特許 7210526 飛行体

(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】2023-01-13

(45)【発行日】2023-01-23

(54)【発明の名称】飛行体

(51)【国際特許分類】

   B64D 33/10 20060101AFI20230116BHJP

   B64D 27/24 20060101ALI20230116BHJP

   B64C 3/32 20060101ALI20230116BHJP

   B64C 39/02 20060101ALI20230116BHJP

【ＦＩ】

B64D33/10

B64D27/24

B64C3/32

B64C39/02

【請求項の数】 10

(21)【出願番号】P 2020207089

(22)【出願日】2020-12-14

(65)【公開番号】P2022094198

(43)【公開日】2022-06-24

【審査請求日】2022-03-17

(73)【特許権者】

【識別番号】318002806

【氏名又は名称】ＨＡＰＳモバイル株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000877

【氏名又は名称】弁理士法人ＲＹＵＫＡ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】柳本 教朝

【審査官】塚本 英隆

(56)【参考文献】

【文献】欧州特許出願公開第１６００３７０（ＥＰ，Ａ２）

【文献】特開２００５－８２０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第９６／２８３４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２０２０－１８３２１０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｂ６４Ｄ ３３／１０

Ｂ６４Ｄ ２７／２４

Ｂ６４Ｃ ３／３２

Ｂ６４Ｃ ３９／０２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

翼部と、
前記翼部内に配置されたバッテリと、
前記翼部の前側の前記バッテリに対応する位置に形成された吸気部と、
前記バッテリに対して配置され、前記吸気部から流入する空気によって前記バッテリを冷却するヒートシンク部であって、前側から後側に向かって広い形状を有する通気部を含むヒートシンク部と、
前記翼部の後側の前記バッテリに対応する位置に形成された排気部であって、前記ヒートシンク部から流出する空気を排気する排気部と
を備える、飛行体。

【請求項2】

前記吸気部、前記ヒートシンク部、及び前記排気部は連結しており、前記吸気部は、後部の負圧によって、前記翼部の前側の層流境界層を吸い込む、請求項１に記載の飛行体。

【請求項3】

前記通気部は、前側から後側に向かって高さが高い形状を有する、請求項１又は２に記載の飛行体。

【請求項4】

前記ヒートシンク部は、ハーモニカ形状を有する、請求項１から３のいずれか一項に記載の飛行体。

【請求項5】

前記排気部は、前側から後側に向かって狭い形状を有する、請求項１から４のいずれか一項に記載の飛行体。

【請求項6】

前記排気部は、前側から後側に向かって高さが低い形状を有する、請求項５に記載の飛行体。

【請求項7】

前記排気部は、排気によって前記飛行体の推進力を生み出すとともに、前記翼部の後側の層流境界層を引き付ける、請求項５又は６に記載の飛行体。

【請求項8】

前記翼部は、主翼と、前記主翼に対してヒンジ部を介して連結された動翼とを含み、
前記排気部は、前記主翼と前記ヒンジ部との間に排出口を有する、請求項１から７のいずれか一項に記載の飛行体。

【請求項9】

複数の前記バッテリと、
それぞれが前記複数のバッテリのそれぞれに対応する、複数の前記吸気部、複数の前記ヒートシンク部、及び複数の前記排気部と
を備える、請求項１から８のいずれか一項に記載の飛行体。

【請求項10】

成層圏プラットフォームとして機能する、請求項１から９のいずれか一項に記載の飛行体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、飛行体に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、太陽電池パネルによって発電された電力をバッテリに蓄電して、バッテリの電力を用いて飛行したり無線通信サービスを提供したりする飛行体が記載されている。
［先行技術文献］
［特許文献］
［特許文献１］特開２０２０－１７０８８８号公報

【発明の概要】

【0003】

本発明の一実施態様によれば、飛行体が提供される。飛行体は、翼部を備えてよい。飛行体は、翼部内に配置されたバッテリを備えてよい。飛行体は、翼部の前側のバッテリに対応する位置に形成された吸気部を備えてよい。飛行体は、バッテリに対して配置され、吸気部から流入する空気によってバッテリを冷却するヒートシンク部であって、前側から後側に向かって広い形状を有する通気部を含むヒートシンク部を備えてよい。飛行体は、翼部の後側のバッテリに対応する位置に形成された排気部であって、ヒートシンク部から流出する空気を排気する排気部を備えてよい。

【0004】

上記吸気部、上記ヒートシンク部、及び上記排気部は連結しており、上記吸気部は、後部の負圧によって、上記翼部の前側の層流境界層を吸い込んでよい。上記通気部は、前側から後側に向かって高さが高い形状を有してよい。上記ヒートシンク部は、ハーモニカ形状を有してよい。上記排気部は、前側から後側に向かって狭い形状を有してよい。上記排気部は、前側から後側に向かって高さが低い形状を有してよい。上記排気部は、排気によって上記飛行体の推進力を生み出すとともに、上記翼部の後側の層流境界層を引き付けてよい。上記翼部は、主翼と、上記主翼に対してヒンジ部を介して連結された動翼とを含んでよく、上記排気部は、上記主翼と上記ヒンジ部との間に排出口を有してよい。上記飛行体は、複数の上記バッテリと、それぞれが上記複数のバッテリのそれぞれに対応する、複数の上記吸気部、複数の上記ヒートシンク部、及び複数の上記排気部とを備えてよい。上記飛行体は、成層圏プラットフォームとして機能してよい。

【0005】

なお、上記の発明の概要は、本発明の必要な特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。

【図面の簡単な説明】

【0006】

【図1】ＨＡＰＳ１００の一例を概略的に示す。

【図2】ＨＡＰＳ１００の翼部１２０の構造の一例を概略的に示す。

【図3】ＨＡＰＳ１００の翼部１２０の断面図を概略的に示す。

【図4】ＨＡＰＳ１００が備えるヒートパイプ４１０の一例を概略的に示す。

【図5】ヒートパイプ４１０による熱の循環について説明するための説明図である。

【図6】ヒートパイプ４１０による熱の循環について説明するための説明図である。

【図7】ヒートパイプ４１０による熱の循環について説明するための説明図である。

【図8】ヒートパイプ４１０のペイロード対応部分の構造の一例を概略的に示す。

【図9】ヒートパイプ４１０のラジエータ対応部分の構造の一例を概略的に示す。

【発明を実施するための形態】

【0007】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。

【0008】

図１は、ＨＡＰＳ１００の一例を概略的に示す。ＨＡＰＳ１００は、飛行体の一例であってよい。ＨＡＰＳ１００は、成層圏プラットフォームとして機能してよい。ＨＡＰＳ１００は、成層圏を飛行しながら、地上のゲートウェイ４０との間でフィーダリンク１６２を形成し、かつ、地上に無線通信エリア１６４を形成する。

【0009】

ＨＡＰＳ１００は、本体部１１０、プロペラ１１４、翼部１２０及び太陽電池パネル１５０を備える。太陽電池パネル１５０によって発電された電力は、翼部１２０内に配置されたバッテリに蓄電される。バッテリに蓄電された電力は、ＨＡＰＳ１００が備える各構成によって利用される。

【0010】

本体部１１０内には、ペイロードが配置される。ペイロードは、電子機器を含んでよい。例えば、ペイロードは、ＨＡＰＳ１００の飛行及び通信を制御する制御装置を含む。また、ペイロードは、制御モータを含んでよい。

【0011】

制御装置は、例えば、プロペラ１１４の回転、フラップやエレベータの角度等を制御することによってＨＡＰＳ１００の飛行を制御する。制御装置は、ＨＡＰＳ１００が備える各種センサを管理してよい。センサの例として、ＧＰＳセンサ等の測位センサ、ジャイロセンサ、及び加速度センサ等が挙げられる。制御装置は、各種センサの出力によって、ＨＡＰＳ１００の位置、姿勢、移動方向、及び移動速度を管理してよい。

【0012】

制御装置は、例えば、ＦＬ（Ｆｅｅｄｅｒ Ｌｉｎｋ）アンテナを用いて、ゲートウェイ４０との間でフィーダリンク１６２を形成してよい。制御装置は、ゲートウェイ４０を介して、ネットワーク２０にアクセスしてよい。制御装置は、ネットワーク２０に接続された管理装置５０と通信してよい。

【0013】

制御装置は、管理装置５０に、各種情報を送信してよい。制御装置は、例えば、テレメトリ情報を管理装置５０に送信する。テレメトリ情報は、ＨＡＰＳ１００の位置情報を含んでよい。位置情報は、ＨＡＰＳ１００の３次元位置を示してよい。テレメトリ情報は、ＨＡＰＳ１００の姿勢情報を含んでよい。姿勢情報は、ＨＡＰＳ１００のピッチ、ロール、ヨーを示してよい。テレメトリ情報は、ＨＡＰＳ１００の移動方向を示す移動方向情報を含んでよい。テレメトリ情報は、ＨＡＰＳ１００の移動速度を示す移動速度情報を含んでよい。

【0014】

また、制御装置は、例えば、ＳＬ（Ｓｅｒｖｉｃｅ Ｌｉｎｋ）アンテナを用いて、地上に無線通信エリア１６４を形成する。制御装置は、ＳＬアンテナを用いて、地上のユーザ端末３０とサービスリンクを形成する。

【0015】

ユーザ端末３０は、ＨＡＰＳ１００と通信可能であればどのような通信端末であってもよい。例えば、ユーザ端末３０は、スマートフォン等の携帯電話である。ユーザ端末３０は、タブレット端末及びＰＣ（Ｐｅｒｓｏｎａｌ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ）等であってもよい。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＴ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｔｈｉｎｇ）デバイスであってもよい。ユーザ端末３０は、いわゆるＩｏＥ（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ ｏｆ Ｅｖｅｒｙｔｈｉｎｇ）に該当するあらゆるものを含み得る。

【0016】

ＨＡＰＳ１００は、例えば、フィーダリンク１６２とサービスリンクとを介して、ネットワーク２０とユーザ端末３０との通信を中継する。ＨＡＰＳ１００は、ユーザ端末３０とネットワーク２０との通信を中継することによって、ユーザ端末３０に無線通信サービスを提供してよい。

【0017】

ネットワーク２０は、移動体通信ネットワークを含む。移動体通信ネットワークは、３Ｇ（３ｒｄ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、ＬＴＥ（Ｌｏｎｇ Ｔｅｒｍ Ｅｖｏｌｕｔｉｏｎ）通信方式、５Ｇ（５ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式、及び６Ｇ（６ｔｈ Ｇｅｎｅｒａｔｉｏｎ）通信方式以降の通信方式のいずれに準拠していてもよい。ネットワーク２０は、インターネットを含んでもよい。

【0018】

ＨＡＰＳ１００は、例えば、無線通信エリア１６４内のユーザ端末３０から受信したデータをネットワーク２０に送信する。また、ＨＡＰＳ１００は、例えば、ネットワーク２０を介して、無線通信エリア１６４内のユーザ端末３０宛のデータを受信した場合に、当該データをユーザ端末３０に送信する。

【0019】

管理装置５０は、ＨＡＰＳ１００を管理する。管理装置５０は、ネットワーク２０及びゲートウェイ４０を介して、ＨＡＰＳ１００と通信してよい。なお、管理装置５０は、通信衛星を介してＨＡＰＳ１００と通信してもよい。管理装置５０は、各種指示を送信することによってＨＡＰＳ１００を制御してよい。

【0020】

管理装置５０は、無線通信エリア１６４によって地上の対象エリアをカバーさせるべく、ＨＡＰＳ１００に、対象エリアの上空を旋回させてよい。ＨＡＰＳ１００は、例えば、対象エリアの上空を円軌道で飛行しつつ、ＦＬアンテナの指向方向を調整することによってゲートウェイ４０との間のフィーダリンクを維持し、ＳＬアンテナの指向方向を調整することによって無線通信エリア１６４による対象エリアのカバーを維持する。

【0021】

航空機の翼上面の流れを吸入すると、層流を維持でき、揚力が増して抗力が減る効果が得られるが、重量増加や複雑な構造が課題となるため、一般の航空機の構造では一部の航空機に部分的に採用されるにとどまっている。本実施形態に係るＨＡＰＳ１００は、翼部１２０の前縁部から空気を取り込み、取り込んだ空気をバッテリの排熱で加熱膨張させて、翼部１２０の後縁部から加速させて排気することにより、剥離を防ぎ、層流を維持することにより、従来技術の課題の解決に貢献するものである。一具体例を挙げると、本実施形態に係るＨＡＰＳ１００は、吸気部が、レーザ加工により無数の微小開口処理をした前縁パネルの構造として後部の負圧により境界層を吸い込み、剥離を遅らせる。そして、導入された大気は、電池上部に設けられた断面積が広くなっていくハーモニカ状のヒートシンクの構造により、バッテリを冷却しつつ吸気した大気を加熱・膨張・加速させる。最後に断面積を小さくし流速を上げるためのノズルを備えた排気部を通じて、ヒートシンクにより加速させた大気をさらに加速・排出し剥離を防ぐ構造となっている。

【0022】

図２は、ＨＡＰＳ１００の翼部１２０の構造の一例を概略的に示す。図２では、翼部１２０内に８つのバッテリ３００が配置されている場合を例示しているが、バッテリ３００の数はこれに限らず、他の数であってもよい。全体の重量バランスをとるべく、左翼側と右翼側に左右対称となるように同数のバッテリ３００が配置されることが望ましい場合がある。なお、図２に示す例において、ＨＡＰＳ１００は、複数のバッテリ３００を備えるが、ＨＡＰＳ１００は、１つのバッテリ３００のみを備えてもよい。

【0023】

翼部１２０は、前側のバッテリ３００に対応する位置に形成された吸気部１３２を備えてよい。吸気部１３２は、例えば、翼部１２０の前縁部に配置される。吸気部１３２は、例えば、複数の開口を有する。吸気部１３２は、例えば、レーザ加工によって形成された多数の微小な開口を有する。

【0024】

翼部１２０は、後側のバッテリ３００に対応する位置に形成された排気部１３６を備える。排気部１３６は、例えば、翼部１２０の主翼１２２と動翼１２４との間に配置される。

【0025】

翼部１２０は、図２に示すように、それぞれが複数のバッテリ３００のそれぞれに対応する、複数の吸気部１３２及び複数の排気部１３６を備えてよい。

【0026】

図３は、ＨＡＰＳ１００の翼部１２０の断面図を概略的に示す。翼部１２０は、主翼１２２と、主翼１２２に対してヒンジ１２６を介して連結された動翼１２４とを含む。翼部１２０は、バッテリ３００に対して配置され、吸気部１３２から流入する空気によってバッテリ３００を冷却するヒートシンク部１３４を備えてよい。ヒートシンク部１３４は、バッテリ３００の形状に対応する形状を有してよい。例えば、バッテリ３００の上面が四角形状である場合に、ヒートシンク部１３４の下面は、バッテリ３００の上面と同等の大きさの四角形状であってよい。

【0027】

吸気部１３２の横幅は、ヒートシンク部１３４の横幅と同じであってよい。吸気部１３２の横幅は、ヒートシンク部１３４の横幅より狭くてもよく、広くてもよい。

【0028】

排気部１３６の横幅は、ヒートシンク部１３４の横幅と同じであってよい。排気部１３６の横幅は、ヒートシンク部１３４の横幅より狭くてもよく、広くてもよい。

【0029】

ヒートシンク部１３４は、前側から後側に向かって広い形状を有する通気部１３５を有する。通気部１３５は、前側から後側に向かって高さが高い形状を有してよい。これにより、バッテリ３００を冷却しつつ、吸気した空気を加熱、膨張、加速させることができる。

【0030】

ヒートシンク部１３４は、例えば、ハーモニカ形状を有する。ヒートシンク部１３４がハーモニカ形状を有することによって、吸気部１３２から流入する空気が排気部１３６から排気される流れを極力阻害することなく、効率的にバッテリ３００の熱を排熱することができる。なお、ヒートシンク部１３４は、ハーモニカ形状を有さずに、中空構造であってもよい。

【0031】

吸気部１３２、ヒートシンク部１３４、及び排気部１３６は、連結している。排気部１３６は、ヒートシンク部１３４から流出する空気を翼部１２０の外部に排気する。吸気部１３２は、後部の負圧によって、翼部１２０の前側の層流境界層を吸い込む。層流境界層を吸い込む、層流の剥離を怒らせることができ、層流を維持して、揚力を増加させて抗力を減少させることができる。

【0032】

このように、後部の負圧が吸気部１３２にかかる構造を採用することによって、プラズマアクチュエータ等を用いなくても、層流境界層を吸い込むことができる。プラズマアクチュエータを使用した場合、非常に高い電力を必要とするし、全体の重量が増すことになる。本実施形態に係る翼部１２０の構造によれば、プラズマアクチュエータを使用する場合と比較して、消費電力を低減することができ、ＨＡＰＳ１００全体の軽量化に貢献することができる。

【0033】

排気部１３６は、前側から後側に向かって狭い形状を有してよい。排気部１３６は、例えば、前側から後側に向かって高さが低い形状を有する。このように、排気部１３６が、前側から後側に向かって断面積が小さくなる構造を有することによって、ヒートシンク部１３４からの空気の流速を上げて排気することができる。

【0034】

排気部１３６は、図３に例示しているように、動翼１２４の上面に沿った排気を実現してよい。排気部１３６は、例えば、主翼１２２とヒンジ１２６との間に排出口を有する。排気部１３６は、排気によってＨＡＰＳ１００の推進力を生み出すとともに、翼部１２０の後側の層流境界層を引き付ける。

【0035】

ヒートシンク部１３４から排気部１３６に流入する空気は、上述したように、ヒートシンク部１３４によって加熱、膨張、加速されているが、排気部１３６によってさらに加速させることができ、ＨＡＰＳ１００の推進力に貢献することができるとともに、翼部１２０の後側の層流境界層の剥離を防ぐことに貢献することができる。

【0036】

図４は、ＨＡＰＳ１００が備えるヒートパイプ４１０の一例を概略的に示す。ヒートパイプ４１０は、ペイロード２００、バッテリ３００、及びラジエータ４００の間で熱交換を行う。ラジエータ４００は、ペイロード２００よりも高い位置にあり、バッテリ３００は、ラジエータ４００よりも高い位置にある。

【0037】

ヒートパイプ４１０は、作動液を、バッテリ３００の熱をペイロード２００及びラジエータ４００に移動させるように循環させる逆止弁４２０を有する。作動液としては、既存のヒートパイプと同様、代替フロン及び水等を採用してよいが、対象となる飛行体が飛行する環境に応じて、適宜選択されてよい。

【0038】

ラジエータ４００は、図４に示すように、本体部１１０内に配置されてよい。ラジエータ４００は、本体部１１０外に配置されてもよい。

【0039】

ヒートパイプ４１０は、ＨＡＰＳ１００が夜間に飛行する間、無線通信エリア１６４を展開する位置まで移動する間、又は、ＨＡＰＳ１００が予備機として飛行する間等、ペイロード２００が低温である状況においては、ペイロード２００を加熱・保温するように構成されてよい。ヒートパイプ４１０は、ＨＡＰＳ１００が日中に飛行する間や、ゴールデンタイム中等の、消費電力が大きい状況においては、バッテリ３００及びペイロード２００を冷却するように構成されてよい。

【0040】

図５、図６、及び図７は、ヒートパイプ４１０による熱の循環について説明するための説明図である。図５は、ペイロード２００が低温である場合における作動液の循環の様子を概略的に示す。図６は、ペイロード２００が適温である場合における作動液の循環の様子を概略的に示す。図７は、ペイロード２００が高温である場合における作動液の循環の様子を概略的に示す。

【0041】

ヒートパイプ４１０は、バッテリ３００に対応するバッテリ対応部分と、ラジエータ４００に対応するラジエータ対応部分と、ペイロード２００に対応するペイロード対応部分とを含む。バッテリ対応部分は、バッテリ３００の熱を効率的に交換するために、バッテリ３００のより多くの部分と接するように、降り曲がった形状を有してよい。ラジエータ対応部分は、ラジエータ４００に熱を効率的に放出するために、ラジエータ４００のより多くの部分と接するように、降り曲がった形状を有してよい。ペイロード対応部分は、ペイロード２００の熱を効率的に交換するために、ペイロード２００のより多くの部分と接するように、降り曲がった形状を有してよい。

【0042】

ヒートパイプ４１０は、バッテリ対応部分から延伸して、分岐部４１１で分岐して、ラジエータ対応部分及びペイロード対応部分のそれぞれに接続される第１循環部分４１２と、ペイロード対応部分から延伸してラジエータ対応部分に接続される第２循環部分４１４と、ラジエータ対応部分から延伸してバッテリ対応部分に接続される第３循環部分４１６とを備えてよい。逆止弁４２０は、第３循環部分４１６に位置する。

【0043】

ヒートパイプ４１０は、第１循環部分４１２の、分岐部４１１とラジエータ対応部分との間に配置され、ペイロード２００の温度が予め定められた温度閾値より低い時は閉じ、ペイロード２００の温度が当該温度閾値より高いときは開くバルブ４３０を備える。温度閾値は、例えば、０℃であってよい。温度閾値は、任意に設定可能であってよく、変更可能であってもよい。バルブ４３０は、サーモスタットバルブであってよい。なお、ＨＡＰＳ１００は、サーモスタットバルブではないバルブ４３０と、ペイロード２００の温度が予め定められた温度閾値より低い時はバルブ４３０を閉じ、ペイロード２００の温度が当該温度閾値より高いときはバルブ４３０を開くバルブ制御部とを備えてもよい。

【0044】

図５は、ペイロード２００の温度が予め定められた温度閾値より低く、バルブ４３０が閉じている状態を例示している。ペイロード２００の温度は、例えば、－９０℃から０℃程度であってよい。逆止弁４２０がない場合、気体となった作動液がバッテリ３００付近で滞留することになるが、本実施形態に係るヒートパイプ４１０は逆止弁４２０を有するので、作動液は、バッテリ３００からペイロード２００、ペイロード２００からラジエータ４００、ラジエータ４００からバッテリ３００の順番で循環し、バッテリ３００を冷却し、ペイロード２００で排熱する。

【0045】

図６は、ペイロード２００の温度が適温である場合を例示している。温度閾値は、適温よりも低く設定されており、ペイロード２００の温度が適温である場合、バルブ４３０は開いた状態となる。温度閾値は、上述したように、例えば、０℃であってよく、バルブ４３０は、ペイロード２００の温度が０℃を超えたときに開く。ペイロード２００の適温は、０℃から５０℃程度であってよい。ペイロード２００の温度が適温である場合、ヒートパイプ４１０のペイロード対応部分の構造による循環の抵抗によって、作動液のほとんどがペイロード２００側には循環せず、バッテリ３００からラジエータ４００、ラジエータ４００からバッテリ３００の順番で循環することになる。これにより、バッテリ３００のみが冷却され、ラジエータ４００で排熱される。

【0046】

図７は、ペイロード２００の温度が高温である場合を例示している。ペイロード２００の高温とは、例えば、５０℃以上であってよい。バルブ４３０は開いた状態となっている。ペイロード２００の温度が高温であることから、ペイロード２００側でも作動液の循環が発生している。作動液は、バッテリ３００からラジエータ４００、ラジエータ４００からバッテリ３００の順番で循環するとともに、ペイロード２００から分岐部４１１を経由してラジエータ４００、ラジエータ４００からペイロード２００の順番で循環する。これにより、ペイロード２００及びバッテリ３００が冷却され、ラジエータ４００で排熱される。

【0047】

図８は、ヒートパイプ４１０のペイロード対応部分の構造の一例を概略的に示す。ペイロード対応部分は、図８に例示するように、折り曲がった構造を有してよい。ペイロード対応部分が折り曲がった構造を有することによって、ペイロード２００と接触する部分が増え、熱交換の効率を高めることができる。また、第１循環部分４１２、第２循環部分４１４、及び第３循環部分４１６と比較して、作動液が通過する抵抗を高めることができ、ペイロード２００が適温になったときに、ペイロード対応部分に対して作動液が循環しないようにできる。ヒートパイプ４１０のバッテリ対応部分も、図８に示す構造と同様の構造を有してよい。

【0048】

図９は、ヒートパイプ４１０のラジエータ対応部分の構造の一例を概略的に示す。ラジエータ対応部分は、図９に例示するように、第１循環部分４１２からの入口部分で分岐して、第２循環部分４１４及び第３循環部分４１６のそれぞれに接続される構造であって、それぞれの部分が折り曲がった構造を有してよい。このような構造を有することによって、ペイロード２００が高温の場合に、作動液を、バッテリ３００からラジエータ４００、ラジエータ４００からバッテリ３００の順番で循環させるとともに、ペイロード２００から分岐部４１１を経由してラジエータ４００、ラジエータ４００からペイロード２００の順番で循環させることができる。また、降り曲がった構造を有することによって、ラジエータ４００と接触する部分が増え、熱交換の効率を高めることができる。

【0049】

成層圏環境におけるＨＡＰＳ１００内のペイロード温度管理制御は、重要かつ非常に困難な課題である。電気機器及び制御モータ等は、低温では動作しない場合があり、加熱するためにヒータを装備すれば、電力が必要となり、重量も増えてしまう。また、断熱構造とすれば、逆に冷やしにくくなる問題が発生する。一方で、冷やしたい場合にも希薄大気のため自然放熱されにくく、高温部だけ非常に高温となる。

【0050】

本実施形態に係るＨＡＰＳ１００では、例えば、加温及び冷却して適温を保ちたいペイロード２００と、冷却したい高温部分であるバッテリ３００とを逆止弁４２０を有するヒートパイプ４１０で接続する。そして、中間にラジエータ４００とバルブ４３０（サーモスタッドバルブ）を配置して、温度に応じてバルブ４３０の開閉が行われ、バルブ４３０内の作動液の流れのモードを変更して、バッテリ３００を常時冷却しつつ、ペイロード２００を適温に保つため加温及び冷却を行うものである。これにより、電力を消費することなく、流体の力のみで自動的に適温を保つことに貢献でき、効果的な温度管理が可能となる。

【0051】

上記実施形態では、飛行体の一例としてＨＡＰＳ１００を挙げているが、これに限らない。飛行体は、バッテリ及びペイロードを搭載している飛行体であれば、どのような飛行体であってもよい。

【0052】

以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。

【0053】

特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階などの各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」などと明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」などを用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0054】

２０ ネットワーク、３０ ユーザ端末、４０ ゲートウェイ、５０ 管理装置、１００ ＨＡＰＳ、１１０ 本体部、１２０ 翼部、１２２ 主翼、１２４ 動翼、１２６ ヒンジ、１３２ 吸気部、１３４ ヒートシンク部、１３６ 排気部、１５０ 太陽電池パネル、１６２ フィーダリンク、１６４ 無線通信エリア、２００ ペイロード、３００ バッテリ、４００ ラジエータ、４１０ ヒートパイプ、４１１ 分岐部、４１２ 第１循環部分、４１４ 第２循環部分、４１６ 第３循環部分、４２０ 逆止弁、４３０ バルブ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】