JPH07139875A

JPH07139875A - 窒素発生装置

Info

Publication number: JPH07139875A
Application number: JP28691793A
Authority: JP
Inventors: Toshiyuki Ayuhara; 俊行鮎原; Toshihiro Wakai; 稔弘若井; Masayuki Tanaka; 正幸田中
Original assignee: Kobe Steel Ltd
Current assignee: Kobe Steel Ltd
Priority date: 1993-11-16
Filing date: 1993-11-16
Publication date: 1995-06-02

Abstract

(57)【要約】【目的】任意に迅速にかつ確実に窒素の純度を調節す
ることができるようにする。【構成】空気圧縮部２と、不純物吸着ユニット３１が
備えられた空気精製部３と、熱交換器４１および熱交換
後の原料空気を精留する精留塔４２が備えられた精留部
４と、熱交換用の寒冷を発生させる膨張タービン５１が
備えられた寒冷発生部５とからなり、精留部４および寒
冷発生部５は断熱処理が施された保冷箱内４０に配置さ
れてなる窒素発生装置１において、精留塔４２の最も純
度の高い高純度製品窒素を熱交換器４１を介して系外に
導出する経路Ｌ７と、精留塔４２の任意の部位から高純
度窒素製品よりも窒素濃度が低い低純度製品窒素を熱交
換器４１を介して系外に導出する経路Ｌ１１とが設けら
れ、これら経路Ｌ７と経路Ｌ１１との間には窒素の純度
調整用混合手段６が設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、いわゆる深冷分離法に
よって空気から窒素を分離し、製品窒素を製造する窒素
発生装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】窒素は空気中に容量割合で約７９％が含
まれた地球上に普遍的に存在する物質であり、従来主に
アンモニア合成の原料として化学工場において使用され
ていたが、現在では不活性で極めて安定した物質である
という特質を活かし、半導体工場におけるプロテクトガ
スあるいはクリーニングガスとして多用されている。こ
のような窒素は、上記のように空気中に多量に存在して
いることから、現在では空気を分離して製造することが
主流になっている。空気の分離は、それを冷却して一旦
液体空気とし、この液体空気中の液体窒素と液体酸素と
の沸点が異なることを利用したいわゆる深冷分離法が採
用されることが多い。

【０００３】そこでまず、従来の深冷分離法による窒素
の製造につき説明する。図４は従来の深冷分離法を適用
した窒素発生装置の一例を示す説明図である。この図に
示すように、窒素発生装置１０は、原料空気Ａを圧縮し
かつ冷却する空気圧縮部２と、この圧縮冷却された原料
空気Ａを清浄化する空気精製部３と、清浄化しかつ液化
した液体空気Ａｌを精留する精留部４と、熱交換に必要
な冷却用の寒冷を発生させる寒冷発生部５とから基本構
成されている。

【０００４】上記空気圧縮部２には、原料空気Ａを所定
圧に圧縮する空気圧縮機２１と、この空気圧縮機２１に
よって圧縮された原料空気Ａを冷却する冷凍機２２とが
設けられている。また、上記空気精製部３には、冷却さ
れた原料空気Ａを清浄化する不純物吸着ユニット３１が
設けられている。また、上記精留部４には、清浄化され
た原料空気をさらに冷却する熱交換器４１と、熱交換後
の原料空気Ａが液化した液体空気Ａｌを精留する精留塔
４２とが設けられている。また、上記寒冷発生部５に
は、精留塔４の塔頂より導出された廃ガスＯｇを用いて
熱交換用の寒冷を発生させる膨張タービン５１が設けら
れている。上記精留部４および寒冷発生部５は断熱処理
が施された保冷箱４０内に配置されている。

【０００５】そして、空気圧縮機２１と冷凍機２２との
間には経路Ｌ１が配設され、冷凍機２２と不純物吸着ユ
ニット３１との間には経路Ｌ２が配設されている。ま
た、不純物吸着ユニット３１と精留塔４２の底部との間
には経路Ｌ３が配設され、この経路Ｌ３は途中で熱交換
器４１内を通過している。

【０００６】上記精留塔４２は、下塔４２ａと上塔４２
ｂとに分割されており、下塔４２ａの底部と上塔４２ｂ
の上部とは経路Ｌ４によって接続されている。この経路
Ｌ４の上部には膨張弁４３が設けられている。上記上塔
４２ｂの内部には凝縮器４４が設けられており、この凝
縮器４４と下塔４２ａの上部とは経路Ｌ５および経路Ｌ
６によって接続されている。また、上記下塔４２ａの上
部からは経路Ｌ７が導出され、この経路Ｌ７は熱交換器
４１の内部を通過して保冷箱４０外に導き出されてい
る。

【０００７】一方、上記上塔４２ｂの頂部には廃ガスＯ
ｇを導出するための経路Ｌ８が接続されており、この経
路Ｌ８は一旦熱交換器４１内を通過してから上記膨張タ
ービン５１の上流側に接続されている。そして、この膨
張タービン５１の下流側から経路Ｌ９が導出され、この
経路Ｌ９は一旦熱交換器４１内を通って不純物吸着ユニ
ット３１に接続されている。不純物吸着ユニット３１の
下部には廃ガスＯｇを系外に排出する経路Ｌ１０が取り
付けられている。

【０００８】上記不純物吸着ユニット３１は、内部に不
純物を吸着除去するモレキュラーシーブが充填された一
対の吸着塔３１ａから構成されており、一方の吸着塔３
１ａが原料空気Ａを吸着により清浄化処理を行っている
ときには、他方の吸着塔３１ａにおいては経路Ｌ９から
導入された廃ガスＯｇによって吸着物を取り除く脱着処
理が行われ、これら吸着処理および脱着処理が一対の吸
着塔３１ａ間で所定時間毎に交互に切り換えられるよう
になっている。

【０００９】従来の窒素発生装置１０は以上のように構
成されているので、外気から取り入れられた原料空気Ａ
は、まず空気圧縮機２１によって所定の圧力（７〜９ｋ
ｇ／ｃｍ²Ｇ）に昇圧され、経路Ｌ１を通って冷凍機２
２に導入される。そしてこの冷凍機２２によって所定の
温度に冷却された原料空気Ａは、経路Ｌ２を介して不純
物吸着ユニット３１の一方の吸着塔３１ａに導入され清
浄化される。この清浄化された原料空気Ａはさらに経路
Ｌ３を通って熱交換器４１において液化温度近くまで冷
却された後精留塔４２の下塔４２ａ底部に導入される。

【００１０】そして、下塔４２ａ底部に導入された空気
は下塔４２ａ内を上昇し、下塔４２ａ上部からの還流液
と接触し、精留され、沸点の低い液体空気内の窒素が気
化し下塔４２ａ内を上昇するとともに下塔４２ａ底部に
滞留している液体空気Ａｌは酸素リッチになる。上記下
塔４２ａ内を上昇した窒素ガスは上部に設けられた経路
Ｌ５を通って上塔４２ｂ内の凝縮器４４に導入され、こ
こで液化して液体窒素Ｎｌになり、経路Ｌ６を介して下
塔４２ａ内の上部に還流窒素として流下する。

【００１１】上記凝縮器４４において窒素ガスを凝縮さ
せるための冷熱源としては、下塔４２ａの底部に滞留し
た酸素リッチの液体空気Ａｌが用いられる。すなわち、
酸素リッチの液体空気Ａｌは、経路Ｌ４を介して下塔４
２ａの底部から導出され、膨張弁４３において断熱膨張
により温度降下し、この温度降下した液体空気Ａｌ（一
部は気体になっている）が上塔４２ｂ内に冷熱源として
導入され、この冷熱源によって凝縮器４４内の窒素ガス
は冷却され液化するのである。

【００１２】製品ガス窒素は経路Ｌ７を介して導出さ
れ、熱交換器４１において経路Ｌ３内の原料空気Ａを冷
却する寒冷として利用されるとともに、常温の製品窒素
Ｎｇとして次工程に導出される。

【００１３】一方、上塔４２ｂに導入された液体空気Ａ
ｌは、凝縮器４４内の窒素と熱交換して自身は加熱さ
れ、気化して廃ガスＯｇとなって上塔４２ｂの頂部に設
けられた経路Ｌ８を介して精留塔４２外に導出される。
そして、経路Ｌ８を介して導出された廃ガスＯｇは、一
旦熱交換器４１において冷熱源として経路Ｌ３内の原料
空気Ａに冷熱を与えた後、膨張タービン５１に導入さ
れ、ここで断熱膨張して自身は温度降下し、寒冷となっ
て経路Ｌ９を介して導出され、熱交換器４１において熱
交換により経路Ｌ３内の原料空気Ａを冷却する用に供さ
れる。

【００１４】そして、熱交換器４１で上記熱交換に供さ
れた廃ガスＯｇは、つぎに不純物吸着ユニット３１の脱
着処理をしている他方の吸着塔３１ａに供給され、この
吸着塔３１ａに充填されているモレキュラーシーブを再
生してから経路Ｌ１０を介して系外に排出される。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】以上従来の深冷分離法
を適用した窒素発生装置についてその概要を説明した
が、基本的にはその構成は変わらないながらも、各所に
おいて数多くの改良が重ねられ、安定して不純物である
酸素の含有量をｐｐｂオーダーにすることができる等現
在ではこの技術はすでに完成したものになっている。

【００１６】ところで、窒素を大量に消費する半導体工
場や化学工場においては、使用目的や使用場所に応じて
必要な窒素の純度が異なるというのが一般的である。す
なわち、窒素の純度はそれを使用する対象設備毎に異な
る場合もあるし、同じ設備であっても操業状況に応じて
時間的に変化する場合もある。

【００１７】そこで、このような窒素の要求純度の変動
に対応するために、従来は最も純度の高い窒素を製造す
る仕様に基づいて窒素発生装置が建設され、それよりも
純度の低い窒素の要求に対して過剰な高純度窒素によっ
て対応するという方策が講じられることがあった。

【００１８】しかしながら、このような方策を講じるた
めには窒素発生装置が過剰設備になることが多く建設コ
スト面で不利になるという問題点が存在した。

【００１９】そこで、複数の窒素発生装置が建設され、
それぞれ異なった運転条件で運転される場合があるが、
これこそ建設コストの面ではなはだ不経済である。

【００２０】本発明は、上記のような問題点を解決する
ためになされたものであり、建設コスト面では不利にな
らず、しかも運転面では任意に迅速にかつ確実に窒素の
純度を調節することができる窒素発生装置を提供するこ
とを目的としている。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
窒素発生装置は、原料空気を所定圧に圧縮する空気圧縮
部と、上記冷却された原料空気を清浄化する空気精製部
と、この空気精製部において清浄化された原料空気をさ
らに冷却する熱交換器および熱交換後の原料空気を精留
する精留塔が備えられた精留部と、上記精留塔の塔頂よ
り廃ガス導出経路を介して導出された廃ガスを用いて熱
交換用の寒冷を発生させる膨張タービンが備えられた寒
冷発生部とからなり、上記精留部および上記寒冷発生部
は断熱処理が施された保冷箱内に配置されてなる窒素発
生装置において、上記精留塔の最も純度の高い高純度製
品窒素を上記熱交換器を介して系外に導出する高純度製
品窒素導出経路と、精留塔の任意の部位から上記高純度
窒素製品よりも窒素濃度が低い低純度製品窒素を上記熱
交換器を介して系外に導出する低純度製品窒素導出経路
とが設けられ、これら高純度製品窒素導出経路と低純度
製品窒素導出経路との間には窒素の純度調整用混合手段
が形成されていることを特徴とするものである。

【００２２】本発明の請求項２記載の窒素発生装置は、
請求項１記載の窒素発生装置において、上記純度調整用
混合手段は、上記保冷箱の外部に形成されていることを
特徴とするものである。

【００２３】本発明の請求項３記載の窒素発生装置は、
請求項１または２記載の窒素発生装置において、上記膨
張タービンの上流側に上記低純度製品窒素導出経路内の
低純度製品窒素の一部を導入するためのバイパス経路が
配設されていることを特徴とするものである。

【００２４】本発明の請求項４記載の窒素発生装置は、
請求項３記載の窒素発生装置において、上記バイパス経
路は、上記熱交換器よりも上流側の低純度製品窒素導出
経路と廃ガス導出経路との間に形成されていることを特
徴とするものである。

【００２５】

【作用】上記請求項１記載の窒素発生装置によれば、精
留塔に配設された高純度製品窒素導出経路と、低純度製
品窒素導出経路との間には窒素の純度調整用混合手段が
設けられているため、この純度調整用混合手段において
高純度製品窒素と低純度製品窒素との混合割合を適宜設
定することにより、本発明装置で得られる最高の窒素純
度から、上記低純度製品窒素の窒素純度の範囲内の製品
窒素を得ることができ、迅速、かつ、適正に窒素製品の
純度の要求に対応することが可能になる。

【００２６】従って、純度調節のために二系統の窒素発
生装置による異純度同時操業を行う必要がなくなるとと
もに、低純度で済ますことができる用途に対して、高純
度の製品窒素を供給するような不都合は解消し、結果と
して設備規模や運転コストを低減させることが可能にな
る。

【００２７】上記請求項２記載の窒素発生装置によれ
ば、純度調整用混合手段は、上記保冷箱の外部に形成さ
れているため、純度調整用混合手段内に設けられる各種
の機器に対して特に厳重な低温対策を施す必要はない。

【００２８】上記請求項３記載の窒素発生装置によれ
ば、膨張タービンの上流側に低純度製品窒素導出経路内
の低純度製品窒素の一部を導入するためのバイパス経路
が配設されているため、このバイパス経路を介して廃ガ
スよりも相当高圧の低純度製品窒素をバイパス経路内に
送り込むことが可能になり、この高圧の窒素の導入によ
って膨張タービンにおけるガスの膨張比が上昇し、その
分膨張タービンで必要なガスの量を大幅に減少させるこ
とが可能になり、比較的製品圧力の低い装置の場合に
は、製品収率の向上が図れるのである。

【００２９】上記請求項４記載の窒素発生装置によれ
ば、バイパス経路は、熱交換器よりも上流側の低純度製
品窒素導出経路と廃ガス導出経路との間に形成されてい
るため、低純度製品窒素が混入された廃ガスは、一旦熱
交換器で寒冷として冷熱を付与して自身は加温されてか
ら膨張タービンに導入され、結局膨張タービンにおける
膨張比が大きなものになり、より良好に寒冷を発生させ
ることが可能になる。

【００３０】

【実施例】図１は、本発明に係る窒素発生装置の第一の
例を示す系統図である。この図に示すように、本発明の
窒素発生装置１は、先に図４を基に説明した従来の窒素
発生装置１０に改良を加えたものである。

【００３１】すなわち、本発明の窒素発生装置１は、原
料空気Ａを圧縮しかつ冷却する空気圧縮部２と、この圧
縮冷却された原料空気Ａを清浄化する空気精製部３と、
清浄化した空気を精留する精留部４と、熱交換に必要な
冷却用の寒冷を発生させる寒冷発生部５とから基本構成
されている。

【００３２】上記空気圧縮部２には、原料空気Ａを所定
圧に圧縮する空気圧縮機２１と、この空気圧縮機２１に
よって圧縮された原料空気Ａを冷却する冷凍機２２とが
設けられている。また、上記空気精製部３には、冷却さ
れた原料空気Ａを清浄化する不純物吸着ユニット３１が
設けられている。また、上記精留部４には、清浄化され
た原料空気をさらに冷却する熱交換器４１と、熱交換後
の原料空気Ａを精留する精留塔４２とが設けられてい
る。また、上記寒冷発生部５には、精留塔４の塔頂より
導出された廃ガスＯｇを用いて熱交換用の寒冷を発生さ
せる膨張タービン５１が設けられている。上記精留部４
および寒冷発生部５は断熱処理が施された保冷箱４０内
に配置されている。

【００３３】そして、空気圧縮部２には空気圧縮機２１
および冷凍機２２が設けられていること、空気精製部３
には一対の吸着塔３１ａからなる不純物吸着ユニット３
１が設けられていること、精留部４には熱交換器４１お
よび精留塔４２が設けられていること、および寒冷発生
部５には膨張タービン５１が設けられていること、それ
らを結ぶ経路Ｌ１〜経路Ｌ１０が設けられていること、
および、これらの作用については先に従来技術の欄で説
明したものと全く同じであるため、ここでは詳細な説明
は省略する。

【００３４】従って、精留部４において精留の結果得ら
れた液体窒素Ｎｌは、経路Ｌ７を介して導出され、熱交
換器４１において熱交換により原料空気Ａから熱を得て
気化し、製品窒素Ｎｇとなって保冷箱４０外に導出され
るようになっていることも従来例と同じである。

【００３５】本発明は、基礎となる部分が上記のような
従来と同じに構成された窒素発生装置の精留部４の下塔
４２ａの下部に低純度製品窒素導出経路としての経路Ｌ
１１が接続されてなるものである。この経路Ｌ１１は、
熱交換器４１を通って保冷箱４０の外部に上記経路Ｌ７
に並行するようにして導き出されている。従って、この
経路Ｌ１１を介して下塔４２ａ内の下部における未だ充
分に精留が行われていない低濃度窒素ガスＮ′ｇが導出
され、熱交換器４１で熱交換の結果原料空気に冷熱を与
えて自身は常温になり保冷箱４０外に導出される。

【００３６】因に、この低濃度窒素ガスＮ′ｇの窒素濃
度については、経路Ｌ１１を下塔４２ａのどの段に接続
するかで異なってくる。どの段に接続するかについては
特に限定はないが、一般的に上段になればなるほど窒素
濃度は高くなり、逆に下段になればなるほど窒素濃度は
低くなる。そして、経路Ｌ１１を下塔４２ａの最下段に
接続すれば、低濃度窒素ガスＮ′ｇの窒素濃度は、下塔
４２ａの底部に滞留している液体空気Ａｇの窒素濃度と
ほとんど同じになる。

【００３７】そして、本実施例にあっては、保冷箱４０
の外部において製品窒素Ｎｇを導出する経路Ｌ７と、低
濃度窒素ガスＮ′ｇを導出する経路Ｌ１１とを互いに連
絡するように純度調整用混合手段６が設けられている。
この混合手段６は、経路Ｌ１１と経路Ｌ７とを結ぶ連絡
経路Ｌ０と、経路Ｌ１１上の連絡経路Ｌ０よりも上流側
に設けられた第一制御弁６１と、上記連絡経路Ｌ０に設
けられた第二制御弁６２とから構成されている。

【００３８】また、精留塔４２から純度調整用混合手段
６に到るまでの経路Ｌ１１内の圧力損失は、経路長を長
くしたり経路Ｌ１１の途中に減圧弁を設けること等によ
って、経路Ｌ７内の圧力損失よりも大きく設定されてい
る。従って、上記混合手段６においては、経路Ｌ１１内
の圧力は、経路Ｌ７内の圧力よりも小さくなっているの
で、第一制御弁６１および第二制御弁６２の双方を開通
状態にすると、経路Ｌ７内の製品窒素Ｎｇの一部が連絡
経路Ｌ０を介して経路Ｌ１１内に流れ込み、ここで低濃
度窒素ガスＮ′ｇと高純度のガス状の製品窒素Ｎｇとが
混合して清浄乾燥ガスＮｍとなって系外に導出される。
なお、連絡経路Ｌ０に供給されなかった製品窒素Ｎｇ
は、そのまま経路Ｌ７から高純度窒素ガスとして系外に
導出される。

【００３９】また、流量計、分析計等を設置すれば、需
要に応じた純度調整を自動制御することも可能である。
上記第一制御弁６１および第二制御弁６２の代わりに通
常の開閉弁を設け、手動操作で開閉するようにしてもよ
い。

【００４０】図２は、本発明に係る窒素発生装置の第二
の例を示す系統図である。この図に示すように、この例
の場合は保冷箱４０内であって、熱交換器４１の上流側
の経路Ｌ８と、同じく熱交換器４１の上流側の経路Ｌ１
１との間に両者を結ぶバイパス経路Ｌ１２が設けられ、
このバイパス経路Ｌ１２に第三制御弁６３が設置されて
いる。このバイパス経路を介して廃ガスよりも相当高圧
の低純度製品窒素をバイパス経路内に送り込むことが可
能になり、この高圧の窒素の導入によって膨張タービン
におけるガスの膨張比が上昇し、その分膨張タービンで
必要なガスの量を大幅に減少させることができ、製品収
率を向上させることができるのである。

【００４１】図３は、本発明に係る窒素発生装置の第三
の例を示す系統図である。純度調整用混合手段６を、熱
交換器４１の上流側の保冷箱４０内に設けることも可能
である。

【００４２】（適用例）以下、本発明の窒素発生装置を
実際に窒素を使用している工場に適用した場合の設備コ
ストおよび運転コストの低減例について具体的に説明す
る。

【００４３】この窒素使用工場における窒素ガスの最大
使用量は、１，７５０Ｎｍ³／ｈｒであった。そして、
この工場の第一の操業パターンにおいては、高純度窒素
は５００Ｎｍ³／ｈｒが必要であり、残りの１，２５０
Ｎｍ³／ｈｒは高純度窒素でなくてもよく、清浄で乾燥
したものであれば空気でもよい。

【００４４】一方この工場における第二の操業パターン
では、高純度窒素のみ１，０００Ｎｍ³／ｈｒが必要と
される。この工場の上記操業パターンをまとめると、以
下の表１に示した通りになる。

【００４５】

【表１】

【００４６】つぎに、上記工場の二種類の操業パターン
に対応するために、従来の窒素発生装置を適用した場合
と、本発明の窒素発生装置を適用した場合の設備規模お
よび運転状況について比較するためにそれぞれの数値に
ついて表２に取りまとめた。

【００４７】

【表２】

【００４８】この表で判るように、従来の窒素発生装置
を適用した場合、第一の操業パターンにおいては、高純
度窒素ガスでなくてもよい１，２５０Ｎｍ³／ｈｒに対
しても高純度窒素ガスを使用せざるを得ないため、結局
高純度窒素の発生量が合計の１，７５０Ｎｍ³／ｈｒ見
合いの設備を建設しなければならない。

【００４９】これに対して、本発明の窒素発生装置を適
用した場合には、高純度窒素の発生量が１，０００Ｎｍ
³／ｈｒ見合いの設備にすることによって、第一の操業
パターンおよび第二の操業パターンの双方に対応するこ
とができる。

【００５０】因に、第一の操業パターンにおいては、高
純度窒素ガスは５００Ｎｍ³／ｈｒだけが要求されてい
るため、高純度窒素発生量自体は５００Ｎｍ³／ｈｒの
操業を行うことにより、１２５０Ｎｍ³／ｈｒの清浄な
乾燥ガスを供給することができるのである。

【００５１】以上のように、本発明の窒素発生装置を適
用すれば、高純度窒素発生量で代表される設備コストお
よび消費電力で代表される運転コストの双方が従来の窒
素発生装置を適用する場合よりも大幅に削減可能である
のが判る。

【００５２】

【発明の効果】以上詳述したように本発明の窒素発生装
置は、精留塔に配設された高純度製品窒素導出経路と、
低純度製品窒素導出経路との間に窒素の純度調整用混合
手段が設けられているため、この純度調整用混合手段に
おいて高純度製品窒素と低純度製品窒素との混合割合を
適宜設定することにより、本発明装置で得られる最高の
窒素純度から、上記低純度製品窒素の窒素純度の範囲内
の製品窒素を得ることができ、迅速、かつ、確実に窒素
製品の純度の要求に対応することができるようになる。

【００５３】従って、純度に応じた二系統の窒素発生装
置による異純度同時操業を行う必要がなくなるととも
に、低純度で済ますことができる用途に対して、高純度
の製品窒素を供給するような不都合は解消し、結果とし
て設備規模や運転コストを低減させることが可能にな
る。

【００５４】また、上記純度調整用混合手段を上記保冷
箱の外部に形成させれば、純度調整用混合手段内に設け
られる各種の機器に対して特に厳重な低温対策を施す必
要はなく好都合である。

【００５５】さらに、膨張タービンの上流側に低純度製
品窒素導出経路内の低純度製品窒素の一部を導入するた
めのバイパス経路を配設すれば、このバイパス経路を介
して廃ガスよりも相当高圧の低純度製品窒素をバイパス
経路内に送り込むことが可能になり、この高圧の窒素の
導入によって膨張タービンにおけるガスの膨張比が上昇
し、その分膨張タービンで必要なガスの量を大幅に減少
させ、製品収率を向上させることが可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る窒素発生装置の第一の例を示す系
統図である。

【図２】本発明に係る窒素発生装置の第二の例を示す系
統図である。

【図３】本発明に係る窒素発生装置の第三の例を示す系
統図である。

【図４】従来の窒素発生装置を例示する系統図である。
である。

【符号の説明】

１、１０窒素発生装置２空気圧縮部２１空気圧縮機２２冷凍機３空気精製部３１不純物吸着ユニット４精留部４１熱交換器４２精留塔４２ａ下塔４２ｂ上塔５寒冷発生部５１膨張タービン

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】原料空気を所定圧に圧縮する空気圧縮部
と、上記冷却された原料空気を清浄化する空気精製部
と、この空気精製部において清浄化された原料空気をさ
らに冷却する熱交換器および熱交換後の原料空気を精留
する精留塔が備えられた精留部と、上記精留塔の塔頂よ
り廃ガス導出経路を介して導出された廃ガスを用いて熱
交換用の寒冷を発生させる膨張タービンが備えられた寒
冷発生部とからなり、上記精留部および上記寒冷発生部
は断熱処理が施された保冷箱内に配置されてなる窒素発
生装置において、上記精留塔の最も純度の高い高純度製
品窒素を上記熱交換器を介して系外に導出する高純度製
品窒素導出経路と、精留塔の任意の部位から上記高純度
窒素製品よりも窒素濃度が低い低純度製品窒素を上記熱
交換器を介して系外に導出する低純度製品窒素導出経路
とが設けられ、これら高純度製品窒素導出経路と低純度
製品窒素導出経路との間には窒素の純度調整用混合手段
が形成されていることを特徴とする窒素発生装置。
【請求項２】上記純度調整用混合手段は、上記保冷箱
の外部に形成されていることを特徴とする請求項１記載
の窒素発生装置。
【請求項３】上記膨張タービンの上流側に上記低純度
製品窒素導出経路内の低純度製品窒素の一部を導入する
ためのバイパス経路が配設されていることを特徴とする
請求項１または２記載の窒素発生装置。
【請求項４】上記バイパス経路は、上記熱交換器より
も上流側の低純度製品窒素導出経路と廃ガス導出経路と
の間に形成されていることを特徴とする請求項３記載の
窒素発生装置。