114年:呼治儀器
有關彈簧負載（spring-loaded）型壓力釋放閥（pressure relief valve）的敘述，下列何者正確？
A當鋼瓶環境溫度大於104℃也不會影響功能
B最常使用在H 型氣體鋼瓶
C最常使用在E 型氣體鋼瓶
D主要功能是維持鋼瓶內變動壓力
詳細解析
本題觀念：
彈簧負載型壓力釋放閥（spring-loaded pressure relief valve）的特性——主要用於大型鋼瓶（H 型），可重複開關，在壓力超標時洩壓、壓力恢復後自動關閉。
選項分析
- (A) 當鋼瓶環境溫度大於 104℃也不會影響功能：不正確。高溫會改變彈簧的金屬彈性係數，影響開啟壓力設定值。極端高溫下彈簧可能永久變形，導致閥門無法正常作動。事實上彈簧負載閥在設計上有其工作溫度範圍限制。
- (B) 最常使用在 H 型氣體鋼瓶 ✓：正確。彈簧負載型 PRV 主要配備在大型鋼瓶（H、K 型等高壓大容量鋼瓶）上。大型鋼瓶因容量大、一旦爆炸後果嚴重，需要可重複作動的洩壓裝置。小型鋼瓶（如 E 型）通常使用一次性的破裂盤（rupture disc）或易熔塞（fusible plug）。
- (C) 最常使用在 E 型氣體鋼瓶：不正確。E 型為小型可攜式鋼瓶，因空間與成本考量，通常配備破裂盤或組合式裝置（rupture disc + fusible plug），而非體積較大、構造較複雜的彈簧負載閥。
- (D) 主要功能是維持鋼瓶內變動壓力：不正確。彈簧負載閥的功能是「安全洩壓」——防止壓力超過危險值。它不是壓力調節器（regulator），不負責維持或穩定鋼瓶內壓力。
答案解析
壓縮氣體鋼瓶的洩壓裝置依鋼瓶大小有不同配置：
| 鋼瓶類型 | 常見洩壓裝置 | 特點 |
|---|---|---|
| 小型（E 型） | 破裂盤、易熔塞、組合式 | 一次性、結構簡單、成本低 |
| 大型（H、K 型） | 彈簧負載型洩壓閥 | 可重複開關、壓力恢復後自動關閉 |
彈簧負載型洩壓閥的工作原理：
- 正常壓力下：彈簧力 > 瓶內壓力 → 閥門關閉
- 壓力超標時：瓶內壓力 > 彈簧設定力 → 閥門開啟、氣體排出
- 壓力恢復後：彈簧將閥門推回關閉位置
這種「可復位」（reclosing）特性是其最大優點——不會像破裂盤一樣一旦啟動就將整瓶氣體全部排空。對於大容量 H 型鋼瓶（含 ~7000 L 氣體），可復位功能很重要。
核心知識點
- Spring-loaded PRV = 可重複作動的洩壓閥，最常用於大型（H/K 型）鋼瓶
- 小型（E 型）鋼瓶常用 rupture disc 或 fusible plug（一次性）
- 彈簧負載閥功能是「安全洩壓」非「壓力調節」
- 高溫會影響彈簧特性，超過設計範圍會失效
- H 型鋼瓶容量大（~6900 L O₂），需要更精密的安全機制