(57)【要約】    【課題】  軽量且つ簡易な構造でありながらも、作動開始後、迅速にエアバッグ膨張用のガスを放出することのできるガス発生器の提供。    【解決手段】  燃焼室に収容された燃焼前のガス発生剤の表面積の合計をＡ（ｃｍ２）とし、物理変化及び化学変化を起こさない容積１０ｃｃの密閉容器内において、２０℃の環境温度下で作動させたときの点火手段の出力Ｐ（Ｐａ）とすると、点火手段の出力Ｐ（Ｐａ）に対する、ガス発生剤の表面積の合計Ａ（ｃｍ２）の割合（Ａ／Ｐ）が、６×１０−５ｃｍ２／Ｐａ以下であるエアバッグ用ガス発生器。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
外郭容器を構成するハウジング内に設けられた燃焼室内に、燃焼によってエアバッグ膨張用のガスを発生する粒状のガス発生剤を収容すると共に、該ガス発生剤を着火させる点火手段を備えてなるガス発生器であって、
前記粒状のガス発生剤は、単位重量あたりの表面積が２０〜４０ｃｍ２／ｇであり、
燃焼室に収容された燃焼前のガス発生剤の表面積の合計をＡ（ｃｍ２）とし、
物理変化及び化学変化を起こさない容積１０ｃｃの密閉容器内において、２０℃の環境温度下で作動させたときの点火手段の出力Ｐ（Ｐａ）とすると、
点火手段の出力Ｐ（Ｐａ）に対する、ガス発生剤の表面積の合計Ａ（ｃｍ２）の割合（Ａ／Ｐ）が、６×１０−５ｃｍ２／Ｐａ以下であるエアバッグ用ガス発生器。
【請求項２】
前記燃焼室は筒状であって、前記ガス発生器は、当該燃焼室内のガスの流れ方向を決定するガス放出口を備えており、
前記点火手段は筒状の燃焼室の軸方向一端部近傍に配置され、前記ガス放出口は燃焼室の反対端部近傍に配置され、
ガス発生剤の燃焼によって生じる燃焼ガスは、燃焼室の軸方向一端側から、反対端部側に向かって流れる請求項１に記載のガス発生器。
【請求項３】
前記燃焼室は、ガス発生剤の燃焼前後において同じ空間容積を保持する請求項１または２に記載のガス発生器。
【請求項４】
前記粒状のガス発生剤は、一粒の最小厚みが０．３〜２．５ｍｍである請求項１〜３いずれか一項に記載のガス発生器。
【請求項５】
前記点火手段は電気式点火器のみからなるか、又は電気式点火器と伝火薬とからなり、当該点火手段は、前記ガス発生剤と直接接触した状態で配置される請求項１〜４いずれか一項に記載のガス発生器。
【請求項６】
前記点火手段は電気式点火器のみからなるか、又は電気式点火器と伝火薬とからなり、前記点火手段から発生した火炎、衝撃波及び高温ガスの少なくとも何れかがガス発生剤に向かって流れる経路には、実質的にその流れを阻害するものが存在しない請求項１〜４いずれか一項に記載のガス発生器。
【請求項７】
タンク燃焼試験におけるタンク圧の立ち上がり開始時間が、点火器通電後３ｍｓｅｃ以内である請求項１〜６のいずれか一項に記載のガス発生器。
【請求項８】
前記粒状のガス発生剤は、そのガス発生量が１．５モル／１００ｇ以上である請求項１〜７の何れか一項に記載のガス発生器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、自動車両に搭載するエアバッグシステムに使用するのに適したガス発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両衝突の際に乗員を保護するエアバッグは、衝突衝撃感知後に、迅速にガスを排出してエアバッグを膨張させる機能を有する必要がある。特に側面衝突用エアバッグシステムは車両構成物と乗員との隙間が狭い所にエアバッグを膨張させなければならないことから、それに組み込まれるガス発生器は、衝突感知後からガス排出開始までの時間を短かくする必要がある。
【０００３】
従来、このような迅速なガス排出を満足させるガス発生器としては、ストアードガスタイプのガス発生器、或いはハイブリッドタイプのガス発生器が知られている。これらのガス発生器は、加圧ガスをボトル内に封入すると共に、その出口を破裂板で閉塞し、その破裂板を適宜破壊手段で破壊することにより、その後直ちにガスを排出することができるものとなっている。
【０００４】
しかし、ストアードタイプ、あるいはハイブリッドタイプのガス発生器では、加圧ガスを貯蔵する関係上、ボトル（容器）は十分な耐圧性を備えなければ成らず、その結果、容器の肉厚が厚くなって重量が増加してしまい、また内部構造が複雑になるなどのデメリットがある。
【０００５】
一方、従来から、軽量、小型化されたガス発生器として、固形のガス発生剤を燃焼させてエアバッグ膨張用のガスを発生させるパイロ式ガス発生器が知られている。併しながら、パイロ式ガス発生器は、点火器の作動によって固形ガス発生剤を燃焼させ、ガス発生剤の燃焼によってエアバッグ膨張用のガスを発生させるものであることから、ガス排出開始まで時間がかかり、迅速にガスを発生させなければならないエアバッグシステムに対しては必ずしも好適なものとは言えない。
【０００６】
なお本発明に関連する従来技術を以下に示す。
【特許文献１】米国特許第５，４４３，２８６号公報
【特許文献２】特開平７−２５３０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、軽量且つ簡易な構造でありながらも、作動開始後、迅速にエアバッグ膨張用のガスを放出することのできるガス発生器の提供を課題とする。
【０００８】
また本発明は、迅速にガス発生するパイロ式ガス発生器、特に側突用エアバッグシステムなど、ガス発生の開始及び完了を迅速に行うことのできるガス発生器の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するため、本発明はガス発生器ハウジング内に配置された固形のガス発生剤を燃焼させる為に、出力の高い点火手段を用い、点火手段の作動によってガス発生剤を粉砕して燃焼表面積を広げて燃焼性能を向上させ、これによりエアバッグ膨張用ガスを迅速に発生させ、またガスの放出を迅速に完了させることのできるガス発生器を提供する。
【００１０】
即ち本発明は、上記課題を解決するため、外郭容器を構成するハウジング内に設けられた燃焼室内に、燃焼によってエアバッグ膨張用のガスを発生する粒状のガス発生剤を収容すると共に、該ガス発生剤を着火させる点火手段を備えてなるガス発生器であって、前記粒状のガス発生剤は、単位重量あたりの表面積が２０〜４０ｃｍ２／ｇであり、燃焼室に収容された燃焼前のガス発生剤の表面積の合計をＡ（ｃｍ２）とし、物理変化及び化学変化を起こさない容積１０ｃｃの密閉容器内において、２０℃の環境温度下で作動させたときの点火手段の出力Ｐ（Ｐａ）とすると、前記点火手段の出力Ｐ（Ｐａ）に対する、前記ガス発生剤の表面積の合計Ａ（ｃｍ２）の割合（Ａ／Ｐ）が、６×１０−５ｃｍ２／Ｐａ以下であるエアバッグ用ガス発生器を提供する。
【００１１】
上記ガス発生器に使用されるガス発生剤は、粒状であって、ハウジング内に設けられた燃焼室に配置されている。本明細書において、粒状とは、例えばペレット形状、単孔形状、多孔形状等、一定の形態を有する粒子状の意味である。またガス発生剤が単孔形状、多孔形状の粒子に形成されている場合、一般には孔がガス発生剤を貫通することになるが、貫通しない程度の穴として形成されていても良い。粒状に形成されているガス発生剤は、その粒径が小さい場合、究極的には粉状体となっている場合には、ガス発生器の組み立てに際して粉塵の発生など取り扱いが難しくなる。依って、本発明における粒状のガス発生剤とは、望ましくは粒径が０．３ｍｍ以上の粒子状のガス発生剤が使用される。
【００１２】
燃焼室に収容された燃焼前のガス発生剤の表面積の合計Ａ（ｃｍ２）は、燃焼前（即ちガス発生器の作動前）に燃焼室内に存在する全ての粒状ガス発生剤の表面積の合計（全燃焼表面積）であり、一粒のガス発生剤の表面積と、燃焼室内に充填されたガス発生剤粒子の数との積として算出される。
【００１３】
上記ガス発生剤は、燃焼によってエアバッグ膨張用のガスを発生させるものであれば良く、一種類のガス発生剤を燃焼室に配置する他、異なるガス発生剤（組成、組成比、形状、寸法など）を組み合わせて燃焼室に配置することもできる（即ち、バッグ膨張用のガスを発生する限りにおいては、組成や形状などが異なっても、ガス発生剤である点において何ら変わらない）。異なるガス発生剤を組み合わせて使用する場合、その燃焼表面積は当該異なるガス発生剤をも含んだ全てのガス発生剤の表面積によって判断される。
【００１４】
また従来の伝火薬として用いられているボロン硝石等の全部又は一部に変えて、エアバッグ膨張用のガスを生じさせると共に、点火器から出力されるエネルギーを増幅させる薬剤（例えば燃料としてニトログアニジンを含む薬剤）が使用されている場合であっても、当該薬剤がエアバッグ膨張用のガスをも生じさせる限りにおいて、本発明においては、ガス発生剤に含まれる。即ち、専ら点火器の出力エネルギーを増幅させる為にだけ使用される薬剤（ボロン硝石を含有する薬剤など）は、後述の点火手段の一部（即ち、伝火薬）と判断されるが、エアバッグ膨張用のガスをも生じさせる場合には、ガス発生剤として判断されることになり、その判断基準は、燃焼によって発生するガスの発生量が、１．５モル／１００ｇ以上かどうかによって行うことができる。即ち、ガス発生量が１．５モル／１００ｇ以上の薬剤はガス発生剤と判断され、ガス発生量が１．５モル／１００ｇ未満の薬剤は点火手段の一部（即ち、伝火薬）と判断される。
【００１５】
また本発明に使用されるガス発生剤は、その破壊強度が１kgf以上であることが望ましい。茲に規定する破壊強度は、ガス発生剤に対して、くさび状に形成された治具の尖った先端を押し付け、ガス発生剤が割れた時点で当該治具にかけた力の大きさとして測定される。ガス発生剤の如何なる部位又は向きに力を加えるか（即ち、治具を押し付けるか）によって破壊強度が変わる場合は、その内の最も弱い値をそのガス発生剤の破壊強度とする。
【００１６】
上記ガス発生剤は、点火手段によって着火・燃焼される。この点火手段は、少なくとも、電気式点火器を含んで構成され、必要に応じて点火器の作動エネルギーを増幅させるための伝火薬を組み合わせて構成される。係る点火手段の出力は、物理変化及び化学変化を起こさない容積１０ｃｃの密閉容器内において、２０℃の環境温度下で作動させたときに発生する密閉容器内の圧力Ｐ（Ｐａ）として特定される。例えば、点火手段が電気式点火器だけで構成されている場合、この点火器を直接、容積１０ｃｃの密閉容器に密封して、２０℃の環境温度で作動させたときの、該容器内部の圧力変化として測定することができ、一方、点火手段が電気式点火器と伝火薬とで構成される場合には、適宜容積（例えば５０ｃｃ）の密閉容器内に、ガス発生器内に配置されるのと同じ状態で電気式点火器と伝火薬とを配置し、そして２０℃の環境温度で作動させたときの、該容器内部の圧力変化として測定した値を、１０ｃｃ容積で実施した場合に換算することで測定することができる。即ち、本明細書における点火手段の出力及び発生エネルギーは、主として作動に際して発生させる圧力値に基づいて判断される。この点火手段の出力を測定するのに使用される密閉容器は、点火手段の作動によって変形、燃焼、破壊等を起こさないものが使用される。
【００１７】
ここで、点火手段に含まれることのある伝火薬は、前述の如く、専ら電気式点火器の出力を増幅させることを目的として使用されるものであり、一般には、ボロン硝石等を含有して形成されたものが該当する。
【００１８】
かかる伝火薬がエアバッグ膨張用のガスをも生じさせる場合、本発明においては前記の如くガス発生剤として判断されることになるが、電気式点火器の出力を増幅させる機能ををも有する点で、専らエアバッグ膨張用のガスを発生させるだけのガス発生剤（主剤としてのガス発生剤）とは異なる。そこで、このようなエアバッグ膨張用のガスを生じさせ、且つ電気式点火器の出力を増幅させるガス発生剤を本明細書における説明の便宜上「伝火薬兼用型ガス発生剤」とすると、この「伝火薬兼用型ガス発生剤」と、主剤としてのガス発生剤とは、組成、組成比、形状、寸法などが同一でもよく、異なっていても良い。但し伝火薬兼用型ガス発生剤は、主剤のガス発生剤よりも燃焼温度が高いものである方が、主剤の着火性能の面から好ましい。主剤のガス発生剤よりも燃焼温度が高い伝火薬兼用型ガス発生剤を使用する場合、当該伝火薬兼用型ガス発生剤の使用量をできるだけ少なくすれば、排出されるガスの温度を低く抑えることができるため好ましく、更に主剤のガス発生剤の充填量を伝火薬兼用型ガス発生剤の充填量よりも多くしておけば、全体の排出ガス温度を低く抑えると同時に十分なガス発生量を確保できるため好ましい。
【００１９】
伝火薬兼用型ガス発生剤と、主剤としてのガス発生剤は、燃焼室内に混合して配置することができる他、それぞれを分けて配置することができる。
【００２０】
伝火薬兼用型ガス発生剤と、主剤としてのガス発生剤を燃焼室内に混合して配置する場合、両者を均一に混合して燃焼室全体に配置したり、或いは点火器近傍には伝火薬用ガス発生剤を多く存在させ、そこから遠ざかるにしたがって主剤の割合を増やしながら混合して配置することが可能である。
【００２１】
また、伝火薬兼用型ガス発生剤と、主剤としてのガス発生剤を、燃焼室内にそれぞれ分けて配置する場合、両者の間には分離部材を設けることができる。但し、この場合に使用される分離部材は、本発明の主旨から、燃焼中に完全に両者を仕切るものでないものではないことが望ましい。即ち、かかる分離部材は、作動前に単に両ガス発生剤を仕切るのが目的であり、ガス発生器作動のいずれかの時点で両室を連通させるものが望ましく、また発生した衝撃波が主剤にも届きやすいように、点火器の着火の際に、焼尽、変形、破壊などして、ガスの流れを阻害するものではないものが望ましい。このような分離部材としては、アルミニウムの箔を用いたり、シリコーンのクッションを配置したりすることができる。
【００２２】
なお上記の如く伝火薬兼用型ガス発生剤を使用する場合であっても、この伝火薬兼用型ガス発生剤は、本発明においてはガス発生剤と判断されることから、結局二種類のガス発生剤を使用したのと同様に考えられる。
【００２３】
そして本発明のガス発生器は、前記ガス発生剤の表面積の合計Ａ（ｃｍ２）との関係において、比較的高い出力Ｐ（Ｐａ）の点火手段を用いるものであり、点火手段の出力Ｐ（Ｐａ）に対する、前記ガス発生剤の表面積の合計Ａ（ｃｍ２）の割合（Ａ／Ｐ）を、６×１０−５ｃｍ２／Ｐａ以下とするものである。
【００２４】
かかる本発明において、点火手段は出力の高いものを使用することが望ましく、例えば環境温度２０℃で、容積１０ｃｃの密閉容器内で作動させたときの容器内圧力上昇が３ＭＰａ以上、特に３．５ＭＰａ以上、更に４ＭＰａ以上の出力を有するものが好適に使用される。
【００２５】
例えば、点火手段が電気式点火器だけで構成される場合、当該点火器自体の出力が高いことが望ましく、このような出力の高い点火器は、その中に収容される着火薬の材料及び量を調整することにより実現する事ができ、例えばジルコニウムと過塩素酸カリウムを含有する組成物（即ち、着火薬）を１００ｍｇ以上用いることにより実現することができる。また点火手段が電気式点火器と伝火薬とを含んで構成される場合、前記の出力の高い点火器を用いるか、或いは組成物中にボロン硝石を３０〜１００重量％含有して成る伝火薬を、０．５〜４ｇ使用することによって高出力のものとすることができる。なお、ここで着火薬とは点火器中に収容されている薬剤のことであり、この薬剤は、電気的な作動信号を受けて発熱した電気的抵抗体によって着火され、燃焼するものとして、点火器の内側に配置されている。
【００２６】
上記のような高い出力の点火手段を使用することで、点火手段の作動の際に（場合によっては点火器からの燃焼性生物のみで）燃焼室内部の圧力上昇を素早く行うことができ、その結果、燃焼室外へのガスの排出を迅速に行うことができる。またハウジングに設けられるガス排出口が防湿目的のテープで閉塞されている場合には、そのテープを素早く破ることができ、その結果、エアバッグの展開を、ガス発生器の作動開始後、早期に開始することができる。この様な効果が得られるのは、点火器に使用される着火薬、例えばジルコニウムと過塩素酸カリウムとの混合物（以下「ＺＰＰ」）も、燃焼によって少量のガスや熱を放出するため、この着火薬の使用量（充填量）を増やせば、ハウジング内部の圧力を上昇させることができる為である。
【００２７】
さらに、着火薬の使用量（充填量）を増やすことで出力を高めた点火手段では、その作動時乃至は着火時に大きな衝撃を生じさせ、これがガス発生剤の少なくとも一部を破壊して、燃焼表面積を増やすように作用する。したがってガス発生剤の燃焼の開始は速やかに行われ、焼尽も迅速に行われる。即ち、エアバッグを膨張させる為のガスの発生も、ガス発生器の作動開始後、迅速に行われ、またガス排出の完了も同じく迅速に行われる。
【００２８】
なお、本発明のガス発生器は、側面衝突から乗員を保護するエアバッグシステム（サイドエアバッグシステム）に使用するのに好適なガス発生器となるが、当然の事ながら、カーテン用エアバッグシステム、ニーボルスター用エアバッグシステム、あるいは運転席用エアバッグシステム、助手席用エアバッグシステムに使用されるガス発生器としても使用することができる。
【００２９】
上記本発明に係るガス発生器では、燃焼室を筒状に確保し、また当該燃焼室内のガスの流れ方向を決定するガス放出口を設け、点火手段を筒状の燃焼室の軸方向一端部近傍に配置すると共に、ガス放出口を燃焼室の反対端部近傍に配置し、ガス発生剤の燃焼によって生じる燃焼ガスが燃焼室の軸方向一端側から反対端部側に向かって流れるガス発生器とすることが望ましい。
【００３０】
筒状に形成された燃焼室の一端部近傍に点火手段を配置し、ガスの放出口を反対端部近傍に配置することで、点火手段からの着火火炎、高温ガスなどは燃焼室内全体に届きやすくなる。依って、かかる機能を担保し得る限り、点火手段は筒状の燃焼室の一端部端面に配置する他、一端部に近隣する周壁面に配置しても良く、同じようにガス放出口は燃焼室の反対端部の端面に形成する他、反対端部近隣の周壁面に形成しても良い。
【００３１】
上記ガス放出口は、一般にはエアバッグと燃焼室とを仕切る壁に設けられた貫通孔が該当するが、その他にも、ハウジング内部の他の室（例えばフィルタ室）と燃焼室とを仕切る壁に設けられた貫通孔をガス放出口としても良い。即ち、当該ガス放出口は、燃焼室内で発生するガスが、燃焼室から直接向かう貫通孔が該当する。かかる燃焼室は筒状に形成されることが望ましく、この筒状とは断面が円径を有する円筒形状のみならず、断面が楕円形、多角形の如く各種の形状に形成された筒状、又は大凡筒状（鼓形状を含む）のものが含まれる。
【００３２】
さらに本発明のガス発生器では、ガス発生剤の燃焼前後において、燃焼室が同じ空間容積を保持することが望ましい。即ち、ハウジング内に燃焼室が拡張し得るような空間を設けないことにより、余分な空間を排除することができ、ガス発生剤の燃焼性能を維持あるいは向上させることができる。また、仮に燃焼室内部に余分な空間が形成され得る状態であれば、ガス発生剤の迅速な着火及び燃焼の終了に影響を与える可能性がある。したがって、燃焼室内部に配置されているガス発生剤は、燃焼が完了する間、燃焼室内部に留まっているか、或いは燃焼室自体の容積が変化しないことが好ましい。
【００３３】
またガス発生剤の燃焼前後において、燃焼室が同じ空間容積を保持するガス発生器においては、ガス発生器に必要な構成部品を密に配置することができ、その結果ガス発生器の小型化を実現することもできる。特にガス発生剤を、燃焼室内に隙間なく充填することで、燃焼室内部の不要な空間が減少され、サイドエアバッグシステムなど比較的狭い空間に取り付ける必要のある小型のガス発生器に適したものとなる。
【００３４】
さらに本発明のガス発生器において、前記燃焼室に充填される粒状のガス発生剤は、単位重量あたりの表面積が２０〜４０ｃｍ２／ｇで、一粒の最小厚みが０．３〜２．５ｍｍであることが好ましい。
【００３５】
本発明のガス発生器は、その作動時に、点火手段の出力によってガス発生剤の少なくとも一部を粉砕するものであることから、作動前にある程度の燃焼表面積を有するものであると、粉砕後により多くの燃焼表面積が形成され易く好ましい。更に、衝撃波の影響も受けやすく、粉砕されやすいため好ましい。厚みは、厚いと割れにくく、薄いと反対に割れ易いため、上記範囲であることが好ましい。この為、点火手段の出力Ｐ（Ｐａ）とガス発生剤一粒の最小厚みＷ（ｍｍ）との比（Ｗ／Ｐ）は、４×１０−８〜８×１０−７ｍｍ／Ｐａであることが好ましい。なお、当該点火手段の出力Ｐは、前記の通り物理変化及び化学変化を起こさない容積１０ｃｃの密閉容器内において、２０℃の環境温度下で作動させたときに発生する出力Ｐ（Ｐａ）として測定できる。
【００３６】
さらに本発明のガス発生器では、前記点火手段が電気式点火器のみからなるか、又は電気式点火器と伝火薬とからなり、当該点火手段を、前記ガス発生剤と直接接触した状態で配置することで、ガス発生器の内部構造を単純化でき、軽量且つ小型のガス発生器とすることができる。また電気式点火器とガス発生剤が直接接触することで、ガス発生剤の着火性能を向上させることから、早期に燃焼を開始させるガス発生器には好適である。
【００３７】
さらに本発明のガス発生器では、前記点火手段が電気式点火器のみからなるか、又は電気式点火器と伝火薬とからなり、前記点火手段から発生した火炎、衝撃波及び高温ガスの少なくとも何れかがガス発生剤に向かって流れる経路には、実質的にその流れを阻害するものを存在させずに形成することが望ましい。
【００３８】
さらに本発明のガス発生器は、タンク燃焼試験におけるタンク圧の立ち上がり開始時間が、点火器通電後３ｍｓｅｃ以内となるように構成されていることが望ましい。
【００３９】
上記タンク燃焼試験 とは以下に示す方法により行った試験であり、タンク圧は以下のタンク燃焼試験によって測定することができる。
＜タンク燃焼試験 ＞
内容積60リットルの剛体からなるタンク（試験中、物理変化及び化学変化を起こさないタンク）内に、ガス発生剤成型体を充填したインフレータを固定し、室温においてタンクを密閉後、外部着火電気回路に接続する。別にタンクに設置された圧力トランスデューサーにより、着火電気回路スイッチを入れた時間（即ち点火器に通電した時間）を０として、タンク内の圧力上昇変化を時間０〜200 ミリ秒の間測定する。各測定データをコンピュータ処理により最終的にタンク圧力／時間曲線（「タンクカーブ」とも云う）として、ガス発生剤成型体の性能を評価する曲線を得る。なお、このタンク燃焼試験は、常温（２０℃）、常圧下で実施される。
【００４０】
本発明のガス発生器は、特に、点火器の作動開始後、迅速にガスを発生させ、且つ短時間でガスの発生を完了させ得る事が望ましく、依って上記のタンク燃焼試験に於いては、タンクカーブが点火器に通電後迅速に立ち上がり、且つ最大圧到達時間までの時間も短いことが望ましい。従って、本発明に於いては、上記タンク燃焼試験で得られたタンクカーブにおいて、点火器に通電後５ミリ秒の時点におけるタンク内圧が、タンク内圧力の最大値（タンクカーブの最大値）の約１５％以上で、点火器に通電後１０ミリ秒の時点におけるタンク内圧が、タンク内圧力の最大値（タンクカーブの最大値）の約７０％以上であるガス発生器が好ましい。
【００４１】
上記タンク燃焼試験におけるタンク圧の立ち上がり開始時間を、点火器通電後３ｍｓｅｃ以内とする事のできるガス発生器、或いはガスの排出完了時間が、点火器通電後２５ミリ秒以内とすることのできるガス発生器は、例えば後述の実施の形態に示すガス発生器により実現することができる。なお、ガスの排出完了時間とは、上記タンク燃焼試験の結果得られるタンクカーブが最大値に達した時の時間である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
以下、図面に基づき本発明のガス発生器の好ましい実施態様を説明する。
【００４３】
図１は、本実施の形態に係るガス発生器の軸方向に沿う断面図であり、特にサイドエアバッグシステムに使用するのに適したガス発生器を示している。
【００４４】
この図に示すガス発生器では、円筒状に形成したハウジング1は、その軸方向一端部側が点火器2を収容した点火器カラー6によって閉塞されており、他端側は閉塞部材１０によって閉塞されている。このようにして形成されたハウジング1内の密閉空間内には、中空円筒状のフィルタ手段5を、ハウジング1の内周面との間に一定の間隔9を確保して対向状に設置し、このフィルタ手段5の径方向内側を燃焼室4としている。この燃焼室4内には、２種類のガス発生剤3a,3bが充填されており、それぞれのガス発生剤3a,3bが充填される空間は、相互にシリコーンクッションからなる分離部材7で仕切られている。但しこの分離部材7は、作動前に単にガス発生剤3a,3bの収容空間を仕切るのが目的であり、点火器2の着火の際に、焼尽、変形、破壊して、ガスの流れを阻害しないものとなっている。そして燃焼室4中、分離部材7で仕切られた点火器2が存在する側の空間（以下、第１空間4a）には、ニトログアニジンを燃料成分とする円柱状のガス発生剤3aが充填され、分離部材7で仕切られたもう一つの空間（以下、第２空間4b）には、硝酸グアニジンを主成分とする単孔円筒状のガス発生剤3bが充填されている。
【００４５】
第１空間4aに存在する円柱状のガス発生剤3aは、外径が１．５５ｍｍ、長さが１．５ｍｍであることから、その一粒あたりの表面積は０．１１ｃｍ２であり、一個あたりの質量が４．２×１０−３ｇで、第１空間4a内に全体で２．６ｇ充填されている事から、当該第１空間4a内に全部で６１９粒充填されている。依って、この円筒状のガス発生剤3aは、全体として６８．１ｃｍ２の燃焼表面積となっており、また単位重量あたりの表面積は、２６ｃｍ２／ｇとなっている。
【００４６】
一方、第２空間4bに存在する単孔円筒状のガス発生剤3bは、外径が１．８ｍｍ、内径が０．７ｍｍ、長さが１．９ｍｍであることから、その一粒あたりの表面積は０．１９２ｃｍ２であり、一個あたりの質量が８×１０−３ｇで、第２空間4b内に全体で５ｇ充填されている事から、当該第２空間4b内に全部で６２５粒充填されている。依って、この円筒状のガス発生剤3bは、全体として１２０ｃｍ２の燃焼表面積となっており、また単位重量あたりの表面積は、２４ｃｍ２／ｇとなっている。
【００４７】
以上より、本実施の形態においては、燃焼室4全体として、ガス発生剤3の燃焼表面積（全ガス発生剤3a,3bの表面積の合計Ａ）は、１８８．１ｃｍ２となっている。
【００４８】
また本実施の形態において、燃焼室4は第１空間4a及び第２空間4bで構成されており、この空間4の容積は、ガス発生器の作動前後において変化しないものとなっている。換言すれば、ガス発生器の作動開始後において、燃焼室4内のガス発生剤3が移動し得るような空間はハウジング1内に存在しないことから、ガス発生剤3の燃焼性能を維持させ、またガス発生器の小型化を実現することができる。
【００４９】
なお、第１空間4aに存在する円柱状のガス発生剤3aは、エアバッグ膨張用のガスを生じさせるのみならず、点火器2の作動エネルギーを増幅する機能も有していることから、本発明においては伝火薬兼用ガス発生剤、即ちガス発生剤となっており、依って、点火手段は電気式点火器2のみで構成されている。
【００５０】
前記点火器カラー6に支持されている電気式点火器2は、上記の第１空間4a内に存在しており、その出力Ｐ（Ｐａ）は、ガス発生剤3の表面積の合計Ａ（ｃｍ２）との割合（Ａ／Ｐ）が、６×１０−５ｃｍ２／Ｐａ以下になるものが使用されている。具体的には、本実施の形態において、全ガス発生剤3a,3bの表面積の合計Ａは、１８８．１ｃｍ２であることから、３．１３ＭＰａ以上の出力を有する点火器2が使用される。
【００５１】
そして本実施の形態では、ハウジング1の周面には、燃焼室4内で生じた燃焼ガスを放出するためのガス排出口8（内径２ｍｍのものを合計７個）が設けられ、このガス排出口8はガス発生器の作動前においてはシールテープなどによって閉塞されている。このガス排出口8は、ハウジングの軸方向において、点火手段が存在する側とは反対側の軸方向端部寄りの周面に形成されている。本実施の形態においては、このガス排出口8が燃焼室4内のガスの流れ方向を決定するガス放出口として機能している。即ち、点火器2の作動によってガス発生剤3が燃焼すると、その火炎及びガスはガス排出口8（ガス放出口）に向かって流れ、その結果、点火器カラー6からの着火火炎、高温ガスなどは燃焼室4内全体に届きやすくなる。
【００５２】
以上のように構成されたガス発生器では、燃焼室4内に充填された全てのガス発生剤3の表面積の合計Ａは、１８８．１ｃｍ２であり、点火手段として、３．１３ＭＰａ以上の出力を有する電気式点火器2が使用されていることから、当該点火器2の作動によって、燃焼室4内に存在するガス発生剤3の全て又は一部が破壊され、その結果表面積が増大して、迅速にエアバッグ膨張用のガスを発生させることができる。しかも、ガス発生剤3は円柱状又は単項円筒状として、粒状に形成されていることから、ガス発生器の組み立て乃至製造に際しても、粉塵の発生などの問題を無くすことができ、組み立て乃至製造上も有利なガス発生器となっている。
【実施例】
【００５３】
〔実施例１〕
本実施例では、前記図１に示した構造のガス発生器において、点火器の種類（出力）を変えて、前述のタンク燃焼試験を行った。その測定結果を図２に示す。
【００５４】
出力の異なる点火器は、充填する着火薬（本実施例では、ジルコニウム／過塩素酸カリウムの混合物である「ＺＰＰ」）の充填量を変えることにより調整しており、具体的には、表１に示す評価結果において、以下の出力の点火器を使用した。なお、以下に示す点火器の出力は、前述の如く、物理変化及び化学変化を起こさない容積１０ｃｃの密閉容器内において、２０℃の環境温度下で作動させたときの密閉容器内の圧力として測定した。
【００５５】
点火器１：ZPP充填量は60mgで、出力Ｐは2.2MPa
点火器２：ZPP充填量は80mgで、出力Ｐは3.0MPa
点火器３：ZPP充填量は110mgで、出力Ｐは3.5MPa
点火器４：ZPP充填量は190mgで、出力Ｐは5.5MPa
この実施例で使用されているガス発生器に充填されたガス発生剤の表面積の合計Ａは、188.1cm2であることから、3.13MPa以上の出力を有する点火器３又は４を使用することにより、前記点火手段の出力Ｐ（Ｐａ）に対する、ガス発生剤の表面積の合計Ａ（ｃｍ２）の割合（Ａ／Ｐ）が、６×１０−５ｃｍ２／Ｐａ以下となる。
【００５６】
そして点火器３及び４を使用したガス発生器では、着火電流を引火してからタンクカーブ（表１の測定結果）の立ち上がり開始までの時間が短く、更にタンクカーブの最大値、並びに最大値に達するまでの時間も短くなっている。
〔実施例２〕
本実施例では、前記図１に示した構造のガス発生器において、点火器の種類（出力）を変え、且つダミーのガス発生剤を使用して、点火器の出力とガス発生剤の粉砕具合との関係を調べた。
【００５７】
具体的には、外径2.6mm、内径0.7mm、長さ3.8mmの単孔円筒状のダミー薬を、燃焼室内に合計６ｇ充填し、それぞれ60g、80g、110g、150g、190gのＺＰＰを充填して出力を異ならせた点火器を使用した。
【００５８】
そして、ダミー薬を充填したガス発生器を作動させてから、作動後のダミー薬をガス発生器から取り出し、取り出したダミー薬を網目２ｍｍの篩いに通して、篩いを通らなかったダミー薬（割れなかったダミー薬）の質量（Ｘｇ）を測定し、割れたダミー薬の割合を、「（６ｇ−Ｘｇ）／６ｇ」の式により算定した。その結果を表１に示す。
【００５９】
【表１】
2006027291.tif 000003
【００６０】
この表１から明らかなとおり、点火器の出力が増加するにしたがって、ガス発生器の作動によって割れる（粉砕される）ガス発生剤の量が増加している。依って、高出力の点火器を使用することにより、その作動によってガス発生剤を粉砕してガス発生剤の表面積を増大させることから、迅速にエアバッグ膨張用のガスを生じさせるガス発生器を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００６１】
【図１】本実施の形態におけるガス発生器の軸方向に沿う断面図。
【図２】タンク燃焼試験の結果を示すグラフ
【符号の説明】
【００６２】
１      ハウジング
２      電気式点火器
３ａ    ガス発生剤（円柱状）
３ｂ    ガス発生剤（単孔円筒状）
４ａ    第１空間
４ｂ    第２空間
４      燃焼室
５      フィルタ手段
８      ガス排出口
【図１】
2006027291.tif 000004
【図２】
2006027291.tif 000005