WO2021015279A1 - 吐出装置、無人航空機および吐出方法 - Google Patents

吐出装置、無人航空機および吐出方法 Download PDF

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WO2021015279A1
WO2021015279A1 PCT/JP2020/028581 JP2020028581W WO2021015279A1 WO 2021015279 A1 WO2021015279 A1 WO 2021015279A1 JP 2020028581 W JP2020028581 W JP 2020028581W WO 2021015279 A1 WO2021015279 A1 WO 2021015279A1
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敦嗣 小南
宗司 荒木
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東洋製罐株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a discharge device, an unmanned aerial vehicle, and a discharge method.
  • Patent Document 1 Japanese Unexamined Patent Publication No. 9-86499
  • a discharge device using an aerosol container, and a holding container for holding the contents and a filling container are injected into the holding container by the aerosol container to pressurize the holding container.
  • a discharge device including a pressurizing unit for the purpose and a discharge unit for discharging the contents to the outside of the holding container.
  • the discharge device may include a first switching unit that switches whether or not the holding container and the pressurizing unit communicate with each other.
  • the discharge device may include an internal pressure detecting unit that detects the internal pressure of the holding container and a control unit that controls the operation of the first switching unit according to the detection result of the internal pressure detecting unit.
  • the control unit may open the first switching unit when the internal pressure of the holding container falls below a predetermined lower limit threshold value, and opens the first switching unit when the internal pressure of the holding container exceeds a predetermined upper limit threshold value. You may close it.
  • the discharge device may include a second switching unit that switches whether or not the holding container and the discharge unit communicate with each other, and the second switching unit may be opened when discharging from the discharge unit.
  • the discharge device may include a supply container that holds the contents and supplies the contents to the holding container.
  • the discharge device may include a third switching unit that switches whether or not to communicate the supply container and the holding container.
  • the discharge device may include a remaining amount detecting unit that detects the remaining amount of the contents held by the holding container, and a control unit that controls the operation of the third switching unit according to the detection result of the remaining amount detecting unit. ..
  • the holding container may have a higher pressure resistance than the supply container.
  • the supply container may have a larger capacity than the holding container.
  • the supply container may include a first supply unit that supplies the first content and a second supply unit that supplies a second content different from the first content.
  • the holding container may include a first connecting portion connected to the pressurizing portion and a second connecting portion connected to the discharging portion.
  • the first connection portion may be provided on the upper surface side of the holding container with respect to the second connection portion.
  • the holding container may further include an open portion to the atmosphere that depressurizes the holding container.
  • the pressurizing unit may contain at least one of liquefied gas or compressed gas.
  • the discharge device may include a temperature control unit that controls the temperature of the contents of the holding container.
  • the discharge device may be provided with a stirring unit that stirs the contents of the holding container.
  • an unmanned aerial vehicle equipped with the above discharge device is provided.
  • a discharge method using an aerosol container in which the contents are held in the holding container and the filling is injected into the holding container by the aerosol container to make the holding container.
  • a discharge method including a stage of pressurizing and a stage of discharging the contents to the outside of the holding container.
  • the method is to hold the contents and supply the contents to the holding container, after the supply step, pressurize the holding container, and after the pressurizing step, discharge the contents to the outside of the holding container. It may have stages.
  • the method may further include a step of depressurizing the holding container.
  • An example of the front view of the unmanned aerial vehicle 100 is shown.
  • An example of the left side view of the unmanned aerial vehicle 100 according to FIG. 1A is shown.
  • An example of the control system 300 of the unmanned aerial vehicle 100 is shown.
  • An example of the discharge device 500 in the unmanned aerial vehicle 100 is shown.
  • An example of the configuration of the pressurizing unit 520 is shown.
  • Another example of the discharge device 500 in the unmanned aerial vehicle 100 is shown.
  • Yet another example of the discharge device 500 in the unmanned aerial vehicle 100 is shown. It is a flowchart which shows an example of the operation of the discharge device 500 which concerns on FIG. 3A. It is a flowchart which shows an example of the operation of the discharge device 500 which concerns on FIG.
  • FIG. 1A shows an example of a front view of the unmanned aerial vehicle 100.
  • FIG. 1B shows an example of a left side view of the unmanned aerial vehicle 100 according to FIG. 1A.
  • the unmanned aerial vehicle 100 is an air vehicle that flies in the air.
  • the unmanned aerial vehicle 100 of this example includes a main body portion 10, a propulsion portion 20, and a discharge device 500.
  • the surface of the main body 10 on which the camera 12 is provided is referred to as the front of the unmanned aerial vehicle 100, but the flight direction is not limited to the front direction.
  • the main body 10 stores various control circuits, power supplies, and the like of the unmanned aerial vehicle 100. Further, the main body portion 10 may function as a structure for connecting the configurations of the unmanned aerial vehicle 100 to each other.
  • the main body 10 of this example is connected to the propulsion section 20.
  • the main body 10 of this example includes a camera 12.
  • the camera 12 is provided on the side surface of the main body 10.
  • the camera 12 images the front of the unmanned aerial vehicle 100.
  • the image captured by the camera 12 is transmitted to the terminal device of the unmanned aerial vehicle 100.
  • the operator of the unmanned aerial vehicle 100 may operate the unmanned aerial vehicle 100 based on the image captured by the camera 12. Further, the operator of the unmanned aerial vehicle 100 may directly see and operate the unmanned aerial vehicle 100.
  • the unmanned aerial vehicle 100 may include, for example, another movable camera (not shown) used for controlling the discharge direction of the discharge device 500.
  • the propulsion unit 20 propels the unmanned aerial vehicle 100.
  • the propulsion unit 20 has a rotary blade 21 and a rotary drive unit 22.
  • the unmanned aerial vehicle 100 of this example includes four propulsion units 20.
  • the propulsion portion 20 is attached to the main body portion 10 via the arm portion 24.
  • the unmanned aerial vehicle 100 may be an air vehicle having fixed wings.
  • the propulsion unit 20 obtains propulsive force by rotating the rotary blade 21.
  • Four rotary blades 21 are provided around the main body 10, but the method of arranging the rotary blades 21 is not limited to this example.
  • the rotary blade 21 is provided at the tip of the arm portion 24 via a rotary drive unit 22.
  • the rotary drive unit 22 has a power source such as a motor and drives the rotary blade 21.
  • the rotary drive unit 22 may have a brake mechanism for the rotary blade 21.
  • the rotary blade 21 and the rotary drive unit 22 may be directly attached to the main body portion 10 by omitting the arm portion 24.
  • the arm portion 24 is provided so as to extend radially from the main body portion 10.
  • the unmanned aerial vehicle 100 of this example includes four arm portions 24 provided corresponding to the four propulsion portions 20.
  • the arm portion 24 may be fixed or movable. Other configurations such as a camera may be fixed to the arm portion 24.
  • the support frame 42 connects the main body 10 and the discharge device 500.
  • the support frame 42 may be fixed or movable.
  • the support frame 42 may be a gimbal for controlling the position of the discharge device 500 in the three axial directions. In one example, the support frame 42 adjusts the discharge direction of the discharge device 500 by moving the position of the discharge device 500.
  • the support frame 42 may connect the holding container 510 (described later) of the discharge device 500 and the leg portion 15 of the unmanned aerial vehicle 100, but is unmanned with other parts of the discharge device 500. It may be connected to other parts of the aircraft 100. Further, as shown in FIGS.
  • the pressurizing unit 520 (described later) of the discharge device It may be attached directly to the leg portion 15. Further, the discharge direction of the discharge device 500 may be adjusted by fixing the support frame 42 and making the discharge portion 530 (described later) of the discharge device 500 movable.
  • the leg portion 15 is connected to the main body portion 10 and maintains the attitude of the unmanned aerial vehicle 100 at the time of landing.
  • the leg portion 15 holds the posture of the unmanned aerial vehicle 100 with the propulsion portion 20 stopped.
  • the unmanned aerial vehicle 100 of this example has two legs 15.
  • FIG. 2 shows an example of the control system 300 of the unmanned aerial vehicle 100.
  • the maneuvering system 300 of this example includes an unmanned aerial vehicle 100 and a terminal device 200.
  • the terminal device 200 includes a display unit 210 and a controller 220.
  • the display unit 210 displays an image taken by a camera mounted on the unmanned aerial vehicle 100.
  • the display unit 210 may display an image captured by the camera 12.
  • the display unit 210 may directly communicate with the unmanned aerial vehicle 100, or may indirectly communicate with the unmanned aerial vehicle 100 via the controller 220.
  • the display unit 210 may be connected to an external server.
  • the controller 220 is operated by the user to operate the unmanned aerial vehicle 100. In addition to the flight of the unmanned aerial vehicle 100, the controller 220 may instruct the discharge device 500 to discharge the contents.
  • the controller 220 may be connected to the display unit 210 by wire or wirelessly. A plurality of controllers 220 may be provided and used properly for maneuvering the unmanned aerial vehicle 100 and for controlling the discharge of the discharge device 500.
  • the user of this example manually operates the unmanned aerial vehicle 100 using the terminal device 200.
  • the user may automatically operate by a program instead of the manual.
  • the user may directly see and operate the unmanned aerial vehicle 100 without using the screen displayed on the display unit 210.
  • the operation of the unmanned aerial vehicle 100 may be automatically controlled, and the discharge of the discharge device 500 may be manually operated.
  • FIG. 3A shows an example of the discharge device 500 in the unmanned aerial vehicle 100.
  • the discharge device 500 includes a holding container 510, a pressurizing unit 520, a discharge unit 530, an internal pressure detection unit 540, and a control unit 550.
  • the holding container 510 is connected to the pressurizing portion 520 by the first connecting portion 522 and to the discharging portion 530 by the second connecting portion 532.
  • the first connection unit 522 has a first switching unit 524 between the holding container 510 and the pressurizing unit 520
  • the second connecting unit 532 has a second switching unit between the holding container 510 and the discharging unit 530. It has 534.
  • the first switching unit 524 and the second switching unit 534 are, for example, solenoid valves.
  • the first switching unit 524, the second switching unit 534, and the internal pressure detecting unit 540 are electrically connected to the control unit 550 via a control line such as a lead wire.
  • the holding container 510 holds the contents to be discharged from the discharge device 500.
  • the holding container 510 is made of a composite material such as metal or fiber reinforced plastic, and has a pressure resistance that is not damaged by pressure by the pressurizing unit 520.
  • the contents may be liquid, gas or solid.
  • the contents may be in a powdery, granular or gel state.
  • the contents may include pesticides or repair agents.
  • the holding container 510 has a holding container inlet 517 for refilling the contents and a holding container cap 518 for closing the holding container inlet 517.
  • the pressurizing unit 520 injects a filling material into the holding container 510 with an aerosol container to pressurize the holding container 510.
  • the detailed configuration of the pressurizing unit 520 and the injection operation will be described later.
  • the discharge unit 530 discharges the contents of the holding container 510 to the outside of the holding container 510.
  • the discharge unit 530 is an example of a nozzle for discharging the contents.
  • the discharge unit 530 has a discharge port 531 for discharging the contents of the holding container 510.
  • the direction of the discharge port 531 may be freely controlled according to the direction in which the discharge port is desired to be discharged.
  • the discharge port 531 may be designed so that the contents are ejected, for example, radially and sprayed over a relatively wide area, and the contents are ejected, for example, linearly and sprayed concentrated on a relatively narrow area. It may be designed to be.
  • the filling injected by the pressurizing unit 520 is supplied to the inside of the holding container 510 through the first connecting portion 522, and pressurizes the holding container 510.
  • the contents of the holding container 510 are extruded and discharged from the discharge unit 530 to the outside through the second connection portion 532.
  • the first switching unit 524 opens and closes in response to an electrical signal from the control unit 550 to switch whether or not the holding container 510 and the pressurizing unit 520 are communicated with each other.
  • the second switching unit 534 opens and closes in response to an electrical signal from the control unit 550 to switch whether or not the holding container 510 and the discharge unit 530 are communicated with each other.
  • the internal pressure detection unit 540 detects the internal pressure of the holding container 510 and outputs the detected internal pressure of the holding container 510 to the control unit 550.
  • the control unit 550 may control the operation of the first switching unit 524 according to the detection result of the internal pressure detection unit 540. For example, when the remaining amount of the contents of the holding container 510 decreases and the internal pressure of the holding container 510 falls below a predetermined lower limit threshold value, the control unit 550 opens the first switching unit 524 and sets the holding container 510.
  • the pressurizing section 520 may communicate with the pressurizing section 520 to pressurize the pressurizing section 520.
  • the operation of the pressurizing unit 520 injecting the filling material to pressurize the holding container 510 may be performed before the first switching unit 524 is opened, or after the first switching unit 524 is opened. May be good.
  • the control unit 550 closes the first switching unit 524 and stops the pressurization by the pressurizing unit 520. You can.
  • the control unit 550 opens the second switching unit 534 to communicate the holding container 510 and the discharge unit 530, and discharges from the discharge unit 530. You may go. At this time, if the internal pressure of the holding container 510 is sufficiently high, the contents of the holding container 510 are discharged from the discharge unit 530.
  • connection position between the holding container 510 and the first connecting portion 522 may be provided above the connecting position between the holding container 510 and the second connecting portion 532.
  • the first connection portion 522 is provided on the upper surface of the holding container 510. As a result, it is possible to prevent the first connection portion 522 from touching the contents of the holding container 510 and the first connection portion 522 from being contaminated by the contents.
  • FIG. 3B shows an example of the configuration of the pressurizing unit 520.
  • FIG. 3B shows a cross-sectional view of the pressurizing section 520.
  • the pressurizing unit 520 includes a container holding unit 40.
  • the container holding unit 40 holds an aerosol container 60 filled with a filler for injection from the pressure unit.
  • the container holder 40 is a tubular sleeve that houses the aerosol container 60.
  • the material of the container holding portion 40 is not particularly limited as long as it can hold the shape of the receiving portion that accommodates the aerosol container 60.
  • the material of the container holding portion 40 includes a strong and lightweight material such as metal such as aluminum, plastic, or carbon fiber.
  • the material of the container holding portion 40 is not limited to a hard material, and may include a soft material, for example, a rubber material such as silicone rubber or urethane foam.
  • the container holding portion 40 may be provided with a heating mechanism for heating or keeping the aerosol container 60 warm.
  • the container holding portion 40 of this example includes a main body 41, a first end cover portion 43, and a second end cover portion 44. Further, the container holding unit 40 includes a discharge driving unit 80 for controlling discharge from the aerosol container 60.
  • the aerosol container 60 injects the filling filled inside by the gas pressure of the filling itself.
  • the aerosol container 60 injects the filling by the gas pressure of the liquefied gas or the compressed gas filled therein.
  • the aerosol container 60 of this example is a metal aerosol can.
  • the aerosol container 60 may be a pressure-resistant plastic container.
  • the aerosol container 60 is mounted in a state of being housed in the container holding portion 40.
  • the filling includes liquefied gas such as hydrocarbon (liquefied petroleum gas) (LPG), dimethyl ether (DME), fluorinated hydrocarbon (HFO-1234ze), carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), and the like. nitrous oxide (N 2 O) compressed gas or the like may be used.
  • liquefied gas such as hydrocarbon (liquefied petroleum gas) (LPG), dimethyl ether (DME), fluorinated hydrocarbon (HFO-1234ze), carbon dioxide (CO 2 ), nitrogen (N 2 ), and the like.
  • LPG hydrocarbon
  • DME dimethyl ether
  • HFO-1234ze fluorinated hydrocarbon
  • CO 2 carbon dioxide
  • N 2 nitrogen
  • nitrous oxide (N 2 O) compressed gas or the like may be used.
  • the main body 41 has a cylindrical shape having a diameter larger than that of the aerosol container 60.
  • the main body 41 of this example is sandwiched between the first end cover portion 43 and the second end cover portion 44.
  • the first end cover portion 43 covers one end of the main body 41.
  • the first end cover portion 43 of this example covers the end portion on the injection side of the aerosol container 60.
  • the first end cover portion 43 is detachably screwed and fixed to the main body 41 via the screw portion 45.
  • the first end cover portion 43 of this example has a dome-shaped cover body.
  • the diameter of the first end cover portion 43 is reduced so as to gradually decrease toward the tip in consideration of aerodynamic characteristics.
  • the first end cover portion 43 has a conical or dome-shaped curved surface with a rounded tip.
  • the second end cover portion 44 covers the other end of the end portion covered by the first end cover portion 43 in the main body 41.
  • the second end cover portion 44 of this example covers the end portion of the aerosol container 60 opposite to the injection side.
  • the second end cover portion 44 is integrally formed with the main body 41. Further, the second end cover portion 44 may be provided detachably from the main body 41.
  • the discharge drive unit 80 discharges the contents from the aerosol container 60.
  • the discharge drive unit 80 is housed in a second end cover unit 44 located on the bottom side of the aerosol container 60.
  • the second end cover portion 44 functions as a housing of the discharge drive portion 80.
  • the discharge drive unit 80 includes a cam 81, a cam follower 82, and a movable plate 83. Since the discharge drive unit 80 is provided in the container holding unit 40, it is not necessary to replace the discharge drive unit 80 when the aerosol container 60 is replaced.
  • the cam 81 is rotationally driven by a drive source.
  • a motor is used as the drive source.
  • the cam 81 has a structure in which the distance from the center of rotation to the outer circumference is different. In the illustrated example, the shape of the cam 81 is exaggerated.
  • the cam 81 is in contact with the cam follower 82 on the outer circumference.
  • the cam follower 82 is provided between the cam 81 and the movable plate 83.
  • the cam follower 82 is connected to the cam 81 and the movable plate 83, and transmits the rotational motion of the cam 81 to the movable plate 83 as a linear motion.
  • the movable plate 83 is provided in contact with the bottom surface of the aerosol container 60 and controls the opening and closing of the valve of the aerosol container 60.
  • the movable plate 83 is moved back and forth by the cam follower 82. For example, when the distance between the center of rotation of the cam 81 and the contact area of the cam 81 with which the cam follower 82 abuts is short, the movable plate 83 retracts with respect to the aerosol container 60, and the valve of the aerosol container 60 closes.
  • the discharge drive unit 80 has a configuration in which the rotary motion of the motor is converted into a linear motion by a cam mechanism, but the discharge drive unit 80 is not limited to the cam mechanism.
  • the mechanism of the discharge drive unit 80 may be a mechanism such as a screw feed mechanism or a rack and pinion that converts the rotary motion of the motor into a linear motion.
  • a linear motor for linear drive, an electromagnetic solenoid, or the like may be provided instead of the rotary motor.
  • the stem 145 is provided in the aerosol container 60.
  • the actuator 143 has a flow path.
  • the aerosol container 60 is directly mounted on the container holding portion 40, but the aerosol container 60 may be accommodated by the accommodating member and the accommodating member may be mounted on the container holding portion 40.
  • the accommodating member protects the aerosol container 60 from impact, which enhances safety in the event of an accident.
  • the aerosol container 60 is directly connected to the first connection portion 522. Discharge from the aerosol container 60 may be controlled by connecting and opening and closing the first switching unit 524.
  • the pressurizing unit 520 may be composed of an aerosol container 60 containing fillers having a plurality of different compositions and concentrations, and injection may be performed from each of them to obtain a desired composition and concentration of the contents of the holding container 510. it can. For example, by using carbon dioxide in combination with LPG gas, the concentration of flammable gas in the tank can be controlled so as to be outside the explosion range, and the safety in the tank can be improved. It may be achieved by mounting a plurality of aerosol containers 60.
  • the contents can be discharged without using a heavy object such as a pump, so that the weight of the entire discharge device can be reduced.
  • the holding container 510 is pressurized by the aerosol container 60 of the pressurizing unit 520 using gas pressure, the entire holding container 510 can be rapidly pressurized.
  • the holding container 510 is pressurized and discharged by a positive pressure type, the strength of the holding container 510 may be lower than that in the case of discharging from the holding container 510 by a negative pressure type using a pump.
  • a lightweight material can be used for the holding container 510.
  • the pump since the pump is not used, it is possible to prevent the contents from being heated by the heat generated from the pump.
  • FIG. 4 shows another example of the discharge device 500 in the unmanned aerial vehicle 100.
  • the discharge device 500 of this example further includes a supply container 560 and a remaining amount detection unit 570 in addition to the configuration of the discharge device 500 according to FIG. 3A. Further, in the discharge device 500 of this example, instead of the holding container injection port 517 and the holding container cap 518 of the holding container 510 in FIG. 3A, the supply container injection port 567 and the supply container for replenishing the contents in the supply container 560. A cap 568 is provided on the supply container 560.
  • the supply container 560 holds the contents to be discharged from the discharge device 500, and supplies the contents to the holding container 510.
  • the supply container 560 may be, for example, a tank or a pouch.
  • the supply container 560 is connected to the holding container 510 by a third connecting portion 562.
  • the third connecting portion 562 has a third switching portion 564 between the supply container 560 and the holding container 510.
  • the third switching unit 564 is, for example, an electromagnetic valve, which is electrically connected to the control unit 550 and opens and closes in response to an electrical signal from the control unit 550. By doing so, it is switched whether or not the holding container 510 and the supply container 560 are communicated with each other.
  • the supply container 560 discharges the contents by a pump 563 provided on one end side of the third connection portion 562, and delivers the contents to the holding container 510 through a check valve 565 provided on the other end side of the third connection portion 562.
  • Supply In this example, an air opening unit 566 that connects the holding container 510 and the external space of the discharge device 500 via the third switching unit 564 is further provided.
  • the air opening unit 566 depressurizes the holding container 510 when the third switching unit 564 is opened to supply the contents from the supply container 560 to the holding container 510.
  • the decompression may mean releasing the internal pressure of the holding container 510 to the atmospheric pressure.
  • the check valve 565 has a function of preventing the contents from flowing back into the third connection portion 562.
  • the atmosphere opening unit 566 may be connected to the external space via a fourth switching unit (not shown) separate from the third switching unit without passing through the third switching unit.
  • the remaining amount detection unit 570 detects the remaining amount of the contents held by the holding container 510, and outputs the remaining amount of the detected contents to the control unit 550.
  • the control unit 550 may control the operation of the third switching unit 564 according to the detection result of the remaining amount detection unit 570. For example, when the remaining amount of the contents in the holding container 510 falls below a predetermined lower limit threshold value, the control unit 550 opens the third switching unit 564 to supply the contents from the supply container 560 to the holding container 510. Good. Then, when the remaining amount of the contents in the holding container 510 exceeds a predetermined upper limit threshold value, the control unit 550 may close the third switching unit 564 to stop the supply of the contents.
  • the holding container 510 requires pressure resistance that is not damaged by pressurization by the pressurizing unit 520.
  • the pressure resistance may be lower than that of the holding container 510. Therefore, a material lighter than the holding container 510 can be used for the supply container 560. Therefore, by designing the capacity of the supply container 560 to be larger than the capacity of the holding container 510, the weight of the entire discharge device 500 can be reduced.
  • the control unit 550 may be mounted on the holding container 510 as shown in FIGS. 3A and 4, but may be mounted on another part of the discharge device 500, or may not be included in the discharge device 500, for example, an unmanned aerial vehicle. It may be built in the main body 10 of 100.
  • the control unit 550 may perform control according to an operation by the user, or may perform control as pre-programmed. Further, in FIGS. 3A and 4, the control unit 550 is wiredly connected to the first switching unit 524, the second switching unit 534, the third switching unit 564, the internal pressure detection unit 540, and the remaining amount detection unit 570. These may be controlled by wireless communication. In FIGS.
  • the first switching unit 524, the second switching unit 534, the third switching unit 564, the internal pressure detection unit 540, and the remaining amount detection unit 570 are connected to a single control unit 550. However, one or more of these may be controlled by another control unit.
  • FIG. 5 shows yet another example of the discharge device 500 in the unmanned aerial vehicle 100.
  • the discharge device 500 of this example is the discharge device 500 according to FIG. 4 in that the supply container 560 includes a first supply unit 560A and a second supply unit 560B, and further includes a temperature control unit 580 and a stirring unit 590.
  • the third connection unit 562 connects the first supply unit 560A and the second supply unit 560B to the holding container 510 via the third switching units 564A and 564B, respectively.
  • the third switching units 564A and 564B are independently controlled by the control unit 550, whereby the supply of the contents from the first supply unit 560A and the second supply unit 560B is independently controlled.
  • the atmosphere opening unit 566 connects the holding container 510 and the external space of the discharge device 500 via the third switching units 564A and 564B.
  • Other configurations in the discharge device 500 of this example may be the same as those of the discharge device 500 according to FIG.
  • the first supply unit 560A holds the first content and supplies the first content to the holding container 510.
  • the second supply unit 560B holds the second content and supplies the second content to the holding container 510.
  • the first content and the second content may be different types of contents.
  • the first content and the second content may be two types of liquids that are immiscible with each other, such as a combination of water and liquid oil.
  • the first content and the second content may be two kinds of substances that generate heat or endotherm when mixed in the holding container 510.
  • the first content and the second content may be two kinds of substances that cause a chemical reaction when mixed in the holding container 510.
  • the third connection portion 562 is connected to the holding container 510 by merging the first content and the second content, but a plurality of third connection portions.
  • a 562 and a check valve 565 may be provided. By doing so, the reaction of the contents can occur only inside the holding container 510.
  • the contents in the holding container 510 can have a desired composition.
  • the first content and the second content may be liquids that require adjustment of the dilution amount, such as a combination of a pesticide stock solution and water.
  • the volumes of the first supply unit 560B and the second supply unit 560B may be larger on the side holding the diluted solution than on the stock solution side.
  • the first content and the second content may be liquids whose composition needs to be adjusted, such as paints of different colors.
  • the supply container 560 may include one or more other supply units in addition to the first supply unit 560A and the second supply unit 560B.
  • each supply unit may hold different types of contents and supply them to the holding container 510.
  • the temperature control unit 580 adjusts the temperature of the contents of the holding container 510.
  • the temperature control unit 580 heats, cools, or keeps the contents of the holding container 510, for example.
  • the temperature control unit 580 is provided inside the holding container 510, and may control the temperature of the contents by directly contacting the contents and exchanging heat.
  • the temperature control unit 580 may be a sheathed heater that heats the contents by a metal tube provided inside the holding container 510 and a nichrome wire covered with an insulator.
  • the temperature control unit 580 circulates a heat medium inside a metal tube provided inside the holding container 510, and heats, cools, or retains the heat medium by a temperature control device provided outside the holding container 510.
  • the temperature may be adjusted by this.
  • the temperature control device provided outside the holding container 510 may be a Peltier element.
  • the temperature control unit 580 may be provided outside the holding container 510 and indirectly adjust the temperature of the contents by heating, cooling, or keeping the holding container
  • the temperature control unit 580 By adjusting the temperature of the contents of the holding container 510 using the temperature control unit 580, it is possible to discharge the contents of a desired temperature from the discharge unit 530. Further, for example, by adjusting the temperature of the contents of the holding container 510, the fluidity of the contents can be adjusted and the contents can be easily discharged from the discharge unit 530. Further, for example, by adjusting the temperature of the contents of the holding container 510, the internal pressure of the holding container 510 can be changed and the discharge of the contents can be controlled. Further, when a plurality of types of contents are mixed as described above to cause a chemical reaction, it is possible to suppress an increase in temperature of the contents due to the generation of heat of reaction. Alternatively, the chemical reaction can be activated by heating the contents.
  • the stirring unit 590 stirs the contents of the holding container 510.
  • the stirring unit 590 stirs the contents of the holding container 510 using rocking, sliding, rotating, ultrasonic waves, or the like.
  • the stirring unit 590 may be a stirring machine that stirs the contents by rotating a propeller provided inside the holding container 510.
  • the stirring unit 590 may indirectly stir the contents by vibrating the holding container 510.
  • the contents can be agitated by installing an ultrasonic element on the outer surface of the holding container 510 and generating ultrasonic vibration in the holding container 510.
  • the stirring unit 590 is a mixture of the first content and the second content.
  • the content having a desired uniform composition can be discharged from the discharge unit 530.
  • the stirring unit 590 mixes the first content and the second content to hold the container.
  • the temperature of the contents of 510 can be changed.
  • the stirring unit 590 mixes the first content and the second content to hold the container.
  • the chemical reaction at 510 can be promoted.
  • the composition of the content can be made uniform by the stirring unit 590. That is, when the content is a liquid containing fine particles such as a colloidal solution, the stirring unit 590 can prevent the fine particles from condensing and maintain the dispersed state.
  • FIG. 6 is a flowchart showing an example of the operation of the discharge device 500 according to FIG. 3A.
  • the contents are held in the holding container 510 by supplying the contents from the holding container inlet 517.
  • the aerosol container 60 of the pressurizing unit 520 injects a filling material into the holding container 510 to pressurize the holding container 510.
  • the control unit 550 opens the first switching unit 524 and pressurizes the pressure unit 520.
  • the control unit 550 may close the first switching unit 524 to stop the pressurization by the pressurizing unit 520.
  • the operation of the pressurizing unit 520 injecting the filling material to pressurize the holding container 510 may be performed before the first switching unit 524 is opened, or after the first switching unit 524 is opened. May be good.
  • the contents are discharged to the outside of the holding container 510 by the discharge unit 530.
  • the control unit 550 moves the second switching unit 534. May be opened to allow the holding container 510 and the discharge unit 530 to communicate with each other, and the discharge unit 530 may perform the discharge.
  • the pressurization of S102 may be performed with the second switching unit 534 open so that the discharge unit 530 discharges immediately after the pressurization.
  • FIG. 7 is a flowchart showing an example of the operation of the discharge device 500 according to FIG.
  • the contents are held in the supply container 560 by supplying the contents from the supply container inlet 567.
  • the third switching unit 564 is opened, and the contents are supplied from the supply container 560 to the holding container 510 by the pump 563 of the third connection unit 562.
  • the control unit 550 opens the third switching unit 564 and supplies the container by the supply container 560.
  • the control unit 550 may close the third switching unit 564 to stop the supply by the supply container 560.
  • the pressurizing unit 520 injects a filling material into the holding container 510 to pressurize the holding container 510.
  • pressurization may be performed by the pressurizing unit 520 with the third switching unit 564 closed so that the pressure does not escape from the atmosphere opening unit 566 connected to the third switching unit 564.
  • the control unit 550 opens the first switching unit 524 and pressurizes by the pressurizing unit 520.
  • the control unit 550 may close the first switching unit 524 to stop the pressurization by the pressurizing unit 520.
  • the operation of the pressurizing unit 520 injecting the filling material to pressurize the holding container 510 may be performed before the first switching unit 524 is opened, or may be performed after the first switching unit 524 is opened.
  • the contents are discharged to the outside of the holding container 510 by the discharge unit 530.
  • the control unit 550 May open the second switching unit 534 to communicate the holding container 510 and the discharge unit 530, and discharge by the discharge unit 530.
  • the second switching unit 534 may be opened and the third switching unit 564 may be closed to pressurize S202 so that the discharge unit 530 discharges immediately after the pressurization.
  • the pressure in the holding container 510 in S206 may be reduced.
  • the third switching unit 564 may be opened and the pressure of the holding container 510 may be discharged by the atmosphere opening unit 566.
  • Controller 300 ... Steering system, 500 ... Discharge device, 510 ... Holding container, 517 ... Holding container inlet, 518 ... Holding container cap 520 ... Pressurizing part 522 ... First connection part 524 ... First switching part 530 ... Discharge part 533 ...

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Abstract

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。また、上記吐出装置を備える無人航空機を提供する。また、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。

Description

吐出装置、無人航空機および吐出方法
　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
解決しようとする課題
　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。
一般的開示
　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。
無人航空機１００の正面図の一例を示す。 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の操縦システム３００の一例を示す。 無人航空機１００における吐出装置５００の一例を示す。 加圧部５２０の構成の一例を示す。 無人航空機１００における吐出装置５００の別の例を示す。 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。 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。 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。
　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、請求の範囲の記載から明らかである。
　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。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)

  1. 　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
    　を備える吐出装置。
  2. 　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に記載の吐出装置。
  3. 　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２に記載の吐出装置。
  4. 　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３に記載の吐出装置。
  5. 　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４のいずれか一項に記載の吐出装置。
  6. 　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を備える
    　請求項１から５のいずれか一項に記載の吐出装置。
  7. 　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６に記載の吐出装置。
  8. 　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７に記載の吐出装置。
  9. 　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６から８のいずれか一項に記載の吐出装置。
  10. 　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６から９のいずれか一項に記載の吐出装置。
  11. 　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
    　請求項６から１０のいずれか一項に記載の吐出装置。
  12. 　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１１のいずれか一項に記載の吐出装置。
  13. 　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１２のいずれか一項に記載の吐出装置。
  14. 　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１３のいずれか一項に記載の吐出装置。
  15. 　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１４のいずれか一項に記載の吐出装置。
  16. 　前記保持容器の前記内容物を撹拌する撹拌部を備える
    　請求項１から１５のいずれか一項に記載の吐出装置。
  17. 　請求項１から１６のいずれか一項に記載の吐出装置を備える無人航空機。
  18. 　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
    　を備える吐出方法。
  19. 　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段階と、
    　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１８に記載の吐出方法。
  20. 　前記保持容器を減圧する段階をさらに備える請求項１８または１９に記載の吐出方法。
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