KR20120101737A - 유체 저장 및 분배 시스템, 및 이를 포함하는 유체 공급 방법 - Google Patents

유체 저장 및 분배 시스템, 및 이를 포함하는 유체 공급 방법 Download PDF

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KR20120101737A
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gas
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dispensing
dispensed
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칼 더블유 올랜더
제임스 브이 맥매너스
스티븐 제이 훌트퀴스트
호세 아이 아노
버스커크 피터 밴
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어드밴스드 테크놀러지 머티리얼즈, 인코포레이티드
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Abstract

유체 저장 및 분배 시스템, 및 그 이용을 위해 유체를 공급하기 위한 방법에 관한 것이다. 유체 저장 및 분배 시스템의 각종 구성은, 물리적 흡착제를 함유하는 유체 저장 및 분배 용기 및 내부 조절기 장착식 유체 저장 및 분배 용기에 대한 치환을 포함한다. 본 시스템 및 방법은 광범위한 최종 용도에 적용에 가능하며, 유해 유체를 안전성을 보강하여 저장 및 분배한다. 특정 최종 용도에 있어서, 반응 가스는 대기압 이하의 압력으로 가스를 보유하는 물리적 흡착제를 함유한 대규모 고정식으로 배치된 유체 저장 및 분배 용기로부터 반도체 제조 설비로 분배되며, 이와 같은 용기는 본원에 기재된 바와 같이 재충진 가스의 안전한 가스원으로부터 재충진 가능하다.

Description

유체 저장 및 분배 시스템, 및 이를 포함하는 유체 공급 방법{FLUID STORAGE AND DISPENSING SYSTEMS, AND FLUID SUPPLY PROCESSES COMPRISING SAME}
본 출원은 Karl W. Olander, James V. McManus 및 Steven J. Hultquist에 의해 2005년 5월 3일자로 "유체 저장 및 분배 시스템, 및 이를 포함하는 유체 공급 프로세스( FLUID STORAGE AND DISPENSING SYSTEMS , AND FLUID SUPPLY PROCESSES COMPRISING SAME )"의 명칭으로 출원된 미국 가출원 번호 60/677,381호를 우선권으로 한다.
본 발명은 유체 저장 및 분배 시스템, 및 반도체 제조 플랜트, 물 처리 플랜트, 천연가스 저장소 등의 산업 프로세스 설비에 유체를 공급하기 위한 프로세스에 관한 것이다.
패키지 가스(packaged gases)의 사용에서, 다수의 산업 적용에서의 종래 기술로서는 광범위한 가스의 저장, 운반 및 분배를 위한 고압 실린더를 사용하고 있다. 이들 적용에 있어서는, 실린더 내의 가스를 압축 상태로 수용함으로써, 분배 및 궁극적인 사용을 위해 유용한 가스의 재고량을 최대화한다.
이와 같이 압축된 가스의 압력이 일반적으로 대기압을 매우 초과하기 때문에, 이러한 패키지의 사용에서 근본적으로 안전 문제가 발생하는데, 그 이유는 고압 컨테이너로부터의 누설이 컨테이너의 주위 환경에 신속하게 퍼지기 때문이다. 가스가 위험한 경우 예컨대 독성, 자연 발화성 또는 노출되는 사람의 건강 또는 안전에 다른 방식으로 해로운 것이거나 혹은 컨테이너 근방에 위치된 설비의 환경 또는 작동성에 해로운 경우, 이와 관련하여 가스 억제 패키지와 관련된 위험은 증가된다. 이러한 위험은 이와 같은 고압 가스 패키지의 이용, 예컨대 격리식 탱크 농장 설비, 지상식 가스 소비 설비 등과 공급 관계로 결합된 압축 가스 공급 용기용의 지하식 저장실을 마련함으로써 안전을 보장하기 위한 가스 관리 노력에 주로 초점이 맞춰진다.
반도체 산업에서 고압 가스의 패키지를 포함하는 안전 및 신뢰성 문제를 고려하여, 최근에는 가스 패키징의 안전을 상당히 증대시키기 위한 노력을 하고 있다. 이러한 노력은, 예컨대 미국 특허 제5,518,528호(Tom 등)에 개시된 바와 같은 흡착제 기반 유체 저장 및 전달 시스템을 산출하였으며, 유체 저장 및 분배 용기 내에 있는 물리적 흡착제 상에 가스가 흡착 및 저장되어 흡착제로부터 제거됨으로써 분배 상태 하에서 용기로부터 배출된다. 이들 시스템에 있어서, 가스는 대기압 이하의 압력 레벨, 전형적으로는 약 700torr 미만으로 저장 및 분배될 수 있다. 이러한 유형의 물리적 흡착제 기반 시스템은 SDS 및 SAGE(등록상표)로서 ATMI, Inc.(DANbury, CT, USA)로부터 시중에서 입수가능하다.
보다 최근에는 안전 강화된 유체 저장 및 분배 시스템이 개발되어 있으며, 내부 용적부 내에 배치된 유체 압력 조절기["내부 조절기(internal regulator)"로도 부름]를 갖는 용기 내에 유체를 함유한다. 이와 같은 구성은 고압에서 유체를 효과적으로 저장할 수 있으며, 이때 조절기는 조절기의 설정점 미만의 하류 압력을 보일 때에만 용기로부터 유체를 배출하도록 작동한다. 이와 같은 내부 배치형 조절기 시스템은 미국 특허 제6,101,816호(Wang et al.) 및 제6,089,027호(Wang et al.)에 전적으로 개시되어 있으며, VAC(등록상표)로 ATMI, Inc.(DANbury, CT, USA)로부터 시중에서 입수가능하다.
당해 기술에서는 더욱 안전한 가스 패키징을 계속하여 개발함으로써, 산업용 가스 이용 프로세스를 위한 안전하고 효과적이며 신뢰성 있는 근거를 제공하고 있다. 이것은 ppm(parts-per-million) 또는 ppb(parts-per-billion) 만큼 낮은 농도에서의 몇 가지의 예에 있어서 반응 가스(reagent gas)가 극히 독성이고 낮은 농도에서 치명적일 수 있는 반도체 제조 산업에서 특히 확실하다.
본 발명은 유체 저장 및 분배 시스템, 및 그의 사용을 위해 유체를 공급하기 위한 방법에 관한 것이다.
일 실시예에 있어서, 본 발명은 해당 유체에 대해 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착 매체, 및/또는 유체 압력 조절기를 함유한 대규모 고정식으로 배치된 유체 저장 및 분배 용기; 및 처리 작업에서 상기 유체를 이용하는 프로세스 설비를 포함하며, 상기 유체 저장 및 분배 용기는 상기 프로세스 설비와 분배식으로 유체 연통하게 결합되는 처리 장치에 관한 것이다.
다른 실시예에 있어서, 본 발명은 해당 유체에 대해 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착 매체를 함유한 대규모 고정식으로 배치된 유체 저장 및 분배 용기; 처리 작업에서 상기 유체를 이용하는 프로세스 설비; 및 상기 유체 저장 및 분배 용기를 상기 유체로 재충진하도록 상기 유제 저장 및 분배 용기와 유체 연통하여 결합하는 복수의 유체 공급 용기를 포함하며, 상기 유체 저장 및 분배 용기는 상기 프로세스 설비와 분배식으로 유체 연통하게 결합되는 가스 공급 시스템에 관한 것이다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명은 광학 창의 제조에 유용한 유체에 대해 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착 매체를 함유한 대규모 고정식으로 배치된 유체 저장 및 분배 용기로서, 상기 유체는 대기압 이하의 압력으로 상기 흡착 매체 상에 수착식으로(sorptively) 보유되는 것인 유체 저장 및 분배 용기; 및 광학 창을 제조하기 위한 프로세스 설비를 포함하며, 상기 유체 저장 및 분배 용기는 상기 유체가 유동하도록 상기 프로세스 설비와 분배식으로 유체 연통하게 결합되는 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 가스 제조 설비 및 가스 사용 설비로서, 상기 가스 제조 설비는 상기 가스 사용 설비 내에 사용되는 반응 가스를 제조하고, 상기 가스 제조 설비 및 상기 가스 사용 설비는 상기 반응 가스를 상기 가스 사용 설비로 통과시키기 위해 유체 유동 연통하여 결합되는 것인 가스 제조 설비 및 가스 사용 설비; 및 상기 반응 가스에 대해 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착 매체를 함유한 대규모 고정식으로 배치된 유체 저장 및 분배 용기를 포함하며, 상기 유체 저장 및 분배 용기는 상기 가스 제조 설비와 상기 가스 사용 설비 사이에 개재되어 상기 가스 제조 설비로부터 반응 가스를 수용하고 상기 가스 사용 설비로 반응 가스를 분배함으로써, 상기 유체 저장 및 분배 용기는 상기 가스 제조 설비로부터 반응 가스 유동을 완충하고 상기 가스 사용 설비로 반응 가스를 유동시키는 처리 장치에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 패키지된 가스를 이용하는 프로세스 설비 내의 환기 가스 요구조건을 감소시키는 방법에 있어서, 상기 패키지된 반응 가스는 환기된 환경에 배치되고, 상기 반응 가스에 대한 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착제를 함유한 대규모의 고정식으로 배치된 유체 저장 및 분배 용기 내에 상기 패키지된 반응 가스를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 유체 저장 및 분배 용기는 반응 가스를 상기 프로세스 설비에 분배하고, 상기 용기는 대기압 이하의 압력으로 반응 가스를 포함하는 환기 가스 요구조건을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 패키지된 반응 가스를 이용하는 프로세스 설비 내의 압력 레이팅(pressure rating) 요구조건을 감소시키는 방법으로서, 상기 반응 가스에 대한 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착제를 함유한 대규모의 고정식으로 배치된 유체 저장 및 분배 용기 내에 상기 패키지된 반응 가스를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 용기는 대기압 이하의 압력으로 반응 가스를 포함하는 압력 레이팅 요구조건을 감소시키는 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 (i) 유체에 대한 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착 매체, 및/또는 (ii) 내부 조절기를 포함하는 유제 저장 및 분배 용기; 상기 용기와 유체 연통하여 결합되고 유체를 상기 용기로부터 분배하기 위한 분배 조립체; 및 상기 유체 저장 및 분배 용기로부터 유체를 추출하도록 상기 분배 조립체와 결합되는 가동형 유체 드라이버를 포함하는 유체 저장 및 분배 패키지에 관한 것이다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명은 (i) 유체에 대한 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착 매체, 및/또는 (ii) 내부 조절기를 포함하는 유제 저장 및 분배 용기; 상기 용기와 유체 연통하여 결합되고 유체를 상기 용기로부터 분배하기 위한 분배 조립체; 상기 분배 조립체와 유체 연통하여 결합하는 벤츄리; 및 상기 유체 저장 및 분배 용기로부터 유체를 추출하도록 상기 벤츄리를 통해 담체 가스를 구동하는 가동형 유체 구동 드라이버를 포함하는 유체 저장 및 분배 패키지에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 실시예는 유해 유체 중간물을 제조하는 제조 플랜트; 및 상기 제조 플랜트와 유해 유체 중간물을 수용하는 관계로 결합된 유체 저장 및 분배 용기를 포함하며, 상기 유해 유체 중간물은 대기압 이하의 압력으로 함유되는 처리 설비에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 유해 가스의 긴급 해제를 잠재적으로 받아들이는 프로세스 시스템; 및 상기 프로세스 시스템에 긴급 해제 유해 가스 수용 관계로 배치된 대규모의 고정식으로 배치된 유체 저장 및 분배 용기를 포함하며, 상기 대규모의 고정식으로 배치된 유체 저장 및 분배 용기는 상기 유해 가스에 대한 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착제를 함유하는 처리 설비에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 유체를 수착식으로 보유하고 분배 상태 하에서 유체를 제거하기 위한 물리적 흡착 매체를 함유하는 내부 용적을 갖는 제1 용기; 상기 제1 용기와 결합되고 유체를 선택적으로 분배하도록 배치된 분배 조립체; 상기 유체의 공급 용적을 포함하는 내부 용적을 갖는 제2 용기; 및/또는 상기 제2 용기의 내부 용적 내에 배치되고 상기 유체의 공급 용적을 구속하도록 배치된 유체 압력 조절기를 구비하며, 상기 제2 용기는 상기 제1 용기와 유체 유동 공급 관계로 결합되고, 상기 유체 압력 조절기는 상기 제1 용기로부터 분배된 유체를 적어도 부분적으로 보상하도록 상기 제2 용기로부터 상기 제1 용기로 유체를 조정하도록 배치됨으로써, 분배를 위해 상기 제1 용기 내의 상기 유체의 재고를 유지하는 유체 저장 및 분배 패키지에 관한 것이다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명은 유체를 분배하기 위한 유체 저장 및 분배 용기; 및 상기 유체 저장 및 분배 용기와 유체 유동 연통하여 결합되고 상기 유체 저장 및 분배 용기 내의 유체의 재고를 유지하도록 상기 유체 저장 및 분배 용기 내로 유체를 연속적으로 흘려보내는 조력 공급 유닛을 포함하는 유체 공급 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 유체에 대한 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착 매체를 함유하고, 위치에 고정식으로 배치되고 및/또는 설비에 결합되는 대규모 유체 저장 및 분배 용기에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 소정의 특성을 개선하기 위해 액체를 처리하는 방법으로서, 상기 소정의 특성의 개선을 부여하도록 처리 유체를 상기 액체와 접촉시키는 단계를 포함하며, 상기 처리 유체는 물리적 흡착제 및/또는 유체 압력 조절기를 포함하는 유체 용기를 구비한 유체 소스로부터 공급되는 액체 처리 방법에 관한 것이다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명은 소정의 특성을 개선하기 위해 위치를 훈증하는 방법으로서, 물리적 흡착제 및/또는 유체 압력 조절기를 포함하는 유체 용기를 구비한 유체 소스로부터 공급되는 훈증 가스를 상기 위치에 도입하는 단계를 포함하는 위치 훈증 방법에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 내부 용적 내에 물리적 흡착제 및/또는 유체 압력 조절기를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기; 및 유체를 회수하기 위해 상기 용기와 결합된 벤츄리 유체 추출 장치를 포함하는 소규모 유체 저장 및 분배 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 내부 용적 내에 물리적 흡착제 및/또는 유체 압력 조절기를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기로서, 내부 용적은 폐수 처리 유체 반응물도 함유하는 것인 유체 저장 및 분배 용기; 및 상기 폐수 처리 유체 반응물의 회수를 위해 상기 용기와 결합되고 폐수와 접촉하기 위해 폐수 처리 유체 반응물을 분배하는 벤츄리 유체 추출 장치를 구비하는 폐수 처리 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 내부 용적 내에 물리적 흡착제 및/또는 유체 압력 조절기를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기로서, 내부 용적은 가열 유체도 함유하는 것인 유체 저장 및 분배 용기; 및 상기 가열 유체의 회수를 위해 상기 용기와 결합되는 벤츄리 유체 추출 장치를 구비하는 가열 가스 공급 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 추가적인 실시예는 내부 용적 내에 물리적 흡착제 및/또는 유체 압력 조절기를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기로서, 내부 용적은 훈증 유체도 함유하는 것인 유체 저장 및 분배 용기; 및 상기 훈증 유체의 회수를 위해 상기 용기와 결합되는 벤츄리 유체 추출 장치를 구비하는 훈증 시스템에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는 물리적 흡착제를 함유한 제1 용기; 유체 압력 조절기를 함유한 제2 용기; 및 유체를 배출하도록 상기 제1 용기에 결합된 유체 배출 구조체를 구비하며, 상기 제1 및 제2 용기는, 상기 제2 용기로부터 상기 제1 용기로 유동하도록 서로 결합되는 유체 저장 및 분배 패키지에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 실시예는, 에너지 저장 매체, 예컨대 메탄, 수소, 천연가스 등의 가스상 유체, 또는 예컨대 연소, 팽창, 화학 반응 등에 의해 에너지를 추출할 수 있는 다른 유체 또는 유체 혼합물의 대량 저장 및 분배를 위한 고정 또는 가동형 시스템에 관한 것이다. 본 시스템은 (i) 유체에 대한 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착 매체, 및/또는 (ii) 내부 조절기를 포함하는 유제 저장 및 분배 용기; 상기 용기와 유체 연통하여 결합되고 유체를 상기 용기로부터 분배하기 위한 분배 조립체; 및 상기 유체 저장 및 분배 용기로부터 유체를 추출하도록 상기 분배 조립체와 결합하는 가동형 유체 구동 드라이버를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예는 종래의 또는 흡착 냉동기의 제조시 또는 냉매 재충진시에 사용되기 적합한 높은 잠열 용량을 갖는 암모니아 또는 다른 유체 등의 가스상 유체, 즉 냉매 유체를 대량 저장 및 분배하기 위한 시스템에 관한 것이다. 본 시스템은 (i) 유체의 적어도 일부에 대한 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착 매체, 및/또는 (ii) 내부 조절기를 포함하는 유제 저장 및 분배 용기; 상기 용기와 유체 연통하여 결합되고 유체를 분배하기 위한 분배 조립체; 및 상기 유체 저장 및 분배 용기로부터 유체를 추출하도록 상기 분배 조립체와 결합하는 가동형 유체 드라이버를 포함한다.
본 발명의 다른 목적, 특징 및 실시예는 후술하는 기재내용 및 첨부된 청구범위로부터 더욱 명확해질 것이다.
도 1은 반응 가스를 프로세스 설비에 제공하는 고정식 흡착제 용기의 설치, 및 이러한 용기를 반응 가스로 충진하는 각종 모드를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 2는 훈증 적용을 위한 포스핀(phosphine) 가스 또는 물 살균 적용을 위한 염소 가스 등의 가스를 공급하기 위한 시스템을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3은 내부 조절기 장착성 재충진 용기를 구비하며 분배 조립체를 결합한 물리적 흡착제 함유 용기와 유체 재충진 관계로 배치된 가스 공급 패키지를 개략적으로 도시한 도면이다.
본 발명은 유체 저장 및 분배 시스템, 및 그의 사용을 위해 유체를 공급하기 위한 프로세스에 관한 것이다.
일 실시예에서, 본 발명은 복합 반도체 제조를 위한 대규모의 가스 저장에 관한 것이다. 이러한 대규모의 저장은 수반되는 규모의 경제성으로 인해 바람직하지만, 이러한 대규모 저장 설비가 큰 실린더를 이동시키는 논리를 해결하기 어려운 점으로 인해 실질적으로는 고정식으로 배치되어야 한다.
예로서, SAGE라는 등록상표 명으로 Advanced Technology Materials, Inc. (Danbury, Connecticut, USA)으로부터 상업적으로 입수가능하며, 대기압 이하의 압력에서 아르신(arsine) 또는 포스핀 등의 가스를 수착식으로 보유하는 물리적 흡착 매체를 포함하는 이러한 유형의 184L 용적의 가스 저장 탱크는 700 파운드 이상의 중량이 나가고, 동일한 유형의 450L 가스 저장 탱크는 1200 파운드 이상의 중량이 나간다. 이들 가스 저장 탱크는 그들의 사이즈 및 중량으로 인해 충진 스테이션에서 반입출하기가 어렵고, 사용 장소에서는 가스 캐비넷류(gas cabinetry)에 설치하거나 그로부터 제거하기가 어렵다.
본 발명은 이러한 문제점을 해결하고, 충진 스테이션 및 사용 장소 사이의 연장된 거리에 걸쳐 매우 크고 부피 있는 컨테이너를 수송할 필요없이 대기압 이하의 압력의 가스를 대용량의 현장 저장(large-volume on-site storage)을 성취하기 위한 접근법을 제공한다.
본원에 사용된 바와 같이, 본 발명의 유체 저장 및 분배 용기에 관한 용어 "대규모(large-scale)"는 450L를 초과하는 내부 용적을 갖는 용기를 의미한다. 그에 따라, 본 발명의 유체 저장 및 분배 용기에 관한 용어 "소규모(small-scale)"는 450L를 초과하지 않는 내부 용적을 갖는 용기를 의미한다. 예를 들면, 450L 이상의 용적을 갖는 탱크는 제조 설비의 내부 또는 외부에 있는 제조 장소에 설치될 수 있다.
본 발명은 소규모 용기뿐만 아니라 대규모 용기에 적용할 수 있으며, 대규모 및 소규모 모두의 유형인 고정형 용기를 구비한다. 몇 가지 예에 있어서, 대규모 용기는 예컨대 열차에 장착된 용기나 튜브트레일러(tube trailer) 상에서 이송된다.
더욱 상세하게는, 유체 저장 및 분배 용기에 관한 용어 "고정의(stationary)" 또는 "고정식으로 배치된(fixedly positioned)"은, 실질적으로 영구적인 위치에 있는 용기, 예컨대 지면에 있는 영구적인 발판 또는 기초 상에 장착된 용기, 또는 바닥, 벽, 빌딩 또는 다른 구조체에 영구적으로 고정된 다른 것을 나타낸다.
본원에 사용된 바와 같이, 용어 "물리적 흡착제(physical sorbent)"는 유체에 흡착 친화력을 가지며 가역적인 방식으로 유체와 물리적으로 관련된 물질을 지칭한다. 물리적 흡착제는 고체, 반고체 또는 비고체 상태, 예컨대 액체, 의사가소성(pseudoplastic) 물질, 요변성(thixotropic) 물질, 비뉴톤(rheopectic) 물질, 겔 또는 다상(multiphase) 물질일 수 있다. 바람직한 물리적 흡착제 물질로는, 실리카, 알루미나, 분자체(molecular sieves), 점토, 대직육면체 중합체(macroreticulate polymers), 탄소[소위, 활성탄(activated carbon)을 포함함] 등의 고체 물리적 흡착제가 있다.
일 실시예에서, 본 발명은 가스, 예컨대 유해 가스를 대기압 이하로 저장하기 위한 고정식 용기를 구비한 가스 저장 및 분배 시스템에 관한 것이다. 가스를 대기압 이하로 저장하는 또 다른 실시예에서 이용되지만, 본 발명은 낮은 이상 대기압에서 또는 적당한 압력에서 물질을 저장 및 분배하는데 폭넓게 적용가능하며, 용기 내에서 흡착식 및/또는 기계식 조절기를 이용한다. 예를 들면, 이와 같이 함유된 물질을 위한 용기의 저장 용량을 최대화하기 위해, 특정 적용의 경제적인 특성은 물리적 흡착성 베드(bed) 상에 300 또는 400psi으로 유체 물질의 저장을 보장할 수 있다.
용기는 저압 설계뿐만 아니라 고압 설계를 포함하는 임의의 적절한 유형일 수 있다. 예를 들면, 용기는 2500psig 이상의 압력용으로 규격이 정해질 수 있거나, 또는 대안적으로 용기는 예컨대 300psig 미만의 폭발 압력을 가지며 현재의 미 교통부(DOT: Department of Transportation) 면제 사양과 일치하는 저압 설계일 수 있다. 이러한 저장 용기는 핀(fins), 재킷(jackets), 코일 및 흡착 가스를 제거할 때 유용한 에너지를 입력하는 다른 수단 등의 활성/비활성의 가열 구조체 및/또는 온도벽 끼워맞춤부(thermowall fittings)와 끼워맞춰질 수 있다. 이러한 용기가 고정식이기만 하면, 용기는 DOT 규정에 제재받지 않는다.
본 발명의 폭넓은 실시예에서의 유체 함유 용기는 임의의 적절한 사이즈 및 구성을 가질 수 있다. 용기가 물리적 흡착제를 함유하고 2000L 이상의 매우 큰 용적을 갖는 경우, 흡착 물질의 큰 용적과 관련된 몇 가지의 유동 장해물이 있을 수 있고, 예컨대, 헤더 또는 다른 매니폴드 구조체를 다수의 배출 포트 또는 방출구(take-offs)와 결합하는 공급 도관을 구비한 매니폴드 구성에서, 가스를 용기로부터 분배하기 위한 다수의 배출 포트 또는 방출구를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
변형례로서, 이러한 장해물은, 메쉬(mesh), 팩킹(packing) 또는 개방된 3차원 매트릭스 구조 등의 분리 매체에 의해 용기 내에 다수의 별개인 베드 또는 대량의 물리적 흡착제를 서로 물리적으로 분리되게 마련함으로써 최소화되므로, 분배 작업 시에 유체의 배출구를 위해 흡착제로부터 제거된 유체를 용기의 플레넘 영역(plenum areas) 내로 통과시킨다.
이러한 고정식으로 배치된 설치에 의해, 가스 저장 탱크는 도로 및 고속도로 상에서 이송되는 용기에 적용가능한 제약 없이 구성 및 배치되고, 이에 따라 용기를 이송하고 있는 차량에 수반되는 교통 사고의 가능성에 적응하도록 설계되어야 한다.
가스를 수착식으로 보유하는 물리적 흡착제를 함유한 대규모 가스 용기의 고정식 설치의 결과로서, 종래의 고압 용기를 채용했던 경우에서보다 더 많은 양의 유해 물질을 사용 장소에 수용할 수 있다. 물리적 흡착제 기반 용기는 대기압 이하의 압력에서 가스를 보유할 수 있고, 이에 따라 물리적 흡착제 기반 용기는 고압 시스템보다 위험이 적은 크기 등급을 나타낸다. 그 결과, 물리적 흡착제 기반 용기는 압축 가스 분류로부터 제외된다.
가스를 수착식으로 보유하는 물리적 흡착제를 함유하는 대규모 가스 용기의 작동에 있어서, 용기는 추출 장치, 예컨대 용기 내의 물리적 흡착제 베드와 차이를 나타내는 흡입 또는 다른 추출 압력을 인가하는 펌프식 유닛에 연결되어, 용기로부터 가스를 제거 및 분배하는데 영향을 미친다. 추출 유닛은 프로세스 툴(process tool) 근방에 위치되어 물리적 흡착제 기반 용기로부터 프로세스 툴로 유해 가스를 전달할 수 있다. 추출 장치는 대안적으로 또는 추가적으로 용기 내의 물리적 흡착제에 가열 또는 다른 에너지 입력을 제공함으로써, 흡착 유체를 분배하기 위해 흡착 유체를 제거하는데 열적으로 영향을 미칠 수 있다. 또한, 추출 장치는 1) 흡착제로부터 유체의 높은 유량 제거(즉, 해리)로 인한 냉각 또는 2) 흡착제 상의 유체의 높은 유량 제거(즉, 반입)로 인한 가열을 각각 보상하기 위해 흡착제에 열을 제공하거나 또는 흡착제로부터 열을 제거할 수 있는 다른 열 제어 기술을 구비할 수도 있다.
주기적으로, 고정식 물리적 흡착제 함유한 용기는 VAC(등록상표)으로 ATMI, Inc.(Danbury, Connecticut, USA)에 의해 상업화되고 적절한 압력, 예컨대 650torr의 압력으로 가스를 분배하는 유형인 조절기 장착식 액체 저장 및 분배 용기 등의 휴대용 가스 공급 용기를 이용하여 보급된다. 대기압 이하의 압력에서 가스를 공급하는 조절기 장착식 액체 저장 및 분배 용기를 사용하면 안전한 저압 레벨이 현장에서 유지될 수 있음을 보장한다.
조절기 장착식 액체 저장 및 분배 용기로부터 고정식 물리적 흡착제 함유 용기로 가스를 분배하는 충진 작업의 횟수는 고정식 용기의 저장 용량 및 고정식 용기로부터 가스를 사용하는 비율의 함수이다. 예를 들면, 650torr의 조절기 장착식 액체 저장 및 분배 용기는 650torr의 고정식 물리적 흡착제 함유 용기 내의 최종 압력을 제공하도록 고정식 물리적 흡착제 함유 용기에 가스를 전달하는데 이용될 수 있다. 조절기 장착식 액체 저장 및 분배 용기는 고정식 물리적 흡착제 함유 용기에 인접하게 위치될 수 있다.
고정식 물리적 흡착제 함유 용기 및 조절기 장착식 액체 저장 및 분배 용기의 전술한 구성은 산업 프로세스 설비, 예컨대 반도체 제조 플랜트에 저장, 설치 및 그로부터 제거되는데 필요한 가스 분배 용기의 개수를 최소화하는데 이용될 수 있는 가스 공급 및 가스 보급 용기에 높은 효율성을 부여한다. 이러한 작동 모드는 가스 회사에서 조절기 장착식 액체 저장 및 분배 용기뿐만 아니라 고정식 물리적 흡착제 함유 용기를 소유하는 사업 구성을 촉진하고, 조절기 장착식 액체 저장 및 분배 용기로부터 고정식 용기의 충진을 예정하는 역할을 한다.
고정식 물리적 흡착제 함유 용기는 임의의 적절한 방식으로 구성될 수 있다. 예를 들면, 용기는 용기의 배출 라인 내에 및/또는 용기의 내부에 대기압 이하의 압력 조절기를 채용할 수 있으므로, 주위 가스, 예컨대 공기가 용기의 내부 용적으로 누설되고 용기 내의 물리적 흡착 물질이 오염되는 것을 방지된다. 이에 따라, 조절기는 가스를 누설함으로써 흡착 매체의 오염을 방지하도록 배치되며, 이 조절기는 적절한 대기압 이하의 압력, 예컨대 300-400torr의 범위에 있는 값으로 설정된다.
상술한 가스 저장 및 분배 시스템은 반도체 제조 플랜트 등의 산업 프로세스 설비에 가스를 공급하는 것과 관련된 위험 수준을 실질적으로 감소시킨다. 더 상세하게는, 이러한 시스템은 가스를 대기압 이하의 압력으로 저장하며, 고정식 물리적 흡착제 함유 용기의 충진은 대기압 이하의 압력으로 수행되며 고정식 용기를 위한 보급 작업시에 짧은 시간만 현장에서 고압 가스를 이용한다.
본 구성에서의 가스는 대기압 이하의 압력으로 사용/저장되며 종래의 고압 가스 공급 용기에 비해 1000배보다 큰 위험 감소가 있음을 나타낸다. 더욱이, 본 발명의 가스 저장 및 분배 시스템은 장비 배치에서 경제성을 실현하고 이중벽 배관 등의 시스템 구성요소를 최소화 또는 제거할 뿐만 아니라 환기 시스템, 긴급 가스 해리 시스템 등의 설치 및 유지보수에 관하여 많이 절약된다.
과대기압의 저압 저장을 이용하는 이들 구성의 시스템은 압축 또는 액화 가스 저장 용기와 비교한 관련된 위험의 견지에서 상당한 이점을 제공할 수도 있고, 저장 용기를 충진하는데 필요한 압축기의 복잡성을 감소시키는 견지에서 시스템에 상당한 경비를 저감시킬 수도 있다.
전술한 가스 저장 및 분배 시스템은 또한, 이러한 시스템을 이용하는 산업 프로세스 설비의 위험 관리의 견지에서 비용 절약 및 효율을 제공한다. 산업 프로세스 설비와 관련된 위험을 감소시킴으로써 보험 비용이 실질적으로 저감될 수 있고, 이러한 프로세스 설비에 대한 위험 관리 플랜(RMP: risk management plan)의 마련 및 실시가 단순화된다. 본 발명의 가스 저장 및 분배 시스템을 이용하면 재해가 실질적으로 감소된다. 또한, 다수의 소형 크기의 고압 가스 실린더를 사용하는 것에 비해, 더욱 큰 용기, 즉 큰 고정식 물리적 흡착제 함유 용기로부터 가스를 공급함으로써 프로세스 경제성이 개선된다.
상술한 가스 저장 및 분배 시스템은 확대, 축소가 쉽고, 많은 유형의 최종 용도에 대한 적용 및 프로세스 설비에 대해 많은 유형의 가스를 저장 및 분배하는데 적합하다. 본 시스템은 프로세스 설비의 작동에 필요한 가스 공급 용기의 개수를 감소시키는데 이점이 크므로, 고압 가스 실린더를 포함하는 종래 기술에 비해 우수한 효율을 성취한다.
저장 및 분배 시스템과 같은 상술한 특정 실시예에 있어서, 셀렌화수소는 고정식 흡착제 함유 용기 내에 저장되어 적외선 투과창에 대해 아연 셀레나이드(zinc selenide)의 화학적 증착법(CVD) 제조 프로세스로 분배된다. 셀렌화수소는 현장에서 그리고 이러한 환경, 즉 셀렌화수소를 수집하는데 그리고 대기압 이하의 압력으로 저장 및 주문이 있는 즉시 분배하기 위해 흡착제 함유 용기에 셀렌화수소를 공급하는데 이점이 있다. 상업적인 설치에 있어서, 흡착제 함유 용기는 예컨대 셀렌화수소의 하루 동안의 요구조건을 제공하는 약 450L의 주문에 대한 용적을 가질 수 있다. 물리적 흡착제를 보유하는 3-4톤 용기가 이용되었다면, 몇 일 간의 셀렌화수소의 재고가 수용될 것이다. 이러한 제조 설비 환경에서, 몇몇의 흡착제 함유 용기가 반입될 수 있는 한편, 추가적인 온 스트림 용기(on-stream vessel)가 셀렌화수소의 활동적인 분배를 위해 사용된다. 이러한 방식에 있어서, 다수의 흡착제 함유 용기는 다기관으로 집배되거나 또는 달리 상호연결될 수 있으므로, 셀렌화수소의 수집 및 후속적인 분배시에 작업의 연속성을 제공한다.
또 다른 실시예로서, 흡착제 함유 용기는 동적 평형상태에서 작동될 수 있으며, 수집된 셀렌화수소 가스는 용기의 일단부에 도입되는 한편, 셀렌화수소는 용기의 타단부로부터 회수된다. 이러한 이중 단부 작동은 흡착 효과 열을 상쇄한다.
다른 실시예에 있어서, 황화 아연 광학 창의 제조를 위해 황화아연 CVD 프로세스에 분배하기 위한 고정식 흡착제 함유 용기 내에 황화수소의 저장용으로 유사한 구성이 이용된다.
또 다른 실시예에 있어서, 대규모 흡착제 함유 용기는 가스 제조 및 사용 설비 내에 배치되고 가스를 소비하는 설비 또는 위치와 가스 제조 플랜트 사이에 위치된다. 이러한 구성에 있어서, 흡착제 함유 용기는 대기압 이하의 압력 완충 용기로서 이용된다. 안전을 더욱 강화하기 위해, 이러한 흡착제 함유 용기는 밸브 및 배관 구성요소를 구비한 적절한 유동 회로 소자를 거쳐서 긴급 해리 집진기(ERS) 유닛에 결합될 수 있다. ERS 유닛은 비교적 작은 사이즈일 수 있고, 화재 또는 그와 유사한 긴급 상황시에 대기압 이하의 압력 완충 용기로부터의 유출을 다루도록 설계된다. 본 구성은 더욱 큰 ERS 유닛을 설치할 필요성 및 비용을 미연에 방지하고, 이에 따라 단독 스탠드형의 ERS 유닛에 비해 작동 및 유지보수 비용이 실질적으로 감소된다.
대규모 흡착제 함유 용기의 저압 특성으로 인해, 용기 근방의 환기 요구조건이 고압 가스 저장 및 분배 용기에 비해 실질적으로 감소된다. 이것은 고압 가스 저장 및 분배 용기의 사용시에 안전을 매우 보장해야 한다는 점에 기인하는데, 그 이유는 누설 또는 해제의 주위 환경에서의 농도를 최소화하기 위해, 매우 가압된 가스의 해제 또는 누설은 해제된 가스를 "소제(sweep away)"하도록 높은 체적 유량의 환기 가스를 필요로 하기 때문이다.
고압 가스 저장 및 분배 용기의 사용에 관한 또 다른 이점으로서, 낮은 대기압 이하의 압력으로 수착식으로 가스를 보유하는 흡착제를 함유한 가스 저장 및 분배 용기는 용기 내에 유지되는 저압 환경으로 인해 실질적으로 더욱 얇은 벽으로 구성될 수 있다. 그 결과, 용기는 몇 가지의 예에서 적당한 작동 압력, 예컨대 200 또는 300psig의 압력만을 필요로 하므로, 고압 가스의 오염에 이용되는 더욱 두꺼운 벽의 더욱 높은 압력의 용기보다 실질적으로 값싸게 용기를 제조할 수 있다. 또한, 더욱 낮은 압력 비율로서, 흡착제 함유 가스 저장 및 분배 용기는 덜 엄격한 환경 및 빌딩의 요구조건에 의해 유리할 수 있다.
도 1은 프로세스 설비에 반응 가스를 제공하는 고정식 흡착제 용기 장치, 및 이러한 용기를 반응 가스로 재충진하는 각종 모드를 개략적으로 도시한다.
고정식 흡착제 용기 장치(10)는 물리적 흡착 물질의 베드(13)를 포함하는 고정식으로 배치된 용기(12)를 구비하며, 물리적 흡착제는 용기 내에 저장되고 그로부터 분배되도록 가스에 대한 흡착 친화력을 갖는다. 용기(12)는, 용기(12)로부터 분배된 가스를 이용하는 프로세스 툴(26)을 포함하는 반도체 제조 플랜트 등의 프로세스 설비(24) 외부의 지면에 고정되는 콘크리트 또는 강철 하부구조체와 같은 기부(14) 상에 장착된다.
도시한 바와 같이, 용기(12)는 커플링(18)에 의해 배출 도관(20)에 결합되는 배출 포트(16)를 갖는다. 배출 도관(20)은 그에 결합된 기동형 유체 드라이버(22)를 가짐으로써, 용기(12)로부터 공급 라인(38) 내로 분배된 유체를 툴(26)로 유동시킨다. 가동형 유체 드라이버는 임의의 적절한 유형일 수 있고, 프로세스 설비(24) 내의 툴 또는 다른 유체 이용 장치 또는 프로세스에 사전결정된 또는 달리 소정의 유량으로 용기(12)로부터 유체를 회수하도록, 예컨대 진공 펌프, 서지 탱크(surge tank), 및 이와 관련된 유체 유동 회로 소자 및 모니터링 및 제어 장비를 구비한 추출 유닛을 구비할 수 있다.
용기(12)는 [용기(12)의 재충진 포트(30)로 화살표에 의해 도 1에 개략적으로 도시된] 적절한 유동 회로 소자에 의해 결합된 분배 조립체(34)를 구비한 흡착제 함유 재공급 용기(32) 등의 재충진 가스원에 결합될 수 있는 재충진 포트(30)를 갖는다. 이러한 목적을 위해, 흡착제 함유 재공급 용기(32)는 재공급 용기(32)로부터 고정식 용기(12)로 유체 전달을 돕기 위해 추출 유닛 등의 적절한 추출 장비와 연결될 수 있다. 이에 따라, 재공급 용기는 고정식 용기(12) 내로 분배된 가스 재고량을 가지므로, 가동형 유체 드라이버(22)의 작동에 의해 영향을 받는 유체 분배 상태 하에서 가스를 제거하는 흡착 물질의 베드(13) 상에 수착식으로 보유되는 가스 재고량을 제공한다.
가동형 유체 드라이버(22)는 임의의 적절한 유형일 수 있고, 변형례로서 고정식 물리적 흡착제 함유 용기의 소정의 최종 용도 적용에서 필요한 바와 같이 배관, 도관, 유로, 서지 또는 홀드업 탱크(hold-up tanks), 센서, 검출기 및/또는 모니터링 및 제어 요소 등과 함께 질량 유동 제어기, 유동 제한 오리피스 또는 다른 유동 제어 장치와 조합하여 압축기, 분사기, 방사기, 벤츄리, 팬, 송풍기, 크라이오펌프(cyropumps) 등에 의해 구성될 수 있다.
용기(12)의 재충진을 위한 재충진 포트(30)에 결합되는 재충진 가스원은 추가적으로 또는 대안적으로 용기(12) 내로 재충진되는 유체를 포함하는 내부 조절기 장착식 유체 공급 용기(36)를 구비할 수 있다. 적절한 압력 하에서 압축 가스 내에 또는 액체 형태로 내부 조절기 장착식 유체 공급 용기(36) 내에 유체가 포함될 수 있고, 적절한 압력으로 재충진 작업시에 용기(12)에 유체를 분배하도록 설정된 설정점을 갖는 조절기에 의해 용기의 내부 용적 내에 구속된다. 예를 들면, 재충진 용기(36) 내의 조절기의 설정점 압력은 적절한 대기압 이하의 압력일 수 있으므로, 재충진 작업의 안전성을 최대화한다.
또 다른 변형례로서, 용기(12)의 재충진을 위해 재충진 포트(30)에 결합되는 재충진 가스원은 튜브 트레일러 차량(38)일 수 있으며, 이 차량은 트레일러 상의 탱크 내에 재충진 유체 이송하고 튜브 트레일러로부터 용기(12)로 재충진 유체를 전달하도록 적절한 호스, 라인, 배관 등에 의해 용기 재충진 포트(30)에 결합된 분배 조립체를 구비한다.
본 발명의 다른 실시예는 훈증 가스, 특히 포스핀 가스의 저장 및 분배에 관한 것이다.
현재, 금속 인화물은 곤충 및 설치 동물의 공격으로부터 곡물 및 다른 천연 제품에 사용되는 훈증 가스를 해리하는데 널리 이용된다.
현대의 작용에서의 일 접근법으로는 훈증 소스 반응물로서 인화알루미늄을 준비하는 것이다. 물 또는 대기의 습기는 포스핀 가스를 해리하는 이러한 물질을 가수분해한다. 인화알루미늄의 타블렛(tablets)은 공기 재순환 분배기 내에 배치되거나 또는 이와는 달리 적절하게 늦은 속도로 포스핀 가스를 해리하는 적절한 영역 내에 배치된다. 인화알루미늄(AlP)은 비싸지는 않지만, 온도 및 습도는 해리 속도의 주요한 결정요소이고, 이들 변수는 매우 가변적이어서 훈증 가스의 해리를 위한 활성 상태로서 불확실하다. 더욱이, 훈증 가스 전달의 타이밍뿐만 아니라 온도 제어는 신뢰성 및 재생성을 성취하는 한에 있어서는 매우 어렵다.
전술한 문제점을 가정하면, 최종 용도 적용과 합동하는 특정 농도 및 속도에서 주문이 있는 즉시 청결한 포스핀 가스를 전달하는 것이 바람직하다. 이러한 바람직함에도 불구하고, 본질적으로 포스핀 가스의 사용에 대한 2가지의 주요한 문제점이 있다. 포스핀은 매우 가연성이 있는 가스이고 매우 독성이 있는 가스이다. 가연성 문제는 포스핀 가스를 희석 가스, 예컨대 이산화탄소 내의 포스핀의 2% 혼합물로 구성함으로써 회피될 수 있다. 이와 같이 낮은 농도에서, 가스는 공기와 접촉시에 가연성이 아니지만, 매우 희석된 혼합물은 소정 양의 포스핀을 제공하도록 많은 양의 가스의 수송을 수반한다.
포스핀의 독성 문제는 수송하는 포스핀 가스의 관점에서 안전의 문제(잠재적인 테러리스트의 위협 요인을 포함함)이다.
포스핀 가스의 사용에 부수적인 전술한 문제는 흡착 상태에서 포스핀 가스를 패키징함으로써 본 발명의 실시로 처리되므로, 저압, 예컨대 대기압 이하의 압력으로 또는 조절기 장착식 가스 저장 및 분배 용기 내에 포스핀 가스를 패키징함으로써 수착식으로 속박되며, 조절기는 용기의 내부 용적에 배치되며 조절기의 설정점은 대기압 이하의 압력이므로 조절기가 조절기를 위한 설정점 압력값에서 또는 그 이하인 외부 환경 압력을 보일 때에만 포스핀 가스를 분배한다.
전술한 패키징 접근법은 청결한 포스핀 가스를 매우 안전하고 효율적으로 사용할 수 있게 한다.
훈증 적용을 위한 전형적인 포스핀 가스의 농도는 2-1000ppm의 범위에 있다. 그 결과, 다른 가스 분배 적용에 비해 회수율(회수속도)이 매우 낮아야 한다. 본 발명에 따라 패키지된 청결한 가스를 직접 사용하면, 정확한 양의 포스핀 가스를 주문이 있는 즉시 분배하기 위한 매우 효율적인 구성을 제공한다. 더욱이, 포스핀 가스를 100% 농도로 패키징하면, 특히 희석 포스핀 가스 혼합물의 운반이 긴 수송 거리 및 다른 수송 수단 또는 방법을 포함하는 경우에, 포스핀 가스의 극도의 희석 가스 혼합물의 형성 및 수송보다 현저하게 낮은 비용이 든다.
따라서, 본 발명은 대기압 이하의 압력에서 물리적 흡착 매체 상에서 흡착 상태에서 패키징하는 바와 같이 포스핀 가스를 준비하거나 또는 용기 가스 공간 내에 배치된 조절기를 갖는 조절기 장착식 가스 저장 및 분배 용기 내에서 당해 기술에서의 현저한 진전을 성취하며, 이 조절기는 고압에서 포스핀 가스를 구속하도록 배치되고, 조절기는 저압 설계에서 설정점을 가지므로 초대기압에서 포스핀 가스가 우연히 배출되는 위험을 회피한다.
본 발명이 포스핀 가스를 100% 농도로 패키징하는 것을 용이하게 함으로써 극도의 희석된 포스핀 가스 혼합물의 수송에 대해 경제성을 성취하기 때문에, 본 발명은 사용 지점에서 포스핀 가스를 희석제 또는 담체 가스와 혼합하는 것을 용이하게 한다. 따라서, 본 발명이 포스핀 가스 패키지는 사용 지점에서 훈증 가스를 형성하기 위해 담체 가스 혼합 장치에 결합된 계측식 분배 조립체를 구비하므로, 포스핀 가스는 가스 패키지로부터 회수되어 주문이 있는 즉시 혼합/희석 및 전달된다.
본 발명의 대기압 이하의 압력식 분배 패키지가 포스핀 가스를 공급하는데 이용되면, 외부 진공 상태는 패키지로부터 가스를 제거하는 기동력을 제공하는 것이 바람직하다. 이러한 외부 진공 상태는, 예컨대 진공 펌프, 송풍기, 압축기, 벤츄리, 팬, 흡입 장치, 분사기, 방사기, 크라이오펌프 등을 포함하는 임의의 광범위한 가동형 유체 드라이버에 의해 제공될 수 있다.
예를 들면, 대기압 이하의 압력에서의 패키지로부터 가스를 회수하기에 적합한 하나의 가스 추출 장치로는 포스핀 함유 가스 패키지로부터 포스핀 가스의 회수율을 제어하도록 배치된 오리피스 또는 다른 질량 유동 장치를 갖는, 진공을 형성하는 벤츄리 발생기가 있다.
벤츄리가 가스 패키지로부터 유체를 회수하고/하거나 유체 혼합하는데 이용되면, 캐리어 유체는 본 발명의 특정 최종 용도 적용에 적절한 임의의 적당한 유형일 수 있다. 예를 들면, 캐리어 유체는 가스상 또는 증기 캐리어 매체, 액체 캐리어 매체, 다상 유체 캐리어 매체, 또는 소정의 회수 및/또는 혼합 작업을 위한 시설을 갖는 임의의 다른 적정한 유체 매체일 수 있다.
도시한 실시예에 있어서, 포스핀 가스는 적절한 대기압 이하의 압력으로 포스핀 가스를 구속하는 내부 조절기 장착식 용기 내에 패키지되며, 이 조절기는 1atm 압력, 예컨대 650torr 미만인 분배 설정점을 갖는다.
650torr 미만의 외부 압력(패키지 외부)이, 예컨대 진공 펌프 또는 다른 가스 추출 장치에 의해 배기되는 분배 회로 소자를 패키지에 결합함으로써 고정기에 노출되기만 하면, 용기 내의 조절기는 설정점 압력에서의 유동을 발생시키도록 개방할 것이다. 특히 바람직한 실시예에 있어서, 가스 추출 장치는 담체 가스에 의해 구동되는 벤츄리를 구비하므로, 포스핀 가스는 벤츄리에서 담체 가스와 혼합하여 소정의 농도로 희석된다. 이러한 목적을 위해, 벤츄리는 계측 장치와 연동될 수 있으므로, 담체 가스 유량과 프로핀 가스 유량 사이의 일정 비율이 있도록 보장한다.
훈증 처리를 필요로 하는 사용 장소에서의 관리를 위해 훈증 가스 혼합물을 형성하도록 담체 가스와 포스핀 가스를 혼합하는 것은 고정된 혼합 장치 등의 믹서와 함께 수행될 수 있고, 이러한 고정식 혼합 장치는 벤츄리 장치의 혼합 섹션에 내장될 수 있다.
벤츄리용의 구동 가스는 소형 압축기를 이용하여 제조될 수 있다. 압축기는 추갖거으로 멤브레인 또는 다른 장치, 예컨대 압력 스윙 흡착(PSA) 유닛을 채용함으로써, 가연성이 문제가 되면 구동 가스 내의 산소 함유량을 감소시킨다. 변형례로서, 구동 가스는 질소 또는 이산화탄소 등의 불활성 가스일 수 있다.
바람직한 작동 모드에 있어서, 벤츄리를 구동하는 구동 가스에 관한 훈증 가스의 낮은 레벨(예컨대, 저압 및 저 유량)은 연소 또는 폭발이 발생할 수 없도록 불연성 혼합물에 대한 희석이 신속하게 일어난다. 구동 가스의 산소 함유량을 저감시키거나 또는 질소 등의 불활성 가스를 이용하면 위협을 최소화 또는 제거할 것이다.
일 바람직한 실시예에 있어서, 본 발명은 포스핀 가스를 함유한 내부 조절기 장착식 용기, 벤츄리 진공 발생기 시스템, 예컨대 소형 압축기 및 서지 탱크를 구비할 수 있는 공기 또는 다른 가스의 구동 가스원, 내부 조절기 장착식 용기로부터의 가스 유동을 제한하는 적절하게 유동 제한 오리피스를 구비한 전달 시스템을 포함한다.
포스핀 가스 저장 및 분배 시스템은 센서 및 검출기 등의 각종 모니터링 및 제어 장치를 구비하고, CPU, 마이크로프로세서, 프로그램가능한 로직 유닛, 일반 목적용 프로그램가능한 컴퓨터 등의 제어기에 결합될 수 있다. 시스템은 훈증제 농도를 제어하도록 각종 구동 가스 전달 압력에서 작동될 수 있다. 더욱이, 시스템은 시간 분배 모드 투여 스케줄 상에서 간헐적으로 또는 적절한 사이클 시간 제어기를 이용하여 농도를 시간 경과적으로 변경하는 단계적인 모드로 작동하도록 설정될 수 있다. 시스템은 전기 또는 배터리로 구동되거나 또는 다른 방식으로 구동될 수 있다.
일 실시예에 있어서, 포스핀 가스 저장 및 분배 시스템은 가솔린 구동식 압축기를 구비하며, 이 시스템은 트레일러, 카트, 트럭 베드 또는 이동형 시스템으로서의 다른 가동형 또는 차량 구조체 상에 장착된다.
특히 바람직한 실시예에 있어서, 포스핀 가스 저장 및 분배 시스템은 포스핀 가스 저장 및 분배 용기 내부의 조절기를 작동시키도록 작동하는 구동 가스/벤츄리 구성을 구비함으로써, 포스핀 가스의 분배를 개시하고 포스핀 가스를 유용한 농도로 희석하며 포스핀 가스 혼합물을 사용 지점으로 이송한다.
본 발명의 포스핀 가스 저장 및 분배 시스템은 훈증 매체로서 청결한 포스핀 가스를 효과적으로 사용함으로써 당해 기술에서 실질적인 진전을 성취한다.
본 발명의 포스핀 가스 저장 및 분배 시스템을 배치할 수 있는 사용 환경으로는, 주거형 및 오피스 건물뿐만 아니라 곡물 승강기, 선박, 창고 및 다른 이송 및 저장 장소가 있다. 포스핀 가스 저장 및 분배 시스템은 훈증 적용을 위한 콤팩트하고 가동형의 장치를 제공한다.
본 발명의 포스핀 가스 저장 및 분배 시스템이 포스핀 가스를 수착식으로 보유하는 물리적 흡착 매체를 함유한 용기를 구비하는 실시예에 있어서, 시스템은 용기 내의 내부 압력이 변화함에 따라 포스핀 가스의 사전결정된 전달 속도를 유지하도록 질량 유동 제어기(MFC)를 구비하여 포스핀 가스의 재고량을 용기로부터 배출을 증가시키는 것이 바람직하다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 염소(Cl2)는 염소에 대해 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착 매체를 함유한 용기 또는 대안적으로 유체를 고압으로 구속하도록 용기 내에 배치된 유체 압력 조절기를 갖는 용기를 구비하는 유체 저장 및 분재 패키지 내에 패키지되며, 조절기의 설정점은 염소 가스를 저압, 예컨대 대기압 이하의 압력에서 분배하게 한다.
염소 가스 및 염소액은 독성 및 부식성을 가지며, 사용시에 많은 위험이 있다. 이러한 위험은 수도 공급을 위한 살균제로서 염소를 주로 사용하는 많은 기관에서는 물 정화를 위해 차아염소산나트륨 등의 다른 살균제로 대체하고 있는 점에서 충분한 중요성을 갖는다. 차아염소산나트륨(NaOCl)은 더욱 비싸고 염소보다 덜 효율적이며 안정적이지 않다. 차아염소산나트륨은 일반적으로 15% 수용액으로서 이송된다.
본 발명의 염소 가스 저장 및 분배 시스템은 염소 가스를 안전하고 효율적으로 계속적으로 사용하게 한다. 이와 같은 사용의 연속성은 사용자에게 다른 덜 효과적인 살균체를 사용할 필요성을 회피할 뿐만 아니라 더 비싼 대체물의 사용에 대한 작동 경비를 최소화하게 한다.
일 실시예에 있어서, 염소 가스는 내부 배치된 압력 조절기를 포함하는 유체 저장 및 분배 용기 내에 패키지됨으로써, 염소 가스는 고압으로 저장될 수 있고 적절하게 낮은 값의 조절기 설정점 압력을 갖는 조절기에 의한 배출을 방지할 수 있으므로, 설정점 또는 그 미만인 외부 압력에 조절기가 노출되지 않으면 염소를 분배할 수 없다. 이와 같은 조절기 장착식 저장 및 분배 용기 내에 염소를 패키징하면, 포스핀 가스의 우연한 해리의 위험에 있어서 예컨대 1000배 이상의 실질적인 감소를 성취한다.
본 발명의 염소 저장 및 분배 시스템은 처리를 위한 물 내에 분산되는 혼합 스테이션으로 Cl2를 끌어당김으로써 폐수 또는 음료수를 처리하기 위해 벤츄리 장치 및 혼합 스테이션과 함께 이용하는 것이 유리하다. 그에 따라, 시스템은 동일한 적용을 위해 이산화황(SO2)의 저장 및 전달을 위해 이용될 수 있다.
본 발명의 염소 저장 및 분배 시스템의 일 실시예에 있어서, 내부 배치된 유체 압력 조절기를 구비한 톤급 용기 또는 튜브 트레일러는 염소의 대기압 이하의 압력 전달, 예컨대 500-700torr의 압력을 위해 배치된다. 이에 따라, 이러한 대규모의 공급 컨테이너는 내부 조절기를 작동시키는 물 구동식 펌프 또는 벤츄리에 연결되어 염소를 분배하게 하며, 단순한 오리피스 또는 MFC 장치는 전달되는 가스의 용적을 제어하도록 분배 유동 회로 소자 내에 배치된다. 이러한 구성은 크기조절 특성이 강하고 염소 저장 및 분배 용기의 폭넓은 크기 변경을 이용하여 실시변경가능하다.
도 2는 훈증 적용을 위한 포스핀 가스 또는 물 살균 적용을 위한 염소 가스 등의 가스를 공급하기 위한 시스템(100)을 개략적으로 도시한다. 시스템(100)은 물리적 흡착제 상에 수착식으로 보유된 가스를 갖는 흡착제 함유 용기 및/또는 분배 작업에 적합한 고정 또는 조절 가능한 설정점을 갖는 내부 조절기에 의해 구속되는 압력에서 유체를 함유하는 내부 조절기 장착식 용기를 구비할 수 있는 유체 저장 및 분배 패키지(102)를 구비한다. 예를 들면, 유제 저장 및 분배 패키지 내의 조절기는 대기압 이하의 압력으로 설정되어, 조절기가 대기압 이하의 설정점 압력 또는 그 미만인 외부 압력에 노출되지 않으면 용기로부터 분배되지 않는다.
유체 저장 및 분배 패키지(102)는 분배를 위한 유체를 보유하는 수직방향의 직립한 배향으로 배치되며 수동 휠(110)에 의해 또는 밸브 헤드 내의 밸브에 결합된 자동 밸브 액추에이터에 의해 작동되는 밸브를 포함하는 밸브 헤드 분배 조립체(108)를 갖는 목부에 결합되는 원통형 용기(104)를 구비한다. 밸브 헤드 분배 조립체(108)는 분배된 유체 모니터(120)(예컨대, 센서, 검출기, 가스 분석기 조립체 또는 분배된 유체를 모니터링하기 위한 다른 장치)뿐만 아니라 분배된 유체 유동 제어기(118)(예컨대, 질량 유동 제어기, 제한된 유량 오리피스, 유동 제어 밸브, 또는 다른 유동 제어 장치)를 그 안에 포함하는 유체 분배 라인(116)에 결합되는 유체 분배 포트(112)를 갖는다.
유체 분배 라인(116)은 담체 가스원(128)으로부터 담체 가스를 도입하여 혼합하는 유체 저장 및 분배 패키지(120)로부터 유체를 추출하기 위해 벤츄리(124)의 목부와 결합된다.
담체 가스원(128)은 임의의 적절한 유형일 수 있다. 예를 들면, 담체 가스는 벤츄리로의 유동을 위해 여과 또는 정화된 주위 공기 또는 공기일 수 있거나, 또는 담체 가스는 소스 용기 또는 다른 공급 장치 내에 제공될 수 있다. 담체 가스원(128)으로부터의 담체 가스는 담체 가스 공급 라인(126) 내에서 벤츄리(116)로 흐르고, 유체 저장 및 분배 패키지(102)로부터의 담체 가스와 유체의 혼합물은 배출 라인(136) 내의 벤츄리 외부에서 최종 용도 위치(142)로 유동됨으로써, 벤츄리로부터의 가스 혼합물 흐름이 예컨대 염소 가스와 함께 물을 살균하기 위해, 또는 창고 시설, 곡물 저장고, 양조장, 식품 처리 플랜트 등의 식품 저장 설비 내의 식료품을 훈증하기 위해 유용하게 인가된다.
이와 같은 위치(142)에서 도입된 가스는 배출 라인(144) 내의 위치로부터 배출될 수 있고/있거나 펌프(148) 또는 다른 적절한 가동형 유체 드라이브를 포함하는 재순환 루프(146) 내에서 재활용됨으로써, 위치(142)에서의 가스 변화 속도 또는 가스 처리량을 적절하게 보장한다.
담체 가스 공급 라인(126)은 임의의 적절한 프로세스 구성요소를 가질 수 있거나 또는 가동형 유체 드라이버(130), 유동 제어기(112), 담체 가스 모니터(134) 및/또는 벤츄리로의 담체 가스 매체의 공급을 조력하는 다른 요소 또는 서브시스템 등에 결합될 수 있다. 가동형 유체 드라이버(130)는 펌프, 압축기, 송풍기, 팬 또는 다른 드라이버를 포함할 수 있다. 유동 제어기는 유동 제한 오리피스, 유동 제어 밸브 또는 다른 제어 장치 혹은 조립체를 포함할 수 있다. 모니터(134)는 임의의 적절항 유형, 예컨대 유랴 센서, 가스 분석 장치, 압력 변환기 등일 수 있다.
마찬가지로, 벤츄리로부터의 배출 라인(136)은 임의의 유사한 가동형 유체 드라이버, 유동 제어 및 모니터링 구성요소, 예컨대 가동형 유체 드라이버 및 유동 제어 조립체(138) 그리고 모니터링 요소(140)를 포함하거나 그들에 결합될 수 있다.
도 2의 가스 공급 시스템(100)은 도시한 바와 같은 자동 제어 시스템, 예컨대 중앙 처리 유닛(CPU)을 구비하며, 이는 각각의 신호 전달 라인에 의해 각종 시스템 구성요소에 신호 전달 관계로 연결되며, 밸브 액추에이터(110)로의 라인(152)(이 경우, 자동 제어가능한 액추에이터임), 가동형 유체 드라이버(130)로의 라인(154), 유동 제어기(132)로의 라인(161), 담체 가스 모니터(134)로의 라인(162), 분배된 유체 유동 제어기(118)로의 라인(166), 분배된 유체 모니터(120)로의 라인(164), 가동 유체 드라이버 및 유체 제어 조립체(138)로의 라인(158), 및 모니터링 요소(140)로의 라인(160)을 구비하는데, 이때 라인(158, 160, 161)은 신호 전달 라인(156)에 교대로 결합된다.
신호 전달 라인은 적절한 구성요소로부터 CPU(150)로 모니터된 프로세스 상태 또는 변수를 나타내는 모니터링 신호를 전달하고 시스템의 제어된 구성요소에 제어 신호를 전달하는데 이용될 수 있다. CPU(150)는 임의의 적절한 유형, 예컨대 마이크로프로세서, 마이크로제어기, 프로그램가능한 로직 유닛, 프로그램가능한 일반 목적용 컴퓨터, 또는 시스템의 모니터링 및 제어를 위해 적절한 하드웨어/소프트웨어를 구비한 다른 적절한 장치일 수 있다. CPU(150)는 사이클 타이머 프로그램에 따라 사전결정된 간격으로, 또는 위치(142) 내에서 획득하는 모니터링 또는 상태에 의해 결정되는 시간에 패키지(102)로부터 가스를 분배하기 위한 시스템을 작동하도록 프로그램가능하게 배치될 수 있다.
도 2에 도시한 유형의 가스 저장 및 분배 시스템의 전술한 기재가 예시한 가스 종류와 같은 포스핀 및 염소를 저장 및 분배하는 것에 관한 것이지만, 이러한 시스템의 적용성은 제한되는 것이 아니라 희석된 형태로 운반 및/또는 사용되는 다른 광범위한 가스도 가능하다. 예로는, 가스상 또는 증기상의 제초제, 살충제, 마취 가스, 화재 진압 가스이거나, 테러 위협, 품질 보증, 분석 등을 결정하기 위해 샘플링된 가스일 수 있다.
또 다른 특정례로서, 가스 저장 및 분배 용기는 차량의 내연기관 시스템으로 분배 및 분사하기 위한 질소산화물을 포함하여, 차량의 성능을 최적화할 수 있다. 이러한 접근법의 추가적인 적용으로는, 천연가스, 프로판 및 산소 차량 연료, 내부 연소 또는 연료 전지 전기 차량이 있다. 이동하는 차량 위로 방사하거나 또는 이러한 차량의 흡입 매니폴드 내로 끌어지거나 혹은 내연 연소 실린더 내로 들어간 주위 공기는 흡착제 함유 용기 또는 내부 조절기 함유 용기로부터 가스의 벤츄리 추출을 위해 편리한 담체 가스 유동을 제공할 수 있다. 이러한 적용에서의 주위 공기 속도는 윈드 스쿠프(wind scoops) 등의 수동 수단 또는 과급기 등의 능동 수단을 사용하여 증가될 수 있다.
본 발명의 염소 가스 분배 시스템은 차아염소산나트륨의 사용에 대한 대체재로서 각종 수영장 내의 물을 처리하기 위해 500-600torr의 압력으로 염소 가스를 분배하는 일 실시예에서 실시될 수 있다. 다른 살균 또는 멸균 적용은 흡착제 함유 용기 또는 조절기 장착식 가스 저장 및 분배 용기로부터 분배되는 바와 같은 살균제 또는 멸균 가스로서 브롬 또는 클로라민을 이용하여 수행될 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 내부 조절기 장착식 가스 저장 및 분배 용기는 열차 탱크로서 구성될 수 있으며, 이때 유체는 조절기에 의해 고압으로 구속되며 탱크 카에 가스를 저장하는 구속 압력보다 실질적으로 낮은 압력으로 분배하는데 유용하다.
희석 활성 성분의 분배를 포함하는 추가적인 적용은 곡물 또는 담배 제품용의 살균제, 예컨대 이산화탄소 내의 2% 포스핀을 함유한 혼합물로서 분배하는 포스핀을 구비한다. 내부 조절기 장착식 가스 저장 및 분배 용기는 공기 또는 산소 등의 벤츄리 공급된 담체 가스 내에 치료제를 환자와 연결된 흡입 회로에 분배하기 위해 이용될 수도 있다.
연료 가스를 포함하는 희석 가스 혼합물의 전달을 포함하는 다른 적용은, 조절기 장착식 저장 및 분배 용기로부터 또는 대안적으로 요리 목적인 휴대용 가스 그릴에 사용되는 흡착제 함유 용기로부터 프로판 또는 다른 연료 가스를 사용하는 것이 관한 것이다. 이와 같은 적용에 있어서, 가스 공급 용기는 적절한 배관, 도관 또는 다른 유동 회로 소자와 함께 가스 공급 용기에 결합되는 펌핑 구성요소로서 소형의 압축기를 구비한다. 천연가스 또는 부탄은 이러한 용례에서 프로판을 대체하는 가스 매체로서 사용될 수도 있다.
본 발명에 따른 흡착제 함유 용기 또는 조절기 장착식 용기를 이용하여 실시될 수 있는 또 다른 가스 분배 작업으로서, 과산화염소(ClO2)는 흰개미 박멸을 위해, 또는 테러리스트 활동 혹은 산업상의 재해로서 탄저균으로 잠재적으로 오염되는 탄저균 오염 장소(들)의 처리를 위해 소형 압축기 또는 다른 가동형 유체 드라이버 및 관련된 유체 회로 소자를 갖는 분배 조립체를 이용하여 분배될 수 있다.
흡착제 함유 용기 또는 조절기 장착식 용기를 가동형 유체 드라이버 및 관련된 유동 회로 소자와 조합하여 본 발명에 따라 채용하는 용례에 있어서, 가동형 유체 드라이버 및 관련된 유동 회로 소자는 용기에 대해 일체식으로 제조되어 가스 저장 및 분배를 위한 단일 패키지를 제공한다. 변형례로서, 용기, 가동형 유체 드라이버 및 관련된 유동 회로 소자는 사용 지점에서 사용자에 의한 조립을 위해 키트의 구성요소로서 제공될 수 있다. 이러한 키트 내의 용기는 유체와 부수적으로 대전하기 위해 빈 상태로 제공될 수 있거나, 또는 용기는 키트 구성요소의 조립시에 유체를 분배하기 위해 사전 반입될 수 있다.
흡착제 함유 용기가 가스의 저장 및 분배를 위해 이용되는 예에 있어서, 물리적 흡착 매체로부터 저장된 가스의 제거는 전술한 바와 같이 열전달식 제거에 의해 영향을 받거나 또는 조력될 수 있다. 이러한 목적을 위해, 광범위한 가열 수단 및 방법은 용기 및/또는 물리적 흡착제의 전기 저항 가열, 전도 가열, 핀, 바아 또는 다른 연장된 표면적 요소 등의 강화된 열전달 요소의 사용, 용기 및/또는 물리적 흡착제 상에서의 마이크로파 또는 적외선 등의 방사선 작용, 및/또는 물리적 흡착제의 베드 내의 높은 열전도성 매체의 사용을 구비하여, 견고한 열전달에 의해 베드의 가열을 돕는다. 또 다른 가열 방법으로서, 프로세스 설비로부터의 폐열은 용기 및/또는 물리적 흡착제를 가열하는데 이용될 수 있다.
본 발명은 또한 서로 맞물리는 높은 열 전도성의 열전달 플레이트를 이용하여 흡착제 내외로의 열 이동, 또는 개선된 거시적인 열 전도성을 갖는 흡착 매트릭스를 형성하도록 흡착 물질 내에 금속 또는 다른 물질의 내장, 혹은 이들 방법의 조합을 촉진하도록 흡착성 베드의 구성을 안출한다. 흡착제 내외로의 열 이동은 흡착제 외부 또는 그 상에 흡착된 종류의 높은 유량 이동을 실현하도록 요구될 수 있다. 예를 들면, 메탄 또는 천연가스 등의 유체의 대량 가스상의 연료 저장 및 분배를 위해, 고속으로 흡착제 함유 용기를 충진하는 것이 바람직하고, 발열성 프로세스는 열을 효과적으로 제거함으로써 완화될 필요가 있을 것이다.
본 발명은 다른 대규모 흡착제 함유 용기로부터 가스로 재충진되는 대규모 흡착제 함유 용기의 사용을 안출하며, 모든 용기는 고정식으로 배치되어 있다. 대규모 흡착제 함유 용기는 또한 약제 제조 플랜트, 정제 화학제품 제조 플랜트 또는 유해 가스 제조 플랜트 등의 프로세스 설비 내에 유해 중간물을 저장하는데 이용될 수도 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명은 낮은 압력, 예컨대 대기압 이하의 압력 상태에서 가스를 수착식으로 보유하는 물리적 흡착 매체를 함유하며 반도체 제조 플랜트 등의 프로세스 설비와 분배 관계로 결합된 대규모 고정식 가스 저장 및 분배 용기의 사용에 관한 것이다. 이러한 구성에 있어서, 물리적 흡착제 기반 가스 저장 및 분배 시스템은 고압 실린더의 사용과 관련한 위험을 크게 저감하는 가스 저장 상태를 제공한다.
이러한 구성에 의해, 흡착 매체를 함유한 큰 고정식 탱크는 프로세스 설비를 위한 많은 양의 가스를 저장하는데 이용된다. 탱크는 고정식으로 배치되어 재충진을 위한 충진 스테이션 또는 가스 플랜트로 복귀하지 않는다. 그 대신에, 튜브 트레일러, 톤급 선박 또는 큰 실린더를 구비한 재충진 조립체는 고정식 유닛을 주기적으로 재충진하는데 이용된다. 이러한 구성에 의해, 임의의 시간에 현장에서의 가스의 대부분은 저압, 예컨대 대기압 이하의 압력으로 안전하게 보유된다.
이러한 구성의 바람직한 일 실시예에 있어서, 펌프 시스템은 흡착 상태의 부과에 의해 흡착된 가스를 회수하고, 회수된 가스를 프로세스설비로 전달하는데 이용된다. 펌프 시스템은, 필요에 따라서, 예컨대 약간의 양압(positive pressure) 등의 적절한 압력에서 가스를 전달하도록 작동될 수 있다. 전달 시스템의 하류부는, 예컨대 가동형 유체 드라이버 및 관련된 유동 회로 소자를 구비할 수 있는 추출 조립체를 구비하는 것이 바람직할 수 있다.
고정식 물리적 흡착제 기반 공급 탱크는 많은 양의 유해 유체 물질을 사용 장소에서 재고로 안전하고 경제적으로 저장하게끔 한다. 유체의 용적을 보유하는 내부 배치된 조절기 함유 용기를 이용하여 재충진이 신속하고 효율적으로 성취되며, 이 조절기는 고정식 탱크의 재충진을 저압, 예컨대 대기압 이하의 압력으로 설정된다.
재충진 가능한 대기압 이하의 압력 탱크의 현장에서의 사용은 잠재적인 테러리스트의 위협과 관련된 높은 관심사로 인해 폭넓게 채택될 가능성이 있다. 아르신 또는 포스핀 등의 유해 가스를 제조하는 가스 회사는 컨테이너가 고객 위치로 이송되기 위해 충진 준비가 되어 있을 때까지 현장에서 가스를 저장하기 위해 이와 같은 접근법을 이용할 수 있다. 이와 같은 접근법은 많은 종류의 가스에 적용될 수 있고 가스 회사가 유해 가스용으로의 더욱 안전한 저장 탱크로서 거주 지역에 위치되는 환경에서 매우 유리하다.
흡착제 함유 용기를 이용하는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 많은 흡착제 함유 용기는 선택적으로 수동적인 긴급 응답 상황을 위해 흡착열을 수용하도록 흡착제 및 탱크의 예냉으로 이용될 수 있다. 이러한 구성은 가연성 가스 해리의 경우에 점화원을 구성할 수 있는 압축기 또는 펌프에 대한 필요성을 제거한다. 탱크는 누설하는 탱크로부터 액체를 회수하고 기화한 후에 흡착함으로써 누설하는 컨테이너로부터 가스를 흡착하는데 이용될 수 있다. 이러한 구성에서의 기화기(vaporizer)는 흡착 탱크와 일체형이므로, 기화열이 흡착열에 의해 상쇄될 수 있다. 이에 따라, 일체형 기화기는 본 시스템 내의 열을 추가하는 방법으로서 이용될 수 있기 때문에 흡착제로부터 열을 제거하는데 조력할 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예는 유체를 수착식으로 보유하고 분배 상태 하에서 유체를 흡착하기 위한 물리적 흡착 매체를 포함하는 내부 용적을 갖는 제1 용기, 및 제1 용기와 결합되고 유체를 선택적으로 분배하도록 배치된 분배 조립체를 구비한 유체 저장 및 분배 패키지에 관한 것이다. 유체 저장 및 분배 패키지는 전술한 유체의 공급 용적을 포함하는 내부 용적을 갖는 제2 용기, 및 제2 용기의 내부 용적 내에 배치되고 예컨대 초대기압으로 유체의 공급 용적을 구속하도록 배치된 유체 압력 조절기를 더 구비한다. 제2 용기는 제1 용기와 유체 유동 공급 관계로 결합되고, 유체 압력 조절기는 제2 용기로부터 제1 용기로의 유체 유동을 조정하도록 배치됨으로써 제1 용기로부터 분배된 유체를 적어도 부분적으로 보상하고 분배를 위한 제1 용기 내의 유체의 재고량을 유지한다.
본 기술은 VACSorb라는 등록상표 명으로 ATMI, Inc.(Danbury, Connecticut, USA)로부터 상업적으로 입수가능한 내부 배치된 조절기 및 흡착 매체를 포함하는 단일 용기를 제안하고 있지만, 이와 같은 단일 용기 구성은 밸브 헤드 또는 다른 유체 유동 경계면을 통해 서로 결합된 서브조립체 용기를 구비한 유체 저장 및 분배 패키지를 이용하도록 본 발명의 접근법과는 기본적으로 상이하며, 내부 조절기 장착식 용기는 분배용으로 가스를 수착식으로 보유하기 위해 물리적 흡착 매체를 함유한 추가적인 용기로의 공급 용기이며, 조절기 장착식 용기 내의 내부 압력 조절기는 바람직하게 최대로 반입된 가스와 반입된 흡착제 함유 용기 내의 물리적 흡착 매체를 유지하는 압력 설정점으로 설정되므로, (1) 단일 흡착제 함유 용기(조절기 장착식 재충진 용기와 결합되지 않음)와 관련된 흡착제 함유 용기의 성능 및 사용 수명이 증가되고, 그리고 (2) 흡착 매체를 함유한 용기 내에 가스를 수착식으로 보유하는 저압 레벨의 결과로서의 안전, 및 조절기 장착식 재충진 용기 내의 유체의 조절기 보호에 의해 부여되는 안전에 대한 유지보수가 있다.
바람직한 일 실시예에 있어서, 유체 저장 및 분배 패키지는 후술하는 바와 같이 수직방향으로 정렬되고 서로 대면하는 관계에 있는 흡착제 함유 용기 및 조절기 장착식 재충진 용기를 구비한다.
흡착제 함유 용기는, 예컨대 특정 최종 용도 적용에 적절한 임의의 상태 크기(및 상대 유체 용적) 비율을 이용할 수 있지만, 조절기 장착식 재충진 용기에 대해 꽤 클 수 있다. "결합형 용기(conjoint vessel)" 구성은 임의의 적절한 헤더링(headering) 또는 상호연결 구조체를 이용할 수 있으며, 조절기 장착식 재충진 용기의 내부 용적으로부터 흡착제 함유 용기의 내부 용적 내로 유체를 유동시키기 위해 조정기 장착식 재충진 용기 내의 조절기를 개방하면 용기는 유체식으로 서로 연통되도록 결합된다.
특정례로서, 조절기 장착식 재충진 용기는 이러한 용기 내에 있는 아르신을 액체 상태로 유지하도록 충분히 높은 초대기압에서 아르신을 함유할 수 있다. 이러한 용기의 내부 용적 내의 유체 압력 조절기는 700torr의 설정점 압력으로 설정될 수 있으며, 이는 700torr의 설정점 압력 또는 그 미만인 흡착제 함유 용기로부터 조절기가 외부 압력을 보이지 않으면 유체 압력 조절기가 개방되지 않음을 의미한다. 흡착제 함유 용기는 아르신 가스를 위해 실질적인 흡착 친화력을 갖는 활성 산소 흡착 물질을 포함할 수 있으며, 아르신 가스는 분배 상태 하에서 제거가능하다. 흡착제 함유 용기에 결합된 분배 조립체는, 예컨대 수동으로 작동가능한 핸들 휠 등의 밸브 액추에이터가 있고 밸브 스템(valve stem)에 체결된 밸브 헤드를 구비할 수 있고, 밸브 스템은 충분히 폐쇄된 위치와 충분히 개방된 위치 사이의 밸브 헤드 내에서 병진운동가능한 밸브 요소에 교대로 결합된다.
유체 저장 및 분배 패키지 내의 흡착제 함유 용기의 분배 조립체는, 밸브 헤드 내의 밸브가 개방되면 진공압으로 작동하는 이온 주입(ion implantation) 반도체 제조 툴 등의 하류의 최종 용도 설비에 분배된 유체를 유동시키도록 배치된 유동 회로 소자와 결합될 수 있다. 이에 따라, 하류의 진공압은 물리적 흡착제로부터 유체의 제거시키고 흡착제 함유 용기로부터 유동 회로 소자 내로 유동시키는 기능을 할 것이다.
분배 작업을 진행함에 따라, 아르신 가스는 물리적 흡착제로부터 제거되고 흡착제 함유 용기로부터 배출됨으로써, 후속적인 분배를 위해 유용한 흡착제 함유 용기 내의 물리적 흡착제 및 가스 재고에 대해 아르신의 반입을 낮춘다. 그러나, 흡착제 함유 용기가 아르신을 분배하고 있는 경우, 하류의 진공압은 흡착제 함유 용기를 통해 조절기 장착식 재충진 용기의 유체 압력 조절기에 연통되고 조절기의 설정점 압력보다 낮아서, 이와 같은 외부 진공압은 조절기를 개방시키므로, 아르신 증기의 유동에 영향을 미치고, 조절기 장착식 재충진 용기 내의 아르신 액체로부터 흡착제 함유 용기 내로 유도되며, 재충진 아르신은 흡착된 아르신과 함께 물리적 흡착제를 "재반입(reload)"하도록 흡착제 함유 용기 내의 물리적 흡착제 상에서 제거됨으로써 후속적인 분배 작업을 위해 흡착제 함유 용기 내의 아르신의 재고를 최대화한다.
흡착제 함유 용기의 밸브 헤드 내의 유체 제어 밸브가 유동 회로 소자를 통해 하류의 이온 주입 설비로 아르신 가스의 유동을 종결하도록 폐쇄되더라도, 흡착제 함유 용기 내의 압력이 조절기 장착식 재충진 용기의 유체 압력 조절기의 설정점 미만으로 유지되면, 흡착제 함유 용기의 압력이 유체 압력 조절기의 설정점 압력 이상으로 상승할 때까지 조절기 장착식 재충진 용기로부터 흡착제 함유 용기로 아르신 증기가 계속하여 유동할 것이다.
이러한 방식에 있어서, 조절기 장착식 재충진 용기는 분배를 위한 흡착제 함유 용기 내의 아르신 가스의 재고를 유지하는 기능을 한다.
상술된 결합형 용기는 각각의 흡착제 함유 용기 및 조절기 장착식 재충진 용기를 포함하는 단일 쉘 또는 하우징 내에서 실시될 수 있고, 추가적으로 단일 용기를 서브 유닛 흡착제 함유 부분과 서브 유닛 조절기 장착식 재충진 부분으로 나누는 것이 유리하게 이용될 수 있다.
이러한 결합형 용기 구성의 추가적인 장점은 중량이며, 흡착제 함유 용기는 조절기 장착식 재충진 용기에 비해 벽 치수가 얇고 저중량일 수 있는 한편, 연장된 가스 분배 사용 수명을 높은 용량의 시스템에 제공한다.
이러한 구성에 의해, 조절기 장착식 재충진 용기 내의 조절기는 소르베이트(sorbate) 유체로 최대 반입된 흡착제 함유 용기 내에 물리적 흡착제를 유지하는 설정점 압력으로 설정됨으로써, 흡착제 함유 용기로부터의 유체 분배 및 유체 재고의 감소는 추가적인 유체로 흡착 매체를 재반입하기 위해 흡착제 함유 용기 내로 추가적인 유체를 유동시키도록 조절기를 개방할 것이다. 이러한 방식에 있어서, 흡착제 함유 용기로부터 통상적인 가스를 분배하는 후자의 단계에 수반되는 "경사(heel)" 문제없이, 예컨대 매우 큰 가스 재고는 비교적 작은 조절기 장착식 재충진 용기 내의 소스 액체로부터 공급될 수 있다.
도 3은 조절기 장착식 재충진 용기(252)를 구비하고 분배 조립체를 결합하는 물리적 흡착제 함유 용기(350)와 유체 재충진 관계로 배치되는 가스 공급 패키지(300)를 개략적으로 도시한다.
가스 공급 패키지(300)는 본 발명의 예시적인 실시예에 따라 단면도로 도시된 내부 조절기 장착식 재충진 용기(352)를 구비한다. 내부 조절기 장착식 재충진 용기(352)는 대체로 원통형이며 바닥 부재(306)에 의해 하단부에서 폐쇄되는 원통형 측벽(304)을 갖는 유체 저장 및 분배 용기(102)를 구비한다. 용기의 상단부에 있는 목부(308)는 용기의 상측 개구를 형성 및 제한하는 원통형 칼라(collar)(310)를 구비한다. 이에 의해, 용기 벽, 바닥 부재 및 목부는 도시한 바와 같이 내부 용적(328)을 둘러싼다.
용기(352)의 목부에서, 내부 용기 커플링 조립체(314)의 나선형 플러그(312)는 칼라(310)의 내부 나사산 형성된 개구와 나사 체결된다. 내부 용기 커플링 조립체(314)는, 후술하는 바와 같이, 상측 흡착제 함유 용기(350)의 내부 용적(360)과 개방 상단부에서 연통하는 재충진 튜브(356)와 유체 유동 연통하여 결합되는 중앙 유에 유동 통로(320)를 구비한다.
내부 용기 커플링 조립체(314)는, 용기 내의 전체의 과압 상태의 완화를 위해, 과압 릴리프 밸브(318)에 결합되고 용기(352)의 내부 용적(328)과 연통하는 벤트 유동 통로(316)를 구비한다. 이러한 과압 릴리프 조립체는 통로(316)가 재충진 유체로 용기(352)의 초기 충전을 위해 충진 통로로서 기능하고 이러한 충전 기능 후에 벤트 통로로서 기능하도록 변경될 수도 있다.
내부 용기 커플링 조립체(314) 내의 중앙 유체 유동 통로(320)는 그 하단부에서 커넥터 유동 튜브(320)에 결합되며, 교대로 조절기(332)에 결합된다. 조절기는 용기(352)로부터 배출되는 유체의 선택된 압력을 유지하도록 설정된다. 조절기의 하단부에 결합된 관형 끼워맞춤부(336)는, 예컨대 맞대기 용접(butt welding)에 의해 그 하단부에서 다퓨저 단부 캡(331)을 갖는 디퓨저 유닛(334)에 결합된다. 디퓨저 유닛은 스테인리스강으로 형성될 수 있으며, 디퓨저의 벽은 316L 스테인리스강 등의 소결된 스테인리스강으로 형성된다. 디퓨저 유닛은 시스템으로부터 30SLM(standard liters per minite)의 유량으로 사전결정된 직경, 예컨대 0.003㎛ 더욱 큰 모든 입자를 제거하는 벽 다공성을 갖는다. 이러한 유형의 필터 디퓨저 유닛은 WAFERGARD라는 등록상표 명으로 Millipore Corporation (Bedford, Mass.)로부터 상업적으로 입수가능하다.
파단된 종단면을 도시하지만 상측 물리적 흡착제 함유 용기(350)는 길다란 원통형이고 용기의 내부 용적(360)을 둘러싸는 용기 벽(364)에 의해 둘러 감기며, 물리적 흡착 매체의 베드(362)를 포함한다. 물리적 흡착제는 재충진 작업시에 용기(350) 내에 저장되어 전달되는 유체에 대한 흡착 친화력을 갖고, 예컨대 활성탄 흡착제, 분자체, 알루미나, 실리카, 대직육면체(macroreticulate) 중합체, 또는 유체를 최종 용도 위치로 분배를 위해 적절하게 반입할 때 흡착할 수 있는 임의의 다른 적절한 물리적 흡착 물질을 포함할 수 있다. 변형례로서, 입자의 베드 또는 물질의 불연속적인 형태로서 제공되는 대신에, 물리적 흡착제는 단결정 또는 대규모의 형태, 예컨대 벽돌, 불(boules), 블록 또는 다른 벌크 형태로 제공될 수 있다.
흡착제 함유 용기(350)의 벽(364)은, 그 상단부에서 밸브 헤드 조립체(370)를 메타블 방식으로(matably) 결합하도록 상보적으로 나사산 형성된 포트(366)를 갖는다. 밸브 헤드 조립체(370)는 조립체의 중앙 작동 용적 공동 내에 밸브 요소(322)를 구비하며, 밸브 요소(322)는 도시한 실시예에서 핸드 휠(326)에 결합되지만, 대안적으로 자동 밸브 액추에이터 또는 다른 제어기 혹은 작동 수단에 결합될 수 있다.
밸브 헤드 조립체의 중앙 작동 용적 공동은 교대로 출구(324)에 결합되며, 외부로 나사산 형성되거나 또는 커넥터 및 관련된 배관, 도관 등의 부착을 위해 구성될 수 있다. 이에 따라, 밸브 헤드 조립체는 하류의 사용 위치에 분배된 가스를 전달하도록 유체 회로 소자 또는 다른 전달 구조체와 결합될 수 있다.
밸브 헤드 조립체(370)는, 밸브 헤드 조립체의 중앙 작동 용적 공동과 연통하도록 배치된 분배된 가스 공급 튜브(372)를 구비한다. 분배된 가스 공급 튜브(372)는 그 하단부에서 입자 필터(374)와 결합된다. 입자 필터(374)는 하측 내부 조절기 함유 용기 내의 디퓨저 유닛(334)과 동일한 유형일 수 있고, 분배 작업시에 가스를 여과하는 기능을 함으로써 흡착 물질의 베드(362)로부터 유도되는 미립자 또는 다른 입자(밸브 헤드 조립체의 작동을 손상시킬 수 있거나 또는 하류의 구성 부품에 노출되면 문제가 됨)가 밸브 헤드 조립체(370) 내로 이송되지 않도록 보장한다.
사용시에, 적절한 유체 반응물, 예컨대 고압 가스 또는 액화 가스는 용기(302)의 내부 용적(328) 내에 포함된다. 유체 압력 조절기(332)는, 상측 흡착제 함유 용기의 내부 용적(360)이 조절기(332)의 설정점 이하로 떨어지면 분배된 유체의 유동을 제공하도록 선택된 설정점으로 설정된다. 이에 따라, 유체는 디퓨저 유닛(334), 끼워맞춤부(336), 조절기(332), 커넥터 유동 튜브(330) 및 재충진 튜브(356)를 통해 상측 흡착제 함유 용기의 내부 용적(360) 내로 유동한다.
도 3의 상측 용기가 하측 내부 조절기 함유 용기와 유사한 사이즈로 도시되어 있지만, 2개의 용기의 상대 크기 비율은 광범위하게 변경될 수 있고, 상측 흡착제 함유 용기는 가스 저장 및 분배 패키지와 관련된 가스 재고 및 분배 요구조건에 따라서 하측 조절기 함유 용기보다 크거나 동일하거나 또는 작을 수 있다.
내부 용기 커플링 조립체(314)가 가스 저장 및 분배 패키지 내의 상측 및 하측 용기 각각과 대체로 동축인 것으로 도시되어 있지만, 이러한 커플링 조립체의 특정 구조는 실제로는 널리 변경될 수 있고, 이러한 구조는 내부 조절기 함유 용기와 흡착제 함유 용기 사이의 계면 구조를 제공하도록 오프축, 측방향으로 배치, 비정렬된 직렬 관계, 또는 임의의 다른 적당한 방식으로 배치될 수 있다.
도 3에 도시한 유체 저장 및 분배 패키지는 소정의 최종 용도 적용에 적절한 분배를 위해 유체의 용적을 제공하도록 임의의 적절한 사이즈로 제조될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 패키지의 휴대성과 일관된 사이즈를 갖도록 패키지를 제조함으로써, 패키지는 분배된 유체의 사용 지점에서 쉽게 수동으로 운반되고, 설치 및 해제될 수 있다. 따라서, 유체 저장 및 분배 패키지는 약 2피트(0.61m) 내지 약 5피트(1.52m)의 범위를 갖는 높이로 제조될 수 있고, 패키지는 핸들, 롤러 휠 또는 다른 부속품을 구비할 수 있으므로 운반, 설치 및 해체를 위해 쉽게 수동으로 조작가능하다.
도 3에 도시한 유형의 유체 저장 및 분배 패키지는 서로 조화되거나 또는 서로 결합되는 흡착제 함유 용기 및 조절기 장착식 용기를 구비하는 많은 상이한 구성으로 제조될 수 있으므로, 조절기 장착식 용기는 흡착제 함유 용기에 유체를 분배할 수 있다. 예를 들면, 요크 구조체(yoking structure)는 흡착제 함유 용기 및 조절기 장착식 용기의 나사형 커플링과 나사산으로 결합되도록 구성될 수 있다. 추가적으로, 또 다른 변경된 조절기 장착식 용기는 다른 용기 내의 흡착 매체와 관련하여 동일하거나 상이한 유형의 흡착 매체를 포함할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 유체 저장 및 분배 패키지는 가동형 차량 조립체의 일부로서 제조될 수 있으므로, 패키지는 예컨대 반도체 제조 플랜트의 바닥에 대해 이동하기 위해 고용량의 배터리 구동식 트럭 상에 장착됨으로써 쉽게 운반될 수 있다.
본 발명의 또 다른 실시예에 있어서, 큰 고정식으로 배치된(고정 설치) 또는 가동형의 흡착제 함유 용기는 흡착제 함유 용기로부터의 가스를 고용량으로 분배하는 것을 계속하여 유지하기 위해 큰 용기로 반응 가스를 빼내도록(bleed in) 배치된 소형의 부착된 "조력 공급 유닛(helper feed unit)"과 함께 구성된다. 조력 공급 유닛은 내부 조절기 장착식 용기인 것이 바람직하다. 이와 같은 조력 공급 유닛 구성은 반응 가스로 흡착제의 대량의 베드를 충전할 대 흡착 효과 열의 상당한 문제점을 해결하며, 열은 가스와 함께 베드를 충분히 반입하기 위해 방산되어야 한다. 더욱이, 본 시스템을 위한 재충전 작업은 조절기 장착식 재충진 용기의 스위치 아웃만을 포함하거나 또는 대안적으로 조절기 내의 포핏 요소(poppet element)를 낮추도록 조절기 장착식 재충진 용기를 극저온 상태에 둠으로써 수행되므로 상대적으로 단순하며, 조절기는 포핏 타입의 장치이며 "소정 위치(in place)"에 조절기 장착식 재충진 용기의 역충진을 할 수 있다. 이러한 목적을 위해, 조절기 장착식 재충진 용기는 저온 유지 장치와 결합하기 위해 덮여 있어서 조절기 장착식 재충진 용기를 원위치에 재충전할 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명은,
(i) 유체의 적어도 일부에 대한 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착 매체, (ii) 내부 조절기를 포함하는 유제 저장 및 분배 용기;
상기 용기와 유체 연통하여 결합되고 유체를 분배하기 위한 분배 조립체; 및
상기 유체 저장 및 분배 용기로부터 유체를 추출하도록 상기 분배 조립체와 결합하는 가동형 유체 드라이버를 포함하는 에너지 저장 매체를 대량 저장 및 분배하기 위한 시스템에 관한 것이다.
이러한 시스템 내의 분배 조립체는 임의의 적당한 유형일 수 있으며 용기로부터 배출되는 유체의 배출을 위한 유동 경로를 제공한다. 특정 실시예에 있어서, 분배 조립체는 수동 또는 자동 특성의 유동 제어 밸브를 구비하며 배출된 유체의 소정 유동을 제공하도록 완전히 개방된 위치와 완전히 폐쇄된 위치 사이에서 선택적으로 조절 가능한 밸브 헤드를 구비할 수 있다. 다른 실시예의 분배 조립체는, 추가적으로 또는 대안적으로 본 발명의 제공된 실시예에서 필요하거나 바람직할 수 있는 바와 같은 매니폴드, 배관, 유동 제어 장치, 질량 유동 제어기, 조절기, 센서, 모니터, 끼워맞춤부, 커넥터 등을 포함할 수 있다.
마찬가지로, 가동형 유체 드라이버는 임의의 적당한 유형일 수 있으며, 특정 실시예에 있어서, 펌프, 크라이오펌프, 압축기, 분사기, 방사기, 팬, 송풍기, 터빈 등을 포함할 수 있다.
물리적 흡착 매체는 용기 내에 저장되고 그로부터 후속적으로 분배되는 유체의 적어도 일부에 대해 적절한 흡착 친화력을 갖는 임의의 유형일 수 있다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "적어도 일부"는 유체의 일부 또는 전체를 의미하고, 유체가 다성분 유체인 경우, 유체의 일부는 하나 이상일 수 있지만, 이러한 다성분 유체의 모든 성분은 아니다.
특정 실시예에 있어서, 유체는 메탄, 수소 및 천연가스 중 적어도 하나를 포함한다. 더욱 상세하게는, 유체는 예컨대 연소, 팽창, 화학 반응 등 또는 그의 조합에 의해 에너지를 추출할 수 있는 임의의 유체 또는 유체 화합물일 수 있다.
상술한 시스템은 특정 실시예에서 고정식으로 배치된 특성을 가질 수 있거나, 또는 대안적으로 시스템은 운반을 위해 구성 및 배치될 수 있는바, 예컨대 용기는 트럭트레일러 조립체의 트레일러 베드 또는 철로 화차 등에 장착된다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 발명은,
(i) 유체의 적어도 일부에 대한 흡착 친화력을 갖는 물리적 흡착 매체, (ii) 내부 조절기를 포함하는 유제 저장 및 분배 용기;
상기 용기와 유체 연통하여 결합되고 유체를 분배하기 위한 분배 조립체; 및
상기 유체 저장 및 분배 용기로부터 유체를 추출하도록 상기 분배 조립체와 결합하는 가동형 유체 드라이버를 포함하는 냉동 유체를 대량 저장 및 분배하기 위한 시스템에 관한 것이다.
냉동 유체는 암모니아, 할로겐화 탄소 유체 또는 적절한 잠열 용량 특성을 갖는 임의의 다른 적당한 유체를 포함할 수 있다. 전술한 실시예에서와 같이, 냉동 유체 저장 및 분배 시스템은 고정식으로 배치된 특성을 가질 수 있거나, 또는 대안적으로 운반을 위해 구성 및 배치될 수 있다.
내부 조절기 장착식 용기를 이용하는 본 발명의 실시예에 있어서, 내부 조절기는 임의의 적당한 유형, 예컨대 고정된 설정점 압력을 갖는 조절기일 수 있거나, 또는 대안적으로 조절 가능한 설정점 조절기는 설정점이 조절기를 포함하는 용기의 내부 용적 내의 원위치에서 선택적으로 조절 가능할 수 있다. 이와 같이 조절기 설정점의 원위치 조정은 기계적 결합, 무선주파수 또는 다른 전자기식 상호작용, 열 조정식 상호작용 등에 의해 영향을 받을 수 있다. 조절 가능한 설정점 조절기는 특정 적용에서 매우 장점적인바, 예컨대 조절기의 설정점은 용기의 운반 및 저장시에 제1 소정의 압력 레벨로 조절된 다음, 활동적인 분배를 위해 제2 소정의 압력으로 사용 지점에서 조절 가능하다.
내부 조절기 장착식 유체 저장 및 분배 용기는 가변 유동 제한 오리피스 장치와 조합하여 조절기를 포함할 수 있으며, 가변 유동 제한 오리피스는 유속을 제한하도록 조절기의 상류, 또는 유속을 제어하도록 조절기의 하류에 제공된다.
또한, 각종 실시예에서 기술된 바와 같이 벤츄리를 통해 담체에 의해 유체 저장 및 분배 용기로부터 유체를 추출하는 것은 임의의 적당한 캐리어 매체, 예컨대 벤츄리를 통해 유동하는 비가스상 캐리어 매체, 액상 캐리어 매체, 액체-가스 혼합물 또는 다른 유체 매체로 실시될 수 있다.
본 발명의 패키지, 시스템, 장치 및 설비는 구성성분으로서 각종 조립체 및 서브조립체를 구비하고, 본 발명은 본 발명의 실시에 개별적으로 제공될 수 있는 개별적인 실시예, 예컨대 전술한 패키지, 시스템, 장치 및 설비를 산출하기 위해 제조된 협동적으로 연결되고, 결합되고 조립되거나 또는 본 발명의 실시에 개별적으로 제공될 수 있는 모듈 또는 유닛과 동일하게 안출된다.
본 발명이 본 발명의 특정 실시예를 참조하여 기술되었지만, 본 발명의 효용성이 제한되는 것이 아니라, 본 명세서의 기재내용에 근거하여 본 발명의 당업자에 제안하는 바와 같이 다수의 다른 변경, 수정 및 변형 실시예를 포함한다. 따라서, 본 발명은 하기에 기재된 청구범위에 청구된 바와 같이 그 사상 및 범위 내에서 이러한 변경, 수정 및 변형 실시예를 포함하도록 광범위하게 이해되어야 한다.

Claims (27)

  1. 유체 공급 시스템으로서,
    유체를 보유하는 흡착제 기반 또는 내부 조절기 설치식 유체 공급 용기;
    유체 공급 용기에 연결되는 분배 조립체; 및
    상기 분배 조립체와 유체 연통하도록 연결되는 혼합 조립체
    를 포함하고, 상기 연결된 유체 공급 용기와 분배 조립체는 상기 분배 조립체로부터 대기압 이하 압력 또는 낮은 초대기압(superatmospheric pressure)에서 유체의 분배를 위해 상기 유체 공급 용기 내에 유체를 수용하도록 되어 있으며,
    상기 혼합 조립체는 분배 조립체로부터 분배된 유체를 상대 특성의 담체 유체와 혼합하여 분배된 유체가 혼합물에서 예정된 농도로 희석되는 분배된 유체/담체 유체 혼합물을 생성하고 상기 분배된 유체/담체 유체 혼합물을 사용을 위해 방출하도록 되어 있고, 상기 유체 공급 용기 내에 수용되고 유체 공급 용기로부터 분배되는 유체는 훈증 유체, 물 처리 유체 및 연료 유체로 이루어지는 군으로부터 선택된 유체를 포함하는 것인 유체 공급 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 유체 공급 용기 내에 수용되고 유체 공급 용기로부터 분배되는 유체는 훈증 유체를 포함하고, 훈증 유체는 포스핀 가스를 포함하며, 담체 유체는 담체 가스를 포함하고, 혼합 조립체는 상기 포스핀 가스를 훈증에 효과적인 불연성 농도로 담체 유체를 이용하여 희석시키도록 되어 있고,
    상기 유체 공급 용기 내에 수용되고 유체 공급 용기로부터 분배되는 유체가 물 처리 유체를 포함할 때에, 물 처리 유체는 염소, 브롬 및 클로라민으로 이루어지는 군에서 선택된 물 처리 가스를 포함하며,
    상기 유체 공급 용기 내에 수용되고 유체 공급 용기로부터 분배되는 유체가 연료 유체를 포함할 때에, 연료 유체는 프로판, 부탄, 천연 가스 및 수소로 이루어지는 군에서 선택되는 가스를 포함하는 것인 유체 공급 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 유체 공급 용기 내에 수용되고 유체 공급 용기로부터 분배되는 유체는 훈증 유체를 포함하는 것인 유체 공급 시스템.
  4. 제3항에 있어서, 상기 유체 공급 용기 내에 수용되고 유체 공급 용기로부터 분배되는 유체는 포스핀 가스를 포함하고, 상기 분배 조립체는 대기압 이하 압력에서 포스핀 가스를 분배하도록 되어 있으며, 혼합 조립체는 분배된 포스핀 가스/담체 가스 혼합물에서 상기 포스핀 가스를 훈증에 효과적인 불연성 농도, 즉 2 내지 1000 ppm의 범위로 담체 가스를 이용하여 희석시키도록 되어 있는 것인 유체 공급 시스템.
  5. 제3항에 있어서, 상기 혼합 조립체는 소스로부터 담체 유체를 수신하도록 되어 있고, 담체 유체는 공기, 질소 및 이산화탄소로 이루어지는 군에서 선택된 가스를 포함하는 것인 유체 공급 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 유체 공급 용기 내에 수용되고 유체 공급 용기로부터 분배되는 유체는 염소, 브롬 및 클로라민으로 이루어지는 군에서 선택된 물 처리 유체를 포함하는 것인 유체 공급 시스템.
  7. 제6항에 있어서, 상기 혼합 조립체는 소스로부터 담체 유체를 수신하도록 되어 있고, 담체 유체는 물을 포함하는 것인 유체 공급 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 유체 공급 용기 내에 수용되고 유체 공급 용기로부터 분배되는 유체는 프로판, 부탄, 천연 가스 및 수소로 이루어지는 군으로부터 선택된 연료 유체를 포함하는 것인 유체 공급 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 혼합 조립체는 소스로부터 담체 유체를 수신하도록 되어 있고, 담체 유체는 공기를 포함하는 것인 유체 공급 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 차량에 구성되는 것인 유체 공급 시스템.
  11. 훈증 시스템으로서,
    포스핀을 보유하고 분배 조립체에 연결되는 흡착제 기반 또는 내부 조절기 설치식 공급 용기와,
    상기 분배 조립체와 유체 연통하도록 연결되는 혼합 조립체를 포함하고,
    상기 공급 용기와 분배 조립체는 상기 분배 조립체로부터 대기압 이하 압력 또는 낮은 초대기압에서 포스핀 가스의 분배를 위해 상기 공급 용기 내에 포스핀을 수용하도록 되어 있으며, 상기 혼합 조립체는 분배 조립체로부터 분배된 포스핀 가스를 상대 특성의 담체 가스와 혼합하여 포스핀이 혼합물에서 불연성 농도로 희석되는 포스핀/담체 가스 혼합물을 생성하고 상기 포스핀/담체 가스 혼합물을 훈증 사용을 위해 방출하도록 되어 있는 것인 훈증 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 불연성 농도는 혼합물에서 2 ppm 내지 2%의 범위이고, 담체 가스는 공기, 이산화탄소 및 불활성 가스로 이루어지는 군으로부터 선택되는 것인 훈증 시스템.
  13. 제11항에 있어서, 상기 혼합 조립체는 공급 용기로부터 분배 조립체를 통해 포스핀의 추출을 위해 배치되는 벤츄리 혼합기를 포함하는 것인 훈증 시스템.
  14. 제11항에 있어서, 상기 혼합 조립체에 대해 공급 관계로 배치되는 담체 가스 소스를 더 포함하는 것인 훈증 시스템.
  15. 제14항에 있어서, 상기 담체 가스 소스는 주위 공기, 또는 여과나 정화된 공기를 포함하는 것인 훈증 시스템.
  16. 제14항에 있어서, 상기 담체 가스 소스는 질소 또는 이산화탄소를 포함하는 것인 훈증 시스템.
  17. 제11항에 있어서, 상기 공급 용기는 흡착제 기반 공급 용기를 포함하는 것인 훈증 시스템.
  18. 제17항에 있어서, 상기 흡착제 기반 공급 용기는 탄소 물리적 흡착제를 보유하는 것인 훈증 시스템.
  19. 제11항에 있어서, 상기 공급 용기는 내부 조절기 설치식 공급 용기를 포함하는 것인 훈증 시스템.
  20. 유체 공급 시스템으로서,
    연료 유체를 보유하고 분배 조립체에 연결되는 흡착제 기반 또는 내부 조절기 설치식 공급 용기; 및
    상기 분배 조립체와 유체 연통하도록 연결되는 혼합 조립체
    를 포함하고, 상기 공급 용기와 분배 조립체는 상기 분배 조립체로부터 대기압 이하 압력 또는 낮은 초대기압에서 연료 유체의 분배를 위해 상기 공급 용기 내에 연료 유체를 수용하도록 되어 있으며,
    상기 혼합 조립체는 분배 조립체로부터 분배된 연료 유체를 상대 특성의 공기와 혼합하여 연료 유체/공기 혼합물을 생성하고 상기 연료 유체/공기 혼합물을 사용을 위해 방출하도록 되어 있는 것인 유체 공급 시스템.
  21. 제20항에 있어서, 상기 연료 유체는 프로판, 부탄, 천연 가스 및 수소로 이루어지는 군으로부터 선택된 유체를 포함하는 것인 유체 공급 시스템.
  22. 제20항에 있어서, 상기 공급 용기는 탄소 물리적 흡착제를 보유하는 흡착제 기반 공급 용기를 포함하는 것인 유체 공급 시스템.
  23. 제20항에 있어서, 상기 공급 용기는 내부 조절기 설치식 공급 용기를 포함하는 것인 유체 공급 시스템.
  24. 사용을 위해 유체를 공급하는 유체 공급 방법으로서,
    흡착제 기반 또는 내부 조절기 설치식 공급 용기에 유체를 저장하고 상기 공급 용기로부터 분배 조립체를 통해 상기 유체를 분배하는 단계로서, 상기 공급 용기와 분배 조립체는 상기 분배 조립체로부터 대기압 이하 압력 또는 낮은 초대기압에서 유체의 분배를 위해 상기 공급 용기 내에 유체를 수용하도록 되어 있는 단계;
    상기 분배 조립체로부터 분배된 유체를 상대 특성의 담체 유체와 혼합하여 분배된 유체가 혼합물에서 예정된 농도로 희석되는 분배된 유체/담체 유체 혼합물을 생성하는 단계; 및
    상기 분배된 유체/담체 유체 혼합물을 사용을 위해 방출하는 단계
    를 포함하고, 상기 공급 용기 내에 저장되고 공급 용기로부터 분배되는 유체는 훈증 유체, 물 처리 유체 및 연료 유체로 이루어지는 군으로부터 선택된 유체를 포함하는 것인 유체 공급 방법.
  25. 제24항에 있어서, 상기 공급 용기 내에 수용되고 공급 용기로부터 분배되는 유체는 훈증 유체를 포함하고, 훈증 유체는 포스핀 가스를 포함하며, 담체 유체는 담체 가스를 포함하고, 혼합 조립체는 상기 포스핀 가스를 훈증에 효과적인 불연성 농도로 담체 유체를 이용하여 희석시키도록 되어 있고,
    상기 공급 용기 내에 수용되고 공급 용기로부터 분배되는 유체가 물 처리 유체를 포함할 때에, 물 처리 유체는 염소, 브롬 및 클로라민으로 이루어지는 군에서 선택된 물 처리 가스를 포함하며,
    상기 공급 용기 내에 수용되고 공급 용기로부터 분배되는 유체가 연료 유체를 포함할 때에, 연료 유체는 프로판, 부탄, 천연 가스 및 수소로 이루어지는 군에서 선택되는 가스를 포함하는 것인 유체 공급 방법.
  26. 제24항에 있어서, 상기 공급 용기 내에 저장되고 공급 용기로부터 분배되는 유체는 포스핀, 염소, 브롬, 클로라민, 프로판, 부탄, 천연 가스 및 수소로 이루어지는 군으로부터 선택된 유체를 포함하는 것인 유체 공급 방법.
  27. 제24항에 있어서, 상기 공급 용기 내에 저장되고 공급 용기로부터 분배되는 유체는 포스핀 가스를 포함하고, 상기 분배 조립체는 대기압 이하 압력에서 포스핀 가스를 분배하도록 되어 있으며, 혼합 조립체는 분배된 포스핀 가스/담체 가스 혼합물에서 상기 포스핀 가스를 훈증에 효과적인 불연성 농도, 즉 2 ppm 내지 2%의 범위로 담체 가스를 이용하여 희석시키도록 되어 있는 것인 유체 공급 방법.
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