專利名稱：氣體發(fā)生器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適于使氣囊等膨脹的氣體發(fā)生器。
背景技術(shù)：
為了保護(hù)乘客不受汽車撞擊時產(chǎn)生的沖擊的傷害，使氣囊快速膨脹展開的氣體發(fā)生器組裝入安裝在方向盤內(nèi)或儀表板內(nèi)的氣囊模塊中。另外，氣體發(fā)生器由來自控制組件(動作器)的通電使點火器(點火管)起火，并由該火焰使氣體發(fā)生劑燃燒，從而迅速產(chǎn)生大量氣體。
作為現(xiàn)有的氣體發(fā)生器，為所謂的兩筒式氣體發(fā)生器，具有中央空間部，相當(dāng)于氣體發(fā)生劑的點火室；和環(huán)狀空間部，同心狀形成在點火室的外部，且相當(dāng)于用于進(jìn)行氣體的燃燒·冷卻·殘渣收集的燃燒·過濾室。作為這種氣體發(fā)生器，例如在圖4所示的專利文獻(xiàn)1中公開的裝置。圖4表示沿徑向切開短圓筒狀氣體發(fā)生器的的剖面的大致一半。該氣體發(fā)生器，作為氣體發(fā)生器的殼體，將通過使兩筒結(jié)構(gòu)的上方容器51和雙重短管結(jié)構(gòu)的下方容器54抵合并摩擦焊接而獲得的殼體結(jié)構(gòu)的中央空間部作為點火室P，將其周圍的環(huán)狀空間部作為燃燒室G、過濾室F。
在點火室P內(nèi)從下方裝有點火管68、和引火藥69。另一方面，在燃燒室G、過濾室F中，各凸緣66d、66e分別抵接于上方容器51的溢料部52b、53b來固定截面具有兩凸緣的凹形環(huán)狀蓋部件66，通過把氣體發(fā)生劑57、冷卻·殘渣收集部件60沿徑向按順序收納在該蓋部件66和上方容器51夾住的環(huán)狀空間中，形成燃燒室G、過濾室F。
再者，在氣體發(fā)生劑57層的上表面70和下表面71上，分別夾裝有環(huán)狀的緩沖部件58、59。再者，在冷卻·殘渣收集部件60的上表面和下表面，分別夾裝有密封部件61和62。進(jìn)而，粘貼堵住氣體排出用小孔53a的鋁箔64和堵住引火用小孔52a的鋁箔65。通過這樣構(gòu)成，可以獲得能夠充分經(jīng)受由氣體發(fā)生室G內(nèi)產(chǎn)生的氣體引起的內(nèi)壓上升的氣體發(fā)生器。
專利文獻(xiàn)1特開平9-207705號公報然而，在這種兩筒式氣體發(fā)生器的情況下，如圖4所示，構(gòu)成氣體發(fā)生器的零件個數(shù)較多，再者，結(jié)構(gòu)也復(fù)雜化。因此，在維持氣體發(fā)生器的安全性，同時降低制造成本方面存在一定程度的局限。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種氣體發(fā)生器，在可以使氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)簡易化，并且減少構(gòu)成零件個數(shù)的情況下，還能夠維持氣體發(fā)生器較高的安全性。
本發(fā)明為了實現(xiàn)上述目的，主要具有以下幾個特征。在本發(fā)明中，以下的主要特征獨立或者也可以適當(dāng)組合。
本發(fā)明的氣體發(fā)生器具有殼體、氣體發(fā)生劑、過濾器部件和點火機(jī)構(gòu)。
上述殼體為由起始?xì)ず烷]合殼形成的金屬制殼體。在上述殼體內(nèi)形成有燃燒室。上述氣體發(fā)生劑填充在上述燃燒室內(nèi)，由燃燒產(chǎn)生高溫氣體。多個氣體排出孔形成在上述殼體上，排出在上述燃燒室中產(chǎn)生的氣體。
上述過濾器部件配置在上述燃燒室的周圍。上述點火機(jī)構(gòu)安裝在上述殼體中，使上述燃燒室內(nèi)的上述氣體發(fā)生劑著火燃燒。
形成上述殼體的起始?xì)ず烷]合殼的某一方或兩方都具有半球形或半橢圓球形的端板部，和從上述端板部連續(xù)形成的直徑D的筒部。上述筒部的直徑D與上述起始?xì)ず烷]合殼的各端板部的底部間距離H的比H/D的范圍為0.4以上且1.3以下。
根據(jù)上述構(gòu)成，由于可以減少零件個數(shù)，成為簡易的結(jié)構(gòu)，所以可以實現(xiàn)氣體發(fā)生器的小型化和制造成本的大幅降低。進(jìn)而，即使為零件個數(shù)較少，簡易的結(jié)構(gòu)，在由于在燃燒室內(nèi)由氣體發(fā)生劑的燃燒產(chǎn)生的氣體而使殼體內(nèi)的壓力升高的情況下，也可以抑制殼體的變形。再者，通過設(shè)置多個氣體排出孔，可以穩(wěn)定地供給從燃燒室排出的高溫氣體。
氣體發(fā)生劑的表面積的總和A相對于上述氣體排出孔的開口面積的總和At的比率A/At為超過1300～2000以下。
在比率A/At不在上述范圍的情況下，有時使用的氣體發(fā)生劑難以燃燒，再者，在超過2000的情況下，由于氣體發(fā)生器的強(qiáng)度、成本、重量增加，所以在氣體發(fā)生器的制造方面等不利。
上述氣體排出孔的孔徑最好為2種以上。
上述氣體排出孔最好排列為1列或多列。
上述氣體排出孔為大小2種孔徑，且呈鋸齒狀地排列為2列，上述氣體排出孔的小孔徑D1和大孔徑D2的比D1/D2最好在0.1～1.0的范圍。
在上述氣體排出孔呈鋸齒狀地排列為2列的情況下，各氣體排出孔的在上述殼體軸向上的孔間距離d、小孔徑D1·大孔徑D2的關(guān)系最好如下所示。
d≥(D1+D2)/2上述氣體排出孔被破裂部件堵住，上述破裂部件最好為金屬制的板。作為上述金屬，可以列出鋁、鋼、不銹鋼。
上述破裂部件的厚度最好為0.01mm～0.3mm的范圍。
上述破裂部件設(shè)置為根據(jù)上述氣體排出孔的孔徑不同，其強(qiáng)度有所不同，最好設(shè)為上述氣體排出孔的孔徑越小上述破裂部件的強(qiáng)度越高。
在上述氣體排出孔的孔徑越小上述破裂部件的強(qiáng)度越高時，用上述孔徑的比率表示上述破裂部件的強(qiáng)度的情況下，可以視為T1/T2＝D2/D1。
在此，T1粘貼在具有小孔徑D1的氣體排出孔上的破裂部件的強(qiáng)度T2粘貼在具有大孔徑D2的氣體排出孔上的破裂部件的強(qiáng)度因此，關(guān)于在孔徑各自不同的多個氣體排出孔上分別設(shè)置的上述破裂部件的強(qiáng)度，最好調(diào)整上述破裂部件的強(qiáng)度使T1/T2＝D2/D1成為2～8。


圖1是本實施方式的一個例子的氣體發(fā)生器的剖視圖。
圖2是本實施方式中的氣體發(fā)生器的外觀圖。
圖3是說明本實施方式的氣體發(fā)生器的端板部的短軸d1和長軸d2的圖。
圖4是表示現(xiàn)有的兩筒式氣體發(fā)生器的一個例子的剖視圖。
符號說明D 直徑H 底部間距離H 筒部的長度d 孔間距離D1 小孔徑D2 大孔徑1 起始?xì)? 閉合殼3 殼體4 氣體發(fā)生劑5 燃燒室6 過濾器部件7 點火機(jī)構(gòu)8a 小徑的氣體排出孔8b 大徑的氣體排出孔9 筒部10 端板部11 破裂部件12 凸緣部13 筒部14 端板部15 導(dǎo)火孔16 內(nèi)筒體17 導(dǎo)火劑18 點火器19 點火機(jī)構(gòu)保持部20、21 按壓部件22 緩沖部件30 氣體發(fā)生器
具體實施例方式
下面一邊參照附圖一邊說明本發(fā)明的氣體發(fā)生器的實施方式。
在圖1中表示作為本發(fā)明的氣體發(fā)生器的實施方式的一個例子的氣體發(fā)生器30的剖視圖。在圖1中，氣體發(fā)生器30使氣囊膨脹展開，具有殼體3、氣體發(fā)生劑4、過濾器部件6和點火機(jī)構(gòu)7。
上述殼體3為由起始?xì)?和閉合殼2形成的金屬制殼體。作為上述金屬，可以舉出鐵、不銹鋼、鋁、鋼材等金屬。在上述殼體3內(nèi)形成燃燒室5。上述氣體發(fā)生劑4填充在上述燃燒室5中，并由燃燒產(chǎn)生高溫氣體。多個氣體排出孔8a、8b形成在上述殼體3中，排出在上述燃燒室5中產(chǎn)生的氣體。
上述過濾器部件6，配置在上述燃燒室5的周圍。上述點火機(jī)構(gòu)7安裝在上述殼體3上，且使上述燃燒室5內(nèi)的上述氣體發(fā)生劑4著火燃燒。
閉合殼2，由直徑D的筒部9、從筒部9連續(xù)形成的半球形的端板部10、和從筒部9向徑向外側(cè)延伸的凸緣部12構(gòu)成。起始?xì)?和閉合殼2的壁厚最好在1.5mm～3mm的范圍。
再者，起始?xì)?和閉合殼2接合形成的殼體3中，起始?xì)?和閉合殼2的各端板部14、10的底部間距離H、和筒部9、13的直徑D的比H/D通常為0.4～1.3，最好為0.6～1.3。
在上述比H/D不到0.4的情況下，結(jié)構(gòu)上有氣體發(fā)生器的組裝不能進(jìn)行的擔(dān)心，在超過1.3的情況下，接近于氣缸型的氣體發(fā)生器的結(jié)構(gòu)。由此，通過取為這樣的范圍，可以實現(xiàn)氣體發(fā)生器的小型化，并且可以具有能夠充分經(jīng)受在燃燒室5內(nèi)產(chǎn)生的氣體帶來的壓力的強(qiáng)度。
在筒部9上，如圖2所示，最好在其周圍鋸齒狀形成多個氣體排出孔8a、8b，最好鋸齒狀形成2列。由于通過鋸齒狀形成氣體排出孔8a、8b，在殼體3內(nèi)產(chǎn)生的氣體不集中而排出，所以抑制過濾器部件6的損傷。再者，可以大范圍使用過濾器部件6，可以高效地利用過濾器部件6。這些氣體排出孔8a、8b在鋸齒狀形成以外，還可以形成例如1列，通過2列、3列等多列形成，也可以獲得同樣的效果。
再者，氣體發(fā)生劑4的表面積的總和(A)相對于這些氣體排出孔8a、8b的開口面積的總和(At)的比率(A/At)通常為超過1300～2000以下。在比率(A/At)不在上述范圍的情況下，有時使用的氣體發(fā)生劑難以燃燒，再者，在超過2000的情況下，由于氣體發(fā)生器的強(qiáng)度、成本、重量增加，所以在氣體發(fā)生器的制造方面等不利。另外，在常溫、高溫、低溫時的各溫度區(qū)域，為了實現(xiàn)氣體產(chǎn)生的穩(wěn)定化，作為這些氣體排出孔8a、8b，需要設(shè)置多個不同孔徑。其孔徑最好為2種以上。
本實施方式中的氣體排出孔8a、8b為大小2種孔徑，呈鋸齒狀地排列為2列。這些氣體排出孔8a、8b的小孔8a的小孔徑D1和大孔8b的大孔徑D2的比D1/D2為0.1～1.0，優(yōu)選為0.2～0.8，0.3～0.6更優(yōu)。通過使大小2種氣體排出孔8a、8b的關(guān)系為這種關(guān)系，在各溫度區(qū)域可以進(jìn)行穩(wěn)定的氣體產(chǎn)生。
再者，關(guān)于上述大小2種氣體排出孔8a、8b間的距離，殼體3的筒部軸向的距離d、小孔徑D1·大孔徑D2的關(guān)系最好如下所示。
d≥(D1+D2)/2由此，如上所述，在殼體3內(nèi)產(chǎn)生的氣體不集中而排出，所以可靠地抑制過濾器部件6的損傷。再者，可以大范圍使用過濾器部件6，可以效率更高地利用過濾器部件6。
再者，如圖1所示，這大小2種氣體排出孔8a、8b被粘貼在筒部9內(nèi)周部的帶狀鋁、鋼、不銹鋼等帶狀條的破裂部件11封閉。由此，燃燒室5內(nèi)的空間被密封。該筒部9的長度h優(yōu)選為5mm以上，5mm～30mm更優(yōu)，10mm～30mm為特別優(yōu)選。這是因為，由此可以使用帶狀條作為破裂部件11，并且可以容易且可靠地粘貼破裂部件11。
另外，該破裂部件11的厚度最好為0.01mm～0.3mm。再者，設(shè)置為根據(jù)上述大小2種氣體排出孔8a、8b的孔徑不同，其強(qiáng)度有所不同。具體來說，最好設(shè)為氣體排出孔的孔徑越小破裂部件11的強(qiáng)度越高。
在上述氣體排出孔的孔徑越小上述破裂部件的強(qiáng)度越高時，用上述孔徑的比率表示上述破裂部件的強(qiáng)度的情況下，可以視為T1/T2＝D2/D1。
在此，T1粘貼在具有小孔徑D1的氣體排出孔上的破裂部件的強(qiáng)度T2粘貼在具有大孔徑D2的氣體排出孔上的破裂部件的強(qiáng)度因此，關(guān)于在孔徑不同的多個氣體排出孔8a、8b上分別設(shè)置的上述破裂部件11的強(qiáng)度，最好調(diào)整上述破裂部件11的強(qiáng)度使T1/T2＝D2/D1成為2～8，優(yōu)選為2.5～7，3～5更優(yōu)。
由此，通過根據(jù)各氣體排出孔8a、8b的孔徑調(diào)整破裂部件11的強(qiáng)度來粘貼，可以在各溫度區(qū)域，減小氣體產(chǎn)生的性能差。
如圖3所示，端板部10的短軸d1和長軸d2的比d1/d2的范圍為1以上0.02以下，1以上0.1以下更優(yōu)。通過取在這樣的范圍內(nèi)，也可以充分經(jīng)受在氣體發(fā)生器內(nèi)產(chǎn)生的氣體帶來的內(nèi)壓。再者，端板部10為曲率半徑R的半球形，與筒部9的直徑D的比D/R的范圍最好為0.3～2。更優(yōu)的范圍是0.9～2。
由此，可以使氣體發(fā)生器小型化。由此，通過使端板部為半球形或半橢圓球形，可以消除在燃燒室5中產(chǎn)生的氣體的氣壓集中的部分。因此，在減少氣體發(fā)生器的構(gòu)成零件個數(shù)，使結(jié)構(gòu)簡易化的情況下，也可以盡量減小氣體產(chǎn)生時殼體的變形。
由壓接、焊接等接合在該閉合殼2上的起始?xì)?，與上述閉合殼2同樣地，包括筒部13、和從筒部13連續(xù)形成的半球形的端板部14。另外，在端板部14的中心部，設(shè)置有點火機(jī)構(gòu)7。
該起始?xì)?的端板部14也和上述閉合殼2的端板部10同樣，短軸d1和長軸d2的比d1/d2的范圍為1以上或0.02以下，1以上或0.1以下更優(yōu)。由此，在起始?xì)?和閉合殼2接合為一體時，可以形成為大致球形或大致橢圓球形的殼體3。
如圖1所示，設(shè)置在端板部14中心部的點火機(jī)構(gòu)7，由周圍具有多個導(dǎo)火孔15的有底內(nèi)筒體16、填充在該內(nèi)筒體16內(nèi)的導(dǎo)火劑17、和設(shè)為與該導(dǎo)火劑17相接的點火器18構(gòu)成。
內(nèi)筒體16，以鉚接固定等任意方法固定在點火機(jī)構(gòu)保持部19上。另外，通過用焊接等任意方法把點火機(jī)構(gòu)保持部19固定在端板部14上，由此將內(nèi)筒體16固定在起始?xì)?上。再者，該內(nèi)筒體16成為從形成在殼體3內(nèi)的燃燒室5的一側(cè)直至燃燒室5的大致中心的長筒狀。另外，在其周圍，沿內(nèi)筒體16的軸向呈長孔狀地形成多個導(dǎo)火孔15。這些導(dǎo)火孔15中，沿內(nèi)筒體16的軸向彼此相鄰的導(dǎo)火孔15，如圖1所示鋸齒狀形成而不并列設(shè)置。因此，從該點火機(jī)構(gòu)7噴出的熱流可以高效地噴出至整個燃燒室5內(nèi)。此外，這些導(dǎo)火孔15，可以不是長孔狀，而是圓孔。再者，可以不鋸齒狀形成。
在由這些閉合殼2和起始?xì)?構(gòu)成的殼體3內(nèi)，沿筒部9、13的內(nèi)壁設(shè)置過濾器部件6，配置在燃燒室5的周圍。過濾器部件6通過使例如針織金屬網(wǎng)、平織金屬網(wǎng)、縐紋織金屬線或卷繞金屬線的集合體成形為圓環(huán)狀來廉價制作。該過濾器部件6由分別設(shè)在閉合殼2和起始?xì)?的端板部10、14的內(nèi)表面上的按壓部件20、21壓在殼體3的內(nèi)壁側(cè)。
在過濾器部件6的內(nèi)周部填充有氣體發(fā)生劑4。另外，成為這些氣體發(fā)生劑4借助來自點火機(jī)構(gòu)7的熱流而燃燒的燃燒室5。
填充在燃燒室5內(nèi)的氣體發(fā)生劑4為非疊氮類組成物，可以使用由例如燃料、氧化劑、添加劑(粘合劑、殘渣形成劑、燃燒調(diào)整劑)構(gòu)成的物質(zhì)。
作為燃料，可以舉出例如含氮化合物。作為含氮化合物，可以舉出從例如三唑衍生物、四唑衍生物、胍衍生物、偶氮二甲酰胺衍生物、肼衍生物、尿素衍生物和氨配合物中選擇的1種或2種以上的混合物。
作為三唑衍生物的具體例子，可以舉出例如5-氧代-1，2，4-三唑、氨基三唑等。作為四唑衍生物的具體例子，可以舉出例如四唑、5-氨基四唑、硝酸氨基四唑、硝胺四唑、5、5’-二-1H-四唑、5，5′-二-1H-四唑二銨鹽、5，5′-偶氮四唑二胍鹽等。
作為胍衍生物的具體例子，可以舉出例如胍、硝基胍、氰基胍、三氨基胍硝酸鹽、硝酸胍、硝酸氨基胍、碳酸胍等。作為偶氮二甲酰胺衍生物的具體例子，可以舉出例如偶氮二甲酰胺等。作為肼衍生物的具體例子，可以舉出例如碳酰肼、硝酸碳酰肼鹽配合物、草酸二酰肼、硝酸肼鹽配合物等。作為尿素衍生物，可以舉出例如縮二脲。作為氨配合物，可以舉出例如六氨合銅配合物、六氨合鈷配合物、四氨合銅配合物、四氨合鋅配合物等。
在這些含氮化合物中，最好從四唑衍生物和胍衍生物中選擇1種或2種以上，特別的優(yōu)選硝基胍、硝酸胍、氰基胍、5-氨基四唑、硝酸氨基胍、碳酸胍。
氣體發(fā)生劑4中的這些含氮化合物的配合比例，根據(jù)分子式中的碳原子、氫原子和其他氧化的原子數(shù)而不同，但是通常最好為重量比20～70％，重量比30～60％特別為優(yōu)選。再者，根據(jù)添加到氣體發(fā)生劑4中的氧化劑的種類，含氮化合物的配合比例的絕對數(shù)而不同。然而，如果含氮化合物的配合比例的絕對數(shù)比完全氧化理論量多則產(chǎn)生氣體中的微量CO濃度增大。另一方面，如果含氮化合物的配合比例的絕對數(shù)等于或低于完全氧化理論量則產(chǎn)生氣體中的微量NOx濃度增大。因此，最好為保持兩者最佳平衡的范圍。
作為氧化劑，最好為從包含選自堿金屬、堿土金屬、過渡金屬、和銨的陽離子的硝酸鹽、亞硝酸鹽、高氯酸鹽的至少1種中選擇的氧化劑。也可以采用硝酸鹽以外的氧化劑，即亞硝酸鹽、高氯酸鹽等在氣囊充氣機(jī)領(lǐng)域廣泛使用的氧化劑，但是與硝酸鹽相比，亞硝酸鹽分子中的氧元素數(shù)減少或使容易向囊外排出的微粉狀霧的生成等，從這些觀點看最好為硝酸鹽。作為硝酸鹽，可以舉出例如硝酸鈉、硝酸鉀、硝酸鎂、硝酸鍶、相穩(wěn)定硝酸銨、堿式硝酸銅等，硝酸鍶、相穩(wěn)定硝酸銨、堿式硝酸銅更優(yōu)。
氣體發(fā)生劑4中的氧化劑的配合比例根據(jù)使用的含氮化合物的種類和量，絕對數(shù)而不同，但是最好為重量比30～80％的范圍，特別的與上述CO和NOx濃度相關(guān)聯(lián)最好為重量比40～75％。
作為添加劑的粘合劑，只要不給氣體發(fā)生劑的燃燒行動帶來較大壞影響都可以使用。作為粘合劑，可以舉出例如羧甲基纖維素的金屬鹽、甲基纖維素、羥乙基纖維素、乙酸纖維素、丙酸纖維素、乙丁酸纖維素、硝基纖維素、微晶纖維素、瓜爾豆膠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、淀粉等多糖衍生物、硬脂酸鹽等有機(jī)粘合劑，和二硫化鉬、合成水滑石、酸性白土、滑石、皂土、硅藻土、高嶺土、二氧化硅、氧化鋁等無機(jī)粘合劑。
粘合劑的配合比例在壓制成形的情況下最好為重量比0～10％的范圍，在擠壓成形時最好為重量比2～15％的范圍。隨著添加量增多成形體的破壞強(qiáng)度變強(qiáng)。但是，組成物中的碳原子和氫原子的數(shù)量增多，作為碳原子的不完全燃燒生成物的微量CO氣體的濃度增高，產(chǎn)生氣體的質(zhì)量下降。再者，由于阻礙氣體發(fā)生劑的燃燒，所以最好以最低量進(jìn)行使用。特別的如果為超過重量比15％的量則需要增大氧化劑的相對存在比例，燃料的相對比例下降，可以實際應(yīng)用的氣體發(fā)生器系統(tǒng)的成立較為困難。
再者，作為添加劑，可以配合殘渣形成劑作為粘合劑以外的成份。為了通過與從氣體發(fā)生劑中特別是氧化劑成份產(chǎn)生的金屬氧化物的相互作用，使在氣體發(fā)生器30內(nèi)的過濾器部件6中的過濾變得容易而添加殘渣形成劑。
作為殘渣形成劑，可以舉出從例如氮化硅、碳化硅、酸性白土、二氧化硅、皂土類、高嶺土類等以鋁硅酸鹽為主要成分的天然產(chǎn)的粘土，合成云母、合成高嶺石、合成蒙脫石等人工粘土，作為含水鎂硅酸鹽礦物的一種的滑石等中選擇的物質(zhì)，其中優(yōu)選酸性白土或二氧化硅，特別的，酸性白土更優(yōu)。殘渣形成劑的配合比例最好為重量比0～20％的范圍，重量比2～10％的范圍更優(yōu)。如果過多則會導(dǎo)致線燃燒速度的下降和氣體發(fā)生效率的下降，如果過少則不能充分發(fā)揮殘渣形成能量。
作為氣體發(fā)生劑4的優(yōu)選組合，可以舉出包含5-氨基四唑、硝酸鍶、合成鋁碳酸鎂、和氮化硅的氣體發(fā)生劑，或包含硝酸胍、硝酸鍶、堿式硝酸銅、酸性白土的氣體發(fā)生劑。
再者，也根據(jù)需要添加燃燒調(diào)節(jié)劑。作為燃燒調(diào)節(jié)劑，可以使用金屬氧化物、硅鐵合金、活性炭、石墨、或稱為黑索金、奧托金、5-氧代-3-硝基-1，2，4-三唑的合成炸藥。燃燒調(diào)整劑的配合比例最好為重量比0～20％的范圍，重量比2～10％的范圍更優(yōu)。如果過多則導(dǎo)致產(chǎn)生效率的下降，再者，如果過少則不能獲得充分的燃燒速度。
以上所述構(gòu)成的氣體發(fā)生劑4，優(yōu)選為壓制成形或擠壓成形得到的成形體，更優(yōu)的是擠壓成形體，作為其形狀，可以舉出圓片形(一般相當(dāng)于作為醫(yī)藥用品的一個形狀的片劑的形狀)、圓柱形、筒形、盤形、或兩端封閉的中空體形狀，在筒形中，可以舉出圓筒形，在圓筒形中，可以舉出單孔圓筒形、多孔圓筒形。在兩端封閉的中空體形狀中，包括兩端封閉的圓筒形。所謂的氣體發(fā)生劑4的成形體兩端封閉的狀態(tài)，是指兩端開放的孔被由外向內(nèi)的兩個力封閉的狀態(tài)?？自谕耆伦?、不堵住的狀態(tài)下都可以。
說明該兩端封閉的中空體形狀的氣體發(fā)生劑4的制造方法的一個例子。由上述含氮化合物、氧化劑、殘渣形成劑和粘合劑構(gòu)成的非疊氮類組成物，首先由V形混合機(jī)、或球磨機(jī)等混合。進(jìn)而一邊添加水或溶劑(例如乙醇)一邊混合，可以獲得潮濕狀態(tài)的藥塊。在此，所謂的潮濕狀態(tài)，是指具有一定程度的可塑性的狀態(tài)，最好為含有重量比為10～25％的水或溶劑，重量比為13～18％的狀態(tài)更優(yōu)。其后，由擠壓成形機(jī)(例如在出口具備沖模和內(nèi)孔用銷的機(jī)器)把該潮濕狀態(tài)的藥塊保持該狀態(tài)擠壓成形為外徑最好為1.4mm～4mm，1.5mm～3.5mm更優(yōu)，內(nèi)徑最好為0.3mm～1.2mm，0.5mm～1.2mm更優(yōu)的中空筒狀成形體。
其后，以一定間隔按壓被擠壓成形機(jī)擠壓的中空筒狀成形體，從而獲得兩端封閉的筒狀成形體。通常，在以一定間隔按壓該中空筒狀成形體后，分別切斷為在封閉的凹處彎折，然后通過進(jìn)行在通常50～60℃的范圍干燥4～10小時，然后在通常105～120℃的范圍干燥6～10小時的2階段干燥，在端部封閉的狀態(tài)下，可以獲得在內(nèi)部具有空間的筒狀氣體發(fā)生劑。這樣得到的氣體發(fā)生劑的長度通常在1.5～8mm的范圍，最好為1.5～7mm的范圍，2～6.5mm的范圍更優(yōu)。
再者，在定壓條件下測定氣體發(fā)生劑4的線燃燒速度，依據(jù)經(jīng)驗使用以下Vielle式。
r＝aPn在此，r表示線燃燒速度，a表示常數(shù)，P表示壓力，n表示壓力指數(shù)。該壓力指數(shù)n表示X軸壓力的對數(shù)相對于Y軸的燃燒速度的對數(shù)的曲線的斜率。
用于本實施方式的氣體發(fā)生器的氣體發(fā)生劑的優(yōu)選線燃燒速度的范圍為70kgf/cm2下3～60mm/秒，5～35mm/秒更優(yōu)，再者，優(yōu)選的壓力指數(shù)范圍為n＝0.90以下，n＝0.75以下更優(yōu)，n＝0.60以下進(jìn)而更優(yōu)，n＝0.60～0.30為特別優(yōu)選。
再者，作為測定線燃燒速度的方法，一般列出絞合線燃燒裝置法、小型馬達(dá)法、密閉壓力容器法。具體來講，在壓制成形為規(guī)定大小后，使用通過在表面涂敷限流片得到的試驗片，由熔絲切斷法等在高壓容器中測定線燃燒速度。這時，以高壓容器內(nèi)壓力為變量進(jìn)行線燃燒速度測定，可以從上述Vielle式求得壓力指數(shù)。
由于氣體發(fā)生劑最好為非疊氮類氣體發(fā)生劑，所以使用的原料對人體有害性小。再者，通過選擇燃料成分、氧化劑成分，可以抑制產(chǎn)生氣體單位摩爾的發(fā)熱量，能夠?qū)崿F(xiàn)氣體發(fā)生器的小型、輕質(zhì)化。
再者，作為填充在內(nèi)筒體16中的導(dǎo)火劑17，可以使用一般使用的包含下述組成物的物質(zhì)?？梢耘e出包含以B/KNO3為代表的金屬粉和氧化劑的組成物；包含含氮化合物/氧化劑/金屬粉的組成物；或與上述氣體發(fā)生劑4同樣的組成物等。作為含氮化合物，可以舉出能夠用作氣體發(fā)生劑的燃料成分(氨基四唑、硝酸胍等)的化合物。作為氧化劑，可以舉出例如硝酸鉀、硝酸鈉、硝酸鍶等硝酸鹽。
作為金屬粉，可以舉出例如硼、鎂、鋁、鋁鎂合金、鈦、鋯、鎢等。作為優(yōu)選組合，可以舉出包含5-氨基四唑、硝酸鉀、硼的組合、硝酸胍、硝酸鉀、硼等。另外，也可以根據(jù)需要包含重量比0～10％的在氣體發(fā)生劑中可以使用的成形用粘合劑。
再者，導(dǎo)火劑17的形狀，可以列出粒狀、顆粒狀、圓片狀(一般相當(dāng)于醫(yī)藥用品的片劑的形狀)、圓柱狀、筒狀或盤狀等。在筒狀中可以舉出例如圓筒狀，在圓筒狀中可以舉出例如單孔圓筒狀、多孔圓筒狀等。作為制造方法，可以舉出例如粉末混合、造粒法(攪拌造粒、噴霧干燥造粒、擠壓造粒、轉(zhuǎn)動造粒、壓縮造粒等)、打錠成形法等。
再者，在該燃燒室5的閉合殼2的端板部10側(cè)，設(shè)置緩沖部件22。這些緩沖部件22由例如陶瓷纖維、發(fā)泡硅等形成，防止由振動等引起的填充在燃燒室5內(nèi)的氣體發(fā)生劑4的裂開等破壞。
本實施方式的氣體發(fā)生器30，作為1筒式的氣體發(fā)生器，主要用于使汽車副駕駛座用的氣囊膨脹的氣體發(fā)生器，各端板部14、10的底部間距離H最好在45mm～90mm的范圍。該氣體發(fā)生器組裝入安裝在副駕駛座側(cè)的儀表板內(nèi)的氣囊模塊中。另外，氣體發(fā)生器30的點火機(jī)構(gòu)7，連接在省略圖示的車兩側(cè)連接器上。此外，也可以在駕駛座側(cè)使用。也可以作為兩筒式的氣體發(fā)生器組裝入氣囊模塊中。
在本實施方式的氣體發(fā)生器中，即使在使氣體發(fā)生器小型輕質(zhì)化了的情況下，也可填充與現(xiàn)有技術(shù)相同量的氣體發(fā)生劑，氣體產(chǎn)生量不減少。再者，雖然可以得到與現(xiàn)有技術(shù)同等的氣體產(chǎn)生量，但是可以實現(xiàn)小型輕質(zhì)化的原因在于，由于在殼體上形成有端板部14、10，所以在殼體內(nèi)部沒有壓力集中的部分，也可以充分經(jīng)受較高壓力，氣體產(chǎn)生時殼體的變形極小。
如上所述，連接在汽車上的氣體發(fā)生器30，通過例如撞擊傳感器檢測到汽車撞擊，由連接在點火機(jī)構(gòu)7上的點火管點火回路使點火機(jī)構(gòu)7動作(通電起火)，使燃燒室5內(nèi)的氣體發(fā)生劑4燃燒，由此產(chǎn)生高溫氣體。這時，雖然燃燒室5內(nèi)壓力上升，但是由于殼體3為大致球形，所以具有可以充分經(jīng)受燃燒室5內(nèi)的壓力上升的強(qiáng)度，變形極小。
另外，燃燒室5內(nèi)產(chǎn)生的高溫氣體，通過過濾器部件6，沖破破裂部件11而從氣體排出孔8a、8b排出。在高溫氣體通過過濾器部件6時，進(jìn)行氣體的冷卻和殘渣的收集。再者，由于過濾器部件6設(shè)置在燃燒室5的大致整個區(qū)域，所以可以有效利用過濾器部件6。因此，可以排出被充分冷卻且充分收集了殘渣的氣體。
進(jìn)而，由于以多個孔徑形成氣體排出孔8a、8b，并且以強(qiáng)度不同的破裂部件堵住，所以在常溫、低溫、高溫的各溫度區(qū)域，可以顯示穩(wěn)定的氣體產(chǎn)生特性。
參考例1(用于實施方式的氣體發(fā)生器的兩端封閉的中空體形狀的氣體發(fā)生劑的制造例)向重量比為硝酸胍43.5％、硝酸鍶25％、堿式硝酸銅25％、酸性白土2.5％、聚丙烯酰胺4％的組成混合的組成物中，添加重量比3％的乙醇和重量比13％的水并混合，攪拌，制成攪拌塊，由在出口具備內(nèi)徑2mm的沖模和外徑0.5mm的內(nèi)孔用銷的擠壓機(jī)，以擠壓壓力8MPa擠壓，一邊由傳導(dǎo)帶傳導(dǎo)擠壓為棒狀的成形體，一邊將其送出至成形用齒輪間，由成形用齒輪的凸齒以4.4mm的間隔形成凹部，并切斷為在其凹部彎折后，在55℃的溫度下干燥8小時，然后在110℃的溫度下干燥8小時，從而制成氣體發(fā)生劑。
此外，雖然在上述優(yōu)選方式實施方式記載了本發(fā)明，但是本發(fā)明并不僅限定于此。應(yīng)理解為還可以為不脫離本發(fā)明的精神和范圍的各種實施方式。
權(quán)利要求
1.一種氣體發(fā)生器，具有金屬制殼體(3)，由起始?xì)?1)和閉合殼(2)形成；燃燒室(5)，形成在上述殼體(3)內(nèi)，填充有由燃燒產(chǎn)生高溫氣體的氣體發(fā)生劑(4)；過濾器部件(6)，配置在上述燃燒室(5)的周圍；點火機(jī)構(gòu)(7)，安裝在上述殼體(3)中，使上述燃燒室(5)內(nèi)的上述氣體發(fā)生劑(4)著火燃燒；和多個氣體排出孔(8a，8b)，形成在上述殼體(3)上，排出在上述燃燒室(5)中產(chǎn)生的氣體，其特征在于，形成上述殼體(3)的起始?xì)?1)和閉合殼(2)的某一方或兩方具有半球形或半橢圓球形的端板部(14，10)、和從上述端板部(14，10)連續(xù)形成的直徑D的筒部(13，9)，上述筒部(13，9)的直徑D與上述起始?xì)?1)和閉合殼(2)的各端板部(14，10)的底部間距離H的比H/D的范圍為0.4～1.3，氣體發(fā)生劑(4)的表面積的總和(A)相對于上述氣體排出孔(8a，8b)的開口面積的總和(At)的比率(A/At)為超過1300且2000以下。
2.如權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)生器，其特征在于，上述氣體排出孔(8a，8b)的孔徑為2種以上。
3.如權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)生器，其特征在于，上述氣體排出孔(8a，8b)排列為1列或多列。
4.如權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)生器，其特征在于，上述氣體排出孔(8a，8b)為大小2種孔徑，且呈鋸齒狀地排列為2列，上述氣體排出孔(8a，8b)的小孔徑(D1)/大孔徑(D2)的比(D1/D2)為0.1～1.0。
5.如權(quán)利要求4所述的氣體發(fā)生器，其特征在于，在上述氣體排出孔(8a，8b)呈鋸齒狀地排列為2列的情況下，各氣體排出孔(8a，8b)的在上述殼體(3)軸向上的孔間距離d、小孔徑D1·大孔徑D2的關(guān)系為d≥(D1+D2)/2。
6.如權(quán)利要求1所述的氣體發(fā)生器，其特征在于，上述氣體排出孔(8a，8b)被破裂部件(11)堵住，上述破裂部件(11)為由鋁、鋼、不銹鋼中的某一種制成的金屬制板材。
7.如權(quán)利要求6所述的氣體發(fā)生器，其特征在于，上述破裂部件(11)的厚度為0.01mm～0.3mm。
8.如權(quán)利要求6所述的氣體發(fā)生器，其特征在于，上述破裂部件(11)設(shè)置為根據(jù)上述氣體排出孔(8a，8b)的孔徑不同而強(qiáng)度不同，上述氣體排出孔(8a，8b)的孔徑越小，上述破裂部件(11)的強(qiáng)度越高。
9.如權(quán)利要求6所述的氣體發(fā)生器，其特征在于，關(guān)于在孔徑各自不同的多個氣體排出孔(8a，8b)上分別設(shè)置的上述破裂部件(11)的強(qiáng)度，視為T1/T2＝D2/D1，調(diào)整上述破裂部件的強(qiáng)度使T1/T2＝D2/D1為2～8，其中，T1粘貼在具有小孔徑D1的氣體排出孔上的破裂部件的強(qiáng)度T2粘貼在具有大孔徑D2的氣體排出孔上的破裂部件的強(qiáng)度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種氣體發(fā)生器(30)，具有金屬制殼體(3)，由起始?xì)?1)和閉合殼(2)形成；燃燒室(5)，形成在上述殼體(3)內(nèi)，且填充有由燃燒產(chǎn)生高溫氣體的氣體發(fā)生劑(4)；過濾器部件(6)，配置在燃燒室(5)的周圍；點火機(jī)構(gòu)(7)，安裝在殼體(3)中，使燃燒室(5)內(nèi)的氣體發(fā)生劑(4)著火燃燒；和多個氣體排出孔(8a，8b)，形成在殼體(3)內(nèi)，且排出在燃燒室(5)中產(chǎn)生的氣體，形成殼體(3)的起始?xì)?1)和閉合殼(2)的某一方或兩方都具有半球形或半橢圓球形的端板部(14，10)，和從端板部(14，10)連續(xù)形成的直徑D的筒部(13，9)，筒部(13，9)的直徑D與起始?xì)?1)和閉合殼(2)的各端板部(14，10)的底部間距離H的比H/D的范圍為0.4～1.3，氣體發(fā)生劑(4)的表面積的總和(A)相對于氣體排出孔(8a，8b)的開口面積的總和(At)的比率(A/At)為超過1300～2000以下。
文檔編號B60R21/264GK1863695SQ20048002918
公開日2006年11月15日 申請日期2004年8月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月6日
發(fā)明者齋藤哲雄, 道齊隆義, 末廣昭彥, 真殿章吾 申請人:日本化藥株式會社