TW201226761A - A process for filling gas storage container - Google Patents

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201226761 六、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明關於一種以含有兩種或以上氣體之混合物填充 氣體儲存容器之方法。此氣體儲存容器通常用於儲存及 (或）給出加壓氣體混合物’其壓力通常為高壓，如至少 100 巴。 【先前技術】 氣體混合物可在填充時將各別之氣體以適當比例當場 製成。然而，使用以高壓儲存在容器中之預混氣體較為方 便0 氣體混合物之曰常用例包括焊接氣體，例如為氬/二氧 化碳/氧混合物；啤酒添加氣體（beergas)，也就是在酒吧 中用來幫助啤酒由加壓之金屬酒桶中排出之氣體，如氮/二 氧化碳氣體混合物；廚,醉氣冑，如包含02/二氧化氮之混合 氣體；以及滅火氣體，如氮/二氧化碳混合物。 氣瓶中含有高壓下（如⑽巴或以上）之永久氣體， 其製備通常為直接將氣體以氣體壓縮機打入氣瓶中。此填 充程序通常用在填充較少量之氣瓶時。

以现體壓縮機打人氣瓶之但包括潛水用之壓縮氣瓶 其將潛水用氣體以壓縮機壓縮I 美國專利第5肌632號（1998年:月公開）揭露 種以氣體混合物填充氣體儲存 α 阳甘耗之方法。此方法包含提供 均勻混合之加壓氣體混合物、 皿控虱體混合物之流率及成 δ 4 201226761 分:以及適當地調整流率及（或）成分以使氣體混合物中 之氣體維持在所需之比例。接著氣體混合物被送入一或多 個氣版。美國專利第5,826,632號中提出製備含有128巴壓 力、90%氬/10%之氣瓶之方法。 製備含有高壓混合氣體之氣瓶時亦可依序將氣體混合 物之各成分送入氣瓶。此方法包含在加入各氣體時量測氣 瓶分壓之增加（壓力計方法），或是氣瓶質量之增加（重力 計方法）。 壓力計方法用在非理想氣體上時可能無法精準，而通 常需要不同的壓力計以量測高壓及低壓。替換壓力計需要 相當多的勞力，且會拉長填充氣瓶之時間。另夕卜，此種壓 力計通常彳良貴。 重力計方法通常較壓力計方法為精準。然而，其需使 用昂貴之設備且相當複雜。 美國專利第5,427，160號（1995年6月公開）揭露在 氣體儲存容器中填充可燃氣體混合物之方法。此方法包含 將加壓可燃氣體由一第一中介容器導至一氣體儲存槽，然 後將一加壓氧化氣體由一第二中介容器斗至氣體儲存槽。 導引至儲存槽之氣流由適當之閥門及壓力傳感器所控制。 美國專利第5,427，160號示範了製備用在汽車安全氣囊系 統之氣體儲存容器之方法，其包含空氣（空氣中之氧氣可 做為氧化氣體）以及做為可燃氣體之氫氣，其壓力約為 2,500 psi (約 172 巴）。 這些依序將氣體混合物之各氣體成分送入之方法有一 201226761 缺點。這些氣體在氣瓶中會分層層積直至氣體混合物達到 平衡。此層積之現象可以混合管將較輕之氣體導入至氣瓶 之底部來解決，滾動已填充之氣瓶。亦可選擇將每種氣體 所需之量依密度由較小至大之順序送入。美國專利第 5,3 53,848號（於1994年1〇月公開）揭露此種方法。 直接壓縮方法之缺點為填充氣瓶時速度較慢（如小於 每秒1巴），以控制及（或）減少因氣體之絕熱壓縮所產生 之熱。以氣體混合物填充氣瓶可能需1 _2小時，如此，使 填充氣體之步驟限制了高壓氣瓶製備程序之速度。另外， 將氣體壓縮至足夠的壓力以使其可填充至氣瓶中需要相當 多的能量。而且，用來產生高壓之壓縮機之價格及運作成 本都相當尚。 誌。量測流入氣瓶之氣流量 。因氣體混合物之成分通常 直接壓縮方法尚有其他缺點。量 時，熱壓縮會降低之量測精度。因氣 相當重要，因此明顯地應避免此現象。 號（於2008年8月公

美國專利公開第20〇8/〇2〇2629號 開），揭露一種二步驟方法，其用於, 201226761 其中並揭露第-氣體為氬’巾第二氣體為氦較佳。美國專 利公開第2008/0202629號揭露此方法可對氣體混合物之成 分有較佳之量測控制。此領域中有些已知包含固態二氧化 碳及低溫液體之低溫漿（cry〇genic liquid八例如美國專利 第3,393，152號（1968年7月公開）揭露一種致冷劑成分， 其包含固態二氧化碳粒子懸浮於沸點低於 (〜184°C)。雖然依其揭露内容可使用液態空氣或液態氬， 但較佳之低溫液體為液態氣。在成分比例中，固態二氧化 碳之重量百分比為5%至95〇/〇，然而在需要較高之冷卻容量 (refrigeration capacity )時’重量百分比在40%以上為佳。 美國專利第3,393，152號示範形成此成分比例之方法：可將 壓縮之二氧化碳氣體通過壓力槽中之液態氮，或是使液態 二氧化碳膨脹以產生二氧化碳雪花，而雪花會落下液態氮 上’並懸浮於液態氮中。其亦揭露此成分組成可用於致冷 劑或鈍氣之來源》此組成亦可用做冷媒及中空成形（M〇w molding )。 美國專利第5,368,105 ( 1994年11月公開）揭露一種 用於滅火之低溫漿。此低溫漿包含懸浮於液態氮中之固態 二氧化碳粒子，其重量比例為約1:1。 世界專利組織專利第00/36351號（2000年6月公開） 揭露一種低溫漿，其包含懸浮於液態氮（或液態空氣，如 50-90重量百分比）及乙醇（如2〇_6〇重量百分比）中之固 態二氧化碳粒子（如丨〇_5〇重量百分比）。其亦揭露此組成 可為凡士林狀或乳液狀，並可用於治療疣、冰封管線及冷 201226761 部實驗室樣、世界專利組織專利第則635 1號亦揭露此 混合物可在某些場合取代乾冰，並提及此混合物之良好之 重/冷比性質使其可用於冷涑（或冷藏）產& (如食物）之 運送（或儲存）。 【發明内容】 本發明較佳實施例之目的為提供一種以加壓氣體混合 物填充儲存容器之新方法，其不具先前技術之缺點。 本發明之第一樣態提供一種以加壓之至少一第一氣體 第一氣體之氣體混合物填充氣體儲存容器之方法，此 方法包含以下步驟： 將包含液化之第一氣體及固化之第二氣體之液/固混 合物裝·載至一氣體儲存容器； 將氣體儲存容器中氣體進出氣體儲存容器之通道封 閉；以及 讓液化之第一氣體以及固化之第二氣體在封閉之氣體 儲存容器中變為氣態。 發明人發現液態氬/固態二氧化碳漿在送入氣瓶時並 不如液態氬本身容易沸騰。填充時不易沸騰即可以較高之 壓力填充，或是在將低溫漿注入氣瓶時所需之壓力較低溫 液體低。另外，亦可減少在填充時低溫流體之損失。 發明人相信此現象起因於固態二氧化碳特定之熱容 量，其可提供額外之冷卻容量，但並不欲被限定於特‘定之 理論。發明人認為應可在其他具有不同之液化氣體及固化 201226761 氣體之低溫漿（如液態氮/二氧化碳）中發現相同之沸騰抑 制現象。 發明人亦觀察到在液/固混合物中有二氧化碳時，固態 二氧化碳似乎可抑制液化第一氣體’使其不會立即沸騰， 而因此混合物之黏稍度較尚，液化第一氣體在填充時之濺 出會較少。 此處「加壓」一詞欲指此氣體大於大氣壓力，如至少 40巴。此氣體儲存容器通常適於儲存及（或）給出約5〇〇 巴之氣體。一般而言’此容器通常適於儲存及（或）給出 至少100巴，如至少200巴或至少300巴之氣體。 液/固混合物通常可在大氣壓力下（如i巴至2巴）穩 定存在至少10分鐘’至少30分鐘較佳，1小時更佳。此 處之「穩定」一詞意指此混合物可在大氣壓力下處理，而 不會使一或多種之成分有嚴重的損失。 上述固/液混合物通常為流體，以使此混合物可被倒 出、沿渠道抽吸/5丨導、控制流量。依液化氣體及固化氣體 之相對比例’此混合物之黏稠度及外觀由濃厚之奶油狀物 質（類似打發的奶油或凡士林）至稀薄之乳狀物質都有可 能。此混合物之黏滯度通常可為1 cps (如為稀薄之乳狀物 質）至10,000cPs (如為濃厚之奶油狀物質）。濃厚之奶油 狀物質可在約1，000至約10,000CPS之間。此混合物較佳地 可由懸浮於液體中之分散的固態粒子所形成。此液/固混合 物可以低溫泥或低溫漿來形容。 發明人發現’當液態氬/固態二氧化碳混合物回溫至室 201226761 溫時’液態氬會先汽化留下大量之固態二氧化.碳，而固態 二氧化碳會逐漸升華。在容器内使氣體擴散可形成均勻混 合之氬/二氧化碳混合物。發明人相信其他含有二氧化碳之 液/固混合物也有相同之行為模式。 合物中之液體及固體成分的相對比例依所需之氣體混 合物而定，且其混合物需具有流體性質。在較佳實施例中， 液體成分之重量百分比可為約40%至99%，而固體成分之 重量百分比可為約1%至60%。 第一及第二氣體之成分由填充容器之氣體混合物決 定。適合之氣體混合物之例包括焊接氣體；哮酒添加氣體； 麻醉氣體以及滅火氣體。 適合之焊接氣體包括氮氣或二氧化碳混合物（例如為 重量百分比約80%至約95%之氮及重量百分比約5〇/〇至2〇% 之二氧化碳），以及氬/二氧化碳混合物（例如為重量百分 比約議至約95%之氬及重量百分比約5%至鳩之二氧化 碳）。在此種焊接氣體中氧氣可取代部分之氮或氬。因此， 焊接氣體可包含重量百分比為約〇%至5%之氧氣。 特別適合之焊接氣體可包含重量百分比約80%至約 90%之氬、約0%至5%之氧氣以及約5%至2〇%之二氧化 碳適σ之焊接氣體之範例可包含重量百分比約2.5%之氧 亂、約7%至20%之二氧化碳，並以兔氣（重量百分比約 77.5%至約90.5%)平衡。 適合之啤酒添加氣體包含氮氣/二氧化碳混合氣體（例 如重量百分比約40%至70%之氮與約2〇%至約6〇%之二氧 201226761 化碳）。 適合之麻醉氣體可包含氧氣/氧化亞氮之混合氣體（如 重量百刀比約65%至約75%之氧及約25%至35%之氧化亞 氮）。 適合之滅火氣體包括氮氣/二氧化碳混合氣體（如重量 比為1:1 )。 第一氣體因此可以由氮、氬、氧中選出。其他適合之 氣體包括氦、氖、氙、氪以及甲烷。 第一氣體通常在大氣壓力下為穩定固態。此處「穩定」 詞意扣第一氣體之固態不會在大氣壓力下過快地急速變 為氣態（不論是升華或融化及汽化），而使其可在這些條件 下以固態處理。第二氣體通常由二氧化碳及氧化亞氮中選 出° 此液/固混合物可為一液化氣體及一固化氣體形成之 二元混合物。但液/固混合物亦為可多於一種之液化氣體與 固化氣體混合，或是一液化氣體與多於一種之固化氣體 恳合。在一些較佳實施例中，液/固混合物包含液化之第三 氣體。此液化之第三氣體無法與液化之第一氣體混合，但 在較佳實施例中，液化第一及第三氣體可彼此混合。 在儲存谷器充滿焊接氣體之較佳實施例中，液化第一 氣體為液態氬，而固態第二氣體為固態二氧化碳^在此實 施例中，液/固混合物亦可含有液態氧，其可與液態氬混 δ。因此’液/固混合物可包含重量百分比約8〇%至9〇%之 液態氬、約5%之液態氧以及約5%至2〇%之固態二氧化碳。 11 201226761 本發明可應用於任何種類之用於儲存及（或）給出力 壓氣體之容器，如瓦斯槽或其他氣_存^氣體儲存容° 器通常包含界定内空間之一外槽，而内空間用以留存加壓 混合氣體’此外槽具有一孔道用以放置流體流量控制單 元’而流體流量控制單元安裝於此孔道以控制流體進出外 槽之流量。 本發明特別可應用於氣瓶，例如為鋼製或紹製之高壓 氣瓶》在一些較佳實施例中，容器為單一氣瓶。在其他較 佳實施例t，纟器可為多氣瓶組之中央主氣瓶，而氣體可 在主氣瓶與數個平行之次要氣瓶間流通。在此類實施例 中，中央主氣瓶之外槽通常為鋁製，而其餘次要氣瓶之外 槽則通常為鋼製。 氣體儲存容器可為内表面鍍有絕熱材質之氣瓶。英國 專利第2,277’370號所揭露之氣瓶即為一例。此專利揭露之 内容併入此說明書以做為參考。然而，本發明之氣體儲存 容器以無鍍膜較佳。 氣體储存容器可具有至少一内槽，其位於上述内空間 中。内槽界疋内空間之一部分以留存液/固混合物，並使液 /固混合物相對於外槽有一間隔關係，且流體可在外槽與内 空間之其他部分之間流通。此種設置方式可避免外槽損壞。 在此種實施例中’低溫流體饋送至容器之一或多個内 槽中。接著容器被封閉，並讓低溫流體變成氣體而充滿容 器’而任何與其連接之次要容器亦會被加壓氣體充填。^ 或多個内槽不僅將低溫流體與容器之外壁隔離（藉此可避 12 201226761 免容器損壞）’更因其多半為薄壁，亦可減緩沸騰且提供更 均勻之沸騰。 一或多個内槽為「鬆密合」（l〇〇se_fitting )較佳，也 就是並非固定地安裝至外槽上。 一或多個内槽以「薄壁」為佳，因内槽僅處於均壓壓 力下。一或多個内槽通常具有封閉之一基底以及一環繞 壁，其具有足夠之厚度以讓内槽在裝有低溫流體時可支榜 其自身。基底及環繞壁之厚度依内槽之材質而定，但基底 及環繞壁之厚度通常約為〇.1 mm至10mm間，較佳地在 0.25mm至5mm之間》例如，當内槽由金屬製成（例如鐵、 銘或鎳）時’基底及環繞壁之厚度通常不大於2rnm (例如 為約1 mm至2mm )。另外，當内槽由聚合物（如矽氧樹脂 或聚酯膜）製成時，基底及環繞壁之厚度通常會較厚，例 如小於5mm (例如為約1.5至4mm)。 一或多個内槽之形狀較佳地為開頂或具有一開放端之 一罐，也就是說内槽具有一底端以及一環繞壁（其通常為 環形，雖然非必要）’其實質上垂直於該底端。此内槽之開 口為此開放端。在一些實施例中，此罐之開放端為倒錐狀。 此氣體儲存容器可包含至少一支樓件較佳，其用以支 樓内槽以使其與外槽維持間隔關係》任何適當之支撐件皆 可’如用於内槽之間隔臂或間隔足，或是可承載内槽之支 撐基座。支撐件可固定於内槽上，但非必要。—或多個支 樓件通常由抗低溫材料製成’且其導熱常數通常較低。適 合的物質包括塑膠及聚合物，但亦可用包裝材料。 13 201226761 谷器~τ包含複數個内槽。例如，每個内槽可為長形、 薄壁之管狀’且具有封閉之底端以及形成開口之開放的上 端。管之直徑可大於外槽之孔道直徑（在此例中，此管可 在封閉之前置入外槽）或小於外槽扎道之直徑（在此例中， 管可由孔道插入外槽中）。 然而在較佳實施例中，容器包含一單内槽，在此實施 例中内槽之開口的直徑大於上述孔道為佳》内槽之開口 之直徑可至少較孔道之直徑大100% (較佳為至少大 200 /〇，例如至少大4〇〇%)。内槽之開口的直徑可為外槽内 徑之99%。 或多個内槽通常可支撐其自身，即使填充低溫流體 後也一樣。内槽可為剛性，也就是可支撐其自身且可抵抗 形變。另-方面’一或多個内槽亦可為軟性。在此等實施 例中，一或多個内槽可產生形變，如被捲起、折疊或壓扁， 然後由孔道插人外槽中。接著内槽可以氣壓或水壓在容器 内展開。3外’在實施例中，若一或多個内槽為彈性體， 内槽在容器内可自行恢復原來的形狀。因此，内槽可由彈 性材料製成’ Α是内槽具有彈性或彈簧框架，其支撐用以 形成内槽之基底及壁之軟性的片材。 因其需填充低溫流體，因此一或多個内槽通常由可抵 抗所：環境之低溫而不會脆化之材料製成。適合之材料包 括特定之金屬，如鋁、鎳及冑（例如不銹鋼）以及聚合物 材料（例如石夕氧樹脂’如催化固化之石夕氧樹脂以及聚二甲 基石夕氧院、聚脂（如聚對笨甲二酸乙二脂（ρΕτ或 201226761

Mylar M ) )、γ 7 γ 聚乙烯（如聚四氟乙烯（PTFE))、以及全 彈性體（PFE)。 2開口外’内槽可包含至少一孔穴以提供由内槽界定 之内空㈤ϋ由外槽所界定之其他部分之内空間之間之 額外之氣體流通。此孔穴通常可位於内槽之壁上，在内槽 填充之低溫流體的最高水位以上。然:而，在較佳實施例中， 開口為内槽上唯一之孔道為佳。 、处之Ή隔關係」—詞所指為被隔開或是在其間有 1隙因此，在本發明中，外槽與内槽隔開，而使填入 ㈣m體與外槽間具有—間隙而將低溫流體隔離。 間隙通常大於1釐米，較佳為大於5釐米。 處開放」一sSJ意指至少非完全封閉。因此，在本 :明中1 口為對内空間之其餘部分至少非完全封閉（以 凡全打開為佳）。在較佳實施例中，開σ可直接連接至容器 之任一部分，特別是流體流量控制單元。 一或多個内槽之開σ與流體流量控制單元間有-間隔 關係為佳。 内空間通常具有一上半部以及一下半部。内槽延伸至 内槽之上半部及下半部之程度依内槽填充之低溫流體的量 而定。-或多個内槽一或多個内槽可由内空間之下半部延 伸至上半部。例如，在容器為多氣瓶組中之t央主氣瓶之 實施例中，其内槽可由接近内空間之底部延伸至頂端，或 至内空間之長度的90%。然而’在容器為獨 施例中，峨全 15 201226761 内空間之底部三分之一。 二較佳之用以儲存及（或）給出加壓氣體之容器揭 露於同樣處於申請階段之歐洲專利申請第10195503.7號， 並標不為申請人卷號07492 EPC，其揭露之内容引用於此 做為參考資料。 發明人發現内槽為開頂之罐狀較開口封閉之袋狀為 佳因内袋使第二氣體無法擴散以形成均勻混合之氣體混 合物。另外，發明人亦觀察到在容器之底部使用内罐可避 免在將混合物饋送至連接至流體流量控制單元之内袋時會 發生的強烈對流。再者，發明人發現内罐較内袋耐用。 此氣體儲存容器’或其所提供之一或多個内槽可讓喷 嘴、.里流體流量控制單元插入一通道中以裝填液/固混合 物。喷嘴通常包含第一渠道組合以及第二渠道組合，第一 渠道組〇用以供給低溫流體，而第二渠道組合可在對容器 填充流體時將空氣及（或）1態之低溫流體由容器排出。 第一渠道組合可在第二渠道組合内，且與第二渠道組合同 軸為佳。在内槽與流體流量控制單元分開一段距離的實施 例中，喷嘴通常延伸穿過流體流量控制單元至低於内槽開 口之高度《如此，喷嘴末端之喷灑可被内槽之壁阻擋。 通道可以壓力蓋或類似物手動開關，但在較佳實施例 中，通道具有，其位於容器内通道之末端，且以一彈 簧保持於關的狀態。 此流程可包含以移除壓力蓋打開通道，然後將喷嘴插 入打開的通道並將低溫流體送入容器中。另外，此流程亦

16 201226761 ° 將嘴嘴插入，並以喷嘴之末端推擠彈簧以打開閥門 而打開通道。 虽之噴嘴組合揭露於2010年12月16日申請，現在 同樣處於申嗜& #上 °狀心令之歐洲專利申請第10195461.8號中， 上述揭露内容弓I入本文做為參考。 、固混合物可以將第二氣體與液化之第一氣體接觸 之方式產峰。& 产 第二氣體可為氣相，但通常為液化或固化粒 子。 广液/固混合物可將加壓第二氣體通過隔熱槽之液化第 、虱體而形成。液化第一氣體冷卻，並將第二氣體固化為 "固1'粒子然後分散在液化之第一氣體中。此方法之 適田範例揭露於美國專利第”93」52號中，揭露之内容引 用於此做為參考資料。 液/固混合物亦可以快速地使加壓之氣態或液態第二 氣體流膨脹’並將膨脹氣體流與液化之第一氣體喷霧混合。 此方法之適當範例揭露於美國專利第5,368，1〇5號，及 世界專利組織專利第00/36351號中，揭露之内容引用於此 做為參考資料。發明人注意到用於液態二氧化碳之喷嘴可 加熱以避免被固態二氧化碳阻塞。 發明人藉將二氧化碳由含有加壓二氧化碳之氣瓶中對 液態氬釋出之方式產生液態氬/固態二氧化碳混合物。二氧 化碳在釋出以形成小水滴（或粒子）時會液化（或固化）， 然後會掉落在液態氬之表面上並與其混合。發明人發現以 此方式生產之混合物若需有足夠之安定性以裝填至氣瓶中 17 201226761 時，其應為乳狀。 液/固混合物可在槽中或是使用連續之生產線製程大 量生產。混合物可以重力計量測，或是流量計（如科氏力 流量計 ’ c 〇 r i ο 1 i s f 1 〇 w m e t e r )量測。 鎖送（或裝填）至氣體儲存容器之液/固混合物總量可 經計算以使氣體混合物在變為氣態後提供所需 而〈备器内氣 體混合物壓力。 在氣體儲存容器之内槽被加壓氣體填充時，裝 或多個内槽之低溫流體之量可以理想氣體方程式計算。 就是：

PV=nRT 其中P為所欲之容器中壓力、v為容氣體積、n為氣體 之莫耳數、R為氣體常數、而T為絕對溫度。 在選定特定之容器後，V及P之最大值，以及 、 興至 /皿為已知。如此可以下式計算η :

n=PV/RT 氣體之莫耳數η乘以分子量A可換算為以公克數1量 之氣體質量Μ : Μ = ηΑ

18 201226761 在汁昇尚於50巴（例如）之真實氣體時，需依分子之 不同而有限之尺寸及分子間之引力及斥力修正此基本方程 式。此修正可在方程式中導人因數z—氣體之縮性」：

PV=nRTZ 許多亂體在相當廣的壓力及溫度範圍下有表可查，而 其他軋體則有複雜之趨近方程式可計算。 汁算可依需求改變以決定兩種或以上之低溫液體之 量，或包含液化之第一氣體及固化之第二氣體之液/固混合 物之量，纟依需求以加職體混合物填充氣體儲存容器。 在大量生產時’可以重力計方式或體積量測方式量測 預定量，然後以虹吸管或漏斗裝填至容器中。另外，在使 用填充管線之連續製程中，可測量流至第一容器之液/固混 。物之流里（如使用流量計、重力計或體積量測計方法）， —裝填預定量至第一容器後’氣體流即被中斷以讓第 夺器可封閉並由管線移開’而第二容器可被移至預備位 置以裝填液/固混合物。 裝填低溫液/固混合物至單一容器之一或多個内槽通 常需要多於1分鐘，亦可能僅需i 〇至2〇秒。 氣體儲存谷器通常可站立放置於大氣溫度一段足夠之 時間以使混合物可成為氣態並使氣體擴散以提供均勻混合 之狄體混合物。承上’此氣體儲存容器可站立放置約12小 19 201226761 時至1星期以確保完全擴散。亦可使氣體儲存容器橫躺以 加強或促進擴散（如將氣瓶水平放置）或是移動容器（如 滾動）。 本發明之第二樣態提供一種液/固混合物，其包含液態 氬、液態氧以及固態二氧化碳。此液/固混合物更佳地可包 含重量百分比約80%至90%之液態氬、重量百分比最多約 5%之液態氧，以及重量百分比約5%至20%之固態二氧化 碳。較佳之液/固混合物主要包含此比例組成之液態氬、液 態氧以及固態二氧化碳。 【實施方式】 以下為本發明一較佳實施例之敘述（僅為例示）並參 照所附圖式。 請參照第1圖，氣瓶2具有一外槽4,其界定一内空 間6以留存加壓氣體。外槽4以鋼製成，並具有孔道8以 接收流體流量控制單元10以控制進出氣瓶2之流體流量。 流體流量控制單元10具有含壓力蓋14，用於填充J化第 -氣體及固化第二氣體之液/固混合物之流體填充入口 仏含控制閥18之傳統出口 16。流體流量控制單元⑺亦 具有洩壓閥20。 内槽22由鋁製成，其完全置於内空間6之下半部中。 内槽22界定出内空間之一部分24 你廿也 他溫流體26，並 使其與外槽4保持一間隔關係。支撐件2 M „ 8使内槽22與外 槽4間維持間隔關係。内槽22具有一開 间口 30 ’其用以通 20 201226761 過鋁製之渠道32 (或浸入管）接收來自流體流量控制單元 1〇之低溫液/固混合物。渠道32之末端34延伸至内槽22 之開口 30以下，並藉此確保來自渠道32之喷霧可被内槽 22擋住。渠道32之末端34通常不會延伸至低於内槽22 開30因其在内槽22填充流體後會使其低於低溫流 體26之液面。 開口 30向内空間6之其他部分打開，而藉此可使流體 可在内槽22與内空間6之其他部分間之流通。 在填充氣瓶時，將壓力蓋14移除以透過渠道32填充 低溫液/固混合物至内槽22。傳統出口 16之控制閥18通常 打開以使氣體可逸出氣瓶2。 饋入氣瓶2之低溫液/固混合物之量（如體積或質量） 依氣瓶之目標壓力（也就是氣瓶之體積、以及液化之第一 氣體、固化之第二氣體及氣體混合物之密度）而預定，並 測量饋送至驗之流體以確保加人之低溫流體量正破。在 加入所需之低溫液/固混合物之量至氣概2冑，壓力蓋14 將入口 12關上，而傳統出口 μ夕細ββ Λ 之控制閥18亦關閉。低溫 流體可汽化（在某些情況下為斗 ^ 卜马升華）並變成氣態，藉此將 氣瓶2以氣體填充至所需之壓力。

2 3.5升之鋼氣瓶具有—大开丨ss A A 大型碩部’其裝設有流體流量 控制單元，而流體流量控制單开 J早几具有液體過濾開孔、水管、 傳統閥以及安全洩壓閥。MVlarTM抑 yar袋連接至液體填充管，並 21 201226761 置於氣瓶之内部。製成之氣瓶以及其内部與美國專利第 3,645,291號中所述類似。 製備由重量百分比97%之液態氬以及7%之固態二氧 化碳組成之低溫漿時，可將液態二氧化碳由噴嘴喷灑至裝 有液態氬之通風槽表面。產生之漿是否加入足量之二氧化 碳可以其自由流動之特性及顏色來確認。應達到不透明白 色稀薄液體。 在填充前將系統以LIN預冷。在預冷後，將4 2升之 混合物（總量6升，其中因噴回及濺出而損失〖8升）透 過同軸喷嘴之中央管倒人填充管及袋中。傳統閥在倒入時 打開，而傳統閥以及液體填充孔在混合物倒入後關上。氣 瓶之壓力及溫度被依時間記錄。二氧化碳含量在數日中每 數小時測量一次，直至其回到平衡值之7%。 第2圖中之圖表顯示在液態氬/二氧化碳漿變成氣態時 氣瓶内之壓力隨時間增加。氣瓶内之壓力在開始時之3〇秒 因液態氬之揮發而快速升高。3G秒後，所有之液態氯已大 致揮發。I態氬揮發後，壓力因低溫漿中剩餘之固態二氧 化碳之升華而持續升高（雖然較慢）。 第2圖中之圖表亦顯示在填充過程中，氣瓶之最低溫 點不會低於·20°〇此結果表示氣瓶之外槽可由較不财低溫 之材料製成。 發明人涊為將混合物裝入氣瓶底部的内罐中可使喷回 及減出所造成之損失大幅減少。 本發明之較佳實施例的優點包括： 22 201226761 .與直接壓縮方法相較下，可較容易且較快速地填充 氣體儲存容器； .與直接壓縮方法相較下，填充氣體儲存容器時較省 電； .與直接液體注入方法相較下，填充氣體儲存容器時 較可靠且安全；以及 •填充氣體儲存容器時較無浪費。 應了解本發明並不限於上述較佳實施例細節之細節， 其可有許多之修改及變化，而不悖離後附之申請專利範圍 中所界定之本發明之精神及範疇。 【圖式簡單說明】 第1圖為本發明一實施例之氣體容器之剖面示意圖； 第2圖繪示⑴裝填有液態氬及固態二氧化碳所組成之 低溫毁之内袋之氣瓶對時間的加速壓力曲線（π)氣瓶中之 不同點對時間之溫度變化 【主要元件符號說明】 2 :氣瓶 4 :具有一外槽 6 :内空間 8 :孔道 1 〇 :流體流量控制單元 12 :入口 23 201226761 14 :壓力蓋 16 :出口 1 8 :控制閥 20 :洩壓閥 22 :内槽 24 :内空間之一部分 26 :低溫流體 28 :支撐件 30 :開口 32 :渠道 34 :末端

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Claims (1)

1. 201226761 七、申請專利範圍： 1. 一種以加壓之至少一第 體混合物填充一氣體儲存容器之 驟： 一氣體及一第二氣體之氣 方法，該方法包含以下步 將包含液化之該第一氣體及固 固混合物裝填至一氣體儲存容器； 化之該第二氣體之液/ 將該氣體儲存容器中氣體進出 道封閉；以及 該氣體儲存容器之一通 使液化之該第一氣體以及固化之該 該氣體儲存容器中變為氣態。 第二氣體在封閉之 2.如申請專利範圍第1項之方法， 為包含氮（N2)、氬（Ar)、氧（〇2)、氣， 其組合。 其中該第一氣體 氖、氪、甲烷或 .如令請專利範圍第1或第2項之方 軋體為二氧化碳（C02)或氧化二氮（N2 其中該第 .如前述申請專利範圍中任一項所述之方法，其 該氣體混合物6 A A 、 勿包含重量百分比約40%至約99%之液態成 分’以及重量百八， 里白分比約1%至約60%之固態成分。 5. 該液/固 如别述申請專利範圍中任一項所述之方法 成。物包含液化之一第三氣體。 其中 S 25 201226761 6·如申請專利範圍第5項之方法’其中液化之該第 二氣體可與夜化之該第一氣體混合。 7·如前述申請專利範圍中任一項所述之方法，其中 該氣體混合物為焊接氣體。 8'如前述申請專利範圍中任一項所述之方法，其中 該液化之第一氣體為液態氛，而該固化之第二氣體為固態 二氧化碳。 9. 如申請專利範圍第8項之方法，其中該液/固混合 物包含液態氧。 10. 如前述申請專利範圍中任一項所述之方法，其中 該液固混合物包含： 重量百分比約80%至90%之液態氬； 重量百分比約〇%至5%之液態氧；以及 重量百分比約5%至20%之固態二氧化碳。 11. 一種液/固混合物，其包含液態氬、液態氧以及固 態二氧化碳。 12. 如申請專利範圍第11項之液/固混合物，其包含： 26 201226761 重量百分比約80%至90%之液態氬； 重量百分比最多約5%之液態氧；以及 重量百分比約5%至20%之固態二氧化碳。 S 27