CGS = Cold Gas System 
     コールドガスシステム
    エアバッグインフレータ最適化試験装置
カナダマイクロシス社
Microsys Technologies Inc.
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ON L4V 1M5, Canada
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■ CGSとは

CGS(コールドガスシステム)は、エアバッグの展開装置です。
カナダのトロントにある計測システムメーカーMicrosyss Technologies Inc.(マイクロシス社)が開発しました。
本システムは、エアバッグを展開させる際に、実際のインフレータを使わずに安価なガスを使って、
実際のインフレータと同じ展開状況を模擬することができます。
したがって、エアバッグを安価に何度でも展開させることができます。
本システムによるエアバッグの展開は、高精度のガス吐出機構(特許)を使っていますので、
実インフレータと同じガス流量と流量特性を再現させることができます。
 
● CGSの特徴を知りたい

● CGSの応用を知りたい。

● CGSの実験風景を見たい。

● CGSの構成を知りたい。

● CGSの基本性能を知りたい。

● CGS導入の利点を知りたい。

 
【CGSの特徴】 
 ・ エアバッグ展開用疑似インフレータです。
    さまざまなエアバッグ展開には、不活性圧縮ガス(圧縮窒素、もしくはヘリウム)を使って行います。
 
 ・ 予め設定された膨張ガス流量に従って、エアバッグにガスを送り込むことができます。
    CGSでは、0.5モル(11.2リットル)〜 8モル(179リットル)容量のエアバッグを展開させることができます。
    ガスの流量速度は、CGSから吐出する径(オリフィス径)とガス圧力、使用するガスの種類により調整します。
    あらかじめ特性曲線が出ていますので、それを元に設定を行います。
 
 ・ 圧縮空気と特殊電磁バルブを使って高速応答・高性能エアバルブで制御するため、繰り返し試験が可能です。
    一度設定したガス流量設定で、何度でも試験を行うことができます。
 
 ・ コールドガス(圧縮ガス)を使うので安全です。
    使用するガスは、圧縮窒素もしくは圧縮ヘリウムです。
 
 ・ バルブ制御は、5ms以下(平均3.5ms)です。
 ・ 必要に応じて、計測装置(圧力センサ、高速度カメラ)とCGSを統合的に運用できるSureFire/PowerPlayが利用できます。
 
 

  
 
カーテンエアバッグの試験風景

 
 

   
 
クッションエアバッグ(ステアリング)のCGS試験 

 
  
 
 
【CGSの応用】 - CGSは、以下の分野で利用されています。
 
1. システムテスト
  ・エアバッグモジュールの開発試験。
     - エアバッグモジュールの開発では、実インフレータを試作すると
      インフレータの開発費が高価なので、インフレータの設計仕様を
      検討するのにCGSが使われます。
2. インフレータの代替
  ・ ダッシュボードのカバー、エアバッグクッションの研究開発。
  ・ エアバッグ布地の折りたたみ研究開発。
  ・ エアバッグモジュール、ダッシュボードパネル、クッション、折りたたみの不具合の検証及び確認試験。
  ・ インパクタ及びドロップタワー試験・ 新規インフレータ開発への最適化実験。
  ・ 製造工程検査での実インフレータの代替。
     - これらの試験に実インフレータを使うと、インフレータが高価
      なために、試験運用費がかさみます。CGSは運用費の低減に役立ちます。
 
 

■ CGSの基本性能

【仕様】
・使用ガス量: 0.5 〜 8モル
    使用されるエアバッグの容量に応じて
    タンク容量を選択します。
・主チャージタンクサイズ: 0.25L
・予備チャージタンク: 0.25L、0.5L、0.75L
    チャージタンクの総合容量とガスの
    充填圧力で使用ガス量が決まります。
・使用ガス: ヘリウム、窒素
    ヘリウムは高速吐出が可能です。
    ヘリウムは窒素に比べ高価です。
・ガス圧力: 5 〜 20MPa
    供給を受ける圧縮ガスの圧力です。
    エアバッグの展開速度に応じて圧縮ガス圧
    は変わります。
・ガス出力径: φ25mm
・オリフィス径: 最大20mm
    ガスの吐出径の最大が20mmとなります。
    ガスの流量はオリフィス径で決まります。
    ガス流量を低くしたい場合はオリフィス径を
    小さくします。
・バルブ応答(開): 全開まで2ms以下
    トリガ信号が入って、1/500秒以内に
    ガスの吐出が全開になります。
・バルブ応答(閉): 全閉まで30秒以下
    トリガ信号が入って、30秒後に
    バルブが通常の位置(全閉)に戻ります。
・オリフィス径: 最大20mm
・動作環境: 室温
・ホース径: 最大1 - 1/4インチ
・ユーティリティ: 電源 AC100V、50/60Hz、5A
          コンプレッサ: 10kg/cm2
          圧縮ガス: ヘリウム及び窒素
                150kg/cm2、7m3
CGS ガス吐出機構部
CGS制御盤 - ガス圧力設定、トリガ信号による自動運転などを受け持つ。

 

 

 CGSの吐出ガスの流量特性曲線
 オリフィス径が大きいほど、またガスが軽いほど(ヘリウム)
ガスの流量速度が速くなり、エアバッグの展開時間が速くなります。
  
 
 実インフレータとCGSの圧力特性キャリブレーション
実インフレータと同等のガス吐出性能を検証するために、検定用のタンクを用いてCGSからのガスの吐出圧力を測定します。
検定用のタンクは、タンク容積がよくわかったもので、これに圧力センサーの取り付けができる構造を持ったものを使います。
この検定タンクに実インフレータを入れて、実際の圧力測定を行い、
このインフレータの圧力曲線に近づけたCGSの特性を合わせこみます。
 

■ CGSの基本構成

 CGSの基本構成を以下に述べます。
  
 
・ CGS本体部(吐出部、駆動部、カート部)
- あらかじめ高圧ガスをため込んでおき(0.25リットル〜1.25リットル)、
 外部信号もしくは制御部からの信号を使って供試エアバッグにガスを送り出すものです。
 ガス吐出部は、高速で応答するガスバルブ機構部によって
 実インフレータと同等のガスの吐出を行うことができます。 
 
・ CGS制御部
- CGS本体にチャージする圧力の設定とバルブ開閉制御、非常停止などの制御を行います。
 CGSの制御は、この制御部から行うことも、外部からの電気信号(TTL立ち上がり)で行うことも可能です。
 CGS制御部は、ガス吐出信号をCGS本体に送ると同時に、外部に信号を出すことができるので、
 高速度カメラや圧力センサーの同期を取ることも可能です。
 
・ 圧縮ガス(ヘリウム、窒素) - ユーザ側用意
- 市販で出回っている7m3 標準ボトル(150kg/cm2)を利用します。
 
・ 圧縮空気 - ユーザ側用意
- 圧縮空気は、ガス開閉のバルブをアシストするために必要です。
 工場に装備されているコンプレッサの圧縮空気程度で十分です。
・ 統合制御システム(SureFire/PowerPlay) - オプション
- 高速度カメラ、圧力センサー、エアバッグ展開などを統合的に運用するソフトウェアとハードウェアです。
 本装置を利用すると、計測システムを自動的に行うことができ、試験後、画像データ、センサーデータを
 コンピュータに自動的に保存します。
 得られた結果は、画像とセンサーデータを同時に呼び出して再生、解析することができます。
 
・ 圧力センサー - オプション
- エアバッグの内圧を測定する圧力センサーです。各種圧力センサーがご利用いただけます。
 
・ 高速度カメラ - オプション
- エアバッグ展開試験では、1,000コマ/秒 〜 10,000コマ/秒の高速度カメラが必要です。
 IDT社のMotionProシリーズ高速度カメラ、Redlake HG-100K、Redlake HG-LEがご利用いただけます。
 
・ 高速度カメラ用照明装置 - オプション
- 高速度カメラ用の照明装置です。
 HMIランプ575W〜1.2kWがおすすめです。
 
・ キャリブレーション用タンク(iTank) - オプション
- インフレータの圧力検定用に使われている検定タンクで、一般的に1ft3(28.3リットル)のものが使われます。
 
・ デュアルエアバッグ用CGS - オプション
- 二段式展開装置(デュアルエアバッグ)を模擬するための、二段式CGSです。
 二つのCGSポートを使い時間制御による高圧ガス吐出を行います。
 
 
 
■ CGS導入の利点
1.  ガス流量出力の再現性は1%以下。
   → 実インフレータよりも再現性が高い。
2.  実インフレータ(試作品および生産品)よりもランニングコストが低い。
   → 1回の実験費用を1/15〜1/75に抑えることができる。
3.  1.の再現性が良いことから、最小の実験回数で求めたいデータの取得が可能。
4.  ガス出力設定は数分で可能。実験サイクルの短縮化が図れる。
   ・プロトタイプのインフレータ使用では、数週間の実験サイクルを余儀なくされる。
   ・CGSでは迅速に実験を行うことができる。
5.  ダッシュボードメーカーや、シートメーカーでは、エアバッグを購入しなければならないため、
  エアバッグを再利用できるCGSは大幅実験コストの削減ができる。
6.  新規開発エアバッグの最適なインフレータ設計をCGSにて実験により最適化できる。
7.  混合ガス(ヘリウム、アルゴン、窒素)の使用により多様なガス流量速度設定が可能。
8.  実インフレータの出力のバラツキをCGSで模擬することができ、
  エアバッグモジュールの最適化を図ることが可能
 
 
 
 
■ お問い合わせ:
IDTジャパン(株)
  問い合わせメール: 営業窓口:山口、技術:安藤 info@idt-japan.co.jp
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