JP5979088B2 - 高圧タンクの膨脹検査方法 - Google Patents

Description

本発明は、高圧タンクの膨脹検査の技術に関する。

高圧タンクの検査工程の一つとして、膨脹検査が行われる。膨脹検査は、高圧タンクに水を加圧充填し、高圧タンクの膨脹の度合いを測定する検査である。膨張検査は、高圧タンク内に気相を残留させずに水で満たすことが求められる。高圧タンクの構造上、高圧タンクに水を充填した際には、高圧タンク内に気相が残留するため、高圧タンク内に残留する気相を排出する必要がある。高圧タンク内に残留する気相を排出する技術として、例えば特許文献１の技術が知られている。特許文献１には、高圧タンクに水を充填した後に、空気抜き用のバルブから真空ポンプにより空気を排出する技術が開示されている。

特開平７−４３２８０号公報

しかし、特許文献１による水の充填方法は、水の充填後に高圧タンク内に残留した気相を除去する作業が伴うため、高圧タンクに水を充填する工程を自動化することができないといった問題が指摘されていた。

本発明は、上述の課題の少なくとも一部を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。本発明の一形態によれば、高圧タンクの膨脹検査方法が提供される。この膨脹検査方法は、前記高圧タンクに、所定温度における水への溶解度が体積比で１以上の気体を充填する工程と；前記気体の充填後に、前記高圧タンクに水を供給する工程と；を備える。この高圧タンクの膨脹検査方法によれば、水への溶解度が体積比で１以上の気体を高圧タンクに充填した後に水を充填するので、高圧タンク内の気体が水に溶解し、高圧タンク内への気相の残留を抑制することができる。

また、このような形態によれば、低コスト化、省資源化、製造の容易化、性能の向上等の種々の課題の少なくとも１つを解決することができる。

なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能である。例えば高圧タンクの膨脹検査装置、高圧タンクの耐圧検査方法、高圧タンクへの水の充填装置、高圧タンクへの水の充填方法などの種々の形態で実現することができる。

高圧水素タンクの膨脹検査方法を説明する説明図である。

Ａ．第１実施形態：
図１は、本発明の第１実施例としての、高圧水素タンクの膨脹検査方法を説明する説明図である。本実施形態における高圧水素タンクの膨脹検査は、高圧ガス保安協会・欧州認証法規に準拠した方法で行う。なお、本実施形態においては、検査対象の高圧タンクとして高圧水素タンクを採用したが、高圧酸素タンクなどの他の気体を充填するための高圧タンクを採用してもよい。

図示するように、本実施形態における膨脹検査は、工程１〜工程５の５つの工程からなる。以下、各工程について具体的に説明する。

膨張検査の工程１として、検査対象である高圧水素タンク１０に、炭酸ガスタンク２０から二酸化炭素（ＣＯ₂）を充填する。工程２において高圧水素タンク１０に水を充填した際に、高圧水素タンク１０に気相が残留するのを抑制する目的で、水への溶解度が体積比で１以上である気体として二酸化炭素を用いる。

高圧水素タンク１０は、本体１２と、口金１４とを備える。検査前の高圧水素タンク１０は、空の状態、すなわち内部に大気が入っている状態である。

高圧水素タンク１０に二酸化炭素を充填するために、炭酸ガスタンク２０と、ガス供給配管３０と、ジョイント３５とを用意する。炭酸ガスタンク２０は、本体２２と、口金２４とを備える。炭酸ガスタンク２０には、液化炭酸ガス（二酸化炭素）が充填されている。ガス供給配管３０は、二酸化炭素を流通させるためのガス配管である。ジョイント３５は、口金１４とガス供給配管３０とを接続する接続部材である。ジョイント３５は、高圧水素タンク１０の内部とガス供給配管３０とを連通する接続部３６と、高圧水素タンク１０の内部と外部（大気）とを連通する大気開放部３７とを備える。大気開放部３７には、開閉可能なバルブ３８が備えられている。

高圧水素タンク１０に二酸化炭素を充填するために、高圧水素タンク１０の口金１４と、ガス供給配管３０とをジョイント３５を介して接続する。また、炭酸ガスタンク２０の口金２４とガス供給配管３０とを接続する。

高圧水素タンク１０と炭酸ガスタンク２０とをガス供給配管３０およびジョイント３５によって接続した後、所定期間、連続的に炭酸ガスタンク２０から高圧水素タンク１０に、二酸化炭素の供給を行う。このとき、バルブ３８を開状態にする。高圧水素タンク１０への二酸化炭素の充填に伴い、高圧水素タンク１０内に封入されていた空気が排出される。所定期間の連続的な二酸化炭素の充填によって、高圧水素タンク１０の内部を略１気圧の二酸化炭素で満たす。

高圧水素タンク１０に二酸化炭素を充填後、膨張検査の工程２として、二酸化炭素が充填された高圧水素タンク１０に、大気圧（略１気圧）に相当する水圧で水を充填する。具体的には、水（純水）が収容された純水槽４０と、給水配管５０と、純水槽４０から高圧水素タンク１０へ水を充填するためのポンプ６０とを用意する。そして、高圧水素タンク１０とポンプ６０と純水槽４０とを給水配管５０によって接続する。高圧水素タンク１０と給水配管５０とは、ジョイント３５を介してする。バルブ３８は閉状態にする。

高圧水素タンク１０とポンプ６０と純水槽４０とを接続した後、ポンプ６０を動作させ、純水槽４０から高圧水素タンク１０に水を充填する。高圧水素タンク１０内が水で満たされるまで、ポンプ６０を駆動させる。二酸化炭素は水温が０℃以上のときに水への溶解度が体積比で１以上である。従って、高圧水素タンク１０に満たされていた二酸化炭素は、純水槽４０から供給される水に全部、もしくは、ほぼ全部溶解する。結果として、水を充填後の高圧水素タンク１０内の気相の残留が抑制される。なお、高圧水素タンク１０内の水は、二酸化炭素が溶解した二酸化炭素水溶液である。

高圧水素タンク１０に水を満たした後、水で満たされた高圧水素タンク１０の重量を、重量計７０を用いて測定する。重量測定によって取得された測定値を重量Ｒ１とする。その後、重量Ｒ１および二酸化炭素水溶液の比重に基づいて、大気圧下において水（二酸化炭素水溶液）で高圧水素タンク１０を満たした場合の高圧水素タンク１０の容積Ｖ１を算出する。

容積Ｖ１算出後、膨張検査の工程３として、大気圧に相当する水圧で水が満たされた高圧水素タンク１０に所定の水圧を加えて、さらに水を加圧充填する。具体的には、工程２で用意した設備を用い、ポンプ６０を動作させて、高圧水素タンク１０に水を充填する。バルブ３８は閉状態である。

水の充填時における高圧水素タンク１０に加える水圧は、高圧水素タンク１０に水素を充填して使用する際の水素充填圧力の１.５倍の水圧（以下、水圧Ｐとも呼ぶ）である。高圧水素タンク１０は膨張し、さらに高圧水素タンク１０に水が充填される。水圧Ｐで高圧水素タンク１０に水を加圧充填後、重量計７０を用いて、水が加圧充填された高圧水素タンク１０の重量を測定する。重量測定によって取得された測定値を重量Ｒ２とする。その後、重量Ｒ２に基づいて、水圧Ｐの水が充填された高圧水素タンク１０の容積Ｖ２を算出する。

容積Ｖ２算出後、膨張検査の工程４として、バルブ３８を開状態にして高圧水素タンク１０の加圧を解除し、高圧水素タンク１０を１気圧の水で満たされた状態にする。そして、重量計７０を用いて、１気圧の水で満たされた高圧水素タンク１０の重量を測定する。重量測定によって取得された測定値を重量Ｒ３とする。その後、重量Ｒ３に基づいて、１気圧の水で満たされた高圧水素タンク１０の容積Ｖ３を算出する。

容積Ｖ３算出後、膨張検査の工程５として、工程２〜４で取得した重量Ｒ１〜Ｒ３、容積Ｖ１〜Ｖ３に基づいて高圧水素タンク１０の恒久増加率を算出する。恒久増加率は、水圧Ｐを加えたときの高圧水素タンク１０の膨張量と、その後に水圧を１気圧に戻したときの高圧水素タンク１０の残留膨張量の割合として算出する。恒久増加率の算出方法は周知であるので、詳細な説明は省略する。高圧水素タンク１０の恒久増加率を算出することによって膨張検査は終了する。

以上説明したように、本実施形態における高圧タンクの膨張検査方法は、工程１において水への溶解度が体積比で１以上の気体である二酸化炭素を高圧水素タンク１０に充填後に、工程２において水を充填するので、水の充填時に、高圧水素タンク１０内の二酸化炭素が水に全部、もしくは、ほぼ全部溶解し、水を充填後の高圧水素タンク１０内に気相が残留することを抑制することができる。結果として、高圧水素タンク１０に水を充填した後に、高圧水素タンク１０に残留した気相を除去する工程を回避することができ、水を充填する工程を自動化することができる。

Ｂ．変形例：
なお、この発明は上記の実施形態や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
（Ｂ１）変形例１：
上記実施形態においては、工程１において、水への溶解度が体積比で１以上の気体として二酸化炭素（ＣＯ₂）を採用したが、それに限らず種々の気体を採用することができる。例えば、塩化水素（ＨＣｌ）、アンモニア（ＮＨ₃）、二酸化硫黄（ＳＯ₂）、クロロメタン（ＣＨ₃Ｃｌ）、アセチレン（Ｃ₂Ｈ₂）、塩素（Ｃｌ₂）など、０℃以上の水への溶解度が体積比で１以上の気体であれば、他の気体を採用することができる。このようにしても、上記実施形態と同様の効果を得ることができる。

（Ｂ２）変形例２：
上記実施形態においては、高圧水素タンク１０に充填する気体の溶解度を規定する際に０℃以上の水に対して規定したが、高圧水素タンク１０に充填する水の温度に応じて、溶解度を規定する水の温度を０℃以上または０℃以下としてもよい。

本発明は、上述の実施形態や変形例に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴に対応する実施形態の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、或いは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。

１０…高圧水素タンク
１２…本体
１４…口金
２０…炭酸ガスタンク
２２…本体
２４…口金
３０…ガス供給配管
３５…ジョイント
３６…接続部
３７…大気開放部
３８…バルブ
４０…純水槽
５０…給水配管
６０…ポンプ
７０…重量計

Claims (1)

1. 高圧タンクの膨脹検査方法であって、
   前記高圧タンクに、所定温度における水への溶解度が体積比で１以上の気体を充填する工程と、
   前記気体の充填後に、前記高圧タンクに水を充填する工程と
   を備える膨脹検査方法。

Images