WO2017203934A1

WO2017203934A1 - ガス発生器

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Publication number: WO2017203934A1
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Inventors: 福本健二; 花野鉄平
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Filing date: 2017-04-28
Publication date: 2017-11-30
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Abstract

本発明は、筒状ハウジング本体部の第１端部側に点火手段を有し、軸方向反対側の第２端部側がガス排出口を有するディフューザ部で閉塞され、　前記筒状ハウジング本体部の内部空間に燃焼室が存在し、　前記燃焼室と前記ディフューザ部との間がカップ状部材で仕切られ、　前記カップ部材の底面部と開口部が前記第１端部側と第２端部側にそれぞれ位置し、前記周壁部が、前記筒状ハウジング本体部の内壁面との間に第１間隙を形成し、　前記カップ状部材と前記ディフューザ部からなる空間内に筒状フィルタが配置され、その第１端面が前記カップ状部材の底面部、反対側の第２端面が前記ディフューザ部の閉塞端面にそれぞれ当接され配置されており、　前記カップ状部材の連通孔が、前記筒状フィルタの第１端面寄りで、かつ前記第１間隙に面した位置に形成され、前記ディフューザ部のガス排出口が、前記筒状フィルタの第２端面寄りに形成されている、ガス発生器である。

Description

ガス発生器

　本発明は、自動車に搭載するエアバッグ装置に使用できるガス発生器に関する。

背景技術
　ガス発生源としてガス発生剤を含むガス発生器には、燃焼ガスを濾過および冷却するためのフィルタを備えているものがある。

　ＪＰ　２０１４－１８４４２７　Ａは、ハイブリッドガス発生器の発明である。ガスの出口となるディフューザ部150の近傍であり、加圧ガスを充填した加圧室ハウジング２２の内部におけるガスの出口付近にフィルタ６０が配置された構造が開示されている。

　図８においてフィルタ６０は、カップ状部材170と多孔板部材180に挟まれた状態で固定されており、カップ状部材170の周壁部にガスが流れ込む連通孔173が形成されている。多孔部材180は多数の連通孔183を有しており、フィルタ６０の外側周面から連通孔173を通って侵入したガスは、端面（第１端面）６１から排出されるようになっている。

　ＵＳ　６，４７４，６８５　Ｂは、パイロ式ガス発生器の発明である。ガス発生剤２５が充填された燃焼室２１と、フィルタ７１が配置されたフィルタ室２９が、開口３７を有する壁３３を介して分けられている。

　燃焼室２１の内部には略円錐形状のフィルタ４２が配置され、燃焼ガスが円錐形状の斜面部から流れ込み、壁３３の開口３７を通ってフィルタ室２９に入り込み、放射方向にフィルタ７１を通過して排出される状態が開示されている。

　ＪＰ　２００７－１３１２５４　Ａは、パイロ式ガス発生器の発明である。ＪＰ　２００７－１３１２５４　Ａのガス発生器は、２箇所に環状フィルタ１３ａ、１３ｂを有しており、それにより次のような効果が得られることが記載されている。「フィルター１３ａ、１３ｂを通過した燃焼ガスが、さらにもう一度反対の面から流出する。このため、１つのフィルタを２度通過することになるほか、燃焼ガスがハウジングの内壁面に当たることでも燃焼残渣が捕集されるため、燃焼残渣の捕集効率が良い。」（段落番号００４５）。

本発明の開示
　本発明の第１実施形態（以下、「第１実施形態」という）は、筒状ハウジング本体部とディフューザ部からなる筒状ハウジングを有しており、
　前記筒状ハウジング本体部の第１端部側に点火手段を有し、前記第１端部とは軸方向反対側の第２端部側がガス排出口を有するディフューザ部により閉塞されており、
　前記筒状ハウジング本体部の内部空間にガス発生剤を含む燃焼室が存在し、
　前記燃焼室と前記ディフューザ部との間がカップ状部材により仕切られており、
　前記カップ状部材が、底面部、連通孔が形成された周壁部、および開口部を有しており、前記底面部が筒状ハウジングの第１端部側に位置し、前記開口部が第２端部側に位置し、前記周壁部が、半径方向外側に対向している前記筒状ハウジング本体部の内壁面との間に、前記燃焼室と前記ディフューザ部を連絡する第１間隙が形成されるように配置されているものであり、
　さらに前記カップ状部材と前記ディフューザ部で囲まれた空間内に筒状フィルタが配置されており、
　前記筒状フィルタが、第１端面が前記カップ状部材の底面部に当接され、反対側の第２端面が前記ディフューザ部の閉塞端面に当接されて、前記筒状フィルタの中心軸が前記筒状ハウジングの長軸方向に沿って配置されているものであり、
　前記カップ状部材の連通孔が、前記筒状フィルタの第１端面寄りで、かつ前記第１間隙に面した位置に形成され、前記ディフューザ部のガス排出口が、前記筒状フィルタの第２端面寄りに形成されているものである、ガス発生器である。

　本発明の第２実施形態（以下、「第２実施形態」という）は、筒状ハウジング本体部とディフューザ部からなる筒状ハウジングを有しており、
　前記筒状ハウジング本体部の第１端部側に点火手段を有し、前記第１端部とは軸方向反対側の第２端部側がガス排出口を有するディフューザ部により閉塞されており、
　前記筒状ハウジング本体部の内部空間にガス発生剤を含む燃焼室が存在し、
　前記燃焼室と前記ディフューザ部との間がカップ状部材により仕切られており、
　前記カップ状部材が、底面部、連通孔が形成された周壁部、および開口部を有しており、前記底面部が筒状ハウジングの第１端部側に位置し、前記開口部が第２端部側に位置し、前記周壁部が、半径方向外側に対向している前記筒状ハウジング本体部の内壁面との間に、前記燃焼室と前記ディフューザ部を連絡する第１間隙が形成されるように配置されているものであり、
　さらに前記カップ状部材と前記ディフューザ部で囲まれた空間内に、底面部、周壁部および開口部を有するカップ状フィルタが配置されており、
　前記カップ状フィルタが、前記カップ状フィルタの底面部が前記カップ状部材の底面部に当接され、前記カップ状フィルタの開口部の端面が前記ディフューザ部の閉塞端面に当接されて、前記カップ状フィルタの中心軸が前記筒状ハウジングの長軸方向に沿って配置されているものであり、
　前記カップ状部材の連通孔が、前記カップ状フィルタの底面部寄りで、かつ前記第１間隙に面した位置に形成され、前記ディフューザ部のガス排出口が、前記カップ状フィルタの開口部寄りに形成されているものである、ガス発生器である。

　本発明は、以下の詳細な説明と添付された図面により、さらに完全に理解されるものであるが、これらはただ説明のため付されるものであり、本発明を制限するものではない。

図１は、本発明のガス発生器の軸Ｘ方向の断面図である。図２は、（ａ）において、図１で使用したカップ状部材の断面図、（ｂ）～（ｅ）において、別実施形態のカップ状部材の断面図である。図３は、図１とは異なる筒状フィルタを使用したガス発生器の軸Ｘ方向の部分断面図である。図４は、（ａ）において、図１とは異なる形態のカップ状フィルタを使用したガス発生器の軸Ｘ方向の部分断面図、（ｂ）において、（ａ）とは異なる形態のカップ状フィルタを使用したガス発生器の軸Ｘ方向の部分断面図である。図５は、（ａ）において、図１で示すガス発生器に拡径阻止部材を配置した実施形態の部分断面図、（ｂ）、（ｃ）において、（ａ）とは異なる拡径阻止部材を配置した実施形態の部分断面図である。

発明の詳細な説明
　ＪＰ　２０１４－１８４４２７　Ａのガス発生器はハイブリッド型式であるため、破裂板（第２破裂板）５８が必要であり、加圧ガス室ハウジング内にフィルタを配置するときには、上記のようなフィルタの保持構造が必要となる。そのための構造が複雑となり、簡素化という点で改良の余地を残している。

　ＵＳ　６，４７４，６８５　Ｂは多くのフィルタや部材を使用するため、複雑な構造となり、軽量化には適さない。

　しかし、ＪＰ　２００７－１３１２５４　Ａにおいて段落番号００４５に記載された効果を得るためには、フィルタを２箇所に配置する必要があること、筒状隔壁１９と筒状仕切り壁１８の組み合わせが必要であること、さらに環状フィルタ１３ａ、１３ｂは、燃焼ガスが狭い範囲を２度通過するため、燃焼ガスの冷却効果が十分ではない。

　本発明は、構造が簡単でかつ軽量であり、冷却効果や濾過効果が向上されたガス発生器を提供する。

　本発明で使用している筒状ハウジングは、鉄、ステンレスなどの金属製であり、筒状ハウジング本体部とディフューザ部からなるものである。筒状ハウジング本体部とディフューザ部は、溶接により接合されたものでもよいし、予め一体成形されたものでもよい。

　点火手段は、公知のガス発生器で使用されている電気式点火器、または電気式点火器と伝火薬の組み合わせを使用することができる。前記伝火薬としては、公知のガス発生剤や黒色火薬等を使用することもできる。

　ディフューザ部のガス排出口は、筒状ハウジング（ディフューザ部）の周壁部に複数が形成されており、シールテープなどの閉塞手段で閉塞されている。燃焼室に充填されたガス発生剤は、公知のガス発生器で使用されているものを使用することができる。

　燃焼室とディフューザ部との間はカップ状部材により仕切られている。ここで「仕切られている」とは、燃焼室空間とディフューザ部の内部空間がカップ状部材で分けられているが、燃焼室からディフューザ部へのガス排出経路は確保されていることを意味している。燃焼室からディフューザ部へのガス排出経路は、燃焼室、第１間隙、連通孔およびディフューザ部からなるガス排出経路である。

　カップ状部材は、筒状ハウジング本体部の内壁面との間に燃焼室とディフューザ部を連通する第１間隙が形成されるように配置されていればよく、例えば、次のような形態で固定することができる。

　（I）筒状ハウジング本体部とディフューザ部の間において、内側に突き出された環状突起（環状段差面）が形成されており、前記環状突起（環状段差面）にカップ状部材の開口部端面が当接された形態。

　（II）前記（I）の形態にて、カップ状部材として開口部に拡径部を有するものを使用して、前記拡径部が前記環状突起（環状段差面）に当接された形態。

　（III）前記（I）の形態にて、カップ状部材として底面の外径（ｄ１）と開口部の外径（ｄ２）がｄ２＞ｄ１であり、底面から開口部までの周壁部が傾斜面であるものを使用して、前記開口部端面が前記環状突起（環状段差面）に当接された形態。

　（IV）筒状ハウジング本体部の内径（Ｄ１）とディフューザ部の内径（Ｄ２）をＤ１＞Ｄ２とすることで境界部に環状段差面が形成されており、前記環状段差面に対して（I）、（II）または（III）のカップ状部材の開口部側が当接された形態。

　（V）カップ状部材として、開口部に拡径部を有し、さらに拡径部から底面部方向への折り返し部を有しているものを使用して、折り返し部の外径と筒状ハウジングの内径が調整されることで、カップ状部材の折り返し部が筒状ハウジングの内壁面に対して圧入された形態。

　（VI）カップ状部材として底面の外径（ｄ１）と開口部の外径（ｄ２）がｄ２＞ｄ１であり、底面から開口部までの周壁部が傾斜面であり、さらに拡径部から底面部方向への折り返し部を有しているものを使用して、折り返し部の外径と筒状ハウジングの内径が調整されることで、カップ状部材の折り返し部が筒状ハウジングの内壁面に対して圧入された形態。

　第１実施形態に典型的に示されるように、本発明のガス発生器においては、燃焼室内のガス発生剤の燃焼により発生した燃焼ガスは、燃焼室、第１間隙、連通孔から筒状フィルタの第１端面寄りを通ったあと、ディフューザ部内に入る。その後、同じ筒状フィルタの第２端面寄りを通ったあと、ガス排出口から排出される。

　このような動作をする本発明のガス発生器は、次の（i）～（iii）の効果を得ることができる。

　（i）燃焼ガスが同じフィルタを二度通過することで、燃焼ガスが一度しかフィルタを通過しない形態（例えば、ＪＰ　２０１４－１８４４２７　Ａ、ＵＳ　６，４７４，６８５　Ｂ）と比べると、冷却効果および濾過効果を高めることができ、フィルタを二箇所に分けて配置する形態（例えば、ＪＰ　２００７－１３１２５４　Ａ）と比べると、フィルタ量を減少させることができるほか、部品数も減少させることができる。

　（ii）さらにフィルタが筒状フィルタであり、筒状フィルタの中心軸が筒状ハウジングの長軸方向に沿う方向になるように配置されているため、１回目に燃焼ガスが通過するときは、筒状フィルタの第１端面寄りを通過して、２回目に燃焼ガスが通過するときは、筒状フィルタの第２端面寄りを通過する。このため、ＪＰ　２００７－１３１２５４　Ａの実施形態と比べると、迅速に燃焼ガスが排出されやすい。

　（iii）さらに燃焼ガスが、筒状フィルタの凹凸面と接触しやすく、その面積も大きいため、ＪＰ　２００７－１３１２５４　Ａの実施形態と比べると、燃焼ガスに含まれている燃焼残渣が筒状フィルタに付着され易くなり、捕捉され易くなる。

　第１実施形態のガス発生器は、前記筒状フィルタの周壁部が、前記第１端面側の肉厚部と前記第２端面側の肉薄部からなるものであり、前記肉厚部のみが前記カップ状部材の連通孔に対向されているものが好ましい。

　燃焼室内のガス発生剤の燃焼により発生した燃焼ガスは、燃焼室、第１間隙、連通孔から筒状フィルタの第１端面寄りを通ったあと、ディフューザ部に入る。このため、筒状フィルタの第１端面寄りを通過する燃焼ガスは、必ず筒状フィルタの肉厚部を通過することになり、冷却効果および濾過効果が高められる。

　肉厚部と肉薄部の厚さ比は特に制限されるものではないが、例えば、肉厚部の厚み／肉薄部の厚み＝１．２～３．０の範囲にすることができる。

　第２実施形態のガス発生器は、フィルタとしてカップ状フィルタを使用していることが第１実施形態のガス発生器と異なっている。カップ状部材の連通孔は、カップ状フィルタの周壁部のみに対向されていてもよいし、カップ状フィルタの周壁部と共に底面部にも対向されていてもよい。第２実施形態のガス発生器は、第１実施形態のガス発生器と同じ動作をして、同じ効果が得られる。

　第２実施形態のガス発生器は、前記カップ状フィルタの底面部の厚みが、前記カップ状フィルタの周壁部の厚みよりも大きく、かつ前記カップ状部材の連通孔の内径よりも大きくなっており、前記カップ状フィルタの底面部のみが前記カップ状部材の連通孔に対向されているものが好ましい。

　燃焼室内のガス発生剤の燃焼により発生した燃焼ガスは、燃焼室、第１間隙、連通孔からカップ状フィルタの底面部を通ったあと、ディフューザ部内に入る。このように燃焼ガスがディフューザ部内に入るとき、周壁部よりも肉厚になっているカップ状フィルタの底面部を通過することになるため、冷却効果および濾過効果が高められる。

　第１実施形態のガス発生器は、前記カップ状部材が、前記底面部の外径よりも前記開口部側の外径が大きくなっているものであり、
　前記筒状ハウジングの前記ディフューザ部側の内壁面には、環状段差面が形成されており、
　前記カップ状部材の開口部端面が前記環状段差面に当接されることで、前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部と前記筒状ハウジング本体部の内壁面の間に前記第１間隙が形成されており、
　前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部の内表面に対して、前記筒状フィルタの第１端面側の周壁部の外表面が当接されており、前記筒状フィルタの第２端面側の周壁部の外表面と、前記ガス排出口の間に第２間隙が形成されているもの（第３実施形態）が好ましい。

　また第２実施形態のガス発生器は、前記カップ状部材が、前記底面部の外径よりも前記開口部側の外径が大きくなっているものであり、
　前記筒状ハウジングの前記ディフューザ部側の内壁面には、環状段差面が形成されており、
　前記カップ状部材の開口部端面が前記環状段差面に当接されることで、前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部と前記筒状ハウジング本体部の内壁面の間に前記第１間隙が形成されており、
　前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部の内表面に対して、前記カップ状フィルタの底面部側の周壁部の外表面が当接されており、前記カップ状フィルタの開口部側の周壁部の外表面と、前記ガス排出口の間に第２間隙が形成されているもの（第４実施形態）が好ましい。

　第３実施形態と第４実施形態のガス発生器では、カップ状部材は、底面部の外径よりも開口部側の外径が大きくなっている。このようなカップ状部材としては、上記した（II）、（III）、（V）および（VI）の形態で使用したカップ状部材を使用することができる。

　環状段差面は、上記した（I）の形態における環状突起、（IV）の形態における環状段差面にすることができる。

　第３実施形態または第４実施形態のガス発生器では、カップ状部材と環状段差面は、筒状フィルタまたはカップ状フィルタを配置したとき、筒状フィルタの第２端面側の周壁部の外表面、またはカップ状フィルタの開口部側の周壁部の外表面と、ガス排出口の間に第２間隙が形成されるように寸法が調整されている。第２間隙が存在していると、ディフューザ部内の燃焼ガスが第２間隙に面したフィルタの全体を通過して第２間隙に流入した後、ガス排出口から排出されるようになるため、フィルタの冷却効果および濾過効果が高められる。

　第３実施形態のガス発生器は、前記カップ状部材が、前記底面部の外径よりも前記開口部側の外径が大きくなっているものであり、
　前記筒状ハウジングの前記ディフューザ部側の内壁面には、環状段差面が形成されており、
　前記カップ状部材の開口部端面が前記環状段差面に当接されることで、前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部と前記筒状ハウジング本体部の内壁面の間に前記第１間隙が形成されており、
　前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部の内表面に対して、前記筒状フィルタの第１端面側の周壁部の外表面が当接され、前記筒状フィルタの第２端面側の周壁部の外表面と、前記ガス排出口の間に第２間隙が形成されており、
　前記筒状フィルタの周壁部と、前記カップ状部材の周壁部が当接されている面積（Ａ１）と、前記前記筒状フィルタの周壁部が、前記第２間隙に面している面積（Ａ２）が、Ａ１とＡ２の合計面積を１００％とするときのＡ２が５０％超～８０％の範囲であるものが好ましい。

　第４実施形態のガス発生器は、前記カップ状部材が、前記底面部の外径よりも前記開口部側の外径が大きくなっているものであり、
　前記筒状ハウジングの前記ディフューザ部側の内壁面には、環状段差面が形成されており、
　前記カップ状部材の開口部端面が前記環状段差面に当接されることで、前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部と前記筒状ハウジング本体部の内壁面の間に前記第１間隙が形成されており、
　前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部の内表面に対して、前記カップ状フィルタの底面部側の周壁部の外表面が当接されており、前記カップ状フィルタの開口部側の周壁部の外表面と、前記ガス排出口の間に第２間隙が形成されており、
　前記カップ状フィルタの周壁部と、前記カップ状部材の周壁部が当接されている面積（Ａ１）と、前記カップ状フィルタの周壁部が、前記第２間隙に面している面積（Ａ２）が、Ａ１とＡ２の合計面積を１００％とするときのＡ２が５０％超～８０％の範囲であるものが好ましい。

　Ａ１とＡ２が上記の関係を満たしていると、上記した（i）～（iii）の効果のうち、特に（ii）と（iii）の効果がより顕著になる。Ａ１とＡ２の合計面積を１００％とするとき、Ａ２の面積％は６０％～８０％の範囲がより好ましく、６０～７５％の範囲がさらに好ましい。

　第３実施形態のガス発生器は、前記カップ状部材が、前記底面部の外径よりも前記開口部側の外径が大きくなっているものであり、
　前記筒状ハウジングの前記ディフューザ部側の内壁面には、環状段差面が形成されており、
　前記カップ状部材の開口部端面が前記環状段差面に当接されることで、前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部と前記筒状ハウジング本体部の内壁面の間に前記第１間隙が形成されており、
　前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部の内表面に対して、前記筒状フィルタの第１端面側の周壁部の外表面が当接されており、前記筒状フィルタの第２端面側の周壁部の外表面と、前記ガス排出口の間に第２間隙が形成されており、
　前記筒状フィルタの第２端面側の周壁部と、前記ディフューザ部の閉塞端面側の内周壁面の間に、前記筒状フィルタ第２端面側の周壁部が拡径することを阻止するための拡径阻止部材が配置されているものが好ましい。

　第４実施形態のガス発生器は、前記カップ状部材が、前記底面部の外径よりも前記開口部側の外径が大きくなっているものであり、
　前記筒状ハウジングの前記ディフューザ部側の内壁面には、環状段差面が形成されており、
　前記カップ状部材の開口部端面が前記環状段差面に当接されることで、前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部と前記筒状ハウジング本体部の内壁面の間に前記第１間隙が形成されており、
　前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部の内表面に対して、前記カップ状フィルタの底面部側の周壁部の外表面が当接されており、前記カップ状フィルタの開口部側の周壁部の外表面と、前記ガス排出口の間に第２間隙が形成されており、
　前記カップ状フィルタの開口部側の周壁部と、前記ディフューザ部の閉塞端面側の内周壁面の間に、前記カップ状フィルタの開口部側の周壁部が拡径することを阻止するための拡径阻止部材が配置されているものが好ましい。

　ディフューザ部内に入った燃焼ガスが筒状フィルタまたはカップ状フィルタを通過してガス排出口から排出されるとき、ディフューザ部の閉塞端面側の筒状フィルタまたはカップ状フィルタは、燃焼ガスが通過するときの圧力を受けて半径方向外側に拡がるように変形するおそれもある。

　このようにフィルタが半径方向に拡がるように変形すると、第２間隙が縮小されてしまい、冷却効果および濾過効果が低下するおそれがあるが、拡径阻止部材を配置することで前記のような問題の発生が防止される。

　本発明のガス発生器は、簡単な構造でかつ軽量であり、燃焼ガスの冷却効果および濾過効果が優れている。

　本発明のガス発生器は、自動車に搭載されるエアバッグ装置用のガス発生器として使用することができる。

本発明の実施の形態
　（１）第１実施形態のガス発生器
　図１に示すガス発生器１は、外殻容器である筒状ハウジング１０が筒状ハウジング本体部１１とディフューザ部３０からなるものである。筒状ハウジング本体部１１とディフューザ部３０は、ステンレスなどの金属製である。

　筒状ハウジング本体部１１の第１端部１２ａ側には、点火器１５が取り付けられている。点火器１５は、着火部１６を有する点火器本体部が点火器カラー１７に固定されているものである。必要に応じて公知の伝火薬を併用することができる。点火器カラー１７と筒状ハウジング本体部１１の内壁面１１ａの間には、防湿のためのＯリング１８が配置されている。

　筒状ハウジング本体部１１の第１端部１２ａと軸Ｘ方向反対側の第２端部１２ｂ側は、ガス排出口３１を有するディフューザ部３０により閉塞されている。

　ディフューザ部３０は、閉塞端面３２と周壁部３３を有している。図１に示す実施形態では、筒状ハウジング本体部１１とディフューザ３０は、溶接部１９において溶接されている。

　ガス排出口３１は、複数が周方向に均等間隔で形成されており、内側からアルミニウム製のシールテープ３４で閉塞されている。

　図１に示す実施形態では、筒状ハウジング本体部１１とディフューザ部３０との境界部に環状段差面３５が形成されている。環状段差面３５は、筒状ハウジング本体部１１の内径（Ｄ１）とディフューザ部３０の内径（Ｄ２）をＤ１＞Ｄ２とすることで形成されている。

　図１では筒状ハウジング本体部１１の大部分とディフューザ部３０はそれぞれ一定の内径であるが、一定でない場合、Ｄ１、Ｄ２はそれぞれ、環状段差に接する第１端部１２ａ側内径、第２端部１２ｂ側内径となる。すなわち、それぞれ内径が一定でない場合、例えば図１ではＤ１はハウジング本体部のうち環状段差面35の左側に隣接する部分の内径、Ｄ２はディフューザ部30のうち環状段差面35の右側に隣接する部分の内径となる。

　筒状ハウジング本体部１１の内部空間は、ガス発生剤２１を含む燃焼室２０である。燃焼室２０内には、必要に応じてガス発生剤２１の充填量に応じて燃焼室２０の容積を調整するためのリテーナが配置されていてもよい。

　燃焼室２０とディフューザ部３０の間は、カップ状部材４０により仕切られている。カップ状部材４０は、鉄、ステンレスなどからなるものであり、図１、図２（ａ）に示すように、底面部４１、連通孔４３が形成された周壁部４２、および開口部４４を有しているものである。連通孔４３は、複数個が周方向に等間隔で形成されている。

　カップ状部材４０の開口部４４側の端面は、外側に拡がった拡径部４５を有している。拡径部４５は、周壁部４２と同一方向に伸ばされた環状拡径部４５ａと、環状拡径部４５ａと周壁部４２の間にある環状傾斜面部４５ｂからなっている。環状拡径部４５ａの外径は、周壁部４２の外径よりも大きくなっている。カップ状部材４０は、拡径部４５の外径の寸法と筒状ハウジング本体部１１の内径の寸法を調整して、ハウジング本体部１１に圧入することができる。

　カップ状部材４０の形状は、筒状ハウジング本体部１１およびディフューザ部３０との形状に関連させることで、様々な形態のものを使用することができる。

　図２（ｂ）は、図２（ａ）の拡径部４５に相当する部分が通常のフランジ部４６になっているものである。

　図２（ｃ）は、図２（ａ）の拡径部４５がないものである。

　図２（ｄ）は、底面部４１の外径（ｄ１）と開口部４４の外径（ｄ２）がｄ２＞ｄ１であり、底面部４１から開口部４４までの周壁部４２ａが傾斜面となっているものである。

　図２（ｅ）は、図２（ｂ）のフランジ部４６に加えて、さらにフランジ部４６から底面部４１方向への折り返し部４７を有しているものである。

　図２（ａ）のカップ状部材４０を筒状ハウジング１０に配置するときは、底面部４１が第１端部１２ａ側に位置し、開口部４４の拡径部４５の環状拡径部４５ａが環状段差面３５に当接されている。このため、半径方向外側に対向している筒状ハウジング本体部１１の内壁面１１ａと周壁部４２の間には、第１間隙２５が形成されている。第１間隙２５の幅は、周壁部４２の外径と拡径部４５の環状拡径部４５ａの差に相当する大きさである。

　燃焼室２０とディフューザ部３０は、第１間隙２５を介して連通孔４３により連通されている。

　カップ状部材４０とディフューザ部３０で囲まれた空間内には、筒状フィルタ５０が配置されている。筒状フィルタ５０は、第１端面５１がカップ状部材４０の底面部４１に当接され、軸Ｘ方向に反対側の第２端面５２がディフューザ部３０の閉塞端面３２に当接されている。

　筒状フィルタ５０は、第１端面５１側の周壁部５３の外周面５３ａがカップ状部材４０の周壁部４２の内壁面４２ａに当接されており、残部の第２端面５２側の周壁部５３の外周面５３ａとディフューザ部３０のガス排出口３１がある周壁部３３の間には、第２間隙３７が形成されている。

　筒状フィルタ５０は、筒状フィルタ５０の中心軸が筒状ハウジング１０の軸Ｘに沿った方向になるように配置されている。

　カップ状部材４０の連通孔４３は、筒状フィルタ５０の第１端面５１寄りで、かつ第１間隙２５に面した位置に形成されている。ディフューザ部３０のガス排出口３１は、筒状フィルタ５０の第２端面５２寄りに形成されている。

　筒状フィルタ５０の周壁部５３とカップ状部材４０の周壁部４２が当接されている面積（Ａ１）と、筒状フィルタ５０の周壁部５３の第２間隙３７に面している面積（Ａ２）は、Ａ１とＡ２の合計面積を１００％とするとき、Ａ２が約７０％である。

　筒状ハウジング本体部１１内には、さらに第１端部１２ａ側が開口され、第２端部１２ｂ側が閉塞された筒状支持部材６０が配置されている。

　筒状支持部材６０は、内側にガス発生剤を収容する充填空間を形成するとともにカップ状部材４０と筒状フィルタ５０を軸Ｘ方向に支持するために使用されているものであり、カップ状部材４０が固定されている場合には使用しなくてもよい。なお、充填空間も燃焼室に含まれる。筒状支持部材６０は、ステンレスなどの金属からなるものである。

　筒状支持部材６０は、筒状ハウジング本体部１１の内径よりも小さな外径を有しており、筒状支持部材６０と筒状ハウジング本体部１１の間には筒状間隙６５が形成されている。筒状支持部材６０は、周壁部６１に複数のガス通過孔６３が軸方向および周方向に均等間隔で形成されている。充填室と筒状間隙６５は、ガス通過孔６３で連通されている。

　筒状支持部材６０は、点火器１５側の開口部に拡径部６６を有しており、拡径部６６の外周縁部６６ａが筒状ハウジング本体部１１の内壁面１１ａに当接されており、閉塞端面６２はカップ状部材４０の底面部４１に当接されている。

　外周縁部６６ａの外径は、筒状ハウジング本体部１１の内径よりも僅かに大きくなっており、筒状ハウジング本体部１１内に配置されたとき、拡径部６６が有する弾性により、筒状ハウジング本体部１１の内壁面１１ａに対して圧入されている。拡径部６６が環状に形成されている場合、圧入された部分には隙間が形成されない。

　本発明のガス発生器１は、図１に示す筒状フィルタ５０に替えて、図３に示す筒状フィルタ150を使用したものにすることができる。筒状フィルタ150は、第１端面151、第２端面152、周壁部153からなるものであり、周壁部153は、第１端面152側の肉厚部153aと第２端面152側の肉薄部153bからなるものである。

　肉厚部153aと肉薄部153bの間は環状段差面が形成されているが、肉厚部153aから肉薄部153bに向かって傾斜された傾斜面でもよい。

　カップ状部材４０の連通孔４３は、肉厚部153aにのみ対向されている。なお、別の実施例として、筒状フィルタ150は、第１端面151から第２端面152にかけて、周壁部153の肉厚が薄くなっているものでもよい。

　図１に示すガス発生器１の動作を説明する。

　点火器１５が作動して燃焼室２０内のガス発生剤２１が着火燃焼され、燃焼ガスが発生する。燃焼ガスは、筒状支持部材６０のガス通過孔６３を通って筒状間隙６５と充填空間との間を出入りしながら第２端部１２ｂの方向に流れて行く。

　その後、第１間隙２５に至り、そこから連通孔４３と筒状フィルタ５０の第１端面５１寄りを通って、ディフューザ部３０内に入り、再度、筒状フィルタ５０を通り抜けて第２間隙３７に入る。図１ではカップ状部材４０の連通孔４３を有する周壁部４２の内壁面４２ａに対して、筒状フィルタ５０の第１端面５１側の周壁部５３の外表面が当接されている。このため連通孔４３を通過したガスのほぼ全量が筒状フィルタ５０の内側の空間まで入り込む。

　その後燃焼ガスは、筒状フィルタ５０の第２端部５２側の周壁部５３を通過して、シールテープ３４を破り、ガス排出口３１から排出される。

　このように燃焼ガスが一つの筒状フィルタ５０を二度通過するため、燃焼ガスが一度しかフィルタを通過しない形態と比べると、冷却効果および濾過効果を高めることができる。

　また、フィルタを複数箇所に分けて配置する形態と比べると、フィルタ量を減少させることやフィルタの固定に必要な部材を省略することができる。

　さらに筒状フィルタ５０の中心軸が筒状ハウジング１１の軸Ｘ方向に沿って配置されているため、１回目に燃焼ガスが通過するときは、筒状フィルタ５０の第１端面５１寄りを通過して、２回目に燃焼ガスが通過するときは、筒状フィルタ５０の第２端面寄り５２を通過する。したがって筒状フィルタ５０の内部空間が残渣捕集の空間として機能し、内部まで詰まった円柱状フィルタと比較して、残渣の詰まりによるガスの閉塞が起こりにくく、出力性能が安定する。また第２間隙３７によって燃焼ガスが筒状フィルタ５０の広い領域を通過しやすくなる。この効果は、Ａ２／（Ａ１＋Ａ２）×１００の範囲を調整することでより高められる。

　さらに燃焼ガスが筒状フィルタ５０の内側に入ると内壁面の凹凸によって、燃焼ガスに含まれている燃焼残渣が付着されて捕捉され易くなる。

　（２）第２実施形態のガス発生器
　図４（ａ）、（ｂ）により第２実施形態のガス発生器１Ａ、１Ｂを説明する。図４（ａ）、（ｂ）に示すガス発生器１Ａ、１Ｂは、図１のガス発生器１とはフィルタの形状が異なるほかは同じものである。

　図４（ａ）に示すカップ状フィルタ250は、底面部251、周壁部252、開口部253を有するものである。カップ状フィルタ250は、底面部251がカップ状部材４０の底面部４１に当接され、カップ状フィルタ250の開口部253の端面がディフューザ部３０の閉塞端面３２に当接されている。

　カップ状部材４０の連通孔４３は、カップ状フィルタ250の底面部251寄りで、かつ第１間隙２５に面した位置に形成され、ディフューザ部３０のガス排出口３１は、カップ状フィルタ250の開口部253寄りに形成されている。

　カップ状フィルタ250は、図１の筒状フィルタ５０、図３の筒状フィルタ150と比べると、底面部251の分だけ質量が増加するが、底面部251のうちディフューザ部３０内部に面する部分が凹凸になり、表面積が増えることから、燃焼残渣の捕捉効果が高められている。

　図４（ｂ）に示すカップ状フィルタ350は、底面部351、周壁部352、開口部353を有するものであり、底面部351の厚みは周壁部352の厚みよりも大きく、かつカップ状部材４０の連通孔４３の内径よりも大きくなっている。カップ状フィルタ350は、底面部351がカップ状部材４０の底面部４１に当接され、カップ状フィルタ350の開口部353の端面がディフューザ部３０の閉塞端面３２に当接されている。

　カップ状フィルタ350は、底面部351の厚みの中間位置がカップ状部材４０の連通孔４３の中心と一致するように対向されている。このため、連通孔４３の全部が底面部351に面しており、連通孔４２から入った燃焼ガスは、必ずカップ状フィルタ350の底面部351を半径方向内側に通過することになり、冷却効果および濾過効果が高められる。

　図５（ａ）～（ｃ）により別実施形態のガス発生器１Ｃ、１Ｄ、１Ｅを説明する。図５（ａ）～（ｃ）のガス発生器１Ｃ、１Ｄ、１Ｅは、筒状フィルタ５０の拡径阻止部材が配置されているほかは図１のガス発生器１と同じものである。

　なお、図５（ａ）～（ｃ）のガス発生器１Ｃ、１Ｄ、１Ｅでは、筒状フィルタ５０に替えて、図３で示す筒状フィルタ、図４（ａ）、（ｂ）で示すカップ状フィルタを使用することもできる。

　図５（ａ）の実施形態のガス発生器１Ｃは、筒状フィルタ５０の第２端面５２側の周壁部５３とディフューザ部３０の閉塞端面３２側の内周壁面３０ａの間に、環状の拡径阻止部材７０が配置されている。環状の拡径阻止部材７０は、内周面が筒状フィルタ５０の周壁部５３に当接されており、シールテープ３４との干渉を回避する観点から、その外周面はディフューザ部の周壁部３３との間に僅かな間隔をおいて対向されている。

　図５（ｂ）の実施形態のガス発生器１Ｄは、筒状フィルタ５０の第２端面５２側の周壁部５３とディフューザ部３０の閉塞端面３２側の内周壁面３０ａの間に、底の浅いカップ状の拡径阻止部材８０が配置されている。カップ状の拡径阻止部材８０は、底面部８１と周壁部８２を有している。

　カップ状の拡径阻止部材８０の底面部８１は、ディフューザ部３０の閉塞端面３２に当接され、周壁部８２の内周面が筒状フィルタ５０の周壁部５３に当接されており、シールテープ３４との干渉を回避する観点から、その周壁部８２の外周面はディフューザ部の周壁部３３との間に僅かな間隔をおいて対向されている。

　図５（ｃ）の実施形態のガス発生器１Ｅは、筒状フィルタ５０の第２端面５２側の周壁部５３とディフューザ部３０の閉塞端面３２側の周壁部の間に、複数の独立突起からなる拡径阻止部材９０が配置されている。

　複数の独立突起からなる拡径阻止部材９０は、ディフューザ部の周壁部３３から内側に突き出されたものである。また周方向に等間隔で複数（例えば、２～８個）が形成されたものであり、シールテープ３４とは接触していない。

　複数の独立突起からなる拡径阻止部材９０は、筒状フィルタ５０の第２端面５２側の周壁部５３に当接されているか、僅かな隙間をおいて対向されている。なお、拡径阻止部材９０は、複数の独立突起以外にも連続した環状突起であってもよい。あるいは、筒状フィルタ５０の第２端面５２側に一体に形成されたフランジでもよい。

　図５（ａ）～（ｃ）に示すガス発生器１Ｃ、１Ｄ、１Ｅは、拡径部材７０、８０、９０が配置されていることにより次のように動作する。

　カップ状部材４０の連通孔４３から筒状フィルタ５０を通ってディフューザ部３０内に入った燃焼ガスは、図１のガス発生器の作動機構で説明したように再度筒状フィルタ５０を通って第２間隙３７に入った後、シールテープ３４を破ってガス排出口３１から排出される。

　２度目に筒状フィルタ５０を通過してガス排出口３１から排出されるとき、筒状フィルタ５０の第２端面５２側は、燃焼ガスが通過するときの圧力を受けて半径方向外側に拡がるように変形して、第２間隙３７を小さくする場合がある。しかし、図５（ａ）～（ｃ）に示すガス発生器１Ｃ、１Ｄ、１Ｅは拡径部材７０、８０、９０が配置されているため、筒状フィルタ５０第２端面５２側が半径方向外側に拡がるように変形することが阻止され、第２間隙３７が小さくなることがない。このため、筒状フィルタ５０による冷却効果および濾過効果は十分に発揮される。

本発明を以上のように記載した。当然、本発明は様々な形の変形をその範囲に含み、これら変形は本発明の範囲からの逸脱ではない。また当該技術分野における通常の知識を有する者が明らかに本発明の変形とみなすであろうすべては、以下に記載する請求項の範囲にある。

Claims

　筒状ハウジング本体部とディフューザ部からなる筒状ハウジングを有しており、
　前記筒状ハウジング本体部の第１端部側に点火手段を有し、前記第１端部とは軸方向反対側の第２端部側がガス排出口を有するディフューザ部により閉塞されており、
　前記筒状ハウジング本体部の内部空間にガス発生剤を含む燃焼室が存在し、
　前記燃焼室と前記ディフューザ部との間がカップ状部材により仕切られており、
　前記カップ状部材が、底面部、連通孔が形成された周壁部、および開口部を有しており、前記底面部が筒状ハウジングの第１端部側に位置し、前記開口部が第２端部側に位置し、前記周壁部が、半径方向外側に対向している前記筒状ハウジング本体部の内壁面との間に、前記燃焼室と前記ディフューザ部を連絡する第１間隙が形成されるように配置されているものであり、
　さらに前記カップ状部材と前記ディフューザ部で囲まれた空間内に筒状フィルタが配置されており、
　前記筒状フィルタが、第１端面が前記カップ状部材の底面部に当接され、反対側の第２端面が前記ディフューザ部の閉塞端面に当接されて、前記筒状フィルタの中心軸が前記筒状ハウジングの長軸方向に沿って配置されているものであり、
　前記カップ状部材の連通孔が、前記筒状フィルタの第１端面寄りで、かつ前記第１間隙に面した位置に形成され、前記ディフューザ部のガス排出口が、前記筒状フィルタの第２端面寄りに形成されているものである、ガス発生器。
　前記筒状フィルタの周壁部が、前記第１端面側の肉厚部と前記第２端面側の肉薄部からなるものであり、前記肉厚部のみが前記カップ状部材の連通孔に対向されている、請求項１記載のガス発生器。
　筒状ハウジング本体部とディフューザ部からなる筒状ハウジングを有しており、
　前記筒状ハウジング本体部の第１端部側に点火手段を有し、前記第１端部とは軸方向反対側の第２端部側がガス排出口を有するディフューザ部により閉塞されており、
　前記筒状ハウジング本体部の内部空間にガス発生剤を含む燃焼室が存在し、
　前記燃焼室と前記ディフューザ部との間がカップ状部材により仕切られており、
　前記カップ状部材が、底面部、連通孔が形成された周壁部、および開口部を有しており、前記底面部が筒状ハウジングの第１端部側に位置し、前記開口部が第２端部側に位置し、前記周壁部が、半径方向外側に対向している前記筒状ハウジング本体部の内壁面との間に、前記燃焼室と前記ディフューザ部を連絡する第１間隙が形成されるように配置されているものであり、
　さらに前記カップ状部材と前記ディフューザ部で囲まれた空間内に、底面部、周壁部および開口部を有するカップ状フィルタが配置されており、
　前記カップ状フィルタが、前記カップ状フィルタの底面部が前記カップ状部材の底面部に当接され、前記カップ状フィルタの開口部の端面が前記ディフューザ部の閉塞端面に当接されて、前記カップ状フィルタの中心軸が前記筒状ハウジングの長軸方向に沿って配置されているものであり、
　前記カップ状部材の連通孔が、前記カップ状フィルタの底面部寄りで、かつ前記第１間隙に面した位置に形成され、前記ディフューザ部のガス排出口が、前記カップ状フィルタの開口部寄りに形成されているものである、ガス発生器。
　前記カップ状フィルタの底面部の厚みが、前記カップ状フィルタの周壁部の厚みよりも大きく、かつ前記カップ状部材の連通孔の内径よりも大きくなっており、
　前記カップ状フィルタの底面部のみが前記カップ状部材の連通孔に対向されている、請求項３記載のガス発生器。
　前記カップ状部材が、前記底面部の外径よりも前記開口部側の外径が大きくなっているものであり、
　前記筒状ハウジングの前記ディフューザ部側の内壁面には、環状段差面が形成されており、
　前記カップ状部材の開口部端面が前記環状段差面に当接されることで、前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部と前記筒状ハウジング本体部の内壁面の間に前記第１間隙が形成されており、
　前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部の内表面に対して、前記筒状フィルタの第１端面側の周壁部の外表面が当接されており、前記筒状フィルタの第２端面側の周壁部の外表面と、前記ガス排出口の間に第２間隙が形成されている、請求項１記載のガス発生器。
　前記カップ状部材が、前記底面部の外径よりも前記開口部側の外径が大きくなっているものであり、
　前記筒状ハウジングの前記ディフューザ部側の内壁面には、環状段差面が形成されており、
　前記カップ状部材の開口部端面が前記環状段差面に当接されることで、前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部と前記筒状ハウジング本体部の内壁面の間に前記第１間隙が形成されており、
　前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部の内表面に対して、前記カップ状フィルタの底面部側の周壁部の外表面が当接されており、前記カップ状フィルタの開口部側の周壁部の外表面と、前記ガス排出口の間に第２間隙が形成されている、請求項３記載のガス発生器。
　前記カップ状部材が、前記底面部の外径よりも前記開口部側の外径が大きくなっているものであり、
　前記筒状ハウジングの前記ディフューザ部側の内壁面には、環状段差面が形成されており、
　前記カップ状部材の開口部端面が前記環状段差面に当接されることで、前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部と前記筒状ハウジング本体部の内壁面の間に前記第１間隙が形成されており、
　前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部の内表面に対して、前記筒状フィルタの第１端面側の周壁部の外表面が当接され、前記筒状フィルタの第２端面側の周壁部の外表面と、前記ガス排出口の間に第２間隙が形成されており、
　前記筒状フィルタの周壁部と、前記カップ状部材の周壁部が当接されている面積（Ａ１）と、前記前記筒状フィルタの周壁部が、前記第２間隙に面している面積（Ａ２）が、Ａ１とＡ２の合計面積を１００％とするときのＡ２が５０％超～８０％の範囲である、請求項５記載のガス発生器。
　前記カップ状部材が、前記底面部の外径よりも前記開口部側の外径が大きくなっているものであり、
　前記筒状ハウジングの前記ディフューザ部側の内壁面には、環状段差面が形成されており、
　前記カップ状部材の開口部端面が前記環状段差面に当接されることで、前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部と前記筒状ハウジング本体部の内壁面の間に前記第１間隙が形成されており、
　前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部の内表面に対して、前記カップ状フィルタの底面部側の周壁部の外表面が当接されており、前記カップ状フィルタの開口部側の周壁部の外表面と、前記ガス排出口の間に第２間隙が形成されており、
　前記カップ状フィルタの周壁部と、前記カップ状部材の周壁部が当接されている面積（Ａ１）と、前記カップ状フィルタの周壁部が、前記第２間隙に面している面積（Ａ２）が、Ａ１とＡ２の合計面積を１００％とするときのＡ２が５０％超～８０％の範囲である、請求項６記載のガス発生器。
　前記カップ状部材が、前記底面部の外径よりも前記開口部側の外径が大きくなっているものであり、
　前記筒状ハウジングの前記ディフューザ部側の内壁面には、環状段差面が形成されており、
　前記カップ状部材の開口部端面が前記環状段差面に当接されることで、前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部と前記筒状ハウジング本体部の内壁面の間に前記第１間隙が形成されており、
　前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部の内表面に対して、前記筒状フィルタの第１端面側の周壁部の外表面が当接されており、前記筒状フィルタの第２端面側の周壁部の外表面と、前記ガス排出口の間に第２間隙が形成されており、
　前記筒状フィルタの第２端面側の周壁部と、前記ディフューザ部の閉塞端面側の内周壁面の間に、前記筒状フィルタ第２端面側の周壁部が拡径することを阻止するための拡径阻止部材が配置されている、請求項５記載のガス発生器。
　前記カップ状部材が、前記底面部の外径よりも前記開口部側の外径が大きくなっているものであり、
　前記筒状ハウジングの前記ディフューザ部側の内壁面には、環状段差面が形成されており、
　前記カップ状部材の開口部端面が前記環状段差面に当接されることで、前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部と前記筒状ハウジング本体部の内壁面の間に前記第１間隙が形成されており、
　前記カップ状部材の連通孔を有する周壁部の内表面に対して、前記カップ状フィルタの底面部側の周壁部の外表面が当接されており、前記カップ状フィルタの開口部側の周壁部の外表面と、前記ガス排出口の間に第２間隙が形成されており、
　前記カップ状フィルタの開口部側の周壁部と、前記ディフューザ部の閉塞端面側の内周壁面の間に、前記カップ状フィルタの開口部側の周壁部が拡径することを阻止するための拡径阻止部材が配置されている、請求項６記載のガス発生器。