(57)【要約】      （修正有）【課題】サーミックランスの摩擦又は電気点火は、一般的な方法よりもより好都合でかつより安全であり、燃焼装置としても用いられた場合、ランスは、一般的な花火よりも、より安全であり、そして公害が少ない。【解決手段】サーミックランス１０２が、少なくとも１つのガス流路１１８に沿ってガス流接続している酸化ガスインレット端部１０６及びアウトレット端部１０８を有する燃焼性の金属外管１０４、及びランス１０２を点火するため、外管のアウトレット端部のところに取り付けられた点火システム（１２０，１２２，１２４，１２６）を含む花火としてのサーミックランスの使用。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
花火としてのサーミックランスの使用。
【請求項２】
サーミックランス（１０２）が、酸化ガスインレット端部（１０６）及びアウトレット端部（１０８）を有する燃焼性の金属外管（１０４）、前記２つの端部は、少なくとも１つのガス流路（１１８）に沿ってガス流接続している；及び
前記ランス（１０２）を点火するため、外管（１０４）のアウトレット端部（１０８）のところに取り付けられた点火システム（１２０，１２２，１２４，１２６，５５８）：
を含む、請求項１に記載の使用。
【請求項３】
前記点火システムが、ローター（５６０，５６８）及び燃焼性の筐体（５６２，５７０）を含む摩擦点火システム（５５８）であり、当該筐体は、前記ガス流路（１１８）又は少なくとも１つのガス流路（１１８）とガス流接続して取り付けられているガスインレット（５６４）及び少なくとも１つのガスアウトレット（５６６）を含み、当該筐体（５６２，５７０）が、ガスインレット（５６４）及び一又は複数のガスアウトレット（５６６）の間のガス流経路を規定し、ローター（５６０，５６８）が、前記ガス流経路に沿ったガスの流れにより、当該筐体（５６２，５７０）内で回転するために、前記ガス流経路内に取り付けられている、請求項２に記載の使用。
【請求項４】
燃焼性の筐体（５６２）が、プラスチック材料を含む、請求項３に記載の使用。
【請求項５】
ローター（５６０，５６８）が、筐体（５６２，５７０）と直接接して取り付けられている、請求項３又は請求項４に記載の使用。
【請求項６】
摩擦点火システム（５５８）が、ローター（５６０，５６８）及び筐体（５６２，５７０）の間に少なくとも一箇所の接触点を含み、そして前記少なくとも一箇所の接触点のところに研磨材料が提供されている、請求項５に記載の使用。
【請求項７】
摩擦マッチ組成物（５７２）が、ローター（５６０，５６８）の一部及び筐体（５６２，５７０）の一部の間に提供されている、請求項３〜６のいずれか一項に記載の使用。
【請求項８】
前記サーミックランスが、外管（１０４）のアウトレット端部（１０８）及び摩擦点火システム（５５８）のガスインレット（５６４）の間に、同軸方向に取り付けられた燃焼性のプラスチック製の管状ヒューズ（１２０，１２２）を含む、請求項３〜７のいずれか一項に記載の使用。
【請求項９】
前記点火システムが、下記；
燃焼性のプラスチック製ヒューズ（１２０，１２２）；及び
ヒューズ（１２０，１２２）を点火するための電気点火システム（１２６）：
を含む、請求項２に記載の使用。
【請求項１０】
プラスチック製ヒューズ（１２０，１２２）が管状であり、そして外管（１０４）のアウトレット端部（１０８）のところに同軸方向に取り付けられている、請求項９に記載の使用。
【請求項１１】
前記プラスチック製ヒューズが、前記ヒューズから前記外管に伸びる複数の燃焼性金属ワイヤ（１２４）をさらに含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１２】
プラスチック製ヒューズ（１２０，１２２）が、ポリウレタン；ポリスチレン；ポリエチレン；及びナイロンから成る群から選択されるプラスチック材料から作られる、請求項８〜１１のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１３】
前記燃焼系ランスが、前記ヒューズを通過するガス流量を制御するために、前記外管のアウトレット末端のところ、あるいは前記ヒューズ内に少なくとも一つの第一のガス流量制御アパーチュア（１２８）を含む、請求項２〜１２のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１４】
前記燃焼系ランスが、下記；
酸化ガスインレット端部（１１２）及びアウトレット端部（１１４）を有する燃焼性の金属内管（１１０）、当該内管は、前記外管のアウトレット端部を越えて伸びる当該内管のアウトレット端部を備え、前記外管と同軸方向に提供される；及び
複数の燃焼性金属棒（１１６）、当該複数の燃焼性金属棒の一部は、内管（１１０）に囲まれ、そして残りの部分は、内管（１１０）及び外管（１０４）の間に提供され、棒（１１６）は、前記外管の各端部の間のガス流接続を提供する前記外管内のガス流路（１１８）を規定する：
を含む、請求項２〜１３のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１５】
前記サーミックランスが、ランス（１０２）を点火するために、外管（１０４）のアウトレット端部（１０８）のところに取り付けられた燃焼性のプラスチック製ヒューズ（１２０，１２２）を含み、
プラスチック製ヒューズが２つの部品、前記内管のアウトレット端部上に取り付けられた第一の部品（１２０）及び前記外管のアウトレット端部上に取り付けられた第二の部品（１２２）を有する、
請求項１４に記載の使用。
【請求項１６】
前記プラスチック製ヒューズが、前記ヒューズの第一の部分から前記内管内に伸びる第一の複数の燃焼性金属ワイヤ（１２４）と、前記ヒューズの第二の部分から前記外管内に伸びる第二の複数の燃焼性金属ワイヤ（１２４）とをさらに含む、請求項１５に記載の使用。
【請求項１７】
前記サーミックランスが、前記外管を通す前記酸化ガスの流量を制御するために、当該サーミックランスの酸化ガスインレット端部のところに、第二のガス流量制御アパーチュア（１３０）を規定する前記外管の内面から放射状に突出する一体型の壁を含む、請求項２〜１６のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１８】
前記サーミックランスが、前記燃焼性金属の表面の少なくとも一部上に提供される少なくともひとつの着色剤を含む、請求項２〜１７のいずれか一項に記載の使用。
【請求項１９】
前記サーミックランスが、前記外管を囲む、少なくとも１つの紙の層を含む、請求項２〜１８のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２０】
前記サーミックランスが、下記；
当該ランスを通る酸化ガスの流量を制御するための常時閉型ソレノイド弁（３３４）；
前記弁と、前記サーミックランスの外管の酸化ガスインレット端部との間のガス流接続を提供するための第一の導管（３３２）；
電流を発生させるための手段（３４８）；
前記ソレノイド弁と、前記電流を発生させるための手段との間の電気回路を提供するための電気的接続（３４４）；及び
前記電気回路の周辺の電流の各弁への流れを制御するためのスイッチ（３４６）：
を含む、請求項２〜１９のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２１】
前記電気的接続が、前記ランスの外管の酸化ガスインレット端部のところに取り付けられた融解可能な回路ブレーカを含む、請求項２０に記載の使用。
【請求項２２】
前記サーミックランスが、前記ソレノイド弁と平行するバイパス弁を含み、前記ソレノイド弁を閉じる一方で、前記サーミックランスを点火するための「点火」流速において酸化ガスを前記サーミックランスに供給する、請求項２１又は２２に記載の使用。
【請求項２３】
前記サーミックランスが、当該ランスの外管の酸素ガスインレット端部のところに、ガス流路内に取り付けられたばね装填型弁を含み、
当該弁は、融解可能な移動止めにより、開放位置に偏っている、
請求項２〜２２のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２４】
固体の酸化材料が、前記ランスのアウトレット端部の少なくとも一部上に提供されている、請求項２〜２３のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２５】
前記燃焼性金属又は少なくとも一種の燃焼性金属が、鉄及びアルミニウムから選択される第一の金属の少なくとも一種と、周期表のＩＡ族及びＩＩＡ族の金属から選択される第二の金属の少なくとも一種とを含む合金である、請求項２〜２４のいずれか一項に記載の使用。
【請求項２６】
下記；
加圧された酸化ガスの供給源（３３８，３４０）；
複数のサーミックランス（１０２）；
各サーミックランス用の酸化ガス流量制御弁（３３４）；
前記弁及び前記サーミックランスの各ペア用の第一の導管（３３２）、それぞれの第一の導管は、前記弁と前記サーミックランスの外管の酸化ガスインレット端部との間のガス流接続を提供する；及び
前記加圧された酸化ガスの供給源及び各弁との間のガス流接続を提供するための第二の導管（３３６）：
を含む花火のシステム。
【請求項２７】
前記弁を遠隔操作する制御システム（３４６）を含む、請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
各弁（３３４）が、常時閉型ソレノイド弁であり、
前記制御システムが、下記；
電流を発生させるための手段（３４８）；
各ソレノイド弁及び前記電流を発生させるための手段の間に電気回路を提供するための電気的接続（３４４）；及び
各電気回路の周辺の電流の各弁への流れを制御するためのスイッチ（３４６）：
を含む、
請求項２７に記載のシステム。
【請求項２９】
前記ソレノイド弁を閉じる一方で、前記サーミックランスを点火するための「点火」流速において酸化ガスをサーミックランスに供給するために、各流量制御弁と平行する別個のバイパス弁を含む、請求項２６〜２８のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３０】
下記；
加圧された不活性ガスの供給源（４５０，４５２）；
不活性ガス流量制御弁（４５６）；
加圧された不活性ガスの供給源及び前記不活性ガス流量制御弁の間のガス流接続を提供するための第三の導管（４５４）：
を含み、
前記不活性ガス流量制御弁が、各ランスとガス流接続している、
請求項２６〜２９のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３１】
下記；
少なくとも１つの着色剤の供給源；
前記第二の導管において前記供給源から酸化ガスの流れに、前記着色剤を添加するための手段：
を含む、請求項２６〜３０のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３２】
前記ランス又は少なくとも１つのランスが、請求項２〜２５のいずれか一項に記載されている、請求項２６〜３１のいずれか一項に記載のシステム。
【請求項３３】
花火として少なくとも１つのサーミックランス（１０２）を用いる方法であって、
当該方法は、下記；
「点火」流速において、加圧された酸化ガスを、前記サーミックランス（１０２）に通す段階；
前記サーミックランス（１０２）を点火する段階；
点火後、前記花火が必要とされるまで、「待機」流速において、前記ランスを通す加圧された酸化ガスの流量を維持する段階；次いで
要求された場合に、前記「待機」流速から「表示」流速に、加圧された酸化ガスの流量を増加させる段階：
を含む。
【請求項３４】
前記「点火」流速が、１Ｌ／分〜１０Ｌ／分である、請求項３３に記載の方法。
【請求項３５】
前記「待機」流速が、１Ｌ／分〜１０Ｌ／分である、請求項３３又は請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記「表示」流速が、１０Ｌ／分〜１０００Ｌ／分である、請求項３３〜３５のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
前記「表示」流速を、前記表示を変化させるために要求されるとおりに変化させる、請求項３３〜３６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３８】
下記；
酸化ガスインレット端部（１０６）及びアウトレット端部（１０８）を有する燃焼性の金属外管（１０４）、前記２つの端部は、少なくとも１つのガス流路（１１８）に沿ってガス流接続している；及び
外管（１０４）のアウトレット端部（１０８）のところに取り付けられた摩擦点火システム（５５８）、摩擦点火システム（５５８）は、ローター（５６０，５６８）及び燃焼性の筐体（５６２，５７０）を含み、筐体（５６２，５７０）が、前記ガス流路（１１８）又は少なくとも１つのガス流路（１１８）とガス流接続して取り付けられているガスインレット（５６４）と、少なくとも１つのガスアウトレット（５６６）とを含み、筐体（５６２，５７０）が、前記ガスインレット（５６４）及び一又は複数のガスアウトレット（５６６）の間のガス流経路を規定し、ローター（５６０，５６８）が、前記ガス流経路に沿ったガスの流れにより、筐体（５６２，５７０）内で回転するために、前記ガス流経路内に取り付けられている：
を含むサーミックランス。
【請求項３９】
下記；
酸化ガスインレット端部（１０６）及びアウトレット端部（１０８）を有する燃焼性の金属外管（１０４）、前記２つの端部は、少なくとも１つのガス流路（１１８）に沿ってガス流接続している；
ランス（１０２）を点火するために、外管（１０４）のアウトレット端部（１０８）のところに取り付けられた燃焼性のプラスチック製ヒューズ（１２０，１２２）；及び
ヒューズ（１２０，１２２）を点火するための電気点火システム（１２６）：
を含むサーミックランスであって、
前記プラスチック製ヒューズが、前記ヒューズから前記外管内に伸びる複数の燃焼性金属ワイヤ（１２４）をさらに含む。
【請求項４０】
請求項２〜２５のいずれか一項において規定されるような、請求項３８又は請求項３９に記載のサーミックランス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、サーミックランス（ｔｈｅｒｍｉｃ  ｌａｎｃｅ）及びその使用、特に花火（ｆｉｒｅｗｏｒｋ）としての使用に関する。
【背景技術】
【０００２】
サーミックランスは、砲床、潜水艦基地及び他の大きなコンクリート構造体を、即座に及び都合よく破壊又は解体する手段として、第二次世界大戦に続いて開発されている。
【０００３】
サーミックランスの操作には、通常、スチール管の全長を通して、ガス状の分子酸素を供給することが含まれ、その先端は、燃焼温度まであらかじめ加熱されている。上記酸素が、上記ランスのスチール内の鉄と結合し、酸化鉄に富むスラグを生成する。生成したスラグは非常に熱くかつ流動性が高いので、上記ランスを切削ツール及び／又は穿孔ツールとして用いることができる。上記スラグの流速は、ガスの速度及びスラグ内から追い出される蒸気により加速される。
【０００４】
上記ランスは、鉄：酸素の比率が高くなるようにスチールロッドで通常は包装され、コンクリート（融点が、１８００〜２５００℃である。）及び／又は鉄若しくは非鉄金属を十分に加熱し融解させることができる。上記包装に、アルミニウム及び／又はマグネシウムを加えることにより、ランスの熱出力を上げることができる。より小さなランスは、スチールロッドの代わりに、シートスチールのロールを用いて包装されている。
【０００５】
サーミックランスの例は、米国特許第３５７０４１９号明細書（Ｂｒａｎｄｅｎｂｅｒｇｅｒ；１９７１年公開）、米国特許第３７３８２８８号明細書（Ｂｒａｎｄｅｎｂｅｒｇｅｒ；１９７３年公開）、及び英国特許第２１５１５３０号明細書（Ｐａｒｔｉｎｇｔｏｎ；１９８５年公開）に開示されている。
【０００６】
サーミックランスは、通常、オキシ−アセチレントーチを用いて、上記ランスの先端を燃焼温度まで加熱することにより点火される。上記先端をまた、自動車のバッテリに短絡させることにより、要求温度まで加熱することができる。どちらにしても、一度加熱されると、次いで酸素が上記ランスを通して供給され、ランス先端の溶融を促進する。燃焼反応は自立型であり、そして酸素の流れが止まるか、あるいはスチールからの全ての燃料が消費されるかのどちらかまで続く。上記ランスそれ自体は、操作の際に明らかに消費される。
【０００７】
オキシ−アセチレントーチ又は自動車のバッテリを使用して、上記ランスを点火することは、全ての環境において、必ずしも好都合なものではない。さらに、オキシ−アセチレントーチを用いた燃料ガスを使用することは、潜在的な危険性を有する。ランスイグナイタ管（又は「ＬＩＴ」）法（Ａｕｓｔｒａｌｉａｎ  Ｔｈｅｒｍｉｃ  Ｌａｎｃｅ  Ｃｏｍｐａｎｙ）は、サーミックランスを点火するためのより安全な方式として開発された。上記方法は、ランス芯及びランスイグナイタ管を使用することを含む。一度点火すると、上記ランス芯は、ゆっくりとくすぶり続ける。上記ランスをＬＩＴ管上に置き、そしてくすぶり続ける芯を同じ位置に置く。酸素ガスを、低圧で上記ランスを通して供給し、そして上記芯を燃え上がらせ、そして上記ＬＩＴ管を点火させる。上記ランスをＬＩＴ管内に移動させ、そして酸素ガス流量を増加させ、激しい火炎（点火点まで上記ランスの端部を加熱させる）を生じさせる。
【０００８】
上記ＬＩＴ法を用いたサーミックランスの点火には、二人の人間が必要であるので、二人目の人間が居ない場合には都合が悪い。
【０００９】
米国特許第４０５５３３２号明細書（Ｓｗｅｅｎｅｙ；１９７７年公開）には、ランスの先端を点火させるために、プラスチック製イグナイタユニットを有するサーミックランスが開示されている。上記プラスチック製イグナイタユニットを、電気的に着火しうる点火要素、例えば、電気マッチ又は電気ヒューズを用いて点火する。上記ランスを通す酸素流の中で上記イグナイタユニットを点火することにより、上記ランスを点火させる。
【００１０】
米国特許第５６２２６７２号明細書（Ｓｗｉｃｋら；１９９７年公開）は、ランスの先端を点火させるための、化学系イグナイタユニットを有するサーミックランスを開示している。上記ユニットは、密封され、そして酸素流の中で自発的に点火する自然発火性材料を含む。固い表面にぶつかった際に、上記ランスが、上記ユニットを貫通し、次いで上記ランスに酸素を通すことにより、上記ランスが点火する。
【００１１】
米国特許第４９１５６１８号明細書（Ｂｒａｎｄｉｎ；１９９０年公開）には、酸素の圧力の下で作動する化学系イグナイタユニットを有するサーミックランスが開示されている。上記イグナイタユニットには、従爆薬として用いられる従爆薬組成物（例えば、鉄のテルミット）及び摩擦に敏感な起爆薬が含まれる。摩擦要素、例えば、ワイヤばね等が、上記従爆薬に埋め込まれている。上記ランスを通過する酸素流が、上記摩擦要素を生じさせ、上記従爆薬を爆発させ、それにより、従爆薬を点火させる（従爆薬組成物、次いでランスが、順に点火する。）。
米国特許第５６２２６７２号明細書及び米国特許第４９１５６１８号明細書のランスは、水中用途に関する特定の用途を有する。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１２】
従って、本発明の好ましい実施形態の目的は、下記を含む；
一人の人間により、より安全に、より簡素に、そしてより好都合に点火することができるサーミックランスを提供すること；そして
安全な距離から、例えば、遠隔点火することができるサーミックランスを提供すること。
【００１３】
一般的な花火には、危険な、爆発性のそして有毒な材料を使用することが含まれる。例えば、花火中の起爆薬は、通常、特定割合の木炭、硫黄及び硝酸カリウムの周知の混合物である黒色粉末である。爆発した黒色粉末に由来する生成物には、非耐塩植物を病気にするか又は破壊する場合がある煙、汚染材料のガス、例えば、二酸化硫黄並びにナトリウムイオン及びカリウムイオンが含まれる。さらに、花火中は、通常、非常に毒性の高い、金属の塩素酸塩及び／又は過塩素酸塩により着色される。
【００１４】
従って、本発明の好ましい実施形態のさらなる目的には、一般的な花火に対する、より安全な、そしてより好都合な代替案を提供することが含まれる。
【００１５】
本発明者は、使用中のサーミックランスから生成させた「スパーク」のシャワーが、見て美しいことを理解し、従って、サーミックランス（好ましくは好適に改良された）が、「噴流」及び「ゲルブ（ｇｅｒｂ）」花火を含む一定の形状の一般的な花火のための好適な置換物を提供すると考えている。本発明者はまた、一般的なサーミックランスの現在の点火様式を改良することができ、そしてそれらをサーミックランス花火と共に用いるために好適であることを理解した。現在の点火様式は、燃料ガス源を含むことが多く、従って潜在的に危険である。
【００１６】
本発明者は、プラスチック材料、そして特に、ポリウレタン及びポリスチレンを、サーミックランスの先端を点火するために用いることができることを見出した。低電力の電気的手段を用いて、プラスチック製ヒューズ（ｆｕｓｅ）を点火することができ、そして点火されたヒューズそれ自体が、サーミックランスを点火させる。本発明者は、驚くべきことに、上記プラスチック材料をまた、摩擦により点火することができることを見出した。この方式では、制御可能で、そして信頼性があるサーミックランスの点火を、遠く離れた場所から一人の人間により、都合よく達成することができる。本発明者はまた、遠く離れた点火が、花火として用いるべきサーミックランスに関して十分に信頼性があることを見出した。
【００１７】
本発明の第一の態様に従って、花火としてサーミックランスを使用することが提供される。本発明者は、ランスそれ自体の設計が、花火としての適用に不可欠であるとは考えていない。典型的なサーミックランスには、酸化ガスインレット端部及びアウトレット端部を有する燃焼性の金属外管が含まれ、そして当該端部は、少なくとも一本のガス流通路に沿ってガス流接続している。上記構造を有するランスは、本発明で用いるために好適であるが、点火システム又はユニットを、上記外管のアウトレット端部のところに取り付けることが好ましい。好ましい点火システムは、上記ランスを、確実に、制御可能にそして遠く（例えば、スパーク範囲外のランスから安全な距離）離れて点火させる。
【００１８】
本発明者は、上記点火システムが、上記ランスの外管の外端部分に直接取り付けられている実施形態を想定している。しかし、上記配置は、必須の要素ではない。上記点火システムを、外端部分のところ、又はその近くに取り付ければ十分である。用語「近く」は、イグナイタユニットに関して、上記ランスを点火するために好適な距離を意味する。
【００１９】
実施形態の一つでは、上記サーミックランスは、下記を含む電気点火ユニットを有する：
燃焼性のプラスチック製ヒューズ；及び
上記ヒューズを点火するための電気点火システム。
米国特許第４０５５３２２号明細書に開示される電気点火ユニットが、本発明において用いるために好適である（参照することにより、当該公表を本明細書に組み入れる。）。
【００２０】
上記プラスチック製ヒューズを、任意の好適なプラスチック材料から製造することができる。上記プラスチック製ヒューズを、単に又は主に、プラスチック材料から製造することができる。好適なプラスチック材料は、「きれいに」燃焼する材料であり（すなわち、有毒ガスの排出が全く又はほとんどない）、そして外管の可燃性金属、又は、好ましくは、ヒューズ内に提供されうるワイヤの可燃性金属（下記を参照のこと）を点火させるために十分な熱を有して燃焼する（酸化ガス、特に分子酸素ガス流の中で）材料である。
【００２１】
好適なプラスチック材料は、分子酸素中で「白熱」する、例えば、少なくとも１８００℃、通常は２０００℃超、そして典型的には約２５００℃の温度において燃焼する。燃焼温度は、酸化ガスの流速によって決まるが、通常は、３０００℃を超えない。
【００２２】
好適なプラスチック材料の例は、ポリウレタン；ポリエチレン；ポリスチレン；及びナイロンから成る群から選択されるが、ポリウレタンが、ヒューズとして好ましい。
【００２３】
上記プラスチック製ヒューズは、通常、上記ヒューズから、上記外管に伸びる複数の燃焼性金属ワイヤをさらに含む。上記ヒューズのプラスチックが、上記ワイヤを点火し、同様に、上記外管の点火を促進する。上記ワイヤの直径は、３ｍｍ以下であるべきであり、例えば、通常、約１ｍｍ〜約２ｍｍである。
【００２４】
上記プラスチック製ヒューズは、好ましくは管状であり、典型的には、短い（例えば、約１ｃｍ〜約１０ｃｍ）柔軟なプラスチック製管であり、上記外管のアウトレット端部において、同軸方向に取り付けることができる。接着剤又は他の種類の好適な固着剤を用い、上記外管のアウトレット端部に、上記プラスチック製ヒューズを取り付けることができる。しかし、好ましい実施形態では、管状のプラスチック製ヒューズの少なくとも一部の内径は、上記外管の外径とほとんど同じ（あるいは、管が弾力性を有する場合には、それよりも若干小さい）であり、それにより、上記外管のアウトレット端部の上に、上記プラスチック製ヒューズの「摩擦密着（ｆｉｔ）」が与えられる。次いで、上記プラスチック製ヒューズを上記管に取り付けるための接着剤は必要ない。
【００２５】
本発明者は、上記サーミックランスの点火は、少なくとも点火が十分に確立するまでは、酸化ガスの流速を下げることが必要であることを見出した。流速は、上記ランスを通る酸化ガスの流速を注意深く調整することにより下げることができる。あるいは、流速を、上記ランスのアウトレット端部で低下させる、少なくとも一つの第一のガス流量制御アパーチュアにより、少なくとも部分的に下げることができる。一又は複数の上記アパーチュアを、ヒューズ内、又は上記外管のアウトレット端部内に提供することができる。上記ヒューズが消費された後、一又は複数の流速制御アパーチュアが消失し、それにより自動的に、上記ランスを通過する上記酸化ガスの流量が増える。
【００２６】
上記又は少なくとも一つのアパーチュアを、上記外管のアウトレット端部の上に提供された管状のプラスチック製ヒューズの内面から、あるいは上記外管のアウトレット末端それ自体の内面からのどちらかから、放射状に突出する壁により規定することができる。
【００２７】
上記電気点火システムは、通常、下記を含む：
上記ヒューズの少なくとも点火範囲内に提供された電気系イグナイタ；
上記イグナイタに電流を発生させる手段；
電流の発生に関し、上記電気系イグナイタ及び上記手段の間の電気回路を提供するための電気的接続；及び
上記電気回路周辺の、電流の上記イグナイタへの流れを遠隔制御するためのスイッチ。
上記電気系イグナイタを、上記プラスチック製ヒューズに接触させて提供することができる。
【００２８】
上記電気系イグナイタは、ＮｉＣｈｒｏｍｅ（商標）ワイヤであることが好ましい。「ＮｉＣｈｒｏｍｅ（商標）」は、電気抵抗が大きく、そして高温に耐えることができるニッケル−クロム合金である。ＮｉＣｈｒｏｍｅ（商標）ワイヤの長さは、通常、約１０ｍｍ〜約３０ｍｍ、好ましくは約２０ｍｍである。上記プラスチック製ヒューズが、管状（例えば、長さの短いプラスチック管）である実施形態において、ＮｉＣｈｒｏｍｅ（商標）ワイヤの全長が、通常、ループを形成し、そして上記プラスチック製ヒューズの内部に提供される。わずかな電流、例えば、数アンペア以下、例えば、約１Ａ〜約３Ａを、ＮｉＣｈｒｏｍｅ（商標）ワイヤを通して流すと、当該ワイヤが非常に熱くなり、それにより上記プラスチック製ヒューズが点火する。ＮｉＣｈｒｏｍｅ（商標）ワイヤの優位性は、大気の下、大気の汚染材料の存在下でさえも錆びないことである。
【００２９】
上記電気系イグナイタは、電気マッチ、例えば、一般的な花火又は模型ロケットを点火させるために用いられるものであることができる。電気マッチは、おおよそ一般的なマッチヘッドのサイズであり、そして２つの丈夫な接続ワイヤに接続され、組込まれた極細ワイヤと共に、迅速に燃焼する酸化／燃料混合物の固体滴を含むのが通常である。わずかな電流、約１Ａ以下を流すと、上記電気マッチが、かすかな「バン」という音とともに即座に点火する。上記プラスチック製ヒューズが、管状（例えば、長さの短いプラスチック管）である実施形態において、上記電気マッチを、上記プラスチック管の内部に提供することができる。
【００３０】
上記電流を生じさせる手段は、好ましくは、バッテリ、例えば、１２ボルトのバッテリ（例えば、自動車に用いられるバッテリ）である。
【００３１】
別の実施形態では、上記点火ユニットは、摩擦点火システムである。米国特許第４９１５６１８号明細書に開示されるシステムが好適である（当該公表を参照し、本明細書に組み入れる。）。しかし、好ましい実施態様では、上記システムは、ローター及び燃焼性の筐体を含む。上記筐体には、当該又は少なくとも一つのガス流路にガス流接続して取り付けられたガスインレットと、少なくとも一つのガスアウトレットとが含まれる。上記筐体は、上記ガスインレット及び一又は複数の上記ガスアウトレットとの間のガス流経路を規定する。上記ローターは、上記ガス流経路に沿った酸化ガスの流れにより上記筐体内で回転させるために、上記ガス流経路内に取り付けられている。上記筐体のガス流経路に沿って酸化ガスの十分に速い流れが通過すると、上記ローターは、上記筐体に対して回転する。上記ローターが上記筐体と接触するところで、上記ローター及び上記筐体の間に摩擦が生じ、燃焼性の筐体を点火させる熱が発生する。次いで、上記筐体が、存在する場合には、プラスチック製ヒューズを経由して上記ランスを点火させる。
【００３２】
上記ローターは、上記筐体内に、上記ローターを取り付けるための軸を有するのが通常である。上記軸の少なくとも一方の端部を、上記筐体と接触させることができる。好ましい実施形態では、上記ローターは、タービン筐体内のタービンである。ペルトン水車、軸流タービン又は遠心流タービンを用いることができる。
【００３３】
上記燃焼性の筐体は、プラスチック材料を含むことが好ましい。上記プラスチック材料は、通常、低コストのプラスチック材料であり、そして上記ヒューズと同じ材料群から選択することができる。好ましくは、上記材料はポリスチレンである。
上記ローターを、プラスチック材料又は金属から製造することができる。
【００３４】
上記摩擦点火システムは、上記ローター及び上記筐体の間に少なくとも１箇所の接触点を含むことが好ましい。摩擦点火を促進するために、研磨材料を、上記接触点の少なくとも一箇所に提供することができる。金剛砂、砂及びカーボランダムを含む任意の好適な研磨材料を用いることができる。
【００３５】
摩擦マッチ組成物を、上記ローター及び上記筐体の間に提供することができる。任意の好適な摩擦マッチ組成物を用いることができる。好適な摩擦マッチ組成物には、塩素酸塩及び／又は過塩素酸塩が含まれうる。好適な塩素酸塩及び／又は過塩素酸塩には、周期表のＩＡ族及びＩＩＡ族に由来する金属の塩及びアンモニウム塩が含まれる。好ましい塩素酸塩及び／又は過塩素酸塩には、ナトリウム；カリウム；マグネシウム；及びアンモニアとの塩が含まれる。
【００３６】
上記サーミックランスは、摩擦点火システムのガスインレット及び外管のアウトレット端部の間に、同軸方向に取り付けられた燃焼性のプラスチック製の管状ヒューズを含むことが好ましい。上記ヒューズは、上述の通りである。
【００３７】
上記ランスは、外管、プラスチック製ヒューズ及び電気点火システムから単に成ることができる。しかし、通常、少なくとも１種の燃焼性金属の細長い挿入物が、上記外管内に封入されている。一又は複数の上記挿入物の目的は、存在する燃料の量を増やすことであり、それにより、酸化生成物及び上記ランスにより発生する熱量が増える。一又は複数の上記挿入物は、上記外管の端部相互間にガス流接続を付与する上記外管内に、少なくとも一つのガス流路を規定する。
【００３８】
上記挿入物は、ロール状のシートの可燃性金属であることができ、その場合には、ガス流路は、上記ロールの層の間にある。しかし、通常、複数の燃焼性金属棒又はワイヤが、上記外管内部にパッキングされることがあり、その場合には、上記ガス流路は、それぞれの棒又はワイヤの間にある。上記外管の内径より小さい（例えば、約半分）外径を有する燃焼性金属の内管を、挿入物として用いることができる。
【００３９】
上記サーミックランスは、下記をさらに含むことが好ましい：
酸化ガスインレット端部及びアウトレット端部を有する燃焼性金属の内管、当該内管は、上記外管のアウトレット端部を越えて伸びる上記内管のアウトレット端部を備え、上記外管と同軸方向に提供される；及び
複数の燃焼性金属棒、当該複数の燃焼性金属棒の一部は、上記内管に囲まれ、そして残りの部分は、上記内管及び外管の間に提供され、上記棒は、上記外管の端部相互間のガス流接続を提供する上記外管内にガス流を規定する。
【００４０】
上記実施形態では、上記プラスチック製ヒューズを、上記内管のアウトレット端部の上にのみ取り付けることができる。しかし、上記プラスチック製ヒューズは、好ましくは２つの部分（上記内管上に取り付けられた第一の部分、そして上記外管のアウトレット端部の上に取り付けられた第二の部分）を有する。上記プラスチック製ヒューズは、上記ヒューズの第一の部分から上記内管に伸びる第一の複数の燃焼性金属ワイヤと、上記ヒューズの第二の部分から上記外管に伸びる第二の複数の燃焼性金属ワイヤとを含む。
【００４１】
燃焼性金属内管を含む上記ランスの実施形態では、上記ランスのアウトレット端部のところに提供される少なくとも一つのさらなる第一のガス流量制御アパーチュアが存在することができる。上記さらなるアパーチュアを、上記内管のアウトレット端部の内面から、あるいは上記プラスチック製ヒューズの第一の部分の内面からのどちらかから放射状に突出する一体型の（ｉｎｔｅｇｒａｌ）壁により規定することができる。
【００４２】
上記酸化ガスの供給源の圧力変動が、上記ランスの燃焼の際にバラツキを生じさせることがある。上記サーミックランスは、上記外管により上記酸化ガスの流量を制御するために第二のガス流量制御アパーチュアを規定するそれらの酸化ガスインレット端部のところに、上記外管の内面から放射状に突出する一体型の壁を含むことが好ましい。上記アパーチュアは、上記ランスを通る酸化ガスの流速を制限する効果を有し、それにより上記ランスの燃焼のばらつきを抑制する。上記アパーチュアのサイズは、上記ランスのサイズに比例する。
【００４３】
上記ガス流量制御アパーチュアは、複数のランスが酸化ガスの単一供給源に接続され、そして花火として用いられる実施形態において特別な用途を有する。これらの実施形態では、酸化ガス圧力の変動を十分に大きくして、ランスを消火することができる。
【００４４】
固体の酸化材料を、上記外管の、そして存在する場合には、上記内管及び／又は棒（一又は複数）等のアウトレット端部のところで燃焼性金属の表面上に提供し、そして上記ランスの先端を、ほぼ要求される燃焼温度に保持させることができる。上記特色を、「遅いヒューズ」と称することができる。好適な固体の酸化剤には、金属の硝酸塩又は過塩素酸塩が含まれる。
【００４５】
あるいは、上記ランスへの「待機」流速を、ほんの数Ｌ／分（約１Ｌ／分〜約１０Ｌ／分、例えば約５Ｌ／分）の酸化ガス（例えば、分子状酸素）に維持することにより、上記ランスの先端をほぼ要求される燃焼温度に保つことができる。
【００４６】
上記サーミックランスが、花火として用いられるべき場合には、それらから製造した種々の着色されたスパークを有することが望ましいことが多い。種々の金属により、燃焼の際に、異なる着色されたスパークを生成させることができる。例えば、主にアルミニウムを含むランスは、シルバー／ホワイトスパークの噴射を生成させ、一方、主に鉄を含むランスは、イエロースパークのシャワーを生成させる。
【００４７】
種々に着色されたスパークを、燃焼性金属の表面の少なくとも一部上に少なくともひとつの着色剤を提供するか、あるいは酸化ガスのランスへの流れに着色剤を添加することにより生成することができる。上記着色剤は、加熱された場合に、電磁気スペクトルの可視可能な部分に光を発する金属イオンを含むことが好ましい。種々の金属イオンは、異なる色を発する。好適な金属イオンには、アルカリ金属類、アルカリ土類金属類及び一定の遷移金属のイオンが含まれる。好適な着色剤は、アルカリ金属類、例えば、ナトリウム及びカリウム；アルカリ土類金属類、例えば、バリウム及びストロンチウム；並びに一定の遷移金属、例えば、銅の塩化物、塩素酸塩及び過塩素酸塩から成る群から選択されうる。
【００４８】
融解しない燃焼性材料の外包み（例えば、紙）を提供することにより、サーミックランス（特に、アルミニウム製の外管を有するランス）により生成するスパークのサイズを制御することができる。従って、ランスは、上記外管を囲む少なくとも１つの紙の層をさらに含むことができる。例えば、６層のヘビーブラウンのクラフト紙は、非常に小さなスパーク（例えば、直径約１ｍｍ〜約２ｍｍ又はさらに小さい）に分かれるのに十分に熱くなるまで、上記外管の燃焼性金属（特に、アルミニウム）を保持することは明らかである。
【００４９】
上記ランスの外管の酸化ガスインレット端部を、第一の導管により、酸化ガス流量制御弁に接続することができる。同様に、流量制御弁を、第二の導管により、圧縮された酸化ガスのシリンダー上に提供されたガス流量調節器に接続することができる。上記ガス流量制御弁は、通常、閉鎖型のソレノイド弁であることができる。
【００５０】
従って、上記サーミックランスは、下記をさらに含むことができる：
上記ランスを通過する酸化ガスの流量を制御するための、常時閉型ソレノイド弁；
上記サーミックランスの外管の酸化ガスインレット端部及び上記弁の間のガス流接続を提供するための第一の導管；
電流を発生させるための手段；
上記電流を発生させるための手段及び上記ソレノイド弁との間に電気回路を提供するための電気的接続；
上記電気回路の周辺の電流の各弁への流れを制御するためのスイッチ。
【００５１】
上記酸化ガス流量制御弁は、一度、上記サーミックランスが消費されると、酸化ガスの供給を自動的に停止する自動カットオフを提供するための手段を有することが好ましい。
【００５２】
選択肢の一つは、電気的接続に、融解可能な（ｆｕｓａｂｌｅ）回路ブレーカを含ませることである。上記回路ブレーカを、上記ランスの外管の酸化ガスインレット端部のところに取り付けることが好ましい。一度、上記ランスが回路ブレーカまで燃えると、上記ブレーカが融解し、それにより回路が切断される。次いで、上記常時閉型ソレノイド弁が自動的に閉じ、酸化剤供給を遮断する。
【００５３】
上記回路ブレーカは、例えば、ＰＶＣ絶縁材料の中で覆われた銅ワイヤのらせん構造を含む、内部に取り付けられたワイヤループであることができる。上記ループは、外管を燃焼させることにより燃焼し、そして上記ソレノイド弁を遮断するために用いることもできる「開回路」を作動させる。
【００５４】
さらなる選択肢は、上記ランスの外管の酸素ガスインレット端部において、上記ガス流路内に取り付けられたばね荷重型弁を用いることであり、上記弁は、融解可能な移動止め、すなわち上記サーミックランスにより生成しうる温度（例えば、約１０００℃〜約２６００℃）において融解する移動止めにより、開放位置に偏っている。さらに、一度、外管の燃焼が移動止めに達すると、上記移動止めが融解し、それにより、ばね荷重型弁が放出され、酸化ガスの供給が止まる。
【００５５】
上記ばね荷重型弁は、流れを強調するように取り付けられた「ボールスプリング」型の逆止弁であることができる。上記弁は、ばねによって押され、円筒型のインレットの末端上で塞ぐボールを含み、そして通常は、逆流を可能とするのみであり、そして前進流は不可能である。前進流は、上記ボールを押してその塞いでいる面から離すバルブオープナー、例えば、金属片、例えば、円筒型インレット内部の細管により可能となる。上記バルブオープナーは、移動止め、例えば、容易に溶融可能な材料により作られた環又は直交流ピンにより、所定の位置に保持される。酸素火炎が上記移動止めに達すると、上記移動止めが融解し、上記バルブオープナーを流れの後方に移動させ、ばね圧力下、ボールをインレット流に逆らって封鎖する。
【００５６】
万が一、緊急事態の場合には、早急に上記ランスを消火する必要があるであろう。従って、上記ランスを、弁を経由して、加圧された不活性ガス（例えば、窒素又は二酸化炭素）の供給源に接続することができる。万が一、緊急事態の場合には、上記酸化ガスの供給を遮断し、そして不活性ガス供給のスイッチを入れる。上記ランスを早急に消火するが、しばらくの間は熱いであろう。
【００５７】
上記外管（又は内管）の断面形状は、本発明に不可欠なものではない。上記形状は、通常、円形である。しかし、他の多角形形状、例えば、三角形、正方形、五角形等を、好適な断面形状として用いることができる。
【００５８】
同様に、上記外管の寸法はまた、本発明に不可欠なものではない。最大約３０ｍｍ、例えば約２６ｍｍの外径を有する管が試験され、そして望ましいものとしてはたらくことが示されている。上記外管の口径サイズは、通常、約５ｍｍ〜約３０ｍｍであるが、典型的には、２０ｍｍ未満、例えば、約１４ｍｍである。上記管壁の厚さは、通常、０．７５ｍｍ〜約１．２５ｍｍ、例えば、約１ｍｍである。上記外管の長さはまた、本発明に不可欠なものではない。長さに対する唯一の限定は、十分に多い酸化ガス流量を供給すること可能であるべきことは明らかである。上記長さは、通常、約０．５ｍ〜約１０ｍ、例えば、約６ｍ、又は約０．５ｍ〜約３ｍ、例えば、２ｍである。
【００５９】
任意の好適な燃焼性金属を、上記外管、上記プラスチック製ヒューズのワイヤ及び一又は複数の挿入物向けに用いることができる。好適な燃焼性金属には、鉄；アルミニウム；又はマグネシウムを含む金属が含まれる。好適な金属は、好ましくは、鉄、又は、さらに通常は、スチール、例えば、軟鋼（ＣＡＳ  Ｎｏ．７４３９−８９−６）又は炭素鋼（例えば、約１％の炭素、０．３５％のマンガン、残りは、主に鉄及び任意の不純物である）；アルミニウム、例えば、高純度アルミニウム（ＣＡＳ  Ｎｏ．７４２−９９−０５）；及びマグネシウムである。
【００６０】
しかし、鉄と他の金属（例えば、アルミニウム及び／又はマグネシウム）の合金をまた用いることができる。さらなるカラーを、鉄及びアルミニウムから選択される第一の金属を少なくとも１種と、周期表のＩＡ族及びＩＩＡ族に由来する金属から選択される第二の金属を少なくとも一種との合金を用いることにより製造することができる。好ましい合金は、アルミニウム及びストロンチウムから作られる。この合金は、レッドのスパークを生成させる。本発明の良好なスパークは、軟鋼の代わりに炭素鋼が用いられた場合に観察される。
【００６１】
好ましい実施形態では、上記外管は鉄又はスチールから作られ、複数の挿入物の一部は、鉄又はスチールから作られ；上記複数の挿入物の残りの部分は、アルミニウム又はマグネシウムからつくられ、そして上記プラスチック製ヒューズ中のワイヤは、鉄又はスチールから作られる。複数の棒と共に、挿入物として内管を有する実施形態では、上記内管は、通常、アルミニウムから作られ、そして各棒は、鉄又はスチールから作られる。存在する場合には、上記ランス中のアルミニウムの比率は、通常、約５ｗｔ％〜約９５ｗｔ％の範囲にわたる。
【００６２】
サーミックランスの外管を通過する高圧ガスの流量によっては、上記管内に提供された挿入物が除去されてしまうことが知られている。従って、一又は複数の上記挿入物が、上記外管のアウトレット末端から除去されること又は排出されることを防ぐために、上記外管に「波型模様」を入れることができるか、あるいはそれらの酸化剤インレット端部のところ又はその近くにＳ字ベンドを含ませることができる。
【００６３】
任意の好適な酸化ガスを用いることができる。しかし、上記酸化ガスは、通常、少なくともガス状の分子酸素を含む。従って、上記酸化ガスは空気であることができる。しかし、非常に好ましい実施形態では、上記酸化ガスは、分子酸素（Ｏ2）である。
【００６４】
上記酸化ガスの操作圧力は、通常、１００ｋＰａ〜約５ＭＰａ、例えば、約２００ｋＰａ〜約４００ｋＰａである。
【００６５】
本発明の第二の態様に従って、花火のシステムが提供され、上記システムは、下記を含む：
加圧された酸化ガスの供給源；
複数のサーミックランス；
各サーミックランス向けの酸化ガス流量制御弁；
弁及びサーミックランスの各ペアに対する第一の導管、それぞれの第一の導管は、上記サーミックランスの外管の酸化ガスインレット端部と、上記弁との間のガス流接続を提供する；及び
上記加圧された酸化ガスの供給源及び各弁の間のガス流接続を提供するための第二の導管。
【００６６】
上記各ランスは、同一であることができ、あるいは一部が異なる（例えば、異なる長さ、直径、カラー等）を有することができる。上記各ランスは、通常、遠く離れた点火システムを有し、そして少なくとも１種のランス、好ましくは全てのランスが、上述の通りである。
【００６７】
上記システムは、上記弁を遠隔操作するための制御システムをさらに含むことが好ましい。各弁が常時閉型ソレノイド弁である場合、上記制御システムは、下記を含むことが好ましい：
電流を発生させるための手段；
各ソレノイド弁及び上記電流を発生させるための手段の間に電気回路を提供するための電気的接続；及び
上記電気回路の周辺の電流の各弁への流れを制御するためのスイッチ。
【００６８】
上記酸化ガス流量制御弁と平行の流量制御弁により、酸化ガス流量の比率を下げることができる。例えば、上記サーミックランスは、上記ソレノイド弁を閉じる一方で、上記サーミックランスを点火するための「点火」流速において、上記サーミックランスに酸化ガスを供給するための上記ソレノイド弁と平行するバイパス弁を含むことができる。従って、上記ランスを、上記ソレノイド弁を閉じて点火することができ、次いで、上記ソレノイド弁を開くことにより、「表示」流速において作動させることができる。さらなる優位性は、平行弁のこの配置が、高い酸化ガスの流速における「オン」動作と、上記ランス先端上の火炎を維持して消火から上記ランスを防ぐために十分に低い酸化ガスの流速における「待機」動作との間の上記ランスを切り替えるための手段を提供することである。
【００６９】
適切な場合には、上記システムは、各電気系イグナイタを作動させるために、電流を発生させるための単一の手段を含むことが好ましい。適切な場合には、同一の制御ワイヤが、点火システム電流及び制御弁システムを作動させることができる。
【００７０】
加圧された酸化ガスの供給源は、例えば、より小さなサイズの表示向けの、当該ガスの単一のシリンダーであることができる。圧縮されたガスのシリンダーの貯蔵場所、例えば、シリンダーの「パック」又は多岐管化したパッケージを、加圧されたガスの供給源として、例えば、中間サイズの表示向けに用いることできる。少なくとも１つの液化酸化ガスの槽を、例えば、大きな（又は複数の）表示向けに、加圧された酸化ガスの供給源として用いることができる。これらの実施形態では、上記液化酸化ガスが揮発し、そして当該ガスの圧力を操作圧力まで調整する。明らかに、上記酸化ガスがガス状の分子酸素である実施態様において、一又は複数の上記槽は、液体酸素（ＬＯＸ）を含むことができる。
【００７１】
上記酸化ガスの供給源が、１つ又は２つ以上の加圧されたガスのシリンダーである場合、上記貯蔵された酸化ガスの圧力は、約３０ＭＰａであるのが通常である。上記酸化ガスは、調整器を通して供給され、使用前に、約１００ｋＰａ〜約５ＭＰａ、通常は、約１ＭＰａ以下の範囲の操作圧力まで、圧力を下げる。操作圧力は、約７００ｋＰａ、又は約２００ｋＰａ〜約４００ｋＰａを含むことが好ましい。上記酸化ガスの供給源が、液化酸化ガスの槽である場合には、上記液化したガスが揮発し、上記酸化ガスを生成し、次いで当該圧力が要求に応じて調整される。
【００７２】
上記酸化ガスが分子酸素である場合、上記システムの高圧部分を、金属、例えば、銅又は黄銅（酸素中で燃焼しない）から作らなくてはならず、そして「清浄化した酸素（ｏｘｙｇｅｎ−ｃｌｅａｎ）」でなければならない、すなわち、完全に脱脂しなければならない。
【００７３】
一又は複数の上記シリンダー供給器（例えば、約３０ＭＰａにおける）は、上記酸化ガスの圧力を操作圧力（例えば、１００ＫＰａ〜約１ＭＰａ）まで下げ、プラスチック及びゴム部品の安全な使用を可能とし、そして上記システムの残りにおいて通常の圧縮空気としての（ｐｎｅｕｍａｔｉｃ）適合を可能とする圧力減少装置を提供する。
【００７４】
万が一、緊急事態の場合には、上記ランスへの酸素供給を単に遮断することにより、上記ランスを消火することができる。しかし、より迅速又は完全な操業停止が要求される場合、不活性ガス、例えば、窒素又は二酸化炭素をまた、用いることができる。
上記実施形態では、上記システムは、下記；
加圧された不活性ガスの供給源；
不活性ガス流量制御弁；
加圧された不活性ガスの供給源及び上記不活性ガス流量制御弁の間にガス流接続を提供する第三の導管：
をさらに含むことができ、そして
上記不活性ガス流量制御弁は、各ランスとガス流接続している。
【００７５】
一部の実施形態では、上記酸化ガス及び上記不活性ガス用の流量制御弁を、同一の弁多岐管（例えば、切断具又は穿孔具として用いられる場合には、上記ランス保持機（ｈｏｌｄｅｒ）の弁多岐管）内に一体化することができる。他の実施形態では、これらの流量制御弁を分離することができ、そして上記システムは、上記不活性ガス流量制御弁及び第二の導管の間にガス流接続を提供するために、第四の導管をさらに含むことができる。これらの実施形態では、上記酸化ガス供給を遮断することができ、次いで、不活性ガスを上記ランスから流し、当該一又は複数の上記ランスを消火することができる。
【００７６】
着色された花火が要求される場合、上記システムは、上記燃焼性金属の表面の少なくとも一部に提供された着色剤を有するランスをさらに含むことができる。
あるいは、上記システムは、下記をさらに含むことができる；
少なくとも１つの着色剤の供給源：及び
第二の導管において、上記供給源から、酸化ガスの流れまでに、上記着色剤を添加するための手段。
各ランスを、着色剤の異なる供給源に接続することができ、それにより、異なる着色された火炎を生成させることができる。上記着色剤が粉末状である場合には、上記システムは、粉末化された着色剤を、酸化ガスの流れに添加するための手段をさらに含むことができる。好適な手段には、金属スプレー塗装及び火炎−スプレー塗装産業において用いられているような、密封された粉末ホッパーを用いる粉末供給システムが含まれる。
【００７７】
上記システム中の各ランスは、任意の好適な組み合わせにおいて、第一の態様に関して記載される上述の特徴を有することができる。
【００７８】
本発明の第三の態様に従って、花火として少なくとも１つのサーミックランスを用いる方法が提供され、当該方法には、下記段階が含まれる；
「点火」流速において、上記熱ランスを通して、上記外管の酸化ガスインレット端部からそれらのアウトレット末端に、加圧された酸化ガスを通す段階；
上記ランスを点火する段階；
点火後、上記花火が要求されるまで、「待機」流速において、上記ランスを通す加圧された酸化ガスの流量を維持する段階；次いで
要求された場合に、上記「待機」流速から「表示」流速に、加圧された酸化ガスの流量を増加させる段階。
【００７９】
「点火」流速は、好ましくは、約１Ｌ／分〜約１０Ｌ／分、例えば、約５Ｌ／分である。「待機」流速は、好ましくは、約１Ｌ／分〜約１０Ｌ／分、例えば、約５Ｌ／分である。「待機」流速は、通常、上記ランスの先端において燃焼温度を維持するためにまさに十分であり、従って、通常、「点火」流速以上であり、そして「点火」流速と同じであることができる。「待機」流速を用いて、最小量のスパークが発生する。「表示」流速は、通常、約１０Ｌ／分〜約１０００Ｌ／分、例えば、約２００〜約６００Ｌ／分であり、達成すべき作用及び上記ランスの大きさによって決まる。
【００８０】
上記花火が要求する場合には点火後すぐに、「待機」流速から「表示」流速に、上記流速を上げ、あるいは上記花火が早急には要求しないが、瞬時に急に点火することを要求される場合には、点火後、いつでも上記流速を上げることができる。「待機」流速は、「点火」流速と同じであるのが通常である。
【００８１】
スパークが上記ランスから噴出する高さは、ある一定範囲まで、酸化ガスの「表示」流速に依存する。従って、「表示」流速が高いほど、スパークが噴出する高さがより高くなるのが一般的である。
【００８２】
酸化ガスの高い「表示」流速により、上記ランスから「噴流」効果を得ることができる。例えば、口径１４ｍｍを有するサーミックランスにおいて５００Ｌ／分の流速により、空気中に少なくとも５ｍのスパークが噴出される。
【００８３】
逆に、酸化ガスの「表示」流速が低いと、「滝」効果を作り出すことができ、上記ランスが上に向いていても、スパークの下向きの流れを作り出すことができる。低い「表示」流速は、例えば、３０Ｌ／分〜１５０Ｌ／分、例えば１００Ｌ／分である。
【００８４】
スパークの表示を変化させるために、「表示」流速を、表示の際に変えることができる。さらに、上記ランスが再度要求するまで、上記ランスを、「表示」流速の後、「待機」流速まで戻すことができる。
【００８５】
任意の角度又は傾斜、例えば、横向き又は下向きの一又は複数の上記ランスの方向がまた、明らかに可能である。ランスが硬い表面上で操作される場合には、溶融した液滴が当該表面にぶつかったときに、落下する当該溶融した液滴が小さなスパークにさらに分かれ、それによりさらに望ましい美的効果が付与される。さらに美的な効果を付与するため、ランスを、さらに、揺らすそして／又は回転させることができる。上記ランス及びランスのオンオフスイッチを迅速に動かすことにより、記号、単語及び／又は記号、単語及び／又は伝言を「書く」か、あるいは空中に画像を「描く」ことができるであろう。
【００８６】
スパーク−噴流を回転させること、例えば、回転花火、リボルビングサン（Ｒｅｖｏｌｖｉｎｇ  Ｓｕｎ）又はピンホイールを、酸化ガスを供給するための回転ジョイントを用いた垂直方向に回転する噴流を用いて作り出すことができる。水平に回転する噴流、例えば、カルーセル又は「回り花火」をまた、同じ様式で達成することができる。迅速に回転するランスの先端を非常に速く動かし、強化された長距離のスパーク噴出を提供することができる。回転の際、上記酸化ガス圧力を、オンオフに鼓動するようにプログラムすることにより、回転するスパーク−噴流と共に、さらなる効果を得ることができる。
【００８７】
また、上記酸化ガス圧力の鼓動を用い、「ソンエリュミエール（ｓｏｎ−ｅｔ−ｌｕｍｉｅｒｅ）」花火表示の様式において、ミュージカル伴奏とスパークの噴流を同調させることができる。
【００８８】
下記；
少なくとも１つのサーミックランス；
加圧された酸化ガスの供給源；
上記サーミックランス又は各サーミックランス向けの酸化ガス流量制御弁；
サーミックランス及び弁のペア又は各ペア用の第一の導管、上記第一の導管又は各第一の導管は、上記サーミックランスの酸化ガスインレット端部及び上記弁の間のガス流接続を提供する；
上記加圧された酸化ガスの供給源及び上記弁又は各弁の間のガス流接続を提供するための第二の導管；
を含む装置がまた提供され、当該装置は、下記；
加圧された不活性ガスの供給源；
不活性ガス流量制御弁；
上記不活性ガス流量制御弁及び加圧された不活性ガスの供給源の間のガス流接続を提供するための第三の導管、ここで上記不活性ガス流量制御弁は、上記ランス又は各ランスと流体流接続する：
をさらに含むことを特徴とする。
【００８９】
一又は複数の上記サーミックランスは、一般的なサーミックランスであることができる。すなわち、燃焼性のプラスチック製ヒューズを有しない。あるいは、上記一又は複数のサーミックランスは、上述のランスであることができる。１つより多いランスを含む実施形態では、各ランスは、一般的なランス又は本ランスのどちらかを含むことができる。あるいは、一般的及び存在するランスの混合物を用いることができる。一又は複数の上記ランスは、任意の好適な組み合わせにおいて、上記に規定されるランスの任意又は全ての特色を有することができる。
【００９０】
本発明の第四の態様に従って、下記を含むサーミックランスが提供される；
酸化ガスインレット端部及びアウトレット端部を有する燃焼性の金属外管、当該各端部は、少なくとも１つのガス流路に沿って、ガス流接続している；及び
上記外管のアウトレット端部のところに取り付けられた摩擦点火システム、当該摩擦点火システムは、ローター及び燃焼性の筐体を含み、当該筐体は、上記ガス流路又は少なくとも１つのガス流路とガス流接続して取り付けられたガスインレットと、ガスアウトレットとを含み、当該筐体は、一又は複数の上記ガスインレット及び上記ガスアウトレットのガス流経路を規定し、当該ローターは、上記ガス流経路に沿ったガスの流れにより、上記筐体内で回転するように上記ガス流経路内に取り付けられている。
【００９１】
本発明の第５の態様に従って、下記を含むサーミックランスが提供される；
酸化ガスインレット端部及びアウトレット端部を有する燃焼性の金属外管、当該各端部は、少なくとも１つのガス流路に沿って、ガス流接続している；
上記ランスを点火するために外管のアウトレット端部のところに取り付けられた燃焼性のプラスチック製ヒューズ；及び
上記ヒューズを点火するための電気点火システム、
ここで、上記プラスチック製ヒューズは、上記ヒューズから上記外管に伸びる複数の燃焼性金属ワイヤをさらに含む。
【００９２】
第４及び第５の態様に従う上記サーミックランスは、上述の特徴の任意の好適な組み合わせを有することができる。
【００９３】
上記ランス又は各ランスを、切断具若しくは穿孔具又は花火として用いることができる。装置が唯一のランスを有する実施形態では、上記ランスを、通常、切断具又は穿孔具として用いることができる。装置が複数のランスを有する実施形態では、当該装置を、通常、花火システムとして用いることができる。
【００９４】
図１及び図２を参照すると、サーミックランス（１０２）は、酸素ガスインレット端部（１０６）及びアウトレット端部（１０８）を有する鉄又はスチールから作られた外管（１０４）を有する。外管（１０４）は、円形の断面であり、そして約１６ｍｍの外径、約１４ｍｍの口径及び約２ｍの長さを有する。
【００９５】
ランス（１０２）は、外管（１０４）内で、同軸方向を付与された内管（１１０）を有する。内管（１１０）は、酸素ガスインレット端部（１１２）と、外管（１０４）のアウトレット端部（１０８）を越えて伸びるアウトレット端部（１１４）とを有する。上記内管は、アルミニウムから作られている。
【００９６】
ランス（１０２）は、外管（１０４）に囲まれた複数の棒（１１６）を有する。複数の棒（１１６）の一部は、内管（１１０）に囲まれ、そして複数の棒の残りは、内管（１１０）及び外管（１０４）の間に詰め込まれている。棒（１１６）は、鉄又はスチールから作られ、そして外管（１０４）の酸素ガスインレット端部（１０６）及びアウトレット端部（１０８）の間にガス流接続を提供する複数のガス流路（１１８）を規定する。
【００９７】
ポリウレタンヒューズ（１２０，１２２）は、ランス（１０２）のアウトレット上に取り付けられている。ヒューズ（１２０，１２２）は、２つの部品である；内管（１１０）のアウトレット端部（１１４）上に取り付けられた第一の部品（１２０）及び外管（１０４）のアウトレット端部（１１８）上に取り付けられた第二の部品（１２２）。各部品（１２０，１２２）は、軟質ポリウレタン管である。第一の部品（１２０）は、内管（１１０）との摩擦嵌合を付与するために、内管（１１０）の外径以下の内径を有する。第二の部品（１２２）は、外管（１０４）との摩擦嵌合を付与するために、外管（１０４）の外径以下の内径を有する。
【００９８】
複数の鉄又はスチールヒューズワイヤ（１２４）は、上記ヒューズの部品（１２０，１２２）内に提供され、そして内管（１１０）及び外管（１０４）の中に伸びている。ヒューズワイヤ（１２４）の直径は、２ｍｍ以下である。
【００９９】
ニクロム（商標）ワイヤのループ（１２６）が、ポリウレタンヒューズ（１２０，１２２）の第一の部品（１２０）内に提供されている。ループ（１２６）は、ポリウレタンヒューズ（１２０，１２２）を点火するための電気点火システム（図示せず）の一部である。
【０１００】
ランス（１０２）は、内管（１１０）のアウトレット端部（１１４）内に提供された第一のガス流量制御アパーチュア（１２８）と、外管（１０４）の酸素ガスインレット端部（１０６）内の第二のガス流量制御アパーチュア（１３０）とを有する。
【０１０１】
ランス（１０２）はまた、ランス（１０２）の外管（１０４）の酸素ガスインレット端部（１０６）の近くに、「波型模様」を入れた部分（１３２）を有する。上記「波型模様」を入れた部分（１３２）は、ランス（１０２）の内部部品（１１０，１１６）を固く掴んでおり、使用の際に、それらがランス（１０２）から噴出することを防いでいる。
【０１０２】
サーミックランス（１０２）は、酸素ガスを、約５Ｌ／分の低流速で、ランス（１０２）を通過させながら、上記電気点火システム（図示せず）を用いて、ニクロム（商標）ワイヤのループ（１２６）に約２Ａの電流を流すことにより点火する。ループ（１２６）は熱くなり、そしてポリウレタンヒューズ（１２０，１２２）の第一の部品（１２０）を点火する。
【０１０３】
上記ポリウレタンヒューズは、酸素中で「白熱」して燃焼、すなわち、十分に高温、例えば約２０００℃で燃焼し、鉄ヒューズワイヤ（１２４）を点火させる。点火したヒューズワイヤ（１２４）と、酸素流中で燃焼しているポリウレタンヒューズ（１２０，１２２）の第一の部品（１２０）との組み合わせは、内管（１１０）のアウトレット端部（１１４）を点火させるのに十分である。
【０１０４】
ヒューズ（１２０，１２２）の第二の部品（１２２）及び残っている鉄ヒューズワイヤ（１２４）が、燃焼している上記ヒューズの第一の部品（１２０）と、既に点火している鉄とに由来する熱により点火される。その時点で、ランス（１０２）の外管（１０４）のアウトレット端部（１０８）の鉄と、酸化ガス流中の棒（１１６）の末端とを点火させるのに十分である。
【０１０５】
ランス（１０２）を通過する酸素流を、上記ランスが使用（例えば、切断又は穿孔用と向けのサーミックランスとして、あるいは花火として）を要求されるまで、「待機」流速（例えば、約５Ｌ／分）において維持することができ、要求された時点において、上記酸素流速を、操作又は「表示」流速、約１０Ｌ／分〜約１０００Ｌ／分、例えば、約１００Ｌ／分（ランスサイズ及び要求されるスパーク噴出の程度によって決まる。）まで上げることができる。
【０１０６】
図３は、花火のシステムとして用いるために、図１及び図２に描写されるような４つのランス（３０２ａ、３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ）をどのように接続することができるかを図式的に表すものである。
【０１０７】
第一のランス（３０２ａ）は、第一のガス導管（３３２ａ）を経由して、常時閉型ソレノイド弁（３３４ａ）に接続し、順に、常時閉型ソレノイド弁（３３４ａ）は、第二のガス導管（３３６）を経由し、圧力調整器（３４０）を経由して高圧酸素ガスの供給源（３３８）に接続している。好適な供給源の例は、約３０ＭＰａの圧力で圧縮された酸素ガスのシリンダー（３３８）である。
【０１０８】
ランス（３０２ａ）のアウトレット端部は、ポリウレタンヒューズ（３２０ａ）に接続され、順に、電気系イグナイタ（３４２ａ）に接続されている。電気系イグナイタ（３４２ａ）及びソレノイド弁（３３４ａ）は、同一の回路（３４４）により、電流を発生させる手段（３４８）により電力（このケースでは、バッテリである。）を供給するスイッチアレイ（３４６）（又はコンピュータ操作された継電器のアレイ）に接続されている。
【０１０９】
上記電気系イグナイタ（３４２ａ）を、上記ソレノイド弁（３３４ａ）から別個の回路上に存在させることができ、そのようにして、イグナイタ（３４２ａ）及び弁（３３４ａ）を独立して制御することができる。
【０１１０】
残りのランス（３０２ｂ、３０２ｃ、３０２ｄ）のそれぞれは、第一のランス（３０２ａ）と同じ様式で接続されている。
使用の際、酸素ガスは、圧力を約３０ＭＰａ〜約７００ｋＰａ下げる調整器（３４０）を通して、供給源（３３８）から上記ソレノイド弁（３３４ａ、３３４ｂ、３３４ｃ、３３４ｄ）に流れる。
【０１１１】
特定のランスが要求される場合、電流を、回路（３４４）の関連部分に流し、それぞれの弁を開け、そして上記電気系イグナイタを点火し、それにより当該ランスそれ自体を点火させる。一度燃え始まると、上記ランスは、上記ランスを通す酸素流を単に増やすことにより（例えば、上記ソレノイド弁をさらに開けることにより）、花火として用いることができる。
【０１１２】
花火表示を、上記ソレノイド弁の一連の開放及び閉鎖によるか、さもなければ、特に見て美しいパターン及び作用を作り出すための特定の順序において、酸化ガス流速を変化させることにより作り出すことができる。
【０１１３】
図４は、次の例に用いられる試験配置の概略的な描写である。ランス（４０２）は、導管（４３２，４３６）及び弁（４３４，４４０）を経由して、３０ＭＰａにおいて酸素ガスのシリンダー（４３８）に接続されている。上記ランスは、電気点火システム（４４４，４４６）により点火される。圧縮された二酸化炭素ガスのシリンダー（４５０）が、圧力調整器（４５２）及び導管（４５４）により、第二の弁（４５６）に接続されている。
【０１１４】
花火（４０２）を、上述のように操作し、そして緊急事態では、上記花火への酸素供給を遮断（すなわち、弁（４３４）を閉じる）し、そして代わりに、上記花火に二酸化炭素を供給する（すなわち、弁（４５６）を開く）ことにより消火できる。
【０１１５】
図５Ａ及び図５Ｂを参照すると、摩擦点火システム又はユニット（５５８）が、図１に記載されるランス（１０２）の外管（１０４）の外端部分（１０８）のところに取り付けられている。特に、摩擦点火システム（５５８）は、内管（１１０）の上のプラスチック製ヒューズ（１２０）上に取り付けられている。
【０１１６】
上記摩擦点火システム（５５８）は、ローター（５６０）及び燃焼性の筐体（５６２，５７０）を有している。上記ローターは、筐体（５６２）の本体内に、上記ローターを取り付けるための軸（５６８）を有している。上記筐体（５６２，５７０）は、少なくとも１つのガス流路（１１８）とガス流接続して取り付けられているガスインレット（５６４）と、少なくとも１つのガスアウトレット（５６６）とを有している。上記筐体（５６２、５７０）は、ガスインレット（５６４）及び一又は複数のガスアウトレット（５６６）の間のガス流経路を規定している。ローター（５６０）は、上記ガス流経路内で回転するように取り付けられている。
【０１１７】
筐体（５７０）の頂部は、通常、塩素酸塩及び／又は過塩素酸塩、例えば、過塩素酸カリウムを含む、少量の摩擦マッチ組成物（５７２）を保持している。軸（５６８）の一方の端は、上記組成物（５７２）の中に伸びている。上記軸の他の端は、筐体（５６２）の本体内のアパーチュア内に伸びている。
【０１１８】
例証された実施形態では、上記ローター及び上記筐体の両方が、プラスチック材料、例えば、ポリスチレンから作られている。
【０１１９】
酸化ガス（通常は、Ｏ2）の流れを、ランス（１０２）を通し、そしてローター（５６０）を回転させる。上記ローターが筐体（５６２，５７０）内を回転し、そして摩擦がローター（５６０）及び筐体（５６２）の間に生じ、筐体（５６２）を点火させる熱が発生する。また、ローター（５６０）の回転により、摩擦マッチ組成物（５７２）が点火し、順に、筐体（５６２，５７０）がまた点火する。一度点火すると、摩擦点火システム（５５８）がプラスチック製ヒューズ（１２０）を点火し、次いで、上記ランスが通常の様式で点火する。
【実施例】
【０１２０】
花火システムを、図４に描写されるように配置させた。ランス（４０２）は、長さ２ｍであり、そして複数の軟鉄ワイヤ及びアルミニウム管を囲み、約１６ｍｍの外径及び約１４ｍｍの口径を有する、円形断面のスチール製外管から成っていた。ポリウレタンヒューズを、上記ランスのアウトレット端部のところに準備した。
【０１２１】
上記ランスを電気により点火し、そして約２００ｋＰａ〜約４００ｋＰａの圧力において、ガス状の分子酸素を、初めに１０Ｌ／分の流速、次いで、点火後に５００Ｌ／分の流速で上記ランスを通過させた。
【０１２２】
点火は、上記ランスが輝くホワイトの火炎の柱状噴出（ｐｒｉｍｅ）を伴ってうまく燃焼した後に、約１０秒かかり、そして輝くホワイト及びイエローのシャワーが、上記ランス全体が消費されるまで約２分スパークした。上記柱状噴出の高さは、約６ｍであった。
【０１２３】
長さが最大６ｍであり、そして２６ｍｍの外形を有するランスを試験し、そして図５Ａ及び図５Ｂに描写される回転式摩擦点火システムを用いてうまく点火させた。
【０１２４】
本発明の好ましい実施形態の優位性には、下記が含まれる；
より安全でかつより好都合なサーミックランスの点火；
信頼性がある遠く離れたサーミックランスの点火；
一般的な花火よりもより安全な製造、輸送及び貯蔵；
上記花火は、酸素供給を遮断することにより消火することができるので、一般的な花火よりも用いるのにより安全なこと；
一般的な花火よりも毒性が少ないこと；
一般的な花火よりも高価でないこと：及び
一般的な花火よりも環境に有害でないこと。
【０１２５】
明細書の最初から終わりまで、機能を実施するための手段の文脈において、用語「手段」は、その機能を実施するように適合及び／又は構成された少なくともひとつの装置を指すことを目的としている。
【０１２６】
本発明は、好ましい実施形態に関連して上述された詳細に制限されるものではなく、次の特許請求の範囲に規定されるように、非常に多くの改良及び変形を本発明の範囲から外れることなく行うことができることが正しく評価されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
ここで、本発明を、例としてのみ、そして添付の図面に関連して記載する。
【図１】図１は、電気点火システムを有するサーミックランスの側面図の部分的な断面の描写である。
【０１２８】
【図２】図２は、図１に描写されるサーミックランスの直線Ａ−Ａによる断面の描写である。
【図３】図３は、本発明に従う花火システムのとりうる配置のひとつの概略的な描写である。
【０１２９】
【図４】図４は、花火として上記ランスを試験するための例において用いられる配置の概略的な描写である。
【図５Ａ】図５Ａは、上記電気点火システムの代わりに、図１のサーミックランスのアウトレット端部のところに取り付けられた摩擦点火システムの断面の描写である。
【０１３０】
【図５Ｂ】図５Ｂは、図５Ａの摩擦点火システムのＢ−Ｂによる断面の描写である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【外国語明細書】
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