本發(fā)明涉及一種氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)，尤其是一種在空調(diào)系統(tǒng)的蓄熱槽、在工廠或車間等使用的各種罐體、原油等石油化工產(chǎn)品的儲(chǔ)藏罐等大空間儲(chǔ)藏罐中為了阻隔與外部大氣的接觸而在內(nèi)側(cè)上部填充氮?dú)庵笤龠M(jìn)行排出時(shí)，能夠在降低氮?dú)庀牧康耐瑫r(shí)實(shí)現(xiàn)有效密封的大空間儲(chǔ)藏罐的氮?dú)夤?yīng)裝置及其方法。

背景技術(shù)：

通常，在地區(qū)性空調(diào)系統(tǒng)中所安裝的蓄熱槽中，為了阻隔與外部大氣的接觸而在蓄熱槽的內(nèi)側(cè)上部空間(未被水充滿的空間)使用水蒸氣(蒸汽)進(jìn)行填充而不使用空氣，這被稱之為“蒸汽密封(steamsealing)”。在采取如上所述的蒸汽密封方式時(shí)，會(huì)因?yàn)樾顭岵蹆?nèi)側(cè)的上部空間多為高溫(98℃)多濕狀態(tài)而導(dǎo)致蓄熱槽上部鐵質(zhì)材料的腐蝕，還會(huì)因?yàn)楸夭牧系氖湛s膨脹而形成裂縫并因此導(dǎo)致壽命的縮短和更換成本的增加。此外，因?yàn)樾枰掷m(xù)供應(yīng)生成蒸汽用的電加熱器和循環(huán)泵所需的電力，所以其電力消耗較高。為了解決上述問(wèn)題，能夠使用將氮?dú)馓畛涞叫顭岵蹆?nèi)部的“氮?dú)饷芊狻狈绞揭匀〈羝芊狻?/p>

此外，在工廠、車間等處對(duì)工程水進(jìn)行水處理(凈水處理等)之后，為了在正式使用之前阻隔與一般大氣的接觸而需要在儲(chǔ)藏罐中進(jìn)行氮?dú)饷芊?，但是因?yàn)閮?chǔ)藏罐內(nèi)水位的變化而需要反腐執(zhí)行氮?dú)獾奶畛浜团艢馓幚怼Ｔ谶@種情況下，會(huì)因?yàn)榈獨(dú)獾囊淮涡允褂靡约芭懦龆鴮?dǎo)致大量損失，從而導(dǎo)致密封成本的增加。因此，需要研究出一種能夠通過(guò)重新使用所排出的氮?dú)舛档推涿芊獬杀镜姆桨浮?/p>

此外，在液體狀態(tài)的燃料用氣體以及原油等石油化工產(chǎn)品的儲(chǔ)藏罐中會(huì)利用阻燃性氮?dú)鈱?duì)其內(nèi)側(cè)上部進(jìn)行密封，在這種情況下也會(huì)因?yàn)榈獨(dú)獾倪^(guò)量排出而導(dǎo)致成本的增加。此外，在很多情況下同樣會(huì)以防止爆炸以及防止腐蝕等目的而在罐體內(nèi)部填充氮?dú)?，在這種情況下需要一種能夠解決因?yàn)榈獨(dú)獾倪^(guò)量消耗而導(dǎo)致的成本增加的問(wèn)題。

圖1中圖示了在一般氮?dú)饷芊庵兴褂玫牡獨(dú)馍善鞯拇笾掳惭b結(jié)構(gòu)圖(a)，以及用于對(duì)氮?dú)馍善髦兴傻牡獨(dú)怆S時(shí)間的濃度變化以及閥開(kāi)閉動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖表(b)。

如圖1的(a)所示，在氮?dú)饷芊庵兴褂玫牡獨(dú)馍善魍ㄟ^(guò)接收由壓縮機(jī)供應(yīng)的壓縮空氣而生成氮?dú)?，而所生成的氮?dú)庠跁簳r(shí)儲(chǔ)藏在緩沖罐中之后再被供應(yīng)到各個(gè)儲(chǔ)藏罐等需要氮?dú)獾奈恢谩?/p>

其中，從壓縮機(jī)供應(yīng)到氮?dú)馍善髦械膲嚎s空氣的成分與大氣的構(gòu)成相同，由78％的氮?dú)狻?1％的氧氣、1％的其他物質(zhì)構(gòu)成，而氮?dú)馍善鲗?duì)壓縮空氣中的氧氣進(jìn)行分離，從而生成并供應(yīng)99.0％～99.9999％純度的高濃度氮?dú)狻?/p>

具體來(lái)講如圖1的(b)所示，最初的壓縮空氣內(nèi)的氮?dú)鉂舛葹?8％，而為了將壓縮空氣供應(yīng)到氮?dú)獍l(fā)生器，圖1的(a)中的閥a將被打開(kāi)。同時(shí)為了防止壓縮空氣的泄露，安裝在氮?dú)馍善髦械呐艢庥瞄yb將被關(guān)閉。此時(shí)在氮?dú)馍善鞯某隹谝粋?cè)，用于排出低濃度氮?dú)獾拈yc將被打開(kāi)，而與緩沖罐連接的閥d將處于關(guān)閉的狀態(tài)。在上述狀態(tài)下，氮?dú)馍善鲗㈤_(kāi)始工作且氮?dú)獾臐舛葘㈦S著時(shí)間的經(jīng)過(guò)而逐漸增加，從最初的78％上升至99.9％。在氮?dú)獾臐舛壬仙?9.9％之后，閥c將被關(guān)閉而閥d將被打開(kāi)，從而生成用于氮?dú)饷芊獾母邼舛鹊獨(dú)?將產(chǎn)生99.9％以上氮?dú)獾倪^(guò)程記載為“生成氮?dú)狻?并移送到緩沖罐中。生成氮?dú)獾倪^(guò)程將在持續(xù)一定的時(shí)間之后中斷，而在氮?dú)馍善髦兴傻牡獨(dú)鉂舛葘⒅匦陆档停藭r(shí)閥d將被關(guān)閉。接下來(lái)在經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間之后將再次執(zhí)行上述過(guò)程，從而周期性地生成氮?dú)?，且通常通過(guò)并列安裝2臺(tái)氮?dú)馍善鞫掷m(xù)性地生成一定濃度的氮?dú)狻?/p>

此外如圖1的(b)所示，開(kāi)始生成98.0％濃度氮?dú)獾臅r(shí)間早于開(kāi)始生成99.9％濃度氮?dú)獾臅r(shí)間，且98.0％濃度的氮?dú)鈴拈_(kāi)始生成到結(jié)束生成的時(shí)長(zhǎng)t1長(zhǎng)于99.9％濃度的氮?dú)鈴拈_(kāi)始生成到結(jié)束生成的時(shí)長(zhǎng)t2。因此，可以得知98.0％的氮?dú)馍闪看笥?9.9％的生成量。此外，在使用psa方式的氮?dú)馍善鲿r(shí)為了生成99.9％的氮?dú)馔ǔＰ枰懦鰤嚎s空氣中的約四分之三(即，只有壓縮空氣中的四分之一被回收而其他部分將被排出消耗)，與此相反，為了生成98.0％的氮?dú)庵恍枰懦鰤嚎s空氣中的二分之一左右而剩余的二分之一將被回收。即，氮?dú)馍善魉傻牡獨(dú)鉂舛仍礁?，相?duì)于流入到氮?dú)馍善髦械膲嚎s空氣量的氮?dú)馍闪吭缴伲c此相反，所生成的氮?dú)鉂舛仍礁?，相?duì)于壓縮空氣量的氮?dú)馍闪吭蕉唷Ｒ虼?，相?duì)于生成99.9％濃度氮?dú)獾那闆r，在生成98.0％的氮?dú)鈺r(shí)不僅能夠因?yàn)閴嚎s空氣的消耗量較少而降低壓縮機(jī)的運(yùn)行率，還能夠因?yàn)榈獨(dú)馍闪枯^多而以較低的成本生成更多的氮?dú)狻?/p>

在這種情況下目前采用的是從一開(kāi)始就向儲(chǔ)藏罐填充99.9％氮?dú)獾姆绞?，即，將開(kāi)始生成和結(jié)束生成99.9％氮?dú)獾臅r(shí)間間隔t2作為時(shí)間差，交替性地對(duì)安裝在氮?dú)馍善髑岸撕秃蠖说拈y(閥a、b以及c、d)進(jìn)行開(kāi)閉的所謂時(shí)間固定型開(kāi)閉方式。但是對(duì)于大容量的儲(chǔ)藏罐，如果在最初內(nèi)側(cè)上部被一般空氣充滿的狀態(tài)下填充氮?dú)?，則即使是填充99.9％的氮?dú)猓錆舛纫矔?huì)被稀釋，而且因?yàn)橄鄬?duì)于壓縮空氣的99.9％氮?dú)馍闪枯^少而需要較長(zhǎng)的時(shí)間，同時(shí)還會(huì)因?yàn)閴嚎s空氣的消耗量較多而導(dǎo)致壓縮機(jī)的運(yùn)行率和氮?dú)馍善鞯倪\(yùn)行率增加等生成成本增加的問(wèn)題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于解決上述在現(xiàn)有的儲(chǔ)藏罐中采用氮?dú)饷芊夥绞綍r(shí)所存在的問(wèn)題而提供一種既能夠降低因?yàn)榈獨(dú)獾倪^(guò)量消耗而導(dǎo)致的密封成本的增加，同時(shí)實(shí)現(xiàn)有效的密封效果，且能夠通過(guò)采用按照氮?dú)獾臐舛葘?duì)生成時(shí)間進(jìn)行增減的運(yùn)行方式而降低能源的消耗，還能夠以較低廉的生成成本生成大量的氮?dú)獠⑼瓿蓛?chǔ)藏罐填充的氮?dú)夤?yīng)裝置及其方法。

技術(shù)方案

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的儲(chǔ)藏罐氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)包括：壓縮機(jī)；氮?dú)馍善?，包括接收由上述壓縮機(jī)供應(yīng)的壓縮空氣并生成氮?dú)獾牡獨(dú)馍刹俊?duì)上述氮?dú)馍刹克傻牡獨(dú)鉂舛冗M(jìn)行測(cè)定的氮?dú)鉂舛扔?jì)測(cè)儀、以及將上述氮?dú)馍刹克傻牡獨(dú)夤?yīng)或停止供應(yīng)到儲(chǔ)藏罐中的供應(yīng)控制閥；罐內(nèi)濃度計(jì)測(cè)儀，對(duì)上述儲(chǔ)藏罐內(nèi)部的氮?dú)鉂舛冗M(jìn)行測(cè)定；以及控制部，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的工作進(jìn)行控制；其中，上述控制部根據(jù)氮?dú)鉂舛扔?jì)測(cè)儀或罐內(nèi)濃度計(jì)測(cè)儀所測(cè)定出的氮?dú)鉂舛葘?duì)上述供應(yīng)控制閥進(jìn)行控制，從而對(duì)供應(yīng)到儲(chǔ)藏罐中的氮?dú)鉂舛冗M(jìn)行調(diào)節(jié)。

其中，上述控制部接收由氮?dú)鉂舛扔?jì)測(cè)儀所測(cè)定出的氮?dú)鉂舛?，并在判定所測(cè)定出的氮?dú)鉂舛纫堰_(dá)到初期填充濃度時(shí)打開(kāi)供應(yīng)控制閥，從而將預(yù)設(shè)初期填充濃度的氮?dú)馓畛涞絻?chǔ)藏罐的內(nèi)側(cè)上部空間；接收由罐內(nèi)濃度計(jì)測(cè)儀所測(cè)定出的氮?dú)鉂舛龋⒃谒鶞y(cè)定出的氮?dú)鉂舛冗_(dá)到預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)濃度時(shí)對(duì)供應(yīng)控制閥進(jìn)行控制，從而將高于基準(zhǔn)濃度的預(yù)設(shè)后期填充濃度的氮?dú)馓畛涞絻?chǔ)藏罐的內(nèi)側(cè)上部空間，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)濃度。

其中，優(yōu)選地為，上述供應(yīng)控制閥采用能夠?qū)ζ溟_(kāi)度進(jìn)行調(diào)整的比例控制閥。

此外，一種氮?dú)夤?yīng)系統(tǒng)，其特征在于：在上述儲(chǔ)藏罐內(nèi)側(cè)上部空間中的下部一側(cè)配備排氣閥，上述排氣閥在向儲(chǔ)藏罐填充氮?dú)鈺r(shí)將最初充滿的空氣或已填充的氮?dú)馀懦龅酵獠俊?/p>

此外，優(yōu)選地為，在上述儲(chǔ)藏罐內(nèi)側(cè)上部空間的下部一側(cè)配備回收閥，上述回收閥對(duì)已填充到儲(chǔ)藏罐中的氮?dú)膺M(jìn)行回收并供應(yīng)至上述壓縮機(jī)，且優(yōu)選地為，還包括流入氣體選擇閥，上述流入氣體選擇閥的一端與上述回收閥連接而另一端與上述壓縮機(jī)的前端連接，從而能夠選擇性地將大氣空氣或所回收的氮?dú)庾⑷氲綁嚎s機(jī)中。

此外，在另一實(shí)施例中，優(yōu)選地為，在上述儲(chǔ)藏罐內(nèi)側(cè)上部空間中的下部一側(cè)配備排氣回收選擇閥，上述排氣回收選擇閥在向儲(chǔ)藏罐填充氮?dú)鈺r(shí)將最初充滿的空氣或已填充的氮?dú)馀懦龅酵獠炕驅(qū)σ烟畛涞牡獨(dú)膺M(jìn)行回收并供應(yīng)至上述壓縮機(jī)。

此外，優(yōu)選地為，還包括流入氣體選擇閥，上述流入氣體選擇閥的一端與上述回收閥連接而另一端與上述壓縮機(jī)的前端連接，從而能夠選擇性地將大氣空氣或所回收的氮?dú)庾⑷氲綁嚎s機(jī)中。

此外，根據(jù)本發(fā)明的氮?dú)夤?yīng)方法，首先將預(yù)設(shè)初期填充濃度的氮?dú)馓畛涞絻?chǔ)藏罐的內(nèi)側(cè)上部空間，接下來(lái)判定儲(chǔ)藏罐內(nèi)的氮?dú)鉂舛仁欠襁_(dá)到預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)濃度，在儲(chǔ)藏罐內(nèi)的氮?dú)鉂舛纫堰_(dá)到預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)濃度之后，將高于上述基準(zhǔn)濃度的后期填充濃度的氮?dú)馓畛涞絻?chǔ)藏罐的內(nèi)部，直至達(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)濃度。

發(fā)明效果

通過(guò)如上所述的本發(fā)明，能夠在利用氮?dú)鈱?duì)儲(chǔ)藏罐的內(nèi)側(cè)上部進(jìn)行密封時(shí)降低因?yàn)榈獨(dú)獾倪^(guò)量消耗而導(dǎo)致的密封成本的增加，同時(shí)實(shí)現(xiàn)有效的密封效果，且能夠通過(guò)采用按照氮?dú)獾臐舛葘?duì)生成時(shí)間進(jìn)行增減的運(yùn)行方式而降低能源的消耗，還能夠以較低廉的生成成本生成大量的氮?dú)獠⑼瓿蓛?chǔ)藏罐的填充。

附圖說(shuō)明

圖1是在現(xiàn)有的一般氮?dú)饷芊庵兴褂玫牡獨(dú)馍善鞯拇笾掳惭b結(jié)構(gòu)圖(a)，以及用于對(duì)氮?dú)馍善髦兴傻牡獨(dú)怆S時(shí)間的濃度變化以及閥開(kāi)閉動(dòng)作進(jìn)行說(shuō)明的圖表(b)。

圖2是根據(jù)本發(fā)明的氮?dú)夤?yīng)裝置的結(jié)構(gòu)圖。

圖3是根據(jù)本發(fā)明的氮?dú)夤?yīng)方法的示例性說(shuō)明示意圖。

圖4是根據(jù)本發(fā)明的氮?dú)夤?yīng)方法的各步驟順序流程圖。

其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下：

1儲(chǔ)藏罐

10壓縮機(jī)

12流入控制閥

14流入側(cè)排氣閥

20氮?dú)馍善?/p>

21氮?dú)馍刹?/p>

22緩沖罐

24氮?dú)鉂舛扔?jì)測(cè)儀

26排氣閥

28供應(yīng)控制閥

60氮?dú)夤?yīng)管

70罐內(nèi)濃度計(jì)測(cè)儀

80排氣閥

80'排氣回收選擇閥

82氮?dú)饣厥展?/p>

84回收閥

90流入氣體選擇閥

100控制部

具體實(shí)施方式

下面，將結(jié)合附圖和較佳實(shí)施例對(duì)根據(jù)本發(fā)明的氮?dú)夤?yīng)裝置及其方法進(jìn)行詳細(xì)的說(shuō)明。

本發(fā)明的目的在于，向初期被一般空氣填滿的大空間儲(chǔ)藏罐(1)(如蓄熱槽、油類儲(chǔ)藏罐等)內(nèi)部供應(yīng)高濃度(90.0％～99.9999％)的氮?dú)?。但是如上所述，即使是從一開(kāi)始就向儲(chǔ)藏罐(1)的內(nèi)部填充高濃度的氮?dú)?，也?huì)因?yàn)榕c最初充滿的空氣混合而發(fā)生稀釋，從而無(wú)法利用高濃度的氮?dú)獬錆M而且還有可能導(dǎo)致死區(qū)(deadzone)的出現(xiàn)，同時(shí)還會(huì)造成生成氮?dú)獾某杀驹黾?。為了解決上述問(wèn)題，采用在初期填充時(shí)保持較低的氮?dú)鉂舛榷嵘渖闪?，從而以較低的成本進(jìn)行初步填充，接下來(lái)在儲(chǔ)藏罐(1)內(nèi)部的氮?dú)鉂舛冗_(dá)到適當(dāng)?shù)臐舛戎笤偬嵘獨(dú)馍善?20)中所生成的氮?dú)獾臐舛?，從而最終將儲(chǔ)藏罐(1)內(nèi)部的氣體置換成所需的高濃度氮?dú)獾姆椒ā?/p>

為此，根據(jù)本發(fā)明的氮?dú)夤?yīng)裝置如圖2所示，包括壓縮機(jī)(10)、流入控制閥(12),、氮?dú)馍善?20)、氮?dú)夤?yīng)管(60)、罐內(nèi)濃度計(jì)測(cè)儀(70)、排氣閥(80)、氮?dú)饣厥展?82)、流入氣體選擇閥(90)、以及控制部(100)。

壓縮機(jī)(10)通過(guò)對(duì)氣體進(jìn)行壓縮而將高壓的壓縮空氣供應(yīng)至后續(xù)說(shuō)明的氮?dú)馍善?20)，能夠吸入大氣中的一般空氣而生成壓縮空氣，或如后續(xù)說(shuō)明對(duì)填充到儲(chǔ)藏罐1中的氮?dú)?以下簡(jiǎn)稱為“工程氣體”)進(jìn)行壓縮供應(yīng)。

流入控制閥(12)配備于上述壓縮機(jī)(10)的后端，用于將壓縮機(jī)(10)所生成的壓縮空氣注入或停止注入到氮?dú)馍善?20)中，由電動(dòng)閥或電磁閥構(gòu)成。

氮?dú)馍善?20)被連接到流入控制閥(12)的后端，用于對(duì)壓縮機(jī)(10)所供應(yīng)的壓縮空氣中的氧氣進(jìn)行分離和去除而生成氮?dú)猓ǖ獨(dú)馍刹?21)、緩沖罐(22)、氮?dú)鉂舛扔?jì)測(cè)儀(24)、排氣閥(24)、供應(yīng)控制閥(28)。上述氮?dú)馍善?20)的類型通常包括psa(變壓吸附，pressureswingadsorption)方式和膜分離(membrane)方式等，下面主要對(duì)psa方式進(jìn)行說(shuō)明。但是，psa方式的氮?dú)馍善?20)僅為一實(shí)施例，本發(fā)明并不限定于上述psa方式的氮?dú)馍善?20)。

psa方式的氮?dú)馍善?20)如圖2所示，以在腔室形態(tài)的氮?dú)馍刹?21)內(nèi)部填充名為cms(碳分子篩，carbonmolecularsieve)的粒子狀吸附劑的形態(tài)構(gòu)成，上述cms是一種具有均勻調(diào)整的細(xì)孔的吸附劑，因?yàn)樵诩?xì)孔中的擴(kuò)散速度的差異而使得氧氣分子(分子直徑為3.9)的吸附速度大于氮?dú)夥肿?分子直徑為4.3)。雖然兩者在平衡吸附量方面幾乎沒(méi)有差異，但其吸附速度卻具有(30)倍以上的差異，所以能夠利用上述吸附速度差異，從壓縮空氣中分離去除氧氣并生成高純度的氮?dú)狻Ｈ缟纤龅牡獨(dú)馍刹?21)的構(gòu)成以及工作原理屬于公知信息，在此將省略其詳細(xì)說(shuō)明。此外，優(yōu)選地為，上述氮?dú)馍刹?21)采用腔室方式的構(gòu)成，但只要能夠有效生成氮?dú)?，并不?duì)其具體方式進(jìn)行限制。

流入側(cè)排氣閥(14)同時(shí)連接到流入控制閥(12)的后端以及氮?dú)馍善?20)的前端一側(cè)，用于將壓縮機(jī)(10)所生成的壓縮空氣中的一部分排出到外部大氣或排出氮?dú)馍善?20)所生成的低濃度氮?dú)?未達(dá)到預(yù)設(shè)濃度的氮?dú)?，或?qū)⑽皆赾ms上的氧氣吹掃(furging)到外部。

氮?dú)馍善鲀?nèi)部的緩沖罐(22)連接到氮?dú)馍刹?21)的后端，用于接收氮?dú)馍刹?21)所生成的氮?dú)獠⑦M(jìn)行臨時(shí)儲(chǔ)藏。

氮?dú)鉂舛扔?jì)測(cè)儀(24)用于對(duì)氮?dú)馍刹?21)中所生成的氮?dú)鉂舛冗M(jìn)行測(cè)定，可以使用直接測(cè)定出氮?dú)鉂舛然蛟跍y(cè)定出氧氣濃度之后再間接計(jì)算出氮?dú)鉂舛鹊挠?jì)測(cè)儀。

排氣閥(26)在上述氮?dú)鉂舛扔?jì)測(cè)儀(24)所測(cè)定出的氮?dú)鉂舛葲](méi)有達(dá)到預(yù)設(shè)濃度時(shí)被打開(kāi)，用于將相應(yīng)的氮?dú)馀懦龅酵獠俊?/p>

供應(yīng)控制閥(28)用于將由氮?dú)馍刹?21)生成并暫時(shí)儲(chǔ)藏到緩沖罐(22)中的氮?dú)夤?yīng)或停止供應(yīng)到儲(chǔ)藏罐(1)中，能夠采用單純的開(kāi)關(guān)閥構(gòu)成，但如后續(xù)說(shuō)明，優(yōu)選地為，采用能夠根據(jù)氮?dú)鉂舛扔?jì)測(cè)儀24所測(cè)定出的氮?dú)鉂舛葘?duì)其開(kāi)度進(jìn)行調(diào)節(jié)的構(gòu)成。關(guān)于供應(yīng)控制閥28的工作方法，將在后續(xù)內(nèi)容中進(jìn)行說(shuō)明。

通過(guò)上述供應(yīng)控制閥(28)排出的氮?dú)馔ㄟ^(guò)氮?dú)夤?yīng)管(60)填充到儲(chǔ)藏罐(1)的內(nèi)側(cè)上部空間。此外，儲(chǔ)藏罐(1)中配備有用于對(duì)所填充的氮?dú)鉂舛冗M(jìn)行測(cè)定的罐內(nèi)濃度計(jì)測(cè)儀(70)。

此外，上述儲(chǔ)藏罐(1)內(nèi)側(cè)上部空間中的下部一側(cè)如圖2的(a)所示，優(yōu)選地為，配備用于將已填充到儲(chǔ)藏罐(1)內(nèi)部的空氣或氮?dú)馀懦龅酵獠康呐艢忾y(80)和用于在向儲(chǔ)藏罐(1)的內(nèi)側(cè)上部空間填充氮?dú)鈺r(shí)對(duì)最初填滿的空氣或所填充的氮?dú)膺M(jìn)行回收并供應(yīng)至后續(xù)說(shuō)明的壓縮機(jī)(10)中的回收閥(84)。此外，如圖2的(b)所示，優(yōu)選地為，配備能夠選擇性地對(duì)已填充的氮?dú)膺M(jìn)行排出或回收的排氣回收選擇閥(80')以替代排氣閥(80)以及回收閥(84)。上述排氣回收選擇閥(80')用于在向儲(chǔ)藏罐(1)的內(nèi)側(cè)上部空間填充氮?dú)鈺r(shí)，將最初填滿的空氣或已填充的氮?dú)馀懦龅酵獠浚驅(qū)σ烟畛涞牡獨(dú)?以下簡(jiǎn)稱為“工程氣體”)進(jìn)行回收并供應(yīng)至后續(xù)說(shuō)明的壓縮機(jī)(10)，優(yōu)選地為，采用三向閥。

流入氣體選擇閥(90)的一端與上述排氣閥(84)或排氣回收選擇閥(80')連接，另一端與上述壓縮機(jī)(10)的前端連接，用于選擇性地注入大氣空氣或所回收的工程氣體。上述流入氣體選擇閥(90)用于切換流露以便對(duì)注入到壓縮機(jī)(10)中的氣體類型進(jìn)行變更，可采用三向閥等構(gòu)成。

上面所說(shuō)明的根據(jù)本發(fā)明的氮?dú)夤?yīng)裝置的整體工作由控制部(100)進(jìn)行自動(dòng)控制。下面，將結(jié)合圖2至圖4對(duì)具有上述結(jié)構(gòu)的根據(jù)本發(fā)明的氮?dú)夤?yīng)裝置的工作以及氮?dú)夤?yīng)方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

被填充到儲(chǔ)藏罐(1)中的氮?dú)庾罱K目標(biāo)濃度(以下簡(jiǎn)稱為“目標(biāo)濃度”)根據(jù)儲(chǔ)藏罐(1)的用途等而有所不同，但通常都會(huì)被設(shè)定為99.0％～99.9％的高純度狀態(tài)。目前，在氮?dú)馍刹?21)中所生成的氮?dú)鉂舛任催_(dá)到目標(biāo)濃度時(shí)將其排出到外部，而只有在達(dá)到目標(biāo)濃度之后，才會(huì)從一開(kāi)始將氮?dú)馓畛涞絻?chǔ)藏罐(1)的內(nèi)部上側(cè)空間。但是如上所述，通常為了生成99.9％目標(biāo)濃度的氮?dú)庑枰^長(zhǎng)的時(shí)間，因此不僅會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)(10)和氮?dú)馍刹?21)運(yùn)行率的增加，而且氮?dú)獾纳闪恳仓挥袎嚎s空氣的四分之一左右。此外，對(duì)于大空間的儲(chǔ)藏罐(1)，即使是從一開(kāi)始就用目標(biāo)濃度進(jìn)行填充，也會(huì)因?yàn)榕c儲(chǔ)藏罐(1)內(nèi)部的空氣混合而得到稀釋，所以無(wú)法被高濃度的氮?dú)獬錆M且需要非常長(zhǎng)的填充時(shí)間。

因此，本發(fā)明在向儲(chǔ)藏罐(1)填充氮?dú)鈺r(shí)并不會(huì)從一開(kāi)始就利用目標(biāo)濃度進(jìn)行填充，而是如圖3所示，在初期利用比目標(biāo)濃度低(例如98.0％)的設(shè)定濃度(以下簡(jiǎn)稱為“初期填充濃度”)的氮?dú)膺M(jìn)行填充，并在經(jīng)過(guò)一段時(shí)間之后儲(chǔ)藏罐1內(nèi)的氮?dú)鉂舛壬仙令A(yù)設(shè)的一定濃度(以下簡(jiǎn)稱為“基準(zhǔn)濃度”)之后在利用比基準(zhǔn)濃度高(優(yōu)選地為目標(biāo)濃度以上)的設(shè)定濃度(以下簡(jiǎn)稱為“后期填充濃度”)的氮?dú)膺M(jìn)行填充，直至達(dá)到目標(biāo)濃度。下面，將結(jié)合圖4對(duì)如上所述的填充方法的各個(gè)步驟進(jìn)行說(shuō)明。

最初，為了利用氮?dú)庵脫Q由空氣填滿的儲(chǔ)藏罐(1)內(nèi)部上側(cè)空間，如圖4所示，首先利用預(yù)設(shè)的初期填充濃度填充氮?dú)鈴亩懦鰞?chǔ)藏罐1內(nèi)部的空氣。在填充氮?dú)庵埃畛醯膬?chǔ)藏罐(1)內(nèi)部上側(cè)空間由空氣填滿，且因?yàn)樯鲜隹諝庵邪罅康臐駳饣蛞驗(yàn)樗鶅?chǔ)藏的液體而產(chǎn)生的其他氣體，其空氣質(zhì)量低于一般大氣空氣，所以優(yōu)選地為直接排出到外部而不循環(huán)使用。

為此，在最初開(kāi)始氮?dú)馓畛渥鳂I(yè)之后，控制部(100)打開(kāi)連接到儲(chǔ)藏罐(1)中的排氣閥(80)并驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(10)開(kāi)始工作。當(dāng)配備有排氣回收選擇閥(80')取代排氣閥(80)時(shí)，打開(kāi)排氣回收選擇閥(80')的排氣一側(cè)以排出填充在內(nèi)部的空氣。與此同時(shí)，控制部(100)將流入氣體選擇閥(90)切換到大氣流入一側(cè)并驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)(10)開(kāi)始工作。在壓縮機(jī)(10)被驅(qū)動(dòng)且生成壓縮空氣之后，所生成的壓縮空氣將通過(guò)由控制部(100)打開(kāi)的流入控制閥(12)并供應(yīng)到氮?dú)馍善?20)中。氮?dú)馍善?20)的氮?dú)馍刹?21)對(duì)壓縮空氣中的氧氣進(jìn)行吸附分離，從而生成氮?dú)?。在氮?dú)馍刹?21)中初期生成的氮?dú)鉂舛确浅５?，從一般大氣?gòu)成種的氮?dú)鉂舛燃?8％開(kāi)始伴隨著氧氣的吸附分離而逐漸升高。

接下來(lái)如圖2所示，在氮?dú)馍刹?21)中生成的氮?dú)鈱⒈慌R時(shí)儲(chǔ)藏在緩沖罐(22)中，并利用氮?dú)鉂舛扔?jì)測(cè)儀(24)對(duì)氮?dú)獾臐舛冗M(jìn)行測(cè)定。由上述氮?dú)鉂舛扔?jì)測(cè)儀(24)測(cè)定出的氮?dú)鉂舛葘⒈粋魉椭量刂撇?100)，控制部(100)在所測(cè)定出的氮?dú)鉂舛刃∮陬A(yù)設(shè)的初期填充濃度時(shí)打開(kāi)排氣閥(26)將低濃度的氮?dú)馀懦龅酵獠?，而?dāng)所測(cè)定出的氮?dú)鉂舛冗_(dá)到初期填充濃度之后，關(guān)閉排氣閥(26)并打開(kāi)供應(yīng)控制閥(28)，從而通過(guò)氮?dú)夤?yīng)管(60)向儲(chǔ)藏罐(1)的內(nèi)側(cè)上部空間填充初期填充濃度的氮?dú)狻?/p>

在持續(xù)利用初期填充濃度進(jìn)行填充的過(guò)程中，儲(chǔ)藏罐(1)內(nèi)的氮?dú)鉂舛葘某跗跐舛?約78％)開(kāi)始逐漸上升，安裝在儲(chǔ)藏罐(1)中的罐內(nèi)濃度計(jì)測(cè)儀(70)對(duì)儲(chǔ)藏罐(1)內(nèi)部的氮?dú)鉂舛冗M(jìn)行測(cè)定。由罐內(nèi)濃度計(jì)測(cè)儀(70)測(cè)定出的氮?dú)鉂舛葘⒈粋魉偷娇刂撇?100)，控制部(100)在所測(cè)定出的氮?dú)鉂舛冗_(dá)到預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)濃度(例如97％，參閱圖3)之后，控制(優(yōu)選地為調(diào)整開(kāi)度)供應(yīng)控制閥(28)，從而將高于基準(zhǔn)濃度(例如97％)的后期填充濃度(例如99.9％)的氮?dú)馓畛涞絻?chǔ)藏罐(1)中。

如上所述，當(dāng)?shù)獨(dú)獾臐舛冗_(dá)到基準(zhǔn)濃度時(shí)將填充濃度從初期填充濃度轉(zhuǎn)換為后期填充濃度的作業(yè)，是通過(guò)供應(yīng)控制閥(28)的工作來(lái)完成。其中，優(yōu)選地為，上述供應(yīng)控制閥(28)采用能夠?qū)ζ溟_(kāi)度進(jìn)行調(diào)整的比例控制閥構(gòu)成，這是因?yàn)楦鶕?jù)供應(yīng)控制閥(28)的開(kāi)閉程度，氮?dú)馍刹?21)中所生成的氮?dú)鉂舛纫矊⒂兴煌Ｈ缟纤?，氮?dú)馍刹?21)的內(nèi)部包括名為cms的吸附粉末，當(dāng)壓縮空氣通過(guò)上述cms時(shí)氧氣將被吸附而氮?dú)獠粫?huì)被吸附而直接排出，從而生成高濃度的氮?dú)?。此時(shí)，如果供應(yīng)控制閥(28)被完全關(guān)閉或只打開(kāi)一部分，則因?yàn)閴嚎s空氣在氮?dú)馍刹?21)內(nèi)的滯留時(shí)間變長(zhǎng)，能夠吸附更多的氧氣從而提升氮?dú)獾臐舛龋c此相反，如果供應(yīng)控制閥(28)打開(kāi)程度較大，則因?yàn)閴嚎s空氣在氮?dú)馍刹?21)內(nèi)的滯留時(shí)間變短，所以氧氣的吸附量變少且氮?dú)獾臐舛纫矊㈦S之降低。但是，上述供應(yīng)控制閥(28)并不是必須采用比例控制閥構(gòu)成，即使是使用單純的開(kāi)閉閥，也能夠通過(guò)開(kāi)閉切換、開(kāi)放時(shí)間調(diào)整、排氣閥(24)的開(kāi)閉調(diào)整等方式切換其填充濃度。

因此，在本發(fā)明中首先利用初期填充濃度的氮?dú)鈱?duì)儲(chǔ)藏罐(1)的內(nèi)部進(jìn)行填充，當(dāng)罐內(nèi)濃度計(jì)測(cè)儀(70)所測(cè)定出的儲(chǔ)存罐(1)內(nèi)部的氮?dú)鉂舛冗_(dá)到預(yù)設(shè)的基準(zhǔn)濃度時(shí)，由控制部(100)減小供應(yīng)控制閥(28)的開(kāi)度，使氮?dú)馍刹?21)所生成的氮?dú)鉂舛忍嵘令A(yù)設(shè)的后期填充濃度，接下來(lái)再利用后期填充濃度的氮?dú)鈱?duì)儲(chǔ)藏罐(1)的內(nèi)部進(jìn)行填充。

如上所述，通過(guò)對(duì)供應(yīng)控制閥(28)的開(kāi)度進(jìn)行調(diào)整而利用后期填充濃度的氮?dú)膺M(jìn)行填充時(shí)，儲(chǔ)藏罐(1)內(nèi)部的氮?dú)鉂舛葘幕鶞?zhǔn)濃度開(kāi)始繼續(xù)上升。罐內(nèi)濃度計(jì)測(cè)儀(70)對(duì)儲(chǔ)藏罐(1)內(nèi)的氮?dú)鉂舛冗M(jìn)行測(cè)定，當(dāng)所測(cè)定出的氮?dú)鉂舛冗_(dá)到預(yù)設(shè)的目標(biāo)濃度時(shí)，控制部(100)在完全關(guān)閉供應(yīng)控制閥(28)的同時(shí)關(guān)閉排氣閥(80)、回收閥(84)或排氣回收選擇閥(80')并停止壓縮機(jī)(10)的驅(qū)動(dòng)，從而完成儲(chǔ)藏罐(1)內(nèi)部的氮?dú)庵脫Q作業(yè)。通過(guò)重復(fù)執(zhí)行上述作業(yè)，能夠反復(fù)置換儲(chǔ)藏罐(1)內(nèi)的氮?dú)狻?/p>

此外，在向儲(chǔ)藏罐(1)的內(nèi)部供應(yīng)氮?dú)庵笮枰俅沃脫Q成新的氮?dú)鈺r(shí)，能夠選擇開(kāi)放排氣閥(80)將已填充的氮?dú)馀懦龅酵獠?，或者開(kāi)放回收閥(84)將所回收的工程氣體回收到氮?dú)饣厥展苤?。如上所述，?dāng)對(duì)工程氣體進(jìn)行回收時(shí)，通過(guò)將安裝在壓縮機(jī)(10)前端的流入氣體選擇閥(90)的流路切換到氮?dú)饣厥展?82)一側(cè)，能夠使所回收的工程氣體流入到壓縮機(jī)(10)而取代大氣空氣。此外，當(dāng)配備排氣回收選擇閥(80')取代排氣閥(80)以及回收閥(84)時(shí)，能夠通過(guò)打開(kāi)排氣回收選擇閥(80')的排氣一側(cè)將工程氣體排出到外部，或通過(guò)打開(kāi)回收一側(cè)將所回收的工程氣體會(huì)受到氮?dú)饣厥展?82)中。此時(shí)，因?yàn)樗厥盏墓こ虤怏w中可能含有大量的濕氣，因此為了降低濕度而優(yōu)選地在壓縮機(jī)(10)的前端安裝除濕器。通過(guò)如上所述的方式，能夠借助于氮?dú)獾幕厥绽脺p少氮?dú)獾南牧?，還能夠降低氮?dú)馍善鞯倪\(yùn)行率，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能以及降低運(yùn)行成本的效果。