JP2009269493A - 無人ヘリコプタ - Google Patents

Abstract

【課題】薬剤を限定された領域内に正しく散布することが可能な無人ヘリコプタを提供する。
【解決手段】機体から両側方に延在するブーム２７，２８と、このブームに支持された左側ノズル２４、右側ノズル２５と、これらのノズルに供給する薬液を貯留する薬液タンク１４とを有する薬液散布装置１３を備える。左側ノズル２４と右側ノズル２５とを駐機時の位置である相対的に高い位置と、薬液散布時の位置である相対的に低い位置との間で昇降させる左側昇降装置４１および右側昇降装置４２を備えた。
【選択図】 図３

Description

本発明は、農薬などの薬剤を空中散布するために使用する無人ヘリコプタに関するものである。

従来のこの種の無人ヘリコプタとしては、たとえば特許文献１に記載されているものがある。この特許文献１に開示された無人ヘリコプタは、薬液を薬液タンクからポンプによって複数の薬液散布部に供給する構造の薬液散布装置を備えている。前記薬液タンクは、機体の両側部に搭載されている。前記薬液散布部は、薬液散布用のノズルによって構成されており、機体の一側方と他側方とにそれぞれ３個ずつ設けられている。

これらのノズルの支持は、機体から両側方に延びる左右一対のブームと、これらのブームのそれぞれの中間部から下方に延びる３本（合計６本）の支持部材とによって行っている。前記両ブームは、機体の下部であって、機体を側方から見た状態でメインロータの回転中心より機体前側に配設されている。前記３本の支持部材は、互いに所定の間隔をおいて離間するように設けられている。

前記各ノズルは、各支持部材の下端部に薬液の噴射方向が下方を指向するように取付けられている。これら合計６個のノズルは、メインロータの回転により発生する下降気流（ダウンウォッシュ）を受けるような位置に位置付けられている。
特開２００６−１４８４号公報

特許文献１に開示されている従来の無人ヘリコプタにおいては、たとえば田畑に農薬を散布するために使用する場合、農薬の散布される範囲が不必要に広くなるおそれがあった。このように農薬の散布範囲が不必要に広くなるのは、機体から左右方向に大きく離間した位置にもノズルがあり、この機体外側のノズルから散布された農薬が後述する空気の渦によって巻き上げられることが主な原因と考えられる。

前記空気の渦は、メインロータの先端部の近傍で発生する。回転するメインロータの先端部近傍には、メインロータ先端部の上側と下側とに生じる圧力差（上側は負圧になり、下側は正圧になる）の影響により、メインロータ先端部の下から上に向かうような空気流からなる空気の渦が発生する。この空気の渦は、図１７および図１８に示すように、メインロータによる下降気流の影響を受けてメインロータより低く、かつ機体が前進することによりあたかも機体に引きずられて機体の後方に延びるように形成される。
この結果、機体の後方で下から上に巻き上がるような気流が生じるようになり、前記機体外側に位置するノズルから噴射された農薬が前記気流（空気の渦）に乗るようにして機体の後方で巻き上げられて広い範囲に飛散するから、上述したように農薬の散布範囲が不必要に拡大してしまう。

このように農薬の散布範囲が不必要に広くなると、農薬を散布する田畑に隣接する他の田畑にも不必要に農薬が散布されてしまう。なお、このような不具合を解消するためには、散布される農薬の粒子の粒径を大きくすることが考えられる。これは、前記粒子の粒径が大きいと農薬が気流に乗り難くなり、農薬をノズルの下方に落下させることができるからである。しかし、このように農薬の粒子の粒径が大きいと、農薬を農作物に均等に付着させることができなくなって薬剤の効果が低減するおそれがある。

本発明はこのような問題を解消するためになされたもので、限定された領域内に薬剤を正しく散布することが可能な無人ヘリコプタを提供することを目的とする。

この目的を達成するために、本発明に係る無人ヘリコプタは、機体から両側方に延在するブームと、このブームに支持された薬剤散布部と、この薬剤散布部に供給する薬剤を貯留する薬剤タンクとを有する薬剤散布装置を備えた無人ヘリコプタにおいて、前記薬剤散布部を降着装置の接地部より高い位置と、前記接地部より低い位置との間で昇降させる昇降装置を備えたものである。

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した無人ヘリコプタにおいて、前記昇降装置を、前記ブームを上下方向に揺動自在に支持する支持部材と、前記ブームを上下方向に揺動させる駆動装置とによって構成したものである。

請求項３に記載した発明は、請求項１に記載した無人ヘリコプタにおいて、前記薬剤散布装置に、前記ブーム、薬剤散布部および前記薬剤タンクを支持するフレームを備えさせ、前記昇降装置を前記フレームと機体のメインフレームとの間に介装された電動式のウインチによって構成し、前記ウインチを機体の両側部に設け、これらのウインチによって前記薬剤散布装置のフレームの両側部を支持したものである。

請求項４に記載した発明は、請求項１に記載した無人ヘリコプタにおいて、前記薬剤散布装置に、前記ブーム、薬剤散布部および前記薬剤タンクを支持するフレームを備えさせ、前記昇降装置を、前記フレームと機体のメインフレームとの間に介装されて前記薬剤散布装置のフレームを上下方向に平行移動可能に支持するパンタグラフ機構からなる支持部材と、前記パンタグラフ機構を伸縮させる電動式駆動装置とによって構成したものである。

請求項５に記載した発明は、請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載した無人ヘリコプタにおいて、機体左側の薬剤散布部と機体右側の薬剤散布部とを、平面視において、機体の側方であって、メインロータの回転中心を通り機体の左右方向に延在する仮想線よりメインロータの回転方向下流側の領域にそれぞれ位置付けたものである。

請求項６に記載した発明は、請求項５に記載した無人ヘリコプタにおいて、機体左側の薬剤散布部と機体右側の薬剤散布部とを、平面視において、前記メインロータの回転半径の１／２となる領域の内側に配置したものである。

本発明によれば、薬剤を散布するときに薬剤散布部を降着装置より低い位置に下げることができる。このため、メインロータが回転することにより生じる前記空気の渦（回転するメインロータの先端部の上側と下側との圧力差に起因して下から上に向かうような空気流からなる空気の渦）の影響を受けることがない低い位置で薬剤を散布することができる。無人ヘリコプタが離陸したり着陸するときや、無人ヘリコプタを地上で運搬するときには、薬剤散布部を上昇させることによって、薬剤散布部が地面に接触することを防ぐことができる。

したがって、本発明によれば、メインロータの下に生じる下降気流によって薬剤を機体の下方へ速く流すようにして散布することができるから、薬剤を機体下方の限定された領域内に正しく散布することが可能な無人ヘリコプタを提供することができる。

請求項２記載の発明によれば、ブームを揺動させることによって薬剤散布部が昇降するから、昇降装置を簡単な構造で実現することができる。したがって、この発明によれば、昇降装置を装備しているにもかかわらず、製造コストがそれほど高くなることがない無人ヘリコプタを提供することができる。

請求項３記載の発明によれば、薬剤散布部は、ウインチによって薬剤散布装置の他の構成部材と一体に昇降する。このため、薬剤散布部を下げるときに薬剤散布装置の他の部材によって制約を受けることがないから、薬剤散布部と機体との高低差を大きくとることが可能になる。この結果、この発明によれば、地上の障害物などにより機体の高度を下げることができないような場合であっても、薬剤散布部を薬剤の散布に最適な高さまで降ろすことができるから、薬剤を空中散布可能な領域を拡げることができる。

また、ウインチは、薬剤散布装置の両側部を支持しているから、薬剤散布装置は水平状態を維持しながら昇降する。このため、この発明によれば、機体の一側方に位置する薬剤散布部と、機体の他側方に位置する薬剤散布部の高さを常に等しくすることができるから、薬液を機体の両側方に均等に散布することができる。

請求項４記載の発明によれば、薬剤散布部は、パンタグラフ機構を有する昇降装置によって薬剤散布装置の他の構成部材と一体に昇降する。このため、薬剤散布部を下げるときに薬剤散布装置の他の部材によって制約を受けることがないから、薬剤散布部と機体との高低差を大きくとることが可能になる。この結果、この発明によれば、地上の障害物などにより機体の高度を下げることができないような場合であっても、薬剤散布部を薬剤の散布に最適な高さまで降ろすことができるから、薬剤を空中散布可能な領域を拡げることができる。

また、パンタグラフ機構は、薬剤散布部を上下方向に平行移動させるから、薬剤散布装置は水平状態を維持しながら昇降する。
このため、機体の一側方に位置する薬剤散布部と、機体の他側方に位置する薬剤散布部の高さを常に等しくすることができるから、薬液を機体の両側方に均等に散布することが可能な無人ヘリコプタを提供することができる。

請求項５記載の発明によれば、薬剤散布部は、メインロータの回転により発生する下降気流を受ける領域のうち、機体の両側方で下向きの風速が相対的に高くなる位置に位置付けられる。この薬剤散布部の位置は、薬剤散布部の位置を変えて実際に散布する試験を繰り返し行った結果、特定できた位置である。

請求項５に記載したような機体の左右で前後にずれた位置に下向きの風速が相対的に高くなる場所ができる理由は、回転するメインロータによって回転方向の下流側へ押された空気（下降気流の一部）が機体の側部近傍に集められるようになるからであると考えられる。

このように下向きの風速が相対的に高くなる位置に薬剤散布部が設けられているために、薬剤を下降気流によって機体の下方へ速く流すようにして散布することができる。したがって、薬剤散布部が機体の降着装置の接地部より低い位置で薬剤を散布することと相俟って、機体の左右両側に位置する薬剤散布部を使用して薬剤を機体下方の限定された領域内に正しく散布することが可能な無人ヘリコプタを提供することができる。

請求項６記載の発明によれば、メインロータ先端部の下から上に向かうような空気流からなる前記空気の渦の影響を受け難くなる径方向内側の位置に薬剤散布部を位置付けることができる。このため、この発明によれば、薬剤が機体下方の限定された領域の外に散布されることを防ぐことができる。

（第１の実施例）
以下、本発明に係る無人ヘリコプタの一実施例を図１〜図７によって詳細に説明する。
図１において、この実施例による無人ヘリコプタ１は、機体２内に搭載されたエンジン３によってメインロータ４とテールロータ５とを回転させて飛行し、操縦者が地上で無線操縦装置（図示せず）を操作することによって操縦することができるものである。前記メインロータ４は、エンジン３の駆動により上方から見て時計方向に回転する。

前記機体２は、前記エンジン３を搭載した機体フレーム６（図２および図３参照）と、この機体フレーム６やエンジン３等の周囲を覆う機体カバー７とによって構成されている。なお、図示してはいないが、この無人ヘリコプタ１の受信機や飛行制御装置などの電子部品は機体２内に収納されている。
前記機体フレーム６の下部には、図１に示すように、前後一対の降着装置としての支持脚１１，１１と、左右一対のペイロードバー１２とが取付けられているとともに、農薬などの薬液を散布するための薬液散布装置１３が搭載されている。

前記支持脚１１は、図３に示すように、下方に向かうにしたがって漸次機体の幅方向の外側に拡がるように形成されている。この支持脚１１の下端部には左右一対のスキッド１１ａが設けられている。この実施例においては、スキッド１１ａによって本発明でいう降着装置の接地部が構成されている。
前記ペイロードバー１２は、後述する薬液タンク１４を支持するためのもので、断面円形のパイプによって形成されている。

前記薬液散布装置１３は、図７に示すように、左右一対の薬液タンク１４，１４と、これらの薬液タンク１４，１４どうしを接続する連通パイプ１５に第１のストレーナ１６を介して接続された第１の薬液ポンプ１７と、前記連通パイプ１５に第２のストレーナ１８を介して接続された第２の薬液ポンプ１９と、これらの第１、第２の薬液ポンプ１７，１９の吐出口どうしを接続する吐出通路２０にノズル選択バルブ２１を介して接続された第１の薬液通路２２および第２の薬液通路２３と、前記第１の薬液通路２２に接続された機体左側に位置するノズル２４（以下、単に左側ノズルという）および機体右側に位置するノズル２５（以下、単に右側ノズルという）と、前記第２の薬液通路２３に接続された左右方向の中央に位置するノズル２６（以下、単に中央ノズルという）と、前記左側ノズル２４を支持するための左側ブーム２７と、前記右側ノズル２５を支持するための右側ブーム２８と、前記吐出通路２０内から余剰の薬液を一方の薬液タンク１４に戻すためのレギュレータ２９および薬液戻し用パイプ３０と、薬剤散布装置１３の前記薬液タンク１４を除く他の部材を支持するための後述する薬液散布装置用フレーム３１とを備えている。

前記左側ノズル２４、右側ノズル２５および中央ノズル２６は、機体２の前後方向から見て薬液を所定の噴射角で下方に向けて噴射する構造のものが用いられている。この実施例においては、前記左側ノズル２４と右側ノズル２５とによって、本発明でいう薬剤散布部が構成されている。

前記薬液タンク１４は、図２〜図４に示すように、パイプによって形成されたタンクフレーム１４ａの機体外側に取付けられている。タンクフレーム１４は、図３に示すように、機体内側に係合片３２を備えており、この係合片３２を前記ペイロードバー１２に係合させることによって、機体フレーム６側に着脱可能に取付けられている。薬液タンク１４の底には、下方へ突出する接続部材（図示せず）が設けられている。

この接続部材は、後述する薬液散布装置用フレーム３１に支持された筒状の薬液導入部材３３（図２および図３参照）に上方から着脱可能に嵌合している。この実施例においては、これらの薬液タンク１４，１４によって請求項１および請求項２でいう薬剤タンクが構成されている。

薬液散布装置用フレーム３１は、図３および図４に示すように、機体２の左右方向に延在する左右方向延在部３４と、この左右方向延在部３４の上端部に溶接された左右一対の支持用ブラケット３５，３５とからなり、取付部材（図示せず）を介して機体フレーム６に着脱自在に取付けられている。前記支持用ブラケット３５，３５の前端部どうしは、図４に示すように、機体２の左右方向に延在する前側クロスメンバ３６によって互いに連結されている。

前記中央ノズル２６は、図３に示すように、前記前側クロスメンバ３６の左右方向の中央部に下方へ延在する支持部材３７を介して支持されている。
前記支持用ブラケット３５，３５の後端部どうしは、機体２の左右方向に延在する後側クロスメンバ３８によって互いに連結されている。

前記薬液導入部材３３は、薬液散布装置用フレーム３１における機体２の左右方向の両端部に図示していないブラケットを介して支持されている。
薬液散布装置用フレーム３１の下部には、図２〜図４に示すように、後述する第１、第２の薬液ポンプ１７，１９を収容するための収納ボックス３９が取付けられている。
前記第１、第２のストレーナ１６，１８は、図２および図３に示すように、前記収納ボックス３９の下方に位置付けられており、前記薬液散布装置用フレーム３１にブラケット（図示せず）を介して取付けられている。

前記第１、第２の薬液ポンプ１７，１９は、その構造等は図示してはいないが、モータを動力源としてピストンが往復動することにより薬液を前記連通パイプ１５から吸い込み、吐出通路２０に吐出する構造のものである。これらの第１、第２の薬液ポンプ１７，１９は、前記収納ボックス３９の内部に収容されており、薬液散布装置用フレーム３１に支持されている。
前記ノズル選択バルブ２１は、図２〜図４に示すように、前記収納ボックス３９より機体２の前方であって機体左側に偏る位置に位置付けられており、前記薬液散布装置用フレーム３１にブラケット（図示せず）を介して支持されている。

この実施例によるノズル選択バルブ２１は、後述する三つの切換位置を有する三方弁で、弁体駆動用のサーボモータ２１ａを備えている。このノズル選択バルブ２１は、地上の操縦者が無線操縦装置を操作することによって、サーボモータ２１ａの動力で切換位置を変えることができるように構成されている。

このノズル選択バルブ２１の切換位置は、前記第１の薬液通路２２のみに薬液が供給される第１の切換位置と、前記第２の薬液通路２３のみに薬液が供給される第２の切換位置と、両方の薬液通路２２，２３に薬液が供給される第３の切換位置とが設けられている。
ノズル選択バルブ２１の切換位置が第１の切換位置に切り換えられることによって、左側ノズル２４と右側ノズル２５との両方から薬液が散布される。
ノズル選択バルブ２１の切換位置が第２の切換位置に切り換えられることによって、中央ノズル２６のみから薬液が散布される。
ノズル選択バルブ２１の切換位置が第３の切換位置に切り換えられることによって、全てのノズル２４〜２６から薬液が散布される。

前記左側ブーム２７は、図３および図４に示すように、前記前側クロスメンバ３６の左側の端部に後述する左側昇降装置４１を介して上下方向に揺動可能に支持されている。一方、前記右側ブーム２８は、前記前側クロスメンバ３６の右側の端部に後述する右側昇降装置４２を介して上下方向に揺動可能に支持されている。
前記左側ブーム２７と右側ブーム２８との中間部には、機体２を運搬したり格納庫内に収納するときに、両ブーム２７，２８の機体外側の半部２７ａ，２８ａを後方に向けて折り曲げることができるように、ジョイント４３が設けられている。

前記左側昇降装置４１と右側昇降装置４２とは、図５および図６に示すように、前側クロスメンバ３６の先端部に設けられて前記左側ブーム２７または右側ブーム２８を上下方向に揺動自在に支持するピボット軸４４と、前記左側ブーム２７または右側ブーム２８を上下方向に揺動させる駆動装置４５とによって構成されている。この実施例においては、前記ピボット軸４４によって請求項２記載の発明でいう支持部材が構成されている。なお、図５および図６は、左側昇降装置４１の平面図と正面図であり、右側昇降装置４２を示したものではない。しかし、右側昇降装置４２は、左側昇降装置４１とは左右対称となるように形成されている点が異なるだけで他の構成は同一であるから、便宜上、右側昇降装置４２についても図５と図６とを用いて説明する。

前記駆動装置４５は、前側クロスメンバ３６に支持されたアクチェータ４５ａと、このアクチェータ４５ａの動力を左側ブーム２７または右側ブーム２８に伝達するためのリンクからなるプッシュプルロッド４５ｂとによって構成されている。前記アクチュエータ４５ａは、モータ（図示せず）と、このモータの回転を減速して出力軸４５ｃに伝達する減速機（図示せず）と、前記出力軸４５ｃに固着されたリンクアーム４５ｄとを備えている。前記リンクアーム４５ｄは、前記プッシュプルロッド４５ｂを介して左側ブーム２７、右側ブーム２８に連結されている。

この駆動装置４５においては、前記リンクアーム４５ｄが図６において二点鎖線で示す起立した位置から時計方向に回転することによって、左側ブーム２７（右側ブーム２８）が下方に揺動し、図３および図６中に実線で示す相対的に低い薬液散布位置に位置付けられる。また、前記リンクアーム４５ｄが図６において実線で示した位置（薬液散布位置）から反時計方向に回転することによって、左側ブーム２７（右側ブーム２８）が上方に揺動し、図３および図６中に二点鎖線で示す相対的に高い駐機位置に位置付けられる。

この実施例による駆動装置４５は、両ブーム２７，２８が略水平に延在する状態を前記駐機位置とするように構成されている。
さらに、前記左側昇降装置４１と右側昇降装置４２とは、地上の操縦者が無線操縦装置を操作することによって、前記リンクアーム４５ｄを前記時計方向または反時計方向に回転させることができるように構成されている。

前記左側ノズル２４は、前記左側ブーム２７の先端部（機体左側の端部）に、下方へ延在する支持部材４６を介して支持されている。右側ノズル２５は、前記右側ブーム２８の先端部（機体右側の端部）に、下方へ延在する支持部材４７を介して支持されている。これらの支持部材４６，４７は、図３に示すように、前記両ブーム２７，２８が薬液散布位置に位置付けられている状態で両ブーム２７，２８から真下に延在するように、両ブーム２７，２８に対して傾斜した状態で取付けられている。

これらの支持部材４６，４７の長さは、図３に示すように、両ブーム２７，２８が薬液散布位置に位置している状態で左側ノズル２４と右側ノズル２５とが前記スキッド１１ａより下方に位置し、かつ両ブーム２７，２８が駐機位置に位置している状態では両ノズルがスキッド１１ａの接地面（地面）より上方に位置するように形成されている。このため、左右のブーム２７，２８が薬液散布位置に位置している状態においては、左側ノズル２４と右側ノズル２５の高さは、図３中に二点差線で示した従来のノズルＮの高さに較べて低くなる。

これらの支持部材４６，４７と、前記中央ノズル２６を支持する支持部材３７とは、ノズル２４〜２６を支持するための機能と、ノズル２４〜２６に薬液を供給するための機能とを有している。中央ノズル２６を支持する支持部材３７は、図３に示すように、薬液パイプ４８を介して前記ノズル選択バルブ２１に接続されている。この薬液パイプ４８と前記支持部材３７とによって、前記第２の薬液通路２３が構成されている。

左側ノズル２４を支持する支持部材４６は、左側薬液パイプ４９を介して前記ノズル選択バルブ２１に接続され、右側ノズル２５を支持する支持部材４７は、右側薬液パイプ５０を介して前記ノズル選択バルブ２１に接続されている。すなわち、前記第１の薬液通路２２は、左側薬液パイプ４９および右側薬液パイプ５０と、前記両支持部材４６，４７とによって構成されている。前記３本の薬液パイプ４８〜５０のうち、少なくとも左側薬液パイプ４９と右側薬液パイプ５０とは、可撓性を有する耐圧ホースなどによって形成されている。

上述したように構成された無人ヘリコプタ１においては、地上で運搬するときや離着陸時は、左側ブーム２７と右側ブーム２８とを駐機位置に位置付けておく。このように両ブーム２７，２８を駐機位置に位置付けることによって、左側ノズル２４と右側ノズル２５とが地面に接触することを防ぐことができる。
この無人ヘリコプタ１によって薬液を散布するときは、飛行中に左側昇降装置４１と右側昇降装置４２とによって左側ブーム２７と右側ブーム２８とを下方に揺動させて薬液散布位置に位置付ける。

このように両ブーム２７，２８を下げることによって、左側ノズル２４と右側ノズル２５の位置をスキッド１１ａより低くする。この結果、この無人ヘリコプタ１によれば、回転するメインロータ４の先端部の上側と下側との圧力差に起因して生じる前記空気の渦（下から上に向かうような空気流からなる空気の渦）の影響を受けることがない位置で薬液を散布することができる。

したがって、この実施例によれば、薬液をたとえば植物や樹木に近い位置から、メインロータの下に生じる下降気流によって下方へ速く流すようにして散布することができるから、薬液を機体下方の限定された領域内に正しく散布することが可能になる。
この実施例による無人ヘリコプタ１においては、上述したように、左側ノズル２４と右側ノズル２５とから散布された薬液が機体２の後方で上に舞い上がるようなことがない。このため、従来の無人ヘリコプタで問題になっていた薬液の機体後部への付着を解消することができる。薬液が機体２の後部に付着する理由は、上述したように機体２の後方で舞い上がった薬液がテールロータの回転によって機体に向けて流されることが原因であると考えられる。この実施例による無人ヘリコプタ１は、このように機体２の後部に薬液が付着し難いから、機体２が汚れ難くなり、機体２の清掃が容易になる。

この実施例による無人ヘリコプタ１においては、農薬散布に使用するノズル２４〜２６をノズル選択バルブ２１により切換えることによって、薬液が散布される幅、散布量などを変更することができる。たとえば、ノズル選択バルブ２１の切換位置を第１の切換位置に切り換えることによって、左側ノズル２４と右側ノズル２５のみから薬液を散布することができ、田畑の中央部などにおいて薬液を広い範囲に散布することができる。この結果、広い散布領域に薬液を能率よく散布することができる。

ノズル選択バルブ２１の切換位置を第２の切換位置に切り換えることによって、中央ノズル２６のみから薬液を散布することができる。このため、薬液の散布幅が相対的に狭くなるから、隣接する田畑に薬液を不必要に飛散させることなく隣接する田畑との境界部分のみに薬液を散布することができる。このように中央ノズル２６のみを使用する場合は、薬液の散布が必要な樹木のみに薬液を散布することもできる。

ノズル選択バルブ２１の切換位置を第３の切換位置に切り換えることによって、全てのノズル２４〜２６から薬液を散布することができ、薬液が散布される領域を限定しながら（薬液が不必要に広範囲に拡がることを防ぎながら）薬液の散布量を増大させることができる。この実施例による無人ヘリコプタ１によれば、このようにノズル選択バルブ２１の切換操作によって薬液の散布量を増大させることができるから、散布量を増大させるに当たってノズルを散布量が相対的に多くなるものと交換する場合に較べて、ノズル交換作業と散布量の調整作業とが不要になり、薬液散布の作業効率を向上させることができる。

ノズル選択バルブ２１の第１〜第３の切換位置の変更は、操縦者が無線操縦装置を操作することによって、飛行中であっても容易に行うことができる。
なお、上述した実施例においては、ノズル選択バルブ２１として第１〜第３の切換位置を選択可能な電動式三方弁を用いる例を示したが、ノズル選択バルブ２１の構成は適宜変更することができる。また、ノズル選択バルブ２１の切換位置は、二つの切換位置のみとすることができる。すなわち、左側ノズル２４および右側ノズル２５から薬液が散布される第１の切換位置と、中央ノズル２６のみから薬液が散布される第２の切換位置とを有するノズル選択バルブを使用することができる。

上述した実施例においては、３個のノズル２４〜２６を使用する例を示したが、中央ノズル２６は装備しなくてもよいし、図８および図９に示すように、複数の左側ノズル２４と複数の右側ノズル２５とを装備することができる。図８および図９において、前記図１〜図７によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

図８に示す薬液散布装置１３は、各ブーム２７，２８にノズル２４，２５が２個ずつ設けられている。すなわち、左側ノズル２４は、左側ブーム２７の先端部と基部とにそれぞれ設けられ、右側ノズル２５は、右側ブーム２８の先端部と基部とにそれぞれ設けられている。
図９に示す薬剤散布装置１３は、各ブーム２７，２８にノズル２４，２５が３個ずつ設けられている。すなわち、左側ノズル２４は、左側ブーム２７の先端部、中間部および基部にそれぞれ設けられ、右側ノズル２５は、右側ブーム２８の先端部、中間部および基部にそれぞれ設けられている。これらのノズル２４，２５を支持する支持部材４６，４７は、左側ブーム２７および右側ブーム２８が薬液散布位置に位置している状態で（傾斜している状態で）各ノズル２４，２５の高さが略等しくなるように、機体に近いものほど長く形成されている。

図８および図９に示す実施例によれば、回転するメインロータ４の先端部の上側と下側との圧力差に起因して生じる前記空気の渦の影響を受けることがない位置において、２個または３個の左側ノズル２４と２個または３個の右側ノズル２５とによって大量に薬液を散布することができる。このため、この実施例による無人ヘリコプタにおいては、大量の薬液を決められた範囲内に散布することが可能になる。

左側ブーム２７と右側ブーム２８のうちいずれか一方は、図１０〜図１２に示すように、機体後側に設けることができる。図１０〜図１２において、前記図１〜図７によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

図１０および図１１に示す無人ヘリコプタ１の右側ブーム２８は、メインロータ４の回転中心Ｃより機体後側に位置付けられている。この右側ブーム２８は、図１０に示すように、前記後側クロスメンバ３８の右側の端部に右側昇降装置４２を介して上下方向に揺動可能に支持されている。
この右側ブーム２８と前記左側ブーム２７とは、前記回転中心Ｃを中心点として点対称となる位置に配設されている。詳述すると、前記左側ノズル２４は、前記回転中心Ｃより機体左側であって機体前側に配設され、右側ノズル２５は、回転中心Ｃより機体右側であって機体後側に配設されている。

この実施例によるメインロータ４の回転方向は、図１０および図１２中に矢印Ｒで示すように、平面視において時計方向である。このため、左側ノズル２４は、図１０および図１２に示すように、平面視において、機体２の左方であって、メインロータ４の回転中心Ｃを通り機体２の左右方向に延在する仮想線Ｌよりメインロータ４の回転方向下流側（この実施例では機体前側）の領域ＳＬに位置付けられている。一方、右側ノズル２５は、平面視において、機体２の右方であって、前記仮想線Ｌよりメインロータ４の回転方向下流側（この実施例では機体後側）の領域ＳＲに位置付けられている。
この実施例による左側ノズル２４と右側ノズル２５とは、図１２に示す平面視において、メインロータ４の２枚のブレード４ａ，４ｂが機体２の左右方向を指向する位置からメインロータ４が約１５°〜２０°回転したときにブレード４ａ，４ｂと上下方向に重なる位置に設けられている。

両ノズル２４，２５をメインロータ４の回転中心Ｃを中心点として点対称となる位置に配設した理由は、機体２を前進させるときと後退させるときとで下降気流の発生する状況が前記回転中心Ｃを中心点として点対称になるからである。
左側ノズル２４と右側ノズル２５との前記回転中心Ｃからの長さは、この実施例においては、メインロータ先端の回転半径の１／２より僅かに短くなるような長さに設定されている。図１２においては、メインロータ４が回転する領域を示す仮想円を二点鎖線Ｒ１で示し、メインロータ４の回転半径の１／２となる領域を示す仮想円を二点鎖線Ｒ２で示す。左側ノズル２４と右側ノズル２５とは、前記仮想円Ｒ２の内側近傍に位置付けられている。

このような位置に左側ノズル２４と右側ノズル２５とを配設することにより、後述するように、メインロータ４の回転により発生する下降気流の下向きの風速が相対的に高くなる位置に両ノズル２４，２５を位置付けることができる。これらの左側ノズル２４と右側ノズル２５の位置は、ノズルの位置を変えて薬液を実際に空中散布する試験を繰り返し行った結果、特定できた位置である。

上述したように機体２の左右で前後にずれた位置に下向きの風速が相対的に高くなる場所ができる理由は、回転するメインロータ４によって回転方向の下流側へ押された空気（下降気流の一部）が機体２の側部近傍に集められるようになるからであると考えられる。すなわち、このように機体２の側部近傍に集められた空気は相対的に速く下降するから、上述したように下向きの風速が相対的に高くなる場所ができると考えられる。

このように下向きの風速が相対的に高くなる位置に左側ノズル２４と右側ノズル２５とが設けられているために、左側ノズル２４および右側ノズル２５から薬液を下降気流によって機体２の下方へ速く散布させることができるから、薬液散布時にこれら両ノズル２４，２５を従来より低い位置に降ろすことができることとが相俟って、薬液が散布される範囲をより一層正確に規制することができる。

この実施例による無人ヘリコプタ１においては、左側ノズル２４と右側ノズル２５とが平面視において、メインロータ４の回転半径の１／２となる領域の内側に設けられているから、メインロータ先端部の下から上に向かうような空気流からなる空気の渦の影響を受け難くなる位置に両ノズル２４，２５を位置付けることがでできる。このため、この実施例によれば、薬液が機体下方の限定された領域の外に散布されることを防ぐことができる。

なお、この実施例においては、メインロータ４が平面視において時計方向に回転する無人ヘリコプタ１について説明したが、メインロータ４の回転方向は平面視において反時計方向でもよい。この場合、左側ノズル２４は、メインロータ４の回転中心Ｃより機体左側であって機体後側に配置され、右側ノズル２５は、メインロータ４の回転中心Ｃより機体右側であって機体前側に配置される。

（第２の実施例）
請求項３に記載した発明に係る無人ヘリコプタの一実施例を図１３および図１４によって詳細に説明する。図１３および図１４において、前記図１〜図７によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

図１３と図１４とに示した無人ヘリコプタ１の薬液散布装置１３は、機体フレーム６に電動ウインチ５１，５２を介して支持されている。この実施例においては、機体フレーム６によって請求項３記載の発明でいうメインフレームが構成されている。
この実施例による薬液散布装置１３は、薬液散布装置用フレーム３１に薬液タンク１４を含む全ての部材を支持させることによって構成されている。

この実施例による薬液散布装置１３の左側ブーム２７と右側ブーム２８とは、薬液散布装置用フレーム３１の前端部に揺動することがないように固定されている。薬液タンク１４は、機体２の左側に位置する左側貯留部５３と、機体２の右側に位置する右側貯留部５４と、これら両貯留部５３，５４どうしを連通する中央貯留部５５とを一体成形により一体に形成することによって構成されている。

前記左側貯留部５３には、薬液注入口（図示せず）を開閉するための蓋部材５６が取付けられている。
この実施例によるスキッド１１ａは、薬液散布装置１３を通すためのスペース５７｛図１３（ａ）参照｝が支持脚１１，１１間に形成されるように、前側の支持脚１１より前方と、後側の支持脚１１より後方とに設けられている。

電動ウインチ５１，５２は、機体フレーム６の左右両側部に図示していないブラケットを介して取付けられており、機体カバー７の外に露出している。これらの電動ウインチ５１，５２は、機体２の前後方向の両端部から吊り上げ用のワイヤ５８が導出されている。機体左側に位置する電動ウインチ５１の２本のワイヤ５８，５８の下端部は、薬液散布装置用フレーム３１の左側の側部に接続されている。機体右側に位置する電動ウインチ５２の２本のワイヤ５８，５８の下端部は、薬液散布装置用フレーム３１の右側の側部に接続されている。
また、これら２台の電動ウインチ５１，５２は、地上の操縦者が無線操縦装置を操作することによって、動作させることができるように構成されている。

この実施例による無人ヘリコプタ１においては、電動ウインチ５１，５２によりドラムに（図示せず）ワイヤ５８を巻き取ることによって、図１３（Ａ）および図１４（Ａ）に示すように、薬液散布装置１３が機体２の下部に格納される。また、電動ウインチ５１，５２がワイヤ５８を送り出すことによって、図１３（Ｂ）および図１４（Ｂ）に示すように、薬液散布装置１３をスキッド１１ａより下に降ろすことができる。

このため、この実施例においては、薬液散布装置１３を下げた状態で薬液を散布することができるから、回転するメインロータ４の先端部の上側と下側との圧力差に起因して生じる前記空気の渦（下から上に向かうような空気流からなる空気の渦）の影響を受けることがない位置で薬液を散布することができる。

したがって、この実施例によれば、薬液をたとえば植物や樹木に近い位置からメインロータ４による下降気流によって下方へ速く流すようにして散布することができるから、薬液を機体下方の限定された領域内に正しく散布することが可能になる。この実施例においても、薬液を散布するに当たっては、左側ノズル２４と右側ノズル２５とを使用する形態と、中央ノズル２６のみを使用する形態と、全てのノズル２４〜２６を使用する形態とを採ることができる。

この実施例による無人ヘリコプタ１において、各ノズル２４〜２６は、電動ウインチ５１，５２によって薬液散布装置１３の他の構成部材と一体に昇降する。このため、ノズル２４〜２６を下げるときに薬液散布装置１３の他の部材によって制約を受けることがないから、ノズル２４〜２６と機体２との高低差を大きくとることが可能になる。この結果、この実施例によれば、地上の障害物などにより機体２の高度を下げることができないような場合であっても、ノズル２４〜２６を薬剤の散布に最適な高さまで降ろすことができるから、薬剤を空中散布可能な領域を拡げることができる。

前記電動ウインチ５１，５２は、薬液散布装置用フレーム３１の両側部を支持しているから、薬液散布装置１３は、電動ウインチ５１，５２による駆動によって水平状態を維持しながら昇降する。このため、この実施例によれば、機体左側に位置する左側ノズル２４と、機体右側に位置する右側ノズル２５の高さを常に等しくすることができるから、薬液を機体２の両側方に均等に散布することが可能になる。

（第３の実施例）
請求項４に記載した発明に係る無人ヘリコプタの一実施例を図１５および図１６によって詳細に説明する。図１５および図１６において、前記図１〜図７、図１３および図１４によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明は省略する。

図１５と図１６とに示した無人ヘリコプタ１の薬液散布装置１３は、機体フレーム６に後述するパンタグラフ機構によって構成された昇降装置６１を介して支持されている。この実施例においては、機体フレーム６によって請求項４記載の発明でいうメインフレームが構成されている。
この実施例による薬液散布装置１３は、図１３および図１４によって示した薬液散布装置１３と同等の構成が採られており、薬液散布装置用フレーム３１に薬液タンク１４を含む全ての部材を支持させることによって構成されている。

前記昇降装置６１は、薬液散布装置用フレーム３１の前端部と機体フレーム６とを連結するパンタグラフ機構からなる前側支持部材６２と、薬液装置用フレーム３１の後端部と機体フレーム６とを連結するパンタグラフ機構からなる後側支持部材６３と、前記前側支持部材６２を伸縮させるための前側駆動装置６４と、前記後側支持部材６３を伸縮させるための後側駆動装置６５とによって構成されている。

前記前側支持部材６２と後側支持部材６３とは、薬液散布装置用フレーム３１を上下方向に平行移動可能に支持している。詳述すると、前側支持部材６２と後側支持部材６３とは、同一の構造で、図１６（Ｂ）に示すように、薬液散布装置用フレーム３１から上方に延在する２本の下側リンク６２ａ（６３ａ），６２ｂ（６３ｂ）と、機体フレーム６から下方に延在する２本の上側リンク６２ｃ（６３ｃ），６２ｄ（６３ｄ）と、機体２の左右方向に延在するように形成されて前記リンクどうしを連結するボールねじ軸６６などによって構成されている。各リンクは、ボールねじ軸６６にボールねじナット（図示せず）を介して接続されている。

前記ボールねじナットは、ボールねじ軸６６が一方に回転することによって、パンタグラフ機構からなる前側支持部材６２と後側支持部材６３とが上下方向に伸長し、ボールねじ軸６６が他方に回転することによって、前側支持部材６２および後側支持部材６３が上下方向に収縮するように構成されている。
前記前側駆動装置６４および後側駆動装置６５は、前記ボールねじ軸６６の回転を許容する状態で各ボールねじ軸６６に支持されており、このボールねじ軸６６をモータの動力で回転させる構成が採られている。これらの前側駆動装置６４と後側駆動装置６５がボールねじ軸６６を駆動するときの反力は、前記前側支持部材６２および後側支持部材６３の複数のリンクのうち１本のリンクによって受ける。

この実施例による無人ヘリコプタ１においては、前側駆動装置６４と後側駆動装置６５との駆動により前側支持部材６２と後側支持部材６３とが上下方向において収縮することによって、図１５（Ａ）および図１６（Ａ）に示すように、薬液散布装置１３が機体２の下部に格納される。また、前側支持部材６２と後側支持部材６３とが上下方向において伸長することによって、図１５（Ｂ）および図１６（Ｂ）に示すように、薬液散布装置１３をスキッド１１ａより下に降ろすことができる。

このため、この実施例においては、薬液散布装置１３を下げた状態で薬液を散布することができるから、回転するメインロータ４の先端部の上側と下側との圧力差に起因して生じる空気の渦（下から上に向かうような空気流からなる空気の渦）の影響を受けることがない位置で薬液を散布することができる。
したがって、この実施例によれば、薬液をたとえば植物や樹木に近い位置からメインロータ４による下降気流によって下方へ速く流すようにして散布することができるから、薬液を機体下方の限定された領域内に正しく散布することが可能になる。この実施例においても、薬液を散布するに当たっては、左側ノズル２４と右側ノズル２５とを使用する形態と、中央ノズル２６のみを使用する形態と、全てのノズル２４〜２６を使用する形態とを採ることができる。

この実施例による無人ヘリコプタ１において、各ノズル２４〜２６は、パンタグラフ機構を有する昇降装置６１によって薬液散布装置１３の他の構成部材と一体に昇降する。このため、ノズル２４〜２６を下げるときに薬液散布装置１３の他の部材によって制約を受けることがないから、ノズル２４〜２６と機体２との高低差を大きくとることが可能になる。この結果、この発明によれば、地上の障害物などにより機体２の高度を下げることができないような場合であっても、ノズル２４〜２６を薬剤の散布に最適な高さまで降ろすことができるから、薬剤を空中散布可能な領域を拡げることができる。

前側支持部材６２と後側支持部材６３とは、薬液散布装置用フレーム３１を上下方向に平行に移動させるから、薬液散布装置１３は、昇降装置６１による駆動によって水平状態を維持しながら昇降する。このため、この実施例によれば、機体左側に位置する左側ノズル２４と、機体右側に位置する右側ノズル２５の高さを常に等しくすることができるから、薬液を機体２の両側方に均等に散布することが可能になる。

上述した各実施例による無人ヘリコプタ１は、薬液を散布するためにノズル２４〜２６を使用している。これらのノズル２４〜２６は、薬液の噴射方向が予め決められているから、この無人ヘリコプタ１においては、薬液が散布される領域を容易に限定することができる。なお、薬剤を散布するための薬剤散布部としては、この実施例で示したようなノズル２４〜２６に限定されることはなく、たとえば遠心力で薬剤を飛散させる構造のものを用いることができる。また、薬剤も薬液に限定されることはなく、粉状や粒状の薬剤を使用することができる。このような薬剤を使用する場合は、専用の薬液散布装置を使用し、薬剤散布部の位置を上記実施例で示した位置とする。

また、前記第２の実施例と第３の実施例においては、３個のノズル２４〜２６を装備する例について説明したが、中央ノズル２６は装備しなくてもよい。
さらに、第２の実施例と第３の実施例とに示す無人ヘリコプタ１においては、左側ノズル２４と右側ノズル２５とが薬液散布装置１３の前端部に設けられている。しかし、これらのノズル２４，２５のうち一方のノズルは、前記図１０および図１１に示した実施例のように、メインロータ４の回転方向に関連付けて機体後側に配設することができる。

図１３〜図１６に示す実施例においては、左側ブーム２７と右側ブーム２８とが機体２の前後方向の同じ位置に設けられている無人ヘリコプタについて説明したが、これらの実施例においても、図１０〜図１２に示す実施例のように、左側ブーム２７と右側ブーム２８のうちいずれか一方を機体後側に設けることができる。

本発明に係る無人ヘリコプタの側面図である。 薬液散布装置を拡大して示す側面図である。 薬液散布装置を拡大して示す正面図である。 薬液散布装置を拡大して示す平面図である。 揺動式昇降装置の平面図である。 揺動式昇降装置の正面図である。 薬液散布装置の構成を示すブロック図である。 左右のノズルを合計４個装備した薬液散布装置の正面図である。 左右のノズルを合計６個装備した薬液散布装置の正面図である。 右側のブームが機体後側に位置付けられている薬液散布装置の平面図である。 右側のブームが機体後側に位置付けられている薬液散布装置の側面図である。 薬剤散布部の位置を説明するための平面図である。 ウインチからなる昇降装置の側面図で、同図（Ａ）は薬液散布装置を上昇位置に位置付けた状態を示し、同図（Ｂ）は薬液散布装置を下降位置に位置付けた状態を示す。 ウインチからなる昇降装置の正面図で、同図（Ａ）は薬液散布装置を上昇位置に位置付けた状態を示し、同図（Ｂ）は薬液散布装置を下降位置に位置付けた状態を示す。 パンタグラフ機構を有する昇降装置の側面図で、同図（Ａ）は薬液散布装置を上昇位置に位置付けた状態を示し、同図（Ｂ）は薬液散布装置を下降位置に位置付けた状態を示す。 パンタグラフ機構を有する昇降装置の正面図で、同図（Ａ）は薬液散布装置を上昇位置に位置付けた状態を示し、同図（Ｂ）は薬液散布装置を下降位置に位置付けた状態を示す。 従来の無人ヘリコプタが薬液を散布している状態を示す図で、同図は機体を側方から見た状態を示す。 従来の無人ヘリコプタが薬液を散布している状態を示す図で、同図は機体を後方から見た状態を示す。

符号の説明

１…無人ヘリコプタ、２…機体、６…機体フレーム、１３…薬液散布装置、１４…薬液タンク、２４…左側ノズル、２５…右側ノズル、２７…左側ブーム、２８…右側ブーム、３１…薬液散布装置用フレーム、４１…左側昇降装置、４２…右側昇降装置、４４…ピボット軸、４５…駆動装置、５１，５２…電動ウインチ、６１…昇降装置、６２…前側支持部材、６３…後側支持部材、６４…前側駆動装置、６５…後側駆動装置。

Claims (6)

1. 機体から両側方に延在するブームと、このブームに支持された薬剤散布部と、この薬剤散布部に供給する薬剤を貯留する薬剤タンクとを有する薬剤散布装置を備えた無人ヘリコプタにおいて、
   前記薬剤散布部を降着装置の接地部より高い位置と、前記接地部より低い位置との間で昇降させる昇降装置を備えたことを特徴とする無人ヘリコプタ。
2. 請求項１記載の無人ヘリコプタにおいて、
   前記昇降装置は、前記ブームを上下方向に揺動自在に支持する支持部材と、
   前記ブームを上下方向に揺動させる駆動装置とによって構成されていることを特徴とする無人ヘリコプタ。
3. 請求項１記載の無人ヘリコプタにおいて、前記薬剤散布装置は、前記ブーム、薬剤散布部および前記薬剤タンクを支持するフレームを備え、
   前記昇降装置は、前記フレームと機体のメインフレームとの間に介装された電動式のウインチによって構成され、
   前記ウインチは、機体の両側部に設けられ、前記薬剤散布装置のフレームの両側部を支持していることを特徴とする無人ヘリコプタ。
4. 請求項１記載の無人ヘリコプタにおいて、前記薬剤散布装置は、前記ブーム、薬剤散布部および前記薬剤タンクを支持するフレームを備え、
   前記昇降装置は、前記フレームと機体のメインフレームとの間に介装されて前記薬剤散布装置のフレームを上下方向に平行移動可能に支持するパンタグラフ機構からなる支持部材と、前記パンタグラフ機構を伸縮させる電動式駆動装置とによって構成されていることを特徴とする無人ヘリコプタ。
5. 請求項１ないし請求項４のうちいずれか一つに記載の無人ヘリコプタにおいて、機体左側の薬剤散布部と機体右側の薬剤散布部とは、平面視において、機体の側方であって、メインロータの回転中心を通り機体の左右方向に延在する仮想線よりメインロータの回転方向下流側の領域にそれぞれ位置付けられていることを特徴とする無人ヘリコプタ。
6. 請求項５記載の無人ヘリコプタにおいて、機体左側の薬剤散布部と機体右側の薬剤散布部とは、平面視において、前記メインロータの回転半径の１／２となる領域の内側に配置されていることを特徴とする無人ヘリコプタ。