JP4497769B2 - 薬剤散布装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬剤散布装置に関し、特ヘリコプタに搭載されて薬剤、肥料等の散布液を散布する薬剤散布装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
一般に広い面積の森林や農地に対して害虫駆除用薬剤等の散布液を大規模に散布する場合、操縦者が搭乗するヘリコプタを使っての空中散布が行われている。このような有人のヘリコプタによる空中散布は、小規模の面積の圃場等に対しては困難であり、かつ過大な散布コストを要する。
【0003】
そこで、地上の送信機から無線で遠隔操作できる比較的小型の無人ヘリコプタに散布装置を搭載して、散布液を空中散布する薬剤散布装置がある。
【0004】
この種の薬剤散布装置は、例えば図6にブロック図を示すように、散布液を収容する薬剤タンク101を有し、薬剤タンク101に収容された散布液はポンプ102によって吐出され、リリーフバルブ103によって圧力調整されて分配器(図示せず)を介して複数の各ノズル104(1つのみ図示)に分配されて各々のノズル104から空中に散布される。一方リリーフバルブ103によって圧力調整された余剰の散布液は薬剤タンク101に戻される。ポンプ102はモータ105によって駆動され、このモータ105は地上の送信機からの散布指令信号に基づく指令受信機106からの作動信号に従って制御手段(CPU)107によってON/OFF切換られる。
【0005】
このような薬剤散布装置の多くは、飛行中における散布液の散布量調整機能を備えていないことから、予め設定された目標散布速度での散布に適した散布量に設定された状態で圃場等の散布エリアに散布される。
【0006】
従って、ホバリング時、目標散布速度への加速中、及び目標散布速度からホバリングへの減速中において散布液を散布すると、そのホバリング、加速、減速に要するエリアは、予め設定された規定値より多く散布されて農作物に与える薬害等の影響が懸念される。
【0007】
一方、ホバリング時等に合わせて散布量を少なく設定すると、目標散布速度で散布するエリアは規定値より散布量が少なくなり、十分な散布効果が達成できないおそれがある。
【0008】
このため、一般に、目標散布速度で散布する場合よりも少なく設定した状態で散布することで農作物等への薬害等の影響を抑え、かつ同一の圃場等の散布エリアに複数、例えば2〜3回飛行させて補正散布することで散布エリア内の散布量の調整が行われている。
【0009】
また、操縦者が操作する地上からの散布指令に制限が加えられることなく、その散布指令に従って散布することから、離発着場や散布エリア外での待機ホバリング中に、操縦者が誤って散布したり、ヘリコプタが散布エリア外にある時に、操縦者が散布指令の中止操作を忘れている時には散布エリア外に散布されるおそれがある。
【0010】
この対策として、特開平10−113589号公報に開示され、かつ図7にブロック図を示すように、ヘリコプタの速度を検出する速度センサ121と、薬剤タンク122からの散布液を吐出するポンプ123と、ポンプ123の吐出側の流路に設けられた開閉バルブ124と、開閉バルブ124とノズル125との間に設けられて散布液の流量を検出する流量センサ126と、ポンプ123を駆動するモータ125及び開閉バルブ124を制御する制御手段(CPU)127とを備え、スイッチ129がOFFのときモータ125を停止すると共に開閉バルブ124を閉じ、スイッチ129がONとされるとCPU127は、ヘリコプタの速度が所定位置以上か否かを判断し、所定値以上の場合にポンプ123を駆動し、かつ流量が速度に比例した量になるように制御することによって、図8に示す散布液の吐出量特性に制御する。
【0011】
よって、散布量がヘリコプタの速度、即ち散布速度に比例して決定されて散布ムラが抑制される。またホバリング時に散布が停止されて、そのエリアの散布量が過大になることがなくなる。
【0012】
また、特開2000−198495号公報に開示され、かつ図9に示すように、ヘリコプタ本体131に薬剤タンク132と、複数のポンプ133a、133b、133c、133dと、左右水平方向に配置したブームに設けた複数のノズル134とを有し、ポンプ133b、133cのみを駆動する運転、またはポンプ133b、133c或いはポンプ133a、133dのいずれかを駆動する運転、または全てのポンプ133a、133b、133c、133dを駆動する運転に切り換えることによって、散布液の散布量をポンプ容量の全量、4分の3量、半量と調整するものがある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平10−113589号公報によると、散布量がヘリコプタの速度に比例して決定されて散布ムラが抑制されると共に、ホバリング時に散布が停止されてそのエリアの散布量が過大になることがなくなる。
【0014】
しかし、モータの回転数制御によってポンプによる吐出量を制御をすることから、吐出量の制御に伴ってノズルへの供給圧力が変動することになり、散布量を少なくするとノズルへの供給圧力が低圧となり、この供給圧の低下に起因してノズルから散布される散布液が十分に霧化されず、即ち微粒化されずに滴下し、農作物等が高濃度の散布液を直接浴びることによる薬害を招くことが懸念される。
【0015】
また、特開2000−198495号公報によると、複数のポンプを選択的に駆動して散布量を制御することができ、かつノズルへの供給圧力の変動が抑制されてノズルから散布される散布液の霧化が確保できる。
【0016】
しかし、複数のポンプを有し、かつ配管が複雑になることから薬剤散布装置の重量が増加し、かつ製造コストの増大を招く共に、消費電流が増大して本装置を搭載するヘリコプタに与える負荷が大きくなる。
【0017】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、簡単な構成で重量及び製造コストが抑制され、かつ均一な散布が効率的に行える薬剤散布装置を提供することにある。
【0021】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項1に記載の薬剤散布装置の発明は、ヘリコプタに搭載されて散布液を散布する薬剤散布装置において、上記ヘリコプタの速度を検出する速度センサと、散布液を収容する薬剤タンクと、該薬剤タンクからの散布液を吐出するポンプと、該ポンプから吐出される散布液の圧力を調整する圧力調整手段と、散布液を散布する第1及び第2のノズルと、上記圧力調整手段で圧力調整された散布液を上記第1のノズル及び開閉バルブを介して第2のノズルに分配する分配手段と、上記ポンプ及び開閉バルブを制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記速度センサにより検出される速度が第1設定値以上か否か及び該第1設定値より大きな速度である第2設定値以上か否かを判断し、該速度が上記第1設定値未満である場合に上記ポンプを停止すると共に上記開閉バルブを閉じ、上記速度が第1設定値以上でかつ第2設定値未満の場合に上記ポンプを駆動しかつ上記開閉バルブを閉じ、上記速度が第2設定値以上の場合上記ポンプを駆動すると共に上記バルブを開くことを特徴とする。
【0022】
請求項1の発明によると、薬剤タンクからの散布液を単一のポンプによって吐出して圧力調整手段によって圧力調整し、かつヘリコプタの速度に応じてポンプ及び開閉バルブを制御してポンプの停止、第1のノズルからのみの散布、第1及び第2のノズルから散布に切り換えるように構成することから、構造が簡単で重量及び製造コストが抑制され、かつ各ノズルへの供給圧力が常に確保されて十分な散布液の霧化ができる。
【0023】
更に、散布速度が第1設定値未満の場合には、ポンプを停止して散布液の散布を停止することから、ヘリコプタのホバリング時等における操縦者の誤った散布指令による散布液の散布が未然に回避される。
【0024】
また、第2設定値未満となる目標散布速度への加速中及び目標散布速度からホバリング等への減速中には、開閉バルブが閉じられて第1のノズルからの散布のみとなり、散布量が略半量に制限され、そのエリアに対して散布量が過多となることが防止される。
【0025】
更に、第1設定値未満の散布速度では散布が中止されることから、常にヘリコプタを一方向に向けたまま前進及び後進を繰り返して散布する前後進散布において、操縦者は、常に連続して散布指令を出し続けることも可能になり、散布操作が容易になり作業の高利率化が得られる。
【0026】
請求項2に記載の発明は、請求項1の薬剤散布装置において、上記第1のノズル及び第2のノズルは各々複数のノズルを有し、第1のノズルによる散布液の散布幅と第2のノズルによる散布幅が略同じであることを特徴とする。
【0027】
請求項2の発明によると、第1のノズルと第2のノズルの全てのノズルによる散布幅と、第1ノズルのみによる半量の散布における散布幅には変化がなく、散布間隔を調整する必要がなくなり作業の簡素化が得られる。
【0028】
請求項3に記載の発明は、請求項1または2の薬剤散布装置において、上記圧力調整手段は、リリーフバルブであり、第1のノズル及び第2のノズルに供給された余剰の散布液は上記薬剤タンクに戻されることを特徴とする。
【0029】
請求項3の発明によると、簡単なリリーフバルブによって圧力調整手段が構成されると共に、余剰の散布液が薬剤タンクに回収される。
【0030】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による薬剤散布装置の実施の形態を図1乃至図5を参照して説明する。
【0031】
図1は、地上の送信機からの無線で遠隔操作される無人ヘリコプタに搭載される薬剤散布装置1の概要を示すブロック図である。薬剤散布装置1は、ヘリコプタに搭載される散布液を収容する薬剤タンク2を有し、薬剤タンク2に収容された散布液はモータ3によって駆動されるポンプ4によって吐出される。ポンプ4によって吐出された散布液は、圧力調整手段であるリリーフバルブ5によって所定圧力に調整された後、分配手段である分配器6によって第1のノズル7a、7b、7c・・・及び開閉バルブ8を介して第2のノズル9a、9b、9c・・・に分配される。ここで、ポンプ4の吐出量は、目標散布速度において、全てのノズル7a、7b、7c・・・、9a、9b、9c・・・への供給圧力及び流量変化が発生することなく規定の散布量が確保できる規定量に設定される。また、余剰の散布液はリリーフバルブ5より薬剤タンク2に戻される。
【0032】
第1のノズル7a、7b、7c・・・及び第2のノズル9a、9b、9c・・・は、例えば、図2にノズル配置図を示すように、分配器6によって分岐された8個の第1のノズル7a、7b、7c・・・が、ヘリコプタの機体に対して4個ずつ左右対称でかつ、等間隔で直線状に配置される。一方、分配器6によって分配されて開閉バルブ8を介して配置される8個の第2のノズル9a、9b、9c・・・は、各々前面視状態において、第1のノズル7aと7b、7bと7c、7cと7dの間及びノズル7dの機体中心側に各々9a、9b、9c、9dが、またノズル7aの機体中心側及びノズル7eと7f、7fと7g、7gと7hとの間に各々9e、9f、9g、9hが各々配置されて第1のノズル7a、7b、7c・・・と第2のノズル9a、9b、9c・・・は左右対称に千鳥状に配設され、かつ第1のノズル7a、7b、7c・・・による散布幅と、第1のノズル7a、7b、7c・・・と第2のノズル9a、9b、9c・・・の全ノズルによる散布幅が同一幅に設定されている。
【0033】
更に、ポンプ4を駆動するモータ3及び開閉バルブ8を制御する制御手段(CPU)10、地上からの散布指令を受信し、その散布指令信号をCPU10に出力する指令受信機11、及び速度センサ12を有している。速度センサ12は、ヘリコプタの速度、即ち散布速度を検出するもので、GPS、慣性航法装置、ドップラー航法装置等、またはこれらのハイブリッド装置が用いられ、速度センサ12より出力される速度信号はCPU10に入力される。
【0034】
CPU10は、これらの散布指令信号及び速度信号に基づいて、ポンプ4を駆動するモータ3を作動させるポンプ制御信号を及び開閉バルブ8を開閉制御するバルブ開閉信号を送出する。
【0035】
CPU10によるモータ3の駆動及びバルブ8の開閉制御は、図3に示すポンプ及びバルブ作動説明図のように行われ、散布装置1による散布量は図4に示すように設定される。即ち、CPU10は、速度センサ12からの速度信号が第1設定値、例えば2m/sec以上か否かを判断し、第1設定値未満と判断した時には、指令受信機11からの散布指令の有無にかかわらずモータ3を停止してポンプ4を停止すると共に、開閉バルブ8を閉じる。
【0036】
速度センサ12からの速度信号が第1設定値以上でかつ、第2設定値、例えば5.5m/sec未満と判断した時には、指令受信機11からの散布指令信号に基づきモータ3を作動させてポンプ4を駆動すると共に、開閉バルブ8を閉じる。この状態では、開閉バルブ8が閉じられることから、第1のノズル7a、7b、7c・・・からのみの散布となる。このときの散布量は、第1のノズル7a、7b、7c・・・及び第2のノズル9a、9b、9c・・・の全てのノズルから散布される散布量の半量となる。ポンプ4の吐出能力は変更しないため、第1のノズル7a、7b、7c・・・への供給圧力は維持されて十分な散布液の霧化が確保できる。また、リリーフバルブ5より余剰の薬剤タンク2に戻される。
【0037】
速度センサ12からの速度信号が第2設定値以上と判断された場合には、指令受信機11からの散布指令信号に基づき、モータ制御信号を送信してモータ3を作動させてポンプ4を駆動すると共に、開閉バルブ8を開けるバルブ開閉信号を送信する。この状態では、開閉バルブ8が開かれ、第1のノズル7a、7b、7c・・・及び第2配列のノズル9a、9b、9c・・・から規定の散布量が散布される。この場合、ポンプ4の吐出量は規定の散布量に設定されているので、各々のノズル7a、7b、7c・・・、9a、9b、9c・・・への供給圧力及び流量変化は発生しない。この場合においても供給圧力が維持されて散布液の霧化が確保できる。また、余剰の散布液はリリーフバルブ5より薬剤タンク2に戻される。
【0038】
このように構成された薬剤散布装置1によると、薬剤タンク2からの散布液を単一のポンプ3によって圧送してリリーフバルブ4によって圧力調整すると共に、分配器5及び開閉バルブ8によって第1のノズル7a、7b、7c・・・及び第2のノズル9a、9b、9c・・・への供給或いは第1のノズル7a、7b、7c・・・のみへの供給に速度に基づいて切り換える簡単な構成で均一な散布が達成できると共に、簡単なリリーフバルブ8によって圧力調整手段が構成されることと相俟って重量及び製造コストが抑制され、かつ各ノズルへの供給圧力が常に確保されて十分な散布液の霧化が確保でき、散布液の滴下が有効的に回避できる。
【0039】
更に、速度センサ12からの速度信号が第1設定値未満とCPU10により判断したときには、指令受信機11からの散布指令にかかわらずモータ3を停止して散布液の散布を停止することから、ヘリコプタのホバリング時、特に離発着場や散布エリア以外における操縦者の誤った散布指令による散布液の散布が未然に回避される。
【0040】
また、目標散布速度に合わせて散布液の散布量を設定しても、目標散布速度への加速中及び目標散布速度からホバリング等への減速中には、速度センサ12からの速度信号に従ってバルブ8が閉じられて第2のノズル9a、9b、9c・・・からの散布が中止され、第1のノズル7a、7b、7c・・・からの散布のみとなり、散布量が略半量に制限され、そのエリアに対して散布量が過多となることが有効的に防止される。従って、均一な散布が得られると共に、農作物に与える薬害等の影響が回避される。更に、目標散布速度付近での散布量には変化が生じることがなく、事前の散布量設定は目標散布速度に合わせた値にすることによって、補正散布や散布量の調整が不要になり散布作業の簡素化及び効率化が得られる。
【0041】
一方、ヘリコプタを減速させていくと、第1設定値未満の速度でモータ3が停止して散布が中止されることから、常にヘリコプタを一方向に向けたまま例えば図5に散布飛行経路を示すように前進A及び後進Bを繰り返して散布する前後進散布において、操縦者は、1つのレグ毎に散布指令を出す必要がなくなり、常に連続して散布指令を出し続けることも可能になり、送信機から遠隔操作される散布操作が容易になり作業の高利率化が得られる。
【0042】
また、第1のノズル7a、7b、7c・・・と第2のノズル9a、9b、9c・・・を交互に千鳥状に配置し、かつ第1のノズル7a、7b、7c・・・による散布幅と、第1のノズル7a、7b、7c・・・と第2のノズル9a、9b、9c・・・の全ノズルによる散布幅が同一幅に設定することから、第1及び第2の全てのノズル7a、7b、7c・・・、9a、9b、9c・・・による散布幅と、第1ノズル7a、7b、7c・・・のみによる半量の散布の散布幅には変化がなく、散布間隔を調整する必要がなく作業の簡素化が得られる。
【0043】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば上記実施の形態では、第1設定値の速度を2m/sec、第2設定値の速度を5.5m/secに設定したが、これら第1設定値及び第2設定値を他の任意速度に設定することは勿論、無線遠隔操作できる無人ヘリコプタに搭載される薬剤散布装置を例に説明したが、操縦者が搭乗する有人ヘリコプタに搭載される薬剤散布装置に適用することもできる。この場合、散布操作はヘリコプタに搭乗する操縦者によって行われる。
【0044】
【発明の効果】
以上説明した本発明の薬剤散布装置によると、薬剤タンクからの散布液を単一のポンプによって圧送して圧力調整手段によって圧力調整し、分配手段によって第1のノズル及び開閉バルブを介して第2のノズルに分配すると共に、ヘリコプタの速度が設定値以上の場合に開閉バルブを開くように構成することから、構成の簡素化が得られ、重量及び製造コストが抑制され、かつ各ノズルへの供給圧力が常に確保されて十分な散布液の霧化が確保できる。また、設定値以上の散布速度においては第1及び第2ノズルからの散布が行える一方、目標散布速度への加速中及び目標散布速度からホバリング等への減速中には、開閉バルブが閉じられて第1のノズルからの散布のみとなり、散布量が略半量に制限されて当該エリアに対する散布量が過多となることが防止され、均一な散布が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による薬剤散布装置の実施の形態の概要を示すブロック図である。
【図2】同じく、ノズル配置図である。
【図3】同じく、ポンプ及びバルブ作動説明図である。
【図4】同じく、散布液吐出特性の説明図である。
【図5】同じく、散布飛行経路説図である。
【図6】従来の薬剤散布装置の概要を示すブロック図である。
【図7】同じく、従来の薬剤散布装置の概要を示すブロック図である。
【図8】同じく、従来の薬剤散布装置の散布液吐出特性の説明図である。
【図9】同じく、従来の薬剤散布装置の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
1 薬剤散布装置
2 薬剤タンク
3 モータ
4 ポンプ
5 リリーフバルブ(圧力調整手段)
6 分配器(分配手段)
7a、7b、7c・・・ 第1のノズル
8 開閉バルブ
9a、9b、9c・・・ 第2のノズル
10 制御手段(CPU)
11 指令受信機
12 速度センサ
Claims (3)
- ヘリコプタに搭載されて散布液を散布する薬剤散布装置において、
上記ヘリコプタの速度を検出する速度センサと、
散布液を収容する薬剤タンクと、
該薬剤タンクからの散布液を吐出するポンプと、
該ポンプから吐出される散布液の圧力を調整する圧力調整手段と、
散布液を散布する第1及び第2のノズルと、
上記圧力調整手段で圧力調整された散布液を上記第1のノズル及び開閉バルブを介して第2のノズルに分配する分配手段と、
上記ポンプ及び開閉バルブを制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記速度センサにより検出される速度が第1設定値以上か否か及び該第1設定値より大きな速度である第2設定値以上か否かを判断し、該速度が上記第1設定値未満である場合に上記ポンプを停止すると共に上記開閉バルブを閉じ、上記速度が第1設定値以上でかつ第2設定値未満の場合に上記ポンプを駆動しかつ上記開閉バルブを閉じ、上記速度が第2設定値以上の場合上記ポンプを駆動すると共に上記バルブを開くことを特徴とする薬剤散布装置。 - 上記第1のノズル及び第2のノズルは各々複数のノズルを有し、第1のノズルによる散布液の散布幅と第2のノズルによる散布幅が略同じであることを特徴とする請求項1に記載の薬剤散布装置。
- 上記圧力調整手段は、リリーフバルブであり、第1のノズル及び第2のノズルに供給された余剰の散布液は上記薬剤タンクに戻されることを特徴とする請求項1または2に記載の薬剤散布装置。
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