JP3592527B2 - 微量標準ガス用圧力調整器 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、高感度分析計に、標準ガスボンベの標準ガスを、低圧力,かつ,一定流量に調整して供給する微量標準ガス用圧力調整器に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来のこの種圧力調整器は、一次圧室と二次圧室との間に、両圧室に連通した調圧室が設けられ、調圧室に設けられた一次側ダイヤフラムが一次側調整弁に連動することにより、一次圧室から調圧室へ流入するガス圧が調整され、二次圧室に設けられた二次側ダイヤフラムが二次側調整弁に連動することにより、調圧室から二次圧室へ流入するガス圧が調整され、一次圧室に接続された一次側流路から供給された高圧の標準ガスが二段階に減圧され、二次圧室に接続された二次側流路から低圧で一定流量の標準ガスが出力され、このガスが高感度分析計に供給される。
【0003】
なお、圧力調整器の一次減圧機構の設定圧力は高圧で、二次減圧機構の設定圧力は低圧であり、両減圧機構の仕様は異なるが、コスト削減や構造の簡素化の為、両減圧機構に同一材質のダイヤフラムを使用するのが一般的である。
【0004】
また、標準ガスは、数ppm〜数100ppmの微量成分ガス、例えばSO2 ,NO,NH3 ,HCなどが使用され、ガス吸着性が高く、汚染されやすい。このため、圧力調整器の性能要件として、ガス吸着性および汚染ガス発生の少ない微量成分ガスを長期間低圧力で安定して供給することが要求される。
【0005】
さらに、圧力調整器の構成において、一次減圧機構の設定圧力が高圧であるため、高耐圧で、長期間気密性を保持する必要があり、二次減圧機構の設定圧力が低圧であるため、高い調圧精度が必要になり、定期的に圧力調整する必要がある。
【0006】
そして、圧力調整器に自動校正装置が付加されている場合、ガスボンベの元栓が開放された状態で使用されるため、一次減圧機構は、ガス漏れを防止できる構造にする必要がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】
従来の前記圧力調整器は、一次および二次減圧機構の仕様が異なるにもかかわらず、両減圧機構に同一材質のダイヤフラムを使用しているため、一次側の耐圧性,気密性および二次側の圧力精度等の実用面で制限があり、ガス吸着性および汚染ガス発生の少ない微量成分ガスを長期間低圧力で安定して供給するのが困難であるという問題がある。
【0008】
しかも、二次減圧機構は、定期的に圧力調整をする必要があるため、自動運転には不向きであるという問題がある。
【0009】
本発明は、上記の点に留意してなされたもので、その目的は、一次および二次減圧機構の仕様を満足し、ガス吸着性および汚染ガス発生の少ない微量成分ガスを長期間低圧力で安定して供給でき、自動運転に対応できる微量標準ガス用圧力調整器を提供することである。
【0010】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために、本発明の微量標準ガス用圧力調整器は、一次圧室に接続された一次側流路から供給された高圧の標準ガスが二段階に減圧され、二次圧室に接続された二次側流路から低圧の標準ガスが出力されるよう構成された微量標準ガス用圧力調整器において、前記一次側流路に接続された一次圧室と、前記二次側流路に接続された二次圧室と、前記両圧室間に設けられ,前記両圧室間に連通した調圧室と、前記一次圧室から前記調圧室への流通を調整する一次側調整弁と、前記調圧室から前記二次圧室への流通を調整する二次側調整弁と、前記調圧室に設けられ,前記一次側調整弁に連動する,高圧力に耐えることができ、気密性が高く、ガス吸着性および汚染ガスの発生が少ない耐腐食性金属からなる一次側ダイヤフラムと、前記二次圧室に設けられ,この二次圧室の圧力が所定の圧力より高くなると、二次側弁口を閉塞するよう前記二次側調整弁の二次側弁体を移動させる一方、前記二次圧室の圧力が所定の圧力より低くなると、前記二次側弁口を開放するよう前記二次側弁体を移動させうる,二次側ダイヤフラムとを備え、更に、この二次側ダイヤフラムは、弾性を有しており、圧力精度を向上することができると共に、安定性が良く、ガス吸着性および汚染ガスの発生が少ない四フッ化エチレン樹脂からなるものである。
【0011】
従って、調圧室に耐腐食性金属からなる一次側ダイヤフラムを設けたため、高圧力に耐えることができ、気密性が高く、ガス吸着性および汚染ガスの発生が少なく、しかも、金属膜であるため、ゴムや樹脂に見られる様な塑性変形による永久歪がないためシール部の締付けトルクの緩みがなく、長期の気密構造を維持することができる。
【0012】
そして、二次圧室に四フッ化エチレン樹脂からなる二次側ダイヤフラムを設けたため、弾性を有しており、圧力精度を向上することができると共に、安定性が良く、定期的な圧力修正または再設定の必要がなく、圧力ゲージが不要になり、自動運転にも対応でき、しかも、ガス吸着性および汚染ガスの発生も少ない。
【0013】
よって、一次および二次減圧機構の仕様を満足することができ、低圧力の微量成分ガスを長期間安定して供給することができ、耐圧やシール性の構造に特別な工夫もなく、小型で低価格になる。
【0014】
【発明の実施の形態】
実施の1形態につき、図1を参照して説明する。同図において、1は微量標準ガス用圧力調整器、2は調整器1の一次側流路であり、この流路2に標準ガスボンベからの標準ガスが供給される。3は一次側流路2に接続された一次圧室、4は一端にガス分析計が接続される二次側流路であり、他端に二次圧室5が接続されている。6は両圧室3,5間に設けられた調圧室であり、隔壁7により一次圧室3と調圧室6とが画成され、隔壁8により二次圧室5と調圧室6とが画成されている。9,10は両隔壁7,8にそれぞれ形成された一次側および二次側弁口であり、両弁口9,10を介して調圧室6が両圧室3,5に連通している。
【0015】
11は一次圧室3から調圧室6へのガスの流通を調整するための一次側調整弁、12は一次側弁口9を開閉する調整弁11の一次側弁体であり、隔壁7との間に介装された一次側小スプリング13により閉方向、すなわち下方に付勢されている。14は一次側弁体12の,一次側弁口9側の面に形成されたシート、15は調圧室6に設けられた小径の一次側ダイヤフラムであり、耐腐食性金属、例えばステンレス鋼からなり、一次側ダイヤフラム15の一面の中央部が連結棒16を介して一次側弁体12に接続され、他面の中央部にばね受体17が固着されている。18は調整器1の下端部に気密に螺着した一次側調圧ねじであり、一端にハンドル19が固着され、他端の押圧体20と受体17との間に一次側大スプリング21が設けられている。
【0016】
なお、連結棒16は、隔壁7に形成された一次側弁口9にブッシュを介してシールが施された状態で摺動自在に貫挿されており、自由状態では、一次側大スプリング21によって一次側弁体12が一次側ダイヤフラム15,連結棒16を介して上方に付勢され、一次側弁口9が開放された状態になっている。そして、一次側大スプリング21の付勢力は一次側調圧ねじ18により調整される。
【0017】
そして、一次側調整弁11と同様に、調圧室6から二次圧室5へのガスの流通を調整する二次側調整弁22の二次側弁体23が二次側小スプリング24により閉方向、すなわち上方に付勢され、二次圧室5に、四フッ化エチレン樹脂、例えばテフロン(商品名)をコーティングしたゴムからなる大径の二次側ダイヤフラム25が設けられ、二次側弁体23に連結棒16を介して接続され、調整器1の上端部に二次側調圧ねじ26が気密に螺着し、調圧ねじ26の押圧体20と二次側ダイヤフラム25のばね受体17との間に二次側大スプリング27が設けられ、自由状態では、二次側大スプリング27によって二次側弁体23が二次側ダイヤフラム25,連結棒16を介して下方に付勢され、二次側弁口10が開放された状態になっている。
【0018】
そして、28は二次側弁体23のシート、29は二次側調圧ねじ26のハンドル、30は調圧室6に設けられた圧力計である。
【0019】
つぎに動作について説明する。一次側流路2から供給された標準ガスボンベの15MPaの標準ガスが一次圧室3,一次側弁口9を介して調圧室6に流入すると共に、二次側弁口10を介して二次圧室5に流入する。この際、調圧室6の圧力が所定の圧力より高くなると、一次側大スプリング21の弾発力に抗して一次側ダイヤフラム15が下凸状に変形し、連結棒16を介して一次側弁体12が下方に移動し、一次側弁口9が閉塞され、調圧室6の圧力が所定の圧力より低くなると、一次側ダイヤフラム15が元のフラットな形状に戻り、一次側弁体12が上方に移動し、一次側弁口9が再度開放され、一次圧室3から調整室6へのガス圧が、例えば15MPaから1.5MPaに減圧される。
【0020】
一方、二次圧室5の圧力が所定の圧力より高くなると、二次側大スプリング27の弾発力に抗して二次側ダイヤフラム25が上凸状に変形し、連結棒16を介して二次側弁体23が上方に移動し、二次側弁口10が閉塞され、二次圧室5の圧力が所定の圧力より低くなると、二次側ダイヤフラム25が元のフラットな形状に戻り、二次側弁体23が下方に移動し、二次側弁口10が再度開放され、調圧室6から二次圧室5へのガス圧が例えば1.5MPaから0.15MPa〜0.05MPaに減圧される。このように、一次圧室3を介して供給された高圧の標準ガスが調圧室6,二次圧室5を経て二段階に減圧され、低圧で一定流量の標準ガスが二次側流路4から安定して出力される。
【0021】
(実施例)
つぎに実施例について説明する。下記表1は一次および二次減圧機構の使用条件を示し、この条件に基づいて一次側および二次側に同一材質のダイヤフラムを使用してその選定を行う。
【0022】
【表1】
【0023】
下記表2は使用したダイヤフラムの種類と各ダイヤフラムの用途別特性を示している。
【0024】
【表2】
【0025】
上記表2において、まず、不織布入ネオプレンゴムは、一次減圧機構において、ばね定数が良好であるが、シール性に対して若干の問題があり、増締め等のメンテナンスが必要であり、二次減圧機構において、シール性およびばね定数は良好であるが、汚染ガスが発生するため使用できない。
【0026】
つぎにテフロンコーティングをしたゴムは、一次減圧機構において、上記ネオプレンゴムと同様の性能を示しているが、二次減圧機構におけるシール性,ばね定数が良好で、ガスの吸着性および汚染ガスの発生がなく、二次減圧機構の性能仕様を満足できる。
【0027】
つぎにテフロンシート/ステンレスの板は、一次および二次減圧機構において、シール性およびばね定数に若干の問題があり、増締め,定期的な圧力設定等のメンテナンスが必要であり、使用できない。
【0028】
つぎにステンレス鋼板およびハステロイのいずれの場合も、一次減圧機構のシール性およびばね定数が良好で、瞬時最大25MPaの耐圧を持ち、長期間気密性を保持することができ、組立時の締付トルクの緩みの発生がなく、ガスの吸着性および汚染ガスの発生もなく、一次減圧機構の性能仕様を満足できる。
【0029】
結果、一次減圧機構のダイヤフラムには、耐腐食性金属のステンレス鋼板またはハステロイが最適であり、二次減圧機構のダイヤフラムには四フッ化エチレン樹脂のテフロンコーティングをしたゴムが最適である。
【0030】
【発明の効果】
上述したように、本発明の微量標準ガス用圧力調整器は、調圧室に耐腐食性金属からなる一次側ダイヤフラムを設けたため、高圧力に耐えることができ、気密性が高く、ガス吸着性および汚染ガスの発生が少なく、しかも、金属膜であるため、シール性の締付けトルクの緩みがなく、長期の気密構造を維持することができる。
【0031】
そして、二次圧室に四フッ化エチレン樹脂からなる二次側ダイヤフラムを設けたため、弾性を有しており、圧力精度を向上することができると共に、安定性が良く、定期的な圧力修正または再設定の必要がなく、圧力ゲージが不要になり、自動運転にも対応でき、しかも、ガス吸着性および汚染ガスの発生も少ない。
【0032】
従って、一次および二次減圧機構の仕様を満足することができ、低圧力の微量成分ガスを長期間安定して供給することができ、耐圧やシール性の構造に特別な工夫もなく、小型で低価格になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の1形態の断面図である。
【符号の説明】
1…圧力調整器、2…一次側流路、3…一次圧室、4…一次側流路、5…二次圧室、6…調圧室、11…一次側調整弁、15…一次側ダイヤフラム、22…二次側調整弁、25…二次側ダイヤフラム。
Claims (1)
- 一次圧室に接続された一次側流路から供給された高圧の標準ガスが二段階に減圧され、二次圧室に接続された二次側流路から低圧の標準ガスが出力されるよう構成された微量標準ガス用圧力調整器において、前記一次側流路に接続された一次圧室と、前記二次側流路に接続された二次圧室と、前記両圧室間に設けられ,前記両圧室間に連通した調圧室と、前記一次圧室から前記調圧室への流通を調整する一次側調整弁と、前記調圧室から前記二次圧室への流通を調整する二次側調整弁と、前記調圧室に設けられ,前記一次側調整弁に連動する,高圧力に耐えることができ、気密性が高く、ガス吸着性および汚染ガスの発生が少ない耐腐食性金属からなる一次側ダイヤフラムと、前記二次圧室に設けられ,この二次圧室の圧力が所定の圧力より高くなると、二次側弁口を閉塞するよう前記二次側調整弁の二次側弁体を移動させる一方、前記二次圧室の圧力が所定の圧力より低くなると、前記二次側弁口を開放するよう前記二次側弁体を移動させうる,二次側ダイヤフラムとを備え、更に、この二次側ダイヤフラムは、弾性を有しており、圧力精度を向上することができると共に、安定性が良く、ガス吸着性および汚染ガスの発生が少ない四フッ化エチレン樹脂からなることを特徴とする微量標準ガス用圧力調整器。
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JP16295198A Expired - Fee Related JP3592527B2 (ja) | 1998-05-26 | 1998-05-26 | 微量標準ガス用圧力調整器 |
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- 1998-05-26 JP JP16295198A patent/JP3592527B2/ja not_active Expired - Fee Related
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