JP5090184B2 - ガスアクチュエータ用小型ガス発生器及びプリテンショナーシステム - Google Patents

Description

本発明は、ガスアクチュエータ用小型ガス発生器、及び、これを用いた自動車、航空機などに搭載される人体保護用のプリテンショナーシステムに関する。

従来、自動車等の車両には衝突時のショックから運転者及び同乗者を保護するためにシートベルトやエアバッグ等の安全装置が配置されている。最近ではさらに安全性を高めるために、シートベルトの巻取りを行うシートベルト巻取り装置に、プリテンショナーと呼ばれる緊急引き込み装置を配し、このプリテンショナーによりシートベルトを瞬時に引き込み、ハンドル等に乗員が衝突しないよう体を拘束するプリテンショナーシステムが普及しつつある。このようなプリテンショナーでは、瞬時にシートベルトを巻き込む必要があるために、動力としてパイロ式のガス発生器が利用されている。すなわち、ガス発生器内のガス発生剤の燃焼ガスにより、シリンダ内のピストンを瞬間的に移動させ、このピストンに連動させてプリテンショナーに動力を供給する。

最近では、全乗員に対してプリテンショナーシステムを適用する車両などが多く、一つの車体などに使用されるプリテンショナーの搭載数が増加しており、これに準じてガス発生器の搭載数も増加している。したがって、こうしたガス発生器に使用されるガス発生剤には、ＣＯガスが発生しない又はＣＯガスの発生量が少ないものが望まれていた。例えば、下記特許文献１、２に、この問題を解決するガス発生剤組成物が開示されている。

特開２０００−１１９０８８号公報 特開２００２−１２４９２号公報

しかし、上記特許文献１、２に記載されたガス発生剤組成物は、複数種の成分が混入されたガス発生剤組成物であって、使用する際にはこれの組成物をそれぞれ一つに成型したものであり、ある一定の燃焼速度しか示さないものである。したがって、上記特許文献１、２に記載されたガス発生剤組成物の成型体を燃焼室に備えたガス発生器では、ＣＯガスが発生しない又はＣＯガスの発生量が少ないものの、燃焼速度を変化させることができないので、プリテンショナーの引き込みの強さを制御するということができなかった。

そこで、本発明の目的は、動作時に発生するＣＯガス量を低減することができるとともに、燃焼速度を容易に制御することができるガスアクチュエータ用小型ガス発生器と、これを備えたプリテンショナーシステムとを提供することである。

本発明は、ガスを発生させるための燃焼室を有し、安全部品を作動させるためのガスアクチュエータ用小型ガス発生器であって、ニトログアニジン、硝酸グアニジン、ビテトラゾール、アゾヒステトラゾール、及び５−アミノテトラゾールから選ばれる１種類以上を含む燃料成分と、金属硝酸塩及び／又は過塩素酸塩を含む酸化剤成分とを有する第１のガス発生剤成型体と、ニトロセルロースを主成分とする無煙火薬からなる第２のガス発生剤成型体とが、前記燃焼室内に分散した状態で混合充填されており、前記第１のガス発生剤成型体の全重量Ａｗと前記第２のガス発生剤成型体の全重量Ｂｗとの比Ａｗ／Ｂｗが０．５〜２．０である。

また、本発明のガスアクチュエータ用小型ガス発生器においては、前記金属硝酸塩が、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる金属塩であり、前記過塩素酸塩が、過塩素酸アンモニウム又は過塩素酸カリウムを含むものであることが好ましい。

また、本発明のガスアクチュエータ用小型ガス発生器は、前記酸化剤が、過塩素酸アンモニウム及び硝酸ストロンチウムの混合物、又は、過塩素酸カリウムであり、前記第１のガス発生剤成型体がさらにバインダーを含むものであることが好ましい。

また、本発明のガスアクチュエータ用小型ガス発生器は、前記バインダーが、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及びポリアクリルアミドの混合物を含むことが好ましい。

また、本発明のガスアクチュエータ用小型ガス発生器は、前記第１のガス発生組成物成型体が添加剤をさらに有しており、前記燃料成分の含有量が２０〜５５重量％、前記酸化剤の含有量が４０〜７０重量％、前記バインダーの含有量が２〜１０重量％、前記添加剤の含有量が２〜１０重量％であり、前記燃料成分、前記酸化剤、前記バインダー、及び前記添加剤の合計が１００重量％となるように調整されていることが好ましい。

また、本発明のガスアクチュエータ用小型ガス発生器は、第１のガス発生剤成型体の１つの体積Ａｖと第２のガス発生剤成型体の１つの体積Ｂｖとの比Ａｖ／Ｂｖが１．２〜１５であることが好ましい。或いは、第１のガス発生剤成型体の燃焼速度ｄＰ_A／ｄｔと第２のガス発生剤成型体の燃焼速度ｄＰ_B／ｄｔとの比（ｄＰ_A／ｄｔ）／（ｄＰ_B／ｄｔ）が０．３〜１．５であることが好ましく、より好ましくは０．５〜１．０である。

本発明のプリテンショナーシステムは、上述のガスアクチュエータ用小型ガス発生器を備えているものである。

本発明によれば、動作時に発生するＣＯガス量を低減することができるとともに、燃焼速度を容易に制御することができるガスアクチュエータ用小型ガス発生器を提供できる。また、このガスアクチュエータ用小型ガス発生器を備えたプリテンショナーシステムにおいては、プリテンショナーの引き込みの強さを動作途中において制御することができる。

なお、本発明のガスアクチュエータ用小型ガス発生器は、第２のガス発生剤成型体に、第１のガス発生剤成型体より発火温度が低いニトロセルロースを主成分とする無煙火薬を使用しているため、この無煙火薬が発火温度に加温されると自動発火する。したがって、ガスアクチュエータ用小型ガス発生器自体が、無煙火薬の発火温度より上の所定温度まで破損することがないように設計されていれば、火災時などにおいてガスアクチュエータ用小型ガス発生器が破損する前にガス発生剤を燃焼させることができるので、破損時の暴発を防止することができる。

次に、本発明の実施形態に係るガスアクチュエータ用小型ガス発生器（以下では、単にガス発生器とすることがある。）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を示す断面図である。

図１において、ガス発生器１は、燃焼によりガスを発生させるガス発生剤成型体２、７が充填されたカップ３と、このカップ３の内側に配設され、着火薬１０が配置された点火器４と、カップ３及び点火器４を固定するホルダ５とを備えた小型のものであり、シートベルトプリテンショナー等に用いられる。なお、必要な改変を施すことにより、点火器４を有するエアバッグ用のガス発生器やボンネットはねあげ用のガス発生器、シートの前端部はねあげ用のガス発生器等にすることができる。

カップ３は、大径の円筒部３ａと、この円筒部３ａに連なり且つ互いに平行な２つの平面状の側面を有する有底筒部３ｂとを含んでいる。カップ３には、ガス発生剤２が充填されている。有底筒部３ｂの底面には、６本の切欠き部３ｃが中心から放射状に形成されている。そして、カップ３内のガス発生剤２が燃焼して高温且つ高圧のガスが発生したときには、そのガスの圧力により切欠き部３ｃが破断して、図示しないシートベルトプリテンショナーへガスが直接放出される。カップ３の開口側の端部には、後述するホルダ５に取り付ける為のフランジ部３ｄが形成されている。カップ３を形成する材料としては、例えばステンレス、鉄、アルミニウム等の金属材料が挙げられる。

ガス発生剤成型体２、７は、顆粒状、リンペン状、ペレット状、タブレット状、多孔円筒状、円柱状又は円筒状等の形状が好ましく、フィルター又は／及びクーラントを介することなく、カップ３の内周に直接接触する状態にして、それぞれ独立し且つ分散した状態で混合充填されている。なお、ガス発生剤成型体７の１つの体積Ａｖとガス発生剤成型体２の１つの体積Ｂｖとの比Ａｖ／Ｂｖを変化させることにより、燃焼速度を変化させることができる。この比Ａｖ／Ｂｖの値が小さいと初期燃焼速度は遅くなり、大きいと速くなる。好ましい速度にするため、Ａｖ／Ｂｖは１．２〜１５となるように調整されている。またＡｖ／Ｂｖが１５以上の場合初期燃焼速度が速くなりガスアクチェエータとして性能を満たせない。或いは、ガス発生剤成型体７の全重量Ａｗとガス発生剤成型体２の全重量Ｂｗとの比Ａｗ／Ｂｗを変化させることにより、ＣＯガスの発生濃度や初期燃焼速度を変化させることができる。この比Ａｗ／Ｂｗの値が小さいとＣＯガスの発生濃度が高くなり、燃焼速度は速くなる。Ａｗ／Ｂｗの値が大きくなると、ＣＯガスの発生濃度が低くなり、燃焼速度は遅くなる。好ましいＣＯガス発生濃度及び燃焼速度にするために、Ａｗ／Ｂｗが０．５〜２．０となるように調整されていてもよい。また、ガス発生剤７の燃焼速度ｄＰ_A／ｄｔとガス発生剤２の燃焼速度ｄＰ_B／ｄｔとの比（ｄＰ_A／ｄｔ）／（ｄＰ_B／ｄｔ）の値を変化させることにより、燃焼速度を変化させることができる。例えば、この（ｄＰ_A／ｄｔ）／（ｄＰ_B／ｄｔ）の値を「大」から「小」へ変化させると、燃焼速度を「速」から「遅」へと変化させることができる。（ｄＰ_A／ｄｔ）／（ｄＰ_B／ｄｔ）の値は０．３〜１．５であることが好ましく、より好ましくは０．５〜１．０である。

ここで、上述の「燃焼速度」は、ガス発生剤成型体７およびガス発生剤成型体２をそれぞれ１０ｃｃボンブ試験で評価したもので、（ｄＰ_A／ｄｔ）または（ｄＰ_B／ｄｔ）と表せる。ここでいう燃焼速度ｄＰ_A／ｄｔまたはｄＰ_B／ｄｔとは、第１ガス発生剤および第２ガス発生剤を１０ｃｃボンブ試験の結果から最高到達圧力Ｐｍａｘを１００％としたときに対して、最高到達圧力の３０％と７０％の２点の傾きをいう。Ｐｍａｘに対して、圧力が３０％の圧力をＰ３０、そのときの時間をｔ３０、また圧力が７０％の圧力をＰ７０、そのときの時間をｔ７０とし、以下の計算式より算出される。ｔ３０、t７０は通電時間からのＰ３０およびＰ７０までの時間である。ｄＰ_A／ｄｔまたはｄＰ_B／ｄｔ＝(Ｐ７０-Ｐ３０）／（ｔ７０-ｔ３０）で表される。なお、１０ｃｃボンブ試験とは、内容積が１０ｃｃのステンレス製タンクにガス発生器１を取り付けて、電極ピン１４に接続された電橋線１６に通電されることによりガス発生器１を作動させ、発生する燃焼ガスの圧力をタンク内に設置した圧電素子によって測定するものである。

ガス発生剤成型体２（第２ガス発生剤成型体）は、ニトロセルロースを主成分とする無煙火薬である。ガス発生剤成型体７（第１ガス発生剤成型体）は、グアニジン誘導体及び／又はテトラゾール誘導体を含む燃料剤と、金属硝酸塩及び／又は過塩素酸塩を含む酸化剤とを有する火薬である。燃料剤の例としては、ニトログアニジン、硝酸グアニジン、ビテトラゾール、アゾヒステトラゾール、及び５−アミノテトラゾールから選ばれる１種類以上を含むものが挙げられる。酸化剤の金属硝酸塩としては、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれるカチオンを含む塩が挙げられる。酸化剤の過塩素酸塩としては、過塩素酸アンモニウム又は過塩素酸カリウムを含むものが挙げられる。酸化剤の例としては、過塩素酸アンモニウム及び硝酸ストロンチウムの混合物、又は、過塩素酸カリウム及びバインダーの混合物を含むものが挙げられる。バインダーの例としては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及びポリアクリルアミドの混合物を含むものが挙げられる。なお、ガス発生剤７は、燃料剤の含有量が２０〜５５重量％、酸化剤の含有量が４０〜７０重量％、バインダーの含有量が２〜１０重量％、添加剤の含有量が２〜１０重量％であり、燃料剤、酸化剤、バインダー、及び添加剤の合計が１００重量％となるように調整されている。

点火器４は、塞栓１３と、電気を通電するための２本の電極ピン１４と、抵抗体（電橋線）１６と、着火薬１０と、着火薬１０を被覆する被膜層３０とを有する。

２本の電極ピン１４は、それぞれ、端子部１４ａと頭部２５とを有し、熱硬化性樹脂で成形された塞栓１３を貫通すると共に、接着固定される。このように、塞栓１３に貫通された電極ピン１４は塞栓１３と接着しているので、外部からの水分の浸入を抑制できると共に、火災時等に電極ピン１４が塞栓１３から抜けてしまうことを防止できる。また、電極ピン１４の材質は、ニッケルを含む合金、鉄、アルミニウム、銅、ステンレス等が挙げられる。頭部２５は、端子部１４ａの一端に一体的に形成され、火災時などに、塞栓１３に固定される電極ピン１４と塞栓１３との固定が仮に解除されてしまっても、塞栓１３から電極ピン１４が抜けることを防止する機能を有する。ここで、頭部２５の直径は、端子部１４ａの直径よりも大きい方が好ましい。

電橋線１６は、２本の電極ピン１４の頭部２５に電気的に接続されている。具体的には、電橋線１６は、溶接によって頭部２５の頂上の平面部に接続されている。頭部２５の頂上が平面部を有しているのは、電極ピン１４の頭部２５と電橋線１６との溶接による接合を容易にするためである。従って、頭部２５は、頂上の全面が平面である必要はなく、一部に平面部を有していればよい。また、軸心に対して必ずしも直交する平面を有する必要はなく、所定の角度を有して軸心を横切っていてもよい。

着火薬１０は、電極ピン１４の頭部２５が突出する側の塞栓１３の面に、２本の電極ピン１４の頭部２５と電橋線１６とを覆うように配置される。着火薬１０は、頭部２５と塞栓１３から突出した電極ピン１４の端子部１４ａの一部と電橋線１６とを全て覆う連続した一つの固形体である。着火薬１０は、適切な塗布方法、例えば、ディッピング法により、又はディスペンサーを使用して、所定部位に塗布した後、加熱乾燥など適切な条件で乾燥する。そして、電極ピン１４の頭部２５及び電橋線１６を取り囲むように形成された固形体として、塞栓１３のカップの面に接して設けられる。

着火薬１０は、酸化剤、還元剤及びバインダー、並びに所望により添加される添加物を混合することにより得ることができる材料からなる。この着火薬１０は、酸化剤成分及び還元剤成分を含有するものであって、実質的に鉛化合物を含有しないものである。ここでいう鉛化合物とは、通常、鉛原子を含む無機化合物及び有機化合物、そして単体である鉛等を示す。

被膜層３０は、シリコン樹脂、フッ素樹脂、アクリル樹脂及びエポキシ樹脂から選択される材料のうち少なくともいずれか一つを含む材料からなる絶縁性のものであり、着火薬１０の一部の表面に形成されている。なお、形成する被膜層３０の物性から判断される性能に合わせた厚みを持つことで、ガス発生剤２を収納する金属製のカップ３と電極ピン１４との間に静電気などにより高電圧が生じたとしても、火花が発生せず、着火薬１０が着火することがない。また、被膜層３０が耐湿性を有しているので、着火薬１０が吸湿することがないため劣化しない。また、着火薬１０が着火、燃焼した際に被膜層３０が燃え残って塊が発生したり、ガス発生剤２への伝火を阻害したりすることもない。したがって、シートベルトプリテンショナーやエアバッグの点火器として用いられた場合、これらシートベルトプリテンショナーやエアバッグを安定した状態で作動させることができる。被膜層３０は、適切な塗布方法、たとえば、ディッピング法により、ディスペンサー又はスプレーを使用して、着火薬表面に塗布された後、乾燥、加熱など当該樹脂に適合する硬化方法により形成される。

塞栓１３は、熱硬化性樹脂を硬化させることによって形成されているものである。この熱硬化性樹脂としては、例えばエポキシ樹脂、フェノール樹脂、不飽和ポリエステル、ポリウレタン、ポリイミド、ケイ素樹脂などが挙げられるが、機械的強度、耐熱性、耐湿性、電気特性、接着性、作業性などの観点から、特にエポキシ樹脂であることが好ましい。具体的なエポキシ樹脂としては、例えばポリフェノール類化合物のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂、各種ノボラック樹脂のグリシジルエーテル化物である多官能エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂、脂肪族系エポキシ樹脂、複素環式エポキシ樹脂、グリシジルエステル系エポキシ樹脂、グリシジルアミン系エポキシ樹脂、ハロゲン化フェノール類をグリシジル化したエポキシ樹脂等が挙げられる。

ホルダ５には、２つの挿通孔２３が形成されている。これら２つの挿通孔２３には、２本の電極ピン１４のうちの、塞栓１３の突出部２９に覆われた部分が夫々挿通されている。また前記塞栓１３の突出部２９の存在により、金属バリなどによるピンとホルダ５の２つの挿通孔２３の電気的な短絡を防止することができる。ここで、２つの挿通孔２３の面積は、電極ピン１４を挿通できる範囲内である程度小さいことが好ましく、これら挿通孔２３を挿通する電極ピン１４の断面積の１倍を超えて１０倍以下、さらには、２倍〜７倍の範囲とすることが好ましい。ホルダ５をこのように構成することで、塞栓１３の下端面がホルダ５の奥端に当接して受け止められ、さらに、電極ピン１４が挿通する挿通孔２３の断面積が従来の点火器４に比べて小さくなっているため、電極ピン１４がホルダ５から抜けて飛び出してしまうのが防止される。さらに、塞栓１３に突出部２９を設けているので挿通孔２３において電極ピン１４とホルダ５との距離が最も近くなっており、静電気試験の際に、静電気が流れたときに電極ピン１４とホルダ５の挿通孔２３との間で放電し、着火薬１０が着火するのを防止することができる。

また、ホルダ５の外周部には突起５ａが形成されており、この突起５ａがカップ３のフランジ部３ｄに係合してカップ３がホルダ５にかしめられている。また、ホルダ５の右側部分には、塞栓１３を収容する凹状の収容部５ｂと、この収容部５ｂの周端部から右方へ突出する環状突起５ｃが形成されており、収容部５ｂに塞栓１３が部分的に収容された状態で、環状突起５ｃが塞栓１３のテーパ部１２に当接するようにホルダ５にかしめられている。尚、このホルダ５は、通常、略有底円筒状であり、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料で形成できるが、前述の挿通孔２３等を設ける必要があることから、成形が容易なアルミニウムで形成されることが特に好ましい。

次に、以上に説明したガス発生器１をシートベルトプリテンショナーに適用したときの作動について説明する。図示しない衝突センサが自動車の衝突を感知すると、２本の電極ピン１４を介して電極ピン１４に接続された電橋線１６に通電され、数ミリ秒（ｍｓ）内に電橋線１６が発熱する。この発熱のみによって着火薬１０は安定して着火・燃焼する。燃焼により生じた火焔は、被膜層３０を破って、被膜層３０の外部にあるガス発生剤成型体２を着火させる。続いて、ガス発生剤成型体２が燃焼している途中で、ガス発生剤成型体７が燃焼し、２段階燃焼を行う。これらガス発生剤成型体２、７の燃焼によってカップ３内に発生したガスにより、カップ３内の圧力が急激に上昇し、カップ３に形成された切欠き部３ｃが破断して、高温且つ高圧のガスが発生し、図示しないシートベルトプリテンショナーが作動する。

本実施形態によれば、（１）ガス発生剤２の充填量が少ないので、動作時に発生するＣＯガス量を低減することができる、（２）燃焼速度の異なるガス発生剤成型体２、７が充填されているので、燃焼速度を２段階に制御することができる、という効果を奏するガス発生器１を提供できる。また、図示しないが、このガス発生器１を備えたプリテンショナーシステムにおいては、プリテンショナーの引き込みの強さを動作途中において制御することができる。

また、ガス発生器１は、ガス発生剤成型体２に、ガス発生剤成型体７より発火温度が低いニトロセルロースを主成分とする無煙火薬を使用しているため、この無煙火薬が発火温度に加温されると自動発火する。したがって、ガス発生器１自体が、無煙火薬の発火温度より上の所定温度まで破損することがないように設計されていれば、火災時などにおいてガス発生器１が破損する前にガス発生剤を燃焼させることができるので、破損時の暴発を防止することができる。

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、上記実施形態に限定されるものではない。例えば、上記実施形態の点火器の代わりに、いわゆる図２に示すようなガス発生器３１におけるガラススクイブ３４を用いてもかまわない。以下、ガス発生器３１において、詳述する。

ガス発生器３１は、第１実施形態のガス発生器１の点火器２５をガラススクイブ３４に変更したものであり、他の部位はほぼ同様のものである。なお、上記実施形態の符号１〜５、７の部位と同様部分には順に符号３１〜３５、３７をふり、その説明を省略することがある。

ガラススクイブ３４は、ニッケルを含む合金、鉄、又はステンレスなどからなる１対の電極ピン３４ａ、３４ｂが貫設され、ホルダ３５と一体化した樹脂部４３と、電極ピン３４ｂと電気的に接続されると共に、周囲の一部が絶縁体３９で絶縁された状態の電極ピン３４ａが貫設されている導電性の塞栓３８と、塞栓３８と電極ピン３４ａとを電気的に接続している抵抗発熱体４４と、抵抗発熱体４４と塞栓３８とを被覆するように形成された点火薬４５と、塞栓３８とともに点火薬４５を封止する金属製の管体４０と、管体４０を覆うカップ状の樹脂製のケース４１とを有する。なお、絶縁体３９は、ガラスなどの絶縁材料からなるものである。

ホルダ３５は、口径の大きい孔３５ｂと、ガラススクイブ３４の樹脂部４３を挿入して嵌めるために形成されたテーパ部３５ｅとを有しており、口径の大きい孔３５ｂからは、樹脂部４３を介して固定されている電極ピン３４ａ、３４ｂが外側へ向って突出している（図２参照）。また、ホルダ３５には、ガラススクイブ３４の樹脂部４３を保持する際、樹脂部４３との間にＯリング等のシール部材４２が配置され、ガラススクイブ３４とホルダ３５との間の防湿が図られている。シール部材４２の材質としては、特に限定されるものではないが、ニトリル、シリコン、エチレンプロピレンゴム等の水分を透過しにくいものが好ましい。これらのシール部材は、ホルダとスクイブの接合部全周にわたって設けられているのが好ましい。

樹脂部４３は、例えば、ポリブチレンテレフタート、ポリエチレンテレフタート、ナイロン６、ナイロン６６、ポリフェニレンスルフィド、ポリフェニレンオキシド、ポリエチレンイミド、ポリエーテルイミド、ポリエーテルエーテルケトン、ポリエーテルサルホン等の樹脂や更にそれらにガラス繊維、カーボン等を含有させたものをモールド（図示せず）内へ射出成型することによって形成されている。なお、電極ピン３４ａ、３４ｂは、上記モールド内へ樹脂を射出するとき、モ−ルド内に配置しておくことで、樹脂部４３と一体化される。

塞栓３８は、ステンレス、アルミニウムなどからなる。塞栓３８に一端部が接続されている抵抗発熱体４４は、ニッケル／クロム合金、ステンレス、白金などからなる。

管体４０は、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属材などからなる。ケース４１は、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ナイロン（登録商標）、フッ素樹脂等の樹脂等で形成されている。また、ケース４１は、樹脂部４３の部位４３ａに固定されるように、その開口端は径方向外方に向かって拡がるフランジ部位４１ａが形成されている。ケース４１を設置することにより、ガス発生器３１を構成する金属製のホルダ３５やカップケース３３を通って電極ピン３４ａ、３４ｂへ静電気が流れて誤発火してしまうことを防止することができる。

このようなガス発生器３１においても、上記実施形態と同様の効果が得られる。

なお、ここでは、ガラススクイブについて説明したが、抵抗発熱体４４と塞栓２９とを被覆するように形成された点火玉を有し、この点火玉が点火薬にさらに覆われているスクイブ（図示せず）を用いてもよい。

次に、実施例を用いて、本発明に係るガス発生剤成型体の燃焼速度及び燃焼時のＣＯ濃度について説明する。

［実施例１］
（使用した第１、第２ガス発生剤成型体）
第１ガス発生剤成型体は、次のように製造した。すなわち、過塩素酸アンモニウム２６．７％、硝酸ストロンチウム２６．７％、酸化鉄（マグネタイト:Ｆｅ₃Ｏ₄）２．８％、酸化銅（ＣｕＯ）１．９％、ヒドロキシプロピルメチルセルロース４．６％、ポリアクリルアミド１．１％をロッキングミキサーで混合、混錬機でニトログアニジン３６．２重量％と外割り１４重量％のイオン交換水を加え均一に混錬した。次に、前記混合物を押出機で所定の圧力を加えφ１．４ｍｍのダイスを通しながら押出すことにより所定の形状に押出した。押出されたガス発生剤を長さ２．４ｍｍに裁断し、乾燥して円柱状の第１ガス発生剤成型体を得た。また、第２ガス発生剤成型体には、市販の無煙火薬（形状：φ０．９ｍｍ 長さ１．５ｍｍ）を使用した。

（燃焼速度測定及びＣＯ濃度測定）
上述のようにして得られた第１ガス発生剤成型体の燃焼速度（３０％−７０％）ｄＰ_A／ｄｔを測定した。燃焼速度（３０％−７０％）ｄＰ_A／ｄｔの測定方法は、１０ｃｃボンブ試験で第１ガス発生剤１２５０ｍｇを燃焼させそのときのボンブ内圧を圧力センサーで測定した。また、第２ガス発生剤成型体においても、第１ガス発生剤成型体と同様、１０ｃｃボンブ試験で第２ガス発生剤成型体（無煙火薬）１０００ｍｇを燃焼させ、そのときのボンブ内圧を圧力センサーで燃焼速度（３０％−７０％）ｄＰ_A／ｄｔを測定した。この第１ガス発生剤成型体７５０ｍｇと第２ガス発生剤成型体（無煙火薬）６００ｍｇとをそれぞれ計量し、ガス発生剤体積比Ａｖ／Ｂｖが３.９、ガス発生器充填重量比Ａｗ／Ｂｗが１.２５となるように充填したガス発生器を使用し、２７ｃｃタンク試験を実施した。また、ＣＯ濃度測定に関しては、第１ガス発生剤成型体７５０ｍｇと第２ガス発生剤成型体（無煙火薬）６００ｍｇをそれぞれ計量し、充填したガス発生器を使用し、６０Ｌタンク内においてφ１ｍｍ穴付き１０ｃｃタンク試験を行い、通電から５分後に６０Ｌタンク内の生成ガスを採取した。採取したガスを、北川式ガス検知管をもちいて測定した。これらの測定結果と、第１ガス発生剤成型体と第２ガス発生剤成型体との組成比などをまとめたものを表１に示す。

［実施例２］
（使用した第１、第２ガス発生剤成型体）
第１、第２ガス発生剤成型体には、実施例１と組成が同様のものを用いた。ただし、第１ガス発生剤成型体においては、押出機のダイスの径を実施例１の場合よりも大きくして所定の形状に押出した後、長さ２．４ｍｍに裁断し、乾燥して円柱状に成型したものを用いた。

（燃焼速度測定及びＣＯ濃度測定）
上述の第１ガス発生剤成型体７５０ｍｇと第２ガス発生剤成型体（無煙火薬）６００ｍｇとをそれぞれ計量し、ガス発生剤体積比Ａｖ／Ｂｖが８.７、ガス発生器充填重量比Ａｗ／Ｂｗが１.２５となるように充填したガス発生器を使用し、２７ｃｃタンク試験を実施した。ＣＯ濃度測定に関しては実施例１と同様である。これらの測定結果と、第１ガス発生剤成型体と第２ガス発生剤成型体との組成比などをまとめたものを表２に示す。

［実施例３］
実施例１と同様の第１ガス発生剤成型体９００ｍｇと第２ガス発生剤成型体の無煙火薬４５０ｍｇとをそれぞれ計量し、ガス発生器充填重量比Ａｗ／Ｂｗが２.０となるように充填したガス発生器を使用した以外は、２７ｃｃタンク試験及びＣＯ濃度測定に関して実施例１と同様である。これらの測定結果と、第１ガス発生剤成型体と第２ガス発生剤成型体との組成比などをまとめたものを表３に示す。

［実施例４］
（使用した第１、第２ガス発生剤成型体）
第１ガス発生剤成型体は、次のように製造した。すなわち、過塩素酸アンモニウム２７．６％、硝酸ストロンチウム２７．６％、ヒドロキシプロピルメチルセルロース４．６％、ポリアクリルアミド１．１％をロッキングミキサーで混合、混錬機でニトログアニジン３９．１重量％と外割り１４重量％のイオン交換水を加え均一に混錬した。次に前記混合物を押出機で所定の圧力を加えφ１．４ｍｍのダイスを通しながら押出すことにより所定の形状に押出した。押出されたガス発生剤を長さ２．４ｍｍに裁断し、乾燥して円柱状の第１ガス発生剤成型体を得た。第２ガス発生剤成型体には、実施例１と同様のものを用いた。

（燃焼速度測定及びＣＯ濃度測定）
上述の第１ガス発生剤成型体７５０ｍｇと第２ガス発生剤成型体（無煙火薬）６００ｍｇとをそれぞれ計量し、ガス発生剤体積比Ａｖ／Ｂｖが３.９、ガス発生器充填重量比Ａｗ／Ｂｗが１.２５となるように充填したガス発生器を使用し、２７ｃｃタンク試験を実施した。ＣＯ濃度測定に関しては実施例１と同様である。これらの測定結果と、第１ガス発生剤成型体と第２ガス発生剤成型体との組成比などをまとめたものを表４に示す。

［実施例５］
（使用した第１、第２ガス発生剤成型体）
第１ガス発生剤成型体は、次のように製造した。すなわち、過塩素酸アンモニウム２５．５％、硝酸ストロンチウム２５．５％、ヒドロキシプロピルメチルセルロース４．８％、ポリアクリルアミド１．２％をロッキングミキサーで混合、混錬機でニトログアニジン４３．０重量％と外割り１４重量％のイオン交換水を加え均一に混錬した。次に前記混合物を押出機で所定の圧力を加えφ１．４ｍｍのダイスを通しながら押出すことにより所定の形状に押出した。押出されたガス発生剤を長さ２．４ｍｍに裁断し、乾燥して円柱状の第１ガス発生剤成型体を得た。第２ガス発生剤成型体には、実施例１と同様のものを用いた。

（燃焼速度測定及びＣＯ濃度測定）
上述の第１ガス発生剤７５０ｍｇと実施例１と同じ第２ガス発生剤（無煙火薬）６００ｍｇをそれぞれ計量し、ガス発生剤体積比Ａｖ／Ｂｖが３.９、ガス発生器充填重量比Ａｗ／Ｂｗが１.２５となるように充填したガス発生器を使用し、２７ｃｃタンク試験を実施した。ＣＯ濃度測定に関しては実施例１と同様である。これらの測定結果と、第１ガス発生剤成型体と第２ガス発生剤成型体との組成比などをまとめたものを表５に示す。

［比較例１］
実施例１と同じ市販の無煙火薬（形状：φ０．９ｍｍ 長さ１．５ｍｍ）を第２ガス発生剤成型体として使用して、第２ガス発生剤成型体のみ１０００ｍｇを充填したガス発生器を使用し２７ｃｃタンク試験を実施した。ＣＯ濃度測定に関しては実施例１と同様である。これらの測定結果と、第２ガス発生剤成型体の組成比などをまとめたものを表６に示す。

［比較例２］
実施例１と同様の第１ガス発生剤成型体のみ１２５０ｍｇを充填したガス発生器を使用し、２７ｃｃタンク試験を実施した。ＣＯ濃度測定に関しては実施例１と同様である。

実施例１〜５においては、動作時に発生するＣＯガス量を低減することができるとともに、燃焼速度を容易に制御することができることがわかる。これに対し、比較例１、２においては、動作時に発生するＣＯガス量が多いままであるか、低減できても、燃焼速度を制御することができないということがわかる。

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、３１ ガス発生器
２、３２ 第２ガス発生剤成型体
３、３３ カップ
３ａ、３３ａ 円筒部
３ｂ、３３ｂ 有底筒部
３ｃ、３３ｃ 切欠き部
３ｄ、３３ｄ フランジ部
４、３４ 点火器
５、３５ ホルダ
５ａ、３５ａ 突起
５ｂ 収容部
５ｃ、３５ｃ 環状突起
７、３７ 第１ガス発生剤成型体
１０、４５ 着火薬
１２、３５ｅ テーパ部
１３、３８ 塞栓
１４、３４ａ、３４ｂ 電極ピン
１４ａ 端子部
１６ 電橋線
２３ 挿通孔
２５ 頭部
２９ 突出部
３０ 被膜層
３９ 絶縁体
４０ 管体
４１ ケース
４４ 発熱抵抗体

Claims (9)

1. ガスを発生させるための燃焼室を有し、安全部品を作動させるためのガスアクチュエータ用小型ガス発生器であって、
   ニトログアニジン、硝酸グアニジン、ビテトラゾール、アゾヒステトラゾール、及び５−アミノテトラゾールから選ばれる１種類以上を含む燃料成分と、金属硝酸塩及び／又は過塩素酸塩を含む酸化剤とを有する第１のガス発生剤成型体と、
   ニトロセルロースを主成分とする無煙火薬を有する第２のガス発生剤成型体とが、
   前記燃焼室内に分散した状態で混合充填されており、
   前記第１のガス発生剤成型体の全重量Ａｗと前記第２のガス発生剤成型体の全重量Ｂｗとの比Ａｗ／Ｂｗが０．５〜２．０であることを特徴とするガスアクチュエータ用小型ガス発生器。
2. 前記金属硝酸塩が、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれる金属塩であり、
   前記過塩素酸塩が、過塩素酸アンモニウム又は過塩素酸カリウムを含むものであることを特徴とする請求項１に記載のガスアクチュエータ用小型ガス発生器。
3. 前記酸化剤が、過塩素酸アンモニウム及び硝酸ストロンチウムの混合物、又は、過塩素酸カリウムであり、
   前記第１のガス発生剤成型体がさらにバインダーを含むものであることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスアクチュエータ用小型ガス発生器。
4. 前記バインダーが、ヒドロキシプロピルメチルセルロース及びポリアクリルアミドの混合物を含むことを特徴とする請求項３に記載のガスアクチュエータ用小型ガス発生器。
5. 前記第１のガス発生剤成型体が添加剤をさらに有しており、
   前記燃料成分の含有量が２０〜５５重量％、前記酸化剤の含有量が４０〜７０重量％、前記バインダーの含有量が２〜１０重量％、前記添加剤の含有量が２〜１０重量％であり、
   前記燃料成分、前記酸化剤、前記バインダー、及び前記添加剤の合計が１００重量％となるように調整されていることを特徴とする請求項４に記載のガスアクチュエータ用小型ガス発生器。
6. 前記第１のガス発生剤成型体の１つの体積Ａｖと前記第２のガス発生剤成型体の１つの体積Ｂｖとの比Ａｖ／Ｂｖが１．２〜１５であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスアクチュエータ用小型ガス発生器。
7. 前記第１のガス発生剤成型体の燃焼速度ｄＰ_A／ｄｔと前記第２のガス発生剤成型体の燃焼速度ｄＰ_B／ｄｔとの比（ｄＰ_A／ｄｔ）／（ｄＰ_B／ｄｔ）が０．３〜１．５であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスアクチュエータ用小型ガス発生器。
8. 前記第１のガス発生剤成型体の燃焼速度ｄＰ_A／ｄｔと前記第２のガス発生剤成型体の燃焼速度ｄＰ_B／ｄｔとの比（ｄＰ_A／ｄｔ）／（ｄＰ_B／ｄｔ）が０．５〜１．０であることを特徴とする請求項１又は２に記載のガスアクチュエータ用小型ガス発生器。
9. 請求項１又は２に記載のガスアクチュエータ用小型ガス発生器を備えているプリテンショナーシステム。

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