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技術 ラジオゾンデおよびラジオゾンデの調整装置

出願人 明星電気株式会社
発明者 真添雅人清水健作
出願日 2014年7月2日 (6年5ヶ月経過) 出願番号 2014-137019
公開日 2016年1月28日 (4年10ヶ月経過) 公開番号 2016-014603
状態 特許登録済
技術分野 気象学
主要キーワード 調整テスト 連接位置 温度調整室 赤外光受光素子 温度計測データ 上層大気 片勾配 切欠形状
関連する未来課題
重要な関連分野

この項目の情報は公開日時点(2016年1月28日)のものです。
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図面 (9)

課題

ラジオゾンデに設定する周波数の変更を行うために外部の装置と通信するための通信手段を、ラジオゾンデの軽量化、調整テスト等の安定化に寄与できるものとしたラジオゾンデを提供する。

解決手段

温度センサーを含む各種のセンサーで測定した測定データを、通信部を介して無線送信するラジオゾンデであって、通信周波数を変更する周波数調整部と、前記周波数調整部と外部の調整装置とを赤外線通信方式で通信するラジオゾンデ側赤外線通信部と、を有する。

概要

背景

高層天気観測するラジオゾンデは、上層大気風向風速気圧気温湿度等を測定し、測定情報送信機により地上に送信する。

ラジオゾンデは、収納容器と、収納容器内収納される各種の測定センサーと、測定センサーで測定した測定データの処理を行うデータ処理部と、データ処理部で処理したデータを送信する送信部と、データ処理部,送信部等を構成する電子部品実装する回路基板、各種の電子部品、センサー電力を供給する電源電池送信アンテナ等を有する。また、電源部の改良により使用する乾電池等の本数の削減等により、収納容器の小型化とラジオゾンデの軽量化が実現する(特許文献1)。

ラジオゾンデを飛揚する際、周囲に飛揚される他のラジオゾンデとの混信をさけるために、送信周波数を変更する。

近年、送信周波数の変更は、ラジオゾンデと非接触通信方式調整装置との間で行われる。従来、非接触の通信方式として、電磁誘導方式が採用されている。電磁誘導方式では、ラジオゾンデに通信用ループアンテナを配置する必要がある。

ループアンテナは直径が大きいため、収納容器の大型化を招く。また、ループアンテナはラジオゾンデの軽量化を阻害する。

また、通信周波数の変更後、各種センサーの測定データが適正に送信できるかのテスト通信が調整装置により行われる。その際、電磁誘導による通信をラジオゾンデと調整装置との間で行うと、高周波電磁波が、回路基板に実装される各種の回路部に対して電波障害を生じさせる。

概要

ラジオゾンデに設定する周波数の変更を行うために外部の装置と通信するための通信手段を、ラジオゾンデの軽量化、調整テスト等の安定化に寄与できるものとしたラジオゾンデを提供する。温度センサーを含む各種のセンサーで測定した測定データを、通信部を介して無線送信するラジオゾンデであって、通信周波数を変更する周波数調整部と、前記周波数調整部と外部の調整装置とを赤外線通信方式で通信するラジオゾンデ側赤外線通信部と、を有する。

目的

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

温度センサーを含む各種のセンサーで測定した測定データを、通信部を介して無線送信するラジオゾンデであって、通信周波数を変更する周波数調整部と、前記周波数調整部と外部の調整装置とを赤外線通信方式で通信するラジオゾンデ側赤外線通信部と、を有するラジオゾンデ。

請求項2

前記各種センサー、前記通信部、前記周波数調整部、前記ラジオゾンデ側赤外線通信部を収容する収納容器を有し、前記収納容器は、容器本体と、前記容器本体を開閉可能に覆う蓋体とを備え、前記蓋体を取り外した状態で、前記ラジオゾンデ側赤外線通信部が前記容器本体の開口部に臨むことを特徴とするラジオゾンデ。

請求項3

前記容器本体の開口部に面して、温度センサーを有する可撓弾性変形が可能なセンサーホルダーが折り畳まれて収納され、前記蓋体を取り外すと、前記センサーホルダーが復元力跳ね上がることで、前記ラジオゾンデ側赤外線通信部が現れることを特徴とする請求項1または2に記載のラジオゾンデ。

請求項4

請求項1から3のいずれかに記載のラジオゾンデを調整対象とする調整装置であって、前記ラジオゾンデ側赤外線通信部と赤外線通信を行う装置側赤外線通信部を有し、前記装置側赤外線通信部は、調整指示部からの指示に基づいて、前記ラジオゾンデ側赤外線通信部と通信を行うことを特徴とする調整装置。

請求項5

前記ラジオゾンデが載置され、ラジオゾンデ側赤外線通信部が臨む開口部が形成される載置壁部を備えた筐体を有し、前記筐体には、前記載置壁部の開口部に対向して装置側赤外線通信部を配置し、さらに、前記載置壁部に載置するラジオゾンデの温度センサーが挿入され、送風機により温度調整される温度調整室を有することを特徴とする請求項4に記載の調整装置。

技術分野

0001

本発明は、気球により飛揚されて高層気象観測するラジオゾンデに関する。

背景技術

0002

高層天気を観測するラジオゾンデは、上層大気風向風速気圧気温湿度等を測定し、測定情報送信機により地上に送信する。

0003

ラジオゾンデは、収納容器と、収納容器内収納される各種の測定センサーと、測定センサーで測定した測定データの処理を行うデータ処理部と、データ処理部で処理したデータを送信する送信部と、データ処理部,送信部等を構成する電子部品実装する回路基板、各種の電子部品、センサー電力を供給する電源電池送信アンテナ等を有する。また、電源部の改良により使用する乾電池等の本数の削減等により、収納容器の小型化とラジオゾンデの軽量化が実現する(特許文献1)。

0004

ラジオゾンデを飛揚する際、周囲に飛揚される他のラジオゾンデとの混信をさけるために、送信周波数を変更する。

0005

近年、送信周波数の変更は、ラジオゾンデと非接触通信方式調整装置との間で行われる。従来、非接触の通信方式として、電磁誘導方式が採用されている。電磁誘導方式では、ラジオゾンデに通信用ループアンテナを配置する必要がある。

0006

ループアンテナは直径が大きいため、収納容器の大型化を招く。また、ループアンテナはラジオゾンデの軽量化を阻害する。

0007

また、通信周波数の変更後、各種センサーの測定データが適正に送信できるかのテスト通信が調整装置により行われる。その際、電磁誘導による通信をラジオゾンデと調整装置との間で行うと、高周波電磁波が、回路基板に実装される各種の回路部に対して電波障害を生じさせる。

先行技術

0008

WO2014/045315号公報

発明が解決しようとする課題

0009

本発明の目的は、ラジオゾンデに設定する周波数の変更を行うために外部の装置と通信するための通信手段を、ラジオゾンデの軽量化、調整テスト等の安定化に寄与できるものとしたラジオゾンデおよびラジオゾンデの調整装置を提供しようとするものである。

課題を解決するための手段

0010

本発明の目的を実現するラジオゾンデの第1の構成は、温度センサーを含む各種のセンサーで測定した測定データを、通信部を介して無線送信するラジオゾンデであって、通信周波数を変更する周波数調整部と、前記周波数調整部と外部の調整装置とを赤外線通信方式で通信するラジオゾンデ側赤外線通信部と、を有する。

0011

本発明の目的を実現するラジオゾンデ用の第2の構成は、上記した第1の構成において、前記各種センサー、前記通信部、前記周波数調整部、前記ラジオゾンデ側赤外線通信部を収容する収納容器を有し、前記収納容器は、容器本体と、前記容器本体を開閉可能に覆う蓋体とを備え、前記蓋体を取り外した状態で、前記ラジオゾンデ側赤外線通信部が前記容器本体の開口部に臨むことを特徴とする。

0012

本発明の目的を実現するラジオゾンデの第3の構成は、上記したいずれかの構成において、前記容器本体の開口部に面して、温度センサーを有する可撓弾性変形が可能なセンサーホルダーが折り畳まれて収納され、前記蓋体を取り外すと、前記センサーホルダーが復元力跳ね上がることで、前記ラジオゾンデ側赤外線通信部が現れることを特徴とする。

0013

本発明の目的を実現するラジオゾンデ用の調整装置の第1の構成は、上記したいずれかに記載のラジオゾンデを調整対象とする調整装置であって、前記ラジオゾンデ側赤外線通信部と赤外線通信を行う装置側赤外線通信部を有し、前記装置側赤外線通信部は、調整指示部からの指示に基づいて、前記ラジオゾンデ側赤外線通信部と通信を行うことを特徴とする。

0014

本発明の目的を実現するラジオゾンデ用の調整装置の第2の構成は、上記したラジオゾンデ用の調整装置の第1の構成において、前記ラジオゾンデが載置され、ラジオゾンデ側赤外線通信部が臨む開口部が形成される載置壁部を備えた筐体を有し、前記筐体には、前記載置壁部の開口部に対向して装置側赤外線通信部を配置し、さらに、前記載置壁部に載置するラジオゾンデの温度センサーが挿入され、送風機により温度調整される温度調整室を有することを特徴とする。

発明の効果

0015

本発明のラジオゾンデによれば、ラジオゾンデの小型軽量化を図ることができ、また通信テストの際に電波障害等を招くことなく各種センサーの測定データを受信することができる。

0016

本発明のラジオゾンデ用の調整装置によれば、ラジオゾンデのラジオゾンデ側赤外線通信部と容易に赤外線通信することができる。また、ラジオゾンデを筐体の載置壁部に載置するだけで、周波数の変更調整等が行える。また、テスト通信時の温度データも高精度に受信することができる。

図面の簡単な説明

0017

本発明の実施形態によるラジオゾンデを透視した外観斜視図で、右斜め前方から見た斜視図。
図1のラジオゾンデを透視した外観斜視図で、左斜め前方から見た視斜視図。
図1のラジオゾンデの正面図。
図3のラジオゾンデの左側面図。
図3のラジオゾンデの上面図。
調整装置の実施形態を示す正面図。
図6の調整装置の側面図。
図6の調整装置の上面図。

実施例

0018

以下本発明を図面に示す実施形態に基づいて詳細に説明する。

0019

図1は本発明の実施形態によるラジオゾンデを透視した外観斜視図で、右斜め前方から見た斜視図、図2図1のラジオゾンデを透視した外観斜視図で、左斜め前方から見た視斜視図である。図3図1のラジオゾンデの正面図、図4図3のラジオゾンデの左側面図、図5図3のラジオゾンデの上面図である。図6は調整装置の実施形態を示す正面図、図7図6の調整装置の側面図、図8図6の調整装置の上面図、図7図6周波数変更装置の側面図、図8図6の上面図である。

0020

図1および図2において、ラジオゾンデ1は、発泡スチロール製の収納容器3を有する。ラジオゾンデ1は、図1中、上方に配置された不図示の気球にロープ2(図4参照)を介して吊り下げられる。図1において、互いに直交する3軸をX,Y,Z軸とし、上下方向をZ軸とする。また、X軸方向を前後方向、Y軸方向を左右方向とする。

0021

収納容器3は、Z軸方向に沿って長い略直方体形状に形成される。収納容器3は、Z軸方向の頂部をなす頂面31と、X軸方向に沿って対向する前側面32と後側面33と、Y軸方向に沿って対向する左右側面34、35と、Z軸方向の底部をなす底面36を有する。また、収納容器3は、後側面33を有する容器本体3Aと、前側面32を有する蓋体3Bとにより構成される。容器本体3Aと蓋体3Bとの接合面は、Z−X平面とし、蓋体3Bは容器本体3Aに対してZ軸方向に沿って取り外すことができる。

0022

本実施形態において、頂面31は後側面33から前側面32に向けて下向きに傾斜する片勾配の斜面に形成される。頂面31は全体的に凸の曲面に形成される。また、前側面32は、頂面31の曲面に連設して全体に凸の曲面に形成される。

0023

収納容器3の前面3Cは上下方向において、図4に示すように、頂面31側を急傾斜の曲面に、前側面32側を緩傾斜の曲面に形成される。また、収納容器3の前側面32、後側面33、左右側面34、35の繋ぎ目はそれぞれ曲面に形成されている。さらに、片勾配の傾斜面の頂面31と前側面32とにより構成される前面3Cは、図5に示すように、Y軸方向の中央が盛り上がり、左右側面34、35側を低くした曲面に形成される。

0024

ラジオゾンデ1は、収納容器3からセンサーホルダー4と、無線通信用アンテナ6を外部に支出している。

0025

センサーホルダー4は、ラジオゾンデ1の使用の際に、収納容器3の前面3C側に配置される。センサーホルダー4は、可撓弾性を有し、非導電性薄板材により帯状に形成される。センサーホルダー4は、収納容器3内から支出されていて、容器本体3Aの開口部分に折り畳まれて収容される。蓋体3Bを容器本体3Aから取り外すと、折り畳まれたセンサーホルダー4が現れ、その可撓弾性力に基づく復元力で跳ね上がる。センサーホルダー4が跳ね上がると、容器本体3Aの前記開口部分が開放される。前記開口部分には、後述する赤外線通信部71(図7参照)やメイン電源スイッチ等が臨むように配置されている。したがって、センサーホルダー4の跳ね上がりで、赤外線通信部71(図7参照)の赤外線通信を障害なく行え、またメイン電源スイッチ等の操作を行える。

0026

この跳ね上がった状態で蓋体3Bを容器本体3Aに対して被着すると、蓋体3Bの上端3B1と容器本体3Aの開口端3A1との間に、センサーホルダー4の基端部41が挟まる。基端部41の左右両側にはそれぞれ脚部42が形成される。蓋体3Bの前面には、左右一対の脚部42の下端係合する係合突起3B2が突出形成されている。

0027

センサーホルダー4は、基端部41を弾性変形させながら一対の脚部42を一対の係合突起部3B2に係合させることにより、収納容器3の前面3Cに支持され、斜め上方に向かって延びる。収納容器3の前面3Cに保持されるセンサーホルダー4は、図4に示すように、上方に向かうに従って収納容器3から離れるように延びている。

0028

センサーホルダー4は、先端側に設けた温度センサー43と、基端部側に設けた湿度センサー44を有する。センサーホルダー4が収納容器3に傾斜支持された状態において、少なくとも温度センサー43は収納容器3の頂端よりも上方に配置される。湿度センサー44は、不図示のリード線がセンサーホルダー4を通して収納容器3内の回路7に接続される。

0029

センサーホルダー4の温度センサー43は、センサーホルダー4を構成する可撓弾性を有し、非導電性の薄板材からなり、左右方向に対向配置される左右一対の第1、第2支持片45、46と、第1支持片45と第2支持片46との間にリード線47、48を介して取り付けられるサーミスタ49を有する。第1支持片45と第2支持片46は、基部から上方に二股状に分岐して支出される。各リード線47、48はセンサーホルダー4を通して収納容器3内の回路7に接続される。サーミスタ49は、第1支持片45と第2支持片46の先端よりも下方に配置される。

0030

温度センサー43は、第1支持片45と第2支持片46の付け根部分が湾曲した凹面に切り欠かれる切欠部50を有する。そして、切欠部50の内周縁から第1支持片45と第2支持片46の内端縁がそれぞれ連設される。また、第1支持片45と第2支持片46の各内端縁が左右方向の外側にそれぞれ開く傾斜した形状とした先細り形状に形成される(以下、放物線切欠き形状と称す)。したがって、第1支持片45、第2支持片46に外力が加わっても、第1支持片45と第2支持片46の付け根に応力が集中してクラック入り、破損することが防止される。また、先細り形状とするが、外端縁長手方向に沿って真っ直ぐな直線状とすることで、強度の低下を防止する。

0031

第1支持片45と第2支持片46の各内端縁を傾斜縁ではなく平行とした切欠き形状とした場合、第1支持片45と第2支持片46を左右方向の外側に開くように外力を加えると、第1支持片45と第2支持片46の付け根部分に応力が集中し、クラックが生じ易い。この場合、第1支持片45と第2支持片46の長さを長くすれば、よりクラックが発生し易い。これに対し、本実施形態の放物線切欠形状では、第1支持片45と第2支持片46の付け根部分と切欠部50との連接位置が明確ではない。このため、本実施形態の放物線切欠形状では上述したようなクラックの発生が少ない。

0032

一方、温度センサー43のサーミスタ49に対し、長さ方向(第1支持片45と第2支持片46の長さ方向)の上下に物体が存在すると、太陽により暖められた当該物体から生じる輻射熱の影響を受ける。本実施形態では、サーミスタ49の長さ方向上方には輻射熱を発する物体はないが、下方には第1支持片45と第2支持片46の基底部51が存在する。この基底部51がサーミスタ49と遠ければ、言い換えれば前記放物線切欠形状を深くすれば輻射熱の影響を低減することができる。すなわち、本実施形態の温度センサー43は、輻射熱の影響が低減でき、第1支持片45と第2支持片46の付け根部分のクラック発生を低減することができる。

0033

センサーホルダー4を収納容器3の前面3Cに取り付けた使用状態において、収納容器3の片勾配に形成された頂面31の作用を以下に説明する。

0034

図4において、不図示の気球からロープ6を介して吊り下げられたラジオゾンデ1は上昇しながら左右方向に搖動する。

0035

ラジオゾンデ1が右側から左側に搖動すると、頂面31の上部の気流は、破線F1で示すように、右から左に向かって流れる。したがって、温度センサー43には、頂面31で暖められた空気が流れない。

0036

一方、ラジオゾンデ1が左側から右側に搖動すると、頂面31の上部の搖動気流は、実線F2で示すように、左側から右側に向かって流れる。搖動気流F2は、片勾配の頂面31の斜面に沿って流れる。頂面31の片勾配は、収納容器3の後側面33側を頂点とし、前側面32側を下端とする。したがって、頂面31で暖められた搖動気流F2は、センサーホルダー4の基端部に向けて下方に流れ、温度センサー43には向かわない。特に、温度センサー43を頂面31の頂点よりも上方に配置されている。このため、温度センサー43が搖動気流F2の流れに入り込むのが避けられる。

0037

したがって、ラジオゾンデ1が往復搖動を繰り返しながら上昇して温度計測する際、温度センサー43で計測した温度計測データは、揺動気流F2による影響がなくなり、温度センサー43の実測値が明確に出力される。

0038

また、温度センサー43は、センサーホルダー4の輻射熱の影響を受けないので、高精度の温度測定が可能となる。

0039

次に、収納容器3は、容器本体3A内に、気圧、風向、風速等を測定する各種のセンサー(不図示)を収納する。また、前記各種のセンサーおよび温度センサー43、湿度センサー44で測定した測定データの処理を行うデータ処理部(不図示)と、前記データ処理部で処理したデータを送信する通信部(不図示)と、前記データ処理部,前記通信部等を構成する電子部品を実装する回路基板7、各種の電子部品およびセンサーに電力を供給する電源電池である乾電池8、乾電池8の電圧を昇圧するDC−DCコンバータ等で構成される電源部等を有する。前記通信部は、送信周波数を可変とする周波数調整部(不図示)を有する。ラジオゾンデ1を飛揚する際、周囲に飛揚される他のラジオゾンデとの混信をさけるために、送信周波数を変更する。

0040

送信周波数の変更は、図6図7に示すように、外部の周波数調整等を行う調整装置100により行われる。調整装置100は、ラジオゾンデ1の周波数調整部と非接触通信方式で通信を行う。非接触の通信方式として、電磁誘導方式がある。電磁誘導方式では、ラジオゾンデ1に通信用のループアンテナを配置する。ループアンテナは直径が大きいため、収納容器3の大型化を招く。また、ループアンテナはラジオゾンデ1の軽量化を阻害する。通信周波数の変更後、各種センサーの測定データが適正に送信できるかのテスト通信が調整装置100により行われる。その際、電磁誘導による通信をラジオゾンデ1と調整装置100との間で行うと、高周波の電磁波が、回路基板7に実装される各種の回路部に対して電波障害を生じさせる。

0041

そこで、本実施形態において、ラジオゾンデ1と調整装置100との非接触通信方式は、赤外線通信を用いている。赤外線通信においては、ループアンテナ等のアンテナは不要であるため、収納容器の小型軽量化が図れる。

0042

回路基板7は、実装面を容器本体3Aの開口側に向けて配置される。回路基板7の実装面には、赤外線通信用の赤外線通信部71が実装される。赤外線通信部71は、蓋体3Bを取り外すと、容器本体3Aの開口に露出する。赤外線通信部71は、赤外発光素子と、赤外光受光素子とを有する。

0043

調整装置100は、筐体101内を水平方向の第1仕切り壁102により上下に上区画101Aと下区画101Bを区画し、上区画101Aをさらに垂直方向の第2仕切り壁103により前室104と、温度調整される後室105により仕切っている。

0044

前室104の前面には傾斜した前壁部106が設けられる。ラジオゾンデ1は、蓋体3Bを取り外した状態で、容器本体3Aの開口側を前壁部106に載置する。この載置状態で、前壁部106に形成した開口部107にラジオゾンデ1の赤外線通信部71が望む

0045

前室104内には、前壁部106の開口部107に面して赤外線通信部108が配置される。赤外線通信部108はラジオゾンデ1の赤外線通信部71に対向し、赤外線通信部71との間で通信を行う。

0046

後室105内には、容器本体3Aから延びるセンサーホルダー4が挿入される。後室105と、下区室101Bとの間に、送風機109が配置され、下区室101B内の空気を後室105内に送風し、後室105内の温度を一定にする。

0047

調整装置100は、例えばパーソナルコンピュータ(不図示)等の調整指示部と接続され、周波数の変更をラジオゾンデ1の周波数調整部に指示する。ラジオゾンデ1は、変更された周波数により、各種センサーで測定したテストデータ通信アンテナ6を介して送信される。温度センサー43は、後室105内の温度を測定する。

0048

なお、前記調整支持部は、調整装置100の一部として一体に設けても、別体としてもよい。

0049

1ラジオゾンデ
2ロープ
3収納容器
3A容器本体 3A1開口端
3B蓋体3B1上端3B2係合突起
3C 前面
31 頂面 32 前側面 33 後側面
34 左側面 35 右側面 36 底面
4センサーホルダー
41基端部 42 脚部 43温度センサー
44湿度センサー45 第1支持片46 第2支持片
47、48リード線49サーミスタ
50切欠部
6通信アンテナ
7回路基板
71赤外線通信部
8乾電池
100調整装置
101筐体101A上区画101B下区画
102 第1仕切り壁103 第2仕切り壁
104前室105後室
106前壁部 107 開口部
108 赤外線通信部 109 送風機

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