JP7216608B2

JP7216608B2 - 空中散布装置

Info

Publication number: JP7216608B2
Application number: JP2019088416A
Authority: JP
Inventors: 龍太斗ヶ澤; 恭平末田
Original assignee: Yamabiko Corp
Current assignee: Yamabiko Corp
Priority date: 2019-05-08
Filing date: 2019-05-08
Publication date: 2023-02-01
Anticipated expiration: 2039-05-08
Also published as: JP2020182416A

Description

本発明は、粒材などの散布物を空中散布する空中散布装置に関するものである。

ヘリコプターに搭載されて空中散布を行う散布装置として、粉粒状の散布物を収容するタンクと、回転軸を中心に回転駆動されるインペラと、インペラの上側を覆うインペラカバー（散布カバー）とを備え、インペラカバーが、インペラを覆う円板状の上面カバーと、インペラの側面側を覆う円錐状の側面カバーとを備え、タンク内の散布物をインペラの上面側に供給する吐出口を回転軸線を中心に等間隔で複数配設したものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００３－２３９４９号公報

空中散布を行う散布装置は、散布中の機体重量のバランスが安定していることが重要になる。前述した特許文献１に記載された従来技術は、タンク内の散布物をインペラ上に供給する吐出口を、回転軸中心の周りに等間隔で複数配置することで、重量バランスを得ようとしている。

しかしながら、前述した従来技術は、回転軸の周りに送出筒を配置して、タンク内にインペラを回転駆動するモータを配置しているので、タンク内の有効容積がモータ本体の設置スペースによって減じられてしまい、十分な散布物の収容量を確保しようとすると、タンクが大型にならざるを得ない。また、前述した従来技術は、タンク内にモータを配置するために、駆動軸をタンクの外に伸ばしており、駆動部のレイアウトが軸の配置によって制限されてしまうと共に、重心バランスが縦に延びてしまう問題があった。

また近年、ドローンと呼ばれるマルチコプターが普及しつつあり、薬剤等の空中散布にマルチコプターを用いることが検討されているが、前述した従来技術のようにタンク内にモータを配置した散布装置をマルチコプターに搭載させると、タンクの大型化や重量バランスの問題で小型のマルチコプターでは散布作業を安定的に行い難くなる問題があった。

本発明は、このような事情に対処することを課題としている。すなわち、粒材などの散布物の空中散布を行う粒材散布装置において、重量バランスをコンパクト化して重心集中化し易い構造でありながら、タンクの収容量を高め、タンクや駆動部を含めた機体をコンパクトにすること、などを課題としている。

このような課題を解決するために、本発明は、以下の構成を具備するものである。
散布物が収容されるタンクと、前記タンクの下端開口部が接続される供給口を有し、該供給口の中心と同軸の回転駆動軸を備えるモータを収容する本体枠と、前記本体枠の下端に取り付けられ、前記回転駆動軸に取り付けられたインペラを内部に収容する散布カバーとを備え、前記本体枠は、前記モータを含む駆動部が収容される収容室を備えると共に、前記供給口から前記収容室の外側を通って前記インペラ上に散布物を投下させる散布物供給路を備え、前記散布物供給路は、前記本体枠に着脱自在な側面カバーの内側の空間と前記収容室の外側の空間を合わせた空間に形成されていることを特徴とする空中散布装置。

このような構成を備えた空中散布装置は、重量バランスをコンパクト化して重心集中化し易い構造でありながら、タンクの収容量を高め、タンクや駆動部を含めた機体をコンパクトにすることができる。これによって、小型のマルチコプターに搭載する場合にも、重量バランスを保ちながら、安定した空中散布作業を行うことができる。

散布装置の外観構成を示した説明図（側面図）である。インペラと散布カバーを示す散布装置の底面図である。散布装置の本体枠の構造を示した分解斜視図である。散布装置の本体における散布物供給路を示す説明図ある。散布装置の本体枠における側面カバーを外した状態を示した説明図である。マルチコプターに搭載した散布装置を示した正面図である。

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の説明で、異なる図における同一符号は同一機能の部位を示しており、各図における重複説明は適宜省略する。なお、以下の説明では、散布物の一例として粒材を例に説明する。ここでの粒材は、薬剤や肥料や種子などを含むと共に、粒径が微小な粉材を含むものとする。

空中散布装置（以下、散布装置）１は、図１に示すように、外観的には、タンク２と、タンク２に接続される本体枠３と、散布カバー４を備えている。散布装置１は、タンク２の中心Ｔｃが本体枠３及び散布カバー４の中心と一致しており、機体の重量バランスが中心Ｔｃに対して軸対称になっている。

タンク２は、散布物である粒材が収容される容器であり、本体枠３の上端に設けられる供給口３Ａに下端開口部２Ａが接続されている。タンク２は、上方から下方に至るほど小径断面になる漏斗状の側面部２Ｂを有しており、タンク２内には、粒材のみが収容される体積容量が確保されている。タンク２内に収容された粒材は、自重で下端開口部２Ａから本体枠３に供給される。

本体枠３は、前述したタンク２の下端開口部２Ａに接続される供給口３Ａを上端に備え、本体枠３の下端に散布カバー４が取り付けられている。本体枠３内には、散布カバー４内に収容されるインペラを回転駆動するモータを含めた駆動部５０が配備されていると共に、タンク２から供給された粒材を、散布カバー４内のインペラ上に投下させる散布物供給路が形成されている。また、図示の例では、本体枠３の側面には、着脱自在な側面カバー３Ｂが両側面に設けられている。

図２は、散布装置１の底面図であり、散布カバー４の中央部には、回転駆動軸５Ａに取り付けられたインペラ５が配置されている。散布カバー４は、インペラ５の上側を覆う上面部４０とインペラ５の側方の一部を囲む側壁部４１とを有しており、インペラ５の上側で本体枠３の下端に取り付けられている。散布カバー４の上面部４０には、インペラ５の回転中心の軸対称位置に、インペラ５上に粒材を投下する投下口４Ａ，４Ｂが一対設けられている。

また、散布カバー４は、投下口４Ａ，４Ｂに対応して主拡散流路４Ｃ，４Ｄを備えている。主拡散流路４Ｃ，４Ｄを設けることで、投下口４Ａ，４Ｂから投下された粒材を主に１８０°の方向に向けて拡散することができる。また、散布カバー４は、主拡散流路４Ｃ，４Ｄ以外の側壁部４１に、ギザギザ状の落下面４１Ａ～４１Ｄを設けている。これにより、インペラ５の周囲にも効果的に粒材を投下させ、円周方向に飛んでしまう粒材を整流でき、散布範囲内での均一散布が可能になる。よって、より高い指向性で散布範囲を広げることができる。

このような機能を備える散布カバー４は、比較的簡単な構造であって、直線的な側壁部４１とギザギザ状の落下面４１Ａ～４１Ｄを備える軸対称形状の単体部品であり、樹脂材などの成形部品として形成することができる。これによって、量産性を高めて低コスト及び低重量の部品を得ることができる。

本体枠３は、図３に示すように、面対称な一対の分割成形体３１，３２を締結部材３３で結合する構造になっている。本体枠３は、内部に駆動部５０を備えている。駆動部５０は、インペラ５を回転駆動するＤＣモータ５１、ＤＣモータ５１などを制御する制御基板５２、制御基板５２に接続される電子部品５３、計量板１１に対してシャッタ１０を駆動するサーボモータ５４及びその駆動部材５５などを含んでいる。

本体枠３は、内部に前述した駆動部５０を収容する収容室３０を備えている。収容室３０は、分割成形体３１，３２の内側に形成された区画部分Ｓ１，Ｓ２によって、分割成形体３１，３２を結合することで形成される。一方、本体枠３は、収容部３０の外側を通って供給口３Ａから前述した投下口４Ａ，４Ｂに至る一対の散布物供給路６０を備えている。収容室３０は、本体枠３内の散布物供給路６０から駆動部５０を隔離するために設けられており、収容室３０の内側には粒材が入り込まない。

散布物供給路６０の途中には図４に示すように、計量板１１が設けられている。散布物供給路６０は、供給口３Ａの直下に傾斜流路６０Ａが形成され、その傾斜流路６０Ａの下端に配置されている計量板１１に設けた２つの計量口１１Ａ，１１Ｂによって、その下側が一対の流路に分けられている。その一方の流路は、計量口１１Ａから分割成形体３１における収容室３０の外側に形成され、そこから投下口４Ａに至ることになり、他方の流路は、計量口１１Ｂから分割成形体３２における収容室３０の外側に形成され、そこから投下口４Ｂに至ることになる。

計量板１１とシャッタ１０は、サーボモータ５４によるシャッタ１０の駆動によって、計量板１１の計量口１１Ａ，１１Ｂを閉止することで、投下口４Ａ，４Ｂに投下される粒材を遮断し、計量口１１Ａ，１１Ｂの開口面積を調整することで、投下口４Ａ，４Ｂに投下される粒材の量を調整する調量機構を構成している。調量機構は、シャッタ１０が計量板１１に沿ってスライドする。計量口１１Ａ，１１Ｂは、全閉から初期段階の調整での開口変化が、その後の調整での開口変化より大きくなるような開口形状を有している。

計量板１１の下側の散布物供給路６０は、図５に示すように、分割成形体３１，３２における収容室３０の外側の空間と側面カバー３Ｂの内側の空間を合わせて、内部流路６０Ｂが形成されている。この内部流路６０Ｂは、収容室３０の外側を経由してインペラ５上の回転軸周りに投下される一対の供給路であり、本体枠３に着脱自在な側面カバー３Ｂを取り外すことで、開放できるようになっている。このように、側面カバー３Ｂを取り外して内部流路６０Ｂを開放できるようにすることで、内部流路６０Ｂ内での粒材の詰まり除去や使用後のメンテナンス（清掃）を簡易に行うことができる。

また、側面カバー３Ｂの内側には、内部流路６０Ｂ（散布物供給路６０）の幅を調整する調整プレート１２が着脱自在に設けられている。調整プレート１２は、内部流路６０Ｂの空間を仕切るものであり、調整プレート１２を装着すると、調整プレート１２の内側の空間が内部流路６０Ｂとなり、投下口４Ａ，４Ｂの有効面積もそれに応じて小さくなる。調整プレート１２を取り外すと、内部流路６０Ｂは、前述したように、分割成形体３１，３２における収容室３０の外側の空間と側面カバー３Ｂの内側の空間を合わせた空間になり、側面カバー３Ｂの内側に所定の体積の流通空間を形成することで、内部流路６０Ｂを拡大することができる。調整プレート１２を外した場合には、投下口４Ａ，４Ｂは、その全体が有効な開口面積になる。このような調整プレート１２を設けることで、粒径・比重の異なる様々な粒材の散布に対応することができる。

本体枠３においては、供給口３Ａの中心（タンク２の中心Ｔｃ）と、収容室３０内に収容されたＤＣモータ５１の出力軸が同軸になっており、散布カバー４内のインペラ５の回転駆動軸５Ａと供給口３Ａの中心とが同軸になっている。更に、本体枠３内に形成される一対の散布物供給路６０が、供給口３Ａの中心（すわわち、回転駆動軸５Ａ）に対して軸対称に形成されている。

これによって、散布装置１は、重量バランスがとれた状態で作業を行うことができ、また、本体枠３の内部に駆動部５０などの重力物をコンパクトに配置して重心を集中化しているので、空中散布を行う場合に、安定した状態で飛行させながら作業を行うことができる。また、散布装置１の中心（タンク２の中心Ｔｃ）がインペラ５の駆動中心になっており、その中心に対して軸対称に散布カバー４が形成されているので、散布装置１の機体中心から左右に等しく散布範囲を広げることができ、マルチコプターなどを操作しながら散布作業を行う作業者にとっては、全体の散布範囲を明確に把握しながら、散布作業を行うことができる。

図６には、マルチコプターＭに散布装置を搭載した状態を示している。この例では、散布装置１は、マルチコプターＭの接続部に接続される設置フレーム１００に支持されており、設置フレーム１００の上部にタンク２の上部が取り付けられている。

このようにマルチコプターＭに搭載された散布装置１は、散布装置１の中心（タンク２の中心Ｔｃ）を全体の重心に近づけることができ、散布装置１自体が重量バランスの取れた機体を有していることで、マルチコプターＭを安定した状態で飛行させながら散布作業を行うことができる。

また、散布装置１内のタンク２内には、粒材のみが収容されているので、タンク２内に駆動部５０を配備する従来技術と比較して、同等の収容量であってもタンクを小型化することができる。また、散布装置１は、本体枠３内に駆動部をコンパクトに配置しているので、駆動軸をタンク内から外に延ばした従来技術と比較して、重心を本体枠２の内部に集中することができる。

これによって、重量バランスをコンパクト化して重心集中化し易い構造でありながら、タンクの収容量を高め、タンクや駆動部を含めた機体をコンパクトにすることができ、小型のマルチコプターＭに搭載する場合にも、重量バランスを保ちながら、安定した空中散布作業を行うことができる。また、散布装置１は、強制的な粒材の繰り出し機構を省いていることで軽量化できるので、作業中のマルチコプターＭの自立飛行を安定して継続させることができる。

以上、本発明の実施の形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこれらの実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。また、上述の各実施の形態は、その目的及び構成等に特に矛盾や問題がない限り、互いの技術を流用して組み合わせることが可能である。

１：空中散布装置（散布装置），
２：タンク，２Ａ：下端開口部，２Ｂ：側面部，
３：本体枠，３Ａ：供給口，３Ｂ：側面カバー，３０：収容室，
３１，３２：分割成形体，３３：締結部材，
４：散布カバー，４Ａ，４Ｂ：投下口，４Ｃ，４Ｄ：主拡散流路，
４０：上面部，４１：側壁部，４１Ａ～４１Ｄ：落下面，
５：インペラ，５Ａ：回転駆動軸，
５０：駆動部，５１：ＤＣモータ，５２：制御基板，５３：電子部品，
５４：サーボモータ，５５：駆動部材，
６０：散布物供給路，６０Ａ：傾斜流路，６０Ｂ：内部流路，
１０：シャッタ，１１：計量板，１１Ａ，１１Ｂ：計量口，
１２：調整プレート，１００：設置フレーム，
Ｍ：マルチコプター，Ｓ１，Ｓ２：区画部分，Ｔｃ：中心

Claims

散布物が収容されるタンクと、
前記タンクの下端開口部が接続される供給口を有し、該供給口の中心と同軸の回転駆動軸を備えるモータを収容する本体枠と、
前記本体枠の下端に取り付けられ、前記回転駆動軸に取り付けられたインペラを内部に収容する散布カバーとを備え、
前記本体枠は、前記モータを含む駆動部が収容される収容室を備えると共に、前記供給口から前記収容室の外側を通って前記インペラ上に散布物を投下させる散布物供給路を備え、
前記散布物供給路は、前記本体枠に着脱自在な側面カバーの内側の空間と前記収容室の外側の空間を合わせた空間に形成されていることを特徴とする空中散布装置。
前記散布物供給路は、前記収容室の外側に一対設けられ、
前記散布カバーには、散布物を投下させる投下口が、前記回転駆動軸周りの軸対称位置に一対設けられていることを特徴とする請求項１記載の空中散布装置。
前記側面カバーの内側には、前記散布物供給路の幅を調整する調整プレートが着脱自在に設けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の空中散布装置。