JPH0640304A - 複合膨脹装置 - Google Patents

複合膨脹装置

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JPH0640304A
JPH0640304A JP5040041A JP4004193A JPH0640304A JP H0640304 A JPH0640304 A JP H0640304A JP 5040041 A JP5040041 A JP 5040041A JP 4004193 A JP4004193 A JP 4004193A JP H0640304 A JPH0640304 A JP H0640304A
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JP
Japan
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gas
pyrotechnic
pyrotechnic material
composite
sheet
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JP5040041A
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English (en)
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Sek Kwan Chan
セツク・クワン・チヤン
Steven John Graham
ステイーブン・ジヨン・グラーム
Ian John Kirby
アイアン・ジヨン・カービイ
Graeme A Leiper
グレーム・アラン・リーパー
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PPG Architectural Coatings Canada Inc
Imperial Chemical Industries Ltd
Original Assignee
ICI Canada Inc
Imperial Chemical Industries Ltd
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Publication date
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    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60R21/02—Occupant safety arrangements or fittings, e.g. crash pads
    • B60R21/16—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
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    • B60R21/268—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow using instantaneous release of stored pressurised gas
    • B60R21/272—Inflatable occupant restraints or confinements designed to inflate upon impact or impending impact, e.g. air bags characterised by the inflation fluid source or means to control inflation fluid flow using instantaneous release of stored pressurised gas with means for increasing the pressure of the gas just before or during liberation, e.g. hybrid inflators

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】複合膨脹装置の簡単かつ安価な構造を提供し、
シート状火工物質は貯蔵されたガスへのエネルギ伝達を
改善するきわめて微細な粒子を有する固体製品を製造す
る。 【構成】自動車に使用するガス袋安全拘束装置用複合膨
脹装置に関し、貯蔵された不活性ガスの圧縮ガス供給源
はシート状の火工物質12によって加熱される。シート状
火工物質は薄い容器内にまたは直接ガスと接触して圧縮
ガス貯蔵容器内に収容されるのが有利である。本発明は
また複合膨脹装置用の加熱装置を有する。好ましい火工
物質は、酸化性ポリマ物質、たとえば酸化しうる物質た
とえばマグネシウムによってコーティングされた、ポリ
テトラフロロエチレン(PTFE)層を有し、その層は酸化性
ポリマ物質と発熱反応しうるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】本発明は自動車が衝突して停止したとき
の、自動車内の安全装置において搭乗者を拘束するクッ
ションまたは袋を膨脹するのに使用される型の複合膨脹
装置に関する。拘束装置のガスバッグ（エアバッグ）は
不活性高圧ガスの貯蔵源からのガスにより、アジ化ナト
リウム含有成分のような火工物質から発生するガスによ
って、または貯蔵された圧縮ガスならびにガスおよび熱
発生火工物質を含むいわゆる複合またはガス増強装置か
らくるガスによって膨脹される。複合膨脹装置において
発生した高温ガスは貯蔵された圧縮ガスと混合し、その
圧力を増大または増強する。したがって、貯蔵するのに
必要なガス量は貯蔵されるガスのみに依存する装置より
いちじるく減少し、ガス貯蔵圧力および／または膨脹装
置全体の大きさは全体的にいちじるしく小さくなる。さ
らに、複合装置は火工物質だけを使用する装置より大き
くなるが、袋に供給されるガス混合物中の固形物および
有害なガスの量が減少するので好ましい。
【０００２】代表的複合膨脹装置は英国特許第 1408530
号明細書、米国特許第 4131300号、第 5022674号、 503
1932号および第 5033772号明細書に開示されている。こ
れまで使用されてきた複合膨脹装置において、火工高温
ガス発生成分は別々の圧力容器に収容され、圧力容器は
通常貯蔵される高圧ガスを収容する圧力容器内に設置さ
れ、両方の容器はガスを混合区域に供給し、その後混合
された膨脹ガスを袋に送り込むように構成されている。
この装置の構成は複雑で、正確に較正された流量制御装
置を必要とし高価なものになった。複合膨脹装置別の欠
点は、火工物質から比較的大形の粒子生成物を生じ、そ
の生成物はガス供給通路を閉塞し、貯蔵されたガスへの
熱伝達を効率の低いものとすることである。本発明の目
的は、従来使用されてきたものより製造が簡単かつ安価
な複合膨脹装置を提供することにある。別の目的は火工
物質から貯蔵されているガスへの熱伝達がいぢじるしく
改善された複合膨脹装置を提供することにある。
【０００３】本発明によれば、自動車搭乗者拘束用複合
膨脹装置は、ガス袋に通ずるシールされた出口を有する
ガス貯蔵容器内の加圧されたガス貯蔵源、前記貯蔵され
たガスを加熱し膨脹させるように作用する熱発生火工物
質、前記火工物質を点火する始動装置、および前記シー
ルされた出口を開放する装置を有するこの種装置におい
て、前記熱発生火工物質はシート状の火工物質であるこ
とを特徴とする。選択された火工物質は、貯蔵されてい
るガスを収容する容器とは別々に設置され、火工物質の
高温生成物は混合区域において貯蔵されたガスと混合し
その後拘束袋に入る。しかしながら、便利かつ一般的に
好ましいことは、火工物質がガス貯蔵容器の内部に好ま
しくは薄い容器内にまたは貯蔵されているガスと直接接
触して設置されることである。そのような配置は、シー
ト状火工物質が貯蔵されているガスの影響をうけずまた
高いガス圧に耐えるために可能である。シート状火工物
質は、たとえば、一つ以上の平らな条片または円板とす
ることができ、それらは迅速な燃焼ができるように離し
て支持される。そうでなければシートは折畳まれ、しわ
にされ、ひだを付けられ、波状にされて圧力容器内部に
設置するのに便利な形にされる。
【０００４】有利なのは、火工物質が中央の剛性の枠、
たとえば中実の棒または中実の、有孔または網状の管の
周りに巻かれることである。シートは任意にアジナトリ
ウム成分のような火工物質の装薬の周りに巻かれるか、
枠がそのような装薬を含むことである。シートは、らせ
ん状に巻かれたフィルムとして、一重または多重に巻か
れる。巻かれたシートは通路を開けるため一つ以上の位
置に切れ目を設けるのが有利であり、孔明き管状ハウジ
ング内に設置することが有利である。枠の使用は点火器
からの最初の点火衝撃による火工物質シートの潰れを防
止し、それにより火工物質を有効な点火のために適当な
方法で確実に点火器内部に設置されることができる。貯
蔵されたガスは不活性ガス、たとえば漏洩テストを容易
にするため少ない割合たとえば１〜２％のヘリウムを含
有するアルゴンとするのが有利である。ガスは約21kg／
cm2 （3000 psi) の圧力で貯蔵するのが便利であり、容
積は0.1 から２リットルとするのが便利である。
【０００５】シート状火工物質は、火工物質の層によっ
てコーテイングされた担体シートを備え、火工物質は少
なくとも一つの面の少なくとも一部に酸化性物質の層を
有する酸化ポリマフィルムを備えるのがとくに好まし
く、ポリマフィルムおよび酸化性物質は点火の際一緒に
発熱反応することができる。ポリマフィルムは両側を酸
化性物質によってコーテイングされるのが好ましい。と
くに好ましいポリマフィルム層は、ＰＣＴ国際特許出願
公開ＷＯ90／10611号およびＷＯ90／10724 号に記載さ
れている。記載された酸化性ポリマフィルムは、ハロゲ
ン（とくに弗素）、酸素、硫黄、窒素および燐よりなる
グループから選択された化学的に結合した原子を有す
る。、好ましいフィルム層はポリテトラフロロエチレン
(PTFE)から作られ、高エネルギ火工物質フィルムを形成
するが、他の適当なポリマフィルムは、ポリヘキサフロ
ロプロピレン、弗化ビニリデンおよびヘキサフロロプロ
ピレンのコポリマ、テトラフロロエチレンおよび過フロ
ロプロピレンのコポリマ、クロロトリフロロエチレンお
よび弗化ビニリデンのコポリマ、過弗化プロピレンおよ
びその弗化ビニリデンとのコポリマのホモポリマ、トリ
クロロエチレンホモポリマおよびその弗化ビニリデン、
およびこのようなポリマと二つ以上の相互のまたはPTFE
との混合物を含む。
【０００６】酸化性物質はフィルム層に蒸着されるのが
好ましく、リチウム、ナトリウム、マグネシウム、ベリ
リウム、カルシウム、ストロンチウム、バリウム、アル
ミニウム、チタニウム、ジルコニウムおよびそれらの合
金よりなるグループから選択された金属を適当に含んで
いる。もっとも好ましい金属は、好ましくはフロロポリ
マ層の上にコーテイングされたマグネシウムまたはその
合金である。好ましくは金属と酸化性ポリマフィルム層
の割合はほぼ化学量論であるか、または下にあるフィル
ムの位置に僅かに過剰の金属が存在する程度である。代
表的な火工物質フィルムは厚さ２ないし40ミクロンのマ
グネシウム（代表的には10ミクロン）の層の両側に蒸着
された、ポリテトラフロロエチレンのフィルム（代表的
には厚さ３ないし50ミクロン）を有する。この実施例に
おいて、反応式は （Ｃ2 Ｆ4 ）n ＋２Ｍｇ・＞２ＭｇＦ2(g)＋２Ｃ(s) ＋
5.98Ｍｊ／Ｋｇ で現される。エネルギ放出量は火工物質フィルムの厚さ
と反対に変化し、厚さは所望のエネルギ放出量をうるよ
うに決定される。火工物質の装薬は、２ないし50グラム
とするのが便利である。
【０００７】火工物質に点火する始動装置は、たとえ
ば、点火薬、爆発ブリッジワイヤ、半導体ブリッジ、火
花放電、電流または熱線とすることができる。始動装置
は膨脹装置を有する自動車を巻込む衝突に応じて作動さ
れるように配置される。一旦始動すると、火工物質フィ
ルムは反応して迅速に高温生成物を発生し、生成物は貯
蔵されたガスを加熱して膨脹させる。圧力容器のガス出
口は破裂板または隔壁によって適宜にシールされる。破
裂板を自動車の衝突に応じて火工物質と無関係に着火す
る電気発火薬のような破裂装置によって破裂させること
もでき、その場合高圧ガスは火工物質の点火の前または
点火と同時に部分的に放出される。しかしながら、自動
車の衝突の際始動装置の作動によって火工物質の点火と
同時にまたは点火に対応して破裂要素を破裂させるのが
便利である。破裂要素は、ガス貯蔵容器内部の圧力およ
び熱が一定の状態に達したとき破裂するように設置され
る。この実施例において、破裂要素の破裂は隣接する感
熱爆発装置によって実施または促進される。
【０００８】さもなければ、火工物質の爆発によって、
または始動装置の衝撃によって推進される投射物が直接
破裂要素を破裂させるか、または投射物によって作動さ
れるとき破裂要素を破壊するように投射物を配置され
た、衝撃感知または点火薬感知起爆剤のような打撃式起
爆発装置に対して駆動される。別の特徴によれば、本発
明はガス袋用複合膨脹装置の加熱要素の発熱物質として
のシート状熱発生火工物質の使用に存する。自動車搭乗
車用拘束装置の複合膨脹装置の熱発生装置として火工物
質を使用することは、信頼性を損なうことなく膨脹装置
の構造を簡単なものにすることができる。もはや火工物
質を収容する第２の圧力容器を備える必要もなければ、
複雑な流量制御装置または混合室の必要もない。シート
状火工物質はきわめて小さい固体物質しか生成せず、熱
はきわめて有効に貯蔵されたガスに伝達される。さら
に、火工物質からの最初の爆発的エネルギの放出は、搭
乗車用拘束装置にこれまで使用された火工物質または推
進剤よりも一層有効に圧力容器を開放する。
【０００９】以下、本発明を添付図面に基づいて説明す
る。図１において、全体的に符号１０で示された膨脹装
置は、軟鋼姓圧力容器１１を有し、容器１１には二つの
有孔間隔片１３，１４の間に設置されたシート状火工物
質１２（加熱要素）のらせん状に巻かれた装薬が収容さ
れている。巻かれた火工要素１２は火工物質の点火の際
ガスを容易に流すため縦のスリット１５を設けられてい
る。金属ケース付き点火薬１６は容器１１の端部に溶接
によりシールされ、点火薬１６は図示しない作動装置に
接続する導線１８を備え、導線１８は金属シールに対す
るガラスによる公知の方法で点火薬にシールされてい
る。多孔性不活性物質のフィルタ要素１９が、端部１７
の反対側の端部２０において容器１１の一部に取付けら
れている。端部２０は端部２０において容器１１に溶接
された不銹鋼着座要素２２によってシールされた開口２
１を有し、要素２２はそこに接着された破裂円板２４に
よってシールされた孔２３を有する。容器１１の容量は
通常0.1 ないし20リットルで、通常容積比で98％のアル
ゴンと２％のヘリウムよりなる圧力約21kg／cm2 （3000
psi) の不活性ガスを充填されている。加熱要素１２は
通常約６ないし25ｇのシート状火工物質を有する。作用
において、膨脹装置１０を有する自動車の衝突の際、電
流は導線１８を通って点火薬１６に点火し、点火薬は火
工要素１２に点火する。要素１２によって発生された熱
は、容器１１内の不活性ガスをその圧力が破裂円板２４
の特性に対応する所定の圧力および温度状態まで加熱
し、破裂円板２４は破裂してガスを孔２３を通って容器
出口２１に流し、安全拘束装置の図示しないガスバッグ
を膨脹させる。
【００１０】図２の実施例を参照すると、全体的に３０
で示された膨脹装置は約21kg／cm2（3000 psi) の圧力
のガスを充填された軟鋼製圧力容器３１を有する。容器
３１は中央の枠３３に巻かれかつ比較的軽い金属ケーシ
ング３４に収容されたシート状火工物質３２のらせん状
に巻かれた装薬を有する。ケーシング３４の一端３５は
容器３１の端部３７に形成された孔３６に固定されてい
る。電気点火薬３８がケーシング３４の端部３５に溶着
され、保持リング３９によって孔３６に保持しかつシー
ルされている。点火薬３８は図示しない作動装置に接続
する導線４０を備えている。ケーシング３４の他端４１
はスパイダ要素４２によって容器３１の中央に設置され
ている。ケーシング３４の端部には外側円周溝４３が形
成され、溝４３は装薬３２が点火されケーシング３４内
の圧力が所定値をこえたとき、ケーシング３４の端部か
ら離れるテーパ付きまたは鋭い端部４４を形成してい
る。部分４４は心出し案内要素６０によって容器３１に
心出しされ、案内要素６０はそれが端部から離れた後部
分４４の軸方向整合を維持する。容器３１の第２の端部
４５は出口開口４６を有し、またシール要素４７をそれ
と出口開口４６の間の前室４８を出るときの位置に保持
し、その位置で膨脹ガスはそれが開口４６を通って図示
しないガス袋に流入する前に膨脹する。
【００１１】多孔性不活性ガスフィルタ要素４９は開口
４６を閉鎖し、環状間隔片５０によって所定位置に保持
される。シール要素４７は周囲を容器３１に溶着され、
薄い不銹鋼破裂円板５２によってシールされた中央孔５
１を有する。作用において、膨脹装置３０を有する自動
車の衝突の際、電流は導線４０を通って点火薬３８に点
火し点火薬３８は火工要素１２を点火する。ケーシング
３４の端部４４は溝４３の所で破壊され、破裂円板５２
に向かって投射されそれを貫通する。円板は直ちに破壊
され、装薬３２の燃焼によって加熱されかつ膨脹した不
活性ガスは孔５１、フィルタ４９および出口開口４６を
通って流れガスバッグを膨脹させる。図３に示す実施例
は図２に示す実施例の変型であるが、衝撃−感知起爆剤
５３を有し、シール要素４７は円板５２および起爆剤５
３に適合するように変型されている。作用において、火
工装薬の点火の際、ケーシング３４の鋭い端部４４は溝
４３において破壊し、起爆剤５３に向かって投射され、
それを点火する。起爆剤５３の爆発は直ちに破裂板５２
を破裂させ、火工装薬の爆発により加熱された不活性ガ
スが孔５１、フィルタ４９および出口開口４０を通って
ガスを膨脹させる。
【００１２】図４に示された実施例は図３に示された実
施例の変型であるが、起爆剤５３は衝撃感知性でなく点
火薬−感知性である。この実施例において、ケーシング
３４は省略され、中央枠３３は中空で、軸方向に移動可
能な要素５４が枠３３内に軸方向に設けられている。要
素５４の一端は点火薬３８の側に設置され、かつ点火薬
３８の点火の際、要素５４は点火の衝撃により軸方向に
枠３３を通って推進され、点火薬３８の火炎は同時に火
工物質３２を同時に点火する。要素５４の他端は針状先
端５５を有し、針状先端５５は起爆剤５３から軸方向に
離れているが、点火薬３８の点火の際起爆剤５３を貫通
し、破裂円板５２を破裂させ、加熱されたガスを放出さ
せガス袋を膨脹させる。図５ないし図７の実施例に示さ
れた別の火工装薬の説明において、シート状火工物質３
２は中央枠３３の周りに全体的にらせん状に巻かれてい
る。図５のシート状火工物質３２は緩く巻かれたまたは
離れたコイルを備えた平らなシートである。図６におい
てシート状火工物質は溝状シートであり、図７は波状シ
ートである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例の縦断面を示す略線図である。
【図２】本発明の別の実施例の縦断面を示す略線図であ
る。
【図３】本発明のなお別の実施例の縦断面を示す略線図
である。
【図４】本発明のさらに別の実施例の縦断面を示す略線
図である。
【図５】図１ないし図４に示す本発明の実施例に使用し
うる火工物質装薬の構成を示す横断面である。
【図６】本発明の実施例に使用しうる火工物質装薬の図
５とは別の構成を示す横断面である。
【図７】本発明の実施例に使用しうる火工物質装薬の図
５，６とは別の構成を示す横断面である。
【符号の説明】
１１ 容器 １２ 火工物質 １６ 点火装置 ２１ 出口 ２４ 装置 ３１ 容器 ３２ 火工物質 ３３ 枠 ３８ 点火装置 ４４ 部分 ４６ 出口 ４７ シール要素 ５２ 破裂円板 ５３ 爆発装置 ５４ 可動要素
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 592045223 アイシイアイ・カナダ・インコーポレイテ ツド カナダ国．エム２エヌ・６エツチ２．オン タリオ．ノース・ヨーク．ステーシヨン・ エイ．ピーオー・ボツクス．200 (72)発明者 セツク・クワン・チヤン カナダ国．ジエイ３ヴイ・２エヌビイ．ケ ベツク．サント・ブルノー．フロビシヤ ー．293 (72)発明者 ステイーブン・ジヨン・グラーム イギリス国．スコツトランド・ケイエイ 29・０デイワイ．エーアシヤー．フエアリ ー．モントゴメリー・ドライブ．21 (72)発明者 アイアン・ジヨン・カービイ イギリス国．スコツトランド・ケイエイ ７・２ユーエフ．エーア．モニユメント・ ロード．91 (72)発明者 グレーム・アラン・リーパー イギリス国．スコツトランド・ケイエイ ９・１キユエツクス．エーアシヤー．プレ ストウイツク．アランヴエイル・ロード. ５

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ガス袋に通ずるシールされた出口(21, 4
    6)を有するガス貯蔵容器(11, 31)内の加圧されたガス貯
    蔵源、 前記貯蔵されたガスを加熱して膨脹させるように作用す
    る熱発生火工物質(12,32)、 前記火工物質に点火する始動装置(16, 38)、および前記
    シールされた出口を開放する装置(24, 44, 47, 53)を有
    する自動車搭乗者用複合膨脹装置において、 前記熱発生火工物質はシート状の火工物質(12, 32)であ
    ることを特徴とする複合膨脹装置。
  2. 【請求項２】 前記火工物質は、前記ガス貯蔵容器(11,
    31)内部に設けられていることを特徴とする請求項１に
    記載の複合膨脹装置。
  3. 【請求項３】 前記火工物質は貯蔵されたガスと直接接
    触していることを特徴とする請求項１または２に記載の
    複合膨脹装置。
  4. 【請求項４】 前記火工物質(12, 32)は折畳まれ、しわ
    にされ、ひだを付けられ、波状にされたまたは溝付きの
    シートであるかもしくは剛性の枠(33)の周りに巻かれる
    ことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか一項に記
    載の複合膨脹装置。
  5. 【請求項５】 火工物質(12, 32)はその外面の少なくと
    も一部に酸化しうる物質の層を備えた酸化性ポリマフィ
    ルム層を有し、ポリマフィルムおよび酸化性ィルムは点
    火の際一緒に発熱反応しうることを特徴とする請求項１
    ないし４のいずれか一項に記載の複合膨脹装置。
  6. 【請求項６】 酸化性ポリマフィルムはハロゲン、酸
    素、硫黄、窒素および燐よりなるグループから選択され
    た化学的に結合した原子を有し、酸化しうる物質はリチ
    ウム、ナトリウム、ベリリウム、カルシウム、ストロン
    チウム、バリウム、アルミニウム、チタニウム、ジルコ
    ニウムおよびそれらの合金よりなるグループから選択さ
    れた金属を有し、前記金属は酸化ポリマフィルムに蒸着
    されていることを特徴とする請求項５に記載の複合膨脹
    装置。
  7. 【請求項７】 酸化性ポリマフィルムはポリテトラフロ
    ロエチレン(PTFE)、ポリヘキサフロロプロピレン、弗化
    ビニリデンおよびヘキサフロロ−プロピレンのコポリ
    マ、テトラフロロエチレンおよび過フロロプロピレンの
    コポリマ、クロロトリフロロエチレンおよび弗化ビニリ
    デンのコポリマ、過弗化プロピレンおよびその弗化ビニ
    リデンとのコポリマのホモポリマ、トリクロロエチレン
    ホモポリマとその弗化ビニリデンとのコポリマのホモポ
    リマ、およびこのようなポリマの二つ以上の相互のまた
    はPTFEとの混合物を含むことを特徴とする請求項６に記
    載の複合膨脹装置。
  8. 【請求項８】 火工フィルムが２ないし40ミクロンの厚
    さのマグネシウム層をその上に蒸着された、３ないし50
    ミクロンの厚さのポリマのフィルムを有することを特徴
    とする請求項７に記載の複合膨脹装置。
  9. 【請求項９】 ガス貯蔵容器(31)の出口(46)が破裂円板
    (52)によってシールされ、投射物(44, 54)が始動装置(3
    8)の衝撃または火工物質(32)の燃焼により、前記破裂要
    素(52)を破壊する投射物によって作動される際設置され
    た起爆剤(53)に向って推進されるように配置されている
    ことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか一項に記
    載の複合膨脹装置。
  10. 【請求項１０】 自動車搭乗者拘束ガス袋用複合膨脹装
    置用加熱要素において、熱発生物質として、少なくとも
    その面の一部に酸化しうる物質の層を備えた酸化性ポリ
    マフィルムの層を有し、ポリマ物質および酸化性物質は
    点火の際一緒に発熱反応しうるシート状の火工物質を含
    むことを特徴とする自動車搭乗車拘束用複合膨脹用加熱
    要素。
JP5040041A 1992-03-04 1993-03-01 複合膨脹装置 Pending JPH0640304A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB929204712A GB9204712D0 (en) 1992-03-04 1992-03-04 Hybrid inflator
GB9204712:5 1992-03-04

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0640304A true JPH0640304A (ja) 1994-02-15

Family

ID=10711510

Family Applications (1)

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JP5040041A Pending JPH0640304A (ja) 1992-03-04 1993-03-01 複合膨脹装置

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