(57)【要約】【課題】  製造時間とコストを低減できるガス発生器の提供。【解決手段】  ハウジング11は、仕切壁12で２室に分離され、一方が燃焼室13、他方がクーラント室15となっている。クーラント室15内には、クーラント材として多数の鋼球16が充填されている。燃焼室13で発生した燃焼ガスは、鋼球16により、冷却・濾過される。鋼球16の使用により、従来のフィルタと比べて、製造時間と製造コストが低減できる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス排出口を有するハウジング内に、ガス発生剤が充填された燃焼室と、クーラント材が充填されたクーラント室を有しており、前記クーラント室に充填されたクーラント材が、前記ガス発生剤の燃焼温度よりも十分高い融点を有する金属からなる多数の金属球である、ガス発生器。
【請求項２】
前記クーラント室が、固定壁及び移動可能な仕切壁の少なくとも一方とハウジング内壁面で囲まれた空間である、請求項１記載のガス発生器。
【請求項３】
前記クーラント材として使用する金属球の直径が１．０〜１０．０ｍｍの範囲である、請求項１又は２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、自動車のエアバッグ装置等に使用できるガス発生器に関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車のエアバッグ装置では、ガス発生剤の燃焼ガスをガス源とする火工式ガス発生器（パイロインフレータ）が使用されている。この火工式ガス発生器では、高温の燃焼ガスを冷却し、燃焼ガスに含まれるミスト（ガス発生剤の燃焼によって発生するガス発生剤中の固形成分であり、例えば、金属成分である。）を濾過・捕集するためのクーラント・フィルタが使用されている。
【０００３】
このクーラント・フィルタとしては、金属線（通常ステンレス線）を平織や綾織した金網を適当なサイズのストリップに切断し、筒状に多重に巻回したもの、芯材に金属製を巻き付けて筒状にしたもの、金網を複数積層一体化して筒状にしたもの、複数枚の金網を有して一体化された焼結体が円弧状又は円筒状に形成されたもの等が知られている。
【特許文献１】特開平１１−３４８７１２号公報
【特許文献２】特開２００５−１９３７６２号公報
【特許文献３】特開平６−５５９９１号公報
【特許文献４】特開平１−２９３１１２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来のクーラント・フィルタは、それ自体の製造工程が複雑で時間がかかり、ガス発生器の部品の中でも最も価格が高い。よって、クーラント・フィルタの製造時間も含めたガス発生器全体の製造時間が長くなり、ガス発生器自体の製造コストも押し上げているという問題がある。
【０００５】
本発明は、安価で、製造が容易な鉄球又は鋼球をクーラント材として利用することにより、部品も含めたガス発生器全体の製造時間を大幅に短縮することができ、製造コストも低減させることができるガス発生器を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明は、課題の解決手段として、ガス排出口を有するハウジング内に、ガス発生剤が充填された燃焼室と、クーラント材が充填されたクーラント室を有しており、前記クーラント室に充填されたクーラント材が、前記ガス発生剤の燃焼温度よりも十分高い融点を有する金属からなる多数の金属球である、ガス発生器を提供する。
【０００７】
本発明のガス発生器では、ガス発生剤が燃焼して発生する高温の燃焼ガスを冷却し、濾過するためのクーラント材として、従来の円筒状体のものに代えて、多数の金属球が使用されている。燃焼室から発生した燃焼ガスは、多数の金属球同士の隙間を通ってガス排出口に至るが、その過程で金属球に接触して冷却され、ミストは金属球の表面に付着保持される。
【０００８】
金属球は、ガス発生剤の燃焼温度よりも十分高い融点を有する金属からなるものであり、鉄球、鋼球等を用いることができる。
【０００９】
鋼球の材料となる鋼は周知ものであり、炭素鋼〔低炭素鋼（C含有量が約0.3mass%以下；中炭素鋼（約0.3〜0.7mass%）；高炭素鋼（約0.7mass%以上））、合金鋼（低合金鋼、中合金鋼、高合金鋼）、ニッケル クロム鋼、ニッケル クロム モリブデン鋼、クロム鋼、クロム モリブデン鋼、マンガン鋼、ねずみ鋳鉄鋼等を挙げることができる。
【００１０】
金属球は、球同士間の間隙を均一にするため、真球が望ましいが、これに限定されるものではない。また、球同士間の間隙を調整するため、球面に突起や溝が形成されたものでもよい。
【００１１】
金属球は、直径が大きいと球同士間の隙間が大きくなり、ガスの排出性（通気性）は向上するが（圧力損失が低下するが）、濾過・冷却効果は低下する。一方、直径が小さいと球同士間の隙間が小さくなり、ガスの排出性（通気性）は低下するが（圧力損失が高くなるが）、濾過・冷却効果は向上する。
【００１２】
よって、金属球の直径は特に制限されず、ガス発生器に要求される性能、ガス発生器の大きさ（ハウジングやクーラント室の大きさ等）を考慮して、選択することができる。
【００１３】
クーラント材の性能を均一にするため、１つのガス発生器で使用される金属球の大きさや材質は同じものにすることが望ましいが、クーラント室を複数室に分割し、各室毎に直径や材質の異なる球を充填してもよい。
【００１４】
例えば、燃焼室に近い方が大きな直径（及び／又は熱伝導度が大きな材質からなる）球で、遠くなるほど（ガス排出口）に近くなるほど小さな直径（及び／又は熱伝導度が大きな材質からなる）球を充填することもできる。
【００１５】
本発明のガス発生器の製造時において、金属球を充填する際は、閉塞する前の開口部を有しているクーラント室内に流し込み、外部から振動を加えて密に充填する方法、複数の筒状の充填用の補助器具のようなものを使用して充填する方法等を適用することができる。
【００１６】
本発明のガス発生器は、点火器が１つで、燃焼室が１つのシングル型ガス発生器、点火器が２つで、燃焼室が２つのデュアル型ガス発生器に使用することができる。
【００１７】
請求項２の発明は、課題の他の解決手段として、前記クーラント室が、固定壁及び移動可能な仕切壁の少なくとも一方とハウジング内壁面で囲まれた空間である、請求項１記載のガス発生器を提供する。
【００１８】
クーラント室は、例えば、ハウジング内壁面、燃焼室外壁面及び移動可能なリテーナにより、形成することができる。リテーナの形状は、ハウジングの形状や燃焼室の配置に応じて異なるが、円板状、ドーナツ状等にすることができる。このように移動可能なリテーナを用いることにより、クーラント材の充填量に応じてクーラント室の容積を増減できるので好ましい。
【００１９】
請求項３の発明は、課題の他の解決手段として、前記クーラント室内に充填された多数の金属球からなるクーラント材の空気流量１ｍ３／分における全体の圧力損失が０．１〜１００kPaである、請求項１又は２記載のガス発生器を提供する。
【００２０】
クーラント材の充填状態が過度に密になると、燃焼ガスがガス排出口から排出されにくくなるおそれもあるが、圧力損失を上記範囲内に調整することにより、ガスの排出性と冷却及び濾過性をバランス良く維持することができる。本発明における圧力損失の測定は、第２９２６０４０号号公報の段落番号６７及び図８に開示された方法による。
【００２１】
請求項４の発明は、課題の他の解決手段として、前記クーラント材として使用する金属球の直径が１．０〜１０．０ｍｍの範囲である、請求項１〜３のいずれか１項記載のガス発生器を提供する。
【００２２】
金属球の表面に突起がある場合には、突起を除いた表面の寸法であり、金属球の表面に溝がある場合には、溝がない表面の寸法である。
【発明の効果】
【００２３】
本発明のガス発生器は、従来のクーラント・フィルタに代えて、多数の金属球をクーラント材として使用するものであるため、クーラント材の製造時間も含めたガス発生器全体の製造時間を短縮することができ、クーラント材の製造自体も非常に容易である。このため、クーラント材の価格を引き下げることができるので、ガス発生器全体の製造コストを引き下げることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
本発明のガス発生器は、クーラント材として金属球を使用したものであり、金属線材等からなる公知のクーラント・フィルタに代えて金属球を使用することで、公知のガス発生器に対しても、そのまま又は仕切壁等の所要部材を追加することで、容易に適用できる。以下、代表的なハウジング形状のガス発生器の実施形態について説明する。
【００２５】
（１）図１のガス発生器
図１は、本発明のガス発生器１０の一実施形態である、シリンダ状（ハウジングの軸方向長さが直径に比べて十分に長い形状）のハウジングを有するガス発生器１０の縦方向の概略断面図である。
【００２６】
ハウジング１１は、内部が軸方向に移動可能な仕切壁１２で２室に分離されている。仕切壁１２は、ガス発生器の部品として周知のリテーナを使用することができる。
【００２７】
一方の室は、燃焼室１３であり、端部壁１１ａには、電気式の点火器１３が固定されており、内部空間には図示されていない公知のガス発生剤成形体が充填されている。
【００２８】
他方の室は、クーラント室１５であり、内部にはクーラント材となる多数の鋼球１６が充填されている。クーラント室１５の外壁となるハウジング１１の側面には、複数のガス排出口１７が形成されている。クーラント室１５の容積は約１２．８ｃｍ３であり、鋼球１６の直径は約３．２ｍｍである。
【００２９】
仕切壁１２には、複数の貫通孔１８が形成されており、複数の貫通孔１８は、図示していないアルミニウムテープにより、燃焼室１３側から閉塞されている。
【００３０】
多数の鋼球１６が充填されたクーラント室１５の空気流量１ｍ３／分における全体の圧力損失は、約２．８kPaである。
【００３１】
図１のガス発生器１０は、例えば、次のようにして組み立てることができる。ハウジング１１として、一端側が端部壁１１ｂで閉塞され、他端側が開口されたものを用意し、まず、端部壁１１ｂ側を下にした状態で、所要量の鋼球１６を充填する。このとき、外部から振動を加え、全体を振動させながら充填する。
【００３２】
次に、仕切壁１２を押し込んで、所定位置で固定する。仕切壁１２は、ハウジング１１の内径と同等か、僅かに大きな外径を有する円板状のものや、円板の周縁部にハウジング１１の内壁面に圧接できるような筒状壁を有するものを用いることができる。
【００３３】
次に、燃焼室１３内に所要量のガス発生剤成形体を充填する。その後、開口部を端部壁１１ａで閉塞し、端部壁１１ａの中央部に設けられている穴から電気式の点火器１４を取り付ける。
【００３４】
次に、図１のガス発生器１０を自動車のエアバッグシステムに適用した場合の動作を説明する。
【００３５】
点火器１４は、車両に搭載されたコントロールユニット（図示せず）に接続されている。自動車が衝突して衝撃を受けたとき、コントロールユニットからの作動信号を受け、点火器１４が作動点火して、図１中の矢印の方向に火炎等を放出して燃焼室１３内のガス発生剤を着火燃焼させ、燃焼ガスを発生させる。
【００３６】
燃焼室１３内で発生した燃焼ガスは、高温のままアルミニウムテープを破って貫通孔１８からクーラント室１５内に流入する。燃焼ガスは、多数の鋼球１６の間を通る過程で冷却され、ミストは鋼球１６の表面に付着される。
【００３７】
その後、冷却され、ミストが捕集されたガスがガス排出口１７から排出され、エアバッグを膨張させる。
【００３８】
図１のガス発生器１０では、点火器１４からの火炎等の放出方向と、ガス発生剤成形体の充填空間（燃焼室１３）と、クーラント室１５が同軸線上に存在しているため、クーラント室１５内の鋼球１６による冷却効果が高い。
【００３９】
（２）図２のガス発生器
図２は、本発明のガス発生器１００の他実施形態である、ディスク状（ハウジングの直径が軸方向長さに比べて長い形状）のハウジングを有するガス発生器１００の縦方向の概略断面図である。
【００４０】
ハウジング１０１は、ディフューザシェル１０２とクロージャシェル１０３が、それぞれのフランジ部で合わせられ、溶接で一体化されたものである。
【００４１】
ハウジング１０１内の中心位置には、中央筒１０４が配置されている。中央筒１０４の上端開口部側と下端開口部側は、ハウジング１０１の天井面と底面に固定されている。中央筒１０４の内部はエンハンサ室１０５となっており、周壁面には、内側からアルミニウムテープで閉塞された複数のエンハンサ孔１０７が形成されている。エンハンサ室１０５の内部には、図示していないエンハンサ剤が充填されている。エンハンサ室１０５の開口部側には電気式の点火器１１４が取り付けられている。
【００４２】
中央筒１０４には、移動可能な環状の仕切壁１１２が嵌め込まれており、ハウジング１０１内で、中央筒１０４の外側の空間が２室に分離されている。
【００４３】
一方の室（図面の下側の室）は、燃焼室１１３であり、内部空間には図示されていないガス発生剤成形体が充填されている。
【００４４】
他方の室（図面の上側の室）は、クーラント室１１５であり、内部にはクーラント材となる多数の鋼球１１６が充填されている。クーラント室１１５の外壁となるディフューザシェル１０２の側面には、複数のガス排出口１１７が形成されている。クーラント室１１５の容積は約１８．３ｃｍ３であり、鋼球１１６の直径は約３．２ｍｍである。
【００４５】
環状の仕切壁１１２には、複数の貫通孔１１８が形成されており、複数の貫通孔１１８は、図示していないアルミニウムテープにより、燃焼室１１３側から閉塞されている。
【００４６】
多数の鋼球１１６が充填されたクーラント室１１５の空気流量１ｍ３／分における全体の圧力損失は約４．０kPaである。
【００４７】
図１のガス発生器１００は、ディフューザシェル１０２とクロージャシェル１０３とを溶接一体化する前の段階で、ディフューザシェル１０２に中央筒１０４の一端開口部側を固定した後、鋼球１１６を充填し、環状の仕切壁１１２を嵌め込んで固定する。
【００４８】
次に、図２のガス発生器１００を自動車のエアバッグシステムに適用した場合の動作を説明する。
【００４９】
点火器１１４は、車両に搭載されたコントロールユニット（図示せず）に接続されている。自動車が衝突して衝撃を受けたとき、コントロールユニットからの作動信号を受け、点火器１１４が作動点火して、図２中の矢印の方向に火炎等を放出して、エンハンサ室１０５内のエンハンサ剤を着火燃焼させ、火炎や高温ガス等を発生させる。
【００５０】
エンハンサ室１０５内で発生した火炎や高温ガス等は、アルミニウムテープを破ってエンハンサ孔１０７から燃焼室１１３内に流入し、ガス発生剤成形体を着火燃焼させ、燃焼ガスを発生させる。
【００５１】
燃焼室１１３内で発生した燃焼ガスは、高温のままアルミニウムテープを破って貫通孔１１８からクーラント室１１５内に流入する。燃焼ガスは、多数の鋼球１１６の間を通る過程で冷却され、ミストは鋼球１１６の表面に付着される。
【００５２】
その後、冷却され、ミストが捕集されたガスがガス排出口１１７から排出され、エアバッグを膨張させる。
【図面の簡単な説明】
【００５３】
【図１】本発明のガス発生器の縦断面図。
【図２】別実施形態の本発明のガス発生器の縦断面図。
【符号の説明】
【００５４】
１０  ガス発生器
１１  ハウジング
１２  仕切壁
１３  燃焼室
１４  点火器
１５  クーラント室
１６  鋼球
１７  ガス排出口
【図１】
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【図２】
2009001221.tif 000004