椎間板破裂

破裂板（圧力安全板、破裂板、破裂ダイヤフラムとも呼ばれる）は、再閉鎖しない圧力逃がし安全装置であり、ほとんどの場合、圧力容器、機器、またはシステムを過圧や潜在的に損傷を与える真空状態から保護します。

破裂板は、あらかじめ定められた差圧（正圧または真空）と温度で破裂する使い捨ての膜を備えているため、一種の犠牲部品です。膜は通常金属でできていますが^{[ 1 ]}、特定の用途に合わせてほぼすべての材料（または異なる材料の層）を使用できます。破裂板は、システム圧力の増減に対して瞬時に応答します（非常に小さいサイズではミリ秒またはマイクロ秒以内）が、一度破裂すると再シールされません。圧力リリーフバルブの使用と比較した破裂板の使用の主な利点には、漏れの少なさ、コスト、応答時間、サイズ制限、流路面積、およびメンテナンスの容易さなどがあります。

破裂板は、石油化学、航空宇宙、航空、防衛、医療、鉄道、原子力、化学、製薬、食品加工、油田などの分野で広く使用されています。単独の保護装置として、または従来の安全弁の二次的な安全弁として使用できます。圧力が上昇し、安全弁が作動しない、または十分な圧力を速やかに解放できない場合、破裂板が破裂します。破裂板は、安全弁と組み合わせて使用​​されることが非常に多く、安全弁をプロセスから隔離することで、弁のメンテナンス費用を削減し、漏れのない圧力解放ソリューションを実現します。初期費用は高くなりますが、最高の信頼性を確保するためには、あらゆる状況で封じ込めを提供する本質安全防爆型の機械設計を開発することで、緊急圧力解放装置の使用を回避することが可能であり、また望ましい場合もあります。

破裂板は一般的に円盤状で製造されますが、長方形のパネル（「破裂板」、「通気板」、または爆発通気口）としても製造され、爆発などによる過圧から建物、密閉されたコンベアシステム、または非常に広い空間を保護するために使用されます。破裂板のサイズは、業界の用途に応じて、 0.125インチ（3 mm）から4フィート（1.2 m）以上まで様々です。破裂板と通気板は、特定の使用環境に応じて、炭素鋼、ステンレス鋼、ハステロイ、グラファイト、その他の材料で製造されます。    

破裂板は産業界で広く採用されており、ほとんどの国際的な圧力機器設計基準（米国機械学会（ASME）、圧力機器指令（PED）など）で規定されています。破裂板は、許容できないほどの高圧から設備を保護するために使用することも、ワンタイムバルブやトリガー装置として設計し、必要な一連の動作を高い信頼性とスピードで開始させることもできます。

すべての破裂板には、前方作用型（引張荷重）と後方座屈型（圧縮）の2種類の破裂板技術が使用されています。どちらの技術も、破裂板インジケーターと組み合わせることで、破損を視覚的および電気的に表示できます。^{[ 2 ]}

従来の前方作用型設計では、荷重はドーム型破裂板の凹面側に加えられ、引張力が材料の極限引張応力を超えるまでドームが引き伸ばされ、破裂板が破裂します。平らな破裂板にはドームはありませんが、圧力が加えられると引張荷重を受けるため、これも前方作用型破裂板です。製造に使用される原材料の厚さ（グラファイトディスクではウェブ厚さとも呼ばれる）とディスクの直径によって破裂圧力が決まります。ほとんどの前方作用型破裂板は、稼働率が80%以下のシステムに設置されます。^{[ 3 ]}

前方作動型ディスク設計の後期の改良では、製造時に材料に精密な切断やレーザーによる傷をつけることで材料を正確に弱め、破裂圧力を制御するための変数を増やしました。この破裂ディスクのアプローチは効果的ですが、限界もあります。前方作動型ディスクは、圧力サイクルやディスクの推奨限界を超える運転条件によって金属疲労を起こしやすく、ディスクが表示されている破裂圧力よりも低い圧力で破裂する可能性があります。また、破裂圧力が低いこともこのディスク技術の問題です。破裂圧力が低下すると、材料の厚さが減少します。これにより、非常に薄いディスク（錫箔のようなもの）になり、損傷しやすく、腐食によるピンホール漏れが発生する可能性が高くなります。これらのディスクは現在でも使用されており、状況によっては好まれる場合もあります。

逆座屈破裂板は、順方向作用型破裂板の反転です。ドームが反転し、圧力はディスクの凸面側に加わります。反転閾値に達すると、ドームが崩壊して破裂し、反対方向のドームが形成されます。このとき、ディスクの下流側のスコアラインに沿って配置されたナイフブレードまたは金属の先端によってディスクが開きます。逆座屈破裂板は圧縮荷重を受けるため、圧力サイクルや脈動状態に耐えることができます。逆座屈破裂板の材料の厚さは、同じサイズと破裂圧力の順方向作用型破裂板よりもかなり厚くなっています。その結果、耐久性、精度、信頼性が向上します。逆座屈破裂板の正しい取り付けは不可欠です。上下逆に取り付けると、デバイスは順方向作用型破裂板として機能し、材料の厚さが大きいため、表示されている破裂圧力よりもはるかに高い圧力で破裂する可能性があります。^{[ 4 ]}

ブローアウトパネル（ブローオフパネルとも呼ばれる）は、意図的に構造を弱めた部分で、突然の過圧が発生する可能性のある囲い、建物、または車両で使用されます。予測可能な方法で破損することで、過圧または圧力波を、構造の壊滅的な破壊を引き起こすのではなく、制御された最小限の被害をもたらす方向に誘導します。別の例としては、圧縮ガスボンベを保管する部屋の壁を意図的に弱めたものが挙げられます。火災やその他の事故が発生した場合、（可燃性の可能性のある）圧縮ガスに蓄えられた膨大なエネルギーは、熱圧兵器のように構造を崩壊させるのではなく、「安全な」方向に向けられます。

遺伝子銃の中には破裂板を使用する機種もありますが、安全装置としてではなく、装置の通常の動作の一部として、試料への粒子適用を圧力に基づいて精密に制御するために用いられます。これらの装置では、破裂板は、組織や細胞培養への粒子の定着が成功することが経験的に確認されている最適なガス圧範囲内で破裂するように設計されています。遺伝子銃の機種によっては、異なる破裂板強度を選択できるものもあります。