專利名稱：氣體發生器的制作方法
技術領域：
本發明涉及適于使氣囊等膨脹的氣體發生器。
背景技術：
為了保護乘客不受汽車撞擊時產生的沖擊的傷害，使氣囊快速膨脹展開的氣體發生器組裝入安裝在方向盤內或儀表板內的氣囊模塊。另外，氣體發生器由來自控制組件(動作器)的電信號使點火器(點火管)動作，并由來自該點火器的火焰使氣體發生劑燃燒，從而迅速產生大量氣體。
作為現有的氣體發生器，有所謂的兩筒式氣體發生器，其具有中央空間部，相當于氣體發生劑的點火室；和環狀空間部，同心狀形成在中央空間部的外部，且相當于用于進行氣體的燃燒·冷卻·殘渣收集的燃燒·過濾室。
作為這種氣體發生器，具有例如圖2所示的裝置(參照例如專利文獻1)。如圖2所示，首先，作為氣體發生器的殼體，將通過使兩筒結構的上方容器51和雙重短管結構的下方容器54抵合并摩擦焊接而獲得的殼體結構的中央空間部作為點火室，將其周圍的環狀空間部作為燃燒·過濾室F。在點火室P內從下方裝有點火管68、和引火藥69。另一方面，在燃燒·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狀蓋部件66。另外，通過把氣體發生劑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夾住的環狀空間中，形成燃燒·過濾室F。
再者，在氣體發生劑57層的上表面和下表面，分別夾裝有環狀的緩沖部件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。通過這樣構成，可以充分承受由氣體發生室G內產生的氣體引起的內壓的上升。
專利文獻1特開平9-207705號公報然而，在圖2的兩筒式氣體發生器的情況下，構成氣體發生器的零件個數較多，再者結構也復雜化。因此，在維持氣體發生器的安全性的同時，降低制造成本時也受到限制。再者，氣體發生劑的容納量也較少，其主要用途為駕駛座用，難以適用于需要大量使氣囊膨脹的氣體的副駕駛座用。進而，為了使氣囊迅速膨脹，需要使燃燒室內的氣體發生劑盡量均勻地燃燒，但是在具有上述結構的氣體發生器中，在使點火室內的引火藥著火燃燒并從引火用小孔向氣體發生器內噴出熱流時，往往難以使氣體發生室內的氣體發生劑均勻燃燒。
發明內容
本發明的目的在于提供一種氣體發生器，可以在維持殼體較高安全性的同時在燃燒室內填充充分的氣體發生劑，進而，可以使氣體發生劑在燃燒室內均勻且高效地燃燒。
第1發明的氣體發生器，具有金屬制殼體，具有起始殼和閉合殼；燃燒室，形成在上述殼體內且填充有由燃燒產生高溫氣體的氣體發生劑；過濾器部件，配置在上述燃燒室周圍；點火機構，安裝在上述殼體上且使上述燃燒室內的上述氣體發生劑著火燃燒；和多個氣體排出孔，形成在上述殼體上且排出在上述燃燒室中產生的氣體，構成上述殼體的起始殼和閉合殼的某一個或兩個都具有半球形或半橢圓球形的端板部，具有從上述端板部連續形成的直徑D的筒部，上述筒部的外徑D與上述起始殼和閉合殼的各端板部的殼體的長度H的比H/D的范圍為0.4～1.3，上述點火機構，具備內筒體，設在殼體內，具有多個引火孔且具有底部；引火劑，填充在該內筒體中；和點火器，設置為在上述內筒體內與引火劑相接，上述內筒體的外徑d和上述端板部的外徑D的比d/D的范圍為0.1～0.5。
根據這樣的構成，由于殼體具有半球形或半橢圓球形的端板部，所以應力不易集中在殼體上，并且可以抑制由燃燒室內的氣體產生引起的殼體變形。再者，由于可以使殼體的結構簡單化，且可以減少零件個數，所以可以實現氣體發生器的小型輕質化和制造成本的大幅降低。
另外，如果內筒體的外徑d相對于端板部的外徑D過大，則燃燒室的容積變小，可以填充在燃燒室中的氣體發生劑的量減少。相反地，如果內筒體的外徑d相對于端板部的外徑D過小，則存在以下擔心在由點火器使引火劑在內筒體的內部著火燃燒時，從內筒體噴出的熱流不均勻遍及整個燃燒室，不能使氣體發生劑高效地燃燒。因此，通過將內筒體的外徑d和端板部的外徑D的比d/D的范圍取為0.1～0.5，最好取為0.15～0.3，可以確保燃燒室的容積并在燃燒室內填充對產生必需量的氣體來說很充分的氣體發生劑，進而，可以從內筒體向燃燒室內的全部氣體發生劑高效地噴出熱流，可以使氣體發生劑在燃燒室內均勻燃燒。
第2發明的氣體發生器，在上述第1發明中，其特征在于，上述內筒體的長度h和該內筒體伸長方向殼體的長度H的比h/H的范圍為0.5～0.95。如果內筒體的長度h相對于內筒體伸長方向殼體的長度H太小，則有以下擔心在由點火器使引火劑在內筒體的內部著火燃燒時，從內筒體噴出的熱流不均勻遍及整個燃燒室。
因此，通過把h/H的范圍取為0.5～0.95，最好取為0.65～0.9，使內筒體在殼體內的燃燒室中較長地伸長，可以從在內筒體內部著火燃燒的引火劑經由多個引火孔向填充在燃燒室內的全部氣體發生劑高效地噴出熱流，可以使氣體發生劑在燃燒室內均勻燃燒。
第3發明的氣體發生器，在上述第1發明中，其特征在于，上述多個引火孔的形狀為圓形、橢圓形、長孔形、矩形、菱形或梯形中的任一形狀。因此，通過在內筒體的外周部設置具有這樣形狀的多個引火孔，可以經由這些多個引火孔，從在內筒體內部著火燃燒的引火劑向燃燒室噴出熱流，可以使燃燒室內的氣體發生劑均勻燃燒。
第4發明的氣體發生器，在上述第1發明中，其特征在于，上述多個引火孔的個數為4個以上。此外，多個引火孔的個數最好為8個以上。通過這樣設定多個引火孔的個數，可以從在內筒體內部著火燃燒的引火劑經由多個引火孔向殼體內的全部氣體發生劑高效地噴出熱流，可以使氣體發生劑在燃燒室內均勻燃燒。
第5發明的氣體發生器，在上述第1發明中，其特征在于，上述多個引火孔的總開口面積SA和上述內筒體的表面積SE的比SA/SE的范圍為0.01～0.4。如果多個引火孔的總開口面積SA相對于內筒體的表面積SE太小，則有以下擔心在由點火器使引火劑在內筒體的內部著火燃燒時，熱流不易從內筒體向燃燒室噴出，并且熱流不均勻遍及整個燃燒室。
因此，通過把SA/SE的范圍取為0.01～0.4，較優取為0.02～0.3，進而更優取為0.08～0.2，可以從內筒體向燃燒室內的全部氣體發生劑高效地噴出熱流，可以使氣體發生劑在燃燒室內均勻燃燒。
第6發明的氣體發生器，在上述第1發明中，其特征在于，上述多個引火孔的總開口面積SA和上述多個氣體排出孔的總開口面積SD的比SA/SD的范圍為0.15～4.5。如果多個引火孔的總開口面積SA與多個氣體排出孔的總開口面積SD相比太大，則從內筒體向燃燒室內噴出的熱流變大，燃燒室內的氣體發生劑一次燃燒瞬間產生大量氣體，但是由于在該燃燒室內產生的氣體難以從氣體排出孔排出到外部，所以存在燃燒室內的壓力過度上升的擔心。相反地，如果多個引火孔的總開口面積SA與多個氣體排出孔的總開口面積SD相比太小，則有以下擔心從內筒體向燃燒室供給的熱流量變小，燃燒室內產生的氣體量減少，而不能從多個氣體排出孔向外部排出必需量的氣體。
因此，通過把SA/SD的范圍取為0.15～4.5，較優取為0.30～3.50，進而更優取為0.50～3.00，可以調整從內筒體經由多個引火孔向燃燒室噴出的熱流量和從氣體排出孔排出的氣體量兩者的平衡，可以抑制燃燒室內的壓力過度上升，并且可以從殼體排出適當量的燃燒氣體。
第7發明的氣體發生器，在上述第1發明中，其特征在于，上述氣體發生劑的填充量WG和上述引火劑的填充量WE的比WG/WE的范圍為10～60。此外，該WG/WE的范圍較優為15～50，進而更優為20～45。通過把WG/WE設定在這樣的范圍內，可以調整在使引火劑在內筒體內燃燒時從內筒體向燃燒室噴出的熱流量、和氣體發生劑在燃燒室內燃燒產生的燃燒氣體量的平衡，可以抑制燃燒室內的壓力過度上升，并且可以排出適當量的燃燒氣體。
圖1是本發明的實施方式的氣體發生器的剖視圖。
圖2是現有的氣體發生器的剖視圖。
附圖標記說明A 氣體發生器D 端板部的外徑d 內筒體的外徑H 殼體的長度h 內筒體的長度1 起始殼2 閉合殼3 殼體4 氣體發生劑5 燃燒室6 過濾器部件7 點火機構8 氣體排出孔9 筒部10、14 端板部11 破裂部件12 凸緣部13 筒部15 引火孔16 內筒體17 引火劑18 點火器20 按壓部件21 按壓部件22 緩沖部件24 過濾器按壓部件25 底部具體實施方式
下面參照
本發明的實施方式。本實施方式是將本發明應用于使氣囊膨脹展開用的氣體發生器。此外，把圖1中的上下左右的各方向作為上下左右進行以下說明。
如圖1所示，氣體發生器A包括大致球形的殼體3，由鐵、不銹鋼、鋁、鋼材等金屬制的起始殼1和閉合殼2構成；燃燒室5，形成在該殼體3內，并填充有由燃燒產生高溫氣體的氣體發生劑4；過濾器部件6，配置在燃燒室5的周圍；和點火機構7，安裝在殼體3上，且使燃燒室5內的氣體發生劑4著火燃燒。
首先說明殼體3。殼體3的閉合殼2包括筒部9、從筒部9連續形成的半球形的端板部10、和從筒部9的下端向徑向外側延伸的凸緣部12。起始殼1和閉合殼2的壁厚最好在1.5mm～3mm的范圍。筒部9的長度通常為5mm以上，較優為5～30mm，更優為10～30mm。起始殼1和閉合殼2的各端板部14、10的殼體的長度H、和筒部13、9的外徑D的比H/D通常為0.4～1.3，較優為0.6～1.3，進而更優為1.0～1.3。上述比H/D小于0.4的情況下，結構上有氣體發生器的組裝不能進行的擔心，在超過1.3的情況下，接近于氣缸型的氣體發生器的結構。由此，通過取為這樣的范圍，即使在氣體發生器A內的壓力增高的情況下，也可以抑制殼體10的變形，可以實現氣體發生器的小型化。在筒部9上，在圓周方向上隔開規定間隔地形成多個圓形氣體排出孔8。這些多個氣體排出孔8最好形成為例如2列、3列等多列，或者形成為上下方向的位置互相錯開孔徑的大致一半量的鋸齒形。由于通過這樣形成多個氣體排出孔8，在殼體3內產生的氣體不會局部集中而分散排出，所以可以抑制殼體3的變形，也可以抑制后述的氣體冷卻用和殘渣過濾用的過濾器部件6的損傷。再者，可以在上下方向和圓周方向較廣的范圍使用過濾器部件6，從而可以高效地利用過濾器部件6。
再者，這些多個氣體排出孔8的孔徑沒必要全部為同一孔徑，可以適當組合具有多種孔徑的氣體排出孔8。由此，通過任意設定氣體排出孔8的孔徑，可以調整殼體3內的壓力。例如，通過增大氣體排出孔8的孔徑，可以抑制殼體3內的壓力上升。進而，也可以對應于殼體3內的壓力，減小形成殼體3的閉合殼2和起始殼1的壁厚。再者，通過對應于使用的氣體發生劑4的種類來設定孔徑，也可以調整壓力、溫度等氣體發生特性。
再者，這些氣體排出孔8由粘貼在筒部9內周部的帶狀鋁條等破裂部件11密閉，燃燒室5內成為密封狀態。
由壓接、焊接等接合在閉合殼2上的起始殼1，與上述閉合殼2同樣地包括筒部13、和從該筒部13連續形成的半球形的端板部14。另外，在端板部14的中心部，設置有點火機構7。由此，由于在起始殼1上形成有筒部13，所以可以容易進行由壓接、焊接等進行的起始殼1和閉合殼2的接合。此外，在可以直接在端板部14的端部處由壓接、焊接等接合在閉合殼2上的情況下，也可以省略該筒部13而只由端板部14構成起始殼1。
如以上說明的那樣，由于在起始殼1和閉合殼2上設置有半球形的端板部10、14，所以可以在殼體3上盡量減少在燃燒室5內產生氣體時殼體3上應力集中的部分。因此，可以盡量減小氣體發生時的殼體3的變形，還可以使結構簡單化并減少氣體發生器A的構成零件個數。此外，端板部10、14不限于半球形，也可以采用半橢圓球形，在該情況下，也可以獲得與上述半球形的情況同樣的效果。
在殼體3的內側形成燃燒室5，在該燃燒室5中填充氣體發生劑4。另外，在燃燒室5內，氣體發生劑4利用后述的點火機構7的熱流燃燒從而在燃燒室5內產生燃燒氣體。
氣體發生劑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、燃燒調整劑)構成的物質。
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、尿素衍生物和氨絡合物中選擇的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。作為氨絡合物，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，特別地優選硝基胍、硝酸胍、氰基胍、5-氨基四唑、硝酸氨基胍、碳酸胍。
氣體發生劑4中的這些含氮化合物的配合比例，根據分子式中的碳原子、氫原子和其他氧化的原子數而不同，但是通常最好為20～70重量％的范圍，30～60重量％的范圍特別優選。再者，根據添加到氣體發生劑4中的氧化劑的種類，含氮化合物的配合比例的絕對數不同。然而，如果含氮化合物的配合比例的絕對數比完全氧化理論量多，則產生氣體中的微量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為完全氧化理論量或其以下，則產生氣體中的微量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、和銨中的陽離子的硝酸鹽、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領域廣泛使用的氧化劑，但是與硝酸鹽相比，從亞硝酸鹽分子中的氧數減少或使容易向囊外排出的微粉狀霧的生成減少等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、相穩定硝酸銨、堿式硝酸銅等，硝酸鍶、相穩定硝酸銨、堿式硝酸銅更優。
氣體發生劑4中的氧化劑的配合比例根據使用的含氮化合物的種類和量的不同，絕對數不同，但是最好為30～80重量％的范圍，特別地與上述CO和NOx濃度相關聯最好為40～75重量％的范圍。
作為添加劑的粘合劑，只要不給氣體發生劑的燃燒行動帶來較大壞影響則都可以使用。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、微結晶性纖維素、瓜爾豆膠、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、淀粉等多糖衍生物、硬脂酸鹽等有機粘合劑，和二硫化鉬、合成水滑石、酸性白土酸性白土、滑石、斑脫土、硅藻土、高嶺土、二氧化硅、氧化鋁等無機粘合劑。
粘合劑的配合比例在壓制成形的情況下最好為0～10重量％的范圍，在擠壓成形時最好為2～15重量％的范圍。隨著添加量增多，成形體的破壞強度變強。但是，組成物中的碳原子和氫原子的數量增多，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，產生氣體的質量下降。再者，由于阻礙氣體發生劑的燃燒，所以最好以最低量進行使用。特別地，如果為超過15重量％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，可以實際應用的氣體發生器系統的成立較為困難。
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生劑中特別是氧化劑成份產生的金屬氧化物的相互作用，使得在氣體發生器內的過濾器中的過濾變得容易而添加殘渣形成劑。
作為該殘渣形成劑，可以舉出從例如氮化硅、碳化硅、酸性白土、二氧化硅、斑脫土類、陶土類等以硅鋁酸鹽為主要成分的天然產的粘土，合成云母、合成高嶺土、合成蒙脫石等人工粘土，作為含水硅鎂酸鹽礦物的一種的滑石等中選擇的物質，其中優選酸性白土或二氧化硅，特別地，酸性白土更優。殘渣形成劑的配合比例最好為0～20重量％的范圍，2～10重量％的范圍更優。如果過多則會導致線燃燒速度的下降和氣體發生效率的下降，如果過少則不能充分發揮殘渣形成能量。
作為氣體發生劑4的優選組合，可以舉出包含5-氨基四唑、硝酸鍶、合成鋁碳酸鎂、和氮化硅的氣體發生劑，或包含硝酸胍、硝酸鍶、堿式硝酸銅、酸性白土的氣體發生劑。
再者，也根據需要添加燃燒調節劑。作為燃燒調節劑，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-1，2，4-三唑的化合處理火藥。燃燒調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。如果過多則導致產生效率的下降，再者，如果過少則不能獲得充分的燃燒速度。
作為以上所述構成的氣體發生劑的形狀，可以使用圓片形、圓柱形、單孔圓筒形、多孔圓筒形、盤形、兩端封閉的中空體形狀，最好使用兩端封閉的圓筒形。所謂的氣體發生劑4的成形體兩端封閉的狀態，是指兩端開放的孔被由外向內的兩個力封閉的狀態。孔可以是完全堵住或不堵住的狀態。
說明該兩端封閉的中空體形狀的氣體發生劑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成的非疊氮類組成物，首先由V形混合機、或球磨機等混合。進而一邊添加水或溶劑(例如乙醇)一邊混合，可以獲得潮濕狀態的藥塊。在此，所謂的潮濕狀態，是指具有一定程度的可塑性的狀態，最好為含有為10～25重量％的水或溶劑，重量比為13～18％的狀態更優。其后，由擠壓成形機(例如在出口具備沖模和內孔用銷的機器)把該潮濕狀態的藥塊保持該狀態擠壓成形為外徑最好為1.4mm～4mm，1.5mm～3.5mm更優，內徑最好為0.3mm～1.2mm，0.5mm～1.2mm更優的中空筒狀成形體。其后，以一定間隔按壓被擠壓成形機擠壓出的中空筒狀成形體，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，然后通過進行在通常50～60℃的范圍干燥4～10小時，接著在通常105～120℃的范圍干燥6～10小時的2階段干燥，在端部封閉的狀態下，可以獲得在內部具有空間的筒狀氣體發生劑。這樣得到的氣體發生劑的長度通常在1.5～8mm的范圍，最好為1.5～7mm的范圍，2～6.5mm的范圍更優。
再者，在定壓條件下測定氣體發生劑4的線燃燒速度，依據經驗使用以下Vielle式。
r＝aPn在此，r表示線燃燒速度，a表示常數，P表示壓力，n表示壓力指數。該壓力指數n表示X軸壓力的對數相對于Y軸的燃燒速度的對數的曲線的斜率。
用于本實施方式的氣體發生器的氣體發生劑的優選線燃燒速度的范圍為70kgf/cm2下3～60mm/秒，5～35mm/秒更優，再者，優選的壓力指數范圍為n＝0.90以下，n＝0.75以下更優，n＝0.60以下進而更優，n＝0.60～0.30為特別優選。
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、小型馬達法、密閉壓力容器法。具體來講，在壓制成形為規定大小后，使用通過在表面涂敷限流器(restrictor)得到的試驗片，由熔絲切斷法等，在高壓容器中測定燃燒速度。這時，以高壓容器內的壓力為變量來測定線燃燒速度，可以從上述Vielle式求得壓力指數。
在由閉合殼2和起始殼1構成的殼體3內，沿筒部9、13的內壁設置過濾器部件6。過濾器部件6通過使針織金屬網、平織金屬網、縐紋織金屬線或卷繞金屬線的集合體成形為圓環狀來廉價制作。該過濾器部件6由分別設在閉合殼2和起始殼1的端板部10、14的內表面的按壓部件20、21壓在殼體3的內壁側。
在過濾器部件6外周部的氣體排出孔8的周邊部，設置過濾器按壓部件24。過濾器按壓部件24是把稱為沖孔金屬的形成有多個孔的板狀部件形成為環狀。這樣，通過在氣體排出孔8的周邊部的過濾器部件6的外周部設置過濾器按壓部件24，可以抑制過濾器部件6由于從殼體3排出氣體時的壓力而變形。
再者，在閉合殼2的端板部10的內表面部，設置緩沖部件22。這些緩沖部件22，由例如陶瓷纖維、發泡硅等形成，防止由外部給予的振動等引起的填充在燃燒室5內的氣體發生劑4的裂開等破壞。
下面說明點火機構7。點火機構7，設置在起始殼1的端板部14的中心部，該點火機構7，包括設在殼體3內且具有多個引火孔15和底部25的內筒體16、填充在該內筒體16內的引火劑17、和設為在內筒體16中與引火劑17相接的點火器18。
引火劑17用于使燃燒室5內的氣體發生劑4可靠地開始燃燒，作為該引火劑17，可以使用由以一般使用的B/KNO3為代表的金屬粉和氧化劑構成的組成物；包含含氮化合物、氧化劑和金屬粉的組成物；或氣體發生劑組成物。
引火劑17中各成分的含有量，在由金屬粉和氧化劑構成的情況下，最好為金屬粉成分重量比1～30％，氧化劑成分重量比70～95％的范圍，在包含含氮化合物、氧化劑和金屬粉的組成物的情況下，最好為金屬粉成分重量比1～30％，含氮化合物重量比0～40％，和氧化劑成分重量比50～90％的范圍。再者，也可以根據需要包含0～10重量％的在氣體發生劑中可以使用的成形用粘合劑。作為成形用粘合劑可以使用一般能夠用于氣體發生劑的粘合劑。作為引火劑17的形狀，可以列出粒狀、顆粒狀、圓片狀(一般相當于醫藥用品的藥片的形狀)、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、轉動造粒、壓縮造粒等)、打錠成形法等。
內筒體16，以鉚接固定等任意方法固定在起始殼1的端板部14上。再者，該內筒體16形成為從形成在殼體3內的燃燒室5的下端部向上方延伸的長筒狀。在內筒體16的外周，最好是沒收納有點火器18的部分的外周，形成多個引火孔15，用于在引火劑17在內筒體16內部著火燃燒時，向燃燒室5排出產生的熱流。
在此，如果內筒體16的外徑d相對于端板部14的外徑D(殼體的外徑)過大則燃燒室5的容積變小，可以填充在燃燒室5中的氣體發生劑4的量減少。相反地，如果內筒體16的外徑d相對于端板部14的外徑D過小，則存在以下擔心在由點火器18使引火劑17在內筒體16的內部著火燃燒時，從內筒體16噴出的熱流不均勻遍及整個燃燒室5。因此，將內筒體16的外徑d和端板部10、14的外徑D的比d/D的范圍取為0.1～0.5，最好取為0.15～0.3。在沒收納有點火器18的部分具有底部25。
再者，如果內筒體16的長度h相對于內筒體16伸長方向的殼體3的長度(高度)H太小，則有以下擔心在由點火器18使引火劑17在內筒體16的內部著火燃燒時，從內筒體16噴出的熱流不均勻遍及整個燃燒室5。因此，把內筒體16的高度(伸長方向的長度)h和殼體3的高度(內筒體16伸長方向的長度)H的比h/H的范圍取為0.5～0.95，最好取為0.65～0.9。
這樣，通過把d/D、h/H的值分別設定在上述范圍，可以充分確保燃燒室5的容積并在燃燒室5內填充對產生必需量的氣體來說足夠的氣體發生劑4，可以從內筒體16向燃燒室5內的全部氣體發生劑4高效地噴出熱流，可以使氣體發生劑4在燃燒室5內均勻燃燒，從而可以使氣囊迅速膨脹展開。
再者，作為多個引火孔15的個數，為4個以上，最好為8個以上，8～28個更優，例如，在本實施方式的氣體發生器A中，如圖1所示，由上下并列的5或6個圓形引火孔15構成的引火孔15的列，在內筒體16的圓周方向4等分位置分別形成1列共計4列。引火孔15的列，可以在內筒體16的圓周方向3～5等分位置分別形成1列，但是最好如圖1所示在圓周方向4等分位置分別形成1列。在此，如圖1所示，圓周方向鄰接的引火孔15的列最好形成為上下稍微錯開(例如引火孔15的孔徑量)。通過這樣構成，在由點火器18使引火劑17著火燃燒時，可以經由多個引火孔15從內筒體16向燃燒室5高效地噴出熱流。再者，使上下鄰接的引火孔15在圓周方向錯開形成，也可以得到同樣的效果。在引火孔15的形狀為圓形的情況下，其孔徑最好為3.5～4.5mm。
再者，多個引火孔15的形狀不限于圖1所示的圓形，可以為橢圓形、長孔形、矩形、菱形或梯形等各種形狀。
再者，如果多個引火孔15的總開口面積SA相對于內筒體16的表面積SE太大，則引火劑17從內筒體16內漏出，相反地，如果太小，則有以下擔心在由點火器18使引火劑17在內筒體16的內部著火燃燒時，熱流不易從內筒體16向燃燒室5噴出，并且熱流不均勻遍及整個燃燒室5。在此所說的內筒體16的表面積SE，可以只是內筒體16的外周面積，也可以是內筒體16的外周面積和底部25的面積的和。
因此，把SA/SE的范圍取為0.01～0.4，較優取為0.02～0.30，進而更優取為0.08～0.20。通過這樣設定SA/SE的值，可以向內筒體16內可靠地填充引火劑17，可以從內筒體16向燃燒室5內的全部氣體發生劑4高效地噴出熱流，可以使氣體發生劑在燃燒室5內均勻燃燒。
進而，如果多個引火孔15的總開口面積SA與多個氣體排出孔8的總開口面積SD相比太大，則在由從內筒體16向燃燒室5內噴出的熱流使燃燒室5內的氣體發生劑4燃燒并產生氣體時，產生的氣體難以從氣體排出孔8排出，存在燃燒室5內的壓力過度上升的擔心。相反地，如果多個引火孔15的總開口面積SA與多個氣體排出孔8的總開口面積SD相比太小，則有以下擔心由于從內筒體16向燃燒室5供給的熱流量變小，燃燒室5內產生的氣體量減少，因此而不能從多個氣體排出孔8向氣囊供給必需量的氣體。
因此，把SA/SD的范圍取為0.15～4.5，較優取為0.3～3.5，進而更優取為0.5～3.0。通過這樣設定SA/SD，可以調整從內筒體16經由多個引火孔15向燃燒室5噴出的熱流量、和從氣體排出孔8排出的氣體量的平衡，可以抑制燃燒室5內的壓力過度上升，并且可以向氣囊排出適當量的氣體。
進而，把上述氣體發生劑4的填充量WG和內筒體16內的引火劑17的填充量WE的比WG/WE的范圍取為10～60，較優為15～50，進而更優為20～45。通過這樣設定WG/WE，可以調整從內筒體16經由多個引火孔15向燃燒室5噴出的熱流量、和在燃燒室5內產生的氣體量的平衡，可以抑制燃燒室5內的壓力過度上升，并且可以從殼體3排出適當量的燃燒氣體。
以上說明的氣體發生器A，作為1筒式的氣體發生器，主要組裝入安裝在副駕駛座側的儀表板內的氣囊模塊。
另外，在組裝入氣囊模塊后，氣體發生器A的點火機構7，連接在省略圖示的車兩側連接器上。此外，當然也可以把該氣體發生器A應用于駕駛座側的氣囊模塊。
另外，例如在設在汽車上的撞擊傳感器檢測到汽車撞擊時，如果由連接在點火機構7上的點火管點火回路使點火機構7動作，則填充在內筒體16內的引火劑17著火燃燒，熱流從內筒體16經由多個引火孔15向燃燒室5噴出。在此，通過把殼體3的外徑尺寸、內筒體16的外徑尺寸、多個引火孔15的孔徑、個數及其配置、氣體發生劑4和引火劑17的填充量適當設定在上述范圍，可以確保燃燒室5的內容積并在燃燒室內填充對產生必需量的氣體來說足夠的氣體發生劑4。進而，可以從內筒體16向燃燒室5內的全部氣體發生劑4高效地噴出熱流，可以使氣體發生劑4在燃燒室5內均勻燃燒。
如果從內筒體16向燃燒室5內的氣體發生劑4噴出熱流，則燃燒室5內的氣體發生劑4燃燒并在燃燒室5內產生高溫氣體。這時，雖然燃燒室5內的壓力上升，但是由于殼體3為大致球形，所以具有可以充分經受燃燒室5內的壓力上升的強度，其變形極小。另外，燃燒室5內產生的高溫氣體，通過過濾器部件6，沖破破裂部件11而從氣體排出孔8排出。
在此，在高溫氣體通過過濾器部件6時，過濾器部件6在冷卻氣體的同時還過濾氣體中的殘渣。再者，由于過濾器部件6設置在燃燒室5的大致整個區域，所以可以有效利用過濾器部件6。因此，由過濾器部件6可以使氣體充分冷卻，并且可以把充分過濾了殘渣的氣體從氣體排出孔8排出。
實施例下面，作為實施例，具體說明本發明的氣體發生器，但是并不限于以下實施例。
在圖1所示的氣體發生器中，使端板部10的外徑D為70mm，殼體3的長度H為75mm，氣體排出孔8的孔徑為2.6mm，氣體排出孔8的個數為20個，氣體排出孔8的總開口面積SD為106mm2。再者，使內筒體16的長度h為62mm，內筒體16的外徑d為12mm，內筒體16的表面積SE為3700mm2。進而，使引火孔15的形狀為圓形，引火孔15的個數為22個，引火孔15的孔徑為4.0mm，引火孔15的總開口面積SA為276mm2。進而，使氣體發生劑4的填充量WG為90g，引火劑17的填充量WE為3.8g。
參考例1本發明的氣體發生器中使用的兩端封閉的中空體形狀的氣體發生劑的制造例向以硝酸胍43.5重量％、硝酸鍶25重量％、堿式硝酸銅25重量％、酸性白土2.5重量％、聚丙烯酰胺4重量％的組成混合的組成物中，添加3重量％的乙醇和13重量％的水并混合，攪拌，制成攪拌塊，由在出口具備內徑2mm的沖模和外徑0.5mm的內孔用銷的擠壓機，以擠壓壓力8MPa擠壓，一邊由傳導帶傳導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，從而制成氣體發生劑。
權利要求
1.一種氣體發生器，具有金屬制殼體，具有起始殼和閉合殼；燃燒室，形成在上述殼體內，填充有由燃燒產生高溫氣體的氣體發生劑；過濾器部件，配置在上述燃燒室周圍；點火機構，安裝在上述殼體上且使上述燃燒室內的上述氣體發生劑著火燃燒；和多個氣體排出孔，形成在上述殼體上且排出在上述燃燒室中產生的氣體，構成上述殼體的起始殼和閉合殼的某一方或兩方具有半球形或半橢圓球形的端板部，具有從上述端板部連續形成的直徑D的筒部，上述筒部的外徑D與上述起始殼和閉合殼的各端板部的殼體長度H的比H/D的范圍為0.4～1.3，上述點火機構，具備內筒體，設在殼體內，具有多個引火孔且具有底部；引火劑，填充在該內筒體中；和點火器，設置為在上述內筒體內與引火劑相接，上述內筒體的外徑d和上述端板部的外徑D的比d/D的范圍為0.1～0.5。
2.如權利要求1所述的氣體發生器，其特征在于，上述內筒體的長度h和該內筒體伸長方向的殼體長度H的比h/H的范圍為0.5～0.95。
3.如權利要求1所述的氣體發生器，其特征在于，上述多個引火孔的形狀為圓形、橢圓形、長孔形、矩形、菱形或梯形中的任一形狀。
4.如權利要求1所述的氣體發生器，其特征在于，上述多個引火孔的個數為4個以上。
5.如權利要求1所述的氣體發生器，其特征在于，上述多個引火孔的總開口面積SA和上述內筒體的表面積SE的比SA/SE的范圍為0.01～0.4。
6.如權利要求1所述的氣體發生器，其特征在于，上述多個引火孔的總開口面積SA和上述多個氣體排出孔的總開口面積SD的比SA/SD的范圍為0.15～4.5。
7.如權利要求1所述的氣體發生器，其特征在于，上述氣體發生劑的填充量WG和上述引火劑的填充量WE的比WG/WE的范圍為10～60。
全文摘要
本發明提供一種氣體發生器，可以在維持殼體較高安全性的同時在燃燒室內填充充分的氣體發生劑，進而，可以使氣體發生劑在燃燒室內均勻且高效地燃燒。氣體發生器(A)具有殼體(3)，具有起始殼(1)和閉合殼(2)；燃燒室(5)，填充有氣體發生劑(4)；和點火機構(7)，使氣體發生劑(4)著火燃燒，起始殼(1)和閉合殼(2)具有半球形的端板部(10)、(14)，從上述端板部(10)、(14)連續形成的筒部(9)、(13)的外徑D與殼體長度H的比H/D的范圍為0.4～1.3，上述點火機構(7)，具備內筒體(16)，具有多個引火孔(15)；引火劑(17)，填充在該內筒體(16)中，內筒體(16)的外徑d和上述端板部(10)、(14)的外徑D的比d/D的范圍為0.1～0.5。
文檔編號B01J7/00GK1863696SQ20048002918
公開日2006年11月15日 申請日期2004年8月5日 優先權日2003年8月6日
發明者齋藤哲雄, 道齊隆義, 末廣昭彥, 田村和久 申請人:日本化藥株式會社