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公開番号2021142953
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210924
出願番号2020044370
出願日20200313
発明の名称飛行体
出願人本田技研工業株式会社
代理人特許業務法人大塚国際特許事務所,個人,個人,個人,個人,個人,個人
主分類B64D 37/08 20060101AFI20210827BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】外部からの衝撃荷重が加わった場合であっても、燃料タンクの破損や燃料漏れ等を防止することが可能な電源装置を有する飛行体を提供すること。
【解決手段】飛行体は、発電機と、発電機の燃料を貯留する貯留部と発電機を収容する収容部とを含む中空の長尺形状を有するハウジングとを備え、電力負荷に電力を供給する電源装置を有する。貯留部は、中空の外殻部と、外殻部の内部に別体に保持された、可撓性を有する袋状タンクと、を備える。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項1】
発電手段と、前記発電手段の燃料を貯留する貯留部と前記発電手段を収容する収容部とを含む中空の長尺形状を有するハウジングとを備え、電力負荷に電力を供給する電源装置を有する飛行体であって、前記貯留部は、
中空の外殻部と、
前記外殻部の内部に別体に保持された、可撓性を有する袋状タンクと、を備えることを特徴とする飛行体。
続きを表示(約 1,300 文字)【請求項2】
前記外殻部と前記袋状タンクとの間には、前記袋状タンクを保護する緩衝部材が設けられていることを特徴とする請求項1に記載の飛行体。
【請求項3】
前記外殻部と前記袋状タンクとの間には、内部空間が形成されていることを特徴とする請求項1に記載の飛行体。
【請求項4】
前記袋状タンクは、
前記燃料を貯留する袋状部と、当該袋状部を保持するフランジと、を備え、
前記フランジに保持された前記袋状タンクは前記貯留部の前後方向に沿って複数配置されることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の飛行体。
【請求項5】
前記外殻部の内周面に形成された突起部を更に備え、
前記複数配置される袋状タンクのうち、貯留部の最前端側に配置される第1の袋状タンクのフランジは前記突起部と当接して、前記貯留部の内部に位置決めされることを特徴とする請求項4に記載の飛行体。
【請求項6】
前記第1の袋状タンクの位置に比べて、前記貯留部の後方に配置される第2の袋状タンクのフランジには、前記貯留部の前後方向に延びる位置決めロッドが取付けられていることを特徴とする請求項5に記載の飛行体。
【請求項7】
前記第2の袋状タンクは、前記位置決めロッドが、当該第2の袋状タンクの位置に比べて前記貯留部の前方に配置される前記第1の袋状タンクのフランジと当接して、前記貯留部の内部に位置決めされることを特徴とする請求項6に記載の飛行体。
【請求項8】
前記第2の袋状タンクの位置に比べて、前記貯留部の後方に配置される他の複数の袋状タンクのフランジには、前記貯留部の前後方向に延びる位置決めロッドが取付けられていることを特徴とする請求項6または7に記載の飛行体。
【請求項9】
前記他の複数の袋状タンクの各々は、前記位置決めロッドが、各々の袋状タンクの位置に比べて前記貯留部の直近前方に配置される袋状タンクのフランジ、又は当該フランジに取付けられている前記位置決めロッド、と当接して、前記貯留部の内部に位置決めされることを特徴とする請求項8に記載の飛行体。
【請求項10】
前記貯留部に複数配置された前記袋状タンクの各々の袋状部には、前記袋状部の内部と連通する、通気管および燃料供給管を含む管状部材が設けられていることを特徴とする請求項4乃至9のいずれか1項に記載の飛行体。
【請求項11】
前記貯留部の内部で隣り合う袋状タンクの前記袋状部の間で、前記管状部材を接続する複数の継手部を更に備えることを特徴とする請求項10に記載の飛行体。
【請求項12】
前記複数の継手部は逆止弁を備え、
前記逆止弁は、
前記管状部材を接続した状態で開状態となり、隣り合う袋状タンクの前記袋状部の間を連通状態にし、
前記管状部材を接続していない状態で閉状態となり、隣り合う袋状タンクの前記袋状部の間を封止状態にする
ことを特徴とする請求項11に記載の飛行体。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、電気推進式の飛行体に関する。
続きを表示(約 6,600 文字)【背景技術】
【0002】
モータ等の電動の駆動源を備えた電気推進式の飛行体が提案されている。例えば、特許文献1には、バッテリの電力により駆動されるモータを有する電気推進式のヘリコプタが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
米国特許第9248908号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献1のように、バッテリ等の電源装置を飛行体の機体内に配設する構成では、その配設スペースを確保するために、キャビンスペース等、機体内の他のスペースの設計自由度が低下する。
【0005】
機体内のスペースを確保するため、飛行体の機体の外部に燃料タンクや電源装置を収容するハウジングを設けた場合、飛行時における雹や鳥衝突等、外的異物との衝突による衝撃荷重が燃料タンクに加えられることにより、燃料タンクの破損や燃料漏れ等が生じ得る。
【0006】
本発明の目的は、上記の課題に鑑み、外部からの衝撃荷重が加わった場合であっても、燃料タンクの破損や燃料漏れ等を防止することが可能な電源装置を有する飛行体を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【0007】
本発明の一態様に係る飛行体によれば、発電手段と、前記発電手段の燃料を貯留する貯留部と前記発電手段を収容する収容部とを含む中空の長尺形状を有するハウジングとを備え、電力負荷に電力を供給する電源装置を有する飛行体であって、前記貯留部は、
中空の外殻部と、前記外殻部の内部に別体に保持された、可撓性を有する袋状タンクと、を備える。
【発明の効果】
【0008】
本発明によれば、外部からの衝撃荷重が加わった場合であっても、燃料タンクの破損や燃料漏れ等を防止することが可能な電源装置を有する飛行体を提供することが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【0009】
本発明の実施形態に係る電源装置を有する飛行体の模式図。
図1の電源装置の内部構造を説明する図。
燃料タンク(貯留部)内に保持される袋状タンクの構造を示す図。
燃料タンク(貯留部)の外殻部の構造を示す図。
【発明を実施するための形態】
【0010】
[第1実施形態]
図1は、本発明の一実施形態に係る電源装置1を備えた飛行体100の模式図である。図中、矢印X、Y、Zは飛行体100の前後方向、幅方向(左右方向)、上下方向を示す。本実施形態の飛行体100は、モータ105、106を駆動源とした電気推進式の飛行体であり、特にヘリコプタである。
【0011】
飛行体100は、機体101と、機体101の上部に設けられたメインロータ102と、機体101の後部に設けられたテールロータ103と、スキッド104とを含む。モータ105はメインロータ102を回転させる駆動源であり、モータ106はテールロータ103を回転させる駆動源である。モータ105、106は、電源装置1から供給される電力によって、制御装置107によって駆動が制御される。
【0012】
電源装置1は、飛行体100の主電源として機能し、モータ105、106の駆動電力の他、飛行体100の各電気負荷に電力を供給する。
【0013】
電源装置1は、その外壁を形成するハウジング2と、ハウジング2と機体101とを連結する複数の連結部3とを備える。ハウジング2は、機体101の外部に配置され、本実施形態の場合、連結部3を介してY方向中央部において機体101の底壁に吊り下げられて支持されている。ハウジング2を機体101の外部に配置することで、電源装置1が機体101の内部空間を専有することを回避することができ、キャビンの拡大や他の構成部品のレイアウト性の向上、或いは、電源装置1のメンテナンス性の向上に寄与する。
【0014】
次に、電源装置1について、図2を参照しながら説明する。図2は電源装置1の断面図を示している。電源装置1は、その外壁(外殻部)を形成する中空のハウジング2と、ハウジング2と機体101とを連結する複数の連結部3とを備える。
【0015】
ハウジング2は、X方向に長い外形(即ち、X方向に細長いポット型の外形)を有している。そのため、本実施形態で規定されるX方向は、換言すると、ハウジング2の長手方向と言うことができる。機体101の外部に配置されるハウジング2がこのような外形を有することにより、飛行体100の前進飛行中の空気抵抗を低減することができる。本実施形態のハウジング2は、その胴体部分が略円柱形状を有しているため、横風の影響をより小さくすることができる。また、ハウジング2の先端部は、前側に向かって縮径するテーパ形状を有する。本実施形態では、ハウジング2の先端部が半球形状に構成されているが、三角錐形状であってもよい。このように先端部をテーパ形状に構成することにより、飛行体100の前進飛行中の空気抵抗をさらに低減することができる。
【0016】
連結部3は、飛行体100の前後方向に離間してハウジング2に複数設けられ、ハウジング2と機体101とを連結する。本実施形態のハウジング2は、後述する収容部21に1つ、燃料タンク22に1つの計2つの連結部3を備え、機体101から離間して複数(例えば、2つ)の連結部3によって連結されている。連結部3は、電源装置1(ハウジング2)と機体101とを着脱自在に連結するものであり、その構造としては、ボルトとネジ穴による締結構造であってもよいし、フックと穴による係合構造であってもよい。電源装置1(ハウジング2)が機体101に対して着脱自在であることにより、電源装置1の交換の容易性や、メンテナンス性を向上させることができる。
【0017】
[ハウジングの内部構造]
次に、ハウジング2の内部構造について説明する。本実施形態のハウジングは、発電ユニットを収容する収容部21と、発電ユニットの燃料を貯留する貯留部としての燃料タンク22(袋状タンクBT31〜BT34)とを含む。燃料タンク22(袋状タンクBT31〜BT34)に貯留される燃料としては、例えば、メタノールやガソリン等が用いられうる。収容部21および燃料タンク22内の袋状タンクBT31〜BT34は、飛行体100の前後方向(長尺方向:X方向)に沿って配列されるとともに、連結部によって分離可能に接続されている。本実施形態では、燃料タンク22内の袋状タンクBT31〜BT34が飛行体100の前方側に、収容部21が飛行体100の後方側になるように配置される。
【0018】
収容部21に収容された発電ユニットは、発電機4とガスタービンエンジン5とを備える。発電機4は、ガスタービンエンジン5の出力により発電する。本実施形態の場合、発電機4およびガスタービンエンジン5は共通の回転軸6上に設けられ、ガスタービンエンジン5が回転軸6を回転駆動することで、発電機4が発電することができる。このような構成により、発電機4およびガスタービンエンジン5をスペース的に無駄なく配置し、コンパクト化を図ることができる。
【0019】
ガスタービンエンジン5は、インペラ51とデフューザ52とを含む圧縮機を備える。インペラ51は回転軸6に取り付けられており、空気取入口7から取り入れられた空気が、インペラ51の回転によりデフューザ52を介して圧縮されながら圧縮室53に送出される。圧縮室53内に保持された圧縮空気は、燃焼室54の周壁に設けられた開口部54aやその他の開口部から燃焼室54内に取り込まれる。燃焼室54には、燃料噴射ノズル55が設けられており、燃料ポンプ8(供給部)により配管28を介して燃料タンク22内の袋状タンクBT31〜BT34から取り込まれた燃料が、燃料噴射ノズル55により燃焼室54内に噴射(供給)される。始動時には、不図示の点火装置により燃焼室54内の混合気が点火され、その後、燃焼室54内で混合気の燃焼が継続的に発生する。
【0020】
燃焼室54内で高温高圧となった燃焼ガスは、タービンノズル56から筒状の排気管57へ噴出され、回転軸6に取り付けられたタービン58を回転させるとともに、電源装置1の後部に設けられた排気口9から後方へ排出される。回転軸6には、インペラ51と、タービン58と、後述する発電機4のロータ41(永久磁石等)とが設けられており、タービン58の回転により、インペラ51およびロータ41を一体的に回転させることができる。なお、本実施形態の場合、ガスタービンエンジン5は、専ら発電機4の駆動を目的としたものであり、排気流を飛行体100の推進力に積極的に利用することは想定されていないが、補助的な推進力として利用する態様であってもよい。
【0021】
発電機4は、回転軸6に取り付けられた永久磁石等のロータ41と、ロータ41の周囲に配設されたコイル等のステータ42とを含む。ガスタービンエンジン5により回転軸6が回転し、それに伴って、回転軸6に取り付けられたロータ41が回転することにより、ステータ42で発電することができる。また、ステータ42の周囲には、ステータ42を冷却するためのフィン43が、回転軸6の周方向に複数設けられている。複数のフィン43は、空気取入口7から取り入れられた空気が導風される空間に配置されており、当該空気が複数のフィン43間を通ることにより、複数のフィン43が冷却され、それに伴ってステータ42を冷却することができる。
【0022】
制御ユニット10は、発電機4の発電を制御する回路、および、ガスタービンエンジン5の駆動を制御する回路を含む。制御ユニット10の起動時の電源として、バッテリ等の補助電源が設けられてもよく、補助電源は、ハウジング2内に設けられてもよいし、機体101内に設けられてもよい。発電機4で発電された電力は、不図示のケーブルを介して機体101の電力負荷(モータ105、106等)に供給される。ケーブルは、連結部3の内部を通る構成であってもよい。また、電源装置1の制御ユニット10は、機体101の制御装置107と通信可能であってもよく、制御装置107の指令に応じて発電制御を行うように構成されてもよい。
【0023】
上述したように電源装置1を機体101の外部に配置することにより、飛行体100の機体101の設計自由度を向上させることができる。例えば、機体101内のキャビンスペースをより広く確保し、乗員の快適性を向上させることができる。また、電源装置1の稼働による騒音や振動が、電源装置1を機体101内に設けた場合よりも低減され、静粛性を向上させることができる。また、電源装置1を機体101内に設けた場合よりも、電源装置1の内部にアクセスしやすく、そのメンテナンスも容易化し、設備負担を軽減することができる。機体101とは別に電源装置1の単独での開発が可能であり、量産前の各種認定試験や型式認定も容易になり、早期の量産化が可能になる。さらに、電源装置1は、飛行体100の前後方向に長い形状、即ち、正面投影面積が小さい低空気抵抗形状を有しているため、電源装置1を機体101の外部に配置した構成であっても、飛行体100の燃費性能を大きく低下させることはない。電源装置1のガスタービンエンジン5は、飛行体100の推進力発生を目的としていないため、連結部3の剛性は低くてもよく、その構造は比較的簡素なもので足りる。
【0024】
[袋状タンクの構造]
次に、燃料タンク22(貯留部)の内部に保持される袋状タンクBT31〜BT34について、図2、図3を参照しながら説明する。図3は、図2の燃料タンク22(貯留部)内に保持される袋状タンクの構造を示す図である。図2に示すように燃料タンク22は、中空の外殻部400と、外殻部400の内部に別体に保持された、可撓性を有する袋状タンクBT31〜BT34と、を備える。燃料タンク22内には袋状タンク(BT31〜BT34)が前後方向(長尺方向:X方向)に沿って複数配置されている。
【0025】
中空の外殻部400は、氷、雹や鳥衝突(バードストライク)など、外的異物の衝突による衝撃荷重が燃料タンク22に加わった場合でも、衝撃荷重によるエネルギーを吸収して破損しにくい、剛性の高い金属材料により構成されている。
【0026】
図2に示すように外殻部400と袋状タンクBT31〜BT34との間には、袋状タンクを保護する緩衝部材300が設けられている。緩衝部材300は、外殻部400が衝撃荷重により損傷した場合であっても、衝撃荷重のエネルギーを吸収(低減)して袋状タンクBT31〜BT34を衝撃荷重から保護する。緩衝部材300は、例えば、ポリエチレン系等のポリマー材等の弾性発泡材により構成される。
【0027】
図3のBT31は、燃料タンク22(貯留部)内の最前端側に配置される袋状タンクを示し、BT32〜BT34は、最前端側に配置される袋状タンクBT31の位置に比べて、燃料タンク22(貯留部)の後方に配置される袋状タンクを示す。袋状タンクBT34は燃料タンク22内の最後端側に配置される袋状タンクであり、袋状タンクBT32、BT33は、最前端側の袋状タンクBT31と、最後端側の袋状タンクBT34との間に配置される袋状タンクである。尚、図2〜図4に示した例では、複数の袋状タンクBT31〜BT34が燃料タンク22(貯留部)の前後方向(長尺方向)に沿って複数配置されている例を示しているが、袋状タンクの配置例はこの例に限られず、燃料タンク22の外殻部400と別体に袋状タンクを設けた構成であれば、袋状タンクの数は単一でもよい。
【0028】
図3に示すように、袋状タンクBT31〜S34は、発電機4の燃料を貯留することが可能な袋状部310と、袋状部310を保持するフランジ(壁部)320と、を備える。袋状部310は、例えば、可撓性を有するゴム状の弾性体により構成され、燃料等の液体の貯留や外部荷重の作用によって膨張、収縮し、袋状形状の変形が可能である。フランジ320は、上下方向(Z方向)に延びる平板状の部材であり、フランジ320に沿った袋状部310の一辺は接着などの貼付け方法によりフランジ320により保持される。袋状部310がゴム状の弾性体により構成されるため、衝撃荷重が作用した場合でも、袋状形状の変形により衝撃荷重のエネルギーを低減させることができる。このため、衝撃荷重のエネルギーの集中による袋状部310の損傷を回避することが可能になる。
【0029】
袋状部310を保持するフランジ320は、例えば、外殻部400と同様に衝撃荷重によるエネルギーを吸収して破損しにくい、剛性の高い金属材料により構成されている。尚、フランジ320に用いる材料は金属材料に限られず、衝撃荷重によるエネルギーをフランジ320自体の粉砕に消費することよりエネルギーを低減させることが可能なプラスチックなどの脆性材料であってもよい。
【0030】
燃料タンク22(貯留部)の最前端側に配置される袋状タンクBT31の位置に比べて、燃料タンク22の後方に配置される袋状タンクBT32〜34のフランジ320には、燃料タンク22の前後方向に延びる位置決めロッド370A、370Bが取付けられている。袋状タンクBT32〜34の袋状部310および位置決めロッド370A、370Bの周囲を覆うように緩衝部材300が設けられている。
(【0031】以降は省略されています)

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