KR101387636B1 - 압력 반응 멤브레인 - Google Patents

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비에스 앤 비 세프티 시스템즈 리미티드
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Abstract

압력 반응 장치, 압력 반응 시스템 및 이들과 관련된 방법들이 기술된다. 상기 압력 반응 장치는 플랜지 부분, 중앙 부분 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 제공된 경사진 원뿔대 부분을 포함하며, 상기 경사진 원뿔대 부분은 사전결정된 압력차가 가해질 때 작동하도록 구성된다. 압력 반응 시스템은 돌출부, 전도 아치 또는 사전결정된 압력차에 대한 반응을 표시하도록 구성된 포토 이미터를 포함할 수 있다. 압력 반응 장치는 배터리 장치가 될 수 있으며, 압력 반응 부재는 사전결정된 압력 상태에 도달할 때까지 전기 전도 경로의 일부를 형성하도록 구성된다.
압력 반응 장치, 압력 반응 시스템, 플랜지 부분, 중앙 부분, 경사진 원뿔대 부분, 포토 이미터, 포토 디텍터, 배터리 장치

Description

압력 반응 멤브레인{PRESSURE RESPONSE MEMBRANE}
이 출원서는 Geof Brazier씨와 Arnold Mundt씨에 의해 2007년 5월 8일에 출원되었으며 발명의 명칭이 "PRESSURE RESPONSE MEMBRANE"인 미국 가출원번호 60/924,306호를 우선권 주장하며, 이는 본 명세서에서 참조문헌으로 통합된다.
본 발명은 일반적으로 압력 반응 부재들에 관한 것이다. 구체적으로, 본 발명은 구부러지고(buckled), 함몰되거나(collapsed) 또는 그 외의 다른 경우 사전결정된 크기의 유체 압력이 가해질 때 반응하여 변위되는(displaced) 압력 반응 부재에 관한 것이다.
압축 유체를 처리하고 이송하거나 또는 사용하는 타입의 많은 시스템들이 존재한다. 이러한 타입의 시스템들의 안정성을 보장하기 위하여, 각각의 시스템은 통상 시스템의 과잉압축화(over-pressurization)를 방지하도록 설계된 (혹은 과잉압축 동안 적어도 경고표시를 제공하도록 설계된) 안전 장치를 포함한다. 시스템 내의 유체가 불안정한 수준에 도달하는 긴급 상황에서, 유체의 압력은 시스템으로부터 유체를 방출하기 위한 개구(opening)를 형성하도록 상기 안전 장치에 작용한다. 개구를 형성하는 것 외에도, 이 안전 장치는 단순히 위험한 과잉압력 상황이 일어날 것이라는 것을 알려주는 경고를 제공할 수도 있다. 외부에 대해 실질적으로 단절되거나 또는 그 외의 경우 외부에 개방된 장치에서, 상기 개구를 통해 외부 또는 안전 저장용기로 유체를 방출하는 것은 시스템 내의 압력을 감소시키고 유체의 높은 압력으로 인해 시스템의 또 다른 부분이 고장 나는 것을 방지한다.
공통적으로 사용되는 안전 장치들의 예는 파열 디스크(rupture disk)와 폭발 패널(explosion panel)들을 포함한다. 이러한 안전 장치들은 상기 안전 장치의 특정 부분을 시스템 내의 압축 유체에 노출하기 위해 압축 시스템에 부착될 수 있다. 종종, 유체에 노출된 장치의 한 부분은 유체가 사전결정된 압력에 도달할 때 파열되거나 또는 파단되도록 형성된다. 디스크 또는 패널이 파단 또는 파열되어 개구를 형성하며 시스템 내의 압력을 감소시키기 위하여 상기 개구를 통해 압축 유체가 흐르게 된다. 따라서 이러한 타입의 안전 장치는 자체적으로 파괴될 수 있으며 사용 후에 매번 교체되어야 한다. 통상적으로, 이러한 안전 장치들 중 하나를 교체하기 위하여, 시스템의 특정 해체작업이 필요하며 이에 따라 디스크 또는 패널은 시스템과 적절하게 연동될 수 있다.
그러므로, 안전 장치가 파열되거나 또는 자동적으로 개방되도록 설계(즉 자체-파괴 안전 장치)되는 것에 추가하여, 종종, 제조하고 배열할 때 특별한 장소와 압력에서 개방되도록 하기 위하여 이 장치의 재료를 정밀하게 스코어링(scoring) 하거나 또는 그 외의 다른 경우 취약하게 할 필요가 있다. 예를 들어, 파열 디스크 포메이션(rupture disk formation)은 종종 사전결정된 "파괴 패턴(burst pattern)"을 개략적으로 형성하기 위해 안전 장치의 재료를 스코어링(scoring), 커팅(cutting), 에칭(etching) 또는 박편(thinning)하는 단계를 포함한다. 이 정밀한 기계가공에 따라 제조시간과 기계가공 시간이 늘어나고 이에 따라 제조 비용이 증가하게 된다.
"리버스 버클링(reverse buckling)" 파열 디스크 압력 해제 장치(rupture disk pressure relief device) 분야에서, 오목/볼록 구조물은 안정적이고 재생산가능한 압력 반응 장치를 제공하는 수단으로서 사용되어 왔다. 공지된 "리버스 버클링" 장치들은 구조물의 볼록면이 사전결정된 과잉압력 힘(overpressure force)에 노출될 때 상기 구조물이 구부러지고(buckled) 꺾여져서(inverted) 볼록면이 오목 형태로 함몰되도록 설계된다. 게다가, 파열 디스크는, 통상, 사전결정된 과잉압력 힘에서, 디스크의 다운스트림에 위치된 커팅 장치에 의해 혹은 제조 과정 동안 스코어링, 에칭 또는 그 외의 다른 수단에 의해 생성된 취약선(line of weakness)에 의해, 꺾여질 뿐만 아니라 개방되도록 설계된다.
안정적인 리버스 버클링 압력 반응 용도로 사용되는 광범위한 범위의 오목/볼록 형태의 구조물 내에, 가령, 예를 들어, 중앙-구형 돔(centered spherical dome), 오프셋 구형 돔(offset spherical dome), 피라미드 형태 및 절두형 피라미드 형태와 같은 여러 가지의 부분집합 형태들이 존재한다. 공지된 리버스 버클링 장치들에 종종 사용되는 구형 돔 형태에는 다수의 결점들이 존재한다. 예를 들어, 일반적인 구형 돔 구조물은 종종 과잉압력 상황 동안 오직 부분적으로만 함몰된다. 또한, 부분적 구형 돔 구조물은 불규칙적이거나, 또는 일정하지 못하게, 비대칭적으로 뒤집힐 수도 있으며 이에 따라 균일하지 못한 결과, 특히, 1"/25mm 이하의 직경과 같이 상대적으로 작은 공칭 크기의 결과가 발생되기도 한다. 게다가, 배송 및 포장단계 동안, 구 형태는 흔들리기 쉽고 종종 파손 위험성에 노출되거나 또는 배송 및 포장단계 동안 (종종 설정 압력보다 더 낮은 압력에서 개방되거나 혹은 파열되는) 원하는 반응 압력에 바람직하지 못한 영향을 끼치는 오취급에 노출되기 쉽다. 또한 재생산가능한 파괴 패턴을 형성하기에 필요한 스코어링 및 에칭공정으로 인해 제조에 관련된 전체 비용과 이익이 늘어나게 된다.
위에서 기술한 결점들 중 하나 또는 그 이상의 결점 및/또는 그 외 다른 종래 기술의 결점들을 해결하는 압력 반응 구조물에 대한 필요성이 제기된다.
한 구체예에 따르면, 압력 반응 장치는 플랜지 부분, 입구면과 출구면을 가진 중앙 부분 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 제공된 경사진 원뿔대 부분을 포함한다. 상기 경사진 원뿔대 부분은 중앙 부분의 운동을 야기하는 사전결정된 압력차(pressure differential)가 가해질 때 작동하도록 구성된다.
또 다른 구체예에 따르면, 압력 반응 시스템은 플랜지 부분, 중앙 부분 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 제공된 경사진 원뿔대 부분을 포함한다. 이 중앙 부분은 실질적으로 평평하고 상기 중앙 부분에 돌출부가 작동가능하게 부착된다. 경사진 원뿔대 부분은 중앙 부분의 운동을 야기하는 사전결정된 압력차가 가해질 때 파열하지 않고도 작동하도록 구성되며, 원뿔대 부분이 작동되어 돌출부가 압력 반응을 표시하게 한다.
또 다른 구체예에 따르면, 압력 반응 시스템은 플랜지 부분, 중앙 부분 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 제공된 경사진 원뿔대 부분을 가진 압력 반응 장치를 포함한다. 경사진 원뿔대 부분은 중앙 부분의 운동을 야기하는 사전결정된 압력차가 가해질 때 작동하도록 구성된다. 컨덕터는 경사진 원뿔대 부분이 작동되기 전에 중앙 부분과 전기적으로 와이어 연결되도록 구성되며, 상기 전기적 와이어 연결은 경사진 원뿔대 부분이 작동할 때 차단된다.
또 다른 구체예에 따르면, 배터리 장치는 상기 배터리 장치 내에 위치된 압력 반응 부재 및 외부 접촉 터미널을 포함하며, 상기 압력 반응 부재는 제 1 형상(configuration)과 제 2 형상을 가지고, 압력 반응 부재는 경사진 원뿔대 부분에 의해 둘러싸여진 중앙 부분을 포함한다. 압력 반응 부재는 제 1 형상에서 배터리 장치 내의 전기 전도 경로의 일부를 형성하며, 상기 배터리 장치로 사전결정된 압력 상태가 가해질 때, 압력 반응 부재는 제 2 형상을 구현하며 배터리 장치 내에서 더 이상 전기 전도 경로의 일부를 형성하지 않는다.
또 다른 구체예에 따르면, 압력 반응 시스템 테스트 방법은, 플랜지 부분, 중앙 부분 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 경사진 원뿔대 부분을 가진 압력 반응 부재를 제공하는 단계를 포함하고, 중앙 부분의 한 표면에 증가하는 압력차를 가하는 단계를 포함하며, 경사진 원뿔대 부분이 작동할 때의 압력을 기록하는 단계를 포함한다.
또 다른 구체예에 따르면, 과잉압력 상황 반응 방법은 플랜지 부분, 중앙 부분 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 경사진 원뿔대 부분을 가진 압력 반응 부재를 제공하는 단계를 포함하고, 이 압력 반응 부재는 제 1 형상과 제 2 형상을 가진다. 압력 반응 부재는, 제 2 형상을 택하여 압력 반응 부재가 압력원 내에서 사전결정된 압력에 반응하도록 제 1 형상 내에서 압력원에 노출된다.
본 명세서의 추가적인 목적들과 이점들은 하기 사항들에서 부분적으로 설명될 것이고, 부분적으로는 이 설명으로부터 명백하게 될 것이며 또는 본 발명을 실시함으로써 이해될 수 있을 것이다. 본 발명의 목적들과 이점들은 첨부된 청구범위에서 특히 지적된 요소들과 그 조합들로서 구현되고 달성될 것이다.
전술한 일반적인 사항들과 하기 상세한 설명들은 모두, 청구된 바와 같이, 단지 본 발명을 대표하고 설명하는 것이지 본 발명을 제한하려고 하는 것이 아님을 이해해야 한다.
본 명세서의 일부분을 구성하고 있으며 이 명세서에 통합된 첨부 도면들은 기술된 사항들과 함께 여러 가지 구체예들을 예시하며 본 발명의 원리를 설명하기 위해 제공된다.
도 1은 배터리 회로를 차단하기 위해 시스템 내에 사용된 종래 기술의 리버스 버클링 장치를 도시한 횡단면도.
도 2는 리버스 버클링 장치가 함몰된 후 도 1의 종래 기술의 리버스 버클링 장치를 도시한 횡단면도.
도 3a는 본 발명의 한 구체예에 따른 압력 반응 부재를 도시한 투시도.
도 3b는, 본 발명의 한 구체예에 따라서, 취약선을 가진 압력 반응 부재를 도시한 투시도.
도 3c는, 본 발명의 한 구체예에 따라서, 라인을 형성하는 인덴테이션을 가진 압력 반응 부재를 도시한 투시도.
도 3d는, 본 발명의 한 구체예에 따라서, 두 개의 라인을 형성하는 인덴테이션을 가진 압력 반응 부재를 도시한 투시도.
도 4는 도 3a의 압력 반응 부재를 도시한 횡단면도.
도 5a는 불규칙적인 콘 형태를 가진 압력 반응 부재를 도시한 횡단면도.
도 5b는 불규칙적인 돔 형태를 가진 압력 반응 부재를 도시한 횡단면도.
도 5c-5d는 인덴테이션을 가진 압력 반응 부재를 도시한 횡단면도.
도 5e-5f는 오목/볼록 중앙 부분을 가진 압력 반응 부재를 도시한 횡단면도.
도 6a-6b는 전기 회로를 닫기 위해 시스템에서 압력 반응 부재의 용도를 도시한 도면.
도 7a-7b는 전기 회로를 개방하기 위해 시스템에서 압력 반응 부재의 용도를 도시한 도면.
도 8a-8b는 전기 회로를 개방하기 위해 또 다른 시스템에서 압력 반응 부재의 용도를 도시한 도면.
도 9a-9b는 포토 이미터와 포토 디텍터를 나란하게 정렬하기 위해 시스템에서 압력 반응 부재의 용도를 도시한 도면.
도 10a-10b는 포토 이미터와 포토 디텍터 사이에서 신호를 차단하기 위해 시스템에서 압력 반응 부재의 용도를 도시한 도면.
도 11a-11b는 압력 반응 부재의 작동을 가시적으로 표시하기 위해 시스템에서 압력 반응 부재의 용도를 도시한 도면.
도 12a-12b는 유체 경로를 닫기 위해 시스템에서 압력 반응 부재의 용도를 도시한 도면.
도 13a-13b는 전기 회로의 전기적 차단에 영향을 끼치기 위해 시스템에서 압력 반응 부재의 용도를 도시한 도면.
도 14a는, 본 발명의 한 구체예에 따라서, 배터리 회로를 차단하기 위해 시스템에서 사용된 압력 반응 부재를 도시한 횡단면도.
도 14b는, 본 발명의 한 구체예에 따라서, 압력 반응 부재의 작동 후에, 도 14a의 시스템을 도시한 횡단면도.
도 15는 본 발명에 한 구체예에 따라서 압력 반응 부재를 테스트하기 위한 방법을 도시한 플로차트.
도 16은 본 발명에 한 구체예에 따라서 압력에 반응하기 위한 방법을 도시한 플로차트.
이제 본 발명의 대표적인 구체예들이 상세하게 설명될 것이며, 이 구체예들의 예들은 첨부된 도면들에 예시된다. 가능한 한, 동일한 또는 유사한 부분들을 지시하기 위해 도면들 전체에 걸쳐 동일한 도면부호들이 사용될 것이다. 본 출원서의 도면들은 기본 시스템의 작동 요소들을 일반적으로 이해하기 위함이다. 따라서, 특별히 언급되지 않는 한, 이 도면들은 예시된 상호연결된 구성요소들을 위한 정확한 위치 또는 비례적인 수치들을 그대로 나타내는 것이 아니다.
도 1과 도 2는 배터리 회로를 차단하기 위해 시스템에서 사용된 종래 기술의 리버스 버클링 장치의 횡단면도를 도시한다. 특히, 도 1과 도 2는 미국특허번호 5,741,606호('606 특허)로부터 두 개의 도면들을 포함하는데, 이 특허는 과충전 보호용 배터리 벤트(overcharge protection battery vent)에 관한 것이다. 이 장치는 배터리 셀 장치 내의 전해질들의 위험하고 제어불가능한 방출 또는 폭발 위험성에 대해 보호하도록 작동한다. 이러한 장치들은 종종 전류차단장치(current interrupt device) 또는 CID로서 언급된다. 정상적인 작동에서, 원래 형태의 리버스 버클링 장치는 배터리 회로의 전기 전도 경로의 일부를 구성한다. 회로의 쇼트(short) 상황 또는 그 외 다른, 증가하는 압력으로 인해 배터리 재앙으로 이어질 수도 있는 위험한 과잉압력 상황에서, '606 특허의 리버스 버클링 디스크는 위험한 과잉압력 상태를 야기하는 연속 회로 경로를 차단하고 전도 회로를 차단하도록 뒤집힌다(reverse). 과잉압력 상태가 너무 크게 되면, 리버스 버클링 디스크는 고장나게 되고 압력을 완화시키기 위해 유체를 방출하도록 사전결정된 파괴 패턴을 따라 파열된다.
도 1은 배터리 터미널 접촉부(21)의 상측 부분을 나타낸다. 도 1에 따르면, 전기 전도 경로는 전도 탭(26), 전도 재킷(25), 구형이며 돔 형태의 리버스 버클링 디스크(29) 및 저항기(22)를 횡단하여 터미널 접촉부(21)에서 종결된다. 도 2에 도시된 바와 같이, 배터리의 하부 격실(도시되지 않음) 내의 압력이 (예컨대, 위험한 배터리 오작동으로 인해) 위험한 수준으로 상승할 때, 화살표(P) 방향으로의 유체 압력은 결국 디스크(29)가 구부러지고 뒤집히게 한다. 뒤집히면, 디스크(29)는 더 이상 전도 재킷(25)과 접촉하지 않는다. 그 결과 전도 경로는 파괴되며, 이에 따라 고압 상태의 원인을 제거한다. 그럼에도 불구하고, 고압 상태가 지속되거나 또는 특정 크기에 도달하는 경우, 디스크(29)는 추가적으로 스코어링 라인(27)을 따라 파열되도록 설계되며, 이에 따라 배터리 내에서 벤트 홀(28)로부터 유체가 방출되게 한다. 디스크(29)가 구 형태의 돔 섹션을 제공하며 사전성형된 패턴의 취약선(즉 스코어링 라인(27))들을 포함하기 때문에, 이 디스크는 공지된 압력 반응 부재들과 관련되어 위에서 언급한 모든 결점들을 지니게 된다.
도 3a는 본 발명의 한 구체예에 따른 압력 반응 부재(10)의 한 투시도를 예시한다. 압력 반응 부재(10)는 외부 플랜지 부분(12)과 평평한 중앙 부분(14)을 가진 오목/볼록 형태의 구조물을 포함한다. 플랜지 부분(12)과 중앙 부분(14) 사이의 경사진 원뿔대 부분(16)은 절두형 콘 설계 형태를 제공한다. 도 3a가 원형의 부재(10)를 나타내고 있지만, (예를 들어, 직사각형과 같은) 그 외 다른 형태도 고려된다.
평평한 중앙 부분(14)의 하측면에 사전결정된 설정 압력 상태가 가해질 때, 압력 반응 부재(10)는 화살표(P) 방향으로 작동된다. 본 명세서에 있어서, 용어 "작동되다(activate)" 및 "작동(activation)"은 제어된 버클링 운동 또는 원뿔대 부분(16)이 함몰되어 중앙 부분(14)이 이동되게 하는 것을 의미한다.
도 4는 압력 반응 부재(10)의 횡단면도를 도시한다. 도 4에 따르면, 외부 플랜지 부분(12), 평평한 중앙 부분(14) 및 경사진 원뿔대 부분(16)은 절두형 콘 형태를 형성한다. 도 4의 구체예는 원뿔대 각도(
Figure 112009075181320-pct00001
)와 다양한 설계변수(A, B, C, D 및 E)들을 나타내며, 이들은 부재(10)용 작동 압력 또는 설정 압력(P)을 제공하도록 선택될 수 있다. 예를 들어, 원뿔대 각도(
Figure 112009075181320-pct00002
)는 원하는 작동 압력(P)을 구현하기 위하여 약 10° 내지 60°사이의 각도범위, 보다 바람직하게는, 약 15°내지 35°사이의 각도범위로부터 선택될 수 있다. 부재(10)에 작동 압력(P)이 가해질 때, 구조물(16)은 함몰될 것이며 중앙 부분(14)이 화살표(P) 방향으로 이동하게 한다.
한 구체예에서, 절두형 콘 디자인은 압력 반응 부재의 파열 또는 파괴가 바람직하지 않거나 또는 요구되지 않는 분야에서 사용될 수 있다. 이 분야에서, 작동 운동(하지만 디스크의 파괴가 아닌)은 표시 신호 또는 그 외 다른 제어 반응을 유발할 수 있다. 이러한 구체예에서는, (도 3a와 도 4에 예시된 바와 같이) 압력 반응 부재(10)가 (도 1과 도 2의 스코어 라인(27)에 의해 형성된 것과 같이) 취약선들을 커팅하고 스코어링 하거나 또는 에칭함으로써 파괴 패턴을 형성하는 값비싼 추가 제조 공정을 필요로 하지 않을 수도 있다.
그 외 다른 구체예들에서, 용이하게 파괴하거나 혹은 파열하기에 취약선이 바람직할 수 있다. 도 3b에 예시된 바와 같이, 중앙 부분(14)은 취약선(15)에 의해(예컨대, 스코어 라인 또는 에칭 홈에 의해) 원뿔대 부분(16)에 연결될 수 있다. 이러한 구체예에서, 중앙 부분(14)의 파열 또는 개방은 원뿔대 부분(16)의 형태에 의해 제어된다.
도 3a와 도 4의 절두형 콘 형태는 일반적인 그 외 다른 오목/볼록 형태보다 더 예측가능하고 더 일정한 작동 운동의 이점을 제공할 수 있다. 예를 들어, 절두형 콘의 "파이-팬(pie-pan)" 윤곽은 통상, 작동 시에, 절두형 콘의 원래 형태를 대칭적으로 뒤집는다(symmetrically reverse). 이와는 대조적으로, 일반적인 구 형태의 돔 구조물은 오직 부분적으로만 함몰될 수 있거나 또는 불규칙적이고 비대칭적으로 뒤집힐 수도 있다.
절두형 콘 디자인은 또한 포장, 배송, 취급 및 설치 시에 파손에 대한 더 큰 내구성의 이점을 제공할 수도 있다. 손상된 압력 반응 부재는 약화된 성능을 보일 수 있는데 이는 원하는 사전결정된 설정 압력보다 더 낮은 압력에서 작동될 수 있음을 의미한다. 도 3a와 도 4의 절두형 콘 디자인은 구형 부재보다 더 두껍기 때문에(도 4의 치수 A) 동일한 설정 압력에서 손상에 대해 더 큰 내구성을 가진다. 다른 방식으로 기술하면, 주어진 재료 두께와 공칭 크기에 대해서, 절두형 콘 형태는 통상적인 형태의 디스크에 비해 약 절반의 역압력(reversal pressure)을 제공한다. 예를 들어, 0.005" 두께를 가진 알루미늄으로부터 제조된 공칭 크기 0.25"의 절두형 콘은 거의 85psig의 반응 압력을 가지는 반면, 동일한 공칭 크기, 재료 및 두께의 반구 형태 구조물은 거의 160psig의 반응 압력을 가진다. 이에 따라, 절두형 콘 디자인은 동일한 두께의 재료에 대해 더 낮은 반응 압력(즉 더 높은 민감도)를 구현한다. 이러한 재료의 차이들은 배송 및 포장단계 동안 발생되는 손상을 처리하는 데 보다 내구성을 가진 더 두꺼운 디스크 재료를 야기할 수 있지만 여전히 동일한 반응 압력을 구현한다.
도 3a와 도 4의 구체예들이 대칭적인 절두형 콘 형태를 가진 부재(10)를 예시하지만, 또한 본 발명은 사전결정된 압력에 대해 안정적인 반응성을 구현할 수 있는 불규칙적인 콘 형태들과 불규칙적인 돔 형태들도 고려한다. 상기 불규칙적인 형태들의 예는 도 5a(불규칙적인 콘 형태) 및 도 5b(불규칙적인 돔 형태)의 횡단면도에 도시된다.
압력 반응 부재(10)의 추가적인 구체예들은 원하는 압력 반응을 구현하기 위해 표면 또는 구조적 개선예들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 대칭적인 또는 불규칙적인(비대칭적인) 콘 또는 불규칙적 구형 돔 부재(10)는 상기 부재의 구조물에 대해 적어도 하나의 인덴트(indent)를 포함할 수 있다. 이 인덴트는 오목/볼록 형태의 부재(10) 구조물의 꼭지부(apex)에서 또는 상기 꼭지부 근처에서 형성될 수 있다. 도 5c에 도시된 한 구체예에서, 인덴테이션(indentation)이 압력 반응 부재의 볼록 표면에 형성되어 볼록 표면 내에 인덴트된 캐비티(141)를 생성할 수 있는 반면, 오목 표면 내에는 이에 상응하는 꼭지 형태의 돌출부/오목부(142)를 형성한다. 대안으로, 도 5d에 도시된 바와 같이, 인덴테이션이 압력 반응 부재의 오목 표면에 형성되어 오목 표면 내에 캐비티(143)를 생성할 수 있으며, 볼록 표면 내에는 이에 상응하는 꼭지 형태의 돌출부(144)를 생성한다.
도 3c에 도시된 압력 반응 부재(10)의 또 다른 구체예는 압력 반응 부재(10)의 꼭지부와 일치하는 중간점을 가진 일직선(17) 형태의 인텐데이션을 포함한다. 게다가, 이 인덴테이션은, 도 3d에 도시된 바와 같이, 상기 꼭지부를 교차하는 두 개의 일직선(17)들을 포함할 수 있다. 구조적 꼭지 포메이션(structural apex formation)의 크기와 형태를 변경하는 것은 주어진 크기와 재료의 디스크가 구부러지는 압력에서 광범위한 변형예들을 생성할 수 있다고 고려된다. 예를 들어, 작은 인덴테이션을 가진 0.003" 두께의 재료로 제조된 1" 디스크는 그보다 더 큰 인덴테이션을 가진 유사한 디스크보다 더 높은 압력에서 구부러질 것이다.
본 발명은 평평하지 않은 중앙 부분(14)을 제공하는 것을 추가적으로 고려한다. 도 5e와 도 5f에 도시된 대표 구체예들은 오목/볼록 형태를 나타낼 수 있는 중앙 부분(14)을 제공한다. 도 3a와 도 4는 실질적으로 평평한 중앙 부분(14)을 예시하고 도 5e와 도 5f는 오목/볼록 형태를 나타내지만, 그 외의 다른 임의의 적절한 형태의 중앙 부분(14)도 사용될 수 있다. 따라서 중앙 부분(14)의 형상과 구조적 꼭지 포메이션을 변경시키는 것은 특정 크기와 두께의 압력 반응 부재가 서로 다른 다양한 상업적 분야의 특정 압력 해제 필요성에 대해 적절하게 될 수 있게 한다.
(도 4에 도시된 바와 같이) 평평한 중앙 부분(14)을 가진 주어진 치수(A, B, C, D, 및 E)의 압력 반응 부재들에 대해서, 부재(10)의 반응 압력은 원뿔대 각도(
Figure 112009075181320-pct00003
)에 의해 결정된다. 이에 따라, 추가적인 구체예들에서, 실질적으로 부재(10)의 반응 압력을 변경시키지 않고 중앙 부분(14)에 추가적인 구조물이 부착될 수 있다. 이 추가적인 구조물은 압력 반응 부재(10)이 작동 운동할 때 반응 제어 신호를 제공하는 것에 관한 것이 될 수 있다. 이러한 추가적인 구조물을 제공하는 구체예들은 도 6a-12b에 예시된다.
도 6b, 7b, 8b, 9b, 10b, 11b, 및 12b에 도시된 구체예들은 상대적으로 평평한 작동후 부재(10)의 형태를 나타내지만, 이는 단지 변위 거리의 변동을 나타내는 것을 의미한다. 실질적으로, "파이 팬" 윤곽 부재(10)는 작동 시에 일반적으로 상기 부재의 위치를 뒤집는다(reverse). 이렇게 일반적으로 뒤집히는 것은 꺾여지는 경향이 있고 통상 초기 작동전 형태의 거울상이 된다. 이 최종 형태는 초기 형태의 완전한 거울상이 아니며, 도 14b에 도시된 부재(10)의 파동 패턴(undulating pattern)에 의해 입증되듯이, 종종 불규칙적이고 부분적으로는 비틀려 있다. 따라서, 도 6b, 7b, 8b, 9b, 10b, 11b, 및 12b에서 평평한 형태의 부재(10)에도 불구하고, 실질적인 작동후 형태는, 불규칙적이지만, 일반적으로 반사되고, (도 14b에 예시된 것과 같은) 꺾여진 형태를 나타낼 것임을 이해해야 한다.
도 6a-6b는 전기 회로를 닫기 위해 시스템에서 압력 반응 부재(10)의 용도를 도시한다. 도 6a에 도시된 바와 같이, 개방 전기 회로 경로가 회로 터미널(40 및 42) 사이에 나타난다. 압력 반응 부재(10)는 예시된 전기 회로 경로의 터미널(40 및 42)들에 대하여 위치된다. 부재(10)의 중앙 부분(14)은 탄성적이고 전기 전도 스프링 아치(44)를 포함한다. 사전결정된 설정 작동 압력(P)이 가해질 때, 부재(10)의 작동 운동은 아치(44)를 터미널(40 및 42)들과 맞물리게 하고 이에 따라 도 6b에 예시된 바와 같이 전기 회로를 완료하도록 변위시킬 수 있다. 완료된 전기 회로는 부재(10)의 작동에 대해 경고 또는 그 외 다른 임의의 적절한 반응을 유발시킬 수 있다. (도시되지 않은) 대안의 구체예에서, 아치(44)는 부재(10)가 작동된 후 회로 터미널과 아치(44) 사이에 연속적인 맞물림 상태를 기계적으로 보장하기 위한 구조물(예를 들어, 맞물림 클립, 또는 수 및 암의 탄성 짝 클립 부재들)을 포함할 수 있다.
도 7a-7b는 부재(10)의 작동 시에 전기 회로를 개방하기 위한 압력 반응 시스템의 용도를 도시한다. 도 7a에서, 압력 반응 부재(10)는 비작동 상태인 원래 위치에 있고 아치(44)는 터미널(40 및 42) 사이에서 전기 회로를 완료하는 위치에 있다. 부재(10)의 중앙 부분(14)은 회전 기어(56)의 톱니(52)와 맞물리는 맞물림 톱니(50)를 포함하는 돌출부(51)를 지지한다. 차례대로, 기어(56)의 톱니(52)는 아치(44)를 지지하는 돌출부(53)의 톱니(54)와 맞물린다.
도 7b에 도시된 바와 같이, 사전결정된 압력 상태(P)가 가해질 때, 부재(10)의 중앙 부분(14)은 톱니(50)가 화살표(60) 방향으로 이동하여 톱니(52)와 맞물리고, 화살표(58)에 의해 나타난 것과 같이 기어(56)가 반시계 방향으로 회전하도록 변위될 수 있다. 차례대로, 이 회전은 톱니(54)가 톱니(52)와 맞물리게 하고 아치(44)가 화살표(62) 방향으로 이동하게 하며 이에 따라 터미널(40 및 44) 사이에서 전기 회로를 차단하게 한다.
도 8a-10b의 구체예들은 압력 반응 부재(10)의 작동에 반응하여 제어 신호를 전송하기 위해 포토 디텍터와 포토 이미터의 회로 구성요소들을 이용하는 대안의 배열(arrangement)을 나타낸다. 예를 들어, 도 8a는 중앙 부분(14)을 따라 포토 이미터(60)를 통합하는 압력 반응 부재(10)를 나타낸다. 원뿔대의 상측 표면(161)은 광신호(64)를 감지하고 인식하도록 나란하게 정렬된 포토 디텍터(62)를 포함한다.
도 8a와 도 8b의 구체예에 따르면, 부재(10)의 작동 시에 신호가 차단된다. 도 8b에 도시된 바와 같이, 압력(P)이 사전결정된 설정 수준에 도달할 때, 압력 반응 부재(10)가 작동되어 중앙 부분(14)이 변위되게 한다. 이와 같은 중앙 부분(14)의 변위는 포토 이미터(60)와 포토 디텍터(62) 사이에서 그 배향이 변경되게 한다. 보다 구체적으로, 포토 이미터(60)와 포토 디텍터(62) 사이에서 배향의 변경으로 인해, 포토 디텍터(62)는 더 이상 광신호(64)를 인식하지 못한다. 이와 같은 신호 손실(signal loss)은 과잉압력 상태에 관하여 원하는 반응 신호를 표시하기 위해 임의의 전기 회로에서 사용될 수 있다. 적절한 반응 신호들은 두 개의 상태들 중 하나를 지시하기 위해 공통적인 논리 회로에 사용된 토글 스위치 또는 그 외의 다른 종래의 전압 분할기(voltage divider)를 포함할 수 있다.
도 9a-10b의 구체예들에 따르면, 반응 신호는 부재(10)의 작동 시에 전송된다. 예를 들어, 도 9a-9b는 포토 이미터(60)와 포토 디텍터(62)가 부재(10)의 작동 시에 반응 인식 신호를 발생하도록 나란하게 정렬된 배열을 예시한다. 대안으로, 도 10a-10b는, 작동 시에 돌출부(70)가 포토 이미터(60)와 포토 디텍터(62) 사이에서 신호를 분리하여(disrupt) 부재(10)의 작동을 표시하는 반응 신호가 변화되도록, 부재(10)의 중앙 부분(14)을 따라 불투명 돌출부(70)의 용도를 예시한다.
도 11a-11b는 압력 반응 부재의 작동을 가시적으로 표시하기 위하여 시스템에서 압력 반응 부재(10)의 용도를 나타낸다. 도 11a의 부재(10)의 중앙 부분(14)은 돌출 부재(82)를 포함한다. 원래의 사전작동 위치에서, 상기 돌출부(82)는 표시 표면(84)을 따라 애퍼처(80) 하부에서 오목하게 형성된다(recessed). 화살표(P) 방 향으로의 사전결정된 압력 힘으로 인해 압력 반응 부재(10)가 작동할 때, 이 돌출부는 표시 표면(84)에서 애퍼처(80)를 통해 변위된다. 이에 따라, 사전결정된 압력 상태가 발생할 시에, 상기 돌출부(82)는 표시 표면(84) 위로 사전결정된 거리(D)만큼 변위하여 부재(10)가 작동되었다는 것을 가시적으로 표시한다.
도 12a-12b는 유체 경로를 닫기 위해 시스템에서 압력 반응 부재(10)의 용도를 예시한다. 도 12a에 도시된 바와 같이, 부재(10)의 중앙 부분(14)은 유체 파이프(100)를 따라 애퍼처(90)와 나란하게 정렬된 유체 밀봉 돌출부(104)를 포함한다. 유체 파이프(100)는 압력 반응 부재(10)가 작동하게 하는 압력과 유체로부터 완전하게 분리된다. 압력(P)이 부재(10)를 작동시킬 때, 돌출부(104)는 애퍼처(90)를 통해 유체 파이프(100) 내로 돌출한다. 밀봉 돌출부(104)의 최종 위치는 파이프(100) 내에서 유체 흐름 경로(102)를 차단할 수 있다.
한 구체예에서, 압력 반응 부재(10)는 전기 회로를 차단하기 위해 시스템에서 사용될 수 있다. 도 13a는 부재(10)의 사전작동 배열을 나타낸다. 부재(10)의 입구면 위에서, 컨덕터(110)는 압력 반응 부재(10)의 중앙 섹션의 한 부분(14)과 전기적으로 와이어 연결(electric wire connection)을 이룬다. 사용 동안 압력 힘(P)이 부재(10)의 입구면 위에 작용한다. 도 13b에 도시된 바와 같이, 압력 크기가 부재(10)의 입구면 위에서 사전결정된 설정 압력에 도달할 때, 압력 반응 부재(10)가 작동하고 압력 반응 부재(10)를 변위시키고 일반적으로는 꺾이게 한다(inverting). 상기와 같은 작동과 꺾임은 컨덕터(110)와 부재(10) 사이의 연결을 차단할 수 있다. 작동후 형상에서, 압력 반응 부재는 컨덕터(110)를 이용하여 전기 스위치 또는 전기 회로를 통해 작동 상태를 표시하도록 배열될 수 있다.
또 다른 구체예에서, 압력 반응 부재(10)는, 도 14a와 도 14b에 도시된 바와 같이, 배터리 회로를 차단하기 위해 시스템에서 사용될 수 있다. 도 14a는 배터리 셀(30)을 도식적으로 나타낸다. 배터리 셀(30)은 터미널 접촉부(32), 전기 전도 재킷(34), 절두형 콘 형태를 가진 압력 반응 부재(10), 및 압력 반응 부재(10)와 전기 전도 재킷(34)의 한 부분 사이에 배열된 전열 개스킷(36)을 포함한다.
부분 내에 배터리 셀의 전력-공급 구성요소(40)는 재킷(34)에서 전도 경로를 달성할 수 있다. 재킷(34)과 압력 반응 부재(10) 사이의 접촉으로 인해, 전기 경로는 시스템을 통해 흐르게 되며 터미널 접촉부(32)에서 종결된다. 배터리 셀(30)의 내부 부분 내에 회로의 쇼트(short) 상황 또는 그 외 다른 임의의 위험하고 과잉압력 상황이 일어날 때, 상기 부분(40)에 가해지는 압력은 증가된다. 도 14b에 도시된 바와 같이, 압력(P)이 사전결정된 수준에 도달할 때, 압력 반응 부재(10)가 작동되고 재킷(34)과 압력 반응 부재(10) 사이의 전기 전도 경로를 파열하게 된다. 예시된 구체예에서, 압력 반응 부재(10)는 상기 부재(10)를 파열 또는 파괴하게 하는 임의의 스코어링 라인 또는 취약선을 포함하지 않는다. 대신, 부재(10)의 특정 두께와 원뿔대 각도(도 4의 변수 A 및
Figure 112009075181320-pct00004
)에 의해 작동이 제어된다.
압력 반응 부재(10)를 제조하기 위한 전형적인 재료들은 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈 또는 니켈 합금, 탄소, 그래파이트 또는 플라스틱들을 포함하지만 이들에만 제한되는 것은 아니다. 압력 반응 부재(10) 성형 방법은 시트 재료 혹은 메탈 코일의 포밍(forming) 또는 스탬핑(stamping)을 포함한다. 또한 제조공정은 메탈, 그래파이트 또는 플라스틱 재료의 기계가공(machining) 뿐만 아니라 캐스팅 또는 몰딩 또는 위에서 언급한 제조공법들의 임의의 조합을 포함할 수 있다.
위에서 기술한 각각의 구체예들은 대안의 반응 제어 신호를 제공하기 위해 조합하여 사용될 수 있다. 게다가, 서로 다른 각각의 구체예들의 구성요소들은 다용도의 반응 시스템을 제공하기 위하여 고려가능한 방식으로 대체될 수 있고 및/또는 조합될 수 있다.
위에서 기술한 구체예들의 용도로 다시 돌아가서, 도 15는 과잉압력 상황 반응 방법용 플로차트를 나타낸다. 한 구체예는 압력 반응 부재를 제공하는 단계(501)를 포함하며, 이 압력 반응 부재는 플랜지 부분, 중앙 부분 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 위치된 경사진 원뿔대 부분을 포함한다. 경사진 원뿔대 부분은, 사전결정된 압력 수준 하에서 버클링(buckling) 및 리버싱(reversing) 시킴으로써 즉 제 1 형상으로부터 제 2 형상으로 이동시킴으로써, 작동하도록 구성된다. 압력 반응 부재는, 제 2 형상을 택하여 상기 압력 반응 부재가 압력원 내에서 사전결정된 압력에 반응하도록, 압력원에 노출된다(502 단계).
또 다른 구체예에서, 과잉압력 상황 반응 방법은 또한 전도 아치를 중앙 부분에 부착시키는 단계(503)를 포함할 수 있다. 압력 반응 부재는 제 1 터미널 단부와 제 2 터미널 단부를 포함하는 개방 회로에 대하여 위치될 수 있으며, 이에 따라 압력 반응 부재가 제 2 형상을 택할 때 전도 아치가 제 1 터미널 단부와 제 2 터미 널 단부 사이에서 개방 회로를 완료한다. 한 방법은 작동을 표시하도록 구성된 경보기를 제공하는 단계(504)를 포함할 수 있으며, 제 1 터미널 단부와 제 2 터미널 단부 사이에서 개방 회로를 완료할 때 경보기가 작동하도록 유발한다. 경보기 제공 단계가 기술되었지만, 작동에 반응하여 그 외의 다른 임의의 적절한 표시 또는 작동을 제공하는 방법도 또한 고려된다.
또 다른 구체예는 반응을 가시적으로 표시하도록 구성된 구조물을 제공하는 단계(505)를 포함한다. 이러한 구조물은, 가령, 예를 들어, 작동 후에 가시적 표시 표면의 애퍼처를 통해 돌출하도록 구성된, 중앙 부분에 부착된 돌출부를 포함할 수 있다.
도 15에 도시된 바와 같이, 한 방법은 포토 디텍터와 통신하도록(507 단계) 구성된 포토 이미터를 제공하는 단계(506)를 포함할 수 있다. 한 구체예에서, 포토 디텍터는 압력 반응 부재가 제 1 형상 내에 있을 때 작동 전에 포토 이미터와 통신하도록 나란하게 정렬될 수 있다. 또 다른 구체예에서, 포토 디텍터는 압력 반응 부재가 제 2 형상 내에 있을 때 작동 후에 포토 이미터와 통신하도록 나란하게 정렬될 수 있다.
본 발명의 추가적인 목적은 본 명세서에 기술된 압력 반응 부재들을 테스트하기 위한 대안의 방법들을 기술하는 데 있다. 위에서 언급한 바와 같이, 압력 반응 부재는 압력 반응 부재(10)를 파열하거나 또는 파괴하지 않고도 작동할 수 있다. 이에 따라, 과도한 압력의 급격한 방출이 존재하지 않기 때문에, 정밀도를 결정하고 퀄리티 컨트롤을 유지하기 위해 이러한 압력 반응 부재를 테스트하도록 제 공될 수 있는 시스템 압력에 있어서 급격한 변화가 없다. 게다가, 압력 반응 부재(10)가 작동될 때 발생하는 소음은 종종 바쁜 작업장 환경에서 감지되기에 불충분하다. 따라서 정밀도를 결정하고 퀄리티 컨트롤을 유지하기 위해 이러한 압력 반응 부재를 테스트하는데 있어서 대안의 방법들과 테스트 메커니즘이 유용하다.
도 16에 예시된 한 구체예에 따르면, 압력 반응 부재 테스트 방법은 압력 반응 부재를 제공하는 단계(400)를 포함하며, 이 압력 반응 부재는 플랜지 부분, 중앙 부분, 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 제공된 경사진 원뿔대 부분을 포함한다. 증가하는 압력차가 압력 반응 부재에 가해질 수 있으며(402 단계), 사용자는 압력 반응 부재가 작동되는 압력을 기록할 수 있다(410 단계).
또 다른 압력 반응 부재 테스트 방법은 투명 용기 내에 압력 반응 시스템을 배치하는 단계(401)를 추가적으로 포함할 수 있으며 압력 반응 부재가 작동하는 순간을 가시적으로 표시하게 해 준다.
추가적인 압력 반응 부재 테스트 방법들은 오직 부재의 작동 시에 상기 부재를 접촉하는 위치에 전기 프로브를 배치하는 단계(403) 또는 정확한 작동 순간을 측정하고 기록하기 위하여 부재(10)의 출구면 위에 근접 센서를 배치하는 단계(405)를 선택적으로 포함할 수 있다. 대표적인 근접 센서들은 이중 자석 장치(dual magnet arrangement), 홀 효과 센서(hall effect sensor), 또는 공지된 원격측정 장치(telemetry device)들을 포함할 수 있으나, 여기에만 제한되는 것은 아니다.
또 다른 구체예는 압력 반응 부재(10)의 운동을 정밀하게 감지하기 위하여 테스트 챔버와 마운팅 구조물(mounting structure)에 관해 적절한 증폭량을 가진 오디오 센서(예를 들어 미니어쳐 마이크로폰)를 배치하는 단계(407)를 포함할 수 있다. 또 다른 구체예에서, 볼록/오목 구조물의 운동을 기록하기 위하여 관절경 카메라(arthroscopic camera)가 테스트 챔버와 마운팅 구조물 내에 적절한 방식으로 나란하게 정렬될 수 있다(409 단계).
그 외 다른 구체예들은 종래 기술의 당업자가 본 명세서에 개시된 사항을 실시하고 고려함으로써 자명해 질 것이다. 본 명세서의 예들은 단지 대표적인 것으로만 고려되어야 하며 본 발명의 진정한 사상과 범위는 하기 청구범위들에 의해 지시되어야 한다.

Claims (50)

  1. 플랜지 부분, 중앙 부분 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 제공된 경사진 원뿔대 부분을 포함하며, 상기 중앙 부분은 입구면과 출구면을 가지는 압력 반응 장치에 있어서,
    경사진 원뿔대 부분은 중앙 부분의 운동을 야기하는 사전결정된 압력차가 가해질 때 작동하도록 구성되는 압력 반응 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    작동 시에 중앙 부분이 변위(displacement)되어 전기 회로가 개방되게 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 청구항 1에 있어서,
    작동 시에 중앙 부분이 변위되어 전기 회로가 닫히게 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    작동 시에 중앙 부분이 변위되어 포토 디텍터와 포트 이미터 장치가 오배열되게 하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    작동 시에 중앙 부분이 변위되어 가시적인 표시기가 리세스 위로 돌출되게 하며, 작동할 때가 가시적으로 표시되는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    플랜지 부분에 의해 형성된 평면 및 경사진 원뿔대 부분 사이의 각도는 약 10°내지 약 60°사이인 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    플랜지 부분에 의해 형성된 평면 및 경사진 원뿔대 부분 사이의 각도는 약 15° 내지 약 35°사이인 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    경사진 원뿔대 부분은 대칭적인 절두형 콘 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    경사진 원뿔대 부분은 불규칙적인 절두형 콘 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    경사진 원뿔대 부분은 불규칙적인 절두형 돔 형태를 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  11. 청구항 1에 있어서,
    중앙 부분은 인덴테이션(indentation)을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    인덴테이션은 중앙 부분의 입구면 내에 캐비티(cavity)를 형성하고 상기 인덴테이션은 중앙 부분의 출구면 내에 꼭지(nipple)를 형성하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    인덴테이션은 중앙 부분의 출구면 내에 캐비티를 형성하고 상기 인덴테이션은 중앙 부분의 입구면 내에 꼭지를 형성하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    인덴테이션은 라인을 형성하고, 이 라인은 압력 반응 장치의 꼭지부(apex)와 일치하는 중간점을 가지는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  15. 청구항 11에 있어서,
    인덴테이션은 제 1 라인과 제 2 라인을 형성하며, 이 제 1 라인과 제 2 라인은 압력 반응 장치의 꼭지부에서 교차하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  16. 청구항 1에 있어서,
    중앙 부분은 평평한 형태를 나타내는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  17. 청구항 1에 있어서,
    중앙 부분은 돔 형태를 나타내는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  18. 청구항 1에 있어서,
    압력 반응 장치를 용이하게 파열하도록 구성된 경사진 원뿔대 및 중앙 부분 사이에 형성된 취약선을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  19. 청구항 1에 있어서,
    압력 반응 장치는 스테인리스 스틸, 알루미늄, 니켈 및 니켈 합금, 탄소, 그래파이트 또는 플라스틱들로 구성된 재료들의 군으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  20. 청구항 1에 있어서,
    압력 반응 장치는 메탈 코일의 포밍 또는 스탬핑, 시트 재료의 포밍 또는 스탬핑, 메탈의 기계가공(machining), 그래파이트의 기계가공, 플라스틱 재료들의 기계가공, 캐스팅 또는 몰딩으로 구성된 제조공법들의 군으로부터 제조되는 것을 특징으로 하는 압력 반응 장치.
  21. 압력 반응 장치와 돌출부를 포함하고, 이 압력 반응 장치는 플랜지 부분, 중앙 부분 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 제공된 경사진 원뿔대 부분을 포함하며, 상기 중앙 부분은 평평하고, 상기 돌출부는 중앙 부분에 작동가능하게 부착된 압력 반응 시스템에 있어서,
    -경사진 원뿔대 부분은 중앙 부분의 운동을 야기하는 사전결정된 압력차가 가해질 때 파열하지 않고도 작동하도록 구성되며,
    -원뿔대 부분이 작동되어 돌출부가 압력 반응을 표시하게 하는 압력 반응 시스템.
  22. 청구항 21에 있어서,
    돌출부는 전도 아치(conductive arch)를 포함하며, 압력 반응 시스템은 제 1 회로 터미널과 제 2 회로 터미널을 추가적으로 포함하고, 상기 전도 아치는 제 1 회로 터미널과 제 2 회로 터미널 사이에서 회로를 완료하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  23. 청구항 21에 있어서,
    전도 아치는, 경사진 원뿔대 부분이 작동된 후에, 제 1 회로 터미널과 제 2 회로 터미널 사이에서 회로를 완료하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  24. 청구항 23에 있어서,
    경사진 원뿔대 부분이 작동된 후에, 제 1 회로 터미널과 제 2 회로 터미널 사이에 전도 아치를 보유하도록 구성된 클립들을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  25. 청구항 21에 있어서,
    -전도 아치는, 경사진 원뿔대 부분이 작동되기 전에, 제 1 회로 터미널과 제 2 회로 터미널 사이에서 회로를 완료하도록 구성되고,
    -압력 반응 시스템은, 경사진 원뿔대 부분이 작동될 때, 제 1 회로 터미널과 제 2 회로 터미널 사이에서 회로를 차단하고 전도 아치를 제거하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  26. 청구항 25에 있어서,
    -압력 반응 시스템은 중앙 부분과 전도 회로(conductive circuit)를 연결하 는 톱니형 부재 및 톱니형 기어를 추가적으로 포함하며,
    -상기 톱니 부재는 경사진 원뿔대 부분이 작동할 때 톱니형 기어와 맞물리도록 구성되고, 전도 아치는 톱니형 기어가 톱니형 부재에 의해 맞물릴 때 톱니형 기어에 의해 제거되는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  27. 청구항 21에 있어서,
    돌출부는 신호를 발산하도록 구성된 포토 이미터를 포함하며, 신호를 감지하고 인식하도록 구성된 포토 디텍터를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  28. 청구항 27에 있어서,
    포토 디텍터는 경사진 원뿔대 부분 위에 장착되는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  29. 청구항 27에 있어서,
    포토 디텍터는 경사진 원뿔대 부분이 작동되기 전에 신호를 감지하고 인식하며, 그 신호는 경사진 원뿔대 부분이 작동될 때 차단되는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  30. 청구항 27에 있어서,
    포토 디텍터는 경사진 원뿔대 부분이 작동된 후에 신호를 감지하고 인식하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  31. 청구항 21에 있어서,
    -신호를 발산하도록 구성된 포토 이미터 및 신호를 감지하고 인식하도록 구성된 포토 디텍터를 추가적으로 포함하며,
    -돌출부는 경사진 원뿔대 부분이 작동될 때 상기 포토 이미터와 포토 디텍터 사이에서 돌출하도록 구성되어 신호를 차단하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  32. 청구항 21에 있어서,
    -표시 표면(indication surface)을 추가적으로 포함하며, 상기 표시 표면은 애퍼처(aperture)를 형성하고,
    -돌출부는 원뿔대 부분이 작동되기 전에 애퍼처 하부에서 오목하게 되도록 구성되며,
    -돌출부는 원뿔대 부분이 작동될 때 애퍼처를 통해 돌출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  33. 청구항 21에 있어서,
    -유체 흐름 경로를 전도하도록 구성된 파이프를 추가적으로 포함하며, 이 파이프는 애퍼처를 형성하고,
    -표시기 장치(indicator device)는 원뿔대 부분이 작동되기 전에 애퍼처 하부에서 오목하게 되도록 구성되며,
    -표시기 장치는 원뿔대 부분이 작동될 때 유체 흐름 경로를 차단하고 애퍼처를 통해 돌출하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  34. 압력 반응 장치와 컨덕터를 포함하고, 이 압력 반응 장치는 플랜지 부분, 중앙 부분 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 제공된 경사진 원뿔대 부분을 포함하며, 상기 컨덕터는 경사진 원뿔대 부분이 작동되기 전에 중앙 부분과 전기적으로 와이어 연결(electrical wire connection)되도록 구성된 압력 반응 시스템에 있어서,
    -상기 경사진 원뿔대 부분은 중앙 부분의 운동을 야기하는 사전결정된 압력차가 가해질 때 작동하도록 구성되며,
    -상기 전기적 와이어 연결은 경사진 원뿔대 부분이 작동할 때 차단되는 압력 반응 시스템.
  35. 청구항 34에 있어서,
    전기적 와이어 연결이 차단될 때 압력 반응을 표시하도록 구성된 경보기를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템.
  36. 배터리 장치 내에 위치된 압력 반응 부재 및 외부 접촉 터미널을 포함하며, 상기 압력 반응 부재는 제 1 형상(configuration)과 제 2 형상을 가지고, 압력 반응 부재는 경사진 원뿔대 부분에 의해 둘러싸여진 중앙 부분을 포함하는 배터리 장치에 있어서,
    -압력 반응 부재는 제 1 형상에서 배터리 장치 내의 전기 전도 경로의 일부를 형성하며,
    -배터리 장치로 사전결정된 압력 상태가 가해질 때, 압력 반응 부재는 제 2 형상을 구현하며 배터리 장치 내에서 더 이상 전기 전도 경로의 일부를 형성하지 않는 배터리 장치.
  37. 청구항 36에 있어서,
    중앙 부분은 사전결정된 압력 상태의 힘이 가해질 때 파열하지 않고도 작동하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
  38. 청구항 36에 있어서,
    압력 반응 부재는 상기 부재를 용이하게 파열하기 위하여 내부에 형성되는 어떠한 취약선들도 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 배터리 장치.
  39. -플랜지 부분, 중앙 부분 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 경사진 원뿔대 부분을 가진 압력 반응 부재를 제공하는 단계를 포함하고,
    -중앙 부분의 한 표면에 증가하는 압력차를 가하는 단계를 포함하며,
    -경사진 원뿔대 부분이 작동할 때의 압력을 기록하는 단계를 포함하는 압력 반응 시스템 테스트 방법.
  40. 청구항 39에 있어서,
    작동될 때를 가시적으로 표시하게 하도록 구성된 투명 테스트 용기 내에 압력 반응 시스템을 배치하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템 테스트 방법.
  41. 청구항 39에 있어서,
    오직 작동 시에만 압력 반응 부재의 한 부분이 전기 프로브와 접촉하도록 상기 전기 프로브를 한 위치에 배치하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템 테스트 방법.
  42. 청구항 39에 있어서,
    작동 시에 압력 반응 부재가 근접하게 되는지를 감지하기 위하여 근접 센서(proximity sensor)를 한 위치에 배치하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템 테스트 방법.
  43. 청구항 39에 있어서,
    작동되는 시간에서의 소음을 기록하고 증폭시키기 위하여 오디오 센서를 한 위치에 배치하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템 테스트 방법.
  44. 청구항 39에 있어서,
    평평한 중앙 부분의 운동을 기록하기 위하여 관절경 카메라(arthroscopic camera)를 테스트 챔버 내에 배치하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 압력 반응 시스템 테스트 방법.
  45. -플랜지 부분, 중앙 부분 및 상기 플랜지 부분과 중앙 부분 사이에 경사진 원뿔대 부분을 가진 압력 반응 부재를 제공하는 단계를 포함하고, 이 압력 반응 부재는 제 1 형상과 제 2 형상을 가지며,
    -제 2 형상을 택하여 압력 반응 부재가 압력원 내에서 사전결정된 압력에 반응하도록 제 1 형상 내에서 압력 반응 부재를 압력원에 노출하는 단계를 포함하는 과잉압력 상황 반응 방법.
  46. 청구항 45에 있어서,
    -전도 아치를 중앙 부분에 부착하는 단계를 추가적으로 포함하고,
    -압력 반응 부재를 제 1 터미널 단부와 제 2 터미널 단부를 포함하는 개방 회로에 대하여 위치시키는 단계를 추가적으로 포함하며, 이에 따라 압력 반응 부재 가 제 2 형상을 택할 때 전도 아치가 제 1 터미널 단부와 제 2 터미널 단부 사이에서 개방 회로를 완료하는 것을 특징으로 하는 과잉압력 상황 반응 방법.
  47. 청구항 46에 있어서,
    경보기를 제공하는 단계를 추가적으로 포함하며, 제 1 터미널 단부와 제 2 터미널 단부 사이에서 개방 회로를 완료할 때 경보기가 작동하도록 유발하는 것을 특징으로 하는 과잉압력 상황 반응 방법.
  48. 청구항 45에 있어서,
    -포토 이미터를 중앙 부분에 부착하는 단계를 추가적으로 포함하고,
    -포토 이미터와 통신(communicate)하도록 구성된 포토 디텍터를 제공하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 과잉압력 상황 반응 방법.
  49. 청구항 48에 있어서,
    포토 디텍터를 제공하는 단계는, 압력 반응 부재가 제 1 형상 내에 있을 때 포토 이미터와 통신하도록 포토 디텍터를 나란하게 정렬하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 과잉압력 상황 반응 방법.
  50. 청구항 49에 있어서,
    포토 디텍터를 제공하는 단계는, 압력 반응 부재가 제 2 형상 내에 있을 때 포토 이미터와 통신하도록 포토 디텍터를 나란하게 정렬하는 단계를 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 과잉압력 상황 반응 방법.
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