JP2010527065A - 圧力応答膜 - Google Patents

Abstract

圧力応答装置、システム、および関連方法。圧力応答装置は、フランジ部分、中心部分、および該フランジ部分と該中心部分との間に提供される有角錐台部分を含み、該有角錐台部分は、既定の圧力差を経験すると作動するように構成される。圧力応答システムは、突出部、導電アーチ、または該既定の圧力差に対する応答を表示するように構成される光放出器を含み得る。圧力応答装置は、バッテリ装置であってもよく、該圧力応答部材は、既定の圧力状態に到達するまで、電気導電経路部分を形成するように構成される。

Description

関連出願の相互参照
［００１］本出願は、Ｇｅｏｆ ＢｒａｚｉｅｒおよびＡｒｎｏｌｄ Ｍｕｎｄｔにより２００７年５月８日に出願された米国暫定特許出願第６０／９２４，３０６号「ＰＲＥＳＳＵＲＥ ＲＥＳＰＯＮＳＥ ＭＥＭＢＲＡＮＥ」の利益を請求し、その開示は、参照することによって本明細書に明示的に組み込まれる。

［技術分野］
［００２］本開示は、概して、圧力応答部材に関する。具体的には、本開示は、既定の大きさの流体圧力を経験することに応答して、座屈、崩壊、そうでなければ移動される圧力応答部材に関する。

［００３］加圧された流体を処理、輸送、または利用する多くの種類のシステムがある。これらの種類のシステムの安全性を保証するために、かかるシステムは各々、典型的に、システムの超過加圧を回避する（または少なくともその間のアラーム表示を提供する）ように設計された安全装置を含む。緊急の状況においては、システム内の流体が安全でないレベルに到達すると、流体の圧力は、安全装置上で作動し、開口部を形成して、システムから流体を放出するための開口を形成する。開口の形成以外に、安全装置は、単に警報警告を提供し、危険な超過加圧状況が生じていることを示し得る。実際に破裂する、または他の方法で周囲に開く装置において、開口を通じた周囲、または安全容器への流体の排出は、システム内の圧力を低減し、システムの別の部分が高圧の流体のために故障しないようにする。

［００４］一般に使用される安全装置の実施例は、破裂ディスクおよび爆発パネルを含む。これらの安全装置は、加圧されたシステムに取り付けて、装置のある部分をシステム内の加圧された流体に曝露することができる。多くの場合、流体に曝露された装置の一部は、流体が既定の圧力に到達すると、破裂または断裂するように構成される。ディスクまたはパネルの断裂または破裂は、加圧された流体が流れる開口を形成して、システム内の圧力を低減する。この種類の安全装置は、したがって、自己崩壊し、各使用後に置換する必要がある。典型的に、これらの安全装置の１つを置換するために、ディスクまたはパネルが、適切にシステムと係合することができるようにシステムの一部を分解する必要がある。

［００５］さらに、安全装置が、破裂するか、または自動的に開くように設計される場合（すなわち、自己崩壊安全装置）、特定の位置および圧力で開口を保証するために、生産および形成には精密なスコアリングか、またはそうでなければ装置の材料を脆弱化することが必要な場合が多い。例えば、破裂ディスク形成は、装置材料のスコアリング、切断、エッチング、または薄層化するステップを含み、既定の「破裂パターン」の輪郭を描く場合が多い。この正確な機械加工は、製造時間および機械を追加する結果になり、それによって製造コストが増加する。

［００６］「反転座屈」破裂ディスク圧力緩和装置の分野において、凹面／凸面形状の構造は、信頼できる再生可能な圧力応答装置を提供する手段として使用されている。周知の「反転座屈」装置は、構造の凸面側が既定の超過圧力に曝露される場合に、構造が「座屈」および反転して、凸面側が凹面形状に崩壊する。さらに、既定の超過圧力において、破裂ディスクは、典型的に、反転するだけでなく、ディスクの下流側に配置される切断装置によって、またはスコアリング、エッチング、または他の手段によって製造工程中に作成される脆弱線の効果によって開くようにも設計される。

［００７］信頼できる反転座屈圧力応答に使用される凹面／凸面形状構造の幅広いカテゴリ内で、多くの形状サブセット、例えば、中心球面状形ドーム、オフセット球面状形ドーム、ピラミッド形状、および切頂ピラミッド形状等が存在する。周知の反転座屈装置で頻繁に使用される球面状形ドーム形状は、多くの欠点がある。例えば、一般に球面状形のドーム構造は、超過圧力状態中に一部分のみ崩壊する場合が多い。さらに、球面状形の部分的にドーム状の構造は、不規則または不均等な非対称の方法で反転し得、それによって、特に直径１”／２５ｍｍより小さい等のより小さい公称寸法の場合、一貫性のない結果に至る。さらに、出荷および包装中に、球面状形状は影響を受けやすく、出荷および包装中に破損または取り扱いミス曝露される場合が多く、所望の応答圧力に悪影響を受ける（設定圧力よりも低い圧力で破裂または開口に至る場合が多い）。最後に、再生可能な破裂パターンの形成に必要なスコアリングおよびエッチングは、製造に関連する全体コストおよび利益を追加する。

［００８］当該技術分野における上記の１つ以上の欠陥および／または他の欠陥を克服する圧力応答構造に対する必要性がある。

［発明の概要］
［００９］一実施形態に従って、圧力応答装置は、フランジ部分、入口側および出口側を有する中心部分、およびフランジ部分と中心部分との間に提供される有角錐台部分を含む。有角錐台部分は、既定の圧力差を経験すると作動して、中心部分の移動を生じるように構成される。

［０１０］別の実施形態に従って、圧力応答システムは、フランジ部分、中心部分、およびフランジ部分と中心部分との間に提供される有角錐台部分を備える。中心部分は実質的に平坦であり、突出部は中心部分に操作可能に取り付けられる。有角錐台部分は、中心部分の移動をもたらす既定の圧力差を経験した時に、破裂することなく作動するように構成され、錐台部分の作動によって突出部に圧力応答を表示させる。

［０１１］別の実施形態に従って、圧力応答システムは、フランジ部分、中心部分、およびフランジ部分と中心部分との間に提供される有角錐台部分を有する圧力応答装置を含む。有角錐台部分は、中心部分の移動をもたらす既定の圧力差を経験すると作動するように構成される。コンダクタは、有角錐台部分が作動する前に、中心部分との電気ワイヤ接続を形成するように構成され、電気ワイヤ接続は、有角錐台部分が作動すると中断される。

［０１２］別の実施形態に従って、バッテリ装置は、外部接触端子およびバッテリ装置内に位置付けられる圧力応答部材を備え、圧力応答部材は、第１の構成および第２の構成を有し、圧力応答部材は、有角錐台部分によって囲まれた中心部分を含む。圧力応答部材は、バッテリ装置内の導電性パスの一部を第１の構成で形成し、バッテリ装置で既定の圧力状態を経験すると、圧力応答部材は、第２の構成を獲得し、バッテリ装置内で導電性パスの一部を形成しなくなる。

［０１３］別の実施形態に従って、圧力応答システムを試験する方法は、フランジ部分、中心部分、およびフランジ部分と中心部分との間の有角錐台部分を含む圧力応答部材を提供するステップと、中心部分の一表面に対して漸増する圧力差を印加するステップと、有角錐台部分が作動する圧力を記録するステップと、を含む。

［０１４］別の実施形態に従って、超過圧力状況に応答する方法は、フランジ部分、中心部分、およびフランジ部分と中心部分との間の有角錐台部分を含む圧力応答部材を提供するステップを含み、圧力応答部材は、第１の構成および第２の構成を有する。圧力応答部材は、第１の構成で圧力源に曝露され、圧力応答部材が、第２の構成を取ることによって圧力源における既定の圧力に応答するようにする。

［０１５］本開示の追加の目的および利点は、以下の説明において一部説明され、一部はその説明から明らかとなるか、または開示の実践によって学ばれ得る。本開示の目的および利点は、添付の請求項において具体的に指摘される要素および組み合わせによって実現および達成され得る。

［０１６］前述の一般的な説明および以下の詳細な説明はいずれも、単なる例示および説明であり、請求されるように本発明を限定するものではないことを理解されたい。

［０１７］添付の図面は、本明細書に組み込まれ、その一部を構成し、幾つかの実施形態について説明し、その記述とともに本開示の原理について説明する。
［０１８］バッテリ回路を中断するためのシステムにおける先行技術の反転座屈装置の断面図である。 ［０１９］反転座屈装置の崩壊後の図１の先行技術の反転座屈装置の断面図である。 ［０２０］本開示の実施形態に従う圧力応答部材の斜視図である。 ［０２１］本開示の実施形態に従って、脆弱線を有する圧力応答部材の斜視図である。 ［０２２］本開示の実施形態に従って、線を形成するくぼみを有する圧力応答部材の斜視図である。 ［０２３］本開示の実施形態に従って、２本の線を形成するくぼみを有する圧力応答部材の斜視図である。 ［０２４］図３Ａの圧力応答部材の断面図である。 ［０２５］不規則な円錐形状を有する圧力応答部材の断面図である。 ［０２６］不規則なドーム形状を有する圧力応答部材の断面図である。 ［０２７］くぼみを有する圧力応答部材の断面図を表す。 くぼみを有する圧力応答部材の断面図を表す。 ［０２８］凹面／凸面中心部分を有する圧力応答部材の断面図を表す。 凹面／凸面中心部分を有する圧力応答部材の断面図を表す。 ［０２９］電気回路を閉じるためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 電気回路を閉じるためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 ［０３０］電気回路を開くためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 電気回路を開くためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 ［０３１］電気回路を開くための別のシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 電気回路を開くための別のシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 ［０３２］光放出器および光検出器を整列させるためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 光放出器および光検出器を整列させるためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 ［０３３］光放出器と光検出器との間のシグナルを妨害するためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 光放出器と光検出器との間のシグナルを妨害するためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 ［０３４］圧力応答部材の作動を視覚的に表示するためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 圧力応答部材の作動を視覚的に表示するためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 ［０３５］流体経路を閉じるためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 流体経路を閉じるためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 ［０３６］電気回路の電気的な中断をもたらすためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 電気回路の電気的な中断をもたらすためのシステムにおける圧力応答部材の使用を表す。 ［０３７］本開示の実施形態に従って、バッテリ回路を中断するためのシステムにおいて使用される圧力応答部材の断面図である。 ［０３８］本開示の実施形態に従って、圧力応答部材の作動後の図１４Ａのシステムの断面図である。 ［０３９］本開示の実施形態に従って、圧力応答膜を試験するための方法を表すフローチャートである。 ［０４０］本開示の実施形態に従って、圧力に応答するための方法を表すフローチャートである。

［０４１］本例示的な実施形態について、ここで詳細な参照を行い、それらの実施例は、添付の図面において説明される。可能な限り、同一または同様の部分を示すために図面全体を通して同一の参照番号を使用する。本出願の図面は、基礎を成すシステムの動作要素の一般的な理解を提供することを意図する。したがって、明示的に述べられない限り、図面は、図示された相互関連する構成要素の比例寸法または正確な位置の実際の描写を表すものではない。

［０４２］図１および２は、バッテリ回路を中断するためにシステムで使用される先行技術の反転座屈装置の断面を示す。特に、図１および２は、米国特許第５，７４１，６０６号（「’６０６号特許」）からの２つの図面を含み、過充電保護バッテリ排出口を目的とする。該装置は、電池装置における爆発または電解質の危険な非制御放出リスクに対して保護するように作動する。かかる装置は、電流断続装置、すなわち「Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎｔｅｒｒｕｐｔ Ｄｅｖｉｃｅ：ＣＩＤ」と称される場合がある。通常の作動において、反転座屈装置は、その元の形状で、バッテリ回路の導電性経路の一部を構成する。短絡状況において、または増大する圧力のために破滅的なバッテリ障害に至り得る、任意の他の危険な超過圧力状況において、’６０６特許の反転座屈ディスクは反転し、導電回路を中断し、危険な超過圧力状態をもたらす連続する回路パスを遮断する。超過圧力状態が過度になりすぎると、反転座屈ディスクは故障し、既定の破裂パターンに沿って破裂して、流体を排出し、圧力を軽減する。

［０４３］図１は、バッテリ端子接点２１の上部分を表す。図１に従って、導電性パスは、導電性タブ２６、導電性ジャケット２５、球面状のドーム型反転座屈ディスク２９、およびレジスタ２２を横断し、端子接点２１で終結する。図２に示されるように、バッテリの下位コンパートメント（図示せず）内の圧力が危険なレベルまで上昇すると（例えば、危険なバッテリ機能不全のために）、最終的には矢印Ｐ方向の流体圧力によってディスク２９が座屈および反転する。その反転すると、ディスク２９は、導電性ジャケット２５と接触しない。結果として、導電性パスは壊れ、そのため高圧状態の原因が除去される。それにもかかわらず、高圧が残り、ある大きさに到達する場合は、ディスク２９をスコアリングライン２７に沿って破裂するようにさらに設計され、バッテリ内の流体を排気穴２８から排出する。ディスク２９は球面形状のドーム部分を提供し、事前に形成されたパターンの脆弱線（すなわち、スコアリング２７）を含むため、周知の圧力応答部材に関連する上述の不利益のすべてを被る。

［０４４］図３Ａは、本開示の一実施形態に従って、圧力応答部材１０の斜視図を説明する。圧力応答部材１０は、外部フランジ部分１２および平坦な中心部分１４を含む凹面／凸面形状構造を備える。フランジ１２と中心部分１４との間の有角錐台部分１６は、円錐台設計形状を提供する。図３Ａは、円形形状を有する部材１０を表すが、他の形状（例えば、長方形等）が包含される。

［０４５］平坦な中心部分１４の下側が既定の設定圧力状態を経験すると、圧力応答部材１０は、矢印Ｐの方向に作動する。本明細書の目的上、「作動する」および「作動」という用語は、中心部分１４を移動させる、錐台部分１６の制御された座屈移動または崩壊を指す。

［０４６］図４は、圧力応答部材１０の断面図を示す。図４に従って、外部フランジ部分１２、平坦中心部分１４、および有角錐台部分１６は、円錐台形状を形成する。図４の実施形態は、部材１０の作動を提供するか、または圧力Ｐを設定するために選択され得る、錐台角度θおよび様々な設計パラメータＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥを表す。例えば、錐台角度θは、約１０〜６０度の範囲から選択され得、所望の作動圧力Ｐを得るには、約１５〜３５度の範囲となる可能性が高い。部材１０が作動圧力Ｐの影響を受ける場合、構造１６は崩壊し、中心部分１４は矢印Ｐの方向に移動できる。

［０４７］一実施形態においては、円錐台設計を、圧力応答部材の破裂または爆発が望ましくない、または必要でない用途に使用することができる。かかる用途では、ディスクの破裂でなく作動移動が、表示シグナルまたは他の制御応答を起動し得る。かかる実施形態においては、圧力応答部材１０（図３Ａおよび図４で説明されるように）は、脆弱線（図１および図２のスコアライン２７によって形成されるような）を切断、スコアリング、またはエッチングすることによって破裂パターンを形成するさらに費用のかかる製造工程を必要としない場合がある。

［０４８］他の実施形態においては、脆弱線は、爆発または破裂を促進することが望ましい場合がある。図３Ｂに示されるように、中心部分１４は、脆弱線１５（例えば、スコアラインまたはエッチングされた溝）によって錐台部分１６に接続され得る。かかる実施形態においては、中心部分１４の破裂または開口は、錐台部分１６の形状によって制御される。

［０４９］図３Ａおよび４の円錐台形状は、他の一般的な凹面／凸面形状よりも予測可能で一定した作動移動という利点を提供し得る。例えば、円錐台の「パイ皿」形状は、一般に作動時にその配向を対称的に反転させる。対照的に、一般に球体形状のドーム構造は、部分的に崩壊するだけであり得るか、または不規則な非対称様式で反転し得る。

［０５０］円錐台設計は、包装、出荷、取り扱い、および設置による破損に対する耐性がより大きいという利点も提供し得る。破損した圧力応答部材は、性能の低下を呈し、所望の既定の設定圧力よりも低い圧力で作動する場合がある。図３Ａおよび４の円錐台設計は、同一の設定圧力である比較可能な球面状部材よりも厚く（図４の寸法Ａ）し得るため、かかる破損に耐える。別の述べ方をすると、所定の材料厚および公称寸法に対して、円錐台形状は、従来の形状のディスクと比較して約半分の逆圧力を付与する。例えば、０．００５”の厚みを有するアルミニウムから製造される０．２５”公称寸法の円錐台は、約８５ｐｓｉｇの応答圧力を有するが、一方、同一公称寸法、材料、および厚みの半球型構造は、約１６０ｐｓｉｇの応答圧力を有する。したがって、円錐台設計は、同一厚の材料に対してより低い応答圧力（すなわち、より高い感受性）を得る。これらの材料仕様の差は、出荷および包装中の破損の扱いに対してより高い耐性を持つより厚いディスク材料をもたらすことができるが、依然として同一の応答圧力を得る。

［０５１］図３Ａおよび４の実施形態は、対称的な円錐台形状を備える部材１０を説明するが、本開示は、不規則な円錐形状および不規則なドーム形状を包含し、これもまた既定の圧力に対して信頼できる応答を得ることができる。かかる不規則な形状の実施例は、図５Ａ（不規則な円錐）および５Ｂ（不規則なドーム）において断面が示される。

［０５２］圧力応答部材１０の追加実施形態は、所望の圧力応答を得るための表面または構造の修正を含み得る。例えば、対称または不規則な（非対称）円錐または不規則な球面状ドームの部材１０は、その構造に少なくとも１つのくぼみを含み得る。くぼみは、部材１０の凹面／凸面形状構造の尖端またはその付近で形成され得る。一実施形態においては、図５Ｃに示されるように、圧力応答部材の凸面にくぼみが形成され得、凸面にくぼんだ空洞１４１を形成する一方で、凹面に対応する乳頭形状の突出／ディンプル１４２を形成する。代替として、図５Ｄに示されるように、くぼみが圧力応答部材の凹面に形成され得、凹面に空洞１４３を形成し、凸面に対応する乳頭形状の突出を形成する。

［０５３］圧力応答部材１０の別の実施形態は、図３Ｃに示されるように、圧力応答部材１０の尖端に一致する中点を有する直線１７の形態でくぼみを含む。さらに、くぼみは、図３Ｄに示されるように、尖端で交差する２つの直線１７を含み得る。構造的な尖端形成のサイズおよび形状の変更により、所定サイズおよび材料のディスクが座屈する圧力に幅広い多様性をもたらすことが可能であることを意図する。例えば、小さいくぼみを有する０．００３”厚の材料で形成された１”ディスクは、より大きいくぼみを持つより同様のディスクよりも高い圧力で座屈する。

［０５４］本開示は、平坦でない中心部分１４を提供するステップをさらに包含する。図５Ｅおよび５Ｆに示される例示的な実施形態は、凹面／凸面形状を呈し得る中心部分１４を提供する。図３Ａおよび４は、実質的に平坦な中心部分１４を説明し、図５Ｅおよび５Ｆは、凹面／凸面形状を呈する中心部分１４を提供するが、任意の他の適切な形状の中心部分１４を使用してもよい。したがって、中心部分１４の構成および構造的な尖端形成を変更することによって、特定のサイズおよび厚みの圧力応答部材を、様々な異なる商業的用途の特定の圧力解放ニーズに適用することができる。

［０５５］平坦な中心部分１４を有する所定の寸法Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、およびＥ（図４に示されるように）の圧力応答部材に対して、部材１０の応答圧力は、錐台角度θによって決定される。したがって、さらなる実施形態においては、追加の構造は、部材１０の応答圧力を変更することなく、中心部分１４に取り付けられ得る。追加の構造は、圧力応答部材１０の作動移動時の、応答制御シグナルの提供に関連し得る。かかる追加構造を提供する実施形態は、図６Ａ〜図１２Ｂに説明される。

［０５６］図６Ｂ、７Ｂ、８Ｂ、９Ｂ、１０Ｂ、１１Ｂ、および１２Ｂに示される実施形態は、部材１０の比較的平坦な作動後形状を表すが、本描写は、単に移動距離の変化を示すことを意味する。実際に、「パイ皿」形状部材１０は、一般に作動時にその位置を逆転させる。この一般的な逆転は、初期の作動前形状と反転する傾向を有し、一般的に鏡像になる。この最終形状は、初期形状の完全な鏡像ではなく、図１４Ｂに表される部材１０のうねったパターンからも明らかなように、不規則かつ部分的に湾曲する場合が多い。そのため、図６Ｂ、７Ｂ、８Ｂ、９Ｂ、１０Ｂ、１１Ｂ、および１２Ｂにおける部材１０の平坦形状にもかかわらず、実際の作動後形状は、概して、鏡像であるが不規則な反転形状（図１４Ｂに示されるような）を呈することを理解されたい。

［０５７］図６Ａ〜図６Ｂは、電気回路を閉じるためのシステムにおける圧力応答部材１０の使用を表す。図６Ａに見られるように、開電気回路パスは、回路端子４０と４２との間に存在する。圧力応答部材１０は、例証される電気回路パスの端子４０および４２に対して位置付けられる。部材１０の中心部分１４は、弾力のある導電性スプリングアーチ４４を含む。既定の設定作動圧力Ｐを経験する時、部材１０の作動移動は、アーチ４４を移動させて端子４０および４２と係合させてもよく、それによって図６Ｂに例証されるような電気回路を完了する。完了した電気回路は、部材１０の作動に対して、アラームまたは任意の他の適切な応答を起動し得る。代替の実施形態（図示せず）においては、アーチ４４は、部材１０の作動後に、アーチ４４と回路端子との間の継続した係合を機械的に保証するための構造（例えば、係合クリップ、または嵌合雌雄弾性クリップ部材）を含み得る。

［０５８］図７Ａ〜図７Ｂは、部材１０の作動時に電気回路を開くための圧力応答システムの使用を表す。図７Ａにおいて、圧力応答部材１０は、作動していない元の位置にあり、アーチ４４は、端子４０と４２との間の電気回路を完了するための位置にある。部材１０の中心部分１４は、回転ギア５６の歯５２を係合する係合歯５０を含む突出部５１を支持する。同様に、ギア５６の歯５２は、アーチ４４を支持する突出部５３の歯５４を係合する。

［０５９］図７Ｂに見られるように、既定の圧力状態Ｐを経験する際に、部材１０の中心部分１４は、歯５０が矢印６０の方向に動いて、歯５２を係合するように移動され得、矢印５８によって表されるギア５６の半時計回りの回転を生じる。この回転は、同様に、歯５４を歯５２と係合させて、矢印６２の方向にアーチ４４の移動を生じ、それによって、終端４０と４４との間の電気回路を中断する。

［０６０］図８Ａ〜図１０Ｂの実施形態は、光放出器および光検出器の回路構成要素を利用して、圧力応答部材１０の作動に応答して、制御シグナルを伝送するための代替配置を表す。例えば、図８Ａは、中心部分１４に沿って、光放出器６０を組み込む圧力応答部材１０を表す。錐台の上表面１６１は、光シグナル６４を検出および認識するように整列された光検出器６２を含む。

［０６１］図８Ａおよび８Ｂの実施形態に従って、シグナルは、部材１０の作動により中断される。図８Ｂに示されるように、圧力Ｐは、既定の設定レベルに到達すると、圧力応答部材１０が作動し、中心部分の移動１４が生じる。中心部分１４のこの移動は、光放出器６０と光検出器６２との間の配向に変化を生じる。より具体的には、光放出器６０と光検出器６２との間の配向の変化のために、光検出器６２は、光シグナル６４を認識しなくなる。シグナルのこの損失を任意の電気回路で使用して超過圧力状態に関連する所望の応答シグナルを表示することができる。適切な応答シグナルは、トグルスイッチまたは２つの状態のうちの１つを指定するために共通の論理回路で使用される、他の従来の電圧分割器を含み得る。

［０６２］図９Ａ〜図１０Ｂの実施形態に従って、応答シグナルは、部材１０の作動時に伝送される。例えば、図９Ａ〜図９Ｂは、光放出器６０および光検出器６２を整列させて、部材１０の作動時に応答認知シグナルを生成する配列を説明する。代替として、図１０Ａ〜図１０Ｂは、作動時に、突出部７０が光放出器６０と光検出器６２との間のシグナルを妨害することによって、部材１０の作動を表示する応答シグナル変化を生じる、部材１０の中心部分１４に沿った不透明な突出部７０使用について説明する。

［０６３］図１１Ａ〜図１１Ｂは、圧力応答部材の作動を可視表示するためのシステムにおける圧力応答部材１０の使用を表す。図１１Ａにおける部材１０の中心部分１４は、突出部材８２を含む。その元の作動前位置において、突出部材８２は、表示表面８４に沿って開口部８０の下でくぼむ。圧力応答部材１０の作動時に、矢印Ｐの方向の既定の圧力のために、突出部は、表示表面８４上の開口部８０を通して移動する。したがって、既定の圧力状態の発生時に、突出部材８２は、表示表面４の上方に既定の距離Ｄだけ移動し、それによって、部材１０が作動したことを視覚的に表示する。

［０６４］図１２Ａ〜図１２Ｂは、流体経路を閉じるためのシステムにおける圧力応答部材１０の使用について説明する。図１２Ａに示されるように、部材１０の中心部分１４は、流体パイプ１００に沿って、開口部９０と整列される流体密閉突出部１０４を含む。流体パイプ１００は、圧力応答部材１０の作動をもたらす流体および圧力から完全に分離される。圧力Ｐが部材１０を作動すると、突出部１０４が、開口部９０を通して流体パイプ１００に突き出す。密閉突出部１０４の最終位置は、パイプ１００内の流体経路１０２を遮断し得る。

［０６５］一実施形態においては、圧力応答部材１０を、電気回路を中断するためにシステム内で使用することができる。図１３Ａは、部材１０の作動前の配置を表す。部材１０の入口側では、コンダクタ１１０が、圧力応答部材１０の中心部分１４の一部と電気ワイヤ接続を形成する。使用中に、圧力Ｐは、部材１０の入口側で作動する。図１３Ｂに示されるように、圧力の大きさが部材１０の入口側で既定の設定圧力に到達すると、圧力応答部材１０が作動し、圧力応答部材１０を移動させ、全体的に反転させる。この作動および反転は、コンダクタ１１０と部材１０との間の接続を中断し得る。作動後の構成においては、圧力応答部材は、コンダクタ１１０を利用する電気回路または電気スイッチを通して作動状態を表示するように配列することができる。

［０６６］別の実施形態においては、圧力応答部材１０は、図１４Ａおよび１４Ｂに示されるように、バッテリ回路を中断するためのシステムにおいて使用することができる。図１４Ａは、電池３０の略図を表す。電池３０は、端子接点３２、導電性ジャケット３４、円錐台形状を呈する圧力応答部材１０、および導電性ジャケット３４の一部と圧力応答部材１０との間に配置される絶縁ガスケット３６を含む。

［０６７］部分４０における電池の電力提供構成要素は、ジャケット３４における導電路を確立し得る。ジャケット３４と圧力応答部材１０との間の接触の効果により、電気路はシステムを通って流れ、端子接点３２で終結する。短絡状況または何らかの他の危険な超過圧力状況が、電池３０の内側部分内で生じると、部分４０は、漸増する圧力を経験する。図１４Ｂに示されるように、圧力Ｐが既定のレベルに到達すると、圧力応答部材１０は作動し、それによってジャケット３４と圧力応答部材１０との間の導電路を遮断する。例証される実施形態においては、圧力応答部材１０は、部材１０を破裂または爆発させる脆弱性のいかなるスコアリングまたは線をも含まない。代わりに、部材１０の特定の厚みおよび錐台角度の効果によって作動が制御される（図４のパラメータＡおよびθ）。

［０６８］圧力応答部材１０の構成の典型的な材料は、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケルまたはその合金、炭素、黒鉛、およびプラスチックを含むが、それらに限定されない。圧力応答部材１０を形成する方法は、金属コイルまたはシート材料を形成またはスタンピングするステップを含む。さらに、製造ステップは、金属、黒鉛、またはプラスチック材料を機械加工、ならびに鋳造、成形、または前述の機械加工技術の任意の組み合わせを行うステップを含み得る。

［０６９］上述の実施形態の各々を組み合わせて使用し、代替応答制御シグナルを提供することができる。さらに、異なる実施形態の各々の構成要素を、任意の考えられる方法で置換および／または組み合わせて、用途の広い応答システムを提供することができる。

［０７０］上述の実施形態の使用に移り、図１５は、超過圧力状況に応答する方法のフローチャートを表す。一実施形態は、フランジ部分、中心部分、およびフランジ部分と中心部分との間に位置付けられる有角錐台部分を含む、圧力応答部材５０１を提供するステップを含む。有角錐台部分は、既定のレベルの圧力下で、座屈して反転し、第１の構成から第２の構成に移動することによって作動するように構成される。圧力応答部材は、圧力源５０２に曝露され、圧力応答部材が、第２の構成を取ることによって、圧力源において既定の圧力に応答するようにする。

［０７１］別の実施形態においては、超過圧力状況に応答するための方法は、導電アーチ５０３を中心部分に取り付けるステップも含み得る。圧力応答部材は、第１の端末側終端および第２の端末側終端を含む開回路に対して位置付けられ得、圧力応答部材が第２の構成を取る場合に、導電アーチが、第１の端末側終端と第２の端末側終端との間の開回路を完了するようにする。方法は、作動を表示するように構成されるアラーム５０４を提供するステップも含み得、ここで第１の端末側終端と第２の端末側終端との間の開回路を完了するステップがアラームを起動する。アラームを提供する方法が説明されるが、作動に応答して任意の他の適切な表示または作動を提供する方法も包含される。

［０７２］別の実施形態は、応答５０５の視覚的な表示を提供するように構成される構造を提供するステップを含む。かかる構造は、例えば、作動後に可視表示表面の開口部を通して突出するように構成される、中心部分に取り付けられた突出部を含み得る。

［０７３］図１５に示されるように、光検出器５０７と連通するように構成される光放出器５０６を提供するステップも含み得る。一実施形態においては、圧力応答部材が第１の構成にある場合、光検出器は、作動前に光放出器と連通するように整列され得る。別の実施形態においては、圧力応答部材が第２の構成にある場合、光検出器は、作動後に光放出器と連通するように整列され得る。

［０７４］本開示のさらなる目的は、本明細書に記載される圧力応答部材を試験するための代替方法を説明することである。上述のように、圧力応答部材は、圧力応答部材１０を破裂または爆発することなく作動し得る。したがって、超過圧力の突然の放出がないため、かかる圧力応答部材を試験して、精度を判断し、品質管理を維持するための文書化することが可能なシステム圧力の突然の変化がない。さらに、圧力応答部材１０の作動によって生成される騒音は、多忙なワークショップ環境において十分に検出されない場合が多い。そのため、代替方法および試験機構は、かかる圧力応答部材を試験して、精度を判断し、品質管理を維持する際に有用である。

［０７５］一実施形態に基づいて、図１６に示されるように、圧力応答部材を試験するための方法は、圧力応答部材４００を提供するステップを含み、圧力応答部材は、フランジ部分、中心部分、およびフランジ部分と中心部分との間に提供される有角錐台部分を含む。漸増する圧力差は、圧力応答部材４０２に印加され得、ユーザは、圧力応答部材が作動する圧力４１０を記録することができる。

［０７６］圧力応答部材を試験するための別の方法は、透明容器４０１内に圧力応答システムを配置して、部材が作動する瞬間の可視表示を可能にするステップをさらに含み得る。

［０７７］圧力応答部材を試験するためのさらなる方法は、電気プローブ４０３を、部材の作動時のみに部材と接触する位置に配置するステップ、または近接センサ４０５を部材１０の突出側に配置して、作動の正確な瞬間を測定および記録するステップを任意で含み得る。例示的な近接センサは、二重磁気配置、ホール効果センサ、または周知の遠隔測定装置を含み得るが、それらに限定されない。

［０７８］別の実施形態は、適切な増幅を伴うオーディオセンサ４０７（例えば、小型マイクロフォン）を、試験室および載置構造に関しで配置して、圧力応答部材１０の移動を正確に検出するステップを含み得る。別の実施形態では、関節鏡カメラ４０９を、試験室および載置構造内で適切に整列して、凹面／凸面構造の移動を記録してもよい。

［０７９］他の実施形態は、本明細書の開示の明細および実施を考慮して、当業者に明らかとなるであろう。本明細書および実施例は、単なる例証として考慮され、本開示の真の範囲および精神は、以下の請求項によって示されることが意図される。

Claims (50)

1. フランジ部分と、
   入口側および出口側を有する中心部分と、
   前記フランジ部分と前記中心部分との間に提供される有角錐台部分と、
   を備え、
   前記有角錐台部分は、前記中心部分の移動をもたらす既定の圧力差を経験すると作動するように構成される、圧力応答装置。
2. 作動時に、前記中心部分の移動によって電気回路の開口が生じる、請求項１に記載のシステム。
3. 作動時に、前記中心部分の移動によって電気回路の閉鎖が生じる、請求項１に記載のシステム。
4. 作動時に、前記中心部分の移動が光検出器と光放出器の配置のずれが生じる、請求項１に記載のシステム。
5. 作動時に、前記中心部分の移動によって陥凹の上方の視覚的表示の突出をもたらし、それによって作動の可視表示を提供する、請求項１に記載のシステム。
6. 前記有角錐台と前記フランジ部分によって画定される平面との間の角度は、約１０度から約６０度の間である、請求項１に記載のシステム。
7. 前記有角錐台と前記フランジ部分によって画定される平面との間の角度は、約１５度から約３５度の間である、請求項１に記載の装置。
8. 前記有角錐台部分は、左右対称の円錐台形状である、請求項１に記載の装置。
9. 前記有角錐台部分は、不規則な円錐台形状である、請求項１に記載の装置。
10. 前記有角錐台部分は、不規則な錐台状ドーム形状である、請求項１に記載の装置。
11. 前記中心部分は、くぼみをさらに備える、請求項１に記載の装置。
12. 前記くぼみは、前記中心部分の前記入口側において空洞を画定し、前記くぼみは、前記中心部分の出口側において乳頭状部を画定する、請求項１１に記載の装置。
13. 前記くぼみは、前記中心部分の前記出口側において空洞を画定し、前記くぼみは、前記中心部分の前記入口側において乳頭状部を画定する、請求項１１に記載の装置。
14. 前記くぼみは、線を画定し、前記線は前記圧力応答装置の尖端と一致する中点を有する、請求項１１に記載の装置。
15. 前記くぼみは、前記圧力応答装置の尖端で交差する第１の線および第２の線を画定する、請求項１１に記載の装置。
16. 前記中心部分は、実質的に平坦な形状を呈する、請求項１に記載の装置。
17. 前記中心部分は、実質的にドーム形状を呈する、請求項１に記載の装置。
18. 前記装置の破裂を促進するように構成される前記中心部分と前記有角錐台との間に形成される脆弱線をさらに備える、請求項１に記載の装置。
19. 前記圧力応答装置は、ステンレス鋼、アルミニウム、ニッケルおよびその合金、炭素、黒鉛、またはプラスチックから成る材料の群から構成される、請求項１に記載の装置。
20. 前記圧力応答装置は、金属コイルの形成またはスタンピング、シート材料の形成またはスタンピング、金属の機械加工、黒鉛の機械加工、プラスチック材料の機械加工、鋳造、または成形から成る製造技術の群から構成される、請求項１に記載の装置。
21. フランジ部分と、中心部分と、前記フランジ部分と前記中心部分との間に提供される有角錐台部分と、を含み、前記中心部分は実質的に平坦である、圧力応答装置と、
    前記中心部分に操作可能に取り付けられる突出部と、を備え、
    前記有角錐台部分は、既定の圧力差を経験して前記中心部分の移動がもたらされる時に破裂することなく作動するように構成され、
    前記錐台部分の作動によって前記突出部に圧力応答を表示させる、圧力応答システム。
22. 前記突出部は、導電アーチを含み、
    前記システムは、第１の回路端子と、第２の回路端子と、をさらに備え、
    前記導電アーチは、第１の回路端子と第２の回路端子との間の回路を完了するように構成される、請求項２１に記載の圧力応答システム。
23. 前記導電アーチは、前記有角錐台部分が作動した後に、前記第１の回路端子と前記第２の回路端子との間の回路を完成するように構成される、請求項２１に記載の圧力応答システム。
24. 前記有角部分が作動した後に、前記第１の回路端子と前記第２の回路端子との間の前記導電アーチを保持するように構成されるクリップをさらに備える、請求項２３に記載の圧力応答システム。
25. 前記導電アーチは、前記有角錐台部分が作動する前に、前記第１の回路端子と前記第２の回路端子との間の回路を完成するように構成され、
    前記システムは、前記導電アーチを除去し、前記有角錐台部分が作動する場合に、前記第１の回路端子と前記第２の回路端子との間の前記回路を遮断するように構成される、請求項２１に記載の圧力応答システム。
26. 前記中心部分および前記導電回路を接続する鋸歯状部材と、
    鋸歯状ギアと、をさらに備え、
    前記鋸歯状部材は、前記有角錐台部分が作動する場合に、前記鋸歯状ギアを係合するように構成され、
    前記前記鋸歯状ギアが前記鋸歯状部材によって係合される場合に、前記鋸歯状ギアによって前記導電アーチが除去される、請求項２５に記載の圧力応答システム。
27. 前記突出部は、シグナルを放出するように構成される光放出器を含み、
    前記シグナルを検出および認識するように構成される光検出器をさらに備える、請求項２１に記載の圧力応答システム。
28. 前記光検出器は、前記有角錐台部分上に載置される、請求項２７に記載の圧力応答システム。
29. 前記光検出器は、前記有角錐台部分が作動する前に、前記シグナルを検出および認識し、前記シグナルは、前記有角錐台部分が作動すると中断される、請求項２７に記載の圧力応答システム。
30. 前記光検出器は、前記有角錐台部分が作動した後に、前記シグナルを検出および認識するように構成される、請求項２７に記載の圧力応答システム。
31. シグナルを放出するように構成される光放出器と、
    前記シグナルを検出および認識するように構成される光検出器と、をさらに備え、
    前記突出部は、前記有角錐台部分が作動すると前記光放出器と光検出器との間で突出し、それによって前記シグナルを中断するように構成される、請求項２１に記載の圧力応答システム。
32. 開口部を画定する表示表面をさらに備え、
    前記突出部は、前記錐台部分が作動する前に、前記開口部の下に収まるように構成され、
    前記突出部は、前記錐台部分が作動すると、前記開口部を通して突出するように構成される、請求項２１に記載の圧力応答システム。
33. 流体流経路を伝導するように構成されるパイプであって、開口部を画定するパイプをさらに備え、
    前記表示装置は、前記錐台部分が作動する前に前記開口部の下方に収まるように構成され、
    前記表示装置は、前記開口部を通して突出し、前記錐台部分が作動すると、前記流体流経路を遮断するように構成される、請求項２１に記載の圧力応答システム。
34. フランジ部分と、
    中心部分と、
    前記フランジ部分と前記中心部分との間に提供される有角錐台部分であって、既定の圧力差を経験すると作動して、前記中心部分の移動をもたらすように構成される有角錐台部分と、
    を含む圧力応答装置と、
    前記有角錐台部分が作動する前に前記中心部分との電気ワイヤ接続を成すように構成されるコンダクタであって、前記電気ワイヤ接続は、前記有角錐台部分が作動すると遮断されるコンダクタと、
    を備える、圧力応答システム。
35. 前記電気ワイヤ接続が遮断されると圧力応答を表示するように構成されるアラームをさらに備える、請求項３４に記載のシステム。
36. 外部接続端子と、
    バッテリ装置内に位置付けられる圧力応答部材であって、第１の構成と第２の構成を有し、有角錐台部分によって取り囲まれる中心部分を含む圧力応答部材と、
    を備えるバッテリ装置であって、
    前記圧力応答部材は、前記第１の構成にある前記バッテリ装置内の電気導電経路の一部を形成し、前記バッテリ装置により既定の圧力状態を経験すると、前記圧力応答部材は、前記第２の構成に到達し、前記バッテリ装置内で電気導電経路をもはや形成しなくなる、バッテリ装置。
37. 前記中心部分は、前記既定の圧力状態の力を経験すると、破裂させることなく作動するように構成される、請求項３６に記載の装置。
38. 前記圧力応答部材は、その破裂を促進するためにそこで形成される脆弱性のいかなる線をも含まない、請求項３６に記載の装置。
39. フランジ部分、中心部分、および前記フランジ部分と前記中心部分との間の有角部分とを含む圧力応答部材を提供するステップと、
    漸増する圧力差を前記中心部分の１つの表面に印加するステップと、
    前記有角錐台部分が作動する前記圧力を記録するステップと、
    を含む、圧力応答システムを試験する方法。
40. 作動が起こると、視覚的な表示を可能にするように構成される、透明な試験容器内に前記圧力応答システムを配置するステップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
41. 電気プローブを、前記圧力応答部材の一部が作動時のみに前記プローブと接触するような位置に配置するステップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
42. 近接センサを、作動時に前記圧力応答部材の近接を検出するための位置に配置するステップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
43. オーディオセンサを、作動時の騒音を記録し増幅するために、ある位置に配置するステップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
44. 前記平坦な中心部分の移動を記録するために、関節鏡カメラを試験室内に配置するステップをさらに含む、請求項３９に記載の方法。
45. フランジ部分、中心部分、および前記フランジ部分と前記中心部分との間の有角錐台部分とを含む圧力応答部材を提供するステップであって、前記圧力応答部材は、第１の構成および第２の構成を有するステップと、
    前記第１の構成にある前記圧力応答部材を圧力源に曝露して、前記圧力応答部材が、前記第２の構成を取ることによって、前記圧力源において既定の圧力に応答するようにするステップと、を含む、超過圧力状況に応答する方法。
46. 導電アーチを前記中心部分に取り付けるステップと、
    前記圧力応答部材を、第１の端末側終端と第２の端末側終端を含む開回路に対して位置付け、前記圧力応答部材が前記第２の構成を取ると、前記導電アーチが、前記第１の端末側終端と前記第２の端末側終端との間に前記開回路を完成させるステップと、
    をさらに備える、請求項４５に記載の方法。
47. アラームを提供するステップをさらに含み、
    前記第１の末端側終端と前記第２の末端側終端との間の前記開回路を完成して、前記アラームを始動させる、請求項４６に記載の方法。
48. 光放出器を前記中心部分に取り付けるステップと、
    前記光放出器と連通するように構成される光検出器を提供するステップと、をさらに含む、請求項４５に記載の方法。
49. 光検出器を提供するステップは、前記圧力応答部材が前記第１の構成にある場合に、前記光放出器と連通するように前記光検出器を整列するステップをさらに含む、請求項４８に記載の方法。
50. 光検出器を提供するステップは、前記圧力応答部材が前記第２の構成にある場合に、前記光放出器と連通するように前記光検出器を整列するステップをさらに含む、請求項４９に記載の方法。