KR20130079341A - 가스 발생기 - Google Patents

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겐지 누모토
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가부시끼가이샤 다이셀
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Abstract

본 발명은
제1 가스 배출구군(16a)과 제2 가스 배출구군(16b)이 모두 시일 부재(17)로 폐색되고, 상기 제2 가스 배출구군(16b)은 상기 제1 가스 배출구군(16a)으로부터 축 방향으로 떨어져 있는 것인 가스 배출구군(16a, 16b)을 적어도 2개 둘레면에 갖는 관형 하우징(12),
각각 관형 하우징(12)의 한쪽 단부 및 다른쪽 단부를 폐색하고 있는, 점화 장치(25)를 갖는 제1 폐색 부재(30), 및 제2 폐색 부재(14)를 포함하고,
제1 및 제2 가스 배출구군(16a, 16b)을 개방시키기 위한 개구 압력 P1 및 P2가 P1 < P2의 관계를 만족시키고,
각각 제1 가스 배출구군(16a)은 관형 하우징(12)의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치하고 있고, 제2 가스 배출구군(16b)은 제1 가스 배출구군(16a)과 제2 폐색 부재(14) 사이의 중간부 또는 그 근방에 위치하고 있는 것인
가스 발생기(10)을 제공한다.

Description

가스 발생기{GAS GENERATOR}
본 발명은 차량에 설치되는 신체 속박 장치 등에 사용되는 가스 발생기에 관한 것이다.
에어백 시스템 등에 사용되는 가스 발생기, 특히 고형 가스 발생제를 작동 가스원으로 사용하는 가스 발생기에서는, 출력 성능을 세밀하게 조정하기 위해 연소 내압을 제어하기 위한 구조를 채용한다. 동일한 가스 발생기라 하더라도, 특히 가스 발생기의 작동시의 환경 온도에 따라 출력 압력이 때때로 다르다. 이것은 환경 온도에 따라 가스 발생제의 연소 속도(반응 속도)가 변화하기 때문이며, 일반적으로 상기 온도가 높을수록 연소가 빨리 진행된다. 여기서 환경 온도라 함은, 계절, 지역, 차량의 상태(예를 들어, 음지에 주차되어 있는지, 양지에 주차되어 있는지의 상태) 등에 따른 온도를 의미한다.
이와 같은 환경 온도의 차이에 의한 출력 압력의 변동을 억제하는 것이 시도되고 있다.
일본 특허 공개 (평)6-183310호의 도 3에는, 장척(elongated) 하우징을 갖는 가스 발생기(22)가 도시되어 있다. 하우징(24)의 주위벽에, 서로 마주 보는 2군데에 지름이 큰 오리피스(26)와 지름이 작은 오리피스(28)가 형성되어 있으며, 각각 포일(32)로 폐색되어 있다. 또한, 하우징(24)의 단부에는 지름이 중간인 오리피스(34)가 둘레 방향으로 균등 간격으로 형성되어 있고, 상기 지름이 중간인 오리피스(34)는 상기 포일(32)보다 두꺼운 포일(36)로 폐색되어 있다.
본 발명은 발명 1로서,
양 단부가 폐색되고 둘레면에 가스 배출구를 가지며, 가스 발생기의 외각을 형성하는 관형 하우징,
점화 장치가 고정되어 있고, 관형 하우징의 한쪽 단부를 폐색하는 제1 폐색 부재, 관형 하우징의 다른쪽 단부를 폐색하는 제2 폐색 부재,
관형 하우징의 내부를 규정하며, 가스 발생제로 충전된 연소실
을 포함하고,
상기 가스 배출구가 적어도 2개의 가스 배출구군을 포함하고,
상기 적어도 2개의 가스 배출구군은,
관형 하우징의 둘레 방향으로 형성되어 있고, 내측으로부터 시일 부재로 폐색된 제1 가스 배출구군과, 상기 제1 가스 배출구군과는 축 방향으로 떨어져 있고, 관형 하우징의 둘레 방향으로 형성되어 있으며, 내측으로부터 시일 부재로 폐색된 제2 가스 배출구군
을 포함하고,
상기 제1 가스 배출구군을 개방시키기 위해서 필요한 압력(개구 압력 : P1)과 상기 제2 가스 배출구군을 개방시키기 위해서 필요한 압력(개구 압력 : P2)이 P1 < P2의 관계를 만족시키고 있고,
상기 제1 가스 배출구군이, 상기 제1 폐색 부재와 상기 제2 폐색 부재 사이의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치하고 있고,
상기 제2 가스 배출구군이, 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 폐색 부재 사이의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치하고 있고,
상기 제2 가스 배출구군이, 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 폐색 부재 사이의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치하고 있는 가스 발생기를 제공한다.
본 발명은 발명 4로서,
양 단부가 폐색되고 둘레면에 가스 배출구를 가지며, 가스 발생기의 외각을 형성하는 관형 하우징,
점화 장치가 고정되어 있고, 관형 하우징의 한쪽 단부를 폐색하는 제1 폐색 부재, 관형 하우징의 다른쪽 단부를 폐색하는 제2 폐색 부재, 및 상기 제1 폐색 부재와 상기 제2 폐색 부재 사이의 공간을 분리하는 구획 부재
를 포함하고,
상기 구획 부재로 분리된 공간 중, 제1 폐색 부재 및 점화 장치에 가까운 공간이 제1 가스 발생제가 충전된 제1 연소실로서 제공되고, 제2 폐색 부재에 가까운 공간이 제2 가스 발생제가 충전된 제2 연소실로서 제공되며, 상기 공간이, 제1 연소실의 용량 ≥ 제2 연소실의 용량의 관계를 만족시키고 있고,
상기 제1 연소실측에 형성된 가스 배출구가, 적어도 2개의 가스 배출구군을 포함하고,
상기 적어도 2개의 가스 배출구군은,
관형 하우징의 둘레 방향으로 형성되어 있고, 내측으로부터 시일 부재로 폐색된 제1 가스 배출구군과, 상기 제1 가스 배출구군과는 축 방향으로 떨어져 있고, 관형 하우징의 둘레 방향으로 형성되어 있으며, 내측으로부터 시일 부재로 폐색된 제2 가스 배출구군
을 포함하고,
상기 제1 가스 배출구군을 개방시키기 위해서 필요한 압력(개구 압력 : P1)과 상기 제2 가스 배출구군을 개방시키기 위해서 필요한 압력(개구 압력 : P2)이 P1 < P2의 관계를 만족시키고 있고,
상기 제1 가스 배출구군이, 상기 제1 폐색 부재와 상기 구획 부재 사이의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치하고 있고,
상기 제2 가스 배출구군이, 상기 제1 가스 배출구군과 상기 구획 부재 사이의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치하고 있는 가스 발생기를 제공한다.
본 발명은 하기의 발명의 상세한 설명, 및 예시로서만 제공된 첨부 도면으로부터 더욱 충분히 이해될 것이며, 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 가스 발생기의 축 방향 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시 양태의 가스 발생기의 축 방향 단면도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시 양태의 가스 발생기의 축 방향 단면도이다.
일본 특허 공개 (평)6-183310호의 가스 발생기용 팽창기에서는, 오리피스 지름과 그 오리피스를 폐색하는 포일의 두께를 관련지음으로써, 환경 온도의 변화에 대응하는 기술이 개시되어 있다. 그러나, 오리피스의 위치를 오리피스 지름 및 포일의 두께와 함께 관련짓고 있지 않기 때문에, 환경 온도의 변화에 대응시키는 점에서 개선의 여지가 있다.
본 발명은 작동시의 환경 온도에 관계없이, 안정된 출력 압력을 높은 수준의 재현성으로 생산할 수 있는 가스 발생기를 제공한다.
발명 1 및 발명 4에 따른 가스 발생기는 에어백 장치와 같은, 차량 등에 설치되는 신체 속박 장치에 바람직하게 사용된다.
발명 1은 다음의 바람직한 실시 양태 2 및 3을 포함한다:
실시 양태 2는 발명 1에 따른 가스 발생기이며, 상기 제1 가스 배출구군의 개구 압력(P1)과 상기 제2 가스 배출구군의 개구 압력(P2)이, 하기의 (a) 내지 (c) 중 어느 하나에 의해 조정되는 것인 가스 발생기이다:
(a) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이 동일한 시일 부재로 폐색되어 있고, 상기 제1 가스 배출구의 개구 지름(d1)과 상기 제2 가스 배출구의 개구 지름(d2)이 d1 > d2의 관계를 만족시킨다.
(b) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이 다른 시일 부재로 폐색되어 있고, 상기 제1 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 파열 압력(p1)과 상기 제2 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 파열 압력(p2)이 p1 < p2의 관계를 만족시킨다.
(c) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이, d1 > d2 및 p1 < p2의 관계를 만족시킨다.
실시 양태 3은 발명 1에 따른 가스 발생기이며, 상기 점화 장치가, 제1 폐색 부재에 고정된 점화기와, 상기 점화기를 둘러싸도록 고정된 컵 형상의 전화실(傳火室) 하우징과, 상기 전화실 하우징 내에 충전된 전화약(傳火藥)을 포함하며,
복수의 전화(傳火) 구멍이 상기 컵 형상의 전화실 하우징의 저면 및 둘레면에 형성되어 있고,
상기 컵 형상의 전화실 하우징이, 그의 개구부측으로부터 상기 점화기를 씌우도록 고정되어 있으며,
상기 제1 폐색 부재의 표면부터 상기 컵 형상의 전화실 하우징의 저면까지의 길이(L1)와, 상기 제1 폐색 부재와 상기 제2 폐색 부재 사이의 축 방향의 간격(L2)이 L1 < 0.4L2의 관계를 만족시키는 것인 가스 발생기이다.
발명 4는 다음의 바람직한 실시 양태 5 및 6을 포함한다:
실시 양태 5는 발명 4에 따른 가스 발생기이며, 상기 제1 가스 배출구군의 개구 압력(P1)과 상기 제2 가스 배출구군의 개구 압력(P2)이, 하기의 (a) 내지 (c) 중 어느 하나에 의해 조정되는 것인 가스 발생기이다:
(a) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이 동일한 시일 부재로 폐색되어 있고, 상기 제1 가스 배출구의 개구 지름(d1)과 상기 제2 가스 배출구의 개구 지름(d2)이 d1 > d2의 관계를 만족시킨다.
(b) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이 다른 시일 부재로 폐색되어 있고, 상기 제1 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 파열 압력(p1)과 상기 제2 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 파열 압력(p2)이 p1 < p2의 관계를 만족시킨다.
(c) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이, d1 > d2 및 p1 < p2의 관계를 만족시킨다.
실시 양태 6은 발명 4에 따른 가스 발생기이며, 상기 제1 연소실 내의 점화 장치가, 제1 폐색 부재에 고정된 점화기와, 상기 점화기를 둘러싸도록 고정된 컵 형상의 전화실 하우징과, 상기 전화실 하우징 내에 충전된 전화약을 포함하며,
복수의 전화 구멍이 상기 컵 형상의 전화실 하우징의 저면 및 둘레면에 형성되어 있고,
상기 컵 형상의 전화실 하우징이, 그의 개구부측으로부터 상기 점화기를 씌우도록 고정되어 있으며,
상기 제1 폐색 부재의 표면부터 상기 컵 형상의 전화실 하우징의 저면까지의 길이(L1)와, 상기 제1 폐색 부재와 상기 제2 폐색 부재 사이의 축 방향의 간격(L2)이 L1 < 0.4L2의 관계를 만족시키는 것인 가스 발생기이다.
작동시의 환경 온도가 높을수록 가스 발생기 내의 가스 발생제는 빨리 연소되는 것이 알려져 있다.
따라서, 동일한 가스 발생기라 하더라도 작동시의 환경 온도가 높을수록 가스 발생제의 연소가 더 빨라져, 에어백이 비교적 더 빠르게 팽창 및 전개된다. 또한, 작동시의 환경 온도가 낮을수록 가스 발생제의 연소가 더 늦어져, 에어백이 비교적 더 느리게 팽창 및 전개된다.
그러나, 이와 같이 환경 온도의 차이에 의한 에어백의 팽창 및 전개 속도의 차이는 탑승자 보호의 관점으로부터 바람직하지 않아 개선이 요망된다. 특히, 이러한 현상은 관형 가스 발생기로서 연소가 하우징의 한쪽 단부로부터 다른쪽 단부로 진행되는 가스 발생제가 제공되는 유형에서 더욱 현저해진다고 여겨지고 있다.
발명 1에 따른 가스 발생기는,
(I) 가스 배출구군의 개구 압력을 다르게 하는 것,
(Ⅱ) 개구 압력이 다른 가스 배출구군의 위치를 다르게 하는 것,
(Ⅲ) 관형 하우징 내에서의 모든 가스 배출구의 배치를 조정하는 것
으로써 상기 과제를 해결한다.
요건 (I)에 대하여, 제1 가스 배출구군의 개구 압력(P1)과 제2 가스 배출구군의 개구 압력(P2)이 P1 < P2의 관계를 만족시키기 위해, 하기의 (a) 내지 (c) 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
제1 가스 배출구군의 개구 압력(P1)은 제1 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재(예를 들어 금속제의 시일 테이프와 같은, 점착제로 고정시킬 수 있는 금속 포일)를 개열 또는 파열시키기 위해 필요한 압력이다.
제2 가스 배출구군의 개구 압력(P2)은 제2 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재(예를 들어 금속제의 시일 테이프와 같은, 점착제로 고정시킬 수 있는 금속 포일)를 개열 또는 파열시키기 위해 필요한 압력이다.
(a) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이 동일한 시일 부재로 폐색되어 있고, 상기 제1 가스 배출구의 개구 지름(d1)과 상기 제2 가스 배출구의 개구 지름(d2)이 d1 > d2의 관계를 만족시키고 있다. 동일한 시일 부재로 폐색되어 있을 때, 개구 지름이 클수록 개구 압력은 낮아진다.
(b) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이 다른 시일 부재로 폐색되어 있고, 상기 제1 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 파열 압력(p1)과 상기 제2 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 파열 압력(p2)이 p1 < p2를 만족시키며, d1 = d2의 관계를 만족시키고 있다. 개구 지름이 같을 때, 시일 부재의 파열 압력이 작을수록 개구 압력은 낮아진다.
시일 부재의 파열 압력(p1)과 시일 부재의 파열 압력(p2)은 시일 부재가 본래 갖고 있는 재질이나 두께 등으로 결정되며, 구체적으로는 인장 강도로 결정된다(예를 들어, 일본 특허 공개 제2003-191816호 공보 참조).
(c) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이, d1 > d2 및 p1 < p2의 관계를 만족시키고 있다.
나아가, 개구 지름이 다른 제3 가스 배출구군을 더 제공할 수도 있다. 제3 가스 배출구군의 개구 지름은 d1과 d2 사이의 중간, 또는 d2보다 작게 설정할 수 있다.
또한, 제3 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 파열 압력은 p1과 p2 사이의 중간, 또는 p2보다 작게 설정할 수 있다.
또한, 요건 (Ⅱ) 및 (Ⅲ)에 대해서는,
제1 가스 배출구군을 제1 폐색 부재와 제2 폐색 부재 사이의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치시키고,
제2 가스 배출구군을 제1 가스 배출구군과 제1 폐색 부재 사이의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치시킨다.
또한 제3 가스 배출구군을 제공할 때에는, 제1 가스 배출구군과 제2 가스 배출구군 사이의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치시킬 수 있다.
발명 1에 따른 가스 발생기의 외각이 관형 하우징이므로, 디스크 형상의 하우징을 사용하는 가스 발생기와 비교하면 상기 가스 발생기의 형상은 더 길다.
본 발명에서, 관형 하우징의 외경(D)과 길이(L)의 비율(L/D)은 1을 초과하는 것이 바람직하고, 2 이상이 더욱 바람직하고, 3 이상이 보다 바람직하다. L/D의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 에어백 장치와 같은 차량 등에 설치하는 신체 속박 장치용의 가스 발생기인 경우, 실용적인 측면에서 L/D는 실질적으로 차량 내에 설치할 수 있는 것으로 한정된다.
첫 번째로, 작동시의 환경 온도가 비교적 낮은 경우에 대해서 설명한다.
발명 1에 따른 가스 발생기에서는 한쪽 단부의 제1 폐색 부재에 점화기가 고정되어 있으므로, 점화기의 작동시에는 제1 폐색 부재측의 점화기에 가깝게 위치한 가스 발생제부터 연소가 개시되고, 제2 폐색 부재측을 향해 연소가 진행된다.
따라서, 연소 초기 단계에서는 제1 폐색 부재측에 존재하는 연소 가스의 비율이 더 많으므로, 연소실 내의 압력(연소 압력)은 제1 폐색 부재쪽이 더 높아져 하우징 내에 압력 구배가 발생한다.
이러한 압력 구배가 발생되었을 때, 더 높은 압력에 노출되고, 또한 개구 지름(d1)이 더 큰 제1 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재가 먼저 찢어져, 제1 가스 배출구군이 개방되어 연소 가스가 배출된다.
이와 같은 방법으로 제1 가스 배출구군으로부터 연소 가스가 배출되면, 연소 가스의 흐름이 제1 가스 배출구군에 집중된다. 그러므로, 미연소된 가스 발생제로 연소가 진행되어 연소실 내부의 압력이 변화(상승)된다 하더라도, 제2 가스 배출구군을 덮는 시일 부재는 파열되기 어렵다.
따라서, 제2 가스 배출구군이 폐색된 상태를 유지하면서 제1 가스 배출구군으로부터만 연소 가스가 배출되고, 연소 내압(연소실 내부의 압력)이 높은 수준으로 유지되므로, 연소실 내의 가스 발생제의 연소가 촉진된다.
상기한 바와 같이, 연소 초기 단계 동안 연소실(70) 내에서 발생하는 압력 구배로, 더 높은 압력을 받게 되는 제1 가스 배출구군을 덮는 시일 부재는 쉽게 찢어지고, 더 낮은 압력을 받게 되며 개구 압력이 더 높은 제2 가스 배출구군을 덮는 시일 부재는 쉽게 찢어지지 않는다. 결과적으로, 확실한 재현성으로 개방되는 가스 배출구(제1 가스 배출구군)와, 개방되지 않거나 또는 쉽게 개방되지 않는 가스 배출구(제2 가스 배출구군)가 얻어진다.
한편, 작동시의 환경 온도가 비교적 높을 경우에는, 가스 발생제의 연소 속도가 증가하므로 단위 시간당 발생하는 연소 가스의 양이 많아진다. 따라서, 작동시의 환경 온도가 비교적 낮은 경우와 비교하면, 연소 초기 단계에서의 연소실 내부 전체의 압력이 높아져 압력 구배가 감소된다.
이와 같은 경우에는, 제1 가스 배출구군과 제2 가스 배출구군을 덮는 시일 부재가 개열 및 개방되어, 제1 가스 배출구군과 제2 가스 배출구군으로부터 연소 가스가 배출된다. 그러므로, 연소 내압의 상승이 억제되어 가스 발생제의 연소도 억제된다.
상기한 방법과 같이 작동함으로써, 작동시의 환경 온도가 낮을 경우와 높을 경우간의 출력 성능의 차이를 감소시킬 수 있다. 그러므로 에어백 시스템용의 가스 발생기로서 사용했을 때, 환경 온도가 다르다 하더라도 탑승자의 보호 성능을 균일하고 높은 수준으로 유지할 수 있다.
발명 1에 따른 가스 발생기는,
제1 가스 배출구군과 제2 가스 배출구군은, 제1 가스 배출구의 개구 지름(d1)과 제2 가스 배출구의 개구 지름(d2)이 동일하며, 모든 개구부가 내측으로부터 시일 부재로 폐색되어 있고,
제1 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 개구 압력(P1)과 제2 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 개구 압력(P2)이 P1 < P2의 관계를 만족시키도록 마련할 수 있다.
이 가스 발생기도 발명 1의 가스 발생기와 마찬가지의 방법으로 작동하며, 동일한 작동 이점을 제공할 수 있다.
발명 1에 따른 가스 발생기는,
제1 가스 배출구의 개구 지름(d1)과 제2 가스 배출구의 개구 지름(d2)이 d1 > d2의 관계를 만족시키고 있고, 제1 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 개구 압력(P1)과 제2 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 개구 압력(P2)이 P1 < P2의 관계를 만족시키고 있는 것으로 마련할 수도 있다.
이와 같은 방법으로 개구부 지름과 시일 부재의 파열(개구) 압력을 관련지음으로써, 연소 동안의 출력 성능이 보다 효율적으로 조정될 수 있다.
또한 본 발명에 따른 가스 발생기에서는, 상기 요건 (I) 내지 (Ⅲ)에 더하여 특정 구조의 점화 장치을 이용함으로써, 상기한 작동 이점를 더욱 높일 수 있다.
발명 4에 따른 가스 발생기는, 축 방향으로 배치된 2개의 연소실을 포함하는 듀얼 타입(dual-type)의 가스 발생기다.
발명 4에 따른 가스 발생기는, 먼저 작동하는 연소실의 용량(또는 가스 발생량)이 더 큰 가스 발생기(제1 연소실의 용량 > 제2 연소실의 용량)와, 2개의 연소실의 용량이 동일한 가스 발생기(제1 연소실의 용량 = 제2 연소실의 용량)에 적용할 수 있다.
이 가스 발생기에서는, 상기한 발명 1과 동일한 구조(요건 (I) 내지 (Ⅲ)을 만족시키는 구조)가 용량이 더 큰 제1 연소실에 적용된다. 또한, 요건 (I)을 실시하기 위하여 상기한 (a) 내지 (c) 중 어느 하나를 적용할 수 있다.
듀얼 타입의 가스 발생기는,
제1 연소실의 점화 장치가 먼저 작동하고, 제2 연소실의 점화 장치가 나중에 작동하는 경우(중속 주행시의 충돌),
제1 연소실의 점화 장치와 제2 연소실의 점화 장치가 동시에 작동하는 경우(고속 주행시의 충돌), 및
제1 연소실의 점화 장치만이 작동하는 경우(저속 주행시의 충돌)의 3개 유형의 작동이 가능하다. 어떠한 작동 상태에 있어서도, 제1 연소실에 있어서는 상기한 발명 1과 동일한 작동 이점을 얻을 수 있다.
본 발명에서는, 제1 연소실을 형성하는 부분의 관형 하우징의 지름(D)과 길이(L)의 비율(L/D)은 1을 초과하는 것이 바람직하고, 1.5 이상이 더욱 바람직하고, 2.0 이상이 보다 바람직하다. L/D의 상한은 특별히 한정되지 않지만, 에어백 장치와 같이 차량 등에 설치하는 신체 속박 장치용의 가스 발생기인 경우, 실용적인 측면에서 실질적으로 차량 내에 설치할 수 있는 것으로 한정된다.
또한, 발명 4에 따른 가스 발생기에서는, 상기 요건 (I) 내지 (Ⅲ)에 더하여 제1 연소실에 있어서 특정 구조의 점화 장치을 이용함으로써, 상기한 작동 이점을 더욱 높일 수 있다.
본 발명의 가스 발생기는, 작동시의 환경 온도에 차이가 있는 경우라 하더라도 안정적인 출력 성능을 얻을 수 있다.
[발명의 실시 양태]
(1) 도 1의 가스 발생기
도 1을 참조하여 본 발명의 가스 발생기를 설명한다.
가스 발생기(10)의 외각 용기는 관형 하우징(12)이고, 관형 하우징(12)의 주위벽면에는 복수의 가스 배출구가 형성되어 있다.
관형 하우징(12)의 개구부(13a)는 디스크 형상의 제1 폐색 부재(보스)(30)로 폐색되어 있다. 제1 폐색 부재(30)에는, 공지의 전기식 점화기(25)가 제1 폐색 부재(30)의 중심부를 관통하여 부착되어 있다.
제1 폐색 부재(30)에는, 점화기(25)를 둘러싸도록 전화실 하우징(40)이 부착되어 있다. 전화실 하우징(40) 내부는 공지의 전화약이나 가스 발생제로 충전되어 있는 전화실(45)과 부합된다.
전화실 하우징(40)은 컵 형상이며, 저면(41), 둘레면(42), 개구부 주연(周緣)에 형성된 플랜지부(43)를 포함한다. 상기 플랜지부(43)는 제1 폐색 부재의 표면(30a)에 인접해 있다. 저면(41)에는 전화약이나 가스 발생제의 누출을 방지하는 크기의 전화 구멍(41a)이 복수 형성되어 있다.
제1 폐색 부재(30)의 표면(30a)부터 전화실 하우징의 저면(41)까지의 길이(L1)와, 제1 폐색 부재(30)와 제2 폐색 부재(14) 사이의 축 방향의 간격(L2)은 L1 < 0.4L2의 관계를 만족시키고 있는 것이 바람직하고, L1 < 0.2L2의 관계를 만족시키고 있는 것이 보다 바람직하다. 도 1의 실시 양태에서 L1 = 0.16L2이다.
L1과 L2의 관계에 있어서, 길이 L1이 길수록, 즉 저면(41)이 제2 폐색 부재(14)에 가까울수록, 가스 발생제(71) 전체가 연소되기 쉬워진다. 그러나, 이 경우 가스 발생제(71)가 충전되는 공간이 작아져 충전 부피가 감소된다. 반대로 길이 L1이 짧을수록, 즉 저면(41)이 제1 폐색 부재(30)에 가까울수록, 가스 발생제(71) 전체가 균일하게 연소되기 어려워진다.
이를 고려하면, 상기한 L1과 L2의 관계를 만족시킴으로써 가스 발생제(71) 전체의 연소 성능과 충전 부피가 만족된다.
관형 하우징(12)의 개구부(13b)가 디스크 형상의 제2 폐색 부재(14)로 폐색되어 있지만, 미리 개구부(13b)가 폐색된 관형 하우징(12)을 이용할 수도 있다.
관형 하우징(12) 내부는 연소실에 부합되고, 관형 필터(20)는 관형 하우징(12)의 내부 둘레면과 관형 필터(20) 사이에 간극(22)을 형성하도록 관형 하우징(12) 내에 배치되어 있다. 관형 필터(20)의 내부에 가스 발생제(71)가 충전되어 있다. 또한, 전화실 하우징의 둘레면(42)과 관형 필터(20) 사이에는 가스 발생제(71)가 존재하지 않는다. 도 1에서 L/D = 3.5이며, 여기에서 L은 단부(12a)부터 단부(12b)까지의 길이를 나타낸다.
관형 필터(20)는 가스 발생제(71)의 연소 가스를 냉각 및 여과하는 기능을 제공함과 동시에, 전화실 하우징의 플랜지부(43)에 대한 지지 부재로서도 기능한다.
관형 필터(20)의 단부면(20a)은 플랜지부(43)에 인접하고, 관형 필터(20)의 단부면(20b)은 제2 폐색 부재(14)에 인접한다. 관형 필터(20)는, 단부(12a)를 권축함(즉, 내측으로 절곡함)으로써 제1 폐색 부재(30)로 축 방향으로 압박된다(즉, 압력으로 압박된다). 또한 관형 필터는, 단부(12b)를 권축함으로써 제2 폐색 부재(14)로 축 방향으로 압박된다. 그러므로 관형 필터(20)는 지지 부재가 되고, 플랜지부(43)도 축 방향으로 압박되어 고정된다.
도 1에서는, 관형 하우징(12)의 단부(12b)측에 내측으로 돌출된 링 형상 볼록부(15a)가 형성되어 있다. 이 링 형상 볼록부(15a)에 의해, 관형 필터(20)의 반경 방향의 위치가 결정된다.
필요한 경우, 제1 폐색 부재(30)와 단부(12a) 사이, 및 제2 폐색 부재(14)와 단부(12b) 사이에 O-링과 같은 시일 부재를 배치할 수도 있다.
관형 하우징(12)의 주위벽면에 형성된 가스 배출구는, 복수의 제1 가스 배출구(모두 동일한 개구 지름을 갖고 있음)를 갖는 제1 가스 배출구군(16a)과, 복수의 제2 가스 배출구(모두 동일한 개구 지름을 갖고 있음)를 갖는 제2 가스 배출구군(16b)을 포함한다.
제1 가스 배출구군(16a)에 있어서의 제1 가스 배출구의 수는 2 내지 12의 범위가 바람직하고, 4 내지 10의 범위가 더욱 바람직하다.
제2 가스 배출구군(16b)에 있어서의 제2 가스 배출구의 수는 2 내지 12의 범위가 바람직하고, 4 내지 10의 범위가 더욱 바람직하다.
제1 가스 배출구군(16a)에서, 제1 폐색 부재(30)와 제2 폐색 부재(14) 사이의 축 방향 중간부(1/2L2의 위치와 동일하며, 선 X1로 나타내는 위치) 또는 그 근방에 모든 제1 가스 배출구가 형성되어 있다. 제1 가스 배출구군(16a)의 위치에 대해서는, 가스 배출구의 각 중심과 선 X1이 일치할 수도 있고, 또는 가스 배출구의 각 범위 내를 선 X1이 통과할 수도 있다.
제1 가스 배출구군(16a)의 위치를 선 X1로 설정함으로써, 제2 폐색 부재(14)측의 가스 발생제(71)는 더 쉽게 연소된다. 별법으로, 선 X1로부터 제1 폐색 부재(30) 또는 제2 폐색 부재(14)에 약간 가까운 위치에 제1 가스 배출구군(16a)이 형성될 수도 있다. 예를 들어 X1(여기서 1/2L2 = X1)을 중심으로 해서, 제1 폐색 부재의 표면(30a)으로부터 0.8×1/2L2 내지 1.2×1/2L2의 범위 내에 제1 가스 배출구군(16a)을 형성할 수도 있다.
제2 가스 배출구군(16b)은 제1 가스 배출구군(16a)(즉, 선 X1)과 제2 폐색 부재(14) 사이의 축 방향 중간부(즉, 선 X2 상)에 형성되어 있다. 제2 가스 배출구군(16b)의 위치에 대해서는, 가스 배출구의 각 중심과 선 X2가 일치할 수도 있고, 또는 가스 배출구의 각 범위 내를 선 X2가 통과할 수도 있다.
제1 가스 배출구군(16a)의 위치에 따라서, 제2 가스 배출구군(16b)은 상기 선 X2로부터 제1 폐색 부재(30) 또는 제2 폐색 부재(14)에 가깝게(X2를 중심으로 해서 0.8×1/2L2 내지 1.2×1/2L2의 범위 내에) 위치될 수도 있다.
제1 가스 배출구군(16a)과 제2 가스 배출구군(16b)은, 제1 가스 배출구의 개구 지름(d1)과 제2 가스 배출구의 개구 지름(d2)이 d1 > d2의 관계를 만족시키고 있으며, 모든 개구부가 내측으로부터 동일한 금속제(알루미늄제 등)의 시일 테이프(17)로 폐색되어 있다. 이 방법에 의해, 제1 가스 배출구군(16a)과 제2 가스 배출구군(16b)의 개구 압력(P1과 P2)이 조정된다.
또한,「동일한 시일 테이프」란 동일한 파열 압력의 시일 테이프를 의미한다. 따라서, 재질이나 두께 등이 다르다 하더라도, 파열 압력이 동일한 한 시일 테이프도 동일한 것으로 간주한다. 시일 테이프는 전체로서 1개인 시일 테이프일 수도 있고, 또는 2매 이상의 동일한 시일 테이프를 사용할 수도 있다.
d1과 d2의 비율은 가스 발생제(71)의 단위 시간당 가스 발생량 등에 따라 조정되는 것이 바람직하지만, d1/d2의 비율은 1.5 내지 2.1의 범위로 설정할 수 있다.
다음으로, 도 1 도시된 가스 발생기의 작동을 설명한다.
점화기(25)의 작동에 의해 전화실(45) 내부의 전화약이 연소된다. 이때, 연소 생성물(고온 가스 및 화염)이 전화 구멍(41a)을 통과하여 연소실(70)의 가스 발생제(71)를 착화시킨다.
가스 발생제(71)의 연소에 의해 발생한 연소 가스는 필터(20)를 통과할 때에 냉각 및 정화되고, 간극(22)으로 흘러 들어가고, 시일 테이프(17)를 찢어 가스 배출구로 배출된다.
이 과정에 있어서, 환경 온도가 비교적 낮은 경우(예를 들어, 동계에서의 자동차 내부는 하계에서의 자동차 내부에 비해 환경 온도가 비교적 낮음)에는 다음과 같이 작동한다.
점화기(25)가 작동하면, 전화실(45)로부터의 화염 등이 전화 구멍(41a)으로부터 분출되어 가스 발생제(71)가 착화 및 연소된다. 이때, 가스 발생제(71)의 연소는 전화실 하우징(40)의 근방부에서 개시되고, 서서히 제2 폐색 부재(14)쪽을 향해 진행된다. 그러므로, 연소 초기 단계에서는 연소실(70) 내부에 압력 구배가 발생한다.
즉, 연소 초기 단계에서는 가스 발생제(71)의 연소에 의해 발생한 연소 가스의 대부분이 제1 폐색 부재(30)의 근방에 존재하므로, 연소실(70)의 내부 압력(연소 압력)은 제1 폐색 부재(30)쪽에서 더 높아진다.
이러한 압력 구배가 형성되면, 더 높은 압력에 노출되며 개구 지름(d1)이 더 큰 제1 가스 배출구군(16a)을 폐색하는 시일 테이프(17)가 먼저 찢어져, 제1 가스 배출구군(16a)이 개방되어 연소 가스가 배출된다.
제1 가스 배출구군(16a)이 개방되어 연소 가스가 배출되면, 연소 가스의 흐름이 제1 가스 배출구군(16a)에 집중되려는 경향이 있다. 또한, 제1 가스 배출구군(16a)과 제2 가스 배출구군(16b)은 서로 떨어져 형성되어 있다. 따라서, 미연소된 가스 발생제(71)로 연소가 진행되어 연소실(70)의 내부 압력이 변화(상승)된다 하더라도, 제2 가스 배출구군(16b)을 덮는 시일 테이프(17)는 파열되기 어렵다.
따라서, 제2 가스 배출구군(16b)이 폐색된 상태를 유지하면서 제1 가스 배출구군(16a)으로부터만 연소 가스가 배출되고, 연소 내압(연소 동안의 관형 하우징(12)의 내부 압력)이 높은 수준으로 유지되므로(연소 압력의 저하가 억제되므로), 가스 발생제(71)의 연소가 촉진된다.
상기한 바와 같이, 연소 초기 단계에 있어서 연소실(70) 내부에 생성되는 압력 구배로, 더 높은 압력을 받게 되며 개구 압력이 더 낮은 제1 가스 배출구군(16a)을 덮는 시일 테이프는 쉽게 찢어지고, 더 낮은 압력을 받게 되며 개구 압력이 높은 제2 가스 배출구군(16b)을 덮는 시일 테이프는 쉽게 찢어지지 않는다. 결과적으로, 확실한 재현성으로 개방되는 가스 배출구(제1 가스 배출구군(16a))와, 개방되지 않거나 쉽게 개방되지 않는 가스 배출구(제2 가스 배출구군(16b))가 얻어진다.
한편, 환경 온도가 비교적 높은 경우에는 가스 발생제(71)의 연소 속도가 증가하므로 단위 시간당 발생하는 연소 가스의 양이 많아진다. 따라서, 연소 초기 단계에 있어서의 연소실(70) 내부 전체의 압력이 높아져 압력 구배가 감소된다.
이와 같은 경우에는, 제1 가스 배출구군(16a)을 덮는 시일 테이프(17)와 함께, 제2 가스 배출구군(16b)을 덮는 시일 테이프(17)도 파열되어, 제1 가스 배출구군(16a)과 제2 가스 배출구군(16b)이 개방되고, 그로부터 연소 가스가 배출된다. 결과적으로, 연소 압력의 상승이 억제되어 가스 발생제(71)의 연소도 억제된다.
상기한 바와 같이, 도 1의 가스 발생기(10)는 환경 온도의 차이에 의한 출력 성능 변화의 억제를 더욱 실시할 수 있고, 즉 작동시의 환경 온도가 낮을 때와 높을 때의 출력 성능의 차이를 감소시킬 수 있다. 그러므로, 에어백 시스템용의 가스 발생기로서 사용했을 때, 환경 온도가 다르다 하더라도 탑승자의 보호 성능을 균일하고 높은 수준으로 유지할 수 있다.
도 1의 가스 발생기(10)에서, 제1 가스 배출구군(16a)(개구 압력 P1) 및 제2 가스 배출구군(16b)(개구 압력 P2)에 더하여, 개구 지름이 다른 제3 가스 배출구군(개구 압력 P3)을 더 형성할 수 있다.
제3 가스 배출구군(개구 지름 d3)은, d1 > d3 > d2의 관계(개구 압력 P1 < P3 < P2의 관계)를 만족시키도록 제1 가스 배출구군(16a)과 제2 가스 배출구군(16b) 사이에 형성할 수 있거나, 또는
d1 > d2 > d3의 관계(개구 압력 P1 < P2 < P3의 관계)를 만족시키도록 제2 가스 배출구군(16b)과 제2 폐색 부재(14) 사이에 형성할 수 있다.
상기한 것과 동일한 작동 이점를 달성하기 위해서, 도 1의 가스 발생기(10)는 제1 가스 배출구의 개구 지름(d1)과 제2 가스 배출구의 개구 지름(d2)이 동일하도록 하고, 제1 가스 배출구군(16a)을 폐색하는 시일 테이프(17a)의 파열 압력(p1)과 제2 가스 배출구군(16b)을 폐색하는 시일 테이프(17b)의 파열 압력(p2)이 p1 < p2의 관계를 만족시키도록 조정할 수도 있다. 이 방법에 의해, 제1 가스 배출구군(16a)과 제2 가스 배출구군(16b)의 개구 압력(P1과 P2)이 조정된다.
상기한 것과 동일한 작동 이점을 달성하기 위해서, 도 1의 가스 발생기(10)는 d1 > d2의 관계를 만족시키면서 p1 < p2의 관계를 모두 만족시키도록 조정할 수도 있다. 이 방법에 의해, 제1 가스 배출구군(16a)과 제2 가스 배출구군(16b)의 개구 압력(P1과 P2)이 조정된다.
(2) 도 2의 가스 발생기
도 2를 참조하여, 다른 실시 양태에 따른 가스 발생기(100)를 설명한다.
도 2의 가스 발생기(100)는, 관형 필터(20)와 2개의 부재를 포함하는 관형 리테이너(retainer)를 조합해서 사용하고 있다는 점과, 가스 배출구가 다르다는 점에서 도 1의 가스 발생기(10)와는 다르다. 그 밖에 대해서는, 도 2의 가스 발생기(100)는 도 1의 가스 발생기(10)와 동일하다.
관형 필터(20)에서, 단부면(20b)은 제2 폐색 부재(14)에 인접하고, 단부면(20a)은 리테이너(또는 제1 리테이너)(80)와 스페이서(또는 제2 리테이너)(90)의 조합인 지지 부재에 의해 지지되어 있다. 별법으로, 리테이너(80)와 스페이서(90)는 1개의 관형 리테이너로서 형성될 수도 있다.
리테이너(80)는 링 형상 평면(81), 링 형상 평면(81)의 내부 주연으로부터 관형 하우징(12)의 축 방향으로 연장되는 링 형상 내부 둘레면(82), 링 형상 평면(81)의 외부 주연으로부터 링 형상 내부 둘레면(82)과는 역방향으로 연장되는 링 형상 외부 둘레면(83)을 포함한다.
리테이너(80)의 링 형상 평면(81)은 필터(20)의 단부면(20b)에 인접하고, 리테이너(80)의 링 형상 내부 둘레면(82)은 관형 필터(20)의 내부 둘레면에 인접한다.
스페이서(90)는 주위벽부(91), 주위벽부(91)의 한쪽 단부(관형 필터(20)측)에 형성된 제1 링 형상 평면(92), 주위벽부(91)의 다른쪽 단부(제1 폐색 부재(30)측)에 형성된 제2 링 형상 평면(93)을 포함한다.
주위벽부(91)는 관형 하우징(12)의 내부 둘레면과 링 형상 외부 둘레면(83)에 인접하고, 제1 링 형상 평면(92)은 링 형상 평면(81)에 인접하고, 제2 링 형상 평면(93)은 플랜지부(43)에 인접한다.
관형 하우징(12)에는, 내측으로 돌출된 2개의 링 형상 볼록부(15b, 15c)가 축 방향으로 간격을 두고 형성되어 있다. 리테이너(80)의 링 형상 외부 둘레면(83)은 2개의 링 형상 볼록부(15b, 15c) 사이에 위치하고 있다. 따라서, 리테이너(80)와, 리테이너(80)와 결합되는 스페이서(90)가 위치 결정된다. 또한, 도시한 바와 같이 링 형상 볼록부(15c)의 반대쪽 스페이서의 주위벽부(91)는 내부측으로 눌러져 있다.
도 2의 가스 발생기(100)에서는, 관형 필터(20), 리테이너(80) 및 스페이서(90)의 3개의 부재의 조합이, 도 1에서 도시한 관형 필터(20)와 마찬가지의 방법으로 전화실 하우징(40)의 지지 부재로서 기능한다.
상기한 바와 같이, 도 2의 가스 발생기(100)에서는 3개의 부재의 조합이 지지 부재로서 기능을 하여 부품의 개수가 많아진다. 그러나, 도 1의 가스 발생기(10)와 비교하여, 전화실 하우징(40)의 둘레면(42) 주변의 외부 공간이 증가한다(연소실(70)의 용량이 증가한다)는 점에서 유리한 효과가 얻어진다. 그러므로, 그에 비례하여 가스 발생제(71)의 충전량이 증가한다. 또한, 증가된 가스 발생제(71)의 착화성을 높이기 위해서, 도 2의 가스 발생기(100)에서는 전화실 하우징(40)의 둘레면(42)에도 연소 생성물을 배출하기 위한 전화 구멍(42a)이 형성되어 있다.
관형 하우징(12)의 주위벽면에 형성된 가스 배출구는, 복수의 제1 가스 배출구(모두 동일한 개구 지름을 갖고 있음)를 포함하는 제1 가스 배출구군(116a)과, 복수의 제2 가스 배출구(모두 동일한 개구 지름을 갖고 있음)를 포함하는 제2 가스 배출구군(116b), 복수의 제3 가스 배출구(모두 동일한 개구 지름을 갖고 있음)를 포함하는 제3 가스 배출구군(116c)을 포함한다.
제1 가스 배출구군(116a)에서, 모든 제1 가스 배출구가 제2 폐색 부재(14)와 제1 폐색 부재(30) 사이의 축 방향 중간부(선 X11 상)에 형성되어 있다. 제1 가스 배출구군(116a)은 선 X11로부터 제1 폐색 부재(30) 또는 제2 폐색 부재(14)에 가깝게(X11(여기서 1/2L2 = X11)을 중심으로 해서 0.8×1/2L2 내지 1.2×1/2L2의 범위) 위치될 수도 있다. 제1 가스 배출구군(116a)의 위치를 선 X11로 설정함으로써, 제2 폐색 부재(14) 내의 가스 발생제(71)도 보다 쉽게 연소될 수 있다.
제3 가스 배출구군(116c)은 제1 가스 배출구군(116a)(즉, 선 X11)과 제2 폐색 부재(14) 사이의 축 방향 중간부(즉, 선 X13 상)에 형성되어 있다. 제1 가스 배출구군(116a) 및 제2 가스 배출구군(116b)의 위치에 따라, 제3 가스 배출구군(116c)은 선 X13으로부터 제1 폐색 부재(30) 또는 제2 폐색 부재(14)에 가깝게(X13을 중심으로 해서 0.8×1/2L2 내지 1.2×1/2L2의 범위) 위치될 수도 있다.
제2 가스 배출구군(116b)은 선 X11과 선 X13 사이의 축 방향 중간부(즉, 선 X12 상)에 형성되어 있다. 제1 가스 배출구군(116a) 및 제3 가스 배출구군(116c)의 위치에 따라, 제2 가스 배출구군(116b)은 선 X12로부터 제1 폐색 부재(30) 또는 제2 폐색 부재(14)에 가깝게(X12를 중심으로 해서 0.8×1/2L2 내지 1.2×1/2L2의 범위) 위치될 수도 있다.
제1 가스 배출구군(116a), 제2 가스 배출구군(116b) 및 제3 가스 배출구군(116c)은, 각각의 가스 배출구의 중심과 선 X11, 선 X12 및 선 X13이 일치하도록, 또는 각각의 가스 배출구의 범위 내를 선 X11, 선 X12 및 선 X13이 통과하도록 위치될 수 있다.
제1 가스 배출구군(116a), 제2 가스 배출구군(116b) 및 제3 가스 배출구군(116c)에 대하여, 제1 가스 배출구의 개구 지름(d11), 제2 가스 배출구의 개구 지름(d12) 및 제3 가스 배출구의 개구 지름(d13)이 d11 > d12 > d13의 관계를 만족시키고 있고, 모든 개구부가 내측으로부터 동일한 금속제(알루미늄제 등)의 시일 테이프로 폐색되어 있다. 이 방법을 이용하여, 제1 가스 배출구군(116a), 제2 가스 배출구군(116b) 및 제3 가스 배출구군(116c)의 개구 압력(P1, P2 및 P3)이 조정된다.
또한,「동일한 시일 테이프」란 동일한 파열 압력의 시일 테이프를 의미하므로, 재질이나 두께 등이 다르더라 하더라도 파열 압력이 동일한 한 동일한 시일 테이프로 간주한다. 시일 테이프는 전체로서 1개인 시일 테이프일 수도 있고, 또는 2매 이상의 동일한 시일 테이프를 사용할 수도 있다.
d11, d12 및 d13의 비율은 가스 발생제(71)의 단위 시간당의 가스 발생량 등에 따라 조정되는 것이 바람직하지만, d11/d12의 비율은 1.1 내지 1.3의 범위로 설정할 수 있고, d12/d13의 비율은 1.5 내지 2.1의 범위로 설정할 수 있다. 도 2에 도시한 가스 발생기(100)에서, d11 = 3㎜, d12 = 2.4㎜, d13 = 1.4㎜이다.
환경 온도에 따라, 도 2의 가스 발생기(100)는 다음과 같은 작동:
제1 가스 배출구군(116a)만이 개방되는 작동 상태;
제1 가스 배출구군(116a)과 제2 가스 배출구군(116b)이 개방되는 작동 상태; 및
제1 가스 배출구군(116a), 제2 가스 배출구군(116b) 및 제3 가스 배출구군(116c)이 모두 개방되는 작동 상태
를 실시할 수 있다.
그러므로, 도 1에 도시한 가스 발생기(10)와 비교하면, 환경 온도에 따른 출력 성능을 보다 세밀하게 조정할 수 있다.
상기한 것과 같은 작동 이점을 달성하기 위해서, 도 2의 가스 발생기(100)는 제1 가스 배출구의 개구 지름(d11), 제2 가스 배출구의 개구 지름(d12) 및 제3 가스 배출구의 개구 지름(d13)이 동일하도록 하고, 제1 가스 배출구군(116a)을 폐색하는 시일 테이프(117a)의 파열 압력(p11), 제2 가스 배출구군(116b)을 폐색하는 시일 테이프(117b)의 파열 압력(p12) 및 제3 가스 배출구군(116c)을 폐색하는 시일 테이프(117c)의 파열 압력(p13)이, p11 < p12 < p13의 관계를 만족시키도록 조정할 수도 있다. 이 방법에 의해, 제1 가스 배출구군(116a), 제2 가스 배출구군(116b) 및 제3 가스 배출구군(116c)의 개구 압력(P1, P2 및 P3)이 조정된다.
상기한 것과 같은 작동 이점을 달성하기 위해, 도 2의 가스 발생기(100)는 d11 > d12 > d13의 관계를 만족시키면서 p11 < p12 < p13의 관계를 만족시키도록 조정될 수도 있다. 이 방법에 의해, 제1 가스 배출구군(116a), 제2 가스 배출구군(116b) 및 제3 가스 배출구군(116c)의 개구 압력(P1, P2 및 P3)이 조정된다.
(3) 도 3의 가스 발생기
도 3을 참조하여, 또 다른 실시 양태의 가스 발생기(200)를 설명한다. 가스 발생기(200)는 연소실이 2개 있는 듀얼 타입의 가스 발생기이며, 연소실 중 하나는 도 1에 도시된 구조를 채용하였다.
가스 발생기(200)의 외각 용기는 관형 하우징(212)이다. 관형 하우징(212)의 내부는 구획판(구획 부재)(250)에 의해 축 방향으로 2실(室)로 분리되어 있다. 구획판(250)은 내측으로 돌출되도록 관형 하우징(212)에 간격을 두고 형성된 2개의 링 형상 볼록부(214a, 214b)에 의해, 반경 방향으로 압박되며 위치된다.
제1 폐색 부재(230a)측의 실이 제1 가스 발생제(271a)가 충전된 제1 연소실(270a)이 되고, 제2 폐색 부재(230b)측의 실이 제2 가스 발생제(271b)가 충전된 제2 연소실(270b)이 된다.
제1 연소실(270a)에 부합되는 관형 하우징의 지름(D)과 길이(L = 도 3의 L3)의 비율(L/D)은 2.5이다.
제1 연소실(270a)을 마주하는 관형 하우징(212)의 주위벽면에는 복수의 가스 배출구(3개의 다른 개구 지름을 갖는 가스 배출구)가 둘레 방향으로 형성되어 있고, 제2 연소실(270b)을 마주하는 관형 하우징(212)의 주위벽면에는 복수의 가스 배출구(동일한 개구 지름을 가짐)(218)가 둘레 방향으로 형성되어 있다.
제1 연소실(270a)의 개구부(213a)는 디스크 형상의 제1 폐색 부재(보스)(230a)로 폐색되어 있다. 제1 폐색 부재(230a)에는, 공지의 전기식 점화기(25a)가 제1 폐색 부재(230a)의 중심부를 관통하도록 부착되어 있다.
전화실 하우징(240)은 점화기(25a)를 둘러싸도록 제1 폐색 부재(230a)에 부착되어 있다. 전화실 하우징(240)의 내부는 공지의 전화약이나 가스 발생제가 충전된 전화실(245a)이다.
전화실 하우징(240)은 컵 형상이며, 저면(241a), 둘레면(242a), 및 개구부 주연에 형성된 플랜지부(243a)를 포함한다. 저면(241a)에는 전화약이나 가스 발생제의 누출을 방지하는 크기를 갖는 전화 구멍(244a)이 복수 형성되어 있다.
제1 폐색 부재(230a)의 표면(231)으로부터 전화실 하우징의 저면(241a)까지의 길이(L1)와, 제1 폐색 부재(230a)와 구획판(250) 사이의 축 방향의 간격(L3)은 L1 < 0.4L3의 관계를 만족시키고 있는 것이 바람직하고, L1 < 0.2L3의 관계를 만족시키고 있는 것이 더욱 바람직하다. 도 3의 실시 양태에서 L1 = 0.13L3이다.
제1 연소실(270a)의 내부는 연소실로서 제공되고, 관형 하우징(212)의 내부 둘레면과 간극(22a)을 형성하도록 관형 필터(220)가 배치되어 있다. 또한, 전화실 하우징의 둘레면(242a)과 관형 필터(220) 사이의 공간에는 제1 가스 발생제(271a)가 존재하지 않는다.
관형 필터(220)는 제1 가스 발생제(271a)의 연소 가스를 냉각 및 여과시킴과 동시에, 전화실 하우징의 플랜지부(243a)에 대한 지지 부재로서도 제공된다.
관형 필터(220)의 단부면(220a)은 플랜지부(243a)에 인접하고, 관형 필터(220)의 단부면(220b)은 구획판(250)에 인접한다. 또한, 관형 필터(220)는 단부(212a)를 권축함(즉, 내측으로 절곡함)으로써 제1 폐색 부재(230a)로 축 방향으로 압박되며(즉, 압력으로 압박되며), 구획판(250)에 대해 더욱 압박된다. 따라서, 관형 필터(220)가 지지 부재로서 제공됨으로써, 플랜지부(243a)는 축 방향으로 압박되고 고정된다.
도 3에서는, 링 형상 볼록부(214a)에 의해 관형 필터(220)가 반경 방향으로 위치된다. 필요한 경우, 제1 폐색 부재(230a)와 단부(212a) 사이에 O-링과 같은 시일 부재를 배치할 수도 있다.
관형 하우징(212)의 한쪽 단부의 개구부(213b)는 디스크 형상의 제2 폐색 부재(230b)로 폐색되어 있다. 제2 폐색 부재(230b)에는, 공지의 전기식 점화기(25b)가 제2 폐색 부재(230b)의 중심부를 관통하도록 부착되어 있다.
전화실 하우징(240b)은 점화기(25b)를 둘러싸도록 제2 폐색 부재(230b)에 부착되어 있다. 전화실 하우징(240b)의 내부는 공지의 전화약이나 가스 발생제가 충전된 전화실(245b)이다.
전화실 하우징(240b)은 컵 형상이며, 저면(241b), 둘레면(242b), 및 개구부의 주연에 형성된 플랜지부(243b)를 포함한다. 저면(241b)에는, 전화약이나 가스 발생제의 누출을 방지하는 크기의 전화 구멍(244b)이 복수 형성되어 있다.
제2 연소실(270b) 내에는, 관형 필터(221)가 관형 하우징(212)의 내부 둘레면과 간극(22b)을 형성하도록 배치되어 있다. 전화실 하우징의 둘레면(242b)과 관형 필터(221) 사이의 공간에 제2 가스 발생제(271b)는 존재하지 않기 때문에, 이 공간은 실질적으로 제2 연소실(270b)로서 기능하지 않는다.
관형 필터(221)는 제2 가스 발생제(271b)의 연소 가스를 냉각 및 여과하는 동시에, 전화실 하우징의 플랜지부(243b)의 지지 부재로서도 제공된다.
관형 필터(221)의 단부면(221a)은 구획판(250)에 인접하고, 관형 필터(221)의 단부면(221b)은 플랜지부(243b)에 인접하고 있다. 또한, 관형 필터(221)는 단부(212b)를 권축함(즉, 내측으로 절곡함)으로써 제2 폐색 부재(230b)로 축 방향으로 압박되고(즉, 압력으로 압박되고), 구획판(250)에 대해서도 압박되고 있다. 따라서 관형 필터(221)가 지지 부재로서 제공됨으로써, 플랜지부(243b)도 축 방향으로 압박되고 고정된다.
도 3에서는, 링 형상 볼록부(214b)에 의해 관형 필터(221)가 반경 방향으로 위치되어 있다. 필요한 경우, 제2 폐색 부재(230b)와 단부(212b) 사이에 O-링과 같은 시일 부재를 배치할 수도 있다.
제1 연소실(270a)을 마주하는 관형 하우징(212)의 주위벽면에 형성된 가스 배출구는, 복수의 제1 가스 배출구(모두 동일한 개구 지름을 갖고 있음)를 갖는 제1 가스 배출구군(216a)과, 복수의 제2 가스 배출구(모두 동일한 개구 지름을 갖고 있음)를 갖는 제2 가스 배출구군(216b), 및 복수의 제3 가스 배출구(모두 동일한 개구 지름을 갖고 있음)를 갖는 제3 가스 배출구군(216c)을 포함한다. 각각의 군은 다른 시일 테이프(217a, 217b 및 217c)로 내측으로부터 폐색되어 있다. 이들 시일 테이프는 금속제(스테인리스제 등)이다.
제1 가스 배출구군(216a)에서, 모든 제1 가스 배출구가 제1 폐색 부재(230a)와 구획판(250) 사이의 축 방향 중간부(선 X21 상)에 형성되어 있다. 제1 가스 배출구군(216a)은 선 X21로부터 제1 폐색 부재(230a) 또는 구획 부재(250)에 가깝게(X21(여기서 1/2L3 = X21)을 중심으로 해서 0.8×1/2L3 내지 1.2×1/2L3의 범위) 위치될 수도 있다. 제1 가스 배출구군(216a)의 위치를 선 X21로 설정함으로써, 구획판(250)측의 가스 발생제(271a)는 더 쉽게 연소된다.
제3 가스 배출구군(216c)은 제1 가스 배출구군(216a)(즉, 선 X21)과 구획판(250) 사이의 축 방향 중간부(즉, 선 X23 상)에 형성되어 있다. 제1 가스 배출구군(216a) 및 제2 가스 배출구군(216b)의 위치에 따라, 제3 가스 배출구군(216c)은 선 X23으로부터 제1 폐색 부재(230a) 또는 구획 부재(250)에 가깝게(X23을 중심으로 해서 0.8×1/2L3 내지 1.2×1/2L3의 범위) 위치될 수도 있다.
제2 가스 배출구군(216b)은 선 X21과 선 X23 사이의 축 방향 중간부(즉, 선 X22 상)에 형성되어 있다. 제1 가스 배출구군(216a) 및 제3 가스 배출구군(216c)의 위치에 따라, 제2 가스 배출구군(216b)은 선 X22로부터 제1 폐색 부재(230a) 또는 구획 부재(250)에 가깝게(X22를 중심으로 해서 0.8×1/2L3 내지 1.2×1/2L3의 범위) 위치될 수도 있다.
제1 가스 배출구군(216a), 제2 가스 배출구군(216b) 및 제3 가스 배출구군(216c)은 각각의 가스 배출구의 중심과 선 X21, 선 X22 및 선 X23이 일치하도록, 또는 각각의 가스 배출구의 범위 내를 선 X21, 선 X22 및 선 X23이 통과하도록 위치된다.
제1 가스 배출구군(216a), 제2 가스 배출구군(216b) 및 제3 가스 배출구군(216c)에 대하여, 제1 가스 배출구의 개구 지름(d21), 제2 가스 배출구의 개구 지름(d22), 및 제3 가스 배출구의 개구 지름(d23)이 d21 > d22 > d23의 관계를 만족시키고 있다. 이 방법에 의해, 제1 가스 배출구군(216a), 제2 가스 배출구군(216b) 및 제3 가스 배출구군(216c)의 개구 압력(P1, P2 및 P3)이 조정된다.
d21, d22 및 d23의 비율은 가스 발생제(71)의 단위 시간당의 가스 발생량 등에 따라 조정되는 것이 바람직하지만, d21/d22의 비율은 1.1 내지 1.3의 범위로 설정할 수 있고, d22/d23의 비율은 1.5 내지 2.1의 범위로 설정할 수 있다. 도 3에 도시한 가스 발생기(200)에서, d21 = 3㎜, d22 = 2.4㎜, d23 = 1.4㎜이다.
제1 가스 배출구군(216a)을 폐색하는 시일 테이프(217a)의 파열 압력(p21), 제2 가스 배출구군(216b)을 폐색하는 시일 테이프(217b)의 파열 압력(p22), 및 제3 가스 배출구군(216c)을 폐색하는 시일 테이프(217c)의 파열 압력(p23)은 p21 < p22 < p23의 관계를 만족시키고 있다. 이 방법에 의해, 제1 가스 배출구군(216a), 제2 가스 배출구군(216b) 및 제3 가스 배출구군(216c)의 개구 압력(P1, P2 및 P3)이 조정된다.
도 3에 도시한 가스 발생기(200)에서는, p21을 기준으로 했을 때 p22는 p21의 1.7배 만큼이 되도록, p23은 p21의 2.1배 만큼이 되도록 설정된다.
환경 온도의 변화에 따라, 도 3의 가스 발생기(200)는 다음의 작동:
제1 가스 배출구군(216a)만이 개방되는 작동 상태;
제1 가스 배출구군(216a)과 제2 가스 배출구군(216b)이 개방되는 작동 상태; 및
제1 가스 배출구군(216a), 제2 가스 배출구군(216b) 및 제3 가스 배출구군(216c)이 모두 개방되는 작동 상태
를 실시할 수 있다.
그러므로, 도 1에 도시한 가스 발생기(10)와 비교하면, 환경 온도에 따른 출력 성능을 보다 세밀하게 조정할 수 있게 된다. 특히, 도 3의 가스 발생기(200)는 개구 지름과 시일 테이프의 파열 압력 모두로 개구 압력이 조정되므로, 출력 성능의 더욱 세밀한 조정이 달성될 수 있다.
상기의 도 1 내지 도 3에 도시한 가스 발생기는 모두 조수석 에어백 시스템용에 사용되는 가스 발생기로서 적합하다.
상기한 본 발명은 다양한 방법으로 변형될 수도 있다는 것이 자명할 것이다. 이러한 변형은 본 발명의 범위 및 목적을 벗어나는 것으로 간주되지 않으며, 이러한 모든 변형은 특허청구범위에 기재된 범위 내에 포함되는 것이 당업자에게 자명할 것이다.

Claims (6)

  1. 양 단부가 폐색되고 둘레면에 가스 배출구를 가지며, 가스 발생기의 외각을 형성하는 관형 하우징;
    점화 장치가 고정되어 있고, 관형 하우징의 한쪽 단부를 폐색하는 제1 폐색 부재;
    관형 하우징의 다른쪽 단부를 폐색하는 제2 폐색 부재;
    관형 하우징의 내부를 규정하며, 가스 발생제로 충전된 연소실
    을 포함하고,
    상기 가스 배출구가 적어도 2개의 가스 배출구군을 포함하고,
    상기 적어도 2개의 가스 배출구군은,
    관형 하우징의 둘레 방향으로 형성되어 있고, 내측으로부터 시일 부재로 폐색된 제1 가스 배출구군과, 상기 제1 가스 배출구군과는 축 방향으로 떨어져 있고, 관형 하우징의 둘레 방향으로 형성되어 있으며, 내측으로부터 시일 부재로 폐색된 제2 가스 배출구군
    을 포함하고,
    상기 제1 가스 배출구군을 개방시키기 위해서 필요한 압력(개구 압력 : P1)과 상기 제2 가스 배출구군을 개방시키기 위해서 필요한 압력(개구 압력 : P2)이 P1 < P2의 관계를 만족시키고 있고,
    상기 제1 가스 배출구군이, 상기 제1 폐색 부재와 상기 제2 폐색 부재 사이의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치하고 있고,
    상기 제2 가스 배출구군이, 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 폐색 부재 사이의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치하고 있는 것인 가스 발생기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1 가스 배출구군의 개구 압력(P1)과 상기 제2 가스 배출구군의 개구 압력(P2)이, 하기의 (a) 내지 (c) 중 어느 하나에 의해 조정되는 것인 가스 발생기.
    (a) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이 동일한 시일 부재로 폐색되어 있고, 상기 제1 가스 배출구의 개구 지름(d1)과 상기 제2 가스 배출구의 개구 지름(d2)이 d1 > d2의 관계를 만족시킴
    (b) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이 다른 시일 부재로 폐색되어 있고, 상기 제1 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 파열 압력(p1)과 상기 제2 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 파열 압력(p2)이 p1 < p2의 관계를 만족시킴
    (c) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이, d1 > d2 및 p1 < p2의 관계를 만족시킴
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 점화 장치가, 제1 폐색 부재에 고정된 점화기와, 상기 점화기를 둘러싸도록 고정된 컵 형상의 전화실(傳火室) 하우징과, 상기 전화실 하우징 내에 충전된 전화약(傳火藥)을 포함하며,
    복수의 전화(傳火) 구멍이 상기 컵 형상의 전화실 하우징의 저면 및 둘레면에 형성되어 있고,
    상기 컵 형상의 전화실 하우징이, 그의 개구부측으로부터 상기 점화기를 씌우도록 고정되어 있으며,
    상기 제1 폐색 부재의 표면부터 상기 컵 형상의 전화실 하우징의 저면까지의 길이(L1)와, 상기 제1 폐색 부재와 상기 제2 폐색 부재 사이의 축 방향의 간격(L2)이, L1 < 0.4L2의 관계를 만족시키는 것인 가스 발생기.
  4. 양 단부가 폐색되고 둘레면에 가스 배출구를 가지며, 가스 발생기의 외각을 형성하는 관형 하우징,
    점화 장치가 고정되어 있고, 관형 하우징의 한쪽 단부를 폐색하는 제1 폐색 부재,
    관형 하우징의 다른쪽 단부를 폐색하는 제2 폐색 부재, 및
    상기 제1 폐색 부재와 상기 제2 폐색 부재 사이의 공간을 분리하는 구획 부재
    를 포함하고,
    상기 구획 부재로 분리된 공간 중, 제1 폐색 부재 및 점화 장치에 가까운 공간이 제1 가스 발생제가 충전된 제1 연소실로서 제공되고, 제2 폐색 부재에 가까운 공간이 제2 가스 발생제가 충전된 제2 연소실로서 제공되며, 상기 공간이, 제1 연소실의 용량 ≥ 제2 연소실의 용량의 관계를 만족시키고 있고,
    상기 제1 연소실측에 형성된 가스 배출구가 적어도 2개의 가스 배출구군을 포함하고,
    상기 적어도 2개의 가스 배출구군은,
    관형 하우징의 둘레 방향으로 형성되어 있고, 내측으로부터 시일 부재로 폐색된 제1 가스 배출구군과, 상기 제1 가스 배출구군과는 축 방향으로 떨어져 있고, 관형 하우징의 둘레 방향으로 형성되어 있으며, 내측으로부터 시일 부재로 폐색된 제2 가스 배출구군
    을 포함하고,
    상기 제1 가스 배출구군을 개방시키기 위해서 필요한 압력(개구 압력 : P1)과 상기 제2 가스 배출구군을 개방시키기 위해서 필요한 압력(개구 압력 : P2)이 P1 < P2의 관계를 만족시키고 있고,
    상기 제1 가스 배출구군이, 상기 제1 폐색 부재와 상기 구획 부재 사이의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치하고 있고,
    상기 제2 가스 배출구군이, 상기 제1 가스 배출구군과 상기 구획 부재 사이의 축 방향 중간부 또는 그 근방에 위치하고 있는 것인 가스 발생기.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제1 가스 배출구군의 개구 압력(P1)과 상기 제2 가스 배출구군의 개구 압력(P2)이, 하기의 (a) 내지 (c) 중 어느 하나에 의해 조정되는 것인 가스 발생기.
    (a) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이 동일한 시일 부재로 폐색되어 있고, 상기 제1 가스 배출구의 개구 지름(d1)과 상기 제2 가스 배출구의 개구 지름(d2)이 d1 > d2의 관계를 만족시킴
    (b) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이 다른 시일 부재로 폐색되어 있고, 상기 제1 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 파열 압력(p1)과 상기 제2 가스 배출구군을 폐색하는 시일 부재의 파열 압력(p2)이 p1 < p2의 관계를 만족시킴
    (c) 상기 제1 가스 배출구군과 상기 제2 가스 배출구군이, d1 > d2 및 p1 < p2의 관계를 만족시킴
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 제1 연소실 내의 점화 장치가, 제1 폐색 부재에 고정된 점화기와, 상기 점화기를 둘러싸도록 고정된 컵 형상의 전화실 하우징과, 상기 전화실 하우징 내에 충전된 전화약을 포함하며,
    복수의 전화 구멍이 상기 컵 형상의 전화실 하우징의 저면 및 둘레면에 형성되어 있고,
    상기 컵 형상의 전화실 하우징이, 그의 개구부측으로부터 상기 점화기를 씌우도록 고정되어 있으며,
    상기 제1 폐색 부재의 표면부터 상기 컵 형상의 전화실 하우징의 저면까지의 길이(L1)와, 상기 제1 폐색 부재와 상기 제2 폐색 부재 사이의 축 방향의 간격(L2)이, L1 < 0.4L2의 관계를 만족시키는 것인 가스 발생기.
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