JP2018140361A - 混合ガス供給装置 - Google Patents

Abstract

【課題】漏れ検査のための検査用ガスなどとして使用される混合ガスを供給するための装置として、高圧ガスボンベの使用を極力抑制して、ガスボンベ使用による不利益を最小限に抑え、ランニングコストの低減を図る。
【解決手段】水素ガスを発生する水素ガス発生部と、窒素ガスを発生する窒素ガス発生部と、前記水素ガス発生部から導かれた水素ガスおよび前記窒素ガス発生部から導かれた窒素ガスを混合するガス混合部とを有し、ガス混合部で混合されたガスを外部に供給するように構成されたことを特徴とする混合ガス供給装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば漏れ検査（リークテスト）における検査用ガスなどとして使用される混合ガスを供給するための装置に関するものである。

各種気体や液体を収容した中空部品、あるいは気体や液体を移送するための配管などについては、充分な気密性が要求されることが多い。そこでこれらの部品や配管などについては、その製造工程の最終段階や出荷段階、あるいは使用前の段階などにおいて、漏れが生じるか否かをチェックするための検査を行うのが通常である。この種の漏れ検査では、検査対象物（ワーク）内に検査用ガスを導入し、検査対象物の外側においてガス検知装置により検査用ガスの漏出の有無を検出するのが一般的である。

このような漏れ検査用ガスとしては、一般にはヘリウム（Ｈｅ）ガスが用いられている。但し、高価な１００％ヘリウムのガスを使用する必要はなく、そこで一般には空気などの希釈用ガスを高濃度のヘリウムガスに混合して、ヘリウムガス濃度を所定の低濃度に希釈した希釈ヘリウムガスを漏れ検査用ガスとして使用するのが一般的である。このような漏れ検査用ガスの供給装置、例えば高濃度のヘリウムガスに空気を混合して希釈し、漏れ検査装置に供給するための混合ガス供給装置が、既に特許文献１によって提案されている。

ところで、各種中空部品等について漏れ検査を行う工場などの漏れ検査現場においては、ヘリウムガスは、常設配管によってどの現場にもただちに供給し得るようにはなっていないのが通常である。そのため、特許文献１に示しているような漏れ検査用の混合ガス供給装置にヘリウムガスを供給するためには、その供給源としてヘリウムガスボンベを用いざるを得ない。

このようにヘリウムガス供給源としてボンベを使用する場合、次のような問題がある。
すなわちボンベが空になれば、検査を中断してボンベを新たなものと交換する必要がある。しかしながら、この種のボンベは重量が大きく、その運搬や設置に多大な労力と時間を要する。もちろん実際上は、複数のボンベを漏れ検査現場に用意しておき、一つのボンベが空になった時に別のボンベに切り替えることも多いが、その場合でも、ボンベを漏れ検査現場に運搬、設置しなければならない点では同じ問題がある。

またヘリウムガス供給源としてボンベを使用する場合、漏れ検査には、漏れ検査を行う現場だけでなくボンベ保管箇所も関係するから、漏れ検査に当たっては、検査現場だけではなく、検査現場から離れたボンベ保管場所でのボンベの管理も必要であり、したがって管理のための手間、労力も無視することができない。

さらに、ヘリウムガスは高価であり、そのため漏れ検査に要するコストもいっそう高くならざるを得ないという問題もある。

一方、前述のような漏れ検査用ガスとしては、希釈ヘリウムガスの代わりに、水素ガスを使用することが考えられている。その場合、水素ガスは、１００％水素ガスをボンベで購入するか、予め可燃性にならない低濃度に希釈された低濃度水素ガスをボンベで購入しなければならない。しかし、１００％水素ガスは危険であり、漏れ検査ガスとしては不向きである。一方、低濃度水素ガスのボンベは高価で、且つ、あまり流通していないため入手に時間がかかるという問題がある。そのため、漏れ検査に最適な低濃度水素ガスを、漏れ検査の現場で供給するための装置は、未だ実用化されていなかったのが実情である。

特許第４３２９９２１号公報

本発明は以上の事情を背景としてなされたもので、例えば漏れ検査における検査用ガスとして使用するために適した、水素ガスを窒素ガスで希釈したガス（水素／窒素混合ガス）を供給する装置を提供することとしている。そして本発明では、混合されるガスとして水素と窒素を用いることによって、ガス源としての高圧ガスボンベの使用を極力抑制して、ガスボンベ使用による不利益を最小限に抑え、同時にランニングコストの低減を図るようにした、混合ガス供給装置を提供することを課題としている。

上述の課題を解決するため、本発明では、次の（１）〜（８）に示す各態様の混合ガス供給装置を提供する。

（１） 水素ガスを発生する水素ガス発生部と、窒素ガスを発生する窒素ガス発生部と、前記水素ガス発生部から導かれた水素ガスおよび前記窒素ガス発生部から導かれた窒素ガスを混合するガス混合部とを有し、ガス混合部で混合されたガスを外部に供給するように構成されたことを特徴とする混合ガス供給装置。

ここで、水素ガスは、水の電気分解によって簡単かつ容易に得ることができ、また窒素ガスは空気から分離することによって容易に得ることができ、したがって、ガス源として高圧ガスボンベを使用しなくても、漏れ検査等に使用するための混合ガスを供給することができる。

（２） 前記（１）の態様の混合ガス供給装置において、前記水素ガス発生部は、水を分解して水素ガスを発生する水素発生器からなることを特徴とする混合ガス供給装置。

（３） 前記（１）の態様の混合ガス供給装置において、前記窒素ガス発生部は、空気から窒素ガスを分離して取り出すフィルターからなることを特徴とする混合ガス供給装置。

（４） 前記（１）〜（３）のいずれかの態様の混合ガス供給装置において、前記水素ガス発生部と、前記窒素ガス発生部と、前記ガス混合部とが、一つの基台上に搭載されて一体化されていることを特徴とする混合ガス供給装置。

このような（４）の態様の混合ガス供給装置では、その混合ガス供給装置を構成する各部が一つの基台上に搭載されて一体化されているため、装置全体を容易に運搬、移動させることができ、そのため、必要に応じて漏れ検査現場近くに装置全体を容易に配置することができる。

（５） 前記（４）の態様の混合ガス供給装置において、前記水素ガス発生部と、前記窒素ガス発生部と、前記ガス混合部とが、前記基台上に設けられた単一の筐体内に収容されていることを特徴とする混合ガス供給装置。

このような（５）の態様の混合ガス供給装置では、外観上の体裁が良いばかりでなく、装置の運搬、移動時において筐体内部に収められた各部の構成部材や配管、弁などが損傷するおそれが少なく、また環境中の塵埃から内部の構成部材や配管、弁などを保護することができる。

（６） 前記（４）、（５）のいずれかの態様の混合ガス供給装置において、前記基台に、キャスターが設けられていることを特徴とする混合ガス供給装置。

このような（６）の態様の混合ガス供給装置では、キャスターの転動により装置全体を床面上で簡単かつ容易に移動させることができ、そのため、作業者に過大な負担を強いたり、クレーンを使用したりすることなく、必要に応じて漏れ検査現場近くに装置全体を容易に移動させ、また漏れ検査等の終了後に現場から容易に退避させることができる。

（７） 前記（１）〜（６）のいずれかの態様の混合ガス供給装置において、前記ガス混合部が直列接続した二つの混合タンクからなることを特徴とする混合ガス供給装置。

このような（７）の態様の混合ガス供給装置では、ガス混合部が直列接続した二つの混合タンクによって構成されるため、上流側の混合タンクがバッファーとして機能して混合ガス供給の安定化を図ることが可能となり、また混合ガスの均一化を図って、均一な混合比の混合ガスを確実に供給することが可能となる。

（８） 前記（１）〜（７）のいずれかの態様の混合ガス供給装置において、前記混合ガスの用途が、漏れ検査用ガスであることを特徴とする混合ガス供給装置。

本発明によれば、例えば漏れ検査における検査用ガスなどとして使用される混合ガスを供給するための装置として、ガス供給源としての高圧ガスボンベの使用を極力抑制して、ガスボンベ使用による不利益を最小限に抑え、漏れ検査等において、低コスト化を図るとともに、作業の効率化を図ることができる。
また、本発明によれば、水素に触れることなく安全に水素混合ガスを供給することができる。さらに、空気と水のみを利用して水素混合ガスを装置内で製造することができ、そのため、高圧ガスボンベの購入の必要がなく、水素混合ガスを使用する際にその場で水素混合ガスを製造して供給でき、そのため利便性が高く、且つ、ランニングコストを抑えることができる。

本発明の混合ガス供給装置の実施形態について、そのフロー構成を原理的に示すブロック図である。 本発明の混合ガス供給装置の実施形態について、その立体的な構造を示す斜視図である。 本発明の混合ガス供給装置の実施形態について、その立体的な構造を、図２に対して反対側から示す斜視図である。 本発明の混合ガス供給装置の実施形態の立体的な構造について、その筐体の前面を切り欠いた状態で示す切欠き正面図である。 本発明の混合ガス供給装置の実施形態の立体的な構造について、その筐体の後面を切り欠いた状態で示す切欠き背面図である。 本発明の混合ガス供給装置の実施形態について、そのフロー構成をより具体化した例を示すブロック図である。

以下に、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。

図１に、本発明の実施形態の混合ガス供給装置における原理的な構成（フロー構成）を示し、図２〜図５に、その実施形態の混合ガス供給装置の立体的な構造を示す。なお図１、図２〜図５に示す実施形態の混合ガス供給装置１０は、水の分解により生成された高濃度水素ガスに、空気から分離された窒素ガスを混合して、低濃度水素ガスを含む水素／窒素混合ガスを、例えば漏れ検査装置に向けて検査用ガスとして供給するための装置の例として示している。

先ず図１を参照して本実施形態の混合ガス供給装置１０の原理的なフロー構成について説明する。
図１において、エアー取り入れポート１１は、ガス漏れ検査を行う工場等における空気配管などから空気を取り入れるための取り入れ口であり、このエアー取り入れポート１１は、混合ガス供給装置１０内の、手動開閉操作可能なエアー取り入れ開閉弁１２および空気供給配管１３を介し、窒素ガス発生部としてのフィルター１５に接続されている。このフィルター１５は、例えば膜モジュール（膜分離窒素ガス発生装置）であり、取り入れられた空気から窒素ガスを分離し、比較的高濃度の窒素ガスを発生させるためのものである。
フィルター１５の出側は、窒素ガス配管１７aを介してガス流制御部１９に導かれ、さらに窒素ガス配管１７bを介して、後述する混合部２１に導かれている。

さらに混合ガス供給装置１０内には、装置の外部から精製水もしくは純水（以下単に水と称する）を供給可能な水槽２３が設けられている。水槽２３には、貯留している水の量を検出するための水位計２４が付設されている。この水位計２４には、水槽２３内の水があるレベル以下となった時に、警報（信号や音）を発生するようになっている。
水槽２３内の水は、給水配管２５を介して水素発生器２７に導かれるようになっている。水素発生器２７は、水の電気分解によって水素ガスを発生させるものである。水素発生器２７の出側は、水素ガス配管２９aを介してガス流制御部１９に導かれ、さらに水素ガス配管２９bを介して、混合部２１に導かれている。

ガス流制御部１９は、混合部２１において水素ガスと窒素ガスとの所定の混合比が得られるように各ガスの流量を制御したり、混合部へ送られる各ガスの圧力を調整したりするものであり、図示しない流量制御弁や圧力制御装置などによって構成される。

混合部２１は、相対的に大容量の第１混合タンク２１Ａと小容量の第２混合タンク２１Ｂとからなる。第１混合タンク２１Ａには、窒素ガス配管１７bから窒素ガスが導入されるとともに、水素ガス配管２９ｂから高濃度水素ガスが導入されて、第１混合タンク２１Ａにおいて窒素ガスと水素ガスとが混合され、その混合ガスが混合ガス中間配管３１および混合ガス中間弁３２を介し第２混合タンク２１Ｂに導かれ、第２混合タンク２１Ｂにおいて混合ガスの均一化が進行する。
このようにして、混合部２１において水素ガスと窒素ガスとが均一に混合された混合ガスが生成される。言い換えれば、高濃度の水素ガスが窒素ガスによって希釈された、低水素濃度の水素/窒素混合ガスが生成される。

第２混合タンク２１Ｂの混合ガス流出口は、混合ガス供給配管３３および手動開閉操作可能な混合ガス供給開閉弁３５を介して、混合ガス供給ポート３７に導かれている。混合ガス供給ポート３７は、装置外部の図示しない漏れ検査装置へ混合ガス（漏れ検査用ガス）を導くための可撓性配管などが接続される部位である。

図２〜図５には、本実施形態の混合ガス供給装置１０の立体的構造を示す。
混合ガス供給装置１０は、その構成部材が、基台４０上に搭載されるとともに、その基台４０に一体化された例えば方形箱状をなす筐体（キャビネット）４１内に収納されている。基台４０は、板状あるいは枠状のいずれでもよい。筐体４１は、その前面４１Ａの側の上部に操作/表示盤４３が設けられており、操作/表示盤４３の下側には、開閉可能な前扉４５が設けられている。

筐体４１の後面４１Ｂの側の下部には、給排部４７として、図１に示したエアー取り入れポート１１と、混合ガス供給ポート３７とが、筐体４１の外側に露呈した状態で設けられている。なお給排部４７には、図１には示していないが、排気ポート４９も、外側に露呈した状態で設けられている。この排気ポート４９は、水素濃度コントロールの際に過剰となった希釈水素ガスを排出するためのものである。またエアー取り入れポート１１の近傍には、図１に示したエアー取り入れ開閉弁１２の開閉操作部１２ａが装置外部に露呈され、また図１に示した混合ガス供給開閉弁３５の開閉操作部３５ａが装置外部に露呈されている。さらに排気ポート４９の近傍には、排気開閉弁の操作部５０aが露呈されている。
なお筐体４１の後面４１Ｂにおける前記給排部４７以外の部分は、保守や点検のために開閉可能な後扉４８によって構成されている。

さらに基台４０の４隅には、床面等の平面上で水平面内３６０℃方向に移動可能となるようにキャスター６０が取り付けられている。

筐体４１の内部には、図１に示した各構成要素及び配管類が収納、固定されており、そこで本実施形態における筐体４１の内部構造を、図４、図５に示す。なお図４、図５では、図１に示した各構成要素のうち、主要な要素についてのみ示し、装置内部の配管類や弁、制御部などは図示を省略している。

本実施形態では、筐体４１の前面４１Ａの前扉４５の内側に、図１に示した水槽２３と、水素発生器２７が配置されている。そして前扉４５を開放させた状態では、外部から水槽２３に水（精製水もしくは純水）を注入し得るようになっている。一方、筐体４１の後面４１Ｂの内側には、窒素ガス発生部としてのフィルター（膜モジュール）１５と、混合部２１を構成する第１混合タンク２１Ａおよび第２混合タンク２１Ｂが配置されている。フィルター（膜モジュール）１５の入側には、既に図１を参照して説明したように、エアー取り入れポート１１からの空気がエアー取り入れ開閉弁１２を介して導入されるようになっている。また第２混合タンク２１Ｂの出側は、図１に示したように、混合ガス供給開閉弁３５を介して混合ガス供給ポート３７に配管接続されている。

図１、ならびに図２〜図５に示す実施形態の混合ガス供給装置１０から供給される混合ガスを用いて、各種中空部品などについて漏れ検査を行う場合の、混合ガス供給装置１０の動作・機能及び使用方法について、以下に説明する。

予め、漏れ検査を行う現場（例えば中空部品の製造工場の現場、あるいは出荷検査工場の現場等）に、混合ガス供給装置１０を配置する。ここで、本実施形態の混合ガス供給装置１０は、基台４０にキャスター６０が設けられていて、筐体ごと床面上を移動させることができるから、簡単かつ容易に漏れ検査現場近くに配置することができる。

装置の稼働前には、予め、筐体４１の前扉４５を開いて、水槽２３に水（精製水もしくは純水）を入れておく。またエアー取り入れポート１１に漏れ検査現場の工場等に配設されているエアー配管を接続するなどして、エアー取り入れポート１１から外部の空気を取り入れる状態とする。

装置を稼働させれば、水槽２３から水素発生器２７に導かれた水が、その水素発生器２７において電気分解されて、高濃度水素ガスが発生する。得られた高濃度水素ガスは、ガス流制御部１９を経て混合部２１の第１混合タンク２１Ａに導かれる。またエアー取り入れポート１１から取り入れられた空気は、窒素ガス発生部としてのフィルター（膜モジュール）１５に導かれ、空気から酸素がほぼ除去されて、窒素ガスとしてガス流制御部１９を経て混合部２１の第１混合タンク２１Ａに導かれる。

ガス流制御部１９では、最終的に得るべき混合ガスにおける水素ガスと窒素ガスとの混合比が所定の比となるように、水素ガス流量と窒素ガス流量とを相互の関連の下に制御する。なおガス流制御部１９では、ガス流量比を制御するだけではなく、第１の混合タンク２１Ａに流入する水素ガスの圧力と窒素ガスの圧力を適切に制御することが好ましい。

混合部２１の第１混合タンク２１Ａでは、導入された水素ガスと窒素ガスとが混合され、さらにその混合ガスが、第２混合タンク２１Ｂに導かれて均一化が進行する。そして第２混合タンク２１Ｂから送り出された混合ガスが混合ガス供給ポート３７に至り、外部の漏れ検査装置に、水素ガスと窒素ガスとの混合ガス、言い換えれば水素ガスを窒素ガスによって希釈した検査用ガスを供給することができる。そして漏れ検査装置において水素ガスの漏れを検出する検査を行うことができる。

ここで、混合部２１の第１混合タンク２１Ａから送り出される際の混合ガスは、水素ガスと窒素ガスとが必ずしも均一に混合されていないこともあり、そこで第１混合タンク２１Ａから出た混合ガスを改めて第２混合タンク２１Ｂに送り込み、第２混合タンク２１Ｂから混合ガス供給ポート３７を経て外部の漏れ検査装置に混合ガスを供給することによって、より均一に混合された混合ガスを漏れ検査装置で使用することができる。

またガス流制御部１９では、前述のように混合ガスにおける水素ガスと窒素ガスとの混合比が、所定の比となるように、水素ガス流量と窒素ガス流量とを相互の関連の下に制御する。すなわち本実施形態では、水素／窒素の混合ガスにおける水素濃度が、漏れ検査装置において検査用ガスとして使用するに適した濃度となるように、水素ガス流量と窒素ガス流量を制御する。

ここで、漏れ検査装置において検査用ガスとして使用する場合の混合ガスにおける水素濃度は特に限定されるものではなく、漏れ検査の態様や検査対象物の形状、あるいは漏れガス検出精度などに応じて適宜選定可能であるが、一般には１％〜２０％の範囲内が好ましく、より好ましくは、１〜５．５％の範囲内とする。なお、検査対象物を真空チャンバー内に配置せずに、外部空間において直接対象物の漏れ検査を行う場合、漏れがあれば、漏れた水素が大気中に直接放出されることになるから、検査用ガスの水素濃度は、可燃性にならない低濃度の範囲にすることが好ましい。例えば、ISO10156：2010では、可燃性にならない水素濃度範囲が規定されており、その規定の範囲内とするのが好ましい。

なお、水槽２３内の水量が所定のレベル以下となったことが水位計２４によって検知されれば、警報音や警報表示等により警報が発せられるから、その時点で筐体４１の前扉４５を開き、水槽２３に水を補給することができる。

以上のような実施形態の混合ガス供給装置１０においては、水素ガス供給源としては、水の分解によって水素を発生させる水素発生器２７を用い、一方希釈用窒素ガス供給源は、フィルター（膜モジュール）１５によって空気から窒素ガスを分離する構成としているため、これらのガスを貯留した高価なガスボンベが不要である。すなわち、水素発生源となる水はどこでも簡単に水槽２３に供給可能である。一方、また漏れ検査現場近くには工場配管としてエアー配管が設けられていることが多く、その場合、窒素供給源としての空気は、工場エアー配管をエアー取り入れポート１１に連結するだけで取り入れることができ、また工場エアー配管がない場合には、装置外の空気を直接エアー取り入れポート１１から取り入れればよい。

このように実施形態の混合ガス供給装置では、ガスボンベを使用せず、どこでも容易に入手可能な水と空気をガス供給としているため、漏れ検査のランニングコストを低減することができる。また重量の大きいガスボンベを運搬したり設置したりする作業が不要となるため、その作業のための手間、労力が不要となる。また、予備のガスタンクを保管しておく必要もないため、ガスボンベの保管場所が不要となるとともに、保管場所での予備タンクの管理も不要となり、したがって管理が漏れ検査現場のみで足り、いわゆるオンサイト化が可能となる。

さらに、本実施形態では、装置全体を一つの筐体４１に収めて、１ボックス化しているため、外観上の体裁が良いばかりでなく、装置の運搬、移動時において筐体内部に収められた各部の構成部材や配管、弁などが損傷するおそれが少なく、また環境中の塵埃から内部の構成部材や配管、弁などを保護することができる。

また本実施形態では、キャスター６０を設けているため、筐体４１を水平方向に押すだけで、装置全体を床面上で簡単かつ容易に移動させることができる。したがって、作業者に過大な負担を強いたり、クレーンを使用したりすることなく、必要に応じて漏れ検査現場近くなどに装置全体を容易に移動させ、また漏れ検査等の終了後に現場から容易に退避させることができる。

次に、本発明の混合ガス供給装置をより具体化した例、とりわけ前述のガス流制御部１９を具体化した例のフロー構成について、図６に示す。この例では、後述するようにガス流制御部１９における主制御要素として、直動式レギュレータ５１および外部パイロット式レギュレータ５２と、ガス流量比制御手段５３としての音速ノズル５３Ａ、５３Ｂと、シーケンサ５４とを含む構成としている。なお図１に示した要素と同一の要素については、図１と同じ符号を付し、その詳細は省略する。

図６の例において、エアー取り入れポート１１は、エアー取り入れ開閉弁１２および減圧弁５５を介し、窒素ガス発生部としてのフィルター（膜モジュール）１５に接続されている。フィルター（膜モジュール）１５で分離された窒素ガスは、外部パイロット式レギュレータ５２の入側に導かれる。そして外部パイロット式レギュレータ５２の出側は、開閉弁５６Ｂを介して音速ノズル５３Ｂの入側に導かれている。一方、水槽２３からの水が水素発生器２７に導かれて、水の電気分解によって発生した高濃度水素ガスが、直動式レギュレータ５１の入側に導かれる。

上記の直動式レギュレータ５１および外部パイロット式レギュレータ５２は、水素ガス流路側の音速ノズル５３Ａに流入する水素ガスの圧力と、窒素ガス流路側の音速ノズル５３Ｂに流入する窒素ガスの圧力とを等しくするためのものである。すなわち、水素ガス流路側の直動式レギュレータ５１の出側は、開閉弁５６Ａを介して音速ノズル５３Ａに導かれるだけではなく、その出側圧力が、分流路５７を経て窒素ガス流路側の外部パイロット式レギュレータ５２にパイロット圧力として加えられるようになっている。

さらに音速ノズル５３Ａ、５３Ｂの出側は、混合部２１の第１混合タンク２１Ａに導かれている。また混合部２１の第１混合タンク２１Ａ内の圧力が、第１の圧力計５８Ａによって検出されるとともに、第２混合タンク２１Ｂ内の圧力が、第２の圧力計５８Ｂによって検出されるようになっている。そして各圧力計５８Ａ、５８Ｂによって検出された圧力信号がシーケンサ５４に入力され、その圧力信号に応じ、シーケンサ５４が前述の開閉弁５６Ａ、５６Ｂを開閉制御するようになっている。

ここで、音速ノズルとは、ノズルの流路に、内径を小径に絞ったスロート部を設けておき、気体の上流側圧力と下流側圧力との比を臨界圧力比以下に保てば、スロート部（ノズルの最小口径部）における流速が音速に固定され、その結果、流入側圧力とスロート部の口径が一定であれば、常に一定の流量を発生させることができるノズルである。このような音速ノズルでは、高精度で所定の質量流量を得ることができる。ここで、音速ノズルの下流側の流量は、一定の流入側圧力のもとで、スロート部の口径に依存するから、水素ガス側流路に介挿された音速ノズル５３Ａのスロート部口径と、窒素ガス側流路に介挿された音速ノズル５３Ｂのスロート部口径との比を定めておくことにより、混合部２１に導かれる水素ガスの流量と窒素ガスの流量との比を設定することができる。

但し、音速ノズルにおいて流出側流量は、流入側圧力と比例関係にあるから、流入側のガス圧力が変動すれば、流出するガス流量も変動する。そこで図６の例では、水素ガス側路における音速ノズル５３Ａの上流に設けた直動式レギュレータ５１の出側圧力を、分流路５７を経て窒素ガス側流路における外部パイロット式レギュレータ５２にパイロット圧力として加えることによって、各レギュレータ５１、５２の出側圧力を等圧に制御して、窒素ガス側の音速ノズル５３Ｂの入側圧力と水素ガス側の音速ノズル５３Ａの入側圧力とを、常に等しい圧力に維持するようにしている。

結局、図６に示される例では、直動式レギュレータ５１と外部パイロット式レギュレータ５２とを組み合わせて、水素ガス側、窒素ガス側の音速ノズル５３Ａ、５３Ｂの入側圧力を等圧とするとともに、水素ガス側の音速ノズル５３Ａのスロート部口径と、窒素ガス側の音速ノズル５３Ｂのスロート部口径との比を適切な比に設定することによって、混合部２１に導かれる水素ガスの流量と窒素ガスの流量との比を適切に制御し、これによって混合部２１で水素ガスと窒素ガスを適切な比で混合し、所要の低い水素濃度の混合ガス（希釈水素ガス）を生成することができるのである。

なお、図６では、水素ガス側の流路に直動式レギュレータ５１を介挿し、窒素ガス側の流路に外部パイロット式レギュレータ５２を介挿しているが、場合によっては、逆に窒素ガス側の流路に直動式レギュレータを介挿し、水素ガス側の流路に外部パイロット式レギュレータを介挿してもよい。この場合、窒素ガス側の流路における直動式レギュレータの出側圧力を分流して、水素ガス側の流路の外部パイロット式レギュレータにパイロット圧力として加えるように構成すればよい。

なお、音速ノズルにおける出側の流量は、スロート部の最小口径に依存するから、スロート部の口径が異なるノズルに交換することによって、出側流量を変えることができる。したがって、ガスの混合比（窒素ガスによる水素ガスの希釈度）を変更したい場合には、予めスロート部の口径が異なるノズルをいくつか用意しておき、適宜、異なるスロート部口径の音速ノズルに交換すれば、音速ノズル５３Ａ、５３Ｂのいずれか一方もしくは双方の出側流量を変更し、これによって混合比を変更することができる。この場合、音速ノズルの装置全体ではなく、スロート部のみを交換して、出側流量を変えることも可能である。

なおまた、混合ガスの混合比（窒素ガスによる水素ガスの希釈度）を変更したい場合においては、上述のような音速ノズルもしくはそのスロート部の交換に依らずに、開閉バルブ５６Ａ、５６Ｂの開放時間を変えることによっても、混合比を変更することも可能である。

以上のような図６にフロー構成を示した混合ガス供給装置１０の立体的な構造（立体構成）については、既に図２〜図５に示した構造と同様とすればよい。

なお以上の説明では、本発明の混合ガス供給装置から供給される水素／窒素混合ガス（水素ガスを窒素ガスで希釈したガス）を、漏れ検査用のガスとして使用することとしたが、そのほかの用途に、本発明の装置によって得られた混合ガスを使用してもよいことはもちろんである。

以上、本発明の好ましい実施形態について説明したが、これらの実施形態は、あくまで本発明の要旨の範囲内の一つの例に過ぎず、本発明の要旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。すなわち本発明は、前述した説明によって限定されることはなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定され、その範囲内で適宜変更可能であることはもちろんである。

１０…混合ガス供給装置、１５…フィルター（膜モジュール；窒素ガス発生部）、１９…ガス流制御部、２１…混合部、２１Ａ…第１混合タンク、２１Ｂ…第２混合タンク、２３…水槽、２７…水素発生器（水素ガス発生部）、４０…基台、４１…筐体（キャビネット）、６０…キャスター。

Claims (8)

1. 水素ガスを発生する水素ガス発生部と、窒素ガスを発生する窒素ガス発生部と、前記水素ガス発生部から導かれた水素ガスおよび前記窒素ガス発生部から導かれた窒素ガスを混合するガス混合部とを有し、ガス混合部で混合されたガスを外部に供給するように構成されたことを特徴とする混合ガス供給装置。
2. 請求項１に記載の混合ガス供給装置において、前記水素ガス発生部は、水を分解して水素ガスを発生する水素発生器からなることを特徴とする混合ガス供給装置。
3. 請求項１に記載の混合ガス供給装置において、前記窒素ガス発生部は、空気から窒素ガスを分離して取り出すフィルターからなることを特徴とする混合ガス供給装置。
4. 請求項１〜３のいずれかの請求項に記載の混合ガス供給装置において、前記水素ガス発生部と、前記窒素ガス発生部と、前記ガス混合部とが、一つの基台上に搭載されて一体化されていることを特徴とする混合ガス供給装置。
5. 請求項４に記載の混合ガス供給装置において、前記水素ガス発生部と、前記窒素ガス発生部と、前記ガス混合部とが、前記基台上に設けられた単一の筐体内に収容されていることを特徴とする混合ガス供給装置。
6. 請求項４、請求項５のいずれかの請求項に記載の混合ガス供給装置において、前記基台に、キャスターが設けられていることを特徴とする混合ガス供給装置。
7. 請求項１〜請求項６のいずれかの請求項に記載の混合ガス供給装置において、前記ガス混合部が直列接続した二つの混合タンクからなることを特徴とする混合ガス供給装置。
8. 請求項１〜請求項７のいずれかの請求項に記載の混合ガス供給装置において、前記混合ガスの用途が、漏れ検査用ガスであることを特徴とする混合ガス供給装置。
   

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