JP3241627B2

JP3241627B2 - ガス混合装置

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Publication number: JP3241627B2
Application number: JP04948397A
Authority: JP
Inventors: 豊幸佐藤; 隆志武田
Original assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp; Tanaka Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Taiyo Nippon Sanso Corp; Tanaka Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1997-03-04
Filing date: 1997-03-04
Publication date: 2001-12-25
Anticipated expiration: 2017-03-04
Also published as: JPH10244136A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自動車、造船、橋
梁などの分野で使用される溶接用混合ガス供給装置、化
学プラントや実験装置の原料混合ガス供給装置、半導体
製造用混合ガス供給装置、医療分野で使用する混合ガス
供給装置などに適用が可能なガス混合装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】複数種のガスを混合して混合ガスを取り
出すガス混合装置としては、例えば実開昭６２−１１４
６２４号公報、特公昭５７−３８２８９号公報、特開平
４−３６７３７５号公報、特公平６−８７９５８号公報
に開示された装置が知られている。

【０００３】従来のガス混合装置は、殆どがフロート式
の流量計を利用して供給する複数の原料ガスの供給量を
制御するタイプである。しかし、フロート式ガス流量計
を用いた装置は、濃度設定が煩わしい計算を伴ったり、
需要側（混合ガス出口側）の供給形態による２次側の圧
力変動の影響で、流量及び濃度が変化してしまう場合が
あり、混合ガスの組成比と流量を高精度で制御すること
が困難であった。また、フロート式ガス流量計に代えて
マスフローコントローラ（以下、ＭＦＣと略記する）を
利用した混合装置もあるが、ＭＦＣを用いたとしても、
ガス組成比や合計流量を変化させる場合に面倒な操作を
必要とし、かつ濃度を変更する場合には、その都度複数
の原料ガスの流量を設定し直す必要がある。また、ＭＦ
Ｃもスタートの時には、一次側と二次側の圧力を一定に
する作用が働いてガス供給状態が不安定となる。特に混
合すべき原料ガスが３成分以上の場合には、流量の設定
が面倒であり、トータルの流量を変える時も設定に時間
と手間がかかる。更に従来のガス混合装置は、用いるガ
スの種類や濃度によってはガスの混合が不十分となり、
予め混合されたガスを充填したガスボンベを用いる場合
に比べ、品質的に不安定となる場合があった。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】以上の通り、従来のガ
ス混合装置には、混合精度が不安定（特に供給の開始・停止や流量変更
時）、濃度の設定方法が煩雑で、しかも合計流量やその濃度
を変更する場合に、毎回最初から設定し直す必要があ
る、という欠点があった。本発明は、かかる欠点を解消
し、常に高精度な混合ガスの供給が可能となり、しかも
簡便な操作で濃度の設定、流量及び濃度の変更が可能な
ガス混合装置の提供を課題としている。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
複数の原料ガスを混合して混合ガスを取り出す混合器
と、マスフローコントローラを有し、該混合器に原料ガ
スを供給する複数のガス供給手段とを備えたガス混合装
置において、混合器内の混合ゾーンと連通して設けられ
た複数のガス入口用オリフィスの口径を、それぞれの原
料ガスの該混合器への流入速度が等しくなるように設定
し、前記混合器内の混合ゾーンに流入する各ガスの流れ
方向を一点に集中せしめ、かつ、前記混合器内の混合ゾ
ーンの出口側に、流入したガスを該混合ゾーン内に滞留
させるフィルターを設けたことを特徴とするガス混合装
置である。請求項２に係る発明は、前記混合器内の混合
ゾーンに流入する各ガスのガス入口を周方向に沿って９
０度又は１８０度に配置し、各ガスの流れ方向を一点に
集中せしめた後に同一平面外に配置した混合ガス出口に
排出するようにしてなることを特徴とする請求項１記載
のガス混合装置である。請求項３に係る発明は、フィル
ターを介して前記混合ゾーンに連なる第２混合ゾーンを
設け、かつ該第２混合ゾーンの出口を、前記フィルター
を通ったガス流が壁に衝突して排出されるように配置し
たことを特徴とする請求項１又は２記載のガス混合装置
である。請求項４に係る発明は、第２混合ゾーン内に圧
力センサーを設けるとともに、前記複数のガス供給手段
に配されたマスフローコントローラの出口直後に電磁弁
を設け、前記圧力センサーで混合ガス圧力を感知し前記
電磁弁の開閉を制御するように構成したことを特徴とす
る請求項３記載のガス混合装置である。請求項５に係る
発明は、複数のガス供給手段の前記ガス入口用オリフィ
ス側端部にそれぞれ逆止弁を設けたことを特徴とする請
求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス混合装置であ
る。請求項６に係る発明は、前記混合器の混合ガス圧力
データを入力し、該圧力データが予め設定された値と一
致するように、前記複数のガス供給手段に設けられたマ
スフローコントローラによるガス流量制御、あるいは該
マスフローコントローラによるガス流量制御とその出口
側直後に設けられた電磁弁の開閉を制御する処理を実行
する処理手段と、該処理手段に接続された運転状態表示
・入力手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１
乃至５のいずれか１項に記載のガス混合装置である。請
求項７に係る発明は、前記混合ガス圧力データが混合器
内の出口直前に設けた圧力センサーからの出力信号であ
ることを特徴とする請求項６記載のガス混合装置であ
る。請求項８に係る発明は、前記処理手段を、核原料ガ
スの濃度を体積％で入力された設定値と一致するよう
に、それぞれのガス供給手段のマスフローコントローラ
を制御するように構成したことを特徴とする請求項６又
は７記載のガス混合装置である。請求項９に係る発明
は、前記処理手段を、前記混合器から取り出される混合
ガスの流量を変更した際に、予め設定された各原料ガス
の濃度が変化しないように、それぞれのガス供給手段の
マスフローコントローラを制御するように構成したこと
を特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項に記載のガ
ス混合装置である。請求項１０に係る発明は、前記処理
手段を、各原料ガスの組成比が異なる複数の組成比ユニ
ットを入力して記憶し、かつ前記運転状態表示・入力手
段にて該組成比ユニットを切り替え可能に構成したこと
を特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載のガ
ス混合装置である。

【０００６】

【発明の実施の形態】図１は、本発明によるガス混合装
置の一形態を示すものである。なお、本形態は、溶接用
シールドガスとして使用されるＡｒ−ＣＯ₂−Ｏ₂混合ガ
ス（主成分はＡｒガス）を製造するための混合装置に本
発明を適用した場合を例示するものであって、本発明は
以下の例示によって限定されるものではない。使用する
ガスの種類、数、混合器の寸法や細部の形態、処理装置
のプログラムや表示・入力手段の構成は、使用形態等に
応じて適宜変更することが可能である。

【０００７】このガス混合装置は、Ａｒガスを供給する
第１のガス供給手段１と、ＣＯ₂ガスを供給する第２の
ガス供給手段２と、Ｏ₂ガスを供給する第３のガス供給
手段３と、これらから供給された各原料ガスを混合し、
均一な組成比の混合ガスとして放出する混合器２０と、
混合器２０の供給圧力データ３２を入力し、該供給圧力
データ３２が予め設定された値と一致するように、前記
複数のガス供給手段１，２，３に設けられたＭＦＣ４，
５，６によるガス流量制御とその出口側直後に設けられ
た電磁弁10,11,12の開閉を制御する処理手段３０と、該
処理手段３０に接続された運転状態表示・入力手段３１
とを備えて構成されている。

【０００８】第１のガス供給手段１、第２のガス供給手
段２、第３のガス供給手段３は、それぞれガスボンベな
どのガス供給源に接続された供給ラインの途中に、ＭＦ
Ｃ４，５，６が設けられ、これらＭＦＣ４，５，６の出
口側直後にラインの開閉を制御する電磁弁10,11,12が設
けられ、各ラインの供給器側末端部に逆止弁13,14,15が
設けられた構成になっている。それぞれのＭＦＣ４，
５，６は、ＭＦＣ制御部７，８，９によって流量調整が
できるようになっている。これらＭＦＣ４，５，６と電
磁弁10,11,12との間隔は、供給停止時にその部分に溜る
ガス量を最小限となるように短くすることが望ましく、
例えば、ＭＦＣ４，５，６の出口に接手を介して電磁弁
10,11,12の一端を接続することが望ましい。また、各ガ
ス供給手段１，２，３の混合器側末端部に設けた逆止弁
13,14,15と、混合器２０のガス入口となる各オリフィス
21,22,23との間隔も短くすることが望ましい。

【０００９】混合器２０は、図２に示す通り、縦長の空
間をメッシュフィルター２５によってガス透過可能に区
画して形成され、下側にある第１混合ゾーン２４と、上
側の第２混合ゾーン２７とを備えている。両ゾーン24,2
7を区画するメッシュフィルター２５は、押さえリング
２６によって固定されている。このメッシュフィルター
２５の材質は、第１混合ゾーンに供給された原料ガスに
よって腐食することがない金属、セラミックスなどが用
いられる。またメッシュフィルター２５のメッシュ寸法
は、第１混合ゾーンで供給された各ガスが滞留して相互
拡散が十分に行われ、かつ通気性を過度に損なわない範
囲とする。

【００１０】第１混合ゾーン２４には、複数のガス流入
用のオリフィス21,22,23が穿設されている。前述したよ
うに、各オリフィス21,22,23には、逆止弁13,14,15を介
して第１〜３のガス供給手段１，２，３が接続されてい
る。これらオリフィス21,22,23の口径は、それぞれの原
料ガスの該混合器への流入速度が等しくなるように設定
されている。すなわち、混合ガス中の組成比の大きいガ
スは、口径の大きなオリフィスから供給し、組成比の小
さいガスは、それよりも口径の小さいオリフィスから供
給する。このように混合器２０の複数のオリフィス21,2
2,23の口径を、組成比の大小（供給量の大小）に応じて
変えることで、それぞれの原料ガスの該混合器への流入
速度を等しくすることができ、混合器２０内に供給され
る複数種のガスに流量差がある場合でも、相互のガスの
拡散が効率良く行われる。なお、オリフィス21,22,23の
口径は、自動または手動で切換え可能に構成することも
可能であり、或いは、予め口径の異なる多数のオリフィ
スを設けておき、供給するガスの組成に応じて好適な口
径のオリフィスを選択使用する構成としても良い。

【００１１】これら複数のオリフィス21,22,23は、第１
混合ゾーン２４に流入する各ガスの流れ方向を一点に集
中させるように配置されている。図１及び図２に図示し
た例では、高さが等しく、周方向に沿って９０度づつ離
間させて３つのオリフィス21,22,23を設けてある。すな
わち、これらのオリフィス21,22,23からガスを供給すれ
ば、第１混合ゾーン２４の中央で各ガスが衝突すること
になる。このように、流入する各ガスの流れ方向を一点
に集中させるようにオリフィス21,22,23を配置したこと
によって、強制的にガス相互の衝突を生じさせ、ガスの
混合を効率良く行うことができる。

【００１２】第２混合ゾーン２７は、メッシュフィルタ
ー２５を通過したガス流が頂壁に衝突して排出されるよ
うに、側壁に混合ガス出口が設けられている。このよう
に、第２混合ゾーン２７の出口を、フィルター２５を通
ったガス流が頂壁に衝突して排出される構造としたこと
によって、第２混合ゾーン２７において圧力の緩衝を行
い、かつ最終的に完全にガスを混合することができる。

【００１３】また、第２混合ゾーン２７の頂壁部分に
は、第２混合ゾーン２７内の圧力を感知する圧力センサ
ー２８が設けられている。この圧力センサー２８は、第
２混合ゾーン２７内の圧力値を感知して電気信号として
出力し得るものであれば良く、頂壁全面を覆うように設
けられる膜状圧電体を備えた膜状圧力センサーや、第２
混合ゾーン２７内の圧力変化で変位する金属板などの変
位値を感知して電気信号として出力するタイプのセンサ
ーを使用し得る。このように、第２混合ゾーン２７の頂
壁部分に圧力センサー２８を配したことによって、混合
器２０から放出される混合ガスの圧力を高精度で測定す
ることができ、それに基づいて混合ガスの供給量を正確
に検出し、表示することができる。

【００１４】処理装置３０は、混合器２０の圧力センサ
ー２８からの混合ガス圧力データ３２を入力し、この圧
力データ３２が予め設定された値と一致するように、複
数のガス供給手段１，２，３に設けられたＭＦＣ４，
５，６によるガス流量制御信号３３と、その出口側直後
に設けられた電磁弁10,11,12の開閉を制御する制御信号
３４を出力するもので、好ましくはコンピュータが用い
られる。

【００１５】この処理装置３０に接続された運転状態表
示・入力手段３１は、処理装置３０に入力される混合ガ
ス圧力データ３２または該圧力データに基づき換算した
流量と、現在供給中の混合ガス組成比などをリアルタイ
ムで表示する表示手段と、それらの設定値を処理装置３
０の記憶部に入力または変更するための入力手段の機能
を備えている。運転状態表示・入力手段３１の形態は特
に限定されることなく、周知の表示・入力を適用するこ
とが可能であり、例えばパソコンに接続されたディスプ
レイを表示手段とし、キーボードを入力手段として利用
することもできるが、好ましくは図３に示すように、専
用の操作パネルを備えた運転状態表示・入力手段３１が
用いられる。

【００１６】このガス混合装置は、混合器２０内の第１
混合ゾーン２４と連通して設けられた複数のオリフィス
21,22,23の口径を、それぞれの原料ガスの混合器２０へ
の流入速度が等しくなるように設定したことで、混合器
２０内に供給される複数種のガスに流量差がある場合で
も、混合器２０内に供給される各原料ガスの流入速度が
等しくなり、相互のガスの拡散が効率良く行われ、各ガ
ス成分が均一に混じった混合ガスを得ることができる。

【００１７】また、混合器２０内の混合ゾーンに流入す
る各ガスの流れ方向を一点に集中させることによって、
混合器２０内に供給される各ガスが強制的にその一点で
衝突し、非常に効率良くガスの混合が行われ、複数種の
ガス混合を一層促進することができる。

【００１８】また、混合器２０内の第１混合ゾーン２４
の出口側に、流入したガスを該ゾーン内に滞留させるフ
ィルター２５を設け、流入したガスを第１混合ゾーン２
４で滞留させ、フィルター２５を通して放出することに
よって、混合器２０内に流入したガスは、第１混合ゾー
ン２４で混合され、フィルター２５を通過することでガ
ス相互の拡散が促進される。その結果、複数種のガスが
均一に混じった混合ガスを確実に得ることができる。

【００１９】さらに、このフィルター２５を介して第１
混合ゾーン２４に連なる第２混合ゾーン２７を設けたこ
とによって、フィルター２５を通ったガス流が拡散状態
で第２混合ゾーン２７に流入することで圧力の緩衝が生
じ、第１混合ゾーン２４内のガス圧が瞬時に増大した場
合、出口側の圧力急増がある程度緩和される。また第２
混合ゾーン２７の出口を、フィルター２５を通ったガス
流が頂壁に衝突して排出される構造とし、フィルター２
５を通ったガス流が壁に衝突してから排出することで、
ガスの混合がさらに促進される。その結果、初動時など
の不要な圧力上昇を抑制し、複数種のガスが均一に混じ
った混合ガスを一層確実に得ることができる。

【００２０】また、この第２混合ゾーン２７内に圧力セ
ンサー２８を設けるとともに、複数のガス供給手段１，
２，３に配されたＭＦＣ４，５，６の出口直後に電磁弁
10,11,12を設け、圧力センサー２８で供給圧力を感知
し、これら電磁弁10,11,12の開閉を制御することによ
り、ＭＦＣ４，５，６の出流れによる圧力異常を防止
し、特に供給開始時における混合精度を高めることがで
きる。

【００２１】また、複数のガス供給手段１，２，３のオ
リフィス側末端部にそれぞれ逆止弁13,14,15を設けたこ
とにより、ガスの供給及び停止を繰り返しても、混合さ
れたガスが１次側へ逆流することなく、混合精度が維持
される。

【００２２】本発明のガス混合装置において、混合器２
０の混合ガス圧力データ３２を入力し、該圧力データ３
２が予め設定された値と一致するように、前記複数のガ
ス供給手段１，２，３に設けられたＭＦＣ４，５，６に
よるガス流量制御、或いはＭＦＣ４，５，６によるガス
流量制御とその出口側直後に設けられた電磁弁10,11,12
の開閉を制御する処理を実行する処理手段３０と、該処
理手段３０に接続された運転状態表示・入力手段３１と
を更に備えた構成とすれば、簡便な操作で容易に所要の
組成の混合ガスが得られる。さらに、汎用的に用いる混
合ガスの組成を記憶させておくことにより、誰でも容易
かつ確実に利用可能となる。

【００２３】また、混合ガス圧力データを、混合器２０
内の出口直前に設けた圧力センサー２８からの出力信号
３２とすれば、混合ガスの圧力及び流量を精密に検出可
能となり、混合ガス供給量やその品質を安定させること
ができる。

【００２４】さらに、処理手段３０により、各原料ガス
の濃度を体積％で入力した設定値と一致するように、そ
れぞれのガス供給手段１，２，３のＭＦＣ４，５，６を
制御するように構成すれば、計算が容易で見やすい体積
％で各原料ガスの濃度を監視でき、濃度変更の際に計算
間違いを生じる不都合を防ぐことができ、誰でも容易か
つ確実に利用可能となる。

【００２５】また、混合器２０から取り出される混合ガ
スの流量を変更した際に、予め設定された各原料ガスの
濃度が変化しないように、それぞれのガス供給手段のＭ
ＦＣ４，５，６を制御するようにすれば、流量変更時に
混合ガスの組成比が不安定になることがなく、ガス濃度
及び流量の異常によるトラブルを未然に防ぐことができ
る。

【００２６】さらに、各原料ガスの組成比が異なる複数
の組成比ユニットを入力して記憶し、かつ前記運転状態
表示・入力手段３１にて該組成比ユニットを切換え可能
とすれば、ワンタッチ操作で混合ガスの組成比を変更す
ることができ、誰でも容易かつ確実に利用可能となり、
操作性を一層向上することができる。

【００２７】図３は、本発明によるガス混合装置に好適
な運転状態表示・入力手段３１（以下、操作パネルと言
う）の一例を示すものである。この操作パネルは、流
量／濃度表示部、ガス種表示・選択部、個別濃度表
示・設定部、送ガス表示部、異常表示部を備えてい
る。

【００２８】流量／濃度表示部（図３中「流量／濃
度」の部分）は、運転時、混合器２０から供給される混
合ガスの流量（Ｌ／分）を表示するとともに、個別濃
度表示・設定部の設定操作時には、選択したガス（図３
の例示においてはＣＯ₂又はＯ₂）の設定濃度が表示され
る（単位は体積％）。さらに、ガス種表示・選択部で
選択したガス種の組成を表示するようにしても良い。

【００２９】ガス種表示・選択部（図３中「ガス種」
の部分）は、この例示においてはＡ〜Ｄの選択ボタンを
有している。これらの選択ボタンは、何れかを押すと表
示ランプが点灯（又は色の変化）して、そのユニットが
選択されたことが表示される。各ガス種の組成比が異な
る複数の組成比ユニットをＡ〜Ｄの各ユニットとして入
力、記憶しておけば、選択ボタンＡ〜Ｄのワンタッチ操
作で混合ガスの組成比を変更することができる。

【００３０】個別濃度表示・設定部（図３中「個別濃
度」の部分）は、［Free］ボタン、［ＣＯ₂］ボタン、
［Ｏ₂］ボタン、［△］ボタン、［▽］ボタン、［ENT］
ボタンを有している。［Free］ボタン、［ＣＯ₂］ボタ
ン、［Ｏ₂］ボタンは、押すと表示ランプが点灯（又は
色が変化）する。この個別濃度表示・設定部は、混合
ガスの組成比を新たに入力、または変更入力する場合に
使用する。［Free］ボタンを押し、［ＣＯ₂］ボタンま
たは［Ｏ₂］ボタンを押すと、流量／濃度表示部に、
選択したガス種の設定濃度が体積％で表示される。
［△］ボタンを押圧すれば、設定濃度値が上がり、
［▽］ボタンで下がる。所望の濃度に合せたら、［EN
T］ボタンを押し、処理装置３０に入力する。この操作
をガス種毎に行えば、所望の組成比の混合ガスを供給す
ることができる。

【００３１】送ガス表示部（図３中「送ガス」の部
分）は、上から順に、供給表示部、流量調節ツマミ、ス
タートボタン、停止ボタンを有している。スタートボタ
ンを押すと、スタートランプが点灯（又は色が変化）
し、送ガスを開始する。そして混合ガスが供給先に流れ
ると、供給表示部に「供給中」が表示される。停止ボタ
ンを押すと、停止ランプが点灯（又は色が変化）し、送
ガスを停止する。流量調整ツマミは、それを正方向また
は逆方向に回すことによって、送ガス流量を調節するた
めのものである。混合ガスの流量は、流量／濃度表示部
に表示されており、流量調整ツマミの調節で所望の流量
に設定することができる。

【００３２】異常表示部は、異常表示灯、異常対象原
料ガス表示部、リセットボタンを有している。元ガス圧
力低下などの異常が検知されると、異常対象原料ガス表
示部のランプが点灯し、それが一定時間継続すると、異
常表示灯が点滅し、内部に設けられたブザーが鳴り、送
ガスを停止する。リセットボタンを押すと、異常報知状
態が解除される。なお、異常表示灯に代えて、液晶表示
等によって異常の発生と異常原因を表示するように構成
しても良い。

【００３３】この操作パネルは極めて簡単に操作し得
る。（１）規定のガス種の場合操作パネルの電源をオンとし、個別濃度表示・設定部
のＡ〜Ｄのうちから任意のボタンを押す。選択されたガ
ス種のランプが点灯する。送ガス表示部のスタートボタンを押す。スタートボタ
ンが点灯し、送ガスが開始される。送ガス流量を変更す
る場合には、流量の表示を見ながら、流量調節ツマミで
調節する。混合ガス受入れ側の供給バルブを閉めると、
送ガス圧力が上がるため、圧力スイッチ機能により供給
が止まり、の供給表示部の「供給中」表示が消える。
再び供給バルブを開くとガスが流れ、供給表示部に「供
給中」表示が点灯する。停止ボタンを押せば、送ガスが
停止する。「供給中」表示の点灯中であっても停止ボタ
ンを押すと送ガスは停止される。

【００３４】（２）任意に濃度を変える場合個別濃度表示・設定部の［Free］ボタンを押し、［Ｃ
Ｏ₂］ボタンまたは［Ｏ₂］ボタンを押すと、流量／濃度
表示部に、選択したガス種の設定濃度が体積％で表示さ
れる。［△］ボタンを押圧すれば、設定濃度値が上が
り、［▽］ボタンで下がる。所望の濃度に合せたら、
［ENT］ボタンを押し、処理装置３０に入力する。ガス
の供給操作は、上記（１）と同じである。

【００３５】また、次のような特殊操作を加えても良
い。特殊操作の例：何らかのボタン操作によって次の設定も
可能である。例えば送ガスの供給停止圧力、Ａｒ異常検
知差流量、ＣＯ₂異常検知差流量、Ｏ₂異常検知差流量、
異常検知から異常発報までの時間、異常発報の有無、ガ
ス種Ａ〜Ｄの個別ガス流量の表示、圧力センサーで検出
した圧力［ｋｇ／ｃｍ²］の同時表示なども可能であ
る。

【００３６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明は以下の効果
を奏する。本発明のガス混合装置は、混合器内の混合ゾ
ーンと連通して設けられた複数のガス入口用オリフィス
の口径を、それぞれの原料ガスの該混合器への流入速度
が等しくなるように設定することで、混合器内に供給さ
れる複数種のガスに流量差がある場合でも、混合器内に
供給される各原料ガスの流入速度が等しくなり、相互の
ガスの拡散が効率良く行われ、各ガス成分が均一に混じ
った混合ガスを得ることができる。また、混合器内の混
合ゾーンに流入する各ガスの流れ方向を一点に集中させ
ることによって、混合器内に供給される各ガスが強制的
に該一点で衝突し、非常に効率良くガスの混合が行わ
れ、ガスの混合を一層促進することができる。また、混
合器内の混合ゾーンの出口側に、流入したガスを該ゾー
ン内に滞留させるフィルターを設け、流入したガスを混
合ゾーンで滞留させ、フィルターを通して放出すること
によって、混合器内に流入し混合したガスは、フィルタ
ーを通過することでガス相互の拡散が促進される。その
結果、複数種のガスが均一に混じった混合ガスを確実に
得ることができる。さらに、このフィルターを介して混
合ゾーンに連なる第２混合ゾーンを設け、かつ該第２混
合ゾーンの出口を、フィルターを通ったガス流が壁に衝
突して排出する構造としたので、フィルターを通ったガ
ス流が拡散状態で第２混合ゾーンに流入することで圧力
の緩衝が生じ、第１混合ゾーン内のガス圧が瞬時に増大
した場合にも、出口側の圧力急増を緩衝し得る。また、
フィルターを通ったガス流が壁に衝突してから排出する
ことで、ガスの混合がさらに促進される。その結果、初
動時などの不要な圧力上昇を抑制し、複数種のガスが均
一に混じった混合ガスを一層確実に得ることができる。
この第２混合ゾーン内に圧力センサーを設けるととも
に、複数のガス供給手段に配されたＭＦＣの出口直後に
電磁弁を設け、圧力センサーで供給圧力を感知し前記電
磁弁の開閉を制御することにより、ＭＦＣの出流れによ
る圧力異常を防止し、特に供給開始時における混合精度
を高めることができる。また、複数のガス供給手段の前
記ガス入口用オリフィス側末端部にそれぞれ逆止弁を設
けたことにより、ガスの供給及び停止を繰り返しても、
混合されたガスが１次側へ逆流することなく、混合精度
が維持される。

【００３７】本発明のガス混合装置において、混合器の
混合ガス圧力データを入力し、該圧力データが予め設定
された値と一致するように、前記複数のガス供給手段に
設けられたマスフローコントローラによるガス流量制
御、或いは該マスフローコントローラによるガス流量制
御とその出口側直後に設けられた電磁弁の開閉を制御す
る処理を実行する処理手段と、該処理手段に接続された
運転状態表示・入力手段とを更に備えた構成とすれば、
簡便な操作で容易に所要の組成の混合ガスが得られる。
さらに、汎用的に用いる混合ガスの組成を記憶させてお
くことにより、誰でも容易かつ確実に利用可能となる。
混合ガス圧力データを、混合器内の出口直前に設けた圧
力センサーからの出力信号とすれば、混合ガスの圧力及
び流量を精密に検出可能となり、混合ガス供給量やその
品質を安定させることができる。前記処理手段により、
各原料ガスの濃度を体積％で入力された設定値と一致す
るように、それぞれのガス供給手段のＭＦＣを制御する
ように構成すれば、計算が容易で見やすい体積％で各原
料ガスの濃度を監視でき、濃度変更の際に計算間違いを
生じる不都合を防ぐことができ、誰でも容易かつ確実に
利用可能となる。また、混合器から取り出される混合ガ
スの流量を変更した際に、予め設定された各原料ガスの
濃度が変化しないように、それぞれのガス供給手段のＭ
ＦＣを制御するようにすれば、流量変更時に混合ガスの
組成比が不安定になることがなく、ガス濃度及び流量の
異常によるトラブルを未然に防ぐことができる。さら
に、各原料ガスの組成比が異なる複数の組成比ユニット
を入力して記憶し、かつ前記運転状態表示・入力手段に
て該組成比ユニットを切換え可能とすれば、ワンタッチ
操作で混合ガスの組成比を変更することができ、誰でも
容易かつ確実に利用可能となり、操作性を一層向上する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のガス混合装置の一形態を示す構成
図。

【図２】同じガス混合装置の混合器の縦断面図。

【図３】同じガス混合装置の運転状態表示・入力手段
の正面図。

【符号の説明】

１，２，３ガス供給手段４，５，６ＭＦＣ（マスフローコントロー
ラ）７，８，９ＭＦＣ制御部１０，１１，１２電磁弁１３，１４，１５逆止弁２０混合器２１，２２，２３オリフィス２４第１混合ゾーン２５メッシュフィルター２７第２混合ゾーン２８圧力センサー３０処理手段３１運転状態表示・入力手段３２混合ガス圧力データ

フロントページの続き (56)参考文献特開平７−306720（ＪＰ，Ａ) 実開昭48−17432（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B01F 3/00 - 3/22 B01F 5/00 - 5/26 B01F 15/04

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】複数の原料ガスを混合して混合ガスを取
り出す混合器と、マスフローコントローラを有し、該混
合器に原料ガスを供給する複数のガス供給手段とを備え
たガス混合装置において、混合器内の混合ゾーンと連通して設けられた複数のガス
入口用オリフィスの口径を、それぞれの原料ガスの該混
合器への流入速度が等しくなるように設定し、前記混合器内の混合ゾーンに流入する各ガスの流れ方向
を一点に集中せしめ、かつ、前記混合器内の混合ゾーンの出口側に、流入した
ガスを該混合ゾーン内に滞留させるフィルターを設けた
ことを特徴とするガス混合装置。
【請求項２】前記混合器内の混合ゾーンに流入する各
ガスのガス入口を周方向に沿って９０度又は１８０度に
配置し、各ガスの流れ方向を一点に集中せしめた後に同
一平面外に配置した混合ガス出口に排出するようにして
なることを特徴とする請求項１記載のガス混合装置。
【請求項３】前記フィルターを介して前記混合ゾーン
に連なる第２混合ゾーンを設け、かつ該第２混合ゾーン
の出口を、前記フィルターを通ったガス流が壁に衝突し
て排出されるように配置したことを特徴とする請求項１
又は２記載のガス混合装置。
【請求項４】前記第２混合ゾーン内に圧力センサーを
設けるとともに、前記複数のガス供給手段に配されたマ
スフローコントローラの出口直後に電磁弁を設け、前記
圧力センサーで混合ガス圧力を感知し前記電磁弁の開閉
を制御するように構成したことを特徴とする請求項３記
載のガス混合装置。
【請求項５】前記複数のガス供給手段の前記ガス入口
用オリフィス側末端部にそれぞれ逆止弁を設けたことを
特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載のガス
混合装置。
【請求項６】前記混合器の混合ガス圧力データを入力
し、該圧力データが予め設定された値と一致するよう
に、前記複数のガス供給手段に設けられたマスフローコ
ントローラによるガス流量制御、或いは該マスフローコ
ントローラによるガス流量制御とその出口側直後に設け
られた電磁弁の開閉を制御する処理を実行する処理手段
と、該処理手段に接続された運転状態表示・入力手段と
をさらに備えたことを特徴とする請求項１乃至５のいず
れか１項に記載のガス混合装置。
【請求項７】前記混合ガス圧力データが混合器内の出
口直前に設けた圧力センサーからの出力信号であること
を特徴とする請求項６記載のガス混合装置。
【請求項８】前記処理手段を、各原料ガスの濃度を体
積％で入力された設定値と一致するように、それぞれの
ガス供給手段のマスフローコントローラを制御するよう
に構成したことを特徴とする請求項６又は７記載のガス
混合装置。
【請求項９】前記処理手段を、前記混合器から取り出
される混合ガスの流量を変更した際に、予め設定された
各原料ガスの濃度が変化しないように、それぞれのガス
供給手段のマスフローコントローラを制御するように構
成したことを特徴とする請求項６乃至８のいずれか１項
に記載のガス混合装置。
【請求項１０】前記処理手段を、各原料ガスの組成比
が異なる複数の組成比ユニットを入力して記憶し、かつ
前記運転状態表示・入力手段にて該組成比ユニットを切
り替え可能に構成したことを特徴とする請求項６乃至９
のいずれか１項に記載のガス混合装置。