JP6856910B1 - マルチコプター - Google Patents
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Abstract
Description
本発明者らは、マルチコプターの航続距離を延ばす方策として、マルチコプターに発電機と当該発電機を駆動するエンジンを搭載し、飛行中に発電を行って、その電力で回転翼(プロペラ)を駆動する方式を発明した。
同様の課題を解決するためのもう一つの態様は、本体部と、エンジンによって駆動する発電機と、モータによって回転し揚力を発生させる回転翼とを有し、前記本体部に前記回転翼が複数取り付けられたマルチコプターであって、前記本体部は環状部分を有する支持フレーム部と、当該支持フレーム部から放射状に外側のびるリブ部と、脚部とを有し、前記リブ部の先端側に前記回転翼が取り付けられており、前記支持フレーム部の中央部に、上下方向に貫通する通気流路があり、当該通風流路の中に、前記エンジン又は発電機の少なくとも一方の少なくとも一部が配されていることを特徴とするマルチコプターである。
上記した態様において、前記支持フレーム部の環状部分の内側に燃料タンクがあり、あるいは前記支持フレーム部の構造部材の断面内に燃料タンクとして機能する中空部があり、これらの物が存在する状態において、前記通気流路が確保されていることが望ましい。
上記した態様において、前記燃料タンク又は前記燃料タンクとして機能する部位は環状構造であり、前記環状構造で囲まれた領域が、前記通気流路の一部又は全部であることが望ましい。
本態様のマルチコプターは、発電機を有しており、発電機によって発生させた電気をモータに供給することができる。そのため本態様のマルチコプターは、航続距離が長い。
本態様のマルチコプターは、環状であって、上下方向に通気性を有する支持フレーム部を有しており、当該支持フレーム部にエンジンと発電機がある。そのため、エンジンと発電機は、風通しの良い部位に配置され、冷却効率が高い。
本態様のマルチコプターは、空間を有効活用することができ、全体を小型化することができる。
露出可能であるとは、外部から器具等を接続可能となる状態をいい、回転軸の端部又は回転軸と一体的に回転する部材が奥まった位置に設けられていてもよい。
本態様のマルチコプターでは、エンジンの回転軸が天地方向に向けて配置されている。そのため、外部の機器を利用してエンジンを始動させる際に、上から器具を押し当てることができ、マルチコプターが外力によって移動しにくく、始動しやすい。
また回転軸の端部又は回転軸と一体的に回転する部材を露出可能であるから、器具を接続しやすい。
本実施形態のマルチコプター1は、公知のそれと同様に、回転翼2を有し、当該回転翼2は、モータ20によって回転する。
マルチコプター1は、公知のそれと同様に、制御装置25(図2)と蓄電池26を有し、当該蓄電池26から制御装置25及びモータ20に給電される。
本実施形態のマルチコプター1には、発電機11と、エンジン16と、燃料タンク17が搭載されている。発電機11は、エンジン16と一体化されており、エンジン16を駆動することによって電気を発生させることができる。エンジン16は、燃料タンク17から燃料が供給されて回転する。
発電機11は、蓄電池26に接続されており、飛行中に発電機11で発電し、直接、または蓄電池26を介してモータ20に給電される。
そのため、本実施形態のマルチコプター1は、航続距離が長い。
以下、これらについて説明する。
支持フレーム部10は、浮き輪やドーナツの様な環状構造であり、中心部が大きく開口している。支持フレーム部10は、上下方向に貫通しており、上下方向に通気性を有する。
支持フレーム部10の中央部には、支持フレーム部10の内壁で囲まれたフレーム側設置空間27がある。フレーム側設置空間27の平面形状は円形である。支持フレーム部10の外郭形状についても円形である。
燃料タンク17についても、上下方向に貫通しており、上下方向に通気性を有する。
燃料タンク17内には仕切は無く、内部は一つの燃料貯留空間となっている。
燃料タンク17には、燃料供給口40があり、当該燃料供給口40には常時蓋41がなされている。
燃料タンク17には、燃料ホース43が接続されている。
燃料タンク17の上辺部であって、その周部には、取り付けリブ45が4か所設けられている。
当該取り付けリブ45には、ネジ挿通用の孔46が形成されている。
エンジン16には、インジェクター50と、吸気フィルター51と、マフラー52が取り付けられている。本実施形態では、各シリンダー55にマフラー52が取り付けられている。
エンジン16の出力軸には、発電機11が直接的に接続されている。
本実施形態のマルチコプター1では、エンジン16及びその付属品と、発電機11が一体化されて一つの発電ユニット57を構成している。
本実施形態では、エンジン16の付属品は、インジェクター50、吸気フィルター51、及びマフラー52である。
また実施形態のマルチコプター1は、ラジエター58を備えている。
本実施形態のマルチコプター1では、支持フレーム部10のフレーム側設置空間27内に、燃料タンク17と発電ユニット57が配置されている。
即ちフレーム側設置空間27の内周に、燃料タンク17の外周が嵌り込んでいる。燃料タンク17は、取り付けリブ45が支持フレーム部10の上面と接し、図示しないネジが挿通されて支持フレーム部10に固定されている。
このように、本実施形態では、燃料タンク17は円形かつ環状であり、支持フレーム部10の環状部分の内側に沿って配置されている。
発電ユニット57の配置方向は、図1の通りであり、シリンダー55がタンク側設置空間28の長手方向に沿って配され、発電機11は、タンク側設置空間28の短手方向に向いている。
発電ユニット57のインジェクター50と、燃料タンク17の間は、燃料ホース43等の燃料配管で接続されており、燃料タンク17内のガソリンが、発電ユニット57に供給される。
そのため支持フレーム部10内は、燃料タンク17や発電ユニット57等の機器が内蔵された状態において、上下方向に十分な通風面積を備えた通気流路が確保されている。即ち本実施形態では、燃料タンク17のタンク側設置空間28が直接的に支持フレーム部10の上下面に開口しており、タンク側設置空間28が上下方向の通気流路として機能する。
そして発電ユニット57は、その通気流路(タンク側設置空間28)内に配置されている。従って、発電ユニット57は、上下方向が貫通していて上下方向に通気性を有する領域に配置されている。
そしてエンジン16を起動すると、発電機11が回転し、発電が行われる。そして当該電力によってモータ20が回転し、回転翼2が回転してマルチコプター1が飛ぶ。
そのため燃料タンク17は、剛性が高い支持フレーム部10で保護され、墜落や衝突の衝撃を受けても耐えることができ、致命的な破損には至りにくい。そのため、衝突等の事故が発生しても、燃料の飛散が防がれ、安全性が高い。
また、本実施形態のマルチコプター1では、燃料タンク17の外周面が、支持フレーム部10の内周に沿って嵌り込んでいるので、無駄な空間が少ない。
さらに、燃料タンク17の中央にあるタンク側設置空間28に、発電ユニット57が配置されているので、無駄な空間が少ない。
そのため、発電ユニット57が冷却される。
本実施形態のマルチコプター1は、本体部3と、6個の回転翼2を有している。回転翼2の数は、6枚に限定されるものではなく、3枚以上であればよい。
本体部3は、環状の支持フレーム部10と、リブ部30と、機器載置部13と、脚部12を有している。
支持フレーム部10は、無端環状に成形された部分である。本実施形態では、支持フレーム部10の平面形状は、図1、図2の様に円形である。
マルチコプター1が墜落したり、立木や電柱等と衝突したとき、マルチコプター1のリブ部30が、支持フレーム部10に先立ってぶつかることとなる。その結果、リブ部30が折れる等の事態となり、リブ部30が損傷する。しかしその反面、支持フレーム部10に掛かる衝撃が緩和され、支持フレーム部10の損傷が軽減される。本実施形態のマルチコプター1では、支持フレーム部10によって囲まれた領域に燃料タンク17があるので、燃料タンク17の破損が防止され、燃料の漏出や飛散が防がれ、火災の原因となるとこが少ない。
機器載置部13には、前記した制御装置25及び蓄電池26が配置されている。
また発電量が過大である場合には、蓄電池26に蓄電される。そのため、本実施形態のマルチコプター1は、航続距離が長い。
また支持フレーム部10の一部又は全部を空洞構造とし、支持フレーム部10の壁や部材の中に燃料を貯留してもよい。
図4に示すマルチコプター1は、支持フレーム部10の構造部材の中を中空にして燃料タンクとしたものである。マルチコプター1は、本体部3と、8個の回転翼2を有している。
本体部3は、環状の支持フレーム部10と、リブ部30と、機器載置部5と、脚部12を有している。
支持フレーム部10は、樹脂等で作られ、無端環状に成形された部分である。本実施形態では、支持フレーム部10の平面形状は、図4の様に円形である。
また支持フレーム部10には、図4、図5(d)に示すように、燃料取り出し口88が設けられている。
燃料取り出し口88は、支持フレーム部10の下部に設けられている。燃料取り出し口88の近傍は、支持フレーム部10の底が、やや下方に窪んでおり、燃料だまり90が設けられている。
燃料取り出し口88と、発電機(正確にはエンジン92)83の間は、燃料ホース等の燃料配管91で接続されている。
機器載置部5には、発電機83が設置されている。
そして発電ユニット57は、その通気流路(隙間98及び貫通孔97)で囲まれた位置に配置されている。従って、発電ユニット57は、上下方向が貫通していて上下方向に通気性を有する領域に配置されている。
本実施形態においても、飛行中、支持フレーム部10の隙間98や貫通孔97に風が呼び込まれ、発電ユニット57が通風環境下にさらされる。
そのため、発電ユニット57が冷却される。
本実施形態のマルチコプター100は、本体部103と、4個の回転翼2を有している。回転翼2は、モータ20によって回転する。
本体部103は、図6の様に、支持フレーム部105と、リブ部106と、制御機器載置部107と、脚部12を有している。
また本実施形態では、支持フレーム部105自身の一部に中空部200があり、当該中空部200が燃料タンクとして機能する。中空部200の内面は、軟質の樹脂でコーティングするか、軟質の樹脂で内張りをおこなうことが推奨される。
軟質の樹脂で内張りすることにより、衝撃を受けて支持フレーム部105に亀裂が生じた際に、燃料の漏出を防ぐことができる。
また中空部200内に耐油性軟質樹脂(ゴムなど)で製作された燃料バッグ(ブラダー)を内蔵させ、支持フレーム部105に直接燃料が触れない構造とすることも、燃料の漏洩を防ぐ目的として有効である。
外郭部材112は、外筒状の外側周壁部115と、内筒状の内側周壁部117と、両者の下端部を繋ぐ底壁部118を有している。外郭部材112には、図9乃至図11の様に、外側周壁部115の内周を取り巻く環状の溝部120がある。溝部120は、上面が解放されている。外郭部材112の中央には、大きな開口121がある。
外側周壁部115を単体でみると、平面断面が円形であり、筒状を呈している。
内側周壁部117も平面断面が円形であり、筒状である。内側周壁部117は、外側周壁部115と同心であり、外側周壁部115によって囲まれた領域に立設されている。内側周壁部117は、外側周壁部115よりも高さが低く、上端に内フランジ122が形成されている。
中蓋部材113は、前記した外側周壁部115の内壁にぴったりと挿入される筒状の内筒部123を有し、当該内筒部123の一端に内フランジ125が設けられたものである。中蓋部材113の内フランジ125の内径は、外郭部材112の内側周壁部117の内フランジ122の内径と略等しい。
即ち、外郭部材112に中蓋部材113が挿入され、外郭部材112の内フランジ122と、中蓋部材113の内フランジ125の中心側の面が合わされ、両者の間がねじ145等の締結要素で結合されている。
そして中蓋部材113の内フランジ125によって、外郭部材112の溝部120の上面の開口が封鎖されている。
その結果、外郭部材112の溝部120と、内筒部123の一端に内フランジ125に囲まれた、環状の中空部200が形成されている。そして、当該環状の中空部200が燃料タンクとして機能する。
本実施形態では、中空部200につながる燃料供給口86があり、当該燃料供給口86には、栓87が装着されている。燃料供給口86は、支持フレーム部105の外側面に設けられている。
中間蓋部材146は、円環状の支持枠部155と、当該支持枠部155の内縁側から垂下された垂下部156を有し、当該垂下部156の下端に内フランジ157が形成された部材である。中間蓋部材146は、上下方向に貫通している。
支持枠部155には、小蓋部147が4個設けられている。
本実施形態では。図10の様に、中間蓋部材146の支持枠部155に、支持部材126の上側環状部材130が、ネジ167等の締結要素によって結合されており、支持部材126の接続部材132及び下側環状部材131が、中間蓋部材146の開口内に入り込んでいる。
また支持部材126の上に外蓋部材127が取り付けられている。
また下側環状部材131及びその近傍の接続部材132は、内側周壁部117によって構成される小空洞部138の中に入り込んでいる。
エンジン135は、単気筒、空冷の2ストロークエンジンである。エンジン135のクランク軸(回転軸)150の一端側には、発電機11が直接的に接続されている。また図13、図14の様に、クランク軸(回転軸)150の一端側には、模型飛行機のスピナーコーン151が取り付けられている。スピナーコーン151は、エンジン135のクランク軸(回転軸)150と一体的に回転する。
本実施形態では、図8、図9の様に、発電機11が、支持部材126の下側環状部材131に接続されている。また図6の様に、クランク軸(回転軸150)の他端側に取り付けられたスピナーコーン151が、外蓋部材127の中央部の開口142から外部に突出している。また吸気フィルター51についても開口143から外部に突出している。
本実施形態によると、エンジン135を起動する際に係合させる部材が、外部に露出しているので、エンジン起動用のモータ153を接続しやすい。
またエンジン135のクランク軸(回転軸)150が、天地方向に配置されているので、エンジン起動用のモータ153を接続しやすい。
即ち、エンジン起動する際には、エンジン起動用のモータ153のコネクター148を、スピナーコーン151に押し付ける必要があるが、本実施形態では、コネクター148を上から下に向かって押圧することになるので、スピナーコーン151が逃げない。
クランク軸(回転軸)150の向きは、鉛直方向に対して45度以下であることが推奨され、望ましくは、30度以下である。より望ましい角度は、鉛直方向に対して5度以下である。
そのため、本実施形態のマルチコプター100では、空洞部108の上下が連通しており、当該、連通する部分に発電ユニット110が配置されている。
即ち本実施形態では、大空洞部137と小空洞部138によって構成される空洞部108が上下方向の通気流路として機能する。
そして発電ユニット110は、その通気流路で囲まれた位置に配置されている。従って、発電ユニット110は、上下方向が貫通していて上下方向に通気性を有する領域に配置されている。
本実施形態においても、飛行中、支持フレーム部105の空洞部108に風が呼び込まれ、発電ユニット110が通風環境下にさらされる。
そのため、発電ユニット110が冷却される。
またエンジン135や発電機11の一部または全部が、環状構造部111の環状部分で囲まれた領域の上の領域又は下の領域にあってもよい。
本実施形態では、係合片となるスピナーコーン151が常時外部に露出しているが、蓋を外す等の行為によって、露出させてもよい。
なお露出するとは、外部から部材を接続可能となる状態をいい、係合片が奥まった位置に設けられていてもよい。
そのため、燃料の残量が少なくなった場合、燃料タンクや、燃料を貯留する支持フレーム部に空気層ができ、全体の比重が低下する。
仮に上記したマルチコプターが、池や海に墜落し、その際に燃料が少ない状態であるならば、マルチコプターは水面に浮く。そのため、墜落したマルチコプターを回収することができる。
2 回転翼
3、103 本体部
10、105 支持フレーム部
11 発電機
16、92、135 エンジン
20 モータ
27 フレーム側設置空間
28 タンク側設置空間
85 200 中空部
108 空洞部
110 発電ユニット
137 大空洞部
138 小空洞部
150 回転軸
Claims (6)
- 本体部と、エンジンによって駆動する発電機と、モータによって回転し揚力を発生させる回転翼とを有し、前記本体部に前記回転翼が複数取り付けられたマルチコプターであって、
前記本体部は環状部分を有する支持フレーム部と、当該支持フレーム部から放射状に外側のびるリブ部と、脚部とを有し、
前記リブ部の先端側に前記回転翼が取り付けられており、
前記支持フレーム部の中央部に、上下方向に貫通する通気流路があり、
当該通風流路の中に、前記エンジン又は発電機の少なくとも一方の少なくとも一部が配されていることを特徴とするマルチコプター。 - 前記支持フレーム部の環状部分の内側に燃料タンクがあり、あるいは前記支持フレーム部の構造部材の断面内に燃料タンクとして機能する中空部があり、
これらの物が存在する状態において、前記通気流路が確保されていることを特徴とする請求項1に記載のマルチコプター。 - 前記燃料タンク又は前記燃料タンクとして機能する部位は環状構造であり、前記環状構造で囲まれた領域が、前記通気流路の一部又は全部であることを特徴とする請求項2に記載のマルチコプター。
- 前記支持フレーム部自体の内部に中空部があり、当該中空部に燃料を貯留可能であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のマルチコプター。
- 前記支持フレーム部の環状部分に囲まれた領域に、燃料タンクが配されていることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載のマルチコプター。
- エンジンの回転軸が概ね上下方向に向けて配置されており、前記回転軸の端部又は回転軸と一体的に回転する部材を露出可能であることを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載のマルチコプター。
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