(57)【要約】【課題】従来のガス発生器では通常と同様に作動しプリテンショナー及びエアバックが展開するため、消火、救助作業の妨げなど思いもよらぬ事態を引き起こす可能性があった。【解決手段】高温下に穏やかにガスを放出するガス発生器。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
火炎に晒されたときにハウジングの破壊乃至は脆化する前に自動作動するガス発生器であって、自動作動時のガス発生が通常着火に比べて緩やかであることを特徴とするガス発生器。
【請求項２】
火炎に晒されたときにハウジングの破壊乃至は脆化する前に自動作動するガス発生器であって、自動作動時の作動音が通常着火時の作動音に比べて緩やかであることを特徴とするガス発生器。
【請求項３】
熱重量同時測定装置を用い熱−重量関係の測定を行った場合、その重量減少カーブが２点以上の屈折点を有するカーブであることを特徴とするガス発生剤。
【請求項４】
熱重量同時測定装置を用い熱重量測定を行った場合、重量減少の開始から終了までが５０℃以上の範囲でおこることを特徴とするガス発生剤。
【請求項５】
燃料成分に低融点化合物を１０．０重量％〜３５．０重量％含有する請求項３又は４に記載のガス発生剤。
【請求項６】
前記低融点化合物が硝酸グアニジンである請求項５に記載のガス発生剤。
【請求項７】
燃料成分として硝酸グアニジンを１０．０重量％〜３５．０重量％、酸化剤成分として過塩素酸アンモニウムを１５．０重量％〜３５．０重量％含有する請求項３又は４に記載のガス発生剤。
【請求項８】
請求項３〜７のいずれかに記載のガス発生剤が装填されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のガス発生器。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ガス発生器、特に車両用の搭乗者を緊急時に拘束・保護するシートベルトプリテンショナーやエアバックに好適なガス発生器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
自動車の衝突時に生じる衝撃から乗員を保護するための安全装置としてエアバックやシートベルトプリテンショナーなどが知られている。このプリテンショナー及びエアバックは、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。このガス発生器は通常、通電により発火される着火薬を収納する点火具、ガス発生剤を収納するカップ体、前記点火具及びカップ体を固定するホルダー等より構成されている。従来、ガス発生器は、コスト等の要請から、アルミニウム合金等の素材で形成されている。このアルミニウム合金は高温度に加熱されると機械的強度が低下する。従って、このような材料を使用したガス発生器において、衝突時に点火具を発火させ、続いてガス発生剤を発火させる通常の場合には特に問題は生じないが、例えば、車両火災や倉庫火災時などにおいては、通常では発生しないような外部からの熱が加わる。この時、着火薬あるいはガス発生剤の発火温度がガス発生器の機械的強度が低下する温度より高いと、ガス容器の機械的強度が低下した後に発火する。そのため、ガス発生器内に生じた圧力によって容器が破壊して破片が周囲に飛び散り、乗員や周囲にいる人達を殺傷するおそれがある。そこで、エアーバッグやプリテンショナー用のガス発生器に要求される項目の中に、かかる状況下でも容器の破壊等危険な状態が生じない様にする事が挙げられている。このため、ガス発生器の強度低下が生じる温度よりも低い温度でガス発生剤を着火させる点火機構を設けたガス発生器や、ガス発生剤自体に自動作動性を保有するガス発生剤を用いたガス発生器が従来知られていた。
【０００３】
【発明が解決する課題】
しかし、ガス発生器の内部に何等かの構造物を取り付けたり、組み込んだりすると構造の複雑化とコストアップの要因になる。また、従来のガス発生器では自動発火の機能を備えたガス発生器の場合であっても通常と同様の激しさでプリテンショナーやエアバックが展開するため、消火、救助作業の妨げなど思いもよらぬ事態を引き起こす可能性がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そこで本発明者らは鋭意検討した結果、通常の作動と異なり、高温下に穏やかにガスを放出するガス発生器とすることにより上記の課題を解決することを見出し、本発明に至ったものである。
すなわち、本発明は、
（１）火炎に晒されたときにハウジングの破壊乃至は脆化する前に自動作動するガス発生器であって、自動作動時のガス発生が通常着火に比べて緩やかであることを特徴とするガス発生器、
（２）火炎に晒されたときにハウジングの破壊乃至は脆化する前に自動作動するガス発生器であって、自動作動時の作動音が通常着火時の作動音に比べて緩やかであることを特徴とするガス発生器、
（３）熱重量同時測定装置を用い熱−重量関係の測定を行った場合、その重量減少カーブが２点以上の屈折点を有するカーブであることを特徴とするガス発生剤、
（４）熱重量同時測定装置を用い熱重量測定を行った場合、重量減少の開始から終了までが５０℃以上の範囲でおこることを特徴とするガス発生剤、
（５）燃料成分に低融点化合物を１０．０重量％〜３５．０重量％含有する（３）又は（４）に記載のガス発生剤、
（６）前記低融点化合物が硝酸グアニジンである（５）に記載のガス発生剤、
（７）燃料成分として硝酸グアニジンを１０．０重量％〜３５．０重量％、酸化剤成分として過塩素酸アンモニウムを１５．０重量％〜３５．０重量％含有する（３）又は（４）に記載のガス発生剤、
（８）（３）〜（７）のいずれかに記載のガス発生剤が装填されていることを特徴とする（１又は２に記載のガス発生器、
に関する。
【０００５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
【０００６】
本発明のガス発生器は火炎に晒されたときに自動作動するガス発生器であって、自動作動時のガス発生が通常着火に比べて緩やかであるか、又は自動作動時の作動音が通常着火時の作動音に比べて緩やかであることを特徴とするガス発生器である。
【０００７】
ここで、自動作動するガス発生器とは、例えば、車両火災や倉庫火災において、通常では発生しないような外部からの熱が加わることによりガス発生器の機械的強度が著しく低下するため、車両火災等によりガス発生器が火炎に晒されて内部のガス発生剤が燃焼すると、その燃焼圧力に耐え切れず、容器が破裂する危険性が生じる前に自動作動するようにしたガス発生器であり、その作動温度は１５０℃〜２５０℃の範囲で自動作動するように調整されていることが好ましい。
【０００８】
本発明のガス発生器は、例えば、ガス発生器に構造的特徴を設けたり、ガス発生剤に特徴を設けることにより、自動作動時のガス発生が通常着火に比べて緩やかであるか、又は自動作動時の作動音が通常着火時の作動音に比べて緩やかであるに調整したものであるが、この中でも、ガス発生剤に特徴を設けることがもっとも簡便な方法である。
【０００９】
そこで、次に本発明に適用しうるガス発生剤について詳細に説明する。
【００１０】
本発明のガス発生器に好適なガス発生剤としては、例えば、燃料成分と酸化剤成分とを主成分とし所望に応じて添加剤が添加されているガス発生剤であり、次に示すいずれかの特徴を有するものである。
イ）熱重量同時測定装置を用い熱−重量関係の測定を行った場合、その重量減少カーブが２点以上の屈折点を有するカーブであることを特徴とするガス発生剤
ロ）ガス発生剤成分に低融点化合物を含有するガス発生剤
このようなガス発生剤を装填することにより、自動作動時のガスの発生が穏やかで作動音の静寂なガス発生器とすることができる。なお、本発明のガス発生器に好適なガス発生剤に用いることのできる燃料成分、酸化剤成分及び添加剤は、シートベルトプリテンショナやエアバッグを作動させるために使用されるガス発生剤に用いることのできるものであれば、特に限定なく採用できる。
【００１１】
熱重量同時測定装置を用い熱−重量関係の測定を行った場合、その重量減少カーブが２点以上の屈折点を有するカーブであることとは、ガス発生剤は自動作動する温度以上の外熱に晒されたとき、従来の自己発火性ガス発生剤のように瞬時にガスを発生させる、つまり、瞬時に重量減少を起こるのではなく段階的に重量減少が起こることを意味する。
【００１２】
しかし、たとえ重量減少カーブが２点以上の屈折点を有するカーブであっても、重量減少の開始から終了までの温度範囲が狭い場合、第１段階目の重量減少後、すぐに第２段目以降のガス発生剤の重量減少が起こることになる。つまりは、第１段階のガス発生でガス発生器のシーリングを開放しガスが放出される前に２段階目以上のガス発生がおこるため、ガス発生器の内圧の急激な上昇を抑えることができないために通常の作動時と同じになるためガスの発生を穏やかにすることができないおそれがある。また、作動音を静寂にすることもできない。そのため、開始から終了までの温度範囲は最低でも５０℃以上の温度範囲であることが好ましい。また、より多段階であればより効果的であるので、３点以上の屈折点を有するカーブであることが好ましい。
【００１３】
このような重量減少が２段階以上あるようなガス発生剤は、従来はガス発生器には適用しにくいと考えられており、そのため、十分な文献が存在しないものの、種々の組成を特定の組成比で混合することにより得ることができる。また、低融点化合物、特に１６０〜２３０℃で融解する化合物を用いることにより簡便にこのようなガス発生剤を得ることができる。
【００１４】
このような低融点化合物としては種々のものが存在するが、融解時にガス発生剤中の他の成分と分解反応を起こしガスを発生するような化合物が好ましい。低融点化合物は、燃料成分又は酸化剤成分の１部又は全部であってもよく、添加剤であってもよい。
燃料成分として用いる場合、低融点化合物としては、具体的には硝酸グアニジン、ニトログアニジン、ジシアンジアミド、重炭酸アミノグアニジンなどが挙げられ、これらの中でも安定性、安全性、ガス発生剤としての性能、価格の安さから、特に硝酸グアニジンが好ましい。
酸化剤成分として用いる場合、低融点化合物としては、硝酸アンモニウムなどのアンモニウム塩や有機酸塩などが例示できる。硝酸アンモニウムは、硝酸カリウムで相安定化された相安定化硝酸アンモニウムが好ましい。
【００１５】
低融点化合物の含有量としてはガス発生剤中５．０重量％〜３５．０重量％がよく、さらに好ましいのは１０．０重量％〜３０．０重量％である。含有量が５．０重量％以下である場合は融解時のガス発生量が少ないため火炎に晒された時、ガス発生器を開放させるほどの効果を発現することができないおそれがある。つまり、ガス発生器内の急激な内圧の上昇を抑えることができないおそれがある。また、３５．０重量％以上の場合は相対的に他の成分量が減少するためガス発生器としての十分な性能が保たれないおそれがある。
【００１６】
また、低融点化合物として硝酸グアニジンを用いた場合、ガス発生剤の酸化剤成分に過塩素酸アンモニウムを加えることによりその効果を顕著に発現させることができる。過塩素酸アンモニウムの含有量としては、１０．０重量％〜４０．０重量％がよく、さらに好ましくは１５．０重量％〜３５．０重量％が好ましい。
【００１７】
低融点化合物を含有するガス発生剤において使用しうる好適な燃料成分としては、５−アミノテトラゾール、ビテトラゾール、ビテトラゾールアンモニウム塩が挙げられる。また、低融点化合物自身が燃料成分として機能する場合は、低融点化合物のみを燃料成分として採用することができるが、低融点化合物に加えて上記の燃料成分を用いることもできる。
【００１８】
低融点化合物を含有するガス発生剤において使用しうる好適な酸化剤成分としては、硝酸カリウム、硝酸ストロンチウム、硝酸アンモニウム、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウムなどが挙げられる。また、低融点化合物自身が酸化剤成分として機能する場合は、低融点化合物のみを酸化剤成分として採用することができるが、低融点化合物に加えて上記の酸化剤成分を用いることもできる。
【００１９】
低融点化合物を含有するガス発生剤において使用しうる好適な添加剤としてはシランカップリング剤が挙げられる。
【００２０】
低融点化合物を含有するガス発生剤において使用しうる好適なバインダーとしてはポリアクリルアミド、グアガム、カルボキシメチルセルロースナトリウム塩などが挙げられる。
【００２１】
本発明のガス発生剤の製造方法としては、一般的にガス発生剤の製造に用いられている方法を適用することができる。その一例としては次に示す方法がある。ガス発生剤の各成分を、所定の量が計量された後、Ｖ型混合機により十分混合する。次に、混合されたガス発生剤に１０〜３０重量％の水を添加し、さらに混合する。湿状になったガス発生剤組成物をニーダーにより練り上げて、粘りのある塊を得る。これを真空押出し機にて所望の形状に成形する。これを５０℃で１５時間、次に１０５℃で２４時間乾燥させて本発明のガス発生剤を得る。
【００２２】
このようなガス発生剤を装填することによって火炎に晒されたときにガス発生器の自動作動時にガスの発生が通常作動に比べて穏やかであり、作動音が通常作動時よりも静寂なガス発生器とすることができる。
【００２３】
【実施例】
以下、本発明を実施例により更に詳細に説明する。なお、以下の実施例、比較例は全て同一の点火具を用いた。
【００２４】
実施例１
まず、５−アミノテトラゾール２０．０重量％、硝酸グアニジン２０．０重量％、硝酸ストロンチウム２７．６重量％、過塩素酸アンモニウム２７．６重量％、ポリアクリルアミド３．８重量％、シランカップリング剤１．０重量％よりなるガス発生剤を成形した。ガス発生剤は径φ１．５ｍｍ、高さ１．５ｍｍ、重さ５ｍｇの円柱状に成形された。
このようにして得られたガス発生剤の熱−重量関係を測定（セイコーインスツルメンツ株式会社製示差熱熱重量同時測定装置ＴＧ／ＤＴＡ６３００、昇温速度：５℃／ｍｉｎ、測定範囲：５０℃〜５５０℃）した結果（図２）、重量減少カーブに３点（２５５℃、３３７℃、４３４℃）の屈折点があることがわかった。
また、上記方法で製造したガス発生剤を用いて図１に示すガス発生器１を作製した。まず、点火具４を点火具Ｏリング３を介してアルミ製のホルダ２に固定した。次に、アルミ製のカップ体５に上記方法で製造したガス発生剤６を１．５ｇ計量、充填した。最後に、点火具４が固定されたホルダ２を、カップ体５に挿入し、かしめられた。このようにして得られたガス発生器でボンファイヤー試験を行い、自動作動性能（自動作動時間、ガス発生器のバーストの有無）、作動音の確認を行った結果を表１に示す。
【００２５】
実施例２
まず、５−アミノテトラゾール２４．０重量％、硝酸グアニジン１２．０重量％、硝酸ストロンチウム２９．６重量％、過塩素酸アンモニウム２９．６重量％、ポリアクリルアミド３．８重量％、シランカップリング剤１．０重量％よりなるガス発生剤を成形した。ガス発生剤は径φ１．５ｍｍ、高さ１．５ｍｍ、重さ５ｍｇの円柱状に成形された。
このようにして得られたガス発生剤について、実施例１の場合と同様に各試験を行い、その結果を図３（屈折点は２２９℃、３０３℃、４３５℃の３点）、表１に示す。
【００２６】
比較例１
一般にシートベルトプリテンショナーのガス発生剤として用いられる無煙火薬を用いて実施例１の場合と同様に各試験を行い、その結果を図４、表１に示す。
【００２７】
2004268601.tif 000002
【００２８】
【発明の効果】
本発明のガス発生器はガス発生剤に特徴を設けることにより、火炎に晒されたときにガス発生器の自動作動時にガスの発生を通常作動に比べて穏やかにすることができる。更に、作動音が通常作動時よりも静寂なガス発生器とすることができる。それにより車両火災や倉庫火災の際に消火・救助作業をより安全に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例及び比較例で使用したガス発生器の概略図である。
【図２】実施例１における熱−重量関係を測定した結果を示すグラフである。
【図３】実施例２における熱−重量関係を測定した結果を示すグラフである。
【図４】比較例１における熱−重量関係を測定した結果を示すグラフである。
【符号の説明】
１  シートプリテンショナー用ガス発生器
２  ホルダー
３  Ｏリング
４  点火具
５  カップ
６  ガス発生剤
【図１】
2004268601.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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