(57)【要約】【課題】降圧時に排出される水の流量を測定できるとともに、降圧時間の短縮を図ることができる膨張測定装置を提供する。【解決手段】膨張測定装置１は、高圧タンク１０から排出される水を貯留する排水タンク３０と、高圧タンク１０と排水タンク３０との間に配置され、少なくとも高圧タンク１０から排出される水の流量を測定する流量計４と、流量計４と排水タンク３０との間に並列に配置され、高圧タンク１０から排出される水を排水タンク３０に流通させる６本の分岐配管３１ａ〜３１ｆと、分岐配管３１ａ〜３１ｆに設けられるバルブ３２ａ〜３２ｆと、６本の分岐配管のうち５本の分岐配管３１ａ〜３１ｅに設けられ、分岐配管を流れる水の流量を絞る流量絞り部材３３ａ〜３３ｅと、流量計４によって測定される測定値が規定値以上になるように、バルブ３２ａ〜３２ｆの開閉と流量絞り部材３３ａ〜３３ｅの絞り度合とを制御する制御部５と、を備える。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
高圧タンクの内部に水を充填して該高圧タンクの膨張測定を行う膨張測定装置であって、
前記高圧タンクから排出される水を貯留する排水タンクと、
前記高圧タンクと前記排水タンクとの間に配置され、少なくとも前記高圧タンクから排出される水の流量を測定する流量計と、
前記流量計と前記排水タンクとの間に並列に配置され、前記高圧タンクから排出される水を前記排水タンクに流通させる複数の配管と、
前記配管毎に設けられるバルブと、
前記複数の配管のうち少なくとも一部の配管に設けられ、該配管を流れる水の流量を絞る流量絞り部材と、
前記流量計によって測定される測定値が予め設定された規定値以上になるように、各バルブの開閉と各流量絞り部材の絞り度合とを制御する制御部と、
を備えることを特徴とする膨張測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、膨張測定装置に関し、特に高圧タンクの内部に水を充填して該高圧タンクの膨張測定を行う膨張測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ライナーと該ライナーの外周を覆う繊維強化樹脂層とを備える高圧タンクは、安全性を確保するために、高い耐圧強度が要求されている。高圧タンクの耐圧強度を検査する方法として、高圧タンクの内部に水を充填し、高圧タンクの内圧変化による高圧タンクの膨張量を測定することが挙げられる。より具体的には、例えば下記特許文献１に記載されるように、純水槽から高圧タンク内に純水を過剰に充填することにより高圧タンクの内圧を上昇させる昇圧時、及び純水を純水槽に戻して高圧タンクの内圧を降下させる降圧時について、高圧タンクの内圧と高圧タンクの膨張量との関係を取得し、取得した関係に基づいて耐圧強度が不足か否かを判定する。その際に、純水槽の重量の減少分は、高圧タンクの膨張量として測定されている。
【０００３】
このように純水槽の重量を測定する場合、純水槽を載置する大型の重量計が必要であるため、装置の大型化になる問題点がある。従って、最近では純水槽の重量の測定に代えて、流量計を用いて昇圧時の水の充填量、及び降圧時の水の排出量をそれぞれ測定し、水の量の変化に基づいて高圧タンクの膨張量を求める手法が検討されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１１９２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、流量計を用いて降圧時に排出される水の流量を測定する場合、高圧タンクの内圧が高いため、排出される水の流速が速すぎて、流量計で測定できない問題が生じている。このような問題を解決するために、流量絞り部材で水の流量を絞ることにより流速を低下させる方法が考えられるが、流速の低下に起因して排水時間が長くなり、降圧時間が長くかかる問題が新たに発生してしまう。
【０００６】
本発明は、このような技術課題を解決するためになされたものであって、降圧時に排出される水の流量を測定できるとともに、降圧時間の短縮を図ることができる膨張測定装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明に係る膨張測定装置は、高圧タンクの内部に水を充填して該高圧タンクの膨張測定を行う膨張測定装置であって、前記高圧タンクから排出される水を貯留する排水タンクと、前記高圧タンクと前記排水タンクとの間に配置され、少なくとも前記高圧タンクから排出される水の流量を測定する流量計と、前記流量計と前記排水タンクとの間に並列に配置され、前記高圧タンクから排出される水を前記排水タンクに流通させる複数の配管と、前記配管毎に設けられるバルブと、前記複数の配管のうち少なくとも一部の配管に設けられ、該配管を流れる水の流量を絞る流量絞り部材と、前記流量計によって測定される測定値が予め設定された規定値以上になるように、各バルブの開閉と各流量絞り部材の絞り度合とを制御する制御部と、を備えることを特徴としている。 
【０００８】
本発明に係る膨張測定装置では、複数の配管のうち少なくとも一部の配管に流量絞り部材が設けられるので、仮に高圧に伴う流速が速い場合であっても、流量絞り部材で配管を流れる水の流量を絞ることにより、降圧時に排出される水の流量を流量計で測定することができる。加えて、制御部は流量計によって測定される測定値が規定値以上になるように、各バルブの開閉と各流量絞り部材の絞り度合とを制御するので、排出される水の流速を規定値以上に維持することで、降圧時間の短縮を図ることができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、降圧時に排出される水の流量を測定できるとともに、降圧時間の短縮を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態に係る膨張測定装置の構造を示す模式図である。
【図２】降圧時における制御部の処理を示すフローチャートである。
【図３】（ａ）は本発明における降圧時の高圧タンクの内圧と流速との関係図であり、（ｂ）は従来における降圧時の高圧タンクの内圧と流速との関係図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明に係る膨張測定装置の実施形態について説明する。
【００１２】
図１は実施形態に係る膨張測定装置の構造を示す模式図である。本実施形態に係る膨張測定装置１は、高圧タンク１０内に水を過剰に充填することにより高圧タンク１０の内圧を上昇させる昇圧時と、高圧タンク１０から水を排出して高圧タンクの内圧を降下させる降圧時について、高圧タンク１０の内圧と高圧タンク１０の膨張量に基づき高圧タンク１０の耐圧強度を検査するための装置である。また、本実施形態の膨張測定装置１では、流量計４を用いて昇圧時の水の充填量、及び降圧時の水の排出量をそれぞれ測定し、水の量の変化に基づいて高圧タンクの膨張量を求める手法が採用されている。
【００１３】
図１に示すように、膨張測定装置１は、主に、高圧タンク１０の昇圧を行う昇圧部２と、高圧タンク１０の降圧を行う降圧部３と、昇圧時に高圧タンク１０への水の充填量及び降圧時に高圧タンク１０から排出される水の排出量を測定するための流量計４と、膨張測定装置１全体の制御を行う制御部５とを備えている。高圧タンク１０は、図示しないが、例えば内部に高圧ガスを貯留する空間を有する略円筒状のライナーと、ライナーの外周を覆う繊維強化樹脂層によって構成されている。
【００１４】
流量計４は、高圧タンク１０の内部と連通する主配管６の途中に設けられており、昇圧時に高圧タンク１０への水の充填量及び降圧時に高圧タンク１０から排出される水の排出量をそれぞれ測定し、測定した測定値を制御部５に送信する。流量計４には、高圧タンク１０の昇圧の最大値（例えば、１０５ＭＰａ）に耐える超高圧流量計が用いられている。
【００１５】
昇圧部２は、高圧タンク１０に供給される水を貯留する給水タンク２０と、給水タンク２０と主配管６とを接続する昇圧配管２１と、昇圧配管２１に設けられた昇圧ポンプ２２及び昇圧バルブ２３とを有する。給水タンク２０の内部に貯留される水、言い換えれば膨張測定に使用される水は、純水であっても良く、精製水であっても良い。そして、昇圧ポンプ２２は、例えばブースターポンプ或いはプランジャーポンプからなり、制御部５と電気的に接続されており、制御部５からの制御指令に従って動作する。昇圧バルブ２３は、制御部５と電気的に接続され、制御部５からの制御指令に従って全開又は全閉する。
【００１６】
昇圧時に、昇圧バルブ２３は制御部５の開弁指令に従って全開し、昇圧ポンプ２２は制御部５の作動指令に従って作動する。そうすると、給水タンク２０の水は、昇圧配管２１及び主配管６を介して高圧タンク１０に供給される。そして、給水タンク２０から供給される水が主配管６を通過する際に、主配管６に設けられた流量計４によりその流速が測定される。流量計４は、その測定した測定値を制御部５に送信する。
【００１７】
一方、降圧部３は、高圧タンク１０から排出される水を貯留する排水タンク３０と、流量計４と排水タンク３０との間に並列に配置され、高圧タンク１０から排出される水を排水タンク３０に流通させる複数（ここでは、６本）の分岐配管３１ａ〜３１ｆとを有する。図１に示すように、６本の分岐配管３１ａ〜３１ｆは、主配管６から並列に分岐され、それぞれ排水タンク３０と接続されている。各分岐配管３１ａ〜３１ｆには、バルブ３２ａ〜３２ｆが設けられている。また、６本の分岐配管３１ａ〜３１ｆのうち５本の分岐配管３１ａ〜３１ｅには、分岐配管を流れる水の流量を絞る流量絞り部材３３ａ〜３３ｅが設けられている。
【００１８】
各バルブ３２ａ〜３２ｆは、それぞれ制御部５と電気的に接続されており、制御部５からの制御指令に従って全開又は全閉する。各流量絞り部材３３ａ〜３３ｅは、それぞれ制御部５と電気的に接続されており、それぞれの絞り度合が制御部５に制御されている。本実施形態では、５本の分岐配管３１ａ〜３１ｅに設けられた流量絞り部材３３ａ〜３３ｅの絞り度合は、順に大きくなるように、言い換えれば分岐配管３１ａ〜３１ｅの断面積を順に狭くするように、制御部５に制御されている。
【００１９】
一方、制御部５は、例えば、演算を実行するＣＰＵ(Central processing unit)と、演算のためのプログラムを記録した二次記憶装置としてのＲＯＭ（Read only memory）と、演算経過の保存や一時的な制御変数を保存する一時記憶装置としてのＲＡＭ（Random access memory）とを組み合わせてなるマイクロコンピュータにより構成されており、記憶されたプログラムの実行によって膨張測定装置１を構成する各部分に対する制御を行う。
【００２０】
例えば、制御部５は、流量計４によって測定される測定値が予め設定された規定値以上になるように、各バルブ３２ａ〜３２ｆの開閉と各流量絞り部材３３ａ〜３３ｅの絞り度合とを制御する。以下、図２及び図３（ａ）を参照して詳細に説明する。なお、以下において、説明の便宜上、分岐配管３１ａ〜３１ｆを第１の分岐配管３１ａ〜第６の分岐配管３１ｆ、バルブ３２ａ〜３２ｆを第１のバルブ３２ａ〜第６のバルブ３２ｆ、流量絞り部材３３ａ〜３３ｅを第１の流量絞り部材３３ａ〜第５の流量絞り部材３３ｅと称する。従って、第６の分岐配管３１ｆには流量絞り部材が設けられていない。
【００２１】
また、第１の流量絞り部材３３ａ〜第５の流量絞り部材３３ｅの絞り度合は、第１の流量絞り部材３３ａ〜第５の流量絞り部材３３ｅの順で大きくなるように、制御部５に制御されている。すなわち、第２の分岐配管３１ｂに設けられた第２の流量絞り部材３３ｂの絞り度合は、第１の分岐配管３１ａに設けられた第１の流量絞り部材３３ａよりも大きく、第３の分岐配管３１ｃに設けられた第３の流量絞り部材３３ｃの絞り度合は、第２の分岐配管３１ｂに設けられた第２の流量絞り部材３３ｂよりも大きい。更に、第４の分岐配管３１ｄに設けられた第４の流量絞り部材３３ｄの絞り度合は、第３の分岐配管３１ｃに設けられた第３の流量絞り部材３３ｃよりも大きく、第５の分岐配管３１ｅに設けられた第５の流量絞り部材３３ｅの絞り度合は、第４の分岐配管３１ｄに設けられた第４の流量絞り部材３３ｄよりも大きい。
【００２２】
図２は降圧時における制御部の処理を示すフローチャートであり、図３（ａ）は本発明における降圧時の高圧タンクの内圧と流速との関係図である。図２に示す制御処理は、降圧時、すなわち高圧タンク１０から水を排出し始めから終わりまでの間に実行される。なお、図２の制御処理の開始前の状態では、膨張測定装置１の全てのバルブ（昇圧バルブ２３、及び第１のバルブ３２ａ〜第６のバルブ３２ｆ）が閉じた状態となっている。
【００２３】
まず、ステップＳ１１では、制御部５は、第１のバルブ３２ａを開く制御指令を送信する。第１のバルブ３２ａが開くと、高圧タンク１０内部の水は、高圧タンク１０の内圧によって主配管６及び第１の分岐配管３１ａを介して排水タンク３０側に押し出される。そして、押し出された水が主配管６を通過する際に、主配管６に設けられた流量計４によりその流速が測定される。なお、ここでは、流量計４に測定された測定値は流速であり、流量は測定された流速に断面積を掛けて算出することができる。そして、流量計４は、その測定した測定値を制御部５に送信する。
【００２４】
ステップＳ１１に続くステップＳ１２では、制御部５は、流量計４から送信された測定値を取得し、予め設定された規定値との比較を行い、測定値が規定値より小さいか否かを判定する。ここでの規定値は、例えば流量計４の測定可能な範囲及び降圧時間の短縮等に基づいて予め設定された値である。
【００２５】
そして、流量計４により測定された測定値が規定値以上であると判定した場合、制御部５は、流量計４から送信された最新の測定値を取得し、更に規定値との比較を行う。一方、図３（ａ）に示すように、例えば高圧タンク１０の内圧の低下に伴って流速が低下して、流量計４により測定された測定値が規定値より小さいと判定された場合、制御処理はステップＳ１３に進む。
【００２６】
ステップＳ１３では、制御部５は、第１のバルブ３２ａを閉じるとともに、第２のバルブ３２ｂを開く制御指令を送信する。第１のバルブ３２ａを閉じて第２のバルブ３２ｂを開くと、高圧タンク１０内部の水は、主配管６及び第２の分岐配管３１ｂを介して排水タンク３０側に流れる。このとき、第２の分岐配管３１ｂに設けられた第２の流量絞り部材３３ｂの絞り度合が第１の分岐配管３１ａに設けられた第１の流量絞り部材３３ａよりも大きいため、主配管６及び第２の分岐配管３１ｂを流れる水の流速は上昇する。従って、図３（ａ）に示すように、流量計４によって測定された測定値も上昇する。
【００２７】
ステップＳ１３に続くステップＳ１４では、制御部５は、流量計４から送信された最新の測定値を取得し、測定値が規定値より小さいか否かを更に判定する。そして、流量計４により測定された測定値が規定値以上であると判定した場合、制御部５は流量計４から送信された最新の測定値を更に取得し、規定値との比較を行う。一方、図３（ａ）に示すように、高圧タンク１０の内圧の低下に伴って流速が低下して、流量計４により測定された測定値が規定値より小さいと再び判定された場合、制御処理はステップＳ１５に進む。
【００２８】
ステップＳ１５では、制御部５は、第２のバルブ３２ｂを閉じるとともに、第３のバルブ３２ｃを開く制御指令を送信する。第２のバルブ３２ｂを閉じて第３のバルブ３２ｃを開くと、高圧タンク１０内部の水は、主配管６及び第３の分岐配管３１ｃを介して排水タンク３０側に流れる。このとき、第３の分岐配管３１ｃに設けられた第３の流量絞り部材３３ｃの絞り度合が、第２の分岐配管３１ｂに設けられた第２の流量絞り部材３３ｂよりも大きいため、主配管６及び第３の分岐配管３１ｃを流れる水の流速は再び上昇する。以下、このような処理は順次に行われる。
【００２９】
そして、制御処理はステップＳ１６に進み、更にステップＳ１７に進む。ステップＳ１７では、制御部５は、第５のバルブ３２ｅを閉じるとともに、第６のバルブ３２ｆを開く制御指令を送信する。これによって、高圧タンク１０内部の水は、主配管６及び第６の分岐配管３１ｆを介して排水タンク３０側に流れる。上述したように、第６の分岐配管３１ｆに流量絞り部材が設けられていないため、高圧タンク１０内部の水は、第６の分岐配管３１ｆの配管径で最大の流量で排水タンク３０に流れる。そして、高圧タンク１０の内圧が大気圧と同じになると、高圧タンク１０からの排水は終了する（図３（ａ）参照）。
【００３０】
本実施形態の膨張測定装置１では、６本の分岐配管３１ａ〜３１ｆのうち５本の分岐配管３１ａ〜３１ｅに分岐配管を流れる水の流量を絞る流量絞り部材３３ａ〜３３ｅが設けられているので、仮に高圧に伴う流速が速い場合であっても、流量絞り部材３３ａ〜３３ｅで配管を流れる水の流量を絞ることにより、降圧時に排出される水の流量を流量計４で測定することができる。加えて、制御部５は流量計４によって測定される測定値が規定値以上になるように、各バルブ３２ａ〜３２ｆの開閉と各流量絞り部材３３ａ〜３３ｅの絞り度合とを制御するので、排出される水の流速を規定値以上に維持することで、降圧時間の短縮を図ることができる。
【００３１】
図３（ｂ）は従来における降圧時の高圧タンクの内圧と流速との関係図である。従来では、本実施形態のように複数本の分岐配管が配置されておらず、流量計と排水タンクとは、流量絞り部材を有する配管１本のみによって連結されている。そして、従来における降圧時の高圧タンクの内圧と流速との関係は、図３（ｂ）に示すように、降圧時に流量絞りの変化がないので、流速が徐々に低下して降圧の時間がかかってしまう。これに対して、本実施形態の膨張測定装置１によれば、排出される水の流速を規定値以上に維持するように調整されることにより、従来と比べて降圧時間の短縮を実現することが可能になる。
【００３２】
以上、本発明の実施形態について詳述したが、本発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の精神を逸脱しない範囲で、種々の設計変更を行うことができるものである。例えば、上述の実施形態では、分岐配管として６本の例を挙げて説明したが、分岐配管の数は６本に限らず、必要に応じて適宜増減しても良い。
【符号の説明】
【００３３】
１    膨張測定装置
２    昇圧部
３    降圧部
４    流量計
５    制御部
６    主配管
１０    高圧タンク
２０    給水タンク
２１    昇圧配管
２２    昇圧ポンプ
２３    昇圧バルブ
３０    排水タンク
３１ａ〜３１ｆ    分岐配管
３２ａ〜３２ｆ    バルブ
３３ａ〜３２ｅ    流量絞り部材
【図１】
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【図２】
2020085846.tif 000004
【図３】
2020085846.tif 000005