KR200209481Y1 - 가스발생장치_ - Google Patents

Abstract

본 고안은 가스발생장치에 관한 것이다. 본 고안은, 연소실과, 상기 연소실에 수납되는 원통형 추진제와, 상기 원통형 추진제를 점화 연소시키는 전기식 뇌관과, 상기 원통형 추진제의 연소시 발생되는 고온 고압의 연소가스를 외부로 분출시키는 노즐과, 상기 원통형 추진체와 노즐 사이를 밀폐시키며 상기 전기식 뇌관의 작동시 파열되어 노즐을 개방시키는 밀폐판을 구비하는 연소실 하우징과; 상기 연소실 하우징의 하부에 연결부재에 의해서 고정 설치되며, 내부에 냉각수 저장용기와, 상기 냉각수 저장용기를 일방향으로 가압하는 피스톤이 설치된 냉각수 하우징과; 상기 연소실 하우징의 연소실과 상기 냉각수 하우징의 피스톤 가압실을 연결하는 연소가스 도입구와; 상기 냉각수 하우징의 냉각수 포집실과 상기 연소실 하우징의 노즐 분출공을 연결하는 냉각수 분출구를 구비하는 점에 그 특징이 있다.

따라서 종래 화약식 가스발생장치에 비하여 제조비용을 줄일 수 있고, 또한 종래 혼합식 가스발생장치의 문제점인 압력용기의 제조 및 안전성 확보상의 어려움을 해결할 수 있게 된다.

Description

가스발생장치

본 고안은 가스발생장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 연료공급장치에 관한 것이다.

자동차용 에어백 등에 사용되는 가스발생장치는 다양한 종류가 개발되어 있으나, 크게 화약식과 혼합식으로 구별할 수 있다.

이중 화약식은 미국특허 제 4,907,819 호에 개시되어 있는 바와같이, 연소 생성물의 주성분이 질소가스인 아지드화나트륨(sodium azide, NaN3)을 가스발생원으로 이용하는 것으로, 연소실 내부에서 발생하는 고온 고압의 가스를 단열 팽창시켜서 온도와 압력을 낮추고 여과장치 이용하여 불순물을 제거한 후 가스발생기 외부로 배출하도록 되어 있다.

그리고 아지드화나트륨은 연소하여 많은 불순물을 배출하게 되는데, 불순물의 대부분은 여과기에 의해 슬러지의 형태로 포집되지만 일부는 여과기를 통과하게 되므로 화약식 가스발생장치의 배출가스에는 연무(煙霧) 형태의 불순물 미립자와 자극성의 냄새가 발생하게 된다.

그러므로 화약식 가스발생장치에서는 여과기의 성능이 매우 중요하기 때문에, 여과기는 메쉬수가 다른 금속망과 불순물의 여과물질, 독성가스의 중화물질 등을 포함하는 여러층으로 구성되고 여과기를 수용하는 금속용기는 연소가스가 여과를 우회 통과하지 못하도록 설계 제작되어야 한다.

따라서 이와같은 화약식 가스발생장치는 상술한 바와같이 여과기의 구조가 복잡하므로 화약식 가스발생기의 제조원가 중에서 여과기가 차지하는 비중이 매우 높은 단점이 있다.

따라서 이러한 화약식 가스발생장치의 단점을 보완하기 위하여 비교적 최근에 혼합식 가스발생장치(hybrid inflator)가 개발되어 미국특허 제 5,257,819 호에 개시되어 있다.

이러한 혼합식 가스발생장치는 고압용기에 압축 가스를 저장하고 가스 출구에 소량의 화약을 설치하여 필요시에 화약의 폭발력으로 가스 출구를 개봉시킴으로써, 개봉된 출구를 통하여 고압의 가스가 외부로 배출되고 화약의 지속적인 연소로 단열 팽창에 의한 가스의 냉각을 보상하여 배출되는 가스의 온도와 압력을 조절하도록 되어 있다.

이와같은 혼합식 가스발생장치는 소량의 화약만을 필요로 하므로 화약의 불순물의 양이 상대적으로 적고 따라서 배출가스도 화약식에 비하여 깨끗하게 된다. 또한 복잡한 구조의 여과기를 필요로 하지 않으므로 용기의 구조가 단순해지고 제조비용 측면에서 화약식에 비하여 유리한 장점이 있다.

그러나 이와같은 혼합식 가스발생장치는 고압의 가스를 장시간 내부에 수용하고 있어야 하므로, 압력용기를 고압에 견디도록 견고하게 제조하여야 하는 제조상의 어려움과, 이로 인한 안정성을 확보하기 어려워 항시 위험성을 내포하고 있는 문제점을 가지고 있다.

본 고안은 상술한 바와 같은 종래의 문제점들을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 종래 화약식의 단점인 제조비용의 상승과 혼합식의 단점인 압력용기의 신뢰성 확보상의 단점을 해결할 수 있는 가스발생장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이와같은 목적을 달성하기 위하여 본 고안은, 연소실과, 상기 연소실에 수납되는 원통형 추진제와, 상기 원통형 추진제를 점화 연소시키는 전기식 뇌관과, 상기 원통형 추진제의 연소시 발생되는 고온·고압의 연소가스를 외부로 분출시키는 노즐과, 상기 원통형 추진체와 노즐 사이를 밀폐시키며 상기 전기식 뇌관의 작동시 파열되어 노즐을 개방시키는 밀폐판을 구비하는 연소실 하우징과;

상기 연소실 하우징의 하부에 연결부재에 의해서 고정 설치되며, 내부에 냉각수 저장용기와, 상기 냉각수 저장용기를 일방향으로 가압하는 피스톤이 설치된 냉각수 하우징과;

상기 연소실 하우징의 연소실과 상기 냉각수 하우징의 피스톤 가압실을 연결하는 연소가스 도입구와;

상기 냉각수 하우징의 냉각수 포집실과 상기 연소실 하우징의 노즐 분출공을 연결하는 냉각수 분출구를 구비하는 가스발생장치를 제공하는데 그 특징이 있다.

도 1은 본 고안에 따른 가스발생장치의 일실시예를 도시한 측면도,

도 2는 도 1의 A-A선 단면도,

도 3은 도 2에 도시된 그물망을 일부 발췌하여 도시한 확대도,

도 4는 본 고안에 따른 가스발생장치의 변형예를 도시한 사시도,

도 5는 본 고안에 따른 가스발생장치의 일실시예 작동상태를 도시한 단면도.

＜도면의 주요부분에 대한 부호의 설명＞

10 : 연소실 하우징 12 : 전기식 뇌관(squib)

14 : 노즐 14a : 분출공

15 : 연소실 16 : 원통형 추진제(propellant)

16a : 돌기 17 : 밀폐판

18 : 그물망 20 : 냉각수 하우징

21 : 냉각수 저장용기 22 : 피스톤

23 : 피스톤 가압실 24 : 냉각수 포집실

25 : 연소가스 도입구 26 : 냉각수 분출구

30 : 연결부재

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 고안에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안에 따른 가스발생장치의 측면도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면도이며, 도 3은 도 2에 도시된 그물망을 일부 발췌하여 도시한 확대도이다.

본 고안에 따른 가스발생장치는 도 1에 도시된 바와 같이, 연소실 하우징(10)과, 이 연소실 하우징(10)의 하부에 연결부재(30)들에 의해 일렬로 고정 설치되는 냉각수 하우징(20)을 구비한다.

그리고 연소실 하우징(10)은 도 2에 도시된 바와같이, 일측이 연소실 마개(11)와 전기식 뇌관(12) 및 뇌관 지지구(13)에 의해 밀폐되고, 그 타측에는 노즐(14)이 고정 설치된다.

그리고 전기식 뇌관(12)과 노즐(14) 사이에는 연소실(15)이 마련되고, 이 연소실(15)에는 원통형 추진제(16)가 수납되며, 이 원통형 추진제(16)와 노즐(14) 사이에는 이들 사이를 밀폐시키며 전기식 뇌관(12)의 작동시 파열되어 노즐(14)을 개방시키는 밀폐판(17)이 설치되고, 원통형 추진제(16)의 외주면과 연소실(15)의 내주면 사이에는 연소가스 통로를 형성하는 그물망(18)이 설치된다.

그리고 냉각수 하우징(20)은 내부에 냉각수 저장용기(21)가 수납되고, 이 냉각수 저장용기(21)의 일측에는 냉각수 저장용기(21)를 일방향으로 가압하는 피스톤(22)이 설치된다.

그리고 연소실 하우징(10)과 냉각수 하우징(20)의 일측에는 연소실 하우징(10)의 연소실(15)과 냉각수 하우징(20)의 피스톤 가압실(23)을 연결하는 연소가스 도입구(25)가 형성되고, 연소실 하우징(10)과 냉각수 하우징(20)의 타측에는 냉각수 하우징(20)의 냉각수 포집실(24)과 상기 연소실 하우징(10)의 노즐 분출공(14a)을 연결하는 냉각수 분출구(26)가 형성된다.

그리고 냉각수 하우징(20)의 내주면에는 냉각수 저장용기(21)의 타측과 접촉된 상태로 냉각수 저장용기(21)를 지지하는 지지턱(27)이 형성되고, 냉각수 저장용기(21)의 타측면에는 피스톤(22)에 의한 가압시 쉽게 파열될 수 있도록 상대적으로 얇은 두께로 형성된 파열부(21a)가 마련된다.

그리고 냉각수 저장용기(21)는 피스톤(22)에 의한 가압시 순차적으로 접혀지도록 합성수지재의 주름관(bellows)으로 이루어진다.

그리고 도 4는 본 고안에 따른 변형예를 도시한 것으로서, 원통형 추진제(16)의 외주면에 연소실(15)의 내주면과 접촉되어 이들 사이에 연소가스 통로를 형성하는 돌기(16a)가 다수개 형성된다.

이와같이 구성된 본 고안에 따른 가스발생장치의 작용을 도 2와 도 5를 참조로 하여 설명하면 다음과 같다.

먼저, 도 2에 도시된 바와같은 상태에서 전기식 뇌관(12)에 전기를 인가하면, 전기식 뇌관(12)이 작동하여 연소실(15)에 수납된 원통형 추진제(16)의 내주면을 점화시키고 밀폐판(17)을 파열시켜 노즐(14)을 개방시키게 된다.

그리고 원통형 추진제(16)의 연소가 시작되면 연소실(15) 내부에는 고온·고압의 연소가스가 생성되고, 이 고온·고압의 연소가스는 노즐(14)의 분출공(14a)을 통해 외부(예를들면 에어백으로)로 분출된다.

그리고 원통형 추진제(16)의 내주면에서부터 시작한 연소는 원통형 추진제(16)의 표면을 따라 아직 발화되지 않은 부분으로 전파되게 된다. 이때 연소실(15)의 내주면과 원통형 추진제(16)의 외주면 사이에 개재된 그물망(18)에 의해서 형성된 틈새 즉, 연소가스 통로를 통하여 원통형 추진제(16)의 외주면으로 연소면이 급속하게 전파되게 된다.

그리고 연소실(15) 내부에 생성된 고온·고압의 연소가스중의 일부는 그물망(18)에 의해서 형성된 연소가스 통로와 연소실(15)의 일측에 형성된 연소가스 도입구(25)를 통해서 냉각수 하우징(20)의 피스톤 가압실(23)로 유입되게 된다.

그리고 피스톤 가압실(23)로 유입되는 고온·고압의 연소가스에 의해서 피스톤 가압실(23)의 압력이 상승하면, 피스톤(22)이 냉각수를 저장하고 있는 냉각수 저장용기(21)를 가압하게 되고, 피스톤 가압실(23)의 압력이 일정수준 이상으로 상승하면, 지지턱(27)에 의해 지지된 냉각수 저장용기(21)의 타측면에 형성된 파열부(21a)가 파열되어 저장용기(21) 내부의 냉각수가 파열된 부분을 통해 냉각수 포집부(24)로 유입되고, 이어서 냉각수 분출구(26)를 통해 노즐(14)의 분출공(14a)으로 분출된다.

그리고 노즐(14)의 분출공(14a)으로 분출된 냉각수는 고온·고압의 연소가스와 혼합되어 기화되면서 외부로 배출되게 되므로 노즐(14)을 통해 배출되는 가스의 주성분은 추진제 연소에 의한 질소가스와 냉각수의 기화에 의한 수증기가 된다.

이때, 냉각수의 증발 잠열에 의하여 배출되는 연소가스의 온도가 낮아지게 되므로 노즐(14)의 출구측에서 배출가스와 접촉하는 부분의 국부적인 열손상이 감소하게 된다.

그리고 도 4에 도시된 변형예와 같이 원통형 추진제(16)의 외주면에 돌기(16a)가 다수개 형성된 경우에는, 다수개의 돌기(16a)들에 의하여 연소실(15)의 내주면과의 사이에 틈새 즉, 연소가스 통로가 형성되게 되므로 일실시예에서 사용하던 그물망(18)을 줄일 수 있게 된다.

이상에서 설명한 바와같이 본 고안 가스발생장치에 의하면, 추진제의 연소시 발생되는 고온·고압의 연소가스를 이용하여 냉각수를 외부로 배출되는 연소가스로 분출시킴으로써 배출되는 연소가스의 온도를 낮추는 냉각작용을 수행하도록 되어 있으므로, 종래 구조가 복잡한 고가의 여과기를 이용하여 냉각작용을 수행하던 화약식 가스발생장치에 비하여 제조비용을 줄일 수 있게 된다. 또한, 종래 고압의 가스를 장시간 내부에 수용하고 있어야 하는 혼합식 가스발생장치의 문제점인 압력용기의 제조 및 안정성 확보상의 어려움을 해결할 수 있게 된다.

Claims (4)

1. 연소실(15)과, 상기 연소실(15)에 수납되는 원통형 추진제(16)와, 상기 원통형 추진제(16)를 점화 연소시키는 전기식 뇌관(12)과, 상기 원통형 추진제(16)의 연소시 발생되는 고온·고압의 연소가스를 외부로 분출시키는 노즐(14)과, 상기 원통형 추진체(16)와 노즐(14) 사이를 밀폐시키며 상기 전기식 뇌관(12)의 작동시 파열되어 노즐(14)을 개방시키는 밀폐판(17)을 구비하는 연소실 하우징(10)과;

   상기 연소실 하우징(10)의 하부에 연결부재(30)에 의해서 고정 설치되며, 내부에 냉각수 저장용기(21)와, 상기 냉각수 저장용기(21)를 일방향으로 가압하는 피스톤(22)이 설치된 냉각수 하우징(20)과;

   상기 연소실 하우징(10)의 연소실(15)과 상기 냉각수 하우징(20)의 피스톤 가압실(23)을 연결하는 연소가스 도입구(25)와;

   상기 냉각수 하우징(20)의 냉각수 포집실(24)과 상기 연소실 하우징(10)의 노즐 분출공(14a)을 연결하는 냉각수 분출구(26)를 구비하는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 연소실(15)의 내주면과 이에 수납되는 원통형 추진제(16)의 외주면 사이에 연소가스 통로를 형성하는 그물망(18)이 개재되는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 원통형 추진제(16)의 외주면에 상기 연소실(15)의 내주면과 접촉되어 그 시이에 연소가스 통로를 형성하는 다수의 돌기(16a)가 형성된 것을 특징으로 하는 가스발생장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 냉각수 저장용기(21)는 합성수지재의 주름관으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 가스발생장치.