特開 2024-13661 ガス発生器

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024013661

(43)【公開日】2024-02-01

(54)【発明の名称】ガス発生器

(51)【国際特許分類】

   B60R 21/274 20110101AFI20240125BHJP

   B01J 7/00 20060101ALI20240125BHJP

【ＦＩ】

B60R21/274

B01J7/00 Z

【審査請求】未請求

【請求項の数】4

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022115920

(22)【出願日】2022-07-20

(71)【出願人】

【識別番号】000004086

【氏名又は名称】日本化薬株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100127203

【弁理士】

【氏名又は名称】奈良 泰宏

(72)【発明者】

【氏名】椋木 大剛

(72)【発明者】

【氏名】深渡瀬 修

【テーマコード（参考）】

3D054

4G068

【Ｆターム（参考）】

3D054DD04

3D054FF13

4G068DA03

4G068DA08

4G068DB26

4G068DD11

(57)【要約】

【課題】従来よりも、点火器の出力損失を低減することできるとともに小型軽量化が可能なガス発生器を提供する。
【解決手段】ガス発生器１００は、ガス収容器１０と、管状部材３０と、点火器４０とを備えている。管状部材３０は、略Ｌ字状に湾曲する部材であって、略Ｌ字状の通路３１を内部に有する。管状部材３０は、口１３に一端部が隣設され、他端部に点火器４０が設けられ、当該一端部と当該他端部との間には、通路３１内にピストンを構成するピストン本体部３２および先鋭部３３が配設されている。ピストン本体部３２のうち少なくとも点火器４０側の端部３２ａは、初期状態において通路３１を閉塞する閉塞部材として機能するものであって、ピストン本体部３２と一体化している。端部３２ａは、作動時には、ピストン本体部３２とともに、口１３側にスライド移動し、先鋭部３３を封止部１４に衝突させ、封止部１４を破断させ、口１３からガスを排出させる。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

高圧ガスが充填される、口を有するガス収容器と、
前記ガス収容器の口を封止する封止部と、
前記封止部を開放する原動力となる爆風を発生させる点火器と、
前記点火器の爆風によって前記ガス収容器の口に向かって移動し、前記封止部を破断させて開放するピストンと、
略Ｌ字状の通路を内部に有し、前記ガス収容器の口に一端部が隣設され、他端部に前記点火器が設けられ、前記一端部と前記他端部との間の前記通路内に前記ピストンが配設されており、前記点火器の爆風を前記ピストンへと導く略Ｌ字状の管状部材と、
を備え、
前記ピストンは、
ピストン本体部と、
前記ピストン本体部の前記封止部側の端部に設けられているとともに前記ガス収容器の口に隣設され、前記ガス収容器の口を破断可能な先鋭部と、
前記ピストン本体部の前記点火器側の端部に設けられているとともに前記点火器に隣設され、初期状態において前記通路を閉塞する閉塞部材と、
を有していることを特徴とするガス発生器。

【請求項2】

前記ピストン本体部および前記閉塞部材は、硬質ウレタンフォームからなり、
前記閉塞部材は、前記ピストン本体部と一体化しているものであることを特徴とする請求項１に記載のガス発生器。

【請求項3】

前記ピストン本体部は、ばねからなり、
前記閉塞部材は、前記ばねの前記点火器側の端部に固設された円盤状部材であることを特徴とする請求項１に記載のガス発生器。

【請求項4】

一端部が前記ガス収容器の口の先に接続され、他端部に前記ガス収容器の口が破断した場合にガスを噴出するガス噴出口を有する略Ｌ字状の筒状部材をさらに備え、
前記管状部材のうち少なくとも前記点火器が設けられている部分が、前記筒状部材の一端部側の側周面から突出するように前記筒状部材に設けられ、かつ、前記管状部材のうち前記筒状部材の一端部側の側周面から突出している部分以外の部分が、前記ガス収容器の口から前記ガス噴出口までガスが通過できる空間を有した状態で前記筒状部材の内部に配設されていることを特徴とする請求項１～３のいずれか１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、自動車等に搭載される乗員保護装置としてのガス発生器に関する。特に、ボトル内のガスを噴射するガス発生器に関する。

【背景技術】

【0002】

ガス発生器としては、たとえば、下記特許文献１において、高圧ガスが充填される、口を有するボトルと、該ボトルの口を封止する封止板と、該封止板を破る原動力となる爆風を発生させるイニシエータと、該イニシエータの爆風によって加速され前記封止板を打ち破るピストンと、を具備するインフレータであって、さらに、前記イニシエータの爆風を前記ピストンへと導く湾曲した通路を具備することを特徴とするものが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２００２－２１１３４６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

上記特許文献に代表されるガス発生器については、点火器で発生する爆風によってピストンを動作させる場合について、出力損失を低減することが求められている。その理由としては、当該出力損失を低減できるのであれば、たとえば、さらに点火器の出力を小さいものとしても従来と同様の作用効果を奏することができるので、点火器を小型軽量化でき、引いては、ガス発生器自体の小型軽量化が可能となるためである。

【0005】

そこで、本発明は、従来よりも、点火器の出力損失を低減することできるとともに小型軽量化が可能な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】

【0006】

（１） 本発明のガス発生器は、高圧ガスが充填される、口を有するガス収容器と、前記ガス収容器の口を封止する封止部と、前記封止部を開放する原動力となる爆風を発生させる点火器と、前記点火器の爆風によって前記ガス収容器の口に向かって移動し、前記封止部を破断させて開放するピストンと、略Ｌ字状の通路を内部に有し、前記ガス収容器の口に一端部が隣設され、他端部に前記点火器が設けられ、前記一端部と前記他端部との間の前記通路内に前記ピストンが配設されており、前記点火器の爆風を前記ピストンへと導く略Ｌ字状の管状部材と、を備え、前記ピストンは、ピストン本体部と、前記ピストン本体部の前記封止部側の端部に設けられているとともに前記ガス収容器の口に隣設され、前記ガス収容器の口を破断可能な先鋭部と、前記ピストン本体部の前記点火器側の端部に設けられているとともに前記点火器に隣設され、初期状態において前記通路を閉塞する閉塞部材と、を有していることを特徴とする。

【0007】

（２） 上記（１）のガス発生器において、前記ピストン本体部および前記閉塞部材は、硬質ウレタンフォームからなり、前記閉塞部材は、前記ピストン本体部と一体化しているものであることが好ましい。

【0008】

（３） 上記（１）のガス発生器において、前記ピストン本体部は、ばねからなり、前記閉塞部材は、前記ばねの前記点火器側の端部に固設された円盤状部材であってもよい。

【0009】

（４） 上記（１）～（３）のガス発生器においては、一端部が前記ガス収容器の口の先に接続され、他端部に前記ガス収容器の口が破断した場合にガスを噴出するガス噴出口を有する略Ｌ字状の筒状部材をさらに備え、前記管状部材のうち少なくとも前記点火器が設けられている部分が、前記筒状部材の一端部側の側周面から突出するように前記筒状部材に設けられ、かつ、前記管状部材のうち前記筒状部材の一端部側の側周面から突出している部分以外の部分が、前記ガス収容器の口から前記ガス噴出口までガスが通過できる空間を有した状態で、前記筒状部材の内部に配設されていることが好ましい。

【発明の効果】

【0010】

本発明によれば、従来よりも、点火器の出力損失を低減することできるとともに小型軽量化が可能なガス発生器を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】（ａ）が本発明の実施形態に係るガス発生器の斜視概略図であって、（ｂ）が（ａ）のガス発生器の筒状部材からガス収容器を取り外した状態を示す一部透視図である。

【図2】図１のガス発生器の動作を説明するための図であって、（ａ）が初期状態、（ｂ）が作動途中を示す一部断面概略図である。

【図3】図１のガス発生器のピストンの構成を示す概略図である。

【図4】図１のガス発生器の変形例に係るガス発生器の動作を説明するための図であって、（ａ）が初期状態、（ｂ）が作動途中を示す一部断面概略図である。

【図5】図４のガス発生器のピストンの構成を示す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、図１～図３を参照して、本発明の実施形態に係るガス発生器１００について説明する。

【0013】

ガス発生器１００は、図１に示したように、ガス収容器１０と、筒状部材２０と、管状部材３０と、点火器４０と、を備えている。

【0014】

ガス収容器１０は、金属（鉄、鋼など）製の円筒状をしたボトル１１であって、一端部には雄ねじ部１２が形成されている。雄ねじ部１２の先端部には、封止部１４によって封止された口１３が形成されている。封止部１４は、たとえば、金属製の円盤状をした封止板（厚みの一例として、鋼板であれば０．２ｍｍ～０．４ｍｍ）などであって、口１３に溶接等によって取り付けられる。なお、ガス収容器１０の内部には、不活性ガス等が高圧充填される。

【0015】

筒状部材２０は、一端部がガス収容器１０の口１３の先に接続可能な第１管状部２１と、第１管状部２１の他端部において略直角に設けられた第２管状部２２とを有した金属製または樹脂（繊維強化プラスチックなどの複合材料を含む）製の略Ｌ字状の部材である。また、筒状部材２０の内部には、第１管状部２１の内部と第２管状部２２の内部とを連通するように、外形に沿って形成された略Ｌ字状の通路２３が設けられている。第１管状部２１の一端部の内壁には、雌ねじ部２４が形成されており、ガス収容器１０の雄ねじ部１２が螺合可能となっている。また、第２管状部２２の第１管状部２１と反対側の端部には、ガスが噴出するガス噴出口２５が形成されており、たとえば、エアバッグ（図示せず）内にガスを供給可能となっている。

【0016】

管状部材３０は、略Ｌ字状に湾曲するように形成された管状の金属製または樹脂（繊維強化プラスチックなどの複合材料を含む）製の部材であって、外形に沿った略Ｌ字状の通路３１を内部に有している。また、管状部材３０は、ガス収容器１０の口１３に一端部が隣設され、他端部に点火器４０が設けられ、当該一端部と当該他端部との間には、通路３１内にピストンを構成するピストン本体部３２および先鋭部３３が配設されている。ピストン本体部３２は、通路３１の形状に倣って変形可能な材料（たとえば硬質ポリウレタンフォームなど）からなるものである。ピストン本体部３２のうち少なくとも点火器４０側の端部３２ａは、初期状態において通路３１を閉塞する閉塞部材として機能するものであって、ピストン本体部３２と一体化している。また、端部３２ａは、作動時には、ピストン本体部３２とともに、通路３１に沿ってガス収容器１０の口１３側にスライド移動する。先鋭部３３は、図３（ａ）に示したように、座部３３ａと、座部３３ａの略中央部から突出するように形成された軸部３３ｂと、軸部の先端部に設けられた尖角部３３ｃと、を備えている。座部３３ａと、ピストン本体部３２の口１３側の端部とは、固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。

【0017】

また、管状部材３０のうち少なくとも点火器４０が設けられている部分が、筒状部材２０の一端部側（第１管状部２１）の側周面から突出するように筒状部材２０に設けられている。また、管状部材３０のうち、筒状部材２０の側周面から突出している部分以外の部分が、ガス収容器１０の口１３からガス噴出口２５までガスが通過できる空間を有した状態（たとえば、管状部材３０の外径が筒状部材２０の通路２３の径よりも小さく、管状部材３０の外周壁と筒状部材２０の内周壁との間に、ガスが通過できる隙間があるような状態）で、筒状部材２０の内部に配設されている。

【0018】

点火器４０は、一対の端子ピン４１を挿通かつ保持する基枠（図示せず）と、基枠上に取付けられたスクイブカップ４２（カップ状部材）とを備えており、スクイブカップ４２内に挿入された端子ピン４１の先端を連結するように抵抗体（ブリッジワイヤ）が取付けられ、この抵抗体を取り囲むように又はこの抵抗体に接するようにスクイブカップ４２内に点火薬が充填されている。抵抗体としては一般にニクロム線等が利用され、点火薬としては一般にＺＰＰ（ジルコニウム・過塩素酸カリウム）、ＺＷＰＰ（ジルコニウム・タングステン・過塩素酸カリウム）、鉛トリシネート等が利用される。なお、スクイブカップ４２内には、点火薬だけでなくさらに伝火薬を充填してもよいが、点火薬と同時に配置され得る伝火薬としては、ホウ素/硝酸カリウム等に代表される金属/酸化剤からなる組成物、水素化チタン/過塩素酸カリウムからなる組成物、又は、ホウ素/５-アミノテトラゾール/硝酸カリウム/三酸化モリブデンからなる組成物等が用いられる。また、スクイブカップ４２は、一般に金属製又は樹脂製である。

【0019】

点火器４０は、作動時において、後述する衝突検知手段からの信号を伝達するコネクタ（図示せず）に接続された端子ピン４１を介して、上記抵抗体に所定量の電流が流れる。この抵抗体に所定量の電流が流れることにより、抵抗体においてジュール熱が発生し、この熱を受けて点火薬が燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の火炎は、点火薬を収納しているスクイブカップ４２の管状部材３０側の端部（管状部材３０の内部と接続されている部分）を破裂させる。抵抗体に電流が流れてから点火器４０が作動するまでの時間は、抵抗体にニクロム線を利用した場合には２ミリ秒以下である。

【0020】

次に、以上において説明したガス発生器１００の作動時における動作について説明する。たとえば、本実施形態におけるガス発生器１００が組み込まれたエアバッグ装置（図示せず）が搭載された車両が衝突した場合には、車両に別途設けられた衝突検知手段によって衝突が検知され、これに基づいて点火器４０が作動する。点火器４０が作動すると、点火薬の燃焼によって点火器４０内の圧力が上昇し、これによって点火器４０のスクイブカップ４２先端が破裂し、火炎（爆風）が点火器４０のスクイブカップ４２先端から管状部材３０の通路３１内へと流出する。

【0021】

このようにして点火器４０が作動した際に発生した火炎（爆風）は、通路３１を介してピストン本体部３２（ピストン）の端部３２ａへと導かれる。そして、図２（ｂ）に示したように、図２（ａ）の初期状態から、上記火炎（爆風）によって、ピストン本体部３２および先鋭部３３を通路３１に沿って口１３の方向へ移動させる。このとき、先鋭部３３の尖角部３３ｃ先端部が封止部１４へ勢いよく衝突するので、封止部１４が破断し、ガス収容器１０の口１３が開放される。その後、ガス収容器１０の口１３から排出されたガスが、筒状部材２０内の通路２３およびガス噴出口２５を介して、外部（たとえばエアバッグ内）に噴出する。

【0022】

本実施形態によれば、従来よりも、点火器４０が発生する火炎（爆風）をピストン本体部３２が直接受けることによって、先鋭部３３の推進力として効率よく利用できるので、点火器４０の出力損失を従来よりも低減することできる。すなわち、従来よりも小出力の点火器４０で、従来と同性能のガス発生器１００とすることが可能であることから、従来と同性能のガス発生器１００でありながら、従来よりも小型軽量化することが可能である。

【0023】

また、管状部材３０の通路３１が略Ｌ字形状に湾曲した形状となっているが、内部のピストン本体部３２を、通路３１の形状に倣って変形可能な硬質ポリウレタンフォーム（たとえば、硬度（硬さ）が、ショア硬度でＡ３０以上（好ましくはＡ５０～Ａ７０）のもの）で形成している。そのため、ピストン本体部３２は、当該形状に倣ってスムーズにスライド移動可能となっている。その結果として、点火器４０の出力損失をより低減することできる。なお、ピストン本体部３２を硬質ポリウレタンフォームで形成している場合、端部３２ａに耐熱性のある材料（たとえば金属製など）からなる円盤状部材を設けてもよい。

【0024】

また、筒状部材２０を略Ｌ字型形状としているので、ガス発生器１００の長手方向について、筒状部材２０を直線形状（単なる筒形状）とした場合よりも短いものとすることができる。したがって、筒状部材２０を直線形状（単なる筒形状）とした場合よりも、ガス発生器１００を小型軽量化することが可能である。

【0025】

＜変形例＞
以下、図４、図５を参照して、本発明の変形例に係るガス発生器について説明する。なお、図４は、上記実施形態のガス発生器１００の変形例に係るガス発生器の動作を説明するための図であって、（ａ）が初期状態、（ｂ）が作動途中を示す一部断面概略図である。また、図４におけるガス発生器は、変形例に係る要部のみを示しており、示していない部分については、上記実施形態と同様のものであるので、説明および図示を省略する場合がある。また、特に説明しない限り、上記実施形態と機能が同様の部位には、下二桁が同じ符号を用いて、説明を省略することがある。

【0026】

本実施形態のガス発生器は、（１）ピストン本体部１３２が、ばねとなっている点、（２）ピストン本体部１３２の端部には、円盤状の閉塞部材１３２ａ（たとえば、金属製または硬質ポリウレタンフォーム製）が設けられている点で、主に第１実施形態と異なっている。

【0027】

ピストン本体部１３２は、図４および図５に示したように、らせん状に巻き回して形成された巻きばねである。この巻きばねは、管状部材１３０の通路１３１内に設けられた際、形状が崩れてしまわない程度（少なくとも図４（ａ）の形状を保持できる程度のもの）のばね定数を有したものである。また、ピストン本体部１３２の点火器１４０側の端部には、初期状態において、管状部材１３０の通路１３１を閉塞するように、閉塞部材１３２ａが設けられている。この閉塞部材１３２ａは、作動時における点火器１４０の爆風によって、ピストン本体部１３２側にスライド移動可能なものとなっている。また、座部１３３ａと、ピストン本体部１３２の口１１３側の端部とは、固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。また、ピストン本体部１３２の点火器１４０側の端部と、閉塞部材１３２ａとは、固定されていてもよいし、固定されていなくてもよい。なお、本変形例では巻きばねとしているが、巻きばねと同様の機能が担保できるのであれば、その他のばね部材、弾性体などでもよい。

【0028】

次に、以上において説明した本変形例に係るガス発生器の作動時における動作について説明する。たとえば、本変形例に係るガス発生器が組み込まれたエアバッグ装置（図示せず）が搭載された車両が衝突した場合には、車両に別途設けられた衝突検知手段によって衝突が検知され、これに基づいて点火器１４０が作動する。点火器１４０が作動すると、点火薬の燃焼によって点火器１４０内の圧力が上昇し、これによって点火器１４０のスクイブカップ１４２先端が破裂し、火炎（爆風）が点火器１４０のスクイブカップ１４２先端から管状部材１３０の通路１３１内へと流出する。

【0029】

このようにして点火器１４０が作動した際に発生した火炎（爆風）は、通路１３１を介して閉塞部材１３２ａへと導かれる。そして、図４（ｂ）に示したように、図４（ａ）の初期状態から、上記火炎（爆風）によって、閉塞部材１３２ａを通路１３１に沿って口１１３の方向へスライド移動させ、ピストン本体部１３２および先鋭部１３３を押すことにより、ピストン本体部１３２および先鋭部１３３を通路１３１に沿って口１１３の方向へ移動させる。このとき、先鋭部１３３の尖角部１３３ｃ先端部が封止部１１４へ勢いよく衝突するので、封止部１１４が破断し、ガス収容器１１０の口１１３が開放される。その後、上記実施形態と同様、ガス収容器１１０の口１１３から排出されたガスが、筒状部材（図示せず）内の通路（図示せず）およびガス噴出口（図示せず）を介して、外部（たとえばエアバッグ内）に噴出する。

【0030】

本変形例によれば、上記実施形態と同様の効果を奏することができる。

【0031】

以上、本発明の実施の形態について図面に基づいて説明したが、具体的な構成は、これらの実施の形態に限定されるものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上記した実施の形態の説明ではなく特許請求の範囲によって示され、さらに特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれる。

【符号の説明】

【0032】

１０、１１０ ガス収容器
１１、１１１ ボトル
１２ 雄ねじ部
１３、１１３ 口
１４、１１４ 封止部
２０ 筒状部材
２１ 第１管状部
２２ 第２管状部
２３、３１、１３１ 通路
２４ 雌ねじ部
２５ ガス噴出口
３０、１３０ 管状部材
３２、１３２ ピストン本体部
３２ａ 端部
３３、１３３ 先鋭部
３３ａ、１３３ａ 座部
３３ｂ、１３３ｂ 軸部
３３ｃ、１３３ｃ 尖角部
４０、１４０ 点火器
４１、１４１ 端子ピン
４２、１４２ スクイブカップ
１００ ガス発生器
１３２ａ 閉塞部材

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】