JP3606918B2 - ガス発生器 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、瞬時に大きな動力を得るための駆動源として利用されるガス発生器に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ガス発生器は、瞬時に大きな動力を必要とする装置、例えば自動車用シートベルトやエアバックの駆動源として利用されている。このガス発生器は容器に硝酸エステルを含有するガス発生剤と点火薬を内包したものであり、必要な時に点火薬が作用してガス発生剤を発火させて大量のガスを発生させるようになっている。
【０００３】
ガス発生器は、長時間高温環境に曝された後でも、通常のエネルギーを与えれば発火し、十分なガス発生量を確保できるという経時性能が良いことが必要とされる。
【０００４】
ガス発生器が通常のエネルギーを与えれば発火するかどうかを示す尺度として、次の（１） 式で表される発火率がある。
【０００５】
発火率（％）＝（一定時間高温環境に曝した後通常のエネルギーを与えて発火したガス発生器数÷一定時間高温環境に曝した全ガス発生器数）×１００…（１）
またガス発生器が十分なガス発生量を確保できるかどうかを示す尺度として、次の（２） 式で表されるガス発生量比率がある。
【０００６】
ガス発生量比率（％）＝（一定時間高温環境に曝した後のガス発生器が発生したガス量÷高温環境に曝さないガス発生器が発生したガス量）×１００…（２）
一般に、発火率が１００％、ガス発生量比率が７０％以上ならば、ガス発生器として必要な性能を確保できる。
【０００７】
ガス発生器が不使用のまま保存されていると、ガス発生剤に含まれる硝酸エステルは自然分解する。硝酸エステルの自然分解は、次の反応式に示すように、緩やかな加水分解から始まる。
【０００８】
ＲＯＮＯ_２ ＋ Ｈ_２ Ｏ → ＲＯＨ ＋ ＨＮＯ_３ （Ｒはアルキル基）
この反応により生じた硝酸により水素イオンが生成されると、水素イオンが加水分解をさらに促進する。また硝酸が徐々に蓄積されると、硝酸による酸化反応も進むようになる。さらに硝酸エステルが酸化されると、二酸化窒素と一酸化窒素を分離し、その二酸化窒素はさらに硝酸エステルを酸化し、自らは一酸化窒素に還元される。この一酸化窒素は空気中の酸素と反応して二酸化窒素になり、硝酸エステルを酸化する。このように、硝酸エステルは加水分解や酸化分解の連鎖反応により分解されてガス発生剤が劣化して、ガス発生量比率が低下するとともに、次第に反応熱が蓄積されて温度が上昇し、自然発火を起こすこともあった。
【０００９】
また、硝酸エステルと同一密閉容器にチオシアン酸塩を含有する点火薬を内包するガス発生器においては、硝酸エステルの加水分解で発生した硝酸によりチオシアン酸塩が分解されて点火薬が発火不良となり、ガスを発生しないということがあり発火率が低下した。
【００１０】
このため、従来は硝酸エステルを含有するガス発生剤に、安定剤としてジフェニルアミンやセントラリットを添加し、硝酸エステルの自然分解により発生する二酸化窒素を捕捉することにより、ガス発生器の経時性能を向上させていた。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ガス発生剤にジフェニルアミンやセントラリットを添加しても、硝酸エステルの加水分解により発生する硝酸は捕捉できず、硝酸から発生した水素イオンにより硝酸エステルの加水分解が促進され、ガス発生剤が劣化してガス発生量が減少し、ガス発生器の経時性能が十分良くはなかった。
【００１２】
本発明は前記の課題を解決するためなされたもので、長時間高温で保存されてもガス発生剤や点火薬が劣化せず、経時性能が良いガス発生器を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、前記目的に鑑み鋭意研究の結果、硝酸エステルに制酸剤を混合することによって硝酸が捕捉されて、点火薬およびガス発生剤の劣化が防止され、ガス発生器の経時性能が向上することを見いだし本発明に至った。
【００１４】
すなわち、前記の目的を達成するためになされた本発明のガス発生器１は、図１に示すように、硝酸エステルを含有するガス発生剤７と点火薬９とを内包するガス発生器１において、該硝酸エステル含有ガス発生剤１００重量部に対し制酸剤０．５〜１５重量部を混合してある。前記制酸剤は、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、バリウム、鉛、亜鉛から選ばれる金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、および炭酸水素ナトリウム、クエン酸ナトリウム、酢酸ナトリウムの中から選ばれる少なくとも１種類である。点火薬９はチオシアン酸塩含有物からなっていても良い。
【００１５】
【作用】
硝酸エステルを含有するガス発生剤に制酸剤を混合すると、制酸剤が硝酸エステルの加水分解により発生する硝酸を中和する。このため硝酸が硝酸エステルの加水分解を促進するのが抑制され、点火薬がチオシアン酸塩を含有する場合には、硝酸がチオシアン酸塩を分解するのが防止される。
【００１６】
【発明の効果】
本発明のガス発生器は、長時間高温で保存してもガス発生剤やチオシアン酸塩を含有する点火薬が劣化しないため、通常のエネルギーを与えれば発火して十分なガス発生量を確保でき、経時性能が優れている。
【００１７】
【実施例】
以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
【００１８】
図１は、本発明を適用するガス発生器１の一実施例を示す要部断面図である。同図に示すように、ケース２の内部にガス発生剤７が充填され、その上部に雷管６がホルダー３に嵌められて固設されている。雷管６の内部には、点火薬９が充填されている。ホルダー３は、シールリング４およびワッシャー５によって固定されている。
【００１９】
実施例１
ガス発生剤７として、硝酸セルロースを主成分とするシングルベース発射薬９００ｍｇに炭酸カルシウムの制酸剤１０ｍｇを混合したものを使用し、点火薬９としてトリシネートを使用したガス発生器１を、８５℃に調温した恒温槽に保存した場合の経過時間に対するガス発生量比率の変化を測定し、表１に示した。
【００２０】
【表１】

【００２１】
表１に示したように、１０００時間経過してもガス発生量比率は７９％であり、十分なガス発生量が確保され、経過性能が良かった。
【００２２】
実施例２
ガス発生剤７として、硝酸セルロースを主成分とするシングルベース発射薬８５０ｍｇに炭酸カルシウムの制酸剤１５ｍｇを混合したものを使用し、点火薬９としてチオシアン酸鉛と塩素酸カリウムの混合物を使用したガス発生器１を、８５℃に調温した恒温槽に保存した場合の経過時間に対する発火率の変化を測定し、表２に示した
【００２３】
【表２】

【００２４】
表２に示したように、８００時間経過してもガス発生器１は１００％発火しており、経過性能が良かった。
【００２５】
比較例１
ガス発生剤７として、硝酸セルロースを主成分とするシングルベース発射薬９００ｍｇに制酸剤を混合せずに、点火薬９としてトリシネートを使用したガス発生器１を、８５℃に調温した恒温槽に保存した場合の経過時間に対するガス発生量比率の変化を測定し、表３に示した。
【００２６】
【表３】

【００２７】
表３に示したように、１０００時間経過するとガスを発生しておらず、ガス発生器としての経時性能を満足しなかった。
【００２８】
比較例２
ガス発生剤７として、硝酸セルロースを主成分とするシングルベース発射薬８５０ｍｇに制酸剤を混合せずに、点火薬９としてチオシアン酸鉛と塩素酸カリウムの混合物を使用したガス発生器１を、８５℃に調温した恒温槽に保存した場合の経過時間に対する発火率の変化を測定し、表４に示した。
【００２９】
【表４】

【００３０】
表４に示したように、８００時間経過すると３３％しか発火しておらず、ガス発生器としての経時性能を満足しなかった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を適用するガス発生器の一実施例を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１はガス発生器、２はケース、３はホルダー、４はシールリング、５はワッシャー、６は雷管、７はガス発生剤、９は点火薬である。

Claims (3)

1. 硝酸エステルを含有するガス発生剤と点火薬とを内包するガス発生器において、該硝酸エステル含有ガス発生剤１００重量部に対し制酸剤０．５〜１５重量部を混合してあることを特徴とするガス発生器。
2. 前記制酸剤が、カルシウム、マグネシウム、アルミニウム、バリウム、鉛、亜鉛から選ばれる金属の酸化物、水酸化物、炭酸塩、ケイ酸塩、リン酸塩、および炭酸水素ナトリウム、クエン酸ナトリウム、酢酸ナトリウムの中から選ばれる少なくとも１種類であることを特徴とする請求項１に記載のガス発生器。
3. 前記点火薬がチオシアン酸塩含有物からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のガス発生器。

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