(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体ヘリウムコンテナ内の液体ヘリウムを、加圧用ボンベに貯蔵された高圧のヘリウムガスによって加圧し、蒸発器に導入する工程と、上記蒸発器において、上記液体ヘリウムを温水によって加熱し気化させて、ヘリウムガスにし、上記ヘリウムガスを飛行船に注入・充填する工程と、を含むことを特徴とする大型飛行船へのヘリウムガスの大量供給法。
【請求項２】
上記液体ヘリウムの加熱に、スチームボイラーを用いることを特徴とする請求項１記載の大型飛行船へのヘリウムガスの大量供給法。
【請求項３】
上記飛行船は、成層圏に滞留する大型飛行船であることを特徴とする請求項１または２記載の大型飛行船へのヘリウムガスの大量供給法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、浮揚ガスであるヘリウムガスの余剰浮力によって浮上する飛行船にヘリウムガスを大量供給する方法に関し、特に成層圏に滞留する大型飛行船へのヘリウムガスの大量供給法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、飛行船の浮揚ガスとしては、空気より比重の小さなヘリウムガスが用いられ、飛行船内部のヘリウムガスと大気圧との比重差により飛行船に浮力が生じる。
通常の飛行船は、空気袋内の空気を排出しヘリウムガスを膨張させることで、飛行船内外差圧の上昇を防ぎながら動力で上昇し、降下時は、空気袋内に外部の空気を取り入れヘリウムガスを圧縮して外部の気圧の上昇に対してもその形状を保持する。
【０００３】
このような飛行船は、低空を飛行して広告宣伝などの商業用として利用されたり、地上の観測、撮影、調査および監視などのリモートセンシングに用いられる他、機体長が２００〜３００ｍの大型飛行船は、空気の薄い成層圏に長期間滞留して、気象観測を含む地球環境の調査観測や携帯電話などの電波中継用として広く利用されることが見込まれている。
【０００４】
ところで、気圧が低い成層圏に滞留する実用の大型飛行船の容積は５００，０００ｍ3に達し、もしくはこれ以上と言われており、大気圧が地上の１０分の１以下となる成層圏滞留型の大型飛行船の場合、大気圧下（地上）で必要とされるヘリウムガスの容積は、５０，０００ｍ3程度必要とし、大量のヘリウムガスの供給が要求される。
【０００５】
従来、この種の成層圏滞留型の大型飛行船にヘリウムガスを供給するには、図２（ａ）に示すように、まず、液体ヘリウムコンテナ１によって充填工場に搬入された液体ヘリウムを、液体ヘリウムコンテナ１内より採取した後、これを蒸発器２において、大気温加熱することで、蒸発・気化させ、ヘリウムガスにする。
【０００６】
その後、上記ヘリウムガスは、圧縮機３によって１５〜２０ＭＰａ（１５０〜２００気圧）の高圧に加圧・圧縮され、トレーラー式高圧シリンダー４に充填された後、トレーラー式高圧シリンダー４によって飛行船基地（飛行船離着陸フィールド）まで搬送される。
飛行船基地では、図２（ｂ）に示すように、高圧のヘリウムガスがトレーラー式高圧シリンダー４より取り出され、減圧装置５によって注入圧力（大気圧＋）に減圧された後、飛行船６に注入・充填される。
なお、このとき、減圧によりヘリウムガスの温度が低下するので、加熱対応が必要となる。また、飛行船６は、ガスバリヤー膜であるガス袋を主体とするエンベロープ６ａと尾翼６ｂとを備えた加圧膜構造を呈するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記の如きヘリウムガスの供給法では、ヘリウムガスを、圧縮機３によって圧縮し高圧のヘリウムガスにした後、トレーラー式高圧シリンダー４によって飛行船基地まで搬送し、減圧装置５によって注入圧力まで減圧するために、圧縮機３、トレーラー式高圧シリンダー４および減圧装置５の設備機器を必要とするため、設備構成が複雑化し、これら設備機器を設置するためのスペースや据え付け工事費を含む設備費が嵩む上、設備機器を運用するのに多くの労力と時間を要するという問題点がある。
【０００８】
さらに、トレーラー式高圧シリンダー４は、１台当たり最大２，５００ｍ3程度の容量しかないため、特に５０，０００ｍ3程度の大量のヘリウムガスを必要とする大型飛行船の場合、トレーラー式高圧シリンダー４が２０台も必要となるので、その分、ガス供給に多大の時間や労力および費用を費やすという問題点がある。
加えて、飛行船基地に２０台のトレーラー式高圧シリンダー４を１時期に集結できるような広いスペースを確保することは通常困難であるという問題点もある。
【０００９】
また、飛行船基地では、高圧のヘリウムガスが減圧装置５によって注入圧力まで減圧されるが、１０，０００ｍ3／h程度の大流量の減圧装置５が存在しないため、効率的なガス供給ができないという問題点がある。
【００１０】
本発明は、上記のような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、飛行船に狭いスペースで簡単、高効率かつ低コストにヘリウムガスを大量供給することができるヘリウムガスの大量供給法を提供することにある。
本発明の上記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成すべく、本発明に係る大型飛行船へのヘリウムガスの大量供給法は、液体ヘリウムコンテナ内の液体ヘリウムを高圧のヘリウムガスによって加圧し、蒸発器に導入する工程と、上記蒸発器において、上記液体ヘリウムを温水によって加熱し気化させて、ヘリウムガスにし、上記ヘリウムガスを飛行船に注入・充填する工程と、を含むことを特徴としている。
【００１２】
さらに、上記液体ヘリウムの加熱に、スチームボイラーを用いることを特徴としている。
また、上記大型飛行船は、成層圏に滞留する大型飛行船であることを特徴としている。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。実施の形態を説明するに当たって、従来例と同一機能を奏するものは同じ符号を付して説明する。
図１は、本発明の一実施の形態に係るヘリウムガスの大量供給法を説明するヘリウムガスの供給システムの構成図である。
【００１４】
図１に示すヘリウムガスの供給システムは、飛行船基地に仮設設備として設置されるものであり、液体ヘリウムが収容された液体ヘリウムコンテナ１、液体ヘリウムコンテナ１内の液体ヘリウムを加圧する加圧用ボンベ７、飛行船６に接続され、液体ヘリウムを蒸発・気化させる蒸発器８、蒸発器８に接続されて液体ヘリウムを加熱するスチームボイラー９から構成されている。
【００１５】
液体ヘリウムコンテナ１は、液体ヘリウムの輸入に使用されるもので、国内陸揚げ後、飛行船基地に搬入される。加圧用ボンベ７には、高圧のヘリウムガスが貯蔵されており、この高圧ヘリウムガスによって液体ヘリウムコンテナ１内の液体ヘリウムは加圧されて、液体ヘリウムコンテナ１より外部に押し出され、蒸発器８に導入されるようになっている。スチームボイラー９は、蒸発器８の熱源として用いられるものであり、蒸発器８内の液体ヘリウムを加熱する。
【００１６】
液体ヘリウムコンテナ１は、飛行船６へのガス注入時にのみ飛行船基地にデリバリーされ、液体ヘリウムコンテナ１の大きさおよび重量は、従来のトレーラー式高圧シリンダー４と同様であり、１台当たり２５，０００ｍ3以上のヘリウムガスが充填できるものである。
飛行船６は、成層圏に長期間滞留して、地球環境観測や電波中継などに利用される大型飛行船であり、ガスバリヤー膜であるガス袋を主体とするエンベロープ６ａと尾翼６ｂとを備え、これらエンベロープ６ａおよび尾翼６ｂの内部にヘリウムガスが充填される加圧膜構造体である。
【００１７】
また、飛行船６は、ヘリウムガスの余剰浮力で上昇して、ミッション高度で余剰浮力分の浮揚ガスを放出して滞空し、下降時はヘリウムガスの一部をさらに排出して自重によって海上もしくは地表に降下する。
【００１８】
ヘリウムガスの供給システムは、以上の如く構成されているので、これを用いた成層圏滞留型の大型飛行船６へのヘリウムガスの大量供給法を説明すると、まず、飛行船基地に搬入された液体ヘリウムコンテナ１内の液体ヘリウムを高圧のヘリウムガスで加圧し、液体ヘリウムコンテナ１より押し出し、蒸発器８に導入する。その後、蒸発器８において、液体ヘリウムをスチームボイラー９による温水で加熱し蒸発・気化させ、ヘリウムガスにした後、このヘリウムガスを飛行船６のガス袋に注入・充填する。これにより、大量のヘリウムガスが飛行船６に供給される。
【００１９】
このように、本実施の形態のヘリウムガスの大量供給法では、液体ヘリウムコンテナ１から直接必要な圧力で液体ヘリウムを取り出し、これを蒸発・気化後に飛行船６に注入・充填することで、従来の圧縮機３、トレーラー式高圧シリンダー４および減圧装置５の設備機器が不要となるので、システム構成が簡単になり、設備費が軽減され、コスト低減を図ることができるとともに、充填工場を介することなく飛行船基地のみでのガス供給が可能になる。さらには、設備機器の運用が簡便になり、ガス供給に掛かる時間と労力を低減することができる。
【００２０】
また、液体ヘリウムを高圧のヘリウムガスで加圧し、液体ヘリウムコンテナ１より押し出し、これを蒸発器８において、従来の蒸発器２の熱源である大気温に代えて温水によって加熱しているので、多量の液体ヘリウムが短時間で急速に熱交換され、効率よくガス化されることで、飛行船６に大量のガスが効率よく短時間に供給することができる。
【００２１】
ここで、一般的な液体ヘリウムコンテナ１の最高使用圧力は９０psi（６kg／cm2G）程度で、この圧力で加圧押し出しできれば、液体ヘリウムコンテナ１台当たり２〜３時間で供給可能であり、５０，０００ｍ3を飛行船６に充填するには５時間程度で可能となる。なお、この場合の蒸発に必要な熱量は、ガス供給量を１０，０００ｍ3／ｈとすれば、６.１２×１０5kcal／hとなる。
また、液体ヘリウムコンテナ１は、１台当たり２５，０００ｍ3以上のヘリウムガスを供給できるので、５０，０００ｍ3の飛行船６のガス充填には２台あればよいことになり、比較的狭いスペースでのガス供給が実現できる。
【００２２】
以上、本発明の実施の形態のヘリウムガスの大量供給法について詳述したが、本発明は、上記実施の形態記載のヘリウムガスの大量供給法に限定されるものではなく、本発明の特許請求の範囲に記載されている発明の精神を逸脱しない範囲で、設計において種々の変更ができるものである。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から理解されるように、本発明のヘリウムガスの大量供給法によれば、液体ヘリウムコンテナから液体ヘリウムを直接取り出し、これを蒸発・気化後に飛行船に注入・充填するので、システム構成が簡単化され、ガス供給に掛かる設備、労力および時間が軽減され、効率的なガス供給を狭いスペースで低コストに行うことができる。
【００２４】
また、液体ヘリウムを高圧のヘリウムガスによって加圧し、液体ヘリウムコンテナから押し出し、温水によって加熱するので、多量の液体ヘリウムが短時間で急速に熱交換され、飛行船に大量のヘリウムガスを短時間に供給することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態であるヘリウムガスの大量供給法を説明するヘリウムガスの供給システムの構成図。
【図２】（ａ）は、充填工場において、従来のヘリウムガスの供給法を説明するフロー図、（ｂ）は、飛行船基地における従来のヘリウムガスの供給法を説明するフロー図。
【符号の説明】
１  液体ヘリウムコンテナ
２,８  蒸発器
３  圧縮機
４  トレーラー式高圧シリンダー
５  減圧装置
６  飛行船
６ａ  エンベロープ
６ｂ  尾翼
７  加圧用ボンベ
９  スチームボイラー
【図１】
0003699983.tif 000002
【図２】
0003699983.tif 000003