特開 2024-131865 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】P2024131865

(43)【公開日】2024-09-30

(54)【発明の名称】ドローン

(51)【国際特許分類】

   B64U 50/33 20230101AFI20240920BHJP

   B64U 10/13 20230101ALI20240920BHJP

   B64U 50/19 20230101ALI20240920BHJP

   B64D 1/08 20060101ALI20240920BHJP

   B64U 101/64 20230101ALN20240920BHJP

【ＦＩ】

B64U50/33

B64U10/13

B64U50/19

B64D1/08

B64U101:64

【審査請求】未請求

【請求項の数】8

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023042353

(22)【出願日】2023-03-16

(71)【出願人】

【識別番号】316015888

【氏名又は名称】三菱重工エンジン＆ターボチャージャ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】小川 哲明

(72)【発明者】

【氏名】惠比寿 幹

(57)【要約】      （修正有）

【課題】必要量の燃料を搭載可能としつつ、ドローンの重量増大の抑制を図る。
【解決手段】ドローン１０は、ドローン本体１１と、ドローン本体１１に着脱可能に設けられた貨物ユニット１２と、を備える。ドローン本体１１は、ドローン機体２１と、ドローン機体２１へ電力を供給する発電機２２と、発電機２２の燃料を収容するための第１タンク２３と、を含む。貨物ユニット１２は、発電機２２の燃料を収容するための第２タンク４１と、搬送すべき貨物を保持する貨物保持部４２と、を含む。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ドローン本体と、前記ドローン本体に着脱可能に設けられた貨物ユニットと、を備え、
前記ドローン本体は、
電気駆動により飛行するドローン機体と、
前記ドローン機体へ電力を供給する発電機と、
前記発電機の燃料を収容するための第１タンクと、を含み、
前記貨物ユニットは、
前記発電機の燃料を収容するための第２タンクと、
搬送すべき貨物を保持する貨物保持部と、を含む、
ドローン。

【請求項2】

前記発電機は、前記貨物ユニットが前記ドローン本体に装着されている場合に、前記第１タンクよりも前記第２タンクからの燃料供給を優先して発電するように構成されている、
請求項１に記載のドローン。

【請求項3】

前記発電機は、前記発電機へ燃料を供給する第１燃料ポンプを含み、
前記貨物ユニットは、前記ドローン本体との接続状態で前記第１燃料ポンプの下側に配置され、
前記貨物ユニットは、前記第２タンクの燃料を前記第１燃料ポンプへ供給する第２燃料ポンプをさらに含む、
請求項２に記載のドローン。

【請求項4】

前記第１タンクは、前記ドローン本体において前記第１燃料ポンプの入口よりも上側となる位置に燃料を収容するように設けられている、
請求項３に記載のドローン。

【請求項5】

前記発電機は、前記第１燃料ポンプから前記発電機に供給される燃料の流量を制御し、余剰の燃料を前記第１タンクに排出する制御弁をさらに備え、
前記第１タンクは、前記第２タンクに接続されるオーバーフロー流路を有する、
請求項３または４に記載のドローン。

【請求項6】

前記ドローン本体は、前記ドローン本体と前記貨物ユニットとの着脱を切り替える着脱機構をさらに含む、
請求項１～３のいずれか１項に記載のドローン。

【請求項7】

前記第２タンクと前記貨物保持部とを含む前記貨物ユニットを複数備える、
請求項１～３のいずれか１項に記載のドローン。

【請求項8】

前記貨物ユニットとは別個に、前記ドローン本体に着脱可能に設けられ、前記発電機を始動させる始動ユニットをさらに備える、
請求項１～３のいずれか１項に記載のドローン。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、燃料タンクを搭載したドローンに関するものである。

【背景技術】

【0002】

ドローンは、遠隔操作または自動で動作し、操縦手が搭乗しない無人航空機である。このような無人航空機としては、例えば、下記特許文献１に記載されたものがある。

【0003】

特許文献１には、メインポンプを介してエンジンに燃料を送るメインタンクと、サブポンプを介してメインタンクに燃料を補給するサブタンクとを備え、メインタンクおよびサブタンクの各燃料残量に基づいて機体を駆動制御する燃料供給装置が搭載された無人ヘリコプターが開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００２－１６６８９５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ドローンの航続距離を大きくするためには、上記特許文献１のように燃料タンクの数を増やすか、または燃料タンク容量を大きくする必要がある。しかし、燃料タンクの数を増やしたり燃料タンクを大型化したりするほど、燃料を除いたドローンの重量が増大するため、燃費が悪化してしまう。また、飛行経路が予め決まっている貨物搬送などの用途のドローンでは、必要量よりも多くの燃料をドローンに搭載することは、燃費の悪化原因となる。そこで、貨物の重量と飛行距離とに応じて最適化された必要量の燃料を搭載可能としつつ、ドローンの重量が増大することを抑制して燃費の改善を図ることが望まれる。

【0006】

本開示は、上述した課題を解決するものであり、必要量の燃料を搭載可能としつつ、ドローンの重量増大の抑制を図るドローンを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記の目的を達成するための本開示のドローンは、ドローン本体と、前記ドローン本体に着脱可能に設けられた貨物ユニットと、を備え、前記ドローン本体は、電気駆動により飛行するドローン機体と、前記ドローン機体へ電力を供給する発電機と、前記発電機の燃料を収容するための第１タンクと、を含み、前記貨物ユニットは、前記発電機の燃料を収容するための第２タンクと、搬送すべき貨物を保持する貨物保持部と、を含む。

【発明の効果】

【0008】

本開示のドローンによれば、必要量の燃料を搭載可能としつつ、ドローンの重量増大の抑制を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】図１は、第１実施形態のドローンを表す概略図である。

【図2】図２は、ドローン本体から貨物ユニットを外した状態を表す概略図である。

【図3】図３は、ドローンに貨物ユニットを複数設けた変形例を表す概略図である。

【図4】図４は、第２実施形態のドローンを表す概略図である。

【図5】図５は、発電機および燃料供給系を表す概略図である。

【図6】図６は、第３実施形態のドローンを表す概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下に図面を参照して、本開示の好適な実施形態を詳細に説明する。なお、この実施形態により本開示が限定されるものではなく、また、実施形態が複数ある場合には、各実施形態を組み合わせて構成するものも含むものである。また、実施形態における構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のもの、いわゆる均等の範囲のものが含まれる。

【0011】

［第１実施形態］
＜ドローン＞
図１は、第１実施形態のドローンを表す概略図である。

【0012】

図１に示すように、ドローン１０は、ドローン本体１１と、ドローン本体１１に着脱可能に設けられた貨物ユニット１２と、を備える。ドローン１０は、貨物搬送用ドローンである。ドローン１０は、ドローン本体１１に装着した貨物ユニット１２に、貨物ＣＡを積載して飛行し、積載した貨物ＣＡを目的地まで搬送することができる。ドローン１０は、ドローン本体１１に貨物ユニット１２を装着した状態（図１参照）およびドローン本体１１から貨物ユニット１２を分離した状態（図２参照）のいずれの状態でも飛行することができる。

【0013】

＜ドローン本体の構成＞
図１に示すように、ドローン本体１１は、電気駆動により飛行するドローン機体２１と、ドローン機体２１へ電力を供給する発電機２２と、発電機２２の燃料を収容するための第１タンク２３と、を含む。

【0014】

ドローン機体２１は、電動ドローン装置からなる。ドローン機体２１は、複数の回転翼２１ａと、それぞれの回転翼２１ａを回転駆動する電動モーター２１ｂとを備える。ドローン機体２１は、バッテリー（電池）と、通信部、衛星測位システムなどを用いた位置情報取得部、加速度センサおよびジャイロセンサなどの姿勢情報取得部、カメラ、および、これらの各部を制御するための制御部を内蔵している。電動モーター２１ｂは、バッテリーおよび／または発電機２２から供給される電力によって駆動される。このように、ドローン本体１１は、バッテリーと発電機２２との別々の動力源を組み合わせたハイブリット型の装置である。ドローン機体２１は、通信部を介した遠隔操縦と、位置情報取得部を介してあらかじめ設定された経路で飛行する自律飛行とが可能である。

【0015】

ドローン機体２１の上面側に複数の回転翼２１ａがそれぞれ設けられており、ドローン機体２１の下面側に、脚部２４、発電機２２および第１タンク２３が設けられている。

【0016】

発電機２２は、ブラケットを介してドローン機体２１の下面側に固定されている。発電機２２は、たとえばガスタービン発電機である。ガスタービン発電機は、発電を行う回転電機と、ガスタービンとを組み合わせた発電機である。ガスタービン発電機は、燃焼器に供給された燃料と圧縮機から供給される圧縮空気との混合気の燃焼で生成された高温ガスによりタービンを回転させ、タービンの回転により回転電機を回転駆動することにより、発電を行う。

【0017】

第１タンク２３は、発電機２２の側方に設置されている。第１タンク２３は、発電機２２に供給する燃料を貯留する容器である。燃料は、液体燃料であり、灯油などの石油系燃料でありうる。第１タンク２３は、発電機２２の燃料ポンプ２５に流体的に接続されている。燃料ポンプ２５は、第１タンク２３内の燃料を発電機２２に供給する。なお、発電機２２は、貨物ユニット１２がドローン本体１１に装着されている場合に、第１タンク２３よりも後述する第２タンク４１からの燃料供給を優先して発電するように構成されている。つまり、発電機２２は、貨物ユニット１２がドローン本体１１から分離されている場合、または、第２タンク４１内の燃料が空の場合に、第１タンク２３からの燃料供給により発電を行う。

【0018】

発電機２２の下面側には、貨物ユニット１２をドローン本体１１に接続するための接続部３１ａが設けられている。接続部３１ａは、貨物ユニット１２の接続部３１ｂと機械的連結および連結解除が可能に構成されている。接続部３１ａと接続部３１ｂとが連結することで、貨物ユニット１２がドローン本体１１に固定（装着）される。接続部３１ａと接続部３１ｂとの連結を解除することで、貨物ユニット１２がドローン本体１１から分離可能となる。

【0019】

ドローン本体１１は、図１および図２に示すように、ドローン本体１１と貨物ユニット１２との着脱を切り替える着脱機構３０をさらに含む。着脱機構３０は、接続部３１ａを駆動するアクチュエータを含み、接続部３１ａと接続部３１ｂとの連結および連結解除を切り替える。着脱機構３０は、ドローン機体２１の制御部を介した制御により、遠隔操作可能であり、かつ、プログラムによる自動着脱動作が可能である。

【0020】

＜貨物ユニットの構成＞
図１に示すように、貨物ユニット１２は、発電機２２の燃料を収容するための第２タンク４１と、搬送すべき貨物を保持する貨物保持部４２と、を含む。貨物ユニット１２は、第２タンク４１および貨物保持部４２が設けられ、上面に接続部３１ｂが設けられたシャーシ４０を有する。

【0021】

第２タンク４１は、シャーシ４０の上部に配置されている。第２タンク４１は、発電機２２に供給する燃料を貯留する容器である。第２タンク４１の容積は、第１タンク２３の容積よりも大きくてもよい。第２タンク４１は、接続部３１ｂを介して、燃料ポンプ２５と接続可能である。すなわち、接続部３１ａと接続部３１ｂとが連結することに伴い、第２タンク４１は燃料ポンプ２５と流体的に接続される。

【0022】

貨物保持部４２は、シャーシ４０の下部（つまり、第２タンク４１の下側）に配置されている。貨物保持部４２は、貨物ＣＡを設置可能な所定容積の収容空間である。

【0023】

＜ドローンの作用＞
以下、ドローン１０の基本的な作用を説明する。図１に示すように、ドローン１０の使用時には、拠点にいるユーザーが、貨物ＣＡの重量および貨物ＣＡの目的地までの飛行距離に応じた燃料を第２タンク４１に収容し、貨物ＣＡを貨物保持部４２に設置して、貨物ユニット１２をドローン本体１１に装着する。なお、第１タンク２３には満量の燃料が収容される。

【0024】

ドローン１０は、拠点から目的地まで、予め設定された飛行経路で飛行する。貨物ユニット１２がドローン本体１１に装着されているので、発電機２２には、第２タンク４１の燃料が供給される。つまり、ドローン１０は、拠点から目的地までの往路では、第２タンク４１の燃料を使用して飛行する。

【0025】

ドローン１０は、目的地に到着すると、着脱機構３０により貨物ユニット１２とドローン本体１１の連結を解除する。ドローン１０は、図２に示すように、貨物ユニット１２を分離して、ドローン本体１１のみで飛行する。貨物ユニット１２がドローン本体１１から分離されているので、発電機２２には、第１タンク２３の燃料が供給される。つまり、ドローン１０は、目的地から拠点までの復路では、第１タンク２３の燃料を使用して飛行する。復路の飛行時には、貨物ユニット１２の分だけドローン１０の重量が低減されるため、その分、燃費が改善する。そのため、ドローン１０は、第２タンク４１よりも容積の小さい第１タンク２３に貯留された燃料だけで、目的地から拠点まで飛行できる。

【0026】

＜第１実施形態の変形例＞
第１実施形態のドローン１０は、第２タンク４１と貨物保持部４２とを含む貨物ユニット１２を複数備えることができる。図３の例では、ドローン１０が５つの貨物ユニット１２Ａ～１２Ｅを備えている。このドローン１０は、たとえば、以下のように運用できる。ドローン１０は、貨物ユニット１２Ａを装着し、貨物ユニット１２Ａの第２タンク４１の燃料を使用して、拠点から目的地Ａまで飛行する。ドローン１０は、貨物ユニット１２Ａを分離して貨物ユニット１２Ｂを装着し、貨物ユニット１２Ｂの第２タンク４１の燃料を使用して、目的地Ａから目的地Ｂまで飛行する。ドローン１０は、貨物ユニット１２Ｂを分離して貨物ユニット１２Ｃを装着し、貨物ユニット１２Ｃの第２タンク４１の燃料を使用して、目的地Ｂから目的地Ｃまで飛行する。貨物ユニット１２Ｄ、貨物ユニット１２Ｅも、それぞれ同様にして目的地Ｃから目的地Ｄまでの飛行、目的地Ｄから目的地Ｅまでの飛行に使用する。最後に、ドローン１０は、貨物ユニット１２Ｅを分離して、ドローン本体１１のみで、第１タンク２３の燃料を使用して、目的地Ｅから拠点まで帰還する。

【0027】

［第２実施形態］
図４は、第２実施形態のドローン１０Ａを表す概略図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0028】

図４に示すように、ドローン１０Ａの発電機２２は、上記第１実施形態の燃料ポンプ２５に代えて、発電機２２へ燃料を供給する第１燃料ポンプ５１を含む。ドローン１０Ａの貨物ユニット１２は、ドローン本体１１との接続状態で第１燃料ポンプ５１の下側に配置されている。貨物ユニット１２は、第２タンク４１の燃料を第１燃料ポンプ５１へ供給する第２燃料ポンプ５２を含む。

【0029】

なお、第１タンク２３は、ドローン本体１１において第１燃料ポンプ５１の入口よりも上側となる位置に燃料を収容するように設けられている。つまり、第１タンク２３内の燃料の液面が第１燃料ポンプ５１の入口よりも上側に配置されるため、第１タンク２３内の燃料は、揚程差によって第１燃料ポンプ５１まで供給される。一方、第２タンク４１は第１燃料ポンプ５１の下側に配置されているため、第２タンク４１から第１燃料ポンプ５１まで燃料を汲み上げる必要がある。そこで、第２実施形態では、第２タンク４１の燃料が、第２燃料ポンプ５２と第１燃料ポンプ５１との２段階で発電機２２に供給される。

【0030】

第１燃料ポンプ５１が燃料の汲み上げを行わずに済むので、第１燃料ポンプ５１は、上記第１実施形態の燃料ポンプ２５よりも小型、軽量のポンプが採用される。第２燃料ポンプ５２は、貨物ユニット１２に設けられているので、貨物ユニット１２がドローン本体１１から分離されると、第２燃料ポンプ５２の重量分だけドローン本体１１の重量が低減される。

【0031】

図５は、発電機２２および燃料供給系を表す概略図である。

【0032】

＜発電機の構成＞
図５に示すように、発電機２２は、回転電機６１と、回転電機６１に連結されたガスタービン６２とを備える。回転電機６１は、ローター部６１ａとステーター部６１ｂとを備える。ガスタービン６２は、圧縮機６２ａと、燃焼器６２ｂと、タービン６２ｃとを有する。圧縮機６２ａ、タービン６２ｃ、回転電機６１のローター部６１ａが、回転軸６３により一体回転するよう連結されている。

【0033】

圧縮機６２ａは、回転軸６３により回転駆動されて空気を圧縮し、高温・高圧の圧縮空気を燃焼器６２ｂに供給する。燃焼器６２ｂは、圧縮空気に対して燃料ガスを供給して混合気を生成し、混合気を燃焼させることで高温・高圧の燃焼ガスを生成する。タービン６２ｃは、燃焼ガスの膨張により回転することで回転軸６３を回転駆動する。回転電機６１は、回転軸６３によりローター部６１ａがステーター部６１ｂに対して回転駆動されることにより、発電を行う。回転電機６１で発生した電力がドローン機体２１に供給される。

【0034】

＜燃料供給系の構成＞
発電機２２は、制御弁６４を備える。制御弁６４は、第１燃料ポンプ５１から発電機２２に供給される燃料の流量を制御し、余剰の燃料を第１タンク２３に排出する。具体的には、第１燃料ポンプ５１の吐出口が、制御弁６４を介して燃焼器６２ｂの燃料ノズルに接続している。第１燃料ポンプ５１は、燃焼器６２ｂ内に燃料を噴射させるための所定の高圧で燃料を吐出する。制御弁６４は、さらに、戻り流路７１を介して第１タンク２３に接続され、余剰の燃料を第１タンク２３へ送り出す。第１燃料ポンプ５１の入口は、分岐した入口流路７２によって第１タンク２３と接続部８１ａとにそれぞれ接続している。

【0035】

第１タンク２３は、入口流路７２と、戻り流路７１とに接続している。また、第１タンク２３は、第２タンク４１に接続されるオーバーフロー流路７３を有する。第１タンク２３の上限量を超える燃料が、戻り流路７１から第１タンク２３に供給されると、上限量を超える分の燃料がオーバーフロー流路７３へ排出される。オーバーフロー流路７３は、接続部８２ａに接続している。

【0036】

第２タンク４１は、オーバーフロー接続路７５を介して接続部８２ｂに接続している。また、貨物ユニット１２の第２タンク４１は、供給流路７４を介して第２燃料ポンプ５２の入口に接続している。第２燃料ポンプ５２の吐出口は、接続部８１ｂに接続している。第２燃料ポンプ５２は、第１燃料ポンプ５１へ第２タンク４１内の燃料を汲み上げるための所定の低圧で燃料を吐出する。

【0037】

ドローン本体１１と貨物ユニット１２とが連結されることにより、接続部８１ａ、８２ａと、対応する接続部８１ｂ、８２ｂとが、それぞれ流体的に接続される。これにより、第２タンク４１の燃料は、第２燃料ポンプ５２、第１燃料ポンプ５１および制御弁６４を介して燃焼器６２ｂへ供給される。第１タンク２３と第１燃料ポンプ５１との間の入口流路７２には、逆止弁７７が設けられており、かつ、第２燃料ポンプ５２の吐出圧力は、第１タンク２３からの送液圧力（揚程差に相当）よりも高い。そのため、第２燃料ポンプ５２から燃料供給を行っている間は、第１タンク２３側から燃料が供給されることがなく、第１タンク２３よりも第２タンク４１からの燃料が優先して供給される。

【0038】

制御弁６４から排出される余剰の燃料は、戻り流路７１、第１タンク２３、およびオーバーフロー流路７３を介して第１タンク２３に戻される。これにより、貨物ユニット１２がドローン本体１１に装着されている状態では、第１タンク２３の燃料収容量が満量に維持される。

【0039】

ドローン本体１１が貨物ユニット１２から分離されると、接続部８１ａ、８２ａは閉鎖する。この状態では、第１タンク２３内の燃料が入口流路７２を介して第１燃料ポンプ５１へ供給され、供給された燃料が第１燃料ポンプ５１から制御弁６４を介して燃焼器６２ｂへ供給される。

【0040】

第２実施形態のドローン１０Ａのその他の構成は、第１実施形態のドローン１０と同様であり、説明は省略する。

【0041】

［第３実施形態］
図６は、第３実施形態のドローン１０Ｂを表す概略図である。なお、上述した第１実施形態と同様の機能を有する部材には、同一の符号を付して詳細な説明は省略する。

【0042】

図６に示すように、ドローン１０Ｂは、貨物ユニット１２（図４参照）とは別個に、ドローン本体１１に着脱可能に設けられた始動ユニット１３をさらに備える。

【0043】

始動ユニット１３は、発電機２２を始動させるためのユニットである。始動ユニット１３には、ガスタービン発電機の始動用の補器類１３ａが設けられている。

【0044】

補器類１３ａは、たとえば、イグナイター、エキサイター、始動用電源、電圧変換器を含みうる。イグナイターは、発電機２２の燃焼器６２ｂ（図５参照）内の混合気を放電による火花で点火させる点火装置である。エキサイターは、イグナイターに放電電圧を供給する。始動用電源は、たとえばキャパシターを有し、エキサイターに供給する電力を貯蔵する。電圧変換器は、たとえばＤＣ－ＤＣコンバーターを有し、始動用電源の出力電圧をエキサイターの入力電圧に変換する。

【0045】

発電機２２（ガスタービン発電機）は、補器類１３ａによって始動すると、ガスタービン６２（図５参照）を停止させるまでは、燃料供給によって補器類１３ａを用いずに継続的に運転できる。そのため、発電機２２の始動時にのみ始動ユニット１３をドローン本体１１に装着するだけで、発電機２２の始動後は始動ユニット１３をドローン本体１１から分離させることができる。第３実施形態では、発電機２２の始動後、ドローン１０が拠点から目的地を経由して拠点に帰還するまで、発電機２２が運転状態を継続する。

【0046】

図６に示すように、始動ユニット１３には、補器類１３ａの他に、始動用の燃料を収容した第３タンク１３ｂ、および、ドローン機体２１に搭載されるバッテリーの交換用の予備バッテリー１３ｃなどを設けることができる。

【0047】

第３実施形態では、拠点にいるユーザーが、ドローン１０Ｂの出発時に、まず始動ユニット１３をドローン本体１１に装着して、発電機２２を始動させる。発電機２２の始動後、ユーザーが、始動ユニット１３をドローン本体１１から分離させ、貨物ＣＡを保持した貨物ユニット１２（図４参照）をドローン本体１１に装着する。そして、ドローン１０Ｂが拠点から目的地へ飛行する。始動ユニット１３への予備バッテリー１３ｃの搭載は、ドローン１０Ｂの出発時に、ドローン機体２１のバッテリー交換を行う場合に利便性が高い。

【0048】

第３実施形態のドローン１０Ｂのその他の構成は、第１実施形態のドローン１０と同様であり、説明は省略する。

【0049】

［本実施形態の作用効果］
第１の態様に係るドローンは、ドローン本体１１と、ドローン本体１１に着脱可能に設けられた貨物ユニット１２と、を備え、ドローン本体１１は、電気駆動により飛行するドローン機体２１と、ドローン機体２１へ電力を供給する発電機２２と、発電機２２の燃料を収容するための第１タンク２３と、を含み、貨物ユニット１２は、発電機２２の燃料を収容するための第２タンク４１と、搬送すべき貨物ＣＡを保持する貨物保持部４２と、を含む。

【0050】

第１の態様に係るドローンによれば、ドローン本体１１に貨物ユニット１２が装着されている状態では、第２タンク４１に収容した燃料により発電して飛行できる。そのため、貨物ユニット１２の総重量と貨物ＣＡの目的地までの飛行距離とを考慮して最適化した必要量の燃料を第２タンク４１に収容することで、目的地までの往路の飛行ができる。そして、ドローン本体１１から貨物ユニット１２が分離されている状態では、第１タンク２３に収容した燃料により発電して飛行できる。そのため、目的地で貨物ユニット１２をドローン本体１１から分離して、目的地から拠点までの復路をドローン本体１１だけで飛行できる。貨物ユニット１２をドローン本体１１から分離した状態では、貨物ＣＡの重量および第２タンク４１の重量を含んだ貨物ユニット１２の全重量がドローン１０から除かれる。その結果、復路における燃料消費量は、往路における燃料消費量よりも小さくなり、その分、第１タンク２３のサイズおよび第１タンク２３に収容される燃料の量を低減できる。第１タンク２３のサイズおよび第１タンク２３に収容される燃料の量の低減によるドローン１０の燃費改善効果は、貨物ユニット１２の装着時および分離時のどちらにおいても得ることができる。これらの結果、必要量の燃料を搭載可能としつつ、ドローン１０の重量増大の抑制を図ることができる。

【0051】

また、第１の態様に係るドローンによれば、ドローン本体１１とは別に、貨物ユニット１２に貨物ＣＡと燃料（第２タンク４１の燃料）とを予め準備しておくことができる。そのため、ドローン本体１１に貨物ユニット１２を装着するだけで貨物ＣＡの積み込みと第２タンク４１の燃料補給とが完了するので、飛行準備の作業時間を短縮することができるという更なる効果も得られる。

【0052】

第２の態様に係るドローンは、第１の態様に係るドローンであって、発電機２２が、貨物ユニット１２がドローン本体１１に装着されている場合に、第１タンク２３よりも第２タンク４１からの燃料供給を優先して発電するように構成されている。これにより、目的地までの往路の飛行では、貨物ユニット１２の第２タンク４１の燃料により発電し、目的地で貨物ユニット１２をドローン本体１１から分離した後、目的地から拠点までの復路の飛行では、ドローン本体１１の第１タンク２３の燃料により発電できる。これにより燃料搭載量の最適化が容易となり、不必要に多量の燃料を搭載することを抑制できる。燃料搭載量を抑制することによりドローン１０の重量が低減されるので、ドローン１０の燃費を改善できる。

【0053】

第３の態様に係るドローンは、第１または第２の態様に係るドローンであって、発電機２２が、発電機２２へ燃料を供給する第１燃料ポンプ５１を含み、貨物ユニット１２が、ドローン本体１１との接続状態で第１燃料ポンプ５１の下側に配置され、貨物ユニット１２が、第２タンク４１の燃料を第１燃料ポンプ５１へ供給する第２燃料ポンプ５２をさらに含む。これにより、第２タンク４１からの燃料を汲み上げるための第２燃料ポンプ５２を貨物ユニット１２に搭載してドローン本体１１から分離させることができる。その結果、ドローン本体１１に燃料を汲み上げるためのポンプを設ける場合と比較して、ドローン本体１１の重量を低減できる。ドローン本体１１の重量低減により燃費が改善されるので、第１タンク２３をさらに小型、軽量化できる。

【0054】

第４の態様に係るドローンは、第３の態様に係るドローンであって、第１タンク２３が、ドローン本体１１において第１燃料ポンプ５１の入口よりも上側となる位置に燃料を収容するように設けられている。これにより、揚程差を利用して第１タンク２３内の燃料を第１燃料ポンプ５１へ供給できる。そのため、第１タンク２３内の燃料を汲み上げるためのポンプをドローン本体１１に設ける場合と比べて、ドローン本体１１の重量をさらに低減できる。

【0055】

第５の態様に係るドローンは、第３または第４の態様に係るドローンであって、発電機２２が、第１燃料ポンプ５１から発電機２２に供給される燃料の流量を制御し、余剰の燃料を第１タンク２３に排出する制御弁６４をさらに備え、第１タンク２３が、第２タンク４１に接続されるオーバーフロー流路７３を有する。これにより、流量制御によって余剰となった燃料が、まず制御弁６４から第１タンク２３へ排出され、第１タンク２３が満量になっている場合に、第１タンク２３から第２タンク４１へ排出される。そのため、貨物ユニット１２がドローン本体１１に装着されている往路の飛行中に、第１タンク２３内を満量の状態に維持できる。その結果、貨物ユニット１２をドローン本体１１から分離し、第１タンク２３内の燃料のみで発電、飛行を行う際に、第１タンク２３内が満量の状態で飛行開始できる。

【0056】

第６の態様に係るドローンは、第１～第５のいずれかの態様に係るドローンであって、ドローン本体１１が、ドローン本体１１と貨物ユニット１２との着脱を切り替える着脱機構３０をさらに含む。これにより、ドローン本体１１と貨物ユニット１２との着脱作業を手作業で行う場合と比較して、着脱作業に要する時間を容易に短縮できる。また、発電機２２を停止させなくても安全に貨物ユニット１２の着脱が行えるので、発電機２２の停止および再始動の作業を不要にできる。

【0057】

第７の態様に係るドローンは、第１～第６のいずれかの態様に係るドローンであって、第２タンク４１と貨物保持部４２とを含む貨物ユニット１２を複数備える。これにより、目的地で貨物ユニット１２をドローン本体１１から分離して拠点に帰還する運用方法だけでなく、複数の貨物ユニット１２を付け替えることで単一のドローン本体１１により様々な運用方法が実現できる。たとえば、複数の目的地で順次貨物ユニット１２を付け替えることで、単一のドローン本体１１が複数の目的地を経由して順番に貨物ＣＡを搬送する運用方法を実現できる。この運用方法では、単一の貨物ユニット１２（第２タンク４１）に搭載した燃料だけでは実現不可能な飛行経路でドローン１０を飛行させることができる。

【0058】

第８の態様に係るドローンは、第１～第７のいずれかの態様に係るドローンであって、貨物ユニット１２とは別個に、ドローン本体１１に着脱可能に設けられ、発電機２２を始動させる始動ユニット１３をさらに備える。これにより、発電機２２の始動時に必要となる始動ユニット１３をドローン本体１１から分離させることができる。そのため、発電機２２の始動時に必要となる補器類１３ａをドローン本体１１に搭載する場合と比べて、ドローン本体１１の重量を効果的に低減できる。ドローン本体１１の重量低減により燃費が改善されるので、第１タンク２３の小型化および軽量化を図ることができる。

【0059】

なお、上述した実施形態では、ドローン機体２１の下側に発電機２２、第１タンク２３および貨物ユニット１２を設けたが、ドローン機体２１の下側に回転翼２１ａを配置して、ドローン機体２１の上側に発電機２２、第１タンク２３および貨物ユニット１２を配置してもよい。また、貨物ユニット１２は、ドローン本体１１に対して複数装着可能であってもよい。

【0060】

上述したドローン１０の運用方法は、あくまでも一例であり、上述した実施形態に限定されるものではない。上述した実施形態によれば、ドローン本体１１に貨物ユニット１２を装着した状態の飛行と、ドローン本体１１から貨物ユニット１２を分離させた状態の飛行とを組み合わせることで、様々な運用方法が可能であることは明らかである。

【符号の説明】

【0061】

１０、１０Ａ、１０Ｂ ドローン
１１ ドローン本体
１２、１２Ａ、１２Ｂ、１２Ｃ、１２Ｄ、１２Ｅ 貨物ユニット
１３ 始動ユニット
２１ ドローン機体
２２ 発電機
２３ 第１タンク
３０ 着脱機構
４２ 貨物保持部
５１ 第１燃料ポンプ
５２ 第２燃料ポンプ
６４ 制御弁
７３ オーバーフロー流路

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】