JP2013193550A

JP2013193550A - ガス発生器

Info

Publication number: JP2013193550A
Application number: JP2012062163A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamazaki; 征幸山▲崎▼; Naoki Matsuda; 直樹松田
Original assignee: Daicel Corp
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2012-03-19
Filing date: 2012-03-19
Publication date: 2013-09-30
Anticipated expiration: 2032-03-19
Also published as: WO2013141027A1; US20130239839A1; CN104185578B; EP2828127B1; KR102020695B1; KR20140140035A; JP5763000B2; US8585086B2; EP2828127A1; CN104185578A

Abstract

【課題】作動後のハウジング温度が過度に上昇することを抑制できるガス発生器の提供。
【解決手段】環状フィルタ50は、第１支持部材60と第２支持部材70で支持されている。作動時において、ディフューザシェル天板11a側が変形したとき、天板11a第１支持部材60との間に空間80が形成される。空間80により燃焼ガスで蓄熱されたフィルタ50の熱が天板11aに伝熱されることが抑制される。
【選択図】図２

Description

本発明は、車両のエアバッグシステムなど人員拘束装置用のガス発生器に関する。

固形ガス発生剤を使用するパイロ式のガス発生器では、作動時に発生する燃焼残渣を捕捉するためにフィルタを使用している。
フィルタはハウジングから燃焼ガスを排出する前の段階で、ガス発生剤から発生した燃焼ガスを通過させたり衝突させたりすることで、燃焼ガスに含まれる残渣を付着させると共に、燃焼ガスの温度を降下させる働きを有する。

そのため、ガス発生器の作動後は、残渣や燃焼ガスの熱がフィルタに移り、フィルタが高温になる。
フィルタは通常ハウジング内部において、ハウジングと直接に接触して、あるいは他の部材に保持されて間接的にハウジングと接触して配置されるが、作動後はフィルタや燃焼残渣からの熱が、徐々にハウジングへ伝わっていく。そして、それによってハウジングの温度が上昇する。
ガス発生器作動後に、フィルタや燃焼残渣からの伝熱によってハウジングの温度が上昇する現象は、ガス発生器の通常の作動時間（ミリ秒オーダ）に比べると、非常にゆっくりであるが、たとえば2分、3分するとハウジングが相当の温度になるため、展開後のエアバッグが萎んでハウジングに接触すると、エアバッグ生地が熱で溶融するおそれもある。またエアバッグ展開後に乗員がハンドルにもたれかかる状態となったとき、ハウジングの過剰な温度上昇で乗員に影響が及ぶことも考えられる。

従ってパイロ式ガス発生器では、少なくとも作動後に乗員側に面するハウジングの過剰の温度上昇を抑制することが必要になる。

特許文献１では、インフレータ１２内部に配置されるリテーナ１１が、フィルタ５やガス発生剤４を収容した燃焼室の上面を覆っており、中央部分においてはチューブ６の上端に嵌る係合部１１ａを有している。
またリテーナ１１には孔１１ｂが複数形成されており、このリテーナ１１で囲まれた燃焼室内外との圧力差を低減させ、作動時のリテーナの変形を抑制して、フィルタ５とリテーナ１１との当接面から燃焼ガスがショートパスしないようにしている。

しかし、特許文献１では、リテーナに形成された孔１１ｂはフィルタ５の上面が当接している部分以外にも形成されており、フィルタを通過せずにガス排出口２ａａから排出される燃焼ガスが存在する。
このため十分に冷却されることなく、また十分に燃焼残渣が濾過されること無くハウジング外部に排出される燃焼ガスが含まれる点で、更なる改良の余地がある。

米国特許第７，８９１，７０３号明細書

本発明は、作動後に乗員側に面するハウジングの過剰な温度上昇を抑制し、かつ、従来技術と同等以上のフィルタ機能を維持できるガス発生器を提供することを課題とする。

請求項１の発明は、課題の解決手段として、
天板とガス排出口が形成された上部周壁板を有するディフューザシェルと、底板と下部周壁板を有するクロージャシェルが、前記上部周壁板と下部周壁板のみが接合一体化されてなるハウジングで外殻が形成されており、
前記ハウジング内には、
カップ状容器内に点火手段が収容された点火手段室と、
前記点火手段室の周囲に形成されたガス発生剤が充填された燃焼室と、
前記天板に面するようにして、かつ前記上部周壁板と間隔をおいて配置された環状又は平板状のフィルタが配置されており、
前記環状又は平板状のフィルタが、
フィルタ上面側が第１支持部材で当接支持され、フィルタ下面側が第２支持部材で当接支持されており、
前記第１支持部材が、
円板部を有し、前記円板部が前記フィルタ上面と接する部分にのみ複数の連通孔を有しているものであり、
前記円板部の一面側が前記天板に当接され、前記円板部の他面側がフィルタ上面に当接され、さらに前記環状壁部がフィルタ外周面の一部に当接されるように配置されており、
前記第２支持部材が、
略筒状壁部と、略筒状壁部の一端側周縁に形成された環状平面部を有しているものであり、
前記略筒状壁部がハウジングに対して固定され、前記環状平面部が前記フィルタ下面に当接されており、
作動時において、ガス発生剤が燃焼して発生した燃焼ガスにより燃焼室内の圧力が増大し、前記ディフューザシェル天板が変形したとき、前記天板及び前記上部周壁板と前記第１支持部材との間において空間が形成されるものである、ガス発生器を提供する。

本発明のガス発生器は、作動時にハウジング天板（ディフューザシェル天板）と第１支持部材との間に空間（伝熱抑制空間）を形成することで、フィルタや燃焼残渣に蓄積された熱がハウジング天板側に伝わること（伝熱すること）を抑制して、ハウジング天板の温度上昇を抑制するものである。

フィルタは環状又は平板状のものであり、一面側がディフューザシェルの天板側に向き、他面側がクロージャシェルの底板側に向き、外周面側が上部周壁板側に向くように配置されている。
フィルタは、上面側が第１支持部材で当接支持され、下面側が第２支持部材で当接支持されている。

第１支持部材は、円板部を有し、前記円板部が前記フィルタ上面と接する部分にのみ複数の連通孔を有している。
そして、ガス発生器の作動前には前記円板部の一面側が天板に当接され、前記円板部の他面側がフィルタ上面に当接されるように配置されている。
第１支持部材の円板部及びフィルタの外径は、正対するディフューザシェルの上部周壁板の内径よりも小さくなっており、フィルタと上部周壁板の間に間隙が形成されるように調整されている。

第２支持部材は、略筒状壁部と、略筒状壁部の一端側周縁に形成された環状平面部を有している。
作動後にフィルタやその周囲に蓄積された燃焼残渣に蓄積された熱が、ディフューザシェル天板に流れないようにするための手段の１つとして、その熱を第２支持部材経由でハウジング周壁板及びクロージャシェル側に流すこともできる。その場合フィルタや燃焼残渣の熱を第２支持部材に流すため、環状平面はフィルタ下面の断面積の半分以上に接するように配置することができる。
そして、前記略筒状壁部がハウジング（上部周壁板及び下部周壁板からなる周壁板）に対して固定され、前記環状平面部が前記フィルタ下面に当接されるように配置されている。
前記略筒状壁部は、その外径と前記周壁板の内径の大きさを調整することで、前記周壁板に対して圧入できるようにすることが好ましい。
また略筒状壁部の周壁板に対する固定位置は、フィルタやその周りの燃焼残渣からの第２支持部材と周壁板を経た天板への伝熱をできるだけ抑制するため、底板から天板までの高さ（Ｈ）を基準とすると、底板から０．２〜０．９Ｈの範囲であることが好ましく、０．３〜０．８Ｈの範囲であることがより好ましい。

本発明のガス発生器は、作動時には天板と第１支持部材との間に伝熱抑制空間が形成されるようになっている。
このとき、伝熱抑制の観点からは、天板と第１支持部材との間が完全に離れていることが望ましいが、乗員に対して悪影響を及ぼさない程度の伝熱を許容するときには、天板と第１支持部材が一部で接触した状態であってもよい。
なお、本発明のガス発生器は、作動前には伝熱抑制空間は形成されておらず、天板に第１支持部材が接した状態（圧接状態である必要はない）となっている。このため、ハウジングの容積を小さく抑えることができ、ガス発生器の取り付けスペースが嵩張ることなく、コンパクトに設計できる利点がある。

本発明のガス発生器の作動時において、燃焼室で発生した燃焼ガスはフィルタを通過した後でガス排出口から排出される。
このとき、天板と第１支持部材との間に伝熱抑制空間が形成されるが、燃焼ガスの一部は、第１支持部材の円板部がフィルタ上面と接する部分のみ形成された連通孔を通って前記伝熱抑制空間に流入した後で、ガス排出口から排出される。
このように第１支持部材の連通孔を通過して空間に流入したガスは、必ずフィルタを通過していることから、燃焼ガス中の高温の残渣が直接天板の裏側に付着し、作動後に天板の温度を徐々に上昇させるような事態が生じることがない。

本発明のガス発生器では、第１支持部材が有している連通孔の総開口面積（A1）と、第1支持部材と第2支持部材との間で形成される通路の断面積（A2）、及びガス排出口の総開口面積(A3)を関連づけるようにすることもできる。
本発明のガス発生器ではA1＋A2＞A3とすることが好ましく、この場合、作動時に燃焼室の圧力が増大したときには、第１支持部材が有する連通孔を通って、燃焼ガスが速やかに燃焼室外部（第１支持部材とハウジング天板との隙間であり、まだ伝熱抑制空間にはなっていない状態）に流れ、その圧力を受けて天板が外側方向に変形する。そして天板と第１支持部材との間に伝熱抑制空間が形成される。なお、できるだけ第1支持部材と第2支持部材で形成される通路の方へ燃焼ガスが流れることが好ましいため、A1<A2とすることができる（例えばA2/A1=50）。
しかし、第１支持部材の複数の連通孔の作用により燃焼室と伝熱抑制空間との圧力差は小さいため、第１支持部材は殆ど変形しない。
またハウジング天板は変形した後には元の形状には戻らないため、伝熱抑制空間は維持された状態となる。
そのため作動後に燃焼残渣が付着し高温になったフィルタは、その上面が第１支持部材に当接した状態を維持し、フィルタの熱が第１支持部材には伝熱する。しかし、伝熱抑制空間が存在するため、第１支持部材の熱は伝熱抑制空間によって断熱されており、ハウジング天板に移動し難くなっている。ことから、ハウジング天板の温度上昇を抑制することができる。
A1とA2、及びA3の比率は、上記した作用を発現させる観点から、（A1＋A2）／A3が３〜１００の範囲にすることが好ましく、４〜８０の範囲にすることがより好ましい。

またハウジングは、ディフューザシェルとクロージャシェルを組み合わせるときに、少なくとも上部周壁板と下部周壁板が接触した状態で接合されていればよく、それぞれの上部周壁板と下部周壁板の長さの比率は制限されるものではない。

請求項２の発明は、課題の解決手段として、
前記上部周壁板と前記下部周壁板からなる周壁板において周壁段差部が形成されており、
前記第２支持部材が、略筒状壁部と環状平面部の間に環状段差部を有しており、
前記周壁段差部の段差面に対して、前記環状段差部の段差面が当接される形状になっており、
作動前は、前記周壁段差部の段差面と前記環状段差部の段差面の間には間隙が存在しており、
作動時は、前記周壁段差部の段差面に対して前記環状段差部の段差面が当接される、請求項１記載のガス発生器を提供する。

請求項２の発明は、作動時において伝熱抑制空間がより形成され易くするための手段を提供するものである。
作動時、ハウジングの周壁段差部の段差面に対して第２支持部材の環状段差部の段差面が当接されることで、第２支持部材がハウジング天板に向かって移動することが阻止される。このため、十分な伝熱抑制空間が確保される。またガス排出口が、第２支持部材で閉塞されることもない。

請求項３の発明は、課題の解決手段として、
前記第２支持部材が、さらに環状平面部の周縁部において前記ディフューザ天板側に突出した突出部を有しており、
前記フィルタが、前記環状平面部と当接された下面側において、前記突出部を嵌め込むための凹部を有しており、
前記第２支持部材が、前記略筒状部がハウジングに対して固定され、前記環状平面部が前記フィルタ下面に当接され、さらに前記突出部がフィルタ下面の凹部に嵌め込まれている、請求項１又は２記載のガス発生器を提供する。

第２支持部材が有している突出部は、環状の突出部でもよいし、独立した複数の突出部でもよい。
フィルタが有している凹部は、突出部を嵌め込むことができる形状及び大きさのものであればよい。
このような構成にすることで、ガス発生器を組み立てるときにフィルタの位置決めが容易にできることと、組み立てた後にフィルタの位置がずれることを防止することができる。

請求項４の発明は、課題の解決手段として、
前記ディフューザシェルの天板又は前記ディフューザシェルの天板と上部周壁板の境界部には、前記ハウジング内部に窪んだ複数の凹部が間隔をおいて形成されており、
前記第1支持部材が、前記円盤部の周縁部に環状壁部を有しており、
前記複数の凹部の先端部が、前記第１支持部材の円板部及び環状壁部の境界部を含む部分に当接されている、請求項１〜３のいずれか１項記載のガス発生器を提供する。

第１支持部材は、円板部の周縁部に環状壁部を有しており、フィルタは、環状壁部に対して圧入されるものであってもよい。なお、環状壁部は、第１支持部材とフィルタとの位置合わせと、ガス発生器へ組み付けた後に位置ずれを抑制するのが目的であるため、その目的が達成できる長さであれば、適宜寸法を調整することができる。

請求項４のガス発生器では、ディフューザシェルの天板又はディフューザシェルの天板と上部周壁板の境界部に複数の凹部が円周方向に間隔をおいて形成されており、ハウジングの内側から見たとき、前記複数の凹部は内側方向への複数の凸部であり、前記複数の凸部の間は複数の凹部となっている。
本発明では、作動前の状態において、複数の凹部（内側方向への凸部）の先端部が第１支持部材の円板部及び環状壁部の境界部を含む部分に当接されており、作動時においてもこの状態が維持される。
よって、第１支持部材は内側方向への凸部とのみ接触しており、第１支持部材と凸部間の凹部とで隙間が存在している。
このため、第１支持部材とディフューザシェルの天板との接触面積を小さくすることで、前記天板への伝熱を抑制すると共に、前記隙間がフィルタを通過した燃焼ガスの排出経路となる。
また作動後においても第１支持部材と内側方向への凸部が当接されているため、第１支持部材、フィルタ及び第２支持部材ががたついて異音が発生することも防止できる。
なお、同じ効果を得るため、ディフューザシェルの前記境界部に複数の凹部（凹凸）を形成する代わりに、第１支持部材の円板部及び環状壁部の境界部に凹凸を形成してディフューザシェルの前記境界部との間に隙間を形成することもできる。

本発明では、第２支持部材が、第１支持部材よりも熱伝導性のよい金属で形成されているものにすることができる。
このようにすると、フィルタやその周囲の燃焼残渣の熱が第２支持部材側に移動し易くなるため、ハウジング天板側への伝熱抑制効果が高められる。

請求項６の発明は、課題の解決手段として、
天板とガス排出口が形成された上部周壁板を有するディフューザシェルと、底板と下部周壁板を有するクロージャシェルが、前記上部周壁板と下部周壁板のみが接合一体化されてなるハウジングで外殻が形成されており、
前記ハウジング内には、
カップ状容器内に点火手段が収容された点火手段室と、
前記点火手段室の周囲に形成されたガス発生剤が充填された燃焼室と、
前記天板に面するようにして、かつ前記上部周壁板と間隔をおいて配置された環状又は平板状のフィルタが配置されており、
前記環状又は平板状のフィルタが、
少なくともフィルタ上面側に当接される１つのカップ状支持部材で支持されており、
前記カップ状支持部材が、円板部とその周縁部に形成された連通孔を有する筒状壁部を有しており、さらに前記円板部が前記フィルタ上面と接する部分にのみ複数の連通孔を有しているものであり、
前記円板部の一面側が前記天板に当接され、前記円板部の他面側が前記フィルタ上面に当接され、
前記筒状壁部の少なくとも一部面がフィルタ外周面に当接されるように配置され、前記筒状壁部の開口端部がハウジングに対して固定されており、
作動時において、前記ディフューザシェル天板側が変形したとき、前記天板及び前記上部周壁板と前記カップ状支持部材との間に空間が形成されるものである、ガス発生器を提供する。

請求項６の発明は、請求項１の発明において使用している第１支持部材と第２支持部材の２つの部材に代えて、１つのカップ状支持部材を使用したものである。
カップ状支持部材の円板部が、請求項１の発明における第１支持部材の円板部に相当するものである。
さらにカップ状支持部材の開口端部側の筒状壁部が、第２支持部材の略筒状壁部に相当するものである。筒状壁部は、請求項１における円板部と略筒状壁部を接続する働きをし、フィルタの外周面に相当する部分に複数のガス連通孔を形成している。
円板部に形成された連通孔の総開口面積（A1）と、筒状壁部のガス連通孔の総開口面積（A4）、ならびにディフューザのガス排出口の総開口面積（A3）は、A1＋A4＞A3とすることができる。また、できるだけ筒状壁部のガス連通孔（A4）のほうへ燃焼ガスが流れることが好ましいため、A1<A4とすることができる（例えばA4/A1=50）。
これらの数値の比率は、同様に（A1＋A4）／A3が３〜１００の範囲にすることが好ましく、４〜８０の範囲にすることがより好ましい。

カップ状支持部材は、円板部の一面側が天板に当接され、前記円板部の他面側がフィルタ上面に当接され、さらに前記筒状壁部の一部がフィルタ外周面に当接されるように配置されている。
カップ状支持部材の円板部及びフィルタの外径は、正対するディフューザシェルの上部周壁板の内径よりも小さくなっており、フィルタと上部周壁板の間に間隙が形成されるように調整されている。

カップ状支持部材は、残部の筒状壁部がハウジング（上部周壁板及び下部周壁板からなる周壁板）に対して固定されている。
前記筒状壁部は、その外径と前記周壁板の内径の大きさを調整することで、前記周壁板に対して圧入できるようにすることが好ましい。
また筒状壁部の周壁板に対する固定位置は、フィルタからのカップ状支持部材と周壁板を経た天板への伝熱をできるだけ抑制するため、底板から天板までの高さ（Ｈ）を基準とすると、底板から０．２〜０．９Ｈの範囲であることが好ましく、０．３〜０．８Ｈの範囲であることがより好ましい。

カップ状支持部材内にフィルタを配置するときは、カップ状支持部材の筒状壁部のフィルタ外周面に当接される部分の内径とフィルタ外径の大きさを調整することで、カップ状支持部材内にフィルタを圧入して固定することができる。

請求項７の発明は、課題の解決手段として、
前記カップ状支持部材が、
円板部とその周縁部に形成された筒状壁部と、前記筒状壁部の内周面側に形成された凸部を有しており、さらに前記円板部が前記フィルタ上面と接する部分にのみ複数の連通孔を有しているものであり、
前記円板部の一面側が前記天板に当接され、前記円板部の他面側が前記フィルタ上面に当接され、
前記凸部が前記フィルタ下面の周縁に当接され、
前記筒状壁部の少なくとも一部面がフィルタ外周面に当接されるように配置されている、請求項６記載のガス発生器を提供する。

請求項７の発明では、カップ状支持部材の円板部が、請求項１の発明における第１支持部材の円板部に相当し、さらにカップ状支持部材の筒状壁部と凸部の組み合わせが、請求項１の発明における第２支持部材の略筒状壁部と環状平面部の組み合わせに相当するものである。
カップ状支持部材内にフィルタを配置するときは、請求項６の発明と同様にしてカップ状支持部材内にフィルタを圧入して固定すると共に、凸部によりフィルタ外周面の側の下面を支持する。凹部は筒状壁部において円周方向に複数形成されていてもよい。また環状に形成されているものであってもよい。

請求項８の発明は、課題の解決手段として、
前記上部周壁板と前記下部周壁板からなる周壁板において周壁段差部が形成されており、
前記カップ状支持部材が前記筒状壁部に環状段差部を有しており、
前記周壁段差部の段差面に対して、前記環状段差部の段差面が当接される形状になっており、
作動前は、前記周壁段差部の段差面と前記環状段差部の段差面の間には間隙が存在しており、
作動時は、前記周壁段差部の段差面に対して前記環状段差部の段差面が当接される、請求項６又は７記載のガス発生器を提供する。

請求項８の発明は、作動時において伝熱抑制空間がより形成され易くするための手段を提供するものである。
作動時、ハウジングの周壁段差部の段差面に対して第２支持部材の環状段差部の段差面が当接されることで、第２支持部材がハウジング天板に向かって移動することが阻止される。このため、十分な伝熱抑制空間が確保される。

請求項９の発明は、課題の解決手段として、
前記環状又は平板状のフィルタが、少なくともフィルタ上面側に当接される１つのカップ状支持部材と環状平面部と環状壁面部を有する環状部材で支持されており、
前記環状部材が、環状壁面部が前記カップ状支持部材の筒状壁部に対して当接され、環状平面部が前記環状又は平板状のフィルタの下面に当接されている、請求項６又は８記載のガス発生器を提供する。

カップ状支持部材に加えて、さらに環状平面部と環状壁面部を有する環状部材を使用してフィルタを支持している。

本発明のガス発生器は、従来技術と同等以上のフィルタ機能を維持できると共に、作動後において蓄熱されたフィルタや、燃焼残渣からの伝熱を抑制することで、乗員側に面するハウジングの温度上昇を抑制することができる。

本発明のガス発生器の軸Ｘ方向の断面図（作動前の状態を示す断面図）。図２は、図１の配置状態の第１支持部材をひっくり返した状態で示した斜視図。図１のガス発生器の作動時の断面図。（ａ）は、別実施形態であるガス発生器の斜視図、（ｂ）は（ａ）の軸Ｘ方向の断面図。別実施形態であるガス発生器の軸Ｘ方向の断面図（作動前の状態を示す断面図）。図５のガス発生器の作動時の断面図。さらに別実施形態であるガス発生器の軸Ｘ方向の断面図（作動前の状態を示す断面図）。

（１）図１のガス発生器
本発明のガス発生器１の一実施形態を図１により説明する。
ハウジング１０は、ディフューザシェル１１とクロージャシェル１２が溶接により一体化されたものである。

ディフューザシェル１１は、天板１１ａと上部周壁板１３を有し、開口部１１ｂを有するカップ状であり、開口部１１ｂにはフランジ１１ｃを有している。
上部周壁板１３は、天板１１ａ側の内径が小さくなり（縮径部１３ａ）、開口部１１ｂ側で内径が大きくなっており（拡径部１３ｂ）、縮径部１３ａと拡径部１３ｂの間には周壁段差部１３ｃが形成されている。
縮径部１３ａには複数のガス排出口１４が形成されている。ガス排出口１４は、作動前に内側からシールテープなどの閉塞手段で閉塞され、ハウジング１０内部を気密に維持している。

クロージャシェル１２は、底板１２ａと下部周壁板１６を有し、開口部１２ｂを有するカップ状である。下部周壁板１６は均一径のものである。
底板１２ａの中央部には、ハウジング内側に向いて突出した円筒部１２ｃと、その上端から半径方向内側に向いた環状平面部１２ｄが形成されており、軸Ｘと同心状の孔を有している。
開口部１２ｂは、ディフューザシェル１１の開口部内（拡径部１３ｂ）に嵌め込まれ、この嵌入部分のみにおいてディフューザシェル１１とクロージャシェル１２が溶接により一体化されている。

ハウジング１０内には、カップ状容器２０が、開口部からクロージャシェル底板１２ａの円筒部１２ｃに対して被せられた状態で配置されている。
カップ状容器２０は、底面２０ａと周壁部２２を有し、開口部２０ｂを有しており、開口部２０ｂには外側に広がったフレアー２０ｃが形成されている
カップ状容器２０は、フレアー２０ｃにおいてクロージャシェル底板１２ａに対して溶接で固定されている。
周壁部２２には、複数の連通孔２３が形成されており、作動前にはシールテープで閉塞されている。

カップ状容器２０の内部は、点火手段が収容された点火手段室３０となっている。
図１においては点火手段として、公知の電気式点火器３２と公知の火薬やガス発生剤（図示せず）を併用している。ただし、電気式点火器３２のみを用いたものであってもよい。
電気式点火器３２は、クロージャシェル１２の円筒部１２ｃと環状平面部１２ｄが樹脂で一体化された点火器固定部３３において、クロージャシェル１２と一体に固定されている。

カップ状容器２０（点火手段室３０）の外部には、公知のガス発生剤（図示せず）が収容された燃焼室４０が形成されている。
燃焼室４０と点火手段室３０は、作動時に連通孔２３によって連通される。

燃焼室４０の上部には、環状フィルタ５０が配置されている。環状フィルタ５０は、カップ状容器２０とディフューザシェル天板１１ａとの間に位置するように置かれ、さらに縮径部１３ａの内周面（即ちガス排出口１４）と間隔をおいて（即ち環状の空間５２を形成するように）配置されている。
フィルタ５０は、フィルタ上面５４側が第１支持部材６０で当接支持され、フィルタ下面５６側が第２支持部材７０で当接支持されている。

第１支持部材６０は、フィルタ５０とディフューザシェル天板１１ａとの間に配置されている。
第１支持部材６０は、図２に示すように、円板部６２とその周縁に形成された環状壁部６４を有している。
第１支持部材６０は、鉄やステンレスで形成されているが、熱伝導性の低いセラミックで形成することもできる。第１支持部材６０を鉄で形成する場合、その厚みは０．５〜１．０ｍｍ程度とすることができる。

円板部６２には、円周方向に沿って配列された複数の連通孔６６が形成されている。これらの複数の連通孔６６は、図１の状態においてフィルタ上面５４に当接する位置になるように形成されている。つまり連通孔６６はフィルタ上面５４によって閉塞されている。
図１の実施形態では、複数の連通孔６６の総開口面積（A1）と第１支持部材６０と第２支持部材７０との間で露出しているフィルタ５０の外周面の断面積（A2）の和は、ガス排出口１４の総開口面積(A3)よりも大きくなっている（A1＋A2＞A3）。
さらに複数の連通孔６６の総開口面積（A1）は、燃焼室４０で発生したガスがガス排出口１４から排出されるまでの排出経路におけるいずれの断面積よりも大きくなっている。

第１支持部材６０は、円板部６２の一面側が天板１１ａに当接され、円板部６２の他面側がフィルタ上面５４に当接され、さらに環状壁部６４がフィルタ外周面５５の一部に当接されるように配置されている。
このとき円板部６２の連通孔６６は、全てがフィルタ上面５４に当接された状態になっている。

第２支持部材７０は、略筒状壁部７０ｂと、略筒状壁部７０ｂの一端側周縁に形成された環状平面部７０ａを有している。
略筒状壁部７０ｂは、クロージャシェル１２に圧入して固定できるように、略筒状壁部７０ｂの外径とクロージャシェル１２（下部周壁板１６）の内径の大きさが調整されている。
第２支持部材７０は、略筒状壁部７０ｂと環状平面部７０ａの間に環状段差部７０ｃを有している。
第２支持部材７０は、さらに環状平面部７０ａの周縁部において上方向（天板１１ａ方向）への突出部７０ｄを有している。
この突出部７０ｄは必要に応じて設けられるものであり、突出部７０ｄを設けたときは、フィルタ下面５６の突出部７０ｄに正対する位置には、突出部７０ｄを嵌め込むための凹部５８を形成する。
突出部７０ｄと凹部５８は、互いに嵌め込むことができるように、大きさや形状を調整する。例えば、環状の突出部７０ｄであれば、環状の凹部（環状溝）５８にし、複数の独立した突出部７０ｄであれば、複数の独立した凹部５８にしてもよい。

第２支持部材７０は、略筒状壁部７０ｂがクロージャシェル１２の下部周壁板１６に対して固定され、環状平面部７０ａがフィルタ下面５６に当接されるように配置されている。
略筒状壁部７０ｂの下部周壁板１６に対する固定位置は、フィルタ５０やその近傍にある燃焼残渣からの第２支持部材７０と下部周壁板１６を経た天板１１ａへの伝熱をできるだけ抑制するため、底板１２ａから天板１１ａまでの高さ（Ｈ）を基準とすると、底板１２ａから０．２〜０．９Ｈの範囲である。
さらに第２支持部材７０は、環状段差部７０ｃの高さ位置がディフューザシェル１１の周壁段差部１３ｃよりも下側（底板１２ａ側）になり、かつ環状段差部７０ｃと周壁段差部１３ｃの間に間隔が生じるように配置されている。

次に図１に示すガス発生器１の組立方法の一例を説明する。
（I）点火器３２とカップ状容器２０が取り付けられたクロージャシェル１２の燃焼室４０にガス発生剤を充填する。
（II）第２支持部材７０をクロージャシェル１２に対して圧入して固定する。このとき環状段差部７０ｃの高さ位置がディフューザシェル１１の周壁段差部１３ｃよりも下側になり、かつそれらの間に間隔が生じるように圧入固定する。
（III）第２支持部材７０の環状平面部７０ａの上にフィルタ５０を置く。このとき、第２支持部材７０が突出部７０ｄを有し、フィルタ５０が対応する凹部５８を有するものであれば、突出部７０ｄを凹部５８に嵌め込むように配置する。このようにすれば、フィルタ５０の位置決めが容易になるほか、組立時においてフィルタ５０がずれることも防止できる。
（IV）必要に応じさらにガス発生剤を充填した後、フィルタ５０の上面５４に第１支持部材６０を被せる。
（V）ディフューザシェル１１をクロージャシェル１２に被せ、接触部を溶接一体化する。
このとき、第１支持部材６０の円板部６２に対して、ディフューザシェル１１の天板１１ａが当接するようにして被せるが、望ましくは天板１１ａが円板部６２に対して密着するようにして被せる。このようにすることでフィルタ５０は、第１支持部材６０と第２支持部材７０により強く固定されることになる。

次に図１に示すガス発生器１の動作を図１、図３により説明する。図３は、図１のガス発生器１の作動時の状態を示している。
点火器３２が作動すると、点火手段収容室３０のガス発生剤（図示せず）が着火燃焼して燃焼生成物が発生する。
そして連通孔２３から燃焼室４０内に燃焼生成物が放出され、燃焼室４０内のガス発生剤（図示せず）が着火燃焼して燃焼ガスが発生する。
このとき、燃焼ガスの圧力によって、図３中の矢印で示すような軸Ｘ方向へ荷重が働く。このため、ハウジング１０は天板１１ａが変形する。図では示していないが、クロージャシェル１２の底板１２ａにも軸Ｘ方向に同様の荷重が働き底板１２ａが変形する。

第２支持部材７０は、圧力を受けて天板１１ａ側に移動する。しかし、環状段差部７０ｃが周壁段差部１３ｃに当たるため、それ以上の移動が抑制される。そのため、ディフューザシェル天板１１ａに対して第１支持部材６０の円板部６２と環状壁部６４の境界部分が接触することがなく、環状の隙間７４が形成される。

燃焼室４０で発生した燃焼ガスは、フィルタ内周面（５８の番号が図３では内周面を指し、図１ではフィルタ凹部を指していますので、どちらかを変更してください）からフィルタ５０内部に侵入し、環状の空間５２を通り、シールテープを破壊してガス排出口１４から排出される。即ち矢印Ａで示すようなガスの流れ（主要排出経路）が形成される。
燃焼室４０の圧力上昇でディフューザシェルの天板１１ａが図３に示すように変形すると、第１支持部材６０と天板１１ａとの間に空間（伝熱抑制空間）８０が生じる。
これは第１支持部材６０に形成された連通孔６６が、十分に大きな総開口面積を有することから、第１支持部材６０の円板部６２に対して燃焼室４０側と空間８０側の圧力差が小さくなり、実質的に円板部６２が変形しないためである。
そして、図３の状態では、上記した環状段差部７０ｃと周壁段差部１３ｃの相互作用によって、ディフューザシェル天板１１ａと第１支持部材６０の円板部６２と環状壁部６４の境界部分が離れており、環状の隙間７４が形成される。
この環状の隙間７４がガスの通路となって、図のＢで示す２つ目のガスの流れ（補助的排出経路）が生じる。この場合、燃焼ガスはフィルタ５０を通った後に連通孔６６を通って空間８０に排出されるため、燃焼ガスの冷却や浄化は十分になされている。

作動後には、捕集された残渣や燃焼ガスが通過したことで蓄積された熱によりフィルタ５０が高温になっている。
しかし、本発明のガス発生器１では、図３に示すように空間（伝熱抑制空間）８０が形成されているため、フィルタ５０に蓄積された熱や、その周囲に存在する燃焼残渣の熱がディフューザシェル１１の天板１１ａに伝わり難くなり、天板１１ａの過度の温度上昇が抑制される。

なお、燃焼ガスが矢印Ｂの流れによって排出されるとき、連通孔６６を通過した後、天板１１ａの内面に衝突するが、衝突している時間が非常に短く、燃焼ガスが直接関与して天板１１ａの温度上昇をもたらすことは殆どない。また燃焼ガス中の残渣もフィルタ５０によって濾過されており、連通孔６６を通過する燃焼残渣は実質的に存在せず、残渣が関与して天板１１ａの温度が上昇することはない。

なお、ディフューザシェル１１の天板１１ａ側にフィルタ５０の熱を伝えないようにする効果を高めるため、第２支持部材７０を第１支持部材６０よりも熱伝導性のよい材質で形成することもできる。
例えば、第１支持部材６０が鉄やステンレスで形成されているときには、第２支持部材７０はアルミニウムや銅によって形成することができる。また、第２支持部材７０とクロージャシェル１２の下部周壁板１６との接触面積を増加させ、フィルタ５０の熱がより多くクロージャシェル１２側に移動するようにしてもよい。

（２）図４のガス発生器
図４で示すガス発生器１は、ディフューザシェル１１の天板１１ａと縮径部１３ａとの境界部１１０において、複数の凹部１２０が間隔をおいて形成されていることを除いて、図１のガス発生器１と同じものである。

図４（ａ）に示すように、境界部１１０には、円周方向に複数の凹部１２０が間隔をおいて形成されている。複数の凹部１２０（ハウジングの内側に窪んだ部分）の間は複数の凸部１２１となっている。
複数の凹部１２０は、ハウジング１０の内側から見たときには複数の凸部となっており、同様に複数の凸部１２１は複数の凹部となっている。
ガス発生器作動前の状態で複数の凹部１２０の先端部は、第１支持部材６０の円板部６２と環状壁部６４との境界部６３に当接されており、複数の凸部１２１は境界部６３との間には間隔（凹部１２０の深さに相当する間隔）が存在している。

図４で示すガス発生器が作動したとき、図３と同様に天板１１ａが変形して、天板１１ａと円板部６２との間に空間（伝熱抑制空間）８０が形成される。
一方、第１支持部材６０の境界部６３は、複数の凹部１２０の先端部に当接された状態を維持している。
よって、複数の凸部１２１は境界部６３との間の間隔（凹部１２０の深さに相当する間隔）にガスが流れる流路が形成され、空間８０内のガスは前記流路を通って環状空間５２に到達し、ガス排出口１４から排出される。
従って、図４で示したガス発生器においても、作動時には図３のＡとＢで示すような２つのガスの排出経路が確保される。

また、天板１１ａの境界部１１０と第１支持部材６０の境界部６３が、複数の凹部１２０の先端部のみで当接されているため、フィルタ５０や燃焼残渣の熱が第１支持部材６０を経由して天板１１ａに伝わることが抑制される。
さらには作動後においても、複数の凹部１２０の先端部によって第１支持部材６０とフィルタ５０が上方から支持されているため、作動後において部品のがたつきによる異音が発生することがない。

（３）図５のガス発生器
図５のガス発生器は、図１のガス発生器において使用している第１支持部材６０と第２支持部材７０の２つの部材に代えて、１つのカップ状支持部材を使用したことを除いては、図１のガス発生器１と同じものである。

カップ状支持部材２６０は、円板部２６２とその周縁部に形成された筒状壁部２６４を有している。
円板部２６２は、フィルタ上面５４と接する部分にのみ複数の連通孔２６６を有している。
筒状壁部２６４は、フィルタ外周面５５と当接される縮径部２６７、クロージャシェル内壁板１６に当接される拡径部２６８を有している。拡径部２６８の外径は、縮径部２６７の外径よりも大きくなっている。
縮径部２６７には複数の連通孔２６７ａが形成されている。
縮径部２６７と拡径部２６８間には、内周面側に形成され軸Ｘ側（ハウジング中心側）に突き出された凸部２６９を有している。
凸部２６９と拡径部２６８の間には、環状段差部２７０を有している。

カップ状支持部材２６０は、円板部２６２の一面側が天板１１ａに当接され、円板部２６２の他面側がフィルタ上面５４に当接されている。
筒状壁部の縮径部２６７は、フィルタ外周面５５に当接されている。縮径部２６７とディフューザシェル縮径部１３ａ（ガス排出口１４を有している）との間には環状空間５２が形成されている。
凸部２６９は、フィルタ下面５６の外周面５５側（外周縁）に当接されている。このため、図１に示すフィルタ５０とは異なり、フィルタ下面５６の大部分は燃焼室４０内に露出された状態になっている。

筒状壁部の拡径部２６８は、クロージャシェル下部周壁板１６に対して圧入されている。
拡径部２６８の下部周壁板１６に対する固定位置は、フィルタ５０や燃焼残渣からの拡径部２６８と下部周壁板１６を経た天板１１ａへの伝熱をできるだけ抑制するため、底板１２ａから天板１１ａまでの高さ（Ｈ）を基準とすると、底板１２ａから０．２〜０．９Ｈの範囲である。
さらにカップ状支持部材２６０は、環状段差部２７０の高さ位置がディフューザシェル１１の周壁段差部１３ｃよりも下側（底板１２ａ側）になり、かつ環状段差部２７０と周壁段差部１３ｃの間に間隔が生じるように配置されている。

円板部２６２に形成された連通孔２６６の総開口面積（A1）と、筒状壁部（縮径部２６７）の連通孔２６７ａの総開口面積（A4）、ガス排出口１４の総開口面積（A3）は、A1＋A4＞A3の関係を満たすようにされ、A1<A4の関係を満たすようにされている。
さらに（A1＋A4）／A3＝４〜８０の範囲に調整されている。

図５のガス発生器の動作は、図１のガス発生器の動作と実質的に同じである。
図５に示すガス発生器が作動したとき、図６に示す状態となり、燃焼ガスはＡ及びＢの２つのガス排出経路を通ってガス排出口１４から排出される。

（４）図７のガス発生器
図７のガス発生器は、図５のガス発生器において使用しているカップ状支持部材２６０に環状部材３７０を組み合わせて、環状フィルタ５０を支持していることを除いては、図５のガス発生器と同じものである。
但し、図７のカップ状支持部材２６０は、図５のカップ状支持部材２６０の筒状壁部２６４に形成された凸部２６９は形成されていないが、形成されていてもよい。

環状部材３７０は、環状平面部３７１と環状壁面部３７２を有している。
環状壁面部３７２は、カップ状支持部材２６０の縮径部２６７に対して圧接されている。
環状平面部３７１は、環状フィルタ５０の下面５６に当接されている。
図７のガス発生器は、図５のガス発生器と同様に動作する。

１０ハウジング
１１ディフューザシェル
１１ａ天板
１２クロージャシェル
１２ａ底板
３０点火手段室
３２点火器
４０燃焼室
５０フィルタ
６０第１支持部材
７０第２支持部材

燃焼室４０で発生した燃焼ガスは、フィルタ内周面からフィルタ５０内部に侵入し、環状の空間５２を通り、シールテープを破壊してガス排出口１４から排出される。即ち矢印Ａで示すようなガスの流れ（主要排出経路）が形成される。
燃焼室４０の圧力上昇でディフューザシェルの天板１１ａが図３に示すように変形すると、第１支持部材６０と天板１１ａとの間に空間（伝熱抑制空間）８０が生じる。
これは第１支持部材６０に形成された連通孔６６が、十分に大きな総開口面積を有することから、第１支持部材６０の円板部６２に対して燃焼室４０側と空間８０側の圧力差が小さくなり、実質的に円板部６２が変形しないためである。
そして、図３の状態では、上記した環状段差部７０ｃと周壁段差部１３ｃの相互作用によって、ディフューザシェル天板１１ａと第１支持部材６０の円板部６２と環状壁部６４の境界部分が離れており、環状の隙間７４が形成される。
この環状の隙間７４がガスの通路となって、図のＢで示す２つ目のガスの流れ（補助的排出経路）が生じる。この場合、燃焼ガスはフィルタ５０を通った後に連通孔６６を通って空間８０に排出されるため、燃焼ガスの冷却や浄化は十分になされている。

Claims

天板とガス排出口が形成された上部周壁板を有するディフューザシェルと、底板と下部周壁板を有するクロージャシェルが、前記上部周壁板と下部周壁板のみが接合一体化されてなるハウジングで外殻が形成されており、
前記ハウジング内には、
カップ状容器内に点火手段が収容された点火手段室と、
前記点火手段室の周囲に形成されたガス発生剤が充填された燃焼室と、
前記天板に面するようにして、かつ前記上部周壁板と間隔をおいて配置された環状又は平板状のフィルタが配置されており、
前記環状又は平板状のフィルタが、
フィルタ上面側が第１支持部材で当接支持され、フィルタ下面側が第２支持部材で当接支持されており、
前記第１支持部材が、
円板部を有し、前記円板部が前記フィルタ上面と接する部分にのみ複数の連通孔を有しているものであり、
前記円板部の一面側が前記天板に当接され、前記円板部の他面側がフィルタ上面に当接され、さらに前記環状壁部がフィルタ外周面の一部に当接されるように配置されており、
前記第２支持部材が、
略筒状壁部と、略筒状壁部の一端側周縁に形成された環状平面部を有しているものであり、
前記略筒状壁部がハウジングに対して固定され、前記環状平面部が前記フィルタ下面に当接されており、
作動時において、ガス発生剤が燃焼して発生した燃焼ガスにより燃焼室内の圧力が増大し、前記ディフューザシェル天板が変形したとき、前記天板及び前記上部周壁板と前記第１支持部材との間において空間が形成されるものである、ガス発生器。
前記上部周壁板と前記下部周壁板からなる周壁板において周壁段差部が形成されており、
前記第２支持部材が、略筒状壁部と環状平面部の間に環状段差部を有しており、
前記周壁段差部の段差面に対して、前記環状段差部の段差面が当接される形状になっており、
作動前は、前記周壁段差部の段差面と前記環状段差部の段差面の間には間隙が存在しており、
作動時は、前記周壁段差部の段差面に対して前記環状段差部の段差面が当接される、請求項１記載のガス発生器。
前記第２支持部材が、さらに環状平面部の周縁部において前記ディフューザ天板側に突出した突出部を有しており、
前記フィルタが、前記環状平面部と当接された下面側において、前記突出部を嵌め込むための凹部を有しており、
前記第２支持部材が、前記略筒状部がハウジングに対して固定され、前記環状平面部が前記フィルタ下面に当接され、さらに前記突出部がフィルタ下面の凹部に嵌め込まれている、請求項１又は２記載のガス発生器。
前記ディフューザシェルの天板又は前記ディフューザシェルの天板と上部周壁板の境界部には、前記ハウジング内部に窪んだ複数の凹部が間隔をおいて形成されており、
前記第1支持部材が、前記円板部の周縁部に環状壁部を有しており、
前記複数の凹部の先端部が、前記第１支持部材の円板部及び環状壁部の境界部を含む部分に当接されている、請求項１〜３のいずれか１項記載のガス発生器。
前記第２支持部材が、前記第１支持部材よりも熱伝導性のよい金属で形成されている、請求項１〜４のいずれか１項記載のガス発生器。
天板とガス排出口が形成された上部周壁板を有するディフューザシェルと、底板と下部周壁板を有するクロージャシェルが、前記上部周壁板と下部周壁板のみが接合一体化されてなるハウジングで外殻が形成されており、
前記ハウジング内には、
カップ状容器内に点火手段が収容された点火手段室と、
前記点火手段室の周囲に形成されたガス発生剤が充填された燃焼室と、
前記天板に面するようにして、かつ前記上部周壁板と間隔をおいて配置された環状又は平板状のフィルタが配置されており、
前記環状又は平板状のフィルタが、少なくともフィルタ上面側に当接される１つのカップ状支持部材で支持されており、
前記カップ状支持部材が、円板部とその周縁部に形成された連通孔を有する筒状壁部を有しており、さらに前記円板部が前記フィルタ上面と接する部分にのみ複数の連通孔を有しているものであり、
前記円板部の一面側が前記天板に当接され、前記円板部の他面側が前記フィルタ上面に当接され、
前記筒状壁部の少なくとも一部面がフィルタ外周面に当接されるように配置され、前記筒状壁部の開口端部がハウジングに対して固定されており、
作動時において、ガス発生剤が燃焼して発生した燃焼ガスにより燃焼室内の圧力が増大し、前記ディフューザシェル天板が変形したとき、前記天板及び前記上部周壁板と前記カップ状支持部材との間において空間が形成されるものである、ガス発生器
前記カップ状支持部材が、
円板部とその周縁部に形成された筒状壁部と、前記筒状壁部の内周面側に形成された凸部を有しており、さらに前記円板部が前記フィルタ上面と接する部分にのみ複数の連通孔を有しているものであり、
前記円板部の一面側が前記天板に当接され、前記円板部の他面側が前記フィルタ上面に当接され、
前記凸部が前記フィルタ下面の周縁に当接され、
前記筒状壁部の少なくとも一部面がフィルタ外周面に当接されるように配置されている、請求項６記載のガス発生器。
前記上部周壁板と前記下部周壁板からなる周壁板において周壁段差部が形成されており、
前記カップ状支持部材が前記筒状壁部に環状段差部を有しており、
前記周壁段差部の段差面に対して、前記環状段差部の段差面が当接される形状になっており、
作動前は、前記周壁段差部の段差面と前記環状段差部の段差面の間には間隙が存在しており、
作動時は、前記周壁段差部の段差面に対して前記環状段差部の段差面が当接される、請求項６又は７記載のガス発生器。
前記環状又は平板状のフィルタが、少なくともフィルタ上面側に当接される１つのカップ状支持部材と環状平面部と環状壁面部を有する環状部材で支持されており、
前記環状部材が、環状壁面部が前記カップ状支持部材の筒状壁部に対して当接され、環状平面部が前記環状又は平板状のフィルタの下面に当接されている、請求項６又は８記載のガス発生器。