(57)【要約】【課題】小型化されたインフレータの提供。【解決手段】加圧ガスとガス発生剤の燃焼による燃焼ガスにより、エアバッグを膨張させる方式のインフレータであり、（１）加圧ガスが不活性ガスを含み、実質的に酸素を含まないものであること、（２）ガス発生剤の圧力指数が０．８以下のものであること、（３）加圧ガスの量とガス発生剤の燃焼ガス量のモル比が１〜１０であること、（４）加圧ガスの質量とガス発生剤の質量との比が１〜１０であること、（５）ガス発生剤量が１〜３０ｇであること、（６）加圧ガスの充填圧力が３０，０００〜６７，０００ｋＰａであることとの要件を満たすインフレータ。【選択図】  なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧ガスとガス発生剤の燃焼による燃焼ガスにより、エアバッグを膨張させる方式のインフレータであり、下記の（１）〜（６）の要件を有するインフレータ。
（１）加圧ガスが不活性ガスを含み、実質的に酸素を含まないものであること。
（２）ガス発生剤が、次式：ｒｂ＝αＰｎ（式中、ｒｂ：燃焼速度、α：係数、Ｐ：圧力、ｎ：圧力指数）を利用して求められる圧力指数が０．８以下であること。
（３）加圧ガスの量（モル数）（Ａ１）と、ガス発生剤の燃焼により発生するガス量（モル数）（Ａ２）との比、Ａ１／Ａ２が１〜２０であること。
（４）加圧ガスの質量（Ｂ１）と、ガス発生剤の質量（Ｂ２）との比、Ｂ１／Ｂ２が１〜２０であること。
（５）ガス発生剤の質量が０．５〜３０ｇであること。
（６）加圧ガスの充填圧力が３０，０００〜６７，０００ｋＰａであること。
【請求項２】
要件（２）において、ガス発生剤の燃焼火炎温度が３０００℃以下である請求項１記載のインフレータ。
【請求項３】
要件（２）において、ガス発生剤が非アジド系ガス発生剤である請求項１又は２記載のインフレータ。
【請求項４】
更に（７）加圧ガスの量（モル数）（Ａ１）と、ガス発生剤の総表面積（ｃｍ２）（Ｃ）との比、Ａ１／Ｃが０．００４〜０．０５モル／ｃｍ２であることとの要件を含む請求項１〜３のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項５】
更に（８）ガス発生剤の総表面積（ｃｍ２）（Ｃ）とガス排出孔の総面積（ｃｍ２）（Ｅ）との比、Ｃ／Ｅが０．５〜４であることとの要件を含む請求項１〜４のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項６】
インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室を有しており、前記加圧ガス室ハウジングの外径が４０ｍｍ以下である請求項１〜５のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項７】
インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室を有しており、前記加圧ガス室ハウジングの外径（Ｄ）と長さ（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）が１〜１０である請求項１〜６のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項８】
インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室を有しており、前記加圧ガス室ハウジングが、軸方向及び半径方向に対して対称形である請求項１〜７のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項９】
インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室を有しており、前記加圧ガス室ハウジングが、軸方向及び半径方向に対して対称形であり、両端側が縮径されている請求項１〜８のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項１０】
インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室を有しており、前記加圧ガス室ハウジングの側面に加圧ガス充填孔が形成されており、加圧ガスを充填した後にピンにより閉塞されたものである請求項１〜９のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項１１】
ピンが加圧ガス室ハウジング内に突出されており、突出部がガス発生剤の燃焼ガス流が衝突される長さを有している請求項１０記載のインフレータ。
【請求項１２】
インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室と、ガス発生器ハウジングにより外殻が形成され、その内部に点火手段とガス発生剤が収容されたガス発生器と、ディフューザ部を有しており、
加圧ガス室ハウジングの一端側にガス発生器ハウジングが接続され、加圧ガスハウジングの他端側にディフューザ部が接続されており、
加圧ガス室とガス発生器との間が第１破裂板で閉塞され、加圧ガス室とディフューザ部との間が第２破裂板で閉塞されているものである請求項１〜１１のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項１３】
更に第１破裂板に、側面及び端面の少なくとも一方にガス噴出孔を有するキャップが加圧ガス室側から被せられている請求項１２記載のインフレータ。
【請求項１４】
ガス発生器ハウジングと加圧ガス室ハウジング、及びディフューザ部と加圧ガス室ハウジングが抵抗溶接により接合されている請求項１２又は１３記載のインフレータ。
【請求項１５】
加圧ガス室ハウジング、ガス発生器ハウジング及びディフューザ部の外径が同一又は近似している請求項１２〜１４のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項１６】
加圧ガスを使用してエアバッグを膨張させる方式のインフレータであり、
加圧ガスが筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成された加圧ガス室内に充填されており、
前記加圧ガス室ハウジングが、軸方向及び半径方向に対して対称形であり、両端側が縮径されているインフレータ。
【請求項１７】
請求項１６のインフレータにおいて、エアバッグの膨張手段として加圧ガスと共にガス発生剤の燃焼による燃焼ガスを使用し、
インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室、燃焼ガスを発生させるガス発生器、及びガス排出口を有するディフューザ部を有しており、前記加圧ガス室ハウジングが、軸方向及び半径方向に対して対称形であり、両端側が縮径されているインフレータ。
【請求項１８】
ガス発生器が、ガス発生器ハウジングにより外殻が形成され、その内部に点火手段とガス発生剤が収容されたものであり、
加圧ガス室ハウジングの一端側にガス発生器ハウジングが接続され、加圧ガスハウジングの他端側にディフューザ部が接続されており、
加圧ガス室とガス発生器との間が第１破裂板で閉塞され、加圧ガス室とディフューザ部との間が第２破裂板で閉塞されているものである請求項１７記載のインフレータ。
【請求項１９】
ガス発生器ハウジングと加圧ガス室ハウジング、及びディフューザ部と加圧ガス室ハウジングの一方又は両方が抵抗溶接により接合されている請求項１７又は１８記載のインフレータ。
【請求項２０】
請求項１６のインフレータにおいて、エアバッグの膨張手段として実質的に加圧ガスのみを使用し、
インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室と、加圧ガス室に接続され、ガス排出口を有するディフューザ部とを有しており、加圧ガス室とディフューザ部との間が破裂板で閉塞され、ディフューザ部内に前記破裂板の破壊手段である点火器が収容されており、
前記加圧ガス室ハウジングが、軸方向及び半径方向に対して対称形であり、両端側が縮径されているインフレータ。
【請求項２１】
ディフューザ部のガス排出口に接続された筒状のガス排出ポートを有し、ガス排出ポートが加圧ガス室ハウジングの軸方向と一致するように取付られており、ガス排出口から排出された加圧ガスがガス排出ポートを通って、ガス排出ポートに設けられた開口部から排出されてエアバッグを膨張させる請求項２０記載のインフレータ。
【請求項２２】
ディフューザ部と加圧ガス室ハウジングが抵抗溶接により接合されている請求項２０又は２１記載のインフレータ。
【請求項２３】
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、ケース内に請求項１〜２２のいずれか１記載のインフレータとエアバッグが収容されたモジュールケースとを備えたエアバッグシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自動車用のエアバッグシステム用として適したインフレータ、及びエアバッグシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
自動車用エアバッグシステムに用いられるインフレータには、ガス発生剤の燃焼ガスのみを利用してエアバッグを膨張させる方式のものと、加圧ガスのみを利用してエアバッグを膨張させる方式のものと、ガス発生剤の燃焼ガスと加圧ガスを利用してエアバッグを膨張させる方式のものがあるが、自動車両の膨張式安全システム用のインフレータの発展に伴い、加圧ガスとガス発生剤とを併用するインフレータが注目されている。
【０００３】
インフレータにおける主たる設計要件は、エアバッグが効果的に作動するように所定の時間で所定の量だけ膨張させねばならないことであり、従来その構造について種々の提案がなされている（例えば特開平８−２８２４２７号公報参照）。その他の関連する先行技術として、特開平９−７６８７０号公報、特公昭４４−１０４４３号公報、ＵＳＰ３，９６６，２２６、ＵＳＰ４，０１８，４５７、ＵＳＰ６，１８９，９２２、特開２００２−１６６８１７号公報が知られている。
【０００４】
インフレータは自動車両を対象とするため、自動車両の重量に影響を及ぼすインフレータの重量及び寸法が重要な設計要件となり、インフレータとしての機能を維持したまま、更なる軽量化が求められている。
【０００５】
本発明の課題は、インフレータの機能を損なうことなく、インフレータの小型軽量化ができるインフレータ及びそれを用いたエアバッグシステムを提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
加圧ガス及びガス発生剤の燃焼ガスを利用するインフレータを小型化する際、加圧ガスの必要な充填量（エアバッグを膨張させるに必要な充填量）を維持したままでインフレータを小型化したとき、内容積が小さくなったことにより、内圧が上昇することになる。そして、内圧上昇による高圧条件下でガス発生剤を燃焼させた場合、高温の燃焼ガスの発生により、更に内圧が上昇してしまうと、インフレータの耐圧性を超える事態が生じたり、ガス発生剤の燃焼速度が過度に上昇する結果、ガスの流出速度が速くなりすぎ、エアバッグの膨張時間が乗員保護のための最適時間内から外れるという事態が生じたりするおそれがある。
【０００７】
しかし、本発明で規定する要件（１）〜（６）を具備し、これらの要件が相互に関連して作用することにより、インフレータを小型化して、内圧が上昇した場合であっても、上記したような問題が生じることがなく、小型化以前と同じインフレータの作動状態が確保できる。
【０００８】
請求項１の発明は、解決手段として、加圧ガスとガス発生剤の燃焼による燃焼ガスにより、エアバッグを膨張させる方式のインフレータであり、下記の（１）〜（６）の要件を有するインフレータを提供する。
【０００９】
（１）加圧ガスが不活性ガスを含み、実質的に酸素を含まないものであること。
【００１０】
加圧ガスは、アルゴン、ヘリウム等の不活性ガス（本発明では窒素も不活性ガスに含まれるものとする）からなり、実質的に酸素を含まない組成にした場合、アルゴンは加圧ガスの熱膨張を促進するように作用し、ヘリウムを含有させておくと加圧ガスの漏れの検出が容易となるので、不良品の流通が防止されるため好ましい。
【００１１】
実質的に酸素を含まないとは、加圧ガスとして酸素を積極的に含有させないことを意味し、ガス充填の過程で微量の酸素ガスが混入する場合や、不活性ガス中に不純物として酸素ガスが混入する場合を完全に排除できない場合があるため、そのような理由で酸素ガスが含まれる場合も実質的に酸素を含まないとする。加圧ガス中に酸素が含まれる場合は、ガス発生剤の燃焼初期における燃焼速度が急激に上昇するため、インフレータ内圧の上昇が生じるが、酸素を実質的に含有させないことにより、前記のようなインフレータ内圧の上昇が生じない。加圧ガス中に酸素ガスが含まれるとき、酸素ガスの含有量は３モル％以下であることが望ましい。
【００１２】
（２）ガス発生剤が、次式：ｒｂ＝αＰｎ（式中、ｒｂ：燃焼速度、α：係数、Ｐ：圧力、ｎ：圧力指数）を利用して求められる圧力指数が０．８以下であること。
【００１３】
上記発明において、圧力指数（ｎ）は、圧力Ｐ１（７０ｋｇ／ｃｍ２）のタンク内で燃焼速度ｒｂ１を測定し、圧力Ｐ２（１００ｋｇ／ｃｍ２）のタンク内で燃焼速度ｒｂ２を測定した後、ｒｂ１＝αＰ１ｎとｒｂ２＝αＰ２ｎの２式から求めた。
【００１４】
圧力指数の要件を具備することにより、ガス発生剤の燃焼初期における燃焼速度が急激に上昇することが抑制されるので、インフレータ内圧の上昇が小さい。このため、インフレータ（加圧ガス室ハウジング）の肉厚を減少させた場合でも、十分な耐圧性を維持できる。また、インフレータ内圧（加圧ガス室ハウジング内の圧力）の上昇が小さい（即ち、内圧の変化が小さい）ためにガス発生剤の燃焼が安定して行われるので、燃え残りが生じることがない。圧力指数（ｎ）は、好ましくは０．１〜０．８、より好ましくは０．１〜０．７である。
【００１５】
このような要件（２）は、ガス発生剤の組成を調整することで具備させることができる。
【００１６】
要件（２）中、圧力指数が０．８を超える場合には、ガス発生剤の圧力に対する感度が高くなるため、即ち圧力の変化により燃焼挙動が大きな影響を受けるため、以下の要件（３）〜（７）における数値範囲が狭くなり、各要件を具備させるための調整が困難となる。
【００１７】
（３）加圧ガスの量（モル数）（Ａ１）と、ガス発生剤の燃焼により発生するガス量（モル数）（Ａ２）との比、Ａ１／Ａ２が１〜２０であること。Ａ１／Ａ２は、好ましくは３〜１５、より好ましくは４〜１０である。
【００１８】
Ａ１／Ａ２が１以上であると、インフレータ内圧の立ち上がり遅れが防止され、Ａ１／Ａ２が２０以下であると、インフレータ内圧の過度の上昇が防止される。
加圧ガスの量（モル数）（Ａ１）は、０．１〜２．０モル、好ましくは０．１〜１．５モル、より好ましくは０．１５〜１．５モルであり、ガス発生剤の燃焼により発生するガス量（モル数）（Ａ２）は、０．０１〜０．２モル、好ましくは０．０１〜０．１５モル、より好ましくは０．０２〜０．１５モルである。
【００１９】
（４）加圧ガスの質量（Ｂ１）と、ガス発生剤の質量（Ｂ２）との比、Ｂ１／Ｂ２が１〜２０であること。Ｂ１／Ｂ２は、好ましくは３〜１５、より好ましくは４〜１０である。
【００２０】
Ｂ１／Ｂ２が１以上であると、インフレータ内圧の立ち上がり遅れが防止され、Ｂ１／Ｂ２が２０以下であると、インフレータ内圧の過度の上昇が防止される。
加圧ガスの質量（Ｂ１）は、５〜８０ｇ、好ましくは５〜６０ｇ、より好ましくは１０〜６０ｇである。ガス発生剤の質量（Ｂ２）は、要件（５）のとおりである。
【００２１】
（５）ガス発生剤の質量が０．５〜３０ｇであること。ガス発生剤量は、好ましくは１〜２０ｇ、より好ましくは１〜１０ｇである。
【００２２】
（６）加圧ガスの充填圧力が３０，０００〜６７，０００ｋＰａであること。加圧ガスの充填圧力は、好ましくは３５，０００〜６０，０００ｋＰａ、より好ましくは４０，０００〜６０，０００ｋＰａである。
【００２３】
充填圧力が３０，０００ｋＰａ以上であると、エアバッグを膨張させるに十分なガス量を確保できる。充填圧力が６７，０００ｋＰａ以下であると、ガス発生剤の燃焼によりインフレータ内圧が上昇した場合でも、インフレータの耐圧上限値とインフレータ内圧との差を十分に確保できるので、インフレータ内圧の制御範囲を広くすることができる。
【００２４】
請求項１のインフレータは、要件（１）〜（６）を具備し、これらの各要件が相互に関連づけられていることにより、当初の充填圧力が６０，０００ｋＰａであるとき、インフレータの耐圧性を変化させないとして、インフレータ全体の大きさを、幅又は直径と長さを減少させることにより、最大で５０容量％程度減少させることができる。
【００２５】
更に請求項１のインフレータは、要件（１）〜（６）を具備し、それらが相互に関連して作用することにより、従来技術と比べて、より正確に、かつより狭い範囲でインフレータ内圧の制御ができるようになる。このため、インフレータからのガスの排出時間の制御も容易となり、エアバッグの膨張展開時間の調整も容易となる。
【００２６】
請求項１の発明では、要件（２）において、ガス発生剤の燃焼火炎温度が３０００℃以下であることが好ましい。燃焼火炎温度とは、ガス発生剤が燃焼するときにおける火炎温度の理論値であり、理論計算により求めるものである。
【００２７】
ガス発生剤の燃焼火炎温度が高くなりすぎると、燃焼ガス温度が高くなり、更に加圧ガス温度までも高くなりすぎるため、インフレータ内圧が上昇するほか、エアバッグ内に流入するガス温度が高くなる。しかし、燃焼火炎温度を上記温度以下にすることで、このような問題が防止できる。
【００２８】
更に燃焼火炎温度が３０００℃を超える場合には、要件（３）〜（６）、及び下記要件（７）における数値範囲の最適値（中央値）がずれてしまい、ガス発生剤の燃焼ガスによるエアバッグ膨張作用が減少される方向になるため、加圧ガスと燃焼ガスの両方を利用したインフレータとしては機能しなくなる。
【００２９】
また燃焼火炎温度は、特に要件（５）と関連している。インフレータが作動し、加圧ガスがインフレータ外に排出されると、インフレータ内は減圧状態となるため、温度が低下して内圧が低下する。特に燃焼火炎温度が３０００℃以下と低いので、温度低下によるインフレータ内圧の低下により、ガス排出速度が低下して、全てのガスが排出されるまでに時間が掛かりすぎる事態も考えられる。しかし、ガス発生剤量の下限値を１ｇ以上にすることで、インフレータ内の温度低下による内圧低下を防止でき（即ち、インフレータ内圧を制御でき）、エアバッグを最適時間内に膨張させることができる。更に、ガス発生剤量の下限値を１ｇ以上とすることで、前記したようにインフレータ内圧を制御するほか、エアバッグの膨張に必要なガス量を供給することができる。上限値は、一般的なインフレータの容量を考慮した数値である。
【００３０】
燃焼火炎温度は、２５００℃以下がより好ましく、２２００℃以下が更に好ましい。燃焼火炎温度の下限値は９００℃であることが好ましい。
【００３１】
請求項１等の発明では、要件（２）において、ガス発生剤が非アジド系ガス発生剤であることが好ましい。
【００３２】
請求項１等の発明では、更に（７）加圧ガスの量（モル数）（Ａ１）と、ガス発生剤の総表面積（ｃｍ２）（Ｃ）との比、Ａ１／Ｃが０．００４〜０．０５モル／ｃｍ２であることとの要件を含むことが好ましい。Ａ１／Ｃは、より好ましくは０．００４〜０．０４モル、更に好ましくは０．００４〜０．０３モルである。
【００３３】
Ａ１／Ｃが０．００４モル／ｃｍ２以上であると、加圧ガス量とガス発生剤の割合が適正範囲となるため、インフレータ内圧の立ち上がり遅れが防止される。（又はインフレータ内圧の過度の上昇によるインフレータ破壊が防止される。）Ａ１／Ｃが０．０５モル／ｃｍ２以下であると、加圧ガス量とガス発生剤の割合が適正範囲となるため、インフレータ内圧の過度の上昇が防止される。（又はインフレータ内圧の立ち上がり遅れが防止される。）
ガス発生剤の総表面積（ｃｍ２）（Ｃ）は、好ましくは１０〜１５０ｃｍ２、より好ましくは２０〜１２０ｃｍ２、更に好ましくは３０〜１００ｃｍ２である。
請求項１等の発明では、更に（８）ガス発生剤の総表面積（ｃｍ２）（Ｃ）とガス排出孔の総面積（ｃｍ２）（Ｅ）との比、Ｃ／Ｅが０．５〜４であることとの要件を含むことが好ましい。Ｃ／Ｅは、好ましくは０．５〜３．５、更に好ましくは０．５〜３．０である。
Ｃ／Ｅが０．５以上であると、ガス発生剤の燃焼が完了するまで、充填された加圧ガスの全てが排出されることがないので、ガス発生剤の燃焼が安定する。Ｃ／Ｅが４以下であると、インフレータ内圧が適正範囲に維持されるので、インフレータが破壊されるおそれがなくなる。
ガス排出孔の総面積（ｃｍ２）（Ｅ）は、好ましくは５〜１００ｃｍ２、より好ましくは１０〜８０ｃｍ２、更に好ましくは１５〜６０ｃｍ２である。
以上のＡ１、Ａ２、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ、Ｅで示される各要件単独の数値範囲は、各要件単独の場合に好適な数値範囲であり、各要件を組み合わせた比率の範囲と、各要件単独の数値範囲は対応していなくても良い。例えば、Ａ１の下限値又は上限値と、Ａ２の下限値又は上限値の比率は、Ａ１／Ａ２の下限値又は上限値の比率と一致していなくても良い。本発明の課題を解決するためには、各要件を組み合わせた比率（Ａ１／Ａ２等）範囲内の所望の数値となるように、各要件（Ａ１、Ａ２等）の数値範囲内から数値を選択すれば良い。
請求項１等の発明では、インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室を有しており、前記加圧ガス室ハウジングの外径が４０ｍｍ以下であることが好ましい。加圧ガス室ハウジングの外径は、より好ましくは３５ｍｍ以下であり、更に好ましくは３０ｍｍ以下である。
【００３４】
請求項１等の発明では、インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室を有しており、前記加圧ガス室ハウジングの外径（Ｄ）と長さ（Ｌ）の比（Ｌ／Ｄ）が１〜１０であることが好ましく、より好ましくは２〜１０である。
【００３５】
請求項１等の発明では、インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室を有しており、前記加圧ガス室ハウジングが、軸方向及び半径方向に対して対称形であることが好ましい。
【００３６】
加圧ガスハウジングが対称形であることにより、インフレータ組立時における方向決めが不要となるので、作業性が向上する。
【００３７】
請求項１等の発明では、インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室を有しており、前記加圧ガス室ハウジングが、軸方向及び半径方向に対して対称形であり、両端側が縮径されていることが好ましい。「両端側が縮径されていること」とは、加圧ガス室ハウジングの両端側の径が、他の部分の径よりも小さくなるようにされていることである。
【００３８】
加圧ガスハウジングが対称形であることにより、インフレータ組立時における方向決めが不要となるので作業性が向上する。更に両端側が縮径されていると、他部材と接合する際の接合作業が容易となり、特に抵抗溶接を適用して接合する際の作業性が向上する。
【００３９】
請求項１等の発明では、インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室を有しており、前記加圧ガス室ハウジングの側面に加圧ガス充填孔が形成されており、加圧ガスを充填した後にピンにより閉塞されたものであることが好ましい。
【００４０】
このようにして加圧ガス充填孔が形成され、ピンで閉塞されていることにより、加圧ガス室ハウジングの両端側に他部材を接続することができる。
【００４１】
請求項１等の発明では、ピンが加圧ガス室ハウジング内に突出されており、突出部がガス発生剤の燃焼ガス流が衝突される長さを有していることが好ましい。このような形態にすることで、ピン燃焼残渣を衝突付着させて、燃焼残渣を捕捉することができる。
【００４２】
請求項１等の発明では、インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室と、ガス発生器ハウジングにより外殻が形成され、その内部に点火手段とガス発生剤が収容されたガス発生器と、ディフューザ部を有しており、
加圧ガス室ハウジングの一端側にガス発生器ハウジングが接続され、加圧ガスハウジングの他端側にディフューザ部が接続されており、
加圧ガス室とガス発生器との間が第１破裂板で閉塞され、加圧ガス室とディフューザ部との間が第２破裂板で閉塞されているものであることが好ましい。
【００４３】
請求項１等の発明では、更に第１破裂板に、側面及び端面の少なくとも一方、特に側面にガス噴出孔を有するキャップが加圧ガス室側から被せられていることが好ましい。このようなキャップを配置することで、燃焼残渣の捕捉効果が高められる。
【００４４】
請求項１等の発明では、ガス発生器ハウジングと加圧ガス室ハウジング、及びディフューザ部と加圧ガス室ハウジングが抵抗溶接により接合されていることが好ましい。
【００４５】
請求項１等の発明では、加圧ガス室ハウジング、ガス発生器ハウジング及びディフューザ部の外径が同一又は近似していることが好ましい。
【００４６】
請求項１５の発明は、加圧ガスを使用してエアバッグを膨張させる方式のインフレータであり、
加圧ガスが筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成された加圧ガス室内に充填されており、
前記加圧ガス室ハウジングが、軸方向及び半径方向に対して対称形であり、両端側が縮径されているインフレータを提供する。
【００４７】
「両端側が縮径されていること」とは、加圧ガス室ハウジングの両端側の径が、他の部分の径よりも小さくなるようにされていることである。
【００４８】
加圧ガスハウジングが対称形であることにより、インフレータ組立時における方向決めが不要となるので作業性が向上する。更に両端側が縮径されていると、他部材と接合する際の接合作業が容易となり、特に抵抗溶接を適用して接合する際の作業性が向上する。
【００４９】
請求項１５の発明では、エアバッグの膨張手段として加圧ガスと共にガス発生剤の燃焼による燃焼ガスを使用し、
インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室、燃焼ガスを発生させるガス発生器、及びガス排出口を有するディフューザ部を有しており、前記加圧ガス室ハウジングが、軸方向及び半径方向に対して対称形であり、両端側が縮径されていることが好ましい。
【００５０】
上記発明では、ガス発生器が、ガス発生器ハウジングにより外殻が形成され、その内部に点火手段とガス発生剤が収容されたものであり、
加圧ガス室ハウジングの一端側にガス発生器ハウジングが接続され、加圧ガスハウジングの他端側にディフューザ部が接続されており、
加圧ガス室とガス発生器との間が第１破裂板で閉塞され、加圧ガス室とディフューザ部との間が第２破裂板で閉塞されているものであることが好ましい。
【００５１】
この発明では、ガス発生器内で生じた燃焼ガスは、第１破裂板が破壊された後に加圧ガス室内に流入し、その後、第２破裂板が破壊された後に加圧ガスと共にディフューザ部のガス排出口から排出され、エアバッグを膨張させる。
【００５２】
上記発明では、ガス発生器ハウジングと加圧ガス室ハウジング、及びディフューザ部と加圧ガス室ハウジングの一方又は両方が抵抗溶接により接合されていることが好ましい。
【００５３】
請求項１５の発明では、エアバッグの膨張手段として実質的に加圧ガスのみを使用し、
インフレータが、筒状の加圧ガス室ハウジングにより外殻が形成され、加圧ガスが充填された加圧ガス室と、加圧ガス室に接続され、ガス排出口を有するディフューザ部とを有しており、加圧ガス室とディフューザ部との間が破裂板で閉塞され、ディフューザ部内に前記破裂板の破壊手段である点火器が収容されており、
前記加圧ガス室ハウジングが、軸方向及び半径方向に対して対称形であり、両端側が縮径されていることが好ましい。
【００５４】
この発明では、点火器（点火薬を備えた電気式点火器）の作動により、破裂板が破壊され、加圧ガスがディフューザ部のガス排出口から排出され、エアバッグを膨張させる。点火器の作動により、点火薬の燃焼ガスが僅かに生じるが、この燃焼ガス自体はエアバッグの膨張には実質的に関与しないので、エアバッグの膨張手段は、実質的に加圧ガスのみとなる。
【００５５】
上記発明では、ディフューザ部のガス排出口に接続された筒状のガス排出ポートを有し、ガス排出ポートが加圧ガス室ハウジングの軸方向と一致するように取付られており、ガス排出口から排出された加圧ガスがガス排出ポートを通って、ガス排出ポートに設けられた開口部から排出されてエアバッグを膨張させることが好ましい。
【００５６】
このようなガス排出ポートを有することにより、加圧ガス室ハウジングの軸方向と加圧ガスの排出方向が一致するため、加圧ガス室ハウジングの軸方向とエアバッグの膨張方向が一致するため、エアバッグの取付作業が容易となる。
【００５７】
上記発明では、ディフューザ部と加圧ガス室ハウジングが抵抗溶接により接合されていることが好ましい。
【００５８】
また請求項２２の発明は、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、ケース内に請求項１〜２１のいずれか１記載のインフレータとエアバッグが収容されたモジュールケースとを備えたエアバッグシステムを提供する。
【００５９】
本発明で用いるガス発生剤は非アジド系ガス発生剤が好ましく、下記のとおり、加圧ガスの組成との関連で決定することができる。
【００６０】
ガス発生剤は、例えば、燃料及び酸化剤、燃料、酸化剤及びスラグ形成剤を含むものを、必要に応じて結合剤と共に混合し、所望形状に成型したものを使用することができ、このようなガス発生剤を用いた場合は、その燃焼により発生するガスを、加圧ガスと共にエアバッグの膨張展開に供することができる。特にスラグ形成剤を含むガス発生剤を用いた場合は、よりスラグを形成し易くなるので、インフレータから排出されるミスト状の燃焼残渣の量を大幅に低減できる。ただし、充填されるガス発生剤量が少なく、発生する残渣が少ないときには、スラグ形成剤は用いなくても良い。
【００６１】
燃料としては、トリアジン誘導体、テトラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、グアニジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体及びヒドラジン誘導体から選ばれる１又は２以上であるものが好ましい。
【００６２】
トリアジン誘導体は、トリアジン（１，２，３−トリアジン、１，２，４−トリアジン、１，３，５−トリアジン）、メラミン、トリヒドラジノトリアジン、トリメチロールメラミン、アルキル化メチロールメラミン、アンメリン、アンメリド、アンメランド、シアヌル酸、シアヌル酸エステル等のシアヌル酸誘導体、メラム、メレム、メラミンの硝酸塩、メラミンの過塩素酸塩、ジニトロアメリン等のメラミンのニトロ化化合物から選ばれる１又は２以上が挙げられる。
【００６３】
テトラゾール誘導体、トリアゾール誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体としては、５−オキソ−１，２，４−トリアゾール、テトラゾール、５−アミノテトラゾール、５，５’−ビ−１Ｈ−テトラゾール、ビウレット、アゾジカルボンアミド、カルボヒドラジド、カルボヒドラジド硝酸塩錯体、蓚酸ジヒドラジド、ヒドラジン硝酸塩錯体等から選ばれる１又は２以上が挙げられる。
【００６４】
グアニジン誘導体としては、ニトログアニジン（ＮＱ）、グアニジン硝酸塩（ＧＮ）、グアニジン炭酸塩、アミノニトログアニジン、アミノグアニジン硝酸塩、アミノグアニジン炭酸塩、ジアミノグアニジン硝酸塩、ジアミノグアニジン炭酸塩、トリアミノグアニジン硝酸塩等のグアニジン誘導体等から選ばれる１又は２以上が挙げられる。
【００６５】
酸化剤としては、硝酸ストロンチウム、硝酸カリウム、硝酸アンモニウム、過塩素酸カリウム、酸化銅、酸化鉄、塩基性硝酸銅等から選ばれる１又は２以上が好ましい。
【００６６】
スラグ形成剤としては、酸性白土、タルク、ベントナイト、ケイソウ土、カオリン、シリカ、アルミナ、ケイ酸ナトリウム、窒化ケイ素、炭化ケイ素、ヒドロタルサイト及びこれらの混合物から選ばれる１又は２以上が好ましい。
【００６７】
結合剤としては、カルボキシルメチルセルロースのナトリウム塩、ヒドロキシエチルセルロース、デンプン、ポリビニルアルコール、グアーガム、微結晶性セルロース、ポリアクリルアミド、ステアリン酸カルシウム等から選ばれる１又は２以上が好ましい。
本発明で用いるガス発生剤としては、燃料としてニトログアニジンを２０〜６０質量％含有し、酸化剤を８０〜４０質量％含有するものを用いることができ、燃料としてニトログアニジン３０〜４０重量％、酸化剤として硝酸ストロンチウムを７０〜６０重量％含有するものが好ましい。更に燃料、酸化剤に加えて、結合剤（カルボキシメチルセルロースナトリウム等）、スラグ形成剤（酸性白土等）を配合することができ、その場合には、燃料２０〜６０重量％、酸化剤４０〜６５重量％、結合剤３〜１２重量％（好ましくは４〜１２重量％）、スラグ形成剤１〜２０重量％（好ましくは３〜７重量％）が好ましい。
【００６８】
【発明の実施の形態】
図１、図２により、本発明のインフレータを説明する。図１及び図２は、本発明の一実施形態の縦断面図である。図１のインフレータ１０と図２のインフレータ１００は、インフレータ１０の方が軸方向の寸法が短く、ディフューザ部の構造が異なるほかは、ほぼ同一構造のものである。
【００６９】
インフレータ１０は、加圧ガス室２０と、ガス発生器３０、ディフューザ部５０とを有しており、これらの外径はほぼ同一に設定されている。
【００７０】
加圧ガス室２０は、筒状の加圧ガス室ハウジング２２により外殻が形成されており、アルゴン、ヘリウムの混合物からなり、酸素ガスを含まない加圧ガスが充填されている。
【００７１】
加圧ガス室ハウジング２２は、軸方向及び半径方向に対して対称形であり、中央部分の外径Ｄ（約２５ｍｍ）に対して、両端側の外径は約２２ｍｍとなるように縮径されている。加圧ガスハウジング２２の長さＬは約５０〜２５０ｍｍに設定されているので、Ｌ／Ｄは１〜１０となっている。
【００７２】
加圧ガス室ハウジング２２が、このような形状をしているため、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ほか、ガス発生器３０及びディフューザ部５０との抵抗溶接等による接合作業が容易となる。
【００７３】
加圧ガス室ハウジング２２の側面には、加圧ガスの充填孔２４が形成されており、加圧ガスを充填した後にピン２６により閉塞されている。ピン２６の先端部２６ａは加圧ガス室２０内に突出されており、突出部はガス発生剤の燃焼ガス流が衝突される長さを有している。このピン２６の突出部の長さを調整することで、ピン２６自体に燃焼ガスを衝突させて、燃焼残渣を付着させることができる。図１においては、ピン２６の先端部２６ａが対向する壁面２２ａに当接するまで延長することができる。
【００７４】
ガス発生器３０は、ガス発生器ハウジング３２内に収容された点火手段（電気式点火器）３４とガス発生剤３６とを含んでおり、加圧ガス室２０の一端側に接合されている。点火器３４は、ガス発生器ハウジング３２の一部３５をかしめることで固定されている。
【００７５】
ガス発生器ハウジング３２と加圧ガス室ハウジング２２は、接合部４９において抵抗溶接されている。インフレータ１０をエアバッグシステムに組み込むとき、点火手段３４は、コネクタ、リードワイヤを介して、外部電源に接続される。
【００７６】
加圧ガス室２０とガス発生器３０との間の第１連通孔３８は、加圧ガスの圧力で椀状に変形した第１破裂板４０で閉塞されており、ガス発生器３０内は常圧に保持されている。第１破裂板４０は、周縁部４０ａにおいてガス発生器ハウジング３２に抵抗溶接されている。
【００７７】
第１破裂板４０には、側面側にガス噴出孔４２を有するキャップ４４が、加圧ガス室２０側から被せられている。このキャップ４４は、第１破裂板４０を覆うことにより、ガス発生剤３６の燃焼により生じた燃焼ガスが必ずキャップ４４を経由してガス噴出孔４２から噴出されるように取り付けられている。
【００７８】
キャップ４４は、開口周縁部が外側に折り曲げられたフランジ部４６を有しており、フランジ部４６においてガス発生器ハウジング３２の一部（かしめ部）４８をかしめることで固定されている。
【００７９】
加圧ガス室２０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５２を有するディフューザ部５０が接続されており、ディフューザ部５０と加圧ガス室ハウジング２２は、接合部５４において抵抗溶接されている。ディフューザ部５０内には、燃焼残渣を捕捉するため、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。
【００８０】
加圧ガス室２０とディフューザ部５０との間の第２連通孔５６は、加圧ガスの圧力で椀状に変形した第２破裂板５８で閉塞されており、ディフューザ部５０内は常圧に保持されている。第２破裂板５８は、周縁部５８ａにおいてディフューザ部５０に抵抗溶接されている。
【００８１】
図１に示すインフレータ１０における要件（１）〜（８）の詳細は、次のとおりである。
【００８２】
要件（１）、（６）
ガス発生室２０内には、アルゴン、ヘリウムの混合物からなり、酸素ガスを含まない加圧ガスが、充填圧力３０，０００〜６７，０００ｋＰａで充填されている。
【００８３】
要件（２）、（５）
ガス発生剤３６は、ニトログアニジン／硝酸ストロンチウム／カルボキシメチルセルロースナトリウム塩／酸性白土＝３４．３／４９．６／９．４／６．７（質量％）（圧力指数＝０．６，燃焼火炎温度＝２０９８℃）からなる円柱状のもの１．９〜５．３ｇが用いられている。
【００８４】
要件（３）
加圧ガスの量（モル数）（Ａ１）と、ガス発生剤の燃焼により発生するガス量（モル数）（Ａ２）との比、Ａ１／Ａ２＝１〜２０；
要件（４）
加圧ガスの質量（Ｂ１）と、ガス発生剤の質量（Ｂ２）との比、Ｂ１／Ｂ２＝１〜２０；
要件（７）
加圧ガスの量（モル数）（Ａ１）と、ガス発生剤の総表面積（ｃｍ２）（Ｃ）との比、Ａ１／Ｃ＝０．００４〜０．０５モル／ｃｍ２；
要件（８）
ガス発生剤の総表面積（ｃｍ２）（Ｃ）と、ガス排出孔の総面積（ｃｍ２）（Ｄ）との比、Ｃ／Ｄが０．５〜４；
次に、図１に示すインフレータ１０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。
【００８５】
自動車が衝突して衝撃を受けたとき、コントロールユニットからの作動信号を受け、点火器３４が作動点火してガス発生剤３６を燃焼させ、高温の燃焼ガスを発生させる。
【００８６】
その後、高温の燃焼ガスによるガス発生器３０内の圧力上昇により、第１破裂板４０が破壊され、燃焼残渣を含む燃焼ガスはキャップ４４内に流入し、ガス噴出孔４２から噴出される。このとき、加圧ガス室２０内の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と共に、キャップ４４の端面４４ａの内壁面にも燃焼残渣は付着される。更に噴出された燃焼ガスは、加圧ガス室ハウジング２２の内壁２２ａに衝突するので、燃焼残渣は内壁面に付着し、インフレータ１０外に排出されにくくなる。なお、残余の燃焼残渣の一部はピン２６にも付着する。
【００８７】
その後、加圧ガス室２０内の圧力上昇により、第２破裂板５８が破壊されるので、加圧ガス及び燃焼ガスは、第２連通孔５６を経て、ガス排出孔５２から排出され、エアバッグを膨張させる。
【００８８】
このような動作過程において、インフレータ１０は上記した要件（１）〜（６）、好ましくは（１）〜（８）を具備しているため、加圧ガスの充填圧力が３０，０００〜６７，０００ｋＰａと高圧であるにも拘わらず、ガス発生剤燃焼時のインフレータの内圧が過度に上昇しないように制御される結果、乗員保護のための最適時間内（一般的には、自動車の衝突から１０〜３０ｍｓｅｃといわれている）にエアバッグを膨張させることができる。
【００８９】
更に、このようにガス発生剤燃焼時におけるインフレータ内圧を好適に制御できるので、加圧ガスの充填量を従来と同等にしたまま、つまりエアバッグを膨張できる加圧ガス量を確保したままで、インフレータの寸法を小さくして小型化できる。そして、インフレータを小型化した結果として、加圧ガスの充填圧力が上昇した場合でも、上記のとおり、作動時におけるインフレータ内圧が好適に制御されるのである。
【００９０】
本発明のインフレータは、運転席のエアバッグ用インフレータ、助手席のエアバッグ用インフレータ、サイドエアバッグ用インフレータ、カーテン用インフレータ、ニーボルスター用インフレータ、インフレータブルシートベルト用インフレータ、チューブラーシステム用インフレータ、プリテンショナー用インフレータ等の各種インフレータに適用できる。
【００９１】
【実施例】
以下、実施例に基づいて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００９２】
実施例１
図１に示す形状のインフレータを作製した。全体の長さは１１０ｍｍ、加圧ガス室ハウジングの長さ（Ｌ）は６０ｍｍ、外径（Ｄ）は２５ｍｍ、肉厚は２ｍｍ（材質；継ぎ目のない鋼管）であり、他の部分の外径もほぼ同一である。要件（１）〜（８）等の詳細は次のとおりである。
【００９３】
要件（１）：アルゴン９６モル％及びヘリウム４モル％の混合ガスで、酸素ガスを含まない；
要件（２）：ニトログアニジン／硝酸ストロンチウム／カルボキシメチルセルロースナトリウム塩／酸性白土＝３４．３／４９．６／９．４／６．７（質量％）（圧力指数＝０．６，燃焼火炎温度＝２０９８℃）からなる円柱状のもの；
要件（３）：Ａ１／Ａ２＝０．３／０．０４７＝６．４；
要件（４）：Ｂ１／Ｂ２＝１１．７／１．９＝６．２；
要件（５）：ガス発生剤量は１．９ｇ；
要件（６）：加圧ガスの充填圧力は４２，０００ｋＰａ；
要件（７）：Ａ１／Ｃ＝０．３／４６．９＝０．００６４；
要件（８）：Ｃ／Ｅ＝４６．９／２１．２＝２．２；
Ｌ／Ｄ＝２．４；
このインフレータを用い、例えば特許第２９６３０８６号公報の段落１１にも記載されている、公知の６０Ｌタンク燃焼試験を行った。図３にタンクカーブを示す。
【００９４】
図３に示すタンクカーブから明らかなとおり、要件（１）〜（８）を満たすことにより、インフレータ自体を小型化し、作動前のインフレータ内圧が高くなっている場合であっても、作動時におけるインフレータ内圧が制御された結果、１０ｍｓｅｃ辺りでエアバッグが最大膨張状態になっており、インフレータが正常に作動したことが確認された。
実施例２
図２に示す形状のインフレータを作製した。全体の長さは２８０ｍｍ、加圧ガス室ハウジングの長さ（Ｌ）は２００ｍｍ、外径（Ｄ）は２５ｍｍ、肉厚は２ｍｍ（材質；継ぎ目のない鋼管）であり、他の部分の外径もほぼ同一である。要件（１）〜（８）等の詳細は次のとおりである。
【００９５】
要件（１）：アルゴン９６モル％及びヘリウム４モル％の混合ガスで、酸素ガスを含まない；
要件（２）：ニトログアニジン／硝酸ストロンチウム／カルボキシメチルセルロースナトリウム塩／酸性白土＝３４．３／４９．６／９．４／６．７（質量％）（圧力指数＝０．６，燃焼火炎温度＝２０９８℃）からなる円柱状のもの；
要件（３）：Ａ１／Ａ２＝１．０９／０．１３０＝８．４；
要件（４）：Ｂ１／Ｂ２＝４２／５．３＝７．９；
要件（５）：ガス発生剤量は５．３ｇ；
要件（６）：加圧ガスの充填圧力は４２，０００ｋＰａ；
要件（７）：Ａ１／Ｃ＝１．０９／７２．５＝０．０１５；
要件（８）：Ｃ／Ｅ＝７２．５／４２．４＝１．７；
Ｌ／Ｄ＝８．０；
このインフレータを用い、実施例１と同じ６０Ｌタンク燃焼試験を行ったところ、図３とほぼ同じタンクカーブが得られた。
【００９６】
なお、従来技術として例示した特開平９−７６８７０号公報の段落１３６には、インフレータハウジング内部は４０００ｐｓｉ（２７，６００ｋＰａ）程度の高圧に保たれていることが記載されていることとの対比からすれば、作動時における実施例１のインフレータ内圧は、従来技術に比べると非常に高圧になることが予想されるが、要件（１）〜（８）を具備しているため、インフレータ内圧が制御された結果、正常に作動したものである。
【００９７】
【発明の効果】
本発明のインフレータによれば、従来と同程度の加圧ガス充填量を確保したまま、インフレータを小型化することができ、その場合においても、作動時におけるインフレータ内圧を好適に制御することができるので、エアバッグの膨張性能は最適な状態に維持される。
【図面の簡単な説明】
【図１】インフレータの軸方向の断面図。
【図２】インフレータの軸方向の断面図。
【図３】実施例１における６０Ｌタンク燃焼試験で得られたタンクカーブ。
【符号の説明】
１０  インフレータ
２０  加圧ガス室
２２  加圧ガス室ハウジング
３０  ガス発生器
３２  ガス発生器ハウジング
３４  点火器
３６  ガス発生剤
４０  第１破裂板
４２  ガス噴出孔
４４  キャップ
５０  ディフューザ部
５２  ガス排出孔
５８  第２破裂板
【図１】
2004149097.tif 000002
【図２】
2004149097.tif 000003
【図３】
2004149097.tif 000004