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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2025-03-25
(45)【発行日】2025-04-02
(54)【発明の名称】タイプＩＶの適合性圧力容器のためのライナ崩壊軽減
(51)【国際特許分類】
F17C 1/06 20060101AFI20250326BHJP
F16J 12/00 20060101ALI20250326BHJP
【ＦＩ】
F17C1/06
F16J12/00 C
F16J12/00 D
【請求項の数】
21
(21)【出願番号】P 2021577426
(86)(22)【出願日】2020-06-29
(65)【公表番号】
(43)【公表日】2022-09-20
(86)【国際出願番号】 US2020070211
(87)【国際公開番号】W WO2020264583
(87)【国際公開日】2020-12-30
【審査請求日】2023-05-30
(31)【優先権主張番号】62/868,269
(32)【優先日】2019-06-28
(33)【優先権主張国・地域又は機関】US
(73)【特許権者】
【識別番号】518392026
【氏名又は名称】リナマー・コーポレーション
(74)【代理人】
【識別番号】100118902
【弁理士】
【氏名又は名称】山本 修
(74)【代理人】
【識別番号】100106208
【弁理士】
【氏名又は名称】宮前 徹
(74)【代理人】
【識別番号】100196508
【弁理士】
【氏名又は名称】松尾 淳一
(74)【代理人】
【氏名又は名称】竹内 茂雄
(72)【発明者】
【氏名】ウェクスラー，ジェイソン
(72)【発明者】
【氏名】サンチェス，ジョーダン
(72)【発明者】
【氏名】コバレフスキー，ウラジーミル
【審査官】佐藤 正宗
(56)【参考文献】
【文献】米国特許出願公開第２０１８／０１１１４７５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】米国特許出願公開第２０１３／０３４１２３５（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第２０１６／１８９６６４（ＷＯ，Ａ１）
【文献】特開２０１３－２３８３１９（ＪＰ，Ａ）
【文献】国際公開第９４／０１２３９６（ＷＯ，Ａ１）
【文献】独国特許出願公開第１０２０１６２２０９９２（ＤＥ，Ａ１）
【文献】特開２００８－２６１４１４（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｆ１７Ｃ １／０６
Ｆ１６Ｊ １２／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
圧力下にある液体及び／又はガスを収容するための圧力容器であって、前記圧力容器は、高分子ライナであって、前記高分子ライナの第１の終端部と第２の終端部との間に延在する外面を有する細長い円筒壁によって画定された中空体を含む、高分子ライナと、
前記円筒壁の前記外面を囲んで前記高分子ライナの前記第１の終端部と前記第２の終端部との間に延在するブリーザ層であって、前記ブリーザ層は、ガス透過性及び液体に不透過性であり、前記ブリーザ層は、前記ブリーザ層によって収集される、前記円筒壁を通って透過するガスに流路を提供する、ブリーザ層と、
樹脂及び第１の繊維型の繊維を含む外側複合シェルであって、前記外側複合シェルは、前記ブリーザ層の外周を囲んで前記高分子ライナの前記第１の終端部と前記第２の終端部との間に延在する、外側複合シェルと
を備え、
前記ブリーザ層によって収集される、前記円筒壁を通って透過する前記ガスは、前記圧力容器上の所定の出口位置まで誘導され、
前記高分子ライナは、前記高分子ライナの前記第１の終端部近傍に入口開口部を含み、
前記圧力容器は、ステム、及びフェルールを含み、
前記ステムは、前記高分子ライナの前記入口開口部に挿入されるように構成され、
前記ステムは、長手方向に延在する円筒ボスを有し、前記高分子ライナの前記入口開口部に挿入されるように構成され、前記ステムは、前記円筒ボスから突出して前記ステムの外周の周りに円周方向に延在する取付けリッジを含み、
前記ステムは前記高分子ライナの前記入口開口部に挿入されることにより、前記高分子ライナの前記入口開口部が前記取付けリッジに隣接する前記円筒ボスを円周方向に囲み、
前記フェルールは、前記外側複合シェルに前記ステムの前記取付けリッジを固定的に結合し、
前記取付けリッジは、前記ステムが前記高分子ライナと組み立てられると、前記高分子ライナの方に向いたライナ取付け面、及び前記高分子ライナから離れる方に向いた反対側の取付け面を含み、
前記取付けリッジは、前記ライナ取付け面と前記反対側の取付け面との間に延在する通気スロットを含み、
前記通気スロットは、外部大気に前記ブリーザ層を流体的に結合させることにより、前記ブリーザ層内に透過するガスが、前記ブリーザ層を通って前記通気スロット内に流れ、前記通気スロットを通って流れ、前記外部大気内に分散する、圧力容器。
【請求項2】
前記第１の繊維型は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、ホウ素繊維、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、Ｚｙｌｏｎ（商標）ポリ（ｐ－フェニレン－２，６－ベンゾビスオキサゾール）繊維（ＰＢＯ）、アラミド繊維、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ）、ナイロン繊維（ＰＡ）、ポリエステル繊維（ＰＬ）、ポリプロピレン繊維（ＰＰ）及び／又はポリエチレン繊維（ＰＥ）のうちの１つ又は複数を含み、前記高分子ライナは、ナイロン（ＰＡ）、エチレン－酢酸ビニル（ＥＶＡ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレンビニルアルコール（ＥＹＯＨ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）及び／又はポリ塩化ビニル（ＰＹＣ）のうちの１つ又は複数を含み、
前記樹脂は、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエステル樹脂及び／又はウレタンのうちの１つ又は複数を含む、請求項１に記載の圧力容器。
【請求項3】
前記ブリーザ層は、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリシロキサン、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナイロン、合成ゴム、シリコーン、エチレンプロピレンジエンターポリマ（ＥＰＤＭ）、ポリエチレン（ＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ニトリル）及び／又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のうちの１つ又は複数を含む、請求項２に記載の圧力容器。
【請求項4】
前記ブリーザ層は、テープ、フィルム、シート、ラップ及び／又は成型ゴムのうちの１つ又は複数である、請求項３に記載の圧力容器。
【請求項5】
前記ブリーザ層は、第２の繊維型の１つ又は複数の積層編組繊維層を含み、前記第２の繊維型は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、ホウ素繊維、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、Ｚｙｌｏｎ（商標）ポリ（ｐ－フェニレン－２，６－ベンゾビスオキサゾール）繊維（ＰＢＯ）、アラミド繊維、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ）、ナイロン繊維（ＰＡ）、ポリエステル繊維（ＰＬ）、ポリプロピレン繊維（ＰＰ）及び／又はポリエチレン繊維（ＰＥ）のうちの１つ又は複数を含み、
前記第２の繊維型は、材料組成及び／又は繊維外径のうちの１つ又は複数において前記第１の繊維型と異なる、請求項２に記載の圧力容器。
【請求項6】
前記第２の繊維型の前記繊維は、前記第１の繊維型の前記繊維の外径よりも大きい外径を有する、請求項５に記載の圧力容器。
【請求項7】
前記ブリーザ層は、前記円筒壁の前記外周の周りに巻き付けられたガラス繊維織布及び／又はガラス繊維不織布のうちの１つ又は複数を含む、請求項４に記載の圧力容器。
【請求項8】
前記圧力容器は、前記円筒壁の前記外周を囲んで前記円筒壁の少なくとも一部分に沿って長手方向に延在する少なくとも１つの非構造金属フィルム層を含み、前記少なくとも１つの非構造金属フィルム層は、前記円筒壁、前記ブリーザ層及び／又は前記外側複合シェルのうちの１つ又は複数と直接接触しており、
前記少なくとも１つの非構造金属フィルム層は、金属化フィルム及び／又は金属箔のうちの１つ又は複数を含む、請求項２に記載の圧力容器。
【請求項9】
前記外側複合シェルは、前記外側複合シェルを通って延在する少なくとも１つの通気孔を含み、前記少なくとも１つの通気孔は、外部大気に前記ブリーザ層を流体的に接続することにより、前記ブリーザ層内に透過するガスは、前記ブリーザ層を通って前記少なくとも１つの通気孔内に流入し、前記少なくとも１つの通気孔を通って流れ、前記外部大気内に分散する、請求項２に記載の圧力容器。
【請求項10】
前記ステムの前記取付けリッジに前記フェルールを圧着すると、前記通気スロットを通る軸方向孔を形成し、
前記通気スロットを通って流れる前記ガスは、前記軸方向孔を通って通過する、請求項１に記載の圧力容器。
【請求項11】
少なくとも１つの通気孔が、前記フェルール、及び前記外側複合シェルを通って延在し、
前記少なくとも１つの通気孔は、外部大気に前記ブリーザ層を流体的に接続させることにより、前記ブリーザ層内に透過するガスが、前記ブリーザ層を通って前記少なくとも１つの通気孔内に流れ、前記少なくとも１つの通気孔を通って流れ、前記外部大気内に分散する、請求項１に記載の圧力容器。
【請求項12】
圧力下にある液体及び／又はガスを収容するための圧力容器であって、前記圧力容器は、
高分子ライナであって、前記高分子ライナの第１の終端部と第２の終端部との間に延在する外面を有する細長い円筒壁によって画定された中空体を含む、高分子ライナと、
前記円筒壁の前記外面を囲んで前記高分子ライナの前記第１の終端部と前記第２の終端部との間に延在するブリーザ層であって、前記ブリーザ層は、前記円筒壁の周りに第１の繊維型の繊維を編組することによって形成され、前記ブリーザ層は、前記ブリーザ層によって収集される、前記円筒壁を通って透過するガスに流路を提供し、前記ブリーザ層は、樹脂を欠いている、ブリーザ層と、
樹脂及び第２の繊維型の繊維を含む外側複合シェルであって、前記外側複合シェルは、前記ブリーザ層の外周を囲んで前記高分子ライナの前記第１の終端部と前記第２の終端部との間に延在する、外側複合シェルと
を備え、
前記第１の繊維型は、材料組成及び／又は繊維外径のうちの１つ又は複数において前記第２の繊維型とは異なり、
前記ブリーザ層によって収集される、前記円筒壁を通って透過する前記ガスは、前記圧力容器上の所定の出口位置まで誘導され、
前記高分子ライナは、前記高分子ライナの前記第１の終端部近傍に入口開口部を含み、
前記圧力容器は、ステム、及びフェルールを含み、
前記ステムは、前記高分子ライナの前記入口開口部に挿入されるように構成され、
前記フェルールは、前記外側複合シェルに前記ステムを固定的に結合し、
前記第１の繊維型は、第１の外径を有する繊維を有し、前記第２の繊維型は、第２の外径を有する繊維を有し、前記第１の外径は、前記第２の外径よりも大きい、圧力容器。
【請求項13】
前記第１の繊維型及び前記第２の繊維型のそれぞれは、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、ホウ素繊維、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維（ＨＤＰＥ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、Ｚｙｌｏｎ（商標）ポリ（ｐ－フェニレン－２，６－ベンゾビスオキサゾール）繊維（ＰＢＯ）、アラミド繊維、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ）、ナイロン繊維（ＰＡ）、ポリエステル繊維（ＰＬ）、ポリプロピレン繊維（ＰＰ）及び／又はポリエチレン繊維（ＰＥ）のうちの１つ又は複数を含み、
前記高分子ライナは、ナイロン（ＰＡ）、エチレン－酢酸ビニル（ＥＶＡ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）及び／又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）のうちの１つ又は複数を含み、
前記樹脂は、エポキシ樹脂、熱可塑性樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエステル樹脂及び／又はウレタンのうちの１つ又は複数を含む、請求項１２に記載の圧力容器。
【請求項14】
前記圧力容器は、前記円筒壁の前記外面の外周を囲む樹脂バリア層、及び／又は前記ブリーザ層の外面を含み、
前記樹脂バリア層は、ガス透過性及び液体不透過性であり、
前記樹脂バリア層は、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリシロキサン、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナイロン、合成ゴム、シリコーン、エチレンプロピレンジエンター高分子（ＥＰＤＭ）、ポリエチレン（ＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ニトリル）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）及び／又はポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）のうちの１つ又は複数を含む、請求項１３に記載の圧力容器。
【請求項15】
前記樹脂バリア層は、テープ、フィルム、シート、ラップ及び／又は成形ゴムのうちの１つ又は複数である、請求項１４に記載の圧力容器。
【請求項16】
前記圧力容器は、前記円筒壁の前記外周を囲んで前記円筒壁の少なくとも一部分に沿って長手方向に延在する少なくとも１つの非構造金属フィルム層を含み、
前記少なくとも１つの非構造金属フィルム層は、前記円筒壁の前記外面、前記ブリーザ層及び／又は前記外側複合シェルの内面のうちの１つ又は複数と直接接触しており、
前記少なくとも１つの非構造金属フィルム層は、金属化フィルム及び／又は金属箔のうちの１つ又は複数を含む、請求項１３に記載の圧力容器。
【請求項17】
前記外側複合シェルは、前記外側複合シェルを通って延在する少なくとも１つの通気孔を含み、
前記少なくとも１つの通気孔は、外部大気に前記ブリーザ層を流体的に接続させることにより、前記ブリーザ層内に透過するガスが、前記ブリーザ層を通って前記少なくとも１つの通気孔内に流れ、前記少なくとも１つの通気孔を通って流れ、前記外部大気内に分散する、請求項１３に記載の圧力容器。
【請求項18】
前記ステムは、長手方向に延在し、前記高分子ライナの前記入口開口部内に挿入されるように構成された円筒ボスを有し、前記ステムは、前記円筒ボスから突出して、前記ステムの周りに周方向に延在する取付けリッジを含み、
前記ステムは、前記高分子ライナの前記入口開口部内に挿入されることにより、前記高分子ライナの前記入口開口部は、前記取付けリッジに隣接する前記円筒ボスを周方向に囲み、
前記フェルールは、前記外側複合シェルに前記取付けリッジを固定的に結合させる、請求項１３に記載の圧力容器。
【請求項19】
前記取付けリッジは、前記ステムが前記高分子ライナと組み立てられると、前記高分子ライナの方に向いたライナ取付け面、及び前記高分子ライナから離れる方に向いた反対側の取付け面を含み、
前記取付けリッジは、前記ライナ取付け面と前記反対側の取付け面との間に延在する通気スロットを含み、
前記通気スロットは、外部大気に前記ブリーザ層を流体的に結合させることにより、前記ブリーザ層内に透過するガスが、前記ブリーザ層を通って前記通気スロット内に流れ、前記通気スロットを通って流れ、前記外部大気内に分散する、請求項１８に記載の圧力容器。
【請求項20】
少なくとも１つの通気孔が、前記フェルール及び前記外側複合シェルを通って延在し、
前記少なくとも１つの通気孔は、外部大気に前記ブリーザ層を流体的に接続させることにより、前記ブリーザ層内に透過するガスが、前記ブリーザ層を通って前記少なくとも１つの通気孔内に流れ、前記少なくとも１つの通気孔を通って流れ、前記外部大気内に分散する、請求項１８に記載の圧力容器。
【請求項21】
少なくとも１つの通気孔が、前記外側複合シェルを通って延在し、
前記少なくとも１つの通気孔は、外部大気に前記ブリーザ層を流体的に接続させることにより、前記ブリーザ層内に透過するガスが、前記ブリーザ層を通って前記少なくとも１つの通気孔内に流れ、前記少なくとも１つの通気孔を通って流れ、前記外部大気内に分散する、請求項１８に記載の圧力容器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
関連出願の相互参照
[001]本出願は、２０１９年６月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／８６８,２６９号の優先権を主張する。
[001]本出願は、２０１９年６月２８日に出願された米国仮特許出願第６２／８６８,２６９号の優先権を主張する。
【0002】
[002]本発明は、タイプＩＶの圧力容器に関する。より詳細には、本発明は、天然ガス、酸素、窒素、水素、プロパン等の、圧力下にある流体及び／又はガスを貯蔵する圧力容器に関する。タイプＩＶの圧力容器又はタンクは、熱可塑性高分子ライナ上に巻かれた及び／又は編組された炭素繊維或いは複合体を含む無金属構造を有する。
【背景技術】
【0003】
[003]高分子ライナ、及び繊維強化複合シェル構造を含む、圧縮ガス貯蔵用のタイプＩＶの圧力容器が、高信頼性で高効率の容器として用いられてきた。これらの容器は、重量効率、耐食性、及び疲労性能に基づいて別の容器設計よりも利点を有する。高分子は、金属製タンク／ライナよりもガスの透過をより受けやすい。透過のために、ガスは、高圧領域から低圧領域へと材料を通って移動する。この移動は、高分子ライナと複合シェル構造との間の間隙内にガスを蓄積させることがある。この領域内のガスの蓄積は、（１）ライナと複合シェルとの間の圧力が、圧力容器が減圧されたときの圧力容器の内圧を超える際に、ライナ内側に誘発座屈するという現象、及び（２）圧力容器が再加圧された際に、高分子ライナと複合シェルとの間の捕捉されたガスが、圧力容器構造体の適切な充填を妨げ得るか、又はしばしば「動的ガス放出」と呼ばれる、圧力容器構造体から押し出され得るという現象のうちの少なくとも１つをもたらし得る。
【0004】
[004]圧力容器からのガスの透過を管理する第１の公知方法が、米国特許第１０，１６８，００２号に開示されており、圧力容器が、高分子ライナの周りに内側複合構造を巻き付けることによって形成され、内側高分子層が、内側複合構造の周りに適用され、多孔質層が、内側高分子層の周りに巻き付けられ、外側高分子層が、多孔質層の周りに適用され、外側複合シェルが、外側高分子層の周りに巻き付けられる。内側複合構造、多孔質層、内側高分子層、外側高分子層、及び外側複合シェルのそれぞれは、重複螺旋状パターンを形成する単一組の連続巻付け繊維によって形成される。
【0005】
[005]しかしながら、第１の公知方法は、圧力容器が細長い適合性圧力容器である場合には、あまり望ましくない。細長い適合性圧力容器の第１の例が、米国特許出願公開第２０１６／３６３２６５号に開示されている。この例示的な細長い適合性圧力容器は、可撓性コネクタ部分によって流体的に結合されたそれぞれの対の剛性管部分を有する複数の細長い剛性管部分を有する細長い高分子ライナを含む。それぞれの可撓性コネクタ部分は、任意選択で波形部分を含む。それに加えて、細長い剛性管部分は、一般に、可撓性コネクタ部分の最大外径よりも大きい最小外径を有する。米国特許第９、２１７、５３８号に開示されている第２の型の適合性圧力容器は、螺旋状に巻き付けられて螺旋状タンクを形成する細長い管を含む。適合性圧力容器の特定の寸法及び構成は変化してもよいが、適合性圧力容器は、一般に、ライナの特定の直径に対する円筒非適合性圧力容器の典型的な長さよりも大きいライナ側壁長さを有する細長いライナを有する。更に、適合性圧力容器は、典型的には、樹脂を硬化させる前に所定の空間に巻き付けられる及び／又は折り重ねられる。このように、ライナの側壁の長さは、一般に、製造された圧力容器の所定の空間の外形寸法よりも長い。製造された圧力容器についての予め画定された空間の全体寸法と比べて、適合性圧力容器用のライナの側壁長さが増加すると、ガス透過を管理する際に課題を提示する。
【0006】
[006]第１の公知方法は、少なくとも、多孔質層、内側高分子層、外側高分子層、及び重複螺旋状パターンを形成する単一組の連続巻付け繊維によって形成されている複合シェルのそれぞれを必要とする。特定の圧力容器、特に細長い適合性圧力容器について、単一組の連続巻付け繊維を重複螺旋状パターンに巻き付けることによって複数の層のそれぞれを形成することは、ライナの周りに複数の繊維ストランドを編組することよりも望ましくない。米国特許出願公開第２０１６／３６３２６５号に開示されているような、ライナの周りに複数の繊維を編組することは、繊維を重複螺旋状パターンに巻き付けることよりも好ましく、その理由は、繊維の編組が、ライナの様々な直径及びテーパ状部分を特定の適合性圧力容器に対して適合させ得るからである。
【0007】
[007]更に、第１の公知方法は、ライナの外面と直接接触する内側複合構造を必要とする。内側複合構造をライナとの直接接触状態に適用することが、特にライナが波形の可撓性コネクタ部分を含む場合に、ライナ外面に沿って気泡を捉え得る。特定の圧力容器、特に波形コネクタ部分を有する細長い適合性圧力容器については、圧力容器ライナ上に内側複合構造を直接配設することが望ましくなく、その理由は、樹脂が可撓性コネクタ部分の波形空間を部分的に不均一に充填することがあるからである。このように、透過ガスを管理する代替的な方法が、多孔質層、内側高分子層、外側高分子層、並びに多孔質層、内側高分子層、外側高分子層、及び単一組の重複螺旋状パターンの連続巻付け繊維から形成された複合シェルのそれぞれを有する複合シェルを含むことを必要としない細長い適合性圧力容器に望まれる。更に、高分子ライナ上に直接適用された内側複合構造を必要としない、透過ガスを管理する代替方法が望まれる。
【0008】
[008]圧力容器からのガスの透過を管理する第２の公知方法は、米国特許第１０，４１５，７５３号に開示されており、圧力容器は、一般にガス通気層（すなわち「ブリーザ層」）及び外側複合シェル構造で被覆された高分子ライナを含む。圧力容器は、ガスをライナ内に流入又はライナ外に流出させるように構成されたステムを含む。ガス排出口が、圧力容器のステムと外側複合シェルとの間に形成されることにより、ライナから外側層まで透過されたガスがガス排出口を通して大気中に排出される。ガス排出口は、ステムの外径と外側複合シェル内の開口部の内径との間の隙間によって形成される。
【0009】
[009]更に、第２の公知方法は、ライナに樹脂を含浸していない繊維材料を第１の巻き密度で巻くことによって形成されているブリーザ層を開示する。外側複合シェルは、ブリーザ層の外周上に第２の巻き密度で巻かれた樹脂含侵繊維材料で形成されている。第２の方法は、巻き密度を、巻き対象領域の単位表面積あたりの巻かれた繊維材料の巻き数として定義し、第１の巻き密度を第２の巻き密度よりも小さくする必要がある。それに加えて、第２の公知方法は、単一型の繊維材料で形成されているブリーザ層と外側複合シェルの両方を必要とする。
【0010】
[010]しかし、特定の圧力容器、特に細長い適合性圧力容器については、繊維のストランドを螺旋状パターンでライナの周りに巻く代わりに、ライナの周りに複数の繊維のストランドを編組することが望ましく、その理由は、繊維の編組ストランドが、特定の適合性圧力容器に対してライナの様々な直径に、より容易に適合するからである。繊維の編組ストランドは、繊維がライナの周りに螺旋状パターンで巻かれていないので、それ自体は巻付け密度を有しない。これは、様々な外径を含むライナによって更に複雑化される。ライナの周りに編組されている所与の数の繊維のストランドに対して、ライナ表面積の単位あたりの繊維密度は、それぞれのストランド内の繊維の数、編組パターン内のストランドの数、及びライナの外径に依存している。このように、ライナの外径が増加するにつれて、単位表面積あたりの繊維密度は、特定の数の繊維のストランドに対して減少する。
【0011】
[011]また、第２の公知方法が必要とするような、同じ繊維材料をブリーザ層と外側複合シェルの両方において使用することは、ブリーザ層と外側複合構造のそれぞれに異なる繊維材料を使用することよりも、特定の圧力容器に対して望ましくない。一例としての炭素繊維等のいくつかの型の繊維が、外側複合シェルの一部として一般的に用いられている。別の型の繊維が、炭素繊維よりも低いコスト及び／又は軽い重量を有することがある。更に、繊維特性、繊維外径、繊維のガス透過性、編組繊維層の気孔率及び／又は所望の性能特性に基づいて、特定の用途用の外側複合シェルとは異なるブリーザ層用の繊維材料を任意選択で選ぶことが望ましい。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0012】
[012]そのため、外側複合シェルに用いられるのと同じ繊維の螺旋状に巻き付けられた乾燥繊維層の気孔率以上にブリーザ層の気孔率を向上させることによって、タイプＩＶの細長い適合性圧力容器からのガス透過を管理する方法を提供することが望ましい。更に、より小さい外径部によって間隔を空けられた、より大きい外径部を有する適合性圧力容器についてのガス透過を管理する方法を提供することが望ましい。また、製造工程中に液体樹脂がブリーザ層に侵入するのを防ぐことも望ましい。最後に、ガス透過性で液体不透過性であるブリーザ層を組み込むことが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【0013】
[013]内部高分子ライナ、ライナ上に配設されたブリーザ層、及びブリーザ層上に配設された外側複合シェル構造を備えるタイプＩＶの適合性圧力容器が提供される。ブリーザ層は、ガス透過性で、液体に不透過性であり、且つ、ブリーザ層によって収集された、ライナ壁を通って透過するガスに流路を提供する。外側複合シェルは、第１の繊維型の繊維及び樹脂の１つ又は複数の層によって形成される。ライナの内部空間から透過するガスが、ブリーザ層によって受け取られ、圧力容器上の所定の出口位置まで誘導される。
【0014】
[014]本発明の利点は、それが、添付図面と関連して考慮されると、以下の詳細な説明を参照することによって、よりよく理解されるように容易に認識されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】[015]本発明の一実施形態に従う、通気スロット付きステムを有する圧力容器の一部分についての斜視図である。
【図3A】[017]螺旋状パターンでライナの周りに樹脂含浸繊維のストランドを巻き付ける公知方法を示す図である。
【図3B】[018]本発明の一実施形態に従う、螺旋状パターンでライナの周りに乾燥繊維のストランドを巻き付ける方法を示す図である。
【図4】[019]大外径部分、テーパ状径部分及び小外径部分を有するライナの周りに複数の繊維のストランドを編組する方法を示す図である。
【図10】[025]乾燥繊維の編組ストランドの層内に被覆されたライナの周りにバリアフィルムを巻き付ける方法を示す図である。
【図11】[026]図９の圧力容器の一部分についての拡大破断図であって、ライナを通り、ブリーザ層及び樹脂バリア層内へ、ブリーザ層及び樹脂バリア層を通り、所定の出口位置を通って大気に排出されるガス流れを示す図である。
【図12A】[027]図９の圧力容器の別の一実施形態についての拡大断面図であって、内側ライナと、乾燥繊維を含むブリーザ層と、樹脂バリア層と、外側複合シェルとの間にある１つ又は複数の非構造金属層を示す図である。
【図12B】[028]図９の圧力容器の別の一実施形態の拡大断面図であり、内側ライナと、ガラス繊維織物を含むブリーザ層と、樹脂バリア層と、外側複合シェルとの間にある１つ又は複数の非構造金属層を示す図である。
【図14】[030]ブリーザ層を形成するライナの外面の周りに高分子フィルムを巻き付ける方法を示す図である。
【図17】[033]本発明の別の一実施形態に従う、高分子ライナと外側複合シェルとの間にあるブリーザ層と、ライナ内の開口部内に挿入されたステムと、ステムを外側複合シェルに固定的に結合するフェルールとを有する圧力容器の一部分についての断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
[040]図面を参照すると、類似の数字が、いくつかの図にわたって類似の又は対応する部分を示し、本発明の一実施形態に従う、圧力下にある液体及び／又はガス１２を収容し、透過ガス１４の管理が改善されているＩＹ型圧力容器１０が、図１及び図２に示されている。圧力容器１０は、細長い円筒壁２６によって画定された内部中空体又は空間１８を含む高分子ライナ１６を含む。円筒壁２６の外面２８が、図２に示すように、少なくともブリーザ層３０及び外側複合シェル構造３４によって被覆されている。ライナ１６は、ライナ１６の第１の終端部３８に少なくとも１つの入口開口部３６を含み、上記入口開口部を通してステム４４が挿入されて、ライナ１６の内部中空体１８にガス１２を追加するか、又はそれを除去する。それに加えて、フェルール４８が、外側複合シェル３４をステム４４に固定的に結合させる。
【0017】
[041]圧力容器１０は、窒素、水素、天然ガス、ヘリウム、ジメチルエーテル、液化石油ガス、キセノン等の圧縮液体及び／又はガス１２の貯蔵に適している。自動車用途用の水素の貯蔵のための圧力容器１０が、典型的には、公称作動圧力の約３４，４８０ｋＰａ（５，０００ＰＳＩ）～約６８，９５０ｋＰａ（１０，０００ＰＳＩ）に対して設計される。それと比較して、圧縮天然ガスの貯蔵のための圧力容器１０は、典型的に、通常使用中の内圧の約２０，６９０ｋＰａ（３，０００ＰＳＩ）に対して設計される。
【0018】
[042]図２を参照すると、ブリーザ層３０は、ライナ１６の円筒壁２６を透過するガス１４に漏出経路５２を提供する。ブリーザ層３０は、ライナ１６と外側複合シェル３４との間に設置された多孔性材料３０を含み、上記多孔性材料は、ライナ１６と外側複合シェル３４との間の間隙５４から、圧力容器１０の長さに沿って、圧力容器１０の１つの端部６８に位置するステム４４近傍の開口部６４を通して外部大気６０までガス１４を排出するために用いられ得る。これが、定常状態でより低い間隙５４の圧力をもたらし、外側複合シェル３４及びライナ１６内に吸収されるガス１４の量を大幅に低減する。
【0019】
[043]図２を参照すると、適合性圧力容器１０は、典型的な非適合性圧力容器１０よりも長いライナ外径１６Ａの単位当たりのライナ１６の全長を有する傾向がある。ライナ１６の全長は、ライナ１６の第１の終端部３８からライナ１６の反対側の終端部３８’まで円筒壁２６の外面２８に沿って測定される。典型的な圧力容器１０についてのライナ１６の全長は、圧力容器１０の１つの端部６８と反対側の端部６８’との間の直線距離とほぼ同じである。しかし、適合性圧力容器１０は、適合性圧力容器１０の１つの端部６８と反対側の端部６８’との間の直線距離の何倍かの大きさの全体ライナ長を有するライナ１６を有し得る。適合性圧力容器１０の製造中、ライナ１６は、少なくとも外側複合シェル３４によって覆われ、そして外側複合シェル３４内の樹脂７２を硬化させる前に、所定の空間を塞ぐように折り重ねられ、及び／又は螺旋状に巻き付けられる。したがって、適合性圧力容器１０の全体外形寸法は、概して、圧力容器１０の外形寸法を画定する所定の空間の長さ、幅及び／又は高さよりも大きいライナ１６の全長を有する所定の空間によって決定される。適合性圧力容器１０のためのライナ１６の全長は、ライナ１６が適合性圧力容器１０の全体外形寸法よりもかなり長いので、透過ガス１４を大気６０に通気するためのガス流れ５２についての課題である。
【0020】
[044]改良された透過ガス１４管理を有するブリーザ層３０、並びにブリーザ層３０を外部大気６０に通気する改良についての様々な実施形態が、図１、２及び図５～２３に示されている。開示された実施形態のそれぞれは、図２に示すように、高分子ライナ１６と、ブリーザ層３０と、繊維及び樹脂の外側複合シェル３４と、ステム４４と、フェルール４８とを少なくとも含む。
【0021】
[045]図２に示す高分子ライナ１６は、ナイロン（ＰＡ）、エチレン－酢酸ビニル（ＥＶＡ）、直鎖状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、低密度ポリエチレン（ＬＤＰＥ）、高密度ポリエチレン（ＨＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリウレタン（ＰＵ）及び／又はポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）等の１つ又は複数の高分子材料から一般に形成されている。高分子ライナ１６は、高分子材料の単一層で形成されてもよく、又は２つ以上の高分子層の多層構造を含んでもよく、更に、特定の用途に望まれるような、１つ若しくは複数の非構造金属フィルム層及び／又は非構造金属箔を含んでもよい。
【0022】
[046]図２に示す、圧力容器１０の外側複合シェル３４は、図３Ａ及び図４に示すように、樹脂含浸繊維７０をライナ１６上に配設することによって概して形成される。複数の繊維フィラメント７０が、繊維７０のストランド７０’を形成するようにグループ化される。繊維ストランド７０’は、図３Ａに示すように、重複螺旋状パターンで、ライナ１６の周りに繊維７０の１つ又は複数のストランド７０’を連続的に巻き付け、１つ又は複数の巻き付けられた繊維７０Ａの層を形成することによって、ライナ１６に適用され得る。繊維ストランド７０’は、図３Ａに示すように、ライナ１６上に巻き付けられる前に、液状樹脂７２で被覆され得る。その代替として、繊維ストランド７０’は、ライナ１６に巻き付けられた後に液状樹脂７２で被覆され得、及び／又は繊維７０は、樹脂７２で事前含浸され得る。その代替として、複数の繊維ストランド７０’が、図４に示すように、ライナ１６の周りに編組されることにより、繊維７０の編組層７０Ｂを形成し得る。更に、繊維ストランド７０’は、ライナ１６の周りに繊維ストランド７０’を編組する前及び／又はその後に、液状樹脂７２で含浸され得る。
【0023】
[０４７]図２に示す外側複合シェル３４は、樹脂７２内に被覆された繊維７０の１つ又は複数の層７０Ａ、７０Ｂを含む。外側複合シェル３４に好適な繊維７０は、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、ホウ素繊維、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維（ＨＤＰＥ）、Ｚｙｌｏｎ（商標）ポリ（ｐ－フェニレン－２，６－ベンゾビスオキサゾール）繊維（ＰＢＯ）、アラミド繊維、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）ポリ－パラフェニレンテレフタルアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ）、ナイロン繊維（ＰＡ）ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリエステル繊維（ＰＬ）、ポリプロピレン繊維（ＰＰ）、ポリエチレン繊維（ＰＥ）等のうちの１つ又は複数を含む。複数の繊維フィラメント７０は、ライナ１６上に配設される前に、繊維７０のストランド７０’を形成するようにグループ化される。繊維フィラメント７０は、少なくとも材料組成及び繊維外径によって定義される。好適な樹脂７２は、エポキシ樹脂、ビニルエステル樹脂、熱可塑性樹脂、ポリエステル樹脂、ウレタン等の１つ又は複数を含む。ライナ１６の材料及び寸法、並びに外側複合シェル３４を形成する樹脂７２及び繊維７０の型及び量の選択は、圧力容器１０の所望の動作条件に部分的に基づいて選択される。
【0024】
[048]図５は、ライナ１６との組立て前のステム４４の一実施形態を示す。ステム４４は、円筒ボス８０を通って長手方向に延在する通路８２を有する円筒ボス８０を備え、上記円筒ボスを通してガス１２が挿入され、ライナ１６の内部空間１８から除去される。円筒ボス８０は、図２に示すように、ライナ１６の入口開口部３６内に挿入されるように構成されている。
【0025】
[049]図５を参照すると、ステム４４は、円筒ボス８０から半径方向に離れる方に突出し、ステム４４の外周面８０’の周りに周方向に延在する取付けリッジ９２を含む。取付けリッジ９２は、図２に示すように、反対側の略垂直な取付け面９２Ｂから離間した略垂直なライナ取付け面９２Ａを含み、外周面９２Ｃが、ライナ取付け面９２Ａの遠位端部９４Ａと反対側の取付け面９２Ｂの遠位端部９４Ｂとの間に延在する。
【0026】
[050]溝１００が、図２及び図５に示すように、取付けリッジ９２の外周面９２Ｃの周りに周方向に延在する。溝１００は、図２に示すように、フェルール４８の内面１２０Ｂの周りに周方向に延在するリップ１０６と篏合的に係合するように構成される。
【0027】
[051]円筒ボス８０の外面８０’は、図５に示すように、外面８０’から離れる方に半径方向に突出する角度が付いた歯又はリブ１１０等の保持特徴１１０を任意選択で含む。
[052]複数の離間した通気スロット１１２は、図５の実施形態に示すように、ライナ取付け面９２Ａと反対側の取付け面９２Ｂとの間の取付けリッジ９２を通って延在する。通気スロット１１２は、離間した対向する側壁１１２Ａ、１１２Ｂを備える。軸方向孔を含む通気スロット１１２のいずれかの数及び構成は、特定の用途に所望されるようにステム４４に含まれてもよい。
[052]複数の離間した通気スロット１１２は、図５の実施形態に示すように、ライナ取付け面９２Ａと反対側の取付け面９２Ｂとの間の取付けリッジ９２を通って延在する。通気スロット１１２は、離間した対向する側壁１１２Ａ、１１２Ｂを備える。軸方向孔を含む通気スロット１１２のいずれかの数及び構成は、特定の用途に所望されるようにステム４４に含まれてもよい。
【0028】
[053]図２を参照すると、フェルール４８は、外側複合シェル３４をステム４４に固定的に結合する。フェルール４８は、長手方向に延在する、外面１２０Ａ及び反対側の内面１２０Ｂを有する略円筒の中空管１２０を備えている。フェルール４８の一実施形態は、図２に示すように、圧力容器１０の外側複合シェル３４と摩擦係合するように構成されたフェルール４８の内面１２０Ｂから離れる方に半径方向に延在する歯状突起１２６を含む。また、図２に示すように、フェルール４８は、フェルール４８の内面１２０Ｂから半径方向内向きに突出し、ステム４４の取付けリッジ９２内の溝１００と篏合的に係合するように構成されたリップ１０６を含む。その代替として、フェルール４８のリップ１０６及び／又は歯状突起１２６は、フェルール４８を外側複合シェル３４及びステム４４に機械的に締結する圧着工程中に形成される。
【0029】
[054]ブリーザ層３０は、図２に示すように、円筒壁２６の外周２８を取り囲み、ライナ１６の第１の終端部３８と第２の終端部３８’との間に延在する。図６は、ライナ１６を通ってブリーザ層３０内に透過するガス１４を示す図２の圧力容器１０の破断図である。ブリーザ層３０は、ガス透過性であり、ライナ１６を通って透過するガス１４に経路５２を提供する。ブリーザ層３０によって収集されたガス１４は、圧力容器１０上の所定の出口位置６４に向かって誘導される。図６に示す実施形態では、ブリーザ層３０は、また、矢印Ａが表すように、液体不透過性である。したがって、外側複合シェル３４の繊維７０に適用された液状樹脂７２は、ブリーザ層３０によって吸収されない。ブリーザ層３０内部の樹脂７２の吸収を防止すること、特にブリーザ層３０とライナ１６との間の樹脂７２侵入を防止することが、ブリーザ層３０のガス透過性を維持する。
【0030】
[055]ブリーザ層３０の一実施形態は、図６に示すように、外側複合シェル３４を形成する繊維７０にわたって増加した気孔率を有する乾燥繊維７０Ｃを含む。乾燥繊維７０Ｃは、樹脂７２が含浸されていない繊維７０Ｃである。ブリーザ層３０は、円筒壁２６の周りに乾燥繊維ストランド７０Ｃ’の１つ又は複数の層７０Ｄを重複螺旋状パターンで巻き付けることによって形成され得る。ライナ１６の周りに繊維ストランド７０Ｃ’を巻き付ける例示的な方法が、図３Ｂに示されている。好ましくは、複数の乾燥繊維ストランド７０Ｃ’が、細長いライナ１６のために円筒壁２６の周りに編組されて、編組乾燥繊維層７０Ｅを形成する。ライナ１６の周りに繊維ストランド７０’、７０Ｃ’を編組する例示的なプロセスが図４に示されている。図４に示すように、ライナ１６の周りに複数の乾燥繊維ストランド７０Ｃ’を編組することが、ライナ１６が、大外径部１３６Ａと、小外径部１３６Ｂと、大外径部１３６Ａと小外径部１３６Ｂとの間のテーパ部１３６Ｃを含む場合であっても、ブリーザ層３０が円筒壁２６の外面２８に密着することを可能にする。ブリーザ層３０は、乾燥繊維７０Ｃの１つ又は複数の層７０Ｅを含み得る。
【0031】
[056]ブリーザ層３０の気孔率は、図７Ａ及び図７Ｂに示すように、乾燥繊維７０Ｃの外径１３８、１３８’に関連している。図７Ａ及び図７Ｂは、ファイバ型７０Ｃの大外径１３８を有する繊維１４０、１４０’、及び小外径１３８’を有する繊維１４４、１４４’のグループの断面図をそれぞれ示している。隣接する大径繊維１４０、１４０’の間の空の空間１４８は、図７Ａにおいて、図７Ｂの隣接する小径繊維１４４、１４４’の間の空の空間１４８’よりも大きい。ブリーザ層３０の気孔率は、空の空間１４８、１４８’がブリーザ層３０を通る空気溝５２を形成するので、隣接する繊維１４０、１４０’、１４４、１４４’の間の空の空間１４８、１４８’の量に直接関係する。したがって、ブリーザ層３０の気孔率は、外側複合シェル３４に組み込まれる繊維７０の外径よりも大きい外径１３８を有する繊維７０Ｃを選択することによって増加され得る。
【0032】
[057]例えば、ガラス繊維を用いてブリーザ層３０を形成することは、ガラス繊維の外径１３８が炭素繊維の外径よりも大きいならば、ブリーザ層３０の気孔率を炭素繊維以上に改善させることになる。ガラス繊維は、典型的には、約３μｍ～約２０μｍの範囲内で入手可能である。それに比べて、炭素繊維は、典型的には、約５ｐｍ～約１０ｐｍの範囲内で入手可能である。したがって、約１８ｐｍの直径を有するガラス繊維は、非限定的な例として、約７ｐｍの直径を有する炭素繊維がブリーザ層３０を形成するために用いられる場合よりも大きい、ブリーザ層３０内の空の空間１４８、１４８’をもたらすことになる。
【0033】
[058]それに加えて、非円形断面を有する繊維７０Ｃを選択することは、円形断面を有する繊維７０Ｃを含むブリーザ層３０以上にブリーザ層３０内の空の空間１４８、１４８’を増加させ得る。円形及び非円形繊維７０Ｃがブリーザ層３０内での使用に適しているが、非円形繊維７０Ｃは、円形繊維７０Ｃよりも高い気孔率が達成され得るので、好ましい。任意選択で、ストランド７０Ｃ’内で元々整列した繊維７０Ｃが、編組工程の直前に、エアノズルによって混合されることにより、繊維ストランド７０Ｃ’内部の気孔率を増加させ得る。
【0034】
[０５９]ブリーザ層３０は、特定の用途に所望されるような複数層の編組された及び／又は巻き付けられた乾燥繊維ストランド７０Ｃ’を含み得る。ブリーザ層３０に好適な繊維７０Ｃは、炭素繊維、ガラス繊維、バサルト繊維、ホウ素繊維、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維（ＨＤＰＥ）、Ｚｙｌｏｎ（商標）ポリ（ｐ－フェニレン－２，６－ベンゾビスオキサゾール）繊維（ＰＢＯ）、アラミド繊維、Ｋｅｖｌａｒ（登録商標）ポリパラフェニレンテレフタルアミド繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ナイロン繊維（ＰＡ）、ポリエステル繊維（ＰＬ）、ポリプロピレン繊維（ＰＰ）、ポリエチレン繊維（ＰＥ）等のうちの１つ又は複数を含む。これらの繊維７０Ｃは、繊維径、繊維形状、横圧縮強度、様々な材料組成、コスト、重量の範囲内で入手可能である。ブリーザ層３０についての繊維型７０Ｃの選択は、圧力容器１０についてのガス管理要件、材料コスト、材料特性、繊維層の厚さ等に部分的に基づく。好ましくは、ブリーザ層３０の選択された繊維７０Ｃは、繊維７０Ｃの材料組成、断面形状及び／又は外径１３８のうちの１つ又は複数において、外側複合シェル３４について選択された繊維７０とは異なる。外側複合シェル３４について選択された繊維７０よりも大きい直径を有する、ブリーザ層３０についての繊維７０Ｃを選択することは、ブリーザ層３０と外側複合シェル３４の両方について同じ繊維７０を用いること以上にブリーザ層３０の気孔率を向上させることになる。
【0035】
[060]図８は、ライナ１６と外側複合シェル３４との間に、乾燥繊維７０Ｃから形成されたブリーザ層３０を有する圧力容器１０の断面図を示す。ブリーザ層３０の半径方向厚さ１６０の少なくとも一部分は、ライナ１６の外面２８に沿って樹脂７２を含まないことにより、ガス１４がブリーザ層３０を通って流れることを確実にする。
【0036】
[061]図８を参照すると、ブリーザ層３０内への液状樹脂７２の侵入が、ブリーザ層３０がライナ１６に適用された乾燥繊維７０Ｃの１つ又は複数の層を含む場合に、制御されなければならない。ブリーザ層３０内への液状樹脂７２の侵入を制限する一方法は、繊維７０及び樹脂７２によって形成された外側複合体３４をライナ１６に適用する前に、ブリーザ層３０の１つ又は複数の犠牲層１６０’を含むことである。１つ又は複数の犠牲層１６０’は、外側複合シェル３４からの過剰液状樹脂７２を吸収して、ライナ１６に隣接する内部繊維層１６０内に液状樹脂７２が侵入するのを防止する。ブリーザ層３０の繊維７０Ｃが複合体３４の繊維７０よりも低いコスト及び／又は軽い重量のものである場合には、犠牲層１６０’を形成するためにブリーザ繊維７０Ｃの追加の層を含むことが好ましい。
【0037】
[062]その代替として、ブリーザ層３０は、図９に示す圧力容器１０の一実施形態に示すように、樹脂バリア層１７０によって被覆されることにより、ブリーザ層３０内への液状樹脂７２の侵入を防止し得る。
【0038】
[063]好ましくは、樹脂バリア層１７０は、液体不透過性である樹脂バリア材料１７０’を含む。好適な樹脂バリア材料１７０’は、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリシロキサン、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナイロン、合成ゴム、シリコーン、エチレンプロピレンジエンター高分子（ＥＰＤＭ）、ポリエチレン（ＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ニトリル）、エチレンビニルアルコール（ＥＶＯＨ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のうちの１つ又は複数を含む。樹脂バリア材料１７０’は、非限定的な例として、テープ、フィルム、シート、ラップ及び／又は成型ゴムであり得る。樹脂バリア材料１７０’の好ましい一実施形態は、図１０に示すように、ブリーザ層３０の外周３０’の周りに巻き付けられた高分子フィルム１７０’である。ブリーザ層３０の外周３０’の周りに、ポリエチレンストレッチラップ等の保護フィルム１７０’を巻き付けることは、樹脂７２の硬化過程中に、液状樹脂７２がブリーザ層３０に詰まるのを防止することになる。
【0039】
[064]図１１は、円筒壁２６を通る、ブリーザ層３０及び樹脂バリア層１７０内へのガス１４透過を示す図９の圧力容器１０の切断図を示す。ブリーザ層３０は、ガス透過性であり、円筒壁２６を透過するガス１４に流路５２を提供する。ブリーザ層３０によって収集されたガス１４は、圧力容器１０上の所定の出口位置６４に向かって誘導される。図９及び図１１に示す実施形態では、樹脂バリア層１７０は、矢印Ａで示すように液体不透過性であるだけでなく、ガス透過性である。したがって、外側複合シェル３４を形成する繊維７０に適用された液状樹脂７２は、樹脂バリア層１７０が液体不透過性であるので、ブリーザ層３０によって吸収されない。ブリーザ層３０内での液状樹脂７２の吸収を防止すること、特に、ブリーザ層３０と円筒壁２６との間への液状樹脂７２侵入を防止することは、ブリーザ層３０のガス透過性及び気孔率を維持する。
【0040】
[065]その代替として、樹脂バリア層１７０及びブリーザ層３０に加えて、金属箔及び／又は金属化フィルム等の非構造金属層１８０が用いられ得る。図１２Ａに示すように、金属層１８０が、ライナ１６とブリーザ層３０との間、ブリーザ層３０と樹脂バリア層１７０との間、及び／又は樹脂バリア層１７０と外側複合シェル３４との間に挿入され得る。更に、圧力容器１０が樹脂バリア層１７０を欠いている場合、非構造金属層１８０が含まれ得る。金属は、高分子と比較すると、低い透過性を有する。アルミナ化マイラ（ＰＥＴ）等の金属化フィルムの１つ又は複数の層が、ライナ１６の周りにブリーザ層３０の繊維ストランド７０Ｃを編組する前に、ライナ１６の一定外径（ＯＤ）部分の周りに設置され得る。これにより、被覆領域内の外側複合シェル３４によって、水素等のガス１４の吸収を著しく遅延させる。これにより、外側複合シェル３４に吸収されるガス１４の全体量が減少させられ、そのためライナ１６の崩壊を軽減する。任意選択で、繊維ストランド７０Ｃ及び／又は炭素繊維列７０’とほぼ等しい幅の金属化マイラ（ＰＥＴ）ストリップが、ライナ１６の周りに編組されることにより、特定のライナ１６部分にのみ不連続に適用されたシートと比べて、より高いライナ１６被覆率及び工程連続性の利点を提供し得る。
【0041】
[066]ブリーザ層３０の別の一実施形態が、図１２Ｂに示されており、ブリーザ層３０は、乾燥繊維７０Ｃ層の代わりに、巻き付けられたガラス繊維布１９０の１つ又は複数の層で形成される。ガラス繊維布１９０は、織布又は不織布であってもよい。ポリエチレンストレッチラップ等の保護フィルム１７０’の樹脂バリア層１７０が、ブリーザ層３０の外周３０’の周りに巻き付けられて、樹脂７２の硬化工程中に、液状樹脂７２がブリーザ層３０に詰まるのを防止する。更に、金属箔及び／又は金属化フィルム等の１つ又は複数の非構造金属層１８０が、図１２Ｂに示すように、ライナ１６とブリーザ層３０との間、ブリーザ層３０と樹脂バリア層１７０との間、及び／又は樹脂バリア層１７０と外側複合シェル３４との間に挿入され得る。
【0042】
[067]図１３は、図１の圧力容器１０の別の一実施形態の断面図であり、ブリーザ層３０は、高分子フィルム２００を含む。好ましくは、高分子フィルム２００は、ガス透過性であるだけでなく、液体不透過性である。したがって、ブリーザ層３０は、ライナ１６を通って透過するガス１４を収集して、圧力容器１０上の所定の出口位置６４に向かってガス１４を誘導し得る。好ましい一実施形態は、図１４に示すような、ライナ１６の外周２８の周りに巻き付けられた高分子フィルム２００である。高分子フィルム２００は、適合性圧力容器１０のためのライナ１６の一定外径部１３６Ａ、１３６Ｂ、及びテーパ部１３６Ｃの周りに巻き付けられ得る。
【0043】
[068]ブリーザ層３０に好適な高分子フィルム２００は、線状低密度ポリエチレン（ＬＬＤＰＥ）、ポリシロキサン、ポリウレタン（ＰＵ）、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ナイロン、合成ゴム、シリコーン、エチレンプロピレンジエンターポリマ（ＥＰＤＭ）、ポリエチレン（ＤＰＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、アクリロニトリルブタジエンゴム（ニトリル）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）等のうちの１つ又は複数を含む。高分子フィルム２００は、非限定的な例として、テープ、フィルム、シート、ラップ及び／又は成型ゴムであり得る。
【0044】
[069]ブリーザ層３０によって収集された透過ガス１４は、図１５に示すような、所定の出口位置６４を通って大気６０まで通気される。図１５は、図２の圧力容器１０の部分１７の拡大断面図である。ステム４４は、図３及び図１５に示すように、取付けリッジ９２のライナ取付け面９２Ａと反対側の取付け面９２Ｂとの間に延在する１つ又は複数の通気スロット１１２を含む。フェルール４８が外側複合シェル３４及びステム４４の取付けリッジ９２に圧着されると、軸方向孔２２０がそれぞれの通気スロット１１２内に形成される。ブリーザ層３０によって収集された透過ガス１４は、ブリーザ層３０から、フェルール４８と取付けリッジ９２との間の軸方向孔２２０を通って流れて、大気６０に排出される。ブリーザ層３０が乾燥繊維７０Ｃを含む場合、及びブリーザ層３０が高分子フィルム２００を含む場合に、透過ガス１４が、ブリーザ層３０から軸方向孔２２０内に流れる。軸方向孔２２０を通って通過するガス１４の量は、ブリーザ層３０のガス透過性及び気孔率だけでなくライナ１６全長に少なくとも依存する。
【0045】
[070]図１６は、ライナ１６がブリーザ層３０及び樹脂バリア層１７０によって被覆されたときの、軸方向孔２２０を通る透過ガス１４の流れを示す。ブリーザ層３０と樹脂バリア層１７０の両方がガス透過性であるので、ガス１４が、ブリーザ層３０と樹脂バリア層１７０の両方から、取付けリッジ９２を通って軸方向孔２２０内へと流れて、大気６０に排出される。
【0046】
[071]ブリーザ層３０を大気６０に通気する第２の実施形態が、図１７及び図１８に示されており、透過ガス１４は、フェルール４８とステム４４との間の圧着ジョイント２４０を通って通過する。図１７は、ライナ１６と外側複合体３４との間にブリーザ層３０を有する圧力容器１０を示す。図１７の圧力容器１０は、ライナ１６内の開口部３６内に挿入されたステム４４と、外側複合シェル３４をステム４４に固定的に結合するフェルール４８とを備える。しかし、図１７のステム４４は、図２に示す取付けリッジ９２内に通気スロット１１２を欠いている。フェルール４８の圧着ジョイント２４０は、ガス１４を、フェルール４８下で、外の大気６０へと搬送するように構成されている。透過ガス１４は、図１８に示すように、ブリーザ層３０から、フェルール４８とステム４４との間の圧着ジョイント２４０を通り、大気６０に流出する。
【0047】
[072]図１９は、ブリーザ層３０、及びライナ１６と外側複合シェル３４との間の樹脂バリア層１７０だけでなく、図１７に示すステム４４及びフェルール４８を有する圧力容器１０の実施形態を示す。ブリーザ層３０及び樹脂バリア層１７０に沿って流れる透過ガス１４は、図２０に示すように、フェルール４８とステム４４との間の圧着ジョイント２４０を通って通過し、大気６０に流出する。
【0048】
[073]ライナ１６と外側複合シェル３４との間の間隙５４内でのガス圧力の増加を軽減し、それによりライナ１６のそれに続く崩壊を防止する別の方法は、図２１に示すように、外側複合シェル３４を通る通気孔２５０、２６０を提供することである。１つ又は複数の通気孔２５０、２６０は、外側複合シェル３４を通ってブリーザ層３０を大気６０に流体的に接続する。
【0049】
[074]圧力容器１０は、圧力容器１０の終端部６８近傍の外側複合シェル３４内に１つ又は複数の通気孔２５０、２６０を含み得る。任意選択で、圧力容器１０は、圧力容器１０の全体に沿って、及び／又は圧力容器１０の選択された長手方向部分に沿って分布した通気孔２５０のアレイを含み得る。外側複合シェル３４内の通気孔２５０のアレイは、編組後だが樹脂７２の硬化前に、外側複合シェル３４内に針を挿入することによって作成され得る。針は、樹脂７２が硬化した後に、外側複合シェル３４から除去される。通気孔２５０、２６０の直径、数及び位置は、ライナ１６と外側複合シェル３４との間の間隙５４内のガス圧力を軽減するために必要な通気量に基づいて選択される。
【0050】
[075]図２２は、ライナ１６の内部空間１８から、ライナ壁２６を通って、ブリーザ層３０内へ、外側複合シェル３４内の通気孔２５０を通って、大気６０に排気されるガス１４の流れを示している。透過ガス１４は、また、樹脂バリア層１７０がガス透過性であれば、任意選択の樹脂バリア層１７０に沿って通気孔２５０に流れる。外側複合シェル３４内の通気孔２５０のアレイは、ブリーザ層３０が必要とされないように、ライナ１６と外側複合シェル３４との間の間隙５４内のガス圧力を十分に軽減してもよい。この場合、通気孔２５０のアレイは、ライナ１６と外側複合シェル３４との間の間隙５４からガス１４を排出する。外側複合シェル３４を通る通気孔２５０、２６０の直径、間隔及び数は、大気６０に通気されるべきであるガス１４の量に部分的に基づいて選択される。
【0051】
[076]ガス１４は、図２１及び図２３に示すように、通気孔２６０が外側複合シェル３４とフェルール４８の両方を通って通過すると、同様に大気６０に排出される。図２１及び図２３を参照すると、１つ又は複数の通気孔２６０は、フェルール４８を通り、外側複合シェル３４を通って、ブリーザ層３０まで延在してもよい。圧着されたフェルール４８の密封及び機械的把持特徴１２６との干渉を防止するために、１つ又は複数の穿孔された通気孔２６０は、圧力容器１０の終端部６８近傍のこれらの特徴１２６を越えたところに配置されることになる。このようにして、ガス１４を収容し、外側複合シェル３４をステム４４に固定するフェルール４８の能力は、フェルール４８を通る１つ又は複数の通気孔２６０によって影響を受けない。それに加えて、フェルール４８は、１つ又は複数の通気孔２６０の存在がその構造的一体性を許容できない程度にまで低下しないように設計される。ブリーザ層３０は、圧着されたフェルール４８の圧力の下で期待されるように作動し続けなければならない、すなわち、ガス１４を搬送するためのブリーザ層３０内の空気溝５２、１４８が開いたままでなければならない。圧着圧力下において気孔率を維持するためのブリーザ層３０の能力が懸念される場合には、追加の多孔性材料（焼結金属インサート、より多くの繊維、ガラスビーズ等）が、ライナ１６と外側複合シェル３４との間に設置されて、ガス１４流れを確実にする。
【0052】
[077]外側複合シェル３４に用いられるのと同じ繊維の、螺旋状に巻き付けられた乾燥繊維層の気孔率以上にブリーザ層３０の気孔率が改善された圧力容器１０の１つの利点は、改善された透過ガス１４管理である。第２の利点は、特定の適合性圧力容器１０におけるような、小径部分１３６Ｂによって離間された大外径部分１３６Ａを有するライナ１６上に配設され得るブリーザ層３０である。第３の利点は、ブリーザ層３０内への液状樹脂７２の侵入を防止すること、及びブリーザ層３０とライナ１６との間の液状樹脂７２の侵入を防止ことによるブリーザ層３０の気孔率の保持である。第４の利点は、ブリーザ層３０がガス透過性と液体不透過性の両方であることであって、それにより、ブリーザ層３０は、ブリーザ層３０とライナ１６との間への樹脂７２の侵入を防止しながら、ガス１４がブリーザ層３０に沿って、圧力容器１０上の所定の出口位置６４まで透過することを可能にすることである。
【0053】
本発明が例示的な方式で説明されてきたが、使用された用語は、限定ではなく説明であるという言葉の性質を帯びているように意図されていることを理解されたい。本発明についての多くの修正及び変更が、上記の教示に照らして可能である。そのため、添付の特許請求の範囲内で、本発明は、具体的に説明されたこと以外で実施されてもよいことを理解されたい。
【図1】
【図2】
【図3A】
【図3B】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12A】
【図12B】
【図13】
【図14】
【図15】
【図16】
【図17】
【図18】
【図19】
【図20】
【図21】
【図22】
【図23】