JP6523827B2 - 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の設置方法 - Google Patents

Description

本明細書で開示される主題は、消火器アクチュエータに関する。より詳細には、開示される主題は、消火剤の放出を起動する消火器アクチュエータに関する。

航空機環境では、密閉型消火器は、典型的に、点火カートリッジまたはスクイブなどの、点火トリガー装置を使用して、直接爆発性の衝突エネルギーにより起動される。消火器出口破裂性ディスクが衝突により断裂するように、衝突エネルギーはドーム状の消火器出口破裂性ディスクに集束される。消火器出口破裂性ディスクは、典型的に、耐食鋼から作製される。通常、点火トリガー装置は、消火器出口破裂性ディスクに直接相対して、吐出ヘッドに保持される。吐出ヘッドは、消火器の出口に取り付けられて、所望の場所に消火剤を方向付ける、配管またはチュービングなどの、航空機インターフェイスに消火剤の流れを方向付けるために典型的に使用される。爆発性の衝突エネルギーにより生じた大きな消火器出口破裂性ディスク断片を捕捉するために、フィルタースクリーンが、吐出ヘッド内に配置される。

点火トリガー装置の使用は有効であり得るが、点火トリガー装置は、航空機管理及び維持の全体的な費用を増加させる特殊な取扱い手順及び訓練を必要とする。加えて、点火トリガー装置は、限られた期待寿命を有し、定期交換を必要とする場合がある。

一態様では、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、消火器リザーバ、及び消火器リザーバ内に内部消火器圧力で加圧消火剤を保持するために消火器リザーバと吐出ヘッドとの間に吐出バリアを形成する消火器出口破裂性ディスクを含む。消火器アクチュエータアセンブリは、消火器出口破裂性ディスクに近接して消火器内に係留されるカッターを含む。消火器アクチュエータアセンブリはまた、消火器リザーバ内に内側容器を含み、該内側容器は、容器圧力を有し、容器破裂性ディスクで密封される。消火器アクチュエータアセンブリは、穿刺部材を有した起動装置を更に含む。起動装置は、カッターにおいて内部消火器圧力に対する差圧を作り出すために、容器破裂性ディスクを穿刺して容器圧力を拡散するように動作可能であり、その結果、吐出ヘッドを通過して加圧消火剤を放出するように、消火器出口破裂性ディスクを貫いてカッターを駆動する。

別の態様では、消火器アクチュエータアセンブリを消火器内に取り付ける方法が提供される。消火器は、消火器リザーバ、及び消火器リザーバ内に内部消火器圧力で加圧消火剤を保持するために消火器リザーバと吐出ヘッドとの間に吐出バリアを形成する消火器出口破裂性ディスクを含む。方法は、消火器出口破裂性ディスクに近接して消火器内にカッターを係留することを含む。内側容器は、消火器リザーバ内に置かれ、そこで、該内側容器は、容器圧力を有し、容器破裂性ディスクで密封される。穿刺部材を含む起動装置は、消火器内に位置を定められる。起動装置は、カッターにおいて内部消火器圧力に対する差圧を作り出すために、容器破裂性ディスクを穿刺して容器圧力を拡散するように動作可能であり、その結果、吐出ヘッドを通過して加圧消火剤を放出するように、消火器出口破裂性ディスクを貫いてカッターを駆動する。

本発明とみなされる主題は、本明細書の終わりの特許請求の範囲に具体的に指摘され、明確に特許請求される。本発明の前述の及び他の特徴及び利点は、次の添付図面と関連した以下の詳細な説明から明らかである。

一実施形態に係る消火器システムの概略図である。 一実施形態に係る消火器アクチュエータアセンブリの詳細図である。 一実施形態に係るカッターシャトルアセンブリの図である。 一実施形態に係る起動状態の起動装置の図である。 一実施形態に係るカッターの斜視図である。 一実施形態に係る切開前の消火器出口破裂性ディスクの斜視図である。 一実施形態に係る切開後の消火器出口破裂性ディスクの斜視図である。

例示的な一実施形態では、点火トリガー装置なしで起動する、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、迅速な圧力拡散によって駆動するカッターと組み合わせて起動装置を使用した、加圧消火剤の２段階起動及び放出を含む。起動装置は、消火器リザーバ内で内側容器の容器破裂性ディスクを穿刺し、消火器リザーバでは、内側容器及び消火器リザーバが異なる圧力を有する。内側容器を開放したときの圧力の変化は、カッターにおいて差圧となる圧力拡散を引き起こし、消火器出口破裂性ディスクを貫いてカッターを駆動する。点火トリガー装置着火から典型的に生じる、解放された消火器出口破裂性ディスク断片は存在しなくなるので、消火器の消火器出口破裂性ディスクを迅速に開放するためにカッターを使用することは、消火器システムの吐出ヘッドに砕片スクリーンを含む必要性をなくすことになる。

ここで図１を参照すると、消火器システム１００の概略図が、一実施形態にしたがって示される。消火器システム１００は、消火器１０２及び吐出ヘッド１０４を含む。消火器１０２は、消火器リザーバ１０６、及び消火器リザーバ１０６内で加圧消火剤を保持するために消火器リザーバ１０６と吐出ヘッド１０４との間に吐出バリアを形成する消火器出口破裂性ディスク１０８を含む。吐出ヘッド１０４は、例えば航空機内の、所望の場所に消火剤を方向付けるために配管／チュービングに連結され得る。

図２は、一実施形態に係る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に結合されたカッター２０４を有するカッターシャットルアセンブリ２０２を含む。カッター２０４を含むカッターシャトルアセンブリ２０２は、消火器出口破裂性ディスク１０８に近接して消火器１０２内に係留され、シャトル本体２０６と消火器出口破裂性ディスク１０８との間に均圧領域２０８を形成するように付勢される。均圧領域２０８からの圧力が拡散されるまで、カッターシャトルアセンブリ２０２は複数の可撓性シール２１０によって係留され得る。カッター２０４が消火器出口破裂性ディスク１０８を早期に切り開かないように、可撓性シール２１０はまた、衝撃及び振動の間、所定の位置にカッターシャトルアセンブリ２０２を保持するために、デテントとなる。加圧消火剤２１２は、内部消火器圧力２１４下で消火器リザーバ１０６内に保持される。シャトル本体２０６は、消火器リザーバ１０６の主要内部領域２１８に対する均圧領域２０８の平衡圧力を確立するために、少なくとも１つの均圧穴２１６（図３）を含む。シャトル本体２０６は更に、内側容器２１５と均圧領域２０８との間に圧力拡散経路を提供するために、少なくとも１つの圧力ベント穴２１７を含む。

消火器リザーバ１０６内の内側容器２１５は、容器破裂性ディスク２１９が断裂されるまで容器圧力２２１を内部消火器圧力２１４から分離するよう保つために、容器破裂性ディスク２１９により密閉される。内側容器２１５はまた、内側容器２１５の容器圧力２２１を監視するように動作可能な圧力変換器２２３を含んでもよい。容器圧力２２１は、名目上、華氏７０度（摂氏２１．１度）約１気圧（１０１．３ ｋＰａ）で密封される。

消火器アクチュエータアセンブリ２００はまた、容器破裂性ディスク２１９を断裂するために使用される先のとがったシャフトである穿刺部材２２２（図４）を有した起動装置２２０を含む。起動装置２２０は、内部消化器圧力２１４の加圧消火剤２１２を均圧領域２０８から少なくとも１つの圧力ベント穴２１７を通って上へベントすることによって、容器破裂性ディスク２１９を穿刺して容器圧力２２１を拡散するように動作可能である。これが、均圧領域２０８内の迅速な圧力低下をもたらし、カッター２０４で内部消火器圧力２１４に対する差圧を作り出し、その結果、吐出ヘッド１０４を通過して加圧消火剤２１２を放出するように、消火器出口破裂性ディスク１０８を貫いてカッター２０４を駆動する。図２で分かるように、起動装置２２０は、消火器リザーバ１０６内に設置され得る。より詳細には、起動装置２２０は、内側容器２１５を定位置に取り付ける消火器リザーバ１０６内の容器支持チューブ２２５内に配置され得る。起動装置２２０は、点火トリガー装置なしに、電気的に駆動され得る。例えば、起動装置２２０は、容器破裂性ディスク２１９を貫いて穿刺部材２２２（図４）を駆動するように動作可能なソレノイドまたは他の電気機械装置とすることができる。

支持カラー２２７は、消火器リザーバ１０６内で容器支持チューブ２２５を保持することができる。支持カラー２２７はまた、カッターシャトルアセンブリ２０２を係留するために使用される可撓性シール２１０のうちの１つのための係留表面となり得る。カッターシャトルアセンブリ２０２はまた、シャトル本体２０６と容器支持チューブ２２５との間に設置されるもう１つの可撓性シール２１０によって係留されてもよい。シャトル本体２０６はまた、内部消火器圧力２１４が消火器リザーバ１０６の主要内部領域２１８から適用されるレッジ２２９を含んでもよい。起動装置２２０がトリガーされるまで、均圧領域２０８は、内部消火器圧力２１４で加圧消火剤２１２を収容する。加圧消火剤２１２が均圧領域２０８を出るとき、主要内部領域２１８内の内部消火器圧力２１４が可撓性シール２１０の係留力に打ち勝ち、消火器出口破裂性ディスク１０８へ向かってカッターシャトルアセンブリ２０２を駆動して、そこでカッター２０４が、消火器リザーバ１０６の主要内部領域２１８から吐出ヘッド１０４を出て加圧消火剤２１２を放出するように、消火器出口破裂性ディスク１０８を切り開く。

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、内側容器２１５及び起動装置２２０を支持及び安定化するための他の構造要素、並びに電気的接続を含むことができるが、図面の簡略化のために示されない。同様に、図面の簡略化のために示されないが、消火器１０２が意図せずに吐出されるときに吐出ヘッド１０４または他の保護装置が所定の位置にない場合に、シャトル本体２０６は、発射体になることができないように、内部に抑止される。消火器リザーバ１０６は、多種多様な設備を収容できるように寸法決めされ得る。例えば、消火器リザーバ１０６は、４０立方インチ（６５５．５ｃｍ３）から２，５００＋立方インチ（４０，９６８＋ｃｍ３）の寸法であり得る。消火器リザーバ１０６内の圧力変化は、周囲温度の変化により生じる。例えば、航空機環境では、消火器１０２は、暑い日に地上で華氏２４０度（摂氏１１５．６度）、離陸後の高度で華氏−６５度（摂氏−５３．９度）となる場合がある。これらの温度変化は、内部消火器圧力２１４の実質的な変化を引き起こす。内部消火器圧力２１４に変化が生じるとき、均圧穴２１６（図３）及び圧力ベント穴２１７が、消火器１０２の圧力を平衡圧力に留めることができる。内部消火器圧力２１４の公称圧力値の例は、華氏７０度（摂氏２１．１度）で約３００ポンド／平方インチ（２，０６８ｋＰａ）と約８００ポンド／平方インチ（５，５１５ｋＰａ）との間であり、高温で高圧及び低温で低圧となり得る。

容積−圧力方程式（式１）は、内側容器２１５の容積、並びに容器支持チューブ２２５及び均圧領域２０８の組み合わせた容積が既知であるときに、圧力値を計算するために使用され得る。式１において、Ｐ１、Ｖ１、及びＴ１は、圧力、容積、及び温度の開始値であり、Ｐ２、Ｖ２及び、Ｔ２は、圧力、容積、及び温度の終了値である。

［数１］ Ｐ１×Ｖ１＝（Ｔ１×Ｐ２×Ｖ２）／Ｔ２ （式１）

圧力の遷移が迅速に（例えば、２０ミリ秒未満で）生じるので、温度の影響は排除され得る。その結果、式２が得られ、容器破裂性ディスク２１９が穿刺されたときの拡散後の容器圧力２２１の最終値を予測するために使用され得る。

［数２］ Ｐ２＝（Ｐ１×Ｖ１）／Ｖ２ （式２）

図３は、一実施形態に係るカッターシャトルアセンブリ２０２の図である。図３の例で分かるように、シャトル本体２０６は、少なくとも１つの均圧穴２１６及び少なくとも１つの圧力ベント穴２１７を含む。均圧穴２１６は、図２の容器破裂性ディスク２１９が断裂されるときに図２の内側容器２１５内への圧力の激しい流れによって引き起こされる迅速な差圧変化に対応することができないように寸法決めされ、そこで、均圧領域２０８内の図２の内部消火器圧力２１４の図２の加圧消火剤２１２は、図２の容器圧力２２１を増加させてカッター２０４で内部消火器圧力２１４に対する差圧を作り出すように、図２の内側容器２１５内に拡散する。カッター２０４は、均圧穴２１６と比べて、圧力ベント穴２１７に近接して設けられる。圧力ベント穴２１７は均圧穴２１６より直径が大きく、圧力ベント穴２１７は均圧穴２１６より大きな総伝達断面積を提供する。図２の内側容器２１５内への均圧領域２０８及び容器支持チューブ２２５内の圧力のベントによって引き起こされる迅速な圧力損失により、図２の消火器１０２は平衡状態ではなくなり、図２の消火器リザーバ１０６の図２の主要内部領域２１８内の内部消火器圧力２１４はレッジ２２９上に力を及ぼし、カッターシャトルアセンブリ２０２を可撓性シール２１０の保持力に打ち勝たせて、消火器出口破裂性ディスク１０８を貫いてカッター２０４を駆動する。

図４は、一実施形態に係る起動状態の起動装置２２０の図である。図４で分かるように、穿刺部材２２２の切開チップ２３０が容器破裂性ディスク２１９を穿刺するように、容器支持チューブ２２５内の起動装置２２０は外側へ延出するよう穿刺部材２２２を駆動する。定期診断試験の一環として、圧力変換器２２３を、容器圧力２２１が所望の値であるように監視することができ、温度調節してもよい。容器破裂性ディスク２１９は、早期の圧力拡散の危険性を最小化するために密閉され得る。

図５は、一実施形態に係るカッター２０４の斜視図である。図５の例で分かるように、カッター２０４は、中心点２２６または切開チップで交差する４つの刃２２４を含む。刃２２４は、刃２２４間を約９０度で分離して、均一に離間されてもよい。刃２２４はまた、中心点２２６がカッター２０４の頂点となるように、角度をつけられてもよくまたは傾斜してもよい。

図６は、一実施形態に係る切開前の消火器出口破裂性ディスク１０８の斜視図である。消火器出口破裂性ディスク１０８は、消火器出口破裂性ディスク取付アセンブリ２１１に対する消火器出口破裂性ディスク１０８の外周に溶接を施すことによって密閉されてもよい。図７は、一実施形態に係る切開後の消火器出口破裂性ディスク１０８の斜視図である。図２のカッター２０４が消火器出口破裂性ディスク１０８を突き破るときに、消火器出口破裂性ディスク１０８は分割されて、複数のペタル２２８に開口される。図５の４つの刃２２４は、４つのペタル２２８をもたらす。図２の消火器リザーバ１０６から放出され続ける高圧が、ペタル２２８を裂き全開にすることができる一方で、消火器出口破裂性ディスク１０８の外周の密閉が、消火器出口破裂性ディスク取付アセンブリ２１１にペタル２２８を保持する。

図１〜７を参照すると、消火器アクチュエータアセンブリ２００は、設置方法によって消火器１０２に設置され得る。先に説明したように、消火器１０２は、消火器リザーバ１０６、及び消火器リザーバ１０６内に内部消火器圧力２１４で加圧消火剤２１２を保持するために消火器リザーバ１０６と吐出ヘッド１０４との間に吐出バリアを形成する消火器出口破裂性ディスク１０８を含む。消火器出口破裂性ディスク１０８に近接して消火器１０２内でシャトル本体２０６に結合されたカッター２０４を含むカッターシャトルアセンブリ２０２は、シャトル本体２０６と消火器出口破裂性ディスク１０８との間に均圧領域２０８を形成するように係留及び付勢される。内側容器２１５は、消火器リザーバ１０６内に置かれて、例えば、容器支持チューブ２２５によって定位置に取り付けられる。内側容器２１５は、容器圧力２２１を有し、容器破裂性ディスク２１９で密封される。穿刺部材２２２を含む起動装置２２０は、カッター２０４で内部消火器圧力２１４に対する差圧を作り出すために、容器破裂性ディスク２１９を穿刺して容器圧力２２１を拡散するように消火器１０２内に位置を定められ、その結果、起動装置２２０のトリガーに応答して吐出ヘッド１０４を通過して加圧消火剤２１２を放出するように、消火器出口破裂性ディスク１０８を貫いてカッター２０４を駆動する。起動装置２２０は、消火器リザーバ１０６内で容器支持チューブ２２５に設置され得る。起動装置２２０は、点火トリガー装置なしに、電気的に駆動され得る。

本発明を限られた数の実施形態のみに関連して詳細に説明してきたが、本発明はこのような開示された実施形態に限定されないことが容易に理解されるはずである。むしろ、本発明は、ここまで説明されていないが、本発明の趣旨及び範囲に相応する多くの変形、変更、置換、または均等の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、本発明の態様は、説明された実施形態の一部のみを含んでもよいことを理解すべきである。したがって、本発明は、前述の説明によって限定されると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。

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、消火器リザーバ、及び前記消火器リザーバ内に内部消火器圧力で加圧消火剤を保持するために前記消火器リザーバと吐出ヘッドとの間に吐出バリアを形成する消火器出口破裂性ディスクを含み、
   前記消火器出口破裂性ディスクに近接して前記消火器内に係留されるカッターと、
   前記消火器リザーバ内に設けられ、容器圧力を有し容器破裂性ディスクで密封される内側容器であって、前記容器圧力が前記容器破裂性ディスクの穿刺前には前記内部消火器圧力よりも低い内側容器と、
   穿刺部材を含む起動装置であって、前記カッターにおいて前記内部消火器圧力に対する差圧を作り出すために、前記容器破裂性ディスクを穿刺して前記容器圧力を拡散するように動作可能であり、その結果、前記吐出ヘッドを通過して前記加圧消火剤を放出するように、前記消火器出口破裂性ディスクを貫いて前記カッターを駆動する起動装置と、
   を含む消火器アクチュエータアセンブリ。
2. 前記カッターが、カッターシャトルアセンブリを形成するようにシャトル本体に結合され、前記カッターシャトルアセンブリが、前記シャトル本体と前記消火器出口破裂性ディスクとの間に均圧領域を作り出すために付勢される、請求項１に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
3. 前記シャトル本体が、前記消火器リザーバの主要内部領域に対する前記均圧領域の平衡圧力を確立するために、少なくとも１つの均圧穴を含み、前記シャトル本体が、前記内側容器と前記均圧領域との間に圧力拡散経路を提供するために、少なくとも１つの圧力ベント穴を更に含む、請求項２に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
4. 前記少なくとも１つの圧力ベント穴が、前記少なくとも１つの均圧穴より大きな総伝達断面積を提供し、前記均圧領域内の前記内部消火器圧力の前記加圧消火剤が、前記容器破裂性ディスクが穿刺されると同時に前記内側容器内に拡散する、請求項３に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
5. 前記均圧領域内の前記内部消火器圧力の前記加圧消火剤が、前記容器圧力を増加させて前記カッターにおいて前記内部消火器圧力に対する前記差圧を作り出すように、前記内側容器内に拡散するまで、前記カッターシャトルアセンブリが、少なくとも１つの可撓性シールによって係留される、請求項４に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
6. 前記消火器リザーバ内に設けられ、前記内側容器を定位置に取り付ける容器支持チューブを更に含む、請求項１に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
7. 前記起動装置が前記容器支持チューブ内に配置される、請求項６に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
8. 前記内側容器内に圧力変換器を更に含む、請求項１に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
9. 前記消火器出口破裂性ディスク及び前記容器破裂性ディスクが密閉される、請求項１に記載の消火器アクチュエータアセンブリ。
10. 前記起動装置が、点火トリガー装置なしに、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。
11. 消火器への消火器アクチュエータアセンブリの設置方法であって、前記消火器は、消火器リザーバ、及び前記消火器リザーバ内に内部消火器圧力で加圧消火剤を保持するために前記消火器リザーバと吐出ヘッドとの間に吐出バリアを形成する消火器出口破裂性ディスクを含み、
    前記消火器出口破裂性ディスクに近接して前記消火器内にカッターを係留し、
    容器圧力を有するとともに容器破裂性ディスクで密封される内側容器を前記消火器リザーバ内に配置し、前記容器圧力は、前記容器破裂性ディスクの穿刺前には前記内部消火器圧力よりも低く、
    前記消火器内に穿刺部材を含む起動装置を配置することを含み、前記起動装置は、前記カッターにおいて前記内部消火器圧力に対する差圧を作り出すために、前記容器破裂性ディスクを穿刺して前記容器圧力を拡散するように動作可能であり、その結果、前記吐出ヘッドを通過して前記加圧消火剤を放出するように、前記消火器出口破裂性ディスクを貫いて前記カッターが駆動される、
    方法。
12. 前記カッターが、カッターシャトルアセンブリを形成するようにシャトル本体に結合され、前記カッターシャトルアセンブリが、前記シャトル本体と前記消火器出口破裂性ディスクとの間に均圧領域を作り出すために付勢される、請求項１１に記載の方法。
13. 前記シャトル本体が、前記消火器リザーバの主要内部領域に対する前記均圧領域の平衡圧力を確立するために、少なくとも１つの均圧穴を含み、前記シャトル本体が、前記内側容器と前記均圧領域との間に圧力拡散経路を提供するために、少なくとも１つの圧力ベント穴を更に含む、請求項１２に記載の方法。
14. 前記内側容器が、容器支持チューブによって前記消火器リザーバ内で定位置に取り付けられ、前記起動装置が、前記容器支持チューブ内に配置され、圧力変換器が、前記内側容器の前記容器圧力を監視するように動作可能である、請求項１１に記載の方法。
15. 前記起動装置が、点火トリガー装置なしに、電気的に駆動される、請求項１１に記載の方法。

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