JP6329688B1 - Gas supply device - Google Patents
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Abstract
【課題】添加ガスの供給の切り替えを高精度で行えるガス供給装置を提供する。【解決手段】複数の原料ガス供給源1a、1bと、原料ガスから添加ガスを生成するためのガス混合管路2と、ガス混合管路の一端2aから分岐すると共に、原料ガス供給源に接続された複数本の原料ガス注入管路3a、3bと、一端4aがガス混合管路の他端2bに接続され、他端4bがガス流路5に接続される添加ガス供給管路4と、原料ガス注入管路における原料ガス供給源の下流側に設けられた第1のマスフローコントローラ6a、6bと、添加ガス供給管路の他端の手前から分岐した排気管路8と、排気管路に設けられた第2のマスフローコントローラ9と、予め決定された添加ガス濃度・流量・供給時間設定値に基づき、第1および第2のマスフローコントローラを制御する制御部10を備える。【選択図】図1A gas supply device capable of switching the supply of an additive gas with high accuracy. A plurality of source gas supply sources 1a and 1b, a gas mixing pipe 2 for generating an additive gas from the source gas, and a branch from one end 2a of the gas mixing pipe and connected to the source gas supply source A plurality of source gas injection pipes 3a and 3b, and an additive gas supply pipe 4 having one end 4a connected to the other end 2b of the gas mixing pipe and the other end 4b connected to the gas flow path 5, First mass flow controllers 6a and 6b provided on the downstream side of the source gas supply source in the source gas injection pipe, an exhaust pipe 8 branched from the front of the other end of the additive gas supply pipe, and an exhaust pipe A second mass flow controller 9 is provided, and a controller 10 that controls the first and second mass flow controllers based on a predetermined additive gas concentration / flow rate / supply time set value. [Selection] Figure 1
Description
本発明は、内部をガスが流れるガス流路に対して添加ガスを供給するガス供給装置に関するものである。 The present invention relates to a gas supply device that supplies an additive gas to a gas passage through which a gas flows.
ガス流路に添加ガスを供給するガス供給装置としては、例えば、特許文献1に記載されたものがある。
特許文献1に記載のガス供給装置は、それぞれ添加ガスの原料ガスを供給する複数の原料ガス供給源と、原料ガスから添加ガスを生成するためのガス混合管路と、それぞれガス混合管路の一端から分岐するとともに、複数の原料ガス供給源に接続された複数の原料ガス供給管路を備えている。そして、ガス混合管路の他端はガス流路に接続される。
As a gas supply device that supplies an additive gas to a gas flow path, for example, there is one described in
The gas supply device described in
このガス供給装置は、さらに、各原料ガス供給管路に設けられた第1の流量制御バルブと、入口がガス混合管路の他端に接続された第2の流量制御バルブと、ガス混合管路から分岐したオーバーフロー管と、第2の流量制御バルブの出口に接続された混合ガス供給管路と、第1および第2の流量制御バルブを制御する制御部を備えている。 The gas supply device further includes a first flow rate control valve provided in each source gas supply line, a second flow rate control valve having an inlet connected to the other end of the gas mixing line, and a gas mixing line. An overflow pipe branched from the passage, a mixed gas supply pipe connected to the outlet of the second flow control valve, and a controller for controlling the first and second flow control valves are provided.
そして、制御部は、ガス流路に供給すべき添加ガスの濃度および流量設定値に従い、第1の流量制御バルブの開度を調整すると同時に、第1の流量制御バルブの開度と第1の流量制御バルブの原料ガスに対するコンバージョンファクタとから算出した第2の流量制御バルブの添加ガスに対するコンバージョンファクタに基づき、第2の流量制御バルブの開度を調整するようになっている。 The control unit adjusts the opening of the first flow control valve according to the concentration of the additive gas to be supplied to the gas flow path and the flow rate setting value, and simultaneously adjusts the opening of the first flow control valve and the first flow control valve. The opening degree of the second flow control valve is adjusted based on the conversion factor for the additive gas of the second flow control valve calculated from the conversion factor for the raw material gas of the flow control valve.
そして、このガス供給装置によれば、供給すべき添加ガスの濃度および流量設定値の変更があったとき、瞬時に、当該設定値に対応する濃度および流量の添加ガスが混合ガス供給管路に供給される。 According to this gas supply device, when the concentration of the additive gas to be supplied and the flow rate set value are changed, the additive gas having the concentration and flow rate corresponding to the set value is instantaneously supplied to the mixed gas supply line. Supplied.
しかしながら、このガス供給装置においては、供給すべき添加ガスの切り替えがなされるとき、混合ガス管路におけるオーバーフロー管との分岐点よりも下流側の部分(第2の流量制御バルブ内の流路も含む)に滞留する、前に供給された添加ガスの流量値が、次に供給される添加ガスの流量値の影響を受けて設定値からずれる。
この影響は、前に供給された添加ガスの流量値と次に供給される添加ガスの流量値の差が増大するほど、大きくなる。
However, in this gas supply device, when the additive gas to be supplied is switched, the portion on the downstream side of the branch point with the overflow pipe in the mixed gas pipe (the flow path in the second flow control valve is also The flow rate value of the previously supplied additive gas staying in (including) deviates from the set value due to the influence of the flow rate value of the subsequently supplied additive gas.
This influence increases as the difference between the flow rate value of the previously supplied additive gas and the flow rate value of the subsequently supplied additive gas increases.
そのため、例えば、小流量の添加ガスの供給と大流量の添加ガスの供給を交互に切り替える場合には、添加ガスの供給を小流量から大流量に切り替えたときは、小流量で供給すべき添加ガスが予め決定された時間よりも短時間で供給されてしまう一方、添加ガスの供給を大流量から小流量に切り替えたときには、大流量で供給すべき添加ガスが予め決定された時間よりも長時間かかって供給されてしまい、添加ガスの供給時間を正確に制御することができなかった。 Therefore, for example, when switching the supply of a small flow rate additive gas and the supply of a large flow rate additive gas alternately, when the supply of the additive gas is switched from a small flow rate to a large flow rate, the addition to be supplied at a small flow rate While the gas is supplied in a shorter time than the predetermined time, when the supply of the additive gas is switched from the large flow rate to the small flow rate, the additive gas to be supplied at the large flow rate is longer than the predetermined time. It took time to supply, and the supply time of the additive gas could not be accurately controlled.
すなわち、具体例を挙げると、添加ガスAと添加ガスBの供給を5秒毎に切り替え、添加ガスAを0.2リットル/秒で5秒間供給した後、添加ガスBを1リットル/秒で5秒間供給するというサイクルを繰り返した場合、添加ガスAは5秒未満で供給される一方、添加ガスBは5秒以上で供給され、添加ガスAおよび添加ガスBの供給を正確に5秒毎に切り替えることができなかった。 Specifically, the supply of additive gas A and additive gas B is switched every 5 seconds, additive gas A is supplied at 0.2 liter / second for 5 seconds, and additive gas B is then supplied at 1 liter / second. When the cycle of supplying for 5 seconds is repeated, additive gas A is supplied in less than 5 seconds, while additive gas B is supplied in 5 seconds or more, and supply of additive gas A and additive gas B is accurately performed every 5 seconds. Could not switch to
したがって、本発明の課題は、添加ガスの供給の切り替えを高精度で行えるガス供給装置を提供することにある。 Therefore, the subject of this invention is providing the gas supply apparatus which can switch supply of additive gas with high precision.
上記課題を解決するため、本発明は、内部をガスが流れるガス流路に対して添加ガスを供給するガス供給装置であって、それぞれ前記添加ガスの原料ガスを供給する複数の原料ガス供給源と、前記原料ガスから前記添加ガスを生成するためのガス混合管路と、それぞれ前記ガス混合管路の一端から分岐するとともに、前記複数の原料ガス供給源に接続された複数本の原料ガス注入管路と、一端が前記ガス混合管路の他端に接続され、他端が前記ガス流路に接続される添加ガス供給管路と、前記原料ガス注入管路における前記原料ガス供給源の下流側に設けられた第1の流量制御器と、前記添加ガス供給管路の前記他端から、または前記添加ガス供給管路における前記他端の手前から分岐した複数本の排気管路と、前記複数本の排気管路のそれぞれに設けられた第2の流量制御器と、前記複数本の排気管路のそれぞれにおける前記第2の流量制御器の上流側に設けられた第1の開閉弁と、予め決定され、または前記ガス流路内の流量測定値に基づいて決定された添加ガス濃度・流量・供給時間設定値に基づき、前記第1および第2の流量制御器および前記第1の開閉弁を制御する制御部と、を備えたものであることを特徴とするガス供給装置を構成したものである。
ここで、「ガス混合管路」の「混合」は、複数の原料ガス供給源から同時に供給された複数の原料ガスを混合することだけでなく、複数の原料ガス供給源のうちの1つから供給された原料ガスをそのまま流通させることも意味する。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides a gas supply device that supplies an additive gas to a gas passage through which a gas flows, and a plurality of source gas supply sources that respectively supply the additive gas source gas And a gas mixing line for generating the additive gas from the source gas, and a plurality of source gas injections branched from one end of each of the gas mixing lines and connected to the plurality of source gas supply sources A pipe, one end connected to the other end of the gas mixing pipe, the other end connected to the gas flow path, and a downstream of the source gas supply source in the source gas injection pipe A first flow rate controller provided on the side, a plurality of exhaust pipes branched from the other end of the additive gas supply pipe or from the front of the other end of the additive gas supply pipe, it a plurality of exhaust passage A second flow rate controller provided in Le, a first on-off valve provided on the upstream side of the second flow controller in each of the exhaust line of the plurality of, predetermined, or the A control unit for controlling the first and second flow rate controllers and the first on-off valve based on an additive gas concentration / flow rate / supply time set value determined based on a flow rate measurement value in the gas flow path; The gas supply apparatus is characterized by comprising the above.
Here, “mixing” of the “gas mixing pipe line” is not only mixing a plurality of source gases supplied simultaneously from a plurality of source gas supply sources, but also from one of a plurality of source gas supply sources. It also means that the supplied raw material gas is circulated as it is.
上記構成において、好ましくは、ガス供給装置が、前記排気管路における前記第2の流量制御器および前記第1の開閉弁間から分岐した代替ガス供給管路と、前記代替ガス供給管路に接続された代替ガス供給源と、前記代替ガス供給管路における前記代替ガス供給源の下流側に設けられた第2の開閉弁と、をさらに備え、前記第2の開閉弁は、前記制御部により、前記添加ガス濃度・流量・供給時間設定値に基づいて制御されるようになっている。 In the above configuration, preferably, the gas supply device is connected to the alternative gas supply pipe branched from the second flow rate controller and the first on-off valve in the exhaust pipe, and connected to the alternative gas supply pipe An alternative gas supply source, and a second on-off valve provided downstream of the alternative gas supply source in the alternative gas supply line, wherein the second on-off valve is controlled by the control unit. The control is performed on the basis of the additive gas concentration, flow rate, and supply time set value.
また、ガス供給装置が、前記原料ガス注入管路における前記第1の流量制御器の下流側に設けられた第3の開閉弁をさらに備え、前記第3の開閉弁は、前記制御部により、前記添加ガス濃度・流量・供給時間設定値に基づいて制御されることが好ましい。 The gas supply device further includes a third on-off valve provided on the downstream side of the first flow rate controller in the source gas injection pipe, and the third on-off valve is provided by the control unit. It is preferable to control based on the additive gas concentration / flow rate / supply time set value.
さらには、ガス供給装置が、前記原料ガス注入管路における前記第1の流量制御器および前記第3の開閉弁間から分岐した原料ガス排出管路と、前記原料ガス排出管路に設けられた第4の開閉弁と、をさらに備え、前記第4の開閉弁は、前記制御部により、前記添加ガス濃度・流量・供給時間設定値に基づいて制御されることが好ましい。 Furthermore, a gas supply device is provided in the source gas discharge pipe branched from the first flow rate controller and the third on-off valve in the source gas injection pipe, and in the source gas discharge pipe And a fourth on-off valve, and the fourth on-off valve is preferably controlled by the control unit based on the additive gas concentration / flow rate / supply time set value.
また、ガス供給装置が、前記ガス混合管路を複数本備えるとともに、前記複数のガス混合管路がそれぞれ前記ガス供給管路の前記一端から分岐していてもよい。 The gas supply device may include a plurality of the gas mixing lines, and each of the plurality of gas mixing lines may branch from the one end of the gas supply line.
本発明によれば、第2の流量制御器を添加ガス供給管路から分岐した複数本の排気管路のそれぞれに設け、さらに各排気管路における第2の流量制御器の上流側に第1の開閉弁を設けて、排気管路側において添加ガスの流量制御を行うとともに、排気管路を切り替え可能としている。
それによって、添加ガス供給管路における排気管路との分岐点よりも下流側の管路部分の内容積を最小限に抑制し、添加ガスの供給の切り替え時に、当該管路部分に滞留する(前に供給された)添加ガスの量が最小限に抑制することができ、そのため、供給すべき添加ガスを切り替えても、次に供給される添加ガスの流量が前に供給された添加ガスの流量に影響を及ぼすことが殆どない。さらには、複数本の排気管路を切り替えて使用し、先の添加ガスの供給時に、次の添加ガスの供給のために使用する排気管路の第2の流量制御器の開度を予め設定することができる。
こうして、設定された濃度の添加ガスを設定された流量で設定された供給時間、当該濃度・流量・供給時間を高速度で切り替えつつガス流路に供給することができる。
According to the present invention, the second flow rate controller is provided in each of the plurality of exhaust lines branched from the additive gas supply line , and further, the first flow rate controller is provided upstream of the second flow rate controller in each exhaust line. The on-off valve is provided to control the flow rate of the additive gas on the exhaust pipe side and to switch the exhaust pipe.
As a result, the internal volume of the pipeline portion downstream from the branch point with the exhaust pipeline in the additive gas supply pipeline is minimized, and the additive gas stays in the pipeline portion when the supply of the additive gas is switched ( The amount of additive gas (supplied previously) can be minimized, so that even if the additive gas to be supplied is switched, the flow rate of the additive gas to be supplied next is the same as that of the additive gas supplied previously. Almost no influence on flow rate. Furthermore, a plurality of exhaust pipes are used by switching, and the opening of the second flow rate controller of the exhaust pipe used for supplying the next additive gas is set in advance when the previous additive gas is supplied. can do.
In this way, the additive gas having the set concentration can be supplied to the gas flow channel while switching the supply time and the concentration / flow rate / supply time at the set flow rate at a high speed.
以下、添付図面を参照しつつ本発明の構成を好ましい実施例に基づいて説明する。
図1は、本発明の1実施例によるガス供給装置の概略構成を示す図である。
図1を参照して、本発明のガス供給装置は、それぞれ添加ガスの原料ガスを供給する複数(この実施例では2つ)の原料ガス供給源1a、1bと、原料ガスから添加ガスを生成するためのガス混合管路2と、それぞれガス混合管路2の一端2aから分岐するとともに、2つの原料ガス供給源1a、1bに接続された複数本(この実施例では2本)の原料ガス注入管路3a、3bと、一端4aがガス混合管路2の他端2bに接続され、他端4bがガス流路5に接続される添加ガス供給管路4を備えている。
Hereinafter, the configuration of the present invention will be described based on preferred embodiments with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a gas supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
Referring to FIG. 1, the gas supply apparatus according to the present invention generates a plurality of (two in this embodiment) source
なお、ガス混合管路2は、2つの原料ガス供給源1a、1bから同時に供給された原料ガスを混合する機能を有するだけでなく、2つの原料ガス供給源1a、1bのうちの一方から供給された原料ガスをそのまま流通させる機能も有する。
In addition, the gas
本発明のガス供給装置は、また、原料ガス注入管路3a、3bにおける原料ガス供給源1a、1bの下流側に設けられた第1のマスフローコントローラ(流量制御器)6a、6bと、原料ガス注入管路3a、3bにおける第1のマスフローコントローラ6a、6bの下流側に設けられた開閉弁7a、7bを備えている。
The gas supply apparatus of the present invention also includes first mass flow controllers (flow rate controllers) 6a and 6b provided downstream of the source
なお、開閉弁7a、7bは、ガスの流れを完全に遮断することはできないというマスフローコントローラ6a、6bの特性に鑑み、関係する原料ガス注入管路3a、3bを完全に閉鎖する必要がある場合、すなわち、例えば、原料ガスの混合は行わずに、原料ガスのそれぞれを添加ガスとして切り替えてガス混合管路2に供給する場合のような、原料ガス注入管路3a、3bを切り替えて使用する場合に備えられる。
よって、この実施例において、原料ガス注入管路3a、3bが切り替えて使用されない場合は、いずれの開閉弁7a、7bも常に開かれている。
In the case where the on-off
Therefore, in this embodiment, when the source
本発明のガス供給装置は、また、添加ガス供給管路4における他端(ガス流路5との接続点)4bの手前から分岐した排気管路8と、排気管路8に設けられた第2のマスフローコントローラ(流量制御器)9と、第1および第2のマスフローコントローラ6a、6b、8、および開閉弁7a、7bを制御する制御部10を備えている。
The gas supply device of the present invention is also provided with an
この場合、排気管路8と添加ガス供給管路4の分岐点は、できるだけ添加ガス供給管路4の他端4b(ガス流路5との接続点)に近い位置にあることが好ましく、よって、当該分岐点を添加ガス供給管路4の他端4bに一致(排気管路8を他端4bから分岐)させてもよい。
In this case, the branch point between the
制御部10は、添加ガス濃度・流量・供給時間設定値に基づき、当該設定値に対応する濃度および流量の添加ガスが原料ガス供給源1a、1bからガス混合管路2に供給されるようにすべく、第1のマスフローコントローラ6a、6bの開度を調整すると同時に、第1のマスフローコントローラ6a、6bの開度と第1のマスフローコントローラ6a、6bの原料ガスに対するコンバージョンファクタとから算出した第2のマスフローコントローラ8の添加ガスに対するコンバージョンファクタに基づいて、第2のマスフローコントローラ8の開度を調整する。
Based on the set value of the additive gas concentration, flow rate, and supply time, the
この制御部10による第1および第2のマスフローコントローラ6a、6b、8の開度調整の仕方は、上述の特許文献1に記載の制御部による第1および第2の流量制御バルブの開度の調整の仕方と同様であり、第2のマスフローコントローラの添加ガスに対するコンバージョンファクタは、次のようにして算出される。
The way of adjusting the opening degree of the first and second
すなわち、n種類の原料ガスを混合する場合を考え、第1のマスフローコントローラの第1の原料ガス、第2の原料ガス、・・・、および第nの原料ガスに対するコンバージョンファクタを、それぞれ、CF1、CF2、・・・、およびCFnとし(各原料ガスに対するコンバージョンファクタは、例えば、窒素のCF値=1、酸素のCF値=0.98、二酸化炭素のCF値=0.74、一酸化炭素のCF値=1等、既知である。)、第1の原料ガスの濃度X1(vol%)、第2の原料ガスの濃度X2(vol%)、・・・、第nの原料ガスの濃度Xn(vol%)の割合で混合するとき、第2のマスフローコントローラの混合ガスに対するコンバージョンファクタCFは、 That is, considering the case where n kinds of source gases are mixed, the conversion factors for the first source gas, the second source gas,... 1 , CF 2 ,..., And CF n (conversion factors for each source gas include, for example, CF value of nitrogen = 1, CF value of oxygen = 0.98, CF value of carbon dioxide = 0.74, CF value of carbon monoxide = 1, etc., known), first source gas concentration X 1 (vol%), second source gas concentration X 2 (vol%),. The conversion factor CF for the mixed gas of the second mass flow controller when mixing at a ratio of the raw material gas concentration X n (vol%) is
よって、例えば、酸素を5vol%、二酸化炭素を12vol%、一酸化炭素を6vol%、窒素を77vol%混合して添加ガスを生成する場合、混合ガスのCF値は、0.958となる。 Therefore, for example, when the additive gas is generated by mixing 5 vol% of oxygen, 12 vol% of carbon dioxide, 6 vol% of carbon monoxide, and 77 vol% of nitrogen, the CF value of the mixed gas is 0.958.
そして、制御部10は、第1および第2のマスフローコントローラ6a、6b、8の上記調整した開度を添加ガスの供給時間設定値の時間だけ維持し、当該時間が経過したとき、次に供給すべき添加ガスの濃度設定値および流量設定値に基づき、前と同様にして、第1および第2のマスフローコントローラ6a、6b、8の開度を調整し、この調整した開度を当該添加ガスの供給時間設定値の時間だけ維持する。
こうして、添加ガス濃度・流量・供給時間設定値に基づき、第1および第2のマスフローコントローラ6a、6b、8の開度が切り替えられることによって、添加ガスの供給の切り替えが瞬時になされる。
And the
Thus, the supply of the additive gas is instantaneously switched by switching the opening degrees of the first and second
なお、添加ガスの供給の切り替えに際し、第1のマスフローコントローラ6a、6bから添加ガス供給管路4の排気管路8との分岐点までの管路内において、供給されたガスが前に供給されたガスと置き換わるまでに時間遅延が生じる点に鑑み、第1のマスフローコントローラ1a、1bの開度の切り替えと第2のマスフローコントローラ8の開度の切り替えのタイミングがずらされる。
When the supply of the additive gas is switched, the supplied gas is supplied before in the pipeline from the first
このタイミングのずれは、第1のマスフローコントローラ6a、6bから添加ガス供給管路4の排気管路8との分岐点までの管路の内容積と、供給すべき添加ガスの流量設定値に基づいて予め算出される。あるいは、添加ガス供給管路4の出口に、添加ガスの濃度を測定するための濃度計を配置し、この濃度計の測定値に基づいて、その都度、制御部10によってタイミングのずれが決定される。
This timing shift is based on the internal volume of the pipeline from the first
本発明によれば、第2のマスフローコントローラ8を、添加ガス供給管路4から分岐した排気管路8に設け、排気管路8側において添加ガスの流量制御を行うので、添加ガス供給管路4における排気管路8との分岐点よりも下流側の管路部分の内容積を最小限に抑制し、添加ガスの供給の切り替え時に、当該管路部分に滞留する(前に供給された)添加ガスの量を最小限にとどめることができる。
According to the present invention, the second
そのため、添加ガスの供給を切り替えても、次に供給される添加ガスの流量が先に供給された添加ガスの流量に影響を及ぼすことが殆どなく、よって、設定された濃度の添加ガスを設定された流量で設定された時間、ガス流路に供給することができ、添加ガスの供給の切り替えが高精度で行える。 Therefore, even if the supply of the additive gas is switched, the flow rate of the additive gas to be supplied next hardly affects the flow rate of the previously supplied additive gas. Therefore, the additive gas having the set concentration is set. The gas can be supplied to the gas flow path for a set time at the set flow rate, and the supply gas supply can be switched with high accuracy.
次に、図1のガス供給装置による添加ガス供給の切り替えの精度を確認すべくシミュレーションを行った。
このシミュレーションでは、主流路5に、濃度1000volppmのCOが、1秒毎に流量を切り替えながら(4L/sec、8L/sec、12L/sec)流れている場合に、図1のガス供給装置から添加ガス(CO)を主流路5に供給することによって、主流路5のCO濃度を0.1秒毎に1120volppmと880volppmに切り替えて変化させた。
Next, a simulation was performed to confirm the accuracy of switching of the additive gas supply by the gas supply device of FIG.
In this simulation, CO having a concentration of 1000 volppm is added from the gas supply device of FIG. 1 when the flow rate is switched every second (4 L / sec, 8 L / sec, 12 L / sec) in the
この場合には、ガス供給装置の添加ガス濃度・流量・供給時間設定値は、次のようになる。
(1)0〜1秒
1600volppmのCOの1L/sec(4L/secの25%に相当)と、400volppmのCOの1L/secを0.1秒毎に切り替えて供給する。
(2)1〜2秒
1600volppmのCOの2L/sec(8L/secの25%に相当)と、400volppmのCOの2L/secを0.1秒毎に切り替えて供給する。
(3)2〜3秒
1600volppmのCOの3L/sec(12L/secの25%に相当)と、400volppmのCOの3L/secを0.1秒毎に切り替えて供給する。
In this case, the additive gas concentration / flow rate / supply time set values of the gas supply device are as follows.
(1) 0 to 1 second 1 L / sec of 1600 volppm CO (corresponding to 25% of 4 L / sec) and 1 L / sec of 400 volppm CO are switched and supplied every 0.1 second.
(2) 1-2 seconds 2 L / sec of 1600 volppm CO (corresponding to 25% of 8 L / sec) and 2 L / sec of 400 volppm CO are switched and supplied every 0.1 sec.
(3) 2-3 seconds 3 L / sec of CO of 1600 volppm (corresponding to 25% of 12 L / sec) and 3 L / sec of 400 volppm CO are switched and supplied every 0.1 second.
シミュレーションの結果を図6のグラフに示した。
図6のグラフ中、左側縦軸はCO濃度(volppm)を表し、右側縦軸は流量(SLM)を表し、横軸は経過時間(sec)を表している。また、(I)は、主流路5のガス(CO)の設定濃度値を表し、(II)は、主流路5のガスと添加ガスの混合ガスの測定濃度値(応答速度が0.1秒の分析計で測定した濃度値)を表し、(III)は、主流路5のガスの設定流量値を表し、(IV)は、ガス供給装置から供給された添加ガスの設定流量値を表している。
The result of the simulation is shown in the graph of FIG.
In the graph of FIG. 6, the left vertical axis represents the CO concentration (volppm), the right vertical axis represents the flow rate (SLM), and the horizontal axis represents the elapsed time (sec). Further, (I) represents the set concentration value of the gas (CO) in the
図6のグラフから、主流路5の混合ガスの濃度が、0.1秒毎に1120volppmと880volppmに切り替えて変化していることが確認できた。
このことから、本発明のガス供給装置によれば、添加ガスの供給の切り替えが高速にかつ高精度で行えることがわかる。
From the graph of FIG. 6, it was confirmed that the concentration of the mixed gas in the
From this, it can be seen that according to the gas supply device of the present invention, the supply gas supply can be switched at high speed and with high accuracy.
図2は、本発明の別の実施例によるガス供給装置の概略構成を示す図である。
図2の実施例は、図1の実施例と、排気管路に関する構成が異なるだけである。したがって、図2中、図1に示したものと同じ構成要素には同一番号を付し、以下ではそれらの詳細な説明を省略する。
FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a gas supply device according to another embodiment of the present invention.
The embodiment of FIG. 2 differs from the embodiment of FIG. 1 only in the configuration relating to the exhaust pipe. Therefore, in FIG. 2, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted below.
図2を参照して、この実施例では、添加ガス供給管路4から分岐した排気管路8が、下流側に向かってさらに第1の排気管路8aと第2の排気管路8bに分岐するとともに、第1および第2の排気管路8a、8bのそれぞれに第2のマスフローコントローラ9a、9bが設けられている。さらに、第1および第2の排気管路8a、8bのそれぞれにおける第2のマスフローコントローラ9a、9bの上流側に開閉弁11a、11bが設けられている。
Referring to FIG. 2, in this embodiment, the
第2のマスフローコントローラ9a、9bおよび開閉弁11a、11bは、制御部10によって制御される。
The second
なお、図示の実施例では、排気管路8から第1および第2の排気管路8a、8bを分岐させたが、第1および第2の排気管路8a、8bを、排気管路8を介さず、それぞれ直接添加ガス供給管路4から分岐させてもよい。
また、図示の実施例では、2本の排気管路8a、8bを設けたが、排気管路を3本以上設けてもよい。
In the illustrated embodiment, the first and
In the illustrated embodiment, two
図2の実施例では、添加ガスの供給の切り替えに伴って、第1および第2の排気管路8a、8bが切り替えられる。
例えば、先の添加ガスの供給時には、開閉弁11aが開かれる一方、開閉弁11bは閉じられて第1の排気管路8aが使用され、制御部10によって、図1の実施例と同様に、添加ガス濃度・流量・供給時間設定値に基づき、第1のマスフローコントローラ6a、6bの開度と、第1の排気管路8aの第2のマスフローコントローラ9aの開度が調整されるとともに、当該開度が供給時間設定値の時間だけ維持され、設定濃度の添加ガスの設定流量が設定時間だけ添加ガス供給管路4から主流路5に供給される。
In the embodiment of FIG. 2, the first and
For example, at the time of supplying the additive gas, the on-off valve 11a is opened, while the on-off
また、これと並行して、制御部10によって、次に供給すべき添加ガスの濃度・流量設定値に基づいて、第2の排気管路8bの第2のマスフローコントローラ9bの開度が予め設定される。
In parallel with this, the opening of the second
そして、先の添加ガスの供給が完了した時点で、開閉弁11aが閉じられる一方、開閉弁11bは開かれ、制御部10によって、次に供給すべき添加ガスの濃度・流量・供給時間設定値に基づき、第1のマスフローコントローラ6a、6bの開度が調整されるとともに、第1のマスフローコントローラ6a、6bの開度、および第2の排気管路8bの第2のマスフローコントローラ11bの開度が、供給時間設定値の時間だけ維持される。
これと並行して、次に供給すべき添加ガスの濃度・流量設定値に基づき、第1の排気管路8aの第2のマスフローコントローラ9aの開度が予め設定される。
At the time when the supply of the previous additive gas is completed, the on-off valve 11a is closed, while the on-off
In parallel with this, the opening degree of the second
こうして、この実施例では、排気管路を切り替え可能とし、先の添加ガスの供給時に、次の添加ガスの供給のために使用する排気管路のマスフローコントローラの開度を予め設定するので、図1の実施例で得られる効果に加えて、添加ガスの供給の切り替えを、より高速で行えるという効果が得られる。 Thus, in this embodiment, the exhaust pipe can be switched, and when the previous additive gas is supplied, the opening of the mass flow controller of the exhaust pipe used for supplying the next additive gas is set in advance. In addition to the effect obtained in the first embodiment, the effect of switching the supply of the additive gas at a higher speed can be obtained.
図3は、本発明のさらに別の実施例によるガス供給装置の概略構成を示す図である。
図3の実施例は、図2の実施例と、第1および第2の排気管路に関する構成が異なるだけである。よって、図3中、図2に示したものと同じ構成要素には同一番号を付し、以下ではそれらの詳細な説明を省略する。
FIG. 3 is a diagram showing a schematic configuration of a gas supply device according to still another embodiment of the present invention.
The embodiment of FIG. 3 differs from the embodiment of FIG. 2 only in the configuration relating to the first and second exhaust pipes. Therefore, in FIG. 3, the same components as those shown in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted below.
図3を参照して、この実施例では、第1および第2の排気管路8a、8bにおける第2のマスフローコントローラ9a、9bおよび開閉弁11a、11b間からそれぞれ第1および第2の代替ガス供給管路12a、12bが分岐し、第1および第2の代替ガス供給管路12a、12bはそれぞれ第1および第2の代替ガス供給源13a、13bに接続されている。
Referring to FIG. 3, in this embodiment, the first and second alternative gases from between the second
さらに、第1および第2の代替ガス供給管路12a、12bにそれぞれ開閉弁14a、14bが設けられている。
開閉弁14a、14bは、制御部10によって制御される。
Furthermore, on-off
The on-off
第1および第2の代替ガス供給源13a、13bが供給する代替ガスの種類は特に限定されず、代替ガス供給源13a、13bを、例えば、外気を送給するポンプから構成することもできる。
The types of alternative gas supplied by the first and second alternative
この実施例においても、図2の実施例と同様に、添加ガスの供給の切り替えに伴って、第1および第2の排気管路8a、8bが切り替えられる。
さらに、この実施例では、第1および第2の排気管路8a、8bのうちの、目下の添加ガスの供給には使用されずに、次の添加ガスの供給のために予め関係する第2のマスフローコントローラ9a、9bの開度の調整がなされる排気管路、例えば第2の排気管路8bについて、当該開度の調整の際に、第2の代替ガス供給管路12bの開閉弁14bが開かれ、第2の代替ガス供給源13bから第2の排気管路8bに代替ガスが供給される。こうして、開度調整された第2のマスフローコントローラ9bは内部に代替ガスが流された状態で次の添加ガスの供給の開始まで待機している。
Also in this embodiment, similarly to the embodiment of FIG. 2, the first and
Further, in this embodiment, the first and
そして、(第1の排気管路8aを使用した)目下の添加ガスの供給が完了したとき、第1の排気管路8aの開閉弁11aが閉じられる一方、開閉弁14bが閉じられて第2の排気管路8bへの代替ガスの供給が停止されるとともに、第2の排気管路8bの開閉弁11bが開かれ、第2の排気管路8bを使用して次の添加ガスの供給が開始される。
Then, when the supply of the current additive gas (using the
この添加ガスの供給と並行して、第1の代替ガス供給管路12aの開閉弁14aが開かれて第1の代替ガス供給源13aから代替ガスが第1の排気管路8aに供給されるとともに、第1の排気管路8aの第1のマスフローコントローラ9aの開度の調整がなされる。こうして、開度調整された第1のマスフローコントローラ9aは内部に代替ガスが流された状態で次の添加ガスの供給の開始まで待機している。
In parallel with the supply of the additive gas, the on-off
そして、(第2の排気管路8bを使用した)添加ガスの供給が完了したとき、第2の排気管路8bの開閉弁11bが閉じられる一方、開閉弁14aが閉じられて第1の排気管路8aへの代替ガスの供給が停止されるとももに、第1の排気管路8aの開閉弁11aが開かれ、第1の排気管路8aを使用して次の添加ガスの供給が開始される。
When the supply of the additive gas (using the second
この実施例では、排気管路を切り替え可能とし、先の添加ガスの供給時に、次の添加ガスの供給のために使用する排気管路のマスフローコントローラの開度を予め設定するだけでなく、設定したマスフローコントローラを内部に代替ガスを流した状態で待機させておくので、図2の実施例で得られる効果に加えて、添加ガスの供給の切り替えをさらに高速で行えるという効果が得られる。 In this embodiment, the exhaust pipe can be switched, and not only the opening degree of the mass flow controller of the exhaust pipe used for the supply of the next additive gas is set in advance, but also set when the previous additive gas is supplied. In addition to the effect obtained in the embodiment of FIG. 2, the effect of switching the supply of the additive gas at a higher speed can be obtained.
図4は、本発明のさらに別の実施例によるガス供給装置の概略構成を示す図である。
図4の実施例は、図1の実施例と、原料ガス注入管路に関する構成だけが異なるだけである。よって、図4中、図1に示したものと同じ構成要素には同一番号を付し、以下ではそれらの詳細な説明を省略する。
FIG. 4 is a diagram showing a schematic configuration of a gas supply device according to still another embodiment of the present invention.
The embodiment of FIG. 4 differs from the embodiment of FIG. 1 only in the configuration relating to the source gas injection pipe. Therefore, in FIG. 4, the same components as those shown in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted below.
図4を参照して、この実施例においては、原料ガス注入管路3a、3bにおける第1のマスフローコントローラ6a、6bおよび開閉弁7a、7b間から原料ガス排出管路15a、15bが分岐し、原料ガス排出管路15a、15bに開閉弁16a、16bが設けられる。開閉弁16a、16bは制御部10によって制御される。
Referring to FIG. 4, in this embodiment, source
この実施例では、添加ガスの供給の切り替えが、開閉弁7a、7bの開閉を切り替えて原料ガス注入管路3a、3bを切り替えることによってなされる。つまり、原料ガスの混合はなされず、原料ガスがそのまま添加ガスとして添加ガス供給管路4からガス流路5に供給される。
In this embodiment, the supply of the additive gas is switched by switching the source
そして、例えば、開閉弁7aが開かれる一方、開閉弁7bが閉じられて、原料ガス供給源1aから原料ガス(添加ガス)が原料ガス注入管路3aを通じてガス混合管路2に供給されるとき、原料ガス排出管路15bの開閉弁16bが開かれると同時に、原料ガス注入管路3bの第1のマスフローコントローラ6bの開度が、次に供給すべき添加ガス(原料ガス)の濃度・流量設定値に基づいて調整される。
こうして、開度調整された第1のマスフローコントローラ6bは、内部に次に供給すべき添加ガス(原料ガス)が流された状態で当該添加ガスの供給の開始まで待機している。
For example, when the on-off
Thus, the first
原料ガス供給源1aからの原料ガス(添加ガス)の供給が完了したとき(添加ガスの供給時間設定値の時間が経過したとき)、開閉弁7aが閉じられる一方、開閉弁16bが閉じられて開閉弁7bが開かれ、原料ガス供給源1bから添加ガス(原料ガス)が原料ガス注入管路3bを通じてガス混合管路2に供給される。
これと並行して、原料ガス排出管路15aの開閉弁16aが開かれると同時に、原料ガス注入管路3aの第1のマスフローコントローラ6aの開度が、次に供給すべき添加ガス(原料ガス)の濃度・流量設定値に基づいて調整される。
こうして、開度調整された第1のマスフローコントローラ6aは、内部に次に供給すべき添加ガス(原料ガス)が流された状態で当該添加ガスの供給の開始まで待機している。
When the supply of the source gas (addition gas) from the source gas supply source 1a is completed (when the set time of the supply time of the additive gas has elapsed), the on-off
In parallel with this, the opening /
Thus, the first
この実施例によれば、図1の実施例で得られる効果に加えて、添加ガスの供給の切り替えを、より高速で行えるという効果が得られる。 According to this embodiment, in addition to the effect obtained in the embodiment of FIG. 1, there is an effect that the supply gas supply can be switched at a higher speed.
以上、本発明の構成をいくつかの好ましい実施例に基づいて説明したが、本発明の構成は上記実施例に限定されるものではなく、当業者が、本願に添付した特許請求の範囲に記載した構成の範囲内で種々の変形例を容易に案出し得ることは言うまでもない。 The configuration of the present invention has been described based on some preferred embodiments. However, the configuration of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and those skilled in the art will be described in the claims attached to this application. It goes without saying that various modifications can be easily devised within the scope of the configuration described above.
例えば、図1の実施例では、ガス混合管路2が1本だけ備えられるが、図5に示すように、複数本のガス混合管路2、2’が備えられ、それらのガス混合管路2、2’がそれぞれガス供給管路4の一端4aから分岐していてもよい。
For example, in the embodiment of FIG. 1, only one
この変形例によれば、原料ガスの混合によって添加ガスを生成する場合に、複数の異なる種類の添加ガスを高速で切り替えて供給することができる。 According to this modification, when an additive gas is generated by mixing raw material gases, a plurality of different types of additive gases can be switched and supplied at high speed.
また、上述の実施例では、添加ガス濃度・流量・供給時間設定値が予め決定されるが、添加ガス濃度・流量・供給時間設定値を、例えば、ガス流路5内のガスの流量設定値に基づいて、ガス流路5内のガスと添加ガスとの混合比が常に一定となるように決定することもできるし、あるいは、添加ガス濃度・流量・供給時間設定値を、ガス流路5を流れるガスの流量測定値、またはガス流路5を流れるガスと添加ガスとの混合ガスの流量測定値に基づいて、ガス流路5内のガスと添加ガスとの混合比が常に一定となるように決定することもできる。
In the above-described embodiment, the additive gas concentration / flow rate / supply time set value is determined in advance, but the additive gas concentration / flow rate / supply time set value is set to, for example, the gas flow rate set value in the
また、上述の実施例では、添加ガス供給管路4(の他端4b)をガス流路5の中間部に接続したが、添加ガス供給管路4の他端4bをガス流路5の入口端に接続して、本発明のガス供給装置をガス流路5を流れるガスの供給源として使用することもできる。
In the above-described embodiment, the additive gas supply pipe 4 (the
1a、1b、1c、1d 原料ガス供給源
2、2’ ガス混合管路
2a、2a’ 一端
2b、2b’ 他端
3a、3b、3c、3d 原料ガス注入管路
4 添加ガス供給管路
4a 一端
4b 他端
5 ガス流路
6a、6b、6c、6d 第1のマスフローコントローラ(流量制御器)
7a、7b、7c、7d 開閉弁
8、8a、8b 排気管路
9、9a、9b 第2のマスフローコントローラ(流量制御器)
10 制御部
11a、11b 開閉弁
12a、12b 代替ガス供給管路
13a、13b 代替ガス供給源
14a、14b 開閉弁
15a、15b 原料ガス排出管路
16a、16b 開閉弁
1a, 1b, 1c, 1d Source
7a, 7b, 7c, 7d On-off
DESCRIPTION OF
Claims (5)
それぞれ前記添加ガスの原料ガスを供給する複数の原料ガス供給源と、
前記原料ガスから前記添加ガスを生成するためのガス混合管路と、
それぞれ前記ガス混合管路の一端から分岐するとともに、前記複数の原料ガス供給源に接続された複数本の原料ガス注入管路と、
一端が前記ガス混合管路の他端に接続され、他端が前記ガス流路に接続される添加ガス供給管路と、
前記原料ガス注入管路における前記原料ガス供給源の下流側に設けられた第1の流量制御器と、
前記添加ガス供給管路の前記他端から、または前記添加ガス供給管路における前記他端の手前から分岐した複数本の排気管路と、
前記複数本の排気管路のそれぞれに設けられた第2の流量制御器と、
前記複数本の排気管路のそれぞれにおける前記第2の流量制御器の上流側に設けられた第1の開閉弁と、
予め決定され、または前記ガス流路内の流量測定値に基づいて決定された添加ガス濃度・流量・供給時間設定値に基づき、前記第1および第2の流量制御器および前記第1の開閉弁を制御する制御部と、を備えたものであることを特徴とするガス供給装置。 A gas supply device that supplies an additive gas to a gas flow path through which gas flows,
A plurality of source gas supply sources each supplying a source gas of the additive gas;
A gas mixing line for generating the additive gas from the source gas;
A plurality of source gas injection pipes each branching from one end of the gas mixing pipe and connected to the plurality of source gas supply sources;
An additive gas supply line having one end connected to the other end of the gas mixing line and the other end connected to the gas flow path;
A first flow rate controller provided downstream of the source gas supply source in the source gas injection line;
A plurality of exhaust pipes branched from the other end of the additive gas supply pipe or from the front of the other end of the additive gas supply pipe;
A second flow rate controller provided in each of the plurality of exhaust lines;
A first on-off valve provided on the upstream side of the second flow rate controller in each of the plurality of exhaust pipe lines;
The first and second flow rate controllers and the first on-off valve based on the additive gas concentration / flow rate / supply time setting values determined in advance or determined based on the flow rate measurement value in the gas flow path And a control unit for controlling the gas supply device.
前記代替ガス供給管路に接続された代替ガス供給源と、An alternative gas supply source connected to the alternative gas supply line;
前記代替ガス供給管路における前記代替ガス供給源の下流側に設けられた第2の開閉弁と、をさらに備え、A second on-off valve provided on the downstream side of the alternative gas supply source in the alternative gas supply line,
前記第2の開閉弁は、前記制御部により、前記添加ガス濃度・流量・供給時間設定値に基づいて制御されることを特徴とする請求項1に記載のガス供給装置。2. The gas supply device according to claim 1, wherein the second on-off valve is controlled by the control unit based on the additive gas concentration / flow rate / supply time set value.
前記原料ガス排出管路に設けられた第4の開閉弁と、をさらに備え、前記第4の開閉弁は、前記制御部により、前記添加ガス濃度・流量・供給時間設定値に基づいて制御されることを特徴とする請求項3に記載のガス供給装置。 A fourth on-off valve provided in the source gas discharge pipe, and the fourth on-off valve is controlled by the control unit based on the additive gas concentration / flow rate / supply time set value. The gas supply device according to claim 3.
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