JP7117691B2

JP7117691B2 - fuel cell powered drone

Info

Publication number: JP7117691B2
Application number: JP2018029577A
Authority: JP
Inventors: 和夫杉山
Original assignee: HOSHIYAMA INDUSTRY CO., LTD.; VEEDOLONE CO., LTD.
Current assignee: HOSHIYAMA INDUSTRY CO., LTD.; VEEDOLONE CO., LTD.
Priority date: 2018-02-22
Filing date: 2018-02-22
Publication date: 2022-08-15
Anticipated expiration: 2038-02-22
Also published as: JP2019145381A

Description

本発明は、機体本体と電動機を駆動源として回転するローターとを備え、空中を飛行しつつ空中でホバリングする燃料電池搭載ドローンに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to a drone equipped with a fuel cell that includes a body body and a rotor that rotates using an electric motor as a drive source, and that flies and hovers in the air.

モータ手段を駆動制御することによって飛行姿勢制御を行う制御手段を備えたドローンが開示されている（特許文献１参照）。このドローンは、それが現実に飛行する３次元の飛行空間においてあらかじめ規定される各座標軸と、ドローンから他のドローンへと吊り渡された有線ケーブルとのなす角を検出する角度検出手段を有する。制御手段は、ドローンから他のドローンまでの既設の距離および既設の方角に基づいてあらかじめ算出されたドローンの飛行姿勢が安定した場合に、有線ケーブルの吊り渡しによってドローンに対して生じ得る理論上の外力Ｆ_fixedと、角度検出手段により検出されたなす角に基づいて算出される有線ケーブルの吊り渡しによってドローンに対して生じる現実の外力ｃ（ｔ）との誤差ｅ（ｔ）に基づいて、ＰＩＤ制御により制御量ｕ（ｔ）を算出し、算出された制御量ｕ（ｔ）に基づいて、モータ手段を駆動制御する。 A drone provided with control means for performing flight attitude control by driving and controlling a motor means is disclosed (see Patent Document 1). This drone has an angle detection means for detecting an angle between each coordinate axis defined in advance in the three-dimensional flight space in which the drone actually flies and a wired cable suspended from the drone to another drone. When the flight attitude of the drone, which has been calculated in advance based on the existing distance and the existing direction from the drone to the other drone, is stabilized, the control means can theoretically prevent the drone from being suspended by the wired cable. Based on the error e(t) between the external force F _fixed and the actual external force c(t) caused to the drone by the suspension of the wired cable calculated based on the angle detected by the angle detection means, the PID A control amount u(t) is calculated by control, and the motor means is driven and controlled based on the calculated control amount u(t).

このドローンは、モータ手段を駆動制御することにより飛行姿勢制御を行うことが可能な複数のドローンと、複数のドローンの隣接するドローンどうしを接続して、複数のドローンをネットワーク状に接続する有線ケーブルと、複数のドローンの少なくとも１つのドローンに一端が接続される給電ケーブルと、給電ケーブルの他端側に接続されて地上に配置される電力供給手段とを有する。それらドローンでは、電力供給手段から給電ケーブルおよび有線ケーブルを通じて、複数のドローンを駆動するための電力が電力供給手段から各ドローンへと供給される。 This drone consists of a plurality of drones capable of controlling the flight attitude by driving and controlling motor means, and a wired cable that connects the plurality of drones in a network by connecting adjacent drones of the plurality of drones. , a power supply cable having one end connected to at least one of the plurality of drones, and a power supply means connected to the other end of the power supply cable and arranged on the ground. In these drones, power for driving a plurality of drones is supplied from the power supply means to each drone through a power supply cable and a wired cable.

特開２０１７－５２３８９号公報JP 2017-52389 A

前記特許文献１に開示のドローンは、各ドローンに給電ケーブルや有線ケーブルから電力が供給されるから、編隊を組んだ状態でそれらドローンを長時間飛行させることができる。しかし、給電ケーブルや有線ケーブルの長さが有限なことから、その飛行距離を伸ばすことが難しく、長距離の飛行に適さない。それらケーブルを使用せずにリチウムイオンバッテリーを搭載し、リチウムイオンバッテリーから給電される電力によって電動機を駆動させるドローンが使用されている。リチウムイオンバッテリーを利用してドローンを飛行させる場合、ドローンを長距離飛行させることはできるが、リチウムイオンバッテリーの放電時間が短く、その飛行時間が７～８分程度であり、ドローンを長時間飛行させることができない。また、リチウムイオンバッテリーは、その発電量が小さく、大出力の電動機に駆動させることができず、中型や大型のドローンの飛行には適さない。 In the drones disclosed in Patent Literature 1, power is supplied to each drone from a power supply cable or a wired cable, so the drones can fly in formation for a long time. However, due to the finite length of the power supply cable and wired cable, it is difficult to extend the flight distance, making it unsuitable for long-distance flight. Drones equipped with lithium-ion batteries that do not use these cables and drive electric motors with power supplied from the lithium-ion batteries are used. When flying a drone using a lithium-ion battery, it is possible to fly the drone for a long distance, but the discharge time of the lithium-ion battery is short, and the flight time is about 7 to 8 minutes, so the drone can fly for a long time. I can't let you. In addition, lithium-ion batteries generate only a small amount of power and cannot be driven by a high-output electric motor, making them unsuitable for flying medium-sized and large-sized drones.

本発明の目的は、小型機から大型機までの機体を長距離飛行させることができ、小型機から大型機までの機体を長時間飛行させることができる燃料電池搭載ドローンを提供することにある。本発明の他の目的は、飛行中またはホバリング中に何らかの原因で燃料電池の出力が低下したとしても、着陸地点まで無事に飛行することができ、着陸地点に着陸することができる燃料電池搭載ドローンを提供することにある。 An object of the present invention is to provide a fuel cell-equipped drone capable of long-distance flight of small to large aircraft and long-time flight of small to large aircraft. Another object of the present invention is to provide a drone equipped with a fuel cell that can safely fly to a landing point and land at the landing point even if the output of the fuel cell decreases for some reason during flight or hovering. is to provide

前記課題を解決するための本発明の前提は、機体本体と電動機を駆動源として回転するローターとを備え、空中を飛行しつつ空中でホバリングする燃料電池搭載ドローンである。 The premise of the present invention for solving the above-mentioned problems is a fuel cell-equipped drone that flies in the air and hovers in the air, provided with a body body and a rotor that rotates using an electric motor as a drive source.

前記前提における本発明の特徴は、燃料電池搭載ドローンが、燃料電池搭載ドローンに搭載されて負極活物質と正極活物質とを電極に供給し、所定の化学反応によって発電する複数の第１～第ｎ燃料電池と、負極活物質を貯蔵して燃料電池搭載ドローンの飛行中およびホバリング中において各第１～第ｎ燃料電池に個別に負極活物質を供給する第１～第ｎタンクと、各第１～第ｎ燃料電池と各第１～第ｎタンクとを個別に接続する第１～第ｎ接続管と、第１～第ｎ接続管各々を接続しまたは第１～第ｎタンク各々を接続する第１～第ｎバイパス管と、各第１～第ｎ接続管の流路を個別に開閉する接続管開閉電磁弁と、各第１～第ｎバイパス管の流路を個別に開閉するバイパス管開閉電磁弁とを含み、燃料電池搭載ドローンが、第１～第ｎ燃料電池の出力を監視する出力監視手段と、燃料電池搭載ドローンの飛行中およびホバリング中において出力監視手段によって第１～第ｎ燃料電池の出力を監視しつつ、所定の原因によって第１～第ｎ燃料電池のうちの少なくとも１つの燃料電池の出力が低下した場合、出力が低下した燃料電池への負極活物質の供給を停止し、出力が低下した燃料電池に供給されていた負極活物質を第１～第ｎバイパス管を利用して正常な出力の燃料電池に供給するフェールセーフ手段とを有し、燃料電池搭載ドローンでは、第１～第ｎ燃料電池の出力が正常な場合、バイパス管開閉電磁弁によって第１～第ｎバイパス管の流路が閉鎖され、第１～第ｎ接続管によって接続された第１～第ｎタンクから各第１～第ｎ燃料電池に個別に負極活物質が供給され、第１～第ｎ燃料電池から電動機に電力を給電することで電動機を駆動させ、フェールセーフ手段では、出力が低下した燃料電池に接続された接続管の流路が接続管開閉電磁弁によって閉鎖され、出力が低下した燃料電池の接続管に接続されたバイパス管の流路または該出力が低下した燃料電池に負極活物質を供給するタンクに接続されたバイパス管の流路がバイパス管開閉電磁弁によって開放され、出力が低下した燃料電池に接続されたタンクの負極活物質がバイパス管を通って出力が正常な燃料電池に供給されるとともに、出力が低下した燃料電池における発電が停止し、出力が正常な燃料電池から電動機に電力を給電することにある。 The feature of the present invention on the above premise is that the fuel cell-equipped drone is mounted on the fuel cell-equipped drone, supplies the negative electrode active material and the positive electrode active material to the electrodes, and generates power by a predetermined chemical reaction. n fuel cells ; first to n-th tanks that store negative electrode active materials and individually supply negative electrode active materials to each of the first to n-th fuel cells during flight and hovering of the fuel cell-equipped drone; 1st to nth connecting pipes for individually connecting the 1st to nth fuel cells and the respective 1st to nth tanks, and connecting the 1st to nth connecting pipes or connecting the 1st to nth tanks 1st to nth bypass pipes, connecting pipe opening/closing solenoid valves that individually open and close the flow paths of each of the 1st to nth connecting pipes, and bypasses that individually open and close the flow paths of each of the 1st to nth bypass pipes an output monitoring means for monitoring the outputs of the first to n-th fuel cells; While monitoring the output of the n fuel cells, if the output of at least one of the first to n-th fuel cells decreases due to a predetermined cause, the supply of the negative electrode active material to the fuel cell whose output has decreased is stopped. a fail-safe means for supplying the negative electrode active material, which has been supplied to the fuel cell that has stopped and whose output has decreased, to the fuel cell that has normal output using the first to n-th bypass pipes, and has a fuel cell-mounted drone. Then, when the outputs of the first to nth fuel cells are normal, the flow paths of the first to nth bypass pipes are closed by the bypass pipe opening/closing solenoid valves, and the first to nth fuel cells connected by the first to nth connecting pipes A negative electrode active material is individually supplied from the nth tank to each of the first to nth fuel cells, and power is supplied from the first to nth fuel cells to the electric motor to drive the electric motor. The flow path of the connecting pipe connected to the fuel cell whose output has decreased is closed by the connecting pipe opening/closing solenoid valve, and the flow path of the bypass pipe connected to the connecting pipe of the fuel cell whose output has decreased or the fuel cell whose output has decreased. The flow path of the bypass pipe connected to the tank that supplies the negative electrode active material is opened by the bypass pipe opening/closing solenoid valve, and the negative electrode active material in the tank connected to the fuel cell whose output has decreased passes through the bypass pipe and the output is normal. power is supplied to a fuel cell with a reduced output, power generation is stopped in the fuel cell whose output has decreased, and power is supplied to an electric motor from the fuel cell with a normal output .

本発明の一例としては、燃料電池搭載ドローンが、その飛行中およびホバリング中にフェールセーフ手段が実施された場合、あらかじめ設定された着陸地点に向かって帰還する第１帰還手段を含む。 In one example of the invention, the fuel cell powered drone includes first return means for returning to a preset landing point if the failsafe means are implemented during flight and hovering of the drone.

本発明の他の一例としては、燃料電池搭載ドローンが、その飛行中およびホバリング中に第１～第ｎタンクに貯蔵された負極活物質の残量が所定の割合未満になった場合、あらかじめ設定された着陸地点に向かって帰還する第２帰還手段を含む。 As another example of the present invention, when the remaining amount of the negative electrode active material stored in the first to nth tanks becomes less than a predetermined ratio during flight and hovering of the drone equipped with a fuel cell, second return means for returning towards the selected landing point.

本発明に係る燃料電池搭載ドローンによれば、負極活物質と正極活物質とを電極に供給し、所定の化学反応によって発電する複数の第１～第ｎ燃料電池を搭載し、それら第１～第ｎ燃料電池を使用して電力を電動機に給電することで電動機を駆動させるから、それら第１～第ｎ燃料電池から電動機に所定の電力を長時間にわたって給電することができ、長時間の飛行を可能にすることができるとともに、長距離の飛行を可能にすることができる。燃料電池搭載ドローンは、第１～第ｎ燃料電池を利用して発電することで、それら第１～第ｎ燃料電池から大電力を電動機に給電することができ、出力の大きな電動機を駆動させることができるとともに、小型機から大型機までの機体を長距離かつ長時間飛行させることができる。燃料電池搭載ドローンは、所定の原因で第１～第ｎ燃料電池のうちののうちの少なくとも１つの燃料電池の出力が低下したとしても、他の燃料電池から給電される電力によって電動機を駆動させることができ、燃料電池の出力低下による飛行不能や墜落を防ぐことができる。 According to the fuel cell-equipped drone according to the present invention, a plurality of first to n-th fuel cells that supply negative electrode active material and positive electrode active material to electrodes and generate power by a predetermined chemical reaction are mounted, and the first to n-th fuel cells are mounted. Since the electric motor is driven by supplying electric power to the electric motor using the nth fuel cell, it is possible to supply predetermined electric power to the electric motor from the first to nth fuel cells for a long period of time. as well as long-distance flight. Fuel cell-equipped drones generate electricity using the first to n-th fuel cells, and can supply a large amount of power from the first to n-th fuel cells to the motor, driving a motor with a large output. In addition to being able to fly small to large aircraft over long distances and for long periods of time. Even if the output of at least one of the first to n-th fuel cells decreases due to a predetermined cause, the fuel cell-equipped drone drives the electric motor with power supplied from the other fuel cells. It is possible to prevent the inability to fly or crash due to the decrease in the output of the fuel cell.

負極活物質を貯蔵して第１～第ｎ接続管によって各第１～第ｎ燃料電池に個別に接続された第１～第ｎタンクを含み、飛行およびホバリングにおいて各第１～第ｎタンクから各第１～第ｎ燃料電池に個別に負極活物質が供給される燃料電池搭載ドローンは、負極活物質を貯蔵した各第１～第ｎタンクから各第１～第ｎ燃料電池に個別に負極活物質が供給されることで、それら第１～第ｎ燃料電池から電動機に所定の電力を長時間にわたって給電することができ、長時間の飛行を可能にすることができるとともに、長距離の飛行を可能にすることができる。燃料電池搭載ドローンは、第１～第ｎ燃料電池を利用して発電することで、それら第１～第ｎ燃料電池から大電力を電動機に給電することができ、出力の大きな電動機を駆動させることができるとともに、小型機から大型機までの機体を長距離かつ長時間飛行させることができる。燃料電池搭載ドローンは、所定の原因で第１～第ｎ燃料電池のうちののうちの少なくとも１つの燃料電池の出力が低下したとしても、他の燃料電池から給電される電力によって電動機を駆動させることができ、燃料電池の出力低下による飛行不能や墜落を防ぐことができる。 including first to nth tanks storing a negative electrode active material and individually connected to each of the first to nth fuel cells by first to nth connecting tubes, and from each of the first to nth tanks in flight and hovering A fuel cell-mounted drone in which negative electrode active materials are individually supplied to each of the first to n-th fuel cells is configured such that each of the first to n-th tanks storing the negative electrode active material is individually supplied to each of the first to n-th fuel cells. By supplying the active material, it is possible to supply predetermined electric power from the first to n-th fuel cells to the electric motor for a long period of time, enabling a long-time flight and a long-distance flight. can make it possible. Fuel cell-equipped drones generate electricity using the first to n-th fuel cells, and can supply a large amount of power from the first to n-th fuel cells to the motor, driving a motor with a large output. In addition to being able to fly small to large aircraft over long distances and for long periods of time. Even if the output of at least one of the first to n-th fuel cells decreases due to a predetermined cause, the fuel cell-equipped drone drives the electric motor with power supplied from the other fuel cells. It is possible to prevent the inability to fly or crash due to the decrease in the output of the fuel cell.

第１～第ｎ接続管各々または第１～第ｎタンク各々が第１～第ｎバイパス管によって接続され、第１～第ｎ燃料電池の出力を監視する出力監視手段と、燃料電池搭載ドローンの飛行中およびホバリング中において出力監視手段によって第１～第ｎ燃料電池の出力を監視しつつ、所定の原因によって第１～第ｎ燃料電池のうちの少なくとも１つの燃料電池の出力が低下した場合、出力が低下した燃料電池への負極活物質の供給を停止し、出力が低下した燃料電池に供給されていた負極活物質をバイパス管を利用して正常な出力の燃料電池に供給するフェールセーフ手段とを有する燃料電池搭載ドローンは、その飛行中およびホバリング中に所定の原因によって第１～第ｎ燃料電池のうちの少なくとも１つの燃料電池の出力が低下し、出力が低下した燃料電池に負極活物質を継続して供給すると、その負極活物質が無駄になり、燃料電池搭載ドローンの飛行距離や飛行時間が短くなるが、第１～第ｎ燃料電池のうちの少なくとも１つの燃料電池の出力が低下した場合、出力が低下した燃料電池に供給されていた負極活物質をバイパス管を利用して正常な出力の燃料電池に供給することで、出力が低下した燃料電池に供給されていた負極活物質を正常な出力の燃料電池の発電に使用することができ、その負極活物質を利用して燃料電池搭載ドローンの飛行距離および飛行時間を維持することができる。燃料電池搭載ドローンは、その飛行中またはホバリング中に何らかの原因で燃料電池の出力が低下したとしても、その飛行距離および飛行時間を維持することができるから、あらかじめ設定された着陸地点まで無事に飛行させることができ、着陸地点に着陸させることができる。 1st to n-th connecting pipes or 1st to n-th tanks are connected by first to n-th bypass pipes, and output monitoring means for monitoring the output of the first to n-th fuel cells; While the output monitoring means monitors the outputs of the first to n-th fuel cells during flight and hovering, if the output of at least one of the first to n-th fuel cells decreases due to a predetermined cause, Fail-safe means for stopping the supply of the negative electrode active material to the fuel cell with reduced output and supplying the negative electrode active material supplied to the fuel cell with reduced output to the fuel cell with normal output using a bypass pipe. When the output of at least one fuel cell among the first to n-th fuel cells decreases due to a predetermined cause during flight and hovering, the fuel cell with the decreased output is charged with a negative electrode. If the substance is continuously supplied, the negative electrode active material will be wasted, and the flight distance and flight time of the fuel cell-equipped drone will be shortened. When the output drops, the negative electrode active material supplied to the fuel cell whose output drops is supplied to the fuel cell whose output drops using the bypass pipe, thereby reducing the negative electrode active material supplied to the fuel cell whose output drops. The material can be used to generate normal power fuel cell power and the anode active material can be utilized to maintain the flight range and flight time of fuel cell powered drones. Even if the fuel cell output drops for some reason during flight or hovering, the drone equipped with a fuel cell can maintain its flight distance and flight time, so it can safely fly to the preset landing point. and can be landed at the landing point.

各第１～第ｎ接続管の流路を個別に開閉する接続管開閉電磁弁と、各第１～第ｎバイパス管の流路を個別に開閉するバイパス管開閉電磁弁とを含み、第１～第ｎ燃料電池の出力が正常な場合、バイパス管開閉電磁弁によって第１～第ｎバイパス管の流路が閉鎖され、第１～第ｎ接続管によって接続された第１～第ｎタンクから各第１～第ｎ燃料電池に個別に負極活物質が供給され、所定の原因によって第１～第ｎ燃料電池のうちの少なくとも１つの燃料電池の出力が低下した場合、出力が低下した燃料電池に接続された接続管の流路が接続管開閉電磁弁によって閉鎖され、出力が低下した燃料電池の接続管に接続されたバイパス管の流路または出力が低下した燃料電池に負極活物質を供給するタンクに接続されたバイパス管の流路がバイパス管開閉電磁弁によって開放され、出力が低下した燃料電池に接続されたタンクの負極活物質がバイパス管を通って出力が正常な燃料電池に供給される燃料電池搭載ドローンは、その飛行中およびホバリング中に所定の原因によって第１～第ｎ燃料電池のうちの少なくとも１つの燃料電池の出力が低下し、出力が低下した燃料電池に負極活物質を継続して供給すると、その負極活物質が無駄になり、燃料電池搭載ドローンの飛行距離や飛行時間が短くなるが、第１～第ｎ燃料電池のうちの少なくとも１つの燃料電池の出力が低下した場合、出力が低下した燃料電池に接続された接続管の流路を接続管開閉電磁弁によって閉鎖しつつ、出力が低下した燃料電池の接続管に接続されたバイパス管の流路または出力が低下した燃料電池に負極活物質を供給するタンクに接続されたバイパス管の流路をバイパス管開閉電磁弁によって開放し、それによって出力が低下した燃料電池に接続されたタンクの負極活物質がバイパス管を通って出力が正常な燃料電池に供給されるから、出力が低下した燃料電池に供給されていた負極活物質を正常な出力の燃料電池の発電に使用することができ、その負極活物質を利用して燃料電池搭載ドローンの飛行距離および飛行時間を維持することができる。燃料電池搭載ドローンは、その飛行中またはホバリング中に何らかの原因で燃料電池の出力が低下したとしても、その飛行距離および飛行時間を維持することができるから、燃料電池搭載ドローンをあらかじめ設定された着陸地点まで無事に飛行させることができ、燃料電池搭載ドローンを着陸地点に着陸させることができる。 a connection pipe opening/closing solenoid valve that individually opens and closes the flow paths of each of the first to nth connection pipes; and a bypass pipe opening/closing electromagnetic valve that individually opens and closes the flow paths of each of the first to nth bypass pipes, When the output of the ~nth fuel cell is normal, the flow path of the 1st ~ nth bypass pipe is closed by the bypass pipe opening/closing solenoid valve, and the 1st ~ nth tank connected by the 1st ~ nth connection pipe When the negative electrode active material is individually supplied to each of the first to n-th fuel cells and the output of at least one of the first to n-th fuel cells decreases due to a predetermined cause, the fuel cell whose output has decreased The flow path of the connection pipe connected to the fuel cell is closed by the connection pipe opening/closing solenoid valve, and the negative electrode active material is supplied to the flow path of the bypass pipe connected to the connection pipe of the fuel cell whose output has decreased or to the fuel cell whose output has decreased. The flow path of the bypass pipe connected to the tank is opened by the bypass pipe opening/closing solenoid valve, and the negative electrode active material of the tank connected to the fuel cell with reduced output is supplied to the fuel cell with normal output through the bypass pipe. The fuel cell-equipped drone has a drop in the output of at least one of the first to n-th fuel cells due to a predetermined cause during flight and hovering, and the negative electrode active material is added to the fuel cell with the lowered output. If the negative electrode active material is continuously supplied, the flight distance and flight time of the fuel cell-equipped drone will be shortened, but the output of at least one of the 1st to nth fuel cells will decrease. In this case, the flow path of the connecting pipe connected to the fuel cell whose output has decreased is closed by the connecting pipe opening/closing solenoid valve, and the flow path of the bypass pipe connected to the connecting pipe of the fuel cell whose output has decreased or the output is reduced. The flow path of the bypass pipe connected to the tank that supplies the negative electrode active material to the fuel cell whose output has decreased is opened by the bypass pipe opening/closing solenoid valve, so that the negative electrode active material in the tank connected to the fuel cell whose output has decreased is bypassed. Since the output is supplied to the normal fuel cell through the tube, the negative electrode active material that has been supplied to the fuel cell with the reduced output can be used for power generation of the fuel cell with the normal output. can be used to maintain the flight distance and flight time of fuel cell powered drones. Even if the output of the fuel cell decreases for some reason during flight or hovering, the fuel cell drone can maintain its flight distance and flight time. It can be successfully flown to the point and the fuel cell powered drone can be landed at the landing point.

飛行中およびホバリング中にフェールセーフ手段が実施された場合、あらかじめ設定された着陸地点に向かって帰還する燃料電池搭載ドローンは、その飛行中およびホバリング中に所定の原因によって第１～第ｎ燃料電池のうちの少なくとも１つの燃料電池の出力が低下した場合、燃料電池搭載ドローンがあらかじめ設定された着陸地点に向かって帰還するから、燃料電池の出力低下による飛行不能や墜落を防ぎつつ、燃料電池搭載ドローンをあらかじめ設定された着陸地点まで無事に飛行させることができ、第１～第ｎ燃料電池のうちの少なくとも１つの燃料電池の出力が低下した燃料電池搭載ドローンを着陸地点に着陸させることができる。 If the fail-safe measures are implemented during flight and hovering, the fuel cell-equipped drone returning to the preset landing point will not be able to operate the 1st to nth fuel cells during its flight and hovering due to a predetermined cause. If the output of at least one of the fuel cells drops, the fuel cell-equipped drone will return to the preset landing point. A drone can be safely flown to a preset landing point, and a fuel cell-equipped drone whose output of at least one of the first to nth fuel cells has decreased can be landed at the landing point. .

飛行中およびホバリング中に第１～第ｎタンクに貯蔵された負極活物質の残量が所定の割合未満になった場合、あらかじめ設定された着陸地点に向かって帰還する燃料電池搭載ドローンは、その飛行中およびホバリング中に第１～第ｎタンクに貯蔵された負極活物質が消費され、第１～第ｎタンクに貯蔵された負極活物質の残量が所定の割合未満になった場合、あらかじめ設定された着陸地点に向かって帰還するから、負極活物質の不足による飛行不能や墜落を防ぎつつ、燃料電池搭載ドローンをあらかじめ設定された着陸地点まで無事に飛行させることができ、負極活物質が減少した燃料電池搭載ドローンを着陸地点に着陸させることができる。 If the remaining amount of negative electrode active material stored in the 1st to nth tanks during flight and hovering falls below a predetermined percentage, the fuel cell-equipped drone returning to the preset landing site will When the negative electrode active material stored in the first to nth tanks is consumed during flight and hovering, and the remaining amount of the negative electrode active material stored in the first to nth tanks becomes less than a predetermined ratio, Since it returns to the set landing point, it is possible to safely fly the fuel cell-equipped drone to the preset landing point while preventing flight failure and crashes due to lack of negative electrode active material. A reduced fuel cell powered drone can be landed at a landing point.

燃料電池搭載ドローンの一例を示す斜視図。The perspective view which shows an example of a fuel cell-equipped drone. 燃料電池搭載ドローンの内部構造に一例を示す斜視図。FIG. 2 is a perspective view showing an example of the internal structure of a drone equipped with a fuel cell. 第１～第３接続管や第１～第３バイパス管による第１～第３燃料電池と第１～第３タンクとの接続形態の一例を示す図。FIG. 4 is a view showing an example of a form of connection between the first to third fuel cells and the first to third tanks through first to third connecting pipes and first to third bypass pipes; 第１～第３接続管や第１～第３バイパス管による第１～第３燃料電池と第１～第３タンクとの接続形態の他の一例を示す図。FIG. 10 is a diagram showing another example of the form of connection between the first to third fuel cells and the first to third tanks through the first to third connecting pipes and the first to third bypass pipes; 燃料電池搭載ドローンの飛行およびホバリングの一例を示す図。A diagram showing an example of flight and hovering of a fuel cell powered drone. 図３の正常飛行時における水素の流動を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the flow of hydrogen during normal flight in FIG. 3; 図４の正常飛行時における水素の流動を示す図。FIG. 5 is a diagram showing the flow of hydrogen during normal flight in FIG. 4; 図３のフェールセーフ手段における水素の流動の一例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of hydrogen flow in the fail-safe means of FIG. 3; 図４のフェールセーフ手段における水素の流動の一例を示す図。FIG. 5 is a diagram showing an example of hydrogen flow in the fail-safe means of FIG. 4;

燃料電池搭載ドローン１０の一例を示す斜視図である図１等の添付の図面を参照し、本発明に係る燃料電池搭載ドローンの詳細を説明すると、以下のとおりである。なお、図２は、燃料電池搭載ドローン１０の内部構造に一例を示す斜視図であり、図３は、第１～第３接続管１７ａ～１７ｃや第１～第３バイパス管１８ａ～１８ｃによる第１～第３燃料電池１４ａ～１４ｃと第１～第３タンク１５ａ～１５ｃとの接続形態の一例を示す図である。 Details of the fuel cell-equipped drone according to the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings such as FIG. 1, which is a perspective view showing an example of the fuel cell-equipped drone 10. FIG. 2 is a perspective view showing an example of the internal structure of the fuel cell-equipped drone 10, and FIG. FIG. 2 is a diagram showing an example of a connection form between first to third fuel cells 14a to 14c and first to third tanks 15a to 15c;

燃料電池搭載ドローン１０（無人飛行体）は、機体本体１１と、機体本体１１から延びる４本のローターアーム１２と、それらローターアーム１２に取り付けられた４つのローター１３（回転翼）と、それらローター１３を回転させる４つ電動機（モーター）（図示せず）と備えている。燃料電池搭載ドローン１０は、電動機（モーター）（図示せず）を駆動源としてローター１３が回転し、ローター１３の回転による揚力によって空中を飛行しつつ空中にホバリングする。それら電動機は、各ローター１３に個別に接続され、各電動機によって各ローター１３が回転する。 A fuel cell-equipped drone 10 (unmanned flying object) includes a body body 11, four rotor arms 12 extending from the body body 11, four rotors 13 (rotating wings) attached to the rotor arms 12, and the rotors It is equipped with four electric motors (motors) (not shown) that rotate 13 . The fuel cell-equipped drone 10 rotates a rotor 13 using an electric motor (not shown) as a drive source, and flies in the air and hovers in the air by lift force generated by the rotation of the rotor 13 . The electric motors are individually connected to each rotor 13, and each rotor 13 is rotated by each electric motor.

燃料電池搭載ドローン１０は、４つのローター１２と４つの電動機とを有するクアッドコプターであるが、６つのローターと６つの電動機とを有するヘキサコプターや８つのローターと８つの電動機とを有するオクトコプターであってもよい。また、燃料電池搭載ドローン１０を図示の形状に限定するものではなく、本発明の燃料電池搭載ドローンには他のあらゆる形状のそれが含まれる。 The fuel cell powered drone 10 is a quadcopter with four rotors 12 and four electric motors, a hexacopter with six rotors and six electric motors, and an octocopter with eight rotors and eight electric motors. There may be. Also, the fuel cell drone 10 is not limited to the shape shown, and the fuel cell drone of the present invention includes all other shapes.

燃料電池搭載ドローン１０には、図示はしていないが、飛行管制装置、ＧＰＳ（ＧＰＳ自律安定装置を含む）、カメラ搭載用ジンバル、姿勢制御装置、IOSD（オンスクリーンリアルタイムディスプレイ）、ハイビジョン画像伝送無線装置、高解像度カメラ、リアルタイムモニター、各種センサー等が搭載されている。燃料電池搭載ドローン１０は、その飛行中（ホバリングを含む）に高解像度カメラによって静止画や動画を撮影することができ、各種センサーによって気象測定や環境測定を行うことができる。燃料電池搭載ドローン１０には、あらかじめ飛行ミッション（飛行プラン）がインストールされた自律して飛行（自動自律飛行）する機種が使用されている。 Although not shown, the fuel cell-equipped drone 10 includes a flight control system, a GPS (including a GPS autonomous stabilization system), a camera-mounted gimbal, an attitude control system, an IOSD (on-screen real-time display), and a high-definition image transmission radio. Equipment, high-resolution camera, real-time monitor, various sensors, etc. are installed. The fuel cell-equipped drone 10 can capture still images and moving images with a high-resolution camera during its flight (including hovering), and can perform meteorological and environmental measurements with various sensors. As the fuel cell-equipped drone 10, a model that flies autonomously (automatic autonomous flight) in which a flight mission (flight plan) is installed in advance is used.

燃料電池搭載ドローン１０の機体本体の内部には、３つの第１燃料電池１４ａ、第２燃料電池１４ｂ、第３燃料電池１４ｃ（第１～第ｎ燃料電池）と、３つの第１タンク１５ａ、第２タンク１５ｂ、第３タンク１５ｃ（第１～第ｎタンク）と、３つの第１水素量測定装置１６ａ、第２水素量測定装置１６ｂ、第３水素量測定装置１６ｃ（第１～第ｎ水素量測定装置）と、３本の第１接続管１７ａ、第２接続管１７ｂ、第３接続管１７ｃ（第１～第ｎ接続管）と、３本の第１バイパス管１８ａ、第２バイパス管１８ｂ、第３バイパス管１８ｃ（第１～第ｎバイパス管）と、３つの第１接続管開閉電磁弁１９ａ、第２接続管開閉電磁弁１９ｂ、第３接続管開閉電磁弁１９ｃ（第１～第ｎ接続管開閉電磁弁）と、３つの第１バイパス管開閉電磁弁２０ａ、第２バイパス管開閉電磁弁２０ｂ、第３バイパス管開閉電磁弁２０ｃ（第１～第ｎバイパス管開閉電磁弁）と、コントローラ２１とが設置されている。 Inside the main body of the fuel cell-equipped drone 10 are three first fuel cells 14a, second fuel cells 14b, third fuel cells 14c (first to n-th fuel cells), three first tanks 15a, A second tank 15b, a third tank 15c (first to n-th tanks), three first hydrogen content measuring devices 16a, a second hydrogen content measuring device 16b, a third hydrogen content measuring device 16c (first to n-th tanks) hydrogen content measuring device), three first connecting pipes 17a, second connecting pipes 17b, third connecting pipes 17c (first to n-th connecting pipes), three first bypass pipes 18a, second bypass A pipe 18b, a third bypass pipe 18c (first to nth bypass pipes), three first connection pipe opening/closing electromagnetic valves 19a, a second connection pipe opening/closing electromagnetic valve 19b, a third connection pipe opening/closing electromagnetic valve 19c (first to n-th connection pipe opening/closing solenoid valve), three first bypass pipe opening/closing solenoid valves 20a, second bypass pipe opening/closing solenoid valves 20b, and third bypass pipe opening/closing solenoid valves 20c (first to nth bypass pipe opening/closing solenoid valves ) and a controller 21 are installed.

第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃは、電解質膜を挟んで電解質膜の両側に水素電極（負極）と空気電極（正極）とが配置された複数の単セルが一方向に並んでセル集合体を形成している。第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃは、水素電極（負極）に水素（Ｈ_２）が供給され、酸素電極（正極）に空気（酸素）が供給され、所定の化学反応によって発電し、所定の電力を発生する。第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃによって発電された電力は電力線（図示せず）によって各電動機に給電される。各電動機は、第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃから給電された電力によって駆動し、各ローター１３を回転させる。水素電極や酸素電極には、白金電極や白金カーボン電極が使用されている。なお、３つの燃料電池１４ａ～１４ｃを搭載した例を記載しているが、燃料電池の数に特に制限はなく、２つの燃料電池または４つ以上の燃料電池が搭載されていてもよい。 Each of the first to third fuel cells 14a to 14c is composed of a plurality of unit cells arranged in one direction with a hydrogen electrode (negative electrode) and an air electrode (positive electrode) arranged on both sides of the electrolyte membrane. forming a cell aggregate. In the first to third fuel cells 14a to 14c, hydrogen (H ₂ ) is supplied to the hydrogen electrode (negative electrode), air (oxygen) is supplied to the oxygen electrode (positive electrode), and electricity is generated by a predetermined chemical reaction. , to generate a given power. Electric power generated by the first to third fuel cells 14a to 14c is supplied to each electric motor through a power line (not shown). Each electric motor is driven by electric power supplied from the first to third fuel cells 14a to 14c to rotate each rotor 13. FIG. Platinum electrodes and platinum carbon electrodes are used for hydrogen electrodes and oxygen electrodes. Although an example in which three fuel cells 14a to 14c are mounted is described, the number of fuel cells is not particularly limited, and two fuel cells or four or more fuel cells may be mounted.

第１燃料電池１４ａは、その制御部が信号線２２によってコントローラ２１に接続され、第１燃料電池１４ａの出力をコントローラ２１に送信する。第２燃料電池１４ｂは、その制御部が信号線２２によってコントローラ２１に接続され、第２燃料電池１４ｂの出力をコントローラ２１に送信する。第３燃料電池１４ｃは、その制御部が信号線２２によってコントローラ２１に接続され、第３燃料電池１４ｃの出力をコントローラ２１に送信する。 The control section of the first fuel cell 14 a is connected to the controller 21 via the signal line 22 and transmits the output of the first fuel cell 14 a to the controller 21 . The control unit of the second fuel cell 14b is connected to the controller 21 via a signal line 22, and transmits the output of the second fuel cell 14b to the controller 21. FIG. The control section of the third fuel cell 14 c is connected to the controller 21 via a signal line 22 and transmits the output of the third fuel cell 14 c to the controller 21 .

第１タンク～第３タンク１５ａ～１５ｃ（燃料電池用水素タンク）は、その内部に高圧の水素を貯蔵している。第１タンク１５ａは、第１燃料電池１４ａに個別に接続され、第１燃料電池１４ａに水素を供給する。第１タンク１５ａには、その内部に貯蔵された水素の水素量を測定する水素量第１測定装置１６ａが設置されている。水素量第１測定装置１６ａは、信号線２２によってコントローラ２１に接続され、第１タンク１５ａに貯蔵された水素量（水素残量）を測定し、測定した水素量をコントローラ２１に送信する。 The first to third tanks 15a to 15c (fuel cell hydrogen tanks) store high-pressure hydrogen therein. The first tank 15a is individually connected to the first fuel cell 14a and supplies hydrogen to the first fuel cell 14a. A first hydrogen content measuring device 16a for measuring the hydrogen content of the hydrogen stored therein is installed in the first tank 15a. The first hydrogen amount measuring device 16 a is connected to the controller 21 by a signal line 22 , measures the amount of hydrogen stored in the first tank 15 a (residual amount of hydrogen), and transmits the measured amount of hydrogen to the controller 21 .

第２タンク１５ｂは、第２燃料電池１４ｂに個別に接続され、第２燃料電池１４ｂに水素を供給する。第２タンク１５ｂには、その内部に貯蔵された水素の水素量を測定する水素量第２測定装置１６ｂが設置されている。水素量第２測定装置１６ｂは、信号線２２によってコントローラ２１に接続され、第２タンク１５ｂに貯蔵された水素量（水素残量）を測定し、測定した水素量をコントローラ２２に送信する。 The second tank 15b is individually connected to the second fuel cell 14b and supplies hydrogen to the second fuel cell 14b. The second tank 15b is provided with a second hydrogen amount measuring device 16b for measuring the amount of hydrogen stored therein. The second hydrogen amount measuring device 16 b is connected to the controller 21 by a signal line 22 , measures the amount of hydrogen stored in the second tank 15 b (residual amount of hydrogen), and transmits the measured amount of hydrogen to the controller 22 .

第３タンク１５ｃは、第３燃料電池１４ｃに個別に接続され、第３燃料電池１４ｃに水素を供給する。第３タンク１５ｃには、その内部に貯蔵された水素の水素量を測定する水素量第３測定装置１６ｃが設置されている。水素量第３測定装置１６ｃは、信号線２２によってコントローラ２１に接続され、第３タンク１５ｃに貯蔵された水素量（水素残量）を測定し、測定した水素量をコントローラ２１に送信する。なお、４つ以上の燃料電池が搭載される場合、それら燃料電池各々に４つ以上のタンクが個別に接続される。 The third tank 15c is individually connected to the third fuel cell 14c and supplies hydrogen to the third fuel cell 14c. The third tank 15c is provided with a third hydrogen amount measuring device 16c for measuring the amount of hydrogen stored therein. The third hydrogen amount measuring device 16 c is connected to the controller 21 by a signal line 22 , measures the amount of hydrogen stored in the third tank 15 c (remaining amount of hydrogen), and transmits the measured amount of hydrogen to the controller 21 . When four or more fuel cells are mounted, four or more tanks are individually connected to each of the fuel cells.

第１接続管１７ａは、第１燃料電池１４ａと第１タンク１５ａとに連結され、第１燃料電池１４ａと第１タンク１５ａとを接続する。第１接続管１７ａには、第１タンク１５ａから供給された水素が通流する。第１接続管１７ａには、その流路（水素流路）を開閉する第１接続管開閉電磁弁１９ａ（第１開閉電磁バルブ）が設置されている。第１接続管開閉電磁弁１９ａは、第１バイパス管１８ａおよび第３バイパス管１８ｃの後流側の第１接続管１７ａに設置されている。第１接続管開閉電磁弁１９ａは、その制御部が信号線２２によってコントローラ２１に接続されている。第１接続管開閉電磁弁１９ａは、コントローラ２１からの開信号によって第１接続管１７ａの流路を開放し、コントローラ２１からの閉信号によって第１接続管１７ａの流路を閉鎖する。 The first connection pipe 17a is connected to the first fuel cell 14a and the first tank 15a to connect the first fuel cell 14a and the first tank 15a. Hydrogen supplied from the first tank 15a flows through the first connection pipe 17a. The first connection pipe 17a is provided with a first connection pipe opening/closing electromagnetic valve 19a (first opening/closing electromagnetic valve) for opening and closing the flow path (hydrogen flow path). The first connecting pipe opening/closing solenoid valve 19a is installed in the first connecting pipe 17a downstream of the first bypass pipe 18a and the third bypass pipe 18c. The first connection pipe opening/closing solenoid valve 19 a has a control section connected to a controller 21 via a signal line 22 . The first connecting pipe opening/closing electromagnetic valve 19 a opens the flow path of the first connecting pipe 17 a in response to an open signal from the controller 21 and closes the flow path of the first connecting pipe 17 a in response to a close signal from the controller 21 .

第２接続管１７ｂは、第２燃料電池１４ｂと第２タンク１５ｂとに連結され、第２燃料電池１４ｂと第２タンク１５ｂとを接続する。第２接続管１７ｂには、第２タンク１５ｂから供給された水素が通流する。第２接続管１７ｂには、その流路（水素流路）を開閉する第２接続管開閉電磁弁１９ｂ（第２開閉電磁バルブ）が設置されている。第２接続管開閉電磁弁１９ｂは、第１バイパス管～第３バイパス管１８ａ～１８ｃの後流側の第２接続管１７ｂに設置されている。第２接続管開閉電磁弁１９ｂは、その制御部が信号線２２によってコントローラ２１に接続されている。第２接続管開閉電磁弁１９ｂは、コントローラ２１からの開信号によって第２接続管１７ｂの流路を開放し、コントローラ２１からの閉信号によって第２接続管１７ｂの流路を閉鎖する。 The second connecting pipe 17b is connected to the second fuel cell 14b and the second tank 15b to connect the second fuel cell 14b and the second tank 15b. Hydrogen supplied from the second tank 15b flows through the second connection pipe 17b. The second connection pipe 17b is provided with a second connection pipe opening/closing electromagnetic valve 19b (second opening/closing electromagnetic valve) for opening and closing the flow path (hydrogen flow path). The second connecting pipe opening/closing solenoid valve 19b is installed in the second connecting pipe 17b downstream of the first to third bypass pipes 18a to 18c. The second connecting pipe opening/closing solenoid valve 19 b has its control section connected to the controller 21 via a signal line 22 . The second connecting pipe opening/closing solenoid valve 19b opens the flow path of the second connecting pipe 17b in response to an open signal from the controller 21, and closes the flow path of the second connecting pipe 17b in response to a close signal from the controller 21.

第３接続管１７ｃは、第３燃料電池１４ｃと第３タンク１５ｃとに連結され、第３燃料電池１４ｃと第３タンク１５ｃとを接続する。第３接続管１７ｃには、第３タンク１５ｃから供給された水素が通流する。第３接続管１７ｃには、その流路（水素流路）を開閉する第３接続管開閉電磁弁１９ｃ（第３開閉電磁バルブ）が設置されている。第３接続管開閉電磁弁１９ｃは、第２バイパス管１８ｂおよび第３バイパス管１８ｃの後流側の第３接続管１７ｃに設置されている。第３接続管開閉電磁弁１９ｃは、その制御部が信号線２２によってコントローラ２１に接続されている。第３接続管開閉電磁弁１９ｃは、コントローラ２１からの開信号によって第３接続管１７ｃの流路を開放し、コントローラ２１からの閉信号によって第３接続管１７ｃの流路を閉鎖する。４つ以上の燃料電池と４つ以上のタンクが搭載される場合、それら燃料電池とそれらタンクとが４つ以上の接続管によって個別に接続される。 The third connection pipe 17c is connected to the third fuel cell 14c and the third tank 15c to connect the third fuel cell 14c and the third tank 15c. Hydrogen supplied from the third tank 15c flows through the third connection pipe 17c. The third connection pipe 17c is provided with a third connection pipe opening/closing electromagnetic valve 19c (third opening/closing electromagnetic valve) for opening and closing the flow path (hydrogen flow path). The third connecting pipe opening/closing solenoid valve 19c is installed in the third connecting pipe 17c downstream of the second bypass pipe 18b and the third bypass pipe 18c. The third connecting pipe opening/closing solenoid valve 19 c has its control section connected to the controller 21 via the signal line 22 . The third connecting pipe opening/closing electromagnetic valve 19 c opens the flow path of the third connecting pipe 17 c in response to an open signal from the controller 21 and closes the flow path of the third connecting pipe 17 c in response to a close signal from the controller 21 . When four or more fuel cells and four or more tanks are mounted, these fuel cells and those tanks are individually connected by four or more connecting pipes.

第１バイパス管１８ａは、第１接続管１７ａと第２接続管１７ｂとに連結され、第１接続管１７ａと第２接続管１７ｂとを接続する。第１バイパス管１８ａは、第１タンク１５ａおよび第２タンク１５ｂから供給された水素を第１接続管１７ａと第２接続管１７ｂとのうちのいずれか一方に流入させる。第１バイパス管１８ａには、その流路（水素流路）を開閉する第１バイパス管開閉電磁弁２０ａ（第１開閉電磁バルブ）が設置されている。第１バイパス管開閉電磁弁２０ａは、その制御部が信号線２２によってコントローラ２１に接続されている。第１バイパス管開閉電磁弁２０ａは、コントローラ２１からの開信号によって第１バイパス管１８ａの流路を開放し、コントローラ２１からの閉信号によって第１バイパス管１８ａの流路を閉鎖する。 The first bypass pipe 18a is connected to the first connecting pipe 17a and the second connecting pipe 17b, and connects the first connecting pipe 17a and the second connecting pipe 17b. The first bypass pipe 18a allows the hydrogen supplied from the first tank 15a and the second tank 15b to flow into one of the first connecting pipe 17a and the second connecting pipe 17b. A first bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20a (first opening/closing electromagnetic valve) that opens and closes the flow path (hydrogen flow path) is installed in the first bypass pipe 18a. The first bypass pipe opening/closing solenoid valve 20a is connected to a controller 21 via a signal line 22 at its control section. The first bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20a opens the flow path of the first bypass pipe 18a in response to an open signal from the controller 21, and closes the flow path of the first bypass pipe 18a in response to a close signal from the controller 21.

第２バイパス管１８ｂは、第２接続管１７ｂと第３接続管１７ｃとに連結され、第２接続管１７ｂと第３接続管１７ｃとを接続する。第２バイパス管１８ｂは、第２タンク１５ｂおよび第３タンク１５ｃから供給された水素を第２接続管１７ｂと第３接続管１７ｃとのうちのいずれか一方に流入させる。第２バイパス管１８ｂには、その流路（水素流路）を開閉する第２バイパス管開閉電磁弁２０ｂ（第２開閉電磁バルブ）が設置されている。第２バイパス管開閉電磁弁２０ｂは、その制御部が信号線２２によってコントローラ２１に接続されている。第２バイパス管開閉電磁弁２０ｂは、コントローラ２１からの開信号によって第２バイパス管１８ｂの流路を開放し、コントローラ２１からの閉信号によって第２バイパス管１８ｂの流路を閉鎖する。 The second bypass pipe 18b is connected to the second connecting pipe 17b and the third connecting pipe 17c, and connects the second connecting pipe 17b and the third connecting pipe 17c. The second bypass pipe 18b allows the hydrogen supplied from the second tank 15b and the third tank 15c to flow into one of the second connecting pipe 17b and the third connecting pipe 17c. A second bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20b (second opening/closing electromagnetic valve) that opens and closes the flow path (hydrogen flow path) is installed in the second bypass pipe 18b. The second bypass pipe opening/closing solenoid valve 20 b has its control section connected to the controller 21 via a signal line 22 . The second bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20b opens the flow path of the second bypass pipe 18b in response to an open signal from the controller 21, and closes the flow path of the second bypass pipe 18b in response to a close signal from the controller 21.

第３バイパス管１８ｃは、第１接続管１７ａと第３接続管１７ｃとに連結され、第１接続管１７ａと第３接続管１７ｃとを接続する。第３バイパス管１８ｃは、第１タンク１５ａおよび第３タンク１５ｃから供給された水素を第１接続管１７ａと第３接続管１７ｃとのうちのいずれか一方に流入させる。第３バイパス管１８ｃには、その流路（水素流路）を開閉する第３バイパス管開閉電磁弁２０ｃ（第２開閉電磁バルブ）が設置されている。第３バイパス管開閉電磁弁２０ｃは、その制御部が信号線２２によってコントローラ２１に接続されている。第３バイパス管開閉電磁弁２０ｃは、コントローラ２１からの開信号によって第３バイパス管１８ｃの流路を開放し、コントローラ２１からの閉信号によって第３バイパス管１８ｃの流路を閉鎖する。なお、４つ以上の燃料電池と４つ以上のタンクが搭載される場合、それら燃料電池とそれらタンクとが４つ以上のバイパス管によって個別に接続される。 The third bypass pipe 18c is connected to the first connecting pipe 17a and the third connecting pipe 17c, and connects the first connecting pipe 17a and the third connecting pipe 17c. The third bypass pipe 18c allows the hydrogen supplied from the first tank 15a and the third tank 15c to flow into one of the first connecting pipe 17a and the third connecting pipe 17c. The third bypass pipe 18c is provided with a third bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20c (second opening/closing electromagnetic valve) for opening and closing the flow path (hydrogen flow path) thereof. The third bypass pipe opening/closing solenoid valve 20c is connected to the controller 21 via a signal line 22 at its control section. The third bypass pipe opening/closing solenoid valve 20c opens the flow path of the third bypass pipe 18c in response to an open signal from the controller 21, and closes the flow path of the third bypass pipe 18c in response to a close signal from the controller 21. When four or more fuel cells and four or more tanks are mounted, these fuel cells and those tanks are individually connected by four or more bypass pipes.

コントローラ２１は、中央処理部（ＣＰＵまたはＭＰＵ）とメモリ（メインメモリおよびキャッシュメモリ）とを有して独立したオペレーティングシステム（ＯＳ）によって動作するコンピュータ（仮想マシンを含む）であり、大容量記憶領域（大容量ハードディスク等）を実装している。コントローラ２１の記憶領域には、第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃが稼働時の定格出力（発電電力量）、第１タンク～第３タンク１５ａ～１５ｃの水素貯蔵容量が格納（記憶）されている。 The controller 21 is a computer (including a virtual machine) that has a central processing unit (CPU or MPU) and memory (main memory and cache memory) and that operates by an independent operating system (OS). (Large-capacity hard disk, etc.) is implemented. The storage area of the controller 21 stores (stores) the rated output (power generation) when the first to third fuel cells 14a to 14c are in operation, and the hydrogen storage capacities of the first to third tanks 15a to 15c. ).

なお、燃料電池搭載ドローン１０がプロポ（ラジオコントロール）による遠隔操作によって飛行（マニュアル飛行）する機種であってもよい。遠隔操作では、操作者がプロポによって燃料電池搭載ドローン１０を操縦する。プロポは、コンピュータを備えたコントロールシステム（図示せず）に接続されている。プロポによる燃料電池搭載ドローン１０の操縦時では、コントロールシステムのディスプレイに燃料電池搭載ドローン１０の飛行速度、高度、地図情報、撮影映像表示、水素（負極活物質）残量等が表示される。飛行記録は、コントロールシステムに記憶される。 Note that the fuel cell-equipped drone 10 may be a model that flies (manual flight) by remote control using a propo (radio control). In the remote operation, the operator steers the fuel cell-equipped drone 10 by propo. The propo is connected to a control system (not shown) with a computer. When the fuel cell drone 10 is operated by the radio, the display of the control system displays the flight speed, altitude, map information, captured image display, hydrogen (negative electrode active material) remaining amount, etc. of the fuel cell drone 10 . Flight records are stored in the control system.

図４は、第１～第３接続管１７ａ～１７ｃや第１～第３バイパス管１８ａ～１８ｃによる第１～第３燃料電池１４ａ～１４ｃと第１～第３タンク１５ａ～１５ｃとの接続形態の他の一例を示す図である。図４に示す接続形態が図３に示すそれと異なるところは、第１バイパス管１８ａが第１タンク１５ａと第２タンク１５ｂとに連結され、第２バイパス管１８ｂが第２タンク１５ｂと第３タンク１５ｃとに連結され、第３バイパス管１８ｃが第１タンク１５ａと第３タンク１５ｃとに連結されている点にあり、その他の構成は図３のそれらと同一であるから、図３の説明を援用するとともに、図３と同一の符号を付すことで、図４の接続形態におけるその他の構成の説明は省略する。 FIG. 4 shows the form of connection between the first to third fuel cells 14a to 14c and the first to third tanks 15a to 15c by the first to third connection pipes 17a to 17c and the first to third bypass pipes 18a to 18c. It is a figure which shows another example of. 4 differs from that shown in FIG. 3 in that the first bypass pipe 18a is connected to the first tank 15a and the second tank 15b, and the second bypass pipe 18b is connected to the second tank 15b and the third tank. 15c, and the third bypass pipe 18c is connected to the first tank 15a and the third tank 15c. Description of other configurations in the connection form of FIG. 4 is omitted by using the same reference numerals as in FIG. 3 .

第１バイパス管１８ａは、第１タンク１５ａと第２タンク１５ｖとに連結され、第１タンク１５ａと第２タンク１５ｂとを接続する。第１バイパス管１８ａは、第１タンク１５ａおよび第２タンク１５ｂから供給される水素を第１タンク１５ａと第２タンク１５ｂとのうちのいずれか一方に流入させる。第２バイパス管１８ｂは、第２タンク１５ｂと第３タンク１５ｃとに連結され、第２タンク１５ｂと第３タンク１５ｃとを接続する。第２バイパス管１８ｂは、第２タンク１５ｂおよび第３タンク１５ｃから供給される水素を第２タンク１５ｂと第３タンク１５ｃとのうちのいずれか一方に流入させる。第３バイパス管１８ｃは、第１タンク１５ａと第３タンク１５ｃとに連結され、第１タンク１５ａと第３タンク１５ｃとを接続する。第３バイパス管１８ｃは、第１タンク１５ａおよび第３タンク１５ｂから供給される水素を第１タンク１５ａと第３タンク１５ｃとのうちのいずれか一方に流入させる。 The first bypass pipe 18a is connected to the first tank 15a and the second tank 15v to connect the first tank 15a and the second tank 15b. The first bypass pipe 18a allows the hydrogen supplied from the first tank 15a and the second tank 15b to flow into one of the first tank 15a and the second tank 15b. The second bypass pipe 18b is connected to the second tank 15b and the third tank 15c to connect the second tank 15b and the third tank 15c. The second bypass pipe 18b allows the hydrogen supplied from the second tank 15b and the third tank 15c to flow into either the second tank 15b or the third tank 15c. The 3rd bypass pipe 18c is connected with the 1st tank 15a and the 3rd tank 15c, and connects the 1st tank 15a and the 3rd tank 15c. The third bypass pipe 18c allows the hydrogen supplied from the first tank 15a and the third tank 15b to flow into one of the first tank 15a and the third tank 15c.

図５は、燃料電池搭載ドローン１０の飛行およびホバリングの一例を示す図であり、図６は、図３の正常飛行時における水素の流動を示す図である。図７は、図４の正常飛行時における水素の流動を示す図である。燃料電池搭載ドローン１０の自動自律飛行では、コンピュータを備えて燃料電池搭載ドローン１０の離陸、飛行（飛行経路）、着陸を自動で行う自動航行システムが利用される。自動航行システムでは、マップ上に飛行経由地点（垂直方向の各地点、三次元方向の各地点、水平方向の各地点）、空中の複数の飛行目標箇所２３ａ～２３ｃ、着陸地点２４を入力し、複数の高度、移動速度等の飛行ミッション（飛行プラン）を作成する。作成された飛行ミッションが自動航行システムから燃料電池搭載ドローン１０のコントローラに送信され、燃料電池搭載ドローン１０が自動航行システムからの飛行指示によって自動自律飛行を開始する。 FIG. 5 is a diagram showing an example of flight and hovering of the fuel cell-equipped drone 10, and FIG. 6 is a diagram showing the flow of hydrogen during normal flight in FIG. FIG. 7 is a diagram showing the flow of hydrogen during normal flight in FIG. In the automatic autonomous flight of the fuel cell-equipped drone 10, an automatic navigation system having a computer and automatically performing takeoff, flight (flight path), and landing of the fuel cell-equipped drone 10 is used. In the automatic navigation system, flight waypoints (each vertical point, each three-dimensional point, each horizontal point), a plurality of flight target points 23a to 23c in the air, and a landing point 24 are entered on the map, Create flight missions (flight plans) with multiple altitudes, movement speeds, etc. The created flight mission is transmitted from the automatic navigation system to the controller of the fuel cell-equipped drone 10, and the fuel cell-equipped drone 10 starts automatic autonomous flight according to flight instructions from the automatic navigation system.

自動自律飛行は、プロポによるマニュアル飛行では不可能な正確な位置と高度とを維持した飛行が可能になる。飛行記録は、燃料電池搭載ドローン１０のコントローラ２１に記憶されるとともに、自動航行システムに記憶される。燃料電池搭載ドローン１０は、図５に示すように、離陸地点（着陸地点２４）から離陸し、飛行経由地点に沿って飛行して空中のそれら飛行目標箇所２３ａ～２３ｃに達する。飛行目的箇所では、燃料電池搭載ドローン１０がホバリングしつつ所定のミッション（撮影や各種計測等）を行う。 Automatic autonomous flight enables flight that maintains an accurate position and altitude, which is impossible in manual flight with a propo. The flight record is stored in the controller 21 of the fuel cell drone 10 and stored in the automatic navigation system. As shown in FIG. 5, the fuel cell-equipped drone 10 takes off from a takeoff point (landing point 24), flies along the flight waypoints, and reaches the flight target points 23a to 23c in the air. At the flight target location, the fuel cell-equipped drone 10 performs a predetermined mission (shooting, various measurements, etc.) while hovering.

離陸時および離陸後の正常飛行時では、コントローラ２１が第１接続管開閉電磁弁～第３接続管開閉電磁弁１９ａ～１９ｃの制御部に開信号を送信し、第１バイパス管開閉電磁弁～第３バイパス管開閉電磁弁２０ａ～２０ｃの制御部に閉信号を送信する。さらに、第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃに起動信号を送信する。第１接続管開閉電磁弁～第３接続管開閉電磁弁１９ａ～１９ｃの制御部は、コントローラ２１からの開指令にしたがって第１接続管開閉電磁弁～第３接続管開閉電磁弁１９ａ～１９ｃの弁機構を開き、第１接続管～第３接続管１７ａ～１７ｃの流路を開放する。第１バイパス管開閉電磁弁～第２バイパス管開閉電磁弁２０ａ～２０ｃの制御部は、コントローラ２１からの閉指令にしたがって第１バイパス管開閉電磁弁～第３バイパス管開閉電磁弁２０ａ～２０ｃの弁機構を閉じ、第１バイパス管～第３バイパス管１８ａ～１８ｃの流路を閉鎖する。 During takeoff and during normal flight after takeoff, the controller 21 transmits an open signal to the control units of the first connecting pipe opening/closing solenoid valves to the third connecting pipe opening/closing solenoid valves 19a to 19c, and the first bypass pipe opening/closing solenoid valves to A close signal is sent to the controllers of the third bypass pipe opening/closing solenoid valves 20a to 20c. Further, it transmits start signals to the first to third fuel cells 14a to 14c. The control unit for the first to third connecting pipe opening/closing solenoid valves 19a to 19c operates according to an open command from the controller 21 to open the first to third connecting pipe opening/closing solenoid valves 19a to 19c. The valve mechanism is opened to open the channels of the first to third connecting pipes 17a to 17c. The control unit for the first to second bypass pipe opening/closing solenoid valves 20a to 20c operates the first to third bypass pipe opening/closing solenoid valves 20a to 20c in accordance with a close command from the controller 21. The valve mechanism is closed to close the passages of the first to third bypass pipes 18a to 18c.

正常飛行時では、図６，７に矢印Ｌ１で示すように、第１タンク１５ａから水素（負極活物質）が第１接続管１７ａを通って第１燃料電池１４ａに流入し、水素が水素電極（負極）に供給されるとともに、酸素が空気電極（正極）に供給され、第１燃料電池１４ａにおいて発電が行われて第１燃料電池１４ａから所定（定格出力）の電力が各電動機に給電される。 During normal flight, as indicated by arrow L1 in FIGS. (negative electrode), oxygen is supplied to the air electrode (positive electrode), power is generated in the first fuel cell 14a, and a predetermined (rated output) power is supplied to each electric motor from the first fuel cell 14a. be.

第２タンク１５ｂから水素（負極活物質）が第２接続管１７ｂを通って第２燃料電池４ｂに流入し、水素が水素電極（負極）に供給されるとともに、酸素が空気電極（正極）に供給され、第２燃料電池１４ｂにおいて発電が行われて第２燃料電池１４ｂから所定（定格出力）の電力が各電動機に給電される。さらに、第３タンク１５ｃから水素（負極活物質）が第３接続管１７ｃを通って第３燃料電池１４ｃに流入し、水素が水素電極（負極）に供給されるとともに、酸素が空気電極（正極）に供給され、第３燃料電池１４ｃにおいて発電が行われて第３燃料電池１４ｃから所定（定格出力）の電力が各電動機に給電される。なお、酸素は、外気から取り入れられている。 Hydrogen (negative electrode active material) flows from the second tank 15b through the second connection pipe 17b into the second fuel cell 4b, supplying hydrogen to the hydrogen electrode (negative electrode) and supplying oxygen to the air electrode (positive electrode). Electric power is generated in the second fuel cell 14b, and a predetermined (rated output) power is supplied from the second fuel cell 14b to each electric motor. Further, hydrogen (negative electrode active material) flows from the third tank 15c through the third connection pipe 17c into the third fuel cell 14c, and hydrogen is supplied to the hydrogen electrode (negative electrode), while oxygen is supplied to the air electrode (positive electrode). ), power is generated in the third fuel cell 14c, and a predetermined (rated output) power is supplied from the third fuel cell 14c to each electric motor. Oxygen is taken in from outside air.

燃料電池搭載ドローン１０は、水素（負極活物質）を貯蔵した各第１タンク～第３タンク１５ａ～１５ｃ（各第１～第ｎタンク）から各第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃ（各第１～第ｎ燃料電池）に個別に水素が供給されることで、それら第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃから各電動機に所定の電力を長時間にわたって給電することができ、長時間の飛行を可能にすることができるとともに、長距離の飛行を可能にすることができる。 The fuel cell-equipped drone 10 includes first to third tanks 15a to 15c (first to n-th tanks) storing hydrogen (negative electrode active material) to first to third fuel cells 14a to 14c. By supplying hydrogen to (each of the first to n-th fuel cells) individually, predetermined power can be supplied to each electric motor from the first to third fuel cells 14a to 14c for a long period of time. , can enable long-duration flights, and can enable long-distance flights.

燃料電池搭載ドローン１０は、第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃを利用して発電することで、それら第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃから大電力を各電動機に給電することができ、出力の大きな電動機を駆動させることができるとともに、小型機から大型機までの機体を長距離かつ長時間飛行させることができる。燃料電池搭載ドローン１０は、所定の原因（電極の劣化やガス漏れ、燃料電池の圧力増加、水素漏れ等）で第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃのうちののうちの少なくとも１つの燃料電池１４ａ～１４ｃの出力が低下したとしても、他の燃料電池１４ａ～１４ｃから給電される電力によって各電動機を駆動させることができ、燃料電池１４ａ～１４ｃの出力低下による飛行不能や墜落を防ぐことができる。 The fuel cell-equipped drone 10 generates power using the first to third fuel cells 14a to 14c, and supplies high power to each electric motor from the first to third fuel cells 14a to 14c. It is possible to drive a high-output electric motor, and to fly a small to a large aircraft over a long distance and for a long time. At least one of the first to third fuel cells 14a to 14c of the fuel cell-equipped drone 10 fails due to a predetermined cause (electrode deterioration, gas leakage, fuel cell pressure increase, hydrogen leakage, etc.). Even if the output of the fuel cells 14a-14c is reduced, the electric power supplied from the other fuel cells 14a-14c can be used to drive the electric motors, preventing flight failure and crashing due to the output reduction of the fuel cells 14a-14c. be able to.

正常飛行時では、第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃにおいて定格出力の発電が行われ、第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃにおいて発電された電力が各電動機に給電され、各電動機によって各ローター１３が回転する。正常飛行時では、第１水素量測定装置１６ａから第１タンク１５ａに貯蔵された水素量（水素残量）がコントローラ２１に送信され、第２水素量測定装置１６ｂから第２タンク１５ｂに貯蔵された水素量（水素残量）がコントローラ２１に送信されているとともに、第３水素量測定装置１６ｃから第３タンク１５ｃに貯蔵された水素量（水素残量）がコントローラ２１に送信されている。さらに、第１燃料電池１４ａの制御部から第１燃料電池１４ａの出力がコントローラ２１に送信され、第２燃料電池１４ｂの制御部から第２燃料電池１４ｂの出力がコントローラ２１に送信されているとともに、第３燃料電池１４ｃの制御部から第３燃料電池１４ｃの出力がコントローラに送信されている。 During normal flight, the first to third fuel cells 14a to 14c generate power at the rated output, and the electric power generated by the first to third fuel cells 14a to 14c is supplied to each electric motor, Each rotor 13 is rotated by each electric motor. During normal flight, the amount of hydrogen (residual amount of hydrogen) stored in the first tank 15a is transmitted from the first hydrogen amount measuring device 16a to the controller 21, and is stored in the second tank 15b from the second hydrogen amount measuring device 16b. The amount of hydrogen (residual amount of hydrogen) stored in the third tank 15c is transmitted to the controller 21 from the third hydrogen amount measuring device 16c. Furthermore, the output of the first fuel cell 14a is transmitted from the control unit of the first fuel cell 14a to the controller 21, and the output of the second fuel cell 14b is transmitted from the control unit of the second fuel cell 14b to the controller 21. , the output of the third fuel cell 14c is transmitted to the controller from the control unit of the third fuel cell 14c.

コントローラ２１（燃料電池搭載ドローン１０）は、第１燃料電池１４ａの制御部から送信された第１燃料電池１４ａの出力とあらかじめ設定された目標出力（定格出力）とを比較し、第１燃料電池１４ａの出力が目標出力以下になったかを監視し（出力監視手段）、第２燃料電池１４ｂの制御部から送信された第２燃料電池１４ｂの出力とあらかじめ設定された目標出力（定格出力）とを比較し、第２燃料電池１４ｂの出力が目標出力以下になったかを監視するとともに（出力監視手段）、第３燃料電池１４ｃの制御部から送信された第３燃料電池１４ｃの出力とあらかじめ設定された目標出力（定格出力）とを比較し、第３燃料電池１４ｃの出力が目標出力以下になったかを監視する（出力監視手段）。 The controller 21 (fuel cell-equipped drone 10) compares the output of the first fuel cell 14a transmitted from the control unit of the first fuel cell 14a with a preset target output (rated output), The output of the second fuel cell 14b transmitted from the control unit of the second fuel cell 14b and the preset target output (rated output) are monitored (output monitoring means) to see if the output of the fuel cell 14a has become equal to or less than the target output. is compared to monitor whether the output of the second fuel cell 14b is equal to or less than the target output (output monitoring means), and the output of the third fuel cell 14c transmitted from the control unit of the third fuel cell 14c and preset The output of the third fuel cell 14c is compared with the determined target output (rated output), and it is monitored whether the output of the third fuel cell 14c has become equal to or less than the target output (output monitoring means).

コントローラ２１は、燃料電池搭載ドローン１０の飛行中およびホバリング中に第１水素量測定装置１６ａから送信された第１タンク１５ａの水素量（水素残量）（第１タンク１５ａに貯蔵された負極活物質の残量）や第２水素量測定装置１６ｂから送信された第２タンク１５ｂの水素量（水素残量）（第２タンク１５ｂに貯蔵された負極活物質の残量）、第３水素量測定装置１６ｃから送信された第３タンク１５ｃの水素量（水素残量）（第３タンク１５ｃに貯蔵された負極活物質の残量）が３０％（所定の割合）未満になったかを判断する。 The controller 21 measures the amount of hydrogen in the first tank 15a (remaining amount of hydrogen) transmitted from the first hydrogen amount measuring device 16a during flight and hovering of the fuel cell-equipped drone 10 (negative electrode activity stored in the first tank 15a). substance), the amount of hydrogen in the second tank 15b transmitted from the second hydrogen amount measuring device 16b (remaining amount of hydrogen) (remaining amount of negative electrode active material stored in the second tank 15b), and the third amount of hydrogen Determine whether the amount of hydrogen in the third tank 15c (remaining amount of hydrogen) (remaining amount of negative electrode active material stored in the third tank 15c) transmitted from the measuring device 16c is less than 30% (predetermined percentage) .

コントローラ２１は、第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃの出力が目標出力（定格出力）の範囲内であり、第１タンク１４ａの水素量（水素残量）や第２タンク１５ｂの水素量（水素残量）、第３タンク１５ｃの水素量（水素残量）が３０％（所定の割合）以上の場合、燃料電池搭載ドローン１０の飛行やホバリングを継続する。コントローラ２１は、第１タンク１５ａの水素量（水素残量）や第２タンク１５ｂの水素量（水素残量）、第３タンク１５ｃの水素量（水素残量）が３０％（所定の割合）未満になった場合、あらかじめ設定された着陸地点２４に向かって燃料電池搭載ドローン１０を帰還させる。燃料電池搭載ドローン１０は、着陸地点２４に向かって帰還する（第２帰還手段）。なお、燃料電池搭載ドローン１０を着陸地点２４に帰還させる水素量（水素残量）は任意に設定（たとえば、２０％や２５％等）することができる。 The controller 21 determines that the outputs of the first to third fuel cells 14a to 14c are within the range of target outputs (rated outputs), the amount of hydrogen in the first tank 14a (remaining hydrogen) and the amount of hydrogen in the second tank 15b. When the amount (remaining amount of hydrogen) of the third tank 15c is 30% (predetermined percentage) or more, the flight or hovering of the fuel cell-equipped drone 10 is continued. The controller 21 sets the amount of hydrogen in the first tank 15a (remaining hydrogen), the amount of hydrogen in the second tank 15b (remaining hydrogen), and the amount of hydrogen in the third tank 15c (remaining hydrogen) to 30% (predetermined ratio). When it becomes less than, the fuel cell-equipped drone 10 is returned toward a preset landing point 24 . The fuel cell-equipped drone 10 returns toward the landing point 24 (second return means). The amount of hydrogen (remaining amount of hydrogen) for returning the fuel cell-equipped drone 10 to the landing point 24 can be arbitrarily set (for example, 20%, 25%, etc.).

燃料電池搭載ドローン１０は、その飛行中およびホバリング中に第１タンク～第３タンク１５ａ～１５ｃ（第１～第ｎタンク）に貯蔵された水素（負極活物質）が消費され、第１タンク～第３タンク１５ａ～１５ｃに貯蔵された水素の残量が３０％（所定の割合）未満になった場合、あらかじめ設定された着陸地点２４に向かって帰還するから、水素の不足による飛行不能や墜落を防ぎつつ、燃料電池搭載ドローン１０を着陸地点２４まで無事に飛行させることができ、水素が減少した燃料電池搭載ドローン１０を着陸地点２４に着陸させることができる。 In the fuel cell-equipped drone 10, the hydrogen (negative electrode active material) stored in the first to third tanks 15a to 15c (first to nth tanks) is consumed during flight and hovering, and the first tank to When the remaining amount of hydrogen stored in the third tanks 15a to 15c becomes less than 30% (predetermined ratio), the robot returns to the preset landing point 24, so flight failure or crash due to lack of hydrogen will occur. The fuel cell-equipped drone 10 can be safely flown to the landing point 24 while preventing the fuel cell-equipped drone 10, and the fuel cell-equipped drone 10 with reduced hydrogen can be landed at the landing point 24.例文帳に追加

図８は、図３のフェールセーフ手段における水素の流動の一例を示す図であり、図９は、図４のフェールセーフ手段における水素の流動の一例を示す図である。なお、第１燃料電池１４ａの出力が目標出力（定格出力）未満になった場合を例としてフェールセーフ手段を説明する。 8 is a diagram showing an example of hydrogen flow in the fail-safe means of FIG. 3, and FIG. 9 is a diagram showing an example of hydrogen flow in the fail-safe means of FIG. The fail-safe means will be described by taking as an example the case where the output of the first fuel cell 14a is less than the target output (rated output).

コントローラ２１（燃料電池搭載ドローン１０）は、燃料電池搭載ドローン１０の飛行中およびホバリング中において出力監視手段によって第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃの出力を監視しつつ、所定の原因（電極の劣化やガス漏れ、燃料電池の圧力増加、水素漏れ等）によって第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃのうちの少なくとも１つの燃料電池１４ａ～１４ｃの出力が低下した場合、出力が低下した燃料電池１４ａ～１４ｃへの水素（負極活物質）の供給を停止し、出力が低下した燃料電池１４ａ～１４ｃに供給されていた水素をバイパス管１８ａ～１８ｃを利用して正常な出力の燃料電池１４ａ～１４ｃに供給する（フェールセーフ手段）。コントローラ２１（燃料電池搭載ドローン１０）は、燃料電池搭載ドローン１０がその飛行中およびホバリング中にフェールセーフ手段を実施した場合、あらかじめ設定された着陸地点２４に向かって燃料電池搭載ドローン１０を帰還させる。燃料電池搭載ドローン１０は、着陸地点２４に向かって帰還する（第１帰還手段）。 The controller 21 (the fuel cell-equipped drone 10) monitors the outputs of the first to third fuel cells 14a to 14c by the output monitoring means while the fuel cell-equipped drone 10 is flying and hovering, and detects a predetermined cause ( If the output of at least one of the first to third fuel cells 14a to 14c decreases due to electrode deterioration, gas leakage, pressure increase in the fuel cell, hydrogen leakage, etc., the output is reduced. The supply of hydrogen (negative electrode active material) to the fuel cells 14a to 14c whose output has decreased is stopped, and the hydrogen supplied to the fuel cells 14a to 14c whose output has decreased is restored to normal output using the bypass pipes 18a to 18c. Supply to fuel cells 14a-14c (fail-safe means). A controller 21 (fuel cell drone 10) returns the fuel cell drone 10 to a preset landing point 24 when the fuel cell drone 10 performs fail-safe measures during its flight and hovering. . The fuel cell-equipped drone 10 returns toward the landing point 24 (first return means).

第１燃料電池１４ａの出力が目標出力（定格出力）未満になった場合、コントローラ２１は、第１接続管開閉電磁弁１９ａの制御部に閉信号を送信し、第２バイパス管開閉電磁弁２０ｂの制御部に閉信号を送信する。さらに、コントローラ２１は、第２接続管開閉電磁弁１９ｂおよび第３接続管開閉電磁弁１９ｃの制御部に開信号を送信し、第１バイパス管開閉電磁弁２０ａおよび第３バイパス管開閉電磁弁２０ｃの制御部に開信号を送信する。 When the output of the first fuel cell 14a becomes less than the target output (rated output), the controller 21 sends a close signal to the control section of the first connection pipe opening/closing solenoid valve 19a, and the second bypass pipe opening/closing solenoid valve 20b. send a close signal to the controller of Further, the controller 21 transmits an open signal to the control units of the second connecting pipe opening/closing electromagnetic valve 19b and the third connecting pipe opening/closing electromagnetic valve 19c, and controls the first bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20a and the third bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20c. send an open signal to the controller of

第１接続管開閉電磁弁１９ａの制御部は、コントローラ２１からの閉指令にしたがって第１接続管開閉電磁弁１９ａの弁機構を閉じ、第１接続管１７ａの流路を閉鎖する。第２バイパス管開閉電磁弁２０ｂの制御部は、コントローラ２１からの閉指令にしたがって第２バイパス管開閉電磁弁２０ｂの弁機構の閉鎖を継続する。第２接続管開閉電磁弁１９ｂの制御部は、コントローラ２１からの開指令にしたがって第２接続管開閉電磁弁１９ｂの弁機構の開放を継続し、第３接続管開閉電磁弁１９ｃの制御部は、コントローラ２１からの開指令にしたがって第３接続管開閉電磁弁１９ｃの弁機構の開放を継続する。第１バイパス管開閉電磁弁２０ａの制御部は、コントローラ２１からの開指令にしたがって第１バイパス管開閉電磁弁２０ａの弁機構を開け、第１バイパス管１８ａの流路を開放する。第３バイパス管開閉電磁弁２０ｃの制御部は、コントローラ２１からの開指令にしたがって第３バイパス管開閉電磁弁２０ｃの弁機構を開け、第３バイパス管１８ｃの流路を開放する。 The control unit of the first connection pipe opening/closing solenoid valve 19a closes the valve mechanism of the first connection pipe opening/closing solenoid valve 19a according to the close command from the controller 21, thereby closing the flow path of the first connection pipe 17a. The control unit of the second bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20b continues closing the valve mechanism of the second bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20b according to the close command from the controller 21 . The control unit of the second connection pipe opening/closing solenoid valve 19b continues to open the valve mechanism of the second connection pipe opening/closing solenoid valve 19b according to the open command from the controller 21, and the control unit of the third connection pipe opening/closing solenoid valve 19c , continues to open the valve mechanism of the third connection pipe opening/closing solenoid valve 19c in accordance with the opening command from the controller 21 . The control unit of the first bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20a opens the valve mechanism of the first bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20a according to an open command from the controller 21 to open the flow path of the first bypass pipe 18a. The control unit of the third bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20c opens the valve mechanism of the third bypass pipe opening/closing electromagnetic valve 20c in accordance with an open command from the controller 21 to open the flow path of the third bypass pipe 18c.

フェールセーフ手段における図８の接続態様では、図８に矢印Ｌ２で示すように、第１タンク１５ａから供給された水素（負極活物質）が第１接続管１７ａを通って第１バイパス管１８ａに流入し、水素が第１バイパス管１８ａから第２接続管１７ｂに流入するとともに、第２タンク１５ｂから供給された水素と合流して第２接続管１７ｂから第２燃料電池１４ｂに流入し、水素が水素電極（負極）に供給されるとともに、酸素が空気電極（正極）に供給され、第２燃料電池１４ｂにおいて発電が行われて第２燃料電池１４ｂから所定（定格出力）の電力が各電動機に給電される。 In the connection mode of FIG. 8 in the fail-safe means, hydrogen (negative electrode active material) supplied from the first tank 15a passes through the first connecting pipe 17a to the first bypass pipe 18a, as indicated by an arrow L2 in FIG. The hydrogen flows into the second connecting pipe 17b from the first bypass pipe 18a, joins with the hydrogen supplied from the second tank 15b, flows from the second connecting pipe 17b into the second fuel cell 14b, and is supplied to the hydrogen electrode (negative electrode), oxygen is supplied to the air electrode (positive electrode), and power is generated in the second fuel cell 14b. powered by

さらに、第１タンク１５ａから供給された水素（負極活物質）が第１接続管１７ａを通って第３バイパス管１８ｃに流入し、水素が第３バイパス管１８ｃから第３接続管１７ｃに流入するとともに、第３タンク１５ｃから供給された水素と合流して第３接続管１７ｃから第３燃料電池１４ｃに流入し、水素が水素電極（負極）に供給されるとともに、酸素が空気電極（正極）に供給され、第３燃料電池１４ｃにおいて発電が行われて第３燃料電池１４ｃから所定（定格出力）の電力が各電動機に給電される。フェールセーフ手段における図８の接続態様では、第１タンク１５ａに貯蔵された水素（負極活物質）が第２燃料電池１４ｂおよび第３燃料電池１４ｃに均等に供給される。なお、第１燃料電池１４ａに水素は供給されず、第１燃料電池１４ａにおける発電が停止する。 Further, hydrogen (negative electrode active material) supplied from the first tank 15a flows through the first connecting pipe 17a into the third bypass pipe 18c, and hydrogen flows from the third bypass pipe 18c into the third connecting pipe 17c. Together with the hydrogen supplied from the third tank 15c, it flows into the third fuel cell 14c from the third connecting pipe 17c, and the hydrogen is supplied to the hydrogen electrode (negative electrode), while the oxygen is supplied to the air electrode (positive electrode). , power is generated in the third fuel cell 14c, and a predetermined (rated output) power is supplied to each electric motor from the third fuel cell 14c. In the connection mode of FIG. 8 in the fail-safe means, hydrogen (negative electrode active material) stored in the first tank 15a is evenly supplied to the second fuel cell 14b and the third fuel cell 14c. Hydrogen is not supplied to the first fuel cell 14a, and power generation in the first fuel cell 14a stops.

フェールセーフ手段における図９の接続態様では、図９に矢印Ｌ２で示すように、第１タンク１５ａに貯蔵された水素（負極活物質）が第１バイパス管１８ａに流入し、水素が第１バイパス管１８ａから第２タンク１５ｂに流入するとともに、第２タンク１５ｂに貯蔵された水素と合流して第２接続管１７ｂから第２燃料電池１４ｂに流入し、水素が水素電極（負極）に供給されるとともに、酸素が空気電極（正極）に供給され、第２燃料電池１４ｂにおいて発電が行われて第２燃料電池１４ｂから所定（定格出力）の電力が各電動機に給電される。 In the connection mode of FIG. 9 in the fail-safe means, hydrogen (negative electrode active material) stored in the first tank 15a flows into the first bypass pipe 18a as indicated by an arrow L2 in FIG. The hydrogen flows into the second tank 15b from the pipe 18a, joins with the hydrogen stored in the second tank 15b, flows into the second fuel cell 14b from the second connecting pipe 17b, and is supplied to the hydrogen electrode (negative electrode). At the same time, oxygen is supplied to the air electrode (positive electrode), power is generated in the second fuel cell 14b, and a predetermined (rated output) power is supplied to each motor from the second fuel cell 14b.

さらに、第１タンク１５ａに貯蔵された水素（負極活物質）が第３バイパス管１８ｃに流入し、水素が第３バイパス管１８ｃから第３タンク１５ｃに流入するとともに、第３タンク１５ｃに貯蔵された水素と合流して第３接続管１７ｃから第３燃料電池１４ｃに流入し、水素が水素電極（負極）に供給されるとともに、酸素が空気電極（正極）に供給され、第３燃料電池１４ｃにおいて発電が行われて第３燃料電池１４ｃから所定（定格出力）の電力が各電動機に給電される。フェールセーフ手段における図９の接続態様では、第１タンク１５ａに貯蔵された水素（負極活物質）が第２燃料電池１４ｂおよび第３燃料電池１４ｃに均等に供給される。なお、第１燃料電池１４ａに水素は供給されず、第１燃料電池１４ａにおける発電が停止する。 Furthermore, hydrogen (negative electrode active material) stored in the first tank 15a flows into the third bypass pipe 18c, hydrogen flows into the third tank 15c from the third bypass pipe 18c, and is stored in the third tank 15c. merges with the hydrogen that has been released and flows into the third fuel cell 14c from the third connecting pipe 17c, hydrogen is supplied to the hydrogen electrode (negative electrode), oxygen is supplied to the air electrode (positive electrode), and the third fuel cell 14c Electric power is generated at , and a predetermined (rated output) power is supplied from the third fuel cell 14c to each electric motor. In the connection mode of FIG. 9 in the fail-safe means, hydrogen (negative electrode active material) stored in the first tank 15a is evenly supplied to the second fuel cell 14b and the third fuel cell 14c. Hydrogen is not supplied to the first fuel cell 14a, and power generation in the first fuel cell 14a stops.

燃料電池搭載ドローン１０の飛行中およびホバリング中に所定の原因によって第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃ（第１～第ｎ燃料電池）のうちの少なくとも１つの燃料電池１４ａ～１４ｃの出力が低下し、出力が低下した燃料電池１４ａ～１４ｃに水素（負極活物質）を継続して供給すると、その水素が無駄になり、燃料電池搭載ドローン１０の飛行距離や飛行時間が短くなる。しかし、燃料電池搭載ドローン１０は、第１燃料電池～第３燃料電池１４ａ～１４ｃのうちの少なくとも１つの燃料電池１４ａ～１４ｃの出力が低下した場合、出力が低下した燃料電池１４ａ～１４ｃに接続された接続管１７ａ～１７ｃの流路を接続管開閉電磁弁１９ａ～１９ｃによって閉鎖しつつ、出力が低下した燃料電池１４ａ～１４ｃの接続管１７ａ～１７ｃに接続されたバイパス管１８ａ～１８ｃの流路をバイパス管開閉電磁弁２０ａ～２０ｃによって開放し、それによって出力が低下した燃料電池１８ａ～１８ｃに接続されたタンク１５ａ～１５ｃの水素がバイパス管１８ａ～１８ｃを通って出力が正常な燃料電池１４ａ～１４ｃに均等に供給されるから、出力が低下した燃料電池１４ａ～１４ｃに供給されていた水素を正常な出力の燃料電池１４ａ～１４ｃの発電に使用することができ、その水素を利用して燃料電池搭載ドローン１０の飛行距離および飛行時間を維持することができる。燃料電池搭載ドローン１０は、その飛行中またはホバリング中に何らかの原因で燃料電池１４ａ～１４ｃの出力が低下したとしても、その飛行距離および飛行時間を維持することができるから、燃料電池搭載ドローン１０をあらかじめ設定された着陸地点２４まで無事に飛行させることができ、燃料電池搭載ドローン１０を着陸地点に着陸させることができる。 Output of at least one of the first to third fuel cells 14a to 14c (first to n-th fuel cells) during flight and hovering of the fuel cell-equipped drone 10 due to a predetermined cause If hydrogen (negative electrode active material) is continuously supplied to the fuel cells 14a to 14c whose output has decreased due to a decrease in output, the hydrogen will be wasted, and the flight distance and flight time of the fuel cell-equipped drone 10 will be shortened. However, when the output of at least one fuel cell 14a-14c among the first to third fuel cells 14a-14c decreases, the fuel cell-equipped drone 10 connects to the fuel cell 14a-14c with the decreased output. Bypass pipes 18a to 18c connected to the connecting pipes 17a to 17c of the fuel cells 14a to 14c whose outputs have decreased are closed by connecting pipe opening/closing solenoid valves 19a to 19c. Bypass pipe opening/closing solenoid valves 20a to 20c open the paths, and hydrogen in tanks 15a to 15c connected to fuel cells 18a to 18c whose output has decreased is passed through bypass pipes 18a to 18c to fuel cells with normal output. Since the hydrogen is evenly supplied to the fuel cells 14a to 14c, the hydrogen supplied to the fuel cells 14a to 14c whose output has decreased can be used for power generation of the fuel cells 14a to 14c whose output is normal, and the hydrogen can be used. can maintain the flight distance and flight time of the fuel cell-equipped drone 10. Even if the output of the fuel cells 14a to 14c decreases for some reason during flight or hovering, the fuel cell-equipped drone 10 can maintain its flight distance and flight time. It can be safely flown to a preset landing point 24, and the fuel cell-equipped drone 10 can be landed at the landing point.

燃料電池搭載ドローン１０は、その飛行中およびホバリング中に所定の原因によって第１燃料電池～第ｎ燃料電池１４ａ～１４ｃ（第１～第ｎ燃料電池）のうちの少なくとも１つの燃料電池１４ａ～１４ｃの出力が低下した場合、燃料電池搭載ドローン１０があらかじめ設定された着陸地点２４に向かって帰還するから、燃料電池１４ａ～１４ｃの出力低下による飛行不能や墜落を防ぎつつ、燃料電池搭載ドローン１０を着陸地点２４まで無事に飛行させることができ、第１燃料電池～第ｎ燃料電池１４ａ～１４ｃのうちの少なくとも１つの燃料電池１４ａ～１４ｃの出力が低下した燃料電池搭載ドローン１０を着陸地点２４に着陸させることができる。 At least one fuel cell 14a to 14c out of the first to n-th fuel cells 14a to 14c (first to n-th fuel cells) is operated by a predetermined cause during flight and hovering of the drone 10 equipped with a fuel cell. When the output of the fuel cell-equipped drone 10 decreases, the fuel cell-equipped drone 10 returns to the preset landing point 24. Therefore, the fuel cell-equipped drone 10 can be operated while preventing inability to fly or a crash due to a decrease in the output of the fuel cells 14a to 14c. The fuel cell-equipped drone 10, which can be safely flown to the landing point 24 and the output of at least one of the first to n-th fuel cells 14a to 14c has decreased, is placed at the landing point 24. can be landed.

１０燃料電池搭載ドローン
１１機体本体
１２ローターアーム
１３ローター
１４ａ第１燃料電池
１４ｂ第２燃料電池
１４ｃ第３燃料電池
１５ａ第１タンク
１５ｂ第２タンク
１５ｃ第３タンク
１６ａ第１水素量測定装置
１６ｂ第２水素量測定装置
１６ｃ第３水素量測定装置
１７ａ第１接続管
１７ｂ第２接続管
１７ｃ第３接続管
１８ａ第１バイパス管
１８ｂ第２バイパス管
１８ｃ第３バイパス管
１９ａ第１接続管開閉電磁弁
１９ｂ第２接続管開閉電磁弁
１９ｃ第３接続管開閉電磁弁
２０ａ第１バイパス管開閉電磁弁
２０ｂ第２バイパス管開閉電磁弁
２０ｃ第３バイパス管開閉電磁弁
２１コントローラ
２２信号線
２３ａ～２３ｃ飛行目標箇所
２４着陸地点 REFERENCE SIGNS LIST 10 fuel cell mounted drone 11 body body 12 rotor arm 13 rotor 14a first fuel cell 14b second fuel cell 14c third fuel cell 15a first tank 15b second tank 15c third tank 16a first hydrogen content measuring device 16b second second Hydrogen content measuring device 16c Third hydrogen content measuring device 17a First connection pipe 17b Second connection pipe 17c Third connection pipe 18a First bypass pipe 18b Second bypass pipe 18c Third bypass pipe 19a First connection pipe opening/closing solenoid valve 19b Second connection pipe opening/closing solenoid valve 19c Third connection pipe opening/closing solenoid valve 20a First bypass pipe opening/closing solenoid valve 20b Second bypass pipe opening/closing solenoid valve 20c Third bypass pipe opening/closing solenoid valve 21 Controller 22 Signal lines 23a to 23c Flight target location 24 Landing Point

Claims

A fuel cell-equipped drone that flies in the air and hovers in the air, equipped with a main body and a rotor that rotates with an electric motor as a drive source,
The fuel cell-equipped drone A plurality of first to n-th fuel cells mounted on the fuel cell-mounted drone to supply a negative electrode active material and a positive electrode active material to the electrodes and generate power by a predetermined chemical reaction; 1st to n-th tanks that individually supply the negative electrode active material to each of the first to n-th fuel cells during flight and hovering of the fuel cell-equipped drone; First to nth connecting pipes for individually connecting the first to nth tanks, and first to nth bypasses for connecting the first to nth connecting pipes or connecting the first to nth tanks respectively a connecting pipe opening/closing solenoid valve for individually opening and closing the flow paths of the first to n-th connecting pipes; and a bypass pipe opening/closing solenoid valve for individually opening and closing the flow paths of the first to n-th bypass pipes. including
The fuel cell-equipped drone comprises output monitoring means for monitoring the outputs of the first to nth fuel cells, and the output monitoring means during flight and hovering of the fuel cell-equipped drone. While monitoring the output of the first to n-th fuel cells, if the output of at least one of the first to nth fuel cells decreases due to a predetermined cause, the supply of the negative electrode active material to the fuel cell whose output has decreased is stopped. and fail-safe means for supplying the negative electrode active material supplied to the fuel cell with reduced output to the fuel cell with normal output using the first to n-th bypass pipes,
In the fuel cell-equipped drone, when the outputs of the first to n-th fuel cells are normal, the flow paths of the first to n-th bypass pipes are closed by the bypass pipe opening/closing solenoid valves, and the first to n-th bypass pipes are closed. The negative electrode active material is individually supplied to each of the first to n-th fuel cells from the first to n-th tanks connected by connecting pipes, and power is supplied from the first to n-th fuel cells to the electric motor. to drive the motor with
In the fail-safe means, the flow path of the connection pipe connected to the fuel cell whose output has decreased is closed by the connection pipe opening/closing solenoid valve, and the bypass pipe connected to the connection pipe of the fuel cell whose output has decreased. or the flow path of the bypass pipe connected to the tank that supplies the negative electrode active material to the fuel cell whose output has decreased is opened by the bypass pipe opening/closing solenoid valve and connected to the fuel cell whose output has decreased. The negative electrode active material in the depleted tank is supplied through the bypass pipe to the fuel cell with normal output, power generation in the fuel cell with reduced output is stopped, and the fuel cell with normal output is supplied to the electric motor. supply power A drone equipped with a fuel cell characterized by:

The fuel cell powered drone includes first return means for returning to a preset landing point if the fail-safe means are implemented during flight and hovering of the drone. The fuel cell-equipped drone according to claim 1.

When the remaining amount of the negative electrode active material stored in the first to nth tanks becomes less than a predetermined percentage during flight and hovering, the fuel cell-equipped drone heads toward a preset landing site. including second feedback means for returning The fuel cell-equipped drone according to claim 1 or 2.