JP2004290074A

JP2004290074A - 無人ヘリコプター用散布装置および無人ヘリコプター

Info

Publication number: JP2004290074A
Application number: JP2003086578A
Authority: JP
Inventors: Takeo Tsutaki; 武男蔦木
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2003-03-26
Filing date: 2003-03-26
Publication date: 2004-10-21

Abstract

【課題】飛行時のダウンウォッシュに伴い発生する大気速度の変化による影響を受け難く、有効散布幅の減少を防ぎ、それにより散布効果を高めることのできる、無人ヘリコプター用散布装置および無人ヘリコプターを提供すること。
【解決手段】散布物を後記吹き付け処理部６０に供給するための散布物供給部５０と、該散布物供給部５０から供給された散布物に吹き付け処理を加えてこれを散布するための吹き付け処理部６０とを備え、該吹き付け処理部６０は、ヘリコプター機体に設けられた圧縮空気発生手段６６と、該圧縮空気発生手段６６において発生した圧縮空気を外部に吹き出すための圧縮空気ダクト６７とからなる、無人ヘリコプター用散布装置１００とする。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無人ヘリコプター用散布装置および無人ヘリコプターに関し、特に農業分野において、散布される液体や固体の散布範囲・散布方向・散布位置・散布量などの散布状態を適切に維持し、効果的かつ効率的な散布を行うことのできる、無人ヘリコプター用散布装置および無人ヘリコプターに関する。
【０００２】
【従来の技術】
無人ヘリコプターに散布装置を取り付け（無人ヘリコプター、散布装置のいずれも、社団法人農林水産航空協会（以下、「農水協」と略す。）の認可による。）、稲、麦、大豆を始めとした農作物に対し、殺菌殺虫といった防除作業を行なうことが、従来からなされている。また、このような農薬散布作業だけではなく、播種作業にも無人ヘリコプターによる散布が利用されている。液体（液剤）噴霧・散布技術、固体散布技術の現状は、以下のとおりである。なお、機体総重量が１００ｋｇ未満の、いわゆるＩ種の無人ヘリコプターを主として述べる。
【０００３】
（ａ）現行の液剤噴霧・散布装置は、一般的な絞り弁式のノズル式と、ＭＤディスク状の円盤を数枚重ね合わせたものを高速回転させて遠心力により液剤を噴霧するアトマイザー式があり、それぞれの装置から噴霧された液剤は、ヘリコプターが吹き降ろすダウンウォッシュの流れにまかせ落下させていた。ダウンウォッシュとは、ヘリコプター浮揚の際ののローター回転により空気がローターの上方向から吸い込まれて下方向に吹き降ろされることにより生じる風で、扇状の形で広がっていく。この風は一定の圧力・速度で流れておらず、ローター回転軸中心から７０〜８０％の円周で最大となる（非特許文献１；社団法人日本航空技術協会発行新航空工学講座５「ヘリコプター」、第１０章ローターの空気力学）。現在、Ｉ種（総重量１００ｋｇ未満）の無人ヘリコプターの有効散布幅は７．５ｍが最大となっており、ダウンウォッシュはこの有効散布幅の拡大に障害となる。
【０００４】
かかるダウンウォッシュの拡散性を向上させる工夫として、圧力・速度が最大となる円周付近で、取り付け高さはローターから０．８ｍ程の下方向に薬剤吐出部が位置し、そこで噴霧させることにより薬剤の拡散性を向上させていた。しかしながらこのダウンウォッシュは機体と風の吹く速度できまる大気速度が、毎時ゼロｋｍの時であればそれ相応の拡散幅が得られるが、移動のため速度を持ち始めると、ローターの上方面の負圧部分と下方面の加圧部分との仕切り面（ローター回転面が仕切りとなる。）が、大気速度の増加と同時に移動し、負圧部と加圧部の仕切り面が少なくなり始める。これによりローター後流が発生し、機体後方の左右付近から上方向・内向きに渦輪が発生し、扇状に広がるダウンウォッシュが、ヘリコプター後方で上方向・内向きの渦輪となり、拡散された最外側の液剤粒子が内側に折り返され、結果として有効散布幅が狭くなってしまい、散布能率に限界が生じる。
【０００５】
これに対し、できるだけ拡散性を上げるために、薬剤の吐出口をローター先端付近の下に近づける試みもなされている。しかしこの場合は渦輪の影響を受けるため、期待する効果は得られていない。この点について、非特許文献２；（社）日本航空技術協会発行「航空技術」平成１３年１１月発行のｐ３７図５と、非特許文献３；イカロス出版株式会社発行「ヘリワールド」９７−９８、ｐ３８の写真が参考となる。上面から撮影した写真ではあるが、拡散された液剤が機体後方にて内側に折り返されているのが、確認できる。
【０００６】
（ｂ）無人ヘリコプターによる液剤散布では、隣接する散布未処理区に対して、液剤が飛散するおそれがある。このため、隣接未処理区圃場を散布する場合は、散布幅を縮小する必要があるが、そのための技術は、従来存在しない。
【０００７】
（ｃ）無人ヘリコプターに取り付ける固体（粒剤等）散布装置は、主に水稲の殺菌防除のための粒剤散布や播種作業に使われている。Ｉ種の無人ヘリコプターにおける散布の有効散布幅は、前述のとおり７．５ｍが最大である。
【０００８】
図１０に、従来の固体（粒剤等）散布装置の構成を説明図で示す。図示するように、従来における散布・飛散は、上部タンク３５から自然落下してきた粒剤等を調量シャッター３６と開閉シャッター３７を経由させた後、インペラー３８の回転する小羽により叩くことにより飛散させていた。現在の無人ヘリコプターにおいては、構造上、マフラー３９排気口が固体飛散経路のほぼ真上に設けられており、この影響を受けて固体は前方方向に飛び難くなることから、ヘリコプター安全運行に支障がある。
【０００９】
なお、これら従来の状況に関連して特許出願等により開示されている技術としては、後記の各特許文献があるが、いずれも上記（ａ）〜（ｃ）に把握される従来状況に対して、何らかの示唆を与えるものではない。
【００１０】
【特許文献１】
特開平１１−６９９３７号公報「ラジコンヘリコプタに搭載される農薬散布装置」。特許請求の範囲、請求項１〜４。発明の詳細な説明、段落００１１〜００１３（発明が解決しようとする課題）。図面、図１。
【特許文献２】
特開平０７−１６３２２３号公報「ラジコンヘリコプタに搭載される粒状体散布装置」。特許請求の範囲、請求項１〜２。発明の詳細な説明、段落０００５〜０００８（発明が解決しようとする課題〜作用）。図面、図１。
【特許文献３】
特開平５−１９３５８４号公報「吊下荷物の姿勢安定装置」。特許請求の範囲、請求項１。図面、図１。
【非特許文献１】
（社）日本航空技術協会発行新航空工学講座５「ヘリコプター」、第１０章ローターの空気力学。
【非特許文献２】
（社）日本航空技術協会発行「航空技術」（平成１３年１１月発行）、ｐ３７。
【非特許文献３】
イカロス出版株式会社発行「ヘリワールド」９７−９８、ｐ３８。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
以上述べた従来技術を検討すると、以下のような問題点がある。
（ａ）現行の液剤噴霧・散布装置において、ダウンウォッシュでは全ての気流が内側上方向に折り曲げられてしまうのではなく、渦輪より下側では散布に好適な扇状の広がりの流れが、流速は弱いものの発生している。しかし、この流れに含まれる液体（液剤）の分布密度が少ないために、充分な散布液体（液剤）量が確保できない。さらに渦輪による内側方向への流れによる薬剤の落下分布は密であるため、液体（液剤）分布は中心寄りとなる。農林水産航空協会が確認する拡散の条件として、液剤散布に係る有効散布幅の間隔を重ね合わせた場合の変動係数が３０％以内であることが求められるため、上記の液体（液剤）密度減少を補わない限り、有効散布幅の拡大は不可能である。
【００１２】
（ｂ）無人ヘリコプターによる液剤散布において、上述のように隣接する散布未処理区に対する不要な飛散を防止するために液剤の散布幅を縮小する場合、液剤吐出量を制御する必要がある。たとえば散布幅が半分であれば、薬剤も半分吐出でよく、これを可能にするためには２系統の液剤圧送システムが必要となる。これはたとえば、通常時は２系統同時作動し、散布幅縮小時は１系統のみの作動にするといった方法で可能となるが、しかしこの方法では、ノズルの短所である液剤吐出の開始点と終始点（以下、「吐出終始」ともいう。）における液だれが生じ、たとえば、通常１，０００倍の希釈倍率で使用される薬剤は無人ヘリコプターの場合は８倍の希釈で使用するため、液だれを極力防止することが液剤節約、コスト削減のために重要である。
【００１３】
また、これと関連して液体散布装置では、ノズルから吐出される薬剤の終始粒径をいかに小さく、短時間のうちに通常吐出状態に持っていくかが重要となる。ノズルには通常、３ｋｇ／ｃｍ^２前後の液圧を掛けることによって液体の霧化が促進されり、この液圧がある程度以下になると霧化性能が低下し、粒径の拡大につながる。またノズルの液体吐出の終始はポンプ回転の断続（オン、オフ）により行われるため、当然、液圧はゼロから上昇し、時間を経過して通常圧力に達する（オフの場合はこれと逆の経過）。
【００１４】
低液圧時に粒径が拡大することを防ぐ方法として、ノズルの手前に逆止弁（開閉をスプリング力と液圧の差によって制御する。）を設け、ゼロ圧力からスタートする圧力変化が直接ノズルに掛からないように配慮されてはいるが、、この逆止弁の開閉液圧は１ｋｇ／ｃｍ^２前後であり、通常圧力に達するまでは、やはり粒径の拡大を防止できない。
【００１５】
（ｃ）無人ヘリコプターに取り付ける固体（粒剤等）散布装置において、従来はインペラーを、たとえば毎分７００回転程度で回転させたところに粒剤等を流し、インペラーの小羽でたたき出す方法であったため、より遠方に飛ばすためにはインペラー回転数を上げるか、またはインペラーの径を大きくする方法が採られている。
【００１６】
しかし、いずれの方法も粒剤等が強く叩かれるため、形状破壊が起こりやすくなる。これは、固体が播種用の種子である場合は極めて重大である。かかる問題を解消するためにインペラー回転数を下げると、叩き出す力が弱くなり有効散布幅の減少に繋がる。また、インペラーにゴムのクッション剤を貼り付けると、ゴムが衝撃緩衝剤となって叩き出す力が弱くなりこれも有効散布幅の減少に繋がる。したがってインペラーは、種子等の破損と飛散距離の問題があり、その両者を解決する手段としては限界がある。
【００１７】
また、安全運行上粒剤等散布装置で重要なことは、機体前方方向にいかにして遠くに飛散させることができるかである。散布圃場には電柱・電線・林・家屋といったヘリコプターが飛行するために障害となる障害物の付近を飛行しなければならない場合が多々あり、このため機体を障害物から充分離れた位置にて飛行させる必要がある。しかし現行の機体は、マフラーの取り付け位置が機体前方に設けられる構造であり、騒音を抑えるために下向きに向けられた排気口の排気圧の影響を、インペラーにより飛散した粒剤等が受けて下方向に押し付けられ、ついでダウンウォッシュによりさらに下方向に押し付けられることにより、粒剤等の飛散距離がさらに減少することになる。
【００１８】
これを補うために操縦者はできる限り障害物に近づいて散布しようとするが、遠隔操作の無人ヘリコプターの場合、機体と障害物との距離は正確に把握することが不可能である。それを補助するために、無線により現場状況を報告する合図マンを使う場合があるが、この方法でも相互の誤解から障害物に接触し墜落する事故が後を絶たない。このことから前方への飛散距離拡大は安全運行上必要不可欠なものである。
【００１９】
本発明の課題は、これら従来技術の各問題点を解決することのできる、すなわち下記に列挙するような無人ヘリコプター用散布装置および無人ヘリコプターを提供することである。
（課題ａ）飛行時のダウンウォッシュに伴い発生する大気速度の変化による影響を受け難く、有効散布幅の減少を防ぎ、それにより散布効果を高めることのできる、無人ヘリコプター用散布装置および無人ヘリコプターを提供すること。
【００２０】
（課題ｂ）隣接する未処理区に対しての液体（液剤）飛散防止効果が高く、液体（液剤）使用量を節減することのできる、無人ヘリコプター用散布装置および無人ヘリコプターを提供すること。
【００２１】
（課題ｃ）種子、粒剤等固体の形状破壊を生じず、また機体前方への飛散性能が高く、それにより有効散布幅が拡大し、飛行の安全と散布精度の向上を図ることのできる、無人ヘリコプター用散布装置および無人ヘリコプターを提供すること。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
本願発明者は上記課題につき鋭意検討し、その解決手段に至った。すなわち、上記課題を解決するための手段として、本願で特許請求される発明は以下のとおりである。
【００２３】
（１）散布物を後記吹き付け処理部に供給するための散布物供給部と、該散布物供給部から供給された散布物に吹き付け処理を加えてこれを散布するための吹き付け処理部とを備え、無人ヘリコプターに搭載されて用いられる無人ヘリコプター用散布装置であって、該吹き付け処理部は、ヘリコプター機体に設けられた圧縮空気発生手段と、該圧縮空気発生手段において発生した圧縮空気を外部に吹き出すための圧縮空気ダクトと、を備えてなることを特徴とする、無人ヘリコプター用散布装置。
【００２４】
（２）前記散布物供給部はそれ自体が液体散布装置であり、前記吹き付け処理部に係る圧縮空気ダクトは前記ヘリコプター機体からそのローター下方位置に延設され、かつ該圧縮空気ダクトの吹き出し口は該液体散布装置の散布口から散布される液体に対して圧縮空気を吹き付けることのできる位置に位置するよう設けられることを特徴とする、（１）に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
【００２５】
（３）前記圧縮空気ダクトはその吹き出し口から、前記ローターの回転により発生する吹き降ろしの風（以下、「ダウンウォッシュ」という。）の中に霧化した液体を吹き出すことができるように設けられていることを特徴とする、（２）に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
【００２６】
（４）前記ヘリコプターのローター回転軸から前記圧縮空気ダクトの吹き出し口までの長さが、該ローターの回転軸からその先端部までの長さの５０％以上８５％以下であることを特徴とする、（２）に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
【００２７】
（５）前記圧縮空気ダクトの設けられている方向が、前記ヘリコプター機体の上下方向に対して略水平方向、かつ該機体前後方向に対して略直角方向であることを特徴とする、（２）ないし（４）のいずれかに記載の無人ヘリコプター用散布装置。
【００２８】
（６）前記圧縮空気発生手段が、前記ヘリコプター機体の飛行用動力部にエアーポンプを取り付けたものであることを特徴とする、（２）ないし（５）のいずれかに記載の無人ヘリコプター用散布装置。
【００２９】
（７）（２）ないし（６）に記載の液体散布装置であって、該液体散布装置は、散布液体を貯蔵しこれを後記ノズル方向に供給するための液体タンクと、液体を霧化して散布するためのノズルと、該ノズルおよび該液体タンクの間に設けられる電磁弁と、電磁弁に接続してその制御のために設けられる電磁弁制御手段とからなり、該電磁弁制御手段は、電磁弁作動指令の無線通信を受信するための受信機を備えてなる、ことを特徴とする、液体散布装置。
【００３０】
（８）前記散布物供給部は粒状物等の固体を供給し、前記圧縮空気ダクトには該散布物供給部から供給される固体を該圧縮空気ダクト内部に導入するための導入部が設けられていることを特徴とする、（１）に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
【００３１】
（９）前記圧縮空気ダクトには、前記ヘリコプター機体の前方方向に向けられた吹き出し口が設けられていることを特徴とする、（８）に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
【００３２】
（１０）前記圧縮空気ダクトには、複数の吹き出し口が設けられ、少なくともその内の一つは前記ヘリコプター機体の前方方向に向けられて設けられていることを特徴とする、（８）に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
【００３３】
（１１）前記ヘリコプター機体の前方方向に向けられて設けられる吹き出し口は、前記ヘリコプター機体に設けられるマフラーの吹き出し口の位置を前方方向に越えた位置に位置することを特徴とする、（９）または（１０）に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
【００３４】
（１２）無人ヘリコプターであって、
（Ａ）液体散布物を後記吹き付け処理部に供給するための液体散布装置と、該液体散布装置から供給された液体に吹き付け処理を加えてこれを散布するための吹き付け処理部とを備え、無人ヘリコプターに搭載されて用いられる無人ヘリコプター用液体散布装置であって、該吹き付け処理部は、ヘリコプター機体に設けられた圧縮空気発生手段と、該圧縮空気発生手段において発生した圧縮空気を外部に吹き出すための圧縮空気ダクトと、を備えてなり、該圧縮空気ダクトは該ヘリコプター機体からそのローター下方位置に延設され、かつ該圧縮空気ダクトの吹き出し口は該液体散布装置の散布口から散布される液体に対して圧縮空気を吹き付けることのできる位置に位置するよう設けられた、無人ヘリコプター用液体散布装置を搭載し、
（Ｂ）前記（Ａ）の無人ヘリコプター用液体散布装置に用いられる液体散布装置は、散布液体を貯蔵しこれを後記ノズル方向に供給するための液体タンクと、液体を霧化して散布するためのノズルと、該ノズルおよび該液体タンクの間に設けられる電磁弁と、電磁弁に接続してその制御のために設けられる電磁弁制御手段とからなり、かつ、該電磁弁制御手段には、電磁弁作動指令の無線通信を受信するための受信機が設けられており、
（Ｃ）粒状物等の固体散布物を後記吹き付け処理部に供給するための固体散布物供給部と、該固体散布物供給部から供給された固体に吹き付け処理を加えてこれを散布するための吹き付け処理部とを備え、無人ヘリコプターに搭載されて用いられる無人ヘリコプター用固体散布装置であって、該圧縮空気ダクトには該固体散布物供給部から供給される固体を該圧縮空気ダクト内部に導入するための導入部が設けられた、無人ヘリコプター用固体散布装置を搭載している、
ことを特徴とする、無人ヘリコプター。
【００３５】
（１３）（１）ないし（１１）のいずれかに記載の無人ヘリコプター用散布装置を搭載した、農作業用無人ヘリコプター。
【００３６】
本発明において散布物供給部とは、散布物である液体（液剤、薬剤など。）や固体（粒剤、播種用種子など。）を少なくとも貯留し、これを本発明の吹き付け処理部に対して送り出す機能を有する単位をいう。その送り出しは、それ自体が噴霧、散布であるものも含まれる。
【００３７】
また、本発明において吹き付け処理とは、該散布物供給部から送り出された（供給された）散布物に対して、圧縮空気を吹き付ける処理をいい、吹き付け処理部とは、かかる吹き付け処理の機能を有する構成をいう。
【００３８】
以下の説明において、本発明の無人ヘリコプター用散布装置は、この発明群に属する各発明の内容に合わせて、適宜、無人ヘリコプター用液体散布装置、無人ヘリコプター用固体散布装置、という場合がある。
【００３９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図面により詳細に説明する。
図１は、本発明に係る無人ヘリコプター用散布装置の構成を示す説明図である。図において本無人ヘリコプター用散布装置１００（以下、単に「散布装置」ともいう。）は、散布物を後記吹き付け処理部６０に供給するための散布物供給部５０と、該散布物供給部５０から供給された散布物に吹き付け処理を加えてこれを散布するための吹き付け処理部６０とを備え、該吹き付け処理部６０は、ヘリコプター機体に設けられた圧縮空気発生手段６６と、該圧縮空気発生手段６６において発生した圧縮空気を外部に吹き出すための圧縮空気ダクト６７と、を備えてなることを、主たる構成とする（請求項１）。図において散布物としては、液体散布物、固体散布物いずれの場合もある。
【００４０】
図２は、本発明の無人ヘリコプター用散布装置の別の構成を示す説明図である。図示するように本散布装置１０２では、前記散布物供給部５０は、前記圧縮空気ダクト６７に連通して設けられる構成とすることもできる。すなわち本発明の散布装置で該散布物供給部５０は、図１のように該圧縮空気ダクト６７と離間させて独立に設けることも、図２のように吹き付け処理部６０と一体に設けることもできる。
【００４１】
【作用】
図１において本無人ヘリコプター用散布装置１００は上述のように構成されるため、圧縮空気発生手段６６で圧縮空気が発生し、これが圧縮空気ダクト６７を通って該ダクト６７外に吹き出され、散布物供給部５０から送り出された散布物は吹き出した圧縮空気による吹き付けを受けて、吹き付け方向に流れ、散布物の散布が行われる。
【００４２】
一方図２においては、本無人ヘリコプター用散布装置１０２は上述のようにも構成されるため、圧縮空気発生手段６６で圧縮空気が発生し、これが圧縮空気ダクト６７を通って流れ、散布物供給部５０から送り出された散布物は該ダクト６７を流れる圧縮空気による吹き付けを受けて、該ダクト６７外に吹き出され、吹き付け方向に流れ、散布物の散布が行われる。
【００４３】
図３は、本発明の、液体を散布物とした無人ヘリコプター用散布装置の構成を示す説明図である。図において本装置は、前記散布物供給部（図１、２における５０）はそれ自体が、たとえば構成要素１、２、３、および４からなる液体散布装置であり、前記吹き付け処理部（図１、２における６０）に係る圧縮空気ダクト７は前記ヘリコプター機体からそのローター下方位置に延設され、かつ該圧縮空気ダクト７の吹き出し口は該液体散布装置の散布口から散布される液体５に対して圧縮空気８を吹き付けることのできる位置に位置するよう設けられる構成をとる（請求項２）。ここで、液体散布装置の構成要素例として図示したのは、液体タンク１、液体ポンプ２、弁（逆止弁と調量弁）３、および液体吐出部４である。なお、通常の散布では液体は霧状になっているが、そのような状態も「液体」と表現する。
【００４４】
【作用】
図４は、図３に示した無人ヘリコプター用散布装置の作用について、ヘリコプター正面方向から説明する説明図である。本発明の液体を散布物とした無人ヘリコプター用散布装置は上述のように構成されるため、構成要素１、２、３、および４からなる液体散布装置から液体５が一次的に散布され、ヘリコプター機体からそのローター下方位置に延設された圧縮空気ダクト７の吹き出し口からは、圧縮空気発生部６で発生した圧縮空気８が吹き出され、吹き出した該圧縮空気８は、一次的に散布された該液体５に対して吹き付けられ、該液体５は吹き付け方向に流れ、散布が行われる。
【００４５】
図４において本散布装置は、前記圧縮空気ダクト７はその吹き出し口から、前記ローターの回転により発生する吹き降ろしの風（ダウンウォッシュ。）の中の領域９に、霧化した液体を吹き出すことができるように構成することができる（請求項３）。これにより、一次的に液体散布装置（上記構成要素１、２、３、４を備えて構成。）から散布された液体に対して、圧縮空気を、ダウンウォッシュの強い領域内において吹き付けて液体の流れ方向を変えることができ、液体の散布を好適に行うことができる。
【００４６】
図４において、本散布装置はまた、前記ヘリコプターのローター回転軸から前記圧縮空気ダクト７の吹き出し口までの長さが、該ローターの回転軸からその先端部までの長さの５０％以上８５％以下となるよう構成することができる（請求項４）。これにより、前記ダウンウォッシュの強い領域内における吹き付け処理を、より効果的に行うことができる。
【００４７】
図４において、本散布装置はまた、前記圧縮空気ダクト７の設けられている方向が、前記ヘリコプター機体の上下方向に対して略水平方向、かつ該機体前後方向に対して略直角方向である構成とすることができる（請求項５）。
【００４８】
図３、４において、本散布装置はまた、（６）前記圧縮空気発生手段６として、前記ヘリコプター機体の飛行用動力部にエアーポンプを取り付けたものを用いることができる（請求項６）。これにより、既存の機体構造を利用した圧縮空気発生を行うことができる。
【００４９】
図５は、本発明の液体散布装置の構成を示す説明図である。図において本液体散布装置は、散布液体を貯蔵しこれを後記ノズル方向に供給するための液体タンク１１と、液体を霧化して散布するためのノズル１４と、該ノズル１４および該液体タンク１１の間に設けられる電磁弁１８と、該電磁弁１８に接続してその制御のために設けられる電磁弁制御手段１７とからなり、該電磁弁制御手段１７は、電磁弁作動指令の無線通信を、外部の送信機１５から受信するための受信機１６を備えていることを、主たる構成とする（請求項７）。
【００５０】
図６は、図５に示した本発明の液体散布装置に係る前記電磁弁１８の構成を示す説明図である。図において該電磁弁１８は、スプリング２３を備えダイアフラム２１に連結した鉄心２２と、これが貫設されるソレノイドバルブ２４を備えてなり、液体ポンプおよびリリーフバルブ（図５の１２）を間に介して前記液体タンク１１から延設される一系統配管１３内に作用するよう構成される。該電磁弁１８による開閉状態制御により、液体出口２０からの液体吐出量が制御される。
【００５１】
【作用】
図５、６において本発明の液体散布装置は上述のように構成されているため、ノズル１４からの液体の吐出は、電磁弁１８による開閉状態制御により、その量が制御される。したがって、１系統配管という簡素な構成により、しかも吐出終始における液だれのない状態で、液体の吐出、散布を行うことができる。また、電磁弁１８作動指令は外部の送信機１５から受信機１６に対する無線通信により行うことができる。
【００５２】
図７は、図５に示した本発明の液体散布装置の別の構成を示す説明図である。図のように本装置は、一系統配管１３を分岐して、それぞれ電磁弁２５、２７、２９、３１等と、これらにより制御された液体が吐出するノズル２６、２８、３０、３２等を備えた構成とすることができる。
【００５３】
図８は、本発明の、固体を散布物とした無人ヘリコプター用散布装置の構成を示す説明図である。図において本装置は、前記散布物供給部（図１、２の５０）は粒状物等の固体を供給する固体タンク３５であり、前記圧縮空気ダクト４１には該散布物供給部（固体タンク）３５から供給される固体を該圧縮空気ダクト４１内部に導入するための導入部が設けられていることを、主たる構成とする（請求項８）。該導入部は、該固体タンク３５と該圧縮空気ダクト４１を連通させる構造であればよく、図では、３６調量シャッターの下方に設けられる３７開閉シャッターが、これに該当し得る。４０は、圧縮空気発生部である。
【００５４】
【作用】
図８において本装置は上述のように構成されるため、固体タンク３５から開閉シャッター３７等を通して圧縮空気ダクト４１内に粒剤等の固体が供給され、該固体は、圧縮空気発生部４０で発生し該圧縮空気ダクト４１内に流れる圧縮空気の吹き付けを受けて、該圧縮空気ダクト４１の吹き出し口から吹き出され、散布がなされる。図において本装置は、前記圧縮空気ダクト４１には、前記ヘリコプター機体の前方方向に向けられた吹き出し口が設けられている構成とすることができる（請求項９）。
【００５５】
図９は、本発明の、固体を散布物とした無人ヘリコプター用散布装置の別の構成を示す説明図である。図において本装置は、前記圧縮空気ダクト４１には、複数の吹き出し口（図示せず。）が設けられ、少なくともその内の一つは前記ヘリコプター機体の前方方向に向けられて設けられている構成とすることができる（請求項１０）。また特に、前記ヘリコプター機体の前方方向に向けられて設けられる吹き出し口は、前記ヘリコプター機体に設けられるマフラー３９の吹き出し口の位置を前方方向に越えた位置に位置するよう構成することができる（請求項１１）。これにより、マフラー３９からの排気の影響を受けずに、前方への固体散布を行うことができる。
【００５６】
以上説明した、本発明の、液体用・固体用の各無人ヘリコプター用散布装置、および液剤散布機を用いて、これらを搭載した無人ヘリコプターを構成することができる（請求項１２）。また、該無人ヘリコプターは、特に農作業用として用いることができる（請求項１３）。
【００５７】
【実施例】
以下、適宜前掲図を用いながら本発明の実施例を述べるが、本発明はこれらに限定されない。また、以下の説明は、上述のＩ種の無人ヘリコプターについての説明を主とするが、本発明はこの規格に限定されない。なお、無人用ヘリコプターは機体の大きさによりＩ種、ＩＩ種に区分されており、機体総重量が１００ｋｇ未満のものがＩ種、機体総重量が１００ｋｇ以上のものＩＩ種である。
【００５８】
＜実施例１液剤（薬剤）散布装置＞
本例装置取り付けの対象としたヘリコプターのモデルは、メインローター半径１．５ｍ〜１．７ｍ、機体重量９５ｋｇ程度のもので、ダウンウォッシュの風速は実測値で毎秒１３ｍ程の風が流れており、薬剤は機体中心から左右それぞれ０．８ｍ〜０．９ｍ、ローターから約０．８ｍ下の位置で吐出される。
【００５９】
大気速度が少ない場合、噴出された薬剤の上から水平方向にダクトを通過した圧縮空気を噴射しても、ダウンウォッシュが強い部分であるため、さほどダウンウォッシュ内の外側部分には到達しにくいこととなるが、大気速度ゼロ時点ではもともと薬剤の広がりは良いため、圧縮空気の圧力は大気速度が増加した位置に合わせる。
【００６０】
移動により大気速度が増加すると、ダウンウォッシュが後方に流れ始める。これにより、内向きの渦輪がローター先端部から発生し始め、さらに大気速度が増加し始めると噴霧した薬剤を含めた渦輪が発生し始める。この薬剤を含んだ渦輪が有効散布幅を縮小させる原因となるため、渦輪に噴霧液剤が混入しないように圧縮空気を噴霧口上部より水平方向に送風し、ダウンウォッシュの外側下付近に噴霧液剤を送り込むことにより、有効散布幅が増大し、安定した拡散が得られるようになる。
【００６１】
なお、大気速度が増加してくると当然ながら渦輪の発生がはじまり、ダウンウォッシュのエネルギーが後方に分散され、噴霧口付近のダウンウォッシュの風速は低くなる。ホバリング時に最大となるダウンウォッシュの風速が毎秒１３ｍであるため、ダクトから送風される圧縮空気の速度は、ホバリング時のダウンウォッシュと同等程度に設定することで、十分な効果が得られる。したがって、圧縮空気の動力源は、１馬力前後の背負い型動力噴霧機の動力部分を使用する方法と、機体飛行用の動力にエアーポンプを取り付ける方法のどちらかにより行なうことができる。
【００６２】
前出の図３を用いて、本例の液剤装置を説明すれば、液剤タンク（液体タンク１）から供給された薬剤は、液剤ポンプ（液体ポンプ２）により圧送され、逆止弁３を通過し、横向きに取り付けられた広域専用液剤ノズル（液体吐出部４）から、５薬剤が噴霧される。エアーポンプ（圧縮空気発生手段６）により圧縮空気を発生させ、圧縮空気ダクト７により、広域専用液ノズル（４）の上部まで導き、圧縮空気８を吹き付ける。
【００６３】
図４において本例の液剤（薬剤）散布装置では、ノズル（４）から噴霧された噴霧薬剤（液体５）は、圧縮空気ダクト７から吹き付けられた８圧縮空気８の流れに乗り、ダウンウォッシュが強い部分９を通過し、ダウンウォッシュ内の外側下位置１０まで、送風がなされる。
【００６４】
＜実施例２液体散布装置＞
液体散布装置では、ノズルから吐出される薬剤の終始粒径をいかに小さく、短時間のうちに通常吐出状態に持っていくかが重要となる。本発明の液体散布装置に用いる電磁弁では、電源スイッチのオン、オフにより開閉が行なわれ、これにより配管内の液圧を常に通常圧に保つことができ、電磁弁開により即座にノズルに通常圧力を掛けることが可能となり、粒径の拡大を最小限に止めることが可能となる。
【００６５】
電磁弁の取り付けは、従来の逆止弁を取り外した部分になされ、通電されていない場合はスプリングにより約２ｋｇ／ｃｍ^２の圧力にてバルブを閉じておく。液体は、ポンプからの液圧３ｋｇ／ｃｍ^２で圧送されてくるが、バルブに接触する面積が０．３ｃｍ^２と小さいため、加わる圧力は１ｋｇ／ｃｍ^２弱であり、閉じたままの状態を維持する。通電時はバルブ押上圧と電磁弁の鉄心の引き上げトルクを合わせ、２ｋｇ／ｃｍ^２以上で引き上げることにより、バルブが一瞬にして開放されることとなる。なお、このシステムは従来の薬剤吐出のオン、オフをポンプ作動の有無で行なっていたのとは違い、電磁弁にて薬剤吐出のオン、オフを行なうため、ポンプは常時作動状態にあり、圧力調整はポンプ内にあるリリーフバルブにて調圧された状態が維持される。
【００６６】
本例の液体散布装置を、前出図面により説明する。
図５において本例の液体散布装置では、液剤タンク（液体タンク１１）から供給された薬剤は、ポンプ（１２）により圧力を加えられ、一系統配管１３で導かれ、電磁弁１８を通過後、ノズル１４から噴霧される。電磁弁の作動は、送信機１５から作動指示に係る電波信号を発し、受信機１６によりその信号が受信、処理され、当該指示は制御機（電磁弁制御手段１７）に送られ、電磁弁１８へ作動電源が供給される。
【００６７】
図６により電磁弁１８の作動状態を説明すると、供給されてきた薬剤は、スプリング２３の力を受けたダイアフラム２１の作用により弁が閉じられているため、液体出口２０への移動が止められているが、ソレノイドバルブ２４が磁化されると、鉄心２３が引き上げられて弁が開放され、液体出口２０へ移動、吐出する。吐出された薬剤はノズル（図５の１４）に送られ、噴霧される。
【００６８】
図７の構成では、１３の一系統配管１３から供給された液剤は各電磁弁まで直接送られており、配線３３に制御機からの作動電源が供給されることにより、電磁弁２５、２７が作動し、ノズル２６、２８から薬剤が吐出される。ついで配線３４にも作動電源を供給することで、電磁弁２９、３１が作動し、ノズル３０、３２からも薬剤が吐出される。
【００６９】
＜実施例３固体散布装置＞
本例装置取り付けの対象としたヘリコプターのモデルは、実施例１と同様であり、ダウンウォッシュの風速は回転軸から円周方向に０．８〜０．９ｍ、回転面から下方向に０．８ｍそれぞれ離れた位置での実測値で、毎秒１３ｍ前後となり、これに排気圧力の障害が付加される。本例固体散布装置は、従来のインペラーの代わりにエアーポンプからの圧縮空気を送り込み、粒剤等の固体を圧縮空気とともに送り出し、ダクトを通過させて、放出飛散させる構成である。
【００７０】
本例固体分散装置では、ダクトはマフラーの排気口を通過して設けられているため、マフラーからの排気圧を受けることはなく、機体前方方向に飛散できる。圧縮空気の動力源は、液体散布装置と共通のものを使用し、１馬力前後の背負い型動力噴霧機の動力部分を使用する方法と、機体飛行用の動力にエアーポンプを取り付ける方法のどちらかにより行なうことができる。
【００７１】
本例の液体散布装置を、前出図面により説明する。
図８において本例の液体散布装置では、インペラーの替わりに、圧縮空気ポンプ４０と、圧縮空気ダクト４１を装着し、ダクト先端はマフラー３９を通過した先の位置に粒材等の固体を放出飛散することができる。
【００７２】
図９において本例装置では、粒剤タンク（固体タンク３５）、調量シャッター３６、開閉シャッター３７を通過した粒剤等は、圧縮空気ダクト４１内部に供給されてくる。圧縮空気ポンプ４０で発生した圧縮空気は圧縮空気ダクト４１に送られ、ダクト４１内部に供給されてくる粒剤等に吹き付け、ダクト４１の吹き出し口へ送られる。そして、前方および左右方向に分岐したダクトにより、放出、散布される。なお、前方方向に飛散するダクトは、マフラー３９の排気圧力の影響のある領域を通過した位置で、放出、散布される。
【００７３】
＜実施例４無人ヘリコプター＞
実施例１〜３で説明した、各散布装置および電磁弁を用いた液体散布装置を二以上組み合わせて、農薬散布、播種に用いる無人ヘリコプターを構成することができる。
【００７４】
【発明の効果】
本発明の無人ヘリコプター用散布装置および無人ヘリコプターは上述のように構成されるため、下記のような各効果を奏することができる。
（効果ａ）飛行時のダウンウォッシュに伴い発生する大気速度の変化による影響を解消し、有効散布幅の減少を防ぎ、それにより散布効果を高めることができる。また、有効散布幅の拡大が可能であるため、作業の能率向上につながり、時間当たりに作業可能な防除面積の拡大が図られることにより、コスト低減にも貢献できる。
【００７５】
（効果ｂ）隣接する未処理区に対しての液体（液剤）飛散防止効果が高く、液体（液剤）使用量を節減することができる。従来は飛行しながら有効散布幅を変える液剤散布装置がなかったため、隣接する未処理区に対しての液剤飛散防止対応が充分とはいえなかったが、本発明により散布幅の縮小を、任意にかつ煩わしさを伴うことなく行えるため、これを活用することにより液剤飛散量を最小限とすることができる。
【００７６】
なお有効散布幅の縮小が液剤飛散の低減に貢献できる理由は、扇状に広がる薬剤の裾の幅を狭くできることにある。有効散布幅が狭くなると、ヘリコプターからの散布範囲が目視判断し易すくなることと、自然風による薬剤飛散が軽減でき、飛散液剤の単位体積当たりの液剤密度を低減することができるからである。さらにこの電磁弁を使用することにより、ノズルに短時間の間に通常の液圧を掛けることができ、液だれや粒径の拡大を抑えることが可能となり、局部的な液剤投下を防ぐことができ、植物への薬害防止に役立つ。
【００７７】
（効果ｃ）種子、粒剤等固体の形状破壊が生じず、また機体前方への飛散性能が高くなり、それにより有効散布幅を拡大できる。特に播種散布に関しては、発芽率の向上を図ることができる。また、マフラーの排気圧力の影響などにより前方への飛散性能が飛躍的に向上するため、圃場前方に存在する障害物へ機体を無理に接近させる必要がなくなり、飛行の安全と散布精度の向上を図れるとともに、飛散性が向上することにより、有効散布幅も広がり作業性の向上につながり、合わせてコストの低減に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る無人ヘリコプター用散布装置の構成を示す説明図である。
【図２】本発明の無人ヘリコプター用散布装置の別の構成を示す説明図である。
【図３】本発明の液体を散布物とした無人ヘリコプター用散布装置の構成を示す説明図である。
【図４】図３に示した無人ヘリコプター用散布装置の作用について、ヘリコプター正面方向から説明する説明図である。
【図５】本発明の液体散布装置の構成を示す説明図である。
【図６】図５に示した本発明の液体散布装置に係る前記電磁弁１８の構成を示す説明図である。
【図７】図５に示した本発明の液体散布装置の別の構成を示す説明図である。
【図８】本発明の固体を散布物とした無人ヘリコプター用散布装置の構成を示す説明図である。
【図９】本発明の固体を散布物とした無人ヘリコプター用散布装置の別の構成を示す説明図である。
【図１０】従来の固体（粒剤等）散布装置の構成を示す説明図である。
【符号の説明】
１…液体タンク、２…液体ポンプ３…逆止弁及び調量弁、４…液体吐出部、５…噴霧液体、６…圧縮空気発生手段、７…圧縮空気ダクト、８…圧縮空気、９…ダウンウォッシュの強い部分、１０…ダウンウォッシュ内の外側下位置、１１…液体タンク、１２…液体ポンプおよびリリーフバルブ、１３…一系統配管、１４…ノズル、１５…送信機、１６…受信機、１７…電磁弁制御手段、１８…電磁弁、２０…液体出口、２１…ダイアフラム、２２…鉄心、２３…スプリング、２４… ソレノイドバルブ、２５、２７、２９、３１…電磁弁、２６、２８、３０、３２…ノズル、３３、３４… 配線、３５…固体タンク、３６…調量シャッター、３７…開閉シャッター、３８…インペラー、３９…マフラー、４０…圧縮空気ポンプ、４１…圧縮空気ダクト、５０…散布物供給部、６０…吹き付け処理部、６６…圧縮空気発生手段、６７…圧縮空気ダクト、１００、１０２…無人ヘリコプター用散布装置

Claims

散布物を後記吹き付け処理部に供給するための散布物供給部と、該散布物供給部から供給された散布物に吹き付け処理を加えてこれを散布するための吹き付け処理部とを備え、無人ヘリコプターに搭載されて用いられる無人ヘリコプター用散布装置であって、該吹き付け処理部は、ヘリコプター機体に設けられた圧縮空気発生手段と、該圧縮空気発生手段において発生した圧縮空気を外部に吹き出すための圧縮空気ダクトと、を備えてなることを特徴とする、無人ヘリコプター用散布装置。
前記散布物供給部はそれ自体が液体散布装置であり、前記吹き付け処理部に係る圧縮空気ダクトは前記ヘリコプター機体からそのローター下方位置に延設され、かつ該圧縮空気ダクトの吹き出し口は該液体散布装置の散布口から散布される液体に対して圧縮空気を吹き付けることのできる位置に位置するよう設けられることを特徴とする、請求項１に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
前記圧縮空気ダクトはその吹き出し口から、前記ローターの回転により発生する吹き降ろしの風（以下、「ダウンウォッシュ」という。）の中に霧化した液体を吹き出すことができるように設けられていることを特徴とする、請求項２に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
前記ヘリコプターのローター回転軸から前記圧縮空気ダクトの吹き出し口までの長さが、該ローターの回転軸からその先端部までの長さの５０％以上８５％以下であることを特徴とする、請求項２に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
前記圧縮空気ダクトの設けられている方向が、前記ヘリコプター機体の上下方向に対して略水平方向、かつ該機体前後方向に対して略直角方向であることを特徴とする、請求項２ないし４のいずれかに記載の無人ヘリコプター用散布装置。
前記圧縮空気発生手段が、前記ヘリコプター機体の飛行用動力部にエアーポンプを取り付けたものであることを特徴とする、請求項２ないし５のいずれかに記載の無人ヘリコプター用散布装置。
請求項２ないし６に記載の液体散布装置であって、該液体散布装置は、散布液体を貯蔵しこれを後記ノズル方向に供給するための液体タンクと、液体を霧化して散布するためのノズルと、該ノズルおよび該液体タンクの間に設けられる電磁弁と、電磁弁に接続してその制御のために設けられる電磁弁制御手段とからなり、該電磁弁制御手段は、電磁弁作動指令の無線通信を受信するための受信機を備えてなる、ことを特徴とする、液体散布装置。
前記散布物供給部は粒状物等の固体を供給し、前記圧縮空気ダクトには該散布物供給部から供給される固体を該圧縮空気ダクト内部に導入するための導入部が設けられていることを特徴とする、請求項１に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
前記圧縮空気ダクトには、前記ヘリコプター機体の前方方向に向けられた吹き出し口が設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
前記圧縮空気ダクトには、複数の吹き出し口が設けられ、少なくともその内の一つは前記ヘリコプター機体の前方方向に向けられて設けられていることを特徴とする、請求項８に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
前記ヘリコプター機体の前方方向に向けられて設けられる吹き出し口は、前記ヘリコプター機体に設けられるマフラーの吹き出し口の位置を前方方向に越えた位置に位置することを特徴とする、請求項９または１０に記載の無人ヘリコプター用散布装置。
無人ヘリコプターであって、
（Ａ）液体散布物を後記吹き付け処理部に供給するための液体散布装置と、該液体散布装置から供給された液体に吹き付け処理を加えてこれを散布するための吹き付け処理部とを備え、無人ヘリコプターに搭載されて用いられる無人ヘリコプター用液体散布装置であって、該吹き付け処理部は、ヘリコプター機体に設けられた圧縮空気発生手段と、該圧縮空気発生手段において発生した圧縮空気を外部に吹き出すための圧縮空気ダクトと、を備えてなり、該圧縮空気ダクトは該ヘリコプター機体からそのローター下方位置に延設され、かつ該圧縮空気ダクトの吹き出し口は該液体散布装置の散布口から散布される液体に対して圧縮空気を吹き付けることのできる位置に位置するよう設けられた、無人ヘリコプター用液体散布装置を搭載し、
（Ｂ）前記（Ａ）の無人ヘリコプター用液体散布装置に用いられる液体散布装置は、散布液体を貯蔵しこれを後記ノズル方向に供給するための液体タンクと、液体を霧化して散布するためのノズルと、該ノズルおよび該液体タンクの間に設けられる電磁弁と、電磁弁に接続してその制御のために設けられる電磁弁制御手段とからなり、かつ、該電磁弁制御手段には、電磁弁作動指令の無線通信を受信するための受信機が設けられており、
（Ｃ）粒状物等の固体散布物を後記吹き付け処理部に供給するための固体散布物供給部と、該固体散布物供給部から供給された固体に吹き付け処理を加えてこれを散布するための吹き付け処理部とを備え、無人ヘリコプターに搭載されて用いられる無人ヘリコプター用固体散布装置であって、該圧縮空気ダクトには該固体散布物供給部から供給される固体を該圧縮空気ダクト内部に導入するための導入部が設けられた、無人ヘリコプター用固体散布装置を搭載している、
ことを特徴とする、無人ヘリコプター。
請求項１ないし１１のいずれかに記載の無人ヘリコプター用散布装置を搭載した、農作業用無人ヘリコプター。