(57)【要約】  最少量の一酸化炭素、粒子又は煙を有する不活性ガス混合物を生成するための消火器である。不活性ガス混合物は、ガス発生器を燃焼させることによって生成される。ガス発生器は、ヘキサ（アミン）硝酸第三コバルトを含んでいる。当該消火器はまた、不活性ガス混合物の温度を下げるために熱管理装置をも含んでいる。消火方法もまた開示されている。
2007521111.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
消火器であって、
火災を消火するのに適した不活性ガス混合物を花火のように生成するように配合されたガス発生器と、
熱管理装置とを含む消火器。
【請求項２】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器が当該消火器の燃焼室内に配置されている消火器。
【請求項３】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器が少なくとも１つのペレット内に当該消火器内に提供されている消火器。
【請求項４】
請求項３に記載の消火器であって、
前記少なくとも１つのペレットが、燃焼されたときに中性の燃焼を提供する構造内に形成されている消火器。
【請求項５】
請求項３に記載の消火器であって、
前記少なくとも１つのペレットが、消火するのに十分な量の前記不活性ガス混合物を生成するのに十分な全容積を有している消火器。
【請求項６】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器と接触状態にある点火器組成物を更に含んでいる消火器。
【請求項７】
請求項６に記載の消火器であって、
前記点火器組成物が、前記ガス発生器を点火するのに十分な熱量を生成するように調剤されており且つ十分な容積を有している消火器。
【請求項８】
請求項６に記載の消火器であって、
前記点火器組成物は燃焼されたときに固体燃焼生成物を生成するように調剤されている消火器。
【請求項９】
請求項６に記載の消火器であって、
前記点火器組成物及び前記ガス発生器が少なくとも１つのペレット内で相互に圧縮されている消火器。
【請求項１０】
請求項６に記載の消火器であって、
前記点火器組成物が約１５％乃至約３０％の硼素と、約７０％乃至約８５％の硝酸カリウムを含んでいる消火器。
【請求項１１】
請求項６に記載の消火器であって、
前記点火器組成物が、硝酸ストロンチウム、マグネシウム及び有機バインダを含んでいる消火器。
【請求項１２】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器は、燃焼されると、少なくとも１つの気体燃焼生成物と少なくとも１つの固体燃焼生成物とを生成する消火器。
【請求項１３】
請求項１２に記載の消火器であって、
前記不活性ガス混合物が、ガス発生器の燃焼によって生成される少なくとも１つの気体燃焼生成物のほぼ全てによって形成されている消火器。
【請求項１４】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器の燃焼中の粒子の生成を最少化するように調剤されている消火器。
【請求項１５】
請求項１２に記載の消火器であって、
前記ガス発生器の燃焼によって生成される少なくとも１つの固体燃焼生成物がスラグである消火器。
【請求項１６】
請求項１５に記載の消火器であって、
前記スラグが前記少なくとも１つのペレットの表面上に現れる消火器。
【請求項１７】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器は、燃焼されたときに最少量の一酸化炭素、粒子又は煙を生成するように調剤されている消火器。
【請求項１８】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器は、燃焼されると、生命又は健康に対する差し迫った危険（ＩＤＬＨ）限界値未満のアンモニア、一酸化炭素、二酸化炭素又は酸化窒素を生成するように調剤されている消火器。
【請求項１９】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器が、粒子又は煙内に１％未満の原重量のガス発生器を生成するように調剤されている消火器。
【請求項２０】
請求項１に記載の消火器であって、
前記不活性ガスの混合物が窒素及び水を含んでいる消火器。
【請求項２１】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器が、酸化剤、燃料及びバインダを含んでいる消火器。
【請求項２２】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器が更に、酸化剤、点火促進剤、衝撃調節剤、スラグ促進剤、冷却剤及びバインダのうちの少なくとも１つを含んでいる消火器。
【請求項２３】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器が、ヘキサ（アミン）硝酸第三コバルト、酸化第一銅及び二酸化チタンを含んでいる消火器。
【請求項２４】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器が、ヘキサ（アミン）硝酸第三コバルト、酸化第二銅、二酸化チタン及びポリアクリルアミドを含んでいる消火器。
【請求項２５】
請求項１に記載の消火器であって、
前記熱管理装置が、前記不活性ガスの混合物の温度を下げる構造とされている消火器。
【請求項２６】
請求項１に記載の消火器であって、
前記熱管理装置が放熱器又は位相変更材料（ＰＣＭ）を含んでいる消火器。
【請求項２７】
請求項２６に記載の消火器であって、
前記位相変更材料が、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム又はそれらの混合物を含んでいる消火器。
【請求項２８】
請求項２６に記載の消火器であって、
前記不活性ガス混合物から前記位相変更材料へ熱を伝達する構造とされている消火器。
【請求項２９】
請求項１に記載の消火器であって、
前記ガス発生器の点火後、約２０秒乃至約６０秒以内にそこから不活性ガス混合物を分散させる構造とされている消火器。
【請求項３０】
請求項１に記載の消火器であって、
前記不活性ガス混合物を分散させるための少なくとも１つの拡散プレートを更に含んでいる消火器。
【請求項３１】
請求項３０に記載の消火器であって、
前記少なくとも１つの拡散プレートが、前記不活性ガス混合物を前記熱管理装置内に分散させる構造及び配置とされているか又は当該消火器から出て行く不活性ガス混合物を分散させる構造及び配置とされている消火器。
【請求項３２】
空間内の火災を消火するための消火方法であって、
最少量の一酸化炭素、粒子又は煙を含む不活性ガス混合物を生成するためにガス発生器を点火するステップと、
前記不活性ガス混合物を生活空間内へ導入するステップとを含む消火方法。
【請求項３３】
請求項３２に記載の消火方法であって、
前記最少量の一酸化炭素、粒子又は煙を含む不活性ガス混合物を生成するためにガス発生器を点火するステップが、前記ガス発生器を点火して窒素及び水を生成させるステップを含んでいる消火方法。
【請求項３４】
請求項３２に記載の消火方法であって、
前記不活性ガス混合物を生成するためにガス発生器を点火させるステップが、非アジ化ガス発生器を点火して気体燃焼生成物及び固体燃焼生成物を生成することを含む消火方法。
【請求項３５】
請求項３４に記載の消火方法であって、
前記不活性ガス混合物を生成するために該発生器を点火するステップが、前記ガス発生器を点火することによって生成された気体燃焼生成物のほぼ全てによって不活性ガス混合物を形成することを含んでいる消火方法。
【請求項３６】
請求項３４に記載の消火方法であって、
前記不活性ガス混合物を生成するためのガス発生器を点火するステップが、前記ガス発生器の点火の後約２０秒乃至約６０秒以内に前記気体燃焼生成物を生成することを含む消火方法。
【請求項３７】
請求項３４に記載の消火方法であって、
前記不活性ガス混合物を生成するためのガス発生器を点火するステップが、炭素含有ガス又は酸化窒素を実質的に含まない気体燃焼生成物を生成することを含む消火方法。
【請求項３８】
請求項３２に記載の消火方法であって、
前記不活性ガス混合物を生成するためのガス発生器を点火するステップが、前記ガス発生器の中性の燃焼を形成することを含む消火方法。
【請求項３９】
請求項３２に記載の消火方法であって、
前記不活性ガス混合物を生成するためのガス発生器を点火するステップが、点火剤組成物を点火して前記ガス発生器を点火するのに十分な熱を生成することを含む消火方法。
【請求項４０】
請求項３９に記載の消火方法であって、
前記ガス発生器を点火するのに十分な熱を生成するために点火剤組成物を点火するステップが、約１５％乃至約３０％の硼素と約７０％乃至約８５％の硝酸カリウムとを含む点火剤組成物を点火することを含む消火方法。
【請求項４１】
請求項３９に記載の消火方法であって、
前記ガス発生器を点火するのに十分な熱を生成するために点火剤組成物を点火するステップが、硝酸ストロンチウム、マグネシウム及び有機バインダを含む点火剤組成物を点火することを含む消火方法。
【請求項４２】
請求項３２に記載の消火方法であって、
ガス発生器を点火して不活性ガス混合物を生成するステップが、前記ガス発生器を点火することによって形成される粒子及び煙が最少化された固体燃焼生成物を生成することを含む消火方法。
【請求項４３】
請求項３２に記載の消火方法であって、
不活性ガス混合物を生成するためにガス発生器を点火するステップが、ヘキサ（アミン）硝酸第三コバルト、酸化第二銅及び二酸化チタンを含むガス発生器を点火することを含む消火方法。
【請求項４４】
請求項３２に記載の消火方法であって、
不活性ガス混合物を生成するためにガス発生器を点火するステップが、ヘキサ（アミン）硝酸第三コバルト、酸化第二銅、二酸化チタン及びポリアクリルアミドを含むガス発生器を点火することを含む消火方法。
【請求項４５】
請求項３２に記載の消火方法であって、
前記不活性ガス混合物を空間内に導入するステップが、ガス発生器の点火後約２０秒乃至約６０秒以内に前記不活性ガス混合物を前記空間内へ分散させることを含む消火方法。
【請求項４６】
請求項３２に記載の消火方法であって、
前記ガス発生器の燃焼後に前記ガス混合物の温度を低下させることを含む消火方法。
【請求項４７】
請求項４６に記載の消火方法であって、
前記ガス発生器の燃焼後に不活性ガス混合物の温度を下げるステップが、前記不活性ガス混合物を熱管理装置に曝すことを含む消火方法。
【請求項４８】
請求項４７に記載の消火方法であって、
前記不活性ガス混合物を熱管理装置にさらすステップが、前記不活性ガス混合物を放熱器内へ流すか又は前記不活性ガス混合物を位相変更剤上に流すことを含む消火方法。
【請求項４９】
請求項３２に記載の消火方法であって、
前記空間内の酸素成分を減らすことによって消火することを含む消火方法。
【請求項５０】
請求項４９に記載の消火方法であって、
前記空間内の酸素成分を減らすことによって消火するステップが、酸素成分を約１３重量％まで減らすことを含む消火方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の分野】
【０００１】
本発明は消火器に関する。より特定すると、本発明は、居住環境又は清潔な環境での使用に適した消火器に関する。
【背景技術】
【０００２】
火災は、熱によって点火温度まで上昇した酸素と燃料との化学反応を含む。火災は、酸素を取り去り、火の温度を下げ、酸素と燃料とを分離し、又は燃焼化学反応を遮断することによって消火される。Ｈａｌｏｎ（登録商標）剤のようなハロゲン含有剤は、火災を鎮火し又は消火するために有効に使用されてきた化学薬品である。これらのハロゲン含有薬品は、火災における燃焼過程と干渉する化学反応のハロゲン基を発生する。しかしながら、Ｈａｌｏｎ（登録商標）１２１１、Ｈａｌｏｎ（登録商標）１３０１及びＨａｌｏｎ（登録商標）２４０２のような多くのＨａｌｏｎ（登録商標）剤は、これらの使用を禁止するために、多くの国につながっている大気内の成層圏オゾンの破壊を惹き起こす元となることを示唆されて来た。従って、Ｈａｌｏｎ（登録商標）剤に対する有効な消火代替品が開発されつつある。例えば、最近、包囲空間内で火災を消火するための消火器が開発されて来ている。これらの消火器は、消火するために不活性ガスの流れを包囲空間内に導入する。幾つかの消火器は、不活性ガスとして圧縮ガス発生源を使用している。しかしながら、圧縮ガスは、消火器に対して嵩及びハードウエアを付加する大きな貯蔵領域を必要とする。
【０００３】
他の消火器は、不活性ガスを発生するために推進薬を使用して来た。推進薬は、不活性ガスを発生するために点火され、次いで不活性ガスが消火する。この不活性ガスは、典型的には、窒素、二酸化炭素（ＣＯ２）又は水を含んでいる。消火器において使用される幾つかの推進薬は、２０重量％以下のＣＯ２を生成する。ＣＯ２は、効率良く消火できる不燃性ガスであるけれども、多量のＣＯ２を発生する推進薬は、ＣＯ２が生理学的に有害であるので、人間の居住空間内での消火に使用することはできない。ＣＯ２は、４重量％の濃度のＩＤＬＨ（生命又は健康に対する差し迫った危険）の限界値を有し且つ４重量％乃至５重量％のレベルでは人間の呼吸速度が４倍になり、５乃至１０重量％のレベルでは数分以内に意識を喪失し、これらの若しくはより高いレベルに長時間曝されることにより窒息死を惹き起こす。更に、０．１２重量％（すなわち、百万分の１２００部（ｐｐｍ））のＩＤＬＨ値を有する一酸化炭素（ＣＯ）を生成することなく、ＣＯ２を燃焼によって生成するのは困難である。多くの推進薬はまた、ＩＤＬＨ値が３００ｐｐｍのアンモニア（ＮＨ３）、ＩＤＬＨ値が１００ｐｐｍの一酸化炭素（ＮＯ）又はＩＤＬＨ値が２０ｐｐｍの二酸化窒素（ＮＯｘ）のような他の気体燃焼生成物をも生成する。ＮＯ及びＮＯ２は、ここでは集合的に窒素酸化物（“ＮＯｘ”）と称される。ＣＯ２、ＣＯ、ＮＨ３及びＮＯｘは、人間にとって有毒であり、従って、特に当該消火器が人間の居住空間内で使用される場合には、これらの気体の発生は望ましくない。更に、これらの推進薬のうちの多くは、燃焼されると粒状物質を生成する。粒状物質は、感知装置を損傷させ、本質的に吸入の危険性があり、皮膚及び眼を刺激し、適正に廃棄されなければならない有害な固形廃棄物を形成する。Ｈｏｌｌａｎｄらに付与された米国特許第６，０２４，８８９号においては、化学的に活性な消火組成物が開示されている。消火組成物は、酸化剤、燃料及び化学的消火剤を含んでおり且つ燃焼したときにＣＯ２、窒素及び水を生成する。この組成物はまた、燃焼時に煙及び粒状物質を不所望に生成する。
【０００４】
アジ化ナトリウム（ＮａＮ３）を基剤とする推進薬もまた、消火器において使用するために開発されて来た。ＮａＮ３を基剤とする推進剤は燃焼生成物として窒素を生成するけれども、ＮａＮ３が有害なので、この推進剤は大規模に生成するのは問題がある。更に、ＮａＮ３推進薬を燃焼させることにより、窒素が消火するために使用される前に回収するか又は中和するのが極めて難しい煙の形態の腐食性で有害な燃焼生成物を生成する。
【０００５】
非アジ化物を基剤とする消火器がＣｏｈｒｔらに付与された米国特許第５，９５７，２１０号に開示されている。この消火器においては、アンモニアが大気又は圧縮空気と反応して窒素及び水蒸気を生成する。アンモニアと空気とは、ガスタービンの燃焼室内で反応せしめられて、包囲空間内に導入される前に混合室内へ排出される燃焼ガスを生成する。水は、燃焼室内へ噴霧されて燃焼ガスを冷却する。燃焼ガスが包囲空間内に導入されると、酸素成分を減少させて消火する。
【０００６】
他の消火器は、圧縮されたガスと推進薬との組み合わせを利用している。Ｂｅｎｎｅｔｔに付与された米国特許第６，０１６，８７６号においては、圧縮された不活性ガスタンク及び不活性ガスを生成する固体推進ガス発生器を使用している消火器が開示されている。固体推進ガス発生器はアジ化物か非アジ化物を基剤としており且つアルゴン又はＣＯ２が圧縮されたガスとして使用されている間に燃焼生成物として窒素又はＣＯ２を生成する。これらの発生源の各々からの不活性ガスは、結合されて消火するために使用される５２％の窒素、４０％のアルゴン及び８％のＣＯ２を生成する。
【０００７】
Ｇａｌｂｒａｉｔｈに付与された米国特許第５，４４９，０４１号には、消火器が開示されている。この消火器は、ガス発生器と気化可能な液体とを含んでいる。この消火器は、点火されると、高温で、ＣＯ２、窒素又は水蒸気を生成する。高温ガスは、気化可能な液体と反応して、消火するために使用される液体をガスに変換する。
【発明の開示】
【０００８】
本発明は、ガス発生器と熱管理装置とを含んでいる消火器に関する。ガス発生器は、消火器の燃焼室内に囲繞されているペレットとして形成することができる。燃焼したときに、ガス発生器は、消火するために使用することができる不活性ガスを花火のような方法で生成する。ガス発生器は、燃焼されると、少なくとも１つの気体燃焼生成物と少なくとも１つの固体燃焼生成物とを生成することができる。ガス発生器は、燃焼したときに、最少量の有害ガス、粒子又は煙を生成するように調剤することができる。不活性ガス混合物は、窒素及び水を含んでいても良く且つガス発生器の点火の後約２０秒乃至約６０秒以内に消火器から分散せしめられる。この消火器はまた、粉末、粒体又は小球状形態で提供される点火器組成物を含んでいても良い。この点火器組成物は、ガス発生器を備えたペレットとして形成しても良い。
【０００９】
消火器はまた点火用導火線をも含んでいる。熱管理装置は、不活性ガス混合物が消火器を出て行く前に不活性ガス混合物の温度を低下させる。不活性ガス混合物は、当該不活性ガス混合物を放熱器又は位相変換剤の上方に流すことによって冷却されても良い。
【００１０】
点火器組成物は、点火されると、ガス発生器を点火させるのに十分な熱を提供する気体燃焼生成物及び固体燃焼生成物を生成することができる。この点火器組成物は、約１５％乃至約３０％の硼素と、約７０％乃至約８５％の硝酸カリウムを含んでいる組成物（当該技術においては“Ｂ／ＫＮＯ３”として知られている）、硝酸ストロンチウム、マグネシウム及びバインダ（“Ｍｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダ”）を含んでいるバインダ又はこれらの混合物を含む組成物であっても良い。このガス発生器は、ヘキサ（アミン）硝酸第三コバルト（“ＨＡＣＮ”）、酸化第二銅（ＣｕＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）及びポリアクリルアミド（［ＣＨ２ＣＨ（ＣＯＮＨ２）］ｎ）又はＨＡＣＮ、酸化第一銅（Ｃｕ２Ｏ）及びＴｉＯ２を含んでいる組成物を含んでいる組成物であっても良い。無機バインダ、有機バインダ又は広い表面積の導電材料のうちの少なくとも１つがガス発生器として使用されても良い。
【００１１】
本発明はまた、空間内の火災を消火する方法にも関する。この方法は、ガス発生器を点火して、最少量の一酸化炭素、二酸化炭素、アンモニア又は酸化窒素を含んでいる不活性ガス混合物を生成することを含んでいる。このガス発生器は、気体燃焼生成物及び固体燃焼生成物を生成する非アジ化ガス発生器組成物を含んでいても良い。このガス発生器によって生成される気体燃焼生成物のほぼ全ては、窒素及び水分を含んでいる不活性ガス混合物を形成することができる。この気体燃焼生成物は、ガス発生器の点火後約２０秒乃至約６０秒以内に生成される。固体燃焼生成物は、ガス発生器の燃焼によって形成される粒子及び煙を減じている固体の塊を形成することができる。火災は、空間内の酸素成分を約１３重量％まで減らすことによって消火することができる。
【００１２】
ガス発生器は、ＨＡＣＮ、ＣｕＯ、ＴｉＯ２及びポリアクリルアミドを含む組成物又はＨＡＣＮ、Ｃｕ２Ｏ及びＴｉＯ２を含んでいる組成物であっても良い。無機バインダ、有機バインダ又は高表面導電性材料のうちの少なくとも１つもまた、ガス発生器内で使用しても良い。Ｂ／ＫＮＯ３組成物、Ｍｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダ組成物又はこれらの混合物のような点火器組成物をガス発生器を燃焼させるために使用しても良い。
【発明を実施するための最良の実施形態】
【００１３】
本明細書は、本発明とみなされるものを特に指摘し且つ明確に請求している特許請求の範囲によって包含されているけれども、本発明の利点は、添付図面と組み合わせて読むことにより、以下の説明によって更に容易に理解することができる。
【００１４】
ガス発生器を含んでいる消火器が開示されている。このガス発生器は、火災が起きている空間内に導入される不活性ガス混合物を生成する。ここで使用されている“空間”という用語は、限られた空間又は保護された閉鎖空間を示している。空間は、人間、動物又はその他の生物が居住しているか又は電子装置が占有している部屋又は車両であっても良い。例えば、この空間は、居住ビル、商業ビル、軍隊設備又はその他の建物内の部屋であっても良い。この空間はまた、自動車、航空機、スペースシャトル、船舶、モーターボート、列車若しくは地下鉄又はレーシングカーのような車両又はその他の輸送手段形態であっても良い。この消火器は、人間が占有している空間内で使用することができるので、この消火器は、“人間に関係する”ものである。この消火器はまた、電子装置を貯蔵又は囲繞するために使用される部屋又は車両のような清潔な環境において使用することもできる。
【００１５】
不活性ガス混合物は、気体燃焼生成物を生成するガス発生器を点火することによって花火のような方法で発生させることができる。気体燃焼生成物は、オゾンの枯渇又は地球温暖化を惹き起こす元とならないガスを含んでいても良い。従って、これらのガスは不活性ガス混合物内で使用しても良い。気体燃焼生成物は、ＮＨ３、ＣＯ、ＮＯｘ又はこれらの混合物のような無害な量の最少量の有害ガスを含んでいても良い。一つの実施形態においては、ガス発生器は、これらのガスの各々のＩＤＬＨ値よりも著しく少ない１％未満の原重量のガス発生器を粒子又は煙内に生成する。ガス発生器はまた、最少量のＣＯ２のような他の炭素含有ガスをも生成するかも知れない。一つの実施形態においては、ガス発生器は、約４重量％未満のＣＯ２を生成する。ガス発生器は、燃焼したときに最少量の二酸化炭素、粒子又は煙を生成し且つ燃料（ＣＯ及びＮＨ３）リッチな状態又は燃料（ＮＯｘ）リーンな状態で生成される有害ガスの生理学的に受け入れ可能な残余を生成するように調剤されていても良い。固体燃焼生成物は、ガス発生器の燃焼時に最終的に生成され且つ本質的にガス発生器の火炎温度で気化する生成物が無いか呼吸に適する粒子及び煙を生成するように冷却されると固化するかも知れない。
【００１６】
不活性ガス混合物は、急速に消火されるように、短い時間フレームで発生される。例えば、ガス発生器が点火され、不活性ガス混合物が生成され、不活性ガス混合物は、約２０秒乃至約６０秒の範囲の時間フレーム内で空間内に分散せしめられる。不活性ガス混合物は、酸素によって促進される燃焼反応が鎮火又は消火できるように空間内の酸素成分を減じることができる。不活性ガス混合物はまた、空間内に存在している酸素含有ガスを正圧通気装置によって追い出し且つ不活性ガス混合物によって置換する過剰圧力を空間内に形成することによって酸素成分を減らすこともできる。所与の空間のための正圧通気装置は、部屋内の著しく過剰な圧力を防止するように設計することができる。
【００１７】
図１及び２に示されているように、消火器２は、燃焼室４と廃棄装置６とを含むことができる。消火器２は、ガス発生器８によって発生される圧力に耐えるのに十分な強度を有している材料及び構成によって形成することができる。消火器２内で発生される圧力は、平方インチ当たり約１００ポンド（“ｐｓｉ”）（約０．６９０メガパスカル（“ＭＰａ”））乃至約１０００ｐｓｉ（約６．９０ＭＰａ）の範囲内、例えば約６００ｐｓｉ（約４．１４ＭＰａ）乃至約８００ｐｓｉ（約５．５２ＭＰａ）の範囲内としても良い。これらの圧力に耐えるためには、燃焼室４及び廃棄装置６の外側面は、鋼のような金属によって形成することができる。点火用導火線は、当該技術において知られているように電気的に起動することができる。ガス発生器８と点火器組成物１４とは、燃焼室４内に囲繞することができる。ガス発生器８はペレット１６として燃焼室４内に提供されても良く、又はガス発生器８と点火器組成物１４とは、以下により詳細に説明するようにペレット化されても良い。ペレット１６の実施形態は、図３ａ及び３ｂに図示され且つ以下により詳細に説明されている。
【００１８】
燃焼室４内のガス発生器８は、空間内の火事の存在を検知する構造とされているセンサーを使用している点火用導線によって点火されて、不活性ガス混合物の気体燃焼生成物を生成する。このセンサーは、点火用導線内に電気インパルスを起こすことができる。センサーは一般的なものであり、従ってここでは詳細に説明しない。次いで、電気インパルスは、導火線、半導体ブリッジ又はその他の一般的な点火装置のような点火器１２を点火させることができる。点火器１２からの熱流は、点火器組成物１４を点火するために使用することができ、点火器組成物１４は次いでガス発生器８を点火する。点火器組成物１４及びガス発生器８を以下により詳細に説明する。点火器組成物１４は、点火されるか又は燃焼されたときにガス発生器８を点火するのに十分な熱量を生成することができる。別の方法として、点火器１２は、ガス発生器８を直接点火するために使用されても良い。一つの実施形態においては、点火器組成物は、気体燃焼生成物の生成が最少量の状態で固体燃焼生成物を生成する。この点火器組成物１４によって生成された燃焼生成物は、最少量の炭素含有燃焼生成物を含んでいても良い。
【００１９】
点火用導火線を囲繞することに加えて、燃焼室４は、点火器組成物１４とガス発生器８とを囲繞しても良い。ガス発生器８は、消火器２内で使用するためにペレット１６状に形成されても良い。ガス発生器８は、消火器２内で使用するためにペレット１６に形成されても良い。別の方法として、ペレット１６は、ガス発生器８と、ペレット１６の外面に主として提供される点火器組成物１４とを含んでいても良い。ガス発生器８は、気体燃焼生成物と固体燃焼生成物とを生成する非アジ化物ガス発生器とすることができる。気体燃焼生成物は、実質的に炭素含有ガス又はＮＯｘを含まないものとすることができる。ガス発生器８の燃焼によって生成される廃棄物は、実質的にＮＯ２を含まず且つ百万分の１００部（“ｐｐｍ”）未満のＣＯ又はＮＨ３のような他の廃棄物を含んでいても良い。例えば、ガス発生器８は、その気体燃焼生成物として窒素及び水を生成することができる。ガス発生器８の燃焼によって生成された気体燃焼生成物の少なくとも一部分は、不活性ガス混合物を形成することができる。一つの実施形態においては、ペレット１６内で使用されるガス発生器８の体積が出来るだけ小さいままであるけれども消火のための有効量の不活性ガス混合物を生成することができるように、気体燃焼生成物のほぼ全てが不活性ガス混合物を形成するようになされている。不所望な有毒ガスを消火に使用される毒性がより少ない不活性ガスに変換するための触媒もまたガス発生器８内に提供することができる。気体燃焼生成物は、ガス発生器８が点火された後の短時間内に発生されるかも知れない。例えば、ガス発生器８は、その点火の後約２０秒乃至約６０秒以内に気体燃焼生成物を生成して、約３０秒乃至約６０秒以内に不活性ガス混合物が分散せしめられて消火されるようにすることができる。
【００２０】
ガス発生器８の燃焼中に、雰囲気温度で固体である燃焼生成物のほぼ全てが凝固してガス発生器の燃焼によって形成される粒子及び煙を減少させる固体の塊になる。固体燃焼生成物は、金属元素、金属酸化物又はこれらの組み合わせを含んでいるスラグを形成することができる。スラグは、ガス発生器８が燃焼せしめられて多孔質の一体構造のフリットを生成するときに、ペレット１６の燃焼表面上又は近くで溶融するかも知れない。スラグは、燃焼すると溶融してペレット１６の表面上又は近くで多孔質の塊となるので、ペレット１６の燃焼中に生成される粒子は最少化することができる。
【００２１】
一つの実施形態においては、ガス発生器８は、両方ともＨｉｎｓｈａｗらに付与された米国特許第５，４３９，５３７号及び第６，０３９，８２０号に開示されているＨＡＣＮ組成物である。ガス発生器８内で使用されているＨＡＣＮは、再結晶化させることができ且つ約０．１％未満の活性炭又は炭素を含んでいる。ガス発生器８内に炭素の少ない量を維持することによって、ＣＯ、ＣＯ２又はこれらの混合物のような炭素含有ガスの量は、ガス発生器８の燃焼時に最少化されても良い。別の方法として、約１％未満の活性炭又は炭素を有する工業銘柄ＨＡＣＮを使用しても良い。炭素含有ガス又はＮＯｘを含んでいない気体燃焼生成物を生成する一般的なガス発生器８をも使用しても良いことも考えられる。
【００２２】
ＨＡＣＮ組成物又はその他のガス発生器８は、酸化剤、点火促進剤、衝撃調節剤、スラグ促進剤、冷却剤、化学消火薬、無機バインダ又は有機バインダのうちの１つのような付加的な成分を含んでいても良い。ガス発生器８内で使用される多くの添加剤は多くの目的を有していても良い。例えば、酸化剤として使用される添加剤は、冷却、衝撃調節又はスラグ促進特性をガス発生器８に付与することができる。酸化剤は、ＨＡＣＮ内に存在する活性炭の又はＨＡＣＮ内のコバルトに配位結合されたアンモニア基の酸化を促進するために使用することができる。酸化剤は、硝酸アンモニウム、硝酸アルカリ金属、硝酸アルカリ土類金属、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸アルカリ金属、過塩素酸アルカリ土類金属、過酸化アンモニウム、過酸化アルカリ金属又は過酸化アルカリ土類金属とすることができる。酸化剤はまた、限定的ではないが、塩基性硝酸銅［Ｃｕ２（ＯＨ）３ＮＯ３］（“ＢＣＮ”）、Ｃｕ２Ｏ又はＣＯを含む銅を基剤とする酸化剤のような遷移金属を基剤とする酸化剤とすることもできる。酸化剤であることに加えて、銅を基剤とする酸化剤は、冷却剤、衝撃調節剤又はスラグ促進剤として作用する。ガス発生器８の燃焼時に、銅を基剤とする酸化剤は、金属コバルト及び酸化第一コバルトのようなコバルト燃焼生成物と混和性である金属銅及び酸化第一銅を含有することができる。これらの燃焼生成物は、溶融スラグを生成し、この溶融スラグは、ペレット１６の燃焼表面又はその近くで溶融し且つ粒子が形成されるのを防止する。銅を基剤とする酸化剤はまた、ガス発生器８の圧力指数を低下させて燃焼速度の圧力依存性を低下させることもできる。典型的には、銅を基剤とする酸化剤を含むＨＡＣＮ含有ガス発生器８は、大気圧又はその近くでより容易に点火し且つより迅速に燃焼する。しかしながら、より低い圧力依存性により、これらは、約３０００ｐｓｉ（約２０．６８ＭＰａ）より大きい圧力のような極めて高い圧力でも比較的低い迅速性で燃焼する。
【００２３】
点火促進剤は、約１４ｐｓｉ（約０．０９７ＭＰａ）乃至約５００ｐｓｉ（約３．４５ＭＰａ）のような低い正圧でガス発生器８の点火を促進するために使用することができる。点火促進剤は、大きな表面積を有する導体とすることができる。点火促進剤としては、限定的ではないが、工業銘柄の非晶質硼素、高表面積フレーク銅又はフレーク青銅がある。衝撃調節剤は、ガス発生器の燃焼速度圧力指数を減じるために使用することができる。例えば、ガス発生器８が酸化第二銅及び極微粒子サイズの二酸化チタンを含んでいる場合には、ガス発生器は約０．３未満の圧力指数を有していても良い。ガス発生器８内で使用することができるもう一つ別の衝撃調節剤は、高表面積酸化鉄である。衝撃調節剤はまた、ガス発生器８の点火を促進することもできる。衝撃調節及び点火促進特性を提供することができる添加剤としては、限定的ではないが、塩基性硝酸銅のような高表面積酸化遷移金属及びそれに関連する化学種並びにフレーク銅のようなフレーク金属がある。
【００２４】
冷却剤は、気体燃焼生成物の炎の温度を下げるために使用しても良い。高い炎温度はＮＯ及びＣＯのような有害ガスの形成に寄与するので、気体燃焼生成物を冷却することが望ましい。更に、ガス発生器８内に冷却剤を使用することによって、気体燃焼生成物のより少ない冷却が廃棄装置６内では必要かも知れない。冷却剤は、その固有の熱容量により、本質的には、固体から液体への吸熱位相変化から又は金属炭酸塩又は金属炭酸塩から各々の金属酸化物及び二酸化炭素又は水への分解によって熱を吸収することができる。酸化剤、点火促進剤及び衝撃調節剤のような既に述べた添加剤のうちの多くは、冷却剤として作用することができる。例えば、冷却剤は、金属酸化物、非金属酸化物、金属水酸化物、金属炭酸塩、又はその水和物であっても良い。しかしながら、好ましい冷却剤は、強い酸化剤又は還元剤ではない。
【００２５】
スラグ促進剤は、ガス発生器８の燃焼生成物を混合して粘着性の固体であるが多孔質の塊とするために使用しても良い。ガス発生器８が燃焼すると、スラグ促進剤は、溶融し又は固体燃焼生成物に付着し且つ固体燃焼生成物を結合させて固体の塊にする溶融燃焼生成物を生成することができる。固体燃焼生成物は相互に混合されるので、生成される煙又は粒子の量は減少するかも知れない。二酸化珪素（ＳｉＯ２）、酸化チタン、酸化マグネシウム又は銅含有化合物をスラグ促進剤として使用しても良い。酸化チタン又は酸化マグネシウムは、ガス発生器８の燃焼時に低レベルのＮＯｘを生成するので使用されるのが好ましい。気体燃焼生成物内のＮＯｘの濃度はまた、ガス発生器にＮＯｘのための触媒を含むことによって減じられても良い。例えば、触媒はアンモニアの存在下でＮＯｘを窒素に変換する酸化タングステンであっても良い。
【００２６】
化学消火剤又は化学難燃剤もまた、ガス発生器８内で使用しても良い。化学消火剤は、点火を遅らせ且つ空間内での炎の広がりを少なくする化合物のような炎に影響を及ぼす化合物又は化合物の混合物であっても良い。化学消火剤は、蒸気層内での酸化にとって重要であるＨ、ＯＨ、Ｏ又はＨＯ２基のような遊離基を捕捉することができる。化学消火剤は、ハロゲン化有機化合物、ハロゲン化無機化合物又はこれらの混合物であっても良い。
【００２７】
ペレット１６が機械的又は熱的衝撃を受けるときに、無機バインダは、優れたペレットの一体化を提供することができる。無機バインダは、水のようなガス発生器８を処理するために使用される溶剤内で可溶性であっても良い。溶剤が蒸発すると、無機バインダは、ガス発生器８の固体粒子をコーティングすることができ、これは、ガス発生器８によって生成される顆粒及びペレット１６の破砕強さを高める。更に、バインダは無機であるので、ガス発生器が燃焼せしめられたときにＣＯ又はＣＯ２のような無機の炭素含有ガスが生成されないかも知れない。無機バインダには、限定的ではないが、珪酸塩、ホウ酸塩、ホウ酸またはこれらの混合物が含まれても良い。例えば、ケイ酸ナトリウム、メタ珪酸ナトリウム（Ｎａ２ＳｉＯ３・５Ｈ２Ｏ）、ホウ珪酸ナトリウム、珪酸マグネシウム、珪酸カルシウム、アルミノケイ酸塩、アルミノホウ珪酸塩又はホウ酸ナトリウムを無機バインダとして使用することができる。更に、ＨＡＣＮは、無機バインダとして作用しても良い。
【００２８】
少量の有機バインダもまた、燃焼中に最少量のＣＯ又はＣＯ２が生成される限りガス発生器８内で使用することができる。少量の有機バインダをも含んでいるガス発生器８は、有機バインダを含んでいないガス発生器８と比較してペレット形態内に改良された破砕強度を有することができる。ガス発生器８内には、約０．５％乃至約２．０％の有機バインダが存在していても良い。有機バインダは、限定的ではないが、ガーゴム、ポリアミド及びポリアクリルアミドとナトリウムポリアクリレートとの共重合体を含んでいる水内で溶解又は膨潤する合成の又は天然に存在するポリマーであっても良い。粉末状の有機バインダは、有機バインダの分散を促進するために水を添加する前に乾燥した成分と混合しても良い。混合中に十分な量の水を加えて厚みのあるペーストを生成し、このペーストは、次いで、ペレット化される前に乾燥され且つ顆粒状にされる。エタノール内で溶解または膨潤するエチルセルロースのような有機溶剤内で溶解又は膨潤するバインダを使用しても良い。結果的に得られる厚いペーストは、続いて、乾燥され且つプレスされてペレットにしても良い。硬化可能なポリマー樹脂もまた有機バインダとしてガス発生器８内に混ぜても良い。硬化可能なポリマー樹脂は、溶剤が無い状態で又は少量の溶剤の存在下で、ガス発生器８及び硬化剤と混ぜて少量の硬化可能なポリマー樹脂及び硬化剤の分散を促進するようにしても良い。結果的に得られる粉末は、圧縮されてペレット１６にされ且つ例えば１３５°Ｆ（約５７．２℃）のような高温で硬化せしめられる。硬化可能なポリマー樹脂としては、限定的ではないが、エポキシ硬化ポリエステル及びハイドロシリル化−硬化ビニルシリコンがある。有機バインダとしてはまた、硝酸グアニジンのような炭素成分が少ない水溶性の有機化合物が含まれる。硝酸グアニジンが有機バインダとして使用される場合には、これはガス発生器８内に約１．０％乃至約５．０％存在していても良い。
【００２９】
一つの実施形態においては、消火器２内で使用されるガス発生器８としては、再結晶化されたＨＡＣＮ、酸化第二銅（ＣｕＯ）、二酸化チタン（ＴｉＯ２）及び高分子量ポリアクリルアミド（［ＣＨ２ＣＨ（ＣＯＮＨ２）ｎ］がある。別の実施形態においては、ガス発生器は、再結晶化されたＨＡＣＮ、ＣｕＯ、二酸化珪素（ＳｉＯ２）、ＴｉＯ２及びポリアクリルアミドを含んでいる。もう一つ別の実施形態においては、ガス発生器は再結晶化されたＨＡＣＮ、酸化第一銅（Ｃｕ２Ｏ）及びＴｉＯ２がある。
【００３０】
ガス発生器８は、例えば鉛直混合機、マラーミキサー、スラリー反応器によって又は組成物の成分を粉末ブレンドすることによって、一般的な方法で生成することができる。鉛直混合機においては、ガス発生器８の固体成分は、約１５重量％乃至約４５重量％の水内に溶解されたＨＡＣＮを含んでいる溶液内で混ぜ合わせることができる。混合プロセス中に高濃度のＨＡＣＮが溶解されると、ガス発生器８の燃焼の点火性及び燃焼の容易性を高くすることができる。ＨＡＣＮの溶解性を増大させるために、水は１６５°Ｆ（７３．５℃）まで加熱される。ガス発生器を高い水分（約３５重量％よりも大きい）及び高い温度（約１４５°Ｆ以上（約６２．８℃以上））で混ぜることによって、ＨＡＣＮの少なくとも一部分が溶解され、付加的な成分が被覆される。広い表面積の固体成分を鉛直混合機に加える前に完全に湿潤させるために、分散器のような高剪断力ミキサーを使用しても良く、又は高い表面積固体成分は乾燥状態で予めブレンドしても良い。粉末化されたバインダは、水又は別の適当な溶剤に加えられる前にＨＡＣＮと混ぜ合わせても良い。スラリーは、熱対流炉内で乾燥しても良い。
【００３１】
一つの実施形態においては、硬化可能なポリマー樹脂及び硬化剤をガス発生器８の粉末化された成分内へ分散させるためにマラーミキサーが使用される。硬化可能なポリマー樹脂及び硬化剤の分散を促進するために少量の溶剤も使用しても良い。硬化可能なポリマー樹脂を含んでいるガス発生器８は、ひとたびペレット１６内へプレスされると硬化せしめられる。
【００３２】
スラリー反応器内にガス発生器８を形成するためには、ＨＡＣＮは、約１８０°Ｆ（約８２．２℃）で水に完全に溶解される。工業銘柄のＨＡＣＮが使用される場合には、加熱されたＨＡＣＮ溶液内の活性炭が、例えば濾過又は別のプロセスによって除去される。ガス発生器８の固体成分の冷たく且つすばやく混合された懸濁液に加熱されたＨＡＣＮ溶液を添加しても良い。別の方法として、素早くかき混ぜられたＨＡＣＮ溶液が冷却するときに固体成分が予め分散せしめられたスラリーをゆっくりと添加しても良い。ひとたび懸濁液が少なくとも約８０°Ｆ（約２６．７℃）乃至約１００°Ｆ（約３７．８℃）の範囲内の温度まで冷却されると、これは濾過され、固体は乾燥する。フィルタは、次のスラリー内の液層が混ざり合うとリサイクルしても良い。
【００３３】
ガス発生器８を粉末ブレンドするために、ＨＡＣＮは、Ｖ字型シェル、ロータリーコーン又はフォーバーグ（Ｆｏｒｂｅｒｇ）混合機を使用してガス発生器８の他の成分と混ぜ合わせても良い。粉立ちを最少化するために、少量の水分を混合物に添加しても良い。次いで、混合物はペレット化する前に乾燥させることができる。
【００３４】
既に記載したように、ガス発生器８又は点火器組成物１４とガス発生器８とは、ペレット１６に形成しても良い。ペレット１６は、ガス発生器８又は点火器組成物１４とガス発生器８とを相互に圧縮することによって形成され、図３ａに示されている円筒形のペレット１６を形成することができる。しかしながら、消火器２内で使用されているガス発生器８の幾何学的構造は、時間の関数としての所望の燃焼速度又は不活性ガス混合物の放散速度のようなガス発生器８の所望の衝撃特性に依存しても良い。燃焼速度は、典型的には、増面燃焼、減面燃焼又は自然燃焼に分類される。増面燃焼は、ペレット１６の燃焼表面が次第に増大する。増面燃焼においては、不活性ガスの放散速度は時間の関数として増大する。ペレット１６の燃焼面がペレット１６が燃焼するときに次第に減少するときに減面燃焼が提供される。減面燃焼においては、不活性ガス混合物の放散速度は、最初は速く、時間の関数として減少する。一つの実施形態においては、ガス発生器８は、図３ｂに示されているように、中心に穴が開けられた粒子構造を有するペレットに形成される。中心に穴が開けられた粒子構造は、広い表面積を有し、すばやく燃焼して自然燃焼を提供する。ペレット１６はまた、減面又は増面燃焼とは反対の中立の燃焼を提供する他の形状に形成しても良い。中心に穴が開けられたペレット１６は、適切に設計されたダイを使用して又は適切な安全予防措置を使用して円筒形のペレット１６内に穴を開けることによって形成することができる。
【００３５】
ペレット１６は、ガス発生器８の１以上の面と接触している点火器組成物１４の少なくとも１つの層を含んでいても良い。消火器２において使用される点火器組成物１４の形状は、ガス発生器８の幾何学的構造に依存するかも知れない。例えば、ペレット１６は、ガス発生器８の層の上方に点火器組成物１４の層を含んでいても良い。別の方法として、点火器組成物１４の層は、ガス発生器８の下方に形成されるか又はペレット１６の多数の面上に付与されても良い。点火器組成物１４はまた、ペレットの面上にプレスされても良い。別の方法として、点火器組成物１４は、粉末化され、粒状化され又はペレット化され且つペレット１６の上又は近くに配置されている金属箔パケット内に収納されても良い。金属箔パケットは、点火器組成物１４から熱を吸収し且つこれをガス発生器８の表面に伝える鋼綿又は別の導体を含んでいても良い。点火器組成物１４はまた、ペレット１６の中心の穴内の穴が開けられた注入チューブ内に配置しても良い。点火器組成物１４が粒状又は粉末にされている場合には、穴が開けられた注入チューブは金属箔の内側又は外側で一列に並べても良く、又は点火器組成物１４は穴が開けられた注入チューブ内に挿入しても良い。
【００３６】
一つの実施形態においては、点火器組成物１４は、約１５％乃至約３０％の硼素と、約７０％乃至約８５％の硝酸カリウムとを含んでいる。この点火器組成物１４は、当該技術においては“Ｂ／ＫＮＯ３”として知られており且つ一般的な技術によって形成することができる。もう一つ別の実施形態においては、硝酸ストロンチウム、マグネシウム及び少量のナイロンのような重合性有機バインダを有する点火器組成物１４が使用されても良い。点火器組成物１４は、ここではＭｇＳｒ（ＮＯ３）２バインダ組成物と称される。有機バインダがナイロンである場合には、点火器組成物１４は、ここでは、ＭｇＳｒ（ＮＯ３）２／ナイロン組成物と称される。マグネシウムは水と反応性があるので、点火器組成物１４において使用される有機バインダは、有機バインダとして使用することもできる。例えば、エチルセルロース又はポリビニルアセテートもまた有機バインダとして使用しても良い。Ｍｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダ組成物は、一般的な技術によって形成することができる。点火器組成物１４はまた、Ｂ／ＫＮＯ３及びＭｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダをも含んでいても良い。米国特許第６，０８６，６９３号に開示されている点火器組成物もまた点火器組成物１４として使用することもできる。
【００３７】
ペレット１６は、点火器組成物１４とガス発生器８とが相互に接触状態となるように、ダイ内のガス発生器８の層の上又は下に点火器組成物１４の顆粒を塗ることによって形成することができる。約５％乃至約２０％の範囲内の空隙率を有するペレット１６を形成するために、約８００ｐｓｉ（約５５．２ＭＰａ）の圧力を使用しても良い。点火器組成物１４及びガス発生器８は、ペレットが形成され処理され又は貯蔵されている間の支持を提供する金属スリーブはまた、金属被覆によって包囲されているペレット１６の表面の燃焼を阻止するためにも使用することができる。本発明の消火器２においては、ペレット１６は、燃焼中に生成される不活性ガス混合物の量が時間の関数として一定のままであるように制御された速度で燃焼することができる。中性の燃焼においては、ペレット１６の少なくとも１つの面は、燃えないように金属カン又は金属スリーブによって覆われるか阻止されている。金属シースの内側面はまた、ペレット１６の表面を阻止するために、珪酸ナトリウム又は珪酸ナトリウム内の酸化マグネシウムの懸濁液のような不活性無機材料によって塗装しても良い。
【００３８】
ペレット１６は、燃焼室４内に収納されても良く且つ空間内の消火に十分な量の不活性ガス混合物を生成するのに十分な全質量を有している。単に例示として、酸素濃度を低下させ且つ１０００平方フィート（２８．３２平方メートル）の空間内の消火を行うためには、ガス発生器８は、約４０ポンド（約１８ｋｇ）の全質量を有することができる。ガス発生器８の燃焼によって生成される不活性ガス混合物は、空間内の酸素濃度を、限られた時間だけ人命を維持できるレベルまで下げることができる。例えば、空間内の酸素濃度は、約５分間に約１３重量％まで下げることができる。
【００３９】
燃焼室４は、ガス発生器４の多数のペレット１６又は点火器組成物１４及びガス発生器８を収容する構造とすることができる。本発明の消火器２は、容易に種々の大きさの空間内で使用できる形状とすることができる。例えば、消火器２は、小さな空間内で使用される場合には、１つのペレット１６を含んでいても良い。しかしながら、消火器２がより大きな空間内で使用される場合には、燃焼室４は、十分な量の不活性ガスが生成されるように２つ以上のペレット１６を含むことができる。単なる例示として、５００平方フィート（１４．１６立方メートル）の空間内では、５．８インチ（１４．７３ｃｍ）の外径、２．６インチ（６．６ｃｍ）の高さ及び４．４４ポンド（２．０１ｋｇ）の重量を有する４つのペレット１６が使用され、１０００立方フィート（２８．３２立方メートル）の空間内では、これらのペレット１６を８つ使用しても良い。２０００立方フィート（５５．６３立方メートル）の空間内では、各々が８個のペレットを含んでいる２つの発生器を直線状に配置することができる。ペレット１６は、不活性ガス混合物がガス発生器８の起爆の後短時間内に生成されるように、有効燃焼面積を有していても良い。例えば、不活性ガス混合物は、ガス発生器８の起爆後約２０秒乃至約６０秒で生成することができる。消火器２が多数のペレット１６を含んでいる場合には、ペレット１６は、火事を消火するために十分な量の不活性ガスを提供するために同時に燃焼するように点火させることができる。別の方法として、ペレット１６は、不活性ガスがずらした間隔で生成されるように連続的に点火させても良い。
【００４０】
一つの実施形態においては、点火導火線は起爆管を含んでおり、当該起爆管は、電気的に起動されると点火室内のＢ／ＫＮＯ３の粒状の又はペレット化された組成物を点火する。Ｂ／ＫＮＯ３の組成物によって生成された熱い排水は燃焼室４へと通過し且つ二次的な点火器又は点火器組成物１４を点火する。この二次的な点火器又は点火器組成物は、金属箔パケット内に配置し、プレスし又はペレット１６の面上にプレスされるか若しくは塗られ、又はペレット１６の中心穴内に配置された穴が開けられた流入管内に配置されても良い。
【００４１】
消火器２は、消火されるべき空間の大きさに依存する種々の形状に設計することができる。消火器２の例示的な形状としては、限定的ではないが、図１及び４に図示されたものがある。図４に図示されているように、消火器２は、複数のガス発生装置７０を備えているタワー構造を有していても良い。ガス発生装置７０の群又はラスターは、消火されるべき空間に供給して十分な量の不活性ガス混合物を発生させるために使用することができる。集団内のガス発生装置７０の数及びガス発生装置７０が起動される制御可能なシーケンスによって、消火器２の衝撃性能が空間に十分な量の不活性ガス混合物を提供するように適合させることができる。ガス発生装置７０の数はまた、所望の質量流量処理及び空間に対する不活性ガス混合物の作用時間を提供するように調整することができる。特別な空間のための消火器２を形成するために、ガス発生装置７０をタワー型クラスターに追加しても良いし除去しても良い。ガス発生装置７０を起動するために使用される点火シーケンスは、起動装置１２への電気パルスのタイミングを制御するか又は花火式ヒューズを使用することによって達成しても良い。花火式ヒューズの円柱の長さは、ガス発生装置７０の起動時期を決定するように選択することができる。ガス発生装置７０は、中心に穴が開けられた粒子構造を有するものとして図４に示されているガス発生器８を収容することができる。しかしながら、ガス発生装置７０は、ガス発生器８の所望の衝撃性能に依存する他の構造を受け入れることもできる。消火器２において使用される点火器組成物１４の構造は、ガス発生器８の粒子構造に依存しても良い。例えば、点火器組成物１４は、金属箔パケット内へ装荷しても良いし或いはガス発生器８の表面上に配置しても良い。別の方法として、点火器組成物１４は、ガス発生器８の中心に穴が開けられたペレット１６の長さに沿って下方へ伸長している穴が開けられた流入管（図示せず）内に配置しても良い。
【００４２】
既に説明したように、点火器組成物１４が点火され、これは、次いで、ガス発生器８を燃焼させ且つ気体燃焼生成物を生成する。気体燃焼生成物は不活性ガス混合物を形成し、これは、次いで、フィルタ１８及び制御オリフィス２０内を通過して分散室７２内へ入る。フィルタ１８は、スクリーンメッシュ、一連のスクリーンメッシュ又は不活性ガス混合物から粒子を除去する一般的なフィルタ装置とすることができる。フィルタ１８はまた、不活性ガス混合物の冷却をも提供することができる。制御オリフィス２０は、ガス発生装置７０の流出量を制御することができ、従って、不活性ガス混合物の流量を制御し且つガス発生装置７０内の圧力を制御することができる。言い換えると、制御オリフィス２０は、消火器２内に所望の燃焼圧力を維持するために使用しても良い。ガス発生装置７０内の圧力は、点火を促進し且つガス発生器８の燃焼速度を速めるのに十分なレベルに維持することができる。圧力はまた、ＮＯｘのような酸化されているガスに対するＣＯ及びＮＨ３のような還元された有毒ガスの反応をも促進する。ＮＯｘは、排出ガス内のこれらのガスの濃度を著しく低下させる。制御オリフィス２０は、ガス発生装置７０内に約６００ｐｓｉ（約４．１４ＭＰａ）乃至約８００ｐｓｉ（約５．５２ＭＰａ）の範囲の燃焼圧力を生成するのに十分な大きさとすることができる。従って、ガス発生装置７０及び消火器２の他の部分の壁２２は、適切な工業安全ファクタを有する作動温度における最大作動圧力に耐えることができる材料によって作ることができる。このタワー構造においては、高い圧力は小さな直径のガス発生装置７０の体積に限定され、一方、消火器２の残りの部分は、低温で作動し、このことはコスト及び重量の節約をもたらす。
【００４３】
分散室７２内では、高速の不活性ガス混合物の上昇流が流れ偏向器７４にぶつかる。流れ偏向器７４は、不活性ガス混合物を再循環させ且つ穴が開いた分散器プレートすなわち第一の分散器プレート２４内のより均一な流れをもたらす。第一の分散器プレート２４は、不活性ガス混合物を分散させて、これが高速ジェットとしてガス発生装置７０を出て行かないようにしている。不活性ガス混合物は、次いで、冷却剤又は排出掃気媒体を含んでいる熱管理装置２６内を通過する。熱管理装置２６は、不活性ガスの温度を、消火に適した温度まで下げることができる。ガス発生器８の燃焼はガス発生装置７０内の著しい量の熱を生成するので、不活性ガス混合物は空間内へ導入される前に冷却されても良い。単なる例示として、２０００立方フィート（５６．６３立方メートル）の空間内で燃焼せしめられたガス発生器８から解放された熱は、約４０，０００英国熱量単位（“ＢＴＵ”）(約４２，２００，０００ジュール)であっても良い。一つの実施形態においては、熱管理装置２６は放熱器である。この放熱器は、床、ビード又は管状クラスターの形状とされた一般的な材料によって作ることができる。放熱器内で使用される材料としては、限定的ではないが、金属、黒鉛又はセラミックがある。放熱器内で使用される材料及び放熱器の構造は、放熱器が適当な熱伝導面、熱伝導性、熱容量及び熱質量を提供するように当業者が選択することができる。
【００４４】
別の実施形態においては、熱管理装置２６は、相変化材料（“ＰＣＭ”）を含んでいる。ＰＣＭは、融合のＰＣＭ潜熱を使用することによって不活性ガス混合物から熱エネルギを取り出し且つこの熱エネルギを貯蔵する。ＰＣＭは、限定的ではないが、炭酸塩、燐酸塩又は硝酸塩を含む不活性ガス混合物と反応しない不活性材料であっても良い。例えば、ＰＣＭは、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、又はこれらの混合物であっても良い。ＰＣＭについて以下に更に詳細に説明する。
【００４５】
冷却された不活性ガス混合物は、次いで、不活性ガス混合物の圧力をガス発生装置７０内の圧力に対して低下させる少なくとも１つの最後のオリフィス３２を介して空間内へ分散させることができる。最後のオリフィス３２の構造は、空間の幾何学的構造及び空間内の消火器２の配置に基づいて選択することができる。不活性ガス混合物は花火のように発生せしめられるので、高圧ガス貯蔵タンク及びそれに関連する不活性ガス混合物を分散させるハードウエアは、本発明の消火器２内では必要とされないかも知れない。
【００４６】
消火器２の別の構造が図１に示されている。窒素及び水蒸気を含んでいる不活性ガス混合物は、フィルタ１８を通されてガス発生器８の燃焼時に生成されるあらゆる粒子を除去することができる。次いで、不活性ガス混合物は、燃焼室４の出口に配置された制御オリフィス２０中を通過せしめることができる。制御オリフィス２０は、燃焼室４からの流量を制御することができ、従って、燃焼室４内の圧力を制御することができる。言い換えると、制御オリフィス２０は、消火器２内の所望の燃焼圧力を維持するために使用することができる。制御オリフィス２０は、燃焼室４内に約４００ｐｓｉ（約２．７６ＭＰａ）乃至約６００ｐｓｉ（約４．１４ＭＰａ）の範囲内の燃焼圧力を生成するのに十分な大きさとすることができる。従って、燃焼室４及び排液装置６の壁は、適切な工業安全ファクタを有する作動温度での最大作動圧力に耐えることができる材料によって作ることができる。
【００４７】
燃焼室４はまた、排出液装置６の熱管理装置２６内へ不活性ガス混合物を分散させ又は拡散させる第一の拡散プレート２４をも含んでいても良い。第一の拡散プレート２４は、不活性ガス混合物が高速ジェットとして燃焼室４を出て行くことがないように、不活性ガス混合物を分散させることができる。むしろ、不活性ガス混合物の層流が排出液装置６内へ入る。排出液装置６は、熱管理装置２６又は不活性ガス混合物の温度を消火に適した温度まで下げるためのガス冷却剤を含んでいても良い。一つの実施形態においては、熱管理装置２６は、既に説明したように放熱器である。別の実施形態においては、熱管理装置２６はＰＣＭ２８を含んでいる。既に説明したように、ＰＣＭ２８は、融合のＰＣＭ潜熱を使用することによって不活性ガス混合物から熱エネルギを取り出し且つこの熱エネルギを貯蔵する。ＰＣＭ２８は、限定的ではないが、炭酸塩、燐酸塩又は硝酸塩を含む不活性ガス混合物と反応しない不活性材料であっても良い。例えば、ＰＣＭ２８は、硝酸リチウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、又はこれらの混合物であっても良い。熱管理装置２６において使用されているＰＣＭ２８は、相変化温度、融合の潜熱又は熱伝導性、燃焼速度、熱容量、濃度又は遷移若しくは溶融温度のような熱特性に基づいて当業者によって選択される。これらの特性に加えて、ＰＣＭ２８として選択される材料は、ガス発生器８を点火させるのに必要とされる時間に依存し且つ不活性ガス混合物の気体燃焼生成物を生成することができる。不活性ガス混合物からの熱をＰＣＭ２８に伝導するためには、管状クラスター３０は、ＰＣＭ２８内に埋設するか又はＰＣＭ２８によって包囲されても良い。管状クラスター３０は、鋼又は銅の管のような熱を伝導することができる金属管によって作ることができる。金属管の長さ、内径及び外径は、ガス発生器８によって生成される熱が不活性ガス混合物からＰＣＭ２８へ伝導されるのに必要とされる時間に応じて当業者によって選択することができる。ＰＣＭ２８に関する管状クラスター３０の幾何学的構造は、ガス発生器８を点火し且つ気体燃焼生成物を生成するのに必要な時間及びガス発生器８によって生成される熱量に基づいて当業者によって選択される。不活性ガス混合物が燃焼室４から管状クラスター３０を通って流れ出すと、不活性ガスからの熱流は、管状クラスター３０を介してＰＣＭ２８へと送られる。ＰＣＭ２８がその相変化温度まで加熱されると、ＰＣＭ２８は、その融合潜熱を吸収し始めることができる。ＰＣＭ２８がその融合潜熱を吸収すると、ＰＣＭ２８の接続境界６の温度差は一定のままであり、このことにより、管状クラスター３０からＰＣＭへの熱伝導が促進され得る。ひとたびＰＣＭ２８がその融合潜熱を吸収すると、熱エネルギはその液体状態の熱容量に基づいてＰＣＭ２８内に蓄えられる。
【００４８】
熱管理装置２６はまた、気体燃焼生成物として生成されるあらゆる不所望なガスを、不活性ガス混合物内で使用することができるガスに変換するために、選択性触媒還元（“ＳＣＲ”）触媒又は非選択性触媒還元（“ＮＳＣＲ”）触媒をドープ処理しても良い。例えば、ＳＣＲ及びＮＳＣＲ触媒は、アンモニア又は窒素酸化物を窒素及び水に変換するために使用することができ、この窒素及び水は、不活性ガス混合物内で使用することができる。
【００４９】
不活性ガス混合物が熱管理装置２６内を通過した後に、不活性ガス混合物は、最後のオリフィス３２内を通過することができ、この最後のオリフィス３２は、不活性ガス混合物の圧力を燃焼室４内の圧力に対して低下させる。不活性ガス混合物は、次いで、第二の拡散プレート３４内を通過して空間全体に不活性ガス混合物を均一に分散させることができる。不活性ガス混合物が花火のように発生されるので、高圧ガス貯蔵タンク及び不活性ガス混合物を分散させるための関連するハードウエアは、本発明の消火器２においては必要とされないかも知れない。
【００５０】
以下に示すものは、本発明の範囲内で使用するためのガス発生器組成物と点火器組成物の例である。これらの例は、単なる例示的なものであり且つ決して本発明の範囲を限定することを意図したものではない。
【００５１】
例
例１
スラリー反応器を使用して生成されたＨＡＣＮガス発生器
ＨＡＣＮ、ＢＣＮ及びＦｅ２Ｏ３を含んでいるガス発生器を、スラリー反応器内で生成した。１０リットルの仕切り付きのスラリータンクを４，９００グラムの蒸留水で満たし、１分間当たり６００回転（“ｒｐｍ”）で３つのブレードを備えた固定インペラによって攪拌した。水を１８０°Ｆ（８２．２℃）まで加熱するために、グリコール加熱浴を使用した。水温が１８０°Ｆ（８２．２℃）に達した後に、５８６．１ｇの工業銘柄のＨＡＣＮをミキサーに加え、１０分間６００ｒｐｍで攪拌してＨＡＣＮを溶解させた。Ｎａｌｇｅｎｅ（登録商標）クウォート容器内で、１１１．６４ｇのＢＣＮと１８．５６ｇのＦｅ２Ｏ３を相互に粉末ブレンドした。次いで、１００ｇの蒸留水をブレンドしたＢＣＮ／Ｆｅ２Ｏ３に加え、均一な懸濁液が形成されるまで５分間攪拌した。次いで、ＢＣＮ／Ｆｅ２Ｏ３／水からなるこの懸濁液５８ｇを、素早くかき混ぜながら３０ｃｃのシリンジによって混合容器内へゆっくりと注入した。固体を混合容器内へゆっくりと添加することによって、混合物内へのより良好な酸化物の分布が可能になる。次いで、混合ボウルの加熱装置をオフに切換え、混合容器の外側で氷を溶かすことによって１．４°Ｆ／分（０．７８℃／分）の速度で冷却した。混合物の温度が１６０°Ｆ（７１．１℃）に達すると、素早くかき混ぜながら３０ｃｃのシリンジによって混合容器内へゆっくりと注入して５８ｇのＢＣＮ／Ｆｅ２Ｏ３／水の２回目の添加を行った。温度が１３９．７°Ｆ（５９．８３℃）に達すると、次いで、素早くかき混ぜながら３０ｃｃのシリンジによって混合容器内へ注入して５８ｇのＢＣＮ／Ｆｅ２Ｏ３／水の３回目の添加を行った。この添加後に氷による冷却を続けた。温度が１１９．９°Ｆ（４８．８４℃）に達すると、素早くかき混ぜながら５６．２ｇ（懸濁液の残りの部分）のＢＣＮ／Ｆｅ２Ｏ３／水を３０ｃｃのシリンジによって混合容器内へゆっくりと注入した。この添加後、温度が７５．４°Ｆ（２４．１℃）に達するまで氷による冷却を続けた。この時点で、インペラを停止させ、材料を混合容器から５ガロンのバケツ内へ移した。次いで、混合物を１−μｍのペーパーフィルタ備えた真空エルレンマイアーフラスコ内で濾過した。次いで、混合したガス発生器をガラス製のトレイ上に置き、１６５°Ｆ（７３．９℃）で一晩乾燥させてあらゆる水分を除去した。
【００５２】
例２
鉛直混合によって生成されたＨＡＣＮガス発生器
５ガロンのベーカーパーキンス社製の鉛直ミキサーに１０，８５７ｇの蒸留水を充填し４８２ｒｐｍで攪拌した。混合容器を１６５°Ｆ（７３．９℃）まで加熱した。水温が１６５°Ｆ（７３．９℃）に達した後に、３，１６０．０ｇの再結晶化されたＨＡＣＮをミキサー内へ添加し、４８２ｒｐｍで１５分間ゆっくりと攪拌してＨＡＣＮを部分的に溶解させ且つあらゆる塊を粉砕した。次いで、１，８００ｇのＣｕ２Ｏ及び７２０ｇのＴｉＯ２を５ガロンのバケツを密封し且つそれを振ることによって粉末ブレンドした。ミキサーを停止させ、壁とブレードとを掻き落として、混合ブレード上を上方へ競り上がった材料を練り込んだ。次いで、３１６０ｇの再結晶化されたＨＡＣＮを混合容器内へ添加し、４８２ｒｐｍで１５分間混ぜた。ミキサーを停止させ、壁及びブレードを掻き落とした。混合物は、１，７６０ｒｐｍで３０分間混ぜた。ミキサーを停止させ、壁及びブレードを掻き落とした。次いで、混合物を、ベロスタット裏付きトレイ上に降ろし、１６５°Ｆ（７３．９℃）で乾燥させた。乾燥後に、ストークグラニュレーターを使用して粗い粒状材料を粒状化して均一な小さな粒子状の大きさにした。
【００５３】
例３
鉛直ミキシングによって生成された有機バインダを備えたＨＡＣＮガス発生器
１ガロンのべーカーパーキンス社製の鉛直ミキサーに、２，７３０ｇの再結晶化されたＨＡＣＮ及び３５ｇの粒状Ｃｙｔｅｃ  Ｃｙａｎａｍｅｒ  Ｎ−３００ポリアクリルアミドを添加した。２つの固体を約２分間ブレンドし、その後に、１，７５０ｇの脱イオン化した水を添加した。その結果得られたスラリーを１５分間混ぜた。ミキサーを停止させ、壁及びブレードを掻き落として、混合ブレード上を競り上がった材料を練り込んだ。
【００５４】
スナップ嵌め式の蓋を備えた２ガロンのプラスチック容器内に６３０ｇのＡｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｅｔ  Ｃｏｒｐ．  ＵＰ１３６００ＦＭの酸化第二銅と１０５ｇのＤｅＧｕｓｓａ  Ｐ−２５二酸化チタンとを、強い振とうによって予めブレンドした。次いで、酸化第二銅と二酸化チタンとのブレンドを混合容器内へ加えて５分間混ぜた。ミキサーを停止させ、壁及びブレードを掻き落として混合ブレード上を競り上がった材料を練り込んだ。次いで、結果的に得られたペーストを更に１５分間混ぜた。この混合物をガラスベーキング皿内へ入れ、時折攪拌して１６５°Ｆ（７３．９℃）で乾燥させた。乾燥後、ストークスグラニュレーターを使用して粗い粒状材料を−１２メッシュまで粒状化した。
【００５５】
例４
回転ダブルコーン乾燥器内で生成されたＨＡＣＮガス発生器
２平方フィート（０．０５７立方メートル）の回転ダブルコーン乾燥器に２，９９６ｇの酸化第二銅と８１７ｇの二酸化チタンとを添加した。材料を回転ダブルコーン乾燥器の回転によって２０分間ブレンドした。その後に、当該ダブルコーン乾燥器の内壁を掻き落として、あらゆるブレンドされなかった材料を除去した。次に、２３，４２６ｇの再結晶化したＨＡＣＮを回転ダブルコーン乾燥器に添加した。材料を更に３０分間ブレンドし、次いで回収した。
【００５６】
例５
マラーミキサー内で生成した有機バインダを含んでいるＨＡＣＮガス発生器
８２ｇのＣｒｏｍｐｔｏｎ  Ｃｏｒｐ．のＦｏｒｍｒｅｚ  Ｆ１７−８０ポリエステル樹脂を１７．４ｇのＶａｎｔｉｏ  Ｉｎｃ．のＡｒａｌｄｉｔｅ  ＭＹ０５１０多機能エポキシ樹脂及び０．６ｇの粉末炭酸マグネシウムと混ぜ合わせることによって、予めブレンドされたポリマーを調製した。直径１２インチ（３０．５ｃｍ）のマラーミキサーに、１０ｇの予めブレンドしたポリマーと１，６３６ｇの再結晶化したＨＡＣＮとを添加した。これを１０分間ブレンドし、混合面を掻き落とした。次いで、２９４ｇのＡｍｅｒｉｃａｎ  Ｃｈｅｍｅｔ  Ｃｏｒｐ．のＵＰ１３６００ＦＭ酸化第二銅と６０ｇのＤｅＧｕｓｓａのＰ−２５二酸化チタンとを添加し、混合物を５分間混ぜ合わせた。ミキサーを再び掻き落とし、混合物を更に１０分間ブレンドした。組成物は、フリーザ内に配置してペレット内へプレスする直前に室温まで温めた。
【００５７】
例６
試験品のペレットへのプレス
例１、２又は４に記載したガス発生器によって形成したペレットを生成した。当該ペレットをプレスするために、１．１３インチ（２．８７ｃｍ）のダイアセンブリを使用した。離型剤であるポリテトラフルオロエチレン（“ＰＴＦＥ”）をダイのアンビル及びフットに自由に適用して、プレス過程中の材料のくっつきを最少化した。６０％のＢ／ＫＮＯ３と４０％のＭｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダとの混合物を有する１．５ｇの点火器組成物をダイに加え、へらによって平らにした。Ｂ／ＫＮＯ３及びＭｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダの粒子を相互にブレンドすることによって点火器組成物を生成した。例１，２又は４に記載されたガス発生器１０ｇをダイに加えた。プレスフットをダイアセンブリの頂部内に挿入し且つ捻って適正な整合を確保した。このペレットを、８，０００ｌｂｆ（３５，５９０Ｎ）及び８，０００ｐｓｉ（５５．１６ＭＰａ）で６０秒間プレスした。プレスの後に、アセンブリからアンビルを取り除き、損傷を最少化するためにペレットをダイからクッション付きのカップ内へ押し出した。
【００５８】
例７
スリーブ付きの試験品のペレットへのプレス
２又は４に記載したガス発生器によって形成したスリーブ付きのペレットを生成した。プレスのダイのアンビルとフットとにＰＴＦＥを自由に噴霧した。内径（“ＩＤ”）が１．０５インチ（２．６７ｃｍ）の鋼製リングをプレスのアンビル上に配置した。次いで、６０％のＢ／ＫＮＯ３及び４０％のＭｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダとの混合物を有する１．２ｇの点火器組成物を鋼製リングの内側に添加した。次いで、点火器組成物の表面をへらによって平らにして、ペレットの一つの面上に点火器組成物の均一な層を確保した。整合スリーブを鋼製スリーブの頂部上に配置し、例１又は２に記載されたガス発生器１４．５ｇを整合器具の内側に流し込んだ。１．００インチ（２．５４ｃｍ）の外径（“ＯＤ”）のプレスフットをダイ内に挿入した。スリーブ付きのペレットを６，９００ｌｂｆ（３０，６９０Ｎ）及び８，０００ｐｓｉ（５５．１６ＭＰａ）で６０秒間プレスした。プレス後に、スリーブが付けられたペレットの頂部を鋼製リングの頂部の層に適合させた。従って、プレスのダイからペレットを取り出すのに後プレス処理は必要ではなかった。その代わりに、アンビル及び整合片を容易に引っ張り出して、ガス発生器の鋼製リングを残した。
【００５９】
例８
スリーブ付きの試験品の熱線によるペレットへのプレス
スリーブ付きのペレットはまた、プレスのアンビル上の２つの穴の中に、０．０１０インチ（０．０２５４ｃｍ）の外径を有するタングステンワイヤのループを通すことによって埋設された熱線によってプレスした。リードワイヤを巻き上げ且つプレスのアンビルの下側の標識穴内に貯蔵した。プレス固定具内に熱線を設置した後に、（例７で説明した）スリーブ付きのペレットのための過程に従った。
【００６０】
例９
直径５．８インチ（１４．７ｃｍ）の試験ペレット
３．３ポンド（１．５ｋｇ）のペレットを１５０−米トン（１３６，０００ｋｇ）の油圧プレスを使用してプレスした。アンビル及びプレスフットをＰＴＦＥによって自由に吹き付けた。次いで、アンビルをダイの壁に挿入した。３９．６ｇの点火器組成物（４０％のＢ／ＫＮＯ３及び６０％のＭｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダ）を、材料をアンビルの中心から始まってダイの壁に向かって外方へ向かう円形コイルのパターンでゆっくりと注入することによってダイに加えた。次いで、へらによって点火器組成物をプレスのアンビルの頂部上で平らにした。点火器組成物の平らな層を確保した後に、１，５００ｇの例１，２又は４において述べたガス発生器をダイに加えた。次いで、プレスフットをダイ内へ注意深く挿入した。適切な整合を確保するために、フットを回転させて、ガス発生器がダイの壁とプレスフットとの間に捕捉されないことを確保した。整合の後に、２１１，０００ｌｂｆ（９３９，０００Ｎ）及び８，０００ｐｓｉ（５５．１６ＭＰａ）で６０秒間プレスした。ペレットを取り出すために、プレスのアンビルを取り外し、ダイの壁を内径（“ＩＤ”）が６．０インチ（１５．２ｃｍ）の突き出しカップの頂部に配置した。少しの力をプレスフットにかけて、ペレットを前記の５．８インチ（１４．７ｃｍ）ダイの壁から押し出した。
【００６１】
例１０
スチールカン内でプレスした試験ペレット
例４に記載したガス発生器（７３７ｇ）をＯＤが６．０インチ（１５．２ｃｍ）、ＩＤが５．８インチ（１４．７ｃｍ）、高さが２．１５インチ（５．４６ｃｍ）、深さが２．０６インチ（５．２３ｃｍ）の炭素鋼製のカンに加え、１５０−米トン（１３６，０００ｋｇ）の油圧プレスを使用して８，０４２ｐｓｉ（５５．４５ＭＰａ）の最大圧力までプレスした。圧力を８，０００ｐｓｉ（５５．１６ＭＰａ）又はそれ以上に１分間維持した。７４０ｇのガス発生器の第二の添加を、１１％のＢ／ＫＮＯ３及び８９％のＭｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダを含む点火器組成物ブレンド５９．４ｇと共にプレスのダイに加えて行った。この点火器組成物をガス発生器の頂面上に均一に広げた。次いで、残りのガス発生器と点火器組成物とを、８，１９７ｐｓｉ（５６．５２ＭＰａ）で１分間プレスした。最終的なプレスサイクル後のガス発生器と点火器組成物との全体の高さは２．０１インチ（５．１１ｃｍ）であった。
【００６２】
例１１
サブスケール消火器
図２に示されているサブスケールの消火器２を製造した。このサブスケールの装置において使用されたガス発生器８は、既に述べたようにして調製されたＨＡＣＮ、Ｃｕ２Ｏ及びＴｉＯ２の組成物を含んでいた。点火器組成物１４は、１ｇの６０％Ｂ／ＫＮＯ３と４０％のＭｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダとを含んでいた。このサブスケールの装置は、点火器カバー３６、内側ケース４０、外側ケース４２、ベース４４、穴が開けられた管４６、スクリーン保持装置４８、カバー構造５０、内側バリアー５２、タイロッド５４、穴が開いたバッフル５６、ボス５８及びバッフル６０を含んでいた。Ｋｒｙｌｏｎ／Ｔａｐｅによって作られた抑制剤６２を、燃焼室４内でスペーサ６４と接触状態となったガス発生器ペレット１６の底部に適用した。穴が開いた管４６は、熱管理特性を付与することに加えて点火器室から粒子が逃げるのを阻止する。
【００６３】
消火器２内のガス発生器８の質量は、不活性ガス混合物が１００立方フィート（２．８３立方メートル）の包囲体内へ吐き出されると、周囲の酸素が追い出され且つ包囲体内の燃焼を消火するのに十分な低いレベルまで除去されるように選択した。ガス発生器８を有する３．３ｌｂ（１．５ｋｇ）のペレットをサブスケールの装置内で使用した。ペレットの燃焼時に、１００立方フィート（２．８３立方メートル）の包囲体内の酸素成分は、図５に示すように、酸素が約１３％以下に低減された。
【００６４】
試験Ａにおいては、円筒形ペレット１６を試験した。燃焼室４内に発生された圧力及び燃焼室４の後方室内のガスの温度を測定した。図６に示されているように、消火器２内の最大圧力は、ガス発生器８の点火後約９秒で３００ｐｓｉ（２．０７ＭＰａ）より若干高かった。消火器２内の最高温度は、ガス発生器８の点火後約９秒で５００°Ｆ（２６０℃）未満であった。
【００６５】
試験Ｂにおいては、金属円筒内にプレスされ且つ一端が抑止された円筒形ペレットを試験した。図７に示されているように、消火器２内の最大圧力は、ガス発生器８の点火後約１８秒で約６５０ｐｓｉ（約４．４８ＭＰａ）であった。消火器２内の最高温度は、ガス発生器８の点火後約１９秒で約５５０°Ｆ未満（約２８℃未満）であった。
【００６６】
例１２
小型発生器の試験
エアーバッグの研究において使用するために開発された小型発生器を、例６又は７に記載された点火器組成物１４及びガス発生器８の試験ペレットを試験するために使用した。小型発生器は、再使用可能なハードウエアからなる一般的な装置であり且つドライバ側のエアーバッグ膨張器の簡素化されたプロトタイプである。
【００６７】
約２０ｇ乃至約２５ｇの質量を有するペレット１６を小型発生器内で点火した。ペレット１６の気体燃焼生成物（すなわち排気ガス）をガス不透過性のバッグ内へ移し且つ気体燃焼生成物の成分を判定するために試験した。気体燃焼生成物は、一般的な比色検定すなわち当該技術において公知のドレーガー管システム（Ｄｒａｅｇｅｒ  Ｔｕｂｅ  Ｓｙｓｔｅｍ）を使用して試験した。小型の発生器においては、ＣＯレベルは、百万分の２，０００部（“ｐｐｍ”）から５０ｐｐｍまで減少した。ＮＯｘレベルは、２，０００ｐｐｍから１５０ｐｐｍまで減少した。更に、強靱な単一スラグを製造した。
【００６８】
例１３
１００立方フィート（２．８３立方メートル）のタンク試験
例１０において試験したペレット１６を、例１１に記載されたサブスケールの消火器内で試験した。この消火器は、圧力変換器、熱電対、ビデオカメラ及び酸素センサーを備えた１００立方フィート（２．８３立方メートル）の試験タンクの底部近くのアセンブリプレートに鉛直に取り付けられている。このタンクは、著しい過剰圧力を除去するための通気装置によって設計されている。Ｔｈｉｏｋｏｌ  ＥＳ０１３型起爆管を電子的に作動させ、起爆管によって生成された熱い排液が点火室内の６ｇのＢ／ＫＮＯ３を点火し、これは、次いで、ガス発生器８の頂面にプレスされている点火器組成物１４を点火した。点火器組成物１４は、次いで、ガス発生器８を点火した。燃焼室内の圧力は、約１８秒で６５０ｐｓｉ（４．４８ＭＰａ）に達した。燃焼室内の圧力は、点火後２５秒で５０ｐｓｉ（０．３５ＭＰａ）まで減少した。１００立方フィート（２．８３立方メートル）のタンク内の最大圧力は０．０２４ｐｓｉｇ（１６６Ｐａ）であった。試験後のアンモニア、一酸化炭素、ＮＯｘ及び二酸化窒素を、適切なドレーガー管を使用して、各々、４８ｐｐｍ、１７０ｐｐｍ、１０５ｐｐｍ及び９ｐｐｍで測定した。
【００６９】
例１４
ガス発生器粒子の表面上に配置された点火器組成物の使用方法
点火器組成物がガス発生器８の頂面上にプレスされていない点以外は例１０に記載したものと類似しているカン内にペレット１６をプレスした。結果的に得られたペレット１６を例１１に記載したサブスケールの消火器内で試験したとき、ＴｈｉｋｏｌのＥＳ０１３型起爆管は、ガス発生器８の頂面上に配置されたアルミニウム箔パケット内に組み付けられた１ｇの点火器組成物（１１％のＢ／ＫＮＯ３及び８９％のＭｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダ）を点火した。点火は例１３において得られたものよりも高くなった。なぜならば、燃焼室内の最大圧力９００ｐｓｉ（６．２１ＭＰａ）に点火後１６秒で達したからである。
【００７０】
例１５
点火補助としてフレーク銅を含んでいる金属の使用方法
２つの１０ｇの１．１−ＯＤ円錐形ペレット１６を８，０００ｐｓｉ（５５．１６ＭＰａ）でプレスした。一つのペレット１６は、例１４に記載されたガス発生器８を含んでいた。他のペレットは、Ｗａｒｎｅｒ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｃｏ．，  Ｉｎｃによって製造されたＷａｒｎｅｒ−Ｂｒｏｎｚの細かく分割された青銅フレーク１０重量％にブレンドされた例４に記載した９０重量％のガス発生器８を含んでいる。粒状のＭｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダ０．５ｇを各ペレット１６の頂面上に付与した。各ペレット上の点火器組成物１４を熱線によって点火した。細かく分割した青銅フレークを含んでいるペレット１６は、細かく分割された青銅フレークを備えないペレット１６７と比較して、より円滑に点火し、より迅速に燃焼し、燃焼されるとより堅いスラグを生成した。
【００７１】
例１６
ＨＡＣＮガス発生器（小型）内のバインダの評価
ＨＡＣＮガス発生器組成物を例１，２，３，４及び５に記載されたものと同様に混合した。各組成物のために３つの直径が０．５インチ（１．２７ｃｍ）の４．０ｇのペレットを２，０００ｌｂｓｆ（８，９００Ｎ）で２０秒間プレスした。更に、直径が１．１インチ（２．７９ｃｍ）の１５．０ｇのペレット３つを１０，０００ｌｂｓｆ（４４，５００Ｎ）で２０秒間プレスした。これらのペレットを、０．１２５インチ／分（０．３１８ｃｍ／分）の圧縮速度で破壊強度分析した。０．５インチ（１．２７ｃｍ）のペレットを軸線方向の破壊強度を判定するために使用し、直径が１．１インチ（２．７９ｃｍ）のペレットの径方向破壊強度を分析した。データを表１に要約した。表１は、有機バインダ又は無機バインダを有しているペレットはバインダを有していない組成物と比較して軸線方向の破壊強度が改良されたことを示している。更に、ペレット１６の多くはバインダを有していない組成物と比較して径方向の破壊強度が改良された。
【００７２】
【表１−１】
2007521111.tif 000003
【００７３】
【表１−２】
2007521111.tif 000004
【００７４】
例１７において使用されたものよりも規模が大きいガス発生器ハードウエアを、表１から選択された調合物の直径が１．４２インチ（３．６１ｃｍ）のペレットを試験するために使用した。直径が１．４２インチ（３．６１ｃｍ）のペレットは、このガス発生器５８ｇを１６，０００ｌｂｓｆ（７１，２００Ｎ）で６０秒間プレスすることによって製造した。保護シールドの背後には、ＯＤが０．３０１５インチ（０．７６５８ｃｍ）のドリルビットを使用してペレット１６の各々の中心にドリルで穴を開けて、ペレット内に中心穴を形成した。次いで、このペレットを点火し、気体燃焼生成物に対して燃焼分析を行った。燃焼後に、ガス発生器８によって生成された燃焼ガスによって、６０リットルのタンク内の空気の希釈は、タンク内の酸素成分を約１３％まで減らすのに十分であった。表２には、これらの燃焼分析結果が要約されている。
【００７５】
【表２−１】
2007521111.tif 000005
【００７６】
【表２−２】
2007521111.tif 000006
【００７７】
例１７
ＨＡＣＮガス発生器（大型）内のバインダの評価
ＨＡＣＮガス発生器８を直径が５．８インチ（１４．７ｃｍ）のダイ内で８，０００ｐｓｉ（５５．１６ＭＰａ）で最小限である１分間プレスすることによって、より大きな中心穴が開けられたペレットを製造した。ペレットをプレスすると、直径が１．２５インチ（３．１８ｃｍ）のドリルビットを使用してペレット内に中心穴を形成した。このペレットを、例１３に記載された１００立方フィート（２．８３立方メートル）のタンク試験を使用して図２に示されている消火器１内で試験した。点火器は、ＡＴＫ  Ｔｈｉｏｋｏｌ  Ｐｒｏｐｕｌｓｉｏｎ  ＥＳ０１３の起爆管点火室内でＢ／ＫＮＯ３を２ｇ、中心穴を有するペレットの頂部に配置された箔パケット内にＭｇ／Ｓｒ（ＮＯ３）２／バインダ点火器組成物５０ｇを使用した。次いで、ペレットを点火し、気体燃焼生成物に対して燃焼分析を行った。表３には、燃焼分析が要約されている。測定された有害ガス排液のレベルは、例１６に記載された小型の試験におけるものと比較して、大型においてはより低かった。
【００７８】
【表３−１】
2007521111.tif 000007
【００７９】
【表３−２】
2007521111.tif 000008
【００８０】
本発明は種々の変形及び代替形態を許容することができるけれども、ここでは、特別な実施形態を図面の中の例によって示し且つ詳細に説明した。しかしながら、本発明は開示された特別な形態に限定されることを意図されていないことは理解されるべきである。むしろ、本発明は、特許請求の範囲に規定されている本発明の精神及び範囲内に含まれる全ての変形例、等価物及び代替例を包含すべきものである。
【図面の簡単な説明】
【００８１】
【図１】図１は、本発明の消火器の一実施形態の概略図である。
【図２】図２は、本発明の消火器の一実施形態の概略図である。
【図３ａ】図３ａは、本発明の消火器において使用可能な点火剤を任意に含んでいるガス発生器ペレットの概略図である。
【図３ｂ】図３ｂは、本発明の消火器において使用可能な点火剤を任意に含んでいるガス発生器ペレットの概略図である。
【図４】図４は、本発明の消火器の一実施形態の概略図である。
【図５】図５は、１００平方フィート（２．８３立方メートル）の室内の酸素の計算されたモルパーセントを示しているグラフである。
【図６】図６は、試験Ａの圧力と温度との軌跡を示しているグラフである。
【図７】図７は、試験Ａの圧力と温度との軌跡を示しているグラフである。
【図１】
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【図２】
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【図３ａ】
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【図３ｂ】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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