专利名称：气体发生器的制作方法
技术领域：
本发明涉及适于使气囊等膨胀的气体发生器。
背景技术：
为了保护乘客不受汽车撞击时产生的冲击的伤害，使气囊快速膨胀展开的气体发生器组装入安装在方向盘内或仪表板内的气囊模块。另外，气体发生器由来自控制组件(动作器)的电信号使点火器(点火管)动作，并由来自该点火器的火焰使气体发生剂燃烧，从而迅速产生大量气体。
作为现有的气体发生器，有所谓的两筒式气体发生器，其具有中央空间部，相当于气体发生剂的点火室；和环状空间部，同心状形成在中央空间部的外部，且相当于用于进行气体的燃烧·冷却·残渣收集的燃烧·过滤室。
作为这种气体发生器，具有例如图2所示的装置(参照例如专利文献1)。如图2所示，首先，作为气体发生器的壳体，将通过使两筒结构的上方容器51和双重短管结构的下方容器54抵合并摩擦焊接而获得的壳体结构的中央空间部作为点火室，将其周围的环状空间部作为燃烧·过滤室F。在点火室P内从下方装有点火管68、和引火药69。另一方面，在燃烧·过滤室F中，各凸缘66d、66e分别抵接于上方容器51的溢料部52b、53b来固定截面具有两凸缘的凹形环状盖部件66。另外，通过把气体发生剂57、冷却·残渣收集部件60沿径向按顺序收纳在该盖部件66和上方容器51夹住的环状空间中，形成燃烧·过滤室F。
再者，在气体发生剂57层的上表面和下表面，分别夹装有环状的缓冲部件58、59。再者，在冷却·残渣收集部件60的上表面和下表面，分别夹装有密封部件61和62。进而，粘贴堵住气体排出用小孔53a的铝箔64和堵住引火用小孔52a的铝箔65。通过这样构成，可以充分承受由气体发生室G内产生的气体引起的内压的上升。
专利文献1特开平9-207705号公报然而，在图2的两筒式气体发生器的情况下，构成气体发生器的零件个数较多，再者结构也复杂化。因此，在维持气体发生器的安全性的同时，降低制造成本时也受到限制。再者，气体发生剂的容纳量也较少，其主要用途为驾驶座用，难以适用于需要大量使气囊膨胀的气体的副驾驶座用。进而，为了使气囊迅速膨胀，需要使燃烧室内的气体发生剂尽量均匀地燃烧，但是在具有上述结构的气体发生器中，在使点火室内的引火药着火燃烧并从引火用小孔向气体发生器内喷出热流时，往往难以使气体发生室内的气体发生剂均匀燃烧。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气体发生器，可以在维持壳体较高安全性的同时在燃烧室内填充充分的气体发生剂，进而，可以使气体发生剂在燃烧室内均匀且高效地燃烧。
第1发明的气体发生器，具有金属制壳体，具有起始壳和闭合壳；燃烧室，形成在上述壳体内且填充有由燃烧产生高温气体的气体发生剂；过滤器部件，配置在上述燃烧室周围；点火机构，安装在上述壳体上且使上述燃烧室内的上述气体发生剂着火燃烧；和多个气体排出孔，形成在上述壳体上且排出在上述燃烧室中产生的气体，构成上述壳体的起始壳和闭合壳的某一个或两个都具有半球形或半椭圆球形的端板部，具有从上述端板部连续形成的直径D的筒部，上述筒部的外径D与上述起始壳和闭合壳的各端板部的壳体的长度H的比H/D的范围为0.4～1.3，上述点火机构，具备内筒体，设在壳体内，具有多个引火孔且具有底部；引火剂，填充在该内筒体中；和点火器，设置为在上述内筒体内与引火剂相接，上述内筒体的外径d和上述端板部的外径D的比d/D的范围为0.1～0.5。
根据这样的构成，由于壳体具有半球形或半椭圆球形的端板部，所以应力不易集中在壳体上，并且可以抑制由燃烧室内的气体产生引起的壳体变形。再者，由于可以使壳体的结构简单化，且可以减少零件个数，所以可以实现气体发生器的小型轻质化和制造成本的大幅降低。
另外，如果内筒体的外径d相对于端板部的外径D过大，则燃烧室的容积变小，可以填充在燃烧室中的气体发生剂的量减少。相反地，如果内筒体的外径d相对于端板部的外径D过小，则存在以下担心在由点火器使引火剂在内筒体的内部着火燃烧时，从内筒体喷出的热流不均匀遍及整个燃烧室，不能使气体发生剂高效地燃烧。因此，通过将内筒体的外径d和端板部的外径D的比d/D的范围取为0.1～0.5，最好取为0.15～0.3，可以确保燃烧室的容积并在燃烧室内填充对产生必需量的气体来说很充分的气体发生剂，进而，可以从内筒体向燃烧室内的全部气体发生剂高效地喷出热流，可以使气体发生剂在燃烧室内均匀燃烧。
第2发明的气体发生器，在上述第1发明中，其特征在于，上述内筒体的长度h和该内筒体伸长方向壳体的长度H的比h/H的范围为0.5～0.95。如果内筒体的长度h相对于内筒体伸长方向壳体的长度H太小，则有以下担心在由点火器使引火剂在内筒体的内部着火燃烧时，从内筒体喷出的热流不均匀遍及整个燃烧室。
因此，通过把h/H的范围取为0.5～0.95，最好取为0.65～0.9，使内筒体在壳体内的燃烧室中较长地伸长，可以从在内筒体内部着火燃烧的引火剂经由多个引火孔向填充在燃烧室内的全部气体发生剂高效地喷出热流，可以使气体发生剂在燃烧室内均匀燃烧。
第3发明的气体发生器，在上述第1发明中，其特征在于，上述多个引火孔的形状为圆形、椭圆形、长孔形、矩形、菱形或梯形中的任一形状。因此，通过在内筒体的外周部设置具有这样形状的多个引火孔，可以经由这些多个引火孔，从在内筒体内部着火燃烧的引火剂向燃烧室喷出热流，可以使燃烧室内的气体发生剂均匀燃烧。
第4发明的气体发生器，在上述第1发明中，其特征在于，上述多个引火孔的个数为4个以上。此外，多个引火孔的个数最好为8个以上。通过这样设定多个引火孔的个数，可以从在内筒体内部着火燃烧的引火剂经由多个引火孔向壳体内的全部气体发生剂高效地喷出热流，可以使气体发生剂在燃烧室内均匀燃烧。
第5发明的气体发生器，在上述第1发明中，其特征在于，上述多个引火孔的总开口面积SA和上述内筒体的表面积SE的比SA/SE的范围为0.01～0.4。如果多个引火孔的总开口面积SA相对于内筒体的表面积SE太小，则有以下担心在由点火器使引火剂在内筒体的内部着火燃烧时，热流不易从内筒体向燃烧室喷出，并且热流不均匀遍及整个燃烧室。
因此，通过把SA/SE的范围取为0.01～0.4，较优取为0.02～0.3，进而更优取为0.08～0.2，可以从内筒体向燃烧室内的全部气体发生剂高效地喷出热流，可以使气体发生剂在燃烧室内均匀燃烧。
第6发明的气体发生器，在上述第1发明中，其特征在于，上述多个引火孔的总开口面积SA和上述多个气体排出孔的总开口面积SD的比SA/SD的范围为0.15～4.5。如果多个引火孔的总开口面积SA与多个气体排出孔的总开口面积SD相比太大，则从内筒体向燃烧室内喷出的热流变大，燃烧室内的气体发生剂一次燃烧瞬间产生大量气体，但是由于在该燃烧室内产生的气体难以从气体排出孔排出到外部，所以存在燃烧室内的压力过度上升的担心。相反地，如果多个引火孔的总开口面积SA与多个气体排出孔的总开口面积SD相比太小，则有以下担心从内筒体向燃烧室供给的热流量变小，燃烧室内产生的气体量减少，而不能从多个气体排出孔向外部排出必需量的气体。
因此，通过把SA/SD的范围取为0.15～4.5，较优取为0.30～3.50，进而更优取为0.50～3.00，可以调整从内筒体经由多个引火孔向燃烧室喷出的热流量和从气体排出孔排出的气体量两者的平衡，可以抑制燃烧室内的压力过度上升，并且可以从壳体排出适当量的燃烧气体。
第7发明的气体发生器，在上述第1发明中，其特征在于，上述气体发生剂的填充量WG和上述引火剂的填充量WE的比WG/WE的范围为10～60。此外，该WG/WE的范围较优为15～50，进而更优为20～45。通过把WG/WE设定在这样的范围内，可以调整在使引火剂在内筒体内燃烧时从内筒体向燃烧室喷出的热流量、和气体发生剂在燃烧室内燃烧产生的燃烧气体量的平衡，可以抑制燃烧室内的压力过度上升，并且可以排出适当量的燃烧气体。
图1是本发明的实施方式的气体发生器的剖视图。
图2是现有的气体发生器的剖视图。
附图标记说明A 气体发生器D 端板部的外径d 内筒体的外径H 壳体的长度h 内筒体的长度1 起始壳2 闭合壳3 壳体4 气体发生剂5 燃烧室6 过滤器部件7 点火机构8 气体排出孔9 筒部10、14 端板部11 破裂部件12 凸缘部13 筒部15 引火孔16 内筒体17 引火剂18 点火器20 按压部件21 按压部件22 缓冲部件24 过滤器按压部件25 底部具体实施方式
下面参照
本发明的实施方式。本实施方式是将本发明应用于使气囊膨胀展开用的气体发生器。此外，把图1中的上下左右的各方向作为上下左右进行以下说明。
如图1所示，气体发生器A包括大致球形的壳体3，由铁、不锈钢、铝、钢材等金属制的起始壳1和闭合壳2构成；燃烧室5，形成在该壳体3内，并填充有由燃烧产生高温气体的气体发生剂4；过滤器部件6，配置在燃烧室5的周围；和点火机构7，安装在壳体3上，且使燃烧室5内的气体发生剂4着火燃烧。
首先说明壳体3。壳体3的闭合壳2包括筒部9、从筒部9连续形成的半球形的端板部10、和从筒部9的下端向径向外侧延伸的凸缘部12。起始壳1和闭合壳2的壁厚最好在1.5mm～3mm的范围。筒部9的长度通常为5mm以上，较优为5～30mm，更优为10～30mm。起始壳1和闭合壳2的各端板部14、10的壳体的长度H、和筒部13、9的外径D的比H/D通常为0.4～1.3，较优为0.6～1.3，进而更优为1.0～1.3。上述比H/D小于0.4的情况下，结构上有气体发生器的组装不能进行的担心，在超过1.3的情况下，接近于气缸型的气体发生器的结构。由此，通过取为这样的范围，即使在气体发生器A内的压力增高的情况下，也可以抑制壳体10的变形，可以实现气体发生器的小型化。在筒部9上，在圆周方向上隔开规定间隔地形成多个圆形气体排出孔8。这些多个气体排出孔8最好形成为例如2列、3列等多列，或者形成为上下方向的位置互相错开孔径的大致一半量的锯齿形。由于通过这样形成多个气体排出孔8，在壳体3内产生的气体不会局部集中而分散排出，所以可以抑制壳体3的变形，也可以抑制后述的气体冷却用和残渣过滤用的过滤器部件6的损伤。再者，可以在上下方向和圆周方向较广的范围使用过滤器部件6，从而可以高效地利用过滤器部件6。
再者，这些多个气体排出孔8的孔径没必要全部为同一孔径，可以适当组合具有多种孔径的气体排出孔8。由此，通过任意设定气体排出孔8的孔径，可以调整壳体3内的压力。例如，通过增大气体排出孔8的孔径，可以抑制壳体3内的压力上升。进而，也可以对应于壳体3内的压力，减小形成壳体3的闭合壳2和起始壳1的壁厚。再者，通过对应于使用的气体发生剂4的种类来设定孔径，也可以调整压力、温度等气体发生特性。
再者，这些气体排出孔8由粘贴在筒部9内周部的带状铝条等破裂部件11密闭，燃烧室5内成为密封状态。
由压接、焊接等接合在闭合壳2上的起始壳1，与上述闭合壳2同样地包括筒部13、和从该筒部13连续形成的半球形的端板部14。另外，在端板部14的中心部，设置有点火机构7。由此，由于在起始壳1上形成有筒部13，所以可以容易进行由压接、焊接等进行的起始壳1和闭合壳2的接合。此外，在可以直接在端板部14的端部处由压接、焊接等接合在闭合壳2上的情况下，也可以省略该筒部13而只由端板部14构成起始壳1。
如以上说明的那样，由于在起始壳1和闭合壳2上设置有半球形的端板部10、14，所以可以在壳体3上尽量减少在燃烧室5内产生气体时壳体3上应力集中的部分。因此，可以尽量减小气体发生时的壳体3的变形，还可以使结构简单化并减少气体发生器A的构成零件个数。此外，端板部10、14不限于半球形，也可以采用半椭圆球形，在该情况下，也可以获得与上述半球形的情况同样的效果。
在壳体3的内侧形成燃烧室5，在该燃烧室5中填充气体发生剂4。另外，在燃烧室5内，气体发生剂4利用后述的点火机构7的热流燃烧从而在燃烧室5内产生燃烧气体。
气体发生剂4为非叠氮类组成物，可以使用由例如燃料、氧化剂、添加剂(粘合剂、残渣形成剂、燃烧调整剂)构成的物质。
作为燃料，可以举出例如含氮化合物。作为含氮化合物，可以举出从例如三唑衍生物、四唑衍生物、胍衍生物、偶氮二甲酰胺衍生物、肼衍生物、尿素衍生物和氨络合物中选择的1种或2种以上的混合物。
作为三唑衍生物的具体例子，可以举出例如5-氧代-1，2，4-三唑、氨基三唑等。作为四唑衍生物的具体例子，可以举出例如四唑、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-四唑二铵盐、5，5′-偶氮四唑二胍盐等。
作为胍衍生物的具体例子，可以举出例如胍、硝基胍、氰基胍、三氨基胍硝酸盐、硝酸胍、硝酸氨基胍、碳酸胍等。作为偶氮二甲酰胺衍生物的具体例子，可以举出例如偶氮二甲酰胺等。作为肼衍生物的具体例子，可以举出例如碳酰肼、硝酸碳酰肼盐配合物、草酸酰肼、硝酸肼盐配合物等。作为尿素衍生物，可以举出例如缩二脲。作为氨络合物，可以举出例如六氨合铜配合物、六氨合钴配合物、四氨合铜配合物、四氨合锌配合物等。
在这些含氮化合物中，最好从四唑衍生物和胍衍生物中选择1种或2种以上，特别地优选硝基胍、硝酸胍、氰基胍、5-氨基四唑、硝酸氨基胍、碳酸胍。
气体发生剂4中的这些含氮化合物的配合比例，根据分子式中的碳原子、氢原子和其他氧化的原子数而不同，但是通常最好为20～70重量％的范围，30～60重量％的范围特别优选。再者，根据添加到气体发生剂4中的氧化剂的种类，含氮化合物的配合比例的绝对数不同。然而，如果含氮化合物的配合比例的绝对数比完全氧化理论量多，则产生气体中的微量CO浓度增大，另一方面，如果含氮化合物的配合比例的绝对数为完全氧化理论量或其以下，则产生气体中的微量NOx浓度增大。因此，最好为保持两者最佳平衡的范围。
作为氧化剂，最好为从包含选自碱金属、碱土金属、过渡金属、和铵中的阳离子的硝酸盐、亚硝酸盐、高氯酸盐的至少1种中选择的氧化剂。也可以采用硝酸盐以外的氧化剂，即亚硝酸盐、高氯酸盐等在气囊充气机领域广泛使用的氧化剂，但是与硝酸盐相比，从亚硝酸盐分子中的氧数减少或使容易向囊外排出的微粉状雾的生成减少等观点看最好为硝酸盐。作为硝酸盐，可以举出例如硝酸钠、硝酸钾、硝酸镁、硝酸锶、相稳定硝酸铵、碱式硝酸铜等，硝酸锶、相稳定硝酸铵、碱式硝酸铜更优。
气体发生剂4中的氧化剂的配合比例根据使用的含氮化合物的种类和量的不同，绝对数不同，但是最好为30～80重量％的范围，特别地与上述CO和NOx浓度相关联最好为40～75重量％的范围。
作为添加剂的粘合剂，只要不给气体发生剂的燃烧行动带来较大坏影响则都可以使用。作为粘合剂，可以举出例如羧甲基纤维素的金属盐、甲基纤维素、羟乙基纤维素、乙酸纤维素、丙酸纤维素、乙丁酸纤维素、硝基纤维素、微结晶性纤维素、瓜尔豆胶、聚乙烯醇、聚丙烯酰胺、淀粉等多糖衍生物、硬脂酸盐等有机粘合剂，和二硫化钼、合成水滑石、酸性白土酸性白土、滑石、斑脱土、硅藻土、高岭土、二氧化硅、氧化铝等无机粘合剂。
粘合剂的配合比例在压制成形的情况下最好为0～10重量％的范围，在挤压成形时最好为2～15重量％的范围。随着添加量增多，成形体的破坏强度变强。但是，组成物中的碳原子和氢原子的数量增多，作为碳原子的不完全燃烧生成物的微量CO气体的浓度增高，产生气体的质量下降。再者，由于阻碍气体发生剂的燃烧，所以最好以最低量进行使用。特别地，如果为超过15重量％的量，则需要增大氧化剂的相对存在比例，燃料的相对比例下降，可以实际应用的气体发生器系统的成立较为困难。
再者，作为添加剂，可以配合残渣形成剂作为粘合剂以外的成份。为了通过与从气体发生剂中特别是氧化剂成份产生的金属氧化物的相互作用，使得在气体发生器内的过滤器中的过滤变得容易而添加残渣形成剂。
作为该残渣形成剂，可以举出从例如氮化硅、碳化硅、酸性白土、二氧化硅、斑脱土类、陶土类等以硅铝酸盐为主要成分的天然产的粘土，合成云母、合成高岭土、合成蒙脱石等人工粘土，作为含水硅镁酸盐矿物的一种的滑石等中选择的物质，其中优选酸性白土或二氧化硅，特别地，酸性白土更优。残渣形成剂的配合比例最好为0～20重量％的范围，2～10重量％的范围更优。如果过多则会导致线燃烧速度的下降和气体发生效率的下降，如果过少则不能充分发挥残渣形成能量。
作为气体发生剂4的优选组合，可以举出包含5-氨基四唑、硝酸锶、合成铝碳酸镁、和氮化硅的气体发生剂，或包含硝酸胍、硝酸锶、碱式硝酸铜、酸性白土的气体发生剂。
再者，也根据需要添加燃烧调节剂。作为燃烧调节剂，可以使用金属氧化物、硅铁合金、活性炭、石墨、或称为黑索金、奥托金、5-氧代-3-硝基-1，2，4-三唑的化合处理火药。燃烧调整剂的配合比例最好为重量比0～20％的范围，重量比2～10％的范围更优。如果过多则导致产生效率的下降，再者，如果过少则不能获得充分的燃烧速度。
作为以上所述构成的气体发生剂的形状，可以使用圆片形、圆柱形、单孔圆筒形、多孔圆筒形、盘形、两端封闭的中空体形状，最好使用两端封闭的圆筒形。所谓的气体发生剂4的成形体两端封闭的状态，是指两端开放的孔被由外向内的两个力封闭的状态。孔可以是完全堵住或不堵住的状态。
说明该两端封闭的中空体形状的气体发生剂4的制造方法的一个例子。由上述含氮化合物、氧化剂、残渣形成剂和粘合剂构成的非叠氮类组成物，首先由V形混合机、或球磨机等混合。进而一边添加水或溶剂(例如乙醇)一边混合，可以获得潮湿状态的药块。在此，所谓的潮湿状态，是指具有一定程度的可塑性的状态，最好为含有为10～25重量％的水或溶剂，重量比为13～18％的状态更优。其后，由挤压成形机(例如在出口具备冲模和内孔用销的机器)把该潮湿状态的药块保持该状态挤压成形为外径最好为1.4mm～4mm，1.5mm～3.5mm更优，内径最好为0.3mm～1.2mm，0.5mm～1.2mm更优的中空筒状成形体。其后，以一定间隔按压被挤压成形机挤压出的中空筒状成形体，从而获得两端封闭的筒状成形体。通常，在以一定间隔按压该中空筒状成形体后，分别切断为在封闭的凹处弯折，然后通过进行在通常50～60℃的范围干燥4～10小时，接着在通常105～120℃的范围干燥6～10小时的2阶段干燥，在端部封闭的状态下，可以获得在内部具有空间的筒状气体发生剂。这样得到的气体发生剂的长度通常在1.5～8mm的范围，最好为1.5～7mm的范围，2～6.5mm的范围更优。
再者，在定压条件下测定气体发生剂4的线燃烧速度，依据经验使用以下Vielle式。
r＝aPn在此，r表示线燃烧速度，a表示常数，P表示压力，n表示压力指数。该压力指数n表示X轴压力的对数相对于Y轴的燃烧速度的对数的曲线的斜率。
用于本实施方式的气体发生器的气体发生剂的优选线燃烧速度的范围为70kgf/cm2下3～60mm/秒，5～35mm/秒更优，再者，优选的压力指数范围为n＝0.90以下，n＝0.75以下更优，n＝0.60以下进而更优，n＝0.60～0.30为特别优选。
再者，作为测定线燃烧速度的方法，一般列出绞合线燃烧装置法、小型马达法、密闭压力容器法。具体来讲，在压制成形为规定大小后，使用通过在表面涂敷限流器(restrictor)得到的试验片，由熔丝切断法等，在高压容器中测定燃烧速度。这时，以高压容器内的压力为变量来测定线燃烧速度，可以从上述Vielle式求得压力指数。
在由闭合壳2和起始壳1构成的壳体3内，沿筒部9、13的内壁设置过滤器部件6。过滤器部件6通过使针织金属网、平织金属网、绉纹织金属线或卷绕金属线的集合体成形为圆环状来廉价制作。该过滤器部件6由分别设在闭合壳2和起始壳1的端板部10、14的内表面的按压部件20、21压在壳体3的内壁侧。
在过滤器部件6外周部的气体排出孔8的周边部，设置过滤器按压部件24。过滤器按压部件24是把称为冲孔金属的形成有多个孔的板状部件形成为环状。这样，通过在气体排出孔8的周边部的过滤器部件6的外周部设置过滤器按压部件24，可以抑制过滤器部件6由于从壳体3排出气体时的压力而变形。
再者，在闭合壳2的端板部10的内表面部，设置缓冲部件22。这些缓冲部件22，由例如陶瓷纤维、发泡硅等形成，防止由外部给予的振动等引起的填充在燃烧室5内的气体发生剂4的裂开等破坏。
下面说明点火机构7。点火机构7，设置在起始壳1的端板部14的中心部，该点火机构7，包括设在壳体3内且具有多个引火孔15和底部25的内筒体16、填充在该内筒体16内的引火剂17、和设为在内筒体16中与引火剂17相接的点火器18。
引火剂17用于使燃烧室5内的气体发生剂4可靠地开始燃烧，作为该引火剂17，可以使用由以一般使用的B/KNO3为代表的金属粉和氧化剂构成的组成物；包含含氮化合物、氧化剂和金属粉的组成物；或气体发生剂组成物。
引火剂17中各成分的含有量，在由金属粉和氧化剂构成的情况下，最好为金属粉成分重量比1～30％，氧化剂成分重量比70～95％的范围，在包含含氮化合物、氧化剂和金属粉的组成物的情况下，最好为金属粉成分重量比1～30％，含氮化合物重量比0～40％，和氧化剂成分重量比50～90％的范围。再者，也可以根据需要包含0～10重量％的在气体发生剂中可以使用的成形用粘合剂。作为成形用粘合剂可以使用一般能够用于气体发生剂的粘合剂。作为引火剂17的形状，可以列出粒状、颗粒状、圆片状(一般相当于医药用品的药片的形状)、圆柱状、筒状或盘状等。在筒状中可以举出例如圆筒状，在圆筒状中可以举出例如单孔圆筒状、多孔圆筒状等。作为制造方法，可以举出例如粉末混合、造粒法(搅拌造粒、喷雾干燥造粒、挤压造粒、转动造粒、压缩造粒等)、打锭成形法等。
内筒体16，以铆接固定等任意方法固定在起始壳1的端板部14上。再者，该内筒体16形成为从形成在壳体3内的燃烧室5的下端部向上方延伸的长筒状。在内筒体16的外周，最好是没收纳有点火器18的部分的外周，形成多个引火孔15，用于在引火剂17在内筒体16内部着火燃烧时，向燃烧室5排出产生的热流。
在此，如果内筒体16的外径d相对于端板部14的外径D(壳体的外径)过大则燃烧室5的容积变小，可以填充在燃烧室5中的气体发生剂4的量减少。相反地，如果内筒体16的外径d相对于端板部14的外径D过小，则存在以下担心在由点火器18使引火剂17在内筒体16的内部着火燃烧时，从内筒体16喷出的热流不均匀遍及整个燃烧室5。因此，将内筒体16的外径d和端板部10、14的外径D的比d/D的范围取为0.1～0.5，最好取为0.15～0.3。在没收纳有点火器18的部分具有底部25。
再者，如果内筒体16的长度h相对于内筒体16伸长方向的壳体3的长度(高度)H太小，则有以下担心在由点火器18使引火剂17在内筒体16的内部着火燃烧时，从内筒体16喷出的热流不均匀遍及整个燃烧室5。因此，把内筒体16的高度(伸长方向的长度)h和壳体3的高度(内筒体16伸长方向的长度)H的比h/H的范围取为0.5～0.95，最好取为0.65～0.9。
这样，通过把d/D、h/H的值分别设定在上述范围，可以充分确保燃烧室5的容积并在燃烧室5内填充对产生必需量的气体来说足够的气体发生剂4，可以从内筒体16向燃烧室5内的全部气体发生剂4高效地喷出热流，可以使气体发生剂4在燃烧室5内均匀燃烧，从而可以使气囊迅速膨胀展开。
再者，作为多个引火孔15的个数，为4个以上，最好为8个以上，8～28个更优，例如，在本实施方式的气体发生器A中，如图1所示，由上下并列的5或6个圆形引火孔15构成的引火孔15的列，在内筒体16的圆周方向4等分位置分别形成1列共计4列。引火孔15的列，可以在内筒体16的圆周方向3～5等分位置分别形成1列，但是最好如图1所示在圆周方向4等分位置分别形成1列。在此，如图1所示，圆周方向邻接的引火孔15的列最好形成为上下稍微错开(例如引火孔15的孔径量)。通过这样构成，在由点火器18使引火剂17着火燃烧时，可以经由多个引火孔15从内筒体16向燃烧室5高效地喷出热流。再者，使上下邻接的引火孔15在圆周方向错开形成，也可以得到同样的效果。在引火孔15的形状为圆形的情况下，其孔径最好为3.5～4.5mm。
再者，多个引火孔15的形状不限于图1所示的圆形，可以为椭圆形、长孔形、矩形、菱形或梯形等各种形状。
再者，如果多个引火孔15的总开口面积SA相对于内筒体16的表面积SE太大，则引火剂17从内筒体16内漏出，相反地，如果太小，则有以下担心在由点火器18使引火剂17在内筒体16的内部着火燃烧时，热流不易从内筒体16向燃烧室5喷出，并且热流不均匀遍及整个燃烧室5。在此所说的内筒体16的表面积SE，可以只是内筒体16的外周面积，也可以是内筒体16的外周面积和底部25的面积的和。
因此，把SA/SE的范围取为0.01～0.4，较优取为0.02～0.30，进而更优取为0.08～0.20。通过这样设定SA/SE的值，可以向内筒体16内可靠地填充引火剂17，可以从内筒体16向燃烧室5内的全部气体发生剂4高效地喷出热流，可以使气体发生剂在燃烧室5内均匀燃烧。
进而，如果多个引火孔15的总开口面积SA与多个气体排出孔8的总开口面积SD相比太大，则在由从内筒体16向燃烧室5内喷出的热流使燃烧室5内的气体发生剂4燃烧并产生气体时，产生的气体难以从气体排出孔8排出，存在燃烧室5内的压力过度上升的担心。相反地，如果多个引火孔15的总开口面积SA与多个气体排出孔8的总开口面积SD相比太小，则有以下担心由于从内筒体16向燃烧室5供给的热流量变小，燃烧室5内产生的气体量减少，因此而不能从多个气体排出孔8向气囊供给必需量的气体。
因此，把SA/SD的范围取为0.15～4.5，较优取为0.3～3.5，进而更优取为0.5～3.0。通过这样设定SA/SD，可以调整从内筒体16经由多个引火孔15向燃烧室5喷出的热流量、和从气体排出孔8排出的气体量的平衡，可以抑制燃烧室5内的压力过度上升，并且可以向气囊排出适当量的气体。
进而，把上述气体发生剂4的填充量WG和内筒体16内的引火剂17的填充量WE的比WG/WE的范围取为10～60，较优为15～50，进而更优为20～45。通过这样设定WG/WE，可以调整从内筒体16经由多个引火孔15向燃烧室5喷出的热流量、和在燃烧室5内产生的气体量的平衡，可以抑制燃烧室5内的压力过度上升，并且可以从壳体3排出适当量的燃烧气体。
以上说明的气体发生器A，作为1筒式的气体发生器，主要组装入安装在副驾驶座侧的仪表板内的气囊模块。
另外，在组装入气囊模块后，气体发生器A的点火机构7，连接在省略图示的车两侧连接器上。此外，当然也可以把该气体发生器A应用于驾驶座侧的气囊模块。
另外，例如在设在汽车上的撞击传感器检测到汽车撞击时，如果由连接在点火机构7上的点火管点火回路使点火机构7动作，则填充在内筒体16内的引火剂17着火燃烧，热流从内筒体16经由多个引火孔15向燃烧室5喷出。在此，通过把壳体3的外径尺寸、内筒体16的外径尺寸、多个引火孔15的孔径、个数及其配置、气体发生剂4和引火剂17的填充量适当设定在上述范围，可以确保燃烧室5的内容积并在燃烧室内填充对产生必需量的气体来说足够的气体发生剂4。进而，可以从内筒体16向燃烧室5内的全部气体发生剂4高效地喷出热流，可以使气体发生剂4在燃烧室5内均匀燃烧。
如果从内筒体16向燃烧室5内的气体发生剂4喷出热流，则燃烧室5内的气体发生剂4燃烧并在燃烧室5内产生高温气体。这时，虽然燃烧室5内的压力上升，但是由于壳体3为大致球形，所以具有可以充分经受燃烧室5内的压力上升的强度，其变形极小。另外，燃烧室5内产生的高温气体，通过过滤器部件6，冲破破裂部件11而从气体排出孔8排出。
在此，在高温气体通过过滤器部件6时，过滤器部件6在冷却气体的同时还过滤气体中的残渣。再者，由于过滤器部件6设置在燃烧室5的大致整个区域，所以可以有效利用过滤器部件6。因此，由过滤器部件6可以使气体充分冷却，并且可以把充分过滤了残渣的气体从气体排出孔8排出。
实施例下面，作为实施例，具体说明本发明的气体发生器，但是并不限于以下实施例。
在图1所示的气体发生器中，使端板部10的外径D为70mm，壳体3的长度H为75mm，气体排出孔8的孔径为2.6mm，气体排出孔8的个数为20个，气体排出孔8的总开口面积SD为106mm2。再者，使内筒体16的长度h为62mm，内筒体16的外径d为12mm，内筒体16的表面积SE为3700mm2。进而，使引火孔15的形状为圆形，引火孔15的个数为22个，引火孔15的孔径为4.0mm，引火孔15的总开口面积SA为276mm2。进而，使气体发生剂4的填充量WG为90g，引火剂17的填充量WE为3.8g。
参考例1本发明的气体发生器中使用的两端封闭的中空体形状的气体发生剂的制造例向以硝酸胍43.5重量％、硝酸锶25重量％、碱式硝酸铜25重量％、酸性白土2.5重量％、聚丙烯酰胺4重量％的组成混合的组成物中，添加3重量％的乙醇和13重量％的水并混合，搅拌，制成搅拌块，由在出口具备内径2mm的冲模和外径0.5mm的内孔用销的挤压机，以挤压压力8MPa挤压，一边由传导带传导挤压为棒状的成形体，一边将其送出至成形用齿轮间，由成形用齿轮的凸齿以4.4mm的间隔形成凹部，并切断为在其凹部弯折后，在55℃的温度下干燥8小时，然后在110℃的温度下干燥8小时，从而制成气体发生剂。
权利要求
1.一种气体发生器，具有金属制壳体，具有起始壳和闭合壳；燃烧室，形成在上述壳体内，填充有由燃烧产生高温气体的气体发生剂；过滤器部件，配置在上述燃烧室周围；点火机构，安装在上述壳体上且使上述燃烧室内的上述气体发生剂着火燃烧；和多个气体排出孔，形成在上述壳体上且排出在上述燃烧室中产生的气体，构成上述壳体的起始壳和闭合壳的某一方或两方具有半球形或半椭圆球形的端板部，具有从上述端板部连续形成的直径D的筒部，上述筒部的外径D与上述起始壳和闭合壳的各端板部的壳体长度H的比H/D的范围为0.4～1.3，上述点火机构，具备内筒体，设在壳体内，具有多个引火孔且具有底部；引火剂，填充在该内筒体中；和点火器，设置为在上述内筒体内与引火剂相接，上述内筒体的外径d和上述端板部的外径D的比d/D的范围为0.1～0.5。
2.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，上述内筒体的长度h和该内筒体伸长方向的壳体长度H的比h/H的范围为0.5～0.95。
3.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，上述多个引火孔的形状为圆形、椭圆形、长孔形、矩形、菱形或梯形中的任一形状。
4.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，上述多个引火孔的个数为4个以上。
5.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，上述多个引火孔的总开口面积SA和上述内筒体的表面积SE的比SA/SE的范围为0.01～0.4。
6.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，上述多个引火孔的总开口面积SA和上述多个气体排出孔的总开口面积SD的比SA/SD的范围为0.15～4.5。
7.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于，上述气体发生剂的填充量WG和上述引火剂的填充量WE的比WG/WE的范围为10～60。
全文摘要
本发明提供一种气体发生器，可以在维持壳体较高安全性的同时在燃烧室内填充充分的气体发生剂，进而，可以使气体发生剂在燃烧室内均匀且高效地燃烧。气体发生器(A)具有壳体(3)，具有起始壳(1)和闭合壳(2)；燃烧室(5)，填充有气体发生剂(4)；和点火机构(7)，使气体发生剂(4)着火燃烧，起始壳(1)和闭合壳(2)具有半球形的端板部(10)、(14)，从上述端板部(10)、(14)连续形成的筒部(9)、(13)的外径D与壳体长度H的比H/D的范围为0.4～1.3，上述点火机构(7)，具备内筒体(16)，具有多个引火孔(15)；引火剂(17)，填充在该内筒体(16)中，内筒体(16)的外径d和上述端板部(10)、(14)的外径D的比d/D的范围为0.1～0.5。
文档编号B01J7/00GK1863696SQ20048002918
公开日2006年11月15日 申请日期2004年8月5日 优先权日2003年8月6日
发明者斋藤哲雄, 道齐隆义, 末广昭彦, 田村和久 申请人:日本化药株式会社