エアバッグはどうやって瞬時に膨ませる？　意外と知らないエアバッグの仕組み
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WEB CARTOP より

意外と知らないエアバッグの仕組み

　いまでは装着されているのが当たり前という存在となっているエアバッグ。国内で初めて登場した1980年代後半から徐々に認知されるようになっていって、1995年頃から急激に新車への装着率が伸び、2003年時点でほぼ100％（乗用車での統計）となっています。

　最初は運転席のみの装着でしたが、普及率の増加にともなって助手席や側面への装着も進んで乗員の安全確保が高まっています。

　さてこのエアバッグ、ニュースなどの映像で作動するシーンを観たことがある人もけっこういると思いますので、丈夫な風船が瞬時に開いて乗員の頭部を衝突から守るものだという認識は広まっていると思います。しかし、その作動の仕組みや、どうやればあんなに一瞬で風船が膨らませられるのか、という部分を知っているという人はそう多くないでしょう。

　ここではエアバッグの展開の仕組みにスポットをあてて紹介していきましょう。

■エアバッグの歴史

　エアバッグが国内で初めて登場したのは1987年のことで、ホンダ・レジェンドに採用されました。

　風船状のクッションで乗員の頭部のダメージを軽減させるという考え自体は1920年まで遡ることができますが、その頃はバネの力で空気を送る方式で、当時の速度でもとうてい実用には不十分な仕組みでした。

　1950年代になると戦争で培った軍事技術を活用して、ようやく30ミリ秒（0.03秒）という実用に足りる速度での展開が可能になっています。

　量産車に初めて装備されたのは1970年代初頭のフォードやGMの高級車で、その後1980年にメルセデスベンツが最上位のSクラスにオプションで用意しています。日本では先述のホンダをはじめとする各メーカーが1970年ごろから本格的に研究を始め、1987年に量産車への装着が実現しました。

　ちなみに日本が出遅れているように思われますが、これには当時の「消防法」によって火薬の使用が禁じられていたためで、研究成果から規制が緩和されたのが1970年代に入ってからという背景によるもののようです。

エアバッグがあれば安心というわけではない

エアバッグの構造と作動の仕組み

　エアバッグが作動する仕組みを簡単に説明すると、以下のようになります。

　まず車両の衝突の衝撃を感知するセンサーから信号がコントロールユニットに送る　→　コントロールユニットで衝撃の信号を処理してインフレーター（膨張装置）へ着火信号を送る　→　着火信号を受けたインフレーターが作動して、エアバッグ内に瞬間的にガスを送る　→　高圧のガスでエアバッグが膨張して乗員の衝撃を緩和する

　多くの人はこの膨張の部分で、どうやれば瞬きの間にも満たない0.02〜0.03秒という短い間に50〜60リットルという容量のバッグを満たすことができるのか、という点に疑問を覚えているでしょう。この方法は主に2種類あるようです。主流なのは化学反応によって瞬時に高圧のガスを発生させる方式で、いわゆる火薬と呼ばれているものです。

　たとえば、国内で最初に実用化したホンダの例では、窒化ナトリウムを化学反応させて窒素ガスを発生させています。その反応の速度と膨張する様は、まるで小規模な爆発（燃焼）が起きているようなものといっていいでしょう。

　そしてもうひとつの方式は、容器に入った高圧のガスを噴射するというものです。こちらは火薬方式に比べてコントロールがしやすいという特性があるようです。エアバッグは瞬間的に膨らみますが、パンパンに張った状態ではクッションの役割を果たせないため、内圧を適正にするために圧を抜く穴が設けられています。

　いちど「パン！」と炸裂音がするくらいに限界まで膨らんだあとでその穴から圧を逃がし、しぼむ過程で乗員の頭部などを衝撃のエネルギーから守っています。

　それらのプロセスは、それこそ瞬きする位の間に完了してしまいますが、衝突の速度や衝突の状況によって衝撃が伝わる速度が変化しますし、乗員の頭部の動きも変わってきます。

　つまり、100km/h以上の速度域に膨張速度を設定すると、街なかなどの低い速度ではバッグがしぼむスピードが先行してしまい、クッションに適した圧力が保てなくなります。

　それに対応させるため、2段階の膨張を行うシステムや、火薬と高圧ガスを併用するシステムなどを組み合わせるなどして対応しているそうです。

　また、火薬についてですが、1999年までは「アジ化ナトリウム」を使用する例が多くあったものの、人体に有害なことが問題となり、2000年以降は有害物質が発生しない方式にあらためられています。

■エアバッグはシートベルトがあってこそ

　さて、このエアバッグ。その形状や雰囲気から、「ボフッ」とソフトに受け止めてくれるクッション的なイメージをもっている人も少なくないでしょう。しかし、火薬で瞬間的に膨張し、「パン！」と炸裂音を発することからも、バッグが膨らみ始める過程から圧が最大になるところまでの間はむしろ危険な状態にあります。高速で膨らむバッグに対して乗員の頭部が向かって正面衝突するような状態で、まるでボクシングでカウンターパンチを受けるようなものです。

　シートベルトをしていれば上半身はベルトで抱き留められるので、エアバッグは少し遅れて前にスイングする頭部にタイミングを合わせて受け止めてくれます。しかし、ベルトがないと乗員全体が前方に投げ出されるため、車両の速度が速いほどエアバッグの膨張と鉢合わせすることになってしまうのです。

　また小柄な女性に多く見られる頭部とハンドルが近い運転姿勢も、鉢合わせの可能性を高めてしまうことになるのでやめたほうがいいと思います。