KR20230057394A - 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기, 조절기 및 장치 - Google Patents

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KR20230057394A
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Abstract

압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기, 조절기, 장치 및 방법이 개시된다.

Description

유체를 저장하기 위한 휴대용 용기, 조절기 및 장치
본 출원은 2020년 8월 21일자로 출원된 발명의 명칭이 "유체를 저장하기 위한 휴대용 용기, 조절기 및 장치(PORTABLE VESSEL, REGULATOR AND APPARATUS FOR STORING FLUIDS)"인 미국 가특허 출원 제63/068,828호에 대한 우선권을 주장하는, 미국 시민 자비스 비. 젠킨스(Jarvis B. Jenkins) 명의의 PCT 국제 특허 출원으로서 출원 계속중에 있다.
본 발명은 압력 하에서 유체를 저장할 수 있는 적어도 하나의 휴대용 용기 및 압력 조절기 그리고 적어도 하나의 휴대용 용기 및 압력 조절기를 포함하는 장치에 관한 것이다. 본 발명은 또한 적어도 하나의 휴대용 용기 내 유체를 높은 수준으로 압축하는 방법; 및 휴대용 용기 및 압력 조절기 중 적어도 하나를 포함하는 장치로부터 높은 수준으로 압축된 유체를 방출하는 추가적인 방법에 관한 것이다.
당업계에서는 압력 하에서 유체를 저장하는 휴대용 용기 및 소형이지만 여전히 상당한 용량의 유체를 수용 및 분배해 내는 압력 조절기에 대한 필요성이 대두된다. 또한, 소형이면서 상당한 용량의 유체를 효과적으로 제공할 수 있는 휴대용 장치에 대한 필요성도 대두된다.
본 발명은 압력 하에서 유체를 저장할 수 있는 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치 중 적어도 하나의 발견에 관한 것이다. 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치 중 개시된 적어도 하나는 공지된 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치에 비해 여러 가지 이점을 제공한다. 예컨대, 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치 중 개시된 적어도 하나는 소형이면서 더 높은 압력에서 작동하여 용기 및 장치의 용량을 증가시킨다. 또한, 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치 중 개시된 적어도 하나는 더 작은 휴대용 용기를 사용할 수 있어 취급이 훨씬 더 편리하다.
본 발명은 또한 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치 중 적어도 하나가 특정 스테인리스강으로 구성된다는 발견에 관한 것이다. 일 예시적 실시예에서, 본 발명은 스테인리스강을 포함하는 것으로서 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치 중 적어도 하나에 관한 것이며, 여기서 스테인리스강은 적어도, 약 17.0 내지 약 40.0 중량 퍼센트(wt％)의 양의 크롬, 약 0.01 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.0 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함하거나; 또는 추가의 예시적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 적어도, 약 20 내지 약 40 wt％의 양의 크롬; 약 0.05 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.5 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 적어도, 0.0100 내지 0.0800 wt％의 양의 탄소; 18.5 내지 38.5 wt％의 양의 크롬; 0.0500 내지 5.30 wt％의 양의 구리; 55.2 내지 72.7 wt％의 양의 철; 0.400 내지 5.00 wt％의 양의 망간; 0.0500 내지 7.00 wt％의 양의 몰리브덴; 1.50 내지 11.0 wt％의 양의 니켈; 0.0500 내지 0.720 wt％의 양의 질소; 0.0150 내지 0.0500 wt％의 양의 인; 0.200 내지 2.60 wt％의 양의 규소; 및 0.00010 내지 0.0400 wt％의 양의 황을 포함하고, 잔부는 자연 발생 불순물이다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명은 스테인리스강을 포함하는 것으로서 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치 중 적어도 하나에 관한 것이며, 여기서 스테인리스강은 (1) 페라이트 상 및 오스테나이트 상을 포함하고, (2) 스테인리스강의 총 중량에 기초하여 적어도, 약 17.0 내지 약 40 중량％(wt％)의 양의 크롬; 약 0.01 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.0 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함한다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명은 스테인리스강을 포함하는 것으로서 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치 중 적어도 하나에 관한 것이며, 여기서 스테인리스강은 적어도 약 90 ksi의 인장 강도를 갖는다.
추가적인 예시적 실시예에서, 본 발명은 스테인리스강을 포함하는 것으로서 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치 중 적어도 하나에 관한 것이며, 여기서 스테인리스강은 적어도 약 80℃의 ASTM G48C에 따른 임계 공식(pitting corrosion) 온도를 갖는다.
더 추가적인 예시적 실시예에서, 본 발명은 스테인리스강을 포함하는 것으로서 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치 중 적어도 하나에 관한 것이며, 여기서 스테인리스강은 적어도 약 35의 피팅 저항 등가 수(pitting resistance equivalent number)를 갖는다.
하나의 예시적 실시예에서, 본 발명은 스테인리스강을 포함하는 것으로서 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치 중 적어도 하나에 관한 것이며, 여기서 스테인리스강은 상온에서 적어도 약 100 줄(J)의 내충격성을 갖는다.
다른 예시적 실시예에서, 본 발명은 스테인리스강을 포함하는 것으로서 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치 중 적어도 하나에 관한 것이며, 여기서 휴대용 용기 및 압력 조절기는 서비스 압력이 적어도 약 5,000 제곱 인치당 파운드(psi)일 수 있고, 파열 압력이 적어도 약 10,000 psi일 수 있다.
추가적인 예시적 실시예에서, 본 발명은 스테인리스강을 포함하는 것으로서 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 적어도 하나의 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이며, 여기서 용기는 폐쇄 단부를 갖는 원통형이고, 용기는 적어도 약 80 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 약 25 인치 이하의 길이 및 약 8 인치 이하의 외경을 갖는다.
다른 예시적인 실시예에서, 본 발명은 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 적어도 하나의 휴대용 용기; 및 휴대용 용기로부터의 압력을 미리 정해놓은 수준까지 감소시키는 적어도 하나의 압력 조절기를 포함하고; 휴대용 용기 및 압력 조절기 중 적어도 하나가 특정 스테인리스강을 포함하는 장치에 관한 것이다. 일 예시적 실시예에서, 스테인리스강은 적어도, 약 17.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 0.01 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.0 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈로 구성되거나; 또는 추가적인 예시적 실시예에서는, 본 발명의 스테인리스강은 적어도, 약 20.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 0.05 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.5 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함한다. 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 적어도, 0.0100 내지 0.0800 wt％의 양의 탄소; 18.5 내지 38.5 wt％의 양의 크롬; 0.0500 내지 5.30 wt％의 양의 구리; 55.2 내지 72.7 wt％의 양의 철; 0.400 내지 5.00 wt％의 양의 망간; 0.0500 내지 7.00 wt％의 양의 몰리브덴; 1.50 내지 11.0 wt％의 양의 니켈; 0.0500 내지 0.720 wt％의 양의 질소; 0.0150 내지 0.0500 wt％의 양의 인; 0.200 내지 2.60 wt％의 양의 규소; 및 0.00010 내지 0.0400 wt％의 양의 황을 포함하며, 잔부는 자연적으로 발생하는 불순물이다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 스테인리스강은 적어도 약 90 ksi의 인장 강도, 적어도 약 80°의 ASTM G48C에 따른 임계 공식 온도, 적어도 약 35의 피팅 저항 등가 수 및 상온에서 적어도 약 100 J의 내충격성 중 적어도 하나를 갖는다. 추가적인 예시적 실시예에서, 용기는 서비스 압력이 적어도 약 4,000 psi일 수 있고, 파열 압력이 적어도 약 9,000 psi일 수 있다. 또 다른 추가적인 예시적 실시예에서, 휴대용 용기는 적어도 약 80 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 약 25 인치 이하의 길이 및 약 8 인치 이하의 외경을 갖는다.
다른 예시적인 실시예에서, 본 발명은 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 장치로서, 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 적어도 하나의 제1 휴대용 용기; 및 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 적어도 하나의 제2 휴대용 용기를 포함하고, 적어도 하나의 제2 휴대용 용기는 적어도 하나의 제1 휴대용 용기와는 형상 또는 크기가 상이하며; 제1 휴대용 용기 및 제2 휴대용 용기 중 적어도 하나는 특정 스테인리스강을 포함하는 장치에 관한 것이다. 일 예시적 실시예에서, 스테인리스강은 적어도, 약 17.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 0.01 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.0 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈로 구성되거나, 또는 추가의 예시적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 적어도, 약 20.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 0.05 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.5 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 적어도, 0.0100 내지 0.0800 wt％의 양의 탄소; 18.5 내지 38.5 wt％의 양의 크롬; 0.0500 내지 5.30 wt％의 양의 구리; 55.2 내지 72.7 wt％의 양의 철; 0.400 내지 5.00 wt％의 양의 망간; 0.0500 내지 7.00 wt％의 양의 몰리브덴; 1.50 내지 11.0 wt％의 양의 니켈; 0.0500 내지 0.720 wt％의 양의 질소; 0.0150 내지 0.0500 wt％의 양의 인; 0.200 내지 2.60 wt％의 양의 규소; 및 0.00010 내지 0.0400 wt％의 양의 황을 포함하며, 잔부는 자연적으로 발생하는 불순물이다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 스테인리스강은 적어도 약 90 ksi의 인장 강도, 적어도 약 80°의 ASTM G48C에 따른 임계 공식 온도, 적어도 약 35의 피팅 저항 등가 수 및 상온에서 적어도 약 100 J의 내충격성 중 적어도 하나를 갖는다. 추가적인 예시적 실시예에서, 용기 및 적어도 하나의 추가 용기는 서비스 압력이 적어도 약 5,000 psi일 수 있고, 파열 압력이 적어도 약 10,000 psi일 수 있다. 또 다른 추가적인 예시적 실시예에서, 휴대용 용기는 적어도 약 80 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 약 25 인치 이하의 길이 및 약 8 인치 이하의 외경을 가지며, 적어도 하나의 추가 용기는 적어도 약 20 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 약 10 인치 이하의 길이 및 약 5 인치 이하의 외경을 갖는다.
다른 예시적인 실시예에서, 본 발명은 압력 하에서 유체를 저장할 수 있는 휴대용 용기로부터의 압력을 감소시키기 위한 압력 조절기로서, 상기 용기와 유체 연통되도록 스테인리스강으로 이루어진 밸브 본체를 구비하고 용기로부터의 압력을 미리 정해놓은 수준까지 감소시키는 밸브를 갖는 압력 조절기에 관한 것이다. 일 예시적 실시예에서, 스테인리스강은 적어도, 약 17.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 0.01 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.0 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈로 구성되거나; 또는 추가의 예시적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 적어도, 약 20.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 0.05 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.5 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 적어도, 0.0100 내지 0.0800 wt％의 양의 탄소; 18.5 내지 38.5 wt％의 양의 크롬; 0.0500 내지 5.30 wt％의 양의 구리; 55.2 내지 72.7 wt％의 양의 철; 0.400 내지 5.00 wt％의 양의 망간; 0.0500 내지 7.00 wt％의 양의 몰리브덴; 1.50 내지 11.0 wt％의 양의 니켈; 0.0500 내지 0.720 wt％의 양의 질소; 0.0150 내지 0.0500 wt％의 양의 인; 0.200 내지 2.60 wt％의 양의 규소; 및 0.00010 내지 0.0400 wt％의 양의 황을 포함하고, 잔부는 자연 발생 불순물이다. 다른 예시적 실시예에서, 스테인리스강은 적어도 약 90 ksi의 인장 강도, 적어도 약 80°의 ASTM G48C에 따른 임계 공식 온도, 적어도 약 35의 피팅 저항 등가 수 및 상온에서 적어도 약 100 J의 내충격성 중 적어도 하나를 갖는다. 추가적인 예시적 실시예에서, 용기 및 조절기는 서비스 압력이 적어도 약 4,000, 4500 또는 5000 psi일 수 있고, 파열 압력이 적어도 약 9,000, 9,500 또는 10,000 psi일 수 있다. 또 다른 추가적인 예시적 실시예에서, 본 발명의 휴대용 용기는 적어도 약 80 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 약 25 인치 이하의 길이 및 약 8 인치 이하의 외경을 갖는다. 다른 예시적 실시예에서, 본 스테인리스강으로 구성되는 압력 조절기는 적어도 약 5000 psi의 압력의 휴대용 용기로부터의 압력을 약 1800 psi 미만의 압력까지 감소시킬 수 있다.
본 발명은 또한 휴대용 장비에서 고압 하에서 유체를 저장하는 방법; 및 고압의 휴대용 장비로부터의 유체를 미리 정해놓은 조절된 압력으로 방출하는 방법에 관한 것이다. 일 예시적인 실시예에서, 본 발명은 휴대용 용기에 유체를 저장하는 방법으로서, (a) 스테인리스강으로 구성되고 단부가 폐쇄된 원통형이며 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 휴대용 용기 내에 유체를 충전하는 단계; 및 (b) 용기 내의 유체가 적어도 약 4,000 psi, 4,500 psi, 5,000 psi, 5,500 psi 또는 6,000 psi의 압력에 도달한 후에 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 추가의 예시적 실시예는 스테인리스강으로 제조된 휴대용 용기 및 압력 조절기 중 적어도 하나를 포함하는 휴대용 장치로부터의 적어도 약 4,000 psi, 4,500, 5,000, 5,500, 또는 6,000 psi의 압력 하에서 유체를 방출하는 것에 관한 것이며, 여기서 압력 조절기는 휴대용 용기로부터의 적어도 약 4,000 psi, 4,500, 5,000, 5,500, 또는 6,000 psi의 압력을 약 180 psi 이하의 더 낮은 미리 정해놓은 압력까지 감소시킨다.
본 발명의 이들 및 다른 특징 및 이점은 개시된 예시적인 실시예에 대한 이하의 상세한 설명 및 첨부된 청구범위의 검토 후에 명백하게 될 것이다.
도 1은 스테인리스강을 포함하는 본 발명의 예시적인 휴대용 용기를 도시하고;
도 2는 스테인리스강을 포함하는 본 발명의 예시적인 압력 조절기를 도시하고; 그리고
도 3은 하나 이상의 휴대용 용기 및 하나 이상의 압력 조절기를 포함하는 본 발명의 예시적인 휴대용 장치를 도시한다.
본 발명의 원리에 대한 이해를 촉진하기 위해, 본 발명의 특정한 예시적 실시예의 설명이 후속되고, 특정한 예시적 실시예를 설명하기 위해 특정 표현이 사용된다. 그럼에도, 본 발명의 범위는 특정 표현의 사용에 의해 제한되지 않는다는 점이 이해될 것이다. 통상적으로 본 발명이 속하는 분야의 당업자에게 도출되므로, 논의되는 본 발명의 원리의 변경예, 추가적인 수정예 및 이러한 추가적인 용례가 고려된다. 또한, 본원에 사용된 어법 및 용어는 설명의 목적을 위한 것이며, 제한으로서 간주되어서는 아니되는 것으로 의도된다.
본 명세서 및 첨부된 청구범위에서 사용된 것과 같이, 단수 형태는 문맥에서 명확하게 달리 기술되어 있지 않는 한 복수의 대상을 포함한다는 점에 유의해야 한다. 따라서, 예컨대 "용기"로 언급된 것은 복수의 이러한 용기를 포함하고, "용기"로 언급된 것은 적어도 하나의 용기 및 당업자에게 공지된 용기의 등가물 등으로 언급된 것을 포함한다.
본원에 사용되는 바와 같이, 용어 "포함하는" 또는 "갖는" 및 이들의 변형의 사용은 본원에 개시된 실시예 및 이들의 등가물, 그리고 추가적인 구성요소를 포함하는 것으로 여겨진다.
예를 들어, 본 개시내용의 예시적인 실시예를 설명함에 있어서 채용되는 조성 성분의 양, 농도, 부피, 처리 온도, 처리 시간, 특성, 압력 등의 값 및 이들의 범위를 한정하는 "약"은 예를 들어, 전형적인 측정 및 취급 절차를 통해; 이들 절차에 있어서의 예기치 않은 오류를 통해; 방법을 실행하는데 사용된 성분에 있어서의 차이를 통해; 및 기타 근사적 고찰을 통해 일어날 수 있는 수적인 양에 있어서의 변동을 나타낸다. 용어 "약"은 또한 특정 초기 농도 또는 혼합물을 가진 제제의 에이징으로 인해 달라지는 양과, 특정 초기 농도 또는 혼합물을 가진 제제의 혼합 또는 처리로 인해 달라지는 양을 포함한다. 용어 "약"에 의한 한정 여부에 관계없이, 본원에 첨부된 청구항은 이러한 수량에 대한 등가물을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "실질적으로"는 합리적인 양 이내를 의미하지만, 절대값의 약 0％ 내지 약 50％, 약 0％ 내지 약 40％, 약 0％ 내지 약 30％, 약 0％ 내지 약 20％ 또는 약 0％ 내지 약 10％에서 변화하는 양을 포함한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "유체"는 가스, 액체 및 초임계 유체 또는 이들의 조합 중 적어도 하나를 의미한다. 본 발명에 따른 예시적인 실시예에서, 유체는 공기, 산소, 수소, 질소, 헬륨, 네온, 나이트록스, 트라이믹스, 헬리옥스, 헬리에어, 하이드렐리옥스, 하이드록스, 네오옥스 및 이들의 혼합물과 같은 다이빙 가스, SCBA 호흡 가스, 저압 호흡 가스 및 의료용 호흡 가스를 포함하지만 이로 제한되지 않는 가스이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "스테인리스강"은 철이 녹스는 것을 방지하고 내열성을 제공하는 조성물인 크롬을 최소한 대략 11.0 wt％ 함유하는 철 기반 합금군을 의미한다. 다른 유형의 스테인리스강에는 원소인 탄소(0.03％ 내지 1.00％ 초과), 질소, 알루미늄, 규소, 황, 티타늄, 니켈, 구리, 셀레늄, 니오브 및 몰리브덴이 포함된다. 특정 유형의 스테인리스강은 종종 세 자리 숫자, 예를 들어 304 스테인리스로 표시된다. 스테인리스강의 산화철 형성에 대한 저항성은 합금에 크롬이 존재하기 때문에 발생하며, 이 크롬은 부식 공격으로부터 기본 재료를 보호하는 수동막을 형성하고, 산소가 있으면 자가 치유할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "휴대용"은 손으로 휴대하거나 운반할 수 있을 정도로 충분히 가볍고 작은 디바이스 또는 장치를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "용기"는 실린더, 탱크 또는 병을 포함하지만 이로 제한되지 않는 유체를 저장할 수 있는 컨테이너를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "항복 강도"는 재료가 소성 변형되기 시작하는 항복점에 대응하는 응력을 의미한다. 용어 "내력"은 0.2％ 소성 변형이 발생하는 응력점이다. 용어 "인장 강도"는 파단점에서 재료에 가해지는 최대 응력에 대응하는 응력을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "임계 공식"은 공동(cavity) 또는 피트(pit)의 형태를 취하는, 한 점 또는 작은 영역에 국한된 금속 표면의 국부적 부식을 의미한다. 용어 "임계 피팅 온도"는 ASTM G48 A 테스트에 따라 피팅 테스트가 중단되는 지점의 온도이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "피팅 저항 등가 수"는 염화물 환경에서 피팅에 대한 스테인리스강의 저항을 비교하기 위한 파라미터를 의미하며, PRE 수로 지정된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "내충격성"은 재료가 강한 힘을 견디는 능력 또는 변형 시 에너지를 흡수하는 능력을 의미하는 것으로서 인성으로도 알려져 있다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 내충격성은 ASTM E23에 따른 샤르피 테스트(charpy test)에 의해 측정된다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "서비스 압력"은 전체 대상이 본원에 참고로 포함되는 명칭이 "배송 및 포장에 대한 발송인-일반 요건(Shippers-General Requirement for Shipments and Packagings)"인 49 C.F.R.§에 정의된 바와 같이, 실린더가 충전될 수 있는 패키지에 대한 승인된 압력 표시를 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "파열 압력"은 정수압 테스트를 수행할 때 용기가 터지거나 파열되는 압력을 의미한다. 정수압 테스트는 용기를 압력(일반적으로 서비스 압력의 5/3 또는 3/2)으로 가압하고, 테스트 전후의 용기의 부피를 측정하는 것을 포함한다. 허용 수준을 초과하여 부피가 영구적으로 증가하면, 실린더가 "내압"에 도달하여 소성 변형(즉, 내력)이 발생하여 테스트에 불합격하고, 영구적으로 서비스에서 제거되어야 함을 의미한다.
본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 "장착된", "연결된", "지지된" 및 "결합된" 및 이의 변형은 광범위하게 사용되며, 직접적인 그리고 간접적인 장착, 연결, 지지 및 결합을 포함한다. 또한, 용어 "연결된" 및 "결합된"은 물리적 또는 기계적 연결 또는 결합으로 제한되지 않는다. 아래 설명에서, 참조 번호와 레이블은 도면에서 동일하거나 유사하거나 대응하는 부분을 설명하는 데 사용된다.
개시된 장치는 이하의 설명에 개시되거나 이하의 도면에 예시된 구성요소의 구성 및 배열의 상세로 그 적용이 제한되지 않는다. 설명된 장치는 많은 응용예 및 다양한 실시예에서 사용될 수 있다. 예컨대, 휴대용 용기 및 압력 조절기, 또는 휴대용 용기만 단독으로, 독립형 호흡 장치(SCBA), 독립형 수중 호흡 장치(SCUBA), 의료 용례, 공압 용례, 항공 용례, 등산 용례, 스카이 다이빙 용례 등을 포함하지만 이로 제한되지 않는 수많은 분야에서 임의의 구성으로 사용될 수 있다. 예컨대, 본 발명의 휴대용 용기는 대체 연료 용기, 산업용 가스 용기, CNG 용기, 오토가스 용기, LNG 용기, SCBA 용기, SCUBA 용기, 화재 진압 용기, 항공 용기, 아세틸렌 용기, 극저온 용기, 냉매 용기, 벌룬 타임 헬륨 용기 등으로 사용될 수 있다.
본 발명은 압력 하에서 유체를 저장할 수 있는 적어도 하나의 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 적어도 하나의 휴대용 용기 및 압력 조절기를 포함하는 장치의 발견에 관한 것이다. 개시된 적어도 하나의 휴대용 용기, 압력 조절기 및 장치는 공지된 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치에 비해 다수의 이점을 제공한다. 예컨대, 개시된 적어도 하나의 휴대용 용기, 압력 조절기 및 장치는 소형이면서 더 높은 압력에서 작동하여 용기 및 장치의 용량을 증가시킨다. 또한, 개시된 적어도 하나의 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치는 취급이 훨씬 더 편리한 더 작은 휴대용 용기를 사용할 수 있게 한다. 예컨대, 본 발명의 휴대용 용기 및 장치는 작은 공간에서, 그리고 작은 키의 작업자가 사용할 수 있다. 또한, 휴대용 용기 및 장치는 보다 효율적으로 운반될 수 있어 한정된 공간에 보관할 수 있다. 예컨대, 본 발명의 전체 장치는 항공 여행에 사용되는 기내 반입 가방(예컨대, 22"×14"×9" 이하의 컨테이너 또는 가방)에 보관할 수 있다. 본 발명의 본 실시예에서, 장치의 휴대용 용기는 적어도 약 80 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 길이가 약 25 인치 이하이며, 외경이 약 8 인치 이하이므로, 이러한 작은 컨테이너에 쉽게 저장할 수 있다.
본 발명은 또한 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 적어도 하나의 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치가 스테인리스강으로 구성된다는 발견에 관한 것이다. 하나의 예시적인 실시예에서, 본 발명은 스테인리스강을 포함하는 것으로서 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 적어도 하나의 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이며, 여기서 스테인리스강은 적어도, 약 17.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 0.01 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.0 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함하거나, 또는 또 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 적어도, 약 20.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 0.05 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.5 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함한다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 적어도, 0.0100 내지 0.0800 wt％의 양의 탄소; 18.5 내지 38.5 wt％의 양의 크롬; 0.0500 내지 5.30 wt％의 양의 구리; 55.2 내지 72.7 wt％의 양의 철; 0.400 내지 5.00 wt％의 양의 망간; 0.0500 내지 7.00 wt％의 양의 몰리브덴; 1.50 내지 11.0 wt％의 양의 니켈; 0.0500 내지 0.720 wt％의 양의 질소; 0.0150 내지 0.0500 wt％의 양의 인; 0.200 내지 2.60 wt％의 양의 규소; 및 0.00010 내지 0.0400 wt％의 양의 황을 포함하며, 잔부는 자연적으로 발생하는 불순물이다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 스테인리스강은 적어도 다음 성분을 포함한다: 0.0100 내지 0.0800 wt％의 양의 탄소; 20.5 내지 36.5 wt％의 양의 크롬; 0.0500 내지 5.30 wt％의 양의 구리; 55.2 내지 72.7 wt％의 양의 철; 0.400 내지 5.00 wt％의 양의 망간; 0.0500 내지 7.00 wt％의 양의 몰리브덴; 1.50 내지 11.0 wt％의 양의 니켈; 0.0500 내지 0.720 wt％의 양의 질소; 0.0150 내지 0.0500 wt％의 양의 인; 0.200 내지 2.60 wt％의 양의 규소; 및 0.00010 내지 0.0400 wt％의 양의 황, 및 자연 발생 불순물인 잔부. 본 발명의 예시적인 스테인리스강 조성물의 성분은 X-선 형광 분석법을 사용하여 결정된다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명은 또한 바람직한 내식성과 같은 개선된 화학적 특성을 제공하는 스테인리스강 조성물에 관한 것이다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에서, 스테인리스강은 개선된 피팅 저항 등가(PRE) 수를 갖는다. 스테인리스강의 PRE 수는 피팅 및 틈새 내식성 염화물 환경의 척도이다. 이는 공식:
Figure pct00001
에 의해 계산된다.
본 발명의 일 예시적 실시예에서, 스테인리스강은 적어도 약 30, 적어도 약 33, 적어도 약 35, 적어도 약 38 또는 적어도 약 40(또는 약 30 내지 약 60, 약 33 내지 약 50 또는 약 35 내지 약 50)의 PRE 수를 갖는다. 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예에서, 스테인리스강의 PRE 수는 강의 모든 상에서 실질적으로 동일하다. 예컨대, 스테인리스강이 페라이트 상 및 오스테나이트 상을 갖는 경우, PRE 수는 이들 두 상에서 실질적으로 동일하다. 예시적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 합금이고, 페라이트계 및 오스테나이트계 미세 구조 중 적어도 하나로 구성되며, 더 추가적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 페라이트계 및 오스테나이트계 미세 구조의 합금이고, 여기서 페라이트계 미세 구조 함량은 스테인리스강의 약 30.0 내지 약 70.0 부피 퍼센트 또는 약 40.0 내지 약 60.0 부피 퍼센트이다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명은 스테인리스강을 포함하는 것으로서 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 적어도 하나의 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이며, 여기서 스테인리스강은 고온 용액에서의 피팅 및 틈새 부식에 대한 저항성을 갖는다. 스테인리스강에 적용되는 더 가혹한 피팅 및 틈새 부식 테스트 중 하나에는 온도가 증가함에 따라 일정 시간 동안 강을 6％ FeCl2 용액에 노출시키는 ASTM G48이 있다. ASTM G48의 수정 버전에는 ASTM G48A가 있다. 이 테스트에서는 스테인리스강 샘플을 6％ FeCl2 용액에 24시간 동안 노출시키는데 처음에는 온도를 0℃로 설정한다. 24시간마다 온도를 5℃씩 높이고 상당한 중량 감소(즉, 5 ㎎ 초과)가 있는 피트가 감지될 때까지 테스트를 계속한다. 그 후 테스트를 중단하고 임계 피팅 및 틈새 부식 온도를 기록한다. 하나의 예시적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 ASTM G48A에 따른 임계 피팅 및 틈새 부식 온도가 적어도 약 60℃, 적어도 약 70℃, 적어도 약 75℃ 및 적어도 약 80℃(또는 약 60℃ 내지 약 100℃, 약 60℃ 내지 약 90℃, 또는 약 70℃ 내지 약 85℃)를 갖는다. 이에 따라, 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치는 높은 염분 환경을 포함하지만 이로 제한되지 않는 다양한 환경에서 사용될 수 있다.
다른 예시적인 실시예에서, 본 발명은 또한 개선된 물리적 특성을 제공하는 스테인리스강 조성물에 관한 것이다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에서, 스테인리스강은 높은 항복 강도 및 인장 강도를 가지며, 이는 용기 및 압력 조절기가 소형이면서도 여전히 높은 서비스 압력(예컨대, 약 4,000 psi 초과, 약 4,500 psi 초과 또는 약 5,000 psi 초과)에서 작동할 수 있게 해준다. 예시적인 실시예에서, 본 발명의 스테인리스강은 적어도 약 90 ksi, 적어도 약 100 ksi, 적어도 약 110 ksi 또는 적어도 약 120 ksi(또는 약 90 ksi 내지 약 200 ksi, 약 90 ksi 내지 약 160 ksi, 또는 약 90 ksi 내지 약 150 ksi)의 인장 강도를 갖는다. 더욱 예시적인 실시예에서, 적어도 하나의 휴대용 용기 및 적어도 하나의 압력 조절기는 적어도 약 5,000 psi의 서비스 압력 및 적어도 약 10,000 psi의 파열 압력을 가질 수 있다. 더 추가적인 예시적 실시예에서, 휴대용 용기는 적어도 약 80 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 길이가 약 25 인치 이하이고, 외경이 약 8 인치 이하이다. 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예는 적어도 약 20 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 길이가 약 10 인치 이하이고, 외경이 약 5 인치 이하인 휴대용 용기에 관한 것이다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명은 또한 추가로 개선된 물리적 특성을 제공하는 스테인리스강 조성물에 관한 것이다. 예컨대, 본 발명의 일 실시예에서, 스테인리스강은 높은 내충격성을 가지며, 이는 고온 및 저온(예컨대, -100℃ 내지 100℃)에서 용기 및 압력 조절기에 낮은 취성을 제공한다. 이는 시간이 지남에 따라 피로에 대한 민감성이 낮고 내구성이 매우 뛰어난 스테인리스강을 제공하여 서비스 수명이 긴 휴대용 용기 및 압력 조절기를 생성한다. 예시적인 실시예에서, 본 발명은 스테인리스강을 포함하는 것으로서 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 적어도 하나의 휴대용 용기 및 압력 조절기, 및 이를 포함하는 장치에 관한 것이며, 여기서 스테인리스강은 상온에서 적어도 약 100 J, 상온에서 적어도 약 110 J, 상온에서 적어도 약 120 J, 상온에서 적어도 약 140 J 또는 상온에서 적어도 약 150 J(또는 약 100 J 내지 약 200 J, 약 110 내지 약 190 J 또는 약 120 J 내지 약 180 J)의 내충격성을 갖는다.
또 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명은 또한 고압 하에서 휴대용 장비에 유체를 저장하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예는 적어도 하나의 휴대용 용기 및 압력 조절기를 포함하는 휴대용 장치에서 고압 하에서 유체를 방출하는 방법으로서, 압력 조절기가 휴대용 용기의 고압을 미리 정해놓은 낮은 압력으로 감소시키는 방법에 관한 것이다. 또 다른 예시적인 실시예에서, 본 발명은 휴대용 용기에 유체를 저장하는 방법으로서, (a) 스테인리스강으로 구성되고 단부가 폐쇄된 원통형이며 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 휴대용 용기 내에 유체를 충전하는 단계; 및 (b) 용기 내의 유체가 적어도 약 4,000 psi, 적어도 약 4,500 psi, 적어도 약 5,000 psi, 적어도 약 5,500 psi, 또는 적어도 약 6,000 psi의 압력; 또는 약 4,000 psi 내지 약 10,000 psi, 또는 약 4,500 내지 약 10,000 psi, 또는 약 5,000 내지 약 10,000 psi, 또는 약 5,500 내지 약 10,000 psi, 또는 약 6,000 내지 약 10,000 psi의 압력 범위에 도달한 후에 밸브를 폐쇄하는 단계를 포함하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 추가적인 예시적인 실시예는 스테인리스강으로 제조된 휴대용 용기 및 압력 조절기 중 적어도 하나를 포함하는 휴대용 장치로부터 적어도 약 4000 psi, 적어도 약 4,500 psi, 적어도 약 5,000 psi, 적어도 약 5,500 psi, 또는 적어도 약 6,000 psi(또는 4,000 psi 내지 약 10,000 psi, 또는 약 4,500 내지 약 10,000 psi, 또는 약 5,000 내지 약 10,000 psi, 또는 약 5,500 내지 약 10,000 psi, 또는 약 6,000 내지 약 10,000 psi)의 압력 하에서 유체를 방출하는 것에 관한 것이며, 여기서, 적어도 하나의 압력 조절기는 휴대용 용기로부터의 적어도 약 4000 psi, 적어도 약 4,500 psi, 적어도 약 5,000 psi, 적어도 약 5,500 psi, 또는 적어도 약 6,000 psi(또는 4,000 psi 내지 약 10,000 psi, 또는 약 4,500 psi 내지 약 10,000 psi, 또는 약 5,000 psi 내지 약 10,000 psi, 또는 약 5,500 psi 내지 약 10,000 psi, 또는 약 6,000 psi 내지 약 10,000 psi)의 압력을 약 180 psi 이하 또는 약 125 내지 약 180 psi인 더 낮은 미리 정해놓은 압력으로 낮춘다.
장치와 관련된 위의 모든 예시적인 방법 실시예에서, 휴대용 용기만 스테인리스강으로 제조될 수도 있고, 휴대용 용기와 압력 조절기가 모두 스테인리스강으로 제조될 수도 있다. 또한, 이들 실시예에서, 스테인리스강은 본원에 인용된 조성물 중 적어도 하나로 구성될 수 있고, 본원에 인용된 특성 중 적어도 하나를 가질 수 있다. 또한, 이러한 예시적인 실시예에서, 장치는 하나 이상의 휴대용 용기 및 하나 이상의 압력 조절기를 포함할 수 있다.
제한이 아닌 설명 및 예시의 목적으로, 본 발명에 따라 제조된 휴대용 용기의 예시적인 실시예에 대한 도면이 도 1에 묘사되어 있다. 더 상세하게 설명되는 바와 같이, 본 발명의 휴대용 용기는 본원에 설명하는 바와 같이 특정 화학적 및 물리적 특성을 갖는 스테인리스로 제조되므로 종래의 휴대용 용기에 비해 소형이면서도 용량, 내식성 및 내피로성을 증가시키도록 설계된다. 예시적인 실시예에서, 도 1에 개시된 휴대용 용기(10)는 본질적으로 원통형이며, 휴대용 용기(10)의 부피를 규정하는 길이 "L", 직경 "A" 및 벽 두께 "B"를 갖는다. 본 발명의 본 실시예의 휴대용 용기(10)는 원통형이지만, 구형 또는 구상체 등과 같은 다른 형상을 사용할 수 있다. 단부 부분(12 및 14)은 반-반구형으로 묘사되어 있지만, 예를 들어 반-구형, 절두-원추형, 평면형, 둥근형 등과 같이 단부 부분을 형성하는 데 사용되는 처리에 따라 임의의 크기 또는 형상을 가질 수 있으며, 동일하거나 상이할 수 있다. 단부 부분(12 및 14)에는 개구부(16 및 18)가 형성되고, 플러그 보스(20) 및 밸브 보스(22)가 각각 개구부(16 및 18)에 탭으로 연결된다. 그 후 플러그 및 K 밸브(도시 생략)가 각각 플러그 보스(20) 및 밸브 보스(22)로 전환된다. 다른 예시적인 실시예에서, 단부 부분(14)은 개구부(18) 및 플러그 보스(20)를 사용하지 않고 밀봉된다.
본 발명에 따른 예시적인 실시예에서, 휴대용 용기(10)는 원하는 용량 및 의도된 용도에 따라 크기가 다양할 수 있다. 예컨대, 보조 용기, 호흡 장치용 단기 용기를 위한 비상 용기와 같이 낮은 용량의 유체가 요구되는 경우, 휴대용 용기(10)의 용량은 약 5 ft3 내지 약 30 ft3 또는 약 10 ft3 내지 약 25 ft3에 이를 수 있다. 이러한 용기(10)의 치수는 길이가 약 5.0 인치 내지 약 15.0 인치, 그리고 직경이 약 3.0 인치 내지 약 6.0 인치에 이른다. 호흡 장치 내의 1차 휴대용 용기와 같이, 더 큰 용량의 유체가 요구되는 예시적인 실시예에서, 휴대용 용기(10)의 용량은 약 30.0 ft3 내지 약 90.0 ft3, 약 40.0 ft3 내지 약 90.0 ft3 또는 약 30.0 ft3 내지 약 90.0 ft3에 이를 수 있다. 이러한 용기(10)의 치수는 길이(L)가 약 15.0 인치 내지 약 25.0 인치 및 직경(A)이 약 4.0 인치 내지 약 8.0 인치에 이른다. 벽 두께(B)는 약 0.05 인치 내지 약 0.45 인치 또는 약 0.08 인치 내지 약 0.40 인치에 이를 수 있다. 예컨대, 본 발명에 따른 예시적인 실시예에서, 휴대용 용기(10)는 적어도 80 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 길이(L)가 25.0 인치 이하이고, 외경(A)이 6.0 인치 이하이다. 본 발명에 따른 예시적인 실시예에서, 휴대용 용기(10)는 적어도 20.0 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 길이(L)가 10.0 인치 이하이고, 외경(A)이 5.0 인치 이하이다.
본 발명에 따른 예시적인 실시예에서, 휴대용 용기(10)의 크기뿐만 아니라 무게도 종래의 휴대용 강 용기에 비해 훨씬 더 작다. 예컨대, 보조 용기, 비상 용기, 또는 호흡 장치용 단기 용기와 같이 낮은 용량의 유체가 요구되는 경우, 휴대용 용기(10)의 용량은 약 5.0 ft3 내지 약 30.0 ft3 또는 약 10.0 ft3 내지 약 25.0 ft3에 이를 수 있고, 길이(L)가 약 5.0 인치 내지 약 15.0 인치 및 직경(A)이 약 3.0 인치 내지 약 6.0 인치에 이를 수 있고, 무게가 17.0 파운드 이하일 수 있다. 호흡 장치 내의 1차 휴대용 용기와 같이, 더 큰 용량의 유체가 요구되는 예시적인 실시예에서, 휴대용 용기(10)의 용량은 약 30.0 ft3 내지 약 90.0 ft3, 약 40.0 ft3 내지 약 90.0 ft3 또는 약 50.0 ft3 내지 약 90.0 ft3에 이르고, 길이(L)가 약 15.0 인치 내지 약 25.0 인치 및 직경(A)이 약 4.0 인치 내지 약 80 인치에 이를 수 있으며, 무게가 40.0 파운드 이하일 수 있다.
일 예시적 실시예에서, 휴대용 용기(10)는 원하는 서비스 압력에서 원하는 용량의 유체를 수용하게 될 적절한 길이(L), 직경(A) 및 벽 두께(B)를 갖는 직선형 튜브 또는 세장형 파이프를 선택하여 형성된다. 세장형 강 파이프는 전체 주제가 본원에 참고로 포함되는 EP 3 280 826 B1에 개시된 처리에 따라 형성된다. 그 후, 세장형 파이프 단부는 파이프 단부를 구부리고 단부 부분(12 및 14)을 형성하는 MJC Engineering and Technology, Inc.로부터 입수 가능한 OSC-840과 같은 핫 스핀 성형기를 사용하여 스핀 성형 또는 넥 성형된다. 목 부분(15)이 단부 부분(12)에 형성된다. 이어서, 개구부(16 및 18)가 탭핑되고 밸브 보스(22) 및 플러그 보스(20)가 각각 개구부(16 및 18)에 형성된다. 본 발명에 따른 대안적인 예시적 실시예에서, 단부 부분(12)은 개구부(16) 없이 형성되며, 플러그 보스(20) 및 플러그(도시 생략)에 대한 필요성이 없어진다. 본 실시예에서는, 목 부분(15)에 개구부(16)만 형성되고 밸브 보스(22)가 개구부(16)에 탭핑된다. 본 발명의 추가적인 실시예에서는 그 후 휴대용 용기(10)를 적어도 1500℉의 온도에서 어닐링한다. 그 후, 플러그(도시 생략)를 플러그 보스(20)에 삽입하고, K 밸브(도시 생략)를 밸브 보스(22) 내에 삽입한다. 그 후 휴대용 용기(10)는 정수압 테스트 방법을 사용하여 압력 테스트를 수행하는데, 이는 휴대용 용기(10)에 작동 압력의 3/2 또는 5/3까지 압력을 가하고, 테스트 전후에 휴대용 용기(10)의 부피를 측정하여 용기의 부피 증가 여부를 결정한다. 일단 압력 용기(10)가 정수압 테스트를 통과하면, 적절한 정보(예컨대, 서비스 압력, 일련 번호, DOT 및 CE 사양, 제조업체 등)로 스탬프가 찍히고, 사용 준비가 완료된다.
다른 예시적인 실시예에서, 본 발명의 휴대용 용기(10)는 대안적으로, 원통형 컵 형태로 냉간 인발되는 스테인리스강 판 디스크로부터 2 단계 또는 3 단계로 제조될 수 있으며, 일반적으로 돔형 베이스를 갖는다. 베이스 및 측벽을 형성한 후, 휴대용 용기(10)의 상부를 길이에 맞게 다듬고, 가열하고, 스피닝 및 넥킹 기계를 사용하여 회전 성형하거나, 하이드로 성형하여 어깨부와 목부를 형성한다. 이 처리를 통해 어깨부의 재료가 두꺼워진다. 그 후 용기(10)를 기계 가공하거나 탭핑하여 밸브 보스(22)를 제공한다.
제한이 아닌 설명 및 예시의 목적으로, 본 발명에 따라 제조된 제1 단 압력 조절기 밸브(30)의 예시적인 실시예에 대한 도면이 도 2에 묘사되어 있다. 제1 단 압력 조절기 밸브(30)는 밸브(30)의 모든 구성요소를 수용하는 하우징 또는 엔벨로프(32)를 포함한다. 고압 유입구(34) 및 고압 챔버(35)는 휴대용 용기(10)(도시 생략)와 유체 연통하며, 작동 중에 휴대용 용기(10)(도시 생략)로부터 고압(예컨대, 약 4,000 psig 초과 또는 약 4,000 내지 약 10,000 psig) 유체 또는 가스를 수용한다. 작업자가 흡입하면, 중간 압력 챔버(36)의 압력이 떨어지고, 이로 인해 스프링(38)이 피스톤(40)을 확장 및 수축시킨다. 이로 인해 피스톤 어셈블리(40)가 시트(42)로부터 후퇴하여 고압 챔버(35)로부터의 고압 유체 또는 가스가 중간 압력 챔버(36) 내로 유입되고, 스프링(38)이 수축하여 피스톤 어셈블리(40)를 시트(42)로 밀어 넣어 고압 유체 또는 가스의 유동을 멈추게 한다. 본 발명의 일 실시예에서, 하우징 또는 엔벨로프(32)는 본원에 개시된 스테인리스로 구성된다. 이 스테인리스강의 화학적 및 물리적 특성은 이러한 고압을 고장 없이 사용할 수 있도록 한다. 제1 단 압력 조절기 밸브의 다른 구성요소는 본원에 개시된 스테인리스강으로 형성될 수 있다. 비록 도 2는 피스톤 제1 단 압력 조절기 밸브(30)를 묘사하고 있지만, 본 발명의 다른 예시적인 실시예에는 다이어프램 제1 단 압력 조절기 밸브와 같은 상이한 제1 단 압력 조절기 밸브의 사용이 포함된다. 또한, 제1 단 압력 조절기 밸브(30)는 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 균형형 또는 불균형형일 수 있다.
제한이 아닌 설명 및 예시의 목적으로, 본 발명에 따라 제조된 SCUBA 또는 SCBA 장치의 예시적인 실시예의 도면이 도 3에 개략도로 묘사되어 있다. 장치(50)는 휴대용 용기(10 및 11)를 포함하며, 휴대용 용기(10 및 11)가 SCUBA 다이버 또는 SCBA 응급 요원의 등 또는 측면, 또는 심지어 전면에 휴대될 수 있도록 하네스 또는 프레임(도시 생략)에 장착될 수 있다. 본 예시적 실시예에 도시된 2개의 휴대용 용기(10 및 11)가 있지만, 하나 이상의 추가 휴대용 용기가 사용될 수 있다. 휴대용 용기(10 및 11)는 선택기 밸브(52)에 연결될 수 있으며, 이를 통해 작업자는 휴대용 용기(10 및 11) 사이를 전환할 수 있다. 선택기 밸브(52)는 제1 단 압력 조절기 밸브(55)에 연결되어, 휴대용 용기(10 또는 11)로부터의 고압(예컨대, 4000 psi 초과 또는 약 4000 psi 내지 약 10,000 psi)을 중간 압력(예컨대, 1500 psi 내지 1800 psi)으로 감소시킨다. 제1 단 압력 조절기 밸브(55)는 제2 단 압력 조절기 밸브(57)에 연결되며, 이는 압력을 적절한 호흡 압력(예컨대, 125 psi 내지 180 psi)으로 더욱 더 감소시킨다. 제2 단 압력 조절기 밸브(57)는 마우스피스가 있는 마스크와 같은 호흡 장치(도시 생략)에 연결될 수 있다. 휴대용 용기(10 및 11), 선택기 밸브(52), 제1 단 압력 조절기 밸브(55), 제2 단 압력 조절기 밸브(57) 및 호흡 장치(도시 생략)는 하나 이상의 호스(61)를 통해 서로 유체 연통을 한다. 호스(61) 및 제1 단 압력 조절기 밸브(55)(또는 제2 단계 조절 밸브(57)와 결합된 경우)는 약 4,000 psi, 약 4,500 psi 또는 약 5,000 psi(또는 약 4,000 내지 약 9,000 psi, 약 4,500 내지 약 9,500 psi 또는 약 5,000 내지 약 10,000 psi)를 초과하는 서비스 압력을 제공할 수 있다. 장치(50)에 단일 휴대용 용기(10)가 사용되는 예시적인 실시예에서, 휴대용 용기(10)는 선택기 밸브(52)가 필요없이 호스(61)를 통해 제1 단 압력 조절기 밸브(55)에 직접 부착된다. 이러한 구성에서, 제1 단계 압력 조절기 밸브(55)는, 대안적으로 호스(61)를 필요로 하지 않고 휴대용 용기(10)에 직접 부착될 수 있다. 다른 예시적인 실시예에서, 제1 단계 압력 조절기 밸브(55)는 단일 하우징(도시 생략) 내에서 제2 단 압력 조절기 밸브(57)와 결합될 수 있다
본 발명에 따른 다른 예시적인 실시예에서, 도 3과 관련하여 전술된 제2 단 압력 조절기 밸브(57)는 Aqua Lung International로부터 입수 가능한 Mikron 또는 Titan과 같은 다이어프램 조절기 밸브; 또는 Johnson Outdoors로부터 입수 가능한 Scubapro S560 또는 A700과 같은 피스톤 조절기 밸브를 포함할 수 있다. 이러한 밸브(57)는 당업계에 잘 알려진 바와 같이, 균형형 또는 불균형형일 수 있고, 다운스트림 또는 파일럿 밸브를 포함할 수 있고, 조정 가능하거나 조정 불가능할 수 있으며, 벤쳐 어시스트를 포함할 수 있다. 또한, 제2 단 압력 조절기는 호흡 디바이스(예컨대, 마스크)의 일부이거나, 또는 분리될 수 있지만, 호흡 디바이스와 유체 연통할 수 있다.
본 발명에 따른 다른 예시적인 실시예들에서, 도 3에 개시된 장치(50)는 또한 작업자가 휴대용 용기(들)(10 및 11) 상의 압력 게이지를 볼 필요 없이 휴대용 용기(들)(10 및 11)에 얼마나 많은 시간 또는 가스가 남아 있는지를 결정할 수 있도록, 하나 이상의 휴대용 용기(10 및 11) 내의 압력을 측정하는 다이브 컴퓨터(도시 생략)를 포함할 수 있다. 컴퓨터는 휴대용 용기(들)(10 및 11)에 부착된 송신기를 통해 휴대용 용기(들)에 무선으로 연결되며, 송신기는 휴대용 용기(들)의 압력을 컴퓨터로 전송한다. 본 발명에 따른 예시적인 실시예에서, 컴퓨터는 SCUBA 용례에서 사용될 때 수심, 감압 상태 및 최대 수심, 바닥 시간, 하강 및 상승 속도, 주변 온도, 수면 간격 및 다이빙 중에 입력된 모든 경고점을 측정한다. 이러한 다이브 컴퓨터에는 Suunto Oy로부터 입수 가능한 Eon Core 또는 DX, Aqua Lung International로부터 입수 가능한 i7770R 또는 Johnson Outdoors로부터 입수 가능한 Scubapro Galileo HUD가 포함된다.
추가적인 실시예:
1. 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기로서, 상기 휴대용 용기는 스테인리스강을 포함하고, 상기 스테인리스강은 (1) 페라이트 상 및 오스테나이트 상을 포함하고, (2) 적어도, 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 약 17.0 내지 약 40.0 중량 퍼센트(wt％)의 양의 크롬; 약 0.01 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.0 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함하는, 휴대용 용기.
2. 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기로서, 상기 휴대용 용기는 스테인리스강을 포함하고, 상기 스테인리스강은 (1) 페라이트 상 및 오스테나이트 상을 포함하고, (2) 적어도 90 ksi의 인장 강도를 갖는, 휴대용 용기.
3. 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기로서, 상기 휴대용 용기는 스테인리스강을 포함하고, 상기 스테인리스강은 (1) 페라이트 상 및 오스테나이트 상을 포함하고, (2) 적어도 80℃의 ASTM G48C에 따른 임계 공식 온도를 갖는, 휴대용 용기.
4. 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기로서, 상기 휴대용 용기는 스테인리스강을 포함하고, 상기 스테인리스강은 (1) 페라이트 상 및 오스테나이트 상을 포함하고, (2) 적어도 30의 피팅 저항 등가 수를 갖고, 피팅 저항 등가(PRE) 수는 이하의 공식을 사용하여 계산되는, 휴대용 용기.
Figure pct00002
여기서, wt％는 중량 퍼센트이고, Cr은 크롬이고, Mo는 몰리브덴이며, N은 질소임.
5. 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기로서, 상기 휴대용 용기는 스테인리스강을 포함하고, 상기 스테인리스강은 (1) 페라이트 상 및 오스테나이트 상을 포함하고, (2) 상온에서 적어도 약 100 J의 내충격성을 갖는, 휴대용 용기.
6. 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기로서, 상기 휴대용 용기는 스테인리스강을 포함하고, 상기 스테인리스강은 (1) 페라이트 상 및 오스테나이트 상을 포함하고, (2) 적어도, 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 약 17.0 내지 약 40.0 중량 퍼센트(wt％)의 양의 크롬; 약 0.01 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.0 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함하는, 휴대용 용기.
7. 실시예 2 내지 5 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 약 17.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 0.01 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.0 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함하는, 휴대용 용기.
8. 실시예 1 내지 7 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 약 20.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 0.05 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.5 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함하는, 휴대용 용기.
9. 실시예 1 내지 8 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 적어도 약 25.0 wt％의 양의 크롬; 적어도 약 3.6 wt％의 양의 몰리브덴; 및 적어도 약 6.0 wt％의 양의 니켈을 포함하는, 휴대용 용기.
10. 실시예 1 내지 9 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 0 초과 최대 약 1.0 wt％의 양의 구리; 적어도 약 0.25 wt％의 양의 질소; 및 0 초과 최대 약 0.6 wt％의 양의 규소를 포함하는, 휴대용 용기.
11. 실시예 1 내지 10 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 적어도, 약 25.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 3.6 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 6.0 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈; 0 초과 최대 약 0.25 wt％의 양의 구리; 약 0.25 내지 약 0.6 wt％의 양의 질소; 및 약 0.1 내지 약 0.4 wt％의 양의 규소를 포함하는, 휴대용 용기.
12. 실시예 1 내지 11 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도, 약 25.38 wt％의 양의 크롬; 약 3.88 wt％의 양의 몰리브덴; 약 6.44 wt％의 양의 니켈; 약 0.12 wt％의 양의 구리; 약 0.299 wt％의 양의 질소; 및 약 0.28 wt％의 양의 규소를 포함하는, 휴대용 용기.
13. 실시예 1 내지 12 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 0 초과 최대 약 0.25 wt％의 양의 탄소; 약 50.0 내지 약 75.0 wt％의 양의 철; 0 초과 최대 약 1.0 wt％의 양의 망간; 0 초과 최대 약 0.05 wt％의 양의 인; 및 0 초과 최대 약 0.03 wt％의 양의 황을 추가로 포함하는, 휴대용 용기.
14. 실시예 1 내지 13 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 0 초과 최대 약 0.01 wt％의 양의 탄소; 약 55.0 내지 약 73.0 wt％의 양의 철; 0 초과 최대 약 0.7 wt％의 양의 망간; 0 초과 최대 약 0.03 wt％의 양의 인; 및 0 초과 최대 약 0.01 wt％의 양의 황을 추가로 포함하는, 휴대용 용기.
15. 실시예 1 내지 14 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 약 0.014 wt％의 양의 탄소; 약 55.2 내지 약 72.7 wt％의 양의 철; 약 0.49 wt％의 양의 망간; 약 0.019 wt％의 양의 인; 및 약 0.0009 wt％의 양의 황을 추가로 포함하는, 휴대용 용기.
16. 실시예 1 및 실시예 3 내지 15 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 90 ksi의 인장 강도를 갖는, 휴대용 용기.
17. 실시예 1 내지 16 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 110 ksi의 인장 강도를 갖는, 휴대용 용기.
18. 실시예 1, 실시예 2 및 실시예 4 내지 17 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 80℃의 ASTM G48C에 따른 임계 공식 온도를 갖는, 휴대용 용기.
19. 실시예 1 내지 18 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 85℃의 ASTM G48C에 따른 임계 공식 온도를 갖는, 휴대용 용기.
20. 실시예 1 내지 19 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 33의 피팅 저항 등가 수를 갖는, 휴대용 용기.
21. 실시예 1 내지 20 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 35의 피팅 저항 등가 수를 갖는, 휴대용 용기.
22. 실시예 1 내지 21 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 38의 피팅 저항 등가 수를 갖는, 휴대용 용기.
23. 실시예 1 내지 22 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 40의 피팅 저항 등가 수를 갖는, 휴대용 용기.
24. 실시예 1 내지 23 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 41.5의 피팅 저항 등가 수를 갖는, 휴대용 용기.
25. 실시예 1 내지 24 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 41.8의 피팅 저항 등가 수를 갖는, 휴대용 용기.
26. 실시예 1 내지 4 및 실시예 6 내지 25 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 상온에서 적어도 약 100 J의 내충격성을 갖는, 휴대용 용기.
27. 실시예 1 내지 26 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 상온에서 적어도 약 120 J의 내충격성을 갖는, 휴대용 용기.
28. 실시예 1 내지 27 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 약 30 내지 약 70 부피 퍼센트를 나타내는 페라이트 상 및 약 70 내지 약 30 부피 퍼센트를 나타내는 오스테나이트 상을 갖는, 휴대용 용기.
29. 실시예 1 내지 28 중 어느 하나에 있어서, 상기 스테인리스강은 약 40 내지 약 60 부피 퍼센트를 나타내는 페라이트 상 및 약 60 내지 약 40 부피 퍼센트를 나타내는 오스테나이트 상을 갖는, 휴대용 용기.
30. 실시예 1 내지 5 및 실시예 7 내지 29 중 어느 하나에 있어서, 상기 휴대용 용기는 서비스 압력이 적어도 4,000 psi일 수 있고, 파열 압력이 적어도 약 9,000 psi일 수 있는, 휴대용 용기.
31. 실시예 1 내지 30 중 어느 하나에 있어서, 상기 휴대용 용기는 서비스 압력이 적어도 4,500 psi일 수 있고, 파열 압력이 적어도 약 9,500 psi일 수 있는, 휴대용 용기.
32. 실시예 1 내지 31 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 원통형인, 휴대용 용기.
33. 실시예 1 내지 32 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 폐쇄 단부를 갖는 원통형인, 휴대용 용기.
34. 실시예 1 내지 33 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 폐쇄 단부를 갖는 원통형이고, 적어도 하나의 단부는 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는, 휴대용 용기.
35. 실시예 1 내지 34 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 폐쇄 단부를 갖는 원통형이고, 적어도 하나의 단부는 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖고, 대향 단부는 플러그 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는, 휴대용 용기.
36. 실시예 1 내지 35 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 약 25.0 인치 이하의 길이 및 약 8.0 인치 이하의 외경을 갖는, 휴대용 용기.
37. 실시예 1 내지 36 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 약 5.0 내지 약 25.0 인치의 길이 및 약 3.0 내지 약 6.0 인치의 외경을 갖는, 휴대용 용기.
38. 실시예 1 내지 37 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 약 10.0 인치 이하의 길이 및 약 5.0 인치 이하의 외경을 갖는, 휴대용 용기.
39. 실시예 1 내지 38 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 약 0.05 인치 내지 약 0.45 인치의 벽 두께를 갖는, 휴대용 용기.
40. 실시예 1 내지 39 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 약 0.08 인치 내지 약 0.40 인치의 벽 두께를 갖는, 휴대용 용기.
41. 실시예 1 내지 40 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 적어도 약 20.0 ft3의 가스(예컨대, 통기성 가스)를 저장할 수 있는 휴대용 용기.
42. 실시예 1 내지 37 및 실시예 39 내지 41 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 적어도 약 80.0 ft3의 가스를 저장할 수 있는 휴대용 용기.
43. 실시예 1 내지 37 및 실시예 39 내지 42 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 최대 약 90.0 ft3의 가스(예컨대, 통기성 가스)를 저장할 수 있는 휴대용 용기.
44. 실시예 1 내지 41 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 폐쇄 단부를 갖는 원통형이고, 상기 용기는 적어도 20 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 10.0 인치 이하의 길이 및 5.0 인치 이하의 외경을 갖는 휴대용 용기.
45. 실시예 1 내지 37 및 실시예 39 내지 43 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 폐쇄 단부를 갖는 원통형이고; 상기 용기는 적어도 약 80 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 25.0 인치 이하의 길이 및 6.0 인치 이하의 외경을 갖는 휴대용 용기.
46. 실시예 1 내지 45 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 무게가 40.0 파운드 이하인, 휴대용 용기.
47. 실시예 1 내지 41 및 실시예 44 내지 46 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 무게가 17.0 파운드 이하인, 휴대용 용기.
48. 실시예 1 내지 47 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 일단부로부터 대향 단부로 연장되는 하나 이상의 탱크 벽을 포함하고, 상기 하나 이상의 탱크 벽 각각은 상기 스테인리스강의 연속적인 단일 층을 포함하는, 휴대용 용기.
49. 실시예 1 내지 48 중 어느 하나에 있어서, 상기 용기는 일단부로부터 대향 단부로 연장되는 단일 탱크 벽을 포함하고, 상기 단일 탱크 벽은 상기 스테인리스강의 연속적인 단일 층을 포함하는, 휴대용 용기.
50. 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 장치로서, (Ⅰ) 실시예 1 내지 49 중 어느 하나에 따른 적어도 하나의 휴대용 용기―적어도 하나의 휴대용 용기는 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 가짐―; 및 (Ⅱ) 상기 적어도 하나의 휴대용 용기로부터의 압력을 미리 정해놓은 수준까지 감소시키는 적어도 하나의 압력 조절기를 포함하는, 장치.
51. 실시예 50에 있어서, 적어도 하나의 압력 조절기는 실시예 1 내지 29 중 어느 하나에서 인용된 스테인리스강을 포함하는, 장치.
52. 실시예 51 또는 52에 있어서, 상기 적어도 하나의 휴대용 용기는 (ⅰ) 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 적어도 하나의 제1 휴대용 용기 및 (ⅱ) 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 적어도 하나의 제2 휴대용 용기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 휴대용 용기는 상기 적어도 하나의 제1 휴대용 용기와는 크기가 상이한, 장치.
53. 실시예 52에 있어서, (ⅰ) 상기 적어도 하나의 제1 휴대용 용기는 적어도 80 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 길이가 25.0 인치 이하이며, 외경이 8.0 인치 이하이고, (ⅱ) 상기 적어도 하나의 제2 휴대용 용기는 적어도 20 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 길이가 10.0 인치 이하이며, 외경이 5.0 인치 이하인, 장치.
54. 실시예 52 또는 53에 있어서, 상기 적어도 하나의 휴대용 용기는 (ⅰ) 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 적어도 하나의 제1 휴대용 용기 및 (ⅱ) 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 적어도 하나의 제2 휴대용 용기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 휴대용 용기는 상기 적어도 하나의 제1 휴대용 용기와 크기가 본질적으로 동일한, 장치.
55. 압력 하에서 유체를 저장할 수 있는 적어도 하나의 휴대용 용기로부터의 압력을 감소시키기 위한 압력 조절기로서, 상기 적어도 하나의 휴대용 용기와 유체 연통되도록 스테인리스강으로 이루어진 밸브 본체를 포함하고, 상기 적어도 하나의 휴대용 용기로부터의 압력을 미리 정해놓은 수준까지 감소시키는 밸브를 포함하고; 상기 스테인리스강은 실시예 1 내지 29 중 어느 하나에서 인용된 스테인리스강을 포함하는, 압력 조절기.
56. 휴대용 용기에 유체를 저장하기 위한 방법으로서, 휴대용 용기 내로 유체를 투입하는 단계를 포함하고, 휴대용 용기는 실시예 1 내지 49 중 어느 하나에 따른 휴대용 용기를 포함하는, 방법.
57. 실시예 56에 있어서, 휴대용 용기 내 유체가 적어도 약 4,000 psi의 압력에 도달한 후 밸브를 폐쇄하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
58. 실시예 56 또는 57에 있어서, 휴대용 용기 내 유체가 적어도 약 4,500 psi의 압력에 도달한 후 밸브를 폐쇄하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
59. 실시예 56 내지 58 중 어느 하나에 있어서, 휴대용 용기 내 유체가 적어도 약 5,000 psi의 압력에 도달한 후 밸브를 폐쇄하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
60. 실시예 56 내지 59 중 어느 하나에 있어서, 휴대용 용기 내 유체가 적어도 약 5,500 psi의 압력에 도달한 후 밸브를 폐쇄하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
61. 실시예 1 내지 49 중 어느 하나에 있어서, 스테인리스강의 용융물(melt)을 형성하는 단계; 용융물을 하나 이상의 빌렛(billet)으로 캐스팅하는 단계; 하나 이상의 빌렛을 압출하여 튜브를 형성하는 단계; 튜브에 저온 변형 처리를 행하는 단계―튜브는 필거 밀에서 가열 없이 냉간 압연됨―; 튜브를 약 1900℉로 어닐링하는 단계; 및 급속 담금질 및 피킹하는 단계를 포함하는, 방법.
예
본 발명은 이하의 예에 의해 추가로 예시되며, 이는 본 발명의 범위에 제한을 부과하는 것으로 해석되어서는 안 된다. 오히려, 본 발명의 사상 및/또는 첨부된 청구항의 범위를 벗어나지 않고 본 명세서의 설명을 읽은 후 당업자에게 제안될 수 있는 다양한 다른 예시적인 실시예, 수정 및 등가물에 의지할 수 있음을 명확히 이해해야 한다.
예 1 및 예 2
이들 예에서, 2개의 휴대용 용기, 본 경우에 실린더는 다음과 같은 조성을 갖는 스테인리스강으로 제조된다: 0.014 중량％의 양의 탄소; 25.38 중량％의 양의 크롬; 0.12 중량％의 양의 구리; 55.2-72.7 중량％의 양의 철; 0.49 중량％의 양의 망간; 3.88 중량％의 양의 몰리브덴; 6.44 중량％의 양의 니켈; 0.299 중량％의 양의 질소; 0.019 중량％의 양의 인; 0.28 중량％의 양의 규소; 및 0.0009 중량％의 양의 황, 그리고 잔부는 철 및 자연 발생 불순물이다. 본 발명의 스테인리스강의 용융물은 전기 아크로에서 준비된다. 탈탄 및 탈황 처리가 사용되는 AOD(아르곤 산소 탈탄) 로가 사용된다. 용융물은 빌렛으로 캐스팅된 후 2000℉의 온도에서 2분 동안 빌렛을 튜브로 압출하는 열 변형 공정을 거친다. 그 후 튜브는 필거 밀에서 냉간 압연(즉, 가열 없이)하여 최종 치수로 만드는 냉간 변형 공정을 거친다. 그 후 튜브는 1900℉의 노에서 어닐링된 후 급속 담금질과 피칭을 거친다. 스테인리스강은 94.54 ksi의 인장 강도 및 122.8 ksi의 인장 강도를 갖는다. 그 후 튜브를 원하는 길이로 자르고 금속 스핀 성형기 또는 선반에서 롤러를 사용하여 수동으로 단부를 폐쇄하여 원통형 용기로 성형한다. 용기의 길이는 16 인치, 직경은 4.5 인치이며 벽 두께는 0.25 인치이다. 용기의 용량은 160 in3이다. 그 후 용기는 DOT(미국 교통부) 승인 정수압 테스트에 따라 압력 테스트를 거친다. 용기의 내압은 10,533 psi이고, 파열 압력은 12,450 psi이다. 용기의 서비스 압력은 4,500 psi이며, 55.5 ft3의 공기로 채워져 있고 무게는 22.2 lbs이다. 이러한 예는 본 발명의 휴대용 용기가 매우 소형이고, 상당한 양의 유체를 저장할 수 있으며, 매우 높은 압력에서 작동한다는 것을 보여준다.
본 발명은 제한된 수의 예시적인 실시예를 통해 설명되었지만, 이러한 특정 예시적인 실시예는 본원에 달리 설명되고 청구된 바와 같이 본 발명의 범위를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 예시적인 실시예들을 검토하면 당업자에게는 추가적인 수정, 등가물 및 변형이 가능하다는 것이 명백할 수 있다. 본 명세서의 나머지 부분뿐만 아니라 예의 모든 부분 및 백분율은 달리 명시되지 않는 한 중량 기준이다. 또한, 특정 속성, 측정 단위, 조건, 물리적 상태 또는 백분율의 집합을 나타내는 것과 같이 명세서 또는 청구항에 인용된 모든 범위의 숫자는 참조 또는 기타 방법으로 본원에 명시적으로 포함되는 것으로, 그러한 범위 내에 속하는 모든 숫자를 포함하며, 그렇게 인용된 범위 내의 모든 숫자 하위 집합을 포함한다. 예컨대, 하한(RL)과 상한(RU)이 있는 숫자 범위가 개시될 때마다, 그 범위 내에 속하는 모든 숫자(R)가 구체적으로 개시된다. 특히, 해당 범위 내의 숫자 R은 다음과 같이 구체적으로 개시된다: R = RL + k(RU-RL), 여기서 k는 1％ 증분으로 1％ 내지 100％ 범위의 변수, 예컨대 k는 1％, 2％, 3％, 4％, 5％… 50％, 51％, 52％… 95％, 96％, 97％, 98％, 99％ 또는 100％이다. 또한, 상기 계산된 바와 같이 R의 임의의 두 값으로 표시되는 임의의 수치 범위도 구체적으로 개시된다. 본원에 도시되고 설명된 것 외에 본 발명의 임의의 수정은 전술한 설명 및 첨부된 도면으로부터 당업자에게 명백해질 것이다. 이러한 수정은 첨부된 청구항의 범위 내에 속하도록 의도되었다. 본원에 인용된 모든 공보는 전체적으로 참고로 포함된다.

Claims (45)

  1. 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 휴대용 용기로서,
    상기 휴대용 용기는 스테인리스강을 포함하고, 상기 스테인리스강은 (1) 페라이트 상 및 오스테나이트 상을 포함하고, (2) 적어도 30의 피팅 저항 등가 수(pitting resistance equivalent number)를 포함하고, 피팅 저항 등가(PRE) 수는 이하의 공식:
    Figure pct00003

    여기서, wt％는 중량 퍼센트이고, Cr은 크롬이고, Mo는 몰리브덴이며, N은 질소임
    을 사용하여 계산되는 것인 휴대용 용기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 스테인리스강은 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 약 17.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 0.01 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.0 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함하는 것인 휴대용 용기.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 스테인리스강은 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 약 20.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 0.05 내지 약 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 1.5 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈을 포함하는 것인 휴대용 용기.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 적어도 약 25.0 wt％의 양의 크롬; 적어도 약 3.6 wt％의 양의 몰리브덴; 및 적어도 약 6.0 wt％의 양의 니켈을 포함하는 것인 휴대용 용기.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 0 초과 최대 약 1.0 wt％의 양의 구리; 적어도 약 0.25 wt％의 양의 질소; 및 0 초과 최대 약 0.6 wt％의 양의 규소를 포함하는 것인 휴대용 용기.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 스테인리스강의 총 중량에 기초하여 적어도, 약 25.0 내지 약 40.0 wt％의 양의 크롬; 약 3.6 내지 10.00 wt％의 양의 몰리브덴; 및 약 6.0 내지 약 12.0 wt％의 양의 니켈; 0 초과 최대 약 0.25 wt％의 양의 구리; 약 0.25 내지 약 0.6 wt％의 양의 질소; 및 약 0.1 내지 약 0.4 wt％의 양의 규소를 포함하는 것인 휴대용 용기.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도, 약 25.38 wt％의 양의 크롬; 약 3.88 wt％의 양의 몰리브덴; 약 6.44 wt％의 양의 니켈; 약 0.12 wt％의 양의 구리; 약 0.299 wt％의 양의 질소; 및 약 0.28 wt％의 양의 규소를 포함하는 것인 휴대용 용기.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 0 초과 최대 약 0.25 wt％의 양의 탄소; 약 50.0 내지 약 75.0 wt％의 양의 철; 0 초과 최대 약 1.0 wt％의 양의 망간; 0 초과 최대 약 0.05 wt％의 양의 인; 및 0 초과 최대 약 0.03 wt％의 양의 황을 추가로 포함하는 것인 휴대용 용기.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 스테인리스강의 총 중량에 기초하여, 0 초과 최대 약 0.01 wt％의 양의 탄소; 약 55.0 내지 약 73.0 wt％의 양의 철; 0 초과 최대 약 0.7 wt％의 양의 망간; 0 초과 최대 약 0.03 wt％의 양의 인; 및 0 초과 최대 약 0.01 wt％의 양의 황을 추가로 포함하는 것인 휴대용 용기.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 약 0.014 wt％의 양의 탄소; 약 55.2 내지 약 72.7 wt％의 양의 철; 약 0.49 wt％의 양의 망간; 약 0.019 wt％의 양의 인; 및 약 0.0009 wt％의 양의 황을 추가로 포함하는 것인 휴대용 용기.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 90 ksi의 인장 강도를 갖는 것인 휴대용 용기.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 100 ksi의 인장 강도를 갖는 것인 휴대용 용기.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 80℃의 ASTM G48C에 따른 임계 공식(pitting corrosion) 온도를 갖는 것인 휴대용 용기.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 85℃의 ASTM G48C에 따른 임계 공식 온도를 갖는 것인 휴대용 용기.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 33의 피팅 저항 등가 수(pitting resistance equivalent number)를 갖는 것인 휴대용 용기.
  16. 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 35의 피팅 저항 등가 수를 갖는 것인 휴대용 용기.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 38의 피팅 저항 등가 수를 갖는 것인 휴대용 용기.
  18. 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 40의 피팅 저항 등가 수를 갖는 것인 휴대용 용기.
  19. 제1항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 적어도 41.5의 피팅 저항 등가 수를 갖는 것인 휴대용 용기.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 약 41.8의 피팅 저항 등가 수를 갖는 것인 휴대용 용기.
  21. 제1항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 상온에서 적어도 100 J의 내충격성을 갖는 것인 휴대용 용기.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 상온에서 적어도 120 J의 내충격성을 갖는 것인 휴대용 용기.
  23. 제1항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 약 30 내지 약 70 부피 퍼센트를 나타내는 페라이트 상 및 약 70 내지 약 30 부피 퍼센트를 나타내는 오스테나이트 상을 갖는 것인 휴대용 용기.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 스테인리스강은 약 40 내지 약 60 부피 퍼센트를 나타내는 페라이트 상 및 약 60 내지 약 40 부피 퍼센트를 나타내는 오스테나이트 상을 갖는 것인 휴대용 용기.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휴대용 용기는 서비스 압력이 적어도 4,000 psi일 수 있고, 파열 압력이 적어도 약 9,000 psi일 수 있는 것인 휴대용 용기.
  26. 제1항 내지 제25항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 휴대용 용기는 서비스 압력이 적어도 4,500 psi일 수 있고, 파열 압력이 적어도 약 9,500 psi일 수 있는 것인 휴대용 용기.
  27. 제1항 내지 제26항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 원통형인 것인 휴대용 용기.
  28. 제1항 내지 제27항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 폐쇄 단부를 갖는 원통형인 것인 휴대용 용기.
  29. 제1항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 폐쇄 단부를 갖는 원통형이고, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 것인 휴대용 용기.
  30. 제1항 내지 제29항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 폐쇄 단부를 갖는 원통형이고, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖고, 대향 단부가 플러그 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 것인 휴대용 용기.
  31. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 약 25.0 인치 이하의 길이 및 약 8.0 인치 이하의 외경을 갖고, 적어도 약 80 ft3의 가스를 저장할 수 있는 것인 휴대용 용기.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 약 5.0 내지 약 25.0 인치의 길이 및 약 3.0 내지 약 8.0 인치의 외경을 갖는 것인 휴대용 용기.
  33. 제1항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 약 10.0 인치 이하의 길이 및 5.0 인치 이하의 외경을 갖고, 적어도 약 20 ft3의 가스를 저장할 수 있는 것인 휴대용 용기.
  34. 제1항 내지 제33항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 약 0.05 인치 내지 약 0.45 인치의 벽 두께를 갖는 것인 휴대용 용기.
  35. 제1항 내지 제34항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 약 0.08 인치 내지 약 0.40 인치의 벽 두께를 갖는 것인 휴대용 용기.
  36. 제1항 내지 제35항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 무게가 40.0 파운드 이하인 것인 휴대용 용기.
  37. 제1항 내지 제30항 및 제33항 내지 제36항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 무게가 17.0 파운드 이하인 것인 휴대용 용기.
  38. 제1항 내지 제37항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 일단부로부터 대향 단부로 연장되는 하나 이상의 탱크 벽을 포함하고, 상기 하나 이상의 탱크 벽 각각은 상기 스테인리스강의 연속적인 단일 층을 포함하는 것인 휴대용 용기.
  39. 제1항 내지 제38항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용기는 일단부로부터 대향 단부로 연장되는 단일 탱크 벽을 포함하고, 상기 단일 탱크 벽은 상기 스테인리스강의 연속적인 단일 층을 포함하는 것인 휴대용 용기.
  40. 압력 하에서 유체를 저장하기 위한 장치로서,
    제1항 내지 제39항 중 어느 한 항에 따른 적어도 하나의 휴대용 용기 - 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 가짐 - ; 및
    상기 적어도 하나의 휴대용 용기로부터의 압력을 미리 정해놓은 수준까지 감소시키는 적어도 하나의 압력 조절기
    를 포함하는 장치.
  41. 제40항에 있어서, 상기 적어도 하나의 압력 조절기는 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 인용된 스테인리스강을 포함하는 것인 장치.
  42. 제40항 또는 제41항에 있어서, 상기 적어도 하나의 휴대용 용기는 (ⅰ) 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 적어도 하나의 제1 휴대용 용기, 및 (ⅱ) 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 적어도 하나의 제2 휴대용 용기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 휴대용 용기는 상기 적어도 하나의 제1 휴대용 용기와는 크기가 상이한 것인 장치.
  43. 제42항에 있어서, (ⅰ) 상기 적어도 하나의 제1 휴대용 용기는 적어도 80 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 길이가 25.0 인치 이하이며, 외경이 8.0 인치 이하이고, (ⅱ) 상기 적어도 하나의 제2 휴대용 용기는 적어도 20 ft3의 가스를 저장할 수 있고, 길이가 10.0 인치 이하이며, 외경이 5.0 인치 이하인 것인 장치.
  44. 제42항 또는 제43항에 있어서, 상기 적어도 하나의 휴대용 용기는 (ⅰ) 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 적어도 하나의 제1 휴대용 용기, 및 (ⅱ) 폐쇄 단부를 갖는 원통형으로, 적어도 하나의 단부가 밸브 보스를 수용하기 위한 개구부를 갖는 적어도 하나의 제2 휴대용 용기를 포함하고, 상기 적어도 하나의 제2 휴대용 용기는 상기 적어도 하나의 제1 휴대용 용기와 크기가 본질적으로 동일한 것인 장치.
  45. 압력 하에서 유체를 저장할 수 있는 적어도 하나의 휴대용 용기로부터의 압력을 감소시키기 위한 압력 조절기로서,
    상기 적어도 하나의 휴대용 용기와 유체 연통되도록 스테인리스강으로 이루어진 밸브 본체를 포함하고, 상기 적어도 하나의 휴대용 용기로부터의 압력을 미리 정해놓은 수준까지 감소시키는 밸브
    를 포함하고,
    상기 스테인리스강은 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 인용된 스테인리스강을 포함하는 것인 압력 조절기.
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