WO2016204180A1 - 浮揚型飛行体 - Google Patents

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WO2016204180A1
WO2016204180A1 PCT/JP2016/067809 JP2016067809W WO2016204180A1 WO 2016204180 A1 WO2016204180 A1 WO 2016204180A1 JP 2016067809 W JP2016067809 W JP 2016067809W WO 2016204180 A1 WO2016204180 A1 WO 2016204180A1
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浩平 中村
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浩平 中村
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Definitions

  • the present invention relates to a levitation type air vehicle for carrying luggage or people, shooting in the air, and the like.
  • balloons and airships are known as levitation type flying bodies. These flying bodies fly by obtaining buoyancy by the difference in specific gravity between the gas filled in the balloon and the external air.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2014-227016 relates to a remotely controlled unmanned aerial vehicle equipped with a propeller that generates lift by rotating, a drive source that rotates the propeller, and a control unit that controls the drive source.
  • Patent Document 1 An invention has been proposed (Patent Document 1).
  • the balloon does not have a power source for horizontal movement, so the moving direction is greatly influenced by the wind and is difficult to control, and is not suitable for carrying luggage or people.
  • an airship is an ellipsoid whose balloon is long horizontally, it is susceptible to wind resistance, and there is a problem that it cannot move and change direction quickly.
  • the conventional drone including the unmanned air vehicle described in Patent Document 1 runs out of battery (the current average flight time is only about 20 minutes), the drive source breaks down, or the propeller breaks down. There is also a report that it has crashed at a rate of about once every 20 times due to troubles such as accidents, and there is a high risk of accidents and damage to the aircraft.
  • the vertical and horizontal movements are performed by a common propeller, since the propeller is directed only in the vertical direction, there is also a problem that the horizontal movement capability is low.
  • the drone propeller needs to be larger than the airframe, and there are problems such as noise problems and a high risk of contact with people.
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and reduces the risk of crashes to ensure high safety, suppresses the influence of wind, facilitates movement control, and has high movement capability.
  • the purpose is to provide a buoyant flying vehicle that can demonstrate the above.
  • a levitation aircraft includes a levitation body in which a gas having a specific gravity smaller than air is sealed, a vertical propulsion propeller that imparts a propulsive force in the vertical direction to the levitation body, and a horizontal to the levitation body.
  • a propeller for horizontal propulsion that imparts a propulsive force in the direction, and the levitating body has a horizontal wind passage formed in at least two directions, and the angle of the outer peripheral edge thereof is acute when viewed from the side. Is formed.
  • the levitation machine has a vertical opening formed at a substantially central position in a plan view, and a plurality of levitation chambers arranged at points symmetrical with respect to the center in the plan view.
  • Each of the levitation chambers is integrally connected by a connecting portion, and the center of each floating chamber is bulged in the vertical direction, and the outer peripheral edges of the left and right end portions thereof are formed in acute angles.
  • Each of the connecting portions is formed in a flat shape thinner than the central portion of the connected floating chamber, and each of the connecting portions may constitute a horizontal wind passage in at least two directions. Good.
  • each of the horizontal propellers may be disposed on the outer side of each of the connecting portions, and the rotation shaft thereof may be fixed toward the center of the levitation machine body.
  • a propeller arrangement recess for arranging the vertical propellers may be formed in the connection portion on the outer periphery of the levitation machine body.
  • the levitation aircraft includes a levitation body in which a gas having a specific gravity smaller than that of air is sealed, a vertical propeller for applying a vertical thrust to the levitation body, and the levitation body.
  • a horizontal propeller for imparting a horizontal propulsive force to each of the horizontal propellers, and the horizontal propellers are pivotally supported at a substantially central position with respect to the vertical thickness of the levitation machine body.
  • a ring for takeoff and landing legs formed with a diameter larger than the thickness in the vertical direction of the levitating body is provided.
  • a temperature adjusting unit that adjusts the temperature of the gas and a check valve that discharges the gas so that the gas has a pressure equal to or lower than a predetermined pressure may be provided.
  • a ring frame that slidably supports the horizontal propellers, a drive motor that drives the horizontal propellers along the ring frame, and a wind pressure sensor that detects wind pressure. And / or a position sensor that detects a current position, and a controller that controls the drive motor and adjusts the horizontal position of each horizontal propeller based on the detection result of the wind pressure sensor and / or the position sensor. You may have.
  • the levitation machine has a plurality of independent levitation chambers connected by a ring frame, and each levitation chamber has its central portion bulged in the left-right direction in a side view.
  • the outer peripheral edges of the upper and lower end portions thereof are formed in an acute angle shape, and each of the gaps between the levitation chambers may constitute a horizontal wind path in at least two directions.
  • the levitation machine body includes a plurality of independent levitation chambers connected by a connection frame, and a gap between the levitation chambers is provided with a boarding chamber in which a person can ride.
  • a constriction is formed in the approximate center of each levitation chamber, and the gap and the constriction in each levitation chamber may constitute a wind passage in the horizontal direction in at least two directions.
  • the present invention it is possible to reduce the risk of a levitation vehicle crash and to ensure high safety, to suppress the influence of wind, to facilitate movement control, and to exhibit high movement ability.
  • the levitation aircraft 1 ⁇ / b> A provides a levitation body 2 in which a gas having a specific gravity smaller than that of air is sealed, and a vertical propulsion force is applied to the levitation body 2.
  • Each configuration will be described below.
  • the levitation machine body 2 seals a gas having a specific gravity smaller than that of air inside, thereby obtaining buoyancy due to the difference in specific gravity between the surrounding air and the gas so that it can easily float in the air.
  • the levitation machine body 2 in the first embodiment includes four levitation chambers 21 arranged at point-symmetrical positions with respect to the center in plan view, which are integrally connected by a connecting portion 21 a. Yes.
  • a vertical opening 22 is formed at a substantially central position of the levitation machine body 2 so as to allow air to flow in the vertical direction.
  • propeller arrangement recesses 23 for arranging vertical propellers 31 are formed at four locations on the connecting portion 21a of the levitation chamber 21 on the outer periphery of the levitation machine body 2.
  • the levitation machine body 2 has a central portion of each levitation chamber 21 bulging in the vertical direction and the angle of the outer peripheral edge of the left and right end portions is a side surface. It is formed with an acute angle as viewed.
  • the connection part 21a of each floating chamber 21 is formed in the flat shape thinner than the center part of each floating chamber 21 connected.
  • each of the connecting portions 21 a constitutes a wind passage 26 in the horizontal direction in two directions orthogonal to each other.
  • the horizontal wind passage 26 is a portion where the wind resistance is small and the wind is easy to pass through when the floating aircraft 1A receives the horizontal wind.
  • positioned on a substantially straight line shall be said.
  • the horizontal wind passages 26 are provided in two directions orthogonal to each other, but the present invention is not limited to this configuration. That is, as long as the wind resistance caused by the cross wind can be reduced, the wind path 26 only needs to be formed in at least two directions.
  • the shape of the levitation machine body 2 is formed in a substantially square shape in plan view by the four levitation chambers 21, but is not limited to this configuration. That is, each of the plurality of floating chambers arranged at point-symmetrical positions with respect to the center in plan view is connected by the connecting portion 21a, and may be formed in another shape such as a hexagonal shape or a circular ring shape. .
  • a sealed space for gas filling is formed inside the levitation body 2.
  • the connecting portions 21a of the levitation chambers 21 are also communicated, and the gas is sealed in the entire levitation machine 2.
  • the gas to be sealed is preferably helium gas or hydrogen gas, but may be any gas having a specific gravity smaller than that of air.
  • the levitation machine body 2 is provided with a check valve that discharges the gas so that the gas has a pressure equal to or lower than a predetermined pressure. Thereby, a part of gas warmed by the temperature control means 5 mentioned later is discharge
  • the levitation machine body 2 in the first embodiment is made of a fiber reinforced plastic or other resin using carbon fiber or glass fiber as a lightweight and high strength material, it is not limited to this. Alternatively, other materials may be used depending on the cost and application.
  • a solar power generation element 24 is provided on the surface of the levitating machine body 2 to operate the vertical propeller group 3, the horizontal propeller group 4, and the temperature adjusting means 5. Power to generate electricity.
  • an omnidirectional camera 6 for performing aerial photography is installed below the upper and lower openings 22 in the first embodiment.
  • the installation position of the camera 6 is not limited to the lower part of the upper and lower openings 22, and may be arbitrarily selected such as the upper part or the outer periphery of the levitation machine body 2. Further, not only the camera 6 but also luggage or a person may be held or mounted.
  • the levitation machine body 2 is provided with a ring-shaped ring frame 25 surrounding the outer periphery so as to be in contact with each floating chamber 21.
  • the ring frame 25 supports the levitation machine body 2 and functions as a frame member to which the vertical propeller group 3 and the horizontal propeller group 4 are attached.
  • the ring frame 25 only needs to be formed of a lightweight and high-strength material, and may be one in which a resin such as plastic, aluminum, high-rigidity rubber, or urethane is covered with carbon fiber reinforced plastic or the like.
  • the propeller group 3 for vertical propulsion is for propelling the levitating body 2 in the vertical direction, and includes four vertical propellers 31 for propulsion.
  • each vertical propeller 31 has a set of four blades 32, a rotary motor 33 that rotates these blades 32, and an outer periphery of the blades 32. And a protective ring 34 provided.
  • the blade 32 is a blade used for a general propeller. Since the levitation body 2 is easily floated by the buoyancy due to the density difference between gas and air, a large lift is not required, and therefore relatively small blades 32 can be used.
  • the rotation motor 33 is a commercially available motor, and a set of four blades 32 are connected to the rotation shaft at equal intervals.
  • the protection ring 34 is for protecting the rotating blade 32 from colliding with an obstacle or the like, and is formed in an annular shape that is slightly larger than the rotation locus of the tip of the blade 32.
  • Each propeller 31 for vertical propulsion in the first embodiment is arranged between four propeller arrangement recesses 23 formed on the outer periphery of the levitation body 2 and the ring frame 25, and the propulsive force is in the vertical direction.
  • the rotating shaft of the rotary motor 33 is fixed in the vertical direction so as to be exhibited.
  • the horizontal propeller group 4 is for propelling the levitation machine body 2 in the horizontal direction, and includes four horizontal propellers 41. As shown in FIG. 2, each of the horizontal propellers 41 includes a set of four blades 42, a rotation motor 43 that rotates these blades 42, and a ring 44 for takeoff and landing legs that also function as a protective frame. Have. Since this horizontal propeller 41 is mainly used for horizontal movement, relatively small blades 42 can be used.
  • each horizontal propeller 41 is pivotally supported at a substantially central position with respect to the vertical thickness of the levitating body 2, and the vertical propeller 41 has a vertical direction on the outer periphery of the horizontal propeller 41.
  • a ring 44 for take-off and landing legs formed with a diameter larger than the thickness of is provided. The ring 44 for take-off and landing legs protects the rotating blades 42 from colliding with obstacles and the like in the same manner as the protective ring 34 of the propeller 31 for vertical propulsion, and also precedes the levitation body 2 during take-off and landing. It becomes a leg part for contacting the ground.
  • the horizontal propellers 41 are arranged outside the ring frame 25 where the vertical propellers 31 are arranged. That is, as shown in FIG. 4, each horizontal propeller 41 is provided along the horizontal wind path 26 so that the generated wind does not collide with the levitation body 21 and disappear. Yes.
  • Each propeller 41 for horizontal propulsion is fixed so that the rotation shaft of the rotary motor 43 is directed toward the center of the levitating body 2 so that the propulsive force is exerted in the horizontal direction.
  • the rotary motor 43 is configured to be able to rotate the horizontal propeller 41 in the forward direction and the reverse direction.
  • the pair of horizontal propellers 41 arranged along the wind path 26 are interlocked and controlled so as to send out the wind in the same direction by a control controller (not shown). That is, in FIG. 5, when the floating aircraft 1 ⁇ / b> A moves to the left, the front horizontal propeller 41 sends air to the inside of the levitation body 2, and the rear horizontal propeller 41 moves outside the levitation body 2. The wind is sent out to. At this time, the wind sent out by the front horizontal propeller 41 smoothly flows along the wind path 26 and the propulsion force is not easily attenuated. Therefore, in combination with the propulsive force by the rear horizontal propeller 41, a large propulsive force is generated in the advancing direction to enable quick movement.
  • the present invention is not limited to this configuration.
  • the number and arrangement may be appropriately changed as long as propulsive force in a substantially vertical direction and a substantially horizontal direction can be generated.
  • the temperature adjusting means 5 is for adjusting the gas temperature inside the levitation machine body 2.
  • the temperature adjusting means 5 in the first embodiment is composed of a panel-like heater that generates heat when energized, and is provided at two locations along the upper and lower openings 22 of the levitating machine body 2 as shown in FIG. .
  • the installation position of the temperature control means 5 is not limited to the upper and lower openings 22, and may be appropriately selected from the outer peripheral portion and the inside of the levitation machine body 2.
  • the inside of the levitation machine body 2 is provided with a compressed gas cylinder in which the gas for replenishing a gas having a specific gravity smaller than that of air is compressed.
  • the levitation body 2 is filled with a gas having a specific gravity smaller than that of the surrounding air, such as helium, hydrogen, or air heated from the surrounding air, oxygen, and nitrogen.
  • a gas having a specific gravity smaller than that of the surrounding air such as helium, hydrogen, or air heated from the surrounding air, oxygen, and nitrogen.
  • the levitating body 2 has a buoyancy that allows the levitated aircraft 1A to levitate to a predetermined height position without driving the propeller group 3 for vertical propulsion. Further, even if the vertical propeller group 3 and the horizontal propeller group 4 are stopped, they can be prevented from suddenly descending or kept floating, so that the risk of falling is reduced.
  • the height which the said levitation machine body 2 can float is adjusted by adjusting the filling amount of gas, and the temperature of gas.
  • the levitation chambers 21 are arranged at positions that are point-symmetric with respect to the center, and maintain a balance suitable for levitation. For this reason, when moving the buoyant aircraft 1A, the buoyant chambers 21 arranged symmetrically with respect to the point of levitation float with the same buoyancy, and the posture of the levitation aircraft 2 is always kept substantially horizontal. Flight control is easy to break.
  • each pair of the connecting portions 21a that are narrowed in a flat shape thinner than the central portion of the buoyancy chamber 21 are arranged at positions that are point-symmetric with respect to the center. For this reason, as shown in FIG. 4, each pair of the connecting portions 21 a is arranged on a straight line passing through the center of the levitating machine body 2 to ensure a horizontal wind passage 26 in at least two directions. And each of the said wind path 26 distribute
  • the horizontal movement of the levitation aircraft 1A is mainly performed by driving the propeller group 4 for horizontal propulsion.
  • Each horizontal propeller 41 generates wind by rotating the blades 42 with a rotary motor 43 and exerts a horizontal propulsive force.
  • the wind generated by the propeller 41 for horizontal propulsion passes through the horizontal wind passage 26 constituted by the thin connecting portion 21a of the levitation machine body 2 as shown in FIG. Can be efficiently converted into propulsive power.
  • the horizontal wind passage 26 allows the crosswind to flow smoothly, and causes the crosswind to flow in at least two directions. Significantly reduce wind resistance. For this reason, the risk of a crash due to an unexpected gust or the like is reduced to ensure high safety, and the influence of the cross wind is suppressed to facilitate movement control and to exhibit high movement ability.
  • each connecting portion 21 a not only suppresses the wind resistance in the horizontal direction, but also hardly blocks the wind generated by the horizontal propeller 41 and easily generates a horizontal thrust.
  • a wind passage 26 is formed.
  • the horizontal propeller group 4 can be disposed so as to overlap the levitation body 2 in a side view, and is hardly affected by the crosswind.
  • the outer peripheral edge of the levitation machine body 2 is formed in an acute angle shape. For this reason, the wind pressure received from the side surface of the levitation machine body 2 during horizontal flight is divided in the vertical direction by the outer peripheral edge and flows along the upper and lower surfaces of the levitation machine body 2. For this reason, the wind resistance by wind pressure is suppressed and the flight speed is improved. Further, during the hovering of the levitation aircraft 1A, it is difficult to be influenced by the cross wind, so that it is prevented from being swept away from a desired stop position.
  • the propeller group 3 for vertical propulsion is used for the movement of the levitation aircraft 1A during take-off and landing, and the movement in the substantially vertical direction when moving up and down and descending.
  • the levitation aircraft 1 ⁇ / b> A has a buoyancy that can be hovered only by the gas filled in the levitation body 2.
  • the propeller group 3 for direct propulsion generates ascending buoyancy when the levitating aircraft 1A is quickly levitated to a predetermined height, stops when hovering, and lowers thrust larger than buoyancy when landing. Generate in the direction.
  • the propeller arrangement recess 23 arranges the propeller group 3 for vertical propulsion on the outside of the levitation machine body 2, it is not necessary to arrange it in the upper and lower openings 22. For this reason, when the levitation type aircraft 1 ⁇ / b> A moves in the vertical direction by the propeller group 3 for vertical propulsion, air is circulated through the vertical opening 22 at the center of the levitation body 2 as shown in FIG. 6. For this reason, the air resistance applied to the floating aircraft 1A during the vertical movement is suppressed. Further, since the upper side is opened by the upper and lower openings 22 in the shooting by the camera 6, 360-degree shooting and sky-side shooting are possible. However, the upper and lower openings 22 are not necessarily essential components.
  • the levitation type aircraft 1 ⁇ / b> A hovers without driving the vertical propeller group 3. For this reason, it is possible to take an image with very little disturbance without being influenced by the vibration of the propeller group 3 for vertical propulsion.
  • the temperature adjusting means 5 by heating the panel heater, the gas filled in the levitation machine body 2 is expanded to reduce the specific gravity of the gas. Then, the check valve releases a part of the expanded gas to the outside, and reduces the overall mass of the gas, thereby increasing the buoyancy acting on the floating aircraft 1A. On the other hand, the temperature adjusting means 5 reduces the buoyancy by lowering the gas temperature inside the levitation machine body 2 and makes it easy to adjust the height and land.
  • the blades 32 and 42 of the vertical propeller 31 and the horizontal propeller 41 are relatively small, the generated sound is small. In addition, it is possible to secure a sufficient space for loading luggage and boarding people. Therefore, the risk of contact with the rotating blades 32 and 42 by the person on board is small.
  • the ring 44 for takeoff and landing legs comes into contact with the ground prior to the levitation body 2, so that it functions as a leg portion and the levitation body 2 is not damaged.
  • the floating aircraft 1A of the first embodiment as described above, the following effects can be obtained. 1. Because the specific gravity difference between the gas inside the levitation body 2 and the surrounding air allows it to be levitated at a predetermined height or to prevent a sudden drop, there is a problem with the propeller and drive source in the levitation aircraft 1A. Even if it occurs, a sudden crash can be prevented and safety can be ensured. 2.
  • the horizontal wind path 26 allows the crosswind to flow smoothly and significantly reduces wind resistance, reducing the risk of crashes due to unexpected gusts, ensuring high safety, and suppressing the effects of crosswinds. Movement control can be facilitated and high movement ability can be exhibited. 3.
  • Each buoyant chamber 21 arranged symmetrically with respect to a point is levitated with the same buoyancy, so that the attitude of the levitation aircraft body 2 is always kept substantially horizontal. It can be made easier. 4).
  • the horizontal propeller 41 for obtaining the horizontal propulsive force is mounted, so that the horizontal movement can be performed smoothly. 5. Since the levitation body 2 is formed in a shape that can reduce the air resistance, it is easy to control the flight of the levitation aircraft 1A, and the flight speed can be improved. During hovering, it is not easily affected by crosswinds, It is possible to continue to stop at a predetermined position. 6).
  • the floating aircraft 1B of the second embodiment is characterized in that each horizontal propeller group 4 is supported so as to be slidable in the left-right direction along the ring frame 25, as shown in FIG. .
  • the ring frame 25 is formed in a shape having a rail groove in the center like a curtain rail, and the rotary motor 43 is attached to a slide member (not shown) that can slide along the rail groove. It has been.
  • the slide member may be a rubber roller or the like that rotates in the rail groove, or may be constituted by a pinion that is provided with a rack in the rail groove and meshes with the rack. Then, by rotating the slide member with a drive motor such as a stepping motor that can rotate in both directions, the horizontal position of each horizontal propeller group 4 can be finely adjusted accurately.
  • a drive motor such as a stepping motor that can rotate in both directions
  • the buoyant aircraft 1B is provided with a wind pressure sensor for detecting the wind pressure, and based on the detection result, the drive motor is controlled so that the left and right positions of the horizontal propeller group 4 are controlled.
  • a controller is provided for adjusting the control.
  • the floating aircraft 1B is provided with a position sensor for detecting a current position such as GPS (Global Positioning System), and the drive motor is installed on the basis of the detection result.
  • a control controller that controls and adjusts the left and right positions of the horizontal propeller group 4 is provided.
  • the controller controls the drive motor to adjust the left and right positions of the horizontal propeller group 4 based on the detection results of the wind pressure sensor and the position sensor.
  • the present invention is limited to this configuration. Instead, only one of the sensors may be provided, and the control controller may adjust the left-right position based only on the detection result of the sensor.
  • the floating flying vehicle 1B can be hovered at the same position and at the same altitude even if there is a certain amount of wind. Even when the levitation vehicle 1B deviates from the hovering position due to a strong wind, there is an effect that it can be immediately returned to the original position.
  • each levitation chamber 21 of the levitation aircraft 2 is formed vertically long.
  • the levitation machine body 2 includes a plurality of independent levitation chambers 21 connected by a ring frame 25.
  • each levitation chamber 21 has a central portion that bulges in the left-right direction and an outer peripheral edge at the upper and lower end portions formed in an acute angle shape as viewed from the side. Yes.
  • each of the clearance gaps between the levitation chambers 21 constitutes a wind passage 26 in the horizontal direction in at least two directions.
  • the connection frame 27 is provided to connect the floating chambers 21 with respect to the center of the ring frame 25, but this is not an essential configuration.
  • each floating chamber 21 in plan view is significantly reduced as compared with the first embodiment. For this reason, even when falling objects such as rain, snow, hail, or ash are falling, the impact caused by the falling objects is minimized without reducing buoyancy. In addition, since the outer peripheral edges of the upper and lower ends are acute, the falling object is unlikely to get on the levitation machine body 2 and the weight is prevented from increasing.
  • the flying vehicle 1A according to the first embodiment is used during clear weather
  • the flying vehicle 1C according to the third embodiment is used during bad weather. be able to.
  • the feature of the flying vehicle 1D of the fourth embodiment is that it is configured so that a person can board.
  • the levitation machine body 2 includes a plurality of independent levitation chambers 21 connected by a connection frame 27.
  • the clearance gap and the constriction part 21b of each floating chamber 21 comprise the path 26 of the wind of a horizontal direction at least in 2 directions.
  • the levitation machine body 2 is prevented from falling and has high safety, and the horizontal wind passage 26 reduces the influence of the crosswind and has high stability.
  • the large levitation chambers 21 are arranged on the left and right sides of the boarding room 7, it is difficult to roll and suppress motion sickness.
  • a person in addition to the operational effects of the first embodiment described above, a person can fly safely.
  • a private flight means that is inexpensive and has an excellent design.
  • it is suitable not only for people but also as a means of transporting luggage.
  • levitation vehicle according to the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be changed as appropriate.
  • the floating aircrafts 1A to 1D levitating in the air have been described.
  • the present invention is not limited to this configuration, and the buoyancy of the gas sealed in the levitating body 2 can be suppressed.
  • the floating flying vehicle 1 floating on the water surface by filling it with air.
  • the propeller group 4 for horizontal propulsion can be used as a power source, and when a person can be boarded, a foot pedal or the like may be separately provided to obtain propulsive force. .
  • a check valve and a compressed gas cylinder are provided to adjust the gas amount inside the levitation machine body 2, but these may not be provided if necessary.

Abstract

【課題】　墜落リスクを低減して高い安全性を確保し、風の影響を抑制して移動制御を容易にし高い移動能力を発揮できる浮揚型飛行体を提供する。 【解決手段】　内部に空気より小さい比重のガスを密閉してなる浮揚機体と、この浮揚機体に垂直方向の推進力を付与する垂直推進用プロペラと、前記浮揚機体に水平方向の推進力を付与する水平推進用プロペラとを有し、前記浮揚機体は、水平方向の風の通り道が少なくとも２方向に形成されているとともに、その外周縁の角度が側面視で鋭角状に形成されている。

Description

浮揚型飛行体
　本発明は、荷物や人の運搬や空中撮影等をおこなう浮揚型飛行体に関するものである。
　従来、浮揚型の飛行体としては、気球や飛行船等が知られている。これらの飛行体は、バルーンに充填されたガスと外部の空気との比重差によって浮力を得て浮揚し、飛行を行うものである。
　また、近年では、荷物の運搬や空中撮影を目的とした、いわゆるドローンと呼ばれる無人飛行体に関する開発が進められている。例えば、特開２０１４－２２７０１６号公報では、回転することによって揚力を発生するプロペラと、このプロペラを回転させる駆動源と、前記駆動源を制御する制御手段とを搭載した遠隔操縦式無人飛行体に関する発明が提案されている（特許文献１）。
特開２０１４－２２７０１６号公報
　しかしながら、上述した従来の飛行体のうち、気球は水平移動を行う動力源を備えていないため、移動方向は風に大きく影響され制御しにくく、荷物や人の運搬には不向きである。また、飛行船はバルーンが横に長い楕円体であるため風の抵抗を受け易く、機敏な移動や方向転換ができないという問題がある。
　また、特許文献１に記載された無人飛行体を含めて従来のドローンは、バッテリーが切れたり（現在の平均飛行時間は約２０分程度しかない）、駆動源が故障したり、プロペラが破損したり等のトラブルによって約２０回に１回の割合で墜落しているとの報告もあり、落下に伴う事故のリスクや機体が破損するリスクが高い。また、垂直方向および水平方向の移動は共通するプロペラによって行われるが、プロペラは上下方向にしか向けられていないため、水平方向の移動能力が低いという問題もある。さらに、ドローンのプロペラは、機体に比べて大きい必要があり、騒音の問題や人等との接触したときの危険性が高いといった問題もある。
　本発明は、これらのような問題点を解決するためになされたものであって、墜落リスクを低減して高い安全性を確保し、風の影響を抑制して移動制御を容易にし高い移動能力を発揮できる浮揚型飛行体を提供することを目的としている。
　本発明に係る浮揚型飛行体は、内部に空気より小さい比重のガスを密閉してなる浮揚機体と、この浮揚機体に垂直方向の推進力を付与する垂直推進用プロペラと、前記浮揚機体に水平方向の推進力を付与する水平推進用プロペラとを有し、前記浮揚機体は、水平方向の風の通り道が少なくとも２方向に形成されているとともに、その外周縁の角度が側面視で鋭角状に形成されている。
　また、本発明の一態様として、前記浮揚機体は、平面視で略中央位置に上下開口部が形成されているとともに、平面視における中心に関して点対称となる位置に複数個配置された浮揚室のそれぞれが連結部分によって一体的に連結されており、前記各浮揚室は、側面視において、その中央部が上下方向に膨出されているとともに、その左右端部の外周縁が鋭角状に形成されており、前記各連結部分は連結されている前記浮揚室の中央部よりも薄い扁平状に形成されており、前記連結部分のそれぞれは少なくとも２方向に水平方向の風の通り道を構成してもよい。
　さらに、本発明の一態様として、前記各水平推進用プロペラは、前記各連結部分の外側に配置されているとともに、その回転軸が前記浮揚機体の中央方向に向けて固定されていてもよい。
　また、本発明の一態様として、前記浮揚機体の外周における前記連結部分には、前記各垂直推進用プロペラを配置するためのプロペラ配置凹部が形成されていてもよい。
　また、本発明に係る浮揚型飛行体は、内部に空気より小さい比重のガスを密閉してなる浮揚機体と、この浮揚機体に垂直方向の推進力を付与する垂直推進用プロペラと、前記浮揚機体に水平方向の推進力を付与する水平推進用プロペラとを有し、前記各水平推進用プロペラが前記浮揚機体の上下方向の厚さに対し略中央位置で軸支されているとともに、前記各水平推進用プロペラの外周には前記浮揚機体の上下方向の厚さより大径に形成された離着陸脚用リングが設けられている。
　また、本発明の一態様として、前記ガスの温度を調節する温度調節手段と、前記ガスが所定の圧力以下の気圧になるようにガスを排出する逆止弁とを有していてもよい。
　さらに、本発明の一態様として、前記各水平推進用プロペラをスライド可能に支持するリングフレームと、前記各水平推進用プロペラを前記リングフレームに沿って駆動する駆動モーターと、風圧を検知する風圧センサおよび／または現在位置を検知する位置センサと、前記風圧センサおよび／または前記位置センサの検知結果に基づいて、前記駆動モーターを制御し前記各水平推進用プロペラの左右位置を調節する制御コントローラとを有していてもよい。
　また、本発明の一態様として、前記浮揚機体は、独立した複数個の浮揚室がリングフレームによって連結されており、前記各浮揚室は、側面視において、その中央部が左右方向に膨出されているとともに、その上下端部の外周縁が鋭角状に形成されており、前記各浮揚室間の隙間のそれぞれは少なくとも２方向に水平方向の風の通り道を構成してもよい。
　さらに、本発明の一態様として、前記浮揚機体は、独立した複数個の浮揚室が連結フレームによって連結されており、前記各浮揚室の隙間には、人が搭乗可能な搭乗室が設けられているとともに、前記各浮揚室の略中央にはくびれ部が形成されており、前記各浮揚室の隙間および前記くびれ部は、少なくとも２方向に水平方向の風の通り道を構成してもよい。
　本発明によれば、浮揚型飛行体の墜落リスクを低減して高い安全性を確保し、風の影響を抑制して移動制御を容易にし高い移動能力を発揮することができる。
本発明に係る浮揚型飛行体の第１実施形態を示す平面図である。 本第１実施形態の浮揚型飛行体を示す側面図である。 本第１実施形態の浮揚型飛行体を示す縦断面図である。 水平移動時の水平推進プロペラによって生じた風の流れを矢印で示す模式図である。 水平移動時の浮揚機体に衝突する風の流れを矢印で示す模式図である。 垂直移動時の上下開口部を通過する風の流れを矢印で示す模式図である。 本発明に係る浮揚型飛行体の第２実施形態を示す平面図である。 本発明に係る浮揚型飛行体の第３実施形態を示す平面図である。 本第３実施形態の浮揚型飛行体を示す正面図である。 本第３実施形態の浮揚型飛行体を示す側面図である。 本発明に係る浮揚型飛行体の第４実施形態を示す斜視図である。 本第４実施形態の浮揚型飛行体を示す正面図である。 本第４実施形態の浮揚型飛行体を示す平面図である。 本第４実施形態の浮揚型飛行体を示す側面図である。
　以下、本発明に係る浮揚型飛行体の一実施形態について図面を用いて説明する。
　本第１実施形態の浮揚型飛行体１Ａは、図１に示すように、内部に空気より小さい比重のガスを密閉してなる浮揚機体２と、この浮揚機体２に垂直方向の推進力を付与する垂直推進用プロペラ群３と、前記浮揚機体２に水平方向の推進力を付与する水平推進用プロペラ群４と、前記浮揚機体２内の前記ガスの温度を調節する温度調節手段５とを有する。以下、各構成について説明する。
　浮揚機体２は、内部に空気より小さい比重のガスを密閉することで、周囲の空気と前記ガスとの比重差によって浮力を得て、空中に浮揚しやすくするものである。
　本第１実施形態における浮揚機体２は、図１に示すように、平面視における中心に関して点対称となる位置に配置された４つ浮揚室２１のそれぞれが連結部分２１ａによって一体的に連結されている。浮揚機体２の略中央位置には、上下方向の空気の流通を可能にするための上下開口部２２が形成されている。また、前記浮揚機体２の外周における前記浮揚室２１の連結部分２１ａには、垂直推進用プロペラ３１が配置されるためのプロペラ配置凹部２３が４箇所に形成されている。
　また、浮揚機体２は、図２および図３に示すように、側面視において、各浮揚室２１の中央部が上下方向に膨出されているとともに、その左右端部の外周縁の角度が側面視で鋭角状に形成されている。また、各浮揚室２１の連結部分２１ａは、連結されている各浮揚室２１の中央部よりも薄い扁平状に形成されている。そして、図４に示すように、連結部分２１ａのそれぞれは、互いに直交する２方向に水平方向の風の通り道２６を構成するようになっている。
　なお、本発明において、水平方向の風の通り道２６とは、浮揚型飛行体１Ａが水平方向の風を受ける際に、浮揚室２１等と比較して風力抵抗が小さく、風が通り抜けやすい部分が略直線上に配置されている部分をいうものとする。また、本第１実施形態では、図４に示すように、水平方向の風の通り道２６が互いに直交する２方向に設けられているが、この構成に限定されるものではない。すなわち、横風による風力抵抗を低減しうる限り、少なくとも２方向に風の通り道２６が形成されていればよい。
　さらに、本第１実施形態において、浮揚機体２の形状は、４つの浮揚室２１によって平面視略正方形状に形成されているが、この構成に限定されるものではない。すなわち、平面視における中心に関して点対称となる位置に複数個配置された浮揚室のそれぞれが連結部分２１ａによって連結されており、六角形状や円形リング状等、他の形状に形成されていてもよい。
　また、浮揚機体２の内部には、図３に示すように、ガスを充填するための密閉空間が形成されている。本第１実施形態では、各浮揚室２１の連結部分２１ａも連通されており、浮揚機体２全体にガスが密閉されているが、これに限定されるものではなく、各浮揚室２１が連通されずに独立して密閉されていてもよい。また、密封するガスはヘリウムガスや水素ガスが好ましいが、空気より比重の小さいガスであればよい。さらに、図示しないが、浮揚機体２には、ガスが所定の圧力以下の気圧になるようにガスを排出する逆止弁が設けられている。これにより、後述する温度調節手段５によって暖められたガスの一部が外部に放出され、浮揚機体２の内部のガスの比重を軽くすることができるようになっている。
　また、本第１実施形態における浮揚機体２は、軽量で強度の高い素材として、カーボンファイバーやガラス繊維を用いた繊維強化プラスチックあるいはその他の樹脂により構成されているが、これに限定されるものではなく、コストや用途に応じて他の素材で構成してよい。また、図１に示すように、前記浮揚機体２の表面には、太陽光発電素子２４が設けられており、垂直推進用プロペラ群３、水平推進用プロペラ群４および温度調整手段５を稼働させるための電力を発電するようになっている。
　さらに、本第１実施形態における上下開口部２２の下方には、図２および図３に示すように、空中撮影を行うための全方位型のカメラ６が設置されている。なお、カメラ６の設置位置は、上下開口部２２の下方に限定されるものではなく、浮揚機体２の上方や外周等、任意に選択してよい。また、カメラ６に限らず、荷物や人を保持または搭載するようにしてもよい。
　また、浮揚機体２には、図１に示すように、各浮遊室２１に接するようにして外周を囲むリング状のリングフレーム２５が設けられている。このリングフレーム２５は、浮揚機体２を支持するとともに、垂直推進用プロペラ群３および水平推進用プロペラ群４を取り付ける枠材として機能する。なお、リングフレーム２５は、軽量かつ高強度な素材によって形成されていればよく、プラスチック、アルミニウム、剛性の高いゴム、あるいはウレタン等の樹脂を炭素繊維強化プラスチック等で被覆したようなものでもよい。
　つぎに、垂直推進用プロペラ群３について説明する。垂直推進用プロペラ群３は、浮揚機体２を垂直方向に推進させるためのものであり、４個の垂直推進用プロペラ３１からなる。本第１実施形態において、各垂直推進用プロペラ３１は、図１に示すように、４枚で一組の羽根３２と、これらの羽根３２を回転させる回転モーター３３と、前記羽根３２の外周に設けられる保護リング３４とを有する。
　羽根３２は一般的なプロペラに使用される羽根が採用されている。浮揚機体２がガスと空気との密度差による浮力よって浮揚し易くなっているため、大きな揚力は必要としていないことから、比較的小さな羽根３２を用いることができる。また、回転モーター３３は、市販のモーターであり、その回転軸には４枚一組の羽根３２が等間隔に接続されている。さらに、保護リング３４は、回転する羽根３２が障害物等に衝突しないように保護するためのものであり、羽根３２の先端の回転軌跡より一回り大きい環状に形成されている。
　本第１実施形態における各垂直推進用プロペラ３１は、浮揚機体２の外周に形成されている４箇所のプロペラ配置凹部２３とリングフレーム２５との間にそれぞれ配置されており、推進力が垂直方向に発揮されるように前記回転モーター３３の回転軸が垂直方向に向けられて固定されている。
　水平推進用プロペラ群４は、浮揚機体２を水平方向に推進させるためのものであり、４個の水平推進用プロペラ４１からなる。各水平推進用プロペラ４１は、図２に示すように、４枚で一組の羽根４２と、これらの羽根４２を回転させる回転モーター４３と、保護枠としても機能する離着陸脚用リング４４とを有する。この水平推進用プロペラ４１は、主に、水平移動のために用いられるため、比較的小さな羽根４２を用いることができる。
　また、各水平推進用プロペラ４１は、前記浮揚機体２の上下方向の厚さに対し略中央位置で軸支されており、前記各水平推進用プロペラ４１の外周には前記浮揚機体２の上下方向の厚さより大径に形成された離着陸脚用リング４４が配置されている。前記離着陸脚用リング４４は、垂直推進用プロペラ３１の保護リング３４と同様に、回転する羽根４２が障害物等に衝突しないように保護するものであるとともに、離着陸時に浮揚機体２よりも先に地面に接触するための脚部となるものである。
　本第１実施形態において、各水平推進用プロペラ４１は、各垂直推進用プロペラ３１が配置されているリングフレーム２５の外側に配置されている。すなわち、各水平推進用プロペラ４１は、図４に示すように、水平方向の風の通り道２６に沿って設けられており、発生させた風が浮揚機体２１に衝突して消失しないようになっている。各水平推進用プロペラ４１は、推進力が水平方向に発揮されるように前記回転モーター４３の回転軸が前記浮揚機体２の中央方向に向けられて固定されている。
　また、本第１実施形態において、回転モーター４３は水平推進用プロペラ４１を正方向および逆方向に回転可能に構成されている。そして、風の通り道２６に沿って配置された一対の水平推進用プロペラ４１は、図示しない制御コントローラによって、同じ方向に風を送り出すように連動制御されるようになっている。すなわち、図５において、浮揚型飛行体１Ａが左方向へ移動する場合、前方の水平推進用プロペラ４１は浮揚機体２の内側へ風を送り出し、後方の水平推進用プロペラ４１は浮揚機体２の外側へ風を送り出すようになっている。このとき、前方の水平推進用プロペラ４１によって送り出された風は、風の通り道２６に沿ってスムーズに流れて推進力が減衰されにくい。よって、後方の水平推進用プロペラ４１による推進力と相俟って進行方向に大きな推進力を発生させ、迅速な移動を可能にする。
　なお、本第１実施形態において、垂直推進用プロペラ３１および水平推進用プロペラ４１は、それぞれ４つずつ設けられているが、この構成に限定されるものではない。略垂直方向および略水平方向への推進力を発生させ得る限り、その数や配置は適宜変更してもよい。
　温度調節手段５は、浮揚機体２の内部のガス温度を調節するためのものである。本第１実施形態における温度調節手段５は、通電させることによって発熱するパネル状のヒータからなり、図１に示すように、浮揚機体２の上下開口部２２に沿って２箇所に設けられている。なお、温度調節手段５の設置位置は上下開口部２２に限定されるものではなく、浮揚機体２の外周部や内部などから適宜選択してよい。
　また、図示しないが、浮揚機体２の内部には、空気より比重の小さいガスを補充するための前記ガスを圧縮した圧縮ガスボンベを備えている。
　つぎに、本第１実施形態の浮揚型飛行体１Ａにおける各構成の作用について説明する。
　浮揚機体２には、例えば、ヘリウム、水素または周囲の空気より暖められた空気、酸素および窒素等の周囲の空気より小さい比重のガスが充填される。これにより、前記浮揚機体２は、垂直推進用プロペラ群３を駆動しなくても、浮揚型飛行体１Ａを所定の高さ位置まで浮揚させる浮力を有する。また、垂直推進用プロペラ群３や水平推進用プロペラ群４を停止させても急降下するのを防ぎ、あるいは浮揚し続けられるため、墜落の危険性が低減する。なお、ガスの充填量やガスの温度を調整することによって、前記浮揚機体２が浮揚しうる高さが調整される。
　また、本第１実施形態では、各浮揚室２１が中心に関して点対称となる位置に配置され、浮揚するのに適したバランスを保持する。このため、浮揚型飛行体１Ａを移動させる際には、点対称に配置された各浮揚室２１が同じ浮力で浮揚し、浮揚機体２の姿勢を常に略水平に保持しようとするため、バランスを崩しにくく飛行制御がしやすい。
　また、浮揚室２１の中央部よりも薄い扁平状に絞られた各連結部分２１ａが、中心に関して点対称となる位置に一対で配置される。このため、図４に示すように、連結部分２１ａの各対が、浮揚機体２の中心を通る一直線上に配置されて水平方向に直線的な風の通り道２６を少なくとも２方向に確保する。そして、当該風の通り道２６のそれぞれが横風を上下に逃がしながらスムーズに流通させ、風力抵抗を大幅に低減する。
　浮揚型飛行体１Ａの水平移動は、主に水平推進用プロペラ群４を駆動させることにより行う。各水平推進用プロペラ４１は、羽根４２を回転モーター４３で回転させることにより風を発生させ、水平方向の推進力を発揮する。このとき、水平推進用プロペラ４１によって発生した風は、図４に示すように、浮揚機体２の薄い連結部分２１ａによって構成される水平方向の風の通り道２６を通り抜けるため、減衰されにくく、羽根４２の揚力を推進力へと効率的に変換することができる。
　また、浮揚型飛行体１Ａの水平飛行中またはホバリング中に、浮揚機体２が横風による風圧を受けた場合、水平方向の風の通り道２６が、横風をスムーズに流通させ、少なくとも２方向において横風の風力抵抗を大幅に低減する。このため、不意の突風等による墜落リスクを低減して高い安全性を確保するとともに、横風の影響を抑制して移動制御を容易にし高い移動能力を発揮する。
　つまり、各連結部分２１ａは、上述したとおり、水平方向の風力抵抗を抑制するばかりでなく、水平推進用プロペラ４１が発生させた風をほとんど遮ることがなく、水平方向の推進力を発生させやすくする風の通り道２６を構成する。このため、水平推進用プロペラ群４は、図２および図３に示すように、側面視において浮揚機体２と重ねて配置でき、横風の影響を極力受けにくくする。
　また、図５に示すように、浮揚機体２の外周縁部が鋭角状に形成されている。このため、水平飛行中に浮揚機体２の側面から受ける風圧は、当該外周縁部によって上下方向に分断されて前記浮揚機体２の上下面に沿って流れる。このため、風圧による風力抵抗が抑制され飛行速度が向上する。また、浮揚型飛行体１Ａのホバリング中においては、横風の影響を受けにくいため、所望の停止位置から大きく流されてしまうのを防止する。
　垂直推進用プロペラ群３は、浮揚型飛行体１Ａの離着陸時の移動や昇降および下降する際の略垂直方向の移動に用いられる。本第１実施形態において、浮揚型飛行体１Ａは、浮揚機体２に充填されたガスのみによって、ホバリング可能な浮力を有している。このため、直推進用プロペラ群３は、浮揚型飛行体１Ａを素早く所定の高さまで浮揚させる場合は上昇方向の浮力を発生させ、ホバリングさせる場合は停止し、着陸時には浮力よりも大きな推力を下降方向に発生させる。
　また、プロペラ配置凹部２３が垂直推進用プロペラ群３を浮揚機体２の外側に配置するため、上下開口部２２に配置する必要がない。このため、浮揚型飛行体１Ａが、垂直推進用プロペラ群３によって上下方向に移動する場合、図６に示すように、浮揚機体２の中央の上下開口部２２によって空気を流通させる。このため、上下移動時の浮揚型飛行体１Ａにかかる空気抵抗が抑制される。また、カメラ６による撮影においては、上下開口部２２によって上方が開放されているため、３６０度撮影や上空側の撮影が可能となる。ただし、上下開口部２２は必ずしも必須の構成要件ではない。
　さらに、従来のドローンに搭載したカメラで映像を撮影する場合、プロペラの振動によって映像が乱れやすい。しかしながら、本第１実施形態では、浮揚機体２に充填されたガスの浮力によっては、垂直推進用プロペラ群３を駆動しなくても、浮揚型飛行体１Ａがホバリングする。このため、垂直推進用プロペラ群３による振動の影響を受けることがなく、極めて乱れの少ない映像を撮影することが可能となる。
　温度調節手段５では、パネルヒーターを暖めることによって、浮揚機体２の内部に充填されているガスを膨張させてガスの比重を軽くする。そして、逆止弁が、膨張したガスの一部を外部に放出し、ガスの全体的な質量を減らすことで浮揚型飛行体１Ａに作用する浮力を増大する。一方、温度調節手段５は、浮揚機体２内部のガス温度を低下させることで浮力を低減し、高さの調節や着陸をしやすくする。
　なお、前記逆止弁からガスを放出することにより、浮揚機体２の内部に充填されているガスが不足した場合には、圧縮ガスボンベによりガスを補充することで、所定の浮揚高さを維持することができる。
　また、垂直推進用プロペラ３１および水平推進用プロペラ４１の羽根３２，４２が比較的小さいため、発生する音が小さい。また、荷物を載せたり、人を搭乗させたりするためのスペースを十分に確保することができる。よって、搭乗した人が、回転する羽根３２，４２との接触の危険性が少ない。
　さらに、浮揚型飛行体１Ａの離着陸時には、離着陸脚用リング４４が浮揚機体２よりも先に地面に接触するため、脚部として機能し、浮揚機体２を損傷してしまうことがない。
　以上のような本第１実施形態の浮揚型飛行体１Ａによれば、以下の効果を得ることができる。
１．浮揚機体２内部のガスと周囲の空気との比重差によって所定の高さで浮揚させられ、あるいは急激な降下を防ぐことができるため、浮揚型飛行体１Ａにプロペラのトラブルや駆動源のトラブルが生じても急な墜落を防止し、安全を確保することができる。
２．水平方向の風の通り道２６によって、横風がスムーズに流通して風力抵抗を大幅に低減でき、不意の突風等による墜落リスクを低減して高い安全性を確保するとともに、横風の影響を抑制して移動制御を容易にし高い移動能力を発揮することができる。
３．点対称に配置された各浮揚室２１が同じ浮力で浮揚し、浮揚機体２の姿勢を常に略水平に保持しようとするため、浮揚型飛行体１Ａがバランスを崩すのを抑制し、飛行制御しやすくすることができる。
４．垂直推進用プロペラ３１とは別に、水平方向の推進力を得るための水平推進用プロペラ４１を搭載していることにより、水平方向の移動をスムーズに行うことができる。
５．浮揚機体２が空気抵抗を低減しうる形状に形成されているため、浮揚型飛行体１Ａの飛行制御がし易く、飛行速度を向上することができ、ホバリング中は、横風の影響を受けにくく、所定の位置に停止し続けることができる。
６．垂直推進用プロペラ３１および水平推進用プロペラ４１による空気の流れおよび移動中の空気の流れをスムーズにすることで、効率性の高い移動を行うことができる。
７．浮揚機体２に充填したガスの温度調節を行うことにより、浮揚型飛行体１Ａにかかる浮力を調節し、浮揚する高さを調節することができる。
８．ガスの浮力によって羽根３２，４２を小型化できるため、飛行中の騒音を抑制できるとともに、十分な積載空間や搭乗空間を確保することができる。
９．着陸脚用リング４４が浮揚型飛行体１Ａの脚部として機能するため、脚部を別途設ける必要がなく、コンパクト化することができる。
１０．オリンピック（登録商標）や、サッカーのワールドカップ等のように、トラブルを起こすことができないようなイベントにおいても、安心して空中撮影することができる。
１１．垂直推進用プロペラ３１を用いることなく浮揚し、振動の影響を受けないため、乱れの少ない映像を撮影することができる。
１２．飛行高度の調節が容易なため、荷物の重量に応じた輸送空路を設定することができる。例えば、高度５～１０ｍの空路は５～１０ｋｇの荷物帯、高度１０～２０ｍの空路は１～５ｋｇの荷物帯、および高度３０ｍ以上は１ｋｇ未満の荷物帯とすることで、安全性を確保しつつ、安定した空路輸送が可能となる。
　つぎに、本発明に係る浮揚型飛行体の第２実施形態について説明する。なお、本第２実施形態において、上述した第１実施形態の構成と同等または相当する構成については、再度の説明を省略する。
　本第２実施形態の浮揚型飛行体１Ｂの特徴は、図７に示すように、各水平推進用プロペラ群４が、リングフレーム２５に沿って左右方向にスライド可能に支持されている点にある。具体的には、リングフレーム２５は、カーテンレールのような中央にレール溝を有する形状に形成されており、当該レール溝に沿ってスライド可能なスライド部材（図示せず）に回転モーター４３が取り付けられている。
　前記スライド部材としては、レール溝内を回転するゴムローラ等でもよく、レール溝内にラックを設け、当該ラックに噛合するピニオン等で構成してもよい。そして、両方向に回転可能なステッピングモータ等の駆動モーターによって当該スライド部材を回転させることにより、各水平推進用プロペラ群４の左右位置が正確に微調整可能となる。
　また、本第２実施形態では、浮揚型飛行体１Ｂに風圧を検知する風圧センサが設けられているとともに、当該検知結果に基づいて、前記駆動モーターを制御し水平推進用プロペラ群４の左右位置を調節する制御コントローラが設けられている。これにより、各水平推進用プロペラ群４の左右位置を風向きに対向するようにリアルタイム制御すれば、ある程度の風があっても浮揚型飛行体１Ｂを同じ位置および同じ高度にホバリング（空中停止）させることが可能となる。
　さらに、本第２実施形態において、浮揚型飛行体１Ｂには、ＧＰＳ（Global Positioning System）等の現在位置を検知する位置センサが設けられているとともに、当該検知結果に基づいて、前記駆動モーターを制御し水平推進用プロペラ群４の左右位置を調節する制御コントローラが設けられている。これにより、所定のホバリング位置からのズレ量を打ち消すように、各水平推進用プロペラ群４の左右位置をリアルタイム制御すれば、強風で浮揚型飛行体１Ｂがホバリング位置からズレてしまった場合でも、直ちに元の位置に復帰させることができる。
　なお、本第２実施形態では、風圧センサおよび位置センサの検知結果に基づいて、制御コントローラが駆動モーターを制御し水平推進用プロペラ群４の左右位置を調節しているが、この構成に限定されるものではなく、いずれか一方のセンサのみを設け、当該センサの検知結果のみに基づいて制御コントローラが左右位置を調節してもよい。
　以上のような本第２実施形態によれば、上述した第１実施形態の作用効果に加えて、ある程度の風があっても浮揚型飛行体１Ｂを同じ位置および同じ高度にホバリングさせることができ、強風で浮揚型飛行体１Ｂがホバリング位置からズレてしまった場合でも、直ちに元の位置に復帰させることができるという効果を奏する。
　つぎに、本発明に係る浮揚型飛行体の第３実施形態について説明する。なお、本第３実施形態において、上述した第１実施形態の構成と同等または相当する構成については、再度の説明を省略する。
　本第３実施形態の浮揚型飛行体１Ｃの特徴は、浮揚機体２の各浮揚室２１が縦長に形成されている点にある。具体的には、浮揚機体２は、図８に示すように、独立した複数個の浮揚室２１がリングフレーム２５によって連結されている。また、各浮揚室２１は、図９および図１０に示すように、側面視において、その中央部が左右方向に膨出されているとともに、その上下端部の外周縁が鋭角状に形成されている。そして、図８に示すように、各浮揚室２１間の隙間のそれぞれは、少なくとも２方向に水平方向の風の通り道２６を構成するようになっている。本第３実施形態では、リングフレーム２５の中心に関して各浮揚室２１を連結するために連結フレーム２７を有しているが、必須の構成ではない。
　以上の構成により、本第３実施形態によれば、第１実施形態と比較して、各浮揚室２１の平面視における面積が大幅に低減する。このため、雨、雪、ひょうあるいは灰等の落下物が降っている場合にも、浮力を低減することなく、当該落下物による衝撃が最小限に抑制される。また、上下端部の外周縁が鋭角状であるため、前記落下物が浮揚機体２に降り積もりにくく、重量が増大してしまうのを防止する。
　以上のような本第３実施形態によれば、上述した第１実施形態の作用効果に加えて、雨、雪、ひょうあるいは灰等の落下物が降っている場合にも、当該落下物による衝撃を最小限に抑制し、安定的な飛行や撮影を行うことができる。また、前記落下物が浮揚機体２に降り積もるのを抑制し、重量の増大による浮揚型飛行体の落下等を防止することができる。よって、晴天時には第１実施形態の浮揚型飛行体１Ａを使用し、悪天候の際には本第３実施形態の浮揚型飛行体１Ｃを使用する等、天候に応じて最適な飛行や撮影を行うことができる。
　つぎに、本発明に係る浮揚型飛行体の第４実施形態について説明する。なお、本第４実施形態において、上述した第１実施形態の構成と同等または相当する構成については、再度の説明を省略する。
　本第４実施形態の浮揚型飛行体１Ｄの特徴は、人が搭乗可能に構成されている点にある。具体的には、浮揚機体２は、図１１から図１３に示すように、独立した複数個の浮揚室２１が連結フレーム２７によって連結されている。また、各浮揚室２１の隙間には、人が搭乗可能な搭乗室７が設けられているとともに、各浮揚室２１の略中央には、図１３および図１４に示すように、くびれ部２１ｂが形成されている。そして、図１３に示すように、各浮揚室２１の隙間およびくびれ部２１ｂは、少なくとも２方向に水平方向の風の通り道２６を構成するようになっている。
　以上の構成により、本第４実施形態によれば、人が搭乗するために必要な安全性や安定性が確保されている。すなわち、浮揚機体２によって墜落等が防止されて高い安全性を有するとともに、水平方向の風の通り道２６によって横風による影響が低減されて高い安定性を有する。また、搭乗室７は、その左右両側に大きな浮揚室２１が配置されるため、ローリングしにくく、乗り物酔いを抑制する。
　以上のような本第４実施形態によれば、上述した第１実施形態の作用効果に加えて、人を安全に飛行させることができる。また、安価で優れたデザインを有するプライベートな飛行手段を提供することができる。さらに、人のみならず、荷物の輸送手段としても好適である。
　なお、本発明に係る浮揚型飛行体は、前述した各実施形態に限定されるものではなく、適宜変更することができる。
　例えば、上述した各実施形態では、空中に浮揚する浮揚型飛行体１Ａ～１Ｄについて説明したがこの構成に限定されるものではなく、上記浮揚機体２に密閉するガスの浮力を抑えたり、あるいは、空気を充填させることにより、浮揚型飛行体１を水面に浮かべて使用することも可能である。この場合、動力源としては、水平推進用プロペラ群４を使用することができ、人を搭乗可能に構成する場合には、別途、足こぎペダル等を設けて推進力を得るようにしてもよい。
　また、上述した各実施形態では、浮揚機体２の内部のガス量を調節するために逆止弁や圧縮ガスボンベを設けているが、必要に応じてこれらを設けなくてもよい。
　１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ　浮揚型飛行体
　２　浮揚機体
　３　垂直推進用プロペラ群
　４　水平推進用プロペラ群
　５　温度調節手段
　６　カメラ
　７　搭乗室
　２１　浮揚室
　２１ａ　連結部分
　２１ｂ　くびれ部
　２２　上下開口部
　２３　プロペラ配置凹部
　２４　太陽光発電素子
　２５　リングフレーム
　２６　風の通り道
　２７　連結フレーム
　３１　垂直推進用プロペラ
　３２　羽根
　３３　回転モーター
　３４　保護リング
　４１　水平推進用プロペラ
　４２　羽根
　４３　回転モーター
　４４　離着陸脚用リング

Claims (9)

  1. 　内部に空気より小さい比重のガスを密閉してなる浮揚機体と、この浮揚機体に垂直方向の推進力を付与する垂直推進用プロペラと、前記浮揚機体に水平方向の推進力を付与する水平推進用プロペラとを有し、
    　前記浮揚機体は、水平方向の風の通り道が少なくとも２方向に形成されているとともに、その外周縁の角度が側面視で鋭角状に形成されている、浮揚型飛行体。
  2. 　前記浮揚機体は、平面視で略中央位置に上下開口部が形成されているとともに、平面視における中心に関して点対称となる位置に複数個配置された浮揚室のそれぞれが連結部分によって一体的に連結されており、前記各浮揚室は、側面視において、その中央部が上下方向に膨出されているとともに、その左右端部の外周縁が鋭角状に形成されており、前記各連結部分は連結されている前記浮揚室の中央部よりも薄い扁平状に形成されており、前記連結部分のそれぞれは少なくとも２方向に水平方向の風の通り道を構成する、請求項１に記載の浮揚型飛行体。
  3. 　前記各水平推進用プロペラは、前記各連結部分の外側に配置されているとともに、その回転軸が前記浮揚機体の中央方向に向けて固定されている、請求項２に記載の浮揚型飛行体。
  4. 　前記浮揚機体の外周における前記連結部分には、前記各垂直推進用プロペラを配置するためのプロペラ配置凹部が形成されている、請求項２または請求項３に記載の浮揚型飛行体。
  5. 　内部に空気より小さい比重のガスを密閉してなる浮揚機体と、この浮揚機体に垂直方向の推進力を付与する垂直推進用プロペラと、前記浮揚機体に水平方向の推進力を付与する水平推進用プロペラとを有し、
    　前記各水平推進用プロペラが前記浮揚機体の上下方向の厚さに対し略中央位置で軸支されているとともに、前記各水平推進用プロペラの外周には前記浮揚機体の上下方向の厚さより大径に形成された離着陸脚用リングが設けられている、浮揚型飛行体。
  6. 　前記ガスの温度を調節する温度調節手段と、前記ガスが所定の圧力以下の気圧になるようにガスを排出する逆止弁とを有する、請求項１から請求項５のいずれかに記載の浮揚型飛行体。
  7. 　前記各水平推進用プロペラをスライド可能に支持するリングフレームと、前記各水平推進用プロペラを前記リングフレームに沿って駆動する駆動モーターと、風圧を検知する風圧センサおよび／または現在位置を検知する位置センサと、前記風圧センサおよび／または前記位置センサの検知結果に基づいて、前記駆動モーターを制御し前記各水平推進用プロペラの左右位置を調節する制御コントローラとを有する、請求項１から請求項６のいずれかに記載の浮揚型飛行体。
  8. 　前記浮揚機体は、独立した複数個の浮揚室がリングフレームによって連結されており、前記各浮揚室は、側面視において、その中央部が左右方向に膨出されているとともに、その上下端部の外周縁が鋭角状に形成されており、前記各浮揚室間の隙間のそれぞれは少なくとも２方向に水平方向の風の通り道を構成する、請求項１に記載の浮揚型飛行体。
  9. 　前記浮揚機体は、独立した複数個の浮揚室が連結フレームによって連結されており、前記各浮揚室の隙間には、人が搭乗可能な搭乗室が設けられているとともに、前記各浮揚室の略中央にはくびれ部が形成されており、前記各浮揚室の隙間および前記くびれ部は、少なくとも２方向に水平方向の風の通り道を構成する、請求項１に記載の浮揚型飛行体。
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