JP4085038B2

JP4085038B2 - 高圧ガス容器の非水槽式耐圧試験装置

Info

Publication number: JP4085038B2
Application number: JP2003292295A
Authority: JP
Inventors: 英二増田
Original assignee: 株式会社フローム
Priority date: 2003-08-12
Filing date: 2003-08-12
Publication date: 2008-04-30
Anticipated expiration: 2023-08-12
Also published as: JP2005061989A

Description

本発明は、高圧ガス容器の耐圧試験装置に関し、特に高圧ガス容器内に圧力を加えて容器の膨脹量を測定し、漏れ及び異常膨脹のないことを確認する非水槽式耐圧試験装置に関するものである。

非水槽式耐圧試験装置は、水槽式耐圧試験装置に比べて、水槽が不要で、水槽への容器の出し入れの必要がないので、工程が簡単になり、省力化と試験工程の所要時間が短縮できる等の利点を有しているが、次のような問題点がある。

検査対象である高圧ガス容器内を満水にした後、加圧ポンプにより注水して容器内に圧力をかけ、注水した水の量で容器の膨脹量を測定するので、
（１）加圧ポンプに漏れがあるとき
（２）容器内に空気が残留しているとき
（３）容器の口金に装着する耐圧試験金具がねじ込み式ではなく押圧式の場合、該耐圧試験金具を押圧することによる容器の変形
等によって測定誤差が生じる。

上記（２）の容器内に残留する空気を除去して測定精度を高めた高圧ガス容器の非水槽式耐圧試験装置について、次のようなものが提案されている。
特開平７−４３２８０号公報

上記の特許文献１に記載されている非水槽式耐圧試験装置では、上記（１）の加圧ポンプに漏れがあること及び上記（３）の耐圧試験金具が押圧式で、ガス容器の口金に耐圧試験金具を押圧することに起因する測定誤差の対策について考慮されていない。

本発明は、加圧ポンプから漏れる水量の影響をなくして、高い精度の測定を可能とした高圧ガス容器の非水槽式耐圧試験装置を提供することを目的とする。

また、本発明は上記（１）の加圧ポンプの漏れによる影響をなくすることに加えて、上記（２）の容器内に残留する空気を完全に除去して、より高い精度で信頼性の高い測定が短時間で行なえる高圧ガス容器の非水槽式耐圧試験装置を提供することを目的とする。

さらに、本発明は、上記（３）の耐圧試験金具が押圧式であることに起因する容器の変形をなくし、高い精度の測定が短時間で行なえる高圧ガス容器の非水槽式耐圧試験装置を提供することを目的とするものである。

上記目的を達成するために、本発明の耐圧試験装置は、高圧ガス容器の口金に装着される注水金具と、前記注水金具を通じて前記高圧ガス容器内を満水にすると共に、該高圧ガス容器内に残留している空気を除去する注水装置と、満水にした前記高圧ガス容器の口金に装着される耐圧試験金具と、所定量の水を貯蔵する定量水タンクと、該定量水タンク内の水を前記耐圧試験金具に設けた供給孔を通じて前記高圧ガス容器に圧入する加圧ポンプを有する加圧ラインと、前記加圧ポンプによる圧入工程及びこれに続く静置工程の後に前記高圧ガス容器内の圧入水を前記耐圧試験金具に設けた排出孔を通じて、これに接続される排出弁を介して前記定量水タンク内に戻す戻しラインと、前記定量水タンク内の水の重量を測定する電子天秤とを備え、前記加圧ポンプから漏れた水を前記定量水タンクに戻す配管が設けられていることを特徴とする。前記加圧ポンプの漏れは、プランジャのパッキング部に生じることが多いので、前記配管はパッキングの取付け部位に設けられる。

請求項２に係る発明は、前記加圧ポンプから漏れた水を前記定量水タンクに戻すために、前記加圧ポンプが前記定量水タンク内に浸漬され、該加圧ポンプから漏れた水を直接前記定量水タンクに戻すように構成されていることを特徴とする。

請求項３に係る発明は、前記耐圧試験金具が、前記高圧ガス容器の口金にシールリングを介して嵌挿され、前記シールリングを圧縮して自己密封作用を生じさせる適度の押圧力で前記耐圧試験金具を押圧し、かつ、前記耐圧試験金具が押圧した位置から戻らないようにするロック機構を有している押圧手段が設けられていることを特徴とする。

前記押圧手段としては、ロック機構付きエアシリンダ、ねじジャッキ等が好ましい。

検査すべき高圧ガス容器内に残留する空気を除去するために、前記注水金具が、前記高圧ガス容器の口金にシールリングを介して連通接続される注水金具本体と、該注水金具本体に昇降自在に設けられた注水ノズルとを有し、前記高圧ガス容器の底部近傍まで下降する前記注水ノズルの先端部に接線方向に開口する噴出孔が設けられ、前記注水金具本体に前記高圧ガス容器内に連通する排水孔が設けられていることを特徴とする。

検査すべき高圧ガス容器が長くて起立させて耐圧試験を行なうことが困難な場合には、前記容器内の空気を除去するための手段として、前記耐圧試験金具が、横向きに傾けた長い高圧ガス容器の口金に装着され、該耐圧試験金具はその排水孔に接続して前記高圧ガス容器内に延びる排出ノズルを有し、前記排出ノズルの先端が、横向きに傾けた前記高圧ガス容器内の最上部位近傍に開口している構成が好適である。この場合、前記耐圧試験金具が注水金具を兼ねるようにすることも可能である。

請求項１及び２に係る発明によれば、前記加圧ポンプの漏れによる誤差がないので、測定精度を高めることができる。

また、請求項３に係る発明によれば、押圧式の前記耐圧試験金具を容器の口金に押圧する圧力が小さくなり、前記加圧ポンプの漏れによる影響をなくすことに加えて、より高い精度の測定が短時間に行なえる。

以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。

本発明の非水槽式耐圧試験装置による高圧ガス容器の耐圧膨脹試験は、図１に示すように、注水工程Ａと耐圧試験工程Ｂとから成り、検査対象の高圧ガス容器１はコンベヤ５に塔載して注水工程Ａに搬送され、注水工程Ａを終了した後、耐圧試験工程Ｂに搬送される。図１中の６は注水工程Ａに搬入された容器１を所定位置に保持固定するクランプ、７は耐圧試験工程Ｂに搬入された容器１を所定位置に保持固定するクランプである。

先ず注水工程Ａについて説明する。

図２は、注水工程Ａの注水装置１０を示している。該注水装置１０は、高圧ガス容器１の口金２に連通接続される注水金具１１と、該注水金具１１を上下方向に貫通して容器１内に昇降自在に配設される注水ノズル１２とを備えている。注水金具１１には口金２を介して容器１内に連通する排水孔１３が設けられている（図３参照）。

注水金具１１の支持アーム１５は、支柱１６に配設した案内レール１７に沿って上下移動自在に取り付けられ、かつ支柱１６の上部に設置したエアシリンダ１８のピストンロッド１９に連結されていて、エアシリンダ１８により注水ノズル１２を上下動させ、その下降時に口金２に押し付け、図３に示すように、注水金具１１の下端面に装着したシールリング１４を介して排水孔１３が口金２に水密状態に連通接続される。

一方、注水ノズル１２の上端は支持アーム２０の支持部２１に連結固定され、該支持部２１に設けた注水孔２２に連通接続されている。支持アーム２０は、支柱１６に沿って上下方向に配設したエアシリンダ２３のピストンロッド２４に連結されていて、エアシリンダ２３により注水ノズル１２を昇降させるようになっている。注水ノズル１２の下端部には、接線方向に開口する２つの噴出孔２５，２５が設けられている（図５参照）。

図２及び図３に示すように、注水金具１１を口金２に押し付けシーリング１４を介して排水孔１３が口金２に水密状態に連通接続した状態で、注水ノズル１２を容器の底部３近傍まで下降させた後、注水孔２２を通じて供給される水が、注水ノズル１２の噴出孔２５，２５から噴射すると、図５に示すように、施回流となって容器１の内に給水される。このように施回する水流によって容器１内の内壁に付着している気泡が剥離されて浮上し、容器１内の空気と共に排水孔１３を通じて排出され、容器１内に残留する空気が完全に除去される。そして、容器１内が満水になると、注水ノズル１２を上昇させ、注水金具本体１１を口金２から離隔させて、満水になった容器１を耐圧試験工程Ｂに搬送する。

次に耐圧試験工程Ｂについて説明する。

図６は、耐圧試験工程Ｂの試験装置３０を示している。該試験装置３０は、容器１の口金２に連通状態に装着される耐圧試験金具３１と、所定量の水を貯蔵する定量水タンク３２と、定量水タンク３２を載置し、該定量水タンク３２内の水の重量を測定する電子天秤３３と、定量水タンク３２内の水を容器１に圧入する加圧ポンプ３４とを備えている。

耐圧試験金具３１は、側方に開口する供給孔３５と排出孔３６とを有しており、図７に示されているように、供給孔３５の内端は金具３１の中心部に配設された上下方向に延びる加圧ノズル３７の上端開口部に接続され、排出孔３６の内端は加圧ノズル３７の外周部に形成され、加圧ノズル３７と平行に上下方向に延びる複数の凹溝状の排出通路部３８に連通している。加圧ノズル３７と排出通路部３８は耐圧試験金具３１の下端面から突出している。加圧ノズル３７の下端部は先細に形成されていて、２つの噴出孔３９，３９が設けられている。また、加圧ノズル３７の上端に連設したフランジ部４０の外周部と上端面にシールパッキン４１，４２が介装されていて、加圧ノズル３７を通じて容器１に供給される加圧された水の漏れを防止する構造になっている。

耐圧試験金具３１の支持アーム４３は、支柱４４に配設した案内レール４５に沿って上下移動自在に取り付けられ、かつ支柱４４の上部に設置したロック機構付エアシリンダ４６のピストンロッド４７に連結されていて、エアシリンダ４６により耐圧試験金具３１を上下動させるようになっている。そして、その下降時に先ず加圧ノズル３７と排出通路部３８が満水になっている容器１の口金２に嵌挿され、続いて耐圧試験金具３１の下端面に装着したシールリング４８を介して該金具３１が口金２に押圧され、加圧ノズル３７と排出通路部３８が口金２に水密状態に連通接続される。このとき、エアシリンダ４６によって押圧される耐圧試験金具３１にはシールリング４８を圧縮して自己密封作用を生じさせる適度の押圧力が付与され、該適度の押圧力が耐圧試験金具３１に付与されると、エアシリンダ４６のロック機構（図示せず）が作動して所定の押圧力が維持され、過剰な押圧力によって容器１が変形するのを防止している。

耐圧試験金具３１を適度の押圧力で押圧する手段としては、図示したロック機構付エアシリンダ４６に替えてねじジャッキ、ウォームねじ式ジャッキ、油圧シリンダ等の昇降装置を使用することも可能である。また、耐圧試験金具３１は従来装置と同様に口金２にねじ嵌合して装着するねじ込み方式であってもよいが、口金２の雌ねじを損傷しないことと、作業能率の点から、上述した押圧方式が有利である。

耐圧試験金具３１の供給孔３５は、加圧ポンプ３４を介して定量水タンク３２に接続され、定量水タンク３２内の水を加圧して供給孔３５を容器１内に供給する加圧ライン５０が構成されている。また、排出孔３６は、排出弁５２を介して定量水タンク３２に接続され、容器１内に供給した圧入水を定量水タンク３２に戻す戻しライン５１が構成されている。

一方、加圧ポンプ３４のプランジャのパッキング部５３に連通接続した配管５４が定量水タンク３２に導出され、パッキング部５３から漏れる水を定量水タンク３２に戻すように構成されている。加圧ポンプ３４のパッキング部５３から漏れた水を定量水タンク３２に戻すために、配管５４に代えて、図９に示す実施例のように、加圧ポンプ３４をパッキング部５３が定量水タンク３２の水中に浸漬するように配置するようにしてもよい。

電子天秤３３は、図示しないコンピュータに接続されていて、後述する耐圧試験における定量水タンク３２内の水量の減少分を秤量し、法定の演算式に基づいて演算して、データを保存するようになっている。

上記構成を有する耐圧試験装置３０の作用を以下に説明する。図６及び図７に示すように、耐圧試験金具３１を満水にした容器１に装着した後、先ず排出弁５２を開いた状態で加圧ポンプ３４を作動し、加圧した水を供給孔３５から容器１内に給水して、耐圧試験金具３１内の流路や容器１内に残留している空気を排出通路部３８，排出孔３６を通じて押し出して除去する。残留している空気が完全に除去されると、排出弁５２を閉じ、加圧ポンプ３４によって加圧された定量水タンク３２内の水を容器１内に圧入し、その圧力によって容器１を膨脹させた後、所定時間（３０秒以上）その圧力を保持する静置工程において、容器１内に圧入された水量に相当する定量水タンク３２内の水の減少分の重量を電子天秤３３によって秤量する。このとき、加圧ポンプ３４のパッキング部５３から漏れた水は配管５４を通じて定量水タンク３２内に戻されるので、漏れた水の重量が減少分に加えられることはない。また、パッキング部５３から空気を吸い込んで容器１に空気が入ることがない。したがって、加圧ポンプ３４のパッキング部５３からの漏れによる測定誤差がなくなり、高い精度の測定が得られる。また、耐圧試験金具３１を容器１内の口金２に押圧する押圧力が、エアシリンダ４６のロック機構により最小限度に設定されているので、この押圧力による容器１の変形は極めて少なく、容器１の膨脹量の測定精度が高くなる。

上記の耐圧試験における圧入水量の測定値から法定の演算式に基づいて全増加量及び恒久増加量を演算し、恒久増加率を求める。そして、該恒久増加率によって容器１の状態が判定される。

上記した耐圧試験装置３０による耐圧試験において、容器１の口金２に装着する耐圧試験金具３１にかかる押圧力の違いによる圧入水量Ａについて次の測定値を得た。但し、試験条件は、４８リットル容器、胴部径３１０mm、胴部板厚３．２mm、水温２０℃、耐圧試験圧力３ＭＰａ。
（ａ）金具３１をねじ込み方式として、押圧しない場合圧入水量Ａ１４８．４cm³
（ｂ）金具３１をエア圧０．３ＭＰａで押圧し、
金具３１をロックした場合圧入水量Ａ１４８．７cm³
（ｃ）金具３１をエア圧０．５ＭＰａで押圧し続けた場合
圧入水量Ａ１５０．１cm³容器の全増加量Δ ＶはΔ Ｖ＝（Ａ−Ｂ）−｛（Ａ−Ｂ）＋Ｖ｝Ｐβ
ここでは、Ａは前出の圧入水量cm³、Ｂは加圧ポンプ３４から容器１入口までの間の配管の圧入水量cm³、Ｖは容器の内容積cm³、Ｐは試験圧力ＭＰａ、βは水の圧縮係数で、水温＝２０℃、Ｐ＝３ＭＰａのときβ＝０．０００４６４となる。そして、
各条件下の容器の全増加量Δ Ｖは
（ａ）８１．４cm³、（ｂ）８１．７cm³、（ｃ）８３．１cm³となり、試験圧力で金具３１が戻されないように金具押し付け用シリンダに高いエア圧力をかける（ｃ）はねじ込み式の（ａ）に対して誤差が２％を越える。
エア圧力をシールリング４８が圧縮する程度に低いエア圧で金具３１を押してロックした後エア圧をゼロにする（ｂ）は、（ａ）に対し誤差は０．４％に留まっている。このことは、図６及び図７に示した押圧式の耐圧試験金具３１を用いると、押圧しないねじ込み方式とほとんど変わらない試験結果が得られることを示している。

図１０は、本発明による別の実施形態を示しており、検査すべき高圧ガス容器１が長くて起立させて耐圧試験を行なうことが困難な場合に適している。

耐圧試験金具６１は横向きに傾けた長い高圧ガス容器１の口金２にねじ込み方式により装着され、供給孔６５に図６に示した試験装置３０の加圧ライン５０が接続されると共に、排出孔６６に試験装置３０の戻しライン５１が接続される。そして、排出孔６６に接続した排出ノズル６７の先端６７ａが図示のように横向きに傾けた容器１内の最上部近傍に開口位置するように、湾曲した排出ノズル６７が取り付けられ、供給孔６５を通じて供給した給水によって、横向きに傾けた容器１内に残留する空気を排出ノズル６７及び排出孔６６を通じて効果的に排出できるようになっている。したがって、容器１内に残留する空気が少なくなり、測定精度を高めることができる。また、この耐圧試験金具６１は注水金具を兼ねることも可能である。

本発明の非水槽式耐圧試験装置による作業工程を示す平面図である。注水装置の全体説明図である。同上注水装置の要部拡大断面図である。同上注水装置の注水ノズル先端部分の断面図である。同上注水装置による注水状態を示す説明図である。耐圧試験装置の全体説明図である。同上耐圧試験装置の要部拡大断面図である。図７の８−８線に沿う矢視断面図である。同上耐圧試験装置の別の実施形態を示す要部の拡大図である。同上耐圧試験装置のさらに別の実施形態を示す説明図である。

符号の説明

１高圧ガス容器
２口金
３容器底部
１０注水金具
１１注水ノズル
１３排出孔
２５噴出孔
３０試験装置
３１耐圧試験金具
３２定量水タンク
３３電子天秤
３４加圧ポンプ
３５供給孔
３６排出孔
３７加圧ノズル
３８排出通路部
４８シールリング
５０加圧ライン
５１戻しライン
５２排出弁
５３パッキング部
５４配管

Claims

高圧ガス容器の口金に装着される注水金具と、
前記注水金具を通じて前記高圧ガス容器内を満水にすると共に、該高圧ガス容器内に残留している空気を除去する注水装置と、
満水にした前記高圧ガス容器の口金に装着される耐圧試験金具と、
所定量の水を貯蔵する定量水タンクと、
該定量水タンク内の水を前記耐圧試験金具に設けた供給孔を通じて前記高圧ガス容器に圧入する加圧ポンプを有する加圧ラインと、
前記加圧ポンプによる圧入工程及びこれに続く静置工程の後に前記高圧ガス容器内の圧入水を前記耐圧試験金具に設けた排出孔を通じて、これに接続される排出弁を介して前記定量水タンク内に戻す戻しラインと、
前記定量水タンク内の水の重量を測定する電子天秤とを備え、
前記加圧ポンプから漏れた水を前記定量水タンクに戻す配管が設けられていることを特徴とする高圧ガス容器の非水槽式耐圧試験装置。
高圧ガス容器の口金に装着される注水金具と、
前記注水金具を通じて前記高圧ガス容器内を満水にすると共に、該高圧ガス容器内に残留している空気を除去する注水装置と、
満水にした前記高圧ガス容器の口金に装着される耐圧試験金具と、
所定量の水を貯蔵する定量水タンクと、
該定量水タンク内の水を前記耐圧試験金具に設けた供給孔を通じて前記高圧ガス容器に圧入する加圧ポンプを有する加圧ラインと、
前記加圧ポンプによる圧入工程及びこれに続く静置工程の後に前記高圧ガス容器内の圧入水を前記耐圧試験金具に設けた排出孔を通じて、これに接続される排出弁を介して前記
定量水タンク内に戻す戻しラインと、
前記定量水タンク内の水の重量を測定する電子天秤とを備え、
前記加圧ポンプが前記定量水タンク内に浸漬され、該加圧ポンプから漏れた水を前記定量水タンクに戻すように構成されていることを特徴とする高圧ガス容器の非水槽式耐圧試験装置。
前記耐圧試験金具が、前記高圧ガス容器の口金にシールリングを介して嵌挿され、前記シールリングを圧縮して自己密封作用を生じさせる適度の押圧力で前記耐圧試験金具を押圧し、かつ、前記耐圧試験金具が押圧した位置から戻らないようにするロック機構を有している押圧手段が設けられている請求項１又は２記載の高圧ガス容器の非水槽式耐圧試験装置。