風案内部を備える無人航空機

本発明は、風案内部を備える無人航空機に関し、より詳しくは、風の流れを利用して飛び上がったり飛行を可能にする風案内部を備える無人航空機に関する。

ドローン（Ｄｒｏｎｅ）を簡単に定義すると「無人航空機」である。 又は、「蜂がぶんぶんと飛ぶ音」又は「ヒューヒューという音」を意味する。 機体に人が乗らず、地上で遠隔操縦するという点で、無人航空機（ＵＡＶ：Ｕｎｍａｎｎｅｄ Ａｅｒｉａｌ Ｖｅｈｉｃｌｅ）という。 このようなドローンは、空軍機やミサイルの射撃練習時に敵機の代わりにターゲットの役割をするために考案された。

このように軍事用途として用いられていたドローンは、近年だんだんと小型化及び個人化され、商業的に広く使用されるに至った。 特に、複数の多重ロータを装着したヘリコプター型の飛行ドローンは、航空撮影、放送用映像製作、航空構造、物品配信、監視、測量、防疫防除、及びレジャー活動などにその活用範囲を拡大しつつある。

図１は、従来の無人航空機を示す図である。 図１を参照すると、従来の無人航空機１は、体部１０と、前記体部１０に結合する制御部（図示せず）と、一端が前記体部１０の中心から放射状に延長される４つのフレーム２０と、それぞれの前記フレーム２０に結合される推進ユニットとを含む。 そして、前記推進ユニットは、前記制御部から信号を受信して駆動するエンジン（図示せず）と、前記エンジンに結合し、前記エンジンによって回転して垂直方向の揚力を発生させるプロペラ３０とを含む。 そして、コントローラ（図示せず）から制御信号が伝達されて前記エンジン及びプロペラ３０を駆動させることにより、無人航空機１が遠隔操縦される。

このような従来の無人航空機は、ユーザの操縦未熟又は電波妨害などにより墜落又は物体に衝突する恐れがある。 そして、プロペラは非常に高速で回転するので、無人航空機が飛行中に非正常的に墜落又は衝突した場合、プロペラの接触による事故が発生するという問題点があり、プロペラの破損による保守費用が増加するという問題点がある。 又、それぞれのプロペラごとにエンジンが必要であるので、騒音が発生するという問題点がある。

上記のような従来技術の問題点を解決するための本発明の目的は、風の流れを利用して飛び上がったり飛行が可能なようにした風案内部を備える無人航空機を提供することにある。

又、本発明の他の目的は、プロペラを使用しないことにより、接触による事故を事前に防止し、保守費用が低減し、且つ重量を減らし、騒音を低減させる風案内部を備える無人航空機を提供することにある。

上記の目的を達成するために、本発明は、本体と、前記本体に収容され、風を流入させる流入手段と、前記本体と離隔される１つ以上の風案内部と、前記流入手段により流入される風が前記風案内部に移動するように前記本体と前記風案内部とを相互接続させる接続ダクトとを含み、前記風案内部は、前記接続ダクトから移動する風を排出させて前記本体を飛行させるのための揚力を有するようになることを特徴とする風案内部を備える無人航空機を提供する。

なお、前記風案内部は、複数で構成され、前記本体から放射状に離隔されるように構成されることを特徴とする。

なお、前記風案内部は、前記接続ダクトから風が供給される供給部と、前記供給部に供給される風を排出する排出部と、前記供給部と前記排出部との間に風が移動するように形成される風通路とを含むことを特徴とする。

なお、前記風案内部は、リング状に形成され、その外周縁に備えられる外周縁部と、その内周縁に備えられる内周縁部と、前記外周縁部と前記内周縁部との間の上部に備えられる上側部と、前記外周縁部と前記内周縁部との間の下部に備えられる下側部とを含み、前記外周縁部には、前記供給部が形成され、前記内周縁部には、前記排出部が形成され、前記外周縁部と前記内周縁部との間に前記風通路が備えられることを特徴とする。

なお、前記内周縁部は、前記上側部から前記下側部方向に形成される第１内周縁部と、前記下側部から前記上側部方向に形成される第２内周縁部とを含み、前記第２内周縁部の上側は、前記第１内周縁部の内側方向に延長され、前記第１内周縁部と前記第２内周縁部とが相互向き合う位置に前記排出部が形成されることを特徴とする。

なお、前記第２内周縁部は、前記外周縁部方向に傾斜するように形成され、前記排出部から排出される風が前記第２内周縁部の傾斜角度に沿って傾斜した状態で排出されることを特徴とする。

なお、前記第２内周縁部の傾斜角度は、前記排出部と近づくほど、前記外周縁部に近づくように構成されることを特徴とする。

なお、前記第１内周縁部の下端部は、前記第２内周縁部と近づくように形成されることを特徴とする。

なお、前記風案内部は、リング状に形成され、その外周縁に備えられる外周縁部と、その内周縁に備えられる内周縁部と、前記外周縁部と前記内周縁部との間の上部に備えられる上側部と、前記外周縁部と前記内周縁部との間の下部に備えられる下側部と、前記外周縁部と前記内周縁部との間の空間に備えられる前記風通路とを含み、前記外周縁部に前記供給部が形成され、前記外周縁部の前記供給部が形成されない位置又は前記下側部に前記排出部が形成されることを特徴とする。

なお、前記流入手段は、風を発生させる流入ファンと、前記流入ファンを回転させる流入モータとを含むことを特徴とする。

なお、前記流入手段を制御するために前記本体に備えられる制御部と、前記制御部に操作信号を無線で送信するコントローラとをさらに含むことを特徴とする。

なお、前記接続ダクト又は前記風案内部は、ティルト可能に形成されることを特徴とする。

なお、前記本体の内部は、複数の独立した空間部に分かれ、前記流入手段は、それぞれの前記空間部に位置するように複数で構成され、前記風案内部は、それぞれの前記空間部の外側に離隔されるように複数で構成され、前記接続ダクトは、それぞれの前記空間部とそれぞれの前記風案内部との間を接続するために複数で構成されることを特徴とする。

本発明は、接続ダクトと風案内部とを介して地面方向に排出される風によって揚力を有するようになり、それにより風の流れを利用して飛び上がったり飛行が可能になる効果がある。

なお、本発明は、プロペラがなくても飛行が可能なようになり、プロペラの接触による事故を事前に防止し、保守費用が低減し、且つ重量を減らし、騒音を低減させる効果がある。

なお、風案内部の第２内周縁部は、外周縁部方向に傾斜するように形成されるので、排出部から排出される風は、第２内周縁部の傾斜角度に沿って本体の外側に広がる角度で排出され、それにより、本体がより安定的に飛行できるようになる効果がある。

なお、第１内周縁部の下端部は、第２内周縁部と近づくように形成され、第１内周縁部と第２内周縁部との間に位置する排出部は第１内周縁部の下端部に行くほど狭くなるように形成され、それにより、排出部を通る風の速度はだんだんと速くなり、本体はより強い揚力を有するようになる効果がある。

なお、複数の風案内部に風を供給するために複数の流入手段が備えられているので、それぞれの風案内部は、強い風を安定的にその下部に排出できるようになる効果がある。

従来の無人航空機を示す図である。

本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機を概略的に示す図である。

本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機の本体内部を概略的に示す図である。

本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機の接続ダクトを説明するために概略的に示す図である。

本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機の風案内部を説明するために概略的に示す図である。

本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機の作用を説明するために概略的に示す図である。

本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機の風案内部を介して移動する風の流れを説明するために概略的に示す図である。

本発明の望ましい第２実施例に係る風案内部を備える無人航空機を説明するために概略的に示す図である。

本発明の望ましい第３実施例に係る風案内部を備える無人航空機を説明するために概略的に示す図である。

以下、添付の図面を参照して本発明の望ましい実施例による風案内部を備える無人航空機をより詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例により限定されるものではない。

図２は、本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機を概略的に示す図であり、図３は、本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機の本体内部を概略的に示す図である。

図２及び図３を参照すると、本発明の望ましい実施例による風案内部３００を備える無人航空機５０は、風の流れを利用して飛び上がったり飛行するためのものであり、本体１００、流入手段２００、風案内部３００及び接続ダクト４００を含む。

本体１００は、内部に後述する流入手段２００を収容するための空間を備える第１本体１０２と、第１本体１０２の開放された下部をカバーする第２本体１０４とを含む。 第１本体１０２と第２本体１０４とは、相互一体に形成することも、それぞれ別に形成することもできる。 第１本体１０２の内部は、区分壁１１５により、その上部に位置する第１収容部１１０と、その下部に位置する第２収容部１２０とに分けられ、第１収容部１１０の上部は開放されて流入部１０２ａが形成される。

流入手段２００は、流入ファン２２０、流入モータ２２０及びバッテリ２３０を含む。 流入ファン２１０と流入モータ２２０は、第１収容部１１０に収容され、バッテリ２３０は、第２収容部１２０に収容される。 そして、第１収容部１１０の流入部１０２ａには、流入ファン２１０が外部に抜けないように支持する複数の支持台１１２が形成される。 そして、流入モータ２２０がバッテリ２３０の電力を用いて流入ファン２１０を回転させると、外部の空気が支持台１１２間の空間を介して第１収容部１１０に移動しながら、空気の流れ、つまり、風が生成される。 前記風は、後述する接続ダクト４００に移動する。 そして、流入ファン２１０の回転速度を制御して後述する風案内部３００に供給される風の量を調節することにより、本体１００を上昇又は下降させることができる。

風案内部３００は、本体１００の外周縁に沿って放射状に離隔することができ、複数、例えば４つで構成することができる。 接続ダクト４００は、本体１００と風案内部３００とを接続させて本体１００に供給される風を風案内部３００に移動させる。 風案内部３００と接続ダクト４００は、図４を参照して詳しく説明する。

図４は、本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機の接続ダクトを説明するために概略的に示す図であり、図５は、本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機の風案内部を説明するために概略的に示す図である。

図４及び図５を参照すると、接続ダクト４００は、風案内部３００の個数に対応するように複数で構成され、本体１００と風案内部３００とを接続させるために長さ方向に沿って長く形成される。 このような接続ダクト４００は、その内部の長さ方向に沿って風が移動するように接続流路４１０が形成され、接続流路４１０の両端部は解放され、本体１００の第１収容部１１０に流入される風が接続流路４１０を介して風案内部３００に移動する。 そのため、本体１００の接続ダクト４００と接続される位置には本体１００の風を接続流路４１０に流出させるために流出部１０２ｂが形成される。

風案内部３００は、前記接続ダクト４００から供給される風をその下部に排出させるものであり、接続ダクト４００と接続されて風が供給される供給部３１２と、前記供給部３１２に供給される風を排出する排出部３２６とが形成され、前記供給部３１２と前記排出部３２６との間には、風が移動する風通路３５０が形成される。 より詳しくは、風案内部３００は、リング状に形成され、その外周縁に備えられる外周縁部３１０と、その内周縁に備えられる内周縁部３２０と、前記外周縁部３１０と前記内周縁部３２０との間の上部に備えられる上側部３３０と、前記外周縁部３１０と前記内周縁部３２０との間の下部に備えられる下側部３４０とを含む。 そして、外周縁部３１０の接続ダクト４００と接続される位置には、接続ダクト４００と連通させるために供給部３１２が貫通するように形成され、内周縁部３２０には、地面に向かうように排出部３２６が形成され、外周縁部３１０と内周縁部３２０との間の空間に風通路３５０が備えられる。 ここで、前記内周縁部３２０は、上側部３３０から下側部３４０方向に形成される第１内周縁部３２２と、下側部３４０から上側部３３０方向に形成される第２内周縁部３２４とを含み、第２内周縁部３２４の上側は、第１内周縁部３２２の内側方向に延長される。 そして、第１内周縁部３２２と第２内周縁部３２４とが相互向き合う位置に排出部３２６が形成される。

このように接続ダクト４００を介して風案内部３００に供給される風は、排出部３２６に移動しながら、その流れが地面方向に変わり、本体１００は、排出部３２６方向に排出される風によって揚力を有するようになり、それにより、本体１００は、風の流れを利用して垂直方向に飛び上がったり飛行が可能になる効果がある。
一方、第２内周縁部３２４は、外周縁部３１０方向に傾斜するように形成することができ、排出部３２６から排出される風は、第２内周縁部３２４の傾斜角度に沿って傾斜した状態で排出することができる。 又、第２内周縁部３２４の傾斜角度は、供給部３１２と近づくほど外周縁部３１０に近づくように構成することができる。 その結果、排出部３２６から排出される風は、第２内周縁部３２４の傾斜角度に沿って本体１００の外側に広がる角度で排出され、本体１００がより安定的に上下移動する効果がある。

なお、第１内周縁部３２２の下端部は、第２内周縁部３２４と近づくように形成することができ、第1内周縁部３２２と第２内周縁部３２４との間に位置する排出部３２６は、第1内周縁部３２２の下端部に行くほど狭くなるように形成され、それにより、排出部３２６を通る風の速度はだんだんと速くなり、本体１００は、より強い揚力を有するようになる効果がある。

なお、接続ダクト４００又は風案内部３００は、ティルト可能に形成することができる。 そのために、本体１００と接続ダクト４００との間、又は、接続ダクト４００と風案内部３００との間には、ティルト手段（図示せず）を備えることができる。 前記ティルト手段は、例えば、モータの回転を用いて接続ダクト４００又は風案内部３００の角度を調節するものであり、航空機やドローン等において翼、プロペラなどをティルトさせるための一般的な構成であるので、これについての詳しい説明は省略する。 このように接続ダクト４００又は風案内部３００をティルトさせると、本体１００の飛行方向を前後、左右及び上下などに制御することができるようになる。

又、本体１００の内部には、重力方向に対する傾きを電気信号に変換する重力センサなどを備えることも、ジャイロセンサ、加速度センサ、地磁気センサなどをさらに備えることもできる。 そして、このようなセンサによって検出される各種の検出信号は、本体１００に備えられる制御部（図示せず）に伝達され、制御部は、前記検出信号を基にして前記ティルト手段又は流入手段２００の流入モータ２２０を制御するために制御信号を出力して、本体１００の飛行又は姿勢を制御する。 又、制御部は、後述するコントローラ（図示せず）が無線で送信する操作信号を受信し、前記ティルト手段又は流入手段２００の流入モータ２２０を制御するために制御信号を出力して本体１００の飛行又は姿勢を制御することもできる。 ここで、コントローラは、ユーザが直接操作して操作信号を無線で制御部に送信するように構成されるものであり、このようなコントローラの構成は、無人航空機５０を遠隔操縦又は自動操縦するための一般的なものであるため、これについての詳しい説明は省略する。

一方、本発明の一実施例において、排出部３２６は、風案内部３００の内周縁部３２０に形成されるように構成されるが、本発明はこれに限定されず、場合によって排出部３２６は、外周縁部３１０に下方を向くように形成されるか、又は、下側部３４０に形成される。

以下、本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機の作用について説明する。

図６は、本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機の作用を説明するために概略的に示す図であり、図７は、本発明の望ましい第１実施例に係る風案内部を備える無人航空機の風案内部を介して移動する風の流れを説明するために概略的に示す図である。

図を参照すると、本発明の望ましい実施例による無人航空機５０を作動させるために、ユーザがコントローラ（図示せず）を操作し、コントローラは、ユーザの操作により操作信号を本体１００に備えられた制御部（図示せず）に送信する。 そうすると、制御部は、流入手段２００の流入モータ２２０を制御して流入ファン２１０を回転させる。 それにより、本体１００の外部の空気が本体１００の内部に移動しながら、空気の流れ、つまり、風が生成され、前記風は流入手段２００を通った後、風案内部３００の供給部３１２を介して風案内部３００の風通路３５０に供給される。 そして風通路３５０に供給された風は、排出部３２６を介して風案内部３００の下方に排出され、この際、本体１００は、揚力を有するようになり、飛行が可能になる。

図８は、本発明の望ましい第２実施例に係る風案内部を備える無人航空機を説明するために概略的に示す図である。

図８を参照すると、本発明の望ましい第２実施例に係る風案内部を備える無人航空機は、風案内部３５５の排出部３６６が前記第１実施例とは異なるように構成される。 即ち、風案内部３５５は、接続ダクト４００（図７）から供給される風をその下部に排出させるものであり、接続ダクト４００と接続されて風が供給される供給部３６０ａと、前記供給部３６０ａに供給される風を排出する排出部３６６が形成され、前記供給部３６０ａと前記排出部３６６との間には、風が移動する風通路３８０が形成される。 より詳しくは、風案内部３５５は、リング状に形成され、その外周縁に備えられる外周縁部３６０と、その内周縁に備えられる内周縁部３７０と、前記外周縁部３６０と前記内周縁部３７０との間の上部に備えられる上側部（図示せず）と、前記外周縁部３６０と前記内周縁部３７０との間の下部に備えられる下側部（図示せず）とを含む。 そして、外周縁部３６０の接続ダクト４００と接続される位置には、接続ダクト４００と連通させるために供給部３６０ａが貫通するように形成され、外周縁部３６０と内周縁部３７０との間の空間に風通路３８０が備えられる。 ここで、前記外周縁部３６０の供給部３６０ａが形成されない位置には、前記上側部から前記下側部方向に形成される第１外周縁部３６２と、前記下側部から前記上側部方向に形成される第２外周縁部３６４とを含み、 第２外周縁部３６４の上側は、第１外周縁部３６２の内側方向に延長される。 そして、第１外周縁部３６２と第２外周縁部３６４とが相互向き合う位置に排出部３６６が形成される。 そして、接続ダクト４００を介して風案内部３５５に供給される風は排出部３６６に移動しながら、その流れが地面方向に変わるようになる。

図９は、本発明の望ましい第３実施例に係る風案内部を備える無人航空機を説明するために概略的に示す図である。

図９を参照すると、本発明の望ましい第３実施例に係る風案内部３００を備える無人航空機５０は、前記第１実施例において、流入手段２０１、２０２、２０３、２０４の個数が異なるように構成される。 即ち、流入手段２０１、２０２、２０３、２０４は、本体１００の外周縁に沿って放射状に配列される複数の風案内部３００の個数分だけ複数で備えられ、例えば、風案内部３００が４つで構成されると、流入手段２０１、２０２、２０３、２０４は、それぞれの風案内部３００に風を供給するために４つで構成することができる。 この際、本体１００の内部は、複数、例えば４つの独立した空間部（図示せず）が備えられ、それぞれの前記空間部にそれぞれの流入手段２０１、２０２、２０３、２０４が備えられる。 そして、それぞれの前記空間部の上部にそれぞれの流入部１０２ａ-１、１０２ａ-２、１０２ａ-３、１０２ａ-４が形成される。 そして、それぞれの前記空間部の外側にそれぞれの風案内部３００が離隔されるように配置され、それぞれの前記空間部とそれぞれの風案内部３００との間にそれぞれ接続ダクト４００が接続される。 それにより、例えば、４つの流入手段２０１、２０２、２０３、２０４が駆動すると、外部の空気が４つの流入部１０２ａ-１、１０２ａ-２、１０２ａ-３、１０２ａ-４を介して４つの接続ダクト４００にそれぞれ移動し、続いて４つの風案内部３００にそれぞれ伝達される。

このように、本発明は、複数の風案内部３００に風を供給するために複数の流入手段２０１、２０２、２０３、２０４が備えられるので、それぞれの風案内部３００は、より強い風を安定的にその下部に排出することができる効果がある。

５０ 無人航空機１００ 本体１０２ 第１本体
１０２ａ 流入部１０２ｂ 流出部
１０４ 第２本体１１０ 第１収容部
１１２ 支持台１１５ 区分壁
１２０ 第２収容部２００ 流入手段
２１０ 流入ファン２２０ 流入モータ
２３０ バッテリ３００ 風案内部
３１０ 外周縁部３１２ 供給部
３２０ 内周縁部３２２ 第１内周縁部
３２４ 第２内周縁部３２６ 排出部
３３０ 上側部３４０ 下側部
３５０ 風通路４００ 接続ダクト
４１０ 接続流路