(57)【要約】      （修正有）【課題】エアバッグを膨張させるための既存のガス生成システムにおいて、比較的低温で膨張ガスが貯蔵され展開されるため、各ガスの膨張が制限され、ガス生成システムの効率が減じられることを防止する。【解決手段】ガスを含む第１のエンクロージャ１２および内部にガス生成物質を含む第２のエンクロージャ２２を含むガス生成システム。第２のエンクロージャは第１のエンクロージャと作動可能に連結され、第１のエンクロージャと第２のエンクロージャの間を流体連絡可能にする。ガス生成システムの活性化後、第１のエンクロージャ中のガスは第２のエンクロージャを通った後にガス生成システムから出てゆく。【選択図】図１
2008037415.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガスを含む第１のエンクロージャ；
内部にガス生成物質を含む第２のエンクロージャ；を含み、
第２のエンクロージャは第１のエンクロージャと作動可能に連結され、第１のエンクロージャと第２のエンクロージャの間を流体連絡可能にし、
第１のエンクロージャ中のガスは第２のエンクロージャを通った後にガス生成システムから出てゆく、
ガス生成システム。
【請求項２】
第２のエンクロージャが第１のエンクロージャの内部に配置され、第１のエンクロージャの長さ方向の実質的に全部にわたって伸びるチューブを含む、請求項１記載のガス生成システム。
【請求項３】
第２のエンクロージャが、第２のエンクロージャの外側の第１のエンクロージャの内部部分と、第２のエンクロージャの間との流体連絡を可能にする第１の開口、およびガス生成システムの外部との流体連絡を可能とする第２の開口を含む、請求項２記載のガス生成システム。
【請求項４】
ガス生成物質と第２の開口との間に伸びる流体の流路に沿って、第２のエンクロージャ内に配置されたフィルターを有する、請求項３記載のガス生成システム。
【請求項５】
第２のエンクロージャの外側の第１のエンクロージャの内部部分と、第２のエンクロージャの間との第１の開口を通った流体連絡を禁止するために流体気密性のシールが提供される、請求項３記載のガス生成システム。
【請求項６】
第１のエンクロージャ内に貯蔵されたガスによって加えられた圧力に対してシールを支持する支持要素を含む、請求項５記載のガス生成システム。
【請求項７】
シールがガス生成物質の燃焼により発生された熱によって溶融可能である、請求項５記載のガス生成システム。
【請求項８】
第１のエンクロージャが第１のエンクロージャの外部との流体連絡を可能とする開口を有し、第２のエンクロージャが第２のエンクロージャの外部との流体連絡を可能とする第１の開口を有し、第２のエンクロージャは第１のエンクロージャと接し第１のエンクロージャと第２のエンクロージャとの間の流体気密性の接合部分を形成し、第１のエンクロージャ開口が第２のエンクロージャの第１の開口と流体連絡を有する、請求項１記載のガス生成システム。
【請求項９】
第１のエンクロージャと第２のエンクロージャとの間の接合部分を取り囲む第３のエンクロージャを有し、該第３のエンクロージャは第３のエンクロージャとガス生成システムの外部との間の流体連絡を可能とする少なくとも１つの開口を有する、請求項８記載のガス生成システム。
【請求項１０】
請求項１記載のガス生成システムを含む乗り物乗員保護システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連する出願の相互参照
本出願は、２００６年６月１９日に出願された米国の仮出願番号６０／８１４，９６７および６０／８１５，２０５、２００６年７月７日に出願された６０／８１９，４４２； および２００６年７月１４日に出願された６０／８３１，０３４の利益を要求する。
【０００２】
本発明の背景
本発明はガス生成システムに関し、より詳細にはエアバッグのような、膨張可能な乗り物乗員拘束デバイスを膨張させるために格納されたガスを含む火工品のガス生成システムに関する。
【０００３】
衝突の際に乗り物乗員を拘束し保護するために、エアバッグのような膨張可能な乗り物乗員拘束を膨張させるために格納されたガスインフレータを組込む（または「ハイブリッドの」）ガス生成システムを使用することは公知である。エアバッグを膨張させるためのガス生成システムにおける１つの課題は、長期間の間バッグを膨張しておくために十分なガスを提供することである。いくつかの既存のガス生成装置設計では、ガスの比較的迅速な最初の生成、および所望の体積および圧力へのエアバッグの膨張の後、ガスは漏れるかまたはエアバッグから排気されることがあり、そのため比較的短い時間だけしか十分なバッグの膨張を維持することができなかった。しかしながら、いくつかの用途は、比較的長い時間、十分に膨張した状態でエアバッグが維持されることを必要とする。
【０００４】
さらに、膨張ガスをできるだけ効率的に生成し分配することは望ましい。しかしながら、いくつかの設計では、比較的低温で膨張ガスが貯蔵され展開されるため、各ガスの膨張が制限され、それによりガス生成システムの効率が減じられる。
【０００５】
さらに、いくつかのガス生成システムではガス生成物の燃焼と貯蔵されたガスの解放を使用し、膨張可能な乗り物乗員拘束デバイスを膨張するための膨張ガスを提供する。このガス生成物質および貯蔵されたガスは典型的にはガス生成物質の点火前には流体連絡を有していない。したがって、ガス生成物質は、貯蔵された膨張ガスによって生成される高圧に暴露されない。ガス生成物質が貯蔵される比較的低い圧力は、比較的低圧で効率的に燃える化合物へガス生成物質の選択の範囲を制限する。これは、より高圧力で効率的に燃える選択肢（恐らくそれほど高価でない）のガス生成物質の使用を妨げる。
【０００６】
本発明の要約
本発明によれば、ガスを含む第１のエンクロージャ、およびその内部にガス生成物質を含む第２のエンクロージャを含むガス生成システムが提供される。第２のエンクロージャは、第１のエンクロージャと第２のエンクロージャの間の流体連絡を可能にするため、第１のエンクロージャと作動可能に連結される。ガス生成システムの起動の後、第１のエンクロージャ内のガスは、システムを出るに先立ち第２のエンクロージャを通り抜ける。
【０００７】
詳細な説明
図１は、本発明の第１の実施態様に従うガス生成システム１０を示す。ガス生成システムは、一般にガスを含む第１のエンクロージャ、およびそこにガス生成物質を含む第２のエンクロージャを含む。図１に示される実施態様では、第１のエンクロージャは圧力容器１２である。また、第２のエンクロージャはガス生成物質をその内部に含むためのガス生成物質エンクロージャ２２（以下により詳しく記載される）である。示された実施態様では、容器１２は公知のもののような、細長い実質的に円筒状の金属のボディを有する。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく、圧力容器の異なる形状および設計が使用されてもよいことは認識されるべきである。容器１２は長さ方向の中心軸Ａ、容器１２の第１の端１２ａで形成された開口６０、および、容器の第２の端１２ｂで形成された開口６２を有している。圧力容器は押し出しまたは、他の方法の金属成型により作られることができ、例えば炭素鋼またはステンレス鋼から作られることができる。容器１２は不活性ガスで充填される。
【０００８】
イグナイタ１８はガス生成物質エンクロージャ２２の内部と流体連絡を可能にするために圧力容器にしっかりと取り付けられる。示された実施態様では、イグナイタ１８は、イグナイタ１８およびエンドキャップ２０を含むイグナイタキャップアセンブリー１６内に組み入れられる。圧力容器１２に提供される開口６０を密封するために、イグナイタキャップアセンブリー１６は中心軸Ａに沿って配置される。エンドキャップ２０は、ガス生成システムの起動に際してイグナイタ１８とエンクロージャ２２の内部の間の流体連絡を可能にするために、その内部に形成された開口２０ａを含む。イグナイタ１８は公知のように形成されることができる。１つの例示的なイグナイタ構造は参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許６，００９，８０９に記載されている。キャップ２０はスタンプ、押し出し、キャスト、成型、または他の方法により、炭素鋼、ステンレス鋼、高分子材料または他の適当な物質から形成されることができる。キャップ２０は、キャップ２０と容器１２の間のガス気密密閉を確実にするのに十分な方法で、圧力容器１２に溶接、クリンプ、または他の適切な方法でしっかりと取り付けられる。
【０００９】
破裂可能な、流体気密性のシール、たとえばバーストディスク３０が、エンドキャップ２０中の開口２０ａを密封するために配置される。ディスク３０は、エンドキャップ２０の内部とエンクロージャ２２の内部の間の流体気密性の障壁を形成する。様々なディスク、フォイル、フィルムなどがバーストディスク３０を形成するために使用されてもよい。例えば、比較的容易に破裂する物質もしくは比較的破裂しにくい物質から作られたディスク、および／または比較的容易に破裂する構造もしくは比較的破裂しにくい構造を有するディスクが使用されてもよい。
【００１０】
図１を再度参照する。ガス生成物質エンクロージャ２２がガス生成物質１４を含み、ガス生成物質の燃焼の長さ方向への伝搬を容易にするために提供される。エンクロージャ２２は、エンクロージャ２２と圧力容器１２の間の流体連絡を可能にするために、圧力容器１２と作動可能に連結される。エンクロージャ２２は細長く実質的に円筒状であり、第１の端２２ａ、第２の端２２ｂ、およびガス生成物質１４をその内部に含むために内部２２ｃを有している。図１に示される実施態様では、エンクロージャ２２はイグナイタキャップアセンブリー１６、圧力容器１２の実質的に全長にわたって延びるチューブ２３、およびチューブ２３の開放端をカバーするためのエンクロージャの第２の端２２ｂに配置したキャップ１５（以下に記載される）により画定される。しかしながら、ガス生成物質エンクロージャの異なる形状および構造も企図される。チューブ２３は例えば押出または金属の板材からのロール成形によって作り上げられることができ、そして次に、チューブを穿孔することができる。図１の中で示される実施態様では、チューブ２３は単一のチューブである。しかしながら、複数の部分を一緒に組み合わせることにより形成されるチューブの使用も企図される。
【００１１】
エンクロージャ２２は、さらにエンクロージャと、エンクロージャ２２の外部で容器１２の内部の間の流体連絡を可能にするために、エンクロージャ２２に沿って形成されたオリフィス２２ｄを含んでおり、それにより、エンクロージャ２２内への容器１２に貯蔵されたガスの通過を可能にする。特定の実施態様では、オリフィス２２ｄは、ガス生成システムの起動に際してエンクロージャ２２内への貯蔵されたガスの所定の流量を達成するための寸法にされた計量オリフィスである。図１に示される実施態様では、オリフィス２２ｄはチューブ２３内に形成される。エンクロージャ内部とガス生成システムの外部の間の流体連絡を可能にするために、少なくとも１つのオリフィスもエンクロージャに沿って提供される。図１に示される実施態様では、このオリフィスは、チューブ２３の端の開口２２ｅに配置したキャップ１５の開口７２の形態である。
【００１２】
エンクロージャ２２は容器１２内に配置され、圧力容器の中心軸Ａに沿って伸びる。第１の端２２ａはイグナイタ１８とエンクロージャ２２の間の流体連絡を可能にするように配置される。エンクロージャの第２の端２２ｂは、圧力容器の第２の端１２ｂに配置されしっかりと取り付けられ、ガス気密シールを形成するためにキャップ１５の開口７２に適用された、破裂可能な要素３１（以下に詳細に記載される）の破壊に際して、ガス生成システムの外部とエンクロージャとの間の流体連絡を可能にする。
【００１３】
図１を再び参照する。ガス生成物質１４はガス生成物質エンクロージャ２２内に配置される。図１に示される実施態様では、ガス生成物質１４はタブレットまたは顆粒形状である。しかしながら、固体の他の形態または形状のガス生成物質も企図される。本明細書に記載されたガス発生装置の実施態様が、たとえば「無煙の」ガス生成組成物のような、高いガス収率と低い固体生成をもたらすガス生成組成物を最も適当に作動させることが見出された。そのようなガス生成組成物は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許番号６，２１０，５０５および５，８７２，３２９に記載された組成物およびプロセスにより例示されるが、これらに制限されるものではない。本明細書に使用される用語「無煙」の燃料は、燃焼により、合計の生成物の質量に基づいて、少なくとも約８５％、好ましくは約９０％のガス状生成物を与え、そして、その帰結として合計の生成物の質量に基づいて、約１５％未満、好ましくは約１０％未満の固体生成物を与える燃料を意味するものと理解される。米国特許６，２１０，５０５は、トリアゾールまたはテトラゾールの非金属塩、第一の酸化剤としての相安定化された硝酸アンモニウム（ＰＳＡＮ）、金属性の第２の酸化剤、およびクレイまたはマイカのような不活性成分を含む、様々な高窒素非アジドガス組成物を開示する。米国特許５，８７２，３２９は、トリアゾールまたはテトラゾール燃料のアミン塩、および酸化剤としての相安定化された硝酸アンモニウム（ＰＳＡＮ）を含む様々な高窒素非アジドガス組成物を開示する。
【００１４】
固体のガス生成物質１４は圧力容器１２の内部に含まれ、圧力容器内に貯蔵された高圧ガスと（オリフィス２２ｄを介して）連続的な流体接触または流体連絡を有し、最適の燃焼条件がガス生成物質の点火に際して直ちに利用可能である。これらの条件の下では、雰囲気圧で効率的に燃える固体のガス生成物質は、比較的高い圧力で、圧力容器内で効率的に増加した速度で燃焼するだろうと信じられている。この理由のため、これらのガス生成物質は、本発明において望まれる迅速なガス生成物質燃焼速度を達成するのに特にふさわしいことがある。
【００１５】
所定の設計および性能目標を達成するために、ガス生成システム内の貯蔵されたガスとガス生成物質の比率は変更することができることが、認識されるべきである。例えば、より小さなエアバッグまたはエアベルトの膨張は、より大きなエアバッグによって要求される場合よりも、より比較的小さな量の膨張ガスを要求することがある。この事例では、使用されるガス生成物質の質量は従って少なくすることができる。同様に、比較的より大きな量の膨張ガスが望まれる場合には、使用されるガス生成物質の質量は従って増加させることができる。あるいは、貯蔵されたガスの量およびガス生成物質の両方は、所望の量の膨張ガスを生成するために調節されることができる。
【００１６】
図１を再び参照する。フィルター２９が、ガス生成物質１４の燃焼によって生成されたガスからの微粒子をろ過するためにガス生成システムに組み入れられることができる。一般に、フィルター２９は、ガス生成物質１４と、ガス生成物質エンクロージャ２２内に形成されたガス出口オリフィス２２の間に延びる流体の流れ経路に沿って配置される。フィルターはガス生成物質燃焼エンクロージャ２２内に配置することができる。例えば、図１の中で示される実施態様では、フィルター２９はガス生成物質１４に隣接してエンクロージャ２２内に配置される。フィルターは、ガス生成物質燃焼生成物をろ過するための技術において公知の様々な物質（例えば炭素繊維メッシュまたはシート）の任意のものから形成されることができる。
【００１７】
図１を参照する。キャップ１５が、チューブ２３の開放端をカバーするためにエンクロージャの第２の端２２ｂに配置される。キャップ１５は、その内部に、エンクロージャ２２の内部とガス生成システムの外部の間の流体連絡を可能にする１つ以上のオリフィス７２を有する。キャップ１５はスタンプ、キャスト、成型、または他の方法により、炭素鋼、ステンレス鋼、高分子材料または他の適当な物質から形成されることができる。キャップ１５は、たとえば溶接、接着剤のような任意の適切な方法で、エンクロージャの第２の端２２ｂにしっかりと取り付けられる。
【００１８】
破裂可能な流体気密性のシール、たとえばバーストディスク３１は、キャップ１５の１つまたは複数の開口７２を密封するために配置される。ディスク３１は、エンクロージャ２２の内部とガス生成物質システムの外部の間に流体気密性の障壁を形成する。様々なディスク、フォイル、フィルムなどがバーストディスク３１を形成するために使用されてもよい。例えば、より破裂しやすい、もしくはより破裂しにくい物質または、より破裂しやすい、もしくはより破裂しにくい構造を有する物質から作られたディスクが使用されることができる。
【００１９】
圧力容器１２は当該技術分野において公知の任意の方法を使用して、加圧され密封されることができる。容器１２を加圧および密封する例示的な１つの方法は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許６，４８８，３１０に記載される。この方法を使用して、圧力容器１２は、圧力容器の１つの端に形成されたボス（図示されない）の中で形成された小さな穴から加圧される。その後、穴はシールピンまたは他の適当な手段を使用して閉じられる。
【００２０】
図１の中で示されるガス生成システムの動作が以下に議論される。衝突センサーからの信号を受取ると、電気的な起動信号がイグナイタ１８に送られ、それにより、イグナイタを活性化する。イグナイタからの燃焼生成物はバーストディスク３０を破裂させて、ガス生成物質１４に点火する。エンクロージャ２２は、このようにガス生成物質１４の燃焼のための燃焼室を形成する。ガス生成物質１４の点火は、エンクロージャ２２の内部の燃焼ガスの比較的迅速な生成に帰着し、エンクロージャ２２の内圧を増加させる。増加した圧力はガス出口オリフィス７２でバーストディスク３１を破裂させ、燃焼生成物がフィルター２９を通り抜け、ガス生成システムを出て、組み合わせられる膨張可能なエレメント（例えば乗り物乗員保護装置の膨張可能なエレメント）を膨張させることを可能とする。
【００２１】
ガス生成物が消費されるにつれ、燃焼室の圧力が低下し、容器１２内に貯蔵されたガスがオリフィス２２ｄを介してエンクロージャ２２に入ることを可能とする。貯蔵されたガスは、加熱された燃焼室２２ｃとフィルター２９を通り、燃焼室およびフィルターから熱を吸収し、膨張しながらガス出口オリフィス７２を通り、乗り物乗員保護システムの膨張可能なエレメント内へ流れる。
【００２２】
固体のガス生成物質が高圧ガス圧力容器内に含まれており、高圧ガスと連続的な流体接触または流体連絡の関係にあるので、点火後直ちにガス生成物質の燃焼のための最適条件が存在する。したがって、ガス生成物質１４の、通常生ずるよりも比較的速い燃焼速度および高い温度が得られるだろう。ガス生成物質の高い燃焼速度および温度は典型的には衝撃波を発生し、貯蔵されたガスの圧力の迅速な増加をもたらし、バーストディスク３１を破裂させる。従って、ガス生成システム１０の起動から、ガスが解放され、膨張可能なデバイスの膨張に利用可能となるまでに要求される時間は最小限にされる。さらに、ガス生成物質が圧力容器内に配置され、比較的高い貯蔵された膨張ガス圧力に暴露されるので、より高い圧力でより効率的に燃えるガス生成物質の使用が可能になる。さらに、本発明は、ガス生成物質のための個別の密封された燃焼室の必要を回避する。これはガス生成システムの複雑さおよび製造コストを減じる。さらに、計量オリフィスを介する貯蔵されたガスの流れは、比較的長い時間にわたり膨張可能なデバイスの中へのガスの流れを提供し、それにより、エアバッグがより長い時間の間膨張し続けることを可能にする。さらに、貯蔵されたガスが熱い燃焼室とフィルターを流れた後に膨張可能なデバイス中に排出されるので、貯蔵されたガスは、燃焼ガスと混合されて加熱され、さらにエンクロージャ２２およびフィルター２９との接触の間に対流により加熱される。貯蔵されたガスの膨張はこのように高められ、ガス生成システムの効率を増加させる。さらに、ガス生成物質の点火および燃焼の間の高い温度および圧力のために、ガス生成物質燃焼中の不適当な流出物の生成は減じられる。さらに、ガス生成物質エンクロージャ２２上のオリフィス２２ｄをカバーするシールまたはバーストディスクへの要求はない。
【００２３】
図２は本発明のガス生成システムの異なる実施態様３１０を示す。図２の中で示される実施態様は、図１の中で示される実施態様に構造上および操作上類似している。ガス生成システム３１０は圧力容器３１２の形態の第１のエンクロージャを有する。この実施態様においては、容器３１２は、たとえば当該技術分野において公知のもののような、細長い実質的に円筒状の金属のボディである。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく、異なるタイプおよび設計の容器ボディが使用されてもよいことは認識されるべきである。容器３１２は長さ方向の中心軸Ａ１、容器３１２の第１の端３１２ａで形成された開口３６０、および、容器の第２の端３１２ｂで形成された開口３６２を有している。圧力容器は押し出しまたは、他の方法の金属成型により作られることができ、例えば炭素鋼またはステンレス鋼から作られることができる。容器３１２は、酸化剤ガス（例えば亜酸化窒素）で充填される。
【００２４】
イグナイタ３１８はガス生成物質エンクロージャ３２２（以下に記載される）の内部と流体連絡を可能にするために圧力容器にしっかりと取り付けられる。示された実施態様では、イグナイタ３１８は、イグナイタ３１８およびエンドキャップ３２０を含むイグナイタキャップアセンブリー３１６に組み入れられる。イグナイタキャップアセンブリー３１６は中心軸Ａに沿って配置され、圧力容器３１２中に提供される開口３６０を密封する。エンドキャップ３２０は、ガス生成システムの起動に際して、イグナイタ３１８とエンクロージャ３２２の内部の間の流体連絡を可能にするために、その内部に形成される開口３２０ａを含む。イグナイタ３１８は、当該技術分野において公知のように形成されることができる。１つの例示的なイグナイタ構造は参照されて本明細書の一部とされる、米国特許６，００９，８０９に記載されている。キャップ３２０は、スタンプ、押し出し、キャスト、成型、または他の方法により、炭素鋼、ステンレス鋼、高分子材料または他の適当な物質から形成されることができる。キャップ３２０は、キャップ３２０と容器３１２の間の気密密閉を確実にするのに十分な方法で、圧力容器３１２に溶接、クリンプ、または他の適切な方法でしっかりと取り付けられる。
【００２５】
破裂可能な、流体気密性のシール、たとえばバーストディスク３３０が、エンドキャップ３２０中の開口３２０ａを密封するために配置される。ディスク３３０は、キャップ３２０の内側とエンクロージャ３２２の内側の間の流体気密性の障壁を形成する。様々なディスク、フォイル、フィルムなどがバーストディスク３０を形成するために使用されてもよい。例えば、比較的容易に破裂するかもしくは比較的破裂しにくい物質から作られたディスク、および／または比較的容易に破裂するかもしくは比較的破裂しにくい構造を有するディスクが使用されてもよい。
【００２６】
図２を再度参照する。ガス生成物質エンクロージャ３２２がガス生成物質３１４を含み、ガス生成物質燃焼の長さ方向への伝搬を容易にするために提供される。エンクロージャ３２２は、エンクロージャ３２２と圧力容器３１２の間の流体連絡を可能にするために、圧力容器３１２と作動可能に連結される。エンクロージャ３２２は細長く実質的に円筒状であり、第１の端３２２ａ、第２の端３２２ｂ、およびその内部にガス生成物質３１４をその内部に含むために内部３２２ｃを有している。
【００２７】
図２に示される実施態様では、エンクロージャ３２２はイグナイタキャップアセンブリー３１６、圧力容器３１２の実質的に全長にわたって延びるチューブ３２３、およびチューブ３２３の開放端をカバーするためのエンクロージャの第２の端３２２ｂに配置したキャップ３１５（以下に記載される）により画定される。しかしながら、ガス生成物質エンクロージャの異なる形状および構造も企図される。チューブ３２３は例えば押出または金属の板材からのロール成形によって作り上げられることができ、そして次に、チューブを穿孔することができる。図２の中で示される実施態様では、チューブ３２３は単一のチューブである。しかしながら、複数の部分を一緒に組み合わせることにより形成されるチューブの使用も企図される。
【００２８】
エンクロージャ３２２は、さらにエンクロージャと、エンクロージャ３２２の外部で容器３１２の内部の間の流体連絡を可能にするために、エンクロージャに沿って形成されたオリフィス３２２ｄを含んでおり、それにより、エンクロージャ３２２内への容器３１２に貯蔵されたガスの通過を可能にする。特定の実施態様では、オリフィス３２２ｄは、ガス生成システムの起動に際してエンクロージャ３２２内への貯蔵されたガスの所定の流量を達成するための寸法にされた計量オリフィスである。図２に示される実施態様では、オリフィス３２２ｄはチューブ３２３内に形成される。エンクロージャ内部とガス生成システムの外部の間の流体連絡を可能にするために、オリフィスもエンクロージャに沿って提供される。図２に示される実施態様では、このオリフィスは、チューブ３２３の端の開口３２２ｅの上に配置したキャップ３１５の開口３７２の形態である。エンクロージャ３２２は容器３１２内に配置され、圧力容器の中心軸Ａ１に沿って伸びる。第１の端３２２ａはイグナイタ３１８とエンクロージャ３２２の間の流体連絡を可能にするように配置される。エンクロージャの第２の端３２２ｂは、圧力容器の第２の端３１２ｂに配置されしっかりと取り付けられ、キャップ３１５の開口３７２に適用された、破裂可能な要素３３１（以下に詳細に記載される）の破壊に際して、ガス生成システムの外部とエンクロージャとの間の流体連絡を可能にする。
【００２９】
図２を再び参照する。ガス生成物質３１４はガス生成物質エンクロージャ３２２内に配置される。図２に示される実施態様では、ガス生成物質３１４はタブレットまたは顆粒形状である。しかしながら、他の形態または形状の固体のガス生成物質も企図される。本明細書に記載されたガス発生装置の実施態様が、たとえば「無煙の」ガス生成組成物のような、高いガス収率と低い固体生成をもたらすガス生成組成物を最も適当に作動させることが見出された。そのようなガス生成組成物は参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許番号６，２１０，５０５および５，８７２，３２９に記載された組成物およびプロセスにより例示されるが、これらに制限されるものではない。本明細書に使用された用語「無煙」の燃料は、燃焼により、合計の生成物の質量に基づいて、少なくとも約８５％、好ましくは約９０％のガス状生成物を与え、そして、その帰結として合計の生成物の質量に基づいて、約１５％未満、好ましくは約１０％未満の固体生成物を与える燃料を意味するものと理解される。米国特許６，２１０，５０５は、トリアゾールまたはテトラゾールの非金属塩、第一の酸化剤としての相安定化された硝酸アンモニウム（ＰＳＡＮ）、金属性の第２の酸化剤、およびクレイまたはマイカのような不活性成分を含む、様々な高窒素非アジドガス組成物を開示する。米国特許５，８７２，３２９は、トリアゾールまたはテトラゾール燃料のアミン塩、および酸化剤としての相安定化された硝酸アンモニウム（ＰＳＡＮ）を含む様々な高窒素非アジドガス組成物を開示する。
【００３０】
固体のガス生成物質３１４は圧力容器３１２の内部に含まれ、圧力容器内に貯蔵された高圧ガスと連続的な流体接触または流体連絡を有し、最適の燃焼条件がガス生成物質の点火に際して直ちに利用可能である。これらの条件の下では、雰囲気圧で効率的に燃える固体のガス生成物質は、比較的高い圧力で、圧力容器内で効率的に増加した速度で燃焼するだろうと信じられている。この理由のため、これらのガス生成物質は、本発明において望まれる迅速なガス生成物質燃焼速度を達成するのに特にふさわしいことがある。
【００３１】
図２の中で示される実施態様では、第２のガス生成物質はガス生成物質エンクロージャ３２２内に配置される。特定の実施態様では、第２のガス生成物質は、公知の固体燃料グレイン３９０の形をし、例えばプラスチック組成物、ポリマー組成物または他の固体燃料グレインの形状であり、エンクロージャ３２２内に配置され、ガス生成物質３１４に隣接し、第１のガス生成物質３１４とガス生成物質エンクロージャ３２２中に形成された開口３７２の間に延びる流路に沿って配置される。グレイン３９０はアニュラー構造を有し、ガス生成物質３１４の燃焼からのガスがそれを通ってフィルター３２９（以下に説明する）に流れ、開口３７２からガス生成システムから出て、膨張可能な物品を膨張させることを可能にする。さらに、グレイン３９０のアニュラー構造は、燃焼ガスによるグレインの実質的な均一な加熱を許容する。
【００３２】
燃料グレイン３９０は、公知の方法で作られた任意の燃料を含むことができる。適当なガス生成物質組成物は、たとえば、参照されて本明細書の一部とされる、本出願の出願人による米国特許出願番号０９／６６４，１３０に開示される。さらに、参照され本明細書の一部として組み込まれるべきき他のガス生成物質としては、参照され本明細書の一部として組み込まれる米国特許番号５，０３５，７５７、６，２１０，５０５および５，８７２，３２９に開示されるものがあげられるが、これらに制限されるものではない。さらに、燃料組成物のガス生成物質の他の適当な形状としては、ガス生成物質３１４と共にガス生成物質エンクロージャ３２２内へ含まれることも企図される。
【００３３】
所定の設計および性能目標を達成するために、ガス生成システム内の貯蔵されたガスとガス生成物質の比率は変更することができることが、認識されるべきである。例えば、より小さなエアバッグまたはエアベルトの膨張は、より大きなエアバッグによって要求される場合よりも、より比較的小さな量の膨張ガスを要求することがある。この事例では、使用されるガス生成物質の質量は従って少なくすることができる。同様に、比較的より大きな量の膨張ガスが望まれる場合には、使用されるガス生成物質の質量は従って増加させることができる。あるいは、貯蔵されたガスの量およびガス生成物質の両方は、所望の量の膨張ガスを生成するために調節されることができる。
【００３４】
フィルター３２９が、ガス生成物質３１４の燃焼によって生成されたガスからの微粒子をろ過するためにガス生成システムに組み入れられることができる。一般に、フィルター３２９は、ガス生成物質３１４と、ガス生成物質エンクロージャ内に形成されたガス出口オリフィス３７２の間に延びる流体の流れ経路に沿って配置される。フィルターはガス生成物質燃焼エンクロージャ３２２内に配置することができる。例えば、図２の中で示される実施態様では、フィルター３２９は第２のガス生成物質３９０に隣接してエンクロージャ３２２内に配置される。フィルターは、ガス生成物質燃焼生成物をろ過するための技術において公知の様々な物質（例えば炭素繊維メッシュまたはシート）の任意のものから形成されることができる。
【００３５】
図２を参照する。キャップ３１５が、チューブ３２３の開放端をカバーするためにエンクロージャの第２の端３２２ｂに配置される。キャップは、その内部に形成された１つ以上のオリフィス３７２を有し、エンクロージャ３２２の内部とガス生成システムの外部の間の流体連絡を可能にする。キャップ３１５はスタンプ、キャスト、成型、または他の方法により、炭素鋼、ステンレス鋼、高分子材料または他の適当な物質から形成されることができる。キャップ３１５は、たとえば溶接、接着剤のような任意の適切な方法で、エンクロージャの第２の端２２ｂにしっかりと取り付けられる。
【００３６】
破裂可能な流体気密性のシール、たとえばバーストディスク３３１は、キャップ３１５の１つまたは複数の開口３７２を密封するために配置される。ディスク３３１は、エンクロージャ３２２の内部とガス生成物質システムの外部の間に流体気密性の障壁を形成する。様々なディスク、フォイル、フィルムなどがバーストディスク３３１を形成するために使用されてもよい。例えば、より破裂しやすいもしくはより破裂しにくい物質から、および／または、より破裂しやすいもしくはより破裂しにくい構造に作られたディスクが使用されることができる。
【００３７】
圧力容器３１２は当該技術分野において公知の任意の方法を使用して、加圧され密封されることができる。容器３１２を加圧および密封する例示的な１つの方法は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許６，４８８，３１０に記載される。この方法を使用して、圧力容器３１２は、圧力容器の１つの端に形成されたボス（図示されない）の中で形成された小さな穴から加圧される。その後、穴はシールピンまたは他の適当な手段を使用して閉じられる。
【００３８】
図２の中で示されるガス生成システムの動作が以下に議論される。衝突センサーからの信号を受取ると、電気的な起動信号がイグナイタ３１８に送られ、それにより、イグナイタを活性化する。イグナイタからの燃焼生成物はバーストディスク３３０を破裂させて、ガス生成物質３１４に点火する。エンクロージャ３２２は、このようにガス生成物質３１４の燃焼のための燃焼室を形成する。ガス生成物質３１４の点火は、エンクロージャ３２２の内部の燃焼ガスの比較的迅速な生成に帰着し、エンクロージャ３２２の内圧を増加させる。増加した圧力はガス出口オリフィス３７２でバーストディスク３３１を破裂させ、燃焼生成物がフィルター３２９を通り抜け、ガス生成システムを出て、組み合わせられる膨張可能なエレメント、例えば乗り物乗員保護システムの膨張可能なエレメントを膨張させることを可能とする。
【００３９】
ガス生成物が消費されるにつれ、燃焼室の圧力が低下し、貯蔵される酸化剤ガスがガスがオリフィス３２２ｄを介してエンクロージャ３２２に入ることを可能とする。ガス生成物質３１４の燃焼からの熱、および酸化性ガスの流れは固体の燃料グレイン３９０の燃焼を引き起こす。貯蔵されたガスは、加熱された燃焼室３２２ｃとフィルター３２９を通り、燃焼室およびフィルターから熱を吸収し、膨張しながらガス出口オリフィス３７２を通り、乗り物乗員保護システムの膨張可能なエレメント内へ流れる。ガス生成物質３１４と貯蔵された酸化剤ガスの燃焼生成物に加え、固体の燃料グレイン３９０の燃焼生成物は膨張可能な物品の膨張にも寄与する。固体燃料グレインの燃焼は、グレインが消費されるか酸化剤ガスが尽きるまで続く。
【００４０】
固体のガス生成物質３１４が高圧ガス圧力容器内に含まれており、高圧ガスと連続的な流体接触または流体連絡の関係にあるので、点火後直ちにガス生成物質の燃焼のための最適条件が存在する。したがって、ガス生成物質３１４の、通常生ずるよりも比較的速い燃焼速度および高い温度が得られるだろう。ガス生成物質の高い燃焼速度および温度は典型的には衝撃波を発生し、貯蔵されたガスの圧力の迅速な増加をもたらし、バーストディスク３３１を破裂させる。従って、ガス生成システム３１０の点火／作動から、ガスが解放され、膨張可能なデバイスの膨張に利用可能となるまでに要求される時間は最小限にされる。さらに、ガス生成物質が圧力容器内に配置され、比較的高い貯蔵された膨張ガス圧力に暴露されるので、より高い圧力でより効率的に燃えるガス生成物質の使用が可能になる。さらに、本発明は、ガス生成物質のための個別の密封された燃焼室の必要を回避する。これはガス生成システムの複雑さおよび製造コストを減じる。さらに、計量オリフィスを介する貯蔵されたガスの流れは、比較的長い時間にわたり膨張可能なデバイスの中へのガスの流れを提供し、それにより、エアバッグがより長い時間の間膨張し続けることを可能にする。さらに、貯蔵されたガスが熱い燃焼室とフィルターを流れた後に膨張可能なデバイス中に排出されるので、貯蔵されたガスは、燃焼ガスと混合されて加熱され、さらにエンクロージャ３２２およびフィルター３２９との接触の間に対流により加熱される。貯蔵されたガスの膨張はこのように高められ、ガス生成システムの効率を増加させる。さらに、ガス生成物質の点火および燃焼の間の高い温度および圧力のために、ガス生成物質燃焼中の不適当な流出物の生成は減じられる。さらに、ガス生成物質エンクロージャ３２２上のオリフィス３２２ｄをカバーするシールまたはバーストディスクへの要求はない。最後に、貯蔵されたガスは固体燃料グレインの燃焼に使用される酸化性ガスであるので、全体として、ガス生成プロセスの効率は向上され、固体グレインの燃焼は膨張デバイスへの追加のガスとして寄与する。
【００４１】
図３、４、４Ａは本発明のガス生成システムの異なる実施態様４１０を示す。図３、４Ａ、４Ｂの中で示される実施態様は、図１および２の中で示される実施態様に構造上および操作上類似している。ガス生成システム４１０は圧力容器４１２の形態の第１のエンクロージャを含む。この実施態様においては、当該技術分野において公知のように、容器４１２は細長い実質的に円筒状の金属のボディである。しかしながら、本発明の範囲を逸脱することなく、異なるタイプおよび設計の容器ボディが使用されてもよいことは認識されるべきである。容器４１２は長さ方向の中心軸Ａ２，容器４１２の第１の端４１２ａに形成された開口４６０を有する。１つまたはそれ以上の出口オリフィス４６２が容器の第２の端４１２ｂに作られ、容器４１２の内部と容器の外部との間の流体連絡を可能にする。オリフィス４６２は容器の製造の際に容器４１２と一体に形成することができ、またはオリフィスは容器４１２に取り付けられる別個の部品に組み込まれることができる。圧力容器は押出、ロール成形または他の金属成形によって作られることができ、たとえば、炭素鋼またはステンレス鋼から作ることができる。穴４６２をドリル、パンチ、他の方法で完成した容器に形成することができる。
【００４２】
イグナイタ４１８はガス生成物質エンクロージャ４２２（以下に説明される）の内部と流体連絡を可能にするために圧力容器にしっかりと取り付けられる。示された実施態様では、イグナイタ４１８は、イグナイタ４１８およびエンドキャップ４２０を含むイグナイタキャップアセンブリー４１６内に組み入れられる。圧力容器４１２に提供される開口４６０を密封するために、イグナイタキャップアセンブリー４１６は中心軸Ａ２に沿って配置される。エンドキャップ４２０は、ガス生成システムの起動に際してイグナイタ４１８とエンクロージャ４２２の内部の間の流体連絡を可能にするために、その内部に形成された開口４２０ａを含む。イグナイタ４１８は公知のように形成されることができる。１つの例示的なイグナイタ構造は参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許６，００９，８０９に記載されている。キャップ４２０はスタンプ、押し出し、キャスト、成型、または他の方法により、炭素鋼、ステンレス鋼、高分子材料または他の適当な物質から形成されることができる。キャップ４２０は、キャップ４２０と容器４１２の間の気密密閉を確実にするのに十分な方法で、圧力容器４１２に溶接、クリンプ、または他の適切な方法でしっかりと取り付けられる。
【００４３】
図３を再度参照する。ガス生成物質エンクロージャ４２２がガス生成物質４１４を含有し、ガス生成物質の燃焼の長さ方向への伝搬を容易にするために提供される。エンクロージャ４２２は圧力容器４１２と作動可能に組み合わされ、エンクロージャ４２２と圧力容器４１２との間の流体連絡を可能とする。エンクロージャ４２２は細長く、実質的に円筒状であり、第１の端４２２ａ、第２の端４２２ｂ、およびその内部にガス生成物質４１４を含むための内部４２２ｃを有する。
【００４４】
図３に示される実施態様では、エンクロージャ４２２はイグナイタキャップアセンブリー４１６、圧力容器４１２の実質的に全長にわたって延びるチューブ４２３、およびチューブ４２３の開放端をカバーするためのエンクロージャの第２の端４２２ｂに配置したキャップ４１５（以下に記載される）により画定される。しかしながら、ガス生成物質エンクロージャの異なる形状および構造も企図される。チューブ４２３は例えば押出または金属の板材からのロール成形によって作り上げられることができ、そして次に、チューブを穿孔することができる。図３の中で示される実施態様では、チューブ４２３は単一のチューブである。しかしながら、複数の部分を一緒に組み合わせることにより形成されるチューブの使用も企図される。
【００４５】
エンクロージャ４２２は、さらにエンクロージャと、エンクロージャ４２２の外部で容器４１２の内部との間の流体連絡を可能にするために、エンクロージャに沿って形成されたオリフィス４２２ｄを含んでおり、それにより、エンクロージャ４２２内への容器４１２に貯蔵されたガスの通過を可能にする。特定の実施態様では、オリフィス４２２ｄは、ガス生成システムの起動に際してエンクロージャ４２２内への貯蔵されたガスの所定の流量を達成するための寸法にされた計量オリフィスである。
【００４６】
エンクロージャ４２２は容器４１２内に配置され、圧力容器の中心軸Ａ２に沿って伸びる。第１の端４２２ａはイグナイタ４１８とエンクロージャ４２２の間の流体連絡を可能にするように配置される。エンクロージャの第２の端４２２ｂは、圧力容器の第２の端４１２ｂに配置されしっかりと取り付けられ、ガス生成システムの作動に際して、エンクロージャと、容器内に形成されたガス出口オリフィス４６２との間の流体連絡を可能にする。  
【００４７】
図３を再び参照する。ガス生成物質４１４はガス生成物質エンクロージャ４２２内に配置される。図３に示される実施態様では、ガス生成物質４１４はタブレットまたは顆粒形状である。しかしながら、固体の他の形態または形状のガス生成物質も企図される。本明細書に記載されたガス発生装置の実施態様が、たとえば「無煙の」ガス生成組成物のような、高いガス収率と低い固体生成をもたらすガス生成組成物を最も適当に作動させることが見出された。そのようなガス生成組成物は参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許番号６，２１０，５０５および５，８７２，３２９に記載された組成物およびプロセスにより例示されるが、これらに制限されるものではない。本明細書に使用された用語「無煙」の燃料は、燃焼により、合計の生成物の質量に基づいて、少なくとも約８５％、好ましくは約９０％のガス状生成物を与え、そして、その帰結として合計の生成物の質量に基づいて、約１５％未満、好ましくは約１０％未満の固体生成物を与える燃料を意味するものと理解される。米国特許６，２１０，５０５は、トリアゾールまたはテトラゾールの非金属塩、第一の酸化剤としての相安定化された硝酸アンモニウム（ＰＳＡＮ）、金属性の第２の酸化剤、およびクレイまたはマイカのような不活性成分を含む、様々な高窒素非アジドガス組成物を開示する。米国特許５，８７２，３２９は、トリアゾールまたはテトラゾール燃料のアミン塩、および酸化剤としての相安定化された硝酸アンモニウム（ＰＳＡＮ）を含む様々な高窒素非アジドガス組成物を開示する。
【００４８】
所定の設計および性能目標を達成するために、ガス生成システム内の貯蔵されたガスとガス生成物質の比率は変更することができることが、認識されるべきである。例えば、より小さなエアバッグまたはエアベルトの膨張は、より大きなエアバッグによって要求される場合よりも、より比較的小さな量の膨張ガスを要求することがある。この事例では、使用されるガス生成物質の質量は従って少なくすることができる。同様に、比較的より大きな量の膨張ガスが望まれる場合には、使用されるガス生成物質の質量は従って増加させることができる。あるいは、貯蔵されたガスの量およびガス生成物質の両方は、所望の量の膨張ガスを生成するために調節されることができる。
【００４９】
フィルター４２９が、ガス生成物質４１４の燃焼によって生成されたガスからの微粒子をろ過するためにガス生成システムに組み入れられることができる。一般に、フィルター４２９は、ガス生成物質４１４と、容器４１２内に形成されたガス出口オリフィス４６２の間に延びる流体の流れ経路に沿って配置される。フィルターはガス生成物質燃焼エンクロージャ４２２内に配置することができる。例えば、図２の中で示される実施態様では、フィルター４２９は第２のガス生成物質４９０に隣接してエンクロージャ４２２内に配置される。フィルターは、ガス生成物質燃焼生成物をろ過するための技術において公知の様々な物質（例えば炭素繊維メッシュまたはシート）の任意のものから形成されることができる。
【００５０】
流体気密性のシール、たとえばバーストディスク４３１は、エンクロージャ４２２内の開口４２２ｄをシールするために配置される。ディスク４３１は、エンクロージャ４２２の内部と容器４１２内の貯蔵されたガスの間に流体気密性の障壁を形成する。様々なディスク、フォイル、フィルムなどがバーストディスク４３１を形成するために使用されてもよい。例えば、より破裂しやすいもしくはより破裂しにくい物質から、および／または、より破裂しやすいもしくはより破裂しにくい構造に作られたディスクが使用されることができる。別法として、ディスク４３１は、ガス生成物質４１４の燃焼によって生成された熱に応じて溶融可能な高分子材料から形成されることができる。本明細書においては、用語「溶融」は、溶融または融解できることをいう。
【００５１】
第１の特定の実施態様（図４Ａを参照）では、操作中に、ガス生成物質燃焼からの熱はディスク４３１を柔らかくし、たとえば燃焼室の減圧中に、ガス圧力がディスクに応力を生じさせて破壊させる。別の特定の実施態様（図４Ｂを参照）では、ガス生成物質ピル４１４ａが支持要素としてディスク４３１の下のオリフィス４２２ｄ中に配置され、第１のエンクロージャ内の貯蔵されたガスによって及ぼされた圧力に対してディスクを支持する。ガス生成物質の燃焼中に、ピル４１４ａは燃え尽き、ディスクから支持を取り除き、ディスクの破損を可能にする。別法として、支持要素またはピルは溶融可能な物質から形成されることもできる。他のディスク破壊モードも企図される。
【００５２】
圧力容器４１２は当該技術分野において公知の任意の方法を使用して、加圧され密封されることができる。容器４１２を加圧および密封する例示的な１つの方法は、参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許６，４８８，３１０に記載される。この方法を使用して、圧力容器４１２は、圧力容器の１つの端に形成されたボス（図示されない）の中で形成された小さな穴から加圧される。その後、穴はシールピンまたは他の適当な手段を使用して閉じられる。
【００５３】
図３、４Ａ、４Ｂの中で示されるガス生成システムの動作が以下に議論される。衝突センサーからの信号を受取ると、電気的な起動信号がイグナイタ４１８に送られ、それにより、イグナイタを活性化する。イグナイタからの燃焼生成物は、ガス生成物質４１４に点火する。エンクロージャ４２２は、このようにガス生成物質４１４の燃焼のための燃焼室を形成する。ガス生成物質４１４の点火は、エンクロージャ４２２の内部の燃焼ガスの比較的迅速な生成に帰着し、エンクロージャ４２２の内圧を増加させ、燃焼生成物をフィルター２９を通り抜けさせ、ガス生成システムを出て、組み合わせられる膨張可能なエレメント、例えば乗り物乗員保護システムのエアバッグを膨張させる。
【００５４】
上述のように、第１の特定の実施態様（図４Ａ）では、ガス生成物質燃焼からの熱はディスク４３１を柔らかくし、たとえば燃焼室の減圧中に、ガス圧力がディスクに応力を生じさせて破壊させる。 別の特定の実施態様（図４Ｂを参照）では、ピル４１４ａは燃え尽き、ディスクから支持を取り除き、ディスクの破壊を可能にする。
【００５５】
燃焼ガスが燃焼室を出てゆくにつれ、燃焼室の圧力は低下し、貯蔵されるガスがオリフィス４２２ｄを介してエンクロージャ４２２により形成された燃焼室に入ることを可能とする。貯蔵されたガスは、加熱された燃焼室とフィルター４２９を通り、燃焼室およびフィルターから熱を吸収し、膨張しながらガス出口オリフィス４６２を通り、乗り物乗員保護システムの膨張可能なエレメント内へ流れる。貯蔵されたガスは膨張可能なデバイスを長時間膨張した状態に保持するために使用されるので、バーストディスク４３１はガス生成物質の燃焼の完了前の任意の時間に実質的に破壊されるように設計される。
【００５６】
オリフィス４２２ｄを介する貯蔵されたガスの流れは、比較的長い時間にわたり膨張可能なデバイスの中へのガスの流れを提供し、それにより、エアバッグがより長い時間の間膨張し続けることを可能にする。さらに、貯蔵されたガスが熱い燃焼室とフィルターを流れた後に膨張可能なデバイス中に排出されるので、貯蔵されたガスは、燃焼ガスと混合されて加熱され、さらにエンクロージャ４２２およびフィルター４２９との接触の間に対流により加熱される。貯蔵されたガスの膨張はこのように高められ、ガス生成システムの効率を増加させる。
【００５７】
図５は、本発明に従うガス生成システムの別の実施態様５１０をさらに示す。ガス生成システム５１０は、内部に加圧された流体（この場合は膨張ガス）が貯蔵されるガス容器またはタンク５１１の形態の第１のエンクロージャを含む。ボトル５１１は、ボトルの外部と流体連絡を可能にする開口５１１ｂを画定する壁５１１ａを有している。ボトル５１１は金属または合金から作られ、キャスト、引き抜きまたは他の方法で金属成形される。ボトル５１１は加圧された流体で充填され、公知の方法で密封されることができる。
【００５８】
ガス生成システム５１０は実質的に円筒状のハウジング５１２の形態の第２のエンクロージャを含む。これは第１のエンクロージャ５１１の外側に配置され、一対の相対する端５１２ａ、５１２ｂおよび壁５１２ｃを有している。壁は端の間を伸び、ハウジング内部キャビティを画定する。ハウジング５１２は金属または合金から作られ、キャスト、引き抜き、押出、または他の方法で金属成形される。１つ以上の開口５１２ｄがハウジングの端５１２ｂに提供され、ハウジング内部とボトル開口５１１ｂの流体連絡を可能にする。したがって、ハウジング５１２の内部およびそれの内容物は、高圧条件下で、ボトル５１１内の加圧されたガスに暴露される。開口５１１ｂを画定するボトル壁の端はハウジングの第２の端５１２ｂに接し、ハウジング端５１２ｂにしっかりと取り付けられ、開口５１１ｂとハウジング５１２の間の接合部分に実質的に流体気密性のシールを提供する。追加の１つ以上の開口５１２ｅがハウジング端５１２ｂに提供され、ハウジング５１２の内部とハウジングの外部間の流体連絡を可能にし、ボトル５１１とハウジング５１２の間の接合部分を取り囲むディフューザー５４５（以下に詳細に説明される）により作られた取り囲まれた部分５４５ａ内にガスを導くことを可能にする。
【００５９】
図５を参照する。端閉塞部５１４はハウジング５１２の端５１２ａにしっかりと取り付けられる。ハウジング５１２の端５１２ａは、端閉塞部５１４の上にクリンプしてハウジング内に端閉塞部をしっかりと取り付けることができる。また他の方法、たとえば溶接または接着剤が、ハウジング端５１２ａへ端閉塞部５１４をしっかりと取り付けるために使用されてもよい。所望であれば、周縁のキャビティー（図示されない）が端閉塞部５１４に沿って形成されることができ、端閉塞部５１４とハウジング壁５１２ｃの間のインターフェースを密封するためにその内部にＯリングまたはシール（図示されない）を配置することができる。端閉塞部５１４はスタンプ、キャスト、成型、または他の方法で形成されることができ、炭素鋼、ステンレス鋼、高分子材料または他の適当な物質から作られることができる。
【００６０】
図５を再び参照する。イグナイタアセンブリー５４４は端閉塞部５１４内に配置されしっかりと取り付けられ、ハウジング５１２内に配置されたガス生成物質５３０（より詳細に以下に記載される）と、イグナイタアセンブリーに組み入れられたイグナイタ５４４ａの間の流体連絡を可能にし、ガス生成システムの起動に際してガス生成物質へ点火するようにする。イグナイタアセンブリー５４４は、いくつかの公知の方法の任意の方法を使用して、たとえば溶接、クリンプ、締りばめ、または接着剤を使用して端閉塞部５１４内にしっかりと取り付けられることができる。本明細書に記載された用途にふさわしいイグナイタアセンブリーは、様々な公知の供給者から得ることができ、例えばプリメックステクノロジーズ、ワシントン州レッドモンド、またはオランダのアエロスペースポピュレーションプロダクツから得ることができる。イグナイタ５４４ａは当該技術分野において公知のように形成されることができる。例示的なイグナイタ構造は参照され本明細書の一部として組み込まれる、米国特許番号６，００９，８０９および５，９３４，７０５に記載されている。イグナイタ５４４ａは、たとえば溶接、接着剤、クリンプのような公知の任意の方法によりイグナイタアセンブリー５４４内にしっかりと取り付けられることができ、またはイグナイタと一体に成形し、イグナイタアセンブリーの一部分とすることができる。
【００６１】
所望であれば、所定量の点火化合物（図示されない）を、イグナイタ５４４ａおよびガス生成物質５３０の近傍に配置することができる。点火コンパウンドは、公知の、または適当な点火またはブースターコンパウンドであることができ、その燃焼がガス生成物質チャージ５３０に点火する。１つ以上の自己発火タブレット（図示されない）もイグナイタおよびガス生成物質の近傍に置かれることができ、当該技術分野において公知の方法で、ガス発生装置が外部加熱された際に点火化合物および／またはガス生成物質５３０の点火を容易にすることができる。
【００６２】
図５を参照する。ガス生成組成物５３０はハウジング５１２の内部キャビティー内に配置される。示された実施態様では、ガス生成物質５３０は粒子形状である。しかしながら、ガス生成組成物の異なる配置が行われても良いことが認識されるだろう。例えば、ハウジング内部の一部分は、ウェーハまたはタブレットの形状のガス生成物質で部分的にまたは完全に満たされることができる。ガス生成物質５３０は、さらにボトル５１１内に貯蔵された、加圧されたガスと流体連絡にある。
【００６３】
固体のガス生成物質５３０が、加圧容器内に貯蔵される高圧ガスと連続的な流体接触または流体連絡にあるので、最適の燃焼条件がガス生成物質の点火に直後に利用可能である。これらの条件の下では、雰囲気圧で効率的に燃える固体のガス生成物質は、加圧容器内で比較的高圧で、効率的に増加した速度で燃焼するだろうと信じられている。
この理由で、これらのガス生成物質は、本発明において迅速なガス生成物質燃焼速度を達成するのに特にふさわしい場合がある。適当なガス生成物質は、たとえば、参照され本明細書の一部として組み込まれる、本出願人の所有による米国特許出願番号０９／６６４，１３０に開示される。さらに、参照される適当なガス生成物質は米国特許番号５，０３５，７５７、６，２１０，５０５および５，８７２，３２９に開示されるが、これらに制限されるものではない。
【００６４】
図５を参照する。フィルター５３６は、ガス生成物質５３０の燃焼によって生成されたガスから微粒子をろ過するためにガス発生装置に組み入れられる。一般に、フィルター５３６はハウジング５１２内で、ガス生成物質５３０と、ハウジングの第２の端５１２ｂに沿って形成された開口５１２ｅとの間に配置され、開口５１２ｅの方へ流れるすべての燃焼生成物がフィルターを通り抜けることを強いられるようにする。フィルターは、ボトル開口５１１ｂと開口５１２ｅの間に延びる流路に沿っても配置される。フィルターは、ガス生成物質燃焼生成物をろ過するための技術において公知の様々な物質（例えば金属または炭素繊維のメッシュ、シートその他の、類似する多孔性のフィルター構造物）のうちの任意のものから形成されることができる。ディフューザー５４５は、ボトル５１１とハウジング５１２の間の接合部分を囲む第３のエンクロージャを形成する。
【００６５】
ディフューザー５４５はスタンプまたは他の方法で、鋼または他の適当な物質から形成され、次に溶接又は他の方法でボトル５１１およびハウジングの第２の端５１２ｂに固定され、ディフューザーとボトル５１１の間、およびディフューザーとハウジング５１２の間に実質的に流体気密性のシールを形成する。ディフューザー５４５は、それに沿って形成された１以上の開口を有し、エンクロージャ５４５ａと、ガス生成システムの外部の間の流体連絡を可能にする。ディフューザー５４５はエンクロージャ５４５ａから開口５４５ｂを通ってエアバッグまたは他の膨張可能なデバイスへまで流れるガスを分配するように機能する。
【００６６】
破裂可能な流体気密性のシール、たとえばバーストディスク５３１を、ディフューザー５４５中の開口５４５ｂを密封するために配置することができる。ディスク５３１は、ディフューザーの内部とガス生成システムの外部の間の流体気密性のシールを形成する。様々なディスク、フォイル、フィルムなどがバーストディスク５３１を形成するために使用されてもよい。膜の物質および構造は、ガス生成システム５１０の所望の性能特性に依存するだろう。例えば、比較的容易に破裂するかまたは比較的破壊しにくい物質および／または構造で作られたディスクも使用されてもよい。
【００６７】
ガス生成システム５１０の動作が以下において説明される。
衝突に際して、イグナイタ５４４ａは、たとえば衝突センサーまたは加速度計（示されない）から信号を受け、次に、ガス生成物質５３０に点火する。したがって、ハウジング５１２は、ガス生成物質５３０用の燃焼室として機能する。ガス生成物質５３０の点火によって生成された熱と燃焼ガスは、フィルター５３６を通って進み、バーストディスク５３１を破裂させる。その後、ガスは開口５１２ｅを通って進み、エンクロージャ５４５内へ進む。その後、ガスはディフューザー開口５４５ｂから流出する。
【００６８】
ガス生成物質５３０の燃焼によって生成されたガスがハウジング５１２から流出すると、ガス生成物質５３０の燃焼に起因するハウジング５１２内の圧力は低下し始める。ハウジング内圧が低下するとともに、ボトル５１１内の貯蔵される加圧されたガスは、ボトル開口５１１ｂを通って、ハウジングの第２の端開口５１２ｄ内に入り、フィルター５３６を通って、ハウジング５１２を出て、開口５１２ｅを通ってエンクロージャ５４５内に入る。その後、先に貯蔵されたガスは、ディフューザー開口５４５ｂを通ってガス発生装置から流出する。
【００６９】
固体のガス生成物質が高圧ガス圧力容器内に含まれており、高圧ガスと連続的な流体接触または流体連絡関係にあるので、点火後直ちにガス生成物質の燃焼のための最適条件が存在する。したがって、ガス生成物質５３０の、通常生ずるよりも比較的速い燃焼速度および高い温度が得られるだろう。ガス生成物質の冷たい貯蔵されたガスによる加圧は、ガス生成物質の安定性も向上させ、ガス生成物質のより安定したバリスティック特性を保証する。
【００７０】
ガス生成物質の高い燃焼速度および温度は典型的には衝撃波を発生し、貯蔵されたガスの圧力の迅速な増加をもたらし、バーストディスク５３１を破裂させる。従って、ガス生成システム５１０の起動から、ガスが解放され、膨張可能なデバイスの膨張に利用可能となるまでに要求される時間は最小限にされる。したがって、本発明の設計は膨張可能なデバイスの迅速な初期膨張を提供する。さらに、計量オリフィスを介する貯蔵されたガスの流れは、比較的長い時間にわたり膨張可能なデバイスの中へのガスの流れを提供し、それにより、エアバッグがより長い時間の間膨張し続けることを可能にし、改良された乗り物乗員保護システムの性能に帰着する。
【００７１】
ガス生成物質は比較的高い、貯蔵された膨張ガス圧力に暴露されるので、高い圧力でより効率的に燃焼するガス生成物質の使用が可能となる。さらに、本発明は、ガス生成物質のための個別の密封された燃焼室の必要を回避する。これはガス生成システムの複雑さおよび製造コストを減じる。
【００７２】
さらに、貯蔵されたガスがエアバッグに排出される前に熱いハウジングおよびフィルターを流れるので、貯蔵されたガスは、燃焼ガスと混合することにより、およびさらにハウジング５１２およびフィルター５３６と接触する間の対流により熱される。貯蔵されたガスの膨張がこのように高められ、所定のサイズのシステムについてガス生成システムの効率を増加させる。これはガス生成システムの合計のコスト、質量およびサイズを縮小することを可能とする。さらに、ガス生成物質の点火および燃焼の際の高温高圧により、ガス生成物質燃焼中の望ましくない流出物の生成が減じられる。最後に、ボトル５１１とハウジング５１２の間の開口５１１ｂをカバーするシールまたはバーストディスクに対する必要がない。
【００７３】
図６を参照する。本明細書に記載されたガス生成システムの実施態様１０、３１０、４１０、５１０のひとつの用途において、ガス生成システムはエアバッグシステム２００に組み込まれる。エアバッグシステム２００は少なくとも１つのエアバッグ２０２と、本明細書に記載されたガス生成システム１０、３１０、４１０、５１０を含み、ガス生成システムは、ガス生成システムが作動する際にエアバッグの内部と流体連絡が可能なように組み合わされる。エアバッグシステム２００はさらに衝突センサー２１０を含む（または接続されている）ことができる。衝突センサー２１０は、例えば衝突の際にイグナイタ（図６には示されない）の起動によってエアバッグシステム２００の発動の信号を発するクラッシュセンサーアルゴリズム（図示されない）と作動可能に接続される。
【００７４】
図６を再び参照する。ガス生成システムの実施態様、またはガス生成システムの実施態様を含むエアバッグシステムは、安全ベルトアセンブリー１５０のような追加の要素を含む、より広範な、より包括的な乗り物乗員拘束システム１８０に組み入れられることができる。安全ベルトアセンブリー１５０は、安全ベルトハウジング１５２、およびハウジング１５２から伸びる安全ベルト１６０を含む。安全ベルトリトラクタメカニズム１５４（例えば、ばねを使用するメカニズム）を、ベルトの末端部分に連結することができる。さらに、衝突の場合にリトラクターメカニズムを始動させるために、安全ベルトプリテンショナー１５６がベルトリトラクターメカニズム１５４に連結されることができる。安全ベルトと共に使用されることができる典型的なシートベルトリトラクターメカニズムは、米国特許番号５，７４３，４８０、５，５５３，８０３、５，６６７，１６１、５，４５１，００８、４，５５８，８３２および４，５９７，５４６に記載され、これらは参照のために本明細書に組み込まれる。安全ベルトとともに使用できる典型的なプリテンショナーの例は、米国特許番号６，５０５，７９０および６，４１９，１７７に記載され、これらは参照のために本明細書に組み込まれる。
【００７５】
安全ベルトアセンブリー１５０は、例えばプリテンショナーに組み入れられた火工品イグナイタ（図示されない）の作動によって、ベルトプリテンショナー１５６を作動する信号を発する、クラッシュセンサーアルゴリズムと接続される、衝突センサ１５８（例えば慣性センサあるいは加速度計）と接続されることができる。先に参照され本明細書に組み込まれた米国特許番号６，５０５，７９０および６，４１９，１７７は、そのような方法で作動するプリテンショナーの例を提供する。
【００７６】
本発明の実施態様の上記の記述は、例示の目的だけのためにあることが理解されるだろう。そのため、ここに示された様々な構造・操作上の機能は、特許請求の範囲に記載された本発明の技術的範囲を逸脱することなく、当業者による多くの改良を受けることができる。
【図面の簡単な説明】
【００７７】
【図１】図１は、本発明の第１の実施態様に従うガス生成システムの横断面図である。
【図２】図２は、本発明の第２の実施態様に従うガス生成システムの横断面図である。
【図３】図３は、本発明の第３の実施態様に従うガス生成システムの横断面図である。
【図４Ａ】図４Ａは、第１のガス生成物質エンクロージャのシーリング方法を例証する、図３に示されるガス生成システムの部分の横断面図である。
【図４Ｂ】図４Ｂは、第２のガス生成物質エンクロージャのシーリング方法を例証する、図３に示されるガス生成システムの部分の横断面図である。
【図５】図５は、本発明の第４の実施態様に従うガス生成システムの横断面図である。
【図６】図６は、本発明に従うガス生成システムの実施態様を組込む例示的な車両乗員保安装置の概要の表現である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【図６】
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【外国語明細書】
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