JP3034278U - ガス混合装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッファタンクを必要とする混合ガス供給シ
ステムの小型化及び配管工事の簡素化を図りうるガス混
合装置を提供する。 【解決手段】 ガス混合装置１００は、ガス流入口１１
ａ，１２ａから流入された複数種の原料ガス２７ａ，２
７ｂを混合させた上でその混合ガス２７をガス流出口１
５ａから流出させるように構成されたガス混合器２を、
混合ガス出口６を有する密閉状のバッファタンク１内
に、ガス流入口１１ａ，１２ａをバッファタンク１外に
突出させると共にガス流出口１５ａをバッファタンク１
内に開口させた状態で配置してなる。ガス流入口１１
ａ，１２ａには原料ガス供給配管２５，２９が接続さ
れ、混合ガス流出口６には混合ガス供給配管８が接続さ
れる。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【考案の属する技術分野】

本考案は、半導体，溶接，原子力関連分野等で使用される各種工業用雰囲気ガ スやガス器具の安全確認のために使用されるテストガス等の多成分ガスを製造， 供給するための混合ガス供給システムであって、特に、使用部側の流量変動や圧 力変動に対しガス混合器による混合精度を維持するためにバッファタンクを設け た混合ガス供給システムに使用されるガス混合装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】

一般に、この種の混合ガス供給システムにあっては、複数種の原料ガスをガス 混合器で混合させて、その混合ガスを半導体製造装置等の混合ガス使用部に供給 させるようになっている。そして、ガス混合器によって得られる混合ガスの混合 精度を維持するために、各原料ガスを所定圧力に整圧させた上でガス混合器に供 給させるようにすると共に、使用部側の流量変動や圧力変動による悪影響を排除 するために、ガス混合器の下流側にバッファタンクを設けている。

【０００３】

【考案が解決しようとする課題】

ところで、システムの設置スペースの低減による小型化及び配管工事の簡素化 が強く要請されている。一方、ガス混合器から流出される混合ガスはそのままバ ッファタンクに流入されること及びバッファタンクの機能はその内部に何らかの 設置物があっても一定の空間容量が確保される限りにおいて何ら損なわれないこ とから、ガス混合器をバッファタンクに内蔵させて、両者をユニット化すること が可能である。したがって、このようにすれば、ガス混合器とバッファタンクと を各別に設置する場合に比して、システムの小型化及び配管工事の簡素化を図り うると考えられる。

【０００４】 本考案は、このような着想のもとになされたもので、バッファタンクを必要と する混合ガス供給システムの小型化及び配管工事の簡素化を図りうるガス混合装 置を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】

この課題を解決した本考案のガス混合装置は、ガス流入口から流入された複数 種の原料ガスを混合させた上でその混合ガスをガス流出口から流出させるように 構成されたガス混合器を、混合ガス出口を有する密閉状のバッファタンク内に、 ガス流入口をバッファタンク外に突出させると共にガス流出口をバッファタンク 内に開口させた状態で配置してなり、ガス流入口には原料ガス供給配管が接続さ れると共に混合ガス出口には混合ガス供給配管が接続されるように構成したもの である。

【０００６】 かかる構成のガス混合装置にあっては、ガス混合器により、ガス流入口から流 入された複数種の原料ガスを混合して、その混合ガスをガス流出口からバッファ タンク内に流出させる。そして、バッファタンク内に流出した混合ガスがバッフ ァタンクから混合ガス出口を経て混合ガス供給配管へと流出され、混合ガス供給 配管から所定の混合ガス使用部へと供給される。一方、混合ガス使用部において 流量変動や圧力変動があった場合、かかる変動はバッファタンクに吸収緩和され て、ガス混合器への原料ガス供給側に悪影響を及ぼすことがない。このようなガ ス混合，供給機能並びにバッファタンク機能は、独立したガス混合器とバッファ タンクとを並列状に設けた場合と全く同様である。

【０００７】

【考案の実施の形態】

以下、本考案の実施の形態を図１及び図２に基づいて具体的に説明する。

【０００８】 本考案に係るガス混合装置１００は、図２に示す如く、バッファタンク１にガ ス混合器２を内装してなる。

【０００９】 バッファタンク１は、図１及び図２に示す如く、円筒状の本体３とその両端部 を閉塞する円板状の第１及び第２蓋体４，５とからなる。各蓋体４，５は本体３ に溶着されている。第１蓋体４の中心部には、先端部をタンク１外に突出させた 管状の混合ガス出口６が貫通状に固着されている。この混合ガス出口６の先端部 は、適宜の管継手７を介して、所定の混合ガス使用部へと導かれた混合ガス供給 配管８に接続されるようになっている。混合ガス出口６には圧力調整弁９が取り 付けられていて、弁操作部９ａを操作することによって、混合ガス出口７から混 合ガス供給配管８に流入させる混合ガス圧力を所定の設定値に調整しうるように なっている。

【００１０】 ガス混合器２は、図２及び図３に示す如く、制御部ケース１０と、制御部ケー ス１０に設けられた第１及び第２原料ガス管路１１，１２並びに作動ガス管路１ ３と、これらガス管路１１，１２，１３の下流端部に適宜の接続器１４を介して 合流接続された混合ガス管路１５と、第１原料ガス管路１１に設けられた第１空 気作動弁１６及びその下流側の第１流量設定器１７と、第２原料ガス管路１２に 設けられた第２空気作動弁１８及びその下流側の第２流量設定器１９と、作動ガ ス管路１３に設けられた逆止弁２０及びその下流側の第３流量設定器２１と、作 動ガス管路１３における逆止弁２０と第３流量設定器２１との中間個所から分岐 して各空気作動弁１６，１８の作動部に接続された作動ガス導入路２２，２３と を具備してなる。第１及び第２原料ガス管路１１，１２並びに作動ガス管路１３ の上流端部は、夫々、制御部ケース１０の一側端面から突出する第１及び第２ガ ス流入口１１ａ，１２ａ並びに作動ガス流入口１３ａに構成されている。なお、 ガス混合器２を構成する管路，弁等の構成部材は、各ガス流入口１１ａ，１２ａ ，１３ａ並びに各ガス管路１１，１２，１３の下流端部、接続器１４及び混合ガ ス管路１５を除いて、すべて制御部ケース１０に内装されている。

【００１１】 而して、ガス混合器２は、図１〜図３に示す如く、第１及び第２ガス流入口１ １ａ，１２ａを第２蓋体５からタンク１外に突出させると共に混合ガス管路１５ の下流端部であるガス流出口１５ａをタンク１内に開口させた状態で、バッファ タンク１内に配置されている。ガス流出口１５ａは、第２蓋体５に向けた状態で 開口されている。各ガス流入口１１ａ，１２ａは第２蓋体５を貫通しているが、 この貫通部分は溶接等によりシールされている。第１ガス流入口１１ａには、適 宜の接続器２４を介して、第１原料ガス供給配管２５が着脱自在に接続されると 共に作動ガス配管２６が分岐接続されていて、第１原料ガス（この例では窒素ガ ス）２７ａを第１原料ガス供給配管２５から接続器２４を経て第１原料ガス管路 １１に供給させると共に接続器２４に流入する第１原料ガスの一部２７´ａを作 動ガスとして作動ガス配管２６に供給させるようになっている。第２ガス流入口 １２ａには適宜の接続器２８を介して第２原料ガス供給配管２９が着脱自在に接 続され、第２原料ガス（この例では炭酸ガス）２７ｂを、第２原料ガス供給配管 ２９から第２原料ガス管路１２に供給させるようになっている。作動ガス配管２ ６は第２蓋体５を貫通して作動ガス流入口１３ａに接続されていて、第１原料ガ スである作動ガス２７´ａが、作動ガス管路１３から作動ガス導入路２２，２３ を経て空気作動弁１６，１８の作動部に導入されて、その導入ガス圧により該空 気作動弁１６，１８を作動させると共に、第３流量調整器２１を経て接続器１４ に流入するようになっている。作動ガス２７´ａによる空気作動弁１６，１８の 制御によって、各ガス管路１１，１２，１３における流量設定器１７，１９，２ １の入口圧力は同一に保持される。各流量設定器１７，１９，２１は、各ガス管 路１１，１２，１３から接続器１４に流入するガス量を各々所定の設定値に調整 するものであり、一般に、オリフィス等の絞り機構を有するものが使用される。 各ガス管路１１，１２，１３から接続器１４に供給された第１及び第２原料ガス ２７ａ，２７ｂ並びに作動ガス２７´ａは、接続器１４内において合流混合され て混合ガス流出管１５から流出されるが、各流量設定器１７，１９，２１による 設定値は、混合ガス流出管１５から流出される混合ガス２７における第１原料ガ ス２７ａ，２７´ａと第２原料ガス２７ｂとの混合比率が所望する値となるよう に設定される。ところで、作動ガス配管２６から作動ガス管路１３への作動ガス ２７´ａの供給は、作動ガス配管２６に介設した圧力スイッチ３０によって制御 されるようになっている。すなわち、圧力スイッチ３０は、その作動部が連通管 ３１を介してバッファタンク１内に連通接続されていて、バッファタンク１内の 圧力によってオンオフ作動されるもので、バッファタンク１内が昇圧して設定圧 に達したとき又は設定圧以上であるときは、作動ガス配管２６から作動ガス管路 １３への作動ガス２７´ａの供給を停止させ、バッファタンク１内が降圧して設 定圧に達したとき又は設定圧以下であるときは、当該作動ガス２７´ａの供給を 開始させ又は継続するようになっている。なお、連通管３１はタンク本体３に溶 着されていて、圧力スイッチ３０のタンク１への支持部材ないし取付部材として も機能する。

【００１２】 ところで、バッファタンク１の大きさは、本来必要なタンク容量にタンク１内 においてガス混合器２が占める容量を加えた容量となるように設定されている。

【００１３】 以上のように構成されたガス混合装置１００は、ガス混合器２をバッファタン ク１に内装して両者１，２をユニット化したものであるから、独立したガス混合 器とバッファタンクとを混合ガス供給システムに並列状に設置する場合に比して 、システムの配管工事を極めて簡素化，容易化することができる。すなわち、各 ガス流入口１１ａ，１２ａを各々原料ガス供給配管２５，２９に接続すると共に 混合ガス出口６を混合ガス供給配管８に接続することにより、混合ガス供給シス テムにバッファタンクとガス混合器とを同時に設置することができ、バッファタ ンクとガス混合器とを各別に設置する場合に比して、その設置作業を極めて容易 に行なうことができる。しかも、第１原料ガス２７ａの一部２７´ａを空気作動 弁１６，１８の作動ガスとして使用するようにしたから、つまり制御駆動力を自 己ガスにより得るようにしたから、制御駆動力を電気により得るようにした場合 に比して、システム構成を極めて簡素化することができる。

【００１４】 ガス混合装置１００がこのように設置された混合ガス供給システムにあっては 、各原料ガス供給配管２５，２９から第１原料ガス（窒素ガス）２７ａ及び第２ 原料ガス（炭酸ガス）２７ｂを供給させると、これらは混合器２により混合され て、その混合ガス２７がガス流出口１５ａからバッファタンク１内に流出される 。

【００１５】 すなわち、原料ガス２７ａ，２７ｂは、原料ガス供給配管２５，２９から接続 器２４，２８を経てガス管路１１，１２に供給され、空気作動弁１６，１８及び 流量調整器１７，１９を経て接続器１４に流入する。また、第１原料ガス供給配 管２５から接続器２４に流入した第１原料ガスの一部つまり作動ガス２７´ａは 、作動ガス配管２６から圧力スイッチ３０を経て作動ガス管路１３に供給され、 作動ガス導入路２２，２３を介して第１及び第２空気作動弁１６，１８を制御し て、流量調整器１７，１９，２１の入口圧力を同一に保持すると共に、第３流量 調整器２１を経て接続器１４に流入する。そして、接続器１４に流入された第１ 及び第２原料ガス２７ａ，２７ｂ並びに第１原料ガスである作動ガス２７´ａは 、混合ガス２７として混合ガス管路１５のガス流出口１５ａからバッファタンク １内に流出される。このとき、各流量調整器１７，１９，２１には空気作動弁１ ６，１８により同一圧に保持されたガス２７ａ，２７ｂ，２７´ａが流入される ことから、流量調整器１７，１９，２１による混合比率の設定が適正に行なわれ て、混合ガス精度（原料ガスの混合精度）が極めて向上することになる。

【００１６】 そして、バッファタンク１内に流出した混合ガス２７は、バッファタンク１か ら混合ガス出口６を経て混合ガス供給配管８へと流出され、混合ガス供給配管８ から所定の混合ガス使用部へと供給される。このとき、混合ガス使用部において 流量変動や圧力変動があった場合にも、かかる変動はバッファタンク１により吸 収されて、ガス混合器２への原料ガス供給側に悪影響を及ぼすことがない。すな わち、原料ガス供給配管２５，２９からガス混合器２に供給される原料ガス２７ ａ，２７ｂ，２７´ａの圧力に悪影響を及ぼさず、原料ガス２７ａ，２７ｂ，２ ７´ａの混合精度を維持することができる。さらに、原料ガス２７ａ，２７ｂ， ２７´ａの流量設定器入口側における圧力を一定に保持させる機能を有し、混合 精度の更なる向上を図ることができる。このようなガス混合，供給機能並びにバ ッファタンク機能は、独立したガス混合器とバッファタンクとを並列状に設けた 場合と全く同様であり、バッファタンク１内にガス混合器２を組み込んだことに よる弊害は全くない。

【００１７】 而して、バッファタンク１の容量は、独立のバッファタンクに比して、前述し た如くタンク内装物であるガス混合器２が占める容量分だけ大きくしておく必要 があるものの、バッファタンク１内にガス混合器２が収納されていることから、 ガス混合器とバッファタンクとを独立並列状に設置する場合に比して、設置スペ ースが極めて小さくなる。勿論、ガス混合装置１００によれば、独立並列状に設 置する場合におけるガス混合器とバッファタンクとの間の接続配管も必要としな いことから、かかる接続配管の削減によって設置スペースは更に低減されること になる。このようなガス混合器及びバッファタンクの設置スペースの低減により 、ひいては混合ガス供給システム全体の小型化及び簡素化を実現することができ る。

【００１８】 なお、本考案にかかるガス混合装置１００の構成は上記した実施の形態に限定 されるものではなく、本考案の基本原理を逸脱しない範囲において適宜に改良， 変更することができる。

【００１９】 例えば、上記した例では、ガス流出口１５ａを混合ガス出口６が設けられた第 １蓋体４に対向する第２蓋体５に向けて開口させて、ガス流出口１５ａと混合ガ ス出口６との間における混合ガス２７の流動経路が充分長くなるように工夫した が、混合ガス出口６とガス流出口１５ａとの位置関係は、両者６，１５ａが直対 向して近接するためバッファタンク１の機能が損なわれるようなものでない限り 、任意である。また、ガス混合器２としては、上記した如く、２種の原料ガス２ ７ａ，２７ｂを混合させるものに限定されず、３種以上の原料ガスを混合させる ものも使用することができる。さらに、ガス混合器２の形式も任意である。また 、混合手段が電磁弁等の如く電気的作動手段によるものである場合には、何らか の防爆手段を設けておく場合を除き、原料ガスとして爆発の危険がない窒素ガス ，炭酸ガス等を使用するものに限られるが、上記した如く、電気的作動手段を使 用しないガス混合器２である場合には、原料ガスとしての制限は格別ない。また 、上記した例では、空気作動弁１６，１８により流量設定器入口側の圧力を一定 に保持するようにしたが、これらを単なるオン・オフ弁として使用するようにす ることも可能である。

【００２０】 また、バッファタンク１の形状，構造も任意であり、例えば、第１及び第２蓋 体４，５は、タンク１の密封性を確保できることを条件として、本体３に着脱自 在なものとすることができる。

【００２１】 また、上記した例においては、ガス混合装置１００の外周面部分であるガス出 口６やタンク本体３に圧力調整弁９や圧力スイッチ３０を取り付けるようにした が、このような機器の取り付けや機器の選定は必要に応じて行なうものであり、 格別の制限や条件がある訳ではない。

【００２２】

【考案の効果】

以上の説明からも容易に理解できるように、本考案のガス混合装置によれば、 ガス混合器とバッファタンクとを各別に設置する場合に比して、ガス混合器及び バッファタンクの機能を何ら損なうことなく、設置スペースを大幅に低減するこ とができて、混合ガス供給システムの小型化を図ることができると共に、システ ム配管工事の簡素化，容易化を図ることができる。したがって、本考案のガス混 合装置は、システムの小型化，配管工事の簡素化といった近時の要請に充分応え うるものであり、その実用的価値極めて大なるものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案に係るガス混合装置の一例を示す斜視図
である。

【図２】同装置の横断平面図である。

【図３】同装置の構造を示す系統図である。

【符号の説明】

１…バッファタンク、２…ガス混合器、６…混合ガス出
口、８…混合ガス供給配管、１１ａ，１２ａ…ガス流入
口、１３ａ…作動ガス流入口（ガス流入口）、１５ａ…
ガス流出口、２７…混合ガス、２７ａ，２７ｂ，２７´
ａ…原料ガス、２５，２９…原料ガス供給配管、１００
…ガス混合装置。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)考案者 山崎 紀男 大阪府大阪市西区靱本町２丁目４番11号 大陽東洋酸素株式会社内 (72)考案者 三室 公厚 東京都台東区東上野２丁目19番３号 ガス ミックス工業株式会社内

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 ガス流入口から流入された複数種の原料
   ガスを混合させた上でその混合ガスをガス流出口から流
   出させるように構成されたガス混合器を、混合ガス出口
   を有する密閉状のバッファタンク内に、ガス流入口をバ
   ッファタンク外に突出させると共にガス流出口をバッフ
   ァタンク内に開口させた状態で配置してなり、ガス流入
   口には原料ガス供給配管が接続されると共に混合ガス出
   口には混合ガス供給配管が接続されるように構成したこ
   とを特徴とするガス混合装置。