(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺円筒状のハウジング（１）と、
前記ハウジング（１）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（３）が装填され、円柱状のフィルター材（４）を有する燃焼室（２）と、
前記ハウジング（１）の一端に装着され、前記燃焼室（２）内のガス発生剤（３）を着火燃焼させる点火手段（Ｉ）と、
前記ハウジング（１）と軸方向が同じとなるように前記ハウジング（１）の他端（９）に接続されたガス放出筒（７）であって、前記燃焼室（２）と連通しており前記フィルター材（４）を通過したガスが通過するガス流路（Ｓ）が前記ガス放出筒（７）の軸方向に沿って形成されていると共に前記ガス放出筒（７）の内外を前記ガス放出筒（７）の軸方向に連通させるガス放出孔（６）を先端に有するガス放出筒（７）と、
前記ガス流路（Ｓ）を遮ることなく前記ガス流路（Ｓ）を取り囲むように前記ガス放出筒（７）の内壁に沿って設けられた金属製の中空円筒状クーラント（２１）とを有するガス発生器。
【請求項２】
前記点火手段（Ｉ）が、点火器（５）と前記点火器（５）を保持するホルダ（１３）とを備えてなり、前記ホルダ（１３）が点火器（５）を保持するとともに、点火器（５）からの火炎を強める伝火剤（４０）を収容する収容容器（４１）を保持し、前記収容容器（４１）が鉄で形成されている請求項１に記載のガス発生器。
【請求項３】
前記フィルター材（４）が、前記ハウジング（１）の他端（９）側に設けられた支持部材（１０）に当接して配設されている請求項１に記載のガス発生器。
【請求項４】
前記支持部材（１０）が、リング状の第１部材（１０ａ）と、前記第１部材（１０ａ）から中心方向に向って突出する複数の棒状の第２部材（１０ｂ）とで構成され、前記第２部材（１０ｂ）と前記フィルター材（４）が当接している請求項３に記載のガス発生器。
【請求項５】
前記ガス放出筒（７）の先端に設けられた前記ガス放出孔（６）の内側の前記ガス流路（Ｓ）に第２フィルター材（１９）が装着されている請求項１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、エアバッグ等を膨張させるのに好適なガス発生器に関し、特に、高温ガスの冷却効果に優れた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。また、シートベルトのバックル内に設けられたエアバッグモジュールに組み込まれてエアベルト用ガス発生器としても使用されている。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）を発火し、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。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
近年、自動車内の意匠の自由度を高めるために、ガス発生器も、その形状、大きさに制限が課されるようになり、ガス発生器の小型化が要望されている。一般に、ガス発生器は、ガス発生剤の燃焼によって発生する高温ガスをガス発生器内に装填されているフィルター材によって冷却して放出している。しかしながら、ガス発生器を小型化することによって、高温ガスの冷却効果を有するフィルター材自身の肉厚も薄くする必要が生じ、放出されるガスを十分に冷却して放出することが困難になってきている。
【０００４】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、ガス発生器が小型化した場合であっても、ガス発生剤の燃焼によって生ずる高温ガスを十分に冷却して放出することが可能となり、放出ガスの温度調整を容易に行え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】
【０００５】
本発明に係るガス発生器は、長尺円筒状のハウジングと、前記ハウジング内に形成され、燃焼により高温ガスを発生するガス発生剤が装填され、円柱状のフィルター材を有する燃焼室と、前記ハウジングの一端に装着され、前記燃焼室内のガス発生剤を着火燃焼させる点火手段と、前記ハウジングと軸方向が同じとなるように前記ハウジングの他端に接続されたガス放出筒であって、前記燃焼室と連通しており前記フィルター材を通過したガスが通過するガス流路が前記ガス放出筒の軸方向に沿って形成されていると共に前記ガス放出筒の内外を前記ガス放出筒の軸方向に連通させるガス放出孔を先端に有するガス放出筒と、前記ガス流路（Ｓ）を遮ることなく前記ガス流路を取り囲むように前記ガス放出筒の内壁に沿って設けられた金属製の中空円筒状クーラントとを有する。
【０００６】
上記構成によると、ガス発生剤の燃焼により発生する高温ガスが、ガス放出孔から放出される時に、燃焼室内に設けられているフィルター材と、ガス放出孔に通ずるガス流路に設けられているクーラントによって、十分に冷却されて放出される。このため、ガス発生器が小型化された場合であっても、フィルター材及びクーラントによってガス発生剤の燃焼によって発生する高温ガスを十分に冷却することが可能となる。
【０００７】
また、前記ハウジングが長尺円筒状をし、前記点火手段が前記ハウジングの一端に装着され、前記ハウジングの他端に前記ガス放出孔を先端に有したガス放出筒がハウジングと軸方向が同じとなるように形成されているものである。上記構成によると、シートベルト内にガスを導入し、該シートベルトを膨張させるエアベルト用のガス発生器として好適に使用できる。
【０００８】
また、前記クーラントが前記ガス放出筒の内壁に沿って設けられているので、ガス流路となるガス放出筒の内壁の表面積が大きくなり、ガス発生剤の燃焼により発生する高温ガスが、ガス放出筒内で効率よく冷却される。
【０００９】
また、ガス放出筒の軸方向に沿って形成されたガス流路の先端にガス放出筒の内外をガス放出筒の軸方向に連通させるガス放出孔をガス放出筒が有すると共に、中空円筒状クーラントがガス流路を取り囲むようにガス放出筒の内壁に沿って設けられているので、クーラントは、圧力損失を発生させない状態で冷却効果を有している。通常用いるフィルターでも冷却効果はあるが、冷却効果を得るためには圧力損失が発生してしまう。クーラントは、この欠点を補うことができる。
【００１０】
また、本発明に係るガス発生器は、前述の発明において、前記点火手段が、点火器と前記点火器を保持するホルダとを備えてなり、前記ホルダが点火器を保持するとともに、点火器からの火炎を強める伝火剤を収容する収容容器を保持し、前記収容容器が鉄で形成されているものである。
【００１１】
上記構成によると、伝火剤の収容容器が熱伝導性に優れた鉄製であるため、伝火剤からの熱エネルギーを燃焼室内に装填されているガス発生剤に効率良く伝えることができる。また、強度も高く、伝火剤からの熱によって容易に破断することがないため、収容容器に設けられている複数の孔から火炎が放出され、火炎を確実に燃焼室内に装填されているガス発生剤に伝えることができる。なお、収容容器は、相当の強度があればいかなる材質ものでも使用は可能であり、鉄、ステンレス、チタニウム等を用いることができるが、鉄が好ましい。
【００１２】
また、本発明に係るガス発生器は、前述の発明において、前記フィルター材が、前記ハウジングの他端側に設けられた支持部材に当接して配設されているものである。
【００１３】
上記構成によると、燃焼室内で発生したガスの圧力によって、フィルター材の位置ずれを抑制することができ、燃焼室で発生したガスが確実にフィルター材を通過するようになる。
【００１４】
また、本発明に係るガス発生器は、前述の発明において、前記支持部材が、リング状の第１部材と、前記第１部材から中心方向に向って突出する複数の棒状の第２部材とで構成され、前記第２部材と前記フィルター材が当接しているものである。
【００１５】
上記構成によると、ガス発生時の燃焼室内の圧力によって、フィルター材が変形した場合であっても、燃焼室と、ガス放出筒内のガス流路とは連通した状態を確実に維持することができる。このため、燃焼室からのガスの流れが阻害されることがない。
【００１６】
また、本発明に係るガス発生器は、前述の発明において、前記ガス放出筒の先端に設けられた前記ガス放出孔の内側の前記ガス流路に第２フィルター材が装着されているものである。
【００１７】
上記構成によると、ガス放出筒内のクーラントで冷却されたガスを、更に確実に冷却することができる。また、第２フィルター材を装着することによって、フィルターの厚み等の調整によりハウジング内の圧力損失を段階的に調整することができる。これによって、ガス発生器のガス放出特性を容易に調整できる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の第１の実施形態におけるガス発生器の断面図である。
【図２】本発明の第２の実施形態におけるガス発生器の断面図である。
【図３】図２における伝火剤４０の収容容器４１の概略図であり、図３（ａ）〜（ｃ）は、その実施形態の一例を示した図である。
【図４】図２におけるフィルター材４の支持部材１０を示す図である。図４（ａ）は平面図を示し、図４（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図を示している。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
本発明に係るガス発生器の第一の実施形態例を、図１を参照して説明する。図１において、ガス発生器Ｐ１は、主としてエアベルトのシートベルトを膨張させるためのもので、長尺筒状の外筒８からなるハウジング１と、ハウジング１の一端内側に装着されている点火手段Ｉを構成する点火器５と、ハウジング１内に形成されている燃焼室２と、燃焼室２内に装填されているガス発生剤３とフィルター材４と、ハウジング１の他端側に形成され、ハウジング１の内外を連通するガス放出孔６を有するガス放出筒７とから構成されている。なお、エアベルトとは、乗員シートに設けられ、細長い袋状のシートベルト内にガス発生器Ｐ１から放出される清浄なガスを導入することにより、該シートベルトを膨張させるものである。
【００２０】
ハウジング１の一端側は、点火器５とそれを保持するホルダ１３とで構成される点火手段Ｉが装着されて閉鎖されている。このホルダ１３は、外筒８内の軸端側に嵌挿され、外筒８の軸端２０が内側に折り曲げられることで保持されて、ハウジング１の一端側を閉鎖している。
【００２１】
ハウジング１の他端９側には、ガス放出筒７が、その外径を外筒８の外径よりも小として、外筒８の軸心に平行に延びる煙突状に形成されている。そして、このガス放出筒７の先端にはガス放出孔６が形成されている。
【００２２】
ハウジング１内の燃焼室２内には、外筒８の他端９側より、フィルター材４を支持する支持部材１０、フィルター材４、ガス発生剤３、クッション材１１、１２の順に装填され、さらに点火器５がカシメ固定されているホルダ１３が嵌挿されている。燃焼室２内でガス発生剤３の燃焼によって発生した高温ガスは、フィルター材４を通過してある程度冷却され、清浄なガスとしてガス放出筒７を通過してガス放出孔６から放出される。このフィルター材４は、例えば、メリヤス編み金網、平織り金網やクリンプ織り金属線材の集合体によって、外筒８の内径と略同一な円柱状に成形されている。このフィルター材４は、ハウジング１の他端９側に装着される支持部材１０に当接して装着されている。
【００２３】
ガス放出筒７には、内壁に沿って筒状のクーラント２１が設けられ、先端にガス放出孔６が形成されている。このガス放出孔６は、ガス放出筒７の内部のガス流路Ｓを介してハウジング１の内外を連通している。また、クーラント２１が内壁に沿って設けられているため、ガス放出筒７の内周部の表面積が大きくなり、燃焼室２からフィルター材４を通過してきたガスをさらに冷却する。このため、このガス放出筒７を長くすることによって、内周部の表面積が大きくなり、ガスの冷却効果が向上する。このように、ガス放出筒の長さ、即ちガス流路の長さを調整することによって、先端部に形成されているガス放出孔６から放出されるガスの温度を調整することができる。また、このクーラント２１は、圧力損失を発生させない状態で冷却効果を有している。通常用いるフィルターでも冷却効果はあるが、冷却効果を得るためには圧力損失が発生してしまう。クーラント２１は、この欠点を補うことができる。具体的には、インフレータの性能において初期の立上りの性能を損なうことなく最大圧力を下げることができる。
【００２４】
また、第２フィルター材１９が、ガス放出孔６の内側のガス流路Ｓに装着されている。このため、ガス流路Ｓ内で冷却されたガスを、ガス放出孔６から放出する直前にも更に確実に冷却することができる。また、第２フィルター材を装着することによって、フィルターの厚み等の調整によりハウジング内の圧力損失を段階的に調整することができる。これによって、ガス発生器のガス放出特性を容易に調整できる。この第２フィルター材１９は、前述のフィルター材４と同様に、例えば、メリヤス編み金網、平織り金網やクリンプ織り金属線材の集合体によって筒状に形成されているものや、エクスパンデッドメタル、パンチングメタル等を使用することができる。なお、この第２フィルター材１９は、ガス放出筒２１の形状に依存するが、概ね直径８〜１２ｍｍ、重量０．７〜７．０ｇ、空隙率３６〜７６％とすることが好ましい。一方、フィルター材４は、これもハウジング１の形状に依存するが、概ね直径２０〜２４ｍｍ、重量２０〜４０ｇ、空隙率３８〜６５％とすることが好ましい。
【００２５】
ここで、ガス放出筒２１は、短い場合であっても集塵効果（ガス放出筒８の内側壁にスラグ等が付着して集塵される。）を有しており、長ければ長いほど好ましく、ガス発生器として取り付けられる場所の大きさによって適宜その長さを調節することができる。これによって、燃焼室２からのガスをガス放出筒７を通過させる際に、効率良く冷却することが可能となる。このガス放出筒２１は、内径が９．０５ｍｍ〜９．６５ｍｍとすることが好ましい。また、ガス放出筒２１は、長さが１０〜１００ｍｍとすることが好ましい。
【００２６】
また、クーラント２１は、ガス流路Ｓ内の表面積を大きくするものであれば良く、前述のフィルター材４と同様に、例えば、メリヤス編み金網、平織り金網やクリンプ織り金属線材の集合体によって筒状に形成されているものや、エクスパンデッドメタル又はパンチングメタル等を使用することができる。そして、このクーラント２１は、ガス放出筒２１に内部に挿入される外径であればよく、約９ｍｍとすることが好ましい。そして、肉厚は、厚くすればするほど、冷却効果及び集塵効果が高くなるが、前述したように、インフレータの性能において初期の立上りの性能を損なうことのないように適宜選択することが好ましい。具体的には、クーラント２１の内径部の断面積が、ガス流路Ｓの断面積の１〜６０％、好ましくは１０〜５０％、さらに好ましくは２０〜４０％となるようにクーラント２１の肉厚を設定することが好ましい。
【００２７】
また、ガス発生剤３は、クッション材１１、１２によって、振動により粉状化しないように保護されている。また、ガス発生剤３に接触するクッション材１１には、点火手段Ｉとなる点火器５からの火炎の威力を遅延なく、確実にガス発生剤３に伝達するための十字状の切欠きが形成されている。また、このクッション材１１の周囲にはリング状に成型された伝火剤２６が配置されている。この伝火剤２６は、点火器５の着火による火炎力を高め、ガス発生剤３の着火を確実とする。これら各クッション材１１，１２としては、シリコンゴムやシリコン発泡体等の弾性材を用いて形成することが好ましい。
【００２８】
支持部材１０は、エクスパンデッドメタルやパンチングメタル等で形成することができる。エクスパンデッドメタル等を使用する場合は、ガスを通過させる多数のガス通路を確保できるのであれば、複数を積層して設けてもよい。また、エクスパンデッドメタルの代わりに金網等を用いてもよく、また、用いなくてもよい。また、後述するように、リング状のものや、図４に示すような形状のものを使用することもできる。
【００２９】
点火手段Ｉを構成する点火器５は、通電発火する電気式のものが好ましく、燃焼室２の内側からハウジング１の一端側となるホルダ１３に装着されている。また、点火器５は、クッション材１２を貫通して燃焼室２側に突出している。この点火器５は、衝突センサからの衝突信号に基づいて通電発火されて、火炎を燃焼室２内に噴出することで、ガス発生剤３を強制的に着火燃焼させる。
【００３０】
次に、ガス発生器Ｐ１の作動を、図１により説明する。なお、図１に示すガス発生器Ｐ１は、ハウジング１の他端９側でシートベルトのバックル内に直接、又は間接的に接続されているものとする。
【００３１】
衝突センサが自動車の衝突を検出すると、図１に示すように、ガス発生器Ｐ１は、点火器５を通電発火させる。点火器５の火炎は、クッション材１１を破裂、開口した後、クッション材１１の周囲に配置されている伝火剤２６によって、火炎が強められて燃焼室２内のガス発生剤３を強制的に着火燃焼させる。これによって、高温ガスを発生させる。このガス発生剤３の着火燃焼は、ハウジング１の一端側からフィルター材４側へ順次移行される。
【００３２】
燃焼室２内での燃焼が進んで、燃焼室２が所定内圧まで上昇すると、燃焼室２内で発生した高温ガスは、フィルター材４内へハウジング１の軸方向に流入し、ここでスラグ捕集と冷却を経て、清浄なガスとなる。この清浄なガスは、フィルター材４の支持部材１０を通過した後、ガス放出筒７を通過してガス放出孔６から放出される。ガス放出筒７内部のガス流路Ｓをガスが通過する際、内壁に沿って設けられているクーラント２１によってさらに冷却される。また、フィルター材４で捕集できなかったガス中に残存しているスラグは、ガス放出筒７内部に設けられているクーラント２１に付着して捕集される。さらに、ガス放出孔６の手前に装着されている第２フィルター材１９によって、ガス流路Ｓを通過してきたガスは、さらに確実に冷却及びスラグ捕集される。
【００３３】
これによって、ガス放出孔６から放出される十分に冷却された清浄なガスは、エアベルトのシートベルト内に直接導入され、エアベルトのシートベルトは、瞬時に、膨張する。なお、このガス放出筒７は、外筒８の軸心と同一軸心でなくてもよく、偏心して設けられていてもよく、収容されるシートベルトのバックル形状にあわせて形成することができる。
【００３４】
次に、本発明に係るガス発生器の第２の実施形態例を図２を参照しつつ説明する。図２に本実施形態例に係るガス発生器Ｐ２の断面図を示す。なお、図１に示すガス発生器Ｐ１と同一部材は、同一符号を付して、詳細な説明は割愛する。
【００３５】
本実施形態例に係るガス発生器Ｐ２は、ハウジング１の一端に装着されている点火手段Ｉと、他端９側内に装着されている支持部材１０とが、前述の第１の実施形態例に係るガス発生器Ｐ１と異なる。
【００３６】
本実施形態例に係る点火手段Ｉは、点火器５を保持するホルダ１３と、このホルダ１３に点火器５とともに保持される伝火剤４０を収容する収容容器４１とで構成されている。そして、ハウジング１の一端側に装着されている。
【００３７】
伝火剤４０を収容する収容容器４１は、例えば、熱伝導性に優れた鉄で形成されている。そして、図３に示すように、収容容器４１は、１若しくは複数の孔４２が形成された底盤４３と、底盤４３から連続的に筒状に延設された側筒部４４と、側筒部４４から垂直に面方向に広がるフランジ部４５と、で構成されている。収容容器４１が熱伝導性に優れた鉄で形成されているため、伝火剤４０からの熱エネルギーの伝導性に優れ、燃焼室２内に装填されているガス発生剤３を効率良く燃焼させることができる。また、従来用いられているアルミニウム製のものは強度が低く、伝火剤４０からの熱エネルギーによって容易に破れるため、伝火剤４０からの熱エネルギーの放射方向が一定にならないというおそれがあった。ところが、鉄製のものはアルミニウム製のものに比べて強度が高く、鉄製のものは孔を設けることによって、伝火剤４０からの熱エネルギーの方向性を安定させることができる。そのため、伝火剤４０からの熱エネルギーを確実に燃焼室２内に向けることができ、より一層効率良くガス発生剤３を燃焼させることができる。
【００３８】
また、底盤４３に形成されている孔４２は１〜６個であることが好ましく、それぞれの孔の直径は２〜１２ｍｍであることが好ましい。収容する伝火剤４０の量は、０．１〜０．６ｇであることが好ましい。
【００３９】
支持部材１０は、図４に示すように、例えば、リング状の第１部材１０ａと、この第１部材１０ａから中心方向に向って突出する複数の棒状の第２部材１０ｂとで構成されている。そして、第２部材１０ｂがフィルター材４と当接し、フィルター材４を支持している。このように、リング状の第１部材１０ａのみでフィルター材４を支持するのではなく、棒状の第２部材１０ｂによってフィルター材４を支持することによって、燃焼室２内の圧力が高まり、フィルター材４が変形した場合であっても、ガスの流れが阻害されず、ガスが確実にフィルター材４を通過し、フィルター材４を有効に利用することが可能となる。ここで、支持部材１０に設けられている第２部材１０ｂは、棒状のものが好ましい。棒と棒の間には、空間が必要であり、この空間がガスの流路となり、フィルター４が有効に活用される。棒状部分がつながって円形になったものでは、この空間が無くなるため効果が無くなる。この支持部材１０に設けられている棒状の第２部材１０ｂの個数は、複数個設けることが好ましく、特に、容易に形成でき、フィルター材４を安定して支持できる６個が好ましい。
【００４０】
なお、本発明のガス発生器は、前述の実施形態例のものに限定されるものではない。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明のガス発生器によれば、ガス発生器が小型化した場合であっても、ガス発生剤の燃焼によって生ずる高温ガスを十分に冷却して放出することが可能となる。特にガス流路の内壁に沿ってクーラントを配置することにより、ガスの流速への影響を抑えて、クーラントをガスの流れを遮るように配置する場合と同程度に、高温ガスを冷却することができる。このため、自動車内の意匠の自由度を阻害することなく、また、安全性の高いガス発生器とできる。
【図１】
0004176639.tif 000002
【図２】
0004176639.tif 000003
【図３（ａ）】
0004176639.tif 000004
【図３（ｂ）】
0004176639.tif 000005
【図３（ｃ）】
0004176639.tif 000006
【図４（ａ）】
0004176639.tif 000007
【図４（ｂ）】
0004176639.tif 000008