(57)【要約】      （修正有）【課題】加圧ガスの充填室の肉厚を小さくして、全体を小型軽量化できるインフレータの提供。【解決手段】加圧ガスを利用する車両の人員拘束システム用のインフレータ１０であって、前記インフレータ１０の加圧ガスの充填室１６内に、図示していない吸着剤と不活性ガスからなる加圧ガスが充填されており、前記加圧ガスが、吸着剤に吸着され、更に吸着剤を除いた空間に充填されている。吸着剤は、塊状の活性炭やゼオライトを用いる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ガスを利用する車両の人員拘束システム用のインフレータであって、
前記インフレータが、ガス充填室内に吸着剤とガスが充填されており、前記ガスが、吸着剤に吸着され、更に吸着剤を除いた空間に充填されている、インフレータ。
【請求項２】
前記インフレータが、加圧ガスとガス発生剤の燃焼により発生する燃焼ガスを利用するものである、請求項１記載のインフレータ。
【請求項３】
前記吸着剤が塊状のものである、請求項１又は２記載のインフレータ。
【請求項４】
前記インフレータが、ガスの排出経路に前記吸着剤を捕捉するためのフィルタを有している、請求項１〜３のいずれか１項記載のインフレータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、車両の人員拘束システム用のインフレータに関する。
【背景技術】
【０００２】
自動車輌の人員拘束装置である運転席や助手席のエアバッグ装置、側面衝突用エアバッグ装置、カーテンエアバッグ装置、ニーボルスター装置、および歩行者保護のため車両外部に取り付けられる装置等には、インフレータが取り付けられている。インフレータはガスを発生させるために固形のガス発生剤を使用するもの（パイロ式）、加圧蓄積されたガスを放出するもの（ストアード式）、および固形ガス発生剤と加圧ガスの両方を使用するもの（ハイブリッド式）とが知られている。
【０００３】
このうち、ストアード式とハイブリッド式のインフレータでは、加圧ガスを蓄積するためのボトルを使用しており、車両の耐用年数（たとえば１０年）の間、加圧ガスを漏らすことなくボトル内部に蓄積する必要がある。このため、耐圧性能を確保するためにボトルの肉厚を大きくする必要がある。
【０００４】
さらに、エアバッグ装置等の人員拘束システムを作動させる上では、ある程度の量（モル数）のガスを供給する必要があり、それに相当する量（モル数）のガスを加圧ガスとして蓄積すると、ボトルも大きくなるため、インフレータ自体の重量が増大することになる。
【０００５】
このように一定容積のボトルにガスを充填する場合、多くのガスを充填しようとするとボトルの肉厚を増さなければ、耐圧性能を満足できない。また充填圧を増大させずにガスを充填する場合は、ボトル内容積（ボトル寸法）を増大する必要があり、加圧ガスを使用したインフレータでは必ずボトルの重量、容積との問題に直面することになる。特に車両に取り付けられる装置となると、燃費向上のために軽量化の要請が大きいが、今までの加圧ガスを使用したインフレータでは前記要請には十分に応えられない。
【０００６】
特許文献１には、密閉高圧ガス容器に吸着剤を入れ、同容器へガスをより低圧で、あるいは同圧でさらに多くのガスを充填することが開示されている。
【特許文献１】特開昭６１−１４４４９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
加圧ガスを利用するインフレータは、高圧に耐えるためのボトルの肉厚が必要であり、それが軽量化の要請に応えられない大きな要因であった。インフレータの軽量化は自動車全体の軽量化に繋がり、自動車の燃費向上とそれにより燃料消費量の低下を可能にし、ＣＯ２の発生量を減少できる点で大きな社会的意義がある。
【０００８】
本発明は、吸着剤を用いることにより、加圧ガスを充填する容積を小さくしたり、より低い圧力で充填することで必要とする部材の量を減らして軽量化できる、車両の人員拘束システム用のインフレータを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
〔請求項１〕
本発明は、課題の解決手段として、加圧ガスを利用する車両の人員拘束システム用のインフレータであって、
前記インフレータが、ガス充填室内に吸着剤とガスが充填されており、前記ガスが、吸着剤に吸着され、更に吸着剤を除いた空間に充填されている、インフレータを提供する。
【００１０】
このように吸着剤を用いることにより、単にインフレータの内にガスを充填する場合に比べると、より多量のガスを充填することができる。このため、ガス充填室の容量を小さくしたり、肉厚を薄くしたりすることができるようになり、吸着剤の充填による質量増加分を考慮しても、全体として小型化や軽量化をすることができる。
【００１１】
またインフレータ１個の質量が減少できるので、車両に搭載する人員拘束装置の総質量を維持したまま、インフレータ数を増加できることにもなるため、より乗員の保護性能を高めることもできるようになる。
【００１２】
また１つの車両にて本発明のインフレータを複数使用する場合、１個当たりのインフレータ質量を減少できるため、車両全体の人員拘束装置の質量も減少させることができ、車両全体の軽量化に寄与できる。特に最近の車両では、車両一台当たりに複数の人員拘束装置を取り付けることが常態化しているため、車両の軽量化に対する寄与度は大きく、燃費の向上、エネルギー消費量の減少の点で大きな効果が得られる。
【００１３】
〔請求項２〕
本発明は、課題の解決手段として、前記インフレータが、加圧ガスとガス発生剤の燃焼により発生する燃焼ガスを利用するものである、請求項１記載のインフレータを提供する。
【００１４】
〔請求項３〕
本発明は、課題の解決手段として、前記吸着剤が塊状のものである、請求項１又は２記載のインフレータを提供する。
【００１５】
充填作業の容易さから塊状が好ましく、インフレータのガス充填室の内部構造等に応じて、粒状、棒状、円盤状等にすることができる。
【００１６】
〔請求項４〕
本発明は、課題の解決手段として、前記インフレータが、ガスの排出経路に前記吸着剤を捕捉するためのフィルタを有している、請求項１〜３のいずれか１項記載のインフレータを提供する。
【００１７】
フィルタにより、吸着剤がガス排出口から排出され、エアバッグ内に流出されることを防止するものである。なお、加圧ガスを利用するインフレータは、破裂板の破片を捕捉するためのフィルタを有しているものが多いため、前記フィルタを利用すれば、インフレータの質量を増加させることなく、吸着剤の排出が防止できる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明のインフレータは、同じガス発生量を維持したまま、インフレータ全体を小型化及び／又は軽量化することができる。このため、インフレータを用いたエアバッグ装置等を搭載する車両全体を軽量化することができるようになり、燃費向上や消費エネルギーの低減によるＣＯ２排出量の削減ができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
（１）図１のインフレータ
以下、図１により、本発明の一実施形態を説明する。図１は、本発明のカーテン用インフレータ１０の長さ方向への断面図である。図１に示すインフレータは、特開２００２−１４５００４号公報の図１に示されたものと基本構造は同じである。
【００２０】
インフレータハウジング１２は、一端側には開口部１４を有し、他端側は閉塞されており、内部空間がガス充填室１６となる。インフレータハウジング１２は幅方向の断面が円形であり、開口部１４も同様に円形である。
【００２１】
インフレータハウジング１２の開口部１４側には、接合部１８において、ディフュザー部２０が溶接によって固着されている。ディフュザー部２０はディフュザーハウジング２８により外殻が形成され、作動時に開口部１４から流出する加圧ガスを外部に放出するためのガス排出口２２と、ガス排出口２２を内側から覆うように設けられた金網製のフィルタ２４を有している。よって、加圧ガスは、必ずフィルタ２４を通ってガス排出口２２から外部に放出される。
【００２２】
インフレータハウジング１２の開口部１４は、ディフュザー部２０に取り付けた破裂板１９で閉塞されており、作動前においては、インフレータハウジング１２のガス充填室１６は高圧の気密状態に維持されており、ディフュザー部２０側は常圧である。
【００２３】
ディフュザー部２０には、破裂板１９の破壊手段として、点火薬を備えた点火器２６が設けられている。この点火器２６は、ディフュザーハウジング２８に嵌め込まれてディフュザー部２０に取り付けられ、ディフュザーハウジング２８の端部２９をかしめることで固定されている。３０は点火器２６に通電するための導電性ピン、３１はＯリング、破線で示した３２は、車両搭載時に電源と接続するためのコネクタである。
【００２４】
インフレータ１０では、ガス充填室１６内に、図示していない吸着剤と不活性ガスからなる加圧ガスが充填されている。吸着剤は密に充填されていてもよいし、吸着剤が充填されない空間を確保するようにしてもよい。
【００２５】
吸着剤は、多孔性で、気体を吸着できるものであればよく、各原料から得られる活性炭、ゼオライト、カーボンブラック、シリカゲル等を用いることができる。
【００２６】
吸着剤は、粉状のものは望ましくなく、塊状のものが好ましい。形状は特に制限されないが、密に充填できるものが好ましく、粒状、球状、円柱状、長さ方向に貫通孔を有する円柱状等にすることができる。塊状の吸着剤を用いた場合、直径（球形以外の場合は、最大径）が１〜１０ｍｍ程度になるように調整することが好ましい。また、塊状の吸着剤を用いた場合には、その直径は、フィルタ２４で捕捉できるように調整する。その他、ガス充填室１６の内径に相当する外径を有する円盤状成形体やドーナツ状成形体の複数枚の組み合わせ、ガス充填室１６の長さに相当する長さを有する棒状成形体の複数本の組み合わせ、ガス充填室１６の内部形状とほぼ同一形状の１つの成形体を用いることもできる。
【００２７】
破裂板１９に接する位置に吸着剤が密に充填されていると、破裂板１９の破壊が円滑になされないことも考えられるため、図２のインフレータ１００で用いているキャップ１４４を取り付けることもできる。
【００２８】
加圧ガスは、吸着剤が充填された加圧ガスの充填室１６内に、インフレータハウジング１２端部の細孔から充填し、前記細孔にはシールピンを嵌入した後、溶接等により閉塞する。４０は細孔が溶接によって閉塞された状態を示す。
【００２９】
加圧ガスは、別の容器内に吸着剤を充填した後、前記容器内にガスを吹き込んで吸着剤にガスを低温で吸着させたものを、ディフューザ部２０を取り付ける前の段階でインフレータハウジング１２内に充填することもできる。なお、インフレータハウジング１２に形成した充填用の孔から充填した後、前記孔を塞ぐようにしてもよい。このような充填方法を適用した場合には、組立終了後、必要に応じて、インフレータハウジング１２の細孔からガスを補充してもよいし、補充の必要がなければ、インフレータハウジング１２に細孔を形成していなくてもよい。
【００３０】
インフレータ１０では、加圧ガスの充填室１６内の加圧ガスは、吸着剤に吸着保持されていると共に、吸着剤間に存在する隙間又は吸着剤が充填されていない空間に存在している。
【００３１】
次に、カーテン用インフレータ１０の作動時の動作について説明する。車両搭載時、カーテン用インフレータ１０は、衝撃センサ及びコントロールユニットからなる作動信号出力手段と、ケース内に前記のカーテン用インフレータ１０とカーテン状のエアバッグが収容されたモジュールケース等と組み合わせたシステムとして設置される。そして、車両が衝撃を受けた場合、前記システムの衝撃センサからの信号を受け、点火器２６が作動し、点火薬が着火燃焼することで破裂板１９が破壊される。
【００３２】
破裂板１９の破壊によって開口部１４が開放されるため、加圧ガスの充填室１６の圧力は急激に低下する。このため、吸着剤に吸着されているガスは速やかに放出され、フィルタ２４を通ってガス排出口２２から排出され、カーテン状エアバッグを膨張させる。このとき、加圧ガスの放出圧はガス排出口２２により制御され、点火薬の燃焼残渣、破裂板１９の破裂片は、フィルタ２４により、カーテン状エアバッグ内部への放出が防止される。前記フィルタ２４の作用により、吸着剤がガス排出口２２から放出されることはない。
【００３３】
（２）図２のインフレータ
図２により、他の実施形態を説明する。図２は、インフレータの軸方向の断面図である。図２に示すインフレータは、特開２００３−２２６２１９号公報の図１に示されたものと基本構造は同じである。
【００３４】
インフレータ１００は、加圧ガス室１２０と、ガス発生器１３０、ディフュザー部１５０とを有している。
【００３５】
加圧ガス室１２０は、筒状の加圧ガス室ハウジング１２２により外殻が形成されている。加圧ガス室（加圧ガスの充填室）１２０内には、図１で示すインフレータ１０と同じ吸着剤が充填され、更にアルゴン、ヘリウム等のガスが充填されている。加圧ガス室ハウジング１２２は、軸方向及び半径方向に対して対称形となっているので、組み立て時に軸方向及び半径方向への向きを調整する必要がない。
【００３６】
加圧ガス室ハウジング１２２の側面には、加圧ガスの充填孔１２４が形成されており、加圧ガスを充填した後にピン１２６により閉塞されている。
【００３７】
ガス発生器１３０は、ガス発生器ハウジング１３２内に収容された点火手段（電気式点火器）１３４とガス発生剤１３６とを含んでおり、加圧ガス室１２０の一端側に接続されている。ガス発生器ハウジング１３２と加圧ガス室ハウジング１２２は、接合部１４９において抵抗溶接されている。インフレータ１００をエアバッグシステムに組み込むとき、点火手段１３４は、コネクタ、導線を介して、外部電源に接続される。
【００３８】
ガス発生剤１３６は、例えば、燃料であるニトログアニジン３４質量％、酸化剤である硝酸ストロンチウム５６質量％、結合剤であるカルボキシメチルセルロースナトリウム１０重量％とからなるもの（排出ガス温度７００〜１６３０℃）を用いることができる。この組成のガス発生剤１３６が燃焼したとき生じる燃焼残渣は、酸化ストロンチウム（融点２４３０℃）である。このため、燃焼残渣は溶融状態になることなく、塊状（スラグ状）に固化される。
【００３９】
加圧ガス室１２０とガス発生器１３０との間の第１連通孔１３８は、加圧ガスの圧力を受けて椀状に変形した第１破裂板１４０で閉塞されており、ガス発生器１３０内は常圧に保持されている。第１破裂板１４０は、周縁部１４０ａにおいてガス発生器ハウジング１３２に抵抗溶接されている。
【００４０】
第１破裂板１４０には、ガス噴出孔１４２を有するキャップ１４４が、加圧ガス室１２０側から被せられている。このキャップ１４４は、第１破裂板１４０を覆うことにより、ガス発生剤１３６の燃焼により生じた燃焼ガスが必ずキャップ１４４を経由してガス噴出孔１４２から噴出されるように取り付けられている。キャップ１４４内には、吸着剤は充填されておらず、ガス噴出孔１４２の大きさは吸着剤がキャップ１４４内に入り込まないように調整されている。
【００４１】
キャップ１４４は、開口周縁部が外側に折り曲げられたフランジ部１４６を有しており、フランジ部１４６においてガス発生器ハウジング１３２の一部（かしめ部）１４８をかしめることで固定されている。
【００４２】
加圧ガス室１２０の他端側には、加圧ガス及び燃焼ガスを排出するガス排出孔１５２を有するディフュザー部１５０が接続されており、ディフュザー部１５０と加圧ガス室ハウジング１２２は、接合部１５４において抵抗溶接されている。ディフュザー部１５０内には、燃焼残渣や吸着剤を捕捉するため、必要に応じて金網等のフィルタを配置することができる。
【００４３】
加圧ガス室１２０とディフュザー部１５０との間の第２連通孔１５６は、加圧ガスの圧力を受けて椀状に変形した第２破裂板１５８で閉塞されており、ディフュザー部１５０内は常圧に保持されている。第２破裂板１５８は、周縁部１５８ａにおいてディフュザー部１５０に抵抗溶接されている。なお、吸着剤が第２破裂板１５８と接触しないように、キャップ１４４と同じものを、第２破裂板１５８を覆うように取り付けることができる。
【００４４】
次に、図２に示すインフレータ１００を自動車に搭載したエアバッグシステムに組み込んだ場合の動作を説明する。
【００４５】
自動車が衝突して衝撃を受けたとき、作動信号出力手段により、点火器１３４が作動点火してガス発生剤１３６を燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生させる。このとき、ガス発生剤１３６の燃焼により生じる燃焼残渣の融点は、ガス発生剤１３６から発生するガスの排出温度以上であるので、燃焼残渣は溶融し難く、固形状態を保持する。
【００４６】
その後、高温の燃焼ガスによるガス発生器１３０内の圧力上昇により、第１破裂板１４０が破壊され、燃焼残渣を含む燃焼ガスはキャップ１４４内に流入し、ガス噴出孔１４２から噴出される。このとき、加圧ガス室１２０内の吸着剤に担持された加圧ガスと燃焼ガスとは温度差が大きいため、燃焼ガスは急冷され、高温の燃焼残渣は冷却凝固される。噴出された燃焼ガスは、吸着剤や加圧ガス室ハウジング１２２の内壁１２２ａに衝突するので、燃焼残渣はインフレータ１００外に排出されにくくなる。
【００４７】
その後、加圧ガス室１２０内の圧力上昇により、第２破裂板１５８が破壊されるので、加圧ガス及び燃焼ガスは、第２連通孔１５６を経て、ガス排出孔１５２から排出され、エアバッグを膨張させる。
【００４８】
なお、点火器１３４が作動してガス発生剤１３６が燃焼して生じた高温ガスと吸着剤（例えば、活性炭）が接触した場合でも、加圧ガス室１２０内には酸素が存在しておらず、ガス発生器１３０内の酸素とガス発生剤１３６の酸化剤は消費されているので、前記吸着剤が燃焼することはない。
【実施例】
【００４９】
実施例１、比較例１
図１、表１に示すインフレータ１０を製造した。実施例１は、インフレータハウジング１２内に吸着剤とアルゴンを充填し、比較例１は、インフレータハウジング１２内にアルゴンのみを充填した。なお、実施例１及び比較例１で用いたインフレータハウジングの外径は同一である。
【００５０】
吸着剤は、密度0.001g/cm３、吸着できるアルゴン量の比率が1.34×10−５mol/mm３の活性炭を用いた。実施例１のアルゴンの充填圧力は10MPa、圧縮係数は1.24であり、比較例１のアルゴンの充填圧力は58MPa、圧縮係数は0.95であった。
【００５１】
【表１】
2010012957.tif 000003
【００５２】
実施例１と比較例１は同じモル数のガスを使用しているが、実施例１では吸着剤にガスが吸着保持されている分だけ、充填圧を低くすることができた。このため、表１に示すとおり、実施例１では、インフレータハウジングの肉厚を薄くすることができた。
【００５３】
実施例１では、所要量の吸着剤を充填する必要から、比較例１と比べるとインフレータハウジングの長さを長くする必要がある（内容積を大きくする必要がある）。しかし、肉厚を薄くできることから、吸着剤による質量増加にも拘わらず、総質量はより小さくすることができた。
【００５４】
実施例２、比較例２
図１、表２に示すインフレータ１０を実施例１、比較例１と同様にして製造した。
【００５５】
【表２】
2010012957.tif 000004
【００５６】
実施例２と比較例２は、ガス充填圧、インフレータハウジングの肉厚を同じにしているため、長さを短くすることができた（内容積を小さくすることができた）。そのため、吸着剤質量による増加分を考慮しても、総重量を小さくすることができた。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明のインフレータの長さ方向への断面図。
【図２】本発明の別実施形態であるインフレータの長さ方向への断面図。
【符号の説明】
【００５８】
１０  インフレータ
１２  インフレータハウジング
１９  破裂板
２０  ディフュザー部
２６  点火器
１００  インフレータ
１２０  加圧ガス室
１２２  加圧ガス室ハウジング
１３０  ガス発生器
１３２  ガス発生器ハウジング
１３４  点火器
１３６  ガス発生剤
１４０  第１破裂板
１４２  ガス噴出孔
１４４  キャップ
１５０  ディフュザー部
１５２  ガス排出孔
１５８  第２破裂板
【図１】
2010012957.tif 000005
【図２】
2010012957.tif 000006