(57)【要約】      （修正有）【課題】キャリアガス・蒸気混合物流を連続的に生成するため、蒸気成分濃度を、遅延を僅かに抑えつつ高精度で、尚且つ広範囲に亘って調整可能な方法及び装置を提供する。【解決手段】蒸気成分濃度がゼロの場合、そのために準備した第１計量キャリアガス流（tg1）を、生成すべきキャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）として使用し、蒸気成分濃度が比較的小さい場合、第２計量キャリアガス流（tg2）を蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流（gtgd）と混合し、蒸気成分濃度が比較的大きい場合、計量液体流（ｆ）を蒸発させ、かつ第１ガス混合物流と混合、これにより第２ガス混合物流（ms2）を得る。【選択図】図３
2018063697.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
割合が調整可能なキャリアガス、特に希ガスと、割合が調整可能な液体蒸気、特に水の蒸気とを含有するキャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）を連続的に生成するための方法であって、
・前記キャリアガス・蒸気混合物流内（Ｓ）内における蒸気割合をゼロに調整すべき場合、第１計量キャリアガス流（tg1）を準備し、前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）として前記第１キャリアガス流（tg1）を使用するステップと、
・第２計量キャリアガス流（tg2）を準備するステップと、
・蒸気で飽和させた計量キャリアガス・混合物流（gtgd）を準備するステップと、
・前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）内における蒸気割合を比較的小さく調整すべき場合、前記第２計量キャリアガス流（tg2）及び飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流（gtgd）を混合することにより第１ガス混合物流（ms1）を準備し、前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）として前記第１ガス混合物流（ms1）を使用するステップと、
・前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）内における蒸気割合を比較的大きく調整すべき場合、計量液体流（ｆ）を準備し、前記計量液体流（ｆ）を蒸発させると共に前記第１ガス混合物流（ms1）と混合するための蒸発・混合機器（24）に供給し、これにより第２ガス混合物流（ms2）を準備し、前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）として前記第２ガス混合物流（ms2）を使用するステップと、
を含む方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法であって、前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）として、前記第１計量キャリアガス流（tg1）、前記第１ガス混合物流（ms1）、及び／又は、前記第２ガス混合物流（ms2）を使用する場合、弁（18）を切り替え可能とすることにより、現時点で使用すべき前記流れの１つが前記弁（18）における作動接続部（18‐3）に供給され、これに対して現時点で使用すべきでない前記流れの少なくとも１つが前記弁（18）における排ガス接続部（18‐4）に搬送される、方法。
【請求項３】
請求項１又は２に記載の方法であって、前記蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流（gtgd）を準備するためのステップは、
・第３計量キャリアガス流（tg3）を準備するステップと、
・更なる計量液体流（ｆ）を準備するステップと、
・前記第３計量キャリアガス流（tg3）及び前記更なる計量液体流（ｆ）を蒸発・飽和装置（26）に供給し、前記更なる計量液体流（ｆ）を蒸発させて前記第３計量キャリアガス流（tg3）と混合するステップと、
を含む方法。
【請求項４】
割合が調整可能なキャリアガス、特に希ガスと、割合が調整可能な液体蒸気、特に水の蒸気とを含有するキャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）を連続的に生成するための装置（10）であって、
・第１計量キャリアガス流（tg1）を準備するための手段（12‐1，14‐1）と、
・第２計量キャリアガス流（tg2）を準備するための手段（12‐2，14‐2）と、
・蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流（gtgd）を準備するための手段（14‐3，28，30‐1，26）と、
・前記第２計量キャリアガス流（tg2）及び前記蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流（gtgd）を混合し、第１混合ガス流（ms1）を準備するための手段（20）と、
・計量液体流（ｆ）を準備するための手段（28，30‐2）と、
・前記計量液体流（ｆ）を蒸発させると共に前記第１ガス混合物流（ms1）と混合し、これにより第２ガス混合物流（ms2）を準備するための蒸発・混合手段（24）と、
・前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）内における蒸気割合をゼロに調整すべき場合、前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）として前記第１計量キャリアガス流（tg1）を選択し、前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）内における蒸気割合を比較的小さく調整すべき場合、前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）として前記第１ガス混合物流（ms1）を選択し、又は前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）内における蒸気割合を比較的大きく調整すべき場合、前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）として前記第２ガス混合物流（ms2）を選択するための手段（18）と、
を備える装置。
【請求項５】
請求項４に記載の装置（10）であって、前記第１計量キャリアガス流（tg1）を準備するための前記手段（12‐1，14‐1）、及び／又は、前記第２計量キャリアガス流（tg2）を準備するための前記手段（12‐2，14‐2）は、
・キャリアガス供給接続部（12‐1，12‐2）又はキャリアガスリザーバと、
・ガスを計量するための制御可能な計量機器（14‐1，14‐2）と、
を備える装置。
【請求項６】
請求項４又は５に記載の装置（10）であって、前記蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流（gtgd）を準備するための前記手段（14‐3，28，30‐1，26）は、
・第３計量キャリアガス流（tg3）を準備するための手段（12‐3，14‐3）と、
・更なる計量液体流（ｆ）を準備するための手段（28，30‐2）と、
・前記更なる計量液体流（ｆ）を蒸発させると共に、前記第３計量キャリアガス流（tg3）と混合するための蒸発・飽和機器（26）と、
を備える装置。
【請求項７】
請求項４〜６の何れか一項に記載の装置（10）であって、前記計量液体流（ｆ）を準備するための前記手段（28，30‐1）は、
・液体供給接続部又は液体リザーバ（28）と、
・液体を計量するための制御可能な計量機器（30‐1）と、
を備える装置。
【請求項８】
請求項４〜７の何れか一項に記載の装置（10）であって、前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）として使用すべき前記流れを選択するための前記手段（18）は、弁として構成され、前記弁（18）は、制御可能に切り替え可能とすることにより、現時点で使用すべき前記流れの１つが前記弁（18）における作動接続部（18‐3）に供給され、これに対して現時点で使用すべきでない前記流れの少なくとも１つが前記弁（18）における排ガス接続部（18‐4）に搬送される、装置。
【請求項９】
請求項８に記載の装置（10）であって、前記弁（18）は、
・前記第１計量キャリアガス流（tg1）を供給するための第１弁接続部（18‐1）と、
・前記第２ガス混合物流又は前記第３ガス混合物流（ms1，ms2）を供給するための第２弁接続部（18‐2）と、
・前記キャリアガス・蒸気混合物流（Ｓ）を供給するための、作動接続部として機能する第３弁接続部（18‐3）と、
・使用すべきでない前記流れを搬送するための、排ガス接続部として機能する第４弁接続部（18‐4）と、
を有する4/2方弁を備え、
前記弁（18）の第１切り替え位置では、前記第１弁接続部（18‐1）が前記第３弁接続部（18‐3）に接続されると共に、前記第２弁接続部（18‐2）が前記第４弁接続部（18‐4）に接続され、
前記弁（18）の第２切り替え位置では、前記第１弁接続部（18‐1）が前記第４弁接続部（18‐4）に接続されると共に、前記第２弁接続部（18‐2）が前記第３弁接続部（18‐3）に接続される、装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、調整可能なキャリアガス・蒸気混合物流を連続的に生成するための方法及び装置に関する。キャリアガス・蒸気混合物流は、一方では割合が調整可能なキャリアガスを含有し、他方では割合が調整可能な液体蒸気を含有する。
【背景技術】
【０００２】
この種の方法及び装置は、従来技術に既知であり、特に、所定の周囲条件下で、場合によっては可変かつ所定の周囲条件下で、試料の物性検査に関連させて利用することができる。この場合に検査対象となる物性には、例えば、キャリアガス・蒸気混合物流が流れる試料チャンバ内に配置された試料の収着能力、（例えば熱による）長さ膨張率、剛性、結晶構造が含まれる。
【０００３】
キャリアガスとしては、特に、不活性ガス（例えば窒素、ヘリウム、アルゴン、又は希ガスによる混合物）を使用することができる。蒸気成分、又はキャリアガス・蒸気混合物流に含有される液体蒸気は、通常は水であるが、アルコール等の有機成分による蒸気を含有する混合物も既知である。
【０００４】
従来技術においては、所定の蒸気濃度（即ち、所定割合を含有するキャリアガス及び蒸気）を得る目的で、キャリアガス又は蒸気混合物を生成するための以下の方法が確立されている。従来技術に係るこれら方法とは、
・液体を蒸発させると共にキャリアガスを準備し、その後にこれら２種の成分を気体状態で計量及び混合する方法、
・予め計量した液体流を蒸発させ、計量したキャリアガス流を添加する方法（いわゆる「直接蒸発法」）
・蒸気成分で飽和させたキャリアガス流と、純粋なキャリアガス流を混合する方法、
・蒸気成分で飽和させたキャリアガス流を生成し、過剰蒸気を熱交換器表面で所定量だけ凝縮させる方法、
を指す。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
気体状態での各成分の計量においては、再凝縮を回避するために質量流量測定を高温で実施しなければならず、技術的に大きな困難が伴う。例えば、蒸気成分として水を使用する場合、100℃を超える温度でなければならない。従って、市販の質量流量測定機器の多くは使用できない。換言すれば、高温媒体を測定するための解決策は、特殊で高価なものにならざるを得ない。
【０００６】
直接蒸発法において、蒸気の目標濃度を実現するための精度は、液体成分の計量精度による影響を受けるため限定的である。即ち、例えば液体質量流量は、極めて僅かであることが多いため十分な精度で計量することができず（「スローフロー」）、及び／又は、均一に蒸発させることができない。直接蒸発法における更なる欠点は、計量液体量の変更に際して、ゼロ分〜目標時間（典型的には数分）の範囲内における蒸気濃度の上昇時間、特に蒸気濃度の低下時間が比較的大きいことである。
【０００７】
蒸気成分で飽和させたキャリアガス流を先に製造する方法にも、やはり欠点がある。なぜなら、キャリアガスが存在するが故に、純粋な蒸気雰囲気（蒸気濃度100％）又は100％に近い蒸気雰囲気を作り出すことができないからである。
【０００８】
蒸気成分で飽和させたキャリアガス流と純粋なキャリアガス流を混合する方法は、使用する蒸気成分が実質的に水に限定されている。なぜなら、水を使用する場合のみ、蒸気濃度の測定を（例えば市販の湿度センサを使用して）特に容易に実施することができるからである。
【０００９】
本発明の課題は、上述した従来技術における欠点を克服すると共に、キャリアガス・蒸気混合物流を連続的に生成するため、蒸気成分濃度を、遅延を僅かに抑えつつ高精度で、尚且つ広範囲に亘って調整可能な方法及び装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この課題は、本発明によれば、請求項１に係る方法と、請求項４に係る装置により解決される。本発明の有利な構成は、従属請求項に記載したとおりである。
【００１１】
本発明の根本的な思想は、
・蒸気成分濃度がゼロの場合、そのために準備した「第１計量キャリアガス流」を、生成すべきキャリアガス・蒸気混合物流として使用し、
・蒸気成分濃度が比較的小さい場合、「第２計量キャリアガス流」を「蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流」と混合し、
・蒸気成分濃度が比較的大きい場合、直接蒸発法（蒸発させ、かつ第１ガス混合物流と混合した「計量液体流」を使用し、これにより「第２ガス混合物流」を得る）を実施することである。
【００１２】
キャリアガス・蒸気混合物流内に含有される蒸気成分又は液体蒸気は、特に水とすることができる。
【００１３】
本明細書における記載「比較的小さい」とは、特に、蒸気濃度がゼロを超えるが、所定の値である第１閾値よりも小さい(又は第１閾値以下である)ことを意味する。
【００１４】
本明細書における記載「比較的大きい」とは、特に、蒸気濃度が第２閾値以上(又は第２閾値よりも大きい)であることを意味する。この場合、第２閾値は、例えば、第１閾値と同等の値とすることができる。代替的に、第２閾値は、第１閾値よりも予め大きく規定してもよい。
【００１５】
一実施例において、10〜50％の範囲で予め規定する第１閾値を使用し、及び／又は、30〜70％の範囲で予め規定する第２閾値を使用する。
【００１６】
キャリアガス・蒸気混合物流内における蒸気割合を比較的小さく調整すべき場合、キャリアガス・蒸気混合物流は、「第１ガス混合物流」として使用される。この場合の作動モードにおいて、蒸気割合は、広範囲に亘って、即ちほぼゼロから、蒸気でキャリアガスが飽和するまでの範囲に亘って調整することができる。蒸気割合におけるこのような変更は、飽和させたキャリアガス・蒸気混合物流の計量を適切に変更することにより、及び／又は、第２計量キャリアガス流の計量を適切に変更することにより実現することができる。
【００１７】
これに対して、キャリアガス・蒸気混合物流内における蒸気割合を比較的大きく調整すべき場合、キャリアガス・蒸気混合物流は、「第２ガス混合物流」として使用される。この場合の作動モードにおいては、蒸気割合を変更するために基本的に２つの選択肢があり、これら選択肢は個別的に利用するか又は互いに組み合わせて利用することができる。即ち、一方では、上述したように、第１ガス混合物流内の成分割合を異ならせることができ、他方では、液体流の計量を異ならせることができる。
【００１８】
本明細書に記載の蒸気成分の目標濃度に関する百分率は「モル蒸気濃度」、即ち、キャリアガス・蒸気混合物流の総量(物質量・粒子数又は標準体積)に対する蒸気量(物質量・粒子数又は標準体積)の割合を指す。
【００１９】
本発明により生成されたキャリアガス・蒸気混合物流の流量（単位時間当たりの質量又は体積）は、好適には、（計量機器を適切に作動させることで）調整可能であり、特に、例えばゼロから最大値（例えば50〜5000 ml/min）の範囲に亘って調整可能である。
【００２０】
一実施例において、キャリアガス・蒸気混合物流は、約１バールの圧力（ほぼ大気圧に等しい）で生成される。一実施例において、キャリアガス・蒸気混合物流は、過剰圧力で生成される。代替的に、この圧力を所定の範囲で調整可能とすることもできる。圧力の生成又は調整は、例えば、キャリアガス・蒸気混合物流の特定スループットが直接に生成又は調整され、その後に下流に配置された構成要素（「ターゲットシステム」）に応じた流れ抵抗又は圧力損失により間接的に実現され得るものでもある。
【００２１】
一実施例において、キャリアガス・蒸気混合物流として、第１計量キャリアガス流、第１ガス混合物流、及び／又は、第２ガス混合物流を使用する場合、弁を切り替え可能とすることにより、現時点で使用すべき流れの１つが弁における作動接続部に供給され、これに対して現時点で使用すべきでない流れの少なくとも１つが弁における排ガス接続部に搬送される。代替的に、排ガスとして例えば大気圏に放出する代わりに、「排ガス」を回収してリサイクルすることにより、例えば、（同一装置内での再使用又は他の目的に関わらず）キャリアガスを再び取り戻すこともできる。
【００２２】
一実施例において、蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流を準備するためのステップは、
・第３計量キャリアガス流を準備するステップと、
・更なる計量液体流を準備するステップと、
・第３計量キャリアガス流及び更なる計量液体流を蒸発・飽和装置に供給し、更なる計量液体流を蒸発させて第３計量キャリアガス流と混合するステップとを含む。ここに「蒸発」とは、基本的には、液体状態から気体状態への全移行、即ち、特に絶対圧に基づいて規定される沸騰温度未満での「蒸発」も含まれるものと理解されたい。
【００２３】
蒸発・飽和機器は、様々な機器、例えば気泡塔、ウォッシャ（例えば洗瓶）又は噴霧器として構成することができる。
【００２４】
本発明に従って準備した第１、第２、そして場合によって第３計量キャリアガス流は、特に、計量希ガス流（空気、窒素、ヘリウム、アルゴン等、又は例えば希ガス混合物）によるものである。計量を実施するためには、例えば、熱流量コントローラ（MFC）、コリオリ流量コントローラ、又は比例弁を使用することができる。「不活性」とは、本発明との関連でのみならず一般的な意味において、蒸気との反応が生じないことを意味する。ただし、本発明に従って使用される希ガス流は、「化学的な意味においても不活性」であり得る。
【００２５】
第２計量キャリアガス流及び蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流の混合は、最も単純な実施例において、混合チャンバで実施することができる。その混合チャンバの各入口には上述した流れが供給され、得られた第１ガス混合物流がその後に混合チャンバの出口から搬送される。
【００２６】
計量液体流及び場合によっては更なる計量液体流は、様々なやり方で準備することができ、例えば、熱流量コントローラ、比例弁、シリンジポンプ、又はダイアフラムポンプを使用することにより準備することができる。ただし、特に「更なる計量液体流」の計量に対する要求はとりわけ小さい。なぜなら、更なる計量液体流が供給される蒸発・飽和機器の標準的な構成では、例えば、飽和器（例えば洗瓶）内における液体の充填レベルが所定の範囲に確実に留らなければよいからである。更なる液体流の計量は不連続的に実施してもよく、例えば充填レベルが下限閾値を下回ったときに必要に応じて液体を補充すればよい。従って、更なる計量液体流に関しては、充填レベルの測定に関連して作動するオン・オフ弁があれば、基本的に「計量」にとっては十分である。
【００２７】
最も単純な実施例において、計量液体流の蒸発及び第１ガス混合物流との混合は、各流れを供給及び放出するための接続部を有する加熱管ピースを使用して実施する。蒸発を可及的に均一で振動なく実施することが望ましい場合、技術的により複雑な解決策を適用することもできる。
【００２８】
計量液体流を準備するのに必要な液体は、例えば、液体を貯蔵するための容器から取り出し、液体媒体用の計量機器に供給することができる。容器は、気体成分が液体内に不所望に溶け込むのを回避するため、耐圧性及び耐拡散性を有するよう構成するのが好適である。液体の計量をするために下流側に配置される計量機器により、液体を制御された質量流量として蒸発・混合機器に供給することができる。
【００２９】
本発明の他の実施例において、第１ガス混合物流内における実際の蒸気濃度を検出するための湿度センサが使用される。湿度センサを使用する利点は、検出結果に基づいて、一方では、第２計量キャリアガス流の質量流量に対して、他方では、蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流の質量流量に対して影響を及ぼし得ることである。このような湿度センサは様々な形式、例えば、感湿性プレートコンデンサやミラー式露点計として構成することができる。
【００３０】
第１ガス混合物流内における蒸気濃度を検出するための上述した湿度センサの代替又は付加として、本発明の他の流れ内における蒸気濃度を検出するための１個以上の湿度センサを使用することができる。この場合、特に、生成されたキャリアガス・蒸気混合物流内における実際の蒸気濃度を検出するために湿度センサを使用すれば有利である。この湿度センサ、及び／又は、他の湿度センサ、及び／又は、流量計からのセンサ信号は、生成されたキャリアガス・蒸気混合物流内における蒸気割合を制御するのに有利に使用される。
【００３１】
本発明に係る装置において、第１計量キャリアガス流を準備するための手段、及び／又は、第２計量キャリアガス流を準備するための手段は、
・キャリアガス供給接続部又はキャリアガスリザーバと、
・ガスを計量するための制御可能な計量機器と、
を備える。
【００３２】
同様のことは、第３計量キャリアガス流を準備するための手段にも当てはまる。
【００３３】
一実施例において、蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流を準備するための手段は、
・第３計量キャリアガス流を準備するための手段と、
・更なる計量液体流を準備するための手段と、
・更なる計量液体流を蒸発させると共に、第３計量キャリアガス流と混合するための蒸発・飽和機器と、
を備える。
【００３４】
一実施例において、計量液体流を準備するための手段は、
・液体供給接続部又は液体リザーバと、
・液体を計量するための制御可能な計量機器と、
を備える。
【００３５】
一実施例において、キャリアガス・蒸気混合物流として使用すべき流れを選択するための手段は、弁として構成され、その弁は、制御可能に切り替え可能とすることにより、現時点で使用すべき流れの１つが弁における作動接続部に供給され、これに対して現時点で使用すべきでない流れの少なくとも１つが弁における排ガス接続部に搬送される。
【００３６】
この実施例において、弁は、
・第１計量キャリアガス流を供給するための第１弁接続部と、
・第２ガス混合物流又は第３ガス混合物流を供給するための第２弁接続部と、
・キャリアガス・蒸気混合物流を供給するための、作動接続部として機能する第３弁接続部と、
・現時点で使用すべきでない流れを搬送するための、排ガス接続部として機能する第４弁接続部と、
を有する4/2方弁を備え、
弁の第１切り替え位置では、第１弁接続部が第３弁接続部に接続されると共に、第２弁接続部が第４弁接続部に接続され、
弁の第２切り替え位置では、第１弁接続部が第４弁接続部に接続されると共に、第２弁接続部が第３弁接続部に接続される。
【００３７】
本発明において、好適には、例えば中央制御機器（例えばマイクロコントローラ）が使用されることにより、ガス計量又は液体計量をするために使用される機器と、蒸気成分における所定の目標濃度に従って、キャリアガス・蒸気混合物流として使用される各流れを選択するための機器（例えば4/2方弁）とが制御される。
【００３８】
少なくとも１個の計量機器、特に複数又は全ての計量機器の制御は、とりわけ実際の質量流用を測定する各センサが使用されることにより実現される。この場合、各センサの信号が上述した制御機器に供給され、一連の制御が実施される。
【００３９】
一実施例によれば、制御機器は、使用者が入力する「濃度プログラム」（キャリアガス及び蒸気の所望の割合に関する時間依存的な変化、即ち蒸気成分の所望の目標濃度に関する時間依存的な変化）を記録するよう構成されると共に、濃度プログラムを自動的に処理するよう構成される。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】キャリアガス・蒸気混合物流を連続的に生成するための本発明に係る方法における実施例のフローチャートである。
【図２】飽和させたキャリアガス・蒸気混合物流を準備するための本発明に係る方法における実施例のフローチャートである。
【図３】本発明に係る方法の実施例を実現するための装置のブロック図である。
【図４】蒸気成分の目標濃度の時間的変化と、その目標濃度の時間的変化において、第１ガス混合物流及び第２ガス混合物流が占める含有量とを例示的に示す時間経過図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明を実施例及び添付図面に基づき詳述する。
【００４２】
図１は、キャリアガス・蒸気混合物流を連続的に生成するための方法に係る主要なステップを示す。
【００４３】
ステップS1においては、蒸気成分の目標濃度（キャリアガス・蒸気混合物流内における蒸気割合）を規定する。この場合、目標濃度は、使用者が直接に規定するか、又は（使用者が予め設定した）目標濃度の時間依存的な変化を、「濃度プログラム」による自動処理の一部として規定する。更に、ステップS1においては、キャリアガス・蒸気混合物流の総流量（例えば単位時間当たりの質量）、換言すれば、キャリアガス割合及び蒸気割合による質量流量も規定可能とするのが好適である。流量の値は、例えば、上述した濃度プログラムにより予め規定することができる。
【００４４】
ステップS2においては、現時点における所定の目標濃度がゼロであるのか、又は比較的小さいのか、又は比較的大きいのかを確認する。
【００４５】
ここに「比較的小さい」とは、例えば、濃度がゼロよりも大きいが所定の閾値よりも小さいことを意味し、「比較的大きい」とは、例えば、濃度が所定の閾値よりも大きいことを意味する。
【００４６】
ステップS2において、蒸気割合をゼロに調整すべきであると確認した場合、ステップS3における処理に移行する。ステップS3においては、生成すべきキャリアガス・蒸気混合物流として、第１計量キャリアガスを使用する。
【００４７】
ステップS2において、蒸気割合を比較的小さく調整すべきであると確認した場合、ステップS4における処理に移行する。ステップS4においては、ステップS3とは異なり、第２計量キャリアガス流を、蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流と混合した第１ガス混合物流を使用する。
【００４８】
ステップS2において、蒸気割合を比較的大きく調整すべきであると確認した場合、ステップS5における処理に移行する。ステップS5においては、計量液体流を準備し、その液体流を蒸発させるために蒸発・混合機器に供給し、その後に第１ガス混合物流と混合した第２ガス混合物流を使用する。
【００４９】
その後、処理はステップS1に再び移行する。
【００５０】
更に、ステップS4及びS5においては、ステップS1で規定した目標濃度（及び場合によっては、目標濃度の時間的変化又は今後調整すべき目標濃度）に応じて、各計量を実施する。
【００５１】
ステップS4においては、第２計量キャリアガス流と、蒸気で飽和させたキャリアガス・蒸気混合物流の計量を実施する。
【００５２】
ステップS5においては、上述したS4の計量に加えて、蒸発させた後に第１ガス混合物流と混合する液体流の計量を実施する。
【００５３】
図２は、記載の実施例で使用する、蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流を如何にして準備するかを示す。
【００５４】
蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流を準備するため、ステップS6においては、第３計量キャリアガス流を準備し、ステップS7においては、更なる計量液体流を準備する。
【００５５】
ステップS8においては、第３計量キャリアガス流及び更なる計量液体流を蒸発・飽和装置に供給し、液体を蒸発させて第３計量キャリアガス流と混合する。
【００５６】
図３は、キャリアガス・蒸気混合物流Ｓを連続的に生成するための本発明に係る方法の実施例を実現するための装置10を示す。
【００５７】
装置10は、キャリアガス（図示の実施例では例えばヘリウム）を導入するためのガス入口12‐1，12‐2，12‐3を備える。キャリアガスは、例えば、ガス入口12‐1〜12‐3に共用される貯蔵ボトルから導入される。
【００５８】
図３に示すように、キャリアガスは、ガス入口12‐1〜12‐3により、各ガス入口に割り当てられた制御可能なガス計量機器14‐1，14‐2，14‐3に搬送され、これにより第１計量キャリアガス流tg1，第２計量キャリアガス流tg2，並びに第３計量キャリアガス流tg3が得られる。更に、装置10は、中央制御機器（この場合マイクロコントローラ）16を備える。中央制御機器16により、特に、ガス計量機器14‐1〜14‐3が作動可能であり、これにより実行中の制御プログラムの一部として規定された各キャリアガス流tg1〜tg3の流量を得ることができる。この目的のために制御機器16から送信された制御信号は、図３においてa14‐1，a14‐2，a14‐3として表されている。
【００５９】
制御プログラムに従って、キャリアガス・蒸気混合物流Ｓ内にて生成すべき蒸気割合がゼロに調整されるよう指定されている場合、「第１作動モード」に従う制御機器16により4/2方弁が制御され、第１計量キャリアガスtg1が供給される第１接続部18‐1が弁18の第３接続部18‐3に接続される。この場合、第３接続部18‐3に所望のキャリアガス・蒸気混合物流Ｓが供給される（ただし、この場合は蒸気割合がゼロ）。
【００６０】
ただし制御機器16により、キャリアガス・蒸気混合物流Ｓ内にて生成すべき蒸気濃度がゼロよりも大きく20％以下であることが検出された場合、「第２作動モード」に従う制御機器16により4/2方弁が制御され、弁18の第２接続部18‐2が（図３に示すように）第３接続部18‐3に接続される。
【００６１】
この第２作動モードにおいて、弁18における作動接続部として機能する第３接続部18‐3に「第１ガス混合物流」ms1が供給される。第１ガス混合物流ms1は、混合機器20の第１入口20‐1に供給された計量キャリアガス流tg2が、第２入口20‐2に供給されると共に蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流gtgdと混合されることにより供給される。
【００６２】
一方では、第２計量キャリアガス流tg2を適切に計量することにより、他方では、蒸気で飽和させたキャリアガス・蒸気混合物流gtgdを適切に計量することにより、第１ガス混合物流ms1の総流量のみならず、その第１ガス混合物流ms1に含有される蒸気割合も任意的に調整可能である。
【００６３】
図示の実施例において、第１ガス混合物流ms1は、実際に含有される蒸気濃度を測定するための湿度センサ22を介して搬送されるため、制御機器16は、湿度センサ22から送信されるセンサ信号S22に基づき、第１ガス混合物流ms1に含有される蒸気を調整することができる。
【００６４】
第１ガス混合物流ms1は、湿度センサ22の下流にて、蒸発・混合機器24を介して弁18の第２接続部18‐2に搬送されるが、蒸発・混合機器24は、（調整すべき蒸気割合が比較的小さい）又は調整すべき蒸気割合が少なくとも極めて小さい第２作動モードでは実質的に使用されない。従って、入口24‐1に供給された第１ガス混合物流ms1は、更なる処理を施されずに出口24‐3から再び放出される。
【００６５】
図示の実施例において、蒸気で飽和させた計量キャリアガス・蒸気混合物流gtgdの準備は、入口26‐1に供給された計量液体fを（熱によって）蒸発させると共に、その計量液体fを入口26‐2に供給された第３キャリアガス流tg3と混合するための蒸発・飽和機器26の出口26‐3にて行われる。
【００６６】
図示の実施例において、液体ｆは、液体リザーバとして機能する容器28に由来し、その容器28から第１液体計量機器30‐1を介して蒸発・飽和機器26の第１入口26‐1に供給される。
【００６７】
更に、容器28に由来する液体ｆは、第２液体計量機器30‐2を介して蒸発・混合機器24の第２入口24‐2に供給され、これにより装置10の「第３作動モード」が実現可能である。この第３作動モードは、キャリアガス・蒸気混合物流内にて調整すべき蒸気割合が比較的大きい場合（例えば20％超）に選択される。第３作動モードでは、第２作動モードの場合と同様に、制御機器16により、第２接続部18‐2を第３接続部18‐3に接続するために弁18が制御されるが、第２液体計量機器30‐2も更に制御され、これにより液体ｆが適切に計量されて第２入口24‐2に供給されることを特徴とする。
【００６８】
第３作動モードにとって重要な点は、液体計量機器30‐2により、液体が計量及び添加されることである。この場合、液体の計量を変更し、最終的に得られる所望の蒸気割合を異ならせることができる。代替的又は付加的に、最終的に得られる所望の蒸気割合は、計量機器14‐2及び／又は14‐3における計量を変更することにより、少なくとも一定の範囲に亘って異ならせることもできる。
【００６９】
装置10において、蒸気を含有する混合物流ms1,ms2,gtdgが通過する領域は、蒸気の再凝縮を回避するために加熱するのが好適である。従って、図３に破線で示す領域32は（例えば、水蒸気を使用する場合であれば少なくとも100℃に）加熱される。
【００７０】
以上を要約すると、装置10により、4/2方弁18における「作動接続部」として機能する第３接続部18‐3にて、キャリアガス・蒸気混合物流を連続的に供給することができる。この場合、キャリアガス・蒸気混合物流に含有される蒸気（例えば水蒸気）の目標濃度を、遅延を僅かに抑えつつ高精度で、尚且つ広範囲に亘って調整することができる。
【００７１】
制御機器16には、使用者によって予め入力又は規定される「濃度プログラム」を記録しておき、その濃度プログラムが制御機器16によって後に処理される構成とするのが好適である。このようなプログラムの処理時に、各計量機器は、現時点及び「近い将来」に望まれる総流量及び蒸気濃度を考慮しつつ連続的に作動する構成とするのが好適である。
【００７２】
この点は特に、例えば、現時点における蒸気の目標濃度がゼロ（第１作動モード）ではあるが時間的変化に伴い上昇（第２作動モード）する予定であれば、蒸気濃度が実際にゼロから上昇する前であっても、第１ガス混合物流ms1の準備にとって必要な装置10内における全構成要素が既に作動可能であることを意味する。この場合、第１ガス混合物流ms1は、実際に必要になった時点、従って弁18が切り替わる時点まで、弁18を介して「排ガス接続部」18‐4に搬送される。
【００７３】
第２作動モードにおいて、目標濃度の更なる上昇に伴い第３作動モードへの移行が生じた場合、計量機器30‐2により、ゼロを超える計量が開始される。第３作動モード時に目標濃度の更なる上昇が生じた場合、例えば、有利には、制御機器16により、計量機器30‐2によって計量される液体量を連続的に増加させつつ、同時に飽和混合物流gtgdの計量を低下させることができる。
【００７４】
これとは逆に、例えば第３作動モードにおいて、第２作動モードに移行する程度に目標濃度が低下した場合、制御機器16により、計量機器30‐2によって計量される液体量がゼロ（液体量がゼロに低下することは、第３作動モードから第２作動モードへの移行を意味する）になる前に、飽和混合物流gtgdの計量を増加させることができる。
【００７５】
図４は、装置10により処理可能な濃度プログラムの例、即ち、キャリアガス・蒸気混合物流内における時間ｔ依存的な蒸気成分の目標濃度ｃを示す。
【００７６】
図示の実施例において、0〜7秒の時間範囲における目標濃度cは0に調整され、その後の7〜117秒までの時間範囲における目標濃度cは100％まで線形的に上昇するよう調整される。
【００７７】
従って装置10は、時間t＝7秒までは、キャリアガス・蒸気混合物流として第１計量キャリアガス流tg1が準備される第１作動モードで作動する。
【００７８】
時間t＝7秒から弁18が切り替えられ、これにより第１ガス混合物流ms1が使用される。この場合、蒸気割合は、t＝29秒（図示の例では目標濃度c＝20％に対応）までは、計量機器14‐2、14‐3、30‐1を作動させて混合物流ms1を生成することによってのみ調整される。
【００７９】
時間t＝29秒の時点で、第２作動モードから第３作動モードへの移行が生じる。
【００８０】
第３作動モードにおいて、t＝50秒までの時間範囲（濃度c＝40％に対応）では、混合物流ms1が占める含有量は低下し、混合物流ms2が占める含有量（又は計量機器30‐2により計量される液体流）は所望の目標濃度cを実現するために増加する。
【００８１】
時間t＝50秒以降、装置10は引き続き第３作動モードで作動するが、計量機器14‐3，30‐1は作動しない。
【００８２】
プログラムのその後の時間範囲ｔにおいて、目標濃度cの更なる上昇は、計量機器30‐2によって添加される液体ｆを増加させることにより実現され、（合計スループットが一定に維持される場合には）併せてキャリアガス流tg2を低下させることにより実現される。
【００８３】
上述した装置10において、4/2方弁18は、弁接続部18‐3に接続されたターゲットシステムに、混合物流ms1又は（計量機器30‐2による液体添加の場合には）混合物流ms2、即ち所定の目標濃度に調整された蒸気成分を含有する混合物流を供給するか、又は純粋なキャリアガスtg1を供給するよう機能するものである。これにより、ターゲットシステムに対して、蒸気含有雰囲気と蒸気フリー雰囲気とを供給する際に迅速な変更を有利に達成することが可能となる。上述した実施例の大きな利点は、目標濃度を予め調整できること、即ち、弁の切り替えによりターゲットシステムに対して混合物流を供給する前に、関連する混合物流内にて適切な混合比を予め作り出せることである。これにより、所定の混合濃度がゼロを超える場合の混合比の変更に要する調整時間が大幅に短縮可能となる。更に、蒸発・飽和機器26又は蒸発・混合機器24領域から供給される蒸気分子の拡散は、切り替え弁18により、ターゲットシステムへのガス流を途切れさせることなく確実に抑制される。これにより、ターゲットシステムには、弁の位置が適切に変更されるまで、蒸気フリーのキャリアガスを確実に作用させることが可能となる。
【００８４】
装置10の加熱領域32は、有利な構成において、制御状態で加熱されるブロック状に提供され、関連する構成要素及びこれら構成要素を接続する管が、ブロック内に直接に統合されるか、又は少なくとも熱伝導が良好に生じる状態でブロックに対して接続される。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【外国語明細書】
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