JP2014511325A - 化学的二酸化炭素ガス発生器 - Google Patents

Abstract

チャージ筺体と、前記筺体に含まれる二酸化炭素ガス透過性チャージであって、ａ）分解で二酸化炭素を発生する、炭酸マグネシウム、他の炭酸塩、シュウ酸マグネシウム、及び他のシュウ酸塩の群から選択される物質を４０重量％から６０重量％、ｂ）塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素酸リチウム、他の金属塩素酸塩、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸リチウム、及び他の金属過塩素酸塩の群から選択される酸化剤を２０重量％から５０重量％、ｃ）炭素又は他の一つの燃料を１重量％から２０重量％、ｄ）バインダーを１重量％から１０重量％、含み、上記構成要素ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）が前記チャージの総重量の９０重量％から１００重量％を共に形成するチャージと、前記チャージを添加するための点火装置と、前記チャージによって形成され得る、前記生成された二酸化炭素内の、一以上の副生成物の前記含有量を減少させるための、及び／又は前記チャージによって生成された二酸化炭素ガスを冷却するための二酸化炭素ガス処理部と、前記チャージによって生成された二酸化炭素ガスのための排気口と、を含む化学的二酸化炭素ガス発生器。

Description

本発明は応用化学に関する物であり、より具体的には化学的二酸化炭素ガス発生器、化学的二酸化炭素ガス発生器を含む装置、二酸化炭素を生成する方法、及び二酸化炭素ガスを生成するために適したチャージ材料に関する。

化学的推進剤の分解又は燃焼に基づくガス生成プロセスは、しばしば多数の目的のために、例えばエアバッグ、救命ボート、又はライフベスト等の可膨張式器具の膨張のために、空気圧で動作する装置の操作のために、又は消火装置での使用のために用いられる。

比較的冷たいガスを得るための既知の化学的方法は、一般的に専用ユニットでの固体材料の分解又は燃焼に基づく。これらの材料は、一般的に固体ブロック材料の形状、又は（ゆるく）充填された粉末である。これらの材料の分解により生成される高温ガスは一般的に、特別な化学冷却剤、又は熱交換器等の特別な設計がなされたものによって冷却される。高温の燃焼ガスは、冷却剤の層、又は熱交換器を通り、冷却剤の吸熱分解又は熱吸収プロセスによる結果として、ガスの温度が低下する。このようなプロセスは、例えば特許文献１に記載される。

特許文献２では、上記で引用されたこれまでの知られた欠点の内の一つは、これらのユニットの比較的複雑な構造体であることが明らかとされている。他の一つの欠点は、既知のガス発生器は、ガスを１５０℃以下に冷却することができない、又は提供しない。このことがこのような高温に耐えうるシステムへのこのようなガス発生器の可能性を制限する。さらに、比較的多量の望ましくない副生成物、例えば一酸化炭素（ＣＯ）又は酸化窒素の形成、生成器の大きな重量、及び大きなサイズという不利な点を有する。窒素ガス発生器に関して、ＲＵ２１０８２８２は、使用後に反応性スラグが残るという欠点を有する。この反応性スラグは、使用されたガス発生器を制御されて取り壊す必要があり、消費者製品としてふさわしくなくなる。

（特許文献３）は、上記の欠点を克服するために、低温の窒素ガスを効率的に生成するガス生成装置を提案する。

従って、特許文献３のガス発生器は、（窒素）ガスの生成手段を含む少なくとも一つの第一本体、及び中和剤の生成手段を含む少なくとも一つの第二本体を含み、前記中和剤を前記第一本体と接触させるための手段が存在し、前記第一本体でガスの生成によって得られる反応性反応生成物（スラグ）を中和し、且つ第一本体でのガスの生成から時間的及び／又は空間的に間隔をおいた第二本体における中和剤の生成を操作するための手段が存在する。

特許文献４は、冷却酸素化学ガス発生器に関するものであり、５０℃未満の温度での酸素ガスの生成を可能にする。この生成器は、複数の用途において窒素の代替手段としての役割を担い得るが、酸素の反応性は不利な点となり得る、又は生成されたガスが特定の目的に適さなくなり得る。一般的にガスは、消火器に用いられ得、例えば酸素と接触することで起こる物質の腐食等の酸化反応に関与し得る。

英国特許出願公開第１３７１５０６号明細書 露国特許発明第２１０８２８２号明細書 国際公開０１／２３３２７号 国際公開０３／００９８９９号

窒素又は酸素冷却ガスのためのガス発生器に対する代替手段の必要性がある。

本発明の目的は、このような代替手段、特に上述の文献で言及されたガス発生器の一以上の欠点を克服する代替手段を提供することである。

特に、有毒な又は有害な要素を全く含まない又は比較的少量含む、比較的冷たいガスを生成するのに適したガス発生器を提供することである。

主に窒素以外の異なるガス分子から構成される比較的冷たいガスを生成するのに適したガス発生器を提供することが可能であることが見いだされた。

従って、本願発明は、チャージ筺体と、前記筺体に含まれる二酸化炭素ガス透過性チャージであって、
ａ）分解で二酸化炭素を発生する、炭酸マグネシウム、他の炭酸塩、シュウ酸マグネシウム、及び他のシュウ酸塩の群から選択される物質を４０重量％から７０重量％、
ｂ）塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素酸リチウム、他の金属塩素酸塩、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸リチウム、及び他の金属過塩素酸塩の群から選択される酸化剤を２０重量％から５０重量％、
ｃ）炭素又は他の一つの燃料を１重量％から２０重量％、
ｄ）バインダーを１重量％から１０重量％、含み、上記構成要素ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）が前記チャージの総重量の９０重量％から１００重量％を共に形成するチャージと、
前記チャージを添加するための点火装置と、
前記チャージによって形成され得る、前記生成された二酸化炭素内の、一以上の副生成物の前記含有量を減少させるための、及び／又は前記チャージによって生成された二酸化炭素ガスを冷却するための二酸化炭素ガス処理材料と、
前記チャージによって生成された二酸化炭素ガスのための排気口と、
を含む化学的二酸化炭素ガス発生器に関する。

本発明はさらに、製品が、消火装置、特に消火器、建物で火を消すためのシステムと、可膨張式器具、特にライフベスト、ゴムボート、エアバッグ、膨らませて使う浮きと、空気圧で駆動する装置、特に空気圧式アクチュエーター、空気弁と、から成る群から選択される、前述の請求項の何れか一項の化学的二酸化炭素ガス発生器を含む装置に関する。このような装置の設計は、周知の設計に基づき得る。

本発明はさらに、
ａ）分解で二酸化炭素を発生する、炭酸マグネシウム、他の炭酸塩、シュウ酸マグネシウム、及び他のシュウ酸塩の群から選択される物質を４０重量％から７０重量％、
ｂ）塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素酸リチウム、他の金属塩素酸塩、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸リチウム、及び他の金属過塩素酸塩の群から選択される酸化剤を２０重量％から５０重量％、
ｃ）炭素又は他の一つの燃料を１重量％から２０重量％、
ｄ）バインダーを１重量％から１０重量％、含み、上記構成要素ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）が前記チャージの総重量の９０重量％から１００重量％を共に形成するチャージ、を含む、二酸化炭素ガスを生成するのに適したチャージ材料に関する。

本発明によるチャージ材料は、本発明によるガス発生器のためのガス透過性チャージの形成に特に適している。

従って、本発明はさらに、本発明によるチャージ材料を含む化学的二酸化炭素ガス発生器のためのガス透過性チャージに関する。

このチャージは、チャージ材料を得るためにチャージ材料又は構成要素ａ）ｄ）をウェット混合し、それによって湿ったチャージ材料を得ること、ウェット混合されたチャージ材料を粒状にすること、所望の空隙率を備えた製品を生成物を得るためにウェット混合されたチャージ材料を圧縮すること、圧縮された生成物をチャージにとって所望の、ブロック等の形状に成形すること、及びチャージを乾燥すること、によって作成され得る。チャージが含まれる筺体の内部に特に適合し得る、成形されたチャージ。

本発明はさらに、本発明に従うガス発生器を提供することと、分解で二酸化炭素を発生する物質を分解し、それによって二酸化炭素ガスを形成することと、二酸化炭素ガスが、多孔質の又はガス透過性チャージを通り抜けて二酸化炭素ガス処理部へ行き、その後二酸化炭素ガス処理部を通り抜けることと、ガスが排気口を通り抜けることと、を含む二酸化炭素を生成する方法に関する。

本発明によるガス発生器の概略図を示す。 燃焼チャージの概略図を示す。

ここで用いられる“又は”という用語は、特に特定されない限り“及び／又は”を意味する。

ここで用いられる“一つの（a）”又は”一つの（an）”は、特に特定されない限り“少なくとも一つの”を意味する。

単数形の“名詞”（例えば、化合物、添加物等）に言及するときは、特に特定されない限り、複数の意味も含まれる。

なお、燃料として炭酸塩、塩素酸塩、及び炭素を含む二酸化炭素生成チャージは、何十年も知られている。例えば、ＵＳ４０９７２４１は、冷却剤としての炭酸マグネシウム、酸化剤としての塩素酸塩、及び炭素燃料を含む花火の組成に関する。このチャージは、約４２６．５℃の温度で二酸化炭素の生成が可能であると言及している（第１０欄、３８から４２行目）。

本発明によって、比較的低温で二酸化炭素ガスの生成が可能であることが見いだされた。典型的には、チャージをから離れるガスは、（チャージから離れるガスが発熱処理を受ける本発明の方法において特に実施され得る）任意の更なる冷却の前に、すでに比較的低温を有する。（チャージから離れた後、又は排気口にて）本発明によって得られる比較的低温のガスは、以後明細書中で‘冷却ガス’と呼ばれることになる。この用語は、１００℃未満の温度を有するガスに関して、特に９０℃未満の、好ましくは７０℃未満の、より好ましくは５０℃未満の温度を有するガスに関して一般的に用いられる。ガス発生器の排気口でのガスの温度は通常、室温程度であるか、それより高く、特に少なくとも２５℃、少なくとも３０℃、又は少なくとも３５℃である。

本発明によると、ガスは、ガス発生器から得ることが可能であり、最も豊富な構成要素としてＣＯ_２を含む。特に、本発明は、７５ｍｏｌ％−１００ｍｏｌ％、より具体的には少なくとも８０ｍｏｌ％のＣＯ_２含有量を有するガスを提供することを可能にする。非常に有利な実施形態では、ＣＯ２含有量は８５ｍｏｌ％以上、特に９０ｍｏｌ％以上である。

実際には、一以上の他のガスの構成要素が、ガス発生器から排出されるガス中に存在し得る。そのため、ＣＯ_２含有量は、９９ｍｏｌ％未満、特に９５ｍｏｌ％未満、又は９０ｍｏｌ％未満であり得る。

得られるガスは、典型的に２５ｍｏｌ％未満の、特に１５ｍｏｌ％未満の、より特に５ｍｏｌ％未満、又は１ｍｏｌ％未満の濃度で酸素を含み得る。酸素は、好ましい酸素放出化学物質（例えばＷＯ０３／００９８９９を参照）として知られる（過）塩素酸塩から生成されると考えられる。

得られるガスは、水をいくらか、例えば約５ｍｏｌ％未満含み得る。本発明によると、水吸着剤等の水を除去するための具体策なしで、非常に少ない水、特に０．１ｍｏｌ％から１．０ｍｏｌ％の範囲で含むガスを提供することが可能である。

さらに、有毒な若しくは有害な構成要素を低い含有量で有する、又は本質的にそれらを含まない冷却ガスを得ることが可能であることを見い出した。そのため、本発明は、閉鎖空間においてガスを製造するために用いられ得る。本質的に含まないとは、特に０．０５ｍｏｌ％未満を意味し、より特には化合物が標準的なガス検知管では検知できないことを意味する。

特に、炭素塩又はシュウ酸塩、及び塩素酸塩又は過塩素酸塩に基づくチャージを有するガス発生器を用いて、低い含有量のＣＯを有する、又は本質的にＣＯを含まないガスが得られることは驚きである。このようなチャージにおいてＣＯ形成が、例えば２０ｍｏｌ％超、又は５０ｍｏｌ％超の相当なものであることであり、それによってＣＯ_２生成を超えていることは発明者が見出したことである。本発明によると、発生器から得られる冷却ガスは一般的に、ＣＯよりもＣＯ_２を実質的に含む。ＣＯ濃度は好ましくは３ｍｏｌ％未満、特に１ｍｏｌ％未満、より特に０．１ｍｏｌ％未満である。実際は、ＣＯ濃度は約１０ｐｐｍｖ以上、約４０ｐｐｍｖ以上、又は約１００ｐｐｍｖ以上であり得るが、ＣＯ濃度は０（すなわち、検知限界未満）になり得る。

それらの調査の間、発明者は、ａ）炭酸塩又はシュウ酸、ｂ）（過）塩素酸塩、ｃ）燃料、及びｄ）バインダーに基づいたチャージ組成から冷却ガスを生成する際、塩素ガス（Ｃｌ_２）が形成され得ることをさらに見出した。Ｃｌ_２は腐食性であり、健康上のリスクを課すだけでなく、生成されたガスに触れた装置の腐食を引き起こしうるため、これは望ましいことではない。本発明によると、塩素ガス含有量が低い、又は塩素ガスが検知されないガスを提供することが可能である。典型的には塩素濃度は１ｍｏｌ％未満であり、特に０．５ｍｏｌ％未満、より特に０．１ｍｏｌ％未満である。実際にはＣｌ_２濃度は１ｐｐｍｖ超、約１０ｐｐｍｖ超、又は約１００ｐｐｍｖ超であり得るが、Ｃｌ_２濃度は０（すなわち検出限界未満）になり得る。

さらに、本発明による（ガス発生器における）チャージは、チャージが発熱的に（燃焼）分解し、それによりＣＯ_２を生成可能である一方で、実質的なチャージの破壊又は望ましくない容積の燃焼をすることなく、それ自身の本体を介して、生成されたガスを通すことを可能にするという点で有利である。一般的にチャージは、反応で生成された酸素が、圧力差の下で、反応の先端と同じ方向である多孔質のチャージの未使用（分解されていない）部分を通り抜けるようにガス発生器内に配される。このプロセスのため、生成されたガスはチャージとの熱交換によって冷却される。それと同時に、生成されたガスは、反応先端付近のチャージを分解反応を維持するのに必要な温度まで温める。

さらに、本発明による（ガス発生器の）チャージ組成の優位点は、低毒性なことである。

反応後に形成されるスラグは一般的に、高い融点及び沸点を備える一以上の物質によって形成され、ガス発生器の中に留まる。

適切な特性を備えるチャージの作製は、本願明細書で開示される情報、一般常識、及び複数の任意の試験ルーチンと、周知の方法、例えばＷＯ０３／００９８９９又はＷＯ０１／２３３２７に記載される方法との組み合わせに基づき得る。

上述の通り、チャージは生成されたガスに対して透過性である。それゆえ、有利には、チャージは構造体を通るチャネル（開気孔）を含む構造体である。このような構造体は、特に、顆粒が（バインダーによって）結び付けられた顆粒状材料によって提供され得る。ガスは、顆粒の間の割れ目の空間を介して、及び／又は、顆粒が多孔質の場合は顆粒内の細孔を介して、通り抜ける。一般的に、空隙率（ε_ｐ）は０．２から０．７５の範囲である。優れたガス流特性、優れた材料強度、及び材料の単位容積当たりの優れたＣＯ_２生産収率のために、空隙率は０．３から０．６５の範囲にあることが好ましい。特に、優れた結果は、０．４０から０．６０の範囲における空隙率（ε_ｐ）を有するガス透過性チャージによって達成されてきた。ここで、ε_ｐは、１−（チャージ密度（ρ_ｃｈ）／最大理論組成密度（ρ_ｃ））として定義される。

有利には、チャージは２ＭＰａ超の、特に２ＭＰａから５ＭＰａの圧縮強度を有する。圧縮強度は、材料の粒をプレスに配し、プレスが破壊する力を決定することで測定され得る（粒特性：丸い円筒状で、直径が４４ｍｍで、長さが６０ｍｍ、力は底部に、それと垂直にかけられる。）。

分解して二酸化炭素を発生する物質（ａ）は、アルカリ土類金属及びアルカリ金属、好ましくは炭酸カルシウム、シュウ酸カルシウム、炭酸マグネシウム又はシュウ酸マグネシウムの群から特に選択され得る。

理論的な二酸化炭素収率の観点から、可能な限り高い割合の物質（ａ）のチャージが望ましい。一方、分解反応が使用の間持続するという点に注意する必要がある。優れた結果は、特に炭酸マグネシウムによって達成された。

チャージ内において分解で二酸化炭素を発生する物質の割合は、チャージの重量に基づいて、好ましくは少なくとも４５重量％、特に少なくとも５０重量％、より特に少なくとも５３重量％である。また、特に炭酸塩（炭酸マグネシウム）に関して、チャージの重量に基づいて、５５重量％超の、より特に５８重量％超の割合で優れた結果を達成可能であることが見いだされた。

有利な分解速度のために、通常は分解で二酸化炭素を発生する物質（ａ）を、６５重量％未満の、特に６２重量％未満の割合でチャージ内に提供することが好ましい。特に好ましい実施形態では、チャージ内の、分解で二酸化炭素を発生する物質の割合は、チャージの重量に基づいて約６０重量％未満であり、４０重量％から６０重量％の範囲等である。特定の実施形態では、上記割合は５８重量％未満であり、特に５５重量％未満である。

チャージ内の（過）塩素酸塩（ｂ）の割合は、チャージの重量に基づいて、好ましくは少なくとも２５重量％であり、特に少なくとも３０重量％である。特に、上記割合は４４重量％未満、より特に４０重量％未満であり得る。

炭素の代替手段として、燃料（ｃ）は特にＡｌ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｚｎ及びＣｕから選択され得る。

チャージ内の燃料、好ましくは炭素の割合は、チャージの重量に基づいて、好ましくは少なくとも２重量％、特に少なくとも３重量％、より特に少なくとも４重量％である。炭素、アルミニウム、チタンが燃料を提供する場合、割合は好ましくは９重量％未満である。特に、前記割合は８重量％未満、より特に７重量％未満であり得る。特に燃料としてのＭｎ、Ｆｅ、Ｍｏ、Ｎｉ、Ｍｇ、Ｃｏ、Ｚｎ、又はＣｕに関して、割合は有利には１０重量％超であり得る。

バインダー（ｄ）として、他の構成要素と結合するのに適した、原則として任意の無機又は有機バインダーが、ガス透過性チャージを形成するために用いられ得る。バインダーが、分解で二酸化炭素を発生する物質（ａ）、酸化剤（ｂ）、及び燃料（ｃ）とは異なる物質であることは明らかである。

有機バインダーの実施例は、ポリテトラゾール、ポリマー樹脂、ニトロセルロース、及びフェノール樹脂を含む。有機バインダー又はシリコーンポリマーは分解し得、それによって相当量の水蒸気を形成する。水分がガス発生器の内側又は外側で凝縮し得る、及び／又は腐食に寄与し得るため、特にいくらかの二酸化炭素が、凝縮した水に溶解し得、それによって酸性液体を形成するため、比較的高濃度の水蒸気の存在は好ましくない。無機バインダーは、特に水ガラス（アルカリ金属ケイ酸塩）、鉱物粘土及びゼオライトの群から選択され得る。これらのバインダーは、本発明による発生器における使用のためのガス透過性チャージを提供するのに特に適するものであり、チャージは、反応の先端がチャージを通り抜ける実施形態（図１の記載も参照のこと）において操作される使用の前及び間においても、十分な強度と安全性を有する。水ガラス（アルカリ金属ケイ酸塩）、鉱物粘土、又はゼオライト等の無機バインダーの特定の優位点は、チャージが点火されるときにバインダーが一般的に分解されることによって水を形成することがないという、その不活性にある。好ましくはカリウム水ガラス（Ｋ_２ＳｉＯ_３）及びナトリウム水ガラス（Ｎａ_２ＳｉＯ_３）、特にカリウム水ガラスである。

チャージにおけるバインダー、好ましくは無機バインダーの割合は、チャージの重量に基づいて、好ましくは少なくとも３重量％、特に少なくとも４重量％、より特に少なくとも５重量％である。特に、上記割合は９重量％未満、８重量％未満、又は７重量％未満であり得る。

好ましい実施形態では、本発明による（ガス発生器の）チャージ材料は、ａ）炭酸マグネシウム、ｂ）塩素酸ナトリウム、及びｃ）炭素を含む。特に好ましい実施形態では、本発明による（ガス発生器の）チャージ材料は、ａ）炭酸マグネシウム、ｂ）塩素酸ナトリウム、ｃ）炭素、及びｄ）カリウム水ガラスを含む。

上記構成要素ａ）、ｂ）、ｃ）及びｄ）に加えて、チャージは一以上の追加の構成要素（添加物）を含み得る。添加物の全割合は典型的には、チャージの全重量の１０重量％まで、特に５重量％までである。

チャージにおける一以上の添加物は、燃焼速度調整剤、二酸化炭素生成に触媒作用を及ぼす触媒、及び塩素捕捉剤の群から特に選択され得る。

燃焼速度調整剤は、特にＭｎＯ_２、ＣｕＯ、ＮｉＯ、ＣｏＯ_ｘ、Ｃｏ_３Ｏ_４、Ｆｅ_２Ｏ_３、Ｎａ_２Ｏ、Ｎａ_２Ｏ_２、ＫＯ_２、ＭｇＦｅＯ_４、ＫＭｎＯ_４等の燃焼速度触媒であり得る。

チャージ内の、二酸化炭素の生成に触媒作用を及ぼすための触媒は、ＣからＣＯ_２への変換、又はＣＯからＣＯ_２への変換に触媒作用を及ぼすことが可能な、二酸化マンガン／酸化銅触媒（ホプカライト）等の触媒の群から特に選択され得る。

チャージ内の塩素捕捉剤は、例えば塩化物への塩素の変換に触媒作用を及ぼすことが可能な触媒、又は塩素と反応し、例えばそれによって塩化物を形成する化合物であり得る。その実施例は、ＢａＯ_２、ＳｉＯ_２、ＣｏＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４、Ｌｉ_２Ｏ、Ｌｉ_２Ｏ_２、ＭｇＯ、ＣａＯ、ＭｎＯ_２、ＬｉＡｌＯ_２、金属ホウ酸塩（ＬｉＢＯ_２、Ｌｉ_２Ｂ_４Ｏ_７）、金属リン酸塩（すなわち、Ｌｉ_３ＰＯ_４）、金属アルミン酸塩を含む。

本発明によるガス発生器の筺体は、二酸化炭素ガス処理部を含む。典型的には、ガス処理部は、チャージと排気口との間に存在し、生成されたガスはガス処理材料を通過する。ガス処理部は、一以上の異なるガス処理材料を含み得る。複数のガス処理材料が存在するならば、（発生器が使用される際、ガス流れの一般的な方向に対して直列に、通常は配される）単一層、又は複数層で提供され得る。

ガス処理部は、塩素吸着剤、水吸着剤、ＣＯを変換可能な材料又は一酸化炭素を二酸化炭素に変換する触媒作用を及ぼす材料、粒子フィルター、及び冷却剤の群から選択され得るガス処理材料を特に含み得る。

冷却剤として、吸熱分解材料又は不活性材料が提供され得る。不活性な冷却剤材料は好ましくは、低い熱伝導率及び高い熱容量を有する。従って、好ましい不活性な冷却剤材料は、（砂などの）ケイ酸塩、並びに、同様の若しくはより高い熱容量、及び／又は同様の若しくはより低い熱電度率を有する材料である。さらに、アルミに、セラミック材料、又は金属は、特に冷却剤材料として用いられ得る。もし存在する場合は、冷却剤の重量は典型的にはチャージの重量の１％〜３０％、好ましくは２０％未満、より好ましくは１０％未満である。砂、又は他の一つの顆粒状材料等の不活性な冷却剤は、チャージ又は他の一つのガス処理材料から放出され得る（小さな）粒子を避けるためのフィルターとしても機能する。

特定の実施形態では、存在するならば、（チャージの下流だけでなく、他のガス処理部（層）の）排気口の近くに配される。

有利な実施形態では、生成されたガスを冷却するためのユニットが少なくとも一つのさらなるガス処理部の上流に配され、特にチャージに最も近い処理部として配され得る。そのため、ガスは、例えばＣＯ又はＣｌ_２を除去するためのユニットに入る前に冷却され得、それによって除去効率を改善する。

さらなる有利な実施形態では、間に配された少なくとも一つの異なるガス処理部を備えた、少なくとも二つの冷却ユニットが提供される。これは例えば、間に配されたガス処理部が、特にそのユニット内で起こるプロセスの発熱特性、例えば発熱プロセスによるＣＯ又はＣｌ_２除去によって、ガス温度の上昇を引き起こし得る場合に有利である。

冷却剤としての吸熱分解材料は、分解での二酸化炭素ガスを好ましくは提供する。カルシウム又は炭酸マグネシウム又はシュウ酸塩等の、金属炭酸塩又はシュウ酸塩は、吸熱反応において分解することが可能であり、それによって二酸化炭素を形成し、且つガスを冷却する。そのため、このような材料は、チャージ内だけでなく、チャージの下流の層内でも用いられ得る。当業者にとって明らかなように、離れたガス処理部におけるこのような材料は、チャージ自身を形成することはない。

塩素吸着剤は、活性炭素（例えば、ＡＢＥＫ）、アルカリ（土類）金属過酸化物及び超酸化物の群から特に選択され得る。

水吸着剤は、シリカゲル、ゼオライト、塩化カルシウム、酸化アルミニウム、酸化バリウム、酸化カルシウム、硫酸カルシウム、硫酸銅、酸化マグネシウム、硫酸マグネシウム、五酸化リン、炭酸カリウム、水酸化カリウム、硫酸ナトリウム、塩化亜鉛の群から特に選択され得る。

ＣＯをＣＯ_２に変換する触媒作用を及ぼすことが可能な材料は、二酸化マンガン／酸化銅触媒（ポプカライト）、例えばカロライト（ｃａｒｕｌｉｔｅ）であり得る。

ガス発生器の設計は、既知のガス発生器、例えばＷＯ０３／００９８９９又はＧＢ−Ａ１３７１５０６に記載されるような、特に既知の冷却ガス発生器を元にすることがある。

図１は、本発明によるガス発生器の概略図を示す。例えばブースターチャージと任意に組み合された信管又は電動点火装置といった点火装置（１）と、多孔質のガス生成チャージ（２）と、（図示しないが、複数の異なる材料から形成され得る）二酸化炭素ガス処理部（３）と、筺体（４）と、（任意の）熱保護（５）と、排気口（６）とを示す。

点火装置１による点火で、チャージ２の自立した分解（燃焼）が開始される。反応は、点火装置に隣接するチャージ表面上で開始し、反応の先端はチャージ部を通り抜け、反対側の排気口６の方向へ向かう。

圧力差の下で、反応の結果として生成された二酸化炭素は、未使用のチャージの部分を通り抜け、そこで冷却され、排気口６を通り抜ける。排気口は、ストレージボトル、又はガスを使用する装置へとガスを導く導管を備え得る。

好ましい実施形態では、筺体は分解するチャージの熱から、好ましくは、チャージ２に用いられるものと同様の又は異なるバインダーで含浸されたシリカ又はグラスファイバーから作製された熱保護５によって保護される。さらに好ましい実施形態では、チャージ２自身が、筺体の熱保護を提供する。この場合、筺体の壁に隣接する一般的に厚さ約１．５ｍｍの層は、筺体４の壁によってチャージの外側が冷却されるため、燃えない。

好ましい実施形態では、筺体４はスチール、アルミニウム、チタン等の金属から作製される。他の一つの好ましい実施形態では、筺体４は複合材料（プラスチック複合材料）から作製される。

チャージ２と排気口６との間にガス処理部３は存在する。

処理部は、上記で詳細に記述されたように、複数のサブユニット（層）を含み得る。

好ましい実施形態では、筺体４は、容易な輸送のために、ハンドル又はグリップを有する。他の一つの好ましい実施形態では、筺体４は、取り付け冶具を有し、異なる装置にガス発生器を容易に取り付けることを提供する。このような冶具は、ねじ端部、フランジ、ねじ接続、又は技術分野で知られる他の標準的な接続を含む。

図２は、疑似安定燃焼状態におけるチャージの概要である。左には、チャージの分解された部分７（スラグ）がある。

分解の先端８は、左から右へと動く。計算された理論的な平衡分解温度は、１５００Ｋを超えず、好ましくは、８００Ｋから１２００Ｋの範囲である。放出された二酸化炭素１１は、圧力差の下で、未使用の多孔質のチャージ９を通り抜け、それによって未使用のチャージの温度１０を上昇させ、且つ二酸化炭素ガスの温度を低下させる。分解の先端の後ろの短い距離では（通常、約２ｍｍから約２ｃｍ）、初期のチャージの温度に近い値へと温度が減少する。二酸化炭素の流れは、右手側でチャージから離れる。チャージの長さの距離の関数としての温度プロファイル１０は、概要が示される。さらに、チャージで生成されたガスの冷却は一般的に、チャージの下流のガス処理部で生じる（図２には図示されない）。

本発明は、以下の実施例によって記述されるであろう。

（実施例）
炭酸マグネシウム、酸化剤、燃料及びバインダーから構成されるチャージは、重量が測定された後、乾燥した紛体が広く混合されて作製された。水に溶解されたバインダーが、正しい量の蒸気と共に加えられ、均一な混合物を得るために、再び広く混合された。その後、混合物はふるいの上で粒状にされ、鋳型に入れられ、所望の全体的な空隙率まで複数の段階で圧縮された。湿った多孔質のチャージを備える鋳型は、オーブン内で、最適化された乾燥プロファイルに従って、室温から１５０℃の温度範囲で乾燥された。その後、チャージは鋳型から取り出され、視覚的に検査された。

以下の表では、（チャージの下流のガス発生器における）用いられたガス処理部と同様に、試験されたチャージの組成が与えられる。チャージのための総重量は約１００ｇであった。

ガス発生器内のチャージは、加熱された抵抗線によって点火され、発生器の排気口でのガス温度が測定され、且つ生成されたガスはその後の分析のためのバッグ内に集められた。

塩素、一酸化炭素、二酸化炭素、水、及び酸素含有量は、ガス検知管及びガスクロマトグラフィーを用いて決定された。

結果は、以下の表に示される。

１ 点火装置
２ チャージ
３ ガス処理部
４ 筺体
５ 熱保護
６ 排気口
７ 分解されたチャージ
８ 分解の先端
９ 未使用の多孔質のチャージ
１０ 温度プロファイル
１１ 放出された二酸化炭素

Claims (18)

1. −チャージ筺体と、
   −前記筺体に含まれる二酸化炭素ガス透過性チャージであって、
   ａ）分解で二酸化炭素を発生する、炭酸マグネシウム、他の炭酸塩、シュウ酸マグネシウム、及び他のシュウ酸塩の群から選択される物質を４０重量％から７０重量％、
   ｂ）塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素酸リチウム、他の金属塩素酸塩、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸リチウム、及び他の金属過塩素酸塩の群から選択される酸化剤を２０重量％から５０重量％、
   ｃ）炭素又は他の一つの燃料を１重量％から２０重量％、
   ｄ）バインダーを１重量％から１０重量％、含み、
   上記構成要素ａ）、ｂ）、ｃ）、ｄ）が前記チャージの総重量の９０重量％から１００重量％を共に形成するチャージと、
   −前記チャージを添加するための点火装置と、
   −前記チャージによって形成され得る、前記生成された二酸化炭素内の、一以上の副生成物の前記含有量を減少させるための、及び／又は前記チャージによって生成された二酸化炭素ガスを冷却するための二酸化炭素ガス処理部と、
   −前記チャージによって生成された二酸化炭素ガスのための排気口と、
   を含む化学的二酸化炭素ガス発生器。
2. 前記バインダーが、無機バインダーであり、好ましくは水ガラス、鉱物粘土、及びゼオライトの群から選択されるバインダーであり、特にカリウム水ガラス（Ｋ_２ＳｉＯ_３）である、請求項１の化学的二酸化炭素ガス発生器。
3. 前記二酸化炭素ガス処理部が、塩素吸着剤、水吸着剤、及び、一酸化炭素から二酸化炭素への変換に触媒作用を及ぼす、又は変換することが可能な材料の群から選択される少なくとも一つの材料を含む、請求項１又は２の化学的二酸化炭素ガス発生器。
4. 前記チャージが、燃焼速度調整剤、二酸化炭素の生成に触媒作用を及ぼす触媒、及び塩素捕捉剤の群から選択される一以上の添加物を、１０重量％までの総濃度で含む、請求項１から３の何れか一項の化学的二酸化炭素ガス発生器。
5. 分解により二酸化炭素を発生する前記物質の前記濃度が、４５重量％から６５重量％の範囲であり、特に５０重量％から６０重量％の範囲である、請求項１から４の何れか一項の化学的二酸化炭素ガス発生器。
6. 前記酸化剤の前記濃度が、２５重量％から４４重量％の範囲であり、特に３０重量％から４０重量％の範囲である、請求項１から５の何れか一項の化学的二酸化炭素ガス発生器。
7. 前記燃料の前記濃度が、２重量％から９重量％の範囲であり、特に４重量％から８重量％の範囲である、請求項１から６の何れか一項の化学的二酸化炭素ガス発生器。
8. 前記バインダーの前記濃度が、３重量％から９重量％の範囲であり、特に４重量％から８重量％の範囲である、請求項１から７の何れか一項の化学的二酸化炭素ガス発生器。
9. 分解で二酸化炭素を発生する前記物質が、炭酸マグネシウムであり、前記酸化剤が塩素酸ナトリウムであり、前記燃料が炭素である、請求項１から８の何れか一項の化学的二酸化炭素ガス発生器。
10. 前記チャージが、その構造体自身を通るチャネルを含む構造体であり、前記構造体は顆粒状材料であり、前記顆粒は前記バインダーによって結び付けられている、請求項１から９の何れか一項の化学的二酸化炭素ガス発生器。
11. 前記チャージが、１−（チャージ密度（ρ_ｃｈ）／最大理論組成密度（ρ_ｃ））として定義される空隙率（ε_ｐ）を、０．３０から０．６５の範囲で、好ましくは０．４０から０．６０の範囲で有する、請求項１から１０の何れか一項の化学的二酸化炭素ガス発生器。
12. 製品が、消火装置、特に消火器、建物で火を消すためのシステムと、可膨張式器具、特にライフベスト、ゴムボート、エアバッグ、膨らませて使う浮きと、空気圧で駆動する装置、特に空気圧式アクチュエーター、空気弁と、から成る群から選択される、請求項１から１１の何れか一項の化学的二酸化炭素ガス発生器を含む装置。
13. −請求項１から１２の何れか一項のガス発生器を提供すること、
    −分解で二酸化炭素を発生し、それによって二酸化炭素ガスを形成する前記物質を分解すること、
    −前記二酸化炭素ガスが前記チャージを通って前記二酸化炭素ガス処理部へと入り、その後前記二酸化炭素ガス処理部を通ることが可能であること、
    −前記ガスが前記排気口を通り抜けることが可能であること、を含む、二酸化炭素を生成する方法。
14. 前記ガスが、１００℃未満の、特に７０℃未満の、より特に５０℃未満の温度で前記排気口を通り抜けることが可能である、請求項１２に記載の方法。
15. 前記排気口を通る前記ガスが、少なくとも７５ｍｏｌ％の二酸化炭素、０．１ｍｏｌ％未満の塩素、０．１ｍｏｌ％未満のＣＯ、及び１ｍｏｌ％未満の水、特に、少なくとも８０ｍｏｌ％の二酸化炭素、０．１ｐｐｍｖ未満の塩素、２５ｐｐｍｖ未満のＣＯ、及び０．１ｍｏｌ％未満の水を含む、請求項１１又は１２に記載の方法。
16. 前記排気口と前記チャージが存在する前記筺体の前記内部との圧力差によって、前記ガスが前記チャージを通り抜け、前記圧力差が前記分解によって形成された前記ガスによって生成されるものである、請求項１２から１５の何れか一項に記載の方法。
17. 前記チャージ材料が、請求項１から１１の何れか一項において前記二酸化炭素ガス透過性チャージとして定義した組成を有する、二酸化炭素を生成するのに適したチャージ材料。
18. 請求項１７のチャージ材料を含む、化学的二酸化炭素ガス発生器のためのガス透過性チャージ。

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