JP2000297799A - 小型急速排気装置及びそれを用いたガス充填装置 - Google Patents

小型急速排気装置及びそれを用いたガス充填装置

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JP2000297799A
JP2000297799A JP11103723A JP10372399A JP2000297799A JP 2000297799 A JP2000297799 A JP 2000297799A JP 11103723 A JP11103723 A JP 11103723A JP 10372399 A JP10372399 A JP 10372399A JP 2000297799 A JP2000297799 A JP 2000297799A
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Mikio Onishi
幹夫 大西
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Air Liquide Japan GK
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 騒音やオイル拡散の問題がなく、小型かつ簡
易な装置構成で、自動的に急速な排気と真空引きが可能
な小型急速排気装置、及びそれを用いたガス充填装置を
提供する。 【解決手段】 吸引室が吸引側経路11に接続され、そ
の吸引室に作動流体を噴出させるノズル部が供給側経路
12に接続され、そのノズル部から噴出された作動流体
が随伴流として前記吸引室内の気体を排出させる排出部
が排出側経路13に接続されたエジェクタ真空ポンプ1
4と、前記吸引側経路11と前記排出側経路13とを接
続するバイパス経路15と、そのバイパス経路15に介
装され、かつ前記吸引側経路11の圧力が所定圧以上に
なると開弁して、前記吸引側経路11から前記排出側経
路13へと流体を流通させる逆止弁16とを備えた小型
急速排気装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、エジェクタ真空ポ
ンプを利用した小型急速排気装置、より詳細には、混合
ガス充填装置や高純度ガス充填装置等の供給配管内に残
存する空気又は高圧ガスを排気して真空引きするのに有
用な小型急速排気装置、及びそれを用いたガス充填装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、図7に示すような混合ガス充
填装置が、ガスボンベ等の圧力容器3に複数のガス成分
を充填・混合するために用いられてきた。充填は、通
常、供給ガス圧力の低いガスから順に行われ、各ガス成
分が主管1と枝管2とを経て圧力容器3内に順次供給さ
れ、最終的に所定の混合比の混合ガスが充填される。こ
のため、混合ガスの混合比の精度を高めるには、各ガス
成分の充填操作の間に、空気又は先に充填したガスが残
存する主管1と枝管2とを、完全に排気・置換等する必
要があった。
【0003】この操作について、図7に示すような混合
ガス充填装置を用いて炭酸ガスとアルゴンガスの混合ガ
ス(例えば溶接用ガス)を充填する場合を例にとり説明
する。炭酸ガスの供給が終了した時点で、弁V1〜V3
と弁MVは閉じられ、主管1と枝管2には、高圧(供給
圧)の炭酸ガスが残存している。まず、弁V3と弁V4
を開け、炭酸ガスをパージした後、弁V4を閉じ、弁5
を介して真空ポンプ6により真空引きを行い、炭酸ガス
を略完全に排気する。次に、弁V3を閉じてから弁V2
を開け、真空状態の主管1と枝管2とをアルゴンガスで
置換し加圧状態とする。その後、弁V2を閉じ、再度、
炭酸ガスの場合と同様に、アルゴンガスのパージと真空
引きを行う。
【0004】上記において、真空ポンプ6としては、適
当な排気量と真空度が得られることから、通常、オイル
式真空ポンプ(油回転真空ポンプ)が使用されてきた。
しかし、当該ポンプでは、騒音が大きく、誤操作でオイ
ルの逆拡散が生じる場合があり、入口配管が大径なこと
もあって設置スペースが大きくなるなどの欠点があっ
た。
【0005】このような騒音、オイル拡散、スペースの
問題を解消する方法として、真空ポンプの代わりに圧縮
空気又は窒素ガス等を用いたエジェクタ型の真空発生器
を用いることが考えられる。そして、当該エジェクタ型
の真空発生器では、オイル式真空ポンプと異なり、エジ
ェクタの吸引室が排気側経路に連通しているため、吸引
側経路が加圧状態だと、自動的に高圧残ガスが排出さ
れ、上記のパージ操作が不要になると考えられる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き高圧残ガスの排出方法(パージ方法)によると、エ
ジェクタの流路構造により生じる圧力損失のため、充填
ガスの供給配管中の高圧残ガスの放出に時間を要すると
いう欠点があった。また、高圧残ガスの放出に時間がか
かることにより、真空計4が振り切れて適応圧外での使
用となり、耐久性の悪化や危険性の危惧の問題があっ
た。
【0007】そして、上述のような課題は、上記の混合
ガス充填装置に限らず、高純度ガス充填装置など、配管
内に残存する高圧ガスを排気して真空引きする必要があ
る各種装置に共通の課題である。
【0008】そこで、本発明の目的は、騒音やオイル拡
散の問題がなく、小型かつ簡易な装置構成で、自動的に
急速な排気と真空引きが可能な小型急速排気装置、及び
それを用いたガス充填装置を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的は、下記の如き
本発明により達成できる。即ち、本発明の小型急速排気
装置は、吸引室が吸引側経路に接続され、その吸引室に
作動流体を噴出させるノズル部が供給側経路に接続さ
れ、そのノズル部から噴出された作動流体が随伴流とし
て前記吸引室内の気体を排出させる排出部が排出側経路
に接続されたエジェクタ真空ポンプと、前記吸引側経路
又は前記吸引室と、前記排出側経路とを接続するバイパ
ス経路と、そのバイパス経路に介装され、かつ前記吸引
側経路又は前記吸引室の圧力が所定圧以上になると開弁
して、前記吸引側経路又は前記吸引室から前記排出側経
路へと流体を流通させる逆止弁とを備えたことを特徴と
する。
【0010】上記において、前記エジェクタ真空ポン
プ、前記バイパス経路、及び前記逆止弁が一体・ユニッ
ト化してあると共に、前記吸引側経路、前記供給側経
路、及び前記排出側経路の各端部に外部配管との接続部
材を設けてあることが好ましい。また、前記エジェクタ
真空ポンプ、前記バイパス経路、及び前記逆止弁を一体
・ユニット化するに当たり、前記エジェクタ真空ポンプ
の排出部の流路を形成する部材を、外周部に前記バイパ
ス経路を形成する外部流路を有し、前記流路に略平行な
方向に摺動自在にエジェクタ本体に保持された筒状体で
構成すると共に、その筒状体を上流側へ付勢する付勢手
段と、その付勢により前記筒状体が前記エジェクタ本体
に係止する係止部とを設けて、その係止部に前記逆止弁
の弁機能を付与してあることが好ましい。
【0011】一方、本発明のガス充填装置は、充填ガス
源からの配管に弁を介して接続された供給配管と、その
供給配管に弁を介して接続された容器連結部と、前記供
給配管に弁を介して接続された排気管とを備えたガス充
填装置において、上記の小型急速排気装置の前記吸引側
経路を前記排気管に接続してあることを特徴とする。
【0012】上記において、前記排気管が真空計を備え
ると共に、前記排気管における前記真空計より上流側に
圧力緩衝用タンクを接続してあることが好ましい。
【0013】[作用効果]本発明の小型急速排気装置に
よると、エジェクタ真空ポンプを用いているため、騒音
やオイル拡散の問題がなく小型化が可能となり、またバ
イパス経路と逆止弁を付設しただけのため、装置構成が
簡易なものとなる。そして、当該バイパス経路に上記の
如き逆止弁を設けているため、吸引側経路の圧力が所定
圧以上になると逆止弁が開弁して排出側経路へ自動的に
急速な排気を行うことができ、排気後の低い圧力からエ
ジェクタ真空ポンプにより効率良く真空引きすることが
できる。更に、真空引きの間は、吸引側経路が低圧にな
るため、バイパス経路からの逆流が生じ易いところ、逆
止弁によってかかる逆流を有効に防止することができ
る。その結果、騒音やオイル拡散の問題がなく、小型か
つ簡易な装置構成で、自動的に急速な排気と真空引きが
可能な小型急速排気装置を提供することができた。
【0014】前記エジェクタ真空ポンプ、前記バイパス
経路、及び前記逆止弁が一体・ユニット化してあると共
に、前記吸引側経路、前記供給側経路、及び前記排出側
経路の各端部に外部配管との接続部材を設けてある場
合、外部配管を接続部材に接続するだけで使用可能とな
るため、装置設置時の配管作業が簡易になる。
【0015】また、一体・ユニット化するに当たり、前
記エジェクタ真空ポンプの排出部の流路を形成する部材
を、外周部に前記バイパス経路を形成する外部流路を有
し、前記流路に略平行な方向に摺動自在にエジェクタ本
体に保持された筒状体で構成すると共に、その筒状体を
上流側へ付勢する付勢手段と、その付勢により前記筒状
体が前記エジェクタ本体に係止する係止部とを設けて、
その係止部に前記逆止弁の弁機能を付与してある場合、
エジェクタ真空ポンプの排出部を上記の如き筒状体で構
成してバネ等で付勢するだけで、バイパス経路を形成し
つつ逆止弁の機能を付与することができるため、エジェ
クタ真空ポンプのみを設置するのと同等のスペースや操
作にて本発明の小型急速排気装置を設置するのが可能に
なる。また、筒状体の外周部にバイパス経路を形成する
ため、十分な流路面積が確保でき、排出側経路への急速
な排気が可能になるなど、本発明の上記作用効果を十分
に発現させることができる。
【0016】一方、本発明のガス充填装置によると、上
記の如き小型急速排気装置の吸引側経路を排気管に接続
してあるため、上記の如き作用効果により、騒音やオイ
ル拡散の問題がなく、小型かつ簡易な装置構成により、
自動的に急速な排気と真空引きが可能となる。
【0017】前記排気管が真空計を備えると共に、前記
排気管における前記真空計より上流側に圧力緩衝用タン
クを接続してある場合、排気操作の初期に、供給配管中
の高圧残ガスが圧力緩衝用タンクに流入することによっ
て、排気管内が極端に高圧になるのを防止することがで
き、真空計の耐久性の向上や危険性の低減を図ることが
できる。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら、小型急速排気装置、ガス充填
装置の順で説明する。
【0019】(小型急速排気装置)本発明の小型急速排
気装置は、図1に示すように、吸引側経路11と供給側
経路12と排出側経路13に接続されたエジェクタ真空
ポンプ14と、吸引側経路11と排出側経路13とを接
続するバイパス経路15と、そのバイパス経路15に介
装された逆止弁16とを備える。
【0020】エジェクタ真空ポンプ14は、吸引室と、
その吸引室に作動流体を噴出させるノズル部と、そのノ
ズル部から噴出された作動流体が随伴流として吸引室内
の気体を排出させる排出部とを備え、それぞれが、吸引
側経路11と供給側経路12と排出側経路13とに接続
されている。このようなエジェクタ真空ポンプ14は各
種型式のものが知られており、作動流体が気体又は液体
のものや、排出部がディフューザーであるものなど、本
発明ではいずれの型式も採用可能である。但し、作動流
体が圧力5〜8kgf/cm2 の圧縮空気又は窒素ガス
であり、到達圧力が20Torr程度まで減圧できるも
のが、ガス充填装置用として好ましい。
【0021】逆止弁16は、吸引側経路11の圧力が所
定圧以上になると開弁して、吸引側経路11から排出側
経路13へと流体を流通させるものである。このような
逆止弁16は各種型式のものが知られており、弁体・弁
座の種類や、所定圧未満で逆流を防止するための付勢手
段や所定圧を設定する調節手段の型式など、本発明では
いずれのものも採用可能である。従って、いわゆる逆止
弁と称されるものに限らず、リリーフ弁、安全弁などの
逃し弁なども利用することができる。但し、本発明で
は、吸引側経路11を真空引きする必要があるため、微
量の逆流も問題となるため、当該逆流が生じにくく、自
動排気時の流量が大きいタイプの逆止弁が好ましい。
【0022】逆止弁16が開弁する圧力は、絶対圧で
1.5〜5.0kgf/cm2 程度が好ましい。1.5
kgf/cm2 未満では、閉弁するまでに時間がかかり
易く、全体の排気時間が増加し、逆に5.0kgf/c
2 を越えるとエジェクタ真空ポンプ14による真空引
きの時間が大きくなる。
【0023】本発明では、図1の点線内の部分、即ち、
エジェクタ真空ポンプ14、バイパス経路15、及び逆
止弁16を、一体・ユニット化した小型急速排気装置1
0とするのが好ましい。その場合、吸引側経路11、供
給側経路12、及び排出側経路13の各端部に外部配管
との接続部材、例えば各種ジョイント機構やフランジ部
が設けられる。
【0024】(ガス充填装置)本実施形態では、図2に
示すような混合ガス充填装置を用い、炭酸ガスとアルゴ
ンガスの混合ガスを充填する場合を例にとり説明する。
【0025】本発明のガス充填装置は、図2に示すよう
に充填ガス源からの配管に弁V1〜V2を介して接続さ
れた供給配管FLと、その供給配管FLに弁MVを介し
て接続された容器連結部8と、供給配管FLに弁V3を
介して接続された排気管9とを備える。供給配管FL
は、主管1と枝管2と導入管7とで構成される。
【0026】排気管9には、接続部材を介して本発明の
小型急速排気装置10の吸引側経路11を接続してあ
る。また、排気管9には真空計4が設けられ、更に真空
計4より上流側には圧力緩衝用タンク20を接続してあ
る。
【0027】以下、上記の混合ガス充填装置を用いた充
填操作について説明する。充填前に弁V1〜V3と弁M
Vが閉じられて供給配管FLが真空状態であるとする
と、圧力容器3を容器連結部8に連結した状態で、ま
ず、弁V1と枝管2に設けられた弁MVとを開けて、圧
力容器3内に炭酸ガスを供給する。次に、弁V1と弁M
Vとを閉じて、弁V3を開けると、高圧(供給圧)の炭
酸ガスが、ほぼ大気圧の排気管9へと流動し、圧力緩衝
用タンク20に流入して降圧される(例えば200kg
f/cm2 から5kgf/cm2 )と共に、逆止弁16
が開弁して吸引側経路11から排出側経路13へと炭酸
ガスが自動的に排気される。逆止弁16が閉弁するころ
を見計らって、エジェクタ真空ポンプ14の供給側経路
12に作動流体を供給して、真空引きを開始する。その
際、逆止弁16は閉弁状態を維持して吸引側経路11へ
の逆流を防止する。真空度を真空計4で確認しながら、
所望の真空度(例えば20Torr)になるまで真空引
きを続け、所望の真空度に到達後、弁V3を閉じて作動
流体の供給を中止する。その状態で、供給配管FL内は
真空状態まで炭酸ガスが排気され、一方、排気管9等は
大気の流入により大気圧に近づく。
【0028】次に、弁V2を開け、真空状態の供給配管
FL内をアルゴンガスで置換し加圧状態とする。その
後、弁V2を閉じ、再度、炭酸ガスの場合と同様に、小
型急速排気装置10によりアルゴンガスの排気を行う。
この工程は、アルゴンガスの置換により、混合ガスの混
合比の精度をより高めるために行うものであり、要求さ
れる精度によっては、省略も可能である。
【0029】その後、炭酸ガスの場合と同様にして、ア
ルゴンガスの圧力容器3への充填を行い、所望の充填量
(混合比)となった時点で、弁MVを閉じて、混合ガス
の充填を完了する。
【0030】[別の実施形態] (1)前述の実施形態では、図1に示す如き小型急速排
気装置を例示したが、図3に示すように、吸引側経路1
1に圧力検出部21を設けると共に、供給側経路12に
遠隔操作可能な弁23を設け、圧力検出部21からの出
力情報に基づいて所定の圧力範囲内の時だけ、弁23を
開状態とする制御を制御部22により行ってもよい。そ
の場合、所定の圧力範囲としては、例えば真空引きの目
標到達圧力から逆止弁16の設定圧力の圧力範囲が望ま
しい。
【0031】上記構成によって、エジェクタ真空ポンプ
14の供給側経路12の弁の開閉操作を自動化すること
ができる。なお、上記圧力範囲の上限値のみを設定し
て、圧力検出部21からの出力情報に基づいて所定の圧
力範囲以下の時だけ、弁23を開状態とする制御を行っ
てもよい。
【0032】(2)前述の実施形態では、炭酸ガスとア
ルゴンガスの混合ガスを充填する混合ガス充填装置を例
示したが、本発明のガス充填装置は、他の種類のガスや
より多くのガスを混合充填するものであってもよい。ま
た、混合ガスを充填する混合ガス充填装置に限らず、単
一種のガス充填装置でもよい。
【0033】なお、本発明の小型急速排気装置は、上記
の如きガス充填装置に限らず、配管等の内部に残存する
高圧ガスを排気して真空引きする必要がある各種装置に
使用できる。
【0034】(3)前述の実施形態では、小型急速排気
装置を小型箱内に収容・設置して一体・ユニット化した
ものの例を示したが、図4に示すように、エジェクタ真
空ポンプ14の内部にバイパス経路15及び逆止弁16
を組み込んで一体・ユニット化したものでもよい。以
下、この実施形態について説明する。
【0035】この小型急速排気装置では、図4に示すよ
うに、エジェクタ真空ポンプ14の排出部の流路31a
を形成する部材を、外周部にバイパス経路15を形成す
る外部流路31bを有し、流路31aに略平行な方向に
摺動自在にエジェクタ本体14aに保持された筒状体3
1で構成してある。筒状体31は、図5に示すように、
細筒部31cと太筒部31dとが段差を有しつつ同芯状
に結合した形状を有しており、細筒部31cと太筒部3
1dとの外周部には、各4本の外部流路31bがそれぞ
れ約90度の角度をなして配置されている。そして、各
外部流路31bは、円弧状溝として流路31aに平行な
方向に配置されている。なお、細筒部31cの端面は吸
引室を形成すべく、円錐台の周面に近い形状となってい
る。
【0036】更に、筒状体31の下流側には、筒状体3
1を上流側へ付勢する付勢手段32が設けられると共
に、その付勢により筒状体31がエジェクタ本体30に
係止する係止部33を設けて、その係止部33に逆止弁
16の弁機能を付与してある。即ち、吸引室が所定圧以
上になると、筒状体31を下流側方向へ押圧する力が増
加して、付勢手段32による付勢力に反して係止部33
を離反させ(開弁状態)、その離反により生じた間隙を
介して外部流路31bにより、吸引室から排出側経路1
3へと流体を流通させる。逆に、吸引室が減圧状態の時
には、圧力差により筒状体31を上流側方向へ押圧する
力が働くため、係止部33の離反は生じにくいが、シー
ル性を高めるべく、係止部33にシール部材を介在させ
る方がよい。
【0037】付勢手段32は、排出側管36の端部に支
持されており、排出側管36はナット36bによって、
エジェクタ本体14aの管部に締結されている。従っ
て、エジェクタ本体14aに筒状体31と付勢手段32
とを順次挿入して、排出側管36の端部を管部に嵌入
し、ナット36bを締結するだけで、主要部の組立が完
了する。なお、排出側管36の端部には、外部配管等と
接続するための接続部材36aが設けられている。
【0038】一方、吸引室は、エジェクタ本体14aに
保持された筒状体31の端面とノズル部材14bの先端
とに包囲されて形成され、更にノズル部材14bは端部
に接続部材34aを有する供給側管34に連結されてい
る。また、エジェクタ本体14aの吸引室は、連通部を
介して、接続部材35aを有する吸引側管35と連結さ
れている。
【0039】(4)上記の実施形態では、図4に示すよ
うに、エジェクタ真空ポンプ14の内部にバイパス経路
15及び逆止弁16を組み込んで一体・ユニット化した
ものの例を示したが、本発明の小型急速排気装置は、図
5に示すように構成してもよい。以下、この実施形態に
ついて説明する。
【0040】この小型急速排気装置では、図6に示すよ
うに、吸引側経路11から分岐したバイパス経路15に
逆止弁16を形成すると共に、吸引側経路11に上流側
の圧力低下で開弁する自動開閉弁42を形成し、更に、
連通路41を介して自動開閉弁42の下流側に連通する
連成計取付部40を設けてある。なお、他の点について
は、前述の実施形態と同様である。
【0041】逆止弁16は、弁座16aと弁体16bと
付勢手段16cとで形成され、弁体16bの外周には、
図5に示す筒状体31と同様に複数の外部流路が設けら
れている。この逆止弁16は、例えば、約0.5〜0.
9MPaGの設定値より高圧の状態で自動で開弁するよ
うに設定される。
【0042】自動開閉弁42は、弁座42aと弁体42
bと付勢手段42cとで形成され、弁体42bの外周に
は、上記弁体16bと同様に複数の外部流路が設けられ
ている。この自動開閉弁42は、例えば、約0.5〜
0.9MPaGの設定値より低圧の状態で開弁するよう
に設定される。このような自動開閉弁42を設けること
により、連成計取付部40に取り付けられる連成計(図
示省略)を高圧から保護することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の小型急速排気装置の一例を示す概略構
成図
【図2】本発明のガス充填装置の一例を示す概略構成図
【図3】別実施形態の小型急速排気装置の一例を示す概
略構成図
【図4】別実施形態の小型急速排気装置の一例を示す縦
断面図
【図5】別実施形態の小型急速排気装置の要部の一例を
示す斜視図
【図6】別実施形態の小型急速排気装置の一例を示す斜
視図
【図7】従来のガス充填装置の一例を示す概略構成図
【符号の説明】
8 容器連結部 9 排気管 10 小型急速排気装置 11 吸引側経路 12 供給側経路 13 排出側経路 14 エジェクタ真空ポンプ 15 バイパス経路 16 逆止弁 31 筒状体 32 付勢手段 33 係止部 FL 供給配管 V1〜3,MV 弁

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 吸引室が吸引側経路に接続され、その吸
    引室に作動流体を噴出させるノズル部が供給側経路に接
    続され、そのノズル部から噴出された作動流体が随伴流
    として前記吸引室内の気体を排出させる排出部が排出側
    経路に接続されたエジェクタ真空ポンプと、 前記吸引側経路又は前記吸引室と、前記排出側経路とを
    接続するバイパス経路と、 そのバイパス経路に介装され、かつ前記吸引側経路又は
    前記吸引室の圧力が所定圧以上になると開弁して、前記
    吸引側経路又は前記吸引室から前記排出側経路へと流体
    を流通させる逆止弁とを備えた小型急速排気装置。
  2. 【請求項2】 前記エジェクタ真空ポンプ、前記バイパ
    ス経路、及び前記逆止弁が一体・ユニット化してあると
    共に、前記吸引側経路、前記供給側経路、及び前記排出
    側経路の各端部に外部配管との接続部材を設けてある請
    求項1記載の小型急速排気装置。
  3. 【請求項3】 前記エジェクタ真空ポンプ、前記バイパ
    ス経路、及び前記逆止弁を一体・ユニット化するに当た
    り、 前記エジェクタ真空ポンプの排出部の流路を形成する部
    材を、外周部に前記バイパス経路を形成する外部流路を
    有し、前記流路に略平行な方向に摺動自在にエジェクタ
    本体に保持された筒状体で構成すると共に、 その筒状体を上流側へ付勢する付勢手段と、その付勢に
    より前記筒状体が前記エジェクタ本体に係止する係止部
    とを設けて、その係止部に前記逆止弁の弁機能を付与し
    てある請求項2記載の小型急速排気装置。
  4. 【請求項4】 充填ガス源からの配管に弁を介して接続
    された供給配管と、その供給配管に弁を介して接続され
    た容器連結部と、前記供給配管に弁を介して接続された
    排気管とを備えたガス充填装置において、 請求項1〜3いずれか記載の小型急速排気装置の前記吸
    引側経路を前記排気管に接続してあることを特徴とする
    ガス充填装置。
  5. 【請求項5】 前記排気管が真空計を備えると共に、前
    記排気管における前記真空計より上流側に圧力緩衝用タ
    ンクを接続してある請求項4記載のガス充填装置。
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1213467A3 (en) * 2000-12-07 2003-10-29 Caterpillar Inc. Venturi bypass exhaust gas recirculation system
GB2407132A (en) * 2003-10-14 2005-04-20 Boc Group Plc Multiple vacuum pump system with additional pump for exhaust flow
KR100624563B1 (ko) 2004-11-18 2006-09-18 오토르 주식회사 이젝터 펌프
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