(57)【要約】【課題】航空機に搭載して高空の大気中の二酸化炭素濃度を連続的に測定する装置を提供する。【解決手段】航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置１０は、ハニカムパネルでつくられる筐体１００を有し、２本のタンク１１０，１２０を有する。タンク１１０，１２０には二酸化炭素の濃度が検定された２種類の標準ガスが充填される。筐体１００内には図示しない二酸化炭素分析セルが装備され、大気中の二酸化炭素濃度を連続的に測定する。定期的に標準ガスを分析し、測定精度を向上する。二酸化炭素分析セルは断熱装置内に格納され、飛行中の温度変化の影響を軽減する。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
航空機の収納スペース内に着脱自在に搭載される航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置であって、
ハニカムパネル製の中央パネルと中央パネルの上下部に中央部が固定される上部パネル及び下部パネルにより構成される筐体と、筐体の中央パネルの一方の壁面側に装備される二酸化炭素の濃度が予め検定された２種類の標準ガスが充填された２本のタンクと、筐体の中央パネルの他方の壁面側に装備される二酸化炭素の濃度を分析する二酸化炭素分析セルと、二酸化炭素分析セルを流れる気体の流量を一定に保つ流量調整器と、二酸化炭素分析セル内の圧力を一定に保つ圧力調整器と、２種類の標準ガスと外気とを交互に二酸化炭素分析セルに供給する電磁弁と、二酸化炭素分析セルを収容する断熱装置を備えることを特徴とする航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置。
【請求項２】
タンクに装備されるバルブは、タンク内のガス圧力が所定の圧力を超えたときに破裂してガスを逃がす破裂板を有する安全弁機能を備え、破裂板は、日本の高圧ガス保安法と米国の高圧ガス法の規定を同時に満足する特性を有する請求項１記載の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、航空機に搭載して高空の大気中の二酸化炭素濃度を連続して自動的に測定する航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、地球環境の悪化を防止するために、国際的な環境保全の必要性が高まっている。特に、大気中に放出される二酸化炭素は、地球温暖化の原因物質としてその放出削減が急務となっている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
大気中の成分等の観測は、各地の地上観測所で行われている。しかしながら、地球的な大規模な観測は、長時間高々度を飛行する国際線の旅客機等により長期間にわたって行われることが望ましい。
本発明の目的は、大型の航空機に搭載して高空の大気中の二酸化炭素濃度を連続的に測定し、測定位置や高度等の情報を同時に記憶できる航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記目的を達成するために、本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置は、基本的な手段として、ハニカムパネル製の中央パネルと中央パネルの上下部に中央部が固定される上部パネル及び下部パネルにより構成される筐体と、筐体の中央パネルの一方の壁面側に装備される二酸化炭素の濃度が予め検定された２種類の標準ガスが充填された２本のタンクと、筐体の中央パネルの他方の壁面側に装備される二酸化炭素の濃度を分析する二酸化炭素分析セルと、二酸化炭素分析セルを流れる気体の流量を一定に保つ流量調整器と、二酸化炭素分析セル内の圧力を一定に保つ圧力調整器と、２種類の標準ガスと外気とを交互に二酸化炭素分析セルに供給する電磁弁と、二酸化炭素分析セルを収容する断熱装置を備えるものである。
そして、タンクに装備されるバルブは、タンク内のガス圧力が所定の圧力を超えたときに破裂してガスを逃がす破裂板を有する安全弁機能を備え、破裂板は、日本の高圧ガス保安法と米国の高圧ガス法の規定を同時に満足する特性を有する
ものである。
【発明の効果】
【０００５】
本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置によれば、軽量で丈夫な筐体内に各機器が収容され、小型軽量化が図れる。また、二酸化炭素分析セルは断熱され、測定精度も向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００６】
図１は、本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置を搭載する航空機の概要を示し、図２は図１のＡ部の断面を示す。
航空機の機体１の床部材２の下部には、収納スペース３が用意されており、例えば、機内で使用される真水用のタンク５等が装備される。
本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置１０は、この収納スペース３の空間を利用して搭載される。搭載に際しては、既存の機器等の干渉を避け、機体構造に影響を与えないように、適宜の取付部材を用意して床部材２に吊り下げる構造で搭載する。
航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置１０を搭載する機種は複数にまたがるので、各機種に適した位置に搭載する。
【０００７】
図３は、航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置の概要を示す一方向からみた斜視図、図４は他方側からみた斜視図、図５は筐体の説明図である。
全体を符号１０で示す航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置は、ハニカムパネルで構成される筐体１００を有する。筐体１００は、中央パネル１０２と、中央パネル１０２の上下部に中央部が固定される上部パネル１０４、下部パネル１０６を備える。
上部パネル１０４と下部パネル１０６は、中央パネル１０２に対してネジＳ１により固着される。中央パネル１０２は、測定機器等をとりつけるための開口部Ｈ１が予め用意される。
中央パネル１０２の一方の側には、予め二酸化炭素（ＣＯ２）の濃度が検定された２種類の標準ガスを充填された２本のタンク１１０、１２０が搭載される。各タンク１１０、１２０は電磁弁２２０等により自動的に後述する二酸化炭素分析セル３００へ送られる。
【０００８】
航空機搭載型二酸化炭素連続測定器１０は、この２種類の標準ガスと大気を交互に二酸化炭素測定装置へ送り込むための機器が装備されていて、採取した高空の大気を加圧するポンプ１６０、乾燥器１４０、フィルタ１５０、１５２、レギュレータ１３０等がタンク１１０、１２０側に装備される。
中央パネル１０２を挟んで反対側の筐体１００内には、断熱装置４００内に格納された二酸化炭素分析セル３００が装備され、流量調整器１７０、１７２、圧力計１８０、１８２、圧力制御器１３２、流量制御器１３４等が設けられる。
電装部材としては、入力ボード２００、ＲＳ２３２Ｃモジュール２１０、電磁弁２２０、ＡＲＩＮＣコンバータ２３０、ＡＲＩＮＣフィルタ２４０、ストレージモジュール２５０、データロガー２６０等が設けられる。
また、タンク１１０、１２０側には、ＤＣコンバータ２０２が設けられ、機体側から供給される直流電源を航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置１０用の直流電源に交換する。
また、ラインにノイズが混入するのを防止するノイズフィルタ２８０等も設けられる。
【０００９】
二酸化炭素分析セル３００は、ケーシング３１０内に円筒形の分析室３２０を有する。
分析室３２０の一方の端部には赤外線発光ランプ３４０を有し、他方の端部には赤外線受光素子３５０が設けられる。赤外線受光素子３５０の前方には光学フィルタ３６０が設けられる。
分析室３２０の赤外線発光ランプ３４０の近傍には、計測対象となるガスＧ１の供給口３３０が設けられ、赤外線受光素子３５０側には、ガスの排出口が設けられる。
【００１０】
供給されるガスＧ１中に含まれる二酸化炭素分子ＣＯ２は、赤外線発光ランプ３４０から照射される波長４．２６μｍ等の赤外線ＩＲを吸収する。ガスＧ１中に含まれる他の分子Ｍ１，Ｍ２は赤外線ＩＲを吸収しない。
そこで、赤外線発光ランプ３４０から照射される赤外線ＩＲの量に比べて、赤外線受光素子３５０が受光する赤外線ＩＲの量を計測することにより、ＣＯ２濃度を測定することができる。
【００１１】
二酸化炭素分析セル３００から出力される二酸化炭素濃度の値は、二酸化炭素濃度以外に、周辺温度によって大きく影響を受ける。そのため、周辺温度の変化に影響を受けない対策として、セル温度を５０℃に一定に保つように、ヒーターが取付けられている。しかし、急激な周囲温度の低下が起きた場合には、セル温度を一定に保つことができない。そのため、急激な周囲温度の低下が起きた場合の対策として、セルの断熱が必要とされる。周囲の温度低下が起きた場合、二酸化炭素濃度の値は実際よりも低く指示する。また急激な変化は、標準ガスによる校正では補うことが出来ず、計測値の精度が悪くなる。
【００１２】
航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置１０が搭載される前方貨物室は、与圧され、かつ一部温度制御されているものの、客室内と違い機外温度の変化を受けやすい場所である。航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置１０が取付けられている場所は、最低温度が５℃ぐらいになることがある。
【００１３】
航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置１０を搭載する前方貨物室内の温度変化を測定したところ、最大で±０．６℃／ｍｉｎ（上昇中が−０．６℃／ｍｉｎ、下降中＋０．６℃／ｍｉｎ）の変化があることがわかった。
そこで、温度変化の目安を±０．６℃／ｍｉｎと設定し、断熱装置４００を設計し、二酸化炭素分析セル３００を覆う構造とした。
【００１４】
図７は、断熱装置４００の部品構成を示す斜視図である。
断熱装置４００は、二酸化炭素分析セル３００を収納するケース４１０と、ケース４１０を相手部材に固定するための支持部材４２０を有し、ねじ部材Ｆ１により固定される。二酸化炭素分析ボード４３０には、コネクター４３２等が装備される。
二酸化炭素分析セル３００は、ケース４１０内に４個の断熱材４５０、４５２、４５４、４５６で覆われた状態で収容され、ケース４１０の蓋４１２が閉じられる。
第１の断熱材４５０は、二酸化炭素分析セル３００の下面及び両端部を覆う形状を有する。
第２の断熱材４５２と第３の断熱材４５４は、板状のものであって、二酸化炭素分析セル３００の裏面と正面を覆う。そして、第４の断熱材４５６は、二酸化炭素分析セル３００の上面を覆う形状を有する。
上述した構造を備えた断熱装置４００内に二酸化炭素分析セル３００を収容することにより、所定の断熱効果を得ることが実験により確認された。
【００１５】
次に、２種類の標準ガスが充填されたタンク１１０，１２０は高圧ガス容器（シリンダーと呼ばれる）であって、日本の高圧ガス保安法と米国の高圧ガス法の両方に適合することが必要である。
本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置１０に搭載されるタンク１１０，１２０は上述した条件に適合する性能を備えている。
また、タンク１１０，１２０の頂部にとりつけられるバルブ５００も日本及び米国の法制度に適合するものが新たに開発された。
【００１６】
図８は、バルブ５００の構造を示す断面図である。
バルブ５００は、弁本体５１０を有し、ねじ部５１１によりタンクの頂部に螺合される。弁本体５１０は、タンクに通ずる通路５１２と、ラインＬ１，Ｌ２に通ずる通路５１４を有し、両通路５１２，５１４の間に弁座５１３が設けられる。
弁座５１３に対向して弁本体５１０内に挿入される弁体５２０は、パッキン材５２４を有し、弁座５１３に当接される。弁本体５１０にねじ部５３１を介してとりつけられるキャップ部材５３０は、内ねじ部５３４を有し、ねじ部材５５０が螺合される。ねじ部材５５０は、ノブ５４０により回動操作される。
【００１７】
ねじ部材５５０は、受け部材５５４を介して弁体５２０を押圧する。弁体５２０の外側には戻しスプリング５２２が配設され、弁体５２０を常時開弁方向に付勢する。弁本体５１０のタンクに連通する通路５１２と弁本体５１０の外部を結ぶバイパス通路５１６が設けられ、袋ナット部材５６０で覆われる。バイパス通路５１６の出口は破裂板５７０で封止される。
【００１８】
この破裂板５７０は、タンク内のガス圧が所定の値以上に上昇したときに破裂してガスを通路５６２から外部へ放出する安全弁として機能する。
この破裂板５７０が破壊される圧力は、日本の高圧ガス保安法と米国の高圧ガス法の規定に基いて設定される。
具体的には、破裂板の破裂圧が今回採用したタンク１１０、１２０の耐圧試験圧力２３．０ＭＰａの８０％を超えないこと、かつ、その９０％より小さくないことが要求される。
そこで、定格圧力を２３．０ＭＰａの０．８倍に相当する１８．４ＭＰａと設定し、１６．６ＭＰａ（１８．４ＭＰａ×０．９）から１８．４ＭＰａで破裂する破裂板５７０を製作した。
【００１９】
図９は、本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置の作用を示す説明図である。
本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置にあっては、予め二酸化炭素濃度を既知の値に検定してある２種類の標準ガスが用意されている。そして、大気の測定中の一定間隔毎にその標準ガスを二酸化炭素分析セルに流して、二酸化炭素を測定する。測定した標準ガスの二酸化炭素濃度を基準として、測定した大気中の二酸化炭素濃度を補正することで、精度の高い測定値が得ることができるように全体の装置が構成されている。
【００２０】
本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置１０は、２種類の標準ガスＧＫ１、ＧＫ２が充填されたタンク１１０、１２０を備える。第１のタンク１１０には、測定対象の大気中に含まれる二酸化炭素濃度の上限値より高いと想定される二酸化炭素濃度に検定された第１の標準ガスＧＫ１を充填する。
【００２１】
この第１の標準ガスＧＫ１は、例えば二酸化炭素濃度が３９０ｐｐｍに検定される。
第２のタンク１２０には、測定対象の大気中の二酸化炭素濃度の下限値よりも低いと想定される二酸化炭素濃度に検定された第２の標準ガスＧＫ２を充填する。
この第２の標準ガスＧＫ２は、例えば二酸化炭素濃度が３４０ｐｐｍに検定される。測定開始時には、電磁弁２２０は、まず、第１の標準ガスＧＫ１が流れる第１のラインＬ１を開き、第１の標準ガスＧＫ１を二酸化炭素分析セル３００へ送る。この時間は例えば５０秒に設定される。二酸化炭素分析セル３００は、この第１の標準ガスＧＫ１を分析し、その二酸化炭素濃度の測定結果Ｋ１を３９０ｐｐｍとして記録する。
【００２２】
次に、電磁弁２２０は第１のラインＬ１の回路を閉じ、第２の標準ガスＧＫ２を供給する第２のラインＬ２を開く。二酸化炭素分析セルは第２の標準ガスＧＫ２を分析し、その測定結果Ｋ２を３４０ｐｐｍとして記録する。
この標準ガスの分析が完了すると、電磁弁２２０は、第１のラインＬ１、第２のラインＬ２の回路を閉じ、航空機外から採取した大気を二酸化炭素分析セル３００へ送る第３のラインＬ３を開く。
【００２３】
第３のラインＬ３中には、採取した大気中の水分を除去する乾燥器１４０や大気を加圧するポンプ１６０等が挿入される。大気が供給された二酸化炭素分析セル３００は、大気中の二酸化炭素濃度を連続的に分析し、その測定結果Ｍ１を記録する。
その連続測定時間は、例えば１０分間とする。この連続測定が終了すると、航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置１０は、再度標準ガスを分析するサイクルに戻り、標準ガスの二酸化炭素濃度の基準値を記録する。
この標準ガス測定サイクルの後に、大気の二酸化炭素濃度の連続測定サイクルに戻る。
【００２４】
本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置１０は、上述したサイクルをくり返すことにより、航空機が飛行するルート上の大気のＣＯ２濃度を連続的に測定することができる。
飛行ルートや高度のデータは、ＡＲＩＮＣコンバータ２３０を介して、航空機のＡＲＩＮＣバスから航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置１０内にとり込まれる。
本発明によれば、航空機の全飛行ルート上の大気中の二酸化炭素濃度を連続的に測定し、記録することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置を搭載する航空機の概要を示す説明図。
【図２】図１のＡ部の断面図。
【図３】本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置の概要を示す一方向からみた斜視図。
【図４】本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置の概要を示す他方側からみた斜視図。
【図５】筐体の説明図。
【図６】二酸化炭素分析セルの概要を示す説明図。
【図７】断熱装置の部品構成を示す斜視図。
【図８】バルブの構造を示す断面図。
【図９】本発明の航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置の作用を示す説明図。
【符号の説明】
【００２６】
１  航空機
１０  航空機搭載型二酸化炭素連続測定装置
１００  筐体
１１０  第１のタンク
１２０  第２のタンク
２００  入力ボード
２３０  ＡＲＩＮＣコンバータ
３００  二酸化炭素分析セル
４００  断熱装置
５００  バルブ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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