JP6756389B2 - 飛行体の吐出システム - Google Patents

Description

本発明は、無人飛行体等の飛行体から液体等の内容物を吐出する飛行体の吐出システムに関し、特に、ガス圧によって内容物を噴出させるエアゾール容器を備えた吐出システムに関する。

従来からこの種のエアゾール容器を利用した無人飛行体の吐出装置としては、たとえば、特許文献１に記載のような蜂の駆除装置が知られている。
すなわち、機体内部に、薬剤を蜂の巣に供給する薬剤供給部を備え、この薬剤供給部に、噴射用器具としてエアゾール容器が装着されている。

特開２０１７−１０４０６３号公報

しかしながら、特許文献１の装置では、エアゾール容器の残量が不明であり、交換時期を計画的に管理することができない。無人飛行体に搭載するエアゾール容器は遠隔操作にて吐出を行い、交換には無人飛行体を人が作業可能な範囲まで帰投させる必要があり、途中で残量が空になると、作業を中断して帰投させることになり、作業効率が低下してしまう。
本発明は、上記した従来技術の問題を解決するためになされたもので、その目的は、残量を表示可能とし、交換時期を計画的に管理することが可能な飛行体の吐出システムを提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、
エアゾール容器と、エアゾール容器から内容物を吐出させる吐出装置とを、備え、飛行体に装着されて前記エアゾール容器の内容物を吐出する飛行体の吐出システムであって、
前記エアゾール容器の内容物の残量に関係する情報から残量を求める残量取得手段と、該残量取得手段によって取得された残量情報に応じて残量を表示する表示手段と、を備え、
前記残量取得手段は、搭載されるエアゾール容器を識別情報で区別し、初期状態から空になるまでの吐出時間を寿命時間として予め記憶手段に記憶しておき、
吐出指令信号から停止指令信号までの吐出時間を累積して累積吐出時間を求め、前記寿命時間と累積吐出時間から前記エアゾール容器の残量情報を推定することを特徴とする。
このようにすれば、エアゾール容器の残量を確認することができ、交換時期を計画的に管理することができる。

本発明は、次のように構成することができる。
１．前記残量表示手段は、前記残量取得手段によって取得された内容物の残量を、飛行体を操縦する操縦端末のディスプレイ上に表示させる構成とする。
このようにすれば、操縦と同時に確認することができる。
２．前記残量表示手段は、前記残量取得手段によって取得された内容物の残量を、吐出操作を制御する端末のディスプレイ上に表示させる構成とする。
このようにすれば、端末操作により確認することができる。
３．前記エアゾール容器は、前記飛行体の機体の外部に搭載される構成とする。
このようにすれば、エアゾール容器の交換作業が容易である。
４．前記エアゾール容器は、前記飛行体の機体の内部に搭載される構成とする。
このようにすれば、エアゾール容器を保護することができる。

以上説明したように、本発明によれば、エアゾール容器の残量を確認することができ、交換時期を計画的に管理することができる。

図１は、本発明の前提となる飛行体の吐出装置を概念的に示すもので、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は側面図、（Ｃ）はエアゾール容器組立体を外した状態の図。 図２（Ａ）は図１のスリーブの支持部の軸直角方向の断面図、（Ｂ）は、図１のエアゾール容器のバルブ構成の一例を示す図、（Ｃ）は電源を飛行用制御部の電源を利用する例を示す図、（Ｄ）は連結部の構成例を示す図である。 図３（Ａ）乃至（Ｃ）は吐出駆動部の３つの方式を示す図。 図４（Ａ）は本発明の吐出システムの吐出制御部の情報の流れを機能的に示した制御ブロック図、（Ｂ）は操縦端末と吐出操作端末の概略図。 図５（Ａ）は本発明の参考例である重量センサを用いて残量情報を取得する場合の説明図、（Ｂ）は本発明の実施形態である吐出時間から残量情報を取得する場合の説明図。 図６（Ａ）は本発明の参考例である流速センサを用いて残量情報を取得する場合の説明図、（Ｂ）は本発明の参考例である圧力センサを用いて残量情報を取得する場合の説明図。 図７は図４（Ｂ）の吐出操作端末の別構成例を示す図。 図８（Ａ）乃至（Ｃ）は、収容部材の搭載レイアウトの一例を示す図。

以下に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。

以下に、本発明を図示の実施形態に基づいて詳細に説明する。
図１は本発明の前提となる飛行体の吐出装置を概念的に示している。
図において、１は飛行体の吐出装置を示すもので、エアゾール容器１０を有し、飛行体１００に装着されてエアゾール容器１０の内容物を吐出するものである。吐出される内容物は、液体だけでなく、ガス、空気等の気体、粉体等を吐出するもの、さらに、音(ホー
ン)等を吐出する場合も含まれる。音の吐出は、たとえば、気体を噴出させる際に音が出
るように構成される。
この飛行体の吐出装置１は、飛行体１００の機体１０１の外部に、エアゾール容器１０が収容部材としてのスリーブ２０に収容された状態で搭載したものである。スリーブ２０には、エアゾール容器１０から内容物を吐出させるための吐出駆動部３０が内蔵されている。スリーブ２０とエアゾール容器１０は一体として交換可能であり、以下の説明において、スリーブ２０にエアゾール容器１０を収容した状態の組立体をエアゾール容器組立体４０と呼ぶものとする。
飛行体１００は、いわゆるマルチコプタ等の無人航空機であり、機体１０１は、本体部１０２と、本体部１０２から放射状に延びる複数の腕部１０３と、を備え、腕部１０３の先端に、それぞれモータ１０５を介して回転翼１０４が設けられている。図示例では、回転翼１０４が左右２か所に記載しているが、回転翼１０４が複数の意味で、３つ（トライコプタ）、４つ（クアッドコプタ），６つ（ヘキサコプタ）等、公知の種々のマルチコプタが適用可能である。

［エアゾール容器について］
エアゾール容器１０は、内部に充填された液化ガスや圧縮ガスのガス圧によって、内容物を噴出する容器であり、既存の金属製のエアゾール缶が適用可能であるし、耐圧性を有するプラスチック製の容器を用いることもできる。エアゾール容器１０には、吐出方向や吐出形態に応じて流路が形成された各種アクチュエータがステム１２に装着される。図示例では、エアゾール容器１０のステムに中心軸線方向に向いたアクチュエータ１４を装着した例を示している。このアクチュエータ１４の先端に、さらにオリフィスが形成されたノズルを装着してもよいし、内容物を霧状に吐出するか、直線状の噴流として吐出するか、内容物の吐出形態、吐出方向に応じて、適宜選択される。
エアゾール容器１０を水平にして使用するので、封入される噴射剤と内容物の形態としては、原液が内袋に収容され、内袋外周と容器本体内周との間に噴射剤が収容された隔離型が用いられる。隔離型であれば、エアゾール容器の姿勢が、横向き（ステムの位置が横）、下向き（ステムの位置が下）であっても吐出可能である。
もっとも、隔離型に限定されるものではなく、吐出時のエアゾール容器１０の姿勢が、ステムが上向きで使用される場合には、ディップチューブを備えた二相系、三相系の容器、ステムが下向きで使用される場合には、ディップチューブを有さない二相系、三相系の容器を適用可能である。
なお、噴射剤としては、一般的な炭化水素（液化石油ガス）（ＬＰＧ）、ジメチルエーテル（ＤＭＥ）、フッ化炭化水素（ＨＦＯ−１２３４ｚｅ）等の液化ガス、二酸化炭素（ＣＯ２）、窒素（Ｎ２）、亜酸化窒素（Ｎ２Ｏ）等の圧縮ガスが適用可能であるが、火災に対する安全性を考慮すると非引火性のフッ化炭化水素、二酸化炭素、窒素、亜酸化窒素等が好適であり、特に、環境負荷を考慮すると、窒素が好適である。

［スリーブ２０の構成］
スリーブ２０の材料としては、アルミ等の金属、プラスチック、または炭素繊維等の強度の高い軽量の素材で構成される。また、硬質の材料に限らず、軟質の材料、たとえば、シリコーンゴムやウレタンフォーム等のゴム材料を使用することもでき、要するにエアゾール容器１０を収容する収容部の形状を保持することができる各種素材を用いることができる。「スリーブ」の用語は、円筒状のエアゾール容器１０が収容される筒状の部材の意味で使用している。
スリーブ２０は、エアゾール容器１０より大径の円筒状のスリーブ本体２１と、スリーブ本体２１の一方の端部を覆う第１端部カバー部２２と、他方の端部に設けられる第２端部カバー部２３とで構成されている。
第１端部カバー部２２はスリーブ本体２１に対してねじ部を介して着脱可能にねじ込み固定される構成で、第２端部カバー部２３はスリーブ本体２１に対して取り外し不能に固定されている。あるいは第２端部カバー部２３とスリーブ本体２１が一体であってもよい。
第１端部カバー部２２は、ドーム状のカバー本体２２２と、スリーブ本体２１のめねじ部にねじ込まれるねじ筒部２２３とを備えた構成となっている。カバー本体２２２は、空力特性を考慮して先端に向かって徐々に小径となるように縮径された、先端が丸みを帯びた円錐状、あるいはドーム状の曲面となっている。このように空力特性のよい形状とする
ことにより、水平方向の風（横風）の影響が小さくなり、飛行の安定化を図ることができる。
エアゾール容器１０の底部側に位置する第２端部カバー部２３には、吐出駆動部３０が収納され、吐出駆動部３０の筐体として機能している。この第２端部カバー部２３は、一端がスリーブ本体２１の後端部（エアゾール容器１０の底部側の端部）に固定される筒状部２３１と、筒状部２３１の他端を閉塞する端板２３２とを備えた構成となっている。

［スリーブ２０に収容されるエアゾール容器１０の支持構造］
・径方向の支持
エアゾール容器１０を支持するために、スリーブ２０には、エアゾール容器１０をスリーブ２０の壁面から距離を有する構造で保持する支持部２１ａが設けられている。支持部２１ａはが、軸方向に複数個所、図示例では３か所に設けられ、図示例では、エアゾール容器１０の胴部１１ａを、中心軸に対して直交方向の移動は阻止し、軸方向の移動を許容するように保持している。支持部２１ａについては、図２（Ａ）に示すように、エアゾール容器１０の胴部１１ａに対して周方向複数個所に部分接触するような支持構造としてもよいし、環状壁で全周を支持するような構成でもよい。離間状態の保持方法としては、このように胴部１１ａを支持する構成以外に、エアゾール容器１０の肩部と底部等の両端部を支持し、胴部１１ａを離間状態としてもよい。
また、エアゾール容器１０の胴部１１ａをスリーブ２０の内壁と離間させないで接触させた状態で支持するようにしてもよいが、スリーブ２０の内壁からエアゾール容器１０の胴部１１ａを離間させることにより、離間させたスペースに断熱材を介装することができ、また、蓄熱材を介装することもできる。
なお、スリーブ２０は密閉構造ではなく、一部が通気する構造でもよい。例えば、網目構造、パンチングなどの構造を適用可能である。このようにすれば、エアゾール吐出時の自己冷却を外気で緩和させること、スリーブ２０の軽量化を図れること等の効果がある。
・軸方向の支持
一方、エアゾール容器１０の軸方向の支持は、底部１１ｂが第２端部カバー部２３側に配置された吐出駆動部３０の一部を構成する可動板３２ｂに当接し、エアゾール容器１０の頭部側は、ステム１２に被着されたアクチュエータ１４のフランジ部１４ｂが、第１端部カバー部２２に設けられた押圧部材２２１に当接することで、軸方向に保持されている。
押圧部材２２１は、第１端部カバー部２２の頂部からエアゾール容器１０の中心軸方向にステム１２に向かって突出する筒状体２２１ａと、筒状体２２１ａの一端に設けられ第１端部カバー部２２に固定される端部フランジ部２２１ｂとを備えている。押圧部材２２１の筒状体２２１ａは軸方向に貫通孔が形成されている。一方、アクチュエータ１４のアクチュエータ本体部１４ａが摺動自在に挿通され、筒状体２２１ａの先端面が、アクチュエータ本体部１４ａから張り出すフランジ部１４ｂに当接あるいは近接している。この押圧部材２２１は、第２端部カバー部２３と一体成形してもよい。

［吐出駆動部３０の構成］
第２端部カバー部２３に収容される吐出駆動部３０は、図示例では、モータ３１によって回転駆動されるカム３２ａと、カム３２ａの回転によって直線方向に移動する従動側の可動板３２ｂとによって構成される。可動板３２ｂには、カム３２ａに接触するカムフォロワ３２ｃが設けられ、カム３２ａの回転運動がカムフォロワ３２ｃを介して可動板３２ｂの直線運動に変換される。可動板３２ｂは、通常は後退限位置にあり、バルブ１３が閉位置で保持されている。モータ３１によってカム３２ａを回転させることで、可動板３２ｂを前進させる。すなわち、後退限位置でカムフォロワ３２ｃが当接するカム３２ａの接触領域は、回転中心からの距離が短く、前進限位置でカムフォロワ３２ｃが当接するカム３２ａの接触領域は、回転中心からの距離が長く設定されている。図示例では、カム３２ａの形状が誇張されている。

［バルブの構成］
図２（Ｂ）には、エアゾール容器１０のバルブの一例を示している。
すなわち、ステム１２には、先端開口部から軸方向に所定寸法延びる吐出流路１２ａが設けられ、ステム１２の側面に弁孔となるステム孔１２ｂが開口しており、このステム孔１２ｂがマウンティングカップ１１ｄの挿通孔の孔縁に装着されたガスケット１３ａの内周面によって封止されている。
通常は、ガス圧とスプリング１３ｂの付勢力でステム１２が突出方向に付勢され、弁体となるガスケット１３ａの内周縁を軸方向に押圧することで、ガスケット１３ａの内周面が弁座を構成するステム孔１２ｂの孔縁に密接して閉弁状態に維持されている。
上記した吐出駆動部３０のカム機構３２によって、可動板３２ｂが前進限に移動すると、エアゾール容器１０が第１端部カバー部２２側に移動し、フランジ付きアクチュエータ１４のフランジ部１４ｂが押圧部材２２１の端面に当接し、その反力によってステム１２が相対的に容器内方に向かって押し込まれる。ステム１２が押し込まれると、ガスケット１３ａの内周縁が容器の内方に向けて撓み、ガスケット１３ａの内周面がステム孔１２ｂの孔縁から離れて開弁し、ガス圧で押された内容物がステム１２の吐出流路１２ａから吐出されるようになっている。
図示例のバルブ構成は例示的に示したにすぎず、バルブ構成としては、ステム１２を動作させて開閉する種々の構成を適用することができる。
この例では、モータ３１の回転運動をカム機構によって直線運動に変換するようになっているが、カム機構に限定されるものではなく、たとえば、ねじ送り機構や、ラックとピニオン等、モータ３１の回転運動を直線運動に変換する機構であれば適用可能である。また、駆動源としては、回転モータではなく、直線駆動用のリニアモータや、電磁ソレノイド等を用いることができる。

［吐出駆動部の３方式］
図１に示す吐出駆動部３０は一例であって、吐出駆動部３０の構成としては、図３に示す３つの方式のいずれかを適用することができる。図３において、スリーブ２０については、簡略化して四角で示している。
図３（Ａ）は、スリーブ２０に対してエアゾール容器１０のアクチュエータ１５側を固定し、エアゾール容器１０の底部１１ｂに当接する当接部材３０Ｂを駆動部３０Ａによって押し上げる構成である。図１の吐出駆動部３０は、この方式の一例である。この方式は、アクチュエータ１５側は固定されているため、吐出位置精度が高くなる。また、様ざまの径のエアゾール容器１０に対応できる。
図３（Ｂ）は、スリーブ２０に対してエアゾール容器１０を固定し、吐出駆動部３０でアクチュエータ１５を押し下げる構成である。すなわち、吐出駆動部３０は、アクチュエータ１５に当接する当接部材３０Ｂを駆動部３０Ａにて押し下げる方向に駆動する。
このようにすれば、機械機構をエアゾール容器１０の片側に集中できるので、コンパクトで交換しやすい構造となる。また、様ざまな高さのエアゾール容器１０に対応できる。
なお、図３（Ａ）、（Ｂ）の駆動部３０Ａの構成は、直線方向に駆動する機構であればよく、回転モータの回転運動を直線方向に変換するカムやねじ送り機構等の運動変換機構を用いることができるし、回転モータではなく、直線駆動用のリニアモータや、電磁ソレノイド等を用いることができる。
図３（Ｃ）は、エアゾール容器１０の内部のバルブではなく、外部弁３０Ｃによって制御するようにしたものである。図では、外部弁３０Ｃを概念的に記載したもので、電磁弁等によって開閉駆動する構成とすることができる。外部弁３０Ｃを用いた場合、管路３０Ｄにエアゾール容器１０のステム１２を接続するだけなので、エアゾール容器１０の取付が容易で、開閉制御も容易となる。既存のエアゾール容器１０を使用する場合には、たとえば、エアゾール容器１０を組み付ける際に、ステム１２を押し込んで内部のバルブを常時開の状態に保持するように構成する。

［電気設備］
この吐出駆動部３０を制御する制御装置である吐出制御部２１０は、飛行体１００の飛行を制御する飛行制御部１１０とは別に設けられており、飛行制御部１１０と共に、機体１０１側に設けられている。また、吐出駆動部３０を駆動するための吐出用電源２１１が、飛行体１００を駆動するための電源（飛行制御部１１０に組み込まれているものとし、図示せず）とは別に設けられ、機体１０１側に搭載されている。
また、吐出駆動部３０を遠隔操作するためのアンテナを含む吐出用通信部２１２が、飛行体１００を遠隔操作するためのアンテナを含む飛行用通信部１１２とは別に設けられ、機体１０１に搭載されている。
これらの吐出駆動部３０のための、吐出制御部２１０、吐出用通信部２１２及び吐出用電源２１１は、飛行制御部１１０、飛行用通信部１２１の一部、あるいは全てに、その役割を持たせても良い。図２（Ｃ）は、飛行制御部１１０に配置されている電源を共用する例である。

［機体との連結構造］
飛行体１００の機体１０１とエアゾール容器組立体４０のスリーブ２０には、互いに着脱自在に連結可能な連結部５１，５２が設けられる。図１の連結部５１、５２は模式的に示したもので、たとえば、図２（Ｄ）に示すように、飛行体１００側の連結部５１として、Ｔ形溝５１ａを有す駆動部るスライドレール５１ｂを配置し、エアゾール容器組立体４０のスリーブ２０の外周には、スライドレール５１ｂのＴ形溝５１ａに嵌合するＴ形の嵌合凸部５２ａを有する収容部材側連結部５２を設けることによって、容易に取付け、取り外しが可能である。もちろん、スライド式の嵌合構造に限らず、バヨネット結合のような回転方向に掛け外しが可能な構成としてもよいし、ねじ止め、クリップ結合、クランプ等、取り外しと取り付けを容易化した種々の連結手段を適用可能である。
また、図１（Ｃ）に示すように、機体側連結部５１及び収容部材側連結部５２には、機体１０１側に配置された吐出制御部２１０及び吐出用電源２１１と吐出駆動部３０のモータ等を電気的に接続する電気接点２１３ａ、２１３ｂが設けられている。
上記電気接点２１３ａ、２１３ｂは、連結部５１，５２を介する必要はなく、例えばスリーブ２０から機体１０１に配置されたコネクタにケーブルなどで直接接続してもよい。他にも、スリーブ２０内に二次電池などの電源および無線通信機を有し、機体１０１側に配置された飛行制御部１１０からの電気信号を無線通信により、スリーブ２０内の飛行制御部１１０と送受信してもよい。

図１の例では、エアゾール容器組立体４０が一つの場合の搭載例を記載しているが、複数搭載してもよい。たとえば、図８（Ａ）には、機体の下面に２つのエアゾール容器組立体４０を設けた例を示している。この例では、連結部５１，５２をそれぞれ設けているが、共通の連結部としてもよく、エアゾール容器組立体４０のレイアウトに合わせて好適な形状の連結部５１，５２が配置される。
図８（Ｂ）は、エアゾール容器組立体４０を機体１０１の上面に複数配置した例である。
このようにすれば、エアゾール容器組立体４０の交換作業が容易である。また、機体１
０１の着陸を阻害しないこと、さらに、下面に吊り下げられたカメラ１０６の視界を阻害しない利点がある。
図８（Ｃ）は、エアゾール容器組立体４０を機体１０１の側部、図示例では左右に２つ装着した例である。
このようにすれば、着陸を阻害しないこと、交換がしやすいこと、機体１０１が安定して横風の影響を受けにくいという利点がある。

次に、本発明の飛行体の吐出装置を用いた吐出システムについて説明する。
図４（Ａ）は吐出システムの吐出制御部の制御ブロック図、（Ｂ）は操縦端末及び吐出操作端末を示す図である。
上記飛行体の吐出装置は、飛行制御部１１０及び飛行用通信部１１２と、吐出制御部２１０及び吐出用通信部２１２が独立しており、飛行体１００の飛行は操縦端末１２０により遠隔操作され、吐出装置１は、吐出操作端末１６０により遠隔操作される。
吐出操作端末１６０には、吐出ボタン１６３や停止ボタン１６４が設けられ、操作者はディスプレイ１６５上の画像を見ながら、吐出ボタン１６３及び停止ボタン１６４によって、吐出駆動部３０をオン，オフさせて、内容物を吐出させたり、停止させる。
吐出制御部２１０は、図４（Ａ）に示されるように、エアゾール容器１０の吐出駆動部３０を制御する駆動制御部１１０Ｂと、エアゾール容器１０の残量情報を取得する残量情
報取得部１１０Ｃと、吐出操作端末１６０と相互に送受信する吐出用通信部２１２と、記憶手段としてのメモリ部１３０を、を備えている。
駆動制御部１１０Ｂ及び残量情報取得部１１０Ｃは、それぞれのプロセスを実行する機能ブロックとして記載したもので、メモリ部１３０に記憶されたプログラムに基づいて、吐出制御部２１０に設けられるハードウェア資源であるＣＰＵで演算処理されて、吐出制御及び残量取得の手順を実行する。メモリ部１３０は、不揮発メモリ等、ＲＯＭ，ＲＡＭ等の各種記憶手段が用いられる。
駆動制御部１１０Ｂは、吐出操作端末１６０からの吐出指令信号に基づいて、吐出駆動部３０のモータ３１に吐出信号を出力し、モータ３１を駆動して、吐出駆動部３０の吐出動作と停止動作を制御する。
残量情報取得部１１０Ｃは、エアゾール容器１０の残量に関係する情報から残量を取得するものである。残量に関係する情報とは、エアゾール容器１０の重量、吐出駆動部３０の動作履歴（吐出時間）、エアゾール容器１０から吐出される内容物の流速、エアゾール容器１０の内圧等である。
残量情報取得部１１０Ｃで算出される残量情報とは、直接的な残量だけでなく、間接的な推定残量も含まれる。重量は直接的に残量に関係し、残量情報取得部１１０Ｃ、残量を直接的に算出する。吐出駆動部３０の動作履歴、内容物の流速、エアゾール容器１０の内圧は間接的に残量に関係する情報であり、残量情報取得部１１０Ｃは推定残量の情報を算出する。本発明は、このうち、吐出駆動部３０の動作履歴から残量を取得する。
また、吐出操作端末１６０には、カメラ１０６で撮影した画面を表示するディスプレイ１６５が設けられ、このディスプレイ１６５の画面の一部に、エアゾール容器１０の残量を表示する残量表示部１２２が設けられている。図示例では、残量表示部１２２は棒グラフ状で、１００％に対して残量の表示する画像と、数値でのパーセント表示が、目視可能に表示されている。また、図示例では、３つのエアゾール容器組立体４０を搭載した場合を示しており、たとえば、各エアゾール容器組立体４０が搭載される機体側連結部５１、あるいは各エアゾール容器組立体４０に、それぞれ識別情報（＃１，＃２，＃３）が付与され、エアゾール容器１０を識別できるようになっている。

なお、図４（Ｂ）では、吐出操作端末１６０のディスプレイ１６５に残量表示部１２２を表示しているが、吐出操作端末１６０と操縦端末１２０のディスプレイ１２５にも残量表示部１２２を設けてもよい。
また、図４（Ｂ）に示す例では、吐出操作端末１６０にディスプレイ１６２５が固定された例を示しているが、図７に示すように、タブレット型パソコンやスマートフォン（多機能携帯電話）等の携帯端末１４０を、通信インターフェース１５０を介して吐出操作端末１６０と接続し、吐出操作端末１６０の通信機能と連携して携帯端末１４０のディスプレイ１４５上に撮影画面を表示すると共に、残量表示部１２２が表示されるようにしてもよい。
また、上記説明では、吐出制御部２１０を飛行体の飛行制御部１１０と別に設けているが、飛行制御部１１０に吐出制御部２１０の機能を持たせることもできる。この場合、操縦端末１２０と飛行用通信部１１２との間の無線通信によって情報が交信され、操縦端末
１２０のディスプレイ上、あるいは操縦端末１２０に対して、通信インターフェースを介して接続される携帯端末のディスプレイ上に、残量表示部が表示される。

次に、上記した残量に関係する４つの情報について、残量の算出方法を簡単に説明する。
１．残量に関係する情報が重量の場合（参考例）
この残量情報取得部１１０Ｃは、図５（Ａ）に示すように、エアゾール容器１０を収納したエアゾール容器組立体４０の重量を計測する重量計測手段としての重量センサ１１７を備えた構成とし、重量センサ１１７によって計測した重量Ｗｉと、メモリ部１３０に記憶されたエアゾール容器組立体４０の初期重量Ｗ０および初期状態のエアゾール容器１０の内容物の重量Ｃ0から残量Ｚｉを算出する。
たとえば、重量センサ１１７を、エアゾール容器組立体４０が連結される機体側連結部５１に設けておけば、エアゾール容器組立体４０に収容されているエアゾール容器１０の残量を検出することが可能である。エアゾール容器組立体４０の重量には、エアゾール容器１０の重量とスリーブ２０と吐出駆動部３０の重量も加算されているが、エアゾール容器組立体４０の初期重量Ｗ０を、予め計測してメモリ部１３０に記憶し、初期重量Ｗ０から減算したものが、内容物の減少分なので、内容物の初期重量Ｃ０から減少分を差し引いた量を、残量Ｚｉとして算出することができる。
飛び立つ前に、どの程度残量があるかわかれば、交換時期を予測することができ、計画
的な管理が可能である。
また、飛行制御部１１０の加速度センサによって、常時重力方向の加速度が検出されているので、飛行状態において、重量センサ１１７の計測値から、加速度センサによる加速度の影響を除去すれば、内容物の残量を、常時監視することができる。
重量センサ１１７としては、荷重を電気信号に変換するものであればよく、圧電素子を用いたもの、磁歪素子を用いたもの、静電容量型、ひずみゲージを用いたもの等、種々のセンサを用いることができる。

２．吐出駆動部３０の動作履歴から残量を推測（本発明の実施形態）
図５（Ｂ）に示すように、残量情報取得部１１０Ｃは、吐出駆動部３０の吐出動作履歴からエアゾール容器１０の累積吐出時間を取得し、累積吐出時間から残量を推定し、推定残量を残量情報とする。
たとえば、残量情報取得部１１０Ｃは、吐出指令信号をトリガーとしてタイマーを起動し、停止指令信号によってタイマーを終了して吐出時間ｔ（ｉ）を求め、前回までの累積吐出時間Ｔ（ｉ−１）に加算して累積吐出時間Ｔ（ｉ）に更新する。累積吐出時間Ｔ（ｉ）に単位時間当たりの吐出量αを掛ければ、累積吐出量が演算され、初期状態のエアゾール容器１０の内容物の重量Ｃ0から減算すれば、残量Ｚｉを算出することができる。
パーセント表示であれば、吐出量自体を演算する必要はなく、初期状態から空になるまでの吐出時間を寿命時間Ｔ０としてメモリ部１３０に記憶しておき、寿命時間から累積吐出時間を減算した残存寿命時間を、寿命時間に対するパーセント表示とすれば、残量のパーセント表示となる。
また、１回の吐出時間が一定の場合、残量情報取得部１１０Ｃは、吐出駆動部３０の吐出動作の回数から、残量を推定することもできる。すなわち、初期重量と一回当たりの吐出量を予めメモリ部１３０に記憶しておき、吐出動作のたびに、初期重量から一回当たりの吐出量を減算して残量とすることができる。また、空になるまでの吐出可能回数を求めておき、吐出可能回数から累積使用回数を減算した残りの吐出可能回数を残量情報と推定してパーセント表示するようにしてもよい。

３．吐出時の内容物の流速から残量を推測（参考例）
図６（Ａ）は内容物の吐出流速から残量を求める場合の説明図である。
図に示すように、この方式は、エアゾール容器１０が圧縮ガスを使用する場合に限定される）。例えば、内容物が内袋１０Ａに充填され、内袋１０Ａと容器本体１１の間の空間に圧縮ガスが充填された構成となっている。圧縮ガスの初期の内圧はＰ０，体積がＶ０であり、内容物が吐出されるにつれて、内袋が収縮する分だけ、体積が大きくなり、内圧が低下する。
残量情報取得部１１０Ｃは、エアゾール容器１０の吐出時の内容物の流速を計測する流速計測手段としての流速センサ１１８を備えた構成とし、流速センサ１１８によって計測された流速ｕから内圧Ｐｉを推定し、推定された内圧Ｐｉから残量を推定する。
内容物の吐出時の流速ｕから、次式（ベルヌーイの法則）から内圧がわかる。次式において、Ｐは大気圧、ρは内容物の比重である。
Ｐｉ＝Ｐ+（１／２）ρ・ｕ^２・・・・（１）
流速センサ１１８としては、吐出内容物が水溶液等の導電性の液体の場合、電磁流速計を用いることができる。たとえば、吐出流路が形成されるステム１２に対して流れに直角の磁場が通るようにセンサを配置し、磁場を液体が流れる際に発生する電圧から流速を求めることができる。電磁流速計には限定されず、超音波流速計等各種流速計を利用することができる。なお、大気圧Ｐの測定には飛行体に気圧計を備えて測定してもよい。
また、温度が一定であれば内圧と体積の積は一定の関係（シャルルの法則）があり、初期状態の内圧Ｐ０と体積Ｖ０の関係がわかれば、上式の関係から得られる内圧Ｐｉから、次式によって圧縮ガスの体積Ｖｉを算出できる。
Ｖ０・Ｐ０＝Ｖｉ・Ｐｉ・・・・・（２）
体積の増分（Ｖｉ−Ｖ０）が内容物の減少分なので、内容物の初期重量Ｃ０から減少分ρ（Ｖｉ−Ｖ０）を差し引いた量を、残量Ｚｉとして算出することができる。
Ｚｉ＝Ｃ０−ρ（Ｖｉ−Ｖ０）・・・（３）
残量情報取得部１１０Ｃでは、メモリ部１３０に、予め、初期状態のエアゾール容器１０の内容物の重量Ｃ０、初期状態の体積Ｖ０、内圧Ｐ０、さらに上記計算式を記憶しておけば、内容物の推定残量を算出することができる。
また、パーセント表示であれば、内容物の初期体積Ｖｃ０を予め記憶しておけば、（Ｖｉ−Ｖ０）が減少分なので、初期体積Ｖｃ０から減少分（Ｖｉ−Ｖ０）を減算した分の比率を残量情報としてパーセント表示としてもよい。なお、上記の例では温度を一定としたが、飛行体に温度計を備えて温度変化に対する補正を行ってもよい。
なお、残量を、数式で演算する必要はなく、吐出流速と残量の関係を予めデータベースに格納しておき、吐出流速に対応する残量を取得するように構成してもよい。

４．容器内圧を検出し、内圧の変化から残量を推測（参考例）
図６（Ｂ）は容器内圧を検出し、内圧の変化から残量を推測する場合の説明図である。
この方式も、エアゾール容器１０は圧縮ガスを使用するものに限定される。
残量情報取得部１１０Ｃは、エアゾール容器１０の内圧Ｐｉを計測する圧力計測手段としての圧力センサ１１９を設け、この圧力センサ１１９によって計測された内圧Ｐｉから残量を推定する。
内圧Ｐｉは、上記した通り、内容物が吐出されて内容物の体積が減少した分だけ圧縮ガスの体積が増大して低下していくので、上記式（２）、式（３）によって、内圧Ｐｉの低下分から内容物の体積減少分を算出し、体積減少分から残量を算出することができる。なお、上記段落００２４と同様に飛行体に温度計を備えて温度変化に対する補正を行ってもよい。
内圧を計測する圧力センサ１１９としては、たとえば、エアゾール容器１０の表面にひずみゲージを貼り付け、内圧に応じた容器のひずみから内圧に変換することができる。たとえば、内圧と容器の歪の関係を予め情報として持っておけば、ひずみゲージの出力から内圧を求めることが可能である。

次に、本発明の飛行体の吐出システムを使用した吐出作業及び交換作業について説明する。
［交換作業］
予め、スリーブ２０内にエアゾール容器１０を収容したエアゾール容器組立体４０を準備しておく。交換作業は、連結部５１，５２を外し、新たなエアゾール容器組立体４０を装着する。連結部５１，５２を、たとえば、工具を使用することなく手動操作で容易に着脱できる構成としておくことにより、容易に交換することができる。交換後のエアゾール容器組立体４０は、スリーブ２０からエアゾール容器１０を取り出し、ガス及び内容物を完全に放出させて廃棄する。スリーブ２０は繰り返し利用することができる。また、飛行体１００に連結する連結部５１，５２を共通としておけば、異なるサイズのエアゾール容器組立体４０も使用可能であり、飛行体１００の機体１０１側は、連結部５１５０を設ける最小限の改造で済む。
また、この実施形態では、スリーブ２０を飛行体１００に固定したまま、エアゾール容器１０のみを交換することもできる。

［撒布作業］
操縦端末１２０、吐出操作端末１６０及び飛行体１００の電源を入れると、上記各種方式によって、残量情報取得部１１０Ｃの残量取得のプロセスが実行され、搭載されているエアゾール容器組立体４０のエアゾール容器１０の内容物の残量が取得され、操縦端末１２０のディスプレイ１２５の残量表示部１２２に残量が表示される。
使用者は残量を確認することで、吐出予定の領域に吐出するだけの量があるか否かを判断でき、少ない場合には、新しいエアゾール容器組立体４０に交換することができる。また、予め残量がわかるので、新しいエアゾール容器組立体４０を用意しておき、すべて使い終わったら帰投させ、新しいエアゾール容器組立体４０に交換する等、計画的に作業を行うことができる。
残量を確認した後、飛行体１００の飛行は操縦端末１２０により遠隔操作され、吐出装置１は、吐出操作端末１６０により遠隔操作される。吐出操作端末１６０には、吐出ボタン１６３や停止ボタン１６４が設けられ、操作者はディスプレイ１６５上の画像を見ながら、吐出ボタン１６３を押すと、吐出指令信号が送信され、飛行体１００に搭載された吐出用通信部２１２に受信され、吐出制御部２１０により吐出駆動部３０が駆動し、エアゾール容器１０のステム１２が押し込まれて内容物が吐出される。停止ボタン１６４を押すと、停止指令信号が送信され、吐出駆動部３０によってステム１２の押し込みが開放されて吐出が停止する。この間、ディスプレイ１２５には、カメラからの画像が表示されると共に、残量表示部１２２には残量が表示され、残量と吐出作業状態を確認しながら吐出作業を行う。
吐出と停止の切り替えは、ボタンの操作だけでなく、予め記憶されたプログラムに従って、自動的に切り替えることもできる。たとえば、行路を予めプログラムしておいて、ＧＰＳからの信号によって、地図上の位置及び高度計によって高さを検出し、所定の位置に達すると吐出を開始し、所定のエリアの吐出が終了すると吐出を停止するようにすることもできる。この場合も、ディスプレイ１２５の残量表示部１２２には残量が表示されるので、少ない場合には、交換のために帰投させることができる。
なお、複数のエアゾール容器組立体４０を積載している場合には、一つのエアゾール容器組立体４０の残量がゼロになったら、補助のエアゾール容器組立体に切り替えて吐出を継続することができる。自動吐出の場合には、エアゾール容器組立体への切り替えについても、自動で行うように設定することが可能である。

なお、上記実施形態では、エアゾール容器１０をスリーブ２０に収容したエアゾール容器組立体の形態で飛行体１００に搭載する構成について説明したが、本発明は、スリーブに収容しないで、エアゾール容器１０をそのまま飛行体の機体外部に搭載し、吐出するようにした吐出装置についても適用できるし、従来のようにエアゾール容器１０を機体の内部に搭載するような吐出装置についても適用可能である。
また、上記実施形態では、無人飛行体としては、マルチコプタを使用する例について説
明したしたが、固定翼機、回転翼機、飛行船、滑空機などでもよい。

１ 吐出装置
１０ エアゾール容器
１０Ａ 内袋
１１ 容器本体、１１ａ 胴部、１１ｂ 底部、
１１ｄ マウンティングカップ
１２ ステム、１２ａ 吐出流路、１２ｂ ステム孔
１３ バルブ
１３ａ ガスケット、１３ｂ スプリング
１４ フランジ付きアクチュエータ
１４ａ アクチュエータ本体部、１４ｂ フランジ部、
１５ ノズル
２０ スリーブ
２１ スリーブ本体
２１ａ 支持部
２２ 第１端部カバー部、
２２１ 押圧部材、２２１ａ 筒状体、２２１ｂ 端部フランジ部
２２２ カバー本体、２２３ ねじ筒部
２３ 第２端部カバー部
２３１ 筒状部、２３２ 端板
３０ 吐出駆動部
３１ モータ、３２ａ カム、３２ｂ 可動板、３２ｃ カムフォロワ
３０Ａ 駆動部
４０ エアゾール容器組立体
５１ 機体側の連結部、
５１ａ Ｔ形溝、
５１ｂ スライドレール
５２ 収容部材側の連結部、５２ａ 嵌合凸部
１００ 飛行体
１０１ 機体、１０２ 本体部、１０３ 腕部
１０４ 回転翼、１０５ モータ、１０６ カメラ、１０７ 脚部
１１０ 飛行制御部
２１０ 吐出制御部
１１０Ｂ 駆動制御部
１１０Ｃ 残量情報取得部
２１２ 吐出用通信部
２１３ 電気接点
２１３ａ 機体側電気接点、２１３ｂ 収容部材側電気接点
１１７ 重量センサ、１１８ 流速センサ、１１９ 圧力センサ
１２０ 操縦端末、１２５ ディスプレイ
１６０ 吐出操作端末
１６３ 吐出ボタン、１６４ 停止ボタン、
１６５ ディスプレイ（表示手段）
１２２ 残量表示部
１３０ メモリ部
Ｃ０ 内容物の初期重量
Ｐ０ エアゾール容器初期内圧、Ｐｉ エアゾール容器内圧（計測時）
Ｐ 大気圧
Ｔ（ｉ）累積吐出時間、Ｔ０ 寿命時間
ｔ（ｉ）吐出時間
Ｔ（ｉ−１） 前回までの累積吐出時間
Ｖ０ エアゾール容器内の圧縮ガスの収納空間初期体積
Ｖｉ エアゾール容器内の圧縮ガスの収納空間体積（計測時）
Ｗ０ エアゾール容器組立体の初期重量、Ｚｉ 残量
ｕ 流速、α 単位時間当たりの吐出量、
ρ 内容物の比重

Claims (5)

1. エアゾール容器と、該エアゾール容器から内容物を吐出させる吐出装置とを、備え、飛行体に装着されて前記エアゾール容器の内容物を吐出する飛行体の吐出システムであって、
   前記エアゾール容器の内容物の残量に関係する情報から残量を求める残量取得手段と、該残量取得手段によって算出された残量情報に応じて残量を表示する表示手段と、を備え、
   前記残量取得手段は、搭載されるエアゾール容器を識別情報で区別し、初期状態から空になるまでの吐出時間を寿命時間として予め記憶手段に記憶しておき、
   吐出指令信号から停止指令信号までの吐出時間を累積して累積吐出時間を求め、前記寿命時間と累積吐出時間から前記エアゾール容器の残量情報を推定する
   ことを特徴とする飛行体の吐出システム。
2. 前記表示手段は、前記残量取得手段によって取得された内容物の残量を、飛行体を操縦する操縦端末のディスプレイ上に表示させる構成である
   請求項１に記載の飛行体の吐出システム。
3. 前記表示手段は、前記残量取得手段によって取得された内容物の残量を、吐出操作を制御する端末のディスプレイ上に表示させる構成である
   請求項１または２に記載の飛行体の吐出システム。
4. 前記エアゾール容器は、前記飛行体の機体の外部に搭載される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の飛行体の吐出システム。
5. 前記エアゾール容器は、前記飛行体の機体の内部に搭載される請求項１乃至３のいずれか１項に記載の飛行体の吐出システム。

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