在封装的气体的使用中，许多工业应用的常规做法是使用高压 钢气瓶储存、运输和分配的各种气体。在这些应用中，气体是以压 缩状态储存在气瓶里，以便使用于分配和最终使用的可用的气体的 存量最大化。
由于这种压缩气体的压力通常远远大于大气压，安全问题是使 用这种封装件固有的，因为高压容器的任何泄露将迅速扩散到容器 的周围环境中。在气体是危险的情况下，如有毒的、自燃的、或者 对暴露于其中的人员的健康或安全有损害的，或者对该容器附近的 环境或设备的可操作性有害的气体，与含有气体的封装件相关的危 险相应增加。这些危险组成了气体管理努力的主要焦点以保证这种 高压气体封装件在使用中的安全，例如，通过提供农用设备中分离 的罐、将以供料关系与地上气体消耗设备相连接的加压的气体供应 容器设于地窖中等(进行)。
考虑到半导体工业中涉及的高压气体封装件的安全性和可靠 性，近年来为显著提高气体包装的安全性已经做出了很大努力。在 这一努力下已经产生了基于吸附剂的流体储存和输送系统，如Tom 等在美国专利第5,518,528号中所描述的那些，其中气体被吸附并 储存在流体储存和分配容器中的物理吸附剂上，并在分配条件下从 吸附剂上脱附并从容器中排出。在这些系统中，气体可以在负压(低 于大气压)水平下储存和分配，通常低于约700托。这类基于物理 吸附剂的系统可以从ATMI，Inc.(Danbury，CT，USA)商购获得，商 标是SDS和SAGE。
新近开发了提高安全性的流体储存和分配系统，其中流体被装 在具有设置于内腔中的流体压力调节器(其中的调节器是指“内部 调节器”)的容器内。这种设置可以有效地允许在高压下储存流体， 只有当调节器检测到下游压力低于调节器的设定点时调节器才工 作从容器中排出流体。这种内部设置的调节器系统在Wang等的美 国专利第6,101,816号和第6,089,027号中有更充分的描述，并可以 从ATMI，Inc.(Danbury，CT，USA)公司商购获得，商标是VAC。
本领域继续追求更加安全的气体封装的开发，以便为工业使用 气体的工艺提供安全、高效且可靠的气源。这在半导体制造工业尤 其如此，其中试剂气体毒性非常大甚至在低浓度下就可以致命，在 一些情况下浓度低至百万分之一或者甚至低至亿分之一。

本发明涉及流体储存和分配系统，以及使用其供应流体的方 法。
一方面，本发明涉及加工装置，包括：其中装有对感兴趣的流 体具有吸附亲和力的物理吸附剂介质、和/或流体压力调节器的大型 的、固定定位的流体储存和分配容器，以及在加工操作中适于采用 这种感兴趣的流体的工艺设备，其中该流体储存和分配容器在以分 配流动连通方式与工艺设备相连接。
另一方面，本发明涉及气体供应系统，包括：大型的、固定定 位的流体储存和分配容器，其中装有对感兴趣的流体具有吸附亲和 力的物理吸附剂介质；以及在加工操作中适于使用这种感兴趣的流 体的工艺设备，其中该流体储存和分配容器以分配流动连通方式与 工艺设备相连接；多个流体供应容器，适于流体连通地与流体储存 和分配容器相连接的，以用感兴趣的流体充注流体储存和分配容 器。
另一个方面，本发明涉及加工装置，包括：大型的、固定定位 的流体储存和分配容器，装有对用于制造光学窗口(optical window) 的感兴趣的流体具有吸附亲和力的物理吸附剂介质，这种感兴趣的 流体在负压(低于大气压)下吸附性地保留在所述的吸附介质上； 以及生产光学窗的工艺设备，其中流体储存和分配容器以分配流动 连通方式与该工艺设备相连接，使这种感兴趣的流体流到那里。
本发明的另一个方面涉及加工装置，包括：气体生产设备和气 体使用设备，其中气体生产设备生产在这种气体使用设备中使用的 试剂气体，其中气体生产设备和气体使用设备以流体流动连通方式 相连接作为该试剂气体传递到气体使用设备通路；以及大型的、固 定定位的流体储存和分配容器，装有对这种试剂气体具有吸附亲和 力的物理吸附剂介质，其中这种流体储存和分配容器插入在气体生 产设备和气体使用设备之间以接收来自于气体生产设备的试剂气 体并将试剂气体分配到气体使用设备中，由此该流体储存和分配容 器提供从气体生产设备流向气体使用设备的试剂气体流量的缓冲。
本发明的另一个方面涉及在使用封装的气体的工艺设备中，减 少通风气体要求的方法，其中封装的试剂气体被置于通风环境中， 这种方法包括在装有对该试剂气体具有吸附亲和力的物理吸附剂 的大型的、固定定位的流体储存和分配容器中提供封装的试剂气 体，其中该流体储存和分配容器适于将试剂气体分配到工艺设备 中，并且该容器在负压(低于大气压)下容纳试剂气体。
本发明的另一方面涉及一种在使用试剂气体的工艺设备中减 少封装的试剂气体的压力等级要求的方法，这种方法包括在装有对 试剂气体具有吸附亲和力的物理吸附剂的大型、固定定位的流体储 存和分配容器中提供封装的试剂气体，这种容器在负压下容纳试利 气体。
本发明的另一方面涉及流体储存和分配封装件，包括：流体储 存和分配容器，其含有(i)对感兴趣的流体具有吸附亲和力的物 理吸附剂介质，和/或(ii)内部调节器；分配组件，流体连通地与 容器相连接并适于由此分配流体；以及运动流体驱动器(motive fluid drived)，适于与该分配组件相连接以从流体储存和分配容器抽 取流体。
另一方面，本发明涉及流体储存和分配封装件，包括：流体储 存和分配容器，其装有(i)对感兴趣的流体具有吸附亲和力的物理 吸附剂介质，和/或(ii)内部调节器；分配组件，流体连通地与容 器相连接并适于由此分配流体；文丘里管(venturi)，适于流体连通 地与容器相连接；以及运动流体驱动器，适于驱动载气通过文丘里 管，以从流体储存和分配容器中抽取流体。
本发明的另一方面涉及加工设备，包括：生产危险流体中间体 的制造装置，以及以危险流体中间体接收关系相连至制造装置的流 体储存和分配容器，其中该危险流体中间体在负压下被装在该容器 中。
本发明的另一个方面涉及工艺设备，包括：工艺系统，潜在易 于发生危险气体意外泄漏；以及大型的、固定定位的流通储存和分 配容器，以接收意外泄漏危险气体关系设置在工艺系统中，其中大 型的、固定定位的流通储存和分配容器装有对危险气体具有吸附亲 和力的物理吸附剂。
本发明的另一个方面涉及流体储存和分配封装件，包括：第一 容器，其内腔装有适合于在其上吸附地保持流体并在分配条件下使 流体脱附的物理吸附剂介质；以及分配组件，与该第一容器相连并 设置成选择性地分配由此流过的流体；第二容器，其内腔适合于容 纳所述流体的供应量；以及流体压力调节器，设置在第二容器的内 腔中并限制其中这种流体的供应量，第二容器以流体流量供应关系 与第一容器相连接，并且该流体压力调节器被配置成调节从第二容 器流向第一容器的流体流量以便至少部分地补偿从第一容器分配 的流体，由此保持第一容器中用于分配的流体的存量。
另一方面，本发明涉及流体供应系统，包括：适于分配由此流 过的流体的流体储存和分配容器；以及辅助进料单元，流体流动连 通地与流体储存和分配容器相连，并适于连续地将流体排入流体储 存和分配容器以保持流体储存和分配容器中流体的存量。
本发明的另一个方面涉及大型的流体储存和分配容器，其中装 有对感兴趣的流体具有吸附亲和力的物理吸附剂介质，所述容器适 于固定定位在一个位置和/或与设备连接。
本发明的另一个方面涉及处理液体以提高其预定特性的方法， 包括使该液体与处理流体接触赋予其改善的预定特性，其中所述处 理流体是由包括装有物理吸附剂和/或流体压力调节器的流体容器 的流体源供应的。
另一方面，本发明涉及对场所进行熏蒸以改善其预定特性的方 法，包括：将包括装有物理吸附剂和/或流体压力调节器的流体容器 的流体源提供的熏蒸气体引入到该场所。
本发明的另一方面涉及小型的流体储存和分配系统，包括：在 其内腔中装有物理吸附剂和/或流体压力调节器的流体储存和分配 容器，以及与容器相连接用于由此抽取流体的文丘里管流体抽取 器。
本发明的另一个方面涉及废水处理系统，包括：其内腔中装有 物理吸附剂和/或流体压力调节器的流体储存和分配容器，所述内腔 还装有废水处理的流体试剂；以及与容器相连接的文丘里流体抽取 器，用于由此抽取废水处理流体试剂并分配与废水接触的废水处理 试剂。
本发明的另一个方面涉及加热气体供应系统，包括：其内腔装 有物理吸附剂和/或流体压力调节器的流体储存和分配容器，所述北 部容积还装有加热流体；以及与容器相连接用于从中抽取加热流体 的文丘里流体抽取器。
本发明另一个方面涉及熏蒸系统，包括：其内腔装有物理吸附 剂和/或流体压力调节器的流体储存和分配容器，所述内腔还装有熏 蒸流体，以及与容器相连接用于从中抽取熏蒸流体的文丘里流体抽 取器。
本发明的另一个方面涉及流体储存和分配封装件，包括：装有 物理吸附剂的第一容器，和装有流体压力调节器的第二容器，以及 与第一容器相连接以从中排出流体的流体排放结构，第一容器和第 二容器彼此连接以允许流体从第二容器流向第一容器。
本发明的另一个方面涉及用于能量储存介质(例如气态流体如 甲烷、氢气、天然气或其它流体或流体混合物)的大量储存和分配 的固定或移动系统，可以通过如燃烧、膨胀、化学反应等从该能量 储存介质提取能量。该系统包括：流体储存和分配容器，其装有(i) 对感兴趣的流体具有吸附亲和力的物理吸附剂介质，和/或(ii)内 部调节器；分配组件，流体连通地与容器连接且适于由此分配流体； 以及运动流体驱动器，适于与该流体分配组件连接以便从该流体储 存和分配容器中抽取流体。
本发明的另一方面涉及用于致冷流体的大量储存和分配的固 定或移动系统，该致冷流体例如气态流体如氨或适合用于常规的或 吸附冰箱的冷冻剂的生产或充注(再充注)的其它具有高的潜热容 量。该系统包括：流体储存和分配容器，其包含(i)对感兴趣的 流体具有吸附亲和力的物理吸附剂介质，和/或(ii)内部调节器； 分配组件，流体连通地与容器连接且适于从中分配流体；以及运动 流体驱动器，适于与该流体分配组件连接以从该流体储存和分配容 器中抽取流体。
本发明的其它方面、特征和实施方式方式从下文公开和所附权 利要求中会更明显。
附图说明
图1是向工艺设备提供试剂气体的固定式吸附剂容器设备，以 及用试剂气体对该容器进行充注的不同方式的示意图。
图2是提供例如用于熏蒸的磷化氢气体或用于水消毒应用的氯 气之类的气体的系统的示意图。
图3是包括配有内部调节器的充注容器的气体供应封装件的示 意图，该充注容器以流体充注方式设置有装有物理吸附剂的容器， 分配组件连接至该容器。

本发明涉及流体储存和分配系统，以及使用其供应其中的流体 的方法。
本发明一方面涉及用于复合半导体生产的气体的大规模储存。 这种大规模储存由于涉及到规模经济而是人们所希望的，但是由于 实际情况移动这种大钢瓶存在问题，而必须使这样的大型储存设备 固定定位，因此受到限制。
作为实例，从Advanced Technology Materials，Inc.(Danbury， Connecticut，USA)商购的商标为SAGE的184L容积的气体储罐重 量大于700磅，装有在负压下吸附地保持气体如砷化氢或磷化氢的 物理吸附剂介质，以及450L同类型的气体储罐重量大于1200磅。 由于其尺寸和重量的原因，这些气体储罐在充气站难以装卸，并且 在使用现场难以从气瓶柜安装和搬运。
本发明解决了这些难题，并提供获得负压气体的大容量现场储 存的方法，而无需在充气站和使用现场之间长距离运输非常大、非 常笨重的容器。
如在本文中使用的，术语“大型”是指本发明的流体储存和分 配容器，意思是具有内部容积(内腔)大于450L的容器。相应的， 术语“小型”是指本发明的流体储存和分配容器，意思是具有内部 容积不超过450L的容器。例如，具有容积为450L或更大的储罐 可以在生产现场安装在生产设备内或者生产设备外。
应该认识到本发明可以应用于大型以及小型容器，并包括大型 和小型的固定的和固定式容器。在某些情况下，大容量容器是运输 的，如拖车上的那些和装在火车上的容器。
更具体地，关于流体储存和分配容器的术语“固定式(的)” 或“固定定位(的)”是指基本上永久处于该位置的容器，例如位 于地面上永久的底座或地基上安装的容器，或另外永久锚固在地板 上、墙上、建筑或其它结构实体上的容器。
如在本文中使用的，术语“物理吸附剂”指对流体具有吸附亲 和力，以可逆的方式与流体物理性结合的材料。该物理吸附剂性质 上可以是固体、半固体或非固体，例如液体、假塑性材料、触变性 材料、触变材料、凝胶或多相材料。优选的物理吸附剂材料包括固 态物理吸附剂如氧化硅、氧化铝、分子筛、粘土、大网眼状聚合物、 炭(包括所谓的活性炭)等。
本发明一方面涉及包括用于气体如危险气体的负压储存的固 定式容器的气体储存和分配系统。尽管在气体的负压储存的其它实 施方式中使用，但是本发明广泛地适用于低的超大气压(low super atmospheric pressure)或中等压力下的材料的储存和分配，在容器 内使用吸附剂和/或机械调节器。例如，为了使这种所含材料的容器 储存能力最大化，特定应用的经济特性可以保证流体材料在300或 400psi下在物理吸附剂床上储存。
该容器可以使任何适合的类型，包括高压设计以及低压设计。 例如，该容器的压力被确定等级可以高达2500镑/平方英寸(表压) (psig)或者甚至更高，或者可替代地，该容器可以是低压设计， 例如，具有与现行美国运输部(DOT)免检规定相一致的小于300 psig的爆破压力。这种储罐容器可以配有温度计套管和/或有源/无 源加热结构，如散热片、夹套、盘管和其它对吸附的气体的脱附有 用的输入能量的方式。由于这种容器是固定式的，该容器不受DOT 规定的限制。
在广泛的实践中，本发明的装有流体的容器可以是任何适合的 尺寸和构造。在容器装载物理吸附剂，并且其具有非常大的体积的 情况下，如2000L或更多，就会有一些与吸附剂材料的大体积有关 的流体阻抗，因此希望有从容器分配气体的多个排放口或开口，例 如以岐管排布，其包括具有集管的连接多个排放口或开口的进料管 道或其它岐管结构。
可替代地，可以通过在容器内提供多种离散床或物理上彼此分 离的大量物理吸附剂来使阻抗最小化，通过分离介质如网眼、填料 或敞开的三维基质结构，允许从吸附剂脱附的流体进入到容器填充 区(plenum area)，用于分配操作期间排出流体。
通过这种固定定位的装置，能够建造并设置储气罐而没有在公 路上或高速公路上运输容器的限制，因此其必须被设计成能适应运 输容器的车辆发生的交通事故动可能性。
装有气体吸附性保留在其上的物理吸附剂的大型气体容器固 定式装置，在使用现场可以容纳比采用常规高压容器更大量的有害 物质。基于物理吸附剂的容器能够在负压(低于大气压)下装载气 体，因此基于物理吸附剂的容器代表比高压系统危险较小的量级。 结果，基于物理吸附剂的容器不属于压缩气体类别。
在装有气体吸附性保留在其上的物理吸附剂的大型气体容器 的操作中，该容器被有利地连接至抽取器系统，例如，用来将吸力 或其它的抽取压力差施加到在容器内的物理吸附剂床上的泵单元， 从而进行气体从容器的脱附和分配。抽取器单元可以位于处理器具 的附近并将危险气体从基于物理吸附剂的容器传输到处理器具。抽 取器系统可以替代地或附加地提供加热或其它能量输入到容器中 的物理吸附剂，为气体分配进行吸附剂流体的热脱附。该抽取器系 统还包括能为吸附剂供热或者从吸附剂除热的其他热控制技术，来 分别补偿1)由于流体从吸附剂高流速的脱附(即释放)导致的致 冷或2)由于吸附剂上流体的高流速的吸附(即装料)导致的加热。
用便携式气体供应容器定期给装有物理吸附剂的固定式容器 进行充注，如ATMI，Inc.(Danbury，Connecticut，USA)公司销售型的 商标为VAC的配有调节器的液体储存和气体分配容器，可以在适 当的压力例如650托(torr)压力下分配气体。在负压下供应气体 的配有调节器的液体储存和气体分配容器的使用可以确保在现场 能够保持安全的低压水平。
将气体从配有调节器的液体储存和气体分配容器分配到装有 物理吸附剂的固定式容器的充注操作的频率是固定式容器的储存 能力和此处使用气体的速率的函数。例如，可以使用650托配有调 节器的液体储存和气体分配容器来将气体传输到装有物理吸附剂 的固定式容器中来提供650托的装有物理吸附剂的固定式容器的 最终压力。配有调节器的液体储存和气体分配容器可以位于装有物 理吸附剂的固定式容器的附近。
前述装有物理吸附剂的固定式容器和配有调节器的液体储存 和气体分配容器的排布，提供了气体供应和充注容器的高效排布， 此容器可以用来使要求引进到、储存到、安装到工业工艺设备例如 半导体生产装置中和从中除去的气体分配容器的数量最小化。这种 操作方式简化了业务安排，其中气体公司拥有装有物理吸附剂的固 定式容器以及配有调节器的液体储存和气体分配容器，并负责从配 有调节器的液体储存和气体分配容器对固定式容器的定期充注。
装有物理吸附剂的固定式容器可以以任何适合的方式配置。例 如，该容器可以在容器的排出管线中和/或在容器内采用负压调节 器，这样防止周围的气体例如空气渗入到容器的内腔并污染其中的 物理吸附剂材料。从而可以采用调节器来防止渗入的气体对物理吸 附剂的污染，该调节器被设置在合适的负压下，例如300～400托 的数值范围。
上述气体储存和分配系统提供了实际上减少了与将气体供应 到工业工艺设备如半导体制造装置相关的危险水平。更具体地，这 样的系统提供了气体的负压储存，装载物理吸附剂的固定式容器的 充注在负压下进行，对于固定式容器的充注操作现场仅有一小部分 时间用高压气体。
在这种设置中的气体在负压下使用/储存并且相对于常规高压 气体供应容器表明危险减少＞1000倍。此外，本发明的气体储存和 分配系统使得在通风系统、紧急气体泄漏系统以及类似系统的安装 和维护上节省了大量经费，以及在设备放置上实现了节约并使系统 部件如双壁管线最小化或者甚至消除。
在相关危险方面使用超大气压的低压储存的这些构造的系统 与压缩气体或液化气体储存容器相比还可以提供显著优势，并且还 能在减少充注储存容器所需要的压缩器复杂性方面，显著减少系统 费用。
前述气体储存和分配系统还提供了在使用这种系统的工业工 艺设备的风险管理活动方面与成本节省和效率相关问题。由于与工 业工艺设备相关的危险减少，保险成本实际上也减少了，对于这种 工艺设备，简化了危风险管理计划(RMP)的准备和实施。通过使用 本发明的气体储存和分配系统实际上减少了严重事故的数量。另 外，与使用许多小尺寸的高压气体钢瓶相比，通过由较大的容器即 装有物理吸附剂的大型固定式容器来供应气体，可以改善工艺的经 济性。
上述气体储存和分配系统是高度可调整的，并且对于许多种类 的终端应用和工艺设备来说适于储存和分配许多类型气体。该系统 对于减少工艺设备的操作所要求的供应气体容器的数量具有相当 大的优势，并从而获得与现有实际采用的高压气体钢瓶相比较高水 平的效率。
在上述储存和分配系统的一个具体实施方式中，硒化氢被储存 在装有吸附剂的固定式容器中，并被分配到用于红外传输窗的硒化 锌化学气相沉积(CVD)制造工艺中。硒化氢可以在现场生产并且 在这种环境下有利于收集生成的硒化氢，并将其送入装有吸附剂的 容器中，在那里储存起来，用于在负压下按要求进行分配。在商业 装置中，装有吸附剂的容器可以例如具有约450L级别的容量，提 供全天硒化氢的需求。如果采用含有物理吸附剂的3-4吨容量的容 器，可以容纳几天的硒化氢的储备。在这种生产设备环境下，可以 安装几个装有吸附剂的容器，而附加的、载流容器用来动态分配硒 化氢。这样，多个装有吸附剂的容器可以岐管连接或者其它方式相 互连接，以便在硒化氢的收集和随后的分配中来提供连续操作。
作为另一个实施方式，装有吸附剂的容器可以以动态平衡进行 操作，其中收集的硒化氢气体可以从容器的一端引入，而从该容器 的另一端排出。这种双端操作抵消了吸附效应的热。
在另一个实施方式中，采用了类似的安排以用于在装有吸附剂 的固定式容器内储存硫化氢，向硫化锌CVD工艺分配气体用于硫 化锌光学窗口的制造。
在另一种实施方式中，在气体生产和使用设备中采用装有吸附 剂的大型容器，位于气体生产装置和消耗气体的设备或位置之间。 在这种安排中，装有吸附剂的容器被用作负压缓冲容器。为了进一 步提高安全性，这种装有吸附剂的容器可以通过包括阀和管线部件 的适合的流动线路来与紧急泄露喷嘴(ERS)单元相连接。该ERS 单元的尺寸可以相对较小，并被设计成用来处理火灾事故或类似紧 急情况下从负压缓冲容器的溢流。这种安排消除了安装较大的ERS 单元的需要和资金成本，并且由于提供独立的ERS单元，实际上也 相应减少了操作和维护成本。
由于该装有吸附剂的大型容器的低压特征，相对于相应的高压 气体储存和分配容器，该容器附近通风的需要实际上减少了。这是 由于通风流速必须非常高以确保在高压气体储存和分配容器的使 用的安全性，因为高压化气体的任何释放和泄露都将相应地要求高 体积流速的通风气体来“清除”泄露气体，使其在泄露或释放的周 围环境中的浓度最小化。
相对于使用高压气体储存和分配容器的另一个益处，装有吸附 剂以便在低的超大气压下吸附性保留气体的气体储存和分配容器， 能够被构造成非常薄的壁，这是由于维持在容器内的低压环境。结 果，该容器仅需要中等的工作压力，例如在某些情况下低至200或 300psig，由此使得该容器的生产实际上比用于装载高压气体的更 厚壁的、更高压力等级的容器的造价低。另外，由于压力等级较低， 装载吸附剂的气体储存和分配容器受益于不太严格的环境和建筑 规范要求。
图1是对工艺设备提供试剂气体的固定式吸附剂容器装置以及 用试剂气体充注这样的容器的不同方式的示意图。
该固定式吸附剂容器装置10包括固定定位的容器12，容器12 中装有物理吸附剂材料的床13，其中该物理吸附剂对在容器内储存 和从容器分配的气体具有吸附亲和力。容器12安装在基座14上， 诸如位于或固定在工艺设备24(诸如包括使用从容器12分配来的 处理器具26的半导体制造装置)外面的地面上的混凝土或钢基础 结构上。
如图示，容器12具有通过联接器18与排出管20相连接的排 放口16。排出管20具有与其连接的运动流体驱动器22，来实现从 容器12分配来的流体流入通到器具26的供给管28中。该运动流 体驱动器可以是任何适合的类型，可以包括例如含有真空泵、泄压 罐和相关的流体流动线路及监测和控制设备的抽取器单元，来从容 器12中以预定的或其它希望的流速将流体抽取到该器具或其它使 用流体的设备或工艺设备24中的工艺。
容器12具有一个充注口30，充注口30可以连接充注气源，如 装有吸附剂的再供给容器32，再供给容器32配有通过适合的流动 线路(如图1中示意性示出箭头指向容器12的充注口30)连接起 来的分配组件34。出于这个目的，装有吸附剂的再供给容器32可 以与适合的抽取设备连接，如抽取器单元，以便辅助流体从再供给 容器32向固定式容器12的传输。由此再供给容器在此具有分配到 固定式容器12的气体存量，以提供吸附性保留在吸附剂材料的床 13上的气体存量，在通过运动流体驱动器22作用下进行的流体分 配条件下气体从该吸附剂材料上脱附。
该运动流体驱动器22可以是任何适合的类型，并可替代地由 压缩机、泵、排出器、喷射器、文丘里管(文氏管)、风扇、鼓风 机、低温泵等组成，例如与质量流量控制器，限流孔板或其它流量 控制装置相连接，加上管线、导管、液流通道、调压室或储存槽、 传感器、检测器和/或监测或控制元件等，在装有物理吸附剂的固定 式容器的给定的端部使用中是必需的或者是希望的。
与充注口30相连接用于容器12的充注的充注气源可以另外或 可替代地包括配有内部调节器的流体供应容器36，其包含要充注进 容器12的流体。该流体可以以压缩气体或液体形式在适合的压力 下包含在配有内部调节器的流体供应容器36内，通过具有设定点 的调节器限制在该容器内腔里，设定点被设置成在适合的压力下在 充注操作中将流体分配到容器12。例如，在充注容器36中该调节 器的设定点压力可以是适合的负压，以使充注操作的安全性最大 化。
作为另一个可替代的方式，与充注口30相连接、用于对容器 12进行充注的的充注气源可以是容器拖车38，在拖车上的罐中装 有充注流体，并提供分配组件，该分配组件通过适合的软管、管线、 管道等连接至与容器充注口30，以进行充注流体从拖车罐到容器 12的传输。
本发明的另一个方面涉及熏蒸气体特别是磷化氢气体的储存 和分配。
目前，金属磷化物广泛用于释放熏蒸气体用来保护谷物和其它 天然产物免受昆虫和啮齿类动物的侵袭。
在目前的应用中一种方法涉及提供磷化铝作为熏蒸源试剂。水 或者大气湿度水解该材料以释放出磷化氢气体。磷化铝小块被置于 空气再循环分配机中或者置于适合的区域以适度慢的速率来释放 磷化氢气体。磷化铝(AlP)便宜，但是温度和湿度是释放速率的 主要决定因素，并且这些参数高度可变的，这样熏蒸气体释放的激 活条件是不确定的。此外，熏蒸气体递送的浓度控制以及定时非常 困难，人们关注的是其可靠性和再生性的获得。
已知前述问题，优选将纯磷化氢气体按要求以与最终应用一致 的特定的浓度和速率进行配送。尽管优选这种方式，还是在磷化氢 气体自身的使用中遇到两个主要问题。磷化氢是高度可燃性气体的 并且是剧毒的气体。通过用稀释气体配制磷化氢气体可以避免可燃 性问题，如在二氧化碳中加入磷化氢制成2％的混合物。在这种低 浓度下，气体与空气相比是不可燃的，但是高度稀释的混合物需要 运输大量的气体来提供所需量的磷化氢。
从运输磷化氢气体的角度考虑，磷化氢的毒性问题就是安全问 题，这还涉及到可能的恐怖威胁因素。
伴随磷化氢气体的使用的前述问题通过以下方法在本发明的 实践中得到解决：通过以吸附态将磷化氢气体封装起来，这样将其 在低压下例如负压下吸附性束缚，或者可替代地，在配有调节器的 气体储存和分配容器内将磷化氢气体封装起来，其中该调节器设置 在容器内腔，调节器的设定点在负压下，这样只有当调节器察觉到 外界环境压力处于或低于调节器设定点的压力值时才分配磷化氢 气体。
前述封装方法使得纯磷化氢气体的使用能够在高度安全和有 效的方式下进行。
用于熏蒸应用的磷化氢气体的典型浓度在2-1000ppm范围内。 因此，相对于其它气体分配的应用需要非常小的提取速率。根据本 发明封装的纯气体的直接应用是对于按要求分配准确量的磷化氢 气体提供高效的安排。此外，100％浓度的磷化氢气体的封装要比非 常稀的磷化氢气体混合物的配制和运输的成本显著降低，特别当稀 的磷化氢气体混合物的运输涉及长距离和不同的运输方式或方法 的情况更是如此。
因此，本发明因以下(原因)在本领域取得了显著的进步：在 负压下在物理吸附剂介质上以吸附态提供封装的磷化氢气体；或者 具有在容器气体空间内部设置了调节器的配有调节器的气体储存 和分配容器，该调节器设置成限制磷化氢气体处于高压下，并且该 调节器具有在低压状况下的设定点，由此避免在超大气压下有害的 磷化氢气体由于疏忽或意外而排放。
由于本发明简化了100％浓度的磷化氢气体的封装，从而比非 常稀的气体混合物的运输获得了节省，本发明简化了磷化氢气体与 稀释剂或载气在使用时的混合。因此，本发明的磷化氢气体的封装 件有利地包括与载气混合器相连的计量分配组件，用于配制在这样 的使用点处的熏蒸气体，以便磷化氢气体被从气体封装件中提取出 来并混合/稀释并按要求递送。
当采用本发明的负压分配封装件来供应磷化氢气体时，希望有 外部真空条件来提供动力以从封装件移出气体。这种外部真空条件 可以由任何各种类型的运动流体驱动器来提供，包括例如真空泵、 鼓风机、压缩机、文丘里管、风扇、抽吸装置、排出器、喷射器、 低温泵等。
例如，适合于在负压下从封装件提取气体的一种气体抽取装置 包括文丘里发生器来形成真空，用设置有孔板或其它质量流量装置 来控制从装有磷化氢气体的封装件中提取磷化氢气体的速率。
当采用文丘里管从气体封装件中进行流体抽取和/或流体混合 时，载流体可以是任何适于本发明的具体的最终应用的适合的类 型。例如，该载流体可以是气态或蒸汽载体介质、液态载体介质、 多相流体载体介质、或对于希望的提取和/或混合操作有用的任何其 它适合的流体介质。
在一个示意性的实施方式中，磷化氢气体被封装于配有内部调 节器、在适合的超大气压下将磷化氢气体限制的容器内，该调节器 具有用于分配的低于1个大气压的设定点，例如650托。
一旦调节器所处的外部压力(封装件之外)低于650托，例如， 通过将封装件与被真空泵或其它气体抽取器抽空的分配线路相连 接，容器内的调节器将打开以允许流量在设定点压力发生。在一个 特别优选的设置中，该气体抽取器包括由载气驱动的文丘里管，以 便磷化氢气体与载气在文丘里管中混合并稀释到希望的浓度。为 此，该文丘里管与测量设备相连，来确保在载气流速和磷化氢气体 流速之间有一个恒定比例。
为监管需要使用熏蒸处理的位置，将载气与磷化氢气体混合以 形成熏蒸气体混合物可以在混合器中进行，如静态混合器，这种静 态混合器可以与文丘里装置中的混合部分结合。
文丘里管的驱动气体可以使用小的压缩机生成。如果易燃性是 问题那么该压缩机另外能采用膜或其它装置如变压吸附(PSA)单 元，来减小驱动气体内的氧含量。可替代地，该驱动气体可以是惰 性气体，例如氮气或二氧化碳。
在一个优选的操作方式中，相对于驱动文丘里管的驱动气体， 熏蒸气体的含量低，使得非可燃性混合物的稀释发生的非常快以至 于燃烧或者爆炸不能发生。减少驱动气体的氧气含量或者使用惰性 气体如氮气还会使威胁最小化或消除。
在一个优选的实施方式中，本发明包括：包括配有内部调节器、 装有磷化氢气体的容器的输送系统，文丘里真空发生器系统，空气 或其它气体的驱动气体源，其可以例如包括小的压缩机和泄压罐 (或缓冲罐)，以及适合的限流孔板来限制气体从配有内部调节器 的容器气体流。
该磷化氢气体储存和分配系统可以配有各种监测和控装置，例 如传感器和检测器，并可以与控制器如CPUs、微处理器、可编程 逻辑单元、通用可编程计算机等相连接。该系统可以在各种驱动气 体输送压力下操作以控制熏蒸剂浓度。此外，利用适合的循环时间 控制器，该系统可以被设定成剂量调度的时间分配模式、间歇模式 或步进式模式下操作，其中浓度随着时间变化。该系统可以用电或 电池供能，或以其它方式供能。
在一种实施方式中，磷化氢气体储存和分配系统包括汽油供能 的压缩机，该系统安装在拖车、运货车、卡车车床(truck bed)或 其它机动车或车辆上，作为移动系统。
在一个尤其优选的实施方式中，该磷化氢气体储存和分配系统 包括可操作的驱动气体/文丘里管设置来致动磷化氢气体储存和分 配容器内的调节器，开始磷化氢气体的分配，将磷化氢气体稀释到 有用的浓度，并将生成的磷化氢气体混合物传送使用现场。
本发明的磷化氢气体储存和分配系统在本领域取得了实质性 的进步，实现了纯磷化氢气体作为熏蒸介质的有效利用。
可以采用本发明的磷化氢气体储存和分配系统的使用环境包 括谷物升降机、船只、谷仓和其它运输和储存场所，以及居民楼和 办公楼。该磷化氢气体储存和分配系统提供用于熏蒸应用的紧凑且 可移动的装置。
在实施方式中，其中本发明的磷化氢气体储存和分配系统包括 装有其上吸附性地保留着磷化氢气体的物理吸附剂介质的容器，该 系统希望包括质量流量控制器(MFC)，随着来自于容器内磷化氢 气体的存量的消耗的增加，以当容器内部压力变化时来保持磷化氢 气体的预定输送速率。
在本发明的另一方面，氯气(Cl2)被封装在流体储存和分配封 装件中，包括装有对氯气具有吸附亲和力的物理吸附剂介质的容 器，或可替代地包括具有设置在容器内部的流体压力调节器来在高 压下将流体限制的容器，调节器设定点使氯气能够在低压下例如负 压下被分配。
氯气和液氯特性上是有毒且有腐蚀性的，并且在使用中具有很 多危害。这些危害足够大，许多城市以前使用氯气作为公共自来水 的杀菌剂，现在转用可替代的杀菌剂，如次氯酸钠用于水净化。与 氯气相比，次氯酸钠(NaOCl)更贵并且效果较差且不稳定。次氯 酸钠主要以15％浓度的水溶液运输。
本发明的氯气储存和分配系统允许以安全和有效的方式连续 使用氯气。相对于使用更贵的替代品，这种连续使用能够让使用者 将操作费用最小化，并且避免了使用其它效果较差的杀菌剂的需 要。
在一个实施方式中，氯气封装在含有内部设置的压力调节器的 流体储存和分配容器中，由此氯气可以在高压下储存，并免于通过 调节器被排放，该调节器具有适当低的数值的调节器设定点压力， 使得不会发生氯气的分配，除非该调节器所处的外部压力处于或低 于设定点。氯气在这种配有调节器的储存和分配容器中的封装实现 了磷化氢气体泄露事故的危险实质性减少，例如大于1000倍。
本发明的氯气储存和分配系统有利地采用了文丘里装置和混 合站，通过将氯气抽到混合站来处理废水或饮用水，在混合站那里 氯气(Cl2)被分配到水中用于其处理。因此，该系统可以用来储存 和输送用于相同的应用的二氧化硫气体(SO2)。
在本发明的氯气储存和分配系统的一个实施方式中，提供了内 部设置的流体压力调节器的吨级容器或拖车被配置以用于在负压 下输送氯气，例如500-700托。然后这种大型供应容器与使内部调 节器致动并允许用于其分配的氯气流动的水驱动泵或文丘里管连 接，在分配流动线路安置简单的孔板或MFC装置来控制所输送流 体的体积。这种安排在特点上是高度可调整的，并且可改装成易于 使用各种尺寸的氯气储存和分配容器的装置。
图2是代表供应气体如用于熏蒸应用的磷化氢气体或用于水杀 菌应用的氯气的系统100的示意图。该系统100包括：流体储存和 分配封装件102，其包括装有吸附剂的、其中具有吸附性地保留在 物理吸附剂上的气体的容器；和/或配有内部调节器的、装有被具有 固定或可调设定点的内部调节器限制在一定压力下的流体的容器， 该固定或可调设定点与分配操作相适应。例如，在该流体储存和分 配封装件中的调节器可以设定在负压下，使得只有当该调节器所处 的外部压力等于或低于负压设定点时气体才能从容器分配出去。
流体储存和分配封装件102包括垂直直立取向的筒形容器 104，其中装有用于分配的流体，并在其颈部与其中包括阀的阀头 分配组件108相相连，该阀通过手动手轮110来致动，或者另外通 过与该阀头中的阀相连接的自动阀致动器来致动。阀头分配组件 108具有与流体分配管线116相连接的流体分配口112，管线116 中装有分配的流体流量控制器118，其可以包括例如质量流量控制 器，限流孔板，流量控制阀，或其它流量控制装置，以及分配的流 体监测器120，其可以包括传感器、检测器、气体分析组件或其它 用于监测分配的流体的装置或设备。
该流体分配管线116与文丘里管124的喉部相连接，用于从流 体储存和分配封装件102抽取流体用来夹带并与来自于载气源128 的载气混合。
载气源128可以是任何适合的类型。例如，载气可以是周围的 空气或经过滤或净化流向文丘里管的空气，或者载气可以在气源容 器或其它供应设备提供。来自于载气源128的载气在载气供给管线 126中流向文丘里管116，并且生成的载气和来自于流体储存和分 配封装件102的流体的气体混合物流出文丘里管在排出管线136中 流向终端使用场所142，其可以是任何适合的场所或设备，其中来 自于文丘里管的气体混合物流用于，例如用氯气对水杀菌，或食品 储存装置如仓储设备、粮仓、酿造装置、食品加工装置等中用于食 品熏蒸。
在这种场所142引入的气体可以从该场所排放到排放管线144 中，和/或在其中含有泵148或其它适合的运动流体驱动器的循环回 路146中进行再循环，以确保在场所142的气体的适合的气体变化 速度或通过量。
载气供给管线126其中可以具有任何适合工艺部件，或与其连 接，如运动流体驱动器130，流量控制器132，载气监测器134，和 /或任何其它部件或有助于载气介质向文丘里管供给的子系统。运动 流体驱动器130可以包括泵、压缩机、鼓风机、风扇或其它驱动器。 该流量控制器可以包括限流孔板、流量控制阀或其它控制装置或组 件。监测器134可以是任何适合的类型，例如流速传感器、气体分 析仪、压力换能器，等。
以类似的方式，来自于文丘里管的排放管线136可以包含或连 接至任何相似的运动流体驱动器，流量控制和监测部件，例如运动 流体驱动器和流量控制组件138以及监测元件140。
图2的气体供应系统100可以包括自动控制系统，例如所示的 中央处理器(CPU)150，其在信号传输中与各种系统部件通过各 自的信号传输线以信号传送关系相连接，包括与阀制动器110(其 在这种情况下可以自动可控的致动器)连接的线152，与运动流体 驱动器130连接的线154，与流量控制器132连接的线161，与载 气监测器134连接的线162，与分配的流体流量控制器118连接的 线166，与分配的流体监测器120连接的线164，与运动流体驱动 器和流量控制组件138连接的线158以及与监测元件140连接的线 160，线158、160和161依次连接至信号传输线156。
信号传输线可以用于从适合的部件将指示被监测的工艺条件 或参数的监测信号传输给CPU150，并用于将控制信号传输给系统 的控制部件。该CPU150可以是任何适合的类型，例如微处理器、 微控制器、可编程逻辑单元、可编程通用计算机、或包括适于监测 和控制系统的硬件/软件的其它适合设备。根据循环计时程序，或通 过监测确定的时间或在场所142获得的条件，CPU150被程序性设 置来致动系统，用于从封装件102以预定的间隔分配气体。
尽管参照图2所示类型和所描述的气体储存和分配系统的前述 讨论直接针对作为示例性气体物质的磷化氢和氯气的储存和分配， 应当明了是这种系统的适用性并不限于此，而是扩展到可以以稀释 形式运输和/或使用的各种各样的可替代气体。实例包括气态或蒸气 相的除草剂、杀虫剂、麻醉气体、灭火气体、用于测定恐怖威胁、 质量保证、分析等的抽样气体。
作为另外的特定实例，该气体储存和分配容器可以装载氧化亚 氮用于分配和注射到汽车的内燃机系统，来优化汽车的性能。该方 法的其它应用包括在内燃机中或燃料电池电动车中的天然气、丙烷 和氢气车燃料。注入在机动车上，或吸入到这种车辆的进气歧管， 或进入到内燃气缸中的环境空气可以提供方便的载气流量用于从 装有吸附剂的容器或装有内部调节器的容器文丘里式抽取气体。在 这种应用中环境空气的速度可以增加，可以采用被动方式如风穴， 或主动方式如涡轮增压。
本发明的氯气分配系统可以在一个实施方式中进行实施，在 500-600托压力下分配氯气用于处理居民用水或城市游泳池用水， 作为使用次氯酸钠的一种替代品。其它杀菌或消毒的应用可以采用 溴或氯胺作为杀菌剂或消毒气体，从装有吸附剂的容器或配有调节 器的气体储存和分配容器中进行分配。
在另一个实施方式中，配有内部调节器的气体储存和分配容器 可以配置为铁路罐车，其中流体在高压下装载，受调节器的限制， 并在比气体在罐车中储存的密封压力(containment pressure)相当 低的压力下可用于分配。
涉及稀释的活性成分的分配的另外的应用包括分配磷化氢气 体作为谷物或烟草产品的杀真菌剂，例如，在二氧化碳中含有2％ 磷化氢的混合物。配有内部调节器的气体储存和分配容器还可以被 用来将在文丘里管供应的载气如空气或氧气中的治疗剂分配到与 患者连接的吸入线路。
关于包括燃气的稀释气体混合物的的输送另一个应用涉及丙 烷或其它燃气的应用，从配有调节器储存和分配容器分配来，或可 替代地，从装有吸附剂的容器分配，用于便携式气体烤架(grill)， 用于烹饪目的。在这种应用中，气体供应容器可以配备有小型压缩 机上作为连接至具有适合的管、管道或其它流动线路的气体供应容 器的泵部件。在这种应用中，天然气或丁烷可以替代性地用作气体 介质以取代丙烷。
另一种气体分配操作可以使用根据本发明的装有吸附剂的容 器或配有调节器的容器进行，可以采用小型的压缩机或其它运动流 体驱动器，以及具有关联流动线路的分配组件，来分配二氧化氯 (ClO2)，用于消灭白蚁，或可替代地用于处理由于恐怖活动或工 业事故被炭疽菌污染的场所或潜在被炭疽菌污染的场所。
在根据本发明采用装有吸附剂的容器或配有调节器的容器的 应用中，在与运动流体驱动器和关联流动线路的连接中，该运动流 体驱动器和关联流动线路相对于容器以整体的方式装配，为气体储 存和分配提供统一的封装件。可替代地，该容器、运动流体驱动器 和关联流动线路可以作为套件的部件提供，由使用者在使用现场的 装配。这套件中的容器可以空的状态提供，用于随后来装载流体， 或者可替代地，该容器预先装上流体一旦套件部件组装好即可用于 流体分配。
在将装有吸附剂的容器应用于气体储存和分配的情况中，如本 文中先前所讨论的，储存的气体从物理吸附剂介质上的脱附可以通 过热介导脱附实现或给以辅助。出于这个目的，可以采用各种各样 的加热方式和方法，包括而不限于容器和/或物理吸附剂电阻加热方 式，导电加热，使用增强的传热元件如散热片、加热棒或其它扩展 表面积的元件，辐射例如微波或红外辐射对容器和/或其中物理吸附 剂进行作用，和/或在物理吸附剂材料床上使用高导热系数介质，通 过其中的固体热传导来辅助该床的加热。作为另一个加热方式，来 自于加工设备的废热可以被用来加热容器和/或其中的物理吸附剂。
本发明还涉及吸附剂床的结构和构造以便于进出吸附剂的热 传输，采用交指型(interdigitated)高导热系数的热传输板，或使金 属或其它材料结合至吸附剂材料来生成具有提高了宏观导热系数 的吸附剂基质，或这些方法的其它结合。需要使吸附剂内外的热传 输能实现吸附的物质脱附或吸附到该吸附剂上的高流速传输。例 如，对于大量气态流体燃料如甲烷和天然气的储存和分配，希望可 以高速充注装有吸附剂的容器，并且形成的放热吸附过程需要通过 有效的除去热才能得到缓解。
本发明还涉及用来自于其它装有吸附剂的大型容器的气体进 行充注的装有吸附剂的大型容器的使用，所有容器为位置固定的或 固定式的。装有吸附剂的大型容器还可以用来在工艺设备中储存危 险中间体，如在制药装置、精细化学品制造装置或危险气体制造装 置中。
另一方面，本发明涉及使用装有在低压下如负压条件下吸附性 保留气体的物理吸附剂介质的大尺寸固定式气体储存和分配容器， 其以分配关系连接至工艺设备如半导体制造装置。在这种安排中， 该基于物理吸附剂的气体储存和分配系统提供了降低与使用高压 钢瓶有关的许多危险级别的气体储存条件。
通过这种安排，使用装有吸附剂介质的大型固定式罐来储存大 量用于工艺设备的气体。该罐被固定放置且不用回到加油站或加气 站再充装。替换地，采用包括拖车、吨级或大型钢瓶的充注组件对 固定式单元进行周期性充注。通过这种安排，现场的大量气体在任 何时间可以在低压下，例如负压下安全存放。
在这种安排的一个优选的实施方式中，通过采用脱附条件，采 用泵系统来抽取吸附的气体，并将抽取的气体输送到工艺设备中。 可以操作该泵系统在适合的压力下输送气体，如所需要的轻微的正 压。输送系统的下游位置可以有利地包括抽取组件，如可以包括运 动流体驱动器和关联流动线路。
基于物理吸附剂的固定式供应罐允许大量危险流体材料在使 用现场以存量安全经济地储存起来。使用包括内置调节器的、装有 大量流体的容器可以迅速而有效地完成充注，其调节器设置在低压 例如负压来对该固定式罐进行充注。
由于高度关注潜在的恐怖威胁，现场使用可充注负压罐的方法 可能被广泛采用。生产危险气体如砷化氢或磷化氢的气体公司可以 采用该方法，用来在现场储存气体直到容器装满运输到用户处。作 为危险气体的更安全储罐，该方法可以应用于很多类型的气体，并 且当气体公司位于居民区的情况下非常有利。
作为使用装有吸附剂的容器的本发明方法的另一个实施方式， 可以使用大的装有吸附剂的容器，可选地将吸附剂和罐进行预冷以 容纳吸附热，用于被动紧急情况的响应。这种安排不需要在可燃性 气体泄漏的情况下可能成为点火源的压缩机或泵。该罐可被用来通 过从泄漏容器抽取液体而吸附来自于泄漏容器的气体，使其汽化然 后将其吸附。在这种安排中的汽化器可以与吸附罐整合，以便汽化 热被吸附热抵消。之后整合的汽化器可以被用来辅助从吸附剂移出 热量，因为这可以作为在系统中添加热量的方法。
本发明的另一个方面涉及流体储存和分配封装件，包括：第一 容器，内腔装有适于其上吸附性保留流体并适于分配条件下使流体 脱附的物理吸附剂介质；以及分配组件，与第一容器相连接并被设 置成选择性分配流过此处的流体。该流体储存和分配封装件另外包 括：第二容器，具有适于装载前述提到的流体的供应量的内腔；以 及流体压力调节器，设置在第二容器内腔中并被设置成限制其中的 这种流体例如在负压下的供应量。该第二容器以流体流量供应关系 中与第一容器相连接，并且该流体压力调节器被设置成调节从第二 容器流向第一容器的流体流量以便至少部分地补偿从第一容器分 配的流体，并维持第一容器中用于分配的流体的存量。
尽管本技术领域已经提出使用从内部设置的调节器和吸附剂 介质的单个容器，从ATMI，Inc.(Danbury，Connecticut，USA)商购 获得，商标是VACSorb，这种单个容器构造完全不同于本发明的方 法，本发明使用了包括通过阀头或其他流体流量接口彼此相相连的 子组件容器的流体储存和分配封装件，其中配有内部调节器的容器 是供应容器，连接至装有吸附性保留用于分配的气体的物理吸附剂 介质的另外容器，其中在配有调节器的容器中的内部压力调节器被 设定在压力设定点下以保持在装有吸附剂的容器中的物理吸附剂 负载气体，优选最大负载，因此具有(1)相对于装有吸附剂的单 容器(未与配有调节器的充注容器相连接)，该装有吸附剂的容器 的容量和使用期限增加了，和(2)保持安全性，因为在低压水平 下气体吸附性保留在容器内装载的吸附剂介质上，并且该安全性是 通过配有调节器的充注容器中的流体的调节器保护提供的。
在一种优选的设置中，流体储存和分配封装件包括装有吸附剂 的容器和垂直取向的配有调节器的充注容器，相对关系彼此相连， 在下文中给予更充分的描述。
尽管可以采用适合于特定的终端应用的任何相对大小(和相对 流体体积)比例，但装有吸附剂的容器相对于配有调节器的充注容 器可以例如相当大。该“连接容器”设置可以采用任何适合的集管 或相互连接结构，当配有调节器的充注容器中的调节器打开，允许 流体从配有调节器的充注容器的内腔流进装有吸附剂的容器的内 腔时，这些容器通过该集管或相互连接结构以流体连通形式彼此连 接。
通过特定实例的方式，配有调节器的充注容器可以在足够高的 超大气压下装载砷化氢以使砷化氢在这种容器中保持液态。这种容 器内腔的流体压力调节器可以被设定在700托的设定点压力下，意 味着只有当调节器感测到装有吸附剂的容器的外部压力等于或低 于设定点压力700托时流体压力调节器才打开。该装有吸附剂的容 器可以装载实质上对砷化氢气体具有吸附亲和力的活性炭吸附剂 材料，并且在脱附条件下砷化氢气体由此可脱附。与装有吸附剂的 容器相连接的分配组件可以例如包括带有阀致动器诸如可手动致 动的手轮的阀头，其连接至阀杆，阀杆又连接至在阀头中可以全开 和全关闭位置之间转变的阀元件。
该流体储存和分配封装件中装有吸附剂的容器的分配组件可 以用来与流体线路相连接，该流体线路被设置成当阀头中的阀开启 时使分配的流体流向下游终端使用设备，如在真空压力下操作的离 子注入半导体制造器具。然后下游真空压力用来使得流体从物理吸 附剂上脱附并从装有吸附剂的容器流进与之连接的流体线路。
随着分配操作的进行，砷化氢气体从物理吸附剂上脱附，并从 装有吸附剂的容器排放出去，从而降低了砷化氢在物理吸附剂上的 负载量和可用于随后分配的在该装有吸附剂的容器中的气体存量。 但是，当装有吸附剂的容器分配砷化氢时，下游真空压力通过装有 吸附剂的容器连通至配有调节器的充注容器的流体压力调节器，并 且，低于调节器的设定点压力，这种外部真空压力使该调节器开启， 从而进行砷化氢蒸汽的流动，从配有调节器的充注容器中的液态砷 化氢起源，进入装有吸附剂的容器中，其中充注砷化氢被吸附在装 有吸附剂容器中的物理吸附剂上，使物理吸附剂“再负载”吸附的 砷化氢，使装有吸附剂的容器中用于随后分配操作的砷化氢的存量 最大化。
即使将装有吸附剂的容器的阀头中流量控制阀关闭以终止砷 化氢气体通过流动线路流入到下游离子注入设备中，如果装有吸附 剂的容器中的压力保持在低于配有调节器的充注容器的流体压力 调节器的设定点，那么砷化氢蒸汽将继续从配有调节器的充注容器 流向装有吸附剂的容器，直到装有吸附剂的容器的压力升到高于该 流体压力调节器的设定点压力。
以这种方式，配有调节器的充注容器的作用是维持装有吸附剂 的容器中用于分配的砷化氢气体的存量。
以上所描述的相连的容器设置可以在包含各自装有吸附剂的 容器和配有调节器的充注容器的统一的壳或罩中实现；此外，有利 地采用将单独的容器划分成装有吸附剂的子单元部分和配有调节 器的充注子单元部分。
该相连的容器设置的另一个优势是重量；相对于配有调节器的 充注容器，装有吸附剂的容器的管壁尺寸更薄并且重量更轻，同时 提供延长气体分配使用期限的高容量系统。
通过这样的设置，在配有调节器的充注容器中的调节器设定点 压力被设定为可以保持在装有吸附剂的容器中的物理吸附剂最大 限度地负载流体吸附物，以便来自于装有吸附剂的容器的流体的分 配和流体存量的减少将导致调节器开启来使另外的流体流入装有 吸附剂的容器，以使吸附剂介质再负载该另外的流体。这样，例如， 来自于相对小的配有调节器的充注容器中的液体源可以提供大量 存量气体，而不会有另外伴随来自于装有吸附剂的容器的气体的正 常负载的分配的后一阶段而出现的“足跟(或拖尾，heels)”问题。
图3是代表包括配有内部调节器的充注容器352的气体供应封 装件300的示意图，充注容器352设置成与连接有分配组件的、装 有物理吸附剂的容器350为流体充注关系。
气体供应封装件300包括配有内部调节器的充注容器352，其 在本发明的示例性实施方式的横截面正视图中有描述。配有内部调 节器的充注容器352包括通常为圆柱形的流体储存和分配容器302， 圆柱侧壁304在其下端由底面构件306封闭。在该容器的上端是颈 部308，颈部308包括限定和限制容器的顶部开口的圆柱轴环 (collar)310。从而由该容器壁、底面构件和颈部围成所示的内腔 328。
在容器352的颈部处，容器间连接组件314的螺纹塞312与轴 环310的内螺纹开口螺纹接合在一起。容器间连接组件314包括以 流体流动连通地与充注管356结合的中心流体流动通道320，充注 管356在其开口上端与上部装有吸附剂的容器350的内腔360相通， 后文会更详细描述。
容器间连接组件314包括与超压缓解阀318连接并与容器352 的内腔328相通的泻压流动通道316，用以缓解该容器内的总超压 条件。这种超压缓解组件还可以被改造，使得通道316还可以作为 用充注流体给容器352最初加料的注入通道，此后这种加料通道作 为泻压通道。
容器间连接组件314中的中心流体流动通道320在其下端与连 接件流量管330连接，连接件流量管330又连接至调节器332。该 调节器被设定成维持流体从容器352排放的所选择压力。在该调节 器的下端连接有管状配件336，而管状配件336又例如通过对接焊 与在其下端具有扩散端器盖331的扩散器单元334连接。该扩散器 单元可以由不锈钢形成，扩散器壁由烧结的不锈钢形成，例如316L 不锈钢。该扩散器单元具有允许以30标准升每分钟(L/min)  的 气体流速从系统中除去所有大于预定直径例如大于0.003微米的颗 粒的壁孔率。这类过滤扩散器单元可以从Millipore Corporation (Bedford Mass.)商购获得，商标是WAFERGARD。
尽管在切开的垂直截面中示出，但上部装有吸附剂的容器350 是长的圆柱形，被围绕该容器内腔360的容器壁364限界，并且其 中装载了物理吸附剂介质的床362。该物理吸附剂对在充注操作期 间储存在并传输到容器350的流体具有吸附亲和力，并可以例如包 含活性炭吸附剂、分子筛、氧化铝、氧化硅、大网眼状聚合物、或 任何其它适合的物理吸附剂材料，感兴趣的流体可以以合适的负载 量吸附在在该物理吸附剂材料上，用于分配到最终使用场所。可替 代地，该物理吸附剂不是作为颗粒的床或材料的其它非连续形式被 提供，而是作为整体或块状形式例如砖、晶棒、块或其它块状形式 被提供。
装有吸附剂的容器350的壁364在其上端有一个口366，与阀 头组件370互补螺接。阀头组件370在该组件的中央工作容积腔内 包括阀元件322，在所示的实施方式中阀元件322与手轮326连接 在一起，但是可替换地其可以连接至自动阀致动器或其它控制器或 致动装置。
该阀头组件的中央工作容积腔还与出口324连接，其可以是外 部螺纹的或其它构造的用于连接器和相关的管道、导管等的连接。 因此该阀头组件提供能够与流动线路或其它输送结构相连的分配 结构以便所分配的气体输送到下游使用场所。
阀头组件370包括设置成用来与该阀头组件的中央工作容积腔 相通的分配气体进料管372。分配气体进料管372在其下端与颗粒 过滤器374相连接。颗粒过滤器374可以是与下部装有内部控制器 容器中的扩散单元334相同的类型，用来在分配操作中过滤气体， 以保证从吸附剂材料的床362分配来的细微粒子或其它颗粒不会被 带入阀头组件370中，在这里它会危及阀头组件的操作，或在暴露 给下游部件时出现问题。
在使用中，适合的流体试剂装在容器302的内腔328中，例如 高压气体或液化气体。流体压力调节器332设定为选定的设定点， 以便当上部装有吸附剂的容器的内腔360中的压力降到低于调节器 332的设定点时提供所分配流体的流量。然后流体通过扩散器单元 334、配件336、调节器332、连接件流量管330以及充注管356流 入上部装有吸附剂容器的内腔360中。
尽管图3中所示的上部容器相对于下部装有内部调节器的容器 的尺寸相似，但是两个容器的相对大小比例变化可很大，并且装有 吸附剂的上部容器可以大于、尺寸相似或小于下部装有调节器的容 器，这取决于与这种气体储存和分配封装件相关的气体存量和分配 要求。
尽管容器间连接组件314在气体储存和分配封装件中通常如所 示的与各个上部和下部容器同轴，但应该理解在实践中这种连接组 件的特定结构可以有各种变化，并且这种结构可能会离轴、侧向设 置，以非对准排列关系或其它任何适合的方式排布，以提供装有内 部调节器的容器与装有吸附剂的容器之间的接口结构。
图3中所示的流体储存和分配封装件可以任何适合的大小制 造，来提供适合用于指定的最终应用的用于分配的流体的体积。在 一个实施方式中，该封装件被制造成符合便携式封装件的尺寸，以 便该封装件可以易于人工运输、在所分配流体的使用现场的安装和 拆卸。因此该流体储存和分配封装件可以制造成高度范围在约2英 尺(0.61米)到约5英尺(1.52米)，并且该封装件可以配有把柄、 滚轮或其它附带特征，使其能够便于运输、安装和拆卸的人工操作。
图3中所示类型的该流体储存和分配封装件可以以许多不同的 构造来制造，包括彼此配合或彼此结合的装有吸附剂的容器和配有 调节器的容器，使得配有调节器的容器可以将流体分配到装有吸附 剂的容器。例如，配合结构可以被采用，其被构造成具有将装有吸 附剂的容器和配有调节器的容器的螺纹连接的可螺纹接合。另外， 在另一种变型中配有调节器的容器中装有相对于其它容器中的吸 附剂介质其类型相同或不同的吸附剂介质。
在另一个实施方式中，该流体储存和分配封装件可以作为机动 车组件的部分制造，从而该封装件可以易于运输，例如可以装在高 容量蓄电池车上，在半导体制造装置的地面上移动。
本发明的另一个方面，大型固定定位的(固定式安装)或移动 的装有吸附剂的容器被构造成具有附带的小型“辅助进料单元”， 该小型“辅助进料单元”被设置成将试剂气体“放出(bleed in)” 至大的容器，用来连续维持来自装有吸附剂的容器的气体的高容量 分配。有利的是该辅助进料单元是配有内部调节器的容器。该辅助 进料单元的配置解决了当用试剂气体给大块吸附剂床装料时的吸 附热效应的重要问题，这里为了用气体充分负载(载满)床则必须 散去热量。此外，对该系统的再填料操作相对简单，仅涉及打开配 有调节器的充注容器，或者替换地使配有调节器的充注容器经受低 温条件来压低该调解器中的提升阀部件(锥阀部件)，其中该调节 器是提升阀型装置，并且允许配有调节器的充注容器“在现场”反 向装料。出于这个目的，配有调节器的充注容器可以套上夹套与低 温恒温器相连接，给配有调节器的充注容器在原位再装料。
另一方面，本发明涉及用于能量储存介质的大量储存和分配的 系统，包括：
流体储存和分配容器，装有：(i)对至少一部分所述的流体具 有吸附亲和力的物理吸附剂介质，和/或(ii)内部调节器；
分配组件，流体连通地与容器相连接并适于分配由此经过的流 体；以及
运动流体驱动器，适于与分配组件相连接以便从流体储存和分 配容器中抽取流体。
在这种系统中的分配组件可以是任何适合的类型，为从容器排 放出的流体的流出提供流通路径。在特定的实施方式中，该分配组 件可以包括含有手动或自动特性的流量控制阀的阀头，其在全开和 全关位置之间可以选择性调整，来提供希望的流体排放的流量。在 另一个实施方式中的分配组件可以另外或可替代的包括歧管、管 道、流量控制装置、质量流量控制器、调节器、传感器、监测器、 配件、连接器等，是本发明给定实施方式中需要的和希望的。
该运动流体驱动器同样可以是任何适合的类型，在特定的实施 方式中包括泵、低温泵、压缩机、排放器、喷射器、风扇、鼓风机、 涡轮等。
该物理吸附剂介质可以是任何类型，对将要储存的和随后从容 器分配来的流体的至少一部分具有适合的吸附亲和力即可。在这种 背景下所使用的术语“至少一部分”意思是流体体积的部分或全部， 并且，当该流体是多组分流体时，其中的一部分可以是一种或多种 组分，但要少于这种多组分流体的全部、组分的全部。
在一个特定的实施方式中，该流体包含甲烷、氢气和天然气的 至少一种。更一般地，该流体可以是从其可以抽取能量的任何流体 或流体混合物，例如通过燃烧、膨胀、化学反应等，或其结合。
以上描述的系统在特定实施方式中可以是固定定位的，或者可 替代地，该系统可以针对机动运输来构造和设置，例如，其中容器 适于装在卡车拖车组件的拖车床上，或者装在铁路平台货车上。
另一个方面，涉及用于致冷流体的大量储存和分配的系统的情 况，包含：
流体储存和分配容器，装有：(i)对至少一部分所述的流体 具有吸附亲和力的物理吸附剂介质，和/或(ii)内部调节器；
分配组件，以流体连通与容器相连接并适于分配由此经过的流 体；以及
运动流体驱动器，适于与分配组件相连接以便从流体储存和分 配容器中抽取流体。
该致冷流体可以包含氨、卤烃流体、或具有合适的潜伏热容特 性的任何其它适合的流体。如在先前描述的实施方式中那样，该致 冷流体储存和分配系统可以是固定定位的特性，或可替代地可针对 机动运输来构造和设置。
在本发明的实践中，其中使用了配有内部调节器的容器，该内 部调节器可以是任何适合的类型，例如具有固定设定点压力的调节 器，或可替代地，可以采用可调整设定点的调节器，其中设定点在 装有调节器的容器内腔可以原位进行选择性调整。调节器设定点的 这种原位调整可以通过机械连接、射频或其它电磁相互作用、温度 调整相互作用等实现。一种可调整设定点的调节器在特定应用中会 非常有优势，例如在容器运输和储存期间将调解器的设定点调整到 第一预定压力水平，然后在使用现场可调整到第二预定压力用于有 效的分配。
配有内部调节器的流体储存和分配容器可以装有与可变限流 孔板装置相结合的调节器，其中可变限流孔板被设置在调节器的上 游以限制流速，或设置在调节器的下游以控制流速。
另外，可以理解通过流过文丘里管由载体介质从流体储存和分 配容器抽取流体，如本文中各种实施方式中所描述的，可以用任何 适合的载体介质进行，例如非气态载体介质、液态载体介质、液- 气混合物、或其它流体介质，流过文丘里管。
本发明的封装件、系统、装置和设备包括各种作为结构部件的 组件和子部件，并且本发明提出作为本发明的单独方面的那些，其 可以是在本发明的实践中分别提供的，例如，作为可以协同连接的、 结合的、装配的或制造的模块或单元来生产上述封装件、系统、装 置和设备。
尽管本文已经参照本发明的特定方面、特征和示例性实施方式 描述了本发明，但是应当明了，基于本文的公开，本发明的应用没 有因此而被限制，而是延伸到或包含大量其它变化、修改和可替代 的实施方式，因为它们本身将启示本领域的普通技术人员。相应地， 如所附权利要求的那样，在其精神和范围内本发明可以被广泛地解 释和说明，包括全部这些变化、修改和可替代的实施方式。
相关申请的交叉引用
本申请要求以Karl W.Olander，James V.McManus和Steven J. Hultquist的名义于2005年5月3日提交的美国临时申请第 60/677,381号“FLUID STORAGE AND DISPENSING SYSTEMS， AND FLUID SUPPLY PROCES SES COMPRI SING SAME，(流体储 存和分配系统，以及包含该系统的流体供应方法)”的优先权。