KR20230047468A - 압력 릴리프 조립체 및 방법 - Google Patents

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데이비드 에이 프리물라
랜달 제이 쇤보른
브래들리 해저드
우망 슈클라
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일리노이즈 툴 워크스 인코포레이티드
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Abstract

본 개시의 실시예들은 일반적으로 뚜껑 또는 용기의 벽을 포함하는 통기 시스템에 관한 것으로, 그 뚜껑 또는 용기는, 중앙 종방향 축선, 중앙 종방향 축선으로부터 뚜껑 또는 용기의 최외측 표면까지 측정되는 라인 세그먼트, 및 뚜껑 또는 용기를 따라 배치되는 압력 릴리프 구조를 획정한다. 압력 릴리프 구조는 뚜껑 또는 용기의 최대 두께의 40% 미만인 최소 두께를 획정하는 뚜껑 또는 용기의 두께감소 영역을 포함한다. 압력 릴리프 구조는 종방향 축선을 중심으로 적어도 180도에 걸쳐 연장되고, 압력 릴리프 구조는 종방향 축선으로부터 라인 세그먼트의 80% 초과의 거리에 위치한다.

Description

압력 릴리프 조립체 및 방법
본 출원은 “Pressure Relief Assemblies and Methods”라는 명칭으로 2021년 8월 6일자로 출원된 미국 특허 제17/395,727호 및 2020년 8월 7일자로 출원된 미국 특허 제63/062,588호의 이익을 주장하며, 그 전체 내용은 본 명세서에 참조로 원용된다.
본 개시는 용기의 통기 및 감압을 허용하는 하나 이상의 압력 릴리프 구조를 갖는 뚜껑 또는 용기에 관한 것이다.
초기에 가압될 수 있거나, 시간이 지남에 따라 가압될 수 있는 내용물을 유지 또는 수용하기 위해 다양한 유형의 용기 또는 캐니스터가 사용된다. 예를 들면, 에어로졸 캐니스터는 에어로졸로 가압될 수 있고, 사용자가 에어로졸이 방출되게 하여 에어로졸 캐니스터 내의 압력을 감소시킬 때까지 그러한 초기 가압을 유지할 수 있다. 몇몇 경우에, 용기가 가압될 수 있으며, 용기 내용물의 수명 사이클에 걸쳐 초기 가압 레벨을 유지할 수 있다. 또 다른 경우에, 용기는, 용기 내에 발생하는 화학 반응과 같이 용기가 가압되게 하는 하나 이상의 요인으로 인해, 시간이 지남에 따라 가압될 수 있다.
전술한 임의의 가압 상황에서, 하나 이상의 피처(features)가 용기의 하나 이상의 부분 내에 또는 그를 따라 구비될 수 있으며, 그 피처는 통기가 필요로 하는 경우 용기의 통기를 허용할 수 있다. 용기가 초기에 밀봉된 후 용기 내 압력이 증가하는 시나리오에서, 용기 내에서부터 내용물의 제어되지 않은 방출을 초래할 수 있는 용기의 과압을 방지하도록 통기 구조가 포함될 수 있다.
시간이 지남에 따라 가압되는 내용물을 포함하는 용기의 통기 또는 감압을 제공하는 다양한 통기 구조가 존재하지만, 특정 용기의 내용물과 관련된 미리 결정된 요인에 기초하여 보다 제어된 감압을 허용할 수 있는 개선된 장치 및 방법이 필요하다.
본 개시의 실시예들은 일반적으로 뚜껑 또는 용기의 벽 및 뚜껑 또는 용기를 따라 배치되는 압력 릴리프 구조를 포함하는 통기 시스템에 관한 것으로, 그 뚜껑 또는 용기는, 중앙 종방향 축선, 그 종방향 축선으로부터 뚜껑 또는 용기의 최외측 표면까지 측정되는 라인 세그먼트를 획정한다. 압력 릴리프 구조는 해당 뚜껑 또는 용기의 벽의 최대 두께의 40% 미만인 최소 두께를 획정하는 뚜껑 또는 용기의 두께감소 영역(thinned region)을 포함한다. 압력 릴리프 구조는 종방향 축선을 중심으로 적어도 180도에 걸쳐 연장되고, 압력 릴리프 구조는 종방향 축선으로부터 라인 세그먼트의 80% 초과의 거리에 위치한다.
일부 실시예에서, 두께감소 영역의 최소 두께는 해당 뚜껑 또는 용기의 최대 두께의 30% 미만이다. 일부 실시예에서, 두께감소 영역의 최소 두께는 해당 뚜껑 또는 용기의 최대 두께의 20% 미만이다. 일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조는 종“‡항 축선으로부터 라인 세그먼트의 90% 초과의 거리에 위치한다. 일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조는 뚜껑 또는 용기의 내부 면을 따라 있는 제1 노치 및 뚜껑 또는 용기의 외부 면을 따라 있는 제2 노치를 포함하며, 두께감소 영역은 제1 노치와 제2 노치 사이에 배치된다. 일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조는 뚜껑 또는 용기의 외부 면에만 배치되는 제1 노치로 이루어진다. 일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조는 뚜껑 또는 용기의 내부 면에만 배치되는 제1 노치로 이루어진다.
일부 실시예에서, 통기 시스템은 측벽을 포함하고 중앙 종방향 축선 및 그 종방향 축선으로부터 용기의 최외측 표면까지 측정되는 라인 세그먼트를 획정하는 용기를 포함한다. 또한, 통기 시스템은 용기의 개방 단부에서 그 용기와 결합되는 뚜껑 및 용기의 측벽 내에 배치되는 압력 릴리프 구조를 포함한다. 압력 릴리프 구조는 용기의 측벽의 최대 두께의 40% 미만인 최소 두께를 획정하는 두께감소 영역을 포함하며, 압력 릴리프 구조는 종방향 축선을 중심으로 적어도 180도 연장되며, 압력 릴리프 구조는 종방향 축선으로부터 라인 세그먼트의 95% 초과의 반경 방향 거리에 위치한다.
일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조는 용기의 상단부보다 바닥 벽에 더 근접하게 용기의 바닥 단부에 배치된다. 일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조는 용기의 상단부에 배치된다. 일부 실시예에서, 두께감소 영역은 제1 영역 및 제2 영역을 획정하며, 제1 영역은 제2 영역보다 얇고, 제2 영역은 측벽보다 얇다. 일부 실시예에서, 두께감소 영역은 포물선 형상을 갖는 표면을 획정한다. 일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조는 측벽의 외부 표면 또는 내부 표면을 따라 제1 노치를 획정한다. 일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조는, 또한 측벽의 외부 표면 또는 내부 표면 중 다른 하나를 따라 제2 노치를 획정한다.
일부 실시예에서, 통기 시스템은 뚜껑 또는 용기의 벽 및 뚜껑 또는 용기를 따라 배치되는 압력 릴리프 구조를 포함하고, 그 뚜껑 또는 용기는, 중앙 종방향 축선, 및 그 종방향 축선으로부터 뚜껑 또는 용기의 최외측 표면까지 측정되는 라인 세그먼트를 획정한다. 일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조는 해당 뚜껑 또는 용기의 벽의 최대 두께의 40% 미만인 최소 두께를 획정하는 뚜껑 또는 용기의 두께감소 영역을 포함하며, 그 두께감소 영역은 대향하는 양쪽면들에서 만곡 표면 및 적어도 하나의 플랫 표면에 의해 획정된다.
일부 실시예에서, 적어도 하나의 플랫 표면은 단면에서 기하학적 형상을 획정하는 복수의 플랫 표면을 포함한다. 일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조는 뚜껑을 따라 배치되며, 뚜껑의 중앙 벽과 외벽의 교차부에 배치된다. 일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조는 용기의 내부 표면을 따라 배치되는 반원형 노치에 의해 적어도 부분적으로 획정된다. 일부 실시예에서, 적어도 하나의 플랫 표면은 중간 플랫 표면에 의해 연결되어 노치를 획정하는 제1 플랫 표면 및 제2 플랫 표면을 포함하며, 제1 플랫 표면은 제1 평면을 획정하고, 제2 플랫 표면은 제2 평면을 획정하여, 제1 평면과 제2 평면은 예각을 형성하도록 교차한다. 일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조는 종방향 축선을 중심으로 적어도 180도 연장된다.
도 1은 도 3의 라인 1-1을 통해 취한 압력 릴리프 구조의 제1 실시예를 갖는 용기의 측단면도이다.
도 2는 압력 릴리프 구조를 상세히 도시한 도 1의 용기의 가장자리의 확대도이다.
도 3은 용기의 둘레 360도에 걸쳐 연장되는 압력 릴리프 구조를 도시한 도 1의 용기의 바닥 사시도이다.
도 4는 도 6의 라인 4-4를 통해 취한 압력 릴리프 구조의 제2 실시예를 갖는 용기의 단면도이다.
도 5는 압력 릴리프 구조를 상세히 도시한 도 4의 용기의 가장자리의 확대도이다.
도 6은 용기의 둘레 360도에 걸쳐 연장되는 압력 릴리프 구조를 도시한 도 4의 용기의 바닥 사시도이다.
도 7은 도 9의 라인 7-7을 통해 취한 압력 릴리프 구조의 제3 실시예를 갖는 용기의 단면도이다.
도 8은 압력 릴리프 구조를 상세히 도시한 도 7의 용기의 가장자리의 확대도이다.
도 9는 용기의 둘레 360도에 걸쳐 연장되는 압력 릴리프 구조를 도시한 도 7의 용기의 바닥 사시도이다.
도 10은 압력 릴리프 구조의 제4 실시예를 갖는 뚜껑의 상부 사시도로서, 그 뚜껑이 용기와 결합되도록 구성된다.
도 11은 도 10의 라인 11-11을 통해 취한 측단면도이다.
도 12는 도 11의 일부의 확대 상세도이다.
도 13은 압력 릴리프 구조의 제5 실시예를 갖는 용기의 측단면도이다.
도 14는 도 13의 일부의 확대 상세도이다.
도 15는 도 13의 용기와 결합된 뚜껑의 상세 단면도이다.
본 개시의 실시예들을 상세하게 설명하기에 앞서서, 본 개시가 그 적용에 있어서 이하의 설명에 기재되거나 첨부 도면들에 도시된 구성 요소들의 상세 구조 및 구성에 제한되지 않는다는 점을 이해해야 할 것이다. 본 개시는 다른 실시예들로 구현될 수 있고 다양한 방식으로 실현되거나 실행될 수도 있다. 또한, 본 명세서에서 이용되는 어법 및 용어들은 설명을 위한 것이지 제한적인 것으로 간주되어서는 안될 것이라는 점을 이해해야 할 것이다. 본 명세서에 있어서 "구비하는” 및 "포함하는"이라는 용어 및 그 어미 변화 표현들의 사용은 그 후에 나열된 항목 및 그 균등물은 물론 추가적인 항목들도 포함하는 것을 의미한다. 본 개시 전반에 걸쳐, “약” 및 “대략”이라는 용어는 각 용어가 선행하는 숫자의 플러스 또는 마이너스 5%인 것을 의미한다.
본 개시의 실시예는 용기 내 내용물을 둘러싸기 위한 뚜껑, 플레이트 또는 다른 유형의 마개를 포함할 수 있는 용기를 제공하며, 뚜껑 또는 용기는 용기 내에 최대 압력 임계값이 달성되었을 때, 제어되고 목표로 하는 압력 릴리프를 허용하는 하나 이상의 압력 릴리프 또는 통기 구조를 갖는다. 최대 압력에 도달할 시에, 용기는 감압을 허용하도록 해당 압력 릴리프 구조를 따라 하나 이상의 위치에서 파열된다. 본 명세서에서 설명한 통기 또는 압력 릴리프 구조는, 용기 또는 뚜껑, 또는 양자 모두의 둘레 가장자리의 전체 또는 일부를 따라 형성될 수 있다. 본 개시의 통기 구조는, 에어로졸 용기, 배터리 셀 용기, 캐퍼시터 및 압력 용기와 관련된 용례를 포함하는 각종 다양한 기술에서 구현될 수 있을 것이다. 전술한 각각의 용례에서, 용기 내의 압력 증가로 인해 압력 방출이 요구될 수 있고, 최대 압력 임계값에 도달하면 본 명세서에서 개시된 통기 구조가 감압 또는 방출을 허용할 수 있다.
특히, 도 1 내지 도 3을 참조하면, 압력 릴리프 구조(24)가 그 내부에 형성된 용기(22)를 포함하는 통기 시스템(20)의 제1 실시예가 도시되어 있다. 용기(22)는 바닥 벽(26) 및 측벽(28)을 포함한다. 벽(26)은 바닥 벽(26)인 것으로 지칭하지만, 바닥 벽(26)이 상부 벽(26)일 수 있거나 비수직의 다른 배향을 획정할 수 있다는 것이 고려된다. 또한, 용기(22)는 바닥 단부(30) 및 상단부(32)(도 14 참조)를 포함한다. 측벽(28)은 대체로 단면이 원통형이며, 측벽(28)을 바닥 벽(26)과 연결하는 코너부(36)로부터 연장된다. 바닥 벽(26) 및 측벽(28) 각각은 내부 표면(40) 및 외부 표면(42)을 각각 획정한다. 내부 표면(40)은 용기(22)의 내부 체적(44)을 획정하는 반면, 외부 표면(42)은 용기(22)의 외부 프로파일을 획정한다. 또한, 측벽(28)은 측벽 두께(46)를 획정하는 반면, 바닥 벽(26)은 바닥 벽 두께(48)를 획정한다. 일부 실시예에서, 측벽 두께(46)는 바닥 벽 두께(48)와 동일할 수 있으며, 일부 실시예에서, 두께(36, 48)들은 상이할 수 있다. 두께(46, 48)들의 최대 두께는 압력 릴리프 구조(24)의 다양한 비율에 대해 아래에서 논의된다.
도 1을 참조하면, 종방향 축선(50)은 바닥 벽(26)의 중앙을 통과해 연장되며, 본 실시예에서, 용기(22)는, 압력 릴리프 구조(24)가 용기(22)의 코너부(36)의 둘레 360도에 걸쳐 연장되므로, 종방향 축선(50)을 중심으로 방사상으로 대칭이다. 종방향 축선(50)은 용기(22)의 중앙을 통과해 연장되는 것이 도시되어 있으며, 종방향 축선(50)으로부터 용기(22)의 최외측 표면(54)까지 측정되는 용기의 라인 세그먼트 또는 반경(52)이 도시되어 있다. 압력 릴리프 구조(24)는 종방향 축선(50)으로부터 반경의 약 95% 초과인 것으로 도시되어 있지만, 압력 릴리프 구조(24)는 종방향 축선(50)으로부터 반경(52)의 약 90% 초과, 또는 종방향 축선(50)으로부터 반경(52)의 약 85% 초과, 또는 종방향 축선(50)으로부터 반경(52)의 약 80% 초과일 수 있다. 전술한 거리는 특정 라인 세그먼트를 따라 취한 최외측 표면(54)과 관련하여 라인 세그먼트 또는 반경(52)을 따라 취한 것이다.
본 개시의 용기(22)는 원통형 용기인 것으로 도시되지만, 용기(22)는 다양한 형태를 취할 수 있으며, 프리즘형, 직사각형 또는 큐브형인 단면을 가질 수 있는 것으로 고려된다. 이를 위해, 본 명세서에 개시된 라인 세그먼트(52)는 용기의 종방향 축선(50)으로부터 용기(22)의 측벽을 획정할 수 있는 하나 이상의 직선형 또는 플랫 벽(도시 생략)의 최외측 표면(54)까지의 거리를 참조할 수 있다. 프리즘형, 직사각형 또는 큐브형 단면을 포함하는 실시예에서, 라인 세그먼트(52)의 길이는 종방향 축선(50)에 대해 변할 수 있지만, 본 실시예에서는 용기(22)가 원형 단면을 획정하므로, 222반경(52)은 종방향 축선(52)을 중심으로 동일하다. 본 실시예의 용기(22)는 방사상으로 대칭이지만, 프리즘형, 직사각형 또는 입방체 용기는 종방향 축선(50)과 교차하는 1개, 2개, 3개, 4개 또는 그 이상의 평면에 대해 대칭일 수 있다.
도 2를 참조하면, 압력 릴리프 구조(24)가 상세하게 도시되어 있으며, 대체로 용기(22)의 코너부(36) 내에 또는 그를 따라 위치한다. 압력 릴리프 구조(24)는 내부 표면(40)과 외부 표면(42) 사이에 두께감소 영역(58)을 포함하며, 그 두께감소 영역(58)은 필요하다면 용기(22)로부터 압력을 방출하기 위해 파열되도록 구성된다. 두께감소 영역(58)은 두께(46, 48)들 중 최대 두께의 약 20% 미만인 영역 두께(60)를 갖는다. 일부 실시예에서, 두께감소 영역(58)은, 두께(46, 48)들 중 최대 두께의 약 25% 미만인 영역 두께(60), 또는 두께(46, 48)들 중 최대 두께의 약 30% 미만인 영역 두께(60), 또는 두께(46, 48)들 중 최대 두께의 약 35% 미만인 영역 두께(60), 또는 두께(46, 48)들 중 최대 두께의 약 40% 미만인 영역 두께(60)를 갖는다. 영역 두께(60)는 통기 시스템(20)의 원하는 성능에 기초하여 조정될 수 있다.
도 2를 계속 참조하면, 압력 릴리프 구조(24)는 내부 표면(40)을 따라 형성되는 반원형 노치, 그루브, 또는 컷아웃(cutout)일 수 있는 제1 노치를 더 포함하며, 외부 표면(42)을 따라 배치되는 제1 경사 표면(66)을 더 포함한다. 일부 실시예에서, 제1 노치(64)는 다른 기하학적 단면을 획정할 수 있으며, 삼각형, 정사각형 형상, 원추형, 사다리꼴 또는 다른 유형의 다각형을 획정할 수 있다. 제2 경사 표면(68)이 바닥 벽(26)의 외부 표면(42)에 결합되도록 제1 경사 표면(66)으로부터 연장된다. 또한, 노치(64)는 내부 표면(40)의 일부를 형성하는 만곡 표면(70)을 획정한다. 일부 실시예에서, 두께감소 영역(58)은 용기(22)의 전체 코너부(36)의 둘레에서 연속적으로, 예컨대 종방향 축선(50)을 중심으로 360도에 걸쳐 형성된다. 다른 실시예에서, 두께감소 영역(58)은 코너부(36)의 단지 일부를 따라 형성될 수 있거나, 전체 코너부(36) 둘레에서 불연속적으로, 예를 들면 두께감소 세그먼트가 완전한 두께의 세그먼트에 중단되는 식으로 연장될 수 있다. 추가적으로, 두께감소 영역(58)이 용기(22)의 한쪽 단부, 즉 바닥 단부(30)에 있는 것으로 도시되어 있지만, 두께감소 영역(58)은 용기(22)의 바닥 단부(30) 및/또는 상단부(32)에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 용기(22)의 반대쪽 단부 또는 상단부는 뚜껑(74)(도 10 내지 도 16 참조) 또는 기타 폐쇄 및/또는 분배 구조를 포함할 수 있다.
도 4 내지 도 6을 참조하면, 압력 릴리프 구조(24)가 내부에 형성된 용기(22)를 포함하는 통기 시스템(20)의 제2 실시예가 도시되어 있다. 용기(22)는 바닥 벽(26) 및 측벽(28)을 포함한다. 측벽(28)은 대체로 단면이 원통형이며, 코너부(36)에서 바닥 벽(26)으로부터 연장된다. 바닥 벽(26) 및 측벽(28) 각각은, 내부 표면(40) 및 외부 표면(42)을 획정한다. 내부 표면(40)은 용기(22)의 내부 체적(44)을 획정하는 반면, 외부 표면(42)은 용기(22)의 외부 프로파일을 획정한다. 또한, 측벽(28)은 측벽 두께(46)를 획정하는 반면, 바닥 벽(26)은 바닥 벽 두께(48)를 획정한다. 종방향 축선(50)은 바닥 벽(26)의 중앙을 통과해 연장되며, 본 실시예에서 용기(22)는 종방향 축선(50)에 대해 방사상으로 대칭이다.
도 5를 참조하면, 압력 릴리프 구조(24)는 대체로 용기(22)의 코너부(36) 내에 또는 그를 따라 위치한다. 압력 릴리프 구조(24)는 내부 표면(40)과 외부 표면(42) 사이의 두께감소 영역(58)을 포함하며, 그 두께감소 영역(58)은 필요하다면 용기(22)로부터 압력을 방출하기 위해 파열되도록 구성된다. 두께(46, 48) 및 영역 두께(60)가 추가로 도시되어 있으며, 이들 두께는 도 1 내지 도 3에 대해 전술한 두께와 유사하거나 동일하다. 두께감소 영역(58)은 용기(22)의 내부 표면(40), 제1 경사 표면(66), 제2 경사 표면(68), 및 제1 경사 표면(66)과 제2 경사 표면(68) 사이에 배치된 V자형 컷아웃(80)에 의해 형성된다. V자형 컷아웃(80)은 단면에서 둔각을 획정하도록 교차하는 제1 세그먼트(82) 및 제2 세그먼트(84)를 획정한다. 제1 경사 표면(66)은 제1 세그먼트(82)와 교차하고, 제2 경사 표면(68)은 제2 세그먼트(84)와 교차한다.
일부 실시예에서, 두께감소 영역(58)은 용기(22)의 전체 코너부(36)의 둘레에서 연속적으로, 예컨대 종방향 축선(50)을 중심으로 360도에 걸쳐 형성된다. 다른 실시예에서, 두께감소 영역(58)은 코너부(36)의 단지 일부를 따라 형성될 수 있거나, 전체 코너부(36)에 걸쳐 불연속적으로, 예를 들면 두께감소 세그먼트가 완전한 두께의 세그먼트에 의해 중단되는 식으로 연장될 수 있다. 추가적으로, 두께감소 영역(58)이 용기(22)의 한쪽 단부, 즉 바닥 단부(30)에 있는 것으로 도시되어 있지만, 두께감소 영역(58)은 용기(22)의 바닥 단부(30) 및/또는 상단부(도시 생략)에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 용기(22)의 반대쪽 단부 또는 상단부는 뚜껑(도시 생략) 또는 기타 폐쇄 및/또는 분배 구조를 포함할 수 있다.
도 7 내지 도 9를 참조하면, 압력 릴리프 구조(24)가 내부에 형성된 용기(22)를 포함하는 통기 시스템(20)의 제3 실시예가 도시되어 있다. 용기(22)는 바닥 벽(26) 및 측벽(28)을 포함한다. 측벽(28)은 대체로 단면이 원통형이며 코너부(36)에서 바닥 벽(26)으로부터 연장된다. 바닥 벽(26) 및 측벽(28) 각각은 내부 표면(40) 및 외부 표면(42)을 획정한다. 내부 표면(40)은 용기(22)의 내부 체적(44)을 획정하는 반면, 외부 표면(42)은 용기(22)의 외부 프로파일을 획정한다. 또한, 측벽(28)은 측벽 두께(46)를 획정하는 반면, 바닥 벽(26)은 바닥 벽 두께(48)를 획정한다. 종방향 축선(50)은 바닥 벽(26)의 중앙을 통과해 연장되며, 본 실시예에서 용기(22)는 종방향 축선(50)을 중심으로 방사상으로 대칭이다.
도 8을 참조하면, 압력 릴리프 구조(24)는 대체로 용기(22)의 코너부(36) 내에 또는 그를 따라 위치한다. 압력 릴리프 구조(24)는 대체로 내부 표면(40)과 외부 표면(42) 사이의 두께감소 영역(58)을 포함하며, 그 두께감소 영역(58)은 필요하다면 용기(22)로부터 압력을 방출하기 위해 파열되도록 구성된다. 두께(46, 48) 및 영역 두께(60)가 추가로 도시되어 있으며, 이들 두께는 도 1 내지 도 3에 대해 전술한 두께와 유사하거나 동일하다. 두께감소 영역(58)은 용기(22)의 내부 표면(40)과 용기(22)의 외부 표면(42)을 따라 형성된 스플라인 형상 또는 포물선 표면(86) 사이에 형성된다. 포물선 표면은 선형 또는 직선형 세그먼트일 수 있는 직선 표면(88) 및 그 직선 표면(88)으로부터 측벽(28)의 외부 표면(42)으로 연장되는 만곡 표면(90)을 획정한다.
일부 실시예에서, 두께감소 영역(58)은 용기(22)의 전체 코너부(36)의 둘레에서 연속적으로, 예컨대 종방향 축선(50)을 중심으로 360도에 걸쳐 형성된다. 다른 실시예에서, 두께감소 영역(58)은 코너부(36)의 단지 일부를 따라 형성될 수 있거나, 전체 코너부(36)에 걸쳐 불연속적으로, 예를 들면 두께감소 세그먼트가 완전한 두께의 세그먼트에 의해 중단되는 식으로 연장될 수 있다. 추가적으로, 두께감소 영역(58)이 용기(22)의 한쪽 단부, 즉 바닥 단부(30)에 있는 것으로 도시되어 있지만, 두께감소 영역(58)은 용기(22)의 바닥 단부(30) 및/또는 상단부(도시 생략)에 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 용기(22)의 반대쪽 단부 또는 상단부는 뚜껑(도시 생략) 또는 기타 폐쇄 및/또는 분배 구조를 포함할 수 있다.
전술한 도 1 내지 도 9의 실시예는, 용기(22)를 따라, 그리고 보다 구체적으로 용기(22)의 바닥 벽(26)을 측벽(28)과 연결하는 코너부(36)를 따라 배치된 압력 릴리프 구조(24)를 도시하지만, 도 10 내지 도 16의 실시예는 용기(22) 및 뚜껑(74) 모두를 포함하며, 이들 모두에 또는 개별적으로, 하나 이상의 압력 릴리프 구조(24)를 포함하는 다중 요소 용기를 도시한다. 아래에 설명한 실시예에서, 뚜껑(74)은 용접 또는 브레이징 등의 당업계에 알려진 임의의 결합 기술에 의해 용기(22)와 결합될 수 있다. 본 명세서에서 개시된 실시예는 뚜껑(74)이 용기(22)의 상단부(32)와 결합되는 것을 예시하지만, 뚜껑(74)이 용기(22)의 중간 또는 바닥 벽(26)과 상단부(32) 사이에 위치한 지점에서 뚜껑(74)에 결합되는 대안적인 실시예가 고려된다. 또한, 도 1 내지 도 9에 대해 전술한 압력 릴리프 구조(24) 중 하나 이상은 뚜껑(74) 및 용기(22)에 대해 본 명세서에서 논의된 압력 릴리프 구조(24) 중 하나 이상과 조합하여 사용될 수 있다.
이제 도 10 내지 도 12를 참조하면, 뚜껑(74)을 포함하는 통기 시스템(20)의 실시예가 도시되어 있으며, 그 뚜껑(74)은, 플레이트, 뚜껑 또는 마개일 수 있으며, 용기(도시 생략)의 바닥 벽, 상부 벽 또는 측벽을 획정할 수 있다. 용기는 도 1 내지 도 9에 대해 전술한 용기(22)와 유사할 수 있지만, 용기 내부에 또는 그 용기를 따라 임의의 압력 릴리프 구조를 포함하지 않을 수도 있다. 구체적으로 도 10을 참조하면, 뚜껑(74)의 상부 사시도가 도시되어 있으며, 이 도면에서는 뚜껑(74)의 제1 또는 상부 표면(94)을 따른 제1 압력 릴리프 구조(24)를 강조하고 있다. 제2 또는 바닥 표면(96)은 상부 표면(94)의 반대쪽에 위치한다. 뚜껑(74)이 상부 및 바닥 표면 또는 면(94, 96)을 갖는 것으로 다양한 도면에서 설명하고 도시하고 있지만, 뚜껑(74)은 그 상부 면(94) 및 바닥 면(96) 중 어느 하나가 위로 향거나 아래로 향하는 구성으로 배치될 수 있으며, 도면 내에 도시한 배향으로 제한될 필요는 없다는 것을 이해해야 한다. 본 명세서에서 개시된 뚜껑(74)은, 전술한 바와 같이 캐니스터 또는 용기의 측벽의 상단부에 연결되도록 구성될 수 있다.
아래에서 설명하는 바와 같이, 도 10 내지 도 12의 뚜껑(74)을 따른 압력 릴리프 구조(24)는, 뚜껑(74)이 적용된 용기 또는 캐니스터 내에서 최대 압력 임계값이 달성되었을 때 제어되고 목표로 하는 방식으로 압력 릴리프를 허용한다. 도 11 및 도 12를 참조하면, 본 실시예의 압력 릴리프 구조(24)는 대체로 만곡형 또는 플레어형 측면을 갖는 사다리꼴 프로파일을 획정하는 제1 노치(64)이다. 도면에 구체적으로 도시되어 있지는 않지만, 일부 실시예에서, 제1 노치(64)는 뚜껑(74)의 상부 면(94) 및 바닥 면(96) 둘 다를 따라 배치될 수 있다. 압력 릴리프 구조(24)는 전술한 압력 릴리프 구조(24)와 유사한 식으로 하나 이상의 플랫 또는 편평한 표면을 획정하는 컷아웃일 수 있다. 대안적으로, 압력 릴리프 구조(24)는 단지 만곡 표면을 획정하는 컷아웃일 수 있다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 뚜껑(74)은 대체로 디스크 형상이며, 뚜껑(74)의 둘레를 둘러싸는 외벽(100)을 획정한다. 외벽(100)은 뚜껑(74)의 두께감소 영역(58)을 획정하는 코너부(36)에서 중앙 벽(102)과 결합한다. 코너부(36)는 대체로 라운드지고, 뚜껑(74)의 상부 면(94) 및 바닥 면(96)의 일부를 획정한다. 제1 노치(64)는 외벽(100)과 중앙 벽(102) 사이에 배치된다. 일부 실시예에서, 코너부, 중간 벽 또는 다른 구조 등의 하나 이상의 추가 구조가 중앙 벽(102)을 따라 또는 그 내부에 제공된다. 벽(100, 102)들은 상부 또는 외부 면(94) 및 바닥 또는 내부 면(96)을 각각 획정한다. 벽(100, 102)들의 상부 면(94)은 대체로 연속적이지만, 제1 노치(64)에 의해 중단된다. 벽(100, 102)들의 바닥 면(96)은 대체로 연속적이며, 노치에 의해 중단되지 않는다.
두께감소 영역(58)은 내부 면(96)과 노치(64) 사이에 배치되며, 특정 압력 임계값에서 파열되도록 구성된 멤브레인 또는 파열 벽을 생성한다. 두께(46, 48) 및 영역 두께(60)가 추가로 도시되어 있으며, 이들 두께는 도 1 내지 도 3에 대해 전술한 두께와 유사하거나 동일하다. 제1 노치(64) 및 두께감소 영역(58)을 포함하는 압력 릴리프 구조(24)는 종방향 축선(50)을 중심으로 360도 연장될 수 있다. 또한, 제1 노치(64)는 도 1 내지 도 9의 압력 릴리프 구조에 대해 전술한 바와 유사한 식으로 뚜껑(74)을 따라 배치되거나 그로부터 컷아웃될 수 있다.
특히 도 12를 참조하면, 제1 노치(64)는 제1 편평한 표면(108)에 의해 서로 연결되는, 제1 또는 상부 내측 표면(104) 및 제2 또는 상부 외측 표면(106)에 의해 획정된다. 제1 편평한 표면(108) 및 내부 표면(40)은 파열 벽으로서 구성되는 두께감소 영역(48)을 획정한다. 제1 코너부(36)는 두께감소 영역(48)의 반대쪽 측면을 따라 배치된다. 제1 표면(104) 및 제2 표면(106)은 상부 면(94)과 교차하는 만곡부를 형성하는 반면, 제1 표면(104) 및 제2 표면(106)은 사다리꼴 형상을 형성하도록 제1 표면(104) 및 제2 표면(106) 각각을 지나가는 제1 평면(110) 및 제2 평면(112)을 각각 획정하는 직선형 또는 평면형 부분을 포함한다. 제1 노치(64)와 내부 표면(40) 사이에 배치된 두께감소 영역(58)은, 도 12에 도시된 바와 같이, 최소 멤브레인 두께 또는 거리(60)를 획정한다. 또한, 제1 노치(64)는 거리(112)인 최대 깊이를 획정한다. 다시 도 11을 참조하면, 벽(100, 102)들은 바람직하게는 유사하거나 동일한 두께를 갖는다. 두께감소 영역(58)의 두께(60)는, 도 1 내지 도 3에 대해 전술한 바와 같이 두께(112)에 대해 유사한 비율을 가질 수 있다.
이제 도 13 내지 도 15를 참조하면, 용기(22)를 따라 배치된 압력 릴리프 구조(24)를 포함하고 뚜껑(74)(도 15 참조)을 더 포함하는 통기 시스템(20)의 또 다른 실시예가 도시되어 있다. 용기(22)는 측벽(28)을 포함하며, 중앙 종방향 축선(50)을 획정한다. 그러한 특정 실시예에서, 압력 릴리프 구조(24)는 측벽(28)이 삽입되는 단차부(116)를 포함하며, 용기(22)의 상단부(32)는 측벽(28)의 두께(46)보다 상대적으로 얇은 두께감소 영역(58)을 포함한다. 두께감소 영역(58)은 제1 영역(120) 및 그 제1 영역(120) 위에 배치된 제2 영역(122)을 포함한다. 제1 영역(120)은, 용기(22)의 상단부(32)로부터 반경방향 외측으로 연장되는 림(124)을 포함하는 제2 영역(122)보다 얇다. 단차부(116)는, 도 15에 도시된 바와 같이 뚜껑(74)을 수용하도록 구성된다. 두께(46, 48) 및 영역 두께(60)가 추가로 도시되어 있으며, 이들 두께는 도 1 내지 도 3에 대해 전술한 두께와 유사하거나 동일하다.
도 15를 참조하면, 용기(22)와 뚜껑(74)은 서로 결합되는 것이 도시되어 있으며, 바람직하게는 전술한 결합 기술을 사용하여 결합된다. 뚜껑(74)은 본 명세서에 개시된 압력 릴리프 구조(24) 중 하나를 포함하지 않지만, 전술한 압력 릴리프 구조 중 하나 이상이 본 실시예의 뚜껑(74)에 적용될 수도 있다는 것이 고려된다. 용기(22)의 두께감소 영역(58)이 보다 상세하게 도시되어 있는데, 두께감소 영역(58)은, 용기(22) 내에 최대 압력이 달성되었을 때, 항복(yield)하거나 파열하도록 구성된다. 두께감소 영역(58)의 제1 영역(120) 및 제2 영역(122)은 도 15에 추가로 도시되어 있으며, 용기(22)는 바람직하게는 뚜껑(74)이 용기(22)와 결합되지 않은 두께감소 영역의 제1 영역(120)을 따라 항복이도록 구성된다.
일부 실시예에서, 두께감소 영역(58)은 두께감소 영역(58)이 정상 두께의 영역에 의해 중단될 수 있도록, 종방향 축선(50)을 중심으로 간헐적으로 위치할 수 있다. 이를 위해, 일부 실시예에서는, 약 10개 내지 약 100개의 별개의 두께감소 영역(58), 또는 약 20개 내지 90개의 별개의 두께감소 영역(58), 또는 약 30개 내지 80개의 별개의 두께감소 영역(58), 또는 약 40개 내지 70개의 별개의 두께감소 영역(58), 또는 10개보다 많은 별개의 두께감소 영역(58), 또는 20개보다 많은 별개의 두께감소 영역(58), 또는 30개보다 많은 별개의 두께감소 영역(58), 또는 40개보다 많은 별개의 두께감소 영역(58), 또는 50개보다 많은 별개의 두께감소 영역(58), 또는 60개보다 많은 별개의 두께감소 영역(58), 또는 70개보다 많은 별개의 두께감소 영역(58), 또는 80개보다 많은 별개의 두께감소 영역(58), 또는 90개보다 많은 별개의 두께감소 영역(58)이 존재할 수 있다.
일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조(24) 및 그에 따른 두께감소 영역(58)은 축선(50)을 중심으로 약 10도 내지 약 350도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 20도 내지 약 340도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 30도 내지 약 330도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 40도 내지 약 320도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 50도 내지 약 310도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 60도 내지 약 300도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 70도 내지 약 290도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 80도 내지 약 280도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 90도 내지 약 270도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 100도 내지 약 260도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 110도 내지 약 250도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 120도 내지 약 240도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 130도 내지 약 230도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 140도 내지 약 220도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 150도 내지 약 210도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 160도 내지 약 200도, 또는 축선(50)을 중심으로 약 170도 내지 약 190도에 걸쳐 연장될 수 있다.
일부 실시예에서, 압력 릴리프 구조(24) 및 그에 따른 두께감소 영역(58)은 축선(50)을 중심으로 약 10도, 또는 약 20도, 또는 약 30도, 또는 약 40도, 또는 약 50도, 또는 약 60도, 또는 약 70도, 또는 약 80도, 또는 약 90도, 또는 약 100도, 또는 약 110도, 또는 약 120도, 또는 약 130도, 또는 약 140도, 또는 약 150도, 또는 약 160도, 또는 약 170도, 또는 약 180도, 또는 약 190도, 또는 약 200도, 또는, 약 210도, 또는 약 220도, 또는 약 230도, 또는 약 240도, 또는 약 250도, 또는 약 260도, 또는 약 270도, 또는 약 280도, 또는 약 290도, 또는 약 300도, 또는 약 310도, 또는 약 320도, 또는 약 330도, 또는 약 340도, 또는 약 350도, 또는 약 360도 연장될 수 있다.
본 개시의 실시예들을 설명하는 데에 있어서 상부, 저부, 하부, 중간, 측방, 수평, 수직, 전방 등의 다양한 공간 및 방향 관련 용어들이 사용될 수 있지만, 그러한 용어들은 도면에 도시한 배향과 관련하여서만 사용된다는 점을 이해해야 할 것이다. 그러한 배향은, 상부가 하부가 되거나 그 반대로 되거나, 수평이 수직으로 되는 등이 되도록, 반대로 되거나 회전되거나 기타 방식으로 변경될 수도 있다.
전술한 실시예들의 변형 및 수정은 본 개시의 범위 내에 포함된다. 본 명세서에서 개시하고 정의한 실시예들은 그 상세한 설명 및/또는 도면에서 언급하거나 그로부터 드러나는 개별 특징들의 2개 이상의 모든 대안적인 조합으로 확장될 수 있다는 점을 이해할 것이다. 그러한 상이한 조합들 전부가 본 개시의 다양한 대안적인 양태를 구성한다. 청구 범위는 종래 기술에 의해 허용되는 한 대안적인 실시예를 포함하도록 해석되어야 할 것이다.
당업자라면, 본 개시의 실시예들이 특정 실시예 및 예들과 관련하여 설명하였지만, 본 개시가 반드시 그러한 식으로 제한되어야 할 필요는 없으며, 많은 다른 실시예, 예, 용도, 수정 및 그 실시예, 예 및 용도로부터의 변형이 본 명세서에 첨부된 청구 범위에 포함된다는 점을 이해할 것이다. 본 발명의 여러 특징들 및 장점들이 이하의 청구 범위에서 기술되어 있다.

Claims (20)

  1. 통기 시스템으로서:
    뚜껑 또는 용기의 벽으로서, 상기 뚜껑 또는 용기는 중앙 종방향 축선 및 상기 종방향 축선으로부터 상기 뚜껑 또는 용기의 최외측 표면까지 측정되는 라인 세그먼트를 획정하는, 뚜껑 또는 용기의 벽; 및
    상기 뚜껑 또는 용기를 따라 배치되는 압력 릴리프 구조
    를 포함하며, 상기 압력 릴리프 구조는 해당 뚜껑 또는 용기의 벽의 최대 두께의 40% 미만인 최소 두께를 획정하는 상기 뚜껑 또는 용기의 두께감소 영역을 포함하고,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 종방향 축선을 중심으로 적어도 180도에 걸쳐 연장되며,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 종방향 축선으로부터 상기 라인 세그먼트의 80% 초과의 거리에 위치하는, 통기 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 두께감소 영역의 최소 두께는 해당 뚜껑 또는 용기의 최대 두께의 30% 미만인, 통기 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 두께감소 영역의 최소 두께는 해당 뚜껑 또는 용기의 최대 두께의 20% 미만인, 통기 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 종방향 축선으로부터 상기 라인 세그먼트의 90% 초과의 거리를 두고 위치하는, 통기 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 뚜껑 또는 용기의 내부 면을 따른 제1 노치 및 상기 뚜껑 또는 용기의 외부 면을 따른 제2 노치를 포함하며,
    상기 두께감소 영역은 상기 제1 노치와 상기 제2 노치 사이에 배치되는, 통기 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 뚜껑 또는 용기의 외부 면에만 배치되는 제1 노치로 이루어지는, 통기 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 뚜껑 또는 용기의 내부 면에만 배치되는 제1 노치로 이루어지는, 통기 시스템.
  8. 통기 시스템으로서:
    용기로서, 측벽을 포함하고 중앙 종방향 축선 및 상기 종방향 축선으로부터 상기 용기의 최외측 표면까지 측정되는 라인 세그먼트를 획정하는, 용기;
    상기 용기의 개방 단부에서 상기 용기와 결합되는 뚜껑; 및
    상기 용기의 측벽 내에 배치되는 압력 릴리프 구조
    를 포함하며, 상기 압력 릴리프 구조는 상기 용기의 측벽의 최대 두께의 40% 미만인 최소 두께를 획정하는 두께감소 영역을 포함하고,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 종방향 축선을 중심으로 적어도 180도에 걸쳐 연장되며,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 종방향 축선으로부터 상기 라인 세그먼트의 95% 초과의 반경방향 거리에 위치하는, 통기 시스템.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 용기의 상단부보다 바닥 벽에 더 근접하게 상기 용기의 바닥 단부에 배치되는, 통기 시스템.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 용기의 상단부에 배치되는, 통기 시스템.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 두께감소 영역은 제1 영역 및 제2 영역을 획정하고,
    상기 제1 영역은 상기 제2 영역보다 얇으며, 상기 제2 영역은 상기 측벽보다 얇은, 통기 시스템.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 두께감소 영역은 포물선 형상을 갖는 표면을 획정하는, 통기 시스템.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 측벽의 외부 표면 또는 내부 표면을 따라 제1 노치를 획정하는, 통기 시스템.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 측벽의 외부 표면 또는 내부 표면 중 다른 하나를 따라 제2 노치를 더 획정하는, 통기 시스템.
  15. 통기 시스템으로서:
    뚜껑 또는 용기의 벽으로서, 상기 뚜껑 또는 용기는 중앙 종방향 축선 및 상기 종방향 축선으로부터 상기 뚜껑 또는 용기 최외측 표면까지 측정되는 라인 세그먼트를 획정하는, 뚜껑 또는 용기의 벽; 및
    상기 뚜껑 또는 용기를 따라 배치되는 압력 릴리프 구조
    를 포함하며, 상기 압력 릴리프 구조는 해당 뚜껑 또는 용기의 벽의 최대 두께의 40% 미만인 최소 두께를 획정하는 상기 뚜껑 또는 용기의 두께감소 영역을 포함하고,
    상기 두께감소 영역은 대향하는 양쪽 면들에서 만곡 표면 및 적어도 하나의 플랫(flat) 표면에 의해 획정되는, 통기 시스템.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 플랫 표면은 단면에서 기하학적 형상을 획정하는 복수의 플랫 표면을 포함하는, 통기 시스템.
  17. 제15항에 있어서,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 뚜껑을 따라 배치되며, 상기 뚜껑의 중앙 벽과 외벽의 교차부에 배치되는, 통기 시스템.
  18. 제15항에 있어서,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 용기의 내부 표면을 따라 배치되는 반원형 노치에 의해 적어도 부분적으로 획정되는, 통기 시스템.
  19. 제15항에 있어서,
    상기 적어도 하나의 플랫 표면은 중간 플랫 표면에 의해 연결되어 노치를 획정하는 제1 플랫 표면 및 제2 플랫 표면을 포함하며,
    상기 제1 플랫 표면은 제1 평면(plane)을 획정하고, 상기 제2 플랫 표면은 제2 평면을 획정하며, 상기 제1 평면과 상기 제2 평면은 예각을 형성하도록 교차하는, 통기 시스템.
  20. 제15항에 있어서,
    상기 압력 릴리프 구조는 상기 종방향 축선을 중심으로 적어도 180도에 걸쳐 연장되는, 통기 시스템.
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