JP5775486B2 - ガスタンク検査装置、および、ガスタンク検査方法 - Google Patents

Description

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。

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。

特開２０１１−０８９６２０号公報 特開平１０−３３２０９８号公報

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。

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。

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。

［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、
前記不活性ガスを収容する不活性ガス収容部と、
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１のガス供給ラインと、
前記第１のガス供給ラインを流通する前記不活性ガスの流量である第１の流量を制御するための第１の弁と、
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のガス供給ラインであって、流通する前記不活性ガスを昇温させるための昇温部を備えた第２のガス供給ラインと、
前記第２のガス供給ラインを流通する前記不活性ガスの流量である第２の流量を制御するための第２の弁と、
前記第１の弁と前記第２の弁とを制御して、前記第１の流量と前記第２の流量との比を変化させることによって、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整する制御部と、を備えるガスタンク検査装置。

この構成によれば、第１のガス供給ラインを流通する不活性ガスの流量と、昇温部を備える第２のガス供給ラインを流通する不活性ガスの流量との比を変化させることによって、ガスタンクに供給される不活性ガスの温度を容易に変化させることができるため、ガス充填時の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。

［適用例２］
適用例１に記載のガスタンク検査装置はさらに、
前記検知ガスを収容する検知ガス収容部と、
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第３のガス供給ラインと、を備え、
前記第３のガス供給ラインと前記第１のガス供給ラインとは、第１の重複部においてラインの一部が重複し、前記第１のガス供給ラインに前記不活性ガスを流通させた後、前記第３のガス供給ラインに前記検知ガスを流通させると、前記第１の重複部において前記検知ガスを冷却することが可能な、ガスタンク検査装置。

この構成によれば、第１の重複部において検知ガスを冷却することができるため、ガス充填時の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。

［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において、
前記不活性ガス収容部は、少なくも一部が前記ガスタンクに供給される前記不活性ガスの温度よりも低い温度の液化ガスとなった状態の不活性ガスを収容し、
前記昇温部は、前記不活性ガスと熱交換媒体との間で熱交換をおこなう熱交換器である、ガスタンク検査装置。

この構成によれば、第２のガス供給ラインを流通する不活性ガスと、第１のガス供給ラインを流通する不活性ガスとは温度が異なるため、それぞれの流量の比を変化させることによって、ガスタンクに供給される不活性ガスの温度を容易に変化させることができる。

［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において、
前記第１のガス供給ラインと前記第２のガス供給ラインとは、第２の重複部においてラインの一部が重複しており、前記第２の重複部上には、バッファ室が配置されている、ガスタンク検査装置。

この構成によれば、第２の重複部上にバッファ室が配置されているため、検知ガスと不活性ガスを予め混合し、ガスタンクに供給することで、ガスタンク内の検知ガスと不活性ガスの濃度分布を均一にすることができる。

［適用例５］
適用例４に記載のガスタンク検査装置において、
前記第２の重複部は、一方の端部が前記ガスタンクに接続され、他方の端部から順に、第３の弁、前記バッファ室、第４の弁が並んで配置され、前記検知ガスを前記ガスタンクに供給するための第３のガス供給ラインともラインが重複し、
前記制御部は、前記第３の弁を開弁させ、前記第４の弁を閉弁させて、前記バッファ室に前記検知ガスと前記不活性ガスを充填し、その後、前記第３の弁を閉弁させ、前記第４の弁を開弁させて、前記バッファ室に充填されたガスを前記ガスタンクに供給する、ガスタンク検査装置。

この構成によれば、バッファ室に検知ガスと不活性ガスを充填した後、充填されたガスをガスタンクに供給するため、ガス充填時の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。

［適用例６］
適用例１ないし適用例５のいずれかに記載のガスタンク検査装置において、
前記制御部は、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しているときに、前記第２の流量に対する前記第１の流量の比を大きくすることによって、前記ガスタンクに供給される前記不活性ガスの温度を低下させる、ガスタンク検査装置。

この構成によれば、ガス充填中に、充填される不活性ガスの温度をすばやく低下させることによって、ガス充填時の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。

［適用例７］
適用例１ないし適用例６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る、ガスタンク検査装置。

この構成によれば、ガスタンクに供給される窒素ガスの温度を容易に変化させることができるため、ガス充填時の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。

［適用例８］
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、
第１のガス供給ラインを経由して前記ガスタンクに供給される前記不活性ガスの流量である第１の流量と、第２のガス供給ラインの昇温部を経由して前記ガスタンクに供給される前記不活性ガスの流量である第２の流量との比を変化させることによって、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整する工程と、を備えるガスタンク検査方法。

この構成によれば、第１のガス供給ラインを流通する不活性ガスの流量と、昇温部を備える第２のガス供給ラインを流通する不活性ガスの流量との比を変化させることによって、ガスタンクに供給される不活性ガスの温度を容易に変化させることができるため、ガス充填時の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。

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。

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。 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。 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。 実施例と比較例における充填ガスの温度の変化を説明するための説明図である。 比較例１のガス充填時における内部温度Ｔｔと内部圧力Ｐｔを例示した説明図である。 比較例２のガス充填時における内部温度Ｔｔと内部圧力Ｐｔを例示した説明図である。 実施例のガス充填時における内部温度Ｔｔと内部圧力Ｐｔの変化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の概略構成を例示した説明図である。

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。

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、液化窒素タンク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、ガス排出ラインＧＥＬ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。液化窒素タンク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−１９６℃）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、液化窒素タンク２１０の代わりに液化水素タンク、液化ヘリウムタンク、液化酸素タンクなどを使用する構成であってもよい。

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２２１〜２２４と、減圧弁Ｖｄ１と、流量制御弁Ｖ１〜Ｖ４と、逆止弁Ｖｃ１、Ｖｃ２と、温度センサ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や液化窒素タンク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には、上流側から順に、減圧弁Ｖｄ１、流量制御弁Ｖ１、逆止弁Ｖｃ１が配置されている。配管２２２には、上流側から順に、温度センサ２３０、流量制御弁Ｖ２、逆止弁Ｖｃ２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。配管２２４には、流量制御弁Ｖ４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〜Ｖ４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。逆止弁Ｖｃ１、Ｖｃ２は、下流側から上流側へのガスの移動を規制する。温度センサ２３０は、配管２２２を流通するガスの温度Ｔｌを検出する。

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２２５と、流量制御弁Ｖ５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２２５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２２３と配管２２４との間に接続されている。流量制御弁Ｖ５は、配管２２５に配置され、配管２２３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。

常温ラインＮＯＬは、液化窒素タンク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２２６、２２７、２２３、２２４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Ｖ６、Ｖ３、Ｖ４と、逆止弁Ｖｃ３と、バッファ部２４０とを備えている。常温ラインＮＯＬは、配管２２３〜２２５がヘリウム充填ラインＨＥＬと重複している。配管２２６には、液ポンプ２５０が配置されている。配管２２７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Ｖ６、逆止弁Ｖｃ３が配置されている。

液ポンプ２５０は、液化窒素タンク２１０に収容されている窒素を下流方向（配管２２７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。なお、熱交換器２６０は、常温ラインＮＯＬを流通する窒素の温度が配管２２３、２２４を流通する窒素の温度よりも高くなる程度に昇温すればよいため、必ずしも窒素を常温程度まで昇温させなくてもよい。

低温ラインＮＬＬは、液化窒素タンク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２２６、２２８、２２２、２２３、２２４と、液ポンプ２５０と、温度センサ２３０と、流量制御弁Ｖ２〜Ｖ４と、逆止弁Ｖｃ２と、バッファ部２４０とを備えている。低温ラインＮＬＬは、配管２２６、２２３〜２２５が常温ラインＮＯＬと重複し、配管２２２〜２２５がヘリウム充填ラインＨＥＬと重複している。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。なお、低温ラインＮＬＬは、流通する窒素の温度が配管２２３、２２４を流通する窒素の温度よりも低くなる構成であれば、窒素を昇温させる構成要素を含んでいてもよい。

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２２６を共有し、配管２２７と配管２２８で分岐した後、再度、配管２２３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２２７を流通して熱交換器２６０によって昇温され、残りが配管２２８、２２２を低温のまま流通する。そして、配管２２３において、配管２２７を流通した窒素と、配管２２８、２２２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。配管２２７を流通する窒素の流量と、配管２２８、２２２を流通する窒素の流量は、それぞれ流量制御弁Ｖ６と流量制御弁Ｖ２の開度によって調節することができる。すなわち、ガス充填装置２０は、流量制御弁Ｖ６と流量制御弁Ｖ２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、２２２を流通した窒素との混合比率を変化させて、配管２２３を流通する窒素の温度を調節することができる。例えば、配管２２７の窒素の流量を減らし、配管２２８、２２２の窒素の流量を増やすことによって、配管２２３を流通する窒素の温度を低下させることができる。

ヘリウム充填ラインＨＥＬと低温ラインＮＬＬは、配管２２２〜２２４を共有している。そのため、低温ラインＮＬＬに低温の窒素を流通させた後、ヘリウム充填ラインＨＥＬにヘリウムを流通させると、配管２２２〜２２４によってヘリウムを冷却することができる。すなわち、配管２２２〜２２４は、低温ラインＮＬＬとして使用されたときに低温の窒素によって冷却され、その後、ヘリウム充填ラインＨＥＬとして使用されたときにヘリウムを冷却する。

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２２９と、流量制御弁Ｖ７とを備えている。配管２２９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Ｖ７は、配管２２９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。

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、ガスタンク１００を気密状態で収納するためのハウジングである。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。

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。

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〜Ｖ７は閉弁しているものとして説明する。まず、制御部４０は、バッファタンク２４１にヘリウムを充填する（ステップＳ１００）。具体的には、制御部４０は、流量制御弁Ｖ１〜Ｖ３、Ｖ５を開弁状態、流量制御弁Ｖ４、Ｖ６、Ｖ７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を経由してバッファタンク２４１に供給される。なお、今回の検査の前に低温ラインＮＬＬに低温の窒素を流通させていた場合には、配管２２２、２２３が冷却されているため、バッファタンク２４１に供給されるヘリウムを冷却することができる。

その後、制御部４０は、バッファタンク２４１の内部圧力Ｐｂが第１の判定値Ｐ１以上になったか否かを判定する（ステップＳ１１０）。第１の判定値Ｐ１は任意に設定可能であり、例えば、１ＭＰａとすることができる。第１の判定値Ｐ１は、制御部４０のＲＯＭに予め記憶されている。制御部４０は、バッファタンク２４１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（ステップＳ１１０：ＮＯ）。

バッファタンク２４１の内部圧力Ｐｂが第１の判定値Ｐ１以上になると（ステップＳ１１０：ＹＥＳ）、制御部４０は、バッファタンク２４１に窒素を充填する（ステップＳ１２０）。具体的には、制御部４０は、流量制御弁Ｖ２、Ｖ３、Ｖ５、Ｖ６を開弁状態、流量制御弁Ｖ１、Ｖ４、Ｖ７を閉弁状態とし、液ポンプ２５０を駆動させる。これにより、液化窒素タンク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を経由してバッファタンク２４１に供給される。バッファタンク２４１の内部のガスは、ヘリウムと窒素が混合された混合ガスとなる。一般的に、バッファタンク２４１の内部温度Ｔｂは、ヘリウムの充填によって上昇し、窒素の充填によってさらに上昇する。そのため、本実施例の制御部４０は、バッファタンク２４１の内部温度Ｔｂが上がりすぎないように、流量制御弁Ｖ６と流量制御弁Ｖ２の開度を制御する。例えば、温度センサ２７０によって検出された常温ラインＮＯＬを流通する窒素の温度を温度Ｔｏｎ、温度センサ２３０によって検出された低温ラインＮＬＬを流通する窒素の温度を温度Ｔｌｎとすると、制御部４０は、温度Ｔｏｎ、温度Ｔｌｎ、内部圧力Ｐｂ、内部温度Ｔｂと、流量制御弁Ｖ６、Ｖ２の開度との対応関係を示したテーブルを参照して流量制御弁Ｖ６と流量制御弁Ｖ２の開度を制御してもよい。

制御部４０は、バッファタンク２４１の内部圧力Ｐｂが第２の判定値Ｐ２以上になったか否かを判定する（ステップＳ１３０）。第２の判定値Ｐ２は任意に設定可能であり、例えば、５ＭＰａとすることができる。バッファタンク２４１の内部圧力Ｐｂは、内部温度Ｔｂによっても変化することから、第２の判定値Ｐ２は、内部温度Ｔｂによって変わる値としてもよい。制御部４０は、バッファタンク２４１の内部圧力Ｐｂが第２の判定値Ｐ２となるまで窒素の充填をおこなう（ステップＳ１３０：ＮＯ）。バッファタンク２４１の内部圧力Ｐｂが第２の判定値Ｐ２以上になると（ステップＳ１３０：ＹＥＳ）、制御部４０は、バッファタンク２４１内の混合ガスをガスタンク１００に充填する（ステップＳ１４０）。具体的には、制御部４０は、流量制御弁Ｖ４、Ｖ５を開弁状態、流量制御弁Ｖ３を閉弁状態とする。これにより、バッファタンク２４１内の混合ガスは、配管２２５、２２４を経由してガスタンク１００に供給される。

続いて、制御部４０は、液化窒素タンク２１０の窒素をガスタンク１００に充填する（ステップＳ１５０）。具体的には、制御部４０は、流量制御弁Ｖ２〜Ｖ６を開弁状態、流量制御弁Ｖ１、Ｖ７を閉弁状態とし、液ポンプ２５０を駆動させる。これにより、液化窒素タンク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。一般的に、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。そのため、本実施例の制御部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Ｖ６と流量制御弁Ｖ２の開度を制御する。例えば、制御部４０は、充填の初期時には、ガスタンクの許容最低温度Ｔｐ（例えば−４０℃程度）で窒素を供給し、その後、ガスタンク１００の内部の温度Ｔｔが上昇した後に、より低い温度Ｔｓ（例えば、−６０℃程度）で供給するよう流量制御弁Ｖ６と流量制御弁Ｖ２の開度を制御してもよい。また、制御部４０は、温度Ｔｏｎ、温度Ｔｌｎ、内部圧力Ｐｔ、内部温度Ｔｔと、流量制御弁Ｖ６、Ｖ２の開度との対応関係を示したテーブルを参照して流量制御弁Ｖ６と流量制御弁Ｖ２の開度を制御してもよい。なお、本実施例のガスタンク検査装置１０は、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。

制御部４０は、ガスタンク１００の内部圧力Ｐｔが第３の判定値Ｐ３以上になったか否かを判定する（ステップＳ１６０）。第３の判定値Ｐ３は任意に設定可能であり、例えば、７０ＭＰａとすることができる。ガスタンク１００の内部圧力Ｐｔは、内部温度Ｔｔによっても変化することから、第３の判定値Ｐ３は、内部温度Ｔｔによって変わる値としてもよい。すなわち、充填後にガスタンクの内部温度Ｔｔが低下しても圧力Ｐｔが所定値を確保するようにオーバーシュート量を考慮して設定されていてもよい。制御部４０は、ガスタンク１００の内部圧力Ｐｔが第３の判定値Ｐ３となるまで窒素の充填をおこなう（ステップＳ１６０：ＮＯ）。ガスタンク１００の内部圧力Ｐｔが第３の判定値Ｐ３以上になると（ステップＳ１６０：ＹＥＳ）、制御部４０は、窒素の充填を停止する（ステップＳ１７０）。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〜Ｖ７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。

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Ｓ１８０）。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の内部の混合ガスを排出する（ステップＳ１９０）。具体的には、制御部４０は、流量制御弁Ｖ７を開弁状態、流量制御弁Ｖ１〜Ｖ６を閉弁状態とする。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。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。

なお、本実施例の低温ラインＮＬＬは、特許請求の範囲の「第１のガス供給ライン」に該当する。本実施例の流量制御弁Ｖ２は、特許請求の範囲の「第１の弁」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のガス供給ライン」に該当する。本実施例の流量制御弁Ｖ６は、特許請求の範囲の「第２の弁」に該当する。本実施例のヘリウム充填ラインＨＥＬは、特許請求の範囲の「第３のガス供給ライン」に該当する。本実施例の流量制御弁Ｖ３は、特許請求の範囲の「第３の弁」に該当する。本実施例の流量制御弁Ｖ４は、特許請求の範囲の「第４の弁」に該当する。

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、低温ラインＮＬＬを流通する窒素の流量と、常温ラインＮＯＬを流通する窒素の流量の比率を変化させることによって、ガスタンク１００に充填される窒素の温度をすばやく変化させることができるため、ガス充填時のガスタンク１００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。

一般的に、リーク検査のためにガスタンク１００に窒素などの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、充填される不活性ガス（充填ガス）は、より低温に冷却（プレクール）されていることが好ましい。一方、充填の初期時（開始時）に低温の不活性ガスをガスタンク１００に供給すると、ガスタンク内の温度が、その許容温度以下になってしまう問題があった。そのため、充填の初期時には、不活性ガスの温度を、所定の温度（例えば−４０℃）以上とし、ガスの充填によってガスタンク１００の内部温度Ｔｔが上昇した後に、より低い温度（例えば−６０℃程度）で供給することが好ましい。本実施例のガスタンク検査装置１０によれば、充填初期時に不活性ガスの温度を例えば−４０℃以上とした後、充填する不活性ガスの温度をすばやく低下させることができるため、ガスタンク１００の温度上昇をより効率的に抑制することができる。

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１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、低温ラインＮＬＬを備えていない点が異なる。比較例１の制御部４１は、熱交換器２６０の熱交換量を制御して、液化窒素タンク２１０からガスタンク１００に充填される窒素（充填ガス）の温度を変化させることができる。しかし、熱交換器２６０の熱交換量を制御して窒素の温度を変化させる場合、熱交換媒体、熱交換、および、ガスの間の熱伝達に時間を要するため、ガスタンク１００に充填される窒素の温度をすばやく変化させることは容易ではなかった。

図４は、実施例と比較例における充填ガスの温度の変化を説明するための説明図である。図４の縦軸は、ガスタンクに充填される窒素（充填ガス）の温度を示し、横軸は、時間を示している。図４には、実施例のガスタンク検査装置１０によって充填される窒素の温度のほか、以下の比較例１、２のガス検査装置によって充填される窒素の温度が示されている。
（１）比較例１：いわゆる一般的な差圧充填をおこなうガスタンク検査装置、すなわち、液化窒素タンクを備えず、窒素ガスを冷却してガスタンクに供給するガスタンク検査装置。
（２）比較例２：図３で示したガスタンク検査装置１１、すなわち、液化窒素タンク２１０を備えているが、低温ラインＮＬＬを備えてないガスタンク検査装置。

比較例１は、充填開始（窒素温度：約−４０℃）後に、ガスタンクに充填する窒素の温度が徐々に上昇する。一方、比較例２は、充填開始後に、より冷却された窒素をガスタンクに充填することができる。このことから、窒素ガスを冷却してガスタンクに充填する比較例１の構成よりも、液体窒素を熱交換器２６０で昇温してガスタンクに充填する比較例２の構成の方が、冷却された窒素を継続してガスタンクに充填することができることがわかる。

一方、比較例２と実施例とを比較すると、常温ラインＮＯＬのみを備える比較例１よりも、常温ラインＮＯＬと低温ラインＮＬＬとを備える本実施例の方が、充填開始後からより短時間に充填する窒素の温度を低下させることができることがわかる。

図５〜図７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５は、比較例１のガス充填時における内部温度Ｔｔと内部圧力Ｐｔを例示した説明図である。図６は、比較例２のガス充填時における内部温度Ｔｔと内部圧力Ｐｔを例示した説明図である。図７は、実施例のガス充填時における内部温度Ｔｔと内部圧力Ｐｔの変化を例示した説明図である。

比較例１（図５）と比較例２（図６）とを比較すると、比較例１は、内部圧力Ｐｔが規定圧力（ここでは、７０ＭＰａ）を超えたときの内部温度Ｔｔが、比較例２よりも高い。これは、比較例１は、比較例２よりも、充填開始後にガスタンクに充填される窒素の温度が高いためである。そのため、比較例１では、オーバーシュート量を比較例２よりも大きくする必要があり、比較例１の充填時間Ｔ１は、比較例２の充填時間Ｔ２よりも長くなる（Ｔ１＞Ｔ２）。

一方、比較例２と実施例（図７）とを比較すると、実施例は、内部圧力Ｐｔが規定圧力を超えたときの内部温度Ｔｔが、比較例２よりもさらに低い。これは、実施例は、比較例２よりも、充填開始後にガスタンクに充填される窒素の温度をすばやく低下させることができるためである。そのため、実施例では、オーバーシュート量を比較例２より小さくすることができ、本実施例の充填時間Ｔ３は、比較例２の充填時間Ｔ２よりも短くなる（Ｔ２＞Ｔ３）。以上のことから、比較例１の充填時間Ｔ１、比較例２の充填時間Ｔ２、および、本実施例の充填時間Ｔ３は、Ｔ１＞Ｔ２＞Ｔ３の関係となることがわかる。

このように、本実施例のガスタンク検査装置１０は、常温ラインＮＯＬと低温ラインＮＬＬの２つのラインを備えるという比較的簡易な構成によって、ガスタンク１００に充填される窒素の温度をすばやく変化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、低コストの設備によって、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。

本実施例のガスタンク検査装置１０によれば、ヘリウム充填ラインＨＥＬは、配管２２２〜２２４（図１）が低温ラインＮＬＬと重複しているため、低温ラインＮＬＬに低温の窒素を流通させた後、ヘリウム充填ラインＨＥＬにヘリウムを流通させると、配管２２２〜２２４によってヘリウムを冷却することができる。そのため、ガスタンク検査装置１０は、ヘリウムをプレクールさせるための装置を備えていなくても、ヘリウムを冷却させることができる。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。そのため、配管２２２〜２２４によってヘリウムを冷却することにより、充填時のガスタンク１００の上昇をより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によれば、バッファタンク２４１においてヘリウムと窒素とを混合した後、混合ガスをガスタンク１００に充填するため、温度上昇しやすいヘリウムを直接ガスタンク１００に充填した場合に比べて、ガスタンク１００の温度上昇を抑制することができる。

Ｂ．第２実施例：
図８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、ガス充填装置２２において、配管２２２と配管２２４とを連絡する配管２８４を備えている点と、配管２２５（図１）を備えていない点が異なる。配管２８４は、一方の端部が配管２２２の逆止弁Ｖｃ２の下流側に接続され、他方の端部が配管２２４の流量制御弁Ｖ７の下流側に接続されている。この構成の場合、バッファタンク２４１を経由させずにヘリウムタンク２００のヘリウムをガスタンク１００に充填することができる。そのため、ヘリウムの充填によるバッファタンク２４１の温度上昇を抑制することができる。

以上説明した、第１実施例のガスタンク検査装置１０と第２実施例のガスタンク検査装置１２からわかるように、ヘリウム充填ラインＨＥＬと低温ラインＮＬＬは、配管２２３、２２４においてラインが重複していなくてもよい。

Ｃ．第３実施例：
図９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、ガス充填装置２３において、ヘリウム充填ラインＨＥＬが配管２２２を経由しない点と、配管２２５（図１）を備えていない点が異なる。第３実施例のガスタンク検査装置１３は、ヘリウム充填ラインＨＥＬが配管２２２において低温ラインＮＬＬとラインが重複しない。一方、ヘリウム充填ラインＨＥＬは、配管２８５において、ガス排出ラインＧＥＬとラインが重複する。この構成の場合であっても、ヘリウム充填ラインＨＥＬと低温ラインＮＬＬとは、配管２８７においてラインが重複するため、配管２８７によってヘリウムを冷却することができる。

以上説明した、第１実施例のガスタンク検査装置１０と第３実施例のガスタンク検査装置１３からわかるように、ヘリウム充填ラインＨＥＬと低温ラインＮＬＬは、配管２２２においてラインが重複していなくてもよい。

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。

Ｄ−１．変形例１：
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、液化窒素タンク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、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、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。

Ｄ−２．変形例２：
本実施例では、ヘリウム充填ラインＨＥＬと低温ラインＮＬＬとは、ラインの一部が重複しているものとして説明したが、ラインが重複しない構成であってもよい。

Ｄ−３．変形例３：
本実施例の常温ラインＮＯＬは、熱交換器２６０を備えているものとして説明したが、流通する窒素を昇温可能な構成であれば、ヒータなど、熱交換器２６０以外の構成を備えていてもよい。また、低温ラインＮＬＬは、流通する窒素を昇温可能な構成を備えていないものとして説明したが、熱交換器などを備えていてもよい。

Ｄ−４．変形例４：
本実施例のガスタンク検査装置１０は、窒素を流通させるためのラインとして、常温ラインＮＯＬと低温ラインＮＬＬの２つのラインを備えているが、ガスタンク検査装置１０は、２以上のラインを備えていてもよい。また、ガスタンク検査装置１０は、ヘリウムを冷却するための装置を備えていないものとして説明したが、備えていてもよい。

１０、１１、１２、１３…ガスタンク検査装置
２０、２１、２２、２３…ガス充填装置
３０…リーク検査部
４０、４１、４２、４３…制御部
１００…ガスタンク
２００…ヘリウムタンク
２１０…液化窒素タンク
２２１〜２２９…配管
２３０…温度センサ
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…温度センサ
２８４〜２８７…配管
３００…チャンバ
３１０…リーク検出器
３２０…圧力センサ
３３０…温度センサ
Ｖ１〜Ｖ８…流量制御弁
Ｖｃ１〜Ｖｃ３…逆止弁
Ｖｄ１…減圧弁
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

Claims (8)

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、
   前記不活性ガスを収容する不活性ガス収容部と、
   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１のガス供給ラインと、
   前記第１のガス供給ラインを流通する前記不活性ガスの流量である第１の流量を制御するための第１の弁と、
   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のガス供給ラインであって、流通する前記不活性ガスを昇温させるための昇温部を備えた第２のガス供給ラインと、
   前記第２のガス供給ラインを流通する前記不活性ガスの流量である第２の流量を制御するための第２の弁と、
   前記第１の弁と前記第２の弁とを制御して、前記第１の流量と前記第２の流量との比を変化させることによって、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整する制御部と、を備えるガスタンク検査装置。
2. 請求項１に記載のガスタンク検査装置はさらに、
   前記検知ガスを収容する検知ガス収容部と、
   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第３のガス供給ラインと、を備え、
   前記第３のガス供給ラインと前記第１のガス供給ラインとは、第１の重複部においてラインの一部が重複し、前記第１のガス供給ラインに前記不活性ガスを流通させた後、前記第３のガス供給ラインに前記検知ガスを流通させると、前記第１の重複部において前記検知ガスを冷却することが可能な、ガスタンク検査装置。
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において、
   前記不活性ガス収容部は、少なくも一部が前記ガスタンクに供給される前記不活性ガスの温度よりも低い温度の液化ガスとなった状態の不活性ガスを収容し、
   前記昇温部は、前記不活性ガスと熱交換媒体との間で熱交換をおこなう熱交換器である、ガスタンク検査装置。
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において、
   前記第１のガス供給ラインと前記第２のガス供給ラインとは、第２の重複部においてラインの一部が重複しており、前記第２の重複部上には、バッファ室が配置されている、ガスタンク検査装置。
5. 請求項４に記載のガスタンク検査装置において、
   前記第２の重複部は、一方の端部が前記ガスタンクに接続され、他方の端部から順に、第３の弁、前記バッファ室、第４の弁が並んで配置され、前記検知ガスを前記ガスタンクに供給するための第３のガス供給ラインともラインが重複し、
   前記制御部は、前記第３の弁を開弁させ、前記第４の弁を閉弁させて、前記バッファ室に前記検知ガスと前記不活性ガスを充填し、その後、前記第３の弁を閉弁させ、前記第４の弁を開弁させて、前記バッファ室に充填されたガスを前記ガスタンクに供給する、ガスタンク検査装置。
6. 請求項１ないし請求項５のいずれかに記載のガスタンク検査装置において、
   前記制御部は、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しているときに、前記第２の流量に対する前記第１の流量の比を大きくすることによって、前記ガスタンクに供給される前記不活性ガスの温度を低下させる、ガスタンク検査装置。
7. 請求項１ないし請求項６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る、ガスタンク検査装置。
8. 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、
   第１のガス供給ラインを経由して前記ガスタンクに供給される前記不活性ガスの流量である第１の流量と、第２のガス供給ラインの昇温部を経由して前記ガスタンクに供給される前記不活性ガスの流量である第２の流量との比を変化させることによって、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整する工程と、を備えるガスタンク検査方法。

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