| 【発明の名称】 |
インフレータおよび流体中自由運動体 |
| 【発明者】 |
【氏名】高橋 博
【住所又は居所】神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内
【氏名】須藤 肇
【住所又は居所】神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内
【氏名】西村 修
【住所又は居所】神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝研究開発センター内
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| 【要約】 |
【課題】保管時や使用時の環境による劣化が少なく、幅広い環境で正しく作動し取扱が簡便なインフレータおよび流体中自由運動体を提供する。
【解決手段】加圧媒体が充填された圧力タンク５の一部には脆弱部４ａが設けられている。脆弱部４ａを貫通可能な位置と離れた位置との間を往復可能に、貫通手段７は設けられている。貫通手段７は、圧力タンク５の慣性力を用いて脆弱部４ａを貫通する。 |
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加圧媒体が充填された圧力タンクと、
前記圧力タンクの一部に設けられた脆弱部と、
前記脆弱部を貫通し、前記加圧媒体を前記圧力タンクの外部へ放出する流路を形成するための貫通手段と、を有するインフレータであって、
前記インフレータの加速度に変化が生じた際、前記加速度の変化に伴って発生する慣性力を用いて、前記貫通手段は前記脆弱部を貫通することを特徴とするインフレータ。
【請求項２】
前記貫通手段は、前記脆弱部を貫通可能な位置と離れた位置との間を、前記圧力タンクに対して相対的に往復可能な状態で設けられていることを特徴とする請求項１に記載のインフレータ。
【請求項３】
前記加圧媒体が前記流路を通じて外部へ放出される際、前記加圧媒体が前記流路から漏洩することを抑制するための漏洩防止手段を有することを特徴とする請求項１および請求項２に記載のインフレータ。
【請求項４】
前記漏洩防止手段は、ベローズを有することを特徴とする請求項３に記載のインフレータ。
【請求項５】
前記漏洩防止手段は、パッキンを有することを特徴とする請求項３に記載のインフレータ。
【請求項６】
前記漏洩防止手段は、Ｏリングを有することを特徴とする請求項３に記載のインフレータ。
【請求項７】
流体中を運動可能なボディーと、
前記ボディーに設けられた翼と、
加圧媒体が充填され、前記ボディーの内部に設けられた圧力タンクと、
前記圧力タンクの一部に設けられた脆弱部と、
前記脆弱部を貫通し、前記加圧媒体を前記圧力タンクの外部へ放出するための流路を形成するための貫通手段と、
前記翼の後縁近傍に開口され、前記流路と連通し、前記加圧媒体を噴出するための噴出口と、を有する流体中自由運動体であって、
前記流体中自由運動体の加速度に変化が生じた際、前記加速度の変化に伴って発生する慣性力を用いて、前記貫通手段は前記脆弱部を貫通することを特徴とする流体中自由運動体。
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【発明の詳細な説明】【技術分野】
【０００１】
本発明は、加圧媒体が充填されたタンクを開栓することにより、加圧媒体を放出（噴出）するインフレータおよびこれを用いた流体中自由運動体に関する。
【背景技術】
【０００２】
車両のタイヤやエアバッグなどに用いるインフレータ、そして空気圧アクチュエータを用いた駆動機構などの圧縮気体の供給源として、高圧の気体やその液化物等の加圧媒体が充填されたタンクを開栓することにより、高圧の加圧媒体を供給するインフレータが用いられている。
【０００３】
特許文献１によれば、破裂板が設けられたインフレータハウジング（タンク）には加圧媒質（加圧媒体）が充填されている。インフレータハウジングに接続されたディフューザー部の内部には点火薬を備えた点火器が設けられている。外部から点火信号を受けると、点火器に備えられた点火薬は燃焼し、この点火薬の燃焼の際の爆発力により破裂板が破壊され、インフレータハウジングは開栓される。
【特許文献１】特開２００２−２５５００６公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところが、上述の様な従来のインフレータは、破裂板の破壊に点火薬を用いているため、点火薬の自然発火温度を超える高温下で用いる場合、外部から点火信号を受けない場合でも点火薬は燃焼してしまう。すなわち、加圧媒体の放出を意図しない場合でも、インフレータは誤作動し加圧媒体の放出を開始してしまう。
【０００５】
また、破裂板の破壊に点火薬を用いているため、インフレータを高温多湿の環境下にて保管した場合、点火薬が吸湿してしまい、外部から点火信号を受けて点火薬が燃焼しても、十分な燃焼速度が得られず破裂板が破壊されない場合がある。すなわち、加圧媒体の放出を意図した場合でも、インフレータは正しく作動せず加圧媒体が放出されない。
【０００６】
さらに、破裂板の破壊に点火薬を用いているため、インフレータを保管する倉庫やインフレータを移送する車両などは、危険物取扱のための防火壁等の付帯設備、危険物取扱者の資格を有する管理者などが必要となる場合があり、簡便な取扱ができなかった。
【０００７】
本発明は、このような事情を鑑みてされたもので、保管時や使用時の環境による劣化が少なく、幅広い環境で正しく作動し取扱が簡便なインフレータおよび流体中自由運動体を提供する事を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明のインフレータは、加圧媒体が充填された圧力タンクと、前記圧力タンクの一部に設けられた脆弱部と、前記脆弱部を貫通し、前記加圧媒体を前記圧力タンクの外部へ放出する流路を形成するための貫通手段と、を有するインフレータであって、前記インフレータの加速度に変化が生じた際、前記加速度の変化に伴って発生する慣性力を用いて、前記貫通手段は前記脆弱部を貫通することを特徴とする。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明の流体中自由運動体は、流体中を運動可能なボディーと、前記ボディーに設けられた翼と、加圧媒体が充填され、前記ボディーの内部に設けられた圧力タンクと、前記圧力タンクの一部に設けられた脆弱部と、前記脆弱部を貫通し、前記加圧媒体を前記圧力タンクの外部へ放出するための流路を形成するための貫通手段と、前記翼の後縁近傍に開口され、前記流路と連通し、前記加圧媒体を噴出するための噴出口と、を有する流体中自由運動体であって、前記流体中自由運動体の加速度に変化が生じた際、前記加速度の変化に伴って発生する慣性力を用いて、前記貫通手段は前記脆弱部を貫通することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、保管時や使用時の環境による劣化が少なく、幅広い環境で正しく作動し取扱が簡便なインフレータおよび流体中自由運動体を提供する事ができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。
【００１２】
（第１の実施の形態）
図１は本発明の第１の実施の形態によるインフレータ１００の断面図である。
【００１３】
例えば略円筒形の圧力容器１の一端側には開口部２が設けられている。圧力容器１の内部の空間３には、例えば圧縮空気や液化炭酸ガス、液化窒素などの加圧媒体が充填されている。圧力容器１の材質としては、外部からの衝撃等により容易に変形、破裂しないような、例えば十分な厚みを持つ真鍮や構造用鋼などの、比較的硬度が高く引っ張り強度の高い金属が適している。
【００１４】
圧力容器１には封板４が設けられている。封板４の材質としては、例えば圧力容器１の壁の厚さより薄い銅やアルミニウム、軟鉄など、比較的硬度が低く引っ張り強度の低い金属が適している。封板４は、加圧媒体が圧力容器１から漏洩しないように、例えば溶接などの方法を用いて開口部２を密閉するように設けられている。圧力容器１に設けられた封板４の開口部２と重なる部分、すなわち脆弱部４ａは封板４の一部の面が直接空間３に露出しており、この脆弱部４ａの強度は圧力容器１よりも低くなる。このようにして圧力容器１と封板４にて圧力タンク５があらかじめ構成される。
【００１５】
圧力タンク５の周囲には筐体６が設けられている。また、筐体６の内部には脆弱部４ａを貫通するための貫通手段７が設けられている。圧力タンク５は筐体６に、例えばスライドレールやリニア軸受（本実施の形態ではリニア軸受１１）等を用いて往復可能に設けられている。このとき、圧力タンク５の往復可能な方向・範囲は、脆弱部４ａが貫通手段７によって貫通可能な位置と、脆弱部４ａが貫通手段７と離れた位置（脆弱部４ａが貫通手段７によって貫通されない位置で接触している位置を含む）との間を往復可能な方向・範囲である。なお、本実施の形態では、後述する支持部材１２を用いて圧力タンク５はリニア軸受１１に接続されている。
【００１６】
筐体６には開口部８が設けられている。開口部８は、圧力タンク５から放出された加圧媒体を、インフレータ１００外部へ導出するために設けられている。開口部８は、インフレータ１００の用途に応じて、圧力ホース等を介して加圧媒体の供給対象と接続される。例えば車両のタイヤの空気入れとして用いるならば、圧力ホースにてタイヤと開口部８を接続して用いることができる。また、例えば車両のエアバッグの部品として用いるならば、圧力ホースを用いてエアバッグと開口部８を接続して用いることができる。また、例えば駆動機構の圧縮気体の供給源として用いるならば、圧力ホースを用いて駆動機構の圧縮空気導入口と開口部８を接続して用いることができる。
【００１７】
貫通手段７は、筐体６の脆弱部４ａ側に設けられている。貫通に必要な力を軽減するために、貫通手段７は、例えば円柱状パイプの一端を鋭角に切断した注射針の先端の様な鋭利な形状に形成されている。貫通手段７は、例えばステンレス合金等の硬度の高い材質からなる。脆弱部４ａが貫通手段７と離れた位置から脆弱部４ａが貫通手段７によって貫通可能な位置へと移動する際、貫通手段７にて脆弱部４ａを貫通できるように、貫通手段７は設けられている。例えば貫通手段７に中空部を設けたり、貫通手段の側面に溝を設けたりすることにより、貫通手段７が脆弱部４ａを貫通した際、空間３と開口部８とが連通する流路が形成されるように、貫通手段７は加工されている。このように貫通手段７を加工することで、貫通手段７が脆弱部４ａを貫通すると空間３と開口部８との間に流路が形成され、空間３に充填されている加圧媒体が、流路を通じて開口部８から噴出する。
【００１８】
筐体６の内部には、加圧媒体が流路、続いて開口部８を通じて外部へ放出される際、加圧媒体が流路から漏洩することを抑制するためのベローズ１０（漏洩防止手段）が設けられている。ベローズ１０の一端は、支持部材１２を介して圧力タンク５と接続されている。ベローズ１０の他端は、支持部材１３を介して筐体６と接続されている。ベローズ１０と支持部材１２、圧力タンク５、支持部材１３、筐体６とで形成された空間から加圧媒体が漏洩することを抑制するために、各部材の接続部分には必要に応じてシール材やパッキン等がさらに設けられている。
【００１９】
貫通手段７と開口部８の間には、レギュレータ９が設けられている。レギュレータ９は開口部８から放出される加圧媒体の圧力を所望の圧力に調整するために設けられている。ここで、所望の圧力とは、インフレータ１００を使用する際の目的に応じた圧力のことを言う。例えばインフレータ１００を車両のタイヤの空気入れとして用いるならば、所望の圧力はインフレータ１００の定格や、タイヤの指定空気圧等をいう。また、例えば車両のエアバッグの部品として用いるならば、エアバックが作動した際のエアバック内部の最大圧力等をいう。
【００２０】
筐体６には貫通孔６ａが設けられている。また、支持部材１２には孔１２ａが設けられている。貫通孔６ａと孔１２ａは、脆弱部４ａが貫通手段７と離れた位置にある際に貫通孔６ａと孔１２ａが連通するように設けられている。貫通孔６ａと孔１２ａには、安全ピン１４が挿入可能となるように設けられている。安全ピン１４は、圧力タンク５の往復動作を停止するために設けられている。すなわち、安全ピン１４が挿入されている状態ではインフレータ１００は加圧媒体の放出の動作ができない様に、安全ピン１４は設けられている。
【００２１】
続いて、本発明の第１の実施の形態によるインフレータ１００の動作について説明する。図２（ａ）に、加圧媒体を噴出させる前の状態のインフレータ１００を示す。
【００２２】
まず、脆弱部４ａは貫通手段７に貫通されていない状態である。インフレータ１００が保管や輸送等の加圧媒体を放出する必要がない場合、貫通孔６ａと孔１２ａには安全ピン１４が挿入されたままの状態とする。
【００２３】
インフレータ１００を使用する場合、使用の準備として、はじめに安全ピン１４を貫通孔６ａと孔１２ａから引き抜く。すると、圧力タンク５はリニア軸受１１によって往復可能な状態となる。この時、ベローズ１０の弾性によって、脆弱部４ａが貫通手段７から離れた位置に圧力タンク５は保持される。
【００２４】
次に、図２（ｂ）にインフレータ１００に加速度が加えられた状態を示す。インフレータ１００は、例えば車両のエアバッグの部品として用いる場合、走行中の車両が衝突して急激に車両の速度がゼロに、またはゼロに近くなる際、インフレータ１００にも加速度が加わる。また、例えば車両のタイヤの空気入れとして用いるならば、作業者がインフレータ１００を手で振るなどの操作により加速度が加わる。
【００２５】
次に、図２（ｃ）にインフレータ１００に加速度が加えられた後の状態を示す。インフレータ１００に加速度が矢印Ｆ１の方向に加わった場合、インフレータ１００には、加速度に応じた力Ｆ１が加わる。圧力タンク５が往復可能な状態となっているので、圧力タンク５には、力Ｆ１と相対的に逆向きの力Ｆ２（慣性力）が加わる。力Ｆ２が加えられた圧力タンク５は、リニア軸受１１によって往復可能な状態となっているので、脆弱部４ａが貫通手段７によって貫通可能な位置に向かって相対的に移動する。結果、貫通手段７に接触した脆弱部４ａは、力Ｆ２によって貫通手段７に貫通され、形成された流路を通じて開口部８より加圧媒体が放出される。
【００２６】
このように、本発明の第１の実施の形態によるインフレータ１００は、圧力タンク５から加圧媒体を噴出させるために点火薬を用いないので、保管時や使用時の環境による劣化を少なくすることができる。また内部に点火薬を一切使用していないため、幅広い環境で正しく作動し、さらに保管に防火壁等の特殊な保管庫が不要で、簡便に取り扱うことができる。
【００２７】
また、本発明の第１の実施の形態によるインフレータ１００は、圧力タンク５から加圧媒体を噴出させるために、サーボモータや電磁弁、油圧シリンダー等のアクチュエータ、アクチュエータの動作や制御に必要な電装系を必要としない。従って、インフレータ１００の小型化が可能であるばかりでなく、水等によるショートや外部ノイズに起因する誤動作の恐れがない。さらに、例えば車両のエアバックの部品として用いる場合、事故等によって電装系に不具合があった場合でも、誤動作や動作不良の恐れがない。
【００２８】
また、筐体６の内部にはベローズ１０が設けられているので、万一貫通手段７が脆弱部４ａを貫通した後に、脆弱部４ａが貫通手段７と離れた位置に戻ってしまった場合でも、ベローズ１０によって漏洩が抑制され、開口部８からの加圧媒体の放出が妨げられることがない。
【００２９】
なお、本発明の第１の実施の形態による圧力容器１と封板４は一体に形成されたものでも良く、例えば液化炭酸ガスが封入された一部に肉厚の薄い脆弱部を有する市販の小型ＣＯ２ボンベのようなものでも良い。
【００３０】
また、安全ピン１４を引き抜くことにより圧力タンク５はリニア軸受１１によって往復可能な状態とする実施の形態について説明したが、安全ピン１４をインフレータ１００があらかじめ設計時に定められた所定の加速度を超えた場合、力Ｆ２によって折れる程度の強度のものを用いることもできる。この場合、通常の保管、輸送といった取扱いでは圧力タンク５はリニア軸受１１によって往復可能な状態となることはないが、所定の加速度を超えた場合にのみ圧力タンク５はリニア軸受１１によって往復可能な状態とすることができる。
【００３１】
また、安全ピン１４は他の安全装置と兼用することもできる。例えば駆動機構の圧縮気体の供給源として用いる場合、別途設けられた駆動機構の安全ピンとワイヤー等で接続し、駆動機構の安全ピンが引き抜かれた際、同時に安全ピン１４が引き抜かれる様に構成してもよい。
【００３２】
（第２の実施の形態）
図３は本発明の第２の実施の形態によるインフレータ２００の断面図である。なお、第１の実施の形態の各部と同一部分は、同一符号で示し、その説明を省略する。
【００３３】
圧力タンク５の周囲には筐体６が設けられている。圧力タンク５は筐体６に、例えばスライドレールやリニア軸受（本実施の形態ではリニア軸受１１ａ、１１ｂ）等を用いて往復可能に設けられている。このとき、圧力タンク５の往復可能な方向・範囲は、脆弱部４ａが貫通手段７によって貫通可能な位置と、脆弱部４ａが貫通手段７と離れた位置との間を往復可能な方向・範囲である。なお、本実施の形態では、後述する支持部材１２を用いて圧力タンク５はリニア軸受１１ａ、１１ｂに接続されている。
【００３４】
筐体６の内部には、加圧媒体が流路、続いて開口部８を通じて外部へ放出される際、加圧媒体が流路から漏洩することを抑制するためのパッキン３５（漏洩防止手段）が設けられている。パッキン３５は、支持部材１３やレギュレータ９、または圧力タンク５と接続されている（図３では支持部材１３およびレギュレータ９）。
【００３５】
支持部材１２には、永久磁石３１（吸着機構）が設けられている。筐体６には永久磁石３１を吸着するための吸着板３２（吸着機構）が設けられている。永久磁石３１と吸着板３２は、脆弱部４ａを貫通手段７から離れた位置で圧力タンク５を保持するように設けられている。また、圧力タンク５に力Ｆ２が加わった際、永久磁石３１と吸着板３２の吸着が解かれ、永久磁石３１と吸着板３２の間で発生する吸着力が圧力タンク５の往復動作が開始することができる方向、強さとなるように、永久磁石３１と吸着板３２は設けられている。
【００３６】
支持部材１２には、永久磁石３３（吸着機構）が設けられている。支持部材１３には永久磁石３３を吸着するための永久磁石３４（吸着機構）が設けられている。永久磁石３３と永久磁石３４は、脆弱部４ａが貫通手段７によって貫通可能な位置で圧力タンク５を保持するように設けられている。また、脆弱部４ａが貫通手段７によって貫通された際、永久磁石３３と永久磁石３４の間で発生する吸着力によって、圧力タンク５がパッキン３５を支持部材１３やレギュレータ９（図３では支持部材１３およびレギュレータ９）に向かって押し付けることができるように、永久磁石３３と永久磁石３４は設けられている。
【００３７】
続いて、本発明の第２の実施の形態によるインフレータ２００の動作について説明する。図４（ａ）に、加圧媒体を噴出させる前の状態のインフレータ２００を示す。
【００３８】
まず、インフレータ２００を使用する場合、使用の準備として、はじめに安全ピン１４を貫通孔６ａと孔１２ａから引き抜く。すると、圧力タンク５はリニア軸受１１ａ、１１ｂによって往復可能な状態となる。この時、永久磁石３１と吸着板３２によって、脆弱部４ａが貫通手段７から離れた位置に圧力タンク５は保持される。
【００３９】
次に、図４（ｂ）にインフレータ２００に加速度が加えられた状態、図４（ｃ）にインフレータ２００に加速度が加えられた後の状態を示す。力Ｆ２が加えられた圧力タンク５は、リニア軸受１１ａ、１１ｂによって往復可能な状態となっているので、脆弱部４ａが貫通手段７によって貫通可能な位置に向かって相対的に移動しようとする。力Ｆ２が永久磁石３１と吸着板３２によって保持された圧力タンク５を往復動作させるのに必要な力を超えた場合、貫通手段７に接触した脆弱部４ａは、力Ｆ２によって貫通手段７に貫通され、形成された流路を通じて開口部８より加圧媒体が放出される。
【００４０】
このように、本発明の第２の実施の形態によるインフレータ２００は、圧力タンク５から加圧媒体を噴出させるために点火薬を用いないので、保管時や使用時の環境による劣化を少なくすることができる。また内部に点火薬を一切使用していないため、幅広い環境で正しく作動し、さらに保管に防火壁等の特殊な保管庫が不要で、簡便に取り扱うことができる。
【００４１】
また、本発明の第２の実施の形態によるインフレータ２００は、圧力タンク５から加圧媒体を噴出させるために、サーボモータや電磁弁、油圧シリンダー等のアクチュエータ、アクチュエータの動作や制御に必要な電装系を必要としない。従って、インフレータ２００の小型化が可能であるばかりでなく、水等によるショートや外部ノイズに起因する誤動作の恐れがない。さらに、例えば車両のエアバックの部品として用いる場合、事故等によって電装系に不具合があった場合でも、誤動作や動作不良の恐れがない。
【００４２】
また、筐体６の内部にはパッキン３５が設けられているので、貫通手段７が脆弱部４ａを貫通した後にパッキン３５によって漏洩が抑制され、開口部８からの加圧媒体の放出が妨げられることがない。
【００４３】
また、圧力タンク５はリニア軸受１１ａ、１１ｂの２つのリニア軸受を用いて往復可能に設けられている。リニア軸受１１ａ、１１ｂは、圧力タンク５の往復可能な可動軸に垂直な軸回りの回転運動を拘束しているので、圧力タンク５が誤って回転運動してしまうことがない。
【００４４】
なお、本発明の第１の実施の形態と同様、本発明の第２の実施の形態による圧力容器１と封板４は一体に形成されたものでも良い。また、安全ピン１４をインフレータ２００があらかじめ設計時に定められた所定の加速度を超えた場合、力Ｆ２によって折れる程度の強度のものを用いることもできる。さらに、安全ピン１４は他の安全装置と兼用することもできる。
【００４５】
また、永久磁石３１、３３、３４および吸着板３２は、吸着力を発生させるものであれば良い。例えば、永久磁石３１、３３、３４および吸着板３２それぞれを、吸着力を発生させる他の組合せに入れ替えて用いても構わない。
【００４６】
（第３の実施の形態）
図５は本発明の第３の実施の形態によるインフレータ３００の断面図である。なお、第１の実施の形態および第２の実施の形態の各部と同一部分は、同一符号で示し、その説明を省略する。
【００４７】
筐体６の内部には、加圧媒体が流路、続いて開口部８を通じて外部へ放出される際、加圧媒体が流路から漏洩することを抑制するためのＯリング５１（漏洩防止手段）が設けられている。Ｏリング５１は、例えば支持部材１２と支持部材１３の間に設けられている。
【００４８】
続いて、本発明の第３の実施の形態によるインフレータ３００の動作について説明する。図６（ａ）に、加圧媒体を噴出させる前の状態のインフレータ３００を示す。
【００４９】
まず、インフレータ３００を使用する場合、使用の準備として、はじめに安全ピン１４を貫通孔６ａと孔１２ａから引き抜く。すると、圧力タンク５はリニア軸受１１によって往復可能な状態となる。この時、Ｏリング５１の摩擦力によって、脆弱部４ａが貫通手段７から離れた位置に圧力タンク５は保持される。
【００５０】
次に、図６（ｂ）にインフレータ３００に加速度が加えられた状態、図６（ｃ）にインフレータ３００に加速度が加えられた後の状態を示す。力Ｆ２が加えられた圧力タンク５は、リニア軸受１１によって往復可能な状態となっているので、脆弱部４ａが貫通手段７によって貫通可能な位置に向かって相対的に移動しようとする。力Ｆ２がＯリング５１によって保持された圧力タンク５を往復動作させるのに必要な力を超えた場合、貫通手段７に接触した脆弱部４ａは、力Ｆ２によって貫通手段７に貫通され、形成された流路を通じて開口部８より加圧媒体が放出される。
【００５１】
脆弱部４ａが貫通されると、加圧媒体の圧力によって、支持部材１２と支持部材１３との間隙の少なくとも一部、すなわちＯリング５１によって漏洩が防止された図６（ｃ）に示す空間５２の圧力が上昇する。空間５２の圧力が上昇すると、Ｏリング５１のセルフシールの作用により、Ｏリング５１が支持部材１２と支持部材１３に押し付けられる力は増大する。その結果、Ｏリング５１の摩擦力によって圧力タンク５を保持しようとする力が増大し、加圧媒体の圧力によって脆弱部４ａが貫通手段７から離れた位置に戻ろうとする圧力タンク５は、脆弱部４ａが貫通手段７によって貫通可能な位置に保持される。
【００５２】
このように、本発明の第３の実施の形態によるインフレータ３００は、圧力タンク５から加圧媒体を噴出させるために点火薬を用いないので、保管時や使用時の環境による劣化を少なくすることができる。また内部に点火薬を一切使用していないため、幅広い環境で正しく作動し、さらに保管に防火壁等の特殊な保管庫が不要で、簡便に取り扱うことができる。
【００５３】
また、本発明の第３の実施の形態によるインフレータ３００は、圧力タンク５から加圧媒体を噴出させるために、サーボモータや電磁弁、油圧シリンダー等のアクチュエータ、アクチュエータの動作や制御に必要な電装系を必要としない。従って、インフレータ３００の小型化が可能であるばかりでなく、水等によるショートや外部ノイズに起因する誤動作の恐れがない。さらに、例えば車両のエアバックの部品として用いる場合、事故等によって電装系に不具合があった場合でも、誤動作や動作不良の恐れがない。
【００５４】
また、筐体６の内部にはＯリング５１が設けられているので、貫通手段７が脆弱部４ａを貫通した後にＯリング５１によって漏洩が抑制され、開口部８からの加圧媒体の放出が妨げられることがない。
【００５５】
なお、本発明の第１の実施の形態、第２の実施の形態と同様、本発明の第３の実施の形態による圧力容器１と封板４は一体に形成されたものでも良い。また、安全ピン１４をインフレータ３００があらかじめ設計時に定められた所定の加速度を超えた場合、力Ｆ２によって折れる程度の強度のものを用いることもできる。さらに、安全ピン１４は他の安全装置と兼用することもできる。
【００５６】
（第４の実施の形態）
図８および図９に、本発明の第４の実施の形態による流体中自由運動体４００を示す。
【００５７】
図８に、流体中自由運動体４００の斜視図、図９（ａ）に流体中自由運動体４００の後述する操舵翼４０１（翼）の断面図、図９（ｂ）に流体中自由運動体４００の後述するボディー４０２の断面図を示す。なお、第１乃至第３の実施の形態の各部と同一部分は、同一符号で示し、その説明を省略する。
【００５８】
流体中自由運動体４００は、４枚の操舵翼４０１がボディー４０２に設けられている。流体中自由運動体４００は、流体中を運動する際、流体からボディー４０２や操舵翼４０１にかかる力のバランスを制御して姿勢を制御する。
【００５９】
ボディー４０２の内部には、インフレータ３００が設けられている。インフレータ３００には、安全ピン１４が設けられている。例えばワイヤーなど用いて別途設けられた流体中自由運動体４００の安全ピンと接続することにより流体中自由運動体４００の安全ピンが引き抜かれる際に連動して、または例えばワイヤーなどを用いて別途設けられた固定物等と接続することにより流体中自由運動体４００の運動の開始と連動して引き抜かれる様に、安全ピン１４は設けられている。その他の構成は、第３の実施の形態によるインフレータ３００と同様のため、その説明を省略する。
【００６０】
ボディー４０２には、開口部４０４が設けられている。また、操舵翼４０１には、各２系統の噴出口４０５が設けられている。操舵翼４０１の一方の面に開口するように、一方の系統の噴出口４０５が、操舵翼４０１の他方の面に開口するように、他方の系統の噴出口４０５が設けられている。流体中自由運動体４００が流体中を移動する際、操舵翼４０１の周囲を流れる流体の流れを変化させる事により、流体中自由運動体４００の姿勢を制御するために、噴出口４０５は設けられている。噴出口４０５から噴出する加圧媒体を、どの噴出口４０５から噴出するかを切り替えることにより、流体中自由運動体４００の姿勢を制御することができる。
【００６１】
例えば、図１０（ａ）に示すように、操舵翼４０１の周囲を流体３０１、３０２が流れている。操舵翼４０１の一方の面の表面に反って、流体３０１は流れている。操舵翼４０１の他方の面の表面に反って、流体３０２は流れている。次に、一方の噴出口４０５より、例えば図１０（ｂ）に示すように操舵翼４０１の流体３０２側の噴出口４０５より、加圧媒体３０３を噴出させると、流体３０１、３０２の流れのバランスが変化し、操舵翼４０１には力３０４が発生する。すなわち、噴出口４０５から噴出する加圧媒体３０３の量やタイミング、どの噴出口４０５から加圧媒体３０３を噴出するかを制御することにより、流体中自由運動体４００の姿勢を制御することができる。
【００６２】
操舵翼４０１の内部には、インフレータ３００から放出された加圧媒体を噴出口４０５へ導くための配管４０６が設けられている。
【００６３】
ボディー４０２の内部には、流体経路切替素子４０７が設けられている。流体切替素子４０７は、インフレータ３００の開口部８から噴出した加圧媒体を、複数設けられた噴出口４０５のうち、どの噴出口４０５から加圧媒体を噴出するかが切替可能となる様に設けられている。図９では説明の都合上、１つの操舵翼４０１に設けられた２系統の噴出口４０５のいずれかに加圧媒体を導くかが切替可能となる様に設けた例を図示している。実際には、他の３つの操舵翼４０１に設けられた６系統の噴出口４０５、すなわち合計８系統の噴出口４０５のいずれかに加圧媒体を導くかが切替可能となるように設けられている。
【００６４】
流体経路切替素子４０７には、入力経路４０７ａが設けられている。入力経路４０７ａは開口部８と接続され、インフレータ３００から噴出した加圧媒体が入力されるように設けられている。
【００６５】
入力経路４０７ａから入力された加圧媒体は、少なくとも複数設けられた出力経路４０７ｂのいずれか１つから出力される。各出力経路４０７ｂは、それぞれ配管４０６と連通するように設けられている。
【００６６】
バルブ４０７ｃは、開口部４０４が流体中自由運動体４００の外部に開放されているか、閉じているかを切り替え可能となるように設けられている。入力経路４０７ａから入力された加圧媒体が、閉じられた開口部４０４の方向の出力経路４０７ｂへ導かれるように流体切替素子４０７は設けられている。すなわち、どの開口部４０４を開放するかを切り替えることにより、インフレータ３００から噴出した加圧媒体がどの噴出口４０５から噴出するかを切り替えることができる。
【００６７】
このように、本発明の第４の実施の形態による流体中自由運動体４００は、圧力タンク５から加圧媒体を噴出させるために点火薬を用いないので、保管時や使用時の環境による劣化を少なくすることができる。また内部に点火薬を一切使用していないため、幅広い環境で正しく作動し、さらに保管に防火壁等の特殊な保管庫が不要で、簡便に取り扱うことができる。
【００６８】
また、従来の流体中自由運動体は、フラップを駆動するための油圧や電動などの重量の大きいアクチュエータが必要であるが、インフレータ３００を用いた流体中自由運動体４００は、姿勢制御に必要な空間、重量、エネルギーが非常に小さいため、流体中自由運動体の小型化、軽量化が可能となる。これは、流体中自由運動体の設計の自由度が増すばかりでなく、流体中自由運動体のもつ運動エネルギーが減少し、流体との抵抗が減少し、航続距離の延長、運動性能の向上が実現できる。
【００６９】
また、インフレータ３００の内部にはＯリング５１が設けられているので、貫通手段７が脆弱部４ａを貫通した後にＯリング５１によって漏洩が抑制され、開口部８からの加圧媒体の放出が妨げられることがない。
【００７０】
なお、本実施の形態では、１つの流体切替素子４０７にて８系統のどの噴出口４０５から噴出するかを切り替える実施の形態について説明した。しかし、流体切替素子の数は１つに限られたものではなく、例えば、４系統のどの噴出口４０５から噴出するかを切り替えることができる流体切替素子を２つを組み合わせたり、２系統のどちらの噴出口４０５から噴出するかを切り替えることができる流体切替素子４つを組み合わせたりすることもできる。
【００７１】
また、流体切替素子４０７は、どの開口部４０４を開放するかにより、インフレータ３００から噴出した加圧媒体がどの噴出口４０５から噴出するかを切り替える実施の形態について説明した。しかし、流体切替素子４０７には、他の公知の流体切替素子を用いることも可能である。例えば、公知のソレノイドバルブを複数組み合わせ、流体切替素子として用いることも可能である。
【００７２】
また、本発明の第１乃至第３の実施の形態と同様、本発明の第４の実施の形態による圧力容器１と封板４は一体に形成されたものでも良い。また、安全ピン１４をインフレータ３００があらかじめ設計時に定められた所定の加速度を超えた場合、力Ｆ２によって折れる程度の強度のものを用いることもできる。さらに、安全ピン１４は他の安全装置と兼用することもできる。
【００７３】
また、本発明の第１乃至第４の実施の形態では、固定された筐体６に対して圧力タンク５が往復可能に設けられている例について説明した。しかし、例えば図７に示す様に、固定された圧力タンク５に対して筐体６が往復可能に設けられているなど、筐体６に対し圧力タンク５が相対的に往復可能に設けられていれば良い。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【図１】本発明の第１の実施の形態によるインフレータの断面図
【図２】本発明の第１の実施の形態によるインフレータの動作を示す図
【図３】本発明の第２の実施の形態によるインフレータの断面図
【図４】本発明の第２の実施の形態によるインフレータの動作を示す図
【図５】本発明の第３の実施の形態によるインフレータの断面図
【図６】本発明の第３の実施の形態によるインフレータの動作を示す図
【図７】本発明の第１の実施の形態によるインフレータの変形例を示す図
【図８】本発明の第４の実施の形態による流体中自由運動体の斜視図
【図９】本発明の第４の実施の形態による流体中自由運動体の部分断面図
【図１０】本発明の第４の実施の形態による流体中自由運動体の動作を示す図
【符号の説明】
【００７５】
１ 圧力容器
２ 開口部
３ 空間
４ 封板
４ａ 脆弱部
５ 圧力タンク
６ 筐体
６ａ 貫通孔
７ 貫通手段
８ 開口部
９ レギュレータ
１０ ベローズ
１１、１１ａ、１１ｂ リニア軸受
１２ 支持部材
１２ａ 孔
１３ 支持部材
１４ 安全ピン
３１、３３、３４ 永久磁石
３２ 吸着板
３５ パッキン
５１ Ｏリング
５２ 空間
１００、２００、３００ インフレータ
４００ 流体中自由運動体
４０１ 操舵翼
４０２ ボディー
４０４ 開口部
４０５ 噴出口
３０１、３０２ 流体
３０３ 加圧媒体
３０４ 力
４０６ 配管
４０７ 流体経路切替素子
４０７ａ 入力経路
４０７ｂ 出力経路
４０７ｃ バルブ
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| 【出願人】 |
【識別番号】０００００３０７８
【氏名又は名称】株式会社東芝
【住所又は居所】東京都港区芝浦一丁目１番１号
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| 【出願日】 |
平成１７年２月１日（２００５．２．１） |
| 【代理人】 |
【識別番号】１００１０９９００
【弁理士】
【氏名又は名称】堀口 浩
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| 【公開番号】 |
特開２００６−２１３０９２（Ｐ２００６−２１３０９２Ａ） |
| 【公開日】 |
平成１８年８月１７日（２００６．８．１７） |
| 【出願番号】 |
特願２００５−２５４１５（Ｐ２００５−２５４１５） |
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