KR20230154465A - 가스 저장 및 분배 용기와, 가스 저장 및 분배 용기로부터의 분배 방법 - Google Patents

가스 저장 및 분배 용기와, 가스 저장 및 분배 용기로부터의 분배 방법 Download PDF

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KR20230154465A
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에드워드 이 존스
조셉 알 데프레
사라 에이 우츠
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엔테그리스, 아이엔씨.
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Abstract

가스 저장 및 분배 용기는 저장 베셀, 제 1 가스 압력 조절기 및 제 2 가스 압력 조절기를 포함한다. 저장 베셀은 가압 가스를 수용하도록 구성된다. 가스 저장 및 분배 용기는 가압 가스를 배출하기 위한 배출 유로를 갖는다. 제 1 가스 압력 조절기는 저장 베셀 내에 배치되고, 제 2 가스 압력 조절기는 저장 베셀 외부에 있다. 배출 유로는 제 1 가스 압력 조절기 및 제 2 가스 압력 조절기를 통해 연장된다. 가스 저장 및 분배 용기로부터 가스를 배출하는 방법은 제 1 가스 압력 조절기가 가압 가스의 압력을 제 1 압력으로 감소시키는 것과, 제 2 가스 압력 조절기가 가압 가스의 압력을 제 2 압력으로 감소시키는 것을 포함한다.

Description

가스 저장 및 분배 용기와, 가스 저장 및 분배 용기로부터의 분배 방법
본 개시는 가압 가스를 저장하기 위한 가스 저장 및 분배 용기와 관련된다. 보다 구체적으로, 본 개시는 저장된 가압 가스를 감소된 압력으로 분배하는 가스 저장 및 분배 용기와 관련된다.
가스 저장 및 분배 용기는 산업 프로세스에서 가스를 공급하는 데 사용될 수 있다. 그러한 용기는 수용된 가스의 양을 증가시키기 위해 높은 압력을 수용하도록 구성될 수 있다. 가스 저장 및 분배 용기는 상당히 낮은 압력에서 가압 가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 반도체 제조 프로세스와 같은 산업 프로세스는 위험하고(예들 들어, 독성, 산성, 가연성 등) 그리고/또는 고가인 가스를 이용할 수 있다. 가스 저장 및 분배 용기는 또한 그러한 위험하고 그리고/또는 고가인 가스를 수송하는 데 사용될 수 있다.
본 개시는 가압 가스를 저장하기 위한 가스 저장 및 분배 용기와, 용기로부터 저장된 가스를 분배하는 방법과 관련된다. 가스 저장 및 분배 용기는 용기의 저장 베셀 내부의 가스 압력 조절기 및 용기의 저장 베셀 외부의 다른 가스 압력 조절기를 갖는 가스 조절기 조립체를 포함한다.
일 실시예에서, 가스 저장 및 분배 용기는 저장 베셀, 제 1 가스 압력 조절기 및 제 2 가스 압력 조절기를 포함한다. 저장 베셀은 가압 가스를 유지하기 위한 내부 용적부를 갖는다. 제 1 가스 압력 조절기는 저장 베셀의 내부 용적부 내에 배치되고, 제 2 가스 압력 조절기는 저장 베셀 외부에 배치된다. 용기는 또한 가스 저장 및 분배 용기로부터 가압 가스를 배출하기 위한 배출 유로를 포함한다. 배출 유로는 제 1 가스 압력 조절기 및 제 2 가스 압력 조절기를 통해 연장된다.
일 실시예에서, 가스 저장 및 분배 용기로부터 가스를 배출하는 방법은 가스 저장 및 분배 용기의 저장 베셀의 내부 용적부에 저장된 가압 가스를 분배하기 위한 것이다. 상기 방법은 용기가 가압 가스의 압력을 제 1 압력으로 감소시키는 제 1 가스 압력 조절기와, 가압 가스의 압력을 제 1 압력으로부터 제 2 압력으로 감소시키는 제 2 가스 압력 조절기를 갖는 것을 포함한다. 제 1 가스 압력 조절기는 저장 베셀의 내부 용적부 내에 배치된다. 제 2 가스 압력 조절기는 저장 베셀 외부에 위치된다.
본 개시의 일부를 형성하고 본원에 설명된 가스 저장 및 분배 용기가 실시될 수 있는 실시예를 도시하는 첨부 도면이 참조된다.
도 1은 가스 저장 및 분배 용기의 일 실시예의 단면도이다.
도 2는 가스 저장 및 분배 용기의 다른 실시예의 단면도이다.
도 1은 가스 저장 및 분배 용기(1)의 일 실시예의 단면도이다. 용기(1)는 가압 가스를 수용하고 사전결정된 압력, 예를 들어 가압 가스의 압력보다 낮은 압력으로 가스를 배출하도록 구성된다. 용기(1)는 가압 가스를 저장하기 위한 저장 베셀(10)과, 저장된 가스를 보다 낮은 압력으로 배출하기 위한 가스 조절기 조립체(20)를 포함한다. 가스 조절기 조립체(20)는 저장 베셀(10) 내부로부터 저장 베셀(10) 외부까지 연장된다. 가스 조절기 조립체(20)는 가압 가스가 가스 조절기 조립체(20)를 통해 유동할 때 가압 가스의 압력을 감소시키도록 구성되어, 가압 가스가 용기(1) 내에 저장된 압력보다 낮은 압력으로 용기(1)로부터 배출되게 한다. 가스 조절기 조립체(20)는 가스가 가스 조절기 조립체(20)를 통해 유동하여 용기(1)로부터 배출될 때 가스의 압력을 감소시키는 조정 가능하거나 조정 불가능한 제 1 가스 압력 조절기(30) 및 제 2 가스 압력 조절기(40)를 포함한다. 제 2 가스 압력 조절기는 제 2 가스 압력 조절기의 설정에 따라 가스의 압력을 25%, 35%, 45% 또는 그 초과로 더욱 감소시킬 수 있다. 제 1 가스 압력 조절기(30)는 저장 베셀(10) 내에서 제 1 양만큼 가스의 압력을 감소시키는 내부 압력 조절기(예를 들어, 저장 베셀(10) 내에 배치됨)이고, 제 2 가스 압력 조절기(40)는 저장 베셀(10) 외부에서 제 2 양만큼 가압 가스의 압력을 더욱 감소시키는 외부 압력 조절기(예를 들어, 저장 베셀(10) 외부에 위치됨)이다.
제 1 가스 압력 조절기와 직렬로 제 2 가스 압력 조절기를 갖는 것에는 여러 이점이 있다. 예를 들어, 직렬의 제 1 가스 압력 조절기와 제 2 가스 압력 조절기는 가스 저장 및 분배 용기의 전체 수명에 걸쳐 프로세스/임플란트 툴(process/implant tool)에 안정적인(일정한) 전달 압력을 제공하고, 가스 저장 및 분배 용기 내의 압력이 고압으로부터 저압으로 전환될 때 제 2 단계 조절기에 대한 입구 압력의 범위를 감소시킴으로써 개선된 안정성이 달성된다. 추가 이점은 압력을 감소시키는 일련의 가스 압력 조절기가 가스의 방출 속도도 감소시키는 것을 포함하며, 이는 결국 가스 저장 및 분배 용기에서의 문제 발생 또는 누출 발생의 경우에 안전상의 이점을 허용한다. 다른 예는 일련의 가스 압력 조절기로 인해 제 2 가스 압력 조절기로부터 방출되는 가스의 과잉이 없기 때문에 가스의 유량이 보다 잘 제어된다는 것이다. 결과적으로, 이것은 가스 저장 및 분배 용기가 연결되는 시스템의 복잡성을 감소시킬 수 있다. 추가 이점은 가스 저장 및 분배 용기의 적용의 유연성을 허용하는 제 2 가스 압력 조절기의 조정 기능을 포함한다. 이것은 고객 또는 공급자가 임플란트, 태양전지 패널, 평면 패널 또는 LED를 포함하는(이에 제한되지 않음) 다수의 산업에 적용 가능하도록 가스 저장 및 분배 용기의 전달 압력을 조정할 수 있게 한다.
용기(1)는 용기(1)로부터 가압 가스를 배출하기 위한 배출 유로(2)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 조절기 조립체(20)는 배출 유로(2)를 포함하고 형성한다. 배출 유로(2)는 가스 조절기 조립체(20)를 통해 연장된다. 배출 유로(2)는 가스 조절기 조립체(20) 내에서 직렬로 있는 제 1 가스 압력 조절기(30)와 제 2 가스 압력 조절기(40)를 통해 연장된다. 용기(1)는 가압 가스가 용기(1)로부터 배출 유로(2)를 통해서만 배출될 수 있도록 구성된다. 일 실시예에서, 가압 가스는 가스 조절기 조립체(20)를 통과함으로써만 용기(1) 밖으로 유동할 수 있다.
용기(1)는 또한 용기(1)가 충전되지 않는 시간 동안에 밀봉되는 충전 유로(4)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 압력 조절기(20)는 충전 유로(4)를 포함하고 형성할 수 있다. 충전 유로(4)는 가스 압력 조절기(20)를 통해 연장될 수 있다. 충전 유로(4)는 용기(1)가 원하는 압력까지 가스로 충전된 후에 밀봉된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 충전 유로(4)는 배출 유로(2)와 분리되어 있다. 용기(1)는 가스가 충전 유로(4)를 통해 배출되는 것(예를 들어, 가압 가스가 충전 유로(4)를 통해 역류하는 것)을 방지하는 일방향 밸브인 입구 밸브(6)를 포함할 수 있다. 충전 유로(4)는 입구 밸브(6)를 통해 연장된다.
용기(1)는 다양한 적합한 가스 중 하나를 수용할 수 있다. 일 실시예에서, 용기(1) 내의 가스는 반도체 제조에 사용되는 가스이다. 예를 들어, 가스는 반도체 제조에 사용되는 수소화물 가스(예들 들어, 아르신, 포스핀, 스티빈, 실란, 디보란 등), 산성 가스(예들 들어, 할로겐화 가스, 수소-할로겐 복합 가스, 할로겐화 실란 등) 등을 포함할 수 있지만 이에 제한되지 않는다. 일부 실시예에서, 가스는 상이한 유형의 가스의 혼합물(예들 들어, 삼불화붕소와 수소의 혼합물, 사불화게르마늄과 수소의 혼합물 등)일 수 있다.
저장 베셀(10)은 내부 용적부(12) 및 개구부(14)를 포함한다. 가압 가스는 내부 용적부(12) 내에 저장된다. 가스 조절기 조립체(20)는 상부 부분(22) 및 하부 부분(21)을 갖는다. 하부 부분(21)은 상부 부분(22)에 직접 결합된다. 일부 실시예에서, 하부 부분(21)은 상부 부분(22)에 용접될 수 있다. 가스 조절기 조립체(20)의 상부 부분(22)은 저장 베셀(10)의 개구부(14)에 장착된다. 하부 부분(21)은 상부 부분(22)으로부터 저장 베셀(10)의 내부 용적부(12) 내로 연장된다. 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부 부분(21)은 개구부(14)로부터 저장 베셀(10)의 내부 용적부(12) 내로 하향으로 연장된다. 하부 부분(21) 전부가 저장 베셀(10) 내에 배치된다.
예를 들어, 상부 부분(22)은 저장 베셀(10)의 개구부(14)를 밀봉하도록 개구부(14)에 결합된다. 상부 부분(22)의 외부와 개구부(14)의 내벽 사이에 시일이 형성된다. 시일은, 가스 조절기 조립체(20)를 관통시키는 것을 제외하고는, 저장 베셀(10)의 내부 용적부(12)에 가압 가스를 수용하도록 구성된다. 저장 베셀(10) 내에 수용된 가스의 압력은 하기에서 보다 상세하게 논의된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 개구부(14)는 나사산을 포함할 수 있고, 가스 조절기 조립체(20)는 개구부(14)의 나사산에 가스 조절기 조립체(20)를 나사결합함으로써 개구부(14)에 결합될 수 있다. 보다 구체적으로, 일 실시예의 가스 조절기 조립체(20)는 저장 베셀(10)의 개구부(14)에 가스 조절기 조립체(20)의 상부 부분(22)을 나사결합함으로써 개구부(14)에 결합될 수 있다. 가스 조절기 조립체(20)의 상부 부분(22)은 저장 베셀(10)의 개구부(14)의 나사산에 나사결합되는 나사산을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 저장 베셀(10)과 가스 조절기 조립체(20) 사이의 밀봉을 보장하기 위해 실런트가 사용될 수 있다. 예를 들어, 테프론 테이프 또는 페이스트와 같이 갤링(galling)을 방지하는 데 사용되는 윤활제도 또한 실런트 역할을 할 수 있다. 가스 조절기 조립체(20)는 하기에서 보다 상세하게 논의된다.
가압 가스는 저장 베셀(10)의 내부 용적부(12) 내에 저장된다. 용기(1)는 100 psig(pound per square inch gauge) 이상의 압력으로 가압 가스를 수용하도록 구성될 수 있다. 일 실시예에서, 용기(1)는 200 psig의 압력으로 가압 가스를 수용한다. 일 실시예에서, 용기(1)는 700 psig, 또는 800 psig, 또는 그 초과의 압력으로 가압 가스를 수용한다. 일 실시예에서, 용기(1)는 2000 psig 이상의 압력으로 가압 가스를 수용한다. 일 실시예에서, 용기(1)는 2200 psig의 압력으로 가압 가스를 수용한다. 일 실시예에서, 용기(1)는 2300 psig의 압력으로 가압 가스를 수용한다. 용기(1)는 용기(1)의 내부 압력보다 낮은 압력으로 가압 가스를 배출하도록 작동한다. 가스 조절기 조립체(20)는 용기(1)로부터의 가스의 배출 압력을 제어한다.
가스 조절기 조립체(20)는 배출 입구(26) 및 배출 출구(24)를 포함한다. 배출 입구(26)는 저장 베셀(10)의 내부 용적부(12) 내에 위치된다. 배출 출구(24)는 저장 베셀(10) 외부에 위치된다. 배출 유로(2)는 배출 입구(26)로부터 배출 출구(24)까지 연장된다. 가스는 배출 입구(26)로 진입하고 배출 유로(2)를 통해 유동한 후에 배출 출구(24)를 통해 빠져나감으로써 용기(1)로부터 배출된다. 일 실시예에서, 충전 유로(4)의 일부는 배출 유로(2)와 중첩될 수 있다.
가스 조절기 조립체(20)는 제 1 가스 압력 조절기(30) 및 제 2 가스 압력 조절기(40)를 포함한다. 도 1에 도시된 바와 같이, 가스 조절기 조립체(20)의 상부 부분(22)은 용기의 입구(예를 들어, 충전 유로(4)의 입구), 용기(1)의 출구(예를 들어, 배출 유로(2)의 배출 출구(24)) 및 제 2 가스 압력 조절기(40)를 포함한다. 상부 부분(21)은 또한 입구 밸브(6) 및 조정 가능한 유동 밸브(60)를 포함할 수 있다. 가스 조절기 조립체(20)의 하부 부분(22)은 제 2 가스 압력 조절기(30) 및 필터(50)를 포함한다.
제 1 가스 압력 조절기(30)는 저장 베셀(10)의 내부 용적부(12) 내에 배치된다. 제 2 가스 압력 조절기(40)는 저장 베셀(10) 외부에 위치된다. 도 1에 도시된 바와 같이, 배출 유로(2)는 가스 압력 조절기(30, 40) 모두를 통해 연장된다. 가스 압력 조절기(30, 40)는 용기(1)로부터 배출되는 가스의 압력을 제어하도록 구성된다. 가스 압력 조절기(30, 40)는 가스가 배출 유로(2)를 통해 유출될 때 가스의 압력을 감소시킨다. 용기(1)는 가스가 용기(1) 내에 저장되는 압력보다 상당히 낮은 압력으로 가스를 외부로 배출할 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 가스 조절기 조립체(20)는 필터(50) 및 조정 가능한 유동 밸브(60)를 포함할 수 있다. 배출 유로(2)는 필터(50) 및 조정 가능한 유동 밸브(60)를 통해 연장된다. 필터(50)는 배출 유로(2)의 배출 입구(26)에 위치될 수 있다. 예를 들어, 필터(50)는 고체 및/또는 액체 물질이 배출 유로(2)로 진입하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 추가적인 필터 또는 필터들(도시되지 않음)이 제 2 가스 압력 조절기(40) 및/또는 입구 밸브(6) 및/또는 배출 유로(2)에 추가될 수 있다.
가스 조절기 조립체(20)는 또한 배출 유로(2)에 유동 제한 오리피스(restrictive flow orifice)(32)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 바와 같이, 유동 제한 오리피스(32)는 가스 조절기 조립체(20)의 배출 출구(24)에 제공될 수 있다. 유동 제한 오리피스(32)는 가스가 가스 조절기 조립체(20)로부터 배출되는 것이 허용되는 배출 유로(2)를 통한 가스의 최대 유량을 제한한다. 예를 들어, 가스 압력 조절기가 고장난 경우에, 유동 제한 오리피스(32)는 배출 유로(2)를 통한 가스의 유동을 제한하고, 용기(1)로부터 가압 가스가 즉시 대량으로 배출되는 것을 방지한다.
조정 가능한 유량 밸브(60)는 배출 유로(2)를 통과하는 유량을 조정하도록 조정 가능한 유동 제어 밸브이다. 조정 가능한 유동 밸브(60)는 적어도 개방 위치 및 폐쇄 위치를 갖는다. 개방 위치에서, 유동 밸브(60)는 가스가 유동 밸브(60) 및 배출 유로(2)를 통해 유동하는 것을 허용한다. 폐쇄 위치에서, 유동 밸브(60)는 배출 유로(2)를 통한 유동을 차단한다(예를 들어, 용기(1)로부터 가압 가스의 배출을 방지함). 조정 가능한 유동 밸브(60)는 또한 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에 하나 이상의 위치를 포함할 수 있다. 도 1의 유동 제어 밸브(60)는 손으로 수동 작동될 수 있는 수동 밸브이다. 다른 실시예에서, 유동 제어 밸브(60)는 공압식 유동 제어 밸브일 수 있다. 도 1의 유동 제어 밸브(60)는 제 2 가스 압력 조절기(40)와 배출 출구(24) 사이에 배치되어, 배출 유로(2)에서 제 1 가스 압력 조절기(30) 및 제 2 가스 압력 조절기(40)의 하류에 있다. 그러나, 유동 제어 밸브(60)는 다른 실시예에서 상이한 위치에 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 유동 제어 밸브(60)는 배출 유로에서 제 1 가스 압력 조절기(30)의 하류 및 제 2 가스 압력 조절기(40)의 상류에 있도록 제 1 가스 압력 조절기(30)와 제 2 가스 압력 조절기(40) 사이에 배치될 수 있다.
제 2 가스 압력 조절기(40)는 배출 유로(2)에서 제 1 가스 압력 조절기(30)의 하류에 있다. 배출 유로(2) 내에서, 가스는 제 1 가스 압력 조절기(30)를 통과한 후에 제 2 가스 압력 조절기(40)를 통과한다. 제 1 가스 압력 조절기(30)는 배출 유로(2)를 유동하는 가압 가스의 압력을 제 1 양만큼 감소시킬 수 있고, 제 2 가스 압력 조절기(40)는 제 1 가스 압력 조절기(30)로부터 유입되는 가스의 압력을 제 2 양만큼 추가로 감소시킬 수 있다. 제 1 가스 압력 조절기(30)는 제 1 압력(P1)으로 가스를 배출하고, 제 2 가스 압력 조절기(40)는 제 1 압력(P1)보다 낮을 수 있는 제 2 압력(P2)(예를 들어, P2 < P1)으로 가스를 배출한다. 일 실시예에서, 제 1 가스 압력 조절기(30)의 배출 압력(P1)은 500 psig 이하, 예를 들어 450 psig 또는 300 psig 이하이다. 일 실시예에서, 제 1 가스 압력 조절기(30)의 배출 압력(P1)은 200 psig 이하이다. 일 실시예에서, 제 1 가스 압력 조절기(30)의 배출 압력(P1)은 약 100 psig 이하이다. 일 실시예에서, 제 1 가스 압력 조절기(30)의 배출 압력(P1)은 약 25 psig 이하이다.
일 실시예에서, 제 1 가스 압력 조절기(30)는 용기(1) 내에서 조정 불가능하도록 구성된다. 제 1 가스 압력 조절기(30)는 설정된 감압 설정을 갖도록 구성된다. 일 실시예에서, 제 1 가스 압력 조절기(30)의 감압 설정은 용기(1)를 분해함으로써만(예를 들어, 저장 베셀(10)로부터 가스 조절기 조립체(20)를 제거/탈거함으로써) 변경 가능하다. 다른 실시예에서, 제 1 가스 압력 조절기(30)는 조정 가능한 배출 압력을 갖지 않는 구조를 가질 수 있다.
제 2 가스 압력 조절기(40)는 제 1 가스 압력 조절기(30)로부터 설정된 압력 가스를 수취한다. 제 2 가스 압력 조절기(40)는 제 1 가스 압력 조절기(30)의 배출 압력(P1)으로 가스를 수취한다. 예를 들어, 제 2 가스 압력 조절기(40)는 가스의 압력을 제 1 압력(P1)으로부터 제 2 압력(P2)으로 감소시킨다. 제 2 가스 압력 조절기(40)는 가스가 용기(1)로부터 배출되는 압력을 제어한다. 예를 들어, 배출 출구(2)로부터 배출되는 가스는 제 2 가스 압력 조절기(30)의 배출 압력(P2)이 된다.
일 실시예에서, 제 2 가스 압력 조절기(40)의 감압 설정은 조정 가능하다. 감압 설정은 제 2 가스 압력 조절기(40)의 배출 압력(P2)을 제어한다. 제 2 가스 압력 조절기(40)의 감압 설정은 용기가 사용중인 동안(예를 들어, 용기(1)가 조립되는 동안)에도 조정 가능할 수 있다. 예를 들어, 제 2 가스 압력 조절기(40)의 감압 설정은 용기(1)가 가스로 가압되는 동안에 조정될 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 가스 압력 조절기(40)의 감압 설정은 유동 밸브(60)를 통해 접근 가능할 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 가스 압력 조절기(40)의 감압 설정은 배출 출구(24)를 통해 접근 가능할 수 있다. 다른 실시예에서, 가스 조절기 조립체(20)의 하우징은 제 2 가스 압력 조절기(40)의 감압 설정에 접근하기 위한 별도의 개구부를 포함할 수 있다.
제 2 가스 압력 조절기(40)의 조정 기능은 공급자, 고객 및 최종 사용자 시스템에 대한 추가적인 안전 제어 및 유용성을 허용한다. 조정 범위는 적용에 따라 달라질 수 있지만, 일부 적용에서는 압력이 대기압 미만의 상태이거나 제 1 가스 압력 조절기의 출구 설정치일 수 있다. 다른 비제한적인 예에서, 압력은 25 psig, 또는 50 psig, 또는 100 psig, 또는 150 psig, 또는 적용에 유익한 임의의 값으로 조정될 수 있다. 조정은 또한 사용 중에 완료될 수 있거나, 가스 저장 및 분배 용기를 플리트(fleet) 또는 적용부에 부착할 때 사전 결정될 수 있다. 조정은 또한 소프트웨어 시스템을 통해 원격으로 실행되거나 가스 저장 및 분배 용기에서 실행될 수 있다. 조정 기능에 대한 원격 제어는 가스 저장 및 분배 용기의 상업적 능력 및 유용성에 대한 보다 많은 유연성을 허용한다.
제 2 가스 압력 조절기(40)는 30 psig 이하일 수 있는 배출 압력(P2)을 갖도록 조정 가능하다. 제 2 가스 압력 조절기(40)는 25 psig의 배출 압력(P2)을 갖도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 제 2 가스 압력 조절기(40)는 대기압보다 낮은 배출 압력(P2)을 갖도록 조정 가능하다. 예를 들어, 그러한 구성에서, 용기(1)로부터 가스를 배출하기 위해 배출 출구(24)에 진공이 인가될 수 있다.
도 2는 가스 저장 및 분배 용기(100)의 다른 실시예의 단면도이다. 용기(100)는 가압 가스를 수용하고 사전결정된 압력, 예를 들어 보다 낮은 압력으로 가스를 배출하도록 구성된다. 도 1의 용기(1)와 유사하게, 용기(100)는 용기(100)로부터 가압 가스를 배출하기 위한 배출 유로(102)를 포함하고, 가압 가스가 용기(100)로부터 배출 유로(102)를 통해서만 배출될 수 있도록 구성된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 가스 저장 및 분배 용기(100)는 저장 베셀(110) 및 가스 조절기 조립체(120)를 포함한다. 저장 베셀(110) 및 가스 조절기 조립체(120)는 도 1의 저장 베셀(10) 및 가스 조절기 조립체(12)에 대해 상기에서 논의된 것과 유사한 구성을 가질 수 있다. 예를 들어, 저장 베셀(110)은 가압 가스를 저장하기 위한 내부 용적부(112)를 가지며; 가스 조절기 조립체(120)는 저장 베셀(110)의 개구부(114)에 결합되고, 배출 유로(102)에 포함되는, 저장 베셀(110) 내에 배치된 제 1 가스 압력 조절기(130) 및 저장 베셀(110) 외부에 위치된 제 2 가스 압력 조절기(140)를 포함한다. 예를 들어, 가스 조절기 조립체(120)는 고체 및/또는 액체 물질이 배출 유로(2)로 진입하는 것을 방지하도록 구성된 필터(150)를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 가스의 일부는 흡착 상태 및/또는 액체 상태 중 하나 이상으로 내부 용적부(112) 내에 저장될 수 있다. 예를 들어, 저장 베셀(110) 내의 압력은 저장 베셀(110) 내의 가스가 내부 용적부(112) 내에서 액화 및/또는 흡착되게 한다. 가스가 용기(100)로부터 배출될 때, 흡착된 가스 및 액화된 가스는 저장 베셀(110) 내에서 가스 상태로 복귀한 후에, 가스 상태로 용기(100)로부터 배출된다.
도 2에 도시된 바와 같이, 용기(100)는 가스를 흡착하기 위해 내부 용적부(112)에 고체 흡착제(116)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 필터(150)는 고체 흡착제가 배출 유로(102)로 진입하는 것을 방지하도록 구성될 수 있다. 고체 흡착제(116)는 용기(100)의 용량을 증가시키는 데 이용될 수 있다. 흡착제(116)는 내부 용적부(112)가 가스로 충전되어 가압됨에 따라 가스를 흡착한다. 가스가 내부 용적부(112)로부터 배출됨에 따라, 흡착제(116) 내의 가스는 용기(110)의 내부 용적부(112)의 개방 공간으로 탈착된다. 일 실시예에서, 흡착제(116)는 내부 용적부(112)가 완전히 고갈될 때까지(예를 들어, 대기압 또는 대략 대기압에 도달할 때까지) 가스를 탈착할 수 있다. 일 실시예에서, 흡착제(116)는 내부 용적부(112)가 대기압 미만 압력에 도달할 때까지(예를 들어, 760 Torr 미만 및 550 Torr 초과의 압력 또는 760 Torr 미만 및 650 Torr 초과의 압력에 도달할 때까지) 탈착할 수 있다. 다른 실시예에서, 흡착제(116)는 내부 용적부(112)가 550 Torr 미만의 대기압 미만 압력에 도달할 때까지 탈착할 수 있다. 따라서, 흡착제(116)에 의해, 보다 많은 양의 가스가 용기(100)에 저장될 수 있다. 고체 흡착제(116)는 과립, 미립자, 비드(bead), 펠릿(pellet), 시트 등 중 하나 이상의 형태일 수 있다. 고체 흡착제(116)는 용기(100) 내에 저장되는 특정 가스 또는 가스의 유형에 적합한 흡착제로부터 선택되는 적어도 하나의 흡착제이다. 하나 초과의 흡착제가 용기(100)에 포함될 수 있다. 예를 들어, 고체 흡착제(116)는 하나 이상의 탄소 흡착제 및 금속 유기 골격 흡착제(metal organic framework adsorbent)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 금속 유기 골격 흡착제는 이미다졸레이트 링커(imidazolate linker)에 의해 연결된 전이 금속 원자를 갖는 제올라이트 이미다졸레이트 골격을 포함할 수 있다. 그러한 실시예에서, 전이 금속 원자는 아연일 수 있다. 일 실시예에서, 금속 유기 골격 흡착제는 ZIF-8, Cu-MOF-74, Ni-MOF-74, Mg-MOF-74, MOF-5, PCN-250(Fe) 및 Cu-BTC 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 전술한 바와 같은 저장 및 분배 용기(예를 들어, 전술한 저장 및 분배 용기(1), 전술한 저장 및 분배 용기(100) 등)의 실시예는 저장 및 분배 용기로부터 가스를 배출하는 방법에 이용될 수 있다. 일 실시예에서, 전술한 바와 같은 저장 및 분배 용기(1) 또는 저장 및 분배 용기(100)의 이용에 따라 상기 방법이 변경될 수 있다.
상기 방법은 저장 베셀의 내부 용적부(예를 들어, 저장 베셀(12)의 내부 용적부(14) 및 저장 베셀(112)의 내부 용적부(114))에 수용된 가압 가스 유동의 압력을 제 1 압력(예를 들어, 제 1 압력(P1))으로 감소시키는 제 1 가스 압력 조절기(예를 들어, 제 1 가스 압력 조절기(30) 및 제 1 가스 압력 조절기(130))를 포함할 수 있다. 제 1 가스 압력 조절기는 저장 베셀의 내부 용적부 내에 위치된다. 제 1 가스 압력 조절기는 내부 용적부 내에 저장된 압력으로 가압 가스를 수취한다. 상기 방법은 또한 가압 가스의 압력을 제 1 압력으로부터 제 2 압력(예를 들어, 제 2 압력(P2))으로 감소시키는 제 2 가스 압력 조절기(예를 들어, 제 2 가스 압력 조절기(40) 및 제 2 가스 압력 조절기(140))를 포함할 수 있다.
제 1 가스 압력 조절기가 가압 가스의 압력을 제 1 압력으로 감소시키는 것은 제 1 가스 압력 조절기가 가압 가스를 제 2 압력으로 배출하는 것을 포함할 수 있다. 제 2 가스 압력 조절기가 가압 가스 유동의 압력을 제 2 압력으로 감소시키는 것은 제 2 가스 압력 조절기가 제 1 가스 압력 조절기로부터 제 1 압력으로 가압 가스를 수취하고 제 2 압력으로 가스를 배출하는 것을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 제 2 가스 압력 조절기는 대기압 미만 압력으로 가압 가스를 배출할 수 있다.
상기 방법은 또한 제 2 가스 압력 조절기(예를 들어, 제 2 가스 압력 조절기(40) 및 제 2 가스 압력 조절기(140))의 감압 설정을 외부적으로 조정하는 것을 포함할 수 있다. 예를 들어, 감압 설정은 용기가 조립되는 동안에 조정된다.
양태:
양태 1 내지 16 중 임의의 양태는 양태 17 내지 19 중 임의의 양태와 조합될 수 있다.
양태 1. 가스 저장 및 분배 용기에 있어서, 가압 가스를 유지하기 위한 내부 용적부를 갖는 저장 베셀과, 상기 내부 용적부 내의 제 1 가스 압력 조절기와, 상기 저장 베셀 외부의 제 2 가스 압력 조절기와, 상기 가스 저장 및 분배 용기로부터 가압 가스를 배출하기 위한 배출 유로를 포함하며, 상기 배출 유로는 상기 제 1 가스 압력 조절기 및 상기 제 2 가스 압력 조절기를 통해 연장되는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 2. 양태 1에 있어서, 상기 저장 베셀의 개구부에 결합된 가스 조절기 조립체를 더 포함하며, 상기 가스 조절기 조립체는 상기 제 1 가스 압력 조절기 및 상기 제 2 가스 압력 조절기를 포함하고 상기 배출 유로를 형성하는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 3. 양태 1 또는 2에 있어서, 상기 가스 조절기 조립체는 상기 저장 베셀의 개구부에 시일을 형성하는 상부 부분과, 상기 상부 부분으로부터 상기 저장 베셀의 내부 용적부 내로 연장되는 하부 부분을 포함하며, 상기 상부 부분은 상기 제 1 가스 압력 조절기를 포함하고, 상기 하부 부분은 상기 제 2 가스 압력 조절기를 포함하는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 4. 양태 1 내지 3 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제 1 가스 압력 조절기는 제 1 압력으로 가스를 배출하고, 상기 제 2 가스 압력 조절기는 상기 제 1 압력보다 낮은 제 2 압력으로 가스를 배출하는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 5. 양태 4에 있어서, 상기 제 2 가스 압력 조절기는 상기 배출 유로에서 상기 제 1 가스 압력 조절기에 대해 하류에 있고, 상기 제 1 압력 또는 대략 제 1 압력으로 가스를 수취하는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 6. 양태 1 내지 5 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 저장 베셀은 적어도 700 psig 이상의 압력으로 상기 내부 용적부에 가압 가스를 수용하도록 구성되는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 7. 양태 1 내지 6 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제 1 가스 압력 조절기는 상기 저장 베셀 내에서 조정 불가능하도록 구성되는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 8. 양태 1 내지 3 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 제 2 가스 압력 조절기의 압력 설정은 사용 중에 조정 가능한, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 9. 양태 8에 있어서, 상기 가스는 상기 제 2 가스 압력 조절기에 의해 제어되는 출구 압력으로 상기 가스 조절기 조립체의 출구로부터 배출되는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 10. 양태 9에 있어서, 상기 가스의 출구 압력은 상기 가스 조절기 조립체의 출구로부터 배출되는 가스의 압력이 대기압보다 낮도록 제어 가능한, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 11. 양태 1 내지 10 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 가스 조절기 조립체는 상기 저장 베셀 외부에 조정 가능한 유동 밸브를 포함하며, 상기 배출 유로는 상기 조정 가능한 유동 밸브를 통해 연장되는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 12. 양태 11에 있어서, 상기 유동 밸브는 폐쇄 위치를 가지며, 폐쇄 위치에서 상기 유동 밸브는 상기 가스 조절기 조립체를 통한 가스의 유동을 차단하는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 13. 양태 1 내지 12 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 가스 조절기 조립체는 밀봉된 충전 유로를 포함하고, 상기 충전 유로는 상기 배출 유로와는 별도의 유로인, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 14. 양태 1 내지 13 중 어느 한 양태에 있어서, 상기 저장 베셀의 내부 용적부 내에 배치된 고체 흡착제를 더 포함하며, 상기 고체 흡착제는 흡착된 가스를 수용하고, 흡착된 가스를 상기 내부 용적부 내로 탈착하도록 구성되고, 탈착된 가스는 가압 가스에 포함되는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 15. 양태 14에 있어서, 상기 배출 유로 내로 그리고 상기 배출 유로를 통한 가압 가스의 유동은 상기 저장 베셀의 내부 용적부의 압력을 감소시켜서 고체 흡착제로부터 내부 용적부 내로의 가스의 탈착을 유발하는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 16. 양태 14에 있어서, 상기 고체 흡착제는 탄소 흡착제 및 금속 유기 골격 흡착제 중 하나 이상을 포함하는, 가스 저장 및 분배 용기.
양태 17. 가압 가스를 수용하는 내부 용적부를 갖는 저장 베셀을 포함하는 가스 저장 및 분배 용기로부터 가스를 배출하는 방법에 있어서, 상기 내부 용적부 내에 배치된 제 1 가스 압력 조절기에 의해, 가압 가스의 압력을 제 1 압력으로 감소시키는 것과, 상기 저장 베셀 외부에 위치된 제 2 가스 압력 조절기에 의해, 가압 가스의 압력을 제 2 압력으로 감소시키는 것을 포함하는, 가스 배출 방법.
양태 18. 양태 17에 있어서, 상기 가압 가스의 압력을 제 1 압력으로 감소시키는 것은 상기 제 1 가스 압력 조절기가 상기 제 1 압력으로 가압 가스를 배출하는 것을 포함하고, 상기 가압 가스의 압력을 제 2 압력으로 감소시키는 것은, 상기 제 2 가스 압력 조절기가 상기 제 1 가스 압력 조절기로부터 상기 제 1 압력으로 가압 가스를 수취하는 것과, 상기 제 2 가스 압력 조절기가 상기 제 2 압력으로 가압 가스를 배출하는 것을 포함하는, 가스 배출 방법.
양태 19. 양태 17 또는 18에 있어서, 상기 제 2 가스 압력 조절기의 감압 설정을 외부적으로 조정하는 것을 더 포함하는, 가스 배출 방법.
본 출원에 개시된 실시예는 모든 측면에서 예시적이고 비제한적인 것으로 간주되어야 한다. 본 발명의 범위는 전술한 설명보다는 첨부된 청구범위에 의해 표현되며; 청구범위의 균등성의 범위 및 의미 내에 있는 모든 변경은 청구범위에 포함되는 것으로 의도된다.

Claims (20)

  1. 가스 저장 및 분배 용기에 있어서,
    가압 가스를 유지하기 위한 내부 용적부를 갖는 저장 베셀과,
    상기 내부 용적부 내의 제 1 가스 압력 조절기와,
    상기 저장 베셀 외부의 제 2 가스 압력 조절기와,
    상기 가스 저장 및 분배 용기로부터 가압 가스를 배출하기 위한 배출 유로를 포함하며,
    상기 배출 유로는 상기 제 1 가스 압력 조절기 및 상기 제 2 가스 압력 조절기를 통해 연장되는
    가스 저장 및 분배 용기.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 베셀의 개구부에 결합된 가스 조절기 조립체를 더 포함하며, 상기 가스 조절기 조립체는 상기 제 1 가스 압력 조절기 및 상기 제 2 가스 압력 조절기를 포함하고 상기 배출 유로를 형성하는
    가스 저장 및 분배 용기.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 조절기 조립체는 상기 저장 베셀의 개구부에 시일을 형성하는 상부 부분과, 상기 상부 부분으로부터 상기 저장 베셀의 내부 용적부 내로 연장되는 하부 부분을 더 포함하며, 상기 상부 부분은 상기 제 1 가스 압력 조절기를 포함하고, 상기 하부 부분은 상기 제 2 가스 압력 조절기를 포함하는
    가스 저장 및 분배 용기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 압력 조절기는 제 1 압력으로 가스를 배출하고,
    상기 제 2 가스 압력 조절기는 상기 제 1 압력보다 낮은 제 2 압력으로 가스를 배출하는
    가스 저장 및 분배 용기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 압력 조절기는 상기 배출 유로에서 상기 제 1 가스 압력 조절기에 대해 하류에 있고, 상기 제 1 압력 또는 대략 제 1 압력으로 가스를 수취하는
    가스 저장 및 분배 용기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 베셀은 적어도 550 psig 이상의 압력으로 상기 내부 용적부에 가압 가스를 수용하도록 구성되는
    가스 저장 및 분배 용기.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스 압력 조절기는 상기 저장 베셀 내에서 조정 불가능하도록 구성되는
    가스 저장 및 분배 용기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 압력 조절기의 압력 설정은 조정 가능한
    가스 저장 및 분배 용기.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 압력 조절기의 압력 설정은 사용 중에 조정 가능한
    가스 저장 및 분배 용기.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 압력 조절기의 압력 설정은 25 psig 정도로 낮게 설정될 수 있는
    가스 저장 및 분배 용기.
  11. 제 8 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 압력 조절기의 압력 설정은 상기 가스 저장 및 분배 용기로부터 원격으로 설정될 수 있는
    가스 저장 및 분배 용기.
  12. 제 8 항에 있어서,
    상기 가스는 상기 제 2 가스 압력 조절기에 의해 제어되는 출구 압력으로 상기 가스 조절기 조립체의 출구로부터 배출되는
    가스 저장 및 분배 용기.
  13. 제 9 항에 있어서,
    상기 가스의 출구 압력은 상기 가스 조절기 조립체의 출구로부터 배출되는 가스의 압력이 대기압보다 낮도록 제어 가능한
    가스 저장 및 분배 용기.
  14. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 조절기 조립체는 상기 저장 베셀 외부에 조정 가능한 유동 밸브를 포함하며, 상기 배출 유로는 상기 조정 가능한 유동 밸브를 통해 연장되는
    가스 저장 및 분배 용기.
  15. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 조절기 조립체는 밀봉된 충전 유로를 포함하고, 상기 충전 유로는 상기 배출 유로와는 별도의 유로인
    가스 저장 및 분배 용기.
  16. 제 1 항에 있어서,
    상기 저장 베셀의 내부 용적부 내에 배치된 고체 흡착제를 더 포함하며, 상기 고체 흡착제는 흡착된 가스를 수용하고, 흡착된 가스를 상기 내부 용적부 내로 탈착하도록 구성되고, 탈착된 가스는 가압 가스에 포함되는
    가스 저장 및 분배 용기.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 고체 흡착제는 탄소 흡착제 및 금속 유기 골격 흡착제 중 하나 이상을 포함하는
    가스 저장 및 분배 용기.
  18. 가압 가스를 수용하는 내부 용적부를 갖는 저장 베셀을 포함하는 가스 저장 및 분배 용기로부터 가스를 배출하는 방법에 있어서,
    상기 내부 용적부 내에 배치된 제 1 가스 압력 조절기에 의해, 가압 가스의 압력을 제 1 압력으로 감소시키는 것과,
    상기 저장 베셀 외부에 위치된 제 2 가스 압력 조절기에 의해, 가압 가스의 압력을 상기 제 1 압력으로부터 제 2 압력으로 감소시키는 것을 포함하는
    가스 배출 방법.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 가압 가스의 압력을 제 1 압력으로 감소시키는 것은 상기 제 1 가스 압력 조절기가 상기 제 1 압력으로 가압 가스를 배출하는 것을 포함하고,
    상기 가압 가스의 압력을 제 2 압력으로 감소시키는 것은,
    상기 제 2 가스 압력 조절기가 상기 제 1 가스 압력 조절기로부터 상기 제 1 압력으로 가압 가스를 수취하는 것과,
    상기 제 2 가스 압력 조절기가 상기 제 2 압력으로 가압 가스를 배출하는 것을 포함하는
    가스 배출 방법.
  20. 제 19 항에 있어서,
    상기 제 2 가스 압력 조절기의 감압 설정을 외부적으로 조정하는 것을 더 포함하는
    가스 배출 방법.
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