JPS62422B2

JPS62422B2 -

Info

Publication number: JPS62422B2
Application number: JP59136749A
Authority: JP
Inventors: Akira Yoshino
Original assignee: Daido Sanso Co Ltd
Current assignee: Daido Sanso Co Ltd
Priority date: 1984-07-02
Filing date: 1984-07-02
Publication date: 1987-01-07
Also published as: JPS6115069A

Description

【発明の詳細な説明】〔技術分野〕この発明は、高純度窒素ガス製造装置に関する
ものである。

〔背景技術〕

電子工業では極めて多量の窒素ガスが使用され
ているが、部品精度維持向上の観点から窒素ガス
の純度について厳しい要望をだしてきている。す
なわち、窒素ガスは、一般に、空気を原料とし、
これを圧縮機で圧縮したのち、吸着筒に入れて炭
酸ガスおよび水分を除去し、さらに熱交換器を通
して冷媒と熱交換させて冷却し、ついで精留塔で
深冷液化分離して製品窒素ガスを製造し、これを
前記の熱交換器を通して常温近傍に昇温させると
いう工程を経て製造されている。しかしながら、
このようにして製造される製品窒素ガスには、酸
素が不純分として混在しているため、これをその
まま使用することは不都合なことが多い。不純酸
素の除去方法としては、Pt触媒を使用し窒素ガ
ス中に微量の水素を添加して不純酸素と200℃程
度の温度雰囲気中で反応させ水として除去する方
法およびNi触媒を使用し、窒素ガス中の不純
酸素を200℃程度の温度雰囲気においてNi触媒と
接触させNi＋1/2O₂→NiOの反応を起こさせて除
去する方法がある。しかしながら、これらの方法
は、いずれも窒素ガスを高温にして触媒と接触さ
せなければならないため、その装置を、超低温系
である窒素ガス製造装置中には組め込めない。し
たがつて、窒素ガス製造装置とは別個に精製装置
を設置しなければならず、全体が大形になるとい
う欠点がある。そのうえ、前記の方法では、水
素の添加量の調整に高精度が要求され、不純酸素
量と丁度反応するだけの量の水素を添加しない
と、酸素が残存したり、また添加した水素が残存
して不純分となつてしまうため、操作に熟練を要
するという問題がある。また、前記の方法で
は、不純酸素との反応で生じたNiOの再生（NiO
＋H₂→Ni＋H₂O）をする必要が生じ、再生用H₂
ガス設備が必要となつて精製費の上昇を招いてい
た。したがつて、これらの改善が強く望まれてい
た。

また、従来の窒素ガスの製造装置は、圧縮機で
圧縮された圧縮空気を冷却するための熱交換器の
冷媒冷却用に、膨脹タービンを用い、これを精留
塔内に溜る液体空気（深冷液化分離により低沸点
の窒素はガスとして取り出され、残部が酸素リツ
チな液体空気となつて溜る）から蒸発したガスの
圧力で駆動するようになつている。ところが、膨
脹タービンは回転速度が極めて大（数万回／分）
であつて負荷変動に対する追従運転が困難であ
り、特別に養成した運転員が必要である。また、
このものは高速回転するため機械構造上高精度が
要求され、かつ高価であり、機構が複雑なため特
別に養成した要員が必要という難点を有してい
る。すなわち、膨脹タービンは高速回転部を有す
るため、上記のような諸問題を生じるのであり、
このような高速回転部を有する膨脹タービンの除
去に対して強い要望があつた。

この発明者は、このような要望に応えるため、
膨脹タービンを除去し、それに代えて外部から寒
冷として液体窒素を熱交換器のような熱交換手段
に供給する窒素ガス製造装置を開発し、すでに特
許出願（特願昭58−4760）している。この装置
は、極めて高純度の窒素ガスを製造しうるため、
これまでのような精製装置が全く不要になる。ま
た、膨脹タービンを除去しているため、それにも
とづく弊害も生じない。したがつて、電子工業向
に最適である。しかしながら、電子工業では、窒
素ガス以外に、酸素ガスも使用しており、１台の
装置で窒素ガスのみならず酸素ガスも製造しうる
ような装置の提供が望まれてきている。

〔発明の目的〕

この発明は、膨脹タービンや精製装置を用いる
ことなく高純度の窒素ガスを製造でき、かつ同時
に酸素ガスも製造しうる高純度窒素ガス精造装置
の提供をその目的とするものである。

〔発明の開示〕

上記の目的を達成するため、この発明の高純度
窒素ガス製造装置は、外部より取り入れた空気を
圧縮する空気圧縮手段と、この空気圧縮手段によ
つて圧縮された圧縮空気中の炭酸ガスと水分とを
除去する除去手段と、この除去手段を経た圧縮空
気を超低温に冷却する熱交換手段と、この熱交換
手段により超低温に冷却された圧縮空気の一部を
液化して底部に溜め窒素のみを気体として上部側
から取り出す窒素精留塔を備えた窒素ガス製造装
置において、窒素精留塔の上部に設けられた凝縮
器内蔵型の分縮器と、窒素精留塔の底部の貯溜液
体空気を上記凝縮器冷却用の寒冷として上記分縮
器中に導く液体空気導入パイプと、上記分縮器中
で生じた気化液体空気を外部に放出する放出パイ
プと、窒素精留塔内で生成した窒素ガスの一部を
上記凝縮器内に案内する第１の還流液パイプと、
上記凝縮器内で生じた液化窒素を還流液として窒
素精留塔内に戻す第２の還流液パイプと、装置外
から液体窒素の供給を受けこれを貯蔵する液体窒
素貯蔵手段と、この液体窒素貯蔵手段内の液体窒
素を冷熱発生用膨脹器からの発生冷熱に代え連続
的に上記熱交換手段に導く第１の導入路と、上記
熱交換手段内で熱交換を終え気化生成した窒素ガ
スを導出する導出路と、上記窒素精留塔から気体
として取り出される窒素を上記熱交換手段を経由
させその内部を通る圧縮空気と熱交換させること
により温度上昇させ製品窒素ガスとする窒素ガス
取出路と、液体空気を対象とし窒素と酸素の沸点
の差を利用して両者を分離する窒素精留塔と、上
記窒素精留塔および分縮器の少なくとも一方の貯
溜液体空気を上記酸素精留塔内に供給する液体空
気供給路と、上記酸素精留塔内において分離され
た酸素を取り出す酸素取出路と、液体窒素蒸発器
と、上記液体窒素貯蔵手段の液体窒素をこの液体
窒素蒸発器に導く第２の導入路と、上記液体窒素
蒸発器で気化生成した窒素ガスを製品窒素ガスと
して上記窒素ガス取出路内に案内する案内路と、
上記液体窒素蒸発器に対する上記液体窒素貯蔵手
段からの液体窒素の供給を上記導出路内の窒素ガ
スの温度に応じて制御する制御手段を備えるとい
う構成をとるものである。

つぎに、この発明を実施例にもとづいて説明す
る。

第１図はこの発明の一実施例を示している。図
において、９は空気圧縮機、１０はドレン分離
器、１１はフロン冷却器、１２は２個１組の吸着
筒である。吸着筒１２は内部にモレキユラーシー
ブが充填されていて空気圧縮機９により圧縮され
た空気中のH₂OおよびCO₂を吸着除去する作用を
する。１３は第１の熱交換器であり、吸着筒１２
によりH₂OおよびCO₂が吸着除去された圧縮空気
が、圧縮空気供給パイプ８を経て送り込まれる。
２４ａは液体窒素貯槽２３から延びる第１の導入
路パイプである。この液体窒素貯槽２３は、装置
外から液体窒素の供給を受けこれを貯蔵するもの
で、内部の液体窒素を上記パイプ２４ａを経て第
１の熱交換器１３へ送り込み、第１の熱交換器１
３内に送り込まれた圧縮空気と熱交換させ、圧縮
空気を超低温に冷却する一方、液体窒素を気化さ
せるようになつている。第１の熱交換器１３によ
つて気化された液体窒素は、導出パイプ２４ｂを
経て製品窒素ガス送出用のメインパイプ２８内に
送り込まれるようになつている。１４は第２の熱
交換器であり、圧縮空気供給パイプ８から分岐し
た分岐パイプ９′によりH₂OおよびCO₂の吸着除
去された圧縮空気が送り込まれる。この第２の熱
交換器１４に送り込まれた圧縮空気も、熱交換器
１４の熱交換作用により超低温に冷却される。１
５は塔頂に、凝縮器２１ａ内蔵の分縮器２１を備
えた窒素精留塔であり、第１の熱交換器１３によ
り超低温に冷却されパイプ１７を経て送り込まれ
る圧縮空気をさらに冷却し、その一部を液化し液
体空気１８として底部に溜め、窒素のみを気体状
態で上部天井部に溜めるようになつている。２０
は天井板である。より詳しく述べると、上記分縮
器２１内の凝縮器２１ａには、精留塔１５の上部
に溜る窒素ガスの一部が第１の還流液パイプ２１
ｂを介して送入される。この分縮器２１内は、精
留塔１５内よりも減圧状態になつており、精留塔
１５の底部の貯留液体空気（N₂50〜70％、O₂30
〜50％）１８が膨脹弁１９ａ付きパイプ１９を経
て送り込まれ、気化して内部温度を液体窒素の沸
点以下の温度に冷却するようになつている。この
冷却により、凝縮器２１ａ内に送入された窒素ガ
スが液化する。精留塔１５の上部側の部分には、
上記分縮器２１内の凝縮器２１ａで生成した液体
窒素が第２の還流液パイプ２１ｃを通つて流下供
給され、液体窒素溜め２１ｄを経て精留塔１５内
を下方に溢流流下し、精留塔１５の底部から上昇
する圧縮空気と向流的に接触し冷却してその一部
を液化するようになつている。この過程で圧縮空
気中の高沸点成分は液化されて精留塔１５の底部
に溜り、低沸点成分の窒素ガスが精留塔１５の上
部に溜る。２７は精留塔１５の上部天井部に溜つ
た窒素ガスを取り出す取出パイプで、超低温の窒
素ガスを第１の熱交換器１３内に案内し、そこに
送り込まれる圧縮空気と熱交換させて常温にしメ
インパイプ２８に送り込む作用をする。この場
合、精留塔１５内における最上部には、窒素ガス
とともに、沸点の低いHe（−269℃），H₂（−253
℃）が溜りやすいため、取出パイプ２７は、精留
塔１５の最上部よりかなり下側に開口しており、
He，H₂の混在しない純窒素ガスのみを製品窒素
ガスとして取り出すようになつている。２９は分
縮器２１内の気化液体空気を第１の熱交換器１３
に送り込む気化液体空気放出パイプであり、２９
ａはその保圧弁である。４０は酸素精留塔で、液
体空気供給パイプ４１によつて分縮器２１の底部
と連通しており、分縮器２１内に送り込まれ貯溜
されている液体空気を、ヘツド差を利用して取り
込み、沸点の差によりそのなかの窒素分を気化除
去し酸素を液体のままで底部に溜める作用をす
る。４２は上記気化窒素を、気化液体空気放出用
の上記放出パイプ２９内に送り込み、気化液体空
気に混合して矢印Ａのように放出する放出パイプ
である。４３は酸素精留塔４０の底部に溜つた高
純度の液体酸素を取り出す取出パイプで、超抵温
の高純度液体酸素を第２の熱交換器１４内に案内
し、そこに送り込まれる圧縮空気と熱交換させて
常温にし、製品酸素ガス取出パイプ４４に送り込
む作用をする。４５は第２の熱交換器１４からパ
イプ１７まで延びる圧縮空気移送用パイプであ
り、その中間部が酸素精留塔４０内に位置し底部
に溜つた高純度の液体酸素を加熱してその一部を
気化させ、パイプ４１から塔内に流下する液体空
気と向流的に接触させて精留効率を向上させるよ
うになつている。３０はバツクアツプ系ラインで
あり、液体窒素蒸発器３１、これに上記液体窒素
貯槽２３から液体窒素を供給する第２の導入路パ
イプ３０ａ、上記液体窒素蒸発器３１で気化生成
した窒素ガスをメインパイプ２８に送入する案内
パイプ３０ｂ、この案内パイプ３０ｂに設けられ
た圧力調節弁３０ｃから構成されている。上記圧
力調節弁３０ｃは、２次側（使用側）の圧力が設
定圧力より下がると、弁を開き、または弁の開度
を調節し、２次側の圧力が設定圧力を保つよう作
用する。このバツクアツプ系ライン３０では、精
留塔ラインが故障したり、または製品窒素ガスの
需要量が大幅に増加したりしてメインパイプ２８
内の圧力が下がると、上記圧力調節弁３０ｃが開
成作動するため、上記液体窒素貯槽２３から液体
窒素が液体窒素蒸発器３１に流れて気化し、その
生成気化窒素ガスが製品窒素ガスとして上記メイ
ンパイプ２８内に流入するようになつている。３
２は不純物分析計であり、メインパイプ２８に送
り出される製品窒素ガスの純度を分析し、純度の
低いときは、弁３４，３４ａを作動させて製品窒
素ガスを矢印Ｂのように外部に逃気する作用をす
る。

この装置は、つぎのようにして製品窒素ガスお
よび酸素ガスを製造する。すなわち、空気圧縮機
９により空気を圧縮し、ドレン分離器１０により
圧縮された空気中の水分を除去してフロン冷却器
１１により冷却し、その状態で吸着筒１２に送り
込み、空気中のH₂OおよびCO₂を吸着除去する。
ついで、H₂O，CO₂が吸着除去された圧縮空気の
一部を第２の熱交換器１４内に送り込んで低温に
冷却するとともに、残部を第１の熱交換器１３に
送り込んで液体窒素貯槽２３からの液体窒素の冷
熱によつて超低温に冷却し、その状態で精留塔１
５の下部内に投入する。ついで、この投入圧縮空
気を、液体窒素溜め２１ｄから溢流する液体窒素
と接触させて冷却し、一部を液化して精留塔１５
の底部に液体空気１８として溜める。この過程に
おいて、窒素と酸素の沸点の差（酸素の沸点−
183℃、窒素の沸点−196℃）により、圧縮空気中
の高沸点成分である酸素が液化し、窒素が気体の
まま残る。ついで、この気体のまま残つた窒素を
取出パイプ２７から取り出して第１の熱交換器１
３に送り込み、常温近くまで昇温させメインパイ
プ２８から製品窒素ガスとして送り出す。この場
合、液体窒素貯槽２３からの液体窒素は、第１の
熱交換器１３の寒冷源として作用し、それ自身は
気化して取出パイプ２７から製品窒素ガスの一部
として取り出される。他方、精留塔１５の下部に
溜つた液体空気１８は、分縮器２１内に送り込ま
れて凝縮器２１ａを冷却したのち、酸素精留塔４
０に送り込まれ、窒素を気化除去され液体酸素と
なつて塔４０内に残る。この残つた液体酸素は、
取出パイプ４３から取り出され、第２の熱交換器
１４を経由して気化し、高純度の製品酸素ガスと
して製品酸素ガス取出パイプ４４から取り出され
る。このようにして、高純度の窒素ガスと酸素ガ
スが１台の装置により同時に得られるようにな
る。この場合、得られる製品窒素ガスと製品酸素
ガスの比率（体積比）は、ほぼ10：１となる。

この高純度窒素ガス製造装置は、上記のように
膨脹タービンを用いず、高純度の製品窒素ガスを
製造しうるものであり、膨脹タービンに起因する
前記弊害を全く生じず、しかも精製装置を不要化
しうる。特に、この高純度窒素ガス製造装置は、
精留塔１５の上部に凝縮器２１ａ内蔵型の分縮器
２１を設け、上記凝縮器２１ａ内へ精留塔１５内
の窒素ガスの一部を常時案内して液化するため、
凝縮器２１ａ内へ液化窒素が所定量溜まつたのち
はそれ以降生成する液化窒素が還流液として常時
精留塔１５内に戻るようになる。したがつて、凝
縮器２１ａからの環流液の流下供給の断続に起因
する製品純度のばらつき（還流液の流下の中断に
より上部精留棚では液がなくなりガスの吹抜け現
象を招いて製品純度が下がり、流下の再開時には
一定純度に戻る）を生じず、常時安定した純度の
製品窒素ガスを供給することができる。しかもこ
の装置によれば、上記窒素ガスと同時に純度の高
い窒素ガスを製造できるのであり、１台の装置で
２種類のガスの製造が可能になる。そのうえ、こ
の装置は、精留塔ラインでは対応できないような
需要量の大幅な増加時、もしくは精留塔ラインの
故障によつて精留塔１５から製品窒素ガスが得ら
れなくなつたりしたとき等に、バツクアツプ系ラ
イン３０が作動して液体窒素貯槽２３内の液体窒
素を直接蒸発器３１で気化し、これを製品窒素ガ
スとしてメインパイプ２８に流すため、需要量の
大幅増加時における製品窒素ガスの純度低下減少
の発生や、製品窒素ガス供給のとだえが回避さ
れ、常時安定に製品窒素ガスを供給しうるのであ
り、これが大きな特徴である。しかも、この装置
は、１基の液体窒素貯槽２３を、精留塔ラインと
バツクアツプラインの双方の貯槽として共用する
ため、設備費を大幅に節約できると同時に、液体
窒素貯槽２３の設置スペースを小さくでき、装置
全体のコンパクト化を実現できるのであり、これ
も大きな特徴である。

なお、第２図に示すように、液体窒素貯槽２３
から延びる第１の導入路パイプ２４ａの、熱交換
器１３から出たところに、温度センサ５０を設
け、その温度センサ５０で、第１の導入路パイプ
２４ａの始端側に設けられた弁５１を制御し、製
品窒素ガスの取出量が一定になるようにしてもよ
い。さらに、第３図に示すように、分岐パイプ
９′とは別に、第２の分岐パイプ９ａを設け、こ
の第２の分岐パイプ９ａを、熱交換器１４を経由
させることなく直接酸素精留塔４０内に入れ、熱
交換器１４で冷やされていない温度の高い圧縮空
気で酸素精留塔４０の底部に溜る液体酸素を加熱
するようにしてもよい。このように比較的温度の
高い圧縮空気で液体酸素を加熱することにより、
液体酸素を素早く昇温させうるようになり、取出
量の変化に素早く応答させうるようになる。

第４図は他の実施例を示している。

この装置は、窒素精留塔１５の分縮器２１から
ではなく、窒素精留塔１５の底部から液体空気供
給パイプ４１を酸素精留塔４０まで延ばし、窒素
精留塔１５の底部に溜る液体空気１８を酸素精留
塔４０に送入している。それ以外の部分は第１図
の装置と同じであり、作用効果も同じである。

第５図はさらに他の実施例を示している。

この装置は、酸素精留塔４０の底部に溜まつた
液体酸素を廃液熱交換器５０′を通して大気中に
放出させるようにするとともに、分岐パイプ９′
を、第２の熱交換器１４ではなく、廃液熱交換器
５０′に接続し、圧縮空気を、逃気される液体酸
素と熱交換させて低温に冷却し、これを、一部が
酸素精留塔４０内に位置する圧縮空気移送用パイ
プ４５内に送入している。そして、取出パイプ５
１′の一端を、酸素精留塔４０の液体酸素面より
上側の部分に開口させ、液体状態の酸素ではな
く、気化状態の酸素を取出し、第２の熱交換器１
４を経由させて製品酸素ガス取出パイプ４４内に
送り込むようにしている。９ｂは圧縮空気を第２
の熱交換器１４に送り込む分岐パイプである。そ
れ以外の部分は第１図の装置と同じである。

この装置は、炭化水素が残存している恐れのあ
る液体酸素を製品窒素ガス用に取り出すのではな
く、それが気化したもの（炭化水素は液体酸素よ
りも低沸点故液体酸素中に残る）を取り出すた
め、炭化水素の混入していない酸素ガスを得るこ
とができるようになる。

なお、第１図ないし第５図の装置は、それぞれ
放出パイプ４２を、窒素精留塔１５から延びる不
用気化液体空気放出パイプ２９に接続し、窒素精
留塔１５の分縮器２１と酸素精留塔４０とを連通
状態にしているが、第６図に示すように、放出パ
イプ４２を気化液体空気放出パイプ２９に接続せ
ずに独立させてもよい。このようにすることによ
り、酸素精留塔４０と窒素精留塔１５とが相互に
独立した状態になるため、窒素精留塔１５の窒素
ガスの製造量に殆ど影響されることなく酸素ガス
の製造量の増減を図ることができるようになる。
第６図において、一点鎖線は真空保冷函を示して
いる。このように、精留塔１５，４０および熱交
換器１３，１４，５０′を真空保冷函内に収容す
ることにより、外部からの熱侵入が遮断され、一
層精製効率の向上が期待されるようになる。この
真空保冷函は、第１図ないし第５図の装置にも適
用できることはもちろんである。

第７図ないし第１０図はそれぞれ酸素精留塔に
吸着筒を接続して製品酸素ガスの純度を一層向上
させる例を示している。

すなわち、第７図ないし第１０図の装置は、そ
れぞれ第３図ないし第５図の装置の取出パイプ４
３の中間部に、シリカゲルやアルミナゲル等の炭
化水素吸着剤を内蔵する吸着筒４３ａを設け、酸
素精留塔４０で生成した液体酸素を吸着筒４３ａ
に入れ、液体酸素中に混入している恐れのある炭
化水素を液相吸着除去し、その後、第２の熱交換
器１４で熱交換させガス化して製品酸素ガス取出
パイプ４４内に送り込むようにしている。

このようにすることにより、炭化水素の混在し
ていない高純度の製品窒素ガスが得られるように
なる。なお、上記吸着筒４３ａ内には、炭化水素
吸着剤ではなく、他の種類の吸着剤を内蔵させる
ようにしてもよい。なお、酸素精留塔４０内へ
は、分縮器２１および窒素精留塔１５の双方から
貯溜液体空気を供給するようにしてもよい。さら
に、酸素精留塔４０から取り出された液体酸素を
そのまま製品酸素としてもよい。

〔発明の効果〕

この発明の高純度窒素ガス製造装置は、膨脹タ
ービンを用いず、それに代えて何ら回転部をもた
ない液体窒素貯槽を用いるため、装置全体として
回転部がなくなり故障が全く生じない。しかも膨
脹タービンは高価であるのに対して液体窒素貯槽
は安価であり、また特別な要員も不要になる。そ
のうえ、膨脹タービン（窒素精留塔内に溜る液体
空気から蒸発したガスの圧力で駆動する）は、回
転速度が極めて大（数万回／分）であるため、負
荷変動（製品窒素ガスの取出量の変化）に対する
きめ細かな追従運転が困難である。したがつて、
製品窒素ガスの取出量の変化に応じて膨脹タービ
ンに対する液体空気の供給量を正確に変化させ、
窒素ガス製造原料である圧縮空気を常時一定温度
に冷却することが困難であり、その結果、得られ
る製品窒素ガスの純度がばらつき、頻繁に低純度
のものがつくりだされ全体的に製品窒素ガスの純
度が低くなつていた。この装置は、それに代えて
液体窒素貯槽を用い、供給量のきめ細かい調節が
可能な液体窒素を熱交換器のような熱交換手段の
寒冷源として用いるため、負荷変動に対するきめ
細かな追従が可能となり、純度が安定していて極
めて高い窒素ガスを製造しうるようになる。した
がつて、従来の精製装置が不要となる。特に、こ
の発明の装置は、窒素精留塔の上部に凝縮器内蔵
型の分縮器を設け、この分縮器内の凝縮器へ精留
塔の窒素ガスの一部を常時導入して液化還流液化
し、還流液が常時精留塔内へ戻るようにするた
め、製品窒素ガスの純度のばらつきを生じない。
そのうえ、この装置は、酸素精留塔を備えてい
て、窒素ガス採取後の酸素リツチな液体空気を窒
素精留塔から酸素精留塔に供給して酸素を製造す
るため、高純度の酸素ガスの高効率製造が可能に
なる。このように、この発明の装置によれば、１
台の装置で高純度の窒素ガスと高純度の酸素ガス
の効率よい製造が可能であるため、電子工業向け
に最適である。しかも、この装置は、精留塔とは
別個に液体窒素蒸発器を備えており、精留塔ライ
ンの故障時もしくは精留塔だけでは対応できない
ような製品窒素ガスの需要量の大幅な増加時に、
上記液体窒素蒸発器を作動させ、上記液体窒素貯
蔵手段の液体窒素をその液体窒素蒸発器で製品窒
素ガスとして直接気化させうるため、製品窒素ガ
スの供給がとぎれたり、需要量の大幅増加時にお
ける製品窒素ガスの純度低下が生じないという優
れた効果を奏するのである。そして、この装置
は、１基の液体窒素貯蔵手段を、精留塔ラインと
バツクアツプラインの双方の液体窒素貯蔵手段と
して共用するため、設備費を大幅に節約できると
同時に、液体窒素貯蔵手段の設置スペースを小さ
くでき、装置全体のコンパクト化を実現できるの
であり、これも大きな特徴である。また、この装
置は、液体窒素を寒冷として用い、使用後これを
逃気させるのではなく、製品窒素ガスに併せるた
め資源の無駄を生じない。そのうえ、この装置
は、酸素精留塔も備えていて、窒素ガス採取後の
酸素リツチな液体空気を窒素精留塔から酸素精留
塔に供給して酸素ガスを製造するため、効率よく
酸素ガスを得ることができる。このように、この
発明の装置は、１台の装置で高純度の窒素ガスと
酸素ガスとを効率よく製造することができるた
め、電子工業向けに最適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の構成図、第２図
および第３図はその変形例の構成図、第４図は他
の実施例の構成図、第５図はさらに他の実施例の
構成図、第６図はその変形例の構成図、第７図、
第８図、第９図および第１０図はそれぞれ吸着筒
を付加した例の説明図である。９…空気圧縮器、１２…吸着筒、１３，１４…
熱交換器、１５…窒素精留塔、１７…パイプ、１
８…液体空気、２１…分縮器、２１ａ…凝縮器、
２１ｄ…液体窒素溜め、２３…液体窒素貯槽、２
４ａ…第１の導入路パイプ、２４ｂ…導出パイ
プ、２７…取出パイプ、２８…メインパイプ、２
９…気化液体空気放出パイプ、３０…バツクアツ
プ系ライン、３１…液体窒素蒸発器、３０ａ…第
２の導入路パイプ、３０ｂ…案内パイプ、３０ｃ
…圧力調節弁、４０…酸素精留塔、４１…液体空
気供給パイプ、４２…放出パイプ、４３…取出パ
イプ、４４…製品酸素ガス取出パイプ、４５…圧
縮空気移送用パイプ。

Claims

【特許請求の範囲】

１外部より取り入れた空気を圧縮する空気圧縮
手段と、この空気圧縮手段によつて圧縮された圧
縮空気中の炭酸ガスと水分とを除去する除去手段
と、この除去手段を経た圧縮空気を超低温に冷却
する熱交換手段と、この熱交換手段により超低温
に冷却された圧縮空気の一部を液化して底部に溜
め窒素のみを気体として上部側から取り出す窒素
精留塔を備えた窒素ガス製造装置において、窒素
精留塔の上部に設けられた凝縮器内蔵型の分縮器
と、窒素精留塔の底部の貯留液体空気を上気凝縮
器冷却用の寒冷として上記分縮器中に導く液体空
気導入パイプと、上記分縮器中で生じた気化液体
空気を外部に放出する放出パイプと、窒素精留塔
内で生成した窒素ガスの一部を上記凝縮器内に案
内する第１の還流液パイプと、上記凝縮器内で生
じた液化窒素を還流液として窒素精留塔内に戻す
第２の還流液パイプと、装置外から液体窒素の供
給を受けこれを貯蔵する液体窒素貯蔵手段と、こ
の液体窒素貯蔵手段内の液体窒素を冷熱発生用膨
脹器からの発生冷熱に代え連続的に上記熱交換手
段に導く第１の導入路と、上記熱交換手段内で熱
交換を終え気化生成した窒素ガスを導出する導出
路と、上記窒素精留塔から気体として取り出され
る窒素を上記熱交換手段を経由させその内部を通
る圧縮空気と熱交換させることにより温度上昇さ
せ製品窒素ガスとする窒素ガス取出路と、液体空
気を対象とし窒素と酸素の沸点の差を利用して両
者を分離する酸素精留塔と、上記窒素精留塔およ
び分縮器の少なくとも一方の貯溜液体空気を上記
酸素精留塔内に供給する液体空気供給路と、上記
酸素精留塔内において分離された酸素を取り出す
酸素取出路と、液体窒素蒸発器と、上記液体窒素
貯蔵手段の液体窒素をこの液体窒素蒸発器に導く
第２の導入路と、上記液体窒素蒸発器で気化生成
した窒素ガスを製品窒素ガスとして上記窒素ガス
取出路内に案内する案内路と、上記液体窒素蒸発
器に対する上記液体窒素貯蔵手段からの液体窒素
の供給を上記導出路内の窒素ガスの温度に応じて
制御する制御手段を備えたことを特徴とする高純
度窒素ガス製造装置。