(57)【要約】      （修正有）【課題】飛翔装置において、空冷のための空気を機体内部に十分に取り込むことができるように改善する。【解決手段】機体１２と、機体１２に取り付けられた揚力発生装置５０とを有する飛翔装置１０であって、揚力発生装置５０は円環状のファンシュラウド５２及びファンシュラウド５２の中心に配置された電動ファン５６、５８、６２、６４を含み、機体１２は機体外部から機体内部に空気を取り入れる空気取入口及び機体内部から機体外部に空気を排出する空気排出口を含み、更に、空気排出口に接続する接続口をなす一端及び前記ファンシュラウド５２の中心に向けて開口した空気出口をなす他端を備えたダクト８０を有する。【選択図】図１
2020055387.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
機体と、前記機体に取り付けられた少なくとも１個の揚力発生装置とを有し、
する飛翔装置であって、
前記揚力発生装置は円環状のファンシュラウド及び前記ファンシュラウドの中心に配置された電動ファンを含み、
前記機体は機体外部から機体内部に空気を取り入れる空気取入口及び機体内部から機体外部に空気を排出する空気排出口を含み、
更に、前記空気排出口に接続する接続口をなす一端及び前記ファンシュラウドの径方向内方に向けて開口して前記電動ファンが発生する気流により負圧になる空気出口をなす他端を備えたダクトを有する飛翔装置。
【請求項２】
前記ダクトは前記接続口から前記空気出口に向かうに従って流路面積が小さくなる先細形状である請求項１に記載の飛翔装置。
【請求項３】
垂直方向に昇降可能な飛翔装置であり、前記ファンシュラウドは平面視で円環状をなして上下方向に開口しており、
前記空気出口は前記ファンシュラウドの上部に配置されている請求項１又は２に記載の飛翔装置。
【請求項４】
前記空気排出口は前記機体の縦壁に設けられており、前記空気排出口の下縁は前記接続口の下縁より高い位置にある請求項３に記載の飛翔装置。
【請求項５】
前記ダクトは雨水の排出を行うドレン孔を有する請求項３又は４に記載の飛翔装置。
【請求項６】
前記機体は内部に電気機器を収容しており、前記空気取入口及び前記空気排出口は前記電気機器が前記空気取入口から前記空気排出口へ流れる空気の流れに曝されるべく設けられている請求項１から５の何れか一項に記載の飛翔装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は飛翔装置に関し、更に詳細には空冷機能を有する飛翔装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
マルチコプタ等の飛翔装置として、機体と、機体に取り付けられた複数の回転翼による揚力発生装置とを有し、回転翼の回転により生じる気流の上流側と下流側との気圧差によって機体内部に外気を取り込み、外気により機体内部の電気機器を冷却する空冷機能を有する飛翔装置が知られている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−１７５４８９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の従来の飛翔装置では、回転翼の回転により生じる気流の上流側と下流側との気圧差によって外気を機体内部に取り込んでいるだけであるから、機体内部に十分な流量の外気を取り込むことが難しい。
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、飛翔装置において、空冷のための空気を機体内部に十分に取り込むことができるように改善することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一つの実施形態による飛翔装置は、機体（１２）と、前記機体（１２）に取り付けられた少なくとも１個の揚力発生装置（５０、１００）とを有する飛翔装置（１０）であって、前記揚力発生装置（５０、１００）は円環状のファンシュラウド（５２）及び前記ファンシュラウド（５２）の中心に配置された電動ファン（５６、５８、６２、６４）を含み、前記機体（１２）は機体外部から機体内部（１９）に空気を取り入れる空気取入口（６８）及び機体内部（１９）から機体外部に空気を排出する空気排出口（７０）を含み、更に、前記空気排出口（７０）に接続する接続口（８２）をなす一端及び前記ファンシュラウド（５２）の径方向内方に向けて開口して前記電動ファン（５６、５８、６２、６４）が発生する気流により負圧になる空気出口（８４）をなす他端を備えたダクト（８０）を有する。
【０００７】
この構成によれば、電動ファン（５６、５８、６２、６４）の気流により空気出口（８４）に生じる負圧と大気圧との差によって機体内部（１９）に空気が取り入れられるので、空冷のための外気を機体内部（１９）に十分に取り込むことができる。
【０００８】
上記飛翔装置（１０）において、好ましくは、前記ダクト（８０）は前記接続口（８２）から前記空気出口（８４）に向かうに従って流路面積が小さくなる先細形状である。
【０００９】
この構成によれば、空気出口（８４）に向かうほどダクト（８０）内の空気の流速が速まり、空冷のための外気を機体内部（１９）に十分に取り込むことができる。
【００１０】
上記飛翔装置（１０）において、好ましくは、垂直方向に昇降可能な飛翔装置であり、前記ファンシュラウド（５２）は平面視で円環状をなして上下方向に開口しており、前記空気出口（８４）は前記ファンシュラウドの上方に配置されている。
【００１１】
この構成によれば、空気出口（８４）が電動ファン（５６、５８、６２、６４）の気流に良好に曝され、空冷のための外気を機体内部（１９）に十分に取り込むことができる。
【００１２】
上記飛翔装置（１０）において、好ましくは、前記空気排出口（７０）は前記機体（１２）の縦壁（１６Ａ、１８Ａ）に設けられており、前記空気排出口（７０）の下縁（７０Ａ）は前記接続口（８２）の下縁（８２Ａ）より高い位置にある。
【００１３】
この構成によれば、接続口（８２）において水の堰き止め作用が得られ、空気排出口（７０）から機体内部（１９）に雨水等が侵入し難くなる。
【００１４】
上記飛翔装置（１０）において、好ましくは、前記ダクト（８０）は水の排出を行うドレン孔（８８）を有する。
【００１５】
この構成によれば、ダクト（８０）内に侵入した雨水等がダクト（８０）内に溜まることがない。
【００１６】
上記飛翔装置（１０）において、好ましくは、前記機体（１２）は内部に電気機器（６６）を収容しており、前記空気取入口（６８）及び前記空気排出口（７０）は前記電気機器（６６）が前記空気取入口（６８）から前記空気排出口（７０）へ流れる空気の流れに曝されるべく設けられている。
【００１７】
この構成によれば、機体（１２）に収容された電気機器（６６）の冷却が効果的に行われる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明による飛翔装置によれば、空冷のための外気を機体内部に十分に取り込むことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明による飛翔装置の一つの実施形態を示す斜視図
【図２】本実施形態による飛翔装置の平面図
【図３】本実施形態による飛翔装置の要部の部分断面の拡大正面図
【図４】本実施形態による飛翔装置の要部の拡大斜視図
【図５】本実施形態による飛翔装置の要部の拡大断面斜視図
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下に、本発明による飛翔装置の一つの実施形態を、図１〜図５を参照して説明する。
【００２１】
本実施形態による飛翔装置１０は、垂直方向に昇降可能（離着陸可能）なマルチコプタであり、図１及び図２に示されているように、機体１２は、前後に長い直方形状の箱状の主部機体１４と、主部機体１４の前端から前方に延出し、前方に向かうに従って横幅が小さくなる切頭四角錘形状の箱状の前部機体１６と、主部機体１４の後端から後方に延出し、後方に向かうに従って横幅が小さくなる切頭四角錘形状の箱状の後部機体１８と、前後に長い直方体箱状をなして主部機体１４の左側に連接して設けられた左側機体２０と、前後に長い直方体箱状をなして主部機体１４の右側に連接して設けられた右側機体２２とを有する。
【００２２】
前部機体１６と後部機体１８とは主部機体１４の前後方向に延在する中心線に沿って設けられた前後対称の配置である。左側機体２０と右側機体２２とは、主部機体１４の左右両側にあって主部機体１４の高さの略１／２の高さを有し、左右対称の配置である。
【００２３】
主部機体１４、左側機体２０及び右側機体２２は、箱状をなしていて、内部に電源バッテリ（不図示）が収納されている。
【００２４】
主部機体１４上には箱状の座席台２４が取り付けられている。座席台２４には乗員用座席２６が前向きに取り付けられている。座席台２４の前部には乗員用座席２６に着座した乗員のための左右のグリップ２８を含む固定ハンドル３０が取り付けられている。固定ハンドル３０或いは乗員用座席２６の近傍には飛行操縦装置（不図示）が設けられている。
【００２５】
座席台２４には、３軸のジャイロセンサ３２、３軸の加速度センサ３４、飛行制御装置３６及び自律飛行制御装置３８が取り付けられている。ジャイロセンサ３２は、機体１２の姿勢制御が容易且つ適切に行われるべく、平面視で機体１２の重心Ｇ或いは重心Ｇに近い位置に配置されている。
【００２６】
機体１２の下部には前後方向に長いそり構造の脚体４０が取り付けられている。
【００２７】
飛翔装置１０は、図２に示されているように、機体１２の重心Ｇを略中心とする半径Ｒ１による第１同心円Ｃ１上にあって機体１２の前部及び後部に各々左右対称に配置され且つ機体１２に取り付けられた揚力発生装置である４個の第１揚力発生装置（ダクテットファン装置）５０と、機体１２の重心Ｇを略中心とする第１同心円Ｃ１より大径、つまり半径Ｒ１により大きい半径Ｒ２による第２同心円Ｃ２上且つ機体１２の前後方向に延在する中心軸線Ｘ上にあって機体１２の前方及び後方に配置され且つ機体１２に取り付けられた揚力発生装置である２個の第２揚力発生装置１００とを有する。
【００２８】
各第１揚力発生装置５０は、図１に示されているように、上下に互いに同心に配置された２重反転翼によるものであり、ブラケット５１（図４参照）によって機体１２に取り付けられた平面視で円環状をなす上下開放の円環形状のファンシュラウド５２と、複数の上側アーム５４によってファンシュラウド５２の中心に配置された上側電動機５６と、上側電動機５６の回転軸に下向きに取り付けられて上側電動機５６によって回転駆動される上側回転翼５８と、複数の下側アーム６０によって上側電動機５６と同心配置の下側電動機６２と、下側電動機６２の回転軸に上向きに取り付けられて下側電動機６２によって回転駆動される下側回転翼６４とを有する。上側回転翼５８と下側回転翼６４とは、同心配置で、上下に間隔をおいて互いに対向し、互いに反対方向に回転する。上側電動機５６及び上側回転翼５８と、下側電動機６２及び下側回転翼６４とが各々電動ファンをなす。各ファンシュラウド５２は、上側が略半円形のアーチ形の横断面形状の中空構造であり、上部円弧面５２Ａ（図３〜図５参照）を含む。
【００２９】
前部機体１６及び後部機体１８の内部には各上側電動機５６及び各下側電動機６２の速度制御を行う電気機器である複数のＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ  Ｓｐｅｅｄ  Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）６６（図３参照）が設けられている。各ＥＳＣ６６は上側電動機５６及び下側電動機６２毎の個別のものであり、図３に示されているように、前部機体１６及び後部機体１８の左右の側壁１６Ａ、１８Ａの内面に取り付けられている。
【００３０】
第２揚力発生装置１００は第１揚力発生装置５０と実質的に同一の構造であるので、第２揚力発生装置１００の説明は省略する。
【００３１】
次に、ＥＳＣ６６の空冷機構を、図３〜図５を参照して説明する。
【００３２】
前部機体１６及び後部機体１８の底壁１６Ｂ、１８Ｂには機体外部から機体内部１９に外気を取り入れる略矩形の空気取入口６８が形成されている。前部機体１６及び後部機体１８の左右の側壁１６Ａ、１８Ａ（縦壁）の各々の上部には機体内部１９から機体外部に空気を排出する略矩形の空気排出口７０が形成されている。この空気取入口６８、空気排出口７０及びＥＳＣ６６の配置により、ＥＳＣ６６は空気取入口６８から空気排出口７０へ向けて流れる空気の流れに曝される。
【００３３】
前部機体１６及び後部機体１８の左右の側壁１６Ａ、１８Ａの各々の外面にはダクト８０が取り付けられている。各ダクト８０は、略四角筒状であり、空気排出口７０に接続する接続口８２をなす一端及びファンシュラウド５２の中心に向けて開口した空気出口８４をなす他端を備え、接続口８２から空気出口８４に向かうに従って流路面積が小さくなる先細のノズル形状である。空気出口８４は、ファンシュラウド５２の上方にあり、ファンシュラウド５２の上部円弧面５２Ａより上方においてファンシュラウド５２の径方向内方に向けて横向き（水平方向）に開口し、上側回転翼５８及び下側回転翼６４の回転により発生する気流により負圧による部位に配置されている。この空気出口８４の配置はダクト８０の長さ及び流路形状により設計の自由度が高い。
【００３４】
空気排出口７０の下縁７０Ａは、図５に示されているように、接続口８２の下縁８２Ａ、換言すると、ダクト８０の底面８０Ａより高い位置にある。これにより、側壁１６Ａ、１８Ａは、空気排出口７０の下縁７０Ａと接続口８２の下縁８２Ａとの間に水止め堰８６を形成する。ダクト８０の底面８０Ａには雨水等をダクト８０外に排出を行うドレン孔８８が形成されている。
【００３５】
上側回転翼５８及び下側回転翼６４の回転が回転すると、図３及び図４に示されているように、ファンシュラウド５２内を上方から下方に向かう空気の流れ（気流Ａ）及びファンシュラウド５２の外面に沿って上方から下方に向かう空気の流れ（気流Ｂ）が発生する。これらの気流Ａ、Ｂは機体１２に揚力として作用し、飛翔装置１０が垂直に上昇する。
【００３６】
ダクト８０の空気出口８４はファンシュラウド５２の中心に向けて略水平方向に開口しているから、気流Ｃによって霧吹きのベンチュリ効果と同等の効果が空気出口８４に生じ、ダクト８０の空気出口８４の圧力が低下する。ダクト８０は接続口８２から空気出口８４に向かうに従って流路面積が小さくなる先細のノズル形状であるから、空気出口８４に向かうほど流速が速まり、ベンチュリ効果が向上する。また、空気出口がファンシュラウド５２の上部円弧面５２Ａ上に配置されていることにより、空気出口８４が気流Ｃに良好に曝され、良好なベンチュリ効果が得られる。
【００３７】
これにより、ダクト８０の空気出口８４付近が負圧になり、大気圧と負圧との差圧力によって空気取入口６８から前部機体１６及び後部機体１８の機体内部１９に空気（外気）が取り入れられ、機体内部１９を通過して空気排出口７０からダクト８０を介して機体外部に排出される。この空気は機体内部１９を通過する際にＥＳＣ６６の冷却（空冷）を行う。
【００３８】
この機体内部１９を通過する空気の流量は、外気圧とダクト８０の空気出口８４の負圧との差圧により決まり、この差圧は上側回転翼５８及び下側回転翼６４の上流側と下流側との差圧より大きい。これにより、本実施形態では、上側回転翼５８及び下側回転翼６４の上流側と下流側との差圧によって空冷のための空気を得るものに比して大流量の冷却用空気が機体内部１９に取り込まれ、機体内部１９を接続口８２から空気出口８４に向う空気の流れＣによってＥＳＣ６６の冷却が十分に行われる。
【００３９】
ダクト８０の空気出口８４の負圧は上側回転翼５８及び下側回転翼６４の回転数の増大に応じて増大するから、上側回転翼５８及び下側回転翼６４の回転数の増大に応じて機体内部１９に取り込まれる空気量、つまり冷却用空気の流量が増大する。このため、ＥＳＣ６６の発熱が上側回転翼５８及び下側回転翼６４の回転数の増大に応じて増大してもＥＳＣ６６の冷却が適切に行われる。
【００４０】
ＥＳＣ６６の発熱によって昇温した機体内部１９の熱い空気は対流によって自然に機体内部１９の上部に流れ、機体内部１９の上部に開口している空気排出口７０から気流Ｂによって機体外部に吸引され、ＥＳＣ６６は空気取入口６８から空気排出口へ流れる空気の流れＣに曝されるので、このことによってもＥＳＣ６６の冷却が十分に行われる。
【００４１】
ダクト８０の空気出口８４では、負圧によって空気出口８４からファンシュラウド５２側に向かう空気の流れがあることにより、空気抵抗によりダクト８０内を雨水や塵埃等が空気排出口７０へ向かい難く、雨水や塵埃等が機体内部１９に侵入し難い。これにより、機体内部１９のＥＳＣ６６が雨水や塵埃等によって損傷を受け難くなる。このことは、ダクト８０が接続口８２から空気出口８４に向かうに従って流路面積が小さくなる先細のノズル形状であることにより、顕著になる。
【００４２】
ダクト８０内に侵入して雨水等がダクト８０の底面８０Ａを空気排出口７０に向けて流れても、その流れは水止め堰８６によって堰き止められ、雨水等が機体内部１９に侵入し難くなる。このことによっても機体内部１９のＥＳＣ６６が雨水等によって損傷を受け難くなる。
【００４３】
ダクト８０の底面８０Ａの雨水等はドレン孔８８からダクト８０外に排出されるので、ダクト８０内に雨水等が溜まることがない。このことにより、ダクト８０内の雨水等による水位が水止め堰８６の上縁より高くなり難く、雨水等が機体内部１９に侵入し難くなる。これらのことにより、機体内部１９のＥＳＣ６６が雨水等によって損傷を受け難くなる。
【００４４】
以上、本発明を、その好適な実施形態について説明したが、本発明はこのような実施形態により限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、ダクト８０はファンシュラウド５２の中心側に突き出ていてもよい。上記実施形態に示した構成要素は必ずしも全てが必須なものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない限りにおいて適宜取捨選択することが可能である。
【符号の説明】
【００４５】
１０    ：飛翔装置
１２    ：機体
１４    ：主部機体
１６    ：前部機体
１６Ａ  ：側壁
１６Ｂ  ：底壁
１８    ：後部機体
１８Ａ  ：側壁
１８Ｂ  ：底壁
１９    ：機体内部
２０    ：左側機体
２２    ：右側機体
２４    ：座席台
２６    ：乗員用座席
２８    ：グリップ
３０    ：固定ハンドル
３２    ：ジャイロセンサ
３４    ：加速度センサ
３６    ：飛行制御装置
３８    ：自律飛行制御装置
４０    ：脚体
５０    ：第１揚力発生装置
５１    ：ブラケット
５２    ：ファンシュラウド
５２Ａ  ：上部円弧面
５４    ：上側アーム
５６    ：上側電動機
５８    ：上側回転翼
６０    ：下側アーム
６２    ：下側電動機
６４    ：下側回転翼
６６    ：ＥＳＣ（電気機器）
６８    ：空気取入口
７０    ：空気排出口
７０Ａ  ：下縁
８０    ：ダクト
８０Ａ  ：底面
８２    ：接続口
８２Ａ  ：下縁
８４    ：空気出口
８６    ：水止め堰
８８    ：ドレン孔
１００  ：第２揚力発生装置
【図１】
2020055387.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2020055387.tif 000007