JP2019018826A - ガス発生器 - Google Patents

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Abstract

【課題】ガス発生器における点火器の配置にかかわらず、均等なガス発生剤の燃焼を実現する。【解決手段】燃焼室に充填されたガス発生剤の群の中心から偏った位置に点火器が配置されたガス発生器において、ガス発生剤が充填されていない空間であるガス流通空間を形成する隔離部と、燃焼室とガス流通空間とを連通させる複数の連通部と、を備え、複数の連通部のうち一部の連通部が点火器の近位に配置されたガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物をガス流通空間内に流入させることができるように構成され、且つ複数の連通部のうち他の連通部がガス流通空間を流通した燃焼生成物を点火器の遠位に配置されたガス発生剤に向かって流出させることができるように構成される。【選択図】図3A

Description

本発明は、点火器の作動によりガス発生剤を燃焼させて燃焼ガスを発生させるガス発生器に関する。
点火器の作動により燃焼室内に充填されたガス発生剤を燃焼させ、燃焼ガスを発生させるガス発生器においては、当該充填されたガス発生剤が所望するように燃焼しなければ、燃焼ガスを設計通りに発生させることが困難となる。一般には、ガス発生剤をむらなく燃焼させて設計通りに燃焼ガスを発生させるために、点火器を中心としてその周囲に均等にガス発生剤を配置させる。しかし、ガス発生器の構成により点火器に対してガス発生剤をその周囲に均等に配置させにくい場合がある。例えば、特許文献1に示すガス発生器では、その図3及び図4に示すように、点火器がガス発生器の中心軸に対して偏った位置に設けられており、該ガス発生器における該点火器が設けられた側とは反対側にガス発生剤が充填されている。このような構成において、点火器のハウジングに設けられた伝火孔を、ガス発生剤が充填された側へ向けることで、ガス発生剤の燃焼の促進が試みられている。
また、特許文献2には、丸型の外殻容器内の中央を含む領域に燃焼室が形成され、該燃焼室内に、点火器及びガス発生剤を含む点火/燃料ユニットを収容する収容容器が複数配置されたガス発生器が開示されている。このガス発生器では、複数の収容容器に含まれるそれぞれのガス発生剤は、それぞれに対応する点火器によって独立して燃焼される。このようなガス発生器では、それぞれの点火器が外殻容器の中心軸に対して偏った位置に設けられるものの、それぞれの収容容器内でみれば、点火器を中心としてその周囲に略均等にガス発生剤が配置されている。なお、上記のガス発生器では、燃焼室の周囲に環状のフィルタ室が形成されているとともに、該フィルタ室を構成する外壁に出口開口が形成されており、フィルタ室のガスは、該出口開口からガス発生器の外部に放出される。
米国特許出願公開第2007/0001437号明細書 特開平09−183359号公報
ガス発生器において点火器の作動により燃焼室に充填されたガス発生剤を燃焼させる場合、ガス発生剤のむらの無い燃焼のためには、点火器を中心としてその周囲にガス発生剤を均等に配置するのが好ましい。しかし、ガス発生器の構造によっては、そのように点火器をガス発生剤に対してその均等な燃焼に適した位置に配置することが困難な場合がある。例えば、ガス発生器の形状や寸法の制限から、点火器の配置がガス発生剤に対して偏った位置にせざるを得ない場合がある。
上記のガス発生器で採用された構成は、点火器のハウジングに設けられた伝火孔をガス発生剤に向ける構成であり、点火器の配置がガス発生剤の均等な燃焼に適した位置からずれている場合に、ガス発生剤の均等燃焼を実現させるにはまだ改良の余地がある。
本発明は、上記した問題に鑑み、ガス発生器における点火器の配置にかかわらず、均等なガス発生剤の燃焼を可能とする技術を提供することを目的とする。
上記課題を解決するために、本発明は、ガス発生器のハウジング内に、ガス発生剤が充填された燃焼室と、ガス発生剤が充填されていないガス流通空間と、を形成した。そして、燃焼室とガス流通空間とを連通させる複数の連通部のうち一部の連通部によって、点火器の近位に配置されたガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物が該ガス流通空間内に流入され、該複数の連通部のうち他の連通部によって、該ガス流通空間を流通した燃焼生成物が点火器の遠位に配置されたガス発生剤に向かって流出されるように、ガス発生器を構成した。このような構成により、ガス発生器における点火器の配置にかかわらず、均等なガス発生剤の燃焼を図ることが可能となる。
具体的には、本発明は、点火器と、前記点火器を収容しガス排出口を形成したハウジングであって、該点火器の作動により、燃焼可能となる位置に充填されたガス発生剤の燃焼が行われる燃焼室を有するハウジングと、を有し、前記燃焼室に充填された前記ガス発生剤に対する前記点火器の相対位置が、前記ガス発生剤の群の中心から偏った位置となるように、該点火器が配置されたガス発生器において、前記ガス発生剤の群の少なくとも一部を囲むことで、前記ハウジングにおいて前記ガス排出口が形成されていない所定部位との間に前記ガス発生剤が充填されていない空間であるガス流通空間を形成する隔離部と、前記隔離部に設けられ、前記燃焼室と前記ガス流通空間とを連通させる複数の連通部と、を備える。そして、前記複数の連通部のうち一部の連通部が前記点火器の近位に配置された前記ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物を前記ガス流通空間内に流入させることができるように構成され、且つ該複数の連通部のうち他の連通部が該ガス流通空間を流通した燃焼生成物を前記点火器の遠位に配置された前記ガス発生剤に向かって流出させることができるように構成される。
このようなガス発生器において、点火器が作動すると、先ず、該点火器の近位に配置されたガス発生剤が燃焼される。そうすると、燃焼室内における点火器の近位において、燃焼生成物が生じることになる。そして、点火器の近位で生じた燃焼生成物は、その後、燃焼室内を広がるだけでなく、複数の連通部のうち一部の連通部を介してガス流通空間にも広がる。ここで、上述したように、ガス流通空間にはガス発生剤が充填されていない。そのため、ガス流通空間は、ガス発生剤が充填されている燃焼室と比べて、燃焼生成物が拡散し易い状態にあるといえる。したがって、点火器の近位で生じた燃焼生成物は、ガス流通空間を流通する場合には燃焼室内を流通する場合よりも、速やかに点火器から遠位に拡散し得る。つまり、点火器の近位で生じた燃焼生成物は、複数の連通部のうち一部の連通部からガス流通空間に流入し、該ガス流通空間を流通した後、複数の連通部のうち他の連通部から燃焼室に流出することによって、可及的速やかに点火器の遠位に配置されたガス発生剤に到達し得る。その結果、点火器の近位に配置されたガス発生剤だけでなく、点火器の遠位に配置されたガス発生剤も比較的短時間で燃焼される。
なお、上記のガス発生器が備える隔離部は、ハウジングにおいてガス排出口が形成されていない所定部位との間にガス流通空間を形成する。つまり、ガス流通空間は、複数の連通部を介して燃焼室へ繋がっている空間であって、ハウジングに形成されたガス排出口とは直接繋がっていない。したがって、ガス流通空間を流通した燃焼生成物は、更に燃焼室を流通した後に、最終的にガス排出口から排出されることになる。これにより、ガス流通空間を流通した燃焼生成物は、点火器の遠位に配置されたガス発生剤に効率よく導かれる。
以上に述べた構成を採用することで、ガス発生剤に対する点火器の相対位置がガス発生剤の群の中心から偏った位置となっていても、点火器の遠位に配置されたガス発生剤を比較的短時間で燃焼させることができる。つまり、ハウジングでの点火器の配置にかかわらず、均等なガス発生剤の燃焼を図ることが可能となる。その結果、好適な燃焼ガス生成能
力を発揮することができる。
ここで、上記のガス発生器において、前記他の連通部は、前記点火器から遠位であるほどその開口面積が大きくなるように形成されてもよい。この場合には、他の連通部は、点火器から遠位であるほど、燃焼生成物が燃焼室に入り込み易くなるように構成されている。その結果、ガス発生剤は、その配置が点火器から遠位であっても、他の連通部を介してガス流通空間からガス発生剤に向かって流出する燃焼生成物によって好適に燃焼され易くなる。これにより、燃焼室において、より均等なガス発生剤の燃焼を図ることが可能となる。
そして、上記のガス発生器において、前記ハウジングは、少なくとも2以上の部材が接合されて形成されたものであり、そのうちの2部材が所定の溶接部において溶接されて一体化され、該所定の溶接部は、前記ガス流通空間によって前記燃焼室と隔てられていてもよい。このような構成によれば、ハウジングが一体化される際に所定の溶接部に加えられる溶接の熱がハウジングの内部に移動していく事態が、ガス流通空間によって緩和される。つまり、ハウジング内部の燃焼室への溶接熱の伝熱が、ガス流通空間によって抑制される。これにより、燃焼室に充填されたガス発生剤が、溶接熱によって意図せず燃焼してしまうことを抑制することができる。そして、このようなガス発生器では、上述したように均等なガス発生剤の燃焼を図ることができるだけでなく、ガス発生器を組み立てるときの安全性が好適に確保される。
上述までのガス発生器において、前記ハウジングの内部に、前記燃焼室を上下に分割し、上側に位置する第1燃焼室と下側に位置する第2燃焼室とを形成する分割壁が設けられ、前記ガス排出口は、前記第1燃焼室側の前記ハウジングに形成され、前記ハウジングの底面に、前記第1燃焼室に充填された第1ガス発生剤を燃焼する第1点火器と、前記第2燃焼室に充填された第2ガス発生剤を燃焼する第2点火器とが配置され、前記分割壁は、前記底面に配置された前記第1点火器を取り囲み前記第1燃焼室内に該第1点火器を収容する収容壁を含み、前記隔離部は前記第2燃焼室内に配置され、前記第2ガス発生剤の群の少なくとも一部を囲むことで、該第2燃焼室側の前記ハウジングの内壁面との間に前記ガス流通空間を形成し、前記一部の連通部が前記第2点火器の近位に配置された前記第2ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物を前記ガス流通空間内に流入させることができるように構成され、且つ前記他の連通部が該ガス流通空間を流通した燃焼生成物を前記第2点火器の遠位に配置された前記第2ガス発生剤に向かって流出させることができるように構成されてもよい。
このようなガス発生器は、第1点火器の作動による第1ガス発生剤の燃焼と、第2点火器の作動による第2ガス発生剤の燃焼とによって、外部への燃焼ガスの放出の形態を多様に調整することができる。また、このようなガス発生器は、比較的多量の燃焼ガスを生成し、外部に放出することができる。このガス発生器において、ハウジング頂面側の空間には第1燃焼室が設けられ、ハウジング底面側の空間には2つの点火器と第2燃焼室が設けられている。そして、収容壁が、ハウジング底面に配置された第1点火器を取り囲むことによって、ハウジング底面側の空間(該空間には、第2燃焼室が形成されている)にも第1燃焼室が延出している。このように構成されたガス発生器では、第2点火器の周囲に第2ガス発生剤を均等に配置することができなくなる。そのため、第2ガス発生剤の燃焼にむらが生じ易くなる。そこで、上記のガス発生器が備える隔離部は、第2ガス発生剤の群の少なくとも一部を囲むことで、第2燃焼室側のハウジングの内壁面との間にガス流通空間を形成する。その結果、第2点火器の近位で生じた燃焼生成物は、複数の連通部のうち一部の連通部からガス流通空間に流入し、該ガス流通空間を流通した後、複数の連通部のうち他の連通部から、第2点火器の遠位に配置された第2ガス発生剤に向かって流出する。これにより、第2点火器の遠位に配置された第2ガス発生剤も比較的短時間で燃焼され
る。つまり、ハウジング内部に燃焼室を上下に分割する分割壁が設けられ、且つハウジング底面に2つの点火器が配置されるように構成されたガス発生器においても、均等なガス発生剤の燃焼を図ることが可能となる。その結果、好適な燃焼ガス生成能力を発揮することができる。
ここで、上記のガス発生器は、前記第2ガス発生剤の燃焼速度が前記第1ガス発生剤の燃焼速度よりも速くなるように構成されてもよい。上記のガス発生器では、ガス排出口が第1燃焼室側のハウジングに形成されるため、第2ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物は、第1燃焼室を経由して最終的にガス排出口から排出される。そして、このように、第2ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物が第1燃焼室に流入することによって、第1ガス発生剤が燃焼され易くなる。更に、上述の構成によれば、第2ガス発生剤は、その燃焼が開始されると比較的速やかに燃焼生成物を発生させる。したがって、上記のガス発生器では、第2ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物が、第1ガス発生剤の燃焼に効率よく利用される。これにより、好適な燃焼ガス生成能力を発揮することができる。
更に、上記のガス発生器において、前記他の連通部は、前記第2点火器から遠位であるほどその開口面積が大きくなるように形成されてもよい。このような構成によれば、第2ガス発生剤は、その配置が第2点火器から遠位であるほど、ガス流通空間を流通した燃焼生成物によって燃焼され易くなる。これにより、より均等なガス発生剤の燃焼を図ることが可能となる。
本発明によれば、ガス発生器における点火器の配置にかかわらず、均等なガス発生剤の燃焼が可能となる。
本発明のガス発生器の概略構成を示す第1の図である。 図1に示すガス発生器に適用されるO形隔離部材の概略構成を示す図である。 図1に示すガス発生器において、第2ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物が、第2燃焼室とガス流通空間との間で移動する様子を示す第1の図である。 図1に示すガス発生器において、第2ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物が、第2燃焼室とガス流通空間との間で移動する様子を示す第2の図である。 本発明の実施例1の第1の変形例において、第2ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物が、第2燃焼室とガス流通空間との間で移動する様子を示す図である。 本発明の実施例1の第2の変形例に係るC形隔離部材の概略構成を示す図である。 図5に示すC形隔離部材が適用されたガス発生器において、第2ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物が、第2燃焼室とガス流通空間との間で移動する様子を示す図である。 本発明のガス発生器の概略構成を示す第2の図である。 図7に示すガス発生器において、ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物が、燃焼室とガス流通空間との間で移動する様子を示す図である。 本発明の実施例2の変形例に係るカップ形隔離部材が適用されたガス発生器の概略構成を示す図である。 本発明の実施例2の変形例に係るカップ形隔離部材の概略構成を示す図である。 図9に示すガス発生器において、ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物が、燃焼室とガス流通空間との間で移動する様子を示す図である。
以下に、図面を参照して本発明の実施形態に係るガス発生器について説明する。なお、以下の実施形態の構成は例示であり、本発明はこれらの実施の形態の構成に限定されるものではない。
<実施例1>
図1は、ガス発生器1の高さ方向の断面図である。図1中のZ0は、ガス発生器1の高さ方向(軸方向)の中心軸を表している。ガス発生器1は、上部シェル2及び下部シェル3で形成されるハウジング4内に充填されたガス発生剤を燃焼させて、燃焼ガスを放出するように構成されている。そして、ガス発生器1は、後述するように2つの燃焼室が上下に配置され、各燃焼室に、対応する点火器及びガス発生剤を配置した、いわゆるデュアルタイプのガス発生器である。ここで、上部シェル2は周壁部2cと頂面部2dを有し、これらにより凹状の内部空間を形成する。当該内部空間は、第1ガス発生剤22が充填される第1燃焼室21となる。そして、頂面部2dは、後述の下部シェル3の底面部3bとともに、上面視で概ね円形状を有しており、周壁部2c及び後述の下部シェル3の周壁部3aは、それぞれ頂面部2d、底面部3bの周囲を囲み、各面部から概ね垂直に延在した環状の壁面を形成している。周壁部2cの一端側に頂面部2dが接続し、その他端側は上部シェル2の開口部となる。そして、周壁部2cの当該他端側には、当該開口部から順に、嵌合壁部2a、突き当て部2bが設けられている。嵌合壁部2aによる内部空間の半径は、頂面部2d寄りの周壁部2cによる内部空間の半径より大きく形成され、嵌合壁部2aは、突き当て部2bを介して周壁部2cへと繋がっている。
また、下部シェル3は周壁部3aと底面部3bを有し、これらにより凹状の内部空間を形成する。当該内部空間は、第2ガス発生剤26が充填される第2燃焼室25となる。周壁部3aの一端側に底面部3bが接続し、その他端側は下部シェル3の開口部となる。そして、周壁部3aによる内部空間の半径は、上部シェル2の周壁部2cによる内部空間の半径と概ね同じである。下部シェル3の底面部3bには、第1点火器23と第2点火器27がそれぞれ固定される孔が設けられている。
更に、ハウジング4内には、上部シェル2と下部シェル3との間に分割壁10が配置されている。分割壁10は、終端部15と、その終端部15に繋がりハウジング4内を概ね上下の空間に分割する分割壁部14と、分割壁部14に繋がり後述する収容壁部材(収容壁)16に沿って延在する周壁部13と、収容壁部材16の開口部を一部覆うように配置される端部12を有する。なお、端部12は、貫通孔11を形成している。また、下部シェル3の底面部3bに取り付けられた第1点火器23の周囲を、その高さ方向に囲むように、筒状の収容壁部材16が底面部3bに設けられている。この収容壁部材16の上方の開口部は、上記分割壁10の端部12によって覆われている。また、収容壁部材16には貫通孔17が設けられており、貫通孔17は、分割壁10により分割されて形成される2つの空間(第1燃焼室21と第2燃焼室25)を連通する。
そして、このように下部シェル3上に分割壁10が取り付けられた状態で、上方より上部シェル2が更に取り付けられる。上記の通り、上部シェル2の嵌合壁部2aによる内部空間の半径は、周壁部2cによる内部空間の半径より大きく形成されているため、上部シェル2は、その突き当て部2bが分割壁10の終端部15に突き当てられるまで、下部シェル3に対して嵌め込まれる。なお、ハウジング4において、上部シェル2と下部シェル3の嵌合部位や接触部位は、内部に充填されるガス発生剤の防湿等のために好適な接合方法(例えば、溶接等)により接合される。
このようにハウジング4においては、分割壁10によってその内部空間が概ね上下に2つの空間に分割されることになる。ハウジング4の内部空間のうち上部シェル2と分割壁
10によって画定される第1燃焼室21には、第1点火器23、第1ガス発生剤22が配置され、下部シェル3と分割壁10によって画定される第2燃焼室25には、第2点火器27、第2ガス発生剤26が配置されることで、ガス発生器1は2つの第1点火器23、第2点火器27を備えるデュアルタイプのガス発生器として構成されている。なお、第1点火器23と第2点火器27はともに下部シェル3の底面部3b上に固定されており、そのため、第1点火器23は、第1点火器23の側方が収容壁部材16に囲まれた状態となっている。
ここで、第1燃焼室21では、収容壁部材16の内部空間(収容壁部材16と、下部シェル3の底面部3bと、によって画定される空間であって、上方に開口している空間)には第1点火器23が収容され、その上方の空間に第1ガス発生剤22が充填されることになるが、その第1ガス発生剤22を取り囲むように環状のフィルタ32が配置されている。このとき第1ガス発生剤22は、第1燃焼室21内で不要に振動しないようにクッション31の付勢力によりフィルタ32、分割壁部14等に抑えつけられた状態で充填されている。第1ガス発生剤22は、比較的燃焼温度の低いガス発生剤を使用している。第1ガス発生剤22の燃焼温度は、1000〜1700℃の範囲にあることが望ましく、例えば、硝酸グアニジン(41重量%)、塩基性硝酸銅(49重量%)及びバインダーや添加物からなる、単孔円柱状のものを用いることができる。なお、第1ガス発生剤22への着火性を向上させるため、ガス発生器1は、収容壁部材16の内部空間に、燃焼温度が比較的高い所定のガス発生剤(例えば、ニトログアニジンと硝酸ストロンチウムを含む組成からなるガス発生剤)を含んでいてもよい。
なお、フィルタ32は、ステンレス鋼製平編の金網を半径方向に重ね、半径方向及び軸方向に圧縮して形成されており、第1ガス発生剤22による燃焼ガスを冷却し、その燃焼残渣を捕集する。フィルタ32として、その他に針金を心棒に多層に巻いて形成された巻線タイプの構造のものを採用してもよい。なお、フィルタ32は、第2燃焼室25に充填された第2ガス発生剤26の燃焼残渣も捕集する。また、上部シェル2の周壁部2cとフィルタ32との間に形成された間隙33により、フィルタ32の周囲に半径方向断面に環状のガス通路が形成される。この間隙33により、燃焼ガスはフィルタ32の全領域を通過し、フィルタ32の有効利用と燃焼ガスの効果的な冷却・浄化が達成される。間隙33を流れる燃焼ガスは、周壁部2cに設けられたガス排出口5に至る。また、ハウジング4内に外部より湿気が侵入するのを阻止するために、ガス発生器1の作動前では、アルミニウムテープ34によりガス排出口5がハウジング4の内部から塞がれている。
また、第2燃焼室25では、下部シェル3の底面部3bに固定された第2点火器27に対応して、第2ガス発生剤26が充填されている。そして、第2ガス発生剤26も、第2燃焼室25内で不要に振動しないように図示しない緩衝部材によって付勢された状態で充填されている。また、第2ガス発生剤26にも、第1ガス発生剤22と同様に、硝酸グアニジン(41重量%)、塩基性硝酸銅(49重量%)及びバインダーや添加物からなる、単孔円柱状のものを用いることができる。
このような構成により、ガス発生器1では、第1点火器23の作動による第1ガス発生剤22の燃焼と、第2点火器27の作動による第2ガス発生剤26の燃焼とによって、外部への燃焼ガスの放出の形態を多様に調整することができる。また、比較的多量の燃焼ガスを生成し、外部に放出することができる。しかし、デュアルタイプのガス発生器1では、図1に示すように、下部シェル3により形成される凹状の内部空間に第1点火器23及び第2点火器27が配置され、且つ該第1点火器23を囲むように第1燃焼室21が該内部空間に延出している。そのため、第2点火器27の周囲に第2ガス発生剤26を均等に配置することができなくなる。その結果、ガス発生剤の燃焼にむらが生じ、ガス発生器1の出力特性が想定通りのものからずれる虞がある。
そこで、ガス発生器1においては、第2燃焼室25内にO形隔離部材41が配置される。このO形隔離部材41は、第2ガス発生剤26の群を囲むことで、下部シェル3の内壁面3cとの間にガス発生剤が充填されていない空間であるガス流通空間42を形成する。詳しくは、O形隔離部材41は、図2に示すようなリング状の部材であって、鍔部41a、下端部41b、及び周壁部41cを有している。そして、鍔部41a及び下端部41bが下部シェル3の内壁面3cと当接するように、O形隔離部材41が下部シェル3により形成される凹状の内部空間に配置されることによって、O形隔離部材41と下部シェル3の内壁面3cとの間に環状のガス流通空間42が形成される。このガス流通空間42は、O形隔離部材41によって第2燃焼室25から隔離された空間であって、該ガス流通空間42は、後述する連通孔のみによって第2燃焼室25と連通している。
そして、O形隔離部材41には、該O形隔離部材41が第2燃焼室25内に配置された状態で第2燃焼室25とガス流通空間42とを連通させる連通孔が形成されている。この連通孔は、図2に示すように、O形隔離部材41の周方向の全周に亘って複数形成されており、以下これら連通孔をまとめて「複数の連通孔43」と称する。なお、本実施例では、孔によって第2燃焼室25とガス流通空間42とが連通せしめられるが、これに限定する意図はなく、例えばスリットによって第2燃焼室25とガス流通空間42とが連通せしめられてもよい。
このように構成されたガス発生器1では、複数の連通孔43のうち一部の連通孔によって、第2点火器27の近位に配置された第2ガス発生剤26の燃焼で生じる燃焼ガス等の燃焼生成物の一部がガス流通空間42内に流入せしめられる。そして、複数の連通孔43のうち他の連通孔によって、ガス流通空間42を流通した燃焼生成物が第2点火器27の遠位に配置された第2ガス発生剤26に向かって流出せしめられる。これにより、均等なガス発生剤の燃焼を図ることが可能となる。これについて、以下に詳しく説明する。
図3A及び図3Bは、第2ガス発生剤26の燃焼で生じる燃焼ガス等の燃焼生成物の一部が、第2燃焼室25とガス流通空間42との間で移動する様子を示す図であって、該燃焼生成物の流れが矢印C1、C2、及びC3によって表されている。なお、図3Aは、ガス発生器1の高さ方向の断面図であって、図3Bは、図3AのA−A線に沿ったガス発生器1の断面図(横断面図)である。そして、この図3A及び図3Bに基づいて、本実施例に係るガス発生器1における第2ガス発生剤26の燃焼過程について説明する。
第2点火器27が作動すると、先ず、該第2点火器27の近位に配置された第2ガス発生剤26aが燃焼される。そうすると、第2燃焼室25内における第2点火器27の近位において、第2ガス発生剤26aの燃焼による燃焼生成物が生じることになる。この燃焼生成物は、その後、第2燃焼室25内を広がるだけでなく、複数の連通孔43のうち一部の連通孔を介してガス流通空間42にも広がる。ここで、図3A及び図3Bにおいて、第2燃焼室25からガス流通空間42に流入する燃焼生成物の流れが矢印C1によって表される。そして、図3Bの矢印C1に示されるように、燃焼生成物の第2燃焼室25からガス流通空間42への流入は、複数の連通孔43のうち第2点火器27の比較的近位の連通孔を介して行われる。以下、複数の連通孔43のうち燃焼生成物が第2燃焼室25からガス流通空間42に流通する連通孔を「流入孔43a」と称する。なお、図3A及び図3Bによって示される燃焼生成物の移動形態は、あくまで本発明の実施形態の一例である。
そして、ガス流通空間42に流入した燃焼生成物は、図3Bの矢印C3に示されるように、ガス流通空間42内を流通する。ここで、ガス流通空間42にはガス発生剤が充填されていない。そのため、第2ガス発生剤26が密に充填され、該充填された第2ガス発生剤26により燃焼生成物の流れが妨げられる第2燃焼室25と比べて、ガス流通空間42
は、燃焼生成物が拡散し易い状態にある。したがって、第2点火器27の近位で生じた燃焼生成物は、その一部がガス流通空間42を流通する場合(これは、図3A及び図3Bの矢印C1、C2、C3によって表される。)には第2燃焼室25内を流通する場合(これは、図3Aの矢印C4によって表される。)よりも、速やかに第2点火器27から遠位に拡散し得る。そして、ガス流通空間42を流通した燃焼生成物は、図3Bの矢印C2に示されるように、複数の連通孔43のうち第2点火器27の比較的遠位の連通孔(以下、「流出孔43b」と称する。)から第2燃焼室25に流出する。つまり、流入孔43aを介してガス流通空間42に流入し該ガス流通空間42を流通した燃焼生成物が、流出孔43bを介して第2点火器27の遠位に配置された第2ガス発生剤26に向かって流出する。これにより、第2点火器27の近位で生じた燃焼生成物の一部が、可及的速やかに第2点火器27の遠位に配置された第2ガス発生剤26に到達し得る。その結果、第2点火器27の近位に配置された第2ガス発生剤26だけでなく、第2点火器27の遠位に配置された第2ガス発生剤26も比較的短時間で燃焼される。
更に、上述したように、ガス発生器1のガス排出口5が上部シェル2の周壁部2cに設けられており、O形隔離部材41とともにガス流通空間42を形成する下部シェル3の内壁面3cには、燃焼ガスを外部に放出する開口が設けられていない。そのため、ガス流通空間42を流通した燃焼生成物は、更に、第2燃焼室25、第1燃焼室21、及び間隙33を流通した後にガス排出口5から排出されることになる。したがって、ガス流通空間42を流通した燃焼生成物は、第2点火器27の遠位に配置された第2ガス発生剤26に効率よく導かれる。
以上に述べたガス発生器1において、ハウジング4は、上部シェル2と下部シェル3とが溶接によって一体化されてもよい。この場合、上部シェル2と下部シェル3との溶接は、図1に例示される所定の溶接部4aに対して行われる。所定の溶接部4aは、上部シェル2の嵌合壁部2aが下部シェル3の周壁部3aに対して嵌め込まれている部位であって、且つ該下部シェル3の周壁部3aにおける嵌合壁部2a側とは反対側でガス流通空間42が形成されている部位である。このような構成によれば、第2燃焼室25への溶接熱の伝熱が、ガス流通空間42によって抑制される。これにより、第2燃焼室25に充填された第2ガス発生剤26が、溶接熱によって意図せず燃焼してしまうことを抑制することができる。
また、上述のガス発生器1は、第2ガス発生剤26の燃焼速度が第1ガス発生剤22の燃焼速度よりも速くなるように構成されてもよい。この場合、単孔円柱状のガス発生剤において、例えば、第2ガス発生剤26の粒径が、第1ガス発生剤22の粒径よりも小さくされる。または、例えば、第2ガス発生剤26に公知の燃焼促進剤を加えることもできる。このような構成によれば、第2ガス発生剤26は、その燃焼が開始されると比較的速やかに燃焼生成物を発生させる。したがって、このようなガス発生器1では、第2ガス発生剤26の燃焼で生じる燃焼生成物が、第1ガス発生剤22の燃焼に効率よく利用される。
以上に述べたガス発生器1によれば、第2点火器27の遠位に配置された第2ガス発生剤26も比較的短時間で燃焼させることができる。これにより、均等なガス発生剤の燃焼を図ることが可能となる。その結果、ガス発生器1は、好適な燃焼ガス生成能力を発揮することができる。
<実施例1の第1の変形例>
次に、上述した実施例1の第1の変形例について、図4に基づいて説明する。なお、本変形例において、上述した実施例1と実質的に同一の構成については、その詳細な説明を省略する。図4は、上記の図3Bに対応する図であって、本変形例において、第2ガス発生剤26の燃焼で生じる燃焼ガス等の燃焼生成物の一部が、第2燃焼室25とガス流通空
間42との間で移動する様子を示す図(ガス発生器1の横断面図)である。なお、図4に示す矢印C1、C2、及びC3は、上記の図3Bの説明で述べたとおりである。
本変形例に係るガス発生器1では、第2燃焼室25内にO形隔離部材410が配置される。このO形隔離部材410は、上述したO形隔離部材41と同様に構成されており、該O形隔離部材410が第2燃焼室25内に配置された状態で第2燃焼室25とガス流通空間42とを連通させる複数の連通孔が形成されている。ここで、第2点火器27の比較的近位の連通孔であって、燃焼生成物が第2燃焼室25からガス流通空間42に流入する連通孔を流入孔430aとし、第2点火器27の比較的遠位の連通孔であって、ガス流通空間42を流通した燃焼生成物が第2燃焼室25に流出する連通孔を流出孔430bとすると、流出孔430bは、第2点火器27から遠位であるほどその孔が大きくなっている。言い換えれば、流出孔430bは、第2点火器27から遠位であるほどその開口面積が大きくなるように形成されている。
詳しくは、流出孔430bのうち第2点火器27の比較的遠位の流出孔(これは、図4において、流出孔432bとして表される。)を介して第2ガス発生剤26に向かって流出する燃焼生成物(これは、図4において、矢印C22によって表される。)の流量が、流出孔430bのうち第2点火器27の比較的近位の流出孔(これは、図4において、流出孔431bとして表される。)を介して第2ガス発生剤26に向かって流出する燃焼生成物(これは、図4において、矢印C21によって表される。)の流量よりも多くなるように、流出孔430bが形成されている。あるいは、ガス流通空間42を流れる燃焼生成物の流量は、第2点火器27から遠位であるほど少なくなることに鑑み、流出孔431bを通過する燃焼生成物の量と流出孔432bを通過する燃焼生成物の量とがほぼ均等になるように、流出孔430bが形成されている。これらの結果、第2ガス発生剤26は、その配置が第2点火器27から遠位であっても、流出孔430bを介してガス流通空間42から第2ガス発生剤26に向かって流出する燃焼生成物によって好適に燃焼され易くなる。これにより、より均等なガス発生剤の燃焼を図ることが可能となる。
<実施例1の第2の変形例>
次に、上述した実施例1の第2の変形例について、図5及び図6に基づいて説明する。なお、本変形例において、上述した実施例1と実質的に同一の構成については、その詳細な説明を省略する。図5は、本変形例に係るC形隔離部材4100の概略構成を示す図である。このC形隔離部材4100は、上記の図2に示したリング状のO形隔離部材41を切断したC形状となっている。
そして、第2燃焼室25内にC形隔離部材4100が配置される。このC形隔離部材4100は、第2ガス発生剤26の群の一部を囲むことで、下部シェル3の内壁面3cとの間にガス流通空間42を形成する。詳しくは、C形隔離部材4100は、図5に示すように、鍔部4100a、下端部4100b、周壁部4100c、及び側端部4100dを有している。そして、鍔部4100a及び下端部4100bが下部シェル3の内壁面3cと当接するように、C形隔離部材4100が下部シェル3により形成される凹状の内部空間に配置されることによって、C形隔離部材4100と下部シェル3の内壁面3cとの間にガス流通空間42が形成される。なお、C形隔離部材4100には、該C形隔離部材4100が第2燃焼室25内に配置された状態で第2燃焼室25とガス流通空間42とを連通させる複数の連通孔4300が形成されている。
また、図6は、上記の図3Bに対応する図であって、本変形例において、第2ガス発生剤26の燃焼で生じる燃焼ガス等の燃焼生成物の一部が、第2燃焼室25とガス流通空間42との間で移動する様子を示す図(ガス発生器1の横断面図)である。第2点火器27の近位で生じた燃焼生成物の一部は、図6の矢印C1に示されるように、複数の連通孔4
300のうち第2点火器27の比較的近位の連通孔(以下、「流入孔4300a」と称する。)を介してガス流通空間42に流入する。そして、ガス流通空間42を流通する燃焼生成物(これは、図6において、矢印C3によって表される。)は、図6の矢印C2に示されるように、複数の連通孔4300のうち第2点火器27の比較的遠位の連通孔(以下、「流出孔4300b」と称する。)から第2燃焼室25に流出する。また、図6の矢印C20に示されるように、C形隔離部材4100に設けられた側端部4100dと下部シェル3の内壁面3cとによって画定される開口部4300cから第2燃焼室25に流出する。
そして、流入孔4300aを介してガス流通空間42に流入し該ガス流通空間42を流通した燃焼生成物が、流出孔4300b及び開口部4300cを介して第2点火器27の遠位に配置された第2ガス発生剤26に向かって流出することによって、第2点火器27の近位で生じた燃焼生成物の一部が、可及的速やかに第2点火器27の遠位に配置された第2ガス発生剤26に到達し得る。その結果、第2点火器27の遠位に配置された第2ガス発生剤26も比較的短時間で燃焼される。このように、C形隔離部材4100が、第2ガス発生剤26の群の全体ではなく一部を囲むことによっても、上述した燃焼生成物の流れを形成することができ、以て、本発明の効果を発揮する。
<実施例2>
次に、本発明の第2の実施例について、図7及び図8に基づいて説明する。なお、本実施例において、上述した実施例1と実質的に同一の構成については、その詳細な説明を省略する。図7は、ガス発生器100の高さ方向の断面図である。なお、図7中のZ0は、ガス発生器100の高さ方向(軸方向)の中心軸を表している。
ガス発生器100は、上部シェル102及び下部シェル103で形成されるハウジング104内に充填されたガス発生剤を燃焼させて、燃焼ガスを放出するように構成されている。なお、上部シェル102は、嵌合壁部102a、突き当て部102b、周壁部102c、及び頂面部102dを有し、これらは上記の図1に示したガス発生器1と同様に構成される。また、下部シェル103は周壁部103aと底面部103bを有し、これらにより凹状の内部空間を形成する。周壁部103aの一端側に底面部103bが接続し、その他端側は下部シェル103の開口部となる。そして、周壁部103aによる内部空間の半径は、上部シェル102の周壁部102cによる内部空間の半径と概ね同じである。下部シェル103の底面部103bには、点火器123が固定される孔が設けられている。
ここで、上部シェル102が下部シェル103に対して嵌め込まれることによって、ハウジング104内に閉空間が形成される。そして、この閉空間は、燃焼室121となる。なお、上部シェル102は、その突き当て部102bが後述するO形隔離部材141の鍔部141aに突き当てられるまで、下部シェル103に対して嵌め込まれる。また、ハウジング104において、上部シェル102と下部シェル103の嵌合部位や接触部位は、内部に充填されるガス発生剤の防湿等のために好適な接合方法(例えば、溶接等)により接合される。ここで、ハウジング104は、上記の図1に示したガス発生器1と同様に、上部シェル102と下部シェル103とが上記の所定の溶接部104aにおいて溶接されて一体化されてもよい。
そして、燃焼室121には、ガス発生剤122及び点火器123が配置される。更に、ガス発生剤122を取り囲むように環状のフィルタ132が配置される。なお、フィルタ132は、上記の図1に示したガス発生器1と同様に構成される。このときガス発生剤122は、燃焼室121内で不要に振動しないようにクッション131の付勢力によりフィルタ132、下部シェル103の底面部103b等に抑えつけられた状態で充填されている。ガス発生剤122の燃焼温度は、1000〜1700℃の範囲にあることが望ましく
、例えば、硝酸グアニジン(41重量%)、塩基性硝酸銅(49重量%)及びバインダーや添加物からなる、単孔円柱状のものを用いることができる。また、上記の図1に示したガス発生器1と同様に、上部シェル102の周壁部102cとフィルタ132との間に間隙133が形成される。間隙133を流れる燃焼ガスは、周壁部102cに設けられたガス排出口105に至る。なお、アルミニウムテープ134によりガス排出口105がハウジング104の内部から塞がれている。
このような構成により、ガス発生器100では、点火器123の作動によるガス発生剤122の燃焼によって、周壁部102cに設けられたガス排出口105から外部へ燃焼ガスを放出することができる。しかし、ガス発生剤122の群の中心がガス発生器100の中心軸Z0に概ね一致しているのに対して、点火器123がガス発生器100の中心軸Z0からずれて配置されている場合(これは、例えば図7に示される状態である。)には、ガス発生剤122の燃焼にむらが生じ、ガス発生器100の出力特性が想定通りのものからずれる虞がある。
そこで、ガス発生器100においては、燃焼室121内にO形隔離部材141が配置される。このO形隔離部材141は、上記の図2に示したO形隔離部材41と同様に構成されており、鍔部141a、下端部141b、及び周壁部141cを有する。そして、O形隔離部材141は、上記の図1に示したガス発生器1と同様に、下部シェル103の内壁面103cとの間に環状のガス流通空間142を形成する。このガス流通空間142は、複数の連通孔143のみによって燃焼室121と連通している。また、ガス流通空間142と間隙133は、鍔部141aによって隔離されている。なお、O形隔離部材141が対向する下部シェル103の内壁面103cには、ガス排出口105が形成されていないため、ガス流通空間142を流通した燃焼生成物は、更に燃焼室121及び間隙133を流通した後にガス排出口105から排出されることになる。
そして、O形隔離部材141には、上記の図2に示したO形隔離部材41と同様に、複数の連通孔143が形成されている。ここで、図8の矢印C11に示すように、点火器123の近位に配置されたガス発生剤122aの燃焼で生じた燃焼生成物は、燃焼室121内を広がるだけでなく、複数の連通孔143のうちの一部の連通孔(以下、「流入孔143a」と称する。)によってガス流通空間142内に流入せしめられる。そして、図8の矢印C12に示すように、ガス流通空間142を流通した燃焼生成物は、複数の連通孔143のうちの他の連通孔(以下、「流出孔143b」と称する。)によって、点火器123の遠位に配置されたガス発生剤122bに向かって流出せしめられる。このとき、点火器123の近位で生じた燃焼生成物は、その一部がガス流通空間142を流通する場合(これは、図8の矢印C11、C12によって表される。)には燃焼室121内を流通する場合(これは、図8の矢印C13によって表される。)よりも、速やかに点火器123から遠位に拡散し得る。なぜなら、ガス流通空間142にはガス発生剤が充填されていないのに対して、燃焼室121にはガス発生剤122が密に充填され、燃焼室121では該充填されたガス発生剤122により燃焼生成物の流れが妨げられるからである。したがって、点火器123の近位で生じた燃焼生成物の一部がガス流通空間142を流通することによって、燃焼生成物が可及的速やかに点火器123の遠位に配置されたガス発生剤122bに届けられる。その結果、点火器123の近位に配置されたガス発生剤122aだけでなく、点火器123の遠位に配置されたガス発生剤122bも比較的短時間で燃焼される。なお、流出孔143bは、点火器123から遠位であるほどその孔が大きくなるように形成されてもよい。
<実施例2の変形例>
次に、上述した実施例2の変形例について、図9から図11に基づいて説明する。なお、本変形例において、上述した実施例1、実施例2と実質的に同一の構成については、そ
の詳細な説明を省略する。図9は、上記の図7に示したO形隔離部材141に代えて、後述するカップ形隔離部材241が適用されたガス発生器100の高さ方向の断面図である。
図9に示すように、カップ形隔離部材241は、ガス発生剤122の群を囲むことで、下部シェル103の内壁面103cとの間にガス流通空間242を形成する。詳しくは、カップ形隔離部材241は、図10に示すように、鍔部241a、点火器挿入部241b、下端部241c、突起部241d、周壁部241e、及び底面部241fを有している。そして、鍔部241a及び下端部241cが下部シェル103の内壁面103cと当接するように、カップ形隔離部材241が下部シェル103により形成される凹状の内部空間に配置されることによって、ガス流通空間242が形成される。ここで、燃焼室121にカップ形隔離部材241が配置された状態において、更に、該カップ形隔離部材241の底面部241fに設けられた開口を含む部位である点火器挿入部241bに点火器123が挿入された状態が形成されることによって、下部シェル103の周壁部103aから底面部103bに亘ってガス流通空間242が形成される。また、カップ形隔離部材241の下端部241cとともにガス流通空間242(特に、カップ形隔離部材241の底面部241fと下部シェル103の底面部103bとの間の空間)を好適に形成するために、底面部241fには、突起部241dが設けられている。
そして、カップ形隔離部材241には、上記の図7に示したO形隔離部材141と同様に、複数の連通孔243が形成されている。この複数の連通孔243は、カップ形隔離部材241の周壁部241e及び底面部241fに形成されている。そして、図11の矢印C21及びC22に示すように、点火器123の近位に配置されたガス発生剤122aの燃焼で生じた燃焼生成物の一部が、複数の連通孔243のうちの一部の連通孔(以下、「流入孔243a」と称する。)によってガス流通空間242内に流入せしめられ、複数の連通孔243のうちの他の連通孔(以下、「流出孔243b」と称する。)によって、ガス流通空間242を流通した燃焼生成物が点火器123の遠位に配置されたガス発生剤122bに向かって流出せしめられる。図11に例示されるカップ形隔離部材241では、点火器挿入部241b近傍の底面部241fに設けられた連通孔が流入孔243aとなり、その他の連通孔が流出孔243bとなっている。そして、このようなカップ形隔離部材241が適用されたガス発生器100によっても、点火器123の近位で生じた燃焼生成物の一部を可及的速やかに点火器123の遠位に配置されたガス発生剤122bに届けることができる。その結果、点火器123の遠位に配置されたガス発生剤122bも比較的短時間で燃焼される。なお、流出孔243bは、点火器123から遠位であるほどその孔が大きくなるように形成されてもよい。
1 :ガス発生器
2 :上部シェル
3 :下部シェル
4 :ハウジング
5 :ガス排出口
10 :分割壁
14 :分割壁部
16 :収容壁部材
21 :第1燃焼室
22 :第1ガス発生剤
23 :第1点火器
25 :第2燃焼室
26 :第2ガス発生剤
27 :第2点火器
41 :O形隔離部材
42 :ガス流通空間
43 :複数の連通孔
43a :流入孔
43b :流出孔

Claims (6)

  1. 点火器と、
    前記点火器を収容しガス排出口を形成したハウジングであって、該点火器の作動により、燃焼可能となる位置に充填されたガス発生剤の燃焼が行われる燃焼室を有するハウジングと、を有し、
    前記燃焼室に充填された前記ガス発生剤に対する前記点火器の相対位置が、前記ガス発生剤の群の中心から偏った位置となるように、該点火器が配置されたガス発生器において、
    前記ガス発生剤の群の少なくとも一部を囲むことで、前記ハウジングにおいて前記ガス排出口が形成されていない所定部位との間に前記ガス発生剤が充填されていない空間であるガス流通空間を形成する隔離部と、
    前記隔離部に設けられ、前記燃焼室と前記ガス流通空間とを連通させる複数の連通部と、を備え、
    前記複数の連通部のうち一部の連通部が前記点火器の近位に配置された前記ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物を前記ガス流通空間内に流入させることができるように構成され、且つ該複数の連通部のうち他の連通部が該ガス流通空間を流通した燃焼生成物を前記点火器の遠位に配置された前記ガス発生剤に向かって流出させることができるように構成される、
    ガス発生器。
  2. 前記他の連通部は、前記点火器から遠位であるほどその開口面積が大きくなるように形成される、
    請求項1に記載のガス発生器。
  3. 前記ハウジングは、少なくとも2以上の部材が接合されて形成されたものであり、そのうちの2部材が所定の溶接部において溶接されて一体化され、該所定の溶接部は、前記ガス流通空間によって前記燃焼室と隔てられている、
    請求項1又は請求項2に記載のガス発生器。
  4. 前記ハウジングの内部に、前記燃焼室を上下に分割し、上側に位置する第1燃焼室と下側に位置する第2燃焼室とを形成する分割壁が設けられ、
    前記ガス排出口は、前記第1燃焼室側の前記ハウジングに形成され、
    前記ハウジングの底面に、前記第1燃焼室に充填された第1ガス発生剤を燃焼する第1点火器と、前記第2燃焼室に充填された第2ガス発生剤を燃焼する第2点火器とが配置され、
    前記分割壁は、前記底面に配置された前記第1点火器を取り囲み前記第1燃焼室内に該第1点火器を収容する収容壁を含み、
    前記隔離部は前記第2燃焼室内に配置され、前記第2ガス発生剤の群の少なくとも一部を囲むことで、該第2燃焼室側の前記ハウジングの内壁面との間に前記ガス流通空間を形成し、
    前記一部の連通部が前記第2点火器の近位に配置された前記第2ガス発生剤の燃焼で生じる燃焼生成物を前記ガス流通空間内に流入させることができるように構成され、且つ前記他の連通部が該ガス流通空間を流通した燃焼生成物を前記第2点火器の遠位に配置された前記第2ガス発生剤に向かって流出させることができるように構成される、
    請求項1又は請求項2に記載のガス発生器。
  5. 前記第2ガス発生剤の燃焼速度は、前記第1ガス発生剤の燃焼速度よりも速い、
    請求項4に記載のガス発生器。
  6. 前記他の連通部は、前記第2点火器から遠位であるほどその開口面積が大きくなるように形成される、
    請求項4又は請求項5に記載のガス発生器。
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