(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスタンクに検知ガスと不活性ガスを供給し、前記ガスタンクの外部において前記検知ガスが検出されるか否かによって、前記ガスタンクがガス漏れしているか否かを検査するためのガスタンク検査装置であって、
前記検知ガスを収容する検知ガス収容部と、
前記不活性ガスを前記検知ガスよりも低温の状態で収容する不活性ガス収容部と、
前記検知ガス収容部に収容された前記検知ガスを前記ガスタンクに供給するための検知ガス供給ラインと、
前記不活性ガス収容部から供給される前記不活性ガスが流通する不活性ガス流通ラインであって、前記不活性ガスを前記ガスタンクに供給するための第１の不活性ガス供給ラインを含んで構成される不活性ガス流通ラインと、
前記検知ガス供給ラインを流通する前記検知ガスと、前記不活性ガス流通ラインを流通する前記不活性ガスとの間で熱交換をおこなうことによって、前記検知ガスを冷却するための第１の熱交換器と、
前記検知ガス供給ラインと前記不活性ガス流通ラインのそれぞれにおけるガスの流通を制御して、前記第１の熱交換器によって冷却された前記検知ガスを前記ガスタンクに供給した後に前記不活性ガスを前記ガスタンクに供給する制御部と、を備えるガスタンク検査装置。
【請求項２】
請求項１に記載のガスタンク検査装置において、
前記不活性ガス流通ラインは、前記不活性ガス収容部から供給された前記不活性ガスを循環させるための循環ラインを含み、
前記第１の熱交換器は、前記循環ラインを流通する前記不活性ガスと前記検知ガス供給ラインを流通する前記検知ガスとの間で熱交換をおこなう、ガスタンク検査装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載のガスタンク検査装置はさらに、
前記不活性ガス収容部に収容された前記不活性ガスを前記ガスタンクに供給するための第２の不活性ガス供給ラインであって、流通する前記不活性ガスの温度が前記第１の不活性ガス供給ラインを流通する前記不活性ガスよりも高くなるように昇温部を備えた第２の不活性ガス供給ラインを備え、
前記制御部は、前記第１の不活性ガス供給ラインと前記第２の不活性ガス供給ラインのそれぞれにおけるガスの流量を制御して前記ガスタンクに供給される前記不活性ガスの温度を調節する、ガスタンク検査装置。
【請求項４】
請求項１ないし請求項３のいずれかに記載のガスタンク検査装置はさらに、
前記ガスタンクに充填されている前記検知ガスと前記不活性ガスとの混合ガスを前記タンクの外部に排出するためのガス排出ラインと、
前記ガス排出ラインを流通する前記混合ガスと前記検知ガス供給ラインを流通する前記検知ガスとの間で熱交換をおこなうことによって、前記検知ガスを冷却するための第２の熱交換器と、を備えるガスタンク検査装置。
【請求項５】
請求項１ないし請求項４のいずれかに記載のガスタンク検査装置において、
前記不活性ガスは窒素ガスであり、前記検知ガスはヘリウムガスであり、
前記不活性ガス収容部は、少なくも一部が液相となった状態の窒素ガスを収容している、ガスタンク検査装置。
【請求項６】
ガスタンクに検知ガスと不活性ガスを供給し、前記ガスタンクの外部において前記検知ガスが検出されるか否かによって、前記ガスタンクがガス漏れしているか否かを検査するためのガスタンク検査方法であって、
不活性ガス収容部から供給される不活性ガスとの間の熱交換によって冷却された検知ガスを前記ガスタンクに供給する工程と、
前記検知ガスの供給後に前記ガスタンクに不活性ガスを供給する工程と、を備えるガスタンク検査方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガスタンクがガス漏れしているか否かを検出するためのガスタンク検査装置、および、その検査方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ガスタンクのガス漏れを検査する方法として、検査対象のガスタンクにヘリウムなどの検知ガスと窒素などの不活性ガスを供給し、ガスタンクの内部の圧力が所定となった状態において、ガスタンクの外部で検知ガスが検出されるか否かによって、ガス漏れが生じているか否かを検査する方法が知られている（特許文献１）。検知ガスや不活性ガスなどのガスの充填時におけるガスタンクの内部温度の上昇を抑制するため、ガスタンクには、予め冷却された不活性ガスが供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１１−０８９６２０号公報
【特許文献２】特開平１０−３３２０９８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、従来技術は、ガスの充填時におけるガスタンクの内部温度の上昇を抑制する点に関して、なお改善の余地があった。
【０００５】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであり、ガスタンク検査装置において、ガスの充填時におけるガスタンクの内部温度の上昇をより効率的に抑制する技術の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題の少なくとも一部を解決するために、本願発明は、以下の態様または適用例として実現することが可能である。
【０００７】
［適用例１］
ガスタンクに検知ガスと不活性ガスを供給し、前記ガスタンクの外部において前記検知ガスが検出されるか否かによって、前記ガスタンクがガス漏れしているか否かを検査するためのガスタンク検査装置であって、
前記検知ガスを収容する検知ガス収容部と、
前記不活性ガスを前記検知ガスよりも低温の状態で収容する不活性ガス収容部と、
前記検知ガス収容部に収容された前記検知ガスを前記ガスタンクに供給するための検知ガス供給ラインと、
前記不活性ガス収容部から供給される前記不活性ガスが流通する不活性ガス流通ラインであって、前記不活性ガスを前記ガスタンクに供給するための第１の不活性ガス供給ラインを含んで構成される不活性ガス流通ラインと、
前記検知ガス供給ラインを流通する前記検知ガスと、前記不活性ガス流通ラインを流通する前記不活性ガスとの間で熱交換をおこなうことによって、前記検知ガスを冷却するための第１の熱交換器と、
前記検知ガス供給ラインと前記不活性ガス流通ラインのそれぞれにおけるガスの流通を制御して、前記第１の熱交換器によって冷却された前記検知ガスを前記ガスタンクに供給した後に前記不活性ガスを前記ガスタンクに供給する制御部と、を備えるガスタンク検査装置。
【０００８】
この構成によれば、ガスタンクに充填される検知ガスは、不活性ガス流通ラインを流通する不活性ガスとの熱交換によって冷却されるため、ガス充填時におけるガスタンクの内部温度の上昇をより効率的に抑制することができる。
【０００９】
［適用例２］
適用例１に記載のガスタンク検査装置において、
前記不活性ガス流通ラインは、前記不活性ガス収容部から供給された前記不活性ガスを循環させるための循環ラインを含み、
前記第１の熱交換器は、前記循環ラインを流通する前記不活性ガスと前記検知ガス供給ラインを流通する前記検知ガスとの間で熱交換をおこなう、ガスタンク検査装置。
【００１０】
この構成によれば、ガスタンクに充填される検知ガスは、循環ラインを流通する不活性ガスとの熱交換によって冷却されるため、ガス充填時におけるガスタンクの内部温度の上昇をより効率的に抑制することができる。
【００１１】
［適用例３］
適用例１または適用例２に記載のガスタンク検査装置はさらに、
前記不活性ガス収容部に収容された前記不活性ガスを前記ガスタンクに供給するための第２の不活性ガス供給ラインであって、流通する前記不活性ガスの温度が前記第１の不活性ガス供給ラインを流通する前記不活性ガスよりも高くなるように昇温部を備えた第２の不活性ガス供給ラインを備え、
前記制御部は、前記第１の不活性ガス供給ラインと前記第２の不活性ガス供給ラインのそれぞれにおけるガスの流量を制御して前記ガスタンクに供給される前記不活性ガスの温度を調節する、ガスタンク検査装置。
【００１２】
この構成によれば、ガスタンクには、第１の不活性ガス供給ラインを経由した低温の不活性ガスと、第２の不活性ガス供給ラインを経由した不活性ガスとが混合されて供給されるため、ガスタンクに供給される不活性ガスの温度を容易に調節することができる。
【００１３】
［適用例４］
適用例１ないし適用例３のいずれかに記載のガスタンク検査装置はさらに、
前記ガスタンクに充填されている前記検知ガスと前記不活性ガスとの混合ガスを前記タンクの外部に排出するためのガス排出ラインと、
前記ガス排出ラインを流通する前記混合ガスと前記検知ガス供給ラインを流通する前記検知ガスとの間で熱交換をおこなうことによって、前記検知ガスを冷却するための第２の熱交換器と、を備えるガスタンク検査装置。
【００１４】
この構成によれば、ガスタンクに充填される検知ガスは、ガス排出ラインを流通する混合ガスとの熱交換によって冷却されるため、ガス充填時におけるガスタンクの内部温度の上昇をより効率的に抑制することができる。
【００１５】
［適用例５］
適用例１ないし適用例４のいずれかに記載のガスタンク検査装置において、
前記不活性ガスは窒素ガスであり、前記検知ガスはヘリウムガスであり、
前記不活性ガス収容部は、少なくも一部が液相となった状態の窒素ガスを収容している、ガスタンク検査装置。
【００１６】
この構成によれば、ガスタンクに充填されるヘリウムガスは、循環ラインを流通する窒素ガスとの熱交換によって冷却されるため、ガス充填時におけるガスタンクの内部温度の上昇をより効率的に抑制することができる。
【００１７】
［適用例６］
ガスタンクに検知ガスと不活性ガスを供給し、前記ガスタンクの外部において前記検知ガスが検出されるか否かによって、前記ガスタンクがガス漏れしているか否かを検査するためのガスタンク検査方法であって、
不活性ガス収容部から供給される不活性ガスとの間の熱交換によって冷却された検知ガスを前記ガスタンクに供給する工程と、
前記検知ガスの供給後に前記ガスタンクに不活性ガスを供給する工程と、を備えるガスタンク検査方法。
【００１８】
この構成によれば、ガスタンクに充填される検知ガスは、不活性ガスとの熱交換によって冷却されるため、ガス充填時におけるガスタンクの内部温度の上昇をより効率的に抑制することができる。
【００１９】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、ガス充填装置、ガス充填方法、ガスタンク製造装置、ガスタンクの製造方法などの形態で実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】第１実施例のガスタンク検査装置の概略構成を例示した説明図である。
【図２】第１実施例の検査処理の流れを例示したフローチャートである。
【図３】比較例のガスタンク検査装置の概略構成を例示した説明図である。
【図４】実施例と比較例のガス充填時におけるガスタンクの内部温度Ｔｔの変化を例示した説明図である。
【図５】実施例と比較例のガス充填時におけるガスタンクの内部圧力Ｐｔの変化を例示した説明図である。
【図６】第２実施例のガスタンク検査装置の概略構成を例示した説明図である。
【図７】第３実施例のガスタンク検査装置の概略構成を例示した説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
Ａ．第１実施例：
図１は、第１実施例のガスタンク検査装置の概略構成を例示した説明図である。ガスタンク検査装置１０は、検査対象のガスタンク１００にガス漏れが生じているか否かを検査するために用いられる装置であり、ガス充填装置２０と、リーク検査部３０と、制御部４０とを備えている。ガスタンク検査装置１０は、ガス充填装置２０によってガスタンク１００に検査ガス（検知ガス＋不活性ガス）を充填し、リーク検査部３０によってガスタンク１００から検知ガスが漏れたか否かを検出する。
【００２２】
ガス充填装置２０は、ガスタンク１００に検査ガスを供給するための装置であり、ヘリウムタンク２００と、液体窒素タンク２１０と、ヘリウム充填ラインＨＥＬと、常温ラインＮＯＬと、低温ラインＮＬＬと、循環ラインＮＣＬと、ガス排出ラインＧＥＬと、を備えている。ヘリウムタンク２００には、検知ガスとしてのヘリウムが収容されている。なお、ガス充填装置２０は、ヘリウムタンク２００の代わりに水素を収容した水素タンクを使用する構成であってもよい。液体窒素タンク２１０には、不活性ガスとしての窒素が収容されている。窒素（沸点−１９５．５℃）は、少なくとも一部が液相となるように低温状態で収容されている。なお、ガス充填装置２０は、液体窒素タンク２１０の代わりに液体水素タンク、液体ヘリウムタンク、液体酸素タンクなどを使用する構成であってもよい。
【００２３】
ヘリウム充填ラインＨＥＬは、ヘリウムタンク２００に収容されているヘリウムをガスタンク１００に供給するためのラインであり、配管２２１〜２２３と、減圧弁Ｖｄ１と、流量制御弁Ｖ１〜Ｖ３と、逆止弁Ｖｃ１と、熱交換器２３０と、バッファ部２４０とを備えている。以後、ガス充填装置２０において、ヘリウムタンク２００や液体窒素タンク２１０が配置されている側を「上流側」と呼び、ガスタンク１００が配置されている側を「下流側」と呼ぶ。配管２２１は、上流側から順に、減圧弁Ｖｄ１、流量制御弁Ｖ１、逆止弁Ｖｃ１、熱交換器２３０が配置されている。配管２２２には、流量制御弁Ｖ２が配置されている。配管２２３には、流量制御弁Ｖ３が配置されている。減圧弁Ｖｄ１は、ヘリウムタンク２００に収容されたヘリウムを減圧して下流側に供給する。流量制御弁Ｖ１〜Ｖ３は、閉弁によって各配管におけるガスの流通を遮断し、また、開度を変化させることによって流通するガスの流量を調整することができる遮断弁である。逆止弁Ｖｃ１は、下流側から上流側へのガスの移動を規制する。熱交換器２３０は、ヘリウム充填ラインＨＥＬを流通するヘリウムと、循環ラインＮＣＬを流通する窒素との間で熱交換をおこなうことができる。本実施例の熱交換器２３０は、さらに、ヘリウム充填ラインＨＥＬを流通するヘリウムと、ガス排出ラインＧＥＬを流通するガスとの間で熱交換をおこなうことができる。
【００２４】
バッファ部２４０は、バッファタンク２４１と、圧力センサ２４２と、温度センサ２４３と、配管２２４と、流量制御弁Ｖ４とを備えている。圧力センサ２４２は、バッファタンク２４１の内部の圧力Ｐｂ（以後「内部圧力Ｐｂ」とも呼ぶ）を検出する。温度センサ２４３は、バッファタンク２４１の内部の温度Ｔｂ（以後「内部温度Ｔｂ」とも呼ぶ）を検出する。配管２２４は、一方の端部がバッファタンク２４１に接続され、他方の端部が配管２２２と配管２２３との間に接続されている。流量制御弁Ｖ４は、配管２２４に配置され、配管２２２を介して供給される窒素やヘリウムをバッファタンク２４１に流入させるか否かの切り替えと、バッファタンク２４１に充填された窒素やヘリウムをガスタンク１００に供給するか否かの切り替えをおこなう。
【００２５】
常温ラインＮＯＬは、液体窒素タンク２１０に収容されている窒素をガスタンク１００に供給するためのラインであり、配管２２５〜２２７、２２２、２２３と、液ポンプ２５０と、熱交換器２６０と、温度センサ２７０と、流量制御弁Ｖ５、Ｖ６、Ｖ２、Ｖ３と、逆止弁Ｖｃ２と、バッファ部２４０とを備えている。常温ラインＮＯＬは、配管２２２、２２３がヘリウム充填ラインＨＥＬと重複している。配管２２５には、液ポンプ２５０が配置されている。配管２２６には、上流側から順に、熱交換器２６０、温度センサ２７０、流量制御弁Ｖ５、逆止弁Ｖｃ２が配置されている。配管２２７には、流暢制御弁Ｖ６が配置されている。
【００２６】
液ポンプ２５０は、液体窒素タンク２１０に収容されている窒素を下流方向（配管２２６や配管２２８に向かう方向）に向けて圧送する。液ポンプ２５０は、回転数を変更することによって、窒素の吐出量や吐出圧を適宜調節することができる。熱交換器２６０は、液ポンプ２５０によって圧送された窒素と大気との間で熱交換をおこなうための装置であり、気化器とも呼ぶことができる。なお、熱交換器２６０は、大気以外にも水蒸気や温水を熱交換媒体とする構成としてもよい。液ポンプ２５０によって圧送された窒素（例えば、−１５０℃程度）は、熱交換器２６０において常温程度まで昇温されるため、気化して窒素ガスとなる。温度センサ２７０は、熱交換器２６０によって昇温された後の窒素の温度Ｔｏを検出する。
【００２７】
低温ラインＮＬＬは、液体窒素タンク２１０に収容されている窒素をガスタンク１００に供給するためのラインであり、配管２２５、２２８、２２７、２２２、２２３と、液ポンプ２５０と、温度センサ２７５と、流量制御弁Ｖ７、Ｖ６、Ｖ２、Ｖ３と、逆止弁Ｖｃ３と、バッファ部２４０とを備えている。低温ラインＮＬＬは、配管２２５、２２７、２２２〜２２３が常温ラインＮＯＬと重複し、配管２２２、２２３がヘリウム充填ラインＨＥＬと重複している。配管２２８には、上流側から順に、温度センサ２７５、流量制御弁Ｖ７、逆止弁Ｖｃ３が配置されている。温度センサ２７５は、配管２２８を流通するガスの温度Ｔｌを検出する。低温ラインＮＬＬは、熱交換器２６０など窒素を昇温させるための構成要素を備えていないため、液ポンプ２５０によって圧送された液体窒素を低温のままガスタンク１００に供給する。
【００２８】
常温ラインＮＯＬと低温ラインＮＬＬは、液ポンプ２５０が配置された配管２２５を共有し、配管２２６と配管２２８で分岐した後、再度、配管２２７で合流する。そのため、液ポンプ２５０によって圧送された窒素は、一部が配管２２６を流通して熱交換器２６０によって昇温され、残りが配管２２８を低温のまま流通する。そして、配管２２７において、配管２２６を流通した窒素と、配管２２８を流通した窒素と、が混合されてガスタンク１００に供給される。ガス充填装置２０は、流量制御弁Ｖ５と流量制御弁Ｖ７の開度を調節することによって、配管２２７を流通した窒素と、配管２２８を流通した窒素との混合比率を変化させて、ガスタンク１００に充填される窒素の温度を調節することができる。
【００２９】
循環ラインＮＣＬは、液体窒素タンク２１０に収容されている窒素を循環させるためのラインであり、低温ラインＮＬＬを一部に含んで環状となるように構成されている。循環ラインＮＣＬは、配管２２８、２２９と、温度センサ２７５と、流量制御弁Ｖ７、Ｖ８と、逆止弁Ｖｃ３、Ｖｃ４と、熱交換器２３０と、ポンプ２８０と、を備えている。配管２２８と配管２２９は、それぞれの両端部が交点Ｃ１、Ｃ２において互いに接続されている。配管２２９には、熱交換器２３０、流量制御弁Ｖ８、ポンプ２８０、逆止弁Ｖｃ４が配置されている。ポンプ２８０は、配管２２９を流通するガスを交点Ｃ２側から交点Ｃ１側に圧送する。逆止弁Ｖｃ４は、配管２２９において、交点Ｃ１側から交点Ｃ２側へのガスの移動を規制する。すなわち、循環ラインＮＣＬは、図１においてガスが左回りに循環するように構成されている。これにより、低温ラインＮＬＬの一部である配管２２８を流通する低温の窒素を交点Ｃ２、配管２２９、交点Ｃ１を経由して再度、配管２２８に流通させることができる。熱交換器２３０は、配管２２９に低温の窒素が流通することによって、ヘリウム充填ラインＨＥＬを流通するヘリウムを冷却することができる。
【００３０】
ガス排出ラインＧＥＬは、ガスタンク１００に充填された検査ガスなどのガスを大気に排出するためのラインであり、配管２３１と、流量制御弁Ｖ９とを備えている。配管２３１は、一方の端部がガスタンク１００に接続され、他方が大気に開放されている。流量制御弁Ｖ９は、配管２３１に配置され、ガスタンク１００に充填されたガスを外部に排出するか否かの切り換えをおこなう。
【００３１】
リーク検査部３０は、チャンバ３００と、リーク検出器３１０と、圧力センサ３２０と、温度センサ３３０と、を備えている。チャンバ３００は、内部にガスタンク１００を収納するハウジングである。リーク検出器３１０は、検知ガスを検出するためのセンサであり、ガスタンク１００からチャンバ３００の内部に漏れた検知ガスを検知する。圧力センサ３２０は、ガスタンク１００の内部の圧力Ｐｔ（以後「内部圧力Ｐｔ」とも呼ぶ）を検出する。温度センサ３３０は、ガスタンク１００の内部のガスの温度Ｔｔ（以後「内部温度Ｔｔ」とも呼ぶ）を検出する。
【００３２】
制御部４０は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、および、ＲＡＭを備えるコンピュータによって構成され、ガスタンク検査装置１０の各構成要素を制御する。また、本実施例の制御部４０は、ガスタンク１００のリーク検査をおこなうための検査処理をおこなう。
【００３３】
図２は、第１実施例の検査処理の流れを例示したフローチャートである。ここでは、チャンバ３００にはガスタンク１００が配置されており、流量制御弁Ｖ１〜Ｖ９は閉弁しているものとして説明する。まず、制御部４０は、循環ラインＮＣＬに低温の窒素を循環させる（ステップＳ１１０）。具体的には、制御部４０は、流量制御弁Ｖ７、Ｖ８を開弁状態、流量制御弁Ｖ１〜Ｖ６、Ｖ９を閉弁状態とし、液ポンプ２５０とポンプ２８０を駆動させる。これにより、液体窒素タンク２１０に収容された窒素は、低温のまま循環ラインＮＣＬを循環する。なお、制御部４０は、窒素が循環ラインＮＣＬを循環したときに液ポンプ２５０を停止させてもよい。また、制御部４０は、液ポンプ２５０を駆動させた後所定の時間が経過した後にポンプ２８０を駆動させてもよい。
【００３４】
制御部４０は、循環ラインＮＣＬに低温の窒素を循環させた状態で、ガスタンク１００にヘリウムを充填する（ステップＳ１２０）。具体的には、制御部４０は、流量制御弁Ｖ１〜Ｖ３、Ｖ７、Ｖ８を開弁状態、流量制御弁Ｖ４〜Ｖ６、Ｖ９を閉弁状態にする。これにより、ヘリウムタンク２００に収容されたヘリウムは、ヘリウム充填ラインＨＥＬを経由してガスタンク１００に供給される。このとき、ヘリウム充填ラインＨＥＬを流通するヘリウムは、熱交換器２３０において、循環ラインＮＣＬを循環する低温の窒素との間の熱交換によって冷却される。制御部４０は、ガスタンク１００の内部圧力Ｐｂが第１の判定値Ｐ１となるまでヘリウムの充填をおこなう。
【００３５】
次に、制御部４０は、ガスタンク１００に窒素を充填する（ステップＳ１３０）。具体的には、制御部４０は、流量制御弁Ｖ２〜Ｖ７を開弁状態、流量制御弁Ｖ１、Ｖ８、Ｖ９を閉弁状態とし、液ポンプ２５０を駆動させる。これにより、液体窒素タンク２１０に収容された窒素は、常温ラインＮＯＬまたは低温ラインＮＬＬを経由してガスタンク１００に供給される。ガスタンク１００の内部温度Ｔｔは、この窒素の充填とともに上昇するため、制御部４０は、ガスタンク１００の内部の温度Ｔｔが上がりすぎないように、流量制御弁Ｖ５と流量制御弁Ｖ７の開度を制御する。ガスタンク１００に供給される窒素は、低温すぎるとカプラー等の接続部や配管が凍結するため、ガスタンク１００に充填されるときの窒素が−４０℃〜−６０℃程度となるように調節することが好ましい。
【００３６】
制御部４０は、ガスタンク１００の内部圧力Ｐｔが第２の判定値Ｐ２となるまで窒素の充填をした後、窒素の充填を停止する（ステップＳ１４０）。具体的には、制御部４０は、液ポンプ２５０の駆動を停止し、流量制御弁Ｖ１〜Ｖ９を閉弁状態とする。これにより、ガスタンク１００は、リーク検査に必要な圧力となった混合ガスが充填された状態で封止される。
【００３７】
次に、制御部４０は、ガスタンク１００から漏れだした検知ガスの量を測定する（ステップＳ１５０）。具体的には、制御部４０は、リーク検出器３１０を制御してガスタンク１００からチャンバ３００に漏れだしたヘリウム（検知ガス）の量（リーク量）を測定する。この測定結果を用いてガスタンク１００にガス漏れが生じているか否かの検査をおこなうことができる。測定の後、制御部４０は、ガスタンク１００の内部の検査ガスを排出する（ステップＳ１６０）。具体的には、制御部４０は、流量制御弁Ｖ９を開弁状態、流量制御弁Ｖ１〜Ｖ８を閉弁状態にする。これにより、ガスタンク１００に充填された検査ガスは、ガス排出ラインＧＥＬを経由して大気に排出される。ガスタンク１００から排出される検査ガスは膨張によって温度が低下するため、ガス排出ラインＧＥＬには低温の検査ガスが通過する。そのため、ガスタンク１００からの検査ガスの排出と同時にヘリウム充填ラインＨＥＬにヘリウムを流通させれば、熱交換器２３０においてヘリウム充填ラインＨＥＬを流通するヘリウムと、ガス排出ラインＧＥＬを流通する検査ガスとの間で熱交換がおこなわれるため、次にガスタンク１００に充填されるヘリウムを冷却することができる。なお、この場合には、冷却されたヘリウムはバッファタンク２４１に一時的に貯留する構成とすることが好ましい。以上がガスタンク検査装置１０を用いて検査処理の流れである。
【００３８】
なお、本実施例のヘリウム充填ラインＨＥＬは、特許請求の範囲の「検知ガス供給ライン」に該当する。本実施例の低温ラインＮＬＬは、特許請求の範囲の「第１の不活性ガス供給ライン」に該当する。本実施例の熱交換器２３０は、特許請求の範囲の「第１の熱交換器」および「第２の熱交換器」に該当する。本実施例の常温ラインＮＯＬは、特許請求の範囲の「第２の不活性ガス供給ライン」に該当する。
【００３９】
以上説明した、本実施例のガスタンク検査装置１０によれば、ガスタンク１００に充填されるヘリウムは、循環ラインＮＣＬを流通する低温の窒素との間の熱交換によって冷却されるため、ガス充填時におけるガスタンク１００の内部温度Ｔｔの上昇をより効率的に抑制することができる。
【００４０】
リーク検査のためにガスタンク１００にヘリウム（検知ガス）や窒素（不活性ガス）を充填する場合、充填によるガスタンク１００の内部温度Ｔｔの上昇を抑制するために、充填されるガス（充填ガス）は、低温に冷却（プレクール）されていることが好ましい。そのため、従来から、液体窒素を昇温させた低温の窒素をガスタンクに充填するガスタンク検査装置が知られている。一方、検知ガスとしてのヘリウムは、常温でガスタンクに充填されることが多かった。これは、ヘリウムを冷却するための冷却装置を備えるとガスタンク検査装置全体のコストが上昇するためである。しかし、ヘリウムは、単原子分子であり、比熱比が大きく、窒素よりも温度上昇しやすいため、充填によってガスタンク１００の内部温度Ｔｔが上昇しやすい問題があった。ガスタンク１００の内部温度Ｔｔは、ヘリウムの充填後に低温の窒素を充填しても上昇し続けるため、ヘリウムの充填によって内部温度Ｔｔが上昇すると、オーバーシュート量が増加して充填時間が長くなる問題があった。これらのことから、装置全体のコストを抑制しつつヘリウムを冷却してガスタンク１００に充填するガスタンク検査装置が望まれていた。本実施例のガスタンク検査装置１０によれば、液体窒素タンク２１０から供給される低温の窒素との間の熱交換によってヘリウムを冷却するため、装置全体のコストを抑制しつつヘリウムを冷却してガスタンク１００に充填することができる。
【００４１】
図３は、比較例のガスタンク検査装置の概略構成を例示した説明図である。比較例のガスタンク検査装置１１は、第１実施例のガスタンク検査装置１０と比較すると、主に、ガス充填装置２１において、循環ラインＮＣＬと熱交換器２３０を備えていない点が異なる。そのため、比較例のガスタンク検査装置１１は、ヘリウムタンク２００に収容されたヘリウムを冷却することなく常温でガスタンク１００に供給する。なお、窒素をガスタンク１００に供給するための構成は、第１実施例のガスタンク検査装置１０と同様である。
【００４２】
図４、図５を用いて、実施例と比較例のガス充填時におけるガスタンクの内部温度Ｔｔと内部圧力Ｐｔの変化について説明する。図４は、実施例と比較例のガス充填時におけるガスタンクの内部温度Ｔｔの変化を例示した説明図である。図５は、実施例と比較例のガス充填時におけるガスタンクの内部圧力Ｐｔの変化を例示した説明図である。実施例、比較例とも充填初期にガスタンク１００にヘリウムを充填し、その後、窒素を充填している。
【００４３】
図４からわかるように、ガス充填期間全体において、実施例の内部温度Ｔｔは、比較例の内部温度Ｔｔよりも低くなる。充填初期において、実施例の内部温度Ｔｔが比較例の内部温度Ｔｔよりも低いのは、比較例では、常温のヘリウムがガスタンク１００に充填されるのに対し、実施例では冷却されたヘリウムがガスタンク１００に充填されるためである。実施例は内部温度Ｔｔが比較例よりも低いため、図５のようにオーバーシュート量を比較例よりも小さくすることができる。これによって、実施例の充填時間Ｔ１を比較例の充填時間Ｔ２よりも短くすることができる（Ｔ１＜Ｔ２）。
【００４４】
このように、本実施例のガスタンク検査装置１０は、ガスタンク１００に充填されるヘリウムを低温の窒素との間で熱交換させるという比較的簡易な構成によって、ガスタンク１００に充填されるヘリウムを冷却させることができる。よって、本実施例のガスタンク検査装置１０によれば、低コストの装置によって、ガス充填時におけるガスタンク１００の内部温度Ｔｔの上昇を効率的に抑制することができる。また、本実施例のガスタンク検査装置１０は、循環ラインＮＣＬにおいて低温の窒素を循環させることができるため、熱交換に使用される窒素の量を抑制しつつ効率的に熱交換をおこなうことができる。なお、ガスタンク１００に充填可能なガス温度の下限値は、低温ラインＮＬＬを流通する窒素の温度よりも高い。そのため、ヘリウムとの熱交換によって昇温した窒素は、低温ラインＮＬＬを流通する窒素と混合してガスタンク１００に供給されてもよいし、ガスタンク１００に充填されずに大気に排出してもよい。本実施例のガスタンク検査装置１０によれば、バッファ部２４０を備えているため、液ポンプ２５０の往復サイクルに連動した圧力波（脈動）の発生を抑制することができる。
【００４５】
Ｂ．第２実施例：
図６は、第２実施例のガスタンク検査装置の概略構成を例示した説明図である。第２実施例のガスタンク検査装置１２は、第１実施例のガスタンク検査装置１０と比較すると、主に、リーク検査部３２において、２つのガスタンク１００、１０１を備えている点が異なる。そのため、第２実施例の配管２２３と配管２３１は、ガスタンク１００と接続されている側の端部が２つに分岐してガスタンク１００とガスタンク１０１にそれぞれ接続されている。第２実施例のガスタンク検査装置１２によれば、一方のガスタンク（例えば、ガスタンク１００）においてリーク検査後に検査ガスを大気に排出するのと同時に、他方のガスタンク（例えば、ガスタンク１０１）にヘリウムを供給することができる。そのため、ガスタンク１００から排出される検査ガスとの熱交換によって、ガスタンク１０１に供給されるヘリウムを冷却することができる。
【００４６】
以上説明した、第２実施例のガスタンク検査装置１２によれば、バッファタンク２４１を備えていなくても、ガスタンク１００からの検査ガスの排出と同時にヘリウム充填ラインＨＥＬにヘリウムを流通させることができる。これにより、ガス排出ラインＧＥＬを流通する検査ガスと、ヘリウム充填ラインＨＥＬを流通するヘリウムとの間の熱交換をおこなうことによってヘリウムを冷却することができる。
【００４７】
Ｃ．第３実施例：
図７は、第３実施例のガスタンク検査装置の概略構成を例示した説明図である。第３実施例のガスタンク検査装置１３は、第１実施例のガスタンク検査装置１０と比較すると、主に、ヘリウム充填ラインＨＥＬおよび熱交換器２３０の位置と、循環ラインＮＣＬを備えていない点が異なる。第３実施例では、熱交換器２３０は配管２２８に配置されている。また、ヘリウム充填ラインＨＥＬは、配管２２８に近接して配置されている。第３実施例の熱交換器２３０は、熱交換器２３０によって、低温ラインＮＬＬを流通する低温の窒素と、ヘリウム充填ラインＨＥＬを流通するヘリウムとの間で熱交換をおこなうことによって、ガスタンク１００に供給されるヘリウムを冷却することができる。一方、第３実施例の熱交換器２３０は、第１実施例のガスタンク検査装置１０と異なり、熱交換器２３０において熱交換に使用された窒素は、再度、低温ラインＮＬＬを循環することなく、配管２３２を経由して大気に排出される。
【００４８】
以上説明した、第３実施例のガスタンク検査装置１３によれば、ガスタンク検査装置１３は、循環ラインＮＣＬを備えていなくても、ガスタンク１００に供給されるヘリウムを熱交換器２３０によって冷却することができる。
【００４９】
Ｄ．変形例：
なお、この発明は上記の実施例や実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。
【００５０】
Ｄ−１．変形例１：
第１実施例では、循環ラインＮＣＬは、流量制御弁Ｖ８やポンプ２８０や逆止弁Ｖｃ４を備えているものとして説明したが、循環ラインＮＣＬは、これらの少なくとも一部を備えていなくてもよい。すなわち、第１実施例では、検査処理のステップＳ１１０（図２）において、循環ラインＮＣＬに低温の窒素を循環させるものとして説明したが、循環ラインＮＣＬに低温の窒素が存在していれば、必ずしも循環していなくてもよい。
【００５１】
Ｄ−２．変形例２：
第１実施例のガスタンク検査装置１０において、循環ラインＮＣＬを循環して熱交換に使用された窒素は、少なくとも一部がそのままガスタンク１００に供給されるものとして説明した。しかし、循環ラインＮＣＬを循環して熱交換に使用された窒素は、ガスタンク１００に供給されずに大気に排出されてもよい。
【００５２】
Ｄ−３．変形例３：
第１実施例では、熱交換器２３０は、ヘリウム充填ラインＨＥＬと循環ラインＮＣＬとの間の熱交換（第１の熱交換）のほか、ヘリウム充填ラインＨＥＬとガス排出ラインＧＥＬとの間の熱交換（第２の熱交換）をおこなうことができるものとして説明した。しかし、熱交換器２３０は、第１の熱交換と第２の熱交換のいずれか一方の熱交換のみが可能な構成であってもよい。また、第１の熱交換をおこなう熱交換器と、第２の熱交換をおこなう熱交換器は、別体として構成されていてもよい。
【００５３】
Ｄ−４．変形例４：
本実施例で示したガスタンク検査装置１０の概略構成は例示であり、ガスタンク検査装置１０は、上述した構成以外の構成が含まれていてもよいし、上述した構成の一部が含まれていなくてもよい。例えば、ガスタンク検査装置１０は、バッファタンク２４１を備えていなくてもよい。また、ガスタンク検査装置１０は、液体窒素タンク２１０の内部の圧力が十分に高い場合には、液ポンプ２５０を備えていなくてもよい。また、流量制御弁Ｖ１、Ｖ３〜Ｖ５、Ｖ７、Ｖ８は、ガスの流通の遮断のみが可能であり流量の制御できない弁を使用してもよい。
【００５４】
Ｄ−５．変形例５：
本実施例では、ヘリウムタンク２００のヘリウムや液体窒素タンク２１０の窒素は、バッファタンク２４１を介さずにそのままガスタンク１００に供給されるものとして説明したが、ヘリウムや窒素は、ガスタンク１００に供給される前にバッファタンク２４１に一度供給され、バッファタンク２４１の内部で混合された後にガスタンク１００に供給されてもよい。
【符号の説明】
【００５５】
１０〜１３…ガスタンク検査装置
２０〜２３…ガス充填装置
３０、３２…リーク検査部
４０〜４３…制御部
１００、１０１…ガスタンク
２００…ヘリウムタンク
２１０…液体窒素タンク
２２１〜２２９…配管
２３０…熱交換器
２３１、２３２…配管
２４０…バッファ部
２４１…バッファタンク
２４２…圧力センサ
２４３…温度センサ
２５０…液ポンプ
２６０…熱交換器
２７０、２７５…温度センサ
２８０…ポンプ
３００…チャンバ
３１０…リーク検出器
３２０、３２１…圧力センサ
３３０、３３１…温度センサ
Ｖ１〜Ｖ１０…流量制御弁
Ｖｃ１〜Ｖｃ４…逆止弁
Ｖｄ１…減圧弁
ＮＣＬ…循環ライン
ＧＥＬ…ガス排出ライン
ＨＥＬ…ヘリウム充填ライン
ＮＬＬ…低温ライン
ＮＯＬ…常温ライン
【図１】
0005708554.tif 000002
【図２】
0005708554.tif 000003
【図３】
0005708554.tif 000004
【図４】
0005708554.tif 000005
【図５】
0005708554.tif 000006
【図６】
0005708554.tif 000007
【図７】
0005708554.tif 000008