CN1461271A - 气体发生器 - Google Patents

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田口征吾
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Nippon Kayaku Co Ltd
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Abstract

一种气体发生器，具有由2个或3个以上隔壁所划分的2个或3个以上的室，在前述室的至少一个中具有气体发生剂，在各隔壁，通过设在该隔壁上的多个孔而分别形成气体流量限制装置，在由气体发生剂产生的气体从燃烧室向气体发生器外部放出的路径上配置2个或3个以上气体流量限制装置，在该气体流量限制装置的各自的开口总面积中，在设最小的面积为A时，规定了其次大的开口总面积B与A的关系。

Description

气体发生器
技术领域
本发明涉及例如使汽车的气囊动作的气体发生器。
技术背景
为了保护乘客防止来自汽车碰撞时所产生的冲击，作为其安全装置之一，众所周知的有气囊。该气囊是用气体发生器所产生的大量的高温、高压气体而动作的。这种气体发生器作为产生气体的方式，众所周知，以往大致分为两类。1类是由完全为固体的气体发生剂的燃烧而产生所发生气体的焰火方式，而另一类是把保持高压气体的容器与气体发生器组合而成的混合方式，而此气体发生器是为了把热供给高压气体而由少量的火药组成物来产生气体。因为以往的气体发生器在乘客与打开的气囊碰撞之后还产生气体，所以，气囊的缓冲击性能不佳，对乘客的伤害性大。这是因为气体发生器在动作初期放出大量气体，而在其后继续缓慢放出气体的特性所引起的。
作为解决该问题的装置，提出了适度充气技术的装置。气体发生器通常是通过60升容器试验来确定其燃烧性能。在60升的钢制容器里设置气体发生器，根据点火时的压力对于时间的反应情况，得到压力曲线。
通常，在汽车碰撞时，到乘客与方向盘、或是仪表板碰撞为止的时间为50～100ms。若到乘客碰撞为止时气囊还没有打开结束，则在乘客被气囊阻挡后，气囊还在继续膨胀。因此，存在乘客伤害性大的危险。被认为是伤害性大的气体发生器的压力曲线是在5～20ms时的压力上升迅速，而且，即使在大大超过50ms～60ms的时间领域，压力也还在缓慢上升。作为曲线整体，成为向上凸的圆弧形状。
作为为了达到这种性能的装置，提出了各种各样的方法。这些方法作为在构造方面所作的研究是：或是将气体发生器的气体发生剂充填室分成两个，或是把两个气体发生器组合而形成的构造。而且，在气体发生剂的形状方面也作了研究。
但是，在这些方法中，存在着或是效果不充分、或是成本高等若干问题。
本发明的课题是提供低成本、而且对乘客伤害性低的气体发生器。
发明的公开
本发明人员为解决上述课题而锐意研究的结果，发现：通过在气体发生器配置2处以上的气体流量限制装置，并规定其开口面积比，则可以得到适合于适度充气(ソフトインフレ-シヨン)的燃烧性能，从而完成了本发明。
即，本发明具有以下的特征。
(1)一种气体发生器，其特征在于：具有由2个或3个以上隔壁所分成的2个或3个以上的室，在前述室的至少一个中具有气体发生剂，在各隔壁形成由设在该隔壁的1个或2个以上的孔所构成的气体流量限制装置，在气体发生剂所产生的气体从燃烧室向气体发生器外部放出的路径上配置2个或3个以上的气体流量限制装置，在各气体流量限制装置的开口面积(构成气体流量限制装置的前述孔的总开口面积)中，设最小的面积为A时，其次大的开口面积B满足以下(1)式的关系。
A≤B＜1.5A    (1)
(2)其特征在于：前述气体流量限制装置开口面积B调整为A～1.3A。
(3)其特征在于：前述气体流量限制装置的具有开口面积A的孔或具有开口面积B的孔是从前述室连通到前述气体发生器外。
(4)其特征在于：前述气体发生剂的至少一部分是由固体的气体发生剂构成，在前述燃烧室设有收集气体发生剂燃烧时的固体残渣的装置。
(5)其特征在于：收集前述固体残渣的装置是平纹金属丝网、网眼钢板、穿孔板。
(6)其特征在于：在前述气体流量限制装置的任一个中，设有根据压力而调整开口面积的装置。
(7)其特征在于：根据前述压力而调整开口面积的装置是通过使贴附在气体流量限制装置上的密封带的破坏压力变化而作用。
(8)其特征在于：根据前述压力而调整开口面积的装置是通过组合开口面积不同的气体流量限制装置而作用。
(9)其特征在于：前述气体发生剂的至少一部分是由固体的气体发生剂构成，在该固体的气体发生剂中，设：
F(z)＝气体发生剂燃烧表面积/气体发生剂初期表面积
z＝气体发生剂燃烧重量/气体发生剂初期重量
的情况时，则如下来调整形状：
z＝0.4时，F(z)＝0.6～0.9
z＝0.6时，F(z)＝0.5～0.8
(10)其特征在于：前述气体发生剂由压制(打锭)成形，其形状为圆柱、或片状。
图的简单说明
图1是本发明涉及的气体发生器的一例的概略剖面图。
图2是本发明涉及的气体发生器的一例的概略剖面图。
图3是本发明涉及的气体发生器的一例的概略剖面图。
图4是本发明涉及的气体发生器的一例的概略剖面图，也是在各实施例以及各比较例中使用的气体发生器的一例的概略剖面图。
图5是本发明涉及的气体发生器的一例的概略剖面图。
图6是表示实施例1的60升容器试验结果的曲线图。
图7是表示实施例2的60升容器试验结果的曲线图。
图8是表示比较例1的60升容器试验结果的曲线图。
图9是表示比较例2的60升容器试验结果的曲线图。
图10是表示实施例以及比较例中所使用的气体发生器的开口面积的表。
图11是汇总实施例以及比较例的气体发生器的60升容器试验结果的表。
实施发明的最佳形式
本发明的气体发生器含有充填气体发生剂的燃烧室，具有至少2个以上的室，具有区分/划分各室的隔壁，在各隔壁设有把室间或室与气体发生器外连通的多个孔，由该多个孔在各隔壁形成了起到限制气体流量作用的气体流量限制装置。而且，在从燃烧室向气体发生器外部放出由气体发生剂所产生的气体的路径上，配置2处以上的气体流量限制装置，关于其2处以上的气体流量限制装置的开口面积(构成气体流量限制装置的孔的总开口面积)，通过规定最小的开口面积和其次大的气体流量限制装置的开口面积的比，由此而得到了本发明的效果。若是采取这样构成的气体发生器，则气体发生器的形状没有特别的限制，可以采取任意的形状。而且，燃烧室的数目也没有特别的限制。
此处，所谓燃烧室是指具有气体发生剂的室。作为气体发生剂，并不限定为所谓一般的固体的气体发生剂，例如，作为本发明中的气体发生剂也可以采用混合型气体发生剂类的固体气体发生剂与惰性气体的组合，或者采用固体气体发生剂与氧化性气体、可燃性气体的组合，或是由可燃性液体组成的气体发生剂。最好是固体的气体发生剂(以下没有特别说明时，所谓气体发生剂是指固体的气体发生剂)。在燃烧室以外的室，不合有气体发生剂。另外，在本说明书中，没有把为了使这些气体发生剂开始产生气体的，例如，接受来自传感器的电气信号而点火的点火器具、或是接受点火器具的火焰并发火而使气体发生剂燃烧的增强剂等引爆剂定义为气体发生剂。因此，除了把这些引爆剂与气体发生剂装放在同一室时为例外，而不把仅装放这些引爆剂的室定义为燃烧室。可以在气体发生器内通过隔壁来划分仅装放引爆剂的室(引爆剂室)。但是，在燃烧室产生的气体放出到气体发生器外部而不经过引爆剂室的场合，设置在划分引爆剂室的隔壁上的孔并不构成本说明书中所说的气体流量限制装置。
更详细地进行说明。
本发明的各气体流量限制装置的开口面积适宜地调整为气体发生器能够发挥最佳的燃烧性能。气体流量限制装置的开口面积可由所使用的气体发生剂的燃烧特性所调节，而且，气体发生剂的燃烧特性根据气体发生剂的形状、组成而变化。通常，气体发生剂的燃烧速度快的场合、或气体发生剂表面积大的场合，气体流量限制装置的面积要较大，而气体发生剂的燃烧速度慢的场合、或气体发生剂表面积小的场合，气体流量限制装置的面积要较小。而且，也可以在从燃烧室向气体发生器外部放出的路径上所存在的任一处来调整适当的气体流量限制装置的开口面积。
在本发明的气体发生器中，在从燃烧室向气体发生器外部放出气体的路径上所存在的至少2处以上的限制气体流出的气体流量限制装置的开口面积中，在设开口面积最小的开口面积为A的场合(当相同开口面积的气体流量限制装置为多个时，是其任意一个)，其次大的开口面积B(当相同开口面积的气体流量限制装置为多个时，没有被设为A的气体流量限制装置，但在该气体流量限制装置为多个时，则为其任意一个)最好是调整为从1×A至1.5×A之间，而最佳的是把气体流量限制装置面积B调整为从1×A至1.3×A之间。这样，气体发生器的压力曲线到50～60ms为止，压力上升结束，压力曲线形状成为直线或是向下凸的圆弧。
构成气体流量限制装置的孔可以是任意的形状，例如可举出圆形、四边形等。而且，配置在一个室(设置在一个隔壁)的孔也可以不是全部相同的形状。
至设置开口面积最小的气体流量限制装置的隔壁所形成的空间的容积、与到设置第2小的开口面积的气体流量限制装置的隔壁所形成的空间的容积之比，在2个容积里，若设含有气体发生剂的室为a、而另一个为b时，则其容积比最好调整为：a∶b＝1∶2～10∶1。而且，气体的流量限制装置的具有开口面积(最小的)的孔或是具有开口面积(第2小的)的孔，最好是从前述室连通到前述气体发生器外。
而且，为了气体发生器内的防湿等，可以在孔上设有铝等制成的密封带。密封带可以设在多个孔的任一个上，但最好是设在最外部的孔处。密封带由于来自气体发生剂的气体压力而破断，而孔被打开。
气体发生器的气体发生剂由于燃烧而产生大量的固体残渣，在放出大量燃烧热的场合(例如：使用固体的气体发生剂的场合)，最好是使用为了收集固体残渣、冷却高温气体的过滤部件。而且，通过过滤部件可以防止固体残渣把孔闭塞。可以在气体发生器的任一处配置过滤部件，而且，也不限定个数。过滤部件的形状也可以是四边形、圆盘状、圆筒状、三角锥等任意的形状。
过滤部件用铁等钢材构成，具体可举出平纹金属丝网、网眼钢板、穿孔板等。收集装置的网眼最好是0.5mm～5.0mm，而最佳是0.7mm～4.0mm。
另外，气体发生剂根据温度其燃烧性变化，以往，在低温下，压力上升慢，气囊的膨胀缓慢，而在高温下，压力上升快，气囊打开迅速。因此，从低温域到高温域把气体发生器的输出进行良好的调整是很困难的。
在本发明的气体发生器中，通过在气体流量限制装置的任一个来设置根据压力而调整开口面积的装置(开口面积调整装置)，能够从低温域到高温域对气体发生器的输出进行良好的调整。即，设置调整装置，以使得在低温下，气体流量限制装置开口面积小，而在高温下，其开口面积大。这样，可以使得气体发生剂由于温度而引起的燃烧性变化小。在低温下，因为开口面积变小，所以燃烧室内的压力增加比率变大，使气体发生剂的燃烧速度增加。在高温下，因为开口面积变大，所以燃烧室内的压力增加比率变小，使气体发生剂的燃烧速度降低。因此，能使气体发生器的燃烧性能受温度变化的影响小。
作为开口面积调整装置的具体例，理想的方法是使贴附在孔上的密封带的破坏压力变化。
作为使密封带的破坏压力变化的方法有：或是使密封带的厚度变化、或是使其材质变化的方法。而且，使孔的开口面积变化的方法也是很好的。在使用相同密封带的场合，开口面积大的孔在较低压下容易开口，而开口面积小的孔在较高压下开口。
而且，将这两种装置组合的方法也是有效果的。
通过使这些密封带的破坏压力变化，随着燃烧室内的压力上升，首先，设置破坏压力最低的密封带的孔开口，其次，设置破坏压力低的密封带的孔开口。这样，可以由压力来调整气体流量限制装置的开口面积。
对开口面积调整装置进一步详细叙述。孔的开口临界压力可以是2个等级以上。例如，对于在3个等级的温度：-40℃、25℃、85℃时的动作条件，说明调整3个等级的气体流量限制装置开口面积的情况。若设：在上述的各温度下动作的气体发生器(没有调整开口面积的机构)燃烧室内的压力最大值分别为Pmax(-40℃)、Pmax(25℃)、Pmax(85℃)，则最好是把各个孔的破坏压力设定为：在Pmax(-40℃)以下压力下开口的孔、比Pmax(-40℃)高而比Pmax(25℃)低的压力下开口的孔、比Pmax(25℃)高比Pmax(85℃)低的压力下开口的孔。
说明在本发明的气体发生器中所使用的气体发生剂。气体发生剂，作为燃料例如可举出：含氮有机化合物(例如硝酸胍)、四唑类、硝基胍等，作为氧化剂可举出最好是由无机化合物(例如硝酸锶、碱性硝酸铜、硝酸胺)组合而成的非叠氮基系列组合物。而且，气体发生剂可以含有粘结剂。作为粘结剂例如可举出合成水滑石等。形状最好是制造成本低、且能够大量生产的圆柱状、球状、长方体等形状。虽然也可以使用相对直径而厚度薄的盘状、或单孔、多孔圆筒状等，但存在着或是成形体的强度低、而且或是因为形状复杂而增加成本、以及气体发生剂的装填密度低等不利点。
这里，从一般的火药类的燃烧理论，气体发生剂的气体产生量根据形状可进行某种程度的推算(能量物质手册，初版，p320，共立出版(株))。如上所述，具有圆柱状等代表的简单形状的气体发生剂的制造成本低，但具有随着燃烧而气体产生量减少的特性。因此，在使用通常的气体发生器的场合，燃烧初期的气体发生量多，导致在60升容器试验时的急剧的压力上升，成为伤害性高的气体发生器。
但是，在本发明气体发生器中，即使对于具有这种燃烧特性的气体发生剂也能够实现适度充气，不仅增加了气体发生剂的形状的选择性，而且能够低成本地制造气体发生剂。
即，本发明的气体发生器所适合的气体发生剂是：成形为满足以下关系的形状的、制造上的优点多、而且不适于在气体发生器的输出调整的气体发生剂。
在设：
F(z)＝气体发生剂燃烧表面积/气体发生剂初期表面积
z＝气体发生剂燃烧重量/气体发生剂初期重量
的情况时，则有：
z＝0.4时，F(z)＝0.6～0.9
z＝0.6时，F(z)＝0.5～0.8
上述的关系式表示：在从z为0.4或0.6的总的产生气体量所看到的气体发生剂的燃烧中，气体发生剂的表面积与初期(气体发生剂燃烧开始时)相比，减少到0.6～0.9或0.5～0.8。这意味着从表面燃烧的气体发生剂，每单位时间的燃烧领域(产生气体量)具有减少的倾向。作为满足这种关系的形状的代表是圆柱状、或片状(片剂)的气体发生剂。而且，作为气体发生剂的形状，众所周知的还有盘状或通心粉状(单孔圆筒状)等，但是这些形状的气体发生剂随着燃烧时的表面积的减少小，若用上述的关系式，则在z＝0.4时，F(z)超过0.9，可近似为1。而且，因为藕状(多孔圆筒状)具有随着燃烧而表面积增加的倾向，所以，若用上述的表达式，则在z＝0.4时，F(z)超过1。当然，不满足上述关系式的这些气体发生剂，任一个当然都可以在本发明的气体发生器中使用，不满足上述关系式类的气体发生剂可以与使用盘状气体发生剂的情况一样来使用，这可以说是本发明气体发生器的优异特性。
其次，参照图1～图5说明本发明的气体发生器的实施形式例。
图1是本发明的第1实施例所涉及的气体发生器的剖面图。图1中，气体发生器D1是使驾驶席用气囊膨胀打开的气体发生器，具备：短圆筒状的外壳1、嵌插在外壳1内并在内部分成燃烧室8的内筒件7、配置在外壳1内的内筒件7外侧的过滤部件13、使装填在燃烧室8内的片状的气体发生剂4燃烧的点火装置20。
通过焊接将上容器2与下容器3接合而形成封闭构造的外壳1。
上容器2为杯状，在侧筒部2b的周围、在垂直外壳1轴心的方向开有多个气体放出孔10。
下容器3为盘状，具有：确定内筒件7位置的第1侧筒部3a、和上容器2的侧筒部2b的端部相接合的第2侧筒部3b，另外，在外周侧向周外方形成凸缘3c。而且，在下容器3的中心部形成有为了安装点火装置20的安装部3d。
内筒件7在外壳1内从上容器2内侧配设至下容器3内侧，且在下容器3侧与第1台阶3a的内周相接。而且，内筒件7在周围在垂直轴心的方向开有连通内筒件7内外的气体通过孔12。
内筒件7的内周侧成为装填气体发生剂4的燃烧室8，另外，在燃烧室8的中心部，在下容器3配设有点火装置20。
而且，在内筒件7的外周与上容器2的侧筒部2b的内周之间形成过滤器室5，在过滤器室5内配置过滤部件13，该过滤部件13是由分别与上容器2以及下容器3连接的2个固定器具21来固定。
过滤部件13，例如，可由针织编织金属丝网、平纹金属丝网或卷曲编织金属丝材料的集合体来廉价制作。过滤部件13与安装在其两端部的固定器具21一起配置在从上容器2内侧至下容器3内侧的整个区域，由于过滤部件13内周的燃烧室8内的气体发生剂4的燃烧而产生的气体，通过过滤部件13而放出气体发生器D1外。
点火装置20是由引火药24、装放引火药24的引火药帽22、点火器23、保持点火器的点火器夹具25构成，使点火器23对着引火药24而把保持点火器23的点火器夹具25插入固定。而且，通过把点火器夹具25固定在下容器3的安装部3d，而将点火装置20安装在下容器3。而且，在引火药帽22的侧筒部的周围开口有引火孔22a，该引火孔22a与充填气体发生剂4的燃烧室8内连通。
在图1中，点火器23图示的是销型点火器，除了销形点火器之外也可以使用引线型点火器。
另外，在外壳1内，由设在内筒件7的多个气体通过孔12而形成第1气体流量限制装置，上述内筒件7是成为划分燃烧室8的第1隔壁，由设在上容器2的侧筒部2b的多个气体放出孔10而形成第2气体流量限制装置，而上述上容器2的侧筒部2b是在燃烧室8外侧与内筒件7一起形成划分过滤室5的第2隔壁。而且，第1气体流量限制装置的开口面积S1与第2气体流量限制装置的开口面积S2的关系制成如下关系：S1≤S2＜1.5×S1、或：S2≤S1＜1.5×S2。
把这样构成的气体发生器D1装入安装在方向盘内的气囊组件。而且，把气体发生器D1的点火装置20与省略图示的车辆侧端子分别连接，并与控制部连接。控制部是由检测汽车碰撞的碰撞传感器(加速度传感器)、与点火装置20的点火器23通电的升压回路、备用电容器、点火器(点火器)驱动回路构成，由微机控制。
这样，与控制部连接的气体发生器D1，由未图示的碰撞传感器测出汽车的碰撞，首先通过与点火的点火器23连接的点火器驱动回路而仅使点火器23动作(通电发火)，通过使燃烧室8内的气体发生剂4燃烧，产生高温气体。
在燃烧室8内产生的高温气体，首先通过由设在内筒件7的气体通过孔12所形成的第1气体流量限制装置而喷出到过滤室5内，上述内筒件7是位于气体从燃烧室向气体发生器外部放出路径处的第1隔壁。此时，因为适当地设定了第1气体流量限制装置的开口面积S1，所以，燃烧室8内的压力维持在适于气体发生剂4的燃烧的程度。
接着，流入过滤室5内的气体流入过滤部件13，在残渣收集以及冷却后，经过由设在上容器2的侧筒部2b的气体放出孔10所形成的第2气体流量限制装置而放出到气体发生器D1外，上述上容器2的侧筒部2b是位于气体从燃烧室向气体发生器外部放出路径处的第2隔壁。此时，因为第2气体流量限制装置的开口面积S2相对于S1是如前所述而进行的调整，所以，气体发生器D1在60升容器试验中，压力直线上升，作为气囊用气体发生器发挥了最佳的气体放出性能。而且，虽然气体发生器D1使用的气体发生剂是燃烧面积随着燃烧而显著减少的片剂型的气体发生剂4，但基本不会产生由此而引起的影响。
其次，参照图2说明本发明其它实施形式中的气体发生器。
在图2所示的气体发生器D2中，与图1所示的气体发生器D1的不同点是：由隔板15、隔板16将燃烧室8、过滤室5从上下隔成燃烧室8a、8b及过滤室5a、5b。因为其它点与图1所示的气体发生器D1相同，故使用同一符号而省略详细说明。
把燃烧室8上下隔开的隔板15设置在沿内筒件7的内周面，划分为燃烧室8a和8b。而且，在燃烧室8a、8b分别设有为了使气体发生剂4燃烧的点火装置20a、20b。另外，在隔板15的大致中心部，为了与点火装置20a的安装部25a接合，在下容器3侧具有筒状部15a。
把过滤室5上下隔开的隔板16设置在内筒件7的外周面与上容器2的侧筒部2b的内周面之间，划分为过滤室5a和5b。而且，在过滤室5a、5b分别配置有过滤部件13a、13b。
而且，在内筒件7设有为了把燃烧室8a、8b与过滤室5a、5b之间连通而分别开口的气体通过孔12a、12b，另外，在上容器2的侧筒部2b，在外壳1轴心的垂直方向分别开口有把各过滤室5a、5b与气体发生器D2外部连通的气体放出孔10a、10b。
这样，在气体发生器D2中，由设在内筒件7的多个气体通过孔12a、12b而形成第1气体流量限制装置(以下，把对于燃烧室8a的第1气体流量限制装置称为第1气体流量装置a，把对于燃烧室8b的第1气体流量限制装置称为第1气体流量装置b，加以区别。后述的第2气体流量限制装置也同样。)，而上述的内筒件7是成为划分燃烧室8的第1隔壁，由设在上容器2的侧筒部2 b的多个气体放出孔10a、10b而形成第2气体流量限制装置，而上述上容器2的侧筒部2b是在燃烧室8外侧与内筒件7一起成为划分过滤室5的第2隔壁。而且，第1气体流量限制装置a的开口面积S1与第2气体流量限制装置a的开口面积S2的关系、以及第1气体流量限制装置b的开口面积S1与第2气体流量限制装置b的开口面积S2的关系中的任一个，双方最好是制成如下关系：S1≤S2＜1.5×S1、或：S2≤S1＜1.5×S2。
因此，气体发生器D2在60升容器试验中，压力直线上升，作为气囊用气体发生器发挥了最佳的气体放出性能。而且，虽然在气体发生器D2使用的是燃烧面积随着燃烧而显著减少的片剂型的气体发生剂4，但基本不会产生由此而发生的影响。
其次，参照图3说明本发明其它实施形式中的气体发生器。
在图3所示的气体发生器D3中，与图2所示的气体发生器D2不同点是没有隔板16。其它方面与图2的气体发生器D2相同。另外，因为没有隔板16，而且因为关于内筒件7外周是与图1所示的气体发生器D1相同，因此，对这些使用与图1以及图2相同的符号，省略详细说明。
在气体发生器D3中，由设在内筒件7的多个气体通过孔12a、12b而形成第1气体流量限制装置，而上述的内筒件7是成为划分燃烧室8的第1隔壁，由设在上容器2的侧筒部2b的多个气体放出孔10而形成第2气体流量限制装置，上述上容器2的侧筒部2b是在燃烧室8外侧与内筒件7一起成为划分过滤室5的第2隔壁。而且，第1气体流量限制装置a的开口面积与第1气体流量限制装置b的开口面积的和S1与第2气体流量限制装置b的开口面积S2的关系，调整为如下关系：S1≤S2＜1.5×S1、或：S2≤S1＜1.5×S2。
因此，气体发生器D3在60升容器试验中，压力直线上升，作为气囊用气体发生器发挥了最佳的气体放出性能。而且，虽然在气体发生器D3使用的是燃烧面积随着燃烧而显著减少的片剂型的气体发生剂4，但基本不会产生由此而发生的影响。
其次，参照图4说明本发明其它实施形式中的气体发生器。
图4表示本发明的实施形式所涉及气体发生器的剖面图。图4所示的气体发生器P1主要是用于使助手席用的气囊膨胀打开的气体发生器。
气体发生器P1具备：外壳1、安装在外壳1的一个轴端部的点火装置20、把该点火装置20与外壳1划分为燃烧室38和过滤室5的隔板37、充填在燃烧室38内的内周部的片剂状的气体发生剂4。
外壳1是由两端开口的外筒件32、封闭外筒件32的一端侧的盖板36和盖部件34而构成。该外壳1是将盖板36与盖部件34嵌插在外筒件32内的各开口侧、而在内部形成密封空间的构造。这样，外壳1成为以盖板36与盖部件34为各轴端部、且两端封闭的长圆筒形状。而且，该外壳1的内部的密封空间由隔板37而划分成燃烧室38与过滤室35的2个室。而且，在燃烧室38内配置气体发生剂4，而在过滤室35配置中空圆筒状的过滤部件33。
隔板37具有台阶部，且在外壳1的轴心上形成气体通过孔42。该气体通过孔42将燃烧室38与过滤室35连通。从外周侧铆接固定外筒件32之后，在外筒件32的既定位置再焊接隔板37。
气体通过孔42由贴附在隔板37的爆破板43封闭。爆破板43由铝等金属箔形成，起到了燃烧室38内的防湿和内压调整的作用。
在外筒件32的过滤室35侧，形成了把过滤室35内与气体发生器P1外连通的多个气体放出孔11。在外筒件32的轴向以及周向，每隔所定间隔而形成各气体放出孔11。
点火装置20是由引火药28、具有装入引火药28的喷嘴部的引火药帽27、点火器23、保持点火器的点火器夹具26所构成，使点火器23对着引火药28而把保持点火器23的点火器夹具26插入固定。而且，在盖部件34设有为了安装点火装置20的安装部34d，通过把点火器夹具26固定在该安装部34d，而将点火装置20安装在盖部件34。而且，在引火药帽27的喷嘴部的侧面，在轴向以及周向开口有与燃烧室38内连通的多个引火孔27a。
过滤部件33，例如，可由针织编织金属丝网、平纹金属丝网或卷曲编织金属丝材料的集合体来廉价制作。过滤部件33配置在从隔板37至盖板36的大致整个区域，由燃烧室38内的气体发生剂4的燃烧而产生的气体，通过过滤部件33而放出气体发生器P1外。
圆筒状的间隔件39通过引火药帽27的外周与隔板27的台阶部而与燃烧室38配合，在间隔件39外周与外筒件32内周之间充填气体发生剂4。而且，间隔件39用平纹金属丝网构成，对于气体通过孔42、气体放出孔11具有充分的开口网眼。
而且，在外壳1内，由设在隔板37的气体通过孔42而形成第1气体流量限制装置，上述隔板37是成为划分燃烧室38的第1隔壁，由设在外筒件32的多个气体放出孔11而形成第2气体流量限制装置，而上述外筒件32是在燃烧室38外侧与隔板37一起形成划分过滤室35的第2隔壁。而且，第1气体流量限制装置的开口面积S1与第2气体流量限制装置的开口面积S2的关系制成如下关系：S1≤S2＜1.5×S1、或：S2≤S1＜1.5×S2。
其次，由图4说明气体发生器P1的动作。
当碰撞传感器检测到汽车的碰撞时，如图4所示，使气体发生器P1的点火装置20的点火器23通电发火。由点火器23发火引起的火焰向引火药帽27内喷出，使引火药28起火燃烧。在引火药帽27内，产生火焰等的热以及高温气体，由这些热能瞬时向充填在引火药帽27的喷嘴部的引火药28侧进行燃烧，火焰从引火孔27a向间隔件39的内周喷出，通过间隔件39，气体发生剂4起火燃烧，开始产生气体。由于气体发生剂4的燃烧而产生的气体再次通过间隔件39而向间隔件39的内周喷出，燃烧室38内的压力上升。不久，当燃烧室38内的压力达到所定的压力时，设在隔板37的爆破板43破裂。这样，气体通过由气体通过孔42所形成的第1气体流量限制装置而流入过滤室35内，上述气体通过孔42是设在作为第1隔壁的隔板37。此时，因为第1气体流量限制装置的开口面积S1适当地进行了设定，所以，燃烧室38内的压力保持在适于气体发生剂4的燃烧的程度。
流入过滤室35内的高温气体经过过滤室35的过滤部件33的中空部，从轴向整个区域流入过滤部件33内，在此处经过收集和冷却，再经过由气体放出孔11所形成的第2气体流量限制装置而放出气体发生器P1外，上述气体放出孔11是设在作为第2隔壁的外筒件32。此时，因为第2气体流量限制装置的开口面积S2相对于S1是如前所述而进行了调整，所以，气体发生器P1在60升容器试验中，压力直线上升，作为气囊用气体发生器发挥了最佳的气体放出性能。而且，虽然气体发生器P1使用的是随着燃烧而燃烧面积显著减少的片剂型的气体发生剂4，但基本不会产生由此而发生的影响。
其次，参照图5说明本发明其它实施形式中的气体发生器。
在图5所示的气体发生器P2中，与图4所示的气体发生器P1的不同点是：由隔板45分隔过滤室，而被分隔的各过滤室35a、35b的隔板45的相对一侧是与图4所示的气体发生器P1相同的构造。即，因为气体发生器P2是把2个气体发生器P1以盖板36作为共同的部件而一体化的气体发生器，所以，从气体发生器P2的隔板45分别向着两轴端是与气体发生器P1相当的构造，为了区别2个燃烧室、过滤室、隔板、设在隔板的气体通过孔，分别使用符号38a以及38b、35a以及35b、37a以及37b、42a以及42b，对于设在外筒件32的气体放出孔11也同样，使用符号为：与过滤室35a连通孔的为气体放出孔11a，与过滤室35b连通的孔为气体放出孔11b，除此之外，因为其它的与图4的气体发生器P1相同，故使用同一符号而省略详细说明。
气体发生器P2分别由设在隔板37a的气体通过孔42a而形成第1气体流量限制装置a，上述隔板37a是成为划分燃烧室38a的第1隔壁，同样，由设在隔板37b的气体通过孔42b而形成第1气体流量限制装置b，而上述隔板37b是成为划分燃烧室38b的第1隔壁。而且，分别由设在外筒件32的多个气体放出孔11a而形成第2气体流量限制装置a，上述外筒件32是在燃烧室38a的外侧与隔板37a一起成为划分过滤室35a的第2隔壁，同样，形成第2气体流量限制装置b，而且，第1气体流量限制装置a的开口面积S1与第2气体流量限制装置a的开口面积S2的关系、以及第1气体流量限制装置b的开口面积S1与第2气体流量限制装置b的开口面积S2的关系中的任一个，双方都最好是制成如下关系：S1≤S2＜1.5×S1、或：S2≤S1＜1.5×S2。
因此，气体发生器P2在60升容器试验中，压力直线上升，作为气囊用气体发生器发挥了最佳的气体放出性能。而且，虽然在气体发生器P2使用的是随着燃烧而燃烧面积显著减少的片剂型的气体发生剂4，但基本不会产生由此而发生的影响。
另外，在上述图1～图5所示的气体发生器D1～D3、P1～P2中，作为气体发生剂所示的是采用了固体的气体发生剂的例子(焰火方式)，但本发明并不限定于此，如前所述，可以采用固体气体发生剂与惰性气体的所谓混合方式，或是采用固体气体发生剂与氧化性气体、可燃性气体、可燃性的液体等。在本发明中，作为气体发生剂最好是采用焰火(ペイロ)方式。
而且，在上述图1～图5所示的气体发生器D1～D3、P1～P2中，可以在气体流量限制装置的任一个(是指由多个气体通过孔或多个气体放出孔构成的气体流量限制装置)设置开口面积调整装置，这样就可以得到受温度变化影响小的气体发生器的燃烧性能。
(实施例)
以下，根据实施例进一步更详细地说明本发明的效果。
使用的气体发生器：图4所示的气体发生器P1
使用的气体发生剂：
使用V型混合机将以下材料混合而得到混合物，即，作为含氮有机化合物为硝酸胍：52.9重量部分(50％粒径、20μm)，作为氧化剂为硝酸锶：30.8重量部分(50％粒径、13μm)、以及碱性硝酸铜：10.9重量部分(50％粒径、10μm)，作为粘结剂为合成水滑石：2.7重量部分(50％粒径、10μm)。然后，把作为硅烷化合物为N-β(氨乙基)-γ-氨丙基三甲基硅烷：2.7重量部分，相对前述混合物用10重量％的水稀释，一边喷雾该水溶液，一边添加到前述混合物，其后进行湿式造粒，做成粒径1mm以下的颗粒状，将该颗粒在90℃干燥15小时后，用旋转式制片机压制成形为直径5mm、高度1.5mm的形状，之后，在105℃干燥15小时的气体发生剂(片剂)。
使用的气体发生剂重量：100g
使用的过滤器重量：250g
使用的增强剂：B/KNO3；重量：2.0g
在以上的条件下，把设在隔板37的气体通过孔42的开口面积(第1气体流量限制装置的开口面积S1)、与设在外筒件32的多个气体放出孔11的开口面积(第2气体流量限制装置的开口面积S2)如图10所示来进行制作，试验了实施例1和2以及比较例1和2，上述隔板37是成为划分气体发生器P1的燃烧室38的第1隔壁，而上述外筒件32是在燃烧室38外侧与隔板37一起成为划分过滤室35的第2隔壁。
60升容器试验：
对于实施例1～2以及比较例1～2的气体发生器进行了60升容器试验。其结果在图11以及图6～图9(实施例1为图6，实施例2为图7，比较例1为图8，比较例2为图9)中所示。
根据图11以及图6～图9的结果，相对于实施例、比较例都是在容器最大压力Pmax为400kPa时，实施例的情况，到达容器最大压力时为止的时间tPmax是50～60ms，而比较例是80～90ms。而且，在实施例中，在20ms时的容器压力Pt20是160kPa，而比较例在其之上。这表明了在实施例中，在容器试验中的容器压力曲线更呈直线形状，说明了作为气体发生器发挥了最佳的气体排放性能。
产业上的利用可能性
由以上说明可知，本发明的气体发生器为低成本、可以适度充气，而且可在广泛的温度范围实现稳定的输出动作。

Claims (21)

1.一种气体发生器，其特征在于：具有由2个或3个以上隔壁所分成的2个或3个以上的室，在前述室的至少一个中具有气体发生剂，在各隔壁形成由设在该隔壁的1个或2个以上的孔所构成的气体流量限制装置，在气体发生剂所产生的气体从燃烧室向气体发生器外部放出的路径上配置2个或3个以上的气体流量限制装置，在各气体流量限制装置的开口面积(构成气体流量限制装置的前述孔的总开口面积)中，设最小的面积为A时，其次大的开口面积B满足以下(1)式的关系，
A≤B＜1.5A    (1)式。
2.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于：前述气体流量限制装置开口面积B调整为A～1.3A。
3.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于：前述气体流量限制装置的具有开口面积A的孔或具有开口面积B的孔从前述室连通到前述气体发生器外。
4.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于：前述气体发生剂的至少一部分是由固体的气体发生剂构成，在前述燃烧室设有收集气体发生剂燃烧时的固体残渣的装置。
5.如权利要求4所述的气体发生器，其特征在于：收集前述固体残渣的装置是平纹金属丝网、网眼钢板、穿孔板。
6.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于：在前述气体流量限制装置的任一个中，设有根据压力而调整开口面积的装置。
7.如权利要求6所述的气体发生器，其特征在于：根据前述压力而调整开口面积的装置通过使贴附在气体流量限制装置上的密封带的破坏压力变化而作用。
8.如权利要求6所述的气体发生器，其特征在于：根据前述压力而调整开口面积的装置通过组合开口面积不同的气体流量限制装置而作用。
9.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于：前述气体发生剂的至少一部分是由固体的气体发生剂构成，在该固体的气体发生剂中，设：
F(z)＝气体发生剂燃烧表面积/气体发生剂初期表面积
z＝气体发生剂燃烧重量/气体发生剂初期重量
的情况时，则如下来调整形状：
z＝0.4时，F(z)＝0.6～0.9
z＝0.6时，F(z)＝0.5～0.8。
10.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于：前述气体发生剂由压制成形，其形状为圆柱、或片状。
11.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于：前述气体发生剂作为燃料至少含有含氮有机化合物，作为氧化剂至少含有无机化合物。
12.一种气体发生器，其特征在于：具有由2个或3个以上隔壁所分成的2个或3个以上的室，在前述室的至少一个中具有气体发生剂，在各隔壁形成由设在该隔壁的1个或2个以上的孔所构成的气体流量限制装置，在气体发生剂所产生的气体从燃烧室向气体发生器外部放出的路径上配置2个或3个以上的气体流量限制装置，在各气体流量限制装置的开口面积(构成气体流量限制装置的前述孔的总开口面积)中，设最小的面积为A时，其次大的开口面积B调整为A～1.3A。
13.如权利要求12所述的气体发生器，其特征在于：前述气体流量限制装置的具有开口面积A的孔或具有开口面积B的孔是从前述室连通到前述气体发生器外。
14.如权利要求13所述的气体发生器，其特征在于：前述气体发生剂的至少一部分是由固体的气体发生剂构成，在前述燃烧室设有收集气体发生剂燃烧时的固体残渣的装置。
15.如权利要求14所述的气体发生器，其特征在于：收集前述固体残渣的装置是平纹金属丝网、网眼钢板、穿孔板。
16.如权利要求12所述的气体发生器，其特征在于：在前述气体流量限制装置的任一个中，设有根据压力而调整开口面积的装置。
17.如权利要求16所述的气体发生器，其特征在于：根据前述压力而调整开口面积的装置是通过使贴附在气体流量限制装置上的密封带的破坏压力变化而作用。
18.如权利要求17所述的气体发生器，其特征在于：根据前述压力而调整开口面积的装置是通过组合开口面积不同的气体流量限制装置而作用。
19.如权利要求12所述的气体发生器，其特征在于：前述气体发生剂的至少一部分是由固体的气体发生剂构成，在该固体的气体发生剂中，设：
F(z)＝气体发生剂燃烧表面积/气体发生剂初期表面积
z＝气体发生剂燃烧重量/气体发生剂初期重量
的情况时，则如下来调整形状：
z＝0.4时，F(z)＝0.6～0.9
z＝0.6时，F(z)＝0.5～0.8。
20.如权利要求12所述的气体发生器，其特征在于：前述气体发生剂由压制成形，其形状为圆柱、或片状。
21.如权利要求12所述的气体发生器，其特征在于：前述气体发生剂作为燃料至少含有含氮有机化合物，作为氧化剂至少含有无机化合物。
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