JP7842496B1 - ドローン消火装置 - Google Patents

Abstract

【課題】飛行中に蓄電池に充電すること。
【解決手段】ドローン消火装置１は、蓄電池１１ｉを備え飛行可能なドローン部１１と、ドローン部１１に接続される貯水槽上部１２と、貯水槽上部１２内に配置され水車１２１ｄを備える水力発電部１２ｄと貯水槽上部１２に水を供給する流水ホース４または連結用ホースを接続するホース接続パイプ１５ａと、を有し、飛行中にホース接続パイプ１５ａに接続されたホースから供給される水の勢いに応じて水車１２１ｄを回転させて水力発電部１２ｄを発電させ、発電した電力を蓄電池１１ｉに蓄えるようにした。
【選択図】図２

Description

本発明はドローン消火装置に関する。

例えば山火事を消火する等の目的でドローンを用いて、液体（例えば、水、消火液）を遠隔地から需要地まで搬送するドローンシステムが知られている。例えば液体または気体が流れる輸送管と、遠隔地に配置され、輸送管に液体または気体を供給するポンプ装置と、輸送管の先端に連結されたノズルを保持するトップドローンと、輸送管の途中に配置され、輸送管を流れる液体または気体の圧力を上昇させるためのポンプが組み込まれた複数のポンプドローンと、トップドローン、およびポンプドローンに電力ケーブルを介して電力を供給する動力供給装置と、を備え、輸送管は、複数の導管をポンプドローンのポンプを介して連結することにより形成され、ポンプドローンは、ポンプドローン本体と、ポンプを、ポンプドローン本体に対して傾動可能および／または回動可能に連結する連結機構と、を備え、連結機構は、ポンプに固定された連結軸と、ポンプを、連結軸を中心に回動可能に支持する回転部材と、を備え、回転部材は、ポンプドローン本体に回転可能に支持されているドローンシステムが知られている。

特開２０２０－１３１９６０号公報 特許第６９８７４４６号

ドローンに電力ケーブルを介して電力を供給する場合、そのケーブルが重みになる。また、ドローンの飛行距離はケーブルの長さに拘束される。
また、蓄電池を搭載したドローンは、蓄電池の残量が少なくなると帰還しなければ墜落してしまう可能性がある。
１つの側面では、本発明は、飛行中に蓄電池に充電することを目的とする。

上記目的を達成するために、開示のドローン消火装置が提供される。このドローン消火装置は、蓄電池を備え飛行可能なドローン部と、ドローン部に接続される貯水部と、貯水部内に配置され水車を備える発電部と、貯水部に消火液を供給するホースを接続する接続部と、を有し、飛行中に接続部に接続されたホースから供給される消火液の勢いに応じて水車を回転させて発電部を発電させ、発電した電力を蓄電池に蓄える。

１態様では、飛行中に蓄電池に充電することができる。

実施の形態のドローン消火システムを説明する図である。 ドローン消火装置１の構造を説明する図である。 流水路を説明する図である。 実施の形態のドローン部を説明する図である。 実施の形態の貯水槽上部及び貯水槽下部の平面図（模式図）である。 実施の形態の貯水量下部の動作を説明する図である。 連結用ホースとホース接続パイプの接続方法を説明する図である。

以下、実施の形態のドローン装置を、図面を参照して詳細に説明する。

以下の図面等において示す各構成の位置、大きさ、形状、範囲などは、発明の理解を容易にするため、実際の位置、大きさ、形状、範囲などを表していない場合がある。このため、本発明は、必ずしも、図面等に開示された位置、大きさ、形状、範囲等に限定されない。
実施の形態において単数形で表される要素は、文面で明らかに示されている場合を除き、複数形を含むものとする。
＜実施の形態＞
図１は、実施の形態のドローン消火システムを説明する図である。
実施の形態のドローン消火システム１００は、複数のドローン消火装置１と、ポンプ車２とポンプ３とを有している。
ポンプ車２やポンプ３は水源（湖や河川、貯水槽等）から取得した水（消火液）を加圧して流水ホース４を経由してドローン消火装置１に供給する。

ドローン消火装置１は、空中を飛行可能であり、消火目的地において自身に蓄えた水を放水することができる。また、ドローン消火装置１は、自身が備える連結用ホース１０を他のドローン消火装置１に連結し、この連結用ホース１０を通じて他のドローン消火装置１に水を供給することができる。
ドローン消火装置１は、以下の４つの状態を取り得る。
（待機状態）

待機状態は火災が発生していないときで、ドローン基地５内で待機中の状態である。図１では待機状態のドローン消火装置１を、ドローン消火装置１ａと図示している。
（放水状態）
放水状態は火災が発生している火元の上空で放水している状態である。図１では放水状態のドローン消火装置１を、ドローン消火装置１ｂと図示している。
（連結状態）

連結状態は例えば火元の距離が遠いため、流水ホース４の長さではドローン消火装置１ｂが目的地にたどり着けないときに取り得る状態である。この連結状態は、ドローン消火装置１ｂを火元の上空に配置させるために連結用ホース１０を用いてドローン消火装置１ｂに水を供給する、通水だけの機能をさせる中間連結機の状態である。図１では連結状態のドローン消火装置１を、ドローン消火装置１ｃと図示している。
（連結放水状態）

連結放水状態は放水状態と連結状態の２つの状態を兼ね備えている。連結放水状態のドローン消火装置１は、自身が備える連結用ホース１０を使用して他のドローン消火装置１に水を供給しつつ、自分自身でも火災が発生している火元の上空で放水を行っている状態である。図１では連結放水状態のドローン消火装置１を、ドローン消火装置１ｄと図示している。なお、以下の説明では、ポンプ車２やポンプ３等の水を加圧する側に近いドローン消火装置１を基端側と言い、火元に近いドローン消火装置１を先端側と言う。図１では、連結状態のドローン消火装置１ｃから見て放水状態のドローン消火装置１ｂは先端側である。また連結放水状態のドローン消火装置１ｄから見て連結状態のドローン消火装置１ｃは基端側である。

山林・森林のような広大な火災現場では、くみ上げた水を貯蓄して目的地で放水し、また水を取りに戻るタイプのドローン型消火装置では水の貯蓄量が十分でない場合がある。このようなタイプのドローン型消火装置では、消防車と同等な機能を果たすには、膨大な数のドローン型消火装置が必要となる。

更にドローン型消火装置を長時間飛行させようとすると、駆動用蓄電池の容量が大きくなり、その分だけ装置全体が重くなるので、ドローンの飛行の時間や距離を延すには限界がある。また１回の充電時間も増える。ガソリンエンジンで発電するドローンもあるが、森林火災現場の上空を、ガソリンタンクを備えたドローンが飛行すると高熱や火の粉等の原因でガソリンに引火する可能性があり好ましくない。

本実施の形態のドローン消火装置１は、水力発電装置と蓄電池とを備えている。ポンプ車２や加圧ポンプ３から伸した流水ホース４を、最初に消防士達が手作業でドローン消火装置１に接続し水を送れば、その流水の水圧でドローン消火装置１内の水力発電装置が稼働し、蓄電池に充電し続けるので、流水量と流水時間さえ確保出来ればドローン消火装置１を飛行させる電力量を蓄電池に蓄え続けることができる。また、ポンプ車２や加圧ポンプ３から流水ホース４を経由してドローン消火装置１に水を送り続けることで、ドローン消火装置１から放水される消火用の水流も途絶えることがないので、火元の総てを完全に消火するまで飛行の時間と距離を延ばすことができる。
図２は、ドローン消火装置１の構造を説明する図である。
ドローン消火装置１は、飛行可能なドローン部１１と、貯水槽上部１２と、貯水槽下部１３とを有している。
貯水槽上部１２は回転式円筒形流水路１４に固定されている。貯水槽下部１３は固定式円筒形流水路１５に固定されている。
図３は、流水路を説明する図である。

回転式円筒形流水路１４の下部と、固定式円筒形流水路１５の上部はフリーホイール式上下分割装置１６によって非接触構造になって接合されている。水はこの接合部から漏れない構造になっている。この構造により、貯水槽上部１２が回転しているときでも貯水槽下部１３は回転させないようにすることができる。

フリーホイール式上下分割装置１６は、固定式円筒形流水路１５に対しフリーホイール（本実施の形態では時計回りにフリー）になっているので、時計回りに抵抗なく回転する。

固定式円筒形流水路１５にはホース接続パイプ１５ａが接続されている。このホース接続パイプ１５ａには、流水ホース４や他のドローン消火装置１が備える連結用ホース１０が接続可能である。

固定式円筒形流水路１５には流水分岐部１５ｂが設けられている。ホース接続パイプ１５ａから固定式円筒形流水路１５内に流入した水は流水分岐部１５ｂにより分岐し、貯水槽上部１２及び貯水槽下部１３に導かれる。
図４は、実施の形態のドローン部を説明する図である。
ドローン部１１は、回転翼１１ａと、固定部１１ｂとがドローン固定軸１１ｃによって接続されている。
回転翼１１ａは浮力を発生させる。
固定部１１ｂには、ドローン制御部１１ｄと通信モジュール１１ｅとが設けられている。

ドローン制御部１１ｄはラズベリーパイ５（Rasberry Pi5）を有している。このドローン制御部１１ｄによってドローン消火装置１全体が制御されている。例えばドローン制御部１１ｄは、ドローン消火装置１の飛行を制御する。また、ＡＩ自動飛行プログラムに応じて各部に指示を送りドローン消火装置１を自走飛行させることも可能である。

通信モジュール１１ｅは、ネットワーク５０に接続されている。ドローン制御部１１ｄは、所定のタイミングで通信モジュール１１ｅを通じて図示しない管理端末装置とのデータの送受信を行うことができる。操作者の管理端末装置の操作に応じて、ドローン消火装置１が取得した各種情報を管理端末装置に送ったり、管理端末装置からドローン消火装置１の各部に指示を送ったりすることができる。通信方法としては特に限定されないが、例えばwi-fiによる通信や衛星インターネットサービスによる通信等が挙げられる。また、通信のタイミングとしては特に限定されない。リアルタイム通信であってもよいし、所定のタイミングでの通信であってもよい。
ドローン制御部１１ｄは、インタフェース１０７を介して各種アクセサリが接続されている。

アクセサリとして例えばＧＰＳモジュール（Global Positioning System）１１ｆや風向風力センサ１１ｇと外気温センサ１１ｈ等が挙げられる。ＧＰＳモジュール１１ｆとしてはシリアル接続タイプであってもよいし、ＵＳＢ接続タイプであってもよい。
ドローン制御部１１ｄは飛行中にＧＰＳモジュール１１ｆを用いて位置情報を取得し続ける。
風向風力センサ１１ｇは、風向きと風力とを取得する。
外気温センサ１１ｈは当該センサ近傍の気温を取得する。

ＧＰＳモジュール１１ｆにより火災現場の座標を正確に特定できるため、ドローン制御部１１ｄの自動飛行プログラムにより短時間で火元の上空にドローン消火装置１を配置することができる。
また、ドローン消火装置１は飛行及び各種制御部に電力を供給する蓄電池１１ｉを備えている。
再び図２に戻って説明する。
貯水槽上部１２は、上部貯水槽本体１２ａと、ホース格納部１２ｂと、加圧電磁弁１２ｃと、水力発電部１２ｄとを有している。
実施の形態の上部貯水槽本体１２ａは中空の筐体である。
図５は、実施の形態の貯水槽上部及び貯水槽下部の平面図（模式図）である。

上部貯水槽本体１２ａは、上部パネル１２１ａを有している。この上部パネル１２１ａの円周に沿って、ドローン部１１側に上部貯水槽本体１２ａ内から水が噴出可能な噴水孔１２２ａが設けられている。上部貯水槽本体１２ａは貯水槽下部１３に対し回転可能に設けられている。上部貯水槽本体１２ａは、流入する水を貯水することができる。

ホース格納部１２ｂには前述した連結用ホース１０が格納される。具体的には上部貯水槽本体１２ａがホースリール本体としての機能を果たし、連結用ホース１０は、上部貯水槽本体１２ａを取り囲むように巻き付けられる。図５ではホース格納部１２ｂの外側の鍔部の端部と内側の巻き取り部を示している。また、連結用ホース１０の図示を省略している。
再び図２に戻って説明する。

加圧電磁弁１２ｃは、連結用ホース１０の端部に接続されている。加圧電磁弁１２ｃは、上部貯水槽本体１２ａ内の水圧を検出する。また、加圧電磁弁１２ｃは、ドローン制御部１１ｄの指示に応じて上部貯水槽本体１２ａに貯水されている水を加圧して連結用ホース１０に流入させる。

水力発電部１２ｄは、水車（タービン）１２１ｄと水車１２１ｄに連結した発電機（図示せず）とを有している。流水分岐部１５ｂにより分岐した水が水車１２１ｄに当たることにより水車１２１ｄが回転し、発電機が回転する。これにより発電する。発電した電気は蓄電池１１ｉに蓄えられる。

貯水槽下部１３は放水部の一例である。この貯水槽下部１３は、外層貯水槽１３ａと内層貯水槽１３ｂと下方熱源感知センサ１３ｃと側方熱源感知センサ１３ｄと監視カメラ１３ｅと放水量調整部１３ｆとを有している。

外層貯水槽１３ａと内層貯水槽１３ｂはそれぞれ複数の放水孔を備えている。貯水槽下部１３は回転により外層貯水槽１３ａと内層貯水槽１３ｂが備える放水孔の位置を一致させて放水する２槽構造である。

下方熱源感知センサ１３ｃは、外層貯水槽１３ｂの下部に配置されている。下方熱源センサ１３ｃは熱源（火元）を検出する。下方熱源感知センサ１３ｃには耐熱・防水用ガード１３１ｃが取り付けられている。

側方熱源感知センサ１３ｄは、外層貯水槽１３ａの側部に配置されている。側方熱源センサ１３ｄは熱源（火元）を検出する。側方熱源感知センサ１３ｄには耐熱・防水用ガード１３１ｄが取り付けられている。
監視カメラ１３ｅはドローン消火装置１の周りを撮像する。
放水量調整部１３ｆは、貯水槽下部１３から放水する水の量を調整する。
図６は、実施の形態の貯水量下部の動作を説明する図である。

外層貯水槽１３ａの内径をＲ１、内層貯水槽１３ｂの内径をＲ２とすると、Ｒ１－Ｒ２＞０で表すことができる。すなわち、外層貯水槽１３ａは内層貯水槽１３ｂより一回り大きく形成されており、内層貯水槽１３ｂは外層貯水槽１３ａ内に収納される。

内層貯水槽１３ｂの回転角度は、（３６０／ｎ／２）≧回転角度≧０で表すことができる。つまり、内層貯水槽１３ｂは、上記式を満たす範囲で回転・反転する。ここでｎは、外層貯水槽１３ａ、内層貯水槽１３ｂに設けられた放水孔の列の数である。図６では列を点線で示している。外層貯水槽１３ａ、内層貯水槽１３ｂに設けられた放水孔の列の数、及び１列における放水孔が設けられる位置や間隔は、外層貯水槽１３ａ、内層貯水槽１３ｂともに同じである。

図６中、右上は回転角度が（３６０／ｎ／２）のときの貯水槽下部１３を示している。このときの両槽の放水孔は互いに塞がり止水状態となる。図６中、右下は回転角度が０のときの貯水槽下部１３を示している。このときの両層の放水孔の位置は完全一致し、最大量の放水となる。放水量調整部１３ｆはこの回転角度を調整することで放水量を調整することができる。外層貯水槽１３ａと内層貯水槽１３ｂと放水量調整部１３ｆとで放水する水の量を制御する制御機構の主要部が形成される。
次に、実施の形態のドローン消火装置１の動作の一例を説明する。
（動作例１）

動作例１は、１台のドローン消火装置１を用いて消火を行う例である。以下のステップは、説明の便宜上設けたものである。動作や順序は一例であり、一部の動作を省略したり、他の動作を加えたりしてもよい。

［ステップＳ１］ ポンプ車２や加圧ポンプ３から伸びた流水ホース４の先端をホース接続パイプ１５ａの端部に接続した状態で、ドローン消火装置１を火元に向かって飛行を開始させる。飛行開始時の貯水槽下部１３の両槽の放水孔は互いに塞がり止水状態となっている。

［ステップＳ２］ 飛行中にポンプ車２や加圧ポンプ３から水を送る。ホース接続パイプ１５ａから流入した水は流水分岐部１５ｂで貯水槽上部１２と貯水槽下部１３に分岐する。

［ステップＳ３］ 上部貯水槽本体１２ａに流入した水の勢いで水車１２１ｄが回転し、水力発電部１２ｄが発電する。発電した電気は蓄電池１１ｉに充電され、その電気量でドローン消火装置１の飛行と他の電気機器類が稼働し続ける。

［ステップＳ４］ 一方貯水槽下部１３に流入した水は内層貯水槽１３ｂの底に落ち、内層貯水槽１３ｂを満たしていく。やがて水位が上がり内層貯水槽１３ｂが水で満たされると、上部貯水槽本体１２ａを上方に向って満たしてゆき、上部貯水槽本体１２ａの上部付近の水圧が急激に上がり、噴水孔１２２ａから勢いよく水が吹きだし噴水となる。噴水が固定部１１ｂの上に設置してある各種機器類及び回転翼１１ａにかかることで、火災現場から上昇する渦巻く灼熱の空気を冷却し、各種機器類及び回転翼１１ａが熱で破損するのを防御することができる。また、上部貯水槽本体１２ａ内に水が行きわたると、満水時の水圧を加圧電磁弁１２ｃが検出する。

［ステップＳ５］ ドローン制御部１１ｄは下方熱源感知センサ１３ｃ、側方熱源感知センサ１３ｄ及び監視カメラ１３ｅにより火元を確認することができる。火元の上空に到着すると、ドローン制御部１１ｄは放水量調整部１３ｆを稼働させて回転角度を０に設定する。これにより両層の放水孔の位置は完全一致し、最大量の放水となる。内層貯水槽１３ｂに貯水されている水は放水孔から火元に向って、天水の如くに降り注ぎ消火する。

［ステップＳ６］ ドローン制御部１１ｄは、下方熱源感知センサ１３ｃ、側方熱源感知センサ１３ｄ及び監視カメラ１３ｅにより火元の消火を確認すると、通信モジュール１１ｅを介して消火完了を管理端末装置に送る。消火完了を受信したドローン消火装置１はポンプ車２や加圧ポンプ３からの水の供給がストップし貯水槽上部１２及び貯水槽下部１３が空になり軽くなった状態でドローン基地５に帰還する。
（動作例２）
動作例２は、複数台のドローン消火装置１を用いて消火を行う例である。

［ステップＳ１１］ 複数台のドローン消火装置１を用いて消火を行う場合、ポンプ車２や加圧ポンプ３から伸びた流水ホース４の先端を基端側のドローン消火装置１のホース接続パイプ１５ａの端部に接続する。そして、基端側のドローン消火装置１の連結用ホース１０を、先端側のドローン消火装置１のホース接続パイプ１５ａの端部に接続して飛行を開始させる。飛行開始時には連結用ホース１０はホース格納部１２ｂに格納されたままであってもよいし、ホース格納部１２ｂから引き出された状態であってもよい。
以下、基本的な動作は動作例１と同じである。

連結用ホース１０がホース格納部１２ｂに格納されたまま飛行を開始し、後にドローン消火装置１同士が離間すると基端側のドローン消火装置１の連結用ホース１０が先端側のドローン消火装置１により引っ張られる格好になる。このとき基端側のドローン消火装置１の上部貯水槽本体１２ａとホース格納部１２ｂと回転式円筒形流水路１４が一体となって、かつ、回転式円筒形流水路１４に内蔵されているフリーホイール式上下分割装置１６は、固定式円筒形流水路１５に対しフリーホイール（説明上時計回りにフリー）になっているので、上部貯水槽本体１２ａは右回りに抵抗なく回転し連結用ホース１０が繰り出され先へ先へと伸びて行く。

基端側のドローン消火装置１の加圧電磁弁１２ｃが上部貯水槽本体１２ａ内の水圧を検出して上部貯水槽本体１２ａの満水を検出すると、加圧電磁弁１２ｃはドローン制御部１１ｄの指示に応じて上部貯水槽本体１２ａに貯水されている水を加圧して連結用ホース１０に流入させる。連結用ホース１０を通過した水は先端側のドローン消火装置１のホース接続パイプ１５ａから固定式円筒形流水路１５に流入する。

複数台のドローン消火装置１を連結したときに、それぞれのドローン消火装置１が放水状態、連結状態、連結放水状態のどの状態になったときに、最良な配置になるかは、火元の位置と関連してくるので、ドローン制御部１１ｄの自動飛行プログラムが計算しこれを決定する。山林・森林の広域火災に対応するドローン消火装置１による消火システムは、消防士達の直接の消火活動を少なくさせるため、それだけ人命の安全確保を増すことが出来る。勿論大規模な住宅火災や大型工場の火災にも利用できる。

更に連結状態のとき、燃えていない樹木の天辺の枝にドローン消火装置１の貯水槽下部１３を載せホバリングすれば、蓄電池１１ｄの消耗を抑えることができる。同様に連結用ホース１０も燃えていない樹木の枝に掛ければ、先端側及び基端側のドローン消火装置１にかかる連結用ホース１０の重量を軽くでき、且つ連結用ホース１０を水平近くに保てば流水の流れは滑らかになる。

燃えていない樹木の枝を利用する方法は、下方熱源感知センサ１３ｃ、側方熱源感知センサ１３ｄ及び監視カメラ１３ｅにより燃えていない樹木の枝を検出し、ＧＰＳモジュール１１ｆにより検出した樹木の枝の位置を検出し、ドローン制御部１１ｄのＡＩ自動飛行プログラムにより検出した位置に連結用ホース１０を移動させることが可能である。
なお、飛行中に連結用ホース１０を他のドローン消火装置１に連結させたり、連結した連結用ホース１０を離脱させたりすることもできる。
例えば消火活動が終了し、連結状態のドローン消火装置１に連結用ホース１０を巻き付けながら回収する場合を考える。

ホース格納部１２ｂは、フリーホイールがロック状態であれば、ドローン消火装置１の)上部貯水槽本体１２ａがドローン部１１と共に反時計回りに回転させることで連結用ホース１０をホース格納部１２ｂにグルグルと巻き取らせて格納することができる。同時に先端側のドローン消火装置１も飛行しながら近づいてくる。
次に、連結用ホースとホース接続パイプの着脱について説明する。
図７は、連結用ホースとホース接続パイプの接続方法を説明する図である。

連結用ホース１０の先端部には、接続凸部１０ａが設けられている。また、ホース接続パイプ１５ａの基端部には接続凹部１５１ａが設けられている。この接続凸部１０ａが接続凹部１５１ａに挿入され捻り動作によって接続及び分離することができる。
接続凸部１０ａは結合ガイド棒１０ａ１と脱落防止球１０ａ２とを有している。

拡大図に示すように結合ガイド棒１０ａ１は、接続凹部１５１ａに設けられたＬ字型の結合ガイド１５１ａ１の結合ガイド口１５１ａ２から挿入し、距離ａだけ直進した後、９０度右回転すると、距離ｂだけ捩じられ止まる。このとき長さｃと長さｄは、ｃ＞ｄの関係が成り立っているので、接続凸部１０ａと接続凹部１５１ａは密着度が増し、更に脱落防止球１０ａ２が密着を安定させる。結合ガイド棒１０ａ１は１８０度反対にも設けられているが接続の仕方は同じである。

更に接続を分離させるには、逆の動作をすれば良い。連結用ホース１０が完全に巻き取られたとき、連結用ホース１０の接続凸部１０ａと接続されている接続凹部１５１ａは、接続相手のドローン消火装置１の捻り動作によって接続は分離することができる。

このドローンの空中での動作は全てプログラムされたドローン制御部１１ｄと監視カメラ１３ｅ、下方熱感知センサ１３ｃ及び側方熱源感知センサ１３ｄによりコントロールされるので、ドローン消火装置１同士の接続に人の手は必要なく、消防士は火災現場での危険な作業から解放される。

なお、図７では連結用ホース１０とホース接続パイプ１５ａの接続方法を説明したが、流水ホース４とホース接続パイプ１５ａの接続方法についても同様である。

以上述べたように、実施の形態のドローン消火システム１００によれば、ドローン消火装置１は、蓄電池１１ｉを備えるドローン部１１と、ドローン部１１に接続される貯水槽上部１２と、貯水槽上部１２内に配置され水車１２１ｄを備える水力発電部１２ｄと貯水槽上部１２に水を供給する流水ホース４または連結用ホース１０を接続するホース接続パイプ１５ａと、を有し、飛行中にホース接続パイプ１５ａに接続されたホースから供給される水の勢いに応じて水車１２１ｄを回転させて水力発電部１２ｄを発電させ、発電した電力を蓄電池１１ｉに蓄えるようにした。従って、飛行中に蓄電池に充電することができるため、長時間の飛行や消火活動が可能となる。

この数年、世界各地で山林・森林の火災が多発している。森林火災が発生した場合、短時間で第一出火現場を消火しないと、火の粉が風に運ばれて森林のあちこちに飛び火する。この数年地球全体で年８００万ヘクタール以上の森林が焼失し、焼失面積は２０年前と比べると２倍近くに広がっている。森林火災が多発している原因に地球温暖化があると言われているが、もしそうなら当面焼失面積を縮小させることは困難であろう。

森林火災の発生を防ぐ有効な方法はないので、旧態然ではあるが森林火災が発生した場合は、より多くの消防車と消防士を出来るだけ火災現場に近づけて、大量に放水するしかない。またヘリコプターや固定翼機を利用して、森林火災現場の上空から大量の放水を繰り返すが、多数の航空機が飛行する場合の接触事故の可能性を考えると、安易に航空機を増やすことは出来ない。森林火災現場での消火活動の難点は、例えば以下の３つがある。
（難点１）１つには、火災現場が散在した場合、それだけ消防士達の生命の危険性が増すことである。
（難点２）２つには、安定した充分な消火用水の供給が難しいため、火元に連続した長時間の放水が出来ないことである。

（難点３）３つには、難点１や難点２のため、消火活動している火災現場から飛び火した場合、新たな火元への迅速な消火活動が出来ないことである。如何なる火災も出火後、如何に早急に消火活動が出来るか、正に時間との戦いになる。

実施の形態のドローン消火装置１は、ドローンを利用することで、上記の３つの難点を同時に解決できる。既にドローンを利用した幾つかの消火装置があるが、ドローン消火装置１は以下の点で機能的に他より優れている。

ドローン消火装置１はドローンの飛行中に１台で放水状態と連結状態と連結放水状態の３つの状態を取り得る。放水状態のときは火元の上方から連続して放水することができ、また連結状態のときは消火ホースを延長する中間連結機として通水機能だけを利用できる。

実際の山林・森林の火災現場は火元があちこち散在しているので、ドローンを直線的に並べる従来の放水方法では優れた効果を得ることは難しい。それに対しドローン消火装置１を連結機として利用すれば、放水状態や連結放水状態のドローン消火装置１を複数の火災現場の上方にジグザグに配置出来るので、広域で多発している火災現場にも対応できる。火災現場でのドローン消火装置１の最善な配置と、放水状態、連結状態及び連結放水状態の最良な組み合わせは、全てドローン消火装置１に内蔵されたＧＰＳモジュール１１ｆとドローン制御部１１ｄによって完全に自動化できるので、消防士達が散在する火元に接近する必要はなく、人命の安全確保の上でも優れている。

ドローンを稼働させるには離れた場所の電源から電線を伸ばし直接電気を供給するか、蓄電池から電気を供給するかのどちらかである。電線を利用する場合は、電線を消火ホースの内側か外側に組み込み一体化する必要があるが、いずれも消火ホースの重量が増えるので動作効率は低くなる。また火災現場での予期せぬ事態のため、万一通電状態が遮断してしまった場合は、ドローンへの供給電源が断たれドローンは地上に落下してしまう恐れがある。一方ドローンの内蔵蓄電池だけで長時間の飛行を確保するには大電力量の蓄電池が必要であり、それだけ重量が増すため、ドローン自体も大型化する必要があり高コストになる。また大電力量の蓄電池と雖も飛行時間には限界があり、電力量が少なくなれば充電基地に戻らなくてはならないので、その時間の消火活動は中断してしまう。それを回避するにはドローンの台数を増やすしかないが大幅なコスト増になる。それに対しドローン消火装置１は水力発電部１２ｄを有していて、流水ホース４や連結用ホース１０から流れてくる流水は、消火用の放水になると同時に、水力発電部１２ｄの水車１２１ｄを回転させる水力にもなる。水力発電部１２ｄで発電された電気で蓄電池１１ｅは充電され続けるので、水車１２１ｄが回転している間はドローン消火装置１の飛行時間に制限はない。と言うことは消火用の放水時間の制限もなくなることになる。

以上、本発明のドローン消火装置を、図示の実施の形態に基づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものではなく、各部の構成は、同様の機能を有する任意の構成のものに置換することができる。また、本発明に、他の任意の構成物や工程が付加されていてもよい。

なお、上記の処理機能は、コンピュータによって実現することができる。その場合、ドローン制御部１１ｄが有する機能の処理内容を記述したプログラムが提供される。そのプログラムをコンピュータで実行することにより、上記処理機能がコンピュータ上で実現される。処理内容を記述したプログラムは、コンピュータで読み取り可能な記録媒体に記録しておくことができる。コンピュータで読み取り可能な記録媒体としては、磁気記憶装置、光ディスク、光磁気記録媒体、半導体メモリ等が挙げられる。磁気記憶装置には、ハードディスクドライブ、フレキシブルディスク（ＦＤ）、磁気テープ等が挙げられる。光ディスクには、ＤＶＤ、ＤＶＤ－ＲＡＭ、ＣＤ－ＲＯＭ／ＲＷ等が挙げられる。光磁気記録媒体には、ＭＯ（Magneto-Optical disk）等が挙げられる。

プログラムを流通させる場合には、例えば、そのプログラムが記録されたＤＶＤ、ＣＤ－ＲＯＭ等の可搬型記録媒体が販売される。また、プログラムをサーバコンピュータの記憶装置に格納しておき、ネットワークを介して、サーバコンピュータから他のコンピュータにそのプログラムを転送することもできる。

プログラムを実行するコンピュータは、例えば、可搬型記録媒体に記録されたプログラムもしくはサーバコンピュータから転送されたプログラムを、自己の記憶装置に格納する。そして、コンピュータは、自己の記憶装置からプログラムを読み取り、プログラムに従った処理を実行する。なお、コンピュータは、可搬型記録媒体から直接プログラムを読み取り、そのプログラムに従った処理を実行することもできる。また、コンピュータは、ネットワークを介して接続されたサーバコンピュータからプログラムが転送される毎に、逐次、受け取ったプログラムに従った処理を実行することもできる。

また、上記の処理機能の少なくとも一部を、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）、ＰＬＤ（Programmable Logic Device）等の電子回路で実現することもできる。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ ドローン消火装置
１０ 連結用ホース
１０ａ 接続凸部
１０ａ１ 結合ガイド棒
１１ ドローン部
１１ａ 回転翼
１１ｂ 固定部
１１ｃ ドローン固定軸
１１ｄ ドローン制御部
１１ｅ 通信モジュール
１１ｆ ＧＰＳモジュール
１１ｇ 風向風力センサ
１１ｈ 外気温センサ
１１ｉ 蓄電池
１２ 貯水槽上部
１２ａ 上部貯水槽本体
１２１ａ 上部パネル
１２１ｂ 噴水孔
１２ｂ ホース格納部
１２ｃ 加圧電磁弁
１２ｄ 水力発電部
１２１ｄ 水車
１３ 貯水槽下部
１３ａ 外層貯水槽
１３ｂ 内層貯水槽
１３ｃ 下方熱源感知センサ
１３ｄ 側方熱源感知センサ
１３ｅ 監視カメラ
１３ｆ 放水量調整部
１４ 回転式円筒形流水路
１５ 固定式円筒形流水路
１５ａ ホース接続パイプ
１５１ａ 接続凹部
１５ｂ 流水分岐部
１６ フリーホイール式上下分割装置
２ ポンプ車
３ 加圧ポンプ
４ 流水ホース
５ ドローン基地
１００ ドローン消火システム

Claims (5)

1. 蓄電池を備え飛行可能なドローン部と、
   前記ドローン部に接続される貯水部と、
   前記貯水部内に配置され水車を備える発電部と、
   前記貯水部に放水用の消火液を供給するホースを接続する接続部と、
   を有し、
   飛行中に前記接続部に接続されたホースから供給される消火液の勢いに応じて水車を回転させて前記発電部を発電させ、発電した電力を前記蓄電池に蓄えることを特徴とするドローン消火装置。
2. 前記貯水部に連結され、前記消火液を放水する複数の孔部を備える筐体と放水する消火液の量を制御する制御機構とを備える放水部をさらに有する請求項１に記載のドローン消火装置。
3. 一端部から前記貯水部に貯留された消火液を取り込み、他端部が他のドローン消火装置の前記接続部に接続され取り込んだ消火液が他のドローン消火装置の貯水部に排水される連結用ホースをさらに有する請求項１に記載のドローン消火装置。
4. 前記連結用ホースは前記貯水部の周りを取り囲むように巻き付けられて配置され前記貯水部が回転することで前記連結用ホースが繰り出し又は巻き取られる請求項３に記載のドローン消火装置。
5. 平面視で前記ドローンは前記貯水部内に配置され、前記貯水部の、前記ドローン側の表面には前記貯水部内から消火液が噴出可能な噴水孔が設けられている請求項１に記載のドローン消火装置。