JP2005053353A - Airship - Google Patents

Airship Download PDF

Info

Publication number
JP2005053353A
JP2005053353A JP2003286753A JP2003286753A JP2005053353A JP 2005053353 A JP2005053353 A JP 2005053353A JP 2003286753 A JP2003286753 A JP 2003286753A JP 2003286753 A JP2003286753 A JP 2003286753A JP 2005053353 A JP2005053353 A JP 2005053353A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
generated
power
airship
electric power
fuel cell
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2003286753A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Masayoshi Umeno
正義 梅野
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Chubu University
Original Assignee
Chubu University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Chubu University filed Critical Chubu University
Priority to JP2003286753A priority Critical patent/JP2005053353A/en
Publication of JP2005053353A publication Critical patent/JP2005053353A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00—Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50—Photovoltaic [PV] energy
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/30—Hydrogen technology
    • Y02E60/50—Fuel cells

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain propulsion force, even when sufficient amount of solar radiation for power generation of a solar battery can not be obtained, in an airship equipped with the solar battery. <P>SOLUTION: This airship is provided with a bag body 10 filled with floating gas, the solar batteries 20 and 21 provided on the surface of an upper part of at least the bag body 10, and propulsion means 17 and 23 capable of obtaining thrust by the power supply. The airship flies by supplying power generated by the solar batteries 20 and 21 to the propulsion means 17 and 23. The airship is provided with an electrolysis device 24 for electrolyzing water to form hydrogen and a fuel battery 22 for generating power by using the hydrogen formed by the electrolysis device 24. When generated power Po of the solar batteries 20 and 21 is more than requested power Pr of the propulsion means 17 and 23, excessive power Po-Pr is supplied to the electrolysis device 24. When the generated power Po of the solar batteries 20 and 21 is less than the requested power Pr of the propulsion means 17 and 23, insufficient power Pr-Po is supplied from the fuel battery 22. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、太陽電池で発電した電力を駆動源として飛行する飛行船に関する。   The present invention relates to an airship that flies using electric power generated by a solar cell as a drive source.

従来より、太陽電池を搭載した飛行船が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような飛行船は、船体表面に設置された太陽電池にて発電した電力でモータを駆動し、これによりプロペラを回転させて推進力を得ている。
特開平５−１９３５７３号公報 Conventionally, an airship equipped with a solar cell is known (see, for example, Patent Document 1). Such an airship drives a motor with electric power generated by a solar cell installed on the surface of a hull, thereby rotating a propeller to obtain a propulsive force.
JP-A-5-193573

しかしながら、太陽電池はその性質上、曇りや夜間等の日射量が充分でない場合には発電する電力が低下し、充分な推進力が得られない場合がある。   However, due to the nature of solar cells, when the amount of solar radiation such as cloudiness or nighttime is insufficient, the power generated is reduced, and sufficient propulsion may not be obtained.

本発明は上記点に鑑み、太陽電池を搭載した飛行船において、太陽電池の発電に充分な日射量が得られない場合にも推進力を得られるようにすることを目的とする。   In view of the above points, an object of the present invention is to provide a propulsive force in an airship equipped with a solar cell even when a sufficient amount of solar radiation for power generation by the solar cell cannot be obtained.

上記目的を達成するため、請求項１に記載の発明では、浮揚ガスが封入された袋体（１０）と、少なくとも袋体の上部表面に設けられた太陽電池（２０、２１）と、電力が供給されることで推力を得ることができる推進手段（１７、２３）とを備え、太陽電池が発電した電力を推進手段に供給して飛行する飛行船であって、
水を電気分解して水素を生成する電気分解装置（２４）と、電気分解装置にて生成された水素と空気中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池（２２）とを備え、太陽電池で発電した電力は電気分解装置に供給されるとともに、燃料電池にて発電した電力は推進手段に供給されることを特徴としている。 In order to achieve the above object, in the invention described in claim 1, the bag body (10) in which the levitation gas is sealed, the solar cell (20, 21) provided on at least the upper surface of the bag body, And a propulsion unit (17, 23) that can obtain thrust by being supplied, and is an airship that flies by supplying power generated by a solar cell to the propulsion unit,
An electrolyzer (24) for electrolyzing water to produce hydrogen; and a fuel cell (22) for generating electricity by an electrochemical reaction between hydrogen produced by the electrolyzer and oxygen in the air, The electric power generated by the battery is supplied to the electrolyzer, and the electric power generated by the fuel cell is supplied to the propulsion means.

このように、水素を燃料とする燃料電池を太陽電池と併用することで、日射量が充分でなく太陽電池の発電電力が充分でない場合であっても、燃料電池で発電した電力で補完して飛行船を運転することが可能となる。さらに、太陽電池（２０、２１）で発電した電力を用いて水を電気分解して水素を生成しておくことで、電力の貯蔵を間接的に行うことができる。   In this way, by using a fuel cell that uses hydrogen as a fuel together with a solar cell, even if the amount of solar radiation is insufficient and the generated power of the solar cell is not sufficient, it is supplemented with the power generated by the fuel cell. It is possible to drive an airship. Furthermore, electric power can be indirectly stored by electrolyzing water using the electric power generated by the solar cells (20, 21) to generate hydrogen.

また、請求項２に記載の発明では、太陽電池で発電した電力（Ｐｏ）が推進手段の要求電力（Ｐｒ）を上回った場合に、太陽電池の発電電力のうち推進手段手段の要求電力を上回った余剰電力（Ｐｏ−Ｐｒ）を電気分解装置に供給することを特徴としている。これにより、例えば日射量が充分であって飛行船が停止している場合等に、太陽電池の余剰電力を有効利用して水を電気分解して水素を生成しておくことができる。   In the invention according to claim 2, when the electric power (Po) generated by the solar cell exceeds the required power (Pr) of the propulsion means, the required electric power of the propulsion means is exceeded among the generated electric power of the solar cell. The surplus power (Po-Pr) is supplied to the electrolyzer. Thereby, for example, when the amount of solar radiation is sufficient and the airship is stopped, hydrogen can be generated by electrolyzing water using the surplus power of the solar cell effectively.

また、請求項３に記載の発明のように、太陽電池で発電した電力（Ｐｏ）が推進手段の要求電力（Ｐｒ）を下回った場合に、推進手段手段の要求電力に対して太陽電池の発電電力が下回った不足電力（Ｐｒ−Ｐｏ）を燃料電池で発電させ、燃料電池にて発電した電力を推進手段に供給することができる。   Further, as in the third aspect of the invention, when the power (Po) generated by the solar cell is lower than the required power (Pr) of the propulsion unit, the power generation of the solar cell with respect to the required power of the propulsion unit The insufficient electric power (Pr-Po) that is lower than the electric power can be generated by the fuel cell, and the electric power generated by the fuel cell can be supplied to the propulsion means.

また、請求項４に記載の発明では、燃料電池における電気化学反応により生成する水を回収する生成水回収手段（２９）を備え、生成水回収手段により回収された水が電気分解装置で電気分解されることを特徴としている。これにより、系内の水を循環させることができ、外部から新たに水を供給する必要がない。   Further, the invention according to claim 4 is provided with generated water recovery means (29) for recovering water generated by the electrochemical reaction in the fuel cell, and the water recovered by the generated water recovery means is electrolyzed by the electrolyzer. It is characterized by being. Thereby, the water in a system can be circulated and it is not necessary to supply water newly from the outside.

なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係を示すものである。   In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows the correspondence with the specific means as described in embodiment mentioned later.

以下、本発明の一実施形態について図１〜図５に基づいて説明する。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.

図１は本実施形態の飛行船の側面図である。図１に示すように、本実施形態の飛行船は、本体（エンベローブ）１０、主翼１１、垂直尾翼１２、１３、水平尾翼１４、ゴンドラ１６、プロペラ１７等を備えている。なお、本実施形態の飛行船は全長３０メートル程度である。また、飛行高度は１０００メートル以下の低空である。   FIG. 1 is a side view of the airship of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the airship of the present embodiment includes a main body (envelope) 10, a main wing 11, vertical tails 12 and 13, a horizontal tail 14, a gondola 16, a propeller 17, and the like. In addition, the airship of this embodiment is about 30 meters in total length. The flight altitude is a low altitude of 1000 meters or less.

図１に示すように、本体１０は葉巻型形状であって、中空の袋体状に形成されている。本体１０の内部には空気より軽い気体（浮揚ガス）が封入されており、これにより揚力が発生する。本実施形態では、浮揚ガスとしてヘリウムガスを用いている。本体１０の外皮には柔軟性を有する高分子多層膜を用いており、内部に気体が充填されることで本体１０の形状が保持される。また、本体１０の外皮に多層膜を用いることで、内部に充填された気体が外部に漏れにくくなる。   As shown in FIG. 1, the main body 10 has a cigar shape and is formed in a hollow bag shape. A gas (floating gas) lighter than air is enclosed inside the main body 10, thereby generating lift. In this embodiment, helium gas is used as the levitation gas. A polymer multilayer film having flexibility is used for the outer skin of the main body 10, and the shape of the main body 10 is maintained by filling the inside with gas. Further, by using a multilayer film for the outer skin of the main body 10, the gas filled inside is hardly leaked to the outside.

図２は、本体１０の内部構造を示している。図２に示すように、本体１０内部には、長手方向に直交する方向に円形のリブフレーム１０ａが複数設けられており、底面には底面フレーム１０ｂが設けられ、両側面には側面フレーム１０ｃが設けられている。これらのフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃは、軽量でかつ高強度な材料として例えばカーボンファイバーを用いることができる。このように本実施形態の飛行船は、柔軟性を有する本体１０と剛性を有するフレーム１０ａ、１０ｂ、１０ｃとを組み合わせた半硬式飛行船である。   FIG. 2 shows the internal structure of the main body 10. As shown in FIG. 2, a plurality of circular rib frames 10a are provided in the body 10 in a direction orthogonal to the longitudinal direction, a bottom frame 10b is provided on the bottom surface, and side frames 10c are provided on both side surfaces. Is provided. For these frames 10a, 10b, and 10c, for example, carbon fiber can be used as a lightweight and high-strength material. As described above, the airship of the present embodiment is a semi-rigid airship in which the main body 10 having flexibility and the frames 10a, 10b, and 10c having rigidity are combined.

図３は、飛行船の平面図である。図３に示すように、本体１０の左右両側に主翼１１が設けられている。主翼１１は、飛行船が前方に飛行する際に、上面側と下面側における空気の流速の差で揚力を発生させることができる形状となっている。主翼１１は、軽量でかつ高強度な材料として例えばカーボンファイバーを用いることができる。主翼１１は中空形状であり、上記側面フレーム１０ｂに支持されている。   FIG. 3 is a plan view of the airship. As shown in FIG. 3, main wings 11 are provided on both the left and right sides of the main body 10. When the airship flies forward, the main wing 11 has a shape capable of generating lift by the difference in air flow velocity between the upper surface side and the lower surface side. For example, carbon fiber can be used as the main wing 11 as a lightweight and high-strength material. The main wing 11 has a hollow shape and is supported by the side frame 10b.

主翼１１は複数（本例では３個）の部材１１ａ、１１ｂ、１１ｃからなる。本実施形態の主翼１１は伸縮可能に構成されている。飛行船から遠い側に位置する部材を飛行船により近い側に位置する部材の内部に収納することで、不要時には縮めることができるようになっている。具体的には、船体１０側の第１部材１１ａの内部に外側の第２部材１１ｂが収納され、第２部材１１ｂの内側にさらに外側の第３部材１１ｃが収納可能に構成されている。例えばスプリングのバネ力等で第２部材１１ｂ、第３部材１１ｃが外側に伸張するように構成するとともに、第２部材１１ｂ、第３部材１１ｃと本体１０とをワイヤ等で接続し、このワイヤを巻き取ることで外側の部材を内側の部材の内部に収納することができる。   The main wing 11 is composed of a plurality (three in this example) of members 11a, 11b, and 11c. The main wing 11 of the present embodiment is configured to be extendable. By storing the member located on the side farther from the airship inside the member located on the side closer to the airship, the member can be shrunk when not needed. Specifically, an outer second member 11b is accommodated inside the first member 11a on the hull 10 side, and an outer third member 11c is accommodated inside the second member 11b. For example, the second member 11b and the third member 11c are configured to extend outward by the spring force of the spring, and the second member 11b and the third member 11c are connected to the main body 10 with a wire or the like. The outer member can be accommodated in the inner member by winding.

図１、図３に示すように、本体１０の後方部には、飛行時における船体安定のための垂直尾翼１２、１３、水平尾翼１４が設けられている。図１に示すように下側垂直尾翼１３には、方向転換用プロペラ１５が設けられている。方向転換用プロペラ１７により、飛行船を左右方向に方向転換させることができる。   As shown in FIGS. 1 and 3, vertical tails 12 and 13 and a horizontal tail 14 for stabilizing the hull at the time of flight are provided in the rear part of the main body 10. As shown in FIG. 1, the lower vertical tail 13 is provided with a direction changing propeller 15. The direction change propeller 17 can change the direction of the airship in the left-right direction.

図４は、本実施形態の飛行船の正面図である。図１、図４に示すように、本体１０の中央付近の下部にはゴンドラ１６が設けられている。ゴンドラ１６の内部には、後述する燃料電池２２、電気分解装置２６、水貯蔵タンク２８、気液分離器２９等が搭載されている。ゴンドラ１６は、上記底面フレーム１０ｃに支持されている。図４に示すように、ゴンドラ１６の左右両側にはプロペラ１７が設けられている。これらのプロペラ１７は飛行船の進行方向に直交する水平方向を回転軸として回転可能に設けられており、飛行船は前進、後進、上昇、下降が可能となっている。また、左右のプロペラ１７の回転数を変えることで、飛行船を左右方向に方向転換させることができる。   FIG. 4 is a front view of the airship of the present embodiment. As shown in FIGS. 1 and 4, a gondola 16 is provided at a lower portion near the center of the main body 10. Inside the gondola 16, a fuel cell 22, an electrolyzer 26, a water storage tank 28, a gas-liquid separator 29, and the like, which will be described later, are mounted. The gondola 16 is supported by the bottom frame 10c. As shown in FIG. 4, propellers 17 are provided on the left and right sides of the gondola 16. These propellers 17 are rotatably provided with a horizontal direction orthogonal to the traveling direction of the airship as a rotation axis, and the airship can move forward, backward, ascend and descend. Further, the airship can be turned in the left-right direction by changing the rotational speeds of the left and right propellers 17.

図３に示すように、本体１０の上面に太陽電池（第１の太陽電池）２０が設けられている。さらに本実施形態の飛行船では、飛行時に揚力を発生させる主翼１１の上面にも太陽電池（第２の太陽電池）２１を設けている。   As shown in FIG. 3, a solar cell (first solar cell) 20 is provided on the upper surface of the main body 10. Further, in the airship of the present embodiment, a solar cell (second solar cell) 21 is also provided on the upper surface of the main wing 11 that generates lift during flight.

太陽電池２０、２１としては、軽量化および発電効率の点から本実施形態ではアモルファスシリコンカーボン太陽電池を用いている。本実施形態では、アモルファスシリコンカーボン太陽電池を用いて柔軟性を有する太陽電池パネルを形成し、パネル状の太陽電池２０を船体１０上面および主翼１１上面に貼付している。また、本体１０の外皮にアモルファスシリコンカーボン薄膜を直接堆積して太陽電池を形成することもできる。この場合には、太陽電池をより軽量化することができる。なお、太陽電池２０、２１の発電電力は日射量に比例する。   As the solar cells 20 and 21, amorphous silicon carbon solar cells are used in this embodiment from the viewpoint of weight reduction and power generation efficiency. In the present embodiment, an amorphous silicon carbon solar cell is used to form a flexible solar cell panel, and the panel-like solar cell 20 is attached to the upper surface of the hull 10 and the upper surface of the main wing 11. Alternatively, a solar cell can be formed by directly depositing an amorphous silicon carbon thin film on the outer skin of the main body 10. In this case, the solar cell can be further reduced in weight. Note that the power generated by the solar cells 20 and 21 is proportional to the amount of solar radiation.

図５は、本実施形態の飛行船の回路構成を示している。図５に示すように、本実施形態の飛行船は、太陽電池２０、２１の他に、燃料電池２２、プロペラ１７を回転駆動するモータ２３、電気分解装置２４、第１、第２切替回路２５、２６、水素貯蔵容器２７、気液分離器２９、水貯蔵タンク２８等を備えている。   FIG. 5 shows a circuit configuration of the airship of the present embodiment. As shown in FIG. 5, in addition to the solar cells 20 and 21, the airship of the present embodiment includes a fuel cell 22, a motor 23 that rotationally drives the propeller 17, an electrolyzer 24, first and second switching circuits 25, 26, a hydrogen storage container 27, a gas-liquid separator 29, a water storage tank 28, and the like.

燃料電池２２は、水素と酸素の電気化学反応を利用して電力を発生するものである。本実施形態では、燃料電池２２として固体高分子電解質型燃料電池を用いている。燃料電池２２では、空気（酸素）と水素との電気化学反応により電気エネルギが発生する。
（水素極側）Ｈ2→２Ｈ+＋２ｅ-
（酸素極側）２Ｈ+＋１／２Ｏ2＋２ｅ-→Ｈ2Ｏ
この電気化学反応により燃料電池２２内部で水が生成する。電気分解反応に用いられなかった未反応酸素を含む空気は、排気として燃料電池２２から排出される。生成水は、排気に含まれた状態で燃料電池２２外部に排出される。 The fuel cell 22 generates power using an electrochemical reaction between hydrogen and oxygen. In the present embodiment, a solid polymer electrolyte fuel cell is used as the fuel cell 22. In the fuel cell 22, electric energy is generated by an electrochemical reaction between air (oxygen) and hydrogen.
(Hydrogen electrode side) H 2 → 2H + + 2e −
(Oxygen electrode side) 2H + + 1 / 2O 2 + 2e − → H 2 O
Water is generated inside the fuel cell 22 by this electrochemical reaction. Air containing unreacted oxygen that has not been used for the electrolysis reaction is discharged from the fuel cell 22 as exhaust gas. The produced water is discharged to the outside of the fuel cell 22 while being contained in the exhaust gas.

モータ２３はプロペラ１７を回転駆動するものであり、本実施形態ではＤＣブラシレスモータを用いている。なお、モータ２３およびプロペラ１７が本発明の推進手段を構成している。   The motor 23 rotates the propeller 17, and a DC brushless motor is used in this embodiment. The motor 23 and the propeller 17 constitute the propulsion means of the present invention.

電気分解装置２４は、水の電気分解を行い、水素と酸素とを生成するものである。生成された水素は後述の水素貯蔵容器２７に貯蔵され、生成された酸素は大気中に放出される。本実施形態の電気分解装置２４は、イオン交換膜によって陽極と陰極とが仕切られているとともに、多孔質電極を用いている。   The electrolyzer 24 electrolyzes water to generate hydrogen and oxygen. The produced hydrogen is stored in a hydrogen storage container 27 described later, and the produced oxygen is released into the atmosphere. In the electrolyzer 24 of the present embodiment, the anode and the cathode are partitioned by an ion exchange membrane, and a porous electrode is used.

第１切替回路（電力供給先切替手段）２５は、太陽電池２０、２１の発電電力の供給先をモータ２３あるいは電気分解装置２４に切り替えるものである。第２切替回路（電力供給元切替手段）２６は、モータ２３への電源供給元を太陽電池２０、２１あるいは燃料電池２２に切り替えるものである。   The first switching circuit (power supply destination switching means) 25 switches the supply destination of the generated power of the solar cells 20 and 21 to the motor 23 or the electrolyzer 24. The second switching circuit (power supply source switching means) 26 switches the power supply source to the motor 23 to the solar cells 20 and 21 or the fuel cell 22.

水素貯蔵容器２７は、電気分解装置２４で生成した水素を貯蔵するとともに、必要に応じて燃料電池２２に水素を供給するものである。本実施形態の水素貯蔵容器２７は、水素を気体の状態で貯蔵するものであり、内部の圧力は大気圧より高圧となっている。水素貯蔵容器２７は図示しないバルブを備えており。バルブの開度を調整することで、燃料電池２２への水素供給量を調整することができる。   The hydrogen storage container 27 stores hydrogen generated by the electrolyzer 24 and supplies hydrogen to the fuel cell 22 as necessary. The hydrogen storage container 27 of the present embodiment stores hydrogen in a gaseous state, and the internal pressure is higher than atmospheric pressure. The hydrogen storage container 27 includes a valve (not shown). The amount of hydrogen supplied to the fuel cell 22 can be adjusted by adjusting the opening of the valve.

水貯蔵タンク２８は、予め所定量の水を貯蔵しており、貯蔵している水を電気分解装置２７に供給するものである。水貯蔵タンク２８には、気液分離器２９から水が供給される。気液分離器２９は、燃料電池２２の排気に含まれる燃料電池２２の生成水を分離して回収するものである。なお、気液分離器２９は本発明の生成水回収手段の一具体例を示すものである。   The water storage tank 28 stores a predetermined amount of water in advance, and supplies the stored water to the electrolyzer 27. Water is supplied from the gas-liquid separator 29 to the water storage tank 28. The gas-liquid separator 29 separates and recovers the generated water of the fuel cell 22 contained in the exhaust of the fuel cell 22. The gas-liquid separator 29 is a specific example of the produced water recovery means of the present invention.

制御装置３０は、モータ２３の必要電力Ｐｒ、太陽電池２０、２１の発電電力Ｐｏを入力信号とし、第１切替回路２５、第２切替回路２６、水素貯蔵容器２７に水素供給信号を制御信号を出力するように構成されている。   The control device 30 uses the required power Pr of the motor 23 and the generated power Po of the solar cells 20 and 21 as input signals, and supplies a hydrogen supply signal to the first switching circuit 25, the second switching circuit 26, and the hydrogen storage container 27 as a control signal. It is configured to output.

次に、上記構成の飛行船の作動について説明する。太陽電池２０、２１は太陽光を受けることにより発電し、発電電力は第１、第２切替回路２５、２６を介してモータ２３に供給される。モータ２３はプロペラ１７を回転駆動し、推進力を得ることができる。   Next, the operation of the airship configured as described above will be described. The solar cells 20 and 21 generate power by receiving sunlight, and the generated power is supplied to the motor 23 via the first and second switching circuits 25 and 26. The motor 23 can drive the propeller 17 to obtain a driving force.

例えば日射量が充分であって飛行船が停止している場合等で、太陽電池２０、２１の発電電力Ｐｏがモータ２３の要求電力Ｐｒを上回った場合（Ｐｒ＞Ｐｏ）には、第１切替回路２５にて余剰電力（Ｐｏ−Ｐｒ）を電気分解装置２４に供給する。これにより、余剰電力を有効利用することができ、水貯蔵タンク２８に貯蔵されている水を電気分解装置２４で電気分解して水素を生成しておくことができる。   For example, when the amount of solar radiation is sufficient and the airship is stopped, etc., and the generated power Po of the solar cells 20 and 21 exceeds the required power Pr of the motor 23 (Pr> Po), the first switching circuit At 25, surplus power (Po-Pr) is supplied to the electrolyzer 24. Thereby, surplus electric power can be used effectively and the water stored in the water storage tank 28 can be electrolyzed by the electrolyzer 24 to generate hydrogen.

また、曇りや夜間等の日射量が充分でない場合に飛行船が飛行する際、モータ２３の必要電力Ｐｒに対して太陽電池２０、２１の発電電力Ｐｓが不足する場合（Ｐｒ＜Ｐｏ）には、第２切替回路２６にて不足分の電力（Ｐｒ−Ｐｓ）を燃料電池２２からモータ２３に供給する。この場合、不足電力（Ｐｒ−Ｐｏ）を燃料電池２２で発電するために必要な水素を水素貯蔵容器２４から燃料電池２２に供給する。燃料電池２２の運転により生成した水は気液分離器２９にて回収され、水貯蔵タンク２８に貯蔵される。   Further, when the airship flies when the amount of solar radiation such as cloudy or nighttime is insufficient, when the generated power Ps of the solar cells 20 and 21 is insufficient with respect to the required power Pr of the motor 23 (Pr <Po), The second switching circuit 26 supplies the insufficient power (Pr−Ps) from the fuel cell 22 to the motor 23. In this case, hydrogen required to generate the insufficient power (Pr-Po) by the fuel cell 22 is supplied from the hydrogen storage container 24 to the fuel cell 22. Water generated by the operation of the fuel cell 22 is collected by the gas-liquid separator 29 and stored in the water storage tank 28.

以上の構成により、以下の効果を得ることができる。
（１）揚力を発生させる主翼１１の上面に太陽電池２１を設置することで、太陽電池全体の表面積を大きくすることができ、太陽電池全体の発電効率を向上させることができる。また、揚力を発生させる主翼１１を設けることで、プロペラ１７は前進のみに推進力を用いることができ、プロペラ１７の消費電力を低減することが可能となる。
（２）主翼１１を不要時に収納して小型化できるように構成することで、例えば飛行船が繋留されている際に風の影響等を受けにくくすることができる。
（３）太陽電池２０、２１の余剰電力で水を電気分解して水素を生成しておくことで、電力の貯蔵を間接的に行うことができる。これにより、水素を燃料とする燃料電池２２で発電して不足電力を補完することで、日射量が充分でない場合にも飛行船を運転することが可能となる。燃料電池２２の燃料は太陽電池２０、２１の余剰電力で生成するので、燃料を外部から補給する必要がなく、無補給で長時間稼働可能である。 With the above configuration, the following effects can be obtained.
(1) By installing the solar cell 21 on the upper surface of the main wing 11 that generates lift, the surface area of the entire solar cell can be increased, and the power generation efficiency of the entire solar cell can be improved. In addition, by providing the main wing 11 that generates lift, the propeller 17 can use propulsive force only to move forward, and the power consumption of the propeller 17 can be reduced.
(2) By configuring the main wing 11 so that it can be housed and miniaturized when not needed, it is possible to make it less susceptible to the influence of wind or the like when the airship is moored, for example.
(3) Electricity can be stored indirectly by electrolyzing water with surplus electric power of the solar cells 20 and 21 to generate hydrogen. Thereby, it is possible to drive the airship even when the amount of solar radiation is insufficient by generating power with the fuel cell 22 using hydrogen as a fuel and supplementing the insufficient power. Since the fuel of the fuel cell 22 is generated by the surplus power of the solar cells 20 and 21, it is not necessary to replenish the fuel from the outside, and the fuel cell 22 can be operated for a long time without replenishment.

また、電気分解装置２４で生成した水素は、燃料電池２２で水となり、気液分離器２９で回収され、再び電気分解装置２４で電気分解されて水素となって循環するため、系内の水の量は不変である。このため、予め所定量の水を飛行船に搭載しておけば、水を外部から供給する必要はない。   In addition, the hydrogen generated in the electrolyzer 24 becomes water in the fuel cell 22, is recovered in the gas-liquid separator 29, is electrolyzed again in the electrolyzer 24, and circulates as hydrogen. The amount of is unchanged. For this reason, if a predetermined amount of water is mounted on the airship in advance, it is not necessary to supply water from the outside.

また、太陽電池２０、２１と燃料電池２２は、化石燃料を消費する動力源と異なり、ともに環境に悪影響を与える排出物がなく、環境に負荷を与えることがない。   In addition, unlike the power source that consumes fossil fuel, the solar cells 20 and 21 and the fuel cell 22 have no emissions that adversely affect the environment, and do not burden the environment.

（他の実施形態）
なお、上記実施形態では、太陽電池２０、２１の発電電力Ｐｏに基づいて制御装置３０による制御を行ったが、太陽電池２０、２１の発電量は日射量に比例するので、日射センサを設け、日射センサのセンサ値に基づいて制御を行ってもよい。 (Other embodiments)
In the above embodiment, control by the control device 30 is performed based on the generated power Po of the solar cells 20 and 21, but since the power generation amount of the solar cells 20 and 21 is proportional to the amount of solar radiation, a solar radiation sensor is provided, You may control based on the sensor value of a solar radiation sensor.

上記実施形態の飛行船の側面図である。It is a side view of the airship of the said embodiment. 上記実施形態の飛行船の船体の内部構造を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the internal structure of the hull of the airship of the said embodiment. 上記実施形態の飛行船の平面図である。It is a top view of the airship of the said embodiment. 上記実施形態の飛行船の正面図である。It is a front view of the airship of the said embodiment. 上記実施形態の飛行船の回路図である。It is a circuit diagram of the airship of the said embodiment.

符号の説明Explanation of symbols

１０…船体、１１…主翼、１２、１３…垂直尾翼、１４…水平尾翼、１５…プロペラ、１６…ゴンドラ、１７…プロペラ、２０、２１…太陽電池、２２…燃料電池、２３…モータ、２４…電気分解装置、２５…第１切替回路、２６…第２切替回路、２７…水素貯蔵容器、２８…水貯蔵タンク、２９…気液分離器、３０…制御装置。   DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 ... Hull, 11 ... Main wing, 12, 13 ... Vertical tail, 14 ... Horizontal tail, 15 ... Propeller, 16 ... Gondola, 17 ... Propeller, 20, 21 ... Solar cell, 22 ... Fuel cell, 23 ... Motor, 24 ... Electrolytic device, 25 ... first switching circuit, 26 ... second switching circuit, 27 ... hydrogen storage container, 28 ... water storage tank, 29 ... gas-liquid separator, 30 ... control device.

Claims (4)

浮揚ガスが封入された袋体（１０）と、少なくとも前記袋体の上部表面に設けられた太陽電池（２０、２１）と、電力が供給されることで推力を得ることができる推進手段（１７、２３）とを備え、前記太陽電池が発電した電力を前記推進手段に供給して飛行する飛行船であって、
水を電気分解して水素を生成する電気分解装置（２４）と、
前記電気分解装置にて生成された水素と空気中の酸素との電気化学反応により発電する燃料電池（２２）とを備え、
前記太陽電池で発電した電力は前記電気分解装置に供給されるとともに、前記燃料電池にて発電した電力は前記推進手段に供給されることを特徴とする飛行船。 A bag body (10) in which levitation gas is enclosed, solar cells (20, 21) provided on at least the upper surface of the bag body, and propulsion means (17) capable of obtaining thrust by supplying power 23), and an airship that flies by supplying electric power generated by the solar cell to the propulsion means,
An electrolyzer (24) for electrolyzing water to produce hydrogen;
A fuel cell (22) for generating electricity by an electrochemical reaction between hydrogen produced by the electrolyzer and oxygen in the air,
An airship characterized in that the electric power generated by the solar cell is supplied to the electrolyzer, and the electric power generated by the fuel cell is supplied to the propulsion means. 前記太陽電池で発電した電力（Ｐｏ）が前記推進手段の要求電力（Ｐｒ）を上回った場合に、前記太陽電池の発電電力のうち前記推進手段手段の要求電力を上回った余剰電力（Ｐｏ−Ｐｒ）を前記電気分解装置に供給することを特徴とする請求項１に記載の飛行船。 When the electric power (Po) generated by the solar cell exceeds the required power (Pr) of the propulsion means, surplus electric power (Po-Pr) exceeding the required power of the propulsion means among the generated electric power of the solar cell. The airship according to claim 1, wherein the airship is supplied to the electrolyzer. 前記太陽電池で発電した電力（Ｐｏ）が前記推進手段の要求電力（Ｐｒ）を下回った場合に、前記推進手段手段の要求電力に対して前記太陽電池の発電電力が下回った不足電力（Ｐｒ−Ｐｏ）を前記燃料電池で発電させ、前記燃料電池にて発電した電力を前記推進手段に供給することを特徴とする請求項１または２に記載の飛行船。 When the electric power (Po) generated by the solar cell is lower than the required power (Pr) of the propulsion means, the insufficient electric power (Pr− The airship according to claim 1, wherein Po) is caused to generate electric power by the fuel cell, and electric power generated by the fuel cell is supplied to the propulsion unit. 前記燃料電池における前記電気化学反応により生成する水を回収する生成水回収手段（２９）を備え、前記生成水回収手段により回収された水が前記電気分解装置で電気分解されることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１つに記載の飛行船。
It comprises a generated water recovery means (29) for recovering water generated by the electrochemical reaction in the fuel cell, and the water recovered by the generated water recovery means is electrolyzed by the electrolyzer. The airship according to any one of claims 1 to 3.
JP2003286753A 2003-08-05 2003-08-05 Airship Pending JP2005053353A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003286753A JP2005053353A (en) 2003-08-05 2003-08-05 Airship

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2003286753A JP2005053353A (en) 2003-08-05 2003-08-05 Airship

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2005053353A true JP2005053353A (en) 2005-03-03

Family

ID=34365954

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2003286753A Pending JP2005053353A (en) 2003-08-05 2003-08-05 Airship

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2005053353A (en)

Cited By (20)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7298053B2 (en) * 2003-05-15 2007-11-20 Sprint Communications Company L.P. Power system for a telecommunication facility
JP2008532253A (en) * 2005-03-07 2008-08-14 エアバス・ドイチュラント・ゲーエムベーハー Fuel cell emergency system
JP2009190730A (en) * 2008-02-14 2009-08-27 Lockheed Martin Corp Energy generation, storage and transmission system by photocatalytic reaction in lighter-than-aircraft
JP2009208766A (en) * 2008-02-29 2009-09-17 Lockheed Martin Corp Thermocouple array for generating electrical power for lighter-than-air vehicle
US7629708B1 (en) 2007-10-19 2009-12-08 Sprint Communications Company L.P. Redundant power system having a photovoltaic array
JP2010195390A (en) * 2009-02-24 2010-09-09 Thales Spacecraft, and method of uniting propulsion system to regenerative fuel cell system
JP2011506186A (en) * 2007-12-21 2011-03-03 エアバス オペラツィオンス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Fuel cell system module
JP2011520707A (en) * 2008-05-26 2011-07-21 スネクマ Aircraft powered by a hybrid power source
JP2012138241A (en) * 2010-12-27 2012-07-19 Kawasaki Heavy Ind Ltd Power facility with regeneration type fuel cell device
JP2012177160A (en) * 2011-02-25 2012-09-13 Sharp Corp Hydrogen production device and hydrogen production method
JP2012177159A (en) * 2011-02-25 2012-09-13 Sharp Corp Hydrogen production device and hydrogen production method
CN102897311A (en) * 2012-10-29 2013-01-30 中国科学院光电研究院 Overpressure dish-shaped buoyancy lifting integral aircraft
JP2013044032A (en) * 2011-08-25 2013-03-04 Sharp Corp Power generation system
WO2015060487A1 (en) * 2013-10-25 2015-04-30 한국항공우주연구원 Electric power supply system having active power control device
KR101644101B1 (en) * 2015-11-19 2016-07-29 한국항공우주연구원 Fuel cell of recycle type for monopropellant system and method thereof
JP2017510231A (en) * 2014-01-13 2017-04-06 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ Method of temporarily storing electrical energy of energy supply system and renewable energy storage device
JP2017530042A (en) * 2015-07-06 2017-10-12 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ UAV fuel cell system and method
JP2019216594A (en) * 2019-07-12 2019-12-19 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ Systems and methods for uav fuel cell
CN113386940A (en) * 2021-06-08 2021-09-14 北京航空航天大学 Airship and long-term floating capacity maintaining method thereof
WO2023002133A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-26 Flying Whales Electrically propelled airship having a rigid structure and power-generating nacelle with which said airship is provided

Cited By (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7298053B2 (en) * 2003-05-15 2007-11-20 Sprint Communications Company L.P. Power system for a telecommunication facility
JP2008532253A (en) * 2005-03-07 2008-08-14 エアバス・ドイチュラント・ゲーエムベーハー Fuel cell emergency system
US9028990B2 (en) 2005-03-07 2015-05-12 Airbus Operations Gmbh Fuel cell emergency system
US7629708B1 (en) 2007-10-19 2009-12-08 Sprint Communications Company L.P. Redundant power system having a photovoltaic array
US8722272B2 (en) 2007-12-21 2014-05-13 Airbus Operations Gmbh Modular fuel cell system module for connection to an aircraft fuselage
JP2011506186A (en) * 2007-12-21 2011-03-03 エアバス オペラツィオンス ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング Fuel cell system module
JP2009190730A (en) * 2008-02-14 2009-08-27 Lockheed Martin Corp Energy generation, storage and transmission system by photocatalytic reaction in lighter-than-aircraft
JP2009208766A (en) * 2008-02-29 2009-09-17 Lockheed Martin Corp Thermocouple array for generating electrical power for lighter-than-air vehicle
JP2011520707A (en) * 2008-05-26 2011-07-21 スネクマ Aircraft powered by a hybrid power source
JP2010195390A (en) * 2009-02-24 2010-09-09 Thales Spacecraft, and method of uniting propulsion system to regenerative fuel cell system
JP2012138241A (en) * 2010-12-27 2012-07-19 Kawasaki Heavy Ind Ltd Power facility with regeneration type fuel cell device
JP2012177160A (en) * 2011-02-25 2012-09-13 Sharp Corp Hydrogen production device and hydrogen production method
JP2012177159A (en) * 2011-02-25 2012-09-13 Sharp Corp Hydrogen production device and hydrogen production method
JP2013044032A (en) * 2011-08-25 2013-03-04 Sharp Corp Power generation system
CN102897311A (en) * 2012-10-29 2013-01-30 中国科学院光电研究院 Overpressure dish-shaped buoyancy lifting integral aircraft
WO2015060487A1 (en) * 2013-10-25 2015-04-30 한국항공우주연구원 Electric power supply system having active power control device
US9862502B2 (en) 2013-10-25 2018-01-09 Korea Aerospace Research Institute Electric power supply system having active power control device
JP2017510231A (en) * 2014-01-13 2017-04-06 ローベルト ボツシユ ゲゼルシヤフト ミツト ベシユレンクテル ハフツングＲｏｂｅｒｔ Ｂｏｓｃｈ Ｇｍｂｈ Method of temporarily storing electrical energy of energy supply system and renewable energy storage device
US10777832B2 (en) 2015-07-06 2020-09-15 SZ DJI Technology Co., Ltd. Systems and methods for UAV fuel cell
JP2017530042A (en) * 2015-07-06 2017-10-12 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ UAV fuel cell system and method
CN108292767B (en) * 2015-11-19 2021-02-19 韩国航空宇宙研究院 Single-unit propellant system for regenerative fuel cell and single-unit propulsion method using same
CN108292767A (en) * 2015-11-19 2018-07-17 韩国航空宇宙研究院 For regenerative fuel cell monopropellant system and utilize its monopropellant propulsion method
US10707512B2 (en) 2015-11-19 2020-07-07 Korea Aerospace Research Institute Monopropellant system for regenerative fuel cell and method for mono-propulsion using same
WO2017086749A1 (en) * 2015-11-19 2017-05-26 한국항공우주연구원 Monopropellant system for regenerative fuel cell and method for mono-propulsion using same
KR101644101B1 (en) * 2015-11-19 2016-07-29 한국항공우주연구원 Fuel cell of recycle type for monopropellant system and method thereof
JP2019216594A (en) * 2019-07-12 2019-12-19 エスゼット ディージェイアイ テクノロジー カンパニー リミテッドＳｚ Ｄｊｉ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．，Ｌｔｄ Systems and methods for uav fuel cell
CN113386940A (en) * 2021-06-08 2021-09-14 北京航空航天大学 Airship and long-term floating capacity maintaining method thereof
CN113386940B (en) * 2021-06-08 2023-01-24 北京航空航天大学 Airship and long-term floating capacity maintaining method thereof
WO2023002133A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-26 Flying Whales Electrically propelled airship having a rigid structure and power-generating nacelle with which said airship is provided
WO2023002134A1 (en) * 2021-07-21 2023-01-26 Flying Whales Electrically powered, rigid-structure airship and electric-power-generating nacelle equipping said airship

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2005053353A (en) Airship
Hasvold et al. The alkaline aluminium/hydrogen peroxide power source in the Hugin II unmanned underwater vehicle
JP6640729B2 (en) System and method for UAV fuel cells
US20070138006A1 (en) System and Method for Generating Hydrogen Gas
US8497043B2 (en) Electrical power generator systems that passively transfer hydrogen and oxygen to fuel cells and methods for generating power via same
US8100074B2 (en) WET buoyancy engine
EP2897861B1 (en) Hydrogen-regenerating solar-powered aircraft
US20150027125A1 (en) Process for harvesting, storing, and using renewable energy to propel and power boats and ships, and maximize their average speed
JPH06199290A (en) Semihard long flight type airship using hydrogen
JP6937096B2 (en) Hydrogen production system
US10427772B2 (en) Hydrogen-regenerating solar-powered aircraft
EP1025607B1 (en) Battery system
JP2005053352A (en) Airship
JP2009190730A (en) Energy generation, storage and transmission system by photocatalytic reaction in lighter-than-aircraft
KR20190038678A (en) Energy unit with safe and stable hydrogen storage
KR20130037500A (en) Power supply system of ocean facilities by using fuel cell
JPH0789499B2 (en) DC salt water operated generator
JP2001278183A (en) Buoy
WO2018081904A1 (en) Hydrogen-regenerating solar-powered aircraft
JP4586137B2 (en) Stratospheric aircraft
US20060071630A1 (en) Hybrid power system
CN113386940B (en) Airship and long-term floating capacity maintaining method thereof
US11738842B2 (en) Process for maximizing speed of marine vessels propelled by natural renewable energy by managing the harvesting, storage and re-use of natural energy
JP7036097B2 (en) Flying object
CN116547412A (en) Apparatus for electrolytically generating hydrogen

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060720

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080416

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080422

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20080819