CN1579845A - 引爆器、引爆器用着火药、引爆器的起动方法及气体发生器 - Google Patents

引爆器、引爆器用着火药、引爆器的起动方法及气体发生器 Download PDF

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杉山忠司
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Abstract

本发明的提供一种使用容易制作且使用安全的着火药的引爆器及其起动方法、以及具备此引爆器的气体发生器。在引爆器(50)的盖(52)内填充了着火药(58)。顶盖(54)的孔中插入了销(62、64)，而固定在顶盖上。销(62、64)的顶端面与顶盖(54)的顶端面在同一平面上，且覆盖销(62)的顶端而配置了作为绝缘层的薄膜(60)。若在销(62、64)之间施加3Kv左右的高电压，则薄膜(60)的绝缘被破坏，即使接着施加60V左右的低电压，也继续生成等离子体。着火药(58)根据此等离子体的热量开始反应。

Description

引爆器、引爆器用着火药、引爆器的起动方法及气体发生器
技术领域
本发明涉及一种适合于组装到气囊装置和安全带预张力器等的气体发生器的引爆器及其着火药以及引爆器的起动方法和具备此引爆器的气体发生器。
背景技术
设置于汽车等高速移动体的气囊装置构成为袋状的气囊通过被称作充气机的气体发生器迅速膨胀。此气体发生器具备气体发生剂和使此气体发生剂开始气体发生反应的引爆器。现有的这种引爆器具备着火药和作为用于使该着火药开始反应的电阻发热体的金属丝(电桥标准导线)(例如美国专利第5404263号)。
对于该现有例中引爆器的一例参照图4进行说明。
此引爆器10具有开放后部(图4中为下部)的近似杯状的壳体12。在此壳体12内储存着着火药14。壳体12的后部被由烧结玻璃等构成的绝缘材料16封锁住。在此壳体12内插进了贯通该绝缘材料16的一对电极18、20的顶端侧。
此电极18、20的顶端侧相互之间架设了金属丝22。此金属丝22的两端侧焊接在各电极18、20的顶端面上。此金属  22与壳体12内的着火药14接触。
再者，该电极18、20相互之间以及壳体12相互分开配置，以免有电接触。
如此构成的引爆器10中，一方的电极18通过具备升压电路等的控制电路24而连接在汽车蓄电池26的正极，而另一方的电极20连接(接地)在汽车的车体。而且，该蓄电池26的负极连接在汽车的车体上。
在车辆冲突时等紧急时刻，控制电路24内的开关元件成为ON，从而通过各电极18、20由蓄电池26向金属丝22施加电压。由此，该金属丝22发热而着火药14被点燃，开始反应。并且，根据此着火药14的反应而产生高压气体和热量，由此气体发生器的气体发生剂引起气体发生反应。
再者，作为着火药例如可使用包围金属丝22而配置的由收敛酸铅和铝粉末的混合物构成的第1着火药、以及包围该第1着火药而配置的由BKNO3或黑色火药构成的第2着火药。第1着火药可迅速发生反应，而第2着火药借助于第1着火药的热量而开始反应而发生高压热气和微粒子。
对于具备此引爆器10的气体发生器的一例参照图5进行说明。
此气体发生器30具有由上侧外壳32和下侧外壳34构成的外壳体、以及设置于该外壳体内的圆筒状的隔开部件36构成的容器。隔开部件36的一端通过下侧外壳34底面的开口而向下方突出。此开口的内周面和隔开部件36的外周面通过激光束焊接等被焊接。在此隔开部件36内侧存有点火剂(加强催化剂)40，而在隔开部件36外周侧存有气体发生剂(主催化剂)42。
此隔开部件36的该一端设置了引爆器10。若点火剂40被该引爆器10点燃，气体就从隔开部件36的开口44喷出而点燃气体发生剂42，从而迅速发生大量气体，此气体通过由网眼等构成的过滤器46后，再通过开口48而向气体发生器30外部喷出使气囊膨胀。而且，图5为气体发生器的一例，图示以外形状的气体发生器也用于多种类型。
专利文献1：美国专利第5404263号
上述图4所示的现有引爆器为了稳定金属丝22的电阻，需要严格进行金属丝22的长度及其焊接条件的管理，因此不仅在制作上很费功夫，同时还成为成本增加的原因。
此外，着火药14需要敏锐到以金属丝22的很小的发热能也能着火的程度，但使用敏锐的着火药14需要特别小心。
发明内容
本发明的目的在于提供一种不使用金属丝等电阻发热体，而使用容易制作且使用安全的着火药的引爆器及其起动方法。且本发明目的在于提供具备此引爆器的气体发生器。
本发明的引爆器具备：壳体、配置于该壳体内的着火药、电极、以及一方的面连接在该电极而另一方的面连接在该着火药上的配置于该壳体内的绝缘层，其特征在于，构成为通过导通该电极而生成等离子体，从而使该着火药开始反应。
该绝缘层优选由厚度为10～300μm的合成树脂或玻璃纤维成形体构成。
且绝缘层优选具有小于着火药粒径的小孔的板状物。
作为着火药优选由MgAl合金粉末、KClO3粉末、以及硅酮树脂粘合剂构成。
本发明的引爆剂的起动方法，其特征在于，向这种本发明的引爆器电极施加高电压而破坏绝缘后，施加低电压。
该高电压为1kV以上，并施加0.1～50μSec，而低电压为20～100V，并施加50μSec～1mSec为好。
本发明的气体发生器配备气体发生剂和本发明的引爆器而构成。
本发明的引爆器和气体发生器，如果向电极施加电压，便在壳体内生成高温等离子体。着火药根据此等离子体的热量而开始反应，并由此反应产生的高压气体和热量而气体发生器的气体发生剂进行点火动作。此引爆器由于取代金属丝而设置了绝缘层，因而容易制作，从而可以高成品率而廉价地制作质量稳定的产品。
此外，由于等离子体的能量大于金属丝的发热能，因此可使用相对于使用金属丝时采用的敏锐的着火药使用更安全的着火药。
通过把厚度为10～300μm的合成树脂或玻璃纤维成形体配制成与电极顶端面连接，能在容易且低成本的条件下形成绝缘层。
此绝缘层为具有微细孔的板状物时，容易放电。通过把此孔的直径配置成小于着火药的粒径，能够防止着火药进入孔内。
由MgAl合金粉末、KClO3粉末、以及硅酮树脂粘合剂构成的着火药不但容易使用且发热量也多。
通过把在引爆器起动时施加的高电压设置成1kV以上例如1～5Kv，确实地发生绝缘破坏而形成等离子体。此高电压施加时间为0.1～50μSec例如1μSec左右的短时间便足矣，且电力消耗很少。施加此高电压后，只施加20～100V例如60V左右的低电压便可维持等离子状态。此低电压为50μSec～1mSec例如100μSec左右便足矣。
附图说明
图1为本发明的实施方式的引爆器的剖视图。
图2为引爆器的施加电压模式图。
图3为本发明的另一例实施方式的引爆器的剖视图。
图4为现有引爆器的剖视图。
图5为安装了图4的引爆器的气体发生器的剖视图。
具体实施方式
以下参照附图对实施方式进行说明。图1为本发明的实施方式的引爆器的剖视图，图2为该引爆器的起动用电压波形图。
图1的引爆器50根据盖52和被插入到该盖52入口部分的顶盖54构成了壳体，且此壳体内填充了着火药58。此实施方式中盖52为由SUS304等构成的圆形容器形状物。顶盖54为由陶瓷构成的近似圆盘状或圆柱状的部件，且其外周面外嵌了盖52。盖52通过其边缘被铆接而固定在顶盖54上。
盖52顶端面的外面设置了十字形沟槽52a，因此在着火药进行着火反应时盖52沿着该沟槽52a分裂。盖52和顶盖54之间夹有环状的垫圈56。
此顶盖54的中央部设置了2个贯通顶盖厚度方向的孔。各孔中插入了电极用销62、64，且这些销62、64通过玻璃等固定材料固定在该顶盖54上。销62、64的顶端面与顶盖54的顶端面在同一平面上。与顶盖54的盖内部侧的端面重叠，且覆盖电极销62的顶端而配置了作为绝缘层的薄膜60。
作为薄膜60为以厚度为10～30μm左右的板状物，且具有多个微孔为好。作为此薄膜60，合成树脂特别是高耐热性的氟树脂板或玻璃纤维的板状成形体非常合适。
此薄膜60还可以通过粘合剂粘接在顶盖54上。作为粘合剂可使用丙烯酸类、硅酮类等材料。粘合剂的厚度为15～100μm左右为好。
着火药58可以只由着火药构成，也可以由着火药与氧化剂粒子的混合物构成。作为着火药没有特别限制，但可以使用Mg、Zr、Ti、W、B、Si、C、Be、Li、Al、V、CaC2、Ca、Ce、La等单体金属或其合金以及化合物等。作为氧化剂粒子没有特别限制，但可以使用KClO4、KClO3、KIO4、NH4ClO4、NH4NO3、KNO3、Fe2O3、Fe3O4、Sr(NO3)2、CuO、NiO等。而且，作为粘合剂例如也可以含有0.5～3重量％左右的硅酮类树脂。通过含有硅酮类粘合剂，可以具有25kV左右的静电耐性。
作为着火药优选由MgAl合金粉末、KClO3粉末、以及硅酮树脂粘合剂构成。MgAl合金与Zr相比难以着火，但它很容易使用。且MgAl合金着火后发热量比Zr多。
如此构成的引爆器50中，如图2所示，在销62、64之间施加1μSec左右的约3kV的高电压而生成等离子体，接着施加100μSec左右的60V左右的低电压，从而继续生成等离子体。着火药58根据此等离子体的热量开始反应，并发生高压且含有很热的微粒子的气体。而且，当着火药58含有氧化剂粒子时，金属粒子通过氧化剂粒子的氧化作用而迅速进行氧化反应而产生热量，促进反应。
此实施方式不使用金属丝(电桥标准导线)，从而大大降低了制作工序。
此外，此引爆器50根据最初施加的脉冲状高电压破坏了绝缘层(薄膜60)的绝缘，并因此绝缘破坏导致了电阻值的降低而以60V左右的低电压也能继续进行通电。由此，无需长时间施加高电压，而可以把着火所需的能量例如降低到1mJ以下的程度。
图3为另一例实施方式的引爆器70的剖视图。此实施方式中在盖72和顶盖74之间填充了着火药78。
盖72的外面被由尼龙以及聚丙烯等构成的树脂罩74所覆盖。盖72后部侧与顶盖74后端面被由尼龙以及聚对苯二甲酸丁二醇酯等构成的树脂模86所覆盖。销82、84从顶盖74贯通该树脂模86而向外方延伸出。
此实施方式中顶盖74为由SUS304等构成的圆环状部件，而销82、84不与该顶盖74接触地相隔一定间隔而插入到该顶盖74中，且通过玻璃以及密封件等绝缘性固定材料76固定在顶盖74上。销82、84的顶端面与顶盖74的顶端面在同一平面上。薄膜80配置成覆盖此销82的顶端面。薄膜80的构成与薄膜60相同。
若对如此构成的引爆器70也在销82、84之间与图2一样的模式施加电压，便生成等离子体，并根据此热量着火药78开始反应。
上述实施方式为本发明的一例，而本发明可采用图示以外的方式。例如还可以把绝缘层设置成覆盖销62、64或82、84双方。
当顶盖由金属制等导电材料制成时，也可以使顶盖接地而只设置1根销。
本发明的引爆器可适用于各种气体发生器。此气体发生器可安装到驾驶席用、助手席用、后席用、侧用、头部保护用、以及行人保护用等各种气囊装置和安全带预张力器或各种雷管等。

Claims (8)

1.一种引爆器，其特征在于，其构成，
具备：壳体、配置于该壳体内的着火药、电极、以及配置在该壳体内，以便一侧接在该电极上，而另一侧接在该着火药的绝缘层，
通过使该电极通电而生成等离子体，从而使该着火药开始进行反应。
2.如权利要求1所述的引爆器，其特征在于，所述绝缘层由厚度为10～300μm的合成树脂或玻璃纤维成形体构成。
3.如权利要求1或2所述的引爆器，其特征在于，所述绝缘层为具有小于着火药的粒径的小孔的板状物。
4.如权利要求1至3中的任一项所述的引爆器，其特征在于，所述着火药由MgAl合金粉末、KClO3粉末以及硅酮树脂粘合剂构成。
5.一种引爆器用着火药，由MgAl合金粉末、KClO3粉末以及硅酮树脂粘合剂构成。
6.一种起动如权利要求1至4中的任一项所述的引爆器的方法，其特征在于，向电极施加高电压而破坏绝缘后，施加低电压。
7.如权利要求6所述的引爆器的起动方法，其特征在于，所述高电压为1kV以上，并施加0.1～50μSec，而低电压为20～100V，并施加50μSec～1mSec。
8.一种具备气体发生剂与使该气体发生剂的气体发生反应开始的引爆器的气体发生器，其特征在于，所述引爆器为权利要求1至4中任一项所述的引爆器。
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