JPH0637445Y2 - 高圧源気体の定流量送気装置 - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この考案は、ガスボンベ等に高圧状態で貯蔵してある有
毒性ガス、腐蝕性ガス等のような高圧源気体を、大気圧
領域のような低圧状態下において、微量の流量で、しか
も高い流量精度をもって長時間にわたって安定性良く供
給するようにした高圧源気体の定流量送気装置に関する
ものである。

［従来の技術及びその問題点］ 周知のように、高圧源気体は、ガスボンベ等の耐圧容器
内に高圧状態で貯蔵したものとして提供されている。従
来、この高圧源気体を微少流量に定量化しながら供給す
る手段としては、フロート形面積流量計（JIS Z 8761）
及び熱式質量流量計（マスフローメータ）等が一般的に
利用されている。高圧源気体を定流量送気するためのフ
ロート形面積流量計は、気体圧力の変動が直接的に流量
変動に作用し、しかも気体温度の変動による気体の密度
や粘度の変化が流量精度に影響し、更に微少流量域にお
いてはテーパ管とフロート間に発生し易い静電気や汚れ
等の影響を受け易く、流量精度や長期の安定性の点で多
くの問題点を有していた。一方、高圧源気体を定流量送
気するための熱式質量流量計は、電子回路の利用により
高分解能の流量設定が可能であるが、たとえば、６リッ
トル／時以下の微少流量用に適用した場合においては、
一般的に測定経路中に毛細管バイパス部を必要とし、こ
の部分における気体不純物の付着堆積や、休止中に侵入
する外気からの水分等の影響による腐蝕生成物の堆積な
どが流量制度を阻害し易い等、長時間にわたる腐蝕性ガ
スの微少流量の確保には支障が多いものであった。

そこで、高圧源気体を定流量送気する目的において、供
給気体を連続的に正確に送気する装置として知られてい
る回転式送気装置を、高圧源気体に対して流路接続する
構成を試みた。ここに適用する回転式送気装置（２）
は、気体受入口（５）及び気体排出口（６）とを備え内
部に液体（Ｌ）と気体（Ｇ）とを気液境界面（B.S）を
保って収容する容器（７）と、前記容器（７）内におい
て下半部を液体中に没した状態で回転可能に支持される
回転体（８）と、前記回転体（８）における一円周上に
一方向に開口するように取り付けた定量コップ（９）
と、前記回転体（８）の回転により液体中に進入した定
量コップ（９）の開口部が上向きになる角度範囲におい
てその直上部を覆うように位置し前記気体排出口（６）
に連通する集気室形成部材（10）とを備え、前記回転体
（８）を定量コップ（９）の開口方向に向けて回転して
液体上部の気体を集気室（10a）に送気するように構成
したものである。上記する構成の回転式送気装置（２）
を用いて高圧源気体を大気圧領域において一定の設定範
囲にて任意の送気流量に定量化しようとするとき、次の
ような問題が生ずる。すなわち、第３図に示すように、
回転式送気装置（２）の容器（７）内上部（気体部）に
送り込まれたボンベガスは、常に排出ガスの圧力と平衡
していないと気液境界面（B.S）が、集気室（10a）内と
その周辺部において差異が生じ、規定流量の排出に支障
を来す事になる。そこで、たとえば回転式送気装置
（２）の上部にオーバーフロー管（0.F）を設けて、排
出流量ｑよりもわずかに多い流量（ｑ＋Δｑ）の高圧源
気体を回転式送気装置内に送り込み、常にΔｑに相当す
る余剰気体（オーバーフローガス）を排出圧と同じ圧力
域、すなわち大気圧に放出させておく必要がある。しか
し、この方法では、使用ガスが高価な場合には経済的に
不利であり、使用ガスが有毒ガスの場合にはオーバーフ
ローガスの浄化装置を必要とする等の問題を有してい
た。

［考案が解決しようとする課題］ そこで、この考案は、上記する構成の回転式送気装置の
適用を図って、高圧源気体を定流量送気するにあたっ
て、当該高圧源気体を無駄に放出することなく、高圧源
気体を大気圧に減圧一致させながら精度よく供給するた
めの高圧源気体定流量送気装置を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ この考案は、上記する目的を達成するにあたって、具体
的には、高圧源気体を収容する気体供給源と、供給され
る気体を定流量で送気する回転式送気装置と、前記気体
供給源と回転式送気装置との間を流路により流路接続
し、該流路中に流路開閉手段及び気体を大気圧で貯蔵す
る気体貯蔵手段を備え、前記気体供給源の高圧源気体を
大気圧状態に減圧して前記回転送気装置に供給する流体
回路系と、前記流体回路系における気体貯蔵手段内の気
体貯蔵容量を検知して検知信号を出力し、該検知信号に
よって前記流体回路系における流路開閉手段を開閉制御
する流路制御用電気回路系と、 前記回転式送気装置における回転系を予め設定されるパ
ルス周波数信号によって回転制御する回転駆動用電気回
路系とを備えてなる高圧源気体の定流量送気装置を構成
する。

［実施例］ 以下、この考案になる高圧源気体の定流量送気装置につ
いて、図面に示す具体的な実施例にもとづいて詳細に説
明する。

第１図は、この考案になる高圧源気体の流量送気装置の
全体的構成をブロック線図化して示す説明図である。こ
の考案になる高圧源気体の流量送気装置は、基本的に
は、ガスボンベのような耐圧容器に高圧源気体を収容す
る気体供給源（１）と、供給される気体を定流量で送気
する回転式送気装置（２）と、前記気体供給源（１）と
回転式送気装置（２）との間を流路（４）により流路接
続する流体回路系（３）とを備えている。前記回転式送
気装置（２）は、気体受入口（５）及び気体排出口
（６）とを備え、内部に液体（Ｌ）と気体（Ｇ）とを気
液境界面（B.S）を保って収容する容器（７）と、前記
容器（７）内において下半部を液体中に没した状態で回
転可能に支持される回転体（８）と、前記回転体（８）
における一円周上に一方向に開口するように取り付けた
たとえば二つの定量コップ（９），（９）と、前記回転
体（８）の回転により液体中に進入した定量コップ
（９）の開口部（9a）が上向きになる角度範囲において
その直上部を覆うように位置し前記気体排出口（６）に
連通する集気室形成部材（10）とを備えている。この回
転式送気装置（２）は、前記容器（７）内に予め設定し
た量の液体（Ｌ）を収容しておき、気体受入口（５）か
ら気体（Ｇ）を連続的に供給する。前記回転式送気装置
（２）における回転体（８）は、回転軸（8a）を介して
回転駆動源（11）に機械的に連結されていて、当該回転
駆動源（11）の回転出力に応じて当該回転体（８）に取
り付けてある定量コップ（９）の開口する方向（矢印方
向）に向けて規則的に回転する。この回転体（８）の回
転期間中、前記定量コップ（９）、（９）は、気体部通
過時に、内部に気体（Ｇ）を収容して液体部に進入し、
液体部を通過する過程において上向きになる開口部（9
a）を介して収容気体（Ｇ）を気泡状態で集気室（10a）
に送り込み、気体排出口（６）を介して定流量的に送気
する。

この考案において、前記高圧源気体を収容する気体供給
源（１）と、前記回転式送気装置（２）との間を流路接
続する流体回路系（３）は、流路（４）に設けた減圧弁
（12）、電磁式の流路開閉手段（13）、流量計（14）及
び気体を大気圧で貯蔵する気体貯蔵手段（15）とを備え
ている。この考案において、前記減圧弁（12）は、高圧
源気体を大気圧付近まで減圧するものであり、前記流量
計（14）は、供給する気体の流量をｑ＋Δｑに概略設定
するためのモニターとして作用する。一方、この考案に
おいて重要な構成である気体貯蔵手段（15）は、流路
（４）に対して分路（4a）を介して連通する袋体（16）
と、前記袋体（16）を収容保持し、該袋体を大気圧下あ
るいは回転式送気装置における定流量排出圧力の環境下
に設定する袋体ケース部材（17）とからなっている。前
記袋体（16）は、たとえばテフロン（PTFE、四弗化樹
脂）等の耐蝕性フィルム材からなり、前記袋体ケース部
材（17）で制限される周囲の圧力とほぼ同一圧力で気体
を充填することができ、かつ貯蔵することができるもの
である。

次いで、この考案になる高圧源気体の定流量送気装置に
おける電気回路系について説明する。この考案における
電気回路系は、流路開閉手段を開閉制御する流路制御電
気回路系（18）と、回転式送気装置（２）における回転
系を予め設定したパルス周波数信号によって回転制御す
る回転駆動用電気回路系（19）とを含む。前記流路制御
電気回路系（18）は、前記流体回路系（３）における気
体貯蔵手段（15）内の気体貯蔵容量を検知して検知信号
を出力する近接センサー（20）と、前記近接センサー
（20）の導通により励磁するリレー（21）と、前記リレ
ー（21）の励磁時に接点が開く第１のスイッチ（22）
と、前記リレー（21）の励磁時に接点が閉じる第２のス
イッチ（23）及びインターロックスイッチ（24）と、前
記第２のスイッチ（23）の閉成時に、後述するタイムア
ップカウンターを介して接点が開く第３のスイッチ（2
5）を備えている。前記電磁式の流路開閉手段（13）
は、前記第１のスイッチ（22）を介して電源（26）に接
続されていて、前記リレー（21）の励磁時に前記第１の
スイッチ（22）の開作動によって、流路（３）を遮断す
る。一方、前記回転駆動用電気回路系（19）は、回転式
送気装置（２）における回転体（８）の回転駆動源（1
1）であるステッピングモータを備えている。前記ステ
ッピングモータは、パルス入力毎に一定角度（たとえば
0.8°）回転する。前記ステッピングモータへのパルス
信号は、正確な基準周波数を発振する水晶発振器（27）
から周波数設定回路（28）、ステッピングモータ駆動回
路（29）を介して供給される。前記周波数設定回路（2
8）は、前記回転式送気装置（２）の定量排出流量に換
算された駆動用モータの回転速度（進角速度）を、デジ
タル設定スイッチ（30）と対応して決定するための変換
回路であり、前記デジタル設定スイッチ（30）は、流量
直示（たとえばリットル／時の単位）に数値設定がで
き、前記周波数設定回路（28）に目的の進角速度（パル
ス周波数）の発振を指令する。前記ステッピングモータ
駆動回路（29）では、設定されたパルス周波数信号にも
とづいて、該パルス周波数信号をモータ駆動パルス電力
に増幅・変換して前記ステッピングモータに出力する。
一方、前記周波数設定回路（28）の出力は、前記第２の
スイッチ（23）を介してタイムアップカウンターに接続
されていて、前記第３のスイッチ（25）を開閉制御す
る。前記タイムアップカウンター（31）は、前記リレー
（21）の励磁時に、前記第２のスイッチ（23）が閉じる
と同時に、ステッピングモータの進角パルスを計数し始
め、前記袋体（16）の気体貯蔵量（≒ｂ）に近い排出回
転パルス数に達した際、作動して、前記第３のスイッチ
（25）を開いてリレー（21）を非励磁、すなわちリセッ
トする。前記リレー（21）のリセットにより、前記第１
のスイッチ（22）が閉じ、前記電磁式の開閉手段を開状
態に励磁して、気体の流出を再開する。

［考案の効果］ 以上の構成になる高圧源気体の定流量送気装置は、たと
えば特定化学物質に指定されているような有毒性あるい
は腐蝕性を有する高圧源気体を、低定圧、特に大気圧領
域において、たとえば毎時0.1リットルに至る微少量
で、かつ高精度の流量で長時間にわたり安定性良く送気
することができる。したがって、当該定流量送気装置に
よれば、一定流量に規定された空気流路に、当該装置を
接続すれば、ボンベガスを成分とする高精度の濃度をも
つ模擬的大気汚染雰囲気を連続的に作り出すことがで
き、種々の工業材料あるいは製品に対する耐久性確認の
ための環境試験あるいは腐蝕試験を可能とし、各種ガス
濃度計の校正、検定用標準ガスを連続的に供給すること
ができる等の実効性を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この考案になる高圧源気体の定流量送気装置
の全体的構成を概略的ブロック線図で示す説明図、 第２図は、回転式送気装置の正面図、 第３図は、高圧源気体の定流量送気にあたって、回転式
送気装置を単に適用した場合の問題点を説明するための
説明図である。 （１）……気体供給源 （２）……回転式送気装置 （３）……流体回路系 （４）……流路 （８）……回転体 （９）……定量コップ （10）……集気室形成部材 （11）……回転駆動源 （12）……減圧弁 （13）……流路開閉手段 （14）……流量計 （15）……流体貯蔵手段 （16）……袋体 （18）……流路制御電気回路系 （19）……回転駆動用電気回路系 （20）……近接センサー （21）……リレー （26）……電源 （27）……水晶発振器 （28）……周波数設定回路 （29）……ステッピングモータ駆動回路 （30）……デジタル設定スイッチ （31）……タイムアップカウンター

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】高圧源気体を収容する気体供給源と、 供給される気体を定流量で送気する回転式送気装置と、 前記気体供給源と回転式送気装置との間を流路により流
   路接続し、該流路中に流路開閉手段及び気体を大気圧で
   貯蔵する気体貯蔵手段を備え、前記気体供給源の高圧源
   気体を大気圧状態に減圧して前記回転送気装置に供給す
   る流体回路系と、 前記流体回路系における気体貯蔵手段内の気体貯蔵容量
   を検知して検知信号を出力し、該検知信号によって前記
   流体回路系における流路開閉手段を開閉制御する流路制
   御用電気回路系と、 前記回転式送気装置における回転系を予め設定されるパ
   ルス周波数信号によって回転制御する回転駆動用電気回
   路系とを備えてなることを特徴とする高圧源気体の定流
   量送気装置。