(57)【要約】【課題】  地上に繋留された飛行船の内部圧力を自動的に制御するとともに記録することができ、飛行船の内部電源や搭載機器の消耗を抑制することができる飛行船の圧力管理装置を提供する。【解決手段】  地上に繋留された無人飛行船１の船体２の内部圧力を管理する圧力管理装置１０であって、船体２の内部に充填された空気に係る情報を取得する内部空気情報取得手段１７、１８と、外気に係る情報を取得する外気情報取得手段１４、１５と、船体２の内部に空気を供給する外部ブロア１３と、内部空気情報取得手段１７、１８及び外気情報取得手段１４、１５で取得した情報に基づいて外部ブロア１３を駆動制御することにより船体２の内部圧力を制御する制御部１２と、を備える。制御部１２及び外部ブロア１３は、無人飛行船１の外部に移動自在に配置され、無人飛行船１の外部から電力の供給を受ける。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
地上に繋留された飛行船の船体の内部圧力を管理する飛行船の圧力管理装置であって、
前記船体の内部に充填された空気に係る情報を取得する内部空気情報取得手段と、
外気に係る情報を取得する外気情報取得手段と、
前記船体の内部に空気を供給する空気供給手段と、
前記内部空気情報取得手段及び前記外気情報取得手段で取得した情報に基づいて前記空気供給手段を駆動制御して前記船体の内部圧力を制御する圧力制御手段と、
を備え、
前記空気供給手段及び前記圧力制御手段は、
前記飛行船の外部に移動自在に配置されるとともに、前記飛行船の外部から電力の供給を受けることを特徴とする飛行船の圧力管理装置。
【請求項２】
前記内部空気情報取得手段は、
前記船体の内部に充填された空気の圧力を計測する圧力計測手段と、
前記船体の内部に充填された空気の温度を計測する温度計測手段と、
を有し、
前記外気情報取得手段は、
前記船体の外気の圧力を計測する大気圧計測手段と、
前記船体の外気の温度を計測する外気温度計測手段と、
前記船体の外気の湿度を計測する外気湿度計測手段と、
を有することを特徴とする請求項１に記載の飛行船の圧力管理装置。
【請求項３】
前記内部空気情報取得手段及び前記外気情報取得手段で取得した情報を記録する記録手段を、前記圧力制御手段とともに移動自在に配置したことを特徴とする請求項１又は２に記載の飛行船の圧力管理装置。
【請求項４】
前記内部空気情報取得手段及び前記外気情報取得手段で取得した情報を表示する表示手段と、
操作されることにより前記空気供給手段を駆動制御するための操作信号を生成する操作手段と、
を前記圧力制御手段とともに移動自在に配置したことを特徴とする請求項１から３の何れか一項に記載の飛行船の圧力管理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、飛行船の圧力管理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、ヘリウム等の浮揚ガスの浮力を利用して浮揚する飛行船が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。特に近年においては、情報通信、放送、監視、気象観測、高層の大気成分分析、等を目的として、高度約１５ｋｍ以上の成層圏で飛行可能な無人飛行船の開発が進められている。
【０００３】
かかる飛行船は、地上に繋留された状態で保管されるのが一般的であるが、飛行船外部における大気圧や温度は時々刻々と変化するため、繋留中に飛行船の内部圧力が相対的に低下して船体形状の保持が困難となったり、飛行船の内部圧力が相対的に上昇して船体が破裂したりするおそれがある。このため、従来は、特定の監視者（プレッシャウォッチマン）が飛行船の内部圧力を船内コクピットのモニタで常時監視し、必要に応じて、船体内部のブロワの切替作業や船体内部の状態の記録作業を行っていた。
【特許文献１】特開２００２−３３１９９９号公報（第１頁、第１図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、前記した従来の圧力維持方法を採用すると、監視者が飛行船の内部圧力を常時監視する必要があるため、多大な人件費や労力を要するという問題がある。また、前記した従来の圧力維持方法を採用すると、本来飛行に使用されるべきである飛行船の内部電源や搭載機器が、飛行船の内部圧力維持のために使用される。この結果、飛行船の内部電源や搭載機器が早く消耗してしまうため交換サイクルが短くなり、交換に要する費用や労力が増大するという問題がある。
【０００５】
本発明の課題は、地上に繋留された飛行船の内部圧力を自動的に制御することができる飛行船の圧力管理装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
以上の課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、地上に繋留された飛行船の船体の内部圧力を管理する飛行船の圧力管理装置であって、前記船体の内部に充填された空気に係る情報を取得する内部空気情報取得手段と、外気に係る情報を取得する外気情報取得手段と、前記船体の内部に空気を供給する空気供給手段と、前記内部空気情報取得手段及び前記外気情報取得手段で取得した情報に基づいて前記空気供給手段を駆動制御して前記船体の内部圧力を制御する圧力制御手段と、を備え、前記空気供給手段及び前記圧力制御手段は、前記飛行船の外部に移動自在に配置されるとともに、前記飛行船の外部から電力の供給を受けることを特徴とする。
【０００７】
請求項１に記載の発明によれば、圧力制御手段が、内部空気情報取得手段で取得した情報（例えば船体内部の空気圧情報）と、外気情報取得手段で取得した情報（例えば大気圧情報等）と、に基づいて空気供給手段を駆動制御して、船体の内部圧力を自動的に制御する。従って、特定の監視者による監視作業が不要となるので、人件費や労力を格段に削減することができる。
【０００８】
また、請求項１に記載の発明によれば、空気供給手段及び圧力制御手段は、飛行船の外部に移動自在に配置されるとともに、飛行船の外部から電力の供給を受けるので、船体の内部電源や搭載機器を圧力制御のために使用する必要がない。従って、船体の内部電源や搭載機器の消耗を抑制することができ、これら内部電源や搭載機器の交換に要する費用や労力を低減させることができる。
【０００９】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の飛行船の圧力管理装置において、前記内部空気情報取得手段は、前記船体の内部に充填された空気の圧力を計測する圧力計測手段と、前記船体の内部に充填された空気の温度を計測する温度計測手段と、を有し、前記外気情報取得手段は、前記船体の外気の圧力を計測する大気圧計測手段と、前記船体の外気の温度を計測する外気温度計測手段と、前記船体の外気の湿度を計測する外気湿度計測手段と、を有することを特徴とする。
【００１０】
請求項２に記載の発明によれば、船体の内部に充填された空気の圧力及び温度を計測する手段を有する内部空気情報取得手段により、船体内部の空気の圧力情報及び温度情報を取得することができる。また、船体の外気の圧力、温度及び湿度を計測する手段を有する外気情報取得手段により、大気圧情報、外気温度情報及び外気湿度情報を取得することができる。このため、圧力制御手段は、これら内部空気情報取得手段及び外気情報取得手段によって取得された種々の情報を参照して、より正確に船体の内部圧力を制御することができる。
【００１１】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の飛行船の圧力管理装置において、前記内部空気情報取得手段及び前記外気情報取得手段で取得した情報を記録する記録手段を、前記圧力制御手段とともに移動自在に配置したことを特徴とする。
【００１２】
請求項３に記載の発明によれば、内部空気情報取得手段及び外気情報取得手段で取得した情報を記録する記録手段を、圧力制御手段とともに移動自在に配置する。このため、船体の内部圧力の経時変化や外気の圧力・温度の経時変化等を確認したり、外部環境が船体の内部圧力に与える影響等を解析したり、不具合の兆候を事前に察知したりすることができる。
【００１３】
請求項４に記載の発明は、請求項１から３の何れか一項に記載の飛行船の圧力管理装置において、前記内部空気情報取得手段及び前記外気情報取得手段で取得した情報を表示する表示手段と、操作されることにより前記空気供給手段を駆動制御するための操作信号を生成する操作手段と、を前記圧力制御手段とともに移動自在に配置したことを特徴とする。
【００１４】
請求項４に記載の発明によれば、内部空気情報取得手段及び外気情報取得手段で取得した情報を表示する表示手段と、操作されることにより空気供給手段を駆動制御するための操作信号を生成する操作手段と、を圧力制御手段とともに移動自在に配置する。このため、作業者は、表示手段に表示された情報を視認して操作手段を操作することにより、船体の内部圧力を制御することができる。すなわち、手動で船体の内部圧力を制御することが可能となる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、圧力制御手段が、船体内部の空気圧情報等と、船体の外気の圧力・温度情報等と、に基づいて空気供給手段を駆動制御して、地上に繋留された飛行船の船体の内部圧力を自動的に制御することができる。この結果、人件費や労力を格段に削減することができる。また、空気供給手段及び圧力制御手段は、飛行船の外部から電力の供給を受けるので、飛行船の内部電源や搭載機器の消耗を抑制することができる。この結果、これら内部電源や搭載機器の交換に要する費用や労力を低減させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施の形態を、図を用いて詳細に説明する。本実施の形態においては、無人飛行船１の船体２の内部圧力を管理する圧力管理装置１０について説明することとする。
【００１７】
なお、無人飛行船１は、図２（ａ）に示すように、合成樹脂製又は軽金属製の柔軟性を有する外皮で構成された船体２、船体２の内部に設けられた３つの空気室Ａ〜Ｃ、空気供給口３ａ及び空気排出口３ｂを有する空気給排部３、等を備えて構成されている。そして、船体２内の空気室Ａ〜Ｃを除いた空間（以下、「Ｈｅ室」という）には、浮揚ガスであるヘリウムが充填されており、各空気室Ａ〜Ｃに充填された空気の圧力と、Ｈｅ室に充填されたヘリウムの圧力と、によって船体２の形状が保持されている。また、空気給排部３の裏側には、（図示されていない）内部ブロアが配置されている。
【００１８】
まず、図１から図３を用いて、本実施の形態に係る圧力管理装置１０の構成について説明する。
【００１９】
圧力管理装置１０は、図１に示すように、脚輪１１ａにより移動可能な略直方体状を呈する筐体１１、圧力管理装置１０全体を統合制御する制御部１２、無人飛行船１の３つの空気室Ａ〜Ｃに各々空気を供給する３つの外部ブロア１３、大気圧を計測する大気圧センサ１４、大気の温度及び湿度を計測する温度・湿度センサ１５、キーボードや液晶ディスプレイやメモリを備えるＰＣ１６、等を備えている。圧力管理装置１０の制御部１２、外部ブロア１３及びＰＣ１６は、図示されていない外部電源から供給される電力によって駆動される。
【００２０】
また、圧力管理装置１０は、図２に示すように、無人飛行船１の各空気室Ａ〜Ｃに充填された空気の圧力及び温度を計測する第１圧力センサ１７及び第１温度センサ１８、無人飛行船１のＨｅ室に充填されたヘリウムの圧力及び温度を計測する第２圧力センサ１９及び第２温度センサ２０、等を備えている。
【００２１】
制御部１２は、図１（ａ）、（ｄ）に示すように筐体１１内に配置されており、外部ブロア１３、ＰＣ１６、各種センサ等に電気的に接続されている。そして、各種センサによって計測された圧力情報等に基づいて外部ブロア１３を駆動制御して、無人飛行船１の船体２の内部圧力を制御する。すなわち、制御部１２は、本発明における圧力制御手段である。なお、制御部１２は、３つの外部ブロア１３を各々独立に駆動制御する。このため、無人飛行船１の一の空気室（例えば空気室Ａ）の内部圧力のみが低下した場合には、制御部１２は、空気室Ａに空気を供給する外部ブロア１３のみを駆動することができる。
【００２２】
また、制御部１２は、図３に示すように、電源スイッチＳ1、無人飛行船１の空気室Ａ〜ＣやＨｅ室の内部圧力の上限値・下限値等を設定するための圧力設定スイッチＳ2、自動運転モードと手動運転モードの切替を行う切替スイッチＳ3、外部ブロア１３を作動又は停止させるための操作スイッチＳ4、等の各種スイッチが設けられた操作パネル１２ａを有している。
【００２３】
自動運転モードにおいては、計測された圧力情報等に基づいて制御部１２が外部ブロア１３を自動的に駆動制御する。一方、切替スイッチＳ3を操作して手動運転モードに切り替えた場合には、作業者が操作スイッチＳ4を操作して外部ブロア１３を作動又は停止させることができる。すなわち、操作スイッチＳ4は、本発明における操作手段である。
【００２４】
また、操作パネル１２ａには、図３に示すように、第１圧力センサ１７で計測された無人飛行船１の各空気室Ａ〜Ｃの内部圧力を表示するための空気室圧力メータＭ1、第２圧力センサ１９で計測された無人飛行船１のＨｅ室の内部圧力を表示するためのＨｅ室圧力メータＭ2、大気圧センサ１４で計測された大気圧を表示するための大気圧メータＭ3、等が設けられている。すなわち、空気室圧力メータＭ1及び大気圧メータＭ3は、本発明における表示手段である。
【００２５】
外部ブロア１３は、本発明における空気供給手段であり、図１（ｃ）に示すように筐体１１内に配置されている。各外部ブロア１３から供給される空気は、図１（ｂ）に示すように、筐体１１に設けられた３つの送風口１１ｂにから排出される。そして、これら送風口１１ｂから排出された空気は、図２（ｃ）に示すように、送風管１１ｃと、無人飛行船１の空気給排部３に設けられた空気供給口３ａと、を介して各空気室Ａ〜Ｃに供給される。
【００２６】
大気圧センサ１４は、本発明における大気圧計測手段であり、温度・湿度センサ１５は、本発明における外気温度計測手段及び湿度計測手段である。そして、これら大気圧センサ１４及び温度・湿度センサ１５は、本発明における外気情報取得手段を構成する。大気圧センサ１４及び温度・湿度センサ１５は、図１に示すように、いずれも筐体１１の上面に設置されている。
【００２７】
ＰＣ１６は、各種センサで計測された圧力情報（例えば、第１圧力センサ１７で計測された空気室Ａ〜Ｃの内部圧力情報等）や温度情報をメモリに記録する。すなわち、ＰＣ１６は、本発明における内部圧力記録手段である。また、ＰＣ１６は、計測された圧力情報（例えば、大気圧センサ１４で計測された大気圧情報、第１圧力センサ１７で計測された空気室Ａ〜Ｃの内部圧力情報等）や温度情報を液晶ディスプレイに表示する。すなわち、ＰＣ１６は、本発明における表示手段である。
【００２８】
第１圧力センサ１７は、本発明における圧力計測手段であり、第１温度センサ１８は、本発明における温度計測手段である。そして、これら第１圧力センサ１７及び第１温度センサ１８は、本発明における内部空気情報取得手段を構成する。第１圧力センサ１７及び第１温度センサ１８は、図２（ｂ）に示すように、いずれも無人飛行船１の空気給排部３に設けられている。第２圧力センサ１９及び第２温度センサ２０は、図２（ａ）に示すように、いずれも無人飛行船１のＨｅ室の内部に設けられている。
【００２９】
次に、本実施の形態に係る圧力管理装置１０を用いた無人飛行船１の内部圧力制御について説明する。
【００３０】
＜内部圧力自動制御について＞
最初に、圧力管理装置１０の自動運転モードにおける内部圧力自動制御について説明する。圧力管理装置１０の制御部１２は、外部電源から供給された電力により駆動されて、大気圧センサ１４及び温度・湿度センサ１５を介して外気の圧力、温度及び湿度の情報を取得する。また、制御部１２は、第１圧力センサ１７及び第１温度センサ１８を介して、無人飛行船１の各空気室Ａ〜Ｃの圧力及び温度の情報を取得するとともに、第２圧力センサ１９及び第２温度センサ２０を介して、無人飛行船１のＨｅ室の圧力及び温度の情報を取得する。
【００３１】
次いで、制御部１２は、各種センサによって取得した情報に基づいて、外部ブロア１３を駆動制御することにより、無人飛行船１の船体２の内部圧力を自動制御する。
【００３２】
具体的には、大気圧の上昇に起因してＨｅ室の内部圧力が相対的に低くなったり、空気漏れに起因して空気室Ａ〜Ｃの内部圧力が相対的に低くなったりした場合には、制御部１２は外部ブロア１３を作動させる。そして、送風口１１ｂ、送風管１１ｃ及び空気供給口３ａを介して、空気室Ａ〜Ｃに空気を供給することにより、船体２の内部圧力を上昇させる。一方、大気圧の低下に起因してＨｅ室の内部圧力が相対的に高くなったり、空気の過充填に起因して空気室Ａ〜Ｃの内部圧力が相対的に高くなったりした場合には、制御部１２は外部ブロア１３を停止させる。
【００３３】
なお、本実施の形態においては、各種センサによって計測された圧力情報や温度情報をリアルタイムでＰＣ１６の液晶ディスプレイに表示するようにしている。また、本実施の形態においては、計測された圧力情報や温度情報をＰＣ１６のメモリに記録しておき、これら圧力情報や温度情報の時間履歴を表示することができる。
【００３４】
＜内部圧力手動制御について＞
続いて、圧力管理装置１０の手動運転モードにおける内部圧力手動制御について説明する。圧力管理装置１０の制御部１２は、外部電源から供給された電力により駆動されて、大気圧センサ１４及び温度・湿度センサ１５を介して外気の圧力、温度及び湿度の情報を取得する。また、制御部１２は、第１圧力センサ１７及び第１温度センサ１８を介して、無人飛行船１の各空気室Ａ〜Ｃの圧力及び温度の情報を取得するとともに、第２圧力センサ１９及び第２温度センサ２０を介して、無人飛行船１のＨｅ室の圧力及び温度の情報を取得する。
【００３５】
次いで、制御部１２は、各種センサによって取得した情報を、操作パネル１２ａの各種メータ（空気室圧力メータＭ1、Ｈｅ室圧力メータＭ2、大気圧メータＭ3等）に表示するとともに、ＰＣ１６の液晶ディスプレイに表示する。そして、作業者は、これら操作パネル１２ａ又は液晶ディスプレイに表示された情報に基づいて操作スイッチＳ4を操作することにより、無人飛行船１の船体２の内部圧力を制御する。
【００３６】
具体的には、大気圧の上昇に起因してＨｅ室の内部圧力が相対的に低くなったり、空気漏れに起因して空気室Ａ〜Ｃの内部圧力が相対的に低くなったりした場合には、作業者は、操作スイッチＳ4を操作して外部ブロア１３を作動させる。そして、送風口１１ｂ、送風管１１ｃ及び空気供給口３ａを介して、空気室Ａ〜Ｃに空気を供給することにより、船体２の内部圧力を上昇させる。一方、大気圧の低下に起因してＨｅ室の内部圧力が相対的に高くなったり、空気の過充填に起因して空気室Ａ〜Ｃの内部圧力が相対的に高くなったりした場合には、作業者は、操作スイッチＳ4を操作して外部ブロア１３を停止させる。
【００３７】
以上説明した実施の形態に係る圧力管理装置１０においては、制御部１２が、空気室Ａ〜Ｃの内部圧力の情報や大気圧の情報等に基づいて外部ブロア１３を駆動制御して、無人飛行船１の船体２の内部圧力を自動的に制御する。従って、特定の監視者による監視作業が不要となるので、人件費や労力を格段に削減することができる。
【００３８】
また、以上説明した実施の形態に係る圧力管理装置１０においては、制御部１２や外部ブロア１３が、無人飛行船１の船体２の外部に設置された外部電源により駆動されるので、船体２の内部電源や搭載機器を圧力制御のために使用する必要がない。従って、船体２の内部電源や搭載機器の消耗を抑制することができ、これら内部電源や搭載機器の交換に要する費用や労力を低減させることができる。
【００３９】
また、以上説明した実施の形態に係る圧力管理装置１０においては、第１圧力センサ１７及び第１温度センサ１８により、無人飛行船１の空気室Ａ〜Ｃに充填された空気の圧力及び温度を計測することができる。また、大気圧センサ１４及び温度・湿度センサ１５により、外気の圧力、温度及び湿度を計測することができる。このため、制御部１２は、これらセンサによって取得された種々の情報を参照して、より正確に船体２の内部圧力を制御することができる。
【００４０】
また、以上説明した実施の形態に係る圧力管理装置１０においては、無人飛行船１の空気室Ａ〜ＣやＨｅ室の内部圧力を、ＰＣ１６のメモリに記録することができる。従って、船体２の内部圧力の経時変化や外気の圧力・温度の経時変化等を確認したり、外部環境が船体２の内部圧力に与える影響等を解析したり、不具合の兆候を事前に察知したりすることができる。
【００４１】
また、以上説明した実施の形態に係る圧力管理装置１０においては、各種センサで計測した情報を表示するための表示手段（操作パネル１２ａの各種メータやＰＣ１６の液晶ディスプレイ）と、作業者に操作されることにより外部ブロア１３を駆動制御するための操作信号を生成する操作スイッチＳ4と、を備える。このため、作業者は、表示手段に表示された情報を視認して操作スイッチＳ4を操作することにより、無人飛行船１の船体２の内部圧力を制御することができる。すなわち、手動で船体２の内部圧力を制御することが可能となる。
【００４２】
なお、以上の実施の形態においては、圧力管理装置１０の手動運転モードにおいて、操作パネル１２ａに設けられた操作スイッチＳ4を操作して外部ブロア１３を作動させる例を示したが、ＰＣ１６のキーボードを操作して外部ブロア１３を作動させるように構成することもできる。かかる場合には、ＰＣ１６のキーボードは本発明における操作手段として機能することとなる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の実施の形態に係る圧力管理装置の外観を示すものであり、（ａ）は上面図、（ｂ）は正面図（（ａ）の圧力管理装置をＢ方向から見た図）、（ｃ）は側面図（（ａ）の圧力管理装置をＣ方向から見た図）、（ｄ）は背面図（（ａ）の圧力管理装置をＤ方向から見た図）である。
【図２】（ａ）は図１に示した圧力管理装置の機能的構成を説明するためのブロック図、（ｂ）は（ａ）のＢ部分（空気給排部）の拡大図、（ｃ）は（ｂ）の空気給排部に設けられた空気供給口の側面図である。
【図３】図１に示した圧力管理装置の制御部に設けられた操作パネルの拡大図である。
【符号の説明】
【００４４】
１  無人飛行船
２  船体
１０  圧力管理装置
１２  制御部（圧力制御手段）
１３  外部ブロア（空気供給手段）
１４  大気圧センサ（大気圧計測手段、外気情報取得手段）
１５  温度・湿度センサ（外気温度計測手段、外気湿度計測手段、外気情報取得手段）
１６  ＰＣ（記録手段、表示手段）
１７  第１圧力センサ（圧力計測手段、内部空気情報取得手段）
１８  第１温度センサ（温度計測手段、内部空気情報取得手段）
Ｍ1  空気室圧力メータ（表示手段）
Ｍ3  大気圧メータ（表示手段）
Ｓ4  操作スイッチ（操作手段）
【図１】
2005280438.tif 000003
【図２】
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【図３】
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