具有自动点燃功能的微型气体发生器的利记博彩app

专利名称：具有自动点燃功能的微型气体发生器的利记博彩app
技术领域：
本发明涉及气体发生器，具体地说，涉及具有自动点燃功能的微型气体发生器，它适合用来激发诸如汽车安全带预紧器之类的安全器械。
背景技术：
安全带预紧器被认为是保护汽车乘员在遭遇汽车碰撞时免受冲击的安全装置之一。这类安全带预紧器装有微型气体发生器，它在发生碰撞时由气体发生器产生的高温高压气体而激发，并稍稍收紧安全带而保护使用者免遭不测。近来，用于安全带预紧器的微型气体发生器应用领域有所扩大，例如所述发生器正广泛用于一种激发装置的激发，该装置在发生碰撞时立即使座位前端稍为弹起，抑制座位上的人的前倾运动，从而减小对人体的伤害，或者当汽车与行人碰撞时，立即使汽车罩盖稍为弹起，在罩盖与发动机和行人之间产生间隙而减小对行人的伤害。
具有这类用途的微型气体发生器包括一个铝质杯状体(有气体发生剂装填在内、一个点燃气体发生剂的点火器和将该点火器固定封装在杯状体内的夹持器，也称之为微型气体发生器。
用于所述微型气体发生器中的气体发生剂，是一种能产生大量气体，其点燃温度低于该杯状体材料即铝的脆性温度的试剂。
然而，近年来随着人们对环境与健康意识的提高，需要一种能产生大量气体，而排出要为洁净的气体的气体发生剂。这类气体发生剂具有高的点燃温度，它不低于300℃(参见US Patent No.6,136,114)。
当采用具有如此高的点燃温度的气体发生剂的微型气体发生器遇到车内火焰的高温时，有可能发生由微型气体发生器引发的安全系统变脆与损坏。
另一方面，要使通常是气体发生器的气囊充气器能对付车内火焰引起的高温，一是通过增厚气囊室罩壳板的厚度提高罩壳的强度以免爆炸对它的损伤。另一是，在相对低的温度下自动点燃的气体发生剂(这里被称之为自动点燃剂)被置于罩壳内合适的位置，使气体发生剂在能够承受燃气高压的罩壳的温度条件下燃烧(见日本专利公开号(KOKAI)No.2001-225711)，再一是，自动点燃剂形成一层膜，放置在与罩壳内壁与气体发生剂接触的地方(见日本专利公开号(KOKAI)No.9-328052)，这些均为已知的方法。
然而，由于所述气体发生器内的一些结构设置，这些方法均有结构复杂，成本高的缺点。特别是，因为安全带预紧器所用的微型气体发生器所装的气体发生剂的量要少于气囊充气器，则执行自动点燃功能的自动点燃剂的用量相对较高，可能会影响其燃烧性质。
本发明的目的是改进这类缺陷，开发一种甚至在气体发生剂为量较少情况下具有自动点燃功能被激发，在所述杯状体受热变脆之前能能，其废气洁净度与气体发生剂的燃烧特性仍然很好。本发明人为解决上述问题进行了深入细致的研究，发现一种气体发生器，它甚至在自动点燃剂为量较少情况下能确保自动点燃办法是在气体发生剂的燃烧室的内表面上生成一层自动点燃剂层。

发明内容
因此，本发明涉及(1)一种气体发生器，它包含气体发生剂一个用来装填气体发生剂的杯状体、一个点燃气体发生剂的点火器和将该点火器固定封装在杯状体的夹持器，所述杯状体的内表面上有一层自动点燃剂层；(2)根据上述(1)的气体发生器，其中自动点燃剂层的重量至少为3mg；(3)根据上述(1)或(2)的气体发生器，其中自动点燃层是通过将含有自动点燃剂的溶液涂覆在所述杯状体内表面上，然后再干燥而成；(4)根据上述(1)-(3)任何一种的气体发生器，其中气体发生剂燃烧室内表面上有一层自动点燃剂层，所述自动点燃剂层重量至少4mg；(5)根据上述(1)-(4)任何一种的气体发生器，其中自动点燃剂层与气体发生剂接触；(6)根据上述(1)-(5)任何一种的气体发生器，其中自动点燃剂的点燃温度不低于150℃，且低于气体发生剂的点燃温度；(7)根据上述(1)-(5)任何一种的气体发生器，其中自动点燃剂的点燃温度在150-250℃之间；(8)根据上述(1)-(7)任何一种的气体发生器，其中自动点燃剂的重量为3mg到少于10mg；
(9)根据上述(1)-(8)任何一种的气体发生器，其中过滤材料，传递料(transfer charge)与冷却剂均不采用；(10)根据上述(1)-(9)任何一种的的气体发生器，其中气体发生剂的用量在300mg-2000mg之间；附图简要说明

图1是本发明气体发生器一个实施方式的横截面图。
图2是火烤测试器(bonfire tester)的示意图。
图3表示为了测定时间稳定性而进行加速试验的压力与时间关系图，所述气体发生器所用的自动点燃剂的用量为8mg。
图4表示为了测定时间稳定性而进行加速试验的压力与时间关系视图。所述气体发生器所用的自动点燃剂的用量为20mg。
本发明最佳实施方式本发明的气体发生器在其气体点燃剂燃烧室的内表面上具有一层自动点燃剂层。更具体地说，所述气体发生器比如说，包括气体发生剂、装填气体发生剂的杯状体，与点火器形成一个整体，并将点火器固定封装在杯状体中的夹持器。所述杯状体的内表面上有一层自动点燃剂层。气体发生剂的燃烧室就是该杯状体的内部空间。并不要求所述气体发生剂在燃烧室内完全燃烧，但只要使得气体发生剂在燃烧室内开始燃烧就足够了。对自动点燃剂的形成没有什么限制，只要它在燃烧室内表面上形成一层供气体发生剂之用即可。该层可例如形成在所述杯状体的内表面上，更具体地说形成在杯状体内表面的底部和/或侧面上。此外，所述夹持器与点火器形成一个整体，或分别制作了夹持器和点火器之后，然后采用压紧或其它手段将它们连为整体。所述点火器指的是点燃元件，它是通过碰撞信号引燃气体发生剂的。
图1所示为本发明气体发生器的一个实施方式。数字1为夹持器，数字2为点火器，数字3为杯状体，数字4为自动点燃剂层和数字5为气体发生剂。在本实施方式中，所述自动点燃剂层形成在杯状体内表面的底部和侧面上。此外，夹持器1与点火器2分别制作，然后通过压紧而连为整体。
所述夹持器1具有用于点火器2的塞子A的插入与安装的碟状锥形部分11、用于点火器2的塞子A安装的凸出部分12、用于杯状体3安装的凸出部分13。夹持器1，是由诸如聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙6、尼龙66、对聚苯硫、聚环氧乙烷、聚乙烯酰胺、聚醚酰亚胺、聚醚醚酮、聚醚砜一类树脂，或其中加入玻璃纤维或碳之后再通过注射到一模子(如简图所示)中成形的。此外，导电销14与15与所述夹持器1连为整体。在将树脂注射到上述模中时，将每根导电销14与15都置于模内而与夹持器1的树脂连为整体。
点火器2中包括两根导电销14与15与塞子A，导电销被安装是用来提供电流，点燃着火剂(ignition agent)20的。本发明用的点火器，优选用的是通过玻璃封装塞子A的玻璃点火器或者带有树脂制成的塞子A的有熔凝头子的点火器。
导电销14与15的材料优选为含镍、铁的合金与不锈钢。塞子A材料例如包括聚对苯二甲酸丁二醇酯、聚对苯二甲酸乙二酯、尼龙6和尼龙66。
此外，关于夹持器1，有个密封件16例如O形圈装在点火器2与塞子A之间，使点火器2的塞子A保持在点火器2与夹持器1之间，避免其受潮。对密封件16的材料没有什么限制，但难以渗水的材料，如腈类、硅氧烷类与乙丙橡胶等材料为佳。较佳的是密封件16要装在所述夹持器与点火器连接部分的整个周边上。
杯状体3为带底的圆柱体，底部有多条长形槽口19，这些槽口19随储存在杯状体3内的气体发生剂5的燃烧而爆裂，使气体直接释放到安全带预紧器(图中未被显示)中。法兰件21在杯状体3开口端沿径向朝外延伸而成，且通过与夹持器1上形成的凸起部分13压紧(caulking)而与所述夹持器1装配在一起。所述杯状体的材料例如包括不锈钢、铁和铝一类金属。
自动点燃剂层是一层具有在某个温度时能被自动点燃特点的试剂层，它最好与气体发生剂接触。所述某个温度，例如不低于150℃，但低于气体发生剂的点燃温度，较好为150℃-250℃，低于杯状体的脆性温度。点燃温度的测量是用Krupp燃点测试仪进行的。
自动点燃剂的量至少3mg，较佳至少4mg，至少5mg就足够了，且较佳不超过100mg，更佳不超过50mg，最佳不超过20mg。实际上，从气体发生剂的时间稳定性来看，可为3-10mg的量，并且从气体发生剂的可燃性来看，它的量最好在约5-10mg，或5-少于10mg就够了。杯状体在生成自动点燃剂之前的重量与该杯状体中形成组合物层之后的重量之差，或者所述杯状体中形成组合物层之后的重量与该杯状体被除去组合物层之后的重量之差就可计算出自动点燃剂的量。
为了在气体发生剂燃烧室的内表面上生成一层自动点燃剂层，例如是将自动点燃剂以及如必要的话还有下面所述的添加剂溶解在或悬浮在一溶剂或介质中，随后涂覆在所述杯状体的内表面上。具体地说，是将溶剂或悬浮液滴入杯状体，照此样子干燥，或经离心后再干燥。或者，将溶液或悬浮液喷射进入杯状体，再采用抽吸法除去多余的液体，然后再干燥。即是所述杯状体的所有或部分内表面可以被溶液或悬浮液沾湿，再干燥。自动点燃剂溶解在或悬浮在溶剂或介质内的浓度较佳调节为2-40重量％。理想的是所述溶液浓度被调节为5-30重量％，更佳为10-20重量％。
生成自动点燃剂层的自动点燃剂的例子包括无烟火药与硝化纤维，如塞璐珞，以及一种包含蔗糖、氯酸钾或氧化镁的复合物。有一种复合物中还加入硅氧烷或尿烷(见日本专利公开No.7-232989)。一种复合物包含糊精、氯酸钾、氧化锌或丁基橡胶(参见上面同一专利)，有一种复合物包含3-硝基-1，2，4-三唑-5-酮的肼盐与某一氧化剂(国际专利申请国家公开No.8-508972)(NationalPublication of International Patent Application)和一种含有5-氨基四唑、硝酸钾或三氧化钼的复合物。如果这些自动点燃剂以悬浮液形式施加的话，则颗粒粒径较佳不超过50μm，更佳不超过20μm。此外，为了改进附着力，可以添加粘合剂之类的添加剂，添加量在不显著影响点燃性的范围之内。
作为制备自动点燃剂的溶液或悬浮液的溶剂或介质，它最好具有中等程度的挥发性。它们的例子包括例如甲醇、乙醇与丁醇等醇类，乙酮、甲基乙基甲酮、异丁基甲基甲酮、双丙酮醇与环己酮之类酮，乙酸甲酯、乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、乙酯戊酯与乙酯异戊酯之类乙酸酯，乳酸乙酯、DMF(二甲基甲酰胺)、二乙醚、溶纤剂，丁基溶纤剂与二噁烷之类醚。这些溶剂或介质可或单独使用或两种以上混合使用。
在图1所示的例子中，气体发生剂5装填在杯状体3中与内壁直接接触，没有填充剂和/或冷却剂。被采用的气体发生剂含有燃料成分，氧化剂成分与添加剂，要求这些成分具有优异的耐热性。此外，还需要控制氧的平衡使燃烧气体洁净。燃料成分的例子包括至少一种选自下列一组的化合物5-氨基四唑，硝酸胍，硝基胍与季戊四醇。氧化剂成分的例子包括至少一种选自下列一组的化合物硝酸锶，硝酸铵，硝酸钾，高氯酸铵与高氯酸钾。添加剂的例子包括诸如氧化铜，氧化铁和三氧化钼之类金属氧化物，碱式金属碳酸盐，或碱式金属硝酸盐作燃烧催化剂。此外，可以添加到气体发生剂中的其它添加剂例子包括甲基纤维素，羟乙基甲基纤维素，羟丙基甲基纤维素，羟乙基纤维素，乙酸纤维素，丙酸纤维素，乙酸丁酸纤维素，硝基纤维素，微晶纤维素，羧甲基纤维素，水溶性纤维素醚，聚乙烯醇，瓜尔胶与淀粉等之类多糖衍生物，聚丙烯酰胺(polyacrylic amide)与聚乙烯吡咯烷酮等有机粘合剂，以及二硫化钼，酸性粘土，滑石，膨润土，硅藻土，高岭土，二氧化硅，氧化铝与合成水滑石等无机粘合剂。较佳气体发生剂包含5-氨基四唑，硝酸胍或硝基胍作为燃料成分，硝酸锶与高氯酸铵作为氧化剂成分，诸如氧化铜、氧化铁等之类金属氧化物，诸如碱式碳酸铜、碱式碳酸钴、碱式碳酸锌、碱式碳酸铁与碱式碳酸锰之类碱式碳酸盐和诸如碱式硝酸铜、碱式硝酸钴、碱式硝酸锌、碱式硝酸铁与碱式硝酸锰之类碱式硝酸盐作为燃烧催化剂，以及羟丙基甲基纤维素、聚丙烯酰胺作为粘结剂。较佳气体发生剂含有0-30重量％的5-氨基四唑与10-45重量％的硝酸胍或30-50重量％的硝基胍作燃料成分，15-35重量％的硝酸锶与15-35重量％的高氯酸铵作氧化剂成分，氧化铜作燃烧催化剂与1-10重量％的粘合剂。在本发明气体发生器中，气体发生剂的用量在50-2000mg之间，更佳在300-2000mg之间。
本发明所用的气体发生剂例如可以形成具有所需形状的模制件，以便能装在安全带预紧器内。所述模制件的形状并无什么限制，视(a)燃料，(b)氧化剂，(c)粘合剂与(d)燃烧控制剂的种类与用量情况，在气体发生剂内加入水或有机溶剂之后，将溶液混匀，再将此生成物捏和、挤塑成形，切成柱状件或圆柱状件；或者采用压片机制成片状模塑件。
在进行压制成形时，防结块剂先分别加入到燃料成分与氧化剂成分中，在V型混料机内混合后再进行粉碎。粉碎的燃料成分，粉碎的氧化剂，或压制助助与燃烧控制剂按预定的量称重，再在V型混料机内混匀。将混合物送入压制成形机，且进行热处理。得到的压制件被用作气体发生剂。
在进行挤压成形时，对燃料成分与氧化剂成分分别进行粉碎，粉碎的燃料成分，粉碎的氧化剂成分，挤压辅助与燃烧控制剂按预定量称重，按相同方式在V型混料机内混匀。向混合物内加入8-25重量％的的水或有机溶剂，(以不包括水或溶剂的混合物为基)充分捏和，制得粘性的湿料。然后采用真空捏和挤出机将所述湿料挤压成所需的形状，然后进行相应切割，再经受热处理。按此方式得到的挤压成形件被用作气体发生剂组合物。
对于本发明的气体发生器6，较佳的是至少不采用过滤材料，传递料或冷却剂中的一种，更佳的是不采用过滤材料与传递料，过滤材料与冷却剂或传递料与冷却剂，且更佳的是过滤材料，传递料或冷却剂都不采用。
本发明的气体发生器6较佳用作安全带预紧器或防潜装置的气体发生器(用作抑制汽车乘员前移的装置)。
本发明如前所述结构的气体发生器6可按下列步骤制造。首先，将点火器2的导电销14与15插入夹持器1，安装所述点火器2，使它通过一密封件16插入所述夹持器1的锥形部分11。然后，装配凸出部分12盖住点火器2的表面，点火器2整体装在夹持器1上。接着，将装填了气体发生剂5的杯状体3装配到装有点火器2的夹持器1上，且通过凸出部分13压紧固定。
下面叙述本发明气体发生器6的激发。碰撞传感器感受到汽车碰撞(该传感器在图中未显示)后，电流就流过安装在点火器2上的导电销14与15，点燃着火剂20。随后，由于着火剂20的引燃，气体发生剂5被点燃，燃烧放出气体。随着着火剂20的燃烧，点火器2内部的温度与压力升高，由于进一步燃烧，温度与压力骤增的气体与颗粒被释放到点火器箱17中。换言之，由于燃烧，所述点火器箱17内部的温度与压力越来越高。在此阶段，高温高压气体由于气体发生剂的燃烧，经由点火器箱17的着火孔18爆炸式射入杯状体3内的气体发生剂。因为所述点火器箱17由连接件固定在夹持器1上，它不会朝气体发生剂5的方向喷去。然后，由于气体发生剂5在所述杯状体3内燃烧而产生大量的气体迅速提高杯状体3的内部压力，最终杯状体3底部的凹槽19破裂，气体就进入安全带预紧器(未显示)而开动所述安全带预紧器。
实施例下面通过实施例方式详细解释本发明的气体发生器，但本发明气体发生器并不限于下面一些实施例。
实施例1硝基纤维素用作自动点燃剂。将硝基纤维素溶于乙酸乙酯，将该溶液浓度调节成15重量％，通过给料器直接注入杯状体，同时旋转杯状体，溶液就被涂在内表面上形成层。这层材料也可单独形成在杯状体底部。自动点燃剂的量通过改变注入量的变化而容易控制。下一步，将其置于设定在60℃的干燥器内挥发除去介质(溶剂)，使这层材料完全附着在杯状体上。然后，在这些具有自动点燃剂层的杯状体内装填气体发生剂，然后制成具有点火器和与所述点火器形成整体的夹持器，再将所述点火器密封固定在杯状体上的气体发生器，然后进行试验，即火烤试验(Bonfire Test)。
为了测试气体发生器的自动点燃性能，采用了图2所示的装置进行火烤试验。制得的气体发生器6放置在3.5cc汽缸7用于放置气体发生器的(火烤试验架)上，并被固定在离丙烷气灯头9顶端400mm的位置上，由所述灯头9加热。在此位置上的灯头9的火焰高度调为600mm。3.5cc汽缸7的气体排放孔的直径为1.0mm。硝基纤维素被用作自动点燃剂。采用装有杯状体的气体发生器，所述杯状体具有自动点燃剂层的厚度为5mg-46mg。作为气体发生剂，气体发生剂组合物含有7.2重量份的5-氨基四唑与29.2重量份的硝酸胍作燃料成分，29.8重量份的硝酸锶与29.8重量份的高氯酸铵作氧化剂成分和4.0重量份的粘合剂。使用的样品含有1800mg的气体发生剂。测量从点燃到听到声音的时间。
表1所示为火烤试验的测量结果。
表1

从表1清晰可见，当自动点燃剂至少为5mg时，气体发生器激发时间可以缩短。
时间稳定性的加速试验涂覆在杯状体内表面底部的自动点燃剂(硝基纤维素)的量分别为8mg(样品A；n＝2)和20mg(样品B；n＝2)，利用所述杯状体制造本发明的微型气体发生器(用于安全带预紧器)。将所述气体发生器暴露在107℃长达400小时的条件下对其进行时间稳定性的加速试验。对试验前后的气体发生器经过电流的激发性能(气体发生行为)进行考察。结果列于图3，图4，表2和表3。
表2 时间稳定性加速试验的结果(涂8mg自动点燃剂)

表3 时间稳定性加速试验的结果(涂20mg自动点燃剂)

在表2与表3中，5％峰值表示通电后到达压力增加5％那一刻的时间(ms)，假设最大压力为100％。T峰值表示通电后到达最大压力时刻的时间(ms)，P最大表示最大压力(MPa)。所述的5％峰值时间值是通电后至点燃气体发生剂的时间的指数。
从表2清晰可见，当涂有8mg自动点燃剂时，对样品A进行时间稳定性加速试验与未经时间稳定性加速试验的样品A相比，5％峰值时间值参差不齐，但T峰值时间值与P最大值几乎一样，两者之间没有大的差异。如图3所示，样品在测试之前与测试之后相比，通电也说明了这一点。之后所产生的气体导致的压力增加曲线没有多大区别，另一方面，从表3清晰可见，当涂覆的自动点燃剂为20mg时，与未经时间稳定性加速试验的样品B相比，经过时间稳定性加速试验的样品B T峰值时间值和5％峰值时间值明显延迟，且P最大值减小，两者之间差异很大。从这个事实还可以清晰可见，如图4所示，样品在测试之前与测试之后相比，通电流之后所产生的气体导致的压力增加曲线，区别较大。
在时间稳定性的加速试验中，从涂覆8mg自动点燃剂的情况与涂覆20mg自动点燃剂情况之间比较中清楚可见，自动点燃剂的量受到限制的样品在试验前后气体发生变化的程度要小于具有大量自动点燃剂的样品。因此，可以理解自动点燃剂对气体发生剂的影响较小。
此试验中采用的气体发生剂与上述火烤试验中采用的气体发生剂(组合物与各成分的量)相同。
上述实验结果说明，采用20mg自动点燃剂的气体发生器的优点在于高温下气体发生剂的自动激发时间可以缩短。然而，采用8mg自动点燃剂的气体发生器不仅在这方面性能优异，且在时间稳定性方面也优异。因此，限制自动点燃剂的用量，可以确保安装在汽车上的产品的长期稳定性。
工业用途根据本发明，在气体发生剂的燃烧室内表面上生成一层自动点燃剂层，所述气体发生器在高温下自动激发的时间可以缩短，甚至在mg级那种极端少量的自动点燃剂情况下也是如此。结果，可以获得一种在受热变脆之前就激发自动点燃功能而又不损失其废气洁净度的微型气体发生器。此外，通过限制自动点燃剂的用量，可以得到稳定性能优异的自动点燃的微型气体发生器。
权利要求
1.一种气体发生器，它包括气体发生剂、内部装填有气体发生剂的杯状体、和带有点火器的夹持器，该夹持器将所述点火器密封固定在所述杯状体中，其特征在于所述杯状体内表面上有自动点燃剂层。
2.如权利要求1所述的气体发生器，其特征在于所述自动点燃剂层的重量至少为3mg。
3.如权利要求1或2所述的气体发生器，其特征在于所述自动点燃剂层是通过在所述杯状体内表面上涂覆含有自动点燃剂的溶液，然而干燥而成。
4.如权利要求1-3中任一项所述的气体发生器，其特征在于气体发生剂燃烧室的内表面有一层自动点燃剂层，所述自动点燃剂层的重量至少为4mg。
5.如权利要求1-4中任一项所述的气体发生器，其特征在于所述自动点燃剂层与气体发生剂接触。
6.如权利要求1-5中任一项所述的气体发生器，其特征在于所述自动点燃剂的点燃温度不低于150℃，且低于所述气体发生剂的点燃温度。
7.如权利要求1-5中任一项所述的气体发生器，其特征在于所述自动点燃剂的点燃温度为150℃-250℃。
8.如权利要求1-7中任一项所述的气体发生器，其特征在于所述自动点燃剂层的重量为3mg到少于10mg。
9.如权利要求1-8中任一项所述的气体发生器，其特征在于过滤材料、传递料和冷却剂都不使用。
10.如权利要求1-9中任一项所述的气体发生器，其特征在于所述自动点燃剂的用量范围在50-2000mg之间。
全文摘要
具有自动点燃功能，并在其受热导致功能减弱之前仍能工作的微型气体发生器，排放气体的洁净度并未受损，气体发生器包括气体发生剂，与点火器形成整体并将点火器密封固定在杯形体中的夹持器，其中自动点燃剂层放置在杯状体的内表面上。
文档编号B60R21/26GK1678879SQ0382041
公开日2005年10月5日 申请日期2003年8月29日 优先权日2002年8月30日
发明者儿玉了意, 栗田和昌, 池田健治郎 申请人:日本化药株式会社