特開 2023-28989 エアモビリティ用ポート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023028989

(43)【公開日】2023-03-03

(54)【発明の名称】エアモビリティ用ポート

(51)【国際特許分類】

   E04H 6/44 20060101AFI20230224BHJP

   B64C 27/04 20060101ALI20230224BHJP

   B64F 1/12 20060101ALI20230224BHJP

【ＦＩ】

E04H6/44

B64C27/04

B64F1/12

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021135023

(22)【出願日】2021-08-20

(71)【出願人】

【識別番号】000005108

【氏名又は名称】株式会社日立製作所

(74)【代理人】

【識別番号】110001829

【氏名又は名称】弁理士法人開知

(72)【発明者】

【氏名】小林 克年

(72)【発明者】

【氏名】中村 昌道

(57)【要約】

【課題】ダウンウォッシュの影響を抑制し、物流向けや人が乗り込めるような重量の複数のエアモビリティが、省スペースのポートに安定離着陸が可能なエアモビリティ用ポートを実現する。
【解決手段】エアモビリティ用ポート100は、回転翼により飛行する航空機1、4の複数の離発着領域100a、100b、100c、100dと、複数の離発着領域100a、100b、100c、100dのそれぞれに設置され、航空機1、4からのダウンウォッシュによる空気流を抑制する複数の仕切り壁8、9、10、11と、を備え。複数の離発着領域100a、100b、100c、100dのそれぞれの複数の仕切り壁8、9、10、11は、互いに空隙12、13を介して配置され、互いに隣接する離発着領域100a、100b、100c、100dは、仕切り壁8、9、10、11または空隙12、13を介して互いに対向して配置される。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

回転翼により飛行する航空機の複数の離発着領域と、
複数の前記離発着領域のそれぞれに設置され、前記航空機からのダウンウォッシュによる空気流を抑制する複数の仕切り壁と、
を備え、
前記複数の前記離発着領域のそれぞれの前記複数の仕切り壁は、互いに空隙を介して配置され、互いに隣接する前記離発着領域は、前記仕切り壁または前記空隙を介して互いに対向して配置されることを特徴とするエアモビリティ用ポート。

【請求項2】

請求項１に記載のエアモビリティ用ポートにおいて、
前記複数の前記仕切り壁のそれぞれに設置され、前記仕切り壁の設置角を変える設置角変更機構と、
前記設置角変更機構を制御し、前記航空機の離発着の運行状況に応じて、前記仕切り壁の設置角を変えさせる制御部と、
をさらに備えることを特徴とするエアモビリティ用ポート。

【請求項3】

請求項１に記載のエアモビリティ用ポートにおいて、
前記仕切り壁の両側面の中間部は、前記仕切り壁の側面から吐出する形状となっていることを特徴とするエアモビリティ用ポート。

【請求項4】

請求項１に記載のエアモビリティ用ポートにおいて、
前記仕切り壁の上端に水平方向に延びる壁が形成されていることを特徴とするエアモビリティ用ポート。

【請求項5】

請求項１に記載のエアモビリティ用ポートにおいて、
前記仕切り壁の上端に水平方向に延び、下面部がＲ形状の壁が形成されていることを特徴とするエアモビリティ用ポート。

【請求項6】

請求項１に記載のエアモビリティ用ポートにおいて、
前記複数の前記離発着領域の前記空隙から流れる水平方向の空気流が上昇気流となって流れるダクトを備えることを特徴とするエアモビリティ用ポート。

【請求項7】

請求項６に記載のエアモビリティ用ポートにおいて、
前記ダクトには、前記複数の前記離発着領域のうちの互いに隣接する前記離発着領域の前記空隙が互いに対向し、互いに反対方向から流れる前記水平方向の空気流によって発生する上昇気流が流れることを特徴とするエアモビリティ用ポート。

【請求項8】

請求項１に記載のエアモビリティ用ポートにおいて、
前記仕切り壁によって前記空隙から流れ出た前記ダウンウォッシュによる空気流の運動エネルギを電気エネルギに変えるタービン発電機を備えることを特徴とするエアモビリティ用ポート。

【請求項9】

請求項４に記載のエアモビリティ用ポートにおいて、
前記ダクト内に配置され、空気流の運動エネルギを電気エネルギに変えるタービン発電機を備えることを特徴とするエアモビリティ用ポート。

【請求項10】

請求項１に記載のエアモビリティ用ポートにおいて、
前記複数の離発着領域のそれぞれを上方から見て四辺形状とし、それぞれの前記離発着場の前記仕切り壁は、垂直方向に延び、水平方向の長さが前記四辺形の一辺より短く、互いに隣接する仕切り壁の間に前記空隙が形成されていることを特徴とするエアモビリティ用ポート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、エアモビリティ用のポートに関する。

【背景技術】

【0002】

ヘリコプターに代表されるような航空機、物流向けや人が乗り込めるエアモビリティ向けとして開発が進んでいるｅＶＴＯＬ（電動垂直離着陸機）と呼ばれる航空機など、回転翼により飛行する航空機が考えられている。

【0003】

上記のような航空機の離陸時及び着陸時において、気流が地面に吹き付けるダウンウォッシュと呼ばれる流れが発生する。このダウンウォッシュは航空機の安定離陸または安定着陸の妨げになる。

【0004】

少子高齢化による物流ドライバー不足や都市部などでの渋滞解消の要求から、ｅＶＴＯＬに対する期待は高まっており、更にｅＶＴＯＬの稼働率向上が重要になることから、複数の航空機が限られた省スペースの単一ポートに離発着することが想定される。

【0005】

そのため、ある航空機から発生したダウンウォッシュが別の航空機に影響して、ポート内の全ての航空機が安定して離発着することが困難になることが想定される。

【0006】

特許文献１には、ドローンの回転翼により発生するダウンウォッシュのはね返りを低減する技術が記載されている。特許文献１に記載の技術は、ドローンの離着陸面に複数の排気開口を形成し、その下方に空気の流れの向きを水平方向に変える転向装置を設け、外部に排気する技術である。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0007】

【特許文献1】特開２０２１－３２０１６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0008】

特許文献１に記載の技術は、ドローンのような小型軽量の飛行体の離着陸に対しては、有効な技術である。

【0009】

しかしながら、特許文献１に記載の技術は、物流向けや人が乗り込めるようなエアモビリティに対しては適用が困難である。つまり、エアモビリティの離着陸面に複数の排気孔を設ける構成では、物流向けや人が乗り込めるような重量のエアモビリティに対しては、耐久性等の観点から適用することは困難である。

【0010】

本発明の目的は、ダウンウォッシュの影響を抑制し、物流向けや人が乗り込めるような重量の複数のエアモビリティが、省スペースのポートに安定離着陸が可能なエアモビリティ用ポートを実現することである。

【課題を解決するための手段】

【0011】

上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成される。

【0012】

エアモビリティ用ポートにおいて、回転翼により飛行する航空機の複数の離発着領域と、複数の前記離発着領域のそれぞれに設置され、前記航空機からのダウンウォッシュによる空気流を抑制する複数の仕切り壁と、を備え、前記複数の前記離発着領域のそれぞれの前記複数の仕切り壁は、互いに空隙を介して配置され、互いに隣接する前記離発着領域は、前記仕切り壁または前記空隙を介して互いに対向して配置される。

【発明の効果】

【0013】

ダウンウォッシュの影響を抑制し、物流向けや人が乗り込めるような重量の複数のエアモビリティが、省スペースのポートに安定離着陸が可能なエアモビリティ用ポートを実現することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】エアモビリティ用の単一のポートに複数の航空機（エアモビリティ）が離発着する様子を示す図である。

【図2】図１に示した航空機離発着用のポートを上方から見た図である。

【図3】本発明の実施例２に係わる仕切り壁を示す図である。

【図4】回転できる仕切り壁を設置したポートを上から見た様子を示す図である。

【図5】本発明の実施例３に係わる仕切り壁を示す図である。

【図6】仕切り壁を備えたポートを上から見た様子を示す図である。

【図7】本発明の実施例４に係わる仕切り壁を示す図である。

【図8】本発明の実施例５に係わる仕切り壁を示す図である。

【図9】本発明の実施例６に係わるダクトを示す図である。

【図10】本発明の実施例７に係わる仕切り壁等の空隙にタービン発電機を設置したポートの例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の実施形態について、添付図面を参照して説明する。

【実施例0016】

（実施例１）
図１は、エアモビリティ用の単一のポート１００に複数の航空機（エアモビリティ）１及び４が離発着する様子を示す図である。航空機１及び４は図示するように回転翼により飛行する航空機である。

【0017】

図１において、航空機１及び４の２機が隣り合わせで離発着する状態である。航空機１と航空機４がポート１００に着陸する時、それぞれの航空機１及び４からダウンウォッシュ２、ダウンウォッシュ５が発生する。これらのダウンウォッシュ２及び５は、ポート１００の地面に衝突した後、水平方向に向きを変え、水平気流３、水平気流６となる。

【0018】

ここで、航空機１の離発着領域と航空機４の離発着領域の間に仕切り壁７を設置する。これにより、それぞれの航空機１及び４から発生した水平気流３及び６が隣の離発着領域に行かないため、それぞれの航空機１及び４がダウンウォッシュ２及び５に乱されることなく安定して着陸できる。

【0019】

しかしながら、離発着領域を仕切り壁７で完全に囲ってしまうと、ダウンウォッシュ２及び５によって断面が矩形の仕切り壁７と仕切り壁７とで形成される空間内の圧力が上昇し、逆に航空機１及び４が着陸することが困難となるという問題が発生する。そのため、仕切り壁７で離発着領域を完全に囲むことはできず、仕切り壁７には空隙を設ける必要がある。

【0020】

図２は、図１に示した航空機離発着用のポート１００を上方から見た図である。図２において、ポート１００のエアモビリティ１、４等の複数の離発着領域を仕切り壁７で完全に囲むことができないため、航空機１の仕切り壁８と９の間に空隙１２を設け、航空機４の仕切り壁１０と１１の間に空隙１３を設け、この空隙１２と空隙１３をお互いに対向するように設置する。こうすることでダウンウォッシュの水平気流（水平空気流）が、空隙１２と空隙１３の間にできる空間１４で衝突し相殺される。これにより、ダウンウォッシュが航空機１及び４の離発着領域に侵入することを防ぐことができ、航空機１及び４の安定した離発着が実現できる。

【0021】

図２に示したポート１００においては、複数の離発着領域１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄのそれぞれを上方から見て四辺形状とし、それぞれの辺に垂直方向に延び、水平方向の長さが四辺形の一辺より短い仕切り壁８、９、１０、１１を形成し、互いに隣接する仕切り壁８と９、１０と１１の間には、空隙１２、１３が形成されている。

【0022】

図２に示した離発着領域１００ａ及び１００ｂを例にして説明すると、離発着領域１００ａ及び１００ｂのそれぞれを上方から見て四辺形状とし、それぞれの辺に垂直方向に延び、水平方向の長さが四辺形の一辺より短い仕切り壁８、８a、９、９ａ、１０、１０ａ、１１、１１ａを形成し、互いに隣接する仕切り壁の間（（仕切り壁８と９の間、仕切り壁８と９ａの間、仕切り壁８ａと９ａの間、仕切り壁８ａと９の間）、（仕切り壁１１ａと１０ａの間、仕切り壁１１ａと１０の間、仕切り壁１１と１０の間、仕切り壁１１と１０ａ））には、空隙が形成されている。

【0023】

また、図２に示した離発着領域１００ａ、１００ｂ及び１００ｃの配置関係は、離発着領域１００ａを基準とすると、離発着領域１００ａは、他の離発着領域１００ｂ、他の離発着場１００ｃ及び他の離発着領域１００ｄと互いに隣接し、他の離発着領域１００ｃとは、仕切り壁８を介して互いに隣接し、他の離発着領域１００ｄとは、仕切り壁９を介して互いに隣接し、他の離発着領域１００ｂとは、空隙１２及び１３を介して互いに隣接している。

【0024】

離発着領域１００ｂを基準とした場合は、離発着領域１００ｂは、他の離発着領域１００ａ、他の離発着領域１００ｃ及び他の離発着領域１００ｄと互いに隣接し、他の離発着領域１００ｃとは、仕切り壁１０を介して互いに隣接し、他の離発着領域１００ｄとは、仕切り壁１１を介して互いに隣接し、他の離発着領域１００ａとは、空隙１２及び１３を介して互いに隣接している。

【0025】

離発着領域１００ｃを基準とした場合は、離発着領域１００ｃは、他の離発着領域１００ａ、他の離発着領域１００ｂ及び他の離発着領域１００ｄと互いに隣接し、他の離発着領域１００ａとは、仕切り壁８を介して互いに隣接し、他の離発着領域１００ｂとは、仕切り壁１０を介して互いに隣接し、他の離発着領域１００ｄとは、仕切り壁８と１０と間の空隙１２及び仕切り壁９と１１との間の空隙を介して互いに隣接している。

【0026】

図２は示していないが、図２の下部にさらに、複数の離発着領域が形成される場合も、離発着領域の配置関係は、上述した離発着領域１００ａ、１００ｂ、１００ｃ及び１００ｄの配置関係と同様となる。

【0027】

これによって、航空機１のダウンウォッシュによる水平気流のうち、仕切り壁８、８ａ、９及び９ａに向かう気流は、方向を変えて仕切り壁の間に形成された空隙１４に向かう。そして、航空機１のダウンウォッシュによる水平気流のうち空隙１４に向かう気流と合流し合流気流を形成する。

【0028】

航空機４のダウンウォッシュによる水平気流のうち、仕切り壁１０、１０ａ、１１及び１１ａに向かう気流は、方向を変えて仕切り壁の間に形成された空隙１４に向かう。そして、航空機４のダウンウォッシュによる水平気流のうち空隙１４に向かう気流と合流し合流気流を形成する。

【0029】

航空機１からの上記合流気流と航空機４からの上記合流気流は、空間１４において相殺され、ダウンウォッシュが航空機１及び４の離発着領域に侵入することを防ぐことができる。

【0030】

離発着領域１００ｃに航空機が離発着する場合も、他の航空機からの気流と相殺されることにより、ダウンウォッシュが航空機１及び４の離発着領域に侵入することを防ぐことができる。

【0031】

実施例１によれば、ダウンウォッシュの影響を抑制し、物流向けや人が乗り込めるような重量の複数のエアモビリティが、省スペースのポートに安定離着陸が可能なエアモビリティ用ポートを実現することができる。

【0032】

（実施例２）
次に、本発明の実施例２について説明する。

【0033】

図３は、本発明の実施例２に係わる仕切り壁１７を示す図である。仕切り壁１７には、この仕切り壁１７の設置角を変えるための設置角変更機構１５が配置されている。

【0034】

この設置角変更機構１５は、離発着領域に設置され、仕切り壁１７を周方向に自由自在に回転することができる。

【0035】

図４は、回転できる仕切り壁１６～１９を設置したポート２００を上から見た様子を示す図である。図２に示したポート１００と図４に示したポート２００との相違点は、図４に示した例は、仕切り壁１６～１９のそれぞれに設置角変更機構１５が備えられている点であり、その他の点は、後述する管制塔３３及び制御部３４を除いて、図２の例と図４の例は同様な構成となっている。

【0036】

図４は、航空機１と航空機４の２機が離発着する様子を示しており、この場合、航空機１、４から発生するダウンウォッシュの水平気流が隣接する離発着領域に侵入するのを積極的に防ぐため、仕切り壁１６、１７及び仕切り壁１８、１９をそれぞれがなす空隙が狭くなるように回転させる。

【0037】

制御部３４は、隣接する複数の航空機１及び４の離発着の状況に応じて、それぞれの仕切り壁１６～１９がなす空隙が狭くなるように仕切り壁１６～１９の設置角を制御する。

【0038】

航空機１と航空機４の離発着における飛行移動制御は、管制塔３３から各航空機１及び４に送信される制御指令により行われる。この管制塔３３に制御部３４が備えられ、制御部３４は、離発着領域の周りの複数の航空機１及び４の離発着の状況（運行状況）に応じて、発生するダウンウォッシュの影響を効率よく相殺するために、それぞれの仕切り壁１６～１９がなす空隙が狭くなるように設置角変更機構１５を制御して仕切り壁１６～１９の設置角を変更させる。

【0039】

実施例２によれば、実施例１と同様な効果を得ることができる他、離発着領域の周りの複数の航空機の離発着の状況に応じて、発生するダウンウォッシュを効率よく相殺することができる。

【0040】

（実施例３）
次に、本発明の実施例３について説明する。

【0041】

図５は、本発明の実施例３に係わる仕切り壁２０を示す図である。実施例１及び２で説明した仕切り壁７～１１、１７～１９の断面形状は矩形であるが、実施例３における仕切り壁２０の両側面の中間部は、仕切り壁２０の側面から盛り上がって吐出する形状となっている。すなわち、仕切り壁２０の中央部がＲ形状の壁２１となっている。図６は、仕切り壁２０を備えたポート３００を上から見た様子を示す図である。仕切り壁２０の中央がＲ形状となっているためダウンウォッシュの水平気流が、そのＲ形状の壁面に沿って流れ、空隙１２により集められやすくなり、発生するダウンウォッシュの影響を効率よく相殺することができる。

【0042】

実施例３によれば、実施例１と同様な効果が得られる他、発生するダウンウォッシュの影響を効率よく相殺することができる。

【0043】

（実施例４）
次に、本発明の実施例４について説明する。

【0044】

図７は、本発明の実施例４に係わる仕切り壁２２を示す図である。仕切り壁２２の上端に、仕切り壁２２の長手方向であって、水平方向に延びる壁２２ａが形成されている。離発着領域で発生したダウンウォッシュは地面に衝突した後、水平方向に流れを変え、その後、仕切り壁２２に衝突する。その際、仕切り壁２２の垂直方向に流れ、上端を乗り越えて、隣接する別の離発着領域に漏れ流れることが考えられる。

【0045】

図７に示すように、仕切り壁２２の上端に水平方向に延びる壁２２ａを設置することで、この漏れ流れを防ぐことができる。

【0046】

仕切り壁２２の形状以外の他の構成は、実施例１と同様であるので、図示及び詳細な説明は省略する。

【0047】

実施例４によれば、実施例１と同様な効果が得られる他、発生するダウンウォッシュが仕切り壁２２を垂直方向に流れて、隣接する別の離発着領域に漏れ流れることを抑制することができる。

【0048】

（実施例５）
次に、本発明の実施例５について説明する。

【0049】

図８は、本発明の実施例５に係わる仕切り壁２３を示す図である。仕切り壁２３の上端に、仕切り壁２３の長手方向であって、水平方向に延びる壁２３ａを追加し、さらに壁２３ａの下面部をＲ形状とする。つまり、仕切り壁２３の上端に水平方向に延び、下面部がＲ形状の壁２３ａが形成されている。

【0050】

これにより、実施例５による仕切り壁２３は、実施例４における仕切り壁２２に比較して、仕切り壁２３の上端を乗り越えて隣接する離発着領域へ漏れ流れるダウンウォッシュを、更に抑制することができる。

【0051】

仕切り壁２３の形状以外の他の構成は、実施例１と同様であるので、図示及び詳細な説明は省略する。

【0052】

実施例５によれば、実施例１と同様な効果が得られる他、発生するダウンウォッシュが仕切り壁２３を垂直方向に流れて、隣接する別の離発着領域に漏れ流れることを効率よく抑制することができる。

【0053】

（実施例６）
次に、本発明の実施例５について説明する。

【0054】

図９は、本発明の実施例６に係わるダクト２４を示す図である。図９において、ダクト２４は、対向する空隙同士の間に鉛直方向に延びて設置されている。

【0055】

図９において、隣り合う離発着領域で発生したダウンウォッシュの水平気流２５及び２６は、対向する空隙同士の間にある空間２７で衝突し上昇気流２８になる。ここで、空間２７の上に鉛直方向に延びたダクト２４を設置する。このダクト２４を設置することで上昇気流２８がダクト２４内を流れ、上昇気流２９となって、航空機の離発着領域から離れた上空へと流れていく。つまり、図２に示した例であれば、ダクト２４には、空隙１２及び１３を介して互いに隣接する離発着領域１００ａ及び１００ｂの、互いに反対方向から流れる水平方向の空気流によって発生する上昇気流が流れる。

【0056】

ダクト２４が設置されていない場合は、上昇気流２８が乱流となって、水平方向に流れる空気流が発生する可能性がある。

【0057】

ダクト２４が、ポート１００、２００及び３００に形成された複数の空間２７のそれぞれの上方に配置されることにより、上昇気流２８が乱流となって、水平方向に流れる空気流の発生を抑制することができる。

【0058】

ダクト２４以外の他の構成は、実施例１と同様であるので、図示及び詳細な説明は省略する。

【0059】

実施例６によれば、実施例１と同様な効果が得られる他、上昇気流２８が乱流となって、水平方向に流れる空気流の発生を抑制することができる。

【0060】

（実施例７）
次に、本発明の実施例７について説明する。

【0061】

図１０は、本発明の実施例７に係わる仕切り壁７等の空隙３１及び３２にタービン発電機３０を設置したポート４００の例を示す図である。

【0062】

ポート４００におけるそれぞれの離発着領域で発生したダウンウォッシュの水平気流は、仕切り壁７等によって空隙３１、３２に集積される。この時、各空隙３１及び３２にタービン発電機３０を設置することでダウンウォッシュの運動エネルギを電気にエネルギに変換することができる。つまり、タービン発電機３０は、仕切り壁８及び９によって空隙から流れ出たダウンウォッシュによる空気流の運動エネルギを電気エネルギに変える。

【0063】

これにより、ダウンウォッシュのエネルギを減衰できるだけでなく、発電も同時に行うことができる。発電した電力は、ポート４００の機器に使用することや、充電装置に充電し、非常時に使用することが可能である。

【0064】

ダービン発電機３０以外の他の構成は、実施例１と同様であるので、図示及び詳細な説明は省略する。

【0065】

実施例７によれば、実施例１と同様な効果が得られる他、ダウンウォッシュのエネルギを電気エネルギに変換することができる。

【0066】

（実施例８）
次に、本発明の実施例８について説明する。

【0067】

本発明の実施例８は、実施例７におけるタービン発電機３０を実施例６におけるダクト２４の中に設置する例である。

【0068】

ダクト２４内は、閉空間であるため、ダクト２４内で集積されたダウンウォッシュが一様な上昇気流となっている。そのため、実施例７に記載の空隙３１及び３２にタービン発電機３０を設置した場合よりも、ダクト２４内にタービン発電機３０を設置する例の方が、より効率的に運動エネルギを電気エネルギに変換することができる。

【0069】

ダクト２４は図９に示した例と同様であり、ダービン発電機３０は図１０に示した例と同様であるので、図示及び詳細な説明は省略する。また、その他の構成は、実施例１と同様であるので、図示及び詳細な説明は省略する。

【0070】

実施例８によれば、実施例１と同様な効果が得られる他、実施例７と比較してより効率的に運動エネルギを電気エネルギに変換することができる。

【0071】

なお、図２に示したポート１００は、複数の離発着領域のそれぞれを上方から見て四辺形状としたが、四辺形以外の多角形でもよい。ただし、多角形を形成するそれぞれの辺に垂直方向に延び、水平方向の長さが多角形の一辺より短い仕切り壁を形成し、互いに隣接する仕切り壁の間には、空隙が形成されていることが条件である。

【符号の説明】

【0072】

１、４・・・航空機（エアモビリティ）、２、５・・・ダウンウォッシュ、３、６、２５、２６・・・水平気流、７、８、９、１０、１１、１６、１７、１８、１９、２０、２２、２３・・・仕切り壁、１２、１３、３１、３２・・・空隙、１４、２７・・・空間、１５・・・設置角変更機構、２１・・・Ｒ形状の壁面、２２ａ、２３ａ・・・水平方向に延びる壁、２４・・・ダクト、２８、２９・・・上昇気流、３０・・・タービン発電機、３３・・・管制塔、３４・・・制御部、１００、２００、３００、４００・・・ポート、１００ａ、１００ｂ、１００ｃ、１００ｄ・・・離発着領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】