(57)【要約】【課題】発火の信頼性の高度な電気式点火具の製造方法を提供する。【解決手段】２本の電導線、前記の電導線を絶縁物質中に離反並行させた固定部と、当該電導線間に電気的に接続したV状の電熱線とを有する電気部品に対して、湿状点火薬を付着した塗布棒を用いて点火薬を塗布する際に、塗布棒を、両電導線の自由端に押し付け静止して、溶媒の揮発により硬化した点火薬の架橋を形成した後、両電導線に接触させながら電熱線の固定位置から塞栓まで移動させ点火薬の膜を形成し、乾燥することを特徴とする電気式点火具の製造方法。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
２本の電導線、前記の電導線を絶縁物質中に離反並行させた固定部と、当該電導線間に電気的に接続したV状の電熱線とを有する電気部品に対して、湿状点火薬を付着した塗布棒を用いて点火薬を塗布する際に、塗布棒を、両電導線の自由端に押し付け静止して、溶媒の揮発により硬化した点火薬の架橋を形成した後、両電導線に接触させながら電熱線の固定位置から塞栓まで移動させ点火薬の膜を形成し、乾燥することを特徴とする電気式点火具の製造方法。
【請求項２】
点火薬が、非火薬系又は火薬系である請求項１記載の製造方法。
【請求項３】
点火薬が、電熱線全体を密着被覆し両電導線間に跨った薄膜の形状を有することを特徴とする請求項１又は２の方法で製造した電気式点火具。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車を含め各種の緊急装置に使用可能な、特に狭い空間での着火が必要な用途、特に熱電池用等に使用される発火の信頼性の高度な火薬系電気式点火具の製造方法と、更に耐静電気性を有する非火薬系電気式点火具及びその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、電熱線に点火薬を塗布した電気式点火具に関し、その点火薬取り扱い作業時の摩擦による発火、及び完成品の取り扱い時、特に製品の静電気に対する安全性とを確保するため、非火薬を塗布して電気式点火具を製造する試みが行われてきた。
【０００３】
特開平５−３０７９６６号公報（特許文献１）には、熱電池用の点火玉が記載されている。熱電池に使用した点火玉は、チオシアン酸鉛と塩素酸カリウムとの混合物、ジアゾジニトロフェノール等の火薬系点火薬の使用が記載されている。然しながら、この爆薬系点火玉を対象物に接近して発火させると、燃焼による衝撃で不具合の可能性が生じることもある。従って対象物の強度に応じて、火薬系点火薬又は非火薬系を選択するか、点火薬の量を調整することが必要である。特に非火薬系点火薬の場合は、感度が鈍いため、少しの製造ミスで不発火を発生する確率が高い。
【０００４】
この不発火の原因を探るために、以下の試験を行った。まず、発破に用いる電気雷管の点火玉用塞栓部と類似する形状及び寸法の電気式点火具を用意した。２本の電導線の自由端は線つぼめ（ハの字型）が施されており、電熱線は１２．５、１４、２７ミクロンの線径の白金線又は白金イリジウム線が一般的である。この中で１４ミクロンの白金線を使用した。ほぼ真中あたりに６０〜９０度前後のＶ字型屈折部を設けた。これは、仮に電導線の間隔が多少拡大した場合でも、電熱線が引っ張られて切断又は溶接部から剥離したりしないために通常行われる。そのため屈折部は、外側が延びるため更に細くなり抵抗値が上がり高温となって点火薬を発火させると共に融解・断線が直線時より発生し易い。
【０００５】
次に、有機溶媒による湿状のクロム酸バリウムとジルコニウムとの非火薬系点火薬を塗布棒の細い先端に少量付着させ、１４ミクロン電熱線の屈折部を中心に塗付し、小さな点火薬の玉を作成した。表面が若干乾燥した時点で、前記より少し多目の湿状点火薬を一度に塗布し、直径約５ｍｍの大きさの点火玉を作成した。点火玉は更に乾燥し、その後酢酸セルロース等の被膜液に浸け、再乾燥して完成品となる。
【０００６】
【特許文献１】特開平５−３０７９６６号  第１頁〜第３頁
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
この点火玉を二群に分け、その第一群を１個づつ、電熱線が溶断する電荷量をコンデンサーより放電させて発火試験を行ったが不発火が発生した。この原因を調査するため当該不発火の点火玉全てを、鋭いカミソリで内部をくずさないように２分割し観察した。その結果、全数に小さな空洞・所謂巣が存在し、しかもその巣内の電熱線が図１のように全数溶断していることが判明した。その中でも電熱線の屈折部が空洞内に露出して溶断とみられる形状が多数であった。なお火薬系点火薬は、電熱線に一部でも付着していれば全数発火する。前記「点火玉構造」にも、溶媒の揮発に伴い一部の電熱線上に空洞が発生するはずである。
【０００８】
そこで、発火試験に供せずに残しておいた第二群の点火玉を全て前記の方法で分割して内部を観察した。第一群の不発火数と比較して、巣が発生している数は多く、そのうち電熱線を内包した巣の数は前記に対し有意差は無かった。
従って、従来の塗布方法で製造した点火玉は巣が発生し、その巣内に電熱線の屈折部が入っている場合は、不発火となることが判明した。巣が電熱線に沿って発生する原因として、白金又は白金イリジュウム線が貴金属で表面の特性及び細線状化が付着性に影響を与えているとも考えられる。巣の発生、及びその位置を制御できない以上、巣発生の防止を課題とした。
【０００９】
巣の発生による不発火の現象は、以下のように考え、更に改善策を見出した。
すなわち、一部の電熱線上に巣が発生した場合、電熱線は、局部的に点火薬と巣内の空気に囲まれる。電導線間に通電すると、点火薬内の電熱線は、点火薬に熱伝導しながら一定の温度上昇を辿る。
一方、巣内の電熱線は、周囲が空気層により断熱されているため熱ロスが少なく、いち早く高温となって溶断に至り、全体への通電を短時間で停止させる。このため点火薬への温度上昇は不充分となり、発火に至らず変色程度の分解で終わるか或いは分解も起こらない。更に屈折部は、電熱線の外周が伸びて線径が他より細くなっているため抵抗値が大きく、熱容量が小さい。このため短時間で高温に成り溶融して断線に成ると考えられる。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、点火薬の塗布方法について検討した結果、巣の全く発生しない方法を見出し下記の発明を完成させるに至った。
本発明の第１は、２本の電導線、前記の電導線を絶縁物質中に離反並行させた固定部と、当該電導線間に電気的に接続した電熱線とを有する電気部品に対して、湿状点火薬を付着した塗布棒を用いて点火薬を塗布する際に、塗布棒を、両電導線の自由端に押し付け静止して、溶媒の揮発により硬化した点火薬の架橋を形成した後、両電導線に接触させながら電熱線の位置から塞栓まで移動させ点火薬の薄膜を形成し、乾燥することを特徴とする図２に記載の電気式点火具である。
【００１１】
本発明の第２は、点火薬が、火薬系及び非火薬系である請求項１記載の製造方法である。
本発明の第３は、点火薬が、電熱線全体を密着被覆し両電導線間に跨った薄膜の形状を有することを特徴とする請求項１又は２の方法で製造した電気式点火具である。
【００１２】
【発明の実施の形態】
すなわち、本発明の第１は、塞栓と、塞栓に保持された２本の平行電導線と、電導線間に電気的に接続された電熱線とを有する電気式点火具に対して、湿状点火薬を付着した塗布棒を用いて点火薬を塗布する際に、点火薬を塗りつけた塗布棒を両電導線の両自由端に押し付け静止して、溶媒の揮発により表面だけ硬化した点火薬の架橋を形成せしめた後、両電導線に接触させながら電熱線の位置から塞栓までずらして点火薬の膜を形成することを特徴とする図３に記載の電気式点火具の製造方法である。
【００１３】
点火具の塞栓は、硬質ゴム、樹脂等の不導体・絶縁体から成り、電導線間の位置固定の担う。通常は、スチロール樹脂等の射出成型が可能な熱可塑性樹脂が用いられる。なお、耐静電気性を向上させるために、樹脂に各種の金属酸化物等の半導体、カーボンブラック、コークス等を混入する場合もある。電導線は、耐熱エナメル線が主で直径は０．３０ｍｍ程度のものが一般に使用される。電熱線は、白金イリジウム線、タングステン線等が使用される。線径は通常１０〜３０μｍが多く、線間の長さは一般的には２〜５mmである。なお電熱線は、電源および点火薬の感度を勘案して、素材及び線径、長さが決定される。電熱線は、スポット溶接、圧着等の方法で電導線に接続する。
【００１４】
２本の導電線の自由端から塗布を始める点火薬の架橋方法は、用いる溶媒の蒸発速度により塗布速度が若干異なる。アセトンのような乾燥速度の速い溶媒は、塗布棒に浸けた点火薬の表面が早く固まるため、架橋部と塞栓方向に移動した部分が厚く成り過ぎ、巣の発生を招くため好ましくない。また蒸発速度の遅い溶媒は、作業性を低下させるため好ましくない。酢酸イソアミルは、悪臭、毒性が無く、また静止時間も１〜３秒と最適である。また、電熱線の屈折部を少なくとも２mm超えた１辺は、塞栓部と接していても問題は生じ無い。
【００１５】
また、本発明の第２は、点火薬が、火薬系又は非火薬系である請求項１記載の製造方法である。なお本発明は、非火薬の発火性能向上の為に行ったが、火薬においても点火玉内に大きな巣が発生して、電熱線と火薬とが通常以上に離れた場合も有り得るため、その予防として採用することも可能である。
【００１６】
本発明で使用される点火薬は、火薬系では、過塩素酸塩を主とする火薬、酸化鉛または過酸化バリウムを主とする火薬、臭素酸塩を主とする火薬、クロム酸鉛を主とする火薬とが主成分として含まれる。これらの物質は、発火又は爆発の威力が強く、製造時、乾燥後の点火薬の取り扱いに慎重が求められる。前記以外のロダン鉛／塩素酸カリ（１／１）、アジ化鉛、アジ化銀、黒色火薬等も使用可能である。
【００１７】
一方、非火薬系の場合は、クロム酸バリウム、過マンガン酸カリウム、過酸化マグネシウム、鉛丹、過酸化カルシウム等から選択された微粉末酸化剤と、ジルコニウム、マグネシウム、珪素鉄、アルミニウム等の金属微粉末から選択された還元剤との混合物が主成分として使用される。
【００１８】
バインダーは、主としてラッカー用の硝化綿、綿薬、その他のセルロースが使用でき１％程度添加する。また溶媒は、バインダーを溶解し且つ作業に適した蒸発速度及び臭気、毒性を考慮したものから選択する。最も好ましいのは、溶媒の揮発速度が若干遅い、酢酸イソアミルである。揮発が速すぎると、塗布が困難になり、遅すぎると塗布後に変形が生じて不良品が発生する。点火薬は、酢酸イソアミルを若干多めに加えて湿状とし、充分に撹拌して組成を均一化し、更に溶媒を揮発させて調整しながら、塗布に適当な粘度の湿状点火薬にして使用する。
【００１９】
更に本発明の第３は、点火薬が、電熱線全体に密着しており両電導線間に跨って膜を形成することを特徴とする請求項１又は２の方法で製造した電気式点火具である。膜の厚みは、１〜３ｍｍが好ましい。１ｍｍ未満の場合は、電熱線を全て点火薬で被覆することが困難となる。更に白金線の通電による熱膨張で膜を剥離させることがあるため、好ましくない。また４ｍｍを超えると内部に巣が発生する可能性が生じる。ただし、電熱線の屈折部を覆う点火薬は突起方向に３ｍｍ程度の厚みが好ましい。
【００２０】
なお、本発明の点火具そのものでは、従来の点火具と比較して点火薬量が少ないため、火炎が若干小さくなる。多量の火炎が必要な場合は、本発明の点火具を乾燥した後、湿状の二次塗布を重ねることが出来る。通常は作業性を考慮して、点火具の先端から点火薬液に、塞栓の少し手前までのディッピングを行う。ただし、この塗布は、合体による巣の発生を防止するため、バインダー、若しくは溶媒種が限定される。薄板の点火薬が前記の組成の場合は、蒸発速度の速い溶媒又は混合溶媒を使用する。デッピング後の点火薬の形状は、図４に記載した。
他の方法としては、硝化綿を溶解しないエタノールを使用することができる。ただし二次塗布薬のバインダーは、エチルセルロース等に限定される。
【００２１】
本発明の第一の塗布方法では、塗布後の点火薬の形状が、２本の電導線間で薄膜状とすることを特徴とする。このため、まず、２本の電導線間に出来る仮想空間内から電熱線が出ないように整えてから塗布する。点火薬が薄い平板状態で表面積が広く、内部の空気・溶媒が容易に表面に辿りつき逸散するため、乾燥後に分解調査するも巣の発生は皆無であった。
【００２２】
しかしながら湿状点火薬の付いた塗布棒を２本の電導線間に接触させながら擦り付けるだけでは、図２上面図の両電導線間の仮想空間からはみ出て外側に曲がっている電熱線が点火薬の薄膜から露出した場合は、程度によっては不発火の原因を生じる。従って、湿状点火薬を付着した塗布棒を露出部で止め、電導線の先端部に数秒間当てて溶媒を揮発させ、若干硬化した点火薬を電熱線の屈折部で先端部のみの架橋を形成させる。更に点火薬を電導線に接して電熱線の屈折部を少なくとも約２ｍｍ含むまでずらす。なお、押し付ける時間は、溶媒の揮発速度に応じて決定する。この方法により、厚みを増した４辺を有した強度のある台形状の薄膜が形成する。
【００２３】
更に、本発明の第２の電気式発火具は、従来の火薬系電気式点火具はもちろん非火薬系電気式点火具の発火信頼性をも向上させることが可能である。
また、本発明の第３の点火薬は、両電導線間に張られた薄膜状の形態を有し、従来の球形とは大きく外観を異にする。溶媒が自然乾燥して行く過程を観察すると、本発明の薄膜状の点火薬は、電熱線の屈折部近辺の厚みが最も薄くなる形でなだらかに厚みを減少させていった。すなわち揮発した溶媒の体積を埋めるため２辺の大きい表面積部が互いに寄り合う形になっていた。
【００２４】
一方、従来技術の点火玉の場合は、形状が球であるため表面積が少なく溶媒が蒸発しにくい。点火薬乾燥の過程は、まず表面から溶媒の揮発乾燥が始まり、外径がある程度固定される。内部に残された点火薬の泥状の懸濁液には、バインダが溶解されているため粘性が高まり移動が遅い。溶媒の乾燥は遅くなり、外面に近い層は内部と異なり乾燥して若干の強度を有し外形の大きさが固定される。内部に残留した点火薬混合液は毛細管現象により溶媒を徐々に表面に移動させ蒸発して行く。球内の溶媒が揮発した後には、溶媒の量に比例した空洞が残る。
【００２５】
更に前述した、電熱線である白金線は１４ミクロンの細線が一般的で、角度が狭角状のＶ字型に折り曲げられている。そのため更に線径の細い局部が発生して高抵抗値となり、通電で最も高温となる部分が生じ、塗布された点火薬が瞬時に発火する。しかしながら、点火薬は白金線のＶ部を中心として塗布し囲うために、前記した空洞もＶ部の近傍から発生する場合が多い。特に白金線は、貴金属のため表面の特性とで点火薬の付着が銅線と比較して少ない。従って、空洞の大きさも当然塗布された点火玉の大きさに比例して形成される。このため、非火薬系の点火薬は不発火となる。
【００２６】
【発明の効果】
本発明は、従来の技術で作成した球状の非火薬系点火玉では溶媒乾燥後の点火薬中に空洞が生じ、電熱線である白金線の屈折部（ホットスポット）と点火薬との不接触が多数発生したための不発火を改良したものである。点火薬を最も高温となる電熱線屈折部に全て接触させるため、非火薬系点火薬の塗布方法を従来の球状から、２本の電導線とその間に渡されているV字型電熱線とを平板と仮定し、塗布棒に塗布した点火薬をずらしつつ両電導線間に撫で付け、点火薬の膜を作成する方法を変更した。（図３に記載。）このため、点火薬は全て乾燥後に両電導線間にて収縮して台形状の薄膜となり、点火薬に完全に被覆された電熱線の部分が線状で血管のようなシルエット状態に見え、内部には空洞は認められなかった。このため巣の発生は無く、電熱線の露出も無かった。全て非点火薬はホットスポットに接触しているため、試作した点火薬は通電後全て発火した。
【００２７】
【実施例】
本発明の単発効果を実証するために以下の試験を行った。結果は表１に示す。
実施例１
点火薬の組成は、ジルコニウム５ｇ、クロム酸バリウム１５ｇ、安定剤のジフェニルアミン１．４ｍｇ、バインダーとしてニトロセルロース１４０ｍｇとから成り、溶媒として酢酸イソアミルを添加した。点火薬の塗布は、点火薬を塗り付けた塗布棒を両電導線の端末に接触・静止してから塞栓まで移動し、一層構造を有する薄膜の点火薬を両電導線間に形成した。
この薄膜を乾燥した後、実施例として２００本の試料に対し、単３V乾電池で通電発火試験と、更に２００本の分割による内部観察とを行った。なお試料の抵抗値は、約０．６オームで、１Ａの電流を通電した。その結果、実施例の製品は、１本づつの通電試験では全て完爆し、一方の試料の内部分割観察においても、不発火の原因の空洞が全て皆無であった。従って本発明の点火薬塗布方法によれば、非火薬でも全て発火させることが可能であり、狭い場所及び装置内に設定された可燃物を確実に着火または加温させることができる。
【００２８】
比較例１〜３
公知の方法により、表１に示す形状の点火薬を作製し、実施例１と同様の評価を行った。
１ｍｍ未満の薄膜は白金線の膨張により点火薬が剥離して白金線のホットスポットが裸状態となり不発火、約５ｍｍφ玉状（塗布数３回）、約５ｍｍφ玉状（塗布数１回）等は、全て少ない発火試験でも不発火が生じている。
【００２９】
【表１】
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【図面の簡単な説明】
【図１】従来の点火玉の縦断面図
【図２】本発明の薄膜点火薬の縦断面及び横断面図
【図３】本発明の薄膜点火薬の作成方法
【図４】本発明の薄膜点火薬の縦断面及び横断面図
【符号の説明】
１  点火玉（球状）外周
２  点火薬（ジルコニウム／塩素酸カリ）
３  電熱線（白金線）
４  巣（空洞）
５  電導線（銅線）
６  塞栓（電導線の固定用）
７  第一塗布の薄膜の外周
８  電熱線（白金線）
９  電導線（銅線）
１０  塗布棒
１１  湿状点火薬
１２  点火薬付の塗布棒の移動方向
１３  薄膜点火薬
１４  第一塗布の外周
１５  第二塗布の外周
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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