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(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】P2025040866
(43)【公開日】2025-03-25
(54)【発明の名称】無人航空機の充電ステーション
(51)【国際特許分類】
H02J 7/00 20060101AFI20250317BHJP
E04H 6/44 20060101ALI20250317BHJP
H02J 7/35 20060101ALI20250317BHJP
B64U 80/25 20230101ALI20250317BHJP
【ＦＩ】
H02J7/00 301B
E04H6/44
H02J7/00 303C
H02J7/00 303B
H02J7/35 A
B64U80/25
【審査請求】未請求
【請求項の数】5
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023147935
(22)【出願日】2023-09-12
(71)【出願人】
【識別番号】000102692
【氏名又は名称】ＮＴＮ株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100087941
【弁理士】
【氏名又は名称】杉本 修司
(74)【代理人】
【識別番号】100112829
【弁理士】
【氏名又は名称】堤 健郎
(74)【代理人】
【識別番号】100155963
【弁理士】
【氏名又は名称】金子 大輔
(74)【代理人】
【識別番号】100150566
【弁理士】
【氏名又は名称】谷口 洋樹
(74)【代理人】
【識別番号】100142608
【弁理士】
【氏名又は名称】小林 由佳
(74)【代理人】
【識別番号】100213470
【弁理士】
【氏名又は名称】中尾 真二
(72)【発明者】
【氏名】赤川 充
【テーマコード（参考）】
5G503
【Ｆターム（参考）】
5G503AA04
5G503AA06
5G503AA07
5G503BB01
5G503FA03
(57)【要約】
【課題】自然エネルギーで発電した電力を無人航空機に充電可能で、かつ防犯性の高い充電ステーションを提供する。
【解決手段】この充電ステーション（１）は、太陽光発電装置および風力発電装置の少なくとも一方を有する発電設備（５）と、前記発電設備（５）で発電した電力を蓄電する蓄電池（６）と、前記発電設備（５）によって発電された電力を前記蓄電池（６）に入力させ、この蓄電池（６）の電力を充電装置（８）に出力させる制御を行う制御装置（７）と、前記蓄電池（６）および前記制御装置（７）を収容する筐体（２）とを備える。前記筐体（２）に開閉部（１２）が設けられており、前記充電装置（８）が前記開閉部（１２）または前記筐体（２）の内部に設けられており、前記充電装置（８）に着陸した無人航空機（１０）が、前記開閉部（１２）が閉じることにより前記筐体（２）の内部に収容される。
【選択図】図２Ａ
【解決手段】この充電ステーション（１）は、太陽光発電装置および風力発電装置の少なくとも一方を有する発電設備（５）と、前記発電設備（５）で発電した電力を蓄電する蓄電池（６）と、前記発電設備（５）によって発電された電力を前記蓄電池（６）に入力させ、この蓄電池（６）の電力を充電装置（８）に出力させる制御を行う制御装置（７）と、前記蓄電池（６）および前記制御装置（７）を収容する筐体（２）とを備える。前記筐体（２）に開閉部（１２）が設けられており、前記充電装置（８）が前記開閉部（１２）または前記筐体（２）の内部に設けられており、前記充電装置（８）に着陸した無人航空機（１０）が、前記開閉部（１２）が閉じることにより前記筐体（２）の内部に収容される。
【選択図】図２Ａ
【特許請求の範囲】
【請求項1】
無人航空機の充電が可能な充電装置を備えた充電ステーションであって、
太陽光発電装置および風力発電装置の少なくとも一方を有する発電設備と、
前記発電設備で発電した電力を蓄電する蓄電池と、
前記発電設備によって発電された電力を前記蓄電池に入力させ、この蓄電池の電力を前記充電装置に出力させる制御を行う制御装置と、
前記蓄電池および前記制御装置を収容する筐体と、を備え、
前記筐体に開閉部が設けられており、
前記充電装置が前記開閉部または前記筐体の内部に設けられており、
前記充電装置に着陸した前記無人航空機が、前記開閉部が閉じることにより前記筐体の内部に収容される、
充電ステーション。
太陽光発電装置および風力発電装置の少なくとも一方を有する発電設備と、
前記発電設備で発電した電力を蓄電する蓄電池と、
前記発電設備によって発電された電力を前記蓄電池に入力させ、この蓄電池の電力を前記充電装置に出力させる制御を行う制御装置と、
前記蓄電池および前記制御装置を収容する筐体と、を備え、
前記筐体に開閉部が設けられており、
前記充電装置が前記開閉部または前記筐体の内部に設けられており、
前記充電装置に着陸した前記無人航空機が、前記開閉部が閉じることにより前記筐体の内部に収容される、
充電ステーション。
【請求項2】
請求項１に記載の充電ステーションにおいて、前記開閉部が側壁または上壁に設けられている充電ステーション。
【請求項3】
請求項１または２に記載の充電ステーションにおいて、前記筐体の内部に、前記開閉部に面する防護柵が設けられている充電ステーション。
【請求項4】
請求項１または２に記載の充電ステーションにおいて、前記筐体が搬送可能なコンテナである充電ステーション。
【請求項5】
請求項１または２に記載の充電ステーションにおいて、前記開閉部の開閉操作と、前記無人航空機、前記発電設備、前記蓄電装置および前記充電装置の状態監視と、前記無人航空機の充電操作とを前記筐体の外部から行なう通信装置を有する充電ステーション。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、自然エネルギーで発電した電力を無人航空機に充電可能で、かつ防犯性の高い充電ステーションに関する。
【背景技術】
【0002】
ドローン等の無人航空機の飛行距離や飛行時間は搭載するバッテリーに依存する。飛行距離や飛行時間を延長する手段として、太陽光発電装置を利用した充電システムを飛行場所に設ける方法がある（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２０２２－０４４１６９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
特許文献１では、無人航空機の着陸ポートの上部が開放しているため、充電中に盗難等の危険がある。また、太陽光パネルの施工を伴うため、設置が容易ではなく、輸送も困難であるという問題があった。
【0005】
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、充電中に無人航空機の盗難等の危険がなく、設置が容易で、かつ輸送が可能な無人航空機の充電ステーショ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】
【0006】
上記目的を達成するために、本発明に係る充電ステーションは、無人航空機の充電が可能な充電装置を備えた充電ステーションであって、太陽光発電装置および風力発電装置の少なくとも一方を有する発電設備と、前記発電設備で発電した電力を蓄電する蓄電池と、前記発電設備によって発電された電力を前記蓄電池に入力させ、この蓄電池の電力を前記充電装置に出力させる制御を行う制御装置と、前記蓄電池および前記制御装置を収容する筐体と、を備え、前記筐体に開閉部が設けられており、前記充電装置が前記開閉部または前記筐体の内部に設けられており、前記充電装置に着陸した前記無人航空機が、前記開閉部が閉じることにより前記筐体の内部に収容される。
【0007】
この構成によれば、自然エネルギーで発電した電力を無人航空機に充電可能である。また、前記開閉部が閉じることで、前記無人航空機が前記筐体の中に収容されるため、前記無人航空機の盗難、いたずらを抑制することができ防犯性に優れる。
【0008】
本発明の充電ステーションにおいて、前記開閉部が側壁または上壁に設けられていても良い。
【0009】
この構成によれば、筐体を設置する環境に合わせて開閉部の位置を自由に選択することができる。
【0010】
本発明の充電ステーションにおいて、前記筐体の内部に、前記開閉部に面する防護柵が設けられていても良い。
【0011】
この構成によれば、前記開閉部が開いた状態の時に、人や動物等が前記筐体の内部に侵入することを防護柵によって防ぐことができ、防犯性に優れる。
【0012】
本発明の充電ステーションにおいて、前記筐体が搬送可能なコンテナであっても良い。
【0013】
この構成によれば、前記筐体をトラック等で輸送可能であるため、設置および撤去時の作業が容易になる。
【0014】
本発明の充電ステーションにおいて、前記開閉部の開閉操作と、前記無人航空機、前記発電設備、前記蓄電装置および前記充電装置の状態監視と、前記無人航空機の充電操作とを前記筐体の外部から行なう通信装置を有していても良い。
【0015】
この構成によれば、前記無人航空機および前記充電ステーションの状態監視および操作が遠隔地から可能であるため、前記充電ステーションの利用者の利便性が向上する。
【発明の効果】
【0016】
本発明の充電ステーションによれば、充電中に無人航空機の盗難等の危険がなく、充電ステーションの設置が容易で、かつ輸送が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【図1】本発明の第１の実施形態に係る充電ステーションを示す斜視図である。
【図2A】同実施形態に係る充電ステーションの動作を示す斜視図である。
【図2B】同実施形態に係る充電ステーションの内部を示す側面図である。
【図3A】同実施形態に係る充電ステーションの動作を示す縦断面図である。
【図4A】本発明の第２の実施形態に係る充電ステーションを示す斜視図である。
【図4B】同実施形態に係る充電ステーションを示す側面図である。
【図5A】本発明の第３の実施形態に係る充電ステーションを示す斜視図である。
【図5B】同実施形態に係る充電ステーションの内部を示す側面図である。
【図6A】本発明の第３の実施形態に係る充電ステーションの動作を示す縦断面図である。
【図7A】本発明の第４の実施形態に係る充電ステーションを示す斜視図である。
【図7B】同実施形態に係る充電ステーションを示す側面図である。
【図8】本発明の第５の実施形態に係る充電ステーションを示す斜視図である。
【図9A】本発明の第５の実施形態に係る充電ステーションの動作を示す縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【0018】
＜第１の実施形態＞
本発明の第１の実施形態に係る充電ステーション１について説明する。
図１に示すように、充電ステーション１は、内部に人や無人航空機等を収容する筐体２によって形成されている。筐体２の上面、もしくは上面と側面には、太陽光発電装置を構成する太陽光パネル３が設けられている。筐体２の側面には、風力発電装置を構成する風車４が設けられている。これら太陽光パネル３および風車４は筐体２から取り外し可能な構造となっており、発電設備５を構成する。太陽光パネル３と風車４の一方、特に風車４は設けなくても良い。このように、発電設備５は、太陽光発電装置３と風力発電装置４の少なくとも一方を備えている。充電ステーション１の筐体２内には、太陽光パネル３、図２Ｂに示す風車４および蓄電池６の電気的制御を行う制御装置７と、蓄電池６および図２Ａの無人航空機１０を充電するための充電装置８が設けられている。図２Ｂの制御装置７は、例えば、発電設備５で発電された交流電力を蓄電池６において蓄電可能な直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ等を備えている。無人航空機１０への給電は、図２Ａの充電装置８からの無線給電または接触給電のどちらでも良い。
本発明の第１の実施形態に係る充電ステーション１について説明する。
図１に示すように、充電ステーション１は、内部に人や無人航空機等を収容する筐体２によって形成されている。筐体２の上面、もしくは上面と側面には、太陽光発電装置を構成する太陽光パネル３が設けられている。筐体２の側面には、風力発電装置を構成する風車４が設けられている。これら太陽光パネル３および風車４は筐体２から取り外し可能な構造となっており、発電設備５を構成する。太陽光パネル３と風車４の一方、特に風車４は設けなくても良い。このように、発電設備５は、太陽光発電装置３と風力発電装置４の少なくとも一方を備えている。充電ステーション１の筐体２内には、太陽光パネル３、図２Ｂに示す風車４および蓄電池６の電気的制御を行う制御装置７と、蓄電池６および図２Ａの無人航空機１０を充電するための充電装置８が設けられている。図２Ｂの制御装置７は、例えば、発電設備５で発電された交流電力を蓄電池６において蓄電可能な直流電力に変換するＡＣ／ＤＣコンバータ等を備えている。無人航空機１０への給電は、図２Ａの充電装置８からの無線給電または接触給電のどちらでも良い。
【0019】
図２Ａに示すように、この充電ステーション１は、一側壁１２を形成する開閉部１２ａを開いて一側壁１２の内面を上にして支線１４と支柱１５を用いて筐体２の高い位置で保持する。これにより、筐体２の一側面が開口する。開閉部１２ａの内面に無人航空機１０の充電装置８が設けられている。充電装置８は、複数設けられていても良い。開閉しない他の側壁には、出入口２０が設けられていても良い。
【0020】
筐体２の開閉部１２ａの充電装置８に無人航空機１０が着陸した状態で、太陽光および／または風力で発電した電力をその場で無人航空機１０に供給し、無人航空機１０の充電を行うことができる。
【0021】
図２Ｂに示すように、筐体２内における開閉部１２ａに対向する箇所に防護柵（フェンス）１１が設けられている。フェンス１１は、筐体２の内部から取り外し可能な構造となっている。
【0022】
筐体２内における開閉部１２ａに対向する箇所にフェンス１１を設けることで、筐体２の側面が開口しても、筐体２内に人や動物等が侵入するのを防止することができる。また、フェンス１１は、筐体２の外部から取り外すことができないため、制御装置７、蓄電池６の盗難やいたずら、感電等のリスクを減らすことができる。
【0023】
充電ステーション１の筐体２は、柱と梁で構成されたコンテナであることが好ましい。この構成によれば、筐体２はトラックや貨物船で輸送に耐える強度を確保することができるため、無人航空機１０の需要地変化に合わせて容易に移動させることができる。
【0024】
【0025】
無人航空機１０が筐体２の内部に収容される構成とすることで、無人航空機１０の充電中に無人航空機１０の盗難、いたずらを抑制することができ防犯性に優れる。また、筐体２内に収容した無人航空機１０の点検やメンテナンスが容易になる。
【0026】
充電ステーション１は、遠隔地から充電ステーション１の操作が可能な通信装置を有している。通信手段は、３Ｇ、ＬＴＥ、５Ｇ、ＬＰＷＡ、Ｗｉ－ＦｉおよびＷｉ－ＳＵＮ等の地上ネットワークを使った無線通信、衛星等を使った非地上ネットワーク通信、または光ケーブル等の有線通信のいずれでも良い。
【0027】
充電ステーション１に通信装置を搭載することで、遠隔地から筐体２の開閉操作と、無人航空機１０、発電設備５、蓄電池６および充電装置８の状態監視と、無人航空機１０の充電操作とが、筐体の外部から可能となり、充電ステーション１の利用者の利便性が向上する。
【0028】
充電装置８に、充電装置８の側面を囲む壁や、固定バー等で無人航空機１０を抑える機構を設けても良い。この構成によれば、無人航空機１０の給電中に、充電装置８から無人航空機１０が離れることを防ぐことができる。
【0029】
充電ステーション１は、無人航空機１０が正常に充電装置８に着陸したことを確認するため、感圧センサや光電センサ等のセンシング機器や監視カメラを有していても良い。
【0030】
無人航空機１０を筐体２に収容する際に人や動物等の立ち入りがないことを確認するため、感圧センサや光電センサ等のセンシング機器や監視カメラを有していても良い。また、異常感知時、遠隔地からでも注意喚起できるようにスピーカーやモニタ等で警告できるようにしても良い。
【0031】
なお、太陽光や風力（以下、自然エネルギーと称する場合がある）で発電した電力は、無人航空機１０の充電に加え、筐体２の開閉装置、通信装置、照明、エアコン等への給電も可能とする。自然エネルギーに加え、系統電源の併用も可能とし、制御装置７を介して充電装置８から無人航空機１０への給電および充電ステーション内の照明やエアコン等への給電を可能としても良い。また、充電ステーション１は、災害等で系統電源が途絶した場合、自動的に自然エネルギーへ切り替える機能を有していても良い。
【0032】
以上の構成によると、無人航空機１０の充電中および充電待機中のいずれの場合も太陽光および／または風力で発電することができる。また、電源を確保することが困難な未電化地域において、新たに電柱、送電線を設置する工事を行う必要がないため、設置工事が簡単で、工事費用のコスト低減を図ることができる。
【0033】
＜他の実施形態について＞
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
以下の説明においては、各実施の形態で先行して説明している事項に対応している部分には同一の参照符号を付し、重複する説明を略する。構成の一部のみを説明している場合、構成の他の部分は、特に記載のない限り先行して説明している形態と同様とする。同一の構成から同一の作用効果を奏する。実施の各形態で具体的に説明している部分の組合せばかりではなく、特に組合せに支障が生じなければ、実施の形態同士を部分的に組合せることも可能である。
【0034】
＜第２の実施形態＞
次に、本発明の第２の実施形態に係る充電ステーション１について図４Ａおよび図４Ｂと共に説明する。図４Ａに示すように、この充電ステーション１は、一側壁１２の一部が開閉部１２ａとして上方に開いて開口し、この開閉部１２ａの内面に無人航空機１０の充電装置８が設けられている。同側壁１２の開口しない部分には、出入口２０が設けられていても良い。
次に、本発明の第２の実施形態に係る充電ステーション１について図４Ａおよび図４Ｂと共に説明する。図４Ａに示すように、この充電ステーション１は、一側壁１２の一部が開閉部１２ａとして上方に開いて開口し、この開閉部１２ａの内面に無人航空機１０の充電装置８が設けられている。同側壁１２の開口しない部分には、出入口２０が設けられていても良い。
【0035】
図４Ｂに示すように、本実施形態に係る充電ステーション１によれば、第１の実施形態に係る充電ステーション１（図２Ｂ）と比較して、開閉部１２ａの面積が小さくなるため、開閉機構やフェンス１１にかかるコストを低減することができる。
【0036】
＜第３の実施形態＞
次に、本発明の第３の実施形態に係る充電ステーション１について図５Ａおよび図５Ｂと共に説明する。図５Ａに示すように、この充電ステーション１は、一側壁１２の全体が開閉部１２ａとして下方に開閉する。一側壁１２が開口した状態で、開閉部１２ａの上側となる内面に無人航空機１０の充電装置８が設けられている。
次に、本発明の第３の実施形態に係る充電ステーション１について図５Ａおよび図５Ｂと共に説明する。図５Ａに示すように、この充電ステーション１は、一側壁１２の全体が開閉部１２ａとして下方に開閉する。一側壁１２が開口した状態で、開閉部１２ａの上側となる内面に無人航空機１０の充電装置８が設けられている。
【0037】
図６Ａに示すように、本実施形態に係る充電ステーション１によれば、第１および第２の実施形態に係る充電ステーション１（図３Ｂ）と比較して、開閉部１２ａの開閉機構が簡易になるため、より安価な充電ステーション１を提供することができる。図６Ｂは、開閉部１２ａが閉じた状態を示している。
【0038】
＜第４の実施形態＞
次に、本発明の第４の実施形態に係る充電ステーション１について図７Ａおよび図７Ｂと共に説明する。図７Ａに示すように、この充電ステーション１は、一側壁１２の一部が開閉部１２ａとして下方に開いて開口する。一側壁１２の一部が開口した状態で、開閉部１２ａの上側となる内面に無人航空機１０の充電装置８が設けられている。
次に、本発明の第４の実施形態に係る充電ステーション１について図７Ａおよび図７Ｂと共に説明する。図７Ａに示すように、この充電ステーション１は、一側壁１２の一部が開閉部１２ａとして下方に開いて開口する。一側壁１２の一部が開口した状態で、開閉部１２ａの上側となる内面に無人航空機１０の充電装置８が設けられている。
【0039】
図７Ｂに示すように、本実施形態に係る充電ステーション１によれば、第３の実施形態に係る充電ステーション１（図５Ｂ）と比較して、開閉部１２ａの面積が小さくなるため、開閉機構やフェンス１１にかかるコストを低減することができる。
【0040】
＜第５の実施形態＞
次に、本発明の第５の実施形態に係る充電ステーション１について図８、図９Ａおよび図９Ｂと共に説明する。図８に示すように、この充電ステーション１は、筐体２の上壁２２が開口する構造となっている。
次に、本発明の第５の実施形態に係る充電ステーション１について図８、図９Ａおよび図９Ｂと共に説明する。図８に示すように、この充電ステーション１は、筐体２の上壁２２が開口する構造となっている。
【0041】
図９Ａおよび図９Ｂに示すように、上壁２２の一部である開閉部２２ａの両面に、太陽光パネル３が設けられている。筐体２内における開閉部２２ａに対向する箇所、すなわち筐体２内の上面近傍にフェンス１１が設けられており、フェンス１１の上面には無人航空機１０の充電装置８が設けられている。無人航空機１０は、このフェンス１１上面の充電装置８に着陸する。開閉部２２ａは、開いた状態で支柱１５に支持される。
【0042】
本実施形態に係る充電ステーション１によれば、開閉部２２ａの両面に、太陽光パネル３が設けられているので、開閉部２２ａを閉じた場合、開いた場合のいずれの場合も、太陽光パネル３が受光し、発電することができる。
【0043】
以上、実施形態に基づいてこの発明を実施するための形態を説明したが、今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではない。この発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【0044】
１…充電ステーション
２…筐体
３…太陽光パネル
４…風車
５…発電設備
６…蓄電池
７…制御装置
８…充電装置
１０…無人航空機
１１…防護柵（フェンス）
１２ａ，２２ａ…開閉部
１４…支線
１５…支柱
２０…出入口
２…筐体
３…太陽光パネル
４…風車
５…発電設備
６…蓄電池
７…制御装置
８…充電装置
１０…無人航空機
１１…防護柵（フェンス）
１２ａ，２２ａ…開閉部
１４…支線
１５…支柱
２０…出入口
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3A】
【図3B】
【図4A】
【図4B】
【図5A】
【図5B】
【図6A】
【図6B】
【図7A】
【図7B】
【図8】
【図9A】
【図9B】