WO2002083464A1

WO2002083464A1 - Gas generator

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Publication number: WO2002083464A1
Application number: PCT/JP2002/003572
Authority: WO
Inventors: Dairi Kubo; Seigo Taguchi; Eishi Sato
Original assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Current assignee: Nippon Kayaku Co Ltd
Priority date: 2001-04-10
Filing date: 2002-04-10
Publication date: 2002-10-24
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Also published as: CN1461271A; CZ20033057A3; EP1386793A1; EP1386793A4; KR20030010683A; JPWO2002083464A1; US20040075258A1

Description

明細書

ガス発生器技術分野 '

本発明は、例えば、自動車のエアバッグを作動させるガス発生器に関する。背景技術

自動車の衝突時に生じる衝撃から員を保護するための安全装置の 1 つとして、エアバッグが知られている。このエアバッグは、ガス発生器が発生する多量の高温、高圧ガスにて作動するものである。従来、このガス発生器がガスを発生する方式として、大きく分けて 2種類のものが知られている。 1つは、発生するガスを全て固体のガス発生剤の燃焼により生成するパイ口方式であり、もう一つは、高圧の気体が保持されたチャンバ一と、高圧の気体に熱を供給するための少量の火薬組成物よりガスを生成するガス発生器とを組み合わせたハイプリット方式である。従来のガス発生器では、乗員が展開されたエアバッグに衝突した後も、ガスを発生していたため、エアバッグの衝撃緩衝性能が悪く、乗員に対する德害値が高くなつていた。これは、ガス発生器が、作動初期に大量のガスを放出し、その後緩やかにガスを放出し続けるといった特性に起因したものである。

, この問題を解決する手段としてソフトインフレーション技術なるものが提案されている。ガス発生器は通常、 6 0リツトルタンクテストによつて、その燃焼性能が把握されている。 6 0リツトルの鋼製容器にガス発生器を設置し、点火した際の、時間に対する圧力挙動によって、圧力カーブが得られる。通常、自動車が律 ί突した場合、乗員がハンドル、あるいはダッシュボ一ドに衝突するまでの時間は、，5 0〜1 0 O m s程度である。エアパッグは、乗員が衝突するまでに展開し終わっていないと、乗員がエアパッグに受け止められた後も膨らみつづける。このため、乗員の傷害値が高くなるおそれがある。傷害^ ίが高いと考えられるガス発生器の圧力力プは、 5 ~ 2 O m sにおける圧力の立ち上がりが速く、また、 5 0 m s 〜 6 O m sを大きく超える時間域においても圧力は緩やかに上昇していく。全体としては、上に凸の円弧を描くような形となる。

このような性能を達成するための手段として、レヽろいろな方法が提案されてきた。これらは構造に工夫を施すものとして、ガス発生器のガス発生剤が充填された室を 2つに区分したり、あるいは 2つのガス発生器を組み合わせたりするものである。また、ガス発生剤の形状を工夫したりするものもある。 .

しかしながら、これら方法の中には、効果が不十分であったり、コスト高であったりといくつかの問題を抱えている。

本発明の課題は、低コストで乗員に対する傷害値の低いガス発生器を提供することにある。発明の開示

本発明者等は、上記課題を解決すべく鋭意検討した結果、ガス発生器に 2箇所以上のガス流量規制手段を配置し、その開口面積比を規定することで、ソフトインフレーションに適した燃焼性能が得られることを見出し、本宪明を完成するに至ったものである。

すなわち、本発明は以下の特徴を有する。

( 1 ) 2つ又は 3つ以上の隔壁によって画成される 2つ又は 3つ以上の室を有し、前記室の少なくとも 1つにはガス発生剤が備えられており、各隔壁には該隔壁に設けられた 1つ又は 2つ以上の孔からなるガス流量規制手段が形成されているガス発生器であって、ガス発生剤から生じたガスが燃焼室からガス発生器外部に放出される経路上には 2つ又は 3つ以上のガス流量規制手段が配置され、各ガス流量規制手段の開口面積 (ガス流量規制手段を構成する前記孔の総開口面積）のうち、一番小さいものを Aとした場合、その次に大きな開口面積 Bが次の（1) 式の関係を満たすものであることを特徴とする。

A≤B< 1. 5 A (1)

(2) 前記ガス流量規制手段開口面積 Bが A〜l. 3 Aに調整されていることを特徴とする。

(3) 前記ガス流量規制手段の開口面積 Aを有する孔もしくは Bを有する孔が、前記室から前記ガス発生器外に連通することを特徴とする。

(4) 前記ガス発生剤の少なくとも一部が固体のガス発生剤によりなり、前記燃焼室には、ガス発生剤が燃焼した際の固体残渣を捕集する手段が設けられていることを特徴とする。

(5) 前記固体残渣を捕集する手段が平織り金網、エキスパンドメタル、パンチングプレートであることを特徴とする。 '

(6) 前記ガス流量規制手段のいずれかに、圧力により開口面積を調整する手段が設けられていることを特徴とする。

(7) 前記圧力により開口面積を調整する手段が、ガズ流量規制手段に貼り付けられたシールテープの破断圧力を変化させることにより作用することを特徴とする。

(8) 前記圧力により開口面積を調整する手段が、開口面積の異なるガス流量規制手段を組み合わせることにより作用することを特徴とする。

(9) 前記ガス発生剤の少なくとも一部が固体のガス発生剤によりなり

、該固体のガス発生剤において F (z) =ガス発生剤燃焼表面積/ガス発生剤初期表面積 z =ガス発生剤燃焼重量 Zガス発生剤初期重量

とした場合に、

z = 0. 4のときに、 F (z) =0. 6〜0. 9

z = 0. 6のときに、 F (z) =0. 5〜0. 8

になるように形状が調整されていることを特徴とする。

(10) 前記ガス発生剤は、打錠により成形されており、その形状が、円柱、あるいはタブレツト状であることを特徴とする。図面の簡単な説明

第 1図は、本発明に係わるガス発生器の一例の概略断面図である。第 2図は、本発明に係わるガス発生器の一例の概略断面図である。第 3図は、本発明に係わるガス発生器の一例の概略断面図である。第 4図は、本努明に係わるガス発生器の一例の概略断面図であり、各実施例及び各比較例で使用したガス発生器の概略断面図でもある。第 5図は、本宪明に係わるガス発生器の一例の概略断面図である。第 6図は、実施例 1における 60リツトルタンクテストの結果を示すグラフである。第 7図は、実施例 2における 60リットルタンクテストの結果を示すグラフである。第 8図は、比較例 1における 60リットルタンクテストの結果を示すグラフである。第 9図は、比較例 2における 60リツトルタンクテストの結果を示すグラフである。第 10図は、実施例及び比較例に使用したガス発生器の開口面積を示す表である。第 1 1図は、実施例及び比較例のガス発生器の 60リツトルタンクテストの結果をまとめて示す表である。発明を実施するための最良の形態本発明のガス発生器は、ガス発生剤の充填された燃焼室を含め、少なくとも 2つ以上の室を持ち、各室を分画 Z画成する隔壁を有し、各隔壁には室間又は室とガス発生器外に連通する複数の孔が設けられており、この複数の孔によって各隔壁にガスの流量を規制する役割を果たすガス流量規制手段が形成されている。そして、燃焼室からガス発生器外部にガス発生剤から生じたガスが放出される経路上には 2箇所以上のガス流量規制手段が配置され、その 2箇所以上のガス流量規制手段の開口面積 (ガス流量規制手段を構成する孔の総開口面積）にいて、一番小さい開口面積と、その次に大きなガス流量規制手段の開口面積との比を規定することで、本発明の効果が得られる。これら構成をとるものであれば、ガス発生器の形状は特に制限されず、いずれの形状をとつても良い。また、燃焼室の数も特に制限されない。

ここで、燃焼室とはガス発生剤が備えられている室のことを指す。ガス発生剤としては、いわゆる一般的な固体のガス発生剤に限定されず、たとえば、ハイプリッド型ガス発生剤のような固体ガス発生剤と不活性気体との組み合わせや、固体ガス発生剤と酸ィヒ性ガス、可燃性気体との組み合わせ、又は可燃性の液体からなるものも本発明におけるガス発生剤として採用することができる。好ましくは固体のガス発生剤である (以下、特にことわらない限り、ガス発生剤とは固体のガス発生剤のことを示す。）。燃焼室以外の室には、ガス発生剤力含有されることはなレ、。なお、本明細書においては、これらガス発生剤からのガス発生を開始させるための、例えば、センサからの電気信号をうけて発火する点火具や、点火具の火炎を受けて発火しガス発生剤を燃焼させるェンハンサ剤などのイエシエータはガス発生剤としては定義しない。従って、これらィユシェータがガス発生剤と同じ室に収められているときは、格別、これらイニシエータのみが収められた室は燃焼室とは定義しない。ガス発生器内にイニシエータのみを収める室（イニシエータ室）は隔壁によつて画成することができる。ところが、燃焼室にて発生したガスがガス • 発生器外部に放出されるまでにイニシエータ室を経由することがない場合、ィニシエータ室を画成する隔壁に設けられる孔によつては本願明細書にいうガス流量規制手段は構成されない。

'更に詳しく説明する。

本発明における各ガス流量規制手段の開口面積は、ガス発生器が適正な燃焼性能が発揮できるように適宜調整される。ガス流量規制手段の開口面積は、使用されるガス発生剤の燃焼特性に左右され、また、ガス発生剤の燃焼特性は、ガス発生剤の形状、組成により変化する。通常、ガス発生剤の燃焼速度が速い場合や、ガス発生剤表面積が大きい場合には、ガス流量規制手段の面積はより大きくなり、ガス発生剤の燃焼速度が遅い場合や、ガス発生剤表面積が小さい場合には、ガス流量規制手段面積はより小さくなる。また、適正なガス流量規制手段の開口面積は、燃焼室からガス発生器外部へガスが放出される経路上に存在する、いずれの箇所で調整されてもよい。

本発明のガス発生器においては、燃焼室からガス発生器外部へガスが放出される経路上に存在する少なくとも 2箇所以上のガス流出を規制するガス流量規制手段の開口面積のうち、開口面積の一番小さい開口面積を Aとした場合（同じ開口面積のガス流量規制手段が複数ある場合は任意の 1 ) 、その次に大きな開口面積 B (同じ開口面積のガス流量規制手段が複数ある場合は Aとしなかったガス流量規制手段、但し該ガス流量規制手段が複数の場合は任意の 1 ) が 1 X Aから 1 . 5 X Aの間に調整されているのが好ましく、さらに好ましくは、ガス流量規制手段面積 Bが I X Aから 1 . 3 X Aの間に調整されているのがよい。これにより、ガス発生器の圧力カープは、 5 0 m s〜 6 0 m sまでに圧力の上昇が終了し、圧力カープが直線的、あるいは下に凸の円弧を描くような形となる。

ガス流量規制手段を構成する孔はいずれの形状でもよく、たとえば円形、 κ角形等があげられる。また、ひとつの室に配置された（ひとつの隔壁に設けられた）孔はすべて同一の形状でなくてもよい。

開口面積が一番小さいガス流量規制手段が設けられた隔壁までに形成される空間の容積と、 2番目に小さい開口面積のガス流量規制手段が設けられた隔壁までに形成される空間の容積の比は、 2つの容積のうち、ガス発生剤を含む室群 a、もう一方を bとした場合、 a ： b = l ： 2〜 1 0 ： 1の容積比に調整されている形態が好ましい。'また、ガスの流量規制手段の開口面積（1番小さいもの）を有する孔もしくは開口面積 ( 2番目に小さい）を有する孔が、前記室から前記ガス発生器外に連通しているものが好ましい。

また、ガス発生器内の防湿などのために、孔にはアルミなどからなるシールテープを設けることができる。シールテープは複数ある孔のいずれに設けてもよいが、最外部の孔に設けるのが好ましい。シールテープはガス発生剤からのガスの圧力によって破断され、孔は開放されるようになる。

ス発生器のガス発生剤が、燃焼により多量の固体残渣を生成したり、多量の燃焼熱を放出する場合（例えば、固体のガス発生剤を用いる場合）には、固体残渣を捕集し、高温ガスを冷却するためのフィルタ部材 'を用いるのが好ましい。また、フィルタ部材によって固体残渣が孔を閉塞するのを防ぐことができる。フィルタ部材はガス発生器のいずれの場所に配置されてもよく、また、個数も限定されない。フィルタの形状は、四角形、円盤状、円筒状、三角錐等いずれの形状でもよい。

フィルタ部材は鉄などの鋼材で構成され、具体的には、平織り金網、エキスパンドメタル、パンチングプレート等が挙げられる。捕集手段の目開きは、好ましくは 0 . 5 mm〜5 . O mm, さらに好ましくは 0 . 7 mm~ 4 . O mmである。

ところで、従来、ガス発生剤は、温度によりその燃焼性が変化し、低温下においては圧力の立ち上がりが遅く、エアバッグの膨らみは緩やかなものとなり、また、高温下では圧力の立ち上がりが速く、エアバッグが急速に展開する。そのため、低温域から高温域に亘つてガス発生器の出力を良好なものに調整するのは困難であつた。

本明のガス発生器では、ガス流量規制手段のいずれかに、圧力により開口面積を調整する手段（開口面積調整手段）を設けることにより、低温域から高温域に亘つてガス発生器の出力を良好なものに調整することができる。即ち、低温下ではガス流量規制手段開口面積が小さく、高温下では大きくなるように調整する手段を設ける。これにより、ガス発生剤の温度による燃焼性変化を小さくすることができる。低温下においては、開口面積が小さくなるために、燃焼室内の圧力増加割合が大きくなり、ガス発生剤の燃焼速度を增加させる。高温下においては、開口面積が大きくなるために、燃焼室内の圧力増加割合が小さくなり、ガス発生剤の燃焼速度を低下させる。このため、温度変化の少ないガス発生器の燃焼性能を可能とする。

開口面積調整手段の具体例としては、孔に貼り付けられたシールテープの破断圧力を変化させる方法が好ましい。

シールテープの破断圧力を変化させる方法として、シールテープの厚みを変化させたり、あるいは材質を変化させたりする方法がある。また、孔の開口面積を変化させる方法も好ましい。同一のシーテープを用いた場合、開口面積の大きな孔の方がより低圧下で開口しやすく、開口面積の小さな孔はより高圧化で開口する。また、これら両者の手段を組み合わせた方法も効果的であ.る。

これらシールテープの破断圧力を変化させることにより、燃焼室内の圧力の立ち上がりにしたがって、まず、最も破断圧力の低いシールテープが設けられた孔が開口し、次に破断圧力の低いシールテープが設けられた孔が開口する。このようにして圧力にガス流量規制手段の開口面積を調整することができる。

開口面積調整手段についてさらに詳細に述べる。孔の開口する臨界圧力は、 2段階以上のいくらでもよい。たとえば、 3段階の温度、一4 0°C、 2 5 °C、 85 °Cにおける作動条件について 3段階のガス流量規制手段開口面積を調整する場合について説明する。上記の各温度において作動させたガス発生器（開口面積を調整する機構はなし）の燃焼室内の圧力最大値をそれぞれ Pm a X (-40 °C) 、 Pma x ( 2 5 °C) 、 P ma x (85°C) 、とすると、 Pma x (-40°C) 以下の圧力で開口する孔と、 Pma x (-40°C) より高く、 Pma x ( 25 °C) より低い圧力で開口する孔と、 Pma x ( 25 °C) より高く、 Pma x (8 5 °C) より低い圧力で開口するようにそれぞれの孔の破断圧力を設定する形態が好ましい。

本発明のガス発生器に用いられるガス発生剤について説明する。ガス発生剤は、例えば料として含窒素有機化合物（例えば硝酸グァニジン）、テトラゾール類、 -トログァニジン等が挙げられ、酸化剤として無機化合物（例えば硝酸ストロンチウム、塩基性硝酸銅、硝酸アンモニゥム）の組み合わせによる非アジド系組成物が好ましい。また、ガス発生剤は、バインダーを含むことができる。バインダーとしては、例えば、合成ヒドロタルサイトが挙げられる。形状は製造コストが低く、大量に量産可能である円柱状、球状、直方体等の形状が好ましい。，直径に対して厚みの薄いディスク状、あるいは単孔、多孔円筒状なども用いることができるが、成形体の強度が低かったり、また形状が複雑なためコストがかかったり、ガス発生剤の装填密度が低いなどの不利な点もある。ここで、一般的な火薬類の燃焼理論から、ガス発生剤のガス発生量は、形状によりある程度推定が可能である（エネルギー物質ハンドブック、初版、 p 320、共立出版（株） ) 。上記のように、円柱状等に代表される単純な形状を有するものは製造コストが低いかわりに、燃焼するにつれてガス発生量が少なくなるという特性を持っている。これより、通常のガス発生器に用いた場合には、燃焼初期のガス発生量が多く、 6 0リットルタンクテストにおける急激な圧力の立ち上がりを招いており、加害性の高いガス発生器となっていた。

しかしながら、本発明ガス発生器においてはこのような燃焼特性を持つガス発生剤に対してもソフトインフレーションを実現することが可能であり、ガス発生剤形状の選択肢が增えるばかり力 \ 低コストでガス発生剤を製造可能である。，

即ち、本発明のガス発生器は、次の関係を満たすような形状に成形された、製造上のメリットが多いながらもガス発生器の出力調整には不向きなガス発生剤に好適である。 .

F (z) =ガス発生剤燃焼表面積 Zガス発生剤初期表面積 z =ガス発生剤燃焼重量/ガス発生剤初期重量

とした場合に、

z = 0. 4のときに、 F (z) =0. 6〜0. 9

z = 0. 6のときに、 F ( z) =0. 5〜0. 8

上記の関係式は、 z力 SO. 4や 0. 6などの、トータルの発生ガス量から見たガス発生剤の燃焼の中盤にぉレ、て、ガス発生剤の表面積が初期 (ガス発生剤の燃焼開始時）に比べて 0. 6~0. 9や 0. 5〜0.' 8 と減少することを示す。表面からの燃焼するガス発生剤においては、単位時間当りの燃焼領域（発生ガス量) が減少する傾向にあることを意味する。このような関係を満たす形状としては代表的なものは、円柱伏のもの、あるいはタブレツト（錠剤）状のものである。また、ガス発生斉 IJ の形状としては、ディスク状やマカロニ状（単：？し円筒状）等も知られているが、これらは燃焼に伴う表面積の減少が小さく、上記の関係式で言えば z = 0 . 4のときに F ( z ) は 0 . 9を超え 1に近似できる。また、レンコン状（複数孔円筒状）では、燃焼に伴い表面積が増加する傾向を有するので、上記の関係式で言えば z = 0 . 4のときに F ( z ) は 1 を超える。もちろん、これらの上記関係式を満たさないガス発生剤は、いずれも本発明のガス発生器に利用できることはいうまでもなく、上記関係式を満たさないようなガス発生剤を、ディスク状を用いた場合と同様に利用できるのが、本発明のガス発生器の優れた特質であるといえる次に、本発明のガス発生器の実施形態例を、第 1図〜第 5図を参照して説明する。

第 1図に本発明の第 1の実施形態例に係るガス発生器の断面図を示す。第 1図において、ガス発生器 D 1は、運転席用エアバッグを膨張展開させるもので、短尺円筒状のハウジング 1と、ハウジング 1内に嵌挿され内部に燃焼室 8を画成する内筒材 7と、ハウジング 1内の内筒材 7外側に配置されるフィルタ部材 1 3と、燃焼室 8内に装填されているタブレツト状のガス発生剤 4を燃焼させる点火手段 2 0どを備えている。 ' ハゥジング 1は、上容器 2ど下容器 3とを溶接により接合するこ ^;とで閉鎖'された構造である。

上容器 2は、コップ状をしており、側筒部 2 bの周囲に亘つて、複数のガス放出孔 1 0がハウジング 1の軸心に垂直な方向に開口している。下容器 3は、皿状をしており、内筒材 7を位置決めする第 1側筒部 3 aと、上容器 2の側筒部 2 bの端部と接合される第 2側筒部 3 bと有しており、更に外周側には周外方に向かってフランジ 3 cが形成されている。また、下容器 3の中心部には、点火手段 2 0を取り付けるための取付部 3 dが形成されている。

内筒材 7は、ハウジング 1内において上容器 2内側から下容器 3内側に亘つて配設されており、下容器 3側において第 1段部 3 aの内周に接している。また、内筒材 7は、周囲に亘つて、内筒材 7内外に連通するガス通過孔 1 2が軸心に垂直な方向に開口している。

內筒材 7の内周側はガス発生剤 4が装填された燃焼室 8となっており、さらに燃焼室 8の中心部に、点火手段 2 0が下容器 3に配設されている。 .

また、内筒材 7の外周と上容器 2の側筒部 2 の内周との間にはフィルタ室 5が形成されており、フィルタ室 5内には上容器 2およぴ下容器 3にそれぞれ接する 2つの固定具 2 1によって固定されるフィルタ部材 1 3が配置されている。

フィルタ部材 1 3は、例えば、メリヤス編み金網、平織り金網やタリンプ織り金属線材の集合体によつて安価に製作される。フィルタ部材 1 3はその両端部に取り付けられた固定具 2 1と共に上容器 2内側から下容器 3内側の全域に 1：つて配置されており、. フィルタ部材 1 3内周の燃焼室 8内のガス発生剤 4の燃焼によって生じたガスは、フィルタ部材 1 3を通じてガス発生器 D 1外に放出されるようになっている。

点火手段 2 0は、伝火薬 2 4と、伝火薬 2 4を収納する伝火薬力ップ 2 2と、スクイブ 2 3と、スクイブを保持するスクイブホルダ 2 5とからなり、スクイブ 2 3を保持したスタイプホルダ 2 5をスタイプ 2 3が伝火薬 2 4に対峙するように嵌挿し固定されている。そして、スクイブホルダ 2 5を下容器 3の取付部 3 dに固定することにより、点火手段 2 0が下容器 3に取り付けられる。また、伝火薬カップ 2 2の側筒部の周囲にはガス発生剤 4が充填された燃焼室 8内に連通する伝火孔 2 2 aが開口している。

第 1図においてスクイブ 2 3は、ピン型スクイブを図示しているが、ピン型スクイブの他に、ビッグティノレ型スクイプ等を用いることもできる。

さらに、ハウジング 1内において燃焼室 8を画成する第 1の隔壁となる内筒材 7に設けられた複錄のガス通過孔 1 2によって第 1ガス流量規制手段が形成されており、燃焼室 8外側において內筒材 7とともにフィルタ室 5を画成する第 2の隔壁となる上容器 2の側筒部 2 bに設けられた複数のガス放出孔 1 0によって第 2ガス流量規制手段が形成されている。そして、第 1ガス流量規制手段の開口面積 S 1と第 2ガス流量規制手段の開口面積 S 2の関係が、 S 1≤S 2 < 1 . 5 X S 1、又は、 S 2≤S 1 < 1 . 5 X S 2、となるように調製されている。

この様に構成されるガス発生器 D 1は、ステアリングホイール内に装着された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 D 1の火手段 2 0は、図示省略する車両側コネクタにそれぞれ接続され、制御部に接続される。制御部は、自動車の衝突を検出する衝突センサ (加速度センサ）と、点火手段 2 0のスクイブ 2 3に通電する昇圧回路と、パックアップコンデンサと、スタイプ（点火器）駆動回路とで構成され、マイクロコンピュータで制御される。

そして、制御部に接続されたガス発生器 D 1は、図示しない衝突センサが自動車の衝突を検出することで、先に点火させる点火器 2 3に接続されているスクイブ駆動回路によってスクイブ 2 3のみが作動（通電発火）して、燃焼室 8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。燃焼室 8内で発生した高温ガスは、まず、燃焼室からガス発生器外部に放出される経路上にある第 1の隔壁である内筒材 7に設けられたガス通過孔 1 2によって形成されている第 1ガス流量規制手段を通じて、フィルタ室 5内に噴出される。この時、第 1ガス流量規制手段の開口面積 S 1が適度なものに設定されているので、燃焼室 8内の圧力がガス発生剤 4の燃焼に適したものに維持される。

続いて、フィルタ室 5内に流れ込んだガスは、フィルタ部材 1 3に流入し、スラグ捕集や冷却がなされた後に、燃焼室からガス発生器外部に放出される経路上にある第 2の隔壁である上容器 2の側筒部 2 bに設けられたガス放出孔 1 0によって形成されている第 2ガス流量規制手段を経て、ガス発生器 D 1外に放出される。この時、第 2ガス流量規制手段の開口面積 S 2が、 S 1に対して前述のとおりに調整されているため、ガス発生器 D 1.は、 .6 0リツトルタンクテストにおいて、圧力が直線的に立ち上がり、エア'バッグ用ガス生器として最適なガス放出性能を発揮する。また、ガス発生器 D 1では燃焼に伴う燃焼面積の減少が顕著なタブレツト型のガス発生剤 4を用いているが、それによる影響はほとんど生じない。

次に、本発明の他の実施形態におけるガス発生器について、第 2図を参照しつつ説明する。

第 2図に示すガス発生器 D 2において、第 1図に示すガス発生器 D 1 . と異なる点は、仕切板 1 5、仕切板 1 6によって、燃焼室 8、フィルタ室 5が上下に燃焼室 8 aと 8 b、フィルタ室 5 aと 5 bに仕切られている点である。その他の点は第 1図のガス発生器 D 1と同様であるため、同じ符号を付して詳細な説明を省略する。

燃焼室 8を上下に仕切る仕切板 1 5は、内筒材 7の内周面に沿って設けられており、燃焼室 8 aと 8 bが画設されている。そして、燃焼室 8 a、 8 bにはそれぞれガス発生剤 4を燃焼させるための点火手段 20 a 、 20 bが設けられている。そして、仕切板 1 5の略中心部において、点火手段 20 aの取付部 25 aに接合するように下容器 3側に筒状部 1 5 aを有している。 ·

フィルタ室 5を上下に仕切る仕切板 1 6は、内筒材 7の外周面と上容器 2の側筒部 2 bの内周面との間に設けられており、フィルタ室 5 aと 5 bが画設されている。そして、フィルタ室 5 a、 5 bにはそれぞれフィルタ部材 1 3 a、 1 3 bが配置されている。

そして、内筒材 7には、燃焼室 8 a、 8 bとフィルタ室 5 a、 5 b間に連通するようにそれぞれ開口するガス通過孔 1 2 a、 1 2 bが設けられており、更に、上容器 2の側筒部 2 bには、各フィルタ室 5 a、 5 b からガス発生器 D 2外部に連通するガス放出孔 10 a、 1 0 bがそれぞれハウジング 1の軸心に垂直な方向に開口している。

この様に、ガス発生器 D 2では、燃焼室 8を画成する第 1の隔壁となる内筒材 7に設けられた複数のガス通過孔 12 a、 1 2 bによって第 1 ガス流量規制手段（以下、燃焼室 8 aに対する第 1ガス流量規制手段 a と称し、燃焼室 8 bに対する第 1ガス流量規制手段を第 1ガス流量規制手段 bと称して、区別することがある。後述する第 2ガス流量規制手段においても同様。）が形成されており、燃焼室 8外側において内筒材 7 とともにフィルタ室 5を画成する第 2の隔壁となる上容器 2の側筒部 2 bに設けられた複数のガス放出孔 1 0 a、 10 bによって第 2ガス流量規制手段がそれぞれ形成されている。そして、第 1ガス流量規制手段 a の開口面積 S 1と第²ガス流量規制手段 aの開口面積 S 2の関係および第 1ガス流量規制手段 bの開口面積 S 1と第²ガス流量規制手段 bの開口面積 S 2の関係のどちら力、好ましくは双方が、 S 2く 1. 5 X S 1、又は、 S 2 S 1く 1. 5 X S 2、となるように調製されてレヽる。

そのため、ガス発生器 D 2は、 6 0リツトルタンクテストにおいて、圧力が直線的に立ち上がり、エアバッグ用ガス発生器として最適なガス放出性能を発揮する。また、ガス発生器 D 2では燃焼に伴う燃焼面積の減少が顕著なタブレット型のガス発生剤 4を用いているが、それによる影響はほとんど生じない。

次に、本発明の他の実施形態におけるガス発生器について、第 3図を参照しつつ説明する。

第 3図に示すガス発生器 D 3において、第 2図に示すガス発生器 D 2 と異なる点は、仕切板 1 6がない点である。その他の点は第 2図のガス発生器 D 2と同様である。さらに、仕切板 1 6がないため、内筒材 7より外周については第 1図に示すガス発生器 D 1と同様であるため、これら第 1図および第 2図と同じ符号を付して詳細説明を省略する。

ガス発生器 D 3においては、燃焼室 8を画成する第 1の隔壁となる内筒材 7に設けられた複数のガス通過孔 1 2 a、 1 2 bによって第 1ガス流量規制手段が形成されており、燃焼室 8外側において内筒材 7とともにフイノレタ室 5を画成する第 2の隔壁となる上容器 2の側筒部 2 bに設けられた複数のガス放出孔 1 0によって第 2ガス流量規制手段がそれぞれ形成されている。そして、第 1ガス流量規制手段 aの開口面積と第 1 ガス流量規制手段 bの開口面積の和 S 1と第 2ガス流量規制手段の開口面積 S 2の関係が、 S 1≤S 2く 1 . 5 X S 1、又は、 S 2≤ S 1く 1 . 5 X S 2、となるように調製されている。

そのため、ガス発生器 D 3は、 6 0リツト /レタンクテストにおいて、圧力が直線的に立ち上がり、エアバッグ用ガス発生器として最適なガス放出性能を発揮する。また、ガス発生器 D 3では燃焼に伴う燃焼面積の減少が顕著なタブレット状のガス発生剤 4を用いているが、それによる影響はほとんど生じない。

次に、本発明の他の実施形態におけるガス発生器について、第 4図を参照しつつ説明する。

第 4図に本発明の実施形態例に係るガス発生器の断面図を示す。第 4 · 図において示すガス発生器 P 1は、主として助手席用のエアバッグを膨張展開させるものである。

ガス発生器 P 1は、ハウジング 1と、ハウジング 1の一方の軸端部に装着される点火手段 2 0と、この点火手段 2 0と、ハウジング 1を燃焼室 3 8と、フィルタ室 5とに区画す ¾仕切板 3 7と、燃焼室 3 8内の内周部に装填されているタブレツト状のガス発生剤 4とを備えてなる。ハウジング 1は、两端が開口する外筒材 3 2と、外筒材 3 2の一端側を閉鎖する蓋板 3 6と、蓋部材 3 4とで構成されている。このハウジング 1は、蓋板 3 6と、蓋部材 3 4とを外筒材 3 2内の各開口側に嵌揷して、内部に密封空間を形成する構造である。そして、ハウジング 1は、蓋板 3 6と蓋部材 3 4とを各軸端部として、両端を閉鎖した長尺円筒状にされている。そして、このハウジング 1の内部の密封空間は、仕切板 3 7によって燃焼室 3 8とフィルタ室 3 5の 2室に区画されている。そして、燃焼室 3 8内にはガス発生剤 4が、フィルタ室 3 5には中空円筒状のフィルタ部材 3 3がそれぞれ配置されている。

仕切扳 3 7は、段付部を有し、ハウジング 1の軸心上にガス通過孔 4 2が形成されている。このガス通過孔 4 2は、燃焼室 3 8とフィルタ室 3 5を連通可能にしている。仕切板 3 7は、外筒材 3 2の所定位置に、外筒材 3 2を外周側よりかしめて固定された後に溶接している。

ガス通過孔 4 2は、仕切板 3 7に貼着されるバーストプレート 4 3により閉鎖されている。バーストプレート 4 3は、アルミ等の金属箔により形成され、燃焼室 3 8内の防湿と内圧調整の役割を果たす。外筒材 3 2のフィルタ室 3 5側には、フィルタ室 3 5内とガス発生器 P 1外とを連通する複数のガス放出孔 1 1が形成されている。各ガス放出孔 1 1は、外筒材 3 2の軸方向及び周方向に所定間隔ごとに形成されている。

点火手段 2 0は、伝火薬 2 8と、伝火薬 2 8を収納するノズル部を有する伝火薬カップ 2 7と、スタイプ 2 3と、スクイブを保持るスクイブホルダ 2 6とからなり、スクイブ 2 3を保持したスクイプホルダ 2 6 をスタイプ 2 3が伝火薬 2 8に対峙するように嵌揷し固定されている。そして、蓋部材 3 4には、点火手段 2 0を取り付けるための取付部 3 4 dが設けられており、スクイブホルダ 2 6をこの取付部 3 4 dに固定することにより、点火手段 2 0が蓋部材 3 4に取り付けられる。また、伝火薬力ップ 2 7のノズル部の側面には燃焼室 3 8内に連通する伝火孔 2 7 aが軸方向おょぴ周方向に亘つて複数開口している。

フィノレタ部材 3 3は、例えば、メリヤス編み金網、平織り金網やタリンプ織り金属線材の集合体によって安価に製作される。フィルタ部材 3 3は仕切板 3 7力ら蓋板 3 6までの略全域に設けられており、燃焼室 3 8内のガス発生剤 4の燃焼によって生じたガスは、フィルタ部材 3 3を通じてガス発生器 P 1外に放出されるようになっている。

燃焼室 3 8には、円筒状の間切材 3 9力伝火薬力ップ 2 7の外周と仕切板 2 7の段付部に亘つて嵌合されており、間切材 3 9外周と外筒材 3 2内周との間にガス発生剤 4が充填されている。そして、間切材 3 9 は、平織り金網で構成されており、ガス通過孔 4 2、ガス放出孔 1 1に対して、十分な開口目開きを有している。

そして、ハウジング 1内において燃焼室 3 8を画成する第 1の隔壁となる仕切板 3 7に設けられたガス通過孔 4 2によって第 1ガス流量規制手段が形成されており、燃焼室 3 8タ M則において仕切扳 3 7とともにフィルタ室^{3 5}を画成する第²の隔壁となる外筒材 3 2に設けられた複数のガス放出孔 1 1に'よって第 2ガス流量規制手段が形成されている。そして、第 1ガス流量規制手段の開口面積 S 1と第 2ガス流量規制手段の開口面積 S 2の関係が、 S 1 S 2く 1 . 5 X S 1、又は、 S 2≤S 1く 1 . 5 X S 2、となるように調製されている。

次に、ガス発生器 P 1の作動について、第 4図により説明する。衝突センサが自動車の衝突を検出すると、第 4図に示すように、ガス発生器 P 1の点火手段 2 0のスタイプ 2 3を通電発火させる。スクイブ 2 3の発火による火炎は、伝火薬カップ 2 7内に噴出され、伝火薬 2 8 を着火燃焼させる。伝火薬カップ 2 7内には、火炎等の熱及ぴ高温ガスが発生し、これらの熱エネルギーにて伝火薬カップ 2 7のノズル部に充填されている伝火薬 2 8側へ瞬時に燃焼が進行し、伝火孔 2 7 aから火炎が間切材 3 9の内周に噴出し、間切材 3 9を通じて、ガス発生剤 4が着火燃焼し、ガスの発生が開始される。ガス発生剤 4 燃焼により生じた力'スは再び間切材 3 9を通じて間切材 3 9の内周に噴出し、燃焼室 3 8内の圧力が上昇する。やがて、燃焼室 3 8内の圧力が所定圧力に達すると、仕切板 3 7に設けられたバーストプレート 4 3が破裂する。そして、ガスは、第 1の隔壁である仕切板 3 7に設けられたガス @過孔 4 2 によって形成されている第 1ガス流量規制手段を通じて、フィルタ室 3 5内に流入する。この時、第 1ガス流量規制手段の開口面積 S 1が適度なものに設定されているので、燃焼室 3 8内の圧力がガス発生剤 4の燃焼に適したものに維持される。

' フイノレタ室 3 5内に流入した高温ガスは、フィルタ室 3 5のフィルタ部材 3 3の中空部を経て、フィルタ部材 3 3内に軸方向全域から流入し、ここでスラグ捕集と冷却を経て、第 2の隔壁である外筒材 3 2に設けられたガス放出孔 1 1によって形成される第 2ガス流量規制手段を経てガス発生器 P 1外に放出ざれる。この時、第 2ガス流量規制手段の開口面積 S 2力 S 1に対して前述のとおりに調整されているため、ガス発生器 P 1は、 6 0リツトルタンクテストにおいて、圧力が直線的に立ち上がり、エアバッグ用ガス発生器として最適なガス放出性能を発揮する。また、ガス発生器 P 1では燃焼に伴う燃焼面積の減少が顕著なタブレット型のガス発生剤 4を用いているが、それによる影響はほとんど生じない。

次に、本発明の他の実施形態におけるガス発生器について、第 5図を参照しつつ説明する。

第 5図に示すガス発生器 P 2において、第 4図に示すガス発生器 P 1 と異なる点は、仕切板 4 5によってフィルタ室を分割した点であり、分割された各フィルタ室 3 5 a、 3 5 bの仕切板 4 5の反対側は第 4図に示すガス発生器 P 1と同様の構造である。即ち、ガス発生器 P 2は、 2 つのガス発生器 P 1を蓋板 3 6同士を共通の部材として一体ィ匕しものといえるので、 2つの燃焼室、フィルタ室、仕切板、仕切板に設けられたガス通過孔を、ガス発生器 P 2の仕切板 4 5から両軸端にそれぞれ向つてガス発生器 P 1相当構造で区別して、 3 8 aおよび 3 8 b、 3 5 aおよび 3 5 b、 3 7 aおよび 3 7 b、 4 2 aおよび 4 2 bと、それぞれ符号を付し、外筒材 3 2に設けられるガス放出孔 1 1についても、フィルタ室 3 5 aに連通するものをガス放出孔 1 1 a、フイノレタ室 3 5 bに連通するものをガス放出孔 1 1 bと符号を付した他は、第 4図のガス発生器 P 1と同様であるため、同じ符号を付して詳細説明を省略する。ガス発生器 P 2では、燃焼室 3 8 aを画成する第 1の隔壁となる仕切扳 3 7 aに設けられたガス通過孔 4 2 aによって第 1ガス流量規制手段 aが、同様に、燃焼室 3 8 bを画成する第 1の隔壁となる仕切板 3 7 b に設けられたガス通過孔 4 2 bによって第 1ガス流量規制手段 bがそれぞれ形成されている。また、燃焼室 38 a外側において仕切板 37 aとともにフィルタ室 35 aを画成する第 2の隔壁となる外筒材 32に設けられた複数のガス放出孔 11 aによって第 2ガス流量規制手段 a力同様に、第 2ガス流量規制手段 bがそれぞれ形成されている。そして、第 1ガス流量規制手段 aの開口面積 S 1と第 2ガス流量規制手段 aの開口面積 S 2の関係および第 1ガス流量規制手段 bの開口面積 S 1と第 2ガス流量規制手段 bの開口面積 S 2の関係のどちら力、好ましくは双方が、 S 1≤S 2< 1. 5 X S 1, 又-は、 S 2≤S 1 < 1. 5 XS 2、となるように調製されている。

そのため、ガス発生器 P 2は、 60リツトノレタンクテストにおいて、圧力が直線的に立ち上がり、エアバッグ用ガス発生器として最適なガス放出性能を発揮する。また、ガス発生器 P 2では燃焼に伴う燃焼面積の減少が顕著なタブレツト型のガス発生剤 4を用いているが、それによる影響はほとんど生じない。

なお、上記の第 1図〜第 5図に示すガス発生器 D 1〜D 3、 P 1〜P 2では、ガス癸生剤とし Tは固体のガス発生剤を採用した例（パイ口方式）を示したが、本発明はこれに限定されるものではなく、前述の通り、固体ガス発生剤と不活性気体を採用するいわゆるハイプリッド方式や、固体ガス発生剤と酸化性ガス、可燃性気体、可燃性の液体などを採用することができる。本発明では、ガス発生剤としてはパイ口方式を採用するのが好ましい。

また、上記の第 1図〜第 5図に示すガス発生器 D 1~D 3、 P 1〜P 2では、ガス流量規制手段のいずれか（但し、複数のガス通過孔又は複数のガス放出孔からなるガス流量規制手段）に開口面積調整手段を設けることができ、これにより温度変化の少ないガス発生器の燃焼性能が得られる。 (実施例）

以下、本発明の効果を実施例により更に詳細に説明する。

使用したガス発生器：第 4図に示すガス発生器 P 1

使用したガス発生剤：

含窒素有機化合物成分として硝酸グァニジン： 52. 9重暈部（5 0 %粒径、 20 ^m) 、酸化剤成分として硝酸ストロンチウム： 30. 8重量部 ( 50 %粒径、 13 _μ m) 、及び塩基性硝酸銅： 10. 9重量部（50%粒径 10 m) _N バインダとして合成ヒドロタルサイト： 2, 7重量部 ( 50 %粒径、 10 μ m) を V型混合機により乾式混合して混合物を得た。次に、シラン化合物として N— — （アミノエチル） -γ ーァミノプロピルトリメトキシシラン： 2. 7重量部を、前記混合物に対して、 10重量％の水で希釈し、この水溶液を噴霧しながら前記混合物に添加し、その後湿式造粒を行い、粒径 1 mm以下の顆粒状にし、この顆粒を 90でで 15時間乾燥した後、回転式打錠機で直径 5 mm, 高さ 1. 5 mmの形状にプレス成形し、その後、 105°Cで 15時間乾燥させたガス発生剤（錠剤）。 '

使用したガス発生剤重量： 100 g

使用したフィルタ重量： 250 g

使用したェンハンサ剤： BZKN0₃；重量： 2. 0 g

以上の条件で、ガス発生器 P 1の燃焼室 38を画成する第 1の隔壁となる仕切板 37に設けられたガス通過孔 42の開口面積（第 1ガズ流量規制手段の開口面積 S 1 ) と、燃焼室 38 則において仕切板 37とともにフィルタ室 35を画成する第 2の隔壁となる外筒材 32に設けられた複数のガス放出孔 11の開口面積（第 2ガス流量規制手段の開口面積 S 2) を、第 10図のように調製し、実施例 1及ぴ 2並びに比較例 1及び 2とした。 ' 6 0 リツトゾレタンクテスト：

実施例 1〜 2及び比較例 1〜 2のガス発生器について 6 0リツトルタンクテストを行った。その結果を、第 1 1図及び第 6図〜第 9図（実施例 1については第 6図、実施例 2については第 7図、比較例 1については第 8図、比較例 2については第 9図）に示す。

第 1 1図及び第 6図〜第 9図の結果から、実施例、比較例はいずれもタンク最大圧力 P m a Xがおよそ 4 0 0 k P aであるのに対して、実施. 例の場合は、タンク最大圧力に達するまでの時間 t P m a X力 5 0〜 6 O m sの間になつているのに対して、比較例は 8 0〜9 0 m sである。また、実施例においては、 2 O ni sにおけるタンク圧力 P t 2 0が 1 6 0 k P a程度であるのに対して、比較例ではそれ以上となっている。これは、実施例において、タンクテストにおけるタンク圧力カープがより直線状になっていることを示しており、ガス発生器として最適なガス放出性能を発揮することがわかった。産業上の利用可能性

以上の説明から明らかなように、本宪明のガス発生器は、低コストで、ソフトインフレーションを可能にし、かつ広い温度範囲で安定した出力の作動を実現する。

Claims

請求の範囲 '

1 . 2つ又は 3つ以上の隔壁によつて画成される 2つ又は 3つ以上の室を有し、前記室の少なくとも 1つにはガス発生剤が備えられており、各隔壁には該隔壁に設けられた 1つ又は 2つ以上の孔からなるガス流量規制手段が形成されているガス発生器であって、

ガス発生剤から生じたガスが燃焼室からガス発生器外部に放出される経路上には 2つ又は 3つ以上のガス流量規制手段が配置され、各ガス流量規制手段の開口面積（ガス流量規制手段を構成する前記孔の総開口面積）のうち、一番小さいものを Aとした場合、その次に大きな開口面積 Bが次の（1 ) 式の関係を満たすものであることを特徴とするガス発生

A≤B < 1 . 5 A ( 1 ) 式

2 . 前記ガス流量規制手段開口面積 Bが A〜l . 3 Aに調整されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のガス発生器。

3 . 前記ガス流量規制手段の開口面積 Aを有する孔もしくは Bを有する孔カ S、前記室から前記ガス発生器外に連通することを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のガス発生器。 -

4 . 前記ガス発生剤の少なくとも一部が固体のガス発生剤によりなり、前記燃焼室には、ガス発生剤が燃焼した際の固体残渣を捕集する手段が設けられていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のガス発生

5 . 前記固体残渣を捕集する手段が平織り金網、エキスパンドメタル、パンチングプレートであることを特徴とする請求の範囲第 4項に記載のガス発生器。

6 . 前記ガス流量規制手段のいずれかに、圧力により.開口面積を調整する手段が設けられていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のガス発生器。

7. 前記圧力により開口面積を調整する手段が、ガス流量規制手段に貼り付けられたシールテープの破断圧力を変化させることにより作用することを特徴とする請求の範囲第 6項に記載のガス発生器。

8. 前記圧力により開口面積を調整する手段が、開口面積の異なるガス流量規制手段を組み合わせることにより作用することを特徴とする請求の範囲第 6項に記載のガス発生器。

9. 前記ガス発生剤の少なくとも一部が固体のガス発生剤によりなり、該固体のガス発生剤において

とした場合に、

z = 0. 4のときに、 F (z) =0. 6〜0. 9

z = 0. 6のときに、 F (z) =0. 5〜0. 8

になるように形状が調整されていることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のガス発生器。

10. 前記ガス発生剤は、打錠により成形されており、その形状が、円柱、あるいはタブレツト状であることを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のガス発生器。

1 1. 前記ガス発生剤は、燃料として含窒素有機化合物、酸化剤として無機化合物を少なくとも含むことを特徴とする請求の範囲第 1項に記載のガス発生器。

12. 2つ又は 3つ以上の隔壁によって画成される 2つ又は 3つ以上の室を有し、前記室の少なくとも 1つにはガス発生剤が備えられており、各隔壁には該隔壁に設けられた 1つ又は 2つ以上の孔からなるガス流量規制手段が形成されているガス発生器であって、ガス発生剤から生じたガスが燃焼室からガス発生器外部に放出される経路上には 2つ又は 3つ以上のガス流量規制手段が配置され、各ガス流量規制手段の開口面積（ガス流量規制手段を構成する前記孔の総開口面積) のうち、一番小さいものを Aとした場合、その次に大きな開口面積 Bが A〜l . 3 Aに調整されていることを特徴とするガス発生器。

1 3 . 前記ガス流量規制手段の開口面積 Aを有する孔もしくは Bを有する孔が、前記室から前記ガス発生器外に連通することを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載のガス発生器。 '

1 4 . '前記ガス発生剤の少なくとも一部が固体のガス発生剤によりなり、前記燃焼室には、ガス発生剤が燃焼した際の固体残渣を捕集する手段が設けられていることを特徴とする請求の範囲第 1 3項に記載のガス

1 5 . 前記固体残渣を捕集する手段が平織り金網、ェ：

ル、パンチングプレートであることを特徴とする請求の範囲第 1 4項に記載のガス発生器。

1 6 . 前記ガス流量規制手段のいずれかに、圧力により開口面積を調整する手段が設けられていることを特徴とする請求の範囲第 1 2項に記載のガス発生器。

1 7 . 前記圧力により開口面積を調整する手段が、ガス流量規制手段に貼り付けられたシールテープの破断圧力を変化させることにより作用することを特徴とする請求の範囲第 1 6項に記載のガス発生器。

1 8 . 前記圧力により開口面積を調整する手段が、開口面積の異なるガス流量規制手段を組み合わせることにより作用することを特徴とする請求の範囲第 1 7項に記載のガス発生器。

1 9 . 前記ガス発生剤の少なくとも一部が固体のガス発生剤によりなり、該固体のガス発生剤において F (z) =ガス発生剤燃焼表面積 Zガス発生剤初期表面積 z =ガス発生剤燃焼重量/ガス発生剤初期重量

とした場合に、，

z = 0. 4のときに、 F (z) =0. 6〜0. 9

z=0. 6のときに、 F (z) =0. 5〜0. 8

になるように形状が調整されていることを特徴とする請求の範囲第 12 項に記載のガス発生器。

20. 前記ガス発生剤は、打錠により成形されており、その形状が、円柱、あるいはタプレツト状であることを特徴とする請求の範囲第 12 項に記載のガス発生器。

21. 前記ガス発生剤は、燃料として含窒素有機化合物、酸化剤として無機化合物を少なくとも含むことを特徴とする請求の範囲第 12項に記載のガス発生器。