JP2005041326A

JP2005041326A - ハイブリッドインフレータ

Info

Publication number: JP2005041326A
Application number: JP2003277358A
Authority: JP
Inventors: Masayuki Yamazaki; 征幸山▲崎▼
Original assignee: Daicel Chemical Industries Ltd
Current assignee: Daicel Corp
Priority date: 2003-07-22
Filing date: 2003-07-22
Publication date: 2005-02-17
Also published as: US20050017490A1; WO2005007463A1

Abstract

【課題】第２ガス発生剤の燃焼性が改善されたハイブリッドインフレータの提供
【解決手段】第２開口部１２１の一部１２１ａはテープ１３２で遮蔽され、残部の開口部面積Ａ_2nd-1と、ガスの流出圧力を制御する仕切板凹部の開口部１３１の開口面積Ａ_exは、Ａ_ex＞Ａ_2nd-1の関係であるため、第２ガス発生剤１１９の燃焼により、第２燃焼室１２０内の圧力が上昇し易い。加圧媒質が排出され、内部が大気圧と同等になったときでも第２ガス発生剤１１９の燃焼性は良い。
【選択図】図１

Description

本発明は、自動車両に搭載するエアバッグシステム用として適したハイブリッドインフレータ、及びエアバッグシステムに関する。

２つの燃焼室を有するデュアル型のハイブリッドインフレータでは、自動車両の衝突により乗員が受ける衝撃の程度に応じて、２つの燃焼室内に収容されたガス発生剤を同時に又はいずれか一方を遅らせて燃焼させるように設定されている。更に、自動車両の衝突が軽度であり、それにより乗員が受ける衝撃も軽度であるとき、いずれか一方のガス発生剤のみを燃焼させてエアバッグを膨張させる場合があるが、この場合であっても、後に自動車両を解体するときの作業の安全性を考慮して、乗員保護のためのエアバッグの膨張とは無関係に残余の未燃焼のガス発生剤も燃焼させてしまう。

このような未燃焼のガス発生剤の燃焼は、最初のガス発生剤の燃焼から１００ミリ秒程度遅れて開始されることになるが、このときには、ハイブリッドインフレータ内の加圧媒質の大部分は排出されており、インフレータ内部はほぼ大気圧と等しくなっている。一般にガス発生剤は、圧力が高いほど燃焼速度が上昇する傾向があるため、前記のような場合には、燃焼しにくくなる。

更に、未燃焼のガス発生剤の燃焼が開始され、高温の燃焼ガスが発生された場合には多少インフレータ内の圧力の上昇はあるが、ハイブリッドインフレータの開口部(ガス排出口およびその近傍の開口部)は、内部に加圧媒質が存在する状態で開口径（開口面積）が設定されており、未燃焼のガス発生剤の全表面積に対して開口面積が大きすぎるため、ガス発生剤の燃焼が促進される程度までは内圧は上昇されない。

そして、このように大気圧下において未燃焼ガス発生剤を燃焼させた場合、燃焼時間が長く掛かり過ぎたり、圧力不足によりＣＯ、ＮＯｘ等のガス成分が発生する場合がる。

特許文献１には、ハウジング内に、加圧媒質が充填された第１室内に更に第２室が設けられ、第１室と第２室の開口部が、それぞれ破裂板で閉塞されたハイブリッドインフレータが開示されている。第１室と第２室とは、流路で連通されているが、この流路は、長い時間を掛けて加圧媒質を移動させ、両室間を同圧にするためのものであり、短時間で加圧媒質を移動させるものではない。（７欄３５−４０行等参照）つまり、第１室の点火器が作動し、破裂板が破裂され、第１室内の加圧媒質が外部に流出した場合でも、依然として第２室内は高圧状態に保持されている。

よって、この技術であれば、上記したような問題は生じることはないが、その一方で、第１室と第２室の二重構造にする必要があること、第１室と第２室を別々に破裂板で閉塞する必要があること、第１室と第２室とを同圧にするために長時間を有することという点で、主に製造上の問題がある。更に、第１室のガスのみを排出したときには、第１室は大気圧程度まで圧力が下がることを考えると、第１室と第２室を仕切る破裂板は、両室の差圧まで耐えることができる程度の十分な厚さにする必要があるが、そのような厚さの破裂板を用い、第１室と第２室とを同時に作動させたとき、第２室の破裂板は破れにくくなるということが考えられ、第２室には非常に出力の大きな点火器を設置する必要が生じてくる。

また特許文献２には加圧媒質が充填されたハウジング内に2つの燃焼室が設けられ、それぞれ点火器によって独立に着火・燃焼するハイブリッドインフレータが開示されている。各々の燃焼室とハウジング内部とは開口によって連通しており、開口は破裂板等ではシールされていない。また破裂板でシールされたガス排出口がハウジングに2つ形成されており、1の燃焼室中のガス発生剤のみ燃焼するときには、一方のガス排出口をシールする破裂板のみ破壊されて、ガスを排出する。
このような状態では、加圧媒質の大部分が排出された後で、ハウジング内部は大気圧に近い状態であり、未燃焼のガス発生剤を消尽する際に圧力が不足してCOやNOxなどのガスを発生する原因ともなる。
米国特許第５，５８２，４２８号米国特許第６，２０６，４１４号

解決しようとする問題点は、ガス発生剤を有する複数の燃焼室が配置されたハイブリッドインフレータにおいて、遅れて着火・燃焼する際にインフレータハウジング内部がの圧力を高めて、ガス発生剤の燃焼性能を向上させ、NOｘやCOなどのガスの発生を抑えることである。

本発明は、２つの燃焼室を有するデュアル型ハイブリッドインフレータにおける上記問題を解決するものであるが、３以上の燃焼室を有するハイブリッドインフレータにも適用できる。

また、本発明でいう「遅れて燃焼するガス発生剤の燃焼性が改善され」とは、乗員拘束を目的とするエアバッグ展開のためではなく、一方の燃焼室内のガス発生剤の燃焼開始から約１００ミリ秒程度遅れて、他方の燃焼室内のガス発生剤を燃焼させたとき（即ちハイブリッドインフレータ内の加圧媒質は実質的にエアバッグ内に噴出され、ハウジング内部が大気圧とほぼ等しくなっている状態で燃焼させたとき）、前記他方のガス発生剤の燃焼速度を高めて速やかに燃焼を終了させると共に、ＣＯやＮＯｘ等のガスの生成を抑制することを意味する。

請求項１の発明は、上記課題の解決手段として、インフレータハウジングと、インフレータハウジング内に収容された第１燃焼室および第２燃焼室と、各燃焼室に接続された第１点火手段および第２点火手段と、ガスを排出するガス排出口を有する、エアバッグ膨張用のハイブリッドインフレータであって、
インフレータハウジング内の加圧媒質充填空間に加圧媒質が充填され、
加圧媒質を含むガスをエアバッグ内に噴出するためのガス排出経路を有し、前記ガス排出経路にガスの流出圧力を制御する開口部が設けられており、
第１燃焼室および第２燃焼室は、複数の連通孔を有する燃焼室ハウジングにより外殻が形成され、その内部に、それぞれ第１ガス発生剤及び第２ガス発生剤が収容されており、複数の連通孔により２つの燃焼室のそれぞれと、インフレータハウジングの加圧媒質充填空間とが連通されており、
２つの燃焼室の内、遅れてガス発生剤を燃焼させる第２燃焼室が有する複数の連通孔の一部が遮蔽手段で閉塞されており、
遮蔽されずに開口している連通孔の総面積Ａ_2nd-1と、前記ガス排出経路に設けられたガスの流出圧力を制御する開口部の総面積Ａ_exとが、次式（Ｉ）：
Ａ_ex＞Ａ_2nd-1 （Ｉ）
の関係を満たすものである、遅れて燃焼するガス発生剤の燃焼性が改善されたハイブリッドインフレータを提供する。

一般に、ガス発生剤の燃焼速度は圧力に比例する。加圧媒質が充填されている場合、第１及び第２ガス発生剤が同時に、又は僅かに遅れて第２ガス発生剤が燃焼するとき、第１及び第２燃焼室内にも加圧媒質が存在している状態であるから、第１及び第２ガス発生剤は圧力Ｐ₁（加圧媒質の充填圧力とほぼ同じ圧力）を受けている。そして、この圧力Ｐ₁の状態で第１及び第２ガス発生剤を燃焼させた場合、圧力Ｐ₁に応じた燃焼速度ｒ₁が得られる。

従って、単位時間当たりに第１及び第２燃焼室から発生するガス量は、圧力Ｐ₁及び燃焼速度ｒ₁に応じたガス量となるため、第１及び第２燃焼室内は比較的短時間で高圧状態となる。このため、第２燃焼室の連通孔の内、閉塞された連通孔も遮蔽手段が破壊されて開口し、第２ガス発生剤は所定時間（エアバッグの膨張時間にほぼ相当する）で燃焼を完了し、ＣＯやＮＯｘ等のガスの発生も抑制できる。

一方、自動車両の衝突状態により、第１ガス発生剤のみを燃焼させた場合には、自動車両の解体作業時における安全確保の観点から、第１ガス発生剤の燃焼から約１００ミリ秒後に残った第２ガス発生剤を燃焼させて処分する必要がある。この場合、第２燃焼室内は加圧媒質の大部分が流出したことにより大気圧程度にまで減圧されているため、ガス発生剤は大気圧程度の圧力Ｐ₂を受けており、ガス発生剤は圧力Ｐ₂に応じた燃焼速度ｒ₂により燃焼を開始することになる。

しかし、第２燃焼室が有する連通孔の一部が閉塞されているので、第２ガス発生剤の燃焼により生じた燃焼ガスは、閉塞されている連通孔により流出が妨げられ、第２燃焼室内の圧力は上昇し（Ｐ₂→Ｐ₃）、燃焼速度も向上する。（ｒ₂→ｒ₃）但し、Ｐ₃＜Ｐ₁、ｒ₃＜ｒ₁であるため、単位時間当たりの燃焼ガス量は加圧媒質が存在するとき（Ｐ₁かつｒ₁のとき）よりも少ないため、第２燃焼室内の圧力上昇は緩やかであり、遮蔽部材で閉塞された連通孔は開口されないので、燃焼ガスは開口した連通孔のみから流出される。

このとき、式（Ｉ）を満たさずにＡ_ex＜Ａ_2nd-1であると、第２燃焼室から生じた燃焼ガスの流出速度は、ガス排出経路に設けられた開口部（Ａ_ex）により制御されることになるため、第２燃焼室内の圧力上昇が十分ではなく、燃焼速度も低下する。（即ち、Ｐ₃、ｒ₃よりも小さくなる）
しかし、式（Ｉ）の関係を満たしていることにより、第１燃焼室から発生した燃焼ガスと共に加圧媒質の大部分がインフレータハウジングから排出され、内部が大気圧にほぼ等しいまでに低下した後に第２燃焼室内のガス発生剤が燃焼した場合、第２燃焼室で発生した燃焼ガスの流出は閉塞された連通孔（Ａ_2nd-1）で制御され、第２燃焼室内の圧力上昇をもたらすため、第２燃焼室内に収容されたガス発生剤の燃焼速度を高めると共に、ＣＯやＮＯｘの発生を抑制するように作用する。

請求項２の発明は、請求項1記載のハイブリッドインフレータにおいて、第２燃焼室が有する複数の連通孔の内、遮蔽された連通孔の総面積（Ａ_2nd-2）と遮蔽されずに開口している連通孔の総面積Ａ_2nd-1との合計面積（Ａ_2nd）に対して、遮蔽されずに開口している連通孔の総面積Ａ_2nd-1の占める割合が５０％以下となる関係を有するものにすることで、上記作用がより円滑になされるので好ましい。

請求項３の発明は、請求項１または２記載のハイブリッドインフレータにおいて、２つの燃焼室の内、先に燃焼するガス発生剤が収容された第１燃焼室が有する複数の連通孔の総面積（Ａ_1st）と、Ａ_exとが、次式（II）：
Ａ_ex＜Ａ_1st（II）
の関係を満たすことが好ましい。

第１燃焼室内のガス発生剤のみが燃焼した場合、第１燃焼室が有する連通孔の全開口面積（Ａ_1st）よりも、ガス排出経路に設けられたガスの流出圧力を制御する開口部の全開口面積（Ａ_ex）の方を小さくすることにより、加圧媒質と燃焼ガスの流出量（流出圧力、流出速度）をガス排出経路に設けられた開口部で制御することができる。従って、第１燃焼室内のガス発生剤のみを燃焼させた後、約１００ミリ秒後に第２燃焼室内のガス発生剤を燃焼させるときには、式（Ｉ）と共に式（II）を満たすことが望ましい。

請求項４の発明は、請求項１〜３いずれかに記載のハイブリッドインフレータにおいて、Ａ_1st、Ａ_2nd-1、Ａ_2nd-2及びＡ_exが、下記式（III）〜（Ｖ）で示される関係を満たしていることが好ましい。

Ａ_ex＜Ａ_1st＋Ａ_2nd-1＋Ａ_2nd-2（III）
Ａ_1st＞Ａ_ex×〔Ｓ₁／（Ｓ₁＋Ｓ₂）〕（IV）
Ａ_2nd-1＋Ａ_2nd-2＞Ａ_ex×〔Ｓ₂／（Ｓ₁＋Ｓ₂）〕（Ｖ）
〔式中、Ｓ₁は先に燃焼する第１ガス発生剤の全表面積、Ｓ₂は遅れて燃焼する第２ガス発生剤の全表面積を示す。〕
第１及び第２ガス発生剤を同時に燃焼させるとき、式（III）の関係を満たすと、加圧媒質と、第１及び第２燃焼室から発生した燃焼ガスを合わせたガスの流出量（流出圧力、流出速度）等をガス排出経路の開口部（Ａ_ex）のみで制御することができる。なお、このとき、遮蔽部材は破壊されており、第２燃焼室の連通孔は全て開口されている。

第１及び第２燃焼室内の第１及び第２ガス発生剤は、それぞれ独立に燃焼することから、それぞれの連通孔の開口面積Ａ_1st、Ａ_2nd-1及びＡ_2nd-2は、第１及び第２ガス発生剤の全表面積（Ｓ₁及びＳ₂）との関連から（表面積が大きい方が単位時間当たりのガス発生量が大きい）、式（IV）及び式（Ｖ）を満たすことが望ましい。

請求項５の発明は、請求項１〜４いずれかに記載のハイブリッドインフレータにおいて、前記開口部がインフレータハウジング中央部に設けられた仕切り部材に形成されていることが好ましい。

請求項６の発明は、他の課題の解決手段として、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１〜７のいずれかに記載のハイブリッド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。

本発明のハイブリッドインフレータのハウジング内部に配置される燃焼室は特に限定されるものはなく、以下にその一形態を示す。本発明のハイブリッドインフレータにおいて、２つの燃焼室に収容するガス発生剤は、インフレータハウジング内に充填する加圧媒質の組成との関連で決定することができる。

加圧媒質は、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）からなる。このうちアルゴンは加圧媒質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媒質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。また、さらに加圧媒質として、ヘリウムのみを用いることも出来る。加圧媒質の充填圧力は、好ましくは１０，０００〜７０，０００ｋＰａ、より好ましくは３０，０００〜６０，０００ｋＰａである。

ガス発生剤は、例えば、燃料及び酸化剤又は燃料、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、加圧媒質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、インフレータから排出されるミストの量を大幅に低減できる。

燃料としては、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以上が好ましい。また燃料として、テトラゾール及びテトラゾール誘導体等から選ばれる１又は２以上のものも用いることができる。

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。酸化剤の配合量は、燃料１００重量部に対して、好ましくは１０〜８０重量部、より好ましくは２０〜５０重量部である。

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。スラグ形成剤の配合量は、燃料１００重量部に対して、好ましくは０〜５０重量部、より好ましくは１〜１０重量部である。

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。結合剤の配合量は、燃料１００重量部に対して、好ましくは０〜３０重量部、より好ましくは３〜１０重量部である。

上記した組成の加圧媒質とガス発生剤を使用した場合、加圧媒質の量（Ａモル）とガス発生剤の燃焼により発生するガス量（Ｂモル）とのモル比（Ａ／Ｂ）が、好ましくは８／２〜１／９、より好ましくは８／２〜３／７になるように調整することが望ましい。

このようにハイブリッドインフレータ内に充填された加圧媒質の量と、ガス発生剤の燃焼により発生するガス量とのモル比を調整することにより、加圧媒質の充填量を減少させることができる。よって、ハウジングの容積を減少させた（即ち、ハウジングの長さ及び／又は幅（直径）を減少させた）場合でも、加圧媒質の充填圧力（＝ハウジングの内圧）を高めることなく、容積を減少させる前と同圧に維持することができる。あるいは加圧媒質の充填量（充填圧力）を減少させることで、加圧媒質を収容する容器の肉厚を薄くすることが出来るため、重量の低減が可能となる。なお、本発明のハイブリッドインフレータにおいては、加圧媒質の重量（Ｘ）とガス発生剤の重量（Ｙ）との重量比（Ｘ／Ｙ）は、好ましくは０．１〜７であり、より好ましくは０．５〜５である。

また上記したハイブリッドインフレータは、ガス発生剤の燃焼時における、次式：ｒｂ＝αＰⁿ（式中、ｒｂ：燃焼速度、α：係数、Ｐ：圧力、ｎ：圧力指数を示す）で規定される圧力指数が０．８未満のものにすることが望ましい。この圧力指数（ｎ）は、より好ましくは０．１〜０．８、更に好ましくは０．１〜０．７にする。

このように圧力指数（ｎ）を０．８未満にした場合、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、ハウジング内圧の上昇が小さい。このため、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、ハウジング内圧の上昇が小さい（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、ガス発生剤の燃え残りが生じることがない。

本発明において、「燃焼室」は、ガス発生剤の燃焼により高温の燃焼ガスを発生させ、前記高温の燃焼ガスをインフレータハウジング内に流出させるガス発生機能を有するものを意味する。また、ハイブリッドインフレータは、インフレータハウジング内に前記燃焼室を含むものであり、「インフレータ」は前記燃焼室から流出した高温の燃焼ガスの作用によって、インフレータハウジング内に存在する加圧媒質を外部に流出させ、エアバッグを膨張させる機能を有するものを意味し、「ハイブリッド」は、ガス発生剤の燃焼による高温燃焼ガスと加圧媒質の両方を組み合わせて利用することを意味する。

本発明のハイブリッドインフレータによれば、２つの燃焼室の内、エアバッグの膨張手段として一方の燃焼室内のガス発生剤のみを燃焼させ、自動車両解体時における作業安全性の確保のため、他方の燃焼室内のガス発生剤を最初のガス発生剤の燃焼開始から約１００ミリ秒遅れて燃焼させるときの燃焼性が改善される。特に本発明では、連通孔の一部を遮蔽手段により遮蔽するだけで燃焼性を改善することができるため、簡単な手段により大きな効果が得られる点で優れており、既存のハイブリッドインフレータの燃焼性を改善する手段としても適用できる。

以下、本発明の実施形態を示した図面により、本発明を詳しく説明する。図１はハイブリッドインフレータ１００の一実施形態の長さ方向への断面図、図２は仕切り部材１０２の断面図。図３は仕切り部材１０２のその他の実施例の断面図である。

インフレータハウジング１０１は筒状の耐圧性容器からなり、内部空間（加圧媒質充填空間）が仕切り部材１０２によって、２つの空間１０３、１０４に仕切られている。図１の実施例においては、詳しくは、ハウジング１０１は２つの円筒部材１０１ａ、１０１ｂからなり、各々の一端部を仕切り部材１０２に当接している。当接部は溶接、カシメなどで固定されている。あるいはハウジングを１つの円筒とし、仕切り部材１０２を円筒内の所定の位置に配置し、ハウジング１０１の外部から内部に向かってカシメや溶接などを行い、ハウジング１０１と仕切り部材１０２を固定することも可能である。ハウジング１０１内部に形成される各々の空間１０３，１０４（１０３を第１空間、１０４を第２空間とする）には加圧媒質が充填され、高圧に保持されている。図１における２つの空間１０３，１０４は互いにその容積が異なるように仕切り部材１０２はハウジング１０１の軸方向中心部から偏在させて配置させているが、２つの空間１０３,１０４が同一容器になるように、仕切り部材を軸方向中央部に配置しても良い。

第１空間１０３には、第１燃焼室ハウジング１１０により内部に第１ガス発生剤１１１を収容する第１燃焼室１１２が形成されている。第１燃焼室ハウジング１１０は一端１１３が閉塞し、反対端部１１４が開口し、その周壁部には複数の第１開口１１５が形成されており、第１開口１１５を介して加圧媒質が第１燃焼室１１２内部と連通している。またハイブリッドインフレータハウジング１０１の第１燃焼室１１２側端部の開口には、第１ボス１０６が取り付けられている。第１ボス１０６には、第１ガス発生剤１１１を着火・燃焼させる第1点火器１３３が取り付けられている。第1点火器１３３は第１ボス１０６に形成された開口部１１６に取り付けられており、その開口部は第1点火器１３３側の端部において第１破裂板１１７にて閉塞されている。第１破裂板１１７は第１ボス１０６の開口部１１６の第１燃焼室側１１２端部において、抵抗溶接などで固定されている。

一方第２空間１０４には、第２燃焼室ハウジング１１８によりその内部に第２ガス発生剤１１９を収容する第２燃焼室１２０が形成されている。第２燃焼室ハウジング１１８も第1燃焼室ハウジング１１０と同様に一端が閉塞し、反対端部が開口し、その周壁部には複数の第２開口１２１が形成されており、またハイブリッドインフレータハウジング１０１の第２燃焼室１２０側端部の開口には、第２ボス１２２が取り付けられている。第２ボス１２２には、第２ガス発生剤１１９を着火・燃焼させる第２点火器１２３が取り付けられている。第２点火器１２３は第２ボス１２２に形成された開口部１２４に取り付けられており、その開口部は第２点火器１２３の端部において第２破裂板１２５にて閉塞されている。第２破裂板１２５も第２ボス１２２の開口部１２４の第２燃焼室側１２０端部において、抵抗溶接などで固定されている。

第２燃焼室ハウジング１１８の周壁部に形成された複数の第２開口１２１は、その開口１２１の一部１２１ａがアルミニウムのシールテープで内側から閉塞されており、残りの開口１２１ｂは閉塞されない状態となっている。このためハウジング内部の加圧媒質は、閉塞されない第２開口１２１ｂによって第２燃焼室ハウジング１１８の内部と連通している。これらの開口１２１ａ、１２１ｂの内、遮蔽された連通孔１２１ａの総面積Ａ_2nd-2と遮蔽されずに開口している連通孔１２１ｂの総面積Ａ_2nd-1との合計面積Ａ_2ndに対して、遮蔽されずに開口している連通孔１２１ｂの総面積Ａ_2nd-1の占める割合が５０％以下であることが好ましい。

第１燃焼室ハウジング１１０は、一端側１１３は閉塞され、反対端部１１４の内周面を第１ボス１０６の中央部に形成された凸部１２９の周壁面に対して嵌合した状態で、溶接、カシメ等の方法により固定されている。また第２燃焼室ハウジング１１８も同様に反対端部（開口部）側の内周面を第２ボス１２２の凸部１３０の外周面に嵌合させ、溶接、カシメ等の方法で固定されている。

仕切り部材１０２は２つの空間１０３、１０４を連通する連通孔１０５が複数形成されており、この連通孔１０５は両室１０３、１０４間のガスの移動を妨げるものではく、瞬時に両室間をガスが移動できるような開口面積を有する。よって、この連通孔１０５は仕切り部材１０２に複数均等間隔で設けられるのが好ましい。加圧媒質は、インフレータハウジング１０２の一端側に接続されたボス１０６に形成された細孔１０７から充填し、前記細孔１０７は加圧媒質の充填後にシールピン１０８により閉塞する。連通孔１０５が存在するため、片方の空間（例えば第１空間１０３）のみに加圧媒質を充填すれば、連通孔１０５を経由して反対側の空間（例えば第２空間１０４）にも加圧媒質が充填される。あるいは加圧媒質充填用の細孔１０７を仕切り板１０２の周壁部１０９に設け、連通孔１０５の１つに貫通するようにして設けることでも同様の効果を得ることが出来る。また仕切り板１０２の第１空間１０３側には凹部１２６が形成され、さらにハウジング１０１外部とを連通するガス排出口１２７が配設されている。凹部１２６の開口部１３１の第１空間１０３側端部には、主破裂板１２８が抵抗溶接などで取り付けられている。ハウジング１０１内部の加圧媒質は第１破裂板１１７、第２破裂板１２５および主破裂板１２８によりハウジング１０１内部に気密に封入されている。

図１においては、各ガス発生剤１１１、１１９はそれぞれの点火器１１５、１２３によって直接点火される構造となっているが、ガス発生剤の着火性が低い場合は、従来の伝火薬を使用することが出来る。従来の伝火薬としてはボロン硝石が使用できるが、従来の伝火薬のほかにも、例えば着火性のよいガス発生剤（上記燃料、酸化剤に上げたもの、例えばニトログアニジンと硝酸ストロンチウムからなるガス発生剤で、バインダを含んでいても良い）を伝火薬として使用することも可能である。

第１ガス発生剤１１１の燃焼によって発生した燃焼ガス中の固形残渣を捕集するために、第１燃焼ハウジング１１０中に、金網等からなるスクリーンを配置することもできる（図１にはスクリーンは図示せず）。スクリーンは第１開口１１５を覆うように第１燃焼室ハウジング１１０周壁部内面に、あるいは外周面に配置することが出来る。

また第２ガス発生剤１１９の燃焼によって発生した燃焼ガス中の固形残渣を捕集するために、第２燃焼室ハウジング１１８中に金網等からなるスクリーンを配置することもできる（図１にはスクリーンは図示せず）。この場合、スクリーンは第２燃焼ハウジング１１８の周壁部外周面に配置することが出来る。あるいは仕切り板１０２に形成された連通孔１０５を覆うように仕切り板１０２の第２空間側１０４に重ねて配置することが出来る。

さらに仕切り部材１０２の中央に形成された凹部１２６の空間にもスクリーンを配置することが可能であり、第１、第２燃焼室ハウジング１１０、１１８に配置されたスクリーンと併用したり、あるいは単独で凹部１２６だけ配置することも可能である。

図１では仕切り部材１０２に形成される凹部１２６はその開口部１３１の面積と、ガス排出口１２７の総開口面積を比較すると、開口部１３１の面積の方が小さい。この開口部１３１の面積をA_exとする。よってハウジング１０１中の加圧媒質や、燃焼ガスの排出量は、この開口部１３１の面積A_exによって調整される。

第２ガス燃焼室ハウジング１１８に形成された複数の第２開口１２１の一部１２１ａは、遮蔽手段としてのアルミニウム製のシールテープ１３２で内側から閉塞されている。なお、遮蔽手段は、本発明の課題が解決できるものであれば、その材質、形状等は限定されない。

遮蔽されずに開口している第２開口１２１ｂの総面積Ａ_2nd-1と、図１で示す開口部１３１の面積Ａ_exとは、次式（Ｉ）：Ａ_ex＞Ａ_2nd-1 （Ｉ）で満たす関係を有している。

更に複数の第２連通孔１２１の内、遮蔽された連通孔１２１ａの総面積Ａ_2nd-2と遮蔽されずに開口している連通孔１２１ｂの総面積Ａ_2nd-1との合計面積Ａ_2ndに対して、遮蔽されずに開口している連通孔１２１ｂの総面積Ａ_2nd-1の占める割合は、好ましくは５０％以下、より好ましくは４０％以下である。

このようにして第２連通孔１２１の一部を閉塞することにより、エアバッグの膨張手段として、第１燃焼室１１２の第１ガス発生剤１１１のみを燃焼させたとき、自動車両解体時における作業安全性を確保するため、約１００ミリ秒後に第２燃焼室１２０の第２ガス発生剤１１９を燃焼させるときの燃焼性を改善できる。

なお、式（Ｉ）を満たしているとき、第１燃焼室ハウジング１１０の複数の第１開口１１５の総面積Ａ_1stと、Ａ_exとは、次式（II）：Ａ_ex＜Ａ_1st （II）の関係を満たしていることが望ましい。

第２ガス発生剤１１９の量は、第１ガス発生剤１１１と同量又は第１ガス発生剤１１１の量よりも多くしたり少なくしたりすることができ、形状、寸法、組成及び組成比は同一でも異なっていてもよい。また、第１燃焼室１１２と第２燃焼室１２０の容積は同一でも異なっていてもよい。

上記のとおり、第１燃焼室１１２および第２燃焼室１２０がそれぞれ第１開口１１５、第２開口１２１ｂによってハウジング１０１内部と連通しているため、各燃焼室１１２、１２０は、いずれも高圧、即ちインフレータハウジング１０１内部空間と同一の圧力状態である。

また第１空間１０３と第２空間１０４との間に仕切り部材１０２が存在し、両空間を連通孔１０５によって連通する構造であるため、例えば第１燃焼室１１２の作動（着火）の影響が第２燃焼室１２０へ及びにくくなる。このため第１ガス発生剤１１１の着火が起因して第２ガス発生剤１１９が伝火・着火するといったことを防止することが出来る。

仕切り部材１０２にはハウジング１０１内の加圧媒質、および燃焼ガスを排出するガス排出口１２７が周方向に均等間隔で複数形成されている。このガス排出口１２７は同じ仕切り部材１０２の中央部に形成された凹部１２６と連通している。図1では凹部１２６の開口部１３１の面積は、ガス排出口１２７の総開口面積より小さく形成している（この場合開口部１３１が面積Ａ_exとなる）が、ガス排出口１２７の総開口面積の方を小さく形成しても良い（この場合はガス排出口１２７の総開口面積が面積Ａ_exとなる）。

上記したＡ_1st、Ａ_2nd-1、Ａ_2nd-2及びＡ_exは、下記式（III）〜（Ｖ）で示される関係を満たしていることが望ましい。

Ａ_ex＜Ａ_1st＋Ａ_2nd-1＋Ａ_2nd-2（III）
Ａ_1st＞Ａ_ex×〔Ｓ₁／（Ｓ₁＋Ｓ₂）〕（IV）
Ａ_2nd-1＋Ａ_2nd-2＞Ａ_ex×〔Ｓ₂／（Ｓ₁＋Ｓ₂）〕（Ｖ）
（式中、Ｓ₁は先に燃焼する第１ガス発生剤１１１の全表面積、Ｓ₂は遅れて燃焼する第２ガス発生剤１１９の全表面積を示す。）
ハイブリッドインフレータ１００において、上記した各構成要素は、いずれも中心軸（図１中の一点鎖線）に対して、幅方向に対称となるように配置されていることが望ましいが、すくなくとも一部構成要素が前記の中心軸に対して偏心して配置されていてもよい。

また仕切り部材１０２については、図２にその断面図を示す。図２に記載の仕切り部材は図１の仕切り部材を第１燃焼室側から見たときのもので、さらに図１のシールピン１０８が第１ボス１０６についているのに対して、図２では仕切り部材の連通孔１０５の１つに連通する細孔１０７に取り付いている点で異なる。

図２の仕切り部材１０２では中央部に凹部１２６が形成され、それに連通するようにガス排出口１２７が半径方向外側に均等間隔で形成されている。したがってハウジング１０１内部の加圧媒質、または燃焼ガスは凹部１２６からガス排出口１２７へと均等に外部に排出される。またガス排出口１２７の形成部の間には、ハウジング１０１内部の第１空間１０３と第２空間１０４を連通する連通孔１０５が形成されている。この連通孔１０５の内の１つには、ハウジング１０１内部に加圧媒質を充填する細孔１０７が形成され、シールピン１０８で閉塞されている。これにより、第１空間、および第２空間ぞれぞれに加圧媒質を充填しなくても、この細孔１０７から充填するだけで、連通孔１０５を通じて両空間に加圧媒質が充填されるため、インフレータの組み立て（加圧媒質充填）が容易になる。図２では、ガス排出口１２７および連通孔１０５は各４つずつであるが、ガス排出口１２７を形成する上で問題にならなければ数や径は問わない。ただし、両室１０３、１０４をガスが瞬時に移動できる程度に大きい開口面積であることが好ましい。

また図３は仕切り部材１０２のさらに別の実施例（第１燃焼室側から見たときの断面図）を表す。図３では、仕切り部材１０２の向かって右半分にガス排出口１２７が形成され、左側には１つの連通孔１０５が形成されたものである。特に本発明のインフレータを車両の助手席側のエアバッグ装置に組み合わせるときに、インフレータ自体の取り付けは、助手席のダッシュボードに組み込まれるため、横に長く配置する方が好ましい。その際にインフレータの周壁部は乗員側（エアバッグが存在する側）に向く部分と、その反対を向く部分が存在することになる。乗員側（エアバッグ側）に向く部分にガス排出口１２７を設けることでバッグへのガスの流入が円滑に行われる。なお図３の実施例においても、ガス排出口１２７の数や配置角度は問わない。また連通孔１０５の数や形も問わないが、両空間１０３、１０４間のガスの移動を妨げるものではく、加圧媒質が瞬時に両空間を移動できるような広い開口面積を有する。

また本発明のハイブリッドインフレータは図１に限らず、例えばインフレータハウジング１０１の周壁部にガス排出口（主破裂板にて閉塞）を形成したり、図１の仕切り部材１０２を使用せず、ハウジング１０１の一端側に２つの燃焼室を設け、反対端部にガス排出口（主破裂板で閉塞）を設ける構造でもよい。

本発明のエアバッグシステムは、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、モジュールケース内にハイブリッドインフレータ１００とエアバッグが収容されたモジュールとを備えたものである。ハイブリッドインフレータ１００は、第1点火器１３３と第２点火器１２３側において作動信号出力手段（衝撃センサ及びコントロールユニット）に接続し、エアバッグを取り付けたモジュールケース内に、固定手段を用いて接続固定する。そして、かかる構成のエアバッグシステムにおいて、作動信号出力手段における作動信号出力条件を適宜設定することにより、衝撃の程度に応じてガス発生量を調整し、エアバッグの膨張速度を調整することができる。

次に、図１、図２を参照しながら、ハイブリッドインフレータ１００の動作を説明する。

インフレータハウジング１０１内に高圧充填された加圧媒質は、ハイブリッドインフレータ１００の作動前において、それぞれ第１開口１１５、及び遮蔽されていない第２開口１２１ｂで連通された第１燃焼室１１２及び第２燃焼室１２０に流入し、それらを高圧でかつ等圧に保持している。

車両の衝突時、作動信号出力手段により、第1点火器１３３が作動点火し、第１破裂板１１７を破って第１燃焼室１１２内に存在する第１ガス発生剤１１１を着火させる。
このとき、第１燃焼室１２０内は加圧媒質が流入して高圧に保持されているので、第１ガス発生剤１１１の燃焼は安定している。なお、ハウジング１０１内部は複数の連通孔１０５が形成された仕切り部材１０２が存在するため、第１ガス発生剤１１１の燃焼により、第２ガス発生剤１１９が着火燃焼することはない。

その後、この高温燃焼ガスが第１開口１１５から流入してインフレータハウジング１０１内の圧力を高めるため、それにより主破裂板１２８が破裂し、開口部１３１を経てガス排出口１２７へと至る。このようにして加圧媒質、並びに第１ガス発生剤１１１から発生した燃焼ガスはガス排出口１２７を経由してエアバッグモジュールに取り付けられたエアバッグを膨張させる。

第1点火器１３３の作動と同時に又は僅かに遅れて（約１０〜４０ミリ秒）、作動信号出力手段により第２点火器１２３が作動点火し、第２破裂板１２５を破って第２燃焼室１２０内の第２ガス発生剤１１９を着火燃焼させ、所定量（第２ガス発生剤１１９の充填量に応じた量）の高温燃焼ガスを発生させる。このとき主破裂板１２８が破裂して僅かな時間しか経過していないため、第２燃焼室１２０内は加圧媒質が存在して高圧に保持されているので第２ガス発生剤１１９の燃焼は安定している。

第1点火器１３３の作動と同時に、又は僅かに遅れて第２点火器１２３を作動させる際には、第２燃焼室１２０内の圧力上昇が早く生じ、圧力自体も高くなるため、第２開口部１２１の一部１２１ａを閉塞するシールテープ１３２は、第２ガス発生剤１１９の燃焼による第２燃焼室１２０内の圧力の上昇に伴い破裂する。

また、式（III）〜（Ｖ）を満たしているとき、第１ガス発生剤１１１と第２ガス発生剤１１９が同時か、又は僅かに遅れて第２ガス発生剤１１９が燃焼する場合、インフレータハウジング１０１からの加圧媒質及び燃焼ガスの流出速度は、図１では仕切り部材１０２に形成された開口部１３１のみにより制御され、流出速度の制御は容易である。

第１ガス発生剤１１１と同時に或いは僅かにおくれて第２ガス発生剤１３４が燃焼したときに生じる高温燃焼ガスは、このように第２開口部１２１（１２１ａおよび１２１ｂ）からインフレータハウジングの第２空間１０４内に流入するが、連通孔１０５が存在するために第１空間１０３にも拡散される。そしてハウジング１０１内部の圧力を高め、押圧された残部の加圧媒質は、破裂した主破裂板１２８を経て部凹部１２６、ガス排出口１２７から噴射され、更にエアバッグを膨張させる。

このように上記したハイブリッドインフレータ１００は、２段階で燃焼ガスを発生させる場合には、第１ガス発生剤１１１の着火により、車両の衝突時におけるエアバッグ膨張動作の立ち遅れを防止し、かつ初期のエアバッグ展開を緩やかにするとともに、第２ガス発生剤１１９の燃焼により、インフレータハウジング１０１内の加圧媒質を完全に排出して、安全上十分な程度にまでエアバッグを瞬時に膨張させることができる。

また、２つの燃焼室を有しているので、第１燃焼室１１２のみから燃焼ガスを発生させたり、第１及び第２燃焼室１１２、１２０から同時に燃焼ガスを発生させたり、第１燃焼室１１２と第２燃焼室１２０における燃焼ガス発生開始時間を所望間隔に適宜調整するような実施形態にも対応することができる。

エアバッグの膨張手段として、第１ガス発生剤１１２のみを燃焼させたとき、自動車両解体時の作業安全性を確保するため、約１００ミリ秒後に第２点火器１２３を作動させて、第２ガス発生剤１１９を燃焼させる。

このとき、第２開口部１２１は一部が閉塞１２１ａされて、式（Ｉ）の関係を満たしてるため、第２ガス発生剤１３４が燃焼したとき、第２燃焼室１２０内が大気圧程度の低圧であっても、燃焼ガスは第２開口部１２１の開口している部分１２１ｂからしか流出されず、（即ち、Ａ_2nd-1が第２燃焼室１２０からのガス流出量を制御している。）第２燃焼室１２０内に圧力がこもりやすくなる。このため、第２燃焼室１２０内の圧力は上昇し、この圧力上昇により、第２ガス発生剤１１９の燃焼速度が向上され、ＣＯやＮＯｘの生成が抑制される。

なお、加圧媒質が存在しているとき（即ち、第１ガス発生剤１１１及び第２ガス発生剤１１９が同時に燃焼するとき、又は僅かに遅れて第２ガス発生剤１１９が燃焼するとき）に比べて、第２燃焼室１２０内は低圧であるため、第２ガス発生剤１１９の燃焼速度も緩やかであるから、第２燃焼室１２０内の圧力上昇も緩やかとなるため、第２開口部１２１の一部１２１ａを塞ぐシールテープ１３２は破壊されることはない。

従って、第１ガス発生剤１１１のみを燃焼させるときには、式（II）を満たすことで、図１の仕切り部材１０２に形成された凹部１２６の開口１２７により、加圧媒質と燃焼ガスの流出速度（流出量、流出圧力）が調整され、更に第１ガス発生剤の燃焼速度が調整される。その後、インフレータハウジング内が大気圧程度に減圧した状態（すなわち第1点火器１３３の作動から100msec以上経過した後）で第２ガス発生剤１１９が燃焼するときには、式（Ｉ）を満たすことによって、第２ガス発生剤１１９の燃焼速度が制御される。

以下に、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。

実施例１
図１で示すハイブリッドインフレータを作製した。各要素の詳細は、次のとおりである。

ガス発生剤の組成：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Ｎａ／酸性白土＝３４：５０：９：７（質量比）
ガス発生剤の量：第１ガス発生剤及び第２ガス発生剤として、上記ガス発生剤を各２０ｇ使用（合計４０ｇで発生ガス量１モルに相当；圧力指数０．６）
ガス発生剤の形状：外径５ｍｍ、内径１．２ｍｍ、長さ５ｍｍの単孔円柱状（貫通孔）
第１ガス発生剤の表面積（Ｓ₁）：１３，７００ｍｍ²
第２ガス発生剤の表面積（Ｓ₂）：１３，７００ｍｍ²
加圧媒質：アルゴン：ヘリウム＝９６：４（モル比）の混合ガスを２．６モル（１００ｇ）
加圧媒質の充填圧力：３２，０００ｋＰａ
Ａ_1st（第１開口部の総面積）：１２０ｍｍ²
Ａ_2nd-1（遮蔽されずに開口した第２開口部の総面積）：１７．０ｍｍ²
Ａ_2nd-2（遮蔽された第２開口部の総面積）：３３．９ｍｍ²
Ａ_ex（仕切り部材凹部の開口部面積）：５０．２ｍｍ²
第２開口部の総面積（Ａ_2nd-1＋Ａ_2nd-2）に占めるＡ_2nd-1の割合（％）＝３３．４％
Ａ_ex（50.2ｍｍ²）＞Ａ_2nd-1（17.0ｍｍ²）（Ｉ）
Ａ_ex（50.2ｍｍ²）＜Ａ_1st（120ｍｍ²）（II）
Ａ_ex（50.2ｍｍ²）＜Ａ_1st＋Ａ_2nd-1＋Ａ_2nd-2（33.9ｍｍ²）（III）
Ａ_1st（120ｍｍ²）＞Ａ_ex（50.2ｍｍ²）×〔Ｓ₁（13700ｍｍ²）／（Ｓ₁（13700ｍｍ²）＋Ｓ₂（13700ｍｍ²））〕（IV）
Ａ_2nd-1（17.0ｍｍ²）＋Ａ_2nd-2（33.9ｍｍ²）＞Ａ_ex（50.2ｍｍ²）×〔Ｓ₂13700ｍｍ²〕／（Ｓ₁（13700ｍｍ²）＋Ｓ₂（13700ｍｍ²））〕（Ｖ）
図１に示すハイブリッドインフレータ１００を用い、第1点火器１３３を作動させ、第１燃焼室１１２内の第１ガス発生剤１１１を着火燃焼させた後、１００ミリ秒後に第２点火器１２３を作動させ、第２燃焼室１２０内の第２ガス発生剤１１９を着火燃焼させた。このときの第２燃焼室１２０内の圧力は、約１５ＭＰａ（計算値）であった。

比較例として、第２開口部１２１を全くシールテープで被覆しないハイブリッドインフレータ１００について、同様の燃焼試験を行った。その結果、このときの第２燃焼室１２０内の圧力は、約３．５ＭＰａであった。

ハイブリッドインフレータの縦断面図。仕切り部材の側面図。仕切り部材の他の実施例の側面図

符号の説明

１００ハイブリッドインフレータ
１０１インフレータハウジング
１０２仕切り部材
１１５第１開口
１２１ａ第２開口（閉塞されている開口）
１２１ｂ第２開口（閉塞されていない開口）
１２６凹部

Claims

インフレータハウジングと、インフレータハウジング内に収容された第１燃焼室および第２燃焼室と、各燃焼室に接続された第１点火手段および第２点火手段と、ガスを排出するガス排出口を有する、エアバッグ膨張用のハイブリッドインフレータであって、
インフレータハウジング内の加圧媒質充填空間に加圧媒質が充填され、
加圧媒質を含むガスをエアバッグ内に噴出するためのガス排出経路を有し、前記ガス排出経路にガスの流出圧力を制御する開口部が設けられており、
第１燃焼室および第２燃焼室は、複数の連通孔を有する燃焼室ハウジングにより外殻が形成され、その内部にそれぞれ第１ガス発生剤及び第２ガス発生剤が収容されており、複数の連通孔により２つの燃焼室のそれぞれと、インフレータハウジングの加圧媒質充填空間とが連通されており、
２つの燃焼室の内、遅れてガス発生剤を燃焼させる第２燃焼室が有する複数の連通孔の一部が遮蔽手段で閉塞されており、
遮蔽されずに開口している連通孔の総面積Ａ_2nd-1と、前記ガス排出経路に設けられたガスの流出圧力を制御する開口部の総面積Ａ_exとが、次式（Ｉ）：
Ａ_ex＞Ａ_2nd-1 （Ｉ）
の関係を満たすものである、遅れて燃焼するガス発生剤の燃焼性が改善されたハイブリッドインフレータ。
第２燃焼室が有する複数の連通孔の内、遮蔽された連通孔の総面積Ａ_2nd-2と遮蔽されずに開口している連通孔の総面積Ａ_2nd-1との合計面積Ａ_2ndに対して、遮蔽されずに開口している連通孔の総面積Ａ_2nd-1の占める割合が５０％以下である、請求項１記載の遅れて燃焼するガス発生剤の燃焼性が改善されたハイブリッドインフレータ。
第１燃焼室が有する複数の連通孔の総面積Ａ_1stと、Ａ_exとが、次式（II）：
Ａ_ex＜Ａ_1st （II）
の関係を満たす、請求項１又は２記載の遅れて燃焼するガス発生剤の燃焼性が改善されたハイブリッドインフレータ。
Ａ_1st、Ａ_2nd-1、Ａ_2nd-2及びＡ_exが、下記式（III）〜（Ｖ）で示される関係を満たしている請求項１〜３のいずれかに記載の遅れて燃焼するガス発生剤の燃焼性が改善されたハイブリッドインフレータ。
Ａ_ex＜Ａ_1st＋Ａ_2nd-1＋Ａ_2nd-2（III）
Ａ_1st＞Ａ_ex×〔Ｓ₁／（Ｓ₁＋Ｓ₂）〕（IV）
Ａ_2nd-1＋Ａ_2nd-2＞Ａ_ex×〔Ｓ₂／（Ｓ₁＋Ｓ₂）〕（Ｖ）
（式中、Ｓ₁は先に燃焼する第１ガス発生剤の全表面積、Ｓ₂は遅れて燃焼する第２ガス発生剤の全表面積を示す。）
前記ガス排出経路のガスの流出圧力を制御する開口部が、インフレータハウジング中央部に設けられた仕切り部材に形成されている、請求項１〜４のいずれかに記載の遅れて燃焼するガス発生剤の燃焼性が改善されたハイブリッドインフレータ。
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１〜５のいずれかに記載のハイブリッド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。