JP2675633B2 - 混合ガス充填装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、複数種のガスを所望比率にてガスボンベ等
のガス充填容器の中に充填するときに使用される混合ガ
ス充填装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の混合ガス充填装置としては、例えば第３図に示
す如く、複数種のガス供給源（１），（２），（３）と
ガスボンベ（４）‥とを配管（51）にて連通接続すると
共に、前記ガス供給源（１），（２），（３）に手動の
開閉弁（52），（53），（54）を夫々付設し、該開閉弁
（52），（53），（54）の各単独開弁を手動にて順次行
って前記ガスボンベ（４）‥内へ混合ガスを所望比率に
て充填するものがあった。なお、図中の（14）は、前記
ガスボンベ（４）‥内へ混合ガスを充填する前にその内
部の残留ガスをパージすべく管路開閉を行うバルブであ
り、また（15）は、特に高純度の混合ガスが要求される
場合に前記混合ガス充填前に前記ガスボンベ（４）‥内
の真空度を上げてその内部を清めるべくその内部ガスを
吸引する真空ポンプである。

なお、上述の混合ガス充填装置において、前記ガスボ
ンベ（４）‥内へ混合ガスを所望比率にて充填する具体
的手段としては、前記配管（51）の適宜箇所にその管内
圧を測定するための圧力計（55）を付設しておき、該圧
力計（55）の測定結果に基づいて前記ガスボンベ（４）
‥内のガス充填状況を推定し、その推定結果に基づいて
混合ガスの充填を行うという手段が採用されていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

かかる従来の混合ガス充填装置にてガスボンベ（４）
‥内へ混合ガスを充填する場合、上述の如く圧力計（5
5）の測定結果に基づいてガスボンベ（４）‥内のガス
充填状況を推定し、ガスボンベ（４）‥内へ所望比率の
ガスを充填しているため、比率的測定誤差の生じ易い圧
力計（55）の測定結果自体の信頼性が問題になることが
ある上、周辺の温度変化が前記配管（51）及び前記ガス
ボンベ（４）‥内のガスの体積を変化させてこれが前記
圧力計（55）の測定結果に基づく前記ガス充填状況の推
定に誤差を生ぜしめることになるという問題がある。ま
た前記圧力計（55）の測定結果に基づく前記ガス充填状
況の推定には、ガスボンベ（４）‥内に充填するガスの
種類に応じて該ガスに固有で且つ圧力や温度の影響を受
ける圧縮係数を考慮する必要があるという問題がある。

本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであり、混
合ガスをガス充填容器内に充填するに際し、上述した如
き問題を生起させないようにして混合ガスの成分構成の
バラツキを可及的に少なく抑え得る混合ガス充填装置を
提供することを目的としている。

〔課題を解決するための手段〕

本発明に係る混合ガス充填装置は、 複数種のガス供給源とガス充填容器とを配管にて連通
接続すると共に、前記ガス供給源に開閉弁を夫々付設
し、該開閉弁の各単独開弁を順次行って前記ガス充填容
器内へ混合ガスを所望比率にて充填する混合ガス充填装
置において、 前記配管の中間部にて、前記ガス供給源からのガスの
一部を分流させるべく、支管を分岐させ、 前記支管側へのガスと前記ガス充填容器側へのガスと
の流量比を一定にする流量制御手段を設け、 前記支管の端末部に、重量センサによる重量測定が可
能なマスター容器を連通接続し、 前記支管側へ分流したガスの重量を前記マスター容器
にて積算測定した結果に基づいて前記開閉弁の各単独開
弁を順次行うように構成してある点に特徴を有してい
る。

なお、前記混合ガス充填装置が、前記支管の端末部に
おける前記マスター容器との接続箇所に、前記支管側の
支持及びそれ自体の形状保持機能に基づく保形性を備え
ることによって前記マスター容器に対して無作用状態で
接続されるようになる保形管を設けてある装置である場
合は一層好ましい。

〔作 用〕

かかる本発明装置にあっては、前記配管の中間部にて
前記支管が分岐せしめられており、該支管側には前記流
量制御手段にて前記ガス充填容器側へ流れるガスに比し
て一定の比率のガス充填のガスが分流するようになる。
そして、該支管側へのガスは、前記マスター容器内に導
入された上でその重量が積算測定される。そしてその測
定結果に基づいて前記複数の開閉弁の各単独開弁を順次
行うことができるので、前記ガス充填容器内へ所望比率
の混合ガスが充填されるようになる。

〔発明の効果〕

かくして本発明装置を用いてガス充填容器内へ混合ガ
スを充填する場合は、マスター容器内へ導入されるガス
の重量が積算測定され、その測定結果に基づいて前記複
数の開閉弁の各単独開弁を順次行ってガス充填容器内へ
混合ガスを充填することとなるが、前記マスター容器内
のガスの積算測定は、通常の重量センサでも容易且つ正
確に行える上、周辺の温度変化等の影響も受けず、また
従来のような圧縮係数の考慮も不要となるため、前記複
数の開閉弁の操作のための情報が正確に得られ、もって
ガス充填容器内の混合ガスの成分構成のバラツキを可及
的に少なく抑えることができるようになるという効果が
生じる。

なお、上述の本発明装置において、前記支管の端末部
に前記保形管を設けてある場合は、該保形管がそれ自体
の形状保持機能及び前記支管側の支持によって一定形状
が保持されるようになって前記マスター管に無作用状態
で接続されるようになり、該保形管を含む支管の重量が
前記マスター容器にかからなくなって前記マスター容器
を用いたガス重量の測定精度が向上し、もって上述の効
果が一層助長されるようになる。

〔実施例〕

以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図において、（４）は混合ガスを所望比率にて充
填すべきガス充填容器の一例たるガスボンベであり、該
ガスボンベ（４）は複数本が並列状態に設置されてい
る。そして該複数本のガスボンベ（４）‥は、混合ガス
のガス成分数に相応する複数種のガス供給源（１），
（２），（３）との間に配管（５）が施工され、もって
複数種のガス供給源（１），（２），（３）とガスボン
ベ（４）‥とは配管（５）にて連通接続されている。

前記ガス供給源（１），（２），（３）には夫々、自
動開閉が可能な開閉弁（６），（７），（８）が付設さ
れており、該開閉弁（６），（７），（８）は後述する
制御部（12）によって夫々、単独開弁制御が行われるよ
うになっている。

前記配管（５）の中間部（5a）においては、前記ガス
供給源（１），（２），（３）からのガスの一部を分流
させるための支管（９）が分岐せしめられている。そし
て前記配管（５）自体は、前記中間部（5a）よりもガス
ボンベ（４）‥側が前記支管（９）に対する本管（5b）
即ちガスボンベ（４）‥へガスを多量に導く本管（5b）
となっている。

前記支管（９）及び前記本管（5b）には、前記支管
（９）側へのガスと前記ガスボンベ（４）‥側へのガス
との流量比を一定にする流量制御手段（10）が設けられ
ているが、該流量制御手段（10）は具体的には、前記本
管（5b）の中途に並列状態で介装された開閉弁（10a）
及び絞り弁（10b）と、前記支管（９）の中途に並列状
態で介装された開閉弁（10c）及び絞り弁（10d）とから
構成されている。そして前記支管（９）側へ流れるガス
量の前記本管（5b）側へ流れるガス量に対する比率を一
定にするのは、前記本管（5b）側の開閉弁（10a）を全
開する（本管（5b）側はガスをガスボンベ（４）‥内へ
導くべく多量のガスを送る必要があるので全開する）一
方で前記支管（９）側の開閉弁（10c）を全閉すると共
に、前記本管（5b）側の絞り弁（10b）及び前記支管
（９）側の絞り弁（10d）の絞り量を適宜調整すること
で実行される。

前記支管（９）の端末部、即ち前記開閉弁（10c）及
び絞り弁（10d）の介装位置よりも末端側の部分には、
アルミニウム軽合金製で軽量な風袋ボンベ（これを軽量
としたのは、風袋重量のガス重量測定誤差に及ぼす影響
を抑えるため）よりなるマスター容器（11）が連通接続
されており、該マスター容器（11）内には前記絞り弁
（10d）を経由して流れてくるガスが導入されるように
なっている。また前記マスター容器（11）は、重量セン
サの一例としての電子自動秤（16）の上に載置されてお
り、該容器（11）及びその中へ導入されるガスの総重量
が前記電子自動秤（16）によって測定されるようになっ
ており、その結果に基づいて前記容器（11）内へ導かれ
るガスの重量が求められるようになっている。また前記
支管（９）の端末部における前記マスター容器（11）と
の接続箇所には、前記支管（９）側の支持及びそれ自体
の形状保持機能に基づく保形性を備えることによって前
記マスター容器（11）に無作用状態で接続されるように
なる保形管（13）、具体的には第２図に示す如く、前記
支管（９）に直結されて支管（９）側の支持を受け、且
つ、それ自体の形状が水平Ｕ字状に屈曲した形状を呈す
ると共にそれ自体の素材が剛性材料（例えばステンレス
鋼）であることによってそれ自体の形状保持機能を有
し、もって前記支管（９）側の支持及びそれ自体の形状
保持機能に基づく保形性を備えることとなって前記マス
ター容器（11）に対して無作用状態で接続されるように
なる保形管（13）が設けられている。

そして、前記重量センサ（16）の測定結果は制御部
（12）へ入力されるが、該制御部（12）では、前記測定
結果に基づいて前記ガス供給源（１），（２），（３）
に付設された開閉弁（６），（７），（８）の各単独開
弁を順次行うようになっている。

なお、第１図中の（14）は、前記ガスボンベ（４）‥
内へ混合ガスを充填する前にその内部の残留ガスをパー
ジすべく、制御部（12）の信号に基づいて管路開閉を行
う開閉弁である。また（15）は、特に高純度の混合ガス
が要求される場合に前記混合ガス充填前に前記ガスボン
ベ（４）‥内の真空度を上げてその内部を清めるべくそ
の内部ガスを吸引する真空ポンプである。そして該真空
ポンプ（15）と前記配管（５）との接続部にも前記制御
部（12）にて開閉制御される開閉弁（18）が介装されて
いる。また前記開閉弁（10c）は、マスター容器（11）
内に残存する計量済みのガスを新たな計量のために急速
パージすべく前記制御部（12）にて制御されて開かれる
ようになっている。そしてパージ後は速やかに閉じられ
るようになっている。また前記開閉弁（10a），（10c）
も前記制御部（12）にて制御されるようになっている。

かかる本発明装置を用いて混合ガスをガスボンベ
（４）‥内へ充填する場合、先ず、開閉弁（14）を開い
てガスボンベ（４）‥内の残留ガスをパージする。或い
は、開閉弁（18）を開くと共に真空ポンプ（15）を駆動
してガスボンベ（４）‥内のガスを吸引してその内部を
清める。そして同時にマスター容器（11）の残留ガスを
真空ポンプ（15）で吸引してその内部を清める。そし
て、例えば第１のガス供給源（１）からガスボンベ
（４）‥内へ第１のガス供給を行った後、第２のガス供
給源（２）からガスボンベ（４）‥内へ第２のガス供給
を行った後、第３のガス供給源（３）からガスボンベ
（４）‥内へ第３のガス供給を行う。

かくしてガスボンベ（４）‥内へ混合ガスを充填する
本発明装置を用いる場合、夫々のガス充填時に、前記配
管（５）の中間部（5a）にて分岐した前記支管（９）側
の開閉弁（10c）及び絞り弁（10d）並びに前記配管
（５）側の開閉弁（10a）及び絞り弁（10b）よりなる流
量制御手段（10）にて前記ガスボンベ（４）‥側へ流れ
るガスに比して一定の比率のガス流量のガスが分流する
ようになる。そして、該支管（９）側へのガスは、前記
マスター容器（11）内に導入された上でその重量が積算
測定される。そして前記制御部（12）が前記測定結果に
基づいて前記複数の開閉弁（６），（７），（８）の各
単独開弁を順次行うので、前記ガスボンベ（４）‥内へ
所望比率の混合ガスが、成分構成のバラツキを可及的に
少なく抑えつつ充填されるようになる。

なお、上述の実施例においては、ガス供給源が３つ設
けられたものであったが、混合ガスの成分数に応じてガ
ス供給源の数を増加し、それに伴って配管（５）の敷設
形態を変化させるのはいうまでもない。

また、混合ガスを充填する容器は、上述の実施例では
ガスボンベ（４）であったが、タンク状の容器であって
もよい。

また、上述の実施例では、ガス供給源（１），
（２），（３）に付設した開閉弁（６），（７），
（８），（10a），（10c）が制御部（12）にて開閉制御
されるものであったので、これらの操作が自動的に行え
て作業性が向上すると共に人員削減も図れるが、作業性
を犠牲にして人為的作業が許容される場合は、前記重量
センサ（16）の測定結果を用いて人為的に前記開閉弁
（６），（７），（８）の開閉を行うこともできる。な
お第１図に示す実施例では、絞り弁（10b），（10d）が
制御部（12）にて開閉制御されるようになっていない
が、これらも制御部（12）にて制御できる。

尚、特許請求の範囲の項に図面との対照を便利にする
為に符号を記すが、該記入により本発明は添付図面の構
造に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る混合ガス充填装置の実施例を模式
的に示す配管系統図、第２図はその要部を示す模式的な
説明図、第３図は従来の混合ガス充填装置を模式的に示
す配管系統図である。 （１），（２），（３）……ガス供給源、（４）……ガ
ス充填容器、（５）……配管、（5a）……中間部、
（６），（７），（８）……開閉弁、（９）……支管、
（10）……流量制御手段、（11）……マスター容器、
（13）……保形管、（16）……重量センサ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 オリビエ・ジルソン フランス国 13100 エクス・アン・プ ロバンス シュマン・ド・ロベ−ル “レ・ペンチナ" (72)発明者 フィリップ・デック フランス国 93100 モントロイル・ ス・ボワ アレ・モリス・シュバリエ 24 (72)発明者 ジェラ−ル・バグナ−ル フランス国 93260 レ・リラ リュ・ ド・レガリ−テ 82 (56)参考文献 特開 昭61−118128（ＪＰ，Ａ)

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】複数種のガス供給源（１），（２），
   （３）とガス充填容器（４）‥とを配管（５）にて連通
   接続すると共に、前記ガス供給源（１），（２），
   （３）に開閉弁（６），（７），（８）を夫々付設し、
   該開閉弁（６），（７），（８）の各単独開弁を順次行
   って前記ガス充填容器（４）‥内へ混合ガスを所望比率
   にて充填する混合ガス充填装置において、 前記配管（５）の中間部（5a）にて、前記ガス供給源
   （１），（２），（３）からのガスの一部を分流させる
   べく、支管（９）を分岐させ、 前記支管（９）側へのガスと前記ガス充填容器（４）‥
   側へのガスとの流量比を一定にする流量制御手段（10）
   を設け、 前記支管（９）の端末部に、重量センサ（16）による重
   量測定が可能なマスター容器（11）を連通接続し、 前記支管（９）側へ分流したガスの重量を前記マスター
   容器（11）にて積算測定した結果に基づいて前記開閉弁
   （６），（７），（８）の各単独開弁を順次行うように
   構成してある混合ガス充填装置。
2. 【請求項２】前記支管（９）の端末部における前記マス
   ター容器（11）との接続箇所には、前記支管（９）側の
   支持及びそれ自体の形状保持機能に基づく保形性を備え
   ることによって前記マスター容器（11）に対して無作用
   状態で接続されるようになる保形管（13）を設けてある
   請求項１記載の混合ガス充填装置。