JP7055337B2

JP7055337B2 - 無人飛行体

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Publication number: JP7055337B2
Application number: JP2017239420A
Authority: JP
Inventors: 規夫永井
Original assignee: NABEL CO.,LTD.
Current assignee: NABEL CO.,LTD.
Priority date: 2017-12-14
Filing date: 2017-12-14
Publication date: 2022-04-18
Anticipated expiration: 2037-12-14
Also published as: JP2019104440A

Description

本発明は、無人飛行ロボット又はドローンと称される無人飛行体に関するものである。

近年、リモートコントローラにより飛行制御され無人飛行ロボット又はドローンと称される無人飛行体が普及し始めている。こうした無人飛行体は、ボディーと、モータの駆動により回転し該無人飛行体に揚力や推力を発生させるプロペラ等を備え、地上において操作者が上記リモートコントローラを操作することにより飛行制御されるものである。そして、こうした無人飛行体は、該無人飛行体に各種の装置を取り付けることにより、様々な分野で利用され又は提案されている。例えば、上記ボディーにデジタルカメラを取り付け、このデジタルカメラをタイマ撮影又は無線通信などによって上記リモートコントローラによるリモート操作をすることにより、より高い位置から建造物や自然の風景又は動物の動作等の撮影を行ったり（特許文献１参照）、或いは、上記ボディーに荷物を保持する保持具を固定し、この無人飛行体の飛行により所定の場所まで荷物を運搬したりするように使用され又は提案されている（特許文献２参照）。また、他の分野では、例えば、送電鉄塔の充電部を含む検電対象の検電を行い、この検電結果を無線で送信する検電装置を上記ボディーに配置したものが提案されている（特許文献３参照）。

特開２０１７－１５３０２７号公報特開２０１６－１５３３３７号公報特開２０１７－１３５９４３号公報

しかしながら、現在実用化されている無人飛行体の飛行時間は２０分程度であり、上述したデジタルカメラその他の附属品が取り付けられることにより該無人飛行体全体の荷重が増加すればする程、その飛行時間は短縮される結果、一回の飛行による写真撮影時間は減少し、また、飛行距離も短距離となって荷物の運搬範囲や検査可能時間等も減少する。換言すれば、上述した無人飛行体は、該無人飛行体に揚力や推力を発生させるプロペラ等を回転させるモータは、バッテリーである電源からの給電により駆動されるからであり、該無人飛行体の飛行可能時間は、このバッテリーの電力容量に依存することとなるからである。なお、上記バッテリーは、リチウムイオンポリマー二次電池（ＬｉＰｏバッテリー）が使用されている場合が多い。したがって、こうした課題を解決することを目的として、上記ＬｉＰｏバッテリーを複数搭載することが考えられるが、こうした解決手段は、ボディーの大型化や高重量化を招き、必ずしも飛行時間が延長されることにはならない。

そこで、本発明は、上記の課題を解決するために提案されたものであり、ボディーの大型化や高重量化を抑制しながら、これまでの飛行時間を延長することができる新規な無人飛行体を提供することを目的とするものである。

本発明は、上記課題を解決するために提案されたものであって、第１の発明（請求項１記載の発明）は、ボディーと、このボディーに配置され揚力を発生させる揚力発生手段と、この揚力発生手段に電力を供給するバッテリーと、を少なくとも備えた無人飛行体であって、上記ボディーの上部側は、透明な素材により成形され、上記ボディー内には、該ボディーを透過して照射された太陽光により発電する線状太陽電池モジュールが配置されてなり、上記線状太陽電池モジュールは、ｐ型又はｎ型半導体の球状結晶と、この球状結晶の表面に組み込まれ球状結晶と協働して光起電力を発生するｐｎ接合と、上記球状結晶の両端部に形成され上記ｐｎ接合の両端に電気的に接続された正負の電極とを有し直径が１～２ｍｍの複数の球状半導体素子と、を含んでなり、上記複数の球状半導体素子は、一端が上記正の電極に電気的に接続され他端は負の電極に電気的に接続された可撓性を有する導電性線材を介してそれぞれ電気的に接続されて線状に形成され、一端には一方の導電性端子が形成され、他端には他方の導電性端子が形成されてなるとともに、該線状太陽電池モジュールは、上記一方の導電性端子と他方の導電性端子を介して上記バッテリーに接続されてなるとともに、上記導電性線材又は前記一方の導電性線材及び他方の導電性線材が湾曲されて螺旋状とされた部位を有する状態で、前記ボディー内に収容されてなることを特徴とするものである。

この第１の発明に係る無人飛行体では、前記線状太陽電池モジュールは、前記個々の導電性線材又は前記一方の導電性線材及び他方の導電性線材が湾曲されて螺旋状とされた部位を有し、また先に記載した通り、該導電性線材又は前記一方の導電性線材及び他方の導電性線材はそれぞれ可撓性を有することから、一旦ボディー内に配置された太陽電池モジュールを螺旋の軸方向に圧縮したり伸長したりすることも可能となり、この結果、無人飛行体に新たな機能を追加する目的でボディー内に新たな部品やケーブル等を収納する場合であっても、該線状太陽電池モジュール全体又は一部を押圧して圧縮したり変形したりすることによりそれを達成することが可能となる。換言すれば、この第１の発明に係る無人飛行体によれば、該無人飛行体の機能や用途に応じて、ボディー内に新たな部品等を収容したりケーブルを配線したりすべき事情が後に発生した場合であっても、ボディー自体の形状の設計変更や太陽電池モジュールの設計変更等を与儀なくされることがない。

なお、上記第１の発明を構成する螺旋状とされた部位を有する線状太陽電池モジュールの配置位置は、ボディー内であればどこであっても良く、比較的大きな空間内に配置されている場合は勿論、例えば円筒形状等に成形された部位の内部に配置されてなるものであっても良い。換言すれば、この発明は、ボディー内の空いた空間に対して太陽光発電機能を付加させることにより、飛行時間を延長することができるようにされたものである。

なお、上記線状太陽電池モジュールは、ｐ型又はｎ型半導体の球状結晶と、この球状結晶の表面に組み込まれ球状結晶と協働して光起電力を発生するｐｎ接合と、上記球状結晶の両端部に形成され上記ｐｎ接合の両端に電気的に接続された正負の電極とを有し直径が１～２ｍｍの複数の球状半導体素子と、を含んでなり、上記複数の球状半導体素子は、一端が上記正の電極に電気的に接続され他端は負の電極に電気的に接続された可撓性を有する導電性線材を介してそれぞれ電気的に接続されて線状に形成され、一端には一方の導電性端子が形成され、他端には他方の導電性端子が形成されてなるとともに、該線状太陽電池モジュールは、上記一方の導電性端子と他方の導電性端子を介して上記バッテリーに接続されてなることから、上記ボディーを透過した太陽光が上記複数の球状半導体素子に照射されることにより得られた電力により、これまでよりも長時間に亘って飛行することが可能となる。特に、上記線状太陽電池モジュールは、直径が１～２ｍｍの球状半導体素子を含み、これらの球状半導体素子により太陽光発電がなされることから、無人飛行体のボディーの大型化や高重量化を抑制しながら、これまでの飛行時間を延長することができる。

また、第２の発明（請求項２記載の発明）は、上記第１の発明において、前記ボディー内の空間形状に応じて前記導電性線材又は前記一方の導電性線材及び他方の導電性線材が湾曲されることにより収容された線状太陽電池モジュールの下方に位置するボディーの内側面又は外側面には、該ボディー内に入射した太陽光を反射する反射層が形成されてなることを特徴とするものである。

この第２の発明に係る無人飛行体では、前記ボディー内の空間形状に応じて上記導電性線材又は前記一方の導電性線材及び他方の導電性線材が湾曲されることにより収容された線状太陽電池モジュールの下方に位置するボディーの内側面又は外側面には、該ボディー内に入射した太陽光を反射する反射層が形成されてなることから、それぞれの球状半導体素子に照射されなかった太陽光は、上記反射層により反射され、ボディーの下方から上方に照射されることとなる。したがって、この第２の発明に係る無人飛行体によれば、より一層飛行時間を延長することができる。

また、第３の発明（請求項３記載の発明）は、前記第１又は第２の発明の何れかにおいて、前記線状太陽電池モジュールは、前記一方の導電性端子及び他方の導電性端子以外は、透明な絶縁材により被覆されてなることを特徴とするものである。

上記第３の発明に係る無人飛行体によれば、上記線状太陽電池モジュールは、前記一方の導電性端子及び他方の導電性端子以外は、透明な絶縁材により被覆されてなることから、上記ボディー内において、該ボディー内の空間形状に応じて上記一方の導電性線材及び他方の導電性線材の全部又は一部が湾曲された状態で収容された状態で配置された場合、上記導電性線材同士が接触し、又は上記一方の導電性線材と他方の導電性線材が互いに接触する等して電路が途中で短絡し発熱することを有効に防止することができるとともに、こうした短絡を避けるためにボディー内の形状が制約されることを防止することができる。

上記第１の発明（請求項１記載の発明）に係る無人飛行体によれば、該無人飛行体の機能や用途に応じて、ボディー内に新たな部品等を収容したりケーブルを配線したりすべき事情が後に発生した場合であっても、ボディー自体の形状の設計変更や太陽電池モジュールの設計変更等を与儀なくされることがない。

また、第２の発明（請求項２記載の発明）に係る無人飛行体では、前記ボディー内の空間形状に応じて上記導電性線材又は前記一方の導電性線材及び他方の導電性線材が湾曲されることにより収容された線状太陽電池モジュールの下方に位置するボディーの内側面又は外側面には、該ボディー内に入射した太陽光を反射する反射層が形成されてなることから、それぞれの球状半導体素子に照射されなかった太陽光は、上記反射層により反射され、ボディーの下方から上方に照射されることとなる。したがって、この第２の発明に係る無人飛行体によれば、より一層飛行時間を延長することができる。

また、第３の発明（請求項３記載の発明）に係る無人飛行体によれば、上記線状太陽電池モジュールは、前記一方の導電性端子及び他方の導電性端子以外は、透明な絶縁材により被覆されてなることから、上記ボディー内において、該ボディー内の空間形状に応じて上記一方の導電性線材及び他方の導電性線材の全部又は一部が湾曲された状態で収容された状態で配置された場合、上記導電性線材同士が接触し、又は上記一方の導電性線材と他方の導電性線材が互いに接触する等して電路が途中で短絡し発熱することを有効に防止することができるとともに、こうした短絡を避けるためにボディー内の形状が制約されることを防止することができる。

無人飛行体とリモートコントローラの外観を示す斜視図である。無人飛行体の基本的な構成要素を示すブロック図である。無人飛行体を構成するボディー内にシート状太陽電池モジュールが配置された状態を模式的に示す側断面図である。シート状太陽電池モジュールを模式的に示す平面図である。球状半導体を示す断面図である。図４に示すシート状太陽電池モジュールの等価回路を示す回路図である。第１ないし第３のシート状太陽電池モジュールの接続状態を模式的に示す回路図である。線状太陽電池モジュールの一例を模式的に示す平面図である。線状太陽電池モジュールの他の例を模式的に示す平面図である。図８に示す線状太陽電池モジュールがボディー内に配置された状態の一例を模式的に示す斜視図である。ボディー内に可撓性を有するシート状太陽電池モジュールを湾曲して配置した例を模式的に示す斜視図である。

以下、無人飛行体を、図面を参照しながら詳細に説明する。この無人飛行体１は、図１に示すように、地上における作業者又は使用者が使用するリモートコントローラ２と無線通信されることにより飛行制御されるものであって、ボディー３と、このボディー３に配置され該無人飛行体１に揚力や推力を作用させる第１ないし第４の（４つの）プロペラ４・・・７とを備えている。上記ボディー３は、本実施の形態においては、ポリカーボネート等の透明の樹脂素材により成形されてなるものである。また、このボディー３に配置された上記第１ないし第４のプロペラ４・・・７は、起立した起立部（符号は省略する。）内に収容された第１ないし第４のモータ８・・・１１の回転駆動軸（符号は省略する。）に固定されてなるものであり、これら第１ないし第４のモータ８・・・１１は、図２に示すように、上記ボディー３内に配置された制御部１２にそれぞれ接続されている。また、上記無人飛行体１のボディー３内には、バッテリー（二次電池）１３、充電制御部１４、ＣＣＤカメラ１５、送受信回路１６、位置情報検出装置（ＧＰＳ）や姿勢検出装置又は各種のデバイス等を備えた各種機器１７を備え、上記バッテリー１３と、これら制御部１２、充電制御部１４、ＣＣＤカメラ１５、送受信回路１６、各種機器１７とは電気的に接続され該バッテリー１３からそれぞれ給電されている。なお、上記制御部１２は、上記バッテリー（二次電池）１３、充電制御部１４、ＣＣＤカメラ１５、送受信回路１６、各種機器１７にも接続されている。また、上記リモートコントローラ２には、図１に示すように、上記無人飛行体１に揚力や推力を付与する等の飛行制御を行う制御操作部２１、上記ＣＣＤカメラ１５により撮影された画像を表示するモニター２２、上記無人飛行体１との間で通信する送受信部２３等が設けられている。したがって、上記無人飛行体１は、上記リモートコントローラ２の制御操作部２１の操作制御により、該リモートコントローラ２の送受信部２３を介して無線送信された制御信号が上記送受信部１６で受信され、この送受信部１６で受信された制御信号が上記制御部１２を介して上記各第１ないし第４のモータ８・・・１１の駆動制御がなされて飛行するように構成されている。なお、図１０に示すように、上記ボディー３内の中央には、上記第１ないし第４のモータ８・・・１１に接続されてなり、上記バッテリー１３に接続されたアンプ１８が収容され、また、上記充電制御部１４やバッテリー１３は、このアンプ１８の近傍に配置されている。

そして、上記無人飛行体１を構成するバッテリー１３には、上記充電制御部１４を介して上記ボディー３内に配置されたシート状太陽電池モジュール３１に接続されている。この太陽電池モジュール３１は、全体の形状がシート状に形成されてなるものであり、この無人飛行体１では、図３に模式的に示すように、上記ボディー３内において、上方から下方に亘って全部で３枚の（第１ないし第３の）シート状太陽電池モジュール３１・・・３３が、複数の支持部材３４によって支持されている。なお、一番下方に配置された第３のシート状太陽電池モジュール３３の下方に位置するボディー３の上面（内側面）には太陽光を反射する反射層３ａが形成されている。そして、上記それぞれのシート状太陽電池モジュール３１・・・３３は、図４に示すように、複数の球状半導体素子３５と、これら複数の球状半導体素子３５に接続された一方の導電性線材３６及び他方の導電性線材３７とを備えている。上記それぞれの球状半導体素子３５は、直径が１～２ｍｍとされてなるものであり、図５に示すように、ｎ型（又はｐ型）シリコン半導体製の球状結晶３５ａと、この球状結晶３５ａの上半部の表面部に形成された該球状結晶３５ａに含まれるｐ型（又はｎ型）拡散層３５ｂと、（正・負）１対の電極３５ｃ，３５ｄと、球状結晶３５ａの表面のうちの電極３５ｃ，３５ｄ以外の部分を覆うＳｉＯ2（酸化シリコン）の被膜３５ｅと、このＳｉＯ2の被膜３５ｅの表面に形成されたＴｉＯ2（酸化チタン）の被膜３５ｆとを備えている。球状結晶３５ａの表面部にｐｎ接合３５ｇを含む光起電力発生部３５ｈが形成され、球状結晶３５ａと光起電力発生部３５ｈとでマイクロ光電池３５ｉが構成されている。そして、大気中において、上記球状半導体素子３５に太陽光が照射されると上記１対の電極３５ｃ，３５ｄ間に電位差が生じ、光エネルギーは電気エネルギーに変換される。そして、このシート状太陽電池モジュール３１・・・３３は、上記複数の球状半導体素子３５が、同一平面上に複数列に整列されるとともに、各列の複数の球状半導体素子３５が隣接する球状半導体素子３５との間に所定間隔（隣り合う球状半導体素子３５，３５との間隔が該球状半導体素子３５の直径よりも長い間隔）あけて整列されている。

そして、上記複数列の複数の球状半導体素子３５における各正の電極３５ｃは、上記一方の導電性線材３６に接続され、また、複数列の複数の球状半導体素子３５における各負の電極３５ｄは、上記他方の導電性線材３７に接続され、これら一方の導電性線材３６と他方の導電性線材３７とはそれぞれ互いに平行とされてなるとともに、導電方向が球状半導体素子３５の列方向と直交方向に向けて揃えられている。そして、上記一方及び他方の導電性線材３６，３７は、上記同一平面と平行方向へ向けた状態に整列されており、また、各列の複数の球状半導体素子３５の複数の正の電極３５ｃ及び複数の負の電極３５ｄが各々列方向１列に並ぶ状態に整列され、上記列方向と平行に直線的に配設されて各列の複数の球状半導体素子３５の複数の正の電極３５ｃと複数の負の電極３５ｄとに各々電気的に接続されている。すなわち、このシート状太陽電池モジュール３１・・・３３では、図４又は図６に示すように、図中左右方向（行方向）に並んだ複数の球状半導体３５は、上記一方の導電性線材３６と他方の導電性線材３７とにより並列接続されてなり、これら行方向に並んだそれぞれの一群の球状半導体素子３５は、上記他方の導電性線材３７同士が端部で接続され、該一群の球状半導体素子３５は、列方向では直列接続されている。なお、上記一方の導電性線材３６と他方の導電性線材３７は、それぞれ銅等の金属材料から構成されている。また、上記シート状太陽電池モジュール３１・・・３３は、上記複数列の全部の球状半導体素子３５と、上記全ての一方及び他方の導電性線材３６，３７が可撓性を有する合成樹脂製の透明な被覆材３９により被覆され、全体は可撓性を有するパネル状に構成されている。そして、上記第１ないし第３のシート状太陽電池モジュール３１・・・３３を構成する一方の導電性線材３６の端部には、それぞれ一方の導電性接続端子４１が固定され、他方の導電性線材３７の端部には、それぞれ他方の導電性接続端子４２が固定され、該第１ないし第３のシート状太陽電池モジュール３１・・・３３は、図７に示すように、並列接続されて、上記充電制御部１４に接続され、該充電制御部１４を介して上記バッテリー１３に接続されている。

上述した構成に係る無人飛行体１によれば、上記透明の樹脂からなるボディー３を通過した太陽光は、図３に示すように、上記第１のシート状太陽電池モジュール３１を構成するそれぞれの球状半導体素子３５に照射されるばかりではなく、該第１のシート状太陽電池モジュール３１を構成するそれぞれの球状半導体素子３５，３５の間を通過した太陽光は、上記被覆材３９を通過して、上記第２のシート状太陽電池モジュール３２を構成する個々の球状半導体素子３５に照射され、さらにこれら第２のシート状太陽電池モジュール３２を構成するそれぞれの球状半導体素子３５，３５の間を通過した太陽光は、上記被覆材３９を通過して、上記第３のシート状太陽電池モジュール３３を構成する個々の球状半導体素子３５に照射される。そしてさらに、これら第３のシート状太陽電池モジュール３３を構成する個々の球状半導体素子３５，３５の間を通過した太陽光は、上記筐体３に形成された反射層３ａにより反射され、上記第３、第２又は第１のシート状太陽電池モジュール３３，３２，３１を構成する各球状半導体素子３５に照射される。

したがって、こうした構成に係る無人飛行体１によれば、飛行中において、上記第１ないし第３のシート状太陽電池モジュール３１・・・３３を構成する個々の球状半導体素子３５への太陽光の照射により発電された電力を、上記バッテリー１３を介して第１ないし第４のモータ８・・・１１に給電することができるので、これまでの飛行時間を格段に延長することができる。

なお、上記無人飛行体１では、上記シート状太陽電池モジュールをボディー３内において、複数の支持部材３４により上下３枚を、それぞれ間隔を開けて保持されたものを図示して説明したが、上記シート状太陽電池モジュールは、例えば、１枚のシート状太陽電池モジュールが上記ボディー３の内側面に貼付されたものや、複数のシート状太陽電池モジュールが、互いに透明な接着剤により上下方向に接着されたものであっても良い。また、上記例では、平面形状が長方形状に成形されたシート状太陽電池モジュールを図４に示したが、上記シート状太陽電池モジュールの全体形状は、ボディー３の平面形状に対応した形状とし、それらを上下方向に複数枚積載したり、上記支持部材３４等を使用して互いに離間した状態で配置されたりしたものであっても良い。またさらに、上下方向にシート状太陽電池モジュールを積載する等してボディー３内に配置する場合においても、それぞれのシート状太陽電池モジュールの形状を同一の形状とすることなく、ボディー３内に配置されたバッテリー１３その他の機器又はデバイスに接触する事が無いように、該シート状太陽電池モジュールの長さ方向又は幅方向が異なるものを使用したものであっても良い。また、上記反射層３ａは、上記第３のシート状太陽電池モジュール３３の下面に形成されてなるものであっても良いし、上記ボディー３の外側面に形成されてなるものであっても良い。

また、上記無人飛行体１は、図８又は図９に示す線状太陽電池モジュール５１，６１が、後述するように適宜折曲した状態で上記ボディー３内に配置されたものであっても良い。

上記図８に示す線状太陽電池モジュール５１は、上記構成に係り隣り合う球状半導体素子３５がそれぞれ導電性線材５２により直列接続されてなるものであり、一端に配置された球状半導体素子３５には、一方の導電性端子５３が固定され、他端に配置された球状半導体３５には、他方の導電性端子５４が固定され、（折曲される前における）全体の形状は線状とされてなるものである。上記それぞれの導電性線材５２は、一端が上記球状半導体素子３５に形成された正の電極３５ｃ（又は負の電極３５ｄ）に電気的に接続されてなるものであり、他端は上記負の電極３５ｄ（又は正の電極３５ｃ）に電気的に接続されてなるものである。なお、これらの導電性線材５２は、それぞれ銅等の導電性材料からなるものであるとともに、可撓性を有してなるものである。また、上記一方の導電性端子５３と他方の導電性端子５４は、それぞれ上記充電制御部１４に接続される部位である。また、上記線状太陽電池モジュール５１には、上記一方及び他方の導電性端子５３，５４以外の部位には、透明な絶縁材（被覆材）５５が被覆されている。

また、上記図９に示す線状太陽電池モジュール６１は、上記隣り合う球状半導体素子３５を構成する各正の電極３５ｃ（又は負の電極３５ｄ）が、一方の導電性線材６２に接続され、該隣り合う球状半導体素子３５を構成する各負の電極３５ｄ（又は正の電極３５ｃ）が、上記一方の導電性線材６２と平行となされた他方の導電性線材６３に接続され、上記一方及び他方の導電性線材６２，６３を介して並列接続されてなるものである。そして、上記一方の導電性線材６２の端部には、一方の導電性端子６４が固定され、他方の導電性線材６３の端部には、他方の導電性端子６５が固定されている。なお、これら一方の導電性端子６４と他方の導電性端子６５は、それぞれ上記充電制御部１４に接続される部位である。また、上記一方の導電性線材６２と他方の導電性線材６３は、それぞれ銅等の導電性材料からなるものであるとともに、可撓性を有してなるものである。なお、上記線状太陽電池モジュール６１には、上記一方及び他方の導電性端子６４，６５以外の部位には、透明な絶縁材（被覆材）６６が被覆されている。

そして、上述のように構成された線状太陽電池モジュール５１，６１は、上記ボディー３内において、該ボディー３内の空間形状に応じて上記導電性線材５２又は一方及び他方の導電性線材６２，６３の全部又は一部が湾曲又は折曲された状態で収容されている。図１０は、上記図８に示す線状太陽電池モジュール５１が、上記ボディー３内に配置された状態を模式的に示すものであり、この線状太陽電池モジュール５１には、該ボディー３の中央において、該ボディー３内の中央に収容されたアンプ１８を囲むとともに、上記バッテリー１３を避けた状態で螺旋状に湾曲又は折曲されてなる部位（縦螺旋状部）５１ａと、該ボディー３の中央から上記第１のモータ８が配置された部位に亘って先細りとされた中空部１ａ内に螺旋状に湾曲された部位（第１の横螺旋状部）５１ｂと、該ボディー３の中央から上記第２のモータ９が配置された部位に亘って先細りとされた中空部１ｂ内に螺旋状に湾曲された部位（第２の横螺旋状部）５１ｃと、該ボディー３の中央から上記第３のモータ１０が配置された部位に亘って先細りとされた中空部１ｃ内に螺旋状に湾曲された部位（第３の横螺旋状部）５１ｄと、該ボディー３の中央から上記第４のモータ１１が配置された部位に亘って先細りとされた中空部１ｄ内に螺旋状に湾曲された部位（第４の横螺旋状部）５１ｅと、を備えている。上記縦螺旋状部５１ａは、平面視における外郭形状が略方形状となるように上記導電性線材５２の一部が湾曲又は折曲されてなるものであり、縦方向（ボディー３の高さ方向）に長さを有して螺旋状に成形された部位である。また、上記第１ないし第４の横螺旋状部５１ｂ・・・５１ｅは、上記導それぞれの電性線材５２が円弧状に湾曲されてなるものであり、上記ボディー３の中央側から上記第１、第２、第３又は第４のモータ８・・・１１方向に亘って徐々に縮径されて螺旋状に成形された部位である。なお、上記縦螺旋状部５１ａ及び第１ないし第４の横螺旋状部５１ｂ・・・５１ｅの下方には、上記ボディー３に貼付されたフィルム状の反射材からなり太陽光を反射する反射層３ａが形成されている。

したがって、上述した縦螺旋状部５１ａ及び第１ないし第４の横螺旋状部５１ｂ・・・５１ｅを備えた線状太陽電池モジュール５１がボディー３内に配置された無人飛行体１によれば、該線状太陽電池モジュール５１を構成する上記複数の球状半導体素子３５に対して、上記ボディー３を通過した太陽光が照射されることにより得られた電力により、これまでよりも長時間に亘って飛行することが可能となるばかりではなく、ボディー３内に一旦配置された後であっても、上記縦螺旋状部５１ａは、縦方向（ボディー３の高さ方向）に伸縮操作することができ、したがって、該ボディー３の中央付近に図示しない新たな機器やデバイスを追加して配置する必要性が生じた場合であっても、該縦螺旋状部５１ａの下方を上方に移動させる等することによりそれが可能となる。また、このことは、上記縦螺旋状部５１ａばかりではなく、上記縦螺旋状部５１ａ及び第１ないし第４の横螺旋状部５１ｂ・・・５１ｅに関しても同様であり、該第１ないし第４の横螺旋状部５１ｂ・・・５１ｅを圧縮操作したり伸長操作したり、さらにはこの線状太陽電池モジュール５１全体の形状を変更したりすることにより、ボディー３内部の機器やデバイスの追加又は変更を容易に行うことが可能であるとともに、内部に図示しないケーブル等を内側に挿通することも可能であり、或いは該ケーブル等を横切るように通過させることも可能となる。換言すれば、上記無人飛行体１によれば、ボディー３内の構成要素に設計変更が生じた場合であっても、該ボディー３内に配置された線状太陽電池モジュール５１を伸縮操作したり全体の形状を変更したりすることができることから、内部に配置される太陽電池モジュールが上記設計変更の自由度を制約してしまうことを有効に防止することができる。さらに、上述した状態に成形された上記線状太陽電池モジュール５１がボディー３内に配置された無人飛行体１では、該線状太陽電池モジュール５１をボディー３内において支持する特別な部材を必要としないことから、より一層該無人飛行体１全体の軽量化に貢献することができる。なお、上記例は、太陽電池モジュールとして、図８に示す線状太陽電池モジュール５１を使用したが、図９に示す線状太陽電池モジュール６１を使用したものであっても良い。

また、上記説明では、ボディー３内に太陽電池モジュールとしてのシート状太陽電池モジュール３１（３２，３３）を配置した例と、上記線状太陽電池モジュール５１を配置した例をそれぞれ説明したが、本発明に係る無人飛行体は、これらシート状太陽電池モジュール３１（３２，３３）と、上記線状太陽電池モジュール５１（６１）との両方を配置したものであっても良い。また、上記線状太陽電池モジュール５１（６１）のみを用いる場合であっても、上記縦螺旋状部５１ａと、上記第１の横螺旋状部５１ｂ、第２の横螺旋状部５１ｃ、第３の横螺旋状部５１ｄ、又は第４の横螺旋状部５１ｅがそれぞれ連続することなく、互いに別個独立した状態でボディー３内に配置され、それぞれが上記充電制御部１４を介してバッテリー１３に電気的に接続されたものであっても良い。

また、図３では、上記ボディー３内において、上方から下方に亘って全部で３枚の（第１ないし第３の）シート状太陽電池モジュール３１・・・３３が、複数の支持部材３４によって支持された例を示して説明したが、１枚の可撓性を有するシート状太陽電池モジュールが上記支持部材３４に支持されたものであっても良いし、また、該１枚の可撓性を有するシート状太陽電池モジュールが上記ボディー３の透明とされた部位の裏面（内側面）に接着されたものであっても良い。この太陽電池モジュールは、市販のシート状太陽電池モジュールであり、単結晶シリコン、多結晶シリコン、アモルファスシリコンなどのシリコン系、ガリウム－砒素、銅－インジウム－セレン、カドミウム－テルルなどのＩＩＩ－Ｖ族やＩＩ－ＶＩ族化合物半導体系等の各種太陽電池素子が形成されてなるものである。

また、図１１は、ボディー３内に可撓性を有するシート状太陽電池モジュール７１を湾曲して配置した例を模式的に示すものであり、該シート状太陽電池モジュール７１は、円弧状に湾曲されており、例えば、該ボディー３の中央から上記第１（ないし第４）のモータ８（９，１０，１１）が配置された部位に亘って先細りとされた中空部１ａ内に配置されたものである。なお、上記シート状太陽電池モジュール７１は、それぞれが上記充電制御部１４を介してバッテリー１３に電気的に接続されている。

上述した構成に係る無人飛行体による場合であっても、該シート状太陽電池モジュール７１を構成する複数の半導体素子に対して、上記ボディー３を通過した太陽光が照射されることにより得られた電力により、これまでよりも長時間に亘って飛行することが可能となる。

１無人飛行体
３ボディー
３ａ反射層
４・・・７第１ないし第４のプロペラ
８・・・１１第１ないし第４のモータ
１３バッテリー（二次電池）
３１・・・３３第１ないし第３のシート状太陽電池モジュール
３４支持部材
３５球状半導体素子
３５ａ球状結晶
３５ｂｐ型（又はｎ型）拡散層
３５ｃ，３５ｄ（正・負）１対の電極
３５ｅＳｉＯ₂（酸化シリコン）の被膜
３５ｆＴｉＯ₂（酸化チタン）の被膜
３５ｈｐｎ接合３５ｇを含む光起電力発生部
３５ｈ光起電力発生部
３５ｉマイクロ光電池
３６一方の導電性線材
３７他方の導電性線材
４１一方の導電性接続端子
４２他方の導電性接続端子
５１線状太陽電池モジュール
５１ａ縦螺旋状部
５１ｂ・・・５１ｅ第１ないし第４の横螺旋状部
５２導電性線材
５３一方の導電性端子
５４他方の導電性端子
５５絶縁材（被覆材）
６１線状太陽電池モジュール
６２一方の導電性線材
６３他方の導電性線材
６４一方の導電性端子
６５他方の導電性端子
６６絶縁材（被覆材）
７１シート状太陽電池モジュール

Claims

ボディーと、このボディーに配置され揚力を発生させる揚力発生手段と、この揚力発生手段に電力を供給するバッテリーと、を少なくとも備えた無人飛行体であって、
上記ボディーの上部側は、透明な素材により成形され、
上記ボディー内には、該ボディーを透過して照射された太陽光により発電する線状太陽電池モジュールが配置されてなり、
上記線状太陽電池モジュールは、ｐ型又はｎ型半導体の球状結晶と、この球状結晶の表面に組み込まれ球状結晶と協働して光起電力を発生するｐｎ接合と、上記球状結晶の両端部に形成され上記ｐｎ接合の両端に電気的に接続された正負の電極とを有し直径が１～２ｍｍの複数の球状半導体素子と、を含んでなり、上記複数の球状半導体素子は、一端が上記正の電極に電気的に接続され他端は負の電極に電気的に接続された可撓性を有する導電性線材を介してそれぞれ電気的に接続されて線状に形成され、一端には一方の導電性端子が形成され、他端には他方の導電性端子が形成されてなるとともに、
該線状太陽電池モジュールは、上記一方の導電性端子と他方の導電性端子を介して上記バッテリーに接続されてなるとともに、上記導電性線材又は前記一方の導電性線材及び他方の導電性線材が湾曲されて螺旋状とされた部位を有する状態で、前記ボディー内に収容されてなることを特徴とする無人飛行体。
前記ボディー内の空間形状に応じて前記導電性線材又は前記一方の導電性線材及び他方の導電性線材が湾曲されることにより収容された線状太陽電池モジュールの下方に位置するボディーの内側面又は外側面には、該ボディー内に入射した太陽光を反射する反射層が形成されてなることを特徴とする請求項１記載の無人飛行体。
前記線状太陽電池モジュールは、前記一方の導電性端子及び他方の導電性端子以外は、透明な絶縁材により被覆されてなることを特徴とする請求項１又は２記載の何れかの無人飛行体。