TWM567252U - Ammonia gas supply device - Google Patents

Abstract

本創作係有關於一氨氣供給裝置，其主要係包括有一可用以儲存一液氨的固定式儲存槽、一加熱覆蓋套及一冷卻覆蓋套，加熱覆蓋套覆蓋於固定式儲存槽的下半槽體外表面，冷卻覆蓋套則覆蓋於固定式儲存槽的上半槽體外表面，而固定式儲存槽的一側邊設有一液氨進出件及一氨氣輸出件，液氨進出件可外接一液氨供給單元，並輸送液氨至該固定式儲存槽內，加熱覆蓋套連接一加熱供給單元，並導入一加熱流體，藉由流經加熱覆蓋套內的加熱流體以溫和加熱存放於固定式儲存槽的液氨，而被加熱作用後穩定產生的氨氣則可上升至固定式儲存槽的頂端，再經由設於固定式儲存槽頂端的氨氣收集管及氨氣輸出件而送往一氨氣使用單元，藉此不僅可提高氨氣的使用安全性，又可降低氨氣生產費用及對環境的影響者。

Description

氨氣供給裝置

本創作係有關於一氨氣供給裝置，尤指一種具有固定式儲存槽的氨氣供給裝置，不僅可提高氨氣的使用安全性，又可降低氨氣的生產費用及對環境的破壞者。

氨氣是工業上常用的物質，於半導體產業、液晶面板產業或光電產業都需使用到氨氣，為滿足機組工藝的需要，一般工廠對會向外部供應廠商購買氨水，運回廠房後，再藉由蒸餾提純方式來產生可供機組使用的氨氣。而在氨氣使用於機組裝置後，會伴隨產生許多廢氨水，一般工廠再將廢氨水或廢酸液委託外部廠商運出廠外再處理。如此，不僅會增加氨氣的生產費用，且在氨氣或廢氨水的運輸過程中，也徒增氨氣外洩的危險性，造成環境的破壞。

另外，習用氨氣供給裝置的蒸餾提純方法係使用電熱管加熱法，於液氨固定式儲存槽底端外表面加設電熱管，藉由電熱管產生的熱源以加熱固定式儲存槽及存放於固定式儲存槽內的液氨，受熱的液氨再產生可供使用的氨氣。電熱管加熱法對於液氨而言容易造成劇烈揮發，形成固定式儲存槽內氣壓過大的波動變化，氨氣的供給並不穩定。

又，習用氨氣供給裝置加熱液氨會同時產生(水蒸氣)霧滴及氨氣，其中霧滴無疑會增加氨氣中的含水率，降低產出可使用氨氣的濃度。

有鑑於此，本創作提供一種創新的氨氣供給裝置，可改善上述缺點，不僅可提高氨氣的生產穩定性、生產品質及使用安全性，又可降低氨氣的生產費用及對環境的影響者。

本創作的主要目的在於提供一種氨氣供給裝置，可藉由一加熱覆蓋套以引導一加熱流體對存放於一固定式儲存槽內的液氨緩和加熱，產生氨氣，再藉由一冷卻覆蓋套以冷卻固定式儲存槽上半槽體及提高氨氣濃度，不僅可提高氨氣的使用安全性及產出穩定性，又可降低產出費用者。

本創作的次要目的在於提供一種氨氣供給裝置，其存放液氨的固定式儲存槽係固定於一廠房基座內，並連接在同一廠房內的一液氨供給單元及一氨氣使用單元，固定式儲存槽或液氨供給單元無須經常更換輸送管線及轉接口，藉此不僅可提高工作安全性，又可降低資源浪費及節省製作時間者。

本創作的又一目的在於提供一種氨氣供給裝置，藉由一冷卻覆蓋套而可在固定式儲存槽的上半槽體內表面形成一液膜，以吸收水溶液霧滴，藉此以提高氨氣濃度。

為達上述目的，本創作提供一種氨氣供給裝置，其主要係包括有：一固定式儲存槽，用以置放一液氨，於固定式儲存槽的一側邊設有一液氨進出件及一氨氣輸出件，氨氣輸出件連接有一氨氣收集管，而氨氣收集管橫設於固定式儲存槽內部的頂端；一加熱覆蓋套，設於固定式儲存槽的下半槽體外表面，加熱覆蓋套的一側邊設有一加熱流體輸入件，而加熱覆蓋套的另一側面則設有一加熱流體輸出件，加熱流體輸入件連接有一加熱供給單元，並接收由加熱供給單元所供應的一加熱流體，加熱流體再經由加熱流體輸出件而輸出於加熱覆蓋套外，加熱覆蓋套可對固定式儲存槽內的液氨進行加熱作用而產生一氨氣。

於本創作一實施例中，尚包括有一冷卻覆蓋套，設於固定式儲存槽的上半槽體外表面，冷卻覆蓋套的一側邊設有一冷卻流體輸入件，而冷卻覆蓋套的另一側面則設有一冷卻流體輸出件，冷卻流體輸入件連接有一冷卻供給單元，並接收由冷卻供給單元所供應的一冷卻流體，冷卻流體再經由冷卻流體輸出件而輸出於冷卻覆蓋套外。

於本創作一實施例中，其中冷卻流體進入冷卻流體輸入件的溫度係介於氨氣的露點及泡點之間。

於本創作一實施例中，其中加熱流體的溫度係介於20℃~70℃，而冷卻流體的溫度則介於12℃~19℃。

於本創作一實施例中，其中加熱覆物蓋套及冷卻覆蓋套之間設有一隔熱件。

於本創作一實施例中，其中加熱流體輸入件的垂直高度係低於加熱流體輸出件的垂直高度。

於本創作一實施例中，固定式儲存槽固定於一廠房基板上，液氨進出件可外接一液氨供給單元，氨氣輸出件則外接一氨氣使用單元。

於本創作一實施例中，固定式儲存槽係以一斜角而置放於一廠房基板上。

於本創作一實施例中，液氨進出件連接有一設於固定式儲存槽內部的液氨流放管，液氨流放管的另一端則延伸於固定式儲存槽內的底端。

於本創作一實施例中，固定式儲存槽的一側邊設有一氨水輸出件，氨水輸出件連接有一位於固定式儲存槽內部的氨水排放管，而氨水排放管的另一端置延伸固定式儲存槽內的底端。

於本創作一實施例中，固定式儲存槽的一側邊設有一第二加熱流體輸入件及一第二加熱流體輸出件，第二加熱流體輸入件及第二加熱流體輸出件之間設有一橫設於固定式儲存槽內的加熱輸送管，第二加熱流體輸入件連接加熱供給單元，並可接收來自加熱供給單元的加熱流體。

於本創作一實施例中，加熱輸送管係為一直型管、一彎管、一波浪管、一多接頭管或一多管路管。

於本創作一實施例中，加熱供給單元係為一熱泵加熱系統。

首先，請參閱第１圖及第２圖，係分別為本創作氨氣供給裝置一實施例之構造示意圖及側視圖。如圖所示，本創作氨氣供給裝置10主要係為一固定式儲存槽11，例如但不限係為一可固定於一廠房基板30上的固定式儲存槽11，固定式儲存槽11內可用以儲存一液氨20，而固定式儲存槽11的其中一側邊設置有一液氨進出件13及一氨氣輸出件15。液氨進出件13將可連接於一液氨供給單元33，例如但不限係為一與廠房基板30同一廠房內的液氨供給單元33，可根據固定式儲存槽11內的液氨20容量而適時補充液氨20進入固定式儲存槽11內。氨氣輸出件15則連接一氨氣使用單元35，例如但不限係為一與廠房基板30同一廠房內的MOCVD磊晶機台。

本創作設有一加熱覆蓋套17，係固定並包覆於固定式儲存槽11的下半槽體113外表面，加熱覆蓋套17的一側邊設有一加熱流體輸入件171，而另一側邊則設有一加熱流體輸出件175。加熱流體輸入件171連接有一加熱供給單元39，加熱供給單元39可產生並供應一加熱流體395，例如一加熱液體或一加熱氣體，經由加熱流體輸入件171而被輸入加熱覆蓋套17內，再經由加熱流體輸出件175而輸出於加熱覆蓋套17外。加熱覆蓋套17內的加熱流體395將透過加熱覆蓋套17而對存在於固定式儲存槽11內的液氨20進行溫和加熱作用，並依此產生氨氣25。

於一操作實務中，加熱流體395進入固定式儲存槽11內的工作溫度需大於液氨20的工作溫度，例如但不限係為70℃~21℃，而輸出加熱覆蓋套17時的工作溫度則約為20℃，接近液氨20存放於固定式儲存槽11內的一般溫度20℃。

在本創作一實施例中，其加熱流體輸入件171與廠房基板30的距離(垂直高度)係與加熱流體輸出件175的垂直高度並不相同，例如圖中所示之加熱流體輸入件171的垂直高度小於加熱流體輸出件175的垂直高度。又，加熱流體輸入件171與加熱流體輸出件175也分別位於加熱覆蓋套17的不同側邊，加熱流體輸入件171位於固定式儲存槽11一側邊的左下角位置，而加熱流體輸出件175則位於固定式儲存槽11另一側邊的右上角位置，兩者形成相對應位置對角關係，藉此可確保加熱流體395可包覆固定式儲存槽11的下半槽體113，並對固定式儲存槽11內的液氨20進行加熱作用。

本創作由於係藉由加熱包覆套17內的加熱流體395來對固定式儲存槽11內的液氨20進行加熱作用，其加熱方式對液氨20而言較為緩和揮發。於一操作實務中，藉由本創作加熱包覆套17及加熱流體395的加熱模式，所產生的氨氣25含水率僅有20ppb~40ppb ，產生的水溶液(或稱霧滴)相對較少，而固定式儲存槽11的壓力為6atm，槽內壓力波動性僅有±3psi。比起其他氨氣生產方式的含水率80ppb~120ppb、霧滴較多及槽內壓力波動性±14psi，本創作不僅可因為工作壓力相對平穩而提高使用的安全性，也可有效提高氨氣的生產品質及產出穩定性。

於本創作一實施例中，其加熱供給單元39係為一熱泵(heat pump) 加熱系統，可穩定提供加熱流體395，例如但不限係為一65℃的熱水，藉此以降低能源輸出及提高加熱流體的產出效能。

經由加熱流體輸出件175而輸出的加熱流體395，可被導引輸送至加熱供給單元39，重複被加熱再利用。當然，使用過後的加熱流體395也可以被送往其他裝置，而不送回加熱供給單元39。

於本創作一實施例中，液氨供給單元33可為一廢氨水處理設備，可直接回收廠房內氨氣使用後所產生的廢氨水，經過其他蒸餾、冷凝、純化及/或吸收等提濃處理設備後，而形成可回收再利用的液氨20，例如工業級液氨或電子級液氨。之後再經由液氨進出件13而進入固定式儲存槽11內，等待被加熱而形成氨氣25後而循環再利用。前述蒸餾、冷凝、純化及/或吸收等液氨提濃處理設備或方法可見於專利申請人的其他專利案件中，例如台灣專利第I580638號｢氨濃度提升系統及其方法｣、台灣專利第I588091號｢氨濃度提升裝置及其方法｣、台灣專利第I601687號｢氨分解裝置及其方法｣、台灣專利第I600616號｢電子級氨水製造系統及其方法｣、台灣專利第M550298號｢低濃度氨水脫氨裝置、系統及其氨水製作系統｣。

氨氣輸出件15之一端連接有一氨氣收集管155，氨氣收集管155位於固定式儲存槽11內部，且延伸至固定式儲存槽11的上半槽體115頂側位置，可用以收集由液氨20加熱而產出的氨氣25。氨氣25將經由氨氣收集管155、氨氣輸出件15而被傳送至氨氣使用單元35。氨氣輸出件15距離廠房基板30的垂直高度將大於液氨進出件13。

再者，請參閱第３圖及第４圖，係分別為本創作一較佳實施例的構造示意圖及側視圖。如圖所示，本創作設有一冷卻覆蓋套57，固定並包覆於固定式儲存槽11的上半槽體115外表面。冷卻覆蓋套57的一側邊設有一冷卻流體輸入件571，而另一側邊則設有一冷卻流體輸出件575。冷卻流體輸入件571連接有一冷卻供給單元59，冷卻供給單元59可產生並供應一冷卻流體595，例如一冷卻液體或一冷卻氣體，經由冷卻流體輸入件571而被輸入冷卻覆蓋套57內，再經由冷卻流體輸出件575而輸出於冷卻覆蓋套57外。冷卻覆蓋套57內的冷卻流體595將透過冷卻覆蓋套57而對於固定式儲存槽11的上半槽體115進行冷卻作用，並在上半槽體115內表面及氨氣收集管155外表面形成一液膜55。

由於加熱覆蓋套17及加熱流體395對存在於固定式儲存槽11內的液氨20進行加熱作用時，除了產生氨氣25外，也會同時形成一些水蒸氣(或稱霧滴；未顯示)，霧滴混合在氨氣25中會稀釋氨氣25中的氨氣濃度。而上半槽體115內表面及氨氣收集管155外表面所形成的液膜55將可捕捉及吸附霧滴，並形成液膜55的一部份，藉此以減少霧滴數量及提高氨氣25濃度。而液膜55增長大至一特定重量而大過其槽壁吸附力時，則會自然掉落於液氨20中。

於一操作實務中，冷卻流體595進入冷卻覆蓋套57內的工作溫度設定為氨氣的露點和泡點之間，例如在絕對壓力6bar時，其工作溫度約12℃~9℃之間。於絕對壓力8bar時，其工作溫度約20℃~18℃之間。於絕對壓力12bar時，其工作溫度約32℃~31℃之間。因此，冷卻流體595的工作溫度在32℃~9℃之間。

在本創作一實施例中，其冷卻流體輸入件571與廠房基板30的距離(垂直高度)係與冷卻流體輸出件575的垂直高度並不相同，例如圖中所示之冷卻流體輸入件571的垂直高度係大於冷卻流體輸出件575的垂直高度。又，冷卻流體輸入件571與冷卻流體輸出件575也可設計成分別位於冷卻覆蓋套57的不同側邊或同一側邊。

接續，請參閱第５圖，係為本創作氨氣供給裝置又一實施例的側視圖。如圖所示，由於在固定式儲存槽11的下半槽體113外表面包覆有加熱覆蓋套17，導入加熱流體395以對儲存槽下半槽體113進行加熱作用，而固定式儲存槽11的上半槽體115外表面則包覆有冷卻覆蓋套57，導入冷卻流體595以對儲存槽上半槽體115進行冷卻作用。因此，在加熱覆蓋套17與冷卻覆蓋套57之間可設有一具有隔熱效果的隔熱件67，可降低加熱覆蓋套17與冷卻覆蓋套57之間的溫度干擾。

另外，請參閱第６圖，係為本創作氨氣供給裝置又一實施例的構造示意圖。如圖所示，本創作氨氣供給裝置10可增加第二加熱裝置，第二加熱裝置主要係為一加熱輸送管47，設於固定式儲存槽11的內部，加熱輸送管47的兩端係分別為一第二加熱流體輸入件471及一第二加熱流體輸出件475。第二加熱流體輸入件471連接加熱供給單元39，加熱供給單元39則提供加熱流體395，例如一加熱液體或一加熱氣體，經由第二加熱流體輸入件471引導而進入加熱輸送管47，可直接對位於加熱輸送管47管壁外表面周邊的液氨20進行溫和加熱作用，加熱流體395再經由第二加熱流體輸出件475而輸出於固定式儲存槽11外。

第二加熱流體輸入件471與廠房基板30的距離(垂直高度)係與第二加熱流體輸出件475的垂直高度並不相同，例如圖中所示之第二加熱流體輸入件471的高度大於第二加熱流體輸出件475的高度。而加熱輸送管47可為一直管型、一彎管型、一波浪管型、一多接頭型或一多管路型。

於本創作一實施例中，液氨進出件13的一端連接有一液氨流放管435，液氨流放管435位於固定式儲存槽11內部，且延伸至固定式儲存槽11的底端位置，可以排放從液氨進出件13進出的液氨20。如果固定式儲存槽11內的液氨20低於一設定高度時，即代表固定式儲存槽11內的液氨20低於一設定容量，液氨進出件13即可從液氨供給單元33導入液氨20，並經由液氨流放管435而輸送至固定式儲存槽11內。

當固定式儲存槽11內的液氨20被連續加熱產出氨氣25而降至一含氨濃度以下時，也可經由液氨進出件13而被抽出固定式儲存槽11外，再傳送至其他廢水處理系統。換言之，液氨進出件13不僅可做為液氨20進入固定式儲存槽11的輸入口，也可做為液氨20排出於固定式儲存槽11的輸出口。

於本創作一實施例中，於未設有液氨進出件13的固定式儲存槽11另一側邊，設有一氨水輸出件41，而氨水輸出件41連設有一位於固定式儲存槽11內的氨水排放管43。當固定式儲存槽11內的液氨20下降至一含氨濃度以下時，固定式儲存槽11內的液氨20將可經由氨水排放管43及氨水輸出件41而排出固定式儲存槽11，再傳送至其他廢水處理系統。

最後，請參閱第７圖，係為本創作氨氣供給裝置又一實施例的構造示意圖。如圖所示，為了讓含氨濃度下降至一預定值以下的液氨20方便排出於固定式儲存槽11外，固定式儲存槽11將以一斜角角度θ而放置於廠房基板30上，例如本圖所示之未設有液氨流放管435的一側將較遠離廠房基板30。

由於本創作的氨氣供給裝置10係固定於一廠房基板30上，且在較佳實施例中係可連接同一廠房內的液氨供給單元33及一氨氣使用單元35，連接管線固定而不需時常更換接管，因此不僅可節省氨氣產出的製作時間及費用，也可降低氨氣外洩的風險。又，由於本創作係以加熱覆蓋套17及加熱流體395對固定式儲存槽11的液氨20進行加熱作用，因此不僅可提供高品質及穩定輸出的氨氣，也可降低資源浪費者。

10‧‧‧氨氣供給裝置
11‧‧‧固定式儲存槽
113‧‧‧下半槽體
115‧‧‧上半槽體
13‧‧‧液氨進出件
15‧‧‧氨氣輸出件
155‧‧‧氨氣收集管
17‧‧‧加熱覆蓋套
171‧‧‧加熱流體輸入件
175‧‧‧加熱流體輸出件
20‧‧‧液氨
25‧‧‧氨氣
30‧‧‧廠房基板
33‧‧‧液氨供給單元
35‧‧‧氨氣使用單元
39‧‧‧加熱供給單元
395‧‧‧加熱流體
41‧‧‧氨水輸出件
43‧‧‧氨水排放管
435‧‧‧液氨流放管
47‧‧‧加熱輸送管
471‧‧‧第二加熱流體輸入件
475‧‧‧第二加熱流體輸出件
55‧‧‧液膜
57‧‧‧冷卻覆蓋套
571‧‧‧冷卻流體輸入件
575‧‧‧冷卻流體輸出件
59‧‧‧冷卻供給單元
595‧‧‧冷卻流體
67‧‧‧隔熱件
θ‧‧‧斜角

第１圖：係本創作氨氣供給裝置一實施例之構造示意圖。

第２圖：係本創作氨氣供給裝置如第1圖所示實施例之側視圖。

第３圖：係本創作氨氣供給裝置又一較佳實施例之構造示意圖。

第４圖：係本創作氨氣供給裝置如第1圖所示實施例之側視圖。

第５圖：係本創作氨氣供給裝置又一實施例之側視圖。

第６圖：係本創作氨氣供給裝置又一實施例之構造示意圖。

第７圖：係本創作氨氣供給裝置又一實施例之構造示意圖。

Claims (13)

1. 一種氨氣供給裝置，其主要係包括有： 　　　　　　一固定式儲存槽，用以置放一液氨，於固定式儲存槽的一側邊設有一液氨進出件及一氨氣輸出件，氨氣輸出件連接有一氨氣收集管，而氨氣收集管橫設於固定式儲存槽內部的頂端； 　　　　　　一加熱覆蓋套，設於該固定式儲存槽的下半槽體外表面，加熱覆蓋套的一側邊設有一加熱流體輸入件，而加熱覆蓋套的另一側面則設有一加熱流體輸出件，該加熱流體輸入件連接有一加熱供給單元，並接收由加熱供給單元所供應的一加熱流體，加熱流體再經由加熱流體輸出件而輸出於加熱覆蓋套外，加熱覆蓋套可對該固定式儲存槽內的液氨進行加熱作用而產生一氨氣。
2. 如申請專利範圍第1項所述之氨氣供給裝置，尚包括有一冷卻覆蓋套，設於該固定式儲存槽的上半槽體外表面，冷卻覆蓋套的一側邊設有一冷卻流體輸入件，而冷卻覆蓋套的另一側面則設有一冷卻流體輸出件，該冷卻流體輸入件連接有一冷卻供給單元，並接收由冷卻供給單元所供應的一冷卻流體，冷卻流體再經由冷卻流體輸出件而輸出於冷卻覆蓋套外。
3. 如申請專利範圍第2項所述之氨氣供給裝置，其中該冷卻流體進入冷卻流體輸入件的溫度係介於該氨氣的露點和泡點之間。
4. 如申請專利範圍第2項所述之氨氣供給裝置，其中該加熱流體的溫度係介於21℃~70℃，而冷卻流體的溫度則介於9℃~32℃。
5. 如申請專利範圍第2項所述之氨氣供給裝置，其中該加熱覆物蓋套及該冷卻覆蓋套之間設有一隔熱件。
6. 如申請專利範圍第1項所述之氨氣供給裝置，其中該加熱流體輸入件的垂直高度係低於該加熱流體輸出件的垂直高度。
7. 如申請專利範圍第1項所述之氨氣供給裝置，其中該固定式儲存槽固定於一廠房基板上，該液氨進出件可外接一液氨供給單元，該氨氣輸出件則外接一氨氣使用單元。
8. 如申請專利範圍第1項所述之氨氣供給裝置，其中該固定式儲存槽係以一斜角而置放於一廠房基板上。
9. 如申請專利範圍第1項所述之氨氣供給裝置，其中該液氨進出件連接有一設於該固定式儲存槽內部的液氨流放管，液氨流放管的另一端則延伸於該固定式儲存槽內的底端。
10. 如申請專利範圍第1項所述之氨氣供給裝置，其中該固定式儲存槽的一側邊設有一氨水輸出件，氨水輸出件連接有一位於固定式儲存槽內部的氨水排放管，而氨水排放管的另一端置延伸該固定式儲存槽內的底端。
11. 如申請專利範圍第1項所述之氨氣供給裝置，其中該固定式儲存槽的一側邊設有一第二加熱流體輸入件及一第二加熱流體輸出件，第二加熱流體輸入件及第二加熱流體輸出件之間設有一橫設於固定式儲存槽內的加熱輸送管，第二加熱流體輸入件可連接該加熱供給單元，並可接收來自加熱供給單元的該加熱流體。
12. 如申請專利範圍第11項所述之氨氣供給裝置，其中該加熱輸送管係為一直型管、一彎管、一波浪管、一多接頭管或一多管路管。
13. 如申請專利範圍第1項所述之氨氣供給裝置，其中該加熱供給單元係為一熱泵加熱系統。