WO2005014345A1

WO2005014345A1 - ガス発生器

Info

Publication number: WO2005014345A1
Application number: PCT/JP2004/011339
Authority: WO
Inventors: Tetsuo Saito; Takayoshi Dosai; Akihiko Suehiro; Shougo Matono
Original assignee: Nippon Kayaku Kabushiki Kaisha
Priority date: 2003-08-06
Filing date: 2004-08-06
Publication date: 2005-02-17
Also published as: EP1661775A1; JP4490919B2; US7398996B2; JPWO2005014345A1; US20070039508A1; CN1863695A

Abstract

イニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）とで形成される金属製のハウジング（３）と、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、ハウジング（３）に形成され、燃焼室（５）で発生したガスを放出する複数のガス放出孔（８ａ，８ｂ）を有してなるガス発生器（３０）であって、ハウジング（３）を形成するイニシエータシェル（１）とクロージャシェル（２）のいず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（１４，１０）と鏡板部（１４，１０）から連続して形成される直径Ｄの筒部（１３，９）を有し、筒部（１３，９）の直径Ｄと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）の底部間距離Ｈとの比Ｈ／Ｄの範囲が、０．４以上１．３以下であり、ガス放出孔（８ａ，８ｂ）の開口面積の総和（Ａｔ）に対するガス発生剤（４）の表面積の総和（Ａ）の比率（Ａ／Ａｔ）が１３００を超え、２０００以下であることを特徴とする。

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好適な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)からの通電によって点火器 (スクイブ）を発火させ、こ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は、例えば、図 4に示すような特許文献 1に開示されているものがある。図 4 は、短円筒状ガス発生器を径方向に沿って切った断面の略半分を示している。このガス発生器は、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 Pとし、その周囲の環状空間部を燃焼室 G、フィルタ室 Pとする。

[0004] 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、燃焼室 G、フィルタ室 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 66d、 66eがそれぞれ、上容器 51のノリ 52b、 53bに当接して固定し、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を径方向に順に収納することにより、燃焼室 G、フィルタ室 Fを形成している。

[0005] また、ガス発生剤 57の層の上面 70及び下面 71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得るガス発生器が得られている。

特許文献 1：特開平 9 - 207705号公報

[0006] し力、しながら、この種の 2筒式ガス発生器の場合、図 4に示すように、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にもある程度の限度があった。

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0007] 本発明は、ガス発生器の構造を簡易化できると共に、構成部品点数を少なくした場合であっても、ガス発生器の高い安全性を維持でき得るガス発生器を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段及び効果

[0008] 本発明は、上記目的を達成するために以下のような幾つかの特徴を主に有している。本発明において、以下の主な特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。

[0009] 本発明のガス発生器は、ハウジングと、ガス発生剤と、フィルタ部材と、点火手段とを有する。

前記ハウジングは、イニシエータシェルとクロージャシェルとで形成される金属製のハウジングである。前記ハウジング内に燃焼室が形成されている。前記ガス発生剤は前記燃焼室に装填されており、燃焼により高温ガスを発生する。複数のガス放出孔が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。

前記フィルタ部材は、前記燃焼室の周囲に配置されている。前記点火手段は、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。

[0010] 前記ハウジングを形成するイニシエータシェルとクロージャシェルのレ、ず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と前記鏡板部から連続して形成される直径 Dの筒部を有する。前記筒部の直径 Dと前記イニシエータシェルとクロージヤシヱルの各鏡板部の底部間距離 Hとの比 H/Dの範囲力 0. 4以上 1. 3以下である。上記構成によれば、部品点数を少なくでき、簡易な構造とできるため、ガス発生器の小型化、製造コストの大幅な低減が可能となる。更に、部品点数が少なぐ簡易な構造であっても、燃焼室内でガス発生剤の燃焼により発生したガスによってハウジング内の圧力が高まった場合、ハウジングの変形を抑制することができる。また、複数のガス放出孔を設けることによって、燃焼室から放出される高温ガスを安定して供給すること力 Sできる。

[0011] 前記ガス放出孔の開口面積の総和 Atに対するガス発生剤の表面積の総和 Aの比率 A/ At力 S 1300を超え、 2000以下である。

比率 AZAtが、上記範囲外の場合、用いるガス発生剤が燃焼しにくいことがあり、また、 2000を越える場合は、ガス発生器の強度、コスト、重量が増えるので、ガス発生器の製造面等において不利である。

[0012] 前記ガス放出孔の孔径が 2種類以上であることが好ましレ、。

前記ガス放出孔が、 1列又は複数列に配列されていることが好ましい。前記ガス放出孔が、大小 2種類の孔径で、 2列にジグザグ状に配列されてなり、前記ガス放出孔の小孔径 D1と大孔径 D2との比 D1/D2が、 0. 1以上 1. 0以下の範囲が好ましい。

前記ガス放出孔が 2列にジグザグ状に配列している場合において、各ガス放出孔の前記ハウジングの軸方向の孔間距離 dと、小孔径 D1 '大孔径 D2との関係が次のようであることが好ましい。

d≥ (Dl + D2) /2

[0013] 前記ガス放出孔はラプチヤー部材によって塞がれており、前記ラブチヤ一部材が、金属製の板であることが好ましい。前記金属としては、アルミニウム、鋼、ステンレスが挙げられる。

前記ラプチヤ一部材の厚み力 0. 01mm以上 0. 3mm以下の範囲が好ましい。前記ラブチヤ一部材は、前記ガス放出孔の孔径に応じて、その強度が異なるように設けられ、前記ガス放出孔の孔径の小さいものほど前記ラブチヤ一部材の強度が高くなるように設けられていることが好ましい。

[0014] 前記ガス放出孔の孔径の小さいものほど前記ラブチヤ一部材の強度を高くするとき、前記孔径の比率で前記ラブチヤ一部材の強度を示した場合、 T1/T2 = D2/D 1とみなすことができる。

ここで、

T1：小さレ、孔径 D1を有するガス放出孔に貼付されてレ、るラブチヤ一部材の強度 T2：大きレ、孔径 D2を有するガス放出孔に貼付されてレ、るラブチヤ一部材の強度。そこで、それぞれに孔径が異なる複数のガス放出孔にそれぞれ設けられている前記ラブチヤ一部材の強度に関して、 T1/T2 = D2/D1が 2以上 8以下となるように前記ラブチヤ一部材の強度が調整されてレ、ることが好ましレ、。

発明を実施するための最良の形態

[0015] 以下、図面を参照しつつ、本発明に係るガス発生器の実施形態について説明する図 1に本発明に係るガス発生器の実施形態の一例であるガス発生器 30の断面図を示す。図 1において、ガス発生器 30は、エアバッグを膨張展開させるもので、ハウジング 3と、ガス発生剤 4と、フィルタ部材 6と、点火手段 7とを有する。

[0016] 前記ハウジング 3は、イニシエータシェル 1とクロージャシェル 2とで形成される金属製のハウジングである。前記金属として、鉄、ステンレス、アルミニウム、鋼材等の金属が挙げられる。前記ハウジング 3内には燃焼室 5が形成されている。前記ガス発生剤 4は前記燃焼室 5に装填されており、燃焼により高温ガスを発生する。複数のガス放出孔 8a， 8bが前記ハウジング 3に形成され、前記燃焼室 5で発生したガスを放出する。

前記フィルタ部材 6は、前記燃焼室 5の周囲に配置されている。前記点火手段 7は、前記ハウジング 3に装着され前記燃焼室 5内の前記ガス発生剤 4を着火燃焼させる

[0017] クロージャシェノレ 2は、直径 Dの筒部 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から径外方に延びるフランジ部 12とで構成されている。ィニシェ―タシェル 1及びクロージャシェル 2の肉厚は、 1. 5mm以上 3mm以下の範囲が好ましい。

また、イニシエータシェル 1とクロージャシェル 2とが接合されて形成されるハウジング 3は、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の底部間距離 H と、筒部 9, 13の直径 Dとの比 H/D力 S、通常 0. 4以上 1. 3以下、好ましくは 0. 6以上 1. 3以下である。

[0018] 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、ガス発生器を小型化できるとともに、燃焼室 5内で発生するガスによる圧力にも十分に耐え得る強度を持たせることができる。

[0019] 筒部 9には、図 2に示すように、複数のガス放出孔 8a， 8b力その周囲にジグザグに形成されていることが好ましぐ 2列にジグザグに形成されていることが好ましい。ガス放出孔 8a， 8b力ジグザグに形成されることで、ハウジング 3内で発生したガスが、集中することなく放出されるため、フィルタ部材 6の損傷を抑制する。また、フィルタ部材 6を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。これら、ガス放出孔 8a, 8bは、ジグザグに形成される以外にも、例えば、 1列に形成されていても良ぐ 2列、 3列等の複数列形成することで、同様の効果を得ることもできる。

[0020] また、これらガス放出孔 8a, 8bは、その開口面積の総和 (At)に対するガス発生剤 4の表面積の総和（A)の比率（A/ At)が、通常 1300を超え、 2000以下である。比率 (A/At)力上記範囲外の場合、用いるガス発生剤が燃焼しにくいことがあり、また、 2000を越える場合は、ガス発生器の強度、コスト、重量が増えるので、ガス発生器の製造面等において不利である。そして、常温、高温、低温時の各温度域において、ガス発生の安定化を図る為に、これらガス放出孔 8a, 8bとしては、異なる孔径を複数設ける必要がある。その孔径は 2種類以上であることが好ましレ、。

[0021] 本実施形態におけるガス放出孔 8a， 8bは、大小 2種類の孔径で、 2列にジグザグ状に配列されている。これらガス放出孔 8a， 8bの小孔 8aの小孔径 D1と、大孔 8bの大孔径 D2の比 D1ZD2が 0. 1以上 1. 0以下、好ましくは 0. 2以上 0. 8以下、さらに好ましくは 0. 3以上 0. 6以下であることが好ましい。大小 2種類のガス放出孔 8a， 8b の関係をこのような関係とすることによって、各温度域において、安定したガス発生を行うことができる。 [0022] また、前記大小 2種類のガス放出孔 8a, 8bの間の距離に関して、ハウジング 3の筒部の軸方向の距離 dと、小孔径 D1 '大孔径 D2との関係が次のようであることが好ましレ、。

d≥ (Dl + D2) /2

これによつて、前述したように、ハウジング 3内で発生したガス力集中することなく放出されるため、フィルタ部材 6の損傷を確実に抑制する。また、フィルタ部材 6を広い範囲で使用することができ、フィルタ部材 6をより一層、効率良く利用することができる。

[0023] また、図 1に示すように、これら大小 2種類のガス放出孔 8a， 8bは、筒部 9の内周部に貼り付けられた帯状のアルミニウム、鋼、ステンレス等の帯状テープのラブチヤ一部材 11によって閉じられている。それによつて、燃焼室 5内の空間は密封されている。この筒部 9の長さ hは 5mm以上が好ましぐ 5mm以上 30mm以下がより好ましぐ 10 mm以上 30mm以下が特に好ましい。これによつて、ラプチヤ一部材 11として帯状テープを用いることができると共に、ラブチヤ一部材 11を容易に且つ確実に貼り付けることができるからである。

[0024] そして、このラプチヤ一部材 11は、厚みが 0. 01mm以上 0. 3mm以下であることが好ましレ、。また、前記大小 2種類のガス放出孔 8a, 8bの孔径に応じて、その強度が異なるように設けられている。具体的には、ガス放出孔の孔径の小さいものほどラブチヤ一部材 11の強度が高くなるように設けることが好ましレ、。

[0025] 前記ガス放出孔の孔径の小さいものほど前記ラブチヤ一部材の強度を高くするとき、前記孔径の比率で前記ラブチヤ一部材の強度を示した場合、 T1/T2 = D2/D1 とみなすことができる。

ここで、

T1：小さレ、孔径 D1を有するガス放出孔に貼付されてレ、るラブチヤ一部材の強度 T2：大きレ、孔径 D2を有するガス放出孔に貼付されてレ、るラブチヤ一部材の強度 [0026] そこで、それぞれに孔径が異なる複数のガス放出孔 8a、 8bにそれぞれ設けられてレ、る前記ラブチヤ一部材 11の強度に関して、 TlZT2 = D2/Dlが 2以上 8以下、好ましくは 2. 5以上 7以下、さらに好ましくは 3以上 5以下となるように前記ラプチヤー部材 11の強度が調整されてレ、ることが好ましレ、。

このように、ラブチヤ一部材 11の強度を各ガス放出孔 8a, 8bの孔径に応じて調整されて貼付することによって、各温度域において、ガス発生の性能差を小さくすることが可能となる。

[0027] 図 3に示すように、鏡板部 10の短軸 dlと長軸 d2との比 dlZd2の範囲は 1以上 0. 0 2以下であり、より好ましくは 1以上 0. 1以下である。このような範囲内とすることによつて、ガス発生器内で発生したガスによる内圧にも十分耐え得ることができる。また、鏡板部 10は、曲率半径 Rの半球形状をし、筒部 9の直径 Dとの比 DZRの範囲が 0. 3 以上 2以下であることが好ましい。より好ましい範囲は、 0. 9以上 2以下である。

これによつて、ガス発生器を小型化することが可能となる。このように、鏡板部を半球形状または半楕円球形状とすることによって、燃焼室 5で発生するガスのガス圧力が集中する部分をなくすことができる。このため、ガス発生器の構成部品点数を少なくし、構造を簡易なものとした場合であっても、ガス発生時にハウジングの変形を極めて/ J、さくすること力 Sできる。

[0028] このクロージャシェル 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 13と、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。

[0029] このイニシエータシェル 1の鏡板部 14も、前述のクロージャシェル 2の鏡板部 10と同様に、短軸 dlと長軸 d2との比 dl/d2の範囲が 1以上 0. 02以下である。より好ましい範囲は 1以上 0. 1以下である。これによつて、イニシエータシェル 1とクロージャシェノレ 2とが、接合されて一体となったときに、略球形状あるいは略楕円球形状のハウジング 3を形成することができる。

[0030] 図 1に示すように、鏡板部 14の中心部に設けられている点火手段 7は、周囲に複数の伝火孔 15を有する有底の内筒体 16と、この内筒体 16内に装填された伝火剤 17と、この伝火剤 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。

[0031] 内筒体 16は、点火手段保持部 19にカシメ固定等の任意の方法で固定されている。そして、内筒体 16は、点火手段保持部 19が鏡板部 14に溶接等の任意の方法で固定されることで、イニシエータシェル 1に固定されている。また、この内筒体 16は、ハウジング 3内に形成されている燃焼室 5の一端側から、燃焼室 5の略中心に至る長筒状となっている。そして、その周囲には、複数の伝火孔 15が、内筒体 16の軸方向に沿って長孔状に形成されている。これら伝火孔 15は、内筒体 16の軸方向に沿つて相隣り合うもの同士が、図 1に示すように並設されないようにジグザグに形成されている。このため、この点火手段 7から噴出する熱流は、燃焼室 5内全体に効率良く噴出される。なお、これら伝火孔 15は、長孔状でなくてもよぐ丸孔であっても良レ、。また、ジグザグに形成されてレ、なくてもょレ、。

[0032] これら、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、燃焼室 5の周囲に配置されたフィルタ部材 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巻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、クロージャシェル 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。

[0033] フィルタ部材 6の内周部には、ガス発生剤 4が装填されている。そして、これらガス発生剤 4が、点火手段 7からの熱流によって燃焼する燃焼室 5となっている。

[0034] 燃焼室 5内に装填されているガス発生剤 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力 Sできる。

[0035] 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。

[0036] 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_トリァゾール、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。

[0037] 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、テトラァンミン銅錯体、テトラアンミン亜鉛錯体等が挙げられる。

[0038] 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。

[0039] 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重量％以上 70重量％以下の範囲が好ましぐ 30重量％以上 60重量％以下の範囲が特に好ましレ、。また、ガス発生剤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が、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、。

[0040] 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。

[0041] 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が、 30重量％以上 80重量％以下の範囲が好ましぐ特に上記の C〇及び N〇濃度に関連して 40重量％以上 75重量％の範囲が好ましい。

X

[0042] 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い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、タノレク、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。

[0043] バインダの配合割合はプレス成型の場合 0重量％以上 10重量％以下の範囲が好ましぐ押出成型においては 2重量％以上 15重量％以下の範囲であることが好ましレ、。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。

[0044] 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 30内のフィルタ部材 6でのろ過を容易にするために添加される。

[0045] 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、合成マイ力、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重量％以上 20重量％以下の範囲が好ましぐ 2重量％以上 10重量％以下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。

[0046] 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。

[0047] また、必要に応じて燃焼調整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—トリア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重量％以上 20重量％以下の範囲が好ましぐ 2重量％以上 10重量％以下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。

[0048] 以上のような構成によるガス発生剤 4は、プレス成型或いは押出成型による成型体が好ましぐより好ましくは押出成型体で、その形状としては、例えば、ペレット状（一般に、医薬品の 1つの形状である錠剤の形にあたるもの）、円柱状、筒状、ディスク状又は両端が閉鎖された中空体形状等が挙げられる。筒状には、円筒状が挙げられ、円筒状には単孔円筒状、多孔円筒状が挙げられる。両端が閉鎖された中空体形状には、両端が閉鎖された円筒状が含まれる。なお、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。

[0049] 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重量％以上 25重量％以下、より好ましくは 13重量％以上 18重量 %以下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以上 4mm以下で、より好ましくは 1. 5mm以上 3. 5mm以下であり、内径が、好ましくは 0. 3mm以上 1. 2mm以下であり、より好ましくは 0. 5mm以上 1. 2mm以下の中空筒状成型体に押出成型する。

[0050] 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°C以上 60°C以下の範囲で 4時間以上 10時間以下乾燥し、次いで、通常、 105°C以上 120 °C以下の範囲で 6時間以上 10時間以下の範囲で乾燥という 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力 Sできる。このように得られたガス発生剤の長さは、通常、 1. 5mm以上 8mm以下の範囲にあり、好ましくは 1. 5mm以上 7mm以下の範囲にあり、より好ましくは 2m m以上 6. 5mm以下の範囲にある。

[0051] 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=aP"

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。

[0052] 本実施形態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、 70kgfZcm²下で 3mmZ秒以上 60mmZ秒以下であり、より好ましくは 5mm /秒以上 35mmZ秒以下であり、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、更に好ましくは n=0. 60以下、特に好ましくは n=0. 60以上 0. 30以下である。

[0053] 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。

[0054] ガス発生剤が、好ましくは非アジド系ガス発生剤であるため、使用される原料は人体有害性の小さいものである。また、燃料成分、酸化剤成分を選択することにより、発生ガスモル当たりの発熱量を抑えることができ、ガス発生器の小型、軽量化が可能となる。

[0055] また、内筒体 16に装填される伝火剤 17としては、一般に用いられている次のような組成物を含むものが用いられる。 B/KNOに代表される金属粉、酸化剤を含む組

3

成物

、含窒素化合物/酸化剤/金属粉を含む組成物、或いは、前述のガス発生剤 11と同様の組成物等が挙げられる。含窒素化合物としては、ガス発生剤の燃料成分（アミノテトラゾール、硝酸グァニジン等）として使用可能なものが挙げられる。酸化剤としては、例えば硝酸カリウム、硝酸ナトリウム、硝酸ストロンチウム等の硝酸塩が挙げられる

[0056] 金属粉としては、例えばホウ素、マグネシウム、アルミニウム、マダナリウム（マグネシゥム-アルミニウム合金）、チタン、ジノレコニゥム、タングステン等が挙げられる。好ましい組合せとしては、 5_アミノテトラゾ-ル、硝酸カリウム、ホウ素を含むもの、硝酸グァ二ジン、硝酸カリウム、ホウ素等を挙げることができる。そして、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%重量以上 10%重量以下含んでもよい。

[0057] また、伝火剤 17の形状は、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。

[0058] また、この燃焼室 5のクロージャシェル 2の鏡板部 10側には、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、振動等によって、燃焼室 5内に装填されているガス発生剤 4 の割れ等の破壊を防止してレ、る。

[0059] 本実施形態のガス発生器 30は、 1筒式のガス発生器として、主に、自動車の助手席用のエアバッグを膨らませるガス発生器に利用され、各鏡板部 14, 10の底部間距離 Hは、 45mm以上、 90mm以下の範囲とすることが好ましい。該ガス発生器は、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、ガス発生器 30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。なお、運転席側に用いることも可能である。 2筒式のガス発生器としてもエアバッグモジュールに組み込むことも可能である。

[0060] 本実施形態のガス発生器では、ガス発生器を小型軽量ィヒした場合であっても、従来と同様の量のガス発生剤を充填することができ、ガス発生量が少なくなることがなレ、。また、従来と同等のガス発生量を得ることができるにもかかわらず、小型軽量化が可能となるのは、ハウジングに鏡板部 14， 10が形成されているため、ハウジング内部に圧力の集中する部分がなぐ高い圧力にも十分に耐え得ることができ、ガス発生時のハウジングの変形が極めて小さレ、からである。

[0061] 以上のようして、自動車に接続されたガス発生器 30は、例えば、衝突センサが自動車の衝突を検出することで、点火手段 7に接続されているスクイブ点火回路によって点火手段 7が作動 (通電発火）して、燃焼室 5内のガス発生剤 4を燃焼させることで、高温ガスを発生させる。このとき、燃焼室 5内は圧力が上昇する力ハウジング 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、変形は極めて小さい。

[0062] そして、燃焼室 5内で発生した高温ガスは、フィルタ部材 6を通過して、ラプチヤー部材 11を破ってガス放出孔 8a， 8bから放出される。高温ガスがフィルタ部材 6を通過する際に、ガスの冷却及び残渣の捕集がなされる。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、十分に冷却されるとともに、残渣が十分に捕集されたガスを放出することが可能となる。

[0063] さらに、ガス放出孔 8a， 8bが、複数の孔径で形成されるとともに、強度の異なるラブチヤ一部材で塞がれているため、常温、低温、高温の各温度域で、安定したガス発生特性を示すことができる。

[0064] [参考例 1]

(実施形態のガス発生器に使用す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％をカ卩えて混合、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。

[0065] 尚、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されている力本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が他になされることができることは理解されよう。

図面の簡単な説明

[0066] [図 1]本実施形態の一例のガス発生器の断面図

[図 2]本実施形態におけるガス発生器の外観図

[図 3]本実施形態に係るガス発生器の鏡板部の短軸 dlと長軸 d2とを説明する図

[図 4]従来の 2筒式のガス発生器の一例を示す断面図

符号の説明

[0067] D 直径

H 底部間距離

h 筒部の長さ

d 孔間距離

D1小孔径

D2大孔径

1 イニシエータシェル 2 クロージャシェノレ

3 ハウジング

ガス発生剤

5 燃焼室

6 フィルタ部材

7 点火手段a 小径のガス放出孔b 大径のガス放出孔筒部

0 鏡板部

1 ラブチヤ一部材2 フランジ部3 筒部

4 鏡板部

5 伝火孔

6 内筒体

7 伝火剤

8 点火器

9 点火手段保持部0， 21 押え部材2 クッション部材0 ガス発生器

Claims

請求の範囲

[1] イニシエータシェル（1)とクロージャシェル（2)とで形成される金属製のハウジング（

3)と、

前記ハウジング（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、

前記燃焼室（5)の周囲に配置されたフィルタ部材 (6)と、

前記ハウジング (3)に装着され前記燃焼室 (5)内の前記ガス発生剤 (4)を着火燃焼させる点火手段（7)と、

前記ハウジング（3)に形成され、前記燃焼室（5)で発生したガスを放出する複数のガス放出孔（8a, 8b)を有してなるガス発生器 (30)であって、

前記ハウジング（3)を形成するイニシエータシェル（1)とクロージャシェル（2)のレ、ず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（14， 10)と前記鏡板部（14, 10)から連続して形成される直径 Dの筒部（13， 9)を有し、前記筒部（13 , 9)の直径 Dと前記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)の底部間距離 Hとの比 H/Dの範囲力 0. 4以上 1. 3以下であり、

前記ガス放出孔（8a, 8b)の開口面積の総和 (At)に対するガス発生剤（4)の表面積の総和（A)の比率 (A/ At)が 1300を超え、 2000以下であるガス発生器。

[2] 前記ガス放出孔（8a, 8b)の孔径が 2種類以上である請求項 1に記載のガス発生器

[3] 前記ガス放出孔（8a, 8b)が、 1列又は複数列に配列されている請求項 1に記載のガス発生器。

[4] 前記ガス放出孔（8a, 8b)が、大小 2種類の孔径で、 2列にジグザグ状に配列されてなり、前記ガス放出孔（8a, 8b)の小孔径 (D1) /大孔径（D2)の比（D1ZD2)が、

0. 1以上 1. 0以下である請求項 1に記載のガス発生器。

[5] 前記ガス放出孔（8a, 8b)が 2列にジグザグ状に配歹 IJしている場合において、各ガス放出孔（8a, 8b)の前記ハウジング（3)の軸方向の孔間距離 dと、小孔径 D1 '大孔径 D2との関係が

d≥ (Dl + D2) /2 である請求項 4に記載のガス発生器。

[6] 前記ガス放出孔（8a, 8b)はラブチヤ一部材（11)によって塞がれており、前記ラブチヤ一部材（11)が、アルミニウム、鋼、ステンレスのいずれかからなる金属製の板材である請求項 1に記載のガス発生器。

[7] 前記ラプチヤ一部材（11)の厚みが、 0. 01mm以上 0. 3mm以下である請求項 6 に記載のガス発生器。

[8] 前記ラブチヤ一部材（11)は、前記ガス放出孔（8a， 8b)の孔径に応じて、その強度が異なるように設けられ、前記ガス放出孔（8a， 8b)の孔径の小さいものほど前記ラブチヤ一部材（11)の強度が高くなるように設けられている請求項 6に記載のガス発生

[9] それぞれに孔径が異なる複数のガス放出孔（8a， 8b)にそれぞれ設けられてレ、る前記ラブチヤ一部材（11)の強度に関し、

T1/T2 = D2/D1とみなして、

T1/T2 = D2/D1が 2以上 8以下となるように前記ラブチヤ一部材の強度が調整されてレ、る請求項 6に記載のガス発生器。

ここで、

T1：小さレ、孔径 D1を有するガス放出孔に貼付されてレ、るラブチヤ一部材の強度 T2：大きレ、孔径 D2を有するガス放出孔に貼付されてレ、るラブチヤ一部材の強度