JP2009526649A - テトラジン系エネルギー材料を使用するための装置および方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、３；６−ビス（１Ｈ−１，２，３，４−テトラゾール−５−イルアミノ）−１，２，４，５−テトラジンまたはそれらの塩を含む「ＢＴＡＴｚ」として知られるようなテトラジン系のエネルギー材料から発生されるガスを使用する装置および方法を含む。テトラジン系のエネルギー材料は、雷管、圧電性結晶、もしくは電池から供給される電気スパークの使用によって、または容器内にこの材料を封入し、次いでその容器が燃焼中の炎にさらされることによって点火される。点火時に発生されたガスは、救命筏、救命胴衣、非常用の避難用滑り台、タイヤ、エアバッグ、およびその他の膨張可能なデバイスを充気するためなどの推進剤として用いられる。点火時に発生されたガスは、代替として、エンジンに動力を供給するため、および鎮火剤などのような多くの他の用途に用いられる。

Description

本願は、２００６年２月１３日に出願した第６０／７７３，３８２号の「テトラジン系エネルギー材料から発生する推進剤を使用するインフレータ（Ｉｎｆｌａｔｏｒ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ａ Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ Ｐｒｏｄｕｃｅｄ Ｆｒｏｍ Ａ Ｔｅｔｒａｚｉｎｅ−Ｂａｓｅｄ Ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ）」、２００６年１１月１１日に出願した第６０／８８５，９８７号の「テトラジン系エネルギー材料を推進剤として使用するための装置および方法（Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｔｅｔｒａｚｉｎｅ−Ｂａｓｅｄ Ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ａｓ Ａ Ｐｒｏｐｅｌｌａｎｔ）」、および２００６年１１月１５日に出願した第６０／８５９，０５８号の「鎮火ガスを発生するようにテトラジン系エネルギー材料を使用するための装置および方法（Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ａｎｄ Ｍｅｔｈｏｄ Ｆｏｒ Ｅｍｐｌｏｙｉｎｇ Ｔｅｔｒａｚｉｎｅ−Ｂａｓｅｄ Ｅｎｅｒｇｅｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌ Ｔｏ Ｐｒｏｄｕｃｅ Ａ Ｆｉｒｅ Ｓｕｐｐｒｅｓｓａｎｔ Ｇａｓ）」の仮特許出願の利益を主張するものであり、それぞれの開示は、参照により本願明細書に援用される。

本発明は、テトラジン系のエネルギー材料を使用するための装置および方法に関する。より詳細には、本発明は、テトラジン系のエネルギー材料から発生するガスを用いるための装置および方法に関する。本発明はさらに、テトラジン系のエネルギー材料に点火することに関する。いくつかの実施例では、テトラジン系のエネルギー材料は、撃発雷管、圧電性結晶、もしくは電池から供給される電気スパークの使用によって、または容器の中にこの材料を封入し、次いでその容器が燃焼中の炎にさらされることによって点火される。本発明はさらに、点火時に発生するガスを、救命筏、救命胴衣、非常用の避難用滑り台、タイヤ、エアバッグ、その他の膨張可能なデバイスを充気するような推進剤として使用することに関する。またさらに、本発明は、点火時に発生するガスを、鎮火剤または車両用の代替燃料などの多くの他の用途に使用することに関する。

現在、米国特許第６，４５８，２２７号明細書および第６，６５７，０５９号明細書に開示されている３；６−ビス（１Ｈ−１，２，３，４−テトラゾール−５−イルアミノ）−１，２，４，５−テトラジンまたはそれらの塩を含む「ＢＴＡＴｚ」として知られているようなテトラジン系のエネルギー材料が公知であり、それらの開示は、参照により本願明細書に援用される。ＢＴＡＴｚは、軍用の用途の爆薬として、主にＬｏｓ Ａｌａｍｏｓ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙによって開発された。ＢＴＡＴｚに点火することによって発生するガスは、救命筏、救命胴衣、非常用の避難用滑り台、タイヤ、エアバッグ、およびその他の膨張可能なデバイスを充気する推進剤として、またはエンジンに動力を供給する車両用代替燃料としてガスを使用するような、ならびにガスを鎮火剤として使用するような多くの商用用途において、本発明に組み入れられる多くの有利な特性を有する。

より具体的には、インフレーション技術の背景として、個人用のインフレーション・デバイス（救命胴衣、浮き輪および蹄鉄型の浮き）、救命筏、ブイ、非常信号用器材ならびに非常用の避難用滑り台などの膨張可能な物品を充気するように構成される多くのタイプのインフレータが存在する。インフレータは一般に、二酸化炭素のような圧縮ガスのガス・カートリッジのネック部を受ける本体を有する。往復運動する穿孔ピンが、ガス・カートリッジのもろい封止部を穿孔するためにインフレータの本体内に配設されており、それによって内部の圧縮ガスがインフレータの排気マニホルドへ流入し、次いで充気する物品へと流入する。典型的には、手で動かすことのできる着火レバーが穿孔ピンに作動的に連結されており、それによってボールひもを強く引くと穿孔ピンがカートリッジのもろい封止部を穿孔する。米国特許第３，８０９，２８８号明細書が手動インフレータの１つの特定の実施例を示しており、その開示は、参照により本願明細書に援用される。

インフレーション技術において、ガス・カートリッジは、通常、物品を充気するのに必要な容積の二酸化炭素を含むサイズにされる。救命胴衣のような小型の膨張可能な物品は、比較的少ない容積の二酸化炭素を用いて充気される。それゆえ、より小型のガス・カートリッジが容易に使用可能である。航空機用の救命筏および非常用の避難用滑り台などのより大型の物品は、それよりかなり大きい容積の二酸化炭素を必要とする。それゆえ、物品を完全に充気するのに十分な容積の二酸化炭素を有するために、より大型のガス・カートリッジ、または多数のガス・カートリッジ、または両方の組合せのいずれかが使用されなければならない。

膨張可能な物品の重量を最小にすることは、インフレーション技術の多くの用途において望ましい。例えば航空機産業においては、救命胴衣、救命筏および非常用の脱出用滑り台を充気するのに使用するガス・カートリッジを含む、航空機内のあらゆる器具の重量を最小にすることが望ましい。同様に、他の用途では、重量だけでなく、膨張可能な器材に用いられるガス・カートリッジのサイズも最小にすることが、しばしば望まれる。それゆえ、現在、従来の二酸化炭素ガス・カートリッジと同じか、またはそれより大きい容積の推進剤を発生する充気ガス用の、より軽量でより小型の供給源の必要がある。エアバッグなどの関連するインフレーション用途ではまた、エアバッグを充気するために環境的に安全なガスを発生する必要がある。例えばエアバッグに関して、様々な従来技術の推進剤が自動車安全規制のエアバッグに用いられていることに留意されたい。これらの従来技術の推進剤の大部分は、発生する過度の熱、不注意による点火に対する高い反応性に起因する問題がある。いくつかのものは、その不燃焼または燃焼の状態において有毒である可能性もある。現在の従来技術のエアバッグ推進剤は、しばしば環境に危険をもたらし、特別な取り扱いおよび処分の手順を必要とする。さらに、自動車のエアバッグに一般に使用される多くの従来技術の火工材料は、集められて、急造爆発装置として再使用される危険がある。

エアバッグに使用される有害な推進剤を最小化することに関連して、鎮火技術においては現在、人間にとって安全な鎮火用ガスを発生することも必要である。同様に、現在、エンジンに動力を供給する車両用代替燃料として使用可能なガスであって、それによって化石燃料による公害および温室効果ガスを最少にする環境にやさしいガスも必要とされている。

したがって本発明の目的は、従来技術の上記欠点を克服する改良を提供すること、および非常に多様な用途におけるＢＴＡＴｚの使用の促進に対する有意な貢献である改良を提供することである。

本発明を要約する目的のために、本発明は、米国特許第６，４５８，２２７号明細書および第６，６５７，０５９号明細書に開示される３；６−ビス（１Ｈ−１，２，３，４−テトラゾール−５−イルアミノ）−１，２，４，５−テトラジンまたはそれらの塩を含む「ＢＴＡＴｚ」として知られるようなテトラジン系のエネルギー材料から発生するガスを用いるための装置および方法を含み、それぞれの開示は、参照により本願明細書に援用される。いくつかの実施例では、テトラジン系のエネルギー材料は、撃発雷管、圧電性結晶、もしくは電池から供給される電気スパークの使用によって、または容器内部にこの材料を封入し、次いでその容器が燃焼中の炎にさらされることによって、本発明に従って点火される。点火時に発生するガスは、救命筏、救命胴衣、非常用の避難用滑り台、タイヤ、エアバッグ、およびその他の膨張可能なデバイスを充気するためなどの推進剤として用いられる。点火時に発生するガスは、代替として、エンジンに動力を供給するのに用いられる。代替として、本発明によると、点火時に発生するガスは、鎮火剤などの多くの他の用途に用いられる。

より具体的には、ＢＴＡＴｚは、充気ガス媒体として主に窒素ガスを提供する爆燃ガス発生用の推進剤として用いられる。ＢＴＡＴｚ材料は、１つには、材料の爆燃から発生される排出ガスの非毒性の性質、およびエネルギー材料としてのその不爆発性の性質によって選択される。ＢＴＡＴｚの排出ガスの温度は、従来の救命胴衣、救命筏、および他の非常用の膨張可能なデバイス、またはガスを封じ込めた浮きデバイスにおいて、デバイスに対する熱的な損傷、または使用者に対する接触または暴露の害なしにこの推進剤が使用できるように、十分に低く留まっており、且つ非常に急速な冷却速度を有している。

インフレータの様々な実施例において用いられるＢＴＡＴｚ材料のチャージまたはグレインの形状は、インフレーション事象に望まれる時間と圧力の曲線に関して特に必要とされるように、様々な形態または形状のものであってよい。グレイン形状は、代替として、所望の爆燃速度およびガスの生成をもたらすのに必要である未圧縮の粉末、ペレット状の形状、一体的な単一のグレインチャージ、または任意の数の特定の形状、ならびに救命胴衣、救命筏、航空機の非常用の避難用滑り台を含むがこれらに限定されない様々な目的のための様々なインフレータに適する任意の数の所望の包装構成物として形成されてもよい。さらに、インフレータ・デバイスのための特定の環境または用途に必要とされるように、爆燃速度、ガス排出温度、または他の特性に関する性能を変化させるために、様々な他の化学製品がＢＴＡＴｚ材料に加えられてもよい。ＢＴＡＴｚ材料は、上述したような特定のグレイン形状を形成するためにバインダー材料を使用してもよい。バインダー材料は、ペレット、球形のボール、または一体的なグレイン形状のような特定の構造または形態を維持するために基材に結合特性を与える、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）、ＰＥＡ（ポリエチルアクリラート）、または他の適当な化学材料を含むことができる。ＢＴＡＴｚへのバインダー材料の添加は、材料の静電気放電スパークの反応性を顕著に削減することを示している。バインダー材料を有するＢＴＡＴｚの爆燃を確実に開始するために、点火手段として電気スパークを使用するときに点火を容易にする、スパークに反応性のある起爆薬のチャージとして、「純粋」材料（バインダーなし）を含んでもよい。

本発明の複数の実施例では、インフレータは、手動または自動の手段、あるいは手動および自動の方法の組合せのいずれかによって起爆されてよい。充気機構におけるＢＴＡＴｚチャージの起爆または点火は、市販の起爆管または撃発雷管、電気式または機械式の火工用起爆管、電気式マッチ、電池のような蓄電エネルギー源によって発生されるスパーク、または圧電デバイスによって発生されるスパークなどの火工用の起爆薬チャージによるものとすることができるが、これらに限定されない。自動起爆モードでは、膨張デバイスは、機械式または電子式の手段によって起動されてよい。機械的な起爆は、ＢＴＡＴｚ推進剤を起爆するために導電性のギャップの間に電気スパークを発生させるように、起爆用の撃発雷管を叩く機械式ハンマーまたは着火ピンを解放するか、あるいは圧電発生器を起動させるかのどちらかである、引くタイプのひもおよびレバーの構成を有していてもよい。

任意選択の自動的な起爆は、水浸入感知式の電子回路によるものとすることができ、これは電池に蓄えられた電気エネルギーの放出を引き起こして、スパークを発生させ、火工用起爆管を作動させ、電気マッチを起動し、または雷管または火工用撃発雷管を叩くように機械式ハンマーまたは着火ピンの解放を引き起こす。代替として、自動的な起爆は、溶解に際して、雷管または起爆管を叩くハンマーまたは着火ピンを解放する水溶性のボビン（糸巻）によるものとすることができる。

インフレータ・デバイスの一実施例は、レバーを一度引くことで、起爆管または雷管に対して、ハンマーまたは着火ピン機構が複数回の点火の衝撃を与える作動用レバーおよびカム構成を含む。インフレータ機構の別の実施例は、圧電スパーク発生器の複数回の作動をもたらす、同様のレバーおよびカム構成を含む。複数回作動する両機構は、ＢＴＡＴｚ爆燃事象の起動を確実にする安全係数を提供するよう働く。

ＢＴＡＴｚガスを発生させるチャージの封じ込めは、装置を発火準備状態および再発火準備状態にするのを容易にするために、インフレータ機構本体に容易に取り付け可能であり、またインフレータ機構本体から容易に取り外し可能である別個の金属、熱可塑性物質、熱硬化性プラスチックまたはエラストマー製の容器内になされることができる。チャージ容器の一実施例は、ガス発生ＢＴＡＴｚ材料と雷管または起爆管との両方を使用する。チャージ容器の別の実施例は、電気接点、および内部導電スパーク・ギャップ構成を含む。チャージ容器は、化学チャージおよび点火成分内への湿気の侵入を排除するために、密封した封止部を有していてよい。

チャージ容器は、異なる特定のインフレータ・デバイス用として、様々な量のＢＴＡＴｚ材料、様々なグレイン形状、または様々な特殊な連結部を含む様々なサイズおよび形状構成のものであってもよい。

インフレータの別の実施例は、適切な色指示器を表示することによって、または物理的な指示器によって、着火済みまたは未着火（準備完了）の状態を交互に指示する手段を含む。

インフレータは、熱可塑性物質、熱硬化性重合体、金属、エラストマー材料、またはこれらの任意の組合せから作製されてよい。

上述の内容は、当技術に対する本発明の貢献がより完全に評価可能であるように、また以下の本発明の詳細な説明がよりよく理解されるように、本発明のより適切且つ重要な特徴をかなり広範に概説している。本発明の付加的な特徴は、本発明の特許請求の範囲の従属部分を形成する以下の本明細書に説明される。開示する概念および特定の実施例は、本発明の同じ目的を実行するように、修正するか、または他の構造体を構成するための基礎として容易に利用可能であることが当業者には理解されよう。そのような均等な構造体は、添付の特許請求の範囲に記載した本発明の精神および範囲から逸脱しないことが、当業者にはやはり理解されよう。

本発明の性質および目的のより完全なる理解のために、添付の図面に関連して、以下の詳細な説明が参照されるべきである。

同様の参照番号は、複数の図にわたって同様の部分を示す。

本発明は、本明細書に添付した表１に列挙した特許および特許出願に開示された１つまたは複数のデバイスにおける推進剤として、「ＢＴＡＴｚ」として知られているテトラジン系のエネルギー材料から発生するガスを使用する装置および方法を含み、それぞれの特許および特許出願の開示は、参照により本明細書に援用される。より詳細には、ＢＴＡＴｚ推進剤は、所定の供給量の材料から無害なガスの供給源が発生される必要のある、表１に述べられたもののような任意のデバイス、システム、または用途において使用可能である。

前の段落の範囲を限定することなく、図１を参照して、本発明の一実施例は、全体的に参照符号１−１４として示される膨張可能な物品へ流体連結するための出口１−１２を有するガス・カートリッジ１−１０を有する。ガス・カートリッジ１−１０は、ＢＴＡＴｚ材料１−１８を含む円錐形の反応チャンバ１−１６を有する。円錐形の反応チャンバ１−１６は、ＢＴＡＴｚ材料１−１８が線形に燃焼する（これは、バインダーの使用によって達成可能であると考えられる）時に、ガスの発生速度を制御することが望まれる。円錐形のチャンバ１−１６は、湿気が出るのを防ぐためのカバー１−２０によって密封状態に封止され、覆われて、ＢＴＡＴｚ材料１−１８をチャンバ１−１６の適所に保持する。円錐形のチャンバ１−１６は、機械的安定性を与え、低い熱伝導率と、したがって熱伝達に対する高い抵抗とを提供する空気のギャップを作る円筒形のハウジング１−２２内に取り付けられる。窒素ガスが出口１−１２を介してジュール・トムソン冷却を起こすように加圧するヘッドスペース容積を提供するために、半球状のドーム１−２４がカバー１−２０の上に配置される。それぞれの圧着フランジ１−２６によって、前記各部品を、ＢＴＡＴＺｚ材料１−１８の爆燃による全てのガスの放出の圧力に耐える単一のユニットへと圧着できる。

本発明の別の実施例は、自動車安全拘束エアバッグのための推進剤としてＢＴＡＴｚを使用することを含む。ＢＴＡＴｚは、その高い窒素ガス出力および低いガス温度のために、エアバッグ用の推進剤として用いられるのに特に適している。また、ＢＴＡＴｚ材料は、非毒性で、環境的に安全で、非爆発性であり、それを急造の爆発装置のような不正目的には使用できない。ＢＴＡＴｚの高い窒素ガス出力は、エアバッグ拘束の膨張を達成するのに、現在一般的に用いられている材料を用いるよりも推進剤を少なくすることができる。

より詳細には、図２を参照して、本発明のエアバッグ膨張デバイスは、通気孔を付けられたハウジング２−１０を有し、その中にＢＴＡＴｚ推進剤２−１４で充填された内部キャビティ２−１２が配置される。着火管／起爆管／イグナイタ２−１６は、着火機構に連結するように、その着火用導線２−１６Ｌがハウジング２−１０を介して延びる状態でキャビティ２−１２の底部内に配置されている。フィルタ２−２０を受け入れるために、ハウジング２−１０の通気孔２−１８と内部キャビティ２−１２との間には空間が設けられてよい。フィルタ２−２０は、着火の際に推進剤２−１４によって発生されたガスを濾過するように機能する。

衝撃を感知すると、エアバッグ着火機構が作動されて電気信号を生成して着火管２−１６に着火し、そこでＢＴＡＴｚ推進剤２−１４が点火して窒素ガスを発生し、その窒素ガスが濾過されてハウジング２−１０を出て、エアバッグを充気する。

本発明の別の実施例は、「ＢＴＡＴｚ」として知られるようなテトラジン系のエネルギー材料から発生されるガスを、本明細書に添付した表２に挙げた特許および特許出願において開示された１つまたは複数のデバイスにおける鎮火剤として使用する装置および方法を含み、それぞれの特許および特許出願の開示は、参照によって本明細書に援用される。より詳細には、ＢＴＡＴｚ推進剤は、ある供給量の材料から無害なガスの供給源が生成される必要のある、表１に述べられたもののような任意のデバイス、システム、または用途において使用可能である。より詳細には、ＢＴＡＴｚ材料の点火に際して発生する鎮火用の窒素ガスは、ある供給量の材料から鎮火用ガスの供給源が生成される必要のある、上記に説明されたもののような任意のデバイス、システム、または用途において使用可能である。

図３に示すように、本発明の精神および範囲に従って、およびこれを制限することなく、１つの例示的な用途は、容器３−１０内に完全に封入されるように、容器３−１０をＢＴＡＴｚ材料３−１２で充填することを含む。容器３−１０は、容器３−１０が火の中に投げられるか、発射されるか、落とされるか、または導かれたときに、容器３−１０を構成する材料３−１４がＢＴＡＴｚ材料３−１２を火に露出させるように溶かされるか、燃焼されるか、割れて開くか、または放出され、そこで次に、ＢＴＡＴｚ材料３−１２が火の炎によって点火されるような材料３−１４から構成される。ＢＴＡＴｚ材料３−１２の点火に際して、大量の鎮火用の窒素ガスが発生して火から酸素を奪い、それによって火が消される。容器３−１０は、火に導入されることが容易なように様々な形状およびサイズを有していてもよいことが考えられる。

より詳細には、本発明の精神および範囲を制限することなく、容器３−１０は、燃焼中の火に放り込まれるために人間の手によって容易に握られる、ＢＴＡＴｚ材料３−１２を充填されたソフト・ボールのサイズの可燃性の容器３−１０を有していてもよい。ソフト・ボールのサイズの容器３−１０が火の中に入ると、容器３−１０を構成する可燃性の材料３−１４が燃え出し、そこでＢＴＡＴｚ鎮火材料３−１２が点火され、大量の鎮火用窒素ガスを発生して火が消される。火が囲われた空間で燃えているか、または戸外で燃えているかによって、火を消すのに必要な多くのソフト・ボールのサイズの容器３−１０を投入することができる。山火事の場合、多くの、ときには数千ものソフト・ボールのサイズの（またはそれより大型の）容器３−１０が、火の中に空中投下されてもよい。

図４に示すように、ＢＴＡＴｚ材料４−１２は、他の推進剤とともに、あるいは他の推進剤なしに、移動式消火器４−１６に組み込まれることができる。例えば図４に示すように、推進剤を用いた従来式の消火器４−１６と同様に、ガス・シリンダ４−１８は、その開口部４−２０を通してＢＴＡＴｚ材料４−１２で部分的に充填されてもよい。次に、従来式の手動分配バルブ／ノズル４−２２が開口部に取り付けられ、シリンダ４−１８にガス４−２４が圧入される。火を消すことが必要なとき、ノズル４−２２が火の基部に向けられ、バルブ４−２０が作動され、そこで、加圧されたガス４−２４が中央管４−２６を介してシリンダ４−１８の底部から上方へＢＴＡＴｚ材料４−１２を押し、次いで火の基部に向かって推進され、そこでＢＴＡＴｚ材料が点火されて、火から酸素を奪う大量の窒素ガスを発生し、それによって火を消す。

火が検知されると自動的にＢＴＡＴｚ材料４−１２を放出するように、消火器４−１６が船のビルジなどの固定位置に取り付け可能であるように、上記の「移動式」消火器４−１６は、火が感知されたときに作動されるバルブ４−２２を有していてもよいことに留意されたい。

ＢＴＡＴｚ材料は、推進剤なしで消火器４−１６内に使用可能である。より詳細には、図５に示すように、バルブ５−２２は、イグナイタ（例えば起爆管、雷管、あるいは他の電子式または機械式のスパーク発生器）を含んでいてもよい。シリンダ５−１８はＢＴＡＴｚ材料５−１２で充填されているので、バルブ５−２２のイグナイタによって直接点火可能である。シリンダ５−１８内で点火されると、燃焼中のＢＴＡＴｚ材料５−１２から発生された膨張する窒素ガスが、シリンダ５−１８を加圧する。加圧されたシリンダ５−１８が、こうして「チャージ」され、次に（ハロン、ＦＭ２０００、または他の鎮火用ガスを貯蔵するガス式鎮火システムと同様に）内部の窒素ガスが直ちに放出されて（または随意に放出されて）火を消す。実際、バルブ５−２２のイグナイタは、保護されるべき領域５−３２（例えばコンピュータ室）内のセンサ５−３０によって遠隔作動されてもよい。容器５−１２は、ある中央位置に固定的に取り付けられ、その出口５−３４は、センサ５−３０が配置されている保護領域５−３２に配管されてもよい。このやり方では、保護領域５−３２内で火が検知されたとき、バルブ５−２２のイグナイタが作動されてＢＴＡＴｚ材料５−１２に点火して、大量の窒素ガスを発生し、次にそれが配管３４を介して流れ、保護領域５−３２内へと噴射されて火を消す。

このように、点火システムに連結されたＢＴＡＴｚ鎮火材料５−１２は、上記に挙げた特許および特許出願に説明されるもののような非常に様々な鎮火システムにおいてハロンまたはＦＭ２０００の代替として使用可能である。

図６を参照して、本発明のＢＴＡＴｚインフレータの別の実施例では、概ね円筒形のＢＴＡＴｚチャージ容器６−１０は、所定量のＢＴＡＴｚ材料６−１２で部分的に充填され、次に、チャージ容器６−１０は、点火チャージ６−１４で充填される。好ましくは、中空の中央芯部６−１６が、ＢＴＡＴｚガス発生チャージ６−１２と特定のグレイン形状の点火チャージ６−１４とを通して延びており、この点火チャージ６−１４は、点火チャージ６−１４によって点火されるＢＴＡＴｚ材料６−１２の燃焼速度を決定する。次に、チャージ容器６−１０が、ハーメチック・シールの膜６−１６（例えば薄膜）を用いて封止される。微粒状のフィルタ６−１８がシールの膜６−１６の上に取り付けられ、次に、下向きに延びるイグナイタ６−２２を有する通気孔付きのカバー６−２０がチャージ容器６−１０の開口した端部の回りに取り付けられて、イグナイタ６−２２が点火チャージ６−１４の中空の中央芯部６−１６の中へ延びるようにされる。通気孔付きのカバー６−２０の露出面は、回転斜板式の電気接点６−２４を含み、これは電圧の印加に際してイグナイタ６−２２に着火するようにイグナイタ６−２２に電気的に接続されている。イグナイタ６−２２に火がつくと、点火チャージ６−１４が点火され、それが主なＢＴＡＴｚガス発生チャージ６−１２を点火し、用いられるグレイン形状によって決定される速度で、ある供給量の窒素ガスを発生する。発生される窒素ガスは、カバー６−２０の通気孔を介してチャージ容器６−１０から排出される。

ＢＴＡＴｚチャージ容器６−１０は、概ね円筒形のインフレータ・ハウジング６−２６の下チャンバ内に交換可能なように、好ましくは封止可能なように取り付けられる寸法とされ、インフレータ・ハウジング６−２６の内腔に形成された対応する固定溝６−３０に固定する固定突起部６−２８によって取り付けられると、所定位置に保持される。チャージ容器６−１０の露出端部は、新しいチャージ容器６−１０への取り付け、およびチャージ容器６−１０が消費された（すなわち燃えた）後の取り外しを容易にするための指つまみ部６−３０を含む。

排気ポート６−３２が、インフレータ・ハウジング６−２６の下チャンバ内のチャージ容器６−１０のカバー６−２０の通気孔の上に配置され、それによって、所定の供給量の窒素ガスを発生する主なＢＴＡＴｚガス発生チャージ６−１２の点火に際して、そこから発生したガスが、充気される物品内へと排気ポート６−３２を通して分配される。

インフレータ・ハウジング６−２６は、中間分割壁６−３４によって下チャンバから封止された別の上チャンバをさらに含む。上チャンバは、インフレータ・ハウジング６−２６が多量の水の中に沈められたときに、イグナイタ６−２２に火をつけるためにイグナイタ６−２２の電気接点６−２４に着火のための電圧を供給するように機能する、符号６−３６によって全体的に示された水起動式の電子部品組立体を含む。より具体的には、電子部品組立体６−３６は、ハウジング６−２６の上チャンバの壁を通して延びる一対の水浸入接触センサ６−３８を有する。センサ６−３８は、上チャンバ内に含まれるコントローラ６−４０に電気的に接続される。コントローラ６−４０は、任意選択で、上チャンバ内にやはり含まれる電池源６−４２によって動力を供給される別個の電気部品、集積回路、またはマイクロコントローラからなる。センサ６−３８が多量の水の中に沈められると、コントローラ６−４０が感知する。

コントローラ６−４０は、チャージ容器６−１０がハウジング６−２６の下チャンバに取り付けられたときに、イグナイタ６−２２の関連する回転斜板式の電気接点６−２４と電気的に接触するように、中間壁６−３４を介して延びる出口接点６−４２をさらに含む。センサ６−３８が多量の水の中に沈められたことをコントローラ６−４０が検知すると、コントローラ６−４０はイグナイタ６−２２に着火するようにその出口接点６−４２に出力電圧を生じる。

任意選択で、コントローラ６−４０は、インフレータの着火状態を示す（すなわち緑は準備完了、赤は消費されたチャージ容器６−１０、電池充電低下、または他の作動不能状態を示す）ように、ハウジング６−２６の上チャンバの壁を通して延びる赤／緑色の状態指示器ＬＥＤ６−４４をさらに含んでもよいことに留意されたい。さらに任意選択で、コントローラ６−４０の作動は、上チャンバ・ハウジング６−２６の壁を介して延びるオン／オフ・モード・スイッチ６−４６によって制御されてもよい。センサ６−３８、指示器ＬＥＤ６−４４、およびモード・スイッチ６−４６は、湿気が上チャンバに入るのを妨げるように、上チャンバの壁を介して延びる際に好ましくは封止されており、封止されない場合にはコントローラ６−４０の作動にダメージを与えることにさらに留意されたい。最後に、上チャンバの端部が、電池６−４２の交換ができるように取り外し可能であってよいことに留意されたい。

図７に示すように、本発明のＢＴＡＴｚインフレータのさらに別の実施例は図６の実施例と同様であるが、タイヤ・インフレータ７−１０として機能するように構成される。より具体的には、本発明のタイヤ・インフレータ７−１０は、チャージ容器７−１４の外側とハウジング７−１２の内腔との上の円周上に嵌合するねじ山７−１６によって、交換可能なＢＴＡＴｚチャージ容器７−１４を近位端部において封止的に受ける、概ね円筒形のハウジング７−１２を有する。

チャージ容器７−１４は、充填のできるねじ山付きの通気孔付きキャップ７−１８を含む。チャージ容器７−１４は、所定の供給量のＢＴＡＴｚ材料で充填される。電圧が容器の導線７−１８に印加されたきにスパークを生じるように、スパーク・ギャップ７−１６がチャージ容器７−１４の上端部に形成される。発生した着火用のスパークは、チャージ容器７−１４内へと投入され、中のＢＴＡＴｚ材料に点火する。図６に関して上記に説明されたように、ＢＴＡＴｚ材料は、燃焼の程度、すなわち窒素ガスが発生する速度を制御する所望のグレイン形状の中空の芯部を含んでいてもよい。ＢＴＡＴｚ材料の燃焼に際して発生する窒素ガスは、チャージ容器７−１４からハウジング７−１２の遠位端部へと排出される。

圧電機構７−２０が、ハウジング７−１２の遠位端部の壁に取り付けられる。圧電機構７−２０は、押されたときに圧電性物質による電圧のスパークを生じる押しボタン７−２２を有し、このスパークは、内部電気導線７−２４によってスパーク・ギャップ７−１６の導線７−１８に供給される。こうして、押しボタン７−２２を押すと、圧電性物質に火がついて電圧のスパークを生じ、それがスパーク・ギャップ７−１６に供給されて、チャージ容器７−１４内のＢＴＡＴｚ材料に点火し、そこで内部で発生した窒素ガスが、ハウジング７−１２の遠位端部へと排出されることを理解されたい。

ハウジング７−１２の遠位端部は、好ましくは、一般にシュレイダーバルブと称される標準的な自動車タイヤの従来式の充気バルブを開くように構成されたバルブ７−２６を受け入れるように先細にされている。結果として、タイヤを充填するのに使用する際には、バルブ７−２６がタイヤのシュレイダーバルブに係合され、押しボタン７−２２が押されてＢＴＡＴｚチャージ容器７−１４に火をつけ、このとき発生した窒素ガスがタイヤに流れ込んでタイヤを充気することができる。

タイヤの過充気を防ぐために、好ましくは、予め設定可能な圧力制限機構７−２８がハウジング７−１２に組み込まれ、ガスの圧力が予め設定可能な圧力を超えたときはいつでも、ガスの圧力を自動的に大気中に排出する。一実施例では、予め設定可能な圧力制限機構は、調整可能な安全バルブ７−３０を有し、その安全圧力は、上に形成された圧力指示ライン７−３４を用いて、ダイヤル７−３２によって予め設定可能である。指示器ライン７−３４は、全ての余分なガス圧力が、ハウジング７−１２から自動的に排出される、所望の予め設定可能な圧力（例えば３０ｐｓｉ）の目盛りを知らせることができ、それによって、タイヤはそのような所望の圧力（例えば３０ｐｓｉ）までのみ充気されることが確実になる。

図８に示すように、本発明のＢＴＡＴｚインフレータのさらなる実施例は、ＢＴＡＴｚ材料８−１４で充填されたチャージ容器８−１４に点火するために雷管８−１２を用いるインフレータ８−１０を含む。図示の特定の実施例では、インフレータ・ハウジング８−１６は、救命胴衣、救命筏、避難シュートなどのような膨張可能な物品に熱融着されるように意図された周囲のフランジ８−１８を有する概ね長方形の形状を有する。インフレータ・ハウジング８−１６の下側は、チャージ容器８−１４の着火に際して膨張可能な物品を充気するように、膨張可能な物品の内部に流体連結される排気ポート８−２０を含む。

上に開示された前述の実施例と同様に、チャージ容器８−１４は、インフレータ・ハウジング８−１６内に取り外し可能に、好ましくはＯリング８−２２によって密封式に取り付けられた概ね円筒形の構成を有する。チャージ容器８−１４の穴開き端部カバーによって、点火に際して、膨張可能な物品を充気する所望の量の窒素ガスを発生する所望の量のＢＴＡＴｚ材料で充填ができる。

チャージ容器８−１４の穴開き端部カバーは、撃発雷管８−２６を受け入れるように構成された雷管座部８−２４を有する。雷管８−２６は叩かれると機能してチャージ容器８−１４にスパークを投入し、中に包含されるＢＴＡＴｚ材料に点火する。

符号８−２８によって全体的に示される着火機構は、ひも付きの引き手８−３０を強く引くと、雷管８−２６を１回以上叩くように設けられる。より具体的には、着火機構８−２８は、着火ばね８−３４によって雷管８−２６に向かって強く付勢される、細長い穴８−３４内に往復運動するように配置された、概ね円筒形の着火ハンマー８−３２を有する。Ｏリング８−３６が、穴８−３４と封止状態になるように着火ハンマー８−２２の回りに嵌められ、それによって着火の際の窒素ガスの漏れを全て阻止する。

ひも付きの引き手８−３０は、枢動式起動レバー８−３６に連結する。起動レバー８−３６は、着火ハンマー８−３２から横方向に延びる、一体型の突起部８−３８と整列した少なくとも１つの突出部８−３８を含む。引き手８−３０が強く引かれると、突出部８−３８が突起部８−３８から滑り落ちてばね式着火ハンマー８−２２を解放するまで、起動レバー８−３６が枢動されるにつれて、突出部８−３８が着火ばね８−３４の力に対抗して着火ハンマー８−３２を引き戻す。ばね式着火ハンマー８−２２を解放すると、ハンマー８−２２が、ばね８−３４によって雷管８−２６に向かって強く付勢され、雷管８−２６を叩いて着火させ、それによって窒素ガスを発生し、次にその窒素ガスがチャージ容器８−１４からおよび排気ポート８−２０を介してハウジング８−１６から排出されて、膨張可能な物品を充気する。

図示のように、好ましくは、引き手８−３０を１回強く引いたときに、それぞれの突出部８−３４が着火ハンマー８−３２を連続的に引き戻し、次に突起部８−３８から滑り落ち、それによってハンマー８を着火するように、起動レバー８−３６は複数（例えば３つ）の突出部８−３４を含む。

制御ユニット９−１２は、貯蔵タンク内のガス圧力が所定のレベルより下がったときに圧力変換器９−１８から信号を受信し、その時点で制御ユニット９−１２は、燃焼室９−１０内のＢＴＡＴｚチャージに着火するようにイグナイタ９−１１へ電流を供給する。燃焼室は、貯蔵タンク９−６内に所定の圧力レベルを維持するように必要に応じて別々に着火可能である、複数のＢＴＡＴｚチャージを含んでよい。

貯蔵タンク内の過剰な圧力状態の場合には、非常用の圧力安全バルブ９−４が開き、排気管９−５を介して大気中にガスを排出する。ガス圧力が所定の安全レベルまで下がると、安全バルブ９−４が閉じる。

本開示は、添付の特許請求の範囲に含まれるもの、ならびに前述の説明のものを含む。本発明は、ある程度の特殊性を備えたその好ましい形態において説明されてきたが、好ましい形態の本開示は例によってのみ行われており、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、構造の詳細ならびに部品の組合せおよび配置を多数変更することも可能であることを理解されたい。

ここに、本発明が説明された。

（推進剤装置および方法）

（鎮火装置および方法）

ＢＴＡＴｚ材料の作動に際して物品を充気するために、膨張可能な物品に流体連結された、ＢＴＡＴｚ材料を含むガス・カートリッジの分解図である。 自動車安全拘束エアバッグ用の、推進剤としてＢＴＡＴｚを使用するデバイスの切欠き図である。 火を鎮めるために火の中に投げられるか、発射されるか、落とされるか、または導かれる、ＢＴＡＴｚを含むデバイスの切欠き図である。 ＢＴＡＴｚを含む移動式消火器の切欠き図である。 他の推進剤のない、ＢＴＡＴｚを含む固体材料消火器の切欠き図である。 多量の水に沈められたときにＢＴＡＴｚ材料に点火する、電子式の水感知起動装置を含むＢＴＡＴｚインフレータの断面図である。 タイヤの充気の際に、ガス圧力の量を制限する調整可能な安全バルブを含む、ＢＴＡＴｚタイヤ・インフレータを示す図である。 救命胴衣または他の膨張可能な物品に熱融着可能なＢＴＡＴｚインフレータを示す図である。 エンジンを駆動する供給量の窒素ガスを発生するために多量のＢＴＡＴｚ材料が順に点火される、ＢＴＡＴｚ代替燃料エンジンを示す図である。

Claims (9)

1. ＢＴＡＴｚ材料から発生する推進剤を使用するインフレータにおいて、
   膨張可能な物品に流体連結するための出口を有するガス・カートリッジと、
   前記ＢＴＡＴｚ材料を含む反応チャンバであって、前記ＢＴＡＴｚ材料が点火された時のガス発生速度を制御する反応チャンバを含む前記ガス・カートリッジと、
   前記反応チャンバに取り付けられたカバーと、
   前記反応チャンバが内部に配置されるハウジングであって、前記ＢＴＡＴｚ材料の点火に際して発生した窒素ガスのためのヘッドスペース容積を提供するドームを含むハウジングと
   を組み合わせで有するインフレータ。
2. ＢＴＡＴｚで満たされた内部キャビティが内部に配置された穴開きハウジングと、
   前記キャビティの底部内に配置されたイグナイタであって、その着火導線が着火機構への連結のための前記ハウジングを通して延びているイグナイタと
   を組み合わせで有するＢＴＡＴｚエアバッグ膨張デバイス。
3. 点火に際して鎮火用の窒素ガスを発生するＢＴＡＴｚで満たされた容器を有するＢＴＡＴｚ鎮火器。
4. ＢＴＡＴｚおよび加圧されたガスを含むガス・シリンダと、
   ＢＴＡＴｚを分配するために前記加圧されたガスを放出する手動式の分配バルブ／ノズルと
   を組み合わせで有するＢＴＡＴｚ消火器。
5. 所定の供給量のＢＴＡＴｚを含む容器と、
   前記ＢＴＡＴｚに点火するイグナイタを含むバルブであって、それによって燃焼中の前記ＢＴＡＴｚから発生する膨張窒素ガスが前記容器を加圧し、次いで鎮火するために用いられるバルブと
   を組み合わせで有するＢＴＡＴｚ消火器。
6. ハウジングと、
   所定量のＢＴＡＴｚおよび点火チャージを含むＢＴＡＴｚチャージ容器であって、前記ハウジング内に配置されるチャージ容器と、
   前記点火チャージを点火し、次いで前記ＢＴＡＴｚを点火するために前記点火チャージ内に延びるイグナイタと
   前記ＢＴＡＴｚの点火に際して、所定の供給量の窒素ガスが発生して、前記ハウジングから、膨張される物品へと排気されるように、排気ポートを含んでいる前記ハウジングと
   を組み合わせで有するＢＴＡＴｚインフレータ。
7. ハウジングと、
   ＢＴＡＴｚを含むチャージ容器であって、その導線に電圧が印加された時にスパークを生じるスパークギャップを含み、且つ前記ハウジング内に配置されるチャージ容器と、
   押しボタンを含む圧電機構であって、該押しボタンは、押されたときに、前記ＢＴＡＴｚに点火するように前記スパークギャップの前記導線に供給される圧電による電圧のスパークを生じ、それによって内部で発生した窒素ガスが前記ハウジングへ排気される圧電機構と、
   標準的な自動車タイヤの従来式のインフレーション・バルブを開けるように設計された、前記ハウジング内に配置されるバルブであって、それによって前記ハウジング内の前記窒素ガスが前記タイヤを膨張させるために使用されるバルブと
   を組み合わせで有するＢＴＡＴｚタイヤインフレータ。
8. ハウジングと、
   前記ハウジング内に配置されるＢＴＡＴｚを含むチャージ容器であって、突かれた時に前記ＢＴＡＴｚを点火する撃発雷管を含むチャージ容器と、
   ひも付き引き手を引いた時に前記撃発雷管を叩くための着火機構と
   を組み合わせで有するＢＴＡＴｚインフレータ。
9. イグナイタを含む燃焼室であって、それによって該燃焼室内の所定のチャージ量のＢＴＡＴｚに着火して、エンジンを駆動する加圧された窒素ガスを発生する燃焼室を有する、ＢＴＡＴｚ代替燃料エンジン。

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