KR100780894B1 - 자동발화기능을 갖는 가스발생기 - Google Patents

자동발화기능을 갖는 가스발생기 Download PDF

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Abstract

가스발생제가 자동발화기능을 갖고 있는 에어백용 가스발생기를 제공한다.
제 2의 연소실(5b)내에 수용된 가스발생제(9b)가 자동발화기능을 갖고 있으므로, 차량화재의 경우에는, 가스발생제(9b)가 자동발화하고, 그것에 따라서 가스발화제(9b), 전화약(16a, 16b)이 연소된다.
디퓨저 셸, 클로져 셸. 내통부재, 연소실, 점화수단 수용실, 전화약 수용실. 점화기, 가스발생제, 자동발화재료, 전화약.

Description

자동발화기능을 갖는 가스발생기{GAS GENERATOR WITH AUTOMATIC FIRING FUNCTION}
본 발명은, 가스발생제가 자동발화기능을 가지고 있고, 별도 자동발화기능을 갖는 재료를 사용할 필요가 없는 에어백용 가스발생기에 관한 것이다.
자동차를 비롯하여 각종 차량 등에 탑재되어 있는 에어백 시스템은, 차량이 고속으로 충돌했을 때에, 가스에 의해 급속히 팽창한 에어백(포대체)으로 탑승자를 지지하고, 탑승자가 관성에 의해 핸들이나 전면유리 등의 차량내부의 견고한 부분에 충돌하여 부상하는 것 등을 방지하는 것을 목적으로 한다. 이와 같은 에어백 시스템은, 통상, 차량의 충돌에 의해 작동하여 가스발생제를 연소시켜서 가스를 방출하는 가스발생기와, 가스를 도입해서 팽창하는 에어백으로 구성되어 있다. 이 가스 발생기에 있어서의 가스발생제의 연소는, 충돌시의 충격을 검지한 센서의 지령에 의거하는 시스템의 작동에 의해 기계적 또는 전기적 점화수단이 작동하고, 직접 또는 인핸서제(전화약)의 연소를 통하여 이루어지는 것이다.
이와 같이 가스발생기는 차량의 충돌에 의해 작동하는 것이므로, 차량의 충돌에 의하지 않는 차량화재 등의 긴급사태가 발생한 경우에는 작동하지 않는다. 따라서, 차량화재 등에 의해 가스발생기의 주위온도가 가스발생제의 발화점 이상의 온도까지 상승한 경우, 가스발생제가 발화연소(폭발)할 염려가 있다. 이 때, 가스발생기의 외각용기의 내열성이 낮고, 가스발생제의 발화점이 높은 경우, 주위온도의 상승에 의해 외각용기가 변형하는 등해서 강도가 저하하고, 그 후 가스발생제가 폭발했을 때에는, 그 폭발압력에 의해 외각용기가 파괴되어 비산되어 인체에 상처를 입히고 마는 염려가 있다.
이와 같은 사태의 발생을 방지하여 안전성을 확보하기 위해, 종래, 전화약중에는 주위온도의 상승에 따라, 기계적 또는 전기적 점화수단이 관여하지 않고, 즉, 가스발생기가 작동하지 않고 자동적으로 발화하는 자동발화기능을 갖는 재료(자동발화재료)가 배치되어 있다. 예를 들면, 종래는 자동발화재료로서 니트로셀룰로스(발화점 170℃)가 사용되었고, 차량화재 등의 경우에는, 가스발생기의 외각용기의 강도가 저하하기 이전의 낮은 온도에서 자동발화하여 전화약을 연소시키고, 동시에 가스발생제를 연소시키고 있다.
그러나, 니트로셀룰로스는 내열성이 불량하기 때문에, 장기간(차량의 사용년수이고, 통상은 수년∼10수년) 경과하는 동안에 분해열화되고 말며, 자동발화기능을 발휘하지 않는 염려도 있다. 또, 자동발화재료를 사용하는 경우에는, 그것에 수반되는 가스발생기 중량의 증가나 제조코스트의 증가도 생기기 때문에, 이러한 점에서도 개선의 여지가 있다.
(본 발명의 개시)
본 발명은, 장기간 경과후에도 자동발화기능을 유지하여 차량화재 등의 긴급 사태에 있어서의 안전성을 확보할 수 있고, 동시에 가스발생기의 경량화나 제조코스트의 억제도 가능한 에어백용 가스발생기를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은, 종래와 같이 별도 니트로셀룰로스 등의 자동발화재료를 배치하는 방법으로 바꾸고, 가스발생제 자체에 자동발화기능을 부여함으로써, 상기 과제를 해결한 것이다. 즉 본 발명은, 기계적 또는 전기적 점화수단이 관여하지 않는 자동발화기능을 갖는 가스발생제를 사용한 에어백용 가스발생기를 제공하는 것이다.
본 발명에서「기계적 또는 전기적 점화수단이 관여하지 않는 자동발화기능」이란, 주위온도의 상승에 의해 자연발화하는 기능이다. 여기서 「발화하는 주위온도(즉, 가스발생제의 발화온도에 상당하는)」이란, 에어백용 가스발생기, 특히 외각용기(하우징)와의 관련으로 상기 과제를 해결할 수 있는 온도이고, 구체적으로는, 에어백용 가스발생기의 외각용기의 강도가 저하하지 않는 정도의 온도이다. 또한, 이하에서 「자동발화기능」이라고 할 때에는, 「기계적 또는 전기적 점화수단이 관여하지 않는 자동발화기능」을 의미하는 것이다.
본 발명에서「에어백용 가스발생기」는, 가스의 공급원이 가스발생제만의 파이로타입(화공식)의 것이라면, 각종 탑재물의 운전석의 에어백용 가스발생기, 조수석의 에어백용 가스발생기, 사이드 에어백용 가스발생기 외에, 인플레이터블 커텐용 가스발생기, 니볼스터용 발생기, 인플레이터블 시트벨트용 가스발생기, 튜블러 시스템용 가스발생기, 프리텐셔너용 가스발생기에도 적용될 수 있다.
본 발명에서 사용되는 가스발생제는, 110℃에서 400시간 유지한 경우의 중량감소율이 2.0 중량% 이하, 바람직하게는 1.0 중량% 이하, 보다 바람직하게는 0.5중 량% 이하이고, 또한 상기 조건에서 유지후에도 자동발화기능이 유지되어 있는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 가스발생제는, 발화점이 바람직하게는 200℃ 이하, 보다 바람직하게는 200∼175℃의 것을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명에서 사용되는 가스발생제는, 구아니딘 유도체 및 염기성 금속 질산염을 함유하는 것 또는 구아니딘 유도체, 염기성 금속 질산염 및 첨가제를 함유하는 것이 바람직하다.
본 발명의 에어백용 가스발생기는, 가스발생제가 자동발화기능을 가지고 있고, 상기 기능이 장기간 잃게되는 일이 없으므로, 안전성 및 신뢰성을 높일 수 있다.
도 1은, 본 발명의 에어백용 가스발생기의 일 실시형태의 종단면도, 및
도 2는, 본 발명의 에어백용 가스발생기의 다른 실시형태의 종단면도.
우선 도 1에 의거하여 본 발명의 일 실시형태를 설명한다. 도 1은, 본 발명의 에어백용 가스발생기의 종단면도이고, 특히 운전석측에 배치하는데 적합한 구조로 되어 있다.
이 가스발생기는, 가스배출구를 갖는 디퓨저 셸(1)과, 이 디퓨저 셸과 함께 내부 수용공간을 형성하는 클로져 셸(2)을 접합하여 이루어지는 하우징(3)내에, 대략 원통형상의 내통부재(4)를 배치하고, 그 외측을 제 1의 연소실(5a)로 하고 있 다.
또, 내통부재(4)의 내측에는 무단부(無段部)(6)를 설치하고, 무단부(6)에 대략 평판원형의 격벽(7)을 배치하여 있고, 이 격벽에서 내통부재(4)내를 2실로 더 구획형성하고, 디퓨저 셸측에 제 2의 연소실(5b), 클로져 셸측에 점화수단 수용실(8)을 형성하고 있다.
그 결과, 이 가스발생기에서는, 제 1의 연소실(5a)과 제 2의 연소실(5b)은, 하우징(3)내에 동심원으로 설치되어, 이 하우징의 반경방향으로 인접하고 있다. 이 제 1 및 제 2의 연소실내에는, 충격을 받아서 작동한 점화수단에 의해 연소하고, 연소가스를 발생하는 가스발생제(9a, 9b)가 수용되고, 점화수단 수용실(8)내에는, 충격에 의해 작동하는 점화수단이 수용되어 있다.
제 1의 연소실(5a)과 제 2의 연소실(5b)을 구획형성하는 내통부재(4)에는 관통구멍(10)이 설치되어 있고, 이 관통구멍은 실링테이프(11)에 의해 폐쇄되어 있다. 단 이 실링테이프(11)는, 가스발생제가 연소하면 파열되므로, 양 연소실은, 이 관통구멍(10)에 의해 연통할 수 있다. 이 실링테이프(11)는 제 1의 연소실(5a)의 가스발생제(9a)의 연소에 의해서는 파열되지 않고, 제 2의 연소실(5b)의 가스발생제(9b)가 연소했을 때에 파열되도록, 그 재질이나 두께를 조정할 필요가 있다. 본 실시형태에서는 두께 40㎛의 스테인리스제의 실링테이프를 사용하고 있다. 또, 관통구멍(10)은, 가스 배출구(26) 보다도 개구면적을 넓히고 있고 연소실(5b)내의 내부압력을 컨트롤하는 기능은 가지고 있지 않다.
본 실시형태에서는 점화수단 수용실(8)은 이니시에이터 칼라(13)와 격벽(7) 사이의 공간에 의해 구획형성되어 있고, 어느 1개의 점화기(12b)(이하, 「제 2의 점화기」로 한다)를 포위하도록 대략 원통형상의 분리통(14)을 배치하고, 그 외측에 제 1의 전화약 수용실(15a), 내측에 제 2의 전화약 수용실(15b)이 구획형성되고, 그리고 각 수용실내에, 점화기(12a, 12b)와, 이 점화기와 함께 점화수단을 구성하는 전화약(16a, 16b)이 수용되어 있다. 이 형태에서는, 점화수단 수용실(8)에는 각 전화약 수용실을 제외한 잔여의 공간은 존재하고 있지 않다. 그 결과, 점화수단 수용실(8)은, 제 1의 전화약 수용실(15a)과 제 2의 전화약 수용실(15b)의 2개로 구분되고, 점화기와 함께 점화수단을 구성하는 전화약(16a, 16b)은, 각 점화기(12a, 12b)마다 확실히 구분되는 것으로 된다.
제 1의 전화약 수용실(15a)은, 그 안에 수용된 전화약(16a)이 연소하면, 내통부재(4)에 형성된 전화구멍(17)을 폐쇄하는 실링테이프(18)가 파열되어 제 1의 연소실(5a)과 연통하고, 다공의 가스발생제(9a)를 착화·연소시킨다. 제 2의 전화약 수용실(15b)은, 그 안에 수동된 전화약(16b)이 연소하면, 격벽(7)에 형성된 전화구멍(19)을 폐쇄하는 실링테이프(20)가 파열되어 제 2의 연소실(5b)과 연통하고, 단일 구멍의 가스발생제(9b)를 착화·연소시킨다. 이 제 2의 연소실(9b)내에서 발생된 연소가스는, 내통부재(4)의 디퓨저 셸(1)측에 설치된 관통구멍(10)을 통과하여 제 1의 연소실(5a)내로 유입한다. 따라서, 이 가스발생기는, 작동할 때에, 제 1의 점화기(12a)가 착화작동했을 때의 화염은, 그 수용실(15a)내에 있는 전화약(16a)을 착화·연소시켜, 그 화염이 내통부재(4)에 형성된 전화구멍(17)을 통과하고, 수용실(15a)의 반경방향에 위치하는 제 1의 연소실(5a)내에 수용된 7개 구멍의 가스발생제(9a)를 착화연소시킨다.
도 1에 도시하는 가스발생기에서는, 작동성능을 안정화하기 위하여 제 2의 점화기(12b)와 제 1의 점화기(12a)가 동시에 착화하는 일은 있으나, 전자(12b)가 후자(12a)보다 먼저 자동하는 일은 없다. 결국 제 2의 연소실(5b)에 수용된 가스발생제(9b)는, 제 1의 연소실(5a)에 수용된 가스발생제(9a)와 동시이든지, 혹은 지연되어 연소한다. 제 1의 연소실(5a)의 가스발생제(9a)가 제 2의 가스발생제(9b)보다도 먼저 연소할 경우, 실링테이프(11)는 제 1의 가스발생제(9a)의 연소에 따라서는 파열되지 않고, 제 2의 가스발생제(9b)의 연소에 의해서만 파열된다.
또, 도 1에 도시하는 가스발생기에서는, 이니시에이터 칼라(13)와 격벽(7) 사이에 배치되는 분리통(14)은, 격벽(7)의 하면과 이니시에이터 칼라(13)의 상면에 분리통(14)의 외형에 상당하는 구멍부를 설치하고, 각각의 구멍부에 분리통(14)의 상단(上端) 또는 하단을 끼워 넣어서 배치되어 있다. 이와 같이 분리통(14)을 배치하고 있으므로, 어느 하나의 전화약 연소실내에서 발생되는 전화약의 화염이, 다른 전화약 수용실내의 전화약을 직접 연소시키는 일은 없고, 2개의 연소실내에 수용된 가스발생제는, 각각 상이하게 구분된 전화약이 연소된 화염에 의해 착화·연소된다. 즉, 통상 이 분리통(14)내(즉 제 2의 전화약 수용실내)에서 전화약이 연소된 경우에는, 그 연소에 의해 생기는 가스의 압력은, 분리통(14)을 반경방향으로 밀어 넓히도록도 작용하는 것으로 되는데, 분리통(14)을 배치함으로써, 분리통(14)의 상하 단부는 각각이 끼워 넣어지는 구멍부의 주벽에 의해 확실히 지지되어 있는 것으로 되어, 단순히 분리통(14)을 격벽(7)과 이니시에이터 칼라(13) 사이에서 끼 워 둔 경우에 비교해, 보다 확실히 전화약의 연소가스·화염의 누설을 저지할 수 있다.
점화수단은, 센서가 충격을 감지하는 것에 의거하여 출력되는 작동신호에 의해 작동하는 2개의 전기착화식 점화기(12a, 12b)를 포함하여 구성되어 있고, 이 점화기끼리는, 1개의 이니시에이터 칼라(13)에 서로 평행하게, 그 헤드부를 돌기시켜 설치되어 있다. 이와 같이 1개의 이니시에이터 칼라(13)에 2개의 점화기(12a, 12b)를 설치함으로써, 2개의 점화기는 이니시에이터 칼라(13)에 고정되어 단일의 부재로 되고, 가스발생기로의 조립이 용이하게 된다. 특히 이 도면에 도시되는 가스발생기에서는, 이니시에이터 칼라(13)를 내통부재(4)내에 삽입가능한 크기로 함으로써, 2개의 점화기(12a, 12b)를 설치한 이니시에이터 칼라(13)를 내통부재(4)내에 삽입한 후, 내통부재(4)의 하단을 코킹하여 이니시에이터 칼라(13)를 고정함으로써, 점화기를 용이하고 또한 확실히 고정할 수 있다. 또, 2개의 점화기(12a, 12b)를 이니시에이터 칼라(13)에 배치할 때에는, 각각의 점화기의 방향을 용이하게 규제할 수 있다.
또, 하우징(3)내에는, 가스발생제(9a, 9b)의 연소에 의해 발생한 연소가스를 정화·냉각하기 위한 공통의 쿨런트·필터(22)가 배열설치되어 있고, 그 디퓨저 셸(1) 측의 내주면은, 쿨런트·필터(22)의 단면(端面)과 디퓨저 셸(1) 천정부 내면 사이를 연소가스가 통과하는 일이 없도록, 쇼트패스 방지부재(23)로 덮여져 있다.
쿨런트·필터(22)의 외측에는, 연소가스의 통과 등에 의한 쿨런트·필터(22)의 팽출을 억지하기 위한 외층(24)을 배치하고 있다. 이 외층(24)은, 예를 들면 적층철망체를 사용해서 형성하는 것 외에, 주벽면에 복수의 관통구멍을 갖는 다공원통형상부재, 혹은 소정의 폭의 벨트형상부재를 환상으로 한 벨트형상 억지층을 사용해서 형성할 수도 있다.
더욱이 외층(24)의 외측에는, 연소가스가 필터(22)의 전체면을 통과할 수 있도록, 간극(25)이 형성되어 있다. 디퓨저 셸(1)에 형성되는 가스배출구(26)는, 외기의 진입을 저지하기 위해 실링테이프(27)로 폐쇄되어 있다. 이 실링테이프(27)는, 가스를 방출할 때에 파열된다. 실링테이프(27)는 외부의 습기로부터 가스발생제 보호하는 것이 목적이고, 연소내압 등의 성능조정에는 전혀 영향을 미치는 것은 아니다.
이 실시형태에 있어서 가스발생제(9a, 9b)로서는, 자동발화기능을 부여하기 위해, (a) 구아니딘 유도체 및 (b) 염기성 금속 질산염을 함유하는 것 또는 (a)구아니딘 유도체, (b) 염기성 금속 질산염 및 (c) 첨가제를 함유하는 것을 사용한다. 또한, 본 실시형태에 있어서는 실링테이프(11)는 가스발생제(9b)의 연소에 의해서만 파열하는 것이기 때문에, 가스발생제(9b)는 상기한 자동발화기능을 갖는 가스발생제로 할 필요가 있는데, 가스발생제(9a)는 자동발화기능을 가지고 있어도 가지고 있지 않아도 좋다.
(a) 성분의 구아니딘 유도체로서는, 구아니딘, 모노, 디 또는 트리아미노구아니딘질산염, 질산구아니딘, 탄산구아니딘, 니트로구아니딘(NQ), 디시안디아미드 (DCDA) 및 니트로아미노구아니딘 질산염에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있고, 이들 중에서도 니트로구아니딘, 디시안디아미드가 바람직하다.
(b) 성분의 염기성 금속 질산염은, 일반적으로 다음과 같은 식으로 표시되는 일련의 화합물이다. 또, 더욱이 수화수(水和水)를 포함하는 화합물도 존재하는 경우가 있다. 식중, M은 금속을, X'는 금속수를, y, y'는 NO3 이온수를, z'는 OH 이온수를, n은 M(NO3)y 부분에 대한 M(OH)z 부분의 비를 표시하는 것이다.
M(NO3)y·nM(OH)z 또는 Mx·(NO3)y·(OH) z'
상기식에 상당하는 것의 예로서는, 금속 M 로서 동, 코발트, 아연, 망간, 철, 몰리브덴, 비스무트, 세륨을 포함하는, Cu2(NO3)(OH)3, Cu3(NO 3)(OH)5·2H2O, Co2(NO3)(OH)3, Zn2(NO3)(OH)3, Mn(NO 3)(OH)2, Fe4(NO3)(OH)11·2H2O, Bi(NO 3)(OH)2, Ce(NO3)3 (OH)·3H2O 를 들 수 있다.
(b) 성분의 염기성 금속 질산염으로서는, 염기성 질산동(BCN), 염기성 질산코발트, 염기성 질산아연, 염기성 질산망간, 염기성 질산철, 염기성 질산몰리브덴, 염기성 질산비스무트 및 염기성 질산세륨에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있고, 이들 중에서도 염기성 질산동이 바람직하다.
가스발생제가 (a) 및 (b)성분을 함유하는 경우, (a)성분의 함유량은 5∼60 중량%가 바람직하고, 15∼55 중량%가 보다 바람직하다. (b)성분의 함유량은 40∼95 중량%가 바람직하고, 45∼85 중량%가 보다 더 바람직하다.
가스발생제가 (a), (b)성분을 함유하는 경우의 바람직한 일 실시형태로서는, (a) 니트로구아니딘 및 (b) 염기성 질산동을 함유하는 것을 들 수 있다. 이 경우 의 함유량은 (a) 니트로구아니딘 30∼70 중량% 및 (b) 염기성 질산동 30∼70 중량%가 바람직하다.
(c) 성분의 첨가물로서는, 카르복시메틸셀룰로스(CMC),카르복시메틸셀룰로스나트륨염(CMCNa), 카르복시메틸셀룰로스칼륨염, 카르복시메틸셀룰로스암모늄염, 초산셀룰로스, 셀룰로스아세테이트부티레이트(CAB), 메틸셀룰로스(MC), 에틸셀룰로스(EC), 히드록시에틸셀룰로스(HEC), 에틸히드록시에틸셀룰로스(EHEC), 히드록시프로필셀룰로스(HPC), 카르복시메틸에틸셀룰로스(CMEC), 미세결정성 셀룰로스, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴아미드의 아미노화물, 폴리아크릴히드라지드, 아크릴아미드·아크릴산금속염공중합체, 폴리아크릴아미드, 폴리아크릴산에스테르화합물의 공중합체, 폴리비닐알콜, 아크릴고무, 구아검, 전분, 실리콘, 2황화몰리브덴, 산성백토, 탈크, 벤토나이트, 규조토, 카올린, 스테아린산칼슘, 실리카, 알루미나, 규산나트륨, 질화규소, 탄화규소, 히드로탈사이트, 마이카, 금속산화물, 금속수산화물, 금속탄산염, 염기성 금속탄산염 및 몰리브덴산염에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다.
(c) 성분의 금속산화물로서는, 산화동, 산화철, 산화아연, 산화코발트, 산화망간, 산화몰리브덴, 산화니켈 및 산화비스무트에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있고, 금속수산화물로서는, 수산화코발트, 수산화알루미늄에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있고, 금속탄산염 및 염기성 금속탄산염으로서는, 탄산칼슘, 탄산코발트, 염기성 탄산아연, 염기성 탄산동, 염기성 탄산코발트, 염기성 탄산철, 염기성 탄산비스무트, 염기성 탄산마그네슘에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있고, 몰리브덴산염 으로서는 몰리브덴산 코발트 및 몰리브덴산 암모늄에서 선택되는 1종 이상을 들 수 있다. 이들(c)성분의 화합물은, 슬래그형성제 및/또는 바인더로서의 작용을 할 수 있다.
가스발생제의 착화성을 높이는 경우에는, 카르복시메틸셀룰로스나트륨염 및 칼륨염이 바람직하고, 이들 중에서도 나트륨염이 보다 바람직하다.
가스발생제가 (a), (b), (c)성분을 함유하는 경우의 바람직한 일 실시형태로서는, (a) 니트로구아니딘, (b) 염기성 질산동 및 (c) 카르복시메틸셀룰로스나트륨염을 함유하는 것을 들 수 있다. 이 경우의 함유량은, (a) 니트로구아니딘 15∼55 중량%, (b) 염기성 질산동 45∼70 중량% 및 (c) 카르복시메틸셀룰로스나트륨염 0.1∼15 중량%가 바람직하다.
가스발생제가 (a), (b), (c)성분을 함유하는 경우의 바람직한 다른 실시형태로서는, (a) 니트로구아니딘, (b) 염기성 질산동 및 (c) 구아검을 함유하는 것을 들 수 있다. 이 경우의 함유량은, (a) 니트로구아니딘 20∼60 중량%, (b) 염기성 질산동 35∼75 중량% 및 (c) 구아검 0.1∼10 중량%가 바람직하다.
가스발생제는 원하는 형상으로 성형할 수 있고, 단일구멍 원주형상, 다공 원주형상 또는 펠릿형상의 성형체로 할 수가 있다. 이들의 성형체는, 가스발생제에 물 또는 유기용매를 첨가 혼합하고, 압출성형하는 방법(단일구멍 원주형상, 다공 원주형상의 성형체) 또는 타정기(打錠機) 등을 사용해서 압출성형하는 방법(펠릿형상의 성형체)에 의해 제조하는 것이 가능하다.
본 실시형태의 가스발생기는, 통상의 작동시에 있어서는, 하기와 같이 하여 전화약(인핸서제)(16a, 16b) 및 가스발생제(9a, 9b)가 연소되어 가스를 발생시킨다.
본 실시형태의 가스발생기는, 점화수단 수용실(8)내로서 분리통(14)의 외부에 배치된 제 1의 점화기(12a)가 작동하면, 제 1의 전화약 수용실(15a)내에 수용된 전화약(16a)이 착화·연소하고, 그 화염이 내통부재(4)의 전화구멍(17)을 통과하여, 제 1의 연소실(5a)내로 수용된 7개 구멍을 갖는 다공 원통형상의 제 1의 가스발생제(9a)를 연소시킨다.
또, 분리통(14)에 포위되는 제 2의 점화기(12b)가, 제 1의 점화기(12a)와 동일하든지 혹은 지연되어 작동하면, 제 2의 전화약 수용실(15b)내에 수용된 전화약(16b)이 착화·연소하고, 그 화염은 제 2의 연소실(5b)내에 수용된 단일구멍 원통형상의 제 2의 가스발생제(9b)를 착화·연소시킨다.
그 결과, 2개의 점화기(12a, 12b)의 착화타이밍을 조정하는, 결국 제 1의 점화기의 작동후에 제 2의 점화기를 작동시키든지, 혹은 제 1의 점화기와 제 2의 점화기를 동시에 작동시키든지에 따라서, 가스발생기의 출력형태(작동성능)를 임의로 조정할 수 있고, 충돌시의 차량의 속도나 환경온도 등 여러가지 상황에 있어서, 후술하는 에어백장치로 한 경우에 있어서의 에어백의 전개를 최대한 적정한 것으로 할 수 있다.
특히 이 도면에 도시하는 가스발생기에서는, 각 연소실(5a, 5b)마다 형상이 상이한 가스발생제(9a, 9b)가 사용되어 있고, 제 1의 연소실(5a)에는 다공 원통형상의 제 1의 가스발생제(9a)가, 제 2의 연소실(5b)에는 단일구멍 원통형상의 제 2 의 가스발생제(9b)가 각각 수용되어 있다. 또, 각 연소실(5a, 5b)에 수용되는 가스발생제의 양도 상이하고, 제 1의 연소실(5a)내에는 35g, 제 2의 연소실(5b)내에는 6g의 가스발생제(9a, 9b)가 각각 수용되어 있다. 그 결과, 이 가스발생기에서는, 보다 적확하게 그 출력형태를 조정하는 것이 가능하게 되어 있다.
또, 본 실시형태의 가스발생기는, 차량화재 등의 긴급사태에 있어서는, 하기와 같이 해서 전화약(인핸서제)(16a, 16b) 및 가스발생제(9a, 9b)가 연소하여 안전을 확보한다.
차량화재 등에 의해 가스발생기의 주위온도가 상승한 경우, 주위온도가 가스발생제(9b)의 발화점(예를 들면 약 200℃)에 도달했을 때, 가스발생제(9b)가 착화연소하고, 그것에 따라서 실링테이프(11, 20)가 파열해서 가스발생제(9a) 및 전화약(16b)을 연소시키고, 더욱 가스발생제(9a)의 연소에 따라서 실링테이프(18)가 파열되어 전화약(16a)을 연소시킨다. 이것은 가스발생제(9b)만이 자동발화기능을 가지고 있는 경우이고, 가스발생제(9a)도 자동발화기능을 가지고 있는 경우에는, 가스발생제(9a, 9b)가 함께 자동발화하여, 전화약(16a, 16b)을 연소시킨다. 따라서, 하우징재료로서 알루미늄과 같이 융점이 낮은(약 660℃) 재료를 사용한 경우에도, 하우징의 강도가 저하하기 이전에 가스발생제나 전화약이 연소하므로, 높은 주위온도에 의해 하우징의 강도가 저하한 후에 겨우 가스발생제의 발화점에 도달한다는 것에 의해, 가스발생제의 연소로 하우징자체가 파열비산하는 것이 방지된다.
다음에, 도 2에 의거하여 본 발명의 다른 실시형태를 설명한다. 도 2는, 본 발명의 에어백용 가스발생기의 종단면도이고, 특히 운전석측에 배치하는데 적합한 구조로 되어 있다. 본 실시형태는, 연소실이 하나의 가스발생기이다.
이 가스발생기는, 가스배출구를 갖는 디퓨저 셸(1)과, 디퓨저 셸과 함께 내부수용공간을 형성하는 클로져 셸(2)을 접합하여 이루어지는 하우징(3)내에, 대략 원통형상의 내통부재(113)를 배치하여, 그 외측을 연소실(122)로 하고, 그 내측을 점화수단 수용실(155)로 하고 있다. 그 결과, 이 가스발생기에서는, 연소실(122)과 점화수단 수용실(155)은, 하우징(3)내에 동심원으로 설치되어, 이 하우징의 반경방향으로 인접하고 있다. 이 연소실내에는, 충격을 받아서 작동한 점화수단에 의해 연소되고, 연소가스를 발생하는 가스발생제(106)가 수용되고, 점화수단 수용실(155)내에는, 충격에 의해 작동하는 점화수단이 수용되어 있다. 점화수단 수용실(155)내에는, 이니시에이터 칼라(114)를 통하여 점화기(104)가 설치되고, 전화수단 수용실(123)내에 전화약(105)이 수용되어, 점화수단 수용실(155)내에는 잔여의 공간(160)이 존재하고 있다. 도 2중 107은 쿨런트·필터, 109는 간극, 111은 가스배출구멍, 125는 실링테이프, 126은 연통구멍, 150은 쇼트패스 방지부재를 표시한다.
본 실시형태에 있어서는, 가스발생제(106)로서, 상기한 바와 같은 자동발화기능을 갖는 가스발생제를 사용한다. 따라서, 차량화재 등의 긴급사태에는, 주위온도의 상승에 의해 가스발생제(106)가 자동발화한다. 가스발생제의 연소온도는 약 2000℃로 고온이므로, 그 연소열에 의해 인핸서제나 점화약은 지연되어 착화·연소한다.
이하, 실시예에 의해 본 발명을 더 상세히 설명하는데, 본 발명은 이들에 의 해 한정되는 것은 아니다.
(1) 중량감소율
가스발생제(단, 연료뿐임) 40g을 알루미늄제 용기에 넣어, 총중량을 측정하고, (총중량―알루미늄제 용기중량)을 시험전의 샘플중량으로 하였다. 샘플이 들어 있는 알루미늄제 용기를, SUS제 두꺼운 용기(내용적 118.8ml)에 넣어서 덮개를 한 후, 110℃의 항온조에 넣었다. 이 때, 고무패킹과 클램프를 사용해서 용기가 밀폐상태가 되도록 하였다. 소정시간 경과후에 SUS제 두꺼운 용기를 항온조로부터 취출하고, 용기가 실온으로 되돌아가고 나서 덮개를 열고, 안에서 알루미늄제 용기를 취출하였다. 알미늄제 용기마다의 총중량을 측정하고, (총중량―알미늄제 용기 중량)을 시험후의 샘플중량으로 하였다. 그리고, 시험전후의 중량변화를 비교해서 중량감소율을 구함으로써 내열성을 평가하였다. 중량감소율은, [(시험전의 가스발생제 중량―시험후의 가스발생제 중량)/시험전의 가스발생제 중량]×100으로부터 구했다.
실시예 1
니트로구아니딘/염기성질산동/구아검＝44.2/52.8/3.0(중량%)로 이루어지는 조성의 가스발생제를 제조하고, 발화온도, 중량감소율을 측정하였다. 발화온도는 크루프(krupp)식 발화점 측정기로 측정하고, 60초 발화점으로 표시했다. 그 결과, 발화온도는, 분쇄상태의 가스발생제(분쇄약)가 193℃, 압신상태의 가스발생제(압신약)이 201℃이고, 중량감소율은, 110℃에서 214시간 경과시점이 0.27%, 110℃에서 408시간 경과시점이 0.45%이었다.
이 결과에서 명백한 바와 같이, 본 발명의 가스발생기에서 사용하는 가스발생제는 발화온도가 낮기 때문에, 차량화재의 경우에는, 하우징이 열에 의해 열화되기 이전에 자동발화하는 것이 명백하다. 더욱이 중량감소율이 작으므로 명백한 바와 같이, 장기간 경과후에도 내열성이 저하하지 않는 자동발화기능을 가지고 있고, 상기 기능이 장기간 손상되는 일이 없어, 안전성 및 신뢰성을 높일 수 있다.

Claims (34)

  1. (a) 구아니딘, 모노, 디 또는 트리아미노구아니딘질산염, 질산구아니딘, 탄산구아니딘, 니트로구아니딘(NQ), 디시안디아미드 (DCDA) 및 니트로아미노구아니딘 질산염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 구아니딘 유도체 ; 및
    (b) 염기성 질산동(BCN), 염기성 질산코발트, 염기성 질산아연, 염기성 질산망간, 염기성 질산철, 염기성 질산몰리브덴, 염기성 질산비스무트 및 염기성 질산세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염기성 금속 질산염을 포함하며, 자동발화기능을 갖는 가스발생제를 사용한 것을 특징으로 하는 가스발생기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서, 가스발생제는 105℃에서 400시간 유지후에도 자동발화기능을 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 가스발생기.
  4. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 가스발생제는 200℃ 이하인 것을 특징으로 하는 가스발생기.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. (a) 구아니딘, 모노, 디 또는 트리아미노구아니딘질산염, 질산구아니딘, 탄산구아니딘, 니트로구아니딘(NQ), 디시안디아미드 (DCDA) 및 니트로아미노구아니딘 질산염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 구아니딘 유도체 ; 및
    (b) 염기성 질산동(BCN), 염기성 질산코발트, 염기성 질산아연, 염기성 질산망간, 염기성 질산철, 염기성 질산몰리브덴, 염기성 질산비스무트 및 염기성 질산세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염기성 금속 질산염을 포함하며, 자동발화기능을 갖는 것을 특징으로 하는 가스발생기.
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제 7 항에 있어서, 발화점 200℃이하의 가스발생제를 사용한 것을 특징으로 하는 가스발생기.
  11. 삭제
  12. (a) 구아니딘, 모노, 디 또는 트리아미노구아니딘질산염, 질산구아니딘, 탄산구아니딘, 니트로구아니딘(NQ), 디시안디아미드 (DCDA) 및 니트로아미노구아니딘 질산염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 구아니딘 유도체 ; 및
    (b) 염기성 질산동(BCN), 염기성 질산코발트, 염기성 질산아연, 염기성 질산망간, 염기성 질산철, 염기성 질산몰리브덴, 염기성 질산비스무트 및 염기성 질산세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염기성 금속 질산염을 포함하며, 발화점이 200℃ 이하인 가스발생제를 사용한 것을 특징으로 하는 가스발생기.
  13. 제 12 항에 있어서, 자동발화기능을 갖는 것을 특징으로 하는 가스발생기.
  14. 삭제
  15. 재 12 항 또는 제 13 항에 있어서, 105℃에서 400시간 유지후에도 자동발화기능을 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 가스발생기.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 제 12 항 또는 제 13 항에 기재된 가스발생기에 사용되는 것을 특징으로 하는 가스발생제.
  19. (a) 구아니딘, 모노, 디 또는 트리아미노구아니딘질산염, 질산구아니딘, 탄산구아니딘, 니트로구아니딘(NQ), 디시안디아미드 (DCDA) 및 니트로아미노구아니딘 질산염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 구아니딘 유도체 ; 및
    (b) 염기성 질산동(BCN), 염기성 질산코발트, 염기성 질산아연, 염기성 질산망간, 염기성 질산철, 염기성 질산몰리브덴, 염기성 질산비스무트 및 염기성 질산세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염기성 금속 질산염을 포함하며, 자동발화기능을 갖는 것을 특징으로 하는 가스발생제.
  20. 삭제
  21. 제 19 항에 있어서, 발화점이 200℃ 이하인 것을 특징으로 하는 가스발생제.
  22. 삭제
  23. 제 19 항 또는 제 21 항에 있어서, 105℃에서 400시간 유지후에도 자동발화기능을 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 가스발생제.
  24. 삭제
  25. (a) 구아니딘, 모노, 디 또는 트리아미노구아니딘질산염, 질산구아니딘, 탄산구아니딘, 니트로구아니딘(NQ), 디시안디아미드 (DCDA) 및 니트로아미노구아니딘 질산염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 구아니딘 유도체 ; 및
    (b) 염기성 질산동(BCN), 염기성 질산코발트, 염기성 질산아연, 염기성 질산망간, 염기성 질산철, 염기성 질산몰리브덴, 염기성 질산비스무트 및 염기성 질산세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염기성 금속 질산염을 포함하며, 105℃에서 400시간 유지후에도 자동발화기능을 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 가스발생제.
  26. 삭제
  27. 제 25 항에 있어서, 발화점이 200℃ 이하인 것을 특징으로 하는 가스발생제.
  28. (a) 구아니딘, 모노, 디 또는 트리아미노구아니딘질산염, 질산구아니딘, 탄산구아니딘, 니트로구아니딘(NQ), 디시안디아미드 (DCDA) 및 니트로아미노구아니딘 질산염으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 구아니딘 유도체 ; 및
    (b) 염기성 질산동(BCN), 염기성 질산코발트, 염기성 질산아연, 염기성 질산망간, 염기성 질산철, 염기성 질산몰리브덴, 염기성 질산비스무트 및 염기성 질산세륨으로 이루어지는 군으로부터 선택되는 염기성 금속 질산염을 포함하며, 발화점이 200℃ 이하인 가스발생제로 이루어지는 것을 특징으로 하는 자동발화재료.
  29. 삭제
  30. 삭제
  31. 제 28 항에 있어서, 105℃에서 400시간 유지후에도 자동발화기능을 유지하고 있는 것을 특징으로 하는 자동발화재료.
  32. 삭제
  33. 제 1항에 있어서, 가스발생제가 105℃에서 400시간 유지된 후에도 자동발화기능을 유지하는 가스발생기로서, 상기 가스발기는 연료로서 구아니딘 질산염 또는 니트로 구아니딘, 또는 이 양자를 모두 포함하며, 산화제로서 염기성 질산동을 포함하는 것을 특징으로 하는 가스발생기.
  34. 제 33항에 있어서, 가스발생제가 첨가제를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 가스발생기.
KR1020027012106A 2000-03-15 2001-03-13 자동발화기능을 갖는 가스발생기 KR100780894B1 (ko)

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