JP3758717B2 - Gas mixing equipment - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、種類の異なるガスを混合するガス混合装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来における種類の異なるガスを混合するガス混合装置について、図面を参照して説明する。
【0003】
図2は、従来のガス混合装置の第一の構成例を示すブロック図である。図において、50A、50Bは各々ガスA、ガスBが供給されるガスラインである。51A、51Bは各々ガスライン50A、50Bに設けられた圧力調整用弁であり、ガスライン50A、50Bを開閉する。52A、52Bは手動によりガスライン50A、50Bを開閉し、ガスA、ガスBの流れを導通又は遮断する手動バルブである。
【0004】
53はガスAの流量を制御するマスフローコントローラである。ここで、マスフローコントローラとは、流量制御部分に電圧信号を受けるセンサと該センサが受けた電圧信号に応じて制御される弁部とを有し、設定した流量をアナログ電圧信号にして該センサへ与えることによってガスの流量を制御するものである。54はガスBの流量を検出するマスフローメータであり、その検出結果を電気系ライン55を介して電気信号の形で制御装置56へ送信する。
【0005】
制御装置56は、受信した前記検出結果に応じてガスAの濃度が設定した所望の濃度となるようにガスAの流量を決定し、それを指示する電気信号をマスフローコントローラ53へ送信する。また、バッファタンク57を介して流出する混合ガスの流量を制御するマスフローコントローラ58に対し、混合ガスの使用流量を指示する電気信号を送信する。なお、図中の各ブロックを結ぶ実線は、ガスラインを示すものである。
【0006】
このような構成において、ガスA及びガスBの混合ガスが生成される。このとき、制御装置56からマスフローコントローラ58へ指示される混合ガスの使用流量が変化すると、マスフローコントローラ53及びマスフローメータ54におけるガスの流量が変動する。そして、制御装置56がマスフローメータ54により検出されたガスBの流量に応じてマスフローコントローラ53を制御し、混合後のガスAの濃度が常に一定となるようにする。
【0007】
図3は、従来のガス混合装置の第二の構成例を示すブロック図である。図において、59は計装用ガスを空気信号の形で伝達する計装ガス系ライン60を介して制御装置61により開閉される空気圧バルブである。この空気圧バルブ59の開閉によりマスフローコントローラ62A、62Bにおけるガスの流入/流出が制御される。
【0008】
63はバッファタンク57内の圧力を検出する圧力指示計であり、これによる検出値は電気信号の形で制御装置61へ送信される。64は所定の使用流量に応じて混合ガスの流量を制御するマスフローコントローラである。なお、前記図2における構成要素と同様の構成要素については、同一の符号を用いて表すものとし、その説明を省略する。
【0009】
このような構成において、制御装置61が、マスフローコントローラ62A、62Bによって制御されるガスの流量を各々独立に制御し、所望の濃度の混合ガスを生成する。この場合、ガスの流量は、マスフローコントローラの流量制御精度が比較的良い高流量域に設定する。
【0010】
これにより生成された混合ガスは、バッファタンク57、マスフローコントローラ64を介して流出する。この流出する混合ガスの流量は、マスフローコントローラ64によって所定の使用流量に制御される。また、使用流量が変化するとバッファタンク57内の圧力が変化する。そして、該圧力が一定の上限値に達したときは空気圧バルブ59を閉じ、一定の下限値に達したときは空気圧バルブ59を開くという動作を繰り返し行うことによって所定の使用流量の供給を維持する。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上述した第一の構成例によるガス混合装置においては、ガスの混合の精度がマスフローコントローラ53とマスフローメータ54の精度に依存するため、所望の混合精度による混合ガスを生成することが困難であるという問題点を有していた。さらに、マスフローコントローラ53及びマスフローメータ54の精度は、各々に機差があり、所望の混合精度を満たすことをより困難としていた。
【0012】
又、上述した第二の構成例によるガス混合装置においては、第一の構成例によるガス混合装置同様、混合の精度がマスフローコントローラ62A、62Bの精度に依存するとともに、マスフローコントローラ62A、62Bにおけるガスの流入/流出が空気圧バルブ59の開閉によって制御されるため、ガスの流量が急激に変化し、精度を乱す要因となっているという問題点を有していた。
【0013】
本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、機器の精度への依存による混合精度低下を軽減し得るとともに、ガスの流量の急激な変化による濃度変動を回避することができ、かつ、所望の混合精度を十分満たした混合ガスの生成を可能とするガス混合装置を提供することを目的とする。
【0014】
【課題を解決するための手段】
請求項1記載の発明は、種類の異なるガスを混合するガス混合装置において、供給される各種ガスの圧力を設定圧力にして流出させる圧力調整手段と、前記圧力調整手段から流出した前記各種ガスをデジタル信号によって指示される設定流量に制御して流出させる第一の流量制御手段と、前記第一の流量制御手段から流出した前記各種ガスを混合した混合ガスを一旦蓄積して供給する蓄積手段と、前記蓄積手段内部の圧力を検出する圧力検出手段と、前記蓄積手段から供給される前記混合ガスの所望の使用流量を流出させる第二の流量制御手段と、前記圧力調整手段に対して前記第一の流量制御手段へのガスの供給に適合した圧力を前記設定圧力として指示し、混合後における前記各種ガスが所望の濃度となるための前記各種ガスの流量を前記所望の使用流量及び前記圧力検出手段の検出結果に応じて決定し、その決定した流量を前記第一の流量制御手段に対して前記設定流量と対応するデジタル信号によって指示し、前記第二の流量制御手段に対して前記混合ガスの前記所望の使用流量を指示する制御手段とを有することを特徴としている。
【0015】
請求項2記載の発明は、請求項1記載のガス混合装置において、前記制御手段は、前記第一の流量制御手段に対して前記設定流量を指示する場合において、前記各種ガスの流量を低流量から徐々に増加させて前記設定流量とするように指示することを特徴としている。
【0016】
請求項3記載の発明は、請求項1又は2記載のガス混合装置において、前記制御手段は、前記混合ガスのうちの所定の種類のガスの濃度を精密に検出する濃度検出手段により、該所定の種類のガスの濃度をチェックし、その結果と所望する該所定の種類のガスの濃度が一致するよう、指示する流量を補正して記憶し、この記憶した流量を前記設定流量として指示することを特徴としている。
【0017】
請求項4記載の発明は、請求項1又は2記載のガス混合装置において、前記制御手段は、前記第一の流量制御手段に対して指示する前記各種ガスの設定流量を高流量域から低流量域に変化させた場合の各々の流量域に関して、前記混合ガスのうちの所定の種類のガスの濃度を精密に検出する濃度検出手段により検出した検出結果と前記所定の種類のガスの前記所望の濃度とが一致するように前記設定流量とそれを指示するデジタル信号の対応を補正したデータを記憶し、該データに基づいて前記第一の流量制御手段に対する前記設定流量の指示を行う制御手段であることを特徴としている。
【0018】
請求項5記載の発明は、請求項1〜4のいずれかの項記載のガス混合装置において、前記蓄積手段は、前記混合ガスの流入口と流出口との間に所定の材質の網状物が取り付けられている蓄積手段であることを特徴としている。
【0019】
請求項6記載の発明は、請求項1〜5のいずれかの項記載のガス混合装置において、前記制御手段は、前記第一の流量制御手段に対して指示する前記設定流量を高流量域の所定の流量のみとし、前記圧力検出手段の検出結果に応じてガスの混合の中断/再開を指示することを特徴としている。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の一実形態について説明する。図1は本発明の一実施形態によるガス混合装置の構成を示すブロック図である。
【0021】
この図において、1A、1Bは、種類の異なるガスA、ガスBが供給されるガスラインである。2A、2Bは、各々ガスライン1A、1Bに設けられた開閉弁であり、ガスライン1A、1Bを開閉する。3A、3Bは、電気系ライン4を介して受信した制御ユニット5からの指示信号に基づいてガスライン1A、1BにおけるガスA、ガスBの圧力を調整するオートプレッシャーレギュレータである。
【0022】
制御ユニット5は、外部からの指示を受ける入力装置及び記憶装置等を有し、該指示や該記憶装置に記憶された制御プログラム等に基づいてオートプレッシャーレギュレータ3A、3B、空気圧バルブ6等の各機器を制御する信号を電気信号又は空気信号の形で送信する。この制御ユニット5が行う動作の詳細については後述する。
【0023】
空気圧バルブ6は、開閉により、デジタルマスフローコントローラ8A、8Bの前後におけるガスの流れを導通/遮断するものであり、計装用ガスを空気信号として伝達する計装ガス系ライン7を介して制御ユニット5により制御される。
【0024】
デジタルマスフローコントローラ8A、8Bは、流量を制御する部分に設けられたセンサに対して設定した流量を指示する電圧信号をデジタル信号で与えるマスフローコントローラであり、ガスA、ガスBの流量を制御する。ここで、流量を指示する電圧信号は、流量と電圧信号との関係を示す検量線に基づいて制御ユニット5により決定される。検量線は、制御ユニット5内の記憶装置に記憶されているが、マスフローコントローラのセンサの精度にばらつきがあることから適宜補正が加えられる。この検量線の補正については後述する。
【0025】
9は一つのガスラインに流入したガスA及びガスBを攪拌するミキサーである。10は混合ガスを一旦蓄積するバッファタンクである。このバッファタンク10内の中央部には、ステンレス鋼製金網(SUSメッシュ)10sがガスの進行方向に対して垂直に取り付けられており、ガスラインが内部の所定の位置まで入り込んでいる。11はバッファタンク10内の圧力を検出する圧力指示計であり、これによる検出値は電気信号の形で制御ユニット5へ送信される。12は制御ユニット5によって指示される混合ガスの使用流量に応じて生成された混合ガスの流出量を制御するマスフローコントローラである。
【0026】
13は開閉により混合ガスの流れを導通又は遮断する手動バルブである。14は可変流量の手動バルブであり、所定量の混合ガスを分析計15へ供給する。分析計15は、ガスAの濃度を精密に測定する濃度測定器からなり、測定した濃度をモニタリングする機能を有する。この分析計15は、後述する検量線の補正において用いられる。このため、検量線の補正終了後は取り外され、又は手動バルブ13、14によって混合ガスの供給を停止されて濃度測定を終了する等、必要に応じて設置・使用される。
【0027】
次に、上記実施形態によるガス混合装置の動作について説明する。まず、開閉弁2A、2Bを開とし、ガスA、ガスBの供給を開始する。このとき、制御ユニット5からの指示信号により、ガスA、ガスBの圧力がデジタルマスフローコントローラ8A、8Bの耐圧を考慮した使用圧力(以下、「設定圧力」という)となるようオートプレッシャーレギュレータ3A、3Bを制御する。これにより、デジタルマスフローコントローラ8A、8Bの入口へ供給されるガスA、ガスBの圧力が調整される。
【0028】
そして、ガスAの設定濃度を制御ユニット5へ入力してガスの混合開始を指示すると、制御ユニット5からの空気信号により、全ての空気圧バルブ6が開とされる。また、これと同時に、デジタルマスフローコントローラ8A、8Bに対し、前記設定濃度となる一定の流量(以下、「設定流量」という)のガスA、ガスBを徐々に流し始めるよう指示する電気信号が、制御ユニット5からデジタル信号の形で送信され、ガスの混合が開始される。
【0029】
混合されたガスA及びガスBは、ミキサー9によって混じられ、バッファタンク10へ流入する。バッファタンク10では、ステンレス鋼製金網10sにより、流入口の混合ガスと流出口の混合ガスの濃度が均一化される。
【0030】
このとき、手動バルブ13、14を開としておき、分析計15へ混合ガスを供給する。すると、精密に測定した混合後のガスAの濃度とそのときの設定濃度とのずれが分かるので、これに基づいてデジタルマスフローコントローラ8A又は8Bへ設定流量を指示する電気信号を補正する。
【0031】
さらに、デジタルマスフローコントローラ8A又は8Bにおける設定流量を低流量域から高流量域へ変化させつつ、上記同様の設定流量指示の補正を行うことにより、検量線の補正を行う。そして、補正した検量線を制御ユニット5内の記憶装置に記憶する。
【0032】
これにより、以降の混合ガスの生成においては、デジタルマスフローコントローラ8A、8BにおけるガスA、ガスBの流量制御に補正後の検量線を用いることができる。従って、分析計15による監視を要せずしてより正確な混合を行うことができ、所望の設定濃度の混合ガスを得ることができる。そして、制御ユニット5からの指示に基づいたマスフローコントローラ12の流量制御により、所望の使用流量の分の混合ガスを流出させる。
【0033】
以後、上記同様、供給されるガスA、ガスBの圧力をオートプレッシャーレギュレータ3A、3Bによって設定圧力に制御するとともに、使用流量及び圧力指示計11によって検出されるバッファタンク10内の圧力に応じてデジタルマスフローコントローラ8A、8Bを制御することにより、所望の設定濃度の混合ガスを生成する。
【0034】
なお、圧力指示計11によって検出されたバッファタンク10内の圧力が所定の上限に達したときには、全ての空気圧バルブ6を閉とするとともに、デジタルマスフローコントローラ8A、8Bを全閉とし、混合を中断する。
【0035】
また、本実施形態によるガス混合装置においては、設定流量を、デジタルマスフローコントローラ8A、8Bの流量制御精度が比較的高い高流量域のある一点に設定してガスの混合を行うものとしてもよい。この場合は、圧力指示計11によって検出されたバッファタンク10内の圧力が所定の上限に達したときに全ての空気圧バルブ6を閉とすると同時に、デジタルマスフローコントローラ8A、8Bを全閉として混合を中断し、再び混合を開始する際に全ての空気圧バルブ6を開とすると同時に、設定流量のガスA、ガスBを徐々に流し始めるようにする、という動作を繰り返す。これにより、精度の高い流量制御の下でガスを混合することができるので、より混合精度の高い混合ガスを生成することができる。
【0036】
【発明の効果】
以上、説明したように本発明によれば、各種ガスの設定流量をデジタル信号によって指示するので、流量とそれを指示する信号との対応の直線性が向上する。これにより、各流量制御手段の精度の相違に基づく混合精度の低下を回避することができるとともに、流量指示の信号がデジタル信号形式で伝送されるので、アナログ信号によって流量を指示する場合に比べ伝送ロスが少ないという効果が得られる。
【0037】
また、圧力調整手段によって、供給される各種ガスの圧力を調整してから混合を行うことにより、各種ガスの不測の流量変動を防止することができる。特に、請求項2記載の発明によれば、ガスの混合開始当初において指示される流量を設定流量そのものとせず、徐々に増加するように流量指示がなされるので、急激にガスを流入させた場合のように流量が乱れることがない。これらにより、ガスの流れを常に安定した状態に保つことができ、混合精度を高めることができるという効果が得られる。
【0038】
更に、請求項3記載の発明によれば、混合後のガスの濃度を検出して流量指示の補正を行うので、所望の設定濃度を満たす正確な流量制御が可能となる。そして、より進んだ請求項4記載の発明によれば、各流量域における前記補正のためのデータを取得しておくことにより、以降の混合においては、混合後のガスの濃度を検出せずとも正確な流量制御を行うことができるという効果が得られる。
【0039】
加えて、請求項5記載の発明によれば、蓄積手段に混合ガスを一旦蓄積して流出させる際に、網状物の網目を通過させることにより、混合ガス中の各種ガスの濃度を均一化する。これにより、使用流量の変動等によって設定流量が変化しても混合精度の高い混合ガスを得ることができる。
【0040】
なお、請求項6記載の発明によれば、流量制御手段の精度が良い高流量域において流量制御を行うようにし、生成される混合ガスの量を混合の中断/再開によって調整する。これにより、流量制御精度が良い状況下でガスの混合を行うことができ、混合精度を向上させることが可能となるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施形態によるガス混合装置の構成を示すブロック図である。
【図2】 従来のガス混合装置の第一の構成例を示すブロック図である。
【図3】 従来のガス混合装置の第二の構成例を示すブロック図である。
【符号の説明】
3A、3B オートプレッシャーレギュレータ
5 制御ユニット
8A、8B デジタルマスフローコントローラ
10 バッファタンク
10s ステンレス鋼製金網
11 圧力指示計
12 マスフローコントローラ
15 分析計
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a gas mixing device that mixes different types of gases.
[0002]
[Prior art]
A conventional gas mixing apparatus for mixing different types of gases will be described with reference to the drawings.
[0003]
FIG. 2 is a block diagram showing a first configuration example of a conventional gas mixing apparatus. In the figure, 50A and 50B are gas lines to which gas A and gas B are supplied, respectively. 51A and 51B are pressure adjusting valves provided in the gas lines 50A and 50B, respectively, and open and close the gas lines 50A and 50B. 52A and 52B are manual valves that manually open and close the gas lines 50A and 50B and conduct or block the flow of the gas A and gas B.
[0004]
A mass flow controller 53 controls the flow rate of the gas A. Here, the mass flow controller has a sensor that receives a voltage signal in the flow rate control portion and a valve unit that is controlled in accordance with the voltage signal received by the sensor, and converts the set flow rate to an analog voltage signal to the sensor. The flow rate of gas is controlled by giving. A mass flow meter 54 detects the flow rate of the gas B, and transmits the detection result to the control device 56 in the form of an electric signal via the electric system line 55.
[0005]
The control device 56 determines the flow rate of the gas A according to the received detection result so that the concentration of the gas A becomes a set desired concentration, and transmits an electric signal indicating the flow rate to the mass flow controller 53. In addition, an electric signal that instructs the flow rate of the mixed gas is transmitted to the mass flow controller 58 that controls the flow rate of the mixed gas flowing out through the buffer tank 57. In addition, the continuous line which connects each block in a figure shows a gas line.
[0006]
In such a configuration, a mixed gas of gas A and gas B is generated. At this time, if the flow rate of the mixed gas instructed from the control device 56 to the mass flow controller 58 changes, the gas flow rates in the mass flow controller 53 and the mass flow meter 54 change. Then, the control device 56 controls the mass flow controller 53 according to the flow rate of the gas B detected by the mass flow meter 54 so that the concentration of the mixed gas A is always constant.
[0007]
FIG. 3 is a block diagram showing a second configuration example of a conventional gas mixing apparatus. In the figure, 59 is a pneumatic valve that is opened and closed by a controller 61 via an instrument gas line 60 that transmits instrument gas in the form of an air signal. By opening / closing the pneumatic valve 59, the inflow / outflow of gas in the mass flow controllers 62A and 62B is controlled.
[0008]
63 is a pressure indicator for detecting the pressure in the buffer tank 57, and the detected value is transmitted to the controller 61 in the form of an electrical signal. A mass flow controller 64 controls the flow rate of the mixed gas in accordance with a predetermined usage flow rate. In addition, about the component similar to the component in the said FIG. 2, it shall represent using the same code | symbol and the description is abbreviate | omitted.
[0009]
In such a configuration, the control device 61 independently controls the flow rate of the gas controlled by the mass flow controllers 62A and 62B to generate a mixed gas having a desired concentration. In this case, the gas flow rate is set in a high flow rate range where the flow control accuracy of the mass flow controller is relatively good.
[0010]
The mixed gas thus generated flows out through the buffer tank 57 and the mass flow controller 64. The flow rate of the mixed gas flowing out is controlled to a predetermined use flow rate by the mass flow controller 64. Further, when the use flow rate changes, the pressure in the buffer tank 57 changes. When the pressure reaches a certain upper limit value, the pneumatic valve 59 is closed, and when the pressure reaches a certain lower limit value, the pneumatic valve 59 is opened repeatedly to maintain the supply of a predetermined flow rate. .
[0011]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the gas mixing device according to the first configuration example described above, since the accuracy of gas mixing depends on the accuracy of the mass flow controller 53 and the mass flow meter 54, it is difficult to generate a mixed gas with a desired mixing accuracy. There was a problem that there was. Furthermore, the accuracy of the mass flow controller 53 and the mass flow meter 54 is different from each other, making it more difficult to satisfy the desired mixing accuracy.
[0012]
In the gas mixing device according to the second configuration example described above, the mixing accuracy depends on the accuracy of the mass flow controllers 62A and 62B and the gas in the mass flow controllers 62A and 62B is the same as the gas mixing device according to the first configuration example. Since the inflow / outflow of the gas is controlled by opening / closing the pneumatic valve 59, the flow rate of the gas changes abruptly, causing a problem of disturbing accuracy.
[0013]
The present invention has been made in view of such a problem, can reduce the mixing accuracy reduction due to the dependence on the accuracy of the equipment, can avoid concentration fluctuations due to a sudden change in the gas flow rate, and Another object of the present invention is to provide a gas mixing apparatus that enables generation of a mixed gas sufficiently satisfying a desired mixing accuracy.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 is a gas mixing device for mixing different types of gases, and pressure adjusting means for letting out the pressure of various gases to be supplied at a set pressure, and the various gases flowing out from the pressure adjusting means. First flow rate control means for controlling the flow rate to flow out by a digital signal, and storage means for temporarily storing and supplying a mixed gas obtained by mixing the various gases flowing out from the first flow rate control means; A pressure detecting means for detecting a pressure inside the accumulating means, a second flow rate controlling means for causing a desired use flow rate of the mixed gas supplied from the accumulating means to flow out, and the pressure adjusting means with respect to the pressure adjusting means. A pressure suitable for the supply of gas to one flow rate control means is indicated as the set pressure, and the flow rates of the various gases are set so that the various gases after mixing have a desired concentration. The flow rate is determined according to a desired use flow rate and the detection result of the pressure detection means, the determined flow rate is indicated to the first flow rate control means by a digital signal corresponding to the set flow rate, and the second flow rate is determined. Control means for instructing the control means on the desired flow rate of the mixed gas.
[0015]
According to a second aspect of the present invention, there is provided the gas mixing apparatus according to the first aspect, wherein when the control means instructs the set flow rate to the first flow rate control means, the flow rates of the various gases are reduced. It is characterized by instructing the flow rate to be gradually increased to the set flow rate.
[0016]
According to a third aspect of the present invention, in the gas mixing apparatus according to the first or second aspect, the control means includes the concentration detection means for accurately detecting the concentration of a predetermined type of gas in the mixed gas. The concentration of the gas is checked, the indicated flow rate is corrected and stored so that the result matches the desired concentration of the predetermined gas, and the stored flow rate is indicated as the set flow rate. It is characterized by.
[0017]
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the gas mixing apparatus according to the first or second aspect, wherein the control means instructs a set flow rate of the various gases to be instructed to the first flow rate control means from a high flow rate range to a low flow rate. With respect to each flow rate range when changed to a region, the detection result detected by the concentration detecting means for accurately detecting the concentration of the predetermined type of gas in the mixed gas and the desired type of the predetermined type of gas Control means for storing data obtained by correcting the correspondence between the set flow rate and a digital signal indicating the set flow rate so that the concentrations coincide with each other, and instructing the set flow rate to the first flow rate control means based on the data It is characterized by being.
[0018]
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the gas mixing device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the accumulating means has a mesh of a predetermined material between an inlet and an outlet of the mixed gas. It is characterized by being a storage means attached.
[0019]
A sixth aspect of the present invention is the gas mixing apparatus according to any one of the first to fifth aspects, wherein the control means instructs the set flow rate to be instructed to the first flow rate control means in a high flow rate range. Only a predetermined flow rate is set, and the suspension / resumption of gas mixing is instructed according to the detection result of the pressure detection means.
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of a gas mixing apparatus according to an embodiment of the present invention.
[0021]
In this figure, 1A and 1B are gas lines to which different types of gas A and gas B are supplied. 2A and 2B are open / close valves provided in the gas lines 1A and 1B, respectively, and open and close the gas lines 1A and 1B. 3A and 3B are auto pressure regulators that adjust the pressures of the gas A and the gas B in the gas lines 1A and 1B based on the instruction signal from the control unit 5 received via the electric system line 4.
[0022]
The control unit 5 includes an input device and a storage device that receive instructions from the outside, and each of the auto pressure regulators 3A and 3B, the pneumatic valve 6 and the like based on the instructions and a control program stored in the storage device. A signal for controlling the device is transmitted in the form of an electric signal or an air signal. Details of the operation performed by the control unit 5 will be described later.
[0023]
The pneumatic valve 6 opens and closes the gas flow before and after the digital mass flow controllers 8A and 8B. The pneumatic valve 6 controls the control unit 5 via an instrument gas line 7 that transmits instrument gas as an air signal. Controlled by
[0024]
The digital mass flow controllers 8 </ b> A and 8 </ b> B are mass flow controllers that give a voltage signal indicating a set flow rate to a sensor provided in a flow rate control unit as a digital signal, and control the flow rates of gas A and gas B. Here, the voltage signal that indicates the flow rate is determined by the control unit 5 based on a calibration curve that indicates the relationship between the flow rate and the voltage signal. The calibration curve is stored in the storage device in the control unit 5, but correction is appropriately made because the accuracy of the sensor of the mass flow controller varies. The correction of the calibration curve will be described later.
[0025]
9 is a mixer which stirs the gas A and the gas B which flowed into one gas line. A buffer tank 10 temporarily accumulates the mixed gas. A stainless steel wire mesh (SUS mesh) 10 s is attached to the center of the buffer tank 10 perpendicularly to the gas traveling direction, and the gas line enters a predetermined position inside. Reference numeral 11 denotes a pressure indicator for detecting the pressure in the buffer tank 10, and the detected value is transmitted to the control unit 5 in the form of an electric signal. Reference numeral 12 denotes a mass flow controller for controlling the outflow amount of the mixed gas generated in accordance with the use flow rate of the mixed gas instructed by the control unit 5.
[0026]
Reference numeral 13 denotes a manual valve for conducting or blocking the flow of the mixed gas by opening and closing. Reference numeral 14 denotes a variable flow rate manual valve which supplies a predetermined amount of mixed gas to the analyzer 15. The analyzer 15 includes a concentration measuring device that precisely measures the concentration of gas A, and has a function of monitoring the measured concentration. This analyzer 15 is used in calibration curve correction described later. For this reason, the calibration curve is removed after completion of the calibration curve, or the supply of the mixed gas is stopped by the manual valves 13 and 14, and the concentration measurement is terminated.
[0027]
Next, the operation of the gas mixing apparatus according to the above embodiment will be described. First, the on-off valves 2A and 2B are opened, and supply of gas A and gas B is started. At this time, according to an instruction signal from the control unit 5, the auto pressure regulator 3A, so that the pressure of the gas A and the gas B becomes a working pressure (hereinafter referred to as “set pressure”) in consideration of the pressure resistance of the digital mass flow controllers 8A, 8B. 3B is controlled. Thereby, the pressures of the gas A and the gas B supplied to the inlets of the digital mass flow controllers 8A and 8B are adjusted.
[0028]
When the set concentration of gas A is input to the control unit 5 to instruct the start of gas mixing, all pneumatic valves 6 are opened by an air signal from the control unit 5. At the same time, an electrical signal instructing the digital mass flow controllers 8A and 8B to start flowing gas A and gas B at a constant flow rate (hereinafter referred to as “set flow rate”) having the set concentration gradually. A gas signal is transmitted from the control unit 5 in the form of a digital signal, and gas mixing is started.
[0029]
The mixed gas A and gas B are mixed by the mixer 9 and flow into the buffer tank 10. In the buffer tank 10, the concentration of the mixed gas at the inlet and the mixed gas at the outlet is made uniform by the stainless steel wire mesh 10s.
[0030]
At this time, the manual valves 13 and 14 are opened, and the mixed gas is supplied to the analyzer 15. Then, since the deviation between the precisely measured concentration of the gas A after mixing and the set concentration at that time can be known, the electric signal instructing the set flow rate to the digital mass flow controller 8A or 8B is corrected based on this.
[0031]
Further, the calibration curve is corrected by correcting the set flow rate instruction as described above while changing the set flow rate in the digital mass flow controller 8A or 8B from the low flow rate range to the high flow rate range. Then, the corrected calibration curve is stored in the storage device in the control unit 5.
[0032]
Thereby, in the subsequent generation of the mixed gas, the corrected calibration curve can be used for the flow control of the gas A and the gas B in the digital mass flow controllers 8A and 8B. Therefore, more accurate mixing can be performed without requiring monitoring by the analyzer 15, and a mixed gas having a desired set concentration can be obtained. Then, by the flow rate control of the mass flow controller 12 based on the instruction from the control unit 5, the mixed gas corresponding to the desired usage flow rate is caused to flow out.
[0033]
Thereafter, similarly to the above, the pressures of the supplied gas A and gas B are controlled to the set pressure by the auto pressure regulators 3A and 3B, and according to the flow rate used and the pressure in the buffer tank 10 detected by the pressure indicator 11. By controlling the digital mass flow controllers 8A and 8B, a mixed gas having a desired set concentration is generated.
[0034]
When the pressure in the buffer tank 10 detected by the pressure indicator 11 reaches a predetermined upper limit, all the pneumatic valves 6 are closed, the digital mass flow controllers 8A and 8B are fully closed, and mixing is interrupted. To do.
[0035]
Further, in the gas mixing device according to the present embodiment, the set flow rate may be set to a certain point in the high flow rate range where the flow rate control accuracy of the digital mass flow controllers 8A and 8B is relatively high, and gas mixing may be performed. In this case, when the pressure in the buffer tank 10 detected by the pressure indicator 11 reaches a predetermined upper limit, all the pneumatic valves 6 are closed, and at the same time, the digital mass flow controllers 8A and 8B are fully closed to perform mixing. When the mixing is started again, all the pneumatic valves 6 are opened, and at the same time, the operation of gradually starting to flow the gases A and B at the set flow rates is repeated. Thereby, since gas can be mixed under flow control with high accuracy, a mixed gas with higher mixing accuracy can be generated.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, since the set flow rates of various gases are indicated by digital signals, the linearity of the correspondence between the flow rates and the signals indicating them is improved. As a result, it is possible to avoid a decrease in mixing accuracy due to the difference in accuracy of each flow rate control means, and since the flow rate instruction signal is transmitted in a digital signal format, it is transmitted compared to the case where the flow rate is indicated by an analog signal. The effect that there is little loss is acquired.
[0037]
Further, by adjusting the pressure of various gases supplied by the pressure adjusting means and then mixing, it is possible to prevent unexpected flow rate fluctuations of various gases. In particular, according to the second aspect of the invention, the flow rate commanded at the beginning of gas mixing is not the set flow rate itself, but the flow rate command is given so as to increase gradually. The flow rate is not disturbed. By these, the effect that the flow of gas can always be kept in a stable state and the mixing accuracy can be improved is obtained.
[0038]
Furthermore, according to the third aspect of the invention, since the flow rate instruction is corrected by detecting the concentration of the gas after mixing, accurate flow rate control satisfying a desired set concentration is possible. According to the more advanced invention of claim 4, by acquiring data for the correction in each flow rate region, it is possible to detect the concentration of gas after mixing in subsequent mixing. The effect that accurate flow control can be performed is obtained.
[0039]
In addition, according to the fifth aspect of the present invention, when the mixed gas is once accumulated and discharged from the accumulating means, the concentration of various gases in the mixed gas is made uniform by passing the mesh of the mesh. . Thereby, even if the set flow rate changes due to fluctuations in the use flow rate, etc., a mixed gas with high mixing accuracy can be obtained.
[0040]
According to the sixth aspect of the present invention, the flow rate control means performs the flow rate control in a high flow rate range where the accuracy is good, and the amount of the mixed gas produced is adjusted by interrupting / resuming the mixing. As a result, gas can be mixed under conditions where the flow rate control accuracy is good, and the effect of improving the mixing accuracy can be obtained.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a gas mixing apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram showing a first configuration example of a conventional gas mixing device.
FIG. 3 is a block diagram showing a second configuration example of a conventional gas mixing device.
[Explanation of symbols]
3A, 3B Auto pressure regulator 5 Control unit 8A, 8B Digital mass flow controller 10 Buffer tank 10s Stainless steel wire mesh 11 Pressure indicator 12 Mass flow controller 15 Analyzer

Claims (6)

種類の異なるガスを混合するガス混合装置において、
供給される各種ガスの圧力を設定圧力にして流出させる圧力調整手段と、
前記圧力調整手段から流出した前記各種ガスをデジタル信号によって指示される設定流量に制御して流出させる第一の流量制御手段と、
前記第一の流量制御手段から流出した前記各種ガスを混合した混合ガスを一旦蓄積して供給する蓄積手段と、
前記蓄積手段内部の圧力を検出する圧力検出手段と、
前記蓄積手段から供給される前記混合ガスの所望の使用流量を流出させる第二の流量制御手段と、
前記圧力調整手段に対して前記第一の流量制御手段へのガスの供給に適合した圧力を前記設定圧力として指示し、混合後における前記各種ガスが所望の濃度となるための前記各種ガスの流量を前記所望の使用流量及び前記圧力検出手段の検出結果に応じて決定し、その決定した流量を前記第一の流量制御手段に対して前記設定流量と対応するデジタル信号によって指示し、前記第二の流量制御手段に対して前記混合ガスの前記所望の使用流量を指示する制御手段と
を有することを特徴とするガス混合装置。
In a gas mixing device that mixes different types of gases,
Pressure adjusting means for causing various gases to be supplied at a set pressure to flow out; and
First flow rate control means for controlling the various gases flowing out from the pressure adjusting means to flow at a set flow rate indicated by a digital signal;
Accumulation means for once accumulating and supplying a mixed gas obtained by mixing the various gases flowing out from the first flow rate control means;
Pressure detection means for detecting the pressure inside the storage means;
Second flow rate control means for causing a desired use flow rate of the mixed gas supplied from the accumulation means to flow out;
The pressure adjusting means is instructed as the set pressure a pressure suitable for the gas supply to the first flow rate control means, and the various gas flow rates for the various gases after mixing to have a desired concentration Is determined according to the desired flow rate and the detection result of the pressure detection means, the determined flow rate is indicated to the first flow rate control means by a digital signal corresponding to the set flow rate, and the second flow rate is determined. And a control means for instructing the desired use flow rate of the mixed gas to the flow rate control means.
前記制御手段は、前記第一の流量制御手段に対して前記設定流量を指示する場合において、前記各種ガスの流量を低流量から徐々に増加させて前記設定流量とするように指示することを特徴とする請求項1記載のガス混合装置。The control means instructs the first flow rate control means to gradually increase the flow rate of the various gases from a low flow rate to the set flow rate when instructing the set flow rate. The gas mixing device according to claim 1. 請求項1又は2記載のガス混合装置において、
前記制御手段は、前記混合ガスのうちの所定の種類のガスの濃度を精密に検出する濃度検出手段により、該所定の種類のガスの濃度をチェックし、その結果と所望する該所定の種類のガスの濃度が一致するよう、指示する流量を補正して記憶し、この記憶した流量を前記設定流量として指示することを特徴とするガス混合装置。
The gas mixing device according to claim 1 or 2,
The control means checks the concentration of the predetermined type of gas by the concentration detection means for accurately detecting the concentration of the predetermined type of gas in the mixed gas, and the result and the desired type of the desired type. A gas mixing apparatus characterized by correcting and storing an instructed flow rate so that the gas concentrations match, and instructing the stored flow rate as the set flow rate.
請求項1又は2記載のガス混合装置において、
前記制御手段は、前記第一の流量制御手段に対して指示する前記各種ガスの設定流量を高流量域から低流量域に変化させた場合の各々の流量域に関して、前記混合ガスのうちの所定の種類のガスの濃度を精密に検出する濃度検出手段により検出した検出結果と前記所定の種類のガスの前記所望の濃度とが一致するように前記設定流量とそれを指示するデジタル信号の対応を補正したデータを記憶し、該データに基づいて前記第一の流量制御手段に対する前記設定流量の指示を行う制御手段である
ことを特徴とするガス混合装置。
The gas mixing device according to claim 1 or 2,
The control means is a predetermined one of the mixed gases with respect to each flow range when the set flow rate of the various gases instructed to the first flow control means is changed from a high flow rate range to a low flow rate range. Correspondence between the set flow rate and the digital signal indicating it so that the detection result detected by the concentration detecting means for accurately detecting the concentration of the gas of the type matches the desired concentration of the predetermined type of gas. A gas mixing apparatus characterized by being a control means for storing corrected data and instructing the set flow rate to the first flow rate control means based on the data.
前記蓄積手段は、前記混合ガスの流入口と流出口との間に所定の材質の網状物が取り付けられている蓄積手段である
ことを特徴とする請求項1〜4のいずれかの項記載のガス混合装置。
5. The storage unit according to claim 1, wherein the storage unit is a storage unit in which a mesh of a predetermined material is attached between an inlet and an outlet of the mixed gas. Gas mixing device.
請求項1〜5のいずれかの項記載のガス混合装置において、
前記制御手段は、前記第一の流量制御手段に対して指示する前記設定流量を高流量域の所定の流量のみとし、前記圧力検出手段の検出結果に応じてガスの混合の中断/再開を指示することを特徴とするガス混合装置。
In the gas mixing device according to any one of claims 1 to 5,
The control means sets the set flow rate to be instructed to the first flow rate control means only to a predetermined flow rate in a high flow rate range, and instructs suspension / resumption of gas mixing according to a detection result of the pressure detection means. A gas mixing device characterized by:
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