JP6023663B2 - ガス発生器用フィルタおよびガス発生器 - Google Patents

Description

本発明は、ガス発生器および当該ガス発生器に具備されるガス発生器用フィルタ（以下、単にフィルタとも称する）に関し、より特定的には、乗員保護装置に組み込まれるガス発生器および当該ガス発生器に具備されるガス発生器用フィルタに関する。

従来、自動車等の乗員の保護の観点から、乗員保護装置であるエアバッグ装置が普及している。エアバッグ装置は、車両等衝突時に生じる衝撃から乗員を保護する目的で装備されるものであり、車両等衝突時に瞬時にエアバッグを膨張および展開させることにより、エアバッグがクッションとなって乗員の体を受け止めるものである。

ガス発生器は、このエアバッグ装置に組み込まれ、車両等衝突時にコントロールユニット（作動器）からの通電によって点火器（スクイブ）を発火し、点火器において生じる火炎によりガス発生剤を燃焼させて多量のガスを瞬時に発生させ、これによりエアバッグを膨張および展開させる機器である。なお、エアバッグ装置は、たとえば自動車のステアリングホイールやインストゥルメントパネル等に装備される。

通常、ガス発生器には、燃焼室にて発生したガスを冷却するとともに、当該ガス中に含まれる残渣（スラグ）を捕集する目的で、フィルタが設けられる。当該フィルタは、一般に金属線材の巻回体または編組体にて構成された中空筒状の部材からなり、内部に位置する中空部から径方向外側に向けてガスがフィルタを通過することとなるように、ハウジングの内部の空間に収容配置される。

上述した構成のガス発生器用フィルタが開示された文献としては、たとえば特開２００２−３０１３１７号公報（特許文献１）や特開２００９−１９０６５６号公報（特許文献２）がある。

このうち、上記特許文献１においては、断面が円形状の金属素線にその延在方向に沿って断続的に凹部を形成することにより、その外周面に軸方向において互いに離間して位置する複数の凹部が設けられてなる金属線材を製作し、この金属線材を織製することによって編組体を構成し、さらにこの編組体をプレス加工によって中空筒状に押し固めることで製造されたガス発生器用フィルタが開示されている。

また、上記特許文献２においては、断面が円形状の金属素線にその延在方向に沿って連続的に延びるように複数の溝部を並行して形成することにより、その外周面に断面視放射状の突起部が設けられてなる金属線材を製作し、この金属線材を織製することによって編組体を構成し、さらにこの編組体を中空筒状に圧縮成形することで製造されたガス発生器用フィルタが開示されているとともに、上述した金属線材を織製することなく中空筒状に巻回することによって製造された他のガス発生器用フィルタも開示されている。

特開２００２−３０１３１７号公報 特開２００９−１９０６５６号公報

近年においては、ガス発生器の小型化および軽量化が強く求められている。そのため、ガス発生器用フィルタにおいても、その小型化および軽量化が要請されているところ、上記特許文献１および２に開示されたガス発生器用フィルタは、この小型化および軽量化の点において不利なものとなってしまう問題がある。

すなわち、上記特許文献１および２に開示されたガス発生器用フィルタは、いずれもその断面形状がおおよそ円形状を有する金属線材にて構成されているため、当該金属線材の巻回体または編組体にて構成されたガス発生器用フィルタは、いずれも厚みが長大化する傾向にあり、所望の冷却性能およびスラグ捕集性能を得ようとした場合に、その大型化および重量の増加が避けられないものとなってしまう。

したがって、本発明は、上述した問題点を解決すべくなされたものであり、小型かつ軽量で高い冷却性能およびスラグ捕集性能が得られるガス発生器用フィルタおよびこれを備えたガス発生器を提供することを目的とする。

本発明に基づくガス発生器用フィルタは、金属線材の巻回体または編組体にて構成された中空筒状のものである。上記金属線材は、当該金属線材の延在方向における任意の位置の断面形状が相互に一致する長尺状の部材からなり、上記金属線材の表面には、上記延在方向に沿って延びる溝部が設けられている。上記溝部の深さ方向に沿った上記金属線材の最大外形寸法は、上記溝部の幅方向に沿った上記金属線材の最大外形寸法よりも小さく、上記溝部は、当該ガス発生器用フィルタの中空部側を向いている。

上記本発明に基づくガス発生器用フィルタにあっては、上記金属線材が、屈曲板状の形状を有していてもよく、その場合には、上記溝部が、上記金属線材の屈曲部分にて規定されていることが好ましい。

上記本発明に基づくガス発生器用フィルタにあっては、上記金属線材が、湾曲板状の形状を有していてもよく、その場合には、上記溝部が、上記金属線材の湾曲部分にて規定されていることが好ましい。

上記本発明に基づくガス発生器用フィルタにあっては、上記金属線材が、略偏平板状の形状を有していてもよく、その場合には、上記溝部が、上記金属線材の幅広の主面の一方に設けられていることが好ましい。

本発明に基づくガス発生器は、上記本発明に基づくガス発生器用フィルタを備えてなるものである。

本発明によれば、小型かつ軽量で高い冷却性能およびスラグ捕集性能が得られるガス発生器用フィルタおよびこれを備えたガス発生器とすることができる。

本発明の実施の形態１におけるガス発生器の概略図である。 本発明の実施の形態１におけるガス発生器用フィルタの概略斜視図である。 図２に示すガス発生器用フィルタを構成する金属線材の形状を示す図である。 図２に示すガス発生器用フィルタを通過するガスの流れを模式的に示す図である。 図４に示すガスの流れをより詳細に示す模式図である。 金属素線から図３に示す金属線材に形状加工する工程を示す図である。 図３に示す金属線材から図２に示すガス発生器用フィルタを製造する巻回加工を示す図である。 本発明の実施の形態２におけるガス発生器用フィルタの概略斜視図である。 第１ないし第４変形例に係る金属線材の形状を示す図である。

以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、自動車のステアリングホイール等に搭載されるエアバッグ装置に組み込まれるディスク型ガス発生器に本発明を適用したものである。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分に図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるガス発生器の概略図である。まず、この図１を参照して、本実施の形態におけるガス発生器１について説明する。

図１に示すように、本実施の形態におけるガス発生器１は、軸方向の両端が閉塞された短尺略円筒状のハウジングを有しており、このハウジングの内部に設けられた収容空間に、内部構成部品としての保持部３０、点火器４０、カップ状部材５０、伝火薬５６、ガス発生剤６１、下側保持部材６２、上側保持部材６３、クッション材６４およびフィルタ７０Ａ等が収容されることで構成されている。また、ハウジングの内部に設けられた収容空間には、上述した内部構成部品のうちのガス発生剤６１が主として収容された燃焼室６０が位置している。

短尺略円筒状のハウジングは、下部側シェル１０と上部側シェル２０とを含んでいる。下部側シェル１０および上部側シェル２０のそれぞれは、たとえば圧延された金属製の板状部材をプレス加工することによって形成されたプレス成形品からなる。下部側シェル１０および上部側シェル２０を構成する金属製の板状部材としては、たとえばステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等からなる金属板が利用され、好適には４４０ＭＰａ以上７８０ＭＰａ以下の引張応力が印加された場合にも破断等の破損が生じないいわゆる高張力鋼板が好適に利用される。

下部側シェル１０および上部側シェル２０は、それぞれが有底略円筒状に形成されており、これらの開口面同士が向き合うように組み合わされて接合されることによってハウジングが構成されている。下部側シェル１０は、底板部１１と周壁部１２とを有しており、上部側シェル２０は、天板部２１と周壁部２２とを有している。これにより、ハウジングの軸方向の端部は、天板部２１と底板部１１とによって閉塞されている。なお、下部側シェル１０と上部側シェル２０との接合には、電子ビーム溶接やレーザー溶接、摩擦圧接等が好適に利用できる。

下部側シェル１０の底板部１１の中央部には、天板部２１側に向かって突出する突状筒部１３が設けられており、これにより下部側シェル１０の底板部１１の中央部には、窪み部１４が形成されている。突状筒部１３は、上述した保持部３０を介して点火器４０が固定される部位であり、窪み部１４は、保持部３０に雌型コネクタ部３４を設けるためのスペースとなる部位である。

突状筒部１３は、有底略円筒状に形成されており、その天板部２１側に位置する軸方向端部には、平面視長円形状の開口部１５が設けられている。当該開口部１５は、点火器４０の一対の端子ピン４２が挿通される部位である。

図１に示すように、点火器４０は、火炎を発生させるためのものであり、点火部４１と、上述した一対の端子ピン４２とを備えている。点火部４１は、その内部に、作動時において着火して燃焼することで火炎を発生する点火薬と、この点火薬を着火させるための抵抗体とを含んでいる。一対の端子ピン４２は、点火薬を着火させるために点火部４１に接続されている。

より詳細には、点火部４１は、カップ状に形成されたスクイブカップと、当該スクイブカップの開口端を閉塞し、一対の端子ピン４２が挿通されてこれを保持する基部とを備えており、スクイブカップ内に挿入された一対の端子ピン４２の先端を連結するように抵抗体（ブリッジワイヤ）が取付けられ、この抵抗体を取り囲むようにまたはこの抵抗体に近接するようにスクイブカップ内に点火薬が装填された構成を有している。

ここで、抵抗体としては一般にニクロム線等が利用され、点火薬としては一般にＺＰＰ（ジルコニウム・過塩素酸カリウム）、ＺＷＰＰ（ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム）、鉛トリシネート等が利用される。なお、上述したスクイブカップおよび基部は、一般に金属製またはプラスチック製である。

衝突を検知した際には、端子ピン４２を介して抵抗体に所定量の電流が流れる。抵抗体に所定量の電流が流れることにより、抵抗体においてジュール熱が発生し、点火薬が燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の火炎は、点火薬を収納しているスクイブカップを破裂させる。抵抗体に電流が流れてから点火器４０が作動するまでの時間は、抵抗体にニクロム線を利用した場合には一般に２ミリ秒以下である。

点火器４０は、突状筒部１３に設けられた開口部１５に端子ピン４２が挿通するように下部側シェル１０の内側から挿入された状態で底板部１１に取付けられている。具体的には、底板部１１に設けられた突状筒部１３の周囲には、樹脂成形部からなる保持部３０が設けられており、点火器４０は、当該保持部３０によって保持されることにより、底板部１１に固定されている。

保持部３０は、型を用いた射出成形（より特定的にはインサート成形）によって形成されるものであり、下部側シェル１０の底板部１１に設けられた開口部１５を経由して底板部１１の内表面の一部から外表面の一部にまで達するように絶縁性の流動性樹脂材料を底板部１１に付着させてこれを固化させることによって形成されている。

点火器４０は、保持部３０の成形の際に、開口部１５に端子ピン４２が挿通するように下部側シェル１０の内側から挿入された状態とされ、この状態において点火器４０と下部側シェル１０との間の空間を充填するように上述した流動性樹脂材料が流し込まれることにより、保持部３０を介して底板部１１に固定される。

射出成形によって形成される保持部３０の原料としては、硬化後において耐熱性や耐久性、耐腐食性等に優れた樹脂材料が好適に選択されて利用される。その場合、エポキシ樹脂等に代表される熱硬化性樹脂に限られず、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂（たとえばナイロン６やナイロン６６等）、ポリプロピレンスルフィド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂等に代表される熱可塑性樹脂を利用することも可能である。これら熱可塑性樹脂を原材料として選択する場合には、成形後において保持部３０の機械的強度を確保するためにこれら樹脂材料にガラス繊維等をフィラーとして含有させることが好ましい。しかしながら、熱可塑性樹脂のみで十分な機械的強度が確保できる場合には、上述の如くのフィラーを添加する必要はない。

保持部３０は、下部側シェル１０の底板部１１の内表面の一部を覆う内側被覆部３１と、下部側シェル１０の底板部１１の外表面の一部を覆う外側被覆部３２と、下部側シェル１０の底板部１１に設けられた開口部１５内に位置し、上記内側被覆部３１および外側被覆部３２にそれぞれ連続する連結部３３とを有している。

保持部３０は、内側被覆部３１、外側被覆部３２および連結部３３のそれぞれの底板部１１側の表面において底板部１１に固着している。また、保持部３０は、点火器４０の点火部４１の下方端寄りの部分の側面および下面と、点火器４０の端子ピン４２の上方端寄りの部分の表面とにそれぞれ固着している。これにより、開口部１５は、端子ピン４２と保持部３０とによって完全に埋め込まれた状態となり、当該部分におけるシール性が確保されることでハウジングの内部の空間の気密性が確保されている。なお、開口部１５は、上述したように平面視長円形状に形成されているため、当該開口部１５を連結部３３で埋め込むことにより、これら開口部１５および連結部３３は、保持部３０が底板部１１に対して回転してしまうことを防止する回り止め機構としても機能する。

保持部３０の外側被覆部３２の外部に面する部分には、雌型コネクタ部３４が形成されている。この雌型コネクタ部３４は、点火器４０とコントロールユニット（不図示）とを結線するためのハーネスの雄型コネクタ（図示せず）を受け入れるための部位であり、下部側シェル１０の底板部１１に設けられた窪み部１４内に位置している。この雌型コネクタ部３４内には、点火器４０の端子ピン４２の下方端寄りの部分が露出して配置されている。雌型コネクタ部３４には、雄型コネクタが挿し込まれ、これによりハーネスの芯線と端子ピン４２との電気的導通が実現される。

また、保持部３０によって覆われることとなる部分の底板部１１の表面の所定位置に予め接着剤層が設けられてなる下部側シェル１０を用いて上述した射出成形を行なうこととしてもよい。当該接着剤層は、上記底板部１１の所定位置に予め接着剤を塗布してこれを硬化させておくことにより、その形成が可能である。

このようにすれば、底板部１１と保持部３０との間に硬化した接着剤層が位置することになるため、樹脂成形部からなる保持部３０をより強固に底板部１１に固着させることが可能になる。したがって、底板部１１に設けられた開口部１５を囲うように上記接着剤層を周方向に沿って環状に設けることとすれば、当該部分においてより高いシール性を確保することが可能になる。

ここで、底板部１１に予め塗布しておく接着剤としては、硬化後において耐熱性や耐久性、耐腐食性等に優れた樹脂材料を原料として含むものが好適に利用され、たとえばシアノアクリレート系樹脂やシリコーン系樹脂を原料として含むものが特に好適に利用される。なお、上述の樹脂材料以外にも、フェノール系樹脂、エポキシ系樹脂、メラミン系樹脂、尿素系樹脂、ポリエステル系樹脂、アルキド系樹脂、ポリウレタン系樹脂、ポリイミド系樹脂、ポリエチレン系樹脂、ポリプロピレン系樹脂、ポリ塩化ビニル系樹脂、ポリスチレン系樹脂、ポリ酢酸ビニル系樹脂、ポリテトラフルオロエチレン系樹脂、アクリロニトリルブタジエンスチレン系樹脂、アクリロニトリルスチレン系樹脂、アクリル系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリアセタール系樹脂、ポリカーボネイト系樹脂、ポリフェニレンエーテル系樹脂、ポリブチレンテレフタラート系樹脂、ポリエチレンテレフタラート系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリフェニレンスルファイド系樹脂、ポリスルホン系樹脂、ポリエーテルサルフォン系樹脂、ポリアリレート系樹脂、ポリエーテルエーテルケトン系樹脂、ポリアミドイミド系樹脂、液晶ポリマー、スチレン系ゴム、オレフィン系ゴム等を含むものが、上述した接着剤として利用可能である。

なお、ここでは、樹脂成形部からなる保持部３０を射出成形することで下部側シェル１０に対する点火器４０の固定を可能にした場合の構成例を例示したが、下部側シェル１０に対する点火器４０の固定に他の代替手段を用いることも可能である。

底板部１１には、突状筒部１３、保持部３０および点火器４０を覆うようにカップ状部材５０が組付けられている。カップ状部材５０は、底板部１１側の端部が開口した略円筒形状を有しており、内部に伝火薬５６が収容された伝火室５５を含んでいる。カップ状部材５０は、その内部に設けられた伝火室５５が点火器４０の点火部４１に面することとなるように、ガス発生剤６１が収容された燃焼室６０内に向けて突出して位置するように配置されている。

カップ状部材５０は、上述した伝火室５５を規定する頂壁部５１および側壁部５２と、側壁部５２の開口端側の部分から径方向外側に向けて延設された延設部５３とを有している。延設部５３は、下部側シェル１０の底板部１１の内表面に沿って延びるように形成されている。具体的には、延設部５３は、突状筒部１３が設けられた部分およびその近傍における底板部１１の内底面の形状に沿うように曲成された形状を有しており、その径方向外側の部分にフランジ状に延出する先端部５４を含んでいる。

延設部５３の先端部５４は、ハウジングの軸方向に沿って底板部１１と下側保持部材６２との間に配置されており、これによりハウジングの軸方向に沿って底板部１１と下側保持部材６２とによって挟み込まれている。ここで、下側保持部材６２は、その上方に配置されたガス発生剤６１、クッション材６４、上側保持部材６３および天板部２１によって底板部１１側に向けて押し付けられた状態にあるため、カップ状部材５０は、その延設部５３の先端部５４が下側保持部材６２によって底板部１１側に向けて押し付けられた状態となり、底板部１１に対して固定されることになる。

カップ状部材５０は、頂壁部５１および側壁部５２のいずれにも開口を有しておらず、その内部に設けられた伝火室５５を取り囲んでいる。このカップ状部材５０は、点火器４０が作動することによって伝火薬５６が着火された場合に伝火室５５内の圧力上昇や発生した熱の伝導に伴って破裂または溶融するものであり、その機械的強度は比較的低いものが使用される。

そのため、カップ状部材５０としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製の部材や、エポキシ樹脂等に代表される熱硬化性樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂（たとえばナイロン６やナイロン６６等）、ポリプロピレンスルフィド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂等に代表される熱可塑性樹脂等の樹脂製の部材からなるものが好適に利用される。

なお、カップ状部材５０としては、このようなものの他にも、鉄や銅等に代表されるような機械的強度の高い金属製の部材からなり、その側壁部５２に開口を有し、当該開口を閉塞するようにシールテープが貼着されたもの等を利用することも可能である。また、カップ状部材５０の固定方法も、上述した下側保持部材６２を用いた固定方法に限られず、他の固定方法を利用してもよい。

伝火室５５に充填された伝火薬５６は、点火器４０が作動することによって生じた火炎によって点火され、燃焼することによって熱粒子を発生する。伝火薬５６としては、ガス発生剤６１を確実に燃焼開始させることができるものであることが必要であり、一般的には、Ｂ／ＫＮＯ₃等に代表される金属粉／酸化剤からなる組成物などが用いられる。伝火薬５６は、粉状のものや、バインダによって所定の形状に成形されたもの等が利用される。バインダによって成形された伝火薬５６の形状としては、たとえば顆粒状、円柱状、シート状、球状、単孔円筒状、多孔円筒状、タブレット状など種々の形状がある。

下部側シェル１０および上部側シェル２０からなるハウジングの内部の空間のうち、上述のカップ状部材５０が配置された部分を取り巻く空間には、ガス発生剤６１が収容された燃焼室６０が位置している。具体的には、上述したように、カップ状部材５０は、ハウジングの内部に形成された燃焼室６０内に突出して配置されており、このカップ状部材５０の側壁部５２の外表面に面する部分に設けられた空間が燃焼室６０として構成されている。

ガス発生剤６１は、点火器４０が作動することによって生じた熱粒子によって着火され、燃焼することによってガスを発生させる薬剤である。ガス発生剤６１としては、非アジド系ガス発生剤を用いることが好ましく、一般に燃料と酸化剤と添加剤とを含む成形体としてガス発生剤６１が形成される。燃料としては、たと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、ヒドラジン誘導体等またはこれらの組み合わせが利用される。具体的には、たとえばニトログアニジンや硝酸グアニジン、シアノグアニジン、５−アミノテトラゾール等が好適に利用される。また、酸化剤としては、たとえば塩基性硝酸銅等の塩基性硝酸塩や、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニアから選ばれたカチオンを含む硝酸塩等が利用される。硝酸塩としては、たとえば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等が好適に利用される。また、添加剤としては、バインダやスラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。バインダとしては、たとえばカルボキシメチルセルロースの金属塩、ステアリン酸塩等の有機バインダや、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土等の無機バインダが好適に利用可能である。スラグ形成剤としては窒化珪素、シリカ、酸性白土等が好適に利用可能である。また、燃焼調整剤としては、金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト等が好適に利用可能である。

ガス発生剤６１の成形体の形状には、顆粒状、ペレット状、円柱状等の粒状のもの、ディスク状のものなど様々な形状のものがある。また、円柱状のものでは、成形体内部に貫通孔を有する有孔状（たとえば単孔筒形状や多孔筒形状等）の成形体も利用される。これらの形状は、ガス発生器１が組み込まれるエアバッグ装置の仕様に応じて適宜選択されることが好ましく、たとえばガス発生剤６１の燃焼時においてガスの生成速度が時間的に変化する形状を選択するなど、仕様に応じた最適な形状を選択することが好ましい。また、ガス発生剤６１の形状の他にもガス発生剤６１の線燃焼速度、圧力指数などを考慮に入れて成形体のサイズや充填量を適宜選択することが好ましい。

燃焼室６０をハウジングの径方向に取り巻く空間には、ハウジングの内周に沿ってフィルタ７０Ａが配置されている。フィルタ７０Ａは、中空円筒状の形状を有しており、その中心軸がハウジングの軸方向と実質的に合致するように配置されることにより、ガス発生剤６１が収容された燃焼室６０を径方向において取り囲んでいる。ここで、フィルタ７０Ａは、ガス発生器１の形状に適合するように、比較的大径の短尺円筒状の形状を有している。

フィルタ７０Ａは、燃焼室６０にて発生したガスがこのフィルタ７０Ａ中を通過する際に、ガスが有する高温の熱を奪い取ることによってガスを冷却する冷却手段として機能するとともに、ガス中に含まれるスラグを除去する除去手段としても機能する。なお、フィルタ７０Ａの詳細については、後述することとする。

フィルタ７０Ａに対面する部分の上部側シェル２０の周壁部２２には、ガス噴出口２３が複数設けられている。このガス噴出口２３は、フィルタ７０Ａを通過したガスをハウジングの外部に導出するためのものである。上部側シェル２０の周壁部２２のフィルタ７０Ａ側に位置する主面には、上記ガス噴出口２３を閉塞するようにシールテープ２４が貼付されている。このシールテープ２４としては、片面に粘着部材が塗布されたアルミニウム箔等が利用される。これにより、燃焼室６０の気密性が確保されている。

燃焼室６０のうち、底板部１１側に位置する端部近傍には、下側保持部材６２が配置されている。下側保持部材６２は、環状の形状を有しており、フィルタ７０Ａと底板部１１との境目部分を覆うように配置されている。下側保持部材６２は、フィルタ７０Ａの底板部１１側に位置する内周面に接触することでフィルタ７０Ａを位置決めして保持するとともに、底板部１１との間でカップ状部材５０の先端部５４を挟み込むことでカップ状部材５０を保持している。

燃焼室６０のうち、天板部２１側に位置する端部には、上側保持部材６３が配置されている。上側保持部材６３は、略円盤状の形状を有しており、フィルタ７０Ａと天板部２１との境目部分を覆うように配置されている。上側保持部材６３は、フィルタ７０Ａの天板部２１側に位置する内周面に接触することでフィルタ７０Ａを位置決めして保持するとともに、その内部に配置されたクッション材６４を保持している。

下側保持部材６２および上側保持部材６３は、作動時において、燃焼室６０にて発生したガスが、フィルタ７０Ａの内部を経由することなくフィルタ７０Ａの下端と底板部１１との間の隙間およびフィルタ７０Ａの上端と天板部２１との間の隙間から流出してしまうことを防止する。下側保持部材６２および上側保持部材６３は、たとえば金属製の板状部材をプレス加工等することによって形成されたものであり、好適には普通鋼や特殊鋼等の鋼板（たとえば、冷間圧延鋼板やステンレス鋼板等）からなる部材にて構成される。

上側保持部材６３の内部には、燃焼室６０に収容されたガス発生剤６１に接触するように環状形状のクッション材６４が配置されている。これにより、クッション材６４は、燃焼室６０の天板部２１側の部分において天板部２１とガス発生剤６１との間に位置することになり、ガス発生剤６１を底板部１１側に向けて押圧している。

このクッション材６４は、成形体からなるガス発生剤６１が振動等によって粉砕されてしまうことを防止する目的で設けられるものであり、好適にはセラミックスファイバの成形体やロックウール、発泡樹脂（たとえば発泡シリコーン、発泡ポリプロピレン、発泡ポリエチレン等）、クロロプレンおよびＥＰＤＭに代表されるゴム等からなる部材にて構成される。

次に、図１を参照して、上述した本実施の形態におけるガス発生器１の動作について説明する。

本実施の形態におけるガス発生器１が搭載された車両が衝突した場合には、車両に別途設けられた衝突検知手段によって衝突が検知され、これに基づいて車両に別途設けられたコントロールユニットからの通電によって点火器４０が作動する。伝火室５５に収容された伝火薬５６は、点火器４０が作動することによって生じた火炎によって点火されて燃焼し、多量の熱粒子を発生させる。この伝火薬５６の燃焼によってカップ状部材５０は破裂または溶融し、上述の熱粒子が燃焼室６０へと流れ込む。

流れ込んだ熱粒子により、燃焼室６０に収容されたガス発生剤６１が着火されて燃焼し、多量のガスを発生させる。燃焼室６０にて発生したガスは、フィルタ７０Ａの内部を通過し、その際、フィルタ７０Ａによって熱が奪われて冷却されるとともに、ガス中に含まれるスラグがフィルタ７０Ａによって除去されてハウジングの外周縁部に流れ込む。

ハウジングの内圧の上昇に伴い、上部側シェル２０のガス噴出口２３を閉塞していたシールテープ２４による封止が破られ、ガス噴出口２３を介してガスがハウジングの外部へと噴出される。噴出されたガスは、ガス発生器１に隣接して設けられたエアバッグの内部に導入され、エアバッグを膨張および展開する。

図２は、図１において示した本実施の形態におけるガス発生器用フィルタの概略斜視図であり、図３は、図２に示すガス発生器用フィルタを構成する金属線材の形状を示す図である。次に、これら図２および図３を参照して、本実施の形態におけるガス発生器用フィルタについて詳説する。

図２に示すように、フィルタ７０Ａは、所定の形状を有する金属線材７１を巻回することによって製作された中空円筒状の巻回体にて構成されている。フィルタ７０Ａは、軸方向に沿って貫通する中空部７３を有しており、当該中空部７３が、ガス発生剤６１が収容される燃焼室６０を構成することになる（図１参照）。

フィルタ７０Ａを構成する金属線材７１は、フィルタ７０Ａの径方向に沿って幾重にも巻回されている。これにより、フィルタ７０Ａは、その径方向に沿って金属線材７１が層状に積み重ねられた構造を有している。また、金属線材７１は、フィルタ７０Ａの周方向および軸方向のいずれにも交差して延在することとなるように斜め方向に向けて巻回されており、軸方向の一端部および他端部においてその巻回方向が折り返されることにより、網目状の形状を形成している。

なお、図２においては、理解を容易とするために、フィルタ７０Ａの外周面側の表層部および内周面側の表層部に位置する部分の金属線材７１のみを図示することとしたが、実際には、フィルタ７０Ａは、これら図示した部分の金属線材７１の間の隙間においても、より内層部に位置する部分の金属線材７１によって覆われた構成を有している。

図３に示すように、金属線材７１は、その延在方向における任意の位置の断面形状が相互に一致する長尺状の部材にて構成されており、その表面には、当該延在方向に沿って連続して延びる溝部７２が設けられている。

より詳細には、本実施の形態におけるフィルタ７０Ａにあっては、金属線材７１が、当該金属線材７１の延在方向に沿って延びる平板状の基部７１ａと、この平板状の基部７１ａの両端から立設されることで当該金属線材７１の延在方向に沿って延びる一対の平板状の突出部７１ｂとを含んでおり、これら基部７１ａと一対の突出部７１ｂとによって上述した溝部７２が構成されている。

当該観点に立てば、本実施の形態におけるフィルタ７０Ａを構成する金属線材７１は、屈曲板状の形状を有しており、かつ、上記溝部７２が、当該金属線材７１の屈曲部分にて規定されていると見ることができる。

また、溝部７２の深さ方向に沿った金属線材７１の最大外形寸法Ｌ１は、溝部７２の幅方向に沿った金属線材７１の最大外形寸法Ｌ２よりも小さく構成されている（Ｌ１＜Ｌ２）。すなわち、金属線材７１の溝部７２が形成された方の幅広の主面と、金属線材７１の溝部７２が形成されていない方の幅広の主面との間の距離Ｌ１が、金属線材７１の一対の端面間の距離Ｌ２よりも小さくなっている。

当該観点に立てば、本実施の形態におけるフィルタ７０Ａを構成する金属線材７１は、全体として略偏平板状の形状を有しており、かつ、上記溝部７２が、当該金属線材７１の幅広の主面の一方に設けられていると見ることができる。

ここで、図２に示すように、フィルタ７０Ａにおいては、上述した金属線材７１の表面に設けられた溝部７２が、当該フィルタ７０Ａの中空部７３側を向くように構成されている。すなわち、上述した金属線材７１の溝部７２が形成された方の幅広の主面が、フィルタ７０Ａの径方向内側を向くように配置されているとともに、上述した金属線材７１の溝部７２が形成されていない方の幅広の主面が、フィルタ７０Ａの径方向外側を向くように配置されている。

金属線材７１の材質としては、ステンレス鋼や鉄鋼、ニッケル合金、銅合金等が挙げられ、特にオーステナイト系ステンレス鋼が好適である。また、金属線材７１の上記最大外形寸法Ｌ１は、０．５［ｍｍ］〜５．０［ｍｍ］程度であることが好ましく、金属線材７１の上記最大外形寸法Ｌ２は、上記最大外形寸法Ｌ１よりも大きいことを条件に０．５［ｍｍ］〜５．０［ｍｍ］程度であることが好ましい。なお、フィルタ７０Ａは、１本の金属線材７１にて構成されていてもよいし、複数本の金属線材７１にて構成されていてもよい。

図４は、図２に示すガス発生器用フィルタを通過するガスの流れを模式的に示す図であり、図５は、図４に示すガスの流れをより詳細に示す模式図である。次に、これら図４および図５を参照して、本実施の形態におけるガス発生器の作動時におけるガスの流れについて詳説する。

上述したように、ガス発生器１の作動時においては、燃焼室６０にて発生したガスが、フィルタ７０Ａの内部を通過してガス噴出口２３に至る（図１参照）。その際、図４に示すように、燃焼室６０にて発生したガスは、フィルタ７０Ａの中空部７３側からフィルタ７０Ａの内部に侵入し（図中に示す矢印ＡＲ１参照）、概ねフィルタ７０Ａの径方向に沿って移動した後に、フィルタ７０Ａの外部へと向けて放出される（図中に示す矢印ＡＲ２参照）。

ここで、上述したように、本実施の形態におけるガス発生器１においては、フィルタ７０Ａを構成する金属線材７１の表面に設けられた溝部７２が上記中空部７３側（すなわち燃焼室６０側）を向いている。そのため、フィルタ７０Ａの内部においてガスが通過することとなる流路が複雑化することによってフィルタ７０Ａのガスに対する接触面積が増加するばかりでなく、図５に示すように、溝部７２に吹き付けられたガス（図中においては、当該ガスの流れを模式的に矢印ＡＲ１１で示している）が、当該溝部７２内において向きを変える際に微小な渦流を発生させることでガスの流れが大幅に掻き乱される（図中においては、掻き乱されたガスの流れを模式的に矢印ＡＲ１２，ＡＲ１３で示している）ことになり、これらが相まって高い冷却性能が得られることになる。

加えて、図５に示すように、溝部７２に吹き付けられたガスに含まれるスラグＳが溝部７２の表面において効率的に捕集されることになるため、溝部７２からスラグＳが再度離脱してしまうことが防止できる。したがって、高いスラグ捕集性能も得られることになり、ガス発生器１の外部へのスラグの放出が大幅に低減できることにもなる。

さらには、本実施の形態におけるフィルタ７０Ａにあっては、上述したように、溝部７２の深さ方向に沿った金属線材７１の最大外形寸法Ｌ１が、溝部７２の幅方向に沿った金属線材７１の最大外形寸法Ｌ２よりも小さく構成されているため、金属線材７１がフィルタ７０Ａの径方向に積み重ねられた状態においてもその総厚を薄く構成することができ、所望の冷却性能およびスラグ捕集性能を得ようとした場合にも、その小型化および軽量化が図られることになる。

したがって、本実施の形態におけるフィルタ７０Ａとすることにより、小型かつ軽量で高い冷却性能およびスラグ捕集性能を得ることができるガス発生器用フィルタとすることができ、また、本実施の形態におけるガス発生器１とすることにより、小型かつ軽量で高性能のガス発生器とすることができる。

図６は、金属素線から図３に示す金属線材に形状加工する工程を示す図であり、図７は、図３に示す金属線材から図２に示すガス発生器用フィルタを製造する巻回加工を示す図である。次に、これら図６および図７を参照して、上述した本実施の形態におけるガス発生器用フィルタの具体的な製造方法について説明する。

本実施の形態におけるフィルタ７０Ａは、要約すると、断面が円形状の金属素線を略偏平板状に圧延する際に、当該金属素線にその延在方向に沿って連続的に延びるように溝部を形成することで図３に示した如くの形状を有する金属線材７１を製作し、この金属線材７１を織製することなく中空円筒状に巻回することによって製造される。

図６に示すように、金属素線８０の圧延に際しては、所定位置に周方向に沿って延びる凸型部１０１が設けられてなる圧延ロール１００Ａと、所定位置に周方向に沿って延びる凹型部１０２が設けられてなる圧延ロール１００Ｂとを用いて金属素線８０に形状加工を施すことで金属線材７１を得る。

より詳細には、凸型部１０１と凹型部１０２とが対面するように一対の圧延ロール１００Ａ，１００Ｂを対向配置させ、これら一対の圧延ロール１００Ａ，１００Ｂをそれぞれ図中に示す矢印Ｂ方向および矢印Ｃ方向に回転させながら、凸型部１０１と凹型部１０２との間に図中に示す矢印Ａ方向に沿って金属素線８０を供給する。これにより、金属素線８０が略偏平板状に圧延されるとともに、凸型部１０１および凹型部１０２の形状が金属素線８０に転写され、図中に示す矢印Ｄ方向に沿って排出された金属線材７１に上述した基部７１ａ，一対の突出部７１ｂおよび溝部７２が形成されることになる。

図７に示すように、金属線材７１の巻回に際しては、円柱状の形状を有する芯材２００の所定位置に金属線材７１の先端を固定し、この状態において芯材２００を図中に示す矢印Ｆ方向に回転させることで図中に示す矢印Ｅ方向に沿って金属線材７１を芯材２００に供給させながらこれを芯材２００に巻き付ける。その際、芯材２００に供給される金属線材７１の芯材２００の軸方向に対する位置を図中に示す矢印Ｇ方向に沿って往復移動させることにより、金属線材７１を芯材２００に対して斜めに巻き付ける。

また、このとき、金属線材７１の一対の主面のうちの溝部７２が形成された方の幅広の主面が芯材２００側を向くように金属線材７１を芯材２００に供給する。これにより、芯材２００に巻回された金属線材７１は、その表面に形成された溝部７２が芯材２００側を向くことになる。芯材２００に対する金属線材７１の巻回が終了した後には、金属線材７１を切断し、得られた巻回体から芯材２００を抜き取る。

こうして製作された巻回体には、その後、焼結のための熱処理が施され、これにより金属線材７１が相互に焼き付けられる。以上により、本実施の形態におけるフィルタ７０Ａが製造されることになる。

なお、上述したフィルタ７０Ａの具体的な製造方法は、本実施の形態におけるガス発生器用フィルタを得るためのあくまでも一例であり、他の製造方法によっても当然にその製造が可能である。

（実施の形態２）
図８は、本発明の実施の形態２におけるガス発生器用フィルタの概略斜視図である。以下、この図８を参照して、本実施の形態におけるガス発生用フィルタについて説明する。

図８に示すように、本実施の形態におけるフィルタ７０Ｂは、上述した実施の形態１において示した金属線材７１（図３参照）を複数本用いて織製することで平織り状の金網を形成し、形成した平織り状の金網を複数層に亘って積層して中空円筒状の編組体に構成することで製造されたものである。当該フィルタ７０Ｂにあっても、金属線材７１の表面に設けられた溝部７２が、当該フィルタ７０Ｂの中空部７３側を向くように構成されている。

このように構成した場合にも、上述した実施の形態１において説明した効果と同様の効果が得られることになり、小型かつ軽量で高い冷却性能およびスラグ捕集性能を得ることができるガス発生器用フィルタとすることができる。

（変形例）
図９は、第１ないし第４変形例に係る金属線材の形状を示す図である。以下、この図９を参照して、第１ないし第４変形例に係る金属線材の形状について説明する。

上述した実施の形態１および２おけるフィルタ７０Ａ，７０Ｂにあっては、巻回体または編組体を構成する金属線材７１として、平板状の基部７１ａとその両端から立設された一対の平板状の突出部７１ｂとを有する形状のものを使用した場合を例示した。しかしながら、これに代えて他の形状を有する金属線材を用いることとしてもよい。

たとえば、図９（Ａ）に示す第１変形例に係る金属線材７１Ａは、断面視Ｖ字状の形状を有する屈曲板状の形状を有しており、これにより、溝部７２が、当該金属線材７１Ａの屈曲部分にて規定されているものである。この場合においても、溝部７２の深さ方向に沿った金属線材７１Ａの最大外形寸法Ｌ１を溝部７２の幅方向に沿った金属線材７１Ａの最大外形寸法Ｌ２よりも小さく構成するとともに、当該溝部７２が中空部側に向くように巻回体または編組体を構成してフィルタを製造することにより、上述した実施の形態１および２において説明した効果と同様の効果を得ることができる。

また、図９（Ｂ）に示す第２変形例に係る金属線材７１Ｂは、断面視Ｃ字状（より厳密には、略１／３円弧状）の形状を有する湾曲板状の形状を有しており、これにより、溝部７２が、当該金属線材７１Ｂの湾曲部分にて規定されているものである。この場合においても、溝部７２の深さ方向に沿った金属線材７１Ｂの最大外形寸法Ｌ１を溝部７２の幅方向に沿った金属線材７１Ｂの最大外形寸法Ｌ２よりも小さく構成するとともに、当該溝部７２が中空部側に向くように巻回体または編組体を構成してフィルタを製造することにより、上述した実施の形態１および２において説明した効果と同様の効果を得ることができる。

また、図９（Ｃ）に示す第３変形例に係る金属線材７１Ｃは、断面視波打ち形状を有する湾曲板状の形状を有しており、これにより、一対の溝部７２が、当該金属線材７１Ｃの２つの湾曲部分にてそれぞれ規定されているものである。この場合においても、一対の溝部７２の深さ方向に沿った金属線材７１Ｃの最大外形寸法Ｌ１を一対の溝部７２の幅方向に沿った金属線材７１Ｃの最大外形寸法Ｌ２よりも小さく構成するとともに、当該一対の溝部７２が中空部側に向くように巻回体または編組体を構成してフィルタを製造することにより、上述した実施の形態１および２において説明した効果と同様の効果を得ることができる。

さらに、図９（Ｄ）に示す第４変形例に係る金属線材７１Ｄは、略偏平板状の形状を有しており、かつ、当該金属線材７１Ｄの幅広の主面の一方に断面視Ｖ字状の溝部７２が形成されているものである。この場合においても、溝部７２の深さ方向に沿った金属線材７１Ｄの最大外形寸法Ｌ１を溝部７２の幅方向に沿った金属線材７１Ｄの最大外形寸法Ｌ２よりも小さく構成するとともに、当該溝部７２が中空部側に向くように巻回体または編組体を構成してフィルタを製造することにより、上述した実施の形態１および２において説明した効果と同様の効果を得ることができる。

以上において説明した本発明の実施の形態および変形例においては、いわゆるディスク型ガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用フィルタに本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、本発明は、いわゆるシリンダ型ガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用フィルタにも当然に適用が可能である。シリンダ型ガス発生器は、たとえばサイドエアバッグ装置やカーテンエアバッグ装置等に好適に組み込まれるものであり、その外形がディスク型ガス発生器に比べて細長い。そのため、当該シリンダ型ガス発生器に具備されるガス発生器用フィルタは、比較的小径の長尺円筒状のものとされる。

ここで、シリンダ型ガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用フィルタに本発明を適用する場合であって、当該フィルタを金属線材の巻回体にて構成する場合には、フィルタの軸方向の強度を高めるために、フィルタの周方向および軸方向に交差するように斜め方向に向けて巻回される金属線材を、より軸方向に平行な状態になるように傾斜させて巻回することが好ましい。

今回開示した上記実施の形態および変形例はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は特許請求の範囲によって画定され、また特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

１ ガス発生器、１０ 下部側シェル、１１ 底板部、１２ 周壁部、１３ 突状筒部、１４ 窪み部、１５ 開口部、２０ 上部側シェル、２１ 天板部、２２ 周壁部、２３ ガス噴出口、２４ シールテープ、３０ 保持部、３１ 内側被覆部、３２ 外側被覆部、３３ 連結部、３４ 雌型コネクタ部、４０ 点火器、４１ 点火部、４２ 端子ピン、５０ カップ状部材、５１ 頂壁部、５２ 側壁部、５３ 延設部、５４ 先端部、５５ 伝火室、５６ 伝火薬、６０ 燃焼室、６１ ガス発生剤、６２ 下側保持部材、６３ 上側保持部材、６４ クッション材、７０Ａ，７０Ｂ フィルタ、７１，７１Ａ〜７１Ｄ 金属線材、７１ａ 基部、７１ｂ 突出部、７２ 溝部、７３ 中空部、８０ 金属素線、１００Ａ，１００Ｂ 圧延ロール、１０１ 凸型部、１０２ 凹型部、２００ 芯材。

Claims (5)

1. 金属線材の巻回体または編組体にて構成された中空筒状のガス発生器用フィルタであって、
   前記金属線材は、当該金属線材の延在方向における任意の位置の断面形状が相互に一致する長尺状の部材からなり、
   前記金属線材の表面には、前記延在方向に沿って延びる溝部が設けられ、
   前記溝部の深さ方向に沿った前記金属線材の最大外形寸法が、前記溝部の幅方向に沿った前記金属線材の最大外形寸法よりも小さく、
   前記溝部が、当該ガス発生器用フィルタの中空部側を向いている、ガス発生器用フィルタ。
2. 前記金属線材が、屈曲板状の形状を有しており、
   前記溝部が、前記金属線材の屈曲部分にて規定されている、請求項１に記載のガス発生器用フィルタ。
3. 前記金属線材が、湾曲板状の形状を有しており、
   前記溝部が、前記金属線材の湾曲部分にて規定されている、請求項１に記載のガス発生器用フィルタ。
4. 前記金属線材が、略偏平板状の形状を有しており、
   前記溝部が、前記金属線材の幅広の主面の一方に設けられている、請求項１に記載のガス発生器用フィルタ。
5. 請求項１から４のいずれかに記載のガス発生器用フィルタを備えた、ガス発生器。

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