JPH1059115A

JPH1059115A - エアバッグ用ガス発生器

Info

Publication number: JPH1059115A
Application number: JP9135287A
Authority: JP
Inventors: Akira Iwama; 彬岩間; Junichi Kishimoto; 淳一岸本; Toshiharu Kobayashi; 俊晴小林; Minoru Hayashi; 實林; Toshihiko Tamura; 敏彦田村
Original assignee: Nippon Koki Co Ltd
Current assignee: Nippon Koki Co Ltd
Priority date: 1996-05-24
Filing date: 1997-05-26
Publication date: 1998-03-03

Abstract

(57)【要約】【課題】クリーンで低コストの液体の分解を利用する
こと、長期間に亘って安定性を保つことが可能な液体の
分解を利用すること。【解決手段】液体の分解を利用するエアバッグ用ガス
発生器において、壁面にエアバッグへのガス排出口を有
する高圧容器と、第一反応室と、第二反応室と、スター
タとを備え、第一反応室は、分解性液体を封入した密封
容器と、この密封容器に隣接する第一の空間とで構成さ
れ、第二反応室は、第一の空間に隣接すると共にガス排
出口に隣接する第二の空間で構成され、第一反応室、第
二反応室及びスタータは高圧容器内に配されると共に、
第一の空間と第二の空間との間にはノズルが介装されて
いる

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乗用車，トラッ
ク，二輪車，その他の乗物の搭乗者が不幸にして衝突事
故や自損事故に遭遇したとき、人体を危害から守るエア
バッグに用いられるガス発生器に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】自動車部品市場におけるエアバッグシス
テムの普及は、全乗用車に標準装備される方向に加速さ
れている。２１世紀初めには車輌乗員の安全のためにエ
アバッグは、衝突事故における乗員の保護に対応して強
制的に装着されるようになると予想されている。

【０００３】既に、エアバッグは、車輌乗員保護に有効
であるとの評価を得ている。エアバッグは、車輌衝突時
にガス発生器から発生するガスによって展開されるもの
で、今日までに３種類のガス発生器が出現している。第
一世代のガス発生器は、現在の殆どのエアバッグに用い
られているアジ化ナトリウムと酸化剤の混合物から成る
固結ペレット或いは薄板のガス発生剤の燃焼によって発
生する窒素ガスを用いている。

【０００４】このようなガス発生器としては、米国特許
第３，９８５，０７６号明細書及び同第４，１５８，６
９６号明細書に開示されている。然し、このガス発生剤
は、好ましくない燃焼生成物、特に空気と反応する酸化
ナトリウムや水酸化ナトリウムを放出する。一方、生産
工場の各種工程で色々な出来事や事故を起こしており、
危険な特性は完全に克服できていない。

【０００５】アジ化ナトリウムと置換できる他の化学物
質を見出すことが緊急に解決すべき課題である。この課
題に対して、分子構造中に窒素を含むテトラゾール系、
或いは、ある種の有機化合物から成るガス発生剤を使用
した第二世代のガス発生器が脚光を浴びている。

【０００６】これらのガス発生剤は、ガス発生器の小型
化及び高性能化には寄与するが、燃焼生成物中にシアン
化合物、窒素酸化物及び一酸化炭素を含有すること、及
び、余りにも高い燃焼温度といったいくつかの欠点が存
在する。特に、１５０リットル以上のエアバッグでは、
このような毒性ガスが許容限界を超す虞がある。

【０００７】第三世代のガス発生器は、高圧ガスボンベ
から窒素或いは不活性ガスを放出するタイプである。高
圧不活性ガス貯蔵タイプが米国特許第３，９８０，６１
５号明細書に、又、高圧不活性ガスを火薬の燃焼によっ
て加熱する、所謂ハイブリッドタイプのガス発生器が米
国特許第５，１３１，６８０号明細書に開示されてい
る。

【０００８】断熱膨張によって低下する温度を補うた
め、ボンベには、衝突発生時に燃焼が始まる１３〜１５
ｇ以内の固体プロペラント片が附加的に充填されてい
る。ガス出口が急速に開口するよう、ボンベには、電気
回路や機械仕掛けの機器が取り付けてある。現在、多く
の自動車メーカは、この種のモジュールの導入を行って
いる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】然し、このシステムに
対しては、ボンベ重量の著しい減少や小型化は余りにも
障壁が高すぎて、乗り超えることは困難である。最初、
Brede, Uは、ブタン、一酸化窒素、及び炭酸ガスから構
成される液体三成分系プロペラントを用いたガス発生器
を発表した（"Liquid Propellant Inflators"1994, Pre
sented at the 2nd International Conference on Car
Airbag Systems", Paper No. 13, Karlsruhe, German
y）。

【００１０】残念ながら、この組合せは、１００ＭＰａ
を超える極めて高圧で作動させねばならず、質量排気速
度を制御することが困難であった。コスト低減及びクリ
ーンなガス排出といった自動車メーカの要望を満足する
ガス発生剤とは思えない。又、高圧不活性ガス貯蔵タイ
プのガス発生器は、製造後、車両が廃車されるまで約３
０００ｐｓｉのような高圧に維持しなければならない問
題がある。

【００１１】ガス発生器の取扱安全性、放出ガスのクリ
ーン化及び高圧不要の見地から、特開昭５６−８８８０
４号公報に開示の瞬間ガス発生装置は有望であるが、低
温で５〜３０重量％の過酸化水素水溶液が凍る欠点を有
し、車両衝突時の乗員保護用エアバッグに利用すること
は不可能である。

【００１２】以上述べた課題を解決するために、出願人
は、過酸化水素の含有率が６４．５重量％以下の水溶液
であって沸点が１２７℃以下である主剤と、過酸化水素
の分解促進物質（触媒）とから成るエアバッグ用ガス発
生器を出願した（特開平８−２３１２９０号公報）。
又、出願人は、過酸化水素の含有率６４．５重量％以下
の水溶液であって沸点が１２７℃以下である主剤を収容
した主剤容器と、過酸化水素の分解促進物質（触媒）を
収容した分解促進物質（触媒）と、この分解促進物質
（触媒）容器内に取り付けられた点火器と、この点火
器、分解促進物質（触媒）容器、主剤容器の順に収容す
ると共に主剤容器の上方にガス噴出部を備えたガス発生
器本体とで構成されているエアバッグ用ガス発生器を出
願した（特開平８−３０１６８３号公報）。

【００１３】又、出願人は、液体の分解を利用するエア
バッグ用液体ガス発生器において、壁面にエアバッグの
排出口を有する高圧容器と、分解性液体を封入した密封
容器と、分解促進物質放出手段と点火器を備え、密封容
器、分解放出手段及び点火器は高圧容器内に配され、密
封容器とガス排出口との間には分解反応室が形成されて
ることを特徴とするエアバッグ用ガス発生器を出願した
（特願平８−１３１７３号）。

【００１４】車両衝突時の乗員安全保護に使用されるエ
アバッグ用ガス発生器は、製造上及び廃棄処理上の潜在
的危険性がなく、放出されるガスが無毒でクリーンであ
り、且つ、極限の小型、軽量及び低コストが求められて
いる。然し、これら液体の分解を利用するエアバッグ用
ガス発生器において、分解性液体の分解速度の初期温度
依存性が大きいために、実用使用温度範囲である−３５
℃と＋８５℃におけるエアバッグの展開状態に大きな差
違が生じる虞がある。

【００１５】即ち、低温では液体の分解速度が遅く、従
ってエアバッグの展開速度が遅くなり、逆に、高温では
液体の分解速度が速くてエアバッグの展開速度が速くな
りすぎる虞がある。

【００１６】本発明は、斯かる実状に基づいてなされた
もので、その目的は、クリーンで低コストの液体の分解
を利用するエアバッグ用ガス発生器を提供することにあ
る。本発明の別の目的は、長期間に亘って安定性を保つ
ことが可能な液体の分解を利用するエアバッグ用ガス発
生器を提供することにある。本発明の更に別の目的は、
より信頼性が高く、経済的なエアバッグ用液体ガス発生
器を提供することにある。

【００１７】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、液体
の分解を利用するエアバッグ用ガス発生器において、壁
面にエアバッグへのガス排出口を有する高圧容器と、第
一反応室と、第二反応室と、スタータとを備え、第一反
応室は、分解性液体を封入した密封容器と、この密封容
器に隣接する第一の空間とで構成され、第二反応室は、
第一の空間に隣接すると共にガス排出口に隣接する第二
の空間で構成され、第一反応室、第二反応室及びスター
タは高圧容器内に配されると共に、第一の空間と第二の
空間との間にはノズルが介装されていることを特徴とす
るものである。

【００１８】請求項２の発明は、請求項１記載のエアバ
ッグ用ガス発生器において、第一の空間には、ガスが充
填されていることを特徴とするものである。請求項３の
発明は、請求項２記載のエアバッグ用ガス発生器におい
て、第一の空間に充填されたガスは、空気、窒素、酸
素、アルゴンであることを特徴とするものである。

【００１９】請求項４の発明は、請求項２又は請求項３
記載のエアバッグ用ガス発生器において、第一の空間に
充填されたガスは、常圧又は０．１〜２０ＭＰａで加圧
されていることを特徴とするものである。請求項５の発
明は、請求項１乃至請求項４の何れか記載のエアバッグ
用ガス発生器において、第一の空間の容積は、第一反応
室の３０〜５０％であることを特徴とするものである。

【００２０】請求項６の発明は、請求項１乃至請求項５
の何れか記載のエアバッグ用ガス発生器において、スタ
ータは、分解促進物質放出手段と、点火器とを備えてい
ることを特徴とするものである。請求項７の発明は、請
求項１乃至請求項６の何れか記載のエアバッグ用ガス発
生器において、スタータと密封容器との間に、ノズルを
備えていることを特徴とするものである。

【００２１】請求項８の発明は、請求項１乃至請求項７
の何れか記載のエアバッグ用ガス発生器において、高圧
容器は、アルミニウム、ステンレス・スチール、ガラス
繊維強化プラスチックスであることを特徴とするもので
ある。請求項９の発明は、請求項１乃至請求項８の何れ
か記載のエアバッグ用ガス発生器において、分解性液体
は、過酸化水素水溶液又は水酸基硝酸アンモニウム水溶
液であることを特徴とするものである。

【００２２】請求項１０の発明は、請求項９記載のエア
バッグ用ガス発生器において、過酸化水素水溶液は、３
５重量％〜６４．５重量％の水溶液であることを特徴と
するものである。請求項１１の発明は、請求項７記載の
エアバッグ用ガス発生器において、分解促進物質は、ア
ルカリ金属又はアルカリ土類金属の過金属酸塩、アルカ
リ金属又は金、白金、銀、銅から成る金属酸塩、ランタ
ノイド系の酸化物、金、白金、銀、銅の粉末であること
を特徴とするものである。

【００２３】請求項１２の発明は、請求項１１記載のエ
アバッグ用ガス発生器において、アルカリ金属の過金属
酸塩は、過マンガン酸カリウムであることを特徴とする
ものである。請求項１３の発明は、請求項１乃至請求項
１２の何れか記載のエアバッグ用ガス発生器において、
第二反応室には、分解性液体を分解させる線材から構成
される網状構造物が内蔵されていることを特徴とするも
のである。

【００２４】請求項１４の発明は、請求項１３記載のエ
アバッグ用ガス発生器において、線材は、パラジウム、
金、白金、銀、銅、鉄、ステンレススチールであること
を特徴とするものである。請求項１５の発明は、請求項
１３又は請求項１４記載のエアバッグ用ガス発生器にお
いて、線材は、請求項１１記載の分解促進物質で被覆さ
れていることを特徴とするものである。

【００２５】請求項１６の発明は、請求項１乃至請求項
１５の何れか記載のエアバッグ用ガス発生器において、
密封容器は、アルミニウム、チタニウム、ステンレスス
チール、フッ素樹脂を含む合成樹脂であることを特徴と
するものである。請求項１７の発明は、請求項１又は請
求項１６の何れか記載のエアバッグ用ガス発生器におい
て、密封容器の内面は、フッ素樹脂で被覆されているこ
とを特徴とするものである。

【００２６】請求項１８の発明は、請求項１乃至請求項
１７の何れか記載のエアバッグ用ガス発生器において、
第一の空間と第二の空間との間には、触媒ネットが配さ
れていることを特徴とするものである。請求項１９の発
明は、請求項１乃至請求項１８の何れか記載のエアバッ
グ用ガス発生器において、スタータには、密封容器の中
央部に突出するノズルが設けてあることを特徴とするも
のである。

【００２７】請求項２０の発明は、請求項１乃至請求項
１９の何れかに記載のエアバッグ用ガス発生器におい
て、スタータに、液体の分解生成物の温度が少なくとも
２０００°Ｋ以上を与える燃焼によって高エネルギーを
発生する物質を内蔵することを特徴とするものである。
請求項２１の発明は、請求項２０記載のエアバッグ用ガ
ス発生器において、高エネルギーを発生する物質は、顆
粒及びペレット状のボロンと硝酸カリウムの組成物であ
ることを特徴とするものである。

【００２８】請求項２２の発明は、請求項２０記載のエ
アバッグ用ガス発生器において、高エネルギーを発生す
る物質は、顆粒及びペレット状のボロンと硝酸カリウム
の組成物と、顆粒及びディスク状の末端水酸基ポリブタ
ジエン、過塩素酸アンモニウムとアルミニウム粉から成
る組成物であることを特徴とするものである。請求項２
３の発明は、請求項１８に記載のエアバッグ用ガス発生
器において、触媒ネットは、＃１０〜＃５０メリヤス織
ステンレススチール金網に過マンガン酸カリウムを末端
水酸基ポリブタジエンをバインダーとして被覆しディス
ク状に圧縮成形されていることを特徴とするものであ
る。

【００２９】（作用）本発明者は、エアバッグモジュー
ルに組み込まれるガス発生器に安定化された５５〜６０
重量％の濃度を持つ過酸化水素水溶液を用いる研究を行
った。このような低濃度の過酸化水素水溶液は、２３３
゜Ｋ以下の凍結点を示すアゼオトロピックな性質があ
り、密閉容器中に長期貯蔵の間、自己加速分解による自
然爆発事故による危険性が無く、低い生産コスト、及び
モジュールの小型化に寄与する好ましい特性を持ってい
る。

【００３０】先ず、第一にエアバッグから環境へ放出さ
れる過酸化水素の分解生成物はクリーンな酸素、水靄及
び乾いた水蒸気のみであることを強調したい。乗用車に
実際搭載されるエアバッグに過酸化水素水溶液のみ、或
いは加圧酸素下の過酸化水素水溶液を充填すると、好適
なガス発生器を得ることを確認した。ここでは、過酸化
水素水溶液に自然燃焼生成物を投入し、指定された時間
に過酸化水素の分解が起こるスタータの開発及び２段階
射出法の開発をするため肉厚のガス発生器を用いて実施
した。

【００３１】車が衝突した時イニシエータが発火し、続
いてメインブースタが発火する。イニシエータにはＢ／
ＫＮＯ₃火工物質粒子とペレットを使用し、触媒粉末及
びブースタには火工物質粉末と高エネルギー物質を用い
た。総量は約３〜７ｇであった。

【００３２】ガス発生器は、ガス発生剤カートリッジを
収納する第一反応室と、過酸化水素の分解を完壁にする
触媒ネットが置かれる第二反応室に分かれている。試験
用ガス発生器システムは、厳格な安全と環境基準に適合
できるよう、且つ性能に合致するよう試験を実施した。
日本においては、２４３．１６〜３５８．１６゜Ｋの温
度範囲で６０リットルと１５０リットルのエアバッグの
展開が求められている。

【００３３】５５〜６０重量％濃度の過酸化水素水溶液
の凍結点及び沸点は、図１に示してある如く、自動車メ
ーカーが要求する作動温度範囲２３３〜３６３゜Ｋの外
側にある。図１は過酸化水素水溶液の基本物性を示して
いる。図中、（Ａ）は各濃度における沸点と比重を示
し、（Ｂ）は過酸化水素水溶液濃度と凝固点の変化を示
している。

【００３４】（Ｂ）からは過酸化水素の含有率が６０重
量％のところで凝固点の極小値を示すことがわかる。イ
ンフレータは、車が置かれる厳しい低温環境であっても
一定性能を保つ必要がある。このため低温環境下におい
ても過酸化水素水溶液が凍るトラブルを避けることが必
要である。

【００３５】然しながら、図１の（Ｂ）は低温環境要件
値２４３．１６゜Ｋでも凍ることのないことを示してい
る。図１の（Ｂ）は横軸に過酸化水素の濃度、縦軸に温
度が示され曲線は各々の含有率での凝固点を示しポイン
トを結んだものである。又、図中に示されている数値は
代表的な含有率での凝固点である。

【００３６】この図から過酸化水素の含有率６０重量％
のもので凝固点が極小値の２１７．７６゜Ｋを示してい
ることがわかる。これは過酸化水素の含有率６０重量％
のものは２１７．７６゜Ｋ以上の環境下であれば凍らな
いことを示している。又、過酸化水素の凝固点は、過酸
化水素の含有率６０重量％を最小値として高濃度側及び
低濃度側の何れに進んでも、それよりも高くなる。例え
ば、過酸化水素の含有率５０重量％では２２３．１６゜
Ｋ、過酸化水素の含有率７０重量％では２３２．９６゜
Ｋとなり、過酸化水素の含有率３５重量％では２４０．
５６゜Ｋとなる。

【００３７】従って、低温環境要件値２４３．１６゜Ｋ
を満足するためには、過酸化水素の含有率が３５重量％
以上でなければ、凍るトラブルを回避することができな
い。以上のことから、過酸化水素の含有率は、３５重量
％〜６４．５重量％、好ましくは５０重量％〜６０重量
％である。更に言うならば、過酸化水素の含有率が１
１．５重量％〜３０重量％の範囲では、過酸化水素は低
温環境下で、ガスを発生するという本来の目的を達成す
ることができないということがわかる。

【００３８】又、図１の（Ａ）は沸点についても高温環
境要件値３５８．１６゜Ｋに対し過酸化水素の含有率が
６０重量％では、沸点３９３．１６゜Ｋと問題のない値
を示している。このことは、過酸化水素水溶液がインフ
レータの環境温度に対して充分な許容範囲を持っている
ことを示している。

【００３９】然し、過酸化水素の最も不安な問題は高温
における安定性と老化特性である。ガス発生器の動作特
性で許容できる低下率は５重量％である。この許容限界
は、若し加熱されたガスがエアバッグ展開の役割を果た
すハイブリッドシステムと結び付けば、５０重量％まで
減ずることができる。図２は、低濃度過酸化水素のその
他の有利な点を示している。

【００４０】貯蔵中の自己加熱分解によって爆発が起こ
る危倹性のないことを示している。ガス発生剤は密閉容
器に充填されているので、自己加熱が自然分解を加速す
る境界線の６４．５重量％を超えて濃度は増加しない。
図２は、過酸化水素水溶液の濃度に対する生成ガスの組
成と温度の変化を示している。

【００４１】図中、実線で示されたＸ（Ｈ₂０），Ｘ
（０₂）は各濃度における分解ガスのモル濃度を示し、
Ｙ（Ｈ₂０），Ｙ（０₂）は体積百分率の濃度を示してい
る。又、図中に示された過酸化水素水溶液の濃度から、
分解時におけるガスの状態を知ることができる。即ち、
過酸化水素の含有率が１１．５重量％以下では、熱を与
えられても気化せず液体の状態を保つ。又、過酸化水素
の含有率が６４．５重量％以上では水は加熱蒸気と成
り、分解ガス温度は急上昇することがわかる。例えば、
過酸化水素の含有率が１００重量％では分解ガス温度が
１２００゜Ｋ近くを示す。

【００４２】然し、過酸化水素の含有率が１１．５重量
％〜６４．５重量％の範囲内では飽和水蒸気の状態で存
在し、常圧の場合を例にとれば水の高い蒸発潜熱によっ
て温度が抑制され、過酸化水素水溶液の分解ガス温度は
３７３．１６゜Ｋ（飽和水蒸気温度）で頭打ちとなる。
又、この図２から、圧力１ＭＰａの状態であっても分解
ガス温度は４７３．１６゜Ｋ程度に抑えられることが読
み取れる。

【００４３】ここで使用している過酸化水素の含有率を
６０重量％とすれば、その分解ガス組成は１８重量％の
酸素を含む水蒸気と僅かな量の液体の水に限られるの
で、空気とほぼ同様な組成のクリーンなガスが発生する
ことがわかる。又、エアバッグの展開時の圧力は、大気
圧＋０．１ＭＰａ程度であるので、ガス温度も３８３．
１６゜Ｋ以下に抑えられる。このため、他ガス発生剤の
ように分解生成物によりバッグ材を焼損する虞は全くな
く、更に火炎も発生しないことが特徴としてあげられ
る。

【００４４】このように、本発明に用いられる中濃度の
過酸化水素は、エアバッグへの応用に際し、密閉状態で
貯蔵し、保存して濃度上昇が避けられる環境に置けば高
い安全性を保証できる。処で、自動車用エアバッグを展
開して乗員を保護するためには、少なくとも５０ｍｓ以
内に分解反応を終了しガスを発生させ、エアバッグを１
００％展開させていなければならない。

【００４５】そこで、本発明では、過酸化水素の分解触
媒としてアルカリ金属又はアルカリ土類金属の過金属酸
塩、アルカリ金属又は金，白金，銀，銅から成る金属酸
塩、ランタノイド系の酸化物、金，白金，銀，銅の粉末
の何れかに選択し、これに点火薬、伝火薬と呼ばれる火
薬類を混合し、火薬の亜音速に近い分解反応を用いて数
ｍｓ以内にこの分解触媒を過酸化水素内に拡散させる。
火薬の燃焼熱と分解触媒の拡散速度によって５０ｍｓ以
内に分解を終了させることができる。

【００４６】過酸化水素ガス発生器を自動車用エアバッ
クに使用する場合は、必ずカートリッジ内に空間を設け
なければならない。助手席用ガス発生器では、ディフュ
ーザ・ノズルで排出ガスを閉塞しなければならないの
で、充填されたガス発生剤液体のほぼ二倍の容積が必要
である。一方、高い環境温度で作動中の最高圧力は我々
が上限として設定した５０Ｍｐａを超える可能性があ
る。

【００４７】図１１は、空間に２Ｍｐａの酸素を導入す
ると最高圧力が増加するけれども、増加率は２％以下で
あることを示している。然し、たとえ過酸化水素の分解
が長期貯蔵の間数％進行したとしても、空間の加圧はカ
ートリッジの内外間の圧力平衡を作ることによってカー
トリッジが破壊することを防ぐ役目を果たしている。

【００４８】運転手席用ガス発生器に必要な空間容積
は、第二反応室のディフューザに閉塞が不要な場合、カ
ートリッジの３０〜５０％である。請求項１乃至請求項
１７においては、車輛衝突時、車輛に取り付けられた衝
突感知サンサーからの信号により点火器に電流が流れ、
点火器が作動すると、点火器に含まれる点火薬の燃焼に
よって点火器から高温のガスが発生する。

【００４９】この高温ガスによって分解触媒用容器に配
置された放出薬が点火する。放出薬の燃焼によって発生
する高温ガスの圧力は、密封容器の一部を破壊し、分解
性液体の中に分解促進物質（触媒）を高速で放出する。
放出された分解促進物質（触媒）は放出薬の燃焼で発生
したガスの圧力で急激に撹拌され、分解性液体は分解促
進物質（触媒）と接触して分解する。

【００５０】分解性液体が分解促進物質（触媒）と放出
薬から出る熱によって分解し、密封容器内の圧力が予定
された値に達すると、密封容器と破裂板が破壊して分解
生成ガスが第二反応室に流入する。未反応の生成ガスは
第二反応室を通過する時間内で完全に分解し、高圧容器
の側面に設けられたガス排出口よりエアバッグへガスが
供給される。

【００５１】第二反応室内では、分解促進物質（触媒）
で作られた、或いは分解促進物質（触媒）で被覆された
網状構造物により、分解を完全にし、且つ、ガス発生器
内で発生する破裂板の破片や固形生成物の濾過をするこ
とができる。請求項１８乃至請求項２３においては、車
両衝突時、車両に取り付けられた衝突感知センサーから
の信号により点火器に電流が流れ点火器が作動する。

【００５２】点火器に含まれる点火薬の燃焼によって点
火器から高温のガスと固体微粒子が発生する。点火器か
ら放出された高温のガスと固体微粒子は、スタータに含
まれる高エネルギー物質を発火し燃焼させる。高エネル
ギー物質は、表面積対質量の比が大きい顆粒と、表面積
対質量の比が小さいペレット或いはディスク状の加圧成
形物から構成される。

【００５３】高エネルギー物質の燃焼によって発生する
高温ガスの圧力は、第１反応室に配置された分解性液体
を封入した密封容器の中央部に突出したスタータノズル
を通して密封容器を貫通し、分解性液体内に開放され
る。高エネルギー物質の燃焼によって発生する高温のガ
スと固体微粒子がスタータノズルから高速度で分解性液
体内に放出され急速混合が行われて、分解性液体は高温
度によって急激に熱分解する。

【００５４】スタータから分解性液体に与えられる熱
と、分解性液体の分解による発熱によって、分解性液体
の分解生成ガスの温度は、第１反応室の第一の空間に流
入する。第一の空間に流入した高温の分解生成ガスは、
第一の空間と第二の空間の間に配置された触媒ネットに
よって初期流動は閉塞される。分解性液体分解で生成し
た高温と、分解生成物に含まれる酸素によって、触媒ネ
ットを被覆しているバインダーが燃焼し、触媒ネットに
通気孔を形成した後、分解生成ガスは触媒を通過して第
二の空間に流入する。

【００５５】第二の空間内で、触媒ネットを通過する分
解生成物と、触媒ネットに被覆しているバインダーと共
に用いられている分解性液体の分解触媒との反応を終焉
させ、且つバインダーの燃焼によって生成するガスの無
毒化を行うことができる。第二の空間内で完全に反応し
無毒化されたガスは、高圧容器のエアバッグへのガス排
出口の内壁に配置されたフイルターネットで、反応で生
成した微量の固体残渣及び密封容器の破裂で発生した微
小破片を濾過してエアバッグ内へ排出される。

【００５６】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す実施形
態に基づいて説明する。図３は、請求項１乃至請求項１
６の発明に係るエアバッグ用ガス発生器の一実施形態を
示す。尚、本実施形態に係るエアバッグ用ガス発生器は
助手席用のエアバッグ（１５０リットル）モジュールに
使用されるものである。

【００５７】図において、１は壁面にエアバッグ（図示
せず）へのガス排出口２を有する円筒状の高圧容器を表
す。この高圧容器１は、例えば、ＪＩＳＡ２０１７の
アルミニウム材から成り、底部４に貫通孔５を有する第
一筒部３と、天板９側にガス排出口２を有する第二筒部
７とで構成されている。

【００５８】第一筒部３には、底部４側から開口部に向
かってスタータ２０、ノズル３０を設けた仕切板２９、
分解性液体１１を封入した密閉容器１０、この密閉容器
１０と同容積の第一の空間１２、ノズル１５を備えた仕
切板１４が取り付けられている。第一筒部３及び第二筒
部７には、夫々の開口端部の内側に雌螺子部６、８が形
成されている。

【００５９】第一筒部３と第二筒部７は、中央に貫通孔
１７を有する連結金具１６の雄螺子部１８を雌螺子部
６、８と螺合させることによって結合される。スタータ
２０は、点火器２１と、分解触媒用容器２３と、取付金
具２４とで構成されている。スタータ２０の中に、火工
物質組成物以外にＫＭｎＯ₄粉が混入されている。

【００６０】点火器２１は、通電により発熱する発熱体
に火薬類を接触させたものを用いる。この発熱体は、ニ
クロム線及び薄膜抵抗体等が用いられる。又、火薬類
は、黒色火薬、ロダン鉛、トリシネート等がある。点火
器２１には、導線２２が連絡しており、この導線２２を
介して衝突事故や自損事故を関知する加速度センサー
（図示せず）からの信号に基づく作動指令により、点火
するようになっている。

【００６１】分解触媒用容器２３内には、過酸化水素の
分解触媒が充填されている。この過酸化水素の分解触媒
としては、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の過マン
ガン酸塩、アルカリ金属又は金，白金，銀，銅から成る
クロム酸塩、ランタノイド系の酸化物、金，白金，銀，
銅の粉末がある。

【００６２】分解触媒用容器２３の上部は、ノズル３０
を設けた仕切板２９が取り付けてある。取付金具２４
は、点火器２１を収納する凹部２５と、分解触媒用容器
２３を収納する凹部２６とを有する断面Ｔ字状の金具で
あり、導線２２を取り付ける底部側の外周に雄螺子部２
７が形成されている。雄螺子部２７には、螺子２８が螺
合される。

【００６３】分解性液体１１が８０〜１００ミリリット
ル充填されている１１０ミリリットルの容積を持つ密閉
容器１０は、アルミニウム、チタニウム、ステンレスス
チール、４フッ化エチレン樹脂（ＰＴＦＥ）、４フッ化
エチレン・パーフロロプロピルビニルエーテル共重合体
（ＰＦＡ）、４フッ化エチレン６フッ化プロピレン共
重合体（ＦＥＰ）、３フッ化１塩化エチレン樹脂（ＰＣ
ＴＦＥ）等のフッ素樹脂又はポリエチレン等の合成樹脂
で作られている。

【００６４】密封容器１０は、分解性液体１１の経時変
化を抑制するため重金属を含まない純アルミニウム材で
作られることが望ましい。内蔵された分解性液体１１が
インフレータの使用中、洩出することを防止するため、
二重カシメ等完全な密封が必要である。又、フッ素樹脂
（例えば、登録商標テフロン等）は経時変化抑制に有効
であるので、密封容器１０が金属製の場合にはその内面
に被覆する。勿論、密封容器１０をフッ素樹脂で作るこ
とは有効である。

【００６５】分解性液体１１は、過酸化水素水溶液、水
酸基硝酸アンモニウム水溶液、又は分解してガスを発生
する液体を使用することができるが、特に過酸化水素水
溶液が好適である。例えば、過酸化水素の６０重量％水
溶液１００ミリリットルは潜在的に１．０６モルの酸素
と４．７８モルの乾いた水蒸気を発生する。

【００６６】図１に示したように、濃度は自己加熱の虞
のない安全な組成で６４．５重量％以下である。従っ
て、爆発の危険性も容器中の急激な圧力上昇も絶対に起
こらない。第一の空間１２は、円筒状のスペーサ１３に
よって密封容器１０と連結金具１６との間に形成されて
いる。第一の空間１２の容積は、約１８０ミリリットル
である。

【００６７】第一の空間１２の上部には、ノズル１５を
設けた仕切板１４が配設されている。この仕切板１４
は、破裂板１９を介して連結金具１６に取り付けられて
いる。ここで、仕切板１４のノズル１５は、図４に示す
ように、中央に１個の６．０ｍｍφの孔を設けると共
に、その周囲に９０゜間隔で同心円状に４個の４．５ｍ
ｍφの孔を設けることによって構成されている。

【００６８】分解性液体１１を封入した密閉容器１０と
第一の空間１２によって、第一反応室３１が形成され
る。第二筒部７は、天板９側に設けたガス排出口２の内
側には、網状構造物３３が配置されている。網状構造物
３３は、分解性液体１１の分解促進物質（触媒）として
使用される金属から作られる金網又はフェルト、或いは
多孔体である。分解性液体１１が過酸化水素水溶液であ
るときは銅製の金網が望ましい。

【００６９】網状構造物３３を構成する線材が分解性液
体１１の微粒分解促進物質（触媒）で被覆したものは、
より効果的である。第二筒部７は、第二の空間３４を形
成する。そして、第二の空間３４と網状構造物３３によ
って第二反応室３２を構成する。次に、本実施形態の作
用を説明する。

【００７０】車輛衝突時、車輛に取り付けられた衝突感
知サンサー（図示せず）からの信号により点火器２１に
電流が流れ、点火器２１が作動すると、点火器２１に含
まれる点火薬の燃焼によって点火器２１から高温のガス
が発生する。

【００７１】この高温ガスによって分解触媒用容器２３
に配置された放出薬が点火する。放出薬の燃焼によって
発生する高温ガスの圧力は、密封容器１０の一部を破壊
し、分解性液体１１の中に分解促進物質（触媒）を高速
で放出する。放出された分解促進物質（触媒）は放出薬
の燃焼で発生したガスの圧力で急激に撹拌され、分解性
液体１１は分解促進物質（触媒）と接触して分解する。

【００７２】分解性液体１１が分解促進物質（触媒）と
放出薬から出る熱によって分解し、密封容器１０内の圧
力が予定された値に達すると、密封容器１０と破裂板１
９が破壊して分解生成ガスが第二反応室３２に流入す
る。未反応の生成ガスは第二反応室３２を通過する時間
内で完全に分解し、高圧容器１の側面に設けられたガス
排出口２よりエアバッグへガスが供給される。

【００７３】第二反応室３２内では、分解促進物質（触
媒）で作られた、或いは分解促進物質（触媒）で被覆さ
れた網状構造物３３により、分解を完全にし、且つ、ガ
ス発生器内で発生する破裂板１９の破片や固形生成物の
濾過をすることができる。次に、本実施形態に係るエア
バッグ用ガス発生器によって環境試験を行ったが、特
に、環境温度は第一反応室３１及び第二反応室３２の容
積、６０重量％の過酸化水素水溶液の充填量、第一反応
室３１の空間容積、及びスタータ配合物の組成決定に殆
ど影響しないという挙動特性の保存性を強調したい。

【００７４】よく知られている如く、過酸化水素の分解
熱は次の通りである。Ｈ₂０₂ → Ｈ₂０＋1/2０₂＋９８．１６ＫＪ（１）第一反応室３１内は液相で、ここから放出された水は、
第一反応室３１内で初期温度（Ｔｉ）から上昇する最高
温度（Ｔｆ）５００〜６５０゜Ｋを設定することにより
乾いた水蒸気が得られる。

【００７５】スタータ２１の組成と量を数式１に基づい
て計算した。

【数１】ここに、Ｃｐｇ、Ｃｐ１及びＣｐｓは仮定最高圧力の元
で、第一反応室３１における反応生成物中の酸素ガス、
液体の水、及び固体の水の比熟、△Ｈｒ、△Ｈｓ、及
び、△Ｈｍは過酸化水素、スタータ２０から生ずる単位
重量当たりの反応熱及び水の融解熱、ｍｒ及びｍｓはそ
れぞれ過酸化水素及びスタータの質量である。Ｔｍは水
の融点である。

【００７６】過加熱された水は、常に第一反応室３１内
で液体状態にあると仮定している。従って、数式（２．
１）（２．２）には蒸発熱は考慮されていない。実質的
に、スタータ２０の発熱は２３７゜Ｋの状態から決定し
た。ノズル１５を通って第二反応室３２へ放出される流
れは、過加熱された液体の水とガス状の酸素の二相から
成り立っている。

【００７７】この中の未反応過酸化水素は、網状構造物
３３に付着するＫＭｎＯ₄を通って水と酸素に変換され
る。第一反応室３１内にある反応生成物中の過加熱状態
にある水は臨界圧力（２２．１２ＭＰａ）を超えている
が、最高温度は臨界温度（６４７．３゜Ｋ）の近くにあ
る。それは、初期温度、スタータの強さ、分解性液体の
充填量に関係している。

【００７８】数式（２．１）（２．２）の水のエンタル
ピーは、水の初期温度と（ｔｂ）の間のエンタルピー
差、沸点から最終温度（ｔｆ）まで乾いた水蒸気の加熱
に要するエンタルピー、水の蒸発熱、溶融熱、及びｔｂ
と最終温度（ｔｆ）の間の酸素のエンタルピー差の統計
である。最終温度（ｔｆ）を水の沸点以上であると仮定
すると、広範囲の環境温度のもとでエアバッグに必要な
乾いた水蒸気と酸素から、分解性液体とスタータ配合物
の量が決定できる。

【００７９】自動車産業は、エアバッグが２４３．１６
〜３５８．１６゜Ｋの温度で完全に展開していなければ
ならない酷しい要求を課している。このことから、運転
手席用及び助手席用共にガス発生器は、初期温度２４
３．１６゜Ｋからスタータして０．１５ＭＰａで乾いた
水蒸気に成る最終温度４２３゜Ｋが実現できるよう設計
した。

【００８０】一般的に、ガス発生器の性能やエアバッグ
・モジュールに対する適用性は６０リットルの定容積タ
ンクテストによって評価されている。図５及び図６に車
輌衝突事故時の、搭乗者の動きに合致する運転手席用及
び助手席用エアバッグモジュールの調整範囲が示されて
いる。然し、今日各自動車メーカーは、異なる車輌毎の
カテゴリー、寸法、車輌構造固有の破壊衝撃の伝播の見
地から、それぞれ異なる受入可能な調整範囲を設定して
いる。

【００８１】従って、商業的に流通しているエアバッグ
システムの受入可能な調整範囲は、図５及び図６に示さ
れているよりはもっと狭められている。このシステムが
持っているエアバッグが展開しつつある間の主要時間配
分は衝突を検知し、スクイブが点火しカートリッジの蓋
が開通するまで０〜１５ｍｓになっている。

【００８２】運転手席用エアバッグ（６０リットル）及
び助手席用エアバッグ（１５０リットル）は、それぞれ
４５〜６０ｍｓ及び７０〜１００ｍｓで完全に展開しな
ければならない。搭乗者が跳ね返される６０〜１３０ｍ
ｓの間、エアバッグは完全に展開し続けなければならな
い。

【００８３】その後、急速にしぼむようになっている。
第一反応室３１の反応生成物の過加熱水は、液体状態に
あり、臨界圧力（２２．１Ｍｐａ）以上で、図７に示す
如く臨界温度（６４７゜Ｋ）以下である。この事実は、
適切な設計特にガス発生器の各反応室寸法の決定には、
過圧力（0ver Pressure）は実際上重要な論点ではない
ことを示唆している。

【００８４】図８、図９及び図１０に示した如く、６０
リットルタンクテストで助手席用ガス発生器から放散さ
れるガス状生成物が、低温及び高温で描く圧力−時間履
歴は図５の調整範囲内に入っている。６０重量％の過酸
化水素の分解速度は、火工物質粉と触媒の混合物で図６
に示された調整範囲内に入るよう調整できるので、運転
席用エアバッグ・システムで要求される性能に調整する
ことは、容易である。

【００８５】従って、ガス発生器の特別な変更を伴う設
計においても、スタータ組生物の研究においても分解速
度のコントロールが求められる。図８、図９及び図１０
からＰｃ１は２０〜３０ＭＰａになっている。この圧力
は、第一反応室３１と第二反応室３２との間のノズル１
５でコントロールされる。図２から分解ガスの温度は約
６００゜Ｋである。ここで、図１２に示す水（Ｈ ₂Ｏ）
の状態線図によれば、６００゜Ｋ、２０〜３０ＭＰａは
液体の水である。これがエアバッグ内の低圧（１０^-1Ｍ
Ｐａのオーダー）で完全に気体の水に成る。従って、エ
アバッグ内で液体の水にならないように、ノズル１５に
よって第一反応室３１の圧力と温度をコントロールしな
ければならない。

【００８６】処で、過酸化水素ガス発生器を自動車用エ
アバックに使用する場合は、第一反応室３１のように、
密封容器１０の上部に第一の空間１２を設けなければな
らない。助手席用ガス発生器では、ディフューザ・ノズ
ルで排出ガスを閉塞しなければならないので、充填され
た分解性液体液体のほぼ二倍の容積が必要である。

【００８７】一方、高い環境温度で作動中の最高圧力は
我々が上限として設定した５０Ｍｐａを超える可能性が
ある。図１１は、空間に２ＭＰａの酸素を導入すると最
高圧力が増加するけれども、増加率は２％以下であるこ
とを示している。然し、たとえ過酸化水素の分解が長期
貯蔵の間数％進行したとしても、空間の加圧は密封容器
１０の内外間の圧力平衡を作ることによって密封容器１
０が破壊することを防ぐ役目を果たしている。

【００８８】運転手席用ガス発生器に必要な空間容積
は、第二反応室３２のディフューザに閉塞が不要な場
合、密封容器１０の３０〜５０％である。自動車産業
は、エアバッグ用分解性液体の老化特性に関して、１０
〜１５年にわたる長期安定性を課している。今まで、過
酸化水素をエアバッグの展開用分解性液体として使うこ
とは、固有の大きい自然分解速度のため実行上希望のな
い冒険と一般的に信じられていた。

【００８９】然し、過酸化水素水溶液に安定剤を添加す
ることによって、容器の内面にフッ素樹脂をコーティン
グすることによって１０年以上の高い安定度を保証する
ことができた。過酸化水素エアバッグシステムは、主た
る反応生成物が乾いた水蒸気と酸素であるクリーンなガ
スを放出するところに価値がある。

【００９０】乾いた水蒸気は、部分的に工アバッグ内で
凝縮し、ポリアミド繊維製のエアバッグが引火しない役
目を果している。運転手席用及び助手席用エアバックモ
ジュールに、それぞれ６０重量％過酸化水素水溶液が４
５〜６０ミリリットル及び８０〜１００ミリリットル使
用される。運転手席用ガス発生器の寸法は、小型化とコ
スト低減の必要性に対応している。

【００９１】然し、助手席用ガス発生器は、コスト低減
を可能としても、寸法においてはアジ化ナトリウム或い
はテトラゾール系の分解性液体を充填した現行のガス発
生器の寸法に近い。図１３は、請求項１、請求項１８乃
至請求項２３に係るエアバッグ用ガス発生器の一実施形
態を示すものである。

【００９２】図において、４１はガス発生器４０の円筒
状外殻構造物である有底の高圧容器を示す。高圧容器４
１は、底部５１に貫通孔５２を有する第一筒部５０と、
底部６１に貫通孔６２を有し第一筒部５０の開口端部５
３の内壁面に設けた雌ねじ部５４に底部６１側の外壁面
に設けた雄ねじ部６３を介して螺着される第二筒部６０
と、天井７１側にガス排出口７２を有し第二筒部６０の
開口端部６４の外壁面に設けた雄ねじ部６５に底部７３
側の内壁面に設けた雌ねじ部７４を介して螺着される第
三筒部７０とで構成されている。

【００９３】高圧容器４１は、例えば、ＪＩＳＡ２０
１７等のアルミニウム材から成るが、ステンレス・スチ
ール或いは繊維強化プラスチックを使用することができ
る。第一筒部５０は、有底の筒状容器で構成され、底部
５１側から開口端部５３に向かってスタータ８０、分解
性液体１１１を封入した密閉容器１１０が取り付けられ
ている。

【００９４】スタータ８０は、図１３及び図１４に示す
ように、外壁面に第一筒部５０の内壁面に設けた雌ねじ
部５５を介して螺着される雄ねじ部８２を有すると共
に、底部８３に点火器１００を装着する貫通孔８４を有
する有底の筒状容器８１と、この筒状容器８１の開口端
部８６の外壁面に設けた雄ねじ部８７に底部８９側の内
壁面に設けた雌ねじ部９０を介して螺着されると共に天
井部９１に突起管９４を装着する貫通孔９２を設けた設
けた蓋部材８８と、天井９５側の側壁部９６に複数のノ
ズル９８を有すると共に蓋部材８８の貫通孔９２の内壁
面に設けた雌ねじ部９３に側壁部９６の底部側の外壁面
に設けた雄ねじ部９７を介して螺着される筒状の突起管
９４とで構成されている。

【００９５】スタータ８０の上部には、分解性液体１１
１を充填した密封容器１１０が載置されている。密封容
器１１０の底部側には、突出管９４を嵌入するための凹
部１１２が形成されている。点火器１００の脚線１０１
は、第一筒部５０の底部５１側の貫通孔５２から外部に
導き出されている。

【００９６】又、本実施形態では、突起管９４は、内径
４mmφ、外径８mmφとした。又、突起管９４に設けたノ
ズル９８は、突起管９４に中心軸と直角方向にガスが噴
出するように穿孔されており、その孔径は、エアバッグ
の要求展開性能に合致するように設定されるが、通常
１．５mmφで４箇所穿孔することが望ましい。更に、筒
状容器８１の内側空間８５には、高エネルギー物質１０
５が充填されている。

【００９７】高エネルギー物質１０５は、ガス発生器４
０から排出されるガスがエアバッグ（図示せず）の展開
中に凝縮しないよう分解性ガスの分解生成物の温度が、
第二筒部６０で形成される第一の空間６６と密封容器１
１０から成る第一反応室で約２０００°Ｋ〜２５００°
Ｋに達するのに必要なエネルギーを放出する必要があ
る。

【００９８】高エネルギー物質１０５として公知の火薬
組成物を使用することができるが、望ましいのは、化学
等量比にあるＢ／ＫＮＯ₃組成物である。この場合、次
の燃焼反応式に示される如く大きな発熱量を得ることが
できる。１０Ｂ＋６ＫＮＯ₃→２Ｂ₂Ｏ₃＋６ＫＢＯ₂＋３Ｎ₂＋１
０６９Ｋｃａｌ更に望ましいのは、過塩素酸アンモニウムを酸化剤とす
る推進薬をＢ／ＫＮＯ ₃組成物に付加して使用すると、
推進薬の燃焼によって発生するＫ₂Ｏ蒸気が次式の如く
反応して、発生するガスを無毒化し、発生する固体粒子
を除去し易くなる利点がある。

【００９９】２ＫＢＯ₂＋２ＨＣｌ→２ＫＣｌ＋Ｂ₂Ｏ₃
＋Ｈ₂０＋１４７Ｋｃａｌスタータ８０に使用される高エネルギー物質１０５の質
量と、スタータ８０の筒状容器８１と蓋部材８８とで形
成する内部空間８５の内容積の比、即ち装填比重、及び
高エネルギー物質１０５の質量、並びに高エネルギー物
質１０５の表面積と質量の比は、ノズル９８から分解性
液体１１１へのジェット気流の初速度と、起動時の分解
性液体１１１の分解効率に大きい影響を与える。

【０１００】エアバッグの要求展開性能を満足するため
には、スタータ８０の高エネルギー物質１０５の装填比
重は約０．３〜約０．９０ｇ／ｍｌにすることが必要で
あるが、０．４５〜０．５５ｇ／ｍｌとすることが望ま
しい。高エネルギー物質１０５としては、Ｂ／ＫＮＯ₃
組成物２．０〜３．０ｇと推進薬２．０〜３．０ｇの混
合物が望ましく、特にＢ／ＫＮＯ₃の組成物約２．８ｇ
と推進薬約２．４ｇが最も望ましい。

【０１０１】この組合せにおいて、Ｂ／ＫＮＯ₃組成物
は、６mmφ×３．５mmのペレットと２０メッシュ不通過
の顆粒の組合せが望ましい。推進薬は、内径約５mmφ、
外径約２５mmφで、厚さ約２〜３mmのディスクと３mm³
の細粒の組合せが望ましい。分解性液体１１１は、過酸
化水素水溶液、水酸基硝酸アンモニウム水溶液又は分解
してガスを発生する液体を使用することができるが、特
に過酸化水素水溶液が好適である。

【０１０２】分解性液体１１１を封入する密封容器１１
０は、高圧容器４１の内壁、スタータ８０の蓋部材９１
及び第二筒部６０の底部６１に接している。密封容器１
１０は、アルミニウム或いは四弗化エチレン樹脂で作ら
れており、特に、分解性液体１１１の経時変化を抑制す
るため重金属を含ませない純アルミ材で作られることが
望ましい。

【０１０３】第二筒部６０は、貫通孔６２を設けた底部
６１が、密封容器１１０を安定的に保持する隔壁として
機能すると共に、内部空間が第一の空間６６を構成す
る。第二筒部６０と第三筒部７０との結合は、上述した
ように、第二筒部６０の開口端部６４の外壁面に設けた
雄ねじ部６５に、第三筒部７０の底部７３側の内壁面に
設けた雌ねじ部７４を介して螺着することによって行わ
れる。

【０１０４】本実施形態では、第二筒部６０は、有底の
筒状容器で構成され、第三筒部７０は、第二筒部６０の
開口端部６４を外嵌する大径の底部７３を有するキャッ
プで構成されている。そのため、第三筒部７０には、底
部７３側が開口しており、その内側は、天井７１に向か
って段階的に小さくなる階段状の段部７５，７６が形成
されている。又、段部７６と天井７１との間には、第二
反応室を形成するためのに第二の空間７７が形成されて
いる。この第二の空間７７は、段部７６と天井７１との
間において、側壁方向に拡径されている。

【０１０５】そして、第二筒部６０の第一の空間６６と
第三筒部７０の第二の空間７７との間には、破裂板１２
０、触媒ネット１２２が配設されている。即ち、下流側
に触媒ネット１２２が位置するように配置されている。
破裂板１２０は、２枚の円盤状の支持環１２１により挟
まれた状態で、段部７５に配され、段部７５と第二の筒
部６０の開口端部６４の先端とで挟持された状態で固定
されている。

【０１０６】破裂板１２０が、分解性液体が封入されて
いる密封容器１１０が万一破れたとき、分解性液体１１
１が触媒ネット１２２に接触してガス発生器４０の異常
作動を防ぐと共に、正常作動時の第一反応室の初期圧力
を維持する。又、触媒ネット１２２は、段部７６に設け
た雌ねじ部７８に外周に設けた雄ねじ部を螺合すること
により螺着された金属製の支持格子１２３の凹部１２５
内に装着されており、破裂板１２０の支持環１２１と支
持格子１２３とで挟持された状態で固定されている。支
持格子１２３には、第二の空間７７に開口するノズル１
２４が穿設されている。

【０１０７】触媒ネット１２２は、＃１０〜＃５０のメ
リヤス織ステンレス・スチールの網に末端水酸基ポリブ
タジエンをバインダーとして分解触媒を粘着させディス
ク状に圧縮成形したものである。ステンレス・スチール
の網は、＃３０が望ましく、分解性液体１１１の分解触
媒は、過マンガン酸カリウムが望ましい。

【０１０８】更に、第二の空間７７とガス排出口７２と
の間には、フィルターネット１２６が装着されている。
フイルターネット１２６は、ステンレス・スチール網、
セラミックスフェルト、或いは耐熱ガラス・クロスを用
いることができる。第一反応室に、支持格子１２３で支
持さる触媒ネット１２２を介して隣接する第二反応室内
にエアバッグへの排出口の内面に沿って円環状のフイル
ターネット１２６が配置されてる。

【０１０９】次に、本実施形態の作用を説明する。車両
衝突時、車両に取り付けられた衝突感知センサーからの
信号により点火器１００に電流が流れ点火器１００が作
動する。点火器１００に含まれる点火薬の燃焼によって
点火器１００から高温のガスと固体微粒子が発生する。

【０１１０】点火器１００から放出された高温のガスと
固体微粒子は、スタータ８０に含まれる高エネルギー物
質１０５を発火し燃焼させる。高エネルギー物質１０５
は、表面積対質量の比が大きい顆粒と、表面積対質量の
比が小さいペレット或いはディスク状の加圧成形物から
構成される。高エネルギー物質１０５の燃焼によって発
生する高温ガスの圧力は、第１反応室に配置された分解
性液体１１１を封入した密封容器１１０の中央部に突出
したスタータ８０から突出する突出管９４のノズル９８
を通して密封容器１１０を貫通し、分解性液体１１１内
に開放される。

【０１１１】高エネルギー物質１０５の燃焼によって発
生する高温のガスと固体微粒子が、ノズル９８から高速
度で分解性液体内に放出され急速混合が行われて、分解
性液体１１１は高温度によって急激に熱分解する。スタ
ータ８０から分解性液体１１１に与えられる熱と、分解
性液体１１１の分解による発熱によって、分解性液体１
１１の分解生成ガスの温度は、第１反応室の第一の空間
６６に流入する。

【０１１２】第一の空間６６に流入した高温の分解生成
ガスは、第一の空間６６と第二の空間７７の間に配置さ
れた触媒ネット１２２によって初期流動は閉塞される。
分解性液体分解で生成した高温と、分解生成物に含まれ
る酸素によって、触媒ネット１２２を被覆しているバイ
ンダーが燃焼し、触媒ネット１２２に通気孔を形成した
後、分解生成ガスは触媒を通過して第二の空間７７に流
入する。

【０１１３】第二の空間７７内で、触媒ネット１２２を
通過する分解生成物と、触媒ネット１２２に被覆してい
るバインダーと共に用いられている分解性液体の分解触
媒との反応を終焉させ、且つバインダーの燃焼によって
生成するガスの無毒化を行うことができる。第二の空間
７７内で完全に反応し無毒化されたガスは、高圧容器４
１のエアバッグへのガス排出口７２の内壁に配置された
フイルターネット１２６で、反応で生成した微量の固体
残渣及び密封容器１１０の破裂で発生した微小破片を濾
過してエアバッグ内へ排出される。

【０１１４】図１５は、請求項１、請求項１８乃至請求
項２３に係るエアバッグ用ガス発生器の一実施形態を示
すものである。図において、１４１はガス発生器１４０
の円筒状外殻構造物である有底の高圧容器を示す。高圧
容器１４１は、底部１５１に貫通孔１５２を有すると共
に底部１５１側側壁にガス排出口１５３を有し、内部に
複数の貫通孔１５５を有する段部１５４を有する第一筒
部１５０と、底部１６１に貫通孔１６２と第一筒部１５
０の複数の貫通孔１５５と連通する複数の連通孔１６３
を有し第一筒部１５０の段部１５４と開口端部１５６と
の間の空間１５８内に収容される第二筒部１６０と、第
一筒部１５０の開口端部１５６の外壁面に設けた雄ねじ
部１５７に底部１７１側の内壁面に設けた雌ねじ部１７
２を介して螺着されるキャップ１７０とで構成されてい
る。

【０１１５】高圧容器１４１は、例えば、ＪＩＳＡ２
０１７等のアルミニウム材から成るが、ステンレス・ス
チール或いは繊維強化プラスチックを使用することがで
きる。第一筒部１５０は、有底の筒状容器で構成され、
底部１５１側から開口端部１５６に向かってスタータ１
８０、第二筒部１６０、分解性液体１１１を封入した密
閉容器１１０が取り付けられている。

【０１１６】スタータ１８０は、底部１８２に点火器２
００を装着する貫通孔１８３を有すると共に高エネルギ
ー物質２０５を充填する収納空間１８４を有する有底の
筒状容器１８１と、この筒状容器１８１の底部１８２側
に形成され、第一筒部１５０の中心部に形成した貫通孔
１５２に連接する凹部１５９に嵌入される突起１８５
と、第二筒部１６０の複数の貫通孔１６３と連通する複
数の貫通孔１８７を有すると共に底部１６１上に載置さ
れるフランジ部１８６と、筒状容器１８１の頂部１９０
側に形成され、複数の貫通孔１８９を有するフランジ部
１８８と、天井１９５側の側壁部１９６に複数のノズル
１９８を有すると共に筒状容器１８１の頂部１９０の中
央に形成された貫通孔１９１の内壁面に設けた雌ねじ部
１９２に雄ねじ部１９４を介して螺着される筒状の突起
管１９４とで構成されている。

【０１１７】突起管１９４の天井１９５は、キャップ１
７０の中央に設けた凹部１７３内に嵌入している。スタ
ータ１８０の上部の突出管１９４を囲むように分解性液
体２１１を充填した円環状の密封容器２１０が配され、
密封容器２１０の底部はスタータ１８０の頂部１９０と
フランジ部１８８上に載置されている。

【０１１８】点火器２００の脚線２０１は、第一筒部１
５０の底部１５１側の貫通孔１５２から外部に導き出さ
れている。又、本実施形態では、突起管１９４は、内径
４mmφ、外径８mmφとした。又、突起管１９４に設けた
ノズル１９８は、突起管１９４に中心軸と直角方向にガ
スが噴出するように窄孔されており、その孔径は、エア
バッグの要求展開性能に合致するように設定されるが、
通常１．５mmφで４箇所窄孔することが望ましい。

【０１１９】更に、筒状容器１８１の内側空間１８４に
は、高エネルギー物質２０５が充填されている。又、第
二筒部１６０の底部１６１と筒状容器１８１のフランジ
部１８６との間に破裂板２２１が挟持されている。第一
筒部１５０の段部１５４と第二筒状１６０の底部１６１
の下面側に設けた凹部１６４との間には、触媒ネット２
２２が装着されている。

【０１２０】第一筒部１５０のガス排出口１５３の内側
には、フィルターネット２２６が装着されている。フイ
ルターネット２２６は、ステンレス・スチール網、セラ
ミックスフェルト、或いは耐熱ガラス・クロスを用いる
ことができる。尚、本実施形態において、フランジ部１
８６，１８８に設けた複数の貫通孔１８７，１８９はノ
ズルを構成する。従って、孔径や個数は目的に応じて任
意に調整することが望ましい。

【０１２１】本実施形態では、第一筒部１５０のガス排
出口１５３の内側にフィルターネット２２６を装着した
後、破裂板２２１と触媒ネット２２２を取り付けた第二
筒部１６０を第一筒部１５０内に配置する。次に、スタ
ータ１８０を第一筒部１５０の中央部に取り付け、スタ
ータ１８０の上部の突出管１９４を囲むように分解性液
体２１１を充填した密封容器２１０を配する。

【０１２２】その後、キャップ１７０を取り付けること
によって、組立が完了する。本実施形態においては、筒
状容器１８１の２つのフランジ部１８８と１８６との間
に第一の空間２６６が形成され、第一筒部１５０の段部
１５４と底部１５１との間に第二の空間２７７が形成さ
れる。本実施形態においても、図１３に示す実施形態と
同様に、作動することができる。

【０１２３】尚、図３に示す実施形態においては、仕切
板２９の上に密封容器１０を載置した場合について説明
したが、本発明はこれに限らず、例えば、図１３、１４
に示すように、密閉容器１０に凹部を設け、この凹部に
スタータのノズルを突出するようにしても良い。又、図
３に示す実施形態においては、触媒ネットを使用してい
ないが、例えば、図１３乃至図１５のように破裂板の下
流側に設けても良い。

【０１２４】更に、図３に示す実施形態においては、高
エネルギー物質を使用していないが、例えば、図１３乃
至図１５のようにスタータ中に混入しても良い。

【０１２５】

【発明の効果】以上説明した如く、請求項１乃至請求項
２３の発明によれば、クリーンで低コストの液体の分解
を利用するエアバッグ用ガス発生器を提供することがで
きる。又、長期間に亘って安定性を保つことが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】過酸化水素水溶液の基本特性を示す図である。

【図２】過酸化水素水溶液の濃度に対する生成ガスの組
成と温度の変化を示す図である。

【図３】請求項１乃至請求項１６に係るエアバッグ用ガ
ス発生器を示す断面図である。

【図４】図３におけるノズルを示す図である。

【図５】運転席用エアバッグの受け入れ可能な範囲を示
す図である。

【図６】助手席用エアバッグの受け入れ可能な範囲を示
す図である。

【図７】ガス発生器の圧力と時間との関係を示す図であ
る。

【図８】タンク圧力とガス発生器の圧力との関係を示す
図である。

【図９】タンク圧力とガス発生器の圧力との関係を示す
図である。

【図１０】タンク圧力とガス発生器の圧力との関係を示
す図である。

【図１１】タンク圧力とガス発生器の圧力との関係を示
す図である。

【図１２】水の状態線図である。

【図１３】請求項１、請求項１８乃至請求項２３に係る
エアバッグ用ガス発生器の一実施形態を示す断面図であ
る。

【図１４】図１３のエアバッグ用ガス発生器のスタータ
組立品を示す断面図である。

【図１５】請求項１、請求項１８乃至請求項２３に係る
エアバッグ用ガス発生器の別の実施形態を示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１高圧容器２ガス排出口１０密封容器１１分解性液体１２第一の空間１５ノズル２０スタータ２１点火器２３分解触媒用容器３３網状３１第一反応室３２第二反応室３３網状構造物３４第二の室

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者林實福島県西白河郡西郷村大字長坂字土生２の１日本工機株式会社内 (72)発明者田村敏彦福島県西白河郡西郷村大字長坂字土生２の１日本工機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】液体の分解を利用するエアバッグ用ガス
発生器において、壁面にエアバッグへのガス排出口を有する高圧容器と、第一反応室と、第二反応室と、スタータとを備え、第一反応室は、分解性液体を封入した密封容器と、この
密封容器に隣接する第一の空間とで構成され、第二反応室は、第一の空間に隣接すると共にガス排出口
に隣接する第二の空間で構成され、第一反応室、第二反応室及びスタータは高圧容器内に配
されると共に、第一の空間と第二の空間との間にはノズ
ルが介装されていることを特徴とするエアバッグ用ガス
発生器。
【請求項２】請求項１記載のエアバッグ用ガス発生器
において、第一の空間には、ガスが充填されていることを特徴とす
るエアバッグ用ガス発生器。
【請求項３】請求項２記載のエアバッグ用ガス発生器
において、第一の空間に充填されたガスは、空気、窒素、酸素、ア
ルゴンであることを特徴とするエアバッグ用ガス発生
器。
【請求項４】請求項２又は請求項３記載のエアバッグ
用ガス発生器において、第一の空間に充填されたガスは、常圧又は０．１〜２０
ＭＰａで加圧されていることを特徴とするエアバッグ用
ガス発生器。
【請求項５】請求項１乃至請求項４の何れか記載のエ
アバッグ用ガス発生器において、第一の空間の容積は、第一反応室の３０〜５０％である
ことを特徴とするエアバッグ用ガス発生器。
【請求項６】請求項１乃至請求項５の何れか記載のエ
アバッグ用ガス発生器において、スタータは、分解促進物質放出手段と、点火器とを備え
ていることを特徴とするエアバッグ用ガス発生器。
【請求項７】請求項１乃至請求項６の何れか記載のエ
アバッグ用ガス発生器において、スタータと密封容器との間に、ノズルを備えていること
を特徴とするエアバッグ用ガス発生器。
【請求項８】請求項１乃至請求項７の何れか記載のエ
アバッグ用ガス発生器において、高圧容器は、アルミニウム、ステンレス・スチール、ガ
ラス繊維強化プラスチックスであることを特徴とするエ
アバッグ用ガス発生器。
【請求項９】請求項１乃至請求項８の何れか記載のエ
アバッグ用ガス発生器において、分解性液体は、過酸化水素水溶液又は水酸基硝酸アンモ
ニウム水溶液であることを特徴とするエアバッグ用ガス
発生器。
【請求項１０】請求項９記載のエアバッグ用ガス発生
器において、過酸化水素水溶液は、３５重量％〜６４．５重量％の水
溶液であることを特徴とするエアバッグ用ガス発生器。
【請求項１１】請求項７記載のエアバッグ用ガス発生
器において、分解促進物質は、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の
過金属酸塩、アルカリ金属又は金、白金、銀、銅から成
る金属酸塩、ランタノイド系の酸化物、金、白金、銀、
銅の粉末であることを特徴とするエアバッグ用ガス発生
器。
【請求項１２】請求項１１記載のエアバッグ用ガス発
生器において、アルカリ金属の過金属酸塩は、過マンガン酸カリウムで
あることを特徴とするエアバッグ用ガス発生器。
【請求項１３】請求項１乃至請求項１２の何れか記載
のエアバッグ用ガス発生器において、第二反応室には、分解性液体を分解させる線材から構成
される網状構造物が内蔵されていることを特徴とするエ
アバッグ用ガス発生器。
【請求項１４】請求項１３記載のエアバッグ用ガス発
生器において、線材は、パラジウム、金、白金、銀、銅、鉄、ステンレ
ススチールであることを特徴とするエアバッグ用ガス発
生器。
【請求項１５】請求項１３又は請求項１４記載のエア
バッグ用ガス発生器において、線材は、請求項１１記載の分解促進物質で被覆されてい
ることを特徴とするエアバッグ用ガス発生器。
【請求項１６】請求項１乃至請求項１５の何れか記載
のエアバッグ用ガス発生器において、密封容器は、アルミニウム、チタニウム、ステンレスス
チール、フッ素樹脂を含む合成樹脂であることを特徴と
するエアバッグ用ガス発生器。
【請求項１７】請求項１又は請求項１６の何れか記載
のエアバッグ用ガス発生器において、密封容器の内面は、フッ素樹脂で被覆されていることを
特徴とするエアバッグ用ガス発生器。
【請求項１８】請求項１乃至請求項１７の何れか記載
のエアバッグ用ガス発生器において、第一の空間と第二の空間との間には、触媒ネットが配さ
れていることを特徴とするエアバッグ用ガス発生器。
【請求項１９】請求項１乃至請求項１８の何れか記載
のエアバッグ用ガス発生器において、スタータには、密封容器の中央部に突出するノズルが設
けてあることを特徴とするエアバッグ用ガス発生器。
【請求項２０】請求項１乃至請求項１９の何れかに記
載のエアバッグ用ガス発生器において、スタータに、液体の分解生成物の温度が少なくとも２０
００°Ｋ以上を与える燃焼によって高エネルギーを発生
する物質を内蔵することを特徴とするエアバッグ用ガス
発生器。
【請求項２１】請求項２０記載のエアバッグ用ガス発
生器において、高エネルギーを発生する物質は、顆粒及びペレット状の
ボロンと硝酸カリウムの組成物であることを特徴とする
エアバッグ用ガス発生器。
【請求項２２】請求項２０記載のエアバッグ用ガス発
生器において、高エネルギーを発生する物質は、顆粒及びペレット状の
ボロンと硝酸カリウムの組成物と、顆粒及びディスク状
の末端水酸基ポリブタジエン、過塩素酸アンモニウムと
アルミニウム粉から成る組成物であることを特徴とする
エアバッグ用ガス発生器。
【請求項２３】請求項１８に記載のエアバッグ用ガス
発生器において、触媒ネットは、＃１０〜＃５０メリヤス織ステンレスス
チール金網に過マンガン酸カリウムを末端水酸基ポリブ
タジエンをバインダーとして被覆しディスク状に圧縮成
形されていることを特徴とするエアバッグ用ガス発生
器。