(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電気起爆装置を組み立てる方法において、
火工材料を装填ケーシングに装填する工程と、前記火工材料は５００，０００センチポアズから２，０００，０００センチポアズの粘度を有するスラリーであり、そのスラリーが懸濁された第一及び第二の成分を含み、
前記スラリーを乾燥する工程と、
前記火工材料にほぼ隣接する前記装填ケーシングに点火アセンブリを装填する工程と、前記点火アセンブリは、少なくとも一つの導電ピン及び前記少なくとも一つの導電ピンに接続される架橋ワイヤを備えることと、
前記点火アセンブリ及び前記装填ケーシングを接続する工程とを備える方法。
【請求項２】
請求項１に記載の方法において、前記火工材料を装填する工程は、前記スラリーの一定量を容積式ポンプによって前記装填ケーシングに注入する工程を含む方法。
【請求項３】
請求項１に記載の方法において、前記スラリーは、少なくとも一つの燃料及び少なくとも一つの酸化剤のサスペンションである方法。
【請求項４】
請求項１に記載の方法は、
前記火工材料の少なくとも前記第一の成分を含む燃料スラリーを供給する工程と、同第一の成分は前記燃料スラリー中に懸濁されていることと、
前記火工材料の少なくとも前記第二の成分を含む酸化剤スラリーを供給する工程と、同第二の成分は前記酸化剤スラリー中に懸濁されていることと、
前記装填する工程に入る前に、前記燃料及び酸化剤スラリーを共に前記スラリーに混合する工程とを更に含む方法。
【請求項５】
請求項４に記載の方法において、前記混合工程は、静的ミキサ中にて行われる方法。
【請求項６】
請求項４に記載の方法において、前記装填する工程は、容積式ポンプを使用することを含む方法。
【請求項７】
請求項４に記載の方法において、前記第一の成分はジルコニウムからなり、かつ前記第二の成分は過塩素酸カリウムからなる方法。
【請求項８】
請求項４に記載の方法は、
前記燃料スラリーの粘度を５００，０００センチポアズから２，０００，０００センチポアズの間に維持する工程と、
前記酸化剤スラリーの粘度を５００，０００センチポアズから２，０００，０００センチポアズの間に維持する工程とを更に含む方法。
【請求項９】
請求項１に記載の方法において、前記混合工程は、連続する工程のいかなる時においても、前記スラリーを２０グラム製造するにすぎない方法。
【請求項１０】
請求項１に記載の方法において、前記スラリーを乾燥する工程は、前記点火アセンブリを装填する工程の前に完了する方法。
【請求項１１】
請求項１０に記載の方法において、前記点火アセンブリを装填する工程は、同点火アセンブリの少なくとも一部を使用する前記乾燥工程の後に、前記火工材料を圧縮することを含む方法。
【請求項１２】
請求項１に記載の方法は、前記スラリーを装填する工程の後、前記装填ケーシング内にある前記火工材料の上面が１ミリメートル以下の変動に維持される工程を更に含む方法。
【請求項１３】
電気起爆装置を組み立てる方法において、
火工材料の第一の成分を含み、５００，０００センチポアズから２，０００，０００センチポアズの粘度を有するスラリーをミキサに供給する工程と、
火工材料の第二の成分を含み、５００，０００センチポアズから２，０００，０００センチポアズの粘度を有する燃料スラリーをミキサに供給する工程と、
火工材料スラリーを製造するために前記ミキサ中にて、前記スラリー及び燃料スラリーを混合する工程と、
前記火工材料スラリーを開放端部及び閉鎖端部を有する装填ケーシングに注入する工程と、前記注入工程は前記開放端部より行われることと、
前記火工材料スラリーを乾燥する工程と、
点火アセンブリを備えた前記装填ケーシングの開放端部を閉じる工程と、前記点火アセンブリは少なくとも一つの導電ピン及び少なくとも一つの同導電ピンに接続される架橋ワイヤとを備えることとを含む方法。
【請求項１４】
請求項１３に記載の方法において、前記第一の成分は、前記第一のスラリー中に懸濁された燃料を含み、前記第二の成分は、前記第二のスラリー中に懸濁された酸化剤を含む方法。
【請求項１５】
請求項１３に記載の方法において、前記第一及び第二の成分は、前記スラリー及び燃料スラリー中にそれぞれ懸濁されている方法。
【請求項１６】
請求項１３に記載の方法において、前記混合工程は、静的ミキサを使用することを含む方法。
【請求項１７】
請求項１３に記載の方法において、前記混合工程は、いかなる時においても前記火工材料スラリーを２０グラム製造するにすぎない方法。
【請求項１８】
請求項１３に記載の方法は、前記火工材料スラリーの粘度を少なくとも５００，０００センチポアズに維持する工程を更に含む方法。
【請求項１９】
請求項１３に記載の方法において、前記混合工程は、前記第一及び第二の成分を前記火工材料スラリー中に懸濁することと、前記第一及び第二の成分を前記第一の火工材料スラリー中にてほぼ均一に分散することとを含む方法。
【請求項２０】
請求項１３に記載の方法において、前記注入工程は、容積式ポンプを使用して、前記火工材料スラリーの一定量を前記装填ケースに注入することを含む方法。
【請求項２１】
請求項１３に記載の方法は、前記火工材料の上面の変動を１ミリメートル以下に維持する工程を更に含む方法。
【請求項２２】
請求項１３に記載の方法において、前記閉鎖工程は、前記点火アセンブリの少なくとも一部を使用する前記乾燥工程の後に、前記固体火工材料を圧縮することと、前記圧縮工程中に、前記点火アセンブリを前記装填ケーシングに接続することとを含む方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電気起爆装置の分野に関し、より詳細には、スラリーを装填可能な電気起爆装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電気起爆装置は、広く種々の用途に使用される。これらの起爆装置では、通常、適切な時に火工材料を点火するために、各種ケーシング内に包含された火工材料及び架橋ワイヤ等が使用される。架橋ワイヤは、典型的には火工材料と接続され、閉電気回路の一部である。従って、電流が架橋ワイヤを流れると、同架橋ワイヤが加熱し、火工材料が点火される。これら火工材料の燃焼は、種々の用途に使用される。
【０００３】
電気起爆装置は、例えば自動車の膨張式安全装置においては、高い確実性をもってしばしば使用される。すなわち、この種の起爆装置は、通常では、誤作動した場合、人体にとって危険であるので、人体に対する安全性が重要であるシステムの一部といえる。電気起爆装置の性能にとって重要な要因として、架橋ワイヤと火工材料間の適切な接続を維持すること（例えば、点火するために両者の接触が良好であること）、及び電気点火回路を閉じた状態に維持する（例えば、架橋ワイヤが切断する危険性を低減するため）ための架橋ワイヤの構造的完全性が挙げられる。
【０００４】
高い信頼性をもって使用される電気起爆装置の高度な「品質管理」面における必要性に加え、この種の起爆装置の製造に関する適切な安全基準を維持することも必要である。電気起爆装置に使用される火工材料は、この種の起爆装置の製造において、安全性に関する問題が存在する場合がある。例えば、火工材料の一つ以上の個々の成分は、一つ以上の形状にて取り扱うことが危険な場合が有り得る（例えば、ある成分が粉末あるいは顆粒状にて爆発の危険性が高い場合）。更に、火工材料を調製する方法においても、人体に対する安全性に関する問題が存在する（例えば、乾燥状態にて一つ以上の成分を混合すること、及び取り扱うことが危険な場合）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであって、その目的はスラリーを装填可能な電気起爆装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための本発明の一つの態様は、火工材料をスラリー状にて装填ホルダあるいはケーシングに装填する工程を含む電気起爆装置を組み立てる方法である。火工材料の内の少なくとも二つの成分は、スラリー状に懸濁して維持される（例えば、燃料及び酸化剤）。少なくとも一つの絶縁された導電ピン及び同ピンと接触する架橋ワイヤを備える点火アセンブリは、火工材料と隣接して配置され、かつ装填ケーシングに適切に接続される。点火アセンブリは、例えばシェルあるいはハウジングのような、装填ケーシング及び／あるいはヘッダと接続される別の電気接続部を備える（例えば、起爆装置が一つの、中央に配置されたピンを有するような場合）か、あるいはこれに代えて第二の導電ピンを備える。
【０００７】
本発明の別の態様は、少なくとも二つの別々のスラリーをミキサに供給する工程を含む電気起爆装置を組み立てる方法である。これらスラリーの各々は、少なくとも一つの火工材料成分を有する。スラリーはミキサ中で混合され、火工材料スラリーが形成された後、装填ホルダあるいはケーシングに装填される。次いで、スラリーは乾燥され、上述の型の点火アセンブリは火工材料に隣接して配置され、ケーシングに適切に接続される。
【０００８】
上述の各方法において、記載されたスラリーは、比較的粘性であるという特徴を有する（例えば、少なくとも５００，０００センチポアズの粘度、通常では約８００，０００センチポアズ〜約２，０００，０００センチポアズ間の粘度）。このような粘性は、本発明の原理に従うスラリー装填電気起爆装置において、種々の好ましい機能を提供する。例えば、本発明におけるスラリーの粘性は、記載された成分を、所望の期間において、これらのスラリー中に好ましいほぼ均一な懸濁状態に維持することに寄与する。更に、本発明のスラリー装填電気起爆装置における粘性は、所望の変更を達成可能にし、あるいは架橋ワイヤと接続される火工材料の所望の表面形状を維持することを可能にする。より詳細には、本発明のスラリー装填電気起爆装置に関する非ニュートンレオロジー、あるいは粘性においては、スラリー装填の終了時に、スラリーが「プッツリと切れ」、あるいは「途切れる」ので、より低い粘性の、よりニュートン流体に近い流体のように、「糸を引く」ようにはならない。従って、火工材料表面上に隆起した部分の大きさは、火工材料を接続した場合、架橋ワイヤの切断する危険性を低減する範囲内となる。
【０００９】
本発明に従うスラリー装填電気起爆装置に使用される粘性は、更なる利点を提供する。例えば、これらの粘性はまた、装填ホルダあるいはケーシングに装填された場合、火工材料スラリーの収縮を最小限に抑える。上述の両方法は、更に、点火アセンブリを据え付ける前に、火工材料スラリーを乾燥する工程を含む。収縮が最小限に抑えられることは、架橋ワイヤ及び火工材料間の望ましい接続を維持する点において好ましいものである。
【００１０】
本発明に従うスラリー装填電気起爆装置の粘性はまた、装填ホルダあるいはケーシング中の火工材料の重量制御においても効果的である。これに関して、上述の両方法は、火工材料スラリーを装填ケーシングに装填するために容積式ポンプを使用する工程を更に含む。上述の方法において使用されるスラリーの粘性を制御することによって、更にスラリーを装填ホルダあるいはケーシングに装填するために容積式ポンプを使用することによって、装填ケーシング中に装填される火工材料の量を非常に正確にすることが可能となる。
【００１１】
本発明の別の態様は、上述の方法に従ってスラリーが装填された電気起爆装置に関する。起爆装置は、適切な火工材料の入れられた装填ホルダ（例えば、カップ形状）を備える。ヘッダは、装填ホルダの少なくとも一部に配置され、同ヘッダを貫通して延び、かつ電気絶縁体によって同ヘッダから絶縁された少なくとも一つの導電ピンを有する。ピンは、ヘッダに一つの電気接続部を提供する。
【００１２】
架橋ワイヤは、ヘッダの火工材料と相互に作用する面上に配置され、ピン及びヘッダを電気的に接続するために、同ピン及びヘッダに装着される。ピン及び架橋ワイヤを流れる電流が架橋ワイヤを加熱し、火工材料を点火させる。電気回路を完成し、かつ起爆装置に別の電気接続部を提供するために、導電性ハウジングあるいはシェルがヘッダに接続される。この電気接続部は、ヘッダ中に環状の溝が設けられ、その中にシェルの端部が据え付けられ、（例えば、同シェル上に折り重ねられたシェルの一部を含む）、かつシェル上へヘッダを折り曲げることによって得られるクリンプ接合部によって提供される。それにより、ヘッダ及びシェル接続部間の望ましい「強固な」接続が得られる。このハウジングあるいはシェルはまた、ヘッダ及び装填ホルダに同時に溶接されたフランジを有するリングであり得る（例えば、これら三つの部材が単一の環あるいは円周溶接によって連結されるような場合）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下に、図を参照して、本発明の各種の特徴を詳細に説明する。図１に示す電気起爆装置２は、これを所望の構造物（例えば、自動車用膨張式安全装置のインフレータ）に装着するための適切な形状を有するアダプタ６を備えている。起爆装置２は、適切な火工材料３８を含む金属（例えば、ステンレス鋼）製装填ホルダ即ちカップ１４を有する。装填カップ１４の開放端には金属ヘッダ２２が配置され、火工材料３８の上面に隣接している。ヘッダ２２はまた、実質的に平坦な上面２４ａ及び下面２４ｂと略円筒形状の外壁２５とを有する。ヘッダ２２の中央には開口部が設けられ、この開口部には同軸上に配置されると共に中央に配置され、電気的に絶縁された導電ピン３０が収容されている。ピン３０とヘッダ２２との間には、ガラス対金属のシール２６が備えられている。
【００１４】
ピン３０の端部は架橋ワイヤ３４に相互に連結されている。架橋ワイヤ３４はピン３０から延び、ガラス対金属のシール２６の上方を通過し、ヘッダ２２の上面２４ａに係合している。架橋ワイヤ３４は、ピン３０及びヘッダ２２のそれぞれに溶接される。ヘッダ２２の下面２４ｂには金属リング１８が溶接され、閉電気回路を完結させている。アダプタ６を装填カップ１４／ヘッダ２２／リング１８から絶縁するため、アダプタ６とこれらの部材との間にナイロンインシュレータスリーブ１０が配置されている。操作時には電流がピン３０に流れ、架橋ワイヤ３４を介してヘッダ２２に至ることにより、更にリング１８に至って架橋ワイヤ３４の温度を上昇させて火工材料３８を点火する。
【００１５】
起爆装置２に関して留意すべき多くの特徴がある。起爆装置２は、人体の安全性に関する応用等、高い信頼性に基づく応用に適している。また、ヘッダ２２は圧縮成型及び圧印加工により形成される。更に、装填カップ１４内における火工材料３８の（中心軸線に沿った）長さと火工材料３８の直径との比率は、約０．５：１を上回る必要はなく、多くの場合は約０．２５：１未満でよい。従って起爆装置２は同軸上に配置された単一のピン３０を備え、これにより、起爆装置２が装着時に所定の”角度”位置に配置されなければならない必要性が軽減され、製造作業中に”抗回転”構造を有する必要性も軽減される。
【００１６】
スラリーを装填可能な電気起爆装置の別の実施形態を図４〜５に示す。起爆装置７４は、適切な火工材料１０２を収容する金属製装填ホルダ即ちカップ７８を備えている。装填カップ７８の開放端には金属ヘッダ８２が配置され、火工材料１０２の上面に隣接している。ヘッダ８２の中央には開口部が設けられ、この開口部には同軸上に配置されると共に中央に配置され、電気的に絶縁された導電ピン９４が収容されている。ヘッダ８２とピン９４との間には、それらの間を絶縁するためのガラス対金属のシール９０が備えられている。
【００１７】
ピン９４の端部は架橋ワイヤ９８に相互に連結されている。架橋ワイヤ９８はピン９４から延び、ガラス対金属のシール９０の上方を通過し、ヘッダ８２の上面に係合している。同上面は火工材料１０２に接続されると共に、ほぼ平坦な形状を有する。架橋ワイヤ９８は、ピン９４及びヘッダ８２のそれぞれに溶接される。従って、電流はピン９４を通り、架橋ワイヤ９８を介してガラス対金属のシール９０を越えて流れ、火工材料１０２の温度を上昇させて点火させ、ヘッダ８２の本体に至る。ヘッダ８２に接続されたシェル８６によって電気回路は完成される。ピン９４及びシェル８６により、起爆装置７４のための２つの電気的接続が供与されるが、いずれも、起爆装置７４を特定の角度に基づいて位置決めする必要はない。
【００１８】
シェル８６は、縁を曲げてヘッダ８２に連結されている。シェル８６の端部８８は折り曲げられてシェル８６と重なり、ヘッダ８２に形成されたスロット８０内に配置されている。スロット８０内にシェル８６が配置された状態で、ヘッダ８２の端部８４は、中央に配置されたピン９４に向かって、内方に折り曲げられている。同様に、装填カップ７８の端部は放射方向内方に偏向され、円周状の溶接１１４によってヘッダ８２に取着されている。
【００１９】
図５には、起爆装置７４における前述の部分の概略のみを示す。同図に示すように、起爆装置７４はまた、これを所望の構造物（例えば、自動車用膨張式安全装置のインフレータ）に搭載するため、適切な形状を有するアダプタ１０６を備え得る。更に、装填カップ７８／ヘッダ８２とアダプタ１０６とを絶縁するため、これらの間に、ナイロンインシュレータスリーブ１１０が設けられる。また、装填カップ７８の端部を電気的に絶縁するために、装填カップ７８の上部にカップ状スリーブ１１８が設けられる。
【００２０】
スラリーを装填可能な電気起爆装置のその他の実施形態を図６〜７に示す。起爆装置１２４は、適切な火工材料１５２を収容する金属製装填ホルダ即ちカップ１２８を備えている。装填カップ１２８の開放端には金属ヘッダ１３２が配置され、火工材料１５２の上面に隣接している。ヘッダ１３２の中央には開口部が設けられ、この開口部には同軸上に配置されると共に中央に配置され、電気的に絶縁された導電ピン１４４が収容されている。ピン１４４とヘッダ１３２との間を絶縁するため、これらの間にはガラス対金属のシール１４０が備えられている。
【００２１】
ピン１４４の端部は架橋ワイヤ１４８に相互に連結されている。架橋ワイヤ１４８はピン１４４から延び、ガラス対金属のシール１４０の上方を通過し、ヘッダ１３２の表面に係合している。同表面は火工材料１５２に連結されると共に、ほぼ平坦な形状を有する。架橋ワイヤ１４８は、ピン１４４及びヘッダ１３２のそれぞれに溶接され得る。従って、電流はピン１４４を通り、架橋ワイヤ１４８を介してガラス対金属のシール１４０を越えて流れ、火工材料１５２の温度を上昇させて点火させ、ヘッダ１３２の本体に至る。ヘッダ１３２及び装填カップ１２８の両方に接続されたシェル１３６によって電気回路は完成される。ピン１４４及びシェル１３６により、起爆装置１２４のための２つの電気的接続が供与されるが、いずれも、起爆装置１２４または対応する外部のコネクタをピン１４４の中心軸線の周りに特定の角度で位置決めする必要はない。
【００２２】
シェル１３６は、環状即ち円周状の溶接１６４によって、装填カップ１２８及びヘッダ１３２に、それぞれ相互に連結されている。シェル１３６の端部１３８は、その側壁１３４にほぼ垂直に配置され、フランジとして特徴付けられ得る。端部１３８は、ヘッダ１３２の端部及び装填カップ１２８の端部の両方に隣接し、この結果、これら３つの要素は、単一の溶接１６４により相互に連結される。
【００２３】
図７には、起爆装置１２４における前述の部分を示す。同図に示すように、起爆装置１２４はまた、これを所望の構造物（例えば、自動車用膨張式安全装置のインフレータ）に搭載するため、適切な形状を有するアダプタ１５６を備え得る。更に、装填カップ１２８／ヘッダ１３２からアダプタ１５６を絶縁するため、これらの間に、ナイロンインシュレータスリーブ１６０が設けられ得る。また、装填カップ１２８の端部を電気的に絶縁するために、その装填カップ１２８の上方にカップ状のスリーブ１６０が設けられ得る。
【００２４】
図１に示す起爆装置２の火工材料３８は、スラリーとして装填可能であり、起爆装置７４の火工材料１０２及び起爆装置１２４の火工材料１５２についても同様ある。便宜上、本発明におけるスラリー装填を起爆装置２に関して説明する。一般的に、燃料スラリー及び酸化剤スラリーは別個に調製され、使用時に混合されて火工材料スラリーとして調製されることが好ましい。この火工材料スラリーは、次に、装填カップ１４に装填される。通常、火工材料スラリーは、乾燥されて火工材料３８となる。組み立てられた点火アセンブリ（例えば、ピン３０に溶接された架橋ワイヤ３４を伴うヘッダ２２）は、架橋ワイヤ３４と火工材料３８とを適切に接続するように配置される。このように組み立てられた点火アセンブリは、事実上、装填カップ１４内にて火工材料３８を圧縮するために用いられる。ヘッダ２２とカップ１４との相互連結が完了するまで、このような圧縮は保持される。
【００２５】
図２に示すように、燃料スラリーはスラリーステーション４２にて調製され、ここでは単純な懸濁液（例えば、燃料スラリー中に懸濁され、ほぼ均質に分配された固形燃料）である。一実施形態では、燃料スラリーはジルコニウムを基剤とし、約１００部のジルコニウム、約６６．７部のＲＤＸ（ヘキサヒドロトリニトロトリアジン）、約０．５部のＨＰＣ（ヒドロキシプロピルセルロース）、及び約４０部のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）を含む。ジルコニウムは、起爆装置２の作動により生じる燃焼反応（以下に述べる酸化剤スラリー中の過塩素酸カリウムとの反応）における燃料であり、燃料スラリー中に懸濁されている。第２の実施形態は、１００部のジルコニウム、０．２部のＨＰＣ、２０部のＩＰＡである。燃料スラリーに用いられ得るその他の燃料には、チタン、金属水素化物、ホウ素、アルミニウム、ハフニウム及びマグネシウムがある。ＲＤＸもまた、起爆装置２（例えば、”内部”ブースタ）の作動に際して、高ガス出力または圧力サージをもたらす燃料であり、同様に燃料スラリーに懸濁されている。燃料スラリーに用いられ得るその他のブースタには、ＨＭＸ（シクロテトラメチレンテトラニトラミン）、ＰＥＴＮ、ニトログアニジン、５−アミノテトラゾール、及びセルロース化合物、ポリエチレン、炭素等の非爆発性有機材料がある。
【００２６】
ＨＰＣは起爆装置２内における火工材料３８のための結合剤であり、燃料スラリーに所望の粘度をもたらし、また、以下に更に詳細に述べるように、乾燥されて火工材料３８とされたとき、火工材料スラリーの収縮を減少させる。現在、本発明においてはグレードアクアロン（Ｇｒａｄｅ  Ａｑｕａｌｏｎ）ＭＶ  ＨＰＣが用いられている。燃料スラリーに用いられ得るその他の結合剤には、その他のセルロース化合物、及びその他の溶剤中に分散可能な粘度形成添加剤（ポリマー類またはフュームドシリカ等の高表面積材料）がある。ＩＰＡは溶剤であり、通常、ジルコニウム及びＲＤＸがＩＰＡに加えられる前に、まずＨＰＣがＩＰＡに溶解される。燃料スラリーに用いられ得るその他の溶剤には、その他のアルコール、エステル、水及びケトン並びにこれらの物質における種々の組み合わせがある。
【００２７】
本発明の目的のため、燃料（例えば２ミクロンのジルコニウム粉末）、ブースタ（例えば粒径５ミクロンのＲＤＸ粉末）、及び結合剤は粉末の形態であり得る。燃料、ブースタ及び結合剤はそれぞれ、スラリーステーション４２にて重量を測定され、溶剤と適切に混合される。前述のように、最初にＨＰＣをＩＰＡに溶解することが好ましい。その後、ジルコニウム及びＲＤＸがＩＰＡ中に混合され得る。
【００２８】
火工材料スラリーの粘度、従って燃料スラリーの粘度は、起爆装置２へのスラリー装填に関し、１つ以上の観点において重要である。例えば、火工材料スラリーの粘度は、装填カップ１４への火工材料スラリーの装填、火工材料スラリー中の固体（例えば燃料及び酸化剤）の分布、火工材料の乾燥の状態（例えば、収縮及び／またはひび割れの度合い）、及びスラリー装填の際の装填カップ１４内に収容される火工材料３８の量の制御の度合いに影響を及ぼす。燃料スラリーの粘度は通常、約５００，０００センチポアズより大きい。更に詳細には、通常、約８００，０００センチポアズと約２，０００，０００センチポアズとの間である。
【００２９】
多くの変数が燃料スラリーの粘度に影響を及ぼす。一般的に、過量の溶剤（例えばＩＰＡ）が燃料スラリーに用いられた場合、燃料スラリーの粘度は所望の値より低くなる。このような”所望の値より低い”粘度によって、燃料スラリー中において望ましくない度合いの固体分離が生じ、以下に記載する方法により乾燥されたとき、火工材料には望ましくない度合いの収縮が生じる。燃料スラリーに用いられる溶剤が過度に少量であった場合、燃料スラリーは過剰な粘性を有し、プレスドライング（燃料スラリーが押し出されたとき、溶剤が滲み出すこと）の可能性が生じる。過量の結合剤（例えばＨＰＣ）が用いられた場合、燃料スラリーに対して、過度に少量の溶剤が用いられた場合と類似した影響がもたらされる。一方、過度に少量の結合剤（例えばＨＰＣ）が用いられた場合、燃料スラリーに対して、過量の溶剤が用いられた場合と類似した影響がもたらされる。当然ながら、燃料スラリー中に懸濁された燃料の量もまた粘度に対する影響を有するが、燃料スラリー中の燃料の量は火工材料３８における所望の酸化剤対燃料の比率を達成することに関連していることから、これは、燃料スラリーの粘度を制御するために用いられる主たる変数ではない。火工材料のための酸化剤対燃料の比率は、通常、約７０：３０と約３０：７０との間である。
【００３０】
図２に示すように、酸化剤スラリーはスラリーステーション４６にて調製され得る。一実施形態では、酸化剤スラリーは過塩素酸カリウムを基剤とし、約８０重量％の過塩素酸カリウム、約１９．６重量％のＩＰＡ（イソプロピルアルコール）、約０．３重量％のＨＰＣ（ヒドロキシプロピルセルロース）、及び約０．１重量％のＣａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ（商標名）を含む。過塩素酸カリウムは、起爆装置２の作動によって生じる燃焼反応（燃料スラリーからのジルコニウム及びＲＤＸの反応）のための酸化剤である。酸化剤スラリーに用いられ得るその他の酸化剤は、金属硝酸塩及び金属塩素酸塩を含む。ＨＰＣ及びＩＰＡは燃料スラリーについて述べた機能と同様の機能を有する。Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ（商標名）は過塩素酸塩が互いに膠着することを防止すると共に、粘度にも影響を及ぼす。従って、Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ（商標名）は、浸潤剤／粘度増加剤として特徴付けられ得る。一実施形態では、ＥＨ−５級Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ（商標名）が用いられる。Ｃａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ（商標名）の適切な代替物質としては、水素結合力を有するその他の高表面積材料が挙げられる。
【００３１】
本発明の目的のため、酸化剤（例えば５ミクロンの過塩素酸カリウム粉末）、結合剤（例えばＨＰＣ粉末）、及び浸潤剤／粘度増加剤（例えばＣａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ（商標名））は粉末の形態であり得る。酸化剤、結合剤及び浸潤剤／粘度増加剤は、それぞれ、スラリーステーション４６にて乾燥重量を測定される。燃料スラリーの場合と同様に、最初にＨＰＣをＩＰＡに溶解し、その後、過塩素酸カリウム及びＣａｂ−Ｏ−Ｓｉｌ（商標名）を同時に、ＩＰＡ中に溶解することが好ましい。火工材料スラリーの粘度、即ち酸化剤スラリーの粘度は、やはり前述した種々の要因に影響を及ぼす。一実施形態では、酸化剤スラリーの粘度は通常、約５００，０００センチポアズより大きい。更に詳細には、通常、約８００，０００センチポアズと約２，０００，０００センチポアズとの間である。
【００３２】
燃料スラリー及び酸化剤スラリーは別々に調製された後、それぞれ遠心分離される（例えば、空気泡をそこから除去するため）。燃料スラリーは遠心分離ステーション５０に供給され、約３０秒から約５分までの間、約５０”ｇ”から約５００”ｇ”までの遠心分離力に曝される。一方、酸化剤スラリーは遠心分離ステーション５４に供給され、約３０秒から約５分までの間、約５０”ｇ”から約５００”ｇ”までの遠心分離力に曝される。
【００３３】
図２に示すように、遠心分離後、燃料スラリー及び酸化剤スラリーは共に、混合ステーション５８にて混合され、均質な火工材料スラリーとして調製される（例えば、火工材料スラリー中に、固体燃料及び酸化剤を均質に分配する）ことが好ましい。火工材料スラリーの粘度は、約５００，０００センチポアズより大きいことが好ましく、約８００，０００センチポアズと約２，０００，０００センチポアズとの間にあれば更に好ましい。一実施形態では、混合ステーション５８は固定ミキサ（例えば、１０−３０エレメントから成る固定ミキサ）である。固定ミキサにより所望の均質度が火工材料に付与されると共に、一度に調製される火工材料スラリーの量が最小になる（例えば、本発明の１つの観点において、約２０グラム以下の火工材料が生成中に混合される）。また、燃料スラリー及び酸化剤スラリーは混合ステーション５８に連続的に供給されると共に、酸化剤対燃料の比率を所望の数値（例えば、約１：３と約３：１との間）とするように、混合ステーション５８に供給される燃料スラリーと酸化剤スラリーとの割合を調整することが可能になる。
【００３４】
火工材料は調製された後、火工材料スラリー装填ステーション６２に供給され、そこで、適切な量の火工材料スラリーが起爆装置２に、更に詳細には装填カップ１４に装填される。一実施形態では、装填は容積式ポンプ（例えばディジスペンス（Ｄｉｇｉｓｐｅｎｓｅ），アイヴィイーケイ，インク（ＩＶＥＫ，Ｉｎｃ．），ノーススプリングフィールド，バーモント州から入手可能）によって行われる。前述の所望の粘度を有する火工材料スラリーと共に、このような容積式ポンプを用いることにより、正確な量の火工材料スラリーを起爆装置の装填カップ１４に分配し、本発明のスラリーが装填された複数の起爆装置２内の火工材料の量における所望の分散率（例えば、容量の約０．５％未満）を達成することが可能になる。即ち、生成中に複数の装填カップ１４のそれぞれに含まれる火工材料３８の量は、一貫して非常に狭い範囲内（例えば、複数の起爆装置２における火工材料３８の重量当たり分散率約１％未満）にある。
【００３５】
火工材料スラリーの粘度と、装填カップ１４への火工材料スラリーの装填とに関して、本発明における別の重要な特徴は、火工材料スラリーの装填の完了の仕方にある。本発明によると、装填カップ１４への火工材料スラリー装填完了時に、火工材料スラリーは一瞬にしてもぎとられ、あるいはプッツリと切られる。この結果、図３に示すニップルの高さ”Ｈ”は最小になる（例えば、約１ｍｍ以下であることが好ましい）。また、装填後の装填カップは、装填されたスラリーを更に水平にするように振とうされる。従って、ヘッダ２２上の架橋ワイヤ３４に向かって突出し、これと接続される火工材料のために、比較的平坦な上面が得られる。このことにより、起爆装置２が完全に組み立てられた後（即ち、火工材料３８との接続時）、架橋ワイヤ３４が遮断される可能性が減少し、火工材料３８の点火に悪影響を及ぼし得る架橋ワイヤ３４と火工材料３８との非係合の度合いも減少する。
【００３６】
場合によっては、火工材料３８に加えて、別個のブースタチャージ（例えば、純粋なＲＤＸ、ＨＭＸ、またはその他の二次爆薬または火工組成物）を起爆装置２に含めることが必要であり得る（例えば、一定の出力を得るため）。ブースタチャージは、装填カップ１４にスラリーとして装填され、（例えば、約５分から約４５分の間、約１００゜Ｆから約１６０゜Ｆまでの温度にて）乾燥され、その後装填カップ１４に充填され得る。充填前には、理論密度値は約６０％から約９５％であり、読み込みを行うために適切なプランジャーまたは組み立てられた点火アセンブリを使用した後には、理論密度値は約８０％から約９７％である。この後、前述の方法により、火工材料３８を装填カップ１４に装填する。また、ブースタ材料は乾燥させて（例えば、１８ミクロンの純粋なＲＤＸ粉末として）装填カップ１４に装填され、次に前述の方法により充填されることがより好ましい。その後、火工材料スラリーは前述の方法に従い、装填カップ１４に装填され得る。
【００３７】
火工材料スラリーは、前述の方法により装填カップ１４に装填された後、乾燥ステーション６６に供給され、火工材料３８に調製される。一実施形態では、火工材料スラリーと共に装填カップ１４が、約５分から約４５分の間、約１００゜Ｆから約１６０゜Ｆまでの温度にて乾燥される（例えば、水分含有率を約０．５％未満とするために）。以下に、より詳細に説明するように、本発明における流動学的な特性により、この火工材料スラリーの乾燥において収縮は全く生じないか、あるいはほとんど生じない（例えば、直径においては約２％以下、長さにおいては約２％未満）。
【００３８】
装填カップ１４における火工材料スラリーの粘度は、乾燥によって得られる火工材料３８に影響を及ぼす。乾燥中に生じる火工材料スラリーの収縮の量を最小にするように、火工材料の流動学的特性を予め選択することが可能である。火工材料スラリーの粘度が前述の範囲内にて選択された場合、直径の収縮率は約２％以下、長さの収縮率は約２％以下である。更に、乾燥中に生じる火工材料スラリーのひび割れの量は、前述の範囲内の粘度では最小になる。ひび割れにより、火工材料３８と架橋ワイヤ３４との接続に影響が及ぼされ、その結果、材料３８の点火にも影響が及ぶ。また、ひび割れにより材料３８の燃焼率にも影響が及び得るが、これにより不都合が生じる場合も考えられる。
【００３９】
起爆装置２の組立は、組み立てられた点火アセンブリを、点火アセンブリ搭載ステーション７０にて搭載することにより完成する。一実施形態では、ピン３０はヘッダ２２内に搭載され、それらの間にガラス対金属のシール２６が設けられると共に、ピン３０及びヘッダ２２の上面２４ａにおける所望の位置に架橋ワイヤ３４が溶接される。また、ヘッダ２２の下面２４ａにはリング１８が溶接される。次に、このように組み立てられた点火アセンブリは、装填カップ１４内に乾燥火工材料３８を充填するため（例えば、約１５００ｐｓｉを上回る充填力により、約８０％から約９７％までの理論密度値を達成するため）に用いられる。火工材料３８の装填カップ１４への充填を維持する一方、即ち、より詳細には、点火アセンブリを介して火工材料３８に力を伝達し続ける一方で、ヘッダ２２は装填カップ１４に溶接される。その後、スリーブ１０及びアダプタ６が装着される。
【００４０】
以上、本発明についての記載は、例証及び説明を目的とするものである。また、本発明を、同記載により開示された形態に限定する意図はない。従って、前述の開示内容と関連分野の技術及び知識と同等の変更例及び変形例は、本発明の範囲内にあるものとする。前述の実施形態は、本発明を実施する上で知られている最良の形態を説明するために記載されたものであり、当該技術分野の通常の知識を有する者が本発明をそのまま、もしくは他の実施形態にて、本発明における特定の応用または利用方法にて必要とされる種々の変更を加えた上で実施することができるように意図されたものである。本願特許請求の範囲は、従来技術によって許される範囲内で、その他の実施形態をも含むものとみなされたい。
【図面の簡単な説明】
【図１】スラリー装填電気起爆装置の一実施形態を示す断面図。
【図２】図１の起爆装置にスラリーを装填するための方法を示すブロック図。
【図３】火工材料スラリー装填後の電気起爆装置の装填カップの断面図。
【図４】スラリーを装填可能な電気起爆装置のその他の実施形態を示す断面図。
【図５】最終使用構造を有し、図４の起爆装置を連結するためのアセンブリを示す断面図。
【図６】スラリーを装填可能な電気起爆装置のその他の実施形態を示す断面図。
【図７】最終使用構造を有し、図６の起爆装置を連結するためのアセンブリを示す断面図。
【符号の説明】
２，７４，１２４…起爆装置、１４，７８，１２８…装填ケーシング、２２，８２，１３２…ヘッダ、２６，９０，１４０…シール、３０，９４，１４４…導電ピン、３４，９８，１４８…架橋ワイヤ、３８，１０２，１５２…火工材料、８６，１３６…シェル。
【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５】
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【図６】
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【図７】
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