JP2012144056A - 火工品点火装置及び火工品点火方法 - Google Patents

Abstract

【課題】小型軽量化を図るととともに、火工品の誤発火を防止し、かつ、特性の劣化を招くことがないようにする。
【解決手段】本発明は、電源１０から給電される点火用電力によって火工品３０を点火するための火工品点火装置において、電源１０を火工品３０に接続するための無接点点火スイッチ２４，２５と、火工品３０を点火する直前に、電源１０を無接点点火スイッチ２４，２５に接続するＤＣ‐ＤＣコンバータ２１とを設けたものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばロケットや人工衛星等において使用される火工品を点火するための火工品点火装置及び火工品点火方法に関する。

この種の火工品点火装置として、特許文献１に開示された構成のものがある。
特許文献１に開示された火工品点火装置は宇宙機搭載機器用のものであり、複数のバッテリを直列に接続してなるバッテリ組立から、火工品に与える点火電力を得るものであり、その火工品に供給する点火電力を、上記バッテリ組立を構成する複数のバッテリ間から選択的に取り出すように構成したものである。

特開２００１−２６０９９９号公報

しかしながら、上記従来の火工品点火装置では、点火リレーが機械的に構成されているとともに大型であるために、これを用いた装置自体の体積や重量の増加を招くものである。
これに対し、機械的な点火リレーを半導体リレーに置き換えることが考えられるが、この場合、半導体リレーにおいて漏れ電流が生じ、火工品の誤発火や特性が劣化するという懸念がある。

そこで本発明は、小型軽量化を図るとともに火工品の誤発火を防止し、かつ、特性劣化を招くことがない火工品点火装置及び火工品点火方法の提供を目的としている。

上記目的を達成するための本発明の火工品点火装置は、電源から給電される点火用電力によって火工品を点火するためのものであり、電源を火工品に接続するための無接点点火スイッチと、火工品を点火する直前に、電源を無接点点火スイッチに接続するＤＣ‐ＤＣコンバータとを設けたことを特徴としている。

上記目的を達成するための本発明の火工品点火方法は、上記した火工品点火装置を用い、火工品を点火する直前に、ＤＣ‐ＤＣコンバータを介して電源を無接点点火スイッチに接続することを特徴としている。

本発明によれば、小型軽量化を図るととともに火工品の誤発火を防止し、かつ、その火工品の特性劣化を防止することができる。

本発明の第一の実施形態に係る火工品点火装置の回路を概略的に示す回路図である。 接続スイッチ、コンデンサ及び無接点点火スイッチのスイッチングの状態を示す説明図である。 本発明の第二の実施形態に係る火工品点火装置の回路を概略的に示す回路図である。

以下に、本発明を実施するための形態について、図を参照して説明する。図１は、本発明の第一の実施形態に係る火工品点火装置Ａ１の回路を概略的に示す回路図、図２は、接続スイッチ、コンデンサ及び無接点点火スイッチのスイッチングの状態を示す説明図である。
本発明の第一の実施形態に係る火工品点火装置Ａ１は、電源１０、点火回路２０及び火工品３０を有して構成されている。

電源１０は、所要の電圧となるように、複数の電池１１を互いに直列に接続してなるものである。

点火回路２０は、ＤＣ‐ＤＣコンバータ２１、このＤＣ‐ＤＣコンバータ２１を電源１０に接続させるための半導体製の無接点点火スイッチ２４，２５、ＤＣ‐ＤＣコンバータ２１を介して蓄電される蓄電体の一例であるコンデンサ２３、無接点点火スイッチ２４，２５及び電流制限用抵抗２６を有している。

コンデンサ２３は、火工品３０に給電される点火用電力を蓄電するためのものである。
なお、図中「２７」で示す抵抗は、コンデンサ２３に給電された余剰な電荷を放電させるためのものであり、また、「２８」で示すものは整流用のダイオードである。

接続スイッチ２２は、火工品３０を点火する直前に、外部から入力される接続信号によって作動するようになっている。
「火工品３０を点火する直前」とは、その火工品３０を点火する直前のタイミングであり、具体的には、図２に示すように、無接点点火スイッチ２４，２５を動作させる１秒前に０．８秒程度だけオン作動させることを想定している。
すなわち、コンデンサ２３を可能な限り電圧０Ｖの状態に維持して、無接点点火スイッチ２４，２５の漏れ電流によって火工品３０を誤発火させることを防止しつつ、火工品３０を点火させる直前の短い時間だけコンデンサ２３を充電している。

なお、本実施形態における「給電」は「充電」と同義であり、また、「蓄電体」を「充電体」と言い換えることもできる。
また、「点火用の電力」は、火工品３０を点火するために必要十分なものであり、従って、コンデンサ２３の容量も当該電力を蓄電できる程度のものである。

無接点点火スイッチ２４，２５は、本実施形態においては半導体スイッチである電界効果トランジスタであり、これらに入力されるリレー駆動信号によって接続駆動するようになっている。なお、電界効果トランジスタの他、サイリスタ等を無接点点火スイッチとして採用することができる。

火工品３０は、火薬３１、これを点火するための点火器３２及び無接点点火スイッチ２４，２５に接続されたワイヤ３３を有するものである。

以上の構成からなる火工品点火装置Ａ１を用いた火工品点火方法について説明する。
火工品点火方法は、火工品３０を点火する直前に、ＤＣ‐ＤＣコンバータ２１を介して電源１０を無接点点火スイッチ２４，２５に接続することを特徴とする。
本実施形態においては、火工品３０を点火する直前に点火用電力をコンデンサ２３に蓄電しておき、火工品３０を点火するときには、コンデンサ２３に蓄電している点火用電力を火工品３０に給電するようにしている。

具体的には、火工品３０を点火する直前における所定のタイミングで、外部から入力される接続信号によって接続スイッチ２２がオンになる。これにより、ＤＣ‐ＤＣコンバータ２１を介して電源１０がコンデンサ２３に接続され、所要の点火用電力がコンデンサ２３に蓄電される。

次に、外部から入力されるリレー駆動信号（点火信号）によって無接点点火スイッチ２４，２５がオンされると、コンデンサ２３に蓄電されていた点火用電力が火工品３０に給電され、その火工品３０が点火される。

第二の実施形態に係る火工品点火装置Ａ２について、図３を参照して説明する。図３は、本発明の第二の実施形態に係る火工品点火装置の回路を概略的に示す回路図である。なお、上述した実施形態において説明したものと同等のものについては、それらと同一の符号を付して説明を省略する。

本発明の第二の実施形態に係る火工品点火装置Ａ２は、点火回路２０の無接点点火スイッチの構成と、火工品３０の構成が上記した火工品点火装置Ａ１と相違している。
本実施形態においては、無接点点火スイッチ２４，２５が後述する火工品３０の構成に対応して複数対配設されている。

すなわち、複数の火工品３０を互いに平行にし、かつ、各火工品３０毎に無接点点火スイッチ２４，２５を配設したものであり、各火工品３０を互いに所要の時間差をもって順次点火するようにしている。

上記した本発明の実施形態によれば、次の効果を得ることができる。
・小型軽量化を図るとともに、火工品の誤発火を防止し、かつ、特性の劣化を招くことがない。
敷衍すると、火工品は点火器３２に流れる電流を熱に変換し、その熱によって、火薬３１を所定の温度（発火点温度）に上昇させて発火させるものである。すなわち、点火器３２に小さな電流が流れ続けると、その熱の影響で火薬の発火点温度が変化して、所定の電流を流しても発火しなくなり、また、発火までの時間が長くなる等の特性の劣化を招くことがない。
・コンデンサに蓄電した点火用電力を火工品に給電しているので、電源の小型化を図ることができる。
・複数の火工品を設けた構成のものであっても回路の簡素化を図ることができる。

なお、本発明は上述した実施形態に限るものではなく、次のような変形実施が可能である。
・上記実施形態においては、コンデンサを設けた構成のものについて説明したが、必ずしも必要なものではない。

１０ 電源
２１ ＤＣ‐ＤＣコンバータ
２３ コンデンサ（蓄電体）
２４，２５ 無接点点火スイッチ
３０ 火工品
Ａ１，Ａ２ 火工品点火装置

Claims (6)

1. 電源から給電される点火用電力によって火工品を点火するための火工品点火装置において、
   電源を火工品に接続するための無接点点火スイッチと、
   火工品を点火する直前に、電源を無接点点火スイッチに接続するＤＣ‐ＤＣコンバータとを設けたことを特徴とする火工品点火装置。
2. 複数の火工品を有しており、
   各火工品毎に無接点点火スイッチを配設したことを特徴とする請求項１に記載の火工品点火装置。
3. 各火工品毎に配設した無接点点火スイッチに、単一のＤＣ‐ＤＣコンバータを接続していることを特徴とする請求項２に記載の火工品点火装置。
4. 火工品に給電される点火用電力を蓄電する蓄電体を設けたことを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の火工品点火装置。
5. 請求項１〜３のいずれか１項に記載の火工品点火装置を用いた火工品点火方法であって、
   火工品を点火する直前に、ＤＣ‐ＤＣコンバータを介して電源を無接点点火スイッチに接続することを特徴とする火工品点火方法。
6. 請求項４に記載した火工品点火装置を用いた火工品点火方法であって、
   火工品を点火する直前に点火用電力を蓄電体に蓄電しておき、
   火工品を点火するときには、蓄電体に蓄電している点火用電力を火工品に給電することを特徴とする火工品の点火方法。

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