WO2023243299A1 - 飛行装置 - Google Patents

飛行装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2023243299A1
WO2023243299A1 PCT/JP2023/018569 JP2023018569W WO2023243299A1 WO 2023243299 A1 WO2023243299 A1 WO 2023243299A1 JP 2023018569 W JP2023018569 W JP 2023018569W WO 2023243299 A1 WO2023243299 A1 WO 2023243299A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
engine
section
heat exchange
rotor
cooling
Prior art date
Application number
PCT/JP2023/018569
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
満 石川
孝人 関田
理央 松本
Original Assignee
株式会社石川エナジーリサーチ
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 株式会社石川エナジーリサーチ filed Critical 株式会社石川エナジーリサーチ
Publication of WO2023243299A1 publication Critical patent/WO2023243299A1/ja

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04Helicopters
    • B64C27/08Helicopters with two or more rotors
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C27/00Rotorcraft; Rotors peculiar thereto
    • B64C27/04Helicopters
    • B64C27/08Helicopters with two or more rotors
    • B64C27/10Helicopters with two or more rotors arranged coaxially
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64CAEROPLANES; HELICOPTERS
    • B64C39/00Aircraft not otherwise provided for
    • B64C39/02Aircraft not otherwise provided for characterised by special use
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/04Aircraft characterised by the type or position of power plants of piston type
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/04Aircraft characterised by the type or position of power plants of piston type
    • B64D27/08Aircraft characterised by the type or position of power plants of piston type within, or attached to, fuselages
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/10Aircraft characterised by the type or position of power plants of gas-turbine type 
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D27/00Arrangement or mounting of power plants in aircraft; Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/02Aircraft characterised by the type or position of power plants
    • B64D27/24Aircraft characterised by the type or position of power plants using steam or spring force
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64DEQUIPMENT FOR FITTING IN OR TO AIRCRAFT; FLIGHT SUITS; PARACHUTES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF POWER PLANTS OR PROPULSION TRANSMISSIONS IN AIRCRAFT
    • B64D33/00Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for
    • B64D33/08Arrangements in aircraft of power plant parts or auxiliaries not otherwise provided for of power plant cooling systems
    • B64D33/10Radiator arrangement
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U10/00Type of UAV
    • B64U10/10Rotorcrafts
    • B64U10/13Flying platforms
    • B64U10/14Flying platforms with four distinct rotor axes, e.g. quadcopters
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U20/00Constructional aspects of UAVs
    • B64U20/90Cooling
    • B64U20/96Cooling using air
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00Propulsion; Power supply
    • B64U50/10Propulsion
    • B64U50/11Propulsion using internal combustion piston engines
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B64AIRCRAFT; AVIATION; COSMONAUTICS
    • B64UUNMANNED AERIAL VEHICLES [UAV]; EQUIPMENT THEREFOR
    • B64U50/00Propulsion; Power supply
    • B64U50/30Supply or distribution of electrical power
    • B64U50/33Supply or distribution of electrical power generated by combustion engines

Definitions

  • the present invention relates to a flight device, and in particular to a flight device in which a rotor is driven by an engine.
  • Flight devices capable of flying unmanned in the air have been known for some time. Such flight devices enable flight through the air using the thrust of a rotor that rotates around a vertical axis.
  • Fields of application of such flight devices include, for example, the field of transportation, the field of surveying, and the field of photography.
  • a flight device When a flight device is applied to such a field, surveying equipment and photographing equipment are attached to the flight device.
  • the flying device By applying the flying device to such fields, it is possible to fly the flying device into areas where humans cannot access, and perform transportation, photographing, and surveying of such areas.
  • Inventions related to such flight devices are described in, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2.
  • a typical flight device the rotor described above is rotated by power supplied from a storage battery mounted on the flight device.
  • flight devices equipped with engines have also appeared in order to achieve continuous flight over long periods of time.
  • a generator is rotated by the driving force of the engine, and a rotor is rotationally driven by the electric power generated by the generator.
  • a flight device having such a configuration is also referred to as a series hybrid drone because an engine and a generator are connected in series on a path through which energy is supplied from a power source to a rotor.
  • a flight device equipped with an engine is described in, for example, Patent Document 3.
  • parallel hybrid drones are gradually appearing in which the main rotor is mechanically rotated by the driving force of the engine, and the sub-rotor is rotated by the motor.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and its purpose is to provide a flight device that can effectively cool an engine during flight.
  • the flight device of the present invention includes an airframe, a rotor, an engine, and a cooling section that cools the engine, and the cooling section includes an engine-side heat exchange section that exchanges heat with the engine, and an engine-side heat exchange section that exchanges heat with the engine.
  • the engine is characterized by having an external heat exchange section that performs heat exchange, and a medium transport section that transports a heat transport medium between the engine side heat exchange section and the external heat exchange section.
  • the rotor includes an upper rotor and a lower rotor disposed below the upper rotor, and the external heat exchange section includes the upper rotor and the lower rotor. It is characterized by being disposed between the rotor and the side rotor.
  • the rotor includes an upper rotor and a lower rotor disposed below the upper rotor, and the external heat exchange section is arranged below the lower rotor. It is characterized by being placed in.
  • the flight device of the present invention further includes an arm extending outward from the aircraft body and having the rotor attached to its tip side, and the external heat exchange section is attached to the arm. shall be.
  • the flight device of the present invention is characterized in that the external heat exchange section is disposed on the outside of the aircraft body in plan view.
  • the flight device of the present invention is characterized in that the external heat exchange section is disposed on the front side in the traveling direction of the aircraft body.
  • the flight device of the present invention further includes an exhaust section for discharging exhaust gas generated from the engine to the outside, the external heat exchange section being disposed on the front side in the direction of travel, and the exhaust section being disposed on the front side in the direction of travel. It is characterized by being placed on the rear side.
  • the engine has a first engine section and a second engine section that are arranged opposite to each other, and the first engine section has a first piston and a first crankshaft.
  • a first connecting rod the second engine section has a second piston, a second crankshaft, and a second connecting rod
  • the first piston and the second piston include:
  • the engine-side heat exchange section is configured to reciprocate within one combustion chamber, and the engine-side heat exchange section is configured to exchange heat with the combustion chamber.
  • the engine includes an introduction part into which the heat transport medium is introduced, and an exit part from which the heat transport medium exchanged with the engine is led out, and the introduction part is formed in the first engine part, and the lead-out part is formed in the second engine part.
  • the engine includes a first engine block in which the components of the first engine section are disposed, and a first engine block in which the components of the second engine section are disposed.
  • It has a second cooling passage formed inside and a conduction part, and the conduction part connects the first cooling passage and the first engine block at the boundary between the first engine block and the second engine block. It is characterized by communicating with two cooling channels.
  • the flight device of the present invention is characterized in that the first cooling channel and the second cooling channel are formed so as to surround the combustion chamber from the entire circumference.
  • the flight device of the present invention includes an airframe, a rotor, an engine, and a cooling section that cools the engine, and the cooling section includes an engine-side heat exchange section that exchanges heat with the engine, and an external an external heat exchange section that exchanges heat with the engine; and a medium transport section that transports a heat transport medium between the engine heat exchange section and the external heat exchange section; It has a first engine part and a second engine part arranged, the first engine part has a first piston, a first crankshaft, and a first connecting rod, and the second engine part has a , a second piston, a second crankshaft, and a second connecting rod, the first piston and the second piston are configured to reciprocate within one combustion chamber, and the engine
  • the cooling passage which is a side heat exchange part, communicates with a first cooling passage that surrounds a portion of the first engine part of the combustion chamber and a portion of the second engine part of the combustion chamber. a second cooling channel surrounding a portion of The heat transport medium that has undergone heat
  • the flight device of the present invention is characterized in that the external heat exchange section is disposed on the outside of the aircraft body in plan view. According to the flight device of the present invention, by disposing the external heat exchange section on the outside of the aircraft body, downwash of the rotor is blown onto the external heat exchange section, thereby circulating inside the external heat exchange section. The heat transport medium can be effectively cooled.
  • the engine has a first engine section and a second engine section that are arranged opposite to each other, and the first engine section has a first piston and a first crankshaft.
  • a first connecting rod the second engine section has a second piston, a second crankshaft, and a second connecting rod
  • the first piston and the second piston include:
  • the engine-side heat exchange section is configured to reciprocate within one combustion chamber, and the engine-side heat exchange section is configured to exchange heat with the combustion chamber.
  • the flight device of the present invention is characterized in that the first cooling channel and the second cooling channel are formed so as to surround the combustion chamber from the entire circumference. According to the flight device of the present invention, the combustion chamber can be further effectively cooled by the first cooling channel and the second cooling channel.
  • FIG. 1 is a perspective view showing a flight device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a top view showing a flight device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a perspective view showing a flight device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a top view showing a flight device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a side view showing a flight device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a side view showing a flight device according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 1 is a block diagram showing a connection configuration of a flight device according to an embodiment of the present invention.
  • 1 is a perspective view showing an engine mounted on a flight device according to an embodiment of the present invention.
  • the flying device 10 is also referred to as a drone, and more specifically, as a hybrid drone.
  • the front means the front side in the traveling direction of the flight device 10
  • the rear means the rear side in the traveling direction of the flight device 10.
  • the side away from the body 19 may be referred to as the outside, and the side approaching the body 19 may be referred to as the inside.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the flight device 10.
  • the flight device 10 mainly includes a fuselage 19, a rotor 14, an engine 30, and a cooling section 11.
  • the fuselage 19 is a main body that supports equipment such as the engine 30 that constitutes the flight device 10, and is made of synthetic resin, metal, or a composite material thereof.
  • a plurality of arms 12 extend from the fuselage 19 toward the periphery.
  • Arm 12 includes arm 121, arm 122, arm 123, and arm 124.
  • Arm 121 extends toward the rear right side.
  • Arm 122 extends toward the rear left side.
  • Arm 123 extends toward the front left side.
  • Arm 124 extends toward the front right side.
  • the motor 21 rotates the rotor 14 using electric power generated when an engine 30 (described later) operates a generator 16.
  • the motor 21 includes a motor 211, a motor 212, a motor 213, and a motor 214.
  • the motor 211 is disposed at the tip of the arm 121 and rotates the rotor 141.
  • Motor 212 is disposed at the tip of arm 122 and rotates rotor 142.
  • the motor 213 is disposed at the tip of the arm 123 and rotates the rotor 143.
  • Motor 214 is disposed at the tip of arm 124 and rotates rotor 144.
  • the leg portion 15 is a support member extending downward from the lower part of the fuselage 19. When the flight device 10 is in a landing state, the lowest part of the leg 15 contacts the ground surface.
  • the cooling unit 11 is a component that cools the engine 30, which will be described later.
  • the cooling unit 11 is a water-cooled cooling mechanism, and exchanges heat between the engine 30 built in the fuselage 19 and the external atmosphere by circulating a heat transport medium such as water. This prevents the engine 30 from overheating during flight, allowing the flight device 10 to fly stably. Further, the rotation speed of the engine 30 can be set in a high rotation range, and the flight capability of the flight device 10 can be increased.
  • the external heat exchange section 1121 is disposed on the front side of the aircraft body 19 in the traveling direction. Specifically, the external heat exchange section 1121 extends from the front end of the fuselage 19 toward the lower front side.
  • the external heat exchange section 1121 is a heat exchanger having a fin-and-tube type mechanism, as described above. Further, the fins constituting the external heat exchange section 1121 are made of a steel plate such as aluminum, and a plurality of fins are arranged at equal intervals along the left-right direction.
  • the tubes forming the external heat exchange section 1121 extend in the left-right direction so as to pass through the fins.
  • the external heat exchange section 1121 is arranged on the outside of the fuselage 19 in plan view. Specifically, in plan view, the external heat exchange section 1121 protrudes toward the left front from the left front end of the body 19. By doing so, the external heat exchange section 1121 is not hidden below the body 19 in plan view.
  • the external heat exchange section 1121 is arranged below the rotation range 25 of the rotor 143.
  • the extent to which the external heat exchange section 1121 is disposed below the rotation range 25 is less than half, more than half, most, or all of the portion.
  • the exhaust section 13 attached to the rear end of the fuselage 19 is arranged in a region that does not overlap with the rotor 14. Specifically, the exhaust part 13 is arranged between the rotation range 25 of the rotor 142 and the rotation range 25 of the rotor 141. By doing so, the exhaust air from the exhaust section 13 is not obstructed by the downwash generated by the rotation of the rotor 142 and the rotor 141.
  • FIG. 3 is a perspective view showing the flight device 10 according to another embodiment.
  • the basic configuration of the flight device 10 shown in FIG. 3 is the same as that shown in FIG. 1, and the configurations of the external heat exchange section 1122 and the external heat exchange section 1123 are different.
  • the external heat exchange section 1122 and the external heat exchange section 1123 are components for cooling the engine 30 as part of the cooling section 11, similar to the external heat exchange section 1121 described above.
  • the external heat exchange section 1122 is arranged on the lower left side in the middle part of the arm 123.
  • the external heat exchange section 1122 is connected to the arm 123 via a bracket or the like. With this configuration, the external heat exchange section 1122 can be placed directly below the rotor 143. Furthermore, the arm 123 can be used as a connecting member for attaching the external heat exchange part 1122. Therefore, since a dedicated member for fixing the external heat exchange section 1122 to the body 19 is not required, an increase in cost can be suppressed.
  • the flight device 10 may have both the external heat exchange section 1122 and the external heat exchange section 1123, or may have only one of them.
  • FIG. 4 is a top view showing the flight device 10 according to another embodiment.
  • the external heat exchange section 1122 is arranged inside the rotation range 25 of the rotor 143. Further, the external heat exchange section 1122 is arranged on the left side of the arm 123, that is, in a portion that does not overlap with the arm 123. With this configuration, the arm 122 is not hidden behind the arm 123, and the downwash generated by the rotation of the rotor 143 is effectively blown onto the external heat exchange section 1122.
  • the external heat exchange section 1123 is arranged inside the rotation range 25 of the rotor 144. Further, the external heat exchange section 1123 is arranged on the left side of the arm 124, that is, in a portion that does not overlap with the arm 124. The effects produced by this configuration are similar to those of the external heat exchange section 1122.
  • FIG. 5A is a side view showing the configuration of the upper rotor 145 and the like according to another embodiment.
  • an upper rotor 145 and a lower rotor 146 are arranged at the outer end of the arm 123.
  • Upper rotor 145 is arranged above arm 123.
  • Lower rotor 146 is arranged below arm 123.
  • the upper rotor 145 and the lower rotor 146 are arranged so as to overlap when viewed from above. Further, during flight, the upper rotor 145 and the lower rotor 146 have the same rotation speed and opposite rotation directions.
  • the configuration having the upper rotor 145 and the lower rotor 146 is also referred to as a counter-rotating rotor.
  • the arms 121, 122, and 124 shown in FIG. 1 are also provided with an upper rotor 145 and a lower rotor 146.
  • the external heat exchange section 1124 is arranged between the upper rotor 145 and the lower rotor 146 in the overlapping region of the upper rotor 145 and the lower rotor 146.
  • the external heat exchange section 1124 is attached to the arm 123 via a mounting bracket (not shown) or the like.
  • the external heat exchange section 1124 may be partially disposed in the overlapping region, or may be entirely disposed in the overlapping region.
  • the external heat exchange section 1124 is effectively cooled by air being blown from the upper rotor 145.
  • the suction force of the lower rotor 146 also effectively cools down. Therefore, compared to the case shown in FIG. 1 etc., the external heat exchange section 1124 can be cooled more effectively.
  • FIG. 5B is a side view showing the configuration of the upper rotor 145 and the like according to still another embodiment.
  • the external heat exchange section 1124 is arranged below the lower rotor 146 in the overlapping region of the upper rotor 145 and the lower rotor 146.
  • the external heat exchange section 1124 may be partially disposed in the overlapping region, or may be entirely disposed in the overlapping region.
  • the external heat exchange section 1124 is attached to the arm 123 via a mounting bracket (not shown) or the like.
  • the external heat exchange section 1124 is effectively cooled by air being blown from the upper rotor 145 and the lower rotor 146. Therefore, compared to the case shown in FIG. 1 etc., the external heat exchange section 1124 can be cooled more effectively.
  • the flight device 10 mainly includes a calculation control section 31, an engine 30, a generator 16, a battery 18, a power conversion section 24, a motor 21, a rotor 14, and a cooling section 11.
  • the arithmetic control unit 31 includes a CPU, ROM, RAM, etc., and controls the behavior of each device constituting the flight device 10 based on inputs from various sensors and controllers not shown here.
  • the calculation control unit 31 also includes a flight controller that controls the rotation speed of each rotor 14 based on inputs from various sensors.
  • the engine 30 operates based on an input signal from the arithmetic control unit 31 and generates energy for flight of the flight device 10.
  • the specific configuration of the engine 30 will be described later with reference to FIG.
  • the generator 16 is a device that generates electric power using the driving force of the engine 30, and includes a generator 161 and a generator 162.
  • the generator 161 is driven by the first engine section 40 of the engine 30, which will be described later.
  • the generator 162 is driven by a second engine section 41 of the engine 30, which will be described later.
  • the battery 18 is interposed between the generator 16 and the power converter 24. Battery 18 is charged by generator 16. The power discharged from the battery 18 is supplied to a power converter 24, which will be described later.
  • the power conversion unit 24 is provided corresponding to each rotor 14.
  • a converter and an inverter that convert AC power supplied from the generator 16 into DC power and then convert it into AC power at a predetermined frequency can be employed.
  • an inverter that converts DC power supplied from the battery 18 to a predetermined frequency can be employed.
  • the power converter 24 includes a power converter 241 , a power converter 242 , a power converter 243 , and a power converter 244 .
  • the motor 21 is provided corresponding to each of the rotors 141 to 144, and includes a motor 211, a motor 212, a motor 213, and a motor 214.
  • Motor 211, motor 212, motor 213, and motor 214 rotate at a predetermined speed by power supplied from power converter 241, power converter 242, power converter 243, and power converter 244, respectively.
  • the cooling unit 11 is a component that cools the engine 30.
  • the cooling section 11 includes an engine side heat exchange section 111, an external side heat exchange section 1121, and a medium transport section 113.
  • the engine side heat exchange section 111 exchanges heat with the engine 30.
  • the external heat exchange section 1121 performs heat exchange with the outside.
  • the medium transport section 113 transports a heat transport medium between the engine side heat exchange section 111 and the external side heat exchange section 1121. For example, water can be used as the heat transport medium.
  • the cooling unit 1121 is replaced with an external heat exchange section 1122 and an external heat exchange section 1123.
  • the operation of the flight device 10 will be briefly explained.
  • the flight device 10 is operated in a landing state, a takeoff state, a hovering state, an ascending/descending state, and a horizontal movement state.
  • the flight device 10 In the landing state, the flight device 10 is on the ground. In this state, the engine 30 is not operating and the rotor 14 does not rotate.
  • the flight device 10 rotates the rotor 14 using the driving force generated from the engine 30 based on instructions from the arithmetic and control unit 31, thereby floating the flight device 10 at a predetermined position in the air.
  • each rotor 14 is rotating based on instructions from the calculation control unit 31.
  • the arithmetic control unit 31 controls each power conversion unit 24 so that the rotational speed of each motor 21 and rotor 14 is set to a predetermined value so that the flight device 10 can maintain a predetermined altitude and attitude.
  • the external heat exchange section 1121 exchanges heat with the outside air, and the flight device 10 can be effectively cooled.
  • FIG. 7 is a perspective view showing the external configuration of the engine 30.
  • the engine 30 has a first engine block 32 and a second engine block 33.
  • the first engine block 32 and the second engine block 33 are made of cast metal such as aluminum, and constitute the outer shell of the engine 30.
  • components of the first engine section 40 are disposed inside the first engine block 32.
  • the components of the second engine section 41 are disposed inside the second engine block 33 .
  • a cooling flow path 34 which is an engine-side heat exchange section 111 that cools the engine 30, is built into the first engine block 32 and the second engine block 33.
  • the first crankshaft 42 and the second crankshaft 45 are led out from the side surfaces of the first engine block 32 and the second engine block 33, respectively.
  • the engine 30 has a volume space that communicates with the combustion chamber 48, and a spark plug is disposed in this volume space.
  • the combustion chamber 48 is formed with an intake port and an exhaust port (not shown here), and an air-fuel mixture containing fuel such as gasoline is introduced into the combustion chamber 48 from the intake port, and exhaust gas after combustion is passed through the exhaust port. The air is exhausted from the combustion chamber 48 to the outside via.
  • the cooling flow path 34 is formed inside the engine 30.
  • the cooling flow path 34 is a cavity formed in the thick portions of the first engine block 32 and the second engine block 33.
  • the cooling channel 34 includes a first cooling channel 35 , a second cooling channel 36 , and a conduction section 37 .
  • the first cooling flow path 35 is a cavity formed inside the first cylinder block 50 that is a part of the first engine block 32.
  • the second cooling flow path 36 is a cavity formed inside the second cylinder block 51, which is a part of the second engine block 33.
  • the conductive portion 37 connects the first cooling passage 35 and the second cooling passage 36 at a boundary 52 between the first engine block 32 and the second engine block 33 .
  • the conduction section 37 is a cavity formed across the rear end of the first cylinder block 50 and the front end of the second cylinder block 51, and connects the first cooling channel 35 and the second cooling channel. This is the part that communicates with 36. Further, the front end of the cooling channel 34 communicates with the introduction section 38 , and the rear end of the cooling channel 34 communicates with the outlet section 39 .
  • the specific shape of the cooling flow path 34 will be described later with reference to FIG.
  • the second cooling flow path 36 is formed so as to surround the front portion of the substantially cylindrical combustion chamber 48 from the radially outer side on substantially the entire circumference. Specifically, the second cooling flow path 36 is formed to surround at least the lower half of the front portion of the combustion chamber 48 from the outside in the radial direction.
  • the upper portion of the second cooling flow path 36 has a complicated shape so as to avoid components such as a piston, which are not shown here. With this configuration, the front portion of the combustion chamber 48 can be effectively cooled by the cooling water flowing through the first cooling flow path 35.
  • the conduction portion 37 is a cavity that communicates the first cooling channel 35 and the second cooling channel 36 at the boundary 52.
  • a plurality of conductive portions 37 are formed discretely along the circumferential direction.
  • the entire combustion chamber 48 can be surrounded by the cooling flow path 34. Therefore, when the flight device 10 is operated, the combustion chamber 48 can be effectively and evenly cooled, and overheating of the flight device 10 can be suppressed.
  • the cooling channel 34 has only one inlet 38 and only one outlet 39 . By doing so, it is possible to form a channel in which all the cooling water flows in series from the inlet part 38 to the outlet part 39 in the cooling channel 34, and the engine 30 can be further effectively cooled. Further, the weight of the flight device 10 can be further reduced.
  • the flight device 10 can be made smaller, lighter, and have less vibration.
  • the vibration it is possible to prevent adverse effects on precision equipment such as arithmetic control devices such as attitude control and motor output control, and GPS sensors. Further, it is possible to prevent the delivery baggage transported by the flight device 10 from being damaged by vibration.
  • the flight device 10 repeats the suction stroke, compression stroke, and exhaust stroke. At this time, cooling water always circulates in the cooling flow path 34. Therefore, each stroke can be executed at high speed, and rotational power can be generated by the flight device 10.
  • FIG. 10 is a block diagram showing the cooling mechanism 53 that cools the engine 30.
  • the cooling mechanism 53 is a circulation path that includes a cooling channel 34 which is an engine side heat exchange section 111, a radiator cap 20, an external side heat exchange section 1121, and a water pump 17. Further, a reservoir tank 22 is connected to the radiator cap 20.
  • the radiator cap 20 is a component that is adjacent to the external heat exchange section 1121 and maintains the pressure of the cooling water at a predetermined value.
  • the configuration of the external heat exchange section 1121 is as described with reference to FIGS. 2, 3, etc. Further, the external heat exchange section 1121 and the like according to other embodiments will be described later with reference to FIG. 11.
  • the reservoir tank 22 stores cooling water, and when the cooling mechanism 53 runs out of cooling water, the reservoir tank 22 supplies the cooling mechanism 53 with the insufficient amount of cooling water.
  • the water pump 17 is a part that generates pressure for circulating cooling water between the devices that make up the cooling mechanism 53.
  • the driving force of the water pump 17 circulates cooling water between the cooling flow path 34, the radiator cap 20, the external heat exchange section 1121, and the water pump 17. do.
  • the cooling water receives heat from the engine 30, thereby increasing its temperature.
  • the cooling water is cooled by exchanging heat with the outside air. This prevents the engine 30 from overheating during flight of the flight device 10.
  • the engine 30 includes a first engine block 32 and a second engine block 33.
  • the first engine block 32 and the second engine block 33 can be cooled by one cooling channel 34, the cooling mechanism 53 and the flight device 10 can be simplified, made lighter, more compact, have a longer lifespan, and It can promote maintenance savings, etc.
  • FIG. 11 is a perspective view partially showing the external heat exchange section 1121 and its surroundings in the flight device 10.
  • the arm 123 extends outward from the end of the body 19.
  • an upper motor 2131 is disposed in the upper part, and a lower motor 2132 is disposed in the lower part.
  • the upper rotor 145 is connected to the upper motor 2131.
  • the lower rotor 146 is connected to the lower motor 2132.
  • the external heat exchange section 1121 is installed on the side surface of the fuselage 19 via the bracket 29.
  • the external heat exchange section 1121 is arranged substantially horizontally with respect to a horizontal surface. That is, when the external heat exchange section 1121 is of a fin-and-tube type, the fins are aligned horizontally.
  • the shroud 28 is arranged in the upper part of the external heat exchange section 1121.
  • the shroud 28 is a member made of synthetic resin and has a substantially frame shape, and has a function of collecting wind to the external heat exchange section 1121.
  • the external heat exchange section 1121 and the external heat exchange section 1121 are arranged within the rotation range of the upper rotor 145 and the lower rotor 146. By doing so, a strong downwash generated by the rotation of the upper rotor 145 and the lower rotor 146 acts on the external heat exchange section 1121. Thereby, the cooling water can be effectively cooled in the external heat exchange section 1121. Furthermore, here, since the shroud 28 is disposed above the external heat exchange section 1121, the shroud 28 can effectively collect downwash toward the external heat exchange section 1121.
  • FIG. 12 is a side view showing the lower part of the flight device 10.
  • a storage section 23 is arranged at the bottom of the body 19.
  • the storage section 23 is a substantially box-shaped structural member, and electrical equipment such as a wiring board is stored therein.
  • a converter 26 and a heat sink 27 are arranged on the lower left side of the storage section 23.
  • converter 26 is a device that converts AC power generated by generator 16 into DC power.
  • the DC power converted by the converter 26 is supplied to the power conversion section 24, which is an inverter.
  • Heat sink 27 is a metal plate made of aluminum or the like and attached to converter 26 . Heat sink 27 allows heat from converter 26 to be actively released to the outside.
  • the configuration for cooling the external heat exchange section 1124 shown in FIGS. 5A and 5B can be applied to all the flight devices 10 shown in FIGS. 1 to 4. Further, the configuration of the external heat exchange section 1121 shown in FIG. 1 and the configurations of the external heat exchange section 1122 and the external heat exchange section 1123 shown in FIG. 3 can also be combined.
  • the external heat exchange section 1121 can also be arranged outside the rotation range 25. Even with such a configuration, heat exchange in the external heat exchange section 1121 can be actively performed by the wind generated when the flight device 10 flies.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Aviation & Aerospace Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Remote Sensing (AREA)
  • Cylinder Crankcases Of Internal Combustion Engines (AREA)

Abstract

飛行中に於いてエンジンを効果的に冷却できる飛行装置を提供する。 本発明の飛行装置10は、機体19と、ロータ14と、エンジン30と、エンジン30を冷却する冷却部11と、を具備する。冷却部11は、エンジン30と熱交換するエンジン側熱交換部111と、外部との熱交換を行う外部側熱交換部1121と、エンジン側熱交換部111と外部側熱交換部1121との間で熱輸送媒体を輸送する媒体輸送部113と、を有する。外部側熱交換部1121は、ロータ14の回転範囲の下方側に配置される。

Description

飛行装置
 本発明は、飛行装置に関し、特に、エンジンによりロータを駆動する飛行装置に関する。
 従来から、無人で空中を飛行することが可能な飛行装置が知られている。このような飛行装置は、垂直軸回りに回転するロータの推力で、空中を飛行することを可能としている。
 かかる飛行装置の適用分野としては、例えば、輸送分野、測量分野および撮影分野等が挙げられる。このような分野に飛行装置を適用する場合は、測量機器や撮影機器を飛行装置に備え付ける。飛行装置をかかる分野に適用させることで、人が立ち入れない地域に飛行装置を飛行させ、そのような地域の輸送、撮影および測量を行うことができる。このような飛行装置に関する発明は、例えば、特許文献1や特許文献2に記載されている。
 一般的な飛行装置では、飛行装置に搭載された蓄電池から供給される電力により、上記したロータは回転する。しかしながら、蓄電池による電力の供給ではエネルギの供給量が必ずしも十分ではないため、長時間に渡る連続飛行を実現するために、エンジンを搭載した飛行装置も出現している。このような飛行装置では、エンジンの駆動力で発電機を回転させ、発電機で発電された電力でロータを回転駆動する。かかる構成の飛行装置は、動力源からロータにエネルギが供給される経路に、エンジンと発電機とが直列的に接続されることから、シリーズ型ハイブリッドドローンとも称される。このような飛行装置を用いて撮影や測量を行うことで、広範囲な撮影や測量を行うことができる。エンジンが搭載された飛行装置は、例えば特許文献3に記載されている。また、エンジンの駆動力により機械的にメインロータを回転させ、モータによりサブロータを回転させるパラレル型ハイブリッドドローンも徐々に登場している。
特開2012-51545号公報 特開2014-240242号公報 特開2011-251678号公報
 しかしながら、前述した従前の飛行装置においては、エンジンの冷却機構において改善の余地があった。
 具体的には、飛行装置が飛行する際に、エンジンから大きな熱エネルギが発生する。よって、エンジンを安定的に運転するためには、運転中のエンジンから発せられる熱を、効果的に外部に放出させる必要がある。しかしながら、現存する飛行装置は空冷方式によりエンジンを冷却するため、エンジンの放熱性が十分ではなく、飛行中に於いてエンジンが過熱する恐れがあった。
 本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、飛行中に於いてエンジンを効果的に冷却できる飛行装置を提供することにある。
 本発明の飛行装置は、機体と、ロータと、エンジンと、前記エンジンを冷却する冷却部と、を具備し、前記冷却部は、前記エンジンと熱交換するエンジン側熱交換部と、外部との熱交換を行う外部側熱交換部と、前記エンジン側熱交換部と前記外部側熱交換部との間で熱輸送媒体を輸送する媒体輸送部と、を有することを特徴とする。
 また、本発明の飛行装置では、前記ロータは、上側ロータと、前記上側ロータの下方側に配置される下側ロータと、を有し、前記外部側熱交換部は、前記上側ロータと前記下側ロータとの間に配置されることを特徴とする。
 また、本発明の飛行装置では、前記ロータは、上側ロータと、前記上側ロータの下方側に配置される下側ロータと、を有し、前記外部側熱交換部は、下側ロータの下方側に配置されることを特徴とする。
 また、本発明の飛行装置では、前記機体から外側に向かって伸び、且つ、先端側に前記ロータが取り付けられるアームを更に具備し、前記外部側熱交換部は、前記アームに取り付けられることを特徴とする。
 また、本発明の飛行装置では、平面視において、前記外部側熱交換部は、前記機体の外側に配置されることを特徴とする。
 また、本発明の飛行装置では、前記外部側熱交換部は、前記機体の進行方向前側に配設されることを特徴とする。
 また、本発明の飛行装置では、前記エンジンから発生する排気ガスを外部に排出する排気部を更に具備し、前記外部側熱交換部は、進行方向前側に配置され、前記排気部は、進行方向後側に配置されることを特徴とする。
 また、本発明の飛行装置では、前記エンジンは、対向配置された第1エンジン部と、第2エンジン部と、を有し、前記第1エンジン部は、第1ピストンと、第1クランクシャフトと、第1コネクティングロッドと、を有し、前記第2エンジン部は、第2ピストンと、第2クランクシャフトと、第2コネクティングロッドと、を有し、前記第1ピストンおよび前記第2ピストンは、1つの燃焼室の内部で往復運動するように構成され、前記エンジン側熱交換部は、前記燃焼室と熱交換するように構成されることを特徴とする。
 また、本発明の飛行装置では、前記エンジンは、前記熱輸送媒体が導入される導入部と、前記エンジンと熱交換した前記熱輸送媒体が導出される導出部と、を有し、前記導入部は、前記第1エンジン部に形成され、前記導出部は、前記第2エンジン部に形成されることを特徴とする。
 また、本発明の飛行装置では、前記エンジンは、前記第1エンジン部の構成機器が内部に配設される第1エンジンブロックと、前記第2エンジン部の構成機器が内部に配設される第2エンジンブロックと、前記燃焼室を冷却する冷却流路と、を有し、前記冷却流路は、前記第1エンジンブロックの内部に形成される第1冷却流路と、前記第2エンジンブロックの内部に形成される第2冷却流路と、導通部と、を有し、前記導通部は、前記第1エンジンブロックと前記第2エンジンブロックとの境界で、前記第1冷却流路と前記第2冷却流路とを連通することを特徴とする。
 また、本発明の飛行装置では、前記第1冷却流路および前記第2冷却流路は、前記燃焼室を全周から取り囲むように形成されることを特徴とする。
 また、本発明の飛行装置は、機体と、ロータと、エンジンと、前記エンジンを冷却する冷却部と、を具備し、前記冷却部は、前記エンジンと熱交換するエンジン側熱交換部と、外部との熱交換を行う外部側熱交換部と、前記エンジン側熱交換部と前記外部側熱交換部との間で熱輸送媒体を輸送する媒体輸送部と、を有し、前記エンジンは、対向配置された第1エンジン部および第2エンジン部を有し、前記第1エンジン部は、第1ピストンと、第1クランクシャフトと、第1コネクティングロッドと、を有し、前記第2エンジン部は、第2ピストンと、第2クランクシャフトと、第2コネクティングロッドと、を有し、前記第1ピストンおよび前記第2ピストンは、1つの燃焼室の内部において往復運動するように構成され、前記エンジン側熱交換部である冷却流路は、前記燃焼室の前記第1エンジン部の部分を取り囲む第1冷却流路と、前記第1冷却流路と連通して前記燃焼室の前記第2エンジン部の部分を取り囲む第2冷却流路と、を有し、前記外部側熱交換部において熱交換した前記熱輸送媒体が、前記第1冷却流路のみに設けられた導入部から導入され、前記冷却流路において熱交換した前記熱輸送媒体が、前記第2冷却流路のみに設けられた導出部から導出されることを特徴とする。
 本発明の飛行装置は、機体と、ロータと、エンジンと、前記エンジンを冷却する冷却部と、を具備し、前記冷却部は、前記エンジンと熱交換するエンジン側熱交換部と、外部との熱交換を行う外部側熱交換部と、前記エンジン側熱交換部と前記外部側熱交換部との間で熱輸送媒体を輸送する媒体輸送部と、を有することを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、冷却部を有することにより飛行時に於いて発熱するエンジンを効果的に冷却することができ、飛行時におけるエンジンの過熱を防止できる。
 また、本発明の飛行装置では、前記ロータは、上側ロータと、前記上側ロータの下方側に配置される下側ロータと、を有し、前記外部側熱交換部は、前記上側ロータと前記下側ロータとの間に配置されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、上側ロータの送風力、および、下側ロータの吸引力の両方を用いて外部側熱交換部を極めて効果的に冷却できる。
 また、本発明の飛行装置では、前記ロータは、上側ロータと、前記上側ロータの下方側に配置される下側ロータと、を有し、前記外部側熱交換部は、下側ロータの下方側に配置されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、上側ロータおよび下側ロータの送風力の吸引力を用いて外部側熱交換部を極めて効果的に冷却できる。
 また、本発明の飛行装置では、前記機体から外側に向かって伸び、且つ、先端側に前記ロータが取り付けられるアームを更に具備し、前記外部側熱交換部は、前記アームに取り付けられることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、外部側熱交換部をロータに接近して配置することができ、外部側熱交換部を更に効果的に冷却できる。更に、アームを、外部側熱交換部を取り付けるための治具として用いることができ、外部側熱交換部を取り付けるための専用治具を必要としないので、コストの増加を抑制できる。
 また、本発明の飛行装置では、平面視において、前記外部側熱交換部は、前記機体の外側に配置されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、外部側熱交換部が機体の外側に配置されることにより、ロータのダウンウォッシュが外部側熱交換部に吹き付けられ、これにより外部側熱交換部の内部を流通する熱輸送媒体を効果的に冷却できる。
 また、本発明の飛行装置では、前記外部側熱交換部は、前記機体の進行方向前側に配設されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、外部側熱交換部が進行方向前側に配設されることにより、飛行時に於いて外部側熱交換部における熱交換を促進することができる。
 また、本発明の飛行装置では、前記エンジンから発生する排気ガスを外部に排出する排気部を更に具備し、前記外部側熱交換部は、進行方向前側に配置され、前記排気部は、進行方向後側に配置されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、外部側熱交換部を前方に配置し、排気部を後方に配置することにより、排気部から排出される高温の排気ガスが外部側熱交換部に接触することが無い。よって、排気ガスにより外部側熱交換部の熱交換効率が低下することを防止できる。
 また、本発明の飛行装置では、前記エンジンは、対向配置された第1エンジン部と、第2エンジン部と、を有し、前記第1エンジン部は、第1ピストンと、第1クランクシャフトと、第1コネクティングロッドと、を有し、前記第2エンジン部は、第2ピストンと、第2クランクシャフトと、第2コネクティングロッドと、を有し、前記第1ピストンおよび前記第2ピストンは、1つの燃焼室の内部で往復運動するように構成され、前記エンジン側熱交換部は、前記燃焼室と熱交換するように構成されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、エンジンが第1エンジンと第2エンジンを有する場合であっても、第1ピストンおよび第2ピストンは、1つの燃焼室の内部で往復運動することから、簡素な構成で第1エンジン部および第2エンジン部を効果的に冷却できる。
 また、本発明の飛行装置では、前記エンジンは、前記熱輸送媒体が導入される導入部と、前記エンジンと熱交換した前記熱輸送媒体が導出される導出部と、を有し、前記導入部は、前記第1エンジン部に形成され、前記導出部は、前記第2エンジン部に形成されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、導入部から導入された熱輸送媒体により第1エンジン部および第2エンジン部を冷却し、冷却することにより昇温した熱輸送媒体を導出部から外部に放出できる。よって、エンジンを更に効果的に冷却できる。
 また、本発明の飛行装置では、前記エンジンは、前記第1エンジン部の構成機器が内部に配設される第1エンジンブロックと、前記第2エンジン部の構成機器が内部に配設される第2エンジンブロックと、前記燃焼室を冷却する冷却流路と、を有し、前記冷却流路は、前記第1エンジンブロックの内部に形成される第1冷却流路と、前記第2エンジンブロックの内部に形成される第2冷却流路と、導通部と、を有し、前記導通部は、前記第1エンジンブロックと前記第2エンジンブロックとの境界で、前記第1冷却流路と前記第2冷却流路とを連通することを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、エンジンが、接合された第1エンジンブロックと第2エンジンブロックとから成る場合であっても、第1冷却流路および第2冷却流路36により効果的に燃焼室を冷却できる。
 また、本発明の飛行装置では、前記第1冷却流路および前記第2冷却流路は、前記燃焼室を全周から取り囲むように形成されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、第1冷却流路および第2冷却流路により燃焼室を更に効果的に冷却できる。
 また、本発明の飛行装置は、機体と、ロータと、エンジンと、前記エンジンを冷却する冷却部と、を具備し、前記冷却部は、前記エンジンと熱交換するエンジン側熱交換部と、外部との熱交換を行う外部側熱交換部と、前記エンジン側熱交換部と前記外部側熱交換部との間で熱輸送媒体を輸送する媒体輸送部と、を有し、前記エンジンは、対向配置された第1エンジン部および第2エンジン部を有し、前記第1エンジン部は、第1ピストンと、第1クランクシャフトと、第1コネクティングロッドと、を有し、前記第2エンジン部は、第2ピストンと、第2クランクシャフトと、第2コネクティングロッドと、を有し、前記第1ピストンおよび前記第2ピストンは、1つの燃焼室の内部において往復運動するように構成され、前記エンジン側熱交換部である冷却流路は、前記燃焼室の前記第1エンジン部の部分を取り囲む第1冷却流路と、前記第1冷却流路と連通して前記燃焼室の前記第2エンジン部の部分を取り囲む第2冷却流路と、を有し、前記外部側熱交換部において熱交換した前記熱輸送媒体が、前記第1冷却流路のみに設けられた導入部から導入され、前記冷却流路において熱交換した前記熱輸送媒体が、前記第2冷却流路のみに設けられた導出部から導出されることを特徴とする。本発明の飛行装置によれば、エンジンを冷却する熱輸送媒体は、導入部、第1冷却流路、第2冷却流路および導出部の順番で、冷却流路の内部を効果的に流通する。換言すると、冷却流路の内部において、熱輸送媒体が滞留することがない。よって、熱輸送媒体によりエンジンを均一且つ効果的に冷却できる。
本発明の実施形態に係る飛行装置を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る飛行装置を示す上面図である。 本発明の他形態に係る飛行装置を示す斜視図である。 本発明の他形態に係る飛行装置を示す上面図である。 本発明の他形態に係る飛行装置を示す側面図である。 本発明の他形態に係る飛行装置を示す側面図である。 本発明の実施形態に係る飛行装置の接続構成を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る飛行装置に搭載されるエンジンを示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る飛行装置に搭載されるエンジンを示す断面図である。 本発明の実施形態に係る飛行装置に搭載されるエンジンの内部に形成される冷却流路を示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る飛行装置における冷却機構を示すブロック図である。 本発明の実施形態に係る飛行装置を部分的に示す斜視図である。 本発明の実施形態に係る飛行装置の下方部分を示す側面図である。
 以下、図を参照して本形態の飛行装置の構成を説明する。以下の説明では、同一の構成を有する部位には同一の符号を付し、繰り返しの説明は省略する。尚、以下の説明では上下前後左右の各方向を用いるが、これらの各方向は説明の便宜のためである。また、飛行装置10は、ドローンとも称され、詳細にはハイブリッドドローンとも称される。更に、以下の説明において、前方とは、飛行装置10の進行方向前側であり、後方とは、飛行装置10の進行方向後側である。更に、以下の説明では、機体19から離れる側を外側と称し、機体19に近づく側を内側と称する場合もある。
 図1は、飛行装置10を示す斜視図である。飛行装置10は、機体19と、ロータ14と、エンジン30と、冷却部11と、を主要に具備する。
 具体的には、飛行装置10は、エンジン30を搭載し、エンジン30が運転されることで発生するエネルギにより飛行するエンジン搭載型ドローンである。飛行装置10としては、シリーズハイブリッドドローンまたはパラレルハイブリッドドローンを採用できる。シリーズハイブリッドドローンは、エンジン30により後述する発電機16を駆動し、発電機16から給電を受けたモータ21が、後述するロータ14を回転させる。パラレルハイブリッドドローンは、モータ21によりロータ14を回転させる電気的駆動系とは別に、エンジン30により機械的に別のロータ14を回転させる機械的駆動系を有する。
 機体19は、飛行装置10を構成するエンジン30等の機器を支える本体であり、合成樹脂、金属またはこれらの複合材から成る。
 ロータ14は、回転することにより機体19が浮遊するための推力を発生する。ロータ14は、ロータ141、ロータ142、ロータ143およびロータ144を有する。ロータ141は、機体19の後方右側に配置される。ロータ142は、機体19の後方左側に配置される。ロータ143は、機体19の前方左側に配置される。ロータ144は、機体19の前方右側に配置される。
 エンジン30は、ロータ141ないしロータ144が回転するための動力を発生させる。図1では、エンジン30は機体19に内蔵されており、図示されない。エンジン30は、機体19に内蔵され、ロータ14を所定の回転速度で回転させるためのエネルギを発生させる。更に、エンジン30は、図7を参照して後述するように、第1エンジン部40と、第2エンジン部41と、を有する。
 機体19からは、周囲に向かって複数のアーム12が伸びている。アーム12は、アーム121、アーム122、アーム123およびアーム124を有する。アーム121は、後方右側に向かって伸びる。アーム122は、後方左側に向かって伸びる。アーム123は、前方左側に向かって伸びる。アーム124は、前方右側に向かって伸びる。
 モータ21は、後述するエンジン30が発電機16を運転することで発生する電力により、ロータ14を回転させる。モータ21は、モータ211、モータ212、モータ213およびモータ214を有する。モータ211は、アーム121の先端に配設され、ロータ141を回転させる。モータ212は、アーム122の先端に配設され、ロータ142を回転させる。モータ213は、アーム123の先端に配設され、ロータ143を回転させる。モータ214は、アーム124の先端に配設され、ロータ144を回転させる。
 脚部15は、機体19の下部から下方に伸びる支持部材である。飛行装置10が着陸状態の場合に、脚部15の最下部が接地面に接触する。
 排気部13は、エンジン30が運転することで発生する排気ガスが、外部に排出される部位である。排気部13は、マフラーとも称される。後述する冷却部11の外部側熱交換部1121は進行方向前側に配置される一方、排気部13は進行方向後側に配置される。外部側熱交換部1121を前方に配置し、排気部13を後方に配置することにより、飛行装置10が前方に向かって移動する際に、排気部13から排出される高温の排気ガスは後方に向かって放出され、外部側熱交換部1121に排気ガスが接触することは無い。よって、排気ガスにより外部側熱交換部1121の熱交換効率が低下することを防止できる。
 冷却部11は、後述するエンジン30を冷却する構成機器である。具体的には、冷却部11は水冷式冷却機構であり、水などの熱輸送媒体を循環させることで、機体19に内蔵されたエンジン30と、外部雰囲気とを熱交換する。これにより、飛行時におけるエンジン30の過熱を防止し、飛行装置10を安定的に飛行させることができる。また、エンジン30の回転数を高回転域にすることができ、飛行装置10の飛行能力を増大させることができる。
 ここでは、冷却部11の外部側熱交換部1121が、機体19の前端下部から、前側下方に向かって突出している。外部側熱交換部1121は、例えば、フィンアンドチューブ式の機構を有する熱交換器であり、ラジエータと称される。
 外部側熱交換部1121は、機体19の進行方向前側に配設される。具体的には、外部側熱交換部1121は、機体19の前端から、前側下方に向かって延伸する。ここで、外部側熱交換部1121は、前述したように、フィンアンドチューブ式の機構を有する熱交換器である。また、外部側熱交換部1121を構成するフィンは、アルミニウム等の鋼板から成り、左右方向に沿って等間隔に複数が配列されている。外部側熱交換部1121を構成するチューブは、フィンを貫くように左右方向に沿って伸びる。
 更に、外部側熱交換部1121は、ロータ143の後述する回転範囲25の下方に配設される。よって、飛行時においてロータ143が回転することで発生するダウンウォッシュにより、外部側熱交換部1121を効果的に冷却でき、ひいてはエンジン30の過熱を防止できる。
 また、外部側熱交換部1121を、機体19の前方側に配置することにより、前方に向かって飛行装置10が進行する際に、飛行装置10の他の構成機器が、外部側熱交換部1121に侵入する空気の気流を阻害することがないので、外部側熱交換部1121における熱交換を促進することができる。
 更にまた、外部側熱交換部1121は、ロータ14の回転面に対して、機体19から離れる側に向かって傾斜するように構成される。具体的には、ロータ14の回転面は、飛行装置10が飛行する際に基準となる水平面に対して略平行である。一方、外部側熱交換部1121は、前方に向かって、当該水平面から下方に傾斜するように機体19から突出している。このようにすることで、外部側熱交換部1121の前方への突出量を抑制しつつ、外部側熱交換部1121の大きさを一定以上確保することで、外部側熱交換部1121における熱交換の効率を高め、冷却部11により更に効果的にエンジン30を冷却できる。また、係る構成により、飛行装置10が前方に進行するべく、飛行装置10の全体が前側下方に向かって傾斜した際に、前方から見た場合の外部側熱交換部1121の面積を大きくすることができ、外部側熱交換部1121における熱交換を更に促進できる。
 図2は、前述した構成を有する飛行装置10を示す上面図である。図2では、ロータ14が回転する範囲の外縁である回転範囲25を点線で示している。
 外部側熱交換部1121は、平面視において、機体19の外側に配置される。具体的には、平面視において、外部側熱交換部1121は、機体19の左方前端から左側前方に向かって突出している。このようにすることで、平面視において、機体19の下方に外部側熱交換部1121が隠れることが無い。
 更に、外部側熱交換部1121は、ロータ143の回転範囲25の下方に配置される。ここで、外部側熱交換部1121が回転範囲25の下方に配置される程度は、半分以下、半分以上、大部分または全てである。このようにすることで、飛行時に於いて、ロータ14が回転することで発生するダウンウォッシュが、外部側熱交換部1121に強く吹き付けられ、これにより外部側熱交換部1121の内部を流通する熱輸送媒体を効果的に冷却できる。よって、エンジン30を効果的に冷却できる。
 また、機体19の後端に取り付けられる排気部13は、ロータ14と重畳しない領域に配置される。具体的には、排気部13は、ロータ142の回転範囲25と、ロータ141の回転範囲25との間に配置される。このようにすることで、ロータ142およびロータ141が回転することにより発生するダウンウォッシュにより、排気部13からの排気が阻害されることが無い。
 図3は、他形態にかかる飛行装置10を示す斜視図である。図3に示す飛行装置10の基本構成は図1に示したものと同様であり、外部側熱交換部1122および外部側熱交換部1123の構成が異なる。外部側熱交換部1122および外部側熱交換部1123は、前述した外部側熱交換部1121と同様に、冷却部11の一部としてエンジン30を冷却するための構成機器である。
 外部側熱交換部1122は、アーム123の中間部において、下側左方に配置されている。外部側熱交換部1122は、ブラケット等を介してアーム123に接続されている。係る構成により、外部側熱交換部1122をロータ143の直近下方に配置できる。更に、アーム123を、外部側熱交換部1122を取り付けるための接続部材として用いることができる。よって、外部側熱交換部1122を機体19に固定するための専用部材が不要であることから、コスト上昇を抑制できる。
 外部側熱交換部1123は、アーム124の中間部において、下側左方に配置されている。外部側熱交換部1123は、ブラケット等を介してアーム124に接続されている。係る構成により、アーム124をロータ144の直近下方に配置できる。
 外部側熱交換部1122および外部側熱交換部1123は、飛行装置10の前方側に配設されるアーム123およびアーム124に配設される。係る構成により、飛行装置10の飛行時において、外部側熱交換部1122および外部側熱交換部1123に対して、効果的に風を接触させることができ、飛行時における熱交換を更に促進できる。
 ここで、飛行装置10は、外部側熱交換部1122および外部側熱交換部1123の、両方を有しても良いし、何れか一方のみを有しても良い。
 図4は、他形態にかかる飛行装置10を示す上面図である。
 外部側熱交換部1122は、ロータ143の回転範囲25の内部に配置される。また、外部側熱交換部1122は、アーム123の左方側に配置され、即ちアーム123とは重畳しない部分に配置される。係る構成により、アーム122がアーム123に隠れることが無く、ロータ143が回転することで発生するダウンウォッシュは、効果的に外部側熱交換部1122に吹き付けられる。
 外部側熱交換部1123は、ロータ144の回転範囲25の内部に配置される。また、外部側熱交換部1123は、アーム124の左方側に配置され、即ちアーム124とは重畳しない部分に配置される。係る構成により奏される効果は、外部側熱交換部1122と同様である。
 図5Aは、他の形態に係る上側ロータ145等の構成を示す側面図である。
 ここでは、アーム123の外側端部に上側ロータ145および下側ロータ146が配置される。上側ロータ145は、アーム123の上側に配置される。下側ロータ146は、アーム123の下側に配置される。上側ロータ145と下側ロータ146とは、上方から見た場合に重畳するように配置される。また、飛行時において、上側ロータ145と下側ロータ146とは、回転速度は同等であり、回転方向は逆とされる。重畳配置される上側ロータ145および下側ロータ146を有することで、大きな揚力を得ることができる。上側ロータ145および下側ロータ146を有する構成は、上下二重反転ロータとも称される。また、図1に示した、アーム121、アーム122およびアーム124も、上側ロータ145および下側ロータ146が配設される。
 外部側熱交換部1124は、上側ロータ145と下側ロータ146との重畳領域において、上側ロータ145と下側ロータ146との間に配置される。外部側熱交換部1124は、図示しない取付金具等を介して、アーム123に取り付けられる。外部側熱交換部1124は、部分的に重畳領域に配置されても良いし、全てが重畳領域に配置されても良い。外部側熱交換部1124は、上側ロータ145から送風されることにより効果的に冷却される。また、下側ロータ146の吸引力によっても効果的に冷却される。よって、図1等に示した場合と比較すると、外部側熱交換部1124を更に効果的に冷却できる。
 図5Bは、更なる他の形態に係る上側ロータ145等の構成を示す側面図である。
 外部側熱交換部1124は、上側ロータ145と下側ロータ146との重畳領域において、下側ロータ146の下方に配置される。ここでも、外部側熱交換部1124は、部分的に重畳領域に配置されても良いし、全てが重畳領域に配置されても良い。外部側熱交換部1124は、図示しない取付金具等を介して、アーム123に取り付けられる。外部側熱交換部1124は、上側ロータ145および下側ロータ146から送風されることにより、効果的に冷却される。よって、図1等に示した場合と比較すると、外部側熱交換部1124を更に効果的に冷却できる。
 図6は、飛行装置10を示す図であり、各部位の接続構成を示すブロック図である。
 飛行装置10は、演算制御部31と、エンジン30と、発電機16と、バッテリ18と、電力変換部24と、モータ21と、ロータ14と、冷却部11とを主要に有する。
 演算制御部31は、CPU、ROM、RAM等を有し、ここでは図示しない各種センサやコントローラからの入力に基づいて、飛行装置10を構成する各機器の挙動を制御する。また、演算制御部31は、各種センサからの入力に基づいて、各ロータ14の回転数を制御するフライトコントローラも含む。
 エンジン30は、演算制御部31からの入力信号に基づいて動作し、飛行装置10が飛行するためのエネルギを発生させる。エンジン30の具体構成は図7を参照して後述する。
 発電機16は、エンジン30の駆動力を用いて電力を発生する装置であり、発電機161および発電機162を有する。発電機161は、後述するエンジン30の第1エンジン部40により駆動される。発電機162は、後述するエンジン30の第2エンジン部41により駆動される。
 バッテリ18は、発電機16と電力変換部24との間に介装される。バッテリ18は、発電機16により充電される。バッテリ18から放電された電力は、後述する電力変換部24に供給される。
 電力変換部24は、個々のロータ14に対応して設けられる。電力変換部24としては、発電機16から供給される交流電力を、一旦直流化した後に所定の周波数の交流電力に変換するコンバータおよびインバータを採用できる。更に、電力変換部24としては、バッテリ18から供給される直流電力を所定の周波数に変換するインバータを採用できる。具体的には、電力変換部24は、電力変換部241、電力変換部242、電力変換部243および電力変換部244を有する。
 モータ21は、個々のロータ141ないしロータ144に対応して設けられ、モータ211、モータ212、モータ213およびモータ214を有する。モータ211、モータ212、モータ213およびモータ214は、夫々、電力変換部241、電力変換部242、電力変換部243および電力変換部244から供給される電力により所定の速度で回転する。
 冷却部11は、エンジン30を冷却する構成機器である。冷却部11は、エンジン側熱交換部111と、外部側熱交換部1121と、媒体輸送部113とを有する。エンジン側熱交換部111は、エンジン30と熱交換する。外部側熱交換部1121は、外部との熱交換を行う。媒体輸送部113は、エンジン側熱交換部111と外部側熱交換部1121との間で熱輸送媒体を輸送する。熱輸送媒体としては、例えば、水を採用できる。冷却部11を有することにより、飛行時に於いて発熱するエンジン30を効果的に冷却することができ、飛行時におけるエンジン30の過熱を防止できる。ここで、図3に示す場合は、外部側熱交換部1121に替えて、外部側熱交換部1122および外部側熱交換部1123を有する。
 飛行装置10の動作を簡単に説明する。飛行装置10は、着陸状態、離陸状態、ホバリング状態、昇降状態、水平移動状態で稼働される。
 着陸状態では、飛行装置10は接地している。この状態では、エンジン30は稼働しておらず、ロータ14は回転しない。
 離陸状態では、飛行装置10は、主に、ロータ14の回転により発生する推力により、接地面から離れて上昇する。
 ホバリング状態では、飛行装置10は、演算制御部31からの指示に基づいて、エンジン30から発生する駆動力によりロータ14を回転させ、飛行装置10を空中の所定位置に浮遊させる。この際、演算制御部31からの指示に基づいて、各ロータ14は回転している。演算制御部31は、飛行装置10が所定の高度および姿勢を維持できるように、各電力変換部24を制御することで、各モータ21およびロータ14の回転速度を所定のものにしている。ホバリング状態に於いても、ロータ14のダウンウォッシュにより、外部側熱交換部1121は外気と熱交換され、飛行装置10を効果的に冷却できる。
 昇降状態では、各ロータ14の回転数を制御することで、飛行装置10を上昇または下降させる。この際も、演算制御部31は、飛行装置10が所定の高度および姿勢を維持できるように、各電力変換部24を制御することで、各モータ21およびロータ14の回転速度を所定のものにしている。昇降状態に於いても、ロータ14のダウンウォッシュにより、外部側熱交換部1121は外気と熱交換され、飛行装置10を効果的に冷却できる。
 水平移動状態では、演算制御部31は、各電力変換部24を制御することで、各モータ21およびロータ14の回転数を制御することにより、飛行装置10を傾斜状態にする。この際にも、演算制御部31は、エンジン30の駆動状態を制御することで、ロータ14を所定速度で回転させる。水平移動状態では、ロータ14のダウンウォッシュにより、更には、飛行装置10が水平移動することにより発生する気流により、外部側熱交換部1121は外気と積極的に熱交換され、飛行装置10を更に効果的に冷却できる。
 本実施形態の飛行装置10は、前述したどの飛行状態であっても、ロータ14のダウンウォッシュにより外部側熱交換部1121等が冷却されることから、エンジン30を効果的に冷却できる。
 図7は、エンジン30の外観構成を示す斜視図である。
 エンジン30は、第1エンジンブロック32と、第2エンジンブロック33とを有する。第1エンジンブロック32および第2エンジンブロック33は、鋳造されたアルミニウム等の金属から成り、エンジン30の外殻を構成する。後述するように、第1エンジンブロック32には、第1エンジン部40の構成機器が内部に配設される。第2エンジンブロック33には、第2エンジン部41の構成機器が内部に配設される。更に、エンジン30を冷却するエンジン側熱交換部111である冷却流路34は、第1エンジンブロック32および第2エンジンブロック33に内蔵される。また、第1クランクシャフト42および第2クランクシャフト45は、夫々、第1エンジンブロック32および第2エンジンブロック33の側面から外部に導出している。
 更に、第1エンジンブロック32の下部には導入部38が形成され、第2エンジンブロック33の上部には導出部39が形成される。導入部38および導出部39は、冷却流路34に供給される熱輸送媒体である冷却水が流通する部位であり、係る事項は図8を参照して後述する。
 図8は、飛行装置10に搭載されるエンジン30の構成および配置を示す図である。図8では、冷却流路34の内部における冷却水の流れを矢印で示している。
 エンジン30は、第1エンジン部40と、第2エンジン部41と、を有する。第1エンジン部40と第2エンジン部41とは対向配置される。また、第1エンジン部40の各部材は第1エンジンブロック32に収納され、第2エンジン部41の各部材は第2エンジンブロック33に収納される。
 第1エンジン部40は、往復運動する第1ピストン43と、第1ピストン43の往復運動を回転運動に変換する第1クランクシャフト42と、第1ピストン43と第1クランクシャフト42とを回転可能に連結する第1コネクティングロッド44と、を有する。
 第2エンジン部41は、往復運動する第2ピストン46と、第2ピストン46の往復運動を回転運動に変換する第2クランクシャフト45と、第2ピストン46と第2クランクシャフト45とを回転可能に連結する第2コネクティングロッド47と、を有する。
 第1エンジン部40の第1ピストン43と、第2エンジン部41の第2ピストン46で、燃焼室48を共有する。換言すると、第1ピストン43と第2ピストン46とは、連通する一つのシリンダ49の内部を往復運動する。よって、第1エンジン部40および第1ピストン43が中心部に向かって同時にストロークすることで、ストローク量を少なくしつつ、燃焼室48における混合ガスの高膨張比をとることができる。
 ここでは図示していないが、エンジン30には、燃焼室48から連通する容積空間が形成されており、この容積空間に点火プラグが配置されている。また、燃焼室48には、ここでは図示しない吸気口および排気口が形成されており、ガソリンなどの燃料を含む混合気が吸気口から燃焼室48に導入され、燃焼後の排気ガスが排気口を経由して燃焼室48から外部に排気される。
 エンジン30は、第1エンジンブロック32と第2エンジンブロック33とを接合して締結することにより成る。即ち、第1シリンダブロック50の内部空間と、第2シリンダブロック51の内部空間とを連通させることにより、シリンダ49である燃焼室48が形成される。第1シリンダブロック50の内部を第1ピストン43が往復運動し、第2シリンダブロック51の内部空間を第2ピストン46が往復運動する。
 前述したように、エンジン30の内部には、冷却流路34が形成される。冷却流路34は、第1エンジンブロック32および第2エンジンブロック33の肉厚部分に形成された空洞である。冷却流路34は、第1冷却流路35と、第2冷却流路36と、導通部37と、を有する。第1冷却流路35は、第1エンジンブロック32の一部である第1シリンダブロック50の内部に形成される空洞である。第2冷却流路36は、第2エンジンブロック33の一部である第2シリンダブロック51の内部に形成される空洞である。導通部37は、第1エンジンブロック32と第2エンジンブロック33との境界52で、第1冷却流路35と第2冷却流路36とを連通する。換言すると、導通部37は、第1シリンダブロック50の後端部、および、第2シリンダブロック51の前端部に渡って形成された空洞であり、第1冷却流路35と第2冷却流路36とを連通させる部位である。また、冷却流路34の前方端部は導入部38と連通し、冷却流路34の後方端部は導出部39と連通する。冷却流路34の具体形状は、図9を参照して後述する。
 エンジン30の運転時において、導入部38から熱輸送媒体である冷却水が導入される。導入された冷却水は、第1冷却流路35、導通部37および第2冷却流路36の順番で流通する。この際、燃焼室48と熱交換することによりエンジン30を冷却する。その後、熱交換により昇温した冷却水は、導出部39を経由して外部に導出される。例えば、第1冷却流路35の外側端部の少なくとも一部または全部は、第1ピストン43の外側死点よりも外側に配置される。また、第2冷却流路36の外側端部の少なくとも一部または全部は、第2ピストン46の外側死点よりも外側に配置される。このようにすることで、燃焼室48のほぼ全てを、冷却流路34により外側から覆うことができ、燃焼室48を更に効果的に冷却できる。
 図9は、具現化された冷却流路34を示す斜視図である。図9では、前述した第1エンジンブロック32と第2エンジンブロック33との境界52を点線で示している。また、図9では、冷却流路34における冷却水の流れを矢印で示している。
 冷却流路34は、エンジン30を構成する鋳造金属であるエンジンブロックの肉厚部分に形成された連続する空洞である。前述したように、冷却流路34は、冷却水の流れにおける上流側から、導入部38、第1冷却流路35、導通部37、第2冷却流路36および導出部39を有している。
 第1冷却流路35は、略円筒状を呈する燃焼室48の後方部分を、半径方向外側から略全周において取り囲むように形成される。詳述すると、第1冷却流路35は、燃焼室48の後方部分の少なくとも下半分を、半径方向外側から取り囲むように形成される。ここで、燃焼室48の上端部近傍において、第1冷却流路35は不連続部が形成されている。これは、燃焼室48の上端部近傍に、燃焼室48の内部で爆発行程を実行するために着火するプラグ等が配置されるからである。係る構成により、第1冷却流路35を流通する冷却水により、燃焼室48の後方部分を効果的に冷却できる。
 第2冷却流路36は、略円筒状を呈する燃焼室48の前方部分を、半径方向外側から略全周において取り囲むように形成される。詳述すると、第2冷却流路36は、燃焼室48の前方部分の少なくとも下半分を、半径方向外側から取り囲むように形成される。第2冷却流路36の上方部分は、ここでは図示しないピストン等の構成機器を避けるように、複雑な形状を呈している。係る構成により、第1冷却流路35を流通する冷却水により、燃焼室48の前方部分を効果的に冷却できる。
 導通部37は、境界52において、第1冷却流路35と第2冷却流路36を連通する空洞である。導通部37は、円周方向に沿って離散的に複数が形成される。
 このようにすることで、燃焼室48を全体的に冷却流路34により囲い込むことができる。よって、飛行装置10が運転される際に燃焼室48を効果的に且つ均等に冷却することができ、飛行装置10の過熱を抑制できる。一例として、冷却流路34は、唯一の導入部38と、唯一の導出部39とを有している。このようにすることで、冷却流路34に、導入部38から導出部39に至るまで、全ての冷却水が直列に流れる流路を形成でき、エンジン30を更に効果的に冷却でき、エンジン30および飛行装置10の更なる軽量化等を実現できる。
 図8を再び参照して、上記した構成のエンジン30は、次のように動作する。先ず、吸込行程では、第1ピストン43および第2ピストン46がシリンダ49の内部で中央部から外側に向かって移動することで、燃料と空気との混合物である混合気をシリンダ49の内部に導入する。次に、圧縮行程では、回転する第1クランクシャフト42および第2クランクシャフト45の慣性により、第1ピストン43および第2ピストン46が中央部に向かって押し出され、シリンダ49の内部で混合気が圧縮される。次に、燃焼行程では、図示しない点火プラグが燃焼室48で点火することで、シリンダ49の内部で混合気が燃焼し、これにより第1ピストン43および第2ピストン46が下死点である外側の端部まで押し出される。その後、排気行程では、回転する第1クランクシャフト42および第2クランクシャフト45の慣性により第1ピストン43および第2ピストン46が内側に押し出され、シリンダ49の内部に存在する燃焼後のガスは、外部に排出される。
 エンジン30では、一つのシリンダ49の内部で往復運動する2つの第1ピストン43および第2ピストン46で、ストロークを分割することができる。よって、通常のガソリンエンジンと比較して、混合ガスの圧縮比を大きくすることができる。また、シリンダ49の内部で第1ピストン43および第2ピストン46が対向するので、一般的なエンジンで必要とされるシリンダヘッドが不要と成り、エンジン30の構成が簡素であり且つ軽量とされている。また、エンジン30を構成している各部材、即ち、第1ピストン43および第2ピストン46、第1クランクシャフト42および第2クランクシャフト45等が対向して配置され、かつ対向するように動作している。このことから、エンジン30の各部材から発生する振動が相殺され、エンジン30全体から外部に発生する振動を少なくすることができる。よって、このような構造のエンジン30を飛行装置10に搭載することで、飛行装置10の小型化、軽量化および低振動化を達成することができる。特に、低振動化により、姿勢制御、モータ出力制御などの演算制御装置やGPSセンサ等の精密機器への悪影響を防止することが出来る。また、飛行装置10が輸送する配送荷物が振動で損傷してしまうことを防止することができる。
 エンジン30には、ここでは図示しない逆転同期機構が備えられている。逆転同期機構は、第1クランクシャフト42と第2クランクシャフト45との回転方向を逆とする。更に、逆転同期機構は、第1ピストン43と第2ピストン46の往復運動を同期する。よって、エンジン30において、原理的に、第1クランクシャフト42と第2クランクシャフト45とでは、回転方向は逆とされている。よって、第1クランクシャフト42と駆動的に接続される発電機161(図4参照)と、第2クランクシャフト45と駆動的に接続される発電機162(図4参照)とは、専用の反転機構を設けることなく、逆方向に回転するようになる。
 このように飛行装置10は、吸込行程、圧縮行程および排気行程を繰り返す。この際、常に冷却流路34には冷却水が循環する。よって、各行程を高速に実行し、飛行装置10により回転動力を発生させることができる。
 図10は、エンジン30を冷却する冷却機構53を示すブロック図である。
 冷却機構53は、エンジン側熱交換部111である冷却流路34、ラジエタキャップ20、外部側熱交換部1121、ウォーターポンプ17を有する循環経路である。また、ラジエタキャップ20には、リザーバタンク22が接続される。
 冷却流路34の構成等は、図8、図9を参照して説明したとおりである。
 ラジエタキャップ20は、外部側熱交換部1121に隣接され、冷却水の圧力を所定値に保つ構成機器である。
 外部側熱交換部1121の構成等は、図2、図3等を参照して説明したとおりである。また、他の形態に係る外部側熱交換部1121の等は、図11を参照して後述する。
 リザーバタンク22は、冷却水を貯留し、冷却機構53で冷却水が不足した場合、不足分の冷却水を冷却機構53に補うものである。
 ウォーターポンプ17は、冷却機構53を構成する各機器の間で冷却水が流通するための圧力を発生する部位である。
 飛行装置10の飛行時においてエンジン30が運転される際、ウォーターポンプ17の駆動力により、冷却水は、冷却流路34、ラジエタキャップ20、外部側熱交換部1121およびウォーターポンプ17の間で循環する。冷却流路34を通過する際に、冷却水はエンジン30から受熱することで昇温する。また、11212を通過する際に、外気と熱交換することで冷却水は冷却される。このようにすることで、飛行装置10の飛行時におけるエンジン30の過熱を防止している。
 更に、図8に示したように、エンジン30は、第1エンジンブロック32および第2エンジンブロック33から成る。本実施形態では、1つの冷却流路34により第1エンジンブロック32および第2エンジンブロック33を冷却できることから、冷却機構53および飛行装置10の、簡素化、軽量化、コンパクト化、長寿命化および省メンテナンス化等を促進できる。
 図11は、飛行装置10において、外部側熱交換部1121およびその周辺部を部分的に示す斜視図である。
 前述したように、機体19の端部から外側に向かってアーム123が伸びている。アーム123の外側端部では、上側部分に上側モータ2131が配設され、下側部分に下側モータ2132が配設される。上側モータ2131には上側ロータ145が接続される。下側モータ2132には下側ロータ146が接続される。
 外部側熱交換部1121は、ブラケット29を介して機体19の側面に設置される。外部側熱交換部1121は、水平面に対して略水平に配設されている。即ち、外部側熱交換部1121がフィンアンドチューブ式のものである場合、フィンが水平に整列する。
 シュラウド28は、外部側熱交換部1121の上方部分に配置される。シュラウド28は、略枠状を呈する合成樹脂から成る部材であり、風を外部側熱交換部1121に集める機能を有する。
 外部側熱交換部1121および外部側熱交換部1121は、上側ロータ145および下側ロータ146の回転範囲の内部に配置される。このようにすることで、上側ロータ145および下側ロータ146が回転することで発生する強力なダウンウォッシュが、外部側熱交換部1121に作用する。これにより、外部側熱交換部1121において冷却水を効果的に冷却できる。更にここでは、外部側熱交換部1121の上部にシュラウド28を配置していることから、シュラウド28により効果的に、ダウンウォッシュを外部側熱交換部1121に向かって集合させることができる。
 図12は、飛行装置10の下方部分を示す側面図である。
 機体19の下部には、収納部23が配置されている。収納部23は、略箱状の構成部材であり、その内部には配線基板等の電装機器が収納される。
 収納部23の下部左方側には、コンバータ26およびヒートシンク27が配設される。図6を参照して、コンバータ26は、発電機16により発電された交流電力を直流電力に変換する機器である。コンバータ26により変換された直流電力は、インバータである電力変換部24に供給される。ヒートシンク27は、コンバータ26に取り付けられた、アルミニウム等から成る金属板である。ヒートシンク27により、コンバータ26からの熱を積極的に外部に放出できる。コンバータ26および収納部23を、収納部23の下部に設置することにより、飛行装置10が飛行することで発生する飛行風により、ヒートシンク27およびコンバータ26を効果的に冷却できる。
 以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更が可能である。また、前述した各形態は相互に組み合わせることが可能である。
 例えば、図5Aおよび図5Bに示した外部側熱交換部1124を冷却するための構成は、図1ないし図4に示した全ての飛行装置10に対して適用できる。また、図1に示した外部側熱交換部1121の構成と、図3に示した外部側熱交換部1122および外部側熱交換部1123の構成を組み合わせることもできる。
 更に、図2を参照して、外部側熱交換部1121は、回転範囲25の外側に配設することもできる。係る構成であっても、飛行装置10が飛行する際に発生する風により、外部側熱交換部1121における熱交換を積極的に行うことができる。
10 飛行装置
11 冷却部
111 エンジン側熱交換部
1121 外部側熱交換部
1122 外部側熱交換部
1123 外部側熱交換部
1124 外部側熱交換部
113 媒体輸送部
12 アーム
121 アーム
122 アーム
123 アーム
124 アーム
13 排気部
14 ロータ
141 ロータ
142 ロータ
143 ロータ
144 ロータ
145 上側ロータ
146 下側ロータ
15 脚部
16 発電機
161 発電機
162 発電機
17 ウォーターポンプ
18 バッテリ
19 機体
20 ラジエタキャップ
21 モータ
211 モータ
212 モータ
213 モータ
2131 上側モータ
2132 下側モータ
214 モータ
22 リザーバタンク
23 収納部
24 電力変換部
241 電力変換部
242 電力変換部
243 電力変換部
244 電力変換部
25 回転範囲
26 コンバータ
27 ヒートシンク
28 シュラウド
29 ブラケット
30 エンジン
31 演算制御部
32 第1エンジンブロック
33 第2エンジンブロック
34 冷却流路
35 第1冷却流路
36 第2冷却流路
37 導通部
38 導入部
39 導出部
40 第1エンジン部
41 第2エンジン部
42 第1クランクシャフト
43 第1ピストン
44 第1コネクティングロッド
45 第2クランクシャフト
46 第2ピストン
47 第2コネクティングロッド
48 燃焼室
49 シリンダ
50 第1シリンダブロック
51 第2シリンダブロック
52 境界
53 冷却機構

Claims (12)

  1.  機体と、ロータと、エンジンと、前記エンジンを冷却する冷却部と、を具備し、
     前記冷却部は、前記エンジンと熱交換するエンジン側熱交換部と、外部との熱交換を行う外部側熱交換部と、前記エンジン側熱交換部と前記外部側熱交換部との間で熱輸送媒体を輸送する媒体輸送部と、を有することを特徴とする飛行装置。
  2.  前記ロータは、上側ロータと、前記上側ロータの下方側に配置される下側ロータと、を有し、
     前記外部側熱交換部は、前記上側ロータと前記下側ロータとの間に配置されることを特徴とする請求項1に記載の飛行装置。
  3.  前記ロータは、上側ロータと、前記上側ロータの下方側に配置される下側ロータと、を有し、
     前記外部側熱交換部は、前記下側ロータの下方側に配置されることを特徴とする請求項1に記載の飛行装置。
  4.  前記機体から外側に向かって伸び、且つ、先端側に前記ロータが取り付けられるアームを更に具備し、
     前記外部側熱交換部は、前記アームに取り付けられることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の飛行装置。
  5.  平面視において、前記外部側熱交換部は、前記機体の外側に配置されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の飛行装置。
  6.  前記外部側熱交換部は、前記機体の進行方向前側に配設されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の飛行装置。
  7.  前記エンジンから発生する排気ガスを外部に排出する排気部を更に具備し、
     前記外部側熱交換部は、進行方向前側に配置され、
     前記排気部は、進行方向後側に配置されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の飛行装置。
  8.  前記エンジンは、対向配置された第1エンジン部と、第2エンジン部と、を有し、
     前記第1エンジン部は、第1ピストンと、第1クランクシャフトと、第1コネクティングロッドと、を有し、
     前記第2エンジン部は、第2ピストンと、第2クランクシャフトと、第2コネクティングロッドと、を有し、
     前記第1ピストンおよび前記第2ピストンは、1つの燃焼室の内部で往復運動するように構成され、
     前記エンジン側熱交換部は、前記燃焼室と熱交換するように構成されることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の飛行装置。
  9.  前記エンジンは、前記熱輸送媒体が導入される導入部と、前記エンジンと熱交換した前記熱輸送媒体が導出される導出部と、を有し、
     前記導入部は、前記第1エンジン部に形成され、
     前記導出部は、前記第2エンジン部に形成されることを特徴とする請求項8に記載の飛行装置。
  10.  前記エンジンは、前記第1エンジン部の構成機器が内部に配設される第1エンジンブロックと、前記第2エンジン部の構成機器が内部に配設される第2エンジンブロックと、前記燃焼室を冷却する冷却流路と、を有し、
     前記冷却流路は、前記第1エンジンブロックの内部に形成される第1冷却流路と、前記第2エンジンブロックの内部に形成される第2冷却流路と、導通部と、を有し、
     前記導通部は、前記第1エンジンブロックと前記第2エンジンブロックとの境界で、前記第1冷却流路と前記第2冷却流路とを連通することを特徴とする請求項9に記載の飛行装置。
  11.  前記第1冷却流路および前記第2冷却流路は、前記燃焼室を全周から取り囲むように形成されることを特徴とする請求項10に記載の飛行装置。
  12.  機体と、ロータと、エンジンと、前記エンジンを冷却する冷却部と、を具備し、
     前記冷却部は、前記エンジンと熱交換するエンジン側熱交換部と、外部との熱交換を行う外部側熱交換部と、前記エンジン側熱交換部と前記外部側熱交換部との間で熱輸送媒体を輸送する媒体輸送部と、を有し、
     前記エンジンは、対向配置された第1エンジン部および第2エンジン部を有し、
     前記第1エンジン部は、第1ピストンと、第1クランクシャフトと、第1コネクティングロッドと、を有し、
     前記第2エンジン部は、第2ピストンと、第2クランクシャフトと、第2コネクティングロッドと、を有し、
     前記第1ピストンおよび前記第2ピストンは、1つの燃焼室の内部において往復運動するように構成され、
     前記エンジン側熱交換部である冷却流路は、前記燃焼室の前記第1エンジン部の部分を取り囲む第1冷却流路と、前記第1冷却流路と連通して前記燃焼室の前記第2エンジン部の部分を取り囲む第2冷却流路と、を有し、
     前記外部側熱交換部において熱交換した前記熱輸送媒体が、前記第1冷却流路のみに設けられた導入部から導入され、
     前記冷却流路において熱交換した前記熱輸送媒体が、前記第2冷却流路のみに設けられた導出部から導出されることを特徴とする飛行装置。
PCT/JP2023/018569 2022-06-14 2023-05-18 飛行装置 WO2023243299A1 (ja)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2022-095977 2022-06-14
JP2022095977 2022-06-14
JP2022115733A JP7185971B1 (ja) 2022-06-14 2022-07-20 飛行装置
JP2022-115733 2022-07-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2023243299A1 true WO2023243299A1 (ja) 2023-12-21

Family

ID=84387528

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2023/018569 WO2023243299A1 (ja) 2022-06-14 2023-05-18 飛行装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP7185971B1 (ja)
WO (1) WO2023243299A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013047878A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 株式会社石川エナジーリサーチ 対向ピストン型エンジン
CN109573068A (zh) * 2018-12-18 2019-04-05 广州市华科尔科技股份有限公司 一种无人机用双缸水冷动力装置
WO2019225607A1 (ja) * 2018-05-23 2019-11-28 株式会社ナイルワークス 飛行体および飛行体のフレーム
JP2021132379A (ja) * 2020-03-24 2021-09-09 株式会社ザクティ 電子機器を搭載した無人飛行体

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013047878A1 (ja) * 2011-09-30 2013-04-04 株式会社石川エナジーリサーチ 対向ピストン型エンジン
WO2019225607A1 (ja) * 2018-05-23 2019-11-28 株式会社ナイルワークス 飛行体および飛行体のフレーム
CN109573068A (zh) * 2018-12-18 2019-04-05 广州市华科尔科技股份有限公司 一种无人机用双缸水冷动力装置
JP2021132379A (ja) * 2020-03-24 2021-09-09 株式会社ザクティ 電子機器を搭載した無人飛行体

Also Published As

Publication number Publication date
JP7185971B1 (ja) 2022-12-08
JP2023182499A (ja) 2023-12-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP3568354B1 (en) Vertical lift by series hybrid-propulsion
US20230042223A1 (en) Engine-mounted autonomous flying device
EP3505449B1 (en) Heat dissipation system for electric aircraft engine
CN1131936C (zh) 发动机驱动型发电机组
US7492050B2 (en) Cooling system for a portable generator
US20180257776A1 (en) Cooling a power system for an unmanned aerial vehicle
JP6969821B2 (ja) エンジン搭載自立型飛行装置
WO2023243299A1 (ja) 飛行装置
JP2006144703A (ja) ハイブリット車両
CN108454865B (zh) 一种旋翼无人机发电系统
WO2023176782A1 (ja) 飛行装置
WO2023058721A1 (ja) 飛行装置
WO2021221156A1 (ja) 飛行体用エンジン発電機ユニット及び飛行体
WO2021220490A1 (ja) 飛行体用エンジン発電機ユニット及び飛行体
US11339706B2 (en) Integrated hybrid power apparatus
WO2021220491A1 (ja) 飛行体用エンジン発電機ユニット及び飛行体
CN208453246U (zh) 一种旋翼无人机发电系统
WO2023079900A1 (ja) 飛行装置
JP7092963B1 (ja) 飛行体用エンジン発電機ユニット及びそれを備えた飛行体
KR102234721B1 (ko) 드론용 하이브리드 전원장치를 위한 엔진
JP7221568B2 (ja) 飛行装置
JP7032289B2 (ja) 電源装置、および飛行体
JP7231791B2 (ja) 飛行体
JP2023156106A (ja) 飛行装置
CN117842406B (zh) 一种散热系统及油电混合无人机

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 23823600

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1