100 side.
  • Threaded grooves are provided in the outer portion 206b of the inner ring 206 to be fixed to the outer ring 204.
  • the length in the axial direction of the outer portion 206b is longer than the length of the outer portion 204c of the outer ring 204 in order to engage the outer ring fixing screw 208 for further fixing the outer ring 204 from the outer side.
  • a screw groove for screwing the sample cap screw 212 is provided on the inner opening side portion of the outer portion 206 b of the inner ring 206.
  • the inner ring 206 is made of, for example, a steel material for machine structure.
  • the outer ring fixing screw 208 is a screw for fixing the outer ring. 7A is a front view, FIG. 7B is a side view, and FIG. 7C is a cross-sectional view of the outer ring fixing screw 208.
  • the outer ring fixing screw 208 is a cylindrical (annular) member whose outer diameter is the same as the outer diameter of the outer ring 204.
  • On the inner periphery of the outer ring fixing screw 208 a thread groove for screwing to the inner ring 206 (the outer periphery of the outer portion 206b) is provided.
  • the outer ring fixing screw 208 is screwed to the inner ring 206 at a position in close contact with the outer ring 204 in order to fix the outer ring 204 so as not to move in the axial direction.
  • the sample cap 210 is a cap that covers the opening that is detachably provided in the opening outside the hole of the inner ring 206 (opening on the outer portion 206b side of the inner ring 206).
  • 8A is a front view of the sample cap 210
  • FIG. 8B is a side view (viewed from the left side of FIG. 8A)
  • FIG. 8C is a sectional view
  • FIG. 8D is a perspective view.
  • the sample cap 210 is a columnar member.
  • the sample cap 210 can be divided into an inner part 210a and an outer part 210b according to the size of the outer diameter in the axial direction.
  • the inner part 210 a is provided on the central part side of the tubular part 100.
  • the inner part 210 a of the sample cap 210 is a part that closes the opening of the cylindrical part 100.
  • the inner portion 210 a is provided with a groove 210 c that can accommodate a sealing member such as an O-ring in order to securely close the tubular portion 100.
  • the sealing by the inner portion 210a is performed directly on the inner periphery of the tubular portion 100.
  • the outer portion 210b of the sample cap 210 is a portion to which a sample cap screw 212 for fixing to the inner ring is connected.
  • the outer diameter of the outer portion 210b is smaller than that of the inner portion 210a, and the sample cap screw 212 abuts against the end surface 210d of the inner portion 210a on the outer portion 210b side and is fixed.
  • a groove 210e that can accommodate a sample cap fixing pin 214 that prevents the sample cap screw 212 from falling off is provided at the end on the end face side of the outer portion 210b.
  • the sample cap 210 is provided with small holes 210f having openings at both ends.
  • one opening of the hole 210f is located outside the pressure vessel 10 and the other opening is located inside the pressure vessel 10 (in the cylindrical portion 100).
  • the outer opening provides a connection with the pressurization system.
  • a pressurizing system is connected to the outer opening, and a fluid such as water is poured into the pressure vessel 10 (in the cylindrical portion 100) from the opening through the hole 210f, thereby entering the pressure vessel 10. Pressure can be applied. That is, the lid part 200 is configured to be able to apply pressure to the inside of the pressure vessel 10 (in the cylindrical part 100).
  • a recess 210h is provided in the end surface 210g of the inner part 210a of the sample cap 210.
  • the recess 210h is formed so that the shape in a cross section perpendicular to the axial direction is circular (that is, a shape hollowed out in a columnar shape). For example, by inserting a cylindrical rod made of plastic into the recess 210h, the one stored in the pressure vessel 10 can be positioned and fixed.
  • the outer diameter of the inner portion 210 a of the sample cap 210 can be 72 mm, including the inner diameter of the cylindrical portion 100.
  • the sample cap 210 is made of stainless steel, for example.
  • the sample cap screw 212 is a member for removably fixing the sample cap 210 to the inner ring 206.
  • FIG. 9 shows a (a) front view, (b) side view, (c) cross-sectional view, and (d) perspective view of the sample cap screw 212.
  • the sample cap screw 212 is a cylindrical member, and the outer portion 210b of the sample cap 210 is inserted into the hole.
  • the axial length of the sample cap screw 212 is such that the end surface 210d of the inner portion 210a on the outer portion 210b side of the sample cap 210 and the groove on the outer portion 210b so that the sample cap fixing pin 214 is attached to the sample cap 210. It is shorter than the length between 210e.
  • the sample cap screw 212 can be divided into an inner portion 212a and an outer portion 212b according to the size of the outer diameter in the axial direction.
  • the inner part 212a is provided on the cylindrical part 100 side.
  • the inner part 212a of the sample cap screw 212 is provided with a screw groove so as to be fixed to the inner opening side part of the outer part 206b of the inner ring 206 by screwing.
  • the outer diameter of the outer part 210b of the sample cap screw 212 is set larger than the outer diameter of the inner part 212a.
  • the sample cap screw 212 is formed of, for example, a nickel alloy.
  • the sample cap fixing pin 214 is a member for preventing the sample cap screw 212 from falling off from the sample cap 210.
  • 10A is a front view
  • FIG. 10B is a side view
  • FIG. 10C is a cross-sectional view of the sample cap fixing pin 214.
  • the sample cap fixing pin 214 is a cylindrical (annular) member.
  • the sample cap fixing pin 214 is received in the groove 210e of the sample cap 210 in a state where the sample cap screw 212 is inserted into the outer portion 210b of the sample cap 210, and prevents the sample cap screw 212 from falling off the sample cap 210.
  • the sample cap 210, the sample cap screw 212, and the sample cap fixing pin 214 are also components of the lid main body that covers (closes) the opening of the cylindrical portion 100.
  • the above is the pressure vessel 10 according to the present embodiment.
  • the tubular portion 100 and the lid portion 200 are joined using the reverse tapered inclination of the tubular portion 100.
  • the wedge-shaped member 202 is provided in a portion surrounded by the reverse tapered end portion 100a of the cylindrical portion 100 and the outer ring 204 and the inner ring 206 of the lid portion 200, and the wedge-shaped member is provided.
  • the cylindrical part 100 and the lid part 200 are joined by 202.
  • FIG. 11 shows a graph showing strength characteristics when an oblique tensile force is applied to the unidirectional fiber-reinforced plastic member.
  • This graph is shown in Taichi Fujii, Masaru Zako, “Destruction and Mechanics of Composite Materials”, Jikkyo Publishing Co., Ltd., 1989, page 89.
  • the graph of the maximum work theory that matches well with the real value shows that the tensile strength is halved at an angle of 5 ° and about 70% at an angle of 5 ° compared to the tensile strength at an angle of 0 °. Become.
  • the taper angle of the inversely tapered shape of the tubular portion 100 may be about 3 ° to 5 ° as described above, and the axial direction and the circumferential direction of the reinforcing fiber arranged in the tubular portion The inclination from the direction may be 5 ° or less.
  • the cylindrical portion 100 made of fiber reinforced plastic only needs to have an end portion 100a having a reverse taper shape. Therefore, it is not necessary to use a special shape that weakens the strength in order to join the tubular portion 100 to the lid portion 200, and the pressure vessel 10 can be configured while maintaining the strength of the tubular portion 100 itself.
  • the cylindrical part 100 consists of fiber reinforced plastics, it can analyze analysis objects, such as a rock sample stored in the pressure vessel 10, without attenuating X-ray significantly.
  • the weight increases and it is difficult to easily attach it to the X-ray CT apparatus, but the weight is reduced by using the cylindrical portion 100 using fiber reinforced plastic. That is, according to the pressure vessel 10 according to the present embodiment, it is possible to appropriately perform use under a high sealing pressure, such as analysis of a rock sample collected from the underground hole.
  • the pressure vessel 10 can withstand a pressure of 200 MPa at the maximum. Further, it can be used at a temperature of 100 ° C. at the maximum.
  • the lid portions 200 at both ends have a metal flange structure as in the present embodiment, for example, it is possible to easily put in and out a stored matter such as a rock sample. Further, if the sample cap 210 that can be attached to and detached from the lid portion 200 is provided as in the present embodiment, it is possible to further facilitate the loading and unloading of the stored items from the pressure vessel 10. Moreover, if it is set as the structure which can apply a pressure in the pressure vessel 10 like this embodiment, the inside of a pressure vessel can be easily made under a high sealing pressure.
  • the lid portions 200 provided at both ends of the tubular portion 100 have a metal flange structure, but at least one end portion of the tubular portion 100 has a lid portion with a metal flange structure. 200 may be provided.
  • the cylindrical part 100 should just make the edge part 100a in the side which provides the cover part 200 into a reverse taper shape.
  • the cylindrical part 100 was the structure which the both ends 100a opened, the structure which only at least one edge part opened may be sufficient.
  • the open end 100a has an inversely tapered shape, and the lid 100 is provided on the end 100a.

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Abstract

　地下孔内より採取された岩石試料等の分析等の高い封圧下での利用を適切に行う。　圧力容器１０は、繊維強化プラスチックからなる筒状部１００と蓋部２００とを備える。筒状部１００の端部１００ａの外周面は、端面１００ｂに向かって径が大きくなる逆テーパー形状になっている。蓋部２００は、筒状部１００の端部１００ａの外周面の逆テーパー形状に沿って設けられるくさび形部材２０２と、くさび形部材を外側から覆う外リング２０４と、筒状部１００の開口とくさび形部材２０２とを覆うように設けられて外リング２０４に接続される内リング２０６及び内リング２０６に接続される試料キャップ２１０とを備える。

Description

圧力容器
　本発明は、圧力容器に関する。
　従来から、特許文献１に示されるように、燃料電池システム等に利用される圧力容器として、ＣＲＦＰ（Carbon Fiber Reinforced Plastics、炭素繊維強化プラスチック）を用いた圧力容器が提案されている。
特開２００９－１２１６５２号公報
　ところで、地下孔内より掘削によって採取した岩石試料等の分析（例えば、岩石試料等の割れ方向の分析）に圧力容器が用いられる。具体的には、岩石試料等を圧力容器に格納して圧力容器内を地下孔内と同様の圧力にした上で、Ｘ線ＣＴ（Computed Tomography）装置で分析が行われる。特許文献１に示されるような圧力容器は、ＣＲＦＰ製胴部の内側にライナーが設けられている。ライナーが金属であるとＸ線がライナーで減衰されてしまうため、Ｘ線での分析を適切に行うことができない。従って、特許文献１に示されるような圧力容器は、岩石試料等の分析に用いる圧力容器としては適していない。
　圧力容器の胴部は、圧力に耐えられる強度と共に、高いＸ線透過率を持つ材料を使用しなければならない。金属材料は、強度はあるがＸ線透過率が低く圧力容器の材料としては好ましくない。
　一般的には、Ｘ線透過率は、物質を構成している元素の原子番号が小さいほど、また、密度が小さいほど、高い。上記の性質を有し、かつ強度が高い材料として、例えば繊維強化プラスチックがある。
　従って、岩石試料等の分析に用いる圧力容器としては、本体が繊維強化プラスチックのみで作られたものが望ましい。例えば、炭素繊維パイプを圧力容器本体として用いることが望ましい。炭素繊維パイプを圧力容器本体として用いた場合、その両端に開口部を塞ぐ部材、例えば金属製のフランジを設けることが必要となる。炭素繊維パイプと金属部との接続は、例えば航空機分野ではリベットが用いられるが、圧力容器の場合、リベットでは接合面積が小さいので、圧力容器内を地下孔内と同様の圧力とする高い封圧での使用圧力に耐えることが難しい。
　また、上記の用途に用いる圧力容器は、岩石試料等を掘削した形状（円筒状）を崩さずに格納しなければならないため、少なくともその一端が大きく開口できることが必要である。また、容器の外径は小さい方が分析には好都合であるため、容器の内径と同じ大きさの開口が得られることが好ましい。従って、特許文献１に示されるような、気体または液体を格納することを目的とした、両端に鏡部を持つ圧力容器は、岩石試料等の分析に用いる圧力容器としては適していない。
　本発明は、上記の問題点に鑑みてなされたものであり、地下孔内より採取された岩石試料等の分析等の高い封圧下での利用を適切に行うことができる圧力容器を提供することを目的とする。
　上記の目的を達成するために、本発明の一実施形態に係る圧力容器は、繊維強化プラスチックからなる筒状部と、当該筒状部の少なくとも一方の端部に蓋部とを備える圧力容器であって、筒状部の端部の外周面は、端面に向かって径が大きくなる逆テーパー形状になっており、蓋部は、筒状部の端部の外周面の逆テーパー形状に沿って設けられるくさび形部材と、くさび形部材を外側から覆うと共に筒状部の開口を覆う蓋部本体部と、を備える。
　本発明の一実施形態に係る圧力容器は、筒状部の逆テーパー形状の傾斜を利用して筒状部と蓋部とが接合されたものであり、筒状部内部を高い封圧にした場合でも筒状部と蓋部とを引き離す圧力に耐えうる構造となっている。また、金属材料等で形成させる蓋部と接合させるために、繊維強化プラスチックからなる筒状部は端部を逆テーパー形状にするだけでよく、筒状部自体の強度を保ったまま圧力容器を構成することができる。また、筒状部は、繊維強化プラスチックからなっているため、Ｘ線が大幅に減衰することなく圧力容器に格納された岩石試料等の分析対象物を分析することができる。即ち、本発明の一実施形態に係る圧力容器によれば、地下孔内より採取された岩石試料等の分析等の高い封圧下での利用を適切に行うことができる。
　筒状部の逆テーパー形状の当該筒状部の軸方向に対する角度は、３°～５°の何れかであることとしてもよい。この構成によれば、筒状部の逆テーパー形状の端部を、筒状部と蓋部とを引き離す圧力により耐えうるものとすることができ、圧力容器を内部からの圧力に対して更に強いものとすることができる。
　容器の内圧によって筒状部に生じる応力は、筒状部の軸方向の引張応力、および筒状部の周方向の引張応力であるので、容器の強度を高めるために、筒状部に配置される強化繊維は、これらの２方向に配向することとしてもよい。しかしながら、成形方法上の制約等でこれが困難な場合は、後述する一方向繊維強化プラスチック部材に斜め方向の引張の力が加えられた場合の強度特性より、それぞれの方向からの傾きが５°以下になるように強化繊維を配向することとしてもよい。以下、上記のように強化繊維が傾きを持つ場合も含めて、軸方向、または周方向に延びる、と表現する。
　筒状部の内部には実質的に当該筒状部の軸方向に延びる複数の繊維が設けられており、複数の繊維は、筒状部の端部において径方向の外側に設けられたもの程、当該筒状部の軸方向に対する角度が大きくなるように設けられることとしてもよい。あるいは、筒状部の内部には実質的に当該筒状部の軸方向に延びる複数の繊維が設けられており、複数の繊維は、筒状部の端部において当該筒状部の軸方向に対する角度が逆テーパー形状と同じ角度で設けられることとしてもよい。この構成によれば、筒状部の端部の強度を確保することができ、確実に本発明を実施することができる。
　蓋部本体部には、一方の開口が筒状部の開口につながる孔が設けられており、蓋部は、蓋部本体部の孔の他方の開口に着脱可能に設けられ、当該他方の開口を塞ぐキャップを更に備えることとしてもよい。この構成によれば、容易に圧力容器の内部に分析対象物等を格納することができる。
　蓋部は、当該蓋部に覆われた筒状部の内部に圧力を加えることが可能な構成であることとしてもよい。この構成によれば、容易に圧力容器の内部を高圧にすることができる。
　筒状部が、炭素繊維強化プラスチックからなることとしてもよい。蓋部が、金属製であることとしてもよい。
　本発明の一実施形態によれば、地下孔内より採取された岩石試料等の分析等の高い封圧下での利用を適切に行うことができる。
本発明の実施形態に係る圧力容器の（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図である。 筒状部の（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図、（ｄ）斜視図及び（ｅ）端部の正面図である。 筒状部の端部における繊維の配置を示す図である。 くさび形部材の（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図である。 外リングの（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図である。 内リングの（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図及び（ｄ）斜視図である。 外リング固定ネジの（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図である。 試料キャップの（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図及び（ｄ）斜視図である。 試料キャップネジの（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図及び（ｄ）斜視図である。 試料キャップ固定ピンの（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図である。 一方向繊維強化プラスチック部材に斜め方向の引張りの力が加えられた場合の強度特性を示すグラフである。
　以下、図面と共に本発明に係る圧力容器の実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致していない。
　図１に本実施形態に係る圧力容器１０の（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図（図１（ａ）の中心線に沿っての断面図）を示す。図１に示すように、圧力容器１０は、筒状部１００（封圧パイプ）と、筒状部１００の両端に接続されて筒状部１００の両端の開口を塞ぐ蓋部（フランジ）２００とを備えて構成される。
　図２に筒状部１００の（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図、（ｄ）斜視図及び（ｅ）端部の正面図を示す。図１及び図２に示すように、筒状部１００は、例えば、円筒状の形状をした部材である。筒状部１００は、圧力容器１０の内部を構成しており、この部分に圧力容器１０に格納（封入）されるもの（例えば、地下孔内より掘削によって採取した岩石試料等）が収容される。筒状部１００の内径及び長さは、圧力容器１０に格納されるものや必要な強度に応じて任意の大きさとすることができる。例えば、岩石試料等を格納するものに用いる場合には、軸方向の中央部分の内径の直径は７２ｍｍ、両端の蓋部２００の間の軸方向の長さＬは２００ｍｍとすることができる。
　筒状部１００は、繊維強化プラスチックからなる部材である。繊維強化プラスチックとしては、例えば、ＣＲＦＰが用いられる。あるいは、それ以外にも、例えば、ＧＲＦＰ（Glass Fiber Reinforced Plastics、ガラス繊維強化プラスチック）やＡＦＲＰ（Aramid Fiber Reinforced Plastics、アラミド繊維強化プラスチック）等が用いられてもよい。容器の強度を高めるために、筒状部１００には、その軸方向及び周方向の２方向に遷移を配向することとしてもよい。
　図１及び図２に示すように、筒状部１００の端部１００ａの外周面は、端面１００ｂに向かって径が大きくなる逆テーパー形状になっている。この逆テーパー形状は、後述するように筒状部１００の両端に蓋部２００を固定するためのものである。逆テーパー形状になっている筒状部１００の端部１００ａは、軸方向で端面１００ｂから一定の長さの部分であり、例えば、両端面１００ｂからそれぞれ６０ｍｍまでの部分である。端部１００ａの逆テーパー形状のテーパー角（筒状部１００の軸方向に対する角度）θ１は、筒状部１００と蓋部２００との固定の強度を考慮して、３°～５°の何れかであることが望ましく、例えば、３°とすることができる。但し、使用目的等に応じた強度が確保できれば、必ずしも上記の角度とする必要はない。
　図３に筒状部１００の端部１００ａにおける、筒状部１００の軸方向に延びる繊維の配置を示す。筒状部１００の端部１００ａにおける繊維の配置は、例えば、図３（ａ）に示す配置、あるいは図３（ｂ）に示す配置とすることができる。
　図３（ａ）に示す配置では、実質的に筒状部１００の軸方向に延びる繊維１１０ａは、筒状部１００の端部１００ａにおいて径方向の外側に設けられたもの程、当該筒状部１００の軸方向に対する角度が大きくなるように設けられる。この態様では、軸方向に設けられた繊維１１０ａは、軸方向における逆テーパー形状となっている部分との境目１００ｃで、逆テーパー形状と同様の方向に折れ曲がっている。また、各繊維１１０ａは径方向の外側に設けられたもの程、端部１００ａのテーパー角に近づくように角度が大きくなっている。
　図３（ｂ）に示す配置では、実質的に筒状部１００の軸方向に延びる繊維１１０ｂは、筒状部１００の端部１００ａにおいて当該筒状部１００の軸方向に対する角度が逆テーパー形状と同じ角度で設けられる。この態様では、軸方向に設けられた繊維１１０ｂは、径方向で内側に設けられた繊維１１０ｂ程、端面１００ｂに近い部分で逆テーパー形状と同様の角度（テーパー角）で折れ曲がっている。
　上記の図３（ａ）及び図３（ｂ）に示した何れの繊維１１０ａ，１１０ｂの配置の仕方であっても、圧力容器１０として十分な筒状部１００の強度を確保することができる。
　筒状部１００の両端それぞれに設けられる蓋部２００は、くさび形部材２０２と、外リング２０４と、内リング２０６と、外リング固定ネジ２０８と、試料キャップ２１０と、試料キャップネジ２１２と、試料キャップ固定ピン２１４とを含んで構成される。蓋部２００を構成するそれぞれの部材は、金属材料で形成されている。具体的にどのような金属材料で形成されているかについては後述する。
　くさび形部材２０２は、筒状部１００の端部１００ａの外周面の逆テーパー形状に沿うように密着させて設けられる部材である。くさび形部材２０２は、円弧状の部材であり、例えば、図４に（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図を示すように、円筒状（円環状）の部材を複数（例えば、３つ）に分割した部材である。くさび形部材２０２の軸方向の長さは、筒状部１００の逆テーパー形状の端部１００ａの軸方向の長さと同じ長さである。
　また、くさび形部材２０２の内周は、逆テーパー形状に密着させて設けられるようにテーパー形状となっている。即ち、くさび形部材２０２の内周の一端２０２ａの径は、筒状部１００の端面１００ｂの径と同じ大きさであり、他端２０２ｂの径は、筒状部１００の中央部分（テーパー形状となっていない部分）の径と同じ大きさである。また、くさび形部材２０２の外周は、軸方向に渡って同じ大きさとするのがよい。
　例えば、くさび形部材２０２の軸方向の長さは６０ｍｍ、外径の直径は２００ｍｍとすることができる。くさび形部材２０２は、文字通りくさびの役目を果たすため、くさび形部材２０２を覆う外リング２０４及び内リング２０６よりも柔らかい部材、例えば銅合金等を用いることとするのがよい。
　外リング２０４は、くさび形部材２０２を外側から覆う蓋部外周部（蓋部本体部の一つ）である。図５に外リング２０４の（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図を示す。外リング２０４は、円筒状の部材であり、くさび形部材２０２を覆うことができるように、その外径はくさび形部材２０２の外径よりも大きくなっている。外リング２０４は、軸方向に内径の大きさによって、内側部２０４ａ、中間部２０４ｂ及び外側部２０４ｃに分けることができる。内側部２０４ａが、筒状部１００の軸方向の中央部分側に設けられる。筒状部１００の軸方向の中央部分から外側に向けて、内側部２０４ａ、中間部２０４ｂ、外側部２０４ｃの順に位置している。
　外リング２０４の内側部２０４ａの内径は、筒状部１００を通すことができるように筒状部１００の端面１００ｂ（筒状部１００が逆テーパー形状のため筒状部１００の軸方向の中央部分よりも外径が大きい）の外径と同じか、それよりも大きくなっている。
　内側部２０４ａの内側の面２０４ｄは、くさび形部材２０２の軸方向で筒状部１００の中央部分側の端面２０２ｂ（内周が筒状部１００の中央部分の径と同じ大きさの面）と突き当たるようにされる。従って、内側部２０４ａの内径は、くさび形部材２０２の外径よりも小さくなっている。なお、圧力容器１０内部に圧力が加わると、その圧力によって内側部２０４ａの内側の面２０４ｄに、くさび形部材２０２の端面２０２ｂ方向の力が加わるため、内側部２０４ａの厚さ及び径の大きさはその力に耐えうるようなものとする。
　外リング２０４の中間部２０４ｂは、くさび形部材２０２の径方向の外側に位置する部分である。従って、中間部２０４ｂの内周面は、くさび形部材２０２の外周面と密着されるように設けられる。そのため、中間部２０４ｂの内径は、くさび形部材２０２の外径と同じ大きさにされる。また、中間部２０４ｂの軸方向の長さは、くさび形部材２０２の軸方向の長さよりも長くされる。
　外リング２０４の外側部２０４ｃは、内リング２０６と固定される部分である。外側部２０４ｃの内周の径は、中間部２０４ｂの内周の径よりも大きくなっている。外リング２０４と内リング２０６とは、ネジ止めによって固定される。外側部２０４ｃの内周には、そのためのネジ溝が設けられている。なお、圧力容器１０において、ネジ止めされる部分及び密着されて固定される部分については、接着剤等でより接続強度が強くなるように接着されていてもよい。
　例えば、外リング２０４の外径の直径は２５０ｍｍ、外側部２０４ｃの軸方向の長さは４０ｍｍとすることができる。外リング２０４は、例えば、機械構造用鋼材によって形成される。
　内リング２０６は、筒状部１００の開口とくさび形部材２０２とを筒状部１００の開口側から覆うように設けられて外リング２０４に接続される蓋部本体部の一つである。図６に内リング２０６の（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図及び（ｄ）斜視図を示す。内リング２０６は、円筒状の部材であり、その内径の大きさは、筒状部１００の内径と同様の大きさである。内リング２０６の筒内部は、筒状部１００の筒内部に接続されており、圧力容器１０に格納するものの出し入れ口となる。即ち、内リング２０６には、一方の開口が筒状部１００の開口につながる孔が設けられている。内リング２０６は、軸方向に外径の大きさによって、内側部２０６ａ及び外側部２０６ｂに分けることができる。内側部２０６ａが、筒状部１００側に設けられる。
　内リング２０６と外リング２０４とがネジ止めによって固定（接続）されることによって、内リング２０６の内側部２０６ａの端面２０６ｃは、筒状部１００の端面１００ｂと突き当たる。これによって、図１（ｃ）に示すようにくさび形部材２０２は、筒状部１００の逆テーパー形状の端部１００ａ、外リング２０４によって密着された状態となる。
　内リング２０６の外側部２０６ｂには、外リング２０４と固定するためにネジ溝が設けられている。外側部２０６ｂの軸方向の長さは、外リング２０４を更に外側から固定するための外リング固定ネジ２０８をはめるために外リング２０４の外側部２０４ｃの長さよりも長くなっている。内リング２０６の外側部２０６ｂの内周の開口側部分には、試料キャップネジ２１２をネジ止めするためのネジ溝が設けられている。内リング２０６は、例えば、機械構造用鋼材によって形成される。
　外リング固定ネジ２０８は、外リングを固定するためのネジである。図７に外リング固定ネジ２０８の（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図を示す。外リング固定ネジ２０８は、円筒状（円環状）の部材であり、その外径は外リング２０４の外径の大きさと同じである。外リング固定ネジ２０８の内周には、内リング２０６（の外側部２０６ｂの外周）とネジ止めするためのネジ溝が設けられている。外リング固定ネジ２０８は、外リング２０４を軸方向に移動しないように固定するために、外リング２０４と密着した位置で内リング２０６とネジ止めされる。
　試料キャップ２１０は、内リング２０６の孔の外側の開口（内リング２０６の外側部２０６ｂ側の開口）に着脱可能に設けられる当該開口を塞ぐキャップである。図８に試料キャップ２１０の（ａ）正面図、（ｂ）側面図（図８（ａ）の左側から見た図）、（ｃ）断面図及び（ｄ）斜視図を示す。試料キャップ２１０は、円柱状の部材である。試料キャップ２１０は、軸方向に外径の大きさによって、内側部２１０ａ及び外側部２１０ｂに分けることができる。内側部２１０ａが、筒状部１００の中心部分側に設けられる。
　試料キャップ２１０の内側部２１０ａは、筒状部１００の開口を塞ぐ部分である。内側部２１０ａには、確実に筒状部１００を塞ぐためにＯリング等のシール部材を収容することができる溝２１０ｃが設けられている。なお、内側部２１０ａによるシールは、筒状部１００の内周に直接、行われる。
　試料キャップ２１０の外側部２１０ｂは、内リングに固定するための試料キャップネジ２１２が接続される部分である。外側部２１０ｂの外径は、内側部２１０ａよりも小さくなっており、試料キャップネジ２１２は内側部２１０ａの外側部２１０ｂ側の端面２１０ｄに突き当たって固定される。また、外側部２１０ｂの端面側の端部には、試料キャップネジ２１２の脱落を防ぐ試料キャップ固定ピン２１４を収容することができる溝２１０ｅが設けられている。
　試料キャップ２１０には、両端に開口を有する小さな孔２１０ｆが設けられている。試料キャップ２１０が内リング２０６に固定された際に、この孔２１０ｆの一方の開口は圧力容器１０の外側にもう一方の開口は圧力容器１０の（筒状部１００の）内側に位置する。外側の開口は、加圧システムとの接続部となる。外側の開口には加圧システムが接続されて、当該開口から、当該孔２１０ｆを介して水等の流体を圧力容器１０の（筒状部１００の）内部に流し込むことによって、圧力容器１０内に圧力を加えることができる。即ち、蓋部２００は、圧力容器１０の（筒状部１００の）内部に圧力を加えることが可能な構成となっている。
　更に、試料キャップ２１０の内側部２１０ａの端面２１０ｇには、窪み２１０ｈが設けられる。窪み２１０ｈは、軸方向と垂直な断面での形状が円形になるように形成される（即ち、円柱状にくり抜かれている形状である）。この窪み２１０ｈに、例えば、プラスチックにより形成された円柱状の棒を差し込むことによって、圧力容器１０内に格納されるものの位置決めや固定をすることができる。
　例えば、試料キャップ２１０の内側部２１０ａの外径の直径は、筒状部１００の内径の直径と合わせて７２ｍｍとすることができる。試料キャップ２１０は、例えば、ステンレスによって形成される。
　試料キャップネジ２１２は、試料キャップ２１０を内リング２０６に着脱可能に固定するための部材である。図９に試料キャップネジ２１２の（ａ）正面図、（ｂ）側面図、（ｃ）断面図及び（ｄ）斜視図を示す。試料キャップネジ２１２は、円筒状の部材であり、その孔に試料キャップ２１０の外側部２１０ｂが差し込まれる。また、試料キャップネジ２１２の軸方向の長さは、試料キャップ固定ピン２１４が試料キャップ２１０に取り付けられるように、試料キャップ２１０における内側部２１０ａの外側部２１０ｂ側の端面２１０ｄと外側部２１０ｂの溝２１０ｅとの間の長さより短い。試料キャップネジ２１２は、軸方向に外径の大きさによって、内側部２１２ａ及び外側部２１２ｂに分けることができる。内側部２１２ａが、筒状部１００側に設けられる。
　試料キャップネジ２１２の内側部２１２ａは、内リング２０６の外側部２０６ｂの内周の開口側部分とネジ止めによって固定されるためにネジ溝が設けられている。試料キャップネジ２１２の外側部２１０ｂの外径は、内側部２１２ａの外径よりも大きくされている。試料キャップネジ２１２は、例えば、ニッケル合金によって形成される。
　試料キャップ固定ピン２１４は、試料キャップネジ２１２の試料キャップ２１０からの脱落を防ぐための部材である。図１０に試料キャップ固定ピン２１４の（ａ）正面図、（ｂ）側面図及び（ｃ）断面図を示す。試料キャップ固定ピン２１４は、円筒状（円環状）の部材である。試料キャップ固定ピン２１４は、試料キャップネジ２１２が試料キャップ２１０の外側部２１０ｂに差し込まれた状態で、試料キャップ２１０の溝２１０ｅに収容されて、試料キャップネジ２１２の試料キャップ２１０からの脱落を防ぐ。なお、試料キャップ２１０、試料キャップネジ２１２及び試料キャップ固定ピン２１４も、筒状部１００の開口を覆う（塞ぐ）蓋部本体部の構成要素である。以上が、本実施形態に係る圧力容器１０である。
　上述したように、本実施形態に係る圧力容器１０は、筒状部１００の逆テーパー形状の傾斜を利用して筒状部１００と蓋部２００とが接合されている。具体的には、筒状部１００の逆テーパー形状の端部１００ａと、蓋部２００の外リング２０４及び内リング２０６とに囲まれた部分にくさび形部材２０２が設けられており、くさび形部材２０２によって筒状部１００と蓋部２００とが接合されている。筒状部１００内部を高い封圧にした際には、筒状部１００と蓋部２００とを引き離す圧力が生じるが、くさび形部材２０２が設けられていることによってその圧力に耐えうる構造となっている。
　ここで、図１１に一方向繊維強化プラスチック部材に斜め方向の引張りの力が加えられた場合の強度特性を示すグラフを示す。このグラフは、藤井太一，座古勝，「複合材料の破壊と力学」，実教出版株式会社，１９７８年の第８９頁に示されているグラフである。この中で、実数値と良く整合する最大仕事説のグラフを見ると、角度０°のときの引張り強度に対して、角度５°で引張り強度は半分になり、３°だと７０％程度となる。それを考慮して、筒状部１００の逆テーパー形状のテーパー角は、上述したように３°～５°程度としてもよく、また、筒状部に配置される強化繊維の、軸方向および周方向からの傾きも５°以下であることとしてもよい。
　また、金属材料等で形成させる蓋部２００と接合させるために、繊維強化プラスチックからなる筒状部１００は端部１００ａを逆テーパー形状にするだけでよい。従って、筒状部１００を蓋部２００と接合させるために強度を弱めるような特別な形状にする必要がなく、筒状部１００自体の強度を保ったまま圧力容器１０を構成することができる。また、筒状部１００は、繊維強化プラスチックからなっているため、Ｘ線が大幅に減衰することなく圧力容器１０に格納された岩石試料等の分析対象物を分析することができる。また、金属圧力容器を使用した場合、重量が重くなり簡単にＸ線ＣＴ装置に取り付けることが難しいが、繊維強化プラスチックを用いた筒状部１００を用いることで重量が軽減される。即ち、本実施形態に係る圧力容器１０によれば、地下孔内より採取された岩石試料等の分析等の高い封圧下での利用を適切に行うことができる。
　具体的には、上述した実施形態に係る圧力容器１０は、最大で２００ＭＰａの圧力に耐えることが可能になる。また、最大１００℃での温度下で利用することが可能である。
　また、本実施形態のように両端の蓋部２００を金属フランジ構造としているため、例えば、岩石試料等の格納物の出し入れを容易にすることができる。また、本実施形態のように蓋部２００に着脱可能な試料キャップ２１０を設ける構成とすれば、圧力容器１０から、格納物の出し入れを更に容易にすることができる。また、本実施形態のように圧力容器１０内に圧力を加えられる構成にすれば、容易に圧力容器の内部を高い封圧下にすることができる。
　なお、本実施形態に係る圧力容器１０は、筒状部１００の両端に設けられる蓋部２００を金属フランジ構造としたが、筒状部１００の少なくもの一方の端部に金属フランジ構造の蓋部２００を設けることとしてもよい。その場合、筒状部１００は、蓋部２００を設ける側の端部１００ａのみを逆テーパー形状とすればよい。また、本実施形態では、筒状部１００は、両端部１００ａが開口している構成であったが、少なくとも一方の端部のみが開口している構成であってもよい。その場合、開口している端部１００ａが逆テーパー形状とされて、当該端部１００ａに蓋部２００が設けられる。
　本発明の一実施形態によれば、地下孔内より採取された岩石試料等の分析等の高い封圧下での利用を適切に行うことができる。
　１０…圧力容器、１００…筒状部、１１０ａ，１１０ｂ…繊維、２００…蓋部、２０２…くさび形部材、２０４…外リング、２０６…内リング、２０８…外リング固定ネジ、２１０…試料キャップ、２１２…試料キャップネジ、２１４…試料キャップ固定ピン。

Claims (8)

  1. 　繊維強化プラスチックからなる筒状部と、当該筒状部の少なくとも一方の端部に蓋部とを備える圧力容器であって、
    　前記筒状部の前記端部の外周面は、端面に向かって径が大きくなる逆テーパー形状になっており、
    　前記蓋部は、
    　前記筒状部の端部の外周面の逆テーパー形状に沿って設けられるくさび形部材と、
    　前記くさび形部材を外側から覆うと共に前記筒状部の開口を覆う蓋部本体部と、
    を備える圧力容器。
  2. 　前記筒状部の逆テーパー形状の当該筒状部の軸方向に対する角度は、３°～５°の何れかである請求項１に記載の圧力容器。
  3. 　前記筒状部の内部には実質的に当該筒状部の軸方向に延びる複数の繊維が設けられており、
    　前記複数の繊維は、前記筒状部の前記端部において径方向の外側に設けられたもの程、当該筒状部の軸方向に対する角度が大きくなるように設けられる請求項１又は２に記載の圧力容器。
  4. 　前記筒状部の内部には実質的に当該筒状部の軸方向に延びる複数の繊維が設けられており、
    　前記複数の繊維は、前記筒状部の前記端部において当該筒状部の軸方向に対する角度が前記逆テーパー形状と同じ角度で設けられる請求項１又は２に記載の圧力容器。
  5. 　前記蓋部本体部には、一方の開口が前記筒状部の開口につながる孔が設けられており、
    　前記蓋部は、前記蓋部本体部の前記孔の他方の開口に着脱可能に設けられ、当該他方の開口を塞ぐキャップを更に備える請求項１～４の何れか一項に記載の圧力容器。
  6. 　前記蓋部には穴が開いており、当該蓋部に覆われた前記筒状部の内部に流体又は圧力を加えることが可能な構成である請求項１～５の何れか一項に記載の圧力容器。
  7. 　前記筒状部が、炭素繊維強化プラスチックからなる請求項１～６の何れか一項に記載の圧力容器。
  8. 　前記蓋部が、金属製である請求項１～７の何れか一項に記載の圧力容器。
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