(57)【要約】【課題】タンクの膨張試験を省スペースで行う。【解決手段】高圧タンク１の膨張試験方法が、ノズルから高圧タンク１内に水Ａと水蒸気Ｂを注入し、高圧タンク１内を水Ａと水蒸気Ｂに置換する工程と、高圧タンク１を気密にした状態で、ノズルから高圧タンク１内に水Ａを注入しつつ、高圧タンク１内の温度を下げる工程と、を有する。高圧タンク１内の温度を下げる工程において、水蒸気Ｂが水Ａに凝縮して、高圧タンク１内に水が隙間なく充填される。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
タンクの膨張試験方法であって、
ノズルからタンク内に水と水蒸気を注入し、前記タンク内を水と水蒸気に置換する工程と、
前記タンクを気密にした状態で、ノズルから前記タンク内に水を注入しつつ、前記タンク内の温度を下げる工程と、を有する、タンクの膨張試験方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、タンクの膨張試験方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば燃料電池自動車における燃料ガスのガスタンクには高圧タンクが用いられている。
【０００３】
この種の高圧タンクの製造時の検査工程では、高圧タンクの膨張試験が行われる。この膨張試験は、高圧タンク内に水を隙間なく充填させて行われる（特許文献１参照）。この高圧タンク内に水を充填させる際には、内部の残存空気を口金付近の一箇所（上部）に集めて排気するために、高圧タンクを直立させている（特許文献１、２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平８−２０１２５１号公報
【特許文献２】特開２０１５−４６３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上述のように水の充填を高圧タンクを直立させて行うと、高圧タンクを直立させるための駆動装置や、高圧タンクを支える装置などが必要になり、装置が大掛かりとなる。また、タンクの上部での作業が必要になるため、作業員の足場なども設置する必要がある。よって、膨張試験の装置全体が大型化し、膨張試験のための大きなスペースが必要になる。
【０００６】
本願はかかる点に鑑みてなされたものであり、タンクを直立させずに、省スペースで膨張試験を行うことができるタンクの膨張試験方法を提供することをその目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、鋭意検討した結果、タンク内に水と水蒸気を注入し、後にタンク内の温度を下げて水蒸気を水に変えることで、タンクを直立させずにタンク内に水を充填できることを見出し、本発明を完成するに至った。
【０００８】
すなわち、本発明は以下の態様を含む。
（１）タンクの膨張試験方法であって、ノズルからタンク内に水と水蒸気を注入し、前記タンク内を水と水蒸気に置換する工程と、前記タンクを気密にした状態で、ノズルから前記タンク内に水を注入しつつ、前記タンク内の温度を下げる工程と、を有する、タンクの膨張試験方法。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、タンク内に水を充填する際にタンクを直立させなくてもよいので、省スペースでタンクの膨張試験を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】高圧タンクの構成の一例を示す縦断面の説明図である。
【図２】高圧タンクに湯を注入する状態を示す縦断面の説明図である。
【図３】気密の状態にした高圧タンクに水を注入する状態を示す縦断面の説明図である。
【図４】高圧タンクに水が充填された状態を示す縦断面の説明図である。
【図５】高圧タンクに水を注入する状態を示す縦断面の説明図である。
【図６】高圧タンクに水蒸気を注入する状態を示す縦断面の説明図である。
【図７】気密の状態にした高圧タンクに水を注入する状態を示す縦断面の説明図である。
【図８】高圧タンクに水が充填された状態を示す縦断面の説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態について詳細に説明する。なお、図面の上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。また、図面の寸法比率は、図示の比率に限定されるものではない。さらに、以下の実施の形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明をその実施の形態のみに限定する趣旨ではない。またさらに、本発明は、その要旨を逸脱しない限り、さまざまな変形が可能である。
【００１２】
先ず、本実施の形態にかかる膨張試験方法の試験の対象となる高圧タンクの構成について説明する。図１は、高圧タンク１の構成の概略を示す縦断面図である。
【００１３】
高圧タンク１は、例えば略楕円体状に形成されている。高圧タンク１のタンク軸上の両端部には、口金１０が設けられている。口金１０は、例えばアルミニウム製である。
【００１４】
高圧タンク１は、内側に略楕円体状のライナー１１を有している。ライナー１１は、例えば樹脂製であり、ナイロン６、ナイロン６,６などのポリアミド系樹脂やポリエチレン系樹脂などにより成形されている。なお、本実施の形態におけるライナー１１は、樹脂製であるが、アルミ製であってもよい。口金１０は、ライナー１１の両端の開口部に嵌め込まれている。この口金１０の表面の一部とライナー１１のほぼ全面を覆うように繊維強化樹脂層１２が形成されている。
【００１５】
繊維強化樹脂層１２は、例えばフィラメントワイディング（ＦＷ）法により、口金１０とライナー１１の外周面に、熱硬化性樹脂が含浸された繊維束が巻回されて形成されている。繊維強化樹脂層１１は、フープ巻き、ヘリカル巻きなど巻き方向が異なる複数層から構成されている。なお、繊維強化樹脂層１２の樹脂として、例えばエポキシ樹脂、変性エポキシ樹脂、又は不飽和ポリエステル樹脂などが用いられている。また、繊維としては、例えば炭素繊維が用いられている。
【００１６】
次に、高圧タンク１の膨張試験方法について説明する。
【００１７】
（第１の実施の形態）
先ず、図２に示すように高圧タンク１が水平に置かれる。次に一方の口金１０から高圧タンク１内に給湯ノズル２０が挿入される。なお、他方の口金１０は気密に閉鎖されている。給湯ノズル２０は、例えば給湯タンク、給湯ポンプ等を有する給湯装置に接続されている。また熱湯ノズル２０は、口金１０の内径よりも外径が細く、口金１０との間で気密な状態ではない。
【００１８】
次に、給湯ノズル２０から高圧タンク１内に湯（常温よりも高い高温水）が供給される。湯の温度は、５０℃以上が好ましく、より好ましくは熱湯となる８０°以上である。
【００１９】
給湯ノズル２０からの湯の供給により、高圧タンク１内には水Ａと水蒸気Ｂが注入され、高圧タンク１内にあった空気は、水Ａと水蒸気Ｂに押し出されて口金１０から排気される。この湯の供給は、例えば水位が高圧タンク１の口金１０（開口）に達する直前まで行われる。
【００２０】
次に、図３に示すように給湯ノズル２０に代えて給水ノズル３０が口金１０に取り付けられる。給水ノズル３０には、口金１０との間にシール性があるものが用いられ、この給水ノズル３０を取り付けることにより、高圧タンク１内が気密な状態となる。なお、給水ノズル３０は、例え水道等の給水装置に接続されている。そして、給水ノズル３０から高圧タンク１内に水Ａが供給される。このときの水Ａの温度は、先に供給された湯よりも低い温度、例えば常温、又は常温より低い温度に設定されている。この水Ａの供給により、高圧タンク１内に低温の水Ａが増えていくとともに、高圧タンク１が冷却され内部の水蒸気Ｂが水Ａに変わり、高圧タンク１内の気体成分が減少する。また、水蒸気Ｂが水Ａに変わるとともに、高圧タンク１内が負圧になり、その分高圧タンク１内に水Ａがさらに引き込まれる。この結果、図４に示すように総ての水蒸気Ｂが水Ａに変わると、高圧タンク１内に水Ａが隙間なく充填される。
【００２１】
高圧タンク１内に水Ａが充填されると、次に高圧タンク１の膨張測定が行われる。膨張測定は、公知の高圧タンク１の恒久増加率を測定することにより行われる。例えば先ず、常圧程度の低い水圧で水が充填されている高圧タンク１の重量が測定され、その重量に基づいて高圧タンク１の容積が算出される。次に高圧タンク１に水が注入され、高圧タンク１内に所定の高い水圧が付加され、高圧タンク１を膨張させる。そして、高圧タンク１を膨張させた状態の高圧タンク１の重量が測定され、その重量に基づいて高圧タンク１の容積が算出される。さらに高圧タンク１の所定の高い水圧を元の低い水圧に戻し、その状態で高圧タンク１の重量が測定され、その重量に基づいて高圧タンク１の容積が算出される。そして、これらの各状態の高圧タンク１の重量と容積に基づいて高圧タンク１の恒久増加率が算出される。恒久増加率は、所定の高い水圧の加えたときの高圧タンク１の膨張量と、その後に所定の低い水圧に戻したときの高圧タンク１の残留膨張量との割合として算出される。
【００２２】
そして、その算出された恒久増加率が所定の適正範囲にあるか否かが確認され、高圧タンク１の膨張試験が終了する。
【００２３】
本実施の形態によれば、給湯ノズル２０から高圧タンク１内に水と水蒸気を注入し、高圧タンク１内を水と水蒸気に置換し、その後高圧タンク１を気密にした状態で、シール性のある給水ノズル３０から高圧タンク１内に水を注入しつつ、高圧タンク１内の温度を下げている。これにより、高圧タンク１内の水蒸気が水に凝縮して高圧タンク１内が水で隙間なく充填される。よって、水の充填時に高圧タンク１内の残存空気を口金付近の一箇所に集める必要がなくなり高圧タンク１を直立させなくてもよいので、大掛かりな装置等が必要なく、高圧タンク１の膨張試験を省スペースで行うことができる。
【００２４】
また、高圧タンク１への水と水蒸気の注入を湯を注入することによって実現しているので、水と水蒸気の注入を同時に短時間で行うことができる。よって、高圧タンク１の膨張試験に要する時間を短縮できる。
【００２５】
（第２の実施の形態）
上記第１の実施の形態では高圧タンク１に湯を注入していたが、水と水蒸気の注入を別々に行ってもよい。
【００２６】
この場合、先ず、例えば図５に示すように高圧タンク１が斜め（高圧タンク１の長手方向の軸（中心軸）が仰角となる向き）に設置される。なお、このときの仰角αは、０°以上３０°以下が好ましい。そして次に口金１０から高圧タンク１内にノズル４０が挿入される。なお、このノズル４０は、例えば水道などの給水装置と、水蒸気タンク、ポンプなどを備える水蒸気供給装置に接続されている。またノズル４０は、口金１０の内径よりも外径が細く、口金１０との間で気密な状態ではない。そして、ノズル４０から高圧タンク１内に水Ａが供給される。このときの水Ａの温度は例えば常温である。この水Ａの供給は、水位が例えば高圧タンク１の口金１０（開口）に達する直前まで行われる。
【００２７】
次に、図６に示すようにノズル４０から高圧タンク１内に水蒸気Ｂが注入される。このとき、高圧タンク１内の空気が、高圧タンク１内から外部に押し出され、高圧タンク１内が水Ａと水蒸気Ｂに置換される。なお、この水Ａの供給と水蒸気Ｂの供給は、別々のノズルを用いて行ってもよい。
【００２８】
次に、図７に示すようにノズル４０に代えてシール性のある給水ノズル５０が口金１０に取り付けられる。給水ノズル５０は、口金１０との間にシール性があるものであり、この給水ノズル５０を取り付けることにより、高圧タンク１が気密な状態となる。なお、給水ノズル５０は、例え水道等の給水装置に接続されている。そして、給水ノズル５０から高圧タンク１内に水Ａが供給される。このときの水Ａの温度は、例えば先にノズル４０から供給された水Ａと同じかそれよりも低い温度、例えば常温、又は常温より低い温度に設定されている。この水Ａの供給により、高圧タンク１内に低温の水Ａが増えていくとともに、高圧タンク１が冷却され内部の水蒸気Ｂが水Ａに凝縮し、高圧タンク１内の気体成分が減少する。また、水蒸気Ｂが水Ａに変わるとともに、高圧タンク１内が負圧になり、その分給水ノズル５０から高圧タンク１内に水Ａがさらに引き込まれる。この結果、図８に示すように総ての水蒸気Ｂが水Ａに変わると、高圧タンク１内に水Ａが隙間なく充填される。その後、上記実施の形態と同様に膨張測定が行われる。
【００２９】
本実施の形態によっても、高圧タンク１内の水蒸気が水に凝縮して高圧タンク１内が水で隙間なく充填されるので、水の充填時に高圧タンク１内の残存空気を口金付近の一箇所に集める必要がなくなり高圧タンク１を直立させなくてもよい。よって、大掛かりな装置等が必要なく、省スペースで高圧タンク１の膨張試験を行うことができる。
【００３０】
以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明はかかる例に限定されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【００３１】
例えば高圧タンク１内を水と水蒸気に置換する工程において、水と水蒸気の供給の順番やタイミングは任意に選択できる。なお、本発明は、上記実施の形態のように高圧タンク１を直立させずに行うことができるものではあるが、既に設備が整っている場合等に高圧タンク１を直立させて行う場合にも本発明は適用可能である。また、本発明の膨張試験方法は、上述の構成の高圧タンク１に限られず、他の構成を有するタンクにも適用できる。またタンクの用途も上述のものに限られない。例えば本発明の膨張試験方法は、ガスタンクに限られず、液体のタンクにも適用できる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、タンクの膨張試験を省スペースで行う際に有用である。
【符号の説明】
【００３３】
１  高圧タンク
１０  口金
２０  給湯ノズル
３０  給水ノズル
４０  ノズル
５０  給水ノズル
Ａ  水
Ｂ  水蒸気
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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