(57)【要約】      （修正有）【課題】高圧容器に対して必要な水圧をかけることができると共に、高圧容器を正常に膨張させることができるようにして、正確な耐圧膨張試験をできるようにする。【解決手段】定量水タンク１と、一端側に満水状態の高圧容器Ｔを水密状に接続する接続ノズル２１が接続され、他端側に定量水タンクが接続された圧送ライン２と、圧送ラインの道中に接続され、定量水タンクの水を高圧容器に圧送する圧送ポンプ２０と、圧送ラインの道中、且つ圧送ポンプから高圧容器までの範囲に確保された高圧ライン２Ａと、高圧ラインの道中に接続された真空ポンプ４０とを備えた。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧容器の耐圧膨張試験装置であって、定量水タンクと、一端側に満水状態の前記高圧容器を水密状に接続する接続ノズルが接続され、他端側に前記定量水タンクが接続された圧送ラインと、前記圧送ラインの道中に接続され、前記定量水タンクの水を前記高圧容器に圧送する圧送ポンプと、前記圧送ラインの道中、且つ前記圧送ポンプから前記高圧容器までの範囲に確保された高圧ラインと、前記高圧ラインの道中に接続された真空ポンプと、を備えていることを特徴とする高圧容器の耐圧膨張試験装置。
【請求項２】
請求項１記載の高圧容器の耐圧膨張試験装置における残留空気の除去方法であって、前記定量水タンクの水を前記高圧容器に圧送する工程前に、前記真空ポンプによって、前記高圧容器及び前記高圧ラインに残留する空気を除去することを特徴とする高圧容器の耐圧膨張試験装置における残留空気の除去方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、気体が高圧で充填される高圧容器の耐圧膨張試験装置及び残留空気の除去方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、気体が高圧で充填される高圧容器の耐圧膨張試験装置は、下記、特許文献１や特許文献２に記載されているように、高圧容器に注水すると共に、高圧容器内に気泡として残留する空気を除去して高圧容器内を満水状態にする注水装置と、満水状態の高圧容器に水を圧入して高圧容器を膨張させてその膨張量を圧入水の量から測定すると共に、高圧容器に対する圧力を解除して膨張から復元したときに排水された水の量を測定し、圧入水の量と排水量とから高圧容器の耐圧性を測定する非水槽式の耐圧試験装置とを有するものが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第４０８５０３８号公報
【特許文献２】特公平７−１２２６０９公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１に記載の注水装置は、高圧容器の口金に連通接続される注水金具と、注水金具を上下方向に貫通して高圧容器内に昇降自在に配設される注水ノズルとを備えており、注水ノズルを高圧容器の底部近傍まで下降させた状態で、注水ノズルの下端に設けられた噴出孔から注水が行われるようにされている。
【０００５】
このような注水装置は、噴出される水によって高圧容器の底部から徐々に増水させることで、水面上方の空気を押し上げながら排気すると共に、噴出される水が施回流となって、高圧容器の内壁に付着している気泡を剥離して浮上させることで、高圧容器内に残留する空気が完全に除去され、高圧容器内に水を圧入した際に、空気溜りによる影響を受けることなく、高圧容器を膨張させることができるようになっている。
【０００６】
しかしながら、特許文献１に記載の注水装置では、噴出される水が施回流となるため、噴出時に水が撹拌される状態になってしまい、この撹拌によって気泡の発生が多くなってしまうという問題がある。
【０００７】
一方、特許文献２に記載の注水装置は、満水状態に給水された高圧容器内を真空ポンプで減圧し、真空ポンプの作動を停止してから再度空気抜き注水を行うことで、高圧容器内に残留している空気が除去され、高圧容器内に水を圧入した際に、空気溜りによる影響を受けることなく、高圧容器を膨張させることができるようになっている。
【０００８】
特許文献１及び特許文献２に記載の非水槽式耐圧試験装置は、高圧容器と定量水タンクとにわたるように加圧ラインが配管され、この加圧ラインに加圧ポンプが接続されており、加圧ポンプによって、定量水タンクの水が加圧ラインを通過して高圧容器に圧入されるようなっている。
【０００９】
しかしながら、高圧容器に水を圧入するために、加圧ラインの道中において水が充填されるが、この充填時において加圧ライン内にも空気溜りが生じると共に、高圧容器内に空気が再び混入して空気溜りが生じるという問題がある。
【００１０】
すなわち、加圧ライン内や高圧容器内に空気溜りが生じた場合、高圧容器に圧入される水の圧力によって、空気溜りによる気泡が潰れるため、目的の圧力で設定した加圧ポンプを動作させても、気泡の潰れによって圧力が吸収されてしまい、高圧容器に対して必要な水圧がかからず、高圧容器を正常に膨張させることができず、正確な耐圧膨張試験ができなくなってしまうという問題が生じていた。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
前述の課題を解決するために、本発明は、以下の手段を採用した。
【００１２】
高圧容器の耐圧膨張試験装置であって、定量水タンクと、一端側に満水状態の前記高圧容器を水密状に接続する接続ノズルが接続され、他端側に前記定量水タンクが接続された圧送ラインと、前記圧送ラインの道中に接続され、前記定量水タンクの水を前記高圧容器に圧送する圧送ポンプと、前記圧送ラインの道中、且つ前記圧送ポンプから前記高圧容器までの範囲に確保された高圧ラインと、前記高圧ラインの道中に接続された真空ポンプと、を備えていることを特徴とする高圧容器の耐圧膨張試験装置である。
【００１３】
前述の高圧容器の耐圧膨張試験装置における残留空気の除去方法であって、前記定量水タンクの水を前記高圧容器に圧送する工程前に、前記真空ポンプによって、前記高圧容器及び前記高圧ラインに残留する空気を除去することを特徴とする高圧容器の耐圧膨張試験装置における残留空気の除去方法である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明に係る実施形態の耐圧膨張試験装置の概略構成図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下、本発明に係る実施形態の耐圧膨張試験装置Ａを図面に基づいて説明する。尚、以下で説明する各実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１６】
図１は、高圧容器Ｔの非水槽式の耐圧膨張試験装置(以下「試験装置」という)Ａの概略構成図である。
【００１７】
試験装置Ａは、定量水タンク１と、一端側に満水状態の高圧容器Ｔが水密状に接続されると共に、他端側に定量水タンク１が接続された圧送ライン２と、圧送ライン２の道中に接続され、定量水タンク１の水を高圧容器Ｔに圧送する圧送ポンプ２０と、圧送ライン２の道中、且つ圧送ポンプ２０から高圧容器Ｔまでの範囲に確保された高圧ライン２Ａと、高圧ライン２Ａと定量水タンク１と圧送ライン２とにわたるように接続された戻しライン３と、高圧ラインの道中に接続された減圧ライン４と、減圧ライン４の道中に接続された真空ポンプ４０とを備えている。
【００１８】
ここで高圧容器Ｔは、あらかじめ、注水装置（図示せず）によって水が充填されていると共に、水が充填された高圧容器Ｔの空気が除去されている状態のものであり、バルブ(図示せず)が取り外された開口Ｔ１の際まで水が充填されている。
【００１９】
このような高圧容器Ｔを高圧ライン２Ａの一端側(圧送ライン２の一端側)に配置し、開口Ｔ１に高圧ライン２Ａの一端側に接続された加圧専用の接続ノズル２１を水密状に接続することで、高圧容器Ｔが試験装置Ａにセットされる。
【００２０】
ここで、試験装置Ａは、定量水タンク１の水を、所定の圧力に設定された圧送ポンプ２０により圧送すると共に、セットされた満水状態の高圧容器Ｔに圧入して高圧容器Ｔを膨張させて高圧容器Ｔの膨張量を圧入水の量から測定し、且つ高圧容器Ｔに対する圧力を解除して膨張から復元したときに排水される排水量を測定し、圧入水量と排水量とから高圧容器Ｔの耐圧性を評価するものである。
【００２１】
以下、試験装置Ａの構成を具体的に説明する。定量水タンク１は、タンク本体１０、レベルスイッチ１１、秤１２等を備えた周知のものであり、圧送ライン２と戻しライン３とが接続されている。
【００２２】
圧送ライン２は、圧送ポンプ２０を挟んで下流側に逆止バルブ２２を介して接続された前述の高圧ライン２Ａ(図中、太線で示す範囲)と、上流側に逆止バルブ２３を介して定量水タンク１にわたるように接続された吸引ライン２Ｂとで構成されている。
【００２３】
逆止バルブ２２、２３は、定量水タンク１方向への水の逆流を阻止する方向として配されており、高圧ライン２Ａに作用する水圧による定量水タンク１への水の逆流を防止している。
【００２４】
高圧ライン２Ａの道中には、加圧バルブ２４、圧力スイッチ２５、圧力センサー２６、除圧バルブ２７が接続されていると共に、除圧バルブ２７を介して排水ライン２０Ａが接続されている。
【００２５】
吸引ライン２Ｂの道中には、定量水タンク１への給水、定量水タンク１や吸引ライン２Ｂの水を排水するための給排水ライン２Ｃが配管されている。
【００２６】
給排水ライン２Ｃは、その道中において、開閉バルブ２０Ｃを備えた排水側ライン２２Ｃと、開閉バルブ２１Ｃを備えた給水側ライン２３Ｃとに分岐されている。
【００２７】
このような圧送ライン２は、定量水タンク１に貯留された水を、圧送ポンプ２０によって、吸引ライン２Ｂから吸引すると共に、高圧ライン２Ａに流入させ、連続して作動する圧送ポンプ２０によって高圧ライン２Ａを流通させて高圧容器Ｔに圧入するようにされている(実線で示す矢印)。
【００２８】
高圧容器Ｔは、圧入された水の圧力によって膨張すると共に、水の圧力を保持することによって高圧容器Ｔの膨張状態(破線で示した状態)が保持される。
【００２９】
戻しライン３は、高圧ライン２Ａの道中に接続され、高圧ライン２Ａの一部のラインを共有するようにして、加圧バルブ２４と除圧バルブ２７の間に接続された除圧バルブ３０を介して定量水タンクＴにわたるように接続されている。
【００３０】
戻しライン３は、保持された水の圧力を解除したとき、膨張した高圧容器Ｔが膨張前の元の形状に戻り、元の形状に戻るときの圧力によって高圧容器Ｔから排水されて高圧ライン２Ａを逆流する水(一点鎖線で示す矢印)を、定量水タンク１へ戻すためのラインである。  
【００３１】
減圧ライン４は、高圧ライン２Ａの道中であって、加圧バルブ２４の下流側に接続された吸引バルブ４５を介して接続されていると共に、道中に真空ポンプ４０を備え、且つ真空ポンプ４０を挟んで上流側と下流側とに、圧送ライン２方向への逆流を阻止する方向として配置された逆止バルブ４１、４２が接続され、更に、逆止バルブ４１側から高圧ライン２Ａに向かう道中に、圧力センサー４３、圧力スイッチ４４が接続されている。
【００３２】
減圧ライン４は、真空ポンプ４０によって、高圧ライン２Ａ及び高圧容器Ｔを減圧しながら、高圧ライン２Ａ及び高圧容器Ｔから水及び空気を吸引する真空引き(二点鎖線で示す矢印)を行うためのラインである。
【００３３】
減圧ライン４の真空ポンプ４０の逆止バルブ４２側には、吸引した水及び空気を排出するための排出ライン４０Ｄが接続されており、真空ポンプ４０によって高圧ライン２Ａ及び高圧容器Ｔから吸引される水及び空気を排出ライン４０Ｄに流入させて排出するようにされている。
【００３４】
排出ライン４０Ｄには、排水ライン２０Ａ、排水側ライン２２Ｃが接続されており、排水ライン２０Ａ、排水側ライン２２Ｃから排水される水が合流するようにされている。
【００３５】
尚、本実施形態における高圧ライン２Ａの範囲は、逆止バルブ２２から接続ノズル２１に至る道中及びこの道中から吸引バルブ４５、除圧バルブ２７、３０に至る道中までの範囲であり、高圧容器Ｔへの水の圧入時には、高圧ライン２Ａが高圧容器Ｔを含んで、各バルブがオフ(閉)状態にされた密閉状態にされる。
【００３６】
このような試験装置Ａによると、空気が除去された真空状態であって、水が満水に充填された高圧容器Ｔを、接続ノズル２１を介して高圧ライン２Ａに接続し、圧送ポンプ２０によって高圧ライン２Ａに対して水を充填させることができる。
【００３７】
高圧ライン２Ａに水が充填された状態で、真空ポンプ４０を作動させて、高圧ライン２Ａ内及び高圧容器Ｔ内を減圧しながら、高圧ライン２Ａ内及び高圧容器Ｔ内に残留する空気を吸引することで除去することができる。
【００３８】
すなわち、高圧容器Ｔの接続ノズル２１への接続時に、接続ノズル２１中や高圧ライン２Ａ中の空気が高圧容器Ｔに混入したり、高圧ライン２Ａへの水の充填時に空気が残留したりしても、これらの空気を真空ポンプ４０によって除去するため、高圧ライン２Ａ及び高圧容器Ｔを真空にすることができる。
【００３９】
したがって、、圧送ポンプ２０による高圧容器Ｔへの水の圧入時には、高圧ライン２Ａ及び高圧容器Ｔが真空になっているので、目的の圧力で設定した加圧ポンプ２０を動作させたときに、高圧容器Ｔに対して必要な水圧をかけることができると共に、高圧容器Ｔを正常に膨張させることができるため、正確な耐圧膨張試験を実施することができる。
【００４０】
次に、前述の構成による試験装置Ａにおける残留空気の除去方法を説明する。この残留空気の除去方法は、高圧容器Ｔの耐圧膨張試験工程に含まれている。
【００４１】
第１工程：満水状態及び空気の除去が施された高圧容器Ｔを接続ノズル２１に水密を確保した状態で接続する。
【００４２】
第２工程：加圧ポンプ２０によって定量水タンク１の水を吸引して高圧ライン２Ａに水を充填する。(除圧バルブ２７、３０オフ(閉)、加圧バルブ２４オン(開))
【００４３】
第２工程では、高圧ライン２Ａから高圧容器Ｔまでの範囲を密閉した状態として、真空ポンプ４０を作動させて高圧ライン２Ａ内を減圧しながら、真空ポンプ４０の吸引動作によってオン(開)される吸引バルブ４５を介して空気を除去する真空引きによって、高圧ライン２Ａに、空気が除去された状態で水が充填され、水の充填後には、真空ポンプ４０を停止する。
【００４４】
第３工程：高圧ライン２Ａ及び高圧容器Ｔに残留する空気を除去する。(除圧バルブ２７、３０オフ(閉)、加圧バルブ２４オン(開))
【００４５】
第３工程では、真空ポンプ４０を作動させて、高圧ライン２Ａ及び高圧容器Ｔを減圧しながら、真空ポンプ４０の吸引動作によって開かれる吸引バルブ４５を介して空気を除去する真空引きによって行われ、空気の除去後に真空ポンプ４０を停止する。
【００４６】
高圧ライン２Ａ内及び高圧容器Ｔ内を真空にすることで、高圧ライン２Ａや高圧容器Ｔの内壁面に付着した気泡が膨張するため、吸引による高圧ライン２Ａ内及び高圧容器Ｔ内からの排出が行われやすくなる。
【００４７】
真空圧の設定は、真空圧が高すぎると、水に溶け込んでいる飽和状態の空気が再発生する一方、真空圧が低すぎると空気の除去が不完全となってしまうため、空気を効率よく、且つ確実に除去するための真空圧として約４０ｋＰａ〜約５０ｋＰａとすることが好ましい。
【００４８】
第２工程及び第３工程での真空引きでは、吸引された空気及び水は排出ライン２０Ａに流入されて排水される。
【００４９】
尚、真空ポンプ４０による真空引き終了後に、加圧ポンプ２０による予備加圧を行い、加圧ライン２に残留する空気を抜くとよく、このとき、除圧バルブ２７をオン(開)として排水ライン２０Ａから空気が水とともに排出され、所定時間経過後に除圧バルブ２７をオフ(閉)する。
【００５０】
この第３工程により、高圧ライン２Ａ内及び高圧容器Ｔ内に水が満水状態で充填されていると共に、真空状態にすることができる。
【００５１】
第４工程：空気除去終了後に、秤１２の値を「０」にリセットし、定量水タンク１内の水の増減量の測定の準備を行う。(除圧バルブ２７、３０オフ(閉)、加圧バルブ２４オン(開))
【００５２】
秤１２のリセット後に、加圧ポンプ２０を作動させて高圧ライン２Ａを介して高圧容器Ｔに水を圧入して高圧容器Ｔを膨張させると共に、膨張状態を保持し、この高圧容器Ｔの膨張動作及び膨張状態保持は、夫々所定時間行うと共に、所定回数行うことで、高圧容器Ｔの膨張が段階的に行われる。
【００５３】
高圧容器Ｔの膨張状態の保持は、加圧ポンプ２０を停止したときに、高圧ライン２Ａの密閉状態を継続することによって行われる。
【００５４】
高圧容器Ｔの膨張動作・膨張状態保持を所定回数行った際の圧入水量(全増加量)は、吸引されて水量が減少した定量水タンク１の重量を秤１２で量ることによって測定される。
【００５５】
第５工程：圧入水量の測定後、膨張状態が保持された高圧容器Ｔに対する圧力を解除し、高圧容器Ｔに圧入された水を定量水タンク１へ戻す。(除圧バルブ３０オン(開))
【００５６】
圧力が解除された高圧容器Ｔは、膨張状態から膨張前の形状に復元したときに、この復元力によって高圧容器Ｔに圧入されていた水が排水されて戻りライン３に流入し、戻りライン３から定量水タンク１へ戻される。
【００５７】
そして、高圧容器Ｔからの排出量(恒久増加量)は、戻されることで水量が増加した定量水タンク１の重量を秤で量ることによって測定され、測定された全増加量と恒久増加量を元に計算することで、高圧容器Ｔの耐圧性を評価することができる。
【００５８】
本実施形態の試験装置Ａにおける残留空気の除去方法によると、高圧容器Ｔへの水を圧入する前工程で、高圧ライン２Ａ及び高圧容器Ｔに残留する空気を抜くことで、高圧容器Ｔの接続ノズル２１への接続時に、接続ノズル２１中や高圧ライン２Ａ中の空気が高圧容器Ｔに混入したり、高圧ライン２Ａへの水の充填時に空気が残留しても、高圧ライン２Ａ及び高圧容器Ｔを真空にすることができる。
【００５９】
したがって、、圧送ポンプ２０による高圧容器Ｔへの水の圧入工程(第４工程)時には、高圧ライン２Ａ及び高圧容器Ｔが真空になっているので、目的の圧力で設定した加圧ポンプ２０を動作させたときに、高圧容器Ｔに対して必要な水圧をかけることができると共に、高圧容器Ｔを正常に膨張させることができるため、正確な耐圧膨張試験を実施することができる。
【００６０】
尚、本発明は、例示した実施の形態に限定するものではなく、特許請求の範囲の各項に記載された内容から逸脱しない範囲の構成による実施が可能である。
【符号の説明】
【００６１】
Ａ：試験装置
Ｔ：高圧容器
１：定量水タンク
２：圧送ライン
２０：圧送ポンプ
２１:接続ノズル
２Ａ：高圧ライン
４０：真空ポンプ
【図１】
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