KR100371211B1 - 에어백을충전시키기위한혼합가스발생기 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 혼합가스 발생기에서는 고압용기를 밀폐하는 밀봉디스크(18)가 높은 음향압력을 발생시키지 않고 개방될 수 있다. 본 발명에 따르면, 이는 밀봉디스크(18)의 표면을 화학적으로, 열적으로 침해하고 연속적으로 연소시켜 개방하는 화학반응 가스를 생성하기 위해서 잉여의 산화체 성분을 함유한 추진연료를 본 발명의 혼합가스 발생기 내에 수용함으로써 달성된다.

Description

에어백을 충전시키기 위한 혼합가스 발생기
본 발명은 불꽃가스 발생기(pyrotechnic gas generator) 및 고압용기를 갖춘 혼합가스 발생기에 관한 것이며, 특히 추진제가 점화된 후에 추진가스가 연소실 내의 구멍으로부터 유출되어 이 구멍의 맞은편에서 고압용기 상에 위치해 있는 밀봉디스크로 분출되며, 밀봉디스크가 개방된 후에 고압용기로부터 유출된 가스와 추진가스가 구멍을 통해서 에어백으로 유입되는 방식의 혼합가스 발생기에 관한 것이다.
이러한 유형의 가스 발생기는 미합중국 특허 제 5,022,674호에 공개되어 있는데, 여기에서는 고압용기용 밀봉디스크를 고압을 생성하는 층격파에 의하여 개방시킨다. 실험결과에 따르면, 충격파로 인한 음압(acoustic pressure)이 모든 사람 중 약 25%에 대해서 영구적인 청각장애를 유발할 수 있는 것으로 나타났다.
본 발명의 목적은 서두에 언급한 유형의 혼합가스 발생기 내에서 높은 음압을 발생시키지 않으면서 개방될 수 있는 고압용기 밀폐용 밀봉디스크를 제공하는 것이다.
본 발명에 따르면, 밀봉디스크의 표면을 화학적으로 그리고 열적으로 침해하여 연속적으로 완전히 연소시키는 화학반응 추진가스를 생성하기 위해서 산화제의 양이 잉여된 혼합 추진제가 이용된다. 즉, 이러한 혼합 추진제는 추진가스를 생성하기 위해 사용되는 산화가능한 추진제와, 추진제를 산화시키기 위하여 화학양론적으로 적어도 하나 이상이 과량인 산화제로 구성되며 이러한 추진가스는 점화기에 의해 추진제 혼합물이 점화됨으로써 화학적으로 반응성이다.
본 발명의 주 장점은 추진가스를 사용함으로써 고압의 용기에 밀착된 밀봉디스크가 용접 공정에서처럼 연속적으로 완전히 연소된다는 것이다. 이 때문에 굉음이 발생하지 않고 밀봉디스크가 개방될 수 있다. 사용되는 추진제 물질은 연소 반응시 화학양론적으로 평형을 이루지 않지만 그 대신 산화제 물질이 과잉된다. 이것은 추진제 물질이 과잉의 산화제를 가짐을 의미한다. 밀봉디스크의 연소공정에서 특정의 기간에 걸쳐서 고압용기로부터 가스의 질량 유동이 발생한다. 밀봉디스크는 바람직하게 레이저 용접이나 전자 비임 용접과 같은 용접 공정에 의해서 고압용기에 결합되기 때문에, 고압용기가 강철 또는 경금속으로 제조되는지의 여부에 따라서 밀봉디스크도 강철 박(steel foil) 또는 경금속 시트로 제조되어야 한다.
본 발명을 한층 발전시킨 실시 형태에서는, 추진가스와 고압용기로부터 유출되는 가스를 위한 혼합공간 및 이들 혼합가스를 정화하고 조절하기 위한 배출구 사이에서 혼합가스 용기 내에 소정의 요소가 배열되는데, 이 요소는 소음을 감쇠시키고 독성으로 인한 환경파괴적인 바람직하지 않은 가스의 비율을 촉매적으로 변환시켜 감소시키는 역할을 한다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다.
혼합가스 발생기(1)는 단단하게 일체로 연결된 2개의 구성장치로 구성되어 있다. 이들 구성장치는 불꽃가스 발생기(2)와 고압용기(3)이다. 불꽃가스 발생기(2)는 연소실(5) 및 소정의 요소(6)를 수용하는 덮개 하우징(4)으로 구성되어 있다. 연소실(5)은 점화기(7), 고체 추진제(8), 이 추진제(8)를 고정하기 위한 고정요소(9), 및 댐(11)을 포함하고 있다. 소정의 요소(6)는 격자, 망사 또는 펠트(felt)형으로 구성되고 금속이나 세라믹과 같은 적절한 재료로 제조되며, 그리고 이 요소(6)는 유동가스 내의 응축된 입자들을 분리시키기 위한 필터로, 소음 감쇠를 위한 온도 보상기로, 그리고 독성으로 인한 환경파괴적인 바람직하지 않은 가스의 비율을 감소시키기 위한 촉매적 변환기로서 작용할 수 있다. 덮개 하우징(4)은 배출구(12)를 가지며 연소실(5)에는 추진가스용 분출구(13)가 형성되어 있다. 소정의 요소(6), 연소실(5) 및 고압용기(3)의 사이에는 혼합공간(14)이 제공되어 있다. 고압용기(3)는 에어백(도시 안함)을 부풀리기 위한 다량의 무독성인 환경친화 가스(17)를 저장하는 병모양의 하우징(16)을 갖추고 있다. 연소실(5)의 분출구(13)의 맞은 편에는 유출구(19)의 전면에 밀봉디스크(15)가 제공되어 있다. 마지막으로, 고압용기(3)의 뒤쪽 단부에는 압력 측정장치(21)가 제공되어 있다. 이러한 고압용기(3)는 강철 또는 경금속으로 제조되고, 레이저 용접에 의해 설치되는 밀봉디스크(15)도 마찬가지로 강철박 또는 경금속 시트로 제조된다.
혼합가스 발생기(1)의 작동모드에 대해서 설명하면 다음과 같다.
연소실(5)내의 추진제(8)는 점화기(7)에 의해서 불꽃 점화된다. 이 추진제(8)가 연소할 때, 고온의 추진가스가 생성되고 연소실(5) 내의 압력이 상승한다. 추진제(8)가 가진 과잉 즉, 잉여의 산화제는 연소를 통해서 용접 토치 불꽃과 같은 작용을 할 수 있는 화학반응 가스를 생성한다. 연소실(5) 내에 안정적인 연소공정이 이루어질 때까지 댐(11)은 연소실(5)를 밀폐상태로 유지한다. 압력이 충분히 높아지면, 댐(11)이 파열되어 개방되고 고온 추진가스가 연소실(5)로부터 분출구(13)를 통해 유출되어 고압용기(3)의 밀봉디스크(15)와 충돌한다. 밀봉디스크(15)는 유출구(19)를 통해서 서로 다른 질량 유동의 곡선들이 형성될 수 있도록 설계되어 있다. 연소실의 초기 압력 구배를 높게 설정하기 위해서는밀봉디스크(15)가 노치(notch)에 의해 제공되는 얇은 단면을 갖도록 설계된다. 그러나, 연소실의 초기 압력구배를 낮게 설정하기 위해서는 밀봉디스크(15)의 중앙부가 강화되거나 그 가장자리가 약화된다. 특정 분야를 위해 특별하게 설계되는 이 밀봉디스크(15)는 우선 고온의 화학적 침해 추진가스와 부딪힐 때 파열 개방되고, 이어서 밀봉디스크(15)의 물리적 형상을 따라서 완전히 연소되어 유출구(19)가 완전하게 개방된다. 연소의 속도, 에너지, 산화제의 함유량뿐만 아니라 분출구(13), 유출구(19), 댐(11) 및 (앞서 언급한 바와 같은) 밀봉디스크(15)의 기하학적 치수 및 형태와 관련하여 추진제(8)를 적절하게 선택함으로써, 밀봉디스크(15)가 완전 연소되는데 필요한 시간을 설정할 수 있다. 또한, 특히 밀봉디스크의 개방 공정에 필요한 시간과 에어백 내로 유입되는 고압의 가스(17) 및 추진가스의 필요 질량 유동은 앞서 언급한 요소들의 배열 및 그들 사이에 형성된 공간에 의해서 결정될 수 있다.
혼합공간(14) 내에서는 연소실(5)로부터 유출된 추진가스가 고압용기(3)로부터 유출된 저온의 가스와 혼합된다. 추진가스의 연소에 의한 응축 생성물(고체 및 액체)이 분출구(13)를 통과한 후, 자체 관성에 의해서 유출구(19)를 통해 고압용기(3)의 하우징(16) 내로 유입되어 그 저온의 벽 상에 침전된다. 만약 이들 응축 생성물이 혼합공간(14)의 전방에서 생성되지 않으면, 이러한 생성물은 요소(6)의 여과작용에 의해 가스 발생기 내에서 유지될 수 있다. 또한, 요소(6)는 혼합가스에서 독성의 환경파괴적인 바람직하지 않은 성분을 촉매적으로 변환시키는 역할을 할 수 있으며, 혼합가스 발생기(1)의 작동기간을 초과하는 온도의 보상을얻게 하거나, 또는 혼합가스 발생기(1)의 내부에서 발생하는 소음을 감쇠시키는 작용을 할 수 있다. 최종적으로, 생성가스는 배출구(12)를 통해서 혼합공간(14)으로부터 배출되어 에어백을 충전시키는데 이용될 수 있다. 혼합가스 발생기(1)의 전체 수명과 작동 기간 동안에, 온도 보상기가 장착된 압력 측정장치(21)는 고압용기(3) 내의 압력을 감시하여 불의의 압력 강하를 신호로 알린다.
제 1도는 본 발명의 혼합가스 발생기의 횡단면도.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 혼합가스 발생기 2 : 불꽃가스 발생기
3 : 고압 용기 4 : 덮개 하우징
5 : 연소실 6 : 요소
7 : 점화기 8 : 추진제
9 : 고정요소 11 : 댐(dam)
12 : 배출구 13 : 분출구
14 : 혼합공간 15 : 밀봉디스크
16 : 하우징 17 : 가스
19 : 유출구 21 : 압력 측정장치

Claims (7)

  1. 불꽃가스 발생기 및 고압용기를 포함하고, 추진제의 점화시, 추진 가스가 연소실의 구멍으로 유출되어 상기 고압용기의 구멍에 마주보며 정렬된 밀봉디스크로 분출되고, 상기 밀봉디스크의 개방시 상기 추진 가스 및 상기 고압용기로부터 유출된 가스가 배출구를 통해 에어백으로 유입되는 혼합가스 발생기에 있어서,
    상기 추진제(8)는 상기 밀봉디스크(15)를 연소개방시키는 과잉의 산화제를 포함하며, 상기 추진제(8)와 상기 고압용기(3)로부터의 가스를 위한 혼합 공간(14) 및 상기 배출구(12) 사이에는 격자, 망사 또는 펠트로 구성된 요소(6)가 정렬되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합가스 발생기.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 밀봉디스크(15)는 강철박 또는 경금속 시트와 같은 쉽게 연소 가능한 재질로 제조되는 것을 특징으로 하는 혼합가스 발생기.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 밀봉디스크(15)가 연소되어 상기 고압용기(3)로부터 일정시간동안 가스의 질량 유동을 발생하는 것을 특징으로 하는 혼합가스 발생기.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 밀봉디스크(15)는 상기 고압용기(3)의 하우징(16)에 용접되는 것을 특징으로 하는 혼합가스 발생기.
  5. 제 4항에 있어서, 상기 밀봉디스크(15)의 기밀성 유지 부착은 레이저 용접 또는 전자 비임 용접에 의해 수행되어지는 것을 특징으로 하는 혼합가스 발생기.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 밀봉디스크(15)는 노치에 의해 생성된 작은 단면부가 구비되는 것을 특징으로 하는 혼합가스 발생기.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 밀봉디스크(15)는 가장자리가 약화되어 있는 것을 특징으로 하는 혼합가스 발생기.
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