KR102113570B1 - 가스 발생기 - Google Patents

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나오키 마츠다
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주식회사 다이셀
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Abstract

본 발명은 통 형상 하우징의 일단부측에 점화 수단을 가지며, 타단부측에 가스 배출구를 구비한 디퓨저부를 갖고, 상기 통 형상 하우징 내의 연소실 내에 가스 발생제 성형체와 승압제 성형체가 충전되고, 상기 가스 발생제 성형체가, 상기 연소실 내의 상기 승압제 성형체의 충전 부분을 제외한 잔부의 충전 공간에서, 상기 점화 수단에 접촉하며, 또한 상기 가스 발생제 성형체의 합계 체적이 상기 충전 공간 용적보다도 작아지도록 충전되고, 상기 승압제 성형체가, 상기 점화 수단과는 축 방향으로 이격된 위치에서 상기 가스 발생제 성형체와 접촉하여 충전되어 있고, 상기 가스 발생제 성형체의 연소 온도가 1000 내지 1700℃이며, 상기 승압제 성형체의 연소 온도가 상기 연소 온도보다도 높고, 상기 가스 발생제 성형체의 충전 질량이 상기 승압제 성형체의 충전 질량보다도 크고, 작동시에 있어서, 상기 가스 발생제 성형체의 전량이 소진되기 전에 상기 승압제 성형체가 소진되는 가스 발생기를 제공한다.

Description

가스 발생기{GAS GENERATOR}
본 발명은, 에어백 장치 등에 사용되는 가스 발생기에 관한 것이다.
가늘고 긴 형상의 하우징 내부의 일단부에 점화기를 배치하고, 그의 반대측에 가스 배출구를 형성한 후, 내부에 고형 가스 발생제를 충전한 가스 발생기가 알려져 있다. 이러한 가스 발생기에서는 점화기측으로부터 시작된 착화에 의해 가스 발생제가 연소를 개시하여, 반대측까지 미연소된 가스 발생제의 연소가 진행된다.
일본 특허 공개 제2011-157025호 공보의 가스 발생기는 가늘고 긴 통 형상 하우징(10) 내에 연통 구멍(37)을 갖는 통 형상 부재(30)가 배치되어 있으며, 통 형상 부재(30)의 내측에 제2 가스 발생제(50)가 충전되어 있다. 통 형상 하우징(10)과 통 형상 부재(30)의 사이에는 간극이 존재하고 있다. 이로 인해, 연소 가스 등이 상기 간극을 통과하여 이동하여 연통 구멍(37)으로부터 출입할 수 있기 때문에, 점화기로부터 이격된 위치에 충전된 제2 가스 발생제(50)도 연소되기 쉬워져 있다.
미국 특허 6,851,373호 명세서에는, 하우징(12)의 일단부에 이니시에이터 어셈블리(18)가 설치되고, 반대 단부에 노즐 어셈블리(50)를 형성한 가스 발생기(10)가 개시되어 있다.
이 가스 발생기는 하우징(12) 내부에 배치된 복수의 태블릿 형상 가스 발생제(32)의 한쪽에 점화기(22)가 배치되고, 그의 반대측에는 오토 이그니션·머티리얼(46)이 배치되어 있다. 또한 필터(48)가 오토 이그니션·머티리얼(46)과 노즐 어댑터(50)의 사이에 배치되어 있다.
오토 이그니션·머티리얼(46)은, 통상 화재 등으로 하우징 외부의 온도가 상승했을 때에, 열에 의한 하우징(12) 강도의 열화가 일어나기 전에 착화되어 가스 발생제(32)를 소진시키는 것이며, 예를 들어 미국 특허 공보 제4,561,675호 공보의 도 2의 오토 이그니션 디바이스(auto ignition device)와 동일한 것이다.
따라서, 가스 발생기가 정상적으로 작동할 때에는, 가스의 발생 상태에 영향을 미치지 않도록 오토 이그니션·머티리얼(46)은 점화기(22)의 근처에 배치됨으로써, 빠르게 소진되도록 설정되어 있다.
본 발명은,
통 형상 하우징의 일단부측에 점화 수단을 가지며, 타단부측에 가스 배출구를 구비한 디퓨저부를 갖고 있고,
상기 통 형상 하우징 내의 연소실 내에 가스 발생제 성형체와 승압제 성형체가 충전되어 있는 가스 발생기이며,
상기 연소실이, 상기 통 형상 하우징 내의 상기 점화 수단과 상기 디퓨저부를 제외한 공간을 포함하는 것이고,
상기 가스 발생제 성형체가, 상기 연소실 내의 상기 승압제 성형체의 충전 부분을 제외한 잔부의 충전 공간에 있어서, 상기 점화 수단에 접촉하며, 또한 상기 가스 발생제 성형체의 합계 체적이 상기 충전 공간 용적보다도 작아지도록 충전되어 있고,
상기 승압제 성형체가, 상기 연소실 내에서 상기 점화 수단과는 축 방향으로 이격된 위치에서 상기 가스 발생제 성형체와 접촉한 상태로 충전되어 있고,
상기 가스 발생제 성형체의 연소 온도가 1000 내지 1700℃이며, 상기 승압제 성형체의 연소 온도가 상기 연소 온도보다도 높은 온도이고, 상기 승압제 성형체와 가스 발생제 성형체가 형상, 치수, 조성, 조성비 중 적어도 어느 1개가 상이하고,
상기 가스 발생제 성형체의 충전 질량이 상기 승압제 성형체의 충전 질량보다도 큰 것이고,
작동시에 있어서, 상기 가스 발생제 성형체의 전량이 소진되기 전에 상기 승압제 성형체가 소진되는 것인 가스 발생기를 제공한다.
본 발명은, 이하의 상세한 설명과 첨부된 도면에 의해 더욱 완전히 이해되는 것이지만, 이것들은 단지 설명 때문에 첨부되는 것이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.
도 1은, 본 발명의 일 실시 형태를 포함하는 가스 발생기의 축 방향 단면도이다.
본 발명은, 가늘고 긴 형상의 하우징을 사용하고 있는 가스 발생기여도, 연소실 내의 가스 발생제를 신속히 착화·연소시킬 수 있는 가스 발생기를 제공한다.
본 발명의 가스 발생기는 연소실 내에 가스 발생제 성형체와 승압제 성형체가 충전되어 있다.
가스 발생제 성형체는 공지된 가스 발생기에서 사용되고 있는 것이며, 점화 수단이 작동하여 발생한 연소 생성물(화염이나 고온 가스 등)에 의해 착화 연소되어 고온 가스를 발생하는 것이다.
승압제 성형체는 연소에 의해 고온 가스를 발생시키는 것이며, 이 고온 가스에 의해 연소실의 압력을 높여, 가스 발생제 성형체의 연소를 촉진시키는 작용을 하는 것이다.
가스 발생제 성형체는 연소실 내의 충전 공간에 있어서, 점화 수단에 접촉하며, 또한 가스 발생제 성형체의 합계 체적이 상기 충전 공간 용적보다도 작아지도록 충전되어 있다.
가스 발생제 성형체는 서로 밀착하여 충전되어 있는 것은 아니며, 약간 간극이 존재하는 상태로 충전되어 있다. 즉 복수의 펠릿상 또는 입상의 형상을 갖는 성형체가 무질서하게 연소실 내에 배치되어 있으며, 가스 발생제 성형체가 밀접하게 충전되어 있는 것은 아니다. 그 때문에 연소실에서는 인접하는 가스 발생제 성형체는, 점화 수단측의 단부로부터 승압제 성형체측의 단부 사이에 간극이 형성되어 있는 상태이다.
이로 인해, 점화 수단이 작동하여 발생한 연소 생성물은 이들 간극을 빠져나가 축 방향으로 이동하기 쉬워지고, 또한 가스 발생제 성형체가 연소되어 발생한 연소 가스도 축 방향으로 이동하기 쉬워지기 때문에, 점화 수단에 접촉하지 않는 위치에 충전되어 있는 승압제 성형체도 연소되기 쉬워진다.
가스 발생제 성형체의 형상은 원기둥 형상, 각기둥 형상, 원판 형상 등으로 성형할 수 있다. 상이한 형상이나 치수의 가스 발생제 성형체를 혼합하여 충전할 수도 있다. 또한 가스 발생제의 각 성형체에 공동이나 파임, 관통 구멍을 형성할 수도 있다.
승압제 성형체는, 이와 같이 연소실 내에서 점화 수단으로부터 축 방향으로 이격된 위치에 배치되어 있다.
또한 승압제 성형체는 가스 발생제 성형체와 접촉하여 연소실에 배치되어 있으며, 점화 수단으로부터의 연소 생성물이나 점화 수단 근방의 가스 발생제로부터 발생한 연소 가스가 가스 발생제 성형체간의 간극을 통과하여 승압제 성형체를 착화시키기 때문에, 연소실 전체의 압력이 증대되기 쉬워진다. 그 때문에 연소 생성물이나 연소 가스가 승압제 성형체를 향해 흐르기 쉽게 하기 위해, 통 형상 하우징에 있어서 일단부로부터 디퓨저부가 존재하는 타단부측을 향해 점화 수단, 가스 발생제 성형체, 승압제 성형체의 순서대로 배열시킬 수 있다.
또한 점화 수단으로부터 이격된 위치에 있는 미연소된 가스 발생제 성형체도 착화되기 쉬워진다. 따라서 가늘고 긴 형상의 연소실이어도 충전된 가스 발생제 성형체가 단시간에 소진되어, 일본 특허 공개 제2011-157025호 공보와 같이 통 형상 하우징과 통 형상 부재 사이에 간극을 형성할 필요가 없고, 가스 발생기의 소형화가 가능해진다.
또한, 승압제 성형체는 연소 생성물이나 연소 가스와 접촉하기 쉽도록, 하우징의 장축에 대하여 수직으로 절단했을 때의 연소실의 단면 전체를 차지하도록 배치할 수 있다.
가스 발생제 성형체는 연소 온도가 1000 내지 1700℃인 것이며, 승압제 성형체는 연소 온도가 상기 가스 발생제 성형체의 연소 온도보다도 높은 온도인 것이다. 연소 온도는 WO2008/108745 A2에 기재된 NEWPEP 프로그램으로 계산했을 때의 것이다.
가스 발생제 성형체로서는, 일본 특허 공개 제2005-199867호 공보에 기재된 질산구아니딘과 염기성 질산구리를 포함하는 것, 일본 특허 공개 제2012-211064호 공보에 기재된 멜라민시아누레이트를 포함하는 연료 성분과 염기성 금속 질산염을 포함하는 산화제 성분, 및 염기성 금속 탄산염을 포함하는 것을 사용할 수 있다.
이들 조성의 가스 발생제 성형체는 연소 온도가 낮고, 착화되기 어렵지만, 연소시의 가스 성분이나 발생 잔사의 면에서 바람직하고, 이들의 이점을 유지할 수 있는 한 다른 첨가물을 가할 수도 있고, 다른 조성물로 구성되는 것일 수도 있다.
승압제 성형체로서는, 일본 특허 공개 제2005-199867호 공보에 기재된 니트로구아니딘과 질산스트론튬을 포함하는 가스 발생제를 사용할 수 있다. 마찬가지로 가스 발생제 성형체보다도 높은 연소 온도인 것이면, 다른 성분을 포함하는 것일 수도 있다. 승압제 성형체가 가스 발생제 성형체보다도 빨리 소진되도록 그의 형상, 치수, 조성, 조성비 중 적어도 어느 하나가 가스 발생제 성형체의 그것과 상이하다. 소진에 걸리는 시간은, 각각의 성형체 1개에 대한 최단 연소 길이(웹)와 연소 속도로부터 이론적으로 구할 수 있다.
구체적으로 연소 속도는 스트랜드 성형체라 불리는 연소 속도를 측정하는 시료를 사용하여 측정된다. 이 방법에서는 가스 발생제 성형체 또는 승압제 성형체의 각 성분을 포함하는 혼합물을 더 이상 변형(압축)할 수 없을 정도로 힘을 가하여 원기둥 형상의 스트랜드 성형체(외경 약 10mm, 길이 약 12.7mm)로 하고, 그것을 충분히 건조시키고, 일단부면으로부터 반대 단부면을 향해 연소가 진행되도록 당해 일단부면에 니크롬선을 설치하고, 반대 단부면과 주위면에 에폭시 수지 접착제를 도포한 상태에서, 내부를 질소 치환하여 7MPa까지 가압한 밀폐 펌프 내에서 니크롬선에 통전하여 스트랜드 성형체를 착화 연소시켜 연소 속도를 구한다. 밀폐 펌프의 용량은 내부의 스트랜드 성형체가 연소되었을 때에 압력 변화를 감지할 수 있을 정도로 하고, 연소 전의 스트랜드 성형체의 길이를, 밀폐 펌프 내의 압력 상승 개시부터 압력 피크 도달까지의 경과 시간으로 나누어 산출한 값을 연소 속도로서 정의한다.
또한 최단 연소 길이란, 1개의 가스 발생제 성형체 또는 1개의 승압제 성형체가 소진되기 위한 최단 연소 거리이며, 실측으로 구해진다.
본 발명의 가스 발생기는 작동에 의해 점화 수단으로부터 발생한 연소 생성물에 의해, 점화 수단과 접촉하는 위치에 있는 가스 발생제 성형체가 착화 연소된다.
그리고 연소 생성물의 일부는 가스 발생제 성형체간의 간극을 축 방향(디퓨저부 방향)으로 흘러, 승압제 성형체에 도달하여 착화 연소시켜 가스를 발생시킨다.
이와 같이 승압제 성형체로부터 발생한 연소 가스에 의해 연소실 내의 압력 상승이 가속되기 때문에, 미연소된 가스 발생제 성형체의 연소도 가속되게 된다.
작동 초기에 있어서는, 가스 발생제 성형체로부터 발생하는 가스량이 가스 배출구로부터 배출되는 가스의 양보다 적기 때문에 연소실의 압력 상승이 억제되는 요인이 되지만, 상기와 같이 승압제 성형체를 사용하고 있기 때문에, 작동 초기에 있어서의 연소실 내의 압력이 유지된다.
또한, 상기 작용을 할 수 있는 것이면, 승압제 성형체는 장축 방향으로 2개소 이상으로 분리되어 충전되어 있을 수도 있다.
점화 수단은 공지된 전기식 점화기만일 수도 있고, 전기식 점화기와 공지된 전화약 또는 가스 발생제를 조합한 것일 수도 있다.
또한 점화 수단으로부터 발생하는 연소 생성물의 배출 방향을 제어하는 수단을 설치할 수도 있다.
예를 들어, 점화 수단이 전기식 점화기를 포함하는 것일 때에는, 착화약을 수용한 착화부를 외측으로부터 덮도록 통 형상의 가이드를 배치하여, 연소 생성물이 반경 방향으로 확산되지 않도록 할 수 있을 뿐만 아니라, 상기 가이드의 선단을 직경 축소하여 연소 생성물의 흐름에 제트류를 형성하도록 할 수도 있다.
또한, 점화 수단으로부터 발생한 연소 생성물을 이격된 위치에 있는 승압제 성형체에까지 도달시켜 착화 연소시키기 위해서는, 상기 연소 생성물이 열 입자(용융 상태의 금속이나 금속 산화물)를 포함하는 것이 바람직하다. 이로 인해, 점화 수단이 전기식 점화기를 포함하는 것일 때에는, 착화약으로서 연소에 의해 열 입자를 발생시키는 붕소초석을 병용하거나, 점화 수단의 착화제에 수소화티탄과 과염소산칼륨의 혼합물을 사용할 수도 있다.
나아가 점화 수단과 승압제 성형체 사이에 금속박을 배치하고, 연소된 금속박의 소편을 열 입자로서 승압제 성형체에 접촉시키도록 할 수도 있다.
본 발명에 있어서 바람직하게는,
상기 가스 발생제 성형체의 합계 체적(V1)과 상기 가스 발생제 성형체의 충전 공간의 용적(V2)의 관계가, 상기 가스 발생제 성형체가 관통 구멍이 없는 것일 때, V1/V2가 0.50 내지 0.90이 되는 관계를 만족하고 있는 가스 발생기이다.
V1/V2를 0.50 내지 0.90의 범위로 조정함으로써 가스 발생제 성형체간의 간극이 유지되어, 점화 수단의 작동에 의해 발생한 연소 생성물이 승압제 성형체까지 도달하기 쉬워질 뿐만 아니라, 과도하게 간극이 존재함으로써 가스 발생제 성형체끼리가 충돌하여 분말화되는 것도 방지된다.
가스 발생제 성형체로서 관통 구멍을 갖는 것을 사용했을 때, 관통 구멍 자체가 연소 생성물의 통과 경로로서 기능하는 것도 생각된다. 이때, 상기 관통 구멍의 용적을 V2에 포함시켜 V1로부터 제외하면, V1/V2는 보다 작은 수치 범위가 된다.
또한 가스 발생제 성형체로서 파임(오목부)을 갖는 것을 사용했을 때, 오목부 자체는 연소 생성물의 통과 경로로서 기능하는 경우가 없기 때문에, V1/V2는 관통 구멍이 없는 것과 동일한 수치 범위가 된다.
본 발명에 있어서 바람직하게는,
상기 승압제 성형체가 상기 연소실 길이를 L로 할 때, 상기 점화 수단측으로부터 1/3L의 길이 위치부터 디퓨저부측까지의 사이에 충전되어 있는 가스 발생기이다.
승압제 성형체는 그것이 연소됨으로써 연소실 내부의 압력을 상승시키고, 가스 발생제 성형체의 착화 연소를 촉진시키도록 작용하는 것이다.
그리고, 승압제 성형체의 충전 장소를 상기한 바와 같이 조정함으로써, 상기 작용이 발휘되기 쉬워진다.
본 발명에 있어서 바람직하게는,
상기 연소실 내에 있어서,
상기 승압제 성형체가 상기 통 형상 하우징의 내주면에 접촉된 원판을 형성하도록 충전되어 있으며,
상기 가스 발생제 성형체가 잔부의 1개 또는 2개의 원기둥 공간에 충전되어 있는 가스 발생기이다.
승압제 성형체가 연소실의 일단부측(디퓨저부측)에 배치되어 있을 때에는, 점화 수단으로부터 승압제 성형체까지의 원기둥 공간에 가스 발생제 성형체가 충전되어 있다.
승압제 성형체가 점화 수단으로부터 디퓨저부까지의 사이의 어느 하나에 배치되어 있을 때에는, 가스 발생제 성형체는 승압제 성형체의 축 방향 양측에 위치하는 2개의 원기둥 공간에 충전되어 있다.
통 형상 하우징 내(연소실 내)에 있어서, 승압제 성형체와 가스 발생제 성형체가 상기와 같이 충전되어 배치되어 있기 때문에, 승압제 성형체와 가스 발생제 성형체 각각의 축 방향에 직교하는 방향(반경 방향)의 단면적은 동일하다.
이로 인해, 점화 수단으로부터 발생한 연소 생성물이 디퓨저부 방향으로 이동할 때, 반드시 승압제 성형체에 충돌하기 쉬워진다.
승압제는, 예를 들어 가스 발생제보다도 크기가 작은 것이 얇은 용기 내에 수용되어, 연소실 내에 배치되어 있을 수도 있다.
본 발명에 있어서 바람직하게는,
상기 연소실과 상기 디퓨저부의 사이에 필터가 배치되어 있는 가스 발생기이다.
필터는 공지된 가스 발생제를 구비한 가스 발생기에서 사용하고 있는 것과 동일한 것이다.
본 발명에 있어서 바람직하게는,
상기 승압제 성형체가 상기 연소실의 상기 점화 수단과는 반대측의 단부에 충전되고, 상기 승압제 성형체와 상기 가스 발생제 성형체의 사이가 격벽으로 분리되어 있으며,
상기 격벽이, 작동시의 열로 용융 변형 가능한 금속을 포함하는 것, 작동시의 열로 연소 가능한 것, 작동시의 열로 용융 변형되지 않는 것이며, 다공이 형성된 것으로부터 선택되는 것인 가스 발생기이다.
격벽은, 작동 전에 있어서 승압제 성형체와 가스 발생제 성형체가 서로 섞이지 않도록 하기 위한 것이다.
격벽의 재질은 알루미늄, 스테인리스 등의 금속제의 것, 니트로셀룰로오스 등의 가연성의 것을 사용할 수 있다.
격벽의 형상은 상기 기능을 갖는 것이면 제한되지 않으며, 원판, 원형 바닥면과 바닥면으로부터 연장된 환상 주위면(폭이, 충전된 승압제 성형체의 폭에 상당하는 것)을 갖는 것, 승압제 성형체를 감싸기 위한 캐니스터(캔)와 같은 용기 등을 사용할 수 있다.
본 발명의 가스 발생기는 연소실 내에 가스 발생제 성형체와 승압제 성형체가 배치되어 있기 때문에, 작동 초기의 단계부터 연소실 내의 가스 발생제 성형체의 연소성이 향상된다.
<발명의 실시 형태>
본 발명의 일 실시 형태를 도 1에 의해 설명한다. 도 1은 가스 발생기(10)의 축 X 방향의 단면도이다.
통 형상 하우징(11)의 일단부측에는 점화 수단(20)이 설치되어 있다. 통 형상 하우징(11)은 알루미늄, 스테인리스 등의 금속을 포함하는 것이며, 내경 및 외경이 균일한 것이다.
점화 수단(20)은 도전 핀(24)을 구비한 점화기 본체(21), 점화기 칼라(22), 수지(수지부)(23)를 갖고 있는 것이며, 공지된 가스 발생기에서 사용하고 있는 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
도 1에 도시하는 점화기 본체(21)는 수지(23)로 덮여 있지만, 수지(23)로 덮여 있지 않은 것일 수도 있다.
점화기 본체(21)가 수지(23)로 덮여 있는 것인 경우, 특정 부위(예를 들어, 정상면(21a))에 취약부를 형성함으로써, 연소 생성물의 방출 방향으로 지향성을 부여할 수도 있다.
통 형상 하우징(11)의 타단부측에는, 복수의 가스 배출구(31)를 구비한 디퓨저부(30)가 설치되어 있다.
디퓨저부(30)는 컵 형상의 것이며, 개구부에 플랜지부(32)를 갖고 있고, 플랜지부(32)에 있어서 통 형상 하우징(11)과 일체가 되도록 용접에 의해 접속되어 있다.
통 형상 하우징(11)의 디퓨저부(32)측에는, 플랜지부(32)와 통 형상 하우징(11)에 의해 환상 내주면(32a)이 형성되어 있다.
통 형상 하우징(11)의 디퓨저부(30)에 접하는 위치에는, 원기둥 형상의 필터(35)가 배치되어 있다.
원기둥 형상의 필터(35)는, 디퓨저부(30)측의 단부면의 주연부가 환상 내주면(32a)에 접촉된 상태로 감입되어 있다.
필터(35)는 통 형상 하우징(11) 내에 압입되어 있을 수도 있고, 도 1에 도시하는 상태에서, 필터(35)의 주위면에 정면으로 대향하는 부분의 통 형상 하우징(11)을 외측으로부터 내측으로 오목하게 함으로써 고정되어 있을 수도 있다. 또한 환상 내주면(32a) 대신에, 원주 방향으로 복수의 돌기를 형성하여 필터의 주연을 고정하는 것일 수도 있다.
필터(35)는 공지된 가스 발생기에서 사용하는 것과 동일한 것을 사용할 수 있다.
도 1에서는, 디퓨저부(30)의 내주면과 필터(35)가 접촉된 통 형상 하우징 내주면(11a)에는, 그것들과 동일 형상의 컵 부재(33)가 내측으로부터 감입되어 있다.
이 컵 부재(33)는 알루미늄 등의 금속을 포함하는 것이며, 작동 전에는 방습 목적으로 가스 배출구(31)를 폐색하고 있지만, 작동시에는 용이하게 개열되어 가스 배출구(31)를 개구하는 것이다. 컵 부재(33) 대신에, 알루미늄 등의 시일 테이프를 내측으로부터 부착하여 복수의 가스 배출구(31)를 폐색할 수도 있다.
통 형상 하우징(11) 내에는 연소실(15)이 형성되어 있다.
연소실(15)은 점화 수단(20)측의 점화기 본체(21)의 정상면(21a)으로부터 필터(35)의 면(축 X의 내측 방향면)(35a)까지의 길이 L의 공간이다. 또한, 점화기 본체(21)의 주위 환상 공간에도 가스 발생제 성형체(41)가 충전되어 있는 경우에는, 상기 환상 공간도 연소실로서 기능하지만, 연소실(15)의 길이 L에는 포함하지 않는다.
필터(35)를 배치하지 않을 때에는, 디퓨저부(30)의 플랜지부(32)까지의 공간이며, 그 경우에는 연소실(15)과 디퓨저부(30)를 구획하기 위한 분리 수단을 배치할 수 있다. 상기 분리 수단으로서는, 작동시에 연소되는 것과 같은 가연성 재료나 금속제의 다공 부재를 사용할 수 있다.
연소실(15) 내에는, 가스 발생제 성형체(41)와 승압제 성형체(42)가 충전되어 있다.
가스 발생제 성형체(41)는, 연소실(15) 내의 승압제 성형체(42)의 충전 부분을 제외한 잔부의 충전 공간(연소실의 길이 L로부터 승압제 성형체(42)의 두께를 제외한 길이의 공간)에 있어서, 점화 수단(20)과 접촉하도록 충전되어 있다.
가스 발생제 성형체(41)는 연소실(15) 내에 랜덤으로 충전되어 있지만, 가스 발생제 성형체(41)의 합계 체적(V1)이 상기 충전 공간 용적(V2)보다도 작아지도록 충전되어 있다.
가스 발생제 성형체(41)가 관통 구멍이 없는 것일 때, V1/V2=0.50 내지 0.90이 되는 관계를 만족하고 있는 것이 바람직하다.
V1과 V2가 상기 관계를 만족하고 있기 때문에, 연소실(15) 내에 충전된 가스 발생제 성형체(41)끼리가 밀착하지 않고, 그들 사이에 점화 수단(20)으로부터 발생한 연소 생성물이나 가스 발생제 성형체(41)가 연소되어 발생한 연소 가스가 통과할 수 있을 정도의 간극이 형성되어 있다.
가스 발생제 성형체(41)는 원기둥 형상, 디스크 형상 등의 원하는 형상인 것이다.
가스 발생제 성형체(41)로서 관통 구멍을 갖고 있는 것을 사용했을 때에는, 상기 구멍의 용적을 충전 공간 용적(V2)에 더하고, 합계 체적(V1)으로부터 나누어 계산했을 때, V1/V2=0.40 내지 0.60의 범위가 되도록 할 수 있다.
관통 구멍을 갖고 있는 가스 발생제 성형체(41)는 도 1에 도시하는 원기둥 형상의 것이며, 길이 방향으로 1개 또는 복수의 관통 구멍을 갖고 있는 것, 디스크 형상의 것이며, 두께 방향으로 1개 또는 복수의 관통 구멍을 갖고 있는 것 등을 들 수 있다.
승압제 성형체(42)는 도 1에서는 필터(35)에 접한 위치에 충전되어 있으며, 점화 수단(20)에는 접촉하고 있지 않다.
승압제 성형체(42)의 충전 위치는 도 1의 형태로 한정되는 것은 아니며, 점화 수단(20)측(점화기 본체(21)의 정상면)으로부터 1/3L의 길이 위치부터 필터면(35a)까지의 범위 내에 충전되어 있을 수 있다.
승압제 성형체(42)는 원기둥 형상, 디스크 형상 등의 원하는 형상의 것이며, 도 1에서는 다수의 승압제 성형체(42)가 통 형상 하우징(11)의 내주면(11a)에 접촉된 원판을 형성하도록 충전되어 있다.
승압제 성형체(42)의 합계 체적(V3)과 승압제 성형체의 충전 공간 용적(도 1에서는 원기둥 형상의 충전 공간 용적)(V4)의 관계는 V3/V4=1.0 정도인 것이 바람직하다.
상기한 V1/V2=0.50 내지 0.90에 대하여 V3/V4=1.0 정도로 함으로써, 승압제 성형체의 충전 밀도를 가스 발생제 성형체의 충전 밀도보다도 높게 할 수 있다.
가스 발생제 성형체(41)는 그들 사이에 간극을 발생시킴으로써, 점화 수단(20)으로부터 발생한 연소 생성물이 통과되기 쉽게 할 필요가 있지만, 승압제 성형체(42)는 연소 생성물을 받아서 착화 연소되기 쉽게 하는 것이 바람직하기 때문에, 상기한 관계와 같이 충전 밀도가 높은 것이 바람직하다.
또한 승압제 성형체(42)는 착화 연소되기 쉬운 것이 바람직하기 때문에, 가스 발생제 성형체(41)와 승압제 성형체(42)가 동일 형상일 때, 승압제 성형체(42)쪽을 작게 함으로써, 충전된 승압제 성형체(42) 전체로서의 표면적이 커지도록 하는 것이 바람직하다.
가스 발생제 성형체(41)는 연소 온도가 1000 내지 1700℃의 범위인 것이 바람직하다.
승압제 성형체(42)는 연소 온도가 가스 발생제 성형체(41)의 연소 온도보다도 높은 것이 바람직하고, 1700 내지 3300℃의 범위인 것이 바람직하다.
가스 발생제 성형체(41)의 충전 질량(M1)은 승압제 성형체(42)의 충전 질량(M2)보다도 큰 것이며, M2/M1는 0.1 내지 0.5의 범위가 바람직하다.
연소실(15) 내에 있어서 가스 발생제 성형체(41)와 승압제 성형체(42)의 사이에는, 작동 전에 각각이 혼합되지 않도록 분리하기 위해 격벽(도시하지 않음)을 배치할 수 있다.
격벽은, 작동시의 열로 용융 변형 가능한 금속(알루미늄 등)을 포함하는 것, 작동시의 열로 연소 가능한 것(니트로셀룰로오스 등)으로부터 선택되는 것이다. 또는 다공을 갖는 금속제의 부재일 수도 있다. 이 경우 다공의 크기는 승압제 성형체가 누출되지 않는 크기로 한다.
또한 격벽과 동등한 기능을 갖는 것으로서, 알루미늄 등의 금속을 포함하는 캐니스터 내에 승압제 성형체(42)를 충전할 수도 있다.
격벽(캐니스터)의 두께는 0.1 내지 0.5mm로 할 수 있다.
가스 발생제 성형체(41)와 승압제 성형체(42)는 통 형상 하우징(11)(연소실(15)) 내에서 내주면(11a)에 접촉한 상태로 충전되어 있기 때문에, 각각의 축 X 방향에 직교하는 방향의 단면적은 동일하다.
이로 인해, 점화 수단(20)으로부터 발생한 연소 생성물이 디퓨저부(30) 방향으로 이동할 때, 반드시 승압제 성형체(42)에 충돌한다.
또한, 승압제 성형체(42)가 캐니스터와 같은 용기에 충전되어 있는 경우여도, 캐니스터의 두께는 무시할 수 있을 정도로 작기 때문에, 가스 발생제 성형체(41)와 승압제 성형체(42)의 단면적은 실질적으로 동일해진다.
이어서 도 1에 도시하는 가스 발생기(10)의 동작을 설명한다.
점화 수단(20)이 작동하여 연소 생성물이 발생했을 때, 연소실(15) 내에 있는 점화 수단(20)과 접촉하고 있는 가스 발생제 성형체(41)로부터 착화 연소되어, 연소 가스를 발생시킨다.
통 형상 하우징(11)(연소실(15))은 가늘고 긴 형상이기 때문에, 연소실(15)에 충전된 가스 발생제 성형체(41)는 축 X 방향(디퓨저부(30) 방향)으로 순차 착화 연소되어 간다.
또한, 점화 수단(20)이 작동하여 발생한 연소 생성물의 일부는, 가스 발생제 성형체(41) 사이의 간극을 통과하여 축 X 방향(디퓨저부(30) 방향)으로 진행되고, 승압제 성형체(42)를 착화 연소시켜 연소 가스를 발생시킨다.
승압제 성형체(42)의 연소로 발생한 연소 가스에 의해 연소실(15) 내의 압력이 상승하기 때문에, 미연소된 가스 발생제 성형체(41)의 착화 연소가 가속된다.
또한, 작동 초기에 있어서는, 가스 발생제 성형체(41)로부터 발생하는 가스량이 가스 배출구(31)로부터 배출되는 가스의 양보다 적기 때문에 연소실의 압력 상승이 억제되는 요인이 되지만, 승압제 성형체(42)가 있는 경우에는, 상기와 같은 문제가 발생하지 않고, 작동 초기에 있어서의 연소실(15) 내의 압력이 유지된다.
그 후, 연소실(15) 내의 압력 상승에 의해 가스 배출구(31)를 폐색하고 있었던 컵 부재(33)가 개열되어 가스 배출구(31)가 개구되고, 외부로(에어백 장치에 사용하고 있을 때에는 에어백 내로) 가스가 배출된다.
이와 같이 연소실 내에 가스 발생제 성형체(41)와 승압제 성형체(42)가 충전되어 있기 때문에, 가늘고 긴 형상의 하우징(11)을 사용한 경우여도, 연소실(15) 내의 가스 발생제 성형체(41)의 전량이 확실하면서도 빠르게 착화 연소된다.
본 발명을 이상과 같이 기재하였다. 당연히, 본 발명은 다양한 형태의 변형을 그의 범위에 포함하고, 이들 변형은 본 발명의 범위로부터의 벗어나지 않는다. 또한 당해 기술 분야에 있어서의 통상의 지식을 갖는 사람이 명백하게 본 발명의 변형으로 간주할 모든 것은, 이하에 기재하는 청구항의 범위에 있다.

Claims (12)

  1. 통 형상 하우징의 일단부측에 점화 수단을 가지며, 타단부측에 가스 배출구를 구비한 디퓨저부를 갖고 있고,
    상기 통 형상 하우징 내의 연소실 내에 가스 발생제 성형체와 승압제 성형체가 충전되어 있는 가스 발생기이며,
    상기 연소실이, 상기 통 형상 하우징 내의 상기 점화 수단과 상기 디퓨저부를 제외한 공간을 포함하는 것이고,
    상기 가스 발생제 성형체가, 상기 연소실 내의 상기 승압제 성형체의 충전 부분을 제외한 잔부의 충전 공간에 있어서, 상기 점화 수단에 접촉하며, 또한 상기 가스 발생제 성형체의 합계 체적이 상기 충전 공간 용적보다도 작아지도록 충전되어 있고,
    상기 승압제 성형체가, 상기 연소실 내에서 상기 점화 수단과는 축 방향으로 이격된 위치에서 상기 가스 발생제 성형체와 접촉한 상태로 충전되어 있으며,
    상기 가스 발생제 성형체의 연소 온도가 1000 내지 1700℃이며, 상기 승압제 성형체의 연소 온도가 상기 연소 온도보다도 높은 온도이고,
    상기 가스 발생제 성형체의 충전 질량이 상기 승압제 성형체의 충전 질량보다도 큰 것이고,
    작동시에 있어서, 상기 가스 발생제 성형체의 전량이 소진되기 전에 상기 승압제 성형체가 소진되는 것인 가스 발생기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가스 발생제 성형체의 합계 체적(V1)과 상기 가스 발생제 성형체의 충전 공간의 용적(V2)의 관계가, 상기 가스 발생제 성형체가 관통 구멍이 없는 것일 때, V1/V2가 0.50 내지 0.90이 되는 관계를 만족하고 있는 가스 발생기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 승압제 성형체가 상기 연소실 길이를 L로 할 때, 상기 점화 수단측으로부터 1/3L의 길이 위치부터 디퓨저부측까지의 사이에 충전되어 있는 가스 발생기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 연소실 내에 있어서,
    상기 승압제 성형체가 상기 통 형상 하우징의 내주면에 접촉된 원판을 형성하도록 충전되어 있으며,
    상기 가스 발생제 성형체가 잔부의 1개 또는 2개의 원기둥 공간에 충전되어 있는 가스 발생기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 연소실과 상기 디퓨저부의 사이에 필터가 배치되어 있는 가스 발생기.
  6. 제1항에 있어서, 상기 가스 발생제 성형체와 상기 승압제 성형체가, 형상, 치수, 조성 및 조성비 중 적어도 어느 1개가 상이한 것인 가스 발생기.
  7. 통 형상 하우징의 일단부측에 점화 수단을 가지며, 타단부측에 가스 배출구를 구비한 디퓨저부를 갖고 있고,
    상기 통 형상 하우징 내의 연소실 내에 가스 발생제 성형체와 승압제 성형체가 충전되어 있는 가스 발생기이며,
    상기 연소실이, 상기 통 형상 하우징 내의 상기 점화 수단과 상기 디퓨저부를 제외한 공간을 포함하는 것이고,
    상기 가스 발생제 성형체가, 상기 연소실 내의 상기 승압제 성형체의 충전 부분을 제외한 잔부의 충전 공간에 있어서, 상기 점화 수단에 접촉하며, 또한 상기 가스 발생제 성형체의 합계 체적이 상기 충전 공간 용적보다도 작아지도록 충전되어 있고,
    상기 승압제 성형체가 상기 연소실의 상기 점화 수단과는 반대측의 단부에 충전되고, 상기 승압제 성형체와 상기 가스 발생제 성형체의 사이가 격벽으로 분리되어 있으며,
    상기 격벽이, 작동시의 열로 용융 변형 가능한 금속을 포함하는 것, 작동시의 열로 연소 가능한 것, 작동시의 열로 용융 변형되지 않는 것이며, 다공이 형성된 것으로부터 선택되는 것이고,
    상기 가스 발생제 성형체의 연소 온도가 1000 내지 1700℃이며, 상기 승압제 성형체의 연소 온도가 상기 연소 온도보다도 높은 온도이고,
    상기 가스 발생제 성형체의 충전 질량이 상기 승압제 성형체의 충전 질량보다도 큰 것이고,
    작동시에 있어서, 상기 가스 발생제 성형체의 전량이 소진되기 전에 상기 승압제 성형체가 소진되는 것인 가스 발생기.
  8. 제7항에 있어서, 상기 가스 발생제 성형체의 합계 체적(V1)과 상기 가스 발생제 성형체의 충전 공간의 용적(V2)의 관계가, 상기 가스 발생제 성형체가 관통 구멍이 없는 것일 때, V1/V2가 0.50 내지 0.90이 되는 관계를 만족하고 있는 가스 발생기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 승압제 성형체가 상기 연소실 길이를 L로 할 때, 상기 점화 수단측으로부터 1/3L의 길이 위치부터 디퓨저부측까지의 사이에 충전되어 있는 가스 발생기.
  10. 제7항에 있어서, 상기 연소실 내에 있어서,
    상기 승압제 성형체가 상기 통 형상 하우징의 내주면에 접촉된 원판을 형성하도록 충전되어 있으며,
    상기 가스 발생제 성형체가 잔부의 1개 또는 2개의 원기둥 공간에 충전되어 있는 가스 발생기.
  11. 제7항에 있어서, 상기 가스 발생제 성형체와 상기 승압제 성형체가, 형상, 치수, 조성 및 조성비 중 적어도 어느 1개가 상이한 것인 가스 발생기.
  12. 제1항 또는 제7항에 있어서, 상기 승압제 성형체의 충전 밀도가 상기 가스 발생제 성형체의 충전 밀도보다 높은 것인 가스 발생기.
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