JPWO2003016244A1

JPWO2003016244A1 - エアバッグ用インフレータ

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Publication number: JPWO2003016244A1
Application number: JP2003521173A
Authority: JP
Inventors: 勝田　信行; 信行勝田; 藪田　幹夫; 幹夫藪田; 呉　建州; 建州呉
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2001-08-10
Filing date: 2002-08-07
Publication date: 2004-12-02
Anticipated expiration: 2022-08-07
Also published as: DE60215515T2; EP1415962B1; DE60215515D1; EP1415962A4; EP1415962A1; JP4271570B2; WO2003016244A1

Abstract

小型軽量化を実現できるインフレータを提供する。ガス排出口を有するハウジング内に、燃焼してガスを生じさせるガス発生剤成型体が収容された燃焼室と、ガス発生剤成型体を着火する点火手段とを含んで収容してなり、ガス発生剤成型体が金属成分を含有し、要件（Ａ）ガス発生剤成型体の燃焼火炎温度（理論値）が２０００℃以下で、ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物の一部又は全部が前記燃焼火炎温度以上の融点を有するものであることと、要件（Ｂ）ガス発生剤成型体が燃焼したとき、塊状の燃焼残渣が燃焼室内に残存していること、を満足するものであるエアバッグ用インフレータである。

Description

発明の属する技術分野
本発明は、自動車等のエアバッグ拘束システムに適したガス発生剤成型体を用いたエアバッグ用インフレータ、及びこれを用いたエアバッグ装置に関する。
従来の技術
自動車における乗員保護装置としてのエアバッグ用インフレータには、従来から種々のエアバッグ用ガス発生剤が用いられている。かかるエアバッグ用ガス発生剤としては、従来からアジ化ナトリウムを用いた組成物が多用されてきた。しかし、アジ化ナトリウムの人体に対する毒性［ＬＤ５０（ｏｒａｌ−ｒａｔ）＝２７ｍｇ／ｋｇ］や取扱い時の危険性が問題視され、それに替わるより安全ないわゆる非アジド系ガス発生剤組成物として、各種の含窒素有機化合物を含むガス発生剤組成物が開発されている。
米国特許４，９０９，５４９号には、水素を含むテトラゾール、トリアゾール化合物と酸素含有酸化剤との組成物が開示されている。米国特許４，３７０，１８１号には、水素を含まないビテトラゾールの金属塩と酸素を含まない酸化剤とからなるガス発生剤組成物が開示されている。米国特許４，３６９，０７９号には、水素を含まないビテトラゾールの金属塩とアルカリ金属硝酸塩、アルカリ金属亜硝酸塩、アルカリ土類金属硝酸塩、アルカリ土類金属亜硝酸塩及びこれらの混合物からなるガス発生剤組成物が開示されている。米国特許５，５４２，９９９号には、ＧＺＴ，ＴＡＧＮ，ＮＧ（ニトログアニジン）、ＮＴＯ等の燃料、塩基性硝酸銅、有毒ガスを低減する触媒とクーラント剤からなるガス発生剤が開示されている。特開平１０−７２２７３号には、ビテトラゾール金属塩、ビテトラゾールアンモニウム塩、アミノテトラゾールと硝酸アンモニウムからなるガス発生剤が開示されている。
また、エアバッグ用インフレータでは、使用するガス発生剤の性質等に応じてインフレータの構造を最適化する必要がある。ＷＯ００／５０２７３には、非アジ化で低固形物生成ガス発生組成物、具体的には硝酸グアニジン５４〜６７％、過塩素酸アンモニウムと硝酸ナトリウムである酸化剤３３〜４６％からなるガス発生組成物を用い、フィルタを無しにしたインフレータが開示されている。米国特許６，１４３，１０２号明細書には、表２にアルミナ、シリカを添加することにより、固形物としてスラグを回収できることが開示されている。その他、特表平１１−５０３１０４号公報、米国特許６，１２６，１９７号明細書等が知られている。
しかし、上記の非アジド系ガス発生剤組成物は、燃焼火炎温度、燃焼速度、相転移、一酸化炭素及び窒素酸化物の生成量、ガス発生効率などに問題がある。米国特許４，３６９，０７９号のガス発生剤組成物は、燃焼火炎温度が高く、実際に使われると、大量のクーラントが必要となる。米国特許５，５４２，９９９号の組成物は、燃焼速度が小さく、短時間で完全燃焼できない恐れがある。特開平１０−７２２７３号のガス発生剤は、使用温度範囲において硝酸アンモニウムの相転移による形状変化によって、ガス発生剤成型体が破損し、安定的に燃焼できなくなる。また、前記の非アジド系ガス発生剤に関する先行技術では、ガス発生剤の燃料がテトラゾール類、ニトログアニジン、ＴＡＧＮ等が使用されているが、これらの化合物はすべて危険物に属するものであり、取り扱い時には安全上十分な注意が要求される。
ＷＯ００／５０２７３では、フィルタを無しにしたインフレータが開示されているが、これはガス発生組成物が燃焼するときに固形物（燃焼残渣）の生成量が少ない（好ましくは１５％以下と開示されている。）ためである。燃焼残渣がエアバッグ内に放出された場合、エアバッグの破損等の事故が生じる恐れがあるが、ガス発生組成物の大部分が燃焼してガスとなってしまうことにより、フィルタによる燃焼ガスと燃焼残渣とを分離する必要性が低くなるものである。このような燃焼残渣の生成量の多少は、ガス発生組成物中に含まれる金属成分の量や種類に影響されるものであると考えられる。特表平１１−５０３１０４号公報、米国特許６，１２６，１９７号の図面でもフィルタに相当する部材が示されていないが、使用するガス発生剤中に含まれる金属成分量がＷＯ００／５０２７３と同様に少なく、燃焼残渣の生成量が少ないためにフィルタが不要となるものと考えられる。このようにフィルタを不要にできた場合には、インフレータの小型軽量化の要請に応えることができる。
米国特許６，１４３，１０２号明細書では、アルミナ、シリカを添加して、固形物としてスラグを回収することが開示されているが、フィルタを省略できることは開示されていない。
本発明の開示
本発明の課題は、燃焼ガスと燃焼残渣が分離し易いガス発生剤成型体を用い、小型軽量化を達成できるエアバッグ用インフレータと、それを用いたエアバッグ装置を提供することである。
本発明者は、従来のような密度が大きくて厚く、燃焼ガスの圧力損失が大きなフィルタやクーラントを使用することなく、ガス発生剤の燃焼により生じる燃焼ガスと燃焼残渣との分離が容易にできるようにするとの観点から研究を重ねた。その結果、ＷＯ００／５０２７３のように燃焼残渣量を少なくして細かい燃焼残渣（ミスト）の発生量を少なくするのではなく、逆にエアバッグを膨張展開させるに十分なガス発生量を確保した上で、ミストの少ない燃焼残渣を積極的に残存させ、かつ燃焼ガスと燃焼残渣を分離し易いようにする手段を見出し、本発明を完成したものである。
本発明は、上記課題の解決手段として、ガス排出口を有するハウジング内に、燃焼してガスを生じさせるガス発生剤成型体が収容された燃焼室と、ガス発生剤成型体を着火する点火手段とを含んで収容してなり、ガス発生剤成型体が金属成分を含有し、下記の要件（Ａ）及び（Ｂ）を満足するものであるエアバッグ用インフレータを提供する。
（Ａ）ガス発生剤成型体の燃焼火炎温度（理論値）が２０００℃以下で、ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物の一部又は全部が前記燃焼火炎温度以上の融点を有するものであること。
（Ｂ）ガス発生剤成型体が燃焼したとき、塊状の燃焼残渣が燃焼室内に残存していること。
更に本発明は、上記課題の他の解決手段として、ガス排出口を有するハウジング内に、燃焼してガスを生じさせるガス発生剤成型体が収容された燃焼室と、ガス発生剤成型体を着火する点火手段とを含んで収容してなり、更にガス排出口とガス発生剤成型体との間に多孔を有する仕切り部材が配置され、燃焼ガスが前記仕切り部材を経由してガス排出口から排出されるものであり、ガス発生剤成型体が金属成分を含有し、下記の要件（Ａ）及び（Ｂ）を満足するものであるエアバッグ用インフレータを提供する。
（Ａ）ガス発生剤成型体の燃焼火炎温度（理論値）が２０００℃以下で、ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物の一部又は全部が前記燃焼火炎温度以上の融点を有するものであること。
（Ｂ）ガス発生剤成型体が燃焼したとき、塊状の燃焼残渣が燃焼室内に残存していること。
本発明において「燃焼室」とは、ガス発生剤の収容室そのものを意味する。本発明において「金属」とは、金属、半金属又は金属と半金属の両方を意味する。本発明において「燃焼火炎温度（理論値）」とは、理論計算に基づくものである。本発明において「ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物」とは、燃焼により生ずる金属又は金属酸化物と共に、例えばシリカやアルミナのように、燃焼前後に変化しない金属又は金属酸化物も含むものである。
上記各発明において、要件（Ａ）を満たしていると、燃焼残渣が生じ易くなると共に、要件（Ｂ）で規定するとおり、燃焼残渣が塊状になりやすい。本発明において「塊状の燃焼残渣」とは、燃焼後においても塊状で燃焼室内に残存する燃焼残渣を意味し、インフレータ外に排出され易い細かい粉状の燃焼残渣（ミスト）を除く。また形状自体は限定されない。
要件（Ａ）において、ガス発生剤の実際の燃焼火炎温度は、インフレータ外に熱が逃散して理論値よりも低くなるため、燃焼残渣（金属又は金属酸化物）の融点は、燃焼火炎温度の理論値と同温度であっても、実際の燃焼火炎温度よりも十分に高くなる。要件（Ａ）の燃焼火炎温度（理論値）は１８００℃以下、１６００℃以下、１４００℃、１２００℃以下の順に好ましく、前記燃焼火炎温度の下限値は、好ましくは８００℃、より好ましくは９００℃である。エアバッグ用インフレータの機能を損なわない範囲内では、ガス発生剤成型体の燃焼火炎温度が低いほど、燃焼残渣が形成され易くなるほか、燃焼ガスの冷却の必要性も低下するので好ましい。
要件（Ａ）において、ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物中、ガス発生剤成型体の燃焼火炎温度よりも高い融点を有するものの割合が２質量％以上、５質量％以上、５０質量％以上、９０質量％以上の順に好ましい。この割合が高いほど、塊状の燃焼残渣が形成され易くなる。
要件（Ａ）において、ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物は、銅、シリカ、アルミナ、酸化コバルト、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３、ＦｅＯ及びＦｅ_３Ｏ_４）、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化タングステン、又はアルカリ土類金属の酸化物とシリカとの組み合わせであるものが好ましい。これらの金属又は金属酸化物は、（ａ）燃料、（ｂ）酸化剤、（ｃ）バインダ、（ｄ）添加剤に由来するものであり、例えば燃料がヘキサアンミンコバルト（ＩＩＩ）硝酸塩（ＨＡＣＮ）であれば酸化コバルトが金属酸化物となり、酸化剤が塩基性硝酸銅であれば銅が金属となる。
要件（Ｂ）において、ガス発生剤成型体の形状と塊状の燃焼残渣の形状が近似していることが好ましい。このようにガス発生剤成型体の燃焼前後における形状変化が無いか乃至は小さい場合は、細かな燃焼残渣（ミスト）が生じないか乃至は生じ難くなることを意味している。このため、ミストがエアバッグ中に流入することが防止乃至は抑制される。
要件（Ｂ）において、燃焼前のガス発生剤成型体量に対する塊状の燃焼残渣量の比率（質量比）が１０％以上、２０％以上、３０％以上の順に好ましく、前記比率の上限値は６０％であることが好ましい。前記比率が１０〜６０％の範囲であると、エアバッグを膨張させるに十分なガスを発生させることができると共に、塊状の燃焼残渣、好ましくは塊状でかつ燃焼前後の形状が近似した燃焼残渣を生じやすくなるので望ましい。
要件（Ｂ）において、理論残存量に対する塊状の燃焼残渣量の比率（質量比）は、５０％以上、８０％以上、９０％以上、９５％以上の順に好ましい。ここで「理論残存量」とは、ガス発生剤成型体を構成する（ａ）燃料、（ｂ）金属を含む酸化剤、（ｃ）バインダ、（ｄ）添加剤の燃焼により生成するガス状生成物を除く金属、金属酸化物（金属複酸化物も含む。）等の質量の総和である。
上記発明で用いるガス発生剤成型体は、金属の含有量が２０〜５０質量％であることが好ましく、２０〜４５質量％であることがより好ましい。金属含有量が２０〜５０質量％であると、塊状の燃焼残渣、好ましくは塊状でかつ燃焼前後の形状が近似した燃焼残渣を生じやすくなるので望ましい。
上記発明においては、上記した各数値要件を満たすことにより、塊状の燃焼残渣、好ましくは塊状でかつ燃焼前後の形状が近似した燃焼残渣を生じ易くできるものであり、燃焼後のガス発生剤成型体は、ガスとして気化した成分が消失し、残存する金属成分により外形が保持された多孔質状のものとなっている。
上記発明で用いる多孔を有する仕切り部材は、単層体又は異なる機能を有する２以上のものからなる積層体にすることができる。このような単層体と積層体の選択は、ガス発生剤成型体の組成に由来する燃焼火炎温度、燃焼残渣の形成し易さ等から行う。
上記発明では、多孔を有する仕切り部材が単層体からなるものであるとき、少なくとも燃焼前及び燃焼中にはガス発生剤成型体がガス排出口外に漏れ出ることを防止する第１の漏出防止機能を有する支持部材であることが望ましい。更に前記支持部材が、燃焼中及び燃焼後に燃焼残渣がガス排出口外に漏れ出ることを防止する第２の漏出防止機能を有するものであることがより望ましい。
更に上記発明では、多孔を有する仕切り部材が２以上の積層体からなるものであるとき、前記第１の漏出防止機能又は第１及び第２の漏出防止機能を有する支持部材に加えて、更に前記支持部材を固定するための保持部材、前記支持部材の変形を抑制するための保護部材及び燃焼ガスを冷却するためのクーラントから選ばれる１、２又は３つを有しているものにすることができる。
ここで保持部材は、支持部材を支持して固定する機能の他に、支持部材とハウジング内壁面との間から燃焼ガスが漏れ出ることを防止する機能を付与するものである。また保護部材は、支持部材の半径方向外側に配置して、燃焼ガスの圧力により支持部材が膨出して変形することを防止するためのものであり、クラーントは、支持部材の半径方向内側又は外側に配置して、燃焼ガスを冷却する機能を有するものである。
支持部材、クーラントは、畳折りの金網を一巻き又は多重巻きしたもの、平織の金網、平編みの金網又はラスメタル（エキスパンデッドメタル）、パンチドメタル等を一巻き又は多重巻きしたものを用いることができる。保持部材、保護部材は、それぞれの機能を発揮できる形態で、かつ通気性の優れたものであれば特に制限されず、パンチドメタル等を用いることができる。
なお、多孔を有する仕切り部材を２以上の積層体にするとき、２以上の独立した部材を組み合わせて積層したもののほか、１つの部材が２以上の層を含んでいるもの、即ち異なる機能を有する２以上の層が一体に形成されたものでも良い。
このような積層体の組み合わせは、次のものが挙げられる。（ｉ）支持部材の内側に保持部材を配置する。（ｉｉ）支持部材の外側に保護部材を配置する。（ｉｉｉ）支持部材の内側又は外側にクーラントを配置する。（ｉｖ）支持部材の内側に保持部材を配置し、外側に保護部材又はクーラントを配置する。（ｖ）支持部材の外側に保護部材を配置し、内側にクーラントを配置する。（ｖｉ）支持部材の内側に保持部材とクーラントを配置し、外側に保護部材を配置する。（ｖｉｉ）支持部材の内側に保持部材を配置し、外側に保護部材とクーラントを配置する。その他、本発明においては、前記（ｉ）〜（ｖｉｉ）の形態から支持部材を除いた形態にすることもできるほか、支持部材にフィルタ機能を付与することもできる。
上記した単層体又は積層体からなる多孔を有する仕切り部材の構造は、ガス発生剤成型体の組成に由来する燃焼火炎温度、燃焼残渣の形成し易さ等により適宜選択する。例えば、ガス発生剤成型体の燃焼火炎温度が低い場合は、クーラントは不要又は簡略化することができ、塊状の燃焼残渣が形成されやすい場合は、支持部材の漏出防止機能を不要又は簡略化することができる。
上記発明においては、多孔を有する仕切り部材が実質的に燃焼ガスを冷却しないものにすることができる。ここで実質的に燃焼ガスを冷却しないとは、積極的に冷却することを目的とするもの（例えばクーラント機能を有する部材）を排除するものであり、金属製の支持部材等と燃焼ガスが接触した場合の若干の温度低下は除かれる。
上記発明では、多孔を有する仕切り部材の燃焼ガス流に対する圧力損失は、２０℃の雰囲気下で１０００リットル／ｍｉｎの空気量に対して１０ｋＰａ以下、５ｋＰａ以下、１ｋＰａ以下の順に好ましく、０．１ｋＰａ以下であるか、又は実質的に圧力損失を生じさせるものではないことが特に好ましい。この圧力損失が小さいほど、除去対象となるミストの生成が少なく、フィルタ機能を不要又は簡略化できることを意味すると共に、圧力損失が小さいということは、クーラント機能が小さいということでもある。
圧力損失は、特許第２９２６０４０号公報の段落番号００６７、図８により測定する。このような圧力損失を有する部材については、例えば１０ｋＰａ以下の仕切り部材に相当するもの（フィルタ、クーラント）は特許第２９２６０４０号公報の段落３８、３９、８９及び図面に開示されており、１ｋＰａ以下の仕切り部材に相当するものは、ＷＯ０１／６２５５８に開示されている。
上記発明では、多孔を有する仕切り部材とガス排出口との間に間隙を有しているものが好ましい。このような構造にすることにより、ガス排出口に対向する部分の仕切り部材に燃焼ガスが集中することが防止できる。
本発明で用いるガス発生剤成型体は、金属成分を含み、要件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすものであり、燃料及び酸化剤、必要に応じて他の成分を含むものを用いることができる。金属成分はガス発生剤成型体中に含まれていれば良く、燃料、酸化剤、他の成分のいずれに含まれていても良い。
本発明で用いるガス発生剤成型体は、（ａ）燃料及び（ｂ）金属を含む酸化剤を含有する、非アジド系ガス発生剤からなるものが好ましい。
（ａ）成分の燃料は、含窒素化合物が好ましく、例えば、トリアジン誘導体、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、ヒドラジン誘導体が挙げられる。
（ａ）成分の燃料は、毒性が低く、更に（ｂ）成分と組み合わせた場合に燃焼火炎温度が低く、燃焼速度が大きくなるので、トリアジン誘導体が好ましい。トリアジン誘導体は、トリアジン（１，２，３−トリアジン、１，２，４−トリアジン、１，３，５−トリアジン）、メラミン、トリヒドラジノトリアジン、トリメチロールメラミン、アルキル化メチロールメラミン、アンメリン、アンメリド、アンメランド、シアヌル酸、シアヌル酸エステル等のシアヌル酸誘導体、メラム、メレム、メラミンの硝酸塩、メラミンの過塩素酸塩、ジニトロアメリン等のメラミンのニトロ化化合物から選ばれる１種以上が挙げられる。
（ａ）成分の燃料である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、ヒドラジン誘導体としては、５−オキソ−１，２，４−トリアゾール、テトラゾール、５−アミノテトラゾール、５，５’−ビ−１Ｈ−テトラゾール、グアニジン、ニトログアニジン、シアノグアニジン、トリアミノグアニジン硝酸塩、硝酸グアニジン、炭酸グアニジン、ビウレット、アゾジカルボンアミド、カルボヒドラジド、カルボヒドラジド硝酸塩錯体、蓚酸ジヒドラジド、ヒドラジン硝酸塩錯体等が挙げられる。
これらの中でも、ＬＤ５０（ｏｒａｌ−ｒａｔ）が３１６１ｍｇ／ｋｇで、燃安定性が高く、取り扱い時にも安全で価格が低い等の理由で、メラミン、トリヒドラジノトリアジン（ＴＨＴ）が好ましい。
（ｂ）成分の酸化剤は、酸素含有酸化剤が好ましく、酸素酸塩、金属酸化物、金属複酸化物、金属過酸化物及び塩基性金属硝酸塩から選ばれる１種以上が挙げられ、これらの中でも塩基性金属硝酸塩が好ましい。
酸素酸塩としては、アンモニウム、アルカリ金属及びアルカリ土類金属から選ばれたカチオンと、硝酸、亜硝酸、塩素酸及び過塩素酸から選ばれる水素を含まないアニオンとからなるものが挙げられる。
このような酸素酸塩としては、例えば、硝酸アンモニウム、硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウム、硝酸ストロンチウム等の硝酸のアンモニウム塩、アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩；亜硝酸アンモニウム、亜硝酸ナトリウム、亜硝酸カリウム、亜硝酸マグネシウム、亜硝酸ストロンチウム等の亜硝酸のアンモニウム塩、アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩；塩素酸アンモニウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸カリウム、塩素酸マグネシウム、塩素酸バリウム等の塩素酸のアンモニウム塩、アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩；過塩素酸アンモニウム、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸カリウム、過塩素酸マグネシウム、過塩素酸バリウム等の過塩素酸のアンモニウム塩、アルカリ金属塩又はアルカリ土類金属塩が挙げられる。
金属酸化物、金属過酸化物及び金属複酸化物としては、銅、コバルト、鉄、マンガン、ニッケル、亜鉛、モリブデン及びビスマスの酸化物、過酸化物又は複酸化物が挙げられる。。
このような金属酸化物、金属過酸化物及び金属複酸化物としては、例えば、ＣｕＯ、Ｃｕ_２Ｏ、Ｃｏ_２Ｏ_３、ＣｏＯ、Ｃｏ_３Ｏ_４、Ｆｅ_２Ｏ_３、ＦｅＯ、Ｆｅ_３Ｏ_４、ＭｎＯ_２、Ｍｎ_２Ｏ_３、Ｍｎ_３Ｏ_４、ＮｉＯ、ＺｎＯ、ＭｏＯ_３、ＣｏＭｏＯ_４、Ｂｉ_２ＭｏＯ_６又はＢｉ_２Ｏ_３が挙げられる。。
塩基性金属硝酸塩は、一般に次のような式で示される一連の化合物である。また、さらに水和水を含む化合物も存在する場合がある。式中、Ｍは金属を、ｘ’は金属数を、ｙ、ｙ’はＮＯ_３イオン数を、ｚ’はＯＨイオン数を、ｎはＭ（ＮＯ_３）ｙ部分に対するＭ（ＯＨ）ｚ部分の比を示すものである。
Ｍ（ＮＯ_３）ｙ・ｎＭ（ＯＨ）ｚ又はＭｘ’（ＮＯ_３）ｙ’（ＯＨ）ｚ’
前記式に相当するものの例としては、金属Ｍとして銅、コバルト、亜鉛、マンガン、鉄、モリブデン、ビスマス、セリウムを含む、塩基性硝酸銅：Ｃｕ_２（ＮＯ_３）（ＯＨ）_３、Ｃｕ_３（ＮＯ_３）（ＯＨ）_５・２Ｈ_２Ｏ、塩基性硝酸コバルト：Ｃｏ_２（ＮＯ_３）（ＯＨ）_３、塩基性硝酸亜鉛：Ｚｎ_２（ＮＯ_３）（ＯＨ）_３、塩基性硝酸マンガン：Ｍｎ（ＮＯ_３）（ＯＨ）_２、塩基性硝酸鉄：Ｆｅ_４（ＮＯ_３）（ＯＨ）_１１・２Ｈ_２Ｏ、塩基性硝酸モリブデン、塩基性硝酸ビスマス：Ｂｉ（ＮＯ_３）（ＯＨ）_２、塩基性硝酸セリウム：Ｃｅ（ＮＯ_３）_３（ＯＨ）・３Ｈ_２Ｏ等から選ばれる１種以上が挙げられ、これらの中でも塩基性硝酸銅が好ましい。
塩基性硝酸銅は、酸化剤としての硝酸アンモニウムに比べると、使用温度範囲において相転移がなく、融点が高いので、熱安定性が優れている。更に、塩基性硝酸銅は、ガス発生剤の燃焼火炎温度を低くするように作用するので、窒素酸化物の生成量も少なくできる。
本発明で用いられるガス発生剤成型体が（ａ）及び（ｂ）成分を含有するものである場合、（ａ）成分の含有量が好ましくは５〜６０質量％、より好ましくは５〜５０質量％、更に好ましくは１０〜３０質量％、（ｂ）成分の含有量が好ましくは４０〜９５質量％、より好ましくは５０〜９５質量％、更に好ましくは７０〜９０質量％である。
ガス発生剤成型体が（ａ）及び（ｂ）成分を含有するものである場合の好ましい一実施形態としては、（ａ）メラミン及び（ｂ）塩基性硝酸銅を含有するものが挙げられる。この場合の含有量は（ａ）メラミン１５〜４５質量％、好ましくは１５〜２５質量％及び（ｂ）塩基性硝酸銅５５〜８５質量％、好ましくは７５〜８５質量％である。
ガス発生剤成型体が（ａ）及び（ｂ）成分を含有するものである場合の好ましい他の実施形態としては、（ａ）トリヒドラジノトリアジン及び（ｂ）塩基性硝酸銅を含有するものが挙げられる。この場合の含有量は（ａ）トリヒドラジノトリアジン１５〜４５質量％、好ましくは１５〜２５質量％及び（ｂ）塩基性硝酸銅５５〜８５質量％、好ましくは７５〜８５質量％である。
本発明で用いられるガス発生剤成型体には、成型体の強度を高めるため、更に（ｃ）成分のバインダを配合することができる。
バインダとしては、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩（ＣＭＣＮａ）、カルボキシメチルセルロースカリウム塩、カルボキシメチルセルロースアンモニウム塩、酢酸セルロース、セルロースアセテートブチレート（ＣＡＢ）、メチルセルロース（ＭＣ）、エチルセルロース（ＥＣ）、ヒドロキシエチルセルロース（ＨＥＣ）、エチルヒドロキシエチルセルロース（ＥＨＥＣ）、ヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）、カルボキシメチルエチルセルロース（ＣＭＥＣ）、微結晶性セルロース、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミドのアミノ化物、ポリアクリルヒドラジド、アクリルアミド・アクリル酸金属塩共重合体、ポリアクリルアミド・ポリアクリル酸エステル化合物の共重合体、ポリビニルアルコール、アクリルゴム、グアガム、デンプン、シリコーン等から選ばれる１種以上が挙げられる。これらの中でも粘着性能、価格、着火性等を考慮すると、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩（ＣＭＣＮａ）、グアガムが好ましい。
本発明で用いられるガス発生剤成型体には、燃焼火炎温度を低下させ、燃焼残渣を形成し易くさせると共に、燃焼後の有毒な窒素酸化物、一酸化炭素等の生成量を低減させるため、更に（ｄ）成分の添加剤を配合することができる。
添加剤としては、酸化銅、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化ビスマス、シリカ、アルミナから選ばれる金属酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化コバルト、水酸化鉄から選ばれる金属水酸化物、炭酸コバルト、炭酸カルシウム、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸銅から選ばれる金属炭酸塩又は塩基性金属炭酸塩、酸性白土、カオリン、タルク、ベントナイト、ケイソウ土、ヒドロタルサイトから選ばれる金属酸化物又は水酸化物の複合化合物、ケイ酸ナトリウム、マイカ、モリブデン酸塩、モリブデン酸コバルト、モリブデン酸アンモニウムから選ばれる金属酸塩、シリコーン、二硫化モリブデン、ステアリン酸カルシウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、及びルテニウム等の金属をアルミナ又はシリカに担持した触媒等から選ばれる１種以上が挙げられる。
上記した（ｃ）成分のバインダと（ｄ）成分の添加剤は、いずれか一方を配合することができ、両方を併用することもできる。
本発明で用いられるガス発生剤成型体が（ａ）及び（ｂ）と（ｃ）及び／又は（ｄ）成分を含有するものである場合、（ａ）成分の含有量が好ましくは５〜６０質量％、より好ましくは１０〜２５質量％、（ｂ）成分の含有量が好ましくは４０〜９５質量％、より好ましくは４０〜８５質量％、更に好ましくは５０〜８０質量％、（ｃ）成分の含有量が好ましくは０．１〜１５質量％、より好ましくは１〜１０質量％、（ｄ）成分の含有量が好ましくは０．１〜２０質量％、より好ましくは３〜１５質量％である。
ガス発生剤成型体が（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）成分を含有するものである場合の好ましい一実施形態としては、（ａ）メラミン、（ｂ）塩基性硝酸銅及び（ｃ）カルボキシメチルセルロースナトリウム塩を含有するものが挙げられる。この場合の含有量は、（ａ）メラミン１５〜２５質量％、（ｂ）塩基性硝酸銅６０〜８０質量％及び（ｃ）カルボキシメチルセルロースナトリウム塩０．１〜１０質量％が好ましい。
ガス発生剤成型体が（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）成分を含有するものである場合の好ましい他の実施形態としては、（ａ）メラミン、（ｂ）塩基性硝酸銅及び（ｃ）グアガムを含有するものが挙げられる。この場合の含有量は、（ａ）メラミン１５〜２５質量％、（ｂ）塩基性硝酸銅６０〜８０質量％及び（ｃ）グアガム０．１〜１０質量％が好ましい。
ガス発生剤成型体が（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）成分を含有するものである場合の好ましい他の実施形態としては、（ａ）トリヒドラジノトリアジン、（ｂ）塩基性硝酸銅及び（ｃ）グアガムを含有するものが挙げられる。この場合の含有量は、（ａ）トリヒドラジノトリアジン１５〜２５質量％、（ｂ）塩基性硝酸銅６０〜８０質量％及び（ｃ）グアガム０．１〜１０質量％が好ましい。
ガス発生剤成型体が（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）成分を含有するものである場合の好ましい一実施形態としては、（ａ）メラミン、（ｂ）塩基性硝酸銅、（ｃ）カルボキシメチルセルロースナトリウム塩及び（ｄ）水酸化アルミニウムを含有するものが挙げられる。この場合の含有量は、（ａ）メラミン１０〜２５質量％、（ｂ）塩基性硝酸銅６０〜８０質量％、（ｃ）カルボキシメチルセルロースナトリウム塩０．１〜１０質量％及び（ｄ）水酸化アルミニウム１〜１５質量％が好ましい。
ガス発生剤成型体が（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）成分を含有するものである場合の好ましい他の実施形態としては、（ａ）メラミン、（ｂ）塩基性硝酸銅、（ｃ）カルボキシメチルセルロースナトリウム塩及び（ｄ）酸化コバルトを含有するものが挙げられる。この場合の含有量は、（ａ）メラミン１０〜２５質量％、（ｂ）塩基性硝酸銅６０〜８０質量％、（ｃ）カルボキシメチルセルロースナトリウム塩０．１〜１０質量％及び（ｄ）酸化コバルト１〜１０質量％が好ましい。
ガス発生剤成型体が（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）成分を含有するものである場合の好ましい他の実施形態としては、（ａ）メラミン、（ｂ）塩基性硝酸銅、（ｃ）グアガム及び（ｄ）水酸化アルミニウムを含有するものが挙げられる。この場合の含有量は、（ａ）メラミン１０〜２５質量％、（ｂ）塩基性硝酸銅６０〜８０質量％、（ｃ）グアガム０．１〜１０質量％及び（ｄ）水酸化アルミニウム１〜１０質量％が好ましい。
ガス発生剤成型体が（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）成分を含有するものである場合の好ましい他の実施形態としては、（ａ）トリヒドラジノトリアジン、（ｂ）塩基性硝酸銅、（ｃ）グアガム及び（ｄ）水酸化アルミニウムを含有するものが挙げられる。この場合の含有量は、（ａ）トリヒドラジノトリアジン１０〜２５質量％、（ｂ）塩基性硝酸銅６０〜８０質量％、（ｃ）グアガム０．１〜１０質量％及び（ｄ）水酸化アルミニウム１〜１０質量％が好ましい。
本発明で用いられるガス発生剤成型体は、所望の形状に成型することができ、円柱状、単孔円柱状、多孔円柱状、ドーナツ状又はペレット状の成型体にすることができる。これらの成型体は、ガス発生剤に水又は有機溶媒を添加混合し、押出成型する方法（単孔円柱状、多孔円柱状の成型体）又は打錠機等を用いて圧縮成型する方法（ペレット状の成型体）により製造することができる。
上記のように、本発明のインフレータでは、要件（Ａ）における燃焼火炎温度に応じて、燃焼ガスの冷却を目的とするクーラント部材を簡略化（密度の減少、厚みの減少等による重量や容積の減少）することができ、燃焼火炎温度が１２００℃以下のときには、実質的にクラーント部材を無くすことができるので、重量や容量の減少によるコストの削減が達成できる。またフィルターは、簡略化（密度の減少、厚みの減少等による重量や容積の減少）若しくは無くすことができるので、前記と同様に大幅なコストダウンが可能となる。また、クーラントを省略し、フィルターを省略又は少量にできる結果、ガス発生器の径を大幅に小さくでき、ガス発生器を小型化することができる。更に本発明では、特にメラミン等のトリアジン誘導体を用いたガス発生剤は燃焼速度が速く、圧力指数が非常に小さいので（例えば０．１〜０．３）、圧力依存性が少なくなり、このためガス発生剤の燃焼の制御が非常にしやすいという利点がある。
本発明のエアバッグ用インフレータは、例えば、各種乗り物の運転席のエアバッグ用インフレータ、助手席のエアバッグ用インフレータ、サイドエアバッグ用インフレータ、インフレータブルカーテン用インフレータ、ニーボルスター用インフレータ、インフレータブルシートベルト用インフレータ、チューブラーシステム用インフレータ、プリテンショナー用ガス発生器として実施することができる。
インフレータの構造としては、燃焼によって生じたガスだけを放出する火工式インフレータの場合、ハウジング内には、ガス発生剤成型体を収容する空間と点火器とがそれぞれ１つづつ設けられたシングルタイプのインフレータ、或いはガス発生剤成型体を収容する空間が２つであって、点火器が１つ又は２つ設けられたデュアルタイプのインフレータとすることができる。また点火手段を収納するための内筒部材を有しない一筒式構造のインフレータとすることもできる。
また本発明のインフレータは、ガスの供給が、ガス発生剤成型体からだけのパイロタイプと、アルゴン等の圧縮ガスとガス発生剤の両方であるハイブリッドタイプのいずれでもよい。
本発明は、上記課題の他の解決手段として、上記したエアバッグ用インフレータと、衝撃を感知して前記インフレータを作動させる衝撃センサと、前記インフレータで発生するガスを導入して膨張するエアバッグと、前記エアバッグを収容するモジュールケースとを含むエアバッグ装置を提供する。
本発明のエアバッグ用インフレータは、ガス発生剤成型体として要件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすものが使用されている。その結果、ガス発生剤成型体の燃焼により生じるガスを冷却するためのクーラントを不要又は簡略化し、ガスを浄化するためのフィルターを不要又は簡略化し、インフレータの小型化、軽量化、低コスト化を実現することができる。
発明の実施の形態
以下、図面により、本発明のエアバッグ用インフレータの実施の形態を説明する。図１は本実施の形態におけるインフレータの縦断面図であり、特に運転席側に配置するのに適した構造を有している。
このインフレータは、ガス排出口１０を有するディフューザシェル１と、ディフューザシェル１と共に内部空間を画定するクロージャシェル２とを、それぞれのフランジ部１５で接合してハウジング３を形成し、ハウジング３内には、略有蓋筒体形状の隔壁部材４を配置している。
隔壁部材４の内側には、インフレータの作動を開始させるための点火手段が配置されている。本実施の形態中、この点火手段は、電気的な作動信号を受領して作動する点火器５と、点火器５の作動によって着火・燃焼してガス発生剤成型体８を燃焼させる伝火薬６とを含んで構成されている。
隔壁部材４の周囲に形成された環状空間１７には、燃焼してガスを生じさせる、要件（Ａ）及び（Ｂ）を満たしたガス発生剤成型体８が充填されている。ガス発生剤成型体８は、隔壁部材４に設けられた伝火孔９から噴出する伝火薬６の火炎により着火される。この環状空間１７に充填されたガス発生剤成型体８は、クロージャシェル２側に配置されたリング状のプレート部材１２で支持され、振動による破損などが防止されている。
ガス排出口１０と環状空間（ガス発生剤成型体８の収容室そのものであり、ガス発生剤成型体８が燃焼する燃焼室にもなる）１７に充填されたガス発生剤成型体８との間には、多孔を有する仕切り部材（以下「仕切り部材」という）７０となる支持部材７２と保持部材７１からなる積層体が設けられている。支持部材７２は畳折りの金網を一周巻いて形成されている。ガス発生剤成型体８が燃焼して生じた燃焼ガスは、保持部材７１と支持部材７２を経由してガス排出口１０から排出される。
支持部材７２は、燃焼前及び燃焼中にはガス発生剤成型体８がガス排出口１０の外に漏れ出ることを防止する第１の漏出防止機能と、燃焼中及び燃焼後には少なくとも燃焼前のガス発生剤成型体８の形状と近似した燃焼残渣がガス排出口１０の外に漏れ出ることを防止する第２の漏出防止機能を有するものである。支持部材７２が有する孔の大きさや数は、使用したガス発生剤成型体８の大きさや形状、燃焼残渣の大きさや形状、前記圧力損失との関連において決定される。
保持部材７１は、ディフューザシェル１の内面に沿う内向きフランジ部１６を有しており、支持部材７２を支持固定する機能、及び支持部材７２の軸方向端面とハウジング３内壁面との間から燃焼ガスがショートパスすることを防止する（即ち、支持部材７２を経由しないで燃焼ガスがガス排出口１０から排出されることを防止する）機能を有している。
仕切り部材７０（支持部材７２及び保持部材７１）は、燃焼ガス流に対して実質的に圧力損失を生じさせるものではなく、燃焼ガス流の圧力損失が、２０℃の雰囲気下で１０００リットル／ｍｉｎの空気量に対して０．１ｋＰａ以下で、実質的に圧力損失のないものである。なお、仕切り部材７０（支持部材７２及び保持部材７１）は、積極的にミストを捕集するものではないが、実質的に圧力損失を生じさせない範囲において、ミストの全部又は一部を捕集することを排除するものではない。
支持部材７２の半径方向外側、即ち、支持部材７２とハウジング３の内周面との間には、間隙１１が形成されている。この間隙１１により、ガス発生剤成型体８の燃焼により生じるガスが、ガス排出口１０に対向する部分の支持部材７２を集中して通過することを防止できる。また本実施の形態では、圧力損失が実質的にない支持部材７２はガスの通過によっても変形しにくいので、外側に設ける膨出変形を抑止するための部材を不要又は簡略化することができる。
図１の形態では、支持部材７２を除き、保持部材７１のみで仕切り部材７０を形成することができる。このときには、保持部材７１に、第１及び第２の漏出防止機能を付与する。
次に、図１に示すインフレータの動作について説明する。点火器５の作動により伝火薬６が着火されて生じた火炎は、伝火孔９に入り、シールテープ９ａを破壊した後、燃焼室（環状空間）１７に噴出し、ガス発生剤成型体８を着火燃焼させる。その後、燃焼ガスは支持部材７２を経由してガス排出口１０から排出され、エアバッグを膨張展開させる。
ガス発生剤成型体８は要件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすものであるため、上記したとおり、ガス発生剤成型体８の形状と近似した塊状の燃焼残渣（スラグ）が生じ、細かな燃焼残渣（ミスト）の生成量は僅かなものとなる。このため、支持部材７２を薄肉かつ軽量で圧力損失の小さなものとした場合であっても、ミストがガス排出口１０から排出されてエアバッグ内に流入することが殆どない。なお、ミストが生じたときには、その一部又は全部が支持部材７２により捕集されることもある。
本インフレータでは、クーラントやフィルタが不要又は簡略化できるため、製造コストの低減化、ガス発生器の小型軽量化を実現することができる。
次に、図２により、本発明のインフレータの他の実施形態を説明する。図２は他の実施の形態におけるエアバッグ用インフレータを示す縦断面図である。図２に示すインフレータも、特に運転席側に配置するのに好適な構造を有する。但し、図１に示したインフレータとは、ガス発生剤成型体を収容する空間が二つに区画されている点で異なっている。
図２に示すインフレータは、ディフューザシェル１とクロージャシェル２とを用いてなるハウジング３内を、内筒部材２４により二室に区画しており、内筒部材２４内は、半径方向に広がる隔壁１３によって軸方向に隣り合う二室に区画されている。その結果、図２に示すインフレータでは、ハウジング３内は内筒部材２４の半径方向外側の環状空間５０と、内筒部材２４の内側の上部空間５１と、内筒部材２４の内側の下部空間５２との３室に区画されている。
内筒部材２４の半径方向外側の環状空間５０と内筒部材２４の内側の上部空間５１には、要件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすガス発生剤成型体８が充填され、内筒部材２４の内側の下部空間内５２には点火手段が配置されている。
内筒部材２４の半径方向外側の環状空間（第１燃焼室）５０内に充填されたガス発生剤成型体８は、クロージャシェル２側に配置されたリング状のプレート部材２２で支持され、振動による破損などが阻止されている。内筒部材２４の内側の上部空間（第２燃焼室）５１内に充填されたガス発生剤成型体８は、ディフューザシェル側１に配置されたクッション部材２３で支持され、振動による破損などが阻止されている。本実施の形態中、このクッション部材２３は板バネが使用されている。
内筒部材２４の内側の下部空間５２内に配置される点火手段は、本実施の形態では、二つの電気着火式点火器５ａ，５ｂと伝火薬６とを含んで構成された点火手段が使用されている。図２中、左側の小さい点火器を第１点火器５ａ、右側の大きい点火器を第２点火器５ｂとすると、伝火薬６は第１点火器５ａの真上に配置されている。
ガス排出口１０と第１燃焼室５０内に充填されたガス発生剤成型体８との間には、支持部材２７２が設けられ、この支持部材２７２の内側には保持部材２７１が設けられ、これらが仕切り部材２７０を形成している。支持部材２７２は畳折りの金網を一周巻いて形成されている。ガス発生剤成型体８が燃焼して生じた燃焼ガスは、保持部材２７１と支持部材２７２を経由してガス排出口１０から排出される。これらの保持部材２７１と支持部材２７２は、図１に示すものと同様の構造、機能を有するものである。
図２に示すように、燃焼室が２つある型のデュアルインフレータの場合、いずれの燃焼室にも仕切り部材を配置することができるが、仕切り部材の圧力損失が１０ｋＰａ以下であるか、又は実質的に圧力損失がないものの場合は、いずれか一方の燃焼室、望ましくは最初にガス発生剤成型体が燃焼する燃焼室のガス排出経路に配置する。
なお、図２に示すインフレータにおいて、第１燃焼室５０に充填されるガス発生剤成型体８と、第２燃焼室５１に充填されるガス発生剤成型体８とは、要件（Ａ）及び（Ｂ）を満たしているものであれば、組成、形状、量等が異なるものを使用することもできる。この場合、インフレータの作動性能を、より特徴的に調整することができる。
次に、図２に示すインフレータの動作について説明する。第１点火器５ａの作動により伝火薬６が着火・燃焼し、その火炎は内筒部材２４に設けられた第１伝火孔９を通ってシールテープ９ａを破壊した後、第１燃焼室５０に噴出する。これにより、第１燃焼室５０に充填されたガス発生剤成型体８が着火・燃焼してエアバッグを膨張させるためのガスを生じさせる。
一方、第１点火器５ａと同時又は僅かに遅れて第２点火器５ｂが作動すると、その火炎は隔壁１３に設けられた第２伝火孔９ｂから第２燃焼室５１内に噴出し、第２燃焼室５１内に充填されたガス発生剤成型体８を着火・燃焼させて、エアバッグを膨張させるためのガスを生じさせる。この第２燃焼室５１内で生じたガスは、内筒部材２４に設けられた貫通孔１４を通ってシールテープ１４ａを破った後、第１燃焼室５０内に噴出する。
第１燃焼室５０及び第２燃焼室５１で生じたガスは、いずれも支持部材２７２を経由してガス排出口１０から排出され、エアバッグを膨張展開させる。このとき、ガス発生剤成型体８の形状と近似した塊状の燃焼残渣は、図１と同様に支持部材２７２の作用により、ガス排出口１０から排出されることはない。
なお、第２燃焼室５１で生じたガスは、支持部材２７２に至る前にシールテープ１４ａを破壊したり、内筒部材２４の内壁に衝突したりするときに圧力損失が生じ、更にガス排出口１０を閉塞するシールテープ１０ａを破壊するときにも圧力損失が生じることになるが、これらは本発明における要件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすガス発生剤成型体８と仕切り部材２７０（支持部材２７２及び保持部材２７１）の圧力損失との関係に対して影響を与えるものではない。
以上のとおり、図２に示すように２つの点火器、２つの燃焼室を有するインフレータであっても、要件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすガス発生剤成型体を用いることにより、図１に示すインフレータと同様の作用効果が得られる。
図１及び図２に示したインフレータは、衝撃センサと、コントロールユニットと、モジュールケースと、エアバッグ（袋体）との組み合わせにより、本発明のエアバッグ装置とすることができる。
衝撃センサは、例えば半導体式加速度センサからなることができる。コントロールユニットは点火判定回路を備えており、この点火判定回路に前記半導体式加速度センサからの信号が入力するようになっている。センサからの衝撃信号がある値を越えた時点でコントロールユニットは演算を開始し、演算した結果がある値を越えたとき、インフレータの点火器に作動信号を出力する。
モジュールケースは、例えばポリウレタンから形成され、モジュールカバーを含んでいる。このモジュールケース内にエアバッグ及びインフレータを収容してパッドモジュールが構成される。このパッドモジュールは、自動車の運転席側取り付ける場合には、通常ステアリングホイールに取り付けられている。
エアバッグは、ナイロン（例えばナイロン６６）、またはポリエステルなどから形成され、その袋口がガス発生器のガス排出口を取り囲み、折り畳まれた状態でガス発生器のフランジ部に固定されている。
このエアバッグ装置は、自動車の衝突時に衝撃を半導体式加速度センサが感知すると、その信号がコントロールユニットに送られ、センサからの衝撃信号がある値を越えた時点でコントロールユニットは演算を開始する。演算した結果がある値を越えたときインフレータの点火器に作動信号を出力する。これによりインフレータが作動してガスを生成する。このガスはエアバッグ内に噴出し、これによりエアバッグはモジュールカバーを破って膨出し、ステアリングホイールと乗員の間に衝撃を吸収するクッションを形成する。
実施例
次に、実施例により本発明のインフレータを更に詳しく説明する。但し、本発明はこれらにより限定されるものではない。
実施例１
図１に示したインフレータを用いて以下の方法によるタンク燃焼試験を行った。但し、フランジ部を除いたハウジングの外径６０ｍｍ、高さ３３．５ｍｍであり、仕切り部材７０は支持部材７２と保持部材７１からなるものを用い、支持部材７２は畳折りの金網を一周巻きしたものを用い、保持部材７１はパンチドメタルを用いた。
使用したガス発生剤成型体は、組成がメラミン／塩基性硝酸銅／カルボキシメチルセルロースＮａ／水酸化アルミニウム＝１６．７２／７０．２８／３／１０（質量％）であって、単孔円筒状（外径：２．４ｍｍ，内径：０．７ｍｍ，長さ：２．０ｍｍ）に成型されたもの（燃焼火炎温度の理論値：１０１９℃）であり、これを４２ｇ、インフレータ内に充填した。また伝火薬としてボロン硝石１．４ｇを使用した。なお、ガス発生剤成型体に含まれる金属の含有量（以下「金属含有量」という）は４１質量％であった。
＜タンク燃焼試験＞
内容積６０リットルのＳＵＳ（ステンレス鋼）製タンク内に、上記インフレータを固定し、室温においてタンクを密閉後、外部着火電気回路に接続する。別にタンクに設置された圧力トランスデューサーにより、着火電気回路スイッチを入れた（着火電流印加）時間を０として、タンク内の圧力上昇変化を時間０〜２００ミリ秒の間測定する。各測定データをコンピュータ処理により最終的にタンク圧力／時間曲線として、インフレータの作動性能を評価する曲線（以下「タンクカーブ」とする）を得る。燃焼終了後はタンク内のガスを一部抜き取り、ＣＯ及びＮＯｘ等のガス分析に供することもできる。また、インフレータのハウジングにも圧力トランスデューサーを設け、前記タンク内の圧力上昇変化の測定と同時に、ハウジング内の圧力上昇変化を０〜２００ミリ秒の間測定し、最終的にハウジング内圧／時間曲線（以下、「燃焼内圧カーブ」）を得る。タンク燃焼試験におけるタンクカーブを図３に、また燃焼内圧カーブを図４に示す。
図３のタンクカーブ及び図４の燃焼内圧カーブから明らかなように、要件（Ａ）及び（Ｂ）を満たすガス発生剤成型体を用いたエアバッグ用インフレータは、従来のような密度の高い（圧力損失の大きい）フィルタ及びクーラントに替えて、図１に示すような実質的に圧力損失のない仕切り部材７０（支持部材７２及び保持部材７１）（全体の圧力損失は約０．１ｋＰａ以下）を使用した場合であっても、十分な作動性能を得ることができる。また上記のタンク燃焼試験において、インフレータ外に排出されたミストは１．０ｇ以下であった。なお、このガス発生剤成型体の燃焼により、金属として塩基性硝酸銅に起因する銅（融点１０８３℃）が生成し、金属酸化物として水酸化アルミニウムに起因するアルミナ（融点約２０５０℃）が生成し、ナトリウムはミストとなったものと考えられる。ガス発生剤成型体についての各種数値は、下記のとおりである。
ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物中、前記燃焼火炎温度よりも高い融点を有するものの割合（以下「高融点金属の割合」という）：銅（８４．４質量％）＋アルミナ（１４．８質量％）＝９９．２質量％
塊状の燃焼残渣量（Ｗ_２）＝１７．５（ｇ）
理論残存量（Ｗ_３）＝１８．４（ｇ）
燃焼前のガス発生剤成型体量（Ｗ_１）に対する塊状の燃焼残渣量（Ｗ_２）の比率（質量比）（Ｗ_２／Ｗ_１）（以下「第１の燃焼残渣比率」という）：４２％
理論残存量（Ｗ_３）に対する塊状の燃焼残渣量（Ｗ_２）の比率（質量比）（Ｗ_２／Ｗ_３）（以下「第２の燃焼残渣比率」という）：９５％以上
また、燃焼試験後のインフレータを分解して観察したところ、図５の写真（インフレータから保持部材７１と支持部材７２を取り外した状態のものの部分拡大写真）から明らかなとおり、燃焼残渣は燃焼前と同形状の単孔円筒状（但し、多孔質状態のもの）を維持していることが確認された。
比較例１
ガス発生剤成型体として、ニトログアニジン／硝酸ストロンチウム／カルボキシメチルセルロースナトリウム塩／酸性白土＝３４．３／４９．５／９．４／６．７（質量％）（燃焼火炎温度の理論値＝２０９８℃）を用いたほかは実施例１と同様にして、インフレータを得た。
このインフレータを用いて実施例１と同様にしてタンク試験を行ったところ、タンクカーブ及び燃焼内圧カーブは、いずれも急激な上昇を示した。実験終了後、インフレータを分解して内部を観察したところ、インフレータ内には燃焼残渣は殆ど残っていなかった。このことから、燃焼時に高温状態のミストがインフレータ外に漏れたため、急激なカーブ上昇を示したものと考えられる。
実施例２
特許第２９２６０４０号公報の図１に示すインフレータ（フランジ部を除いたハウジングの外径６９ｍｍ、高さ２９ｍｍ）を用い、ガス発生剤成型体は実施例１と同じものを用いた。更に仕切り部材として、特許第２９２６０４０号公報の実施例に記載されたものを用いてインフレータを得た。（フィルタとクーラントが一体になったもの。圧力損失３ｋＰａ）
このインフレータを用いて実施例１と同様にしてタンク試験を行った後、インフレータを分解して観察したところ、図６の写真（インフレータからクーラントフィルタを取り外した状態のものの部分拡大写真）から明らかなとおり、燃焼残渣は燃焼前と同形状の単孔円筒状（但し、多孔質状態のもの）を維持していることが確認された。またＷ_２＝１７．５（ｇ）、Ｗ_３＝１８．４（ｇ）
Ｗ_２／Ｗ_１＝４２％、Ｗ_２／Ｗ_３＝９５％以上であった。
比較例２
インフレータとして実施例２のものを用い、ガス発生剤成型体として比較例１のものを用いて、インフレータを得た。このインフレータを用いて実施例１と同様にしてタンク試験を行った後、インフレータを分解して内部を観察したところ、図７の写真（インフレータからクーラントフィルタを取り外した状態のものの写真）に示すとおり、燃焼室（ガス発生剤成型体の収容室）には燃焼残渣は殆どなく、大部分がクーラントフィルタ内に付着していた。
実施例３〜５
それぞれ表１に示す組成からなるガス発生剤成型体を用いたほかは実施例１と同様にしてインフレータを得た。これらのインフレータを用いて実施例１と同様にしてタンク試験を行った後、インフレータを分解して観察したところ、実施例１と同様に、燃焼残渣は燃焼前と同形状の単孔円筒状（但し、多孔質状態のもの）を維持していることが確認された。

実施例６
ガス発生剤成型体として、硝酸グアニジン／ＢＣＮ／ＣＭＣＮａ／水酸化アルミニウム（３９．６／５０．４／５／５重量％）からなるもの及びフィルターとして、金網を６〜７層積層したもの（圧損約１ｋＰａ）を用いた他は、実施例２と同様にしてインフレータを得た。
このインフレータを用いて、実施例１と同様にしてタンク試験を行った後、このインフレータを分解して観察したところ、燃焼残渣は、元の形状を維持はしていないものの、燃焼室内にその多くが残存していることが確認された。
燃焼火炎温度＝１３２７℃
金属含有量＝２８．８重量％
高融点金属の割合＝１０．５重量％（アルミナ）
Ｗ_３＝１２．８（ｇ）
Ｗ_１＝４２．０（ｇ）
【図面の簡単な説明】
図１は、インフレータの実施形態を示す縦断面図である。
図２は、インフレータの他の実施形態を示す縦断面図である。
図３は、実施例１のタンクカーブである。
図４は、実施例１の燃焼内圧カーブである。
図５は、実施例１の燃焼後における燃焼残渣の状態を示す写真である。
図６は、実施例２の燃焼後における燃焼残渣の状態を示す写真である。
図７は、比較例２の燃焼後における燃焼残渣の状態を示す写真である。
符号の説明
３ハウジング
５点火器
８ガス発生剤成型体
１０ガス排出口
７１保持部材
７２支持部材

Claims

ガス排出口を有するハウジング内に、燃焼してガスを生じさせるガス発生剤成型体が収容された燃焼室と、ガス発生剤成型体を着火する点火手段とを含んで収容してなり、ガス発生剤成型体が金属成分を含有し、下記の要件（Ａ）及び（Ｂ）を満足するものであるエアバッグ用インフレータ。
（Ａ）ガス発生剤成型体の燃焼火炎温度（理論値）が２０００℃以下で、ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物の一部又は全部が前記燃焼火炎温度以上の融点を有するものであること。
（Ｂ）ガス発生剤成型体が燃焼したとき、塊状の燃焼残渣が燃焼室内に残存していること。
ガス排出口を有するハウジング内に、燃焼してガスを生じさせるガス発生剤成型体が収容された燃焼室と、ガス発生剤成型体を着火する点火手段とを含んで収容してなり、更にガス排出口とガス発生剤成型体との間に多孔を有する仕切り部材が配置され、燃焼ガスが前記仕切り部材を経由してガス排出口から排出されるものであり、ガス発生剤成型体が金属成分を含有し、下記の要件（Ａ）及び（Ｂ）を満足するものであるエアバッグ用インフレータ。
（Ａ）ガス発生剤成型体の燃焼火炎温度（理論値）が２０００℃以下で、ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物の一部又は全部が前記燃焼火炎温度以上の融点を有するものであること。
（Ｂ）ガス発生剤成型体が燃焼したとき、塊状の燃焼残渣が燃焼室内に残存していること。
要件（Ａ）の燃焼火炎温度が１８００℃以下である請求項１又は２記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ａ）の燃焼火炎温度が１６００℃以下である請求項１又は２記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ａ）の燃焼火炎温度が１４００℃以下である請求項１又は２記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ａ）の燃焼火炎温度が１２００℃以下である請求項１又は２記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ａ）の燃焼火炎温度の下限値が８００℃である請求項１〜６のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ａ）の燃焼火炎温度の下限値が９００℃である請求項１〜６のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ａ）において、ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物中、ガス発生剤成型体の燃焼火炎温度よりも高い融点を有するものの割合が２質量％以上である請求項１〜８のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ａ）において、ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物中、ガス発生剤成型体の燃焼火炎温度よりも高い融点を有するものの割合が５質量％以上である請求項１〜８のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ａ）において、ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物中、ガス発生剤成型体の燃焼火炎温度よりも高い融点を有するものの割合が５０質量％以上である請求項１〜８のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ａ）において、ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物中、ガス発生剤成型体の燃焼火炎温度よりも高い融点を有するものの割合が９０質量％以上である請求項１〜８のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ａ）において、ガス発生剤成型体の燃焼後の金属又は金属酸化物が、銅、シリカ、アルミナ、酸化コバルト、酸化鉄（Ｆｅ_２Ｏ_３、ＦｅＯ及びＦｅ_３Ｏ_４）、酸化ストロンチウム、酸化バリウム、酸化カルシウム、酸化マグネシウム、酸化チタン、酸化タングステン、又はアルカリ土類金属の酸化物とシリカとの組み合わせである請求項１〜１２のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ｂ）において、ガス発生剤成型体の形状と塊状の燃焼残渣の形状が近似している請求項１〜１３のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ｂ）において、燃焼前のガス発生剤成型体量に対する塊状の燃焼残渣量の比率（質量比）が１０％以上である請求項１〜１４のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ｂ）において、燃焼前のガス発生剤成型体量に対する塊状の燃焼残渣量の比率（質量比）が２０％以上である請求項１〜１４のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ｂ）において、燃焼前のガス発生剤成型体量に対する塊状の燃焼残渣量の比率（質量比）が３０％以上である請求項１〜１４のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ｂ）において、燃焼前のガス発生剤成型体量に対する塊状の燃焼残渣量の比率（質量比）の上限値が６０％である請求項１〜１７のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ｂ）において、理論残存量に対する塊状の燃焼残渣量の比率（質量比）が５０％以上である請求項１〜１８のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ｂ）において、理論残存量に対する塊状の燃焼残渣量の比率（質量比）が８０％以上である請求項１〜１８のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ｂ）において、理論残存量に対する塊状の燃焼残渣量の比率（質量比）が９０％以上である請求項１〜１８のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
要件（Ｂ）において、理論残存量に対する塊状の燃焼残渣量の比率（質量比）が９５％以上である請求項１〜１８のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体に含まれる金属の含有量が２０〜５０質量％である請求項１〜２２のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体に含まれる金属の含有量が２０〜４５質量％である請求項１〜２２のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
多孔を有する仕切り部材が、単層体又は異なる機能を有する２以上の積層体からなるものである請求項２〜２４のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
多孔を有する仕切り部材が単層体からなるものであるとき、少なくとも燃焼前及び燃焼中にはガス発生剤成型体がガス排出口外に漏れ出ることを防止する第１の漏出防止機能を有する支持部材である請求項２〜２５のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
前記支持部材が、燃焼中及び燃焼後に燃焼残渣がガス排出口外に漏れ出ることを防止する第２の漏出防止機能を有するものである請求項２６記載のエアバッグ用インフレータ。
多孔を有する仕切り部材が２以上の積層体からなるものであるとき、前記第１の漏出防止機能又は第１及び第２の漏出防止機能を有する支持部材に加えて、更に前記支持部材を固定するための保持部材、前記支持部材の変形を抑制するための保護部材及び燃焼ガスを冷却するためのクーラントから選ばれる１、２又は３つを有している請求項２〜２７のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
多孔を有する仕切り部材が実質的に燃焼ガスを冷却するものではない請求項２〜２８のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
多孔を有する仕切り部材の燃焼ガス流に対する圧力損失が、２０℃の雰囲気下で１０００リットル／ｍｉｎの空気量に対して１０ｋＰａ以下である請求項２〜２９のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
多孔を有する仕切り部材の燃焼ガス流に対する圧力損失が、２０℃の雰囲気下で１０００リットル／ｍｉｎの空気量に対して５ｋＰａ以下である請求項２〜２９のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
多孔を有する仕切り部材の燃焼ガス流に対する圧力損失が、２０℃の雰囲気下で１０００リットル／ｍｉｎの空気量に対して１ｋＰａ以下である請求項２〜２９のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
多孔を有する仕切り部材の燃焼ガス流に対する圧力損失が、２０℃の雰囲気下で１０００リットル／ｍｉｎの空気量に対して０．１ｋＰａ以下であるか、又は実質的に圧力損失を生じさせるものではない請求項２〜２９のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
多孔を有する仕切り部材とガス排出口との間に間隙を有している請求項２〜３３のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
金属成分を含むガス発生剤成型体が、（ａ）燃料及び（ｂ）金属を含む酸化剤を含有する非アジド系ガス発生剤からなる請求項１〜３４のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
（ａ）燃料が含窒素化合物である請求項３５記載のエアバッグ用インフレータ。
（ａ）燃料がトリアジン誘導体、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、ヒドラジン誘導体である請求項３５又は３６記載のエアバッグ用インフレータ。
トリアジン誘導体が、トリアジン、メラミン、トリヒドラジノトリアジン、トリメチロールメラミン、アルキル化メチロールメラミン、アンメリン、アンメリド、アンメランド、シアヌル酸、シアヌル酸誘導体、メラム、メレム、メラミンの硝酸塩、メラミンの過塩素酸塩、メラミンのニトロ化化合物から選ばれるものである請求項３７記載のエアバッグ用インフレータ。
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、ヒドラジン誘導体が、５−オキソ−１，２，４−トリアゾール、テトラゾール、５−アミノテトラゾール、５，５’−ビ−１Ｈ−テトラゾール、グアニジン、ニトログアニジン、シアノグアニジン、トリアミノグアニジン硝酸塩、硝酸グアニジン、炭酸グアニジン、ビウレット、アゾジカルボンアミド、カルボヒドラジド、カルボヒドラジド硝酸塩錯体、蓚酸ジヒドラジド、ヒドラジン硝酸塩錯体である請求項３７記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体に含まれる（ｂ）金属を含む酸化剤が、酸素含有酸化剤である請求項３６〜３９のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体に含まれる（ｂ）金属を含む酸化剤が、酸素酸塩、金属酸化物、金属複酸化物、金属過酸化物及び塩基性金属硝酸塩から選ばれる１種以上である請求項３６〜４０のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
塩基性金属硝酸塩が、塩基性硝酸銅、塩基性硝酸コバルト、塩基性硝酸亜鉛、塩基性硝酸マンガン、塩基性硝酸鉄、塩基性硝酸モリブデン、塩基性硝酸ビスマス及び塩基性硝酸セリウムから選ばれる１種以上である請求項４１記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体は、（ａ）成分の含有量が５〜６０質量％で、（ｂ）成分の含有量が４０〜９５質量％である請求項３６〜４１のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体は、更に（ｃ）バインダ及び（ｄ）添加剤の少なくとも何れかを含有する請求項３６〜４２のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体に含まれる（ｃ）成分のバインダが、カルボキシメチルセルロース、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩、カルボキシメチルセルロースカリウム塩、カルボキシメチルセルロースアンモニウム塩、酢酸セルロース、セルロースアセテートブチレート、メチルセルロース、エチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロース、カルボキシメチルエチルセルロース、微結晶性セルロース、ポリアクリルアミド、ポリアクリルアミドのアミノ化物、ポリアクリルヒドラジド、アクリルアミド・アクリル酸金属塩共重合体、ポリアクリルアミド・ポリアクリル酸エステル化合物の共重合体、ポリビニルアルコール、アクリルゴム、グアガム、デンプン、シリコーンから選ばれる１種以上である請求項４４記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体に含まれる（ｄ）成分の添加剤が、酸化銅、酸化鉄、酸化亜鉛、酸化コバルト、酸化マンガン、酸化モリブデン、酸化ニッケル、酸化ビスマス、シリカ、アルミナから選ばれる金属酸化物、水酸化アルミニウム、水酸化コバルト、水酸化鉄から選ばれる金属水酸化物、炭酸コバルト、炭酸カルシウム、塩基性炭酸亜鉛、塩基性炭酸銅から選ばれる金属炭酸塩又は塩基性金属炭酸塩、酸性白土、カオリン、タルク、ベントナイト、ケイソウ土、ヒドロタルサイトから選ばれる金属酸化物又は水酸化物の複合化合物、ケイ酸ナトリウム、マイカ、モリブデン酸塩、モリブデン酸コバルト、モリブデン酸アンモニウムから選ばれる金属酸塩、シリコーン、二硫化モリブデン、ステアリン酸カルシウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、及びルテニウムをアルミナ又はシリカに担持した触媒から選ばれる１種以上である請求項４４記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体は、（ｃ）成分の含有量が０．１〜１５質量％で、（ｄ）成分の含有量が０．１〜２０質量％である請求項４３〜４６のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体は、（ａ）成分がメラミンで、（ｂ）成分が塩基性硝酸銅である請求項３５〜４７のいずれか１項記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体は、（ａ）メラミン１０〜２５質量％、（ｂ）塩基性硝酸銅６０〜８０質量％、（ｃ）カルボキシメチルセルロースナトリウム塩０．１〜１０質量％及び（ｄ）水酸化アルミニウム１〜１５質量％又は酸化コバルト１〜１０質量％を含有する請求項４３〜４７のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体は、（ａ）トリヒドラジノトリアジン１０〜２５質量％、（ｂ）塩基性硝酸銅６０〜８０質量％、（ｃ）カルボキシメチルセルロースナトリウム塩０．１〜１０質量％及び（ｄ）水酸化アルミニウム１〜１５質量％又は酸化コバルト１〜１０質量％を含有する請求項４３〜４７のいずれか１記載のエアバッグ用インフレータ。
ガス発生剤成型体は、円柱状、単孔円柱状、多孔円柱状、ドーナツ状又はペレット状である請求項１〜５０のいずれか１項記載のエアバッグ用インフレータ。
エアバッグ用インフレータと、衝撃を感知して前記インフレータを作動させる衝撃センサと、前記インフレータで発生するガスを導入して膨張するエアバッグと、前記エアバッグを収容するモジュールケースとを含み、前記エアバッグ用インフレータが請求項１〜５１のいずれか１項記載のエアバッグ用インフレータであるエアバッグ装置。