JP6334298B2 - 煙幕発生装置 - Google Patents
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Description
塩化ビニルは塩化ビニル樹脂と考えられるが、塩化ビニル樹脂は燃焼により有害な塩素ガスを発生することが考えられるため、安全性の点で問題がある。
煙幕発生器と支持体に取り付けられたファンを備えた煙幕発生装置であって、
前記煙幕発生器が、煙幕源排出口を有するハウジング内において点火器と煙幕源発生剤組成物を有しており、さらに前記ハウジングの外表面に熱電素子が配置されているものであり、
前記ファンが、前記熱電素子と電気的に接続されており、前記熱電素子により発電され電気により作動されるものである、煙幕発生装置を提供する。
熱電素子(または熱電変換素子)は、表面と裏面(上面と下面)の温度差を利用して発電するものであり、本発明の場合には、ハウジング表面に接触している面が高温となり、反対面が相対的に低温となるため、この温度差を利用して発電することになる。
このような熱電素子は、特許第4908426号公報、特開2006−73632号公報、特開2014−103246号公報、特開2014−112587号公報、特開2013−197265号公報、特開2014−49587号公報、特開2014−82403号公報、特開2014−86454号公報などに記載されている。
また、必要に応じて、点火器と共に、公知のエアバッグ装置用のガス発生器で点火器と併用している伝火薬を使用することもできる。
支持体は、煙幕発生器と別部材であってもよいし、煙幕発生器と一体になったものでもよい。
煙幕源はガス状であり、煙幕源排出口から室内に排出されて冷却されることで煙幕を生じる。
これと並行して、ハウジングの外表面に配置された熱電素子により発電された電気によって、ファンが作動して送風が開始されるため、煙幕は速やかに室内に拡散されることになる。
なお、熱電素子により発電される電力量は小さいが、ファン自体も小型であり、ファンの送風運転時間も煙幕の拡散時間を考慮しても数分程度であるため、実用上の問題はない。
煙幕発生器と支持体に取り付けられたファンを備えた煙幕発生装置であって、
前記煙幕発生器が、
煙幕源排出口を有するハウジング内において、互いに分離され、内部に煙幕源発生剤組成物が充填された第1煙幕源発生室と第2煙幕源発生室を有しており、
前記第1煙幕源発生室が、第1点火器と第1煙幕源発生剤組成物を有しており、
前記第2煙幕源発生室が、第2点火器と第2煙幕源発生剤組成物を有しており、
さらに前記ハウジングの外表面に熱電素子が配置されているものであり、
前記ファンが、前記熱電素子と電気的に接続されており、前記熱電素子により発電され電気により作動されるものである、煙幕発生装置を提供する。
第1点火器と第2点火器は、それぞれが独立して作動することができるものであり、公知のエアバッグ装置用のガス発生器で使用しているものと同じ電気式点火器を使用することができる。
また、必要に応じて、第1点火器と第2点火器と共に、公知のエアバッグ装置用のガス発生器で点火器と併用している伝火薬を使用することもできる。
支持体は、煙幕発生器と別部材であってもよいし、煙幕発生器と一体になったものでもよい。
煙幕源はガス状であり、煙幕源排出口から室内に排出されて冷却されることで煙幕を生じる。
これと並行して、ハウジングの外表面に配置された熱電素子により発電された電気によって、ファンが作動して送風が開始されるため、煙幕は速やかに室内に拡散されることになる。
なお、熱電素子により発電される電力量は小さいが、ファン自体も小型であり、ファンの送風運転時間も煙幕の拡散時間を考慮しても数分程度であるため、実用上の問題はない。
第1煙幕源は、煙幕源排出口から室内に排出する。第1煙幕源はガス状であり、煙幕源排出口から室内に排出されて冷却されることで煙幕を生じる。
第2点火器が作動して第2煙幕源発生剤組成物を着火燃焼させることで、第2煙幕源発生室内に第2煙幕源を発生させる。
第2煙幕源は、煙幕源排出口から室内に排出する。第2煙幕源はガス状であり、煙幕源排出口から室内に排出されて冷却されることで煙幕を生じる。
このようにして時間差をおいて二段階で二つの点火器を作動させた場合には、煙幕源の排出時間が長くなるが(即ち、煙幕源の排出量も多くなるが)、ハウジングが高温状態である時間も長くなり、発電量も増加する。このため、ファンの送風運転時間もより長くすることができるようになり、十分に煙幕を拡散させることができる。
ガス状の第1煙幕源は、煙幕源排出口から室内に排出され、冷却されることで煙幕を生じ、ガス状の第2煙幕源は、煙幕源排出口から室内に排出され、冷却されることで煙幕を生じる。
このように二つの点火器を同時に動作させた場合には、一度に発生する煙幕源(煙幕)量が増加することになるが、ハウジングがより高温状態になり、発電量も増加する。このため、ファンの運転時間もより長くすることができるようになり、十分に煙幕を拡散させることができる。
このような望ましくない動作を回避するため、第1煙幕源発生室と第2煙幕源発生室は互いに分離されている。
分離方法は特に制限されるものではなく、例えば、ハウジング内に配置したカップ部材や筒部材により2室に分離することができる。
また前記の望ましくない動作がより起こり難くなるようにするため、カップ部材または筒部材の内側および外側の一方または両方の一部または全部を断熱材で覆うこともできる。
しかし、本発明の煙幕発生器(第2の煙幕発生装置)では、第1の作動方法を実施するときには、不法侵入者に対する威嚇効果を高め、犯罪防止効果を高めるため、2つの点火器の作動時間差は1〜10秒の範囲に調整する。
本発明で使用する煙幕発生器は、公知のエアバッグ装置用のガス発生器(例えば、特開2010−892号公報の図1参照)をそのまま、または一部改変して使用することができるほか、特開平10−324588号公報の図5に示されているような点火器が1つのガス発生器をそのまま、または一部改変して使用することができる。
また図1に示す形状のハウジングを使用したもののほか、シリンダー形状のハウジングを使用したものでもよい。
図1により本発明の煙幕発生装置(第2の煙幕発生装置)で使用する煙幕発生器10の実施形態を説明する。
第1シェル12は、天板部14と第1周壁部15を有しており、第1周壁部15は煙幕源排出口16を有している。煙幕源排出口16は、防湿のため、内側からシールテープで閉塞されている。
第2シェル13は、底板部17と第2周壁部18を有している。
ハウジングの周壁部は、第1周壁部15と第2周壁部18から形成されており、第1周壁部15側はフランジ部11aを有している。
熱電素子60は薄い板片形状(例えば正方形)のものであり、天板部14の表面と熱電素子60の間には、必要に応じて断熱材を介在させることで、熱電素子60が動作するための最適温度になるようにすることもできる。
なお、熱電素子60の形状に応じて、第1シェル12の天板部14以外の部分に配置することもできる。
第1煙幕源発生室20と第2煙幕源発生室30は、第2煙幕源発生室30を形成する第2カップ部材31により分離されている。
第2カップ部材31は、開口部側が底板部17に位置し、閉塞面32側が天板部14側に位置するようにして、開口部側が底板部17に溶接固定されている。
第1煙幕源発生室20内には、第1カップ部材21が配置され、内部には第1点火器22と伝火薬(図示せず)が収容されている。
第1カップ部材21は、開口部側が底板部17に位置し、閉塞面21a側が天板部14側に位置するようにして、開口部側が底板部17に溶接固定されている。
第1カップ部材21の周壁21bには、伝火孔23が形成されている。
第1カップ部材21の外側には、第1煙幕源発生剤組成物25が充填されている。
第2カップ部材31の周壁には、第2煙幕源発生剤組成物34から発生する第2煙幕源の排出口35が形成されている。
第2煙幕源の排出口35は、伝火孔23とは半径方向に正対しない位置に形成されている。排出口35は、外側からシールテープ(図示せず)でシールされているため、第1煙幕源発生室20内で発生した高温の第1煙幕源によって、第2煙幕源発生室30内の第2煙幕源発生剤組成物34が着火燃焼することはない。
第2カップ部材31は、内側または外側が断熱材で覆われていてもよい。第2カップ部材31の内側または外側を断熱材で覆うときは、第1カップ部材21の伝火孔23に対して半径方向に正対する部分を覆うことが望ましい。
筒状フィルタ50は、公知のエアバッグ装置のガス発生器で使用されているフィルタと同じものを使用することができるが、前記フィルタよりも嵩密度が小さいものでもよい。
第1カップ部材21、第2カップ部材31および筒状フィルタ50の間には、リテーナ40が配置されている。
燃料は、ニトロセルロース、ニトログアニジン、硝酸グアニジン、ジシアンジアミド、メラミン、メラミンシアヌレート、5-アミノテトラゾール、5,5'-ビステトラゾール2アンモニウム塩から選ばれるものが好ましい。
酸化剤は、燃料と酸化剤を瞬時に燃焼させて大量のガス(窒素ガスや二酸化炭素を含むガス)を発生させる共に、酸化剤自体が変化することで煙幕源を生じさせるものである。
例えば、塩素酸カリウムや過塩素酸カリウムは塩化カリウムの粉末となって煙幕源となり、硝酸カリウムは、酸化カリウム、炭酸カリウム(ガス中の二酸化炭素と反応する)などの粉末となって煙幕源となる。
燃料は50〜70質量%が好ましく、45〜65質量%がより好ましく、
酸化剤は30〜50質量%が好ましく、35〜55質量%がより好ましい。
バインダーは、燃料と酸化剤の合計100質量部に対して、5〜50質量部が好ましく、5〜30質量部がより好ましい。
発煙剤としては、第1成分のパラフィンワックス、マイクロクリスタリンワックス、ポリエチレングリコールと、第2成分の金属炭酸塩(水和物)、金属水素化物、金属水酸化物から選ばれるものが好ましい。
発煙剤は、第1成分から選ばれるものでもよいし、第2成分から選ばれるものでもよいし、第1成分と第2成分から選ばれるものを組み合わせてもよい。
第1成分は、作動時における熱により気化(状態変化)してガス(煙幕源)となり、前記ガスが冷却されて液滴や、さらに冷却されて粉末となって煙幕となる。気化によって拡散する空間に煙幕を均一濃度に分散させることができるほか、広範囲にわたって拡散させることができる。
第2成分は、作動時における熱により反応(熱分解)して、酸化物(酸化物粉末)と水(水蒸気)(煙幕源)に変化した後、酸化物粉末は飛散することでそのまま煙幕となり、水蒸気は冷却されて液滴となって煙幕となる。そのため煙幕成分が酸化物粉末だけでなく、水蒸気からも供給され、濃度の濃い煙幕を発生させることができる。
第1成分と第2成分は、それぞれ単独であっても十分な煙幕源を発生させることができるため、第1成分と第2成分を組み合わせて使用する場合でも、それらの割合は特に制限されるものではない。
第1煙幕源発生剤組成物25と第2煙幕源発生剤組成物34が発煙剤を含有するときは、発煙剤の含有割合は30〜70質量%がより好ましい。
なお、発煙剤は、煙幕発生器10内に収容することもできるし、煙幕発生器10の外部であって、煙幕源排出口16に近接する位置に配置するようにしてもよい。例えば、発煙剤を開口部のある容器に収容した状態で、煙幕発生装置で使用する支持体に取り付けることで、煙幕発生器10の煙幕源排出口16から排出された高温の煙幕源と共に室内に排出されるようにすることもできる。
自然着火材料としては、ニトロセルロース系のシングルベース火薬を使用することができる。
本発明で使用する煙幕発生器は、公知のエアバッグ装置用のガス発生器(例えば、特開2002−274314号公報の図1参照)をそのまま、または一部改変して使用することができるほか、特開平10−324588号公報の図5に示されているような点火器が1つのガス発生器をそのまま、または一部改変して使用することができる。
また図2に示す形状のハウジングを使用したもののほか、シリンダー形状のハウジングを使用したものでもよい。
図2により本発明の煙幕発生装置(第2の煙幕発生装置)で使用する煙幕発生器の別実施形態を説明する。
第1シェル11は、天板部114と第1周壁部115を有している。
第1周壁部115は、第1煙幕源発生室120で発生した第1煙幕源を排出するための煙幕源排出口116を有している。煙幕源排出口116は、防湿のため、内側からシールテープで閉塞されている。
第2シェル113は、底板部117と第2周壁部118を有している。
ハウジングの周壁部は、第1周壁部115と第2周壁部118から形成されており、第1周壁部115側はフランジ部111aを有している。
熱電素子60は薄い板片形状(例えば、正方形)のものであり、天板部114の表面と熱電素子60の間には、必要に応じて断熱材を介在させることで、熱電素子60が動作するための最適温度になるようにすることもできる。
なお、熱電素子60の形状に応じて、第1シェル112の天板部114以外の部分に配置することもできる。
第1煙幕源発生室120と第2煙幕源発生室130は、第2煙幕源発生室130を形成する筒部材131により分離されている。
筒部材131は、第1開口部が天板部114に溶接固定され、第2開口部が底板部117に溶接固定されている。筒部材131は、内側または外側の一部が断熱材で覆われていてもよい。
筒部材131内は、半径方向に配置された板状の第1隔壁145と、軸方向に配置された筒状の第2隔壁146により軸方向及び半径方向に2つの空間に仕切られている。
筒部材131の第1煙幕源発生室120に面した周壁には、作動時において第2煙幕源発生室130と第1煙幕源発生室120を連通するための連通口(第2煙幕源の排出口)132が形成されている。連通孔132は、外側からシールテープで閉塞されている。
筒部材131の底板部117側の板状の第1隔壁145と筒状の第2隔壁146により仕切られた空間内に第1点火器122と第1伝火薬126が収容されている。
第1点火器122と第1伝火薬126が収容された空間と第1煙幕源発生室120は、第1伝火孔123で連通されている。
筒部材131の底板部117側の筒状の第2隔壁146により仕切られた空間内に第2点火器133が収容されており、第2煙幕源発生室130内に配置された貫通孔を有する伝火薬カップ137内に伝火薬136が収容されている。
第1煙幕源発生室120の外側には、筒状フィルタ150が配置されている。筒状フィルタ150は、煙幕源排出口116を有している第1周壁部115と第2周壁部118との間に間隔をおいて配置されている。
筒状フィルタ150は、第1リテーナ140と第2リテーナ141で支持されている。
第3リテーナ142は、第1煙幕源発生剤組成物125の充填量に応じて第1煙幕源発生室120の容積を調整するためのものである。
筒状フィルタ150は、公知のエアバッグ装置のガス発生器で使用されているフィルタと同じものを使用することができるが、前記フィルタよりも嵩密度が小さいものでもよい。
図3の煙幕発生装置200は、図1に示す煙幕発生器10を使用したものであるが、煙幕発生器10に代えて図2に示す煙幕発生器100を使用することもできる。なお、図3は支持体201のみが断面図で示されている。
煙幕発生装置200は、室内の天井250に取り付けられているが、設置状況に応じて壁、天井と壁の境界部などに取り付けることができる。
支持体201は、フランジ部203が煙幕発生器10のフランジ部11aに当接された状態で、天井250に固定されている。
煙幕発生器10は、第1シェル12側が天井250から突き出され、第2シェル13側は天井250内部に埋設されている。
ファン210は、支持体201の底面に取り付けられており、煙幕発生器10に貼り付けられた熱電素子60とリードワイヤ62を介して電気的に接続されている。
なお、本発明の熱電素子60を用いれば、警報装置、照明装置などの防犯に有用な他の関連装置を作動できるようにすることができ、従って本発明の煙幕発生装置200は、ファン210を作動させても余剰電力があるときは、警報装置、照明装置などの防犯に有用な他の関連装置も作動できるようにすることもできる。
防犯装置は、センサーが屋内への不法侵入者を検知したとき、煙幕発生器10に指令を送ることで、第1点火器22と第2点火器33を作動できるような作動システムを備えているものである。
また煙幕発生器10の第1点火器22と第2点火器33は、外部電源(バッテリーなども含む)と接続する。
このとき、第1煙幕源発生室20内の温度が上昇することから、ハウジング11の温度も上昇するため、第1シェル12の天板部14に貼り付けられた熱電素子60により発電が開始される。
屋内に排出された高温状態の第1煙幕源(ガス)は冷却されて煙幕を生成し、前記煙幕が室内に漂うことで不法侵入者の視界が遮られる。
このとき、熱電素子60とリードワイヤ62で接続されているファン210が作動して送風するため、前記煙幕は速やかに室内に拡散される。
第2煙幕源発生剤組成物34の着火燃焼により高温状態の第2煙幕源(ガス)が発生すると、前記第2煙幕源(ガス)は第1煙幕源発生室20内に流入する。
このとき、第2煙幕源発生室30と第1煙幕源発生室20の温度も上昇することから、引き続きハウジング11も高い温度で維持されるため、第1シェル12の天板部14に貼り付けられた熱電素子60により発電が継続される。
その後、第1煙幕源発生室20内に流入した煙幕源はフィルタ50を通過し、煙幕源排出口16から屋内に排出される。
このとき、ファン210は送風状態を維持しているため、屋内に排出された高温状態の第2煙幕源(ガス)は拡散されながら冷却されて煙幕を生成し、前記煙幕が室内に漂うことで不法侵入者の視界が遮られる。
また、ファンの作動電力として煙幕発生器が備えている熱電素子が発電する電気を使用しているため、煙幕発生器を作動させることができれば、連動してファンも作動できることから、煙幕発生器が作動してもファンが作動しないという事態が防止できる。
11 ハウジング
16 煙幕源排出口
20 第1煙幕源発生室
22 第1点火器
25 第1煙幕源発生剤組成物
30 第2煙幕源発生室
23 第2点火器
34 第2煙幕源発生剤組成物
50 フィルタ
60 熱電素子
200 煙幕発生装置
201 支持体
210 ファン
Claims (6)
- 煙幕発生器と支持体に取り付けられたファンを備えた煙幕発生装置であって、
前記煙幕発生器が、煙幕源排出口を有するハウジング内において点火器と煙幕源発生剤組成物を有しており、さらに前記ハウジングの外表面に熱電素子が配置されているものであり、
前記支持体が、前記煙幕発生器を包囲した状態で配置されたものであり、さらに煙幕源を排出するための複数の開口部を有するものであって、
前記ファンが、前記熱電素子と電気的に接続されており、前記熱電素子により発電され電気により作動されるものである、煙幕発生装置。 - 煙幕発生器と支持体に取り付けられたファンを備えた煙幕発生装置であって、
前記煙幕発生器が、
煙幕源排出口を有するハウジング内において、互いに分離され、内部に煙幕源発生剤組成物が充填された第1煙幕源発生室と第2煙幕源発生室を有しており、
前記第1煙幕源発生室が、第1点火器と第1煙幕源発生剤組成物を有しており、
前記第2煙幕源発生室が、第2点火器と第2煙幕源発生剤組成物を有しており、
さらに前記ハウジングの外表面に熱電素子が配置されているものであり、
前記ファンが、前記熱電素子と電気的に接続されており、前記熱電素子により発電され電気により作動されるものである、煙幕発生装置。 - 前記ハウジングの外表面と前記熱電素子の間に温度調節用の断熱材が介在されている、請求項1または2記載の煙幕発生装置。
- 前記ハウジングおよび前記ファンがアルミニウムからなるものである、請求項1〜3のいずれか1項記載の煙幕発生装置。
- 前記煙幕源発生剤組成物が燃料と酸化剤を含むものであり、燃焼によりアルカリ金属の塩化物、酸化物または炭酸塩を生じさせるものである、請求項1〜4のいずれか1項記載の煙幕発生装置。
- 前記煙幕源発生剤組成物がさらに発煙剤を含んでいる、請求項5記載の煙幕発生装置。
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