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ガスボンベは、大気圧以上の圧力でガスを貯蔵および封じ込めるための圧力容器です。ガス貯蔵ボンベは、ボトルとも呼ばれます。ボンベ内部の貯蔵内容物は、内容物の物理的特性に応じて、圧縮ガス、液上蒸気、超臨界流体、または基材に溶解した状態になります。一般的なガスボンベの設計は細長く、平らなまたは皿状の底部または脚部リングの上に直立しており、ボンベバルブは充填装置または受入装置に接続するために上部の内側のネックねじにねじ込まれています。[ 1 ]
ガスボンベは、構造方法、材質、圧力グループ、内容物のクラス、輸送性、再利用性などのいくつかの特性によって分類できます。[ 2 ]ガスボンベとして分類される加圧ガス容器のサイズは、通常0.5リットルから150リットルです。より小さい容器はガスカートリッジと呼ばれ、より大きいものはガスチューブ、タンク、またはその他の特定のタイプの圧力容器と呼ばれることがあります。ガスボンベは、通常の気圧よりも高い圧力でガスまたは液化ガスを貯蔵するために使用されます。[ 2 ]南アフリカでは、ガス貯蔵ボンベは、最大150リットルの水容量を持つ再充填可能な輸送可能な容器を意味します。150リットルから3,000リットルの水容量の再充填可能な輸送可能な円筒形容器はチューブと呼ばれます。[ 1 ]
圧力容器とは、圧縮ガスまたは液化ガスの貯蔵および輸送に使用されるシリンダー、バンドル、チューブ、圧力ドラムの総称であり、容量は0.5 Lから3000 Lまでで、再充填可能なものと再充填不可能なものがある。別の用語としては、「輸送可能なガス容器」や「輸送可能な圧力容器」などがある。[ 3 ]
米国では、「ボトル入りガス」は通常、液化石油ガスを指します。「ボトル入りガス」は、医療用品、特に携帯用高圧酸素ボンベの分野で使われることがあります。包装された工業用ガスは「シリンダーガス」と呼ばれることが多いですが、「ボトル入りガス」という用語が使われることもあります。プロパンボンベは「プロパンタンク」とも呼ばれます。
英国やヨーロッパの他の地域では、工業用、医療用、液化石油ガスなど、用途を問わず「ボトル入りガス」という表現が一般的に用いられます。一方、米国で液化石油ガスと呼ばれるものは、英国では総称して「LPG」と呼ばれ、必要な熱出力に応じて、いくつかの商品名、あるいはブタンやプロパンといった具体的な名称で注文することができます。
この文脈における「シリンダー」という用語は、 「タンク」と混同されることがありますが、後者は重力によって液体を貯蔵する開口部のある容器または通気孔のある容器です。ただし、「スキューバタンク」という用語は、水中呼吸装置への呼吸ガス供給に使用される圧縮ガスシリンダーを指すのに一般的に使用されます。
繊維複合材料が圧力容器の補強に使用されて以来、構造方法と使用材料によって区別されるさまざまなタイプのシリンダーが定義されてきました。[ 8 ] [ 9 ]
複数のシリンダーを一体化して組み合わせて使用または輸送するためのアセンブリ：
全金属製シリンダーは最も頑丈で、通常は最も経済的な選択肢ですが、比較的重いです。鋼は一般的に乱暴な取り扱いに最も耐性があり、最も経済的で、比強度が高いため、同じ使用圧力、容量、形状係数でアルミニウムよりも軽いことがよくあります。工業用鋼製シリンダーの検査間隔は、5年または6年から10年に延長されました。水中で使用されるダイビングシリンダーは、より頻繁に検査する必要があり、間隔は1年から5年の範囲になる傾向があります。鋼製シリンダーは、定期的な検査とテストに合格すれば、無期限に使用し続けることができます。[ 13 ] [ 14 ]固有の構造上の問題があることが判明した場合、特定の鋼およびアルミニウム合金は使用から外されるか、新規生産が中止されましたが、既存のシリンダーは異なる検査またはテストが必要になる場合がありますが、これらのテストに合格すれば使用を続けることができます。
非常に高い圧力の場合、複合材は質量面でより大きな利点があります。炭素繊維強化ポリマーは非常に高い引張強度を持つため、これらの容器は非常に軽量にすることができますが、製造コストは高くなります。[ 15 ]フィラメントワインディング複合材シリンダーは、軽量であるため、消防用呼吸器、高所登山、酸素救急装置に使用されますが、浮力が高いため、ダイビングにはほとんど使用されません。洞窟ダイビングのように、水面が洞窟の入り口から遠い場合など、ダイビングサイトへのアクセスにおける携帯性が重要な場合に、時折使用されます。[ 16 ] [ 17 ] ISO-11119-2またはISO-11119-3の認証を受けた複合材シリンダーは、水中での使用要件に従って製造され、「UW」とマークされている場合に限り、水中用途に使用できます。[ 18 ]
繊維強化材で補強された、または繊維強化材で作られたシリンダーは、通常、金属製シリンダーよりも頻繁に（例えば、10年ごとではなく5年ごと）点検する必要があり、衝撃による損傷を受けやすいため、金属製シリンダーよりも徹底的に点検する必要があります。また、耐用年数が限られている場合もあります。繊維複合材シリンダーは当初、15年、20年、または30年の耐用年数が規定されていましたが、より長期間の使用に適していることが証明されたため、耐用年数が延長されました。
シームレス金属（鋼およびアルミニウム）高圧シリンダーの主な設計上の焦点は、円筒壁の厚さです。これは、厚肉シリンダー用のラメ・フォン・ミーゼス式を使用して計算されます。用途によって大きな曲げ、ねじり、または局所的な荷重がかかる可能性がある場合は、これらの応力も考慮する必要があります。シリンダーの端は一般的にほぼ半球形であり、内部検査、充填、および内容物へのアクセスのための開口部を考慮する必要があります。[ 19 ]該当する場合は、耐用期間中の表面腐食を考慮して、設計厚さに腐食代を追加できます。また、応力は一般的に、試験圧力応力が鋼製シリンダーの疲労限度内に収まるように制限されます。[ 13 ]
端部ドームの厚さは通常、製造工程上の制約によって決まります。鍛造およびスピニング加工された端部では、その厚さは円筒壁よりも大きくなる傾向がありますが、球殻にかかる圧力応力は円筒にかかる圧力応力の約半分であるため、端部は理論的に圧力荷重に耐えるために必要な厚さよりもはるかに重くなります。この余分な厚さにより、端部は比較的強度が高くなり、刻印やネックねじによる局所的な応力集中を支えることができます。シームレス金属円筒では、端部の壁が厚く、内部容積が比較的小さいため、端部は内部容積の寄与に対して円筒部分よりもかなり重くなります。そのため、このタイプの円筒は、円筒部分が長くなるにつれて単位体積あたりの重量が軽くなります。
シリンダー壁の厚さは、材質、圧力、直径によって決まります。端部の厚さは、製造工程によっても影響を受けます。
タイプ 1 の圧力容器は、通常冷間押出アルミニウムまたは鍛造鋼で作られた継ぎ目のない円筒形です。[ 20 ]圧力容器は、均一な肉厚の円筒形部分で構成され、一方の端に厚い底部があり、もう一方の端には、シリンダーバルブまたはマニホールドを取り付けるための中央のネックを備えたドーム状の肩部があります。他の材料が使用される場合もあります。インコネルは、米国海軍の Mk-15 および Mk-16 混合ガス再呼吸器、およびその他のいくつかの軍用再呼吸器用の、非磁性で耐腐食性に優れた酸素適合性の球形高圧ガス容器に使用されています。
ほとんどのアルミニウム製シリンダーは底面が平らで、水平な面に直立させることができますが、ドーム型の底面で製造されたものもあります。アルミニウム製シリンダーは通常、アルミニウムビレットの冷間押出成形によって製造され、まず壁とベースをプレスし、次にシリンダー壁の上端をトリミングし、続いて肩とネックをプレス成形します。最終的な構造プロセスは、ネックの外表面を機械加工し、ネックのねじとOリング溝を穴あけおよび切削することです。その後、シリンダーは熱処理され、テストされ、必要な永久マーキングが刻印されます。押出成形プロセスは、金型の形状に合わせて底面を形成するため、エンドユーザーの要件に合わせて湾曲した底面または平らな底面を選択できます。[ 21 ]
鋼製シリンダーは、硬度が高く、外部表面の衝撃や摩耗による損傷に強く、材料特性に影響を与えることなく高温に耐えられるため、よく使用されます。また、比強度がかなり高いため、同じガス容量のアルミニウム製シリンダーよりも質量が小さい場合があります。鋼製シリンダーは、特に海水中では、アルミニウムよりも外部腐食を受けやすく、腐食による損傷を防ぐために亜鉛メッキや防錆塗料でコーティングされることがあります。外部腐食の監視や損傷した塗装の補修は難しくなく、適切にメンテナンスされた鋼製シリンダーは、安全な使用圧力範囲内で充填され、適切な試験圧力で再検証された場合、疲労損傷を受けにくいため、アルミニウム製シリンダーよりも長い耐用年数を持つことがよくあります。[ 13 ]
鋼製シリンダーは、ドーム型（凸型）と皿型（凹型）の底部で製造されます。皿型の形状は、水平面に直立させることができ、工業用シリンダーの標準形状です。潜水鐘の緊急ガス供給に使用されるシリンダーは、この形状であることが多く、一般的に水容量は約 50 リットルです。ドーム型の底部は、同じシリンダー質量でより大きな容積が得られ、水容量が 18 リットルまでのスキューバ シリンダーの標準ですが、凹型の底部を持つシリンダーもスキューバ用に販売されています。ドーム型の端を持つ工業用シリンダーには、直立できるように圧入式の脚リングが取り付けられている場合があります。[ 22 ] [ 23 ]
ガスボンベの製造に使用される鋼合金は、製造規格によって認可されています。たとえば、米国規格DOT 3AAでは、均一品質の平炉鋼、塩基性酸素鋼、または電気鋼の使用が義務付けられています。承認された合金には、4130X、NE-8630、9115、9125、炭素ホウ素合金、およびマンガン中間合金があり、マンガン、炭素、モリブデン、クロム、ホウ素、ニッケル、またはジルコニウムなどの特定の成分が含まれています。[ 24 ]
鋼製シリンダーは、焼きなましされた鋼板またはコイルから打ち抜かれた鋼板ディスクから製造されます。このディスクは潤滑され、油圧プレスによって冷間引抜されて円筒形のカップ形状になります。その後、焼きなましと再引抜が2～3段階で行われ、最終的な直径と肉厚に達します。スキューバ市場向けの場合は、自立できないようにドーム型の底面を持つのが一般的です。工業用途の場合は、平らな面にシリンダーを端を下にして置けるように皿型の底面が採用されています。底面と側壁を成形した後、シリンダーの上部を所定の長さにトリミングし、加熱して熱間スピニング加工を行い、肩部を形成してネックを閉じます。この工程により、肩部の材料が厚くなります。シリンダーは、最高の強度と靭性を得るために、焼入れと焼き戻しによる熱処理が施されます。
シリンダーは、ネックねじとOリングシート（該当する場合）を形成するように機械加工され、その後、ミルスケールを除去するために内外を化学洗浄またはショットブラストされます。検査と水圧試験の後、必要な永久マーキングが刻印され、その後、腐食防止塗料または溶融亜鉛めっきによる外部コーティングと最終検査が行われます。[ 25 ] [ 5 ]
関連する方法として、マンネスマン法などのプロセスで製造された適切な直径と肉厚のシームレス鋼管を出発原料とし、両端を熱間スピニング加工で閉じる方法がある。この方法は、両端にねじ込み式のネック開口部を持つ高圧ガス貯蔵管に特に適している。両端を同様に加工できるためである。片方の端にのみネック開口部が必要な場合は、まずベースをスピニング加工して内側を均一で滑らかな表面に仕上げ、その後、肩部を閉じてネックを形成する工程はプレス加工板法と同じである。[ 5 ]
代替の製造方法としては、アルミニウムシリンダーの冷間押出プロセスと同様に、加熱した鋼ビレットを後方に押し出し、その後、熱間引抜きと底部成形によって肉厚を減らし、熱間スピニングによる肩部と首部の形成に備えて上端をトリミングする方法がある。その他の工程は、いずれの製造方法でもほぼ同じである。[ 26 ] [ 5 ]
シリンダーのネックは、細長い同心円筒形に成形され、シリンダーバルブに適合するように内側にねじが切られた端部の部分です。ネックねじにはいくつかの規格があり、Oリングガスケットでシールする平行ねじ、接触面の変形によって接触面に沿ってシールするテーパーねじ、ねじテープまたはシールコンパウンドなどがあります。[ 4 ]
タイプ 2 は、円周方向の荷重が最も大きい円筒状の円筒部分に繊維強化樹脂をフープ状に巻き付けたものです。繊維は金属コアと円周方向の荷重を分担し、効率的な応力分布と複合材の高い比強度および剛性により大幅な軽量化を実現しています。コアは、タイプ 1 の円筒に適した方法で製造された継ぎ目のない金属円筒ですが、荷重の約半分、主に軸方向荷重のみを負担するため、壁は薄くなっています。フープ巻きは長さ軸に対してほぼ 90° の角度で行われるため、繊維が負担する軸方向荷重はごくわずかです。[ 5 ]
タイプ3はネック部分を除いてシリンダー全体を覆っており、金属ライナーは主にシリンダーの気密性を保つためのものであるため、ライナーにかかる荷重はごくわずかです。巻き角度は、シリンダー内の加圧ガスによるすべての荷重（軸方向および周方向）を支えるように最適化されています。ネック部分の金属のみが外側に露出しています。この構造は、タイプ2のライナーに使用されている金属よりも繊維複合材の比強度が高いため、タイプ2と比較して質量を約30%削減できます。[ 5 ]
タイプ4はタイプ3と同様の方法で巻かれていますが、ライナーは非金属製です。プラスチックライナーの肩部に金属製のネックボスが巻かれる前に取り付けられ、シリンダーバルブ用のネックねじがここにあります。インサートのネックの外側は繊維で覆われておらず、シリンダーバルブの取り付けまたは取り外し時にねじりサポートのためにレンチまたはクランプと係合するための軸方向の隆起がある場合があります。プラスチックライナーの密度が低いため、タイプ3と比較して質量が減少します。[ 5 ]
溶接式ガスボンベは、溶接によって接合された2つ以上の外殻部品から構成されます。最も一般的に使用される材料は鋼ですが、用途により適している場合はステンレス鋼、アルミニウム、その他の合金も使用できます。鋼は強度が高く、物理的な損傷に強く、溶接が容易で、比較的安価であり、通常は耐食性にも十分で、経済的な製品となります。
シェルの構成要素は通常、ドーム状の端部と、多くの場合、円筒形の中央部です。端部は通常、円形のブランクから冷間プレスによってドーム状に成形され、最終形状を得るために2段階以上の絞り加工が行われることがあります。最終形状は一般的に断面が半楕円形です。端部のブランクは通常、シートから打ち抜き、必要な断面に絞り加工され、必要に応じて縁がトリミングされ、重なり合うようにネックが作られ、ネックやその他の継手用の穴が打ち抜かれます。ネックボスは凹面側から挿入され、シェルの組み立て前に所定の位置に溶接されます。[ 27 ]
小型の円筒は通常、上部と下部のドームを赤道溶接継ぎ目で組み立てる。より長い円筒本体を持つ大型の円筒は、円周方向に溶接された皿状の端部と、単一の縦方向の溶接継ぎ目を持つ圧延された中央円筒部から構成される。溶接は通常、自動ガス金属アーク溶接である。[ 27 ]
シリンダーの外側に溶接される一般的な付属品には、フットリング、持ち上げハンドル付きのバルブガード、バルブ用のねじ山が切られたネックボスなどがあります。場合によっては、その他の貫通シェルおよび外部フィッティングも溶接されます。[ 27 ]溶接後、アセンブリは応力除去と機械的特性の向上のために熱処理され、ショットブラストで洗浄され、保護および装飾コーティングが施されます。品質管理のためのテストと検査は、製造のさまざまな段階で行われます。[ 27 ]
高圧シリンダーの輸送は、世界中の多くの政府によって規制されています。一般的に、充填された状態で輸送される国の管轄当局によって、さまざまなレベルの試験が義務付けられています。米国では、この当局は米国運輸省（DOT）です。同様に、英国では、欧州輸送規則（ADR）が運輸省（DfT）によって施行されています。カナダでは、この当局はカナダ運輸省（TC）です。シリンダーには、アンダーライターズ・ラボラトリーズ（UL）などの独立した試験機関によって、設計や性能に関する追加の要件が課される場合があります。高圧シリンダーの各製造業者は、製品の品質と安全性を検査する独立した品質管理担当者を置くことが義務付けられています。
英国では、「所管当局」 である運輸省（DfT） が規制を実施し、認定シリンダー検査員の任命は英国認定サービス（UKAS）が行い、UKASは個々の機関の承認について車両認証機関（VCA）に勧告を行う。
様々なシリンダーに対して、多種多様な試験が実施される可能性がある。最も一般的な試験の種類としては、静水圧試験、破裂試験、引張強度試験、シャルピー衝撃試験、圧力サイクル試験などが挙げられる。
製造工程において、重要な情報は通常、シリンダーに刻印または永久的にマーキングされます。この情報には通常、シリンダーの種類、使用圧力、シリアル番号、製造日、製造業者の登録コード、場合によっては試験圧力が含まれます。規制要件によっては、その他の情報も刻印される場合があります。
複数回使用される高圧シリンダー （ほとんどがそうである ）は、数年ごとに水圧試験または超音波試験と目視検査を行うことができる。[ 28 ]米国では、シリンダーとその使用状況に応じて、5年ごとまたは10年ごとに水圧試験または超音波試験が義務付けられている。
シリンダーネックのねじは、いくつかの規格のいずれかに準拠することができます。ねじテープでシールされたテーパーねじとOリングでシールされた平行ねじはどちらも高圧サービスに適していることがわかっていますが、それぞれ特定の用途に対して長所と短所があり、規制要件がない場合は、用途に合わせてタイプを選択できます。[ 4 ]
テーパーねじは組み立てが簡単ですが、確実なシールを確立するには高いトルクが必要となり、ネックに大きな半径方向の力がかかり、過度に変形する前に使用できる回数が限られています。常に同じ継手を同じシリンダーに戻し、締め付けすぎないようにすることで、これを少し延ばすことができます。[ 4 ]
オーストラリア、ヨーロッパ、北米では、不活性ガス、可燃性ガス、腐食性ガス、有毒ガスには一般的にテーパーネックねじが好まれますが、北米で米国運輸省（DOT）またはカナダ運輸省（TC）の仕様に従って酸素サービスにアルミニウムシリンダーを使用する場合は、シリンダーは平行ねじでなければなりません。DOTとTCは、UN圧力容器にテーパーねじまたは平行ねじの開口部を設けることを認めています。米国では49 CFR Part 171.11が適用され、カナダではCSA B340-18とCSA B341-18が適用されます。ヨーロッパおよび世界の他の地域では、酸化性ガス用のシリンダー入口にはテーパーねじが好まれています。[ 4 ]
スキューバシリンダーは通常、内部検査の間隔がはるかに短いため、テーパーねじバルブは摩耗する前に再利用できる回数が限られているため、テーパーねじの使用はあまり満足のいくものではありません[ 4 ]。そのため、この用途では一般的に平行ねじが使用されます[ 1 ] 。
平行ねじは、潤滑剤なしでもOリングと良好なシールを形成するのに十分な締め付けが可能であり、潤滑剤がOリングや内容物と反応する可能性がある場合に有利です。互換性のあるねじと適切なOリングシールがあれば、バルブとシリンダーのさまざまな組み合わせで繰り返し確実な取り付けが可能です。平行ねじは、バルブを取り外す際にOリングシールが破損して致命的な故障が発生する前に、Oリングの漏れや押し出しによって残留内部圧力を技術者に警告する可能性が高くなります。Oリングのサイズはシリンダーとバルブの組み合わせに正しくなければならず、材質は内容物および使用する潤滑剤と適合していなければなりません。[ 4 ]
ガスボンベには通常、片端に角度ストップバルブがあり、ボンベは通常、バルブが上になるように配置されています。保管、輸送、取り扱い中は、ガスを使用していないときに、ボンベが倒れた場合にバルブが損傷したり破損したりするのを防ぐために、突き出たバルブの上にキャップをねじ込むことがあります。キャップの代わりに、ボンベにはバルブアセンブリの周りに保護カラーまたはネックリングが付いている場合があり、バルブ出口にレギュレーターやその他の継手を取り付けたり、バルブを操作したりするための開口部があります。高圧アルミニウム合金ボンベのバルブの取り付けについては、ガイドライン CGA V-11「高圧アルミニウム合金ボンベへのバルブの取り付けに関するガイドライン」および ISO 13341「輸送可能なガスボンベ - ガスボンベへのバルブの取り付け」に記載されています。[ 4 ]
工業用、医療用、ダイビング用シリンダーのバルブは、ガスの種類に応じてねじ山や接続部の形状、サイズ、種類が異なるため、ガスを誤って使用することがより困難になります。たとえば、水素シリンダーのバルブ出口は酸素レギュレーターや供給ラインには適合しないため、大惨事につながる可能性があります。継手には右ねじのものもあれば、左ねじのものもあります。左ねじの継手は通常、切り欠きや溝で識別でき、可燃性ガスに使用されます。
米国では、バルブの接続部はCGA接続と呼ばれることがあります。これは、圧縮ガス協会（CGA）が、どのガスにどの接続部を使用すべきかに関するガイドラインを発行しているためです。例えば、アルゴンボンベのバルブには「CGA 580」接続部が付いている場合があります。高純度ガスには、CGA-DISS（「直径インデックス安全システム」）接続部が使用されることもあります。
医療用ガスは、ガスと設備との誤接続を防ぐために、ピンインデックス安全システムを使用する場合があります。
欧州連合では、DIN規格の接続方式は米国よりも一般的である。
英国では、英国規格協会が規格を定めています。規格には、可燃性ガスボンベには左ねじバルブを使用することが含まれています（最も一般的には、非腐食性ボンベ内容物には真鍮製BS4バルブ、腐食性内容物にはステンレス鋼製BS15バルブ）。不燃性ガスボンベには右ねじバルブが取り付けられています（最も一般的には、非腐食性部品には真鍮製BS3バルブ、腐食性内容物にはステンレス鋼製BS14バルブ）。[ 29 ]
シリンダー内のガスを低圧で使用する場合は、キャップを外し、ストップバルブに圧力調整装置を取り付けます。この装置には通常、上流側（入口）と下流側（出口）に圧力計を備えた圧力調整器と、さらに下流側にニードルバルブと出口接続部があります。常温で気体状態を保つガスの場合、上流側の圧力計を使用して、圧力に基づいてシリンダー内に残っているガスの量を推定できます。プロパンなどのように貯蔵中に液体状態を保つガスの場合、出口圧力はガスの蒸気圧に依存し、シリンダーの内容物の温度によって変化しますが、シリンダーがほぼ空になるまで低下しません。調整器は下流側の圧力を制御するように調整され、下流側の圧力計が示す圧力でシリンダーから出るガスの最大流量を制限します。アーク溶接用のシールドガスなど、用途によっては、調整器の下流側に流量計も備えられています。
レギュレーターの出口接続部は、ガス供給を必要とするあらゆる機器に取り付けられます。
内容物が加圧されており、場合によっては危険物であるため、ボンベ入りガスの取り扱いは規制されています。規制には、ボンベの落下やバルブの損傷を防ぐためのチェーンによる固定、漏洩時の負傷や死亡事故を防ぐための適切な換気、潜在的な危険性を示す標識の設置などが含まれます。圧縮ガスボンベが倒れてバルブブロックが破損した場合、高圧ガスが急激に放出され、ボンベが激しく加速し、物的損害、負傷、または死亡事故につながる可能性があります。これを防ぐため、ボンベは通常、ストラップやチェーンで固定物または運搬カートに固定されます。また、安全キャビネットに保管することもできます。
火災が発生すると、ガスボンベ内の圧力は温度に正比例して上昇します。内部圧力がボンベの機械的限界を超え、加圧されたガスを安全に大気中に放出する手段がない場合、ボンベは機械的に破損します。ボンベの内容物が可燃性の場合、この現象は「火球」を引き起こす可能性があります。[ 30 ]酸素やフッ素などの酸化剤は、影響を受けた領域での燃焼を加速させることで同様の効果をもたらします。ボンベの内容物が液体であっても、周囲条件下で気体になった場合、これは一般的に沸騰液体膨張蒸気爆発（BLEVE）と呼ばれます。[ 31 ]
英国およびその他一部の国の医療用ガスボンベには、バルブシートとボンベの間のバルブブロックにウッドメタル製の溶融プラグが取り付けられています。このプラグは比較的低い温度（70 ℃）で溶融し、ボンベが熱で著しく弱くなる前にボンベの内容物が周囲に放出されるため、爆発の危険性が軽減されます。[ 32 ]溶融プラグは一部のアセチレンボンベにも使用されています。[ 33 ] [ 34 ]より一般的な圧力逃がし装置は、ボンベとバルブシートの間のバルブの底部に取り付けられた単純な破裂板です。破裂板は、あらかじめ定められた圧力で破裂するように設計された小さな金属製ガスケットです。一部の破裂板は低融点金属で裏打ちされているため、破裂板が破裂するにはバルブが過度の熱にさらされる必要があります。圧縮ガス協会は、ボンベ入りガスの安全な取り扱いと使用に関する小冊子やパンフレットを多数発行しています。
加圧ガスボンベおよび関連部品の製造、使用、試験に関する規格は多岐にわたります。以下にその例をいくつか示します。
ガスボンベは、国連によって輸送上の危険物（米国では危険物）に分類されています。適切な輸送品名（PSNという略称でよく知られています）を選択することは、輸送される危険物が危険性を正確に表していることを保証するのに役立ちます。[ 42 ]
IATA危険物規則（DGR）第55版では、正式輸送名を「すべての輸送書類および通知、ならびに必要に応じて包装において、特定の物品または物質を説明するために使用される名称」と定義しています。[ 42 ]
国際海上危険物コード（IMDGコード）は、正式輸送品名を「危険物リストに記載されている物品を最も正確に説明する部分で、大文字で示されている部分（および名称の不可欠な部分を構成する文字）」と定義している。[ 42 ]
ダイビング用ガスボンベ：
国際民間航空機関（ICAO）の「危険物の安全な航空輸送に関する技術指示」では、ダイビングシリンダー内の圧力が200キロパスカル（2バール、29psi ）未満であれば、預け入れ手荷物または機内持ち込み手荷物として輸送できると規定されています。これを検証するためにシリンダーを空にする必要がある場合があります。空にした後は、シリンダー内に湿気が入らないようにシリンダーバルブを閉じる必要があります。各国が実施するセキュリティ制限により、ICAOで許可されている一部の品目の輸送がさらに制限または禁止される場合があり、航空会社およびセキュリティ検査機関は特定の品目の輸送を拒否する権利を有します。[ 46 ]
1996年以来、英国の危険物輸送に関する法律はヨーロッパの法律と調和されている。[ 47 ]
道路輸送
2009 年 (2011 年改正) の英国の危険物輸送および可搬式圧力機器の使用に関する規則 (CDG 規則) は、道路による危険物の国際輸送に関する欧州協定 (ADR) を実施しています。道路車両で国際的に輸送される危険物は、危険物の包装およびラベル表示に関する基準、ならびに車両および乗務員の適切な構造および運用基準に準拠する必要があります。[ 44 ] [ 47 ]
この規則は、商業環境における車両でのガスボンベの輸送を対象としています。個人使用目的で車両に積載された、合計水容量が 1000 リットル未満の加圧ダイビングガスボンベの輸送は、ADR の対象外です。[ 44 ] [ 47 ] [ 48 ]
商業目的で車両にガスボンベを輸送する場合は、基本的な法的安全要件に従う必要があり、特に免除されない限り、ADRに準拠する必要があります。車両の運転手は、車両および積載物の安全に対して法的責任を負い、車両の保険には危険物の輸送に対する補償が含まれている必要があります。[ 44 ] [ 47 ]
圧縮空気、酸素、ナイトロックス、ヘリオックス、トリミックス、ヘリウム、アルゴンなどのダイビングガスは、無毒、不燃性であり、酸化剤または窒息性である可能性があり、輸送カテゴリー 3 に分類されます。[ 47 ] これらのガスのしきい値量は、シリンダーの合計水容量 1000 リットルです。圧力は、シリンダーの定格使用圧力の範囲内である必要があります。大気圧の空の空気シリンダーは輸送カテゴリー 4 に分類され、しきい値量はありません。[ 44 ] [ 47 ]
1000リットル未満の商用貨物はADRの要件の一部が免除されますが、以下の基本的な法的および安全要件を遵守する必要があります。[ 47 ]
米国における商業目的の危険物の輸送[ 49 ]は、連邦規則集第49編 - 輸送（略称49 CFR）によって規制されています。 [ 50 ] 20 ℃（68 °F）で 200kPa（29.0psig /43.8psia ）以上の不燃性、無毒の圧縮ガスを充填し、商業目的で輸送されるシリンダーは、 49 CFR 173.115(b)（1）の規定によりHAZMAT（危険物）に分類されます。[ 51 ] DOT規格またはパイプラインおよび危険物安全管理局が発行した特別許可（免除）に従って製造され、認可された使用圧力まで充填されたシリンダーは、規制の規定および条件の下で、米国における商業輸送が合法です。[ 50 ] [ 52 ]米国外で製造されたシリンダーは特別許可の下で輸送することができ、これは複数のメーカーによって最大 300 bar (4400 psi) の使用圧力の固体金属および複合シリンダーに対して発行されています。[ 53 ]
総重量が 1000 ポンドを超える呼吸ガスボンベの商業輸送は、商業用危険物輸送会社のみが行うことができます。総重量が 1000 ポンド未満のボンベの輸送にはマニフェストが必要であり、ボンベは連邦基準に従ってテストおよび検査され、各ボンベに内容物の表示がされている必要があります。輸送は安全な方法で行われ、ボンベは動かないように固定する必要があります。特別なライセンスは必要ありません。DOT 規制では、規制の対象となるすべてのボンベに内容物ラベルが必要ですが、PSI によると、呼吸用空気のラベル表示は強制されません。酸素または非空気酸化性 (O 2 ≥ 23.5%) 混合物にはラベルを貼る必要があります。スキューバボンベの個人 (非商業) 輸送はこの規制の対象外です。[ 54 ]
空のスキューバタンク、または200 kPa未満の圧力で加圧されたスキューバタンクは、 危険物として制限されません。[ 55 ]スキューバシリンダーは、シリンダーバルブがシリンダーから完全に外れており、シリンダーの端が開いていて内部を目視検査できる場合にのみ、預け入れ荷物または機内持ち込み手荷物として許可されます。[ 56 ]
ガスボンベは色分けされていることが多いが、その色分けは地域によって統一されておらず、規制されていない場合もある。ボンベの色は製品の確実な識別には安全とは言えず、ボンベには内容ガスを識別するためのラベルが付いている。
インド規格のガスボンベカラーコードは、医療用ガスボンベの内容物の識別に適用される。各ボンベは、そのガス内容物に対応する色で外側を塗装しなければならない。[ 57 ]
シリンダーの肩部には、シリンダーに関する必要な情報を示す刻印が施されている。 [ 58 ]
普遍的に義務付けられている表示は以下のとおりです。
各国の規制により、その他のさまざまな表示が義務付けられている場合もあれば、任意である場合もある。[ 58 ]
ダイビングシリンダーへの充填は、シリンダーバルブに高圧ガス供給装置を取り付け、バルブを開いて所定の圧力に達するまでガスをシリンダー内に流し込み、バルブを閉じて接続部を排気し、接続部を外すことで行います。このプロセスには、圧力下でシリンダーまたは充填装置が故障するリスクがあり、どちらも作業者にとって危険であるため、これらのリスクを制御するための手順が一般的に遵守されます。過度の加熱を避けるため充填速度を制限する必要があり、シリンダーおよび内容物の温度は、該当する規格で規定されている最高使用温度以下に維持する必要があります。[ 1 ]
永久ガスの場合、シリンダーは充填圧力、または適切な圧力まで充填できます。これは通常、充填中の温度変化と基準温度（通常15℃または20℃）からの変動を考慮して補正する必要があります。[ 1 ]
充填圧力とは、基準温度に補正した圧力容器への充填中に許容される最大ゲージ圧力のことです。充填圧力はシリンダーに永久的に表示されます。[ 1 ]
質量による充填は温度による補正や調整が不要で、液化ガスの充填における標準的な方法である。これは、液面上の蒸気圧が温度によって決まるため、シリンダー内の液化ガスの量を正確に示す指標とはなり得ないからである。この方法では、添加する質量を正確に測定し、空のシリンダーの質量に基づいて目盛りをゼロに調整する必要がある。
以下はシリンダーサイズの例であり、業界標準を示すものではありません。
（米国運輸省の規格では、材質、製造方法、最大圧力がpsi単位で規定されています。これは、圧力をbar単位で示すカナダ運輸省の規格と類似しています。米国運輸省の規格における3E-1800は、カナダではTC 3EM 124に相当します。[ 59 ]）
大容量の高圧ガス貯蔵ユニット（チューブと呼ばれる）が利用可能です。これらは一般的に高圧シリンダーよりも直径と長さが大きく、両端にタップ付きのネックがあります。これらはトレーラー、固定基地、または複合輸送フレームに単独で、またはグループで設置できます。長さがあるため、移動構造物には水平に設置されます。一般的な使用では、これらはしばしばマニホールドで連結され、ユニットとして管理されます。[ 60 ] [ 61 ]
同サイズのシリンダーを複数まとめて共通のマニホールドシステムに接続することで、単一の標準シリンダーよりも大きな貯蔵容量を実現できます。これは一般的にシリンダーバンクまたはガス貯蔵バンクと呼ばれます。マニホールドは、すべてのシリンダーから同時にガスが流れるように構成することも、カスケード充填システムのように、貯蔵シリンダーと供給先シリンダー間の正圧差が最も小さいシリンダーからガスを取り出すように構成することもできます。後者は加圧ガスをより効率的に使用できます。[ 62 ]
ガスシリンダークワッド（ガスシリンダーバンドルとも呼ばれる）は、輸送および保管フレームに取り付けられた高圧シリンダーのグループです。一般的に、容量約50リットルのシリンダーが16本、4列4本ずつ直立して正方形のベースに取り付けられ、上部に吊り上げポイントのある正方形の平面フレームがあり、ベースにはフォークリフト用のスロットがある場合があります。シリンダーは通常、ユニットとして使用するためにマニホールドで相互接続されていますが、レイアウトと構造には多くのバリエーションがあります。[ 10 ]