JPH1176789A - ガス混合器 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ガス混合比率ならびに混合ガス流量の変更が容
易で、かつ小型化、簡略化したガス混合器を提供する。 【解決手段】 微細な気孔６を有する筒状フィルター５
を内蔵した本体１に混合ガス流出管路２を、筒状フィル
ター５内に開口したベースガスの供給管路４を有する密
閉部材３で本体１一端を密閉し、他端を筒状フィルター
５内と連通した添加ガスの供給管路８との連結通路９を
外周に有し、筒状フィルター５内をベースガス室１０と
添加ガス室１１に区分するピストン１２の操作軸１３が
中央部材１４を貫通する密閉部材７で密閉したガス混合
器、あるいは本体の両端を筒状フィルター内と連通した
添加ガスの供給管路との連結通路を外周に有し、筒状フ
ィルター内をベースガス室と添加ガス室に区分する各ピ
ストンの操作軸が中央部材を貫通する密閉部材で密閉し
たガス混合器で、操作ハンドル１８により筒状フィルタ
ー５のベースガス室１０と添加ガス室１１のガス通過面
積比率をガス混合比率に対応して設定すれば、ベースガ
スと添加ガスが微細な気孔６を通過して混合され、所定
のガス混合比率の混合ガスが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ベースガスと添加
ガスを予め定めた混合比率で混合させるガス混合器に関
する。

【０００２】

【従来の技術】ベースガスと添加ガスを混合させた混合
ガスとしては、例えば、特殊鋼管の耐圧テスト時には窒
素とヘリウムの混合ガス、潜水呼吸ガスではヘリウムと
酸素またはヘリウムと空気との混合ガス、溶接シールド
ガスではアルゴンと二酸化炭素、アルゴンと酸素、アル
ゴンとヘリウム等の混合ガスが使用されている。これら
の混合ガスは、ベースガスが各々窒素、ヘリウム、アル
ゴンであり、添加ガスは各々ヘリウム、酸素または空
気、二酸化炭素、酸素、ヘリウム等である。

【０００３】従来、混合ガスの製造は、ガス配管からベ
ースガスと添加ガス（例えば、ベースガスのアルゴン、
添加ガスの二酸化炭素）を供給し、それぞれ圧力調整器
によって同じ圧力に調整したのち、面積型の流量調整機
能を備えた流量計にそれぞれ流入させ、所定流量に調整
したのち、ガス配管で混合して混合ガスとなる。なお、
混合比率の変更は、流量計による調節流量を適宜変える
ことにより実施している。

【０００４】また、高圧充填混合ガスの製造は、充填す
べき容器に圧力法または重量法で添加ガスを充填し、つ
ぎにベースガスを加圧充填して目的の圧力に調整してい
る。この場合、容器中に充填した添加ガスとベースガス
は、均一に混合されていないため、長時間に亘って容器
を回転させて中のガスを均一に混合する必要がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上記従来のガス混合装
置は、流量計を２個使用しているため、装置の構成が複
雑化し、装置が大型化してしまうという問題があった。
また、混合ガス流量を変えずに混合比率を変更する場合
は、それぞれの流量計の流量を変更するための弁操作が
必要であり、作業が煩雑となる。さらに、混合比率を変
えずに混合ガス流量を変更するには、同様にそれぞれの
流量計の流量を変更するための弁操作が必要であり、作
業が煩雑となる。

【０００６】また、前記高圧充填混合ガスの製造方法
は、混合比率の修正がし易い利点を有するが、容器中の
ガスの均一混合に長時間、例えば５日ないし１週間程度
容器を回転させる必要があるという大きな不便さがあ
る。

【０００７】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
消し、ガス混合比率ならびに混合ガス流量の変更が容易
で、かつ小型化、簡略化したガス混合器を提供すること
にある。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１のガス
混合器は、微細な気孔を有する筒状フィルターを内蔵し
た本体の胴部に混合ガス流出管路の接続口を設け、筒状
フィルター内に開口したベースガスの供給管路の接続口
を有する密閉部材で前記本体の一端を密閉し、他端を筒
状フィルター内と連通した添加ガスの供給管路の連結口
との連結通路を外周に有し、筒状フィルター内をベース
ガス室と添加ガス室に区分するピストンの操作軸が中央
部を貫通する密閉部材で密閉し、ピストンの操作軸の外
端にハンドルを設け、ハンドル操作により筒状フィルタ
ー内のピストンを摺動すれば、筒状フィルターのベース
ガス室と添加ガス室のガス通過面積比率が変更可能とし
ている。

【０００９】このように、外部のハンドル操作により筒
状フィルター内のピストンを摺動すれば、筒状フィルタ
ーのベースガス室と添加ガス室のガス通過面積比率が変
更可能としたことによって、混合ガス流量が一定でガス
混合比率を変更する場合は、外部のハンドル操作により
筒状フィルター内のピストンを摺動し、筒状フィルター
のベースガス室と添加ガス室のガス通過面積比率を変更
するのみで対処することができる。また、ガス混合比率
が一定で混合ガス流量を変更する場合は、本体の胴部に
接続した混合ガス流出管路の流量を調整するのみで対処
することができる。

【００１０】また、本発明の請求項２のガス混合器は、
微細な気孔を有する筒状フィルターを内蔵した本体の胴
部に混合ガス流出管路の接続口を設け、前記本体の両端
を筒状フィルター内と連通したベースガスまたは添加ガ
スの供給管路の連結口との連結通路を外周に有し、筒状
フィルター内をベースガス室と添加ガス室に区分するピ
ストンの操作軸が中央部を貫通する密閉部材でそれぞれ
密閉し、各ピストンの操作軸の外端にハンドルを設け、
ハンドル操作により筒状フィルター内のピストンを摺動
すれば、ベースガス室と添加ガス室のガス通過面積を個
々に変更可能としている。

【００１１】このように、外部のハンドル操作により筒
状フィルター内の個々のピストンを摺動すれば、筒状フ
ィルターのベースガス室と添加ガス室のガス通過面積を
個々に変更可能としたことによって、ガス混合比率が一
定で混合ガス流量を大幅に変更する場合、本体の胴部に
接続した混合ガス流出管路の流量を調整するのみでは混
合精度が変動するが、外部のハンドル操作により筒状フ
ィルター内の個々のピストンを摺動し、筒状フィルター
のベースガス室と添加ガス室のガス通過面積比率を変更
することなく、ガス通過面積を個々に変更するのみで混
合精度を維持することができる。

【００１２】さらに、本発明の請求項３のガス混合器
は、上記請求項１または２のガス混合器において、微細
な気孔を有する筒状フィルターの両端に筒状の短管を取
付けて本体両端の密閉部材で密閉し、ピストンを摺動す
ればベースガス室と添加ガス室の仕切位置を筒状フィル
ターの最端まで変更可能としている。このように、微細
な気孔を有する筒状フィルターの両端に筒状の短管を取
付けて本体両端の密閉部材で密閉し、ピストンを摺動す
ればベースガス室と添加ガス室の仕切位置を筒状フィル
ターの最端まで変更可能としたことによって、０．１
％：９９．９％の混合ガスの製造が可能となる。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明のガス混合器における予め
定めた混合比率に対応するガス通過面積比率は、ベース
ガスと添加ガスの種類、密度、粘度により異なるため、
予め単位面積当たりのガス通過量を実験により求めてお
き、求めた単位面積当たりのガス通過量に基づいて予め
定めた混合比率となるようガス通過面積比率を設定すれ
ばよい。また、本発明のガス混合器は、同一圧力に調整
したベースガスと添加ガスを、予め定めた混合比率に対
応するガス通過面積比率で導入して通過混合させること
によって、構成が簡略化、小型化できると共に、混合比
率や流量変更の操作を極めて容易に行うことができる。

【００１４】本発明のガス混合器で用いる微細な気孔を
有する筒状フィルターとしては、予め定めた混合比率に
対応するガス通過面積比率で同一圧力に調整したベース
ガスと添加ガスを通過させて混合できればよく、特に形
状は限定されないが、例えば、微細な気孔を有する円筒
状、角筒状のものを用いることができるが、円筒状のも
のを用いるのが、ピストンのシール性、摺動面、本体と
の密封性等の面から得策である。

【００１５】本発明のガス混合器の筒状フィルターとし
ては、平均孔径０．１〜５０μｍ程度で、焼結金属、セ
ラミックス、テフロン、活性炭、セルローズ等の材質の
ものを用いることができる。ハンドル操作による筒状フ
ィルターのガス通過面積比率の設定操作は、予めハンド
ル部分にガス通過面積比率、あるいはガス通過面積を刻
印したスケールを設けておき、ハンドル操作によりガス
通過面積比率、あるいはガス通過面積を調節し、さら
に、混合ガスの導出管路に設けたガス分析計の分析結果
を見ながら、ハンドル操作によりガス通過面積比率を、
また、混合ガスの流量変更に対応してガス通過面積を調
整すれば、より正確に筒状フィルターのガス通過面積比
率を予め定めた混合比率に、あるいは予め定めた混合比
率でガス通過面積を制御することができる。

【００１６】本発明の請求項１のガス混合器における混
合比率の設定は、予め定めた混合比率に対応するガス通
過面積比率がベースガスと添加ガスの種類、密度、粘度
により異なるため、予め単位面積当たりのガス通過量を
実験により求めておき、求めた単位面積当たりのガス通
過量に基づいて予め定めた混合比率となるようガス通過
面積比率を演算し、演算したガス通過面積比率となるよ
う外部のハンドル操作により微細な気孔を有する筒状フ
ィルター内に設けたピストンを摺動させる。

【００１７】この場合、請求項１、３に係る発明のベー
スガスと添加ガスの混合比率は、外部のハンドル操作に
より微細な気孔を有する筒状フィルター内に設けたピス
トンを、ベースガス室側に摺動させれば、添加ガスの比
率が上昇してベースガスの比率が低下し、逆に外部のハ
ンドル操作によりピストンを添加ガス室側に摺動させれ
ば、ベースガスの比率が上昇して添加ガスの比率が低下
する。これによって、ベースガスと添加ガスは、供給管
路側圧力が同一圧力であるから、予め定めた混合比率で
筒状フィルターの微細な気孔を通過し、本体と筒状フィ
ルター間で混合された後、導出管路を介して混合ガスが
導出される。

【００１８】また、請求項２、３に係る発明のベースガ
スと添加ガスの混合比率は、外部の個々のハンドル操作
により微細な気孔を有する筒状フィルター内に設けた個
々のピストンを、それぞれ摺動させてガス通過面積を個
々に調整することによって行う。これによって、ガス混
合比率が一定で混合ガス流量を大幅に変更する場合、本
体の胴部に接続した混合ガス流出管路の流量を調整する
のみでは混合精度が変動するが、筒状フィルターのベー
スガス室と添加ガス室のガス通過面積比率を変更するこ
となく、ガス通過面積を個々に変更するのみで混合精度
を維持することができる。

【００１９】さらに、微細な気孔を有する筒状フィルタ
ーの両端に取付ける筒状の短管は、ピストンのシール性
を考慮して筒状フィルターと同一形状のものを用いる
が、筒状フィルターと同様に円筒状のものを用いるの
が、ピストンのシール性、摺動面、本体との密封性等の
面から得策である。筒状フィルターの両端と筒状の短管
のシールは、Ｏ−リングを使用するのが一般的である。

【００２０】本発明の混合器に供給するベースガスと添
加ガスの供給管路における圧力を同じに設定するには、
添加ガスの供給管路に圧力調整弁を設け、ベースガスの
管路のガス圧力を圧力調整弁に作用させ、ベースガスの
供給管路側圧力と同一圧力に圧力調整することにより実
施すれば、電気、空気等の外部操作源を必要とすること
なく、自力制御方式によりベースガスと添加ガスの供給
管路側圧力を同一圧力に設定することができる。

【００２１】さらに、本発明のガス混合器は、供給する
ベースガスと添加ガスの供給管路にプレート式熱交換器
を設置し、ベースガスと添加ガスとを熱交換させ、ベー
スガスと添加ガスの温度を同一温度にすれば、ベースガ
スと添加ガスとの混合比率を更に正確なものとすること
ができる。

【００２２】

【実施例】

実施例１ 以下に本発明のガス混合器の詳細を実施の一例を示す図
１〜図６に基づいて説明する。図１は本発明の請求項１
のガス混合器の詳細断面図、図２は図１のＡ−Ａ矢視
図、図３は図１のＢ−Ｂ矢視図、図４は本発明の請求項
２のガス混合器の詳細断面図、図５は本発明の請求項３
を請求項１のガス混合器に適用した場合の詳細断面図、
図６は本発明の請求項３を請求項２のガス混合器に適用
した場合の詳細断面図である。

【００２３】図１〜図３において、１は胴部に図示しな
い混合ガス流出管路との接続口２を設けたガス混合器の
円筒状の本体、３は本体１の一端を密閉する図示しない
ベースガス供給管路との接続口４を中央部に有する密閉
部材、５は本体１の中央部に内蔵した微細な気孔６を有
する円筒状の筒状フィルター、７は本体１の他端を密閉
する図示しない添加ガスの供給管路との接続口８との連
通通路９を外周に有し、前記筒状フィルター５内をベー
スガス室１０と添加ガス室１１とに区分するピストン１
２の操作軸１３が中央部材１４を貫通する密閉部材で、
本体１の他端のフランジ１５にパッキン１６を介して仕
切フランジ１７にてボルト、ナットにより固定されてい
る。

【００２４】１８は操作軸１３を回転させてピストン１
２を筒状フィルター５内で摺動させる操作ハンドル、１
９は密封部材３と筒状フィルター５間に介在させたＯリ
ング、２０は密封部材７と筒状フィルター５間に介在さ
せたＯリング、２１は操作軸１３と中央部材１４の摺動
部を密封する密封部材、２２は中央部材１４の密封部材
２１と反対側に設けた雌ねじで、操作軸１３の雄ねじ２
３と螺合し、操作ハンドル１８を回転させれば、操作軸
１３を介してピストン１２が筒状フィルター５内を摺動
するよう構成されている。なお、２４は操作軸１３を固
定するためのナット、２５は添加ガス分析のための吸引
口で、通常はプラグにより閉塞している。

【００２５】上記のとおり構成した本発明の請求項１の
ガス混合器を用いて混合ガスを製造する場合は、先ず本
体１の胴部の接続口２に混合ガスの流出管路を接続し、
密閉部材３の中央部の接続口４にベースガスの供給管路
を接続すると共に、密閉部材７の接続口８に添加ガスの
供給管路を接続する。次いで、予め求めたベースガスと
添加ガスそれぞれの単位面積当たりのガス通過量に基づ
き、ベースガスと添加ガスの混合比率に対応するガス通
過面積比率を求め、操作ハンドル１８を回転させて操作
軸１３を介してピストン１２を摺動させ、筒状フィルタ
ー５内のベースガス室１０と添加ガス室１１とを求めた
ガス通過面積比率に調整する。

【００２６】しかるのち、図示しない等圧器により同一
圧力に調整したベースガスと添加ガスを各供給管路から
接続口４と接続口８を介して供給すれば、筒状フィルタ
ー５内のベースガス室１０と添加ガス室１１とがベース
ガスと添加ガスの混合比率に対応するガス通過面積比率
にピストン１２によって区画されているから、ベースガ
スと添加ガスはベースガス室１０と添加ガス室１１から
筒状フィルター５の微細な気孔６内を半径方向に通過
し、筒状フィルター５と本体１との間で混合する。

【００２７】筒状フィルター５と本体１との間で混合し
た混合ガスは、本体１内から胴部の接続口２を経由して
図示しない導出管路に流出し、図示しない流量調整弁に
よって所定流量に調整されたのち、所定場所に搬送され
る。

【００２８】したがって、目的に応じて添加ガス濃度を
変更した混合ガスが必要な場合は、混合器の外部の操作
ハンドル１８を操作し、目的に応じた添加ガス濃度とな
るよう筒状フィルター５内のピストン１２を摺動させて
ベースガス室１０と添加ガス室１１のガス通過面積比率
を調節することによって、目的とする添加ガス濃度の混
合ガスを得ることができる。

【００２９】図４において、４１は胴部に図示しない混
合ガス流出管路との接続口４２を設けたガス混合器の円
筒状の本体、４３ａ、４３ｂは本体４１の両端を密閉す
る図示しないベースガス供給管路との接続口４４ａ、添
加ガス供給管路との接続口４４ｂとの連通通路４５ａ、
４５ｂを外周に有し、微細な気孔４６を有する筒状フィ
ルター４７内をベースガス室４８と添加ガス室４９とに
区分するピストン５０ａ、５０ｂの操作軸５１ａ、５１
ｂが中央部材５２ａ、５２ｂを貫通する密閉部材で、本
体４１の両端のフランジ５３にパッキン５４を介して仕
切フランジ５５ａ、５５ｂにてボルト、ナットにより固
定されている。

【００３０】５６ａ、５６ｂは操作軸５１ａ、５１ｂを
回転させてピストン５０ａ、５０ｂを筒状フィルター４
７内で摺動させる操作ハンドル、５７ａ、５７ｂは操作
軸５１ａ、５１ｂと中央部材５２ａ、５２ｂの摺動部を
密封する密封部材、５８ａ、５８ｂは中央部材５２ａ、
５２ｂの密封部材５７ａ、５７ｂと反対側に設けた雌ね
じで、操作軸５１ａ、５１ｂの雄ねじ５９ａ、５９ｂと
螺合し、操作ハンドル５６ａ、５６ｂを回転させれば、
操作軸５１ａ、５１ｂを介してピストン５０ａ、５０ｂ
が筒状フィルター４７内を摺動するよう構成されてい
る。なお、６０ａ、６０ｂは操作軸５１ａ、５１ｂを固
定するためのナット、６１は仕切フランジ５５ａ、５５
ｂと筒状フィルター４７間に介在させたＯリングであ
る。

【００３１】上記のとおり構成した本発明の請求項２の
ガス混合器を用いて混合ガスを製造する場合は、先ず本
体４１の胴部の接続口４２に混合ガスの流出管路を接続
し、密閉部材４３ａの接続口４４ａにベースガスの供給
管路を接続すると共に、密閉部材４３ｂの接続口４４ｂ
に添加ガスの供給管路を接続する。次いで、予め求めた
ベースガスと添加ガスそれぞれの単位面積当たりのガス
通過量の設計値に基づき、混合ガス量に応じてベースガ
スと添加ガスの混合比率に対応するガス通過面積を求
め、操作ハンドル５６ａ、５６ｂを回転させて操作軸５
１ａ、５１ｂを介してピストン５０ａ、５０ｂを摺動さ
せ、筒状フィルター４７内のベースガス室４８と添加ガ
ス室４９とを求めたガス通過面積となるよう調整する。

【００３２】しかるのち、図示しない等圧器により同一
圧力に調整したベースガスと添加ガスを各供給管路から
接続口４４ａと接続口４４ｂを介して供給すれば、筒状
フィルター４７内のベースガス室４８と添加ガス室４９
とがベースガスと添加ガスの混合ガス量に対応するガス
通過面積に各ピストン５０ａ、５０ｂによって区画され
ているから、ベースガスと添加ガスはベースガス室４８
と添加ガス室４９から筒状フィルター４７の微細な気孔
４６内を単位面積当たりの設計流量で半径方向に通過
し、筒状フィルター４７と本体４１との間で混合する。

【００３３】筒状フィルター４７と本体４１との間で混
合した混合ガスは、本体４１内から胴部の接続口４２を
経由して図示しない導出管路に流出し、図示しない流量
調整弁によって所定流量に調整されたのち、所定場所に
搬送される。

【００３４】したがって、前記図１に示すガス混合器で
は、単位面積当たりのガス流量の調整はできないため、
ガス混合器の設計能力よりガス流量を大幅に低減する
と、単位面積当たりのガス流量が設計値よりも大幅に低
下することによって、筒状フィルター５を通過する際に
偏流が発生し、均一な通過量を連続的に得ることはでき
ない。これに対し、請求項２のガス混合器は、設計能力
よりガス流量を大幅に低減する場合、筒状フィルター４
７内の各ピストン５０ａ、５０ｂを摺動させてベースガ
ス室４８と添加ガス室４９のガス通過面積を、混合ガス
量に対応して単位面積当たりのガス流量を設計流量とな
るよう調整できるから、混合ガス量をガス混合器の設計
流量よりも大幅に低減しても、単位面積当たりのガス流
量を設計値に保持することができ、混合精度を維持する
ことができる。

【００３５】図５、図６は本願の請求項３のガス混合器
を示すもので、前記図１、図４と同一箇所には同一番号
を付してある。前記図１、図４に示すガス混合器では、
添加ガス濃度を低濃度の混合比率に調整する場合、ピス
トン１２、５０ａ、５０ｂの端部が密閉部材７、４３
ａ、４３ｂに当接し、濃度範囲がある。このため、図
５、図６のガス混合器では、筒状フィルター５、４７の
両端に同一形状の筒状短管７１、８１をＯリング６１、
８２を介して取付け、ピストン１２、５０ａ、５０ｂが
筒状短管７１、８１内にスムースに摺動できるよう構成
したものである。

【００３６】上記のとおり構成したことによって、図
５、図６に示す本願の請求項３のガス混合器は、添加ガ
ス濃度を低濃度、例えば１％の混合比率に調整する場
合、筒状フィルター５、４７の端部が密閉部材７、４３
ａ、４３ｂに当接することなく、筒状フィルター５、４
７両端の筒状短管７１、８１内にピストン１２、５０
ａ、５０ｂがスムースに摺動できるから、添加ガス濃度
を低濃度であっても正確に混合することができる。

【００３７】実施例２ 平均孔径５μｍの微細な気孔を有する内径６０ｍｍ、外
径７０ｍｍ、長さ２００ｍｍのＣｕ：８０％、Ｓｎ：２
０％の焼結金属からなる円筒状フィルターが本体に内蔵
された本発明の請求項１の設計能力５０Ｎｍ³／Ｈのガ
ス混合器を用い、ベースガスとして窒素ガス、添加ガス
として酸素ガスを用い、酸素濃度２０％の混合ガスを５
０Ｎｍ³／Ｈｒ一定で製造するに際し、混合器の外部の
ハンドルを操作し、円筒状フィルター内のピストンを摺
動させて窒素ガス室と酸素室のガス通過面積比率が７
８：２２となるよう調整した。しかるのち、酸素ガスを
圧力０．６ＭＰａで、窒素ガスを０．５ＭＰａでプレー
ト式熱交換器に供給して熱交換させ、同一温度（２０
℃）としたのち、等圧器によって酸素ガス圧力を０．５
ＭＰａに調整し、混合器の窒素ガス室へ窒素ガスを、酸
素室へ酸素ガスを供給した。

【００３８】混合器の円筒状フィルターの微細な気孔を
半径方向に通過する圧力０．５ＭＰａの窒素ガスと酸素
ガスは、円筒状フィルターと本体間で混合されたのち、
本体胴部の接続口を経由してから導出管路に流出し、流
量調整弁によって５０Ｎｍ³／Ｈｒに調整されたのち、
混合ガス管路を介して所定場所に搬送した。得られた混
合ガスの酸素濃度は、分析計での分析の結果、２０±
０．１％以内であった。

【００３９】また、前記混合器を用い、窒素ガス室と酸
素室のガス通過面積比率を７８：２２で一定とし、導出
管路の流量調整弁によって混合ガスの流出量を２０〜７
０Ｎｍ³／Ｈｒの範囲で変動させて酸素濃度２０％の混
合ガスを製造した。得られた混合ガスの酸素濃度は、分
析計での分析の結果、２０±１．０％以内であった。さ
らに、前記混合器を用い、混合ガスの流出量を５０Ｎｍ
³／Ｈｒ一定とし、混合器の外部のハンドルを操作し、
円筒状フィルター内のピストンを摺動させて窒素ガス室
と酸素室のガス通過面積比率を、８８：１２、７８：２
２、６７：３３に変化させ、酸素濃度１０％、２０％、
３０％の混合ガスを製造した。得られた混合ガスの酸素
濃度は、分析計での分析の結果、それぞれ１０±０．１
％以内、２０±０．１％以内、３０±０．１％以内であ
った。

【００４０】実施例３ 平均孔径５μｍの微細な気孔を有する内径４０ｍｍ、外
径７０ｍｍ、長さ２００ｍｍのセラミックスからなる円
筒状フィルターが本体に内蔵された設計能力５０Ｎｍ³
／Ｈｒの本発明の請求項２のガス混合器で、ベースガス
としてアルゴンガス、添加ガスとして二酸化炭素ガスを
用い、二酸化炭素濃度２０％の混合ガスを５０Ｎｍ³／
Ｈｒ、５Ｎｍ³／Ｈｒで製造するに際し、混合器の外部
の各ハンドルを操作して円筒状フィルター内の各ピスト
ンを摺動させ、５０Ｎｍ³／Ｈｒの場合は円筒状フィル
ター全体がアルゴン室と二酸化炭素室で、かつガス通過
面積比率が７８：２２となるよう調整し、５Ｎｍ³／Ｈ
ｒの場合は、ガス通過面積を５０Ｎｍ³／Ｈｒの場合の
１／１０で、かつガス通過面積比率が７８：２２となる
よう調整した。しかるのち、アルゴンガスを圧力０．５
ＭＰａで、二酸化炭素ガスを圧力０．５５ＭＰａでプレ
ート式熱交換器に供給して熱交換させ、同一温度（２０
℃）としたのち、等圧器によって二酸化炭素ガス圧力を
０．５ＭＰａに調整し、混合器のアルゴン室へアルゴン
を、二酸化炭素室へ二酸化炭素ガスを供給した。

【００４１】また、比較のため、平均孔径５μｍの微細
な気孔を有する内径４０ｍｍ、外径７０ｍｍ、長さ２０
０ｍｍのセラミックスからなる円筒状フィルターが本体
に内蔵された設計能力５０Ｎｍ³／Ｈｒの本発明の請求
項１のガス混合器で、ベースガスとしてアルゴンガス、
添加ガスとして二酸化炭素ガスを用い、二酸化炭素濃度
２０％の混合ガスを５０Ｎｍ³／Ｈｒ、５Ｎｍ³／Ｈｒで
製造するに際し、混合器の外部のハンドルを操作して円
筒状フィルター内のピストンを摺動させ、アルゴン室と
二酸化炭素室のガス通過面積比率が７８：２２となるよ
う調整したのち、アルゴンガスを圧力０．５ＭＰａで、
二酸化炭素ガスを圧力０．５５ＭＰａでプレート式熱交
換器に供給して熱交換させ、同一温度（２０℃）とした
のち、等圧器によって二酸化炭素ガス圧力を０．５ＭＰ
ａに調整し、混合器のアルゴン室へアルゴンを、二酸化
炭素室へ二酸化炭素ガスを供給した。

【００４２】各ガス混合器の円筒状フィルターの微細な
気孔を半径方向に通過する圧力０．５ＭＰａのアルゴン
ガスと二酸化炭素ガスは、円筒状フィルターと本体間で
混合されたのち、本体胴部の接続口を経由して導出管路
に流出し、流量調整弁によって５０Ｎｍ³／Ｈｒ、５Ｎ
ｍ³／Ｈｒに調整されたのち、混合ガス管路を介して所
定場所に搬送した。得られた各混合ガスの二酸化炭素濃
度を分析計で分析した。その結果を表１に示す。

【００４３】

【表１】

【００４４】表１に示すとおり、請求項２のガス混合器
を用いた場合は、混合ガス量に対応して単位面積当たり
のガス通過量が設計値に近い値にガス通過面積を調整で
きるから、混合ガス量を設計能力の１／１０と大幅に低
減しても、混合精度の悪化は認められなかった。これに
対し、請求項１のガス混合器を用いた場合は、混合ガス
量に対応してガス通過面積を調整できないため、単位面
積当たりのガス通過量が変動し、混合ガス量を設計能力
の１／１０と大幅に低減した場合は、混合精度の悪化が
認められた。

【００４５】実施例４ 平均孔径５μｍの微細な気孔を有する内径４０ｍｍ、外
径７０ｍｍ、長さ２００ｍｍのセラミックスからなる円
筒状フィルターの両端に、内径４０ｍｍ、外径７０ｍ
ｍ、長さ２０ｍｍの短管を接続して本体に内蔵した設計
能力５０Ｎｍ³／Ｈｒの前記図５に示す本発明の請求項
３のガス混合器で、ベースガスとしてアルゴンガス、添
加ガスとして二酸化炭素ガスを用い、混合ガスを２０Ｎ
ｍ³／Ｈｒで製造するに際し、アルゴンガスを圧力０．
５ＭＰａで、二酸化炭素ガスを圧力０．５５ＭＰａでプ
レート式熱交換器に供給して熱交換させ、同一温度（２
０℃）としたのち、等圧器によって二酸化炭素ガス圧力
を０．５ＭＰａに調整し、混合器のアルゴン室へアルゴ
ンを、二酸化炭素室へ二酸化炭素ガスを供給し、混合器
の外部のハンドルを操作して円筒状フィルター内のピス
トンを摺動させ、二酸化炭素濃度が最低濃度となるガス
通過面積比率を求めると共に、そのガス通過面積比率で
の混合ガス中の二酸化炭素濃度を求めた。その結果を表
２に示す。

【００４６】また、比較のため、平均孔径５μｍの微細
な気孔を有する内径４０ｍｍ、外径７０ｍｍ、長さ２０
０ｍｍのセラミックスからなる円筒状フィルターを本体
に内蔵した設計能力５０Ｎｍ³／Ｈｒの前記図１に示す
本発明の請求項１のガス混合器で、ベースガスとしてア
ルゴンガス、添加ガスとして二酸化炭素ガスを用い、混
合ガスを２０Ｎｍ³／Ｈｒで製造するに際し、アルゴン
ガスを圧力０．５ＭＰａで、二酸化炭素ガスを圧力０．
５５ＭＰａでプレート式熱交換器に供給して熱交換さ
せ、同一温度（２０℃）としたのち、等圧器によって二
酸化炭素ガス圧力を０．５ＭＰａに調整し、混合器のア
ルゴン室へアルゴンを、二酸化炭素室へ二酸化炭素ガス
を供給し、混合器の外部のハンドルを操作して円筒状フ
ィルター内のピストンを摺動させ、二酸化炭素濃度が最
低濃度となるガス通過面積比率を求めると共に、そのガ
ス通過面積比率での混合ガス中の二酸化炭素濃度を求め
た。その結果を表２に示す。

【００４７】

【表２】

【００４８】表２に示すとおり、前記図５に示す本発明
の請求項３のガス混合器は、二酸化炭素濃度１％の混合
ガスの製造が可能であったが、前記図１に示す本発明の
請求項１のガス混合器は、二酸化炭素濃度５％の混合ガ
スの製造が限度であった。

【００４９】

【発明の効果】本発明の請求項１のガス混合器は、同一
圧力に調整したベースガスと添加ガスを、所定の混合比
率に対応するガス通過面積比率に調整された筒状フィル
ターのベースガス室と添加ガス室に供給し、筒状フィル
ターの微細な気孔を半径方向に通過させて混合すること
によって、構成が簡略化、小型化できると共に、混合比
率や流量変更の操作を極めて容易に行うことができる。

【００５０】また、本発明の請求項２のガス混合器は、
同一圧力に調整したベースガスと添加ガスを、単位面積
当たりのガス通過量をほぼ一定で、所定の混合比率に対
応するガス通過面積比率に調整できる筒状フィルターの
ベースガス室と添加ガス室に供給し、筒状フィルターの
微細な気孔を半径方向に通過させて混合することによっ
て、設計能力より大幅に低減した場合においても、混合
精度の悪化を防止して所定の混合比率の混合ガスを製造
できる。

【００５１】さらに、本発明の請求項３のガス混合器
は、請求項１または２のガス混合器の筒状フィルターの
両端に同一形状の短管を取付けたことによって、ピスト
ンを摺動すればベースガス室と添加ガス室の仕切位置を
筒状フィルターの最端まで変更でき、低濃度添加ガスの
混合ガスを製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の請求項１のガス混合器の詳細断面図で
ある。

【図２】図１のＡ−Ａ矢視図である。

【図３】図１のＢ−Ｂ矢視図である。

【図４】本発明の請求項２のガス混合器の詳細断面図で
ある。

【図５】本発明の請求項３を請求項１のガス混合器に適
用した場合の詳細断面図である。

【図６】本発明の請求項３を請求項２のガス混合器に適
用した場合の詳細断面図である。

【符号の説明】

１、４１ 本体 ２、４、８、４２、４４ａ、４４ｂ 接続口 ３、７、４３ａ、４３ｂ 密閉部材 ５、４７ 筒状フィルター ６、４６ 気孔 ９、４５ａ、４５ｂ 連通通路 １０、４８ ベースガス室 １１、４９ 添加ガス室 １２、５０ａ、５０ｂ ピストン １３、５１ａ、５１ｂ 操作軸 １４、５２ａ、５２ｂ 中央部材 １５、５３ フランジ １６、５４ パッキン １７、５５ａ、５５ｂ 仕切フランジ １８、５６ａ、５６ｂ 操作ハンドル １９、２０、６１、８２ Ｏリング ２１、５７ａ、５７ｂ 密封部材 ２２、５８ａ、５８ｂ 雌ねじ ２３、５９ａ、５９ｂ 雄ねじ ２４、６０ａ、６０ｂ ナット ２５ 吸引口 ７１、８１ 筒状短管

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平岡 克己 和歌山県和歌山市湊1850番地 共同酸素株 式会社内

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 微細な気孔を有する筒状フィルターを内
   蔵した本体の胴部に混合ガス流出管路の接続口を設け、
   前記本体の一端を筒状フィルター内に開口したベースガ
   スの供給管路の接続口を有する密閉部材で密閉し、他端
   を筒状フィルター内と連通した添加ガスの供給管路の連
   結口との連結通路を外周に有し、筒状フィルター内をベ
   ースガス室と添加ガス室に区分するピストンの操作軸が
   中央部を貫通する密閉部材で密閉し、ピストンの操作軸
   の外端にハンドルを設け、ハンドル操作により筒状フィ
   ルター内のピストンを摺動すれば、ベースガス室と添加
   ガス室のガス通過面積比率が変更可能であることを特徴
   とするガス混合器。
2. 【請求項２】 微細な気孔を有する筒状フィルターを内
   蔵した本体の胴部に混合ガス流出管路の接続口を設け、
   前記本体の両端を筒状フィルター内と連通したベースガ
   スまたは添加ガスの供給管路の連結口との連結通路を外
   周に有し、筒状フィルター内をベースガス室と添加ガス
   室に区分するピストンの操作軸が中央部を貫通する密閉
   部材でそれぞれ密閉し、各ピストンの操作軸の外端にハ
   ンドルを設け、ハンドル操作により筒状フィルター内の
   ピストンを摺動すれば、ベースガス室と添加ガス室のガ
   ス通過面積をそれぞれ変更可能であることを特徴とする
   ガス混合器。
3. 【請求項３】 微細な気孔を有する筒状フィルターの両
   端に筒状の短管を取付けて本体両端の密閉部材で密閉
   し、各ピストンを摺動すればベースガス室と添加ガス室
   の仕切位置を筒状フィルターの最端まで変更可能とした
   ことを特徴とする請求項１または２記載のガス混合器。