(57)【要約】【課題】  高純度の水を高い量精度で封入することが可能な水封入方法および水封入装置を提供すること。【解決手段】  イオン交換樹脂を内蔵する純水製造装置４３で不純物イオンを除去して不純物イオンを所定率以下とし、ヒータ４４により加熱脱気するとともに貯留タンク４６内で貯留するときに減圧することで溶存酸素濃度を所定率以下として貯留タンク４６内に高純度水を貯留する。そして、貯留する高純度水を質量流量計５３で流量検出しつつガン１０から容器体１内に注入する。したがって、容器体１内に高純度の水を高い量精度で封入することができる。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
密閉構造を形成可能な容器体（１）の内部に、不純物イオン濃度が所定率以下であるとともに溶存酸素濃度が所定率以下である高純度の水を所定量封入する方法であって、
前記不純物イオン濃度が所定率以下の水を、減圧環境下で前記溶存酸素濃度が所定率以下となるように貯留する貯留工程（４６、２００）と、
前記貯留工程（４６、２００）で貯留された水のうち所定質量分を前記容器体（１）の内部に注入する注入工程（３００）とを備えることを特徴とする水封入方法。
【請求項２】
少なくともイオン交換樹脂を用いて前記不純物イオン濃度が所定率以下となるように水を精製する水精製工程（４３、２００）を備え、
前記貯留工程（４６、２００）では、前記水精製工程（４３、２００）で精製した水を貯留することを特徴とする請求項１に記載の水封入方法。
【請求項３】
前記水精製工程（４３、２００）の後、前記貯留工程（４６、２００）の前に、前記水精製工程（４３、２００）で精製した水を加熱して溶存酸素を脱気する加熱脱気工程（４４、２００）を備えることを特徴とする請求項２に記載の水封入方法。
【請求項４】
前記貯留工程（４６、２００）では、貯留する水の溶存酸素濃度に基づいて前記減圧環境を調節することを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１つに記載の水封入方法。
【請求項５】
前記貯留工程（４６、２００）では、貯留する水の導電率に基づいて前記注入工程（３００）を行なうか否かを判断することを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか１つに記載の水封入方法。
【請求項６】
前記注入工程（３００）の後、次回の注入工程（３００）が行なわれるまでに、前記注入工程（３００）における前記所定質量分の水の供給経路（１１）に窒素ガスをパージして前記供給経路（１１）内に残留する水を除去する窒素パージ工程（３２０）を備えることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１つに記載の水封入方法。
【請求項７】
密閉構造を形成可能な容器体（１）の内部に、不純物イオン濃度が所定率以下であるとともに溶存酸素濃度が所定率以下である高純度の水を所定量封入する装置であって、
前記不純物イオン濃度が所定率以下の水を、減圧環境下で前記溶存酸素濃度が所定率以下となるように貯留する貯留タンク（４６）と、
前記容器体（１）に接続して前記貯留タンク（４６）に貯留された水を前記容器体（１）内部に注入するための接続注入手段（１０）と、
前記貯留タンク（４６）から前記接続注入手段（１０）に供給される水の質量流量を検出する質量流量検出手段（５３）とを備えることを特徴とする水封入装置。
【請求項８】
水から前記不純物イオンを除去し、前記不純物イオン濃度を所定率以下とするためのイオン交換樹脂を内蔵する水精製手段（４３）を備え、
前記貯留タンク（４６）は、前記水精製手段（４３）が前記不純物イオン濃度を所定率以下とした水を貯留することを特徴とする請求項７に記載の水封入装置。
【請求項９】
前記水精製手段（４３）から前記貯留タンク（４６）に前記水精製手段（４３）で精製した水を送る経路に、前記水精製手段（４３）で精製した水を加熱して溶存酸素を脱気する加熱脱気手段（４４）を備えることを特徴とする請求項８に記載の水封入装置。
【請求項１０】
前記貯留タンク（４６）内に設けられ、前記貯留タンク（４６）内に貯留する水の溶存酸素濃度を検出する溶存酸素濃度検出手段（４６３）を備え、
前記溶存酸素濃度検出手段（４６３）の検出値に基づいて、前記貯留タンク内の減圧環境を調節することを特徴とする請求項７ないし請求項９のいずれか１つに記載の水封入装置。
【請求項１１】
前記貯留タンク（４６）内に設けられ、前記貯留タンク（４６）内に貯留する水の導電率を検出する導電率検出手段（４６４）を備え、
前記導電率検出手段（４６４）の検出値に基づいて、前記貯留タンク（４６）から前記接続注入手段（１０）への水の供給および供給中止を切り替えることを特徴とする請求項７ないし請求項１０のいずれか１つに記載の水封入装置。
【請求項１２】
前記接続注入手段（１０）の前記容器体（１）内部への水供給経路（１１）に窒素ガスをパージする窒素パージ手段（１３、６０）を備えることを特徴とする請求項７ないし請求項１１のいずれか１つに記載の水封入装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高純度の水を密閉容器に定量封入する水封入方法および水封入装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来技術として、下記特許文献１に開示された水封入方法がある。この水封入方法はスターリング冷凍装置に冷却水を封入する方法であり、冷却水の循環経路内を冷却水で満たすようになっている。
【０００３】
具体的には、循環経路配管の切り離し端部を水を張った容器内に水没させて、端部から空気泡が出なくなるまで循環ポンプを運転する。しかる後に水中で端部同士を接続し、循環経路内に経路内を充満させる所定量の水を封入するようになっている。
【特許文献１】特開２０００−２７４８５５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、発熱素子や発熱機器等を冷却するために、密閉容器内の空間の一部に水を封入し、この水の気化や凝縮に伴なう熱移動や、水の吸着や脱離に伴なう熱移動を利用する機器が求められている。
【０００５】
本発明者らは、このような機器を構成する密閉容器に水を封入する場合には、封入する水の量および純度が重要であることを見出した。
【０００６】
例えば水の気化や凝縮に伴ない熱移動を行なう機器においては、水の量が適量でない場合には、水の気化と凝縮とのバランスが良好とならず、冷却性能を充分発揮することが困難である。また、封入する水の純度が低い、すなわち不純物が多い場合には、この不純物により密閉容器内面等が腐食し、腐食時に生成するガス成分等により水の気化と凝縮とのバランスが悪化するため、冷却性能が悪化してしまうということを見出した。
【０００７】
上記従来技術の水封入方法を採用したとしても、密閉容器内に充満することなく定量の水を封入することは不可能である。また、水の封入は開放状態において行なわれるため、封入される水の純度を高レベルに維持することが困難である。
【０００８】
そこで、本発明者らは上記点に鑑みて鋭意検討を行ない、水を高純度に維持しつつ封入量を高精度にすることが可能な水封入方法およびこの方法を行なう水封入装置を発明した。
【０００９】
本発明は、高純度の水を高い量精度で封入することが可能な水封入方法および水封入装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明の封入方法では、
密閉構造を形成可能な容器体（１）の内部に、不純物イオン濃度が所定率以下であるとともに溶存酸素濃度が所定率以下である高純度の水を所定量封入する方法であって、
不純物イオン濃度が所定率以下の水を、減圧環境下で溶存酸素濃度が所定率以下となるように貯留する貯留工程（４６、２００）と、
貯留工程（４６、２００）で貯留された水のうち所定質量分を容器体（１）の内部に注入する注入工程（３００）とを備えることを特徴としている。
【００１１】
これによると、不純物イオン濃度が所定率以下の水を、貯留工程（４６、２００）で貯留するときに減圧することで溶存酸素濃度を所定率以下とすることができる。
【００１２】
そして、注入工程（３００）において貯留工程（４６、２００）で貯留された水のうち所定質量分を容器体（１）の内部に注入することにより、容器体（１）内に高純度の水を高い量精度で封入することが可能である。
【００１３】
また、請求項２に記載の発明の封入方法では、
少なくともイオン交換樹脂を用いて不純物イオン濃度が所定率以下となるように水を精製する水精製工程（４３、２００）を備え、
貯留工程（４６、２００）では、水精製工程（４３、２００）で精製した水を貯留することを特徴としている。
【００１４】
これによると、水精製工程（４３、２００）で不純物イオンを除去して不純物イオン濃度を所定率以下とした水を、貯留工程（４６、２００）で貯留することができる。
【００１５】
また、請求項３に記載の発明の封入方法では、水精製工程（４３、２００）の後、貯留工程（４６、２００）の前に、水精製工程（４３、２００）で精製した水を加熱して溶存酸素を脱気する加熱脱気工程（４４、２００）を備えることを特徴としている。
【００１６】
これによると、加熱脱気工程（４４、２００）において貯留工程（４６、２００）で貯留する前の水の溶存酸素を容易に除去し、貯留工程（４６、２００）で貯留する水の溶存酸素濃度を確実に所定率以下とすることができる。
【００１７】
また、請求項４に記載の発明の封入方法では、貯留工程（４６、２００）では、貯留する水の溶存酸素濃度に基づいて減圧環境を調節することを特徴としている。
【００１８】
これによると、貯留工程（４６、２００）で貯留する水の溶存酸素濃度を確実に所定率以下に維持することができる。
【００１９】
また、請求項５に記載の発明の封入方法では、貯留工程（４６、２００）では、貯留する水の導電率に基づいて注入工程（３００）を行なうか否かを判断することを特徴としている。
【００２０】
これによると、貯留工程（４６、２００）において貯留する水の不純物イオン濃度が増加し導電率が増大した場合には、注入工程（３００）を中止することができる。したがって、注入工程（３００）における低純度の水の注入を防止することができる。
【００２１】
また、請求項６に記載の発明の封入方法では、注入工程（３００）の後、次回の注入工程（３００）が行なわれるまでに、注入工程（３００）における所定質量分の水の供給経路（１１）に窒素ガスをパージして、この供給経路（１１）内に残留する水を除去する窒素パージ工程（３２０）を備えることを特徴としている。
【００２２】
これによると、供給経路（１１）内の残留した水を除去することで、次回の注入工程（３００）における水の注入量精度を高めることができる。また、窒素ガスによりパージするので、次回の注入工程（３００）における水の溶存酸素濃度が増大することも防止できる。
【００２３】
また、請求項７に記載の発明の封入装置では、
密閉構造を形成可能な容器体（１）の内部に、不純物イオン濃度が所定率以下であるとともに溶存酸素濃度が所定率以下である高純度の水を所定量封入する装置であって、
不純物イオン濃度が所定率以下の水を、減圧環境下で溶存酸素濃度が所定率以下となるように貯留する貯留タンク（４６）と、
容器体（１）に接続して貯留タンク（４６）に貯留された水を容器体（１）内部に注入するための接続注入手段（１０）と、
貯留タンク（４６）から接続注入手段（１０）に供給される水の質量流量を検出する質量流量検出手段（５３）とを備えることを特徴としている。
【００２４】
これによると、請求項１に記載の封入方法を行なうことができる。
【００２５】
したがって、不純物イオン濃度が所定率以下の水を、貯留タンク（４６）で貯留するときに減圧することで溶存酸素濃度を所定率以下とし、接続注入手段（１０）から容器体（１）の内部に貯留タンク（４６）に貯留された水のうち所定質量分だけ注入することができる。このようにして、容器体（１）内に高純度の水を高い量精度で封入することが可能である。
【００２６】
また、請求項８に記載の発明の封入装置では、
水から不純物イオンを除去し、不純物イオン濃度を所定率以下とするためのイオン交換樹脂を内蔵する水精製手段（４３）を備え、
貯留タンク（４６）は、水精製手段（４３）が不純物イオン濃度を所定率以下とした水を貯留することを特徴としている。
【００２７】
これによると、請求項２に記載の封入方法を行なうことができる。
【００２８】
したがって、水精製手段（４３）が不純物イオンを除去して不純物イオン濃度を所定率以下とした水を、貯留タンク（４６）に貯留することができる。
【００２９】
また、請求項９に記載の発明の封入装置では、水精製手段（４３）から貯留タンク（４６）に水精製手段（４３）で精製した水を送る経路に、水精製手段（４３）で精製した水を加熱して溶存酸素を脱気する加熱脱気手段（４４）を備えることを特徴としている。
【００３０】
これによると、請求項３に記載の封入方法を行なうことができる。
【００３１】
したがって、加熱脱気手段（４４）において貯留タンク（４６）内に貯留する前の水の溶存酸素を容易に除去し、貯留タンク（４６）で貯留する水の溶存酸素濃度を確実に所定率以下とすることができる。
【００３２】
また、請求項１０に記載の発明の封入装置では、貯留タンク（４６）内に設けられ、貯留タンク（４６）内に貯留する水の溶存酸素濃度を検出する溶存酸素濃度検出手段（４６３）を備え、溶存酸素濃度検出手段（４６３）の検出値に基づいて、貯留タンク内の減圧環境を調節することを特徴としている。
【００３３】
これによると、請求項４に記載の封入方法を行なうことができる。
【００３４】
したがって、貯留タンク（４６）で貯留する水の溶存酸素濃度を確実に所定率以下に維持することができる。
【００３５】
また、請求項１１に記載の発明の封入装置では、貯留タンク（４６）内に設けられ、貯留タンク（４６）内に貯留する水の導電率を検出する導電率検出手段（４６４）を備え、導電率検出手段（４６４）の検出値に基づいて、貯留タンク（４６）から接続注入手段（１０）への水の供給および供給中止を切り替えることを特徴としている。
【００３６】
これによると、請求項５に記載の封入方法を行なうことができる。
【００３７】
したがって、貯留タンク（４３）に貯留する水の不純物イオン濃度が増加し導電率が増大した場合には、接続注入手段（１０）から容器体（１）への水の注入を中止することができる。したがって、容器体（１）内へ低純度の水の注入を防止することができる。
【００３８】
また、請求項１２に記載の発明の封入装置では、接続注入手段（１０）の容器体（１）内部への水供給経路（１１）に窒素ガスをパージする窒素パージ手段（１３、６０）を備えることを特徴としている。
【００３９】
これによると、請求項６に記載の封入方法を行なうことができる。
【００４０】
したがって、接続注入手段（１０）の供給経路（１１）内の残留した水を除去することで、次回の接続注入手段（１０）から容器体（１）内への水の注入量精度を高めることができる。また、水供給経路（１１）内を窒素ガスによりパージするので、次回注入時における水の溶存酸素濃度が増大することも防止できる。
【００４１】
なお、上記各手段に付した括弧内の符号は、後述する実施形態記載の具体的手段との対応関係を示す一例である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、本発明の実施の形態を図に基づいて説明する。
【００４３】
図１は、本発明を適用した一実施形態における水封入装置の概略構成を示す模式構成図である。
【００４４】
本実施形態の水封入装置は、容器体１（一部（注入パイプ部）のみ図示）の内部に水を封入するためのものであって、容器体１は、例えば、内部空間の一部に冷媒としての水を封入する沸騰冷却装置である。
【００４５】
図１に示すように、本実施形態の水封入装置は、容器体１の注入パイプ部端部に設けられたカプラー２を装着し、容器体１内部に水を注入するための接続注入手段であるチャージングガン（以下、ガンと呼ぶ）１０を備えている。
【００４６】
このガン１０には、ガン１０内部や容器体１内部を減圧して略真空とするための排気系２０と、ガン１０を介して容器体１内部に注入する水を供給するための水供給系３０、およびガン１０内部に窒素ガスを供給するための窒素供給系６０とが接続している。
【００４７】
ガン１０の内部には水供給経路１１が形成されており、ガン１０内部において水供給経路１１の図示左端（上流端）近傍には、この水供給経路１１を開閉するバルブ（水弁）１２が設けられている。
【００４８】
水供給経路１１の図示右端（下流端）は、容器体１に設けられたカプラー２を装着するための装着部１７内に開口している。この装着部１７は、カプラー２に対応した構成をなすカプラー部であり、ガン１０は、装着部１７内に向かって進退可能なステム弁１４を備えている。
【００４９】
水供給経路１１の図示右端近傍（下流端近傍）は、このステム弁１４内に形成されており、水供給経路１１の図示右端（下流端）はステム弁１４の先端部近傍において装着部１７内に開口している。
【００５０】
そして、ステム弁１４がカプラー２が装着された装着部１７内に進入すると、ステム弁１４の先端部がカプラー２に設けられた図示しないシール体を押し込み、水供給経路１１と容器体１内とを連通し、ステム弁１４が装着部１７内から後退すると、ステム弁１４の先端部がカプラー２のシール体から離れ、シール体が容器体１内を水供給経路１１に対し遮断するようになっている。
【００５１】
ガン１０内において、水供給経路１１はバルブ１２近傍で経路１１ａが合流しており、この経路１１ａは、水供給経路１１が排気系２０および窒素供給系６０と連通するための経路であり、この経路を開閉するバルブ（真空弁）１３が設けられている。
【００５２】
このガン１０内に設けられたバルブ（水弁）１２、バルブ（真空弁）１３、およびステム弁１４は、いずれも圧力作動弁である。バルブ１２、１３は、後述するバルブ６７、６８の作動に応じて図示しない圧力室に圧力が印加されたときに各経路を開放し、圧力室の圧力が解放されたときには図示しないばね部材の付勢力により各経路を閉鎖するようになっている。
【００５３】
また、ステム弁１４は、後述するバルブ６９の作動に応じて圧力室１５に圧力が印加されたときに装着部１７内に進行し、圧力室１５の圧力が解放されたときにはスプリング（ばね部材）１６の付勢力により装着部１７内から後退するようになっている。
【００５４】
ガン１０の水供給経路１１の図示左端（上流端）には、水供給系３０が接続している。水供給系３０は、水道水供給口３１から供給される水道水を精製して貯留する精製貯留部４０と、貯留された精製水のうち一定量をガン１０に供給する定量供給部５０とにより構成されている。
【００５５】
精製貯留部４０は、精製された水を貯留する金属製（本例ではステンレス製）の密閉式の貯留タンク４６を備えている。
【００５６】
水道水供給口３１と貯留タンク４６とは配管４１により繋がれている。この配管４１には、水道水供給口３１近傍に、この配管４１経路を開閉するバルブ４２が設けられている。
【００５７】
バルブ４２下流側の配管４１経路中には、この経路に供給口３１から供給された水道水を精製する水精製手段である純水製造装置４３が配設されている。この純水製造装置４３は、有機物微粒子、バクテリア等を除去可能な膜部材と、不純物イオンを除去するためのイオン交換樹脂とを備えており、水道水を不純物イオンが所定率以下である水（所謂純水）とする装置である。
【００５８】
配管４１の経路中において、純水製造装置４３より下流側には、純水製造装置で不純物イオンが除去された水を加熱して、水の中に溶存している酸素等のガス成分を脱気する加熱脱気手段としてのヒータ４４が配設されている。
【００５９】
配管４１経路中のヒータ４４の下流側には、貯留タンク４６近傍において配管４１経路を開閉するバルブ４５が設けられている。
【００６０】
貯留タンク４６の側壁内側面には、貯留タンク４６内に貯留された水の水位レベルを検出するためのレベルセンサが上下方向に複数設けられている。複数のレベルセンサのうち最上部に位置するレベルセンサ４６１は上限水位検出手段であり、最下部に位置するレベルセンサ４６２は下限水位検出手段である。すなわち、貯留タンク４６内において貯留する水の水位レベルは、両センサ４６１、４６２間に維持されるようになっている。
【００６１】
そして、レベルセンサ４６１、４６２等は、貯留タンク４６内の水位情報を後述する制御装置１００に出力するようになっている。
【００６２】
貯留タンク４６のレベルセンサ４６１より高い部位には、配管４７の一端が接続しており、配管４７の他端には真空ポンプ４９が設けられている。貯留タンク４６内の水面より上部の空間と真空ポンプ４９とを繋ぐ配管４７には、この経路を開閉するバルブ４８が設けられている。
【００６３】
貯留タンク４６内のレベルセンサ４６２より低い部位には、貯留タンク４６内に貯留された水の溶存酸素濃度を検出する溶存酸素濃度検出手段である溶存酸素センサ４６３と、貯留タンク４６内に貯留された水の導電率を検出する導電率検出手段である導電率計４６４とが配設されている。
【００６４】
そして、溶存酸素センサ４６３は貯留タンク４６内に貯留された水の溶存酸素濃度情報を、導電率計４６４は貯留タンク４６内に貯留された水の導電率情報を、後述する制御装置１００に出力するようになっている。
【００６５】
一方、精製貯留部４０とともに水供給系３０を構成する定量供給部５０は、貯留タンク４６とガン１０とを繋ぐ配管５１を備えている。この配管５１の一端（上流端）は貯留タンク４６の下面部に接続されており、他端（下流端）はガン１０内の水供給経路１１の上流端に接続している。
【００６６】
この配管５１には、貯留タンク４６内の水をガン１０に向かって圧送するウォータポンプ５２が配設されている。配管５１の経路中において、ウォータポンプ５２より下流側には、配管５１を介してガン１０に供給される水の質量流量を検出する質量流量検出手段としての質量流量計５３が配設されている。
【００６７】
そして、質量流量計５３は、貯留タンク４６内から配管５１を介してガン１０に送られる水の質量流量情報を、後述する制御装置１００に出力するようになっている。
【００６８】
配管５１経路中の質量流量計５３の下流側には、配管５１経路を開閉するバルブ５４が設けられている。
【００６９】
ガン１０の経路１１ａの図示下端（水供給経路１１との合流点側に対する反対側の端部）には、排気系２０が接続している。
【００７０】
排気系２０は、一端がガン１０の経路１１ａに接続するとともに、他端に真空ポンプ２２が設けられた配管２１を有している。この配管２１には、配管２１経路を開閉する２つのバルブ２３、２５が配設されている。
【００７１】
そして、配管２１には、２つのバルブ２３、２５の間において、配管２１内の真空度を検出する真空度計（真空度検出手段、圧力検出手段）２４が設けられている。
【００７２】
そして、真空度計２４は、配管２１内の真空度情報を、後述する制御装置１００に出力するようになっている。
【００７３】
また、配管２１には、バルブ（２つのバルブのうちガン１０側バルブ）２５配設部位とガン１０経路１１ａとの接続点との間において、窒素供給系６０が分岐接続している。
【００７４】
窒素供給系６０は，窒素供給口６１と配管２１との接続点とを繋ぐ配管６２を有し、配管２１との接続点近傍に、この配管６２経路を開閉するバルブ６３を備えている。
【００７５】
また、配管６２には、窒素供給口６１とバルブ６３との間に、ガン１０内の各弁１２、１３、１４のそれぞれの圧力室（バルブ１２、１３については図示省略、ステム弁１４では圧力室１５）に窒素ガス圧力を印加するための圧力印加配管６４、６５、６６が接続している。
【００７６】
そして、各圧力印加配管６４、６５、６６には、配管６２内の圧力を各弁１２、１３、１４の圧力室に印加するモードと、配管６２から各弁１２、１３、１４圧力室への圧力の伝達を遮断するとともに各圧力室を大気開放するモードとを切り替えるバルブ６７、６８、６９が配設されている。
【００７７】
本例では、これらのバルブ６７、６８、６９を電磁ソレノイドとスプリングとを備えたソレノイドバルブとしており、通電したときに（オン状態のときに）圧力印加モードを、通電を禁止したときに（オフ状態のときに）圧力遮断および大気開放モードを形成するようになっている。
【００７８】
なお、このような切替動作を行なうことができるものであれば、バルブ６７、６８、６９はソレノイドバルブに限定されるものではない。また、前述したバルブ２３、２５、４２、４５、４８、５４、６３も、本例では電磁ソレノイドとスプリングを備えたソレノイドバルブとしているが、他の駆動力により作動するバルブであってもかまわない。
【００７９】
制御手段である制御装置１００には、レベルセンサ４６１、４６２からの水位情報、溶存酸素センサ４６３からの溶存酸素濃度情報、導電率計４６４からの導電率情報、質量流量計５３からの質量流量情報、真空度計２４からの真空度情報を入力するようになっている。
【００８０】
また、制御装置１００は、スタートスイッチ７０がオンされたときや、パージスイッチ８０がオンされたときには、各スイッチ７０、８０からのオンされた旨の情報を入力するようになっている。
【００８１】
そして、制御装置１００は、上記の入力情報に基づき、後述する手順に従って、純水製造装置４３、ヒータ４４、真空ポンプ２２、４９、ウォータポンプ５２、バルブ４２、４５、４８およびバルブ２３、２５、５４、６３、６７、６８、６９を作動制御する信号を出力するようになっている。また、制御装置１００は、警報手段であるアラーム部９０にも作動信号を出力するようになっている。
【００８２】
次に、上記構成に基づき、本実施形態の水封入装置を用いた水封入方法について説明する。
【００８３】
本実施形態の水封入装置の制御装置１００は、容器体１内に高純度の水を封入するために、図２に示すように、水道水を精製して高純度水として貯留する精製貯留工程に係る制御（ステップ２００）と、精製貯留した高純度水を容器体１内に封入する工程に係る制御（ステップ３００）とを、適宜実行するものである。
【００８４】
ステップ２００の精製貯留工程制御は、ステップ３００の封入工程制御を実行する前、もしくは封入工程制御を実行中に行なうものであって、精製貯留部４０の各構成の作動制御を行なう。
【００８５】
具体的には、図６に示すように、制御装置１００は、バルブ４２および４５を開き、純水製造装置４３およびヒータ４４を運転する。これにより、水道水供給口３１から供給された水道水は、純水製造装置により不純物イオンを除去され、不純物イオン濃度が所定率以下の水となりヒータ４４に送られる。
【００８６】
不純物イオン濃度が所定率以下の水は、ヒータ４４により加熱脱気され、溶存酸素が酸素ガスとして分離される。そして、加熱脱気され溶存酸素濃度が所定率以下となった水は、貯留タンク４６内に導入される。
【００８７】
この制御動作は、レベルセンサ４６１、４６２の検出水位に基づいて行なわれ、貯留タンク４６内の水位が、下限水位検出手段であるレベルセンサ４６２を下回ると開始され、上限水位検出手段であるレベルセンサ４６１に到達した時点で中止される。
【００８８】
したがって、貯留タンク４６内には、レベルセンサ４６１とレベルセンサ４６２との間に水面があるように、不純物イオン濃度が所定率以下であるとともに溶存酸素濃度が所定率以下の高純度水が貯留される。
【００８９】
制御装置１００は、溶存酸素センサ４６３および導電率計４６４により、貯留タンク４６内の水の質を監視している。
【００９０】
そして、貯留水の溶存酸素濃度が所定率（例えば１ｐｐｍ）を超えた場合（もしくは超えそうな場合）には、真空ポンプ４９を運転するとともにバルブ４８を開く。これにより、貯留タンク４６内が減圧され、これに伴ない貯留タンク４６内の水から溶存酸素が除去される。このようにして、貯留タンク４６内の水の溶存酸素を所定率以下に維持する。
【００９１】
また、導電率計４６４の検出値が前記所定率の不純物イオンを含有する水の導電率（例えば１００μＳ／ｍ）より大きいと判断した場合には、ステップ３００の封入工程制御を禁止し、アラーム部９０において不純物イオンが所定率を超えている旨の警報を発する。
【００９２】
次に、ステップ３００の封入工程制御について説明する。
【００９３】
この封入工程制御は、図３に示す容器体１内への高純度水の封入工程の作業フローにおいて、制御手段１００が行なう封入制御（ステップ３１０）および窒素パージ制御（ステップ３２０）である。制御装置１００が行なう封入制御および窒素パージ制御を説明する前に、図３に示す手動操作を含む封入工程の作業フローについて説明する。
【００９４】
図３に示すように、封入工程を行なう場合には、作業者が、まず容器体（ワーク）１の重量測定を行ない（ステップ１１０）、封入量測定の風袋引き操作を行なう。次に、ガン１０の装着部１７と容器体１のカプラー２とを接続する（ステップ１２０）。そして、スタートスイッチ７０をオンする。
【００９５】
スタートスイッチ７０のオンにより、制御装置１００は封入制御を実行し（ステップ３１０）、完了したらチャイム等の報知手段により作業者に封入制御完了を知らせる。
【００９６】
この報知を受けた作業者は、ガン１０と容器体１との脱離を行い（ステップ１５０）、水を封入された容器体１の重量を測定して封入量の検査を行なう（ステップ１５０）。また、パージスイッチ８０をオンする（ステップ１６０）。
【００９７】
パージスイッチ８０のオンにより、制御装置１００は窒素パージ制御を実行する（ステップ３２０）。そして、ステップ１１０へリターンする。
【００９８】
なお、容器体１内への高純度水封入量の検査は、作業員が計測器を用いて行ない作業員が判断するものであってもよいし、作業員が計測のためのセットを行ない計測装置が判断するものであってもよい。また、水封入装置に自動計測を行なう手段を設けるものであってもかまわない。
【００９９】
次に、封入制御（ステップ３１０）および窒素パージ制御（ステップ３２０）における制御装置１００の制御動作について説明する。図４は、封入制御および窒素パージ制御を行なうときの制御装置１００の制御動作を示すフローチャートであり、図５は、制御動作を説明するためのタイムチャートである。
【０１００】
なお、図５では、封入制御および窒素パージ制御に係わるバルブ２３、２５、５４、６３、６７、６８、６９のオンオフ状態およびウォータポンプ５２のオンオフ状態について示しており、精製貯留部４０の構成の作動については示していない。また、封入装置に電源が投入されているときには常時オン状態である真空ポンプ２２についても図示を省略している。
【０１０１】
図４に示すように、制御装置１００は、スタートスイッチ７０がオンされたか否かを監視し（ステップ３０１０）、オンされたと判断した場合にステップ３０２０へ進む。ステップ３０２０では、ガン１０の水供給経路１１内の排気（ガン排気）を行なう。
【０１０２】
図５に示すように、ガン排気を行なうときには、制御装置１００は、バルブ２３、２５をオンして開状態とするとともに、バルブ６８をオンして圧力印加モードとしてバルブ１３を開く。そして他のバルブはオフ状態とする。
【０１０３】
これにより、図７に示すように、ガン１０の水供給経路１１内から配管２１を介して排気が行なわれ、水供給経路１１内は真空状態となる。このとき、ガン１０の装着部１７には既にカプラー２が装着されて、ガン１０とカプラー２との間にシール構造が形成されている。
【０１０４】
制御装置１００は、ガン排気を所定時間行なったら、次に、容器体１の内部の排気（製品内排気）を行なう（ステップ３０３０）。
【０１０５】
図５に示すように、製品内排気を行なうときには、制御装置１００は、ガン排気の状態に対し、バルブ６９をオンして圧力印加モードとしてステム弁１４を図示右方側に前進させ、押し出した先端部によりカプラー２の図示しないシール体を押し込む。これにより、図８に示すように、水供給経路１１と連通した容器体１の内部からも排気が行なわれ、容器体１内部も真空状態となる。
【０１０６】
制御装置１００は、製品内排気を所定時間行なったら、次に、容器体１の内部および水供給経路１１内の真空度のチェックを行なう（ステップ３０４０、３０６０）。
【０１０７】
図５に示すように、真空度チェックを行なうときには、制御装置１００は、製品内排気の状態に対し、バルブ２３をオフして閉状態とする。そして、制御装置１００は、図９に示すように、真空ポンプ２２から遮断され水供給経路１１と連通する真空度計２４からの情報に基づいて、容器体１の内部および水供給経路１１内の真空度の到達度合いを判断する（ステップ３０４０）。所定の真空度に到達していない場合には、アラーム部９０を作動して異常警報を発する（ステップ３０５０）。
【０１０８】
ステップ３０４０において所定の真空度に到達していると判断した場合には、その真空度が維持できるか否かを判断する（ステップ３０６０）。すなわち、時間当たりの圧力変化が所定値以上である場合には、シール不良等があり真空状態が維持できないと判断し、アラーム部９０を作動して真空不良警報を発する（ステップ３０７０）。
【０１０９】
ステップ３０６０において真空度が維持できると判断した場合には、封入タイミング状態を設定する（ステップ３０８０）。封入タイミング状態は、容器体１内に高純度の水を注入する準備状態として短時間設定されるものである。
【０１１０】
図５に示すように、封入タイミング状態を設定するときには、制御装置１００は、真空度チェック状態に対し、バルブ２３をオンして再度開状態とするとともに、バルブ６８をオフして圧力遮断および大気開放モードとしてバルブ１３を閉じる。
【０１１１】
これにより、図１０に示すように、ガン１０の水供給経路１１内と容器体１内とが真空状態となったまま、各系２０、３０、６０から遮断される。
【０１１２】
制御装置１００は、封入タイミング状態を設定したら、次に、容器体１の内部に高純度水（純水）の注入（封入）を行なう（ステップ３０９０）。
【０１１３】
図５に示すように、純水封入を行なうときには、制御装置１００は、封入タイミング状態に対し、ウォータポンプ５２をオンするとともにバルブ５４をオンして開状態とする。さらに、バルブ６７をオンして圧力印加モードとしバルブ１２を開く。
【０１１４】
これにより、図１１に示すように、配管５１および水供給経路１１を介して貯留タンク４６内の高純度水が容器体１内部に注入される。このとき、制御装置１００は、質量流量計５３からの流量情報に基づいて高純度水の注入量を監視し、所定質量分の高純度水が注入されたと判断した時点で（具体的には、容器体１内部に注入すべき質量分と、注入完了時に水供給経路１１内に残る質量分とが流れたと判断した時点で）、次のステップ３１００へ進み封入完了タイミング状態を設定する。
【０１１５】
封入完了タイミング状態が設定されると、制御装置１００は、純水封入の状態に対し、ウォータポンプ５２をオフするとともにバルブ５４をオフして閉状態とする。また、バルブ６７をオフして圧力遮断および大気開放モードとしバルブ１２を閉じる。さらに、バルブ６９をオフして圧力遮断および大気開放モードとしステム弁１４を図示左方側に後退させ、先端部をカプラー２の図示しないシール体から離し、シール体の押し込みを中止する。
【０１１６】
これにより、図１２に示すように、容器体１内部は水供給経路１１から遮断され、容器体１内部に注入された高純度水は封入される。なお、最終的には、容器体１の注入パイプを封止切断して、高純度水は容器体１内に完全に封入される。
【０１１７】
図４には示していないが、制御装置１００は、封入完了タイミング状態を設定したら、前述したようにしたらチャイム等の報知手段により作業者に封入が完了した旨を報知する。
【０１１８】
ここで、報知を受けた作業者は、手動操作により、図１２に二点差線で示すように、ガン１０の装着部１７から容器体１のカプラー２を離脱させる。このとき、ガン１０の水供給経路１１内を満たしていた高純度水は、一部が装着部１７から外部に排出され、残部が水供給経路１１内に残留する。
【０１１９】
制御装置１００は、封入完了タイミング状態を設定し、報知手段により封入が完了した旨を報知したら、次に、パージスイッチ８０がオンされたか否かを監視し（ステップ３１１０）、オンされたと判断したらステップ３２０へ進む。ステップ３２０では水供給経路１１内への窒素パージを行なう。
【０１２０】
図５に示すように、窒素パージを行なうときには、制御装置１００は、封入完了タイミング状態（ガン離脱状態も同じ）に対し、バルブ２５をオフして閉状態とするとともに、バルブ６３をオンして開状態とする。さらに、バルブ６８をオンして圧力印加モードとしバルブ１３を開く。
【０１２１】
すなわち、図１２に示すように、封入完了タイミング状態では、水供給経路１１に合流する経路１１ａに排気系２０が接続しているものの、閉状態のバルブ１３により水供給経路１１内が減圧されない状態となっていた。
【０１２２】
これに対し、ステップ３２０を実行すると、図１３に示すように、水供給経路１１に合流する経路１１ａに窒素供給系６０が接続した状態に切り替わるとともに、バルブ１３が経路１１ａを開く。したがって、窒素供給口６１から配管６２を介して供給された窒素ガスが、水供給経路１１内にパージされる。
【０１２３】
この窒素パージに伴ない、水供給経路１１内に残留していた高純度水は、水供給経路１１の図示右方端（下流端）から外部に排出される。
【０１２４】
窒素供給系６０およびバルブ１３からなる構成が、本実施形態における窒素パージ手段であると言える。
【０１２５】
制御装置１００は、ステップ３２０において窒素パージ制御を実行したら、ステップ３０１０へリターンする。
【０１２６】
ここで、図２に示す精製貯留工程制御により、図６に示す純水製造装置４３において水道水を精製する工程が、本実施形態における水精製工程であり、図２に示す精製貯留工程制御により、図６に示すヒータ４４において精製水を加熱脱気する工程が、本実施形態における加熱脱気工程である。
【０１２７】
また、図２に示す精製貯留工程制御により、図６に示す貯留タンク４６内において精製した高純度水を減圧環境下で貯留する工程が、本実施形態における貯留工程であり、図２に示す封入工程制御により、図１１に示すように、質量流量計５３により所定量をガン１０から容器体１内に注入する工程が、本実施形態における注入工程である。
【０１２８】
また、図４に示す窒素パージ制御の実行により、図１３に示すように、ガン１０の水供給経路１１内を窒素パージする工程が、本実施形態における窒素パージ工程である。
【０１２９】
なお、図６〜図１３では、理解しやすくするため、作動に伴ない流体が流通したり減圧されたりする主な経路を太い実線で示しており、加圧や減圧がなされていても作動に関係のない経路は太線図示をしていない。
【０１３０】
上述の構成および作動によれば、イオン交換樹脂を内蔵する純水製造装置４３で不純物イオンを除去して不純物イオンを所定率以下とし、ヒータ４４により加熱脱気するとともに貯留タンク４６内で貯留するときに減圧することで溶存酸素濃度を所定率以下とした高純度水を、質量流量計５３で流量検出しつつガン１０から容器体１内に注入することができる。したがって、容器体１内に高純度の水を高い量精度で封入することができる。
【０１３１】
また、貯留タンク４６内で高純度水を貯留するときには、溶存酸素センサ４６３で溶存酸素濃度を監視し、必要に応じて貯留タンク４６内を一層減圧することで溶存酸素濃度を低下させ、溶存酸素濃度が所定率（所定値）より高い水を容器体１内に注入することを防止できる。
【０１３２】
また、貯留タンク４６内で高純度水を貯留するときには、導電率計４６４で不純物イオン濃度の指標となる導電率を監視し、導電率が不純物イオン濃度が所定率（所定値）より高い場合に相当するときには、容器体１内への注入工程を禁止して、不純物イオン濃度が所定率より高い水を容器体１内に注入することを防止できる。
【０１３３】
また、容器体１内への高純度水の注入を行なった後、次の注入を行なう前に、ガン１０内に残留する水を窒素パージにより外部に排出している。これにより、次回の注入時における高純度水の注入量精度を向上することができる。また、窒素ガスによりパージするので、次回の注入時における水の溶存酸素濃度が増大することも防止できる。
【０１３４】
このように、沸騰冷却装置をなす容器体１内に溶存酸素濃度と不純物イオン濃度とをいずれも所定値以下とした高純度水を所定量確実に封入することができる。したがって、容器体１が冷却装置としての性能を確実に発揮できるとともに、容器体１の腐食を抑止して冷却装置性能を長期間に渡って維持することができる。
【０１３５】
また、ガン１０内に設けた各弁１２、１３、１４は、窒素ガス圧力印加の有無により作動する圧力作動弁としている。したがって、各弁１２、１３、１４は、例えばソレノイドバルブのように駆動源を有するバルブではないので、ガン１０を小型軽量化することが容易である。また、各弁１２、１３、１４の作動に係わるメンテナンス作業を、主に各弁１２、１３、１４への圧力印加状態を調節するバルブ６７、６８、６９側で行なうことができるので、メンテナンスが非常に容易である。
【０１３６】
また、各弁１２、１３、１４に印加する圧力は、窒素パージに用いる窒素供給系６０の窒素ガス圧力を利用している。したがって、他の加圧ガス系を引き込む必要がないので、システムを比較的シンプルにすることができる。
【０１３７】
（他の実施形態）
上記一実施形態では、貯留タンク４６内に貯留する高純度水は、予めヒータ４４で加熱脱気して溶存酸素濃度を低減し、貯留タンク４６内を減圧して高純度水の低溶存酸素濃度状態を維持していたが、貯留タンク４６内の減圧のみで高純度水を低溶存酸素状態とすることができるのであれば、必ずしも加熱脱気工程を設ける必要はない。
【０１３８】
また、上記一実施形態では、ガン１０中に設けた各弁１２、１３、１４は圧力作動弁であったが、これに限定されるものではない。例えばソレノイドバルブのように駆動源を有するバルブを採用するものであってもよい。
【０１３９】
また、上記一実施形態では、精製貯留部４０に水精製手段としての純水製造装置４３を備えていたが、貯留タンク４６内に不純物イオン濃度を所定率以下とした水を貯留できるものであれば純水製造装置４３を備えないものであってもかまわない。
【０１４０】
例えば、他の精製プラント等で不純物イオン濃度が所定率以下となるように精製された水を、直接貯留タンク４６内に供給するもの（上記一実施形態における水精製工程および加熱脱気工程を省略した形態）であってもよいし、他の精製プラント等で不純物イオン濃度が所定率以下となるように精製された水を、ヒータ４４で加熱脱気して貯留タンク４６内に供給するもの（上記一実施形態における水精製工程を省略した形態）であってもよい。
【０１４１】
また、上記一実施形態では、容器体１が沸騰冷却装置である場合を例に説明したが、所定量の高純度水を封入する容器体であれば、本発明を適用して有効である。
【図面の簡単な説明】
【０１４２】
【図１】本発明を適用した一実施形態における水封入装置の概略構成を示す模式構成図である。
【図２】制御装置１００が行なう制御種類を説明するためのフローチャートである。
【図３】手動操作を含む封入工程の作業フローを説明するためのフローチャートである。
【図４】封入制御および窒素パージ制御（封入工程制御）を行なうときの制御装置１００の制御動作を示すフローチャートである。
【図５】制御装置１００の封入制御動作および窒素パージ制御動作を説明するためのタイムチャートである。
【図６】制御装置１００の精製貯留制御ステップにおける水封入装置の作動状態説明図である。
【図７】制御装置１００のガン排気制御ステップにおける水封入装置の作動状態説明図である。
【図８】制御装置１００の製品内排気制御ステップにおける水封入装置の作動状態説明図である。
【図９】制御装置１００の真空度チェック制御ステップにおける水封入装置の作動状態説明図である。
【図１０】制御装置１００の封入タイミング制御ステップにおける水封入装置の作動状態説明図である。
【図１１】制御装置１００の純水封入制御ステップにおける水封入装置の作動状態説明図である。
【図１２】制御装置１００の封入完了タイミング制御ステップにおける水封入装置の作動状態説明図である。
【図１３】制御装置１００の窒素パージ制御ステップにおける水封入装置の作動状態説明図である。
【符号の説明】
【０１４３】
１  容器体
１０  チャージングガン（接続注入手段）
１１  水供給経路（供給経路）
１３  バルブ（真空弁、窒素パージ手段の一部）
４３  純水製造装置（水精製手段）
４４  ヒータ（加熱脱気手段）
４６  貯留タンク（密閉タンク）
５３  質量流量計（質量流量検出手段）
６０  窒素供給系（窒素パージ手段の一部）
４６３  溶存酸素センサ（溶存酸素濃度検出手段）
４６４  導電率計（導電率検出手段）
【図１】
2006272186.tif 000003
【図２】
2006272186.tif 000004
【図３】
2006272186.tif 000005
【図４】
2006272186.tif 000006
【図５】
2006272186.tif 000007
【図６】
2006272186.tif 000008
【図７】
2006272186.tif 000009
【図８】
2006272186.tif 000010
【図９】
2006272186.tif 000011
【図１０】
2006272186.tif 000012
【図１１】
2006272186.tif 000013
【図１２】
2006272186.tif 000014
【図１３】
2006272186.tif 000015