JP2022142995A - gas mixer - Google Patents

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聡 渡邉
Satoshi Watanabe
章 中根
Akira Nakane
康広 中島
Yasuhiro Nakajima
弘典 林
Hironori Hayashi
紘一 坂本
Koichi Sakamoto
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Abstract

To make it possible to supply a mixed gas with a high mixing accuracy at a large flow rate.SOLUTION: A gas mixer 14 comprises: a mixer 21 which is provided on a rear stage of a plurality of raw material gas supply lines 12, 13 which respectively supply a raw material gas at prescribed pressure and flow rate; and a buffer tank 31 which is provided on a rear stage of the mixer 21. In the gas mixer, an inlet 32 and an outlet 33 are formed at a lower part and an upper part of the buffer tank 31 respectively. An introduction pipe 34, which jets a primary mixed gas mixed by the mixer 21 into the buffer tank 31, is connected to the inlet 32, and a delivery pipe 35, which sucks a secondary mixed gas that flows and is mixed in the buffer tank 31, is connected to the outlet 33.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

この発明は、種類の異なる２種以上のガスを混合するガス混合装置に関する。 The present invention relates to a gas mixer for mixing two or more different gases.

ガス混合装置は、例えば合成空気などのような混合ガスを製造・供給するのに用いられる。 Gas mixers are used to produce and supply mixed gases, such as synthetic air.

一般にガス混合装置は、原料ガスをそれぞれ所定の圧力と流量で供給する複数の原料ガス供給ラインの後段に備えられたミキサと、ミキサの後段に備えられたバッファタンクを備えている。すなわち、それぞれ原料ガス供給ラインを通る複数種類の原料ガスをミキサにおいて撹拌して混合し、撹拌された混合ガスをバッファタンク内に貯留する。バッファタンク内の混合ガスは圧力調整されて混合ガスを必要とするユースポイントに安定供給される。 Generally, a gas mixing apparatus includes a mixer provided downstream of a plurality of raw material gas supply lines that supply raw material gases at predetermined pressures and flow rates, respectively, and a buffer tank provided downstream of the mixer. That is, a plurality of types of raw material gases passing through the raw material gas supply lines are stirred and mixed in the mixer, and the stirred mixed gas is stored in the buffer tank. The mixed gas in the buffer tank is pressure-regulated and stably supplied to the point of use that requires the mixed gas.

しかし、供給量の変化等で混合精度が低下することがある。このため、下記特許文献１のガス混合装置は、バッファタンクの混合ガスの流入口と流出口との間に網状物を設けるという構成を採用している。網状物の網目に混合ガスが通過することによって、混合ガス中の各種ガスの濃度が均一化するというものである。 However, the accuracy of mixing may deteriorate due to changes in the supply amount and the like. For this reason, the gas mixing apparatus disclosed in Patent Document 1 below employs a configuration in which a mesh is provided between the mixed gas inlet and outlet of the buffer tank. By passing the mixed gas through the mesh of the mesh, the concentrations of various gases in the mixed gas are made uniform.

特開平９－９４４５１号公報JP-A-9-94451

ミキサでいったん混合された混合ガスを網状物に通すと混合精度が高まるとしても、混合ガスにとって網状物は大きな抵抗になるので、バッファタンクに網状物を設ける構成は大流量型の装置とするのには適さない。 Even if the mixed gas once mixed in the mixer is passed through the mesh material, the mixing accuracy increases, but the mesh material becomes a great resistance to the mixed gas. not suitable for

そこで、この発明は、供給流量が大きい大流量型の装置とすることができるうえに、混合精度を高められるようにすることを主な目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the main object of the present invention is to make it possible to provide a large-flow apparatus with a large supply flow rate and to improve the mixing accuracy.

そのための手段は、原料ガスをそれぞれ所定の圧力と流量で供給する複数の原料ガス供給ラインの後段に備えられて前記原料ガスを混合する混合器と、前記混合器の後段に設けられるバッファタンクを備えたガス混合装置であって、前記バッファタンクに入口と出口が形成され、前記入口には、前記混合器で混合された一次混合ガスをバッファタンク内に噴き出す噴出口を有した導入管が接続され、前記出口には、前記バッファタンク内で流動して混合された二次混合ガスを吸入する吸入口を有した導出管が接続されたガス混合装置である。 Means for this purpose include a mixer provided downstream of a plurality of source gas supply lines for supplying the source gas at a predetermined pressure and flow rate to mix the source gas, and a buffer tank provided downstream of the mixer. wherein the buffer tank is formed with an inlet and an outlet, and the inlet is connected to an introduction pipe having an ejection port for ejecting the primary mixed gas mixed in the mixer into the buffer tank and the outlet is connected to a lead-out pipe having an inlet for sucking the secondary mixed gas flowing and mixed in the buffer tank.

この構成では、複数種類の原料ガスは所定の混合比率で混合器において混合されて一次混合ガスとしてバッファタンク内に入口から入る。入口に接続された導入管を通る一次混合ガスは噴出口から出てバッファタンク内を流動する。移動に伴って更に混合された二次混合ガスは、バッファタンク内に備えられた導出管の吸入口に入ると更に混合されつつ導出管を通って出口から混合ガスとして供給される。 In this configuration, a plurality of types of raw material gases are mixed at a predetermined mixing ratio in the mixer and enter the buffer tank through the inlet as a primary mixed gas. The primary mixed gas, which passes through the introduction pipe connected to the inlet, flows out from the jet port and flows inside the buffer tank. The secondary mixed gas further mixed along with the movement enters the suction port of the lead-out pipe provided in the buffer tank and is further mixed while passing through the lead-out pipe and supplied as a mixed gas from the outlet.

この発明によれば、バッファタンクの入口と出口を上下に分けて形成し、入口には導入管を、出口には導出管を接続して、それぞれ内部に混合ガスを通す構成であるので、バッファタンクを通過する際の抵抗は小さくできる。このため、大流量型の装置とすることができる。しかも、混合ガスがバッファタンクを出る際には高い精度で混合されているので、通常運転の場合にはもちろん、負荷変動（流量変動）がある場合であっても、安定した混合精度が得られる。 According to the present invention, the inlet and the outlet of the buffer tank are separately formed, the inlet is connected to the inlet pipe, and the outlet is connected to the outlet pipe. The resistance when passing through the tank can be reduced. Therefore, the device can be a large flow type device. Moreover, since the mixed gas is mixed with high accuracy when it leaves the buffer tank, stable mixing accuracy can be obtained not only during normal operation but also when there are load fluctuations (fluctuations in flow rate). .

混合ガス供給装置の概略構造を示すフロー図。FIG. 2 is a flowchart showing the schematic structure of the mixed gas supply device; 混合器の断面図。Sectional drawing of a mixer. バッファタンクの概略構造を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing a schematic structure of a buffer tank; 導入管と導出管の平面図。The top view of an introduction pipe and a derivation pipe. バッファタンクの概略構造を示す縦断面図。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the schematic structure of a buffer tank; バッファタンクの概略構造を示す縦断面図。FIG. 4 is a longitudinal sectional view showing the schematic structure of a buffer tank; バッファタンクの設計要素を示す説明図。Explanatory drawing which shows the design element of a buffer tank.

この発明を実施するための一形態を、以下図面を用いて説明する。 One mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.

図１は、混合ガス供給装置１１の概略構造を示すフロー図である。混合ガス供給装置１１は、例えば医療、クリーンルーム等をはじめとする様々な用途に用いられ、大量の混合ガスを混合精度高く供給するものである。 FIG. 1 is a flow diagram showing a schematic structure of the mixed gas supply device 11. As shown in FIG. The mixed gas supply device 11 is used in various applications including, for example, medical care and clean rooms, and supplies a large amount of mixed gas with high mixing accuracy.

図示例の混合ガス供給装置１１は２種類の原料ガスを混合するものを示すが、３種類以上の原料ガスを混合するものであってもよい。 The mixed gas supply device 11 in the illustrated example mixes two types of raw material gases, but may mix three or more types of raw material gases.

混合ガス供給装置１１は、原料ガスをそれぞれ所定の圧力と流量で供給する複数の原料ガス供給ライン１２，１３と、原料ガス供給ライン１２，１３の後段に備えられるガス混合装置１４と、得られた混合ガスを供給する混合ガス供給ライン１５を備えている。ガス混合装置１４は、複数種類の原料ガスを混合する混合器２１と、混合器２１の後段に設けられるバッファタンク３１で構成される。 The mixed gas supply device 11 includes a plurality of source gas supply lines 12 and 13 that supply source gases at predetermined pressures and flow rates, respectively; A mixed gas supply line 15 for supplying mixed gas is provided. The gas mixing device 14 is composed of a mixer 21 that mixes a plurality of types of raw material gases, and a buffer tank 31 that is provided downstream of the mixer 21 .

混合するガスが３種類以上であって、複数の混合器２１を直列配置する場合には、バッファタンク３１は各混合器２１の後段に設けるほか、混合するすべての原料ガスを混ぜ合わせる混合器２１の後段のみに設けることもできる。 When the number of gases to be mixed is three or more and a plurality of mixers 21 are arranged in series, the buffer tank 31 is provided after each mixer 21, and the mixer 21 for mixing all the raw material gases to be mixed is provided. It can also be provided only after the .

ここで、２種類の原料ガスを「Ａガス」及び「Ｂガス」とする。これらはそれぞれ液化ガス貯槽（ＣＥ・コールドエバポレーター）等から供給される。 Here, the two types of raw material gases are referred to as "A gas" and "B gas". These are respectively supplied from a liquefied gas storage tank (CE, cold evaporator) or the like.

各原料ガス供給ライン１２，１３は、主に、減圧ユニット４１、圧力センサ４２、流量制御ユニット４３、電磁弁４４、逆止弁４５を上流側から順に有している。 Each raw material gas supply line 12, 13 mainly has a decompression unit 41, a pressure sensor 42, a flow rate control unit 43, an electromagnetic valve 44, and a check valve 45 in this order from the upstream side.

減圧ユニット４１は、減圧弁（レギュレータ）４１ａを備え、供給されたガスをあらかじめ定められた圧力に調整して流すものである。この圧力は、ガスをバッファタンク３１にまで送るのに必要な圧力であって、例えば０．６５ＭＰａなどに設定される。 The decompression unit 41 includes a decompression valve (regulator) 41a, and adjusts the supplied gas to a predetermined pressure before flowing. This pressure is the pressure required to send the gas to the buffer tank 31, and is set to 0.65 MPa, for example.

圧力センサ４２は、供給される原料ガスの圧力を監視するためのものであり、異常があれば報知するように構成される。 The pressure sensor 42 is for monitoring the pressure of the raw material gas to be supplied, and is configured to notify if there is an abnormality.

流量制御ユニット４３は、オリフィス４３ａと、オリフィス４３ａに接続されて流量を測定するフロートランスミッタ４３ｂと、フロートランスミッタ４３ｂから信号が入力される流量計コントローラ４３ｃと、流量計コントローラ４３ｃに従って開閉される制御弁４３ｄを有している。上流側に位置する制御弁４３ｄと、それより下流側に位置するオリフィス４３ａは直管で接続されて所定間隔があけられている。 The flow control unit 43 includes an orifice 43a, a flow transmitter 43b connected to the orifice 43a to measure the flow rate, a flow meter controller 43c receiving a signal from the flow transmitter 43b, and a control valve opened and closed according to the flow meter controller 43c. 43d. The control valve 43d located upstream and the orifice 43a located downstream therefrom are connected by a straight pipe and are spaced apart by a predetermined distance.

原料ガスについての所定の圧力と流量は、製造する混合ガスの組成に基づいて所定の混合比率になるように定められる。 Predetermined pressures and flow rates for the raw material gases are determined based on the composition of the mixed gas to be produced so as to achieve a predetermined mixing ratio.

電磁弁４４は後段に位置するバッファタンク３１内の圧力に基づいて原料ガス供給ライン１２，１３を開閉するものである。 The electromagnetic valve 44 opens and closes the raw material gas supply lines 12 and 13 based on the pressure in the buffer tank 31 located in the latter stage.

これらのほか、原料ガス供給ライン１２，１３は異物除去のためのストレーナやフィルター（図示せず）、温度計（図示せず）など必要な機器を備えている。 In addition to these, the source gas supply lines 12 and 13 are equipped with necessary devices such as strainers, filters (not shown), and thermometers (not shown) for removing foreign substances.

なお、複数の原料ガス、この例では２種類の原料ガスを等圧で供給する場合には、等圧弁（図示せず）を介して原料ガス供給ライン同士を接続することもできる。 When a plurality of raw material gases, two kinds of raw material gases in this example, are supplied at equal pressure, the raw material gas supply lines can be connected to each other via a constant pressure valve (not shown).

各原料ガス供給ライン１２，１３は、混合ガス供給装置１１の所望の供給流量（流量）等を考慮しつつ、前述したように所定の圧力と流量で原料ガスを供給するように制御される。制御の一例として、混合ガスが合成空気（酸素２２％、窒素７８％）である場合を示す。 The source gas supply lines 12 and 13 are controlled so as to supply the source gas at a predetermined pressure and flow rate, as described above, while considering the desired supply flow rate (flow rate) of the mixed gas supply device 11 and the like. As an example of control, the case where the mixed gas is synthetic air (22% oxygen, 78% nitrogen) is shown.

Ａガスを酸素、Ｂガスを窒素とし、供給流量を３００Ｎｍ３／ｈとすると、液化ガス貯槽からは、例えば酸素は０．７５ＭＰａ、６６Ｎｍ３／ｈで、窒素は０．７５ＭＰａ、２３４Ｎｍ３／ｈで供給して、減圧ユニット４１において所定の設定圧力０．６５ＭＰａにするとよい。また、前述した流量制御ユニット４３における制御弁４３ｄとオリフィス４３ａとの間の距離は、酸素を供給する原料ガス供給ラインでは４００ｍｍ以上にし、窒素を供給する原料ガス供給ラインでは６００ｍｍ以上にするとよい。 Assuming that A gas is oxygen, B gas is nitrogen, and the supply flow rate is 300 Nm 3 /h, for example, oxygen is 0.75 MPa, 66 Nm 3 /h and nitrogen is 0.75 MPa, 234 Nm 3 /h from the liquefied gas storage tank. , and a predetermined set pressure of 0.65 MPa is set in the decompression unit 41 . Further, the distance between the control valve 43d and the orifice 43a in the flow rate control unit 43 should be 400 mm or more for the source gas supply line that supplies oxygen, and 600 mm or more for the source gas supply line that supplies nitrogen.

ガス混合装置１４の混合器２１は、適宜のインラインミキサーで構成できる。混合器２１は、例えば管内にガスを細分化しながら混合する混合ノズルを備えたものや、合流したガスを通過させて撹拌する撹拌エレメントを管内に備えたものなどを使用することもできる。好ましくは、混合器２１は混合する原料ガスを同じ方向に流す構成であるとよく、より好ましくは、各原料ガスを所定量ずつ混ぜることに重点を置いた構成であるとよい。つまり、原料ガス供給ライン１２，１３で所定量ずつ供給される原料ガスの混合比率を所望通りにするために、合流時に引き込みや吸い出しを生じさせない構成であるのが望ましい。 The mixer 21 of the gas mixing device 14 can be composed of an appropriate in-line mixer. For the mixer 21, for example, one equipped with a mixing nozzle that mixes the gas while subdividing the gas in the pipe, or one equipped with a stirring element in the pipe that passes and agitates the merged gas can also be used. Preferably, the mixer 21 is configured to flow the raw material gases to be mixed in the same direction, and more preferably, is configured to focus on mixing a predetermined amount of each raw material gas. In other words, in order to obtain a desired mixing ratio of the raw material gases supplied by the raw material gas supply lines 12 and 13 in predetermined amounts, it is desirable to have a structure that does not draw in or suck out the gases at the time of merging.

具体的には、図２に示したように、混合器２１は、複数の原料ガスのうち主たる原料ガスを通す流路２２と、流路２２内で下流側に向けて延びて他の原料ガスを吐出する吐出管２３を備え、吐出管２３の先端の吐出口２３ａが流路２２内で開口している構成であるとよい。主たる原料ガスとは、原料ガスのうち混合比率が最も多い原料ガスである。 Specifically, as shown in FIG. 2, the mixer 21 includes a channel 22 through which a main source gas among a plurality of source gases passes, and a channel 22 extending downstream in the channel 22 to and a discharge port 23 a at the tip of the discharge pipe 23 is opened in the flow path 22 . The main raw material gas is the raw material gas having the highest mixing ratio among the raw material gases.

この混合器２１は、Ｔ字型をなす配管（継手）、いわゆるチーズ２４を用いて構成できる。具体的には、混合器２１はチーズ２４における一直線状に延びる本管２４ａにおける一方の開口を閉塞部材２５で閉じるとともに、閉塞部材２５の中心に、吐出管２３を接続して吐出管２３の先端をチーズ２４内に延ばして構成される。チーズ２４の枝管２４ｂは、主たる原料ガスを供給する供給口であり、チーズ２４内が流路２２となり、枝管２４ｂに供給された原料ガスはＬ字状に曲がって閉塞部材２５を有する側と反対側に向けて流れることになる。 The mixer 21 can be configured using a T-shaped pipe (joint), a so-called cheese 24 . Specifically, the mixer 21 closes one opening of a main pipe 24 a extending in a straight line in the cheese 24 with a closing member 25 , and connects a discharge pipe 23 to the center of the closing member 25 to extends into the cheese 24. The branch pipe 24b of the cheese 24 is a supply port for supplying the main raw material gas. and flow in the opposite direction.

前述例の合成空気の場合、主たる原料ガスを窒素とし、他の原料ガスを酸素とする。 In the case of the synthetic air of the above example, nitrogen is used as the main raw material gas, and oxygen is used as the other raw material gas.

混合器２１のサイズ等は、混合ガス供給装置１１の所望の供給流量（流量）と、原料ガスを供給する際の圧力と流量を考慮して、所定比率の混合が精度良くなされるように設定される。その要素としては、例えばチーズ２４における枝管２４ｂの内径ｄ１や、本管２４ａの内径ｄ２、吐出管２３の内径ｄ３、吐出管２３の吐出口２３ａ位置（又はチーズ２４内における吐出管２３の長さＬや、チーズ２４の枝管２４ｂとの位置関係）がある。 The size and the like of the mixer 21 are set in consideration of the desired supply flow rate (flow rate) of the mixed gas supply device 11 and the pressure and flow rate at the time of supplying the raw material gas so that mixing of a predetermined ratio can be performed with high accuracy. be done. The elements include, for example, the inner diameter d1 of the branch pipe 24b in the cheese 24, the inner diameter d2 of the main pipe 24a, the inner diameter d3 of the discharge pipe 23, the position of the discharge port 23a of the discharge pipe 23 (or the length of the discharge pipe 23 in the cheese 24). positional relationship with the branch pipe 24b of the cheese 24).

バッファタンク３１は、混合器２１で混ぜられた原料ガスを単に貯留するだけではなく、積極的に混合を行うように構成されている。 The buffer tank 31 is configured not only to store the raw material gas mixed by the mixer 21 but also to actively mix the raw material gas.

図３にバッファタンク３１の概略構造の外観を示す。この図に示すようにバッファタンク３１は縦長形状であり、円筒状の胴部３１ａと、縦断面半楕円形の下端部３１ｂと上端部３１ｃを有している。バッファタンク３１には、下部から導入し上部から導出するように、バッファタンク３１の下部の側面に入口３２を、上部の側面に出口３３を一つずつ形成している。 FIG. 3 shows the appearance of the schematic structure of the buffer tank 31 . As shown in this figure, the buffer tank 31 has a vertically long shape, and has a cylindrical body portion 31a, and a lower end portion 31b and an upper end portion 31c having a semi-elliptical longitudinal section. The buffer tank 31 is formed with an inlet 32 and an outlet 33 on the lower and upper sides of the buffer tank 31 so that the air is introduced from the lower side and discharged from the upper side.

これら入口３２と出口３３にはそれぞれバッファタンク３１内に位置する管体が接続されている。すなわち、入口３２には、混合器２１で混合された一次混合ガスをバッファタンク３１内に噴き入れる導入管３４が接続され、出口３３には、バッファタンク３１内で流動して混合された二次混合ガスを導き出す導出管３５が接続されている。 Pipes located in the buffer tank 31 are connected to the inlet 32 and the outlet 33, respectively. That is, the inlet 32 is connected to an introduction pipe 34 for injecting the primary mixed gas mixed in the mixer 21 into the buffer tank 31 , and the outlet 33 is connected to the secondary gas mixed in the buffer tank 31 . A lead-out pipe 35 for leading out the mixed gas is connected.

導入管３４と導出管３５は直線状であり、バッファタンク３１の直径部分を通るように配設されている。また導入管３４と導出管３５の向きは互いに交差する向きであり、このため、導入管３４と導出管３５はねじれの位置関係になる。 The introduction pipe 34 and the discharge pipe 35 are straight and arranged so as to pass through the diameter of the buffer tank 31 . The introduction pipe 34 and the discharge pipe 35 are oriented so as to intersect each other, so that the introduction pipe 34 and the discharge pipe 35 have a twisted positional relationship.

具体的には、導入管３４と導出管３５は互いに直交する向きに設定され、入口３２と出口３３は上下方向に並ぶことはなく、９０度異なる方向に向いている。図中、３６は接続のためのフランジである。導入管３４の入口３２と反対側の端と、導出管３５の出口３３と反対側の端は閉塞されている。 Specifically, the introduction pipe 34 and the discharge pipe 35 are set in directions orthogonal to each other, and the inlet 32 and the outlet 33 are not aligned in the vertical direction, but are oriented in different directions by 90 degrees. In the figure, 36 is a flange for connection. The end of the introduction tube 34 opposite to the inlet 32 and the end of the outlet tube 35 opposite to the outlet 33 are closed.

導入管３４は、図４の（ａ）に示したように、バッファタンク３１に導入する一次混合ガスを噴出すための噴出口３７を複数有している。同様に、導出管３５は、図４の（ａ）に示したように、バッファタンク３１内の二次混合ガスをバッファタンク３１から排出するために内部に吸入する吸入口３８を複数有している。噴出口３７と吸入口３８は円形である。 The introduction pipe 34 has a plurality of ejection ports 37 for ejecting the primary mixed gas to be introduced into the buffer tank 31, as shown in FIG. 4(a). Similarly, as shown in FIG. 4A, the outlet pipe 35 has a plurality of suction ports 38 for sucking the secondary mixed gas in the buffer tank 31 in order to discharge it from the buffer tank 31. there is The outlet 37 and inlet 38 are circular.

図４は導入管３４と導出管３５の平面図であり、この図に示したように、導入管３４の噴出口３７は、まっすぐ上に向けずに、斜め上に向けられている。しかも、導入管３４の長さ方向に沿って一直線上に配設された噴出口３７は、一方向に傾けた噴出口３７ａと他方向に傾けた噴出口３７ｂを有しており、これら向きの異なる噴出口３７は長手方向の中間において分けられている。 FIG. 4 is a plan view of the introduction pipe 34 and the discharge pipe 35, and as shown in this figure, the ejection port 37 of the introduction pipe 34 is not directed straight upward, but obliquely upward. Moreover, the ejection ports 37 arranged in a straight line along the length direction of the introduction pipe 34 have ejection ports 37a inclined in one direction and ejection ports 37b inclined in the other direction. The different jets 37 are separated in the longitudinal middle.

これに対して導出管３５の吸入口３８は、まっすぐ上に向けて開口している。また、導入管３４と導出管３５の太さは同じであるのに対して、吸入口３８は噴出口３７よりも大きく形成されている。吸入口３８の大きさは噴出口３７の２倍～３倍程度にするとよい。 On the other hand, the suction port 38 of the lead-out pipe 35 opens straight upward. Further, while the diameter of the introduction pipe 34 and the diameter of the outlet pipe 35 are the same, the suction port 38 is formed larger than the ejection port 37 . The size of the suction port 38 should be about two to three times the size of the ejection port 37 .

図５は、バッファタンク３１の概略構造を示す縦断面図であり、バッファタンク３１の中心において導入管３４を横切る方向に切断した状態を示している。この図に示すように導入管３４の噴出口３７は左右の斜め上４５度に向けて開口している。 FIG. 5 is a vertical cross-sectional view showing the schematic structure of the buffer tank 31, showing a state in which the center of the buffer tank 31 is cut across the introduction pipe 34. As shown in FIG. As shown in this figure, the injection port 37 of the introduction pipe 34 opens upward at an angle of 45 degrees to the left and right.

導入管３４については、図６に示したように、噴出口３７を斜め下に向けて取り付けてもよい。 As for the introduction pipe 34, as shown in FIG. 6, the ejection port 37 may be directed obliquely downward.

バッファタンク３１には、図１に示したように、バッファタンク３１内の圧力を測定し信号を送る圧力トランスミッタ４６が接続されている。圧力トランスミッタ４６は、圧力センサ４７を介して原料ガス供給ライン１２，１３の電磁弁４４に接続されるとともに、圧力計コントローラ４８を介して原料ガス供給ライン１２，１３の流量計コントローラ４３ｃに接続される。すなわち電磁弁４４はバッファタンク３１内の圧力が所定圧力よりも高ければ閉じ、低ければ開くように開閉制御される。また、流量計コントローラ４３ｃに接続される制御弁４３ｄは、流量計コントローラ４３ｃに従って、バッファタンク３１内の圧力が所定圧力よりも高ければ閉じ、低ければ開くように開閉調整されて適切な流量を維持するように制御される。 A pressure transmitter 46 is connected to the buffer tank 31 to measure the pressure in the buffer tank 31 and send a signal, as shown in FIG. The pressure transmitter 46 is connected to the electromagnetic valve 44 of the source gas supply lines 12 and 13 via the pressure sensor 47, and is connected via the pressure gauge controller 48 to the flow meter controller 43c of the source gas supply lines 12 and 13. be. That is, the electromagnetic valve 44 is controlled to be closed when the pressure in the buffer tank 31 is higher than a predetermined pressure and to be opened when the pressure is lower than the predetermined pressure. In addition, the control valve 43d connected to the flowmeter controller 43c is adjusted to be closed when the pressure in the buffer tank 31 is higher than a predetermined pressure and to be opened when the pressure is lower than the predetermined pressure, thereby maintaining an appropriate flow rate. controlled to

バッファタンク３１の出口３３とは反対側の端には、分析計４９が接続される。分析計４９は、導出管３５内の混合ガスをサンプリングして分析するためのものであって適宜の機器で構成される。混合ガスが合成空気の場合には、分析計４９は酸素濃度を測定する機器で構成し、酸素濃度が所定の範囲内にあるか否かを基準にして混合比率の良否を判定するように構成できる。 An analyzer 49 is connected to the end of the buffer tank 31 opposite to the outlet 33 . The analyzer 49 is for sampling and analyzing the mixed gas in the lead-out pipe 35 and is composed of appropriate equipment. When the mixed gas is synthetic air, the analyzer 49 is composed of a device that measures the oxygen concentration, and is configured to determine whether the mixture ratio is good or bad based on whether the oxygen concentration is within a predetermined range. can.

分析計４９は、原料ガス供給ライン１２，１３の流量計コントローラ４３ｃに接続されている。流量計コントローラ４３ｃに接続される制御弁４３ｄは流量計コントローラ４３ｃに従って開閉度が調整され、酸素濃度が高ければ酸素を送る原料ガス供給ライン１２の流量を低減するか、窒素を送る原料ガス供給ライン１３の流量を増加する。逆に酸素濃度が低ければ、酸素を送る原料ガス供給ライン１２の流量を増加するか、窒素を送る原料ガス供給ライン１３の流量を低減して、適切な混合比率を維持できるように流量が制御される。 The analyzer 49 is connected to the flowmeter controller 43c of the source gas supply lines 12,13. The control valve 43d connected to the flowmeter controller 43c is adjusted in opening/closing degree according to the flowmeter controller 43c, and if the oxygen concentration is high, the flow rate of the source gas supply line 12 for sending oxygen is reduced, or the flow rate of the source gas supply line 12 for sending nitrogen is reduced. 13 flow rate is increased. Conversely, if the oxygen concentration is low, the flow rate of the raw material gas supply line 12 for sending oxygen is increased, or the flow rate of the raw material gas supply line 13 for sending nitrogen is reduced, and the flow rate is controlled so that an appropriate mixing ratio can be maintained. be done.

バッファタンク３１から延びる混合ガス供給ライン１５は、図１に示したように、減圧ユニット５１を有しており、混合ガスを必要とする場所（ユースポイント）に接続される。減圧ユニット５１は、得られた混合ガスを、原料ガス供給ライン１２，１３の減圧ユニット４１よりも低い所定の設定圧力、例えば０．４ＭＰａほどに安定させる。 The mixed gas supply line 15 extending from the buffer tank 31 has a decompression unit 51, as shown in FIG. The decompression unit 51 stabilizes the obtained mixed gas at a predetermined set pressure lower than that of the decompression unit 41 of the source gas supply lines 12 and 13, for example, about 0.4 MPa.

バッファタンク３１についても混合器２１の場合と同様に、混合ガス供給装置１１の所望の供給流量（流量［Ｎｍ３／ｈ］）と、原料ガスを供給する際の圧力と流量を考慮して、混合が精度良くなされるように各部の寸法や具体的構成が設定される。 Regarding the buffer tank 31, as in the case of the mixer 21, considering the desired supply flow rate (flow rate [Nm 3 /h]) of the mixed gas supply device 11 and the pressure and flow rate when supplying the raw material gas, The dimensions and specific configuration of each part are set so that mixing can be performed with high accuracy.

バッファタンク３１は下部の入口３２から導入した一次混合ガスを流動させて上部の出口３３から排出するものであるので、精度良い混合のためには図７に示したように線速度（ＬＶ：Ｌｉｎｅａｒ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）と空間速度（ＳＶ：Ｓｐａｃｅ Ｖｅｌｏｃｉｔｙ）を考慮するとよい。 Since the buffer tank 31 flows the primary mixed gas introduced from the lower inlet 32 and discharges it from the upper outlet 33, a linear velocity (LV: Linear velocity) and space velocity (SV: Space Velocity).

ここで、線速度（ＬＶ）はガスがバッファタンク断面を通過する速度であり、と空間速度（ＳＶ）はバッファタンク３１に入ったガスがバッファタンク３１を抜ける（通過する）速度である。線速度（ＬＶ［ｍ／ｈ］）は、Ｑ：流量［Ｎｍ３／ｈ］／Ａ：バッファタンク断面積［ｍ２］で得られる。空間速度（ＳＶ［１／ｈ］）は、Ｑ：流量［ｍ３／ｈ］／Ｖ：バッファタンク容積［ｍ３］で得られる。 Here, the linear velocity (LV) is the velocity at which the gas passes through the cross section of the buffer tank, and the space velocity (SV) is the velocity at which the gas entering the buffer tank 31 exits (passes through) the buffer tank 31 . The linear velocity (LV [m/h]) is obtained by Q: flow rate [Nm 3 /h]/A: cross-sectional area of buffer tank [m 2 ]. Space velocity (SV [1/h]) is obtained by Q: flow rate [m 3 /h]/V: buffer tank volume [m 3 ].

線速度（ＬＶ）と空間速度（ＳＶ）は、供給流量（流量［Ｎｍ３／ｈ］）と、バッファタンク３１の内径：Ｄ［ｍ］と高さ：Ｈ［ｍ］の値で変化する。 The linear velocity (LV) and space velocity (SV) change depending on the values of the supply flow rate (flow rate [Nm 3 /h]), the inner diameter of the buffer tank 31: D [m], and the height: H [m].

またバッファタンク３１内の具体的構成として、導入管３４と導出管３５の形態、これらのバッファタンク３１高さＨとの関係における上下位置関係（ａ：ｂ：ｃ）、高さに対する間隔の割合（ｂ：Ｈ）、噴出口３７や吸入口３８の大きさ（ｄ４，ｄ５）のほか、その個数（Ｘ個、Ｙ個）や位置、向きなどによって、主に混合の完成度が変化する。 Further, as a specific configuration within the buffer tank 31, the form of the introduction pipe 34 and the discharge pipe 35, the vertical positional relationship (a:b:c) in relation to the height H of the buffer tank 31, and the ratio of the interval to the height (b:H), the size (d4, d5) of the ejection port 37 and the suction port 38, as well as the number (X, Y), position, direction, etc., mainly change the completeness of mixing.

これらの諸条件を、所望の供給流量（流量［Ｎｍ３／ｈ］）において所定の混合比率の混合ガスを精度高く得られるように設定する。 These conditions are set so that a mixed gas having a predetermined mixing ratio can be obtained with high accuracy at a desired supply flow rate (flow rate [Nm 3 /h]).

このような構成のガス混合装置１４を備えた混合ガス供給装置１１では、次のようにして混合ガスが生成され、供給される。 In the mixed gas supply device 11 having the gas mixing device 14 having such a configuration, the mixed gas is generated and supplied as follows.

まず、各原料ガスが原料ガス供給ライン１２，１３を通して所定の圧力と流量で供給されると、各原料ガスは混合器２１においてあらかじめ定められた所定の混合比率で混ざり合う。具体的には図２に示したように、チーズ２４内の流路２２を流れる主たる原料ガスの流れに、吐出管２３の吐出口２３ａから出る他の原料ガスが合流して各原料ガスは混ざり合う。３種類以上のガスを混ぜる場合も同様であり、混合器２１を複数段階に接続した場合には、２種類ずつのガスが順次混ざり合うことになる。 First, when the raw material gases are supplied through the raw material gas supply lines 12 and 13 at predetermined pressures and flow rates, the raw material gases are mixed at a predetermined mixing ratio in the mixer 21 . Specifically, as shown in FIG. 2, the flow of the main raw material gas flowing through the flow path 22 in the cheese 24 joins with the other raw material gas discharged from the discharge port 23a of the discharge pipe 23, and the raw material gases are mixed. Fit. The same is true when three or more kinds of gases are mixed. When the mixers 21 are connected in a plurality of stages, two kinds of gases are sequentially mixed.

各原料ガスが混合した一次混合ガスは、バッファタンク３１の入口３２から導入管３４に入り、図５に示したように噴出口３７から噴出される。噴出された一次混合ガスはバッファタンク３１内で広がりながら上昇し、バッファタンク３１の天井面に当たっては降下し再び上昇する流動が起きて、更なる混合がなされる。このような流動によって混合された二次混合ガスは、上部に位置する導出管３５の吸入口３８から導出管３５内に入り、出口３３から排出される。 A primary mixed gas in which each raw material gas is mixed enters the introduction pipe 34 from the inlet 32 of the buffer tank 31 and is jetted out from the jet port 37 as shown in FIG. The ejected primary mixed gas spreads and rises in the buffer tank 31, hits the ceiling surface of the buffer tank 31, descends and rises again, and is further mixed. The secondary mixed gas mixed by such a flow enters the lead-out pipe 35 through the suction port 38 of the lead-out pipe 35 located above and is discharged from the outlet 33 .

出口３３に至る混合ガスは、各原料ガスがそれぞれあらかじめ定められた所定の圧力と流量で供給されて、まず混合器２１において所定の混合比率で混ざり合ったのち、バッファタンク３１内において流動して更になる混合がなされたものである。このため、適切な混合比率で均一に混合された状態である。 The mixed gas that reaches the outlet 33 is supplied with each raw material gas at a predetermined pressure and flow rate, and is first mixed at a predetermined mixing ratio in the mixer 21, and then flows in the buffer tank 31. Further mixing is done. Therefore, it is in a state of being uniformly mixed at an appropriate mixing ratio.

しかも、バッファタンク３１内には導入管３４と導出管３５のみを備える構造であるので、ガスを通過させることで撹拌させる部材を充填した構成と比較して、圧力損失を抑えることができる。 Moreover, since the buffer tank 31 has only the inlet pipe 34 and the outlet pipe 35, the pressure loss can be suppressed as compared with a structure filled with a member for agitating by passing gas.

導出管３５内の混合ガスの成分分析の結果、もし所定の範囲を逸脱している場合には、分析計４９に接続された流量計コントローラ４３ｃを介してすぐさま制御弁４３ｄの開閉調整がなされて、原料ガスの流量が所定の混合比率を得られるように調整される。 As a result of the component analysis of the mixed gas in the outlet pipe 35, if it deviates from the predetermined range, the control valve 43d is immediately adjusted to open or close via the flow meter controller 43c connected to the analyzer 49. , the flow rate of the raw material gas is adjusted to obtain a predetermined mixing ratio.

また、バッファタンク３１内の圧力を圧力トランスミッタ４６が監視し、あらかじめ定められた範囲を逸脱すると、圧力センサ４７を介して電磁弁４４が開閉される。すなわち電磁弁４４は、圧力が所定値より高い場合には閉じ、低い場合には開く。同時に、圧力計コントローラ４８と流量計コントローラ４３ｃを介して制御弁４３ｄが開閉調整されて、原料ガスの流量が所定の混合比率を得られるように調整される。 A pressure transmitter 46 monitors the pressure in the buffer tank 31 , and when the pressure exceeds a predetermined range, the pressure sensor 47 opens and closes the solenoid valve 44 . That is, the solenoid valve 44 closes when the pressure is higher than a predetermined value and opens when it is lower. At the same time, the control valve 43d is adjusted to open/close via the pressure gauge controller 48 and the flow meter controller 43c, and the flow rate of the raw material gas is adjusted to obtain a predetermined mixing ratio.

バッファタンク３１の出口３３から排出される混合ガスは、混合ガス供給ライン１５を通って供給される。 The mixed gas discharged from the outlet 33 of the buffer tank 31 is supplied through the mixed gas supply line 15 .

以上のように、複数種類の原料ガスは所定の混合比率のなるように混合器２１で混合されたのち、バッファタンク３１内を流動して更に混合される。バッファタンク３１は縦型とするとともに、入口３２と出口３３を上下に分けて形成し、入口３２の導入管３４と出口３３の導出管３５を利用して流動させて混合する構成であるので、バッファタンク３１を通過する際の抵抗は小さくできる。このため、速やかな混合が行え、混合ガス供給装置１１の供給流量を、例えば６００Ｎｍ３／ｈ、１０００Ｎｍ３／ｈなどのような大流量にしても、混合精度の高い所望の混合ガスを得ることができる。 As described above, a plurality of kinds of raw material gases are mixed in the mixer 21 so as to have a predetermined mixing ratio, and then flow in the buffer tank 31 to be further mixed. The buffer tank 31 is of a vertical type, and has an inlet 32 and an outlet 33 which are divided into upper and lower parts. The resistance when passing through the buffer tank 31 can be reduced. For this reason, rapid mixing can be performed, and even if the supply flow rate of the mixed gas supply device 11 is a large flow rate such as 600 Nm 3 /h, 1000 Nm 3 /h, etc., it is possible to obtain a desired mixed gas with high mixing accuracy. can be done.

しかも、バッファタンク３１で積極的に混合を行うので、混合器２１において完全な混合を行う必要はない。このため、混合器２１は、大流量にも対応できるような簡素な構成にできる。 Moreover, since the mixture is positively mixed in the buffer tank 31, complete mixing in the mixer 21 is not necessary. Therefore, the mixer 21 can have a simple structure that can handle a large flow rate.

また、混合ガスはバッファタンク３１を出る際には高い精度で混合されているので、負荷変動（流量変動）がある場合であっても、高い混合精度が得られる。 In addition, since the mixed gas is mixed with high accuracy when it leaves the buffer tank 31, high mixing accuracy can be obtained even if there is load fluctuation (flow rate fluctuation).

また導入管３４と導出管３５は直線状であるので構成が簡素なうえに、バッファタンク３１内を横切るように配置されるので、効率よくガスの混合ができる。しかも、導入管３４と導出管３５の向きは互いに交差する向きであるため、ガスの流動に変化をつけることができ、この点からも効率よい混合が可能である。 In addition, since the introduction pipe 34 and the discharge pipe 35 are straight, the structure is simple, and they are arranged so as to traverse the inside of the buffer tank 31, so that the gases can be mixed efficiently. Moreover, since the directions of the introduction pipe 34 and the discharge pipe 35 intersect with each other, it is possible to change the flow of the gas, and from this point as well, efficient mixing is possible.

効率の良い混合は、導入管３４の噴出口３７を鉛直方向に対して傾けるとともに、傾きの異なる噴出口３７を共存させていることからも実現できる。 Efficient mixing can also be achieved by slanting the ejection port 37 of the introduction pipe 34 with respect to the vertical direction and coexisting the ejection ports 37 with different inclinations.

加えて、混合器２１は、複数の原料ガスのうち主たる原料ガスを通す流路２２と、流路２２内で下流側に向けて延びて他の原料ガスを吐出する吐出管２３を備え、吐出管２３の吐出口２３ａを流路２２内で開口して構成している。このため、構成が簡素であるうえに、原料ガスの混合に際して過度の引き込みや吸い出しもなく、所定比率での混合を正確に行うようにすることが可能である。 In addition, the mixer 21 includes a channel 22 through which a main source gas among the plurality of source gases passes, and a discharge pipe 23 extending downstream in the channel 22 to discharge other source gases. A discharge port 23 a of the pipe 23 is opened within the flow path 22 . For this reason, the structure is simple, and in mixing the raw material gases, it is possible to accurately perform mixing at a predetermined ratio without excessive intake or suction.

以上の構成はこの発明を実施するための一形態であって、この発明は前述の構成のみに限定されるものではなく、その他の構成を採用することができる。 The above configuration is one mode for carrying out the present invention, and the present invention is not limited to the configuration described above, and other configurations can be adopted.

例えば、導入管３４の噴出口３７や導出管３５の吸入口３８は、円形ではなくスリット（細溝）形状などであってもよく、噴出口３７や吸入口３８は複数でなくともよい。 For example, the jet port 37 of the introduction pipe 34 and the suction port 38 of the discharge pipe 35 may have a slit shape instead of a circular shape, and the jet ports 37 and suction ports 38 may not be plural.

導入管３４と導出管３５の形態は、直線状のほか、環状や波形に湾曲したものなど、その他の形態であってもよく、実施例で示したバッファタンク３１における入口３２と出口３３の配置を上下反対にしたり、入口３２や出口３３と共に複数備えてもよい。 The shape of the introduction pipe 34 and the discharge pipe 35 may be linear, or they may be curved in a ring shape, a wave shape, or other shapes. may be turned upside down, or a plurality of inlets 32 and outlets 33 may be provided.

また、バッファタンク３１の形態は縦長でなくともよい。 Also, the form of the buffer tank 31 does not have to be vertically long.

１２，１３…原料ガス供給ライン
１４…ガス混合装置
２１…混合器
２２…流路
２３…吐出管
２３ａ…吐出口
３１…バッファタンク
３２…入口
３３…出口
３４…導入管
３５…導出管
３７…噴出口
３８…吸入口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 12, 13... Raw material gas supply line 14... Gas mixing apparatus 21... Mixer 22... Flow path 23... Discharge pipe 23a... Discharge port 31... Buffer tank 32... Inlet 33... Outlet 34... Introduction pipe 35... Outlet pipe 37... Jet Exit 38... Inlet

Claims (5)

原料ガスをそれぞれ所定の圧力と流量で供給する複数の原料ガス供給ラインの後段に備えられて前記原料ガスを混合する混合器と、前記混合器の後段に設けられるバッファタンクを備えたガス混合装置であって、
前記バッファタンクに入口と出口が形成され、
前記入口には、前記混合器で混合された一次混合ガスをバッファタンク内に噴き出す噴出口を有した導入管が接続され、
前記出口には、前記バッファタンク内で流動して混合された二次混合ガスを吸入する吸入口を有した導出管が接続された
ガス混合装置。 A gas mixing apparatus comprising: a mixer for mixing the raw material gas provided after a plurality of raw material gas supply lines for supplying the raw material gas at a predetermined pressure and flow rate; and a buffer tank provided after the mixer. and
an inlet and an outlet are formed in the buffer tank;
The inlet is connected to an introduction pipe having an ejection port for ejecting the primary mixed gas mixed in the mixer into the buffer tank,
A gas mixing device, wherein the outlet is connected to a lead-out pipe having an inlet for sucking the secondary mixed gas flowed and mixed in the buffer tank. 前記導入管と前記導出管が直線状である
請求項１に記載のガス混合装置。 2. The gas mixing device according to claim 1, wherein said inlet tube and said outlet tube are straight. 前記導入管と前記導出管の向きが互いに交差する向きである
請求項２に記載のガス混合装置。 3. The gas mixing device according to claim 2, wherein the introduction pipe and the outlet pipe are oriented in mutually intersecting directions. 前記導入管の前記噴出口が鉛直方向に対して傾いているとともに、
傾きの異なる前記噴出口を有している
請求項１から請求項３のうちいずれか一項に記載のガス混合装置。 The injection port of the introduction pipe is inclined with respect to the vertical direction,
4. The gas mixing device according to any one of claims 1 to 3, wherein the jet nozzles have different inclinations. 前記混合器が、複数の原料ガスのうち主たる原料ガスを通す流路と、前記流路内で下流側に向けて延びて他の原料ガスを吐出する吐出管を備え、
前記吐出管の先端の吐出口が前記流路内で開口している
請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載のガス混合装置。
The mixer comprises a channel through which a main raw material gas out of a plurality of raw material gases passes, and a discharge pipe extending downstream in the channel and discharging other raw material gases,
5. The gas mixing device according to any one of claims 1 to 4, wherein a discharge port at the tip of said discharge pipe is open within said flow path.
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