特開 2024-121222 ドローン用洗浄ユニット及び高圧洗浄用ドローン

(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】P2024121222

(43)【公開日】2024-09-06

(54)【発明の名称】ドローン用洗浄ユニット及び高圧洗浄用ドローン

(51)【国際特許分類】

   B64U 80/20 20230101AFI20240830BHJP

   B08B 3/02 20060101ALI20240830BHJP

【ＦＩ】

B64U80/20

B08B3/02 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023028194

(22)【出願日】2023-02-27

(71)【出願人】

【識別番号】323001959

【氏名又は名称】有限会社ワールドファニッシング・グループ

(74)【代理人】

【識別番号】100092808

【弁理士】

【氏名又は名称】羽鳥 亘

(74)【代理人】

【識別番号】100140981

【弁理士】

【氏名又は名称】柿原 希望

(72)【発明者】

【氏名】蜂巣 聡

【テーマコード（参考）】

3B201

【Ｆターム（参考）】

3B201AA31

3B201AA46

3B201AB51

3B201BB21

3B201BB92

(57)【要約】

【課題】ドローンによる洗浄作業を安全且つ効果的に行うことが可能なドローン用洗浄ユニット及び、このドローン用洗浄ユニットを備えた高圧洗浄用ドローンを提供する。
【解決手段】このドローン用洗浄ユニット８０及びこれを備えた高圧洗浄用ドローン１００は、ドローン本体３０に搭載されているタンク１４及びポンプ手段１６を用いて洗浄液を洗浄対象物に向けて高圧で噴射する。これにより、洗浄対象物の汚れや塵を効果的に吹き飛ばし洗い流すことができる。また、このドローン用洗浄ユニット８０及び高圧洗浄用ドローン１００は、ドローン本体３０がタンク１４及びポンプ手段１６を搭載しているため地上部とホースで繋ぐ必要が無く、飛行時にドローン本体３０が備えている独自の安全性、安定性を発揮することができる。また、ホースによる飛行範囲の制限が無いため、自由かつ効率的に洗浄対象物の洗浄を行うことができる。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

複数のプロペラと、前記プロペラを保持するプロペラアームと、洗浄液を貯留可能なタンクと、前記タンクに貯留した洗浄液を圧送するポンプ手段と、を備えたドローンに設置するドローン用洗浄ユニットであって、
洗浄液を高圧で噴射するノズル部と、
前記ポンプ手段から圧送された洗浄液を前記ノズル部に送る配管チューブと、
前記ノズル部が先端部分に設置されたノズルアームと、
上部に前記プロペラアームと固定する固定部を備え下部に前記ノズルアームを保持する保持部を備えた連結バーと、
を有することを特徴とするドローン用洗浄ユニット。

【請求項2】

ノズル部を備えたノズルアームを複数有し、保持部が前記ノズルアームを横方向に所定の間隔を設けて複数保持することを特徴とする請求項１記載のドローン用洗浄ユニット。

【請求項3】

保持部がノズルアームを回動可能に保持し、洗浄液の噴射方向を変化可能なことを特徴とする請求項１記載のドローン用洗浄ユニット。

【請求項4】

ノズル部がドローンのプロペラの下方に位置することを特徴とする請求項１記載のドローン用洗浄ユニット。

【請求項5】

複数のプロペラと、前記プロペラを保持するプロペラアームと、洗浄液を貯留可能なタンクと、前記タンクに貯留した洗浄液を圧送するポンプ手段と、を備えたドローン本体と、
前記プロペラアームと固定した請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のドローン用洗浄ユニットと、を有することを特徴とした高圧洗浄用ドローン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、無線操縦によって空中を飛行するドローンに設置して主に高所に存在する洗浄対象物を高圧の洗浄液にて洗浄するドローン用洗浄ユニットと、この洗浄ユニットを搭載した高圧洗浄用ドローンに関するものである。

【背景技術】

【0002】

複数のプロペラを有し無線操縦にて空中を飛行する無人飛行体、所謂ドローンは、近年、空中撮影や薬剤散布、離島や高所、過疎地等への荷物の輸送等、幅広い活用法が提案されている。ここで、下記［特許文献１］には、ドローンにノズルを設置するとともに、このノズルにホースを繋ぎ、洗浄液（特許文献１ではドライアイス）を噴射してビルの窓を洗浄する窓ガラス清掃システムに関する発明が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１８－２３７０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、［特許文献１］のようにホースを繋いだドローンの飛行は、風の影響を受けやすい他、ホースが障害物に絡まるなどして安全性に問題があり、好ましいものではない。また、ホースの長さによってドローンの飛行範囲が制限され、自由な飛行ができないという問題点がある。

【0005】

本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、ドローンによる洗浄作業を安全且つ効果的に行うことが可能なドローン用洗浄ユニット及び、このドローン用洗浄ユニットを備えた高圧洗浄用ドローンの提供を目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明は、
（１）複数のプロペラ１０と、前記プロペラ１０を保持するプロペラアーム１２、１２ａと、洗浄液を貯留可能なタンク１４と、前記タンク１４に貯留した洗浄液を圧送するポンプ手段１６と、を備えたドローンに設置するドローン用洗浄ユニットであって、
洗浄液を高圧で噴射するノズル部５０と、前記ポンプ手段１６から圧送された洗浄液を前記ノズル部５０に送る配管チューブ５２ａ、５２ｂと、前記ノズル部５０が先端部分に設置されたノズルアーム５４と、上部に前記プロペラアーム１２、１２ａと固定する固定部６０ｂを備え下部に前記ノズルアーム５４を保持する保持部６０ａを備えた連結バー６０と、を有することを特徴とするドローン用洗浄ユニット８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（２）ノズル部５０を備えたノズルアーム５４を複数有し、保持部６０ａが前記ノズルアーム５４を横方向に所定の間隔を設けて複数保持することを特徴とする上記（１）記載のドローン用洗浄ユニット８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（３）保持部６０ａがノズルアーム５４を回動可能に保持し、洗浄液の噴射方向を変化可能なことを特徴とする上記（１）記載のドローン用洗浄ユニット８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（４）ノズル部５０がドローンのプロペラ１０の下方に位置することを特徴とする上記（１）記載のドローン用洗浄ユニット８０を提供することにより、上記課題を解決する。
（５）複数のプロペラ１０と、前記プロペラ１０を保持するプロペラアーム１２、１２ａと、洗浄液を貯留可能なタンク１４と、前記タンク１４に貯留した洗浄液を圧送するポンプ手段１６と、を備えたドローン本体３０と、
前記プロペラアーム１２、１２ａと固定した上記（１）乃至上記（４）のいずれかに記載のドローン用洗浄ユニット８０と、を有することを特徴とした高圧洗浄用ドローン１００を提供することにより、上記課題を解決する。

【発明の効果】

【0007】

本発明に係るドローン用洗浄ユニット及び高圧洗浄用ドローンは、ドローン本体が搭載しているタンク及びポンプ手段を用いて洗浄液を洗浄対象物に向けて高圧で噴射し、洗浄対象物の汚れや塵を吹き飛ばし洗い流す。このため、本発明に係るドローン用洗浄ユニット及び高圧洗浄用ドローンは、地上部とホースで繋ぐ必要が無く、飛行時にドローン本体が備えている独自の安全性、安定性を発揮することができる。また、ホースによる飛行範囲の制限が無いため、自由かつ効率的に洗浄対象物の洗浄を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】本発明に係る高圧洗浄用ドローンを示す図である。

【図2】本発明に係るドローン用洗浄ユニットを示す図である。

【図3】本発明に係るドローン用洗浄ユニットの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

本発明に係るドローン用洗浄ユニット８０及び高圧洗浄用ドローン１００の実施の形態について図面に基づいて説明する。ここで、図１（ａ）は本発明に係る高圧洗浄用ドローン１００の上面図であり、図１（ｂ）は前面図である。また、図２（ａ）は本発明に係るドローン用洗浄ユニット８０の前面図であり、図２（ｂ）は側面図であり、図２（ｃ）は上面図であり、図２（ｄ）は背面図であり、図２（ｅ）は底面図である。また、図３は本発明に係るドローン用洗浄ユニット８０の斜視図である。尚、本発明に係るドローン用洗浄ユニット８０及び高圧洗浄用ドローン１００は、主に建築物の屋根や山間部に設置された太陽光パネル、もしくは太陽光発電所等の広域に配設された太陽光パネルの洗浄を目的としたものであるが、屋根本体や壁面、高層建築物の窓ガラス、鉄塔、橋、その他、高所もしくは人による洗浄が困難な箇所及び物の洗浄に用いることができる。

【0010】

先ず、本発明に係る高圧洗浄用ドローン１００は、複数のプロペラ１０と、このプロペラ１０を保持するプロペラアーム１２、１２ａと、洗浄液を貯留可能なタンク１４と、このタンク１４に貯留した洗浄液を圧送するポンプ手段１６と、を備えたドローン本体３０と、このドローン本体３０のプロペラアーム１２ａに固定した本発明に係るドローン用洗浄ユニット８０とを有している。尚、ドローン用洗浄ユニット８０を固定するプロペラアームには特に限定は無いが、操作性の観点から前方のプロペラアーム１２ａに設置することが好ましい。

【0011】

また、タンク１４とポンプ手段１６とを備えたドローンとしては薬剤散布用のドローンがあり、本発明ではこの薬剤散布用のドローンをドローン本体３０として用いることが好ましい。そして、薬剤散布用のドローン本体３０では、一般的な無線操縦による飛行機能に加えて、無線操縦によるポンプ手段１６のオンオフ（散布のオンオフ）と、散布量の増減機能（ポンプ手段１６の強弱機能）とを備えている。また、作業状態を操縦者に伝送するカメラ機能を有している。尚、本発明の洗浄液としては基本的に水を用い、特に純水を用いることが好ましい。

【0012】

次に、本発明に係るドローン用洗浄ユニット８０の構成を説明する。本発明に係るドローン用洗浄ユニット８０は、図２、図３に示すように、洗浄液を高圧で噴射するノズル部５０と、ドローン本体３０のポンプ手段１６から圧送された洗浄液をノズル部５０に送る配管チューブ５２ａ、５２ｂと、ノズル部５０が先端部分に設置されたノズルアーム５４と、保持部６０ａと固定部６０ｂとを備えドローン用洗浄ユニット８０をドローン本体３０のプロペラアーム１２ａ（１２）に設置するための連結バー６０と、を有している。

【0013】

また、本発明のノズル部５０は周知の高圧洗浄用のノズルチップを用いることが可能であり、中でも特に洗浄力の高い噴角の小さなもの、具体的には噴角１５°程度のものを用いることが好ましい。また、噴射方式は洗浄液を帯状に均等に噴射する均等扇形ノズルを用いることが好ましい。尚、ノズル部５０の穴径はノズル部５０とポンプ手段１６の能力に応じて適切に選択されるが、概ね水圧３ＭＰａ時の噴量が３.１Ｌ／ｍｉｎ～５．６Ｌ／ｍｉｎ程度のものを選択することが好ましい。そして、ノズル部５０はノズルアーム５４の先端部分に下を向けて設置される。また、ノズル部５０の基側には配管チューブ５２ａの一端が接続する。そして、配管チューブ５２ａのもう一端は例えば保持部６０ａに設けられたコネクタ５２ｃと接続し、このコネクタ５２ｃにはポンプ手段１６と接続可能な配管チューブ５２ｂが接続する。そして、この配管チューブ５２ｂがドローン本体３０のポンプ手段１６と接続することで、ポンプ手段１６とノズル部５０とが配管チューブ５２ｂ、コネクタ５２ｃ、配管チューブ５２ａを介して接続する。

【0014】

また、ノズル部５０は一つでも良いが、横方向に所定の間隔を設けて複数設けることが好ましい。特に、ノズル部５０に均等扇形ノズルを用いた構成では、左右に配列したノズル部５０が連なって幅広の帯状に洗浄液を噴射することができるため、太陽光パネル等の洗浄対象物を効率良く洗浄することができる。尚、ノズル部５０の設置個数は多すぎると洗浄液の圧力が低下するため、２個乃至４個とすることが好ましく、中でも特に３個とすることが最も好ましい。また、ノズルアーム５４の間隔はノズル部５０の噴角や噴射方式等によって最適化されるが、噴角が１５°の均等扇形ノズルの場合には、９ｃｍ～１２ｃｍ程度とすることが好ましい。

【0015】

そして、ノズルアーム５４の基側は連結バー６０の保持部６０ａに接続し保持される。尚、ノズルアーム５４は保持部６０ａに対して俯仰方向に回動可能に保持することが好ましい。この構成では、洗浄液の噴射方向を俯仰方向で変化可能となり、洗浄対象物に応じて適切な角度で洗浄液の噴射を行うことができる。尚、ノズルアーム５４が複数の場合の保持部６０ａの好適な構成としては、保持部６０ａに連結パイプ６１を回動可能に設置した上で、この連結パイプ６１にノズルアーム５４の基側を所定の間隔を設けて固定するものが挙げられる。この構成では、連結パイプ６１を回転させることで全てのノズルアーム５４を一括して回動させることができる。

【0016】

また、連結バー６０の上部はドローン本体３０のプロペラアーム１２ａと固定する固定部６０ｂが設けられる。尚、固定部６０ｂの固定方法に関しては特に限定は無いが、プロペラアーム１２ａを上下で挟み込んで固定するクランプ式を用いることが好ましい。

【0017】

次に、連結バー６０及びノズルアーム５４の長さに関して説明する。先ず、ノズルアーム５４の長さはドローン用洗浄ユニット８０をプロペラアーム１２ａに設置した時にノズル部５０がプロペラ１０の下に位置するように設計することが好ましい。この構成では、プロペラ１０のダウンウォッシュ（プロペラ１０の回転によって生じる下向きの風）を洗浄液の噴射力に加味することが可能となり、洗浄力の向上を図ることができる。尚、ノズルアーム５４の長さはドローン本体３０の各部、特にプロペラアーム１２ａやプロペラ１０の形状、寸法等によって異なるが、概ね１０ｃｍ～２０ｃｍ程度である。

【0018】

また、ダウンウォッシュの影響はノズル部５０をプロペラ１０に近づける程、高い効果が得られる。ただし、ノズル部５０をプロペラ１０に近づけ過ぎると、ノズルアーム５４や配管チューブ５２ａがプロペラ１０等と接触する可能性があり、安全な飛行の妨げとなる。よって、連結バー６０の長さはドローン用洗浄ユニット８０の各構成がプロペラ１０の回転を阻害せず、ドローン本体３０の飛行に悪影響を与えない範囲で短く構成し、可能な限りノズル部５０をプロペラ１０に近づけるように設計することが好ましい。具体的な連結バー６０の寸法範囲は前述と同様にドローン本体３０の各部、特にプロペラアーム１２ａやプロペラ１０の形状、寸法等によって異なるが、概ねプロペラ１０からノズル部５０までの距離が３０ｃｍ～３８ｃｍ程度となるように設計することが好ましい。この構成では、ドローン本体３０の飛行に多大な悪影響を与えることなく、ドローン本体３０のダウンウォッシュを洗浄液の噴射に効果的に活用することができる。

【0019】

次に、本発明に係るドローン用洗浄ユニット８０を備えた高圧洗浄用ドローン１００の使用方法に関して説明する。先ず、ドローン本体３０の前方のプロペラアーム１２ａにドローン用洗浄ユニット８０の固定部６０ｂを固定する。このとき、ノズル部５０がドローン本体３０の前方のプロペラ１０の下となるように固定位置を調整する。そして、ノズルアーム５４の角度を洗浄対象物に対応した適切な角度に調整し固定する。尚、ここでは洗浄対象物として建造物の屋根に設置された太陽光パネルを例にして説明する。

【0020】

次に、ポンプ手段１６にドローン用洗浄ユニット８０の配管チューブ５２ｂを接続する。これにより、ポンプ手段１６とノズル部５０とが配管チューブ５２ｂ、コネクタ５２ｃ、配管チューブ５２ａを介して接続する。そしてこれにより、本発明に係るドローン用洗浄ユニット８０がドローン本体３０に設置され、本発明の高圧洗浄用ドローン１００となる。

【0021】

次に、タンク１４に洗浄液としての純水を規定量入れる。次に、高圧洗浄用ドローン１００を現地に運び、電源をオンする。次に高圧洗浄用ドローン１００を無線操縦により飛行させ、洗浄対象物としての太陽光パネルの上方に位置させる。次に、無線操縦によりドローン本体３０のポンプ手段１６を起動させる。これにより、ポンプ手段１６がタンク１４に貯留している洗浄液（純水）を配管チューブ５２ｂ、コネクタ５２ｃ、配管チューブ５２ａを介してノズル部５０に圧送する。そして、ノズル部５０からは洗浄液が高圧で噴射する。噴射した洗浄液は洗浄対象物としての太陽光パネルに当たり、表面の汚れや塵を吹き飛ばし洗い流す。尚、ポンプ手段１６の送圧を無線操縦により変化させることで、ノズル部５０からの洗浄液の噴射量及び洗浄力（洗浄液の噴射速度）を変化させることができる。

【0022】

そして、操縦者は適宜、ドローン本体３０に搭載されているカメラからの映像を確認しながら、高圧洗浄用ドローン１００を無線操縦し、太陽光パネルの高圧洗浄を進めていく。尚、予め設定されたルートに沿って洗浄作業を行う場合には、高圧洗浄用ドローン１００をコンピュータが自動運転にて操縦しても良い。

【0023】

そして、ノズル部５０が扇形ノズルの場合には洗浄液は帯状に噴射され、太陽光パネルの洗浄を効率良く進めることができる。また、ノズル部５０がプロペラ１０の下方に位置するため、プロペラ１０からのダウンウォッシュは噴出した洗浄液を下方の洗浄対象物に吹き付ける効果を有し、洗浄液による洗浄力を向上させるとともに、洗浄対象物に付着した水滴を吹き飛ばし乾燥を促す効果を有する。

【0024】

以上のように、本発明に係るドローン用洗浄ユニット８０及びこれを備えた高圧洗浄用ドローン１００は、ドローン本体３０に搭載されているタンク１４及びポンプ手段１６を用いて洗浄液を洗浄対象物に向けて高圧で噴射する。これにより、洗浄対象物の汚れや塵を効果的に吹き飛ばし洗い流すことができる。また、本発明に係るドローン用洗浄ユニット８０及び高圧洗浄用ドローン１００は、ドローン本体３０がタンク１４及びポンプ手段１６を搭載しているため地上部とホースで繋ぐ必要が無く、飛行時にドローン本体３０が備えている独自の安全性、安定性を発揮することができる。また、ホースによる飛行範囲の制限が無いため、自由かつ効率的に洗浄対象物の洗浄を行うことができる。さらに、本発明に係るドローン用洗浄ユニット８０及び高圧洗浄用ドローン１００は、ノズル部５０がプロペラ１０の下方に位置するため、プロペラ１０からのダウンウォッシュが、噴出した洗浄液を加速させ洗浄液による洗浄力を向上させる効果を有する。特に、ノズル部５０が扇形ノズルの場合には洗浄液は帯状に噴射され、太陽光パネル等の板状物の洗浄を効率良く進めることができる。

【0025】

尚、本例で示したドローン用洗浄ユニット８０、高圧洗浄用ドローン１００の各部の構成、形状、寸法、数、配管経路等は一例であり、本発明は本発明の要旨を逸脱しない範囲で変更して実施することが可能である。

【符号の説明】

【0026】

１０ プロペラ
１２、１２ａ プロペラアーム
１４ タンク
１６ ポンプ手段
３０ ドローン本体
５０ ノズル部
５２ａ、５２ｂ 配管チューブ
５４ ノズルアーム
６０ 連結バー
６０ａ 保持部
６０ｂ 固定部
８０ ドローン用洗浄ユニット
１００ 高圧洗浄用ドローン

【図1】

【図2】

【図3】