特許 6818988 回転翼機

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6818988

(24)【登録日】2021年1月6日

(45)【発行日】2021年1月27日

(54)【発明の名称】回転翼機

(51)【国際特許分類】

   B64C 29/00 20060101AFI20210114BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20210114BHJP

   B64C 27/08 20060101ALI20210114BHJP

【ＦＩ】

   B64C29/00 A

   B64C39/02

   B64C27/08

【請求項の数】3

【全頁数】16

(21)【出願番号】特願2020-161568(P2020-161568)

(22)【出願日】2020年9月28日

【審査請求日】2020年9月28日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】520286898

【氏名又は名称】株式会社菅興業

(74)【代理人】

【識別番号】100215027

【弁理士】

【氏名又は名称】留場 恒光

(72)【発明者】

【氏名】菅 晃久

【審査官】 諸星 圭祐

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０２０−０１５４２７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１８−００８５６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−２０３２０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１０７６２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０２６０３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０１−３０１４９５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許第０４４６１４３６（ＵＳ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１９／０３３８９５９（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｂ６４Ｃ ２７／００−２９／０４

Ｂ６４Ｃ ３９／００−３９／１２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

少なくとも４つ以上の回転翼と、
前記回転翼を回転させるモータと、
前記モータに給電する電池と、
両端に開口部を備える複数の導風管と、を備え、
前記複数の導風管は、
一方の開口部側に前記回転翼の１つを緩挿し、他方の開口部側に上下方向から所定の傾斜角度を有する固定面を備え、内側周方向に沿って複数配設される第一フィンと、気流制御部と、を内設する、機体下方向に螺旋気流を噴出する第一の導風管と、
一方の開口部側に前記回転翼の１つを緩挿し、他方の開口部側に前記傾斜角度とは異なる傾斜角度の固定面を備え、内側周方向に沿って複数配設される第二フィンと、気流制御部と、を内設する、前記螺旋気流とは上面視反対方向の螺旋気流を機体下方向に噴出する第二の導風管と、
を含むことを特徴とする、回転翼機。

【請求項2】

前記モータがボールベアリングモータであることを特徴とする、請求項１に記載の回転翼機。

【請求項3】

前記フィンがシリコンゴムを含むことを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の回転翼機。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、回転翼機に関する。

【背景技術】

【0002】

複数の回転翼を有する、いわゆるドローンと呼ばれる回転翼機が知られている。ドローンは撮影、ワイヤレス通信、農業、防災、構造物チェックなど、様々な用途への応用が提案されている。
ドローンは複数の回転翼を有しており、これらの回転翼を回転させることで揚力を得て浮揚する。複数の回転翼を持つドローンはマルチコプターとも呼ばれ、例えば回転翼が４つのものはクアッドコプター、６つのものはヘキサコプターと呼ばれている。また、隣接する回転翼が互いに逆方向に回転することにより、ドローンの安定飛行が可能となっている。

【0003】

特許文献１には、２以上の回転翼を有する回転翼機（マルチコプター）が開示されている。
また、回転翼でなく固定翼を備える飛行体（特許文献２）や、本体部の下部に変位可能に設けられたフラップ部を備える飛行体（特許文献３）が開示されている。

【0004】

その他、特許文献４には、圧縮ファンにより開口から乗り物内に空気を引き込み、圧縮された空気によりエアクッションを膨張させるホバリング・モデルが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２０１６−２２２０３１号公報

【特許文献2】特開２０１８−１９２９１８号公報

【特許文献3】特開２０１９−１７７７４８号公報

【特許文献4】特開２００７−１９６９９７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来の回転翼機の場合、複数の回転翼により生じる気流が、回転翼機下側で相互にどのように影響するかについては十分検討されておらず、回転翼により生じる風圧が効率的に利用されていなかった。
また、ドローンのような回転翼機では、回転翼が露出していることから、飛行中に回転翼が障害物等と接触することにより、回転翼が破損してしまう可能性があった。

【0007】

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、回転翼の回転により生じる風圧を十分利用し、高い浮力を得ることを目的とする。さらに本発明は、飛行中における回転翼の破損を防ぐことを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
（１）請求項１に記載の発明では、少なくとも４つ以上の回転翼と、前記回転翼を回転させるモータと、前記モータに給電する電池と、両端に開口部を備える複数の導風管と、を備え、前記複数の導風管は、一方の開口部側に前記回転翼の１つを緩挿し、他方の開口部側に第一フィンを内設する第一の導風管と、一方の開口部側に前記回転翼の１つを緩挿し、他方の開口部側に第二フィンを内設する第二の導風管と、を含むことを特徴とする、回転翼機を提供する。

【0009】

（２）請求項２に記載の発明では、前記他方の開口部側に、さらに気流制御部を備えることを特徴とする、請求項１に記載の回転翼機を提供する。
この場合、気流制御部により、フィンを通過する気流の流量を調整することができる。

【0010】

（３）請求項３に記載の発明では、前記モータがボールベアリングモータであることを特徴とする、請求項１または２に記載の回転翼機を提供する。
この場合、回転翼機を軽量化することができる。

【0011】

（４）請求項４に記載の発明では、前記フィンがシリコンゴムを含むことを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載の回転翼機を提供する。
この場合、気流制御部がフィンを押圧しても、フィンが容易に変形することができるため、回転翼機下部への風圧を調整することが出来る。

【発明の効果】

【0012】

本発明によれば、回転翼の回転により生じる風圧を効率的に利用することができる。また、回転翼が障害物と接触して破損することを防ぐことができる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】第一の実施形態における回転翼機の側面の断面図である。

【図2】第一の実施形態における回転翼機の上面の断面図である。

【図3】第一の実施形態における気流制御部の上面図である。

【図4】第一の実施形態における導風管垂直部の断面を示した斜視図である。

【図5】本実施形態における第一フィンの斜視図である。

【図6】本実施形態における第一フィンの配置を示した模式図である。

【図7】本実施形態における第二フィンの配置を示した模式図である。

【図8】第二の実施形態における導風管の側面の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0014】

次に、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。以下の各実施形態では、同一又は対応する部分については同一の符号を付して説明を適宜省略する場合がある。また、以下に用いる図面は本実施形態を説明するために用いるものであり、実際の寸法とは異なる場合がある。

【0015】

回転翼機の上下方向をｚ軸方向、上下方向に直交する２方向をそれぞれｘ軸方向及びｙ軸方向として説明する。上下方向に直交する方向、すなわちｘ−ｙ平面に水平な方向を水平方向と、ｘ−ｙ平面を水平面と表記することがある。

【0016】

また、円筒形状を備えるものについては、その中心軸に沿う方向を軸方向と表記する。また、中心軸と垂直に交わる平面において、中心軸から離間する方向を径方向と、円筒外周に沿う方向を周方向と表記する。

【0017】

回転するものについても、回転軸に沿う方向を軸方向と表記する。また、回転軸に垂直に交わる平面において、回転軸から離間する方向を径方向と表記し、回転に沿う方向を周方向と表記する。

【0018】

（実施形態の概要）
本実施形態の概要について、図１を用いて説明する。図１は、本実施形態に係る回転翼機１の側面の断面図である。
回転翼２４の回転により生じた気流は、導風管３０内を通り、第二開口部３１２に向かう。導風管３０には傾斜面を備えるフィン３４が内設されているため、回転翼機１は導風管３０下部から螺旋状の気流を噴出する。
ここで、隣接する導風管３０のそれぞれから噴出する螺旋状の気流は、互いに逆方向の螺旋を描く。互いに逆方向に螺旋を描く気流は、回転翼機１の下側で衝突し、下方向の風圧を与える。この風圧により、回転翼機１はさらなる浮力を得る。

【0019】

回転翼２４の外周部を覆うように導風管３０が配設され、また、回転翼２４は、導風管３０とともに筐体１０内部に格納されるため、回転翼２４は障害物との接触による破損から保護される。

【0020】

（実施形態の詳細）
以下、本実施形態に係る回転翼機１について、詳細を説明する。

【0021】

（第一の実施形態）
図１に示すように、本実施形態における回転翼機１は、筐体１０、屋根部１４、支柱１６、蓄電池２０、モータ２２、回転翼２４、導風管３０、気流制御部３２、およびフィン３４を備える。

【0022】

＜回転翼機１＞
以下の説明において、回転翼機とは、回転翼の回転により浮力を得て飛行する機械を指す。本実施形態における回転翼機には、いわゆるドローンの様に回転翼の回転により揚力を得て飛行するものに限らず、回転翼の回転により風圧を発生させて浮遊し、飛行するものを含む。

【0023】

＜筐体１０＞
図１に示すように、回転翼機１は筐体１０を備える。側面から観察すると、筐体１０は上に凸の略椀形状を有する。また図２に示すように、上側から観察すると、筐体１０は円形である。

【0024】

筐体１０は蓄電池２０、モータ２２、回転翼２４、導風管３０を内包する。筐体１０上部は空気取入口１２において開口している。空気取入口１２は筐体１０上部の円形の孔である。また、筐体１０下部は導風管垂直部３０６において開口している。雨滴などが機体へ侵入することを防ぐため、筐体１０は空気取入口１２と導風管垂直部３０６以外については密閉されている。

【0025】

＜屋根部１４＞
回転翼機１は屋根部１４を備える。屋根部１４は空気取入口１２の上側を覆うように配設される。本実施形態において、空気取入口１２の周辺部に配設される４本の支柱１６により、屋根部１４は筐体１０上部に固設される。屋根部１４は上に凸の椀形状である。屋根部１４を回転翼機１の上側から観察すると円形である。
屋根部１４は回転翼機１内部に雨滴が侵入することを防ぐ。

【0026】

ここで、空気は屋根部１４と筐体１０上部の隙間から流入し、空気取入口１２を通じて回転翼機１内に取り込まれる。

【0027】

＜蓄電池２０＞
図１に示すように、蓄電池２０は筐体１０内部の下側中央部に配設される。蓄電池２０はモータ２２に給電する。本実施形態において、蓄電池２０はリチウムイオン電池である。

【0028】

＜モータ２２＞
モータ２２は蓄電池２０の上側に配設される。本実施形態において、モータ２２はボールベアリングモータである。図１に示すように、本実施形態のモータ２２は、ベアリング支持体２２２、第一のボールベアリング２２４、第二のボールベアリング２２６、および金属シャフト２２８を備える。

【0029】

ベアリング支持体２２２は蓄電池２０の上側に配設される。第一のボールベアリング２２４および第二のボールベアリング２２６はベアリング支持体２２２によって支持される。

【0030】

第一のボールベアリング２２４、第二のボールベアリング２２６はそれぞれ軸方向の貫通孔を備える。第一のボールベアリング２２４、第二のボールベアリング２２６は中心軸が一致し、その貫通孔に金属シャフト２２８が挿通される。即ち、本実施形態のベアリングモータ２２は、ベアリング支持体２２２上に配設された２つのボールベアリングに、１本の金属シャフト２２８を挿通した構造を備える。

【0031】

金属シャフト２２８は水平方向に延び、その一端は後述する回転翼２４と結合する。金属シャフト２２８の他端は、ボールベアリングから金属シャフト２２８が落脱することを防ぐための係止部を備える（不図示）。

【0032】

第一のボールベアリング２２４および第二のボールベアリング２２６には、蓄電池２０からの配線（不図示）を通じて、通電することができる。
例えば、第一のボールベアリング２２４に負の電流、第二のボールベアリング２２６に正の電流を流すことで、金属シャフト２２８は回転する。
ボールベアリングモータの回転原理は定かではないが、熱膨張力説とローレンツ力説が提唱されている。

【0033】

なお、ボールベアリングモータの駆動には初動回転が必要である。本実施形態において、手動により初動回転を与える。しかしこれに限られるものではなく、機械制御により初動回転を与えても良い。
モータ２２は金属シャフト２２８の回転を通じて、回転翼２４を回転させる。

【0034】

＜回転翼２４＞
図１に示すように、回転翼２４は、シャフト結合部２４２と羽根２４４を備える。シャフト結合部２４２はモータ２２の金属シャフト２２８と嵌合する凹部を有する。羽根２４４はシャフト結合部２４２の外周に複数枚配設される。例えば、１つの回転翼につき羽根２４４が４枚配設される。羽根２４４は金属シャフト２２８の回転に従って回転する。
回転翼２４は羽根２４４を回転させることで気流を発生させる。

【0035】

図２は回転翼機１を上面から見た断面図である。なお、図２のＡ−Ａ断面を示したものが図１である。

【0036】

本実施形態の回転翼機１は４つの回転翼２４を備える。４つの回転翼をそれぞれ回転翼２４Ａ、回転翼２４Ｂ、回転翼２４Ｃ、回転翼２４Ｄと表記する。回転翼２４の回転により、水平方向に気流が発生する。気流は後述する導風管３０により下方向に誘導されるため、回転翼機１の下方向に風圧が生じる。

【0037】

本実施形態の回転翼機１は、４つの回転翼２４から生じる風圧を制御することにより推進力を得る。１つの例において、回転翼２４Ａから回転翼２４Ｄの回転数をそれぞれ調整することにより、回転翼機１は推進力を得る。図２を用いて説明すると、回転翼２４Ｂおよび回転翼２４Ｃの回転数を、回転翼２４Ａおよび回転翼２４Ｄの回転数より高くすると、回転翼機１が水平方向からやや傾斜する。この傾斜と下方向への風圧により、回転翼機１は図２のＥ方向への推進力を得ることができる。

【0038】

また別の例では、後述する気流制御部３２を制御し、４つの導風管３０からの風圧をそれぞれ調整することによって、回転翼機１は推進力を得ることが出来る。気流制御部３２はその径方向の大きさを変えることにより、気流の流量を制御できるためである。

【0039】

＜導風管３０＞
図１に示すように、導風管３０は全体としてＬ字管の形状を備える。導風管３０は導風管水平部３０２、導風管屈曲部３０４、導風管垂直部３０６を備える。導風管水平部３０２、導風管屈曲部３０４、導風管垂直部３０６は一体形成される。
導風管３０は両端に開口部を備える。両端の開口部をそれぞれ第一開口部３１０、第二開口部３１２とする。第一開口部３１０は筐体１０内に取り込んだ空気が流入する側の開口部であり、第二開口部３１２は当該空気が流出する側の開口部である。

【0040】

導風管３０は一方の開口部側に回転翼の１つを緩挿する。ここで「一方の開口部側に回転翼の１つを緩挿する」とは、図１に示すように、導風管３０が、第一開口部３１０側において、回転翼２４の外周部を覆うよう配設されることを意味する。また、第一開口部３１０近傍における導風管３０の内径は回転翼２４の直径よりも大きいため、回転翼２４と導風管３０は接触しない。
回転翼機１は複数の導風管３０を備える。そして、１つの導風管３０は１つの回転翼２４を緩挿する。

【0041】

導風管水平部３０２は水平方向に延びる円筒形状を備える。導風管水平部３０２は第一開口部３１０を備える。第一開口部３１０側に回転翼２４を緩挿することにより、回転翼２４の回転により生じた気流は効率良く導風管３０に流入する。

【0042】

導風管屈曲部３０４は導風管水平部３０２と導風管垂直部３０６を接続する。導風管屈曲部３０４により、水平方向の気流が回転翼機１の下方向へ誘導される。

【0043】

導風管垂直部３０６は上下方向に延びる円筒形状を備える。導風管垂直部３０６は下端に第二開口部３１２を備える。
本実施形態において、導風管垂直部３０６は第二開口部３１２近傍に、後述する気流制御部３２を備える。また、導風管垂直部３０６は第二開口部３１２近傍に、後述するフィン３４を内設する。

【0044】

回転翼２４の回転によって空気取入口１２から取り込まれた空気は、導風管水平部３０２、導風管屈曲部３０４、導風管垂直部３０６を通り、導風管垂直部３０６と後述する気流制御部３２との隙間から回転翼機１外部に噴出する。
即ち、導風管３０は、回転翼２４の回転により生じた水平方向の気流を下方向に誘導する。回転翼機１下方向への風圧により、回転翼機１が浮上する。

【0045】

回転翼２４の外周部を覆うように導風管３０が配設され、また、回転翼２４は、導風管３０とともに筐体１０内部に格納されるため、回転翼２４は障害物との接触による破損から保護される。

【0046】

＜気流制御部３２＞
図１に示すように、気流制御部３２は導風管垂直部３０６に内設される。
気流制御部３２は、導風管３０内の気流を後述するフィン３４側に誘導する。また、気流制御部３２は、導風管３０から噴出する空気の流量を調整する。

【0047】

図３は、本実施形態における気流制御部３２の上面図である。本実施形態において、気流制御部３２は、中央ねじ３２２、扇状板３２４、長孔３２６、リベット３２８を備える。中央ねじ３２２は雄ねじである。
本実施形態における気流制御部３２は複数の扇状板３２４が層を成し、全体として円盤形状を有する。

【0048】

図３中の点線は、気流制御部３２を吊持する梁部３０８を表す。梁部３０８は気流制御部３２の上側に配設される。梁部３０８は棒形状を有し、導風管垂直部３０６の中心軸を横切るようにして導風管３０内部に架設される。梁部３０８は中心に上下方向を貫通する雌ねじ部を備える。当該雌ねじ部と、雄ねじである中央ねじ３２２が螺合するため、気流制御部３２が吊持される。

【0049】

扇状板３２４には、中心軸近傍から周縁に向かう半径方向に長孔３２６が穿設される。また複数の扇状板３２４の長孔３２６には、中央ねじ３２２が取り外し可能に摺嵌される。中央ねじ３２２は梁部３０８との間に、複数の扇状板３２４を鋲締することができる。

【0050】

リベット３２８は、各扇状板３２４の周方向の角部と、該扇状板３２４に隣り合う他の扇状板３２４の角部を連結する。この構造により、扇状板３２４が中央ねじ３２２を回動中心として相互に回動自在となる一方で、各扇状板３２４の角部の動きは制限される。

【0051】

即ち、気流制御部３２は略円形状を維持しつつ、径方向の大きさを変えることができる。また、中央ねじ３２２を長孔３２６内で摺動し、任意の場所で固定することにより、導風管垂直部３０６と気流制御部３２の隙間の大きさを調整することが可能となる。これにより気流制御部３２は、後述するフィン３４側を流れる気流の流量や、回転翼機１下部に生じる風圧を調節することができる。

【0052】

なお、長孔３２６からの気流の流出を防ぐため、中央ねじ３２２が摺動可能な範囲で、長孔３２６の短手方向の幅は小さくする。長孔３２６にスリット付きゴム板を配設することにより、気流の流出を防いでも良い。

【0053】

＜フィン３４＞
図４は、導風管垂直部３０６の断面を示した斜視図である。図４は特に、後述する第一フィン３４ａが配設された導風管２４Ａを示す。紙面上方向がｚ軸正方向である。
フィン３４は気流制御部３２と導風管垂直部３０６の間に配設される。また、フィン３４は導風管垂直部３０６内側の周方向に沿って複数配設される。なお、図４において梁部３０８は省略している。

【0054】

回転翼２４による気流は、紙面上から下に流れる。導風管垂直部３０６の径方向内側には気流制御部３２が配設されるため、気流は気流制御部３２と導風管３０６との隙間を流れる。この際、上下方向に傾斜する傾斜面を備えるフィン３４により、気流の向きが変化する。即ち、気流は導風管３０下部から螺旋状に噴出する。

【0055】

なお、気流制御部３２が径方向に拡張した際に、気流制御部３２はフィン３４を押圧してもよい。例えばフィン３４が弾性のあるシリコンゴム材料で形成されると、気流制御部３２がフィン３４を押圧した際に、フィン３４は容易に変形することができる。その結果、気流制御部３２と導風管垂直部３０６との隙間がさらに狭くなり、回転翼機１の下方向への風圧を変化させることができる。

【0056】

図５は第一フィン３４ａの斜視図である。紙面上方向がｚ軸正方向である。
フィン３４は三角柱形状を有する。フィン３４はフィン外周面３４２、フィン底面３４４、フィン第一側面３４６、フィン第二側面３４８、およびフィン内周面３５２の５つの面を備える。フィン第一側面３４６とフィン第二側面３４８が共有する辺がフィン頂辺部３５０である。フィン３４は、フィン外周面３４２において導風管垂直部３０６と接着する。

【0057】

ここで、フィン第一側面３４６とフィン第二側面３４８のうち、ｚ軸正方向、即ち上側に面しているのがフィン第二側面３４８であり、ｚ軸負方向、すなわち下側に面しているのがフィン第一側面３４６である。

【0058】

図５に示すように、フィン底面３４４とフィン第一側面３４６の成す角の角度をαとする。ここで、αは９０°以上である。気流を効率的に誘導する観点から、αは鈍角であることが好ましい。また、フィン底面３４４とフィン第二側面３４８の成す角の角度をβとする。βは鋭角である。

【0059】

気流は紙面上から下に流れるため、気流は主にフィン第二側面３４８の傾斜による影響を受ける。即ち、角度βが鋭角であることにより、気流の流れる方向が変化する。所定の角度βの傾斜を有するフィンを、導風管垂直部３０６内に複数配設することにより、気流は回転翼機１上面から見て螺旋状に噴出する。

【0060】

なお、気流の流れを変え、螺旋状に噴出するよう誘導する観点から、βは１０°から６０°が好ましく、１５°から５０°がより好ましい。

【0061】

図６は、第一フィン３４ａの配置を示した模式図である。一例として、回転翼２４Ａを緩挿する導風管３０の第二開口部３１２近傍を、ｘ軸正方向から負方向に向かって観察した側面図を表している。図６では、ｘ軸正方向から負方向に見て、手前側に見えるフィン３４のみを図示している。第一フィン３４ａを内設する導風管を第一の導風管と表記する。

【0062】

図６において、気流は紙面上部から下部に向かって進む。フィン第二側面３４８の上下方向の傾斜（角度βの傾斜）により、気流は斜め下方向に流出する。即ち、気流はｚ軸負方向に進むに従い、ｙ軸負方向に誘導される。この結果、回転翼２４Ａを緩挿する導風管３０は、第一フィン３４ａを内設することにより、回転翼機１の上側から見て時計回りに螺旋を描く気流を噴出する。

【0063】

なお、回転翼２４Ｃを緩挿する導風管３０も、フィンの配置を示した模式図は図６と同等となる。即ち、回転翼２４Ｃを緩挿する導風管３０は、回転翼機１上側から見て時計回りに螺旋を描く気流を噴出する。
つまり、第一の導風管は第一フィン３４ａを内設することにより、回転翼機１上側から見て時計回りに螺旋を描く気流を噴出する。

【0064】

図７は、第二フィン３４ｂの配置を示した模式図である。回転翼２４Ｂを緩挿する導風管３０の第二開口部３１２近傍を、ｘ軸正方向から負方向に向かって観察した側面図を表している。図７では、ｘ軸正方向から負方向に見て手前側に見えるフィン３４のみを図示している。第二フィン３４ｂを内設する導風管を第二の導風管と表記する。

【0065】

なお、第一フィン３４ａも第二フィン３４ｂも、形状は同一である。第一フィン３４ａの導風管垂直部３０６への接着向きを変えたものが第二フィン３４ｂである。例えば、図５は第一フィン３４ａを示し、フィン外周面３４２において導風管垂直部３０６と接着したが、フィン外周面３４２ではなくフィン内周面３５２において導風管垂直部３０６と接着したものは、第二フィン３４ｂと同一である。

【0066】

第二フィン３４ｂにおいて、フィン第二側面３４８の上下方向の傾斜は、フィン３４ａの逆となる。即ち、図７に示したように、気流はｚ軸負方向に進むに従い、ｙ軸正方向に誘導される。この結果、回転翼２４Ｂを緩挿する導風管３０は、第二フィン３４ｂを内設することにより、回転翼機１上側から見て反時計回りに螺旋を描く気流を噴出する。

【0067】

なお、回転翼２４Ｄを緩挿する導風管３０も、フィンの配置を示した模式図は図７で示した図と同等となる。即ち、回転翼２４Ｄを緩挿する導風管３０は、回転翼機１上側から見て反時計回りに螺旋を描く気流を噴出する。
つまり、第二の導風管は第二フィン３４ｂを内設することにより、回転翼機１上側から見て反時計回りに螺旋を描く気流を噴出する。

【0068】

＜駆動制御部＞
本実施形態の回転翼機１は駆動制御部を備える。駆動制御部は筐体１０内に配設される（不図示）。駆動制御部は、ＥＳＣ（Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｓｐｅｅｄ Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）やフライトコントローラを備え、モータ２２の回転等を制御する。

【0069】

本実施形態において、筐体１０、屋根部１４、回転翼２４、導風管３０、およびフィン３４は樹脂で形成されている。

【0070】

以上により、回転翼２４の回転によって生じた気流は、導風管３０内部を通じて回転翼機１下部から噴出する。この風圧により、回転翼機１は浮上する。
また、上下方向から傾斜して複数配設されたフィン３４の間を気流が通ることにより、気流は回転翼機１下方向に螺旋状に噴出される。

【0071】

気流制御部３２により気流はフィン３４に誘導される。さらに、気流制御部３２により流路が制限され、風圧が高くなったところで気流はフィン３４の近傍を通過する。よって、回転翼機１は各導風管３０下部において、効率的に螺旋状の気流を得ることができる。

【0072】

４つの導風管３０のうち、隣接する導風管３０においては、上下方向の傾斜が互いに異なる向きになるようにフィン３４が配設されている。換言すると、第一フィン３４ａを内設する第一の導風管と、第二フィン３４ｂを内設する第二の導風管は隣接する。つまり、隣接する導風管３０のそれぞれから噴出する螺旋状の気流は、互いに逆方向の螺旋を描く。

【0073】

ここで「隣接する」とは、導風管同士が最近接する位置関係を意味する。例えば本実施形態において、回転翼２４Ａを緩挿する導風管と回転翼２４Ｂを緩挿する導風管は隣接するが、回転翼２４Ａを緩挿する導風管と回転翼２４Ｃを緩挿する導風管は隣接しないことを意味する。

【0074】

上述したように、本実施形態において、回転翼２４Aおよび回転翼２４Cを緩挿する導風管、即ち第一の導風管から噴出する気流は時計回り方向に螺旋を描く。一方、回転翼２４B及び回転翼２４Dを緩挿する導風管、即ち第二の導風管から噴出する気流は反時計回りに螺旋を描く。
この結果、隣接する導風管から噴出し、互いに反対方向に螺旋を描く気流は、回転翼機１の下側で衝突し、下方向の風圧を与える。この風圧により、回転翼機１はさらなる浮力を得る。

【0075】

ここで、本実施形態において、回転翼２４の外周部を覆うように導風管３０が配設される。また、回転翼２４は、導風管３０とともに筐体１０内部に格納される。これらの構造により、回転翼２４は障害物との接触による破損から保護される。
さらに、駆動部である回転翼２４が筐体１０内に格納されるため、駆動時の騒音が低減される。

【0076】

なお、屋根部１４と筐体１０上部の間の隙間を狭くすることにより、空気取入口１２周辺の気流の流れが速くなる。空気取入口１２周辺の気流の流れが速くなると、回転翼機１がより浮上しやすくなる。このメカニズムは定かではないが、気流の流れが速くなることで回転翼機１上部の気圧が下がるため、回転翼機１は浮力を得ると推測される。この隙間は、浮力を得るために必要な空気を十分に取り込める大きさであれば良い。

【0077】

（第二の実施形態）
第二の実施形態は、気流制御部３２として気流制御筒３３０を採用したものである。
図８は第二の実施形態における導風管３０の側面の断面図を示す。第二の実施形態においては、気流制御部３２として、保持部３３２から支持体３３４により吊持された気流制御筒３３０を用いる。

【0078】

＜保持部３３２＞
保持部３３２は、導風管垂直部３０６の中心軸と導風管水平部３０２の交わる部分に配設される。保持部３３２は貫通孔を備える。保持部３３２の貫通孔は、導風管水平部３０２を上下方向に貫通する。保持部３３２の内側（貫通孔側）は雌ねじである。
保持部３３２は支持体３３４を保持する。

【0079】

＜支持体３３４＞
支持体３３４は、保持部３３２に挿通され、保持部３３２の下方向に延びる棒状体である。支持体３３４の上端は雄ねじ構造を有し、雌ねじである保持部３３２と螺合する。支持体３３４の下端は後述する気流制御筒３３０に接続する。
支持体３３４は気流制御筒３３０を導風管３０内に吊持する。

【0080】

＜気流制御筒３３０＞
気流制御筒３３０は導風管垂直部３０６の径方向内側に緩挿され、支持体３３４を通じて保持部３３２に吊持される。気流制御筒３３０は上に凸の椀形状を有し、気流制御筒３３０下側は開口している。
気流制御筒３３０と導風管垂直部３０６の間には、気流制御筒３３０外周に沿って隙間がある。この隙間から気流が噴出する。

【0081】

本実施形態において、保持部３３２から気流制御筒３３０までの長さを調整することにより、隙間の大きさを調整することができる。即ち、雄ねじである支持体３３４の回転により、気流制御筒３３０は上下方向に応動する。上に凸の椀形状を有する気流制御筒３３０の位置を調整することで、気流制御筒３３０と導風管垂直部３０６の隙間の大きさを調整することができる。

【0082】

例えば、当該隙間が小さくなると、気流の流路が制限されるため風圧は高くなり、当該隙間が大きくなると逆に風圧は低くなる。気流制御筒３３０の上下方向の位置を調整することで、風量と風圧が最適となるよう調整することができる。

【0083】

なお本実施形態において、保持部３３２、支持体３３４、気流制御筒３３０は樹脂で形成されている。

【0084】

気流制御部３２として上凸形状の気流制御筒３３０を採用することにより、導風管３０内の気流をフィン３４側に誘導し易くなる。また、風量と風圧が最適となるような微細な調整が可能になる。

【0085】

（変形例）
本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述の実施形態に種々の変更を加えたものを含む。

【0086】

上述の実施形態では、筐体１０が、導風管垂直部３０６と空気取入口１２以外については密閉されている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、回転翼機１は、その運転で生じた熱を外部に排出するための開口部を有していても良い。この場合、放熱のための開口部は、雨滴侵入防止の観点から、筐体１０側面や筐体１０下面にあることが好ましい。

【0087】

上述の実施形態では、蓄電池２０がリチウムイオン電池である場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、蓄電池２０はリチウムポリマー電池、鉛蓄電池、ニカド電池、ニッケル水素電池、ＮＡＳ電池といった蓄電池を適宜用いることができる。ただし、出力の高さからリチウムイオン電池が好ましい。

【0088】

上述の実施形態では、モータ２２はボールベアリングモータを用いている場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、モータ２２は直流モータや交流モータを適宜用いることができる。直流モータであればブラシモータやステッピングモータが、交流モータであればブラシレスモータなどが適宜用いられる。ただし、軽量化やコストの観点から、ボールベアリングモータが好ましい。

【0089】

蓄電池２０、モータ２２は回転翼２４を駆動するものであり、本回転翼機１が目的とする効果を阻害するものでなければ配置の変更は可能である。例えば、蓄電池２０は筐体１０外部下側に配設されていても良い。

【0090】

上述の実施形態では、１つの回転翼２４につき羽根２４４が４枚配設されている場合について説明したが、羽根２４４の枚数はこれに限られず、２枚や６枚、８枚であっても良い。また、同じ軸の異なる場所に羽根を備えても良い。例えば、同じ金属シャフト２２８の延長上に羽根２４４を４枚ずつ２組配設し、計８枚としても良い。なお、風圧を発生させるものであれば羽根２４４は任意の形状のものを用いることができる。

【0091】

上述の実施形態では、回転翼機１は、４つの回転翼２４（回転翼２４Ａから回転翼２４Ｄ）を備える場合について説明した。しかしながら、回転翼２４の数はこれに限られるものではなく、例えば６つや８つであっても良い。ただし、隣接する回転翼２４から噴出する気流を相互に衝突させる観点から、回転翼２４の数は偶数であることが好ましい。また、制御の容易さや、安定飛行の観点から回転翼２４は４つまたは６つが好ましい。

【0092】

導風管水平部３０２、導風管屈曲部３０４、導風管垂直部３０６は一体形成により製造される場合について説明したが、これに限られるものではなく、継ぎ手を用いても良い。この場合、導風管屈曲部３０４は曲管を用いて屈曲させても良いし、継ぎ手を屈曲させても良い。

【0093】

上述の実施形態では、回転翼２４は機体の水平方向に風圧を発生させる場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、回転翼２４が直接下方向に風圧を発生させるものであっても良い（不図示）。この場合、導風管３０を短くでき、軽量化できるメリットがある。しかしながら、回転翼２４を制御しやすくする観点から、回転翼２４は、機体の水平方向に気流を発生させるものが好ましい。

【0094】

いわゆるドローンにおいて、隣接する回転翼は互いに逆方向に回転する。これは、機体が回転翼の回転につられて回動することを防ぎ、安定飛行させるためである。
しかしながら、本実施形態において、回転翼２４の回転方向はこのように制限されない。即ち、すべての回転翼２４が同じ方向に回転しても差し支えない。この場合、回転翼２４の制御が容易になるという利点がある。

【0095】

上述した第一の実施形態では、気流制御部３２は、扇状板３２４が中央ねじ３２２を回動中心として回動するものであった。しかしこれに限られるものではなく、気流の流量を制御できるものであれば良い。

【0096】

例えば、中央ねじ３２２を一方向に回転させると扇状板３２４が開き、他方向に回転させると閉じる機構にしても良い。また、気流制御部３２の開閉機構はコンピュータにより自動制御させても良い。この場合、各導風管の風圧を精密に制御させることが出来る。

【0097】

また、上述した第一の実施形態では、気流制御部３２の形状は円盤形状であったが、気流制御部３２の形状は、円盤形状に限られない。例えば、水平方向から見て上凸形状であっても良い。このような形状にすることで、空気抵抗を軽減し、気流をフィン３４側へ誘導し易くすることができる。

【0098】

上述の実施形態では、フィン３４はシリコンゴムを用いている場合について説明したが、これに限られるものではない。フィン３４は気流制御部３２に押圧された際に変形可能であれば良く、各種弾性素材を用いることができる。

【0099】

例えばシリコンゴムの他、天然ゴムやスチレンブタジエンゴム、アクリロニトリルゴム、ウレタンゴムといったゴム素材であっても良いし、塩化ビニル樹脂やポリエチレン樹脂といった樹脂素材であっても良い。ただし耐熱性や変形しやすさの観点から、シリコンゴムが好ましい。

【0100】

上述の実施形態では、フィン３４が導風管垂直部３０６の周方向に均等に配置される場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、フィン３４が導風管垂直部３０６の周方向全体に配設されているものの、一部の箇所にフィン３４を配置していないものであっても良い。この結果、回転翼機１を軽量化することが可能となる。

【0101】

上述の実施形態では、フィン３４は三角柱形状である場合について説明した。しかしながら、フィン３４は気流の方向に変えるものであれば良く、三角柱形状に限られない。例えば、フィン外周面３４２に現れるフィン３４の断面形状は、三角形に限らず、四角形や雫型であっても良い。

【0102】

上述した第二の実施形態では、保持部３３２と支持体３３４はそれぞれ雌ねじと雄ねじである場合について説明した。しかしながら、これに限られるものではなく、保持部３３２と支持体３３４の組み合わせは気流制御部３２を吊持するものであれば良い。例えば、支持体３３４が金属棒、保持部３３２が貫通孔を備えるゴムであって、ゴムと金属棒の間に生じる摩擦力により気流制御部３２を吊持するものであっても良い。

【0103】

上述した第二の実施形態では、支持体３３４を手動で保持部３３２に螺合し、固定していた。しかしながら、これに限られるものではなく、手動で固定する代わりに電子制御にしても良い。この場合電子制御により、支持体３３４の上下方向の位置を精密に制御することができる。

【0104】

上述の実施形態では、筐体１０、屋根部１４、回転翼２４、導風管３０、フィン３４、保持部３３２、支持体３３４、および気流制御筒３３０は樹脂で形成されていたが、これらの素材は樹脂に限定されない。例えば、樹脂の他、金属、セラミックス、炭素繊維など、各機能を損なわない素材に代替可能である。ただし、重量や入手容易性、加工の容易さの観点から、樹脂素材が好ましい。一方で、特に熱が掛かる部位や、衝撃を受ける部位は、耐熱性や強度の観点から金属や炭素繊維で形成されることが好ましい。

【0105】

本実施形態の回転翼機１は電気通信装置を備えていても良い。電気通信装置は筐体１０内に配設される。例えば本実施形態では、ＧＰＳ（Ｇｌｏｂａｌ Ｐｏｓｉｔｉｏｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ）装置を備える。ＧＰＳ装置を備えることにより、回転翼機１の飛行位置を制御することができる。

【0106】

本実施形態の回転翼機１は、上述した効果を阻害しない限りにおいて、近接センサなどの各種センサの他、撮像装置や、薬液等を収納するタンクを搭載しても良い。
また、ドローンは一般に無人機であることを指すが、本実施形態の回転翼機１は有人機であることを除外しない。ただし、機体全体が軽量となる無人機は、風圧による利点をより活かすことができる。

【符号の説明】

【0107】

１ 回転翼機
１０ 筐体
１２ 空気取入口
１４ 屋根部
１６ 支柱
２０ 蓄電池
２２ モータ
２２２ ベアリング支持体
２２４ 第一のボールベアリング
２２６ 第二のボールベアリング
２２８ 金属シャフト
２４ 回転翼
２４２ シャフト結合部
２４４ 羽根
３０ 導風管
３０２ 導風管水平部
３０４ 導風管屈曲部
３０６ 導風管垂直部
３０８ 梁部
３１０ 第一開口部
３１２ 第二開口部
３２ 気流制御部
３２２ 中央ねじ
３２４ 扇状板
３２６ 長孔
３２８ リベット
３３０ 気流制御筒
３３２ 保持部
３３４ 支持体
３４ フィン
３４ａ 第一フィン
３４ｂ 第二フィン
３４２ フィン外周面
３４４ フィン底面
３４６ フィン第一側面
３４８ フィン第二側面
３５０ フィン頂辺部
３５２ フィン内周面

【要約】

【課題】従来の回転翼機の場合、複数の回転翼により生じる気流が、回転翼機下側で相互にどのように影響するかについては十分検討されておらず、回転翼により生じる風圧が効率的に利用されていなかった。
【解決手段】回転翼２４の回転により生じた気流は、導風管３０内を通り、第二開口部３１２に向かう。導風管３０には傾斜面を備えるフィン３４が内設されているため、回転翼機１は導風管３０下部から螺旋状の気流を噴出する。ここで、隣接する導風管３０のそれぞれから噴出する螺旋状の気流は、互いに逆方向の螺旋を描く。互いに逆方向に螺旋を描く気流は、回転翼機１の下側で衝突し、下方向の風圧を与える。この風圧により、回転翼機１はさらなる浮力を得る。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】