(57)【要約】【課題】低高度での大気観測には従来からカイツーン(観測用バルーン)が用いられているが、装置全体が大型で取扱いが難しく、観測地域や時間に制約があるが、これを簡易に実現する。【解決手段】本発明の大気採取器１は軽量小型で自動採取するため、飛翔体７である小型回転翼機に搭載することで都市部低高度の大気採取を容易にし、今後重要性が増大する環境モニタリングに大きな威力を発揮する装置となる。【選択図】図２
2006292432.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
大気観測のための大気採取装置であって、上空で自動作動して大気をシリンダ（２）に採取して確保する大気採取器（１）と、
前記大気採取器（１）を一定高度まで上昇させて、採取器の大気採取口（５）の開閉信号を発して作動させて採取大気を確保し、その後地上に持ち帰る小型飛翔体（７）と、
を組み合わせて構成することを特徴とする大気採取装置。
【請求項２】
前記大気採取器（１）は、採取大気を確保するためあらかじめ地上で真空に保たれたシリンダと、該シリンダは大気採取口（５）を備え、該大気採取口（５）を開閉するための駆動装置（３）と、大気採取口（５）と駆動装置（３）を連結するシャフト（４）で構成することを特徴とする請求項１に記載の大気採取装置。
【請求項３】
前記大気採取器（１）は、小型飛翔体（７）に搭載された制御装置もしくは地上の制御装置からの指令によって、前記大気採取器（１）を自動で作動させることを特徴とする請求項１に記載の大気採取装置。
【請求項４】
前記小型飛翔体（７）のマイクロコンピュータ（１２）にあらかじめ組込まれたプログラム又は地上からの信号により、その制御機器である駆動装置（３）を作動させ、シャフト（４）を左右に遥動し、そのシャフト（４）の先端に設けられた大気採取口（５）を開閉し、シリンダ（２）内に大気を自動採取し確保することを特徴とする大気採取方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、上空低高度の環境モニタリングに必要な二酸化炭素等濃度測定が可能な大気を適宜採取することができる大気採取装置及びその採取方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
地球温暖化が大きな問題となっており、二酸化炭素に代表される温室効果を持つ気体の大気中の濃度が増加の一途をたどり、大気の温度を上昇させ、気候変化をもたらすと予想されている。大気の温度の上昇は、生活環境に大きな影響を与えるだけでなく、気候の変化や海面の上昇など地球全体に大きな影響をもたらすと考えられている。
【０００３】
地上では数１０ｍの観測塔により観測され、１地点の温室効果ガスの濃度測定の時間変化を詳しく知るうえで貴重なデータが得られるが、その値がその地域をどの程度代表するかという問題が残る。
【０００４】
これを補うあるいは地域の特異性を避けるために広域で機動的に観測する手段として飛行機が使われる。
【０００５】
地表から約１０ｋｍまでの対流圏においては、最も上空ではオーストラリアから日本に向かう、日本航空のボーイング７４７型旅客機（ジャンボ）に採取装置を搭載して調査している。一般の航空機による観測では、高度４０００ｍまでを、風の鉛直成分、二酸化炭素濃度・水蒸気測定などの観測を行っている。
【０００６】
地球を取り巻く大気境界層のうち、地表面に近い部分を下部大気境界層と呼ぶが、この層内では、たとえば、高度２００ｍに位置する大気は周期的に上下運動をして、最高高度３００ｍ、最低高度１００ｍの間を１０分周期で往復することが、音響レーダーや高感度高出力レーダーによる観測によって知られている。それほどの変化を繰り返している下部大気境界層に対して、頻繁に採取観測ができれば、地上に対する影響分析に非常に役立つ。
【０００７】
前記の低高度での大気観測にはカイツーン（観測用バルーン）が用いられているが、装置全体が大型で取り扱いが難しく、観測地域や時間などに制約がある。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、大気観測のカイツーン(観測用バルーン)に変わり、大気を簡易に採取することが可能で、観測場所を限定しない機器を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、前記の課題を解決するための手段として、小型飛翔体７に搭載する新規で軽量な大気採取器１であり、大気観測のための大気採取であって、上空で自動作動して大気をシリンダ２に採取して確保する大気採取器１と、前記大気採取器１を一定高度まで上昇させて、大気採取器１の大気採取口５の開閉信号を発して作動させて採取大気を確保し、その後地上に持ち帰る小型飛翔体７とを組み合わせて構成することを特徴とする大気採取装置である。
【００１０】
前記大気採取器１は、採取大気を確保するためあらかじめ地上で真空に保たれたシリンダ２と、該シリンダ２は大気採取口５を備え、該大気採取口５を開閉するための駆動装置３と、大気採取口５と駆動装置３を連結するシャフト４で構成することを特徴とする。
【００１１】
前記大気採取器１は、小型飛翔体７に搭載されたマイクロコンピュータ１２もしくは地上のラジコン操縦装置（プロポ）１０からの指令によって、前記大気採取器１を自動で作動させる大気採取装置である。
【００１２】
前記小型飛翔体７のマイコンにあらかじめ組込まれたプログラム又は地上からの信号により、その制御機器である駆動装置３を作動させ、シャフト４を左右に遥動し、そのシャフト４の先端に設けられた大気採取口５を開閉し、シリンダ２内に大気を自動採取し確保する大気採取方法である。
【００１３】
大気採取器１のシリンダ２は、たとえば６０ｃｃの注射器であって、その容量とほぼ等しい採取大気量が確保できる（図１）。またその全重量を３０ｇ程度に抑えることができる。よって、小型の飛行機への搭載が可能である。
【００１４】
シリンダ２に設けられた大気採取口５は、シャフト４の先端部によって開閉される。大気採取口５が閉じた際の密閉度を上げるために、シャフト４の先端部には大気採取口ゴム栓５Ａが取り付けられる。
【００１５】
大気採取口５を作動させる駆動装置３としてサーボモータが用いられるが、サーボモータ３、シャフト４の変わりに、電磁弁で大気採取口５を閉じることも可能である。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以上説明したように小型回転翼機７に搭載する新規で軽量な大気採取器１であって、低高度の空気を採取して持ち帰ることが容易にできるものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
大気採取器１を搭載する小型飛翔体７は、時に非特許文献１に示された飛翔体で、同軸上に上下２段の相互に逆回転するロータを備え、各ロータは２枚のブレードから構成され、ヨー方向およびスラストの制御は、モータ１３を通じ上下段ロータの回転数を変えて行うことができるようになっている。また、上段ロータはロッドを介してスタビライザと接続されており、機体を水平に保つようサイクリックピッチ入力がスタビライザから与えられるようになっており、これに対して下段ロータのブレードには、飛翔体用サーボモータ１４から縦および横のサイクリックピッチ入力が与えられ、これによって機体はピッチおよびロールの運動も可能になっている。そして、大気採取器を搭載しての重量は僅かで、４０ｃｍ程度のロータ直径でも浮遊可能であり、搭載機として極めて好適であり使用するものとする。
【非特許文献１】松江淳、広末渡、大倉彰浩，得竹浩、砂田茂“小型回転機の開発”    （平成１６年１０月、日本航空宇宙学会第４３回飛行機シンポジウム講演論文集ＣＤ    -ＲＯＭ）
【００１８】
大気採取器１を搭載する小型回転翼機７には、全地球測位システム（Global  Positioning  System（ＧＰＳ））、気圧高度計が搭載され、風によって機体が流された際に、プログラムされた位置に戻る機能を持っている。強風によって、プログラムされた位置とは異なる位置で大気を採取する場合でも、大気採取位置は掌握することができる。
【００１９】
地上において、大気採取口５をシャフト４の先端部の大気採取口ゴム栓５Ａで閉じ、シリンダ２を密閉する。次に、シリンダ２の移動部６を移動させシリンダ２内の大気の体積を増加させ、シリンダ２内部を真空に近い状態にする。駆動装置のサーボモータ３によってシリンダの口を開閉することのみで、空気の採取の開始、停止が可能であり、あらかじめシリンダ内を真空に近くしておくことで、シリンダ２の口が開かれていれば、外力を働かせることなくシリンダ２内に大気が吸い込まれる。
【００２０】
上空において、小型回転翼機７に搭載されたマイクロコンピュータ１２、またはラジコン操作装置（プロポ）１０からの信号でサーボモータ３が稼動する。その動きが大気採取口５からシャフト４先端の大気採取口ゴム栓５Ａを引き出してシリンダ２の口が開き、シリンダ２内に大気が取り込まれる。採取後、再び信号でサーボモータ３を稼動し、その運動がシャフト４先端の大気採取口ゴム栓５Ａを大気採取口５に押し込む。これによって、シリンダ２中に採取した大気が外に出ることはない。
【００２１】
図２は本発明の実施の一形態に係る小型回転翼機７の斜視図である。この小型回転翼機７は、大略的に飛行を実現するとともに、大気採取器１を機体に搭載することで構成される。
【００２２】
図３は本発明の採取工程を表したフロー図であり、地上から飛行した大気採取装置が上空であらかじめ設定されたプログラムにより指定された高度へ到達した後、搭載した自らのプログラムによる信号によりサーボモータ３が作動し、大気採取口５が開き、採取後に新たな信号により採取口が閉鎖し、その後小型回転翼機７が移動し地上に戻ることができることをあらわす。
【００２３】
図４は本発明の大気採取が小型回転翼機７の制御システムを有効活用して、一部の機能を付加することであらたな制御機器を搭載する必要がないことを示す。小型回転翼機７に搭載したマイクロコンピュータ１２により全て操作されるが、地上のラジコン操作装置（プロポ）１０による遠隔操作も可能である。
【００２４】
小型回転翼機７には元来、飛行用の受信機が備わっており、サーボモータを地上の操作装置からの信号で動かす場合、飛行に必要な４チャンネルより１つだけチャンネル数の多い受信機を搭載し、その１チャンネルを大気採取装置のサーボモータ３用に割り当てれば良く、本採取器専用の受信機の必要がない。また、サーボモータ３を稼動する信号は、小型回転翼機７の操縦用に使用する操作装置１０によって送信可能で、大気採取器１のための操作装置を別途必要としない。
【００２５】
地上の操作者がラジコン操作装置１０のスタートスイッチを入れると、小型回転翼機７に搭載したラジコン受信機１１が受信し、ラジコン受信機に組み込まれたマイクロコンピュータ１２のプログラムによりシステムが稼動し、上下２段のロータが駆動用モータ１３により回転を始め、小型回転翼機７が上空に舞い上がる。ＧＰＳ、気圧高度計の正確な働きにより、あらかじめ設定された位置と高度に向かい、定位置で浮遊する。小型回転翼機７に搭載されたマイクロコンピュータ１２は定位置に到達すると引き続き大気採取口５の開放信号を発して大気採取器１の採取口５のサーボモータ３を起動させ、採取口５を開放する。２，３秒後には再び閉鎖信号を発し、採取口５のサーボモータ３を起動し、その口を閉鎖する。その後、小型回転翼機７は移動を開始し地上に帰還する。
【００２６】
本発明の大気採取器１と小型回転翼機７との組み合わせにより大気サンプルを簡易に採取する。
【産業上の利用可能性】
【００２７】
本発明の小型自動大気採集器１を小型回転翼機７に搭載することによる大気採取器１は、カイツーン等の大型機器によっては実施困難な、都市部低高度の大気分析を容易にする。よって、本発明は、今後重要性が増大する環境モニタリングに大きな威力を発揮する装置となる。
【図面の簡単な説明】
【００２８】
【図１】大気採取器１本体を示す図である。
【図２】大気採取器１を小型回転翼機７に搭載した図である。            小型回転翼機７が飛行する時は、外側をダクトで覆う場合もあるが図示上              仮想線で示す。
【図３】大気採取装置の動作フローを示す図である。
【図４】大気採取装置の制御構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００２９】
１    大気採取器
２    シリンダ
３    サーボモータ（駆動装置）
４    シャフト
５    大気採取口
５Ａ  大気採取口ゴム栓
６    移動部
７    小型回転翼機本体（小型飛翔体）
８    ダクト
１０  ラジコン操作装置（プロポ）
１１  ラジコン受信機（飛翔体部に搭載される（以下同じ））
１２  マイクロコンピュータ
１３  飛翔体用モータ
１４  飛翔体用サーボモータ
【図１】
2006292432.tif 000003
【図２】
2006292432.tif 000004
【図３】
2006292432.tif 000005
【図４】
2006292432.tif 000006