JPS60247134A - デユアルモ−ドガスサンプラおよび空気フロ−コントロ−ルシステム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 発明の分野 本発明は定ガスフローあるいはマルチガスフロ一定圧力
のいずれかの制御された条件のもとに収集装置にガスサ
ンプルを集めるガスサンプラに関する。また本発明は負
荷の変動と実質的に無関係に広範囲にわたってあらかじ
め選択された流速で負荷を介して定速のガスフローを維
持する空気フローコントロールシステムに関する。

発明の背景 環境衛生学の分野では産業上の作業環境の空気を調べて
危険な化学薬品にさらされる度合を決定するために空気
サンプリングが定期的に行なわれる。代表的なサンプリ
ング法では吸収剤管（ｓｏｒｂｅｎｔｔｕｂｅ）のよう
な収集装置を介して既知量のテストガスを引き出すこと
によって空気のようなテストガスのサンプルを集める。

この方法で用いられる吸収剤管は空気から化学薬品をト
ラップＬから取除くことのできる固体吸収剤を含み、あ
るいは選択的に粒体（ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ）を集め
るフィルタを含む。このときテストサンプルは分析され
て化学薬品あるいは粒体の集められたサンプルの濃度レ
ベルを決定する。この分析の方法としてはガスクロマト
グラフィあるいは原子吸収法などがある。

この分析は１日８時間労働についての時間平均にもとづ
いて１００万当９の汚染物（ｃｏｎｔａｍｉｎａｎｔｓ
　１ｎｐａｖｔｓ　）の濃度レベルを決定する。正しく
分析するためにテストガスのサンプリングは検査時の化
学的危険性や用いられる吸収剤管を考慮してあらかじめ
選ばれる定流速で行なわれることが必要である。

定速化学サンプリング、すなわち定流速で一つのサンプ
ルを介してガスや蒸気のサンプリングは分析時の化学的
危険性に依存して代表的には１分間当９２〜２００　ｃ
ｃの間のフローレンジの低フロレベルで行なわ扛る。吸
収剤管サンプリング法では、テスト時の危険性のある濃
度レベルの重要な決定を行なうために一定に保たれなけ
扛ばならない流速で真空ポンプにより吸収剤管を介して
空気が引かれる。定フローを確実にするために親在用い
られている技術の一つは全量が引き出されるテストガス
のあらかじめ測られた公知の量に関連してポンプおよび
カウンタを使用することである。

それにもかかわらずこの技術は負荷圧力の変化。

ポンプの容積測定効藁の変化、パルプ負荷効果等による
間違った結果を受けいれやすい。

もう一つのタイプのポンプサンプリングシステムでは、
ポンプモータスピードを調整することによって空気フロ
ーが制御される。一つの汎用システムでは圧力スイッチ
を使用して流速の変化に対応して持続期間が変化する出
力パルスを発生する。

このパルス出力は電気的に読み出されてパルス持続期間
を変化する振幅を持った制御信号に変換される。このと
き制御信号はポンプモータスピードを調整するのに用い
られる。もう一つのモータスピード制御システムとして
本件出願人がさきに発明した米国特許第４，４３２，２
４８ｒ高フロ一流体サンプリングシステム」が示され、
このシステムはポンプモータの負荷センシングを利用し
てポンプ負荷曲線に比例してモータスピードを調整する
。ポンプモータスピードを調整することによってフロー
を制御するすべての公知のポンプサンプリングシステム
はフロー管理（ｆｌｏｗ　ｒｅｇｉｍｅ）の下方端で比
較的高いパルス変動を持った空気フローを生じる。この
高いパルス変動を持ったフローでは、流速をセットする
ことが不可能でないかどうかを考えることはかなりむず
かしい。事実１０ＣＣあるいはそれ以下のオーダの低流
速では、はとんどのフローメータは振動に対する感度低
下のためにフローを正しく決定したり校正するのに用い
ることができ々い。また従来技術では１０〜２００ｃｃ
Ｚ分ノフローレンジをカバーするためには複数のポンプ
が盛装であり、したがって各ポンプは各レンジの下方端
では変動が増幅され、そのレンジ能力は極端に制限され
る。

定圧力ーマルチサンプリング 各サンプル用に別々のサンプリングモータを使用しない
で同時に多くのテストガスサンプルを得ることがしばし
ば望まれる。このようなマルチサンプリングは多くの吸
収剤管の準備が必要であシ、各吸収剤管のそれぞれには
各管ステーションに個別の可変絞シが直列に設けられる
。マニホルドの両端における圧力は一定に維持され、マ
ニホルドアセンブリに個別の絞シをセットすることによ
って各吸収剤管を介して流速が個別に決定される。

このような装置は全ての管を経た全７０−が装置の定圧
力供給能力を超えないならば各吸収剤管を介する流速を
任意に制御できる。

デュアルモードサンプリング 従来の定量フロー　コントローラは同時かつ個別にセッ
ト可能なサンプルを収集用として用いるのに適さない。

本発明のガスサンプラはデュアルモード能力を有し、ユ
ーザーが定フロー単一サンプルモードの動作から定圧力
マルチサンプルモードの動作に容易に切替えることがで
きる。これはバイパスフローコントローラ、フロー調整
オリフィス、ポンプおよび一つの位置で定フロー動作を
させ他の位置でマルチフロ一定圧力動作をさせるモード
セレクタバルブを有する装置を使用する本発明によって
達成される。

定量フローコントロールのために本発明のガスサンプラ
は本件の親出願である米国特許出願第５１２．９３５号
に示される動作原理を用いる。この親出願で述べた通シ
、真空ポンプおよび調整オリフィスと直列に接続された
テスト物体を介するフローはフロー調整オリフィスの両
端面を調整された圧力差に維持することによってあらか
じめ選択された定フローに保持される。これはテスト物
体を介してポンプにより引かれた調整ガスフロー流を補
うために２次ガス流を付加的に制御することによって達
成される。この２次ガス流はポンプの両端間に接続され
かつ調整オリフィスの両端の圧力差に応答するように接
続されたフローコントローラによって調整される。この
フローコントローラは、真のポンプ出口からのポンプ全
フローのうち制御された小部分についてそらしかつ調整
されたフローと組合されてポンプの吸込側にそれを再導
入してフローを一定に維持するように動作する。前述し
た親出願では、フローコントローラは中央充満室によっ
て分離された２つのダイヤフラム室を形成する連動（ｇ
ａｎｇｅｄ）デュアルダイヤフラムアセンブリを有し、
ダイヤフラム室のそれぞれは調整オリフィスの一側、２
次流を制御するためにダイヤフラム室のそれぞれの圧力
差に応答するバルブアセンブリ、および初期平衡条件を
調整するだめのあらかじめ負荷されたスプリングに分離
導管を介して連絡されている。また前述した親出願では
、フローコントローラはテスト物体およびポンプと直列
に配置される真空ポンプの吸入あるいは放出側に設けら
れる。

単一のダイヤフラムフローコントローラは、調整オリフ
ィスがテスト物体およびポンプと直列に配置さ扛たポン
プの出口に配置されたとした場合に定フローサンプリン
グだけでなくマルチ引き出しサンプリングのために前記
親出願のより複雑なデュアルダイヤフラムコントローラ
の等価機能を与えるのに用いられ、さらに調整オリフィ
スの一端が実質的に大気圧に結合されることを本発明に
よって見出した。この場合、調整オリフィスの両端の圧
力差はテスト物体を介して流れる定量フローを維持する
ために調整される。ポンプの吸入側の吸込みは、与えら
れたサンプラ仕様あるいは設計によって与えられる本質
的な調整限界によって定められるワイドレンジにわたっ
てテスト物体が負荷を表わしあるいは負荷を変えるもの
によって定められる。このフローコントローラは二次ガ
スフロー供給源を調整してテスト物体負荷の変動と無関
係にかつワイドレンジにわたってあらかじめ選択された
一次ガスフローレベルで一次の定量フローを確実にする
。

さらに定フローモードの動作では、システムはテスト負
荷の変化を自動的に補償して新テストの吸収剤管がシス
テムに導入されるたびに再校正を必要とすることなく定
流速を確実にする。

この流速はワイドフローレンジにわたって希望のフロー
セットに調整オリフィスを調整することによって得られ
る。

本発明のフローコントローラは円筒キャビティを有する
ミニチュア構造であり、このキャビティ内には一つの可
撓性ダイヤフラムが配置されてキャビティを第１および
第２の充満室に分ける共通壁を構成し、またダイヤフラ
ムと係合した室の一つに延在するあらかじめ負荷され手
動で調整できるスプリングを有する。さらにフローコン
トローラはダイヤフラムに接続されたパルプヘッドを有
するパルプアセンブリを含み、バルブヘッドはダイヤフ
ラムとともに−ユニットとして自由に動いてダイヤフラ
ムの両側の圧力差の力に対して作用するあらかじめ負荷
されたスプリングの平衡によって与えられるパルプ変位
を確実にする。

発明の要約 本発明のガスサンプラは定ガスフローあるいは定圧口の
いずれかの条件のもとに収集装置でガスサンプルを集め
るのに用いられる。一番広い概念ではガスサンプラは吸
込端および放出端を有する真空ポンプと、収集装置と直
列に結合されるようにされかつ手動で調整できるフロー
制限オリスイスと、ポンプの放出端からポンプの吸込端
にガスの二次供給を行なうバイパスフローコントローラ
とを有する。定フローモードの動作では、フローコント
ローラハフローコントロールパルプの両端の圧力差に応
答してガスの二次供給を調整し負荷変動と無関係に収集
装置を介するフローを一定に維持する。

ガスサンプラはさらに二つの動作モード、すなわち定フ
ローと定圧力を与えるモードセレクタパルプを有する。

定フローモードでは、単一テスト物体がサンプルされ、
システムはテスト物体の圧力変化に関係なくフローを一
定に維持する。定圧力モードでは、モードセレクタバル
ブはフローコントロールパルプをバイパスして共通マニ
ホルドおよび多くのテスト物体によってこの動作のため
に好ましくは表わされるポンプと収集装置との間の一連
の配置に対するガスサンプラを減少する。

フローコントローラはポンプの両端に接続されたまま、
ポンプの放出側からポンプの吸込側へのフローをそらし
、この動作モードでモードセレクタバルブを介して接続
されてポンプの両端の圧力差に応答する。定圧力のサン
プリング用のこの配置は本件出願人が発明した米国特許
第４，４３２，２４８号「流体サンプリング」に示され
るレギュレータおよびポンプ配置とはｙ同じである。こ
のモードセレクタバルブフ゛はそれ自体ユニークであり
、セレクタパルプ９−夕の単一手動操作によシフローコ
ントロールバルフ、フローコントローラおヨヒホンプ間
の相互接続を切替えて定フローモードの動作から定圧力
モードの動作へあるいはその逆に変換される。またセレ
クタパルプはミニチュアサイズであ）、これによシ全体
のガスサンプリングシステムは一つのコンパクトなミニ
チュアケースに納められる。

ワイドフローレンジ内であらがじめ選択さ扛た流速で負
荷を介して定速ガスフローを維持する本発明の空気フロ
ーコントロールシステムは流速をあらかじめ選択する調
整可能な調整オリアイスと、吸込端および放出端を有し
かつ負荷と調整オリフィスとの間に接続され、前記放出
端は前記調整オリフィスに隣接しており、一連のノロ−
パス上の負荷および調整オリフィスを介して供給包囲源
からガスをくみ出すポンプと、ポンプの放出口からポン
プの吸込口へのガスの補助フローをバイパスしかつ調整
オリフィスの両端の圧力差に応答して負荷を介したガス
のフローを一定に維持するフローコントローラを備える
。

発明の目的 それ放水発明の主目的は定ガスフローあるいは定圧力の
いずれかの制御された条件のもとにテスト物体のガスサ
ンプルを集めるガスサンプラを提供するにある。

また本発明の他の目的は負荷条件と関係なく、実質的に
ワイドフローレンジにわたってあらかじめ選択された定
流速でテストガスのサンプルを集めるガスサンプラを提
供するにある。

また本発明のもう一つの目的は定圧力サンプリングモー
ドにおいて低ガス流速でマルチ負荷を介したガスフロー
を調整する空気ガス７０−制御システムを提供するにあ
る。これはポンプの負荷圧力が制御圧あるいはシステム
圧力に比較して小さい場合に安定フローシステムを提供
する。

また本発明の他の目的はモードセレクタパルプの手動に
よる単一調整を介して定フローあるいは定圧力でガスサ
ンプルを集めることのできるガスサンプラを提供するに
ある。

実施例 第１図に示されるガスサンプ？１０はポンプＰ１ＤＣモ
ータＭ１バッテリパック（ｂａｔｔｅｒｙ　ｓｕｐｐｌ
ｙｓｙｓｔｅｍ）　１１、フローコントロールパルプ１
２、フローコントローラ１４、圧力スイッチ１５、ダン
パ１３、モードセレクタパルプ１６およびフィルタアセ
ンブリ１７を有し、これらのすべてはケース１８に取付
けらｎている。フィルタアセンブリ１７はケース１８の
外側に取付けられた空気取入孔１９およびフィルタ膜（
図示せず）を有し、これによシガスサンプラ１０が汚物
や破片によって破損されるのを防ぐ。ポンプＰは本件出
願人が発明した米国特許第４，４３２，２４８号に示さ
扛るような汎用のシングルあるいはデュアルピストンダ
イヤフラムタイプのポンプである。またこのポンプＰは
バッテリパック１１によって付勢されるＤＣモータＭに
よって駆動される。このバッテリハック１１はニッケル
カドミウムバッテリアセンブリからなり、さらに動作時
間を示すタイマのほかバッテリ電圧表示器を有する。モ
ータＭの速度はバツ゛テリ供給電圧に比例する。ポンプ
Ｐの流量特性（ｆｌｏｗ　ｅｎｖｅｌｏｐｅ　ｃｈａｒ
ａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ）は低空気フローをサンプリング
するために希望する動作フローレンジを提供するように
選択される。真空ポンプＰは代表的には４０Ｘ２．５４
ｃｒｎの最小背水圧で２００ｃｃ／分の流量特性を有す
る。

好ましくは空気のようなガスサンプルを採取する吸収剤
管のような収集装置はガスサンプラ１０の取入口１９に
結合されている。吸収剤管は粒状木炭（ｇｒａｎｎｌａ
ｔｅｄ　ｃｈａｒｃｏａｌ）のような吸収剤で通常溝た
された円筒形状ガラスびんであシ、両端を取シこわし可
能な端チップによシシールされている。この端チップは
空気サンプルを集めるときに切り開か汎る。ポンプＰは
フローコントロールパルプの手動調整される定速で吸収
剤管を介して空気を引きこむ。流速はフローコントロー
ラ１４によってモニタされ、調整される。

ガスサンプラ１０の動作を第２図、第３図および第４図
に関連させで述べる。なおこ扛らの図において、同じも
のあるいは同機能を有するものは同符号を用いている。

第２図は定フローモードの動作における第１図のガスサ
ンプラ１０の系統図、第３図は定圧力モードの動作にお
ける第１図のガスサンプラ１０の系統図である。

テスト物体２０は好ましくは大気から７０−コントロー
ルバルプ１２の調整によって選択されたプリセット流速
で真空ポンプＰによりガス流が流れる収集装置（吸収剤
管）を表わす。またこのテスト物体２０はポンプＰおよ
びフローコントロールパルプ１２と直列に接続され、ポ
ンプＰはポンプＰの吸込側Ｓに位置づけられ、フローコ
ントロールパルプ１２はポンプＰの放出側りに位置づけ
らｎている。オプションである第２フイルタ１７Ａはポ
ンプ送出側りとフローコントロールパルプ１２との間に
配置されて破片がフローコントロールパルプ１２の設定
動作に影響しないようにする。

フローコントロールパルプ１２の下流側２５は大気に接
続されるかあるいはオプションのフローメータ２６を介
して大気に接続さｎる。あるいは閉じたループ動作を行
なわせるためにフローメータ２６の開放端２７は供給ガ
スの包囲源（図示せず）を介してテスト物体２０の入力
端に戻さ扛て接続される。

フィルタアセンブリ１７はテスト物体２０の下流側３１
でポンプＰの上流側に接続されている。

またテスト物体２０とポンプＰとの間の直列流路内にダ
ンパ１３が結合さｎて流れの変動を減少する。フィルタ
１７およびダンパ１３の動作は本発明の空気フローコン
トロールシステムに直接関係シナい。フローメータ２６
はフローコントロールパルプ１２の下流に設置する代り
にテスト物体２０とポンプＰとの間の直列フローパスで
しかもフィルタアセンブリ１７のすぐ下流に設置するこ
ともできる。このフローメータ２６は代表的には定フロ
ーモードでは２〜２００ｃｃ／分、定圧力動作モードで
は２〜３５０ｃｃ／分の動作レンジでテスト物体２０を
流れるあらかじめ選択されたレベルを示すために垂直に
取付けられた汎用のロートメータ（ｒｏｔｏｍｅｔｅｒ
）を表わすこともできる。決められた流速を上述した低
フローサンプラに適用しうる。しかしながら、このシス
テムは任意の流速で動作するように目盛付けしておいて
もよい。

手Ｓ調Ｘできるフローコントロールパルプ１２は調整で
きるあるいはフローコントローラバ／Ｉ／　フ２８を持
った汎用のニードルパルプであシ、テスト物体２０、フ
ィルタ１７、ダンパ１３、ポンプＰ１フィルタ１７Ａお
よびフローコントロールパルプ１２の組合せを含む直列
フローパスのフローを所定値に制限する動作を行なう。

ポンプＰはフローコントロールパルプ１２の手動調整に
よって定められるようにプリセットさｎた定流速Ｗ１で
テスト物体２０を介して空気を引く。

この流速Ｗ１はバイパス７０−コントローラ１４によっ
てプリセット定速に調整される。バイパス７０−コント
ローラ１４はデフ１２間に接続されてポンプＰの放出側
りからガスフローＷ２をそらしてポンプＰの吸込側Ｓに
そらされたガスフローＷ２を再案内する。そらされたガ
スフローＷ２は導管３５を介してフローコントローラ１
４に導かれ、導管３６を介してポンプＰの吸込側の接続
点３７に導かれる。この接続点３７でガスフロＴＷ２は
フローＷ１に加え牧れて組合さ扛たフローＷ３を形成す
る。

フローコントローラ１４は内部円筒キャビティ４１を有
する外側ケース４０を備えた小形構造体であシ、キャビ
ティ４１は可撓性ダイヤフラム４２によって２個の充満
室（ｐｌｅｎｕｍ　ｃｈａｍｂｅｒｓ）　４３および４
４に分割されている。この可撓性ダイヤフラム４２は外
側ケース４０に形成された環状くぼみ４４Ａに固定的に
保持された環状リムを持ったゴム弾性材によって作られ
る。またこのダイヤフラム４２はキャビティ４１を２個
゛の充満室４３および４４に分ける共通壁を構成する。

またダイヤフラム４２の両側には一対の板４７および４
８が取付けられている。これらの板４７および４８は好
ましくはプラスチック羽によって構成され、ダイヤフラ
ム４２の対向する側に接着されあるいはそれらの間には
さま扛たダイヤフラムとたがいに機械的に結合されるよ
うに図示しない舌およびくぼみ構造（図示せず）を有す
る。底板４８はパルプピストンヘッドを形成するコム弾
性材からなる従属パッド４９を有する。このパルプピス
トンヘッド４９は、ケース４０の底壁５２から突き出し
たノズル５１に丸味を′待ったあるいはくぼみを持った
突起として形成されたパルブシ−ト５０と正しく合うよ
うにされる。またパルプピストンヘッド４９およびバル
ブシート５０は一つのパルプアセンブリを形成する。さ
らにバルブピストンヘッド４９は、このバルブピストン
ヘッド４９がバルブシート５０に対して近接した位置に
置かれたときにパルプシー）５０に係合する平担面５３
を有する。

ノズル５１はパルプシ、−）　５０を介して延在する中
央通路５５を有する。この中央通路５５は、戻シ通路で
ある導管３６に底壁５２を介して導く導管５６に接続さ
れている。

フローコントローラ１４は柱状ノズル５１の通路５５と
同軸上に配置された孔５８を有する中空突起５７を有す
る。孔５Ｂは手動で調整するねじ６２を受けるねじ付札
（ｃｏｕｎｔｊｒｂｏｒｅ）　６０を有する。ねじ６２
から延在する円柱６５のまわシにはスプリング６４の一
端が係合し、このスプリング６４の他端は板４７のくぼ
みに着座している。

このねじを調整することによってスプリング６４の圧縮
およびこれによシ板４７とダイヤフラム４２に対してス
プリング６４によシ与えらする負荷力を制御する。

フローコントローラ１４の充満室４３および４４はフロ
ーコントロールパルプ１２とフィルタ１７Ａの組合せと
の間に圧力差を生じるように圧力が加えられる。下側の
室４４は孔７０を介して導管７１に接続さｎｌこの導管
７１は導管３５を介してポンプＰの放出側に結合されて
いる。したがって下側充満室４４の圧力はポンプＰの放
出側りの圧力に等しく、この圧力はこのモードではフロ
ーコントロールパルプ１２とフィルタ１７Ａの組合せの
上流端７４と同じ圧力である。

ガスサンプラ１０の動作モードはモードセレクタパルプ
１６によって制御さ扛る。このモードセレクタパルプ１
６は第４図に詳細に示されるように多くのポート７２．
７７．７６．８２．２４および８１および手動で調整で
きるロータ１００を有するベース２１を備えている。こ
のロータ１００は、オーリングバッキング押え９２゛〜
９７によってシールされたポート７２，７７．７６．８
２゜２４および８１を有するベース２１上に取付けられ
ている。またロータ１００は定７０−モード動作を定め
る第２図に示される第１の位置から定圧力モード動作を
定める第３図に示される第２の位置までおよび逆に回転
される。この第２の位置は中心軸を中心としてロータ１
００が１８０°回転することを要請するものである。こ
ｎは第４図のアセンブリ展開図からよく理解できる。ロ
ータ１００はスプリング負荷ボール１８１および１０２
がロータ回転止め１０５および１０６に係合するときに
のみ動作位置に固定される。スプリング１０３および１
０４はベース２１のくぽみ１０９および１１０に着座さ
れている。この位置でロータ１００はオーリングバッキ
ング押え、９２−９７に介してベース２１に対してシー
ルされる。またロータ１００は内部管９０および９１を
有し、こｎらの内部管は第２図に示される位置でポート
７２と７７との間およびポート’ｒ６と８２との間を接
続する〇ロータ１００が中心軸を中心に１８０°回転し
て第３図に示される位置に達すると、内部管９０および
９１は、ポート７２と８１との間およびポート８２と２
４との間を接続する。ロータ回転止め１０５および１０
６には隣接してくぼみ面１１１および１１２が形成さｎ
ｌ　これらのくぼみ面は回転止めと関連したカムとして
作用することによりベース２１にロータ１００をロック
したりアンロックすることを容易にする。

モード選択は駆動ねじ１０７を回転し、ロータ１００が
ロックナツト１０８に対して押しこまれるまでスプリン
グバイアスされたボール１０１および１０２を介してロ
ータ１００金持ちあげる。

ねじ１０７をさらに回転することによってロータ１００
はハウジング内のボールをずらし、回転止め１０６およ
び１０５にそ九ぞｔ係合するボール１０１および１０２
とともに１８０°回転して交互の位置（ａｌｔｅｒｎａ
ｔｅ　ｐｏｓｉｔｉｏｎ）に移る。ねじ方向を逆にして
も押しこみナツト１０８がロータを解放するまで回転止
め１０５および１０６がｏ　−タの回転を防止する。ね
じをさらに回転させると、オーリング９２〜９７のずれ
によシベース２１に対してロータ１００はシールする。

モードセレクタパルプ１６のポート８１は導管３６を介
してポンプの吸込端に結合され、ポート２４は導管３５
を介してポンプ放出側におよびフローコントローラ１４
の下側室４４に接続さ扛ている。ポート７７および８８
は導管８０を介してフローコントロールパルプ１２の放
出端に共通に接続さ扛る。またポート７２は導管７５を
介してフローコントローラ１４の室４３に接続される。

定フローモードの動作ではポート８２および７６は室４
３を接続する管９０を介してフローコントロールパルプ
１２の出口側に接続される。補助フローＷ２はポンプＰ
の放出端からそらさ扛、バルブシート５０を介してポン
プＰの吸入端Ｓに送られ、この吸入端でポンプＰを介し
て流れるフｏ　−がＷ２に等しくなるようにフｏ　−Ｗ
　ｌと合流される０バルブアセンブリはダイヤフラム４
２に加わる力の和に応じて補助フｏ−Ｗ　２を調整する
。この場合ダイヤフラム４２に加わる力の和はダイヤス
ラムに加わる差圧力ρ力に対してあらかじめ負荷さ扛た
スプリング６４によって与えられる力とポンプＰの吸入
端Ｓからバルブシート５０を介してパルプパッド４９に
加えら扛る力との間のつシあいによって生じたバルブシ
ート５０からのパルプパッド４９のず扛として表わさｎ
る。上述したつシあいはフローコントロールパルプ１２
の両端の圧力差（ｐｒｅｓｓｕｒｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎ
ｔｉａｌ）　したがって上側および下側室４３および４
４の間の圧力差がスプリング６４の手動調整にもとづい
た初期動作条件であらかじめ調整された定数にさｎたと
きに満足される。ポンプＰの吸入端Ｓでの吸入はフィル
タアセンブリ１Ｔから生じる増加した負荷を含むワイド
レンジにわたってテスト物体２０が表わす負荷によって
表わさｎる。

テスト物体２０を経た７０−Ｗ１はフローコントａ−ル
バルプ１２の調整によって決定さｎるあらかじめ設定さ
れた値の定数に保持さｎる。７０−Ｗ１がプリセットさ
ｎると、フローコントローラ１４はテスト物体２０の代
シにあるいはフィルタアセンブリ１７のあるいはテスト
物体の汚ｔあるいは破片にもとづく増加したフローイン
ピーダンスから生じる負荷の変化と無関係なプリセット
値にフｏ　−Ｗ　１を維持する。制御変数は第２のフロ
ーＷ２ｆ６Ｄ、フローコントロールパルプ１２の両端の
圧力差が調整された媒体である。

動作理論はフローコントロールパルプ１２の両端の圧力
差をあらかじめ選択された定数に調整し、これによシテ
スト物体２０を介して連続して定フローに維持すること
にもとづく。゛定フローを維持すること”は初期条件に
はソ近似した値に調整さｎた手段を意図する。定フロー
モードの動作の基礎となる理論は本願の親出願である米
国特許第５１２．９３５に詳述されている。−個のダイ
ヤフラムフローコントローラ２４を使用する本発明の空
気システムに適用したときに、親出願に開示さ扛た一般
原理をあてはめようとするとポンプの放出側にフローコ
ントロールパルプ１２を設けてフローコントロールパル
プ１２の下流側２５の圧力が大気圧に固定されあるいは
本質的に固定されることが要求される。この場合フロー
コントロールパルプ１２の片側だけ、すなわちポンプＰ
の放出側ハフローコントロールパルプの両端の圧力差を
一定に維持するように調整することを必要とする。

圧力スイッチ１５は導管３６と８０との間に設けられ、
もしトータルシステム圧がポンプ容量が選択さｎる圧力
よシも高くなるとモータを消勢してポンプＰを閉じ、こ
れによってフローが決めら扛た限界内に維持される限り
フローを一定に維持する定フローモードの動作を汎用の
方法で行なう。

圧力スイッチ１５はオプションとして汎用の電子時間遅
延回路２９を介して結合さｎ１モ一タＭを消勢する前に
適当な時間遅延を与える。

定フローモードの動作はモードセレクトパルプ１６を第
３図の位置まで１８０°回転することによって定圧力モ
ードの動作に切替えられる。定圧力モードでは、ポート
２４はロータの管９０を介してポート８２に接続さｎｌ
　これによりポンプ出りを導管３５．８０を介してフロ
ーコントロールパルプ１２の放出側に直接接続する。こ
ｆはシステムからフィルタ１７．４およびフローコント
ロールパルプ１２を機能的に取除く。さらにポート７２
はロータの管９１を介してボート８１に接続され、こレ
ニよフッローコントローラ１４の上側室４３を導管３６
を介してポンプの吸込側に接続する。

フローコントローラ１４の下側室４４の圧力は、大気圧
あるいは本質的に大気圧であるポンプの放出側りの圧力
に等しくなる。フローコントローラ１４は、フローコン
トロールパルプ１２７５Ｅバイパスされるので負荷の両
端の圧力差に等しいポンプＰの両端の圧力差に応答する
。定圧力動作用負荷は共通マニホルド１９０、およびフ
ィルタおよびダンパアセンブリ１７および１３によって
表わされる。この共通マニホルド１９０には多くのテス
ト物体あるいはサンプル管２０が接続されている。

またサンプル管２０は個別にコントローラ調整オリフィ
ス１９１，１９２および１９３を介して共通のマニホル
ド１９０に接続される。サンプリング管２０を介してお
よび各調整オリフィス１９１゜１９２．１９３のそれぞ
れを介してポンプＰによシ空気が共通マニホルド１９０
に引きこまれ、さらにこの共通マニホルド１９０からフ
ィルタおよびダンパアセンブリ１７および１３を介して
ポンプＰに空気が引きこまれる。フローコントローラ１
４はポンプ放出側からポンプの吸込側にフローＷ２をそ
らして共通マニホルド１９０からのフローＷ１を補ない
、ねじ６２の調整にもとづくあらかじめ選択さ扛た定数
にポン１２間の圧力を維持する。またこの動作モードで
は７０−Ｗ１は安定に流れるが負荷の変動とともに一定
でなくなる。

このモードの動作ではシステム構成は本件出願人の米国
特許第４，４３２，２４８に示される流体サンプリング
に類似する。

本発明は前述した実施例に限定されず種々の応用、変形
が考えられることはもちろんである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるガスサンプラおよび空気フローコ
ントロールシステムのフロント力ハーヲ取シはすした正
面図、　゛ 第２図は定フローモードの動作における本発明の空気フ
ローコントロールシステムを示す第１図のガスサンプラ
構成図、 第３図は定圧力モードの動作における本発明の空気フロ
ーコントロールシステムを示す第２図と同様の構成図、 第４図は第２図および第３図のモードセレクタバルブの
展開図である。 １０・・・ガスサンプラ　１１・・・バッテリバック１
２・・・フローコントロールパルプ　１３・・・ダンパ
１４・・・フローコントローラ　１５・・・圧力スイッ
チ１６・・・モードセレクタパルプ　１Ｔ・・・フィル
タアセンブリ　１７Ａ・・・フィルタ　Ｐ・・・ポンプ
　Ｍ・・・ＤＣモータ　２０・・・テスト物体　２６・
・・フローメータ　２８・・・オリフィス　４０・・・
外側ケース　４２・・・可撓性ダイヤフラム　４３．４
４・・・空気充満室３５．３６，５６，７１．８０・・
・導管　４９・・・パルプヘッド　５０・・・バルブシ
ート　６４・・・スフリング　７２．７７・・・ポー）
　９０．９１・・・内部管１００・・・ロータ　１０５
・・・回転止め特許出願人　ギリアン　インストルメン
トコーボレーｆ代理人弁理士　金　倉　喬　二

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、　あらかじめ選択した定流速で収集装置にガスサン
   プルヲ集める空気フローコントロールシステムにおいて
   、 吸込側および放出側を有しかつその吸込側に前記収集装
   置が接続される真空ポンプと；前記ポンプおよび前記収
   集装置と直列に前記ポンプの放出側で接続されたフロー
   制限オリフイスヲ有するフローコントロールバルフト；
   前記ポンプの両端に接続されてこのポンプの放出側から
   ポンプの吸込側に補助ガスフローをそらす装置と、前記
   フローコントロールバルブの両端の圧力差に応じて前記
   補助ガスフローを調整して負荷変動と関係なく前記選択
   された流速に前記収集装置を介してガス流速を維持する
   バルブ装置を含むフローコントローラとを備えたことを
   特徴とする空気フローコントロールシステム。 ２、前記フローコントロールパルプは、前記収集装置を
   介して前記流速をプリセットするために前記７０−制限
   オリフィスの寸法を変えるために手動で調整できること
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の空気フローコ
   ントロールシステム。 ３、前記フローコントローラは、さらに中空ケースと、
   この中空ケースを第１および第２充満室に分離する可撓
   性ダイヤフラムアセンブリと、前記ポンプの放出側で前
   記第１充満室をフｏ　−コントロールバルブに結合する
   装置と、前記第２充満室が実質的に大気圧となるように
   前記第２充満室を前記フローコントロールパルプの反対
   側に結合する手段と、所定のスプリング力を付与するた
   めに前記ダイヤフラムと係合して前記第２充満室に延在
   するスプリング装置とを備え、前記バルブ装置は前記第
   １および第２充満室間の圧力差に応答し、かつ前記スプ
   リングカに応答して前記第１充満室を介して前記ポンプ
   の吸込側への前記補助ガスフローを調整することを特徴
   とする特許請求の範囲第２項記載の空気フローコントロ
   ールシステム。 ４、　前記スプリング装置は前記ダイヤフラムへのスプ
   リング力を変えるために調整できることを特徴とする特
   許請求の範囲第３項記載の空気フローコントロールシス
   テム。 ５、　前記パルプ装置は前記ダイヤフラムから延びるパ
   ルプパッドと前記パルプパッドと一致して前記第１充満
   室に配置された中空バルブとを備えることを特徴とする
   空気フローコントロールシステム。 ６、　前記パルプパッドは閉バルブ位置に前記バルブシ
   ートを係合する平担面を有することを特徴とする特許請
   求の範囲第４項記載の空気フローコントロールシステム
   。 ７、　前記バルブシートは閉パルプ位置で前記パルプパ
   ッドの平担面に係合するためにくぼんだ環状突起を有す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第５項記載の空気フ
   ローコントロールシステムＱ ８、　フローコントロールパルプの上流端ヲフローコン
   トロールバルプの下流端に接続して制御システムカラ前
   記フローコントロールバルフヲ機能的に短絡し、かつ第
   ２充満室を前記ポンプの吸込側に切替えて定フローコン
   トロールから定圧力コントロールに制御システムを変換
   するスイッチ装置をさらに有することを特徴とする特許
   請求の範囲第４項記載の空気フローコントロールシステ
   ム。 ９．１個のテスト物体あるいは多数のテスト物体のいず
   れかによって表わされる負荷のガスサンプルを集めるデ
   ュアルモードガスサンプラにおいて、吸込側および放出
   側を有する真空ポンプと、前記ポンプおよび前記負荷と
   直列に前記ポンプの放出側に接続されたフローコントロ
   ールパルプと、前記ポンプの両端に接続されてポンプの
   放出側からの補助ガスフローを前記補助ガスフローを調
   整するパルプ装置を含む吸込側にそらす７０−コントロ
   ーラと、前記フローコントロールパルプの両端に前記フ
   ローコントローラを結合して前記パルプ装置が前記フロ
   ーコントロールパルプの両端の圧力差に応じて前記補助
   ガスフローを調整して前記負荷を介して定ガスフローを
   与える第１の位置と、前記フローコントロールパルプを
   バイパスしかつ前記ポンプの両端に前記フローコントロ
   ーラを接続して前記パルプ装置が前記ポンプの両端の圧
   力差に応じて前記補助ガスフローを調整することによシ
   前記負荷間に定圧力を与える第２の位置とを有するモー
   ドセレクタパルプ装置とを備えたことを特徴とするデュ
   アルモードガスサンプラ。 １０、前記フローコントローラはさらに中空ケースとケ
   ースを第１と第２の充満室に分離するダイヤフラムアセ
   ンブリと、前記ダイヤフラムアセンブリおよび導管装置
   に係合して前記第２充満室に延在し、前記モードセレク
   タバルブ装置に前記第１および第２充満室を結合するス
   プリング装置とをさらに有することを特徴とする特許請
   求の範囲第９項記載のデュアルモードガスサンプラ。 １１、前記パルプ装置は前記ダイヤフラムから延びるパ
   ッドと前記パルプパッドと一致して前記第１充満室に配
   置されかつ前記第１充満室からバルブシートへの補助ガ
   スフローを調整することを特徴とする特許請求の範囲第
   １０項記載のデュアルモードガスサンプラ。 １２前記モードセレクトスイツチは前記第１の位置にあ
   るとき前記第２充満室は前記モードセレクトバルブを介
   して前記フローコントロールパルプの上流側にはｙ大気
   圧で接続され、前記第１充満室は前記モードセレクトパ
   ルプを介して前記ポンプの放出側におよびフローコント
   ロールパルプに接続されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１１項記載のデュアルモードガスサンプラ。 １３、前記負荷は１個のテスト物体であシ、このテスト
   流体のフローは前記フロー制限オリフィスの寸法にもと
   づくあらかじめ選択された流速に調整されることを特徴
   とする特許請求の範囲第１２項記載のデュアルモードガ
   スサンプラ。 １４、前記モードセレクトパルプ装置が第２位置にある
   とき、前記第２充満室は前記モードセレクトパルプ装置
   を介して前記ポンプの吸込側に接続され、前記第１充満
   室は前記パルプを介してポンプの放出側で前記フローコ
   ントロールパルプに接続されることを特徴とする特許請
   求の範囲第１１項記載のデュアルモードガスサンプラ。 １５、前記負荷は共通マニホルドに接続された多数のテ
   スト物体であり、前記共通マニホルド間の圧力は一定で
   あることを特徴とする特許請求の範囲第１４項記載のデ
   ュアルモードガスサンプラ０ １６、前記モードセレクタは多数のポートを有するペー
   スと、内部管を有し手動で回転できるロータとを備え、
   前記内部管は前記ロータの一つの位置で前記ポートのあ
   らかじめ定められた第１のセットを相互に接続して前記
   フローコントロールパルプの両端に前記フローコントロ
   ーラを結合し、前記ロータのもう一つの位置ではあらか
   じめ定められた第２のセットを相互に接続して前記フロ
   ーコントローラをバイパスすることを特徴とする特許請
   求の範囲第９項記載のデュアルモードガスサンプラ。 １７、前記モードセレクタは前記ロータの回転止めと前
   記ベースに配置されたスプリングバイアスされたボール
   とを備えこれによシ前記２つの位置の間の制御された回
   転を与えることを特徴とする特許請求の範囲第１６項記
   載のデュアルモードガスサンプラ。