KR20010041921A - 팽창 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

팽창 부재(103)를 팽창시키도록 다량의 기체 생성물을 발생시키기에 적합한 팽창 장치(100)가 설명된다. 상기 팽창 장치(100)는 제 2 단계 가스 공급원(102)과 유체 전달하도록 제 1 단계 가스 공급원(101)을 가지고, 상기 제 2 단계 가스 공급원은 팽창 부재(103)와 유체 전달한다. 제 2 단계 가스 공급원(102)은 액화 가스(11)를 기화할 때 팽창 부재를 팽창시키기에 충분한 양의 액화 가스(11)를 포함하고, 제 1 단계 가스 공급원(101)은 제 2 단계 가스 공급원(102)에서 모든 액화 가스(11)를 기화시키기에 충분히 높은 온도에서 충분한 양의 가스를 제 2 단계 가스 공급원(102)으로 제공할 수 있다.

Description

팽창 방법 및 장치{INFLATION METHOD AND APPARATUS OF INFLATABLE OBJECT}

초기에, 항공기에서 큰 비상구 램프나 슬라이드를 팽창하는데 사용되는 가스 발생기는 연소시에 다량의 뜨거운 공기를 발생시키는 불꽃 가스 생성제를 사용한다. 그러나, 뜨거운 가스의 온도는 램프나 슬라이드를 사용하는 사람뿐만 아니라, 비상등이나 슬라이드를 구조하는데 사용되는 직물을 태울 수 있을 정도로 충분히 높다는 것을 발견하였다. 또, 팽창 가스 온도는 대기 온도 이상이므로, 램프나 슬라이드는 온도 변화에 따라 감소된 가스의 압력과 냉각된 가스로서 일부 수축된다. 이것은 북해에서 찾아볼 수 있는 것과 같은, 냉대 기후에서 비행기가 착륙해야 하는 경우에 특히 유효하다.

전술한 대로, 불꽃 팽창기의 단점을 극복하려는 시도에서, 뗏목과 램프 또는 슬라이드는 Miller의 미국 특허 제 4,355,987과 Hammer 등의 미국 특허 제 5,586,615에서 찾아볼 수 있는 것과 같은, 압축된 가스를 사용해 팽창시켰다. 그러나 뗏목이나 램프 또는 슬라이드를 팽창시키는데 압축된 가스만 사용하는 경우에, 팽창함에 따라 가스에서 보다 급격한 온도 강하가 발생하고 종종 얼음을 형성하는데 이것은 가스 흐름을 방해할 수 있다. 이런 문제점을 극복하기 위해서, 항공기의 비상구 램프나 슬라이드 및 뗏목은 Heimovics 등의 미국 특허 제 4,368,009에서 설명한 것처럼, 흡입기와 압축된 가스 공급원으로 이루어진 팽창 시스템을 적용한다. 압축된 가스가 방출될 때, 이렇게 형성된 진공 상태는 압축된 가스 공급원에 의해 공급되는 양의 4배의 가스를 흡입하도록 한다.

그러나, 이런 흡입 장치조차도 몇 가지 단점을 가진다. 이것은 크고 무거우며, 비교적 느린 속도로 가스를 발생시킨다. 또, 이 속도는 팽창되는 대상물 내 가스의 배압이 증가할 때 느려진다. 이것은 물 속에 착륙한 항공기로부터 비상등이나 슬라이드를 펼치기에 어렵게 만든다. 느린 속도로 팽창하기 때문에, 램프나 슬라이드는 완전히 팽창되기 전에 비행기 아래에서 부유하고, 트랩(trap)된다. 램프나 슬라이드가 트랩되지 않는 곳에서도, 느린 팽창 속도는 탑승자들이 램프나 슬라이드가 완전히 팽창되는 것을 기다리도록 하는데, 이것은 일부 승객에게 공포를 줄 수도 있다. 그러므로 램프나 슬라이드를 팽창하는데 걸리는 시간을 최소화하는 것이 바람직하다.

가압 가스를 저장하는데 필요한 고압 컨테이너는 감긴 그래파이트 필라멘트 겉포장을 가지는 티타늄과 같은, 경량 물질로 만들어질 때에도 흡입 팽창 장치의 중량은 무겁다. 이것은 항공기의 운반 용량을 줄인다. 또 이런 시스템은, 필요한 기압을 유지하고, 흡입기가 적절히 작동하기 위해서 정비상의 문제점을 가진다. 그리고 고압 가스 공급원을 사용할 때에도, 흡입 장치만 2 psig, 즉 정상 대기압보다 2psi 이상의 최대 압력을 제공할 수 있다. 그러므로, 항공기로부터 탑승자를 유지하도록, 흡입 장치로 팽창된 팽창 부재는 이 부재가 보다 높은 압력으로 팽창된다면 요구되는 것보다 더 커야 한다.

따라서, 비교적 고압으로 항공기 비상구 램프나 슬라이드, 구명 뗏목 및 빠르게 부풀릴 수 있는 비교적 큰 물체를 팽창시킬 수 있는 고감도의 비교적 저중량의 팽창기를 필요로 한다. 본 발명은 이런 팽창기를 제공한다.

본 발명은 다량의 저온 가스를 생성할 수 있는 가스 발생기에 관련된다. 특히, 본 발명은 항공기의 비상구 램프나 슬라이드, 구명 뗏목 등과 같은 팽창 부재를 팽창시키기 위한 팽창기 또는 가스 발생기에 관한 것이다.

도 1 은 제 1, 제 2 가스 발생 성분을 포함하는 본 발명에 따른 장치의 단면도;

도 2 는 도 1의 2-2선을 따라서 본, 제 1 단계 가스 공급원의 단면도;

도 3 은 도 1의 3-3선을 따라서 본, 제 2 단계 가스 공급원의 단면도;

도 4 는 제 2 단계로 뻗어있는 관의 말단 단부에서 구멍이 난 관 단부 플러그를 가지는, 본 발명에 따른 제 2 가스 공급원의 다른 실시예를 나타낸 도면;

도 4A 는 가스 배향 장치의 제 1 위치(위치 A)에 배치된 이 장치의 구멍을 가지는 도 4의 일부분을 나타낸 확대된 단면도;

도 5 는 제 2 단계로 뻗어있는 관의 말단 단부와 대향한 관의 단부에 관 구멍을 가지는 실시예를 나타낸 도 4와 유사한 도면;

도 5A 는 가스 배향 장치의 제 2 위치(위치 B)에 배치된 이 장치의 구멍을 가지는 도 5의 일부분을 나타낸 확대된 단면도;

도 6 은 제 2 단계 가스 공급원의 다른 실시예를 나타낸 도면;

도 6A 는 가스 배향 장치의 제 3 위치(위치 C)에 배치된 이 장치의 구멍을 가지는 도 6의 일부분을 나타낸 확대된 단면도; 및

도 7 은 여러 위치에서 구멍을 구비한 가스 배향 장치에 대해, 팽창부재의 내부와 주위 환경의 내부 사이의 온도 차이를 팽창 시간에 대해 나타낸 그래프.

본 발명은 부풀릴 수 있는 부재를 팽창하기에 충분한 양의 가스 생성물을 발생시키기에 적합한 팽창 장치에 관련된다. 상기 팽창 장치는 제 2 단계 가스 공급원과 연결되어 유체가 이동하는 제 1 단계 가스 공급원을 포함하는데 상기 제 2 단계 가스 공급원은 팽창 부재와 연결되어 유체가 이동한다. 제 2 단계 가스 공급원은 액화 가스를 기화시킬 때 팽창 부재를 팽창하기에 충분한 양의 액화 가스를 포함하고, 제 1 단계 가스 공급원은 제 2 저장 가스 공급원에서 모든 액화 가스를 기화시키기에 충분히 높은 온도에서 충분한 양의 가스를 제 2 단계 가스 공급원에 제공할 수 있다.

제 1 단계 가스 공급원은 불꽃 물질의 연소, 다량의 압축된 가스나 그 결합물을 방출함으로써 가스를 생성하기 위한 장치를 포함한다. 유용한 압축된 가스는 질소, 헬륨 및 아르곤과 같은 화학적으로 불활성 기체를 포함하지만, 여기에 국한되지는 않는다.

선호적으로, 제 1 단계 가스 공급원은 제 1 내부 체적을 한정하고, 제 1 내부 체적 안에서 제 1 압력의 가압 기체를 포함하며, 내면을 가지는 제 1 단계 하우징을 포함한다. 선호되는 제 1 단계 가스 공급원은 제 1 내부 체적 안에서 제 1 압력으로 가압 기체를 유지하고 가스가 기설정된 보다 높은 제 2 압력에 도달할 때 개방하기에 적합한 제 1 단계 씨일을 포함하고, 제 1 단계 하우징으로부터 제 2 단계 가스 공급원까지 가스의 이동을 허용하도록 제 1 단계 씨일을 개방하면서, 가압 기체의 압력을 보다 높은 제 2 압력으로 증가시키기 위해서 연소할 때 열원으로서 작동하는, 제 1 단계 하우징의 내부 체적 안에 불꽃 물질을 포함한다. 불꽃 물질의 연소는 불꽃 물질과 열접촉에서 점화 장치에 의해 시작된다.

압축 가스의 제 1 압력은 충분히 높고 불꽃 물질은 충분히 짧은 연소 시간을 가지므로 연소시에 불꽃 물질은 내면과 연소재의 접촉을 방지하면서 완전 연소한다. 결과적으로, 제 1 압력에서 가압 가스의 적어도 일부분은 가열되어서 제 1 단계 하우징으로 열의 이동을 방지하기에 충분히 짧은 시간동안 가스는 제 1 내부 체적에서 배출되고 씨일이 개방되도록 제 2 압력으로 기압을 높인다.

선호되는 제 2 단계 가스 공급원은 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원 내부의 기설정된 위치까지 다량의 가스를 옮기기 위한 가스 배향 장치, 유입구, 배출구 및 제 2 내부 체적을 한정하는 제 2 단계 하우징을 포함한다. 유입구는 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원 내부의 기설정된 위치까지 가스가 이동하도록 허용하는 가스 배향 장치 및 제 1 단계 가스 공급원과 연결되어 유체가 이동한다. 가스를 제 2 단계 가스 공급원으로 유입하면, 제 2 단계의 배출구에서 씨일을 개방하기에 충분히 높은 압력으로 액화 가스를 기화하고, 기화된 액화 가스가 제 2 단계 가스 공급원으로부터 팽창 부재로 통과하도록 허용하여서, 이 부재를 팽창시킨다.

선호적으로, 가스 이동 장치는 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 내부 체적까지 가스를 제공하도록 제 2 단계 하우징의 내부 체적 안에서 뻗어있는 계량 관이다. 상기 계량 관은 제 2 단계 가스 공급원으로부터 출력부에 바람직한 온도 프로파일에 따라, 제 2 단계 하우징의 내부 체적 안의 여러 위치에서, 예를 들어 제 2 단계의 유입구와 인접해, 제 2 단계의 배출구와 인접해서 또는 가운데 위치에서 제 1 단계 가스 공급원으로부터 가스를 배출하기에 적합하다.

제 2 단계 가스 공급원 내부의 액화 가스는 가압될 때 액화하는 모든 가스이지만, 이것은 비교적 뜨거운 가스와 혼합될 때 기화한다. 유용한 액화 기체는 프레온, 할로겐, 질소 및 이산화탄소를 포함하지만 여기에 국한되지 않는다. 유리하게도, 액화 기체는 약 25몰 퍼센트의 질소와 이산화탄소를 가지는 혼합물이다. 가스 배향 장치를 알맞게 위치 설정하고 액화 기체를 적절히 선택함으로써 제 2 단계 가스 공급원은 -10℃ 내지 100℃, 선호적으로 약 0℃의 온도를 가지는 가스를 제공하기에 적합하다.

또 본 발명은 본원의 팽창기로 부풀릴 수 있는 물체를 빠르게 팽창시키기 위한 방법에 관련된다. 이 방법은, 제 1 단계 가스 공급원과 연결되어 유체가 이동하도록 제 2 단계 가스 공급원에서 모든 액화 가스를 기화하기에 충분히 높은 온도로 충분한 양의 가스를 제공하기 위해서 제 1 단계 가스 공급원으로부터 가스를 방출하고, 팽창 부재와 연결되어 유체가 이동하고 액화 기체를 기화할 때 팽창 부재를 팽창시키기에 충분한 양의 액화 가스를 포함하는 제 2 단계 가스 공급원으로 제 1 단계 가스 공급원에서 방출되는 가스를 유입하며, 팽창 부재를 팽창시키도록 팽창 부재 내부의 제 2 단계 가스 공급원으로부터 기화 가스를 분배하는 과정을 포함한다.

선호적으로, 제 1 단계 가스 공급원 하우징 내부에 놓인 불꽃 물질은 열을 발생시키도록 연소되어서, 가스가 제 1 단계에서 제 2 단계로 통과할 수 있도록 제 1 단계 씨일을 개방하기에 충분히 높은 압력으로 제 1 단계 가스 공급원 내부의 가압 기체 압력을 증가시킨다. 제 1 압력은 충분히 높고 불꽃 물질은 충분히 짧은 연소 시간을 가지므로 연소했을 때 불꽃 물질은 하우징의 내면에서 연소 물질과 거의 접촉하지 않으면서 완전 연소한다. 결과적으로, 불꽃 물질이 연소될 때 연소재로부터 발생하는 열은 완전히 가압 기체로 열 전달되므로, 제 1 압력에서 가압 기체는 가열되어서, 제 1 단계 씨일이 개방되도록 적어도 제 2 압력으로 기압을 증가시키고, 하우징으로 열 전달되는 것을 방지하기에 충분히 짧은 시간동안 가스를 내부 체적으로 배출할 수 있다.

제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원의 내부 체적으로 가스가 유입되면 제 2 단계 가스 공급원에서 액화 가스를 기화하고, 제 2 단계 내에서 압력을 증가시키며 제 2 단계 씨일을 개방하고, 제 2 단계 가스 공급원으로부터 팽창 부재 안으로 방출된 제 2 단계 가스 공급원으로부터 기화된 액화 가스가 팽창 부재를 팽창시키도록 허용한다.

본원에서 사용되는 것처럼, "온도 프로우필"이라는 용어는 본 발명에 따른 팽창기의 출력 가스 시간에 따른 온도 변화를 언급한다.

본 발명은 팽창기로 제어된 온도를 가지는 다량의 가스를 빠르게 생성하기 위한 방법 및 팽창기에 관련된다. 이 팽창기는 액화 기체를 함유한 제 2 단계 주요 가스 공급원과 액화 기체를 기화하기에 충분히 높은 온도를 가지는 가스를 발생시키는 제 1 단계 가스 공급원을 포함한다. 제 1, 제 2 단계 가스 공급원은 유체가 이동하도록 연결되어서, 제 1 단계에서 발생되거나 저장된 가스는 제 2 단계 가스 공급원의 액화 가스로 유입되어서, 액화 기체를 기화하고, 제 2 단계 가스 공급원 내부의 압력을 증가시킨다.

제 2 단계 가스 공급원 내부에서 증가된 압력은 제 2 단계 가스 공급원에서 씨일이 개방되도록 하며, 기화된 기체는 제 2 단계 가스 공급원으로부터 배출되도록 허용한다. 이렇게 발생된 가스는 뗏목, 슈트나 램프 또는 슬라이드와 같은 팽창 부재를 부풀리는데 사용된다.

제 2 단계 공급원으로부터 출력 가스의 온도는, 제 1 단계 가스 공급원으로부터 출력이 도입되는 제 2 단계 가스 공급원 내부의 위치에 의해 조절된다. 따라서, 제 2 단계 가스 공급원에서 가스가 유입되는 위치에 따라 본 발명에 따른 팽창기는 (1) 팽창기가 작동하는 동안, 즉 가스가 발생되는 동안 전 기간에 걸쳐 일정한 온도를 가지는 출력 가스를 발생시키고, (2) 가스를 생성하는 동안 감소하는 처음에 고온을 가지는 출력 가스를 발생시키며, (3) 가스를 생성하는 동안 증가하는 처음에 저온을 가지는 출력 가스를 발생시킬 수 있다.

본 발명에 따른 팽창기는 도 1에 도시되어 있다. 팽창기(100)는 비교적 뜨거운 가스를 발생시키기 위한 제 1 단계 가스 공급원(101)과 비교적 차가운 가스를 발생시키기 위한 제 2 단계 가스 공급원(102)을 포함한다. 당해 분야에 공지된 다양한 가스 발생기는 제 2 단계 가스 공급원(102)에서 액화된 가스를 기화하기에 충분히 높은 온도에서 충분한 양의 가스를 발생시킬 수 있고, 이것은 제 1 단계 가스 공급원(101)에 포함될 수 있다. 이것은 불꽃 가스 발생기, 압축된 가스 공급원 및 하이브리드 감지기를 포함하는데, 이 하이브리드 감지기는 불꽃 물질과 압축된 가스 공급원의 결합체로 구성된다.

본 발명에서 사용하기 위한 순수한 불꽃 가스 발생기는 일반적으로 자동차 에어백 수동 구속 시스템에서 팽창기로서 사용되는데, 이것은 당해 분야에 잘 알려져 있다. 불꽃 가스 발생기는 불꽃 물질의 연소시에 다량의 뜨거운 공기를 발생시킬 수 있는 불꽃 물질을 함유한 하우징, 불꽃 물질의 연소를 개시하는 개시장치 또는 점화기 및, 찢어질 수 있는 다이어프램이나 파열 밸브처럼, 생성된 뜨거운 공기를 배출하도록 기설정된 압력으로 열리는 씨일로 구성된다. 적절한 신호를 수신했을 때, 개시 장치는 불꽃 물질의 연소를 일으키고, 뜨거운 공기를 발생시키며, 하우징 내부의 압력을 높인다. 상기 씨일은 열리고, 하우징 내부의 압력이 기설정된 압력에 도달했을 때 뜨거운 공기를 방출한다.

제 1 단계 가스 공급원(101)과 함께 사용될 수 있는 것처럼, 압축된 가스 공급원은, 이 공급원으로부터 방출될 때 원하는 체적의 가스를 발생시키도록 팽창하는 다량의 압축된 가스를 함유한다. 불꽃 가스 공급원으로 씨일을 개방하는 급격한 압력 증가는 정상 작동 중에 압축된 가스 공급원만 가지고 일어나지 않으므로, 금속, 플라스틱 또는 다이어프램을 가로질러 압력차가 기설정된 양을 초과할 때 파괴되어 개방되는 다른 적합한 재료로 만들어진 다이어프램과 같은 파열 다이어프램 또는, 밸브를 가로질러 압력 차가 기설정된 양을 초과할 때 자동으로 개방되는 밸브와 같은 파열 밸브는, 압축된 가스 공급원으로부터 가스를 배출하기에 적합하지 않다. 그 대신에, 신속 개방 밸브, 파열 볼트로 고정된 씨일 및 이와 유사한 기계, 화학적 또는 전자 장치처럼, 압축된 가스를 방출하기 위한 다른 수단은 제 1 단계 가스 공급원(101)으로부터 가스를 방출하는데 필요하다.

그러나 선호되는 제 1 단계 가스 공급원(101)은 "팽창 가능한 승객 구속 장치 및 팽창기"라는 제목으로 1995년 12월 22일에 제출된 함께 출원중이고, 함께 양도된 출원 제 08/587,773에서 설명된 것과 같은 하이브리드 팽창기인데, 상기 특허의 내용은 본원에 참고로 기술된다. 선호되는 하이브리드 팽창기는, 질소 또는 아르곤과 같은 고도로 가압된 화학적으로 불활성인 기체를 함유한 제 1 내부 체적(6)을 한정하는 하우징(1), 불꽃 물질(3p) 및 불꽃 물질(3p)의 연소를 시작하는 불꽃 스퀴브(squib)와 같은 개시 장치(5)로 구성된다. 본 발명에서 유용한 불꽃 물질을 점화하기 위한 다른 유리한 개시 장치는 당해 분야에 잘 알려져 있다. 선호되는 불꽃 물질은 산화제와 같은 암모늄 질산염, RDX, HMX, CL-20, TEX, NQ, NTO, TAGN, PETN, TATB, TNAZ 또는 그 혼합물과 같은 활성제 및, 용매로 처리 가능한 바인더를 포함한다. 가압 기체는 충전 포트(9)를 통하여 하우징 안으로 유입될 수 있다. 제 1 단계 배출구(7) 내부에 놓인 제 1 단계 씨일(8)은 내부 체적(6) 안에서 가압 기체 압력을 유지하지만, 불꽃 물질(3p)의 연소시에 가스가 기설정된 보다 높은 압력을 가질 때 열린다. 제 1 단계 씨일(8)은 파열 다이어프램이거나, 파열 밸브일 수도 있다.

불꽃 물질(3p)은 약 10밀리세컨드 이하의 빠른 연소 속도를 가지는 당해 분야에서 알려진 모든 불꽃 물질이고, 분말, 플레이크(flakes), 펠릿(pellet)이나 스틱과 같은 재료의 빠른 연소를 고려한 모든 형태로 성형될 수 있다. 선호되는 불꽃 물질은 충분히 짧은 연소 시간을 가지고, 제 1 단계 가스 공급원에서 가스의 압력은 약 10,000psi 이상으로 충분히 높아서 연소시에 불꽃 물질은 제 1 단계 가스 공급원 하우징(1)의 내면과 연소재의 접촉 없이 완전히 연소하므로, 연소재로부터 하우징(1)까지 어떠한 열 에너지의 이동도 없다. 불꽃 물질(3p)은 도 1에 나타낸 것처럼, 단부 플러그(4)를 가지는 호울더(2h) 안쪽에 배치될 수 있다. 호울더(2h)와 단부 플러그(4)는 호울더(2h)에서 쉽게 빠져나오도록 불꽃 물질(3p) 결합체로부터 형성된 뜨거운 공기가 체적(6) 내 가압 기체를 가열할 수 있도록 허용하여서, 가스의 압력을 증가시키는 한, 호울더(2h) 또는 단부 플러그(4) 각각 또는 둘 다 고체이고, 부러지기 쉬우며 구멍이 많다. 그러나, 선호되는 제 1 단계 가스 공급원에서 불꽃 물질은 도 1에 나타낸 것처럼 컨테이너 내에 저장될 필요가 없지만 필요한 연소 속도를 제공하기에 적합한, 당해 분야에 공지된 것과 같은 구조나, 제 1 단계 하우징(1) 안에서 한쪽 표면의 절연재 층에 대해 얇은 코팅으로 적용된 스틱으로 형성될 수도 있다.

전술한 대로, 불꽃 물질(3p)의 연소는 가압 불활성 기체에 열 에너지를 더해 주어서, 제 1 단계 하우징(1) 내부의 압력을 증가시킨다. 불활성 기체의 압력이 기설정된 보다 높은 압력을 가질 때 제 1 단계 씨일(8)은 열리고, 제 1 단계 가스 공급원(101)으로부터 발생한 가스가 팽창하여 제 1 단계 배출구(7)를 통하여 팽창기(100)의 제 2 단계 가스 공급원(102)으로 이동하도록 한다. 이런 과정은 제 1 단계 하우징(1)으로 대부분의 열이 이동하는 것을 방지하기에 충분히 짧은 시간에 걸쳐 이루어진다.

제 2 단계 가스 공급원(102)은 내면과 제 2 내부 체적(13)을 가지는 제 2 하우징(10)을 포함하고, 비액화 기체의 작은 증발량(17)을 가지는 저장된 액화 가스(11)를 포함한다. 비록 제 1 단계 하우징(1)뿐만 아니라, 제 2 단계 하우징(10)은 도 1, 2와 3에 나타낸 것처럼 실린더형이지만, 상기 하우징은 주어진 용도에 대한 공간 요구량을 충족시키고 빠른 가스 발생을 고려한 모든 형태로 구조될 수 있다.

액화 기체(11)는 압력이 가해졌을 때 액체 상태로 저장될 수 있는 당해 분야에 공지된 모든 가스이고, 이것은 가열될 때 또는 가스에 가해지는 압력이 감소될 때 빠르게 기화한다. 단독으로 또는 결합해서, 본 발명에서 사용하기 위한 액화될 수 있는 가스는 이산화탄소, 질소, 프레온 및 클로로플루오르카본과 브로모플루오르카본과 같은 할론을 포함하지만 여기에 국한되지 않고, 이것은 Freon 11, CFCL₃및 Freon12, CF₂Cl₂와 달리 적어도 하나의 수소 원자를 포함하여서 보다 낮은 대기에서 화학적으로 제거되어, 분자의 염소와 브롬 원자를 성층권으로 유입하는 것을 방지하고 오존층에서 오존이 제거되는 것을 방지하는 형태로 상업적으로 이용할 수 있다. 유리하게도, 액화 기체는 이산화탄소이거나 25%의 질소와 혼합된 이산화탄소 혼합물이다.

제 2 단계 하우징(10)은 저장된 액화 가스(11)의 압력을 모니터하는데 사용될 수 있는 가스 충전구와 플러그(12) 및, 제 2 단계 시일(15)로 닫혀진 제 2 단계 배출구(14)로 구성된다. 제 2 단계 씨일(15)은 제 1 저장 압력에서 제 2 단계 하우징(10)의 내부 체적(13) 안에서 액화 기체(11)를 유지하지만, 제 1 저장 가스 공급원(101)으로부터 비교적 뜨거운 가스의 유입에 의해 액화 기체가 증발될 때 열리고, 제 2 저장 가스 공급원(102) 내부의 압력은 기설정된 보다 높은 압력으로 증가한다. 제 1 저장 씨일(8)처럼, 제 2 단계 씨일(15)은 파열 다이어프램, 파열 밸브 또는 당해 분야에 공지된 개방 가능한 다른 종류의 씨일이다.

일반적으로, 하우징(10)은 팽창 부재(103)와 팽창기(100)를 상호 연결하기 위한 어댑터(16)를 포함하므로, 제 2 단계 씨일(15)이 개방될 때, 기화된 가스는 제 2 단계 하우징(10)의 내부 체적(13)에서, 제 2 단계 배출구(14)와 어댑터(16)를 통하여 팽창부재(103)로 흘러서, 팽창 부재(103)는 빠르게 팽창된다.

제 2 단계 가스 공급원(102)은 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원 내부의 기설정된 위치로 다량의 가스를 옮기기 위한 장치를 포함한다. 유리하게도, 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원 내부의 기설정된 위치까지 다량의 가스를 옮기기 위한 장치는 계량관(20)이다. 계량 관(20)의 직경은 제 1 저장 오리피스(7)의 직경과 거의 동일하지만, 용도에 따라 계량 관(20) 안의 가스 속도를 제어하도록 조절될 수 있다. 상기 계량 관(20)은 제 1 단계 가스 공급원(101)으로부터 제 2 단계 하우징(10)의 내부 체적(13) 안의 액화 기체(11)로 비교적 뜨거운 공기를 유입한다. 제 2 단계 하우징(10)이 실린더형일 때, 계량관(20)은 도 1과 3에 나타낸 것처럼 하우징(10)과 동심으로 배치되지만, 바람직한 출력 가스 온도 프로우필을 제공하는 액화 기체(11) 안의 모든 지점에서 제 1 단계 가스 공급원(101)으로부터 출력 가스를 유입하기에 적합할 수도 있다. 계량 관(20)은 관 단부(22)에서 열려있거나 닫혀있고, 체적(13) 내부의 모든 부분으로 연장되도록 길이를 바꿀 수 있다. 관 단부(22)가 닫혀있는 곳에서, 계량 관(22)은 제 2 단계 하우징(10)의 내부 체적(13)으로 유입되도록 제 1 단계 가스 공급원(101)으로부터 배출된 가스가 액화 가스(11)를 기화하도록 허용하기에 적합해야 한다. 이것은 계량 관(20)을 형성하기 위해서 다공성 재료를 사용함으로써, 또는 계량 관(20)의 벽에서 하나 이상의 알맞은 크기의 구멍을 배치함으로써 달성될 수 있다. 관 단부(22)가 열리는 곳에서, 관(20)의 길이 또는 구멍의 배치는 팽창기에서 빠져나오는 가스의 온도를 조절하기 위해서 사용될 수 있다.

예를 들어, 도 1에 나타난 것처럼 관 단부(22)가 열려 있을 때 또는 관 단부(22)가 닫혀있고 계량관이 도 4와 4A에 도시된 대로, 관통 플러그(33)에서 또는 단부(22)와 인접해서 하나 이상의 오우프닝(34)을 한정하는 곳에서, 액화 가스(11)가 기화하여 제 2 단계 배출구(14)를 통하여 배출됨에 따라 점진적으로 더 차가워지는 가스에 의해 수반되는, 제 2 단계 가스 공급원(102)으로부터 초기 출력은 비교적 뜨겁다. 이것은 도 7에서 온도 프로파일 A와 일치한다.

또 도 7에서 온도 프로파일 B로 나타낸 것처럼 기화된 기체가 팽창기에서 빠져나올 때 점점 더 뜨거워지는 출력 가스 온도 프로파일을 얻기 위해서, 제 1 단계 가스 공급원으로부터 출력은 제 2 단계 배출구(14)와 반대쪽에서 액화 기체로 유입되어야 한다. 이것은 블랭크 또는 고체 플러그(36)를 가지는 계량 관(20)의 단부(22)를 닫아줌으로써, 짧은 열린 계량관(20)을 사용함으로써 달성될 수 있고, 도 5와 5A에 나타낸 것처럼 단부(22)와 대향한 단부에서 계량관(20)에 구멍(38)을 제공한다.

또 제 2 단계 하우징(10)의 중심 가까이에 계량관(20)의 출력부를 배치함으로써, 온도 프로파일 C로 나타낸 것처럼, 짧은 작동 기간이 경과한 후에 일정한 온도를 가지는 출력 가스를 얻을 수 있다. 이것은 도 6과 6A에 나타나 있는데, 도면에서 오우프닝(40)은 계량 관(20)의 길이를 따라 절반 정도 위치에 놓인다.

당해 업자들이 분명히 알고 있는 것처럼, 바람직한 온도 프로파일을 가지고 제 2 단계 공급원(102)으로부터 가스를 빠르게 방출하도록 허용하는 제 2 단계 가스 공급원(102) 안쪽의 한 부분으로 제 1 단계 가스 공급원(101)에서 출력 가스가 유입되는 한, 제 1 단계 가스 공급원(101)으로부터 제 2 단계 가스 공급원(102) 내부의 기설정된 위치까지 다량의 뜨거운 공기를 옮기기 위한 장치는 도 1과 3에서 계량관(20)에 대해 나타낸 구조와 다른 여러 가지 모양과 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 가스 배향 장치는 제 2 저장 가스 공급원 안쪽의 바람직한 위치로 가스의 유입을 허용하는 장치 및 전술한 둘 이상의 계량관 결합체를 포함한다. 계량관에 대해, 이 계량관의 길이를 따라 여러 지점에 구멍이 배치되고, 관은 다공성 물질로 형성될 수 있는데 여기에서 구멍은 출력 가스를 위한 바람직한 온도 프로파일을 제공하도록 계량 관(20)의 길이를 따라 바뀌거나 일정하다. 모든 특정 용도에 대해 최적의 출력 가스 온도 프로파일을 제공하도록 가스 배향 장치에 요구되는 최적 구조는 최소의 실험을 거쳐 쉽게 결정될 수 있다.

제 1 단계 가스 공급원으로서 하이브리드 팽창기를 포함하는 선호되는 팽창기(100)는 다음과 같이 작동한다: 불꽃 스퀴브인 개시 장치(5)는 화학적으로 불활성인 가압 기체를 함유한, 제 1 단계 가스 공급원(101) 내부에서 불꽃 물질(3p)의 연소를 개시하여서, 가스의 압력을 높인다. 선호되는 제 1 단계 가스 공급원에서, 불꽃 물질의 연소시에 불활성 가스에 의해 얻어지는 최대 압력은 약 30,000psi 만큼 높을 수도 있다. 그러나, 특정 용도에 다른 압력이 요구된다면, 제 1 단계 가스 공급원은 제 1 단계 하우징(1), 불꽃 물질의 양 및 재료, 저장된 가압 기체 또는 그 결합물의 초기 압력을 바꾸어줌으로써 필요한 압력을 제공하기에 적합해질 수 있다. 제 1 단계 씨일(8)은 제 1 단계 가스 공급원이 작동하는 동안 달성되는 최대 압력보다 낮고, 가압 불활성 기체의 초기 압력보다 높은 압력에서 개방되도록 선택된다.

제 1 단계 씨일이 개방되면 뜨거운 가스가 계량관(20)을 통하여 제 2 단계 가스 공급원(102)으로 빠르게 흐르도록 허용하고, 전술한 대로 계량관에서 이송구를 통하여 제 2 저장 가스 공급원(102)에 저장된 액화 가스로 흐르도록 허용하여서, 액화 가스를 기화시킨다. 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원으로 공급되는 가스의 부피, 온도 및 압력은, 제 2 저장 가스 공급원에서 모든 액체 가스가 기화되도록 선택된다. 이 값은 부적당한 실험을 거칠 필요없이 당해 업자들에 의해 쉽게 결정할 수 있다. 전술한 대로, 계량관(20) 이외의 다양한 가스 분산 기술은 제 2 단계 가스 공급원에서 액화 가스를 가지는 제 1 단계 가스 공급원에 의해 공급된 가스를 혼합하는데 사용되어서, 제 2 단계 가스 공급원으로부터 가스를 배출하고 액화 가스를 기화시킨다.

관(20)에서 분산된 뜨거운 가스는 제 2 저장 가스 공급원(102)에서 약 900psi의 압력으로 저장된 액화 가스를 가열하고, 액화 가스를 기화하고 제 2 단계 씨일(15)이 개방되는 압력, 즉 3,500psi로 제 2 단계 가스 공급원 내부의 압력을 상승시키며, 제 2 단계 공급원 내부의 가스가 팽창되고 제 2 단계 배출구(14) 및 어댑터(16)를 통하여 부풀릴 수 있는 대상물(103)로 제 2 저장 가스 공급원을 배출하도록 허용한다.

당해 업자들이 쉽게 이해할 수 있듯이, 본 발명에 따른 팽창 시스템은 가변 크기와 모양을 가지는 부풀릴 수 있는 부재를 팽창시키기에 적합하다. 팽창 부재를 팽창시키는데 필요한 조건은 팽창하는 동안 필요한 가스 부피, 팽창 중 또는 그 이후에 바람직한 가스의 온도, 팽창하는 동안 팽창 부재를 펼치거나 전개하는데 필요한 일 또는 에너지를 포함한다. 이런 요구 조건은 제 1, 제 2 단계 배출구의, 제 1, 제 2 저장 가스 공급원 하우징에 대한 적정 크기; 제 1 단계 가스 공급원에서 연소된 추진체의 종류와 양; 각 단계에 저장된 가스의 종류, 양과 압력; 및 제 2 용기로 이동함에 따라 가스를 분산, 분배하는 기술을 선택함으로써 충족시킬 수 있다.

대형 여객선에 대한 비상 탈출 슈트 또는 부풀릴 수 있는 뗏목에 대한 팽창 가스의 온도는 -10℃ 내지 100℃ 범위 내에 있어야 하고, 선호되는 온도는 0℃이다. 본 발명의 팽창기로 팽창된 팽창 부재 내부에서 최종 기체 압력과 온도는 제 1, 제 2 단계 가스 공급원에 저장된 가압, 액화 기체의 양과 팽창 부재의 크기뿐만 아니라 팽창 장치의 열역할에 의해 조절된다. 이런 요인, 현상 및 온도, 압력 변화와 열 전달에 영향을 미치는 조건은 아래에서 설명된다.

제 1 단계 가스 공급원 안의 불꽃 물질이 연소될 때, 기체 연소 생성물과 열이 방출되고, 제 1 단계 가스 공급원 내부에서 가압 불활성 기체 일부를 가열하며 가스 압력을 높인다. 불활성 기체의 압력이 기설정치에 도달했을 때, 제 1 단계 씨일은 개방되고, 연소 기체와 불활성 기체 혼합물은 제 1 단계 배출구를 통과하여 등엔트로피로, 비가역적으로, 단열되어 가속되도록 허용한다. 제 1 단계 배출구에서, 제 1 단계 가스 공급원으로부터 가스 혼합물의 압력은 절반으로 감소되고, 가스 온도는 약 10%로 감소된다.

가스가 제 1 단계 배출구를 통하여 배출될 때, 이것은 제 2 단계 가스 공급원에서 계량 관 내부의 국부 음속으로 가속된다. 이 지점에서 가스에 어떠한 에너지도 추가되지 않으므로, 가스의 온도와 압력은 감소된다. 연장된 계량관은 가스의 음속 이동이 일련의 쇼크를 받도록 하는데, 이것은 제 1 단계 가스 공급원으로부터 압력과 온도를 일부 복구시킨다. 이 지점에서 모든 가스의 운동이 멈춘다면, 제 1 단계 가스 공급원으로부터 가스의 압력은 헤드 단부 챔버 조건으로 회복된다. 그러나, 제 1 단계 배출구를 통과하는 가스 이동 과정은 단열적이므로, 테스트 결과는 소음 및 빛과 같은 쇼크에서 에너지 손실에 기인해 5%의 에너지 손실이 발생하고 온도가 부분적으로 회복되도록 한다.

연소 가스와 불활성 기체의 혼합물이 계량관을 통과하여 밖으로 옮겨질 때, 제 1 단계 가스 공급원에 의해 방출된 가스는 제 2 단계 가스 공급원에 저장된 액화 가스와 일부 혼합된다. 제 2 단계 가스 공급원에서 배출되기 전에 제 1 단계 가스 공급원으로부터 대부분의 가스가 제 2 단계 가스 공급원에서 증기나 액화 가스와 부분적으로 혼합될지라도, 제 1 단계 가스 공급원에 의해 방출된 일부 가스는 저장된 액화 가스와 혼합되지 않고 제 2 단계 가스 공급원에서 팽창 부재 안으로 배출할 수 있다. 그러나 다른 계량관 구조를 사용함으로써 얻어진 다른 온도 프로파일을 고려할지라도, 불완전한 혼합은 최종 결과에 영향을 미치지 않는다.

제 1 단계 가스 공급원에 의해 방출된 가스가 액화 가스와 혼합될 때, 액화 가스는 기화하고, 액체의 온도에서 가스 기화열과 일치하는 에너지 양을 흡수한다. 온도에서 다른 변화가 발생할 때, 가열되거나 냉각된 재료의 열 용량에 따라 열 에너지가 흡수되거나 방출된다. 예를 들어 20℃에서 기화하기 때문에 CO₂의 질량은 40칼로리를 흡수하지만, 여기에서 기화된 CO₂질량은 1℃씩 가열되고, 이것은 단지 0.2 칼로리만 흡수한다.

비록, 이론상으로 제 1, 제 2 단계 가스 공급원에서 가스 혼합물은 팽창할지라도, 가스가 제 2 단계 가스 공급원에서 배출되어 팽창 부재로 통과할 때 대기압에 대해 팽창 부재를 펼치기 위해서 가스에 의해 실시될 때 에너지는 소비된다. 이것은 가스에서 에너지 손실을 일으키고, 이것은 온도를 낮춘다.

전술한 대로, 팽창 부재가 항공기 비상구 램프나 슬라이드 또는 구명 뗏목인 곳에서, 팽창 가스의 온도는 100℃ 이하여야 하고, 0℃가 선호된다. 결과적으로 팽창 가스에서 모든 수증기는 응축되고, 전체 가스 양을 감소시키며 그램당 585칼로리의 기화열을 방출하는데, 이 열은 남아있는 가스를 가열한다. 이처럼 선호되는 0℃의 온도에서, 팽창 부재 안의 모든 액체는 응결되고, 그램당 80칼로리의 물의 용해열과 동일한 열량을 방출한다. 얼 때 물에 의한 열의 발열과 녹을 때 열의 흡수는 시스템을 안정된 상태로 만든다. 차가운 환경에서 액체수가 존재하는 한 모든 액체수는 냉각을 완화하고, 따뜻한 환경에서 얼음은 가열을 완화한다.

본 발명은 선택된 크기의 팽창 부재를 팽창시키는 방법과 본 발명에 따른 팽창기를 사용하는 구조 및 재료를 포함한다. 본 발명에 따른 방법은 모든 액화 가스를 제 2 단계 가스 공급원으로 기화하기에 충분히 높은 온도에서 제 1 단계 가스 공급원으로부터 충분한 양의 가스를 제 2 단계 가스 공급원으로 방출하는 과정을 포함한다. 이것은 액화 가스를 기화하여서, 팽창 부재를 부풀리도록 팽창 부재 안으로 유입된 다량의 가스를 발생시킨다.

팽창기의 제 1, 제 2 단계 가스 공급원은 적절히 작동하도록 팽창된 부재에 필요한 압력에서 팽창 부재를 팽창시키기에 충분한 양의 팽창 가스를 공급할 수 있어야 한다. 당해 업자들이 알고 있는 것처럼, 팽창기에 의해 발생된 기체의 압력과 부피는 팽창 가스의 최종 온도뿐만 아니라, 제 1, 제 2 단계 가스 공급원의 부피와 팽창 부재의 전체 부피에 따라 달라진다. 팽창한 직후에 팽창 부재에서 가스의 온도는 최대 효율성을 부여할 수 있게 맞추어져야 한다. 본 발명에 따른 방법은 알맞은 부피, 온도 및 압력을 가지는 가스에 의해 팽창 부재를 빠르게 팽창시키도록 알맞은 불꽃 물질, 오리피스, 크기, 파열 다이어프램 또는 파열 밸브 및 관을 제공한다. 팽창 부재 재료 성질과 팽창하기 전에 저장되고 위치 설정하는 방법은 상기 부재를 팽창시키는데 필요한 에너지 양에 영향을 미친다.

다음과 같은 비제한적인 실시예는 본 발명의 선호되는 예를 나타내는 것이고, 본 발명을 제한하지 않으며, 이 범위는 첨부된 청구항에 의해 한정된다.

본 발명에 따라 구조된 팽창기의 테스트는 1/6 크기의 모델을 사용해 실시되었다. 완전한 크기의 팽창기와 팽창 부재를 제공하기 위해서 전술한 모델을 확대하는데 여기에서 체적과 중량은 테스트에서 사용되는 크기 모델의 6배이고, 동일한 초기 압력을 가지고, 테스트에서 얻어진 것과 동일한 최종 온도 및 압력을 부여한다. 테스트에 사용되는 제 1 단계 가스 공급원은 개봉 가능한 씨일로서 파열 다이어프램을 가지고, 압축된 불활성 아르곤과 암모늄 질산염을 포함하는 불꽃 물질과 사이클로트리메틸렌트리니트라민의 활성제 및 바인더를 포함한 제 1 압력 용기로 구성된다. 상기 제 1 용기는 1,100psi로 저장된, 액체 질소를 함유한 제 2 단계 가스 공급원에 연결되고, 이것은 부풀릴 수 있는 대상물에 연결되는데, 116리터의 팽창된 부피를 가지는 탈출 램프나 슬라이드를 나타낸다. 제 1 단계 가스 공급원 압력 용기는 1.5인치의 직경과 8인치의 길이를 가지고, 3500psi의 압력으로 저장된 불활성 기체를 포함한다. 불꽃 물질의 점화시에, 약 700℃의 온도에서 16in³의 가스가 방출되는데 이 때 용기 내부의 압력은 다이어프램이 파괴되는 지점까지 증가한다. 방출된 뜨거운 가스는 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원 용기 안으로 흐르는데, 이것은 직경이 2인치이고 길이가 6인치이다.

제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원으로 가스를 유입하면 제 2 단계 가스 공급원 내부의 액체 질소는 기화되어서, 압력을 증가시키고, 제 2 단계 가스 공급원을 위한 씨일로서 사용되는 파열 다이어프램이 파괴되도록 한다. 이것은 0℃의 온도에서 3psi의 압력으로 물체를 팽창시키도록 116리터의 부풀릴 수 있는 물체 안으로 충분한 양의 가스를 방출한다. 이 물체는 펌프나 흡입기와 같은 다른 가스 공급원 없이 제 2 용기로부터 흐르는 가스에 의해 팽창된다.

분명히 본원에 설명한 내용은 위에서 기술한 목적을 달성하지만, 당해 업자들에 의해 다양하게 수정될 수 있다. 따라서, 첨부된 청구항은 본 발명의 범위 내에서 이루어지는 모든 수정된 바를 포함한다.

Claims (36)

1. 함께 작동할 수 있게 결합된 팽창 부재를 팽창시키도록 충분한 양의 기체 생성물을 발생시키기에 적합한 팽창기에 있어서:

   제 1 단계 가스 공급원을 포함하고;

   제 1 위치에서 제 1 단계 가스 공급원과 연결되어 유체가 이동하고, 제 2 위치에서 팽창 부재와 연결되어 유체가 이동하는 제 2 단계 가스 공급원을 포함하는데, 제 2 단계 가스 공급원은 기화될 때 팽창 부재를 팽창시키기에 충분한 양의 액화 가스를 포함하며;

   제 1 단계 가스 공급원은 제 2 단계 가스 공급원에서 모든 액화 기체를 기화시키기에 충분히 높은 온도에서 충분한 양의 가스를 제공할 수 있는 팽창기.
2. 제 1 항에 있어서, 제 1 단계 가스 공급원은 불꽃 물질의 연소로부터 가스를 발생시키기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
3. 제 1 항에 있어서, 제 1 단계 가스 공급원은 제 1 압력을 가지는 다량의 압축된 가스를 공급하기 위한 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
4. 제 3 항에 있어서, 제 1 단계 가스 공급원은 압축된 가스의 압력을 높이는 열에너지원을 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
5. 제 3 항에 있어서, 압축된 가스는 불활성 기체를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
6. 제 5 항에 있어서, 불활성 압축 가스는 질소, 헬륨 또는 아르곤 중 하나로 구성되는 것을 특징으로 하는 팽창기.
7. 제 1 항에 있어서, 제 1 단계 가스 공급원은

   제 1 내부 체적을 한정하고, 안쪽 면을 가지며, 제 1 내부 체적에서 제 1 압력으로 가압된 가스를 포함하는 제 1 단계 하우징;

   제 1 단계 하우징의 내부 체적 안의 불꽃 물질; 및

   제 1 단계 하우징으로부터 제 2 단계 가스 공급원까지 가스가 흐르도록 제 1 단계 하우징 내부에 놓인 불꽃 물질의 연소시에 가스가 기설정된 보다 높은 제 2 압력을 가질 때 개방하고, 제 1 내부 체적 안의 제 1 압력으로 가압 기체를 유지하기에 적합한 제 1 단계 씨일을 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
8. 제 7 항에 있어서, 제 1 압력은 충분히 높고 불꽃 물질은 충분히 짧은 연소 시간을 가져서 연소시에 불꽃 물질은 하우징 내면에서 연소재와 접촉하지 않으면서 완전 연소되어, 제 1 압력으로 가압된 가스 일부분이 가열되어서, 제 1 단계 하우징으로 열 전달을 방지하기에 충분히 짧은 시간동안 가압 기체가 내부 체적에서 배출되고 씨일이 개방되도록 가스 압력을 제 2 압력으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 팽창기.
9. 제 7 항에 있어서, 불꽃 물질의 연소를 개시하기 위해 불꽃 물질과 열접촉하는 점화 장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
10. 제 1 항에 있어서, 제 2 단계 가스 공급원은 제 2 내부 체적을 한정하는 제 2 단계 하우징, 유입구, 배출구 및, 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원 안쪽의 기설정된 위치로 다량의 가스를 옮기기 위한 가스 배향 장치를 포함하고, 유입구는 제 1 단계 가스 공급원 및 가스 배향 장치와 연결되어 유체가 이동하므로 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원 내부의 기설정된 위치까지 가스가 통과하도록 허용하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
11. 제 10 항에 있어서, 가스 배향 장치는 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원의 내부 체적으로 가스를 옮기도록 제 2 단계 하우징의 내부 체적 안에서 뻗어있는 하나 이상의 계량관인 것을 특징으로 하는 팽창기.
12. 제 11 항에 있어서, 하나 이상의 계량관은 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원의 유입구와 인접한 제 2 단계 하우징의 내부 체적 안의 위치로 가스를 옮기기에 적합한 것을 특징으로 하는 팽창기.
13. 제 11 항에 있어서, 하나 이상의 계량관은 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원의 배출구와 인접한 제 2 단계 하우징의 내부 체적 안의 한 위치로 가스를 옮기기에 적합한 것을 특징으로 하는 팽창기.
14. 제 1 항에 있어서, 액화 가스는 프레온, 할론, 질소 또는 이산화탄소 중 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
15. 제 14 항에 있어서, 액화 가스는 이산화탄소와 25몰 퍼센트 질소를 포함하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
16. 제 1 항에 있어서, 제 2 단계 가스 공급원은 -10℃에서 100℃까지 온도를 가지는 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
17. 제 16 항에 있어서, 제 2 단계 가스 공급원은 0℃의 온도를 가지는 가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 팽창기.
18. 작동할 수 있게 결합된 팽창 부재를 팽창하기에 충분한 양의 가스 생성물을 발생시키기에 적합한 팽창 장치에 있어서:

    제 1 단계 가스 공급원을 포함하고:

    제 1 내부 체적을 한정하고, 하나의 내면을 가지며, 내부 체적에서 제 1 압력으로 가압된 기체를 함유한 제 1 단계 하우징을 포함하며;

    제 1 단계 하우징의 내부 체적 안에 불꽃 물질을 포함하고;

    제 1 단계 하우징으로부터 제 2 단계 가스 공급원까지 가스가 통과하도록 제 1 단계 하우징 안쪽에 놓인 불꽃 물질의 연소시에 가스는 기설정된 보다 높은, 제 2 압력을 가질 때 개방되고, 제 1 내부 체적 안에서 제 1 압력으로 가압된 기체를 유지하기에 적합한 제 1 단계 씨일을 포함하며;

    제 1 위치에서 제 1 단계 가스 공급원과 연결되어 유체가 이동하고 제 2 위치에서 팽창부재와 연결되어 유체가 이동하는 제 2 단계 가스 공급원을 포함하는데, 제 2 단계 가스 공급원은 액화 가스의 기화시에 팽창 부재를 팽창시키기에 충분한 양의 액화 가스를 포함하고;

    제 1 단계 가스 공급원은 제 2 단계 가스 공급원 내 모든 액화 가스를 기화시키기에 충분한 온도에서 충분한 양의 가스를 공급할 수 있는 팽창기.
19. 작동할 수 있게 결합된 팽창 부재를 팽창하기에 충분한 양의 가스 생성물을 발생시키기에 적합한 팽창 장치에 있어서:

    제 1 단계 가스 공급원을 포함하고:

    제 1 단계 가스 공급원과 제 1 위치에서 유체가 이동하도록 연결된 제 2 단계 가스 공급원을 포함하는데, 제 2 단계 가스 공급원은 내부 체적을 한정하는 제 2 단계 하우징, 유입구, 배출구 및 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원 내부의 기설정된 위치로 다량의 가스를 이동하기 위한 가스 배향 장치로 구성되고, 유입구는 제 1 가스 공급원과 연결되어 유체가 이동하고 가스 배향 장치는 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원 내부의 기설정된 위치까지 가스를 통과시키기에 적합하도록 구성되며;

    제 2 단계 가스 공급원은 제 2 위치에서 팽창 부재와 연결되어 유체가 이동하고, 제 2 단계 가스 공급원은 기화시에 팽창 부재를 팽창시키기에 충분한 양의 액화 가스를 포함하고;

    제 1 단계 가스 공급원은 제 2 단계 가스 공급원에서 모든 액화 가스를 기화시키기에 충분히 높은 온도에서 충분한 양의 가스를 공급할 수 있는 팽창기.
20. 부풀릴 수 있는 물체를 빠르게 팽창시키는 방법에 있어서:

    유체가 이동하게 제 2 단계 가스 공급원에서 모든 액화 가스를 기화하기에 충분히 높은 온도로 충분한 양의 가스를 공급하는 제 1 단계 가스 공급원으로부터 가스를 방출하고;

    팽창 부재와 연결되어 유체가 이동하게 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원 안으로 방출된 가스를 유입하는데, 제 2 단계 가스 공급원은 액화 가스를 기화할 때 팽창 부재를 팽창하기에 충분한 양의 액화 가스를 포함하며;

    팽창 부재를 팽창시키도록 팽창 부재 안의 제 2 단계 가스 공급원으로부터 기화된 가스를 분배하는 과정으로 이루어진 방법.
21. 제 20 항에 있어서, 불꽃 물질의 연소로부터 제 1 단계 가스 공급원에서 가스를 발생시키는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
22. 제 20 항에 있어서, 가압 가스 공급원으로부터 제 1 단계 가스 공급원으로부터 가스를 얻는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
23. 제 22 항에 있어서, 가압 가스에 열을 더해 주어서, 가스가 제 1 단계 가스 공급원으로부터 방출되도록 가압 가스의 압력을 높이는 것을 특징으로 하는 방법.
24. 제 23 항에 있어서, 하나의 내면을 가지고, 제 1 내부 체적을 한정하는 제 1 단계 하우징을 제공하는데, 제 1 단계 하우징은 제 1 내부 체적에서 제 1 압력으로 가압된 기체를 포함하며, 제 1 내부 체적 안에서 제 1 압력으로 가압된 기체를 유지하고 가스가 보다 높은 기설정된 제 2 압력을 얻었을 때 개방되는 씨일을 포함하고;

    가압 가스의 압력을 보다 높은 제 2 압력으로 증가시켜서 가스가 하우징으로부터 통과할 수 있도록, 열을 발생시키기 위해서 하우징 내부에 놓인 불꽃 물질을 연소하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
25. 제 23 항에 있어서, 연소재로부터 발생한 열이 열적으로 가압 가스에 전달되고;

    제 1 압력은 충분히 높고 불꽃 물질은 충분히 짧은 연소 시간을 가져서 연소시에 불꽃 물질은 내면에서 연소재와 접촉하지 않으면서 완전히 연소되어서 제 1 압력으로 가압된 가스는 가열되어, 하우징으로 열 전달을 방지하기에 충분히 짧은 시간동안 가압 가스는 내부 체적에서 배출되고 씨일이 열리도록 가스 압력을 제 2 압력으로 증가시키는 것을 특징으로 하는 방법.
26. 제 23 항에 있어서, 불활성 기체로 제 1 단계 하우징을 가압하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
27. 제 26 항에 있어서, 질소, 헬륨과 아르곤으로 구성된 그룹에서 불활성 기체를 선택하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
28. 제 20 항에 있어서,

    제 2 내부 체적을 한정하는 제 2 단계 하우징, 제 1 가스 공급원과 연결되어 유체가 이동하는 유입구, 배출구 및, 제 2 단계 하우징의 내부 체적 안에서 뻗어있고 유입구와 연결되어 유체가 이동하는 하나 이상의 계량관으로 구성된 제 2 단계를 제공하고;

    하나 이상의 계량관을 통하여 제 1 단계 가스 공급원으로부터 제 2 단계 가스 공급원의 내부 체적으로 가스를 유입하는 과정으로 이루어진 방법.
29. 제 28 항에 있어서, 제 2 단계의 유입구와 인접한 제 2 단계 하우징의 내부 체적 안의 기설정된 위치에서 제 1 단계 가스 공급원으로부터 가스를 배출하도록 하나 이상의 계량 관을 개조하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
30. 제 28 항에 있어서, 제 2 단계의 배출구와 인접한 제 2 단계 하우징의 내부 체적 안의 기설정된 위치에서 제 1 단계 가스 공급원으로부터 가스를 배출하도록 하나 이상의 계량 관을 개조하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
31. 제 28 항에 있어서, 제 2 단계의 유입구와 배출구 중간의 제 2 단계 하우징의 내부 체적 안의 기설정된 위치에서 제 1 단계 가스 공급원으로부터 가스를 배출하도록 하나 이상의 계량관을 개조하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
32. 제 20 항에 있어서, 프레온, 할론, 질소 또는 이산화탄소로 구성된 액화 가스를 제 2 단계의 내부 체적으로 유입하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
33. 제 32 항에 있어서, 이산화탄소와 25몰퍼센트 질소로 이루어진 액화 가스를 제 2 단계의 내부 체적으로 유입하는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
34. 제 20 항에 있어서, -10℃ 내지 100℃의 온도를 가지는 가스로 팽창 부재를 부풀리는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
35. 제 34 항에 있어서, 0℃의 온도를 가지는 가스로 팽창 부재를 부풀리는 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
36. 하나의 내면을 가지고, 제 1 내부 체적을 한정하는 제 1 단계 하우징으로 구성된 제 1 단계 가스 공급원을 제공하는 과정을 포함하는데, 제 1 단계 하우징은 내부 체적에서 제 1 압력으로 가압된 가스를 포함하고, 기설정된 보다 높은 제 2 압력을 가스가 가질 때 열리고 내부 체적 안의 제 1 압력으로 가압된 가스를 유지하기에 적합한 씨일을 포함하며;

    보다 높은 제 2 압력으로 가압된 가스의 압력을 높이기 위해서, 열을 발생시키는 하우징 내부에 놓인 불꽃 물질을 연소시키고, 유체가 이동하게 제 2 단계 가스 공급원에서 모든 액화 가스를 기화하기에 충분히 높은 온도에서 충분한 양의 가스를 제공하며;

    제 2 단계 가스 공급원과 연결되어 유체가 이동하게 팽창 부재를 부풀리기에 충분한 양의 가스를 발생시키도록, 액화 가스를 기화시키기에 충분한 양의 액화 가스를 포함한 제 2 단계 가스 공급원으로 제 1 단계 가스 공급원에서 방출된 가스를 유입하고;

    팽창 부재를 부풀리도록 팽창 부재 내부의 제 2 단계 가스 공급원에서 기화된 가스를 분배하는 과정으로 이루어진, 팽창 가능한 물체를 급속하게 팽창시키기 위한 방법.