WO2018051814A1 - ガス発生器用フィルタおよびガス発生器 - Google Patents

Abstract

ガス発生器用フィルタ（７０）は、金属線材（７１）の巻回体にて構成された中空略円筒状の外形を有し、金属線材（７１）は、当該金属線材（７１）の延在方向と直交する断面形状がＶ字状である長尺状の部材からなる。金属線材（７１）によって規定されるＶ字溝（７２）は、ガス発生器用フィルタ（７０）の中空部（７３）側を向いており、Ｖ字溝（７２）の溝角度αは、１３０［°］以上１４０［°］以下である。

Description

ガス発生器用フィルタおよびガス発生器

　本発明は、乗員保護装置に組み込まれるガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用フィルタ（以下、単にフィルタとも称する）に関する。

　従来、自動車等の乗員の保護の観点から、乗員保護装置であるエアバッグ装置が普及している。エアバッグ装置は、車両等衝突時に生じる衝撃から乗員を保護する目的で装備されるものであり、車両等衝突時に瞬時にエアバッグを膨張および展開させることにより、エアバッグがクッションとなって乗員の体を受け止めるものである。

　ガス発生器は、このエアバッグ装置に組み込まれ、車両等衝突時にコントロールユニットからの通電によって点火器を着火し、点火器において生じる火炎によりガス発生剤を燃焼させて多量のガスを瞬時に発生させ、これによりエアバッグを膨張および展開させる機器である。

　通常、ガス発生器には、燃焼室にて発生した燃焼ガスを冷却するとともに、当該ガス中に含まれる残渣（スラグ）を捕集する目的で、フィルタが設けられる。当該フィルタは、一般に金属線材の巻回体または編組体にて構成された中空略円筒状の部材からなり、内側に位置する中空部から径方向外側に向けてガスがフィルタ中を通過することとなるように、ハウジングの内部に収容される。

　上述した構成のガス発生器用フィルタが開示された文献としては、たとえば特開２０１４－２３７３８９号公報（特許文献１）がある。当該公報に開示されたガス発生器用フィルタにおいては、金属線材として、その延在方向に沿って延びるように形成された溝部を有するものが用いられ、当該溝部がガス発生器用フィルタの中空部側を向くように構成されている。

　このように構成することにより、フィルタの内部におけるガスの流路が複雑化することになるとともに、溝部に吹き付けられたガスに含まれるスラグが効果的に捕集されることになるため、小型かつ軽量で高い冷却性能およびスラグ捕集性能を備えたガス発生器用フィルタとすることができる。

特開２０１４－２３７３８９号公報

　しかしながら、溝部が設けられた金属線材を用いてフィルタを構成する場合であっても、金属線材の具体的な形状如何によっては、そもそもの金属線材に対する形状加工が困難になったり、金属線材の巻き回し時に型崩れが生じて歪な形状のフィルタになり易くなってしまったりするといった生産性の面での問題が生じ得る。

　また、金属線材の具体的な形状如何によっては、フィルタの圧力損失が増大したり、フィルタに目詰まりが生じ易くなってスラグの放出量が増加してしまったり、フィルタが動作時において変形してしまったりするといった性能面での問題も生じ得る。

　したがって、本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであり、高性能で生産性の高いガス発生器用フィルタおよびこれを備えたガス発生器を提供することを目的とする。

　本発明に基づくガス発生器用フィルタは、金属線材の巻回体にて構成された中空略円筒状のものである。上記金属線材は、当該金属線材の延在方向と直交する断面形状がＶ字状である長尺状の部材からなる。上記金属線材によって規定されるＶ字溝は、当該ガス発生器用フィルタの中空部側を向いており、上記Ｖ字溝の溝角度は、１３０［°］以上１４０［°］以下である。

　上記本発明に基づくガス発生器用フィルタにあっては、上記Ｖ字溝の深さ方向に沿った上記金属線材の最大外形寸法が、上記Ｖ字溝の幅方向に沿った上記金属線材の最大外形寸法よりも小さいことが好ましい。

　上記本発明に基づくガス発生器用フィルタにあっては、上記金属線材が、当該ガス発生器用フィルタの軸方向の一端部および他端部においてその巻回方向が折り返されることで斜め方向に巻き回されることにより、当該ガス発生器用フィルタが、網目状の形状を有するように構成されていることが好ましい。

　本発明に基づくガス発生器は、上述した本発明に基づくガス発生器用フィルタを備えてなるものである。

　本発明によれば、高性能で生産性の高いガス発生器用フィルタおよびこれを備えたガス発生器を提供することができる。

本発明の実施の形態におけるディスク型ガス発生器の概略図である。 本発明の実施の形態におけるガス発生器用フィルタの概略斜視図である。 図２に示すガス発生器用フィルタを構成する金属線材の形状を示す図である。 図２に示すガス発生器用フィルタを通過するガスの流れを模式的に示す図である。 図４に示すガスの流れをより詳細に示す模式図である。 金属素線から図３に示す金属線材に形状加工する工程を示す模式図である。 図６に示す圧延部の模式断面図である。 図３に示す金属線材から図２に示すガス発生器用フィルタを製造する際の巻き回し加工を示す図である。 第１検証試験の試験結果を示したグラフである。 第２検証試験の試験結果を示した表である。

　以下、本発明の実施の形態について、図を参照して詳細に説明する。以下に示す実施の形態は、自動車のステアリングホイールに搭載されるエアバッグ装置に好適に組み込まれるディスク型ガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用フィルタに本発明を適用したものである。なお、以下に示す実施の形態においては、同一のまたは共通する部分について図中同一の符号を付し、その説明は繰り返さない。

　図１は、本発明の実施の形態におけるディスク型ガス発生器の概略図である。まず、この図１を参照して、本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１について説明する。

　図１に示すように、本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１は、軸方向の一端部および他端部が閉塞された短尺略円筒状のハウジングを有しており、このハウジングの内部に設けられた収容空間に、内部構成部品としての保持部３０、点火器４０、カップ状部材５０、伝火薬５６、ガス発生剤６１、下部側支持部材６２、上部側支持部材６３、クッション材６４およびフィルタ７０等が収容されることで構成されている。また、ハウジングの内部に設けられた収容空間には、上述した内部構成部品のうちのガス発生剤６１が主として収容された燃焼室６０が位置している。

　短尺略円筒状のハウジングは、下部側シェル１０と上部側シェル２０とを含んでいる。下部側シェル１０および上部側シェル２０の各々は、たとえば圧延された金属製の板状部材をプレス加工することによって形成されたプレス成形品からなる。下部側シェル１０および上部側シェル２０を構成する金属製の板状部材としては、たとえばステンレス鋼や鉄鋼、アルミニウム合金、ステンレス合金等からなる金属板が利用され、好適には４４０［ＭＰａ］以上７８０［ＭＰａ］以下の引張応力が印加された場合にも破断等の破損が生じないいわゆる高張力鋼板が利用される。

　下部側シェル１０および上部側シェル２０は、それぞれが有底略円筒状に形成されており、これらの開口面同士が向き合うように組み合わされて接合されることによってハウジングが構成されている。下部側シェル１０は、底板部１１と周壁部１２とを有しており、上部側シェル２０は、天板部２１と周壁部２２とを有している。これにより、ハウジングの軸方向の一端部および他端部は、それぞれ底板部１１と天板部２１とによって閉塞されている。なお、下部側シェル１０と上部側シェル２０との接合には、電子ビーム溶接やレーザ溶接（ＹＡＧレーザ溶接、ＣＯ₂レーザ溶接等）、摩擦圧接等が好適に利用できる。

　下部側シェル１０の底板部１１の中央部には、天板部２１側に向かって突出する突状筒部１３が設けられており、これにより下部側シェル１０の底板部１１の中央部には、窪み部１４が形成されている。突状筒部１３は、上述した保持部３０を介して点火器４０が固定される部位であり、窪み部１４は、保持部３０に雌型コネクタ部３４を設けるためのスペースとなる部位である。

　突状筒部１３は、有底略円筒状に形成されており、その天板部２１側に位置する軸方向端部には、平面視した状態において非点対称形状（たとえばＤ字状、樽型形状、長円形状等）の開口部１５が設けられている。当該開口部１５は、点火器４０の一対の端子ピン４２が挿通される部位である。

　点火器４０は、火炎を発生させるためのものであり、点火部４１と、上述した一対の端子ピン４２とを備えている。点火部４１は、その内部に、作動時において着火して燃焼することで火炎を発生する点火薬と、この点火薬を着火させるための抵抗体とを含んでいる。一対の端子ピン４２は、点火薬を着火させるために点火部４１に接続されている。

　より詳細には、点火部４１は、カップ状に形成されたスクイブカップと、当該スクイブカップの開口端を閉塞し、一対の端子ピン４２が挿通されてこれを保持する基部とを備えており、スクイブカップ内に挿入された一対の端子ピン４２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またはこの抵抗体に近接するようにスクイブカップ内に点火薬が装填された構成を有している。

　ここで、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、点火部４１の外表面を規定するスクイブカップは、一般に金属製またはプラスチック製である。

　衝突を検知した際には、端子ピン４２を介して抵抗体に所定量の電流が流れる。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、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一般に２［ｍｓ］以下である。

　点火器４０は、突状筒部１３に設けられた開口部１５に端子ピン４２が挿通するように下部側シェル１０の内側から挿入された状態で底板部１１に取付けられている。具体的には、底板部１１に設けられた突状筒部１３の周囲には、樹脂成形部からなる保持部３０が設けられており、点火器４０は、当該保持部３０によって保持されることにより、底板部１１に固定されている。

　保持部３０は、型を用いた射出成形（より特定的にはインサート成形）によって形成されるものであり、下部側シェル１０の底板部１１に設けられた開口部１５を経由して底板部１１の内表面の一部から外表面の一部にまで達するように絶縁性の流動性樹脂材料を底板部１１に付着させてこれを固化させることによって形成されている。

　点火器４０は、保持部３０の成形の際に、開口部１５に端子ピン４２が挿通するように下部側シェル１０の内側から挿入された状態とされ、この状態において点火器４０と下部側シェル１０との間の空間を充填するように上述した流動性樹脂材料が流し込まれることにより、保持部３０を介して底板部１１に固定される。

　射出成形によって形成される保持部３０の原料としては、硬化後において耐熱性や耐久性、耐腐食性等に優れた樹脂材料が好適に選択されて利用される。その場合、エポキシ樹脂等に代表される熱硬化性樹脂に限られず、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂（たとえばナイロン６やナイロン６６等）、ポリプロピレンスルフィド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂等に代表される熱可塑性樹脂を利用することも可能である。これら熱可塑性樹脂を原材料として選択する場合には、成形後において保持部３０の機械的強度を確保するためにこれら樹脂材料にガラス繊維等をフィラーとして含有させることが好ましい。しかしながら、熱可塑性樹脂のみで十分な機械的強度が確保できる場合には、上述の如くのフィラーを添加する必要はない。

　保持部３０は、下部側シェル１０の底板部１１の内表面の一部を覆う内側被覆部３１と、下部側シェル１０の底板部１１の外表面の一部を覆う外側被覆部３２と、下部側シェル１０の底板部１１に設けられた開口部１５内に位置し、上記内側被覆部３１および外側被覆部３２にそれぞれ連続する連結部３３とを有している。

　保持部３０は、内側被覆部３１、外側被覆部３２および連結部３３のそれぞれの底板部１１側の表面において底板部１１に固着している。また、保持部３０は、点火器４０の点火部４１の下方端寄りの部分の側面および下面と、点火器４０の端子ピン４２の上方端寄りの部分の表面とにそれぞれ固着している。

　これにより、開口部１５は、端子ピン４２と保持部３０とによって完全に埋め込まれた状態となり、当該部分におけるシール性が確保されることでハウジングの内部の空間の気密性が確保されている。なお、開口部１５は、上述したように平面視非点対称形状に形成されているため、当該開口部１５を連結部３３で埋め込むことにより、これら開口部１５および連結部３３は、保持部３０が底板部１１に対して回転してしまうことを防止する回り止め機構としても機能する。

　保持部３０の外側被覆部３２の外部に面する部分には、雌型コネクタ部３４が形成されている。この雌型コネクタ部３４は、点火器４０とコントロールユニット（不図示）とを結線するためのハーネスの雄型コネクタ（図示せず）を受け入れるための部位であり、下部側シェル１０の底板部１１に設けられた窪み部１４内に位置している。この雌型コネクタ部３４内には、点火器４０の端子ピン４２の下方端寄りの部分が露出して配置されている。雌型コネクタ部３４には、雄型コネクタが挿し込まれ、これによりハーネスの芯線と端子ピン４２との電気的導通が実現される。

　また、保持部３０によって覆われることとなる部分の底板部１１の表面の所定位置に予め接着剤層が設けられてなる下部側シェル１０を用いて上述した射出成形を行なうこととしてもよい。当該接着剤層は、上記底板部１１の所定位置に予め接着剤を塗布してこれを硬化させることにより、その形成が可能である。

　このようにすれば、底板部１１と保持部３０との間に硬化した接着剤層が位置することになるため、樹脂成形部からなる保持部３０をより強固に底板部１１に固着させることが可能になる。したがって、底板部１１に設けられた開口部１５を囲うように上記接着剤層を周方向に沿って環状に設けることとすれば、当該部分においてより高いシール性を確保することが可能になる。

　ここで、底板部１１に予め塗布しておく接着剤としては、硬化後において耐熱性や耐久性、耐腐食性等に優れた樹脂材料を原料として含むものが好適に利用され、たとえばシアノアクリレート系樹脂やシリコーン系樹脂を原料として含むものが特に好適に利用される。なお、上述の樹脂材料以外にも、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂等の各種の樹脂材料を原料として含むものが、上述した接着剤として利用可能である。

　上記においては、樹脂成形部からなる保持部３０を射出成形することで下部側シェル１０に対して点火器４０を固定した場合の構成例を具体的に例示したが、下部側シェル１０に対する点火器４０の固定にかしめ等の他の固定方法を用いることも可能である。

　底板部１１には、突状筒部１３、保持部３０および点火器４０を覆うようにカップ状部材５０が組付けられている。カップ状部材５０は、底板部１１側の端部が開口した有底略円筒状の形状を有しており、内部に伝火薬５６が収容された伝火室５５を含んでいる。カップ状部材５０は、その内部に設けられた伝火室５５が点火器４０の点火部４１に面することとなるように、ガス発生剤６１が収容された燃焼室６０内に向けて突出して位置するように配置されている。

　カップ状部材５０は、上述した伝火室５５を規定する頂壁部５１および側壁部５２と、側壁部５２の開口端側の部分から径方向外側に向けて延設された延設部５３とを有している。延設部５３は、下部側シェル１０の底板部１１の内表面に沿って延びるように形成されている。具体的には、延設部５３は、突状筒部１３が設けられた部分およびその近傍における底板部１１の内底面の形状に沿うように曲成された形状を有しており、その径方向外側の部分にフランジ状に延出する先端部５４を含んでいる。

　延設部５３の先端部５４は、ハウジングの軸方向に沿って底板部１１と下部側支持部材６２との間に配置されており、これによりハウジングの軸方向に沿って底板部１１と下部側支持部材６２とによって挟み込まれている。ここで、下部側支持部材６２は、その上方に配置されたガス発生剤６１、クッション材６４、上部側支持部材６３および天板部２１によって底板部１１側に向けて押し付けられた状態にあるため、カップ状部材５０は、その延設部５３の先端部５４が下部側支持部材６２によって底板部１１側に向けて押し付けられた状態となり、底板部１１に対して固定されることになる。これにより、カップ状部材５０の固定にかしめ固定や圧入固定を利用せずとも、カップ状部材５０が底板部１１から脱落することが防止される。

　カップ状部材５０は、頂壁部５１および側壁部５２のいずれにも開口を有しておらず、その内部に設けられた伝火室５５を取り囲んでいる。このカップ状部材５０は、点火器４０が作動することによって伝火薬５６が着火された場合に伝火室５５内の圧力上昇や発生した熱の伝導に伴って破裂または溶融するものであり、その機械的強度は比較的低いものが使用される。

　そのため、カップ状部材５０としては、アルミニウム、アルミニウム合金等の金属製の部材や、エポキシ樹脂等に代表される熱硬化性樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリエチレンテレフタレート樹脂、ポリアミド樹脂（たとえばナイロン６やナイロン６６等）、ポリプロピレンスルフィド樹脂、ポリプロピレンオキシド樹脂等に代表される熱可塑性樹脂等の樹脂製の部材からなるものが好適に利用される。

　なお、カップ状部材５０としては、このようなものの他にも、鉄や銅等に代表されるような機械的強度の高い金属製の部材からなり、その側壁部５２に開口を有し、当該開口を閉鎖するようにシールテープが貼着されたもの等を利用することも可能である。また、カップ状部材５０の固定方法も、上述した下部側支持部材６２を用いた固定方法に限られず、かしめ等の他の固定方法を利用してもよい。

　伝火室５５に充填された伝火薬５６は、点火器４０が作動することによって生じた火炎によって点火され、燃焼することによって熱粒子を発生する。伝火薬５６としては、ガス発生剤６１を確実に燃焼開始させることができるものであることが必要であり、一般的には、Ｂ／ＫＮＯ₃、Ｂ／ＮａＮＯ₃、Ｓｒ（ＮＯ₃）₂等に代表される金属粉／酸化剤からなる組成物や、水素化チタン／過塩素酸カリウムからなる組成物、Ｂ／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。伝火薬５６は、粉状のものや、バインダによって所定の形状に成形されたもの等が利用される。バインダによって成形された伝火薬５６の形状としては、たとえば顆粒状、円柱状、シート状、球状、単孔円筒状、多孔円筒状、タブレット状など種々の形状がある。

　ハウジングの内部の空間のうち、上述したカップ状部材５０が配置された部分を取り巻く空間であってフィルタ７０によって取り囲まれた空間には、ガス発生剤６１が収容された燃焼室６０が位置している。具体的には、上述したように、カップ状部材５０は、ハウジングの内部に形成された燃焼室６０内に突出して配置されており、このカップ状部材５０の側壁部５２の外表面に面する部分に設けられた空間ならびに頂壁部５１の外表面に面する部分に設けられた空間が燃焼室６０として構成されている。

　ガス発生剤６１は、点火器４０が作動することによって生じた熱粒子によって着火されて燃焼することでガスを発生させる薬剤である。ガス発生剤６１としては、非アジド系ガス発生剤を用いることが好ましく、一般に燃料と酸化剤と添加剤とを含む成形体としてガス発生剤６１が形成される。

　燃料としては、たとえばトリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、グアニジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体等またはこれらの組み合わせが利用される。具体的には、たとえばニトログアニジンや硝酸グアニジン、シアノグアニジン、５－アミノテトラゾール等が好適に利用される。

　酸化剤としては、たとえば塩基性硝酸銅等の塩基性硝酸塩や、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニアから選ばれたカチオンを含む硝酸塩等が利用される。硝酸塩としては、たとえば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等が好適に利用される。

　添加剤としては、バインダやスラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。バインダとしては、たとえばカルボキシメチルセルロースの金属塩、ステアリン酸塩等の有機バインダや、合成ヒドロタルサイト、酸性白土等の無機バインダが好適に利用可能である。スラグ形成剤としては、窒化珪素、シリカ、酸性白土等が好適に利用可能である。燃焼調整剤としては、金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト等が好適に利用可能である。

　ガス発生剤６１の成形体の形状には、顆粒状、ペレット状、円柱状等の粒状のもの、ディスク状のものなど様々な形状のものがある。また、円柱状のものでは、成形体内部に貫通孔を有する有孔状（たとえば単孔筒形状や多孔筒形状等）の成形体も利用される。これらの形状は、ディスク型ガス発生器１が組み込まれるエアバッグ装置の仕様に応じて適宜選択されることが好ましく、たとえばガス発生剤６１の燃焼時においてガスの生成速度が時間的に変化する形状を選択するなど、仕様に応じた最適な形状を選択することが好ましい。また、ガス発生剤６１の形状の他にもガス発生剤６１の線燃焼速度、圧力指数などを考慮に入れて成形体のサイズや充填量を適宜選択することが好ましい。

　上述したように、燃焼室６０をハウジングの径方向に取り巻く空間には、ハウジングの内周に沿ってフィルタ７０が配置されている。フィルタ７０は、中空略円筒状の外形を有しており、その中心軸がハウジングの軸方向と実質的に合致するように配置されている。これにより、フィルタ７０は、ガス発生剤６１が収容された燃焼室６０を径方向において取り囲んでいる。ここで、フィルタ７０は、ディスク型ガス発生器１の形状に適合するように、比較的大径の短尺円筒状の形状とされている。

　フィルタ７０は、燃焼室６０にて発生したガスがこのフィルタ７０中を通過する際に、ガスが有する高温の熱を奪い取ることによってガスを冷却する冷却手段として機能するとともに、ガス中に含まれるスラグを除去する除去手段としても機能する。なお、フィルタ７０の詳細については、後述することとする。

　フィルタ７０は、ハウジングの周壁部を構成する上部側シェル２０の周壁部２２および下部側シェル１０の周壁部１２との間で所定の大きさの間隙部８０が形成されることとなるように、当該周壁部１２，２２からそれぞれ離間して配置されている。この間隙部８０が設けられることにより、燃焼室６０にて発生したガスがフィルタ７０中のほぼ全域を通過するようになり、フィルタ７０の利用効率を高めることができる。

　燃焼室６０のうち、底板部１１側に位置する端部近傍には、下部側支持部材６２が配置されている。下部側支持部材６２は、環状の形状を有しており、フィルタ７０と底板部１１との境目部分を覆うように配置されている。下部側支持部材６２は、フィルタ７０の底板部１１側に位置する内周面に接触することでフィルタ７０を位置決めして保持するとともに、底板部１１との間でカップ状部材５０の先端部５４を挟み込むことでカップ状部材５０を保持している。

　燃焼室６０のうち、天板部２１側に位置する端部には、上部側支持部材６３が配置されている。上部側支持部材６３は、略円盤状の形状を有しており、フィルタ７０と天板部２１との境目部分を覆うように配置されている。上部側支持部材６３は、フィルタ７０の天板部２１側に位置する内周面に接触することでフィルタ７０を位置決めして保持するとともに、その内部に配置されたクッション材６４を保持している。

　下部側支持部材６２および上部側支持部材６３は、作動時において、燃焼室６０にて発生したガスが、フィルタ７０の内部を経由することなくフィルタ７０の下端と底板部１１との間の隙間およびフィルタ７０の上端と天板部２１との間の隙間から流出してしまうことを防止する。下部側支持部材６２および上部側支持部材６３は、たとえば金属製の板状部材をプレス加工等することによって形成されたものであり、好適には普通鋼や特殊鋼等の鋼板（たとえば、冷間圧延鋼板やステンレス鋼板等）からなる部材にて構成される。

　上部側支持部材６３の内部には、燃焼室６０に収容されたガス発生剤６１に接触するように環状形状のクッション材６４が配置されている。これにより、クッション材６４は、燃焼室６０の天板部２１側の部分において天板部２１とガス発生剤６１との間に位置することになり、ガス発生剤６１を底板部１１側に向けて押圧している。

　このクッション材６４は、成形体からなるガス発生剤６１が振動等によって粉砕されてしまうことを防止する目的で設けられるものであり、好適にはセラミックスファイバの成形体やロックウール、発泡樹脂（たとえば発泡シリコーン、発泡ポリプロピレン、発泡ポリエチレン等）、クロロプレンおよびＥＰＤＭに代表されるゴム等からなる部材にて構成される。

　フィルタ７０に対面する部分の上部側シェル２０の周壁部２２には、ガス噴出口２３が複数個設けられている。このガス噴出口２３は、フィルタ７０を通過したガスをハウジングの外部に導出するためのものであり、ハウジングの周方向に沿って並んで設けられている。

　また、上部側シェル２０の周壁部２２の内周面には、上記複数個のガス噴出口２３を閉鎖するようにシールテープ２４が貼付されている。このシールテープ２４としては、片面に粘着部材が塗布されたアルミニウム箔等が利用でき、当該シールテープ２４によって燃焼室６０の気密性が確保されている。

　次に、図１を参照して、上述した本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１の動作について説明する。

　本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１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、これに基づいて車両に別途設けられたコントロールユニットからの通電によって点火器４０が作動する。伝火室５５に収容された伝火薬５６は、点火器４０が作動することによって生じた火炎によって点火されて燃焼し、多量の熱粒子を発生させる。この伝火薬５６の燃焼によってカップ状部材５０は破裂または溶融し、上述の熱粒子が燃焼室６０へと流れ込む。

　流れ込んだ熱粒子により、燃焼室６０に収容されたガス発生剤６１が着火されて燃焼し、多量のガスを発生させる。燃焼室６０にて発生したガスは、フィルタ７０中を通過し、その際、フィルタ７０によって熱が奪われて冷却されるとともに、ガス中に含まれるスラグがフィルタ７０によって除去されてハウジングの外周縁部に設けられた上記間隙部８０に流れ込む。

　ハウジングの内圧の上昇に伴い、上部側シェル２０のガス噴出口２３を閉塞していたシールテープ２４による封止が破られ、ガス噴出口２３を介してガスがハウジングの外部へと噴出される。噴出されたガスは、ディスク型ガス発生器１に隣接して設けられたエアバッグの内部に導入され、エアバッグを膨張および展開する。

　図２は、図１において示した本実施の形態におけるガス発生器用フィルタの概略斜視図であり、図３は、図２に示すガス発生器用フィルタを構成する金属線材の形状を示す図である。次に、これら図２および図３を参照して、本実施の形態におけるガス発生器用フィルタ７０について詳説する。

　図２に示すように、フィルタ７０は、所定の形状を有する金属線材７１を巻き回すことによって製作された中空略円筒状の巻回体にて構成されている。フィルタ７０は、軸方向に沿って貫通する中空部７３を有しており、当該中空部７３が、ガス発生剤６１が収容される燃焼室６０を構成することになる（図１参照）。

　フィルタ７０を構成する金属線材７１は、フィルタ７０の径方向に沿って幾重にも巻き回されている。これにより、フィルタ７０は、その径方向に沿って金属線材７１が層状に積み重ねられた構造を有している。また、金属線材７１は、フィルタ７０の周方向および軸方向の双方に交差して延在することとなるように斜め方向に向けて巻き回されており、軸方向の一端部および他端部においてその巻回方向が折り返されることにより、網目状の形状を有している。

　なお、図２においては、理解を容易とするために、フィルタ７０の外周面側の表層部および内周面側の表層部に位置する部分の金属線材７１のみを図示しているが、実際には、フィルタ７０は、これら図示した部分の金属線材７１の間の隙間部においても、より内層側または外層側に位置する部分の金属線材７１によって覆われた構成を有している。

　図３に示すように、金属線材７１は、その延在方向における任意の位置の断面形状が相互に一致する長尺状の部材にて構成されている。具体的には、金属線材７１は、その延在方向と直交する断面形状がＶ字状である屈曲板状の外形を有しており、所定の角度をもって交差する第１板状部７１ａおよび第２板状部７１ｂを含んでいる。

　第１板状部７１ａおよび第２板状部７１ｂは、金属線材７１の幅方向の中央部において繋がっており、これにより金属線材７１の谷側の表面によってＶ字溝７２が規定されることになる。ここで、第１板状部７１ａと第２板状部７１ｂとが成す角度のうちの小さい方の角度であるＶ字溝７２の溝角度αは、１３０［°］以上１４０［°］以下である。

　金属線材７１の材質としては、ステンレス鋼や鉄鋼、ニッケル合金、銅合金等が挙げられ、特にオーステナイト系ステンレス鋼が好適である。金属線材７１は、後述するように、たとえば一対の圧延ロールを用いた形状加工等によってその外形が上述した断面Ｖ字状の屈曲板状に成形されてなるものである。なお、フィルタ７０は、１本の金属線材７１にて構成されていてもよいし、複数本の金属線材７１にて構成されていてもよい。

　金属線材７１の厚み（すなわち、第１板状部７１ａおよび第２板状部７１ｂの各々の厚み）ｔは、特に制限されるものではないが、好ましくは０．１４５［ｍｍ］以上０．２１０［ｍｍ］以下とされ、より好ましくは、０．１６０［ｍｍ］以上０．２００［ｍｍ］以下とされる。

　ここで、金属線材７１においては、Ｖ字溝７２の深さ方向に沿った最大外形寸法Ｌ１が、Ｖ字溝７２の幅方向に沿った最大外形寸法Ｌ２よりも小さく構成されていることが好ましい。なお、金属線材７１の上記最大外形寸法Ｌ１は、０．５［ｍｍ］以上５．０［ｍｍ］以下であることが好ましく、金属線材７１の上記最大外形寸法Ｌ２は、上記最大外形寸法Ｌ１よりも大きいことを条件に０．５［ｍｍ］以上５．０［ｍｍ］以下であることが好ましい。

　図２に示すように、フィルタ７０においては、上述した金属線材７１によって規定されるＶ字溝７２が、当該フィルタ７０の中空部７３側を向くように構成されている。すなわち、Ｖ字溝７２を規定する金属線材７１の谷側の表面が、フィルタ７０の径方向内側を向くように配置されているとともに、金属線材７１の山側の表面が、フィルタ７０の径方向外側を向くように配置されている。

　図４は、図２に示すガス発生器用フィルタを通過するガスの流れを模式的に示す図であり、図５は、図４に示すガスの流れをより詳細に示す模式図である。次に、これら図４および図５を参照して、本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１の作動時におけるガスの流れについて詳説する。

　上述したように、ディスク型ガス発生器１の作動時においては、図４に示すように、燃焼室６０にて発生したガスが、フィルタ７０中を通過してガス噴出口２３に至る（図１も併せて参照のこと）。その際、図４に示すように、燃焼室６０にて発生したガスは、フィルタ７０の中空部７３側からフィルタ７０中に侵入し（図中に示す矢印ＡＲ１参照）、概ねフィルタ７０の径方向に沿って移動した後に、フィルタ７０の外部へと向けて放出される（図中に示す矢印ＡＲ２参照）。

　ここで、上述したように、本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１においては、フィルタ７０を構成する金属線材７１によって規定されるＶ字溝７２が上記中空部７３側（すなわち燃焼室６０側）を向いている。そのため、フィルタ７０の内部においてガスが通過することとなる流路が複雑化することによってフィルタ７０のガスに対する接触面積が増加するばかりでなく、図５に示すように、Ｖ字溝７２に吹き付けられたガス（図中においては、当該ガスの流れを模式的に矢印ＡＲ１１で示している）が、当該Ｖ字溝７２内において向きを変える際に微小な渦流を発生させることでガスの流れが大幅に掻き乱される（図中においては、掻き乱されたガスの流れを模式的に矢印ＡＲ１２，ＡＲ１３で示している）ことになり、これらが相まって高い冷却性能が得られることになる。

　また、図５に示すように、Ｖ字溝７２に吹き付けられたガスに含まれるスラグＳがＶ字溝７２の表面において効率的に捕集されることになるため、Ｖ字溝７２からスラグＳが再度離脱してしまうことが防止できる。したがって、高いスラグ捕集性能も得られることになり、ディスク型ガス発生器１の外部へのスラグＳの放出量が大幅に低減できることにもなる。

　また、本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１においては、上述したように金属線材７１によって規定されるＶ字溝７２の溝角度αが１４０［°］以下に構成されているため、上述したようにフィルタ７０の内部におけるガスの流路を複雑化しつつも、フィルタ７０の圧力損失が増大してしまうことが防止できることになる。そのため、フィルタの７０の圧力損失を小さく抑えることが可能になり、動作時におけるフィルタ７０の変形が抑制可能になる効果ばかりでなく、フィルタに目詰まりが生じ難くなってスラグＳの放出量が低減できる効果も得られる。

　ここで、フィルタ７０の圧力損失は、ディスク型ガス発生器１の動作時におけるフィルタ７０の入口側でのガスの圧力とフィルタ７０の出口側でのガスの圧力との差（すなわち、燃焼室６０の内圧と間隙部８０の内圧との圧力差）で表わされる値である。

　図６は、金属素線から図３に示す金属線材に形状加工する工程を示す模式図であり、図７は、図６に示す圧延部の模式断面図である。また、図８は、図３に示す金属線材から図２に示すガス発生器用フィルタを製造する際の巻き回し加工を示す図である。次に、これら図６ないし図８を参照して、上述した本実施の形態におけるガス発生器用フィルタ７０の具体的な製造方法について説明する。

　本実施の形態におけるフィルタ７０は、要約すると、断面が円形状の金属素線を断面Ｖ字状の屈曲板状に圧延することで図３に示した如くの形状を有する長尺状の金属線材７１を製作し、この金属線材７１を中空略円筒状に巻き回すことによって製造される。

　図６および図７に示すように、金属素線７５の圧延に際しては、所定位置に周方向に沿って延びる凸型部１０１が設けられてなる圧延ロール１００Ａと、所定位置に周方向に沿って延びる凹型部１０２が設けられてなる圧延ロール１００Ｂとを用いて金属素線７５に形状加工を施すことで金属線材７１を得る。

　より詳細には、凸型部１０１と凹型部１０２とが対面するように一対の圧延ロール１００Ａ，１００Ｂを対向配置させ、これら一対の圧延ロール１００Ａ，１００Ｂをそれぞれ図中に示す矢印Ｂ方向および矢印Ｃ方向に回転させながら、凸型部１０１と凹型部１０２との間に図中に示す矢印Ａ方向に沿って金属素線７５を供給する。これにより、金属素線７５が圧延されるとともに、凸型部１０１および凹型部１０２の形状が金属素線７５に転写され、図中に示す矢印Ｄ方向に沿って排出された金属線材７１が上述した断面Ｖ字状の屈曲板状に成形されることになる。

　図８に示すように、金属線材７１の巻き回しに際しては、円柱状の形状を有する芯材２００の所定位置に金属線材７１の先端を固定し、この状態において芯材２００を図中に示す矢印Ｆ方向に回転させることで図中に示す矢印Ｅ方向に沿って金属線材７１を芯材２００に供給させながらこれを芯材２００に巻き付ける。その際、芯材２００に供給される金属線材７１の芯材２００の軸方向に対する位置を図中に示す矢印Ｇ方向に沿って往復移動させることにより、金属線材７１を芯材２００に対して斜めに巻き付ける。

　また、このとき、金属線材７１の谷側の表面が芯材２００側を向くように金属線材７１を芯材２００に供給する。これにより、金属線材７１によって規定されるＶ字溝７２が芯材２００側を向くことになる。芯材２００に対する金属線材７１の巻き回しが終了した後には、金属線材７１を切断し、得られた巻回体から芯材２００を抜き取る。

　こうして製作された巻回体には、その後、焼結のための熱処理が施され、これにより金属線材７１が相互に焼き付けられる。以上により、本実施の形態におけるフィルタ７０が製造されることになる。

　なお、上述したフィルタ７０の具体的な製造方法は、本実施の形態におけるガス発生器用フィルタを得るためのあくまでも一例であり、他の製造方法によっても当然にその製造が可能である。

　ここで、本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１においては、上述したように金属線材７１によって規定されるＶ字溝７２の溝角度αが１３０［°］以上に構成されているため、金属線材７１に対する形状加工が比較的容易に行なえる効果が得られるとともに、所望の形状のフィルタ７０が確実に製造できる効果が得られる。これは、仮に上記Ｖ字溝７２の溝角度αを１３０［°］よりも小さくした場合に、金属素線７５の圧延時における成形性が悪化してしまうことに起因する。

　すなわち、上記Ｖ字溝７２の溝角度αを１３０［°］よりも小さくした場合には、圧延ロール１００Ａと圧延ロール１００Ｂとが対向する部分であってかつ凸型部１０１と凹型部１０２とが対向する部分の両外側に位置する隙間Ｇに金属素線７５の一部が食み出し易くなり、製作された金属線材７１が歪な形状をその一部に有してしまうことが避け難くなる。

　そのため、一部に歪な形状を有する金属線材７１を芯材２００に巻き回す際に、当該形状に起因して巻き付け位置にずれが生じてしまうことで型崩れが発生し、中空略円筒状に形成されるべきフィルタ７０にも意図しない歪な形状の部位が発生してしまう。そのため、このような歪な形状のフィルタ７０は、その使用が行なえないことになり、歩留まりが大幅に悪化してしまう問題も発生する。

　これに対し、上述した本実施の形態におけるディスク型ガス発生器１においては、このような問題の発生が回避できるため、金属線材７１に対する形状加工が比較的容易に行なえる効果が得られるとともに、所望の形状のフィルタ７０が確実に製造できる効果が得られる。

　以上において説明したように、本実施の形態におけるガス発生器用フィルタ７０およびこれを備えたディスク型ガス発生器１とすることにより、高性能で生産性の高いガス発生器用フィルタおよびこれを備えたガス発生器とすることができる。

　次に、本発明の効果を確認するために行なった第１検証試験について詳説する。第１検証試験においては、金属線材によって規定されるＶ字溝の溝角度を種々変更した場合に、金属線材の厚みとフィルタの圧力損失との関係がどのように変化するかを確認した試験である。図９は、当該第１検証試験の試験結果を示したグラフである。

　図９に示すように、第１検証試験においては、偏平板状の金属線材と、Ｖ字溝の溝角度αがそれぞれ１４０［°］、１３５［°］、１３０［°］の断面Ｖ字状の屈曲板状の金属線材とをそれぞれ巻き回してなる合計で４種類のフィルタについて、それらの金属線材の厚みｔを種類ごとに種々変更したものを実際に製造し、それらの各々に１０００［Ｌ／ｍｉｎ］の流量でガスを通流させた際の圧力損失ΔＰをそれぞれ実測することとした。

　その結果、図９から理解されるように、Ｖ字溝の溝角度αが１３０［°］以上１４０［°］以下の金属線材を巻き回してフィルタを製造した場合に、フィルタの圧力損失ΔＰが低く抑えられることが確認できた。また、偏平板状の金属線材を巻き回して製造したフィルタに比べ、屈曲板状の金属線材を巻き回して製造したフィルタとすることにより、金属線材の厚みｔを薄くした場合におけるフィルタの圧力損失ΔＰの増加が抑制できていることも確認でき、特に金属線材の厚みｔを０．１４５［ｍｍ］以上０．１８５［ｍｍ］以下の範囲とすることにより、フィルタの圧力損失ΔＰが最大でも約７．５［ｋＰａ］に抑制できることが確認できた。

　次に、本発明の効果を確認するために行なった第２検証試験について詳説する。第２検証試験においては、冷却性能がほぼ同等に設定されたフィルタにおいてフィルタの圧力損失を抑制した場合に、スラグ放出量がどのように変化するかを確認した試験である。図１０は、当該第２検証試験の試験結果を示した表である。

　図１０に示すように、第２検証試験においては、フィルタの冷却性能をほぼ同等に設定するために、その表面積がほぼ同等となるように金属線材の周長および総長さが変更された検証例１～４に係る４つのフィルタを実際に製造し、それらの各々を図１に示す如くのディスク型ガス発生器に組み込み、当該ディスク型ガス発生器を個別に実際に動作させることでその圧力損失ΔＰとスラグの放出量とをそれぞれ実測することとした。

　ここで、金属線材の周長は、金属線材の延在方向と直交する断面における金属線材の輪郭線の長さであり、金属線材の総長さは、フィルタの製造に要した金属線材の延在方向における長さのことである。なお、検証例１～４に係る４つのフィルタでは、その表面積を概ね７．５１～７．６０×１０⁴［ｍｍ²］の範囲に一致させた。

　その結果、図１０から理解されるように、フィルタの圧力損失ΔＰが小さくなるにつれ、スラグの放出量も低減する傾向にあることが確認された。これは、フィルタの圧力損失ΔＰが小さく抑えられることにより、ディスク型ガス発生器の動作時にフィルタに目詰まりが生じ難くなり、スラグの放出量が低減できるためと考察される。

　以上において説明した第１および第２検証試験の結果から、上述した実施の形態におけるガス発生器用フィルタ７０およびこれを備えたディスク型ガス発生器１とすることにより、高性能のガス発生器用フィルタおよびこれを備えたガス発生器とすることができることが実験的にも確認できたと言える。

　以上において説明した本発明の実施の形態においては、いわゆるディスク型ガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用フィルタに本発明を適用した場合を例示して説明を行なったが、本発明は、いわゆるシリンダ型ガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用フィルタにも当然に適用が可能である。シリンダ型ガス発生器は、たとえばサイドエアバッグ装置やカーテンエアバッグ装置等に好適に組み込まれるものであり、その外形がディスク型ガス発生器に比べて細長い。そのため、当該シリンダ型ガス発生器に具備されるガス発生器用フィルタは、比較的小径の長尺円筒状のものとされる。

　ここで、シリンダ型ガス発生器およびこれに具備されるガス発生器用フィルタに本発明を適用する場合には、フィルタの軸方向の強度を高めるために、フィルタの周方向および軸方向の双方に交差して延在することとなるように斜め方向に向けて巻き回される金属線材を、より軸方向に平行な状態になるように傾斜させて巻き回すことが好ましい。

　今回開示した上記実施の形態はすべての点で例示であって、制限的なものではない。本発明の技術的範囲は請求の範囲によって画定され、また請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含むものである。

　１　ディスク型ガス発生器、１０　下部側シェル、１１　底板部、１２　周壁部、１３　突状筒部、１４　窪み部、１５　開口部、２０　上部側シェル、２１　天板部、２２　周壁部、２３　ガス噴出口、２４　シールテープ、３０　保持部、３１　内側被覆部、３２　外側被覆部、３３　連結部、３４　雌型コネクタ部、４０　点火器、４１　点火部、４２　端子ピン、５０　カップ状部材、５１　頂壁部、５２　側壁部、５３　延設部、５４　先端部、５５　伝火室、５６　伝火薬、６０　燃焼室、６１　ガス発生剤、６２　下部側支持部材、６３　上部側支持部材、６４　クッション材、７０　フィルタ、７１　金属線材、７１ａ　第１板状部、７１ｂ　第２板状部、７２　Ｖ字溝、７３　中空部、７５　金属素線、８０　間隙部、１００Ａ，１００Ｂ　圧延ロール、１０１　凸型部、１０２　凹型部、２００　芯材、Ｇ　隙間。

Claims (4)

1. 　金属線材の巻回体にて構成された中空略円筒状のガス発生器用フィルタであって、
   　前記金属線材は、当該金属線材の延在方向と直交する断面形状がＶ字状である長尺状の部材からなり、
   　前記金属線材によって規定されるＶ字溝が、当該ガス発生器用フィルタの中空部側を向いており、
   　前記Ｖ字溝の溝角度が、１３０［°］以上１４０［°］以下である、ガス発生器用フィルタ。
2. 　前記Ｖ字溝の深さ方向に沿った前記金属線材の最大外形寸法が、前記Ｖ字溝の幅方向に沿った前記金属線材の最大外形寸法よりも小さい、請求項１に記載のガス発生器用フィルタ。
3. 　前記金属線材が、当該ガス発生器用フィルタの軸方向の一端部および他端部においてその巻回方向が折り返されることで斜め方向に巻き回されることにより、当該ガス発生器用フィルタが、網目状の形状を有するように構成されている、請求項１または２に記載のガス発生器用フィルタ。
4. 　請求項１から３のいずれかに記載のガス発生器用フィルタを備えた、ガス発生器。

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