研究課題
基盤研究(A)
無人航空機搭載用小型高能率自動大気サンプリングシステムを開発するために、小型クライオポンプの冷凍能力の精密測定、小型クライオポンプを組み込んだ試料採取容器の開発と試験、そしてシステム制御装置の開発を行った。結果を以下にまとめる。1.開発した小型クライオポンプに高圧ネオンガスを導入し、発生する寒冷量の精密測定を行った。寒冷量は、クライオポンプの液体ネオン生成部にマンガニン線ヒーターを巻き付け、これに電圧を印加することによって測定した。その結果、ネオンガス圧力が50kgf/cm2以上の場合に寒冷が発生し、その量は140kgf/cm2の時に約22W,50kgf/cm2では0.2Wであった。発生した寒冷が全て大気採取に使われると仮定した場合、容積47リッター、充填圧150kgf/cm2の高圧ネオンガスボンベ1本を使用して、標準状態で約100リッターの大気が採取できることになる。2.小型クライオポンプを新たに開発した試料採取容器に組み込み、低圧窒素の採取実験を行った。この実験では、本システムを成層圏で使用することを想定し、窒素の設定圧力を高度15〜35kmでの大気圧(122〜5hPa)とした。得られた結果は、窒素の採取量が1.の実験で推定した量の25〜40%であることを示しており、更に採取効率の向上を図る必要があることが明らかになった。3.本システムを無人航空機上で動作させるためのシステムコントローラーを開発した。コントローラーは、読み出し専用メモリ(ROM)上に書き込んだプログラムに従って、バルブの開閉や動作状況の記録・地上へのデータ送信等を行うことが出来る。また、ROM上のプログラムを変更することによって、容易に無人航空機側とデータを交換することが可能である。
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