JP6484517B2 - 消火器アクチュエータアセンブリおよび消火器アクチュエータアセンブリ設置方法 - Google Patents

Description

本明細書に開示される発明の主題は、消火器アクチュエータに関する。より具体的には、主題の開示は、圧力不均衡を形成してカッターを駆動して破裂板に貫通させることによって、破裂板を穿刺して消火剤を放出させる、消火器アクチュエータに関する。

航空機環境においては、一般的に、火工カートリッジまたはスクイブなどの火工トリガ装置を用いて、直接的な爆発の衝撃エネルギーによって、密閉された消火器を作動させる。衝撃エネルギーは、衝撃によって破裂板が破裂するように、ドーム形破裂板に集中させる。破裂板は、一般に、耐食鋼で製作される。普通、火工トリガ装置は、破裂板に直接面するような仕方で、吐出ヘッド内に保持される。吐出ヘッドは、消火器の出口に取り付けられて、一般に、消火剤を所望の場所に導く配管または管類など、航空機のインターフェースに消火剤流を誘導するために使用される。フィルタスクリーンが吐出ヘッド内に配置されて、爆発の衝撃エネルギーで生じたあらゆる大きい破裂板の破片を捕捉する。

火工トリガ装置を使用することは有効であり得るが、火工トリガ装置には、特別な取扱い手順および訓練が必要であり、このことが、全体的な航空機の管理および維持のコストを増大させる。加えて、火工トリガ装置は、期待される耐用年数には限界があり、そのため、定期的な交換が必要であり得る。

一態様によれば、消火器用の消火器アクチュエータアセンブリが提供される。消火器は、消火剤貯蔵部と、消火剤貯蔵部および吐出ヘッドの間に吐出バリアを形成して、消火剤貯蔵部内に加圧消火剤を保持する破裂板とを含む。消火器アクチュエータアセンブリは、シャトル本体に連結されたカッターを有するカッターシャトルアセンブリを含む。カッターシャトルアセンブリは、消火器内で破裂板の傍に係留されて、シャトル本体および破裂板の間に均圧化領域を形成するように付勢される。消火器アクチュエータアセンブリはまた、突き刺し部材を有する作動装置を含む。作動装置は、破裂板を突き刺して、均圧化領域から圧力を解放し、それによって、カッターを駆動して破裂板に貫通させて、吐出ヘッドを通して加圧消火剤を放出するように動作可能である。

別の態様によれば、消火器内に消火器アクチュエータアセンブリを設置する方法が提供される。消火器は、消火剤貯蔵部と、消火剤貯蔵部および吐出ヘッドの間に吐出バリアを形成して、消火剤貯蔵部内に加圧消火剤を保持する破裂板とを含む。方法は、消火器内で破裂板に隣接してシャトル本体に連結されたカッターを含み、かつシャトル本体および破裂板の間に均圧化領域を形成するように付勢された、カッターシャトルアセンブリを係留することを含む。突き刺し部材を含む作動装置は、作動装置のトリガに応じて、破裂板を突き刺して、均圧化領域から圧力を解放し、それによって、カッターを駆動して破裂板に貫通させて、吐出ヘッドを通して加圧消火剤を放出するように配置される。

本発明の対象は、本明細書の末尾にある特許請求の範囲において、特定され、かつ明確に請求されている。本発明の上記およびその他の特徴および効果は、添付の図面と併せて読めば、以下の詳細な説明から明らかになる。

一実施形態による消火器システムの概略図である。 一実施形態による、作動前の消火器アクチュエータアセンブリの詳細図である。 一実施形態によるカッターシャトルアセンブリの上面図である。 一実施形態によるカッターシャトルアセンブリの側面図である。 一実施形態によるカッターの斜視図である。 一実施形態による、切断前の破裂板の斜視図である。 一実施形態による、切断後の破裂板の斜視図である。 一実施形態による、非作動状態にある作動装置の概略図である。 一実施形態による、作動状態にある作動装置の概略図である。 一実施形態による、作動装置の管状のシュラウドを示す概略図である。 一実施形態による、作動時の図２の消火器アクチュエータアセンブリの詳細図である。 一実施形態による、作動前の消火器アクチュエータアセンブリの詳細図である。 一実施形態によるカッターシャトルアセンブリの上面図である。 一実施形態による、非作動状態にある作動装置の概略図である。 一実施形態による、作動状態にある作動装置の概略図である。 一実施形態による、作動時の図１２の消火器アクチュエータアセンブリの詳細図である。

例示的な実施形態では、火工トリガ装置なしで作動される、消火器用の消火器アクチュエータアセンブリが提供される。消火器アクチュエータアセンブリは、非火工作動装置を圧力差で動くカッターシャトルアセンブリと組み合わせて使用して、二段階作動および加圧消火剤放出を提供する。一般に、破裂板の破片は、火工トリガ装置による点火によって散らばることから、カッターを用いて消火器の破裂板を迅速に開口することにより、消火器システムの吐出ヘッドに破片フィルタスクリーンを含めなくてもよくなり得る。

ここで図１を参照すると、一実施形態による消火器システム１００の概略図が示されている。消火器システム１００は、消火器１０２と、吐出ヘッド１０４とを含む。消火器１０２は、消火剤貯蔵部１０６と、消火剤貯蔵部１０６および吐出ヘッド１０４の間に吐出バリアを形成して、消火剤貯蔵部１０６内に加圧消火剤を保持する破裂板１０８とを含む。吐出ヘッド１０４を配管／管類に接続して、航空機内などにおける所望の場所に消火剤を導くことができる。

図２は、一実施形態による、作動前の消火器アクチュエータアセンブリ２００の詳細図である。図２の例では、消火器アクチュエータアセンブリ２００は、シャトル本体２０６に連結されたカッター２０４を有するカッターシャトルアセンブリ２０２を含む。カッターシャトルアセンブリ２０２は、消火器１０２内で破裂板１０８に隣接して係留されて（ｄｅｔａｉｎｅｄ）、シャトル本体２０６および破裂板１０８の間に均圧化領域２０８を形成するように付勢される。カッターシャトルアセンブリ２０２は、均圧化領域２０８からの圧力が解放されるまで、可撓性シール２１０によって係留され得る。加圧消火剤２１２は、消火器内圧２１４の下で、消火剤貯蔵部１０６に保持される。シャトル本体２０６は、少なくとも１つの均圧化孔２１６、２１７を含んで、消火剤貯蔵部１０６の主内部領域２１８に対して、均圧化領域２０８において平衡圧力を確立する。

消火器アクチュエータアセンブリ２００はまた、破裂板１０８を破裂させるのに使う先の尖ったシャフトである突き刺し部材２２２を有する作動装置２２０を含む。作動装置２２０は、破裂板１０８を突き刺して、均圧化領域２０８から圧力を解放し、それによって、カッター２０４を駆動して破裂板１０８に貫通させて、吐出ヘッド１０４を通して加圧消火剤２１２を放出するように動作可能である。図２の例では、均圧化孔２１７は、突き刺し部材２２２が破裂板１０８を突き刺すために貫通するような寸法にされる。図２に見られるように、作動装置２２０は、消火剤貯蔵部１０６に設置され得る。作動装置２２０は、火工トリガ装置なしで、電気的に駆動され得る。例えば、作動装置２２０は、ソレノイド装置、または突き刺し部材２２２を駆動して破裂板１０８に貫通させるように動作可能なその他の電気機械装置であり得る。破裂板１０８が突き刺されて、加圧消火剤２１２が均圧化領域２０８を出ると、消火器内圧２１４が可撓性シール２１０による係留する力に打ち勝って、カッターシャトルアセンブリ２０２を破裂板１０８に向けて駆動する。そこで、カッター２０４が破裂板１０８を切って開いて、消火剤貯蔵部１０６の主内部領域２１８から吐出ヘッド１０４の外へ加圧消火剤２１２を吐出する。

理解されるように、消火器アクチュエータアセンブリ２００は、図面の簡略化のために図にはない電気接続だけでなく、作動装置２２０を支持および安定化するためのその他の構造要素を含むことができる。消火剤貯蔵部１０６は、多様な設置法に適合するような寸法にされ得る。例えば、消火剤貯蔵部１０６の寸法は、４０立方インチ（６５５．５ｃｍ³）から２，５００＋立方インチ（４０，９６８＋ｃｍ³）の範囲であり得る。消火剤貯蔵部１０６内における圧力変化は、周囲温度の変化に起因して生じ得る。例えば、航空機環境においては、消火器１０２は、真夏日の地上では、華氏２４０度（摂氏１１５．６度）になり得、また離陸後の高所では、華氏−６５度（摂氏−５３．９度）になり得る。このような温度変化は、消火器内圧２１４にかなりの変化をもたらす。消火器内圧２１４に変化が生じると、均圧化孔２１６および２１７が、消火器１０２の圧力を平衡圧力に保たせる。消火器内圧２１４の例示的な名目上の圧力値の範囲は、華氏７０度（摂氏２１．１度）で、約３００重量ポンド毎平方インチ（２，０６８ｋＰａ）から約８００重量ポンド毎平方インチ（５，５１５ｋＰａ）の間であり得るが、温度が高くなれば圧力も高くなり、温度が低くなれば圧力も低くなる。

図３は、一実施形態によるカッターシャトルアセンブリ２０２の上面図である。図３の例に見られるように、シャトル本体２０６は、２つの均圧化孔２１６および２１７を含む。カッター２０４は、均圧化孔２１６および２１７の間に配置される。均圧化孔２１７の直径は、均圧化孔２１７を貫通する図２の突き刺し部材２２２を収容するために、均圧化孔２１６よりも大きい。均圧化孔２１６および２１７は、シャトル本体２０６の下方にある図２の均圧化領域２０８の図２の吐出ヘッド１０４内への圧力の解放によって生じる、図２の消火器内圧２１４に対する、素早い差圧変化に追随できないような寸法にされる。

図４は、一実施形態によるカッターシャトルアセンブリ２０２の側面図である。シャトル本体２０６は、その周縁の周囲に、図２の可撓性シール２１０を保持するためのグランド２０９を含み、可撓性シール２１０は、衝撃および振動の最中、カッターシャトルアセンブリ２０２を所定の位置に保持して、カッター２０４が図１の破裂板１０８を早目に切ってしまわないようにする戻り止めとして機能する。

図５は、一実施形態によるカッター２０４の斜視図である。図５の例に見られるように、カッター２０４は、中心点２２６すなわち切断用先端部で交わる４枚の刃２２４を含む。刃２２４は、刃２２４の間隔を約９０度にした状態で、均等に離間させてもよい。刃２２４はまた、中心点２２６がカッター２０４の頂部になるように、角度をつけたり、傾斜をつけたりしてもよい。

図６は、一実施形態による、切断前の破裂板１０８の斜視図である。破裂板１０８は、破裂板１０８の外縁上で溶接を施すことによって、破裂板取り付けアセンブリ２１１に対して密閉されてもよい。図７は、一実施形態による、切断後の破裂板１０８の斜視図である。図２のカッター２０４が破裂板１０８に押し通されると、破裂板１０８は、複数の花弁状切片（ｐｅｔａｌｓ）２２８へと引き裂かれて開く。図５の４枚の刃２２４が、４枚の花弁状切片２２８を作り出す。図２の消火器貯蔵部１０６から放出された高圧が、花弁状切片２２８を引き裂いて開けるが、その時同時に、破裂板１０８の外縁の密閉が、花弁状切片２２８を破裂板取り付けアセンブリ２１１に保持している。

図８は、一実施形態による、非作動状態にある作動装置２２０の概略図である。作動装置２２０は、図２の破裂板１０８を突き刺した後に、突き刺し部材２２２を引き込むためのバネ２３０を含み得る。電気的に駆動されるソレノイドなどのリニアアクチュエータ２３２は、図９に示す作動状態において、突き刺し部材２２２を伸長位置へと駆動し得る。突き刺し部材２２２に連結された剛性のある板２３４と、バネ２３０を取り囲む管状のシュラウド２３６の基部との間に、バネ２３０を配置してもよい。図９の作動状態におけるバネ２３０の圧縮を示すために、図８および図９に管状のシュラウド２３６を破断図で示す。作動装置２２０の電力を止めると、バネ２３０は圧縮されなくなり、突き刺し部材２２２が図８の非作動状態に戻る。図２の破裂板１０８を突き刺すために、作動装置２２０に電力を与える時間は、極短時間だけ、例えば、４０〜５０ミリ秒でよい。

図１０は、破断面を省いた、一実施形態による、作動装置２２０の管状のシュラウド２３６を示す概略図である。管状のシュラウド２３６は、図２の加圧消火剤２１２が循環できるようにするベント孔２３８を含み得る。ベント孔２３８は、管状のシュラウド２３６の容積内でバネ２３０を圧縮するために下方に移動する剛性のある板２３４によって生じる抵抗を防ぐことができる。

図１１は、一実施形態による、作動時の図２の消火器アクチュエータアセンブリ２００の詳細図である。作動装置２２０に電気信号を送信すると、作動装置２２０は、突き刺し部材２２２を駆動して破裂板１０８を貫通させる。破裂板１０８を穿刺すると、例えば、バネ２３０によって、突き刺し部材２２２は引き込まれ得る。吐出ヘッド１０４が約１気圧の大気圧を有することから、破裂板１０８の破裂孔２４０は、均圧化領域２０８内の圧力を吐出ヘッド１０４内へと極めて迅速に解放させる。この圧力の解放は、１〜２ミリ秒未満のうちに生じ得る。均圧化領域２０８の圧力を解放した結果、消火器１０２はもはや平衡ではなく、カッターシャトルアセンブリ２０２の上方にある消火剤貯蔵部１０６の主内部領域２１８における消火器内圧２１４が、カッターシャトルアセンブリ２０２を押して、カッター２０４を駆動して破裂板１０８に差し込む。図面を簡略化するために図１１に示されていないことであるが、カッターシャトルアセンブリ２０２は、吐出ヘッド１０４またはその他の保護装置が所定の場所にない状態で、消火器１０２が間違って吐出状態になった場合、発射体となり得ないように内部に留められる。カッターシャトルアセンブリ２０２は、普通、吐出ヘッド１０４に保持され、発射体にならないように吐出ヘッド１０４によって留められる。

図１２は、一実施形態による、作動前の消火器アクチュエータアセンブリ２００Ａの詳細図である。図２の実施形態と同様に、消火器アクチュエータアセンブリ２００Ａは、シャトル本体２０６Ａに連結されたカッター２０４を有するカッターシャトルアセンブリ２０２Ａを含む。カッターシャトルアセンブリ２０２Ａは、消火器１０２内で破裂板１０８に隣接して係留されて、シャトル本体２０６Ａおよび破裂板１０８の間に均圧化領域２０８を形成するように付勢される。カッターシャトルアセンブリ２０２Ａは、均圧化領域２０８からの圧力が解放されるまで、可撓性シール２１０によって係留され得る。加圧消火剤２１２は、消火器内圧２１４の下で、消火剤貯蔵部１０６に保持される。シャトル本体２０６Ａは、少なくとも１つの均圧化孔２１６（この例では２つの均圧化孔２１６）を含んで、消火剤貯蔵部１０６の主内部領域２１８に対して、均圧化領域２０８において平衡圧力を確立する。図１２の例では、２つの均圧化孔２１６はあるが、図２の実施形態に含まれるような直径の大きい均圧化孔２１７は存在しない。

消火器アクチュエータアセンブリ２００Ａはまた、破裂板１０８を破裂させるのに使う先の尖ったシャフトである突き刺し部材２２２Ａを有する作動装置２２０Ａを含む。作動装置２２０Ａは、破裂板１０８を突き刺して、均圧化領域２０８から圧力を解放し、それによって、カッター２０４を駆動して破裂板１０８に貫通させて、吐出ヘッド１０４を通して加圧消火剤２１２を放出するように動作可能である。作動装置２２０Ａは、消火器１０２内ではなく、吐出ヘッド１０４に配置される。作動装置２２０Ａは、火工トリガ装置なしで、電気的に駆動され得る。例えば、作動装置２２０Ａは、ソレノイド装置、または突き刺し部材２２２Ａを駆動して破裂板１０８に貫通させるように動作可能なその他の電気機械装置であり得る。破裂板１０８が突き刺されて、加圧消火剤２１２が均圧化領域２０８を出ると、消火器内圧２１４が可撓性シール２１０による係留する力に打ち勝って、カッターシャトルアセンブリ２０２Ａを破裂板１０８に向けて駆動する。そこで、カッター２０４が破裂板１０８を切って開いて、消火剤貯蔵部１０６の主内部領域２１８から吐出ヘッド１０４の外へ加圧消火剤２１２を吐出する。

図１３は、一実施形態によるカッターシャトルアセンブリ２０２Ａの上面図である。図１３の例に見られるように、シャトル本体２０６Ａは、実質的に同じ寸法の２つの均圧化孔２１６を含む。カッター２０４は、２つの均圧化孔２１６の間に配置される。均圧化孔２１６は、シャトル本体２０６Ａの下方にある図１２の均圧化領域２０８の図１２の吐出ヘッド１０４内への圧力の解放によって生じる、図１２の消火器内圧２１４に対する、素早い差圧変化に追随できないような寸法にされる。

図１４は、一実施形態による、非作動状態にある作動装置２２０Ａの概略図であり、図１５は、一実施形態による、作動状態にある作動装置２２０Ａの概略図である。図１４および図１５に見られるように、作動装置２２０Ａのトリガに応じて、突き刺し部材２２２Ａが外向きに突出する。

図１６は、一実施形態による、作動時の図１２の消火器アクチュエータアセンブリ２００Ａの詳細図である。作動装置２２０Ａに電気信号を送信すると、作動装置２２０Ａは、突き刺し部材２２２Ａを駆動して破裂板１０８を貫通させる。破裂板１０８の破裂孔２４０は、均圧化領域２０８内の圧力を吐出ヘッド１０４内へと極めて迅速に解放させる。均圧化領域２０８の圧力を解放した結果、消火器１０２はもはや平衡ではなく、カッターシャトルアセンブリ２０２Ａの上方にある消火剤貯蔵部１０６の主内部領域２１８における消火器内圧２１４が、カッターシャトルアセンブリ２０２Ａを押して、カッター２０４を駆動して破裂板１０８に差し込む。図面を簡略化するために図１６に示されていないことであるが、カッターシャトルアセンブリ２０２Ａは、吐出ヘッド１０４またはその他の保護装置が所定の場所にない状態で、消火器１０２が間違って吐出状態になった場合、発射体となり得ないように内部に留められる。カッターシャトルアセンブリ２０２Ａは、普通、吐出ヘッド１０４に保持され、発射体にならないように吐出ヘッド１０４によって留められる。

図１〜図１６を参照すると、消火器アクチュエータアセンブリ２００、２００Ａは、ある設置方法に従って、消火器１０２に設置され得る。先述のように、消火器１０２は、消火剤貯蔵部１０６と、消火剤貯蔵部１０６および吐出ヘッド１０４の間に吐出バリアを形成して、消火剤貯蔵部１０６内に加圧消火剤２１２を保持する破裂板１０８とを含む。消火器１０２内の破裂板１０８に隣接してシャトル本体２０６、２０６Ａに連結されたカッター２０４を含むカッターシャトルアセンブリ２０２、２０２Ａは、シャトル本体２０６、２０６Ａおよび破裂板１０８の間に均圧化領域２０８を形成するように係留かつ付勢される。突き刺し部材２２２、２２２Ａを含む作動装置２２０、２２０Ａは、作動装置２２０、２２０Ａのトリガに応じて、破裂板１０８を突き刺して、均圧化領域２０８から圧力を解放し、それによって、カッター２０４を駆動して破裂板１０８を貫通させて、吐出ヘッド１０４を通して加圧消火剤２１２を放出するように配置される。作動装置２２０は、消火剤貯蔵部１０６に設置され得、突き刺し部材２２２は、破裂板１０８を突き刺すために均圧化孔２１７を貫通するように配置され得る。代替的に、作動装置２２０Ａは、吐出ヘッド１０４に設置され得る。作動装置２２０および２２０Ａは、火工トリガ装置なしで、電気的に駆動され得る。

限られた数の実施形態を参照して本発明を詳細に説明してきたが、本発明がそのような開示された実施形態に限定されるものではないことは、容易に理解されるはずである。むしろ、本発明は、これまで説明されていないが、本発明の趣旨および範囲に見合う種々の変形、代替、置き換えまたは均等な構成を組み込むように修正され得る。加えて、本発明の様々な実施形態を説明してきたが、本発明の態様が、記載された実施形態の一部だけを含む場合もあることを理解されたい。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されるものとしてみなされるべきではなく、添付の特許請求の範囲によってのみ限定されるものである。

Claims (15)

1. 消火器用の消火器アクチュエータアセンブリであって、前記消火器は、消火剤貯蔵部と、前記消火剤貯蔵部および吐出ヘッドの間に吐出バリアを形成して、前記消火剤貯蔵部内に加圧消火剤を保持する破裂板と、を備え、
   シャトル本体に連結されたカッターを備えるカッターシャトルアセンブリであって、前記消火器内で前記破裂板に隣接して係留されるとともに、前記シャトル本体および前記破裂板の間に均圧化領域を形成するように付勢される、カッターシャトルアセンブリと、
   突き刺し部材を備える作動装置であって、前記破裂板を突き刺して、前記均圧化領域から圧力を解放し、それによって、前記カッターを駆動して前記破裂板を貫通させ、前記吐出ヘッドを通して前記加圧消火剤を放出するように動作可能である、作動装置と、を備える、消火器用の消火器アクチュエータアセンブリ。
2. 前記シャトル本体が、前記消火剤貯蔵部の主内部領域に対して前記均圧化領域において平衡圧力を確立するように、少なくとも１つの均圧化孔を備える、請求項１に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
3. 前記少なくとも１つの均圧化孔のうちの１つが、前記突き刺し部材が前記破裂板を突き刺すために貫通可能な寸法にされる、請求項２に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
4. 前記作動装置が、前記破裂板を突き刺した後に、前記突き刺し部材を引き込むためのバネをさらに備える、請求項１に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
5. 前記バネが、前記突き刺し部材に連結された剛性のある板と、前記バネを取り囲む管状のシュラウドの基部との間に配置され、前記管状のシュラウドが、前記加圧消火剤の循環を可能にするベント孔を備える、請求項４に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
6. 前記カッターシャトルアセンブリが、前記均圧化領域から圧力が解放されるまで、可撓性シールによって係留される、請求項１に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
7. 前記作動装置が、前記消火剤貯蔵部に設置される、請求項１に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
8. 前記作動装置が、前記吐出ヘッドに設置される、請求項１に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
9. 前記破裂板が密閉される、請求項１に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
10. 前記カッターが、中心点で交わる４枚の刃を備える、請求項１に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
11. 前記作動装置が、火工トリガ装置なしで、電気的に駆動される、請求項１に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
12. 消火器に消火器アクチュエータアセンブリを設置する方法であって、前記消火器は、消火剤貯蔵部と、前記消火剤貯蔵部および吐出ヘッドの間に吐出バリアを形成して、前記消火剤貯蔵部内に加圧消火剤を保持する破裂板と、を備え、
    前記消火器内で前記破裂板に隣接してシャトル本体に連結されたカッターを備え、かつ前記シャトル本体および前記破裂板の間に均圧化領域を形成するように付勢された、カッターシャトルアセンブリを係留し、
    前記作動装置のトリガに応じて、前記破裂板を突き刺して、前記均圧化領域から圧力を解放し、それによって、前記カッターを駆動して前記破裂板を貫通させて、前記吐出ヘッドを通して前記加圧消火剤を放出するように、突き刺し部材を備える作動装置を配置することを含む方法。
13. 前記作動装置が、前記消火剤貯蔵部に設置され、前記突き刺し部材が、前記破裂板を突き刺すために均圧化孔を貫通するように配置される、請求項１２に記載の方法。
14. 前記作動装置が、前記吐出ヘッドに設置される、請求項１２に記載の方法。
15. 前記作動装置が、火工トリガ装置なしで、電気的に駆動される、請求項１２に記載の方法。

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