(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2022-06-09
(45)【発行日】2022-06-17
(54)【発明の名称】水素搬送装置、および水素搬送方法
(51)【国際特許分類】
B64D 5/00 20060101AFI20220610BHJP
B64C 39/02 20060101ALI20220610BHJP
B64C 27/08 20060101ALI20220610BHJP
【ＦＩ】
B64D5/00
B64C39/02
B64C27/08
【請求項の数】
10
(21)【出願番号】P 2018217947
(22)【出願日】2018-11-21
(65)【公開番号】P2020082935
(43)【公開日】2020-06-04
【審査請求日】2021-04-07
(73)【特許権者】
【識別番号】000000239
【氏名又は名称】株式会社荏原製作所
(74)【代理人】
【識別番号】100118500
【弁理士】
【氏名又は名称】廣澤 哲也
(74)【代理人】
【識別番号】100091498
【弁理士】
【氏名又は名称】渡邉 勇
(72)【発明者】
【氏名】能見 基彦
【審査官】岩本 薫
(56)【参考文献】
【文献】特開昭６３－１２１５９８（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許第４３６４５３２（ＵＳ，Ａ）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－００２１４９１（ＫＲ，Ａ）
【文献】特開平０４－０６６３９１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００２－２６４８９９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１７－１７１０３２（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３１３４１０（ＵＳ，Ａ１）
【文献】国際公開第０３／００４３５２（ＷＯ，Ａ１）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｂ６４Ｄ ５／００
Ｂ６４Ｃ ３９／０２
Ｂ６４Ｃ ２７／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
水素が充填される少なくとも１つのガス袋と、少なくとも１つのドローンと、
前記ドローンに電力を供給するバッテリーと、前記ドローンの動作を制御する制御部とが配置される機械室と、
前記ドローンに電力を供給するために前記機械室から前記ドローンまで延びる電力ケーブルと、を備え、
前記ドローンは、前記ガス袋と前記機械室とを少なくとも含む牽引部に前記電力ケーブルを介して連結されており、
前記制御部は、前記牽引部が水素の大規模貯蔵施設から小規模貯蔵施設または中規模貯蔵施設まで所定の飛行経路に沿って移動するように、前記ドローンの動作を制御することを特徴とする水素搬送装置。
【請求項2】
前記ガス袋の容量は、該ガス袋に充填される水素の浮力が前記牽引部の総重量と同じか、または若干小さくなるように設定されていることを特徴とする請求項１に記載の水素搬送装置。
【請求項3】
前記機械室は、前記牽引部が前記ドローンによって牽引されているときに、前記機械室に揚力が発生する形状を有していることを特徴とする請求項１または２に記載の水素搬送装置。
【請求項4】
前記機械室は、略涙滴形状である断面形状を有していることを特徴する請求項３に記載の水素搬送装置。
【請求項5】
前記ガス袋は、前記牽引部が前記ドローンによって牽引されているときに、前記ガス袋に揚力が発生する形状を有していることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の水素搬送装置。
【請求項6】
前記ガス袋は、略涙滴形状である断面形状を有していることを特徴とする請求項５に記載の水素搬送装置。
【請求項7】
前記機械室の両側面からそれぞれ延びるアームと、前記アームの先端に連結され、前記電力ケーブルに連結される自在継手と、
前記バッテリーから前記アームを通って前記自在継手まで延びる機械室ケーブルと、をさらに備え、
前記自在継手は、その内部に、前記電力ケーブルと前記機械室ケーブルとの両方に電気的に接続された回転コネクタを有することを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の水素搬送装置。
【請求項8】
前記ドローンは、ドローン本体と、
前記ドローン本体に連結された連結軸を有し、前記ドローン本体を前記連結軸を中心に回転可能に支持するジンバル機構であって、前記電力ケーブルに連結されるジンバル機構と、
前記電力ケーブルから前記ジンバル機構を通って前記ドローンまで延びる電力ラインと、
前記電力ラインに電気的に接続され、かつ前記連結軸と同軸上に配置された回転コネクタとを備えたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載の水素搬送装置。
【請求項9】
請求項１乃至８のいずれか一項に記載の水素搬送装置を飛行させることにより、水素を大規模貯蔵施設から小規模貯蔵施設または中規模貯蔵施設まで搬送することを特徴とする水素搬送方法。
【請求項10】
前記水素搬送装置は、水素が充填される複数のガス袋を有しており、前記複数のガス袋のうちの一部のガス袋に充填された水素を大規模貯蔵施設から小規模貯蔵施設または中規模貯蔵施設に搬送し、
残りのガス袋に充填された水素を別の小規模貯蔵施設または中規模貯蔵施設に搬送することを特徴とする請求項９に記載の水素搬送方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、水素を低コストで搬送することが可能な水素搬送装置および水素搬送方法に関する。
【背景技術】
【0002】
水素は、反応性に富む物質である。さらに、水素は、単位質量あたりの熱量が大きい、および燃焼時に水のみが生成されるという利点を有する。すなわち、水素は、高いエネルギー効率を有する一方で、利用時に温室効果ガス（例えば、二酸化炭素）を排出しないという利点を有する。そのため、水素は、様々な工業分野（例えば、石油精製、半導体製造、金属製造、ガラス製造、および食品製造など）で広く利用されている。さらに、水素は、技術革新が大きく進んでいる燃料電池技術（例えば、燃料電池車など）への利用が期待されており、今後、水素の活用がますます拡大していくものと考えられる。すなわち、今後は、石油などの化石燃料に代わる主要なエネルギー源として水素を使用する所謂「水素社会」が構築されていくものと考えられる。
【0003】
水素社会を実現するためには、日本全国の需要地に、水素の供給拠点（例えば、水素ガスステーション）を設ける必要がある。本明細書では、各家庭および／または工場などに水素を供給する拠点を総称して、「小規模貯蔵施設」と称する。さらに、水素の大規模貯蔵施設（例えば、水素製造プラント、または輸入水素を貯蔵する港湾設備など）から、各小規模貯蔵施設までの間の中継拠点として、中規模貯蔵施設を設けることも考えられる。そのため、大規模貯蔵施設から、各小規模貯蔵施設（または、中規模貯蔵施設）に水素を搬送する搬送手段を検討する必要が生じてきた。
【0004】
現状利用可能な水素の搬送手段の例としては、高圧の水素ガスを貯蔵可能な容器を搭載可能なトレーラー、および液化水素を貯蔵可能な容器を搭載可能なトレーラーが挙げられる。あるいは、大規模貯蔵施設から小規模貯蔵施設まで延びる水素ガスパイプラインを設備することも考えられる。中規模貯蔵施設は、水素ガスパイプラインの途中に設ければよい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【文献】特開平７－１１２７９６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、圧縮水素ガスまたは液化水素の貯蔵容器を搭載するトレーラーを用いて、水素を搬送する場合は、該トレーラーは、幹線道路を含む既設の道路を走行する必要がある。大量の水素を搬送するためのトレーラーは、非常に大きいため、該トレーラーが走行不能な道路が必ず存在する。そのため、トレーラーは、大規模貯蔵施設から小規模貯蔵施設までの最短距離を移動することができない。また、トレーラーの運転手を確保する必要もある。したがって、トレーラーによる水素の搬送コストは比較的高くなる。
【0007】
さらに、トレーラーが大規模貯蔵施設から小規模貯蔵施設まで到達するまでに、該トレーラーは人口密集地（例えば、市街地）を走行しなければならない。そのため、万が一、トレーラーに事故が発生すると、多大な人的被害が生じるリスクがある。
【0008】
水素ガスパイプラインを設備する場合には、該水素ガスパイプラインのための広大な用地を確保する必要があり、さらに、膨大な建設コストが必要となる。また、水素ガスの安定搬送を確保するためには、多くの作業員を確保しなければならず、加えて、水素ガスパイプラインの定期的なメンテナンスを施す必要がある。そのため、水素ガスパイプラインによる水素の供給は、現実的には、広大な用地の確保、設備コスト、および運転コストなどの多くの問題を有している。
【0009】
そこで、本発明は、水素を低コストで搬送することが可能な水素搬送装置および水素搬送方法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】
【0010】
一態様では、水素が充填される少なくとも１つのガス袋と、少なくとも１つのドローンと、前記ドローンに電力を供給するバッテリーと、前記ドローンの動作を制御する制御部とが配置される機械室と、前記ドローンに電力を供給するために前記機械室から前記ドローンまで延びる電力ケーブルと、を備え、前記ドローンは、前記ガス袋と前記機械室とを少なくとも含む牽引部に前記電力ケーブルを介して連結されており、前記制御部は、前記牽引部が水素の大規模貯蔵施設から小規模貯蔵施設または中規模貯蔵施設まで所定の飛行経路に沿って移動するように、前記ドローンの動作を制御することを特徴とする水素搬送装置が提供される。
【0011】
一態様では、前記ガス袋の容量は、該ガス袋に充填される水素の浮力が前記牽引部の総重量と同じか、または若干小さくなるように設定されている。
一態様では、前記機械室は、前記牽引部が前記ドローンによって牽引されているときに、前記機械室に揚力が発生する形状を有している。
一態様では、前記機械室は、略涙滴形状である断面形状を有している。
一態様では、前記機械室は、前記牽引部が前記ドローンによって牽引されているときに、前記機械室に揚力が発生する形状を有している。
一態様では、前記機械室は、略涙滴形状である断面形状を有している。
【0012】
一態様では、前記ガス袋は、前記牽引部が前記ドローンによって牽引されているときに、前記ガス袋に揚力が発生する形状を有している。
一態様では、前記ガス袋は、略涙滴形状である断面形状を有している。
一態様では、前記ガス袋は、略涙滴形状である断面形状を有している。
【0013】
一態様では、前記水素搬送装置は、前記機械室の両側面からそれぞれ延びるアームと、前記アームの先端に連結され、前記電力ケーブルに連結される自在継手と、前記バッテリーから前記アームを通って前記自在継手まで延びる機械室ケーブルと、をさらに備え、前記自在継手は、その内部に、前記電力ケーブルと前記機械室ケーブルとの両方に電気的に接続された回転コネクタを有する。
一態様では、前記ドローンは、ドローン本体と、前記ドローン本体に連結された連結軸を有し、前記ドローン本体を前記連結軸を中心に回転可能に支持するジンバル機構であって、前記電力ケーブルに連結されるジンバル機構と、前記電力ケーブルから前記ジンバル機構を通って前記ドローンまで延びる電力ラインと、前記電力ラインに電気的に接続され、かつ前記連結軸と同軸上に配置された回転コネクタとを備えている。
一態様では、前記ドローンは、ドローン本体と、前記ドローン本体に連結された連結軸を有し、前記ドローン本体を前記連結軸を中心に回転可能に支持するジンバル機構であって、前記電力ケーブルに連結されるジンバル機構と、前記電力ケーブルから前記ジンバル機構を通って前記ドローンまで延びる電力ラインと、前記電力ラインに電気的に接続され、かつ前記連結軸と同軸上に配置された回転コネクタとを備えている。
【0014】
一態様では、上記水素搬送装置を飛行させることにより、水素を大規模貯蔵施設から小規模貯蔵施設または中規模貯蔵施設まで搬送することを特徴とする水素搬送方法が提供される。
【0015】
一態様では、前記水素搬送装置は、水素が充填される複数のガス袋を有しており、前記複数のガス袋のうちの一部のガス袋に充填された水素を大規模貯蔵施設から小規模貯蔵施設または中規模貯蔵施設に搬送し、残りのガス袋に充填された水素を別の小規模貯蔵施設または中規模貯蔵施設に搬送する。
【発明の効果】
【0016】
本発明によれば、無人の移動体であるドローンが大規模貯蔵施設でガス袋に充填された水素を所定の飛行経路に沿って小規模貯蔵施設または中規模貯蔵施設に自動で搬送する。したがって、搬送に携わる人員（例えば、トレーラーの運転手など）を確保する必要がなく、水素を最短距離で搬送することができる。その結果、低コストで水素を搬送することができる。さらに、水素搬送装置の飛行経路を、山岳部（または、海上）などの人口密集地を避けて設定することにより、水素搬送装置の落下によって発生する人的被害のリスクを最低限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【0017】
【発明を実施するための形態】
【0018】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。図１乃至図１２において、同一または相当する構成要素には、同一の符号を付して重複した説明を省略する。
図１は、一実施形態に係る水素搬送装置を用いて、水素を大規模貯蔵施設から小規模貯蔵設備まで搬送している様子を示す模式図である。図２は、図１に示す水素搬送装置を拡大して示す模式図である。図３（ａ）は、図２に示す水素搬送装置の機械室を模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す機械室の断面形状を説明するための模式図である。
図１は、一実施形態に係る水素搬送装置を用いて、水素を大規模貯蔵施設から小規模貯蔵設備まで搬送している様子を示す模式図である。図２は、図１に示す水素搬送装置を拡大して示す模式図である。図３（ａ）は、図２に示す水素搬送装置の機械室を模式的に示す平面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す機械室の断面形状を説明するための模式図である。
【0019】
図１に示す水素搬送装置１００は、大規模貯蔵施設２００から小規模貯蔵施設３００（例えば、水素ステーション）まで水素を運ぶ搬送装置である。図１に示す大規模貯蔵施設２００は、水素製造プラントであるが、本発明は、この例に限定されない。例えば、大規模貯蔵施設２００は、輸入水素を貯蔵する港湾設備であってもよい。図示はしないが、水素搬送装置１００は、水素を大規模貯蔵施設２００から中規模貯蔵施設まで搬送してもよい。中規模貯蔵施設は、大規模貯蔵施設２００と小規模貯蔵施設３００との間に設けられる水素の貯蔵施設であり、例えば、各都道府県、または各市町村に設けられた水素供給の地域拠点である。
【0020】
図１および図２に示すように、水素搬送装置１００は、水素が充填される複数の（図示した例では３つの）ガス袋８ａ，８ｂ，８ｃと、ガス袋８ａ，８ｂ，８ｃが連結されるベース９と、ベース９に連結される機械室２０と、機械室２０に連結される複数の（図示した例では２つの）ドローン１と、を備える。図示した例では、水素搬送装置１００は、複数のガス袋８ａ，８ｂ，８ｃを備えるが、本発明はこの例に限定されない。例えば、水素搬送装置１００は、１つのガス袋のみを有していてもよい。すなわち、水素搬送装置１００は、少なくとも１つのガス袋を備えていればよい。以下の説明では、特に区別する必要のない場合は、ガス袋８ａ，８ｂ，８ｃを「ガス袋８」と総称する。
【0021】
ガス袋８は、袋連結具（例えば、ワイヤ）３８を介してベース９の上面に連結される。機械室２０は、該機械室２０の上面から延びる機械室連結具（例えば、ワイヤ）３９を介してベース９の下面に連結される。各ドローン１は、電力ケーブル５を介して機械室２０に連結されている。各ドローン１を機械室２０に連結する構成の例については後述する。図１および図２に示す水素搬送装置１００は、複数のドローン１を有しているが、本発明は、この例に限定されない。例えば、水素搬送装置１００は、１つのドローン１のみを備えていてもよい。すなわち、水素搬送装置１００は、少なくとも１つのドローン１を備えていればよい。
【0022】
本明細書において、ドローンは、空中を移動する無人移動体の総称である。図示した例では、ドローン１は、電力によって回転する複数の回転翼１Ｒを備えた所謂「マルチコプター」である。一実施形態では、ドローン１は、電力によって回転する複数のロータ（図示せず）を備えていてもよい。ドローン１の詳細な構成については後述するが、ドローン１は、電力ケーブル５を介して機械室２０に連結されている。本実施形態では、ガス袋８、袋連結具３８、ベース９、機械室連結具３９、および機械室２０は、ドローン１によって牽引される牽引部１０１を構成する。
【0023】
図３（ａ）に示すように、機械室２０は、各ドローン１の動作を制御する制御部５３と、各ドローン１に供給される電力を蓄えるバッテリー（蓄電池）５４と、制御部５３からの指令を各ドローン１に無線で伝える送受信部５５と、を備える。一実施形態では、制御部５３からの指令を電力ケーブル５を介して各ドローン１に伝えてもよい。この場合、送受信部５５を省略してもよい。
【0024】
本実施形態では、制御部５３は、複数の計測器（例えば、ジャイロセンサー、加速度センサー、気圧センサー、高度計、およびＧＰＳ（全て図示せず））と、牽引部１０１の所定の飛行経路などを予め記憶する記憶部（図示せず）と、各ドローン１の動作指令値を演算する処理部（図示せず）と、を備えている。
【0025】
制御部２０の記憶部は、牽引部１０１の飛行経路、飛行高度、および移動速度を予め記憶している。制御部５３の処理部は、ジャイロセンサー、加速度センサー、気圧センサー、高度計、およびＧＰＳなどの計測器の測定値に基づいて、牽引部１０１の移動経路、移動高度、および移動速度が記憶部に予め記憶された移動経路、移動高度、および移動速度に一致するように、各ドローン１の動作を制御する指令値を演算するように構成されている。制御部５３は、処理部によって演算された指令値を送受信部５５を介して各ドローン１に送信し、各ドローン１は受信した指令値に基づいて飛行する。
【0026】
図１に仮想線（点線）で示されるように、水素搬送装置１００は、牽引部１０１の飛行経路に沿って設けられた複数の中継点１０２からの指令に基づいて飛行してもよい。図１には、１つの中継点１０２のみが示される。この場合、水素搬送装置１００と複数の中継点１０２は、水素を大規模貯蔵施設２００から小規模貯蔵施設３００（または、中規模貯蔵施設）まで搬送する水素搬送システムを構成する。制御部５３の処理部は、ジャイロセンサー、加速度センサー、気圧センサー、高度計、およびＧＰＳなどの計測器の測定値を、送受信部５５を介して中継点１０２に送信する。中継点１０２は、制御部５３から送られた測定値に基づいて、牽引部１０１の移動経路、移動高度、および移動速度が予め定められた移動経路、移動高度、および移動速度に一致するように、各ドローン１の動作を制御する指令値を制御部５３に送信する。中継点１０２から送信された指令値は、送受信部５５を介して制御部５３の記憶部に格納されるとともに、各ドローン１に送られる。各ドローン１は受信した指令値に基づいて飛行する。一実施形態では、各ドローン１は、中継点から送信される指令値を直接受信してもよい。
【0027】
本実施形態では、ガス袋８には、大気圧よりも若干高い圧力を有する水素ガスが充填される。ガス袋８の容量は、該ガス袋８に充填される水素の浮力が牽引部１０１の総重量と同じか、または若干小さくなるように設定されている。このような構成により、ガス袋８に水素を充填しても、牽引部１０１が水素の浮力により上昇していくことが防止される。さらに、ガス袋８に水素を充填する際、またはガス袋８から水素を放出する際の安全性を向上させるために、ガス袋８は、絶縁性材料から構成されるのが好ましい。これにより、ガス袋８に充填されるか、またはガス袋８から放出される水素が静電気により発火することが効果的に防止される。
【0028】
牽引部１０１は、ガス袋８に充填された水素の浮力と、飛行するドローン１によって牽引部１０１に作用する牽引力を利用して、大規模貯蔵施設２００から小規模貯蔵施設３００（または中規模貯蔵施設）まで搬送される。上述したように、水素は、該水素の浮力が牽引部１０１の総重量と同じか、または若干小さくなるようにガス袋８に充填される。したがって、ドローン１は、わずかな牽引力で牽引部１０１を地上から空中に浮上させ、かつ空中から地上に降下させることができる。さらに、ドローン１は、空中に浮上した牽引部１０１をわずかな牽引力で移動させることができる。その結果、各ドローン１の消費電力量を低減できるので、各ドローン１の飛行距離を増大させることができる。
【0029】
図２に示すように、牽引部１０１の総重量を調整するための複数のベースバラスト５１をベース９に搭載するのが好ましい。ベースバラスト５１に代えて、またはベースバラスト５１に加えて、牽引部１０１の総重量を調整するための複数の機械室バラスト６５（図３（ａ）参照）を機械室２０に搭載してもよい。
【0030】
機械室２０は、牽引部１０１がドローン１に牽引されているときに、該機械室２０に揚力を発生させる構造を有するのが好ましい。これにより、牽引部１０１を飛行させるために各ドローン１が負担する牽引力をさらに低減させることができる。本実施形態では、図３（ｂ）に示すように、機械室２０の断面は、飛行機の翼形（ａｉｒｆｏｉｌ）と同様の略涙滴形状を有する。より具体的には、機械室２０は、丸められた断面形状を有する前縁部２０ａと、鋭くとがった断面形状を有する後縁部２０ｂとを有し、前縁部２０ａから所定の中間点２０ｃまでの断面積は、徐々に大きくなり、所定の中間点２０ｃから後縁部２０ｂまでの断面積は、徐々に小さくなる。中間点２０ｃで、機械室２０の鉛直方向における幅が最大となる。このような翼形の断面形状を有する機械室２０には、その下面を流れる空気の流速と、その上面を流れる空気の流速の差に起因する揚力を発生させることができる。
【0031】
図４は、別の実施形態に係る機械室２０の平面図である。図４に示す機械室２０は、上記制御部５３、バッテリー５４、送受信部５５、および機械室バラスト６５が配置される機械室本体２０ｄと、該機械室本体２０ｄの両側面からそれぞれ延びる翼部２０ｅとを備える。翼部２０ｅの断面は、上述した略涙滴形状（すなわち、飛行機の翼形（ａｉｒｆｏｉｌ））を有する。このような構成でも、牽引部１０１がドローン１に牽引されているときに、機械室２０に揚力を発生させることができる。
【0032】
図３（ａ）に示すように、機械室２０の両側面には、それぞれ、アーム６７が固定されており、各アーム６７の先端には、ドローン１に電力を供給するための電力ケーブル５が連結されている。アーム６７は、電力ケーブル５がベース９に衝突して、ドローン１の自由な飛行が妨害されないように、ベース９の外縁（図３（ｂ）の仮想線（２点鎖線）参照）よりも外側に突出している。
【0033】
本実施形態では、アーム６７の先端には、自在継手１０が取り付けられており、電力ケーブル５は、自在継手１０を介してアーム６７に連結される。図４に示す機械室２０も、機械室本体２０ｄの両側面に、アーム６７がそれぞれ固定されており、電力ケーブル５は、自在継手１０を介してアーム６７に連結される。図３（ａ）および図４に示すように、バッテリー５４から延びる機械室ケーブル２がアーム６７の内部空間を通って自在継手１０に連結される。機械室ケーブル２は、バッテリー５４に蓄えられた電力を自在継手１０まで供給するための電力ケーブルである。バッテリー５４に蓄えられた電力は、機械室ケーブル２、自在継手１０、および電力ケーブル５を介してドローン１に供給される。
【0034】
図５は、自在継手１０の一例を示す模式図である。自在継手１０は、Ｘ軸を中心に回転可能なＸ軸回転継手１２と、Ｙ軸を中心に回転可能なＹ軸回転継手１５と、Ｚ軸を中心に回転可能なＺ軸回転継手１８を有している。Ｘ軸回転継手１２は、アーム６７（図３（ａ）および図４参照）に連結され、Ｙ軸回転継手１５はＸ軸回転継手１２に連結され、Ｚ軸回転継手１８はＹ軸回転継手１５および電力ケーブル５に連結されている。Ｘ軸回転継手１２は、アーム６７の先端に固定された第１Ｘ軸シャフト１２Ａと、第１Ｘ軸シャフト１２Ａと同軸上に連結された第２Ｘ軸シャフト１２Ｂを備えている。第１Ｘ軸シャフト１２Ａおよび第２Ｘ軸シャフト１２Ｂの中心軸はＸ軸に一致し、第１Ｘ軸シャフト１２Ａおよび第２Ｘ軸シャフト１２Ｂは、Ｘ軸を中心に互いに相対的に回転可能となっている。
【0035】
Ｙ軸回転継手１５は、第２Ｘ軸シャフト１２Ｂに接続された第１Ｙ軸シャフト１５Ａと、第１Ｙ軸シャフト１５Ａに回転可能に連結された第２Ｙ軸シャフト１５Ｂを備えている。第１Ｙ軸シャフト１５Ａは、第２Ｘ軸シャフト１２Ｂと一体に構成されてもよく、または別体として構成されてもよい。第１Ｙ軸シャフト１５Ａと第２Ｙ軸シャフト１５Ｂは、ピボット軸１６によって互いに回転可能に連結されている。このピボット軸１６の軸心は、Ｙ軸に一致する。したがって、第１Ｙ軸シャフト１５Ａおよび第２Ｙ軸シャフト１５Ｂは、Ｙ軸を中心に互いに相対的に回転可能となっている。
【0036】
Ｚ軸回転継手１８は、第２Ｙ軸シャフト１５Ｂに接続された第１Ｚ軸シャフト１８Ａと、第１Ｚ軸シャフト１８Ａと同軸上に連結された第２Ｚ軸シャフト１８Ｂを備えている。第１Ｚ軸シャフト１８Ａは、第２Ｙ軸シャフト１５Ｂと一体に構成されてもよく、または別体として構成されてもよい。第１Ｚ軸シャフト１８Ａおよび第２Ｚ軸シャフト１８Ｂの中心軸はＺ軸に一致し、第１Ｚ軸シャフト１８Ａおよび第２Ｚ軸シャフト１８Ｂは、Ｚ軸を中心に互いに相対的に回転可能となっている。電力ケーブル５は、第２Ｚ軸シャフト１８Ｂの中心に接続されており、第２Ｚ軸シャフト１８Ｂと同軸に配置されている。すなわち、電力ケーブル５は、Ｚ軸回転継手１８と同軸上に配置されている。
【0037】
Ｘ軸回転継手１２の回転軸心であるＸ軸は、Ｙ軸回転継手１５の回転軸心であるＹ軸と垂直であり、Ｙ軸は、Ｚ軸回転継手１８の回転軸心であるＺ軸と垂直である。したがって、Ｘ軸回転継手１２、Ｙ軸回転継手１５、およびＺ軸回転継手１８を備えた自在継手１０は、アーム６７に対する電力ケーブル５の自由な回転および自由な傾動を許容する。その結果、電力ケーブル５の先端に接続されるドローン１は、アーム６７に対して自在に移動することができるので、ドローン１は、空中で安定した姿勢を維持することができ、安定して飛行することができる。
【0038】
自在継手１０は、該自在継手１０内に配置されたＸ軸回転コネクタ２１、Ｙ軸回転コネクタ３１、およびＺ軸回転コネクタ４１をさらに備えている。Ｘ軸回転コネクタ２１は、Ｘ軸回転継手１２内に配置され、Ｙ軸回転コネクタ３１はＹ軸回転継手１５内に配置され、Ｚ軸回転コネクタ４１はＺ軸回転継手１８内に配置されている。Ｘ軸回転コネクタ２１、Ｙ軸回転コネクタ３１、およびＺ軸回転コネクタ４１は、電力ケーブル５と、バッテリー５４から延びる機械室ケーブル２との両方に電気的に接続されている。すなわち、Ｘ軸回転コネクタ２１、Ｙ軸回転コネクタ３１、およびＺ軸回転コネクタ４１は、自在継手１０の自由な動きを許容しつつ、電力ケーブル５とバッテリー５４との電気的接続を維持することができる回転コネクタである。
【0039】
図６は、Ｘ軸回転コネクタ２１、Ｙ軸回転コネクタ３１、およびＺ軸回転コネクタ４１の一例を示す模式図である。Ｘ軸回転コネクタ２１はＸ軸回転継手１２と同軸上に配置され、Ｙ軸回転コネクタ３１はＹ軸回転継手１５と同軸上に配置され、Ｚ軸回転コネクタ４１はＺ軸回転継手１８と同軸上に配置されている。すなわち、Ｘ軸回転コネクタ２１はＸ軸上に配置され、Ｙ軸回転コネクタ３１はＹ軸上に配置され、Ｚ軸回転コネクタ４１はＺ軸上に配置されている。
【0040】
Ｘ軸回転コネクタ２１は、バッテリー５４から延びる機械室ケーブル２の正極電線２ａおよび負極電線２ｂにそれぞれ接続された２つのＸ軸回転端子２３と、これらＸ軸回転端子２３にそれぞれ接触する２つのＸ軸静止端子２４を備えている。２つのＸ軸静止端子２４は、２つのＸＹ電線２７にそれぞれ接続されている。Ｘ軸回転コネクタ２１とＹ軸回転コネクタ３１は２つのＸＹ電線２７によって電気的に接続されている。
【0041】
本実施形態では、Ｘ軸回転端子２３は、リング形状を有しており、Ｘ軸静止端子２４は、Ｘ軸回転端子２３に接触する金属ブラシから構成される。２つのＸ軸回転端子２３は、Ｘ軸に沿って並列に配置されており、Ｘ軸を中心に回転可能である。バッテリー５４の正極電線２ａおよび負極電線２ｂは、Ｘ軸回転端子２３とともに回転可能となっている。このような構成を有するＸ軸回転コネクタ２１にはスリップリングを使用することができる。
【0042】
Ｘ軸回転端子２３がＸ軸を中心に回転しているとき、Ｘ軸静止端子２４はＸ軸回転端子２３に対して相対的に静止したままで、Ｘ軸回転端子２３と接触した状態を維持している。したがって、Ｘ軸回転コネクタ２１は、機械室ケーブル２の正極電線２ａおよび負極電線２ｂがＸ軸回転端子２３とともに回転しつつ、一方のＸＹ電線２７と正極電線２ａとの電気的接続、および他方のＸＹ電線２７と負極電線２ｂとの電気的接続を維持することができる。
【0043】
Ｙ軸回転コネクタ３１は、上記２つのＸＹ電線２７にそれぞれ接続された２つのＹ軸回転端子３３と、これらＹ軸回転端子３３にそれぞれ接触する２つのＹ軸静止端子３４を備えている。２つのＹ軸静止端子３４は、２つのＹＺ電線３７にそれぞれ接続されている。Ｙ軸回転コネクタ３１とＺ軸回転コネクタ４１は２つのＹＺ電線３７によって電気的に接続されている。
【0044】
本実施形態では、Ｙ軸回転端子３３は、リング形状を有しており、Ｙ軸静止端子３４は、Ｙ軸回転端子３３に接触する金属ブラシから構成される。２つのＹ軸回転端子３３は、Ｙ軸に沿って並列に配置されており、Ｙ軸を中心に回転可能である。２つのＸＹ電線２７は、Ｙ軸回転端子３３とともに回転可能となっている。このような構成を有するＹ軸回転コネクタ３１にはスリップリングを使用することができる。
【0045】
Ｙ軸回転端子３３がＹ軸を中心に回転しているとき、Ｙ軸静止端子３４はＹ軸回転端子３３に対して相対的に静止したままで、Ｙ軸回転端子３３と接触した状態を維持している。したがって、Ｙ軸回転コネクタ３１は、２つのＸＹ電線２７がＹ軸回転端子３３とともに回転しつつ、２つのＸＹ電線２７と２つのＹＺ電線３７とのそれぞれの電気的接続を維持することができる。
【0046】
Ｚ軸回転コネクタ４１は、上記２つのＹＺ電線３７にそれぞれ接続された２つのＺ軸静止端子４３と、これらＺ軸静止端子４３にそれぞれ接触する２つのＺ軸回転端子４４を備えている。２つのＺ軸回転端子４４は、電力ケーブル５の正極電線５ａおよび負極電線５ｂにそれぞれ接続されている。
【0047】
本実施形態では、Ｚ軸回転端子４４は、リング形状を有しており、Ｚ軸静止端子４３は、Ｚ軸回転端子４４に接触する金属ブラシから構成される。２つのＺ軸回転端子４４は、Ｚ軸に沿って並列に配置されており、Ｚ軸を中心に回転可能である。電力ケーブル５の正極電線５ａおよび負極電線５ｂは、Ｚ軸回転端子４４とともに回転可能となっている。このような構成を有するＺ軸回転コネクタ４１にはスリップリングを使用することができる。
【0048】
Ｚ軸回転端子４４がＺ軸を中心に回転しているとき、Ｚ軸静止端子４３はＺ軸回転端子４４に対して相対的に静止したままで、Ｚ軸回転端子４４と接触した状態を維持している。したがって、Ｚ軸回転コネクタ４１は、電力ケーブル５の正極電線５ａおよび負極電線５ｂがＺ軸回転端子４４とともに回転しつつ、一方のＹＺ電線３７と電力ケーブル５の正極電線５ａとの電気的接続、および他方のＹＺ電線３７と電力ケーブル５の負極電線５ｂとの電気的接続を維持することができる。
【0049】
図６に示す構成によれば、電力は、バッテリー５４から、機械室ケーブル２、Ｘ軸回転コネクタ２１、ＸＹ電線２７、Ｙ軸回転コネクタ３１、ＹＺ電線３７、Ｚ軸回転コネクタ４１、および電力ケーブル５を経由して、ドローン１に供給される。Ｘ軸回転コネクタ２１、Ｙ軸回転コネクタ３１、およびＺ軸回転コネクタ４１の組み合わせは、ドローン１に連結された電力ケーブル５がアーム６７に対してあらゆる方向に傾いても、電力ケーブル５と機械室ケーブル２（すなわち、バッテリー５４）との電気的接続を維持することができる。さらに、Ｘ軸回転コネクタ２１、Ｙ軸回転コネクタ３１、およびＺ軸回転コネクタ４１は、Ｘ軸回転継手１２、Ｙ軸回転継手１５、およびＺ軸回転継手１８と同軸上にそれぞれ配置されているので、Ｘ軸回転コネクタ２１、Ｙ軸回転コネクタ３１、およびＺ軸回転コネクタ４１は、自在継手１０の動きを妨げない。したがって、ドローン１は、その姿勢が電力ケーブル５によって妨げられることなく、長時間飛行を続けることができる。
【0050】
図７は、ドローン１の一例を示す上面図である。図７に示すように、ドローン１は、ドローン本体３５と、ドローン本体３５を回転可能に支持するジンバル機構３６と、を有し、電力ケーブル５は、ジンバル機構３６に連結される。ドローン本体３５は、複数の（図示した例では、４つの）回転翼１Ｒと、これら回転翼１Ｒにそれぞれ連結された複数のモータ（図示せず）を備えている。
【0051】
ドローン本体３５は、ジンバル機構３６に回転可能に連結されている。ジンバル機構３６は、電力ケーブル５に連結された第１支持構造体４５と、第１支持構造体４５に連結された第２支持構造体４６と、第１支持構造体４５と第２支持構造体４６とを連結する第１連結軸６３と、第２支持構造体４６とドローン本体３５とを連結する第２連結軸６４を備えている。第１連結軸６３および第２連結軸６４は、互いに異なる方向に延びている。本実施形態では、第１支持構造体４５および第２支持構造体４６は環状であり、第２支持構造体４６は第１支持構造体４５の内側に配置されている。一実施形態では、第１支持構造体４５および第２支持構造体４６は、半環状、四角形、またはその他の形状を有してもよい。
【0052】
本実施形態では、２つの第１連結軸６３が一直線上に並び、２つの第２連結軸６４が一直線上に並んでおり、第１連結軸６３と第２連結軸６４は互いに垂直である。各第１連結軸６３は、第１支持構造体４５に固定されており、第１支持構造体４５と一体に回転可能である。各第１連結軸６３は、第２支持構造体４６に設けられた軸受（図示せず）によって回転可能に支持されている。各第２連結軸６４は、第２支持構造体４６に固定されており、第２支持構造体４６と一体に回転可能である。各第２連結軸６４は、ドローン本体３５に設けられた軸受（図示せず）によって回転可能に支持されている。
【0053】
一実施形態では、各第１連結軸６３は第２支持構造体４６に固定されてもよく、かつ各第１連結軸６３は第１支持構造体４５に設けられた軸受（図示せず）によって回転可能に支持されてもよい。一実施形態では、各第２連結軸６４はドローン本体３５に固定されてもよく、かつ各第２連結軸６４は第２支持構造体４６に設けられた軸受（図示せず）によって回転可能に支持されてもよい。
【0054】
第１支持構造体４５は、第１連結軸６３によって第２支持構造体４６に連結されている。第２支持構造体４６は、第２連結軸６４によってドローン本体３５に連結されている。第２連結軸６４は、ドローン本体３５に連結されており、第１連結軸６３は、第２支持構造体４５および第２連結軸６４を介してドローン本体３５に連結されている。第１支持構造体４５と第２支持構造体４６は第１連結軸６３を中心に互いに相対的に回転可能であり、第２支持構造体４６とドローン本体３５は第２連結軸６４を中心に互いに相対的に回転可能である。ドローン本体３５は、第１連結軸６３を中心に回転可能であり、かつ第２連結軸６４を中心に回転可能である。したがって、ドローン本体３５は第１支持構造体４５に対してあらゆる方向に回転（傾動）可能である。このような構成を有するジンバル機構３６は、電力ケーブル５に対するドローン１の姿勢の自由度を向上させることができる。
【0055】
ドローン１が離陸、着陸時、あるいは飛行中の特定の作業において、ジンバル機構３６がドローン本体３５に対して大きく傾いていると、ジンバル機構３６がドローン本体３５の動作を阻害する場合がある。例えば、ドローン１の着陸時に第１支持構造体４５の一部がドローン本体３５の図示しないランディングギア（着陸脚）よりも下にあると、ランディングギアよりも先に第１支持構造体４５が着陸面に接地することになる。このとき、ランディングギアではなく第１支持構造体４５がドローン１の重量を支えることになり、十分な強度がないと第１支持構造体４５が破損する危険もある。またランディングギアが着陸面に接地した際に着陸面からの反力で第１支持構造体４５が急回転し、ドローン１の転覆や電力ケーブル５の切断などさまざまな様態の事故が発生する危険がある。
【0056】
このような事故を防ぐため、本実施形態のドローン１は、ドローン本体３５に対するジンバル機構の相対的な回転を制限する第１ロック機構７１および第２ロック機構７２を備えている。第１ロック機構７１は、第２支持構造体４６に対する第１支持構造体４５の相対的な回転を制限し、第２ロック機構７２は、ドローン本体３５に対する第２支持構造体４６の相対的な回転を制限するように構成されている。第１ロック機構７１または第２ロック機構７２のいずれか一方のみを設けてもよい。
【0057】
第１ロック機構７１は、第２支持構造体４６に固定されている。第１ロック機構７１は、第１連結軸６３を保持（ロック）することにより、第２支持構造体４６に対する第１連結軸６３および第１支持構造体４５の相対的な回転を制限するように構成されている。第２ロック機構７２は、ドローン本体３５に固定されている。第２ロック機構７２は、ドローン本体３５内に配置されてもよい。第２ロック機構７２は、第２連結軸６４を保持（ロック）することにより、ドローン本体３５に対する第２連結軸６４および第２支持構造体４６の相対的な回転を制限するように構成されている。
【0058】
第１ロック機構７１および第２ロック機構７２は、通常は作動していないが、自動で、または操縦者の遠隔操作により動作し、ジンバル機構３６の回転を制限（防止）し、あるいは回転を止めることができる。例えば、ドローン１の離陸あるいは着陸時に、第１支持構造体４５および第２支持構造体４６がドローン本体３５と平行になるようにロックがかかり、これによりランディングギアが第１支持構造体４５および第２支持構造体４６に邪魔されることなく接地、離地できるようにすることが可能である。
【0059】
図８は、電力ケーブル５から図７に示すドローン１に電力を送る配線構造の一例を示す模式図である。図８では、ジンバル機構３６は模式的に描かれている。図８に示すように、ドローン１は、電力ケーブル５からジンバル機構３６を通ってドローン本体３５まで延びる電力ラインを備えている。より具体的には、電力ラインは、電力ケーブル５の正極電線５ａに電気的に接続された第１正極電力ライン７５と、電力ケーブル５の負極電線５ｂに電気的に接続された第１負極電力ライン７６と、第１正極電力ライン７５および第１負極電力ライン７６にそれぞれ電気的に接続された第２正極電力ライン７８および第２負極電力ライン７９と、第２正極電力ライン７８および第２負極電力ライン７９にそれぞれ電気的に接続された第３正極電力ライン８３および第３負極電力ライン８４を備えている。
【0060】
第２正極電力ライン７８および第２負極電力ライン７９は、２つの第１回転コネクタ８０ａ，８０ｂを介して第１正極電力ライン７５および第１負極電力ライン７６にそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、第２正極電力ライン７８は、一方の第１回転コネクタ８０ａを介して第１正極電力ライン７５に接続され、第２負極電力ライン７９は、他方の第１回転コネクタ８０ｂを介して第１負極電力ライン７６に接続されている。
【0061】
２つの第１回転コネクタ８０ａ，８０ｂは、ジンバル機構３６の２つの第１連結軸６３内にそれぞれ配置されており、これら２つの第１連結軸６３と同軸上に配置されている。一方の第１回転コネクタ８０ａは、第１正極電力ライン７５に接続された第１静止端子８１ａと、この第１静止端子８１ａに接触している第１回転端子８２ａを備えている。他方の第１回転コネクタ８０ｂは、第１負極電力ライン７６に接続された第１静止端子８１ｂと、この第１静止端子８１ｂに接触している第１回転端子８２ｂを備えている。本実施形態では、第１回転端子８２ａ，８２ｂは、リング形状を有しており、第１静止端子８１ａ，８１ｂは、第１回転端子８２ａ，８２ｂに接触する金属ブラシから構成される。２つの第１回転端子８２ａ，８２ｂは、第２正極電力ライン７８および第２負極電力ライン７９にそれぞれ接続されている。第１回転コネクタ８０ａ，８０ｂにはスリップリングを使用することができる。
【0062】
第１回転端子８２ａがその軸心を中心に回転しているとき、第１静止端子８１ａは第１回転端子８２ａに対して相対的に静止したままで、第１回転端子８２ａと接触した状態を維持している。したがって、第１回転コネクタ８０ａは、第２正極電力ライン７８が第１回転端子８２ａとともに回転しつつ、第１正極電力ライン７５と第２正極電力ライン７８との電気的接続を維持することができる。同様に、第１回転端子８２ｂがその軸心を中心に回転しているとき、第１静止端子８１ｂは第１回転端子８２ｂに対して相対的に静止したままで、第１回転端子８２ｂと接触した状態を維持している。したがって、第１回転コネクタ８０ｂは、第２負極電力ライン７９が第１回転端子８２ｂとともに回転しつつ、第１負極電力ライン７６と第２負極電力ライン７９との電気的接続を維持することができる。
【0063】
第３正極電力ライン８３および第３負極電力ライン８４は、２つの第２回転コネクタ９０ａ，９０ｂを介して第２正極電力ライン７８および第２負極電力ライン７９にそれぞれ電気的に接続されている。すなわち、第３正極電力ライン８３は、一方の第２回転コネクタ９０ａを介して第２正極電力ライン７８に接続され、第３負極電力ライン８４は、他方の第２回転コネクタ９０ｂを介して第２負極電力ライン７９に接続されている。
【0064】
２つの第２回転コネクタ９０ａ，９０ｂは、ジンバル機構３６の２つの第２連結軸６４内にそれぞれ配置されており、これら２つの第２連結軸６４と同軸上に配置されている。一方の第２回転コネクタ９０ａは、第２正極電力ライン７８に接続された第２静止端子９１ａと、この第２静止端子９１ａに接触している第２回転端子９２ａを備えている。他方の第２回転コネクタ９０ｂは、第２負極電力ライン７９に接続された第２静止端子９１ｂと、この第２静止端子９１ｂに接触している第２回転端子９２ｂを備えている。本実施形態では、第２回転端子９２ａ，９２ｂは、リング形状を有しており、第２静止端子９１ａ，９１ｂは、第２回転端子９２ａ，９２ｂに接触する金属ブラシから構成される。２つの第２回転端子９２ａ，９２ｂは、第３正極電力ライン８３および第３負極電力ライン８４にそれぞれ接続されている。第２回転コネクタ９０ａ，９０ｂにはスリップリングを使用することができる。
【0065】
第２回転端子９２ａがその軸心を中心に回転しているとき、第２静止端子９１ａは第２回転端子９２ａに対して相対的に静止したままで、第２回転端子９２ａと接触した状態を維持している。したがって、第２回転コネクタ９０ａは、第３正極電力ライン８３が第２回転端子９２ａとともに回転しつつ、第２正極電力ライン７８と第３正極電力ライン８３との電気的接続を維持することができる。同様に、第２回転端子９２ｂがその軸心を中心に回転しているとき、第２静止端子９１ｂは第２回転端子９２ｂに対して相対的に静止したままで、第２回転端子９２ｂと接触した状態を維持している。したがって、第２回転コネクタ５０ｂは、第３負極電力ライン８４が第２回転端子９２ｂとともに回転しつつ、第２負極電力ライン７９と第３負極電力ライン８４との電気的接続を維持することができる。
【0066】
このように、電力ケーブル５の正極電線５ａおよび負極電線５ｂは、第１正極電力ライン７５および第１負極電力ライン７６にそれぞれ接続され、第１正極電力ライン７５および第１負極電力ライン７６は、２つの第１回転コネクタ８０ａ，８０ｂを経由して第２正極電力ライン７８および第２負極電力ライン７９にそれぞれ接続され、第２正極電力ライン７８および第２負極電力ライン７９は、２つの第２回転コネクタ９０ａ，９０ｂを経由して第３正極電力ライン８３および第３負極電力ライン８４にそれぞれ接続され、第３正極電力ライン８３および第３負極電力ライン８４は、ドローン本体３５に接続される。
【0067】
本実施形態によれば、第１回転コネクタ８０ａ，８０ｂおよび第２回転コネクタ９０ａ，９０ｂは、ジンバル機構３６の動作を妨げることなく、ジンバル機構３６内での送電を可能とする。機械室２０に配置されたバッテリー５４から、機械室ケーブル２、自在継手１０、電力ケーブル５、およびジンバル機構３６を介して電力がドローン本体３５に供給されるので、ドローン１は、バッテリーを搭載することが不要であり、ドローン１自体をコンパクトにすることができる。
【0068】
図７に示すように、電力ケーブル５は、第３回転コネクタ９５を経由して第１支持構造体４５に連結されていてもよい。第３回転コネクタ９５は、ジンバル機構３６の第１支持構造体４５に固定されている。第３回転コネクタ９５は、第１支持構造体４５が電力ケーブル５に対して回転することを許容しつつ、電力を送ることが可能な装置である。このような第３回転コネクタ９５にはスリップリングを使用することができる。
【0069】
図８に示すように、第１正極電力ライン７５および第１負極電力ライン７６は、第３回転コネクタ９５を介して電力ケーブル５の正極電線５ａおよび負極電線５ｂにそれぞれ電気的に接続されている。第３回転コネクタ９５は、電力ケーブル５の正極電線５ａおよび負極電線５ｂにそれぞれ接続された２つの第３静止端子９６と、これら２つの第３静止端子９６にそれぞれ接触している２つの第３回転端子９７を備えている。本実施形態では、第３回転端子９７は、リング形状を有しており、第３静止端子９６は、第３回転端子９７にそれぞれ接触する金属ブラシから構成される。２つの第３回転端子９７は、第１正極電力ライン７５および第１負極電力ライン７６にそれぞれ接続されている。
【0070】
第３回転端子９７はその軸心を中心に回転しているとき、第３静止端子９６は第３回転端子９７に対して相対的に静止したままで、第３回転端子９７と接触した状態を維持している。したがって、第３回転コネクタ９５は、第１正極電力ライン７５および第１負極電力ライン７６が第３回転端子９７とともに回転しつつ、電力ケーブル５の正極電線５ａと第１正極電力ライン７５との電気的接続、および電力ケーブル５の負極電線５ｂと第１負極電力ライン７６との電気的接続を維持することができる。本実施形態によれば、ジンバル機構３６に対する電力ケーブル５のねじれが防止され、ドローン１の姿勢の自由度がより高められる。
【0071】
図９は、小規模貯蔵施設３００の上方まで飛行してきた水素搬送装置１００が該小規模貯蔵施設３００に着陸する様子を示す模式図である。図９に示すように、小規模貯蔵施設３００の上方まで飛行してきた水素搬送装置１００は、該小規模貯蔵施設３００の上方で待機する。このとき、ドローン１は、牽引部１０１が地上に落下しないように、該牽引部１０１を鉛直方向に引き上げるように動作する。より具体的には、ドローン１は、該ドローン１に連結される電力ケーブル５が鉛直方向に延びる位置まで移動して、電力ケーブル５を介して牽引部１０１を支持する。これにより、地上から見た牽引部１０１の鉛直方向の位置が維持される。次いで、機械室２０に配置された制御部５３は、牽引部１０１が地上にゆっくりと降下するように、ドローン１の動作を制御する。上述したように、水素は、該水素の浮力が牽引部１０１の総重量と同じか、または若干小さくなるようにガス袋８に充填されているので、各ドローン１の動作を、牽引部１０１の姿勢（すなわち、牽引部１０１の傾き）および牽引部１０１の水平方向の位置が維持されるように制御するだけで、牽引部１０１をゆっくりと地上（すなわち、小規模貯蔵施設３００）まで降下させることができる。
【0072】
水素搬送装置１００が小規模貯蔵施設３００に降下した後で、ガス袋８から水素を放出して、小規模貯蔵施設３００に貯蔵する。これにより、大規模貯蔵施設２００から小規模貯蔵施設３００までの水素の搬送が完了する。水素を放出したガス袋８は、折りたたまれて、運搬手段（例えば、トラック、貨物列車、および船舶など）によって大規模貯蔵施設２００に返される。ドローン１、機械室２０、ベース９、および連結具３８，３９は、運搬手段によって大規模貯蔵施設２００に返されてもよいし、ドローン１を飛行させて、自動で大規模貯蔵施設２００に返してもよい。
【0073】
水素搬送装置１００が複数のガス袋８を有している場合は、図１０に示すように、一部のガス袋（例えば、ガス袋８ｂ）に充填された水素を小規模貯蔵施設３００に貯蔵し、その後、残りのガス袋（例えば、ガス袋８ａ，８ｃ）を有する水素搬送装置１００を別の小規模貯蔵施設３００’に移動させてもよい。この場合、ガス袋８ｂに充填された水素の浮力に相当するベースバラスト５１および／または機械室バラスト６５の一部が水素搬送装置１００から取り除かれる。取り除かれたベースバラスト５１および／または機械室バラスト６５は、ガス袋８ｂとともに、運搬手段によって大規模貯蔵施設２００まで返される。
【0074】
本実施形態に係る水素搬送装置１００によれば、無人の移動体であるドローン１が大規模貯蔵施設２００でガス袋８に充填された水素を所定の飛行経路に沿って小規模貯蔵施設３００または中規模貯蔵施設に自動で搬送する。水素搬送装置１００は、機械室２０に搭載された制御部５３の記憶部に記憶された飛行経路に沿って飛行することができる。したがって、搬送に携わる人員（例えば、トレーラーの運転手など）を確保する必要がなく、水素を大規模貯蔵施設２００から小規模貯蔵施設３００までの最短距離で搬送することができる。その結果、低コストで水素を搬送することができる。
【0075】
さらに、図１に示すように、水素搬送装置１００の移動経路を、山岳部４００（および／または海上）などの人口密集地を避けて設定することができる。また、水素は、該水素の浮力が牽引部１０１の総重量と同じか、または若干小さくなるようにガス袋８に充填されている。そのため、万が一、ドローン１に故障が発生したり、バッテリー５４の蓄電量がドローン１の飛行を維持できない程度まで低下しても、水素搬送装置１００はゆっくりと地上まで落下するので、水素搬送装置１００の落下によって発生する人的被害のリスクを最低限に抑えることができる。
【0076】
図１１（ａ）は、別の実施形態に係る水素搬送装置１００を示す模式図であり、図１１（ｂ）は、図１１（ａ）に示す水素搬送装置１００の機械室２０を模式的に示す平面図である。特に説明しない本実施形態の構成は、上述した実施形態と同じであるので、その重複する説明を省略する。図１１（ｂ）には、ガス袋８が仮想線（２点鎖線）で描かれている。
【0077】
図１１（ａ）に示す水素搬送装置１００は、機械室２０が直接ガス袋８に連結されている。より具体的には、この水素搬送装置１００は、上記ベース９を有しておらず、機械室２０は、該機械室２０の上面から延びる機械室連結具（例えば、ワイヤ）３９を介してガス袋８の下面に連結される。したがって、本実施形態では、ドローン１によって牽引される牽引部１０１は、ガス袋８、機械室連結具３９、および機械室２０によって構成される。
【0078】
図示はしないが、機械室２０をガス袋８の下面（または上面）に直接連結してもよい。この場合、機械室連結具３９がさらに省略され、牽引部１０１は、ガス袋８および機械室２０のみによって構成される。
【0079】
機械室２０は、上述した制御部５３、バッテリー５４、送受信部５５、および機械室バラスト６５を収容している。機械室２０の側面からは、アーム６７が延びており、ドローン１に電力を供給するための電力ケーブル５がアーム６７の先端に連結されている。図示した例では、電力ケーブル５は、上述した自在継手１０を介してアーム６７に連結されており、機械室２０に配置されたバッテリー５４から延びる機械室ケーブル２が自在継手１０に連結されている。ドローン１の構成は、図７および図８を参照して説明されたドローン１と同一の構成を有している。
【0080】
水素が充填されたガス袋８は、牽引部１０１がドローン１に牽引されているときに、該ガス袋８に揚力を発生させる構造を有するのが好ましい。そのため、図１１（ａ）に示すように、ガス袋８の断面は、図３（ｂ）を参照して説明された飛行機の翼形（ａｉｒｆｏｉｌ）と同様の略涙滴形状を有する。より具体的には、水素が充填されたガス袋８は、丸められた断面形状を有する前縁部と、鋭くとがった断面形状を有する後縁部とを有し、前縁部から所定の中間点までの断面積は、徐々に大きくなり、所定の中間点から後縁部までの断面積は、徐々に小さくなる。中間点で、ガス袋８の鉛直方向における幅が最大となる。このような翼形の断面形状を有するガス袋８には、ドローン１が牽引部１０１を牽引する際に揚力が発生する。これにより、牽引部１０１を飛行させるために各ドローン１が負担する牽引力を低減させることができる。
【0081】
本実施形態でも、機械室２０は、図３（ｂ）を参照して説明された飛行機の翼形（ａｉｒｆｏｉｌ）と同様の略涙滴形状を有していてもよいし、図４を参照して説明された翼部２０ｅを有していてもよい。これにより、牽引部１０１を飛行させるために各ドローン１が負担する牽引力を低減させることができる。
【0082】
図１２は、図１１（ａ）に示す水素搬送装置１００が小規模貯蔵施設３００に着陸する様子を示す模式図である。図１２に示すように、小規模貯蔵施設３００の上方まで飛行してきた水素搬送装置１００は、該小規模貯蔵施設３００の上方で待機する。このとき、ドローン１は、牽引部１０１が地上に落下しないように、該牽引部１０１を鉛直方向に引き上げるように動作する。より具体的には、ドローン１は、該ドローン１に連結される電力ケーブル５が鉛直方向に延びる位置まで移動して、電力ケーブル５を介して牽引部１０１を支持する。これにより、地上から見た牽引部１０１の鉛直方向の位置が維持される。このとき、電力ケーブル５がガス袋８に衝突しないように、機械室２０の側面から延びるアーム６７は、水素が充填されたガス袋８の外縁（図１１（ｂ）の仮想線（２点鎖線）参照）よりも外側に突出している。
【0083】
次いで、機械室２０に配置された制御部５３は、牽引部１０１が地上にゆっくりと降下するように、ドローン１の動作を制御する。上述したように、水素は、該水素の浮力が牽引部１０１の総重量と同じか、または若干小さくなるようにガス袋８に充填されているので、ドローン１を、牽引部１０１の水平方向の姿勢が維持されるように制御するだけで、牽引部１０１をゆっくりと地上まで（すなわち、小規模貯蔵施設３００）まで降下させることができる。
【0084】
水素搬送装置１００が小規模貯蔵施設３００に降下した後で、ガス袋８に充填された水素を放出して、小規模貯蔵施設３００に貯蔵する。これにより、大規模貯蔵施設２００から小規模貯蔵施設３００までの水素の搬送が完了する。水素を放出したガス袋８は、折りたたまれて、運搬手段（例えば、トラック、貨物列車、および船舶など）によって大規模貯蔵施設２００に返される。ドローン１、機械室２０、および機械室連結具３９は、運搬手段によって大規模貯蔵施設２００に返されてもよいし、ドローン１を飛行させて、自動で大規模貯蔵施設２００に返してもよい。
【0085】
上述した実施形態は、本発明が属する技術分野における通常の知識を有する者が本発明を実施できることを目的として記載されたものである。上記実施形態の種々の変形例は、当業者であれば当然になしうることであり、本発明の技術的思想は他の実施形態にも適用しうる。したがって、本発明は、記載された実施形態に限定されることはなく、特許請求の範囲によって定義される技術的思想に従った最も広い範囲に解釈されるものである。
【符号の説明】
【0086】
１ ドローン
２ 機械室ケーブル
５ 電力ケーブル
８ ガス袋
９ ベース
１０ 自在継手
２０ 機械室
３５ ドローン本体
３６ ジンバル機構
３８ 袋連結具
３９ 機械室連結具
４５ 第１支持構造体
４６ 第２支持構造体
５３ 制御部
５４ バッテリー
５５ 送受信部
６３ 第１連結軸
６４ 第２連結軸
１００ 水素搬送装置
１０１ 牽引部
２００ 大規模貯蔵施設
３００ 小規模貯蔵施設
２ 機械室ケーブル
５ 電力ケーブル
８ ガス袋
９ ベース
１０ 自在継手
２０ 機械室
３５ ドローン本体
３６ ジンバル機構
３８ 袋連結具
３９ 機械室連結具
４５ 第１支持構造体
４６ 第２支持構造体
５３ 制御部
５４ バッテリー
５５ 送受信部
６３ 第１連結軸
６４ 第２連結軸
１００ 水素搬送装置
１０１ 牽引部
２００ 大規模貯蔵施設
３００ 小規模貯蔵施設
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】