JP7425518B1 - 飛翔体のキャビン内圧力を調整するための調整装置、システム、及び、キャビン内圧力を調整する機能を備えた飛翔体 - Google Patents

Abstract

【課題】気密なキャビン内の気体の圧力が適正範囲内に維持されるようにその圧力を調整する手段を提供する。【解決手段】調整装置１６は、ガス気球等の飛翔体のキャビンの内部空間Ｓ１内に配置されている。調整装置１６は、容器１６１と、容器１６１の内部空間を開放空間Ｓ３と閉鎖空間Ｓ４に気密に仕切る仕切部材１６２を備える。開放空間Ｓ３は内部空間Ｓ１に通じており、閉鎖空間Ｓ４は閉鎖されている。仕切部材１６２は内部空間Ｓ１の気体の圧力の上昇に伴い＋Ｘ方向に移動する。仕切部材１６２が基準位置から距離Ｄ以上移動すると、容器１６１に設けられている開口部Ｏ２が開かれ、排気管１７を介して内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２へ気体が流出する。その結果、内部空間Ｓ１の空気の圧力が低下すると、仕切部材１６２が－Ｘ方向に移動し、開口部Ｏ２が塞がれ、気体の流出が停止する。【選択図】図４

Description

この発明は、飛翔体の輸送対象物を収容するキャビン内の圧力を調整する技術に関する。

航空機等の飛翔体が人や動物を輸送する場合、それらの輸送対象物の生命を維持するために、それらの輸送対象物を収容する容器（以下、「キャビン」という）の内部空間の空気は、十分な酸素を含み、かつ、所定範囲内の圧力でなければならない。

そこで、キャビン内の空気が輸送対象物の生命を維持する条件を満たすように調整する様々な機構（空調システム）が提案されている。例えば、特許文献１には、航空機用の空調システムが記載されている。特許文献１に記載の空調システムは、圧縮機により外気を所定範囲内の圧力となるように圧縮し、圧縮した空気を循環させるように航空機のキャビンに送る。

特開２０１３－１０３７１５号公報

飛翔体が、例えば地上から１０，０００メートルを超えるような高高度に達する場合、飛翔体の周囲の空気は人や動物が生命を維持できない程、低圧かつ低温となる。従って、そのような飛翔体により上空へと輸送される人や動物を収容するキャビンは、外部空間に対し気密な構造を備える必要がある。

外部空間に対し気密なキャビン内においては、人や動物の呼吸に伴い消費される酸素を酸素ボンベ等から供給する必要がある。気密なキャビン内に酸素が供給されると、キャビン内の空気の圧力が上昇する。

キャビン内の空気の圧力が大気圧から大きく乖離すると、キャビン内の人や動物が、例えば自律神経の乱れによる頭痛等の体調不良を訴える場合がある。従って、キャビン内の気体の圧力は大気圧近くの所定範囲（以下、「適正範囲」という）内に維持されることが望ましい。

例えば、キャビン内に圧力計を配置し、キャビン内の乗員がその圧力計の測定値を監視して、圧力が適正範囲から外れたら、キャビンに設けられている排気口を手動で開閉して、キャビン内の気体をキャビン外へと排気することにより、キャビン内の気体の圧力を適正範囲内に維持することが考えられる。

しかしながら、上記のような方法による場合、乗員の手間を要するとともに、ヒューマンエラーにより事故が発生する危険性がある。

本発明は上記の事情に鑑みてなされたものであり、気密なキャビン内の気体の圧力が適正範囲内に維持されるようにその圧力を調整する手段を提供することを目的とする。

本発明は、飛翔体の輸送対象物を収容する気密なキャビンの内部空間の気体の圧力を調整する調整装置であって、容器と、前記容器の内部空間を、前記キャビンの内部空間に対し開放された第１空間と、前記キャビンの内部空間及び前記キャビンの外部空間のいずれに対しても閉鎖された第２空間とに気密に仕切る仕切部材であって、前記第１空間の気体の圧力と前記第２空間の気体の圧力の差により生じる力を受けて前記第１空間と前記第２空間を気密に仕切った状態を維持しつつ前記容器内を移動する仕切部材とを備え、前記仕切部材の前記移動に伴い前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路を開閉する調整装置を提供する。

本発明によれば、キャビン内の気体の圧力が適正範囲内に維持される。

一実施形態に係る飛翔体の外観を示した図。 一実施形態に係るキャビンの内部空間に収容されている構成部を示した図。 一実施形態に係る調整装置の外観を示した図。 一実施形態に係る調整装置の構成を示した図。 一変形例に係る調整装置の配置を示した図。 一変形例に係る調整装置の配置を示した図。 一変形例に係る調整装置の構成を示した図。 一変形例に係る調整装置の構成を示した図。 一変形例に係る調整装置の配置を示した図。 一変形例に係る調整装置が取り付けられたキャビンを示した図。 一変形例に係る調整装置の構成を示した図。 一変形例に係るキャビンの構成を示した図。

［実施形態］
以下に、本発明の一実施形態に係る飛翔体１を説明する。図１は、飛翔体１の外観を示した図である。飛翔体１は、外から見える主立った構成として、気嚢１１、吊り索１２、キャビン１３を備える。

気嚢１１は、空気よりも軽量な気体（例えば、ヘリウムガス）を収容し、浮力を生じて、飛翔体１を上昇させる。吊り索１２は、気嚢１１とキャビン１３を連結する索体である。キャビン１３は、気密に保たれた状態で内部空間に輸送対象物を収容する容器である。輸送対象物には、例えば、乗員（人）や動物が含まれてもよい。

図２は、飛翔体１が備える、キャビン１３の内部空間Ｓ１に収容されている構成部（キャビン１３の壁部を貫通し外部空間Ｓ２に露出している部分を有する構成部を含む）を示した図である。キャビン１３それらの構成部には、気体ボンベ１４、定流量弁１５、調整装置１６、排気管１７、手動開閉弁１８、圧力計１９、電磁弁２０、警報装置２１、差圧制御弁２２、手動開閉弁２３、二酸化炭素吸収体２４が配置されている。なお、図２に示すように、内部空間Ｓ１には、輸送対象物の一例である乗員Ａも収容される。

気体ボンベ１４は、大気圧よりも高圧（例えば、定流量弁１５が開放される前の状態において、５～８気圧）の気体を収容している耐圧容器である。気体ボンベ１４に収容される気体には、通常の空気に含まれる濃度以上の酸素が含まれている。例えば、気体ボンベ１４が収容する気体は、通常の空気、通常の空気に酸素を加えて酸素濃度を高めた高酸素濃度空気、酸素等である。

定流量弁１５は、気体ボンベ１４から内部空間Ｓ１へと供給される気体の供給路上に取り付けられた弁であり、気体ボンベ１４の内外圧力差が所定の閾値以上である間、開き、気体ボンベ１４から内部空間Ｓ１へと流れる酸素の流量を、実質的に一定に保つ。なお、流量が実質的に一定、とは、流量が厳密に一定でなくてもよく、流量が所定範囲内で変動することが許容されることを意味する。定流量弁１５の方式は、ゴムオリフィス方式、ニードルオリフィス方式等のいずれの方式であってもよい。

調整装置１６は、内部空間Ｓ１の気体の絶対圧力が閾値ＰＴ３未満である（又は、閾値ＰＴ３以下である）間は、内部空間Ｓ１とキャビン１３の外部空間Ｓ２との間の気体の流路を閉鎖することによって、内部空間Ｓ１を外部空間Ｓ２に対し気密に保ち、内部空間Ｓ１の絶対圧力が閾値ＰＴ３以上である（又は、閾値ＰＴ３を超過している）間は、内部空間Ｓ１と外部空間Ｓ２との間の気体の流路を開放することによって、気体が内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２へと移動可能とする装置である。調整装置１６の構成は後述する。

排気管１７は、調整装置１６を介して内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２へと向かう気体の流路を形成する管である。すなわち、排気管１７の一方の端部（以下、「内側端部」という）は調整装置１６に連結されており、他方の端部（以下、「外側端部」という）はキャビン１３の壁部を貫通して外部空間Ｓ２に露出されている。

手動開閉弁１８は、例えば乗員Ａの手動操作に応じて、排気管１７により形成される気体の流路を開放又は閉鎖する弁である。手動開閉弁１８は、調整装置１６に何らかの不具合が生じ、内部空間Ｓ１の気体の絶対圧力が閾値ＰＴ３未満である（又は、閾値ＰＴ３以下である）にもかかわらず、調整装置１６及び排気管１７を通って内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２へと気体の流出が生じている場合に、その気体の流出を停止するために用いられる。例えば乗員Ａは、後述の警報装置２１が異常な圧力の低下を通知した場合、その通知に応じて、手動開閉弁１８を閉じる。

圧力計１９は、絶対圧計又はゲージ圧計であり、内部空間Ｓ１の気体の圧力を測定する。電磁弁２０は、キャビン１３の壁部を貫通するように配置（又は、キャビン１３の壁部を貫通する管を塞ぐように配置）されており、圧力計１９により継続的に測定される圧力が上昇し上側の閾値ＰＴ５に達すると開き、圧力計１９により継続的に測定される圧力が下降し下側の閾値ＰＴ４に達すると閉じる。

電磁弁２０は、調整装置１６に何らかの不具合が生じ、内部空間Ｓ１の気体の絶対圧力が閾値ＰＴ３以上である（又は、閾値ＰＴ３を超過している）にもかかわらず、調整装置１６及び排気管１７を通って内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２への気体の流出が生じず、内部空間Ｓ１が外部空間Ｓ２に対し気密に保たれ、内部空間Ｓ１の気体の圧力が閾値ＰＴ５に達した場合に、内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２へ気体を流出させて、内部空間Ｓ１の気体の圧力を閾値ＰＴ４まで低下させる役割を果たす。

警報装置２１は、圧力計１９により継続的に測定される圧力が上昇し上側の閾値ＰＴ７に達すると警告音の発音や警告灯の点灯等の警報動作を開始し、圧力計１９により継続的に測定される圧力が下降し下側の閾値ＰＴ６に達するとその警報動作を停止することで、キャビン１３内の乗員に内部空間Ｓ１における気体の圧力の異常な上昇を通知する。

また、警報装置２１は、圧力計１９により継続的に測定される圧力が下降し下側の閾値ＰＴ１に達すると警告音の発音や警告灯の点灯等の警報動作を開始し、圧力計１９により継続的に測定される圧力が上昇し上側の閾値ＰＴ２に達するとその警報動作を停止することで、キャビン１３内の乗員に内部空間Ｓ１における気体の圧力の異常な低下を通知する。

本実施形態において、上述した閾値ＰＴ１～ＰＴ７と大気圧ＡＰの大小関係は、ＰＴ１＜ＰＴ２＜ＡＰ＜ＰＴ３＜ＰＴ４＜ＰＴ５＜ＰＴ６＜ＰＴ７である。

差圧制御弁２２は、キャビン１３の壁部を貫通するように配置されており、内部空間Ｓ１と外部空間Ｓ２の気体の圧力差が所定の閾値ＱＴ未満（又は、閾値ＱＴ以下）である間は閉じ、内部空間Ｓ１を外部空間Ｓ２に対し気密に保ち、内部空間Ｓ１と外部空間Ｓ２の気体の圧力差が閾値ＱＴ以上である（又は、閾値ＱＴを超過している）間は開き、気体が内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２へと移動可能とする弁である。

差圧制御弁２２が開閉する圧力である閾値ＱＴは、飛翔体１の飛翔における想定されている最大高度における外部空間Ｓ２の気体の圧力と、内部空間Ｓ１の気体の想定されている最大の圧力（例えば、大気圧の１．５倍）との差である。

差圧制御弁２２は、調整装置１６と圧力計１９に不具合が生じたり、調整装置１６、電磁弁２０、警報装置２１の全てに不具合が生じたりして、内部空間Ｓ１の気圧が異常に上昇した場合に開き、内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２へ気体を流出させて、内部空間Ｓ１の気体の圧力を低下させる役割を果たす。

手動開閉弁２３は、キャビン１３の壁部を貫通するように配置（又は、キャビン１３の壁部を貫通する管を塞ぐように配置）されており、例えば乗員Ａの手動操作に応じて、内部空間Ｓ１と外部空間Ｓ２の間の気体の流路を開放又は閉鎖する弁である。例えば乗員Ａは、警報装置２１が異常な圧力の上昇を通知した場合、その通知に応じて、手動開閉弁１８を開く。

二酸化炭素吸収体２４は、触れる気体に含まれる二酸化炭素と常温で化学反応を起こすことで、その気体から二酸化炭素を吸収する液体又は固体の物質である。二酸化炭素吸収体２４の例としては、水酸化カルシウム、二酸化ナトリウム等が挙げられるが、これらに限られない。なお、二酸化炭素吸収体２４は、乗員Ａ等が意図せず触れないように、周囲の気体が出入り可能な通気口を有する容器に収容されている。また、二酸化炭素吸収体２４は、飛翔体１が飛翔を開始するまでの間、すなわち、未使用時には、外気と触れないように、袋等の収容体に収容されたり、容器の通気口がシートで塞がれていたりする。そして、飛翔体１の飛翔の開始直前、または、飛翔の開始後に、収容体が開封されたり、通気口を塞いでいたシートが剥がされたりすることで、二酸化炭素の吸収を開始する。

二酸化炭素吸収体２４は、外部空間Ｓ２に対し気密な内部空間Ｓ１において乗員Ａ等により行われる呼吸により増加する二酸化炭素を吸収することで、内部空間Ｓ１の気体に含まれる二酸化炭素濃度を通常の空気の二酸化炭素濃度に近付ける役割を果たす。

続いて、調整装置１６の構成を説明する。

図３は、調整装置１６の外観を示した図であり、図４は調整装置１６の構成を示した図である。調整装置１６は、容器１６１、仕切部材１６２、逃し弁１６３、キャップ１６４、ストッパ１６５を備える。

容器１６１は、全体として筒形状の容器であり、開口部Ｏ１、開口部Ｏ２、開口部Ｏ３を有している。

容器１６１の内部空間は、仕切部材１６２により、図４の左側の空間である開放空間Ｓ３（第１空間の一例）と、図４の右側の空間である閉鎖空間Ｓ４（第２空間の一例）に区分される。

開口部Ｏ１は、開放空間Ｓ３側に設けられた開口部であり、キャビン１３の内部空間Ｓ１と容器１６１の容器１６１の開放空間Ｓ３との間の気体の移動を可能とするために設けられている。

開口部Ｏ２は、排気管１７を介して、容器１６１の開放空間Ｓ３とキャビン１３の外部空間Ｓ２との間の気体の移動を可能とするために設けられている。容器１６１は、開口部Ｏ２の周りを取り囲み、外側に突起するように形成されたプラグ１６１１を備える。プラグ１６１１は、排気管１７の内側端部に設けられたソケット１７１と気密に連結される。

開口部Ｏ２は、仕切部材１６２の移動により、図４（Ａ）に示されるように、仕切部材１６２により塞がれている場合と、図４（Ｂ）に示されるように、仕切部材１６２により塞がれていない場合がある。以下、開口部Ｏ２が仕切部材１６２により塞がれている状態を「閉鎖状態」と呼び、開口部Ｏ２が仕切部材１６２により塞がれていない状態を「開放状態」と呼ぶ。

開口部Ｏ３は、閉鎖空間Ｓ４側に設けられた開口部であり、容器１６１の閉鎖空間Ｓ４に対する気体の自由な出入りを可能とするために設けられている。容器１６１は、開口部Ｏ３の周りを取り囲み、外側に突起するように形成されたプラグ１６１２を備える。プラグ１６１２は、調整装置１６の準備段階において、図示せぬ吸排気装置の吸排気管の端部に設けられたソケットと連結される。吸排気装置による閉鎖空間Ｓ４に対する気体の吸気又は排気によって、仕切部材１６２が図４（Ａ）に示す位置（以下、「基準位置」という）にある状態において、閉鎖空間Ｓ４の気体の圧力が既定の圧力（絶対圧力）である圧力ＰＳ４（０）となるように調整される。この既定の圧力ＰＳ４（０）については後述する。

吸排気装置による閉鎖空間Ｓ４の気体の圧力の調整が完了すると、吸排気装置のソケットはプラグ１６１２から取り外される。その際、閉鎖空間Ｓ４の気体が開口部Ｏ３を通って外部へ漏れ出ないように、開口部Ｏ３を塞ぐように逃し弁１６３が配置されている。逃し弁１６３は、閉鎖空間Ｓ４の内側から外側に向かう空気の圧力、又は、閉鎖空間Ｓ４の外側から内側に向かう空気の圧力が圧力ＰＳ４（０）より十分に大きな閾値に達すると開き、その閾値未満になると閉じる。

吸排気装置のソケットが取り外された後のプラグ１６１２には、キャップ１６４が取り付けられる。キャップ１６４は、気体の圧力の調整が完了した閉鎖空間Ｓ４から開口部Ｏ３を通って気体が外部に漏れ出ることを防止するために、開口部Ｏ３を塞ぐ役割を果たす。なお、逃し弁１６３により気体の漏出が確実に防止される場合、キャップ１６４はなくてもよい。

仕切部材１６２は、容器１６１の内部空間を、キャビン１３の内部空間Ｓ１に対し開放された開放空間Ｓ３と、閉鎖された閉鎖空間Ｓ４とに気密に仕切る部材である。仕切部材１６２は、開放空間Ｓ３の気体の圧力と、閉鎖空間Ｓ４の気体の圧力の差（内外圧力差）により生じる力を受けて、容器１６１内をＸ方向（図４の左右方向）に移動する。

図３及び図４に例示の仕切部材１６２は、円板部材１６２１と、円板部材１６２１の外縁の全周を覆うように設けられた円筒部材１６２２と、円筒部材１６２２の外側面に設けられた溝に嵌め込まれた１本又は複数本のＯリング１６２３を備える。円筒部材１６２２の外径は、容器１６１のうち円筒部材１６２２が内側に接する部分の内径より遊び分だけ小さく、Ｏリング１６２３が容器１６１の内面上に接した状態でＸ方向に移動可能である。なお、Ｏリング１６２３と、容器１６１の内面のうちＯリング１６２３が接する領域には、Ｏリング１６２３が開放空間Ｓ３と閉鎖空間Ｓ４を気密に仕切った状態を維持しつつ、容器１６１に対する仕切部材１６２（Ｏリング１６２３）のスムーズな摺動を可能とするために、潤滑油が塗られてもよい。

ストッパ１６５は、容器１６１の開放空間Ｓ３側の内面上に内側に突起するように取り付けられた部材である。ストッパ１６５は、仕切部材１６２が図４（Ａ）に示す基準位置を超えて開放空間Ｓ３側（－Ｘ方向、すなわち、図４の左方向）へ移動しないように、仕切部材１６２の移動を規制する。なお、図３及び図４の例では、ストッパ１６５は複数個の柱形状の突起物であるが、仕切部材１６２の移動が規制される限り、その形状、個数、配置等は任意に変更されてよい。

なお、通常、仕切部材１６２が基準位置から大きく－Ｘ方向（図４の左方向）へと移動することはない。従って、ストッパ１６５は必須ではない。しかしながら、例えば、キャビン１３に孔があく等の事故が発生して内部空間Ｓ１の空気の圧力が一時的に大きく低下した場合に、仕切部材１６２が基準位置から大きく－Ｘ方向へと移動し、仕切部材１６２が容器１６１の外へと押し出されて外れる危険性がある。そのように仕切部材１６２が容器１６１から外れると、開口部Ｏ２が開放され、排気管１７を介してキャビン１３の内部空間Ｓ１と外部空間Ｓ２が通じてしまい、内部空間Ｓ１内の気体が外部空間Ｓ２へと漏れ出てしまう。ストッパ１６５は、そのような不都合の発生を防止する役割を果たす。

以上が、調整装置１６の構成の説明である。続いて、以下に調整装置１６の動作を説明する。なお、以下の説明において、内部空間Ｓ１の気体の圧力を「圧力ＰＳ１」と呼び、外部空間Ｓ２の気体の圧力を「圧力ＰＳ２」と呼ぶ。

既述のように、仕切部材１６２は、内外圧力差によってＸ方向に移動する。そして、仕切部材１６２が基準位置にある状態における閉鎖空間Ｓ４の気体の圧力が圧力ＰＳ４（０）となるように調整されている。以下、仕切部材１６２が基準位置から＋Ｘ方向に距離ｄだけ移動した状態における閉鎖空間Ｓ４の気体の圧力を圧力ＰＳ４（ｄ）と記載する。

圧力ＰＳ４（０）は、仕切部材１６２が基準位置から距離Ｄだけ移動し、図４（Ｂ）の状態となった状態における閉鎖空間Ｓ４の気体の圧力、すなわち、圧力ＰＳ４（Ｄ）が、所定の値（例えば、１．５気圧等の、大気圧より大きく、キャビン１３内の乗員等が快適に過ごせる範囲内の圧力）となるように定められた圧力（例えば、０．５気圧等）である。なお、圧力ＰＳ４（０）は、容器１６１の容量、仕切部材１６２の円筒部材１６２２のＸ方向における長さ等により変化する。

まず、地上において、キャビン１３に乗員Ａ等が乗り込み、ハッチ（図示略）が閉じられる等によって、キャビン１３の内部空間Ｓ１が外部空間Ｓ２に対し気密に保たれた状態となる。その状態において、仕切部材１６２は基準位置（図４（Ａ））にある。

その状態において、例えば乗員Ａが定流量弁１５を開放すると、気体ボンベ１４から内部空間Ｓ１に対する継続的な酸素供給が開始される。酸素の供給に伴い、内部空間Ｓ１の気体の圧力、すなわち圧力ＰＳ１が上昇する。そして、圧力ＰＳ１が閉鎖空間Ｓ４の気体の圧力、すなわち圧力ＰＳ４（０）を超えると、仕切部材１６２が＋Ｘ方向に移動を開始する。

その後、圧力ＰＳ１が圧力ＰＳ４（Ｄ）に達して、仕切部材１６２が基準位置から＋Ｘ方向に距離Ｄだけ移動すると、仕切部材１６２に塞がれていた開口部Ｏ２の一部が開放される。その結果、排気管１７を通じて、内部空間Ｓ１が外部空間Ｓ２と通じる。外部空間Ｓ２の気体（空気）の圧力は、地上においては概ね大気圧（１気圧）であり、飛翔体１が地上から上昇すると低下する。すなわち、外部空間Ｓ２の気体の圧力は大気圧以下である。一方、調整装置１６が図４（Ｂ）の状態にある場合、内部空間Ｓ１の気体の圧力ＰＳ１は圧力ＰＳ４（Ｄ）と等しい。従って、圧力の高い内部空間Ｓ１から圧力の低い外部空間Ｓ２へと気体が流出する。

上記のように、内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２へと気体が流出すると、内部空間Ｓ１の気体の圧力ＰＳ１が低下し、仕切部材１６２が－Ｘ方向へと移動し、開口部Ｏ２が塞がれ、内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２への気体の流出が停止する。

上述のように、内部空間Ｓ１の気体の圧力ＰＳ１の変化に伴い、仕切部材１６２がＸ方向に移動し開口部Ｏ２を開閉することによって、内部空間Ｓ１の気体の圧力ＰＳ１が、圧力ＰＳ４（Ｄ）以下（又は、圧力ＰＳ４（Ｄ）未満）に維持される。

［変形例］
上述した飛翔体１及び調整装置１６は本発明の技術的思想の範囲内において様々に変形され得る。以下にそれらの変形の例を示す。なお、以下に示す変形例の２以上が適宜組み合わされてもよい。

（１）図３及び図４に示した調整装置１６を構成する部材の形状、数、配置等は一例であって、様々に変更されてよい。例えば、上述の実施形態においては、容器１６１は全体として円筒形状であるものとしたが、角筒形状であってもよい。

（２）上述した実施形態において、調整装置１６は内部空間Ｓ１内に配置されるものとしたが、開放空間Ｓ３と内部空間Ｓ１の間に気体が自由に移動できる流路があり、開口部Ｏ２と外部空間Ｓ２の間に気体が自由に移動できる流路がある限り、調整装置１６はどこに配置されてもよい。

例えば、図５に示すように、調整装置１６が外部空間Ｓ２に配置され、排気管１７の内側端部が内部空間Ｓ１に配置され、排気管１７の外側端部が開口部Ｏ２に代えて開口部Ｏ１に連結されてもよい。なお、図５においては、圧力計１９、電磁弁２０、警報装置２１、差圧制御弁２２、手動開閉弁２３、二酸化炭素吸収体２４の図示は省略されている（図６、図１０、図１２においても同様）。

また、図６に示すように、排気管１７を用いず、開口部Ｏ１が内部空間Ｓ１内に位置し、開口部Ｏ２が外部空間Ｓ２内に位置するように、調整装置１６がキャビン１３の壁部を貫通するように配置されてもよい。

（３）飛翔体１が、気体ボンベ１４及び定流量弁１５を複数備えてもよい。また、飛翔体１が、調整装置１６、排気管１７、手動開閉弁１８を複数備えてもよい。また、飛翔体１が、二酸化炭素吸収体２４を複数備えてもよい。

（４）仕切部材１６２が内部空間Ｓ１と外部空間Ｓ２との間の気体の移動経路を開いている状態において、その移動経路を閉じる状態に向かう方向に仕切部材１６２が付勢されていてもよい。図７は、この変形例の一例に係る調整装置１６の構成を示した図である。この変形例に係る調整装置１６は、上述の実施形態に係る調整装置１６（図４参照）が備える構成に加えて、バネ２７（付勢部材）を備える。なお、図７に示されるバネ２７の個数は１個であるが、バネ２７の数は２個以上であってもよい。

外力が加えられない状態におけるバネ２７の長さは、例えば、仕切部材１６２が基準位置にある状態（図７（Ａ））の仕切部材１６２の＋Ｘ側面と、仕切部材１６２の＋Ｘ側面に対向する容器１６１の－Ｘ側面との間の距離よりも長い。従って、長手方向がＸ方向に沿った方向となるように閉鎖空間Ｓ４に配置されたバネ２７は、仕切部材１６２に対し－Ｘ方向に向かう力を加える。

図８は、この変形例の他の例に係る調整装置１６の構成を示した図である。この変形例に係る調整装置１６は、上述の実施形態に係る調整装置１６（図４参照）が備える構成と比較して、容器１６１が開口部Ｏ１側の端部から半径方向内側に延伸する鍔状部１６１３を備える点と、バネ２８（付勢部材）を備える点が異なっている。なお、図８に示されるバネ２８の個数は２個であるが、バネ２８の数は１個又は３個以上であってもよい。

外力が加えられない状態におけるバネ２８の長さは、例えば、仕切部材１６２が基準位置にある状態（図８（Ａ））の鍔状部１６１３の＋Ｘ側面と、鍔状部１６１３の＋Ｘ側面と対向する仕切部材１６２の－Ｘ側面との間の距離よりも短い。従って、長手方向がＸ方向に沿った方向となるように鍔状部１６１３と仕切部材１６２の間に取り付けられたバネ２７は、仕切部材１６２に対し－Ｘ方向に向かう力を加える。

なお、図７又は図８に示した調整装置１６が備える付勢部材はバネであるが、バネ以外の付勢部材が採用されてもよい。例えば、バネ２７又はバネ２８に代えて、バネ以外の弾性体（ゴム等）が用いられてもよい。また、バネ２７に代えて、Ｘ方向において互いに反発するように配置された対の磁石が採用されてもよい。また、バネ２８に代えて、Ｘ方向において互いに引き合うように配置された対の磁石が採用されてもよい。

図９は、この変形例の更に他の例に係る調整装置１６の配置を示した図である。この変形例に係る調整装置１６は、上述の実施形態に係る調整装置１６（図４参照）と比較し、構成は共通であるが、－Ｘ方向が鉛直下方向となるように配置されている点が異なっている。図９の調整装置１６は、図７又は図８の調整装置１６のように他の部材から独立した付勢部材は備えないが、仕切部材１６２が自重により－Ｘ方向に付勢されている。

内部空間Ｓ１の気体の圧力の上昇に伴い＋Ｘ方向に移動した仕切部材１６２が、その後の内部空間Ｓ１の気体の圧力の低下に伴い－Ｘ方向に移動すべきときに、例えばＯリング１６２３と容器１６１の内側面との間に生じる摩擦力等によってスムーズにその移動が起こらない場合が生じ得る。その場合、開口部Ｏ２を通じて内部空間Ｓ１から外部空間Ｓ２へと流出する気体の量が過多となり、内部空間Ｓ１の気体の圧力が低下し過ぎることになる。この変形例に係る調整装置１６においては、仕切部材１６２が－Ｘ方向に付勢されているため、そのような不都合が生じにくい。

（５）上述した実施形態に係る調整装置１６は、開放空間Ｓ３と閉鎖空間Ｓ４の内外圧力差により移動する仕切部材１６２が開口部Ｏ２を開閉することにより、内部空間Ｓ１と外部空間Ｓ２の間の気体の移動経路を開閉する開閉機構を構成する。仕切部材の移動に伴い、内部空間Ｓ１と外部空間Ｓ２の間の気体の移動経路を開閉する限り、他の様々な構成の開閉機構が採用されてよい。

例えば、仕切部材が直接、内部空間Ｓ１と外部空間Ｓ２の間の気体の移動経路を開閉する代わりに、内外圧力差により仕切部材に加えられる力が動力伝達機構を介して、内部空間Ｓ１と外部空間Ｓ２の間の気体の移動経路を開閉する開閉部材に伝達されることで、その移動経路が開閉される構成が採用されてもよい。

図１０は、この変形例の一例に係る調整装置２６がキャビン１３に取り付けられている状態を示した図である。また、図１１は、調整装置２６の構成を示した図である。

調整装置２６は、まず、調整装置１６が備える容器１６１に対応する容器２６１と、調整装置１６が備える仕切部材１６２に対応する仕切部材２６２を備える。仕切部材２６２は、内外圧力差により生じる力により、図１１に示すＸ方向に移動する。

仕切部材２６２の－Ｘ方向側（図１１の上側）にはラック２６３が取り付けられている。なお、仕切部材２６２とラック２６３は一体に成形されてもよい。ラック２６３は、内部空間Ｓ１の気体の圧力が増加すると仕切部材２６２と共に＋Ｘ方向に移動し、内部空間Ｓ１の気体の圧力が低下すると仕切部材２６２と共に－Ｘ方向に移動する。

また、調整装置２６は、仕切部材２６２が内外圧力差により受ける力を開閉弁２６５に伝達する動力伝達機構２６４を備える。図１１の例では、動力伝達機構２６４は互いに噛み合う３つのピニオン、すなわち、ピニオン２６４１、ピニオン２６４２、ピニオン２６４３を備えている。

この場合、内部空間Ｓ１の気体の圧力が上昇し、ラック２６３が＋Ｘ方向に移動すると、ラック２６３と噛み合っているピニオン２６４１が＋Ｄ１方向に回転し、ピニオン２６４１と噛み合っているピニオン２６４２が＋Ｄ２方向に回転し、ピニオン２６４２と噛み合っているピニオン２６４３が＋Ｄ３方向に回転する。

また、内部空間Ｓ１の気体の圧力が低下し、ラック２６３が－Ｘ方向に移動すると、ラック２６３と噛み合っているピニオン２６４１が－Ｄ１方向に回転し、ピニオン２６４１と噛み合っているピニオン２６４２が－Ｄ２方向に回転し、ピニオン２６４２と噛み合っているピニオン２６４３が－Ｄ３方向に回転する。

なお、動力伝達機構２６４の構成は上述したものに限られず、様々な構成が採用し得る。例えば、動力伝達機構２６４が３個以外の数のピニオンを備えてもよいし、伝達ベルトにより動力を伝達する構成が採用されてもよい。

また、調整装置２６は、ピニオン２６４３の回転に伴い開閉する開閉弁２６５を備える。開閉弁２６５（開閉部材の一例）は、キャビン１３の壁部を貫通するように配置（又は、キャビン１３の壁部を貫通する管を塞ぐように配置）されており、内部空間Ｓ１の気体の圧力が圧力ＰＳ４（Ｄ）未満の間は閉じており、内部空間Ｓ１の気体の圧力が閾値である圧力ＰＳ４（Ｄ）に達すると開く。

（６）上述した実施形態においては、内部空間Ｓ１に対し気体ボンベ１４から酸素を含む気体が供給される。気体ボンベ１４に代えて、キャビンの壁体内に酸素を含む気体を収容する収容空間を形成し、その収容空間から内部空間Ｓ１に対し酸素を含む気体が供給されてもよい。

図１２は、この変形例に係るキャビン３３の構成を例示した図である。キャビン３３は、２重構造の壁体、すなわち、内側壁体３３１と外側壁体３３２を備える。

内側壁体３３１と外側壁体３３２は、複数の連結部材３３３により連結されている。連結部材３３３は、内側壁体３３１と外側壁体３３２の位置関係を保ち、内側壁体３３１と外側壁体３３２の間に壁間空間Ｓ５を確保する役割を果たす。

なお、図１２においては、壁間空間Ｓ５は連結部材３３３により複数の空間に区分されているように見えるが、連結部材３３３は壁間空間Ｓ５を分断するようには拡がっておらず、壁間空間Ｓ５は１つの連続した空間を成しているものとする。

壁間空間Ｓ５には、酸素を含む気体が高圧に充填されている。すなわち、内側壁体３３１、外側壁体３３２、連結部材３３３で構成される二重構造の壁体は、酸素を含む気体を大気圧よりも高圧に収容する耐圧容器の役割を果たす。そして、内側壁体３３１を貫通するように配置（又は、内側壁体３３１を貫通する管を塞ぐように配置）されている定流量弁１５を介して、壁間空間Ｓ５から内部空間Ｓ１に対し、酸素を含む気体の供給が行われる。この変形例によれば、気体ボンベをキャビン内に設置する必要がなく、内部空間Ｓ１を有効利用できるとともに、飛翔体１の重量を軽量化できる。

（７）飛翔体１の種類はガス気球に限られない。例えば、飛翔体１が、熱気球、飛行船等の気嚢が生じる浮力により上昇する他の種類の飛翔体であってもよいし、航空機等の揚力により飛行する飛翔体であってもよい。

（８）本発明は、上述した調整装置１６（又は調整装置２６）により例示される調整装置、当該調整装置と、気体ボンベ１４に例示される耐圧容器と、定流量弁１５に例示される定流量弁とを備えるシステム、当該システムを備える飛翔体を提供する。

１…飛翔体、１１…気嚢、１２…吊り索、１３…キャビン、１４…気体ボンベ、１５…定流量弁、１６…調整装置、１７…排気管、１８…手動開閉弁、１９…圧力計、２０…電磁弁、２１…警報装置、２２…差圧制御弁、２３…手動開閉弁、２４…二酸化炭素吸収体、２６…調整装置、２７…バネ、２８…バネ、３３…キャビン、１６１…容器、１６２…仕切部材、１６３…逃し弁、１６４…キャップ、１６５…ストッパ、１７１…ソケット、２６１…容器、２６２…仕切部材、２６３…ラック、２６４…動力伝達機構、２６５…開閉弁、３３１…内側壁体、３３２…外側壁体、３３３…連結部材、１６１１…プラグ、１６１２…プラグ、１６１３…鍔状部、１６２１…円板部材、１６２２…円筒部材、１６２３…Ｏリング、２６４１…ピニオン、２６４２…ピニオン、２６４３…ピニオン。

Claims (11)

1. 飛翔体の輸送対象物を収容する気密なキャビンの内部空間の気体の圧力を調整する調整装置であって、
   容器と、
   前記容器の内部空間を、前記キャビンの内部空間に対し開放された第１空間と、前記キャビンの内部空間及び前記キャビンの外部空間のいずれに対しても閉鎖された第２空間とに気密に仕切る仕切部材であって、前記第１空間の気体の圧力と前記第２空間の気体の圧力の差により生じる力を受けて前記第１空間と前記第２空間を気密に仕切った状態を維持しつつ前記容器内を移動する仕切部材と
   を備え、
   前記仕切部材の前記移動に伴い前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路を開閉する
   調整装置。
2. 前記容器は、前記第１空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路上に設けられた開口部を有し、
   前記仕切部材が前記移動に伴い前記開口部を開閉することにより、前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路を開閉する
   請求項１に記載の調整装置。
3. 前記仕切部材の前記移動に伴い前記仕切部材が受ける力を伝達する動力伝達機構と、
   前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路上に設けられ、前記動力伝達機構により伝達される力により、前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路の開閉を行う開閉部材と
   を備える請求項１に記載の調整装置。
4. 前記仕切部材が前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路を開いている状態において、当該移動経路を閉じる状態に向かう方向に前記仕切部材が付勢されている
   請求項１に記載の調整装置。
5. 飛翔体の輸送対象物を収容する気密なキャビンの内部空間の気体の圧力を調整する調整装置と、
   酸素を含む気体を大気圧よりも高圧に収容する耐圧容器と、
   前記耐圧容器から前記キャビンの内部空間へと供給される気体の移動経路上に取り付けられた定流量弁と
   を備え、
   前記調整装置は、
   容器と、
   前記容器の内部空間を、前記キャビンの内部空間に対し開放された第１空間と、閉鎖された第２空間とに気密に仕切る仕切部材であって、前記第１空間の気体の圧力と前記第２空間の気体の圧力の差により生じる力を受けて前記容器内を移動する仕切部材と
   を備え、
   前記仕切部材の移動に伴い前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路を開閉する
   システム。
6. 前記キャビンの内部空間の圧力を測定する圧力計と、
   前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路上に設けられ、前記圧力計により測定された圧力に基づき、前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路を開閉する電磁弁と
   を備える請求項５に記載のシステム。
7. 前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路上に設けられ、前記キャビンの内部空間の気体の圧力と前記キャビンの外部空間の気体の圧力の差に基づき開閉する差圧制御弁
   を備える請求項５に記載のシステム。
8. 前記キャビンの内部空間に配置された二酸化炭素吸収体
   を備える請求項５に記載のシステム。
9. 前記キャビンの壁部の少なくとも一部は、内側壁体と、前記内側壁体の外側に配置された外側壁体で構成され、
   前記耐圧容器は、前記内側壁体と前記外側壁体で構成され、前記内側壁体と前記外側壁体の間に形成される空間に、大気圧よりも高圧な酸素を含む気体を収容する
   請求項５に記載のシステム。
10. 輸送対象物を収容する気密なキャビンと、
    前記キャビンの内部空間の気体の圧力を調整する調整装置と、
    酸素を含む気体を大気圧よりも高圧に収容する耐圧容器と、
    前記耐圧容器から前記キャビンの内部空間へと供給される気体の移動経路上に取り付けられた定流量弁と
    を備え、
    前記調整装置は、
    容器と、
    前記容器の内部空間を、前記キャビンの内部空間に対し開放された第１空間と、閉鎖された第２空間とに気密に仕切る仕切部材であって、前記第１空間の気体の圧力と前記第２空間の気体の圧力の差により生じる力を受けて前記容器内を移動する仕切部材と
    を備え、
    前記仕切部材の移動に伴い前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路を開閉する
    飛翔体。
11. 飛翔体の輸送対象物を収容する気密なキャビンの内部空間の気体の圧力を調整するシステムであって、
    前記キャビンの内部空間の圧力を測定する圧力計と、
    前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路上に設けられ、前記圧力計により測定された圧力に基づき、前記キャビンの内部空間と前記キャビンの外部空間との間の気体の移動経路を開閉する電磁弁と
    を備えるシステム。