CN209952607U - 混合气体供给装置 - Google Patents

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Abstract

混合气体供给装置具有：氢气产生部，其产生氢气；氮气产生部，其产生氮气；气体混合部，其将从所述氢气产生部导入的氢气和从所述氮气产生部导入的氮气混合。所述气体混合部将在所述气体混合部混合的气体向外部供给。

Description

混合气体供给装置
技术领域
本实用新型涉及用于对例如作为泄漏检查(leak test)中的检查用气体等而使用的混合气体进行供给的装置。
本申请基于申请日为2016年10月17日、申请号为特愿2016-203695号以及申请日为2017年2月28日、申请号为特愿2017-36830号的日本申请要求优先权，在此引用其内容。
背景技术
对于用于收纳各种气体或液体的中空部件、或者用于移送气体或液体的配管等，大多要求充足的气密性。于是，对于这些部件或配管等来说，在其制造工序的最终阶段或出厂阶段、或者使用前的阶段等，通常进行用于检验是否产生泄漏的检查。在这种泄漏检查中，一般来说，向检查对象物(工件)内导入检查用气体，在检查对象物的外侧通过气体检测装置来检测检查用气体有无漏出。
作为这样的泄漏检查用气体，一般使用氦(He)气。但是，不需要使用昂贵的100％氦气。一般来说，在高浓度的氦气中混合空气等稀释用气体，使用将氦气浓度稀释为规定的低浓度的稀释氦气作为泄漏检查用气体。这样的泄漏检查用气体的供给装置，例如，在高浓度的氦气中混合空气而进行稀释，并且用于向泄漏检查装置供给的混合气体供给装置已由专利文献1提出。
在对各种中空部件等进行泄漏检查的工厂等泄漏检查现场，通常，不能利用常设配管向任何现场即刻供给氦气。因而，为了向如专利文献1所示那样的泄漏检查用的混合气体供给装置供给氦气，不得不使用氦气瓶作为其供给源。
在像这样使用气瓶来作为氦气供给源的情况下，存在以下问题。
即，如果气瓶变空，则需要中断检查而更换为新的气瓶。然而，这种气瓶重量大，其搬运、设置需要大量的劳力和时间。当然，实际上大多在泄漏检查现场会准备多个气瓶，在一个气瓶变空时更换为另一气瓶。但是在该情况下，也必须将气瓶搬运、设置在泄漏检查现场，在这一点存在同样的问题。
并且，在使用气瓶作为氦气供给源的情况下，在泄漏检查中，不仅与进行泄漏检查的现场有关，也与气瓶保管场所有关。因此，在泄漏检查中，不仅是在检查现场、在远离检查现场的气瓶保管场所也需要进行气瓶管理。因此，无能无视用于管理的构思、劳力。
另外，氦气价格高，因而也存在泄漏检查所需的成本不得不变得更高这样的问题。
作为前述泄漏检查用气体，可以考虑使用氢气来代替稀释氦气。在使用氢气的情况下，必须购买贮藏有100％氢气的气瓶、或者购买贮藏有预先被稀释成不具有可燃性的低浓度的低浓度氢气的气瓶。
但是，100％氢气是危险的，作为泄漏检查气体来说是不合适的。另一方面，低浓度氢气的气瓶价格高，并且几乎不在市面上流通，因而存在获取较为耗时这样的问题。因此，实际情况是用于在泄漏检查的现场供给最适合泄漏检查的低浓度氢气的装置仍未实用化。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第4329921号公报
实用新型内容
实用新型所要解决的技术问题
本实用新型是以上述情况为背景而做出的。本实用新型的目的之一在于，提供一种通过使用氢气和氮气作为混合气体，极力抑制作为气体源的高压气瓶的使用，将气瓶使用所带来的不利抑制为最小限度，同时实现运行成本的降低的混合气体供给装置。
用于解决技术问题的技术方案
本实用新型实施方式的混合气体供给装置，具有：氢气产生部，其产生氢气；氮气产生部，其产生氮气；气体混合部，其将从所述氢气产生部导入氢气和从所述氮气产生部导入的氮气混合。所述气体混合部将在所述气体混合部混合的气体向外部供给。
实用新型的效果
根据本实用新型的实施方式，能够极力抑制作为气体供给源的高压气瓶的使用，将气瓶使用所带来的不利抑制为最小限度，在泄漏检查等中，能够实现低成本化和作业的效率化。
附图说明
图1是表示本实用新型的第A1实施方式的稀释氢气生成装置的框图。
图2是在原理上表示在第A1实施方式中使用的质量流量控制器的一个例子的示意图。
图3是表示本实用新型的第A2实施方式的稀释氢气生成装置的框图。
图4是在原理上表示本实用新型的第B实施方式的混合气体供给装置的流动结构的框图。
图5是表示本实用新型的第B实施方式的混合气体供给装置的立体构造的立体图。
图6是相对于图5从相反侧表示本实用新型的第B实施方式的混合气体供给装置的立体构造的立体图。
图7是将本实用新型的第B实施方式的混合气体供给装置的立体构造以切去其壳体的前表面的状态表示的剖切主视图。
图8是将本实用新型的第B实施方式的混合气体供给装置的立体构造以切去其壳体的后表面的状态表示的剖切后视图。
图9是表示将本实用新型的第B实施方式的混合气体供给装置的流动结构更为具体化的例子的框图。
图10是表示将本实用新型的第B实施方式的混合气体供给装置的流动结构更为具体化的另一个例子的框图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本实用新型的实施方式进行详细说明。
在图1中表示本实用新型的第A1实施方式的稀释氢气生成装置(混合气体供给装置)。作为一个例子，第A1实施方式表示的是通过氮气稀释高浓度氢气来生成泄漏检查用气体的情况。
在图1所示的例子中，经由氢气供给流路(氢气配管)122向混合罐(混合部、气体混合部)121导入高浓度氢气。并且，经由作为稀释用气体供给流路的氮气供给流路(氮气配管、稀释用气体供给流路)123向混合罐121导入作为稀释用气体的氮气。混合罐121将高浓度氢气与氮气混合(即通过氮气稀释高浓度氢气)。混合罐121将该混合气体即通过氮气稀释后的低浓度氢气经由开闭阀(混合气体供给开闭阀)124和检查用气体配送管(混合气体供给口)125向未图示的泄漏检查装置送出。需要说明的是，以下将上述高浓度氢气简称为氢气。
在氢气供给流路122，从其上游端的氢产生器(氢气产生部)126向混合罐121依次夹插有减压阀127A、氢气用质量流量控制器(第一质量流量控制器)128A、氢气用开闭阀(开闭阀)129A。在氮气供给流路123，从其上游端的空气泵130向混合罐121依次夹插有减压阀127B、氮气分离用膜组件(氮气产生部、滤膜、氮分离装置)131、氮气用质量流量控制器(第二质量流量控制器)128B、氮气用开闭阀(开闭阀)129B。
在混合罐121连接有压力计132。压力计132始终测定混合罐111内的压力。压力计132的输出(混合罐内压力检测信号)发送到序列发生器133。该序列发生器133根据混合罐内压力检测信号对开闭阀129A,129B的开闭进行控制。
在这样的第A1实施方式中，空气泵130和膜组件131构成用于供给稀释用气体的稀释用气体供给源35。空气泵130从外部取入空气，对该空气加压而送出。膜组件131作为从空气分离氮气的氮分离装置发挥作用。即，在第A1实施方式中，作为稀释用气体供给源，不使用氮气瓶。而是在大气中取入空气，使用从该空气分离出的氮气来作为稀释用气体。
在第A1实施方式中，质量流量控制器128A,128B分别夹插于氢气供给流路122、氮气供给流路123，是测定流体(在本实施方式中为氢气或氮气)的质量流量而进行瞬时流量控制的装置。质量流量控制器128A,128B构成用于对经由氢气供给流路122而向混合罐121导入的氢气流量与从稀释用气体供给源(氮气产生部)135向混合罐121导入的稀释用气体流量的比进行控制的气体流量比控制部(气体流量比控制单元、气体流控制部)136。
作为质量流量控制器128A,128B，可以使用在市面上销售的一般的质量流量控制器。将代表性的质量流量控制器的例子在原理上示于图2，以下对其进行简要说明。
质量流量控制器基本上如以下所述。使流路151分支为由毛细管构成的传感器侧流路151a和旁通流路151b。在比这些流路151a，151b的合流部位151c靠下游侧的位置设有流量控制阀152。利用流量传感器153测定在传感器侧流路151a通过的流体的质量流量。基于该测定结果，对流量控制阀152的开度进行控制。具体地说，流量传感器153通过将阻性体154a,154b分别卷绕于传感器侧流路151a的上游侧和下游侧而将该阻性体154a,154b并入桥电路155而构成。通过放大电路156对桥电路155的输出进行放大，经过修正电路157而作为流量测定信号S1提供给比较控制电路158。将该流量测定信号S1与来自外部的流量设定信号S2进行比较，将该差信号S3提供给阀驱动电路159。阀驱动电路159根据差信号S3使螺线管方式或者压电方式的阀执行机构160驱动，从而对流量控制阀152的开度进行控制。
在流体通过上述的传感器侧流路151a时，在上游侧和下游侧的阻性体154a,154b产生温度差。通过该温度差，产生阻性体154a,154b的电阻差。通过该差输出，能够得到与通过传感器侧流路151a的流体的质量流量对应的流量测定信号S1。使用这样的原理，质量流量控制器能够通过流量控制阀158迅速且准确地进行控制，从而使在流路151流动的流体的质量流量成为根据流量设定信号S2设定的流量。
在图1所示的第A1实施方式中，将这样的质量流量控制器作为氢气用、氮气用的质量流量控制器128A,128B分别夹插于氢气供给流路122、氮气供给流路123而设定各流量。其结果是，能够对在氢气供给流路122中流动的氢气的流量与在氮气供给流路123中流动的氮气的流量的比进行控制。
以下对如以上图1所示的第A1实施方式中的整体功能进行说明。
预先从混合罐121确定在未图示的泄漏检查装置中作为检查用气体使用的稀释氢气的氢浓度。泄漏检查用气体中的氢浓度没有特别的限制。检查用气体的氢浓度能够根据泄漏检查的方式、检查对象物的形状或者泄漏气体检测精度等而适当选定。检查用气体的氢浓度一般优选在1％至20％的范围内，更优选的是1至5％的范围内。在不将检查对象物配置于真空腔内而是在外部空间直接进行对象物的泄漏检查的情况下，如果存在泄漏，则泄漏的氢直接放出到大气中。因此，安全起见，检查用气体的氢浓度优选为较低的浓度，例如5％以下。在以下说明中，作为代表性的例子，对生成氢浓度为5％的稀释氢气的情况进行说明。
在图1所示的第A1实施方式的装置中，预先将氢气用质量流量控制器(第一质量流量控制器)128A的输出侧流量与氮气用质量流量控制器(第二质量流量控制器)128B的输出侧流量的比设定为检查用气体的混合比(例如5：95)。
在泄漏检查时，收纳在混合罐121的检查用气体(利用氮稀释成氢浓度为5％的气体)经由开闭阀124和检查用气体配送管125而向未图示的泄漏检查装置连续供给。其间，通过压力计132测定混合罐121内的压力，该压力测定信号发送到序列发生器133。在混合罐121内的压力下降至预先设定的压力以下时，将开闭阀129A,129B打开。然后，通过以下说明的供给动作，氢气经由氢气供给流路122向混合罐121导入，并且氮气经由氮气供给流路123向混合罐121导入。
在氢气供给流路122的上游端，通过氢产生器126分解水(精制水或者纯水)而得到氢气。该氢气经由减压阀127A导入氢气用质量流量控制器128A。然后，氢气以在该氢气用质量流量控制器128A中预先设定的流量流出而经由开闭阀129A被送入混合罐121。
在氮气供给流路123的上游端，通过空气泵130从外部取入空气。该空气经由减压阀127B被送入氮气分离用膜组件131而从空气分离氮气。该氮气导入氮气用质量流量控制器128B。而且，氮气以在该氮气用质量流量控制器128B中预先设定的流量流出而经由开闭阀129B被送入混合罐121。
因此，在混合罐121中，以相当于在氢气用质量流量控制器128A中设定的流量与在氮气用质量流量控制器128B中设定的流量的比的混合比导入有氢气和氮气。通过导入的氢气和氮气，混合罐121内的压力上升。而且，如果压力计132所检测到的混合罐121内的压力达到预先设定的压力，则通过序列发生器133将开闭阀129A,129B关闭而停止供给动作。
这样，在混合罐121的压力降低时，以规定的比率供给氢气、氮气，生成规定的氢浓度的检查用气体(稀释氢气)，能够继续进行泄漏检查。
在第A1实施方式中，氢产生器126只要是能够将高纯度的水(精制水)电解而产生氢的装置即可，没有特别的限制。作为氢产生器126，能够使用利用了公知的固体电解质膜的氢产生器等任意的装置。
在第A1实施方式中，作为稀释用气体供给源135，使用作为氮分离装置的膜组件，膜组件通过所谓的膜分离法而从空气分离氮气。作为其他方法，也可以通过深冷分离法或者PSA法(吸附法)等而从空气分离氮气。这些方法中，从成本方面出发，使用了膜组件的膜分离法是最有利的。
在以上第A1实施方式的稀释氢气生成装置中，作为氢气供给源，使用通过水的分解来产生氢的氢产生器26。并且，作为稀释用气体供给源，使用通过膜组件等从空气分离氮气的构造。因而，不需要存留这些气体的高价的气瓶。因此，能够降低泄漏检查的运行成本。并且，由于不需要进行搬运、设置重量大的气瓶的作业，因此不需要用于进行该作业的构思、劳力。并且，也不需要保管备用的气罐。因此，不需要气瓶的保管场所，也不需要在保管场所进行备用罐的管理。因此，仅在泄漏检查现场进行管理即可，能够实现所谓的现场化。另外，也能够将装置整体收纳于一个壳体而成为一个箱体。另外，与专利文献1所示的气体混合比(稀释度)的控制方式(根据实际流入到混合罐内的气体流量进行控制的方式)不同，是根据各气体向混合罐流入以前的各气体供给流路中的气体的流量比来设定气体混合比(稀释度)而进行控制的方式。因此，混合比的控制性良好，能够降低发生气体混合比偏离目标这样的情况(过冲)的可能性。
在图3中表示的是本实用新型的第A2实施方式的稀释氢气生成装置。第A2实施方式与第A1实施方式相同，作为一个例子，表示的是通过氮气稀释高浓度氢气来生成泄漏检查用气体的情况。
在第A2实施方式中，作为气体流量比控制部136，取代第A1实施方式中的质量流量控制器128A,128B而使用音速喷嘴143A,143B。另外，第A2实施方式的稀释氢气生成装置为使向音速喷嘴143A,143B流入的气体的压力相等，具备将直动式调节器141与外部先导式调节器142组合而成的结构。
即，在图3中，在氢气供给流路122，在氢产生器126与开闭阀129A之间设有外部先导式调节器142和氢气用音速喷嘴(第一音速喷嘴)143A。外部先导式调节器142和氢气用音速喷嘴143A从上游侧向下游侧依次夹插。在氮气供给流路123，在氮气供给源135的膜组件131与开闭阀129B之间设有直动式调节器141和氮气用音速喷嘴(第二音速喷嘴)143B。直动式调节器141和氮气用音速喷嘴143B从上游侧向下游侧依次夹插。氮气供给流路123的直动式调节器141的输出侧压力经由分流路144而作为先导压力施加于氢气供给流路122的外部先导式调节器142。
对音速喷嘴进行说明。音速喷嘴在喷嘴的流路具有将内径缩窄为小径的喉部。如果将气体的上游侧压力与下游侧压力的比保持在临界压力比以下，则喉部(喷嘴的最小口径部)处的流速固定为音速。其结果是，如果流入侧压力与喉部的口径恒定，则音速喷嘴能够始终产生恒定的流量。在这样的音速喷嘴中，能够以高精度得到规定的质量流量。音速喷嘴的下游侧的流量在一定的流入侧压力下取决于喉部的口径。因此，通过预先设定夹插于氢气供给流路122的氢气用音速喷嘴143A的喉部口径与夹插于氮气供给流路123的氮气用音速喷嘴143B的喉部口径的比，能够设定导入混合罐121的氢气的流量与氮气的流量的比。
在音速喷嘴中，流出侧流量与流入侧压力处于比例关系。因此，如果流入侧的气体压力发生变动，则流出的气体流量也发生变动。于是，在第A2实施方式中，在氮气供给流路123中的氮气用音速喷嘴143B的上游设置直动式调节器141。通过将直动式调节器141的输出侧压力作为先导压力经由分流路144而施加于氢气供给流路122中的外部先导式调节器142，将各调节器41,42的输出侧压力控制为相等的压力。根据以上结构，维持氮气用音速喷嘴43B的输入侧压力与氢气用音速喷嘴43A的输入侧压力始终相等的状态。
最终，在图3所示的第A2实施方式中，将直动式调节器141与外部先导式调节器142组合，使氢气用音速喷嘴143A的输入侧压力与氮气用音速喷嘴143B的输入侧压力相等。另外，将氢气用音速喷嘴143A的喉部口径与夹插于氮气供给流路123的氮气用音速喷嘴143B的喉部口径之比设定为合适的比。其结果是，能够适当地控制导入到混合罐121的氢气的流量与氮气的流量的比。由此，在混合罐121中将氢气与氮气以适当的比混合，能够生成所需要的低氢浓度的稀释氢气(检查用气体)。
在图3的例子中，在氮气供给流路123夹插直动式调节器141，在氢气供给流路122夹插外部先导式调节器142。作为其他方法，也可以与图3的例子相反，在氢气供给流路122夹插直动式调节器141，在氮气供给流路123夹插外部先导式调节器142。在该情况下，将氢气供给流路122中的直动式调节器141的输出侧压力作为先导压力施加于氮气供给流路123的外部先导式调节器142。
音速喷嘴的输出侧(出口)的流量取决于喉部的最小口径。因此，通过更换为喉部的口径不同的喷嘴，能够改变输出侧流量。因此，可以预先准备几个喉部的口径不同的喷嘴，在想要改变检查用气体的混合比(以氮气稀释氢气的稀释度)的情况下，可以适当地更换为不同喉部口径的音速喷嘴。通过喷嘴的更换，能够改变音速喷嘴143A,143B中任一方或双方的输出侧流量，由此能够改变混合比。在该情况下，不更换音速喷嘴的装置整体而仅更换喉部就能够改变输出侧流量。
在想要改变检查用气体的混合比(以氮气稀释氢气的稀释度)的情况下，也可以不进行上述音速喷嘴或者其喉部的更换，而是通过改变开闭阀129A,129B的开放时间来改变混合比。
在第A2实施方式的稀释氢气生成装置中，与第A1实施方式的稀释氢气生成装置相同，不需要氢气瓶和氮气瓶。因此能够与前述同样地降低泄漏检查的运行成本，并且不需要进行搬运、设置大重量的气瓶的作业。另外，也不需要气瓶的保管、管理，能够实现泄漏检查的现场化。并且，也能够使装置整体成为一个箱体。另外，与第A1实施方式相同，混合比的控制性良好，能够降低发生气体混合比(氢稀释度)偏离目标这样的情况(过冲)的可能性。
在专利文献1所述的装置的情况下，在实际的控制中，在压力从开始向混合罐内的供给开始升高至某个值以上的时间点不一定立刻关闭开闭阀，因此担心罐内的压力变得过高。与此相对，在图3所示的本实用新型的第A2实施方式的情况下，与专利文献1所述的装置相比，响应性良好，因此发生混合罐的压力变得过高这样的情况的可能性较小。
在以上第A1,第A2实施方式中，对使用氮气作为稀释用气体的情况进行了说明，但不限于此。只要是不会对泄漏检查对象物带来不良影响且不会导致氢爆炸的能够稀释氢的气体，也允许使用氮气以外的气体，例如Ar气等惰性气体、CO2气体等来作为稀释用气体。
在像这样使用惰性气体、CO2气体等作为稀释用气体的情况下，作为稀释用气体供给源，可以取代图1的第A1实施方式或者图3的第A2实施方式中的用于分离氮的膜组件31等而使用存留惰性气体、CO2气体等气体的气瓶。在该情况下，氢气也是在氢产生器中通过水的分解而产生。因此，不需要作为氢气供给源的氢气瓶。因此，总的来说气瓶种类和数量与使用氢气供给瓶的情况相比变少。因此，能够将用于更换气瓶的劳力、时间抑制为最小限度，并且能够抑制瓶使用带来的成本。
另外，在泄漏检查对象物(工件)是难以氧化的材料、对象物的氧化不会出现问题这样的情况下，也允许使用空气来作为稀释用气体。不过，在该情况下，希望通过空气将氢稀释成氢浓度低于4％，优选的是3％以下。即，在将空气与氢气混合的情况下，存在氢爆炸的可能的是氢浓度为4％至75％的情况。因此，只要以氢浓度低于4％、优选的是成为3％以下的方式将氢气与空气混合，就能够避免氢爆炸的可能。
在像这样使用空气作为稀释用气体的情况下，能够省略图1的第A1实施方式或者图3的第A2实施方式中的膜组件31等氮分离装置。因此，如果使用空气作为稀释用气体，能够进一步降低成本。
在以上说明中，将通过本实用新型的实施方式的稀释氢气生成装置得到的稀释气体(含氢混合气体)作为泄漏检查用的气体使用，但本实用新型的实施方式不限于这样的情况。也可以将通过本实用新型的实施方式的装置得到的稀释氢气用于其他用途。
以下，参照附图，对本实用新型的第B实施方式详细地进行说明。
图4表示本实用新型的第B实施方式的混合气体供给装置的原理性构成(流动结构)。图5至图8表示第B实施方式的混合气体供给装置的立体构造。图4至图8所示的第B实施方式的混合气体供给装置210作为以下用途的装置的例子而例示，即：将从空气分离出的氮气混合于通过水的分解而生成的高浓度氢气，生成包含低浓度氢气的氢与氮的混合气体，将该混合气体作为检查用气体向例如泄漏检查装置供给。
首先，参照图4，对第B实施方式的混合气体供给装置210的原理性流程结构进行说明。
在图4中，空气取入口211是用于从进行气体泄漏检查的工厂等的空气配管等取入空气的取入口。混合气体供给装置210在其内部具备能够通过手动进行开闭操作的空气取入开闭阀212、空气供给配管213以及作为氮气产生部的滤膜215。该空气取入口211经由空气取入开闭阀212和空气供给配管213而与滤膜215连接。该滤膜215例如是膜组件(膜分离氮气产生装置)，从取入的空气分离氮气，产生浓度较高的氮气。
通过滤膜215产生的氮气经由氮气配管(氮气供给流路)217a导入气体流控制部(气体流量比控制部)219，进一步经由氮气配管(氮气供给流路)217b导入后述混合部(气体混合部)221。
而且，在混合气体供给装置210内设有能够从装置的外部供给精制水或纯水(以下简称为水)的水槽223。在水槽223附设有用于检测所存留的水量的水位计224。该水位计224在水槽223内的水达到某一水位以下时，发出警报(信号、声音)。
水槽223内的水经由供水配管225导入氢产生器27。氢产生器227通过水的电解而产生氢气。氢产生器227产生的氢气经由氢气配管(氢气供给流路)229a导入气体流控制部219，进一步经由氢气配管(氢气供给流路)229b导入混合部221。
气体流控制部219对各气体的流量进行控制或者对向混合部送出的各气体的压力进行调节，从而能够在混合部221中得到氢气与氮气的规定的混合比。气体流控制部219通过未图示的流量控制阀、压力控制装置等构成。
混合部221由大容量的第一混合罐221A和小容量的第二混合罐221B构成。即，第一混合罐221A与第二混合罐221B相比容量相对较大。在第一混合罐221A中从氮气配管217b导入有氮气，并且从氢气配管229b导入有高浓度氢气。在第一混合罐221A中氮气与氢气混合而生成混合气体。该混合气体经由混合气体中间配管231和混合气体中间阀232导入第二混合罐221B。在第二混合罐221B中进行混合气体的均匀化。
这样，在混合部221中生成氢气与氮气均匀地混合的混合气体。换言之，生成通过氮气对高浓度的氢气进行稀释的、低氢浓度的混合气体(氢浓度低的、氢与氮的混合气体)。
第二混合罐221B的混合气体流出口经由混合气体供给配管233和混合气体供给开闭阀235而与混合气体供给口237连接。混合气体供给开闭阀235能够通过手动进行开闭操作。混合气体供给口237是连接用于向装置外部的未图示的泄漏检查装置导入混合气体(泄漏检查用气体)的挠性配管等的部位。
图5至图8表示第B实施方式的混合气体供给装置210的立体构造。
混合气体供给装置210的构成部件搭载在基台240上并且收纳在壳体(柜)241内。壳体241与基台240一体化，例如具有方形箱状。基台240可以是板状或者框状。壳体241在其前表面241A侧的上部设有操作/显示盘243，在操作/显示盘243的下侧设有能够开闭的前门245。
在壳体241的后表面241B侧的下部，设有图4所示的空气取入口211和混合气体供给口237作为供排部247。空气取入口211和混合气体供给口237在壳体241的外侧露出。在供排部247，虽然在图4中没有图示，排气口249也以在外侧露出的状态设置。该排气口249将在氢浓度控制时过剩的稀释氢气排出到外部。在空气取入口211附近设有图4所示的空气取入开闭阀212的开闭操作部212a，该开闭操作部212a在装置外部露出。并且，在混合气体供给口237附近设有图4所示的混合气体供给开闭阀235的开闭操作部235a，该开闭操作部235a在装置外部露出。在排气口249的附近设有排气开闭阀的操作部250a，该操作部250a在装置外部露出。
壳体241的后表面241B中的所述供排部247以外的部分由后门248构成。后门248能够开闭，在维修、检查时开闭。
在基台240的四角安装有脚轮260，从而能够在地面等平面上在水平面内向360度方向移动。
在壳体241的内部收纳、固定有图4所示的各构成要素和配管类。第B实施方式中的壳体241的内部构造如图7和图8所示。需要说明的是，图7和图8仅表示图4所示的各构成要素中主要的要素，省略了装置内部的配管类、阀和控制部等。
壳体241具备具有前门245的前表面241A和后表面241B。在第B实施方式中，在壳体241的内部，在前表面241A的前门245侧配置有图4所示的水槽223和氢产生器227。在将前门245打开的状态下，能够从外部向水槽223注入水(精制水或者纯水)。在壳体241的内部，在后表面241B侧配置有作为氮气产生部的滤膜(膜组件)215以及构成混合部221的第一混合罐221A和第二混合罐221B。如已经参照图4说明的那样，来自空气取入口211的空气经由空气取入开闭阀212导入滤膜(膜组件)215的输入侧。如图4所示，第二混合罐221B的输出侧(出口)经由混合气体供给开闭阀235而通过配管与混合气体供给口237连接。
以下，对使用从图4至图8所示的第B实施方式的混合气体供给装置210供给的混合气体来对各种中空部件等进行泄漏检查的情况下的混合气体供给装置210的动作、功能以及使用方法进行说明。
预先将混合气体供给装置210配置在进行泄漏检查的现场(例如中空部件的制造工厂的现场或者出厂检查工厂的现场等)。在这里，在第B实施方式的混合气体供给装置210中，在基台240设有脚轮260，能够使整个壳体在地面上移动，因此能够简单且容易地配置在泄漏检查现场附近。
在混合气体供给装置210的启动前，预先将壳体241的前门245打开，向水槽223加水(精制水或者纯水)。并且，将在泄漏检查现场的工厂等配设的空气配管与空气取入口211等连接而成为能够从空气取入口211取入外部的空气的状态。
在混合气体供给装置210启动时，从水槽223导入到氢产生器227的水在该氢产生器227中被电解，产生高浓度氢气。所得到的高浓度氢气经由气体流控制部219而被导入混合部221的第一混合罐221A。从空气取入口211取入的空气被导入作为氮气产生部的滤膜(膜组件)215，氧几乎被从空气中除去而作为氮气经由气体流控制部219导入混合部221的第一混合罐221A。
气体流控制部219相关联地对氢气流量和氮气流量进行控制，以使得最终应获得的混合气体中的氢气与氮气的混合比成为规定的比。优选气体流控制部219不仅对气体流量比进行控制，也对流入第一混合罐221A的氢气的压力和氮气的压力适当地进行控制。
在混合部221的第一混合罐221A内，所导入的氢气与氮气混合。而且，该混合气体被导入第二混合罐221B而进行混合气体的均匀化。并且，从第二混合罐221B送出的混合气体到达混合气体供给口237。其结果是，能够向外部的泄漏检查装置供给氢气与氮气的混合气体、换言之能够供给通过氮气对氢气进行了稀释的检查用气体。而且，在泄漏检查装置中能够进行对氢气的泄漏进行检测的检查。
混合气体在从混合部221的第一混合罐221A送出时也存在氢气与氮气未均匀地混合的状态。于是，将从第一混合罐221A送出的混合气体再送入第二混合罐221B。送入的混合气体在第二混合罐221B内进一步混合。将该混合气体从第二混合罐221B送出，经由供给口237向外部的泄漏检查装置供给。其结果是，能够在泄漏检查装置中使用更为均匀地进行了混合的混合气体。
气体流控制部219如前所述地相关联地对氢气流量和氮气流量进行控制，以使得混合气体中的氢气与氮气的混合比成为规定的比。即，在第B实施方式中，对氢气流量和氮气流量进行控制，以使得氢与氮的混合气体所包含的氢浓度成为适合在泄漏检查装置中作为检查用气体使用的浓度。后文将对气体流量的控制进行说明。
在泄漏检查装置中作为检查用气体使用的情况下的混合气体中的氢浓度没有特别的限制，能够根据泄漏检查的方式、检查对象物的形状或者泄漏气体检测精度等而适当选定。检查用气体的氢浓度一般优选在1％至20％的范围内，更优选的是1至5％的范围内。在不将检查对象物配置于真空腔内而是在外部空间中直接进行对象物的泄漏检查的情况下，如果存在泄漏，则泄漏的氢直接放出到大气中。因此，优选检查用气体的氢浓度处于不具有可燃性的低浓度的范围。例如，在ISO10156：2010中，规定了不具有可燃性的氢浓度范围，优选使检查用气体的氢浓度处于该规定的范围内。
在通过水位计224检测到水槽223内的水量达到了规定的水平以下时，通过警报声、警报显示等来发出警报。可以在发出警报时打开壳体241的前门245，向水槽223补水。
在以上第B实施方式的混合气体供给装置210中，作为氢气供给源，使用通过水的分解来产生氢的氢产生器227。作为稀释用氮气供给源，使用通过滤膜(膜组件)215从空气分离氮气的结构。因此，不需要存留这些气体的高价的气瓶。即，无论在哪里都能够简单地向水槽223供给成为氢产生源的水。另一方面，在泄漏检查现场附近，作为工厂配管大多设有空气配管。在该情况下，仅通过将工厂空气配管连结于空气取入口211就能够取入作为氮供给源的空气。在没有工厂空气配管的情况下，直接从空气取入口211取入装置外的空气即可。
这样，在第B实施方式的混合气体供给装置中，不使用气瓶，而是以无论在哪里都能够容易地得到的水和空气进行气体供给。因此，能够降低泄漏检查的运行成本。并且，不需要进行搬运、设置重量大的气瓶的作业，并且也不需要用于进行该作业的构思、劳力。另外，也不需要保管备用的气罐。因此，不需要气瓶的保管场所，也不需要进行保管场所的备用罐管理。因此，仅在泄漏检查现场管理即可，能够实现所谓的现场化。
另外，在第B实施方式中，将装置整体收纳于一个壳体241而成为一个箱体。因此，不仅外观上的样式好，在装置的搬运、移动时，在壳体内部收纳的各部分的构成部件、配管、阀等发生损伤的可能性较小，并且能够保护内部的构成部件、配管、阀等免受环境中的尘埃影响。
并且，在第B实施方式中，设有脚轮260。因此，仅通过在水平方向上推壳体241，就能够使装置整体在地面上简单且容易地移动。因此，不会对作业人员造成过大的负担也不需要使用起重机，能够根据需要容易地将装置整体移动到泄漏检查现场附近等，并且能够在泄漏检查等结束后容易地从现场撤离。
接着，在图9中表示将本实用新型的第B实施方式的混合气体供给装置更为具体化的例子、尤其是将前述气体流控制部219具体化的例子的流程结构。在本例中，如后所述，气体流控制部219作为主控制要素包含直动式调节器251和外部先导式调节器252、作为气体流量比控制部(气体流量比控制单元)253的音速喷嘴253A,253B以及序列发生器254。对图9所示的要素中与图4所示的要素相同的要素，标注与图4相同的附图标记并省略其细节。
在图9的例子中，空气取入口211经由空气取入开闭阀212和减压阀255与作为氮气产生部的滤膜(膜组件)215连接。通过滤膜(膜组件)215分离的氮气被导入外部先导式调节器252的输入侧(入口)。外部先导式调节器252的输出侧(出口)经由开闭阀256B与音速喷嘴253B的输入侧(入口)连接。来自水槽223的水被导入氢产生器227。通过氢产生器227对水的电解而产生的高浓度氢气被导入直动式调节器251的输入侧(入口)。
上述直动式调节器251和外部先导式调节器252用于使向氢气流路侧的音速喷嘴(第一音速喷嘴)253A流入的氢气的压力与向氮气流路侧的音速喷嘴(第二音速喷嘴)253B流入的氮气的压力相等。即，氢气流路侧的直动式调节器251的输出侧(出口)不仅经由开闭阀256A与音速喷嘴253A连接，其输出侧压力作为先导压力经由分流路57施加于氮气流路侧的外部先导式调节器252。
音速喷嘴253A,253B的输出侧(出口)与混合部221的第一混合罐221A连接。并且，混合部221的第一混合罐221A内的压力被第一压力计258A检测，第二混合罐221B内的压力被第二压力计258B检测。由各压力计258A,258B检测到的压力信号输入到序列发生器254。根据该压力信号，序列发生器254控制前述的开闭阀256A,256B的开闭。
通过预先设定夹插于氢气侧流路的音速喷嘴253A的喉部口径与夹插于氮气侧流路的音速喷嘴253B的喉部口径的比，能够设定导入到混合部221的氢气的流量与氮气的流量的比。
在音速喷嘴中，流出侧流量与流入侧压力处于比例关系。因此，如果流入侧的气体压力发生变动，则流出的气体流量也变动。于是，在图9的例子中，设置在氢气侧路中的音速喷嘴253A的上游设置的直动式调节器251。通过将直动式调节器251的输出侧压力作为先导压力经由分流路257施加于氮气侧流路中的外部先导式调节器252，将各调节器251，252的输出侧压力控制为相等的压力。根据以上结构，能够将氮气侧的音速喷嘴253B的输入侧压力和氢气侧的音速喷嘴253A的输入侧压力维持为始终相等的状态。
最终，在图9所示的例子中，将直动式调节器251与外部先导式调节器252组合，使氢气侧的音速喷嘴253A的输入侧压力与氮气侧的音速喷嘴253B的输入侧压力相等。另外，将氢气侧的音速喷嘴253A的喉部口径与氮气侧的音速喷嘴253B的喉部口径的比设定为适当的比。其结果是，能够适当地对导入到混合部221的氢气的流量与氮气的流量的比进行控制。由此，在混合部221中将氢气与氮气以适当的比混合，能够生成所需的低氢浓度的混合气体(稀释氢气)。
在图9中，在氢气侧的流路夹插直动式调节器251，在氮气侧的流路夹插外部先导式调节器252。作为其他方法，也可以与图9的例子相反，在氮气侧的流路夹插直动式调节器，在氢气侧的流路夹插外部先导式调节器。在该情况下，将氮气侧的流路中的直动式调节器的输出侧压力作为先导压力施加于氢气侧的流路的外部先导式调节器。
如上所述，通过喷嘴的更换来改变音速喷嘴253A,253B中任一方或双方的输出侧流量，由此能够改变混合比。在该情况下，不更换音速喷嘴的装置整体，仅更换喉部就能够改变输出侧流量。
如上所述，通过改变开闭阀(开闭阀)256A,256B的开放时间，也能够改变混合气体的混合比(以氮气稀释氢气的稀释度)。
对于以上在图9中表示了流程结构的混合气体供给装置10的立体构造(立体结构)，可以与图5至图8所示的构造相同。
接着，参照图10，作为混合气体供给装置的变形例，对混合气体供给装置210A进行说明。混合气体供给装置210A在取代气体流控制部219而具备气体流控制部219A的这一点与图9所示的混合气体供给装置210不同。对图10所示的要素中与图9所示的要素相同的要素，标注与图9相同的附图标记并且省略其细节。
混合气体供给装置210A具备减压阀327A、氢气用质量流量控制器(第一质量流量控制器)328A、氮气用质量流量控制器(第二质量流量控制器)328B、氢气用开闭阀329A以及氮气用开闭阀329B。减压阀327A、氢气用质量流量控制器328A、氮气用质量流量控制器328B、氢气用开闭阀329A以及氮气用开闭阀329B分别具有与减压阀127A、氢气用质量流量控制器128A、氮气用质量流量控制器128B、氢气用开闭阀129A以及氮气用开闭阀129B同样的结构和功能。混合气体供给装置210A还具备序列发生器333。序列发生器333接受由各压力计258A,258B检测到的压力信号，根据该压力信号，对阀329A,329B的开闭进行控制。
在以上说明中，使用从本实用新型的实施方式的混合气体供给装置供给的氢与氮的混合气体(以氮气稀释了氢气的气体)作为泄漏检查用的气体，但本实用新型的实施方式不限于这样的情况。也可以将通过本实用新型的实施方式的装置得到的混合气体用于其他用途。
(1)本实用新型一实施方式的混合气体供给装置，具有：氢气产生部，其产生氢气；氮气产生部，其产生氮气；气体混合部，其将从所述氢气产生部导入的氢气和从所述氮气产生部导入的氮气混合。所述气体混合部将在所述气体混合部混合的气体向外部供给。
氢气能够通过水的电解而简单且容易地得到。并且，氮气能够通过从空气分离而容易地得到。因此，即使不使用高压气瓶作为气体源，也能够供给用于在泄漏检查等中使用的混合气体。
(2)在上述(1)所记载的混合气体供给装置中，所述氢气产生部可以具有分解水而产生氢气的氢产生器。
(3)在上述(1)所记载的混合气体供给装置中，所述氮气产生部可以具有从空气分离氮气的滤膜。
(4)上述(1)至(3)中任一项所记载的混合气体供给装置还可以具有搭载所述氢气产生部、所述氮气产生部以及所述气体混合部的一个基台。所述氢气产生部、所述氮气产生部以及所述气体混合部可以一体化。
在这样的(4)所记载的混合气体供给装置中，构成该混合气体供给装置的各部分搭载在一个基台上而一体化。因此，能够容易地搬运、移动装置整体。因此，能够根据需要而容易地将装置整体配置在泄漏检查现场附近。
(5)上述(4)所记载的混合气体供给装置还可以具有在所述基台上设置的单个壳体。所述氢气产生部、所述氮气产生部以及所述气体混合部可以收纳在所述壳体内。
在这样的(5)所记载的混合气体供给装置中，不仅外观上的样式好，在装置的搬运、移动时收纳在壳体内部的各部分的构成部件、配管、阀等发生损伤的可能性也较小，并且能够保护内部的构成部件、配管、阀等免受环境中的尘埃影响。
(6)上述(4)或(5)所记载的混合气体供给装置还可以具有设置于所述基台的脚轮。
在这样的(6)所记载的混合气体供给装置中，能够通过脚轮的滚动而使装置整体简单且容易地在地面上移动。因此，不会给作业人员带来过大的负担，也不需要使用起重机，能够根据需要容易地将装置整体移动到泄漏检查现场附近，并且能够在泄漏检查等结束后容易地从现场撤离。
(7)上述(1)至(6)中的任一项所记载的混合气体供给装置的所述气体混合部可以具有串联连接的两个混合罐。
在这样的(7)所记载的混合气体供给装置中，气体混合部由串联连接的两个混合罐构成。因此，上游侧的混合罐作为缓冲区发挥作用而能够实现混合气体供给的稳定化。并且，能够实现混合气体的均匀化，能够可靠地供给均匀的混合比的混合气体。
(8)上述(1)至(7)中任一项所记载的混合气体供给装置还可以具有对从所述氢气产生部经由氢气供给流路导入到所述气体混合部的氢气的流量与从所述氮气产生部经由氮气供给流路导入到所述气体混合部的氮气的流量的比进行控制的气体流量比控制部。
(9)在上述(8)所记载的混合气体供给装置中，所述气体流量比控制部可以具有：第一质量流量控制器，其设置于所述氢气供给流路；第二质量流量控制器，其设置于所述氮气供给流路。
(10)上述(8)所记载的混合气体供给装置可以还具有直动式调节器和从所述直动式调节器施加有先导压力的先导式调节器。所述气体流量比控制部可以具有在所述氢气供给流路设置的第一音速喷嘴和在所述氮气供给流路设置的第二音速喷嘴。所述直动式调节器可以设置在所述氢气供给流路上的比所述第一音速喷嘴位于上游侧的位置和所述氮气供给流路上的比所述第二音速喷嘴位于上游侧的位置中的一方。所述外部先导式调节器设置在所述氢气供给流路上的所述位置和所述氮气供给流路的所述位置中的另一方。
(11)在上述(1)至(10)中任一项所记载的混合气体供给装置中，所述混合气体的用途可以是泄漏检查。
根据本实用新型的实施方式，作为用于供给作为例如泄漏检查中的检查用气体等而使用的混合气体的装置，能够极力抑制作为气体供给源的高压气瓶的使用，将气瓶使用所带来的不利抑制为最小限度，在泄漏检查等中，能够实现低成本化，并且实现作业的效率化。
并且，根据本实用新型的实施方式，能够不接触氢地安全地供给氢混合气体。另外，能够仅通过空气和水在装置内制造氢混合气体。因此，不需要购买高压气瓶，在使用氢混合气体时能够当场制造并供给氢混合气体。因此其便利性高，并且能够抑制运行成本。
以上，对本实用新型优选的实施方式进行了说明，但这些实施方式只不过是本实用新型主旨范围内的一个例子，能够在不脱离本实用新型的主旨的范围内，进行结构的附加、省略、置换以及其他变更。即，本实用新型不受前述说明限定而仅由权利要求书限定，能够在其范围内适当地进行变更。
工业实用性
本实用新型可以适用于混合气体供给装置。
附图标记说明
210…混合气体供给装置；
215…滤膜(膜组件；氮气产生部)；
219…气体流控制部；
221…混合部；
221A…第一混合罐；
221B…第二混合罐；
223…水槽；
227…氢产生器(氢气产生部)；
240…基台；
241…壳体(柜)；
260…脚轮。

Claims (13)

1.一种混合气体供给装置，具有：
氢气产生部，其具有分解水而产生氢气的氢产生器；
氮气产生部，其具有从空气分离氮气的滤膜；
气体混合部，其将从所述氢气产生部导入的氢气和从所述氮气产生部导入的氮气混合；
所述氢气产生部、所述氮气产生部以及所述气体混合部搭载在一个基台上而一体化，
所述气体混合部将在所述气体混合部混合的氢氮混合气体向外部供给。
2.根据权利要求1所述的混合气体供给装置，
还具有在所述基台上设置的单个壳体，
所述氢气产生部、所述氮气产生部以及所述气体混合部收纳在所述壳体内。
3.根据权利要求1所述的混合气体供给装置，
还具有设置于所述基台的脚轮。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的混合气体供给装置，
所述气体混合部具有串联连接的两个混合罐。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的混合气体供给装置，
还具有对从所述氢气产生部经由氢气供给流路导入到所述气体混合部的氢气的流量与从所述氮气产生部经由氮气供给流路导入到所述气体混合部的氮气的流量的比进行控制的气体流量比控制部。
6.根据权利要求5所述的混合气体供给装置，
所述气体流量比控制部具有：
第一质量流量控制器，其设置于所述氢气供给流路；
第二质量流量控制器，其设置于所述氮气供给流路。
7.根据权利要求5所述的混合气体供给装置，
还具有直动式调节器和从所述直动式调节器施加有先导压力的先导式调节器，
所述气体流量比控制部具有在所述氢气供给流路设置的第一音速喷嘴和在所述氮气供给流路设置的第二音速喷嘴，
所述直动式调节器设置在所述氢气供给流路上的比所述第一音速喷嘴位于上游侧的位置和所述氮气供给流路上的比所述第二音速喷嘴位于上游侧的位置中的一方，
所述外部先导式调节器设置在所述氢气供给流路上的所述位置和所述氮气供给流路的所述位置中的另一方。
8.根据权利要求1至3中任一项所述的混合气体供给装置，
所述混合气体的用途是泄漏检查。
9.一种混合气体供给装置，具有：
壳体；
水槽，其配置在所述壳体内；
氢气产生器，其与所述水槽连接，将在所述水槽中存留的水分解而产生氢气；
空气取入口，其设置于所述壳体，并且将空气取入所述壳体；
滤膜，其设置在所述壳体内，并且从由所述空气取入口取入的空气中分离氮气；
混合部，其设置在所述壳体内，并且将所述氢气产生器所产生的氢气与通过所述滤膜分离的氮气混合而生成氢氮混合气体；
混合气体供给口，其设置于所述壳体，将所述氢氮混合气体从所述混合部向所述壳体的外部供给。
10.根据权利要求9所述的混合气体供给装置，
还具备用于移动所述壳体的脚轮。
11.根据权利要求9或10所述的混合气体供给装置，
所述混合部包含：
导入有所述氢气和所述氮气而生成所述氢氮混合气体的第一混合罐；
与所述第一混合罐连接的第二混合罐。
12.根据权利要求9或10所述的混合气体供给装置，
还具备检测所述水槽内的水量的水位计。
13.根据权利要求12所述的混合气体供给装置，
在通过所述水位计检测到所述水槽内的水为规定水位以下时发出警报。
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