JP6658463B2 - ガスタンク検査装置 - Google Patents

Description

本発明は、ガスタンク検査装置に関するものである。

ガスタンクの気密試験では、検査対象のガスタンクに対し検知ガスと不活性ガスとを充填し、ガスタンクから漏れ出す検知ガスの量を測定することによって、その気密性が判断されている。特許文献１では、検知ガスとしてはヘリウム、不活性ガスとしては高圧窒素ガスが用いられており、気密試験後、これらのガスは大気中に排気されている。

特開２０１３−２２８０２０号公報

ガスタンクの気密試験で用いられる高圧ガスは、気密試験終了後、再利用されることなく大気中に排気される。しかしながら、気密試験に用いられる高圧ガスの量は膨大であるため、気密試験に用いられた高圧ガスを再利用することなく排気すると、大量の高圧ガスが無駄になるという問題があった。

本発明は、上記の問題を鑑みてなされたものであり、気密試験で用いられたガスを再利用することが可能なガスタンク検査装置を提供するものである。

本発明にかかるガスタンク検査装置は、ガスタンクのガス漏れを検査するガスタンク検査装置であって、前記ガスタンクに検査用のガスを供給する検査ガス供給部と、前記ガスタンクのガス漏れ検査後、前記ガスタンク内に充填されている前記ガスを排気する排気経路と、前記排気経路の下流側に配置され、前記排気経路から排気された前記ガスを回収して貯蔵するガス貯蔵タンクと、前記ガス貯蔵タンクの下流側に配置されている所定の設備に、前記ガス貯蔵タンクに貯蔵されているガスを供給する貯蔵ガス供給経路と、を備える。

本発明にかかるガスタンク検査装置は、排気経路から排気されたガスを回収して貯蔵するガス貯蔵タンクと、ガス貯蔵タンクの下流側に配置されている所定の設備に、ガス貯蔵タンクに貯蔵されているガスを供給する貯蔵ガス供給経路と、を備える。このような構成により、ガスタンクの気密試験で用いられたガスを再利用することができる。

本発明により、気密試験で用いられたガスを再利用することが可能なガスタンク検査装置を提供することができる。

実施の形態にかかるガスタンク検査装置の概略図である。 実施の形態にかかるガスタンク検査装置を用いたガスタンク気密試験におけるガスタンクの圧力変化の結果を示したグラフである。

以下、本発明の具体的な実施の形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。ただし、本発明が以下の実施の形態に限定される訳ではない。また、説明を明確にするため、図面は適宜、簡略化されている。

図１は、実施の形態にかかるガスタンク検査装置の概略図である。図１に示すように、ガスタンク検査装置１は、検査対象であるガスタンク１００からのガス漏れの有無を検査するための装置である。ガスタンク検査装置１は、検査ガス供給部２０と、ガス漏れ検査部３０と、ガス再利用部４０とを備える。検査ガス供給部２０によって、検査ガス（不活性ガスおよび検知ガス）が検査対象のガスタンク１００へ充填される。その後、ガス漏れ検査部３０によってガスタンク１００の気密試験が行われ、ガスタンク１００のガス漏れの有無が検査される。検査後、検査に用いられた検査ガスはガス再利用部４０へ送られ、高圧の状態を保ったままガス貯蔵タンク２００へ貯蔵される。貯蔵された高圧ガスは、高圧ガスを必要とする工程や設備３００へ送られることによって、再利用される。本実施の形態では、窒素ガスを検査用の不活性ガスとして、ヘリウムガスを検知ガスとして用いているが、不活性ガス及び検知ガスとして使用できる気体であればどのようなガスを用いてもよい。

検査ガス供給部２０は、ガスタンク１００に検査ガスを供給する。検査ガス供給部２０は、液体窒素タンク２１と、液ポンプ２３と、熱交換器２４（破線部）と、ヘリウムタンク２５と、予混合器２７と、流量制御弁Ｖ１，Ｖ２，Ｖ３，Ｖ４，Ｖ７と、バルブＶ５と、減圧弁Ｖ６と、配管Ｐ１〜Ｐ９とを備える。

液体窒素タンク２１には窒素２２が貯蔵されている。窒素２２は、少なくとも一部が液相となるように低温状態で収容されている。なお、本明細書では液体状の窒素２２を液体窒素２２と、気体状の窒素を窒素ガス２２とも記載する。検査で用いられる窒素２２は、液体窒素タンク２１から供給される。液ポンプ２３は、窒素２２を低圧から高圧へ加圧できるポンプであり、液体窒素タンク２１から供給された窒素２２を圧送するための装置である。また、液ポンプ２３は、窒素２２の供給量を任意に決定することができる。熱交換器２４は、低温状態で供給される窒素２２を常温程度まで温めるための装置である。

ヘリウムタンク２５には、検知ガスであるヘリウムガス２６が充填されている。予混合器２７は、窒素ガス２２及びヘリウムガス１６をガスタンク１００へ充填する前に、窒素ガス２２及びヘリウムガス２６を事前に混合するための装置である。図１に示すように、それぞれの装置は、配管Ｐ１〜Ｐ９で接続されており、配管には上述のバルブＶ１〜Ｖ７が設けられている。

ガス漏れ検査部３０は、ガスタンク１００のガス漏れを気密試験によって検査するための装置である。ガス漏れ検査部３０は、ガスタンク１００と、チャンバー３１と、ガス分析器３２と、真空ポンプ３３と、流量制御弁Ｖ８，Ｖ９，Ｖ１０と、減圧弁Ｖ１１と、配管Ｐ９，Ｐ１０，Ｐ１１とを備える。ガスタンク１００はチャンバー３１に収容されており、検査ガスを流入するための入口配管Ｐ１０と検査ガスを排気するための出口配管Ｐ１１とを備える。ガス分析器３２および真空ポンプ３３はチャンバー３１と接続されており、気密試験において、真空ポンプ３３によりチャンバー３１内を真空にし、ガスタンク１００からチャンバー３１内へと漏れ出た検知ガスをガス分析器３２を用いて測定する。なお、本実施の形態においては、検査ガス供給部２０及びガス漏れ検査部３０を以上のような構成としたが、高圧ガスを用いた気密試験を行うための装置の構成であれば、どのような構成であってもよい。

ガス再利用部４０は、気密試験に用いられた高圧ガスを再利用するための装置である。ガス再利用部４０は、気密試験で用いられた高圧のガスを貯蔵するガス貯蔵タンク２００と、切替バルブＶ１２と、減圧弁Ｖ１３と、低圧（１ＭＰａ以下）のガスを開放するための配管Ｐ１３と、切替バルブＶ１２とガス貯蔵タンク２００とを繋ぐ配管Ｐ１４と、高圧ガスを各設備３００へ供給するための配管（貯蔵ガス供給経路）Ｐ１５とを備える。

次に、図１を用いて、ガスタンク検査装置１において、検査ガス（窒素ガス２２およびヘリウムガス２６）が検査ガス供給部２０からガス漏れ検査部３０へ送られ、ガスタンク１００の気密試験に使用された後、ガス再利用部４０へと送られ再利用されるまでの一連の流れについて、以下に説明する。

液体窒素タンク２１に充填されている窒素２２は、配管Ｐ１を通り、液ポンプ２３へ送られる。液ポンプ２３へ送られた窒素２２は液ポンプ２３により加圧され、配管Ｐ２へ送られる。配管Ｐ２へ送られた窒素２２は、常温の配管Ｐ３および低温の配管Ｐ５に分岐されて下流へ送られた後、配管Ｐ６で合流する。

常温の配管Ｐ３には熱交換器２４が設置されており、窒素（窒素ガス）２２の温度を常温程度まで上げることができる。また、常温の窒素ガス２２及び低温の窒素ガス２２の混合割合は、流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４の調節により所望の割合に設定できる。つまり、常温の窒素ガス２２と低温の窒素ガス２２の混合割合を変化させることで、気密試験で用いられる窒素ガス２２の温度を所望する温度に任意に調整することが可能である。温度が調整された後の窒素ガス２２は、配管Ｐ７及び配管Ｐ９を経由し、予混合器２７へ送られる。

ヘリウムタンク２５に充填されているヘリウムガス２６は、減圧バルブＶ６で減圧された後、配管Ｐ８及びＰ９を経由し、予混合器２７へ送られる。予混合器２７において、窒素ガス２２とヘリウムガス２６とが混合される。窒素ガス２２とヘリウムガス２６との混合割合は、窒素ガス系統の流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４とヘリウムガス系統の流量制御弁Ｖ７とを調整することで任意に設定することができる。

その後、予混合器２７で混合された窒素ガス２２及びヘリウムガス２６を用いてガスタンク１００の気密試験を行う。図２は、本実施の形態にかかるガスタンク検査装置１を用いたガスタンク気密試験における、ガスタンク１００の圧力変化の結果を示したグラフである。横軸が時間を示し、縦軸がタンク圧力（ＭＰａ）を示す。

ガスタンク１００の気密試験を行う際は、まず、予混合器２７において混合された検査ガス（窒素ガス２２およびヘリウムガス２６）をガスタンク１００に充填する。具体的には、図１のバルブＶ５、及び流量制御弁Ｖ７、Ｖ９、Ｖ１０を閉じた状態で、流量制御弁Ｖ８を開く。これにより、予混合器２７において混合された検査ガスが、配管Ｐ９、流量制御弁Ｖ８、配管Ｐ１０を経由し、ガスタンク１００へ充填される。このとき、図２の期間ｔ１に示すように、ガスタンク１００の圧力が上昇する。

その後、検査ガスが充填されたガスタンク１００に、窒素ガス２２を更に充填する。具体的には、図１の流量制御弁Ｖ１〜Ｖ５，Ｖ８を開状態、流量制御弁Ｖ７，Ｖ９，Ｖ１０を閉状態にする。これにより、液体窒素タンク２１より送られた窒素ガス２２がガスタンク１００に充填される。ガスタンク１００に窒素ガス２２を充填した後、図１の流量制御弁Ｖ８、Ｖ９を閉状態にする。このような動作により、図２の期間ｔ２に示すように、ガスタンク１００の圧力が上昇する。例えば、このときのガスタンク１００の最高到達圧力は８７．５ＭＰａ、窒素ガス２２とヘリウムガス２６の混合割合は、窒素：ヘリウム＝９９％：１％である。

次に、ガスタンク１００が収容されているチャンバー３１内を真空にする。具体的には、チャンバー３１に接続されている真空ポンプ３３を用いて真空引きし、チャンバー３１内を真空にする。チャンバー３１内が真空になると、チャンバー３１内の圧力とガスタンク１００内の圧力との差が大きくなる。よって、ガスタンク１００にリーク箇所がある場合は、ガスタンク１００に充填されている検査ガスがリーク箇所からリークする。ガスタンク１００からチャンバー３１内に検査ガスがリークすると、図２の期間ｔ３に示すように、ガスタンク１００内の圧力が減少する。

次に、図２の期間ｔ４において、ガスタンク１００のガス漏れの有無を検知する。具体的には、チャンバー３１に接続されているガス分析器３２を用いて、検査ガスに含まれるヘリウムガス２６の濃度を検出する。つまり、ガスタンク１００にリーク箇所がある場合は、このリーク箇所から検査ガスがリークする。検査ガスにはヘリウムガス２６が含まれているので、このヘリウムガス２６の濃度を、ガス分析器３２を用いて分析することで、ガスタンク１００のガス漏れの有無やガス漏れの程度を検知することができる。

上記のようにしてガスタンク１００のガス漏れの有無を検知した後、ガスタンク１００に充填されている検査ガスを排気する。具体的には、ガスタンク１００の気密試験後、図１の流量制御弁Ｖ９、Ｖ１０、減圧弁Ｖ１１を開状態にする。また、切替バルブＶ１２を用いて、配管Ｐ１２と配管Ｐ１４とを接続する。これにより、ガスタンク１００に充填されている検査ガス（窒素ガス２２とヘリウムガス２６）が、配管Ｐ１１、流量制御弁Ｖ９，Ｖ１０を経由し、減圧弁Ｖ１１を経由することで徐々に脱圧し、配管Ｐ１２、Ｐ１４を経由してガス貯蔵タンク２００に貯蔵される。このとき、図２の期間ｔ５に示すように、ガスタンク１００に充填されている検査ガスがガス貯蔵タンク２００に移動し、ガスタンク１００内の圧力が徐々に低下する。

ガス貯蔵タンク２００に貯蔵されるガスの圧力は１〜２０ＭＰａ程度である。よって、ガスタンク１００から排気された検査ガスの圧力が１ＭＰａ以下になった場合は、切替バルブＶ１２を切り替えて、ガスタンク１００から排気された検査ガスを大気開放する。これにより、ガスタンク１００の脱圧時間を短縮することができる。ガスタンク１００の圧力は、最終的に１ＭＰａ未満となる。

ガス貯蔵タンク２００に貯蔵された高圧ガスは、高圧の状態を保っており、他の高圧ガスを動力源とする設備や、工場におけるエアーの使用等に再利用することができる。ガス貯蔵タンク２００に貯蔵されているガスは、配管Ｐ１５を経由し、減圧弁Ｖ１３によって所定の圧力に減圧された後、各々の設備３００に供給される。例えば、ガス貯蔵タンク２００に貯蔵されているガスは、高圧ガスタンク製造特有のドライエアーを必要とする工程や、圧縮エアーを動力源とする一般設備に対して供給することができる。

具体的には、例えば、射出成型後のライナーのアニール処理で用いられるアニール炉（例えば、ドライエアー：０．４ＭＰａ）、ファーレンワルド型浮遊機（ＦＷ機）や硬化炉（例えば、タンク内圧：０．９ＭＰａ）、検査機や射出成形機など各設備のシリンダー動力（例えば、０．４ＭＰａ）等に用いることができる。

従来の技術では、ガスタンクの気密試験で用いられる高圧ガスは、気密試験終了後、再利用されることなく大気中に排気されていた。しかしながら、気密試験に用いられる高圧ガスの量は膨大であるため、気密試験に用いられた高圧ガスを再利用することなく排気すると、大量の高圧ガスが無駄になるという問題があった。

そこで本実施の形態では、ガスタンク検査装置に、ガスタンク１００の気密試験後に排気されたガスを回収して貯蔵するガス貯蔵タンク２００と、ガス貯蔵タンク２００の下流側に配置されている所定の設備３００に、ガス貯蔵タンク２００に貯蔵されているガスを供給する貯蔵ガス供給経路Ｐ１５と、を設けている。このような構成により、ガスタンクの気密試験で用いられたガスを再利用することができる。よって、本実施の形態にかかるガスタンク検査装置により、気密試験で用いられたガスを再利用することが可能なガスタンク検査装置を提供することができる。

なお、本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。

１ ガスタンク検査装置
２０ 検査ガス供給部
２１ 液体窒素タンク
２２ 窒素
２３ 液ポンプ
２４ 熱交換器
２５ ヘリウムタンク
２６ ヘリウムガス
２７ 予混合器
３０ ガス漏れ検査部
３１ チャンバー
３２ ガス分析器
３３ 真空ポンプ
４０ ガス再利用部
１００ ガスタンク
２００ ガス貯蔵タンク
３００ 設備
Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４、Ｐ５、Ｐ６、Ｐ７、Ｐ８、Ｐ９、Ｐ１０、Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ１３、Ｐ１４、Ｐ１５ 配管
Ｖ１、Ｖ２、Ｖ３、Ｖ４、Ｖ７、Ｖ８、Ｖ９、Ｖ１０ 流量制御弁
Ｖ５ バルブ
Ｖ６、Ｖ１１、Ｖ１３ 減圧弁
Ｖ１２ 切替バルブ

Claims (2)

1. ガスタンクのガス漏れを検査するガスタンク検査装置であって、
   前記ガスタンクに検査用のガスを供給する検査ガス供給部と、
   前記ガスタンクのガス漏れ検査後、前記ガスタンク内に充填されている前記ガスを排気する排気経路と、
   前記排気経路の下流側に配置され、前記排気経路から排気された前記ガスを回収して貯蔵するガス貯蔵タンクと、
   前記ガス貯蔵タンクの下流側に配置され、前記ガスタンク検査装置とは別体である所定の設備に、前記ガス貯蔵タンクに貯蔵されているガスを供給する貯蔵ガス供給経路と、を備え、
   前記検査用のガスは混合された窒素ガス及びヘリウムガスである、
   ガスタンク検査装置。
2. 前記ガス貯蔵タンクに貯蔵されるガスの圧力は１〜２０ＭＰａである、請求項１に記載のガスタンク検査装置。

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