(57)【要約】少なくとも１つの圧縮ガスタンク（８）に少なくとも１種のガスを充填するための方法であって、リファレンス圧縮ガスタンク（９）であって、その中でリファレンス圧縮ガスタンク（９）内の状態に関する少なくとも１つの測定変量の測定を行うことができるものを設け、前記圧縮ガスタンク（８）と前記リファレンス圧縮ガスタンク（９）とを少なくとも一時的に流体接続し、ここで、前記圧縮ガスタンク（８）および前記リファレンス圧縮ガスタンク（９）は、それぞれ、ガスの充填および排出が可能な一つの開口部を有し、充填に際し前記開口部を通して少なくとも１種のガスを少なくとも１つの圧縮ガスタンク（８）に、および少なくとも一時的にリファレンス圧縮ガスタンク（９）に充填し、該方法は、測定センサ（４，５）が前記開口部を通って前記リファレンス圧縮ガスタンク中に導入されており、前記測定センサによって充填プロセスの少なくとも一部において少なくとも一つの測定変量を測定することを特徴とする。本発明の充填方法によれば、有利に、非常に正確なガス混合物の製造が可能となる。本発明の連結器（１）は、例えば圧縮ガスボンベのような従来の圧縮ガスタンク（８）からリファレンス圧縮ガスタンク（９）を形成するために特に有利に使用される。温度を測定する測定センサ（４）および圧力を測定する測定センサ（５）、ここでは特に静電容量型圧力センサが測定センサとして有利であることがわかった。
2009532641.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの圧縮ガスタンク（８）に少なくとも１種のガスを充填するための方法であって、リファレンス圧縮ガスタンク（９）であって、その中でリファレンス圧縮ガスタンク（９）内の状態に関する少なくとも１つの測定変量の測定を行うことができるものを設け、前記圧縮ガスタンク（８）と前記リファレンス圧縮ガスタンク（９）とを少なくとも一時的に流体接続し、ここで、前記圧縮ガスタンク（８）および前記リファレンス圧縮ガスタンク（９）は、それぞれ、ガスの充填および排出が可能な一つの開口部を有し、充填に際し前記開口部を通して少なくとも１種のガスを少なくとも１つの圧縮ガスタンク（８）に、および少なくとも一時的にリファレンス圧縮ガスタンク（９）に充填し、該方法は、測定センサ（４，５）が前記開口部を通って前記リファレンス圧縮ガスタンク中に導入されており、前記測定センサによって充填プロセスの少なくとも一部において少なくとも一つの測定変量を測定することを特徴とする方法。
【請求項２】
前記測定変量が以下の変量：
ｉ）前記リファレンス圧縮ガスタンク（９）内の圧力、
ｉｉ）前記リファレンス圧縮ガスタンク（９）内の温度、
ｉｉｉ）前記リファレンス圧縮ガスタンク（９）内のガスの化学組成、および
ｉｖ）前記リファレンス圧縮ガスタンク（９）内の含水量
の少なくとも一つを含む請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記測定センサが静電容量型圧力測定センサである請求項１または２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
充填プロセスを複数の工程で行う請求項１〜３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
充填プロセスを少なくとも一時的に測定変量に依存して行う請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
圧縮ガスタンク（８，９）の開口部に連結するための連結器（１）であって、前記連結器（１）を１の圧縮ガスタンク（８，９）に連結するための第１の連結部材（２）、前記連結器（１）をバルブヘッド（１１）に連結するための第２の連結部材（２）を備え、少なくとも前記第１の連結部材（２）に流体接続することができる少なくとも一つの測定センサ（４，５）が設けられていることを特徴とする連結器（１）。
【請求項７】
第１の連結部材（２）を通じて伸びるランス（１７）が設けられている請求項６に記載の連結器（１）。
【請求項８】
少なくとも一つの測定センサ（４，５）がランス（１７）に配置されている請求項７に記載の連結器（１）。
【請求項９】
以下の測定センサ（４，５）：
ｉ）リファレンス圧縮ガスタンク（９）内の圧力を測定する測定センサ、
ｉｉ）リファレンス圧縮ガスタンク（９）内の温度を測定する測定センサ、
ｉｉｉ）リファレンス圧縮ガスタンク（９）内のガスの化学組成を測定する測定センサ、および
ｉｖ）リファレンス圧縮ガスタンク（９）内の含水量を測定する測定センサ
の少なくとも一つが設けられている請求項６ないし８のいずれか一項に記載の連結器（１）。
【請求項１０】
静電容量型圧力測定センサが設けられている請求項９に記載の連結器（１）。
【請求項１１】
測定センサ（４，５）の少なくとも一つの信号を伝達する少なくとも一つの伝達手段（６）が設けられている請求項６〜１０のいずれか一項に記載の連結器（１）。
【請求項１２】
請求項６〜１１のいずれか一項に記載の連結器（１）およびバルブヘッド（１１）を備える圧縮ガスボンベ装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の開示】
【０００１】
本発明の対象は、少なくとも１つの圧縮ガスタンクに少なくとも１種のガスを充填する方法、圧縮ガスタンクの開口部に連結するための連結器、および対応する圧縮ガスボンベ装置である。本発明によれば、その割合を高い精度で調節することができるガス混合物を製造することができる。
【０００２】
従来技術であるEP 0 908 665 A2 から、ガスを混合する方法が知られており、ここでは、充填される圧縮ガスタンクに加えて１つのリファレンス圧縮ガスタンクが充填される。リファレンスガスタンクは、圧縮ガスタンクのケーシングに１以上のさらなる孔を有し、そこを通してリファレンス圧縮ガスタンクに測定センサを導入することができる。測定センサが示す測定値によって、充填は適切に調節される。その際、充填される圧縮ガスタンクおよびリファレンス圧縮ガスタンクはこの場合には流体接続されており、リファレンス圧縮ガスタンク内が、充填される圧縮ガスタンク内と実質的に等しい状態になるように互いに同時に充填される。
【０００３】
従来技術により知られるこの方法は、リファレンス圧縮ガスタンクは、さらなる孔をタンク中に設けることにより製造され、安全性試験を行う必要がある特別のリファレンス圧縮ガスタンクであるという欠点を有する。この試験は特に個々のリファレンス圧縮ガスタンクで行われなければならない。このような特別のリファレンス圧縮ガスタンクはいくつかの状況では、充填されるタンクと予め一緒に扱うことができない。
【０００４】
従って本発明は、通常の圧縮ガスタンクをリファレンス圧縮ガスタンクとして用いることができる、適切な充填方法を提供するという課題に基づくものである。さらに、このことを可能にする適切な連結器を規定する。
【０００５】
この課題は、本願の独立請求項の特徴によって解決される。本願の各従属請求項は、有利な応用例に関する。
【０００６】
本発明による少なくとも１つの圧縮ガスタンクに少なくとも１種のガスを充填するための方法であって、リファレンス圧縮ガスタンクであって、その中でリファレンス圧縮ガスタンク内の状態に関する少なくとも１つの測定変量の測定を行うことができるものを設け、上記圧縮ガスタンクと上記リファレンス圧縮ガスタンクとを少なくとも一時的に流体接続し、ここで、上記圧縮ガスタンクおよび上記リファレンス圧縮ガスタンクは、それぞれ、ガスの充填および排出が可能な一つの開口部を有し、充填に際し前記開口部を通して少なくとも１種のガスを少なくとも１つの圧縮ガスタンクに、および少なくとも一時的にリファレンス圧縮ガスタンクに充填し、該方法は、測定センサが上記開口部を通って上記リファレンス圧縮ガスタンク中に導入されており、上記測定センサによって充填プロセスの少なくとも一部において少なくとも一つの測定変量を測定することを特徴とする。
【０００７】
本発明によれば、リファレンス圧縮ガスタンクは、いずれもの追加の孔を有さない通常の圧縮ガスタンクをリファレンス圧縮ガスタンクとして使用することができ、特に、充填される圧縮ガスタンクと正確に同じに、通常の方法でガスを充填し、かつガスを排出する１つのみの開口部を有することを特徴とする。特に、リファレンス圧縮ガスタンクおよび充填される圧縮ガスタンクは、場合に応じて、例えば２００ｂａｒまたは３００ｂａｒ以上までの圧力にも耐え得る圧縮ガスボンベであり、様々な容量のものが市販されている。２つの要素が流体接続された場合、このことは、ガスが、例えば壁などに妨げられることなく、一方の要素から他方の要素へと流れることができることを意味する。測定センサとは、能動的センサまたは受動的センサを意味する。ここで能動的センサは、例えば電流を供給する、または測定値を評価する電子機器を含むことにより能動的に作動させねばならず、一方受動的センサは、１つの数値のみを使用するものであって、この数値は、測定される測定値に対する帰納的推論を可能にするものである。能動的センサには、例えば感温性レジスタまたは感光性レジスタがある。受動的センサには、例えば、いわゆる「ラボオンチップ（Lab on a Chip）」があり、ここには微小スケールでの分析装置のすべてが設けられており、ここから測定結果を取り出すことができる。
【０００８】
この場合において、１つの好ましい実施形態において、測定センサは高精度測定センサ、特に高精度圧力センサである。ここで、＜０．５〜０．１％の精度を有する圧力センサ、特に０〜１０ｂａｒ絶対圧、好ましくは０〜５ｂａｒ絶対圧、特に０〜２ｂａｒ絶対圧の測定範囲を有する低圧センサが好ましい。これは、ガスの高精度測定のため、特にガス混合物を調製する工程で特に有利に使用することができる。
【０００９】
本発明による方法の１つの好ましい実施態様において、予定した第１の圧力まで少なくとも１つの第１の成分がまず導入され、これは、対応する低圧センサの形態にある測定センサにより監視される。必要に応じて、その後、圧力を監視しながら、少なくとも１つのさらなる成分を充填してもよい。最後の成分、好ましくはガス混合物の大部分を構成するガス成分が、好ましくは重量測定法で、すなわち、導入される重量を監視することにより添加される。これは、１００ｂａｒまで、好ましくは２００ｂａｒまで、特に好ましくは３００ｂａｒまでの圧力下で行うことができる。従って、１〜２％の精度を有する非常に正確なガス混合を、通常の重量充填法より４倍まで速く行うことができる。
【００１０】
本発明による方法は特に、複数の圧縮ガスタンク、例えば２〜１２個またはそれ以上の圧縮ガスタンクの充填に適している。特にこの場合、圧縮ガスタンクに１種のガスだけでなく、２種以上のガスまたはガス混合物を順次充填することができる。例えば、このことは複数のガスの非常に正確な混合を生ずることを可能にする。本発明の方法は、特に、１種以上のガスが最終混合物中で非常に低い分圧しか有しない場合に、２種以上のガス混合物を製造するのに適している。例えば、１の成分がわずか数ミリバールの分圧を有する一方で、他の成分が１００ｂａｒ以上の圧力を有していてもよい。特に本発明による方法により得られる利点は、リファレンス圧縮ガスタンクおよび充填される圧縮ガスタンクが等しい流れコンダクタンスを有することである。これは特に、導入管の管断面積を含むバルブの断面積が異ならないか、または互いにほとんどとるに足りない差異しかない場合に当てはまる。
【００１１】
本発明によれば、充填工程の少なくとも一部において、測定センサにより少なくとも１つの測定変量を測定する。このことは、特に複数のガスを充填する際に、測定変量はいずれかの単一成分を充填したときに測定されるものと必ずしも一致しないことを意味する。従って例えば、２種のガスからガス混合物を製造する場合、２種のガスのうちの一方を充填するときだけ測定を行うことができる。
【００１２】
充填される圧縮ガスタンクとリファレンス圧縮ガスタンクとの少なくとも一時的な流体接続の結果として、例えば測定変量が圧力である場合、このことは、リファレンス圧縮ガスタンク内の圧力に加えて、充填される１または複数の圧縮ガスタンク内の圧力が同時にわかることを意味する。従って、高精度圧力測定センサ、特に静電容量型圧力センサ（kapazitiven Drucksensoren）であって、特に１ｂａｒ未満、０．５ｂａｒ未満または２５０ミリバール以下の圧力を対象としたものを用いることにより、充填される圧縮ガスタンク内の圧力を正確に測定することができる。しかしながら、圧縮ガスタンク内の既知の圧力から、これらのタンク内のガス量もわかる。特にそれは、１種のガス成分が、例えば数％未満の範囲、１％未満、または数ｐｐｍ（１００万分の１）、または数ｐｐｂ（１０億分の１）の範囲にある非常に小さな割合のみを占めるガス混合物を製造する場合、低い圧力を非常に正確に測定できるために有利である。例えば、これは静電容量型圧力測定システムを用いて行うこともできる。これに対して、例えば重量法による正確な測定は、非常に低い割合の際には、比較的大きな量をもってのみ可能であるため、ガス混合物の製造に際して大きな誤差が生じるか、または後に希釈を必要とする非常に大量のガスが製造されることとなる。後者の方法は、それぞれのガス混合物を貯蔵する大容量の中間タンクを多数必要とする。このようにして非常に正確なガス混合物を製造しようとすれば、コストの高い装置の使用を余儀なくされコストがかさむが、本発明によればこの問題を避けることができる。
【００１３】
本発明による方法の有利な応用例によれば、測定変量は以下の変数：
ｉ）リファレンス圧縮ガスタンク内の圧力、
ｉｉ）リファレンス圧縮ガスタンク内の温度、
ｉｉｉ）リファレンス圧縮ガスタンク内のガスの化学組成、および
ｉｖ）リファレンス圧縮ガスタンク内の含水量
の少なくとも一つを含む。
【００１４】
充填される圧縮ガスタンクすべてがリファレンス圧縮ガスタンクと流体接続している場合、リファレンス圧縮ガスタンク内の圧力を測定することによって各圧縮ガスタンク内の圧力が確かめられる。この圧力に基づいて、関係するガスの状態式を用いて、対応するガスの量を推測することができる。リファレンス圧縮ガスタンクと充填しようとする圧縮ガスタンクが同じ容積を有する場合、圧力が等しい際には、両方のタンクに同量のガスが存在する。この場合に、特に低い圧力条件下では、理想気体の法則に従う理想のガスを想定することができる。
【００１５】
リファレンス圧縮ガスタンク内の温度測定は、特に圧力測定値と関連したガス量のより正確な測定を可能とする。というのは、温度に基づいて、対応するガス状態式をさらにより正確に評価することができるためである。リファレンス圧縮ガスタンク内のガスの化学組成の測定は、設定されるガス混合物を点検するために用いることができる一方で、圧縮ガスタンクおよび／または流入ガス中の不純物を検出するためにも用いることができる。化学組成は、適切な分析測定センサ、例えばいわゆる「ラボオンチップ」装置により分析することができる。水と反応するガスまたはガス混合物が充填される場合、例えば、リファレンス圧縮ガスタンク中の含水量が重要である。例えば、１つまたは複数の圧縮ガスタンク中に一酸化窒素を含むガスが充填される場合、含水量が問題となり、かつ重要である。あるいは、またはそれに加えて、サンプルをリファレンス圧縮ガスタンクから採取することもでき、少量のガスが採取され、外部で分析される。これは例えば、質量分光分析、ＦＴＩＲ、ＧＣおよびＮＭＲ分析法、または他の分析法であり得る。
【００１６】
本明細書において、測定センサが静電容量型圧力測定センサである場合が特に好ましい。
【００１７】
このような静電容量型圧力測定センサは、コンデンサの静電容量の測定を通じて、センサに局所的にかかる圧力を測定するものである。例えば、商品名Compact Capacitance Diaphragm Gauge（Pfeiffer or Alcatel社）、商品名Capacitron（Leybold社）および商品名Barocel 600-659（BOC Edwards社）として市販されている測定センサによれば、特に低い圧力における圧力の高精度な測定が可能となる。ここで低い圧力とは、大気圧以下または大気圧に近い圧力、例えば１０-3ｍｂａｒ〜１０ｂａｒの範囲にある圧力を意味する。静電容量型圧力測定センサは特に、様々なガスの圧力を測定することが可能であり、ガスの種類に左右されずに機能するという長所を有する。またこのような静電容量型圧力測定センサの測定値はガスの種類に依存していないので、特にいかなる補正も必要とせず、異なる種類のガスを充填するために、同じ圧力測定センサの測定値を用いることができる。
【００１８】
本発明による方法のさらに有利な実施態様によれば、充填プロセスは複数の工程を含む。
【００１９】
複数の工程を含む充填とは、例えば少なくとも１つの圧力プラトーが生じる充填を意味する。ここでの圧力プラトーとは、充填プロセス中にある一定時間、圧力が実質的に一定に保たれる状態を意味する。複数の工程を含む充填プロセスのさらなる例は、圧縮ガスタンク中で、まず、第１のガス成分、例えば一酸化窒素の一定分圧に到達し、次いで第２のガス成分、例えば窒素の分圧に到達する充填プロセスである。特に複数の工程を含む充填プロセスでは、不純物を減少させるために、工程の前または間に、１つまたは複数の圧縮ガスタンクの、および／または供給管から圧縮ガスタンクへの少なくとも部分的な排気を行うことは有利であり得る。ここで排気とは圧力低下を意味する。
【００２０】
本発明による方法のさらに有利な実施態様によれば、充填プロセスは、少なくとも一時的に、測定値に応じて行う。すなわち特に好ましくは、充填プロセスの制御または調節のために測定値が利用される。これは例えば、ガス貯蔵器への連結をなし、またはこの連結を閉じるガスバルブを、圧力測定センサが適切な圧力を示すまで開き、この圧力に達したのち閉じることを意味する。これは例えば、リファレンス圧縮ガスタンク内の温度および充填しようとする１つまたは複数の圧縮ガスタンク内の温度が所定値を超えないように行われること、すなわち、その温度に達した場合に適切な流入バルブを閉じ、そして予め設定することができるさらなる圧力に達したら再びバルブを開くことを意味する。これは特に、ある特定温度以上で反応性であるガスまたはガス混合物を製造するときに有利となり得る。対応する測定される測定変量を、警告機能を発するためにも用いることができる。例えば、含水量が限界値を上回り、水と反応するガスの充填が行われたと認められた場合に、対応する警告指示が発せられ、例えば警告信号を出力し得る。あるいは、またはこれに加えて、この場合の充填プロセスを終了することもできる。
【００２１】
本発明のさらなる側面によれば、圧縮ガスタンクの開口部への連結の役目をはたす連結器が提供される。本発明の連結器は、連結器を１の圧縮ガスタンクに連結するための第１の連結部材、上記連結器をバルブヘッドに連結するための第２の連結部材を備え、少なくとも上記第１の連結部材に流体接続することができる少なくとも一つの測定センサが設けられていることを特徴とする。
【００２２】
ここで連結部材とは、これを用いて連結器をそれぞれの要素に接続することができる機械的連結部材を意味する。従って例えば、特に対応するネジ山を有するピンもしくは錐体を有する構造要素に接続することができるネジであってもよく、または対応するネジ山を有する圧縮ガスタンク、圧縮ガスボンベなどが一般的、であってもよい。ここでバルブヘッド（Ventilkopf）とは、一般に圧縮ガスボンベに使用されるユニットを意味する。従ってバルブヘッドは、対応するバルブ本体を開閉し得るバルブホイール（Ventilrad）、およびガスボンベ内の圧力を示す圧力測定ユニットである。さらにバルブヘッドは、圧縮ガスタンク内で極めて高くなり得る圧力を、より低い圧力、例えば１ｂａｒ以下の範囲に低下させる減圧器を含んでいてもよい。さらにバルブヘッドは、圧縮ガスタンクからガスを除去し得るガス管のための連結部材を含む。特にバルブヘッドは、圧縮ガスタンクバルブであってもよい。
【００２３】
測定センサが第１の連結部材を貫通するように、少なくとも１つの測定センサが設置されることが特に好ましい。従って、連結器が圧縮ガスタンクに接続されている場合に、測定センサが圧縮ガスタンク中に突き出ることを可能にし、従って、圧縮ガスタンクの内部における測定変量を測定することを確実にすることを可能にする。例えば、対応する温度測定ヘッド、例えば感温性レジスタまたは熱電対の形態にあるものが第１の連結部材を貫通し、圧縮ガスタンクに連結器を取り付けた場合には、圧縮ガスタンク内部の温度を測定することができる。特に有利な様式において、本発明による連結器は、通常のバルブヘッドであって、圧縮ガスタンクとの接続、および圧縮ガスタンクからのガスの除去について知られるバルブヘッドを再使用することができるということを可能にする。さらに本発明による連結器は、一般的な圧縮ガスタンクとは異なるリファレンス圧縮ガスタンクを設置する必要がないばかりか、本発明による連結器を有する一般的な圧縮ガスタンク、例えば圧縮ガスボンベをリファレンス圧縮ガスタンクとして利用し得るという長所を有する。結果としてコスト面でも有利となる。さらに、リファレンス圧縮ガスタンクの安全性についてのいずれものさらなる承認試験を行う必要がない。むしろ、通常の圧縮ガスタンクについて必要とされる安全性承認試験でこの場合は十分である。さらに上記の先行技術により知られるシステムと比較しても、より高い圧力に耐えられるリファレンス圧縮ガスタンクの設計が可能である。これは、圧縮ガスタンクの側面に孔を空けるといった先行技術により既知の解決策とは異なる。従って、有利には、リファレンス圧縮ガスタンク内部の高い圧力における測定を行うことができる。
【００２４】
本発明による連結器の有利な実施態様によれば、第１の連結部材へと伸びるランス（Lanze）が提供される。
【００２５】
ここでランスとは、細長い、好ましくは金属の構成要素を意味する。実装された状態で、ランスは少なくとも部分的に圧縮ガスタンクへと貫入している。
【００２６】
本明細書において、測定センサの少なくとも１つはランスに、特にはランス端の領域に取り付けられていることが好ましい。
【００２７】
特には、温度を測定する測定センサをランスに取り付けることができる。
【００２８】
本発明による連結器の有利な応用例は従えば、以下の測定センサ：
ｉ）リファレンス圧縮ガスタンク内の圧力を測定する測定センサ、
ｉｉ）リファレンス圧縮ガスタンク内の温度を測定する測定センサ、 
ｉｉｉ）リファレンス圧縮ガスタンク内のガス化学組成を測定する測定センサ、および
ｉｖ）リファレンス圧縮ガスタンク内の含水量を測定する測定センサ
の少なくとも一つが提供される。
【００２９】
圧力の測定には特に、静電容量型圧力測定センサまたは圧電型圧力測定センサを使用することができる。特に、温度を測定する測定センサは、熱電対または感温性レジスタを含む。感温性レジスタではもっぱら、この感温性レジスタにおける温度に依存して変化する感温性レジスタのオーム抵抗が測定される。熱電対では例えば、感温性レジスタに電圧が印加され、流れる電流が測定されて、その瞬間の抵抗が測定される。この値から生じる温度を推定することができる。
【００３０】
化学組成を測定する測定センサは、例えば、ある特定のガス成分の割合を測定するための測定センサを含んでいてもよい。これは例えば、その電極の一方が対応するリファレンスに位置するネルンストプローブ（Nernst-Sonde）であってもよい。よって、リファレンス圧縮ガスタンク内の含水量を測定することができる。
【００３１】
静電容量型圧力測定センサが設置されている本発明による連結器の実施形態が特に好ましい。
【００３２】
本発明の連結器のさらに好都合な実施形態によれば、測定センサからの少なくとも１の信号を伝送するための、少なくとも１つの伝送手段が設置されている。本発明の目的によれば、伝送手段とは、対応する受信機にデータを伝送することができる手段を意味する。ここで伝送は、有線でも無線でも行うことができる。従って伝送手段はプラグまたは連結部として形成され、ワイヤがこれらを結合することができ、ここで、例えば測定装置または制御装置である対応する計測ユニット上に、対応する測定変量または測定センサにより生じるシグナルを伝送手段に送る。同時に、好ましくは電磁波による、特に好ましくはラジオ周波数または可視光領域の電磁波による無線伝送も可能である。従って特に有利には、様々な連結器における多数の測定センサを監視するのに用いられる単一の評価装置を可能とし、この場合には、１つの中央装置が多数の測定センサと相互作用する。これには特に、１つの連結器が損傷した場合に、１つのみの非常に安価な要素を交換すればよく、一方で比較的高価な計測電子機器は連結器内に設けられておらず、交換する必要がない利点がある。例えば、温度を測定する熱電対または感温性レジスタを適切なケーブルを介して適切なオーム計、電圧計または適切な評価要素に連結することもできる。
【００３３】
さらに、本発明による連結器を含み、かつ通常のタイプのバルブヘッドを有する圧縮ガスボンベ装置が提供される。
【００３４】
本発明の方法に関する本発明の範囲で開示された詳細および利点は、本発明の連結器に転用し適用することができる。また、本発明の連結器を記述する明細書の範囲で開示された詳細および利点は、同様に本発明の方法に転用し適用するためにも有用である。本発明の連結器は、特に、リファレンス圧縮ガスタンクが本発明の連結器を有する場合における本発明による方法の範囲で有利に用いることができる。
【００３５】
以下、添付の図面により本発明をさらに詳しく説明するが、そこに示す実施例によって本発明が限定されるわけではない。
【００３６】
図１は、圧縮ガスタンクの開口部に連結するための本発明による連結器１の一実施例を示し、連結器を圧縮ガスタンクに連結するための第１の連結部材２、連結器をバルブヘッド（図示せず）に連結するための第２の連結部材３を含み、ここで、温度を測定するための測定センサ４および圧力を測定するための測定センサ５が設置されている。第１の連結部材２は、特に、雄ネジを備えるピンを含み、このネジ山が対応する圧縮ガスボンベの雌ネジと連通する。第２の連結部材３は、特に、本質的に圧縮ガスボンベの雌ネジに対応する雌ネジを有し、第２の連結部材３に通常のバルブヘッドを接続することができる。第１の連結部材２は、第１の連結部材２を対応する雌ネジへねじ込むように通常の圧縮ガスボンベと連結可能であるため、第１の連結部材２から伸びる温度測定センサ４が圧縮ガスタンクの内部に貫入する。これらの連結部材２，３の他の実施態様も可能であり、本発明によるものである。
【００３７】
さらに、連結器１は伝送手段６を有する。本発明の実施例の伝送手段６はプラグであって、これを介して温度を測定する測定センサ４および／または圧力を測定する測定センサ５を適切な測定デバイス（図示せず）に連結することができる。連結器１は、本発明による方法に際して、リファレンス圧縮ガスボンベとして使用できるいずれもの圧縮ガスボンベにおいて使用することができる。特にこの図は、好ましくは連結器１および特にその連結管７が可能な限り小さな容積を有するように設計されていることを示す。関連するリファレンス圧縮ガスタンクの容積はわずかに変化するだけなので、数値を無視し得る程度の測定誤差しか生じないことを確実にすることができる。
【００３８】
ここで本発明による方法を、特に図２を参照しながら詳述する。図２は、本発明の方法により充填される圧縮ガスタンク８を示す。圧縮ガスタンク８はリファレンス圧縮ガスタンク９と並列して設けられている。圧縮ガスタンク８およびリファレンス圧縮ガスタンク９は、並列して充填管１０に連結されている。リファレンス圧縮ガスタンク９は基本的に、圧縮ガスタンク８と同一に構成されている。圧縮ガスタンク８は、通常のバルブヘッド１１を備える。バルブヘッド１１は、２つの連結部材１２を有し、これを介してバルブヘッドは一方で圧縮ガスタンク８と、他方で充填管１０と連結している。さらにバルブヘッド１１はバルブ１３を備え、これにより圧縮ガスタンク８を充填管１０に、またはここで図示しない排出管に流体接続することができる。圧縮ガスタンク８とは対照的に、リファレンス圧縮ガスタンク９は、図１で詳述し、上記した本発明の連結器１を有する。連結器１の第２の連結部材３は、対応するバルブヘッド１１と連結している。ここで温度を測定する測定センサ４は、圧縮ガスタンク９内へと伸びるランス１７に取り付けられている。
【００３９】
測定センサ４，５により、リファレンス圧縮ガスタンク９内の温度および圧力などの測定変量を測定することができる。以下に例として、複数の工程での充填プロセス、すなわち２成分のガス混合物の製造を記載するが、本発明の方法はこの２成分のガス混合物に限定されない。本発明によれば、いずれもの数のガス成分からガス混合物を製造することができる。プロセスの開始時に、圧縮ガスタンク８およびリファレンス圧縮ガスタンク９は充填管１０により、予め決められた最大圧または最小圧に達するまで排気される。その後、第１のガス成分が供給される。これは、最終ガスにおけるその割合が低い、すなわち最終ガスにおける分圧が他の成分の分圧よりも低いガス成分であることが好ましい。充填は、ガス成分が充填管１０を通って圧縮ガスタンク８内およびリファレンス圧縮ガスタンク９内にも流入し得るように、バルブ１３を開いた状態で行われる。充填管１０は、圧力を測定する測定センサ５により示される圧力に達した際に閉じられる。続いて充填管１０は、他のガス成分またはこれを含む貯蔵器に連結される。充填の第２の工程では、特に、第２の連結部材３により連結されているバルブヘッド１１の対応するバルブ１３を操作することにより、充填管１０からリファレンス圧縮ガスタンク９を切り離すことができる。この結果、第２のガス成分を用いる圧縮ガスタンク８の充填が行われる。例えば、第１のガス成分を１５０ｍｂａｒの圧力まで充填し、続いて第２の成分を１５０ｂａｒ以上の圧力まで充填することができる。あるいは、全ての充填プロセスを通じて、リファレンス圧縮ガスタンク９を充填管１０と連結することも可能である。
【００４０】
圧縮ガスタンク８の充填が完了した後、このタンクを閉じて充填管１０から分離する。同じことをリファレンス圧縮ガスタンク９についても行う。本発明による方法の大きな利点は、圧縮ガスタンク８およびリファレンス圧縮ガスタンク９として用いられる圧縮ガスタンクが同一である点にある。従って、リファレンス圧縮ガスタンク９を製造するために構造的変更を全く行う必要がなく、また、いかなる任意の圧縮ガスタンクもリファレンス圧縮ガスタンクとして使用することができる。さらに、様々な圧縮ガスタンク９に適合する本発明による連結器１の実施形態が可能である。これは、様々な容量の圧縮ガスタンク８が非常に多く存在するが、これらすべてが対応するバルブヘッド１１に連結する同一のネジ山を有するということを前提とするためである。第１の連結部材２はこのような雌ネジと連通しているので、圧縮ガスタンクをリファレンス圧縮ガスタンクとして使用するには、様々な圧縮ガスタンクに対してただ１種類の連結器を使用することが可能である。従って、第１の連結部材２を介して圧縮ガスタンク９の内部へと伸びる測定センサ４，５、またはランス１７は可能な限り短く作製することが特に有利であり、これは、小さな圧縮ガスタンク８にも使用が可能となるためである。このことは特に、低圧領域で圧力測定が行われる場合に短所とならない。というのは、低圧領域ではほとんどのガスが理想気体のように挙動し、成層効果（Schichtungseffekt）などを懸念する必要がないからである。
【００４１】
ランス１７は特に、ライザーの形態にあってもよい。この場合、圧力を測定する測定センサ５がランス１７を介してリファレンス圧縮ガスタンク９に内部に連結される一方、リファレンス圧縮ガスタンク９の排気はランス１７を介してではなくランス１７に沿って行われることに利点がある。これは、リファレンス圧縮ガスタンク９の排気プロセスを加速する。
【００４２】
図３は、大きさの異なる２つのリファレンス圧縮ガスタンク９の充填状態を概略的に示す。例えば、一方のリファレンス圧縮ガスタンク９は１０Ｌの圧縮ガスボンベであり、もう一方のリファレンス圧縮ガスタンク９は４０Ｌの容積を有することが可能である。この充填デバイスはさらに、充填用の一般的な圧縮ガスボンベを連結する連結部材１４を有する。
【００４３】
さらにバルブ１５が設けられ、このバルブを介して、いずれもの個々のリファレンス圧縮ガスタンク９も充填管１０から分離可能であって、またフロー目的で連結可能である。さらに流入バルブ１６が設けられ、このバルブにより充填管１０を適切なガス貯蔵器および／または適切な排気ユニットと連結することができる。この実施形態は、リファレンス圧縮ガスタンク９の一方を交換することなく、大きさの異なる圧縮ガスタンク８を充填することができる点で特に有利である。
【００４４】
本発明の方法によれば、非常に正確なガス混合物を有利に製造することができる。その際、本発明の連結器１は、例えば圧縮ガスボンベなどの一般的な圧縮ガスタンク８からリファレンス圧縮ガスタンク９を形成するのに特に有利に使用することができる。測定センサとしては特に、温度を測定する測定センサ４、および圧力を測定する測定センサ５、この場合には特に静電容量型圧力センサが有利であることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明による連結器の一つの実施形態を示す概略図。
【図２】本発明の方法において使用される際の、本発明による連結器が取り付けられた圧縮ガスタンクの概略図。
【図３】本発明による連結器が取り付けられた圧縮ガスタンクのさらなる実施例の概略図。
【符号の説明】
【００４６】
１…連結器，２…第１の連結部材，３…第２の連結部材，４…温度を測定する測定センサ，５…圧力を測定する測定センサ，６…伝達手段，７…連結器の連結管，８…圧縮ガスタンク，９…リファレンス圧縮ガスタンク，１０…充填管，１１…バルブヘッド，１２・・・連結部材，１３…バルブ，１４…連結部材，１５…バルブ，１６…流入バルブ，１７…ランス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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