JP2009262593A - ガス発生器 - Google Patents

Abstract

【課題】安全性を含んだ性能を保持しつつ、さらに小型化及び軽量化を同時に達成する。
【解決手段】ハウジング１の径が１９ｍｍ〜２０ｍｍ、肉厚が１．６ｍｍ〜１．８ｍｍ、板部材５の貫通孔５ａの径が７ｍｍ〜８ｍｍである。ガス発生剤の錠剤７は３．０ｍｍ〜５．０ｍｍの径を有した円柱形状のものであって、複数のガス発生剤の錠剤７の発生ガス総量は０．２５ｍｏｌ〜０．６ｍｏｌである。フィルター６の軸方向に延びた内部空間には、第１の端部６ａに連続し且つ第２の端部６ｂに向かうに連れて縮径された部分が形成されている。また、第１の端部６ａにおけるフィルター６の内部空間の開口径が板部材５の貫通孔５ａの径以上であり、第２の端部６ｂにおけるフィルター６の内部空間の開口径が板部材５の貫通孔５ａの径以下である。
【選択図】図１

Description

本発明は、エアバッグ等を膨張させるガス発生器に関するものである。

ガス発生器は、例えば、下記特許文献１に開示されているように、自動車の衝突を検知すると、ガス発生剤を点火し爆発的に燃焼して高温ガスを発生し、エアバッグを膨らませるものである。特に、下記特許文献１のものは、漸進的に助手席用エアバッグを膨張展開させることを可能にするとともに、小型化、軽量化されたガス発生器である。
特開２００２−１６６８１８号公報

上記特許文献１で開示されているような助手席用エアバッグに用いられる長尺円筒状のガス発生器では、高容量のバッグを膨らませるために、φ４０ｍｍ以上の外径を有したハウジングが用いられる。一方、サイド用エアバッグ、カーテン用エアバッグに用いられるガス発生器においては、エアバッグモジュールにおけるガス発生器収納スペースが狭いことを考慮して、例えば、φ２５．４ｍｍ程度の外径を有した長尺円筒状のハウジングが用いられている。このサイド用エアバッグ、カーテン用エアバッグに用いられるガス発生器においては、さらなる低容積化、軽量化が求められているが、近年、用いられつつある、ニー用エアバッグに用いられるガス発生器においては、特にハウジングの小径化が求められている。

しかしながら、従来の標準サイズよりハウジングの外径を小さくしただけでは、ガス発生器内で発生したガスが詰まってしまうことがある。したがって、この場合、ガス発生器が作動してガスが発生した際の内圧上昇によるハウジングのバーストを防止するため、該ガス発生器におけるハウジングの肉厚を従来の標準肉厚よりも厚くする必要がある。しかしながら、厚くした分の外径、重量が増加してしまうことになり、小径化、軽量化にはつながらない。また、ハウジングの肉厚を内側に向かって厚くすることも考えられるが、この場合、燃焼室の容積が減少してしまう。したがって、上記特許文献１のガス発生器の構成では、従来のガス発生器に対して、安全性を含んだ性能を保持しつつ、さらに小型化及び軽量化を同時に達成するということは困難であった。

そこで、本発明の目的は、従来のガス発生器に対して、安全性を含んだ性能を保持しつつ、さらに小型化及び軽量化を同時に達成できるガス発生器を提供することである。

課題を解決するための手段及び効果

（１） 本発明のガス発生器は、長尺円筒状のハウジングと、前記ハウジングの一端部を封止する蓋部材と、点火器と、前記ハウジングの他端部を封止するとともに、前記点火器が前記ハウジングの内部空間内に位置するように前記点火器を保持したホルダと、中央部に貫通孔を有し、前記ハウジングの前記内部空間を仕切っている板部材と、軸方向が前記ハウジングと互いに同じとなるように、前記蓋部材と前記板部材との間に配置された中空円筒状のフィルターと、前記板部材と前記点火器との間に形成され、ガス発生剤の錠剤が複数充填された燃焼室と、前記板部材の前記貫通孔が塞がれるように前記板部材の前記燃焼室を向いた面を覆っていると共に、複数の孔が設けられた多孔部材とを備え、前記ハウジングが、前記フィルターの外周壁面に対向するガス放出孔を複数有しているガス発生器であって、前記ハウジングの外径が１９ｍｍ〜２０ｍｍ、前記ハウジングの肉厚が１．６ｍｍ〜１．８ｍｍ、前記板部材の前記貫通孔の径が７ｍｍ〜８ｍｍ、前記ガス発生剤の錠剤が３．０ｍｍ〜５．０ｍｍの径を有した円柱形状に形成されており、複数の前記ガス発生剤の錠剤の発生ガス総量が０．２５ｍｏｌ〜０．６ｍｏｌであり、前記フィルターの中空部は前記板部材側の第１の軸方向端部から前記蓋部材側の第２の軸方向端部に向かうに連れて縮径されるように、前記フィルターの内周壁面が形成され、前記第１の軸方向端部における前記中空部の開口径が前記板部材の前記貫通孔の径以上であり、前記第２の軸方向端部における前記中空部の開口径が前記板部材の前記貫通孔の径以下であることを特徴とするガス発生器である。
すなわち、長尺円筒状のハウジングと、前記ハウジングの一端部を封止する蓋部材と、点火器と、前記ハウジングの他端部を封止するとともに、前記点火器が前記ハウジングの内部空間内に位置するように前記点火器を保持したホルダと、中央部に貫通孔を有し、前記ハウジングの前記内部空間を軸方向に隣接した２つの空間に仕切っている板部材と、軸方向が前記ハウジングと互いに同じとなるように、前記蓋部材と前記板部材との間に配置された円筒状のフィルターと、前記板部材と前記点火器との間に形成され、ガス発生剤の錠剤が複数充填された燃焼室と、前記板部材の前記貫通孔が塞がれるように前記板部材の前記燃焼室を向いた面を覆っていると共に、複数の孔が設けられた多孔部材とを備え、前記ハウジングが、前記フィルターの外周壁面に対向するガス放出孔を複数有している。前記ハウジングの外径が１９ｍｍ〜２０ｍｍ、前記ハウジングの肉厚が１．６ｍｍ〜１．８ｍｍ、前記板部材の前記貫通孔の径が７ｍｍ〜８ｍｍ、前記ガス発生剤の錠剤が３．０ｍｍ〜５．０ｍｍの径を有した円柱形状に形成されており、複数の前記ガス発生剤の錠剤の発生ガス総量が０．２５ｍｏｌ〜０．６ｍｏｌである。さらに、前記フィルターの前記軸方向に延びた内部空間に、前記軸方向に関する前記フィルターの２つの端部のうちで前記板部材により近い第１の端部に連続し且つ前記フィルターの前記蓋部材により近い第２の端部に向かうに連れて縮径された部分が形成されるように前記フィルターの内周壁面が形成されており、前記第１の端部における前記フィルターの前記内部空間の開口径が前記板部材の前記貫通孔の径以上であり、前記第２の端部における前記フィルターの前記内部空間の開口径が前記板部材の前記貫通孔の径以下である。

ここで、前記ハウジングの外径を１９ｍｍ〜２０ｍｍとする理由は、以下の通りである。すなわち、前記ハウジングの外径が１９ｍｍ未満であると、外径が小さすぎるため、作動時にバーストしないように肉厚を増加させる必要が生じてしまい、軽量化することができなくなるからである。また、前記ハウジングの外径が２０ｍｍを超える場合には、小型化が十分ではなく、重量が増加するので、好ましくないからである。ハウジングの肉厚を１．６ｍｍ〜１．８ｍｍとする理由は、以下の通りである。すなわち、ハウジングの肉厚が１．６ｍｍ未満であると、強度が比較的低いものになるからである。また、肉厚が１．８ｍｍを超えると、（１）軽量化の観点から、重量が増加し、（２）ハウジングの外径をそのままとして、肉厚のみを増加させた場合、ハウジングの内径が小さくなり、発生したガスが各ガス発生剤の錠剤７間の隙間を通過しにくくなって、つまりやすくなってしまうので、これを防止するためである。

また、前記板部材の貫通孔の径を７ｍｍ〜８ｍｍとする理由は、以下の通りである。すなわち、前記板部材の貫通孔の径が７ｍｍ未満であると、発生したガスが流れにくくなってしまうからである。また、前記板部材の貫通孔の径が８ｍｍを超えると、前記フィルターについて所望する肉厚を確保できないからである。

また、前記ガス発生剤の錠剤を３．０ｍｍ〜５．０ｍｍの径を有した円柱形状に形成する理由は以下の通りである。すなわち、前記ガス発生剤の錠剤を３．０ｍｍ未満の径を有した円柱形状のものとすると、密になりすぎて、発生したガスが未燃焼のガス発生剤の錠剤の間を通過しにくくなるからである。また、前記ガス発生剤の錠剤を５．０ｍｍより大きい径を有した円柱形状のものとすると、前記ガス発生剤の錠剤の間に隙間ができすぎて、十分な量のガス発生剤を充填することができないからである。また、複数の前記ガス発生剤の錠剤の発生ガス総量が０．２５ｍｏｌ〜０．６ｍｏｌとなるようにした理由は、以下の通りである。すなわち、複数の前記ガス発生剤の錠剤の発生ガス総量が０．２５ｍｏｌ未満であると、サイドエアバッグなどの小容量のエアバッグでも十分に膨らますことができない。また、複数の前記ガス発生剤の錠剤の発生ガス総量が０．６ｍｏｌを超えると、発生したガスが、未燃焼のガス発生剤の錠剤を前記板部材の貫通孔の方へと押しやり、未燃焼のガス発生剤の錠剤を密にするという現象を引き起こしてしまうおそれがある。このような現象が発生すると、発生したガスは、未燃焼のガス発生剤の錠剤の間を通過しにくくなってしまう。

また、前記フィルターの前記軸方向に延びた内部空間に、前記軸方向に関する前記フィルターの２つの端部のうちで前記板部材により近い第１の端部に連続し且つ前記フィルターの前記蓋部材により近い第２の端部に向かうに連れて縮径された部分が形成されるように前記フィルターの内周壁面が形成されており、しかも、前記第１の端部における前記フィルターの前記内部空間の開口径が前記板部材の前記貫通孔の径以上であり、前記第２の端部における前記フィルターの前記内部空間の開口径が前記板部材の前記貫通孔の径以下であるとした理由は、以下の通りである。すなわち、前記板部材の貫通孔を所望する口径にしたとしても、第１の端部における前記フィルターの前記内部空間の開口径が前記口径よりも小さければ、発生した高温のガスがフィルター端面に直接あたり、フィルターを溶損変形させやすいだけでなく、ガスの流れを妨げる一因にもなってしまうからである。また、第２の端部における前記フィルターの前記内部空間の開口径を前記板部材の前記貫通孔の径以下とすることにより、十分なガス冷却性能及びスラグ除去性能を有したフィルターとすることができる。また、前記フィルターの内部空間に縮径された部分が形成されることで、発生した高温のガスによる溶損変形も抑制できる。

したがって、上記（１）の構成によれば、従来よりもハウジングの外径が小径化されているにもかかわらず、従来と同じハウジングの肉厚程度で、安全性を含む従来と同様の性能を有したガス発生器を提供できる。すなわち、従来のガス発生器に対して、安全性を含んだ性能を保持しつつ、さらに小型化及び軽量化を同時に達成したガス発生器を提供できる。

（２） 上記（１）のガス発生器においては、前記燃焼室の前記軸方向に沿った長さが３０ｍｍ〜７０ｍｍであることが好ましい。

ここで、前記燃焼室の軸方向に沿った長さが７０ｍｍを超えるものであって、該燃焼室内にガス発生剤が充填されたガス発生器においては、ガス発生剤の燃焼が開始されると、ホルダに最も近いガス発生剤の錠剤から順次燃焼するため、発生したガスによって未燃焼のガス発生剤の錠剤が多孔部材に向かって押されて密集し、発生したガスが錠剤間を通過しにくくなるという現象が起こるおそれがある。また、燃焼室の軸方向に沿った長さが３０ｍｍ未満であると、発生ガス総量を０．２５ｍｏｌ以上とするだけのガス発生剤の錠剤を燃焼室内に充填することが困難となる。これに対して、上記（２）の構成によれば、上述のような現象を抑制でき、所望するガスの流量をエアバッグに送ることができる。

（３） 上記（１）又は（２）のガス発生器においては、複数の前記ガス放出孔の開口面積を合計した値が、前記板部材の前記貫通孔の開口面積より大きいことが好ましい。

上記（３）の構成によれば、燃焼室で発生したガスが外部へ抜けやすいガス発生器を提供できる。

（４） 上記（１）〜（３）のガス発生器においては、前記ハウジングは、前記ホルダを取り囲んでいる部分の外径及び内径が残りの部分の外径及び内径よりもそれぞれ大きい二段筒形状を有していてよい。

上記ハウジングに拡径された部分があると、組み立て時に扱いやすいものとできるので、上記（４）の構成によれば、組み立てることが容易なガス発生器を提供できる。

以下、本発明の実施形態に係るガス発生器について説明する。図１は、本発明の実施形態に係るガス発生器の断面図である。

図１において、ガス発生器１００は、長尺円筒状のハウジング１と、ハウジング１の一端部を封止する蓋部材２と、点火器３と、ハウジング１の他端部を封止するとともに、ハウジング１内部側において点火器３を保持しているホルダ４と、中央部に貫通孔５ａを有し、ハウジング１内を軸方向に仕切っている板部材５と、蓋部材２と板部材５との間に設けられた円筒状のフィルター６と、板部材５と点火器３との間に形成され、内部にガス発生剤の錠剤７を複数有している燃焼室８と、複数の孔９ａを有し、貫通孔５ａが塞がれるように板部材５の燃焼室８を向いた面を覆っている多孔部材９と、点火器３で発生した火炎のエネルギーを増幅する伝火剤１０を収容するエンハンサカップ１１とを備えている。そして、ハウジング１は、フィルター６の外周部に対応する所定位置に設けられたガス放出孔１ａを複数有している。ガス放出孔１ａの内側には、シール部材１７が貼付されている。ここで、一変形例として、ガス放出孔１ａの外側にシール部材が貼付されていてもよい。

ハウジング１の外径は、１９ｍｍ〜２０ｍｍの値のうちいずれかの値であり、ほぼ一定のものとなっている。また、ハウジング１は、銅又は鉄系合金の材料から形成されており、その肉厚は、従来は１．６ｍｍ〜２．１ｍｍの範囲にあるものであったが、現在では１．６ｍｍ〜１．８ｍｍのものが好ましい。なお、肉厚の下限を１．６ｍｍとしたのは、これより薄いと強度が比較的低いものになるからである。また、肉厚の上限を１．８ｍｍとしたのは、（１）軽量化の観点から、重量増加を抑制するため、（２）ハウジング１の外径をそのままとして、肉厚のみを増加させた場合、ハウジング１の内径が小さくなり、発生したガスが各ガス発生剤の錠剤７間の隙間を通過しにくくなって、つまりやすくなってしまうので、これを防止するためである。

蓋部材２は、ハウジング１の軸端部１ｂにおいて、かしめ固定されている。また、ホルダ４は、ハウジング１の軸端部１ｃにおいて、かしめ固定されている。なお、ホルダ４の外周には、Ｏリング１２が嵌められた溝が形成されている。また、ホルダ４には、ハウジング１の内部側において、突起部４ａによって点火器３がかしめ固定されているとともに、突起部４ｂによってエンハンサカップ１１がかしめ固定されている。

点火器３は、衝突センサからの衝突信号に基づいて通電発火されて、火炎をエンハンサカップ１１内に噴出し、伝火剤１０を着火した後、ガス発生剤の錠剤７を強制的に着火燃焼させるものである。また、点火器３は、ゴム等の材料で構成されるＯリング１５を介して、ホルダ４にカシメ等の方法により固定されている。このとき、点火器３とホルダ４との界面は、Ｏリング１５によりシール性を有する構造となる。ここで、点火器３は、その内部にセンサからの通電による電気エネルギーを、内部に含まれる火薬の燃焼エネルギーに変換する役割を持つものであるが、その外部の大半はモールドにより熱可塑性樹脂等で覆われ、電気的に絶縁されている。

エンハンサカップ１１は、図１に示すように、燃焼室８の点火器３側の端部に設けられたクッション材１４に当接している底部１１ａと、底部１１ａが一端に形成された筒状部１１ｂと、筒状部１１ｂの他端（開口部）に形成されたフランジ部１１ｃとを有している。そして、底部１１ａには、１つの孔１１ｄが形成されており、孔１１ｄを塞ぐために、エンハンサカップ１１の内壁及びフランジ部１１ｃに沿った形状のシール部材１３が設けられている。ここで、一変形例として、シール部材１３の代わりに、シート状のシール部材を孔１１ｄの外側に貼付してもよい。また、エンハンサカップ１１の開口部に形成されているフランジ部１１ｃは、シール部材１３とともに、ホルダ４の突起部４ｂによってかしめ固定されている。このエンハンサカップ１１には、鉄などの比較的固く、熱に強いとされる金属材料を用いる。なお、一変形例として、エンハンサカップ１１の底部は、複数の孔が形成されているものであってもよい。

クッション材１４は、燃焼室８内のガス発生剤の錠剤７を多孔部材９とともに保持するように配設され、振動によるガス発生剤の錠剤７の粉状化を抑止するものである。

燃焼室８は、その軸方向長さＬ（図１参照）が３０ｍｍ〜７０ｍｍの値のうちいずれかの値となるように形成されている。

ガス発生剤の錠剤７は、プレス成型、あるいは押し出し成型等の手段によって形成された、径が３．０ｍｍ〜５．０ｍｍ、高さが１．２ｍｍ〜３．５ｍｍの円柱形状のものである。複数の前記ガス発生剤の錠剤７の発生ガス総量は、０．２５ｍｏｌ〜０．６ｍｏｌとなるように調整されている。このガス発生剤としては、非アジド系組成物が好ましく、例えば、燃料と、酸化剤と、添加剤（バインダ、スラグ形成剤、燃焼調整剤）とで構成されるものを使用することができる。

燃料としては、非アジド系含窒素化合物を挙げることができる。この非アジド系含窒素化合物としては、例えばトリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、グアニジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、尿素誘導体、トリアジン誘導体、ヒドラジン誘導体、ジシアナミド誘導体、ニトラミン化合物から選ばれる少なくとも１種を挙げることができる。より具体的には、５−オキソ−１，２，４−トリアゾール、テトラゾール、５−アミノテトラゾール、硝酸アミノテトラゾール、ニトロアミノテトラゾール、ビテトラゾール（５，５’−ビ−１Ｈ−テトラゾール）、５，５’−ビ−１Ｈ−テトラゾールジアンモニウム塩、アゾビステトラゾール、５，５’−アゾテトラゾールジグアニジウム塩、グアニジン、ニトログアニジン、シアノグアニジン、トリアミノグアニジン硝酸塩、硝酸グアニジン、硝酸アミノグアニジン、炭酸グアニジン、尿素、ビウレット、アゾジカルボンアミド、カルボヒドラジド、カルボヒドラジド硝酸塩錯体、シュウ酸ヒドラジド、ヒドラジン硝酸塩錯体、アンミン錯体などを挙げることができる。これらの含窒素有機化合物の中でも、安価で反応性が良く比較的取扱いが容易であることから、尿素、ニトログアニジン、硝酸グアニジン、ビテトラゾール、アゾビステトラゾール、５，５’−アゾビス−１Ｈ−テトラゾールアミノグアニジュウム塩、アゾジカルボンアミドおよび５−アミノテトラゾールから選ばれる１種以上が特に好ましい。ガス発生剤中の含窒素化合物の配合割合は、分子式中の炭素元素、水素元素及びその他の酸化される元素の数によって異なるが、通常１０〜７０重量％の範囲が好ましく、１５〜５９重量％の範囲が特に好ましい。ガス発生剤中の酸化剤の種類により、含窒素化合物の配合割合の絶対数値は異なるが、完全酸化理論量より多いと発生ガス中の微量ＣＯ濃度が増大し、完全酸化理論量及びそれ以下になると発生ガス中の微量ＮＯｘ濃度が増大する。従って両者の最適バランスが保たれる範囲が最も好ましい。また、燃料成分の含有率（配合割合）が７０質量％を超える場合には、低比重の燃料成分が多くなるためにガス発生組成物の真比重が減少し、例えばエアバッグ用等のガス発生器への体積当りの充填量が減少してしまう。

バインダは、ガス発生剤の燃焼挙動に大幅な悪影響を与えないものであれば何れでも使用可能である。バインダとしては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩（ＣＭＣＮａ）、カルボキシメチルセルロースカリウム塩、カルボキシメチルセルロースアンモニウム塩、酢酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ニトロセルロース、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、メチルセルロース（ＭＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）、ヒドロキシプロピルメチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、エチルヒドロキシエチルセルロース（ＥＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、カルボキシメチルエチルセルロース（ＣＭＥＣ）、グアガム、微結晶性セルロース、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコール、ポリアクリルアミド、澱粉等の多糖誘導体、ゴム系粘着剤、アクリル系粘着剤、シリコーン系粘着剤からなる水性エマルション粘着剤、ステアリン酸塩等の有機バインダ、二硫化モリブデン、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土、タルク、ベントナイト、ケイソウ土、カオリン、シリカ、アルミナ等の無機バインダを挙げることができる。バインダの配合割合はプレス成型の場合０．１乃至１０重量％の範囲が好ましく、押出成型においては２〜１５重量％の範囲であることが好ましい。量的には多い側でより成型体の破壊強度が強くなるが、組成物中の炭素元素及び水素元素の数が増大し、炭素元素の不完全燃焼生成物である微量ＣＯガスの濃度が増大し、発生ガスの品質を低下させ、また燃焼を阻害することから、最低量での使用が好ましい。特に１５重量％を超える量では酸化剤の相対的存在割合の増大を必要とし、ガス発生化合物の相対的割合が低下し、実用できるガス発生器システムの成立が困難となる。

酸化剤としては、塩素酸塩、過塩素酸塩、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニウムから選ばれたカチオンを含む硝酸塩、金属酸化物、亜硝酸塩、塩基性硝酸塩および塩基性炭酸塩の少なくとも１種から選ばれた酸化剤が好ましい。塩素酸塩としては、例えば塩素酸カリウム、塩素酸ナトリウム等の塩素酸のアルカリ金属塩、塩素酸バリウム、塩素酸カルシウム等の塩素酸のアルカリ土類金属塩、塩素酸アンモニウム等の塩素酸塩が挙げられる。過塩素酸塩としては、例えば過塩素酸カリウム、過塩素酸ナトリウム等の過塩素酸のアルカリ金属塩、過塩素酸バリウム、過塩素酸カルシウム等の過塩素酸のアルカリ土類金属塩、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸鉄等の過塩素酸塩が挙げられる。硝酸塩としては、例えば硝酸アンモニウム等のアンモニウム塩、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等の硝酸のアルカリ金属塩、硝酸バリウム、硝酸ストロンチウム等の硝酸のアルカリ土類金属塩等が金属酸化物としては、例えば酸化銅、酸化鉄などが挙げられる。塩基性硝酸塩としては、例えば塩基性硝酸銅、塩基性硝酸マンガン、塩基性硝酸鉄、塩基性硝酸モリブデン、塩基性硝酸ビスマス、塩基性硝酸セリウム等が挙げられる。塩基性炭酸塩としては、塩基性炭酸銅、塩基性炭酸コバルト、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸カルシウム、塩基性炭酸ニッケル、塩基性炭酸マグネシウム等が挙げられる。これらの中でも、過塩素酸塩、硝酸塩または塩基性硝酸塩が好ましく、過塩素酸塩の中では、発生ガス量が高く、反応性の高い過塩素酸アンモニウムまたは過塩素酸カリウム、過塩素酸鉄が好ましい。また硝酸塩の中では、反応性及び取扱い性などの理由から、相安定化硝酸アンモニウム、アルカリ金属およびアルカリ土類金属から選ばれる金属硝酸塩であることが好ましく、特に、相安定化硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸ストロンチウムが好ましい。または、塩基性硝酸塩の中では、燃焼温度が低く、熱安定性が良い塩基性硝酸銅が好ましい。

ガス発生剤中の酸化剤の配合割合は、用いられる含窒素化合物の種類と量により絶対数値は異なるが、通常２５〜８０重量％の範囲が好ましく、特に上記のＣＯ及びＮＯｘ濃度に関連して４０〜７０重量％の範囲が好ましい。

その他の成分としては、スラグ形成剤を配合することができる。スラグ形成剤は、ガス発生剤中の特に酸化剤成分から発生する金属酸化物とのインタラクションにより、インフレータ内のフィルターでの濾過を容易にするために添加される。スラグ形成剤としては、窒化珪素、炭化珪素、酸性白土、シリカ、ベントナイト系、カオリン系等のアルミノケイ酸塩を主成分とする天然に産する粘土、合成マイカ、合成カオリナイト、合成スメクタイト等の人工的粘土、含水マグネシウムケイ酸塩鉱物の一種であるタルク等から選ばれるものを挙げることができ、これらの中でも酸性白土又はシリカが好ましく、特に酸性白土が好ましい。スラグ形成剤が必要な場合の配合割合は２〜２０重量％の範囲が特に好ましい。多すぎると線燃焼速度の低下及びガス発生効率の低下をもたらし、少なすぎるとスラグ形成能を十分発揮することができない。

ガス発生剤は、燃焼調節触媒や排ガス向上剤をさらに含有していてもよい。燃焼調節触媒は、燃焼温度を下げる作用、燃焼ガス中の有毒成分濃度を低減する作用等を有し、また酸化剤としても作用するものであり、たとえば、元素周期律表の第４〜６周期元素の酸化物、アルカリ金属の過酸化物、アルカリ土類金属の過酸化物、アルカリ金属の炭酸塩などを使用できる。燃焼調節触媒を含有する場合、その好ましい含有率は１〜１０重量％である。また排ガス向上剤は、主に、排ガス中の有毒成分濃度を低減する作用を有するものであり、たとえば元素周期律表の第４〜６周期元素の珪化物、ストロンチウム等の塩素中和剤などを使用できる。排ガス向上剤を含有する場合、その好ましい含有率は１〜５重量％である。燃焼調整剤としては金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト、或いはＲＤＸ、ＨＭＸ、ＮＴＯといった化合火薬が使用可能である。燃焼調整剤が必要な場合の配合割合は１〜２０重量％の範囲が好ましく、２〜１０重量％の範囲が特に好ましい。多すぎるとガス発生効率の低下をもたらし、また、少なすぎると十分な燃焼速度を得ることができない。さらに燃焼速度を高め、着火性をより向上させるために、金属粉末、ケイ素または金属窒化物を含ませることができる。金属粉末としては、例えばアルミニウム、マグネシウム、マグナリウム、チタン及びジルコニウムなどが挙げられる。金属窒化物としては、例えば、窒化珪素，窒化硼素，窒化アルミニウム，窒化マグネシウム，窒化モリブデン，窒化タングステン，窒化カルシウム，窒化バリウム，窒化ストロンチウム，窒化亜鉛，窒化ナトリウム，窒化銅，窒化チタン，窒化マンガン，窒化バナジウム，窒化ニッケル，窒化コバルト，窒化鉄，窒化ジルコニウム，窒化クロム，窒化タンタル，窒化ニオブ，窒化セリウム，窒化スカンジウム，窒化イットリウム，窒化ゲルマニウム等が挙げられる。金属粉末、ケイ素または金属窒化物の含有量は、組成物中０〜１０質量％が好ましい。

従って、ガス発生剤は、硝酸グアニジン１５乃至５９重量％、塩基性硝酸銅４０乃至７０重量％、成形用バインダ０．１乃至１５重量％である。

ガス発生剤の錠剤７は、プレス成形にて製造されているまたは、押出成形にて製造されていることが好ましい。また、ガス発生剤の錠剤７の製造方法の一例を説明する。前記したテトラゾ−ル類又はグアニジン類、硝酸塩又は過塩素酸塩及び塩基性硝酸塩を、まず、Ｖ型混合機、またはボールミル等に入れ、混合する。ここに、ポリビニルアルコールを水または溶媒に溶かして適量噴霧しながら混合し、湿状の薬塊を得る。この後、造粒を行い、乾燥させると強固な顆粒が得られる。これを打錠し、ガス発生剤成型体としてもよい。また、湿状の薬塊をそのまま押出成型機により、押出成型品にしてもよい。

多孔部材９は、複数の孔を有したドーム状の部材であり、その縁部が板部材５の燃焼室８を向いたの面に当接するように配設されている。ここで、一変形例として、多孔部材９の代わりに、複数の孔を有した有底円筒状の部材を用いてもよい。

板部材５は、ハウジング１の部位１ｄ及び部位１ｅを押圧し、部位１ｄ及び部位１ｅ間において、かしめ固定したものである。また、板部材５は、フィルター６の燃焼室８側の内径よりも径が小さい孔５ａを有しており、板部材５の燃焼室８を向いた面には、貫通孔５ａを塞ぐシール部材１６が貼付されている。貫通孔５ａの径は、７ｍｍ〜８ｍｍの値のうちいずれかの値であり、ほぼ一定のものとなっている。そして、複数のガス放出孔１ａの開口面積を合計した値は、貫通孔５ａの開口面積より大きいものとなっている。ここで、一変形例として、シール部材１６は、板部材５のフィルター６を向いた面に貼付されていてもよい。

図１に示すように、フィルター６の軸方向に延びた内部空間には、軸方向に関するフィルター６の２つの端部のうちで板部材５により近い第１の端部６ａに連続し且つフィルター６の蓋部材２により近い第２の端部６ｂに向かうに連れて縮径された部分が、傾斜率５％〜８％となるように当該内部空間の軸方向中央付近まで形成されている。また、第１の端部６ａにおけるフィルター６の内部空間の開口径が板部材５の貫通孔５ａの径以上であり、第２の端部６ｂにおけるフィルター６の内部空間の開口径が板部材５の貫通孔５ａの径以下である。ここで、一変形例として、フィルター６の内部空間は、第１の端部６ａから第２の端部６ｂにかけて、全体にわたって徐々に縮径されていてもよい。

次に、ガス発生器１００の作動を説明する。衝突センサが自動車の衝突を検出すると、ガス発生器１００の点火器３に信号を送り、点火器３内で点火薬（図示せず）を発火させることによって、ガス及び火炎を発生させる。点火器３のガス及び火炎はエンハンサカップ１１内に噴出し、伝火剤１０を効率よく着火燃焼させる。そして、着火した伝火剤１０から発生する火炎が、クッション材１４を燃焼させるとともに、ガス発生剤の錠剤７を着火燃焼させ、高温高圧のガスを発生させる。

その後、発生した高温高圧のガスは、多孔部材９の孔９ａを介して、燃焼室８の一部でもある多孔部材９と板部材５との間の空間に流入する。そして、燃焼室８内が所定圧力に達すると、シール部材１６が破裂し、板部材５の貫通孔５ａを介して、フィルター６内部空間に高温高圧のガスが流入する。その後、フィルター６内に流入したガスに対して、スラグ捕集及びガス冷却がなされる。そして、ガス発生剤の錠剤７の燃焼がさらに進み、ハウジング１内全体が所定圧力に達すると、各ガス放出孔１ａを封止しているシール部材１７が破裂し、各ガス放出孔１ａからエアバッグ（図示しない）にガスが放出され、エアバッグを急速に膨張展開させる。

本実施形態によれば、従来よりもハウジングの外径が小径化されているにもかかわらず、従来と同じハウジングの肉厚程度で、安全性を含む従来と同様の性能を有したガス発生器１００を提供できる。すなわち、従来のガス発生器に対して、安全性を含んだ性能を保持しつつ、さらに小型化及び軽量化を同時に達成したガス発生器１００を提供できる。

また、燃焼室８の軸方向に沿った長さを７０ｍｍ以下としたので、燃焼室８の点火器３に近い領域で発生したガスによって未燃焼のガス発生剤の錠剤７が多孔部材９に向けて押されて密集し、発生したガスが通過しにくくなるという現象を抑制できる。さらに、燃焼室８の軸方向に沿った長さを３０ｍｍ以上としたので、発生ガス総量を０．２５ｍｏｌ以上とするだけのガス発生剤の錠剤７を燃焼室８内に充填しやすい。

また、複数のガス放出孔１ａの開口面積を合計した値が、板部材５の貫通孔５ａの開口面積より大きくなるように、ガス放出孔１ａ及び貫通孔５ａを形成しているので、燃焼室８で発生したガスが外部へ抜けやすいガス発生器１００を提供できる。

上記実施形態と同様の形状で、下記表１に示すように、各部位のサイズを適宜変更した各ガス発生器について、作動時のバーストの有無を検証した。下記表１にバーストの有無の結果も併せて示す。なお、下記表１中の「ハウジング 外径［ｍｍ］ （１９〜２０）」、「ハウジング 肉厚［ｍｍ］ （１．６〜１．８）」、「板部材 孔径［ｍｍ］ （７〜８）」、「ガス発生剤 ガス発生量［ｍｏｌ］ ０．２５〜０．６」、「ガス発生剤 外径［ｍｍ］ ３．０〜５．０」の各列ごとの条件の範囲内のものには「○」、範囲外のものには「×」と記載している。また、実施例のガス発生器においては、便宜のため、各条件の組み合わせ群として表している。すなわち、例えば、組み合わせ群１においては、外径が１９ｍｍのものであって、肉厚が１．６ｍｍ、１．７ｍｍ、１．８ｍｍのいずれかのハウジングと、孔の径が７ｍｍ、７．５ｍｍ、８ｍｍのいずれかの板部材と、複数のガス発生剤の錠剤７の発生ガス総量が０．２５ｍｏｌ、０．４ｍｏｌ、０．６ｍｏｌのいずれか、径が３ｍｍ、４ｍｍ、５ｍｍのいずれかであるガス発生剤とを有したガス発生器（ここだけで、８１種類のガス発生器）のそれぞれについて検証したことを示している。組み合わせ群２〜４においても同様である。また、ハウジングの材料には鋼製のＳＴＫＭ１９相当のものが用いられている。また、実施例及び各比較例のガス発生器における燃焼室の軸方向長さＬは、３０ｍｍ〜７０ｍｍの範囲で適宜変更して検証した。また、フィルターは、第１の端部６ａにおけるフィルター６の内部空間の開口径が板部材５の貫通孔５ａの径以上であり、第２の端部６ｂにおけるフィルター６の内部空間の開口径が板部材５の貫通孔５ａの径以下であるものを用いている。

表1の結果より、実施例に係るガス発生器においては、バーストしないことがわかった。これに対して、比較例に係るガス発生器においては、バーストする場合があることがわかった。

なお、本発明は、特許請求の範囲を逸脱しない範囲で設計変更できるものであり、上記実施形態や実施例に限定されるものではない。例えば、図２に示すような上記実施形態の変形例に係るガス発生器でもよい。以下に、本変形例に係るガス発生器２００の説明をする。なお、第１実施形態の符号１〜１７と同様の部位には、順に２１〜３７の符号をふり、その説明を省略することがある。

ガス発生器２００は、（１）ハウジング２１が、ホルダ２４を取り囲んでいる部分の外径及び内径が残りの部分（例えば燃焼室２８を取り囲んでいる部分）の外径及び内径よりもそれぞれ大きい二段筒形状を有している点、（２）ハウジング２１の拡径された部分の径に合わせた径のホルダ２４を用いている点、（３）ホルダ２４の径に合わせた大きさとしたＯリング３２を用いている点、（４）複数の孔３１ｄが形成され、ハウジング２１の拡径された部分の径に合わせた大きさにしたエンハンサカップ３１を用いている点、（５）エンハンサカップ３１に合わせた大きさとしたシール部材３３を用いている点、（６）点火器２３の周囲とフランジ部３１ｃとの間においてリング部材３８を設けている点、（７）伝火剤３０が、点火器２３の燃焼室８側の端部と、リング部材３８の燃焼室８側の端部と、シール部材３３とに囲まれた空間に充填されている点、とが、主に上記実施形態と異なっている。

本変形例によれば、上記実施形態と同様の作用効果を奏することができるとともに、ハウジング２１に拡径された部分があるので、組み立てることが容易なガス発生器２００を提供できる。また、リング部材３８によって、伝火剤３０を点火器２３とともに保持するとともに、点火器２３の大きさを上記実施形態の点火器３から変更せずに使用できるので、その分のコストを低減できる。

本発明の実施形態に係るガス発生器の断面図である。 本発明の実施形態の変形例に係るガス発生器の断面図である。

符号の説明

１、２１ ハウジング
１ａ、２１ａ ガス放出孔
１ｂ、１ｃ、２１ｂ、２１ｃ 軸端部
１ｄ、１ｅ、２１ｄ、２１ｅ 部位
２、２２ 蓋部材
３、２３ 点火器
４、２４ ホルダ
４ａ、４ｂ、２４ａ、２４ｂ 突起部
５、２５ 板部材
５ａ、２５ａ 貫通孔
６、２６ フィルター
７、２７ ガス発生剤の錠剤
８、２８ 燃焼室
９、２９ 多孔部材
９ａ、２９ａ 孔
１０、３０ 伝火剤
１１、３１ エンハンサカップ
１１ａ、３１ａ 底部
１１ｂ、３１ｂ 筒状部
１１ｃ、３１ｃ フランジ部
１１ｄ、３１ｄ 孔
１２、１５、３２、３５ Ｏリング
１３、３３ シール部材
１４、３４ クッション材
１６、１７、３６、３７ シール部材
３８ リング部材
１００、２００ ガス発生器

Claims (4)

1. 長尺円筒状のハウジングと、
   前記ハウジングの一端部を封止する蓋部材と、
   点火器と、
   前記ハウジングの他端部を封止するとともに、前記点火器が前記ハウジングの内部空間内に位置するように前記点火器を保持したホルダと、
   中央部に貫通孔を有し、前記ハウジングの前記内部空間を仕切っている板部材と、
   軸方向が前記ハウジングと互いに同じとなるように、前記蓋部材と前記板部材との間に配置された中空円筒状のフィルターと、
   前記板部材と前記点火器との間に形成され、ガス発生剤の錠剤が複数充填された燃焼室と、
   前記板部材の前記貫通孔が塞がれるように前記板部材の前記燃焼室を向いた面を覆っていると共に、複数の孔が設けられた多孔部材とを備え、
   前記ハウジングが、前記フィルターの外周壁面に対向するガス放出孔を複数有しているガス発生器であって、
   前記ハウジングの外径が１９ｍｍ〜２０ｍｍ、
   前記ハウジングの肉厚が１．６ｍｍ〜１．８ｍｍ、
   前記板部材の前記貫通孔の径が７ｍｍ〜８ｍｍ、
   前記ガス発生剤の錠剤が３．０ｍｍ〜５．０ｍｍの径を有した円柱形状に形成されており、複数の前記ガス発生剤の錠剤の発生ガス総量が０．２５ｍｏｌ〜０．６ｍｏｌであり、
   前記フィルターの中空部は前記板部材側の第１の軸方向端部から前記蓋部材側の第２の軸方向端部に向かうに連れて縮径されるように、前記フィルターの内周壁面が形成され、前記第１の軸方向端部における前記中空部の開口径が前記板部材の前記貫通孔の径以上であり、前記第２の軸方向端部における前記中空部の開口径が前記板部材の前記貫通孔の径以下であることを特徴とするガス発生器。
2. 前記燃焼室の前記軸方向に沿った長さが３０ｍｍ〜７０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のガス発生器。
3. 複数の前記ガス放出孔の開口面積を合計した値が、前記板部材の前記貫通孔の開口面積より大きいことを特徴とする請求項1又は２に記載のガス発生器。
4. 前記ハウジングは、前記ホルダを取り囲んでいる部分の外径及び内径が残りの部分の外径及び内径よりもそれぞれ大きい二段筒形状を有していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載のガス発生器。
   

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