JP2002308189A - 飛行船や気球の浮揚気体排気弁 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成層圏の高々度に長時間滞空して気象科学観
測などを行う飛行船や気球に適した浮揚気体排気弁を提
供する。 【解決手段】 本排気弁１の弁蓋８には常にヘリウムガ
スの圧力が作用していて、本排気弁１は閉弁状態を維持
する。この場合、弁蓋８の脚部８ｃから弁蓋受け板５を
介して弁座２に対し大きな押圧力を作用させても、当該
弁座２が充填口金４によって支持されるために弁座の剛
性が高められるので、当該弁座２に撓みが生じ難く、し
たがって、飛行船３の内部圧力を高めることができ、長
期間の滞空が可能になる。一方、飛行船３の高度を調整
するときや内部圧力が高くなり過ぎたときなどには、ア
クチュエータ６で弁蓋８を開弁方向に移動させると、飛
行船３内のヘリウムガスは、同図中の矢印Ａ方向にヘリ
ウムガスが湾曲した整流板９に沿って速やかに排出さ
れ、流路でのエネルギ損失が防止されて排出効率が向上
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、飛行船、特に成層
圏飛行船やスーパープレッシャ気球に好適な高度調整な
どに用いられる浮揚気体排気弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、上空での気象科学観測に用い
られているゼロプレッシャ気球１００は、図２に示すよ
うに、そのヘリウム（浮揚気体）排気弁１０１を上方に
して、当該ゼロプレッシャ気球１００の下方から延出し
た充填管１００ａとヘリウム充填装置１０２とを互いの
ヘリウム充填ポート１０３に接続してヘリウムガスが充
填される。そして、ゼロプレッシャ気球１００の排気弁
１０１は、図３に示すように、気球１００の外皮膜１０
０ｂの外側に弁座１０４を取付け、この弁座１０４に固
着された弁蓋受け板１０５に対して弁蓋１０６が進退で
きるようになっている。即ち、弁蓋受け板１０５の中央
に取付けられたモータ１０７によって弁蓋１０６が同図
中の矢印方向に進退できるようになっており、弁蓋１０
６が開弁方向に移動すると（同図中、破線で示す）、気
球１００のヘリウムガスが外部に放出され、一方、弁蓋
１０６が閉弁方向に移動して弁蓋の脚部１０６ａが弁蓋
受け板１０５に対し当接状態になれば、ヘリウムガスの
放出が停止される。これにより、ゼロプレッシャ気球１
００は、高度調整を行って上昇・降下することができ
る。このような構成に係るゼロプレッシャ気球は、成層
圏のような高々度における気象科学観測などに用いられ
ることがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ゼロプ
レッシャ気球においては、特に、夜間の大気温度の低下
により、気球容積が減少して浮力が低下し所定の高度を
維持するのが難しくなる。この対策として、現状におい
ては予め搭載された砂や鉄粉などの錘を投下して浮力を
回復するようにしているが、投下する重量が１日で浮力
の１０％にも及ぶために、長時間滞空して上述のような
観測に用いることには適していない。しかるに、この対
策として、気球内圧を高めて気球容積の減少を防止する
ようなことも考えられるが、従来の排気弁では、内圧を
高めても漏洩し易い構造をしているために有効でない。
したがって、長時間滞空して上述のような観測、情報通
信、測量等を行う目的で提案されている成層圏飛行船や
スーパープレッシャ気球については、ゼロプレッシャ気
球が行っている現状のやり方や排気弁をそのまま適用す
ることはできない。

【０００４】本発明の目的は、成層圏の高々度に長時間
滞空して情報通信、気象科学観測、測量などを行う飛行
船や気球に適した浮揚気体排気弁を提供することにあ
る。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の請求項１に係る飛行船や気球の浮揚気体排
気弁は、飛行船や気球の高度調整のために当該飛行船等
の、例えばヘリウムガスなどの浮揚気体を放出する機能
を果たし、飛行船等の外皮膜の内側から弁座で、また、
飛行船等の外皮膜の外側から浮揚気体の充填口金で当該
外皮膜を挟み込む一方、弁蓋の開弁方向が、浮揚気体か
らの圧力に抗して移動する方向であるようにしたもの
で、浮揚気体の圧力を弁蓋の閉弁方向に作用させて浮揚
気体が漏洩し難い構造にしていることに加えて、充填口
金が弁座と一体となり弁座の剛性を高めてその撓みが生
じないような構造にしているため、成層圏の高々度に長
時間滞空して気象科学観測などを行う飛行船や気球に適
したものとなっている。また、充填口金を飛行船等に装
着したことにより、ここに相手金具を嵌め込みさえすれ
ばよく、浮揚気体の充填の際の利便性が向上する。

【０００６】また、本発明の請求項２に係る飛行船や気
球の浮揚気体排気弁は、弁蓋が閉弁したときに浮揚気体
通路を遮断する当該弁蓋の脚部が当接する弁蓋受け部材
を設け、この部材の中心部から弁蓋の脚部に向かって湾
曲する横断面視略ベルマウスが形成された整流板を設け
たもので、かかる整流板によって浮揚気体流路でのエネ
ルギ損失を防止でき、速やかに浮揚気体を充填したり排
出したりすることができるので、排気効率が向上する。
上記基部の、上記部材に対する固定のしかたは、当該排
気弁の具体的な形態によって直接される場合もあり、ま
た、間接的にされる場合もある。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明の飛行船や気球の浮揚気体
排気弁に係る実施の形態を図１を参照して説明する。本
浮揚気体排気弁１は、図１に示すように、従来のものと
は異なり、飛行船３の内側に配設されており、しかも、
その弁座２と一体になる態様で、ヘリウムガス（浮揚気
体）を飛行船３内に充填する際に用いる充填口金４が設
けられ、これらが飛行船３の外皮膜３ａを挟み込むよう
に設けられている。即ち、飛行船３の外皮膜３ａは、弁
座２によって内側から、また、充填口金４によって外側
から挟み込まれる構成が採られている。そして、この排
気弁１には、弁座２に固着されて当該弁座２よりいくら
か厚みの大きい弁蓋受け板（弁蓋受け部材）５が設けら
れ、この弁蓋受け板５の中心部付近で、当該排気弁１の
中心軸上に位置するところにアクチュエータ６が取付け
られている。かかるアクチュエータ６からは可動棒７が
突設されていて、この可動棒７の一方端７ａが、扁平底
を有する略お椀状弁蓋８の内底面８ａの中央に固着され
ている。

【０００８】しかるに、この弁蓋８の外底面８ｂには、
上述のように当該排気弁１が飛行船３の内側に配設され
るために、ヘリウムガスからの圧力を常時受ける態様と
なっており(図１中では、矢印で外底面８ｂの作用圧力
を示す)、したがって、弁蓋８は、アクチュエータ６で
進退される可動棒７によって同図中の矢印方向に移動す
ることが可能であるが、閉弁時ではその脚部８ｃが弁蓋
受け板５に当接してヘリウムガス通路を遮断するととも
に閉弁方向の力を常時受ける一方、開弁方向に移動する
ときにはヘリウムガスからの圧力に抗して移動すること
になる。

【０００９】また、本排気弁１においては、弁蓋受け板
５の中心部にはアクチュエータ６が取り付けられる一
方、かかるアクチュエータ６に固定された基部９ａから
弁蓋８の脚部８ｃ内側に向かって湾曲した横断面視略ベ
ルマウスを形成する整流板９が設けられている。この湾
曲端部９ｂの、移動する弁蓋８の脚部８ｃとのクリアラ
ンスは適宜調整されている。尚、充填口金４から弁座２
に平行にアーム１０が突設され、このアーム先端部で、
本排気弁１の中心軸上に位置するところ、即ち、本排気
弁１の排出口中央付近に流量計１１が取付けられてお
り、かかる流量計１１を用いて、充填時及び排出時での
ヘリウムガスの流量測定ができるようになっている。

【００１０】次に、本排気弁１の動作について説明す
る。成層圏の高々度で滞空して情報通信、気象科学観
測、測量などを行っているときには、本排気弁１の弁蓋
８に対し常にヘリウムガスの圧力が作用していて、本排
気弁１は閉弁状態を維持する。この場合、弁蓋８の脚部
８ｃから弁蓋受け板５を介して弁座２に対し大きな押圧
力を作用させても、当該弁座２が充填口金４によって支
持される構造となっているために弁座の剛性が高めら
れ、当該弁座２に撓みが生じ難く、したがって、飛行船
３の内部圧力を高めることができ、長期間の滞空が可能
になる。一方、例えば飛行船３の高度を調整するときや
内部圧力が高くなり過ぎたときなどには、アクチュエー
タ６で弁蓋８を開弁方向に移動させると（図１中、破線
で示す）、飛行船３内のヘリウムガスは、同図中の矢印
Ａ方向に示すように排出する。このとき、ヘリウムガス
が湾曲した整流板９に沿う流れとなるために速やかに排
出され、流路でのエネルギ損失が防止されて排出効率が
向上する。また、排出口の流量計１１によって排出量が
測定されるようになっている。

【００１１】ところで、飛行船３内にヘリウムガスを充
填するときには、充填口金４にヘリウム充填装置の充填
管口金（図示せず）を嵌め込みさえすればよいので、使
い勝手がよく、また、ヘリウムガスが、図１中の矢印Ｂ
方向に整流板９に沿う流れとなって飛行船３内に速やか
に充填されるので、充填効率が向上する。このとき、本
排気弁１は遮断弁として用いることができ、流量計１１
によって測定される充填量が所定量に達したときに閉弁
制御されるようにしてもよい。

【００１２】

【発明の効果】本発明の飛行船や気球の浮揚気体排気弁
によれば、飛行船内の浮揚気体圧力を高めても漏洩し難
い構造となっているために、成層圏等の高々度に長時間
滞空して情報通信、気象科学観測、測量などを行うこと
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の実施の形態に係る浮揚気体排気弁の
構成図である。

【図２】 従来から行われている気球への浮揚気体の充
填方法を示す概略構成図である。

【図３】 従来の浮揚気体排気弁の構成図である。

【符号の説明】

１ 排気弁 ２ 弁座 ３ 飛行船 ３ａ 外皮膜 ４ 充填口金 ５ 弁蓋受け板（弁蓋受け部材） ８ 弁蓋 ８ｃ 脚部 ９ 整流板 ９ａ 基部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 佐野 政明 千葉県習志野市津田沼２−１−15 Ｆターム(参考） 3H051 AA01 BB05 BB10 CC14 FF01 FF15

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 飛行船や気球の高度調整等のために当該
   飛行船等の浮揚気体を放出する排気弁において、前記飛
   行船等の外皮膜の内側から弁座で、また、前記外皮膜の
   外側から前記浮揚気体の充填口金で前記外皮膜を挟み込
   み、弁蓋の開弁方向が、前記浮揚気体からの圧力に抗し
   て移動する方向であることを特徴とする飛行船や気球の
   浮揚気体排気弁。
2. 【請求項２】 前記弁蓋が閉弁したときに浮揚気体通路
   を遮断する当該弁蓋の脚部が当接する弁蓋受け部材を設
   け、この部材の中心部から前記弁蓋の脚部に向かって湾
   曲する横断面視略ベルマウスが形成された整流板を設け
   てなることを特徴とする請求項１に記載の飛行船や気球
   の浮揚気体排気弁。