WO2025120899A1 - 穿孔器およびガス排出装置 - Google Patents

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WO2025120899A1
WO2025120899A1 PCT/JP2024/026458 JP2024026458W WO2025120899A1 WO 2025120899 A1 WO2025120899 A1 WO 2025120899A1 JP 2024026458 W JP2024026458 W JP 2024026458W WO 2025120899 A1 WO2025120899 A1 WO 2025120899A1
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WO
WIPO (PCT)
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piston
perforator
cutting edge
sealing plate
piston rod
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Pending
Application number
PCT/JP2024/026458
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English (en)
French (fr)
Inventor
篤 三鍋
恒毅 小西
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Daicel Corp
Original Assignee
Daicel Corp
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F17—STORING OR DISTRIBUTING GASES OR LIQUIDS
    • F17C—VESSELS FOR CONTAINING OR STORING COMPRESSED, LIQUEFIED OR SOLIDIFIED GASES; FIXED-CAPACITY GAS-HOLDERS; FILLING VESSELS WITH, OR DISCHARGING FROM VESSELS, COMPRESSED, LIQUEFIED, OR SOLIDIFIED GASES
    • F17C7/00—Methods or apparatus for discharging liquefied, solidified, or compressed gases from pressure vessels, not covered by another subclass

Definitions

  • the present invention relates to a perforator and a gas discharge device for discharging gas from a gas bottle.
  • This type of perforator when attached to the gas bottle, has a piston with a cutting edge at the tip that faces the sealing plate, and a drive unit that launches the piston toward the sealing plate when activated.
  • Patent Document 1 discloses a perforator equipped with a piston rod having a cutting edge at the tip that is V-shaped when viewed from the side.
  • the technology disclosed herein has been made in consideration of the above-mentioned circumstances, and aims to provide a technology that prevents a sealing plate from being torn off when the sealing plate is pierced by the cutting edge of a piston rod in a perforator for discharging gas from a gas bottle.
  • the technology according to the present disclosure is a perforator that is used in a state in which a gas bottle is attached, and that, when activated, opens a sealing plate that seals a gas outlet in the gas bottle, thereby discharging gas from the gas bottle, a piston rod having a cutting edge at a tip end thereof, the cutting edge being disposed opposite the sealing plate when the perforator is attached to the gas bottle; a drive unit that, when actuated, propels the piston rod toward the sealing plate and causes the cutting edge to pierce the sealing plate; Equipped with The cutting edge portion has a plurality of ridges and three or more piston blade surfaces separated from one another by the ridges.
  • the cutting edge portion may include a tip ridge that forms the tip of the cutting edge portion, and the projected length of the tip ridge along the axial direction of the piston rod may be smaller than the diameter of the piston rod.
  • one end of another ridge may be connected to both ends of the tip ridge.
  • the other end of the other ridge may also extend to the side of the piston rod.
  • At least one end of the tip edge may be connected to a plurality of the other edges.
  • each of the multiple ridges may meet at an apex formed at the tip of the cutting edge, and the other end of each ridge may extend to the side of the piston rod.
  • the technology disclosed herein may also be a gas discharge device that includes any of the perforators described above and a gas bottle that can be attached to the perforator.
  • the present disclosure provides a technology that prevents a sealing plate from being torn off when the sealing plate is pierced by the cutting edge of a piston rod in a perforator for discharging gas from a gas bottle.
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a perforator according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of the configuration of a gas bottle according to the embodiment.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the operation of the perforator according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a detailed structure of the second piston according to the embodiment.
  • FIG. 5 is a diagram for explaining the length of the tip ridgeline projected in the axial direction.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating a piston rod according to a first comparative example.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which a sealing plate of a gas bottle is pierced by a cutting edge of a piston rod according to an embodiment.
  • FIG. 8 is a diagram for comparing the state of perforations in the sealing plate in the embodiment and the comparative example.
  • FIG. 9 is a diagram illustrating a piston rod according to a second comparative example.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating a piston rod according to a third comparative example.
  • FIG. 11 is a diagram illustrating a cutting edge portion of a piston rod according to the first modification.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating a cutting edge portion of a piston rod according to the second modification.
  • the perforator according to the present embodiment is used in a state in which a gas bottle is attached, and is a perforator for discharging gas from the gas bottle by opening a sealing plate that seals a gas outlet in the gas bottle when activated, a piston having a cutting edge portion at a tip end thereof, the cutting edge portion being disposed opposite the sealing plate when the perforator is attached to the gas bottle; a drive unit that, when actuated, propels the piston toward the sealing plate and causes the blade tip to pierce the sealing plate; Equipped with The cutting edge portion has a plurality of ridges and three or more piston blade surfaces separated from one another by the ridges.
  • Fig. 1 is a diagram showing an example of the configuration of a perforator 1 according to an embodiment.
  • the perforator 1 is used in a state where a cartridge-type gas bottle 2 (see Fig. 2) is attached, and is a perforator for discharging gas from the gas bottle by opening a sealing plate that seals a gas outlet in the gas bottle 2 when activated.
  • a gas discharge device is constituted by a combination of the perforator 1 and the gas bottle 2 attached to the perforator 1.
  • Fig. 1 shows the perforator 1 in a state before activation.
  • Fig. 2 is a diagram showing an example of the configuration of the gas bottle 2 according to an embodiment.
  • the gas bottle 2 is, for example, an iron cartridge container filled with gas at high pressure.
  • the gas bottle 2 is formed with a gas outlet 21 for discharging gas. Furthermore, before use, the gas outlet 21 of the gas bottle 2 is sealed (blocked) by a sealing plate 22, thereby hermetically sealing the inside of the gas bottle 2.
  • the sealing plate 22 is, for example, an iron circular plate that blocks the opening related to the gas outlet 21.
  • the shape of the sealing plate 22 can be changed as appropriate to match the opening shape of the gas outlet 21.
  • the gas bottle 2 can have the bottle-side attachment part 23 formed on the gas outlet 21 side connected to the body-side attachment part 16 formed on the perforator 1 side, allowing the gas bottle 2 to be detachably attached to the gas bottle 2.
  • the body-side attachment part 16 of the perforator 1 has, for example, a recessed shape capable of receiving the bottle-side attachment part 23 of the gas bottle 2.
  • the connection type between the bottle-side attachment part 23 and the body-side attachment part 16 is not particularly limited, but may be, for example, a screw connection method.
  • the perforator 1 has a cylindrical first housing 10 and a second housing 40 as housings.
  • the central axis extending in the axial direction of the first housing 10 and the second housing 40 is indicated by the symbol C1.
  • the first housing 10 and the second housing 40 are arranged, for example, coaxially.
  • the first housing 10 has a first end 11 located at one end in the axial direction which is an open end, to which a connection cap member 13 is attached.
  • the above-mentioned main body side mounting portion 16 is formed by a recess formed on the inside of the connection cap member 13.
  • the second end 12 located at the other end in the axial direction of the first housing 10 is an open end, to which a cylindrical second housing 40 is connected and fixed.
  • the first end 41 located at one end of the second housing 40 in the axial direction, is fitted into the second end 12 of the first housing 10, and the two components are integrated to prevent them from falling off.
  • a cylindrical piston guide 18 is disposed inside the first housing 10. The piston guide 18 is fixed to the inner wall surface of the first housing 10.
  • An opening 14 is formed at the axial center position of the first housing 10, and a cylindrical gas discharge member 15 is connected and fixed to this opening 14.
  • the gas discharge member 15 may be, for example, a threaded pipe joint member called a nipple.
  • Symbol C2 shown in FIG. 1 indicates the central axis of the gas discharge member 15.
  • the central axis C2 of the gas discharge member 15 extends in a direction perpendicular to the central axis C1 of the first housing 10.
  • the first end 15A of the gas discharge member 15 is connected to the opening 14 of the first housing 10.
  • the second end 15B which is located on the opposite side of the first end 15A in the axial direction of the gas discharge member 15, is connected to a gas pipe leading to a gas supply target (e.g., an airbag) to which the gas discharge device (perforator 1) supplies gas.
  • a gas supply target e.g., an airbag
  • a hollow gas flow passage 17 is formed inside the gas exhaust member 15, penetrating the gas exhaust member 15 along the axial direction, and the gas exhausted from the gas outlet 21 of the gas bottle 2 is supplied to a gas supply target through the gas flow passage 17 of the gas exhaust member 15.
  • the airbag described above is an example of a gas supply target, and the gas supply target is not particularly limited.
  • the internal structure of the housings (first housing 10, second housing 40) in the perforator 1 will be described in detail.
  • the first end 41 side in the axial direction of the second housing 40 will be described as the front end side
  • the second end 42 side located on the opposite side will be described as the rear end side.
  • An initiator 50 as a drive unit is fixed to the second end 42 side (rear end side) of the second housing 40.
  • the initiator 50 is, for example, an electric igniter.
  • the initiator 50 has an ignition unit 51 arranged so as to face the storage space formed in the second housing 40.
  • the ignition unit 51 is, for example, configured as a cup container that contains an ignition charge inside.
  • the ignition charge is contained in the cup container in the ignition unit 51 in a state of contact with a bridge wire (resistor) that is connected so as to connect the base ends of a pair of conductive pins.
  • a bridge wire resistor
  • Examples of ignition charges that may be used include ZPP (zirconium potassium perchlorate), ZWPP (zirconium tungsten potassium perchlorate), THPP (titanium hydride potassium perchlorate), and lead tricinate.
  • Reference numeral 52 denotes a lead wire, through which an operating current for operating the initiator 50 is supplied from a power source.
  • the bridge wire in the ignition section 51 heats up, causing the ignition charge in the cup container to ignite and burn, generating combustion gas.
  • the pressure inside the cup container rises, causing the cleavage surface 51A of the cup container to cleave, and the combustion gas is released into the storage space formed in the second housing 40.
  • a first piston 60 and a second piston 70 are arranged from a position close to the initiator 50.
  • the first piston 60 is arranged to be movable in the first piston movement space S1 formed inside the second housing 40 along the axial direction of the first piston movement space S1 (i.e., along the central axis C1).
  • the first piston 60 is a roughly cylindrical piston member, and its outer diameter is equal to the inner diameter of the first guide surface 43 formed by the inner peripheral surface of the second housing 40.
  • the rear end of the first piston 60 is provided with a recessed portion 61 where the rear end surface is recessed.
  • the second piston 70 has a piston head 71 and a piston rod 72 extending forward from the piston head 71.
  • the piston head 71 and piston rod 72 of the second piston 70 have a cylindrical shape, and the piston rod 72 has a smaller diameter than the piston head 71.
  • the piston rod 72 is coaxial with and integrally connected to the piston head 71.
  • the first piston 60 has a larger diameter than the piston head 71 of the second piston 70.
  • the piston rod 72 of the second piston 70 has a cutting edge portion 73 on the tip side.
  • a second piston movement space S2 is formed inside the piston guide 18, in which the second piston 70 can move.
  • the second piston 70 can move along the axial direction of the second piston movement space S2 (i.e., along the central axis C1).
  • the piston guide 18 has a small diameter inner circumferential surface 181 with a relatively small inner diameter, and a large diameter inner circumferential surface 182 with an inner diameter larger than that of the small diameter inner circumferential surface 181.
  • the small diameter inner circumferential surface 181 is disposed on the front end side of the piston guide 18, and the large diameter inner circumferential surface 182 is disposed behind the small diameter inner circumferential surface 181.
  • the inner diameter of the large diameter inner circumferential surface 182 is equal to the diameter of the piston head 71 in the second piston 70.
  • the inner diameter of the small diameter inner circumferential surface 181 is equal to the diameter of the piston rod 72 in the second piston 70.
  • the second piston 70 is housed in the first piston movement space S1 so that the piston rod 72 is housed in the second piston movement space S2 and the piston head 71 faces the front end surface 62 of the first piston 60.
  • the front end surface of the piston guide 18 is formed as a first stopper wall 183 that prevents the first piston 60 from slipping out forward when the perforator 1 is in operation.
  • the wall surface that forms a step between the small diameter inner circumferential surface 181 and the large diameter inner circumferential surface 182 is configured as a second stopper wall 184 that prevents the piston head 71 of the second piston 70 from slipping out forward when the perforator 1 is in operation.
  • the perforator 1 configured as described above is used with the bottle side attachment part 23 of the gas bottle 2 attached to the main body side attachment part 16.
  • the first housing 10 and the second housing 40 may be made of a metal such as aluminum or iron.
  • the first piston 60 may be made of a heat-resistant resin.
  • the second piston 70 may be made of a metal such as stainless steel or iron.
  • the connection cap member 13 and the piston guide 18 may be made of resin. Of course, these materials are merely examples.
  • FIG. 3 is a diagram for explaining the operation of the perforator 1 according to the embodiment.
  • Reference numeral 3 in the figure denotes a gas discharge device including the perforator 1 and the gas bottle 2 attached to the perforator 1.
  • the positional relationship of the first piston 60 and the second piston 70 is as shown in FIG. 1. That is, the first piston 60 is disposed in the first piston movement space S1 formed in the second housing 40 with the recessed portion 61 facing the ignition portion 51 of the initiator 50.
  • the second piston 70 is disposed in the second piston movement space S2 with the piston head 71 facing the front end surface 62 of the first piston 60 and the cutting edge portion 73 formed on the tip side facing the sealing plate 22 of the gas bottle 2.
  • the piston head 71 of the second piston 70 is disposed in a state of abutting against the front end surface 62 of the first piston 60, for example.
  • FIG. 3 shows the state at the moment when the initiator 50 is activated.
  • the ignition charge in the cup container at the ignition section 51 ignites and burns, the cleavage surface 51A of the cup container cleaves, and the combustion gas is forcefully released into the first piston movement space S1.
  • the first piston 60 which receives the pressure of this combustion gas in the recessed portion 61, is launched axially forward within the first piston movement space S1.
  • the second piston 70 is also launched in the second piston movement space S2 in the same axial direction as the first piston 60.
  • FIG. 3 shows the state in which the first piston 60 and the second piston 70 have been launched.
  • the first piston 60 launched as described above stops when it collides with the first stopper wall 183.
  • the second piston 70 stops when the piston head 71 collides with the second stopper wall 184.
  • the cutting edge 73 formed on the tip side of the piston rod 72 of the second piston 70 collides with the sealing plate 22 of the gas bottle 2, and the cutting edge 73 pierces the sealing plate 22.
  • FIG. 3 shows the situation in which gas is being discharged from the gas outlet 21 of the gas bottle 2.
  • the second piston 70 is pushed back from inside the gas outlet 21 by the gas pressure flowing out from the gas outlet 21 of the gas bottle 2.
  • the gas that has flowed out from the gas outlet 21 of the gas bottle 2 then flows into the gas flow path 17 formed in the gas discharge member 15 through the space S3 formed between the main body side mounting part 16 of the perforator 1 and the piston guide 18, and is supplied to the gas supply target such as an airbag.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating the detailed structure of the second piston 70 according to the embodiment.
  • (a) shows a first side surface of the second piston 70.
  • (b) shows a second side surface of the second piston 70.
  • the symbol C3 shown in (a) is a central axis extending in the axial direction of the second piston 70 (piston rod 72).
  • (b) shows a side surface when the second piston 70 is rotated 90° around the central axis C3 based on the first side surface shown in (a).
  • (c) shows the front surface (front face) of the second piston 70.
  • (d) is a perspective view of the second piston 70.
  • the cutting edge portion 73 formed on the tip side of the second piston 70 has multiple ridges EL and three or more piston blade surfaces separated from each other by the ridges EL.
  • the cutting edge portion 73 is configured to include six (six) piston blade surfaces PL1 to PL6 separated from each other by seven ridges (EL0, EL11 to EL16).
  • EL0, EL11 to EL16 ridges
  • the symbol EL0 is the tip ridge that forms the tip of the cutting edge portion 73.
  • the tip ridge EL0 extends in a direction perpendicular to the central axis C3 of the piston rod 72 (cutting edge portion 73) (perpendicular to the axis).
  • the tip ridge EL0 may extend in a diagonal direction to the central axis C3 of the piston rod 72 (cutting edge portion 73).
  • the tip ridge EL0 is set so that the projected length L0 (hereinafter referred to as the "axial projected length") when the tip ridge EL0 is projected along the central axis C3 direction (axial direction) of the piston rod 72 is shorter than the diameter of the piston rod 72.
  • FIG. 5 is a diagram explaining the axial projected length L0 of the tip ridge EL0.
  • the tip ridge EL0 extends in a direction perpendicular to the axis of the piston rod 72, so the actual length L1 of the tip ridge EL0 and the axial projected length L0 are equal (FIG. 5(a)).
  • the axial projection length L0 is smaller than the actual length L1 of the tip edge EL0.
  • one end of the other ridges is connected to both ends of the tip ridge EL0.
  • the other ridges here refer to ridges other than the tip ridge EL0.
  • multiple other ridges may be connected to at least one end of the tip ridge EL0.
  • one end of the diagonal ridges EL11, EL13, and EL15 is connected to the first end e1 of the tip ridge EL0.
  • one end of the diagonal ridges EL12, EL14, and EL16 is connected to the second end e2 of the tip ridge EL0.
  • the other end of the diagonal ridges EL11 to EL16 connected to either end e1 or e2 of the tip ridge EL0 extends to the side surface 721 of the piston rod 72.
  • the diagonal ridges EL11 to EL16 can also be considered as ridges that gradually expand the diameter of the cutting edge 73 from the tip side (the tip ridge EL0 side) to the base side (the side opposite the tip ridge EL0) in the axial direction of the cutting edge 73.
  • the symbol ⁇ 1 shown in FIG. 4(a) is the inclination angle of the diagonal ridge (EL12 in the illustrated example) relative to the tip ridge EL0.
  • the cutting edge 73 of the piston rod 72 configured as described above is configured as a knife edge including a tip ridge EL0 located at the tip.
  • the cutting edge 73 has three or more piston blade surfaces PL that are mutually separated by ridges (EL0, EL11 to EL16).
  • Figure 6 is a diagram illustrating a piston rod R1 having a cutting edge portion EP1 according to Comparative Example 1.
  • the piston rod R1 according to Comparative Example 1 shown in Figure 6 (a) has a so-called two-sided cutting edge portion EP1, and two piston blade surfaces PL'1, PL'2 are divided by a tip ridge line EL0' located at the tip.
  • the tip ridge line EL0' dividing the two piston blade surfaces PL' is projected in the axial direction of the piston rod R1, the axial projection length L0' is equal to the diameter of the piston rod R1.
  • FIG. 6B shows a schematic diagram of the state after the sealing plate 22 that sealed the gas outlet 21 of the gas bottle 2 is perforated by the cutting edge EP1 of the piston rod R1 according to the comparative example 1.
  • the symbol OE is the edge of the gas outlet 21.
  • (b) shows the state after the sealing plate 22 that blocked the opening portion formed inside the edge OE is perforated.
  • the symbol 22'P1 is a remaining piece remaining after the sealing plate 22 is perforated.
  • the symbol 22'P2 is a separated piece that is torn off and separated from the remaining piece 22'P1 of the sealing plate 22.
  • the separation piece 22'P2 may be transported through the gas flow path 17 in the gas exhaust member 15 to, for example, an airbag as a gas supply target, which may cause problems such as damage to the airbag.
  • the cutting edge 73 is configured to include a plurality of ridges EL and three or more piston blade surfaces PL that are mutually separated by the ridges EL.
  • the axial projection length L0 of the tip ridge EL0 located at the tip of the cutting edge 73 is smaller than the diameter of the piston rod 72 (the maximum outer diameter of the cutting edge 73).
  • the inner diameter of the edge OE at the gas outlet 21 of the gas bottle 2 i.e., the diameter of the piston rod 72 (the maximum outer diameter of the cutting edge 73) to be set to a dimension larger than the diameter of the sealing plate 22, and it becomes possible to pierce the sealing plate 22 by inserting only a part of the cutting edge 73 into the inside of the gas outlet 21 (see FIG. 7).
  • the axial projection length L0 of the tip ridge EL0 at the cutting edge 73 can be set to a dimension smaller than the diameter of the sealing plate 22, and the diameter of the piston rod 72 (the maximum outer diameter of the cutting edge 73) can be set to a dimension larger than the diameter of the sealing plate 22.
  • FIG. 7 is a diagram illustrating a state in which the sealing plate 22 of the gas bottle 2 is perforated by the cutting edge 73 of the piston rod 72 according to this embodiment.
  • the symbol L2 is the insertion depth (hereinafter referred to as the "cutting edge insertion depth (length)”) when the cutting edge 73 of the piston rod 72, which is launched when the perforator 1 is activated, is inserted further back than the position of the sealing plate 22 (inner side of the gas bottle 2) when the piston rod 72 is launched when the perforator 1 is activated and the cutting edge 73 is perforated by the cutting edge 73.
  • the cutting edge insertion depth length
  • the cutting edge insertion depth L2 can be easily adjusted by adjusting the length of the tip ridge EL0 and the inclination angles of the diagonal ridges EL11 to EL16.
  • FIG. 8 is a diagram comparing the perforation conditions of the sealing plate in the embodiment and Comparative Example 1. Comparative Example 1 is shown in the upper part, and the embodiment is shown in the lower part. Also, the symbol BL in the figure indicates the boundary position between the sealing plate 22 and the edge portion OE, i.e., the outer periphery position of the sealing plate 22.
  • (a) shows the state when the cracking of the sealing plate 22 starts.
  • (d) shows the state when the perforation of the sealing plate 22 is completed.
  • (b) and (c) show the states between (a) and (d), that is, the states in the process in which the perforation of the sealing plate 22 gradually progresses. Note that the hatched areas in each figure are schematic representations of the openings formed in the sealing plate 22.
  • the basic performance required for the perforator 1 includes an opening cross-sectional area ("required opening cross-sectional area") formed when the sealing plate 22 is perforated.
  • the appropriate value of this required opening cross-sectional area can be obtained, for example, from the pressure (MPa/s) of the gas flowing out from the gas outlet 21 of the gas bottle 2 when the sealing plate 22 is perforated.
  • a required value set for the gas pressure at the beginning of perforation is 4.5 (MPa/s)
  • a required value set for the required opening cross-sectional area to satisfy this condition is 10 (mm 2 ).
  • these required values are merely examples.
  • Both the embodiment and Comparative Example 1 are similar in that the required opening cross-sectional area must be secured when the sealing plate 22 is perforated.
  • the tear length when the sealing plate 22 is torn corresponds to the length of the leading edge EL0' (axial projection length L0') in Comparative Example 1, and corresponds to the length of the leading edge EL0 (axial projection length L0) in the embodiment.
  • Comparative Example 1 in the process of transitioning from (b) to (c) to (d), the tearing of the sealing plate 22 progresses by the two piston blade surfaces PL'1 and PL'2 formed on both sides of the leading edge EL0'.
  • the dashed line in the figure is the fold line FL of the folding piece along which the torn sealing plate 22 is folded into the inside of the gas bottle 2.
  • the length of the fold line FL gradually decreases as the process of perforating the sealing plate 22 progresses from (b) to (c) to (d). Therefore, as described in FIG. 6, there is a risk that a part of the sealing plate 22 may be torn off as a separation piece 22'P2 during the process of perforating the sealing plate 22.
  • the cutting edge portion 73 of the piston rod 72 has a tip edge EL0 at its tip, which is shorter than the diameter of the piston rod 72 (the maximum outer diameter of the cutting edge portion 73).
  • the diagonal edges EL11 to EL16 extend radially toward the side surface 721 of the piston rod 72, and the cross-sectional area of the cutting edge portion 73 is gradually expanded from the tip side to the base side by the piston blade surfaces PL1 to PL6 defined by these diagonal edges EL11 to EL16.
  • one end of multiple diagonal ridges gathers at each end e1, e2 of the tip ridge EL0, and the other end of each diagonal ridge is connected to the side surface 721 of the piston rod 72, making it easy to form a multifaceted cutting edge portion 73 with multiple piston blade surfaces PL.
  • the cutting edge 73 of the piston rod 72 in this embodiment has three or more piston blade surfaces PL, so that the perforating force when perforating the sealing plate 22 when the perforator 1 is operated can be increased compared to Comparative Example 1, which has only two piston blade surfaces PL'.
  • the length of the tip ridge EL0 can be made shorter than the diameter of the piston rod 72, so the collision energy required to split the sealing plate 22 can be made smaller than in Comparative Example 1. In other words, according to this embodiment, even if the firing energy when firing the piston rod 72 when the perforator 1 is operated is small, it is possible to preferably perforate the sealing plate 22.
  • a piston rod R2 having a cutting edge portion EP2 including a single piston blade surface PL' as shown in FIG. 9 is also possible.
  • the cutting edge portion EP2 of a single cut type as in Comparative Example 2 like the cutting edge portion EP1 of a two cut type as in Comparative Example 1, a part of the sealing plate 22 is likely to tear off during the process of drilling the sealing plate 22. Also, as shown in the lower part of FIG. 9, the cutting edge portion EP2 of Comparative Example 2 pushes through the sealing plate 22 by shearing, so there is a risk that the opening (gas flow path) formed by the sheared sealing plate 22 may be blocked.
  • a comparative example 3 in which the cutting edge EP3 has a so-called conical shape is also possible.
  • this comparative example 3 there is an advantage that the cutting edge insertion depth L2 of the cutting edge EP3 is easily adjusted when the perforator 1 is operated, but since the structure does not form a ridge on the blade surface, it is difficult to ensure sufficient perforation force of the sealing plate 22 when the perforator 1 is operated.
  • the piston rod R3 may be pushed back by the pressure of the gas flowing out from inside the gas bottle 2, and there is a risk that an opening having a predetermined required opening cross-sectional area cannot be formed.
  • the piston rod 72 according to this embodiment can avoid the inconvenience of comparative example 3.
  • FIG. 11 is a diagram for explaining the cutting edge portion 73A of the piston rod 72A according to the modified example 1.
  • (a) is a perspective view of the cutting edge portion 73A side of the piston rod 72A, and
  • (b) is a front view thereof.
  • the cutting edge portion 73A according to the modified example 1 is different from the cutting edge portion 73 described in FIG. 4 in that the tip edge line EL0 is not formed on the tip side, and the apex VP formed at the tip has a pointed pyramid shape.
  • the cutting edge portion 73A has a plurality of ridgelines extending from the apex VP as a starting point.
  • each of the plurality of ridgelines gathers at the apex VP, and the other end of each ridgeline extends to the side surface 721 of the piston rod 72A.
  • the cutting edge portion 73A according to the modified example 1 shown in FIG. 11 has a quadrangular pyramid shape with a square base, and four oblique ridgelines EL21 to EL24 extend from the apex VP.
  • the four piston blade surfaces PL1 to PL4 are divided by the ridge lines EL21 to EL24.
  • FIG. 12 is a diagram illustrating the cutting edge 73B of the piston rod 72B according to the second modification.
  • the cutting edge 73B according to the second modification has multiple ridges, one end of which meets at the apex VP, and the other end of each ridge extends to the side surface 721 of the piston rod 72A.
  • the cutting edge 73B according to the second modification shown in FIG. 12 has a triangular pyramid shape with a triangular base, and three diagonal ridges EL31-EL33 extend from the apex VP. The ridges EL31-EL33 then divide the three piston blade surfaces PL1-PL3.
  • the piston rods 72A and 72B having the cutting edge portions 73A and 73B according to the first and second modifications also have the same technical effect as the piston rod 72 having the cutting edge portion 73 described above. That is, the cutting edge portions 73A and 73B according to the first and second modifications have a cone shape, so that the cutting edge insertion depth L2 during operation of the perforator 1 can be easily adjusted.
  • the cutting edge portions 73A and 73B are configured to include a plurality of ridges and three or more piston blade surfaces PL separated from each other by the ridges, so that the length of the fold line FL along which the sealing plate 22 is folded to the rear side during the perforation process of the sealing plate 22 is not shortened.
  • the sealing plate 22 can be suitably prevented from being torn off during perforation of the sealing plate 22.
  • ridges are formed at the boundaries between the piston blade surfaces, so that the perforation force (splitting force) when the sealing plate 22 is perforated (split) during operation of the perforator 1 is excellent.

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Abstract

穿孔器は、当該穿孔器がガスボトルに装着された状態において封止板に対向配置される刃先部を先端側に有するピストンロッドと、作動時にピストンロッドを封止板に向かって発射させ、刃先部に封止板を穿孔させる駆動部と、を備え、刃先部は、複数の稜線と、各稜線によって相互に区分される３面以上のピストン刃面と、を有する。

Description

穿孔器およびガス排出装置
　本発明は、ガスボトルからガスを排出させるための穿孔器およびガス排出装置に関する。
　内部にガスを貯留するガスボトルを装着して用いられ、ガスボトルにおけるガス出口を封止する封止板を開口（開封）することによってガスボトルからガスを排出するための穿孔器が知られている（例えば、特許文献１などを参照）。
　この種の穿孔器は、ガスボトルに装着された状態において、封止板に対向配置される刃先を先端側に有するピストン、作動時にピストンを封止板に向かって発射させる駆動部などを有する。
　例えば、特許文献１には、側面視がＶ字状に尖ったＶ字形状を有する刃先部を先端側に有するピストンロッドを備えた穿孔器が開示されている。
特許第６２８３２５２号公報
　しかしながら、従来の穿孔器においては、ピストンロッドの刃先部によって封止板を穿孔する際、刃先部によって封止板が千切れてしまう虞があった。
　本開示の技術は、上記した実情に鑑みてなされたものであり、ガスボトルからガスを排出するための穿孔器において、ピストンロッドの刃先部によって封止板を穿孔する際、封止板が千切れてしまうことを抑制する技術を提供することを目的とする。
　本開示は、以下の態様により上記課題を解決する。
　すなわち、本開示に係る技術は、ガスボトルを装着した状態で用いられ、作動時に前記ガスボトルにおけるガス出口を封止する封止板を開口することによって前記ガスボトルからガスを排出するための穿孔器であって、
　前記穿孔器が前記ガスボトルに装着された状態において前記封止板に対向配置される刃先部を先端側に有するピストンロッドと、
　作動時に前記ピストンロッドを前記封止板に向かって発射させ、前記刃先部に前記封止板を穿孔させる駆動部と、
　を備え、
　前記刃先部は、複数の稜線と、各稜線によって相互に区分される３面以上のピストン刃面と、を有する。
　また、前記刃先部は、当該刃先部の先端を形成する先端稜線を含み、前記先端稜線は、前記ピストンロッドの軸線方向に沿った投影長さが、当該ピストンロッドの直径よりも小さくてもよい。
　また、前記先端稜線の両端に他の稜線の一端が接続されていてもよい。
　また、前記他の稜線における他端が前記ピストンロッドの側面まで伸びていてもよい。
　また、前記先端稜線の少なくとも一方の端部には、複数本の前記他の稜線が接続されていてもよい。
　また、前記刃先部の先端に形成される頂点に複数本の前記稜線における一端が集まっており、各稜線の他端が前記ピストンロッドの側面まで伸びていてもよい。
　また、本開示の技術は、上述までの何れかの穿孔器と、前記穿孔器に装着可能なガスボトルと、を備える、ガス排出装置であってもよい。
　本開示によれば、ガスボトルからガスを排出するための穿孔器において、ピストンロッドの刃先部によって封止板を穿孔する際、封止板が千切れてしまうことを抑制する技術を提供できる。
図１は、実施形態に係る穿孔器の構成例を示す図である。 図２は、実施形態に係るガスボトルの構成例を示す図である。 図３は、実施形態に係る穿孔器の動作を説明する図である。 図４は、実施形態に係る第２ピストンの詳細構造を説明する図である。 図５は、先端稜線の軸線方向投影長さを説明する図である。 図６は、比較例１に係るピストンロッドを説明する図である。 図７は、実施形態に係るピストンロッドの刃先部によってガスボトルの封止板を穿孔した状況を例示する図である。 図８は、実施形態と比較例とにおける封止板の穿孔状況を対比する図である。 図９は、比較例２に係るピストンロッドを説明する図である。 図１０は、比較例３に係るピストンロッドを説明する図である。 図１１は、変形例１に係るピストンロッドの刃先部を説明する図である。 図１２は、変形例２に係るピストンロッドの刃先部を説明する図である。
　以下に、図面を参照して本開示の実施形態に係る保護装置を説明する。なお、実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は、一例であって、本開示の主旨から逸脱しない範囲内で、適宜、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。本開示は、実施形態によって限定されることはなく、特許請求の範囲によってのみ限定される。
　本実施形態に係る穿孔器は、ガスボトルを装着した状態で用いられ、作動時にガスボトルにおけるガス出口を封止する封止板を開口することによってガスボトルからガスを排出するための穿孔器であって、
　穿孔器がガスボトルに装着された状態において封止板に対向配置される刃先部を先端側に有するピストンと、
　作動時にピストンを封止板に向かって発射させ、刃先部に封止板を穿孔させる駆動部と、
　を備え、
　前記刃先部は、複数の稜線と、各稜線によって相互に区分される３面以上のピストン刃面と、を有する。
　＜実施形態＞
　図１は、実施形態に係る穿孔器１の構成例を示す図である。穿孔器１は、カートリッジ式のガスボトル２（図２を参照）を装着した状態で用いられ、作動時に、ガスボトル２におけるガス出口を封止する封止板を開口することによってガスボトルからガスを排出するための穿孔器である。穿孔器１と、当該穿孔器１に装着されたガスボトル２との組み合わせによってガス排出装置が構成される。図１は、作動前の状態の穿孔器１を示している。また、図２は、実施形態に係るガスボトル２の構成例を示す図である。
　ガスボトル２は、例えば、内部にガスが高圧充填された鉄製のカートリッジ容器である。ガスボトル２は、ガスを排出するためのガス出口２１が形成されている。また、使用前のガスボトル２において、ガス出口２１が封止板２２によって封止（閉塞）されており、これによってガスボトル２の内部が密閉されている。封止板２２は、例えば、ガス出口２１に係る開口を閉塞する鉄製の円板である。勿論、封止板２２の形状は、ガス出口２１の開口形状に合わせて適宜変更することができる。
　ガスボトル２は、ガス出口２１側に形成されるボトル側装着部２３を、穿孔器１側に形成される本体側装着部１６へとすることが可能であり、これによってガスボトル２をガスボトル２に着脱自在に装着することができる。穿孔器１の本体側装着部１６は、例えば、ガスボトル２のボトル側装着部２３を受け入れ可能な凹部形状を有している。また、ボトル側装着部２３と本体側装着部１６の接続形式は特に限定されないが、例えばネジ接続方式などが挙げられる。
　穿孔器１は、ハウジングとして、筒状の第１ハウジング１０および第２ハウジング４０を有する。図１において、第１ハウジング１０および第２ハウジング４０の軸方向に伸びる中心軸を符号Ｃ１に示している。本実施形態において、第１ハウジング１０および第２ハウジング４０は、例えば同軸状に配置されている。
　第１ハウジング１０は、その軸方向における一端側に位置する第１端部１１は開口端となっており、当該開口端には接続用キャップ部材１３が取り付けられている。上述した本体側装着部１６は、接続用キャップ部材１３の内側に形成された凹部によって形成されている。また、第１ハウジング１０の軸方向における他端側に位置する第２端部１２は開口端となっており、当該開口端に筒状の第２ハウジング４０が接続および固定されている。
　第２ハウジング４０の軸方向における一端側に位置する第１端部４１は、第１ハウジング１０の第２端部１２に対して嵌合されており、双方の部材同士が脱落しないように一体となっている。また、第１ハウジング１０の内側には、筒状のピストンガイド１８が配設されている。ピストンガイド１８は、第１ハウジング１０の内壁面に固定されている。
　第１ハウジング１０の軸方向中間位置には、開口部１４が形成されており、この開口部１４には筒状のガス排出部材１５が接続および固定されている。ガス排出部材１５は、例えば、ニップルと呼ばれるねじ込み配管接手部材であってもよい。図１に示す符号Ｃ２は、ガス排出部材１５の中心軸を示している。例えば、ガス排出部材１５の中心軸Ｃ２は、第１ハウジング１０の中心軸Ｃ１に対して直交方向に伸びている。ガス排出部材１５は、第１端部１５Ａが第１ハウジング１０の開口部１４に接続されている。また、ガス排出部材１５の軸方向において、第１端部１５Ａと反対側に位置する第２端部１５Ｂには、ガス排出装置（穿孔器１）がガスを供給する対象であるガス供給対象（例えば、エアバッグ）に通じるガス配管などに接続される。ガス排出部材１５の内側には、軸方向に沿って当該ガス排出部材１５を貫通する中空状のガス流路１７が形成されており、ガスボトル２のガス出口２１から排出されるガスは、ガス排出部材１５のガス流路１７を通じてガス供給対象へと供給されるようになっている。なお、上記したエアバッグはガス供給対象の一例であり、ガス供給対象は特に限定されない。
　次に、穿孔器１におけるハウジング（第１ハウジング１０、第２ハウジング４０）の内部構造について詳しく説明する。以下、第２ハウジング４０の軸方向において、第１端部４１側を前端側とし、その反対側に位置する第２端部４２側を後端側として説明する。第２ハウジング４０の第２端部４２側（後端側）には、駆動部としてのイニシエータ５０が固定されている。イニシエータ５０は、例えば、電気式点火器である。イニシエータ５０は、第２ハウジング４０内に形成された収容空間を臨むようにして配置された点火部５１を有している。点火部５１は、例えば、点火薬を内部に収容するカップ容器形態として構成されている。例えば、点火薬は、一対の導電ピンの基端同士を連結するように連架されたブリッジワイヤ（抵抗体）に接触した状態で点火部５１におけるカップ容器内に収容されている。点火薬としては、例えば、ZPP（ジルコニウム・過塩素酸カリウム）、ZWPP（ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム）、THPP（水素化チタン・過塩素酸カリウム）、鉛トリシネート等を採用しても良い。
　符号５２は、リードワイヤであり、イニシエータ５０を作動するための作動電流が電力源からリードワイヤ５２を通じて供給される。イニシエータ５０に作動電流が供給されると、点火部５１におけるブリッジワイヤが発熱する結果、カップ容器内の点火薬が着火、燃焼し、燃焼ガスが生成される。そして、カップ容器内における点火薬の燃焼に伴って当該カップ容器内の圧力が上昇し、カップ容器の開裂面５１Ａが開裂し、第２ハウジング４０内に形成された収容空間へと燃焼ガスが放出される。
　穿孔器１におけるハウジング（第１ハウジング１０、第２ハウジング４０）内に形成された収容空間には、イニシエータ５０に近い位置から第１ピストン６０、第２ピストン７０が配置されている。第１ピストン６０は、第２ハウジング４０の内側に形成される第１ピストン移動空間Ｓ１内を、第１ピストン移動空間Ｓ１の軸方向に沿って（つまり、中心軸Ｃ１に沿って）移動可能に配置されている。例えば、第１ピストン６０は概略円柱体のピストン部材であり、その外径は第２ハウジング４０の内周面によって形成される第１ガイド面４３の内径と等しい。また、第１ピストン６０の後端部には、後端面が凹状に窪んだ窪み部６１が設けられている。
　第２ピストン７０は、ピストンヘッド７１と、ピストンヘッド７１から前方に伸びるピストンロッド７２を有している。第２ピストン７０におけるピストンヘッド７１およびピストンロッド７２は円柱形状を有しており、ピストンロッド７２はピストンヘッド７１に比べて直径が小さい。ピストンロッド７２は、ピストンヘッド７１と同軸かつ一体に接続されている。なお、第１ピストン６０は、第２ピストン７０のピストンヘッド７１よりも直径が大きい。また、第２ピストン７０におけるピストンロッド７２は、先端側に刃先部７３を有している。
　ピストンガイド１８の内側には、第２ピストン７０が移動可能とする第２ピストン移動空間Ｓ２が形成されている。第２ピストン７０は、第２ピストン移動空間Ｓ２の軸方向に沿って（つまり、中心軸Ｃ１に沿って）移動可能である。ピストンガイド１８は、相対的に内径が小さな小径内周面１８１と、当該小径内周面１８１よりも内径が大きい大径内周面１８２を有している。小径内周面１８１は、ピストンガイド１８の前端側に配置され、大径内周面１８２は小径内周面１８１の後方に配置されている。大径内周面１８２の内径は、第２ピストン７０におけるピストンヘッド７１の直径と等しい。また、小径内周面１８１の内径は、第２ピストン７０におけるピストンロッド７２の直径と等しい。第２ピストン７０は、第２ピストン移動空間Ｓ２にピストンロッド７２が収容され、ピストンヘッド７１が第１ピストン６０の前端面６２に対向するように第１ピストン移動空間Ｓ１に収容されている。
　また、ピストンガイド１８の前端面は、穿孔器１の作動時に第１ピストン６０が前方へ抜け出すことを抑制する第１ストッパー壁１８３として形成されている。また、小径内周面１８１と大径内周面１８２との間に段差部を形成する壁面は、穿孔器１の作動時に第２ピストン７０のピストンヘッド７１が前方へ抜け出すことを抑制するための第２ストッパー壁１８４として構成されている。
　上記のように構成される穿孔器１は、本体側装着部１６にガスボトル２のボトル側装着部２３を装着した状態で使用される。穿孔器１を構成する各部の材料は特に限定されないが、例えば、第１ハウジング１０および第２ハウジング４０は、アルミニウム、鉄などの金属製であってもよい。また、第１ピストン６０は、耐熱性樹脂によって形成されていてもよい。第２ピストン７０は、ステンレス、鉄などの金属製であってもよい。接続用キャップ部材１３およびピストンガイド１８は、樹脂製であってもよい。勿論、これらの材料は例示に過ぎない。
　次に、穿孔器１の動作を説明する。図３は、実施形態に係る穿孔器１の動作を説明する図である。図中の符号３は、穿孔器１と、当該穿孔器１に装着されたガスボトル２とを含むガス排出装置である。穿孔器１の作動前における初期状態において、第１ピストン６０および第２ピストン７０の配置関係は図１に示す通りである。すなわち、第２ハウジング４０内に形成された第１ピストン移動空間Ｓ１に第１ピストン６０が、窪み部６１をイニシエータ５０の点火部５１に対向させた状態で配置されている。そして、第２ピストン７０は、ピストンヘッド７１を第１ピストン６０の前端面６２に対向させ、先端側に形成された刃先部７３をガスボトル２の封止板２２に対向させた状態で第２ピストン移動空間Ｓ２に配置されている。第２ピストン７０のピストンヘッド７１は、例えば、第１ピストン６０の前端面６２に当接した状態で配置されている。
　図３において、（ａ）は、イニシエータ５０が作動した瞬間の状態を示している。イニシエータ５０が作動すると、点火部５１におけるカップ容器内の点火薬が着火および燃焼し、カップ容器の開裂面５１Ａが開裂して、燃焼ガスが第１ピストン移動空間Ｓ１へと勢い良く放出される。そして、この燃焼ガスの圧力を窪み部６１で受けた第１ピストン６０が、第１ピストン移動空間Ｓ１内を軸方向前方に向けて発射される。そして、第１ピストン６０の軸方向前方への発射（高速移動）を受けて（第１ピストン６０が第２ピストン７０のピストンヘッド７１に衝突して）、第２ピストン７０も第２ピストン移動空間Ｓ２内を第１ピストン６０と同軸方向に発射される。
　図３において、（ｂ）は、第１ピストン６０および第２ピストン７０が発射された状態を示している。上記のように発射された第１ピストン６０は、第１ストッパー壁１８３に衝突することで停止する。また、第２ピストン７０は、ピストンヘッド７１が第２ストッパー壁１８４に衝突することで停止する。第２ピストン７０が発射されると、その過程で、第２ピストン７０におけるピストンロッド７２の先端側に形成された刃先部７３がガスボトル２の封止板２２に衝突し、封止板２２を刃先部７３が穿孔する。
　第２ピストン７０におけるピストンロッド７２の刃先部７３が、ガスボトル２のガス出口２１を封止する封止板２２を穿孔すると、ボトル内に高圧充填されていたガス（図中、斜めハッチング付き矢印）がガス出口２１から流出する。図３における（ｃ）は、ガスボトル２のガス出口２１からガスが排出されている状況を示している。ガスボトル２のガス出口２１から流出するガス圧によって、第２ピストン７０がガス出口２１の内部から押し戻される。そして、ガスボトル２のガス出口２１から流出したガスは、穿孔器１の本体側装着部１６とピストンガイド１８の間に形成される空間Ｓ３を通じて、ガス排出部材１５内に形成されたガス流路１７へと流入し、エアバッグなどのガス供給対象に供給される。
　次に、穿孔器１における第２ピストン７０の詳細について、刃先部７３の構造を中心に説明する。図４は、実施形態に係る第２ピストン７０の詳細構造を説明する図である。（ａ）は、第２ピストン７０における第１の側面を示している。（ｂ）は、第２ピストン７０における第２の側面を示している。（ａ）に示す符号Ｃ３は、第２ピストン７０（ピストンロッド７２）の軸線方向に伸びる中心軸である。（ｂ）は、（ａ）に示す第１の側面を基準として第２ピストン７０を中心軸Ｃ３周りに９０°回転させたときの側面を示している。（ｃ）は、第２ピストン７０の正面（前面）を示している。（ｄ）は、第２ピストン７０の斜視図である。
　本実施形態において、第２ピストン７０の先端側に形成される刃先部７３は、複数の稜線ＥＬと、各稜線ＥＬによって相互に区分される３面以上のピストン刃面を有している。図４に示す例では、刃先部７３は、７本の稜線（ＥＬ０、ＥＬ１１～ＥＬ１６）によって相互に区分される６つ（６面）のピストン刃面ＰＬ１～ＰＬ６を含んで構成されている。なお、各ピストン刃面ＰＬ１～ＰＬ６を区別しない場合には、「ピストン刃面ＰＬ」と表記する場合がある。
　図中、符号ＥＬ０は、刃先部７３の先端を形成する先端稜線である。図４に示す例では、先端稜線ＥＬ０は、ピストンロッド７２（刃先部７３）の中心軸Ｃ３に対して直交方向（軸線直交方向）に伸びている。但し、先端稜線ＥＬ０が、ピストンロッド７２（刃先部７３）の中心軸Ｃ３に対して斜め方向に伸びていてもよい。先端稜線ＥＬ０は、ピストンロッド７２の中心軸Ｃ３方向（軸線方向）に沿って当該先端稜線ＥＬ０を投影したときの投影長さ（以下、「軸線方向投影長さ」という）Ｌ０が、当該ピストンロッド７２の直径よりも短い寸法に設定されている。図５は、先端稜線ＥＬ０の軸線方向投影長さＬ０を説明する図である。図４で説明した態様では、先端稜線ＥＬ０がピストンロッド７２の軸線直交方向に伸びているため、先端稜線ＥＬ０の実際の長さＬ１と軸線方向投影長さＬ０は等しい（図５の（ａ））。これに対して、先端稜線ＥＬ０が、ピストンロッド７２の中心軸Ｃ３に対して斜め方向に延在している場合（図５の（ｂ））、先端稜線ＥＬ０の実際の長さＬ１よりも軸線方向投影長さＬ０は小さくなる。
　また、図４に示す刃先部７３の構成例では、先端稜線ＥＬ０の両端に他の稜線の一端が接続されている。ここでいう他の稜線とは、先端稜線ＥＬ０以外の稜線を指す。その際、先端稜線ＥＬ０の少なくとも一方の端部には、複数本の他の稜線（以下、「斜め稜線」という）が接続されていてもよい。図４に示す例では、先端稜線ＥＬ０の第１端部ｅ１に、斜め稜線ＥＬ１１、ＥＬ１３、ＥＬ１５の一端が接続されている。また、先端稜線ＥＬ０の第２端部ｅ２に、斜め稜線ＥＬ１２、ＥＬ１４、ＥＬ１６の一端が接続されている。また、先端稜線ＥＬ０における何れかの端部ｅ１、ｅ２に接続される斜め稜線ＥＬ１１～ＥＬ１６の他端は、ピストンロッド７２の側面７２１まで伸びている。斜め稜線ＥＬ１１～ＥＬ１６は、刃先部７３の軸線方向における先端側（先端稜線ＥＬ０側）から基端側（先端稜線ＥＬ０と反対側）に向けて刃先部７３を徐々に拡径させる稜線ということもできる。なお、図４の（ａ）に示す符号θ１は、先端稜線ＥＬ０に対する斜め稜線（図示の例ではＥＬ１２）の傾斜角度である。
　以上のように構成されるピストンロッド７２の刃先部７３は、先端に配置される先端稜線ＥＬ０を含むナイフエッジ形態として構成されている。本実施形態における刃先部７３は、稜線（ＥＬ０、ＥＬ１１～ＥＬ１６）によって相互に区分される３面以上のピストン刃面ＰＬを有している。
　図６は、比較例１に係る刃先部ＥＰ１を有するピストンロッドＲ１を説明する図である。図６の（ａ）に示す比較例１に係るピストンロッドＲ１は、いわゆる２面カットの刃先部ＥＰ１を有し、先端に配置される先端稜線ＥＬ０´によって２つのピストン刃面ＰＬ´１、ＰＬ´２が区分されている。このような比較例１においては、２つのピストン刃面ＰＬ´を区分する先端稜線ＥＬ０´をピストンロッドＲ１の軸線方向に投影したときの軸線方向投影長さＬ０´がピストンロッドＲ１の直径と等しくなる。このように、軸線方向投影長さＬ０´がピストンロッドＲ１の直径と等しい比較例１では、軸線方向投影長さＬ０´（ピストンロッドＲ１の直径）の寸法を、穿孔すべき封止板の直径と同じ、或いは、それよりも小さくする必要がある。そのため、このような比較例１においては、穿孔器１の作動時にピストンロッドＲ１が発射される際のストローク管理がシビアなものとなり、ガスボトル２のガス出口２１にピストンロッドＲ１が深く挿入され過ぎた場合、刃先部ＥＰ１によって穿孔した封止板が千切れてしまう虞がある。図６の（ｂ）には、比較例１に係るピストンロッドＲ１の刃先部ＥＰ１によってガスボトル２のガス出口２１を封止していた封止板２２を穿孔した後の状況を模式的に示している。符号ＯＥは、ガス出口２１の縁部である。（ｂ）は、縁部ＯＥの内側に形成された開口部分を閉塞していた封止板２２が穿孔された後の状況を示している。符号２２´Ｐ１は、封止板２２を穿孔した後において残存している残存片である。また、符号２２´Ｐ２は、封止板２２の残存片２２´Ｐ１から千切れて分離した分離片である。封止板２２を穿孔した際に分離片２２´Ｐ２が千切れてしまうと、当該分離片２２´Ｐ２がガス排出部材１５におけるガス流路１７を通じて例えばガス供給対象としてのエアバッグに移送されてしまい、エアバッグを破損させるなどの不具合を招く虞がある。
　これに対して、本実施形態に係るピストンロッド７２においては、刃先部７３が複数の稜線ＥＬと、各稜線ＥＬによって相互に区分される３面以上のピストン刃面ＰＬを含んで構成されている。このような態様によれば、刃先部７３の先端に位置する先端稜線ＥＬ０の軸線方向投影長さＬ０がピストンロッド７２の直径（刃先部７３の最大外径）よりも小さくなる。これによれば、ガスボトル２のガス出口２１における縁部ＯＥの内径、すなわち、封止板２２の直径よりもピストンロッド７２の直径（刃先部７３の最大外径）を大きな寸法に設定することができ、刃先部７３の一部だけをガス出口２１の内部に挿入することによって封止板２２を穿孔することが可能となる（図７を参照）。つまり、刃先部７３における先端稜線ＥＬ０の軸線方向投影長さＬ０を封止板２２の直径よりも小さな寸法に設定し、ピストンロッド７２の直径（刃先部７３の最大外径）を封止板２２の直径よりも大きな寸法に設定することができる。
　図７は、本実施形態に係るピストンロッド７２の刃先部７３によってガスボトル２の封止板２２を穿孔した状況を例示する図である。符号Ｌ２は、穿孔器１の作動時に発射されるピストンロッド７２が封止板２２を刃先部７３で穿孔する際、封止板２２の位置よりも奥側（ガスボトル２の内部側）に刃先部７３が挿入されるときの挿入深さ（以下、「刃先挿入深さ（長さ）という」）である。例えば、図７に示す例では、穿孔器１の作動時において、刃先部７３の斜め稜線ＥＬ１１、ＥＬ１２がガス出口２１における縁部ＯＥに衝突した時点で、ガス出口２１に向けて発射されたピストンロッド７２の移動が停止される。本実施形態においては、先端稜線ＥＬ０の長さ、斜め稜線ＥＬ１１～ＥＬ１６の傾斜角度を調整することで、刃先挿入深さＬ２を容易に調整することができる。
　図８は、実施形態と比較例１とにおける封止板の穿孔状況を対比する図である。上段に比較例１を示し、下段に実施形態を示す。また、図中の符号ＢＬは、封止板２２と縁部ＯＥとの境界位置、すなわち封止板２２の外周位置を示している。
　（ａ）は、封止板２２の開裂が開始された時点での状況を示している。（ｄ）は、封止板２２の穿孔が完了した状況を示している。（ｂ）、（ｃ）は、（ａ）から（ｄ）までの間の各状況、すなわち封止板２２の穿孔が徐々に進展している過程の各状況を示している。なお、各図のハッチング部分は、封止板２２に形成された開孔部分を模式的に示したものである。
　ここで、穿孔器１に対して要求される基本的な性能として、封止板２２を穿孔した際に形成される開口断面積（「必要開口断面積」）が挙げられる。この必要開口断面積は、例えば、封止板２２の穿孔時にガスボトル２のガス出口２１から流出するガスの圧力（ＭＰａ／ｓ）から適正値を求めることができる。例えば、穿孔初期のガス圧力に対して設定される要求値が４．５（ＭＰａ／ｓ）であり、この条件を満たすための必要開口断面積に設定される要求値が１０（ｍｍ２）とする例が挙げられる。勿論、これらの各要求値は例示である。実施形態と比較例１の何れにおいても、封止板２２の穿孔時において必要開口断面積を確保する必要がある点では同様である。
　図８の（ａ）において、封止板２２が開裂するときの開裂長さは、比較例１においては、先端稜線ＥＬ０´の長さ（軸線方向投影長さＬ０´）に相当し、実施形態においては先端稜線ＥＬ０の長さ（軸線方向投影長さＬ０）に相当する。比較例１は、（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）と遷移する過程で、先端稜線ＥＬ０´の両側に形成された２つのピストン刃面ＰＬ´１、ＰＬ´２によって封止板２２の開裂が進行する。そのため、封止板２２の開裂は、先端稜線ＥＬ０´の延在方向と直交する方向（先端稜線直交方向）に沿って進行し、その開裂幅を徐々に増大させつつ最終的に（ｄ）の穿孔完了状態に至る。図中の破線部分は、開裂した封止板２２がガスボトル２の内部側に折り込まれる折り込み片の折り込み線ＦＬである。図８に示すように、比較例１においては、封止板２２の穿孔過程が（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）と進行するに従い、折り込み線ＦＬの長さが徐々に減少する。そのため、図６で説明したように、封止板２２の穿孔過程で、封止板２２の一部が分離片２２´Ｐ２として千切れてしまう虞がある。
　一方、図８における下段に示すように、実施形態に係るピストンロッド７２の刃先部７３は、ピストンロッド７２の直径（刃先部７３の最大外径）よりも短い先端稜線ＥＬ０を先端に有している。そして、先端稜線ＥＬ０の端部ｅ１，ｅ２からは、斜め稜線ＥＬ１１～ＥＬ１６がピストンロッド７２の側面７２１に向かって放射状に伸びており、これら斜め稜線ＥＬ１１～ＥＬ１６によって区画されるピストン刃面ＰＬ１～ＰＬ６によって刃先部７３が先端側から基端側に向かって横断面積が徐々に拡大されている。これによれば、図８の下段に示すように、封止板２２の穿孔過程が（ｂ）→（ｃ）→（ｄ）と進行するに従って徐々に穿孔面積が拡大するが、比較例１とは逆に折り込み線ＦＬの長さが徐々に長くなっていく。これは、ピストン刃面ＰＬが２つしか有しない比較例１では実現できず、ピストン刃面ＰＬを３面以上有する実施形態に係る刃先部７３に特有の技術的特徴である。その結果、実施形態においては、（ｄ）の穿孔完了状態に至るまで、封止板２２が千切れてしまうことを好適に抑制できる。従って、封止板２２の分離片２２´Ｐ２がガス排出部材１５におけるガス流路１７を通じて例えばガス供給対象（エアバッグ）に移送されてしまうことを好適に抑制できる。
　特に、実施形態におけるピストンロッド７２の刃先部７３によれば、先端稜線ＥＬ０の各端部ｅ１、ｅ２に複数本の斜め稜線における一端が集まっており、各斜め稜線の他端がピストンロッド７２の側面７２１に接続されているため、多数のピストン刃面ＰＬを有する多面カットの刃先部７３を形成しやすい。
　また、実施形態におけるピストンロッド７２の刃先部７３によれば、３面以上のピストン刃面ＰＬを有しているため、ピストン刃面ＰＬ´を２面しか有しない比較例１に比べて、穿孔器１の作動時に封止板２２を穿孔する際の穿孔力を増大させることができる。また、本実施形態によれば、ピストンロッド７２の直径よりも先端稜線ＥＬ０の長さを短くすることができるため、封止板２２の開裂に必要な衝突エネルギーも比較例１に比べて小さくすることが可能である。つまり、本実施形態によれば、穿孔器１の作動時にピストンロッド７２を発射させる際の発射エネルギーが小さくても、封止板２２を好適に穿孔することが可能となる。
　なお、比較例２として、図９に示すような単一のピストン刃面ＰＬ´を含む刃先部ＥＰ２を有するピストンロッドＲ２も考えられる。比較例２に係るような一面カットタイプの刃先部ＥＰ２においては、比較例１のような２面カットタイプの刃先部ＥＰ１と同様、封止板２２の穿孔過程で、封止板２２の一部が千切れやすい。また、図９の下段に示すように、比較例２に係る刃先部ＥＰ２は剪断によって封止板２２を押し切るため、剪断された封止板２２が形成された開口（ガス流路）を閉塞してしまう虞もある。
　また、図１０に示すピストンロッドＲ３のように、刃先部ＥＰ３が所謂円錐形状を呈する比較例３も考えられる。このような比較例３においては、穿孔器１の作動時に刃先部ＥＰ３の刃先挿入深さＬ２を調整しやすいという利点はあるが、刃面に稜線が形成されない構造となっているため、穿孔器１の作動時における封止板２２の穿孔力を十分に確保しにくい。そのため、穿孔器１の作動時に、刃先部ＥＰ３の頂点ＶＰを起点として封止板２２への穿孔が開始されたとしても、ガスボトル２の内部から流出するガスの圧力に負けてピストンロッドＲ３が押し戻されてしまい、所定の必要開口断面積を有する開口を形成できない虞があるが、本実施形態に係るピストンロッド７２によれば比較例３のような不都合が起こることを回避できる。
＜変形例＞
　次に、本実施形態に係るピストンロッド７２の変形例について説明する。図１１は、変形例１に係るピストンロッド７２Ａの刃先部７３Ａを説明する図である。（ａ）は、ピストンロッド７２Ａにおける刃先部７３Ａ側の斜視図であり、（ｂ）はその正面図である。変形例１に係る刃先部７３Ａは、図４で説明した刃先部７３とは異なり、先端側に先端稜線ＥＬ０が形成されておらず、先端に形成される頂点ＶＰが尖った錐形状を有している。そして、刃先部７３Ａは、頂点ＶＰを起点として複数本の稜線が伸びている。具体的には、複数本の稜線における一端が頂点ＶＰに集まっており、各稜線の他端がピストンロッド７２Ａの側面７２１まで伸びている。図１１に示す変形例１に係る刃先部７３Ａは、底形状が方形の四角錐形状を有しており、頂点ＶＰから４本の斜め稜線ＥＬ２１～ＥＬ２４が伸びている。そして、各稜線ＥＬ２１～ＥＬ２４によって４つのピストン刃面ＰＬ１～ＰＬ４が区分されている。
　図１２は、変形例２に係るピストンロッド７２Ｂの刃先部７３Ｂを説明する図である。変形例２に係る刃先部７３Ｂについても、変形例１と同様、複数本の稜線における一端が頂点ＶＰに集まっており、各稜線の他端がピストンロッド７２Ａの側面７２１まで伸びている。図１２に示す変形例２に係る刃先部７３Ｂは、底形状が三角形の三角錐形状を有しており、頂点ＶＰから３本の斜め稜線ＥＬ３１～ＥＬ３３が伸びている。そして、各稜線ＥＬ３１～ＥＬ３３によって３つのピストン刃面ＰＬ１～ＰＬ３が区分されている。
　変形例１および変形例２に係る刃先部７３Ａ，７３Ｂを有するピストンロッド７２Ａ，７２Ｂにおいても、上述した刃先部７３を有するピストンロッド７２と同様の技術的効果を奏する。すなわち、変形例１および変形例２に係る刃先部７３Ａ，７３Ｂにおいては、錐形状を有しているため、穿孔器１の作動時における刃先挿入深さＬ２を容易に調整することができる。そして、刃先部７３Ａ，７３Ｂによれば、上述した刃先部７３と同様、複数の稜線と、各稜線によって相互に区分される３面以上のピストン刃面ＰＬを含んで構成されているため、封止板２２の穿孔過程において、封止板２２が奥側に折り込まれる折り込み線ＦＬの長さが短くならない。その結果、封止板２２の穿孔時に当該封止板２２が千切れてしまうことを好適に抑制できる。また、上述した比較例３とは異なり、各ピストン刃面同士の境界部に稜線が形成されているため、穿孔器１の作動時に封止板２２を穿孔（開裂）する際の穿孔力（開裂力）が優れている。
　以上、本開示に係る実施形態について説明したが、本明細書に開示された各々の態様は、本明細書に開示された他のいかなる特徴とも組み合わせることができる。
１・・・穿孔器
２・・・ガスボトル
３・・・ガス排出装置
１０・・・第１ハウジング
２１・・・ガス出口
２２・・・封止板
４０・・・第２ハウジング
５０・・・イニシエータ
６０・・・第１ピストン
７０・・・第２ピストン
７１・・・ピストンヘッド
７２・・・ピストンロッド
７３・・・刃先部

Claims (7)

  1. 　ガスボトルを装着した状態で用いられ、作動時に前記ガスボトルにおけるガス出口を封止する封止板を開口することによって前記ガスボトルからガスを排出するための穿孔器であって、
    　前記穿孔器が前記ガスボトルに装着された状態において前記封止板に対向配置される刃先部を先端側に有するピストンロッドと、
    　作動時に前記ピストンロッドを前記封止板に向かって発射させ、前記刃先部に前記封止板を穿孔させる駆動部と、
    　を備え、
    　前記刃先部は、複数の稜線と、各稜線によって相互に区分される３面以上のピストン刃面と、を有する、
    　穿孔器。
  2. 　前記刃先部は、当該刃先部の先端を形成する先端稜線を含み、
    　前記先端稜線は、前記ピストンロッドの軸線方向に沿った投影長さが、当該ピストンロッドの直径よりも小さい、
    　請求項１に記載の穿孔器。
  3. 　前記先端稜線の両端に他の稜線の一端が接続されている、請求項２に記載の穿孔器。
  4. 　前記他の稜線における他端が前記ピストンロッドの側面まで伸びている、請求項２に記載の穿孔器。
  5. 　前記先端稜線の少なくとも一方の端部には、複数本の前記他の稜線が接続されている、請求項３に記載の穿孔器。
  6. 　前記刃先部の先端に形成される頂点に複数本の前記稜線における一端が集まっており、各稜線の他端が前記ピストンロッドの側面まで伸びている、請求項５に記載の穿孔器。
  7. 　請求項１から６の何れか一項に記載の穿孔器と、
    　前記穿孔器に装着可能なガスボトルと、
    　を備える、
    　ガス排出装置。
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JPH06106255A (ja) * 1991-09-19 1994-04-19 Valeo Thermique Moteur 円管壁に透孔を押し抜き加工する方法及びその方法により透孔をあけた円管
JP2009006758A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Toyoda Gosei Co Ltd インフレータ
JP2015202754A (ja) * 2014-04-14 2015-11-16 株式会社ダイセル 穿孔器およびガス排出装置

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06106255A (ja) * 1991-09-19 1994-04-19 Valeo Thermique Moteur 円管壁に透孔を押し抜き加工する方法及びその方法により透孔をあけた円管
JP2009006758A (ja) * 2007-06-26 2009-01-15 Toyoda Gosei Co Ltd インフレータ
JP2015202754A (ja) * 2014-04-14 2015-11-16 株式会社ダイセル 穿孔器およびガス排出装置

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