JPS638420Y2

JPS638420Y2 -

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Publication number: JPS638420Y2
Application number: JP5414684U
Authority: JP
Priority date: 1984-04-14
Filing date: 1984-04-14
Publication date: 1988-03-14
Also published as: JPS60168538U

Description

【考案の詳細な説明】産業上の利用分野本考案は、ガス混合器に関し、とくに２種類の
ガスを任意の割合で混合し而も混合後のガス（以
下、混合ガスという。）の流量が変化してもその
混合割合を実質上一定に保つガス混合器に関す
る。

従来技術各種プロセスの雰囲気制御及び医療などにおい
て、混合比が精密に制御された混合ガスの需要が
増大している。従来のガス混合器は、入口圧力を
一定に保ち出口圧力を加減することにより混合ガ
スの流量を変化させる方式を使つているので、入
口側のガス圧力が変化するとガス混合比率や混合
ガス流量が変動する欠点がある。また、従来方式
では、混合器入口圧力を最大流量に見合う高いレ
ベルに設定するので、混合ガス流量を低く絞つた
場合に高圧高密度のガスが混合器へ低い速度で流
入することになる。かかる低流量の条件下におい
ては、混合器オリフイスが流量制御の機能を失
い、ガスの混合比率が、オリフイス断面積の制限
から外れて入力側の圧力比、例えば２種類のガス
が圧力比１：１で混合器に供給されているときは
その圧力比１：１に近付く傾向となり、所定の混
合比率から外れる欠点が生ずる。

これらの欠点を避けるため、混合ガスの所要流
量が低いときにも、混合器内には一定以上のガス
流量を保ち、余分のガスを外部へ放出するか、又
はガス溜を設けて間欠的にガスを流す方法が提案
されている。しかし、この提案には、混合器の構
造を複雑にする欠点がある。

考案の目的従つて、本考案の目的は、ガス混合比率の設定
が容易であり而も混合ガスの流量が変化しても実
質上一定のガス混合比率を保つ小型ガス混合器を
提供することにより、従来技術の上記欠点を解決
するにある。

考案の構成上記目的を達成するため、本考案においては、
最小流量を基準とする設計が可能な混合弁を混合
弁ブロツクとして中央に置き、その両側に、混合
弁へ供給されるガスの圧力を調整する２つの調圧
ブロツクを取付け、混合弁の吐出側流路のガス圧
変動に応じて変化する信号圧を発生する信号圧発
生装置を何れかの調圧ブロツクに組込み、その信
号圧発生装置からの信号圧により調圧装置を作動
する。

本考案によるガス混合器は、第１ダイヤフラム
と第２ダイヤフラムにより夫々封止され且つ相互
に連通された両側信号圧室、第１流入口と第２流
入口、前記両流入口の入口側に夫々連通された第
１ガス流路と第２ガス流路、前記両流入口の有効
流入断面積の比を所定置に保つ位置に保持される
弁体、及び前記弁体を介して前記両流入口に連通
された吐出流路を有する混合ブロツク；前記第１
ダイヤフラムに結合された第１入口弁に臨む第１
ガス弁口が形成された第１入口室、前記第１ガス
弁口を介して前記第１入口室に連通する第１調圧
室、及び前記第１調圧室を前記第１ガス流路に連
通する流路を有し且つ前記第１ダイヤフラムに隣
接する第１調圧ブロツク；前記第２ダイヤフラム
に結合された第２入口弁に臨む第２ガス弁口が形
成された第２入口室、前記第２ガス弁口を介して
前記第２入口室に連通する第２調圧室、及び前記
第２調圧室を前記第２ガス流路に連通する流路を
有し且つ前記第２ダイヤフラムに隣接する第２調
圧ブロツク；並びに前記吐出流路に連通され且つ
ダイヤフラムにより封止された吐出圧室、前記吐
出圧室ダイヤフラムに係合し前記吐出圧室の圧力
と差動的に作動する調圧ばね、前記第１入口室又
は前記第２入口室に連通され且つ前記吐出圧室ダ
イヤフラムに結合された調圧弁に臨む吸込口が形
成された信号ガス室、及び前記吸込口を介して前
記信号ガス室に連通され且つ前記信号圧室に連通
された信号圧発生室を有する信号圧発生装置を備
えてなる構成を用いる。

実施例以下、添付図を参照して本考案を詳細に説明す
る。先ず、第１図を参照して本考案の原理を説明
するに、基本的構成は、混合弁１、調圧装置２、
及び信号圧発生装置３からなる。

混合弁１の弁箱１０は、第１流入弁口１１及び
第２流入弁口１２を有し、弁体１３が弁箱１０の
中に配置される。弁体１３は、第１流入弁口１１
に対向する第１テーパ部１４と第２流入弁口１２
に対向する第２テーパ部１５とを有し、弁体１３
の一端には、弁箱１０と一体の固定部分に螺合す
るねじ部１６が結合される。ねじ部１６と一体の
つまみ１９を介してねじ部１６を回転させること
により、弁体１３を弁箱１０内の所要位置に移動
させ且つその位置に保持する。好ましくは、ねじ
部１６にガス漏れ防止用のパツキング１７を取付
け、弁体１３の他端と弁箱１０の対向側壁との間
に押えばね１８を挿入する。弁箱１０内で混合さ
れた混合ガスは、吐出流路２０から矢印Ｃで示さ
れる様に送出される。

第１流入弁口１１からのガスと第２流入弁口１
２からのガスとの混合比率は、弁箱１０内の弁体
１３の位置、即ちテーパ部１４及び１５の位置に
より支配される両流入弁口１１及び１２の有効流
入断面積の比率によつて定まる。従つて、つまみ
１９を回転して弁体１３の位置を調整することに
より、ガス混合比率を容易に調整することができ
る。好ましくは、テーパ部１４及び１５を含む弁
体１３の形状を適当に選定することにより、両流
入弁口１１及び１２の有効流入断面積の和を弁体
１３の位置に拘らず一定となる様にして、吐出流
路２０における混合ガスの流量を一定に保つたま
まガス混合比率を調整できるようにする。

調圧装置２は、矢印Ａで示される一方の被混合
ガスに対する第１入口室３０、矢印Ｂで示される
他方の被混合ガスに対する第２入口室３１、第１
調圧室３２、第２調圧室３３、及び信号圧室３４
からなる。信号圧室３４は、第１調圧室３２との
境界壁となる第１ダイヤフラム３５、及び第２調
圧室３３との境界壁となる第２ダイヤフラム３６
を有する。第１ダイヤフラム３５には、第１調圧
室３２に作用する第１入口弁３７の一端が弁杆３
７ａを介して結合され、第２ダイヤフラム３６に
は、第２調圧室３３に作用する第２入口弁３８の
一端が弁杆３８ａを介して結合される。第１調圧
室３２は、第１入口弁３７に臨む第１ガス弁口３
９が穿たれた壁体４０を有し、第２調圧室３３
は、第２入口弁３８に臨む第２ガス弁口４１が穿
たれた壁体４２を有する。

好ましくは、第１入口弁３７の他端と第１入口
室３０の対向壁との間に押えばね４３を挿入し、
第２入口弁３８の他端と第２入口室３１の対向壁
との間に押えばね４４を挿入し、第１入口弁３７
及び第２入口弁３８をそれぞれ第１ガス弁口３９
及び第２ガス弁口４１に対して心合せする。

第１ガス流入管路４５から第１入口室３０へ送
入されたガスは、第１ガス弁口３９と第１入口弁
３７との間を通つて第１調圧室３２へ進入し、さ
らに第１調圧室３２に直結された第１ガス流路４
７を通つて混合弁１の第１流入弁口１１へ送られ
る。上記第１ガス弁口３９と第１入口弁３７との
間の間隙は、信号圧室３４内の圧力に応じて変化
する第１ダイヤフラム３５の偏倚によつて定ま
る。他方、第２ガス流入管路４６から第２入口室
３１へ送られたガスは、第２ガス弁口４１と第２
入口弁３８との間を通つて第２調圧室３３へ進入
し、さらに第２調圧室３３に直結された第２ガス
流路４８を通つて混合弁１の第２流入弁口１２へ
送られる。上記第２ガス弁口４１と第２入口弁３
８との間の間隙は、信号圧室３４内の圧力に応じ
て変化する第２ダイヤフラム３６の偏倚によつて
定まる。

好ましくは、第１ダイヤフラム３５の有効面積
を第２ダイヤフラム３６の有効面積と等しくし、
第１ガス弁口３９及び第２ガス弁口４１の面積を
上記第１ダイヤフラム３５及び第２ダイヤフラム
３６の有効面積よりも十分小さく選び、両ガス流
入管４５，４６のガス圧の間に差があつても両流
路４７，４８の圧力が常に等しくなる様にする。

信号圧発生装置３は、流路５０を介して混合弁
１の吐出流路２０に連通された吐出圧室５１を有
する。ダイヤフラム５２が吐出圧室５１の壁体５
３に取付けられる。吐出圧室５１の外側において
上記壁体５３に固定された壁体５３ａと上記ダイ
ヤフラム５２との間に調節ばね５４を挿入し、こ
の調節ばね５４により吐出圧室５１のガス圧に対
抗する圧縮力をダイヤフラム５２へ加える。好ま
しくは、調節ばね５４をコイルばねとし、その一
端をダイヤフラム５２に係止すると共にその他端
に前記壁体５３ａに螺合した調節ねじ５５を嵌合
させ、調節ねじ５５の回転により調節ばね５４の
圧縮力を調節する。

吐出圧室５１には、前記ダイヤフラム５２に対
向するダイヤフラム５６及びそれを保持する壁体
５７を設けると共に、両ダイヤフラム５２，５６
をロツド５４ａで直結する。吐出圧室５１の壁体
５７に隣接して信号圧発生室５８を形成し、壁体
５７に対向する壁体５９の前記ダイヤフラム５６
に対向する部位に吸込口６０を穿つ。弁杆６１ａ
を介して前記ダイヤフラム５６に結合した調圧弁
６１を前記吸込口６０に臨ませる。ダイヤフラム
５２とダイヤフラム５６との有効面積比を適当に
選定することにより、調節ばね５４の圧縮力に対
抗するのは、主として吐出圧室５１のガス圧であ
つて信号圧発生室５８のガス圧による影響は極め
て少なくなる様にする。

図示例では、信号圧発生室５８に隣接して前記
調圧弁６１を囲む信号ガス室６２を形成し、調圧
弁６１とその対向壁面との間に押えばね６３を設
ける。好ましい実施例では、調節ばね５４、ロツ
ド５４ａ、弁杆６１ａ、調圧弁６１、及び押えば
ね６３を心合せして配置する。図示例では、流路
６４を介し信号ガス室６２を第１ガス流入管４５
へ連通する。また、信号圧発生室５８は流路６５
により調圧装置２の信号圧室３４へ連通される。
ブリード絞り６６が流路６５に接続され、余分の
信号圧がこのブリード絞り６６により矢印Ｄで示
される様に放出される。

本考案の一実施例の構造を、その縦断面図、一
部切欠平面図、及び横断面図を示す第２図、第３
図及び第４図を参照して説明する。ガス混合器の
中央に混合弁ブロツク４を置き、その両側に第１
調圧ブロツク５及び第２調圧ブロツクブロツク６
を配置する。混合弁ブロツク４の外形を平行六面
体とし、その頂面に吐出流路２０を垂直方向に穿
ち、その両側面に第１ダイヤフラム３５及び第２
ダイヤフラム３６で封止され且つ連通路６５ａに
より連通された信号圧室３４を形成する。両ダイ
ヤフラム３５，３６は、隣接ブロツク間に挟持さ
れる壁体３５ａ，３６ａによつて保持される。

混合弁ボデイ４の内部に、吐出流路２０に連通
して両ダイヤフラム３５，３６に平行に穴を穿
ち、その穴の中に、第１流入口１１を有する弁口
ボデイ７及び第２流入口１２を有する弁口ボデイ
８を挿入し第１図の弁箱１０を形成する。この弁
箱１０内に、第１テーパ部１４、第２テーパ部１
５、ねじ部１６、及びつまみ１９を有する弁体１
３を、押えばね１８と共に配置する。また、混合
弁ボデイ４内に、第１流入口１１に連通する第１
ガス流路４７、第２流入口１２に連通する第２ガ
ス流路４８、及び信号圧発生装置３への流路５０
を穿つ。

図示例の第１調圧ブロツク５及び第２調圧ブロ
ツク６は、第１ガス流入管路４５及び第２ガス流
入管路４６の下流に減圧弁装置７０を有するが、
これらの減圧弁装置は省略してもよい。各減圧弁
装置７０は、調節ねじ７１、コイルばね７２、ボ
ンネツト７３、壁体７４ａに保持されたダイヤフ
ラム７４、そのダイヤフラム７４に結合された弁
７５、案内デイスク７５ａ、押えばね７６、及び
弁口７７からなる。

第１調圧ブロツク５の減圧弁装置７０からの出
力は、第１入口室３０、第１入口弁３７に臨む第
１ガス弁口３９、第１調圧室３２、及び第１ガス
流路４７を経て混合弁ブロツク５の第１流入弁口
１１へ供給される。第１調圧室３２のガス圧は、
弁案内デイスク３７ｂの貫通孔３７ｃを介し第１
ダイヤフラム３５に作用し、第１入口弁３７の位
置は、信号圧室３４と第１調圧室３２との間のガ
ス圧の差が支配する第１ダイヤフラム３５の偏倚
によつて定まる。第２調圧ブロツク６の減圧弁装
置７０の出力は、第２入口室３１、第２入口弁３
８に臨む第２ガス弁口４１、第２調圧室３３、及
び第２ガス流路４８を経て混合弁ブロツク５の第
２流入弁口１２へ供給される。第２調圧室３３の
ガス圧は、弁案内デイスク３８ｂの貫通孔３８ｃ
を介して第２ダイヤフラム３６に作用し、第２入
口弁３８の位置は、信号圧室３４と第２調圧室３
３との間のガス圧の差が支配する第２ダイヤフラ
ム３６の偏倚によつて定まる。

信号圧発生装置３は、第１調圧ブロツク５及び
第２調圧ブロツク６のうち何れと結合してもよい
が、図示例では第１調圧ブロツク５と組合わされ
る。流路５０を介する吐出流路２０からのガス圧
は、第１調圧ブロツク５に結合された信号圧ブロ
ツク９の吐出圧室５１へ加えられる。信号発生装
置３の信号ガス室６２、調圧弁６１及び信号圧発
生室５８は、第１調圧ブロツク５内に形成され、
上記第１入口室３０からのガス圧は、流路６４を
介して信号ガス室６２へ加えられる。信号圧発生
室５８からのガス圧は、流路６５及び連通路６５
ａを介し、混合弁ブロツク４両側の信号圧室３４
へ加えられる。信号圧発生装置３の調圧ばね５４
は、壁体５３ａとなるボンネツトによりダイヤフ
ラム５２に係合する様に保持される。

動作を説明するに、吐出流路２０の吐出流量を
流量制御弁（図示せず）などの制御手段によつて
増加させると、その直後には吐出流路２０のガス
圧が過渡的に低下する。このガス圧低下は、流路
５０を介して信号圧発生装置３の吐出圧室５１へ
伝えられる。吐出圧室５１のガス圧低下に応じ、
調圧ばね５４が、ダイヤフラム５２を第２図で左
方へ偏倚させ、この偏倚は、ロツド５４ａ及び弁
杆６１ａ（第１図）を介し調圧弁６１を第２図左
方、即ち信号圧発生室５８の吸込口６０における
流入断面積を増大させる方向に押す。よつて、信
号ガス室６２から信号圧発生室５８へのガス流入
量が増加して信号圧発生室５８内のガス圧が上昇
し、その上昇したガス圧が流路６５及び連通路６
５ａを介して混合弁ブロツク５両側の信号圧室３
４へ伝達される。

従つて、第１ダイヤフラム３５及び第２ダイヤ
フラム３６が、信号圧室３４を膨張させる方向に
偏倚し、さらに弁杆３７ａ及び３８ａ（第１図）
を介して第１及び第２入口弁３７及び３８を第１
ガス弁口３９及び第２ガス弁口４１における流入
断面積の増大方向に押す。よつて、第１入口室３
０から第１調圧室３２及び第１ガス流路４７を介
して混合弁１の第１流入弁口１１に至るガスの流
量が増大しそのガス圧が上昇し、同時に、第２入
口室３１から第２調圧室３３及び第２ガス流路４
８を介して混合弁１の第２流入弁口１２に至るガ
スの流量が増大しそのガス圧も上昇する。両流入
弁口１１，１２におけるガス圧の上昇に応じ、吐
出流路２０のガス圧も上昇するので、混合ガスの
流量増加直後の過渡的ガス圧低下は補償される。
結局、ガス混合器の吐出流路２０のガス圧は、信
号圧発生装置３の調圧ばね５４の圧縮力と釣合う
所定ガス圧レベルへ自動的に回復されそのレベル
に維持される。しかも、この際混合弁１の弁体１
３は移動しないので、ガス混合比率は流量の変動
に拘らず一定に保たれる。

また、吐出流路２０の吐出流量を適当な制御手
段（図示せず）によつて減少させると、その直後
には吐出流路２０におけるガス圧が過渡的に上昇
するが、この場合には上記の吐出流量増加の場合
とは逆の動作により吐出流路２０のガス圧上昇が
補償される。即ち、流路５０を介して伝えられる
ガス圧上昇は、信号圧発生装置３において吐出圧
室ダイヤフラム５２及び弁６１の第２図右方への
偏倚とそれに伴う信号圧発生室５８のガス圧低下
を招き、混合弁ブロツク５において信号圧室３４
縮小方向の両ダイヤフラム３５，３６の偏倚及び
それに伴う両調圧室３２，３３のガス圧低下を発
生させ、さらに両流路４７，４８を介して両調圧
室３２，３３のガス圧低下が調圧弁１の両流入口
１１，１２へ伝えられる結果として吐出流路２０
の過渡的ガス圧上昇が補償される。この補償によ
り、吐出流路２０の流量が絞られた場合にも、そ
のガス圧は過渡的に上昇の後自動的に所定レベル
へ回復されそのレベルに維持される。しかも、こ
の際混合弁１の弁体１３は移動しないので、ガス
混合比率は流量の変動に拘らず一定に保たれる。

要するに、本考案のガス混合器においては、混
合ガスの吐出流路に増減があつても、混合弁の弁
体位置が一定である限りガス混合比率を一定に保
持することができる。この一定混合比率保持を達
成するため、本考案においては、上記吐出流路の
増減に対応して混合弁の入口側ガス圧を下降・上
昇させる。

なお、信号圧発生装置３の調節ばね５４には、
吐出圧室５１のガス圧による力だけでなく、｛（室５８の圧力）−（室５１の圧力）｝ｘ（ダイヤフラム５６の有効面積）で与えられる力も同時に作用しており、吐出流路
２０のガス圧は厳密には一定とならず、ガス流量
が大きい場合にはそのガス圧が僅かに低下する。
しかし、ガス流量が大きい場合にはガス混合比率
は安定しており、なんら問題は無い。本考案の重
要な特徴として、従来はガス混合比率が変化し易
かつた小流量時に、ガス圧の変化を微小なものと
すると共に安定したガス混合比率を維持する。

以上説明した本考案による構成のガス混合器を
試作し、吐出流路２０のガス圧を0.5Kg／cm²に保
ちながら吐出流量を３−80／minの範囲に変化
させたときのガス混合比率の変化は第５図に示す
如くであつた。この場合、ガス流入管４５，４６
における入口ガス圧は３−５Kg／cm²の範囲で変動
した。比較のため、混合弁入口圧力制御方式の従
来型ガス混合器を用い、吐出流量０の時の混合弁
入口ガス圧を1.2Kg／cm²とした後本考案の試作品
と同様に吐出流量を変化させ、その際のガス混合
比率の変化を測定し、第６図に示される結果を得
た。

第５図と第６図との比較から明らかな様に、本
考案によるガス混合器は、混合ガス吐出流量の増
減に伴なうガス混合比率の変動を著しく減少させ
る。

考案の効果以上詳細に説明した如く、本考案によるガス混
合器は、吐出流量の増減に応じ混合弁入口側のガ
ス圧を変化させるので、次の効果を奏する。

(イ) 混合ガス吐出流量の広い増減範囲に亘り、ガ
ス混合比率を所定レベルに維持することができ
る。

(ロ) 最小吐出流量を基準として混合弁を設計でき
るので、ガス溜等を必要とせず、構造が簡単に
なる。

(ハ) 混合弁ブロツク、調圧ブロツク及び信号圧ブ
ロツクなどの簡単なブロツク構造体の組合せに
より低コストで製作することが可能になり、ま
た小型化が可能になる。

(ニ) ガス混合比率の設定を、混合弁における単一
弁体の作動位置選定のみによつて行えるので、
操作が簡単である。

(ホ) 必要に応じ、被混合ガスの入口に減圧弁を容
易に而もコンパクトに組込み、各種容器で市販
される被混合ガスを利用することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はガス混合器の構成の説明図、第２図は
ガス混合器の縦断面図、第３図はその一部切欠平
面図、第４図は第２図の線−におけるその横
断面図、第５図及び第６図は吐出流量に対するガ
ス混合比率の変化を示すグラフである。１……混合弁、２……調圧装置、３……信号圧
発生装置、４……混合弁ブロツク、５……第１調
圧ブロツク、６……第２調圧ブロツク、７，８…
…弁口ボデイ、９……信号圧ブロツク、１０……
弁箱、１１……第１流入弁口、１２……第２流入
弁口、１３……弁体、１４……第１テーパ部、１
５……第２テーパ部、１６……ねじ部、１７……
パツキング、１８，４３，４４，６３，７６……
押えばね、１９……つまみ、２０……吐出流路、
３０……第１入口室、３１……第２入口室、３２
……第１調圧室、３３……第２調圧室、３４……
信号圧室、３５……第１ダイヤフラム、３６……
第２ダイヤフラム、３７……第１入口弁、３８…
…第２入口弁、３９……第１ガス弁口、４０，４
２，５３，５７，５９……壁体、４１……第２ガ
ス弁口、４５……第１ガス流入管路、４６……第
２ガス流入管路、４７……第１ガス流路、４８…
…第２ガス流路、５０，６４，６５……流路、５
１……吐出圧室、５２，５６……ダイヤフラム、
５４……調圧ばね、５５……調節ねじ、５８……
信号圧発生室、６０……吸込口、６１……調圧
弁、６２……信号ガス室、６６……ブリード絞
り、７０……減圧弁装置、７１……調節ねじ、７
２……コイルばね、７３……ボンネツト、７４…
…ダイヤフラム、７５……弁、７７……弁口。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) 第１ダイヤフラムと第２ダイヤフラムにより
夫々封止され且つ相互に連通された両側信号圧
室、第１流入口と第２流入口、前記両流入口の
入口側に夫々連通された第１ガス流路と第２ガ
ス流路、前記両流入口の有効流入断面積の比を
所定値に保つ位置に保持される弁体、及び前記
弁体を介して前記両流入口に連通された吐出流
路を有する混合ブロツク；前記第１ダイヤフラ
ムに結合された第１入口弁に臨む第１ガス弁口
が形成された第１入口室、前記第１ガス弁口を
介して前記第１入口室に連通する第１調圧室、
及び前記第１調圧室を前記第１ガス流路に連通
する流路を有し且つ前記第１ダイヤフラムに隣
接する第１調圧ブロツク；前記第２ダイヤフラ
ムに結合された第２入口弁に臨む第２ガス弁口
が形成された第２入口室、前記第２ガス弁口を
介して前記第２入口室に連通する第２調圧室、
及び前記第２調圧室を前記第２ガス流路に連通
する流路を有し且つ前記第２ダイヤフラムに隣
接する第２調圧ブロツク；並びに前記吐出流路
に連通され且つダイヤフラムにより封止された
吐出圧室、前記吐出圧室ダイヤフラムに係合し
前記吐出圧室の圧力と差動的に作動する調圧ば
ね、前記第１入口室又は前記第２入口室に連通
され且つ前記吐出圧室ダイヤフラムに結合され
た調圧弁に臨む吸込口が形成された信号ガス
室、及び前記吸込口を介して前記信号ガス室に
連通され且つ前記信号圧室に連通された信号圧
発生室を有する信号圧発生装置を備えてなるガ
ス混合器。 (2) 実用新案登録請求の範囲第１項記載のガス混
合器において、前記第１調圧ブロツクの前記第
１入口室の入口側に減圧弁を設け、前記第２調
圧ブロツクの前記第２入口室の入口側に減圧弁
を設けてなるガス混合器。 (3) 実用新案登録請求の範囲第１項記載のガス混
合器において、前記信号圧発生室に連通された
ブリード絞りを備えてなるるガス混合器。