インフレータ

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【発明の名称】	インフレータ
【発明者】	【氏名】勝田信行【氏名】中安雅之【氏名】松田直樹
【要約】	【課題】周囲温度の変化に影響されずにカーテン状エアバッグを膨張できるインフレータの提供。【解決手段】カーテン用インフレータ10は、インフレータハウジング12内に音速400m/sec以上の不活性ガスからなる加圧媒質が充填されているので、常温以下の低い温度雰囲気においても、カーテン状エアバッグを瞬時に膨張できる。

【特許請求の範囲】
【請求項１】加圧媒質が充填され、一端側に開口部を持つインフレータハウジングと、インフレータハウジングの開口部側に固着され、作動時に開口部から流出する加圧媒質を外部に放出するためのガス排出口を備えたディフュザー部とを有しており、インフレータハウジングの開口部とディフュザー部との間の加圧媒質の流出経路が破裂板で閉塞され、更に前記破裂板の破壊手段が備えられているインフレータであり、下記の要件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のうち１つを具備するインフレータ。
（ａ）インフレータハウジング内に充填された加圧媒質が、０℃、１０１３．２５ｈＰａにおける音速が４００ｍ／ｓｅｃ以上のものであること；
（ｂ）インフレータハウジング内の加圧媒質の２０℃の充填圧力が、４０，０００ｋＰａ以上であること；
（ｃ）ガス排出口の総面積（Ａ₁）と開口部面積（Ａ₂）が、Ａ₁／Ａ₂≦１になるように設定されていること。
【請求項２】加圧媒質が充填され、一端側に開口部を持つインフレータハウジングと、インフレータハウジングの開口部側に固着され、作動時に開口部から流出する加圧媒質を外部に放出するためのガス排出口を備えたディフュザー部とを有しており、インフレータハウジングの開口部とディフュザー部との間の加圧媒質の流出経路が破裂板で閉塞され、更に前記破裂板の破壊手段が備えられているインフレータであり、下記の要件（ａ）と（ｂ）、要件（ｂ）と（ｃ）又は要件（ａ）と（ｃ）を具備するインフレータ。
（ａ）インフレータハウジング内に充填された加圧媒質が、０℃、１０１３．２５ｈＰａにおける音速が４００ｍ／ｓｅｃ以上のものであること；
（ｂ）インフレータハウジング内の加圧媒質の２０℃の充填圧力が、４０，０００ｋＰａ以上であること；
（ｃ）ガス排出口の総面積（Ａ₁）と開口部面積（Ａ₂）が、Ａ₁／Ａ₂≦１になるように設定されていること。
【請求項３】加圧媒質が充填され、一端側に開口部を持つインフレータハウジングと、インフレータハウジングの開口部側に固着され、作動時に開口部から流出する加圧媒質を外部に放出するためのガス排出口を備えたディフュザー部とを有しており、インフレータハウジングの開口部とディフュザー部との間の加圧媒質の流出経路が破裂板で閉塞され、更に前記破裂板の破壊手段が備えられているインフレータであり、下記の要件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）の全てを具備するインフレータ。
（ａ）インフレータハウジング内に充填された加圧媒質が、０℃、１０１３．２５ｈＰａにおける音速が４００ｍ／ｓｅｃ以上のものであること；
（ｂ）インフレータハウジング内の加圧媒質の２０℃の充填圧力が、４０，０００ｋＰａ以上であること；
（ｃ）ガス排出口の総面積（Ａ₁）と開口部面積（Ａ₂）が、Ａ₁／Ａ₂≦１になるように設定されていること。
【請求項４】要件（ａ）の加圧媒質が、０℃、１０１３．２５ｈＰａにおける音速が９００ｍ／ｓｅｃ以上のものである請求項１～３のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項５】要件（ａ）の加圧媒質が、不活性ガスのみから選ばれる１又は２以上の混合物である請求項１～４のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項６】要件（ａ）の加圧媒質が、ヘリウム及び／又はネオンである請求項１～５のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項７】加圧媒質を加熱するための燃焼手段を備えていない請求項１～６のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項８】要件（ｃ）が、Ａ₁／Ａ₂≦０．９５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】加圧媒質が充填され、一端側に開口部を持つインフレータハウジングと、インフレータハウジングの開口部側に固着され、作動時に開口部から流出する加圧媒質を外部に放出するためのガス排出口を備えたディフュザー部とを有しており、インフレータハウジングの開口部とディフュザー部との間の加圧媒質の流出経路が破裂板で閉塞され、更に前記破裂板の破壊手段が備えられているインフレータであり、ガス排出口が開放され、ディフュザー部内が常圧であるインフレータ。
【請求項１０】更に、下記の要件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）から選ばれる１、２又は３つの要件を具備する請求項９記載のインフレータ。
（ａ）インフレータハウジング内に充填された加圧媒質が、０℃、１０１３．２５ｈＰａにおける音速が４００ｍ／ｓｅｃ以上のものであること；
（ｂ）インフレータハウジング内の加圧媒質の２０℃の充填圧力が、４０，０００ｋＰａ以上であること；
（ｃ）ガス排出口の総面積（Ａ₁）と開口部面積（Ａ₂）が、Ａ₁／Ａ₂≦１になるように設定されていること。
【請求項１１】破裂板の破壊手段がディフュザー部に設けられている請求項１～１０のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項１２】ディフュザー部がフィルタを有しており、加圧媒質がフィルタを通ってガス排出口から外部に放出される請求項１～１１のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項１３】インフレータハウジングが、パイプの一端側が閉塞され、他端側にディフュザー部が接続されたものである請求項１～１２のいずれか１記載のインフレータ。
【請求項１４】破裂板が、インフレータハウジングの開口部側又はディフュザー部側に取り付けられている請求項１～１３のいずれか１記載のインフレータ。

【発明の詳細な説明】【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、各種車両等に搭載される、主として車両が横方向から衝撃を受けたときに乗員を保護するためのインフレータに関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】自動車両の膨張式安全システム用のインフレータには、運転席、助手席等の車両内の座席位置等に応じて最適な乗員保護ができるよう、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が知られている。
【０００３】これらのインフレータの中でカーテン用インフレータは、車両が横方向からの衝撃を受けたときに、瞬時に車両の窓側に厚さが数ｃｍ程度のカーテン状のエアバックを膨張展開させるものである。このカーテン状エアバッグは、車両の横方向からの衝撃、更に車両が横転したときの衝撃から乗員を保護することを目的とするものであるため、エアバッグが膨張するまでの時間は前方又は後方からの衝撃を受けた場合に比べて短くする必要があり、更に横転時間を考慮すると膨張持続時間を数秒程度に設定する必要がある。
【０００４】このようにカーテン用インフレータは、エアバッグを膨張させるまでの時間を短くし、かつ膨張持続時間を長くする必要があるため、ガス発生剤を使用せずに、加圧媒質のみによってエアバッグを膨張させる方式を採用している。ガス発生剤の燃焼ガスを利用する場合、瞬時に膨張させることはできるが、膨張したエアバッグ内部は高温になっているため、周囲温度との温度差によって冷却され、直ちにしぼんでしまう。
【０００５】一方、加圧媒質のみを利用する場合、圧力が開放されることで加圧媒質温度が低下するので、エアバッグ内部の温度も低下しており、周囲温度との温度差によって暖められ、膨張時間を数秒程度まで持続できる。しかし、加圧媒質のみによる膨張では、周囲の環境温度が低い場合には、膨張時間が遅れる恐れがあり、製品としての信頼性を高める上で改善の余地がある。更に、横方向からの衝撃に対する乗員の保護を確実にするため、より短時間でエアバッグを膨張させることも要望されている。このようなカーテン用インフレータは、例えば、後部座席のピロー部分に取り付けられるものであり、設置場所の制限から出来るだけ小型化することが要求され、更には車両自体の軽量化の観点からも小型軽量化が要求されている。
【０００６】なお、関連する先行技術として、ＵＳＰ５，５２７，０６６号明細書には、ヘリウムと水素を併用し、フレキシブル容器を膨張させる装置が開示されており、同５，７８２，４８６号明細書には、加圧された不活性ガスを用いたエアバッグ用のガス流装置が開示されており、同３，６８０，８８６号明細書には、窒素又はヘリウムでエアバッグを膨張させるエアバッグ装置が開示されている。
【０００７】本発明は、作動性能が向上され、周囲の環境温度に影響されることなく、最大圧力までの到達時間が短くかつ最大圧力の維持時間が長いため、エアバッグの膨張速度及び膨張時間を好適に維持できるインフレータを提供することを課題とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のインフレータは、側面衝突に対するカーテン用インフレータ及びサイドインフレータのいずれとしても適用できるものであるが、以下においては、カーテン用インフレータとして適用した場合に基づいて説明する。
【０００９】本発明は、上記課題の解決手段として、加圧媒質が充填され、一端側に開口部を持つインフレータハウジングと、インフレータハウジングの開口部側に固着され、作動時に開口部から流出する加圧媒質を外部に放出するためのガス排出口を備えたディフュザー部とを有しており、インフレータハウジングの開口部とディフュザー部との間の加圧媒質の流出経路が破裂板で閉塞され、更に前記破裂板の破壊手段が備えられているインフレータであり、下記の要件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）のうち１、２又は３つを具備するインフレータを提供する。
【００１０】要件（ａ）：インフレータハウジング内に充填された加圧媒質が、０℃、１０１３．２５ｈＰａにおける音速が４００ｍ／ｓｅｃ以上のものであること；車両は、夏季から冬季までの幅広い温度範囲で使用されるため、各種インフレータも幅広い温度範囲で確実に作動できることが重要となる。加圧媒質の音速が小さいと、常温以下では加圧媒質の放出速度が小さくなって、カーテン状エアバッグの膨張が遅れるような事態も考えられるが、要件（ａ）を具備することで、周囲の環境温度に関係なく、カーテン状エアバッグを瞬時にかつ確実に膨張させ、しかも数秒程度の膨張時間を確保でき、更にエアバッグの膨張時間をより短くすることができる。
【００１１】加圧媒質は、０℃、１０１３．２５ｈＰａ（１ａｔｍ）における音速が７００ｍ／ｓｅｃ以上のものが好ましく、９００ｍ／ｓｅｃ以上のものがより好ましい。
【００１２】加圧媒質は、０℃、１０１３．２５ｈＰａにおける音速を４００ｍ／ｓｅｃ以上にできるものであれば特に限定されないが、安全性等の観点から、ヘリウム（９７０ｍ／ｓｅｃ）、ネオン（４３５ｍ／ｓｅｃ）、アルゴン（３１９ｍ／ｓｅｃ）、窒素ガス（３３７ｍ／ｓｅｃ）等の不活性ガスのみから選ばれる単独のもの又は２以上の混合物が好ましく、ヘリウム及び／又はネオンがより好ましいが、それ以外にも、例えばヘリウムに窒素ガス及び／又は二酸化炭素を加えた組成の混合ガスでもよい。なお、加圧媒質の２０℃の充填圧力は、最大圧で３５，０００ｋＰａ程度にすることができる。
【００１３】加圧媒質がアルゴン単独のようなものの場合には、圧力が急激に開放されることに伴ってインフレータハウジング内部が冷却状態になって、圧力の上昇時間が長くなるという問題があり、この問題を解消するには、火薬等の燃焼手段を燃焼させることで内圧を高める必要があるが、要件（ａ）は、このような加圧媒質を加熱するための燃焼手段を不要にすることができる。
【００１４】要件（ｂ）：インフレータハウジング内の加圧媒質の２０℃の充填圧力が、４０，０００ｋＰａ以上であること；従来のインフレータの場合、加圧媒質の充填圧は最大でも３５，０００ｋＰａであるが、長さ方向への寸法を縮めて充填圧を４０，０００ｋＰａ以上にまで高めることで、インフレータハウジング部分の軽量小型化が達成できる。加圧媒質の充填圧は、好ましくは５０，０００ｋＰａ以上であり、上限値は最大で２００，０００ｋＰａにすることができる。
【００１５】要件（ｃ）：ガス排出口の総面積（Ａ₁）と開口部面積（Ａ₂）が、Ａ₁／Ａ₂≦１になるように設定されていること；要件（ｃ）をＡ₁／Ａ₂≦１にすることによって、作動時における加圧媒質の放出圧力を適切な圧力に制御している。ここでＡ₁／Ａ₂が１以上であると、Ａ₂によってのみ膨張速度が決定されるため、膨張速度を容易に調整できないが、膨張速度の調整が不要な場合はＡ₁／Ａ₂が１以上であってもよい。要件（ｃ）は、Ａ₁／Ａ₂＜１が好ましく、Ａ₁／Ａ₂≦０．９５がより好ましく、Ａ₁／Ａ₂≦０．８５が更に好ましく、Ａ₁／Ａ₂の下限値は最小で０．０１５にすることができる。なお、Ａ₂はできるだけ大きい方が加圧媒質の放出が円滑になされるので好ましく、最大でインフレータハウジングの幅方向への断面積と同程度にまですることが望ましい。
【００１６】また本発明は、上記課題の他の解決手段として、加圧媒質が充填され、一端側に開口部を持つインフレータハウジングと、インフレータハウジングの開口部側に固着され、作動時に開口部から流出する加圧媒質を外部に放出するためのガス排出口を備えたディフュザー部とを有しており、インフレータハウジングの開口部とディフュザー部との間の加圧媒質の流出経路が破裂板で閉塞され、更に前記破裂板の破壊手段が備えられているインフレータであり、ガス排出口が開放され、ディフュザー部内が常圧であるインフレータを提供する。
【００１７】この発明においても、上記した要件（ａ）、（ｂ）及び（ｃ）から選ばれる１、２又は３つを具備することが好ましい。
【００１８】上記各発明においては、破裂板の破壊手段がディフュザー部に設けられている構造にすることができ、そのほか破裂板、破壊手段とディフュザー部とがインフレータハウジングの長さ方向両端付近に配置された構造にすることもできる。
【００１９】上記各発明においては、ディフュザー部がフィルタを有しており、加圧媒質がフィルタを通ってガス排出口から外部に放出される構造にすることができる。
【００２０】インフレータはガス発生剤の燃焼を伴わないので、高温の燃焼ガスが発生したりすることはないが、破裂板の破壊手段として点火薬を含む点火器を使用した場合、上記のとおりフィルタを備えていると、燃焼残差等がガス排出口から外部に放出されることを防止でき、更に破裂板の破片がガス排出口から外部に放出されることを防止できる。
【００２１】上記各発明においては、インフレータハウジングとして、パイプの一端側が閉塞され、他端側にディフュザー部が接続されたものを使用することができる。
【００２２】このようにインフレータハウジングを１本のパイプで製造することで、１枚の板材を加工したものに比べると、長さ方向への継ぎ目がないので、耐圧性、耐久性を高めることができる。
【００２３】上記各発明においては、破裂板はインフレータハウジングの開口部側又はディフュザー部側に取り付けることができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて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。
【００２５】まず、第１の実施形態について説明する。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１６には、０℃、１０１３．２５ｈＰａにおける音速が４００ｍ／ｓｅｃ以上の不活性ガスのみからなる加圧媒質が充填されている。加圧媒質は、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。なお、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。
【００２６】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から流出する加圧媒質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、加圧媒質は、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。
【００２７】ガス排出口２２の総面積（Ａ₁）とインフレータハウジング１２の開口部１４の面積（Ａ₂）は、Ａ₁／Ａ₂≦１、好ましくはＡ₁／Ａ₂＜１、より好ましくはＡ₁／Ａ₂≦０．９５、更に好ましくはＡ₁／Ａ₂≦０．８５になるように設定されており、Ａ₁／Ａ₂の下限値は０．０１５であることが望ましい。
【００２８】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の内部空間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。このようなインフレータハウジング１２は、均一径のパイプを用い、鍛造法（スエージ加工）を適用して製造できる。
【００２９】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。
【００３０】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。
【００３１】破裂板１９の破壊によって開口部１４が開放されるため、内部空欄１６内の加圧媒質は、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、加圧媒質の放出圧はガス排出口２２により制御され、点火薬の燃焼残差、破裂板１９の破裂片は、フィルタ２４の存在により、カーテン状エアバッグ内部への放出が防止される。
【００３２】加圧媒質は音速が４００ｍ／ｓｅｃであるため、車両内の温度に影響されることなく、１０～２０ｍｓｅｃ程度でエアバッグを膨張展開させることができる。そして、加圧媒質は高圧状態から一気に圧力が開放されるため、膨張したエアバッグ内の温度は低下しているが、周囲温度との差によって暖められるため、数秒間程度はエアバッグの膨張が持続される。
【００３３】次に、第２の実施形態について説明する。第２の実施形態と第１の実施形態のカーテン用インフレータ１０の構成はほぼ同一であるため、異なる構成についてのみ説明する。
【００３４】インフレータハウジング１２の内部空間１６には、不活性ガスからなる加圧媒質が４０，０００ｋＰａ以上の圧力で充填されており、上限値は最大で２００，０００ｋＰａにすることができる。そして、充填圧力を高めるため、この実施形態では、加圧媒質の充填圧が３５，０００ｋＰａの場合に比べて、インフレータハウジングは同一直径で、長さを７０％程度短くしている。
【００３５】第２の実施形態のカーテン用インフレータ１０は、第１の実施形態のものと同様の動作をなすものである。
【００３６】なお、本発明のインフレータをサイドインフレータとして適用する場合は、ガス排出口２２の部分に直接又は適当なアダプターを介してエアバッグを接続する。
【００３７】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。
【００３８】実施例１図１で示すインフレータを使用し、加圧媒質としてヘリウム（音速９７０ｍ／ｓｅｃ）を充填圧５０，０００ｋＰａで充填した。このインフレータを常用されるエアバッグシステム（エアバッグの最大膨張容積が２５Ｌ）に組み込み、温度２０℃の雰囲気で作動させたところ、エアバッグは約１０ｍｓｅｃで最大膨張し、最大膨張の状態は約１０秒間持続された。
【００３９】比較例１ヘリウムに替えてアルゴン（３１９ｍ／ｓｅｃ）を使用した他は実施例１と同様にして、温度２０℃の雰囲気で作動させたところ、エアバッグは約８０ｍｓｅｃで最大膨張し、最大膨張の状態は約１０秒間持続された実施例２、３、比較例２、３図１で示すインフレータで、加圧媒質及び充填圧力を下記のとおりにしたものを使用し、温度２３℃で６０Ｌタンクを用いたタンク内圧力試験を行った。インフレータハウジングの容量は、実施例２が１０４．５ｍｌ（直径３０×長さ２３２ｍｍ）、実施例３は１４２．２ｍｌ（直径３０×長さ２９４ｍｍ）、比較例１は１０４．５ｍｌ（直径３０×長さ２３２ｍｍ）、比較例２は１４２．２ｍｌ（直径３０×長さ２９４ｍｍ）であった。得られた圧力カーブの経時変化を図２に示す。
【００４０】
加圧媒質充填圧力（ｋＰａ）
実施例２ヘリウム１００％５０，０００実施例３ヘリウム１００％３２，０００比較例２アルゴン９６％、残部へリウム５０，０００比較例３アルゴン９６％、残部ヘリウム３２，０００図２から明らかなとおり、実施例２、実施例３は、比較例２、３と比べると最大圧力までの到達時間が短くなっていた。
【００４１】実施例４、５、比較例４図１で示すインフレータで、Ａ₁／Ａ₂を下記のとおり調整したものを使用し、いずれも充填圧力５０，０００ｋＰａでヘリウムを充填した。これらのインフレータを使用し、温度２３℃で６０Ｌタンクを用いたタンク内圧力試験を行った。得られた圧力カーブの経時変化を図３に示す。
【００４２】
実施例４Ａ₁／Ａ₂＝３３ｍｍ²／３３ｍｍ²＝１．０実施例５Ａ₁／Ａ₂＝１５．７ｍｍ²／３３ｍｍ²＝０．４７比較例４Ａ₁／Ａ₂＝６３．５ｍｍ²／３３ｍｍ²＝１．９図３から明らかなとおり、実施例４、５は、Ａ₁の面積を変化させてＡ₁／Ａ₂を１以下に調整することにより、加圧媒質の放出速度を変化させることができ、一方、比較例４は、Ａ₁／Ａ₂が１を超えているため、Ａ₁の面積を大きくしたにも拘わらず、加圧媒質の放出速度は上昇しなかった。
【００４３】
【発明の効果】本発明のインフレータは、周囲温度の変化に影響されることなく、瞬時にかつ確実にエアバッグを膨張させることができる。しかも、最大圧力までの到達時間を短く、かつ最大圧力の維持時間を長くできる。更に、加圧媒質の放出速度を調整することができる。

【出願人】	【識別番号】０００００２９０１【氏名又は名称】ダイセル化学工業株式会社
【出願日】	平成１３年４月９日（２００１．４．９）
【代理人】	【識別番号】１０００６３８９７【弁理士】【氏名又は名称】古谷馨（外４名）
【公開番号】	特開２００２－１４５００４（Ｐ２００２－１４５００４Ａ）
【公開日】	平成１４年５月２２日（２００２．５．２２）
【出願番号】	特願２００１－１０９４７３（Ｐ２００１－１０９４７３）