JP7322666B2 - 吐出装置、無人航空機および吐出方法 - Google Patents
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Description
本発明は、吐出装置、無人航空機および吐出方法に関する。
従来、飛行体から農薬等の散布物を散布する場合に、散布物を保持する容器からポンプ等を用いて散布物を吐出していた。また、飛行体に搭載した高圧エア封入のボンベを用いた散布方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１ 特開平９－８６４９９号公報
特許文献１ 特開平９－８６４９９号公報
しかしながら、従来の散布方法では、重量の大きいポンプまたはボンベ等を機体に搭載することが必要なため、飛行体の飛行に影響する場合があった。
本発明の第１の態様においては、エアゾール容器を用いた吐出装置であって、内容物を保持する保持容器と、エアゾール容器により保持容器の内部に充填物を噴射して、保持容器を加圧するための加圧部と、保持容器の外部に内容物を吐出する吐出部とを備える吐出装置を提供する。
吐出装置は、保持容器と加圧部とを連通させるか否かを切り替える第１切替部を備えてよい。
吐出装置は、保持容器の内圧を検知する内圧検知部と、内圧検知部の検知結果に応じて、第１切替部の動作を制御する制御部とを備えてよい。
制御部は、保持容器の内圧が予め定められた下限閾値を下回った場合に第１切替部を開いてよく、保持容器の内圧が予め定められた上限閾値を上回った場合に第１切替部を閉じてよい。
吐出装置は、保持容器と吐出部とを連通させるか否かを切り替える第２切替部を備えてよく、吐出部からの吐出時に第２切替部を開いてよい。
吐出装置は、内容物を保持し、保持容器に内容物を供給する供給容器を備えてよい。
吐出装置は、供給容器と保持容器とを連通させるか否かを切り替える第３切替部を備えてよい。
吐出装置は、保持容器の保持する内容物の残量を検出する残量検知部と、残量検知部の検知結果に応じて、第３切替部の動作を制御する制御部とを備えてよい。
保持容器は、供給容器よりも高い耐圧性を有してよい。
供給容器は、保持容器よりも大きい容量を有してよい。
供給容器は、第１内容物を供給する第１供給部と、第１内容物とは異なる第２内容物を供給する第２供給部とを含んでよい。
保持容器は、加圧部と接続された第１接続部と、吐出部と接続された第２接続部とを備えてよい。第１接続部は、保持容器において、第２接続部よりも上面側に設けられてよい。
保持容器は、保持容器を減圧する大気開放部をさらに備えてよい。
加圧部は、液化ガスまたは圧縮ガスの少なくとも１つを含んでよい。
吐出装置は、保持容器の内容物の温度を調節する温度調節部を備えてよい。
吐出装置は、保持容器の内容物を撹拌する撹拌部を備えてよい。
本発明の第２の態様においては、上記の吐出装置を備える無人航空機を提供する。
本発明の第３の態様においては、エアゾール容器を用いた吐出方法であって、保持容器に内容物を保持する段階と、エアゾール容器により保持容器の内部に充填物を噴射して、保持容器を加圧する段階と、保持容器の外部に内容物を吐出する段階とを備える吐出方法を提供する。
方法は、内容物を保持し、保持容器に内容物を供給する段階と、供給する段階の後に、保持容器を加圧する段階と、加圧する段階の後に、保持容器の外部に内容物を吐出する段階とを備えてよい。
方法は、保持容器を減圧する段階をさらに備えてよい。
なお、上記の発明の概要は、本発明の特徴の全てを列挙したものではない。また、これらの特徴群のサブコンビネーションもまた、発明となりうる。
以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。
図１Ａは、無人航空機１００の正面図の一例を示す。図１Ｂは、図１Ａに係る無人航空機１００の左側面図の一例を示す。
無人航空機１００は、空中を飛行する飛行体である。本例の無人航空機１００は、本体部１０と、推進部２０と、吐出装置５００とを備える。なお、本明細書では、本体部１０において、カメラ１２が設けられた面を無人航空機１００の正面と称するが、飛行方向が正面方向に限定されるものではない。
本体部１０は、無人航空機１００の各種制御回路および電源等を格納する。また、本体部１０は、無人航空機１００の構成同士を連結する構造体として機能してよい。本例の本体部１０は、推進部２０に連結されている。本例の本体部１０は、カメラ１２を備える。
カメラ１２は、本体部１０の側面に設けられる。カメラ１２は、無人航空機１００の正面を撮像する。一例において、カメラ１２で撮像された映像は、無人航空機１００の端末装置に送信される。無人航空機１００の操縦者は、カメラ１２で撮像した映像に基づいて無人航空機１００を操作してよい。また、無人航空機１００の操縦者は、直接、無人航空機１００を見て操縦してもよい。なお、無人航空機１００は、カメラ１２の他に、例えば吐出装置５００の吐出方向の制御に用いる別の可動カメラ（不図示）を備えてもよい。
推進部２０は、無人航空機１００を推進させる。推進部２０は、回転翼２１および回転駆動部２２を有する。本例の無人航空機１００は、４つの推進部２０を備える。推進部２０は、腕部２４を介して本体部１０に取り付けられている。なお、無人航空機１００は、固定翼を備える飛行体であってもよい。
推進部２０は回転翼２１を回転させることにより推進力を得る。回転翼２１は、本体部１０を中心として４つ設けられているが、回転翼２１の配置方法は本例に限られない。回転翼２１は、腕部２４の先端に回転駆動部２２を介して設けられる。
回転駆動部２２は、モータ等の動力源を有し回転翼２１を駆動させる。回転駆動部２２は、回転翼２１のブレーキ機構を有してよい。回転翼２１および回転駆動部２２は、腕部２４を省略して本体部１０に直接取り付けられてもよい。
腕部２４は、本体部１０から放射状に延伸して設けられる。本例の無人航空機１００は、４つの推進部２０に対応して設けられた４つの腕部２４を備える。腕部２４は、固定式であっても可動式であってもよい。腕部２４には、カメラ等の他の構成が固定されてよい。
支持フレーム４２は、本体部１０と吐出装置５００とを連結する。支持フレーム４２は、固定であっても可動であってもよい。支持フレーム４２は、吐出装置５００の位置を３軸方向に制御するためのジンバルであってよい。一例において、支持フレーム４２は、吐出装置５００の位置を移動することにより、吐出装置５００の吐出方向を調整する。支持フレーム４２は、図１Ａおよび図１Ｂに示すように吐出装置５００の保持容器５１０（後述）と無人航空機１００の脚部１５とを連結してもよいが、吐出装置５００の他の部分と無人航空機１００の他の部分とを連結してもよい。また、図１Ａおよび図１Ｂに示すように、支持フレーム４２によって吐出装置５００の保持容器５１０を無人航空機１００の脚部１５と連結するのに加えて、吐出装置の加圧部５２０（後述）が脚部１５に直接取り付けられてもよい。また、支持フレーム４２を固定とし、吐出装置５００の吐出部５３０（後述）を可動とすることで、吐出装置５００の吐出方向を調整してもよい。
脚部１５は、本体部１０に連結されて、着陸時に無人航空機１００の姿勢を保持する。脚部１５は、推進部２０を停止した状態で、無人航空機１００の姿勢を保持する。本例の無人航空機１００は、２本の脚部１５を有する。
図２は、無人航空機１００の操縦システム３００の一例を示す。本例の操縦システム３００は、無人航空機１００および端末装置２００を備える。端末装置２００は、表示部２１０およびコントローラ２２０を含む。
表示部２１０は、無人航空機１００に搭載されたカメラで撮影した映像を表示する。表示部２１０は、カメラ１２により撮影した映像を表示してよい。表示部２１０は、無人航空機１００と直接通信してもよいし、コントローラ２２０を介して間接的に無人航空機１００と通信してもよい。表示部２１０は、外部のサーバと接続されてもよい。
コントローラ２２０は、利用者によって操作され、無人航空機１００を操縦する。コントローラ２２０は、無人航空機１００の飛行に加えて、吐出装置５００による内容物の吐出を指示してもよい。コントローラ２２０は、有線または無線により表示部２１０と接続されてよい。複数のコントローラ２２０が設けられ、無人航空機１００の操縦用と、吐出装置５００の吐出制御用で使い分けてもよい。
なお、本例の利用者は、端末装置２００を用いてマニュアルで無人航空機１００を操縦する。但し、利用者は、マニュアルではなく、プログラムによって自動で操縦してもよい。また、利用者は、表示部２１０に表示された画面を使用せず、直接、無人航空機１００を見て操縦してもよい。また、無人航空機１００の操縦を自動制御して、吐出装置５００の吐出をマニュアルで操作してもよい。
図３Ａは、無人航空機１００における吐出装置５００の一例を示す。
吐出装置５００は、保持容器５１０、加圧部５２０、吐出部５３０、内圧検知部５４０、および制御部５５０を備える。保持容器５１０は、第１接続部５２２により加圧部５２０と接続され、第２接続部５３２により吐出部５３０と接続される。第１接続部５２２は、保持容器５１０と加圧部５２０との間に第１切替部５２４を有し、第２接続部５３２は、保持容器５１０と吐出部５３０との間に第２切替部５３４を有する。第１切替部５２４および第２切替部５３４は、例えば電磁弁である。第１切替部５２４、第２切替部５３４、および内圧検知部５４０は、導線等の制御線を介して制御部５５０に電気的に接続される。
保持容器５１０は、吐出装置５００から吐出するための内容物を保持する。保持容器５１０は、例えば金属または繊維強化プラスチック等の複合材料から作製され、加圧部５２０による加圧によって破損しない耐圧性を有する。内容物は、液体、気体または固体のいずれであってもよい。内容物は、粉状、粒状またはゲル状等の状態であってもよい。内容物は、農薬または補修剤を含んでよい。保持容器５１０は、内容物を補充するための保持容器注入口５１７および保持容器注入口５１７を閉じるための保持容器キャップ５１８を有する。
加圧部５２０は、エアゾール容器により保持容器５１０の内部に充填物を噴射して、保持容器５１０を加圧する。加圧部５２０の詳細な構成および噴射動作については後述する。
吐出部５３０は、保持容器５１０の外部に保持容器５１０の内容物を吐出する。吐出部５３０は、内容物を吐出するためのノズルの一例である。吐出部５３０は、保持容器５１０の内容物を吐出するための吐出口５３１を有する。吐出口５３１の向きは、吐出したい方向に応じて、自由に制御されてよい。吐出口５３１は、内容物が例えば放射状に噴出して比較的広い領域に散布されるように設計されてもよく、内容物が例えば直線状に噴出して比較的狭い領域に集中して散布されるように設計されてもよい。
加圧部５２０によって噴射された充填物は、第１接続部５２２を通して保持容器５１０の内部に供給され、保持容器５１０を加圧する。この加圧によって保持容器５１０の内容物が押し出され、第２接続部５３２を通して吐出部５３０から外部に吐出される。
第１切替部５２４は、制御部５５０からの電気的信号に応じて開閉することで、保持容器５１０と加圧部５２０とを連通させるか否かを切り替える。
同様に、第２切替部５３４は、制御部５５０からの電気的信号に応じて開閉することで、保持容器５１０と吐出部５３０とを連通させるか否かを切り替える。
内圧検知部５４０は、保持容器５１０の内圧を検知し、検知した保持容器５１０の内圧を制御部５５０に出力する。
制御部５５０は、内圧検知部５４０の検知結果に応じて、第１切替部５２４の動作を制御してよい。例えば、保持容器５１０の内容物の残量が減少して、保持容器５１０の内圧が予め定められた下限閾値を下回った場合に、制御部５５０が第１切替部５２４を開いて保持容器５１０と加圧部５２０とを連通させ、加圧部５２０による加圧を行ってよい。なおここで、加圧部５２０が保持容器５１０を加圧するために充填物を噴射する動作は、第１切替部５２４を開く前に行ってもよく、第１切替部５２４を開いた後に行ってもよい。そして、加圧部５２０による加圧によって保持容器５１０の内圧が予め定められた上限閾値を上回った場合に、制御部５５０が第１切替部５２４を閉じて加圧部５２０による加圧を停止してよい。
保持容器５１０の内容物を吐出部５３０から吐出させる必要があるときに、制御部５５０が第２切替部５３４を開いて保持容器５１０と吐出部５３０とを連通させ、吐出部５３０からの吐出を行ってよい。このとき、保持容器５１０の内圧が十分に高ければ、保持容器５１０の内容物が吐出部５３０から吐出される。
保持容器５１０と第１接続部５２２の接続位置は保持容器５１０と第２接続部５３２の接続位置よりも上方側に設けられてよい。図３Ａに示す例では、第１接続部５２２が保持容器５１０の上面に設けられる。これにより、第１接続部５２２が保持容器５１０の内容物に触れず、第１接続部５２２が内容物により汚染されることを防ぐことができる。
図３Ｂは、加圧部５２０の構成の一例を示す。図３Ｂは、加圧部５２０の断面図を示している。加圧部５２０は、容器保持部４０を含む。容器保持部４０は、加圧部から噴射するための充填物が充填されたエアゾール容器６０を保持する。一例において、容器保持部４０は、エアゾール容器６０を収容する筒状のスリーブである。容器保持部４０の材料は、エアゾール容器６０を収容する収容部の形状を保持することができるものであれば、特に限定されない。例えば、容器保持部４０の材料は、アルミ等の金属、プラスチック、または炭素繊維等の強度が高く軽量の素材を含む。また、容器保持部４０の材料は、硬質の材料に限らず、軟質の材料、例えば、シリコーンゴムまたはウレタンフォーム等のゴム材料を含んでもよい。なお、容器保持部４０は、エアゾール容器６０を加熱または保温するための加熱機構を備えてよい。本例の容器保持部４０は、本体４１と、第１端カバー部４３と、第２端カバー部４４とを備える。また、容器保持部４０は、エアゾール容器６０からの吐出を制御するための吐出駆動部８０を備える。
エアゾール容器６０は、内部に充填された充填物を、充填物自身のガス圧によって噴射する。例えば、エアゾール容器６０は、内部に充填された液化ガスまたは圧縮ガスのガス圧によって充填物を噴射する。本例のエアゾール容器６０は、金属製のエアゾール缶である。エアゾール容器６０は、耐圧性を有するプラスチック容器であってよい。エアゾール容器６０は、容器保持部４０に収容された状態で搭載される。
なお、充填物としては、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）等の圧縮ガスが用いられてよい。
本体４１は、エアゾール容器６０より大径の円筒状の形状を有する。本例の本体４１は、第１端カバー部４３および第２端カバー部４４に挟まれている。
第１端カバー部４３は、本体４１の一方の端部を覆う。本例の第１端カバー部４３は、エアゾール容器６０の噴射側の端部を覆う。第１端カバー部４３は、本体４１に対してネジ部４５を介して着脱可能にねじ込み固定される。本例の第１端カバー部４３は、ドーム状のカバー本体を有する。第１端カバー部４３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る。第１端カバー部４３は、先端が丸みを帯びた円錐状またはドーム状の曲面を有する。このように空力特性のよい形状とすることにより、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。
第２端カバー部４４は、本体４１において、第１端カバー部４３が覆う端部の他方の端部を覆う。本例の第２端カバー部４４は、エアゾール容器６０の噴射側と反対側の端部を覆う。第２端カバー部４４は、本体４１と一体に構成されている。また、第２端カバー部４４は、本体４１と取り外し可能に設けられてよい。
吐出駆動部８０は、エアゾール容器６０から内容物を吐出させる。吐出駆動部８０は、エアゾール容器６０の底部側に位置する第２端カバー部４４に収納されている。第２端カバー部４４は、吐出駆動部８０の筐体として機能している。吐出駆動部８０は、カム８１と、カムフォロワ８２と、可動板８３とを備える。吐出駆動部８０が容器保持部４０に設けられているので、エアゾール容器６０の交換時に吐出駆動部８０を交換する必要がない。
カム８１は、駆動源によって回転駆動される。一例において、駆動源としてモータが用いられる。カム８１は、回転中心から外周までの距離が異なる構造を有する。なお、図示例では、カム８１の形状が誇張されている。カム８１は、外周において、カムフォロワ８２と接触している。
カムフォロワ８２は、カム８１と可動板８３との間に設けられる。カムフォロワ８２は、カム８１および可動板８３に接続され、カム８１の回転運動を可動板８３に直線運動として伝達する。
可動板８３は、エアゾール容器６０の底面と接して設けられ、エアゾール容器６０のバルブの開閉を制御する。可動板８３は、カムフォロワ８２によって前後に移動する。例えば、カム８１の回転中心と、カムフォロワ８２が当接するカム８１の接触領域との距離が短い場合、可動板８３がエアゾール容器６０に対して後退し、エアゾール容器６０のバルブが閉じる。一方、カム８１の回転中心と、カムフォロワ８２が当接するカム８１の接触領域との距離が長い場合、可動板８３がエアゾール容器６０に対して前進し、エアゾール容器６０のバルブが開く。
なお、吐出駆動部８０は、モータの回転運動をカム機構によって直線運動に変換する構成を有するが、カム機構に限定されない。例えば、吐出駆動部８０の機構は、ねじ送り機構、ラックアンドピニオン等、モータの回転運動を直線運動に変換する機構であればよい。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、または電磁ソレノイド等を備えてよい。
ステム１４５は、エアゾール容器６０に設けられる。ステム１４５がアクチュエータ１４３によって押圧されることにより、エアゾール容器６０から内容物を吐出する。アクチュエータ１４３は流路を有する。
なお、本例では、エアゾール容器６０が容器保持部４０に直接搭載されているが、エアゾール容器６０が収容部材によって収容され、収容部材を容器保持部４０に搭載してもよい。この場合、収容部材が衝撃からエアゾール容器６０を保護するので事故時の安全性が高まる。
また、本例のようにエアゾール容器６０を容器保持部４０に搭載して吐出駆動部８０等によりエアゾール容器６０からの吐出を制御することに代えて、エアゾール容器６０を第１接続部５２２に直接接続し、第１切替部５２４を開閉することによってエアゾール容器６０からの吐出を制御してもよい。
エアゾール容器６０は、空になった場合であっても、新たなエアゾール容器６０を搭載するだけで容易に交換することができる。また、内容物が人体に付着しにくく交換時の安全性が高い。また、加圧部５２０を複数の異なる組成および濃度を有する充填物を含むエアゾール容器６０で構成し、それぞれから噴射を行うことにより、保持容器５１０の内容物を所望の組成および濃度とすることができる。例えば、ＬＰＧガスに二酸化炭素を併用することでタンク内の可燃性ガスの濃度を爆発範囲外となるように管理でき、タンク内の安全性を高めることができる。なお、エアゾール容器６０を複数搭載させることで達成されてもよい。
本例の吐出装置５００によれば、ポンプ等の重量物を用いずに内容物を吐出することができるので、吐出装置全体の重量を低減することができる。また、加圧部５２０のエアゾール容器６０によりガス圧を用いて保持容器５１０を加圧するので、保持容器５１０全体を急速に加圧することができる。さらに、保持容器５１０を加圧して陽圧式で吐出を行うため、ポンプを用いて負圧式で保持容器５１０からの吐出を行う場合と比較して、保持容器５１０の強度が低くてもよく、より軽量な材料を保持容器５１０に用いることができる。また、ポンプを用いないので、ポンプから発生する熱で内容物が加温されることを防ぐことができる。
図４は、無人航空機１００における吐出装置５００の別の例を示す。
本例の吐出装置５００は、図３Ａに係る吐出装置５００の構成に加えて、供給容器５６０、残量検知部５７０をさらに備える。また本例の吐出装置５００においては、図３Ａにおける保持容器５１０の保持容器注入口５１７および保持容器キャップ５１８に代えて、供給容器５６０に内容物を補充するための供給容器注入口５６７および供給容器キャップ５６８が供給容器５６０に設けられている。
供給容器５６０は、吐出装置５００から吐出するための内容物を保持し、内容物を保持容器５１０に供給する。供給容器５６０は、例えばタンクまたはパウチであってよい。供給容器５６０は、第３接続部５６２により保持容器５１０と接続される。第３接続部５６２は、供給容器５６０と保持容器５１０との間に第３切替部５６４を有する。第３切替部５６４は、第１切替部５２４および第２切替部５３４と同様に、例えば電磁弁であり、制御部５５０に電気的に接続され、制御部５５０からの電気的信号に応じて開閉することで、保持容器５１０と供給容器５６０とを連通させるか否かを切り替える。供給容器５６０は、第３接続部５６２の一端側に設けられたポンプ５６３によって内容物を吐出し、第３接続部５６２の他端側に設けられたチェックバルブ５６５を通して保持容器５１０に内容物を供給する。本例ではさらに、第３切替部５６４を介して保持容器５１０と吐出装置５００の外部空間とを接続する大気開放部５６６が設けられる。大気開放部５６６は、第３切替部５６４を開いて供給容器５６０から保持容器５１０に内容物を供給するときに、保持容器５１０を減圧する。ここで、減圧とは、保持容器５１０の内圧を大気圧に開放することを指してもよい。これにより、ポンプ５６３が発生する液圧力が低い場合でも内容物が保持容器５１０に供給される。チェックバルブ５６５は、内容物が第３接続部５６２内へと逆流することを防ぐ機能を有する。大気開放部５６６は、第３切替部を介さずに、第３切替部とは別の第４切替部（不図示）を介して外部空間と接続されてもよい。
残量検知部５７０は、保持容器５１０の保持する内容物の残量を検知し、検知した内容物の残量を制御部５５０に出力する。制御部５５０は、残量検知部５７０の検知結果に応じて、第３切替部５６４の動作を制御してよい。例えば、保持容器５１０における内容物の残量が予め定められた下限閾値を下回った場合に、制御部５５０が第３切替部５６４を開いて供給容器５６０から保持容器５１０に内容物を供給してよい。そして、保持容器５１０における内容物の残量が予め定められた上限閾値を上回った場合に、制御部５５０が第３切替部５６４を閉じて内容物の供給を停止してよい。
保持容器５１０は、加圧部５２０による加圧によって破損しない耐圧性を要する。これに対し、供給容器５６０は、加圧部５２０による加圧の影響を受けないので、保持容器５１０よりも耐圧性が低くてよい。そのため、供給容器５６０には、保持容器５１０よりも軽量な材料を用いることができる。したがって、供給容器５６０の容量を保持容器５１０の容量よりも大きく設計することにより、吐出装置５００全体の重量を低減することができる。
制御部５５０は、図３Ａおよび図４のように保持容器５１０に搭載されてもよいが、吐出装置５００の他の部分に搭載されてもよく、あるいは吐出装置５００に含まれずに、例えば無人航空機１００の本体部１０に内蔵されてもよい。制御部５５０は、利用者による操作に従って制御を行ってもよく、予めプログラミングされたとおりに制御を行ってもよい。また制御部５５０は、図３Ａおよび図４においては第１切替部５２４、第２切替部５３４、第３切替部５６４、内圧検知部５４０、および残量検知部５７０と有線接続されているが、無線通信によってこれらを制御してもよい。なお、図３Ａおよび図４においては、第１切替部５２４、第２切替部５３４、第３切替部５６４、内圧検知部５４０、および残量検知部５７０が単一の制御部５５０に接続されているが、これらのうちの１つまたは複数が別の制御部によって制御されてもよい。
図５は、無人航空機１００における吐出装置５００のさらに別の例を示す。
本例の吐出装置５００は、供給容器５６０が第１供給部５６０Ａおよび第２供給部５６０Ｂを含む点、ならびに、温度調節部５８０および撹拌部５９０をさらに備える点において、図４に係る吐出装置５００と異なる。本例において、第３接続部５６２は、第１供給部５６０Ａおよび第２供給部５６０Ｂを、それぞれ第３切替部５６４Ａおよび５６４Ｂを介して保持容器５１０に接続する。第３切替部５６４Ａおよび５６４Ｂは制御部５５０によってそれぞれ独立に制御され、それにより、第１供給部５６０Ａおよび第２供給部５６０Ｂからの内容物の供給がそれぞれ独立に制御される。また、本例において、大気開放部５６６は、第３切替部５６４Ａおよび５６４Ｂを介して保持容器５１０と吐出装置５００の外部空間とを接続する。本例の吐出装置５００におけるその他の構成は、図４に係る吐出装置５００のものと同様であってよい。
第１供給部５６０Ａは、第１内容物を保持し、第１内容物を保持容器５１０に供給する。第２供給部５６０Ｂは、第２内容物を保持し、第２内容物を保持容器５１０に供給する。第１内容物および第２内容物は、異なる種類の内容物であってよい。例えば、第１内容物および第２内容物は、水と液状油との組み合わせなどの、互いに混和しない２種類の液体であってよい。また、第１内容物および第２内容物は、保持容器５１０において混合された場合に発熱または吸熱する２種類の物質であってもよい。また、第１内容物および第２内容物は、保持容器５１０において混合された場合に化学反応を生じる２種類の物質であってよい。化学反応を生じる２種類の内容物を用いる場合、本図では第３接続部５６２は第１内容物と第２内容物が合流して保持容器５１０へ接続されるが、複数の第３接続部５６２と、チェックバルブ５６５を設けてもよい。そうすることで、保持容器５１０内部でのみ、内容物の反応を生じさせることができる。
第１供給部５６０Ａおよび第２供給部５６０Ｂを設けることにより、複数種類の内容物を保持容器５１０に供給することができる。また、第１供給部５６０Ａおよび第２供給部５６０Ｂからの内容物の供給をそれぞれ独立に制御することにより、保持容器５１０における内容物を所望の組成とすることができる。例えば、第１内容物および第２内容物は、農薬原液と水との組み合わせなどの、希釈量の調整が必要な液体であってよい。この場合、第１供給部５６０Ｂおよび第２供給部５６０Ｂの容積は、希釈液を保持する側が原液側よりも大きくてよい。また、第１内容物および第２内容物は、異なる色の塗料などの、組成の調整が必要な液体であってよい。
なお、供給容器５６０は、第１供給部５６０Ａおよび第２供給部５６０Ｂに加えて、１つまたは複数の他の供給部を含んでもよい。この場合、それぞれの供給部が異なる種類の内容物を保持して保持容器５１０に供給してもよい。
温度調節部５８０は、保持容器５１０の内容物の温度を調節する。温度調節部５８０は、例えば保持容器５１０の内容物を加熱、冷却、または保温する。温度調節部５８０は、保持容器５１０の内部に設けられ、内容物と直接接触して熱交換することによって内容物の温度を調節してよい。例えば、温度調節部５８０は、保持容器５１０の内部に設けられた金属チューブと絶縁体に覆われたニクロム線により内容物を加熱するシーズヒーターであってよい。また、温度調節部５８０は、保持容器５１０の内部に設けられた金属チューブ内部に熱媒体を循環させ、その熱媒体を保持容器５１０の外部に設けられた温度調節装置によって加熱、冷却、または保温することにより温度調節を行ってよい。例えば、保持容器５１０の外部に設けられる温度調節装置はペルチェ素子であってよい。あるいは、温度調節部５８０は、保持容器５１０の外側に設けられ、保持容器５１０を加熱、冷却、または保温することによって間接的に内容物の温度を調節してもよい。
温度調節部５８０を用いて保持容器５１０の内容物の温度を調節することにより、所望の温度の内容物を吐出部５３０から吐出することが可能となる。また例えば、保持容器５１０の内容物の温度を調節することにより、内容物の流動性を調節して、吐出部５３０からの内容物の吐出を容易にすることができる。また例えば、保持容器５１０の内容物の温度を調節することにより、保持容器５１０の内圧を変化させ、内容物の吐出を制御することができる。さらに、前述のように複数種類の内容物を混合し、化学反応を生じさせた場合に、反応熱の発生による内容物の温度上昇を抑制することができる。あるいは、内容物を加熱することによってその化学反応を活性化させることができる。
撹拌部５９０は、保持容器５１０の内容物を撹拌する。例えば、撹拌部５９０は、揺動、摺動、回転、または超音波等を用いて保持容器５１０の内容物を撹拌する。例えば、撹拌部５９０は、保持容器５１０の内部に設けられたプロペラを回転させることにより内容物を撹拌する撹拌機であってよい。あるいは、攪拌部５９０は、保持容器５１０を振動させることで間接的に内容物を攪拌してもよい。例えば、超音波素子を保持容器５１０の外面に設置し、超音波振動を保持容器５１０に発生させることで、内容物を攪拌することができる。
第１供給部５６０Ａにより供給される第１内容物と第２供給部５６０Ｂにより供給される第２内容物とが異なる組成を有する場合、撹拌部５９０が第１内容物および第２内容物の混合物を撹拌することにより、所望の均一な組成の内容物を吐出部５３０から吐出することができる。また、第１内容物および第２内容物が、混合されると発熱または吸熱する２種類の物質である場合、撹拌部５９０が第１内容物および第２内容物を混合することにより、保持容器５１０の内容物の温度を変化させることができる。また、第１内容物および第２内容物が、混合されると化学反応を生じる２種類の物質である場合、撹拌部５９０が第１内容物および第２内容物を混合することにより、保持容器５１０における当該化学反応を促進することができる。また、内容物が単一である場合においても、攪拌部５９０によって内容物の組成を均一にできる。すなわち、内容物がコロイド溶液のような微粒子を含む液体の場合、攪拌部５９０によって微粒子の凝縮を防ぎ、分散状態を維持することができる。
図６は、図３Ａに係る吐出装置５００の動作の一例を示すフローチャートである。
Ｓ１００において、内容物を保持容器注入口５１７から供給することにより、保持容器５１０に内容物を保持する。
Ｓ１０２において、加圧部５２０のエアゾール容器６０により保持容器５１０の内部に充填物を噴射して、保持容器５１０を加圧する。上述のように、保持容器５１０の内圧が下限閾値を下回ったことを内圧検知部５４０が検知した場合に、制御部５５０が第１切替部５２４を開いて加圧部５２０による加圧を行い、保持容器５１０の内圧が上限閾値を上回ったことを内圧検知部５４０が検知した場合に、制御部５５０が第１切替部５２４を閉じて加圧部５２０による加圧を停止してよい。なおここで、加圧部５２０が保持容器５１０を加圧するために充填物を噴射する動作は、第１切替部５２４を開く前に行ってもよく、第１切替部５２４を開いた後に行ってもよい。
Ｓ１０４において、吐出部５３０により保持容器５１０の外部に内容物を吐出する。ここで、第２切替部５３４を閉じた状態でＳ１０２の加圧を行った後に、保持容器５１０の内容物を吐出部５３０から吐出させる必要があるときに、制御部５５０が第２切替部５３４を開いて保持容器５１０と吐出部５３０とを連通させ、吐出部５３０による吐出を行ってよい。あるいは、第２切替部５３４を開いた状態でＳ１０２の加圧を行って、加圧の直後に吐出部５３０による吐出が行われるようにしてもよい。
図７は、図４に係る吐出装置５００の動作の一例を示すフローチャートである。
Ｓ２００において、内容物を供給容器注入口５６７から供給することにより、供給容器５６０に内容物を保持する。次いで、第３切替部５６４を開き、第３接続部５６２のポンプ５６３によって供給容器５６０から保持容器５１０に内容物を供給する。上述のように、保持容器５１０の残量が下限閾値を下回ったことを残量検知部５７０が検知した場合に、制御部５５０が第３切替部５６４を開いて供給容器５６０による供給を行い、保持容器５１０の残量が上限閾値を上回ったことを残量検知部５７０が検知した場合に、制御部５５０が第３切替部５６４を閉じて供給容器５６０による供給を停止してよい。
Ｓ２０２において、加圧部５２０により保持容器５１０の内部に充填物を噴射して、保持容器５１０を加圧する。このとき、第３切替部５６４に接続された大気開放部５６６から圧力が逃げないよう、第３切替部５６４を閉じた状態で加圧部５２０による加圧を行ってよい。Ｓ１０２と同様に、保持容器５１０の内圧が下限閾値を下回ったことを内圧検知部５４０が検知した場合に、制御部５５０が第１切替部５２４を開いて加圧部５２０による加圧を行い、保持容器５１０の内圧が上限閾値を上回ったことを内圧検知部５４０が検知した場合に、制御部５５０が第１切替部５２４を閉じて加圧部５２０による加圧を停止してよい。加圧部５２０が保持容器５１０を加圧するために充填物を噴射する動作は、第１切替部５２４を開く前に行ってもよく、第１切替部５２４を開いた後に行ってもよい。
Ｓ２０４において、吐出部５３０により保持容器５１０の外部に内容物を吐出する。ここで、第２切替部５３４および第３切替部５６４を閉じた状態でＳ２０２の加圧を行った後に、保持容器５１０の内容物を吐出部５３０から吐出させる必要があるときに、制御部５５０が第２切替部５３４を開いて保持容器５１０と吐出部５３０とを連通させ、吐出部５３０による吐出を行ってよい。あるいは、第２切替部５３４を開き第３切替部５６４を閉じた状態でＳ２０２の加圧を行って、加圧の直後に吐出部５３０による吐出が行われるようにしてもよい。
Ｓ２０４における吐出を行った後に、Ｓ２０６の保持容器５１０の減圧を行ってもよい。ここで、第１切替部５２４および第２切替部５３４を閉じた状態で、第３切替部５６４を開いて大気開放部５６６により、保持容器５１０の圧力を排出してもよい。そうすることで、例えば、加圧部５２０から噴射されたＬＰＧ等の液化ガスが保持容器５１０内で液化状態にて残留することを防ぐことができる。
以上、本発明を実施の形態を用いて説明したが、本発明の技術的範囲は上記実施の形態に記載の範囲には限定されない。上記実施の形態に、多様な変更または改良を加えることが可能であることが当業者に明らかである。その様な変更または改良を加えた形態も本発明の技術的範囲に含まれ得ることが、特許請求の範囲の記載から明らかである。
特許請求の範囲、明細書、および図面中において示した装置、システム、プログラム、および方法における動作、手順、ステップ、および段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、および図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。
１０・・・本体部、１２・・・カメラ、１５・・・脚部、２０・・・推進部、２１・・・回転翼、２２・・・回転駆動部、２４・・・腕部、４０・・・容器保持部、４１・・・本体、４２・・・支持フレーム、４３・・・第１端カバー部、４４・・・第２端カバー部、４５・・・ネジ部、６０・・・エアゾール容器、８０・・・吐出駆動部、８１・・・カム、８２・・・カムフォロワ、８３・・・可動板、１００・・・無人航空機、１４３・・・アクチュエータ、１４５・・・ステム、２００・・・端末装置、２１０・・・表示部、２２０・・・コントローラ、３００・・・操縦システム、５００・・・吐出装置、５１０・・・保持容器、５１７・・・保持容器注入口、５１８・・・保持容器キャップ、５２０・・・加圧部、５２２・・・第１接続部、５２４・・・第１切替部、５３０・・・吐出部、５３１・・・吐出口、５３２・・・第２接続部、５３４・・・第２切替部、５４０・・・内圧検知部、５５０・・・制御部、５６０・・・供給容器、５６０Ａ・・・第１供給部、５６０Ｂ・・・第２供給部、５６２・・・第３接続部、５６３・・・ポンプ、５６４・・・第３切替部、５６５・・・チェックバルブ、５６６・・・大気開放部、５６７・・・供給容器注入口、５６８・・・供給容器キャップ、５７０・・・残量検知部、５８０・・・温度調節部、５９０・・・撹拌部
Claims (20)
- エアゾール容器を用いた吐出装置であって、
内容物を保持する保持容器と、
前記エアゾール容器により前記保持容器の内部に充填物を噴射して、前記保持容器を加圧するための加圧部と、
前記保持容器の外部に前記内容物を吐出する吐出部と、
前記内容物を保持し、前記保持容器に前記内容物を供給する供給容器と
を備え、
前記供給容器は、第１内容物を供給する第１供給部と、前記第１内容物とは異なる第２内容物を供給する第２供給部とを含み、
前記保持容器は、前記供給容器よりも高い耐圧性を有する
吐出装置。 - エアゾール容器を用いた吐出装置であって、
内容物を保持する保持容器と、
前記エアゾール容器により前記保持容器の内部に充填物を噴射して、前記保持容器を加圧するための加圧部と、
前記保持容器の外部に前記内容物を吐出する吐出部と、
前記内容物を保持し、前記保持容器に前記内容物を供給する供給容器と、
前記保持容器の前記内容物を撹拌する撹拌部と
を備え、
前記供給容器は、第１内容物を供給する第１供給部と、前記第１内容物とは異なる第２内容物を供給する第２供給部とを含む
吐出装置。 - 前記保持容器は、前記供給容器よりも高い耐圧性を有する
請求項２に記載の吐出装置。 - 前記保持容器と前記加圧部とを連通させるか否かを切り替える第１切替部を備える
請求項１から３のいずれか一項に記載の吐出装置。 - 前記保持容器の内圧を検知する内圧検知部と、
前記内圧検知部の検知結果に応じて、前記第１切替部の動作を制御する制御部と
を備える請求項４に記載の吐出装置。 - 前記制御部は、
前記保持容器の内圧が予め定められた下限閾値を下回った場合に前記第１切替部を開き、
前記保持容器の内圧が予め定められた上限閾値を上回った場合に前記第１切替部を閉じる
請求項５に記載の吐出装置。 - 前記保持容器と前記吐出部とを連通させるか否かを切り替える第２切替部を備え、
前記吐出部からの吐出時に前記第２切替部を開く
請求項１から６のいずれか一項に記載の吐出装置。 - 前記供給容器と前記保持容器とを連通させるか否かを切り替える第３切替部を備える
請求項１から７のいずれか一項に記載の吐出装置。 - 前記保持容器の保持する前記内容物の残量を検出する残量検知部と、
前記残量検知部の検知結果に応じて、前記第３切替部の動作を制御する制御部と
を備える請求項８に記載の吐出装置。 - 前記供給容器は、前記保持容器よりも大きい容量を有する
請求項１から９のいずれか一項に記載の吐出装置。 - 前記保持容器は、
前記加圧部と接続された第１接続部と、
前記吐出部と接続された第２接続部と
を備え、
前記第１接続部は、前記保持容器において、前記第２接続部よりも上面側に設けられる
請求項１から１０のいずれか一項に記載の吐出装置。 - 前記保持容器は、前記保持容器を減圧する大気開放部をさらに備える請求項１から１１のいずれか一項に記載の吐出装置。
- 前記加圧部は、液化ガスまたは圧縮ガスの少なくとも１つを含む
請求項１から１２のいずれか一項に記載の吐出装置。 - 前記保持容器の前記内容物の温度を調節する温度調節部を備える
請求項１から１３のいずれか一項に記載の吐出装置。 - 請求項１から１４のいずれか一項に記載の吐出装置を備える無人航空機。
- エアゾール容器を用いた吐出方法であって、
保持容器に内容物を保持する段階と、
前記内容物を保持する供給容器から、前記保持容器に前記内容物を供給する段階と、
前記エアゾール容器により前記保持容器の内部に充填物を噴射して、前記保持容器を加圧する段階と、
前記保持容器の外部に前記内容物を吐出する段階と
を備え、
前記供給容器は、第１内容物を供給する第１供給部と、前記第１内容物とは異なる第２内容物を供給する第２供給部とを含み、
前記供給する段階は、前記第１供給部から前記第１内容物を前記保持容器に供給する段階と、前記第２供給部から前記第２内容物を前記保持容器に供給する段階とを含み、
前記保持容器は、前記供給容器よりも高い耐圧性を有する
吐出方法。 - エアゾール容器を用いた吐出方法であって、
保持容器に内容物を保持する段階と、
前記内容物を保持する供給容器から、前記保持容器に前記内容物を供給する段階と、
前記保持容器の前記内容物を撹拌する段階と、
前記エアゾール容器により前記保持容器の内部に充填物を噴射して、前記保持容器を加圧する段階と、
前記保持容器の外部に前記内容物を吐出する段階と
を備え、
前記供給容器は、第１内容物を供給する第１供給部と、前記第１内容物とは異なる第２内容物を供給する第２供給部とを含み、
前記供給する段階は、前記第１供給部から前記第１内容物を前記保持容器に供給する段階と、前記第２供給部から前記第２内容物を前記保持容器に供給する段階とを含む、
吐出方法。 - 前記供給する段階の後に、前記保持容器の前記内容物を攪拌する段階と、
前記攪拌する段階の後に、前記保持容器の外部に前記内容物を吐出する段階と
を備える請求項１７に記載の吐出方法。 - 前記供給する段階の後に、前記保持容器を加圧する段階と、
前記加圧する段階の後に、前記保持容器の外部に前記内容物を吐出する段階と
を備える請求項１６から１８のいずれか一項に記載の吐出方法。 - 前記保持容器を減圧する段階をさらに備える請求項１６から１９のいずれか一項に記載の吐出方法。
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