JP2022163924A - 粒状物散布装置 - Google Patents

Abstract

【課題】様々な粒径の粒状物を適切に空中散布することができる粒状物散布装置を提供する。【解決手段】粒状物散布装置は、上端開口を通じて流入した粒状物を下端開口を通じて流出させるホッパと、ホッパの下方において、上下方向に延びる回転軸に支持されたインペラと、インペラの下方に配置されて、回転軸を回転させるインペラモータと、ホッパ及びインペラの間に配置されて、インペラの回転によって径方向外向きに移動する粒状物を、上下方向に直交する粒状物散布装置の幅方向の両側に導く散布カバーとを備え、散布カバー（３０）には、粒状物散布装置を上下方向から平面視したときに回転軸（２１）を含む領域に、下端開口から流出した粒状物をインペラ（２０）の上面に供給する供給口（３８）が形成されている。【選択図】図１０

Description

本発明は、粒状物を空中散布する粒状物散布装置に関する。

従来より、ドローンを利用して農地に粒状物（例えば、薬剤、肥料、種子）を空中散布する散布装置が知られている。散布装置は、例えば、上下方向に延びる回転軸線周りに回転するインペラと、粒状物をインペラの上面に供給するホッパと、インペラの回転によって径方向外向きに移動する粒状物の散布方向を制御する散布カバーとを備える。

このような散布装置は、農地に対して粒状物を均等に散布することが求められている。そこで、特許文献１に記載の散布カバーは、インペラの回転中心の軸対称位置にインペラ上に粒状物を供給する一対の供給口と、供給口におけるインペラの回転接線方向に延びる一対の主拡散流路とを有する。

特開２０２０－１８２４１７号公報

しかしながら、特許文献１の散布装置では、上下方向においてインペラに対面する位置に２つの供給口が形成されているので、供給口１つ当たりの開口面積が小さくなる。その結果、粒径の大きい粒状物が供給口に詰まり易いという課題がある。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、様々な粒径の粒状物を適切に空中散布することができる粒状物散布装置を提供することにある。

本発明は、このような技術的課題を解決するため、飛行体に搭載されて粒状物を空中散布する粒状物散布装置であって、上端開口を通じて流入した粒状物を下端開口を通じて流出させるホッパと、前記ホッパの下方において、上下方向に延びる回転軸に支持されたインペラと、前記インペラの下方に配置されて、前記回転軸を回転させるインペラモータと、前記ホッパ及び前記インペラの間に配置されて、前記インペラの回転によって径方向外向きに移動する粒状物を、上下方向に直交する前記粒状物散布装置の幅方向の両側に導く散布カバーとを備え、前記散布カバーには、前記粒状物散布装置を上下方向から平面視したときに前記回転軸を含む領域に、前記下端開口から流出した粒状物を前記インペラの上面に供給する供給口が形成されていることを特徴とする。

本発明によれば、様々な粒径の粒状物を適切に空中散布することができる粒状物散布装置を得ることができる。

第１実施形態に係る粒状物散布装置の使用態様を示す図である。 第１実施形態に係る粒状物散布装置の上方斜視図である。 第１実施形態に係る粒状物散布装置の下方斜視図である。 ホッパを連通位置に配置した上方斜視図である。 ホッパを露出位置に配置した上方斜視図である。 散布カバーを省略した粒状物散布装置の上方斜視図である。 開閉機構の分解斜視図である。 供給口を開閉した開閉機構の平面図である。 インペラ周辺の分解斜視図である。 （Ａ）がインペラを上方から見た平面図、（Ｂ）がインペラ及び散布カバーを下方から見た平面図である。 第２実施形態に係る粒状物散布装置の分解斜視図である。 第２実施形態に係る粒状物散布装置の要部分解図である。 開閉撹拌機構が供給口を閉塞させた状態を示す断面図である。 開閉撹拌機構が供給口を開放した状態を示す断面図である。

［第１実施形態］
以下、第１実施形態に係る粒状物散布装置１を図面に基づいて説明する。なお、以下に記載する本発明の実施形態は、本発明を具体化する際の一例を示すものであって、本発明の範囲を実施形態の記載の範囲に限定するものではない。従って、本発明は、実施形態に種々の変更を加えて実施することができる。

図１は、第１実施形態に係る粒状物散布装置１の使用態様を示す図である。図１に示すように、粒状物散布装置１は、粒状物を収容したタンク２が取り付けられた状態で、飛行体の一例であるドローン３に搭載されて使用される。より詳細には、粒状物散布装置１の奥行き方向とドローン３の進行方向とが一致するように、粒状物散布装置１がドローン３に取り付けられる。

粒状物散布装置１は、ドローン３が飛行する過程で、タンク２に収容した粒状物（例えば、薬剤、肥料、種子、ドライアイス、融雪剤）を空中散布する。より詳細には、粒状物散布装置１は、ドローン３の進行方向に直交する粒状物散布装置１の幅方向と、粒状物散布装置１の下方とに、粒状物を散布することができるように構成されている。これにより、ドローン３を操縦するオペレータにとって粒状物の散布領域が把握しやすいので、粒状物を均等に散布することができる。

なお、飛行体の具体例はドローン３に限定されず、ヘリコプター、飛行機、グライダー、気球など、空中を飛行できるあらゆるものが該当する。また、粒状物散布装置１によって粒状物が散布される場所としては、農地、森林地帯、道路などが挙げられる。一例として、薬剤、肥料、種子を農地に散布することが考えられる。他の例として、鳥が営巣する森林地帯にドライアイスを散布して、孵化させる個体数をコントロールすることが考えられる。さらに他の例として、道路に融雪剤を散布することが考えられる。この場合は、ヘリコプター等の大型の飛行体が適している。

図２は、第１実施形態に係る粒状物散布装置１の上方斜視図である。図３は、第１実施形態に係る粒状物散布装置１の下方斜視図である。図２及び図３に示すように、粒状物散布装置１は、ホッパ１０と、インペラ２０と、散布カバー３０とを主に備える。

なお、上下方向に直交する水平方向のうち、散布カバー３０の長手方向を「粒状物散布装置１の幅方向」と定義し、散布カバー３０の短手方向を「粒状物散布装置１の奥行方向」と定義する。幅方向及び奥行方向は、互いに直交する方向である。そして、図１～図１０において、粒状物散布装置１の幅方向は左右方向に一致し、粒状物散布装置１の奥行方向は前後方向に一致する。但し、粒状物散布装置１の幅方向及び奥行き方向は、前述の例に限定されず、逆転していてもよい。

ホッパ１０は、散布カバー３０の上方において、散布カバー３０に支持されている。インペラ２０は、散布カバー３０の下方において、散布カバー３０に支持されている。換言すれば、散布カバー３０は、上下方向において、ホッパ１０及びインペラ２０の間に配置されている。また、散布カバー３０は、左右方向の中央において、ホッパ１０及びインペラ２０を支持している。すなわち、粒状物散布装置１を上下方向から平面視すると、ホッパ１０及びインペラ２０は、互いに重なる位置に配置されている。さらに、散布カバー３０の上面には、ホッパ１０の左右方向の両側に、下面が開口した箱形状のケース４１、４２が着脱可能に取り付けられる。

ホッパ１０には、タンク２が取り付けられる。そして、ホッパ１０は、タンク２から供給される粒状物を、散布カバー３０に設けられた供給口３８（図５参照）を通じてインペラ２０の上面に供給する。インペラ２０は、上下方向に延びる回転軸２１（図９参照）と共に回転することによって、上面に供給された粒状物を径方向外向きに移動させる。散布カバー３０は、インペラ２０の回転によって径方向外向きに移動する粒状物の散布方向を制御する。第１実施形態に係る散布カバー３０は、粒状物散布装置１の左右方向の両側と、粒状物散布装置１の下方とに粒状物を導く。

図４は、ホッパ１０を連通位置に配置した上方斜視図である。図５は、ホッパ１０を露出位置に配置した上方斜視図である。なお、図４及び図５では、ケース４１、４２を取り外した状態を図示している。

図４及び図５に示すように、ホッパ１０は、上端開口１１及び下端開口１２を有する筒形状の外形を呈する。上端開口１１の開口面積は、下端開口１２より大きく設定される。また、ホッパ１０は、上方から下方に向かって横断面の面積が漸減する円錐台形状である。但し、ホッパ１０の具体的な形状は、前述の例に限定されない。上端開口１１は、ホッパ１０にタンク２が取り付けられたときに、タンク２の粒状物供給口に連通する。下端開口１２は、散布カバー３０の供給口３８に対応する形状である（第１実施形態では、長方形状）。ホッパ１０は、上端開口１１を通じて流入した粒状物を、下端開口１２を通じて流出させる。

ホッパ１０は、左右方向（上下方向に直交する方向の一例）に延びる支軸１３に回動可能に支持されている。支軸１３は、供給口３８より後方側において、散布カバー３０の上面に支持されている。そして、ホッパ１０は、図４に示す連通位置と、図５に示す露出位置との間を回動可能に構成されている。連通位置は、下端開口１２と供給口３８とを連通させる位置である。露出位置は、下端開口１２と供給口３８との連通を解除して、供給口３８を粒状物散布装置１の外部に露出させる位置である。

連通位置のホッパ１０は、ロック機構４３によってロックされる。すなわち、ホッパ１０は、ロック機構４３によってロックされることにより、連通位置に固定される。また、ホッパ１０は、ロック機構４３によるロックが解除されることによって、連通位置と露出位置との間で回動可能になる。ロック機構４３は、係止ダイヤル４４と、ダイヤルロック４５とで構成される。

係止ダイヤル４４は、上下方向に延びる回転軸線周りに回動可能に、散布カバー３０の上面に支持されている。係止ダイヤル４４は、図４に示すロック位置と、図５に示す解除位置との間を回動可能に構成されている。ロック位置の係止ダイヤル４４は、ホッパ１０の係止片１４を係止（より詳細には、散布カバー３０及び係止ダイヤル４４で係止片１４を挟持）することによって、ホッパ１０を連通位置に固定する。解除位置の係止ダイヤル４４は、係止片１４の係止を解除することによって、ホッパ１０の回動を許容する。

ダイヤルロック４５は、図４に示す進入位置と、図５に示す退出位置との間を進退可能に、散布カバー３０の上面に支持されている。進入位置は、ロック位置の係止ダイヤル４４の凹部に進入した位置である。すなわち、ダイヤルロック４５が進入位置のとき、係止ダイヤル４４はロック位置から解除位置に回動できない。退出位置は、凹部から退出した位置である。すなわち、ダイヤルロック４５が退出位置のとき、係止ダイヤル４４は、ロック位置及び解除位置の間で回動可能になる。さらに、ダイヤルロック４５は、不図示の付勢部材（例えば、コイルバネ）によって、進入位置に向けて付勢されている。

粒状物散布装置１を使用するとき、ホッパ１０が連通位置に配置され、係止ダイヤル４４がロック位置に配置され、ダイヤルロック４５が進入位置に配置される。そして、オペレータは、ダイヤルロック４５を退出位置に移動させ、係止ダイヤル４４を解除位置に移動させることによって、ホッパ１０を連通位置から露出位置に回動させることができる。すなわち、連通位置のホッパ１０は、係止ダイヤル４４及びダイヤルロック４５によって２重にロックされている。但し、ロック機構４３の具体的な構成は、前述の例に限定されない。

そして、オペレータは、ホッパ１０を露出位置に移動させることによって、供給口３８の周辺をメンテナンスすることができると共に、図５に示すアタッチメント４６を供給口３８に着脱することができる。アタッチメント４６は、供給口３８の開口面積を調整するために、供給口３８に着脱されるものである。アタッチメント４６は、貫通口４７が形成されたプレート４８と、貫通口４７を囲むようにプレート４８の下面から突出する枠体４９とで構成される。

貫通口４７の開口面積は、供給口３８より小さく設定される。図５の例では、貫通口４７の短手方向の寸法が供給口３８より短く設定される。また、枠体４９の外形は、供給口３８より僅かに小さく設定される。そして、枠体４９を供給口３８に挿入することによって、プレート４８が供給口３８の一部を覆う。その結果、供給口３８が貫通口４７の開口面積まで減少する。オペレータは、貫通口４７の開口面積及び形状が異なる複数のアタッチメント４６のうちから、所望の（例えば、散布する粒状物の粒径に対応する）アタッチメント４６を供給口３８に装着することができる。

ホッパ１０には、撹拌シャフト５０が取り付けられている。撹拌シャフト５０は、ホッパ１０の内部を左右方向に延びる軸部５１と、軸部５１から径方向外向きに突出する複数のチップ５２とで構成される。軸部５１は、下端開口１２の長手方向に沿って延びている。また、粒状物散布装置１を上下方向から平面視すると、軸部５１は、下端開口１２に重なる位置に配置されている。さらに、粒状物散布装置１を上下方向から平面視すると、チップ５２は、下端開口１２に重なる位置において、軸部５１から径方向外向きに突出している。

撹拌シャフト５０は、撹拌モータ５３の駆動力が駆動力伝達機構５４を通じて伝達されることによって回転する。これにより、回転するチップ５２によってホッパ１０内の粒状物が撹拌されて、連通した下端開口１２及び供給口３８に粒状物が詰まるのを防止することができる。また、撹拌シャフト５０は、ホッパ１０と一体化されて、連通位置及び露出位置の間を回動するホッパ１０と共に移動する。

撹拌モータ５３は、ホッパ１０より左方（幅方向の一方側）において、散布カバー３０の上面に支持されている。また、撹拌モータ５３は、粒状物散布装置１の動作を制御する制御基板５５と共に、散布カバー３０に取り付けられたケース４１によって覆われる。駆動力伝達機構５４は、ホッパ１０が連通位置のときに撹拌モータ５３と撹拌シャフト５０とを接続し、ホッパ１０が露出位置のときに撹拌モータ５３と撹拌シャフト５０との接続を解除する。駆動力伝達機構５４は、駆動ジョイント５６と、従動ジョイント５７とで構成される。

駆動ジョイント５６は、撹拌モータ５３の出力軸に取り付けられている。駆動ジョイント５６の従動ジョイント５７に対面する面には、突起５６ａが形成されている。従動ジョイント５７は、ホッパ１０の外側において、軸部５１の左端（幅方向の一方側端部）に取り付けられている。従動ジョイント５７の駆動ジョイント５６に対面する面には、突起５６ａを受け入れる凹溝５７ａが形成されている。

そして、駆動力伝達機構５４は、ホッパ１０が露出位置から連通位置に移動する過程で、突起５６ａが凹溝５７ａに進入することによって、撹拌モータ５３の駆動力を撹拌シャフト５０に伝達する。一方、駆動力伝達機構５４は、ホッパ１０が連通位置から露出位置に移動する過程で、突起５６ａが凹溝５７ａから退出することによって、撹拌モータ５３から撹拌シャフト５０への駆動力の伝達を解除する。

さらに、ホッパ１０の外側において、軸部５１の右端（幅方向の他方側端部）には、手動ダイヤル５８が取り付けられている。そして、オペレータは、従動ジョイント５７または手動ダイヤル５８を回転させることによって、凹溝５７ａの延設方向をホッパ１０の回動軌跡に沿わせることができる。これにより、ホッパ１０を連通位置から露出位置に回動させることによって、突起５６ａを凹溝５７ａから退出させることができる。また、ホッパ１０を露出位置から連通位置に回動させることによって、突起５６ａを凹溝５７ａに進入させることができる。

図６は、散布カバー３０を省略した粒状物散布装置１の上方斜視図である。図７は、開閉機構６０の分解斜視図である。図８は、供給口３８を開閉した開閉機構６０の平面図である。図６に示すように、粒状物散布装置１は、開閉機構６０を備える。開閉機構６０は、制御基板５５の制御に従って供給口３８を開閉する。図５及び図６に示すように、開閉機構６０は、開閉モータ６１と、ピニオンギヤ６２と、プレートホルダ６３と、第１プレート６４と、第２プレート６５とを主に備える。

開閉モータ６１は、ホッパ１０より右方（幅方向の他方側）において、散布カバー３０の上面に支持されている。また、開閉モータ６１は、散布カバー３０に取り付けられたケース４２によって覆われる。ピニオンギヤ６２は、散布カバー３０の下方において、上下方向に延びる開閉モータ６１の出力軸に取り付けられている。そして、ピニオンギヤ６２は、開閉モータ６１の駆動力によって、正回転及び逆回転する。正回転と逆回転とは、互いに逆向きである。

プレートホルダ６３、第１プレート６４、及び第２プレート６５は、散布カバー３０より下方において、散布カバー３０に支持されている。プレートホルダ６３、第１プレート６４、及び第２プレート６５は、いずれも板状の部材である。そして、プレートホルダ６３、第１プレート６４、及び第２プレート６５は、長手方向を粒状物散布装置１の左右方向に沿わせて、散布カバー３０の下方に配置される。

プレートホルダ６３には、厚み方向に貫通する貫通口６３ａが形成されている。貫通口６３ａは、粒状物散布装置１を上下方向から平面視したときに、供給口３８に重なる位置に配置される。貫通口６３ａの開口面積は、供給口３８と同一、または供給口３８より大きく設定される。そして、プレートホルダ６３は、積層された第１プレート６４及び第２プレート６５を、左右方向に独立してスライド可能に保持する。

第１プレート６４は、第１遮蔽部６４ａと、脚部６４ｂ、６４ｃとで構成される。第１遮蔽部６４ａは、供給口３８の一部を遮蔽可能な平板状の部分である。脚部６４ｂ、６４ｃは、前後方向に離間した位置において、第１遮蔽部６４ａから右方に延設されている。また、脚部６４ｂには、左右方向に延びる第１ラックギヤ６４ｄが形成されている。第１ラックギヤ６４ｄは、ピニオンギヤ６２の後方側（奥行方向の一方側）において、ピニオンギヤ６２に歯合されている。

第２プレート６５は、第２遮蔽部６５ａと、脚部６５ｂ、６５ｃ、６５ｄ、６５ｅとで構成される。第２遮蔽部６５ａは、供給口３８の一部を遮蔽可能な平板状の部分である。脚部６５ｂ、６５ｃは、前後方向に離間した位置において、第２遮蔽部６５ａから左方に延設されている。脚部６５ｄ、６５ｅは、前後方向に離間した位置において、第２遮蔽部６５ａから右方に延設されている。また、脚部６５ｅには、左右方向に延びる第２ラックギヤ６５ｆが形成されている。第２ラックギヤ６５ｆは、ピニオンギヤ６２の前方側（奥行方向の他方側）において、ピニオンギヤ６２に歯合されている。

すなわち、第１ラックギヤ６４ｄ及び第２ラックギヤ６５ｆは、前後方向の反対側においてピニオンギヤ６２に噛合されている。すなわち、ピニオンギヤ６２を回転させると、第１プレート６４及び第２プレート６５が左右方向の逆向きにスライドする。また、第１遮蔽部６４ａは、第２遮蔽部６５ａより左方に配置されている。換言すれば、第２遮蔽部６５ａは、第１遮蔽部６４ａより右方に配置されている。

ピニオンギヤ６２が正回転すると、図８（Ａ）に示すように、第１プレート６４が右方に移動し、第２プレート６５が左方に移動する。これにより、第１遮蔽部６４ａ及び第２遮蔽部６５ａが互いに近接して、第１遮蔽部６４ａが供給口３８の左側の一部を遮蔽し、第２遮蔽部６５ａが供給口３８の右側の一部を遮蔽すると共に、第１遮蔽部６４ａ及び第２遮蔽部６５ａが供給口３８の中央を含む領域で重なる。その結果、開閉機構６０によって供給口３８が閉塞される。

一方、ピニオンギヤ６２が逆回転すると、図８（Ｂ）に示すように、第１プレート６４が左方に移動し、第２プレート６５が左方に移動する。これにより、第１遮蔽部６４ａ及び第２遮蔽部６５ａが互いに離間して、第１遮蔽部６４ａが供給口３８の左端より左方にずれた位置に配置され、第２遮蔽部６５ａが供給口３８の右端より右方ずれた位置に配置される。その結果、開閉機構６０によって供給口３８が開放される。このとき、第１遮蔽部６４ａ及び第２遮蔽部６５ａは、供給口３８の開口面積を、供給口３８の中央に対して幅方向に均等に増減させる。

図９は、インペラ２０周辺の分解斜視図である。図１０は、（Ａ）がインペラ２０を上方から見た平面図、（Ｂ）がインペラ２０及び散布カバー３０を下方から見た平面図である。図９に示すように、インペラ２０は、上下方向に延びる回転軸２１に取り付けられている。回転軸２１は、アッパーホルダ２２に回転可能に支持されている。インペラモータ２３は、アッパーホルダ２２及びロワーホルダ２４に挟持されている。すなわち、インペラモータ２３は、インペラ２０より下方に配置されている。インペラ２０は、インペラモータ２３の駆動力が伝達されることによって、回転軸２１と共に回転する。

アッパーホルダ２２及びロワーホルダ２４は、所定の間隔を隔てて径方向外向きに延びる複数のアーム２２ａ～２２ｄ、２４ａ～２４ｄを有する。そして、アーム２２ａ～２２ｄ、２４ａ～２４ｄの先端が散布カバー３０の側壁３２、３３にボルトで締結されることによって、インペラ２０、回転軸２１、及びインペラモータ２３が散布カバー３０の下側に取り付けられる。また、インペラモータ２３から延びるケーブル（図示省略）は、アーム２４ｃに沿って延設されて、制御基板５５に接続されている。

図１０（Ａ）に示すように、インペラ２０は、円盤形状の外形を呈する。供給口３８に対面するインペラ２０の上面は、外縁部より中心部が凹んだ円錐形状になっている。インペラ２０の上面には、複数のフィン２５ａ～２５ｅが立設されている。複数のフィン２５ａ～２５ｅは、周方向に等間隔に設けられている。また、複数のフィン２５ａ～２５ｅは、インペラ２０の中心から径方向外向きに外れた位置に設けられている。さらに、複数のフィン２５ａ～２５ｅそれぞれは、インペラ２０の上面から上方に突出し、且つ径方向外向きに延設されている。

さらに、図１０（Ａ）に示すように、インペラ２０は、上下方向において、供給口３８に対面する位置に配置されている。より詳細には、供給口３８は、粒状物散布装置１を上下方向から平面視したときに、回転軸２１を含む領域に形成されている。また、供給口３８は、粒状物散布装置１を上下方向から平面視したときに、回転軸２１に対して対称（線対称、点対称）な形状である。一例として、供給口３８が長方形の場合、供給口３８の中心（２本の対角線の交点）が回転軸２１の直上（延長線上）に位置する。他の例として、供給口３８が真円の場合、供給口３８の中心が回転軸２１の直上（延長線上）に位置する。

これにより、インペラ２０の上面には、供給口３８を通じてホッパ１０から粒状物が供給される。そして、インペラ２０の上面に供給された粒状物は、インペラ２０の回転による遠心力によって、インペラ２０の径方向外向きに移動する。また、径方向外向きに移動する粒状物は、複数のフィン２５ａ～２５ｅによって、インペラ２０の周方向に均等に分配される。

さらに、インペラ２０の回転によって径方向外向きに移動する粒状物は、散布カバー３０によって、粒状物散布装置１の左右方向の両側と、粒状物散布装置１の下方とに導かれる。図５及び図１０（Ｂ）に示すように、散布カバー３０は、主壁３１と、一対の側壁３２、３３と、複数のフィン３４、３５、３６、３７とで構成される。

主壁３１は、上下方向と交差する向きに延設される壁面である。主壁３１には、厚み方向に貫通する供給口３８が形成されている。また、主壁３１の左右方向の両端部は、下り傾斜している。そして、主壁３１は、ホッパ１０、支軸１３、ケース４１、４２、ロック機構４３、撹拌モータ５３、制御基板５５、及び開閉モータ６１を上面で支持し、プレートホルダ６３、アッパーホルダ２２、及びロワーホルダ２４を下面で支持している。

側壁３２、３３は、主壁３１の前後方向の両端部から下方に突出し、且つ左右方向に延設されている。側壁３２、３３それぞれは、円弧部３２ａ、３３ａと、一対の直線部３２ｂ、３２ｃ、３３ｂ、３３ｃとで構成される。円弧部３２ａ、３３ａは、インペラ２０に対してインペラ２０の径方向に所定の間隔を隔てて対面し、且つインペラ２０の外周面に沿って湾曲した部分である。直線部３２ｂ、３３ｂは、円弧部３２ａ、３３ａの左端から左方に直線的に延びる部分である。直線部３２ｃ、３３ｃは、円弧部３２ａ、３３ａの右端から右方に直線的に延びる部分である。

フィン３４、３５は、インペラ２０より左方において、主壁３１の下面から下方に突出している。また、フィン３４、３５は、前後方向に離間して配置されている。さらに、フィン３４、３５の大部分は、左右方向に延設されている。一方、フィン３４、３５のインペラ２０側の一部（端部）は、左右方向に対してインペラ２０の回転方向の上流側に屈曲している。フィン３６、３７は、インペラ２０より右方において、主壁３１の下面から下方に突出している。また、フィン３６、３７は、前後方向に離間して配置されている。さらに、フィン３６、３７の大部分は、左右方向に延設されている。一方、フィン３６、３７のインペラ２０側の一部（端部）は、左右方向に対してインペラ２０の回転方向の上流側に屈曲している。

これにより、インペラ２０の回転によって径方向外向きに移動する粒状物は、インペラ２０と円弧部３２ａ、３３ａとの間の隙間を通って粒状物散布装置１の下方に散布され、直線部３２ｂ、３３ｂ及びフィン３４、３５に案内されて粒状物散布装置１の左方に散布され、直線部３２ｃ、３３ｃ及びフィン３６、３７に案内されて粒状物散布装置１の右方に散布される。

供給口３８は、粒状物散布装置１を上下方向から平面視したときに、回転軸２１を含む領域において、主壁３１を厚み方向に貫通している。また、主壁３１には、供給口３８が１つだけ設けられている。主壁３１に形成される供給口３８は１つに限定されないが、供給口３８の開口面積を大きくするためには、供給口３８を１つだけ主壁３１に設けるのが望ましい。さらに、第１実施形態に係る供給口３８は、粒状物散布装置１の幅方向に長手方向を一致させた長方形である。但し、供給口３８の具体的な形状は長方形に限定されず、正方形、真円、楕円などでもよい。

ドローン３が離陸する前、ホッパ１０は連通位置で、係止ダイヤル４４はロック位置で、ダイヤルロック４５は進入位置で、開閉機構６０は供給口３８を閉塞している。離陸したドローン３が農地の上空に到達すると、制御基板５５は、ピニオンギヤ６２を逆回転させる向きに開閉モータ６１を回転させる。これにより、開閉機構６０によって供給口３８が開放される。また、制御基板５５は、インペラモータ２３及び撹拌モータ５３を回転させる。これにより、タンク２に収容された粒状物がホッパ１０を通じてインペラ２０に供給され、散布カバー３０によって粒状物散布装置１の幅方向の両側及び下方に導かれる。

粒状物の散布が終了すると、制御基板５５は、インペラモータ２３及び撹拌モータ５３を停止させる。また、制御基板５５は、ピニオンギヤ６２を正回転させる向きに開閉モータ６１を回転させる。これにより、開閉機構６０によって供給口３８が閉塞される。さらに、制御基板５５は、開閉モータ６１を停止させる。

第１実施形態によれば、例えば以下の作用効果を奏する。

第１実施形態によれば、回転軸２１を含む領域に単一の供給口３８を形成したので、複数の供給口を設ける場合と比較して、供給口３８の開口面積を大きくできる。これにより、粒径の大きい粒状物が供給口３８に詰まるのを防止することができる。その結果、様々な粒径の粒状物を適切に空中散布することができる。なお、インペラモータ２３をインペラ２０の下方に配置することによって、シンプルな構成で回転軸２１を含む領域に単一の供給口３８を形成することができる。

また、第１実施形態によれば、供給口３８を回転軸２１に対して対称な形状にすることによって、インペラ２０に対して粒状物を均等に供給することができる。その結果、特許文献１と比較してシンプルな形状の散布カバー３０で、粒状物を均等に散布することができる。

また、第１実施形態によれば、粒状物散布装置１の幅方向の両側のみならず、粒状物散布装置１の下方にも粒状物が散布されるので、ドローン３を操縦するオペレータが粒状物の散布領域をさらに把握しやすくなる。その結果、農地に対してさらに均等に粒状物を散布することができる。

また、第１実施形態によれば、連通位置及び露出位置の間でホッパ１０を回動可能にすることによって、供給口３８の周辺のメンテナンスが容易になる。これにより、供給口３８の詰まりをさらに効果的に防止できる。また、ホッパ１０を露出位置に回動させることによって、供給口３８に対してアタッチメント４６を着脱することができる。これにより、タンク２に収容された粒状物の粒径に合わせて、供給口３８の開口面積を調整することができる。

また、第１実施形態によれば、開閉モータ６１で第１プレート６４及び第２プレート６５を連動してスライドさせることによって、供給口３８の開口面積を、供給口３８の中央に対して幅方向に均等に増減させることができる。その結果、インペラ２０に対して粒状物を均等に供給することができる。

また、第１実施形態の開閉機構６０では、第１プレート６４及び第２プレート６５を逆向きにスライドさせて供給口３８を開閉する所謂「両開き」構造を採用した。そのため、１枚のシャッタ（扉）で供給口３８を開閉する所謂「片開き」構造と比較して、供給口３８の開閉速度を向上させることができる。その結果、開閉機構６０が完全に供給口３８を開放するまでの時間が短縮されるので、特に空中散布の開始時点における散布量の不足を防止することができる。但し、開閉機構６０は、両開き構造に限定されず、片開き構造であってもよい。

さらに、第１実施形態によれば、撹拌シャフト５０を幅方向に延設することによって、撹拌シャフト５０を上下方向に延設する場合と比較して、粒状物散布装置１の高さを低くすることができる。これにより、粒状物散布装置１を搭載したドローン３の飛行安定性が向上する。

［第２実施形態］
図１１～図１４を参照して、第２実施形態に係る粒状物散布装置５を説明する。なお、第１実施形態と機能が共通する構成要素には同一の参照番号を付して詳細な説明を省略し、相違点を中心に説明する。より詳細には、第２実施形態に係る粒状物散布装置５は、散布カバー７０の構成と、開閉撹拌機構８０をさらに備える点とが第１実施形態と相違する。一方、その他の構成は、第１実施形態及び第２実施形態において、具体的な形状が異なるものの機能は共通する。

図１１は、第２実施形態に係る粒状物散布装置５の分解斜視図である。図１２は、第２実施形態に係る粒状物散布装置５の要部分解図である。図１３は、開閉撹拌機構８０が供給口３８を閉塞させた状態を示す断面図である。図１４は、開閉撹拌機構８０が供給口３８を開放した状態を示す断面図である。

図１１～図１４に示すように、第２実施形態に係る散布カバー７０は、基台７１と、一対のガイドカバー７２、７３（ガイドカバー７３は図示省略）とで構成される。基台７１は、ガイドカバー７２、７３より上方に配置されて、ホッパ１０及び制御基板５５（図１１では図示省略）を支持する。ガイドカバー７２、７３は、基台７１より下方に配置されて、インペラ２０の回転によって径方向外向きに移動する粒状物の散布方向を制御する。第２実施形態に係るガイドカバー７２、７３は、粒状物散布装置５の左右方向に粒状物を導く。

さらに、散布カバー７０には、基台７１及びガイドカバー７２、７３を貫通する供給口３８が設けられている。そして、基台７１及びガイドカバー７２、７３は、粒状物散布装置５を上下方向口から平面視したときに、ホッパ１０の下端開口１２及びインペラ２０の回転軸２１に供給口３８が対面するように配置される。第２実施形態に係る供給口３８は、真円である。

開閉撹拌機構８０は、供給口３８の開閉と、ホッパ１０内の粒状物の撹拌とを行う。より詳細には、開閉撹拌機構８０は、単一の開閉撹拌モータ８３の駆動力で、供給口３８の開閉と、ホッパ１０内の粒状物の撹拌とを実現する。図１１～図１４に示すように、開閉撹拌機構８０は、ケース８１と、開閉撹拌シャフト８２と、開閉撹拌モータ８３と、送りねじ機構８４と、コイルバネ８５（付勢部材）とを備える。

ケース８１は、開閉撹拌シャフト８２、開閉撹拌モータ８３、送りねじ機構８４を収容する。また、ケース８１は、下端開口１２を囲む位置でホッパ１０に支持されている。さらに、タンク２をホッパ１０に取り付けると、ケース８１は、タンク２内に収容される。そして、上端開口１１とケース８１との間には隙間が形成されている。そのため、タンク２から供給される粒状物は、この隙間を通じてホッパ１０に流入する。

開閉撹拌シャフト８２は、開閉撹拌モータ８３の駆動力が伝達されることによって、ホッパ１０内の粒状物を撹拌すると共に、供給口３８を開閉する。開閉撹拌シャフト８２は、軸部８６と、撹拌スクリュ８７と、キャップ８８とを主に備える。

軸部８６は、供給口３８を通って上下方向に延設されている。また、軸部８６は、ケース８１及びインペラ２０によって、回転可能で且つ上下方向に移動可能に支持されている。撹拌スクリュ８７は、ホッパ１０の内部（すなわち、上端開口１１及び下端開口の間）において、軸部８６から径方向外向きに突出している。また、撹拌スクリュ８７は、上下方向に螺旋状に形成されている。キャップ８８は、供給口３８より下方において、軸部８６から径方向外向きに突出している。また、キャップ８８は、円板形状の外形を呈する。そして、キャップ８８の面積は、供給口３８の開口面積より大きい。さらに、キャップ８８の上面は外縁部より中心部が上方に突出した円錐形状である。

開閉撹拌モータ８３は、ケース８１に支持されている。開閉撹拌モータ８３は、開閉撹拌シャフト８２を正回転及び逆回転させるための駆動力を発生させる。正回転と逆回転とは、互いに逆向きである。より詳細には、開閉撹拌モータ８３の出力軸と一体回転する駆動ギヤ８９と、開閉撹拌シャフト８２と一体回転する従動ギヤ９０とが噛合されている。また、従動ギヤ９０の上下方向の幅は、駆動ギヤ８９より広く設定されている。そのため、開閉撹拌シャフト８２が上下方向に移動しても駆動ギヤ８９と従動ギヤ９０との噛合は維持される。

送りねじ機構８４は、正回転する開閉撹拌シャフト８２を下方に移動させ、逆回転する開閉撹拌シャフト８２を上方に移動させる。また、コイルバネ８５は、開閉撹拌シャフト８２とインペラ２０との間に配置されて、開閉撹拌シャフト８２を上方に付勢する。図１２～図１４に示すように、送りねじ機構８４は、開閉撹拌シャフト８２の外周面に形成された雄ねじ９１と、ケース８１に固定された雌ねじ９２とで構成される。

図１３に示すように、開閉撹拌シャフト８２が上下方向の移動範囲の上端に位置しているとき、雄ねじ９１は雌ねじ９２に螺合している。このとき、キャップ８８は、供給口３８の外縁部に下方から接触して、供給口３８を閉塞している。この状態から開閉撹拌シャフト８２が正回転すると、雌ねじ９２に対する雄ねじ９１の回転によって、開閉撹拌シャフト８２が下方に移動する。また、開閉撹拌シャフト８２の回転に伴って、撹拌スクリュ８７がホッパ１０内の粒状物を撹拌する。

そして、図１４に示すように、開閉撹拌シャフト８２が下端位置に到達すると、雄ねじ９１と雌ねじ９２との螺合が解除される。このとき、キャップ８８が供給口３８の外縁部から離間して、供給口３８が開放される。但し、開閉撹拌シャフト８２はコイルバネ８５によって上方に付勢されているので、雄ねじ９１と雌ねじ９２との螺合が解除された後も、雄ねじ９１の上端と雌ねじ９２の下端とは接している。また、開閉撹拌シャフト８２は回転を継続して、ホッパ１０内の粒状物を撹拌する。

そして、この状態から開閉撹拌シャフト８２が逆回転すると、雄ねじ９１が雌ねじ９２に螺合し、雌ねじ９２に対する雄ねじ９１の回転によって開閉撹拌シャフト８２が上方に移動する。その結果、図１３に示すように、キャップ８８によって供給口３８が再び閉塞される。

ドローン３が離陸する前、開閉撹拌シャフト８２は上下方向の移動範囲の上端に位置し、キャップ８８は供給口３８を閉塞している。離陸したドローン３が農地の上空に到達すると、制御基板５５は、開閉撹拌シャフト８２を正回転させる向きに開閉撹拌モータ８３を回転させる。これにより、供給口３８が開放され、タンク２に収容された粒状物がホッパ１０を通じてインペラ２０に供給される。また、制御基板５５は、インペラモータ２３を回転させる。これにより、インペラ２０に供給された粒状物が散布カバー７０によって粒状物散布装置５の幅方向の両側に導かれる。

粒状物の散布が終了すると、制御基板５５は、インペラモータ２３を停止させる。また、制御基板５５は、開閉撹拌シャフト８２を逆回転させる向きに開閉撹拌モータ８３を回転させる。これにより、供給口３８が閉塞される。さらに、制御基板５５は、開閉撹拌モータ８３を停止させる。

第２実施形態によれば、開閉撹拌機構８０によって、供給口３８の開閉及びホッパ１０内の粒状物の撹拌の両方を実現できる。その結果、第２実施形態に係る粒状物散布装置５は、供給口３８を開閉する開閉機構６０と、ホッパ１０内の粒状物を撹拌する撹拌シャフト５０、撹拌モータ５３、及び駆動力伝達機構５４とを備える第１実施形態と比較して、構造をシンプルにすることができる。

１，５…粒状物散布装置、２…タンク、３…ドローン、１０…ホッパ、１１…上端開口、１２…下端開口、１３…支軸、１４…係止片、２０…インペラ、２１…回転軸、２２…アッパーホルダ、２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ，２４ａ，２４ｂ，２４ｃ，２４ｄ…アーム、２３…インペラモータ、２４…ロワーホルダ、２５ａ，２５ｂ，２５ｃ，２５ｄ，２５ｅ…フィン、３０，７０…散布カバー、３１，７２ａ…主壁、３２，３３，７２ｂ，７２ｃ…側壁、３２ａ，３３ａ…円弧部、３２ｂ，３２ｃ，３３ｂ，３３ｃ…直線部、３４，３５，３６，３７…フィン、３８…供給口、４１，４２，８１…ケース、４３…ロック機構、４４…係止ダイヤル、４５…ダイヤルロック、４６…アタッチメント、４７，６３ａ…貫通口、４８…プレート、４９…枠体、５０…撹拌シャフト、５１，８６…軸部、５２…チップ、５３…撹拌モータ、５４…駆動力伝達機構、５５…制御基板、５６…駆動ジョイント、５６ａ…突起、５７…従動ジョイント、５７ａ…凹溝、５８…手動ダイヤル、６０…開閉機構、６１…開閉モータ、６２…ピニオンギヤ、６３…プレートホルダ、６４…第１プレート、６４ａ…第１遮蔽部、６４ｂ，６４ｃ，６５ｂ，６５ｃ，６５ｄ，６５ｅ…脚部、６４ｄ…第１ラックギヤ、６５…第２プレート、６５ａ…第２遮蔽部、６５ｆ…第２ラックギヤ、７１…基台、７２，７３…ガイドカバー、８０…開閉撹拌機構、８２…開閉撹拌シャフト、８３…開閉撹拌モータ、８４…送りねじ機構、８５…コイルバネ、８７…撹拌スクリュ、８８…キャップ、８９…駆動ギヤ、９０…従動ギヤ、９１…雄ねじ、９２…雌ねじ

Claims (9)

1. 飛行体に搭載されて粒状物を空中散布する粒状物散布装置であって、
   上端開口を通じて流入した粒状物を下端開口を通じて流出させるホッパと、
   前記ホッパの下方において、上下方向に延びる回転軸に支持されたインペラと、
   前記インペラの下方に配置されて、前記回転軸を回転させるインペラモータと、
   前記ホッパ及び前記インペラの間に配置されて、前記インペラの回転によって径方向外向きに移動する粒状物を、上下方向に直交する前記粒状物散布装置の幅方向の両側に導く散布カバーとを備え、
   前記散布カバーには、前記粒状物散布装置を上下方向から平面視したときに前記回転軸を含む領域に、前記下端開口から流出した粒状物を前記インペラの上面に供給する供給口が形成されていることを特徴とする粒状物散布装置。
2. 前記散布カバーは、
   前記供給口が形成された主壁と、
   上下方向及び前記幅方向に直交する前記粒状物散布装置の奥行方向において、前記主壁の両端部それぞれから下方に突出する一対の側壁とを有し、
   前記一対の側壁それぞれは、
   円盤形状の前記インペラに対して前記インペラの径方向に所定の間隔を隔てて対面し、且つ前記インペラの外周面に沿って湾曲する円弧部と、
   前記幅方向における前記円弧部の両端部それぞれから前記幅方向に直線的に延びる一対の直線部とで構成されることを特徴とする請求項１に記載の粒状物散布装置。
3. 前記散布カバーは、前記幅方向における前記インペラの両側において、前記主壁の下面から下方に突出し、且つ前記幅方向に延びる複数のフィンを備え、
   前記フィンの前記インペラ側の端部は、前記インペラの回転方向の上流側に屈曲していることを特徴とする請求項２に記載の粒状物散布装置。
4. ピニオンギヤと、
   前記ピニオンギヤを正回転及び逆回転させる開閉モータと、
   上下方向及び前記幅方向に直交する前記粒状物散布装置の奥行方向の一方側で前記ピニオンギヤに歯合され且つ前記幅方向に延びる第１ラックギヤ、及び前記供給口の一部を遮蔽可能な第１遮蔽部を有する第１プレートと、
   前記奥行方向の他方側で前記ピニオンギヤに歯合され且つ前記幅方向に延びる第２ラックギヤ、及び前記供給口の一部を遮蔽可能な第２遮蔽部を有する第２プレートとを有する開閉機構を備え、
   前記開閉機構は、
   前記ピニオンギヤが正回転することによって、前記供給口に対面する位置で前記第１遮蔽部及び前記第２遮蔽部の一部同士が重なって前記供給口を遮蔽し、
   前記ピニオンギヤが逆回転することによって、前記第１遮蔽部及び前記第２遮蔽部が前記幅方向に離間して前記供給口を開放することを特徴とする請求項１～３のいずれか１項に記載の粒状物散布装置。
5. 前記ホッパは、前記下端開口を前記供給口に連通させる連通位置と、前記供給口を露出させる露出位置との間を、上下方向に直交する方向に延びる支軸周りに回動可能に構成されていることを特徴とする請求項１～４のいずれか１項に記載の粒状物散布装置。
6. 前記ホッパが前記露出位置のときに前記供給口に着脱されることによって、前記供給口の開口面積を調整するアタッチメントを備えることを特徴とする請求項５に記載の粒状物散布装置。
7. 前記ホッパの内部において上下方向に直交する方向に延びる撹拌シャフトと、
   前記ホッパの外部において前記散布カバーに支持されて、前記撹拌シャフトを回転させる撹拌モータとを備えることを特徴とする請求項１～６のいずれか１項に記載の粒状物散布装置。
8. 前記ホッパは、前記下端開口を前記供給口に連通させる連通位置と、前記供給口を露出させる露出位置との間を、上下方向に直交する方向に延びる支軸周りに前記撹拌シャフトと共に回動可能に構成され、
   前記ホッパが前記連通位置のときに前記撹拌モータと前記撹拌シャフトとを接続し、前記ホッパが前記露出位置のときに前記撹拌モータと前記撹拌シャフトとの接続を解除する駆動力伝達機構を備えることを特徴とする請求項７に記載の粒状物散布装置。
9. 前記供給口を通って上下方向に延びる軸部、前記ホッパの内部において前記軸部から径方向外向きに突出する螺旋状の撹拌スクリュ、及び前記供給口より下方に配置されて前記供給口を開閉可能なキャップを有する開閉撹拌シャフトと、
   前記開閉撹拌シャフトを正回転及び逆回転させる開閉撹拌モータと、
   正回転する前記開閉撹拌シャフトを下方に移動させ、逆回転する前記開閉撹拌シャフトを上方に移動させる送りねじ機構と、
   前記開閉撹拌シャフトを上方に向けて付勢する付勢部材とを備え、
   前記キャップは、前記開閉撹拌シャフトが下方に移動することによって前記供給口を開放し、前記開閉撹拌シャフトが上方に移動することによって前記供給口を閉塞することを特徴とする請求項１に記載の粒状物散布装置。

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