ガス発生剤及びこれを有するガス発生器
【課題】 ガス発生器の大型化を防止しつつ所望の出力特性を有するガス発生器を容易に得ることが可能なガス発生剤、及びこのガス発生剤が用いられたガス発生器を提供する。
【解決手段】 カップ体３の内部に点火器５が配置されたガス発生器１に使用され、ニトロセルロースを主成分とするガス発生剤２であって、前記カップ体３の内側面と前記点火器５との間に配置されるガス発生剤２は、ガス発生剤２の成型体が環状又は角状に連ねて結合された結合体２２を形成している。
【解決手段】 カップ体３の内部に点火器５が配置されたガス発生器１に使用され、ニトロセルロースを主成分とするガス発生剤２であって、前記カップ体３の内側面と前記点火器５との間に配置されるガス発生剤２は、ガス発生剤２の成型体が環状又は角状に連ねて結合された結合体２２を形成している。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス発生剤及びこれを有するガス発生器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シ−トベルトテンショナ−は、衝突を検知してシ−トベルトを一定量巻上げる車両搭乗者拘束装置である。このシ−トベルトを一定量巻上げる機構として、通常ガス発生器からのガス圧で作動するものが採用されている。
かかるガス発生器は、カップ体と、このカップ体の内部に充填されるガス発生剤と、点火器と、ホルダとを有している。そして、ガス発生剤は、粉末状または顆粒状（特許文献１、２）の形態として、または押し出し成型体（特許文献３）等の形状にして使用されている。
【０００３】
シートベルトプリテンショナー用ガス発生器においては、最近、サイズの大型化を防止しつつ出力を増加する要請が高まっている。この要請に対し、カップ体の内部に充填された粉末状または顆粒状のガス発生剤を圧縮してガス発生剤に凹部を設け、この凹部に点火器を挿入することによってガス発生剤をカップ体の内部に隙間無く充填することが提案されている（特許文献１、２）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―２４０４１２号公報
【特許文献２】ＷＯ ０１／１４１７３号公開パンフレット
【特許文献３】ＷＯ ０３／０２２６４５号公開パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１、２に記載のように、カップ体に充填されたガス発生剤に凹部を設けるためにガス発生剤を圧縮すると、ガス発生剤の破壊等により所望の出力特性を得ることができないという問題がある。一方、押し出し成型されたガス発生剤の成型体の形状を維持しつつ、このガス発生剤をカップ体と点火器との間を含むカップ体の内部全体に配置できれば所望の出力特性を有するガス発生器を得ることができる。しかし、カップ体と点火器との間にガス発生剤の成型体を配置することには大きな困難を伴う。点火器を配置すべき空間を占めているガス発生剤の成型体が、点火器をカップ体に取付ける際に障害となるからである。いいかえれば、このカップ体の内部に点火器が閉めるべき空間を設けることなく点火器を挿入すれば、ガス発生剤の成型体が破壊または変形を生じ、ガス発生器の出力特性が変化してしまうこととなる。これを避けるためには、点火器を徐々に挿入しながらガス発生剤の成型体をこぼれ落とすことなくカップ体を逆さにする操作を繰り返したり、カップ体に振動を加えながら徐々に点火器を挿入する等の対策が必要となる。このように、点火器とカップ体との間にガス発生剤の成型体を充填することは容易ではない。
【０００６】
本発明は、ガス発生器の大型化を防止しつつ所望の出力特性を有するガス発生器を容易に得ることが可能なガス発生剤、及びこのガス発生剤が用いられた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】
【０００７】
本発明において、以下の特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。前記課題を解決するための本発明に係るガス発生剤は、カップ体（３）の内部に点火器（５）が配置されたガス発生器（１）に使用され、ニトロセルロースを主成分とするガス発生剤（２）であって、前記カップ体（３）の内側面と前記点火器（５）との間に配置されるガス発生剤（２）は、ガス発生剤（２）の成型体が環状又は角状に連ねて結合された結合体（２２）であることを特徴とする。
【０００８】
ここで、「成型体」とは、ペレット状、円柱状、筒状、ディスク状、その他の形状のうちいずれかの形状に成型されたものを意味する。また、「角状」とは、内側に点火器を配置可能な中空部を有する角状を意味する。
【０００９】
このガス発生剤によると、ガス発生器のカップ体の内側面と点火器との間に配置されるガス発生剤の成型体を容易に充填することが可能となる。従って、カップ体と点火器との間にはガス発生剤の結合体を、カップ体内部のうち他の部位にはガス発生剤の成型体を充填することによって、ガス発生器の大型化を防止しつつ所望の出力特性を有するガス発生器を容易に得ることができる。
【００１０】
本発明に係るガス発生剤において、前記ガス発生剤（２）の成型体が、押し出し成型によって成型されたものであることが好ましい。また、この場合において、前記ガス発生剤の成型体が、円柱状または円筒状に成型されていることがさらに好ましい。
【００１１】
このガス発生剤によると、複数個のガス発生剤が結合することによって結合体を形成した後も、各ガス発生剤の形状および表面積が殆ど変化しない。従って、ガス発生剤の結合体がカップ体と点火器との間に、ガス発生剤の成型体がカップ体内部の他の部位にそれぞれ配置されたガス発生器におけるガスの発生速度は、カップ体と点火器との間を含むカップ体内部全体にガス発生剤の成型体が充填されたガス発生器におけるガスの発生速度とほぼ同様のものとなる。また、押し出し成型による成型体のサイズ又は形状等を変更することにより、所望のガス発生速度を有するガス発生剤の結合体が得られる。従って、これを使用することにより、所望の出力特性を持つガス発生器が得られる。
【００１２】
本発明に係ガス発生剤において、前記ガス発生剤（２）の成型体が、結合剤により結合されて前記結合体（２２）を形成していることが好ましい。
【００１３】
このガス発生剤によると、結合剤を用いることにより、ガス発生速度に大きな影響を与えることのない押し出し成型体等のガス発生剤の成型体を結合することができる。
【００１４】
本発明に係るガス発生剤において、前記結合剤がニトロセルロースを主成分とする結合剤であることが好ましい。
【００１５】
このガス発生剤によると、結合剤としてニトロセルロースからなるものを使用することにより、ガス発生剤の成型体を十分な強度をもって結合し、ガス発生速度に殆ど影響を与えることのないガス発生剤を得ることができる。
【００１６】
本発明に係るガス発生器は、一方の端部（３ｅ）が開放され、他方の端部（３ｆ）が底を有するカップ体（３）と、前記カップ体（３）の内部に配置され、着火燃焼によってガスを発生させると共に成型体に成型されたガス発生剤（２）と、筒状のケース（７）に囲まれ、前記ガス発生剤（２）の成型体に着火させることが可能な点火器（５）と、前記点火器（５）を保持し、保持された前記点火器（５）が前記カップ体（３）の内部に配置されると共に、前記カップ体（３）の一方の端部（３ｅ）に固定されるホルダ（６）とを備え、前記カップ体（３）の円筒部（３ａ）の内側面と前記筒状のケース（７）の外側面との間に配置されるガス発生剤が、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス発生剤であることを特徴とする。
【００１７】
この構成のガス発生器は、カップ体と点火器との間を含むカップ体の内部全体にガス発生剤の成型体が充填されたガス発生器と同様の出力特性を有する。従って、ガス発生器の大型化を防止しつつ所望の出力特性を容易に得ることができる。
【００１８】
本発明に係るガス発生剤は、車両の乗員保護装置用ガス発生器に収納されるガス発生剤であって、ニトロセルロースを主成分とする複数のガス発生剤（２）の成型体を環状又は角状に結合したことを特徴とする。
【００１９】
ここで、「成型体」とは、ペレット状、円柱状、筒状、ディスク状、その他の形状のうちいずれかの形状に成型されたものを意味する。また、「角状」とは、内側に点火器を配置可能な中空部を有する角状を意味する。
【００２０】
このガス発生剤によると、ガス発生剤がガス発生器に収納されたのち環状又は角状に結合されたガス発生剤の成型体の内側に点火器を配置できるので、従来、ガス発生剤を配置することが困難であった部位にガス発生剤を容易に配置することが可能となる。従って、ガス発生器の大型化を防止しつつ所望の出力特性を有するガス発生器を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係るガス発生剤の結合体に関する好適な実施形態の例について図１及び図２を、このガス発生剤の結合体を有するガス発生器に関する好適な実施形態の例について図３及び図４を参照しつつ説明する。ここで、図１はガス発生剤の成型体を結合させたリング状結合体の一例を示す図、図２は図１に図示されるリング状結合体の写真、図３はガス発生器の一例を示す図、図４は点火器の一例を示す図である。ただし、図１において、各ガス発生剤２を結合するための結合剤については図示を省略している。
【００２２】
先ず、ガス発生剤２の結合体２２について説明する。図１及び図２において、ガス発生剤２の成型体の結合体２２は、ニトロセルロースを主成分とするガス発生剤２の成型体をリング状（環状）に結合させたものである。ガス発生剤２としては、例えば、無煙火薬が挙げられる。無煙火薬は、ニトロセルロ−スを主成分とする火薬であり、燃焼することにより、車両搭乗者拘束装置を作動させるためのガスを発生するものである。
【００２３】
なお、結合体２２はガス発生剤の成型体が環状に結合されたものに限られず、カップ体３と点火器５との間に配置可能であれば、角状に形成されたものであってもよい。また、各ガス発生剤２の成型体の配列及び配向は限定されるものではなく、これらのガス発生剤２によってカップ体３と点火器５との間に配置可能な結合体を形成することができればよい。
【００２４】
本発明に使用されるガス発生剤２は、それぞれ、押し出し成型によって成型されていることが好ましい。成型体としては、例えば、ペレット状のもの（一般に、医薬品の１つの形状である錠剤の形にあたるもの）、円柱状のもの、筒状又はディスク状のもの等が挙げられるがこれに限られない。なお、筒状のものには、円筒状のものが挙げられ、円筒状のものには単孔円筒状のもの、多孔円筒状のものが挙げられる。また、結合体２２を形成するガス発生剤２の全部が同様の形状であることが好ましいが、これに限られず、異なった形状を有するガス発生剤２の成型体が結合されていてもよい。
【００２５】
ガス発生剤２の成型体は、たとえば、無煙火薬の捏和物を、ろ過、圧伸、切断、乾燥した後、必要であれば篩分、黒鉛処理等をして得ることができる。これらの方法には、周知技術、例えば、米国特許第３３４６６７５号、第２０２７１１４号、第２８８５７３６号等の公報に記載の技術を用いることができる。ガス発生剤２の成型体の直径（外径）は、好ましくは、０．８〜２．５ｍｍ、より好ましくは、１．２〜１．６ｍｍである。ガス発生剤２の成型体が筒状の形状の場合、その薬厚は、好ましくは０．２〜１．２ｍｍである。ガス発生剤２の成型体の長さは、好ましくは、１．０〜５．０ｍｍ、より好ましくは、１．２〜３．０ｍｍである。
【００２６】
結合体２２は、例えば、上記のガス発生剤２の成型体を環状の溝を有する金型（図示せず）に充填し、次いで溶媒中に溶解した結合剤をディスペンサー等によりガス発生剤２の成型体に塗布し、これを乾燥することにより製造される。
【００２７】
この結合剤としては、適切な溶媒に可溶であって、ガス発生剤２の成型体の表面への接着性に優れる天然または合成樹脂の接着剤を用いることができるが、ニトロセルロースを主成分として使用することが好ましい。非火薬の樹脂でガス発生剤２の成型体の表面が覆われた場合は、ガス発生剤２の成型体の着火に影響を生じ、ガス発生器の出力特性の制御が難しくなる。結合剤は、通常、これを溶解させた溶液として用いられる。例えば、コロジオン（関東化学社製：エタノール約４７．５％、ジエチルエーテル約４７．５％、およびニトロセルロース約５％の溶液）等が挙げられる。
【００２８】
溶媒としては、ニトロセルロース等を溶解させることができるものであって、適度の乾燥性を有するものであれば用いることができる。乾燥が速過ぎるものは一定量の塗布をする上で好ましくなく、乾燥が遅すぎるものは結合体２２の乾燥温度を高くする等の必要が生じるからである。このような溶媒として、アルコ−ル、エ−テル、ケトン、エステル等からなる群から適切な溶解性、乾燥性を有するものの１種またはその組み合わせを選べばよい。溶媒に溶解しているニトロセルロースからなる結合剤の濃度及び溶液の粘度は、塗布および乾燥の方法および条件、ガス発生剤２の成型体に付着すべき結合剤の量等に応じて適宜調節すればよい。ガス発生剤２の成型体に対する結合剤の付着量が多すぎると、結合体２２の燃焼速度に及ぼす影響が大きくなる恐れがあり、少なすぎると、各ガス発生剤２の成型体を十分に接着することができない恐れがある。ガス発生剤２の成型体に対する結合剤の付着量は、ガス発生剤２の成型体の重量を１ｇとすると、３０〜１００ｍｇであることが好ましい。乾燥の温度は、ガス発生剤２の発火、変質を招かない範囲で、溶媒ができるだけ速く乾燥するような高い温度が好ましく、常圧で乾燥する場合は、常温〜１００℃が好ましい。減圧であれば、乾燥時間の短縮や、より高沸点の溶媒の使用が可能となる。
【００２９】
結合剤の成分としては、ニトロセルロース以外に、無煙火薬に使用されているような、硝酸エステル類、安定剤、減熱消炎剤等の添加剤を含んでいてもよい。
【００３０】
結合体２２の外径、内径及び高さ等の大きさは、使用されるガス発生器の仕様、具体的には後述するカップ体３の内径と点火器の点火部５ｃの外径及び高さとにより適宜決定されるが、例えば、現在多く使用されているシートベルトプリテンショナー用ガス発生器については、これに用いられるカップ体３の外径は、１０〜１２．６ｍｍの範囲が好ましく、内径は、７．４〜１０ｍｍの範囲が好ましい。また、高さは、２〜１０ｍｍの範囲が好ましい。
【００３１】
結合体２２の形状は、図１及び図２に図示されるように、ガス発生剤２の成型体が複数個結合されることによって形成されたリング状であるが、これに限られない。即ち、後述するガス発生器１のカップ体３と点火器５との間に配置可能であればよい。
【００３２】
なお、ガス発生器は上記のリング状結合体２２を有することが好ましい。リング状結合体２２は、通常、ガス発生器が有する点火器における点火部の外側面とカップ体の円筒部の内側面との間に配置される。点火部とカップ体の底部との間に配置されるガス発生剤は特に限定されず、粉末状、顆粒状のものでも、成型体でもよいが、本発明の効果をより十分に達成するためには、成型体が好ましい。
【００３３】
次に、この結合体２２を使用したガス発生器１について説明する。図３において、本実施形態のガス発生器１は、カップ体３と、このカップ体３中に充填するガス発生剤２と、点火器５と、ホルダ６とを有し、車両搭乗者拘束装置を作動させるためのガス発生器である。ここで、ガス発生剤２の成型体は、ペレット状、円柱状、筒状、ディスク状、その他の形状のうちいずれかの形状に成型された成型体である。また、点火器５における点火部５ｃの外側面とカップ体３の円筒部３ａの内側面との間に配置されるガス発生剤が上記のリング状結合体２２であることを特徴とする。
【００３４】
カップ体３は、円筒部３ａを有し、内部には、通常、ガス発生剤が充填される。また、一方の端部３ｅが開放され、他方の端部３ｆが底部を有している。カップ体３は、例えば、ステンレス、鉄、アルミニウム等の金属材料で形成されている。
【００３５】
ガス発生剤２は、上記のガス発生剤２の成型体をリング状に結合したリング状結合体２２が使用される。リング状結合体２２は、後述する点火器５における点火部５ｃの外側面とカップ体３の円筒部３ａの内側面との間に配置される。また、ガス発生剤２の成型体は、後述する点火部５ｃの頂面とカップ体３の底部との間に配置される。リング状結合体２２に使用されるガス発生剤２の成型体及び点火部５ｃの頂面とカップ体３の底部との間に配置されるガス発生剤２の成型体は、成型体の形状、大きさ等異なっていてもよいが、成型体の形状、大きさ等も同一である方が本発明の効果を達成する上で好ましい。
【００３６】
点火器５は、車両の衝突を検出するセンサー（図示せず）からの信号を受け取り、ガス発生剤２を着火、燃焼させる点火装置である。通常、電極部５ａ、塞栓部５ｂ及び点火部５ｃからなる（図４参照）。
【００３７】
ホルダ６は、点火器５とカップ体３を保持するものである。より具体的に言えば、ホルダ６は、点火器５を保持し、保持されたこの点火器５がカップ体３の内部に配置されるように、カップ体３の一方の端部３ｅに固定される。なお、ホルダ６は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料で形成することができる。
【００３８】
本発明のガス発生剤２の成型体が結合されたリング状結合体２２を有するガス発生器を図３により詳しく説明する。
【００３９】
本発明のガス発生器１は、カップ体３を有し、このカップ体３の内部に、燃焼によりガスを発生するガス発生剤２の成型体が充填される。さらにカップ体３の内部にガス発生剤２の成型体を着火させることができる点火器５が配設され、Ｏ−リング１５とともにカップ体３と点火器５とがホルダ６によってかしめ固定されている。また、点火器５には点火器ケース７が設置されている。Ｏ−リング１５は点火器５とホルダ６との間に配置されている。そして、ホルダ６はカップ体３、点火器５及び点火器ケース７をかしめにより保持している。なお、カップ体３と点火器５との間に配置されるガス発生剤２の成型体は、複数個連ねて結合されることによってリング状の結合体を形成している。
【００４０】
本発明のガス発生器に使用されるカップ体３は、大径の円筒部３ａと、２面幅部３ｂとを有し、底部を有する一方の端部３ｅから他方の端部３ｆに向けて１段階に拡径する実質的に有底円筒形状をしている。このカップ体３の底部には複数の線状の切り欠き３ｃが設けられている。カップ体３内に収納されるガス発生剤２の成型体のリング状結合体２２の燃焼時に、この切り欠き３ｃが破断され、図示しないシートベルトプリテンショナーにガスが直接的に放出される。カップ体３の他方の端部３ｆには、径方向の外方に延びるフランジ部位３ｄが形成されており、このフランジ部位３ｄは、ホルダ６に設けられた突起１０のかしめによってホルダ６に取り付けられている。カップ体３の材料は、例えばステンレス、鉄、アルミニウムなどの金属材料で形成されている。
燃焼によりガスを発生させるガス発生剤２の成型体のリング状結合体２２は、上記したものがあげられる。
【００４１】
点火器５は、点火器５を作動させるための電気を通電する目的で立設された電極部５ａ、塞栓部５ｂ及び点火部５ｃからなる。点火器５の詳細を述べると、点火器５は着火薬Ｄと、着火薬Ｄが充填されるカップケースＥと、着火薬Ｄを発火させるための２本の電極ピン１１，１２と、塞栓Ｂとを含む。カップケースＥは、通常、熱可塑性樹脂でできている。各電極ピン１１，１２はカップケースＥ内に突出し、その先端は電橋線Ｆによって電気的に接続されている。電橋線Ｆは着火薬Ｄに接する点火玉Ｃで覆われている。塞栓Ｂは、各電極ピン１１，１２間での電橋線部以外での絶縁を保つために樹脂で形成されている。そして、点火器５は、塞栓Ｂから突出する電極ピン１１，１２のそれぞれの根元部分を覆うように突出部１９，１８が一体に成形されている。突出部１９，１８は、ホルダ６の孔１３，１４より小さい径で、かつ、塞栓Ｂと同じ材料で、塞栓Ｂと一体に成形されている。これによって、電極ピン１１，１２とホルダ６との間の絶縁が確実となる。
【００４２】
また、点火器５には、２本の電極ピン１１，１２をショートさせておくためのショーティングクリップ１７が取り付けられている。このショーティングクリップ１７は、静電気などによる誤作動を防止するためのものである。
【００４３】
点火器ケース７は、点火器５の点火部５ｃ及び塞栓Ｂの先端部を覆うようにカップ状に形成されている。そして、ホルダ６の突起９によりかしめられるように、その開口端は塞栓Ｂの先端部に沿って径方向斜め外方に向かって拡がるフランジ部位７ａが形成されている。そして、このフランジ部位７ａを覆うように折り曲げてかしめられたホルダ６のかしめ突起９によって、点火器５の塞栓Ｂとともにホルダ６に取り付けられる。また、点火器５の点火部５ｃは、この点火器ケース７によって表面を覆われるため、燃焼時の点火部５ｃ内の圧力拘束が増加し、点火薬を高圧力下で燃焼させることができる。その結果、燃焼速度が速くなり、ガス発生器１の着火遅れが少なくなる。
【００４４】
点火器ケース７は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属材や、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＡ６（ナイロン６）、ＰＡ６６（ナイロン６６）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、フッ素樹脂等の樹脂等で形成されている。そして、ガス発生剤２の成型体と接する面には、点火器ケース７を貫通する導火孔２０が形成されている。この導火孔２０は、点火器５の高温の火炎の噴出をガス発生剤２の方向へ集中させる場合は、点火器ケース７のカップケースＥを覆う有底円筒部の底部に設けられることが好ましい。ガス発生剤２の成型体の結合体２２の方向にも火炎を噴出させるために、この導火孔２０は、円筒部に設けられていてもよい。なお、点火器ケース７は、単一の部材で形成されている必要はなく、いくつかの部材を組合わせて点火器ケース７としてもよいが、部品点数削減の観点から単一の部材で構成されるのが好ましい。また、メッシュ状であっても良い。
【００４５】
ホルダ６は、点火器５、カップ体３およびシール部材の保持とガス発生剤防湿のための長期間の封止とを図る。確実に機能するものであればどのようなものでも用いることができるが、ガス発生器を構成する部品に通常使用されている材料で形成されているものが好ましい。そのような材料としては、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属材料が挙げられる。
【００４６】
シ−ル部材１５は、点火器５とホルダ６との間を封止してガス発生剤２の防湿を図る。通常、ガス発生器のシ−ル部材として使用されているものであればどのようなものでも用いることができる。例えばO−リング１５等が挙げられる。シール部材の材質としては、特に限定されるものではないが、ニトリル、シリコン、エチレンプロピレンゴム等の水分を透過しにくいものが好ましい。
【００４７】
このように構成されるガス発生器１は、次のような手順にて製造することができる。まず、ホルダ６の孔１３，１４に点火器５の電極ピン１１，１２を挿通し、点火器５をシール部材１５を介してホルダ６のテーパ部８にはめ込むようにして装着する。次いで、点火器５の表面を覆うようにして、導火孔２０が形成された点火器ケース７を装着し、かしめ突起９をかしめることによって、点火器５と点火器ケース７とをホルダ６に一体に装着する。次に、カップ体３にガス発生剤２の成型体を充填し、次いで、このガス発生剤２の成型体に隣接させて、ガス発生剤２の成型体を複数個連結することによって形成されたリング状結合体２２を充填する。そして、点火器５、シ−ル部材１５及び点火器ケース７が装着されたホルダ６を、カップ体３の他方の端部３ｆの開放部に嵌合させ、かしめ突起１０によってかしめ固定する。
【００４８】
次に、本発明のガス発生器１の作動について説明する。図示しない衝突センサーが自動車の衝突を検出すると、点火器５の電極ピン１１，１２が通電され、点火器５が作動する。このようにして高温、且つ高圧の火炎が点火器５から一気にカップケース３内に噴出し、複数個のガス発生剤２の成型体が結合したリング状結合体２２が点火され、ガスが発生する。
【実験例】
【００４９】
以下、リング状結合体２２を使用したガス発生器１についての性能を実験により検証した。実験は、カップ体３と点火器５との間にガス発生剤２のリング状結合体２２が配置されたガス発生器１の性能と、カップ体と点火器との間を含むカップ体の内部全体にガス発生剤の成型体が充填されたガス発生器１Ａの性能と、ガス発生剤の成型体を圧縮して結合したリング状圧縮体を有するガス発生器１Ｂの性能とを比較することによって行なった。ここで、ガス発生器が有する好ましい出力特性（性能）は、カップ体と点火器との間を含むカップ体の内部全体にガス発生剤の成型体が充填されたガス発生器１Ａと同様の出力特性である。
【００５０】
上記の実験結果について、図５を参照しつつ説明する。ここで、図５は各ガス発生器１，１Ａ，１Ｂの性能を比較した実験結果を示す図である。なお、ガス発生器１を実施例として、ガス発生器１Ａを第１比較例として、ガス発生器１Ｂを第２比較例として以下に説明する。また、以下に説明するガス発生器１の実施例は一例であって、本発明を限定するものではない。
【００５１】
（実施例）
本発明のガス発生剤２のリング状結合体の製造
直径約１．４ｍｍ、長さ約１．８ｍｍの円柱状に押し出し成型されたガス発生剤２の成型体を１９０ｍｇ計量し、これを外径φ１２ｍｍ、内径φ８ｍｍ、深さ８ｍｍの環状溝を有する金型（図示せず）へ充填する。そして、充填されたガス発生剤２の成型体の上に、ディスペンサーを用いてコロジオンを塗布する。この時のコロジオンの塗布量は、約０．２５ｍｌであった。次に、コロジオンが塗布されたガス発生剤２の成型体を充填した金型を約６０℃の乾燥炉に１０分間放置する。その後、乾燥炉から金型を取り出し、金型から各成型体が固着して結合された約２００ｍｇのリング状の結合体２２を取り出した。なお、リング状の結合体２２を構成するガス発生剤２は、それぞれ、成型体の形状がほとんど維持されたままであった。
【００５２】
本発明のガス発生剤２のリング状結合体を有するガス発生器１の製造
Ｏ−リング１５を組み付けた金属製のホルダ６に点火器５および点火器ケース７を組み付け、かしめにより接合する（以下、点火器構成体２３という）。また、別に用意したカップ体３に、直径約１．４ｍｍ、長さ約１．８ｍｍの円柱状に押し出し成型されたガス発生剤２の成型体を１，１００ｍｇ充填する。ガス発生剤２を結合させて形成された前記で得たリング状の結合体２２を２００ｍｇ、カップ体３に充填された成型体のガス発生剤２（無煙火薬）に隣接させて配置する。このリング状結合体２２に、先に準備した点火器構成体２３の点火部５を嵌合し、かしめにより点火器構成体２３とカップ体３とを接合して、本発明のガス発生剤２のリング状結合体２２を有するガス発生器１を得た。
【００５３】
（第１比較例）
カップ体と点火器との間を含むカップ体の内部全体にガス発生剤の成型体が充填されたガス発生器１Ａの製造
直径約１．４ｍｍ、長さ約１．８ｍｍの円柱状に押し出し成型されたガス発生剤の成型体を１３００ｍｇ計量し、カップ体へ充填する。次に、充填されたガス発生剤の成型体を破壊又は変形させないように、点火器構成体とカップ体とを振動させながら、点火器構成体の点火部を徐々にカップ体の内部に挿入していく。カップ体の開放された他方の端部を下方にしてもガス発生剤の成型体が落下しない深さまで挿入されたら、カップ体の開放された他方の端部を下方にしてより強い振動を与えながら、更に点火部をカップ体の内部に挿入していく。点火部が所定の位置まで挿入されたら、かしめにより点火器構成体とカップ体とを接合して、ガス発生剤の成型体のみが充填されたガス発生器１Ａを得た。実施例および下記の比較例２の場合に比べて、点火部の周囲にガス発生剤の成型体を充填する作業が複雑で、ガス発生剤を充填するために要する時間も長かった。
【００５４】
（第２比較例）
ガス発生剤の成型体を圧縮して結合したリング状圧縮体を有するガス発生器１Ｂの製造
直径約１．４ｍｍ、長さ約１．８ｍｍの円柱状に押し出し成型されたガス発生剤の成型体を２００ｍｇ計量し、これを実施例で用いられた金型と同一の金型へ充填し、環状突起形状を有する杵を用いて、各ガス発生剤の成型体が固着するまでガス発生剤の成型体を圧縮した後、金型から取り出して、ガス発生剤を結合させて形成されたリング状の圧縮体を得た。得られたリング状圧縮体を構成する各ガス発生剤は圧縮により変形し、一部は破壊されていた。次に、リング状の圧縮体を得るのに用いたガス発生剤と同一のガス発生剤を１，１００ｍｇ計量し、カップ体へ充填する。そして、先に準備したリング状の圧縮体を、充填されたガス発生剤の成型体に隣接させて置く。このリング状の圧縮体に、点火器構成体の点火部を嵌合し、かしめにより点火器構成体とカップ体とを接合して、ガス発生剤の成型体を結合することによって形成されたリング状の圧縮体を有するガス発生器１Ｂを得た。
【００５５】
実施例、第１比較例、第２比較例で得られたガス発生器１，１Ａ，１Ｂを用い、１０ｃｃタンクテストを行った。その結果を図５に示す。なお、１０ｃｃタンクテストとは、内容積が１０ｃｃのステンレス製タンクにガス発生器を取り付けて、電極部５ａを通電させることによりガス発生器１，１Ａ，１Ｂを作動させ、発生する燃焼ガスの圧力をタンク内に設置した圧電素子によって測定するものである。即ち、図５は、ガス発生器１，１Ａ，１Ｂを作動させてからの時間と１０ｃｃタンク内の圧力との関係を示している。
【００５６】
図５によれば、電極部５ａへの通電開始から１ｍｓ乃至９ｍｓの範囲において、第２比較例のガス発生器１Ｂの圧力が、実施例のガス発生器１及び第１比較例のガス発生器１Ａの圧力と比べて相当に高い値となっており、好ましい性能とはいえない。一方、実施例のガス発生器１の圧力−時間曲線は、第１比較例のガス発生器１Ａの圧力ー曲線とほぼ同一の曲線となっており、第１比較例のガス発生器とほぼ同様の性能を有すると考えられる。
【００５７】
また、第１比較例のガス発生器１Ａにおいては、手作業にてガス発生剤をカップ体の内部に充填したが、充填操作が複雑で長い充填時間を要した。大量生産による製造の場合においても、複雑な設備を必要とし費用効果の低いガス発生器１Ａであることがわかった。
【００５８】
実施例のガス発生器１においては、ガス発生剤２の成型体を結合させて形成されたリング状結合体２２をカップ体３の内部の点火器５の周囲（具体的には点火器ケース７の周囲）に隙間無く容易に充填することができる。しかも、このガス発生器１が押し出しガス発生剤２の成型体のみを使用し、リング状結合体２２を使用しなかった場合と同様の出力特性を持つことは明らかである。従って、本発明のガス発生剤２の成型体が結合して形成されたリング状結合体２２は、ガス発生器のサイズの大型化を防止しつつ、出力の増加、及び作業性の向上によって大量生産に適したガス発生器の製造を可能にするものである。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、ニトロセルロースを主成分とし、押し出し成型によって成型されたガス発生剤２を複数個結合させることによって、カップ体３と点火器５との間に配置可能なリング状の結合体２２を得ている。そして、このガス発生剤２の結合体２２を、ガス発生器１のカップ体３と点火器５との間に配置している。従って、リング状の結合体２２に形成されたガス発生剤を、ガス発生器１のカップ体３と点火器５との間に容易に配置できる。しかも、このガス発生器１は、カップ体３と点火器５との間を含むカップ体３の内部全体にガス発生剤２の成型体が充填されたガス発生器と同様の出力特性を有する。
【００６０】
また、リング状の結合体２２は、好ましくは押し出し成型によって成型された円柱状のガス発生剤２の成型体を結合させたものであり、結合された後も、その表面積が殆ど変化しない。従って、結合体２２の燃焼によるガスの発生速度は、カップ体３と点火器５との間を含むカップ体３の内部全体にガス発生剤２の成型体が充填されたガス発生器と同様の発生速度を有する。
【００６１】
また、リング状の結合体２２は、ニトロセルロースを主成分とする結合剤によってガス発生剤２の成型体同士が結合されているので、十分な強度で結合し、また、ガスの発生速度にも殆ど影響を与えない。
【００６２】
尚、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ガス発生剤の成型体を結合させたリング状結合体の一例を示す図である。
【図２】図１に図示されるリング状結合体の写真である。
【図３】ガス発生器の一例を示す断面図である。
【図４】点火器の一例を示す断面図である。
【図５】実施例、第１比較例及び第２比較例のガス発生器の各性能を比較した実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ ガス発生器
２ ガス発生剤
３ カップ体
３ａ 円筒部
３ｂ ２面幅部
３ｃ 切り欠き
３ｄ フランジ
３ｅ 一方の端部
３ｆ 他方の端部
５ 点火器
５ａ 電極部５ａ
５ｂ 塞栓部５ｂ
５ｃ 点火部５ｃ
６ ホルダ
７ 点火器ケ−ス
７ａ フランジ部位
８ テーパ部
９ 突起
１０ 突起
１１ 電極ピン
１２ 電極ピン
１３ 孔
１４ 孔
１５ Ｏ−リング
１７ ショ−ティングクリップ
１８ 突出部
１９ 突出部
２０ 導火孔
２２ ガス発生剤の成型体のリング状結合体
２３ 点火器構成体
Ｂ 塞栓
Ｃ 点火玉
Ｄ 点火薬
Ｅ カップケ−ス
Ｆ 電橋線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ガス発生剤及びこれを有するガス発生器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
シ−トベルトテンショナ−は、衝突を検知してシ−トベルトを一定量巻上げる車両搭乗者拘束装置である。このシ−トベルトを一定量巻上げる機構として、通常ガス発生器からのガス圧で作動するものが採用されている。
かかるガス発生器は、カップ体と、このカップ体の内部に充填されるガス発生剤と、点火器と、ホルダとを有している。そして、ガス発生剤は、粉末状または顆粒状（特許文献１、２）の形態として、または押し出し成型体（特許文献３）等の形状にして使用されている。
【０００３】
シートベルトプリテンショナー用ガス発生器においては、最近、サイズの大型化を防止しつつ出力を増加する要請が高まっている。この要請に対し、カップ体の内部に充填された粉末状または顆粒状のガス発生剤を圧縮してガス発生剤に凹部を設け、この凹部に点火器を挿入することによってガス発生剤をカップ体の内部に隙間無く充填することが提案されている（特許文献１、２）。
【０００４】
【特許文献１】特開平１１―２４０４１２号公報
【特許文献２】ＷＯ ０１／１４１７３号公開パンフレット
【特許文献３】ＷＯ ０３／０２２６４５号公開パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかし、特許文献１、２に記載のように、カップ体に充填されたガス発生剤に凹部を設けるためにガス発生剤を圧縮すると、ガス発生剤の破壊等により所望の出力特性を得ることができないという問題がある。一方、押し出し成型されたガス発生剤の成型体の形状を維持しつつ、このガス発生剤をカップ体と点火器との間を含むカップ体の内部全体に配置できれば所望の出力特性を有するガス発生器を得ることができる。しかし、カップ体と点火器との間にガス発生剤の成型体を配置することには大きな困難を伴う。点火器を配置すべき空間を占めているガス発生剤の成型体が、点火器をカップ体に取付ける際に障害となるからである。いいかえれば、このカップ体の内部に点火器が閉めるべき空間を設けることなく点火器を挿入すれば、ガス発生剤の成型体が破壊または変形を生じ、ガス発生器の出力特性が変化してしまうこととなる。これを避けるためには、点火器を徐々に挿入しながらガス発生剤の成型体をこぼれ落とすことなくカップ体を逆さにする操作を繰り返したり、カップ体に振動を加えながら徐々に点火器を挿入する等の対策が必要となる。このように、点火器とカップ体との間にガス発生剤の成型体を充填することは容易ではない。
【０００６】
本発明は、ガス発生器の大型化を防止しつつ所望の出力特性を有するガス発生器を容易に得ることが可能なガス発生剤、及びこのガス発生剤が用いられた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】
【０００７】
本発明において、以下の特徴は単独で、若しくは、適宜組合わされて備えられている。前記課題を解決するための本発明に係るガス発生剤は、カップ体（３）の内部に点火器（５）が配置されたガス発生器（１）に使用され、ニトロセルロースを主成分とするガス発生剤（２）であって、前記カップ体（３）の内側面と前記点火器（５）との間に配置されるガス発生剤（２）は、ガス発生剤（２）の成型体が環状又は角状に連ねて結合された結合体（２２）であることを特徴とする。
【０００８】
ここで、「成型体」とは、ペレット状、円柱状、筒状、ディスク状、その他の形状のうちいずれかの形状に成型されたものを意味する。また、「角状」とは、内側に点火器を配置可能な中空部を有する角状を意味する。
【０００９】
このガス発生剤によると、ガス発生器のカップ体の内側面と点火器との間に配置されるガス発生剤の成型体を容易に充填することが可能となる。従って、カップ体と点火器との間にはガス発生剤の結合体を、カップ体内部のうち他の部位にはガス発生剤の成型体を充填することによって、ガス発生器の大型化を防止しつつ所望の出力特性を有するガス発生器を容易に得ることができる。
【００１０】
本発明に係るガス発生剤において、前記ガス発生剤（２）の成型体が、押し出し成型によって成型されたものであることが好ましい。また、この場合において、前記ガス発生剤の成型体が、円柱状または円筒状に成型されていることがさらに好ましい。
【００１１】
このガス発生剤によると、複数個のガス発生剤が結合することによって結合体を形成した後も、各ガス発生剤の形状および表面積が殆ど変化しない。従って、ガス発生剤の結合体がカップ体と点火器との間に、ガス発生剤の成型体がカップ体内部の他の部位にそれぞれ配置されたガス発生器におけるガスの発生速度は、カップ体と点火器との間を含むカップ体内部全体にガス発生剤の成型体が充填されたガス発生器におけるガスの発生速度とほぼ同様のものとなる。また、押し出し成型による成型体のサイズ又は形状等を変更することにより、所望のガス発生速度を有するガス発生剤の結合体が得られる。従って、これを使用することにより、所望の出力特性を持つガス発生器が得られる。
【００１２】
本発明に係ガス発生剤において、前記ガス発生剤（２）の成型体が、結合剤により結合されて前記結合体（２２）を形成していることが好ましい。
【００１３】
このガス発生剤によると、結合剤を用いることにより、ガス発生速度に大きな影響を与えることのない押し出し成型体等のガス発生剤の成型体を結合することができる。
【００１４】
本発明に係るガス発生剤において、前記結合剤がニトロセルロースを主成分とする結合剤であることが好ましい。
【００１５】
このガス発生剤によると、結合剤としてニトロセルロースからなるものを使用することにより、ガス発生剤の成型体を十分な強度をもって結合し、ガス発生速度に殆ど影響を与えることのないガス発生剤を得ることができる。
【００１６】
本発明に係るガス発生器は、一方の端部（３ｅ）が開放され、他方の端部（３ｆ）が底を有するカップ体（３）と、前記カップ体（３）の内部に配置され、着火燃焼によってガスを発生させると共に成型体に成型されたガス発生剤（２）と、筒状のケース（７）に囲まれ、前記ガス発生剤（２）の成型体に着火させることが可能な点火器（５）と、前記点火器（５）を保持し、保持された前記点火器（５）が前記カップ体（３）の内部に配置されると共に、前記カップ体（３）の一方の端部（３ｅ）に固定されるホルダ（６）とを備え、前記カップ体（３）の円筒部（３ａ）の内側面と前記筒状のケース（７）の外側面との間に配置されるガス発生剤が、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス発生剤であることを特徴とする。
【００１７】
この構成のガス発生器は、カップ体と点火器との間を含むカップ体の内部全体にガス発生剤の成型体が充填されたガス発生器と同様の出力特性を有する。従って、ガス発生器の大型化を防止しつつ所望の出力特性を容易に得ることができる。
【００１８】
本発明に係るガス発生剤は、車両の乗員保護装置用ガス発生器に収納されるガス発生剤であって、ニトロセルロースを主成分とする複数のガス発生剤（２）の成型体を環状又は角状に結合したことを特徴とする。
【００１９】
ここで、「成型体」とは、ペレット状、円柱状、筒状、ディスク状、その他の形状のうちいずれかの形状に成型されたものを意味する。また、「角状」とは、内側に点火器を配置可能な中空部を有する角状を意味する。
【００２０】
このガス発生剤によると、ガス発生剤がガス発生器に収納されたのち環状又は角状に結合されたガス発生剤の成型体の内側に点火器を配置できるので、従来、ガス発生剤を配置することが困難であった部位にガス発生剤を容易に配置することが可能となる。従って、ガス発生器の大型化を防止しつつ所望の出力特性を有するガス発生器を容易に得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明に係るガス発生剤の結合体に関する好適な実施形態の例について図１及び図２を、このガス発生剤の結合体を有するガス発生器に関する好適な実施形態の例について図３及び図４を参照しつつ説明する。ここで、図１はガス発生剤の成型体を結合させたリング状結合体の一例を示す図、図２は図１に図示されるリング状結合体の写真、図３はガス発生器の一例を示す図、図４は点火器の一例を示す図である。ただし、図１において、各ガス発生剤２を結合するための結合剤については図示を省略している。
【００２２】
先ず、ガス発生剤２の結合体２２について説明する。図１及び図２において、ガス発生剤２の成型体の結合体２２は、ニトロセルロースを主成分とするガス発生剤２の成型体をリング状（環状）に結合させたものである。ガス発生剤２としては、例えば、無煙火薬が挙げられる。無煙火薬は、ニトロセルロ−スを主成分とする火薬であり、燃焼することにより、車両搭乗者拘束装置を作動させるためのガスを発生するものである。
【００２３】
なお、結合体２２はガス発生剤の成型体が環状に結合されたものに限られず、カップ体３と点火器５との間に配置可能であれば、角状に形成されたものであってもよい。また、各ガス発生剤２の成型体の配列及び配向は限定されるものではなく、これらのガス発生剤２によってカップ体３と点火器５との間に配置可能な結合体を形成することができればよい。
【００２４】
本発明に使用されるガス発生剤２は、それぞれ、押し出し成型によって成型されていることが好ましい。成型体としては、例えば、ペレット状のもの（一般に、医薬品の１つの形状である錠剤の形にあたるもの）、円柱状のもの、筒状又はディスク状のもの等が挙げられるがこれに限られない。なお、筒状のものには、円筒状のものが挙げられ、円筒状のものには単孔円筒状のもの、多孔円筒状のものが挙げられる。また、結合体２２を形成するガス発生剤２の全部が同様の形状であることが好ましいが、これに限られず、異なった形状を有するガス発生剤２の成型体が結合されていてもよい。
【００２５】
ガス発生剤２の成型体は、たとえば、無煙火薬の捏和物を、ろ過、圧伸、切断、乾燥した後、必要であれば篩分、黒鉛処理等をして得ることができる。これらの方法には、周知技術、例えば、米国特許第３３４６６７５号、第２０２７１１４号、第２８８５７３６号等の公報に記載の技術を用いることができる。ガス発生剤２の成型体の直径（外径）は、好ましくは、０．８〜２．５ｍｍ、より好ましくは、１．２〜１．６ｍｍである。ガス発生剤２の成型体が筒状の形状の場合、その薬厚は、好ましくは０．２〜１．２ｍｍである。ガス発生剤２の成型体の長さは、好ましくは、１．０〜５．０ｍｍ、より好ましくは、１．２〜３．０ｍｍである。
【００２６】
結合体２２は、例えば、上記のガス発生剤２の成型体を環状の溝を有する金型（図示せず）に充填し、次いで溶媒中に溶解した結合剤をディスペンサー等によりガス発生剤２の成型体に塗布し、これを乾燥することにより製造される。
【００２７】
この結合剤としては、適切な溶媒に可溶であって、ガス発生剤２の成型体の表面への接着性に優れる天然または合成樹脂の接着剤を用いることができるが、ニトロセルロースを主成分として使用することが好ましい。非火薬の樹脂でガス発生剤２の成型体の表面が覆われた場合は、ガス発生剤２の成型体の着火に影響を生じ、ガス発生器の出力特性の制御が難しくなる。結合剤は、通常、これを溶解させた溶液として用いられる。例えば、コロジオン（関東化学社製：エタノール約４７．５％、ジエチルエーテル約４７．５％、およびニトロセルロース約５％の溶液）等が挙げられる。
【００２８】
溶媒としては、ニトロセルロース等を溶解させることができるものであって、適度の乾燥性を有するものであれば用いることができる。乾燥が速過ぎるものは一定量の塗布をする上で好ましくなく、乾燥が遅すぎるものは結合体２２の乾燥温度を高くする等の必要が生じるからである。このような溶媒として、アルコ−ル、エ−テル、ケトン、エステル等からなる群から適切な溶解性、乾燥性を有するものの１種またはその組み合わせを選べばよい。溶媒に溶解しているニトロセルロースからなる結合剤の濃度及び溶液の粘度は、塗布および乾燥の方法および条件、ガス発生剤２の成型体に付着すべき結合剤の量等に応じて適宜調節すればよい。ガス発生剤２の成型体に対する結合剤の付着量が多すぎると、結合体２２の燃焼速度に及ぼす影響が大きくなる恐れがあり、少なすぎると、各ガス発生剤２の成型体を十分に接着することができない恐れがある。ガス発生剤２の成型体に対する結合剤の付着量は、ガス発生剤２の成型体の重量を１ｇとすると、３０〜１００ｍｇであることが好ましい。乾燥の温度は、ガス発生剤２の発火、変質を招かない範囲で、溶媒ができるだけ速く乾燥するような高い温度が好ましく、常圧で乾燥する場合は、常温〜１００℃が好ましい。減圧であれば、乾燥時間の短縮や、より高沸点の溶媒の使用が可能となる。
【００２９】
結合剤の成分としては、ニトロセルロース以外に、無煙火薬に使用されているような、硝酸エステル類、安定剤、減熱消炎剤等の添加剤を含んでいてもよい。
【００３０】
結合体２２の外径、内径及び高さ等の大きさは、使用されるガス発生器の仕様、具体的には後述するカップ体３の内径と点火器の点火部５ｃの外径及び高さとにより適宜決定されるが、例えば、現在多く使用されているシートベルトプリテンショナー用ガス発生器については、これに用いられるカップ体３の外径は、１０〜１２．６ｍｍの範囲が好ましく、内径は、７．４〜１０ｍｍの範囲が好ましい。また、高さは、２〜１０ｍｍの範囲が好ましい。
【００３１】
結合体２２の形状は、図１及び図２に図示されるように、ガス発生剤２の成型体が複数個結合されることによって形成されたリング状であるが、これに限られない。即ち、後述するガス発生器１のカップ体３と点火器５との間に配置可能であればよい。
【００３２】
なお、ガス発生器は上記のリング状結合体２２を有することが好ましい。リング状結合体２２は、通常、ガス発生器が有する点火器における点火部の外側面とカップ体の円筒部の内側面との間に配置される。点火部とカップ体の底部との間に配置されるガス発生剤は特に限定されず、粉末状、顆粒状のものでも、成型体でもよいが、本発明の効果をより十分に達成するためには、成型体が好ましい。
【００３３】
次に、この結合体２２を使用したガス発生器１について説明する。図３において、本実施形態のガス発生器１は、カップ体３と、このカップ体３中に充填するガス発生剤２と、点火器５と、ホルダ６とを有し、車両搭乗者拘束装置を作動させるためのガス発生器である。ここで、ガス発生剤２の成型体は、ペレット状、円柱状、筒状、ディスク状、その他の形状のうちいずれかの形状に成型された成型体である。また、点火器５における点火部５ｃの外側面とカップ体３の円筒部３ａの内側面との間に配置されるガス発生剤が上記のリング状結合体２２であることを特徴とする。
【００３４】
カップ体３は、円筒部３ａを有し、内部には、通常、ガス発生剤が充填される。また、一方の端部３ｅが開放され、他方の端部３ｆが底部を有している。カップ体３は、例えば、ステンレス、鉄、アルミニウム等の金属材料で形成されている。
【００３５】
ガス発生剤２は、上記のガス発生剤２の成型体をリング状に結合したリング状結合体２２が使用される。リング状結合体２２は、後述する点火器５における点火部５ｃの外側面とカップ体３の円筒部３ａの内側面との間に配置される。また、ガス発生剤２の成型体は、後述する点火部５ｃの頂面とカップ体３の底部との間に配置される。リング状結合体２２に使用されるガス発生剤２の成型体及び点火部５ｃの頂面とカップ体３の底部との間に配置されるガス発生剤２の成型体は、成型体の形状、大きさ等異なっていてもよいが、成型体の形状、大きさ等も同一である方が本発明の効果を達成する上で好ましい。
【００３６】
点火器５は、車両の衝突を検出するセンサー（図示せず）からの信号を受け取り、ガス発生剤２を着火、燃焼させる点火装置である。通常、電極部５ａ、塞栓部５ｂ及び点火部５ｃからなる（図４参照）。
【００３７】
ホルダ６は、点火器５とカップ体３を保持するものである。より具体的に言えば、ホルダ６は、点火器５を保持し、保持されたこの点火器５がカップ体３の内部に配置されるように、カップ体３の一方の端部３ｅに固定される。なお、ホルダ６は、例えば、アルミニウム、鉄、ステンレス等の金属材料で形成することができる。
【００３８】
本発明のガス発生剤２の成型体が結合されたリング状結合体２２を有するガス発生器を図３により詳しく説明する。
【００３９】
本発明のガス発生器１は、カップ体３を有し、このカップ体３の内部に、燃焼によりガスを発生するガス発生剤２の成型体が充填される。さらにカップ体３の内部にガス発生剤２の成型体を着火させることができる点火器５が配設され、Ｏ−リング１５とともにカップ体３と点火器５とがホルダ６によってかしめ固定されている。また、点火器５には点火器ケース７が設置されている。Ｏ−リング１５は点火器５とホルダ６との間に配置されている。そして、ホルダ６はカップ体３、点火器５及び点火器ケース７をかしめにより保持している。なお、カップ体３と点火器５との間に配置されるガス発生剤２の成型体は、複数個連ねて結合されることによってリング状の結合体を形成している。
【００４０】
本発明のガス発生器に使用されるカップ体３は、大径の円筒部３ａと、２面幅部３ｂとを有し、底部を有する一方の端部３ｅから他方の端部３ｆに向けて１段階に拡径する実質的に有底円筒形状をしている。このカップ体３の底部には複数の線状の切り欠き３ｃが設けられている。カップ体３内に収納されるガス発生剤２の成型体のリング状結合体２２の燃焼時に、この切り欠き３ｃが破断され、図示しないシートベルトプリテンショナーにガスが直接的に放出される。カップ体３の他方の端部３ｆには、径方向の外方に延びるフランジ部位３ｄが形成されており、このフランジ部位３ｄは、ホルダ６に設けられた突起１０のかしめによってホルダ６に取り付けられている。カップ体３の材料は、例えばステンレス、鉄、アルミニウムなどの金属材料で形成されている。
燃焼によりガスを発生させるガス発生剤２の成型体のリング状結合体２２は、上記したものがあげられる。
【００４１】
点火器５は、点火器５を作動させるための電気を通電する目的で立設された電極部５ａ、塞栓部５ｂ及び点火部５ｃからなる。点火器５の詳細を述べると、点火器５は着火薬Ｄと、着火薬Ｄが充填されるカップケースＥと、着火薬Ｄを発火させるための２本の電極ピン１１，１２と、塞栓Ｂとを含む。カップケースＥは、通常、熱可塑性樹脂でできている。各電極ピン１１，１２はカップケースＥ内に突出し、その先端は電橋線Ｆによって電気的に接続されている。電橋線Ｆは着火薬Ｄに接する点火玉Ｃで覆われている。塞栓Ｂは、各電極ピン１１，１２間での電橋線部以外での絶縁を保つために樹脂で形成されている。そして、点火器５は、塞栓Ｂから突出する電極ピン１１，１２のそれぞれの根元部分を覆うように突出部１９，１８が一体に成形されている。突出部１９，１８は、ホルダ６の孔１３，１４より小さい径で、かつ、塞栓Ｂと同じ材料で、塞栓Ｂと一体に成形されている。これによって、電極ピン１１，１２とホルダ６との間の絶縁が確実となる。
【００４２】
また、点火器５には、２本の電極ピン１１，１２をショートさせておくためのショーティングクリップ１７が取り付けられている。このショーティングクリップ１７は、静電気などによる誤作動を防止するためのものである。
【００４３】
点火器ケース７は、点火器５の点火部５ｃ及び塞栓Ｂの先端部を覆うようにカップ状に形成されている。そして、ホルダ６の突起９によりかしめられるように、その開口端は塞栓Ｂの先端部に沿って径方向斜め外方に向かって拡がるフランジ部位７ａが形成されている。そして、このフランジ部位７ａを覆うように折り曲げてかしめられたホルダ６のかしめ突起９によって、点火器５の塞栓Ｂとともにホルダ６に取り付けられる。また、点火器５の点火部５ｃは、この点火器ケース７によって表面を覆われるため、燃焼時の点火部５ｃ内の圧力拘束が増加し、点火薬を高圧力下で燃焼させることができる。その結果、燃焼速度が速くなり、ガス発生器１の着火遅れが少なくなる。
【００４４】
点火器ケース７は、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属材や、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）、ＰＡ６（ナイロン６）、ＰＡ６６（ナイロン６６）、ＰＰＳ（ポリフェニレンスルフィド）、ＰＰＯ（ポリフェニレンオキシド）、フッ素樹脂等の樹脂等で形成されている。そして、ガス発生剤２の成型体と接する面には、点火器ケース７を貫通する導火孔２０が形成されている。この導火孔２０は、点火器５の高温の火炎の噴出をガス発生剤２の方向へ集中させる場合は、点火器ケース７のカップケースＥを覆う有底円筒部の底部に設けられることが好ましい。ガス発生剤２の成型体の結合体２２の方向にも火炎を噴出させるために、この導火孔２０は、円筒部に設けられていてもよい。なお、点火器ケース７は、単一の部材で形成されている必要はなく、いくつかの部材を組合わせて点火器ケース７としてもよいが、部品点数削減の観点から単一の部材で構成されるのが好ましい。また、メッシュ状であっても良い。
【００４５】
ホルダ６は、点火器５、カップ体３およびシール部材の保持とガス発生剤防湿のための長期間の封止とを図る。確実に機能するものであればどのようなものでも用いることができるが、ガス発生器を構成する部品に通常使用されている材料で形成されているものが好ましい。そのような材料としては、例えば、鉄、アルミニウム、ステンレス等の金属材料が挙げられる。
【００４６】
シ−ル部材１５は、点火器５とホルダ６との間を封止してガス発生剤２の防湿を図る。通常、ガス発生器のシ−ル部材として使用されているものであればどのようなものでも用いることができる。例えばO−リング１５等が挙げられる。シール部材の材質としては、特に限定されるものではないが、ニトリル、シリコン、エチレンプロピレンゴム等の水分を透過しにくいものが好ましい。
【００４７】
このように構成されるガス発生器１は、次のような手順にて製造することができる。まず、ホルダ６の孔１３，１４に点火器５の電極ピン１１，１２を挿通し、点火器５をシール部材１５を介してホルダ６のテーパ部８にはめ込むようにして装着する。次いで、点火器５の表面を覆うようにして、導火孔２０が形成された点火器ケース７を装着し、かしめ突起９をかしめることによって、点火器５と点火器ケース７とをホルダ６に一体に装着する。次に、カップ体３にガス発生剤２の成型体を充填し、次いで、このガス発生剤２の成型体に隣接させて、ガス発生剤２の成型体を複数個連結することによって形成されたリング状結合体２２を充填する。そして、点火器５、シ−ル部材１５及び点火器ケース７が装着されたホルダ６を、カップ体３の他方の端部３ｆの開放部に嵌合させ、かしめ突起１０によってかしめ固定する。
【００４８】
次に、本発明のガス発生器１の作動について説明する。図示しない衝突センサーが自動車の衝突を検出すると、点火器５の電極ピン１１，１２が通電され、点火器５が作動する。このようにして高温、且つ高圧の火炎が点火器５から一気にカップケース３内に噴出し、複数個のガス発生剤２の成型体が結合したリング状結合体２２が点火され、ガスが発生する。
【実験例】
【００４９】
以下、リング状結合体２２を使用したガス発生器１についての性能を実験により検証した。実験は、カップ体３と点火器５との間にガス発生剤２のリング状結合体２２が配置されたガス発生器１の性能と、カップ体と点火器との間を含むカップ体の内部全体にガス発生剤の成型体が充填されたガス発生器１Ａの性能と、ガス発生剤の成型体を圧縮して結合したリング状圧縮体を有するガス発生器１Ｂの性能とを比較することによって行なった。ここで、ガス発生器が有する好ましい出力特性（性能）は、カップ体と点火器との間を含むカップ体の内部全体にガス発生剤の成型体が充填されたガス発生器１Ａと同様の出力特性である。
【００５０】
上記の実験結果について、図５を参照しつつ説明する。ここで、図５は各ガス発生器１，１Ａ，１Ｂの性能を比較した実験結果を示す図である。なお、ガス発生器１を実施例として、ガス発生器１Ａを第１比較例として、ガス発生器１Ｂを第２比較例として以下に説明する。また、以下に説明するガス発生器１の実施例は一例であって、本発明を限定するものではない。
【００５１】
（実施例）
本発明のガス発生剤２のリング状結合体の製造
直径約１．４ｍｍ、長さ約１．８ｍｍの円柱状に押し出し成型されたガス発生剤２の成型体を１９０ｍｇ計量し、これを外径φ１２ｍｍ、内径φ８ｍｍ、深さ８ｍｍの環状溝を有する金型（図示せず）へ充填する。そして、充填されたガス発生剤２の成型体の上に、ディスペンサーを用いてコロジオンを塗布する。この時のコロジオンの塗布量は、約０．２５ｍｌであった。次に、コロジオンが塗布されたガス発生剤２の成型体を充填した金型を約６０℃の乾燥炉に１０分間放置する。その後、乾燥炉から金型を取り出し、金型から各成型体が固着して結合された約２００ｍｇのリング状の結合体２２を取り出した。なお、リング状の結合体２２を構成するガス発生剤２は、それぞれ、成型体の形状がほとんど維持されたままであった。
【００５２】
本発明のガス発生剤２のリング状結合体を有するガス発生器１の製造
Ｏ−リング１５を組み付けた金属製のホルダ６に点火器５および点火器ケース７を組み付け、かしめにより接合する（以下、点火器構成体２３という）。また、別に用意したカップ体３に、直径約１．４ｍｍ、長さ約１．８ｍｍの円柱状に押し出し成型されたガス発生剤２の成型体を１，１００ｍｇ充填する。ガス発生剤２を結合させて形成された前記で得たリング状の結合体２２を２００ｍｇ、カップ体３に充填された成型体のガス発生剤２（無煙火薬）に隣接させて配置する。このリング状結合体２２に、先に準備した点火器構成体２３の点火部５を嵌合し、かしめにより点火器構成体２３とカップ体３とを接合して、本発明のガス発生剤２のリング状結合体２２を有するガス発生器１を得た。
【００５３】
（第１比較例）
カップ体と点火器との間を含むカップ体の内部全体にガス発生剤の成型体が充填されたガス発生器１Ａの製造
直径約１．４ｍｍ、長さ約１．８ｍｍの円柱状に押し出し成型されたガス発生剤の成型体を１３００ｍｇ計量し、カップ体へ充填する。次に、充填されたガス発生剤の成型体を破壊又は変形させないように、点火器構成体とカップ体とを振動させながら、点火器構成体の点火部を徐々にカップ体の内部に挿入していく。カップ体の開放された他方の端部を下方にしてもガス発生剤の成型体が落下しない深さまで挿入されたら、カップ体の開放された他方の端部を下方にしてより強い振動を与えながら、更に点火部をカップ体の内部に挿入していく。点火部が所定の位置まで挿入されたら、かしめにより点火器構成体とカップ体とを接合して、ガス発生剤の成型体のみが充填されたガス発生器１Ａを得た。実施例および下記の比較例２の場合に比べて、点火部の周囲にガス発生剤の成型体を充填する作業が複雑で、ガス発生剤を充填するために要する時間も長かった。
【００５４】
（第２比較例）
ガス発生剤の成型体を圧縮して結合したリング状圧縮体を有するガス発生器１Ｂの製造
直径約１．４ｍｍ、長さ約１．８ｍｍの円柱状に押し出し成型されたガス発生剤の成型体を２００ｍｇ計量し、これを実施例で用いられた金型と同一の金型へ充填し、環状突起形状を有する杵を用いて、各ガス発生剤の成型体が固着するまでガス発生剤の成型体を圧縮した後、金型から取り出して、ガス発生剤を結合させて形成されたリング状の圧縮体を得た。得られたリング状圧縮体を構成する各ガス発生剤は圧縮により変形し、一部は破壊されていた。次に、リング状の圧縮体を得るのに用いたガス発生剤と同一のガス発生剤を１，１００ｍｇ計量し、カップ体へ充填する。そして、先に準備したリング状の圧縮体を、充填されたガス発生剤の成型体に隣接させて置く。このリング状の圧縮体に、点火器構成体の点火部を嵌合し、かしめにより点火器構成体とカップ体とを接合して、ガス発生剤の成型体を結合することによって形成されたリング状の圧縮体を有するガス発生器１Ｂを得た。
【００５５】
実施例、第１比較例、第２比較例で得られたガス発生器１，１Ａ，１Ｂを用い、１０ｃｃタンクテストを行った。その結果を図５に示す。なお、１０ｃｃタンクテストとは、内容積が１０ｃｃのステンレス製タンクにガス発生器を取り付けて、電極部５ａを通電させることによりガス発生器１，１Ａ，１Ｂを作動させ、発生する燃焼ガスの圧力をタンク内に設置した圧電素子によって測定するものである。即ち、図５は、ガス発生器１，１Ａ，１Ｂを作動させてからの時間と１０ｃｃタンク内の圧力との関係を示している。
【００５６】
図５によれば、電極部５ａへの通電開始から１ｍｓ乃至９ｍｓの範囲において、第２比較例のガス発生器１Ｂの圧力が、実施例のガス発生器１及び第１比較例のガス発生器１Ａの圧力と比べて相当に高い値となっており、好ましい性能とはいえない。一方、実施例のガス発生器１の圧力−時間曲線は、第１比較例のガス発生器１Ａの圧力ー曲線とほぼ同一の曲線となっており、第１比較例のガス発生器とほぼ同様の性能を有すると考えられる。
【００５７】
また、第１比較例のガス発生器１Ａにおいては、手作業にてガス発生剤をカップ体の内部に充填したが、充填操作が複雑で長い充填時間を要した。大量生産による製造の場合においても、複雑な設備を必要とし費用効果の低いガス発生器１Ａであることがわかった。
【００５８】
実施例のガス発生器１においては、ガス発生剤２の成型体を結合させて形成されたリング状結合体２２をカップ体３の内部の点火器５の周囲（具体的には点火器ケース７の周囲）に隙間無く容易に充填することができる。しかも、このガス発生器１が押し出しガス発生剤２の成型体のみを使用し、リング状結合体２２を使用しなかった場合と同様の出力特性を持つことは明らかである。従って、本発明のガス発生剤２の成型体が結合して形成されたリング状結合体２２は、ガス発生器のサイズの大型化を防止しつつ、出力の増加、及び作業性の向上によって大量生産に適したガス発生器の製造を可能にするものである。
【００５９】
以上のように、本実施形態では、ニトロセルロースを主成分とし、押し出し成型によって成型されたガス発生剤２を複数個結合させることによって、カップ体３と点火器５との間に配置可能なリング状の結合体２２を得ている。そして、このガス発生剤２の結合体２２を、ガス発生器１のカップ体３と点火器５との間に配置している。従って、リング状の結合体２２に形成されたガス発生剤を、ガス発生器１のカップ体３と点火器５との間に容易に配置できる。しかも、このガス発生器１は、カップ体３と点火器５との間を含むカップ体３の内部全体にガス発生剤２の成型体が充填されたガス発生器と同様の出力特性を有する。
【００６０】
また、リング状の結合体２２は、好ましくは押し出し成型によって成型された円柱状のガス発生剤２の成型体を結合させたものであり、結合された後も、その表面積が殆ど変化しない。従って、結合体２２の燃焼によるガスの発生速度は、カップ体３と点火器５との間を含むカップ体３の内部全体にガス発生剤２の成型体が充填されたガス発生器と同様の発生速度を有する。
【００６１】
また、リング状の結合体２２は、ニトロセルロースを主成分とする結合剤によってガス発生剤２の成型体同士が結合されているので、十分な強度で結合し、また、ガスの発生速度にも殆ど影響を与えない。
【００６２】
尚、本発明は、上記の好ましい実施形態に記載されているが、本発明はそれだけに制限されない。本発明の精神と範囲から逸脱することのない様々な実施形態が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６３】
【図１】ガス発生剤の成型体を結合させたリング状結合体の一例を示す図である。
【図２】図１に図示されるリング状結合体の写真である。
【図３】ガス発生器の一例を示す断面図である。
【図４】点火器の一例を示す断面図である。
【図５】実施例、第１比較例及び第２比較例のガス発生器の各性能を比較した実験結果を示す図である。
【符号の説明】
【００６４】
１ ガス発生器
２ ガス発生剤
３ カップ体
３ａ 円筒部
３ｂ ２面幅部
３ｃ 切り欠き
３ｄ フランジ
３ｅ 一方の端部
３ｆ 他方の端部
５ 点火器
５ａ 電極部５ａ
５ｂ 塞栓部５ｂ
５ｃ 点火部５ｃ
６ ホルダ
７ 点火器ケ−ス
７ａ フランジ部位
８ テーパ部
９ 突起
１０ 突起
１１ 電極ピン
１２ 電極ピン
１３ 孔
１４ 孔
１５ Ｏ−リング
１７ ショ−ティングクリップ
１８ 突出部
１９ 突出部
２０ 導火孔
２２ ガス発生剤の成型体のリング状結合体
２３ 点火器構成体
Ｂ 塞栓
Ｃ 点火玉
Ｄ 点火薬
Ｅ カップケ−ス
Ｆ 電橋線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
カップ体（３）の内部に点火器（５）が配置されたガス発生器（１）に使用され、ニトロセルロースを主成分とするガス発生剤（２）であって、
前記カップ体（３）の内側面と前記点火器（５）との間に配置されるガス発生剤（２）は、ガス発生剤（２）の成型体が環状又は角状に連ねて結合された結合体（２２）であることを特徴とするガス発生剤。
【請求項２】
前記ガス発生剤（２）の成型体が、押し出し成型によって成型されたものであることを特徴とする請求項１に記載のガス発生剤。
【請求項３】
前記ガス発生剤（２）の成型体が、円柱状または円筒状に成型されていることを特徴とする請求項２に記載のガス発生剤。
【請求項４】
前記ガス発生剤（２）の成型体が、結合剤により結合されて前記結合体（２２）を形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス発生剤。
【請求項５】
前記結合剤がニトロセルロースを主成分とする結合剤であることを特徴とする請求項４に記載のガス発生剤。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のガス発生剤を有することを特徴とするガス発生器。
【請求項７】
一方の端部（３ｅ）が開放され、他方の端部（３ｆ）が底を有するカップ体（３）と、
前記カップ体（３）の内部に配置され、着火燃焼によってガスを発生させると共に成型体に成型されたガス発生剤（２）と、
筒状のケース（７）に囲まれ、前記ガス発生剤（２）の成型体に着火させることが可能な点火器（５）と、
前記点火器（５）を保持し、保持された前記点火器（５）が前記カップ体（３）の内部に配置されると共に、前記カップ体（３）の一方の端部（３ｅ）に固定されるホルダ（６）とを備え、
前記カップ体（３）の円筒部（３ａ）の内側面と前記筒状のケース（７）の外側面との間に配置されるガス発生剤が、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス発生剤であることを特徴とするガス発生器。
【請求項８】
車両の乗員保護装置用ガス発生器に収納されるガス発生剤であって、
ニトロセルロースを主成分とする複数のガス発生剤（２）の成型体を環状又は角状に結合したことを特徴とするガス発生剤。
【請求項１】
カップ体（３）の内部に点火器（５）が配置されたガス発生器（１）に使用され、ニトロセルロースを主成分とするガス発生剤（２）であって、
前記カップ体（３）の内側面と前記点火器（５）との間に配置されるガス発生剤（２）は、ガス発生剤（２）の成型体が環状又は角状に連ねて結合された結合体（２２）であることを特徴とするガス発生剤。
【請求項２】
前記ガス発生剤（２）の成型体が、押し出し成型によって成型されたものであることを特徴とする請求項１に記載のガス発生剤。
【請求項３】
前記ガス発生剤（２）の成型体が、円柱状または円筒状に成型されていることを特徴とする請求項２に記載のガス発生剤。
【請求項４】
前記ガス発生剤（２）の成型体が、結合剤により結合されて前記結合体（２２）を形成していることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載のガス発生剤。
【請求項５】
前記結合剤がニトロセルロースを主成分とする結合剤であることを特徴とする請求項４に記載のガス発生剤。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか一項に記載のガス発生剤を有することを特徴とするガス発生器。
【請求項７】
一方の端部（３ｅ）が開放され、他方の端部（３ｆ）が底を有するカップ体（３）と、
前記カップ体（３）の内部に配置され、着火燃焼によってガスを発生させると共に成型体に成型されたガス発生剤（２）と、
筒状のケース（７）に囲まれ、前記ガス発生剤（２）の成型体に着火させることが可能な点火器（５）と、
前記点火器（５）を保持し、保持された前記点火器（５）が前記カップ体（３）の内部に配置されると共に、前記カップ体（３）の一方の端部（３ｅ）に固定されるホルダ（６）とを備え、
前記カップ体（３）の円筒部（３ａ）の内側面と前記筒状のケース（７）の外側面との間に配置されるガス発生剤が、請求項１〜５のいずれか１項に記載のガス発生剤であることを特徴とするガス発生器。
【請求項８】
車両の乗員保護装置用ガス発生器に収納されるガス発生剤であって、
ニトロセルロースを主成分とする複数のガス発生剤（２）の成型体を環状又は角状に結合したことを特徴とするガス発生剤。
【図１】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【公開番号】特開２００６−１７７８（Ｐ２００６−１７７８Ａ）
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００４−１７８８６６（Ｐ２００４−１７８８６６）
【出願日】平成１６年６月１６日（２００４．６．１６）
【出願人】（０００００４０８６）日本化薬株式会社 (921)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１月５日（２００６．１．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１６年６月１６日（２００４．６．１６）
【出願人】（０００００４０８６）日本化薬株式会社 (921)
【Ｆターム（参考）】
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