JP2023528067A - ガス混合物を送達するためのプラント及び方法 - Google Patents

Abstract

第１のガスの源（１）と、第２のガスの源（２）と、第１のガスの源（１）及び第２のガスの源（２）に流体的に接続された混合装置（３）であって、第１のガス及び第２のガスを含むガス混合物を１つの出口（３３）で生産するように構成された混合装置（３）と、混合装置（３）の出口（３３）におけるガス混合物の生産流量（ＤＰ）を動作中に定める第１の流量設定値（Ｄ１）及び第２の流量設定値（Ｄ２）で混合装置（３）に向かって流れる第１のガスの流量及び第２のガスの流量をそれぞれ調節するように構成された第１の流れ調節部材（４１）及び第２の流れ調節部材（４２）と、生産流量（ＤＰ）に対してそれぞれの割合に従って第１の流量設定値（Ｄ１）及び第２の流量設定値（Ｄ２）を調整するように第１及び第２の流れ調節部材（４１、４２）を制御するように構成された制御ユニット（５）であって、それぞれの割合は、第１のガス及び／又は第２のガスのガス混合物中の少なくとも１つの目標含有量（Ｃ１、Ｃ２）に従って決定される、制御ユニット（５）と、一方では混合装置（３）の出口（３３）に、他方では送達ライン（６）に流体接続されたバッファタンク（７）であって、送達ライン（６）は、ガス混合物の可変消費を表す消費流量（ＤＣ）で消費ユニット（１０）にガス混合物を送達するように構成されている、バッファタンク（７）と、その変動が送達ライン（６）によって送達される消費流量（ＤＣ）の変動を表す物理量を測定し、物理量の第１の測定信号を提供するように構成された少なくとも１つの測定センサ（８）とを備え、制御ユニット（５）は、測定センサ（８）に接続され、第１の測定信号を用いて第１の制御信号を生成するように構成され、流れ調節部材（４１、４２）は、第１の制御信号に応答して第１の流量設定値（Ｄ１）及び第２の流量設定値（Ｄ２）を調整するように構成されている、ガス混合物を送達するためのプラントが開示される。【選択図】図１

Description

本発明は、ガス消費ユニットによって使用されることを意図したガス混合物を送達するためのプラントに関する。このプラントは、混合物を使用場所に直接送達することを可能にし、また、消費ユニットによって消費される流れに応じてプラントによって生成される混合物の流量を調整することを可能にする。本発明はまた、そのようなプラントを使用して混合物を送達するための方法に関する。

特に、本発明によるプラント及び方法は、純粋なガスの混合物又はガスプレミックスを送達することを意図し、特に、窒素、アルゴン、酸素、ヘリウム、水素、プロパンなどの炭化水素など、空気から抽出されるガスの混合物を送達することを意図している。

「ガス消費ユニット」という表現は、単一の消費ユニットと、ガス混合物によって並列に供給される複数の実体、特に分岐箱の下流に配置された複数の実体との両方に及ぶ可能性があることに留意されたい。

通常、ガス混合物は、圧縮又は液化された形態でガスシリンダに包装される。ガスシリンダの充填は、順次モードで行われ、混合物の成分は、シリンダ内に次々と導入される。成分ごとに、成分の導入中及び導入後のシリンダ内の圧力を監視するか、又は成分の導入中のシリンダ重量を測定することで、シリンダ内に導入されたガス量のチェックが行われる。ガス混合物を包装するためのこのようなプラントは、特に、国際公開第２０１０／０３１９４０ Ａ１号パンフレットに記載されている。

ガス消費ユニットによって提供される性能及び／又は結果の信頼性及び再現性をユーザに保証するために、各成分の濃度に関して高い精度を提供するガス混合物を製造することが必要である。用途にもよるが、目標値に対する実際の濃度値の変動の最大許容範囲は、１０％（相対％）、又は５％、或いはそれ未満であり得る。成分の数が多いほど、及び／又はその含有量が少ないほど、そのような許容範囲を満たすことはより困難である。

要求される精度によっては、現行の包装方法では不十分であることが判明する場合がある。特に、圧力の制御による圧力計式の包装は、圧力センサの精度と、ガス量の計算に影響を与える温度の変動によって本質的に制限される精度を提供する。生成されるガス混合物の濃度値に関する不確実性に加えて、異なるシリンダに包装された混合物間の濃度差もある。このような差は、消費ユニットによって生成される結果を、シリンダ交換ごとに大きく変化させる原因となり得る。

成分の計量による重量計式の包装は、混合物の組成に関してより高い精度を提供するが、依然としてシリンダの充填に関して段階的な方法を必要とする。

しかしながら、シリンダの使用は、ガス混合物の消費量が変化したときに予測することが困難な送達の停止を伴う、ユーザに対する限定された自律性をもたらす。ガス混合物のリードタイムが比較的長い場合があるので、ユーザは、生産の継続性を確保するために、シリンダの在庫を管理しなければならない。

さらに、ガス混合物のシリンダへの充填は、この種の操作のために特別に装備された包装センターで行われる。その後、シリンダは使用場所まで輸送されなければならないが、これには専用のロジスティクスが必要である。また、危険物の輸送に関連する制約が、可燃性、自然発火性、毒性及び／又は無酸素性の成分を含むガス混合物を輸送するという問題の場合に存在し得る。

さらに、シリンダの接続／取り外しの操作は、ユーザにとって面倒であり、ガス混合物が周囲の空気で汚染される危険性を増大させる。また、シリンダは、洗浄、不動態化等のステップを含む充填前の特定の準備を必要とする。

本発明の目的は、上述の欠点の全て又は一部を克服することであり、特に、特にガス混合物の消費地点における要求に応じて、送達の連続性及び柔軟性を提供しながら、ガス混合物の組成を正確に制御することを可能にするガス混合物を送達するためのプラントを提案することにより克服することである。

この目的のために、本発明の解決策は、
－ 第１のガスの源と、
－ 第２のガスの源と、
－ 第１のガスの源及び第２のガスの源に流体的に接続された混合装置であって、第１のガス及び第２のガスを含むガス混合物を出口で生産するように構成された混合装置と、
－ 混合装置の出口におけるガス混合物の生産流量を動作時に定める第１の流量設定値及び第２の流量設定値に従って混合装置に向かって流れる第１のガスの流れ及び第２のガスの流れをそれぞれ調節するように構成された第１の流れ調節部材及び第２の流れ調節部材と、
－ 生産流量に対してそれぞれの割合で第１の流量設定値及び第２の流量設定値を調整するように第１及び第２の流れ調節部材を制御するように構成された制御ユニットであって、前記それぞれの割合は、ガス混合物中の第１のガス及び／又は第２のガスの少なくとも１つの目標含有量の関数として決定される、制御ユニットと、
－ 一方では混合装置の出口に、他方では送達ラインに流体接続されたバッファタンクであって、送達ラインは、ガス混合物の可変消費を表す消費流量で消費ユニットにガス混合物を送達するように構成されている、バッファタンクと、
－ その変動が送達ラインによって送達される消費流量の変動を表す物理量を測定し、前記物理量の第１の測定信号を提供するように構成された少なくとも１つの測定センサであって、制御ユニットは、測定センサに接続され、第１の測定信号から第１の制御信号を生成するように構成され、流れ調節部材は、前記第１の制御信号に応答して第１の流量設定値及び第２の流量設定値を調整するように構成されている測定センサと
を備えるガス混合物を送達するためのプラントである。

適宜、本発明は、以下に記載する特徴のうちの１つ又は複数を備え得る。

プラントは、第１及び第２の流量設定値から測定センサによって提供される第１の測定信号への第１のフィードバックループを備え、前記第１のループは、
－ 制御ユニット（５）内に配置され、第１の測定信号から少なくとも第１のエラー信号を生成するように構成された第１の比較器と、
－ 制御ユニット内に配置された、特に比例、積分及び微分タイプの第１の補正器であって、第１のエラー信号から第１の制御信号を生成するように構成された第１の補正器と、
－ 第１の補正器に接続され、第１の制御信号を受信し、第１及び第２の流れ調節部材を、第１の流量設定値及び第２の流量設定値が第１の制御信号に適合するそれぞれの位置に移動するように構成された、第１及び第２の流れ調節部材のアクチュエータと
を備える。

測定センサが、消費流量を測定するように構成された流れセンサ又は流量計を備える。

第１の比較器が、消費流量の変動を表す少なくとも第１のエラー信号を生成するように構成され、第１の補正器が、第１及び第２の流量設定値が流量の変動の方向と同じ方向に変化するように、第１及び第２の流れ調節部材の移動を制御する第１の制御信号を生成するように構成される。

測定センサが、バッファタンク内の圧力を測定するように構成された圧力センサを備える。

第１の比較器が、バッファタンク内の圧力の変動を表す第１のエラー信号を生成するように構成され、第１の補正器が、第１及び第２の流量設定値が圧力の変動の方向と反対の方向に変化するように、第１及び第２の流れ調節部材の移動を制御する少なくとも第１の制御信号を生成するように構成される。

第１の比較器が、第１の測定信号と、低圧閾値、高圧閾値から選択される少なくとも１つのパラメータとの比較から、少なくとも第１のエラー信号を生成するように構成される。

第１及び第２の流れ調節部材のそれぞれが、第１の流量設定値又は第２の流量設定値がゼロである閉位置と、第１の流量設定値又は第２の流量設定値がそれぞれ第１の最大流量値又は第２の最大流量値を有する全開位置との間で移動可能であり、第１及び第２の流れ調節部材は、閉位置と開位置との間の少なくとも１つの中間位置を占めることができ、前記中間位置は、好ましくは、そのそれぞれの第１又は第２の最大値の少なくとも２５％、より好ましくは少なくとも３５％に等しい第１の流量設定値又は第２の流量設定値に対応する。

バッファタンクが、プラントの最大生産流量の少なくとも半分に等しい内部容積を有する。

プラントが、バッファタンクの下流に配置され、送達ラインによって送達される混合物の第１のガス及び／又は第２のガスの少なくとも１つの含有量を分析するように構成された第１の分析ユニットを備える。

プラントが、混合装置の第１の出口で生産されたガス混合物の第１のガス及び／又は第２のガスの少なくとも１つの含有量を測定し、結果として少なくとも第２の測定信号を提供するように構成された第２の分析ユニットを備え、制御ユニットは、第２の分析ユニットに接続され、第２の測定信号から第２の制御信号を生成し、前記第２の制御信号に応答して生産流量に対する第１の流量設定値の割合及び／又は第２の流量設定値の割合を修正するように構成される。

プラントが、生産流量に対する第１の流量設定値及び／又は第２の流量設定値のそれぞれの割合から第２の分析ユニットによって提供される第２の測定信号への第２のフィードバックループを備え、第２のループは、
－ 制御ユニット内に配置され、第２の測定信号と、第１のガスの目標含有量、第２のガスの目標含有量から選択された少なくとも１つのパラメータとの比較から、少なくとも第２のエラー信号を生成するように構成された第２の比較器と、
－ 制御ユニット内に配置された、特に比例、積分、及び微分タイプの第２の補正器であって、第２のエラー信号から第２の制御信号を生成するように構成された第２の補正器と、
－ 第２の補正器に接続され、第１及び／又は第２の流れ調節部材を、生産流量に対する第１の流量設定値及び／又は第２の流量設定値の割合が第２の制御信号に従うそれぞれの位置に移動するように構成された、第１及び／又は第２の流れ調節部材のアクチュエータと
を備えるプラント。

制御ユニットが、
－ ガス混合物中の第１のガス及び／又は第２のガスの少なくとも１つの目標含有量をユーザが入力するように構成された入力インターフェース、特にタッチスクリーンと、
－ 前記目標含有量から、生産流量に対する第１の流量設定値及び／又は第２の流量設定値の所定の割合を計算するための少なくとも１つの計算ルールと
を備えるマン－マシンインターフェースを備える。

プラントが、消費ユニットによってガス混合物が使用される現場に位置する。

さらに、本発明は、ガス混合物を送達するための方法であって、
ａ．第１のガスを第１の流量設定値で混合装置に送達するように、第１の流れ調節部材に第１のガスを通過させるステップと、
ｂ．第２のガスを第２の流量設定値で混合装置に送達するように、第２の流れ調節部材に第２のガスを通過させるステップと、
ｃ．混合装置の出口を介して、第１のガスと第２のガスを含むガス混合物を生産流量で生産するステップと、
ｄ．第１及び／又は第２の流れ調節部材の制御を介して、第１の流量設定値及び第２の流量設定値を生産流量に対するそれぞれの割合において調整するステップであって、前記それぞれの割合は、ガス混合物中の第１のガス及び／又は第２のガスの少なくとも１つの目標含有量の関数として決定される、調整するステップと、
ｅ．バッファタンクを介して、ステップｄ）で生産された混合物を送達ラインに導入し、ガス混合物の可変消費を表す消費流量で消費ユニットにガス混合物を送達するステップと、
ｆ．その変動が送達ラインによって送達される消費流量の変動を表す物理量を測定するステップと、
ｇ．ステップｆ）で行われた測定から、少なくとも第１の測定信号を生成し、第１及び第２の流れ調節部材の制御によって、前記第１の測定信号の関数として第１の流量設定値及び第２の流量設定値を調整するステップと
を含む方法。

次に本発明は、以下に記載する添付図を参照する、非限定的な説明の例として提供される以下の詳細な記載からより深く理解されるであろう。

本発明の一実施形態によるプラントの動作を概略的に示す。 本発明の一実施形態による第１のフィードバックループを概略的に示す。 バッファタンク内の圧力とプラントの生産流量の経時変化の例を表す。 本発明の一実施形態によるプラントによって送達されるガス混合物の流量の経時変化の例を、この経時変化の間に測定されたガス混合物の成分の含有量とともに表す。 図４からの測定された含有量に関連する曲線の拡大図を表す。

図１は、第１のガス１の源と第２のガス２の源とを備える本発明によるプラントを表す。第１のガス１と第２のガス２は、異なる性質である。それらは、単一又は混合された純物質、或いはいくつかの純物質のプレミックス、特に１つの純物質を別の物質で希釈したものであり得る。ガス源のそれぞれは、ガスシリンダ、典型的には５０Ｌまでの水容積を有し得るシリンダ、互いに接続されてシリンダの束を形成するシリンダのセット、又はより大きな容量、特に１０００Ｌまでの容量のタンク、例えば低温貯蔵タンク又は貨物自動車トレーラに配置されたタンクであり得る。好ましくは、源は気体状態で流体を送達する。送達前に、流体は、気体状態、液体状態、すなわち液化ガス、又は液体／気体の二相状態で貯蔵され得る。

図１は、プラントが、２つのガス源から２成分ガス混合物、すなわち２つの成分を含むガス混合物を製造するように構成されている場合を示している。もちろん、本発明によるプラントは、２つを超えるガス源を備え、２つを超える成分を含む混合物、特に３成分又は４成分のガス混合物を製造し得る。

第１のガスの源及び第２のガスの源のそれぞれは、第１のライン２１及び第２のライン２２によって、それぞれの第１及び第２流れ調節部材４１、４２に接続されている。これらは、ガス混合装置３に向かって流れる第１のガスの流れ及び第２のガスの流れを調節するために設けられている。好ましくは、ライン２１、２２は、混合装置の入口３２に接続される共有ライン部分を形成するために、混合装置３の上流に位置する接続点３１で合流する。このようにして、第１及び第２のガスの混合物は、そこでさらに混合及び均質化されるために、装置３内に入る。ライン２１、２２がそれぞれ混合装置３の２つの別々の入口３２ａ、３２ｂに開口することも想定できることに留意されたい。

好ましくは、ライン２１、２２のそれぞれは、これらのラインにおいて優勢な圧力を測定し制御するために、減圧弁及び圧力センサを備える。第１及び第２のガスの圧力はそれぞれ一定に保たれてもよく、典型的には１～１０ｂａｒの間の値である。

各流れ調節部材４１、４２は、流体の流量を所望の値に最も近い流量値にするために設定、調節、調整するように構成された任意の手段であってよい。

典型的には、流れ調節部材４１、４２はそれぞれ、弁、例えば比例制御弁など、膨張部材と組み合わせた流れセンサ、すなわち流量計を備える。弁は、空気圧式又は圧電式、アナログ式又はデジタル式であってもよい。弁は、可動部、典型的には少なくとも１つの閉鎖部材を備え、この閉鎖部材は流体の流れの中に置かれ、その変位により、流れ面積を変化させることができ、したがって、設定値に近づけるために流れを変化させることができる。特に、流れ調節部材４１、４２は、マスフローセンサと比例制御弁とを備えるマスフロー調節器であってもよい。なお、調節が流体の質量の測定に基づくものであっても、設定値や測定された流れ値は、必ずしも質量で表されるとは限らないことに留意されたい。したがって、体積流れの設定値は、比例制御弁の開度のパーセントで表すことができ、これには、被調節部材の制御弁に印加すべき電圧値が対応する。パーセント開度から質量又は体積流れ値への変換は、１００％開度に対する調節された流れの公称値を知ることによって達成される。

有利な一実施形態によれば、弁は圧電式である。このタイプの弁は、高い精度、弁に印加される電圧の監視を可能にする良好な再現性を提供する。このような弁はまた、磁場及び無線周波数ノイズに対して比較的鈍感である。また、エネルギー消費が少なく、最小限の発熱で済む。制御面が金属の積層でできているため、ガスとの反応が少ない、或いは全くない。最後に、特に電磁弁と比較して比較的小さな流れ制御キャビティ容積のおかげで、ガスの迅速な交換と優れた動的応答が可能である。

実際には、第１及び第２の流れ調節部材４１、４２により、第１の流量設定値Ｄ１及び第２の流量設定値Ｄ２に従って、混合器３に入る第１のガスの流れ及び第２のガスの流れをそれぞれ調節することが可能である。混合装置３の出口３３で、ガス混合物は、２つのガス源を有するプラントの場合、第１及び第２のガスの２つの流量Ｄ１及びＤ２の合計に対応する生産流量ＤＰで出て行く。プラントが例えば第３のガスの源を備える場合、流量ＤＰは、混合装置３の方向に、対応する流れ調節部材４１、４２、４３によって調節された流量Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の合計となる。

本発明によるプラントは、その動作を制御するように、特に、設定値Ｄ１、Ｄ２を、プラントの運転条件の関数として決定され且つ適した値にするために調整するように、第１及び第２の流れ調節部材４１、４２に接続された制御ユニット５をさらに備える。

これを行うために、流れ調節部材４１、４２はそれぞれ、有利には、制御ユニット５によって流れ設定値を与えられる閉ループシステムを備える。これらの設定値は、次に、閉ループシステムによって、流れ調節部材４１、４２によって測定された値と比較され、その結果、その位置は、Ｄ１、Ｄ２にできるだけ近い流れを混合装置３へ送るために、前記システムによって調整される。

有利には、制御ユニット５は、ＰＬＣ（Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｌｏｇｉｃ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）システムとも呼ばれるプログラマブルコントローラ、すなわち、監督用のマン－マシンインターフェースとデジタル通信ネットワークとを備える産業プロセス用の制御システムを備える。ＰＬＣシステムは、プラントの制御サブシステム又は機器を制御するいくつかのモジュラーコントローラを備え得る。これらの機器はそれぞれ、少なくとも１つの測定センサからのデータの取得、少なくとも１つの流れ制御部材に接続された少なくとも１つのアクチュエータの制御、パラメータの調節及びフィードバック、システムの様々な機器間のデータの伝送の中から少なくとも１つの動作を保証するように構成される。

したがって、制御ユニット５は、マイクロコントローラ、マイクロプロセッサ、コンピュータのうちの少なくとも１つを備え得る。制御ユニット５は、プラントの制御機器の様々な部分、特に流れ調節部材４１、４２、センサ８に接続され、電気的、イーサネット、Ｍｏｄｂｕｓ等の接続によって前記機器の部分と通信し得る。プラントの機器の全て又は一部に対して、例えば無線周波、ＷＩＦＩ、Ｂｌｕｅｔｏｏｔｈ等の接続による、接続及び／又は情報の送信の他のモードが想定され得る。

まず、電子ロジック５は、ガス混合物中の第１のガスの目標含有量Ｃ１及び／又はガス混合物中の第２のガスの目標含有量Ｃ２の関数として、生産流量ＤＰに対する流量Ｄ１の所定の割合及び／又はＤＰに対する流量Ｄ２の所定の割合、すなわち所定のＤ１／ＤＰ及び／又はＤ２／ＤＰ比率を計算する。

好ましくは、電子ロジック５は、第２のガスの目標含有量Ｃ２から第２のガスの流量Ｄ２を算出せず、Ｄ１からの演繹によってＤ２を設定する。Ｄ２は、ＤＰからＤ１を差し引いた値に対応する。好ましくは、電子ロジック５は、混合物中のマイナーなガスのものである目標含有量Ｃ１から、ＤＰに対する流量Ｄ１の所定の割合を計算する。

注意すべきは、例えば三元混合物の場合、Ｄ１とＤ２は、それぞれの目標含有量Ｃ１、Ｃ２から設定することができ、第３のガスの第３の流量設定値Ｄ３は、Ｄ１とＤ２の値から推論されることである。

一実施可能性によれば、制御ユニット５は、入力インターフェース、例えばタッチスクリーンを備えるマン－マシンインターフェース３００を備え、ガス混合物中の第１のガス及び／又は第２のガスの前記少なくとも１つの目標含有量のユーザによる入力を可能にする。例えば、含有量は、ガス混合物中に存在する第１のガス又は第２のガスの体積パーセントとして表現されてもよい。より一般的には、マン－マシンインターフェース３００は、ユーザが制御ユニット５に指示を与えることを可能にし得る。

流れ調整器部材４１、４２は、第１及び第２のガスの流れを、ガス混合物に対する目標組成から決定されたそれぞれの設定値Ｄ１、Ｄ２に調節するように制御ユニット５から命令を受け取る。これらの流量で、第１のガス及び第２のガスは混合装置３に入る。

典型的には、混合装置３は、入口及び出口３３が開いている共通の混合器容積を備え、その中で混合物が均質化される。例えば、スタティックミキサータイプの混合器３を使用することができ、これは混合器に入る流体の連続的な混合を可能にする。このタイプの混合器は、一般に、流体の流れを乱すことができる板、管の一部、挿入物などの少なくとも１つの乱し要素を備え、圧力降下及び／又は乱流を発生させて流体の混合及びその均質化を促進する。

したがって、第１及び第２のガスの混合物は、混合装置３の出口３３において、生産流量ＤＰで生産される。流量Ｄ１、Ｄ２は、流量ＤＰと、第１及び第２のガスの所望の含有量Ｃ１、Ｃ２とによって左右される。

生じる問題の１つは、ガス混合物の需要が変動する消費ユニット１０へのガス混合物の送達に関係する。その結果、地点１０へガス混合物を運ぶための流量は変動する。

混合装置の出口で生成されるガス混合物の流量を消費されるガスの流量に適合させるために、本発明は、混合装置３の出口３３を、ライン２３を介してバッファタンク７の入口に接続することを提案する。送達ライン６は、バッファタンク７の出口に流体的に接続され、動作時に、消費ユニット１０にガス混合物を送達することを可能にする。

このプラントはバッファタンク７に流体接続されたベントライン２５を備え得、そのベント１５は過圧の場合に有用なリリーフ弁に連結され、且つガス再処理ユニットへの混合物の通過を制御する弁に連結されていることに留意されたい。この弁により、消費ユニットへの送達の始動段階の間、プラントのラインとバッファタンク７をパージすることが可能になる。

したがって、消費ユニット１０へのガス混合物の送達は、消費ユニット１０の混合物の消費量に対応する消費流量ＤＣでバッファタンク７から行われる。送達プラントの動作中に流量ＤＣが変化すると、バッファタンク７の上流の生産流量ＤＰは、もはや混合物の需要に対応しなくなる可能性がある。バッファタンク７は、流体回路に提供する補充容積のおかげで、流量ＤＰに対応しない場合でも流量ＤＣでの送達を保証することを可能にする。特に、ＤＰがＤＣより高い場合、タンク７はガス混合物が送達ラインに強制されるのを防ぎ、過剰生産を吸収する。ＤＰがＤＣより低い場合、バッファタンク７は、例えば、高い消費率で消費が急速に開始されたときに、ユーザが引き出せる混合物の予備を形成し、生産不足の状況でも流量ＤＣでの送達を保証することを可能にする。

さらにプラントは、物理量（その変動が送達ライン６を流れる消費流量ＤＣの変動を表す）を測定し、対応する第１の測定信号を制御ユニット５に提供する測定センサ８を備える。特に、第１の測定信号は、センサ８によって取得される複数の連続した測定値を備え得る。ユニット５はそれを受信し、第１の制御信号を生成し、それは、第１の制御信号に従って第１の流量設定値Ｄ１及び第２の流量設定値Ｄ２を調整するように、流れ調節部材４１、４２に送信される。

したがって、本発明は、消費流量ＤＣの変動、ひいてはユーザの要求に適合させるために、最初に設定された流量設定値Ｄ１、Ｄ２を再計算することを可能にする。混合装置３は、その制御が消費流量に関連付けられる混合物流量を生成する。

同時に、制御ユニット５は、比率Ｄ１／ＤＰ及びＤ２／ＤＰを、それらがガス混合物に所望される第１のガス及び第２のガスの含有量に従うように監視し続けることに留意されたい。

本発明による方法は、以前は消費が検出されなかった消費ユニットによる混合物の消費が始まる間に始動段階を有利に実施する。この始動段階において、ゼロ生産流量ＤＰから、所定の生産流量ＤＰによる第１及び第２のガスの混合物の生産に切り換えられる。

実際には、始動段階において、ユーザは、生成可能な最大生成流量の所定の割合に対応する最小「始動」値に設定可能な所定の流量ＤＰで、ガス混合物の生成を始動することができる。この最大生産流量は、第１及び第２の調節器部材４１、４２が送達するように設計されている第１の最大流量値及び第２の最大流量値の和に対応する。有利には、所定の割合は、最大生産流量の少なくとも２５％、好ましくは少なくとも３５％、より好ましくは少なくとも５０％である。これにより、Ｄ１、Ｄ２流れ調節器を測定するセンサを、その最適且つ最も正確な動作範囲で使用することが可能になる。

混合物を消費ユニット１０に送達する前に、特に混合物の組成が目標組成に適合しない場合に、生成されたガス混合物をベント１５に送達できることに留意されたい。

ユーザは、任意選択的に、バッファタンク７を満たし、そこに混合物の予備を蓄積するために、予想される消費流量ＤＣよりも高い生産流量を最初に設定してもよい。

消費の始動段階の後、生産調節段階が続き、その間生産流量ＤＰは消費流量ＤＣの関数として調整される。調節段階の間、制御ユニット５は、測定センサ８から受信した測定値を介して消費流量ＤＣを監視する。消費流量ＤＣの変化が検出された場合、制御ユニット５は、流量ＤＰを修正された流量ＤＣに一致させるために、混合器の上流に送達された流量Ｄ１、Ｄ２を適合させる第１の制御信号を発生させる。

好ましくは、測定センサ８は、連続的又は準連続的に測定値を取得する。好ましくは、制御ユニット５は、第１の制御信号の生成及び／又は流れ調節部材への第１の制御信号の送信が、所定の時間間隔、特に１～６０秒のオーダーの範囲内の間隔でのみ行われるように構成される。言い換えれば、流量設定値は、設定値の調整が制御ユニット５によって命令されることなく、この時間間隔の間、維持される。これにより、流量ＤＣの不注意による変動に従うプラントの反応を防止すること、又は、動作エラーにつながる可能性のある流量ＤＰの急激すぎる変動の発生を回避することが可能になる。

任意選択的に、流量ＤＣの変動の振幅及び／又は速度に応じて、制御ユニット５は、少なくとも一時的に、生産流量ＤＰを維持するように構成され得る。例えば、消費流量ＤＣが増加した場合、消費ユニット１０に接続された消費ユニットは、バッファタンク７を活用して、混合器３の生産不足を補償し得る。消費流量ＤＣが減少する場合、バッファタンク７は、混合器３の過剰生産を吸収するために満たされ得る。

好ましくは、制御ユニット５は、センサ８によって測定された物理量がゼロＤＣ消費流量を表す場合、ガス流を停止するように構成されている。したがって、需要がない場合、プラントは、ガス混合物を生成しない。制御ユニット５はまた、バッファタンク７内の過圧を回避するために、センサ８によって測定された物理量が低消費流量ＤＣを代表している場合、すなわち所与の低流量閾値を下回っている場合に、ガス流を停止するように構成することができる。また、制御ユニット５は、センサ８によって測定された物理量が、所与の高流量閾値よりも高い消費流量ＤＣを代表している場合に、アラーム信号を生成するように構成することができる。

有利には、本発明によるプラントは、第１及び第２の流量設定値Ｄ１、Ｄ２から第１の測定信号への第１のフィードバックループを使用する。「フィードバックループ」とは、一般に、調節量が、調節される量、すなわちフィードバックされるべき量に作用し、それにより、それをできるだけ早く設定値まで持って行き、そこに維持するようにする方法を監視するためのシステムを意味するように理解される。フィードバックの基本原理は、フィードバックされる量の実際の値と、達成が望まれる設定値との差を連続的に測定し、この差をできるだけ早く減らすために１つ又は複数のアクチュエータに適用される適切なコマンドを計算することである。これは、閉ループ制御システムとも呼ばれる。

第１のフィードバックループにおいて、調節量は、測定センサ８によって測定された物理的な量であり、調節される量は、第１及び第２のガスの流量Ｄ１及びＤ２の調整を介した、生産流量ＤＰである。設定値は、混合物の消費状況に応じて可変である。

センサ８に加えて、第１のフィードバックループは、制御ユニット５内に配置され、第１の測定信号から少なくとも第１のエラー信号を生成するように構成された第１の比較器１１Ａを備える。第１のエラー信号は、測定された物理量の変動を表すものであり得る。有利には、それは、別の時間に行われた前記物理量の少なくとも１つの測定値と比較することによって得られる。

さらに、第１のフィードバックループは、制御ユニット５内に配置され、第１のエラー信号から第１の制御信号を生成するように構成された第１の補正器１２Ａを備える。

第１の補正器１２Ａは、第１の制御信号に応じて、第１の流量設定値Ｄ１及び第２流量設定値Ｄ２が調整されるそれぞれの位置への第１及び第２流れ調節部材４１、４２の移動を制御するアクチュエータに制御信号を送信する。典型的には、アクチュエータは、調節器部材内の可動部品の動きを制御し、混合装置３に送られる流量Ｄ１、Ｄ２を、流量ＤＰとＤＣとの間の差を小さくする傾向のある方向に変化させる。

好ましくは、第１の補正器１２Ａは、比例・積分・微分（ＰＩＤ）型であり、比例動作、積分動作、微分動作の３つの複合動作のおかげで、フィードバックの性能を向上させることが可能である。

好ましくは、前述したように、第１のフィードバックループの修正動作は、エラーを生じさせる可能性のある生産速度の急激すぎる変動を防止するために、所定の時間間隔、好ましくは１～６０秒の間隔、より好ましくは２０秒のオーダーの間隔で設定値Ｄ１、Ｄ２に対してのみ適用される。この時間間隔は、第１の補正器１２Ａのパラメータであり得る。

第１の補正器１２Ａは、特に、第１のエラー信号を処理し、数値計算によってフィードバックループの比例項、積分項、及び微分項を生成するためのマイクロプロセッサ、メモリレジスタ、及びプログラミング命令を含み得る。計算及び／又は実験によって決定されてもよいこれらの項は、調節器部材４１、４２のための制御信号を提供するために組み合わされる。微分項は任意選択的にゼロであり得る。

図１は、消費ユニット１０に送達される消費流量ＤＣを直接測定するように送達ライン６上に配置された、流量計と呼ばれることもある流量センサ８によって測定信号が得られる実施形態を示している。受信され、プラントの様々な要素に送信される信号は、「Ａ」で参照される破線で概略的に示されている。

典型的には、流量ＤＣが増加する場合、制御信号は第１及び第２の流量設定値Ｄ１、Ｄ２の増加を命令し、流量ＤＣが減少する場合、第１及び第２の流量設定値Ｄ１、Ｄ２の減少を命令する。

なお、本発明の文脈では、第１及び第２の流れ調節部材４１、４２のそれぞれは、第１の流量設定値Ｄ１又は第２の流量設定値Ｄ２がゼロである閉位置と、第１の流量設定値Ｄ１又は第２の流量設定値Ｄ２が第１の最大流量値又は第２の最大流量値をそれぞれ有する全開位置との間で移動できることに留意されたい。

第１及び第２の流れ調節部材４１、４２は、任意選択的に、閉位置と開位置との間の少なくとも１つの中間位置を占有してもよい。好ましくは、前記中間位置は、第１の最小流量値又は第２の最小流量値よりも大きいか又はそれに等しい第１の流量設定値Ｄ１又は第２の流量設定値Ｄ２に対応する。好ましくは、第１の最小流量値及び／又は第２の最小流量値は、それぞれの第１又は第２の最大値の少なくとも２５％、より好ましくは少なくとも３５％、又は少なくとも５０％に等しい。これにより、調節器部材４１、４２の精度、具体的には調節器部材に使用される流量センサの精度がより良い流量範囲で動作することが可能になる。

一実施形態によれば、プラントは、消費流量ＤＣを表す物理量としてバッファタンク７内の圧力を測定する圧力センサ８を使用する。したがって、消費流量ＤＣの変動は、バッファタンク７内の圧力変動を決定することによって間接的に決定される。測定信号が、ライン６に接続されたセンサ８ではなく、バッファタンクに接続されたセンサ８によって生成されることを除けば、図１の表現はそのまま適用可能である。

本発明によるプラントは、一方は流量センサ、他方は圧力センサである２つのセンサ８を備え得ることに留意されたい。これらのセンサは、上述したとおりであり、それぞれがそれぞれの第１の測定信号を生成する。所定の選択基準に応じて、制御ユニット５は、センサ８の一方又は他方からの測定信号から第１の制御信号を生成するように構成される。好ましくは、制御ユニット５は、２つの測定センサ８のうち、最も高い流量を表す物理量値を測定する方からの第１の測定信号を使用することを選択する。

実際には、消費ユニット１０への流量ＤＣが増加すると、混合装置３の出力で生産される生産流量ＤＰが不十分となり始める。消費ユニット１０に接続された消費プラントは、混合装置３の生産不足を補うためにバッファタンク７を活用し、これはタンク７内の圧力の低下につながる。

圧力センサ８は、第１の測定信号を第１の比較器１１Ａに送り、比較器は、圧力降下情報に対応する第１のエラー信号を生成して第１の補正器１２Ａに送信し、第１及び第２の流量設定値Ｄ１、Ｄ２が第１のフィードバックループによって決定され得る適切な係数によって増加するように第１及び第２の流れ調節部材４１、４２に適用される第１の制御信号を計算する。

１つの実施形態の可能性によれば、第１の比較器１１Ａは、第１の測定信号と、低圧閾値、高圧閾値、から選択される少なくとも１つのパラメータとの比較から少なくとも第１エラー信号を生成するように構成される。これらの閾値は、動作条件、プラントの特性等に応じて調整することができる。バッファタンク７内の圧力が低圧閾値に達すると、第１の補正器は、所与の流量設定値Ｄ１、Ｄ２に従って第１及び第２のガスの流れを調節するように流れ調整器部材に命令する。

この動作モードは、調節段階の間、また消費の始動段階の間に使用可能である。始動段階の場合、バッファタンク７内の圧力が低圧閾値に達するとすぐに、流れ調整器部材は、始動値に設定された流量ＤＰでガス混合物を生成するように第１及び第２のガスの流れを調節するように命令される。特に、流量設定値Ｄ１、Ｄ２は、それぞれ第１の最小流量値及び第２の最小流量値に対応し得る。流れ調節部材４１、４２はそれぞれ、バッファタンク７内の高圧閾値に達するまで、始動値に等しい流量ＤＰをもたらす最小流量を生成するために始動する。

１つの可能性によれば、タンク７内の圧力が十分に増加しない場合、特に高圧閾値に達しない場合、又は圧力が十分に速く増加しない場合、流量設定値Ｄ１、Ｄ２は、好ましくはＰＩＤ型の第１の補正器１２Ａによる調節方式に従って増加され、この場合流量の増加は圧力の降下に応じる。

タンク７内の圧力が高圧閾値に達すると、流れ調節部材４１、４２を、流量Ｄ１、Ｄ２がゼロであるそれぞれの閉位置に移動させることができる。

図２は、Ｄ１とＤ２の和に相当する生産流量ＤＰがバッファタンク７内の圧力Ｐ７の変動に応じて補正されるＰＩＤ型の第１の補正器を備えた第１のフィードバックループの効果の一例を示している。第１の最大流量値と第２の最大流量値との和に対応するプラントの最大生産流量ＤＰは、１００ｓＬ／ｍｉｎ（標準リットル／分）、すなわち６Ｎｍ３／ｈ（標準立方メートル／時）に設定される。第１及び第２の最小流量値の和に対応するプラントの最小生産流量ＤＰは、２５ｓＬ／ｍｉｎ（標準リットル／分）、すなわち１．５Ｎｍ３／ｈに設定される。高圧及び低圧の閾値は、それぞれ４ｂａｒ及び３．８ｂａｒに設定されている。

図２は、プラントの動作中に直面し得る様々なシナリオを概略的に示している。ＤＰ＝ＤＣの場合、圧力は４ｂａｒで安定している（図２の右下の灰色の矢印）。その後、ＤＣ＞０、しかしＤＰ＝０と仮定すると、バッファタンクの圧力は３．８ｂａｒに降下する（灰色の矢印に沿って左へ移動）。この圧力が流れ調節器の始動圧力である。流量ＤＰは最小始動値、すなわち２５ｓＬ／ｍｉｎである。制御ユニットが流れ調節器に流量ＤＰ＜ＤＣを生成するように命令するとすぐに、圧力はプラントの最大ＤＰ流量に等しいＤＣ流量、すなわち１００ｓＬ／ｍｉｎに達するまで降下する（灰色の矢印に沿って下から上へ移動）。ＤＣが減少するとすぐに、すなわちＤＰ＞ＤＣになるとすぐに、バッファタンクが満たされ始め、圧力が３．５ｂａｒから４ｂａｒに上昇する（黒線の破線の矢印に従うことによって）。４ｂａｒはバッファタンクの充填を停止する圧力である。

実際に生じる例が図３に示され、バッファタンク内の圧力（破線）と生産流量ＤＰ（実線曲線）の経時変化を示している。グラフの開始時（領域Ａ）、圧力降下がない場合、流量設定値は０のままである。圧力が降下するとすぐに（領域Ｂ）、流量設定値が流れ調節器Ｄ１及びＤ２に与えられ、圧力が安定しない場合は一定間隔で増分により増加される。圧力が安定するとすぐに、バッファタンクへの充填が停止される（領域Ｃ）。圧力が再び降下した場合（領域Ｄ）、消費ＤＣを提供し、バッファタンクの圧力を安定した状態に維持することを可能にするために、流れ調節器の設定値が望ましい値に調整される。

標準立方メートルとは、常温常圧条件下（基準系により０℃又は１５℃又はまれに２０℃、及び１気圧、すなわち１０１ ３２５Ｐａ）のガスについて、１立方メートルの内容物に相当するガス量の測定単位であることに注意されたい。純ガスの場合、１標準立方メートルは約４４．６モルのガスに相当する。

バッファタンクは、有利には、プラントの最大生産流量ＤＰの少なくとも半分に等しい内部容積を有することに留意されたい。

この最小内部容積に従うことで、ＤＣの偶発特性に関係がある圧力変動を吸収することが可能となる。バッファタンクは、少なくとも１Ｌ、又は少なくとも５０Ｌ、或いは１０００Ｌ以上の内部容積を有し得る。好ましくは、バッファタンクの内部容積は５０～４００Ｌである。バッファタンクは単一のタンクで形成されてもよいし、互いに流体的に接続された複数のタンクで形成されてもよく、バッファタンクの内部容積は各タンクの容積の合計と理解される。

図１に見られるように、このプラントは、供給ライン６によって送達されるガス混合物中の第１のガス及び／又は第２のガスの少なくとも１つの含有量を分析するように構成された第１の分析ユニット１３を備え得る。これにより、特にプラントの開始段階の間に、測定された含有量が目標含有量に適合するように、ガス混合物の送達を調整することが可能になる。目標含有量Ｃ１、Ｃ２に対して０．１～５％（相対％）のオーダーの公差を設定することができる。生産された混合物が適合しない場合、生産は任意選択的に停止される場合がある。好ましくは、第１の分析ユニット１３は、特にガス混合物中のマイナーなガスであり得る第１のガスの含有量を分析するように構成されている。さらに、本発明によるプラントは、混合装置３によって生産されたガス混合物中の第１のガス及び／又は第２のガスの少なくとも一方の含有量を測定するように、バッファタンク７の上流に配置された第２の分析ユニット１４を備え得る。第２の分析ユニット１４は、少なくとも制御ユニット５向けの第２の測定信号を結果として提供するように構成され、制御ユニット５は、第２の測定信号から第２の制御信号を生成する。第２の制御信号は、混合装置３を出るガス混合物の実際の組成が含有量Ｃ１、Ｃ２（Ｃ２は好ましくはＣ１から推測され、測定されない）を有する目標組成に近づくように、生産流量ＤＰに関連して第１の流量設定値Ｄ１及び第２の流量設定値Ｄ２の割合の一方及び／又は他方を調整するように流量調節器部材４１、４２の一方及び／又は他方を制御するために使用される。混合物の組成の制御の文脈で、プラントの様々な要素に受信及び送信される信号は、破線「Ｂ」によって概略的に表される。

混合装置によって生産された混合物の含有量のこの制御は、流れ調節部材４１、４２によって実際に調節された流量と、それらに適用された流量設定値Ｄ１、Ｄ２との間のあり得る誤差を補償することを可能にする。混合装置の出口とバッファタンク７の入口との間に位置するサンプリング地点の配置により、含有量のあり得る変動をより迅速に検出して対応することが可能になり、かくしてバッファタンク７で不適合な混合物を消費するリスクを回避することができる。

なお、混合物を取り込んで分析ユニットに運ぶラインは、分析装置がリアルタイム又は実質的にリアルタイムで非常に正確な応答を提供するように、有利に可能な最短長さを有することに留意されたい。好ましくは、ラインは、混合物がそのサンプリング地点で採り込まれる瞬間と分析ユニットがその測定値を与える瞬間との間の間隔が最小、典型的には３０秒未満、特に１～３０秒の間であるようなものである。

好ましくは、第２の制御信号は、第１のガス又は第２のガスについて、測定された含有量と目標含有量との間の差に関する少なくとも１つの情報を含む第２のエラー信号から生成される。好ましくは、第１のガスの含有量のみが測定され、その目標値と比較され、第１のガスは混合物中のマイナーなガスである。この差は、特に次のように表すことができる：

式中、Ｍ１は第１のガスの測定された含有量である。相対差ΔＣ１は、第１の流量設定値Ｄ１の補正係数として使用することができる。

混合装置３の出口における生産流量ＤＰが１００ｓＬ／ｍｉｎである２種類のガスの混合物を生産するように構成されたプラントの例を考える。所望のガス混合物は、目標含有量Ｃ１が４％の第１のガスと、残り、したがって含有量Ｃ２が９６％（体積％）の第２のガスとで形成された混合物である。したがって、ＤＰに対して４％の割合に対応する４ｓＬ／ｍｉｎ（０．２４Ｎｍ３／ｈ）の第１の流量設定値Ｄ１と、ＤＰに対して９６％の割合に対応する９６ｓＬ／ｍｉｎ（５．７６Ｎｍ３／ｈ）の第２の設定値Ｄ２がそれぞれの流れ調整器部材４１、４２に適用される。ここで、プラスマイナス１％の流れ調整器部材４１、４２の制御精度が仮定される。ここでは、Ｄ１に－１％、Ｄ２に＋１％の誤差がある場合を例にとって説明する。これにより、第１のガスの実際の流量は３．９６ｓＬ／ｍｉｎ、第２のガスの実際の流量は９６．９６ｓＬ／ｍｉｎ、実際の生産流量は１００．９２ｓＬ／ｍｉｎとなる。混合装置３の出口で３．９２％の第１のガス含有量が測定され、これは目標含有量Ｃ１に対する－２％（相対％）の差ΔＣ１に相当する。制御ユニット５は、この差を補償するために、ＤＰに対する流量割合Ｄ１及びＤ２を調整するように流れ調整器部材４１、４２に命令する第２の制御信号を生成する。このようにして、第１の設定値Ｄ１は、Ｄ１＋２％、すなわち４．０８ｓＬ／ｍｉｎに調整される。

好ましくは、第１の設定値Ｄ１のみが第２の測定信号に従って調整され、制御ユニット５は、Ｄ２の維持を制御する。第２の制御信号に応じてＤ２も調整されることが可能であることが理解される。上記の例では、Ｄ２は９５．０４ｓＬ／ｍｉｎに調整されることになる。補正は、制御ユニット５に予め記憶された目標含有量の少なくとも１つに補正係数を適用することによっても行うことが可能であり、上記の例では０．０３に等しい係数による補正であり、結果としてＤ１を４．０８ｓＬ／ｍｉｎに調整する効果を有することに留意されたい。

任意選択的に、プラントは、第１の分析ユニット及び／又は第２の分析ユニットが予想される許容範囲外の含有量を検出した場合にアラーム信号を発するように構成されたアラームを備え得る。

第１の分析ユニット１３及び／又は第２の分析ユニット１４は、特に以下の種類の検出器から選択されてもよい：熱伝導検出器、常磁性交互圧力検出器、触媒吸着検出器、非分散赤外線吸収検出器、赤外線スペクトロメータ。分析ユニットの種類は、分析するガスの性質に応じて適合させることができる。第１の分析ユニット１３と第２の分析ユニット１４は、任意選択的に入れ替わってもよい。好ましくは、第１の分析ユニット１３及び第２の分析ユニット１４は、分析されたガス混合物をその中に排出するように、ベント１５に接続される。

一実施形態によれば、プラントは、生産流量ＤＰに対する第１の流量設定値Ｄ１及び／又は第２の流量設定値Ｄ２のそれぞれの割合から第２の分析ユニット１４によって提供された第２の測定信号への第２のフィードバックループを備え得る。

第２のフィードバックループにおいて、調節量は、第２の分析ユニット１４によって測定された含有量であり、調節される量は、割合Ｄ１／ＤＰ、Ｄ２／ＤＰのうちの一方及び／又は他方である。設定値は、測定された実際の含有量に応じて可変である。

第２のループは、制御ユニット５内に配置され、第２の測定信号と、第１のガスの目標含有量Ｃ１、第２のガスの目標含有量Ｃ２から選択された少なくとも１つのパラメータとの比較から少なくとも第２のエラー信号を生成するように構成される第２の比較器１１Ｂを備える。第２の補正器１２Ｂは、制御ユニット５内に配置され、特にＰＩＤ型であり、第２のエラー信号から第２の制御信号を生成するように構成される。第２の制御信号に応答して、第１及び第２の流れ調節部材４１、４２のアクチュエータは、ＤＰに対するＤ１及び／又はＤ２の割合が第２の制御信号に従うそれぞれの位置への第１及び第２の流れ調節部材４１、４２の移動を命令する。好ましくは、Ｄ１の割合のみが調整され、フィードバックループは、Ｄ２に固定されたままであるように命令する。

第１の比較器と第２比較器は、任意選択的に、センサ８及び第２の分析ユニット１４からの測定値の両方を入力データとして受け取り、適切なエラー信号を出力として生成するように構成された同一のエンティティを形成し得ることに留意されたい。同じことが、第１及び第２の補正器にも当てはまる。

本発明によるプラントは、半導体、光電池、ＬＥＤ、フラットスクリーン産業などの様々な産業、又は鉱業、医薬、宇宙又は航空産業などの任意の他の産業で用いられるガス混合物の送達のために使用することが可能である。

好ましくは、プラントは、少なくとも制御ユニット５、混合装置３、流れ調整器部材、測定センサ８及びバッファタンク７が設置された少なくとも１つのガスキャビネットを備える。第１及び第２のガスの源は、キャビネットの内側又は外側のいずれに配置されてもよい。好ましくは、キャビネットが合理的な接地面積を保持するように、源はキャビネットの外側に配置される。好ましくは、制御ユニット５は、キャビネットの壁の１つに固定されるか、又はキャビネットから距離を置いて配置されることにより、キャビネットの外側に配置される。

ガスキャビネットは、後壁、側壁、前壁、底面、及び天井を有するハウジングを備え得る。ハウジング内には、底面に立ち、従来技術で知られる方法でハウジング内に固定することができる１つ又は複数のバッファタンクが設けられる。ガス配管システムは、前記ハウジング内に、好ましくはキャビネットの底面に対して配置される。キャビネットは、ガス配管システムを制御及び／又は維持するための手段、例えば弁、減圧弁、圧力測定部材等などを備えてもよく、ガスの送達、特定の配管又は配管の一部の開閉、ガス圧の管理、パージサイクルの実行、漏れ検査等などの操作を行うことを可能にする。

ハウジングは、第１及び第２のガスを供給するためのガス入口開口部と、ガス混合物を送達するためのガス出口開口部とを備える。送達ライン６は、出口開口部に接続されている。動作時には、ガスキャビネットは送達ライン６を介して消費ユニットに接続される。他のガス入口は、特にパージガス又は分析装置の較正のための標準ガス用に設けられてもよい。

特に、本発明によるプラントは、以下の組成を有するガス混合物を生産するために使用することができる：
－ 窒素（Ｎ_２）、アルゴン又はヘリウムなどの不活性ガス中の水素（Ｈ_２）、
－ 窒素又はアルゴンなどの不活性ガス中のヘリウム、
－ 窒素、アルゴン、又はヘリウムなどの不活性ガス中の二酸化炭素（ＣＯ_２）、
－ 窒素、アルゴン、又はヘリウムなどの不活性ガス中のメタン（ＣＨ_４）、
－ 窒素、アルゴン又はヘリウムなどの不活性ガス中の酸素（Ｏ_２）。

好ましくは、第１のガスの目標含有量Ｃ１、特にＨ２、ヘリウム、ＣＯ２、ＣＨ４、Ｏ２の目標含有量は、０．０００１～５０％、好ましくは０．１～２０％であり、残りは第２のガスである。

本発明によるプラントの効率を実証するために、第２のガスとしての窒素中に第１のガスとしての水素を含む混合物の現場での製造及び送達を行った。水素の目標含有量Ｃ１は４％（体積％）であった。このプラントは、上記のようなＰＩＤ型の第１のフィードバックループと、任意選択的に、消費ユニットに必要な精度要件に応じて、第２のフィードバックループとを備えていた。

図４は、第２のフィードバックループを備えるプラントの送達ラインによって送達されるガス混合物流量ＤＣの記録と、この記録中に測定された水素含有量とを示す。

図５は、図４における含有量の記録の拡大図である。

典型的には０～１５０ｓＬ／ｍｉｎの間で変化するガス混合物流量ＤＣを、第２のフィードバックループなしで３％のオーダーの相対標準偏差及び第２のフィードバックループありで１％のオーダーの相対標準偏差によって特徴付けられる含有量の安定性で製造することができた。

本記載は、２成分を含有するガス混合物を記載しているが、より多くの成分を有する任意の混合物に転用可能であることに留意されたい。例えば、３成分ガス混合物の場合、３つの源がそれぞれ第１のガス、第２のガス、及び第３のガスを送達する。流れ調節部材４１、４２、４３は、それぞれの流量設定値Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３で第１、第２、第３のガスの流れを調整するように制御ユニット５から命令を受け取る。混合装置は、Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３の和に等しい流量ＤＰの混合物を送達するように構成される。ＤＰに対する第１、第２及び第３のガスの割合は、ガス混合物中のそれぞれ第１のガス、第２のガス及び第３のガスの３つの目標含有量Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３のうちの少なくとも２つの関数として決定される。２種類のガスを含有する混合物について前述した特徴の全部又は一部は、３種類以上のガスを含有するこの混合物にも転用可能である。

Claims (15)

1. － 第１のガスの源（１）と、
   － 第２のガスの源（２）と、
   － 前記第１のガスの源（１）及び前記第２のガスの源（２）に流体的に接続された混合装置（３）であって、前記第１のガス及び前記第２のガスを含むガス混合物を出口（３３）で生産するように構成された混合装置（３）と、
   － 前記混合装置（３）の出口（３３）における前記ガス混合物の生産流量（ＤＰ）を動作時に定める第１の流量設定値（Ｄ１）及び第２の流量設定値（Ｄ２）に従って混合装置（３）に向かって流れる前記第１のガスの流れ及び前記第２のガスの流れをそれぞれ調節するように構成された第１の流れ調節部材（４１）及び第２の流れ調節部材（４２）と、
   － 前記生産流量（ＤＰ）に対してそれぞれの割合で前記第１の流量設定値（Ｄ１）及び前記第２の流量設定値（Ｄ２）を調整するように前記第１及び第２の流れ調節部材（４１、４２）を制御するように構成された制御ユニット（５）であって、前記それぞれの割合は、前記ガス混合物中の第１のガス及び／又は第２のガスの少なくとも１つの目標含有量（Ｃ１、Ｃ２）の関数として決定される、制御ユニット（５）と、
   － 一方では前記混合装置（３）の出口（３３）に、他方では送達ライン（６）に流体接続されたバッファタンク（７）であって、前記送達ライン（６）は、前記ガス混合物の可変消費を表す消費流量（ＤＣ）で消費ユニット（１０）に前記ガス混合物を送達するように構成されている、バッファタンク（７）と、
   － その変動が前記送達ライン（６）によって送達される前記消費流量（ＤＣ）の変動を表す物理量を測定し、前記物理量の第１の測定信号を提供するように構成された少なくとも１つの測定センサ（８）とを備え、
   前記制御ユニット（５）は、前記測定センサ（８）に接続され、前記第１の測定信号から第１の制御信号を生成するように構成され、前記流れ調節部材（４１、４２）は、前記第１の制御信号に応答して前記第１の流量設定値（Ｄ１）及び前記第２の流量設定値（Ｄ２）を調整するように構成されている、
   ガス混合物を送達するためのプラント。
2. 前記第１及び第２の流量設定値（Ｄ１、Ｄ２）から前記測定センサ（８）によって提供される前記第１の測定信号への第１のフィードバックループを備え、前記第１のループが、
   － 前記制御ユニット（５）内に配置され、前記第１の測定信号から少なくとも第１のエラー信号を生成するように構成された第１の比較器（１１Ａ）と、
   － 前記制御ユニット（５）内に配置された、特に比例、積分及び微分（ＰＩＤ）タイプの第１の補正器（１２Ａ）であって、前記第１のエラー信号から前記第１の制御信号を生成するように構成された第１の補正器（１２Ａ）と、
   － 前記第１の補正器（１２Ａ）に接続され、前記第１の制御信号を受信し、前記第１及び第２の流れ調節部材（４１、４２）を、前記第１の流量設定値（Ｄ１）及び前記第２の流量設定値（Ｄ２）が前記第１の制御信号に適合するそれぞれの位置に移動するように構成された、前記第１及び第２の流れ調節部材（４１、４２）のアクチュエータと
   を備えることを特徴とする、請求項１に記載のプラント。
3. 前記測定センサ（８）が、前記消費流量（ＤＣ）を測定するように構成された流れセンサ又は流量計を備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプラント。
4. 前記第１の比較器（１１Ａ）が、前記消費流量（ＤＣ）の変動を表す少なくとも第１のエラー信号を生成するように構成され、前記第１の補正器（１２Ａ）が、前記第１及び第２の流量設定値（Ｄ１、Ｄ２）が前記流量（ＤＣ）の変動の方向と同じ方向に変化するように、前記第１及び第２の流れ調節部材（４１、４２）の移動を制御する第１の制御信号を生成するように構成されることを特徴とする、請求項２及び３に記載のプラント。
5. 前記測定センサ（８）が、前記バッファタンク（７）内の圧力を測定するように構成された圧力センサを備えることを特徴とする、請求項１又は２に記載のプラント。
6. 前記第１の比較器（１１Ａ）が、前記バッファタンク（７）内の圧力の変動を表す第１のエラー信号を生成するように構成され、前記第１の補正器（１２Ａ）が、前記第１及び第２の流量設定値（Ｄ１、Ｄ２）が前記圧力の変動の方向と反対の方向に変化するように、前記第１及び第２の流れ調節部材（４１、４２）の移動を制御する少なくとも第１の制御信号を生成するように構成されることを特徴とする、請求項２及び５に記載のプラント。
7. 前記第１の比較器（１１Ａ）が、前記第１の測定信号と、低圧閾値、高圧閾値から選択される少なくとも１つのパラメータとの比較から、少なくとも第１のエラー信号を生成するように構成されることを特徴とする、請求項５又は６に記載のプラント。
8. 前記第１及び第２の流れ調節部材（４１、４２）のそれぞれが、前記第１の流量設定値（Ｄ１）又は前記第２の流量設定値（Ｄ２）がゼロである閉位置と、前記第１の流量設定値（Ｄ１）又は前記第２の流量設定値（Ｄ２）がそれぞれ第１の最大流量値又は第２の最大流量値を有する全開位置との間で移動可能であり、前記第１及び第２の流れ調節部材（４１、４２）は、前記閉位置と前記開位置との間の少なくとも１つの中間位置を占めることができ、前記中間位置は、好ましくは、そのそれぞれの第１又は第２の最大値の少なくとも２５％、より好ましくは少なくとも３５％に等しい第１の流量設定値（Ｄ１）又は第２の流量設定値（Ｄ２）に対応することを特徴とする、請求項２～７のいずれか一項に記載のプラント。
9. 前記バッファタンクが、前記プラントの最大生産流量の少なくとも半分に等しい内部容積を有することを特徴とする、請求項１～８のいずれか一項に記載のプラント。
10. 前記バッファタンク（７）の下流に配置され、前記送達ライン（６）によって送達される混合物の第１のガス及び／又は第２のガスの少なくとも１つの含有量を分析するように構成された第１の分析ユニット（１３）を備えることを特徴とする、請求項１～９のいずれか一項に記載のプラント。
11. 前記混合装置（３）の前記第１の出口（３３）で生産された前記ガス混合物の第１のガス及び／又は第２のガスの少なくとも１つの含有量を測定し、結果として少なくとも第２の測定信号を提供するように構成された第２の分析ユニット（１４）を備え、前記制御ユニット（５）は、前記第２の分析ユニット（１４）に接続され、前記第２の測定信号から第２の制御信号を生成し、前記第２の制御信号に応答して前記生産流量（ＤＰ）に対する前記第１の流量設定値（Ｄ１）の割合及び／又は前記第２の流量設定値（Ｄ２）の割合を修正するように構成されることを特徴とする、請求項１～１０のいずれか一項に記載のプラント。
12. 前記生産流量（ＤＰ）に対する前記第１の流量設定値（Ｄ１）及び／又は前記第２の流量設定値（Ｄ２）のそれぞれの割合から前記第２の分析ユニット（１４）によって提供される前記第２の測定信号への第２のフィードバックループを備え、前記第２のループが、
    － 前記制御ユニット（５）内に配置され、前記第２の測定信号と、前記第１のガスの目標含有量（Ｃ１）、前記第２のガスの目標含有量（Ｃ２）から選択された少なくとも１つのパラメータとの比較から、少なくとも第２のエラー信号を生成するように構成された第２の比較器（１１Ｂ）と、
    － 前記制御ユニット（５）内に配置された、特に比例、積分、及び微分（ＰＩＤ）タイプの第２の補正器（１２Ｂ）であって、前記第２のエラー信号から前記第２の制御信号を生成するように構成された第２の補正器（１２Ｂ）と、
    － 前記第２の補正器（１２Ｂ）に接続され、前記第１及び／又は第２の流れ調節部材（４１、４２）を、前記生産流量（ＤＰ）に対する前記第１の流量設定値（Ｄ１）及び／又は第２の流量設定値（Ｄ２）の割合が前記第２の制御信号に従うそれぞれの位置に移動するように構成された、前記第１及び／又は第２の流れ調節部材（４１、４２）のアクチュエータと
    を備えることを特徴とする、請求項１１に記載のプラント。
13. 前記制御ユニット（５）が、
    － 前記ガス混合物中の前記第１のガス及び／又は前記第２のガスの少なくとも１つの目標含有量（Ｃ１、Ｃ２）をユーザが入力するように構成された入力インターフェース、特にタッチスクリーンと、
    － 前記目標含有量から、前記生産流量（ＤＰ）に対する第１の流量設定値（Ｄ１）及び／又は第２の流量設定値（Ｄ２）の所定の割合を計算するための少なくとも１つの計算ルールと
    を備えるマン－マシンインターフェース（３００）を備えることを特徴とする、請求項１～１２のいずれか一項に記載のプラント。
14. 請求項１～１３のいずれか一項に記載のプラントと、前記ガス混合物を消費する消費ユニット（１０）とを備え、前記プラント及び前記消費ユニット（１０）が前記送達ライン（６）を介して流体的に接続されている、ガス混合物を送達するためのアセンブリ。
15. ガス混合物を送達するための方法であって、
    ａ）第１のガス（１）を第１の流量設定値（Ｄ１）で混合装置（３）に送達するように、第１の流れ調節部材（４１）に前記第１のガス（１）を通過させるステップと、
    ｂ）第２のガス（２）を第２の流量設定値（Ｄ２）で前記混合装置（３）に送達するように、第２の流れ調節部材（４２）に前記第２のガス（２）を通過させるステップと、
    ｃ）前記混合装置（３）の出口（３３）を介して、前記第１のガスと前記第２のガスを含むガス混合物を生産流量（ＤＰ）で生産するステップと、
    ｄ）前記第１及び／又は第２の流れ調節部材（４１、４２）の制御を介して、前記第１の流量設定値（Ｄ１）及び前記第２の流量設定値（Ｄ２）を前記生産流量（ＤＰ）に対するそれぞれの割合において調整するステップであって、前記それぞれの割合は、前記ガス混合物中の第１のガス及び／又は第２のガスの少なくとも１つの目標含有量（Ｃ１、Ｃ２）の関数として決定される、調整するステップと、
    ｅ）バッファタンク（７）を介して、ステップｄ）で生産された前記混合物を送達ライン（６）に導入し、前記ガス混合物の可変消費を表す消費流量（ＤＣ）で消費ユニット（１０）に前記ガス混合物を送達するステップと、
    ｆ）その変動が前記送達ライン（６）によって送達される前記消費流量（ＤＣ）の変動を表す物理量を測定するステップと、
    ｇ）ステップｆ）で行われた第１の測定から、少なくとも第１の測定信号を生成し、前記第１及び第２の流れ調節部材（４１、４２）の制御によって、前記第１の測定信号の関数として前記第１の流量設定値（Ｄ１）及び前記第２の流量設定値（Ｄ２）を調整するステップと
    を含む方法。
    

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