JP4008960B2 - ガス発生器 - Google Patents

Description

本発明はガス発生器に関し、好ましくは、可燃混合気ガスを収容するとともに、ガス出口を備え、点火装置によってその内部で混合気が点火される燃焼室に開口する閉鎖体が設けられた容器からなる自動車乗員保護用の膨張エア・バッグのためのガス発生器に関するものである。
ドイツ特許ＤＥ４１３５７７６Ｃ１号で知られている前記種類のガス発生器では、容器は、１つ又はいくつかの短鎖炭化水素と酸化剤としての酸化二窒素との混合物からなる液体ガスを含み、液体ガスは、ガス発生器の始動後に、燃焼室に噴射され、その中で点火装置によって点火剤で点火される。それにより、点火煙（clouds）及び熱い燃焼ガスが、燃焼室で発生している膨張に起因して、蒸発揮発する液体ガスに点火する。既知のガス発生器では、点火されたガス混合物は爆発状の反応を示し、その結果、燃焼室を破壊するガス圧力のピークが生ずる。従って、高い反応速度を低下させるために、既知のガス発生器では、二酸化炭素及び／又はキセノンの不活性ガスが、好ましくは、１０〜８０重量％の量で、ガス混合物に加えられる。
既知のガス発生器は、不活性ガスの添加によって、高い反応速度が軽減されるに過ぎないだけでなく、点火前に気化しなければならない液体ガスを使用するため、追加のエネルギーの供給が必要であり、不利益である。また、気化をさせるには時間を浪費する。さらに、燃料ガスは高い濃度のため、燃焼ガスの温度が非常に高温になり、漏出が生ずると、さらに危険である。
従って、本発明の目的は、点火装置の始動の後、速い反応を示し、比較的低い温度で、加圧ガスの制御可能な流れを発生させ、かつ、完全に安全な冒頭に言及した種類のガス発生器を提供することにある。
一層良好でより効率的な燃焼を得るために、触媒コーティング（例えば、Ｐｔ又はＲｈ）を燃焼室の部分に設けることができる。
本発明によれば、前記課題は、容器が主として加圧された不活性ガスで満たされ、０．１ないし５．０容積％、好ましくは、０．２ないし０．５容積％のガス状燃料と０．５ないし２０容積％、好ましくは、１ないし３容積％のガス状酸化剤を含み、点火装置が、作動中に、容器の閉鎖体を開き、燃焼室に流れ込むガスに点火し、エネルギを連続的に供給して、燃焼を維持することによって解決される。上限値は、爆発性の混合物が決して得られないように選ばれる。
全ガス混合物中の可燃ガスとガス状酸化剤の量が低濃度であるため、点火開始後、燃焼室に流れ込むガス混合物の燃焼は自動的には維持されず、したがって、点火装置は燃焼室内におけるガス混合物の燃焼を維持しなければならない。それにもかかわらず、本発明のガス発生器では、燃焼室に流れ込むガスはすぐに点火され、最初に気化させる必要がないから、点火可能な混合物を生成するために必要な流量でガス流を発生させる。ガス混合物中の不活性ガスの量が多く、また、触媒を使用しているため、燃焼ガスの温度を低く、例えば、４００度以下の範囲に低く保つことができる。
好ましい実施態様によれば、ガス状燃料の少なくとも半分は、炭化水素または水素である。可燃ガスはＣＨ₄,Ｃ₂Ｈ₆,Ｃ₃Ｈ₈,Ｃ₄Ｈ₁₀もしくはＨ₂またはそれらの混合物であるが、ＣＨ₄またはＣ₃Ｈ₈であることが好ましい。
ガス状酸化剤はＯ₂、Ｎ₂ＯまたはＨ₂Ｏ₂からなるのが有利である。
好ましくは、酸化剤はＯ₂である。
不活性ガスはＡｒが好ましいが、Ｎ₂ 又は空気も使用することができる。
とくに好ましい実施態様によれば、ガス状燃料は、０ないし７０容積％、好ましくは約５０容積％の飽和炭化水素、さらに不飽和炭化水素、例えば、Ｃ₂Ｈ₂またはＣ₂Ｈ₄を含んでいる。
不飽和炭化水素を添加することにより、ガス混合物の点火が良好になり、その結果、不飽和炭化水素は、アルカンと酸化剤を含むガス混合物の燃焼の開始と促進に使用される。
容器中のガス混合物の圧力は、１００ないし３００バールであり、好ましくは、約１８０ないし２８０バールであることが有利である。
点火装置は、容器の外側に配置された固体又は液体の火工品の充填物からなっている。
点火装置として、レーザを使用することもできる。
本発明の一実施形態を、ガス発生器の断面図である一つの図面によって、以下に詳細に説明する。
ガス発生器は、その上端にシールディスク３によって塞がれた開口２を備えたベル形のハウジング部分１からなっている。圧力容器４の縁部は、開口２の中心線が圧力容器の中心線５に一致するように、溶着によってベル形ハウジング部分１に接合されている。
ベル形のハウジング部分１には、保持された部分６，７があり、中央部分６は火工品の充填物を収容するのに使用される筒状のチャンバ８を有している。チャンバ８は、その上部壁のボア９を介して、燃焼室１０に接続されている。燃焼室１０は角のある閉鎖要素によって閉じられ、その閉鎖要素から、上部脚１１がボア２を備えたベル形のハウジング部分１の上部壁と平行に延び、不活性位置でシールディスク３を支持している。ノーズ部によって、閉鎖要素の他の脚１２は挿入部分６のアンダーカット部に係合し、その結果、その閉じた位置で、閉鎖要素は図示の不活性位置にロックされる。
挿入部分６は、図示される位置で、挿入部分７によってロックされる。挿入部分６及び７はベル形のハウジング部分に確実にロックされ、舌部１３が、固定及びロックの目的で、ベル形のハウジング部分１のケーシングから内側に曲げられる。
その上端に、圧力容器４は取付け用のねじピンと開口部を備え、開口部はねじ込みプラグによって閉じられ、開口部を通して、圧力容器４が満たされる。
圧力容器４は、好ましくは、約３５０ｃｍ³の容積を有し、１８０乃至２８０バール（通常、約２３０バール）の圧力のガス混合物が満たされる。
チャンバ８には、ガス混合物が固体か液体かによって、例えば、３ないし８ｇの火工品の充填物を配置するのがよい。火工品の充填物は、好ましくは化学量論比を有する可燃物質及び酸化剤を含んでおり、容器の放出時間に対応する燃焼時間を有しているのがよい。
火工品の充填物は、例えば、電気点火装置によって点火することができる。
火工品の充填物が点火されると、燃焼ガスは、ボア９を通じて、燃焼室１０に入り、その結果、燃焼室１０内に生成された圧力のため、そのロックが解除されて、脚１２は左にピボット回転され、それによって、開口２が開かれる。燃焼室１０内にガス混合物が流入している間、火工品の充填物は燃焼プロセスを維持している。燃焼ガスは、ベル形のハウジング部分１の穴１４を通って出て、そこから、たとえば、膨張可能なエア・バッグ内に流れ込む。
火工品の充填物に代えて、チャンバ８は、点火を開始させ、維持するレーザを収容していてもよい。
ベル形のハウジング部分１の開口部又はボア１４は、図示の態様では、網状体１５によって閉じられ、網状体１５は、ＰｔまたはＲｈで作られた織り込みワイヤ・クロス、或いは、Ｐｔ又はＲｈで被覆され、それぞれメッシュ幅を有する複数のワイヤからなっている。網状体１５は環状をなしている。

Claims (17)

1. 可燃ガス混合物を収容するとともに、ガス出口（１４）を備えた燃焼室（１０）に開口する閉鎖体（３，１１）が設けられた容器（４）を有し、点火装置によって前記燃焼室の内部で前記ガス混合物が点火される、自動車の乗員を保護するための膨張性エア・バッグ用のガス発生器において、
   前記容器（４）が、主として加圧された不活性ガスで満たされ、０．１ないし５．０容積％のガス状燃料と０．５ないし２０容積％のガス状酸化剤を含み、
   前記点火装置が、作動中に、前記容器の前記閉鎖体（１１）を開き、前記ガス混合物の燃焼のために前記燃焼室に流れ込む前記ガス混合物に点火し、前記ガス混合物が前記燃焼室に流れ込む間、前記ガス混合物を連続的に点火することによって、前記ガス混合物の燃焼を維持することを特徴とするガス発生器。
2. 前記ガス状燃料が０．２ないし０．５容積％で、前記ガス状酸化剤の量が１ないし３容積％であることを特徴とする請求の範囲第１項に記載のガス発生器。
3. 前記ガス状燃料の少なくとも半分はガス状のアルカンであることを特徴とする請求の範囲第１項又は第２項に記載のガス発生器。
4. 前記アルカンが、ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₆、Ｃ₃Ｈ₈又はＣ₄Ｈ₁₀であることを特徴とする請求の範囲第３項に記載のガス発生器。
5. 前記アルカンがＣ₃Ｈ₈であることを特徴とする請求の範囲第４項に記載のガス発生器。
6. 前記ガス状酸化剤がＯ₂、Ｎ₂Ｏ又はＨ₂Ｏ₂であることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記載のガス発生器。
7. 前記ガス状酸化剤がＯ₂であることを特徴とする請求の範囲第６項に記載のガス発生器。
8. 前記不活性ガスがＡｒであることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項に記載のガス発生器。
9. 前記ガス状燃料が、０ないし７０容積％の炭化水素と、不飽和炭化水素を含むことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第８項のいずれか１項に記載のガス発生器。
10. 前記不飽和炭化水素がＣ₂Ｈ₂であることを特徴とする請求の範囲第９項に記載のガス発生器。
11. 前記容器内の前記ガス混合物が、１００ないし３００バールの圧力を受けることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第７項のいずれか１項に記載のガス発生器。
12. 前記容器内の前記ガス混合物が、１８０ないし２８０バールの圧力範囲を受けることを特徴とする請求の範囲第１１項に記載のガス発生器。
13. 前記点火装置が、化学量論的な関係にある燃料と酸化剤との混合物からなる固体又は液体からなる火工品の充填物であることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第８項のいずれか１項に記載のガス発生器。
14. 前記容器の前記閉鎖体が、前記火工品の充填物の点火後に、その開放位置に、ピボット回転され、他方の脚（１２）に作用する角のある前記閉鎖体の脚（１１）からなることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第９項のいずれか１項に記載のガス発生器。
15. 前記点火装置が、レーザからなることを特徴とする請求の範囲第１項ないし第９項のいずれか１項に記載のガス発生器。
16. 前記容器はまた、燃料に加えて、空気を含むことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１５項のいずれか１項に記載のガス発生器。
17. 前記燃焼室（１０）が、多孔構造体で被覆された出口（１４）を有し、前記構造体が触媒物質を含むことを特徴とする請求の範囲第１項ないし第１６項のいずれか１項に記載のガス発生器。

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