JPH08285189A

JPH08285189A - ガスボンベおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH08285189A
Application number: JP8022070A
Authority: JP
Inventors: Masanobu Kobayashi; 正信小林; Akihiko Kitano; 彰彦北野
Original assignee: Toray Industries Inc
Current assignee: Toray Industries Inc
Priority date: 1995-02-15
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 1996-11-01

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量性を確保しつつ、落下衝撃にも優れた性
能を発揮できるガスボンベを提供する。【構成手段】ガスバリア性の内殻２と耐圧性の外殻３
とを有し、外殻３は引張強度が５，５００ＭＰａ以上の
炭素繊維で樹脂を強化してなるＣＦＲＰからなることを
特徴とするガスボンベ、およびその製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、各種のガスボン
ベ、とくに自動車等に搭載するのに好適なガスボンベ、
およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】天然ガスの高圧ガスあるいはプロパン等
の液化ガスを燃料とする自動車には、燃料貯蔵の目的
で、耐圧ボンベが搭載されている。一般に、販売、使用
されている耐圧ボンベは、スチール、アルミ等の金属製
である。しかし、金属製の耐圧ボンベは厚肉であり重い
ので、作業性が悪く危険であるばかりか、運搬に要する
エネルギーが大きい、すなわち、自動車の燃費を低下さ
せるという欠点がある。さらに、ガス燃料の単位重量当
たりの発熱量は、ガソリンの約半分であるから、ガス自
動車が無補給で走行できる距離を、市販されているガソ
リン燃料自動車相当に高めるためには、ガソリン以上の
重量のガス燃料を搭載しなければならないという問題が
ある。

【０００３】このため、最近になり、軽量化を目的とし
て、アルミニウムまたはプラスチック製の内殻を、耐圧
性のＦＲＰ（繊維強化プラスチック）製の外殻で覆って
いるガスボンベが開発されつつある。このガスボンベ
は、本質的にプラスチックからなるものであるから金属
製のものにくらべてかなり軽量であり、これを自動車の
天然ガスボンベとして用いると、燃費の向上が期待でき
る。しかしながら、ボンベの重量の大半は外殻であるか
ら、外殻を極力軽量化したボンベの方がより軽量で好ま
しく、燃費の向上だけでなく、タイヤやブレーキシュー
の摩耗などの消耗費の軽減、ボンベ取扱い時の労力の軽
減や事故の減少なども期待できる。

【０００４】もう一つの自動車搭載用ボンベの問題点
は、落下衝撃による損傷である。組立工程、運搬過程に
おいてボンベの重量が重い故に、ボンベが落下して地面
等に衝突した際にボンベに働く衝撃エネルギー（衝撃エ
ネルギーはボンベの重量に比例して大きくなる）が大き
くなり、重いボンベ程落下衝撃による損傷が大きくな
る。

【０００５】さらに、ＦＲＰに強度の低い補強繊維を使
ったボンベは、肉厚がより厚くなるので、クラックの原
因となる成形時のボイドの除去が困難となるし、硬化時
に樹脂の発熱による暴走反応や内殻の損傷を回避するた
めに、硬化時間が長くなり生産性が低下するという問題
もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】この発明の目的は、従
来のガスボンベの上述した問題点を解決し、軽量である
のはもちろんのこと、落下衝撃にも優れた、信頼性の高
いガスボンベを提供することにある。

【０００７】また、この発明の他の目的は、そのような
ガスボンベを低コストで製造する方法を提供することに
ある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】前述の如き問題を解決す
るために、本発明は、ガスバリア性の内殻と耐圧性の外
殻とを有し、外殻は、引張強度が５，５００ＭＰａ以上
および／または表面比窒素濃度が０．０２以上、表面比
酸素濃度が０．３０以下である炭素繊維で樹脂を強化し
てなるＣＦＲＰ（炭素繊維強化プラスチック）からなる
ことを特徴とするガスボンベを提供する。

【０００９】また、この発明は、そのようなガスボンベ
を製造する方法として、ガスバリア性を有する内殻の周
りに、フィラメントワインディング法またはテープワイ
ンディング法を用いて耐圧性のＣＦＲＰ製外殻を形成し
てガスボンベを製造するに際し、炭素繊維として、
（ａ）引張強度が５，５００ＭＰａ以上および／または
（ｂ）表面比窒素濃度が０．０２以上、表面比酸素濃度
が０．３０以下である炭素繊維を用いることを特徴とす
る方法を提供する。

【００１０】この発明をその一実施態様に基づいて詳細
に説明するに、図１において、ガスボンベ１は、ガスバ
リア性を有する内殻２と、この内殻２を覆うように設け
た耐圧性の軽量外殻３とを有する。このガスボンベ１
は、全体として胴部Ａと、それに続く鏡板部Ｂと、ノズ
ル取付用口金４およびそれに装着されたノズル５と、ボ
ンベ底部に設けられたボス６とを有している。

【００１１】上記において、内殻は、ガス漏れを防ぐ作
用を持つ。また、後述するように、耐圧性の軽量外殻を
形成するときの芯体としても作用する。

【００１２】内殻は、極めて薄いアルミニウムやマグネ
シウム合金等の軽金属、あるいは、ポリエチレン、ポリ
プロピレン樹脂、ポリアミド樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポチブ
チレンテレフタレート樹脂、ポリアセタール樹脂、ポリ
カーボネート等の樹脂で作られていてもよい。耐衝撃性
に優れるという意味では、ＡＢＳ樹脂が好ましい。ガス
バリア性に優れるという意味では（高密度）ポリエチレ
ンが好ましい。

【００１３】そのような樹脂製の内殻は、周知のブロー
成形法によって製造できる。複合ブロー成形法を用い、
ガスシール性に優れる、たとえば、高密度ポリエチレン
樹脂の層で挟んだ多層構造とすることもできる。さら
に、内殻は、ＦＲＰで作られていてもよい。そのような
ＦＲＰ製の内殻は、たとえば、ガラス繊維や炭素繊維な
どの無機繊維や、アラミド繊維やポリエチレン繊維など
の有機繊維の、繊維長２〜１０ｍｍ程度の短繊維を含む
樹脂を射出成形することによって製造することができ
る。

【００１４】内殻は上述したようにガス漏れを防ぐ作用
をもっている。かかる作用を向上させるために、内面お
よび／または外表面にガスバリア層を形成するのも好ま
しい。たとえば、ブロー成形に際して吹き込みガスとし
てフッ素を含む窒素ガスを用いると、内殻の内表面にフ
ッ素樹脂の皮膜からなるガスバリア層を形成することが
できる。また、外表面に銅、ニッケル、クロム等の金属
メッキ皮膜を形成してガスバリア層とすることもでき
る。金属メッキ皮膜の形成は、電解メッキ法や無電解メ
ッキ法によることができる。内殻を複合ブロー成形法に
よって製造する場合、内側にガスバリア性に優れたポリ
アミドの樹脂等を配し、外側に易メッキ性の、たとえば
ＡＢＳ樹脂の層を配して金属メッキ皮膜の形成を容易に
することもできる。

【００１５】内殻には、また、その内面に２．５〜５ｃ
ｍの間隔で周方向に述べるリング状のリブを設けること
ができる。そのような内殻は、たとえば、リブ付のプラ
スチック製の半割の内殻を作り、それらを接合、一体化
することによって得ることができる。このリブは、内殻
の剛性を向上させ、後述する外殻の形成時における内殻
の変形を防ぎ、補強繊維の蛇行や遍在による外殻の強度
低下や強度のばらつき、ひいては耐圧性能の低下を防ぐ
のに役立つ。

【００１６】再び図１を参照するに、内殻の胴部Ａに
は、後述する補強繊維糸をフープ巻きしたり、そのよう
な補強繊維糸の織物等と樹脂とを複合してなるＦＲＰ製
の補強層７が形成されている。この補強層７は、鏡板部
Ｂの一部まで延びていてもよい。もっとも、この発明に
おいては、補強層を有することが必須ではない。

【００１７】一方、外殻３は、引張強度が５，５００Ｍ
Ｐａ以上である炭素繊維と樹脂とを含むＣＦＲＰからな
っている。引張強度が５，５００ＭＰａ以上である炭素
繊維で外殻を構成することで、ガスボンベは、軽量で、
かつ、優れた落下衝撃性能を示し、信頼性に優れるもの
となる。

【００１８】すなわち、ボンベの重量の大半は外殻であ
り、ボンベを軽量化して、自由落下時の衝撃エネルギー
値（衝撃エネルギー値はボンベの重量に比例して大きく
なる）を軽減するためには、外殻を軽量化する必要があ
る。このために、外殻を構成する樹脂および補強繊維の
量を減ずることも大事であるが、樹脂の含有率を小さく
すると、補強繊維同士が接触して、繊維本来の強度が発
現しない（いわゆる強度利用率が低下する）という問題
があり、樹脂含有率を小さくするには限界がある。強度
利用率を考えると樹脂の含有率は３５％付近が好まし
い。したがって、用いる補強繊維の強度は５，５００Ｍ
Ｐａ以上であることが必要である。５，５００ＭＰａと
いう高強度炭素繊維糸を使用することで、ボンベ外殻の
肉厚は薄くなり、ボンベの重量が飛躍的に軽くなり、こ
れを搭載したガス自動車の燃費が向上し、かつ、タイヤ
やブレーキシュー等の消耗費も低減でき、ボンベ取り扱
い時の落下衝撃によるボンベの損傷も大幅に軽減でき
る。さらには、外殻の肉厚が薄いことから、外殻内のボ
イドが少なく、硬化時の発熱による暴走や内殻の損傷の
ない、生産性の高いボンベが製造できるという効果も併
せもつ。

【００１９】さらに、耐疲労性を考慮すると、補強炭素
繊維の弾性率は、２２０ＧＰａ以上であることが好まし
い。２２０ＧＰａ未満では、給ガス、排ガス時のボンベ
の変形量が大きくなって、耐疲労性能が低下するからで
ある。このような外殻は、たとえば次のようにして構成
することができる。

【００２０】すなわち、上述した内殻を、いわゆるマン
ドレルとして、その周りに周知のフィラメントワインデ
ィング法やテープワインディング法によって樹脂を含む
補強繊維の巻層を形成し、成形することによって構成す
ることができる。このとき、補強層がある場合にはその
表面をも含めた内殻の外表面を平均高さが１０〜２０μ
ｍ程度の粗面に形成しておくと、ワインディング時にお
ける補強繊維糸の滑りを防止でき、補強繊維の分布の乱
れを少なくできるので好ましい。

【００２１】補強繊維糸としては炭素繊維のなかでも、
ＰＡＮ系の炭素繊維が好ましい。また、これら補強繊維
糸は、屈曲による応力集中を小さくし、ボイドの発生を
少なくできるという意味で、開繊性に優れる無撚繊維糸
であることが好ましい。そして、そのような繊維のなか
でもＪＩＳ−Ｒ７６０１によって測定する引張強度が
５，５００ＭＰａ以上である炭素繊維が好ましい。この
ような炭素繊維は、たとえば以下のようにして製造でき
る。

【００２２】すなわち、アクリルニトリルを少なくとも
９０重量％含む重合体を湿式紡糸したり、乾・湿式紡糸
したり、乾式紡糸（好ましくは乾・湿式紡糸）して、繊
度が１．１デニール以下であるような細繊度のアクリル
繊維を得る。以下、乾・湿式紡糸方法に基づいた製造方
法を説明する。

【００２３】９０重量％以上のアクリルニトリルを主成
分とする重合体溶液を、不純物や内部ボイドを除去する
ためにフィルターで濾過し、一旦、不活性雰囲気中およ
び空気中に吐出した後、凝固浴中に導入する。得られた
水膨潤糸を水洗、延伸し、さらに、耐炎化工程での糸同
士の融着を防止するためシリコーン系油剤を１〜２重量
％均一付着させる処理と乾燥工程を経て、１００℃以上
の温度でさらに延伸することによって、単糸径が５〜１
５μｍ程度であるプリカーサーを形成する。

【００２４】つぎに、上記プリカーサーを、空気中に
て、かつ伸長下に２００〜３００℃に加熱して、耐炎化
する。この際、不純物の付着および表面欠陥を減少させ
るため空気中の塵濃度はできるかぎり少なくすることが
好ましい。

【００２５】つぎに、上記耐炎化糸を、窒素ガスやアル
ゴンガスなどの不活性雰囲気中にて、かつ伸長下に３０
０〜８００℃に加熱し、さらに、不活性雰囲気中にて、
かつ緊張下に１，２００〜１，８００℃に加熱して炭素
化処理を施し、炭素繊維を得る。この際、不純物の付着
を防ぐため耐炎化炉、炭素化炉間の空気中の塵濃度はで
きるかぎり少なくすることが好ましい。

【００２６】さらに、繊維表面の欠陥を除去し高い引張
強度を得るため、上記炭素繊維を、硝酸を主成分とする
無機酸水中で電解処理し、引き続き不活性ガス中にて５
００〜８００℃に加熱し、電解処理によって生じた官能
基を、樹脂との接着が損なわれない程度に不活性化し、
表面の結晶性が損なわれない範囲で表面層を除去して炭
素繊維を得ることもできる。

【００２７】さて、上述した炭素繊維は、Ｘ線光電子分
光法により測定される表面比酸素濃度（以下Ｏ／Ｃと記
す）、表面比窒素濃度（以下Ｎ／Ｃと記す）を特定の範
囲内にすると、後述する樹脂との親和性や接着性等を向
上させることができて好ましい。

【００２８】さらに、本発明に係るガスボンベの外殻に
用いられる炭素繊維においては、Ｘ線光電子分光法によ
り測定される表面比酸素濃度Ｏ／Ｃ（炭素Ｃに対する酸
素Ｏの原子数比）および表面比窒素濃度Ｎ／Ｃ（炭素Ｃ
に対する窒素Ｎの原子数比）は、Ｏ／Ｃが０．３０以
下、Ｎ／Ｃが０．０２以上とするものである。Ｏ／Ｃは
好ましくは０．２５以下、さらに好ましくは０．２０以
下である。Ｏ／Ｃが０．３０を超えると、樹脂の官能基
と炭素繊維最表面との化学結合は強固になるものの、本
来炭素繊維基質自身が有する強度よりもかなり低い酸化
物層が炭素繊維表面を覆うことになるため、結果として
得られる外殻の耐圧強度は低いものになってしまう。

【００２９】Ｏ／Ｃの下限としては、０．０４以上、好
ましくは０．０８以上、さらに好ましくは、０．１０以
上が望ましい。Ｏ／Ｃが０．０４に満たないと、たとえ
ば、樹脂との反応性および反応量が不足し、その結果、
外殻の耐圧強度が発現しない場合がある。

【００３０】表面比窒素濃度Ｎ／Ｃは、０．０２以上で
あり、好ましくは０．０３以上、より好ましくは０．０
４以上である。Ｎ／Ｃが０．０２未満の炭素繊維は、樹
脂との反応性を向上させることができない場合があり、
結果として外殻の耐圧強度が発現できない。

【００３１】Ｎ／Ｃの上限としては、０．３０以下、好
ましくは０．２５以下、さらに好ましくは０．２０以下
が望ましい。すなわち、Ｎ／Ｃが０．３０を超えると、
樹脂との反応性および反応量が過剰になるだけで、強度
のさらなる向上は望めない。

【００３２】上記のようなＸ線光電子分光法により測定
される表面比酸素濃度Ｏ／Ｃおよび表面比窒素濃度Ｎ／
Ｃを前記した特定の範囲とする炭素繊維は、電解酸化処
理を施したり、気相または液相での酸化処理を施すこと
により得ることができる。以下に電解酸化処理方法に基
づいた製造方法を説明する。

【００３３】この場合、電解液としては、酸性およびア
ルカリ性水溶液のどちらも採用することができ、酸性水
溶液の電解質は、具体的には硫酸、硝酸、塩酸などを用
いることができる。アルカリ性水溶液であアンモニウム
イオンを含む水溶液が好ましく、具体的には、炭酸水素
アンモニウム、炭酸アンモニウム、水酸化テトラアルキ
ルアンモニウム塩等あるいはそれらの混合物などを用い
ることができる。特に、表面比窒素濃度Ｎ／Ｃを増加で
きる炭酸水素アンモニウム、炭酸アンモニウムが好まし
い。

【００３４】処理電気量は、被処理炭素繊維の炭化度に
合わせて最適化することが好ましいが、炭素繊維基質の
引張強度低下を防ぎ、かつ表層の結晶性の低下を進ませ
る観点から、電解処理は小さい電気量で複数回処理を繰
り返し行うのが好ましい。具体的には、電解槽１槽当た
りの通電量は１クーロン／ｇ・槽（炭素繊維１ｇ、１槽
当たりのクーロン数）以上、４０クーロン／ｇ・槽以下
が好ましい。

【００３５】通電方法としては、炭素繊維を電極ローラ
に直接接触させて通電させる直接通電、あるいは炭素繊
維と電極との間に電解液を介して通電させる間接通電の
いずれも採用することができるが、高い引張強度を得る
ためには電解処理時の毛羽立ち、電気スパーク等が抑え
られる間接通電が好ましい。

【００３６】なお、電解処理後には、水洗、乾燥するこ
とが好ましい。この場合、後述する樹脂との親和性や接
着性等を向上させるため、炭素繊維の最表面に存在する
官能基が熱分解しないように、できるだけ低い温度で乾
燥することが望ましく、具体的には、乾燥温度が２５０
℃以下、さらに好ましくは２１０℃以下で乾燥すること
が望ましい。

【００３７】ＣＦＲＰのマトリックス樹脂としては、エ
ポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル
樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、または、ポリ
アミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ＡＢＳ
樹脂、ポリエーテルケトン樹脂、ポリフェニレンサルフ
ァイド樹脂、ポリ−４−メチルペンテン−１樹脂、ポリ
プロピレン樹脂等の熱可塑性樹脂を用いることができ
る。とくに、繊維の強度利用率を大きくするという意味
では、引張伸度の大きな樹脂、好ましくはＪＩＳ−Ｋ７
１１５により測定される破断伸度が４％以上、さらに好
ましくは６％以上である樹脂を選択、使用するのがよ
い。

【００３８】ところで、内圧によって生ずる円筒ガスボ
ンベの軸方向における引張応力と周方向における引張応
力との比率は、ほぼ１：２になる。したがって、軽量化
のためには、補強繊維を軸方向と周方向にほぼ１：２の
割合で配列させることが好ましい。また、軸方向に対し
て、±５５度で巻き付けても軸方向と周方向の強度はほ
ぼ１：２となるので好ましい。

【００３９】また、最外層を、耐腐食性、耐酸性、耐ア
ルカリ性、耐湿性に優れた樹脂、たとえば、ポリエステ
ル樹脂、ビニルエステル樹脂、ポリエチレン樹脂、フェ
ノール樹脂等による樹脂層として形成することもでき
る。

【００４０】

【実施例】本発明のガスボンベの特徴を実施例によって
詳述する。実施例１アクリルニトリルを９９．５重量％、イタコン酸０．５
重量％からなるアクリル系共重合体の２０％ジメチルス
ルフォキシド溶液（４５℃における溶液粘度が６００ポ
イズの重合体）を紡糸口金を介して、一旦空気中に吐出
させ、３ｍｍの空間を通過させた後、静置式の凝固浴で
ジメチルスルフォキシド３０％、５℃の凝固浴に導入し
て凝固繊維を得た。引き続き水洗、熱水中で延伸し、ア
ミノ変性シリコーン油剤を付着、乾燥緻密化し加圧スチ
ーム中で延伸を行い、全倍率１０倍に延伸して巻きと
り、単糸繊度が１．０デニール、単糸数１２，０００本
のプリカーサーを得た（油剤の付着量１．５５重量
％）。引き続き２３０／２６０℃の温度プロフィルを有
する空気中で耐炎化せしめ、その後、最高温度１，３０
０℃の炭化炉に導入し、窒素ガス中にて３００〜７００
℃の温度域における昇温速度を約３００℃／分、１，０
００〜１，２００℃の温度域における昇温速度を約４０
０℃／分の条件下で炭化処理して炭素繊維を得た。引き
続き濃度０．０５モル／リットルの硫酸水溶液を電解液
とする電解槽中にて通電量５クーロン／グラム（１槽当
たりの電気量：１．２５クーロン／ｇ・槽）で１分間電
解処理し、さらに水洗、１５０℃で乾燥して、単糸径：
７μｍ、単糸数：１２，０００本、引張強度：５，８３
０ＭＰａ、引張弾性率：２４５ＧＰａ、比重：１．８
０、表面比酸素濃度Ｏ／Ｃ：０．１８、表面比窒素濃度
Ｎ／Ｃ：０．０４の炭素繊維を得た。

【００４１】上記繊維にエポキシ樹脂（ビスフェノール
Ａ型エポキシ樹脂、硬化剤：ジシアンジアミドＤＣＭＵ
（ジクロロフェニルジメチルウレア系））を樹脂槽およ
びローラーガイドを通過させることで、含浸させながら
フィラメントワインディング法により、ブロー成形した
高密度ポリエチレン樹脂からなる内殻（外径：３００ｍ
ｍ、ノズル取付部を除く全長：５００ｍｍ、肉厚：５ｍ
ｍ、重量：２．５ｋｇ）を、いわゆるマンドレルとし
て、その内殻の上に、外殻の軸方向と周方向（正確には
θ＝３°と９０°）の繊維量が１：２となるように巻き
付けて外殻を形成した。

【００４２】しかる後、オーブン中に縦置きして、昇温
速度１．５℃／ｍｉｎ、１３０℃で２時間加熱し、降温
速度２．５℃／ｍｉｎで硬化させてガスボンベの本体を
成形した（圧力は大気圧）。かくして得られた本体の外
径と重量はそれぞれ、３１０ｍｍ、６．１ｋｇであっ
た。

【００４３】つぎに、本体をリフターで持ち上げて３ｍ
の高さからコンクリート床面上に水平（胴部が床に衝突
するように）に落下（衝突時の速度は約５ｍ／ｓ）させ
て、衝突後の外殻表面を目視により観察したところ、凹
みや繊維切れなどの損傷はみられなかった。

【００４４】つぎに、本体のノズル取付部から水圧（水
温約１５℃）にて繰り返し加圧（加圧速度＝５．０ＭＰ
ａ／ｍｉｎ）していったところ、圧力が５３．７ＭＰａ
に達した時点で本体胴部中央からリーク（水漏れ）が生
じた。

【００４５】さらに、リークが生じなかった、本体鏡板
部をリング状に切断して、断面を研磨（＃４００のサン
ドペーパーで研磨の後、＃１，０００、＃２，０００の
サンドペーパーでさらに研磨）して、断面全体を光学顕
微鏡（×５００倍）で観察したところ、ボイドは認めら
れなかった。

【００４６】比較例１アミノ変性シリコーンの油剤の付着量を０．１２重量％
とし、電界処理に続けて行う水洗後の乾燥を窒素雰囲気
下３５０℃で行った他は、実施例１と同様にして、単糸
径：７μｍ、単糸数：１２，０００本、引張強度：３，
３００ＭＰａ、引張弾性率：２４４ＧＰａ、比重：１．
７９、表面酸素濃度Ｏ／Ｃ：０．１２、表面比窒素濃度
Ｎ／Ｃ：０．０１の炭素繊維を得た。上記繊維を実施例
１と同様にしてフィラメントワインディングして本体を
得た。かくして得られた外殻の外径と重量はそれぞれ、
３２０ｍｍ、９．６ｋｇであった。

【００４７】つぎに、実施例１と同様の落下試験をした
ところ、外殻の一部が白化して繊維が切れているのが確
認された。

【００４８】つぎに、実施例１と同様にして、本体を加
圧していったところ、４６．０ＭＰａで本体鏡板部に近
い胴部からリーク（水漏れ）した。

【００４９】さらに、実施例１と同様にして、リークが
生じなかった本体鏡板部の断面を観察したところ、長さ
５０μｍ以上の大きさのボイドが１０カ所以上観察され
た。

【００５０】比較例２濃度１．０モル／リットルの炭酸アンモニウム水溶液を
電解液とする電解槽にし、水洗後の乾燥温度を１５０℃
にした以外は比較例１と同様にして、単糸径：７μｍ、
単糸数：１２，０００本、引張強度：３，３２０ＭＰ
ａ、引張弾性率：２４４ＧＰａ、比重：１．７９、表面
比酸素濃度Ｏ／Ｃ：０．１５、表面比窒素濃度Ｎ／Ｃ：
０．０７の炭素繊維を得た。上記繊維を実施例１と同様
にしてフィラメントワインディングして本体を得た。か
くして得られた外殻の外径と重量はそれぞれ、３２０ｍ
ｍ、９．６ｋｇであった。

【００５１】つぎに、実施例１と同様の落下試験をした
ところ、外殻の一部が白化して繊維が切れているのが確
認された。

【００５２】つぎに、実施例１と同様にして、本体を加
圧していったところ、４９．１ＭＰａで本体鏡板部に近
い胴部からリーク（水漏れ）した。

【００５３】さらに、実施例１と同様にして、リークが
生じなかった本体鏡板部の断面を観察したところ、長さ
５０μｍ以上の大きさのボイドが１０カ所以上観察され
た。

【００５４】

【発明の効果】この発明のガスボンベは、ガスバリア性
を有する内殻を覆うように、引張強度が５，５００ＭＰ
ａ以上である炭素繊維と樹脂を含むＣＦＲＰ製の外殻を
設けているから、実施例と比較例との対比からも明らか
なように、軽量でかつ、落下衝撃に対して優れた性能を
有し、信頼性に優れている。このため、この発明のガス
ボンベは、軽量で、しかも、信頼性に優れていることが
要求される自動車用のＣＮＧタンク（Compressed Natur
al Gas Tank)としてとりわけ好適である。

【００５５】また、この発明においては、上述したガス
ボンベを、ガスバリア性を有する内殻の周りに、フィラ
メントワインディング法またはテープワインディング法
を用いて、引張強度５，５００ＭＰａ以上である炭素繊
維と樹脂とを含むＦＲＰからなる外殻を形成することに
よって製造することから、低コストで製造できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施態様に係るガスボンベの概略
縦断面図である。

【符号の説明】

１ガスボンベ２内殻３外殻４ノズル取付用口金５ノズル６ボス７補強層Ａ胴部Ｂ鏡板部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｂ２９Ｌ 9:00 22:00

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガスバリア性の内殻と耐圧性の外殻とを
有し、外殻は、引張強度が５，５００ＭＰａ以上の炭素
繊維で樹脂を強化してなるＣＦＲＰからなることを特徴
とするガスボンベ。
【請求項２】ガスバリア性の内殻と耐圧性の外殻とを
有し、外殻は、表面比窒素濃度が０．０２以上、表面比
酸素濃度が０．３０以下である炭素繊維で樹脂を強化し
てなるＣＦＲＰからなることを特徴とするガスボンベ。
【請求項３】ガスバリア性の内殻と耐圧性の外殻とを
有し、外殻は、引張強度が５，５００ＭＰａ以上で、か
つ、表面比窒素濃度が０．０２以上、表面比酸素濃度が
０．３０以下である炭素繊維で樹脂を強化してなるＣＦ
ＲＰからなることを特徴とするガスボンベ。
【請求項４】ガスバリア性を有する内殻の周りに、フ
ィラメントワインディング法またはテープワインディン
グ法を用いて耐圧性のＣＦＲＰ製外殻を形成してガスボ
ンベを製造するに際し、炭素繊維として、（ａ）引張強
度が５，５００ＭＰａ以上および／または（ｂ）表面比
窒素濃度が０．０２以上、表面比酸素濃度が０．３０以
下である炭素繊維を用いることを特徴とする、ガスボン
ベの製造方法。