JP2021109655A - 回路異常診断装置、電流発生装置、飛行体用被展開体射出装置、飛行体用エアバッグ装置、および、飛行体用切断装置 - Google Patents
回路異常診断装置、電流発生装置、飛行体用被展開体射出装置、飛行体用エアバッグ装置、および、飛行体用切断装置 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】簡便で容易に回路の異常診断ができる回路異常診断装置、当該回路異常診断装置を備えた電流発生装置、当該電流発生装置を備えた飛行体用被展開体射出装置、当該電流発生装置を備えた飛行体用エアバッグ装置、および、当該電流発生装置を備えた飛行体用切断装置を提供する。【解決手段】回路異常診断装置１１０は、演算部１、検査用電源２、整流素子３、過電流防止用抵抗４、５、電圧増幅部６、電圧読取部７、発光部８、を備え、予め設定された時間（初期搭載時を含む）又は所定時間ごとに回路の異常診断を行うものである。回路異常診断装置１１０は、電圧値が、回路が正常であることを示す電圧値の範囲として予め設定されている第１の電圧値∨１以上第２の電圧値∨２以下の範囲にある場合を正常状態、電圧値∨１未満である場合を短絡している短絡状態、電圧値∨２より高い電圧値である場合を断線している断線状態、として診断（判定）する。【選択図】図２
Description
本発明は、回路異常診断装置、当該回路異常診断装置を備えた電流発生装置、当該電流発生装置を備えた飛行体用被展開体射出装置、当該電流発生装置を備えた飛行体用エアバッグ装置、および、当該電流発生装置を備えた飛行体用切断装置に関するものである。
近年、自律制御技術および飛行制御技術の発展に伴って、飛行体の産業上における利用が加速しつつある。このような飛行体においては、下記特許文献１に示したように、通常動作中に安全信号によって安全装置（エアバッグ装置など）が非活動化される安全機構を備えたものがある。
なお、下記特許文献１のような飛行体における安全装置において点火器を使用するものである場合、作動前だけでなく、作動中においても点火器用の回路を含む回路について異常がないか少なくとも定期的に診断する必要がある。なお、従来から、当該回路の異常診断方法として、当該回路に所定の電圧を印加して、当該回路に流れる微弱電流（点火器が作動しない程度の電流）を計測して、正常であるか否か（所定の回路抵抗値があるか否か）を判定し、接続不良（断線）が発生していないかを確認するものがある。
しかしながら、上記の異常診断方法では、微弱電流での計測のため電流センサの精度が低い場合、回路内において短絡がおこっているのか、正常な状態なのかの区別ができなかった。また、近年では、導入コストが比較的高くなる精度の高い電流センサを用いることなく、簡便な装置で容易に上記の異常診断ができる装置が望まれていた。
そこで、本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、コストが比較的高くなってしまう精度の高い電流センサを用いることなく、簡便で容易に回路の異常診断ができる回路異常診断装置、当該回路異常診断装置を備えた電流発生装置、当該電流発生装置を備えた飛行体用被展開体射出装置、当該電流発生装置を備えた飛行体用エアバッグ装置、および、当該電流発生装置を備えた飛行体用切断装置を提供することを目的とする。
（１） 本発明は、点火器と、前記点火器と接続されている回路と、を有した飛行体用安全装置における前記回路の異常を診断する回路異常診断装置であって、前記回路に検査電圧を負荷可能な電源と、前記電源のオン／オフを制御する演算部と、前記電源と電気的に直列接続されており、前記回路に過電流が流れることを防止する第１の過電流防止部と、前記回路部と電気的に並列接続されており、電圧を所定のオーダーまで増幅するための電圧増幅部と、前記電圧増幅部に電気的に直列接続されており、前記電圧増幅部で増幅された電圧の値（以下、電圧値）を読み取る電圧読取部と、前記電圧読取部の上流側において前記電圧読取部と電気的に直列接続されており、過電流が流れることを防止する第２の過電流防止部と、を備え、前記演算部は、前記電圧読取部から前記電圧値の情報を受信するものであり、前記電圧値が、前記回路が正常であることを示す電圧値の範囲として予め設定されている第１の電圧値∨１以上第２の電圧値∨２以下の範囲にある場合を正常状態、前記電圧値が、前記電圧値∨１未満である場合を短絡している短絡状態、前記電圧値が、前記電圧値∨２より高い電圧値である場合を断線している断線状態、として判定することを特徴とする。
（２） 別の観点として、本発明は、点火器と、前記点火器と接続されている回路と、を有した飛行体用安全装置における前記回路の異常を診断する回路異常診断装置であって、前記回路に検査電圧を負荷可能な電源と、前記電源と電気的に直列接続されており、前記回路に過電流が流れることを防止する第１の過電流防止部と、前記回路部と電気的に並列接続されており、電圧を増幅するための電圧増幅部と、前記電源のスイッチ部を制御するとともに、前記電圧増幅部に電気的に直列接続されており、前記電圧増幅部で増幅された電圧の値（以下、電圧値）を読み取る演算部と、前記電圧読取部の上流側において前記電圧読取部と電気的に直列接続されており、過電流が流れることを防止する防止する第２の過電流防止部と、を備え、前記演算部は、前記電圧値が、前記回路が正常であることを示す電圧値の範囲として予め設定されている所定の電圧値∨１以上∨２以下の範囲にある場合を正常状態、前記電圧値が、前記電圧値∨１未満である場合を短絡している短絡状態、前記電圧値が、前記電圧値∨２より高い電圧値である場合を断線している断線状態、として判定するものであってもよい。
（３） 上記（１）又は（２）の回路異常診断装置においては、前記電源の下流側であってかつ前記第１の過電流防止部の上流側に、逆流電流を防止する整流素子が電気的に直列接続されていることが好ましい。
（４） 上記（１）〜（３）の回路異常診断装置においては、前記演算部から前記判定した異常診断の結果の情報を受信するものであって、前記演算部から前記判定の結果の情報を受信した場合、前記判定の結果の情報の種類それぞれに対応する色の発光が可能な発光部を備えていることが好ましい。
（５） 本発明の電流発生装置は、上記（１）〜（４）のいずれかに記載の回路異常診断装置と、蓄電部と、前記蓄電部の下流側に電気的に接続され、下流側に前記蓄電部に蓄電された電流の放電が可能なスイッチ部と、を備え、前記演算部は、前記飛行体が飛行状態にあって、かつ、前記短絡状態または前記断線状態であると判定した場合、前記スイッチ部に前記放電の作動信号を送信することを特徴とする。
（６） 上記（５）の電流発生装置においては、前記蓄電部がコンデンサであることが好ましい。
（７） 上記（５）又は（６）の電流発生装置においては、前記回路と前記スイッチ部との電気的な導通のオン／オフを物理的に行う物理スイッチ部が、前記回路に設けられていることが好ましい。
（８） 本発明は、飛行体に搭載される飛行体用被展開体射出装置であって、上記（５）〜（７）のいずれかに記載の電流発生装置と、被展開体と、前記電流発生装置が作動して発生させた電流が通電した場合に作動し、前記被展開体を射出する駆動力を発生させる点火器と、前記被展開体と前記点火器とを内包する収容器と、を備えていることを特徴とする。
（９） 本発明は、飛行体に搭載される飛行体用エアバッグ装置であって、上記（５）〜（７）のいずれかに記載の電流発生装置と、エアバッグと、点火器とガス発生剤とを有し、前記電流発生装置が作動して発生させた電流が前記点火器に通電した場合に作動して前記ガス発生剤を燃焼させ、前記エアバッグを膨張させるガスを発生させるガス発生器と、前記エアバッグと前記ガス発生器とを内包する収容器と、を備えていることを特徴とする。
（１０） 本発明は、飛行体に搭載される飛行体用切断装置であって、電気的導通部又は連結部材と、前記電流発生装置が作動して発生させた電流が通電した場合に作動し、前記電気的導通部又は前記連結部材を切断する熱又は駆動力を発生させる点火器と、前記点火器が前記駆動力を発生させる場合、前記駆動力を受けて駆動する駆動切断部と、を備えていることを特徴とする。
本発明によれば、コストが比較的高くなってしまう精度の高い電流センサを用いることなく、簡便で容易に回路の異常診断ができる。また、異常診断と判定された場合において、飛行体用の安全装置（射出装置、エアバッグ装置、切断装置など）を自動的に作動させることができる。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図３に基づいて説明する。
以下、本発明の第１実施形態について、図１〜図３に基づいて説明する。
図１に示すように、飛行体用被展開体射出装置１００は、アクチュエータ８８と、被展開体であるパラシュートまたはパラグライダー１０と、を備えている。
アクチュエータ８８は、点火薬（図示略）を収容するカップ状のケース８５を有する、飛行体用のガス発生器８４と、凹部８２および当該凹部８２と一体的に形成されたピストンヘッド８３を有するピストン８１と、ピストン８１を収容し当該ピストン８１の推進方向を規制する有底筒状のハウジング８６とを備えている。パラシュートまたはパラグライダー１０は、ピストンヘッド８３上に配置された状態でハウジング８６内に収納されている。このような構成において、ピストン８１の推進によりパラシュートまたはパラグライダー１０を直接押し出して展開させることができる。なお、ハウジング８６の開口端部は初期状態で蓋８７により閉じられており、パラシュートまたはパラグライダー１０の押し出しにより上記開口端部から外れるようになっている。
また、図１に示したように、ハウジング８６の内壁とピストンヘッド８３の外周部との間には、隙間（クリアランス）である連通部Ｓ１が形成されている。ピストン８１が移動する（図１の矢印方向に射出される）場合には、ハウジング８６の内壁とピストンヘッド８３との間の空間Ｓが負圧になるが、空間Ｓに連通部Ｓ１から空気が流入するので、このときの負圧を低減し、ピストン８１の移動をスムーズにすることができる。
ガス発生器８４は、凹部８２内に設けられている。ガス発生器８４の先端部には、ガス噴出口が設けられており、電気信号による点火により、凹部８２内においてピストン８１を図１の矢印方向に射出する推進力となるガスを発生させることができる。また、凹部８２とガス発生器８４の外壁部との間には、Ｏ−リングなどのシール部材８９が設けられており、作動時においてガス漏れが発生しないようになっている。
ここで、ガス発生器８４は、小型軽量のものであり、ガス発生剤が充填されたカップ体と、ガス発生剤を着火させるための点火器２０（図示せず）と、点火器２０を保持するホルダとを備えるものである。また、ガス発生器８４は、たとえば、マイクロガスジェネレータなどが挙げられるが、ガスを発生させることができるのであれば、どのような装置であってもよい。なお、ガス発生剤は、点火器２０が作動することによって生じた熱粒子によって着火され、燃焼することによってガスを発生させる薬剤（火薬または推進薬）である。
一般的にガス発生器は、非火薬式と火薬式とに大別できる。非火薬式の主流は、二酸化炭素や窒素等のガスを封入したガスボンベに、針等の鋭利部材と圧縮したバネとを連結して、バネ力を利用して鋭利部材を飛ばし、ボンベを封止している封板に衝突させてガスを放出させるものである。このとき、バネの圧縮力を解放するために、サーボモータ等の駆動源が通常使用される。次に、火薬式の場合であるが、点火器単体でもよいし、点火器とガス発生剤とを備えたものでもよい。また、火薬の力で小型のガスボンベにおける封板を開裂させ、内部のガスを外部へと排出するハイブリッド型、ストアード型のガス発生器を使用してもよい。この場合、ガスボンベ内の加圧ガスは、アルゴン、ヘリウム、窒素、二酸化炭素などの不燃性のガスから少なくとも一つ以上から選ばれる。また、加圧ガスが放出される際、確実に膨張させるために火薬式の発熱体をガス発生器に備えていてもよい。さらにガス発生器には、必要に応じてフィルタまたは／およびガス流量を調整するオリフィスを備えてもよい。
ガス発生剤としては、非アジド系ガス発生剤を用いることが好ましく、一般に燃料と酸化剤と添加剤とを含む成形体としてガス発生剤が形成される。燃料としては、たとえばトリアゾール誘導体、テトラゾール誘導体、グアニジン誘導体、アゾジカルボンアミド誘導体、ヒドラジン誘導体等又はこれらの組み合わせが利用される。具体的には、たとえばニトログアニジン、硝酸グアニジン、シアノグアニジン、５−アミノテトラゾール等が好適に利用される。また、酸化剤としては、たとえば塩基性硝酸銅等の塩基性硝酸塩、過塩素酸アンモニウム、過塩素酸カリウム等の過塩素酸塩、又は、アルカリ金属、アルカリ土類金属、遷移金属、アンモニアから選ばれたカチオンを含む硝酸塩等が利用される。硝酸塩としては、たとえば硝酸ナトリウム、硝酸カリウム等が好適に利用される。また、添加剤としては、バインダ、スラグ形成剤、燃焼調整剤等が挙げられる。バインダとしては、たとえばカルボキシメチルセルロースの金属塩、ステアリン酸塩等の有機バインダ、又は、合成ヒドロキシタルサイト、酸性白土等の無機バインダが好適に利用可能である。スラグ形成剤としては窒化珪素、シリカ、酸性白土等が好適に利用可能である。また、燃焼調整剤としては、金属酸化物、フェロシリコン、活性炭、グラファイト等が好適に利用可能である。また、ニトロセルロースを主成分としたシングルベース火薬、ダブルベース火薬、トリプルベース火薬を用いてもよい。
また、ガス発生剤の成形体の形状には、顆粒状、ペレット状、円柱状等の粒状のもの、ディスク状のものなど様々な形状のものがある。また、円柱状のものでは、成形体内部に貫通孔を有する有孔状（たとえば単孔筒形状又は多孔筒形状等）の成形体も利用される。また、ガス発生剤の形状の他にもガス発生剤の線燃焼速度、圧力指数などを考慮に入れて成形体のサイズおよび充填量を適宜選択することが好ましい。
パラシュートまたはパラグライダー１０は、ピストンヘッド８３上に配置された状態で紐状部材などの図示しないライン（連結部材）を介してハウジング８６に連結されかつ収納されている。また、通常時（展開前）のパラシュートまたはパラグライダー１０における傘部またはキャノピー（図示せず）と、図示しないライン（連結部材）とは、ハウジング８６内において作動時のピストン８１の移動を妨げないように折り畳まれて収納されており、緊急時において飛行体３０の制御部（図示せず）から所定の信号（飛行体３０の飛行が異常状態となった場合に発せられる異常信号など）を受信したガス発生器８４の起動によりハウジング８６内から外部に射出された後、展開され、使用されるものである。
また、飛行体用被展開体射出装置１００は、図１には示していないが、図２に示した回路異常診断装置１１０を備えている。回路異常診断装置１１０は、演算部１、検査用電源２、整流素子３、過電流防止用抵抗４、５、電圧増幅部６、電圧読取部７、発光部８、を備え、予め設定された時間（初期搭載時を含む）又は所定時間ごとに回路の異常診断を行うものである。なお、ここでは、グランド１２に接続されている点火器２０の点火器用回路２１を、異常診断する回路の例として説明する。
演算部１は、たとえば、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭなどを有したコンピュータ（図示せず）であり、状況に応じて各部位に命令信号、作動信号などを自動発信したり、通信部（図示せず）を介して外部からの命令信号などを受信して各部位に命令信号、作動信号などを発信したりすることができるようになっている。たとえば、演算部１は、予め設定された時間（初期搭載時を含む）又は所定時間ごとに、検査用電源２に対して、点火器用回路２１に所定の電圧を印加する作動信号を送信する。
また、演算部１は、予め設定された時間（初期搭載時を含む）又は所定時間ごとに、電圧読取部７から送信された電圧値（デジタル信号）に基づいて、電圧値が、（１）所定の電圧値∨１以上∨２以下の範囲（∨１〜∨２）にある場合を正常状態、（２）前記電圧値∨１未満である場合を短絡している短絡状態、（３）前記電圧値∨２より高い電圧値である場合を断線している断線状態、として判定する。
なお、電圧値∨１〜∨２の範囲は、実装する前の複数の点火器２０の点火器用回路２１の電圧値を予め実測して、点火器用回路２１が正常な抵抗値を有した状態である場合に対応する電圧値を正常状態の電圧値とするものであり、この電圧値の情報を基準として、演算部１は、点火器用回路２１の異常診断を行う。
検査用電源２は、演算部１からの作動信号を受信することによって、下流側に所定値の電圧（たとえば、３．３∨）を印加するものである。
整流素子３は、逆流電流を防止するものであって、検査用電源２の下流側に電気的に直列接続されている。また、整流素子３は、過電流防止用抵抗４の上流側に接続されている。
過電流防止用抵抗４は、点火器２０の点火器用回路２１に過電流が流れることを防止する抵抗（たとえば３００Ω）であって、整流素子３の下流側に電気的に直列接続されている。また、過電流防止用抵抗４は、点火器用回路２１の上流側に接続されている。なお、過電流防止用抵抗４により、異常診断をしている際に点火器２０が作動することを防止できる。
過電流防止用抵抗５は、電圧読取部７に過電流が流れることを防止する抵抗（たとえば１０ｋΩ）であって、点火器用回路２１と並列に電気的に接続されている。また、過電流防止用抵抗５は、電圧増幅部６の上流側と電気的に直列接続されている。なお、過電流防止用抵抗５により、異常診断をしている際に電圧読取部７の過電流による故障を防止できる。
電圧増幅部６は、印加された電圧を増幅するもの(たとえばオペアンプ)であって、過電流防止用抵抗５の下流側に電気的に直列接続されている。また、電圧増幅部６の下流側は、電圧読取部７と電気的に直列接続されている。
電圧読取部７は、印加された電圧を読み取る電圧計などであって、電圧増幅部６の下流側に電気的に直列接続されている。また、電圧読取部７の下流側は、グランド１１と接続されている。なお、電圧読取部７は、測量した電圧値（アナログ量）をデジタル信号に変換して、演算部１に送信する。
発光部８は、演算部１において判定した異常診断の結果の情報を受信し、この判定した異常診断の結果の情報の種類それぞれに対応するように、電源を用いてＬＥＤなどを発光させる。たとえば、演算部１から受信した異常診断の結果の情報が、正常状態の情報であれば正常信号を送信して緑色ＬＥＤを発光させ、短絡状態の情報であれば短絡信号を送信して黄色ＬＥＤを発光させ、断線状態の情報であれば断線信号を送信して赤色ＬＥＤを発光させるように、各ＬＥＤの発光状態を制御する。
ここで、一例として、８Bitの処理性能を有した演算部１で、点火器用回路２１の抵抗値の読取精度を０．１Ωとして、電圧の読み取りを行う場合の具体例を示す。たとえば、電圧増幅部６の増幅率を１０倍、過電流防止用抵抗４に３００Ωの抵抗、過電流防止用抵抗５に３００Ω〜１０００Ωのうちいずれかの値の抵抗、を用いて、点火器用回路２１の回路抵抗の値が１Ω〜１０Ωとなる状態が正常状態であるとする場合、これに対応する範囲の電圧値０．１∨〜１．１∨を正常状態の電圧値、当該回路の抵抗値が１Ω未満となっている場合に対応する０．１∨未満の電圧値を短絡状態、当該回路の抵抗値が１０Ωを超える場合に対応する１．１∨超の電圧値を断線状態として扱う。
ここで、上記一例の構成において、点火器用回路２１の回路抵抗の値が１Ω〜１０Ωとなる状態が正常状態であって、点火器用回路２１の回路抵抗の値が１Ω未満の状態だと短絡状態であり、点火器用回路２１の回路抵抗の値が１０Ω超の状態だと断線状態であるとした理由を示す。
上記一例の構成において、値のバラつきを考慮しつつ、点火器２０の抵抗値を１．０Ω〜３．０Ω、点火器２０と点火器用回路２１とを接続するコネクタの抵抗を０．０Ω〜０．１Ω、導線抵抗(最大１００ｍ)を０．０Ω〜３．６Ωとして設計した場合、正常状態の点火器用回路２１の回路抵抗の値は１.０Ω〜６.７Ωのうちいずれかの値になる。したがって、仮に点火器用回路２１が短絡状態となっている場合、点火器用回路２１の回路抵抗の値は１．０Ω未満になる。また、仮に点火器用回路２１が断線状態となっている場合、点火器用回路２１の回路抵抗の値は６.７Ωを超えることになるが、余裕をもたせて１０Ωを超える場合を断線状態として設定した。このようにして、点火器用回路２１の回路抵抗の値が１Ω〜１０Ωとなる状態が正常状態であって、点火器用回路２１の回路抵抗の値が１Ω未満の状態だと短絡状態であり、点火器用回路２１の回路抵抗の値が１０Ω超の状態だと断線状態であると設定した。
なお、点火器用回路２１の測定誤差をたとえば最大誤差±６％として補正すると、正常状態の点火器用回路２１の回路抵抗の値は０．９Ω〜７．２Ωの範囲内に収まることになる。したがって、点火器用回路２１の測定誤差を考慮する場合には、余裕をもたせて点火器用回路２１の回路抵抗の値が０．９Ω〜１０Ωとなる状態が正常状態であって、点火器用回路２１の回路抵抗の値が０．９Ω未満の状態だと短絡状態であり、点火器用回路２１の回路抵抗の値が１０Ω超の状態だと断線状態である、としてもよい。
上述のようにして、設計を考慮しつつ、点火器用回路２１の回路抵抗の値について、正常状態、短絡状態、断線状態をあらかじめ設定しておくことができる。そして、これらの回路抵抗の値に対応する電圧をそれぞれ設定し、点火器用回路２１の電圧を測定することで、点火器用回路２１の回路状態を診断する。
また、回路異常診断装置１１０において、点火器用回路２１の抵抗値の読取精度を上げる場合は、演算部１のBit数を上げる（処理能力を上げる）、または過電流防止用抵抗４の抵抗値を下げることで達成できる。
図３には、飛行体用被展開体射出装置１００が適用される飛行体３０が図示されている。この飛行体３０は、機体３１と、当該機体３１に結合される飛行体用被展開体射出装置１００と、機体３１に結合され、当該機体３１を推進させる１つ以上の推進機構（例えばプロペラ等）３２と、機体３１の下部に設けられた複数の脚部３３とを備えている。
次に、飛行体用被展開体射出装置１００の回路異常診断装置１１０の動作について説明する。まず、演算部１は、予め設定された時間（初期搭載時を含む）又は所定時間ごとに、検査用電源２に対して、点火器用回路２１に所定の電圧を印加する作動信号を送信する。当該作動信号を受信した検査用電源１０２は、下流側の整流素子１０３、過電流防止用抵抗４を介して、点火器用回路２１に所定の電圧を印加する。このとき、過電流防止用抵抗５にも、整流素子１０３、過電流防止用抵抗４を介して、所定の電圧が印加される。そして、電圧増幅部６によって、過電流防止用抵抗５を介して印加された電圧の増幅が行われた後、電圧読取部７は増幅された電圧の値（電圧値）を読み取る。電圧読取部７によって読み取られた電圧値は、デジタル信号に変換されてから、演算部１に送信される。
続いて、演算部１は、受信した電圧値のデジタル信号に基づいて、点火器用回路２１について、正常状態、短絡状態、断線状態のいずれの状態であるか診断（判定）する。演算部１は、点火器用回路２１が正常状態であると診断（判定）した場合、発光部８に正常信号を送信する。正常信号を受信した発光部は、緑色ＬＥＤを発光させる。一方、演算部１は、点火器用回路２１が短絡状態であると診断（判定）した場合、発光部８に短絡信号を送信する。短絡信号を受信した発光部は、黄色ＬＥＤを発光させる。また、演算部１は、点火器用回路２１が断線状態であると診断（判定）した場合、発光部８に断線信号を送信する。断線信号を受信した発光部は、赤色ＬＥＤを発光させる。
以上のように構成された飛行体用被展開体射出装置１００が適用される飛行体３０においては、コストが比較的高くなってしまう精度の高い電流センサを用いることなく、回路の抵抗値が低下した場合に生じる電圧降下特性を利用することで、簡便で容易に点火器用回路２１の異常診断ができる。
また、発光部８によって、点火器用回路２１の異常診断の結果が正常状態、短絡状態、断線状態のいずれの状態であるかを、装置外部に対して容易に報知することができる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態について、図４および図５に基づいて説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と下２桁まで同じ符号の部位は、第１実施形態の部位と同様であるので、説明を省略することがある。
次に、本発明の第２実施形態について、図４および図５に基づいて説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と下２桁まで同じ符号の部位は、第１実施形態の部位と同様であるので、説明を省略することがある。
本実施形態に係る飛行体用被展開体射出装置（図示せず）は、第１実施形態の飛行体用被展開体射出装置１００の代わりに、第１実施形態の飛行体３０と同様の飛行体（図示せず）に適用することが可能である。また、本実施形態に係る飛行体用被展開体射出装置は、図４に示したように、第１実施形態とほぼ同様の回路異常診断装置２１０を備えているが、蓄電部１３１と、スイッチ部１３２と、点火器用回路１２１に設けられた物理スイッチ部１２２と、を備えている点で、第１実施形態と異なっている。
蓄電部１３１は、コンデンサなどの蓄電機能を有したものであり、必要に応じて放電することができる。また、蓄電部１３１の下流側は、スイッチ部１３２と電気的に直列接続されている。なお、蓄電部１３１は、飛行体用被展開体射出装置２００の作動前に予め蓄電されている。
スイッチ部１３２は、蓄電部１３１の下流側に電気的に接続され、下流側において物理スイッチ部１２２に電気的に直列接続されている。また、スイッチ部１３２は、演算部１０１からのオン信号を受信した場合、スイッチ機能をオン状態とし、蓄電部１３１から物理スイッチ部１２２側に蓄電された電流の放電がなされるようになっている。
物理スイッチ部１２２は、運搬時などの作動の必要がない状況において点火器用回路１２１に電流が流れないように防止するものである。物理スイッチ部１２２は、たとえば、図５に示したものが挙げられる。以下、図５の物理スイッチ部１２２について説明する。
図５の物理スイッチ部１２２は、本体部１５１と、ピン部１４１と、スイッチ機構１６１と、を備えている。
本体部１５１は、長尺棒状のピン部１４１が挿入される管状部１５２と、ピン部１４１の先端から所定の位置に設けられたボールロック機構１４３のボール部が嵌合する凹部１５３と、スイッチ機構１６１が固定配置される空間１５４とを備えている。
図５（ａ）に示したように、管状部１５２の途中の一部と空間１５４の一部とは、連通した空間となっており、この連通した空間内において、スイッチ機構１６１の板ばね１６３、ロール部１６４、押圧部１６５からなる部位が、板ばね１６３の一端側（スイッチ機構１６１の本体側）を軸として所定範囲で移動できるような状態となっている。
ピン部１４１は、一端部付近に設けられたリング状部材１４２と、他端部の先端から所定の位置に設けられたボールロック機構１４３と、を備えている。
ボールロック機構１４３は、ピン部１４１に設けられた凹部の内部にバネ（図示せず）が設けられており、当該凹部から飛び出ない状態で設けられたボール部を外部方向に付勢している。したがって、ボールロック機構１４３は、図５（ａ）の状態では、ボール部がピン部１４１から最も突出した状態となっており、図５（ｂ）の状態では、管状部１５２に押されてピン部１４１内部に陥没して入り込み、図５（ｃ）の状態では、ボール部がピン部１４１から突出して凹部１５３に嵌合した状態となる。したがって、図５（ｃ）の状態では、ピン部１４１は、本体部１５１に一時的に固定された状態となり、容易には抜けにくくなる。
スイッチ機構１６１は、本体１６１ａと、オン・オフスイッチ部１６２と、板ばね１６３と、ロール部１６４と、押圧部１６５と、を備えている。
オン・オフスイッチ部１６２は、スイッチ機構１６１内部側から外部側に付勢力を有したばね（図示せず）が設けられており、押圧部１６５から押圧されることによって、図５（ａ）の突出した状態から、順に、図５（ｂ）、図５（ｃ）に示したように、陥没可能なものとなっている。また、オン・オフスイッチ部１６２は、図５（ａ）の突出した状態となっている場合がオン状態（電気的導通状態）、図５（ｃ）に示した状態となっている場合がオフ状態（電気的不通状態）となっている。
板ばね１６３は、一端部がスイッチ機構１６１の本体１６１ａに固定されており、他端部が所定範囲で移動可能となっている。また、板ばね１６３の他端部には、ロール部１６４が回転可能に軸支されているとともに、押圧部１６５が設けられている。
ロール部１６４は、回転可能に板ばね１６３の他端部に軸支されているので、図５（ｂ）に示したように、ピン部１４１の先端がロール部１６４に当接した場合に発生する摩擦を回転して低減する。これにより、ピン部１４１をスムーズに管状部１５２に挿入することができる。また、当然だが、ピン部１４１を管状部１５２から抜き出す場合もスムーズに行うことができる。
このような物理スイッチ部１２２によれば、本実施形態において、以下のような動作を行うことが可能となる。たとえば、物理スイッチ部１２２をオン状態にして飛行体を飛行させている場合において、演算部１０１によって、点火器用回路１２１が異常状態（短絡状態又は断線状態）であると診断（判定）された場合、演算部１０１から作動信号が送信され、当該作動信号を受信したスイッチ部１３２は、蓄電部１３１から電流を放電する。当該電流は、物理スイッチ部１２２を介して点火器用回路１２１に通電し、点火器１２０を起動させる。これにより、第１実施形態と同様の射出装置のハウジング内から外部にパラシュートまたはパラグライダーが射出された後、当該パラシュートまたはパラグライダーは展開される。
以上のように構成された飛行体用被展開体射出装置２００が適用される飛行体においては、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、本実施形態によれば、輸送時など飛行体を使用しない状態において物理スイッチ部１２２をオフ状態としておくことで、点火器の誤動作（意図しない動作電流の通電）による作動を防止できる。また、ピン部１４１は、ボールロック機構によって、本体部１５１に一時的に固定された状態となっているので、容易には抜けにくくなっており、より点火器の誤動作（意図しない動作電流の通電）による作動を防止できる。
また、本実施形態によれば、たとえば、物理スイッチ部１２２をオン状態にして飛行体を飛行させている場合において、点火器用回路１２１が異常状態（短絡状態又は断線状態）であることを診断（判定）した場合、点火器１２０が作動し、ガス発生器によって第１実施形態と同様の射出装置のハウジング内から外部にパラシュートまたはパラグライダーが射出された後、当該パラシュートまたはパラグライダーは展開することができる。その結果として、点火器用回路１２１の点火器用回路以外の点で異常となる前に、飛行体を保護することできる。すなわち、点火器用回路以外の点で異常となった場合に、点火器用回路にも異常が出ており、飛行体用被展開体射出装置も動作しないという状況を防止することができる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態について、図６に基づいて説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と下２桁まで同じ符号の部位は、第１実施形態の部位と同様であるので、説明を省略することがある。また、本実施形態において、第２実施形態と同様の部位には、同文言の部位名を用いて、説明を省略することがある。
次に、本発明の第３実施形態について、図６に基づいて説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と下２桁まで同じ符号の部位は、第１実施形態の部位と同様であるので、説明を省略することがある。また、本実施形態において、第２実施形態と同様の部位には、同文言の部位名を用いて、説明を省略することがある。
本実施形態に係る飛行体用エアバッグ装置３００は、第１実施形態の飛行体３０と同様の飛行体（図示せず）に適用することが可能である。また、本実施形態に係る飛行体用エアバッグ装置３００は、第２実施形態と同様の回路異常診断装置を備えているが、本実施形態における点火器（図示せず）はエアバッグ３４１を膨張させるためにガスを発生させるガス発生器（図示せず）内に設けられたものであり、この点以外は第２実施形態と同様である。以下、詳細について説明する。
飛行体３３０は、第１実施形態のガス発生器と同様のガス発生器（図示せず）の動作に基づき発生されたガス圧によってエアバッグ３４１を膨張させる飛行体用エアバッグ装置３００を備えている。なお、展開（装置作動）前のエアバッグ３４１とガス発生器とは収容器（図示せず）に収容された状態となっており、この状態で飛行体用エアバッグ装置３００は、図６に示した通常姿勢時の機体３３１の下部に設けられている。
本実施形態に係る飛行体用エアバッグ装置３００の演算部は、第２実施形態と同様の回路異常診断装置によって点火器用回路の状態の診断（判定）を行う。
このような飛行体用エアバッグ装置３００によれば、本実施形態において、以下のような動作を行うことが可能となる。たとえば、物理スイッチ部をオン状態にして飛行体を飛行させている場合において、演算部によって、点火器用回路が異常状態（短絡状態又は断線状態）であると診断（判定）された場合、演算部から作動信号が送信され、当該作動信号を受信したスイッチ部は、蓄電部から電流を放電する。当該電流は、物理スイッチ部を介して点火器用回路に通電し、点火器の起動によって、ガス発生剤を燃焼させ、発生したガスによってエアバッグ３４１が膨張展開される。
以上のように構成された飛行体用エアバッグ装置３００が適用される飛行体においては、第１実施形態と同様の作用効果を奏することができる。
また、本実施形態によれば、たとえば、物理スイッチ部１２２をオン状態にして飛行体を飛行させている場合において、点火器用回路が異常状態（短絡状態又は断線状態）であると診断（判定）した場合、点火器が作動してガス発生器によってエアバッグ３４１が膨張した後、展開することができる。その結果として、点火器用回路以外の点で異常となる前に、飛行体を保護することできる。すなわち、点火器用回路以外の点で異常となった場合に、点火器用回路にも異常が出ており、飛行体用エアバッグ装置３００も動作しないという状況を防止することができる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態について、図７及び図８に基づいて説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と下２桁まで同じ符号の部位は、第１実施形態の部位と同様であるので、説明を省略することがある。また、本実施形態において、第２実施形態と同様の部位には、同文言の部位名を用いて、説明を省略することがある。
次に、本発明の第４実施形態について、図７及び図８に基づいて説明する。なお、本実施形態において、第１実施形態と下２桁まで同じ符号の部位は、第１実施形態の部位と同様であるので、説明を省略することがある。また、本実施形態において、第２実施形態と同様の部位には、同文言の部位名を用いて、説明を省略することがある。
図７に示すように、本実施形態に係る飛行体用切断装置４００は、第１実施形態の飛行体３０と同様の飛行体（図示せず）に適用することが可能である。また、本実施形態に係る飛行体用切断装置４００は、第２実施形態と同様の回路異常診断装置を備えているが、本実施形態における点火器４２０は電流供給路４５０を切断（破断）するものであり、この点以外は第２実施形態と同様である。以下、詳細について説明する。
飛行体用切断装置４００は、破壊力源（動力源）の一例である点火器４２０と、内部空間を有する切断室４６０と、点火器４２０の作動により生じる熱および圧力が付与されることによって損傷して開裂するとともに電流供給路４５０を切断する破裂板４５１と、第２実施形態と同様の物理スイッチ部４２２とを備えている。
点火器４２０は、火炎を発生するものであり、その内部に作動時において着火して燃焼することで火炎を発生する点火薬（図示略）と当該点火薬を着火させるための抵抗体（図示せず）とを含んだ点火部４２３と、当該点火部４２３に接続された一対の端子ピン４２４、４２４とを備えている。なお、一対の端子ピン４２４、４２４は、点火器用回路の一部でもある。
破裂板４５１は、平面視でたとえば円状に形成され、切断室４６０内に設けられると共に点火器４２０の下方に設けられている。破裂板４５１は、開裂し易くかつ適当な強度が必要であるので、鉄又はアルミニウム等の軽量な金属で構成することができる。また、破裂板４５１を、非導電性材料、たとえばエボナイト等の硬い樹脂材料又はファインセラミック等で構成してもよい。破裂板４５１は、点火器４２０の、電流供給路４５０の長さ方向における幅よりも大きい幅を有している。点火器４２０は、発生させた火炎を下方に位置する破裂板４５１に向けて放出できるように切断室４６０の上壁に保持されている。
たとえば、物理スイッチ部４２２をオン状態にして飛行体を飛行させている場合において、演算部によって、点火器用回路が異常状態（短絡状態又は断線状態）であると診断（判定）された場合、演算部から作動信号が送信され、当該作動信号を受信したスイッチ部は、蓄電部から電流を放電する。当該電流は、物理スイッチ部４２２及び一対の端子ピン４２４、４２４を介して上記抵抗体に所定量の電流が流れる。抵抗体に電流が流れることによって、当該抵抗体においてジュール熱が発生し、点火薬が燃焼を開始する。燃焼により生じた高温の火炎は、点火薬を収納しているスクイブカップ（図示略）を破裂させる。点火器４２０において、上記抵抗体に電流が流れてから作動するまでの時間は、抵抗体にニクロム線を利用した場合には一般に２ミリ秒以下である。
切断室４６０の周壁には貫通孔４６１が設けられ、当該周壁の他の部分には貫通孔４６２が設けられている。この管通孔４６１、４６２を通して電流供給路４５０が架橋されている。電流供給路４５０はたとえば金属板又は金属線からなり、その一方端が電気回路の蓄電池（図示略）に接続され、その他方端が飛行体の電気機器（図示略）に接続されている。
以上のような構成において、飛行体の異常が検知された際に、物理スイッチ部４２２をオン状態にして飛行体を飛行させている場合において、演算部によって、点火器用回路が異常状態（短絡状態又は断線状態）であると診断（判定）された場合、点火器４２０の一対の端子ピン４２４、４２４に所定量の電流が供給されると、点火器４２０の作動により生じる熱および圧力により破裂板４５１が損傷する。この場合、破裂板４５１は、その中央部分が開裂して電流供給路４５０に向かって折れ曲がるように損傷する。そして、電流供給路４５０は、上記のように損傷した破裂板４５１によって、図８のように切断される。なお、本発明において、遮断される電流供給路４５０の対象は、正極部からの配線とするのが望ましい。
このように、本実施形態の飛行体用切断装置４００によれば、たとえば、物理スイッチ部１２２をオン状態にして飛行体を飛行させている場合において、点火器用回路が異常状態（短絡状態又は断線状態）であると診断（判定）した場合、破壊力源としての点火器４２０が作動される。この点火器４２０は、破裂板４５１に対して電流供給路４５０に向かう熱および圧力を付与する。このことにより、破裂板４５１を損傷し開裂させることができ、開裂した破裂板４５１の開裂部分によって電流供給路４５０を切断させることができる。これにより、飛行体の電気機器への電流の供給を遮断することができる。これによって、飛行体の墜落の際に、作動中のプロペラ等の部品と人との接触事故、発火、感電の発生を防止することができる。また、プロペラの一部が停止してしまった場合、通常他のプロペラの回転数を制御することで飛行を維持するが、この場合にはモータに対する負荷が過剰にかかるため、故障の原因となる。しかし、上記のように電流の供給を強制的に遮断することができるので、モータの故障を回避することができる。
以上、本発明の実施の形態を説明したが、具体例を例示したに過ぎず、特に本発明を限定するものではなく、具体的構成などは、適宜設計変更可能である。また、発明の実施の形態に記載された、作用および効果は、本発明から生じる最も好適な作用および効果を列挙したに過ぎず、本発明による作用および効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
例えば、上記各実施形態において、点火器の点火器用回路を異常診断する回路の例として説明したが、異常診断の対象となる回路はこれに限られない。たとえば、点火器用回路以外の射出装置に関する回路の異常診断を行うものであってもよい。
また、上記各実施形態における演算部は、電圧読取部の機能を兼ね備えた物であってもよい。このとき、演算部は、グランドに電気的に接続されたものにする。
また、上記第２実施形態におけるピン部１４１は、先端部がテーパー形状となっていてもよい。これにより、テーパー形状がローラー部をより回転させやすくするので、ピン部１４１をよりスムーズに挿入することができる。
また、上記第４実施形態においては、電流供給路を切断するものであったがこれに限られない。たとえば、展開後のパラシュート又はパラグライダーに連結されているラインを切断したい状況になることがある。このような状況になった場合、点火器の火炎でラインを焼き切る、又は、点火器の火炎力を用いてカッターなどの切断手段を動作させてラインを切断するようにしてもよい。
また、本発明は、上記各実施形態及び変形例を適宜組み合わせてなる飛行体であってもよい。
１、１０１ 演算部
２、１０２ 検査用電源
３、１０３ 整流素子
４、５、１０４、１０５ 過電流防止用抵抗
６、１０６ 電圧増幅部
７、１０７ 電圧読取部
８、１０８ 発光部
１０ パラグライダー
１１、１２、１１１、１１２ グランド
２０、１２０、４２０ 点火器
２１、１２１ 点火器用回路
３０、３３０ 飛行体
３１、３３１ 機体
３２、３３２ 推進機構
３３、３３３ 脚部
８１ ピストン
８２、１５３ 凹部
８３ ピストンヘッド
８４ ガス発生器
８５ ケース
８６ ハウジング
８７ 蓋
８８ アクチュエータ
８９ シール部材
１００、２００ 飛行体用被展開体射出装置
１１０、２１０ 回路異常診断装置
１２２、４２２ 物理スイッチ部
１３１ 蓄電部
１３２ スイッチ部
１４１ ピン部
１４２ リング状部材
１４３ ボールロック機構
１５１ 本体部
１５２ 管状部
１５４ 空間
１６１ スイッチ機構
１６１ａ 本体
１６２ オフスイッチ部
１６３ 板ばね
１６４ ロール部
１６５ 押圧部
３００ 飛行体用エアバッグ装置
３４１ エアバッグ
４００ 飛行体用切断装置
４２３ 点火部
４２４ 端子ピン
４５０ 電流供給路
４５１ 破裂板
４６０ 切断室
４６１、４６２ 貫通孔
Ｓ 空間
Ｓ１ 連通部
２、１０２ 検査用電源
３、１０３ 整流素子
４、５、１０４、１０５ 過電流防止用抵抗
６、１０６ 電圧増幅部
７、１０７ 電圧読取部
８、１０８ 発光部
１０ パラグライダー
１１、１２、１１１、１１２ グランド
２０、１２０、４２０ 点火器
２１、１２１ 点火器用回路
３０、３３０ 飛行体
３１、３３１ 機体
３２、３３２ 推進機構
３３、３３３ 脚部
８１ ピストン
８２、１５３ 凹部
８３ ピストンヘッド
８４ ガス発生器
８５ ケース
８６ ハウジング
８７ 蓋
８８ アクチュエータ
８９ シール部材
１００、２００ 飛行体用被展開体射出装置
１１０、２１０ 回路異常診断装置
１２２、４２２ 物理スイッチ部
１３１ 蓄電部
１３２ スイッチ部
１４１ ピン部
１４２ リング状部材
１４３ ボールロック機構
１５１ 本体部
１５２ 管状部
１５４ 空間
１６１ スイッチ機構
１６１ａ 本体
１６２ オフスイッチ部
１６３ 板ばね
１６４ ロール部
１６５ 押圧部
３００ 飛行体用エアバッグ装置
３４１ エアバッグ
４００ 飛行体用切断装置
４２３ 点火部
４２４ 端子ピン
４５０ 電流供給路
４５１ 破裂板
４６０ 切断室
４６１、４６２ 貫通孔
Ｓ 空間
Ｓ１ 連通部
Claims (10)
- 点火器と、前記点火器と接続されている回路と、を有した飛行体用安全装置における前記回路の異常を診断する回路異常診断装置であって、
前記回路に検査電圧を負荷可能な電源と、
前記電源のオン／オフを制御する演算部と、
前記電源と電気的に直列接続されており、前記回路に過電流が流れることを防止する第１の過電流防止部と、
前記回路部と電気的に並列接続されており、電圧を所定のオーダーまで増幅するための電圧増幅部と、
前記電圧増幅部に電気的に直列接続されており、前記電圧増幅部で増幅された電圧の値（以下、電圧値）を読み取る電圧読取部と、
前記電圧読取部の上流側において前記電圧読取部と電気的に直列接続されており、過電流が流れることを防止する第２の過電流防止部と、
を備え、
前記演算部は、
前記電圧読取部から前記電圧値の情報を受信するものであり、
前記電圧値が、前記回路が正常であることを示す電圧値の範囲として予め設定されている第１の電圧値∨１以上第２の電圧値∨２以下の範囲にある場合を正常状態、
前記電圧値が、前記電圧値∨１未満である場合を短絡している短絡状態、
前記電圧値が、前記電圧値∨２より高い電圧値である場合を断線している断線状態、
として判定することを特徴とする回路異常診断装置。 - 点火器と、前記点火器と接続されている回路と、を有した飛行体用安全装置における前記回路の異常を診断する回路異常診断装置であって、
前記回路に検査電圧を負荷可能な電源と、
前記電源と電気的に直列接続されており、前記回路に過電流が流れることを防止する第１の過電流防止部と、
前記回路部と電気的に並列接続されており、電圧を増幅するための電圧増幅部と、
前記電源のスイッチ部を制御するとともに、前記電圧増幅部に電気的に直列接続されており、前記電圧増幅部で増幅された電圧の値（以下、電圧値）を読み取る演算部と、
前記電圧読取部の上流側において前記電圧読取部と電気的に直列接続されており、過電流が流れることを防止する防止する第２の過電流防止部と、
を備え、
前記演算部は、
前記電圧値が、前記回路が正常であることを示す電圧値の範囲として予め設定されている所定の電圧値∨１以上∨２以下の範囲にある場合を正常状態、
前記電圧値が、前記電圧値∨１未満である場合を短絡している短絡状態、
前記電圧値が、前記電圧値∨２より高い電圧値である場合を断線している断線状態、
として判定することを特徴とする回路異常診断装置。 - 前記電源の下流側であってかつ前記第１の過電流防止部の上流側に、逆流電流を防止する整流素子が電気的に直列接続されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の回路異常診断装置。
- 前記演算部から前記判定した異常診断の結果の情報を受信するものであって、前記演算部から前記判定の結果の情報を受信した場合、前記判定の結果の情報の種類それぞれに対応する色の発光が可能な発光部を備えていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の回路異常診断装置。
- 請求項１〜４のいずれか１項に記載の回路異常診断装置と、
蓄電部と、
前記蓄電部の下流側に電気的に接続され、下流側に前記蓄電部に蓄電された電流の放電が可能なスイッチ部と、
を備え、
前記演算部は、前記飛行体が飛行状態にあって、かつ、前記短絡状態または前記断線状態であると判定した場合、前記スイッチ部に前記放電の作動信号を送信することを特徴と
する電流発生装置。 - 前記蓄電部がコンデンサであることを特徴とする請求項５に記載の電流発生装置。
- 前記回路と前記スイッチ部との電気的な導通のオン／オフを物理的に行う物理スイッチ部が、前記回路に設けられていることを特徴とする請求項５又は６に記載の電流発生装置。
- 飛行体に搭載される飛行体用被展開体射出装置であって、
請求項５〜７のいずれか１項に記載の電流発生装置と、
被展開体と、
前記電流発生装置が作動して発生させた電流が通電した場合に作動し、前記被展開体を射出する駆動力を発生させる点火器と、
前記被展開体と前記点火器とを内包する収容器と、
を備えていることを特徴とする飛行体用被展開体射出装置。 - 飛行体に搭載される飛行体用エアバッグ装置であって、
請求項５〜７のいずれか１項に記載の電流発生装置と、
エアバッグと、
点火器とガス発生剤とを有し、前記電流発生装置が作動して発生させた電流が前記点火器に通電した場合に作動して前記ガス発生剤を燃焼させ、前記エアバッグを膨張させるガスを発生させるガス発生器と、
前記エアバッグと前記ガス発生器とを内包する収容器と、
を備えていることを特徴とする飛行体用エアバッグ装置。 - 飛行体に搭載される飛行体用切断装置であって、
請求項５〜７のいずれか１項に記載の電流発生装置と、
電気的導通部と、
前記電流発生装置が作動して発生させた電流が通電した場合に作動し、前記電気的導通部を切断する熱又は駆動力を発生させる点火器と、
前記点火器が前記駆動力を発生させる場合、前記駆動力を受けて駆動する駆動切断部と、
を備えている場合ことを特徴とする飛行体用切断装置。
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