JPH11180245A

JPH11180245A - ガス発生装置

Info

Publication number: JPH11180245A
Application number: JP9366418A
Authority: JP
Inventors: Tashiro Arai; 太四郎荒井
Original assignee: NIPPON KUATSU SYSTEM KK
Current assignee: NIPPON KUATSU SYSTEM KK
Priority date: 1997-12-24
Filing date: 1997-12-24
Publication date: 1999-07-06

Abstract

(57)【要約】【課題】発生ガス圧の時間変化を制御できるガス発生
装置を提供すること。【解決手段】ガス発生剤および点火装置とからなるガ
ス発生部材と、このガス発生部材を複数個収納したガス
発生機構１と、上記ガス発生部材の点火装置を加熱さ
せ、ガス発生部材に点火する順序を制御する順序制御回
路６とを備えた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、ガス発生剤を用
いて発生させたガス圧を、効率良く、安全に利用するた
めのガス発生装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、自動車のエアバッグ用のガス
発生装置として、ガス発生剤を用いたものがあった。こ
のガス発生装置は、図７に示すように、ガス発生機構１
５にガス発生剤２とガス発生剤２の中に入れた点火装置
３とを収納し、この点火装置３でガス発生剤２に点火し
て、噴出口１５ａから噴出する発生ガスを利用するもの
である。そして、点火装置３には、電源と衝撃センサ５
ａを備えたスイッチ回路５を接続している。上記ガス発
生剤２は、従来から用いられている窒化ナトリウムなど
のアジ化合物や複素環式化合物などで、点火装置３の熱
によって反応し、図８に示すように瞬時に多量のガスを
発生するものである。これらを粉体のまま、あるいは固
形化して用いる。なお、ガス発生後、ピーク値Ｐ_Pから
圧力が下がっているのは、衝撃波の影響と発生ガスの熱
収縮によるものである。

【０００３】このようなガス発生装置を自動車のエアバ
ッグに利用する場合には、ガス発生剤２を収納した上記
ガス発生機構１５の噴出口１５ａに、エアバッグのエア
供給口を接続する。交通事故の衝撃によって、スイッチ
が入り、点火すると、瞬時にバッグを膨らますことがで
きる。エアバッグは、瞬時にガス圧を発生させて、事故
の衝撃を吸収するものであるが、エアバッグとは異な
り、発生したガス圧を長時間に渡って利用することもあ
る。このようにガス発生機構１５により得られるガス圧
を、長時間に渡って利用する場合には以下のようにす
る。図９に示すように、上記ガス発生機構１５の噴出口
１５ａに蓄圧ボンベ１６を接続し、発生させたガス圧
を、この蓄圧ボンベ１６内に蓄える。なお、ガス発生機
構１５と蓄圧ボンベ１６との間にバルブ１７を備え、ガ
ス発生後に、これを閉じれば、ガス発生機構１５とスイ
ッチ回路５を蓄圧ボンベ１６から取り外して、高圧ボン
ベとして使用できる。また、蓄圧ボンベ１６の出力口１
６ａ部分には、減圧バルブ１８と圧力センサ１９を設け
ている。そして、高圧を蓄えた蓄圧ボンベ１６から、減
圧バルブ１８により減圧して、必要な圧力を出力させれ
ば、アクチュエータの作動などに長時間利用することが
できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】上記の装置では、ガス
発生機構１５内の点火装置３に通電して、点火すると、
ガス発生剤２が全量一度に反応して、ガスを発生する。
このようなガス発生剤２は、一旦、点火すれば、その反
応を途中で止めたり、ゆっくりさせたりすることはでき
ない。そのため、従来の装置では、ガス発生剤の種類と
量とによって決まるガス量を、瞬時に発生する。言い換
えれると、発生ガス圧の時間変化を自由に制御すること
ができなかった。そのため、上記ガス発生機構１５を用
いたエアバッグでは、交通事故の衝撃によってスイッチ
回路５が作動して、ガス発生剤２に点火すると、瞬間的
に多量のガスが発生してエアバッグが膨らむ。このと
き、エアバッグによる大きな衝撃力が発生する。そのた
め、事故の衝撃を吸収するためのエアバッグが、急激に
膨らむことによって、別の事故を引き起こすこともあっ
た。

【０００５】また、蓄圧ボンベ１６に蓄積したガス圧を
少しづつ出力して使用する場合には、蓄圧ボンベ１６内
の圧力を使用圧力より高く保たなければならない。ま
た、その使用時間を長くすればするほど、蓄圧ボンベ１
６内の圧力を高くしなければならない。そこで、ガス発
生機構１５のガス発生剤２によって、一度に多量のガス
を生成し、その高圧を蓄圧ボンベ１６に蓄積し、これを
減圧バルブ１８により減圧して利用するようにしてい
た。例えば、５（ｋｇ／ｃｍ²）の出力が必要な場合に
も、蓄圧ボンベ１６内には、２００（ｋｇ／ｃｍ²）の
圧力を蓄えて、減圧バルブ１８で調節しながら使うこと
になる。

【０００６】このように、蓄圧ボンベ１６の蓄積圧が高
圧であるほど、危険性が高い。また、蓄積圧が高圧にな
ると、蓄圧ボンベ１６や、減圧バルブ１８も、高耐圧性
にしなければならないので、その分、どうしても高価に
なってしてしまう。さらに、使用圧力と蓄積圧力との差
が大きいと、減圧時の熱放出などにより、圧力のロスが
大きくなる。だからといって、ガス発生剤２の量を少な
くして、発生ガス圧を低くしたのでは、長時間の使用に
耐えられない。この発明の目的は、発生ガス圧の時間変
化を制御できるガス発生装置を提供することである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】第１の発明は、ガス発生
剤および点火装置とからなるガス発生部材と、このガス
発生部材を複数個収納したガス発生機構と、上記ガス発
生部材の点火装置を加熱させ、ガス発生部材に点火する
順序を制御する順序制御回路とを備えたことを特徴とす
る。第２の発明は、ガス発生機構が、個々のガス発生部
材を所定の間隔を保って保持するとともに、点火したガ
ス発生部材の他のガス発生部材への類焼を防止する類焼
防止手段を備えたことを特徴とする。第３の発明は、ガ
ス発生機構からの発生ガスをためる蓄圧手段と、この蓄
圧手段内の圧力を検出する圧力センサとを備え、この圧
力センサの出力信号に応じて順序制御回路が動作し、蓄
圧手段の圧力が設定圧力以下になった時に、次のガス発
生部材に点火する構成にしたことを特徴とする。第４の
発明は、順序制御回路が、あらかじめ設定した時間間隔
で、個々のガス発生部材に点火する構成にしたことを特
徴とする。

【０００８】

【発明の実施の形態】図１〜図４に示す実施例は、所望
のガス圧を長時間に渡って出力することができるガス発
生装置である。このガス発生装置では、必要な総ガス量
を得るためのガス発生剤量を小分けにして、それぞれ別
々に点火するようにしている。図１に示すように、カプ
セル４に、少量のガス発生剤２と、点火用の点火装置３
とを収納し、点火装置３のリード線９を外に出してい
る。そして、上記各カプセル４が、この発明のガス発生
部材を構成している。この実施例では、カプセル４とし
て、薬剤用のカプセルを用いているが、中に数グラムの
ガス発生剤２と、点火装置３を納め、外部にリード線９
を出せるようになっている容器なら他のものでも良い。
ただし、熱により有害物質を発生したり、ガス発生反応
の妨げになったりする材質は、用いることができない。
また、ガス発生剤を固形化できれば、カプセル等に収納
する必要もない。

【０００９】このようなカプセル４を複数個、図３、図
４に示す収納具８に収納して用いる。そして、この収納
具８をタンク７内に組み込んでいる。また、この実施例
のガス発生装置は、図２に示すように、上記多数のカプ
セル４を備えたガス発生機構１と、これらのカプセル４
に順番に点火する順序制御回路６と、この順序制御回路
６を始動させるスイッチＳとからなる。また、ガス発生
機構１には、バルブ１７を介して、蓄圧手段としての蓄
圧ボンベ１１を接続している。このようにした蓄圧ボン
ベ１１の出力側には、蓄圧ボンベ１１内の圧力を検出す
る圧力センサ１２を設けている。さらに下流側には、放
出圧力を調整する減圧バルブ１４と圧力センサ１３を取
り付けている。上記ガス発生機構１は、図３に示すよう
に、収納具８と、それを組み込んだタンク７とからな
る。

【００１０】上記収納具８は、図３、図４のように、ス
チール製の円柱で、カプセル４を挿入する複数の収納穴
８ａを適当な間隔を保って開けたものである。そして、
この収納穴８ａを図のように円柱の側面に形成するよう
にすれば、円柱の底面に形成するよりも、多く形成する
ことができる。したがって、それだけ多くのカプセル４
を収納することができる。このように、多数の収納穴８
ａを形成したスチール製の収納具８によって、そこに収
納した複数のカプセル４に適当な間隔を保たせている。
複数のカプセル間で適当な間隔を保っているので、カプ
セル４間の類焼を防止できる。また、収納具８の中心に
は、各カプセル４の点火装置３のリード線９を通してい
る。そして、全てのリード線９を順序制御回路６に接続
し、この順序制御回路６によって、個々のカプセル４に
点火するようにしている。

【００１１】上記順序制御回路６は、ガス発生機構１の
各カプセル４の点火装置３に通電して、カプセル４を１
個づつ順番に点火する回路である。その順序はあらかじ
め決められているが、この実施例では、蓄圧ボンベ１１
内の圧力が設定圧力以下になった場合に、次のカプセル
４に点火するようにしている。そして、蓄圧ボンベ１１
のガス圧は、上記圧力センサ１２が検出し、出力信号を
順序制御回路６に送信する。また、カプセル４を収納し
た収納具８の周面には、筒状の金属シート１０を巻き付
け、収納穴８ａの開口を塞いでいる。このように収納穴
８ａを塞いだのは、上記カプセル間の間隔を保つことと
相まって、カプセル４の類焼を防止ためである。その一
方で、この金属シート１０は、カプセル４の爆発後のカ
スなどが、他のカプセル４の収納穴８ａ内に飛び込むの
を防ぐ機能もある。

【００１２】ただし、この金属シート１０には、上記収
納穴８ａに対応する位置に、フタ部１０ａを形成してい
る。このフタ部１０ａは、その周囲の厚さを、他の部分
よりも薄くして、フタ部１０ａが上記金属シート１０か
ら抜けやすくしている。したがって、カプセル４のガス
発生時の圧力で、そのカプセル４の収納穴８ａに対応す
るフタ部１０ａが破断して、金属シート１０に穴が開
く。そこで、発生ガスがタンク７内に放出される。この
ことからも明らかなように、フタ部１０ａの破断強度
は、次のように定めている。すなわち、フタ部１０ａは
個々のカプセル４の爆発時の圧力で破断されるけれど、
タンクに放出された圧力では、破断されないようにして
いる。したがって、タンク７側からの圧力で、他の収納
室８ａを塞いでいるフタ部１０ａが破断されたりしな
い。この実施例では、上記金属シート１０と、スチール
製の収納具８とで、この発明の類焼防止機構を構成して
いる。

【００１３】次に、このガス発生装置を用いて、ガス圧
を長時間に渡って利用する場合を説明する。まず、手動
スイッチＳを入れると、順序制御回路６が作動し始め、
第１のカプセル４に点火する。ここでは、例えば、１個
のカプセル４に入れたガス発生剤量を、従来例のガス発
生機構１５の全ガス発生剤量の２０分の１とする。ガス
の発生量は、ガス発生剤量に比例するので、１個のカプ
セル４から発生するガス量も２０分の１となる。従来例
では、約２００ｋｇ／ｃｍ²のガス圧を得たので、この
実施例の蓄圧ボンベ１１内の圧力は、約１０ｋｇ／ｃｍ
²になる。ただし、蓄圧ボンベ１１と従来例の蓄圧ボン
ベ１６の容量が、同等の場合である。

【００１４】この状態で、減圧バルブ１４を操作して、
１０ｋｇ／ｃｍ²以下の圧力、例えば５ｋｇ／ｃｍ²の圧
力を連続的に出力させ、アクチュエータの作動などに利
用する。すると、蓄圧ボンベ１１内の圧力は、図５に示
すように、ピーク値Ｐ_pから下がる。さらに５ｋｇ／ｃ
ｍ²のガス出力が続くと、蓄圧ボンベ１１内の圧力Ｐ
は、図５の時刻ｔ₁で、５ｋｇ／ｃｍ²になる。一方、上
記順序制御回路６は、その設定圧力を５ｋｇ／ｃｍ²と
設定しておくと、蓄圧ボンベ１１内の圧力Ｐが５ｋｇ／
ｃｍ²になった時点ｔ₁で、２番目のカプセル４に点火す
る。したがって、蓄圧ボンベ１１内の圧力Ｐは、再び１
０ｋｇ／ｃｍ²に復帰し、そこから低下する。そして、
蓄圧ボンベ１１内の圧力Ｐが５ｋｇ／ｃｍ²になった時
点ｔ₂で、次のカプセル４に点火する。以下同様に、ガ
ス圧を使用して、蓄圧ボンベ１１内の圧力Ｐが５ｋｇ／
ｃｍ²になったら、１個づつ新たなカプセル４に点火す
るようにしている。

【００１５】このように、蓄圧ボンベ１１内の圧力Ｐが
下がったら、そのたびにカプセル４に点火して、小分け
したガス発生剤２からガスを発生させる。そうすれば、
従来例のように、ガス発生剤の全量を一度に反応させる
場合と比べて、蓄圧ボンベ内の圧力を低く保つたまま
で、長時間ガス圧を使用することができる。このように
蓄積圧力が低ければ、それだけ安全である。また、使用
圧力と蓄積圧力との差を小さくして用いることができ、
圧力のロスも少なくできる。そのうえ、蓄圧ボンベ１１
や減圧バルブ１４を、耐高圧性の大きなものにする必要
がない。そのため、そのコストを低減することができ
る。また、ガス発生機構１のガス発生剤を全部反応させ
た後、バルブ１７を閉めれば、ガス発生機構１を新しい
ものと交換し、さらに長時間利用することができる。

【００１６】なお、上記蓄圧ボンベ１１を用いずに、直
接ガス発生機構１からのガス圧を利用することもでき
る。この場合も、順序制御回路６で、多数のカプセル４
に順番に点火して、長時間、ガス圧を発生させ続けるこ
とができる。ただし、一定圧力を出力したい場合には、
蓄圧ボンベ１１が必要である。なお、上記実施例で、カ
プセルの個数が多ければ多いほど、圧力変化曲線をいろ
いろにできる。言い換えれが、収納具８の収納穴８ａを
たくさん作れば作るほど、その変化曲線をいろいろにで
きることを意味する。したがって、収納具８に収納穴８
ａをたくさん作ることが理想的である。収納穴８ａをた
くさん作るためには、例えば、仮想多条螺旋に沿って収
納穴８ａを形成するとよい。

【００１７】また、上記のようなガス発生機構１をエア
バッグ装置に利用することもできる。この装置は、図示
しないが、図２に示す実施例のガス発生機構１に直接エ
アバッグを接続し、手動スイッチＳの代わりに、衝撃に
より作動する衝撃感応スイッチ回路を接続すればよい。
そして、エアバッグの容量に合わせたガス量に対応した
ガス発生剤量を、２つに分けて、２段階に反応させるよ
うにしている。例えば、ガス発生剤の全量を４：６に分
けて、それぞれサブカプセル、メインカプセルとして、
ガス発生部材を構成し、順序制御回路に接続する。順序
制御回路は、上記衝撃感応スイッチ回路の指令により、
初めにサブカプセルに点火し、そのΔｔ時間後に、メイ
ンカプセルに点火するように設定しておく。このように
したエアバッグ装置が作動すると、エアバッグの圧力Ｐ
は図６の実線で示すようになる。時刻０に点火されたサ
ブカプセルによるガス圧は、ピーク値Ｐ₁から一点鎖線
に続くグラフとなる。この圧力Ｐ₁は、全量の４０％
の量のガス発生剤量に対応する圧力である。このグラフ
で、圧力が下がるのは、エアバッグには、細孔が開け
てあって、そこから徐々にガスが漏れるためである。

【００１８】そして、サブカプセルの点火からΔｔ時間
後にメインカプセルに点火する。ガス圧は、その点から
圧力Ｐ₂だけ上昇する。この圧力Ｐ₂は、メインカプセル
のガス発生剤量、つまり、全量の６０％のガス発生剤量
に対応する圧力である。このように、ガス発生を２段階
にすることによって、圧力が徐々に増加し、エアバッグ
による衝撃力を小さくできる。これに対し、従来のよう
に、全量のガス発生剤を一度に反応させた場合には、エ
アバッグの圧力は、点線で示すグラフのようになる。
短時間に最高圧力Ｐ₃に達してしまうので、それだけ衝
撃力が大きくなる。

【００１９】このように、ガス発生剤量を分割して用い
るようにすれば、発生するガス圧の変化曲線を自由に制
御することができる。したがって、ピーク位置をずらす
ことによって、衝撃力を調整することもできる。なお、
上記の場合には、サブカプセルと、メインカプセルとい
うように、カプセルの容量を変更して、異なる圧力を得
るようにしたが、もっと多くのカプセルに分割して、多
段階に点火するようにすれば、もっと滑らかな圧力曲線
が得られる。また、図４のように、すべて同じ大きさの
カプセルを多数用意して、必要に応じて、複数個同時に
点火するようにしても良い。上記ガス発生機構に用いた
ガス発生剤としては、従来から用いられているものが利
用できるが、自己分解型の複素環式化合物であれば反応
促進剤が不要であるし、酸素不足の心配もない。

【００２０】

【発明の効果】第１の発明では、ガス発生部材を順番に
作動させて、ガスを発生させることにより、発生ガス圧
の変化曲線を任意に制御することができる。したがっ
て、一定圧力を長時間保つこともでき、必要以上に高圧
を蓄圧しなくても、効率良く、安全に、長時間のガス圧
使用が可能になる。また、圧力のピーク位置をずらすこ
とができるため、衝撃力の調整が可能になる。第２の発
明によれば、個々のガス発生部材が、互いに類焼しない
ので、順序制御回路が、確実に点火順序を制御すること
ができる。第３の発明によれば、従来のように使用圧力
よりも極端に高い高圧ガスを蓄圧ボンベに封入しなくて
も、長時間ガス圧を出力することができる。つまり、蓄
圧ボンベ内の圧力を、使用圧力よりわずかに高く維持す
れば、長時間使用に耐え得る。したがって、蓄積圧を低
くでき、その分、安全であるとともに、圧力のロスも少
なくできる。そのうえ、ボンベや減圧弁を、耐高圧性の
大きなものにしなくても良いので、そのコストを低減す
ることができる。第４の発明によれば、ピーク圧力にな
る時点を調整して、衝撃力を制御することができる。例
えば、エアバッグが膨らむ時の衝撃力を弱くして、エア
バッグの衝撃による事故を防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明のガス発生部材の平面図である。

【図２】この発明のガス発生装置のブロック図である。

【図３】この発明のガス発生機構の斜視図である。

【図４】図３のIV−IV線断面図である。

【図５】この発明の装置の蓄圧手段内の圧力変化を表わ
すグラフである。

【図６】この発明のガス発生機構をエアバッグ装置に用
いた場合の発生ガスの圧力変化を表わすグラフである。

【図７】従来例のガス発生機構の断面図である。

【図８】従来例のガス圧変化を表わすグラフである。

【図９】従来例のガス発生装置のブロック図である。

【符号の説明】

１ガス発生機構２ガス発生剤３点火装置４カプセル６順序制御回路８収納具８ａ収納穴９リード線１０金属シート１１蓄圧ボンベ１２圧力センサ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ガス発生剤および点火装置とからなるガ
ス発生部材と、このガス発生部材を複数個収納したガス
発生機構と、上記ガス発生部材の点火装置を加熱させ、
ガス発生部材に点火する順序を制御する順序制御回路と
を備えたことを特徴とするガス発生装置。
【請求項２】ガス発生機構が、個々のガス発生部材を
所定の間隔を保って保持するとともに、点火したガス発
生部材の他のガス発生部材への類焼を防止する類焼防止
手段を備えたことを特徴とする請求項１に記載のガス発
生装置。
【請求項３】ガス発生機構からの発生ガスをためる蓄
圧手段と、この蓄圧手段内の圧力を検出する圧力センサ
とを備え、この圧力センサの出力信号に応じて順序制御
回路が動作し、蓄圧手段の圧力が設定圧力以下になった
時に、次のガス発生部材に点火する構成にしたことを特
徴とする請求項１または２に記載のガス発生装置。
【請求項４】順序制御回路が、あらかじめ設定した時
間間隔で、個々のガス発生部材に点火する構成にしたこ
とを特徴とする請求項１または２に記載のガス発生装
置。