JP2005249275A - ガス発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】短時間でエアバッグを膨張し、小型で構造が簡易であり、且つ高圧ボンベからのガスを放出するハイブリッドガス発生器を提供する。
【解決手段】ボンベと、伝火薬及び点火器が収納されたハウジングと、ボンベの圧力を保持するラプチャーディスクと、ボンベとハウジングとの間にガス滞留空間を形成する様に互いに連結する外筒材とを備え、点火器は、２本以上の絶縁された電極ピン３２，３３を有する塞栓３４と、塞栓３４に取り付けられる薄膜ブリッジ３５とで構成され、薄膜ブリッジ３５を通電して作動して火薬を着火するガス発生器であって、薄膜ブリッジ３５は、電極ピン３２，３３とワイヤーボンディングで接続され、薄膜ブリッジ３５の電極パッド５１の一方が、塞栓３４のヘッダー部５４の金属部にワイヤーボンディングにより接続される。
【選択図】図３

Description

本発明は、サイド用エアバッグやエアカーテン等を膨張させるのに好適なガス発生器に関する。

自動車の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するための安全装置の１つとして、エアバッグが知られている。このエアバッグは、ガス発生器が発生する多量の高温、高圧ガスにて作動するものである。従来、このガス発生器がガスを発生する方式として、大きく分けて２種類のものが知られている。１つは、発生するガスを全て固体のガス発生剤の燃焼により生成するパイロ方式である。もう一つは、高圧のガスが保持されたボンベと、このボンベ中の高圧のガスに熱を供給するための少量の火薬組成物により大量の高温・高圧ガスを放出せしめるハイブリッド方式である。

近年、ガス発生器に求められる性能として、小型化があげられる。前者のパイロ方式のものは、ガス発生器の小型化を実現するために、ガス発生器内のガス発生剤が、燃焼により生ずるガス発生モル数を増大させることが必要となる。このガス発生剤のガス発生モル数を増大させるガス発生剤組成物としては、その組成物中に、燃料として硝酸グアニジンや、酸化剤として硝酸アンモニウムを含むガス発生剤組成物が有効である。例えば、特許文献１に記載されているように、含窒素有機化合物としてグアニジン誘導体、酸化剤として相安定化硝酸アンモニウム、圧力指数調整剤、爆ごう抑制剤として珪素化合物をそれぞれ含有するガス発生剤組成物が開示されている。しかし、グアニジン誘導体や硝酸アンモニウムを多量に含有するため、燃焼速度が遅く、ガス発生器において十分な燃焼性能を得るためには、より高圧下でガス発生剤を燃焼させる必要があった。また、ガス発生器作動時の内部圧力が増大するために、ガス発生器にはより高い強度が必要とされ、大型化する。

さらに、グアニジン誘導体や、硝酸アンモニウムなど反応性の低い原料を組成として含むガス発生剤組成物の場合、燃焼速度の遅さもさることながら、ガス発生剤の着火性の低さも問題の一つである。エアバッグは、作動し始めてからエアバッグが展開するまでの時間が３０〜６０ｍｓほどであり、ガス発生器のわずかな作動遅れであってもその影響は大きく、十分な性能が発揮できない。ガス発生剤の着火性が低い場合、ガス発生器内の点火器が発火しても、ガス発生剤の着火までにかかる時間が長くなり、結果としてガス発生器の着火遅れを生じる。ガス発生器の伝火薬の薬量を多くすることで、着火遅れの改善はある程度見込めるものの、伝火薬量が増加するために、ガス発生器自体の総発熱量が多くなり、その結果、冷却・フィルター部材の重量が増加し、ガス発生器はより大きなものとなる。

一方、ハイブリッド方式のものは、ガス発生剤が少量で済むため、小型化には適している。しかしながら、高圧の状態でボンベ内のガスを保持する必要性から、一般的にガス発生器として１５年もの耐用年数を経るうちに高圧ガスがボンベから抜けていき、十分な性能を発揮できないおそれがある。このため、ボンベ内のガスを長期にわたって密封する必要から機械的な破壊強度が高く、シール性の高いラプチャーディスクによってボンベを密封する必要がある。この種のガス発生器としては、例えば、特許文献２に示されるものがある。このガス発生器は、高圧ガスが密閉されている第１の容器（ボンベ）のガスの気密性を高める為に破壊強度の高い破裂ダイヤフラム（ラプチャーディスク）を用い、この破裂ダイヤフラムに、燃焼室等を備えた第２の容器に設けられた中空のピストンを推進装入物（点火器）の点火によって押し進めて、第１の容器の破裂ダイヤフラムを確実に破裂させ、第１の容器の高圧ガスを確実に放出するものである。このように、確実に破裂ダイヤフラムを破壊することができるが、中空ピストン等を設置する必要があり、ガス発生器の構造が複雑化するという問題があった。

また、ボンベを確実に密閉するラプチャーディスクの破壊を、特許文献２に示されるような中空ピストン等を使用して破壊するのではなく、伝火薬剤の量を増やし点火器を含む燃焼室内の圧力を高めて破壊するものもある。しかしながら、伝火薬剤の量を増やすため、伝火薬を収納する室が必要となり、ガス発生器の小型化が困難であった。また、この場合、点火器の点火と同時にラプチャーディスクを破壊することも困難であった。

また、この種のガス発生器では、ボンベ内の高圧ガスが断熱膨張してボンベから噴出してくるため、ガスを加温して放出する必要があるが、上記のものは、ボンベからのガスを十分に加温することができないという問題もあった。

また、特許文献３に記載の点火器において使用される薄膜ブリッジは、高温に晒されることになり、熱によってダメージを受けて、正常に動作しなくなることがある。また、導電性エポキシ樹脂によって接合した場合は、自動車用のガス発生器等の点火器として使用した場合、真夏の炎天下などで発生する高温の熱に長時間晒されることになり、導電性エポキシ樹脂の抵抗値が変化することがある。また、組立当初においても、電極表面の状態にその抵抗値が影響を受けやすいため、初期抵抗値のバラツキが大きいという問題があった。また、ワイヤーボンディングの場合は、はんだや導電性エポキシ樹脂の問題点を解消することができるが、薄膜ブリッジが塞栓の上に突出した状態で固定されているため、火薬装填時等に、押し付け力が作用した場合、断線するおそれがある。特に、特許文献３に記載されているような、ワイヤーの端面を立てて接合する、いわゆる立て付けの場合は、そのおそれが顕著となる。

また、特許文献４には、高圧のガスが保持されたボンベと、このボンベ中の高圧のガスに熱を供給するための少量の火薬組成物により大量の高温・高圧ガスを放出せしめるハイブリッド方式のガス発生器について開示がある。

特開平１１−２９２６７８号公報 特開平８−２５３１００号公報 米国特許第６，３２４，９７９Ｂ１号明細書 国際公開第ＷＯ０２／０６２６２９号パンフレット

本発明の目的は、従来のガス発生器に比べて短時間でエアバッグを膨張し得ることが可能であり、小型化及び構造の簡易化を同時に満足するとともに、高圧ガスボンベからのガスを加温して放出することができるハイブリッド方式のガス発生器を提供することにある。

前記課題を解決するための本発明に係るガス発生器は、ボンベと、伝火薬及び点火器が収納されたハウジングと、前記ボンベの圧力を保持するとともに密封するラプチャーディスクと、前記ボンベと前記ハウジングとの間にガス滞留空間を形成するように前記ボンベと前記ハウジングとを連結保持する外筒材と、前記外筒材の内周に沿って設けられているフィルター材と、を備えてなり、前記点火器は、少なくとも２本以上の互いに絶縁された電極ピンを有する塞栓と、前記塞栓に取り付けられる薄膜ブリッジとで構成され、前記電極ピンを通して前記薄膜ブリッジに電流を供給し、前記薄膜ブリッジを作動させて火薬を点火するガス発生器であって、前記薄膜ブリッジは、前記電極ピンの頭部及び前記塞栓のヘッダー部と略同一面となるように前記塞栓に設けられた凹部に埋設され、更に、前記薄膜ブリッジは、前記電極ピンとワイヤーボンディングで接続され、前記薄膜ブリッジの電極パッドの一方が、前記塞栓のヘッダー部の金属部にワイヤーボンディングにより接続されていることを特徴とするものである。

また、本発明に係るガス発生器は、前記ボンベの外径Ｂが、２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲にあるものを特徴とするものである。

本発明に係るガス発生器では、薄膜ブリッジが、ワイヤーの端面で接続する、いわゆる立て付けでなく、ワイヤーを寝かした状態でワイヤーの周面を用いて接続する、いわゆる横付けとすることで薄膜ブリッジと電極ピンとがワイヤーボンディングで接続された場合であっても、ワイヤーのループ高さを低く抑えて接続することができる。このため、ワイヤー部に押さえ付けるような圧力が作用した場合であっても、ワイヤーの断線を防止することが可能となる。電極パッドの少なくとも一方が、塞栓のヘッダー金属部分にワイヤーボンディングにより接続されているため、静電気等による薄膜ブリッジの誤作動を防止することができる。そして、点火器の点火部分に薄膜ブリッジが用いられているため、従来の電橋線タイプの点火器に比べて点火時間が約１／１０と速く、また、点火時の電気エネルギーが約１／２５と低く、高速低エネルギーで安定して火薬を点火することが可能となる。

また、本発明に係るガス発生器は、前記ラプチャーディスクが、前記点火器からの火炎力で破断されるものであることが好ましい。

ガス発生器の構造を簡易化するとともに、小型化することが可能となる。また、ボンベから噴出する断熱膨張ガスをさらに効率良く加温することができる。

また、本発明に係るガス発生器は、前記薄膜ブリッジの電極パッド表面の材質が、金、アルミニウム、ニッケル、チタンのいずれかであるものが好ましい。

薄膜ブリッジの電極パッド表面の材質が、金、アルミニウム、ニッケル、チタンのいずれかであるため、電極ピンとワイヤーボンディングで接続されることで、確実に薄膜ブリッジに電流が供給される。

また、本発明に係るガス発生器は、さらに、前記ワイヤーボンディングに用いられるワイヤーが、金又はアルミニウムで、線径が１０μｍ〜５００μｍであるものが好ましい。

ワイヤーボンディングに用いられるワイヤーが、金又はアルミニウムであるため、電極ピンから薄膜ブリッジに確実に電流を供給することが可能となる。また、線径は１０μｍ〜５００μｍ、好ましくは２０μｍ〜５００μｍ、さらに好ましくは１００μｍ〜５００μｍとすることにより、より確実に電極ピンから薄膜ブリッジに電流を供給することが可能となる。

また、本発明に係るガス発生器は、さらに、前記ワイヤーボンディングのワイヤーのループ高さ（ｈ３）が１ｍｍ以下であるものが好ましい。

ワイヤーのループ高さが１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、更に好ましくは０．２ｍｍ以下であるため、火薬等の装填時にワイヤーに押し付け応力が作用した場合であっても、ワイヤーの断線を防止することができる。

また、本発明に係るガス発生器は、ハウジングの底部側の側筒部に、外筒材に向かう複数の第２火炎放出孔が形成されているものが好ましい。

ハウジングの側筒部に複数の第２火炎放出孔が形成されているため、該第２火炎放出孔から火炎あるいは熱いガスがガス滞留空間内に放出される。そして、ガス滞留空間内のガスを攪拌することができる。このため、ボンベから放出された冷たいガスが、ハウジングからの熱流によって加熱されて外筒材に設けられているガス放出孔から放出されるようになる。

本発明のガス発生器は、以上のように構成されており、薄膜ブリッジを塞栓に埋設し、電極ピンの頭部及び塞栓のヘッダー部と略同一面となるように設置した点火器を使用することによって、高速低エネルギーで火薬を安定した状態で点火することができる。このため、ハイブリッド式のガス発生器の特徴である、短時間でエアバッグを膨張展開することができるという効果がより一層顕著に得られる。

本発明に係るガス発生器の実施形態の一例を、図面を参照して説明する。図１は、本発明に係るガス発生器の実施形態の一例の断面図を示す図である。図１において、ガス発生器Ｐ１は、高圧ガスが収納されたボンベ１と、伝火薬２及び点火器３が収納されたハウジング４と、ボンベ１とハウジング４とを連結保持する外筒材５と、外筒材５の内周に沿って設けられているフィルター材１０を有している。

ボンベ１は、ステンレス、アルミニウム等の金属からなり、有底の円筒形状をし、開口側は、２段階で縮径されている。ボンベ１内には、アルゴンやヘリウムガス等がエアバッグ等を膨張、作動させるに十分な量（例えば、エアカーテンには０．８〜１．２モル等）が装填されており、圧力２０ＭＰａ以上、好ましくは２５ＭＰａ以上に維持され、一端側の開口部をラプチャーディスク６を有するボンベキャップ２３によって密封されている。また、ボンベ１の外径Ｂは、２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲にあるものが好ましい。

ラプチャーディスク６の厚さは、点火器３で破断できる程度の厚さであれば特に限定はされない。ラプチャーディスク６の厚さは、好ましくは０．０５〜０．５ｍｍの範囲にあり、より好ましくは０．１〜０．３ｍｍの範囲にある。

ハウジング４は、コップ状であり、底部７と側筒部８とからなる。このハウジング４では、側筒部８の外周部に段付部１１が形成されている。また、燃焼室１２内から外部に向けて、開口する第１火炎放出孔１３が底部７に形成されている。この第１火炎放出孔１３は、燃焼室１２から外部に向けて縮径されている。これによって、火炎力が高められるとともに、放出する火炎をラプチャーディスク６の中心部に集中することができる。また、第１火炎放出孔１３の底部７側には図示していないがアルミニウム等からなる金属製のシールテープが貼付されている。このシールテープは、燃焼室１２内への水分等の侵入を防ぎ、燃焼室１２内に収納される伝火薬２が湿気るのを防ぐものである。また、このシールテープの厚さは、好ましくは、１００μｍ以下であり、点火器３の点火による火炎によって瞬時に溶かされ、火炎の進行の妨げとならないものである。また、ハウジング４の側筒部８には、外筒材５に向う複数の第２火炎放出孔３０が形成されている。このため、点火器３からの火炎は燃焼室１２内で障害物に遮られることなく、第１火炎放出孔１３及び第２火炎放出孔３０から放出されるようになる。第２火炎放出孔３０は、通常、複数個形成され、好ましくは、同周円状に等間隔で４個形成されている。

図１に示すように、ハウジング４内には、伝火薬２、第１のクッション材１４、第２のクッション材１５及びホルダ２０の順に装填されている。ホルダ２０には点火器３がカシメ固定されている。これらは、ハウジング４の開口端部２１を内側に折り曲げてホルダ２０を押し付けるようにして固定されている。伝火薬２は、通常、ドーナツ状（中空の円柱状）である。伝火薬２及び第１のクッション材１４，第２のクッション材１５によって形成されるハウジング４内の中央部の空間は、燃焼室１２をなしている。第１のクッション材１４、第２のクッション材１５は、セラミックファイバー、シリコンフォーム等からなり、伝火薬２と同様にドーナツ状に形成されている。これらの第１のクッション材１４，第２のクッション材１５は、伝火薬２が、振動等によって破砕しないように、伝火薬２に伝わる振動を吸収している。この伝火薬２は、ドーナツ状に成形された伝火薬を１又は２以上積層して用いてもよく、より小径の粒状伝火薬を支持部材を介してドーナツ状に配置してもよい。

点火器３は、図２に示すように、１対の互いに絶縁された電極ピン３２，３３を有する塞栓３４と、塞栓３４に取り付けられる薄膜ブリッジ３５とを含んでいる。そして、電極ピン３２，３３を通して薄膜ブリッジ３５に電流を供給し、薄膜ブリッジ３５を作動させて第１管体３９内に装填されている火薬３６，３７を着火する構造となっている。

塞栓３４は、ステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の金属で形成されている。また、この塞栓３４から延伸する１対の電極ピン３２，３３は、塞栓３４と同様にステンレス、アルミニウム、銅、鉄等の金属で形成されている。そして、これら電極ピン３２，３３は、塞栓３４内では、ガラス、樹脂等の絶縁体４１でその周囲が覆われ、互いに絶縁されている。また、これら電極ピン３２，３３の頭部４５は、塞栓３４のヘッダー部５４と略同一面となるように設けられている。

図３は、図２の薄膜ブリッジ３５が塞栓３４の凹部４２に埋設されている部分のＣ矢視拡大平面図である。図４は、図３におけるＡ−Ａ’線断面を示す図である。図５は、図３におけるＢ−Ｂ’線断面を示す図である。

薄膜ブリッジ３５は、図３、図４及び図５に示すように、塞栓３４に形成された凹部４２に埋設され、塞栓３４のヘッダー部５４及び電極ピン３２，３３の頭部４５と略同一面となるように設置されている。図４に示すように、凹部４２は、その溝深さｈ１が、通常０．２ｍｍを超え１ｍｍ以下、好ましくは０．２ｍｍを超え０．７５ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍを超え０．５ｍｍ以下であるため、薄膜ブリッジ３５が埋設された場合に、電極ピン３２，３３の頭部４５との段差ｈ２を１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、更に好ましくは０．２ｍｍ以下とすることによって、ワイヤーボンディングのループ高さｈ３を低くすることができる。また、図４及び図５に示すように、ワイヤー３８を寝かした状態でワイヤー３８の周面を用いて接続する、いわゆる横付けが容易に行える。このように、ワイヤー３８のループ高さｈ３が通常１ｍｍ以下、好ましくは０．５ｍｍ以下、更に好ましくは０．２ｍｍ以下であるため、ワイヤー３８に火薬等の装填時に押し付け圧力が作用した場合であっても、ワイヤー３８の断線を防止することができ、電極ピン３２，３３と薄膜ブリッジ３５を確実に接続することができる。なお、ワイヤー３８としては、金又はアルミニウムが好ましい。これによって、電極ピン３２，３３から薄膜ブリッジ３５に確実に電流を供給することが可能となる。また、ワイヤー３８の線径は通常１０μｍ〜５００μｍ、好ましくは２０μｍ〜５００μｍ、さらに好ましくは１００μｍ〜５００μｍとすることにより、より確実に電極ピン３２，３３から薄膜ブリッジ３５に電流を供給することが可能となる。

薄膜ブリッジ３５と、電極ピン３２，３３を接合するワイヤー３８は、図３に示すように、薄膜ブリッジ３５の電極パッド５１の表面に掛け渡されるようにして接続されている。この際、前述したように、薄膜ブリッジ３５と塞栓３４のヘッダー部５４及び電極ピン３２，３３の頭部４５とが略同一面となるように塞栓３４の凹部４２に設置されているため（図２、図４参照）、いわゆる横付けでワイヤー３８を薄膜ブリッジ３５の電極パッド５１に接合することができる。また、一方の電極パッド５１からワイヤー３８を塞栓３４のヘッダー部５４の金属部に接続することで、アースを取ることが容易に行われる。なお、これら、ワイヤー３８によって電極ピン３２，３３とワイヤーボンディングされる電極パッド５１は、反応性金属、例えば、チタン等と、反応性絶縁物、例えば、ホウ素等を交互に積層した積層体５３の表面に熱蒸着等によって形成された金、アルミニウム、ニッケル、チタン等で構成されている。反応性金属には、チタン以外に、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム等が挙げられる。また、反応性絶縁物には、ホウ素以外に、カルシウム、マンガン、シリコン等が挙げられる。

薄膜ブリッジ３５は、発熱抵抗体、反応性物質を使用したリアクティブ型ブリッジ、ショック型ブリッジ等いずれのものでも使用することができる。これらは、Ｓｉ基板やＡｌ_２Ｏ_３等のセラミックス基板上にＬＩＧＡ（Lithographie Galva-noformung, Abfprmung（Ｘ線を利用した微細加工技術））プロセスや、スパッタリング等の公知技術によって形成されている。特に、リアクティブ型ブリッジは、小エネルギーで安定して作動するという点で好ましい。

本実施形態に示すリアクティブ型の薄膜ブリッジ３５は、図４及び図５に示すように、基板５２の表面に形成された反応性金属、例えば、チタン等と、反応性絶縁物、例えば、ホウ素等を交互に積層した積層体５３によるブリッジとその表面を覆う金属等の導電性材料で形成される電極パッド５１とで構成されている。図３、図４及び図５において電極パッド５１は、積層体５３の上に位置している。

積層体５３に使用される反応性金属としては、チタンの他に、アルミニウム、マグネシウム、ジルコニウム等がある。また、反応絶縁物としては、ホウ素の他に、カルシウム、マンガン、シリコン等がある。このような積層体５３を有する薄膜ブリッジ３５は、ブリッジ部に電流が流れて活性化すると、反応性金属と反応性絶縁物が反応し、ホットプラズマとなって放出される。そして、このプラズマは、装填されている火薬を効率良く着火することができる。

本実施形態に係る図２に示す点火器３は、次のようにして製造される。
まず、第１管体３９内に火薬３６，３７を装填する。薄膜ブリッジ３５を塞栓３４に形成された凹部４２に設置する。電極ピン３２，３３と薄膜ブリッジ３５をワイヤー３８を用いてワイヤーボンディングにより接続する。塞栓３４と第１管体３９とを嵌合する。このとき、塞栓３４を火薬３６側に押し付けるようにした場合であっても、以上説明してきたように、薄膜ブリッジ３５は塞栓３４内に埋設されて、いわゆる横付けといわれるワイヤーボンディングで電極ピン３２，３３と接続されているため、断線等するおそれがない。このようにして、第１管体３９に塞栓３４を嵌合した後、この第１管体３９を第２管体２９に挿入する。そして、点火器ホルダ２８と一体になるようにインサート成形する。これによって、自動車等の各種安全装置に用いられるガス発生器用の点火器等に好適に使用できる。

以上のように構成される点火器３は、電極ピン３２，３３に電流が供給されることによって、薄膜ブリッジ３５が作動し、従来の電橋線によるものに比べ、約１／１０の速さである数μ秒単位で効率良く火薬３６，３７を点火することが可能となる。また、薄膜ブリッジ３５で発生した熱エネルギーにより効率良く火薬を点火することができるため、点火遅れ等のバラツキの低減が可能となる。

なお、点火器３は、前述の実施形態に限定されるものでなく、電極ピン３２，３３と薄膜ブリッジ３５とをワイヤーボンディングによって確実に接続することができるため、例えば、電極ピン３２，３３のいずれか一方と、薄膜ブリッジ３５との間にＡＳＩＣ（Application specific integrated circuit）等を介在させ、同様にワイヤーボンディングによって接続することも可能である。

そして、この点火器３は、図１に示すように、ハウジング４と同軸上に配置され、底部７に形成された第１火炎放出孔１３と対面した構造となる。また、ハウジング４の側筒部８には、外筒材５に向う複数の第２火炎放出孔３０が形成されている。このため、点火器３からの火炎は燃焼室１２内で障害物に遮られることなく、第１火炎放出孔１３及び第２火炎放出孔３０から放出されるようになる。

また、点火器３は、１０ｃｃタンク中で発火させた時の内圧上昇が３ミリ秒以内で４．７ＭＰａ以上のものが好ましい。これによって、確実にラプチャーディスク６を火炎力によって破断することができる。

このような火炎力を生成するために点火器３に装填されている火薬３６，３７としては、好ましくは、ジルコニウム（Ｚｒ）、タングステン（Ｗ）、過塩素酸カリウム（ＫＣｌＯ₄）を成分に持ち、バインダーとしてフッ素ゴムやニトロセルロース等を用いたものを使用することが好ましい。又、ジルコニウム、タングステン、過塩素酸カリウムの組成比（重量比）は、点火器３の薄膜ブリッジ３５の発熱によって充分に点火できるように決められ、Ｚｒ：Ｗ：ＫＣｌＯ₄＝３：３．０〜４．０：３．０〜４．０が好ましく、Ｚｒ：Ｗ：ＫＣｌＯ₄＝３：３．５：３．５がより好ましい。

伝火薬２は、発熱量が、４０００Ｊ／ｇ以上、好ましくは５５００Ｊ／ｇ以上となるように、例えば、ボロン、硝酸カリウム、５−アミノテトラゾール、無鉛火薬等を使用することができる。このような組成とすることによって、発熱量を、４０００Ｊ／ｇ以上、好ましくは５５００Ｊ／ｇ以上とすることが可能となる。ここで、発熱量が４０００Ｊ／ｇ未満の伝火薬の場合、ボンベ１を密閉するラプチャーディスク６が破裂して、放出されるガスが断熱膨張の為に低温化した場合に十分に加熱することが困難となる。このため、伝火薬２の量を多くする必要が生じ、ガス発生器Ｐ１の小型化が達成できない。

図１に示すように、外筒材５は、好ましくは、ステンレス、アルミニウム等の金属材料によって円筒状に形成され、一端側にハウジング４を嵌合し、ハウジング４に形成されている段付部１１にカシメ固定されている。外筒材５の他端側は、ボンベ１の縮径された第１段部分１９と内接して嵌合され、溶接等によって溶着固定されている。そして、このラプチャーディスク６と、ハウジング４の底部７との間にガス滞留空間１６が形成されている。このガス滞留空間１６の外周部、即ち、外筒材５の内周部には、フィルター材１０が配置されている。

このフィルター材１０は、例えば、メリヤス編み金網、平織り金網やクリンプ織り金属線材の集合体によって、外筒材５の内径と略同一な外径を有する円筒状に成形されている。このフィルター材１０が当接する部分の外筒材５の周囲には、所定間隔でガス放出孔１７が形成されている。また、このフィルター材１０は、その内周部がボンベキャップ２３の外周に接し、ボンベ１からハウジング４に掛け渡され、ガス滞留空間１６を覆うようにして設置されている。これによって、ボンベからのガスは全てこのフィルター材１０を通過してガス放出孔１７から放出されるようになる。

このように、ボンベ１とハウジング４は、同一円筒からなる外筒材５によって、嵌合して固定されているため、それぞれの軸心を一にした同軸上に連結保持される。これによって、点火器３、第１火炎放出孔１３、ラプチャーディスク６の中心部が同軸となり、点火器３からの火炎がラプチャーディスク６の中心部に集中的に当たることになる。

また、ボンベ１とハウジング４との間に形成されるガス滞留空間１６の外周を覆うようにフィルター材１０が設けられているため、ガス滞留空間１６で、ボンベ１からのガスとハウジング４からの高温ガスとが効率良く混合し、ガス放出孔１７から放出されるようになる。

次に、ガス発生器Ｐ１の作動を、図１により説明する。なお、図１に示すガス発生器Ｐ１は、ハウジング４側の軸端側でエアバッグ装置に直接、又は間接的に接続されているものとする。

衝突センサが自動車の衝突を検出すると、図１に示すように、ガス発生器Ｐ１は、点火器３を通電発火させる。点火器３の火炎は、端面２４を破裂させ、点火器３の端面２４の中心部より燃焼室１２内に噴出される。燃焼室１２を通過した火炎は、第１火炎放出孔１３及び第２火炎放出孔３０の絞りによって火炎力が高められ、第１火炎放出孔１３の出口に設けられている金属製のシールテープを瞬時に溶かしてラプチャーディスク６の中心部に集中的にあたり、ラプチャーディスク６を一気に破裂させる。ラプチャーディスク６から放出されたガスは、第１火炎放出孔１３及び第２火炎放出孔３０からガス滞留空間１６に流出してくる。この時、放出されたガスは、ガス滞留空間１６で断熱膨張するため、急激に温度が低下する。このとき、ボンベ１から放出されたガスは、ガス滞留空間１６の周囲に設けられているフィルター材１０のため、一気にガス放出孔１７から放出されることなく、一旦、このガス滞留空間１６内に滞留する。そして、後述する点火器３からの高温ガスと混合して加温される。また、第２火炎放出孔３０が外筒材５に向かい形成されているため、まず、放出された熱流がフィルター材１０及び外筒材５の内壁にあたり、ガス滞留空間１６内のガスを攪拌する。このため、ガス滞留空間１６内のガスを確実に加熱して、ガス放出孔１７から放出することができる。

一方、点火器３からの火炎によって、燃焼室１２内の伝火薬２が燃焼する。これによって発生した高温の熱流は、ガス滞留空間１６に流入し、ボンベ１から放出された低温化したガスと混合する。ボンベ１から放出されたガスは、これによって加熱され、高温ガスとなって、フィルター材１０を通過して外筒材５に形成されたガス放出孔１７から放出される。これで、このガス発生器Ｐ１に接続されているエアバッグは、各ガス放出孔１７から放出される清浄なガスによって、瞬時に、膨張される。

このように、本発明のガス発生器Ｐ１によれば、伝火薬２の発熱量が、好ましくは４０００Ｊ／ｇ以上、より好ましくは５５００Ｊ／ｇであるため、伝火薬２の装填量を少なくでき、燃焼室１２を小型化することができる。これによって、ラプチャーディスク６と点火器３との距離を短くすることが可能となり、ラプチャーディスク６と点火器３とを対面構造とすることで、点火器３の火炎を直接ラプチャーディスク６に当てることができる。このため、従来のように、燃焼室内に収納された伝火薬を燃焼させて発生するガスによって燃焼室内の圧力を高めることでラプチャーディスクを破壊していた場合に比べて、燃焼室の容量を小型化することが可能となる。

また、点火器３で発生した火炎が、ラプチャーディスク６の中心部に集中して当たるように、ハウジング４の底部７に第１ガス放出孔１３を形成しているため、従来のように、ピストン等の機械的手段を用いることなく火炎によって、機械的に強度の高いラプチャーディスク６を使用した場合であっても、確実に破裂させることができる。このため、ガス発生器Ｐ１の構造を簡易なものとすることができる。

また、ボンベ１からハウジング４にかけてボンベ１とハウジング４の間に形成されるガス滞留空間１６を覆うようにフィルター材１０が掛け渡されて設けられているため、ボンベ１から噴出し、断熱膨張するガスを点火器３からの高温ガスで効率良く加温することが可能となる。

本発明のガス発生器Ｐ１は、サイド用エアバッグやエアカーテン等を膨張させるのに好適なハイブリッド式のガス発生器である。
なお、本発明のガス発生器Ｐ１は、エアバッグはもちろんであるが、シートベルトプリテンショナ等や、安全システムをトリガする事故の際に、自動車バッテリーから車載電源網を切り離す切り離し安全スイッチとしても利用することができる。

本発明に係わるガス発生器の実施形態の一例の断面図である。 本発明に係わるガス発生器に用いられる点火器の一例の断面図である。 図２の一部を拡大した要部平面を示す図である。 図３におけるＡ−Ａ’線断面を示す図である。 図３におけるＢ−Ｂ’線断面を示す図である。

符号の説明

Ｐ１ ガス発生器
Ｂ 外径
ｈ１ 溝深さ
ｈ２ 段差
ｈ３ ル−プ高さ
１ ボンベ
２ 伝火薬
３ 点火器
４ ハウジング
５ 外筒材
６ ラプチャーディスク
７ 底部
８ 側筒部
１０ フィルター材
１１ 段付部
１２ 燃焼室
１３ 第１火炎放出孔
１４ 第１のクッション材
１５ 第２のクッション材
１６ ガス滞留空間
１７ ガス放出孔
１９ 第１段部分
２０ ホルダ
２１ 開口端部
２３ ボンベキャップ
２４ 端面
２８ 点火器ホルダ
２９ 第２管体
３０ 第２火炎放出孔
３２ 電極ピン
３３ 電極ピン
３４ 塞栓
３５ 薄膜ブリッジ
３６ 火薬
３７ 火薬
３８ ワイヤ−
３９ 第１管体
４１ 絶縁体
４２ 凹部
４５ 頭部
５１ 電極パッド
５２ 基板
５３ 積層板
５４ ヘッダ−部

Claims (7)

1. ボンベ（１）と、伝火薬（２）及び点火器（３）が収納されたハウジング（４）と、前記ボンベ（１）の圧力を保持するとともに密封するラプチャーディスク（６）と、前記ボンベ（１）と前記ハウジング（４）との間にガス滞留空間（１６）を形成するように前記ボンベ（１）と前記ハウジング（４）とを連結保持する外筒材（５）と、前記外筒材（５）の内周に沿って設けられているフィルター材（１０）と、を備えてなり、前記点火器（３）は、少なくとも２本以上の互いに絶縁された電極ピン（３２，３３）を有する塞栓（３４）と、前記塞栓（３４）に取り付けられる薄膜ブリッジ（３５）とで構成され、前記電極ピン（３２，３３）を通して前記薄膜ブリッジ（３５）に電流を供給し、前記薄膜ブリッジ（３５）を作動させて火薬（３６，３７）を着火するガス発生器（１）であって、
   前記薄膜ブリッジ（３５）は、前記電極ピン（３２，３３）の頭部（４５）及び前記塞栓（３４）のヘッダー部（５４）と略同一面となるように前記塞栓（３４）に設けられた凹部（４２）に埋設され、
   更に、前記薄膜ブリッジ（３５）は、前記電極ピン（３２，３３）とワイヤーボンディングで接続され、
   前記薄膜ブリッジ（３５）の電極パッド（５１）の一方が、前記塞栓（３４）のヘッダー部（５４）の金属部にワイヤーボンディングにより接続されていることを特徴とするガス発生器。
2. 前記ボンベ（１）の外径Ｂが、２０ｍｍ〜３０ｍｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載のガス発生器。
3. 前記ラプチャーディスク（６）が、前記点火器（３）からの火炎力で破断される請求項１又は２に記載のガス発生器。
4. 前記薄膜ブリッジ（３５）の電極パッド（５１）表面の材質が、金、アルミニウム、ニッケル、チタンのいずれかである請求項１乃至３のいずれか一項に記載のガス発生器。
5. 前記ワイヤーボンディングに用いられるワイヤー（３８）が、金又はアルミニウムで、線径が１０μｍ〜５００μｍである請求項１乃至４のいずれか一項に記載のガス発生器。
6. 前記ワイヤーボンディングのワイヤー（３８）のループ高さ（ｈ３）が１ｍｍ以下である請求項１乃至５のいずれか一項に記載のガス発生器。
7. 前記ハウジング（４）の底部（７）側の側筒部（８）に、前記外筒材（５）に向かう複数の第２火炎放出孔（１３）が形成されている請求項１乃至６のいずれか一項に記載のガス発生器。

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