特許 6522605 破裂ディスクをカスケードするためのシステム及び方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6522605

(24)【登録日】2019年5月10日

(45)【発行日】2019年5月29日

(54)【発明の名称】破裂ディスクをカスケードするためのシステム及び方法

(51)【国際特許分類】

   F17C 13/06 20060101AFI20190520BHJP

   F16K 17/16 20060101ALI20190520BHJP

【ＦＩ】

   F17C13/06 301A

   F16K17/16

【請求項の数】15

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2016-525017(P2016-525017)

(86)(22)【出願日】2014年10月21日

(65)【公表番号】特表2016-540162(P2016-540162A)

(43)【公表日】2016年12月22日

(86)【国際出願番号】US2014061585

(87)【国際公開番号】WO2015061324

(87)【国際公開日】20150430

【審査請求日】2017年10月13日

(31)【優先権主張番号】61/893,478

(32)【優先日】2013年10月21日

(33)【優先権主張国】US

(73)【特許権者】

【識別番号】507239374

【氏名又は名称】エイヴォックス システムズ インコーポレイテッド

(74)【代理人】

【識別番号】100140109

【弁理士】

【氏名又は名称】小野 新次郎

(74)【代理人】

【識別番号】100075270

【弁理士】

【氏名又は名称】小林 泰

(74)【代理人】

【識別番号】100101373

【弁理士】

【氏名又は名称】竹内 茂雄

(74)【代理人】

【識別番号】100118902

【弁理士】

【氏名又は名称】山本 修

(74)【代理人】

【識別番号】100186613

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邊 誠

(72)【発明者】

【氏名】フォルクル，フランク・ジェイ

(72)【発明者】

【氏名】ドローギ，フランク

(72)【発明者】

【氏名】ベネット，ドゥワード・チャールズ

(72)【発明者】

【氏名】フェッツァー，アダム

(72)【発明者】

【氏名】グーテンクンスト，グレッグ

【審査官】 佐藤 正宗

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許第０１７８１８５４（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許第０３４１３９９２（ＵＳ，Ａ）

【文献】 特表２００８−５０９３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実公昭４７−０１５７８５（ＪＰ，Ｙ１）

【文献】 特表２００５−５２３４０３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｆ１７Ｃ １３／０６

Ｆ１６Ｋ １７／１６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ガス貯蔵システムであって、
ある圧力下でガスを貯蔵するように構成され、ポートを有する容器と、
前記ポートと空気連通している第１の流路と、
第１の破裂ディスクであって、前記第１の流路内のガス流が前記第１の破裂ディスクによって阻止されるように前記第１の流路内に配置され、第１の破裂圧力で破裂して前記第１の流路にガスが流れるのを可能にするように構成される、第１の破裂ディスクと、
前記第１の流路と空気連通し、前記第１の破裂ディスクの下流にある第２の流路と、
第２の破裂ディスクであって、前記第２の流路内のガス流が前記第２の破裂ディスクによって阻止されるように前記第２の流路内に配置され、前記第１の破裂圧力未満である第２の破裂圧力で破裂して前記第２の流路にガスが流れるのを可能にするように構成される、第２の破裂ディスクと、を備える、ガス貯蔵システム。

【請求項2】

前記第１の破裂ディスクに穴を形成するように構成される放出デバイスを更に備える、
請求項１に記載のガス貯蔵システム。

【請求項3】

前記容器がボトルである、請求項１に記載のガス貯蔵システム。

【請求項4】

前記第２の流路が通気孔である、請求項１に記載のガス貯蔵システム。

【請求項5】

前記第１の破裂ディスク及び前記第２の破裂ディスクが金属で製作される、請求項１に記載のガス貯蔵システム。

【請求項6】

前記金属が、黄銅及びニッケル合金からなる群から選択される、請求項５に記載のガス貯蔵システム。

【請求項7】

前記第１の流路は、前記第１の破裂ディスクより下流側に位置する第３の流路を有し、
前記第３の流路が、前記第２の流路の流量よりも少ない流量を提供するように構成される寸法を有する、請求項１に記載のガス貯蔵システム。

【請求項8】

前記第１の破裂圧力が、第１の破裂圧力範囲を成し、前記第２の破裂圧力が、第２の破裂圧力範囲を成し、前記第２の破裂圧力範囲が、前記第１の破裂圧力範囲未満である、請求項１に記載のガス貯蔵システム。

【請求項9】

前記第２の破裂圧力が、前記第１の破裂圧力と前記容器の最大充填圧力との間である、請求項１に記載のガス貯蔵システム。

【請求項10】

ガス貯蔵システム用のレギュレータであって、
容器のポートと空気連通するように構成される第１の流路と、
第１の破裂ディスクであって、前記第１の流路内のガス流が前記第１の破裂ディスクによって阻止されるように前記第１の流路内に配置され、第１の破裂圧力で破裂して前記第１の流路にガスが流れるのを可能にするように構成される、第１の破裂ディスクと、
前記第１の流路と空気連通し、前記第１の破裂ディスクの下流にある第２の流路と、
第２の破裂ディスクであって、前記第２の流路内のガス流が前記第２の破裂ディスクによって阻止されるように前記第２の流路内に配置され、第２の破裂圧力で破裂して前記第２の流路にガスが流れるのを可能にするように構成される、第２の破裂ディスクと、を備える、レギュレータ。

【請求項11】

前記第２の破裂圧力が、前記第１の破裂圧力未満である、請求項１０に記載のレギュレータ。

【請求項12】

前記第１の破裂ディスクに穴を形成するように構成される放出デバイスを更に備える、請求項１０に記載のレギュレータ。

【請求項13】

方法であって、
第１の流路に沿って第１の破裂ディスクを通してガス流を提供する工程であって、前記ガス流の圧力が第１の値であり、前記第１の流路に接続される第２の流路に沿った第２の破裂ディスクが無傷のままである、工程と、
前記第１の値よりも高い第２の値まで前記圧力を上昇させる工程と、
前記圧力が前記第２の値であるときに、前記第２の破裂ディスクを破裂させる工程と、を含む、方法。

【請求項14】

ガス流を提供する前記工程が、前記第１の破裂ディスクを穿刺するサブ工程を含む、請求項１３に記載の方法。

【請求項15】

方法であって、
第１の破裂ディスク及び前記第１の破裂ディスクの下流の第２の破裂ディスクに接続されるガス貯蔵ユニット内にガスを貯蔵する工程であって、前記ガスの圧力が第１の値であり、前記第１の破裂ディスク及び前記第２の破裂ディスクが無傷のままである、工程と、
前記第１の値よりも高い第２の値まで前記圧力を上昇させる工程と、
前記圧力が前記第２の値であるときに、前記第１の破裂ディスクを破裂させる工程と、
前記圧力が前記第２の値であるときに、前記第１の破裂ディスクの後に前記第２の破裂ディスクを破裂させる工程と、を含む、方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

（関連出願の相互参照）
本出願は、２０１３年１０月２１日に出願された米国仮出願第６１／８９３，４７８号に対する優先権を主張するものであり、その開示は、参照により本明細書に組み込まれる。

【0002】

（発明の分野）
本開示は、概して、高圧ガスを貯蔵するためのシステム及び方法に関し、より具体的には、高圧ガスを貯蔵するシステム用の破裂ディスクに関する。

【背景技術】

【0003】

高圧でのガス貯蔵は、過圧が生じた場合に、ガスを放出し、ガス貯蔵ユニットの破断を防止するために、再密閉不可能な機構が必要になる場合がある。過圧は、周囲の温度の変化、又はガス貯蔵ユニットの過充填によって引き起こされる場合がある。例えば、火気の近くでは、ガス貯蔵ユニットに近接する周囲の温度が変化する場合がある。そのような状況においてガス放出機構を伴わなければ、ガス貯蔵ユニットを破断させ、周囲に損害を与えるか、又は近くの人々に危害を加える場合がある。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

過圧が生じた場合に放出されるガスの流れを誘導し、圧力のタイムリーな排出に十分なサイズの流路にその流れを案内するために、移動シール及び移動弁が使用されている。しかしながら、これらの移動シール及び移動弁は、故障又はシステム障害のリスクを増加させる移動部分を含む。放出されたガスが流路に流出することを可能にする新しいシステムが必要とされている。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本開示の一実施形態では、ガス貯蔵システムが提供される。このガス貯蔵システムは、ある圧力下でガスを貯蔵するように構成され、ポートを有する容器と、ポートと空気連通している第１の流路と、第１の破裂ディスクであって、第１の流路内のガス流が第１の破裂ディスクによって阻止されるように第１の流路内に配置され、第１の破裂圧力でのガス流を可能にするように構成される、第１の破裂ディスクと、第１の流路と空気連通し、第１の破裂ディスクの下流にある第２の流路と、第２の破裂ディスクであって、第２の流路内のガス流が第２の破裂ディスクによって阻止されるように第２の流路内に配置され、第１の破裂圧力未満である第２の破裂圧力でのガス流を可能にするように構成される、第２の破裂ディスクと、を備える。

【0006】

本開示の別の実施形態では、ガス貯蔵システム用のレギュレータが提供される。このレギュレータは、容器のポートと空気連通するように構成される第１の流路と、第１の破裂ディスクであって、第１の流路内のガス流が第１の破裂ディスクによって阻止されるように第１の流路内に配置され、第１の破裂圧力でのガス流を可能にするように構成される、第１の破裂ディスクと、第１の流路と空気連通し、第１の破裂ディスクの下流にある第２の流路と、第２の破裂ディスクであって、第２の流路内のガス流が第２の破裂ディスクによって阻止されるように第２の流路内に配置され、第２の破裂圧力でのガス流を可能にするように構成される、第２の破裂ディスクと、を備える。

【0007】

本開示の別の実施形態では、ガスを提供するための方法が開示される。この方法は、第１の流路に沿って第１の破裂ディスクを通してガス流を提供する工程であって、ガス流の圧力が、第１の値であり、第１の流路に接続される第２の流路に沿った第２の破裂ディスクが、無傷のままである、工程と、第１の値よりも高い第２の値まで圧力を上昇させる工程と、圧力が第２の値であるときに、第２の破裂ディスクを破裂させる工程と、を含む。

【0008】

本開示の別の実施形態では、過圧ガス放出のための方法が提供される。この方法は、第１の破裂ディスク及び第１の破裂ディスクの下流の第２の破裂ディスクに接続されるガス貯蔵ユニット内にガスを貯蔵する工程であって、ガスの圧力が、第１の値であり、第１の破裂ディスク及び第２の破裂ディスクが、無傷のままである、工程と、第１の値よりも高い第２の値まで圧力を上昇させる工程と、圧力が第２の値であるときに、第１の破裂ディスクを破裂させる工程と、圧力が第２の値であるときに、第１の破裂ディスクの後に第２の破裂ディスクを破裂させる工程と、を含む。

【図面の簡単な説明】

【0009】

本開示の性質及び目的のより完全な理解のために、添付図面と関連してなされる以下の詳細な説明を参照するべきである。

【図1】本開示の実施形態によるガス貯蔵システムの断面図である。

【図2】図１のガス貯蔵システムの斜視図である。

【図3】本開示の別の実施形態によるガスレギュレータを示す。

【図4】本開示の別の実施形態による方法のフローチャートである。

【図5】本開示の別の実施形態による方法のフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

破裂ディスクは、破断ディスク又は破裂膜としても知られる、再密閉不可能な圧力解放デバイスであり、無傷のときにはチャネルを通るガス流を阻止し、（例えば、操作者の行動を通して、又は過圧により）破断したときにはガス流を可能にするように構成される。破裂ディスクは、温度又は圧力の変化に対して素早く反応する。一実施例において、この反応は、数ミリ秒の範囲内であり得る。破裂ディスクは、信頼性、漏れ耐性があり、また、低コストである。破裂ディスクは、例えば、高圧ガスが貯蔵され、システムが再充填不可能又は再使用不可能である用途で使用することができる。

【0011】

図１は、カスケーディング破裂ディスクを使用した実施形態の断面図である。ガス貯蔵システム１０は、ポート１４を有するガス貯蔵ユニット１２（すなわち、容器）を含む。容器１２は、例えば、ガスを貯蔵するタンク、カートリッジ、シリンダー、ボトル、又は他の密閉可能な容器であり得る。容器１２は、当業者に知られている酸素、アルゴン、他の希ガス、窒素、空気、他の不活性ガス、又は他のガスを含むことができる。

【0012】

システム１０は、容器１２のポート１４と空気連通している第１の流路２２を有するレギュレータ２０を含む。第１の流路２２は、容器１２から呼吸マスク又はシステムへのガスの放出を誘導するように構成され得る。第１の破裂ディスク２４は、第１の流路２２内に配置され、また、第１の破裂ディスク２４が無傷のときにはいかなるガス流も不可能であるように、ガス流路２２を密閉するように構成される。第１の破裂ディスク２４は、ディスク２４を破断させる第１の破裂圧力を有する。第１の破裂圧力は、容器１２の最大圧力よりも高いある圧力であるように構成され得る。例えば、第１の破裂圧力は、容器１２の最大定格圧力の１．５倍、１．７５倍、又は２倍であり得る。他の実施形態において、第１の破裂圧力は、システム１０の動作圧力よりも高い。例えば、システム１０が、呼吸ガスを航空機の乗客に提供することによって動作するように設計されている場合、第１の破裂ディスク２４は、この動作圧力よりも高い第１の破裂圧力で破裂するように構成され得る。

【0013】

システム１０は、操作者又はアクチュエータによる行動に応じて、第１の破裂ディスク２４を突き通すように構成されるストライカ（計画的ガス放出デバイス１６）を含むことができる。図１及び図２に示される実施形態において、ストライカ１６は、予め負荷を加えた付勢ばね１７とともに構成され、ピン１８は、ばね負荷を維持するために使用される。このようにして、ピン１８が取り外されると、ばね１７がストライカ１６を第１の破裂ディスク２４に突き通させ、よって、ガスは、第１の流路２２を通って流れることができる。ガスは、第１の流路２２を通って、第１の流路２２の一部であり得る第３の流路４０（すなわち、マスク又は他のシステム／デバイスへの出力４１）に流れることができる。この使用法は、「正常な使用」又は「計画的放出」とみなすことができる。

【0014】

レギュレータ２０は、第１の流路２２と空気連通し、第１の破裂ディスク２４の下流の（すなわち、容器１２から第１の破裂ディスク２４の反対側の）第２の流路２６を備える。第２の破裂ディスク２８は、ディスク２８が無傷のときに第２の流路２６を通るガス流を阻止するように第２の流路２６内に配置される。

【0015】

第３の流路４０は、第２の流路２６の流量よりも少ない流量を提供するように構成される寸法を有することができるので、第３の流路４０を通る流れを制限することができる。他の実施形態において、第３の流路４０は、システム１０の動作圧力を制限するために、更なる圧力レギュレータ又は他のデバイスを有する。この動作圧力の制限は、システム１０が使用される特定の用途に対して設計することができる。しかしながら、例えば容器１２の過圧による第１の破裂ディスク２４の破裂などの緊急時において、第３の流路４０は、ガスの放出を可能にするための十分な流量を有しない場合があるか、又は安全なガスの放出のために十分な容積を有しない場合がある。第３の流路４０は、排出場所又は他の欠点を有する場合があり、該流路を緊急時のガス放出に望ましくないものにする。

【0016】

このような事象において、容器１２の過圧による第１の破裂ディスク２４の破断の結果としてガスが放出される場合は、高いガス圧力が第２の破裂ディスク２８を破断させ、ガスが第２の流路２６を通して通気される。第２の流路２６の直径又は他の寸法は、ある特定の時間内で通気することを可能にするように、又は他の仕様を満たすように構成され得る。例えば、０．７ＭＰａ（１００ｐｓｉａ）などの所与の試験圧力で、第２の流路２６は、容器１２のサイズの関数である最小量の流れを可能にすることが必要になる場合がある。第２の流路２６を通しての通気の要件は、例えば、業界団体又は政府機関によって設定される場合がある。

【0017】

第１の流路２２及び第２の流路２６は、レギュレータ２０内に形成されるパイプ、導管、チャネルなどであり得る。第１の流路２２及び第２の流路２６は、角度付けされ得るか、又は他の部品若しくは構成要素を含むことができる。したがって、実際の流れの幾何学形状は、本開示に照らして当業者に明らかになるように変化し得る。第１の流路２２と第２の流路２６との接続は、垂直又は他の角度であり得る。

【0018】

第１の破裂ディスク２４は、第１の流路２２に位置付けられる。この第１の破裂ディスク２４は、ガス貯蔵ユニット１２に貯蔵されるガスに晒される。第１の破裂ディスク２４は、それが破裂するか、又は別様には破断若しくは破損する第１の破裂圧力を有する。いくつかの実施形態において、第１の破裂ディスク２４は、アセンブリの一部であり得る。そのようなアセンブリは、ガス貯蔵ユニット１２のシール又はキャップに一体化することができるか、又はガス貯蔵ユニット１２自体に一体化することができる。

【0019】

第２の破裂ディスク２８は、第２の流路２６に位置付けられる。この第２の破裂ディスク２８は、容器１２からのガス流に関して第１の破裂ディスク２４の下流にある。第２の破裂ディスク２８は、それが破裂するか、又は別様には破断若しくは破損する、第１の破裂圧力よりも低い第２の破裂圧力を有する。したがって、第２の破裂ディスク２８は、第１の破裂ディスク２４よりも低い圧力で破裂する。第２の破裂ディスク２８は、ガス貯蔵ユニット１２内のガスが第１の流路２２（及び存在する場合は、第３の流路４０）を通るか、又はその内部に放出されるまで、加圧されていないままであり得る。第２の破裂ディスク２８は、ガスがガス貯蔵ユニット１２から放出された後に第１の流路２２を通って流れているときなどの、正常な動作圧力に晒されているときに、完全性を保持するように設計される。いくつかの実施形態において、第２の破裂ディスク２８は、アセンブリの一部であり得る。このアセンブリは、第２の流路２６の一部であり得る。

【0020】

ほぼ平坦に例示されているが、第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８は、ドーム形状、湾曲形状、又は他の形状であり得る。ドーム形状は、特定の圧力での破裂を確実にする助けとなり得、ドームの頂点は、ガス流に関していずれかの方向に向けられ得る。第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８は、ガス流に関して内向き又は外向きに破裂し得る。第１の破裂ディスク２４又は第２の破裂ディスク２８には、破裂圧力がガス貯蔵ユニット１２の圧力未満に下がったときに該ディスクが弱化されるような手法で、故意に損傷を与えることができる。第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８は、破裂時に裂け得るか、又は破裂時に取り付けられたままであり得る。

【0021】

ガス貯蔵ユニット１２の過圧が生じた場合は、第１の破裂ディスク２４が破裂し、次いで、第２の破裂ディスク２８が破裂する。したがって、第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８が「カスケードする」と言われる。第３の流路４０を通る流れは、過圧中にガス貯蔵ユニット１２の通気を可能にするには、又は第２の破裂ディスク２８の破裂を阻止するには不十分である場合がある。したがって、ガスはまた、第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８の双方が破裂した後に、第２の破裂ディスク２８を過ぎて第２の流路２６通して通気することもできる。

【0022】

ガス貯蔵システム１０は、最大充填圧力（典型的には、特定の温度で測定される）及び定格破裂圧力を有するように構成される。定格破裂圧力は、一例において最大充填圧力よりも１．５倍高いなどの、安全ガイドラインによって設定することができる。第２の破裂ディスク２８が破裂する圧力は、最大充填圧力と、破裂圧力又は第１の破裂ディスク２４が破裂する範囲の下限との間であり得る。第２の破裂ディスク２８は、定格破裂圧力未満で破裂させることができる。この関係は、過圧時又は他の緊急事態時に、第１の破裂ディスク２４が破裂した場合に、第２の破裂ディスク２８も破裂させることを確実にする。第１の破裂ディスク２４は、定格破裂圧力未満で、又はそれを超えて破裂させることができる。

【0023】

第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８の破裂圧力範囲は、ガス貯蔵ユニット１２の可能な用途に基づいて選択される。製造許容度により、一群又は多数の第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８は、特定の値ではなく特定の範囲で破裂するように設計され得る。

【0024】

圧力に関して説明されているが、第１の破裂ディスク２４又は第２の破裂ディスク２８の製作に使用されるいくつかの材料は、より高い温度で弱化する場合があるので、第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８の破裂圧力は、温度に基づき得る。第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８が破裂する正確な圧力又は温度は、ガス貯蔵ユニット１２が使用されている用途又は設計仕様に基づいて変化し得る。

【0025】

酸素を使用する特定の一実施例において、ガス貯蔵ユニット１２の最大充填温度は、２１℃で約２１ＭＰａ（７０°Ｆで３０００ｐｓｉｇ）である。ガス貯蔵ユニット１２の定格破裂圧力は、最大充填圧力の１．５倍であり、３１ＭＰａ（４５００ｐｓｉ）である。第１の破裂ディスク２４は、２８．６ＭＰａ（４１５０ｐｓｉｇ）の破裂下限及び３２．５８ＭＰａ（４７２５ｐｓｉｇ）の破裂上限を有することができ、いずれの圧力も２１℃（７０°Ｆ）でのものである。第１の破裂ディスク２４の公称破裂圧力は、３１ＭＰａ（４５００ｐｓｉｇ）である。第２の破裂ディスク２８は、２７ＭＰａ（３９００ｐｓｉｇ）の破裂下限及び２８ＭＰａ（４１００ｐｓｉｇ）の破裂上限を有することができ、いずれの圧力も２１℃（７０°Ｆ）でのものである。

【0026】

第１の破裂ディスク２４の破裂上限は、ガス貯蔵ユニット１２の最大充填圧力を超えてもよい。この破裂上限には、最大充填圧力を超える許容可能な許容度が存在する場合がある。第１の破裂ディスク２４と定格破裂圧力との関係は、ガス貯蔵ユニット１２が使用されている用途によって変化し得る。ある実施例において、第１の破裂ディスク２４の公称破裂圧力は、ガス貯蔵ユニット１２の最大充填圧力であり得る。この第１の破裂ディスク２４には、公称破裂圧力を超える、又はそれ未満のいくつかの製造許容度が存在する場合がある。例えば、最大充填圧力の約１０５％が許容上限であり得、破裂圧力の約９０％が許容下限であり得る。正確な許容度は変化し得る。

【0027】

第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８は、使い捨てであり得るか、又は単回使用となるように構成され得る。各々は、金属で製作され得るが、他の材料を使用することができる。第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８は、材料、用途、ガス貯蔵ユニット１２の最大充填圧力、又はガス貯蔵ユニット１２に含まれるガスに基づいて、様々な寸法を有することができる。一実施例において、第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８は、厚さ０．３１８ｃｍ（０．１２５インチ）未満であるが、他の寸法が可能である。第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８に使用される金属は、安全規則に従うように選択することができ、又はガス貯蔵ユニット１２に貯蔵されているガスに照らして選択することができる。例えば、酸素がガス貯蔵ユニット１２に貯蔵される場合、モネル又はインコネルのような黄銅又はニッケル合金などの酸素に安全な金属を使用することができる。言うまでもなく、用途又はガス貯蔵ユニット１２に貯蔵されているガスに応じて、当業者に知られている他の材料も使用することができる。

【0028】

第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８は、熱に晒されたときに弱化する場合がある。しかしながら、第１の破裂ディスク２４の破裂圧力範囲が第２の破裂ディスク２８の破裂圧力範囲を超えるという関係は、いかなる弱化によっても変化させることができない。これは、第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８で類似する材料又は類似する寸法を使用することによって生じさせることができる。他の設計は、熱に晒されたときにこの関係が変化するのを防止することができる。例えば、第１の破裂ディスク２４及び第２の破裂ディスク２８のうちの１つは、刻み目形成され得る。一実施例において、第１の破裂ディスク２４は、Ｘ字形に刻み目形成される。他の設計も可能である。

【0029】

ガス貯蔵システム１０のいくつかのの実施形態はまた、計画的放出デバイス１６も含む。この計画的放出デバイス１６は、第１の破裂ディスク２４を計画的に穿刺するように、又は別様には穴を形成するように構成される。ある事例において、計画的放出デバイス１６は、ストライカとして知られている場合があるが、第１の破裂ディスク２４を穿刺しない他のデバイスが可能である。図１において矢印で例示されているが、計画的放出デバイス２４は、３面角錐、又は当業者に知られている他の設計であり得る。計画的放出デバイス１６は、第１の破裂ディスク２４のいずれかの側に、又は別様には近接して位置付けられ得る。したがって、計画的放出デバイス１６は、単に図１で例示される設計だけに限定されない。例えば、計画的放出デバイス１６は、ガス流に対して平行でない角度で、ドーム形である第１の破裂ディスク２４の実施形態を計画的に穿刺することができる。

【0030】

第１の破裂ディスク２４を穿刺すること、又はそれに穴を形成することで、ガス貯蔵ユニット１２に貯蔵されているガスを放出する。これは、要求に応じて行うことができる。正常な動作中に穿刺又は穴の形成が生じた場合、第２の破裂ディスク２８は、完全性を維持する。しかしながら、穿刺又は穴の形成の後に過圧が生じた場合に、第２の破裂ディスク２８が破裂する。

【0031】

計画的放出デバイス１６によって第１の破裂ディスク２４に形成される穴は、円形又は他の形状であり得る。第１の破裂ディスク２４は、穿刺又は他の穴の形成が生じた場合に第１の破裂ディスク２４を通しての所望のガス流を可能にするために、刻み目形成され得るか、又は穿孔を含み得る。この刻み目形成は、第１の破裂ディスク２４を「花弁」にすることを可能にすることができる。言うまでもなく、第２の破裂ディスク２８も、刻み目形成され得るか、又は穿孔を含み得る。第１の破裂ディスク２４は、計画的放出デバイス１６が第１の破裂ディスク２４を通して、又は近接して配置される場合、穴又は穿孔を通る所望のガス流量を可能にするように構成され得る。

【0032】

ガス貯蔵システム１０は、緊急流路又は通気が必要になる場合がある複数の用途に使用することができる。例えば、ガス貯蔵システム１０は、航空宇宙システムの酸素タンク、溶接システムに使用されるアルゴンタンク、潜水用途のための空気タンク、医療システムの酸素タンクとともに、又は製造に使用される単回使用のガスキャニスタとともに使用することができる。したがって、ガス貯蔵ユニット１２は、例えば半導体の製造で使用される異種、更には有毒種を含む場合がある。有毒種又は他の種の場合、第２の流路２６は、種々の産業衛生システムに接続されて、通気時に人々、施設、又は環境への被害を防ぐことができる。

【0033】

破裂ディスクの使用は、ガス貯蔵システム１０用のシールの設計を単純化するが、依然として適正なガス基準を満たしている。破裂ディスクは、動的シール又は３−２弁の使用を回避する。これは、複雑さ及び部品数を低減させ、信頼性を増加させる。

【0034】

図３を参照すると、本開示は、ガス貯蔵システムとともに使用するためのレギュレータ２０（すなわち、容器に取り付けられるように構成されるレギュレータ）として具現化され得る。レギュレータ２０は、上で説明されるレギュレータ２０の実施形態のいずれかと類似する場合がある。具体的には、レギュレータ２０は、容器のポートと空気連通するように構成される第１の流路２２を有する。第１の破裂ディスク２４は、ディスク２４が無傷のときに第１の流路２２内のガス流が第１の破裂ディスク２４によって阻止されるように、第１の流路２２内に配置される。第１の破裂ディスク２４は、第１の破裂圧力での流れを可能にするように構成される。

【0035】

レギュレータ２０は、第１の流路２２と空気連通している第２の流路２６を有する。第２の流路２６は、レギュレータを容器に接続したときに、ガス流に関して第１の破裂ディスク２４の下流にある。第２の破裂ディスク２８は、第２の流路２６内に配置される。このようにして、第２の流路２６を通るガス流は、第２の破裂ディスク２８が無傷のときに該ディスク２８によって阻止される。第２の破裂ディスク２８は、第２の破裂圧力でのガス流を可能にするように構成される。第２の破裂圧力は、第１の破裂圧力未満であり得る。

【0036】

本開示は、ガスを提供するための方法１００として具現化され得る（例えば、図４を参照されたい）。方法１００は、第１の流路に沿って第１の破裂ディスクを通るガス流を提供する工程１０３を提供する。ガス流の圧力は、第１の破裂ディスク又は第２の破裂ディスクの破裂圧力未満である第１の値である。このようにして、第２の破裂ディスクは、無傷のままである。例えば、ガス流は、１０６で第１の破裂ディスクをストライカで穿刺することによって１０３で提供することができる。１０９で、第１の値かつ第２の破裂ディスクの破裂圧力以上である第２の値まで圧力を上昇させ、上昇した圧力により、１１２で、第２の破裂ディスクを破断（破裂）させる。

【0037】

他の実施形態では、過圧ガス放出のための方法２００が提供される（例えば、図５を参照されたい）。方法２００は、２０３で、第１の破裂ディスクに接続されるガス貯蔵ユニット内にガスを貯蔵することを含む。第２の破裂ディスクは、第１の破裂ディスクが無傷の間に第２の破裂ディスクがガスに晒されないように、第１の破裂ディスクの下流に提供される。ガス圧力は、第１及び第２の破裂ディスクの破裂圧力未満である第１の値である。このようにして、第１及び第２の破裂ディスクは、無傷のままである。２０６で、第１の値よりも大きい第２の値まで圧力を上昇させる。第２の値はまた、第１及び第２の破裂ディスクの破裂圧力以上でもある。２０９で、ガスの圧力により第１の破裂ディスクを破裂させ、ガスが第２の破裂ディスクに到達することを可能にする。２１２で、ガス圧力により第２の破裂ディスクを破裂させる。

【0038】

本開示を１つ以上の特定の実施形態に関して説明してきたが、本開示の趣旨及び範囲から逸脱することなく、本開示の他の実施形態がなされ得ることが理解されるであろう。したがって、本開示は、添付の特許請求の範囲及びその合理的な解釈によってだけ限定されるものとみなされる。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】