JPH0853046A - 膨張装置の膨張用機器およびその自己点火作動方法 - Google Patents

膨張装置の膨張用機器およびその自己点火作動方法

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JPH0853046A
JPH0853046A JP7134106A JP13410695A JPH0853046A JP H0853046 A JPH0853046 A JP H0853046A JP 7134106 A JP7134106 A JP 7134106A JP 13410695 A JP13410695 A JP 13410695A JP H0853046 A JPH0853046 A JP H0853046A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 膨張式乗員拘束体のような膨張装置を膨張さ
せる機器およびその方法を提供する。 【構成】 本発明の膨張装置を膨張させる機器は、 ａ）燃焼酸化剤を含まない少なくとも１種の流体燃料を
貯蔵する流体燃料貯蔵要素、ｂ）前記流体燃料貯蔵要素
の開放時に流体燃料貯蔵要素と流体連絡される第一チャ
ンバー、ｃ）加圧貯蔵ガスのサプライを含む第二チャン
バー、およびｄ）流体燃料および酸化剤の燃焼を開始す
る開始手段、を含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は一般に膨張式乗員拘束体（一般
に、エアバッグとして知られている）のような膨張装置
を膨張させるために使用されるガスジェネレーターおよ
び膨張式拘束システムに関する。より詳細には、本発明
はこのようなガスジェネレーターの自己点火に関する。
【０００２】乗物が突然の減速、例えば、衝突に遭遇し
たときに、ガスでインフレート／膨張するクッションま
たはバッグ、例えば、エアバッグを使用して乗物の乗員
を保護することがよく知られている。このようなシステ
ムにおいて、クッションは、必要とする空間を最小とな
るように、未膨張の、畳まれた状態で通常には収納され
ている。膨張式拘束システムの作動時に、エアバッグ
は、「ガスジェネレーター」または「インフレーター」
と一般に呼ばれる装置により生じたガスで、約数ミリ秒
以内に一般に膨張される。
【０００３】膨張式拘束システムにおける使用のための
エアバッグを膨張させるための多くのタイプのインフレ
ーター装置は当該技術分野において開示されてきた。イ
ンフレーター装置のうちの１つのタイプはエアバッグを
膨張させるために選択的に放出される一定量の貯蔵圧縮
ガスを利用することが必要である。適切な速度で通常の
エアバッグを適切に膨張させるためには、このようなタ
イプの装置は、一般に、比較的に高い圧力で比較的に大
きな体積の貯蔵が必要である。高圧の結果として、ガス
貯蔵チャンバーの壁は、通常、強度を持たせるために比
較的に厚い。大きな体積および厚い壁の組み合わせによ
り、インフレーターの設計は比較的に重く、且つ、嵩張
ったものとなる。
【０００４】別のタイプのインフレーター装置は燃焼性
のガス発生材料をガス源とするものであり、このガス発
生材料は、例えば、花火技術型であり、一般に点火剤を
有する点火手段により点火され、そして、それは点火時
にエアバッグを膨張させるために充分な量のガスを発生
する。通常、このようなガス発生材料は、様々な固体粒
状物のような様々な望ましくない燃焼生成物を発生しう
る。このような固体粒状物の除去、例えば、インフレー
ター内または周囲に濾過装置を備えることによる除去の
ためには、インフレーターの設計および加工が所望せず
複雑になり、そしてその関連コストが増加する。
【０００５】更に、このようなインフレーター装置のガ
ス排出温度は、通常、例えば、インフレーター性能の所
望のレベル、並びに、インフレーターに使用されるガス
発生剤の種類および量を含めた多くの相関的な要因によ
って、５００°Ｆ（２６０℃）〜１２００°Ｆ（６４９
℃）で変化しうる。結果的に、このようなインフレータ
ー装置とともに使用するエアバッグは、通常、このよう
な高温耐性材料からできているか、または高温耐性材料
により被覆されている。例えば、ナイロン布帛からでき
ているエアバッグは、このような高温への暴露となる燃
焼に対して耐性にするために、このナイロン布帛エアバ
ッグ材料はネオプレンにより被覆されているか、または
熱ガスが初期に衝突するエアバッグの位置に１種以上の
ネオプレン被覆されたナイロンパッチが貼られているよ
うに調製されることができる。評価されうるであろうよ
うに、このような特殊加工されたまたは調製されたエア
バッグでは、通常、製造コストがより高価になる。
【０００６】更に、乗物の膨張式拘束システムは、好ま
しくは、より広い範囲の条件にわたって適切に作動しう
るように設計されるが、このようなインフレーター装置
設計の性能は、周囲条件、特に温度の変化に対して特に
敏感でありうる。例えば、非常に低い温度、例えば、−
４０°Ｆ（−４０℃）での作動は、多くの噴射剤の性能
に影響を及ぼし、そして、これにより、決まった量の噴
射剤を含むインフレーターから生じるエアバッグの圧力
は、より低くなる。
【０００７】第三のタイプのインフレーター装置におい
て、エアバッグの膨張ガスは、貯蔵圧縮ガスおよびガス
発生材料、例えば、花火技術材料の燃焼の組み合わせか
ら生じる。このタイプのインフレーター装置は、一般
に、増大化ガスまたは複合インフレーターと呼ばれる。
これまでに提案されてきた複合インフレーターは特定の
欠点を有している。例えば、このような設計のインフレ
ーター装置は比較的に高い粒状物含分を有するガスを生
じる。
【０００８】様々な特定のインフレーター装置およびア
センブリーは当該技術分野において提案されてきた。米
国特許第5,263,740 号は、単一のチャンバー内に、膨張
ガスおよび一次点火剤材料の両方が収納されており、次
いでそれをその中で点火するアセンブリーを開示してい
る。
【０００９】単一のチャンバー中での膨張ガスおよび点
火剤材料の両方の収納は製造および貯蔵を困難にしう
る。例えば、初期および装置が作動待機時の経時後の両
方で、このような成分の濃度勾配は、点火を完了する前
に点火剤材料をエアバッグ中に放出する可能性を増大さ
せ、更に、エアバッグ中に放出される不完全燃焼生成物
の相対量を増加させる可能性がある。
【００１０】また、例えば、燃料および酸化剤が単一の
チャンバー内に貯蔵されているようなガス発生装置で
は、製造および貯蔵の両方の間に、特定の極端な環境下
で、自動点火( 即ち、自己点火) およびそれに纏わる結
果として起こりうる危険にさらされる可能性がある。
【００１１】更に、このような単一チャンバーアセンブ
リーから生じるガス混合物は、通常、比較的に高温であ
るから、このような設計は上記に特定した高温排出物に
纏わる欠点と同一のまたは同様の欠点を有するであろ
う。
【００１２】これらの欠点のうちの少なくとも幾つかを
避け、または最小にする努力において、燃料リーン混合
物としてこのような単一チャンバーガスジェネレーター
に燃料および酸化剤を貯蔵することが提案されてきた。
しかし、燃料リーン混合物による作動は、それ自体、種
々の作動困難性を有する。例えば、燃料リーン混合物で
作動するこのような単一チャンバーガスジェネレーター
は、性能を過度に阻害しないように完全にまたは充分に
均一に燃焼することができることを確保することが困難
であろうから、点火困難性を経験するであろう。
【００１３】更に、酸化剤および点火剤材料の混合物を
収納しているインフレーター装置に通常に伴う急速な圧
力上昇および温度上昇の結果として、このようなインフ
レーター装置の適切且つ望ましい制御および作動は困難
であり、および／または、複雑である。
【００１４】１個以上のエアバッグが乗物内の１個以上
の貯蔵コンパートメント内に貯蔵される自動車用の膨張
式拘束システムが工夫されてきた。一般に、乗物の運転
手の保護のために提供されたエアバッグ、例えば、運転
手側エアバッグは、乗物のハンドルコラム内に位置する
貯蔵コンパートメント内に取り付けられたハウジング内
に貯蔵される。他方、前方助手席の乗員の保護用のエア
バッグ、例えば、助手席側エアバッグは、通常、乗物の
計器パネル／ダッシュボード内に取り付けられたハウジ
ング内に貯蔵される。
【００１５】このようなシステムにおいて、ガスジェネ
レーターまたはインフレーターは、ガス発生プロセスの
際の大きな熱および機械応力に耐えるように作られてい
なければならない。このため、ガスジェネレーターはケ
ーシングまたは他の構造部品のためにスチールを使用し
て作られてきた。そしてこれらの構造部品は一般にスク
リューネジ、ロールクリンピングまたは溶接により連結
される。
【００１６】軽量仕様を満足するために、軽金属または
軽量材料、例えば、アルミニウムまたはアルミニウム合
金をジェネレーターハウジングおよび他の構造部品に使
用することにより、かなりの重量低下を達成することが
できる。このような材料から製造されたガスジェネレー
ターは、衝突時に、点火剤が点火され、次いで、膨張ガ
スを発生するようにガスジェネラントを点火するような
通常の用途では問題がないであろう。しかし、このよう
な、より軽量の材料の機械強度は、高温にまでオーバー
ヒートされると低下する。
【００１７】例えば、ハウジング構造体にアルミニウム
を使用したジェネレーターが高温環境、例えば、ボンフ
ァイアーにさらされたときに問題に遭遇する。この問題
は、ガスジェネレーターの花火薬剤は、一般に、６５０
°Ｆ（３４３℃）範囲の温度で自動点火するという事実
により生じる。この温度範囲では、アルミニウムのハウ
ジング構造体は劣化し、そして破壊または破裂する傾向
があり、それは、次に、破片および／または断片を様々
な方向に向かって飛び出させる。スチールは約１１００
°Ｆ（５９３℃）という非常に高い温度まで達しないと
劣化しないので、ハウジング構造体にスチールを使用す
るガスジェネレーターではこの問題は起こらない。この
ため、ガスジェネレーター中でスチールの代わりとして
アルミニウムを使用すると、アセンブリー重量を低下す
るように機能する一方、通常には、より低い内部圧力能
力を有するガスジェネレーターとなる。この、より低い
圧力能力は、ガスジェネレーターが貯蔵時、輸送時また
は乗物内への設置後のいずれかで火事に遭遇したときの
ような高温環境において危険であろう。
【００１８】更に、製造の材料に関係なく、ガスジェネ
レーターは、その中に貯蔵されたガス発生材料の充分に
激しい反応を受けたときの特定の条件下で破壊する傾向
があることが理解されるであろう。
【００１９】この問題に対する以前に開示された解決法
は、ガスジェネレーター中に自己点火装置を取り入れる
ことであった。例えば、本発明の譲受人に譲渡されてい
るAdams らの米国特許第4,561,675 号は、自己点火装置
を固体燃料ガス発生剤の点火温度より低い所定の高温に
晒したときにガスジェネレーター内で花火技術材料が機
能する自己点火装置を開示しており、その特許明細書の
全てを本明細書に取り入れる。自己点火装置の容器はハ
ット型であり、そしてそれはツバおよび装飾部を含み、
装飾部はジェネレーターハウジングと熱接触しており、
そして容器の壁部分はホイルシール部分により閉止され
たツバにより結合されている。
【００２０】運転手側設置用インフレーターに使用され
るようなインフレーターハウジング中に自己点火材料を
入れることは米国特許第5,106,119 号および第5,114,17
9 号にも開示されており、それらは、アルミニウム片の
手段により、キャニスターカバー内に形成されているリ
セス内に自己点火材料の「パケット」を入れておくハウ
ジング装置を開示している。また、米国特許第5,186,49
1 号はガスジェネレーターのリセス内に自己点火材料を
入れることを開示している。
【００２１】更に、米国特許第4,998,751 号および第5,
109,772 号は、一般にインフレーター装置に関する。そ
れらは本発明の譲受人に譲渡されており、そしてこれら
の特許明細書全体を本明細書中に取り入れる。これらの
特許は、「自己点火装置」および、このようなガスジェ
ネレーターにおいて中央に配置されたリセス内に「自己
点火粒剤を保持しまたは含む」ような「容器」を入れる
ことを開示している。このように、延びている自己点火
チューブの末端の反対側の1 つの末端において、このよ
うな延びているガスジェネレーターハウジング内の容器
内に自己点火粒剤を配置することは知られている。更
に、このような粒剤を保持するためにカップ型容器を使
用することは知られている。
【００２２】不運なことに、インフレーター内に自己点
火材料を入れることは出費の増加および信頼性の低下に
繋がる欠点を含めた特定の欠点を有するであろう。第一
に、インフレーターアセンブリーに加えられる自己点火
剤材料は、通常、注意深く調製され、取り扱われ、そし
て設置されなければならず、それにより、それに関連し
た出費が増加する。また、通常の自己点火剤材料の老化
特性、ここで、材料の温度感受性は時間とともに変化
し、そして老化した自己点火剤材料の性能が一貫しなく
なり、それによりその信頼性は低下するであろう。
【００２３】本発明の一般的な目的は、自動車の乗員の
ための膨張式拘束体のような膨張装置を膨張させるため
の向上した機器および方法を提供することである。
【００２４】本発明のより詳細な目的は上記に記載の問
題の１つ以上を克服することである。
【００２５】本発明の一般的な目的は、第一および第二
チャンバー、並びに、高温燃焼ガスを含めた燃焼生成物
を生じるように、第一チャンバー中で少なくとも１種の
流体燃料および少なくとも１種の酸化剤の燃焼を開始さ
せる開始手段を含む膨張装置の膨張用機器により、少な
くとも部分的に達成されうる。第一チャンバーは少なく
とも１個のガス出口開口部を含み、そしてこのガス出口
開口部を通常に閉止するシール手段を有する。流体燃料
および酸化剤の燃焼は第一チャンバー内の温度および圧
力を上昇させる。
【００２６】第一チャンバーのシール手段を開けるため
の開放手段も含まれており、それにより、高温燃焼ガス
の少なくとも一部分が第一チャンバーから吐き出され
る。ガス出口開口部のシール手段の開放時に、加圧貯蔵
ガスサプライを含む第二チャンバーは第一チャンバーと
流体連絡され、そして第一チャンバーから吐出された高
温燃焼ガスは加圧貯蔵ガスと混合される。
【００２７】第二チャンバーは少なくとも１個のガス出
口ポートを含み、そしてこのガス出口ポートを通常に閉
止するシール手段を有する。加圧貯蔵ガスと高温燃焼ガ
スの混合は第二チャンバー内の温度および圧力を上昇さ
せる。
【００２８】第二チャンバーのシール手段を開けるため
の開放手段も含まれており、それにより、膨張ガスの少
なくとも一部分が装置を膨張させるように第二チャンバ
ーから吐き出される。
【００２９】従来の技術では、所望されない燃焼生成
物、例えば、不完全燃焼生成物および／または粒状物質
が充分に低い濃度で、且つ、充分に低温であるエアバッ
グ膨張ガスを提供することができない。更に、膨張ガス
／点火剤材料混合物を単一のチャンバーに貯蔵すること
に纏わる安全および取扱上の懸念は従来技術の装置では
完全には満足されない。更に、従来技術の装置は、通
常、比較的に限られた種類の燃料および酸化剤でのみ作
動される。更に、このような単一のチャンバーは所望さ
れない急速な圧力上昇を起こしうる。更に、上記に記載
の悪影響を最小にするためには、このような従来技術の
装置の適切な操作は、このような燃料および酸化剤の限
定された相対量でのみ確保される。
【００３０】本発明は、酸化剤を含まない少なくとも１
種の流体燃料を貯蔵する流体燃料貯蔵要素、第一および
第二チャンバー、並びに、高温燃焼ガスを発生するため
に第一チャンバー内で前記流体燃料および少なくとも１
種の酸化剤の燃焼を開始するための開始手段を含む、膨
張装置を膨張させる機器を更に網羅する。
【００３１】第一チャンバーは少なくとも１個のガス出
口開口部を含み、そしてこのガス出口開口部を通常に閉
止しているシール手段を有する。流体燃料および酸化剤
の燃焼は第一チャンバー内の温度および圧力を上昇させ
る。
【００３２】第一チャンバーシール手段を開けるための
開放手段は含まれ、それにより、高温燃焼ガスの少なく
とも一部分が第一チャンバーから吐出される。ガス出口
開口部のシール手段の開放時に、加圧貯蔵ガスサプライ
を含む第二チャンバーは第一チャンバーと流体連絡さ
れ、膨張ガスを生じるように、第一チャンバーから吐出
された高温燃焼ガスと加圧貯蔵ガスとが混合される。
【００３３】第二チャンバーは少なくとも１個のガス出
口ポートを含み、そして通常にはガス出口ポートを閉止
しているシール手段を有する。高温燃焼ガスと加圧貯蔵
ガスとの混合は第二チャンバー内の温度および圧力を上
昇させる。
【００３４】第二チャンバーのシール手段を開けるため
の開放手段も含まれており、それにより、膨張ガスの少
なくとも一部分が装置を膨張させるように第二チャンバ
ーから吐出される。
【００３５】本発明は、更に、乗物の膨張式安全装置を
膨張させる方法をも網羅する。この方法は、高温燃焼ガ
スを含む燃焼生成物が生じるように第一のシールされた
チャンバー内で少なくとも１種の流体燃料を少なくとも
１種の酸化剤とともに燃焼させる工程を含む。第一のシ
ールされたチャンバーは、シール手段により通常には閉
止されている少なくとも１個のガス出口開口部を含み、
そして燃焼はチャンバー内の温度および圧力を上昇させ
る。チャンバーシール手段は、その後、第一チャンバー
から第二チャンバーに高温燃焼ガスを吐出するように開
く。第二チャンバーはシール手段により通常には閉止さ
れている少なくとも１個のガス出口ポートを含み、且
つ、加圧貯蔵ガスサプライを含む。吐出された高温燃焼
ガスは第二チャンバー内で加圧貯蔵ガスと混合され、膨
張ガスを生じる。混合は第二チャンバーの温度および圧
力を上昇させる。ポートシール手段は、次いで第二チャ
ンバーから膨張ガスを吐出するように開放されて膨張式
安全装置が膨張する。
【００３６】本発明の別の態様は膨張装置を膨張用のこ
のような機器における自己点火にも関する。
【００３７】１つの態様において、膨張装置の膨張用機
器は燃焼酸化剤を含まない少なくとも１種の流体燃料を
貯蔵するための流体燃料貯蔵要素、第一および第二チャ
ンバー、並びに、少なくとも１種の流体燃料および少な
くとも１種の酸化剤の燃焼を通常の作動で開始するため
の開始手段を含む。
【００３８】より詳細には、第一チャンバーは、流体燃
料貯蔵要素の開放時に、流体燃料貯蔵要素と流体連絡さ
れる。第一チャンバーは少なくとも１個のガス出口開口
部を含み、且つ、ガス出口開口部を通常に閉止している
シール手段を有する。通常の作動時に、少なくとも１種
の流体燃料および少なくとも１種の貯蔵酸化剤は高温燃
焼ガスを含む燃焼生成物を貯蔵するように燃焼し、そし
て少なくとも１種の流体燃料および少なくとも１種の貯
蔵酸化剤の燃焼は第一チャンバー内の温度および圧力を
上昇させる。
【００３９】この機器は第一チャンバーシール手段を開
放するための開放手段をも含み、ここで、通常の作動時
に、高温燃焼ガスの少なくとも１部分は第一チャンバー
から吐出される。
【００４０】第二チャンバーは加圧貯蔵ガスのサプライ
を含み、そしてガス出口開口部シール手段の開放時に流
体連絡される。第二チャンバーは、少なくとも１個のガ
ス出口ポートを含み、且つ、ガス出口ポートを通常には
閉止しているシール手段を有する。通常の作動時に、第
一チャンバーから吐出される高温燃焼ガスは加圧貯蔵ガ
スと混合して膨張ガスを生じる。加圧貯蔵ガスと高温燃
焼ガスとの混合は第二チャンバー内の温度および圧力を
上昇させる。
【００４１】この機器は、第二チャンバーシール手段を
開放するための開放手段をも含み、それにより、通常の
作動時に、膨張ガスの少なくとも１部分は第二チャンバ
ーから吐出されて装置を膨張させる。
【００４２】この機器の自己点火操作において、膨張機
器が通常に受ける周囲温度範囲より高い所定の第一温度
において、流体燃料貯蔵要素は開く。少なくとも１種の
流体燃料の少なくとも１部分は第一チャンバー内で酸化
剤と接触し、ここで、この少なくとも１種の流体燃料は
膨張機器が通常に受ける周囲温度範囲より高い所定の第
二温度で酸化剤に暴露されたときに点火することを特徴
とする。
【００４３】本発明の別の態様は膨張装置の膨張用の機
器の自己点火作動のための方法に関し、ここで、燃焼酸
化剤を含まない少なくとも１種の流体燃料を貯蔵する流
体燃料貯蔵要素を含む。この方法は、膨張機器が通常に
受ける周囲温度範囲より高い所定の第一温度において、
流体燃料貯蔵要素が開くような膨張機器を加熱する工程
を含む。少なくとも１種の流体燃料の少なくとも１部分
は酸化剤と接触し、ここで、この少なくとも１種の流体
燃料は前記膨張機器が通常に受ける周囲温度範囲より高
い所定の第二温度で酸化剤に暴露されたときに点火す
る。
【００４４】自己点火作動に影響を与えるために補助的
な花火技術材料を添加する従来技術は、インフレーター
装置の製造および関連製造装置を複雑にし、そして出費
を増加させる。
【００４５】しかしながら、上記に記載のように、本発
明は操作を単純化し、改善し、そして変更し、更に、安
全性を高める。
【００４６】本明細書中で使用するときに、「燃焼酸化
剤を含まない」チャンバーまたは体積とは、流体燃料の
貯蔵の間に経験する圧力および温度の範囲で、化学反応
により開放される熱量が（化学反応速度は全ての温度で
０でないので）周囲に散逸する熱量より低い程に充分に
酸化剤を含まないチャンバーまたは体積を意味する。こ
のような化学反応速度（およびこれにより、反応時に開
放される熱量）は酸化剤濃度および温度に依存するの
で、開放される熱量はそこに初期に存在する酸化剤の量
の適切な制御により最小にすることができると評価され
るであろう。
【００４７】「当量比」（φ）という用語は燃焼プロセ
スに一般的に使用される。当量比は、理論燃料の酸化剤
に対する比（Ｆ／Ｏ）S で、実際の燃料の酸化剤に対す
る比（Ｆ／Ｏ）A を除算したものと定義される。
【００４８】（φ）＝（Ｆ／Ｏ）A ／（Ｆ／Ｏ）S
【００４９】（理論反応は、全ての反応体が消費され、
そしてその最も安定的な形の生成物に転化されるものと
して定義される特殊な反応である。例えば、炭化水素燃
料の酸素との燃焼において、理論反応は、反応体が完全
に消費されて、そして、完全に二酸化炭素（ＣＯ2 ）お
よび水蒸気（Ｈ2 Ｏ）からなる生成物に転化される反応
である。対照的に、同反応体が進む反応は、一酸化炭素
（ＣＯ）が生成物中に少しでも存在するならば、ＣＯは
Ｏ2 と反応して、ＣＯよりも安定な生成物と考えられる
ＣＯ2 を生成しうるので、理論的でない。）。一般に、
所定の温度および圧力条件では、燃料および酸化剤の混
合物は特定の範囲の当量比においてのみ易燃性である。
【００５０】「自己点火温度」または「ＡＩＴ」という
用語は、本明細書中、所定の燃料および酸化剤が圧力を
含めた所定の外部条件下で自発的に点火するであろう温
度を指して使用される。一般に、ＡＩＴは、燃料のタイ
プ；燃料／酸化剤混合物燃焼チャンバーのサイズおよび
形状；チャンバー内の酸素濃度、圧力、および／また
は、燃料／酸化剤混合物化学量論；並びに、燃焼チャン
バー内での燃料／酸化剤混合物の対流の関数である。こ
のようなファクターは燃料／酸化剤混合物と燃焼チャン
バー内の壁の間の熱伝導に影響を及ぼすことができるか
らである。あまり容易には特徴付けられない他のファク
ター、例えば、汚染物または触媒の存在、並びに、更に
はチャンバー壁の表面の粗さのようなファクターもＡＩ
Ｔと関係があると理解されるべきである。
【００５１】「破壊点温度」または「ＲＰＴ」という用
語は、本明細書中、燃料貯蔵要素に関して、要素内の圧
力が構造破壊をもたらし、そして貯蔵要素から燃料が出
てきて酸化剤と接触する温度を指すように使用される。
特定の貯蔵要素の破壊点は様々なファクターに依存し、
そのうちの少なくとも幾つかは相互に関連していれる。
特定の貯蔵要素の破壊点が依存するファクターは、 ａ）貯蔵要素の設計（例えば、構造材料の形状、壁厚
さ、特性等）； ｂ）貯蔵要素が燃料により充填されている程度（例え
ば、本明細書中に記載されているように、液体燃料のよ
うな流体燃料では、異なる液体は異なる膨張特性を示す
であろう）；および、 ｃ）流体、例えば、液体燃料の化学組成、を含む。
【００５２】他の目的および利点は請求項および図面と
の組み合わせで次の詳細な説明から当業者に明らかにな
るであろう。
【００５３】最初に図１を参照すると、乗物の乗員の拘
束体、例えば、エアバッグを膨張するための流体燃料イ
ンフレーターアセンブリー１０が例示されている。ここ
に記載の発明は、バン、ピックアップトラックおよび特
に自動車を含む自動車両の運転手側、助手席側および側
部衝撃エアバッグアセンブリーを含めた様々なタイプま
たは種類のエアバッグアセンブリーに一般的な用途を有
することが理解されるであろう。
【００５４】インフレーターアセンブリー１０は、アル
ゴンまたは窒素ガスのような不活性ガスで充填され、そ
して通常に２０００〜４０００ｐｓｉ（１３．６９〜２
７．５８ＭＰａ）の圧力に加圧されている貯蔵チャンバ
ー１４を含む圧力容器１２を含む。
【００５５】チャンバー１４は長く延びた略筒形のスリ
ーブ１６により囲まれており、それは第一および第二末
端それぞれ２０および２２を有する。第一末端２０は一
体型ショルダー部分２４の手段により部分的に閉じてい
る。ディフューザーアセンブリー２６はスリーブの第一
末端２０をシールした関係で円周状の溶接２７で接合さ
れている。燃焼チャンバーアセンブリー３０はスリーブ
の第二末端２２をシールした関係で円周状の溶接３１に
より接合されている。
【００５６】ディフューザーアセンブリー２６は、ディ
フュージョンチャンバー４０を取り囲むように、キャッ
プ部分３４およびベース部分３６を有する略筒形のスリ
ーブ３２を含む。ディフューザーアセンブリーのキャッ
プ部分およびベース部分の各々、３４および３６は、閉
止された第一末端、それぞれ４２ａおよび４２ｂ、開放
された第二末端、それぞれ４４ａおよび４４ｂを含む。
ディフューザーアセンブリーのキャップ部分３４は、イ
ンフレーターアセンブリーからエアバッグアセンブリー
（示していない）へ膨張ガスを供給するように、閉止さ
れたキャップの第一末端４２ａに隣接した複数の開口部
４６を含んでいる。ディフューザーアセンブリーのベー
ス部分３６は、貯蔵チャンバー１４からディフューザー
チャンバー４０への膨張ガスの通過のための閉止された
ベースの第一末端４２ｂに隣接した複数の開口部４８を
含む。
【００５７】ディフューザーアセンブリーのキャップお
よびベース部分、それぞれ３４および３６は、各々の開
放された第二末端、即ち、それぞれ４４ａおよび４４ｂ
に位置合わせされており、シール手段、例えば、ラプチ
ャーディスク５０により閉止されている。ディフューザ
ーアセンブリーのラプチャーディスク５０はディスク５
０の周囲に円周状の溶接５１の手段によりそれぞれディ
フューザーアセンブリーのキャップおよびベース部分、
それぞれ３４および３６とシールした関係で接合されて
いる。静的な状態で、ディスク５０はエアバッグから貯
蔵チャンバー１４の内容物を分離するように機能する。
【００５８】燃焼チャンバーアセンブリー３０は燃焼チ
ャンバー６０を囲むキャップ部分５４およびベース部分
５４を含む。燃焼チャンバー６０内に１種以上の流体燃
料および１種以上の酸化剤を貯蔵し、易燃性混合物を形
成する。本発明の態様の実施において、１種以上の燃料
および１種以上の酸化剤は、例えば、親密な接触および
比較的に高い圧力（例えば、約５００〜２０００ｐｓｉ
（３．４〜１３．８ＭＰａ）、通常に好ましくは、約９
００ｐｓｉ（６．２ＭＰａ）以上、そしてより好ましく
は約１２００〜１８００ｐｓｉ（８．３〜１２．４ＭＰ
ａ））で、合わされる。貯蔵チャンバー１４に貯蔵され
たガスに関しては、比較的に高い圧力で燃焼チャンバー
６０内にガスを貯蔵すると、インフレーターの全体のサ
イズ並びに点火遅れを小さくすることができ、それによ
り、インフレターアセンブリーの性能がより高く、そし
て速くなり、そして、例えば、高い温度により、その結
果として高い反応速度により、より完全な燃焼をもたら
す。更に、このようなインフレーターアセンブリーは不
完全燃焼生成物が低下し、または全く排出しなくなる。
【００５９】燃焼チャンバーのキャップ部分５４は、キ
ャップショルダー結合部分６８によりドーム６６が結合
された側壁６４からなるスリーブ６２を含む。燃焼チャ
ンバーのドーム６６は、ここでガス出口開口部７０と呼
ばれるオリフィスを含む。このガス出口開口部７０は、
通常にはシール手段、例えば、ラプチャーディスク７２
の手段により閉止されており、このラプチャーディスク
７２はディスク７２の周囲に円周状溶接７３の手段によ
りシール関係で結合されている。
【００６０】燃焼チャンバーのドーム６６は、一般に、
燃焼チャンバー６０内の易燃性混合物の燃焼時に発生す
る内部圧力に耐えるように設計されている。静的状態
で、ディスクはガス貯蔵チャンバー１４内をシール条件
に保持するように機能する。
【００６１】燃焼チャンバーのベース部分５６はベース
ショルダー結合部分７８によりベースキャップ７６が結
合されたベースリング７４を含む。ベースショルダー結
合部分７８は燃焼チャンバースリーブ６２に対して燃焼
チャンバーベース部分５６を配置し、そして、円周状溶
接７９の位置を提供し、それにより、燃焼チャンバーア
センブリーのベース部分５６を燃焼チャンバーのキャッ
プ部分５４に対してシールされた関係に結合する便利な
手段として機能する。
【００６２】ベースキャップ７６はそこに開口部８０を
含み、そして、それを通して、開始装置８４は、例え
ば、下記により詳細に記載されるように、溶接８３、ク
リンピングまたは他の適切な気密シール手段で、燃焼チ
ャンバー６０内にシールされた関係に結合される。
【００６３】作動時に、例えば、衝突を感知したとき
に、電気信号が開始装置８２に送られる。下記により詳
細に記載されるように、開始装置は適切な選択された様
式で、燃焼チャンバー６０内に収納された流体燃料およ
び酸化剤の混合物の燃焼を開始するであろう。この易燃
性の混合物の燃焼時に発生する高温ガスは燃焼チャンバ
ー６０内の急速な圧力上昇をもたらす。燃焼チャンバー
６０内のガス圧力がラプチャーディスクの構造能力を越
えると、このディスクは破壊するか、または、さもなけ
ればガス出口開口部７０を通して、そして貯蔵チャンバ
ー１４へのガスの通過が可能になる。ここで、燃焼チャ
ンバー６０から吐出された高温燃焼ガスは別個の貯蔵チ
ャンバー１４内に貯蔵された加圧ガスと混合され、それ
により、膨張式拘束装置、例えば、エアバッグの使用の
ための膨張ガスを生じる。貯蔵された不活性ガスで燃焼
ガスを増大させると、燃焼ガス単独よりも温度が低下し
た、そして副生成物濃度（例えば、ＣＯ、ＮＯx 、Ｈ2
Ｏ等）が低下した膨張ガスを生じるということは評価さ
れるであろう。
【００６４】貯蔵チャンバー１４内のガス圧力がラプチ
ャーディスク５０の構造能力を越えたときに、このディ
スクが破壊するか、または、さもなければディフューザ
ーベース部分３６を通して、そしてディフューザーキャ
ップ部分３４中への膨張ガスの通過を可能にし、そして
これにより、この膨張ガスは開口部４６を通じてエアバ
ッグアセンブリー中にベントされうる。
【００６５】このような機器に使用されうる流体燃料
は、所定の条件で適切な比率で酸化剤とともに使用され
るときに、（単独で、または１種以上の不活性ガスとの
組み合わせで）易燃性混合物を形成するような、幅広い
範囲のガス、蒸気、微細に分割された固体および液体を
含む。
【００６６】このような流体燃料は、水素、並びに炭化
水素および炭化水素誘導体燃料のような炭化水素ベース
の燃料を含む。例えば、このような炭化水素燃料は、ナ
フテン系、オレフィン系およびパラフィン系炭化水素
群、特にＣ1-4 パラフィン系炭化水素燃料からなるもの
を含む。本発明の実施に使用されうる適切な燃料は、例
えば、ガソリン、ケロシンおよびオクタンを含む。更
に、炭化水素誘導体燃料は種々のアルコール、エーテル
およびエステルで、特に４個以下の炭素原子を含むも
の、および、特に、エチルまたはプロピルアルコールの
ようなアルコールは本発明の実施に有利に使用されるこ
とができる。
【００６７】一般に、本発明の実施に使用されうる微細
分割された固体燃料は、インフレーター装置が望まない
ような大きなサイズになることなく、望ましい速度で膨
張式拘束装置を膨張させるように貯蔵ガスの体積分を加
熱するのに充分なエネルギー含有量および反応性を有し
なければならない。更に、燃料は、望ましくは、充分に
高い濃度で毒性であるまたは毒性になるような、例え
ば、ＣＯ、ＮＯ、ＨＣＮまたはＮＨ3 の燃焼生成物を許
容されるレベルを越えて生じない。
【００６８】本発明の実施に使用されうる微細分割され
た固体燃料は、次のような１種以上の種々の粉末または
ダストを含むことができる。 ａ）石炭、または石炭製品（例えば、アントラサイト、
ビチューメン、サブビチューメン等、例えば、種々の揮
発性含分を含むもの）、チャコール、オイルシェールダ
ストおよびコーク； ｂ）綿、木、およびピート（例えば、セルロースアセテ
ート、メチルセルロース、エチルセルロースおよびセル
ロースニトレート並びに木およびペーパーダストを含む
セルロース材料）； ｃ）食物飼料（例えば、小麦粉、デンプンおよび穀物ダ
スト）； ｄ）プラスティック、ゴムおよび樹脂（例えば、エポキ
シ、ポリエステルおよびポリエチレン）；および、 ｅ）金属および合金材料（例えば、純粋物または化合物
の、粉末、粗粒子、および／または削屑としてのアルミ
ニウム、マグネシウム、チタン等）。
【００６９】このような燃料は種々の含分で、液体、気
体およびその多相で、水との組み合わせで保有されても
よいことが理解されるべきである。
【００７０】更に、本発明の実施に使用されうる微細分
割された固体燃料は、通常、種々のサイズおよび形状の
固体粒子を含むであろうことが評価されるであろう。し
かし、一般には、このような微細分割された固体燃料の
粒子サイズは、通常、約５〜５００ミクロンの範囲で変
化し、そして好ましくは１０〜１２５ミクロンの範囲で
変化し、１０〜４０ミクロンの平均粒子サイズである。
実施において、このような微細分割された固体燃料は、
望ましくは、急速且つ完全な燃焼を起こすことができ、
インフレーター設計から粒子の濾過の必要性が低く、ま
たは必要性が排除されることができる。
【００７１】微細分割された固体燃料の使用は種々のプ
ロセス上の利益をもたらすことができる。例えば、この
ような固体燃料は、少なくとも気体または液体燃料と比
較したときに、取扱基準を単純にし、且つ、適切な燃料
貯蔵チャンバー内の貯蔵を容易にすることができる。こ
のような取扱の容易性は、結果的に、製造コスト低下を
もたらす。
【００７２】燃料材料、特に液体炭化水素および液体炭
化水素誘導体（例えば、アルコール）のような燃料材料
は、通常には燃料と考えられていない水のような材料
を、限られた比率で含んでよいことは評価されるであろ
う。これは水の完全な分離が通常に実現されえないよう
な燃料材料について特に当てはまる。更に、微量の、例
えば、約１０体積％未満、通常には約４〜８体積％の水
が存在すると、アセンブリーの低温性能に影響を実質的
に及ぼすことなく、インフレーターアセンブリーの所望
しない自己点火の可能性をうまく低下することができ
る。
【００７３】種々の燃料材料は所望ならば混合されて使
用されてよいことが評価されるであろう。例えば、商業
グレードのブタンのように完全な分離が通常に実際上不
可能な燃料材料について特に当てはまる。例えば、使用
された燃料混合物は、ａ）約８０％のエチルアルコー
ル、８〜１０％のメチルアルコールおよび４〜８％の水
を含むアルコール混合物、およびｂ）約９０％＋（例え
ば、約９５％）のブタン、２〜６％（例えば、約４％）
のプロパンおよび残部を構成するメタン、エタンおよび
他の種々の微量炭化水素種を含むアルカン混合物を含
む。このような燃料材料の例は変性されたエタノールで
あり、Union Carbide Chemical and Plastics Company
Inc.により販売される、“ANHYDROL SOLVENT SPECIAL,
PM-4061, 190Proof”である。
【００７４】更に、このような燃料は異なる状態（例え
ば、気体、液体、固体）の２種以上の燃料の多相で使用
されることができる。例えば、使用される流体燃料は液
体燃料中の微細分割された固体燃料、例えば、エチルア
ルコール中の澱粉の混合物または組み合わせからなるこ
とができる。同様に、流体燃料は液体燃料と親密な接触
をして保有された気体燃料の混合物または組み合わせか
らなることができる。例えば、このような気体燃料は、
炭酸飲料が容器に保有されるのと同様に、圧力下で液体
燃料と接触して保有されることができる。
【００７５】本発明に使用されうる酸化剤は、例えば、
純粋な酸素、空気、希釈された空気および１種以上のガ
ス希釈剤、例えば、窒素、二酸化炭素およびヘリウム、
アルゴン、キセノンのような貴ガスと混合された酸素を
含めた種々の酸素含有ガスを含む。実施において、純粋
な酸素（Ｏ2 ）の使用は下記の多くの理由から不利であ
る。１）製造の観点から、純粋酸素の使用は取扱が困難
である。２）純粋酸素の使用は自己点火の困難性を増大
しうる。３）適切な量（化学両論量または化学両論に近
い量、０．８＜φ＜１．２）の燃料との混合時に、極め
て高い火炎温度となる可能性がある（特にこのようなイ
ンフレーターの設計に一般的に関連した高い圧力で）、
および４）０．８未満の当量比では、過剰量の酸素およ
び一酸化炭素が問題となりうる。
【００７６】その観点で、アルゴンと酸素の混合物は好
ましいであろう。アルゴンは、有利なことに、比較的
に、１）不活性、２）安価、３）安全、および４）取扱
が容易である。このような混合物の成分の好ましい相対
量は、一般に、インフレーターのジオメトリーおよびそ
こで使用される特定の燃料のようなファクターによるで
あろう。例えば、５０〜６５体積％が酸素であり、そし
て残部がアルゴンである酸化剤混合物は、有利なことに
エチルアルコールベースの燃料含有アセンブリーに使用
されてよい。
【００７７】このような酸化剤混合物は、例えば、酸化
剤が充填されるべきチャンバー中に、酸化剤添加前に初
期的に存在しうるような微量の空気との組み合わせで使
用されることができる。
【００７８】更に、微細分割された固体燃料との組み合
わせで使用される酸化剤に関しては、上記の酸化剤は使
用されることができるが、高圧で酸素リッチの混合物が
好ましいと信じられる。
【００７９】混合物が「酸素リッチ」であるとは、空気
と同様の酸素濃度を有する混合物との比較によるもので
あると理解されるべきである。このため、約２１％より
多量の酸素を含む混合物は、本明細書中で、「酸素リッ
チ」の混合物と考えられる。
【００８０】本発明の実施において、このような酸素リ
ッチの酸化剤混合物は、一般に約５００〜約３０００ｐ
ｓｉａ（約３．４５〜約２０．７ＭＰａ）の範囲、好ま
しくは約１０００〜約２０００ｐｓｉ（約６．９〜約１
３．８ＭＰａ）の範囲の圧力であろう。更に、上記に記
載したように、酸素は不活性ガスと混合されていること
ができる。更に、約３５〜６５％の酸素、約２〜１５％
のヘリウムおよび１種以上の不活性ガス（例えば、ヘリ
ウム、アルゴンおよび窒素）からなる残部を含む酸化剤
混合物を単独でまたは種々の相対量のいずれかで使用す
ることは有利であることができる。例えば、約６０％の
酸素、約３２％のアルゴンおよび約８％のヘリウムの酸
化剤混合物は製造プロセスの間に装置からのリークの感
知を容易にすることができ、そして、向上した高温、低
温、および／または点火遅れ性能をもたらすことができ
る。
【００８１】このように、本発明は種々の形（例えば、
気体、液体および固体並びに２種以上の燃料材料の多相
を含めた混合物を含めた形）の広い範囲の燃料および種
々の酸化剤種、並びに広い範囲の燃料および酸化剤種の
相対量の使用が可能である。
【００８２】一般に、本発明のインフレーターアセンブ
リーは好ましくは０．４＜φ＜１．６の当量比で作動さ
れ、好ましくは０．６＜φ＜１．１の範囲で作動され
る。
【００８３】図２および３は流体燃料のインフレーター
アセンブリー２１０および３１０をそれぞれ例示する。
それは上記に記載のインフレーターアセンブリー１０と
同様であり、そして各々は貯蔵チャンバー、例えば、そ
れぞれ２１４および３１４、ディフューザーチャンバ
ー、例えば、それぞれ２２６および３２６、並びに、燃
焼チャンバーアセンブリー、例えば、それぞれ２３０お
よび３３０を有する。
【００８４】流体燃料のインフレーターアセンブリー２
１０および３１０は、しかし、下記により詳細に記載さ
れるように、例えば、１０〜１５年またはそれ以上にわ
たるような長期間の貯蔵を容易にすることが望まれる、
これらのアセンブリーの各々が燃焼酸化剤を含まない流
体燃料を貯蔵する別個の流体燃料貯蔵要素を含む点でイ
ンフレーターアセンブリー１０とは異なる。
【００８５】詳細には、図２に示すように、流体燃料の
インフレーターアセンブリー２１０の燃焼チャンバーア
センブリー２３０も、同様の燃焼チャンバーアセンブリ
ーキャップおよびベース部分２５４および２５６をそれ
ぞれ含んでいるが、それぞれ第一末端および第二末端、
２８５および２８６を有し、且つ、燃料チャンバー２８
７を取り囲んでいる環状筒型壁２８４を含む。壁２８４
は、ベースキャップ開口部２８０で溶接２８３ａにより
燃焼チャンバー２６０内をシールした関係に結合されて
いる。第一末端２８５は、通常、ディスク２８８の周囲
に円周状の溶接２８３ｂを用いてラプチャーディスク２
８８の手段によりシールした関係に閉止されている。開
始装置２８２は第二末端２８６に溶接２８３ｃを用いて
シールした関係に結合されている。燃焼チャンバー内に
貯蔵された酸化剤とは別個に且つ分離して、燃料チャン
バー２８７内には流体燃料が貯蔵される。
【００８６】このようなアセンブリーの作動において、
例えば、衝突の感知時に、電気信号は開始装置２８２に
送られる。このようなアセンブリーにおいて、開始装置
は好ましくは花火技術型である。
【００８７】下記により詳細に記載するように、花火技
術型開始装置は、１）有利なことに、酸化剤から燃料を
分離している分離手段を破壊するのに充分なエネルギー
アウトプットを提供し、２）燃焼チャンバー内に燃料を
充分に分散させ、且つ、蒸発させ、そして、３）得られ
た燃料および酸化剤混合物を点火するための充分な残留
熱を提供することができる。
【００８８】このような開始装置は適切な電気信号を受
けたときに、発火（点火）し、そして高温の粒子を含ん
だ吐出物を燃料貯蔵要素２８７中に排出するであろう。
次に、燃料貯蔵要素２８７内に貯蔵された燃料の温度お
よび圧力は増加するであろう。
【００８９】ラプチャーディスク２８８の構造能力が、
例えば、圧力および／または熱により越えたときに、デ
ィスクは破壊するか、または、さもなければ第一末端２
８５を通じて燃焼チャンバー２６０中への高温燃料の通
過が可能になる。燃焼チャンバー２６０において、高温
燃料は酸化剤と混合し、そして高温および高圧で点火
し、そして燃焼する。
【００９０】燃焼チャンバー２６０内のガス圧力がラプ
チャーディスク２７２の構造能力を越えると、ディスク
は破壊するか、または、さもなければガス出口開口部２
７０を通じて貯蔵チャンバー２１４中への高温ガスの通
過が可能になる。ここで、燃焼チャンバー２６０から吐
出された高温燃焼ガスは貯蔵チャンバー内に貯蔵された
加圧ガスと混合し、膨張装置、例えば、エアバッグを膨
張させるのに使用される膨張ガスを生じる。
【００９１】貯蔵チャンバー２１４内のガス圧力がラプ
チャーディスク２５０の構造能力を越えるときに、ディ
スクは破壊するか、または、さもなければ、ディフュー
ザーベース部分２３６を通じてディフューザーキャップ
部分２３４内に膨張ガスを通過させることができ、そし
てこのようにしてエアバッグアセンブリー中に開口部２
４６を通じてこの膨張ガスをベントさせることが可能に
なる。
【００９２】図３は流体燃料のインフレーターアセンブ
リーを例示するものであり、ここで、流体燃料は、本発
明の別の態様により、燃焼酸化剤を含まない、別個の流
体燃料貯蔵要素内に貯蔵されている。
【００９３】図３に示す、流体燃料のインフレーターア
センブリー３１０は上記に記載のインフレーターアセン
ブリー２１０と同様であるが、固定された壁の、例え
ば、ラプチャーディスクの手段によりシールされた燃料
貯蔵要素を含むのではなく、開始装置３８２に近接し
て、燃焼チャンバー３６０内に含まれた破壊可能な柔軟
な壁ブラダー３９０を含む。
【００９４】示されているように、ブラダー３９０は、
第一および第二末端それぞれ３８５および３８６を有す
る環状筒型壁３８４内にフィットされることができる。
図２のアセンブリー２１０と同様に、壁３８４はベース
キャップ開口部３８０で溶接３８３ａにより燃焼チャン
バー３６０内にシール関係で結合されている。同様に、
開始装置３８２は第二末端３８６に対して、溶接３８３
ｃによりシール関係に結合されている。しかし、燃料ブ
ラダー３９０が、開始装置３８２の吐出末端に隣接し
て、壁３８４の環状開口部内にフィットされているの
で、第一末端３８５は開放状態を維持している。
【００９５】ブラダー３９０は、好ましくは、燃焼チャ
ンバー３６０の周囲にまたは隣接して貯蔵された酸化剤
と燃料の所望しない混合を抑制するために、ブラダー中
に貯蔵された流体燃料に対して充分に不透過性の材料か
ら作られている。このようなアセンブリーにおいて、そ
して記載された燃料ブラダーの使用により、流体燃料は
燃焼酸化剤を含まないで貯蔵される。
【００９６】このようなアセンブリーの作動において、
衝突の感知時に、電気信号は開始装置３８２に送られ
る。このようなアセンブリーにおいても、開始装置は、
好ましくは花火技術型である。このようなアセンブリー
においても、花火技術型開始装置は、１）有利なこと
に、柔軟な壁のブラダーを破壊するのに充分なエネルギ
ー、例えば、熱のアウトプットを提供し、２）燃焼チャ
ンバー内に燃料を充分に分散させ、そして、３）得られ
た燃料および酸化剤混合物を点火するための充分な残留
熱を提供することができる。
【００９７】このような開始装置は適切な電気信号を受
けたときに、発火（点火）し、そして高温の粒子を含ん
だ吐出物を隣接している燃料ブラダーに排出し、そして
ブラダー３９０の開口部を突き抜け、またはさもなけれ
ば開き、そして次に、燃焼チャンバー３６０内に貯蔵さ
れた酸化剤と燃料を混合するであろう。即ち、燃料は開
始装置のエネルギーアウトプットの結果として酸化剤中
に分散し、そして蒸発する。次に、開始装置から出てき
た残留熱および高温放射粒子は有効な点火源を提供す
る。その後、燃料と酸化剤との混合物は点火し、そして
燃焼する。
【００９８】上記に記載の態様のように、易燃性混合物
の燃焼時に生じた高温ガスは、燃焼チャンバー３６０内
の急速な圧力上昇をもたらし、次に、高温ガスはガス出
口開口部３７０を通じて、貯蔵チャンバー３１４中に通
過する。ここで、燃焼チャンバー３６０から吐出された
高温燃焼ガスは貯蔵チャンバー３１４内に貯蔵された加
圧ガスと混合して、上記の図１および図２に例示の態様
に対して記載したのと同様に、膨張装置、例えば、エア
バッグを膨張させるのに使用される膨張ガスを生じる。
【００９９】燃焼チャンバー内にブラダーを設置する
前、例えば、燃焼チャンバー中に酸化剤を入れる前に燃
料により適切にブラダーを充填し、次いで、所定の圧力
において酸化剤により燃焼チャンバーを充填することに
より、充填プロセスは比較的に安全且つ容易になること
は評価されるであろう。
【０１００】同様の燃料含有ブラダーのインフレーター
アセンブリー設計はほんの短い期間の燃料と酸化剤の分
離が要求され、または望まれるような用途に利用される
ことができることも理解されるべきである。例えば、こ
のような燃料含有の柔軟な壁のブラダーは、このような
インフレーターアセンブリーの製造に関係する装填およ
び／またはシール（例えば、溶接）作業、例えば、燃料
含有ブラダーを収納する酸化剤チャンバーの装填および
シールの間に、燃料と酸化剤を分離させておくために使
用されることができる。このような装填および／または
シール後には、燃料と酸化剤との分離を維持すること
は、もはや必要でなく、または望ましくなくなるであろ
う。一般に、比較的に短い期間の燃料および酸化剤の分
離しか必要ない場合、例えば、ブラダーを形成している
材料が、比較的に短い期間だけしか、このような所望し
ない混合を抑制するために充分に燃料に対して不透過性
である必要がない場合には、ブラダー材料の構造一体性
はさほど必要ないことは評価されるであろう。
【０１０１】一般に、流体燃料が燃焼酸化剤を含まない
貯蔵要素内に貯蔵される場合、このようなアセンブリー
に使用されうる流体燃料は、上記に記載の燃料と同一で
あることができ、そして下記に記載のように、種々の気
体、液化気体、液体燃料、微細分割された固体およびそ
れら２種以上の多相の組み合わせを含む。
【０１０２】上記に記載のように、インフレーターアセ
ンブリーの全体のサイズを小さくするために、そして、
性能基準を満たすために、酸化剤は比較的に高い圧力下
で貯蔵される。次に、気体燃料の使用に対しては、酸化
剤が貯蔵されている圧力と同一の一般的な範囲、例え
ば、略同一の圧力で貯蔵されることが好ましいであろ
う。本発明のインフレーターアセンブリーの設計は、燃
料と酸化剤の間の分離バリア、例えば、ラプチャーディ
スクまたは燃料ブラダー壁を破壊し、突き通して燃焼
し、または破裂するために充分なエネルギーを供給する
開始装置に依存する場合、気体燃料および酸化剤を略等
しい圧力で貯蔵すると、バリアが長期間にわたる大きな
差圧に耐える必要があるならば通常に必要とされるよう
な、より大きな厚みまたは強度の分離バリアが必要でな
いことは評価されるであろう。殆どの潜在的には気体の
燃料は、このような比較的に高い圧力下では通常に液化
するので、流体燃料が燃焼酸化剤を含まない貯蔵要素内
に貯蔵される本発明のアセンブリーでの使用に好ましい
気体燃料は、水素およびメタンを含む。
【０１０３】液化ガス燃料に関して、適切な燃料材料を
選択するファクターは材料の液相膨張特性である。一般
に、設計上の周囲温度の上昇、例えば、約２３０°Ｆ
（１１０℃）の高さの温度での異常貯蔵で、燃料貯蔵要
素が完全に液体で充填された状態に達しないであろうよ
うに、燃料材料は選択され、そして貯蔵要素は充分に充
填されるであろう。このような、液体で略完全に充填さ
れた貯蔵要素では、次に、例えば、開始装置からの更な
る熱および物質インプットが追加的に行われた時に、貯
蔵要素内の液体は膨張のための余裕の体積が殆どなく、
または全くないであろう。このため、このような更なる
熱および物質インプットがあると、貯蔵要素内の圧力は
増加し、そして望ましくは分離要素を破壊し、または破
裂するであろう。実際上、本発明のこの態様において使
用される分離要素は周囲条件の変化に通常に関連したお
よびそれから生じる、貯蔵要素内に貯蔵された材料の膨
張および圧縮により生じるような疲労に耐えるために充
分に強度を有し、且つ、耐久性である必要がある。
【０１０４】周囲温度の設計上の上昇（例えば、最大設
計周囲温度はより高いまたはより低い場合がある）並び
にこの分離要素の強度は特定の用途の要求を満足するよ
うに適切に変えることができることが理解されるべきで
ある。例えば、少なくとも幾つかのインフレーターアセ
ンブリーの設計では、より低い最大設計周囲温度、例え
ば、約２３０°Ｆ（１１０℃）未満の温度で、貯蔵要素
が液体により完全に充填されている状態に燃料貯蔵要素
が到達するように、燃料貯蔵要素は燃料で充分に充填さ
れていることが望ましいであろう。
【０１０５】本発明の実施に使用される液化ガス燃料
は、エタン、プロパン、ブタンおよびこれらおよび他の
適切なガスの種々の混合物を含むことができる。
【０１０６】燃料が酸化剤と別個に貯蔵されるような設
計での液体燃料の使用に関して、エチルアルコールを含
んだ燃料と酸化剤が混合され、または分離されていない
条件で貯蔵されているアセンブリーに関して上記に特定
したような液体燃料は使用されることができる。
【０１０７】本発明の重要な態様は、酸化剤から分離し
て貯蔵された流体燃料、例えば、液体燃料を利用するこ
のようなインフレーターアセンブリーの自己点火作動に
関する。このような自己点火作動は図２に示し、そして
上記に記載した流体燃料のインフレーターアセンブリー
２１０に対して下記に詳細に記載されるであろう。しか
し、このような自己点火作動は、本発明により、酸化剤
と別個に貯蔵された流体燃料、例えば、液体燃料を使用
する他のインフレーター機器で適切に利用されることが
できることが理解されるべきである。
【０１０８】流体燃料のインフレーターアセンブリー２
１０の自己点火作動の第一の態様において、破壊点温度
にまで加熱されたときに、燃料貯蔵要素は破壊を経験
し、例えば、ディスク２８８が破壊するかまたはさもな
ければ高温燃料が第一末端２８５を通して通過しそして
燃焼チャンバー内に通過するようにラプチャーディスク
２８８の構造能力を越えるように、燃料貯蔵要素２８７
は流体燃料、特に液体燃料で充分に充填されている。
【０１０９】実際上、このような実施に使用される燃料
は、好ましくは、上記に記載の炭化水素ベースの燃料の
性質であることができる。上記に記載の炭化水素ベース
の燃料は、例えば、炭化水素および炭化水素誘導体燃
料、例えば、様々なアルコール、エーテル、エステルお
よび低分子量アルカンからなる燃料であって、燃料材料
が貯蔵条件（例えば、圧力および温度）下で液体である
ものである。例えば、このような燃料は詳細には、４個
以下の炭素原子を含む１種以上の燃料、特に、エチルお
よびプロピルアルコールのようなアルコール、および／
または１種以上のＣ2 - Ｃ4 アルカン、例えば、エタ
ン、プロパンおよびブタンを含む。
【０１１０】高温燃料が燃焼チャンバー２６０中に通過
するときに、高温燃料は貯蔵された酸化剤と混合し、そ
して酸化環境で即座に自己点火し、そして燃焼する。
【０１１１】次に、燃焼チャンバー２６０内の圧力がラ
プチャーディスク２７２の構造能力を越えたときに、デ
ィスクは破壊し、またはさもなければガス出口開口部２
７０を通じて、貯蔵チャンバー２４０中に高温ガスが通
過することができる。ここで、燃焼チャンバー２６０か
ら吐出された高温燃焼ガスは貯蔵チャンバー内で加圧ガ
スと混合し、膨張装置、例えば、エアバッグを膨張させ
る膨張ガスを生じる。
【０１１２】貯蔵チャンバー２１４内のガス圧力がラプ
チャーディスクの構造能力を越えたときに、ディスクは
破壊するか、またはさもなければ膨張ガスがディフュー
ザーベース部分２３６を通過して、ディフューザーキャ
ップ部分２３４中に通過することができ、そしてこのよ
うにして開口部２４６を通してエアバッグアセンブリー
中にこの膨張ガスをベントすることができる。
【０１１３】インフレーターアセンブリーでの使用のた
めに選択される燃料は、望ましくは、アセンブリーの適
切に設計された作動履歴にわたって、ガス圧力、毒性、
老化特性等のような設計パラメーターに関して充分なお
よび／または望ましい性能を有するアセンブリーを提供
する。
【０１１４】本発明による自己点火作動に関して、液相
膨張および自己点火温度のようなパラメーターは所望の
結果を達成するように適切に選択され、および／または
変化されてよい。例えば、本発明の実施に使用される燃
料は２種以上の燃料材料の混合物、例えば、上記に規定
の燃料からなることができる。更に、このような燃料混
合物は完全には可溶性である必要はなく、そして、下記
に記載のように、このような燃料混合物の成分は燃料の
熱膨張特性および／または自己点火温度に影響を及ぼす
ように使用されることができる。
【０１１５】本発明による流体燃料のインフレーターア
センブリー２１０の自己点火作動の第二の態様におい
て、破壊点温度まで加熱したときに、燃料貯蔵要素２８
７が上記に記載の第一の態様のように破壊を経験するよ
うに、燃料貯蔵要素２８７は、自己点火作動の第一の態
様に関して記載したように、流体燃料、特に液体燃料に
より充分に充填されている。しかし、酸化剤環境下で即
座に自己点火せずに、燃料／酸化剤混合物の自己点火を
行うためには更なるヒートインプットが必要である。即
ち、燃料ＡＩＴは燃料貯蔵要素のＲＰＴより高い。更
に、燃料または燃料混合物は、より詳細な作動履歴によ
る作動が可能になる望ましい燃料ＡＩＴを提供するよう
に、または望ましい燃料ＡＩＴとなるように選択される
ことができる。
【０１１６】上記の態様のように、燃料貯蔵要素２８７
の破壊は、例えば、ディスクが破壊し、またはさもなけ
れば高温燃料が第一末端を通して、そして燃焼チャンバ
ー２６０中に通過することができるように、ラプチャー
ディスク２８８の構造能力を越えることにより生じるこ
とができる。
【０１１７】記載された更なるヒートインプット時に、
燃料／酸化剤混合物は自己点火し、そしてその後、作動
は第一の自己点火の態様に対して記載したのと同様であ
ろう。例えば、このような燃焼は燃焼チャンバー内の圧
力を増加し、そしてラプチャーディスク２７２の構造能
力を越えたときに、ディスクは破壊し、またはさもなけ
れば高温ガスがガス出口開口部２７０を通して、そして
貯蔵チャンバー２１４中へ通過することができる。ここ
で、燃焼チャンバー２６０から吐出された高温燃焼ガス
は貯蔵チャンバー内に貯蔵された加圧貯蔵ガスと混合し
て、膨張装置、例えば、エアバッグを膨張させるのに使
用される膨張ガスを生じる。貯蔵チャンバー２１４内の
ガス圧力がラプチャーディスク２５０の構造能力を越え
たときに、ディスク２５０は破壊し、またはさもなけれ
ば膨張ガスがディフューザーベース部分２３６を通して
通過することができ、そしてこのようにして、この膨張
ガスは開口部を通過してエアバッグアセンブリー中にベ
ントされることができる。
【０１１８】このような作動モードは、有利には、比較
的に強固な材料、例えば、スチールから作られ、且つ、
高圧ラプチャーディスクを使用したインフレーターアセ
ンブリーで使用されることができる。このような製造の
アセンブリーの作動は、好ましくは、このような貯蔵要
素の破壊に纏わる比較的に高い圧力で、所望されずに起
こらないようにするためである。
【０１１９】本発明による流体燃料のインフレーターア
センブリー２１０の第三の態様において、アセンブリー
２１０が最初に破壊点温度より低い温度に加熱されたと
きに、貯蔵チャンバー２１４内のガス圧力がラプチャー
ディスク２５０の構造能力を越え、このため、ディスク
２５０が破壊し、またはさもなければ貯蔵チャンバー２
１４内に貯蔵された不活性ガスが開口部２１６を通して
エアバッグアセンブリー中にベントすることができるよ
うにアセブリー２１４は設計される。
【０１２０】また、燃焼チャンバー２６０内の圧力がラ
プチャーディスク２７２の構造能力を越えたときに、自
己点火作動の第一の態様に関して上記に記載したよう
に、ラプチャーディスクが破壊し、またはさもなければ
ガス出口開口部２７０を通して、そして貯蔵チャンバー
２１４中へ貯蔵された酸化剤が通過することができる。
それは上記に記載のように既に環境に対して開放されて
いる。
【０１２１】最後に、温度が燃料チャンバー２８７のＲ
ＰＴに達したときに、ラプチャーディスクの構造能力を
越え、それにより、高温燃料、特に液体燃料が第一末端
２８５を通して、そして燃焼チャンバー２６０中へ通過
することができる。燃焼チャンバー２６０において、高
温燃料混合物は、破壊されたディスク、それぞれ２５０
および２７０を通してアセンブリー２１０内に入ってき
た空気中の酸素のような酸化剤と混合され、そして結果
的に低圧で、空気に開放された環境で比較的に無害に燃
焼する。
【０１２２】この第三の態様に係る作動で実現される重
要な利益は、通常にこのような作動モードに関連した比
較的に低い圧力で起こる自己点火反応からもたらされる
ような安全性の向上である。
【０１２３】このような態様において、例えば、燃料組
成、充填率並びに容器サイズ、形状および強度を含めた
燃料容器装置に通常に関連する設計ファクターに加え
て、重要な設計パラメーターは、 １）貯蔵チャンバー２１４のガス貯蔵圧力、 ２）ディスク２５０の破壊強度（例えば、破壊が起こる
圧力）、 ３）燃焼チャンバー２６０のガス貯蔵圧力、 ４）ディスク２７２の破壊強度（例えば、破壊が起こる
圧力）、を含むことができる。
【０１２４】本発明に係るアセンブリーの特定の作動
は、通常、少なくとも部分的には、燃料のＡＩＴおよび
燃料貯蔵要素のＲＰＴの間の関係に依存するであろう。
【０１２５】例えば、燃料のＡＩＴが燃料貯蔵要素のＲ
ＰＴよりも低いならば、作動において、高温燃料（燃料
貯蔵要素内で本質的に酸素を含まない環境で貯蔵されて
いる）は、ＲＰＴが達成されたときに即座に点火し、そ
れにより、破壊し、そして点火を行うために充分な酸素
と接触するであろう。
【０１２６】本発明の１つの態様において、燃料のＡＩ
Ｔは燃料貯蔵要素のＲＰＴ以上である。
【０１２７】詳細には、もし、燃料のＡＩＴおよび燃料
貯蔵要素のＲＰＴが実質的に等しいならば、貯蔵要素の
破壊および燃料の点火は、通常、殆ど同時に起こり、例
えば、実際上、燃料の点火はほんの僅かの反応時間遅れ
により貯蔵要素の破壊よりほんの僅かに遅れるであろ
う。
【０１２８】しかし、燃料のＡＩＴが燃料貯蔵要素のＲ
ＰＴよりも大きいときには、貯蔵要素の破壊後に、ボン
ファイヤーから生じるような更なるヒートインプット
が、通常には燃料を点火するために必要であろう。
【０１２９】流体燃料のインフレーターアセンブリーの
上記に記載の自己点火作動の態様は、自己点火用の花火
技術材料の使用を避けるが、それでも所定の温度で自己
点火作動が確保される。このため、インフレーターアセ
ンブリーを単純にし、且つ、コストを低下する。
【０１３０】このように、本発明は、自己点火用花火技
術材料を含ませることにより従来技術で一般的に行われ
たようには、いかなる補助材料をも小花火材料に含む必
要なしに自己点火現象を所定の温度で生じる信頼性のあ
る機器および方法を提供する。
【０１３１】更に、本発明の膨張機器の自己点火作動
は、貯蔵された一次燃料または燃料混合物に加えられる
ことができるような１種以上の自己点火向上性材料を、
通常には少量でまたは濃厚物で含ませることにより更に
改善されることができることが評価されるべきである。
例えば、もし、一次燃料または燃料混合物が特定の条
件、例えば、燃料貯蔵要素の破壊時で、且つ、アセンブ
リーの自己点火条件が望まれる条件であるような燃焼チ
ャンバー内の温度、圧力および酸素濃度で、それ自体で
は自己点火することができないような流体燃料のインフ
レーターアセンブリーが使用されるならば、１種以上の
自己点火向上性材料は貯蔵される燃料または燃料混合物
中に加えられてよい。このようにして、燃料混合物の自
己点火温度は、単独で使用されたときに特定の燃料を点
火するために必要とされるよりも低い温度に調節される
ことができる。
【０１３２】実際上、適切な自己点火向上性材料の選択
は、少なくとも部分的にはアセンブリーにおいて使用さ
れる特定の燃料／酸化剤混合物に依存するであろう。詳
細には、本発明の実施において、燃焼チャンバー内での
燃料／酸化剤を含有する混合物のＡＩＴを低下させるこ
とが一般に望まれている場合、好ましくは、混合物のＡ
ＩＴをそのように低下するように機能する自己点火向上
性材料を選択するであろう。本発明の特定の態様におい
て使用するのに適切な自己点火向上性材料は制限するわ
けではないが；ｎ−オクタン、ｎ−ヘプタンおよびｎ−
ヘキサンのようなパラフィン系燃料；通常の炭化水素含
有燃料ブレンドのような石油留分（例えば、ジーゼル燃
料、ＪＰ−４、ガソリン等）および鉱油の混合物並びに
種々のエーテルおよびエステルを含みうる。
【０１３３】本発明の実施に必要な種々の態様を例示し
／シミュレートする次の実施例との関係で、本発明は更
に詳細に説明されるであろう。本発明の実効部分に当た
る全ての変更は保護されるべきであることが理解される
べきであり、そしてこのため、本発明はこれらの実施例
に制限されると解釈されるべきでない。
【０１３４】実施例 本発明の実施に使用されうるような一般的な液体燃料の
ような液体は、通常、温度が増加したときに、ある程度
の膨張を経験する。この効果は低い臨界点の燃料では特
に顕著である。より低い分子量のアルカン群（例えば、
エタン、プロパンおよびブタン）は上記に記載の流体燃
料のインフレーターでの使用に適したこのような燃料の
例である。
【０１３５】これらの燃料の膨張特性は流体燃料のイン
フレーター内の貯蔵要素の破壊を起こすために使用され
ることができる（これらの実施例の目的では、一定体積
を有する剛性容器であると仮定する）。より詳細には、
貯蔵要素の破壊点は、通常、貯蔵要素の特定の設計、例
えば、壁厚および強度および、材料、例えば、貯蔵され
た燃料の熱力学的性質、例えば、圧力、体積および温度
の関係のファクターである。
【０１３６】図４は選択された材料の液体積／２５℃で
の液体積 対 周囲温度を示す。Ａ＝水、Ｂ＝ｎ−オク
タン、Ｃ＝エタノール、Ｄ＝ｎ−ブタンおよびＥ＝ｎ−
プロパン、
【０１３７】図５はｎ−ブタンの蒸気圧曲線、即ち、ラ
インＫおよび液体ｎ−ブタンで完全に充填されたときの
剛性容器の内部圧力 対 周囲温度（例１および例２
（両方とも仮定に基づく）で計算された）を示す。
【０１３８】容器（ｎ−ブタンのみを気体および液体の
形の両方で含む）の内部圧力はｎ−ブタンの蒸気圧曲線
により与えられることが一般的に理解されるはずであ
る。実際上、このような曲線は他のいずれかの種、例え
ば、空気、水または他の炭化水素成分の存在を考慮して
調整されるであろう。
【０１３９】例１ 燃料貯蔵要素は最初に２５℃において純粋な液体のｎ−
ブタンにより８２．６体積％まで充填され、残りの体積
はｎ−ブタン蒸気により占められる。このため、貯蔵要
素内には空気は存在しない。
【０１４０】このように充填された貯蔵要素が加熱され
たときに、液体のｎ−ブタンは膨張し、そして略図５に
示す曲線に従ってその蒸気圧は増加する。この初期温度
および液体充填率では、周囲温度（および、それ故、燃
料貯蔵要素内の温度）が約１０７℃に上昇したときに、
この貯蔵要素は液体で完全に充填されるであろう。この
ため、約−４０℃〜約１０７℃の期待される燃料貯蔵要
素の周囲温度にわたって、貯蔵要素内の内部圧力は流体
燃料の蒸気圧を越えないであろう。
【０１４１】しかし、要素内の内容物の更なる温度上昇
では、液体ｎ−ブタンは膨張するための要素内の更なる
余裕体積がないであろう。結果的に、このような更なる
温度上昇では、図５に示す１０７℃で液体１００％充填
のライン（即ち、ラインＬ）に略従うであろう。
【０１４２】例２ この仮想の例では、例１と同様に、燃料貯蔵要素は最初
に２５℃において純粋な液体のｎ−ブタンにより９１．
６体積％まで充填され、残りの体積はｎ−ブタン蒸気に
より占められる。、結果的に、貯蔵要素は約７１℃の温
度で液体１００％となるであろう。もし温度の更なる上
昇があれば、この要素に起こる圧力上昇は図５に示す７
１℃で液体１００％充填のライン（即ち、ラインＮ）に
略従うであろう。
【０１４３】望むならば、同様の曲線は他の選択された
燃料およびその混合物に関して、特に他の選択された液
体燃料、および、これらの燃料および燃料混合物の初期
充填率に関して描かれることができる。
【０１４４】このため、これらの例から証明されるよう
に、燃料貯蔵要素の適切な設計および充填により、本発
明に係る流体燃料のインフレーターは、燃料貯蔵要素が
所定の温度で破壊し、そして燃料を酸化剤に暴露させ、
そして自己点火するように製造されることができる。
【０１４５】例３ 本例において、スチールから作られており、そして花火
技術の開始装置を使用している、図２と同様の構造のイ
ンフレーターアセンブリーはボンファイアーを受けた。
詳細には、貯蔵チャンバー（チャンバー２１４）は１７
４ｇの純粋アルゴンで約４２００ｐｓｉａ（２８．９６
ＭＰａ）で充填された。燃焼チャンバー（チャンバー２
６０）は１６．９ｇの６５体積％酸素および３５体積％
アルゴン混合物で１９００ｐｓｉａ（１３．１０ＭＰ
ａ）で充填された。使用した燃料は変性エタノール、Un
ion Carbide Chemicals and Plastics Company Inc. か
ら販売される“ANHYDROL SOLVENT SPECIAL, PM-4083, 2
00 Proof”であった。燃料は燃料貯蔵要素( 要素２８
７）内に貯蔵され、それは花火技術開始装置の吐出部に
沿って直接的にインフレーターに溶接されていた。燃料
貯蔵要素は３．３７ｇ（約４．３ｃｃ）の変性エタノー
ルを２１℃で含み、そしてこの条件において液体で９２
％充填されていた。
【０１４６】ボンファイヤー中に直接的に入れたとき
に、インフレーターアセンブリーは１．５分間加熱さ
れ、その時、ディフューザーアセンブリーのラプチャー
ディスク（ラプチャーディスク２５０）は破壊し、それ
によりアセンブリーから不活性ガスが周囲環境に開放さ
れた。
【０１４７】アセンブリーを最初にボンファイヤー中に
入れたときから総計で２．５分間経過したのち、貯蔵チ
ャンバー（チャンバー２１４）から燃焼チャンバー（チ
ャンバー２６０）を分離している要素（要素２７２）は
破壊し、それにより、高圧貯蔵された酸化剤がインフレ
ーターアセンブリー中に比較的に無害で開放された。
【０１４８】燃料貯蔵要素（要素２８７）はその２４秒
後、即ち、２分５４秒後に破壊した。このとき、燃焼チ
ャンバーは低い圧力の大気空気のみを含んでいたので、
比較的に少量の燃料充填物が燃焼チャンバー内に開放さ
れ、そして即座に且つ安全に燃焼した。
【０１４９】最後に、入れてから５分４５秒後、貯蔵さ
れた燃料が完全に燃焼した後に、アセンブリーの花火技
術開始装置はボンファイヤーの強い熱により点火した。
【０１５０】このように、本例のインフレーターアセン
ブリーは本発明の第三の自己点火作動の態様に関して、
上記に記載のように機能した。
【０１５１】本明細書中に例示的に開示した発明は、こ
こに特に開示しなかったいかなる要素、部品、工程、成
分がなくても適切に実施されることができる。
【０１５２】上記の詳細な説明は明確化および理解のた
めのみに提供されたものであり、そして本発明の範囲内
での変更は当業者に明らかであろうから、不必要な制限
がされないことが理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の態様による流体燃料のインフレーター
の単純な部分断面図である。
【図２】本発明の態様による流体燃料のインフレーター
の単純な部分断面図である。
【図３】本発明の態様による流体燃料のインフレーター
の単純な部分断面図である。
【図４】選択された液体材料の液体積／２５℃での液体
積 対 周囲温度を示す。
【図５】実施例１および２から計算された液体ｎ−ブタ
ンで完全に充填された剛性容器の内部圧力 対 周囲温
度、および、ｎ−ブタンの蒸気圧を示す。
【符号の説明】
１０…インフレーターアセンブリー １２…圧力容器 １４…貯蔵チャンバー １６…略筒型のスリーブ ２０…第一末端 ２２…第二末端 ２４…一体ショルダー部分 ２６…ディフューザーアセンブリー ２７…円周状の溶接 ３０…燃焼チャンバーアセンブリー ３１…円周状の溶接 ３２…略筒型のスリーブ ３４…キャップ部分 ３６…ベース部分 ４０…ディフュージョンチャンバー ４２…閉止された第一末端 ４４…開放された第二末端 ４６…複数の開口部 ４８…複数の開口部 ５０…ラプチャーディスク

Claims (28)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 膨張式装置の膨張用機器であって、前記
    機器は、 燃焼酸化剤を含まない少なくとも１種の流体燃料を貯蔵
    する流体燃料貯蔵要素、 前記流体燃料貯蔵要素の開放時に前記流体燃料貯蔵要素
    と流体連絡する第一チャンバーであって、ここで、前記
    第一チャンバーは少なくとも１個のガス出口開口部を含
    み、且つ、前記ガス出口開口部を通常には閉止している
    シール手段を有し、そして、通常作動時に、少なくとも
    １種の流体燃料および少なくとも１種の貯蔵酸化剤は燃
    焼して高温燃焼ガスを含む燃焼生成物を生じ、前記少な
    くとも１種の流体燃料および前記少なくとも１種の貯蔵
    酸化剤の燃焼は前記第一チャンバー内の温度および圧力
    を上昇させ、そして、前記第一チャンバーのシール手段
    が開放されるように調整されており、それにより、通常
    作動時に、前記高温燃焼ガスの少なくとも一部分が前記
    第一チャンバーから吐出される、第一チャンバー、 加圧貯蔵ガスのサプライを含む第二チャンバーであっ
    て、ここで、前記第二チャンバーは前記ガス出口開口部
    のシール手段の開放時に第一チャンバーと流体連絡さ
    れ、前記第二チャンバーは少なくとも１個のガス出口ポ
    ートを含み、且つ、前記ガス出口ポートを通常には閉止
    しているシール手段を有し、通常作動時に、前記第一チ
    ャンバーから吐出された前記高温燃焼ガスが前記加圧貯
    蔵ガスと混合して膨張ガスを生じ、前記燃焼高温ガスと
    前記加圧貯蔵ガスの混合は前記第二チャンバー内の温度
    および圧力を上昇させ、そして前記第二チャンバーのシ
    ール手段が開放されるように調整されており、それによ
    り、通常作動時に、前記膨張ガスの少なくとも一部分が
    前記装置を膨張させるように前記第二チャンバーから吐
    出される、第二チャンバー、および、 通常作動時に、前記少なくとも１種の流体燃料および前
    記少なくとも１種の酸化剤の燃焼を開始する開始手段、
    を含む機器であって、 ここで、自己発火（自己点火）作動時には、前記膨張用
    機器が通常に受ける周囲温度範囲よりも高い所定の第一
    温度において、前記流体燃料貯蔵要素は開き、そして前
    記流体燃料の少なくとも一部分は前記第一チャンバー内
    で酸化剤と接触し、そして前記少なくとも１種の流体燃
    料は前記膨張用機器が通常に受ける周囲温度範囲よりも
    高い所定の第二温度において酸化剤に暴露されたときに
    発火（点火）することを特徴とする機器。
  2. 【請求項２】 前記流体燃料が液体の形のものを含む請
    求項１記載の機器。
  3. 【請求項３】 前記流体燃料が液体および微細分割され
    た固体の多相の組み合わせのものを含む請求項１記載の
    機器。
  4. 【請求項４】 前記流体燃料が炭化水素ベースの燃料で
    ある請求項１記載の機器。
  5. 【請求項５】 前記流体燃料がエチルアルコールを含む
    請求項１記載の機器。
  6. 【請求項６】 前記流体燃料がプロピルアルコールを含
    む請求項１記載の機器。
  7. 【請求項７】 前記流体燃料が少なくとも１種のＣ2 −
    Ｃ4 アルカンを含む請求項１記載の機器。
  8. 【請求項８】 自己点火作動時に、少なくとも１種の流
    体燃料とともに燃焼する酸化剤が少なくとも１種の貯蔵
    酸化剤を含む請求項１記載の機器。
  9. 【請求項９】 自己点火作動時に、少なくとも１種の流
    体燃料とともに燃焼する酸化剤が空気を含む請求項１記
    載の機器。
  10. 【請求項１０】 前記流体燃料貯蔵要素が一次燃料およ
    び自己点火向上材料を含む請求項１記載の機器。
  11. 【請求項１１】 前記自己点火向上材料がｎ−オクタ
    ン、ｎ−ヘプタンおよびｎ−ヘキサンからなる群より選
    ばれたパラフィン系燃料である請求項１０記載の機器。
  12. 【請求項１２】 前記自己点火向上材料がジーゼル燃
    料、ＪＰ−４およびガソリンからなる群より選ばれた石
    油留分である請求項１０記載の機器。
  13. 【請求項１３】 前記自己点火向上材料が鉱油である請
    求項１０記載の機器。
  14. 【請求項１４】 所定の第二温度が所定の第一温度以上
    の高さである請求項１記載の機器。
  15. 【請求項１５】 所定の第一温度と所定の第二温度が実
    質的に同一である請求項１記載の機器。
  16. 【請求項１６】 所定の第一温度が所定の第二温度より
    高い請求項１記載の機器。
  17. 【請求項１７】 所定の第一温度が所定の第二温度より
    低い請求項１記載の機器。
  18. 【請求項１８】 膨張装置の膨張用機器であって、前記
    機器は、 燃焼酸化剤を含まない少なくとも１種の液体燃料を貯蔵
    する液体燃料貯蔵要素、 前記液体燃料貯蔵要素の開放時に前記液体燃料貯蔵要素
    と流体連絡する第一チャンバーであって、ここで、前記
    第一チャンバーは少なくとも１個のガス出口開口部を含
    み、且つ、前記ガス出口開口部を通常には閉止している
    シール手段を有し、そして、通常作動時に、少なくとも
    １種の液体燃料および少なくとも１種の貯蔵酸化剤は燃
    焼して高温燃焼ガスを含む燃焼生成物を生じ、前記少な
    くとも１種の液体燃料および前記少なくとも１種の貯蔵
    酸化剤の燃焼は前記第一チャンバー内の温度および圧力
    を上昇させ、そして、前記第一チャンバーのシール手段
    が開放されるように調整されており、それにより、通常
    作動時に、前記高温燃焼ガスの少なくとも一部分が前記
    第一チャンバーから吐出される、第一チャンバー、 加圧貯蔵ガスのサプライを含む第二チャンバーであっ
    て、ここで、前記第二チャンバーは前記ガス出口開口部
    のシール手段の開放時に第一チャンバーと流体連絡さ
    れ、前記第二チャンバーは少なくとも１個のガス出口ポ
    ートを含み、且つ、前記ガス出口ポートを通常には閉止
    しているシール手段を有し、通常作動時に、前記第一チ
    ャンバーから吐出された前記高温燃焼ガスが前記加圧貯
    蔵ガスと混合して膨張ガスを生じ、前記燃焼高温ガスと
    前記加圧貯蔵ガスの混合は前記第二チャンバー内の温度
    および圧力を上昇させ、そして前記第二チャンバーのシ
    ール手段が開放されるように調整されており、それによ
    り、通常作動時に、前記膨張ガスの少なくとも一部分が
    前記装置を膨張させるように前記第二チャンバーから吐
    出される、第二チャンバー、および、 通常作動時に、前記少なくとも１種の液体燃料および前
    記少なくとも１種の酸化剤の燃焼を開始する開始手段、
    を含む機器であって、 ここで、自己発火（自己点火）作動時には、前記膨張用
    機器が通常に受ける周囲温度範囲よりも高い所定の第一
    温度において、前記液体燃料貯蔵要素は開き、そして前
    記液体燃料の少なくとも一部分は前記第一チャンバー内
    で酸化剤と接触し、そして前記少なくとも１種の液体燃
    料は前記膨張用機器が通常に受ける周囲温度範囲よりも
    高い所定の第二温度において酸化剤に暴露されたときに
    発火（点火）することを特徴とする機器。
  19. 【請求項１９】 自己点火作動時に、少なくとも１種の
    流体燃料とともに燃焼する酸化剤が少なくとも１種の貯
    蔵酸素を含む請求項１８記載の機器。
  20. 【請求項２０】 自己点火作動時に、少なくとも１種の
    流体燃料とともに燃焼する酸化剤が空気を含む請求項１
    ８記載の機器。
  21. 【請求項２１】 前記流体燃料貯蔵要素が一次燃料およ
    び自己点火向上材料を含む請求項１８記載の機器。
  22. 【請求項２２】 燃焼酸化剤を含まない少なくとも１種
    の流体燃料を貯蔵する流体燃料貯蔵装置を含む、膨張装
    置の膨張用機器の自己点火作動方法であって、前記方法
    は、 前記膨張用機器を加熱する工程を含み、ここで、前記膨
    張用機器が通常に受ける周囲温度範囲よりも高い所定の
    第一温度において、流体燃料貯蔵要素は開き、そして少
    なくとも１種の流体燃料の少なくとも一部分が酸化剤と
    接触し、ここで、少なくとも１種の流体燃料は、前記膨
    張用機器が通常に受ける周囲温度範囲よりも高い所定の
    第二温度において、酸化剤に暴露されたときに点火す
    る、方法。
  23. 【請求項２３】 所定の第二温度が所定の第一温度以上
    の高さである請求項２２記載の方法。
  24. 【請求項２４】 所定の第一温度と所定の第二温度が実
    質的に同一である請求項２２記載の方法。
  25. 【請求項２５】 所定の第一温度が所定の第二温度より
    高い請求項２２記載の方法。
  26. 【請求項２６】 所定の第一温度が所定の第二温度より
    低い請求項２２記載の方法。
  27. 【請求項２７】 高温燃焼ガスを含んだ燃焼生成物を生
    じるように、シールされている第一チャンバーにおい
    て、少なくとも１種の酸化剤とともに少なくとも１種の
    流体燃料を燃焼させる工程、ここで、シールされた第一
    チャンバーがシール手段により通常には閉止されている
    少なくとも１個のガス出口開口部を含み、そして、前記
    燃焼が第一チャンバー内の温度および圧力を上昇させ
    る、 加圧貯蔵ガスのサプライを含む第二チャンバー内へ第一
    チャンバーから高温燃焼ガスを吐出するために第一チャ
    ンバーのシール手段を開放する工程、 膨張ガスを生じるように、第二チャンバー内で加圧貯蔵
    ガスと吐出された高温燃焼ガスとを混合する工程、ここ
    で、前記第二チャンバーはシール手段により通常には閉
    止されている少なくとも１個のガス出口ポートを含み、
    そして、前記混合は第二チャンバー内の温度および圧力
    を上昇させる、および、 膨張式安全装置を膨張するように、前記第二チャンバー
    から膨張ガスを吐出するように前記第二チャンバーのポ
    ートシール手段を開ける工程、を更に含む請求項２２記
    載の方法。
  28. 【請求項２８】 膨張用機器が、更に、 貯蔵酸化剤のサプライを含む第一チャンバーであって、
    前記第一チャンバーは前記流体燃料貯蔵要素の開放時に
    前記流体燃料貯蔵要素と流体連絡され、前記第一チャン
    バーは少なくとも１個のガス出口開口部を含み、且つ、
    ガス出口開口部を通常には閉止しているシール手段を有
    する、第一チャンバー、および、 加圧貯蔵ガスのサプライを含む第二チャンバーであっ
    て、前記第二チャンバーは前記ガス出口開口部シール手
    段の開放時に前記第一チャンバーと流体連絡され、前記
    第二チャンバーは少なくとも１個のガス出口ポートを含
    み、且つ、ガス出口ポートを通常には閉止しているシー
    ル手段を有する、第二チャンバー、を含む請求項２２記
    載の方法であって、ここで、前記方法は、少なくとも１
    種の流体燃料の点火前に、 大気中にベントするように加圧貯蔵ガスの少なくとも一
    部分をベントするために第二チャンバーシール手段を開
    放し、次いで、大気中にベントするように貯蔵酸化剤の
    少なくとも一部分をベントするために第一チャンバーシ
    ール手段を開放する工程を更に含む方法。
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