WO2005014344A1

WO2005014344A1 - ガス発生器

Info

Publication number: WO2005014344A1
Application number: PCT/JP2004/011231
Authority: WO
Inventors: Tetsuo Saito; Takayoshi Dosai; Akihiko Suehiro; Kazuhisa Tamura
Original assignee: Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2004-08-05
Publication date: 2005-02-17
Also published as: JP4180993B2; JP2005053382A; EP1661774A4; US20070063494A1; EP1661774A1; CN1863696A

Abstract

　ハウジングの高い安全性を維持しつつ燃焼室内に十分なガス発生剤を装填可能で、さらに、燃焼室内でガス発生剤を均一に且つ効率よく燃焼させることが可能なガス発生器を提供する。　ガス発生器Ａは、イニシエータシェル１とクロージャシェル２とを有するハウジング３と、ガス発生剤４が装填された燃焼室５と、ガス発生剤４を着火燃焼させる点火手段７を有し、イニシエータシェル１とクロージャシェル２が半球形状の鏡板部１０，１４を有し、前記鏡板部１０，１４から連続して形成される筒部９，１３の外径Ｄとハウジングの長さＨとの比Ｈ／Ｄの範囲が０．４～１．３であり、前記点火手段７が、複数の伝火孔１５を有する内筒体１６と、この内筒体１６に装填された伝火剤１７とを備え、内筒体１６の外径ｄと前記鏡板部１０，１４の外径Ｄとの比ｄ／Ｄの範囲を０．１～０．５とした。

Description

明細書

ガス発生器

技術分野

[0001] 本発明は、エアバッグ等を膨張させるのに適したガス発生器に関する

背景技術

[0002] 自動車の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するため、急速にエアバッグを膨張展開させるガス発生器は、ステアリングホイール内やインストルメントパネル内に装着されたエアバッグモジュールに組み込まれている。そして、ガス発生器は、コントロールユニット（作動器)からの電気信号によって点火器 (スクイブ）を作動させて、この点火器からの火炎によりガス発生剤を燃焼させて、多量のガスを急激に発生させるものである。

[0003] 従来のガス発生器としては、ガス発生剤の点火室に相当する中央空間部と、その外部に同心状に形成され、ガスの燃焼 ·冷却'スラグ捕集を行う燃焼'フィルタ室に相当する環状空間部とを有するいわゆる 2筒式のガス発生器がある。

この種のガス発生器として、例えば、図 2に示すようなものがある（例えば、特許文献 1参照）。図 2に示すように、まず、ガス発生器のハウジングとして、 2筒構造の上容器 51と、 2重短管構造の下容器 54とを突き合わせて摩擦溶接することにより得られるハウジング構造の中央空間部を点火室とし、その周囲の環状空間部を燃焼 ·フィルタ室 Fとする。点火室 Pには、下方からスクイブ 68、伝火薬 69が内装される。一方、燃焼 · フイノレタ室 Fには、断面が両フランジのある凹形のリング状蓋部材 66を、各フランジ 6 6d, 66eがそれぞれ、上容器 51のバリ 52b、 53bに当接して固定している。そして、この蓋部材 66と上容器 51とで挟まれた環状空間にガス発生剤 57、冷却'スラグ捕集部材 60が径方向に順に収納されることにより、燃焼'フィルタ室 Fは形成されている。

[0004] また、ガス発生剤 57の層の上面及び下面には、それぞれ、リング状のクッション部材 58, 59を介装している。また、冷却 'スラグ捕集部材 60の上面及び下面にはそれぞれ、シール部材 61及び 62を介装している。さらに、ガス放出用オリフィス 53aを塞ぐようなアルミ箔 64及び伝火用オリフィス 52aを塞ぐようなアルミ箔 65を貼り付けたものである。このような構成にすることで、ガス発生室 G内で発生したガスによる内圧の上昇に十分に耐えることができる。

[0005] 特許文献 1 :特開平 9 - 207705号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0006] しかし、図 2の 2筒式ガス発生器の場合、ガス発生器を構成する部品点数が多ぐまた、構造も複雑化していた。このため、ガス発生器の安全性を維持しつつ、製造コストを低減する場合にも限度があった。また、ガス発生剤の収容量も少なぐその用途は主として運転席用であり、エアバッグを膨張させるガスを大量に必要とする助手席用に適用するのは困難である。さらに、エアバッグを急速に膨張させるには、燃焼室内のガス発生剤を極力均一に燃焼させることが必要であるが、前述の構造を有するガス発生器では、点火室内の伝火薬を着火燃焼させて伝火用オリフィスからガス発生室内へ熱流を噴出させたときに、ガス発生室内のガス発生剤を均一に燃焼させることが困難な場合もある。

[0007] 本発明の目的は、ハウジングの高い安全性を維持しつつ燃焼室内に十分なガス発生剤を装填可能で、さらに、燃焼室内でガス発生剤を均一に且つ効率よく燃焼させることが可能なガス発生器を提供することである。

課題を解決するための手段及び発明の効果

[0008] 第 1の発明のガス発生器は、イニシエータシェルとクロージャシェルとを有する金属製のハウジングと、前記ハウジング内に形成され燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤が装填された燃焼室と、前記燃焼室の周囲に配置されたフィルタ部材と、前記ハウジングに装着され前記燃焼室内の前記ガス発生剤を着火燃焼させる点火手段と、前記ハウジングに形成され前記燃焼室で発生したガスを放出する複数のガス放出孔とを有するガス発生器であって、前記ハウジングを構成するイニシエータシヱルとクロージャシェルの何れか一方又は両方が半球形状又は半楕円球形状の鏡板部を有し、前記鏡板部から連続して形成される直径 Dの筒部を有し、前記筒部の外径 Dと前記イニシエータシェルとクロージャシェルの各鏡板部のハウジングの長さ Hとの比 HZDの範囲が、 0. 4-1. 3であり、前記点火手段が、ハウジング内に設けられ複数の伝火孔を有し且つ底部を有する内筒体と、この内筒体に装填された伝火剤と、前記内筒体内で伝火剤に接するように設けられた点火器とを備え、前記内筒体の外径 dと前記鏡板部の外径 Dとの比 d/Dの範囲が 0. 1-0. 5であることを特徴とするものである。

[0009] このような構成によれば、ハウジングが半球形状又は半楕円球形状の鏡板部を有するので、ハウジングに応力が集中しにくくなり、燃焼室内でのガスの発生によりハウジングが変形するのを抑制することができる。また、ハウジングの構造を簡略化でき、部品点数を少なくすることができるため、ガス発生器の小型軽量化及び製造コストの大幅な低減が可能となる。

[0010] ところで、鏡板部の外径 Dに対して内筒体の外径 dが大きすぎると燃焼室の容積が小さくなり、燃焼室に装填できるガス発生剤の量が少なくなつてしまう。逆に、鏡板部の外径 Dに対して内筒体の外径 dが小さすぎると、内筒体の内部で点火器によって伝火剤が着火燃焼したときに、内筒体から噴出する熱流が燃焼室全体に均一に行き渡らなくなり、ガス発生剤を効率よく燃焼させることができなくなる虞がある。そこで、内筒体の外径 dと鏡板部の外径 Dとの比 d/Dの範囲を 0. 1-0. 5、好ましくは 0. 1 5— 0. 3とすることで、燃焼室の容積を確保して必要な量のガスを発生させるのに十分なガス発生剤を燃焼室内に装填することができ、さらに、内筒体から燃焼室内のガス発生剤の全体に効率よく熱流が噴出させることも可能になり、燃焼室内でガス発生剤を均一に燃焼させることができるようになる。

[0011] 第 2の発明のガス発生器は、前記第 1の発明において、前記内筒体の長さ hとこの内筒体の伸長方向におけるハウジングの長さ Hとの比 h/Hの範囲力 0. 5— 0. 95 であることを特徴とするものである。内筒体の長さ hが内筒体の伸長方向におけるノヽウジングの長さ Hに対して小さすぎると、内筒体の内部で点火器によって伝火剤が着火燃焼したときに、内筒体力噴出される熱流が燃焼室全体に均一に行き渡らなくなる虞がある。

そこで、 h/Hの範囲を、 0. 5— 0. 95、好ましくは、 0. 65—0. 9とすることで、ノヽゥジング内の燃焼室において内筒体が長く伸長することになり、内筒体の内部で着火燃焼した伝火剤から複数の伝火孔を介して燃焼室に装填されたガス発生剤全体に効率よく熱流を噴出させることができるため、燃焼室内でガス発生剤を均一に燃焼させること力 Sできる。

[0012] 第 3の発明のガス発生器は、前記第 1の発明において、前記複数の伝火孔の形状、円形状、楕円形状、長穴状、矩形状、菱形状又は台形状の何れかであることを特徴とするものである。従って、このような形状を有する複数の伝火孔を内筒体の外周部に設けることにより、これら複数の伝火孔を介して、内筒体の内部で着火燃焼した伝火剤から熱流を燃焼室へ噴出させて、燃焼室内のガス発生剤を均一に燃焼させること力 Sできる。

[0013] 第 4の発明のガス発生器は、前記第 1の発明において、前記複数の伝火孔の個数力個以上であることを特徴とするものである。尚、複数の伝火孔の個数は、好ましくは 8個以上である。このように複数の伝火孔の個数を設定することで、内筒体の内部で着火燃焼した伝火剤から、複数の伝火孔を介してハウジング内のガス発生剤の全体に効率よく熱流を噴出させることが可能となり、燃焼室内でガス発生剤を均一に燃焼させることができる。

[0014] 第 5の発明のガス発生器は、前記第 1の発明において、前記複数の伝火孔の総開口面積 SAと前記内筒体の表面積 SEとの比 SA/SEの範囲力 0. 01-0. 4であることを特徴とするものである。複数の伝火孔の総開口面積 SAが内筒体の表面積 SE に対して小さすぎると、内筒体の内部で点火器によって伝火剤が着火燃焼したときに、内筒体から燃焼室へ熱流が噴出されにくくなり、熱流が燃焼室全体に均一に行き渡らなくなる虞がある。

そこで、 SA/SEの範囲を、 0. 01-0. 4、好ましくは 0. 02— 0. 3、さらに好ましくは 0. 08-0. 2とすることで、内筒体から燃焼室内のガス発生剤の全体に効率よく熱流を噴出させることができるようになり、燃焼室内でガス発生剤を均一に燃焼させることができる。

[0015] 第 6の発明のガス発生器は、前記第 1の発明において、前記複数の伝火孔の総開口面積 SAと前記複数のガス放出孔の総開口面積 SDとの比 SA/SDの範囲力 0. 15-4. 5であることを特徴とするものである。複数の伝火孔の総開口面積 SAが複数のガス放出孔の総開口面積 SDよりも大きすぎると、内筒体力燃焼室内に噴出される熱流が大きくなり、燃焼室内のガス発生剤が一度に燃焼して瞬間的に大量のガスが発生することになるが、その燃焼室内で発生したガスがガス放出孔から外部へ放出されにくくなつてしまうため、燃焼室内の圧力が過度に上昇してしまう虞がある。逆に、複数の伝火孔の総開口面積 SAが複数のガス放出孔の総開口面積 SDよりも小さすぎると、内筒体力燃焼室に供給される熱流量が小さくなり、燃焼室で発生するガス量が少なくなつて、複数のガス放出孔から必要な量のガスを外部へ放出できなくなる虞がある。

[0016] そこで、 SA/SDを 0. 15-4. 5、好ましくは 0. 30—3. 50、さらに好ましくは 0. 5 0— 3. 00とすることで、内筒体から複数の伝火孔を介して燃焼室へ噴出する熱流量と、ガス放出孔から放出されるガス量のバランスを調整することが可能になり、燃焼室内の圧力が過度に上昇するのを抑制するとともに、適切な量の燃焼ガスをハウジングから放出することができる。

[0017] 第 7の発明のガス発生器は、前記第 1の発明において、前記ガス発生剤の装填量 WGと前記伝火剤の装填量 WEとの比 WG/WEの範囲力 10— 60であることを特徴とするものである。尚、この WG/WEの範囲は、好ましくは 15— 50であり、さらに好ましくは 20— 45である。このような範囲で WG/WEを設定することにより、内筒体内で伝火剤を燃焼させたときに内筒体から燃焼室へ噴出する熱流量と、燃焼室内でガス発生剤が燃焼して発生する燃焼ガス量のバランスを調整することが可能になり、燃焼室内の圧力が過度に上昇するのを抑制するとともに、適切な量の燃焼ガスを放出すること力 Sできる。

発明を実施するための最良の形態

[0018] 次に、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。本実施形態は、ェァバッグを膨張展開させる為のガス発生器に本発明を適用したものである。尚、図 1 における上下左右の各方向を、上下左右として以下説明する。

[0019] 図 1に示すように、ガス発生器 Aは、鉄、ステンレス、アルミニウム、鋼材等の金属製のイニシエータシェル 1とクロージャシェル 2とからなる略球形状のハウジング 3と、このハウジング 3内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤 4が装填された燃焼室 5と、燃焼室 5の周囲に配置されたフィルタ部材 6と、ハウジング 3に装着され、燃焼室 5内のガス発生剤 4を着火燃焼させる点火手段 7とで構成されている。

[0020] まず、ハウジング 3について説明する。ハウジング 3のクロージャシェル 2は、筒部 9と、筒部 9から連続して形成される半球形状の鏡板部 10と、筒部 9の下端から径方向外側に延びるフランジ部 12とで構成されている。ィユシェ—タシェル 1及びクロージャシェル 2の肉厚は、 1. 5mm— 3mmの範囲が好ましい。筒部 9の長さは、通常 5mm 以上、好ましくは 5— 30mm、より好ましくは 10 30mmである。イニシエータシェル 1 とクロージャシェル 2の各鏡板部 14, 10のハウジングの長さ Hと、筒部 13， 9の外径 D との比 H/D力通常 0. 4-1. 3、好ましくは 0. 6- 1. 3、さらに好ましくは 1. 0— 1 . 3である。上記比 H/Dが 0. 4未満の場合、構造上、ガス発生器の組立ができなくなる虞があり、 1. 3を越える場合、シリンダー型のガス発生器の構造に近づいてしまう。よって、このような範囲とすることで、ガス発生器 1内の圧力が高まった場合であっても、ハウジング 10の変形を抑制することができ、ガス発生器を小型化することが可能となる。筒部 9には、複数の円形状のガス放出孔 8が周方向に所定間隔を空けて形成されている。これら複数のガス放出孔 8は、例えば、 2列、 3列等の複数列に形成されていたり、あるいは、孔径の略半分の量だけ上下方向の位置が互いにずれた、ジグザグ状に形成されていることが好ましい。このように複数のガス放出孔 8が形成されることで、ハウジング 3内で発生したガスが局所的に集中することなく分散して放出されるため、ハウジング 3の変形を抑制できるし、後述のガス冷却用及び残渣濾過用のフィルタ部材 6の損傷も抑制できる。また、フィルタ部材 6を上下方向及び周方向の広い範囲で使用することができ、フィルタ部材 6を効率良く利用することができる。

[0021] また、これら複数のガス放出孔 8の孔径は、全て同じ孔径にする必要はなぐ複数種類の孔径を有するガス放出孔 8を適宜組み合わせてもよい。このように、ガス放出孔 8の孔径を任意に設定することによって、ハウジング 3内の圧力を調整することができる。例えば、ガス放出孔 8の孔径を大きくすることによって、ハウジング 3内の圧力上昇を抑えること力できる。さらに、ハウジング 3内の圧力に合わせて、ハウジング 3を形成するクロージャシェル 2及びイニシエータシェル 1の肉厚を薄くすることもできる。また、使用するガス発生剤 4の種類に合わせて、孔径を設定することによって、圧力、温度等のガス発生特性を調整することもできる。また、これらガス放出孔 8には、筒部 9の内周部に貼り付けられた帯状のアルミニゥムテープ等のラブチヤ一部材 11により密閉され、燃焼室 5内が密封された状態となつている。

[0022] クロージャシェル 2に圧接、溶接等によって接合されるイニシエータシェル 1は、前述のクロージャシェル ₂と同様、筒部 _{1 3}と、この筒部 13から連続して形成される半球形状の鏡板部 14とで構成されている。そして、鏡板部 14の中心部には、点火手段 7 が設けられている。このように、イニシエータシェル 1に筒部 13が形成されているため、イニシエータシェルェとクロージャシェル ₂との圧接、溶接等による接合を容易に行うこと力 Sできる。尚、クロージャシェル 2に直接、鏡板部 14の端部で圧接、溶接等によつて接合が行うことができる場合には、この筒部 13を省略してイニシエータシヱル 1を鏡板部 14のみで構成することもできる。

[0023] 以上説明したように、イニシエータシェル 1とクロージャシェル 2に、半球形状の鏡板部 10, 14が設けられているため、ハウジング 3に、燃焼室 5でガスが発生したときにハウジング 3に応力が集中する部分を極力減らすことができる。従って、ガス発生時のハウジング 3の変形を極めて小さくできるし、そのための構造を簡単化してガス発生器 Aの構成部品点数を少なくすることができる。尚、鏡板部 10, 14は、半球形状のものに限らず、半楕円球形状のものを用いることもでき、この場合でも、前記の半球形状の場合と同様の効果が得られる。

[0024] ハウジング 3の内側には燃焼室 5が形成され、この燃焼室 5には、ガス発生剤 4が装填されている。そして、燃焼室 5内において、ガス発生剤 4が、後述する点火手段 7からの熱流によって燃焼して燃焼室 5内に燃焼ガスが発生する。

ガス発生剤 4は、非アジド系組成物であって、例えば、燃料と、酸化剤と、添加剤（バインダ、スラグ形成剤、燃焼調整剤）とで構成されるものを使用することができる。燃料としては、例えば含窒素化合物が挙げられる。含窒素化合物としては、例えばトリァゾール誘導体、テトラゾール誘導体、グァニジン誘導体、ァゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体、ゥレア誘導体、アンミン錯体から選ばれる 1種又は 2種以上の混合物を挙げることができる。

[0025] トリァゾール誘導体の具体例としては、例えば 5_ォキソ—1 , 2, 4_トリァゾーノレ、アミノトリアゾール等を挙げることができる。テトラゾール誘導体の具体例としては、例えばテトラゾール、 5_アミノテトラゾール、硝酸アミノテトラゾール、ニトロアミノテトラゾール、 5, 5 ' _ビ— 1H—テトラゾール、 5, 5'_ビ— 1H—テトラゾールジアンモニゥム塩、 5, 5 '—ァゾテトラゾールジグァニジゥム塩等が挙げられる。

[0026] グァニジン誘導体の具体例としては、例えばグァニジン、ニトログァニジン、シァノグァニジン、トリアミノグァ二ジン硝酸塩、硝酸グァニジン、硝酸アミノグァ二ジン、炭酸グァニジン等が挙げられる。ァゾジカルボンアミド誘導体の具体例としては、例えばァゾジカルボンアミド等が挙げられる。ヒドラジン誘導体の具体例としては、例えばカルボヒドラジド、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。ゥレア誘導体としては、例えばビウレットが挙げられる。アンミン錯体としては、例えばへキサアンミン銅錯体、へキサアンミンコバルト錯体、テトラアンミン銅錯体、テトラアンミン亜鉛錯体等等が挙げられる。

[0027] これらの含窒素化合物の中でもテトラゾール誘導体及びグァニジン誘導体から選ばれる 1種又は 2種以上が好ましぐ特にニトログァニジン、硝酸グァニジン、シァノグァニジン、 5—アミノテトラゾール、硝酸アミノグァ二ジン、炭酸グァニジンが好ましい。ガス発生剤 4中におけるこれら含窒素化合物の配合割合は、分子式中の炭素原子、水素原子及びその他の酸化される原子の数によって異なる力通常 20— 70重量 %の範囲が好ましぐ 30— 60重量％の範囲が特に好ましい。また、ガス発生剤 4に添加される酸化剤の種類により、含窒素化合物の配合割合の絶対数値は異なる。し力しながら、含窒素化合物の配合割合の絶対数値が、完全酸化理論量より多いと発生ガス中の微量 CO濃度が増大する、一方、含窒素化合物の配合割合の絶対数値力完全酸化理論量及びそれ以下になると発生ガス中の微量 N〇x濃度が増大する。従って両者の最適バランスが保たれる範囲が最も好ましレ、。

[0028] 酸化剤としては、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニゥムから選ばれたカチオンを含む硝酸塩、亜硝酸塩、過塩素酸塩の少なくとも 1種から選ばれた酸化剤が好ましい。硝酸塩以外の酸化剤、即ち亜硝酸塩、過塩素酸塩等のエアバッグィンフレータ分野で多用されている酸化剤も用いることができる力硝酸塩に比べて亜硝酸塩分子中の酸素数が減少すること又はバッグ外へ放出されやすい微粉状ミストの生成を減少させる等の観点から硝酸塩が好ましい。硝酸塩としては、例えば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム、硝酸マグネシウム、硝酸ストロンチウム、相安定化硝酸ァンモニゥム、塩基性硝酸銅等を挙げることができ、硝酸ストロンチウム、相安定化硝酸アンモニゥム、塩基性硝酸銅がより好ましい。

[0029] ガス発生剤 4中の酸化剤の配合割合は、用いられる含窒素化合物の種類と量により絶対数値は異なる力 30 80重量％の範囲が好ましぐ特に上記の CO及び N〇x 濃度に関連して 40 75重量％の範囲が好ましい。

添加剤であるバインダは、ガス発生剤の燃焼挙動に大幅な悪影響を与えなレ、ものであれば何れでも使用可能である。バインダとしては、例えば、カルボキシメチルセノレロースの金属塩、メチノレセノレ口一ス、ヒドロキシェチノレセノレロース、酢酸セノレロース、プロピオン酸セルロース、酢酸酪酸セルロース、ニトロセルロース、微結晶性セルロース、グァガム、ポリビュルアルコール、ポリアクリルアミド、澱粉等の多糖誘導体、ステアリン酸塩等の有機バインダ、二硫化モリブデン、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土、タルク、ベントナイト、ケイソゥ土、カオリン、シリカ、アルミナ等の無機バインダを挙げること力 Sできる。

[0030] バインダの配合割合はプレス成型の場合 0— 10重量％の範囲が好ましぐ押出成型においては 2— 15重量％の範囲であることが好ましい。添加量が多くなるに従い成型体の破壊強度が強くなる。ところが、組成物中の炭素原子及び水素原子の数が増大し、炭素原子の不完全燃焼生成物である微量 COガスの濃度が高くなり、発生ガスの品質が低下する。また、ガス発生剤の燃焼を阻害することから、最低量での使用が好ましい。特に 15重量％を超える量では酸化剤の相対的存在割合の増大を必要とし、燃料の相対的割合が低下し、実用できるガス発生器システムの成立が困難となる。

[0031] また、添加剤として、バインダ以外の成分としては、スラグ形成剤を配合することができる。スラグ形成剤は、ガス発生剤中の特に酸化剤成分から発生する金属酸化物との相互作用により、ガス発生器内のフィルタでの濾過を容易にするために添加される。

このスラグ形成剤としては、例えば、窒化珪素、炭化珪素、酸性白土、シリカ、ベントナイト系、カオリン系等のアルミノケィ酸塩を主成分とする天然に産する粘土、合成マイカ、合成力オリナイト、合成スメクタイト等の人工的粘土、含水マグネシウムケィ酸塩鉱物の一種であるタルク等から選ばれるものを挙げることができ、これらの中でも酸性白土又はシリカが好ましぐ特に酸性白土が好ましい。スラグ形成剤の配合割合は 0 一 20重量％の範囲が好ましぐ 2 10重量％の範囲が特に好ましい。多すぎると線燃焼速度の低下及びガス発生効率の低下をもたらし、少なすぎるとスラグ形成能を十分発揮することができない。

[0032] ガス発生剤 4の好ましい組合せとしては、 5-アミノテトラゾール、硝酸ストロンチウム、合成ヒドロタルサイト、及び窒化珪素を含むガス発生剤、または、硝酸グァニジン、硝酸ストロンチウム、塩基性硝酸銅、酸性白土を含むガス発生剤が挙げられる。また、必要に応じて燃焼調節剤を添加してもよい。燃焼調整剤としては金属酸化物、フエ口シリコン、活性炭、グラフアイト、或いはへキソ-ゲン、ォクト—ゲン、 5-ォキソ- 3-ニトロ- 1 , 2, 4-トリァゾールといった化合火薬が使用可能である。燃焼調整剤の配合割合は 0— 20重量％の範囲が好ましぐ 2— 10重量％の範囲が特に好ましい。多すぎるとガス発生効率の低下をもたらし、また、少なすぎると十分な燃焼速度を得ることができない。

以上のような構成によるガス発生剤の形状としては、ペレット状、円柱状、単孔円筒状、多孔円筒状、ディスク状、両端が閉鎖された中空体形状のもの、好ましくは両端が閉鎖された円筒状のものが使用できる。ガス発生剤 4の成型体の両端が閉鎖された状態とは、両端に開いた孔が外から内への力 2つによって閉鎖された状態のことをいう。孔は、完全に塞がった状態でも、塞ぎきれていない状態でもいずれでも良い。

[0033] この、両端が閉鎖された中空体形状のガス発生剤 4の製造方法の一例を説明する。前述した含窒素化合物、酸化剤、スラグ形成剤及びバインダで構成される非アジド系組成物は、まず、 V型混合機、またはボールミル等によって混合される。更に水、又は溶媒 (例えば、エタノール)を添加しながら混合し、湿った状態の薬塊を得ることができる。ここで、湿った状態とは、ある程度の可塑性を有する状態であり、水又は溶媒を好ましくは 10 25重量％、より好ましくは 13 18重量％含有している状態にあるものをいう。この後、この湿った状態の薬塊をそのまま押出成型機 (例えば、ダイス及び内孔用ピンを出口に備えたもの）により、外径が、好ましくは 1. 4mm— 4mmで、より好ましくは 1. 5mm— 3. 5mmであり、内径が、好ましくは 0. 3mm— 1. 2mmであり、より好ましくは 0. 5mm— 1. 2mmの中空筒状成型体に押出成型する。その後、押出成型機で押出された中空筒状成型体を一定間隔で押圧して両端が閉鎖された筒状成型体が得られる。通常は、この中空筒状成型体を一定間隔で押圧した後、それぞれ閉鎖された窪み部分で折るようにして切断した後、通常、 50— 60°Cの範囲で 4一 10時間乾燥し、次いで、通常、 105 120°Cの範囲で 6— 10時間乾燥という 2 段階による乾燥を行うことにより、端部が閉鎖された状態で、内部に空間を有した筒状のガス発生剤を得ることができる。このように得られたガス発生剤の長さは、通常、

1. 5— 8mmの範囲にあり、好ましくは 1. 5— 7mmの範囲にあり、より好ましくは 2 6 . 5mmの範囲にある。

[0034] また、ガス発生剤 4の線燃焼速度は定圧条件下で測定され、経験的に以下の Viell eの式に従う。

r=aPn

ここで、 rは線燃焼速度、 aは定数、 Pは圧力、 nは圧力指数を示す。この圧力指数 n は、 Y軸の燃焼速度の対数に対する X軸の圧力の対数プロットによる勾配を示すものである。

[0035] 本実施形態例に係るガス発生器に用いられるガス発生剤の好ましい線燃焼速度の範囲は、 70kgf/cm²下で 3— 60mm/秒であり、より好ましくは 5— 35mm/秒であり、また、好ましい圧力指数の範囲は n=0. 90以下、より好ましくは n=0. 75以下、更に好ましく ίま η=0· 60以下、特に好ましく ίま η=0· 60-0. 30である。

[0036] また、線燃焼速度を測定する方法としては、ストランドバーナ法、小型モータ法、密閉圧力容器法が一般に挙げられる。具体的には所定の大きさにプレス成型した後、表面にリストリクターを塗布することにより得られた試験片を用いて、ヒューズ切断法等により、高圧容器中で燃焼速度を測定する。この時、高圧容器内の圧力を変数に線燃焼速度測定し、上記 Vielleの式力圧力指数を求めることができる。

[0037] クロージャシェル 2とイニシエータシェル 1とで構成されるハウジング 3内には、筒部 9 、 13の内壁に沿ってフィルタ部材 6が設けられている。フィルタ部材 6は、例えば、メリヤス編み金網、平織金網、クリンプ織り金属線材或いは卷き金属線材の集合体を円環状に成形することによって安価に製作される。このフィルタ部材 6は、クロージャシエル 2及びイニシエータシェル 1の鏡板部 10, 14の内面にそれぞれ設けられている押え部材 20, 21によって、ハウジング 3の内壁側に押えられている。

[0038] フィルタ部材 6の外周部のガス放出孔 8の周辺部には、フィルタ押え部材 24が設けられている。フィルタ押え部材 24は、いわゆるパンチングメタルと称される複数の孔が形成された板状部材がリング状に形成されているものである。このように、ガス放出孔 8の周辺部のフィルタ部材 6の外周部にフィルタ押え部材 24を設けることで、ハウジング 3からガスが放出する際の圧力によりフィルタ部材 6が変形するのが抑制できる。

[0039] また、クロージャシェル 2の鏡板部 10の内面部には、クッション部材 22が設けられている。これらクッション部材 22は、例えば、セラミックスフアイバー、発泡シリコン等で形成されており、外部から与えられる振動等に起因して生じる、燃焼室 5内に装填されてレ、るガス発生剤 4の割れ等の破壊を防止してレ、る。

[0040] 次に、点火手段 7について説明する。点火手段 7は、イニシエータシェル 1の鏡板部 14の中心部に設けられており、この点火手段 7は、ハウジング 3内に設けられ複数の伝火孔 15を有し且つ底部 25を有する内筒体 16と、この内筒体 16内に装填された伝火剤 17と、内筒体 16内にぉレ、て伝火剤 17に接するように設けられた点火器 18とで構成されている。

[0041] 伝火剤 17は、燃焼室 5内のガス発生剤 4を確実に燃焼開始させるために用いられるものであり、この伝火剤 17としては、一般に用いられている B/KNOに代表される

3

金属粉及び酸化剤からなる組成物、含窒素化合物、酸化剤及び金属粉を含む組成物、或いはガス発生剤組成物を使用可能である。

[0042] 伝火剤 17における各成分の含有量は、金属粉及び酸化剤からなる場合、金属粉成分は 1一 30重量％、酸化剤成分は 70— 95重量％の範囲が好ましぐ含窒素化合物、酸化剤及び金属粉を含む組成物の場合、金属粉成分は 1一 30重量％、含窒素化合物は 0 40重量％、及び酸化剤成分は 50— 90%の範囲が好ましレ、。また、必要に応じて、ガス発生剤で使用可能な成型用バインダを 0— 10重量％含んでもよい。成型用バインダとしては一般にガス発生剤に使用可能なものを用いることができる。伝火剤 17の形状としては、粒状、顆粒状、ペレット状 (一般に、医薬品の錠剤の形にあたるもの）、円柱状、筒状又はディスク状等が挙げられる。筒状には、例えば円筒状が挙げられ、円筒状には、例えば単孔円筒状、多孔円筒状等が挙げられる。製造方法としては、例えば粉末混合、造粒法 (攪拌造粒、噴霧乾燥造粒、押出造粒、転動造粒、圧縮造粒等）、打錠成型法等が挙げられる。

[0043] 内筒体 16は、イニシエータシェル 1の鏡板部 14に、カシメ固定等の任意の方法で固定されている。また、この内筒体 16は、ハウジング 3内に形成された燃焼室 5の下端部から上方へ延びる長筒状に形成されている。内筒体 16の外周、好ましくは点火器 18が収容されていない部分の外周には、内筒体 16の内部で伝火剤 17が着火燃焼したときに、発生した熱流を燃焼室 5へ放出する為の複数の伝火孔 15が形成されている。

[0044] ここで、鏡板部 14の外径 D (ハウジングの外径）に対して内筒体 16の外径 dが大きすぎると燃焼室 5の容積が小さくなり、燃焼室 5に装填できるガス発生剤 4の量が少なくなつてしまう。逆に、鏡板部 14の外径 Dに対して内筒体 16の外径 dが小さすぎると、内筒体 16の内部で点火器 18によって伝火剤 17が着火燃焼したときに、内筒体 16 力噴出する熱流が燃焼室 5全体に均一に行き渡らなくなる虞がある。そこで、内筒体 16の外径 dと鏡板咅 10、 14の外径 Dとの _ttd/Dを 0. 1— 0. 5とし、好ましくは、 0 . 15-0. 3とする。点火器 18が収容されていない部分には、底部 25がある。

[0045] また、内筒体 16の長さ h力内筒体 16の伸長方向におけるハウジング 3の長さ（高さ） Hに対して小さすぎると、内筒体 16の内部で点火器 18によって伝火剤 17が着火燃焼したときに、内筒体 16から噴出される熱流が燃焼室 5全体に均一に行き渡らなくなる虞がある。そこで、内筒体 16の高さ（伸長方向の長さ） hとハウジング 3の高さ（内筒体 16の伸長方向の長さ） Hとの比 hZHの範囲を、 0. 5-0. 95とし、好ましくは 0. 65—0. 9とする。

[0046] このように、 d/D, h/Hの値を夫々前述の範囲に設定することで、燃焼室 5の容積を十分に確保して必要量のガスを発生させるのに十分なガス発生剤 4を燃焼室 5 内に装填することができるし、内筒体 16から燃焼室 5内のガス発生剤 4の全体に効率よく熱流を噴出させることができ、燃焼室 5内でガス発生剤 4を均一に燃焼させて、ェァバッグを急速に膨張展開させることが可能となる。

[0047] また、複数の伝火孔 15の個数としては、 4個以上、好ましくは 8個以上であり、より好ましくは 8— 28個であり、例えば、本実施形態のガス発生器 Aにおいては、図 1に示すように、上下に並んだ 5又は 6個の円形状の伝火孔 15で構成された伝火孔 15の歹 IJが、内筒体 16の周方向 4等分位置に夫々 1列ずつ計 4列形成されている。伝火孔 15の列は、内筒体 16の周方向に 3— 5等分の位置に夫々 1列ずつ形成されることができるが、図 1にあるように周方向に 4等分の位置に夫々 1列ずつ形成されることが好ましレ、。ここで、図 1に示すように、周方向に隣接する伝火孔 15の列は、上下に少し（例えば、伝火孔 15の孔径分だけ）ずらして形成されていることが好ましい。このように構成することで、点火器 18により伝火剤 17を着火燃焼させたときに、複数の伝火孔 1 5を介して内筒体 16から燃焼室 5へ熱流を効率よく噴出させることができる。また、上下に隣接する伝火孔 15を周方向にずらして形成しても、同様の効果が得られる。伝火孔 15の形状が円形状の場合、その孔径は、 3. 5— 4. 5mmが好ましい。

また、複数の伝火孔 15の形状は、図 1に示すような円形状に限らず、楕円形状、長穴状、矩形状、菱形状又は台形状等、種々の形状にすることができる。

[0048] また、複数の伝火孔 15の総開口面積 SAが内筒体 16の表面積 SEに対して大きすぎると、内筒体 16内から伝火剤 17が漏れてしまうし、逆に小さすぎると、内筒体 16の内部で点火器 18によって伝火剤 17が着火燃焼したときに、内筒体 16から燃焼室 5 へ熱流が噴出されにくくなり、熱流が燃焼室 5全体に均一に行き渡らなくなる虞がある。ここで言う内筒体 16の表面積 SEとは、内筒体 16の外周の面積のみであっても良いし、内筒体 16の外周の面積と底部 25の面積の和であっても良い。

そこで、 SA/SEの範囲を、 0. 01-0. 4とし、好ましくは 0. 02—0. 30とし、さらに好ましくは 0. 08-0. 20とする。このように、 SA/SEの値を設定することにより、伝火剤 17を内筒体 16内に確実に装填できるし、内筒体 16から燃焼室 5内のガス発生剤 4の全体に効率よく熱流を噴出させることができるようになり、燃焼室 5内でガス発生剤を均一に燃焼させることができる。

[0049] さらに、複数の伝火孔 15の総開口面積 SAが複数のガス放出孔 8の総開口面積 S Dよりも大きすぎると、内筒体 16から燃焼室 5内に噴出される熱流により燃焼室 5内のガス発生剤 4が燃焼してガスが発生したときに、発生したガスがガス放出孔 8から放出されに《なり、燃焼室 5内の圧力が上昇しすぎてしまう虞がある。逆に、複数の伝火孔 15の総開口面積 SAが複数のガス放出孔 8の総開口面積 SDよりも小さすぎると、内筒体 16から燃焼室 5に供給される熱流量が小さくなり、燃焼室 5で発生するガス量が少なくなつてしまうため、複数のガス放出孔 8から必要な量のガスをエアバッグに供給できなくなる。

[0050] そこで、 SA/SDの範囲を、 0. 15—4. 5とし、好ましくは 0. 3 3. 5とし、さらに好ましくは 0. 5-3. 0とする。このように SA/SDを設定することにより、内筒体 16から複数の伝火孔 15を介して燃焼室 5へ噴出する熱流量と、ガス放出孔 8から放出されるガス量のバランスを調整することが可能になり、燃焼室 5内の圧力が過度に上昇してしまうのを抑制するとともに、適切な量のガスをエアバッグに放出することができる。

[0051] さらに、前述のガス発生剤 4の装填量 WGと内筒体 16内の伝火剤 17の装填量 WE との比 WG/WEの範囲を 10— 60、好ましくは 15— 50、さらに好ましくは 20— 45とする。このように WG/WEを設定することにより、内筒体 16から複数の伝火孔 15を介して燃焼室 5へ噴出する熱流量と、燃焼室 5内で発生するガス量のバランスを調整でき、燃焼室 5内の圧力が過度に上昇するのを抑制するとともに、適切な量の燃焼ガスをハウジング 3から放出することができる。

[0052] 以上説明したガス発生器 Aは、 1筒式のガス発生器として、主に、助手席側のインストルメントパネル内に装着されることになるエアバッグモジュールに組み込まれる。そして、エアバッグモジュールに組み込まれた後、ガス発生器 Aの点火手段 7は、図示省略する車両側コネクタに接続される。尚、このガス発生器 Aを運転席側のエアバッグモジュールに適用することも勿論可能である。

[0053] そして、例えば、自動車に設けられている衝突センサが自動車の衝突を検出したときに、点火手段 7に接続されているスクイブ点火回路により点火手段 7が作動すると、内筒体 16内に装填された伝火剤 17が着火燃焼され、内筒体 16から複数の伝火孔 1 5を介して熱流が燃焼室 5へ噴出される。ここで、ハウジング 3の外径寸法、内筒体 16 の外径寸法、複数の伝火孔 15の孔径、個数及びそれらの配置、ガス発生剤 4及び伝火剤 17の装填量を、前述した範囲で適切に設定することにより、燃焼室 5の内容積を確保して必要な量のガスを発生させるのに十分なガス発生剤 4を燃焼室内に装填すること力 Sできる。さらに、内筒体 16から燃焼室 5内のガス発生剤 4の全体に効率よく熱流が噴出させることも可能になるため、燃焼室 5内でガス発生剤 4を均一に燃焼させることができるようになる。

[0054] 内筒体 16力も燃焼室 5内のガス発生剤 4に熱流が噴出されると、燃焼室 5内のガス発生剤 4が燃焼して燃焼室 5内に高温のガスが発生する。このとき、燃焼室 5内の圧力が上昇するが、ハウジング 3は略球形状であるため燃焼室 5内での圧力上昇に十分に耐え得る強度を有し、その変形は極めて小さい。そして、燃焼室 5内で発生した高温のガスは、フィルタ部材 6を通過して、ラプチヤ一部材 11を破ってガス放出孔 8 力放出される。

[0055] ここで、高温ガスがフィルタ部材 6を通過する際に、フィルタ部材 6によりガスが冷却されると同時にガス中の残渣が濾過される。また、フィルタ部材 6が、燃焼室 5の略全域にわたり設けられているため、フィルタ部材 6を有効に利用することができる。このため、フィルタ部材 6によりガスが十分に冷却されるとともに、残渣が十分に濾過されたガスをガス放出孔 8から放出することができる。

実施例

[0056] 次に、実施例として、本発明に係るガス発生器を具体的に説明するが、以下のものに限定されるものではない。

図 1に示すガス発生器において、鏡板部 10の外径 Dを 70mm、ハウジング 3の長さ Hを 75mmとし、ガス放出孔 8の孔径を 2. 6mm、ガス放出孔 8の個数を 20個として、ガス放出孔 8の総開口面積 SDが 106mm²とした。また、内筒体 16の長さ hを 62mm 、内筒体 16の外径 dを 12mmとし、内筒体 16の表面積 SEを 3700mm²とした。さらに、伝火孔 15の形状を円形状とし、伝火孔 15の個数を 22個、伝火孔 15の孔径を 4. 0 mmとして、伝火孔 15の総開口面積 SAを 276mm²とした。さらには、ガス発生剤 4の装填量 WGを 90g、伝火剤 17の装填量 WEを 3. 8gとした。

[0057] 参考例 1

本発明のガス発生器に使用される両端が閉鎖された中空体形状のガス発生剤の製造例硝酸グァニジン 43. 5重量％、硝酸ストロンチウム 25重量％、塩基性硝酸銅 25重量％、酸性白土 2. 5重量％、ポリアクリルアミド 4重量％の組成で混合した組成物に、エタノール 3重量％と、水 13重量％を加えて混合、混練し、混練塊にして、出口に内径 2mmのダイスと外径 0. 5mmの内孔用ピンを備えた押出機にて、押出圧 8MPa で押出して、押出棒状の成型体を引取りベルトで引取りながら、成型用歯車間に送り出し、成型用歯車の凸歯によって 4. 4mmの間隔で窪み部分を形成するようにし、その窪み部分で折るようにして切断した後、 55°Cで 8時間乾燥し、次いで 110°Cで 8時間乾燥し、ガス発生剤とした。

図面の簡単な説明

[0058] [図 1]本発明の実施形態に係るガス発生器の断面図である。

[図 2]従来のガス発生器の断面図である。

符号の説明

[0059] A ガス発生器

D 鏡板部の外径

d 内筒体の外径

H ハウジングの長さ

h 内筒体の長さ

1 イニシエータシェノレ

2 クロージャシェノレ

3 ハウジング

4 ガス発生剤

5 燃焼室

6 フィルタ部材

7 点火手段

8 ガス放出孔

9 筒部

10, 14 鏡板部

11 ラブチヤ一部材フランジ部筒部

伝火孔内筒体伝火剤点火器押え部材押え部材クッシ 3ン咅附フィルタ押え部材底部

Claims

請求の範囲

[1] イニシエータシェルとクロージャシェルとを有する金属製のハウジングと、前記ハウジング内に形成され燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤が装填された燃焼室と、前記燃焼室の周囲に配置されたフィルタ部材と、前記ハウジングに装着され前記燃焼室内の前記ガス発生剤を着火燃焼させる点火手段と、前記ハウジングに形成され前記燃焼室で発生したガスを放出する複数のガス放出孔とを有するガス発生器であってヽ

前記ハウジングを構成するイニシエータシェルとクロージャシェルの何れか一方又は両方が半球形状又は半楕円球形状の鏡板部を有し、

前記鏡板部から連続して形成される直径 Dの筒部を有し、

前記筒部の外径 Dと前記イニシエータシェルとクロージャシェルの各鏡板部のハウジングの長さ Hとの比 H/Dの範囲力 0. 4-1. 3であり、前記点火手段が、ハウジング内に設けられ複数の伝火孔を有し且つ底部を有する内筒体と、この内筒体に装填された伝火剤と、前記内筒体内で伝火剤に接するように設けられた点火器とを備え、

前記内筒体の外径 dと前記鏡板部の外径 Dとの比 dZDの範囲が 0. 1-0. 5であることを特徴とするガス発生器。

[2] 前記内筒体の長さ hとこの内筒体の伸長方向におけるハウジングの長さ Hとの比 h

/Hの範囲が、 0. 5-0. 95であることを特徴とする請求項 1に記載のガス発生器。

[3] 前記複数の伝火孔の形状が、円形状、楕円形状、長穴状、矩形状、菱形状又は台形状の何れかであることを特徴とする請求項 1に記載のガス発生器。

[4] 前記複数の伝火孔の個数力個以上であることを特徴とする請求項 1に記載のガス発生器。

[5] 前記複数の伝火孔の総開口面積 SAと前記内筒体の表面積 SEとの比 SAZSEの範囲が、 0. 01-0. 4であることを特徴とする請求項 1に記載のガス発生器。

[6] 前記複数の伝火孔の総開口面積 SAと前記複数のガス放出孔の総開口面積 SDとの比 SA/SDの範囲が、 0. 15-4. 5であることを特徴とする請求項 1に記載のガス発生器。 [7] 前記ガス発生剤の装填量 WGと前記伝火剤の装填量 WEとの比 WG/WEの範囲力 10— 60であることを特徴とする請求項 1に記載のガス発生器。