WO2020110378A1 - 移動空調装置 - Google Patents
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Definitions
- the present disclosure relates to a mobile air conditioner equipped with a drone.
- the conventional stationary air conditioner is not suitable when the place to be cooled changes with time.
- Japan the custom of sprinkling water has been used for a long time, and it has been practiced to sprinkle water on an appropriate place and cool the surrounding area by the heat of vaporization when the sprinkled water vaporizes. It is considered that by using this principle of sprinkling water, by spraying water above the place to be cooled and vaporizing the sprayed water in the air, the space below it can be cooled. It is described in Patent Document 1 that water is sprinkled from a drone in order to suppress scattering of dust when demolishing a building, not for cooling.
- Patent Document 1 since the purpose is to suppress the scattering of dust when the building is demolished, there is no cooling effect in the air because the water sprinkled from the drone does not vaporize in the air, and There is a problem that the drowned water will be poured as a liquid as it is, and the lower part of the drone will be flooded.
- At least one embodiment of the present disclosure aims to provide a mobile air conditioner that can perform cooling while suppressing the cooling place from getting wet with a liquid and can change the cooling place.
- a mobile air conditioner including at least one drone that flies by an air flow generated by an air flow generation unit, The at least one drone has a droplet supply unit that ejects droplets into the air stream in a supply direction that intersects the streamline direction of the air stream, The supply direction includes two or more different directions in the circumferential direction of the drone having the droplet supply unit that ejects the droplets.
- the supply direction of the droplets is a direction intersecting with the streamline direction of the airflow, and
- the droplets easily diffuse in the air flow, and thus the droplets easily vaporize in the air and the vaporization thereof. Cooling is performed by heat. Therefore, it is possible to perform cooling while changing the cooling place while suppressing the cooling place below the drone from getting wet with the liquid.
- the droplet supply unit is configured to eject the droplet while having a spread in the circumferential direction of the drone.
- one droplet supply unit causes the droplets to spread in the circumferential direction of the drone. It can eject in two or more different directions. Therefore, since the configuration of (1) above can be realized by providing one droplet supply unit for one drone, the weight and cost of the mobile air conditioner can be reduced.
- a tank that stores the liquid that becomes the droplets is fixed to the at least one drone. If the drone is not equipped with a tank, the tank on the ground and the droplet supply unit must be connected by a hose, and the hose becomes an obstacle when a person or an object is present at the cooling place. However, according to the configuration of the above (3), since such a hose is not necessary, even if a person or an object is present in the cooling place, it is possible to perform cooling without disturbing.
- the tank is located below the airflow generation unit. If liquid is stored in the tank, the weight of the liquid may make the flight attitude of the drone unstable. However, according to the configuration of (4) above, by disposing the heavy tank in which the liquid is stored below the airflow generation unit, the center of gravity of the entire drone including the tank comes to be located at the lower side. The flight attitude can be stabilized.
- the droplet supply unit is located below the liquid level of the liquid in the tank.
- a pump for supplying the liquid in the tank to the droplet supply unit is required.
- the liquid can be supplied from the tank to the droplet supply unit due to the head difference, and such a pump is not required. Therefore, the configuration of the mobile air conditioner can be simplified and reduced in weight. can do.
- a diffuser member is provided that forms a path through which at least a part of the airflow is directed toward the droplets supplied from the droplet supply unit.
- the airflow generation unit and the droplet supply unit are separated, so the airflow diffuses before reaching the droplets.
- the liquid droplets cannot be properly diffused, and the cooling capacity of the mobile air conditioner may be reduced.
- at least a part of the air flow can be appropriately guided toward the droplets supplied from the droplet supply unit via the path formed by the diffuser member. Even if the generation unit and the droplet supply unit are separated from each other, it is possible to suppress a decrease in cooling capacity.
- a sloshing suppressing member that suppresses sloshing of the liquid in the tank is provided in the tank.
- sloshing of the liquid in the tank can be suppressed during flight of the drone, and the flight attitude of the drone can be stabilized.
- the sloshing suppressing member is a rib extending along the inner peripheral surface of the tank.
- the rib extending along the inner peripheral surface of the tank can suppress sloshing of the liquid and improve the strength of the tank. If the strength of the tank can be improved by the ribs, the wall thickness of the tank can be reduced and the tank can be lightened, so that the power consumption of the drone can be suppressed.
- the sloshing suppressing member is a lid member provided so as to float on the liquid surface of the liquid.
- the sloshing suppressing member can be configured by floating the lid member on the liquid surface of the liquid in the tank. Therefore, when the rib is formed on the inner peripheral surface of the tank as in (8) above.
- the structure of the sloshing suppressing member is simpler than that of.
- the airflow generation unit is a propeller
- the mobile air conditioner is A liquid amount detecting member for detecting the amount of the liquid in the tank, A propeller angle control member for controlling the angle of the propeller with respect to the horizontal direction, The propeller angle control member increases the angle as the amount of the liquid decreases.
- the flight state of the drone is stabilized by adjusting the angle of the propeller with respect to the horizontal direction, not by adjusting the number of revolutions of the propeller, so that fluctuations in downdraft are suppressed and cooling is performed. It is possible to suppress fluctuations in ability.
- a liquid amount detecting member for detecting the amount of the liquid in the tank
- a controller for controlling the flight position of the drone, The controller moves the drone to a liquid supply station for supplying the liquid to the tank based on the detection value by the liquid amount detection member.
- the drone when the amount of the liquid in the tank becomes small, the drone is automatically moved to the liquid supply station to replenish the liquid, so that the cooling can be performed for a long time.
- a pressurizing member for pressurizing the liquid in the tank is provided. According to the above configuration (12), since the pressurized liquid is ejected from the droplet supply unit, the atomized droplets are ejected from the droplet supply unit, so that the droplets are vaporized in the air. Can be promoted.
- a pressurized gas supply member that supplies a pressurized gas to the droplet supply unit is provided.
- the droplets are atomized and ejected by shearing the air flow of the pressurized gas, so vaporization of the droplets in the air can be promoted.
- the droplet supply unit is configured to supply the droplet in a horizontal direction or vertically downward with respect to the horizontal direction.
- the air flow generation part is a propeller
- the liquid droplets rise and collide with the propellers, which may cause erosion of the propellers.
- the droplets are supplied in the horizontal direction or vertically downward from the horizontal direction, so that the collision between the droplets and the propeller can be suppressed and the erosion of the propeller can be suppressed. ..
- a thrust force that pushes the drone upward can be obtained, so that the power consumption of the drone can be improved.
- a temperature detecting member for detecting the temperature below the drone A controller for controlling the flight position of the drone, The controller controls the flight position of the drone based on the value detected by the temperature detecting member. According to the configuration of (15) above, the drone is automatically moved to a place where cooling is required and the drone is cooled, so that proper cooling is possible.
- a plurality of drones are provided, and the plurality of drones are connected so as to fly together.
- the airflow generator is a propeller
- the buoyancy of the drone is increased by the latter method, but the latter can improve the droplet diffusing ability more than the former. For this reason, the diffusion range of the liquid droplets is widened, and the cooling capacity can be improved.
- the plurality of drones One tank drone having a tank for storing the liquid to be the droplets; At least one droplet supply drone having the droplet supply section, The tank and the droplet supply unit provided in the at least one droplet supply drone are connected by a flexible hose.
- the liquid ejected from the droplet supply unit by the potential energy of the liquid with respect to the droplet supply unit. It is possible to obtain the pressure necessary for refining the device without installing a pump or a compressor. As a result, the cost and weight of the mobile air conditioner can be prevented from increasing.
- the supply direction of the droplets is a direction intersecting a streamline direction of the airflow.
- the droplets easily diffuse in the air flow, and thus the droplets easily vaporize in the air. And the heat of vaporization cools it. Therefore, it is possible to perform cooling while changing the cooling place while suppressing the cooling place below the drone from getting wet with the liquid.
- FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an example of a mobile air conditioner according to Embodiment 1 of the present disclosure. It is a schematic block diagram which shows another example of the mobile air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this indication. It is a schematic block diagram which shows another example of the mobile air conditioner which concerns on Embodiment 1 of this indication. It is a schematic block diagram which shows an example of the mobile air conditioner which concerns on Embodiment 2 of this indication. It is a schematic block diagram which shows another example of the mobile air conditioner which concerns on Embodiment 2 of this indication. It is a schematic block diagram which shows another example of the mobile air conditioner which concerns on Embodiment 2 of this indication.
- the mobile air conditioner 1 includes a drone 4 that flies by rotation of a propeller 5.
- the drone 4 has a nozzle 7 that is a droplet supply unit that ejects water as droplets 202.
- the nozzle 7 is provided so as to face a direction perpendicular to the height direction of the drone 4, that is, a horizontal direction when the drone 4 stands still in the air.
- the nozzle 7 is located below the propeller 5 as an example, but the nozzle 7 is not limited to below the propeller 5 as long as the droplet 202 can be supplied to the descending airflow 200 generated when the drone 4 flies. ..
- the propeller 5 Since the descending airflow 200 is generated by the rotation of the propeller 5, the propeller 5 constitutes an airflow generating unit. Although two nozzles 7 are shown in FIG. 1, the number of nozzles 7 is not limited and may be one or three or more. However, if two or more nozzles 7 are provided so as to face different directions in the circumferential direction of the drone 4, the droplets 202 can be supplied in two or more different supply directions in the circumferential direction of the drone 4. Become.
- the storage location of the water supplied to the nozzle 7 is not particularly limited.
- the water is stored in a tank placed on the ground, and the tank and the nozzle 7 are communicated via a hose to
- the water inside can also be supplied to the nozzle 7 by a pump or the like.
- the tank on the ground and the nozzle 7 must be connected by a hose, and the hose may be an obstacle when a person or an object is present below the drone 4 during flight.
- the tank 50 that stores the water 53 may be fixed to the drone 4 at a position below the propeller 5.
- the nozzle 7 is preferably positioned below the water surface 53a of the water 53 in the tank 50.
- a pump is required to supply the water 53 in the tank 50 to the nozzle 7.
- water can be supplied from the tank 50 to the nozzle 7 due to the head difference, and a pump is not required. Therefore, the configuration of the mobile air conditioner 1 can be simplified and reduced in weight.
- the tank 50 is not limited to being fixed to the drone 4 at a position below the propeller 5.
- the tank 50 may be fixed to the drone 4 so that the whole or a part of the tank 50 is located above the propeller 5.
- the flying attitude of the drone 4 may become unstable due to its weight.
- the center of gravity of the entire drone 4 including the tank 50 comes to be located below, and therefore the flight attitude of the drone 4 can be stabilized.
- the rotation of the propeller 5 causes the drone 4 to fly.
- the flight position of the drone in the air can be adjusted by a controller or the like (not shown).
- the drone 4 moves above the place to be cooled by the mobile air conditioner 1, the water 53 in the tank 50 is ejected from the nozzle 7 as droplets 202.
- the descending airflow 200 is generated as a reaction force thereof, but the droplet 202 ejected from the nozzle 7 is supplied into the descending airflow 200. Since the droplet 202 is ejected from the nozzle 7 in the horizontal direction, the droplet 202 is supplied into the descending airflow 200 in a direction different from the descending airflow 200, that is, a supply direction intersecting with the descending airflow 200. Further, since the drone 4 has the two nozzles 7 and the two nozzles 7 are provided so as to face different directions in the circumferential direction of the drone 4, the droplet 202 has two different nozzles in the circumferential direction of the drone 4. It is supplied in the supply direction.
- the droplet 202 Since the droplet 202 is ejected into the air stream in such a supply direction, when the droplet 202 is entrained by the descending air stream 200 and descends while moving in the horizontal direction, the droplet 202 is likely to diffuse in the descending air stream 200. Therefore, the droplet 202 is easily vaporized in the air.
- the diameter of the droplet 202 can also be considered as a condition for facilitating vaporization of the droplet 202 in the downdraft 200. That is, the diameter of the droplet 202 ejected from the nozzle 7 needs to be small enough to be vaporized in the air. However, when water is ejected as droplets into the air, if the droplet diameter is 10 ⁇ m or less, the water will instantly vaporize, but according to the aviation law, the distance of the drone to the person or object is 30 m or more. Since it has to fly empty, under such conditions, water can be sufficiently vaporized even with a droplet diameter of the order of 100 ⁇ m. That is, the specific range of the droplet diameter that is small enough to be vaporized in the air may change depending on the type of the ejected liquid and the flight environment of the drone.
- the space below the drone 4 (cooling place) is cooled by the heat of vaporization.
- the liquid droplet 202 is easily vaporized in the air depending on the supply direction of the liquid droplet 202 into the descending airflow 200, so that the liquid water is not poured down to the cooling place and the cooling place is Do not submerge.
- the drone 4 can move freely in the air, the cooling place can also be changed freely.
- the supply direction of the droplets 202 is a direction intersecting with the streamline direction of the descending airflow 200.
- the droplets 202 easily diffuse in the downdraft 200, and thus the droplets 202 easily vaporize in the air. And the heat of vaporization cools it. For this reason, it is possible to perform cooling while suppressing the cooling place below the drone 4 from getting wet with the liquid, and to change the cooling place.
- the nozzle 7 is configured to extend in the horizontal direction so that the droplet 202 is ejected in the horizontal direction, but the configuration is not limited to this. As shown in FIG. 3, the nozzle 7 may be configured to extend vertically downward from the horizontal direction from the upstream side to the downstream side. In this case, the droplet 202 is ejected vertically downward as compared with the horizontal direction.
- the droplet 202 When the droplet 202 is ejected vertically upward from the horizontal direction, the droplet 202 rises and collides with the propeller 5, which may cause erosion of the propeller 5. However, by supplying the droplet 202 into the downward airflow 200 in the horizontal direction or vertically downward from the horizontal direction, it is possible to suppress the collision between the droplet 202 and the propeller 5 and suppress the erosion of the propeller 5. Further, when the droplet 202 is ejected vertically downward relative to the horizontal direction, a thrust force that pushes the drone 4 upward can be obtained, so that the power consumption of the drone 4 can be improved.
- two or more nozzles 7 are provided so as to face different directions in the circumferential direction of the drone 4.
- the weight and cost of the mobile air conditioner 1 can be reduced.
- a jet of water can be rotated, a jet with a plurality of jets provided at intervals in the circumferential direction, and the like can be used.
- a nozzle capable of supplying water by fan-shaped liquid film jetting a nozzle provided with an inclined surface so as to face the jet outlet of water can be used. In this nozzle, the water ejected from the ejection port collides with the slope and is ejected while spreading in the circumferential direction.
- nozzles that atomizes and jets water by using air flow shearing force.
- nozzles there are internal mixing type nozzles, external mixing type nozzles, and collision type nozzles.
- the internal mixing type nozzle is one in which compressed air and water are mixed inside the nozzle so that water is atomized and ejected, and is generally excellent in atomization performance.
- the external mixing type nozzle uses a double pipe structure or the like, and water jetted from the nozzle is mixed with compressed air outside the nozzle to make the water fine, and generally has a property of being resistant to clogging.
- the collision type nozzle further collides droplets with each other to homogenize and miniaturize water.
- a pump may be mounted on the mobile air conditioner 1 in order to generate a pressure of 0.1 MPa or more, and the air flow shearing force can be reduced.
- a compressor may be mounted on the mobile air conditioner 1 in order to generate a pressure of 0.1 MPa or more.
- a nozzle that atomizes water and ejects it without using pressure.
- a nozzle that atomizes water by using a strong sound wave or the like, and a nozzle that atomizes a large number of liquid threads from the surface of water by electrostatic force to miniaturize the water.
- the mobile air conditioner according to the second embodiment is different from the first embodiment in that a diffuser member that constitutes a path through which at least a part of the downdraft 200 is guided is added.
- the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the first embodiment includes the configurations of FIGS. 1 to 3 unless otherwise specified.
- the mobile air conditioner 1 has a tubular diffuser member 70 so as to surround the tank 50 fixed to the drone 4 at a position below the propeller 5. Is fixed to the tank 50 at a position below the propeller 5 via a support member 80. A space having an annular cross section is formed between the outer peripheral surface of the tank 50 and the inner peripheral surface of the diffuser member 70. This space has a path 72 through which at least a part of the descending airflow 200 flows in an operation described later. Make up. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
- the tank 50 is disposed below the propeller 5 and the nozzle 7 is disposed below the tank 50, as in the configuration of FIG.
- the propeller 5 and the nozzle 7 are separated from each other, the descending airflow 200 is diffused before reaching the droplet 202, and the droplet 202 cannot be diffused properly, and the mobile air conditioning system is used.
- the cooling capacity of the device 1 may decrease.
- the mobile air conditioner 1 according to the second embodiment of the present disclosure, at least a part of the descending airflow 200 is appropriately directed toward the droplet 202 ejected from the nozzle 7 via the path 72 constituted by the diffuser member 70. Therefore, even if the propeller 5 and the nozzle 7 are separated from each other, it is possible to suppress a decrease in the cooling capacity of the mobile air conditioner 1.
- the cylindrical diffuser member 70 may have any shape as long as it can appropriately guide at least a part of the descending airflow 200 toward the droplet 202.
- the inner diameter of the diffuser member 70 decreases from the upper end 70a to the lower end 70b of the diffuser member 70 to reach the minimum inner diameter at the position 70c, and then, from the position 70c to the lower end 70b. Is configured to increase.
- the cylindrical diffuser member 70 is fixed to the tank 50 at a position below the propeller 5 via the support member 80, but the present invention is not limited to this form.
- the diffuser member 70 may be provided so as to also surround the entire periphery of the drone 4.
- the reinforcing member is provided at a position above the propeller 5 in order to suppress the radial deformation of the diffuser member 70. 82 may be provided.
- the configuration is not limited to the configuration in which the inner diameter of the diffuser member 70 is not constant between the upper end 70a and the lower end 70b as in the configurations of FIGS. 4 and 5.
- the nozzle 7 when the nozzle 7 is not provided directly on the tank 50 but is provided on the support member 80 so as to face vertically downward while communicating with the tank 50 by a hose or the like (not shown), Since the droplets 202 ejected from 7 flow vertically downward in the path 72, the diffuser member 70 is fixed from the upper end 70a to the lower end 70b along the circulation direction of the droplets 202 in the path 72.
- It may be configured to have an inner diameter.
- the cooling range in the horizontal direction is narrower than in the cases of FIGS. 4 and 5, but the cooling capacity at the cooling place is larger than in the cases of FIGS. 4 and 5.
- the mobile air conditioner according to the third embodiment has a sloshing suppression member added to each of the first and second embodiments.
- the third embodiment will be described with a configuration in which the sloshing suppressing member is added to the configuration of the first embodiment, but the third embodiment may be configured by adding the sloshing suppressing member to the configuration of the second embodiment. Good.
- the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the tank 50 included in the mobile air conditioner according to the third embodiment of the present disclosure is provided with an annular plate-shaped rib 41 extending along the inner peripheral surface of the tank 50.
- the number of ribs 41 is not limited, a plurality of ribs 41 may be provided at appropriate intervals. Other configurations are the same as those in the first embodiment.
- the cooling operation by the mobile air conditioner according to the third embodiment of the present disclosure is the same as that of the first embodiment. Therefore, as shown in FIG. 2, when the drone 4 flies, the swaying causes sloshing in the water 53 in the tank 5, and the sloshing causes the drone 4 to further sway. It may become unstable.
- the tank 50 is provided with the annular plate-shaped rib 41 extending along the inner peripheral surface of the tank 50. Therefore, when the water surface 53a of the water 53 shakes, a part of the water surface 53a collides with the rib 41 located above the water surface 53a, whereby the shake is attenuated and sloshing can be suppressed. For this reason, the annular plate-shaped rib 41 extending along the inner peripheral surface of the tank 50 constitutes the sloshing suppressing member 40 that suppresses sloshing of the water 53 in the tank 50.
- the rib 41 has an effect of improving the strength of the tank 50.
- the wall thickness of the tank 50 is increased to prevent the tank 50 from being damaged. It is necessary to secure the strength, which leads to an increase in the weight of the tank 50.
- the strength of the tank 50 can be improved by the ribs 41, the increase in the weight of the tank 50 can be suppressed, so that the power consumption of the drone 4 can be suppressed.
- the rib 41 is drawn so as to have a complete annular shape, but the rib 41 is not limited to this shape, and may have a shape that is interrupted in the circumferential direction. Also, the shape may be discontinuous at two or more locations in the circumferential direction instead of one location.
- the sloshing suppressing member 40 is not limited to the rib 41.
- the lid member 42 that can be installed so as to float on the water surface 53a of the water 53 in the tank 50 can be the sloshing suppression member 40.
- the lid member 42 may be a floating grid, a floating roof, or the like. Even if the water surface 53a shakes, the water surface 53a collides with the lid member 42, whereby the shaking is damped, and sloshing can be suppressed.
- the lid member 42 may be floated on the water surface 53a of the water 53 in the tank 50, so that a rib is formed on the inner peripheral surface of the tank 50 as shown in FIG. Compared with the case, the structure of the sloshing suppressing member 40 is simplified.
- the mobile air conditioner according to the fourth embodiment is capable of controlling the angle of the propeller 5 of the drone 4 with respect to the horizontal direction in each of the first to third embodiments.
- the fourth embodiment will be described with a configuration in which the angle of the propeller 5 with respect to the horizontal direction can be controlled with respect to the configuration of the first embodiment.
- the fourth embodiment may be configured so that the angle can be controlled.
- the same components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the mobile air conditioner 1 includes a water surface sensor 60 that detects the position of the water surface 53a of the water 53 in the tank 50. Since the position of the water surface 53a corresponds to the amount of water 53 in the tank 50, the water surface sensor 60 corresponds to a liquid amount detection member for detecting the amount of water (liquid) in the tank 50.
- the drone 4 includes a propeller angle control member 61 that controls the angle of the propeller 5 with respect to the horizontal direction (0° when the propeller 5 is horizontal). ..
- the water surface sensor 60 and the propeller angle control member 61 are electrically connected to each other.
- Other configurations are the same as those in the first embodiment.
- the water surface sensor 60 detects the position of the water surface 53a of the water 53 in the tank 50, that is, the amount of water in the tank 50.
- the value detected by the water surface sensor 60 is transmitted to the propeller angle control member 61.
- the propeller angle control member 61 the relationship between the detection value of the water surface sensor 60 and the angle of the propeller 5 with respect to the horizontal direction is set in advance, and based on this relationship, the propeller angle control member 61 uses the water surface sensor 60.
- the angle of the propeller 5 with respect to the horizontal direction is controlled based on the detected value.
- the amount of water in the tank 50 decreases and the weight of the tank 50 decreases.
- the rotation speed of the propeller 5 in this case, decrease the rotation speed
- the descending airflow 200 changes and the cooling capacity of the mobile air conditioner 1 also changes.
- the mobile air conditioner 1 since the angle of the propeller 5 with respect to the horizontal direction is controllable, not the adjustment of the rotation speed of the propeller 5 but the propeller 5 with respect to the horizontal direction.
- the flying condition of the drone 4 is stabilized by controlling the buoyancy in the vertical direction by adjusting the angle of. Specifically, as shown in FIG. 9B, each propeller 5 is tilted with respect to the horizontal direction so that the angle ⁇ of the propeller 5 with respect to the horizontal direction increases as the position of the water surface sensor 60 decreases. As a result, the amount of water 53 in the tank 50, that is, the buoyancy corresponding to the weight of the mobile air conditioner 1 as a whole can be adjusted, so that the flying state of the drone 4 can be stabilized.
- the buoyancy of the drone 4 is adjusted by controlling the angle ⁇ of the propeller 5 with respect to the horizontal direction, but since the rotation speed of the propeller 5 is not changed, it is considered that there is no fluctuation in the flow velocity of the descending airflow 200.
- the angle ⁇ of the propeller 5 with respect to the horizontal direction increases, so that the diffusing ability of the droplets 202 in the horizontal direction by the descending airflow 200 increases and a wide range of cooling is achieved. Will be possible.
- the angle ⁇ of the propeller 5 with respect to the horizontal direction is adjusted instead of adjusting the rotation speed of the propeller 5. Since the flight state of the drone 4 is stabilized, the fluctuation of the descending airflow 200 can be suppressed and the fluctuation of the cooling capacity of the mobile air conditioner 1 can be suppressed.
- the mobile air conditioner according to the fifth embodiment is configured to automatically control the water supply to the tank 50 in each of the first to fourth embodiments.
- the fifth embodiment will be described with a configuration in which the water supply to the tank 50 is automatically controlled with respect to the configuration of the first embodiment, but the water supply to the tank 50 will be performed for each of the configurations of the second to fourth embodiments.
- the fifth embodiment may be configured to be automatically controlled.
- the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the drone 4 includes a flight control unit 90 that controls the propeller 5, a GPS 91 that positions the flight position of the drone 4, and a radio device. And 92.
- the GPS 91, the wireless device 92, and the water surface sensor 60 (the same configuration as that shown in FIG. 9 of the fourth embodiment) that detects the position of the water surface 53a (see FIG. 2) of the water 53 in the tank 50 respectively fly. It is electrically connected to the control unit 90.
- the flight control unit 90 is preset with a lower limit threshold value regarding the detection value of the water surface sensor 60.
- the mobile air conditioner 1 further includes a controller 100 for remotely operating the drone 4.
- the controller 100 includes a wireless device 101 and a terminal device 102 that are electrically connected to each other.
- the wireless device 92 mounted on the drone 4 and the wireless device 101 of the controller 100 can wirelessly communicate with each other.
- Other configurations are the same as those in the first embodiment.
- the flight position of the drone 4 determined by the GPS 91 is transmitted to the flight control unit 90, and the flight position of the drone 4 is controlled as an electrical signal via wireless communication between the radios 92 and 101. Transmit to 100.
- the water surface sensor 60 detects the position of the water surface 53a (see FIG. 2) of the water 53 in the tank 50, that is, the amount of the water 53 in the tank 50. The value detected by the water surface sensor 60 is transmitted to the flight controller 90.
- the flight control unit 90 compares the detection value of the water surface sensor 60 with a preset lower limit threshold value.
- the flight control unit 90 informs the controller 100 via the wireless communication between the radios 92 and 101 that the detection value by the water surface sensor 60 becomes less than or equal to the lower limit threshold. A signal to the effect is transmitted.
- the terminal device 102 of the controller 100 reaches the water supply station 110 of the drone 4 on the basis of the flight position of the drone 4 measured by the GPS 91 and the position (preset) of the water supply station 110 (FIG. 11) described later. And calculates the flight route of the flight route, and transmits the flight route to the flight control unit 90 via wireless communication between the wireless devices 92 and 101.
- the flight control unit 90 controls the operation of the propeller 5 so that the drone 4 will fly along the flight path.
- the drone 4 automatically follows the flight route and fills the water supply station 110. Move up to. In the water supply station 110, the water supply to the tank 50 may be manually performed, or the water supply to the tank 50 may be automatically performed. After the water supply to the tank 50 is completed, the drone 4 is made to fly again, whereby long-term cooling can be performed.
- the drone 4 is automatically moved to the water supply station 110 to replenish the water, so that cooling can be performed for a long time.
- the mobile air conditioner according to the sixth embodiment is configured to automatically detect a place where cooling is required in each of the first to fifth embodiments.
- the sixth embodiment will be described with a configuration in which a place requiring cooling is automatically detected in the configuration of the first embodiment, but cooling is required for each of the configurations of the second to fifth embodiments.
- the sixth embodiment may be configured so that the place is automatically detected.
- the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the drone 4 includes a flight control unit 90 that controls the propeller 5, a GPS 91 that measures the flight position of the drone 4, and a radio 92.
- a GPS 91, a wireless device 92, and a temperature sensor 93 that is a temperature detecting member that detects the temperature below the drone 4 are electrically connected to the flight control unit 90.
- the mobile air conditioner 1 further includes a controller 100 for remotely operating the drone 4.
- the controller 100 includes a wireless device 101 and a terminal device 102 that are electrically connected to each other.
- the wireless device 92 mounted on the drone 4 and the wireless device 101 of the controller 100 can wirelessly communicate with each other.
- Other configurations are the same as those in the first embodiment.
- the flight position of the drone 4 determined by the GPS 91 and the detected value by the temperature sensor 93 are transmitted to the flight control unit 90, and the drone 4 is controlled via the wireless communication between the radios 92 and 101.
- the flight position and the value detected by the temperature sensor 93 are transmitted to the controller 100 as electrical signals.
- the terminal device 102 of the controller 100 creates the temperature distribution of the region where the drone 4 flies, based on the flight position of the drone 4 and the detection value of the temperature sensor 93.
- the terminal device 102 calculates a flight route to a place where the temperature sensor 93 has the highest detection value based on the flight position of the drone 4 measured by the GPS 91 and a location where the temperature sensor 93 has the highest detection value,
- the flight route is transmitted to the flight controller 90 via wireless communication between the radios 92 and 101.
- the flight control unit 90 controls the operation of the propeller 5 so that the drone 4 will fly along the flight path.
- the drone 4 moves along the flight route to the place where the detection value by the temperature sensor 93 is the highest, and the mobile air conditioner 1 performs the cooling operation at that place. In this way, since the drone 4 is automatically moved to a place where cooling is required to cool it, proper cooling is possible.
- the mobile air conditioner according to the seventh embodiment is provided with a plurality of drones 4 for each of the first to sixth embodiments.
- the seventh embodiment will be described with a configuration in which a plurality of drones 4 is provided in addition to the configuration of the first embodiment, but a plurality of drones 4 is provided for each of the configurations of the second to sixth embodiments.
- the seventh embodiment may be configured.
- the same components as those in the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the mobile air conditioner 1 includes three drones 4, each drone 4 is connected by a rigid joint member 9, and the three drones 4 are integrated. It is configured to fly.
- the mobile air conditioner 1 includes three drones 4, but the number is not limited to three, and the mobile air conditioner 1 may include two or four or more drones.
- the mobile air conditioner 1 may include the tank 50 that stores the water 53, as in the first embodiment.
- the tank 50 it is preferable to fix the tank 50 to the joining member 9 at a position lower than the propeller 5.
- the tank 50 by placing the heavy tank 50 in which the water 53 is stored below the propeller 5, the center of gravity of the entire drone 4 including the tank 50 is located below, so that the drone 4 can fly. The posture can be stabilized.
- fixing the tank 50 to the joining member 9 made of a rigid body it is possible to reduce the risk that a portion that is deformed by the weight of the tank 50 is generated.
- the nozzle 7 Since the nozzle 7 is provided in each drone 4, it is necessary to connect the tank 50 and the nozzle 7 with a hose or the like not shown. When each nozzle 7 is located below the water surface 53a of the water 53 in the tank 50, the water 53 in the tank 50 can be supplied to each nozzle 7 by the head difference, but as shown in FIG. When the nozzle 7 is located above the water surface 53a, it is necessary to provide a pump (not shown) and supply the water 53 in the tank 50 to each nozzle 7 by this pump.
- the tank 50 is provided so that the center of gravity of the tank 50 and the center of gravity G of the drone 4 are substantially coincident with each other in plan view from the viewpoint of achieving stable flight of the mobile air conditioner 1.
- each drone 4 it is preferable that the propellers 5 provided in each drone 4 are arranged at a pitch of 120 degrees around the center of gravity of the tank 50 in plan view. With such an arrangement, the center of gravity of the tank 50 and the center of gravity G of the drone 4 can be made to substantially coincide with each other, which can contribute to stable flight of the mobile air conditioner 1.
- the buoyancy of the drone 4 is increased by the latter method, but the latter can improve the diffusing ability of the droplet 202 more than the former. Therefore, the diffusion range of the droplet 202 is expanded, and the cooling capacity of the mobile air conditioner 1 can be improved.
- the tank 50 is fixed to the joining member 9 from below the joining member 9, but the configuration is not limited to this. As shown in FIG. 15, the tank 50 may be fixed to the joining member 9 from above the joining member 9 via the support member 11. According to this configuration, since each nozzle 7 is located below the water surface 53a of the water 53 in the tank 50, a pump for supplying the water 53 from the tank 50 to each nozzle 7 is unnecessary, and the movement is possible.
- the configuration of the air conditioner 1 can be simplified and reduced in weight.
- each drone 4 is firmly fixed by the joining member 9 made of a rigid body, that is, the distance between the drones 4 is fixed unchanged, but the configuration is not limited to this.
- the mobile air conditioner 1 includes a tank drone 58 to which a tank 50 is fixed and two droplet supply drones 59 (however, the number is not limited to two and may be one or three or more). ) And the nozzle 50 provided in each droplet supply drone 59 is connected by a flexible hose 56. Even with such a configuration, the drones (tank drone 58 and droplet supply drone 59) are connected so as to fly together.
- the mobile air conditioner 1 having the configuration shown in FIG. 16, by controlling the distance between the water surface 53a of the water 53 in the tank 50 and the nozzle 7, the potential energy of the water with respect to the nozzle 7 ejects from the nozzle 7. It is possible to obtain the pressure of 0.1 MPa or more required for refining the water that is used without installing a pump or a compressor. As a result, it is possible to suppress an increase in cost and weight of the mobile air conditioner 1. For example, in order to obtain a pressure of 0.1 MPa, the distance between the water surface 53a and the nozzle 7 may be set to 10 m.
- the mobile air conditioner 1 may have only one tank drone 58, and the nozzle 7 may be attached to the tip of the hose 56.
- the distance L between the water surface 53a of the water 53 in the tank 50 and the nozzle 7 is set to 30 m, for example, 30 MPa can be obtained as the pressure for atomizing the water ejected from the nozzle 7.
- the mobile air conditioner according to the eighth embodiment is different from the first to seventh embodiments in that a pressure member for pressurizing the water in the tank 50 is provided.
- the eighth embodiment will be described with a configuration in which a pressure member is provided in the configuration of the first embodiment (the configuration of FIG. 2).
- the eighth embodiment may be configured to include the above.
- the same components as those of the first embodiment are designated by the same reference numerals, and detailed description thereof will be omitted.
- the pressing member 300 includes a diaphragm 301 formed of a flexible material such as rubber, and a casing 302 that seals the pressurized gas together with the diaphragm 301.
- the casing 302 communicates with a gas tank 304 that stores a pressurized gas via a supply pipe 303.
- the pressure member 300 is provided in the tank 50 so that the diaphragm 301 contacts the water surface 53a.
- pressurized gas for example, compressed air or the like
- the pressure of the pressurized gas causes the diaphragm 301 to swell and push the water surface 53a toward the nozzle 7.
- the water 53 in the tank 50 is pressurized.
- the pressurized water is ejected from the nozzle 7, the atomized droplet 202 is ejected from the nozzle 7, so that vaporization of the droplet 202 in the air can be promoted.
- the valve 305 on the supply pipe 303 the pressure in the casing 302 can be adjusted.
- the gas tank 304 and the tank 50 are communicated with each other through the supply pipe 303 and the valve 305 without using the pressurizing member 300, and the pressurizing gas is mixed with the water 53 in the tank 50 to apply the gas.
- the nozzle 7 is a two-phase flow nozzle
- the nozzle 7 and the gas tank 304 are communicated with each other via the supply pipe 303, and the droplet 202 is formed by shearing the pressurized gas supplied from the gas tank 304. It can also be miniaturized.
- the gas tank 304 and the tank 50 are connected by another supply pipe, and pressurized gas is supplied from the gas tank 304 to not only the nozzle 7 but also the tank 50 to pressurize (pressurize) the water 53 in the tank 50. (Including pressurization by the pressure member 300).
- water is ejected as the droplet 202, but it is not limited to water. Any liquid that is safe for humans, animals, the environment, etc. may be used as it is a liquid that is ejected above the place where humans, animals, objects, etc. are present.
- water is not limited to pure water and includes an aqueous solution in which a substance soluble in water is dissolved.
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Abstract
気流生成部が生成した気流によって飛行する少なくとも1つのドローンを備えた移動空調装置であって、少なくとも1つのドローンは、気流の流線方向に対して交差する供給方向で液滴を気流中に噴出する液滴供給部を有し、供給方向は、液滴を噴出した液滴供給部を有するドローンの周方向において異なる2つ以上の方向を含む。
Description
本開示は、ドローンを備えた移動空調装置に関する。
従来の定置型の空調装置は、冷却すべき場所が経時的に変化するような場合には不向きである。これに対し、日本では昔から打ち水という習慣があり、適切な場所に水を撒き、撒かれた水が気化するときの気化熱により、その周辺を冷却することが行われてきた。この打ち水の原理を用いて、冷却したい場所の上空に水を噴霧させて、噴霧された水を空中で気化させることにより、その下方の空間を冷却できると考えられる。冷却のためではなく、建物解体時の粉塵の飛散を抑制するためにドローンから水を撒くことが特許文献1に記載されている。
しかしながら、特許文献1では、建物解体時の粉塵の飛散を抑制することを目的としていることから、ドローンから撒かれた水が空中で気化することはないため空中での冷却効果はなく、しかも撒かれた水が液体としてそのまま降り注ぐことになるため、ドローンの下方は水浸しになってしまうといった問題点があった。
上述の事情に鑑みて、本開示の少なくとも1つの実施形態は、冷却場所が液体で濡れることを抑制しながら冷却を行えるとともに冷却場所を変更できる移動空調装置を提供することを目的とする。
(1)本発明の少なくとも1つの実施形態に係る移動空調装置は、
気流生成部が生成した気流によって飛行する少なくとも1つのドローンを備えた移動空調装置であって、
前記少なくとも1つのドローンは、前記気流の流線方向に対して交差する供給方向で液滴を前記気流中に噴出する液滴供給部を有し、
前記供給方向は、前記液滴を噴出した前記液滴供給部を有する前記ドローンの周方向において異なる2つ以上の方向を含む。
気流生成部が生成した気流によって飛行する少なくとも1つのドローンを備えた移動空調装置であって、
前記少なくとも1つのドローンは、前記気流の流線方向に対して交差する供給方向で液滴を前記気流中に噴出する液滴供給部を有し、
前記供給方向は、前記液滴を噴出した前記液滴供給部を有する前記ドローンの周方向において異なる2つ以上の方向を含む。
上記(1)の構成によると、ドローンの飛行時に生じる気流中に液体が液滴として供給される際、液滴の供給方向は、気流の流線方向に対して交差する方向であるとともに、液滴を噴出した液滴供給部を有するドローンの周方向において異なる2つ以上の方向であることにより、気流中で液滴が拡散しやすくなるので、空中で液滴が気化しやすくなり、その気化熱により冷却が行われる。このため、ドローンの下方の冷却場所が液体で濡れることを抑制しながら冷却を行えるとともに冷却場所を変更することができる。
(2)いくつかの実施形態では、上記(1)の構成において、
前記液滴供給部は、前記ドローンの周方向において広がりを有しながら前記液滴が噴出されるように構成されている。
上記(2)の構成によれば、液滴供給部から噴出される液滴はドローンの周方向において広がりを有していることにより、1つの液滴供給部で液滴をドローンの周方向において異なる2つ以上の方向に噴出できる。このため、1つのドローンに1つの液滴供給部を設けることで上記(1)の構成を実現できるので、移動空調装置の重量及びコストを低減することができる。
前記液滴供給部は、前記ドローンの周方向において広がりを有しながら前記液滴が噴出されるように構成されている。
上記(2)の構成によれば、液滴供給部から噴出される液滴はドローンの周方向において広がりを有していることにより、1つの液滴供給部で液滴をドローンの周方向において異なる2つ以上の方向に噴出できる。このため、1つのドローンに1つの液滴供給部を設けることで上記(1)の構成を実現できるので、移動空調装置の重量及びコストを低減することができる。
(3)いくつかの実施形態では、上記(1)または(2)の構成において、
前記液滴となる液体を貯留するタンクが前記少なくとも1つのドローンに固定されている。
ドローンにタンクが設けられていない場合、地上のタンクと液滴供給部とをホースで連結しなければならず、冷却場所に人や物が存在する場合にはホースが邪魔になる。しかしながら、上記(3)の構成によると、そのようなホースが不要であるので、冷却場所に人や物が存在しても邪魔をせずに冷却することが可能となる。
前記液滴となる液体を貯留するタンクが前記少なくとも1つのドローンに固定されている。
ドローンにタンクが設けられていない場合、地上のタンクと液滴供給部とをホースで連結しなければならず、冷却場所に人や物が存在する場合にはホースが邪魔になる。しかしながら、上記(3)の構成によると、そのようなホースが不要であるので、冷却場所に人や物が存在しても邪魔をせずに冷却することが可能となる。
(4)いくつかの実施形態では、上記(3)の構成において、
前記タンクが前記気流生成部よりも下方に位置する。
タンクに液体が貯留されていると、その重さによってドローンの飛行姿勢が不安定となるおそれがある。しかしながら、上記(4)の構成によると、液体が貯留された重いタンクを気流生成部の下方に配置することにより、タンクを含めたドローン全体の重心が下方に位置するようになるので、ドローンの飛行姿勢を安定させることができる。
前記タンクが前記気流生成部よりも下方に位置する。
タンクに液体が貯留されていると、その重さによってドローンの飛行姿勢が不安定となるおそれがある。しかしながら、上記(4)の構成によると、液体が貯留された重いタンクを気流生成部の下方に配置することにより、タンクを含めたドローン全体の重心が下方に位置するようになるので、ドローンの飛行姿勢を安定させることができる。
(5)いくつかの実施形態では、上記(4)の構成において、
前記液滴供給部は前記タンク内の液体の液面よりも下方に位置する。
液滴供給部がタンク内の液体の液面よりも上方に配置すると、タンク内の液体を液滴供給部に供給するためのポンプが必要となる。しかしながら、上記(4)の構成によると、水頭差によってタンクから液滴供給部に液体を供給することができ、そのようなポンプが不要になるので、移動空調装置の構成を簡素化及び軽量化することができる。
前記液滴供給部は前記タンク内の液体の液面よりも下方に位置する。
液滴供給部がタンク内の液体の液面よりも上方に配置すると、タンク内の液体を液滴供給部に供給するためのポンプが必要となる。しかしながら、上記(4)の構成によると、水頭差によってタンクから液滴供給部に液体を供給することができ、そのようなポンプが不要になるので、移動空調装置の構成を簡素化及び軽量化することができる。
(6)いくつかの実施形態では、上記(5)の構成において、
前記液滴供給部から供給された前記液滴に向けて前記気流の少なくとも一部が導かれる経路を構成するディフューザ部材が設けられている。
前記液滴供給部から供給された前記液滴に向けて前記気流の少なくとも一部が導かれる経路を構成するディフューザ部材が設けられている。
タンクを気流生成部の下方に配置し、液滴供給部をタンクの下方に配置すると、気流生成部と液滴供給部とが離れてしまうので、気流が液滴に到着するまでに拡散してしまい、液滴を適切に拡散することができず、移動空調装置の冷却能力が低下するおそれがある。しかしながら、上記(6)の構成によると、ディフューザ部材によって構成された経路を介して気流の少なくとも一部を、液滴供給部から供給された液滴に向けて適切に導くことができるので、気流生成部と液滴供給部とが離れた構成でも冷却能力の低下を抑えることができる。
(7)いくつかの実施形態では、上記(3)~(6)のいずれかの構成において、
前記タンクには、該タンク内の前記液体のスロッシングを抑制するスロッシング抑制部材が設けられている。
上記(6)の構成によると、ドローンの飛行中にタンク内の液体のスロッシングを抑制して、ドローンの飛行姿勢を安定させることができる。
前記タンクには、該タンク内の前記液体のスロッシングを抑制するスロッシング抑制部材が設けられている。
上記(6)の構成によると、ドローンの飛行中にタンク内の液体のスロッシングを抑制して、ドローンの飛行姿勢を安定させることができる。
(8)いくつかの実施形態では、上記(7)の構成において、
前記スロッシング抑制部材は、前記タンクの内周面に沿って延びるリブである。
上記(8)の構成によると、タンクの内周面に沿って延びるリブは、液体のスロッシングを抑制できるとともにタンクの強度を向上することができる。リブによってタンクの強度を向上できれば、タンクの壁厚を薄くしてタンクを軽量化できるので、ドローンの消費電力を抑制することもできる。
前記スロッシング抑制部材は、前記タンクの内周面に沿って延びるリブである。
上記(8)の構成によると、タンクの内周面に沿って延びるリブは、液体のスロッシングを抑制できるとともにタンクの強度を向上することができる。リブによってタンクの強度を向上できれば、タンクの壁厚を薄くしてタンクを軽量化できるので、ドローンの消費電力を抑制することもできる。
(9)いくつかの実施形態では、上記(7)の構成において、
前記スロッシング抑制部材は、前記液体の液面上に浮かぶように設けられた蓋部材である。
上記(9)の構成によると、蓋部材をタンク内の液体の液面上に浮かべることでスロッシング抑制部材を構成できるので、上記(8)のようにタンクの内周面にリブを形成する場合と比べて、スロッシング抑制部材の構成が簡単になる。
前記スロッシング抑制部材は、前記液体の液面上に浮かぶように設けられた蓋部材である。
上記(9)の構成によると、蓋部材をタンク内の液体の液面上に浮かべることでスロッシング抑制部材を構成できるので、上記(8)のようにタンクの内周面にリブを形成する場合と比べて、スロッシング抑制部材の構成が簡単になる。
(10)いくつかの実施形態では、上記(3)~(9)のいずれかの構成において、
前記気流生成部はプロペラであり、
前記移動空調装置は、
前記タンク内の前記液体の量を検出する液体量検出部材と、
水平方向に対する前記プロペラの角度を制御するプロペラ角度制御部材と
を備え、
前記液体の量が減少するに伴い、前記プロペラ角度制御部材は前記角度を増加させる。
前記気流生成部はプロペラであり、
前記移動空調装置は、
前記タンク内の前記液体の量を検出する液体量検出部材と、
水平方向に対する前記プロペラの角度を制御するプロペラ角度制御部材と
を備え、
前記液体の量が減少するに伴い、前記プロペラ角度制御部材は前記角度を増加させる。
タンク内の液体の量が減少して重量が減少するに伴い、ドローンの飛行状態を安定させるためには、プロペラの回転数の調整が必要である。しかし、プロペラの回転数の調整を行うと、下降気流が変動し、冷却能力が変動する。これに対し、上記(10)の構成によると、プロペラの回転数の調整ではなく、水平方向に対するプロペラの角度を調整することでドローンの飛行状態を安定させるので、下降気流の変動を抑制し冷却能力の変動を抑制することができる。
(11)いくつかの実施形態では、上記(3)~(10)のいずれかの構成において、
前記タンク内の前記液体の量を検出する液体量検出部材と、
前記ドローンの飛行位置を制御するコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記液体量検出部材による検出値に基づいて、前記タンクに液体を供給するための給液ステーションに前記ドローンを移動させる。
前記タンク内の前記液体の量を検出する液体量検出部材と、
前記ドローンの飛行位置を制御するコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記液体量検出部材による検出値に基づいて、前記タンクに液体を供給するための給液ステーションに前記ドローンを移動させる。
上記(11)の構成によると、タンク内の液体の量が少なくなったら自動的に給液ステーションにドローンを移動させて液体を補充するので、長時間の冷却を行うことができる。
(12)いくつかの実施形態では、上記(3)~(11)のいずれかの構成において、
前記タンク内の前記液体を加圧する加圧部材を備える。
上記(12)の構成によると、加圧された液体が液滴供給部から噴出されることにより、微細化された液滴が液滴供給部から噴出されるので、空中での液滴の気化を促進することができる。
前記タンク内の前記液体を加圧する加圧部材を備える。
上記(12)の構成によると、加圧された液体が液滴供給部から噴出されることにより、微細化された液滴が液滴供給部から噴出されるので、空中での液滴の気化を促進することができる。
(13)いくつかの実施形態では、上記(1)~(11)のいずれかの構成において、
前記液滴供給部に加圧ガスを供給する加圧ガス供給部材を備える。
上記(13)の構成によると、加圧ガスの気流の剪断によって液滴を微細化して噴出するので、空中での液滴の気化を促進することができる。
前記液滴供給部に加圧ガスを供給する加圧ガス供給部材を備える。
上記(13)の構成によると、加圧ガスの気流の剪断によって液滴を微細化して噴出するので、空中での液滴の気化を促進することができる。
(14)いくつかの実施形態では、上記(1)~(13)のいずれかの構成において、
前記液滴供給部は、前記液滴を水平方向又は水平方向よりも鉛直下向きに供給するように構成されている。
前記液滴供給部は、前記液滴を水平方向又は水平方向よりも鉛直下向きに供給するように構成されている。
気流生成部がプロペラの場合、液滴を水平方向よりも鉛直上向きに供給すると、液滴が上昇してプロペラに衝突し、プロペラのエロージョンの原因となり得る。しかしながら、上記(14)の構成によると、液滴は水平方向又は水平方向よりも鉛直下向きに供給されることにより、液滴とプロペラとの衝突を抑制してプロペラのエロージョンを抑制することができる。また、液滴を水平方向よりも鉛直下向きに供給すると、ドローンを上方へと押し上げる推力が得られるので、ドローンの消費電力を改善することができる。
(15)いくつかの実施形態では、上記(1)~(14)のいずれかの構成において、
前記ドローンの下方の温度を検出する温度検出部材と、
前記ドローンの飛行位置を制御するコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記温度検出部材による検出値に基づいて、前記ドローンの飛行位置を制御する。
上記(15)の構成によると、冷却の必要な場所に自動的にドローンを移動させて冷却するので、適切な冷却が可能になる。
前記ドローンの下方の温度を検出する温度検出部材と、
前記ドローンの飛行位置を制御するコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記温度検出部材による検出値に基づいて、前記ドローンの飛行位置を制御する。
上記(15)の構成によると、冷却の必要な場所に自動的にドローンを移動させて冷却するので、適切な冷却が可能になる。
(16)いくつかの実施形態では、上記(1)~(15)のいずれかの構成において、
複数のドローンを備え、該複数のドローンは、一体となって飛行できるように連結されている。
複数のドローンを備え、該複数のドローンは、一体となって飛行できるように連結されている。
気流生成部がプロペラの場合、ドローンの浮力を大きくするためには、プロペラのサイズを大きくすることと、プロペラのサイズを変えないで個数を増やすことが考えられる。上記(16)の構成によると、後者の方法でドローンの浮力を大きくしているが、前者よりも後者の方が液滴の拡散能力を向上することができる。このため、液滴の拡散範囲が広がり、冷却能力を向上することができる。
(17)いくつかの実施形態では、上記(16)の構成において、
前記複数のドローンは、
前記液滴となる液体を貯留するタンクを有する1つのタンクドローンと、
前記液滴供給部を有する少なくとも1つの液滴供給ドローンと
を含み、
前記タンクと前記少なくとも1つの液滴供給ドローンに設けられた前記液滴供給部とが可撓性のホースで連結されている。
前記複数のドローンは、
前記液滴となる液体を貯留するタンクを有する1つのタンクドローンと、
前記液滴供給部を有する少なくとも1つの液滴供給ドローンと
を含み、
前記タンクと前記少なくとも1つの液滴供給ドローンに設けられた前記液滴供給部とが可撓性のホースで連結されている。
上記(17)の構成によると、タンク内の液体の液面と液滴供給部との距離を制御することにより、液滴供給部に対する液体の位置エネルギーによって、液滴供給部から噴出される液体を微細化するために必要な圧力をポンプや圧縮機を搭載することなく得ることができる。これにより、移動空調装置のコスト及び重量の増加を抑制することができる。
本開示の少なくとも1つの実施形態によれば、ドローンが飛行するための気流中に液体が液滴として供給される際、液滴の供給方向は、気流の流線方向に対して交差する方向であるとともに、液滴を噴出した液滴供給部を有するドローンの周方向において異なる2つ以上の方向であることにより、気流中で液滴が拡散しやすくなるので、空中で液滴が気化しやすくなり、その気化熱により冷却が行われる。このため、ドローンの下方の冷却場所が液体で濡れることを抑制しながら冷却を行えるとともに冷却場所を変更することができる。
以下、図面を参照して本発明のいくつかの実施形態について説明する。ただし、本発明の範囲は以下の実施形態に限定されるものではない。以下の実施形態に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対配置などは、本発明の範囲をそれにのみ限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。
(実施形態1)
図1に示されるように、本開示の実施形態1に係る移動空調装置1は、プロペラ5の回転によって飛行するドローン4を備えている。ドローン4は、水を液滴202として噴出する液滴供給部であるノズル7を有している。ノズル7は、ドローン4の高さ方向に対して垂直な方向、すなわち、ドローン4が空中で浮遊した状態で静止しているときには水平方向を向くように設けられている。ノズル7は、一例としてプロペラ5の下方に位置しているが、ドローン4が飛行する際に生じる下降気流200中に液滴202を供給することができれば、プロペラ5の下方に限定するものではない。尚、下降気流200はプロペラ5の回転によって生じるので、プロペラ5は気流生成部を構成する。また、図1では、2つのノズル7が図示されているが、ノズル7の個数に限定はなく、1つでも3つ以上でもよい。ただし、2つ以上のノズル7が互いにドローン4の周方向において異なる向きを向くように設けられていれば、ドローン4の周方向において異なる2つ以上の供給方向に液滴202を供給できるようになる。
図1に示されるように、本開示の実施形態1に係る移動空調装置1は、プロペラ5の回転によって飛行するドローン4を備えている。ドローン4は、水を液滴202として噴出する液滴供給部であるノズル7を有している。ノズル7は、ドローン4の高さ方向に対して垂直な方向、すなわち、ドローン4が空中で浮遊した状態で静止しているときには水平方向を向くように設けられている。ノズル7は、一例としてプロペラ5の下方に位置しているが、ドローン4が飛行する際に生じる下降気流200中に液滴202を供給することができれば、プロペラ5の下方に限定するものではない。尚、下降気流200はプロペラ5の回転によって生じるので、プロペラ5は気流生成部を構成する。また、図1では、2つのノズル7が図示されているが、ノズル7の個数に限定はなく、1つでも3つ以上でもよい。ただし、2つ以上のノズル7が互いにドローン4の周方向において異なる向きを向くように設けられていれば、ドローン4の周方向において異なる2つ以上の供給方向に液滴202を供給できるようになる。
ノズル7に供給される水の貯留場所は特に限定するものではなく、例えば、地上に配置されたタンク内に水を貯留し、当該タンクとノズル7とをホースを介して連通して、当該タンク内の水をポンプ等でノズル7に供給することもできる。しかし、この構成では、地上のタンクとノズル7とをホースで連結しなければならず、飛行中のドローン4の下方に人や物が存在する場合にはホースが邪魔になる場合がある。
そこで、図2に示されるように、水53を貯留するタンク50をプロペラ5よりも下方の位置でドローン4に固定してもよい。この場合、ノズル7はタンク50内の水53の水面53aよりも下方に位置することが好ましい。ノズル7をタンク50内の水53の水面53aよりも上方に配置すると、タンク50内の水53をノズル7に供給するためにポンプが必要となる。しかし、図2の構成によると、水頭差によってタンク50からノズル7に水を供給することができ、ポンプが不要になるので、移動空調装置1の構成を簡素化及び軽量化することができる。
また、タンク50はプロペラ5よりも下方の位置でドローン4に固定することに限定するものでもない。タンク50の全体又は一部がプロペラ5よりも上方の位置となるようにタンク50をドローン4に固定してもよい。しかし、タンク50に水53が貯留されていると、その重さによってドローン4の飛行姿勢が不安定となるおそれがあるが、図2の構成によると、水53が貯留された重いタンク50をプロペラ5の下方に配置することにより、タンク50を含めたドローン4全体の重心が下方に位置するようになるので、ドローン4の飛行姿勢を安定させることができる。
次に、本開示の実施形態1に係る移動空調装置1の動作について説明する。
図2に示されるように、プロペラ5の回転によりドローン4が飛行する。空中でのドローンの飛行位置の調整は、図示しないコントローラ等で行うことができる。移動空調装置1によって冷却したい場所の上方にドローン4が移動したら、タンク50内の水53をノズル7から液滴202として噴出する。
図2に示されるように、プロペラ5の回転によりドローン4が飛行する。空中でのドローンの飛行位置の調整は、図示しないコントローラ等で行うことができる。移動空調装置1によって冷却したい場所の上方にドローン4が移動したら、タンク50内の水53をノズル7から液滴202として噴出する。
既に述べたように、ドローン4が浮上する際にその反力として下降気流200が生じるが、ノズル7から噴出された液滴202は下降気流200中に供給される。液滴202はノズル7から水平方向に噴出されるので、下降気流200とは異なる方向、すなわち、下降気流200に対して交差する供給方向で液滴202が下降気流200中に供給される。また、ドローン4が2つのノズル7を有するとともに2つのノズル7が互いにドローン4の周方向において異なる向きを向くように設けられているので、液滴202は、ドローン4の周方向において異なる2つの供給方向に供給される。液滴202は、このような供給方向で気流中に噴出されるので、下降気流200に同伴されて水平方向に移動しながら下降する際に、下降気流200中で液滴202が拡散しやすくなるので、空中で液滴202が気化しやすくなる。
また、下降気流200中で液滴202を気化しやすくするための条件としては、液滴202の径(液滴径)も考えられる。すなわち、ノズル7から噴出される液滴202の径は、空中で気化可能なほど小さい液滴径である必要がある。しかし、空気中に水を液滴として噴出する場合には、10μm以下の液滴径であれば瞬時に水は気化するものの、航空法によると人や物に対してドローンが30m以上の距離を空けて飛行しなければならないので、このような条件であれば、100μmオーダーの液滴径でも水は十分に気化可能である。すなわち、噴出される液体の種類やドローンの飛行環境に応じて、空中で気化可能なほど小さい液滴径の具体的な範囲は変わり得る。
空中で液滴202が気化すると、その気化熱によって、ドローン4の下方の空間(冷却場所)が冷却される。この実施形態1では上述したように、下降気流200中への液滴202の供給方向によって液滴202が空中で気化しやすくなるので、液体の水が冷却場所に降り注がなくなり、冷却場所が水浸しにはならない。しかもドローン4は、空中を自由に移動可能であるため、冷却場所も自由に変更可能である。
このように、ドローン4の飛行時に生じる下降気流200中に水が液滴202として供給される際、液滴202の供給方向は、下降気流200の流線方向に対して交差する方向であるとともに、液滴202を噴出したノズル7を有するドローン4の周方向において異なる2つの方向であることにより、下降気流200中で液滴202が拡散しやすくなるので、空中で液滴202が気化しやすくなり、その気化熱により冷却が行われる。このため、ドローン4の下方の冷却場所が液体で濡れることを抑制しながら冷却を行えるとともに冷却場所を変更することができる。
図1及び2では、ノズル7は、液滴202が水平方向に噴出されるように水平方向に延びるように構成されているが、この形態に限定するものではない。図3に示されるように、ノズル7は、その上流側から下流側に向かって水平方向よりも鉛直下向きに延びるように構成してもよい。この場合、液滴202は、水平方向よりも鉛直下向きに噴出される。
液滴202を水平方向よりも鉛直上向きに噴出すると、液滴202が上昇してプロペラ5に衝突し、プロペラ5のエロージョンの原因となり得る。しかしながら、液滴202を水平方向又は水平方向よりも鉛直下向きに下降気流200中に供給することにより、液滴202とプロペラ5との衝突を抑制してプロペラ5のエロージョンを抑制することができる。また、液滴202を水平方向よりも鉛直下向きに噴出すると、ドローン4を上方へと押し上げる推力が得られるので、ドローン4の消費電力を改善することもできる。
実施形態1では、ドローン4の周方向において異なる2つ以上の供給方向に液滴202を供給するために、2つ以上のノズル7を互いにドローン4の周方向において異なる向きを向くように設けていたが、この形態に限定するものではない。1つのドローン4に1つのノズル7しか設けられていなくても、ノズル7として、水が円盤状又は扇型状の液膜噴射によって供給されるノズルを使用することにより、ドローン4の周方向において広がりを有しながら水が噴出されるので、ドローン4の周方向において異なる2つ以上の供給方向に液滴202を供給することができる。各ドローン4に1つのノズル7しか設けないことにより、移動空調装置1の重量及びコストを低減することができる。
水を円盤状の液膜噴射で供給できるノズルとしては、水の噴出部分が回転可能なものや、複数の噴出口が周方向に間隔をあけて設けられているもの等を使用できる。水を扇型状の液膜噴射で供給できるノズルとしては、水の噴出口に面するように傾斜面を設けたものを使用することができる。このノズルでは、噴出口から噴出した水が斜面に衝突することにより周方向に広がりながら噴出される。
その他に、気流剪断力を用いて水を微細化して噴出するノズルを使用することもできる。このようなノズルとしては、内部混合型ノズル、外部混合型ノズル、衝突型ノズルが存在する。内部混合型ノズルは、ノズル内部で圧搾空気と水とが混じることで水が微細化して噴出するものであり、一般に微細化性能に優れている。外部混合型ノズルは、二重管構造等を用いて、ノズルから噴出された水がノズルの外部で圧搾空気と混じることで水が微細化するものであり、一般に目詰まりに強い性質がある。衝突型ノズルは、液滴同士をさらに衝突させて水を均質化・微細化するものである。
尚、このような微細化には、0.1MPa以上の圧力が必要となる。水を円盤状又は扇型状に液膜噴射するような一流体ノズルの場合には、0.1MPa以上の圧力を生じさせるためにポンプを移動空調装置1に搭載すればよく、気流剪断力を用いて水を微細化して噴出するような二流体ノズルの場合には、0.1MPa以上の圧力を生じさせるために圧縮機を移動空調装置1に搭載すればよい。
さらに、圧力を使用しないで水を微細化して噴出するノズルも使用することもできる。このようなノズルとしては、強い音波等を利用して水を微細化するノズルや、静電気力により水の表面から多数の液糸を生成させて微細化するノズル等が挙げられる。
(実施形態2)
次に、実施形態2に係る移動空調装置について説明する。実施形態2に係る移動空調装置は、実施形態1に対して、下降気流200の少なくとも一部が導かれる経路を構成するディフューザ部材を付加したものである。尚、実施形態2において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。実施形態2を含む以下のいくつかの実施形態において、実施形態1とは、特に言及しない限り、図1~3それぞれの構成を含むものとする。
次に、実施形態2に係る移動空調装置について説明する。実施形態2に係る移動空調装置は、実施形態1に対して、下降気流200の少なくとも一部が導かれる経路を構成するディフューザ部材を付加したものである。尚、実施形態2において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。実施形態2を含む以下のいくつかの実施形態において、実施形態1とは、特に言及しない限り、図1~3それぞれの構成を含むものとする。
図4に示されるように、本開示の実施形態2に係る移動空調装置1は、プロペラ5の下方の位置でドローン4に固定されたタンク50の周囲を取り囲むように、筒状のディフューザ部材70が支持部材80を介してプロペラ5の下方の位置でタンク50に固定されている。タンク50の外周面とディフューザ部材70の内周面との間には、断面が環状の空間が形成されており、この空間は、後述する動作で下降気流200の少なくとも一部が流通する経路72を構成する。その他の構成は実施形態1と同じである。
図4の構成は、図2の構成と同様に、プロペラ5の下方にタンク50が配置され、タンク50の下方にノズル7が配置されている。このような構成では、プロペラ5とノズル7とが離れてしまうので、下降気流200が液滴202に到着するまでに拡散してしまい、液滴202を適切に拡散することができず、移動空調装置1の冷却能力が低下するおそれがある。
しかしながら、本開示の実施形態2に係る移動空調装置1では、ディフューザ部材70によって構成された経路72を介して下降気流200の少なくとも一部を、ノズル7から噴出された液滴202に向けて適切に導くことができるので、プロペラ5とノズル7とが離れた構成でも、移動空調装置1の冷却能力の低下を抑えることができる。
筒状のディフューザ部材70は、下降気流200の少なくとも一部を液滴202に向けて適切に導くことができればどのような形状であってもよい。その一例として、図4では、ディフューザ部材70の上端70aから下端70bに向かってディフューザ部材70の内径が減少して、位置70cにおいて最小の内径となった後、位置70cから下端70bに向かって内径が増加する構成となっている。
この構成によれば、ディフューザ部材70の上端70a側の内径を大きくすることで、できるだけ多くの下降気流200を経路72内に取り込むことができる。また、ディフューザ部材70の下端70bに向かって内径を増加させることで、下降気流200が水平方向にも拡散するようになり、下降気流200に同伴された液滴202を水平方向に拡散させることができるようになるので、冷却範囲を広げることができるようになる。
図4では、筒状のディフューザ部材70が支持部材80を介してプロペラ5の下方の位置でタンク50に固定されているが、この形態に限定するものではない。図5に示されるように、ドローン4全体の周囲も取り囲むようにディフューザ部材70を設けてもよい。この場合、ディフューザ部材70の軸方向の長さが図4の場合よりも長くなるので、プロペラ5よりも上方の位置に、ディフューザ部材70がその径方向に変形することを抑制するために補強部材82を設けてもよい。
図5の構成によれば、プロペラ5がディフューザ部材70の内部に位置しているので、下降気流200の全てが経路72を流通して、ノズル7から噴出された液滴202に到達することができる。これにより、下降気流200による液滴202の拡散能力が図4に比べて大きくなるので、移動空調装置1の冷却能力の低下をさらに抑えることができる。
また、図4及び5の構成のように、ディフューザ部材70の内径が上端70aと下端70bとの間で一定でない構成に限定するものではない。図6に示されるように、ノズル7がタンク50に直接設けられるのではなく、図示しないホース等でタンク50に連通しながら、鉛直下方に向くように支持部材80に設けられている場合、ノズル7から噴出される液滴202は鉛直下方に向かって経路72内を流通するので、ディフューザ部材70は、経路72内の液滴202の流通方向に沿うように、上端70aから下端70bまで一定の内径を有する構成であってもよい。この場合、水平方向における冷却範囲は図4及び5の場合と比べて狭くなるものの、冷却場所での冷却能力は図4及び5の場合と比べて大きくなる。
(実施形態3)
次に、実施形態3に係る移動空調装置について説明する。実施形態3に係る移動空調装置は、実施形態1及び2のそれぞれに対して、スロッシング抑制部材を付加したものである。以下では、実施形態1の構成に対してスロッシング抑制部材を付加した構成で実施形態3を説明するが、実施形態2の構成に対してスロッシング抑制部材を付加して実施形態3を構成してもよい。尚、実施形態3において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態3に係る移動空調装置について説明する。実施形態3に係る移動空調装置は、実施形態1及び2のそれぞれに対して、スロッシング抑制部材を付加したものである。以下では、実施形態1の構成に対してスロッシング抑制部材を付加した構成で実施形態3を説明するが、実施形態2の構成に対してスロッシング抑制部材を付加して実施形態3を構成してもよい。尚、実施形態3において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図7に示されるように、本開示の実施形態3に係る移動空調装置が備えるタンク50には、タンク50の内周面に沿って延びる円環板状のリブ41が設けられている。リブ41の個数は限定しないが、互いに適当な間隔をあけて複数のリブ41を設けてもよい。その他の構成は実施形態1と同じである。
本開示の実施形態3に係る移動空調装置による冷却動作は実施形態1と同じである。このため、図2に示されるように、ドローン4が飛行すると、その揺れによってタンク5内の水53にスロッシングが生じ、そのスロッシングによってさらにドローン4が揺らされることになるので、ドローンの飛行姿勢が不安定になる場合がある。
これに対し、本開示の実施形態3に係る移動空調装置では、図7に示されるように、タンク50には、タンク50の内周面に沿って延びる円環板状のリブ41が設けられているので、水53の水面53aが揺れると、その水面53aの上方に位置するリブ41に水面53aの一部が衝突することにより、その揺れが減衰されて、スロッシングを抑制することができる。このため、タンク50の内周面に沿って延びる円環板状のリブ41は、タンク50内の水53のスロッシングを抑制するスロッシング抑制部材40を構成する。
スロッシング抑制部材40が、タンク50の内周面に沿って延びる円環板状のリブ41である場合、リブ41はタンク50の強度を向上する効果を有する。特に、図4~6の構成のように、支持部材80を介してディフューザ部材70をタンク50に固定する場合には、タンク50が破損しないようにタンク50の壁厚を厚くしてタンク50の強度を確保する必要があり、タンク50の重量の増加につながってしまう。これに対し、リブ41によってタンク50の強度を向上できれば、タンク50の重量の増加を抑制できるので、ドローン4の消費電力を抑制することができる。
尚、図7において、リブ41は完全な円環形状を有するように描かれているが、この形状に限定するものではない、周方向に途切れた形状を有してもよく、その途切れた箇所も1か所ではなく、周方向に2か所以上で途切れた形状を有してもよい。
また、スロッシング抑制部材40はリブ41に限定するものではない。図8に示されるように、タンク50内において水53の水面53a上に浮かぶように設置可能な蓋部材42をスロッシング抑制部材40とすることができる。蓋部材42は、浮き格子や浮き屋根等であってもよい。水面53aが揺れても、蓋部材42に水面53aが衝突することにより、その揺れが減衰されて、スロッシングを抑制することができる。スロッシング抑制部材40が蓋部材42である構成では、蓋部材42をタンク50内の水53の水面53a上に浮かべればよいので、図7のようにタンク50の内周面にリブを形成する場合と比べて、スロッシング抑制部材40の構成が簡単になる。
(実施形態4)
次に、実施形態4に係る移動空調装置について説明する。実施形態4に係る移動空調装置は、実施形態1~3のそれぞれに対して、ドローン4のプロペラ5の水平方向に対する角度を制御可能にしたものである。以下では、実施形態1の構成に対してプロペラ5の水平方向に対する角度を制御可能にした構成で実施形態4を説明するが、実施形態2及び3それぞれの構成に対してプロペラ5の水平方向に対する角度を制御可能にして実施形態4を構成してもよい。尚、実施形態4において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態4に係る移動空調装置について説明する。実施形態4に係る移動空調装置は、実施形態1~3のそれぞれに対して、ドローン4のプロペラ5の水平方向に対する角度を制御可能にしたものである。以下では、実施形態1の構成に対してプロペラ5の水平方向に対する角度を制御可能にした構成で実施形態4を説明するが、実施形態2及び3それぞれの構成に対してプロペラ5の水平方向に対する角度を制御可能にして実施形態4を構成してもよい。尚、実施形態4において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図9Aに示されるように、本開示の実施形態4に係る移動空調装置1は、タンク50内の水53の水面53aの位置を検出する水面センサー60を備えている。水面53aの位置はタンク50内の水53の量に相当するので、水面センサー60は、タンク50内の水(液体)の量を検出するための液体量検出部材に相当する。
本開示の実施形態4に係る移動空調装置1において、ドローン4は、プロペラ5の水平方向に対する角度(プロペラ5が水平の場合は0°である)を制御するプロペラ角度制御部材61を備えている。水面センサー60とプロペラ角度制御部材61とは互いに電気的に接続されている。その他の構成は実施形態1と同じである。
ドローン4の飛行中、水面センサー60は、タンク50内の水53の水面53aの位置、すなわちタンク50内の水の量を検出する。水面センサー60による検出値はプロペラ角度制御部材61に伝送される。プロペラ角度制御部材61には、水面センサー60による検出値と、プロペラ5の水平方向に対する角度との関係を予め設定しておき、この関係に基づいて、プロペラ角度制御部材61は、水面センサー60による検出値からプロペラ5の水平方向に対する角度を制御する。
ノズル7から液滴202が噴出すると、タンク50内の水量が減少してタンク50の重量が減少する。タンク50の重量が減少するに伴い、ドローン4の飛行状態を安定させるためには、プロペラ5の回転数の調整(この場合は、回転数の低下)が必要である。しかし、プロペラ5の回転数の調整を行うと、下降気流200が変動し、移動空調装置1の冷却能力が変動する。
これに対し、本開示の実施形態4に係る移動空調装置1では、プロペラ5の水平方向に対する角度が制御可能に構成されているので、プロペラ5の回転数の調整ではなく、水平方向に対するプロペラ5の角度を調整することによって鉛直方向の浮力を制御することで、ドローン4の飛行状態を安定させる。具体的には、図9Bに示されるように、水面センサー60の位置が低下するに従い、水平方向に対するプロペラ5の角度θが増加するように、各プロペラ5を水平方向に対して傾かせる。これにより、タンク50内の水53の量、すなわち移動空調装置1全体の重さに見合った浮力を調整できるので、ドローン4の飛行状態を安定させることができる。
プロペラ5の水平方向に対する角度θの制御により、ドローン4の浮力は調整されるが、プロペラ5の回転数を変えないので、下降気流200の流速の変動はないと考えられる。ただし、水平方向に対するプロペラ5の角度θが増加するに従い、下降気流200の流速の水平方向の成分が増加するので、下降気流200による液滴202の水平方向の拡散能力が増加し、広範囲の冷却が可能になる。
このように、実施形態4に係る移動空調装置1では、タンク50内の水53の量が減少するに従い、プロペラ5の回転数の調整ではなく、水平方向に対するプロペラ5の角度θを調整することでドローン4の飛行状態を安定させるので、下降気流200の変動を抑制し移動空調装置1の冷却能力の変動を抑制することができる。
(実施形態5)
次に、実施形態5に係る移動空調装置について説明する。実施形態5に係る移動空調装置は、実施形態1~4のそれぞれに対して、タンク50への給水を自動制御するようにしたものである。以下では、実施形態1の構成に対してタンク50への給水を自動制御するようにした構成で実施形態5を説明するが、実施形態2~4それぞれの構成に対してタンク50への給水を自動制御するようにして実施形態5を構成してもよい。尚、実施形態5において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態5に係る移動空調装置について説明する。実施形態5に係る移動空調装置は、実施形態1~4のそれぞれに対して、タンク50への給水を自動制御するようにしたものである。以下では、実施形態1の構成に対してタンク50への給水を自動制御するようにした構成で実施形態5を説明するが、実施形態2~4それぞれの構成に対してタンク50への給水を自動制御するようにして実施形態5を構成してもよい。尚、実施形態5において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図10に示されるように、本開示の実施形態5に係る移動空調装置1において、ドローン4は、プロペラ5を制御する飛行制御部90と、ドローン4の飛行位置を測位するGPS91と、無線機92とを備えている。GPS91と、無線機92と、タンク50内の水53の水面53a(図2参照)の位置を検出する水面センサー60(実施形態4の図9に示されるものと同じ構成)とがそれぞれ、飛行制御部90に電気的に接続されている。飛行制御部90には、水面センサー60による検出値に関する下限閾値が予め設定されている。
本開示の実施形態5に係る移動空調装置1は、ドローン4を遠隔操作するためのコントローラ100をさらに備えている。コントローラ100は、互いに電気的に接続される無線機101及び端末装置102を備えている。ドローン4に搭載される無線機92と、コントローラ100の無線機101とは互いに無線通信可能である。その他の構成は実施形態1と同じである。
ドローン4の飛行中、GPS91によって測位されたドローン4の飛行位置を飛行制御部90に伝送し、無線機92,101間の無線通信を介して、ドローン4の飛行位置を電気的な信号としてコントローラ100に伝送する。また、ドローン4の飛行中、水面センサー60は、タンク50内の水53の水面53a(図2参照)の位置、すなわちタンク50内の水53の量を検出する。水面センサー60による検出値は飛行制御部90に伝送される。飛行制御部90は、水面センサー60による検出値と、予め設定された下限閾値とを比較する。
水面センサー60による検出値が下限閾値以下となったら、飛行制御部90は、無線機92,101間の無線通信を介して、コントローラ100に、水面センサー60による検出値が下限閾値以下となった旨の信号を伝送する。コントローラ100の端末装置102は、GPS91によって測位されたドローン4の飛行位置と、後述する給水ステーション110(図11)の位置(予め設定されている)とに基づいて、ドローン4の給水ステーション110までの飛行経路を算出し、無線機92,101間の無線通信を介して、その飛行経路を飛行制御部90に伝送する。飛行制御部90は、当該飛行経路に従ってドローン4が飛行するようにプロペラ5の動作を制御する。
その結果、図11に示されるように、ドローン4の飛行中において、タンク50内の水53の水面53aの位置が下限閾値以下となったら、ドローン4は、当該飛行経路に従って自動で給水ステーション110まで移動する。給水ステーション110では、タンク50への給水を手動で行ってもよいし、タンク50への給水も自動で行ってもよい。タンク50への給水が終わったら、再びドローン4を飛行させることで、長時間の冷却を行うことができる。
このように、タンク50内の水53の量が少なくなったら自動的に給水ステーション110にドローン4を移動させて水を補充するので、長時間の冷却を行うことができる。
(実施形態6)
次に、実施形態6に係る移動空調装置について説明する。実施形態6に係る移動空調装置は、実施形態1~5のそれぞれに対して、冷却が必要な場所を自動的に検知するようにしたものである。以下では、実施形態1の構成に対して冷却が必要な場所を自動的に検知するようにした構成で実施形態6を説明するが、実施形態2~5それぞれの構成に対して冷却が必要な場所を自動的に検知するようにして実施形態6を構成してもよい。尚、実施形態6において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態6に係る移動空調装置について説明する。実施形態6に係る移動空調装置は、実施形態1~5のそれぞれに対して、冷却が必要な場所を自動的に検知するようにしたものである。以下では、実施形態1の構成に対して冷却が必要な場所を自動的に検知するようにした構成で実施形態6を説明するが、実施形態2~5それぞれの構成に対して冷却が必要な場所を自動的に検知するようにして実施形態6を構成してもよい。尚、実施形態6において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図12に示されるように、ドローン4は、プロペラ5を制御する飛行制御部90と、ドローン4の飛行位置を測位するGPS91と、無線機92とを備えている。GPS91と、無線機92と、ドローン4の下方の温度を検出する温度検出部材である温度センサー93とがそれぞれ、飛行制御部90に電気的に接続されている。
本開示の実施形態6に係る移動空調装置1は、ドローン4を遠隔操作するためのコントローラ100をさらに備えている。コントローラ100は、互いに電気的に接続される無線機101及び端末装置102を備えている。ドローン4に搭載される無線機92と、コントローラ100の無線機101とは互いに無線通信可能である。その他の構成は実施形態1と同じである。
ドローン4の飛行中、GPS91によって測位されたドローン4の飛行位置と、温度センサー93による検出値とを飛行制御部90に伝送し、無線機92,101間の無線通信を介して、ドローン4の飛行位置と、温度センサー93による検出値とを電気的な信号としてコントローラ100に伝送する。コントローラ100の端末装置102は、ドローン4の飛行位置と、温度センサー93による検出値とに基づいて、ドローン4が飛行した領域の温度分布を作成する。
端末装置102は、GPS91によって測位されたドローン4の飛行位置と、温度センサー93による検出値が最も高い場所とに基づいて、温度センサー93による検出値が最も高い場所までの飛行経路を算出し、無線機92,101間の無線通信を介して、その飛行経路を飛行制御部90に伝送する。飛行制御部90は、当該飛行経路に従ってドローン4が飛行するようにプロペラ5の動作を制御する。その結果、ドローン4は、当該飛行経路に従って、温度センサー93による検出値が最も高い場所まで移動して、その場所で移動空調装置1が冷却動作を行う。このように、冷却の必要な場所に自動的にドローン4を移動させて冷却するので、適切な冷却が可能になる。
(実施形態7)
次に、実施形態7に係る移動空調装置について説明する。実施形態7に係る移動空調装置は、実施形態1~6のそれぞれに対して、複数のドローン4を備えるようにしたものである。以下では、実施形態1の構成に対して複数のドローン4を備えるようにした構成で実施形態7を説明するが、実施形態2~6それぞれの構成に対して複数のドローン4を備えるようにして実施形態7を構成してもよい。尚、実施形態7において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態7に係る移動空調装置について説明する。実施形態7に係る移動空調装置は、実施形態1~6のそれぞれに対して、複数のドローン4を備えるようにしたものである。以下では、実施形態1の構成に対して複数のドローン4を備えるようにした構成で実施形態7を説明するが、実施形態2~6それぞれの構成に対して複数のドローン4を備えるようにして実施形態7を構成してもよい。尚、実施形態7において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図13に示されるように、本開示の実施形態7に係る移動空調装置1は、3つのドローン4を備え、各ドローン4が剛体製の接合部材9によって連結され、3つのドローン4が一体となって飛行できるように構成されている。尚、以下では、移動空調装置1が3つのドローン4を備える形態で説明するが、3つに限定するものではなく、移動空調装置1は2つ又は4つ以上のドローンを備えてもよい。
本開示の実施形態7に係る移動空調装置1は、実施形態1と同様に、水53を貯留するタンク50を備えてもよい。タンク50を設ける場合、プロペラ5よりも下方の位置で接合部材9に固定することが好ましい。この構成によれば、水53が貯留された重いタンク50をプロペラ5の下方に配置することにより、タンク50を含めたドローン4全体の重心が下方に位置するようになるので、ドローン4の飛行姿勢を安定させることができる。また、剛体製の接合部材9にタンク50を固定することで、タンク50の重さで変形する箇所が発生してしまうリスクを低減することができる。
ノズル7は各ドローン4に設けられているので、タンク50とノズル7とを図示しないホース等で連結する必要がある。各ノズル7がタンク50内の水53の水面53aよりも下方に位置する場合には、水頭差でタンク50内の水53を各ノズル7に供給することができるが、図13のように各ノズル7が水面53aよりも上方に位置する場合には、図示しないポンプを設けて、このポンプでタンク50内の水53を各ノズル7に供給する必要がある。
また、図14に示されるように、タンク50は、移動空調装置1の安定飛行を実現する観点から、平面視において、タンク50の重心とドローン4の重心Gとが略一致するように設けられることが好ましい。ここで、「略一致」とは、平面視におけるタンク50の面積Sから求めた面積等価直径をrとしたときに、タンク50の重心が、ドローン4の重心Gからの距離がr*(=0.05r)以下である領域300内に位置することを意味することとする。尚、タンク50の面積等価直径rは下記式によって算出可能である。
r=(S/π)1/2
r=(S/π)1/2
また、各ドローン4は、各ドローン4に設けられたプロペラ5が、タンク50の平面視における重心を中心として、120度ピッチで配置されることが好ましい。このような配置によれば、タンク50の重心とドローン4との重心Gとを略一致させやすくなり、移動空調装置1の安定飛行に寄与することができる。
ドローン4の浮力を大きくするためには、プロペラ5のサイズを大きくすることと、プロペラ5のサイズを変えないで個数を増やすことが考えられる。実施形態7では、後者の方法でドローン4の浮力を大きくしているが、前者よりも後者の方が液滴202の拡散能力を向上することができる。このため、液滴202の拡散範囲が広がり、移動空調装置1の冷却能力を向上することができる。
図13の構成では、タンク50を接合部材9の下方から接合部材9に固定しているが、この形態に限定するものではない。図15に示されるように、支持部材11を介して接合部材9の上方からタンク50を接合部材9に固定してもよい。この構成によれば、タンク50内の水53の水面53aよりも下方に各ノズル7が位置することになるので、タンク50から各ノズル7に水53を供給するためのポンプを不要にし、移動空調装置1の構成を簡素化及び軽量化することができる。
図13及び15の構成では、各ドローン4が剛体製の接合部材9によってしっかりと、すなわち各ドローン4間の距離が不変に固定されていたが、この形態に限定するものではない。図16に示されるように、移動空調装置1は、タンク50が固定されたタンクドローン58と、2つの液滴供給ドローン59(ただし、2つに限定されず、1つでも3つ以上でもよい)とを備え、タンク50と各液滴供給ドローン59に設けられた各ノズル7とを可撓性のホース56で連結した構成であってもよい。このような構成でも、各ドローン(タンクドローン58及び液滴供給ドローン59)は一体となって飛行できるように連結されている。
図16に記載された構成を有する移動空調装置1において、タンク50内の水53の水面53aとノズル7との距離を制御することにより、ノズル7に対する水の位置エネルギーによって、ノズル7から噴出される水を微細化するために必要な0.1MPa以上の圧力をポンプや圧縮機を搭載することなく得ることができる。これにより、移動空調装置1のコスト及び重量の増加を抑制することができる。例えば、0.1MPaの圧力を得るためには、水面53aとノズル7との距離を10mに設定すればよい。
図17に示されるように、移動空調装置1は、1つのタンクドローン58のみを有し、ホース56の先端にノズル7を取り付けた構成であってもよい。この場合、タンク50内の水53の水面53aとノズル7との距離Lが例えば30mとなるようにすると、ノズル7から噴出される水を微細化するための圧力として30MPaを得ることができる。この構成では、ノズル7から噴出される液滴202は下降気流中に供給されないので、下降気流による拡散効果は得られないが、液滴202は圧力によって十分に微細化されるので、空中での液滴202の気化を促進することができる。
(実施形態8)
次に、実施形態8に係る移動空調装置について説明する。実施形態8に係る移動空調装置は、実施形態1~7のそれぞれに対して、タンク50内の水を加圧するための加圧部材を備えるようにしたものである。以下では、実施形態1の構成(図2の構成)に対して加圧部材を備えるようにした構成で実施形態8を説明するが、実施形態2~7それぞれの構成に対して加圧部材を備えるようにして実施形態8を構成してもよい。尚、実施形態7において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
次に、実施形態8に係る移動空調装置について説明する。実施形態8に係る移動空調装置は、実施形態1~7のそれぞれに対して、タンク50内の水を加圧するための加圧部材を備えるようにしたものである。以下では、実施形態1の構成(図2の構成)に対して加圧部材を備えるようにした構成で実施形態8を説明するが、実施形態2~7それぞれの構成に対して加圧部材を備えるようにして実施形態8を構成してもよい。尚、実施形態7において、実施形態1の構成要件と同じものは同じ参照符号を付し、その詳細な説明は省略する。
図18に示されるように、実施形態8に係る移動空調装置では、タンク50内に、タンク50内の水53の水面53aをノズル7に向かって押す(水53を加圧する)ための加圧部材300が設けられている。加圧部材300は、ゴム等の可撓性の材料で形成されたダイヤフラム301と、ダイヤフラム301とともに加圧ガスを密封するケーシング302とを備えている。ケーシング302は、供給管303を介して、加圧ガスを貯蔵するガスタンク304に連通している。加圧部材300は、ダイヤフラム301が水面53aに接するようにタンク50内に設けられている。
供給管303を介してガスタンク304から加圧ガス(例えば圧縮空気等)がケーシング302内に供給されると、加圧ガスの圧力によって、ダイヤフラム301が膨らみ、水面53aをノズル7に向かって押す。これにより、タンク50内の水53が加圧される。加圧された水がノズル7から噴出されることにより、微細化された液滴202がノズル7から噴出されるので、空中での液滴202の気化を促進することができる。供給管303にバルブ305を設けることにより、ケーシング302内の圧力が調節可能になる。尚、タンク50への給水時にガスタンク304へ加圧ガスを補充することにより、移動空調装置による継続的な冷却が可能となる。
また、図示しないが、加圧部材300を用いずに、ガスタンク304とタンク50とを供給管303及びバルブ305を介して連通し、加圧ガスをタンク50内の水53と混合させて、加圧ガス及び水からなる二流体をノズル7から噴出するようにしてもよい。ノズル7から噴出される液滴202に加圧ガスが含まれていることにより、液滴202を微細化できるので、空中での液滴202の気化を促進することができる。
図19に示されるように、ノズル7が二相流ノズルの場合、供給管303を介してノズル7とガスタンク304とを連通し、ガスタンク304から供給される加圧ガスの剪断によって液滴202を微細化することもできる。尚、ガスタンク304とタンク50とを別の供給管で連通し、ガスタンク304からノズル7だけでなくタンク50内にも加圧ガスを供給することにより、タンク50内の水53を加圧(加圧部材300による加圧も含む)するようにしてもよい。
実施形態1~8のそれぞれにおいて、液滴202として水を噴出しているが、水に限定するものではない。人や動物、物等が存在する場所の上空に噴出されるものであることから、人や動物、環境等に安全な液体であればどのようなものであってもよい。尚、本開示において、水とは、純粋な水に限定するものではなく、水に溶解可能な物質が溶解した水溶液も含むものとする。
1 移動空調装置
4 ドローン
5 プロペラ(気流生成部)
7 ノズル(液滴供給部)
9 接合部材
11 支持部材
40 スロッシング抑制部材
41 リブ
42 蓋部材
50 タンク
51 (タンクの)内周面
53 水(液体)
53a 水面(液面)
56 ホース
58 タンクドローン
59 液滴供給ドローン
60 水面センサー(液体量検出部材)
61 プロペラ角度制御部材
70 ディフューザ部材
70a (ディフューザ部材の)上端
70b (ディフューザ部材の)下端
80 支持部材
82 補強部材
90 飛行制御部
91 GPS
92 無線機
93 温度センサー(温度検出部材)
100 コントローラ
101 無線機
102 端末装置
110 給水ステーション(給液ステーション)
200 下降気流
202 液滴
300 加圧部材
301 ダイヤフラム
302 ケーシング
303 供給管
304 ガスタンク
305 バルブ
4 ドローン
5 プロペラ(気流生成部)
7 ノズル(液滴供給部)
9 接合部材
11 支持部材
40 スロッシング抑制部材
41 リブ
42 蓋部材
50 タンク
51 (タンクの)内周面
53 水(液体)
53a 水面(液面)
56 ホース
58 タンクドローン
59 液滴供給ドローン
60 水面センサー(液体量検出部材)
61 プロペラ角度制御部材
70 ディフューザ部材
70a (ディフューザ部材の)上端
70b (ディフューザ部材の)下端
80 支持部材
82 補強部材
90 飛行制御部
91 GPS
92 無線機
93 温度センサー(温度検出部材)
100 コントローラ
101 無線機
102 端末装置
110 給水ステーション(給液ステーション)
200 下降気流
202 液滴
300 加圧部材
301 ダイヤフラム
302 ケーシング
303 供給管
304 ガスタンク
305 バルブ
Claims (17)
- 気流生成部が生成した気流によって飛行する少なくとも1つのドローンを備えた移動空調装置であって、
前記少なくとも1つのドローンは、前記気流の流線方向に対して交差する供給方向で液滴を前記気流中に噴出する液滴供給部を有し、
前記供給方向は、前記液滴を噴出した前記液滴供給部を有する前記ドローンの周方向において異なる2つ以上の方向を含む移動空調装置。 - 前記液滴供給部は、前記ドローンの周方向において広がりを有しながら前記液滴が噴出されるように構成されている、請求項1に記載の移動空調装置。
- 前記液滴となる液体を貯留するタンクが前記少なくとも1つのドローンに固定されている、請求項1または2に記載の移動空調装置。
- 前記タンクが前記気流生成部よりも下方に位置する、請求項3に記載の移動空調装置。
- 前記液滴供給部は前記タンク内の液体の液面よりも下方に位置する、請求項4に記載の移動空調装置。
- 前記液滴供給部から供給された前記液滴に向けて前記気流の少なくとも一部が導かれる経路を構成するディフューザ部材が設けられている、請求項5に記載の移動空調装置。
- 前記タンクには、該タンク内の前記液体のスロッシングを抑制するスロッシング抑制部材が設けられている、請求項3~6のいずれか一項に記載の移動空調装置。
- 前記スロッシング抑制部材は、前記タンクの内周面に沿って延びるリブである、請求項7に記載の移動空調装置。
- 前記スロッシング抑制部材は、前記液体の液面上に浮かぶように設けられた蓋部材である、請求項7に記載の移動空調装置。
- 前記気流生成部はプロペラであり、
前記移動空調装置は、
前記タンク内の前記液体の量を検出する液体量検出部材と、
水平方向に対する前記プロペラの角度を制御するプロペラ角度制御部材と
を備え、
前記液体の量が減少するに伴い、前記プロペラ角度制御部材は前記角度を増加させる、請求項3~9のいずれか一項に記載の移動空調装置。 - 前記タンク内の前記液体の量を検出する液体量検出部材と、
前記ドローンの飛行位置を制御するコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記液体量検出部材による検出値に基づいて、前記タンクに液体を供給するための給液ステーションに前記ドローンを移動させる、請求項3~10のいずれか一項に記載の移動空調装置。 - 前記タンク内の前記液体を加圧する加圧部材を備える、請求項3~11のいずれか一項に記載の移動空調装置。
- 前記液滴供給部に加圧ガスを供給する加圧ガス供給部材を備える、請求項1~11のいずれか一項に記載の移動空調装置。
- 前記液滴供給部は、前記液滴を水平方向又は水平方向よりも鉛直下向きに供給するように構成されている、請求項1~13のいずれか一項に記載の移動空調装置。
- 前記ドローンの下方の温度を検出する温度検出部材と、
前記ドローンの飛行位置を制御するコントローラと
を備え、
前記コントローラは、前記温度検出部材による検出値に基づいて、前記ドローンの飛行位置を制御する、請求項1~14のいずれか一項に記載の移動空調装置。 - 複数のドローンを備え、該複数のドローンは、一体となって飛行できるように連結されている、請求項1~15のいずれか一項に記載の移動空調装置。
- 前記複数のドローンは、
前記液滴となる液体を貯留するタンクを有する1つのタンクドローンと、
前記液滴供給部を有する少なくとも1つの液滴供給ドローンと
を含み、
前記タンクと前記少なくとも1つの液滴供給ドローンに設けられた前記液滴供給部とが可撓性のホースで連結されている、請求項16に記載の移動空調装置。
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Legal Events
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121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 19889458 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
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NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
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32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC (EPO FORM 1205A DATED 24/08/2021) |
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122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 19889458 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |