114年:呼治儀器
壓縮氣體鋼瓶採用何種機制來避免瓶內壓力過高？
A鋼瓶閥桿（valve stem）的洩壓機制
B鋼瓶體洩壓閥（pressure relief valve）的洩壓機制
C內部對流冷卻機制（internal convection cooling mechanism）
D自動鋼瓶後膛機制（automatic cylinder breech mechanism）
詳細解析
本題觀念：
壓縮氣體鋼瓶的安全洩壓機制——鋼瓶閥桿上的洩壓裝置和鋼瓶體洩壓閥是防止瓶內壓力過高的兩種實際存在機制。
選項分析
- (A) 鋼瓶閥桿（valve stem）的洩壓機制 ✓：正確。安全洩壓裝置（pressure relief devices）通常整合在鋼瓶閥門組件中，包括破裂盤（frangible/rupture disc）、易熔塞（fusible plug）和彈簧負載閥（spring-loaded valve）。這些裝置位於閥桿結構中，在壓力或溫度超標時釋放氣體。
- (B) 鋼瓶體洩壓閥（pressure relief valve）的洩壓機制 ✓：正確。大型鋼瓶（如 H 型）配有獨立的壓力釋放閥（彈簧負載型），安裝在瓶體或瓶頸處，當內壓超過設定值時自動開啟洩壓，壓力恢復後重新關閉。
- (C) 內部對流冷卻機制：不正確。鋼瓶內部沒有設計任何主動冷卻系統。雖然氣體膨脹會產生冷卻效應，但這不是「避免壓力過高」的設計機制，而是物理副作用。
- (D) 自動鋼瓶後膛機制：不正確。鋼瓶沒有所謂「自動後膛機制」（automatic breech mechanism）。這不是醫療氣體鋼瓶的安全裝置設計。
答案解析
壓縮氣體鋼瓶的防爆安全設計依靠被動式洩壓裝置（passive pressure relief devices），目的是在以下情況防止爆炸：
- 環境溫度過高（火災）導致內壓升高
- 過度充填（overfilling）
三類標準洩壓裝置：
- 破裂盤（rupture/frangible disc）：金屬薄片在預設壓力下破裂，一次性釋放；常見於小型鋼瓶（E 型）
- 易熔塞（fusible plug）：低熔點合金在特定溫度（約 100°C/212°F）下熔化洩氣；常見於乙炔鋼瓶
- 彈簧負載閥（spring-loaded valve）：壓力超標時彈簧壓縮、閥門開啟洩壓；壓力降回安全值後自動關閉；常見於大型鋼瓶（H 型）
這些裝置可以是：
- 整合在閥桿（valve stem）內（選項 A）
- 獨立安裝為鋼瓶體洩壓閥（選項 B）
兩者都是真實存在且被使用的防超壓機制，故本題正確答案為 A 和 B。
核心知識點
- 鋼瓶安全洩壓裝置三類型：rupture disc、fusible plug、spring-loaded valve
- 洩壓裝置可位於閥桿內或作為獨立瓶體閥
- CGA（Compressed Gas Association）標準 S-1.1 規範各類鋼瓶應配置的洩壓裝置型式
- 鋼瓶無主動冷卻設計，防超壓完全依靠被動洩壓