JP4497769B2

JP4497769B2 - 薬剤散布装置

Info

Publication number: JP4497769B2
Application number: JP2001278463A
Authority: JP
Inventors: 剛之白石
Original assignee: Fuji Jukogyo KK
Current assignee: Subaru Corp
Priority date: 2001-09-13
Filing date: 2001-09-13
Publication date: 2010-07-07
Anticipated expiration: 2021-09-13
Also published as: JP2003081192A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薬剤散布装置に関し、特ヘリコプタに搭載されて薬剤、肥料等の散布液を散布する薬剤散布装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に広い面積の森林や農地に対して害虫駆除用薬剤等の散布液を大規模に散布する場合、操縦者が搭乗するヘリコプタを使っての空中散布が行われている。このような有人のヘリコプタによる空中散布は、小規模の面積の圃場等に対しては困難であり、かつ過大な散布コストを要する。
【０００３】
そこで、地上の送信機から無線で遠隔操作できる比較的小型の無人ヘリコプタに散布装置を搭載して、散布液を空中散布する薬剤散布装置がある。
【０００４】
この種の薬剤散布装置は、例えば図６にブロック図を示すように、散布液を収容する薬剤タンク１０１を有し、薬剤タンク１０１に収容された散布液はポンプ１０２によって吐出され、リリーフバルブ１０３によって圧力調整されて分配器（図示せず）を介して複数の各ノズル１０４（１つのみ図示）に分配されて各々のノズル１０４から空中に散布される。一方リリーフバルブ１０３によって圧力調整された余剰の散布液は薬剤タンク１０１に戻される。ポンプ１０２はモータ１０５によって駆動され、このモータ１０５は地上の送信機からの散布指令信号に基づく指令受信機１０６からの作動信号に従って制御手段（ＣＰＵ）１０７によってＯＮ／ＯＦＦ切換られる。
【０００５】
このような薬剤散布装置の多くは、飛行中における散布液の散布量調整機能を備えていないことから、予め設定された目標散布速度での散布に適した散布量に設定された状態で圃場等の散布エリアに散布される。
【０００６】
従って、ホバリング時、目標散布速度への加速中、及び目標散布速度からホバリングへの減速中において散布液を散布すると、そのホバリング、加速、減速に要するエリアは、予め設定された規定値より多く散布されて農作物に与える薬害等の影響が懸念される。
【０００７】
一方、ホバリング時等に合わせて散布量を少なく設定すると、目標散布速度で散布するエリアは規定値より散布量が少なくなり、十分な散布効果が達成できないおそれがある。
【０００８】
このため、一般に、目標散布速度で散布する場合よりも少なく設定した状態で散布することで農作物等への薬害等の影響を抑え、かつ同一の圃場等の散布エリアに複数、例えば２〜３回飛行させて補正散布することで散布エリア内の散布量の調整が行われている。
【０００９】
また、操縦者が操作する地上からの散布指令に制限が加えられることなく、その散布指令に従って散布することから、離発着場や散布エリア外での待機ホバリング中に、操縦者が誤って散布したり、ヘリコプタが散布エリア外にある時に、操縦者が散布指令の中止操作を忘れている時には散布エリア外に散布されるおそれがある。
【００１０】
この対策として、特開平１０−１１３５８９号公報に開示され、かつ図７にブロック図を示すように、ヘリコプタの速度を検出する速度センサ１２１と、薬剤タンク１２２からの散布液を吐出するポンプ１２３と、ポンプ１２３の吐出側の流路に設けられた開閉バルブ１２４と、開閉バルブ１２４とノズル１２５との間に設けられて散布液の流量を検出する流量センサ１２６と、ポンプ１２３を駆動するモータ１２５及び開閉バルブ１２４を制御する制御手段（ＣＰＵ）１２７とを備え、スイッチ１２９がＯＦＦのときモータ１２５を停止すると共に開閉バルブ１２４を閉じ、スイッチ１２９がＯＮとされるとＣＰＵ１２７は、ヘリコプタの速度が所定位置以上か否かを判断し、所定値以上の場合にポンプ１２３を駆動し、かつ流量が速度に比例した量になるように制御することによって、図８に示す散布液の吐出量特性に制御する。
【００１１】
よって、散布量がヘリコプタの速度、即ち散布速度に比例して決定されて散布ムラが抑制される。またホバリング時に散布が停止されて、そのエリアの散布量が過大になることがなくなる。
【００１２】
また、特開２０００−１９８４９５号公報に開示され、かつ図９に示すように、ヘリコプタ本体１３１に薬剤タンク１３２と、複数のポンプ１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄと、左右水平方向に配置したブームに設けた複数のノズル１３４とを有し、ポンプ１３３ｂ、１３３ｃのみを駆動する運転、またはポンプ１３３ｂ、１３３ｃ或いはポンプ１３３ａ、１３３ｄのいずれかを駆動する運転、または全てのポンプ１３３ａ、１３３ｂ、１３３ｃ、１３３ｄを駆動する運転に切り換えることによって、散布液の散布量をポンプ容量の全量、４分の３量、半量と調整するものがある。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
上記特開平１０−１１３５８９号公報によると、散布量がヘリコプタの速度に比例して決定されて散布ムラが抑制されると共に、ホバリング時に散布が停止されてそのエリアの散布量が過大になることがなくなる。
【００１４】
しかし、モータの回転数制御によってポンプによる吐出量を制御をすることから、吐出量の制御に伴ってノズルへの供給圧力が変動することになり、散布量を少なくするとノズルへの供給圧力が低圧となり、この供給圧の低下に起因してノズルから散布される散布液が十分に霧化されず、即ち微粒化されずに滴下し、農作物等が高濃度の散布液を直接浴びることによる薬害を招くことが懸念される。
【００１５】
また、特開２０００−１９８４９５号公報によると、複数のポンプを選択的に駆動して散布量を制御することができ、かつノズルへの供給圧力の変動が抑制されてノズルから散布される散布液の霧化が確保できる。
【００１６】
しかし、複数のポンプを有し、かつ配管が複雑になることから薬剤散布装置の重量が増加し、かつ製造コストの増大を招く共に、消費電流が増大して本装置を搭載するヘリコプタに与える負荷が大きくなる。
【００１７】
従って、かかる点に鑑みなされた本発明の目的は、簡単な構成で重量及び製造コストが抑制され、かつ均一な散布が効率的に行える薬剤散布装置を提供することにある。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する請求項１に記載の薬剤散布装置の発明は、ヘリコプタに搭載されて散布液を散布する薬剤散布装置において、上記ヘリコプタの速度を検出する速度センサと、散布液を収容する薬剤タンクと、該薬剤タンクからの散布液を吐出するポンプと、該ポンプから吐出される散布液の圧力を調整する圧力調整手段と、散布液を散布する第１及び第２のノズルと、上記圧力調整手段で圧力調整された散布液を上記第１のノズル及び開閉バルブを介して第２のノズルに分配する分配手段と、上記ポンプ及び開閉バルブを制御する制御手段とを備え、上記制御手段は、上記速度センサにより検出される速度が第１設定値以上か否か及び該第１設定値より大きな速度である第２設定値以上か否かを判断し、該速度が上記第１設定値未満である場合に上記ポンプを停止すると共に上記開閉バルブを閉じ、上記速度が第１設定値以上でかつ第２設定値未満の場合に上記ポンプを駆動しかつ上記開閉バルブを閉じ、上記速度が第２設定値以上の場合上記ポンプを駆動すると共に上記バルブを開くことを特徴とする。
【００２２】
請求項１の発明によると、薬剤タンクからの散布液を単一のポンプによって吐出して圧力調整手段によって圧力調整し、かつヘリコプタの速度に応じてポンプ及び開閉バルブを制御してポンプの停止、第１のノズルからのみの散布、第１及び第２のノズルから散布に切り換えるように構成することから、構造が簡単で重量及び製造コストが抑制され、かつ各ノズルへの供給圧力が常に確保されて十分な散布液の霧化ができる。
【００２３】
更に、散布速度が第１設定値未満の場合には、ポンプを停止して散布液の散布を停止することから、ヘリコプタのホバリング時等における操縦者の誤った散布指令による散布液の散布が未然に回避される。
【００２４】
また、第２設定値未満となる目標散布速度への加速中及び目標散布速度からホバリング等への減速中には、開閉バルブが閉じられて第１のノズルからの散布のみとなり、散布量が略半量に制限され、そのエリアに対して散布量が過多となることが防止される。
【００２５】
更に、第１設定値未満の散布速度では散布が中止されることから、常にヘリコプタを一方向に向けたまま前進及び後進を繰り返して散布する前後進散布において、操縦者は、常に連続して散布指令を出し続けることも可能になり、散布操作が容易になり作業の高利率化が得られる。
【００２６】
請求項２に記載の発明は、請求項１の薬剤散布装置において、上記第１のノズル及び第２のノズルは各々複数のノズルを有し、第１のノズルによる散布液の散布幅と第２のノズルによる散布幅が略同じであることを特徴とする。
【００２７】
請求項２の発明によると、第１のノズルと第２のノズルの全てのノズルによる散布幅と、第１ノズルのみによる半量の散布における散布幅には変化がなく、散布間隔を調整する必要がなくなり作業の簡素化が得られる。
【００２８】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２の薬剤散布装置において、上記圧力調整手段は、リリーフバルブであり、第１のノズル及び第２のノズルに供給された余剰の散布液は上記薬剤タンクに戻されることを特徴とする。
【００２９】
請求項３の発明によると、簡単なリリーフバルブによって圧力調整手段が構成されると共に、余剰の散布液が薬剤タンクに回収される。
【００３０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による薬剤散布装置の実施の形態を図１乃至図５を参照して説明する。
【００３１】
図１は、地上の送信機からの無線で遠隔操作される無人ヘリコプタに搭載される薬剤散布装置１の概要を示すブロック図である。薬剤散布装置１は、ヘリコプタに搭載される散布液を収容する薬剤タンク２を有し、薬剤タンク２に収容された散布液はモータ３によって駆動されるポンプ４によって吐出される。ポンプ４によって吐出された散布液は、圧力調整手段であるリリーフバルブ５によって所定圧力に調整された後、分配手段である分配器６によって第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・及び開閉バルブ８を介して第２のノズル９ａ、９ｂ、９ｃ・・・に分配される。ここで、ポンプ４の吐出量は、目標散布速度において、全てのノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・、９ａ、９ｂ、９ｃ・・・への供給圧力及び流量変化が発生することなく規定の散布量が確保できる規定量に設定される。また、余剰の散布液はリリーフバルブ５より薬剤タンク２に戻される。
【００３２】
第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・及び第２のノズル９ａ、９ｂ、９ｃ・・・は、例えば、図２にノズル配置図を示すように、分配器６によって分岐された８個の第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・が、ヘリコプタの機体に対して４個ずつ左右対称でかつ、等間隔で直線状に配置される。一方、分配器６によって分配されて開閉バルブ８を介して配置される８個の第２のノズル９ａ、９ｂ、９ｃ・・・は、各々前面視状態において、第１のノズル７ａと７ｂ、７ｂと７ｃ、７ｃと７ｄの間及びノズル７ｄの機体中心側に各々９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄが、またノズル７ａの機体中心側及びノズル７ｅと７ｆ、７ｆと７ｇ、７ｇと７ｈとの間に各々９ｅ、９ｆ、９ｇ、９ｈが各々配置されて第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・と第２のノズル９ａ、９ｂ、９ｃ・・・は左右対称に千鳥状に配設され、かつ第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・による散布幅と、第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・と第２のノズル９ａ、９ｂ、９ｃ・・・の全ノズルによる散布幅が同一幅に設定されている。
【００３３】
更に、ポンプ４を駆動するモータ３及び開閉バルブ８を制御する制御手段（ＣＰＵ）１０、地上からの散布指令を受信し、その散布指令信号をＣＰＵ１０に出力する指令受信機１１、及び速度センサ１２を有している。速度センサ１２は、ヘリコプタの速度、即ち散布速度を検出するもので、ＧＰＳ、慣性航法装置、ドップラー航法装置等、またはこれらのハイブリッド装置が用いられ、速度センサ１２より出力される速度信号はＣＰＵ１０に入力される。
【００３４】
ＣＰＵ１０は、これらの散布指令信号及び速度信号に基づいて、ポンプ４を駆動するモータ３を作動させるポンプ制御信号を及び開閉バルブ８を開閉制御するバルブ開閉信号を送出する。
【００３５】
ＣＰＵ１０によるモータ３の駆動及びバルブ８の開閉制御は、図３に示すポンプ及びバルブ作動説明図のように行われ、散布装置１による散布量は図４に示すように設定される。即ち、ＣＰＵ１０は、速度センサ１２からの速度信号が第１設定値、例えば２ｍ／ｓｅｃ以上か否かを判断し、第１設定値未満と判断した時には、指令受信機１１からの散布指令の有無にかかわらずモータ３を停止してポンプ４を停止すると共に、開閉バルブ８を閉じる。
【００３６】
速度センサ１２からの速度信号が第１設定値以上でかつ、第２設定値、例えば５．５ｍ／ｓｅｃ未満と判断した時には、指令受信機１１からの散布指令信号に基づきモータ３を作動させてポンプ４を駆動すると共に、開閉バルブ８を閉じる。この状態では、開閉バルブ８が閉じられることから、第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・からのみの散布となる。このときの散布量は、第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・及び第２のノズル９ａ、９ｂ、９ｃ・・・の全てのノズルから散布される散布量の半量となる。ポンプ４の吐出能力は変更しないため、第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・への供給圧力は維持されて十分な散布液の霧化が確保できる。また、リリーフバルブ５より余剰の薬剤タンク２に戻される。
【００３７】
速度センサ１２からの速度信号が第２設定値以上と判断された場合には、指令受信機１１からの散布指令信号に基づき、モータ制御信号を送信してモータ３を作動させてポンプ４を駆動すると共に、開閉バルブ８を開けるバルブ開閉信号を送信する。この状態では、開閉バルブ８が開かれ、第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・及び第２配列のノズル９ａ、９ｂ、９ｃ・・・から規定の散布量が散布される。この場合、ポンプ４の吐出量は規定の散布量に設定されているので、各々のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・、９ａ、９ｂ、９ｃ・・・への供給圧力及び流量変化は発生しない。この場合においても供給圧力が維持されて散布液の霧化が確保できる。また、余剰の散布液はリリーフバルブ５より薬剤タンク２に戻される。
【００３８】
このように構成された薬剤散布装置１によると、薬剤タンク２からの散布液を単一のポンプ３によって圧送してリリーフバルブ４によって圧力調整すると共に、分配器５及び開閉バルブ８によって第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・及び第２のノズル９ａ、９ｂ、９ｃ・・・への供給或いは第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・のみへの供給に速度に基づいて切り換える簡単な構成で均一な散布が達成できると共に、簡単なリリーフバルブ８によって圧力調整手段が構成されることと相俟って重量及び製造コストが抑制され、かつ各ノズルへの供給圧力が常に確保されて十分な散布液の霧化が確保でき、散布液の滴下が有効的に回避できる。
【００３９】
更に、速度センサ１２からの速度信号が第１設定値未満とＣＰＵ１０により判断したときには、指令受信機１１からの散布指令にかかわらずモータ３を停止して散布液の散布を停止することから、ヘリコプタのホバリング時、特に離発着場や散布エリア以外における操縦者の誤った散布指令による散布液の散布が未然に回避される。
【００４０】
また、目標散布速度に合わせて散布液の散布量を設定しても、目標散布速度への加速中及び目標散布速度からホバリング等への減速中には、速度センサ１２からの速度信号に従ってバルブ８が閉じられて第２のノズル９ａ、９ｂ、９ｃ・・・からの散布が中止され、第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・からの散布のみとなり、散布量が略半量に制限され、そのエリアに対して散布量が過多となることが有効的に防止される。従って、均一な散布が得られると共に、農作物に与える薬害等の影響が回避される。更に、目標散布速度付近での散布量には変化が生じることがなく、事前の散布量設定は目標散布速度に合わせた値にすることによって、補正散布や散布量の調整が不要になり散布作業の簡素化及び効率化が得られる。
【００４１】
一方、ヘリコプタを減速させていくと、第１設定値未満の速度でモータ３が停止して散布が中止されることから、常にヘリコプタを一方向に向けたまま例えば図５に散布飛行経路を示すように前進Ａ及び後進Ｂを繰り返して散布する前後進散布において、操縦者は、１つのレグ毎に散布指令を出す必要がなくなり、常に連続して散布指令を出し続けることも可能になり、送信機から遠隔操作される散布操作が容易になり作業の高利率化が得られる。
【００４２】
また、第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・と第２のノズル９ａ、９ｂ、９ｃ・・・を交互に千鳥状に配置し、かつ第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・による散布幅と、第１のノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・と第２のノズル９ａ、９ｂ、９ｃ・・・の全ノズルによる散布幅が同一幅に設定することから、第１及び第２の全てのノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・、９ａ、９ｂ、９ｃ・・・による散布幅と、第１ノズル７ａ、７ｂ、７ｃ・・・のみによる半量の散布の散布幅には変化がなく、散布間隔を調整する必要がなく作業の簡素化が得られる。
【００４３】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変更可能である。例えば上記実施の形態では、第１設定値の速度を２ｍ／ｓｅｃ、第２設定値の速度を５．５ｍ／ｓｅｃに設定したが、これら第１設定値及び第２設定値を他の任意速度に設定することは勿論、無線遠隔操作できる無人ヘリコプタに搭載される薬剤散布装置を例に説明したが、操縦者が搭乗する有人ヘリコプタに搭載される薬剤散布装置に適用することもできる。この場合、散布操作はヘリコプタに搭乗する操縦者によって行われる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明した本発明の薬剤散布装置によると、薬剤タンクからの散布液を単一のポンプによって圧送して圧力調整手段によって圧力調整し、分配手段によって第１のノズル及び開閉バルブを介して第２のノズルに分配すると共に、ヘリコプタの速度が設定値以上の場合に開閉バルブを開くように構成することから、構成の簡素化が得られ、重量及び製造コストが抑制され、かつ各ノズルへの供給圧力が常に確保されて十分な散布液の霧化が確保できる。また、設定値以上の散布速度においては第１及び第２ノズルからの散布が行える一方、目標散布速度への加速中及び目標散布速度からホバリング等への減速中には、開閉バルブが閉じられて第１のノズルからの散布のみとなり、散布量が略半量に制限されて当該エリアに対する散布量が過多となることが防止され、均一な散布が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による薬剤散布装置の実施の形態の概要を示すブロック図である。
【図２】同じく、ノズル配置図である。
【図３】同じく、ポンプ及びバルブ作動説明図である。
【図４】同じく、散布液吐出特性の説明図である。
【図５】同じく、散布飛行経路説図である。
【図６】従来の薬剤散布装置の概要を示すブロック図である。
【図７】同じく、従来の薬剤散布装置の概要を示すブロック図である。
【図８】同じく、従来の薬剤散布装置の散布液吐出特性の説明図である。
【図９】同じく、従来の薬剤散布装置の概要を示す説明図である。
【符号の説明】
１薬剤散布装置
２薬剤タンク
３モータ
４ポンプ
５リリーフバルブ（圧力調整手段）
６分配器（分配手段）
７ａ、７ｂ、７ｃ・・・第１のノズル
８開閉バルブ
９ａ、９ｂ、９ｃ・・・第２のノズル
１０制御手段（ＣＰＵ）
１１指令受信機
１２速度センサ

Claims

ヘリコプタに搭載されて散布液を散布する薬剤散布装置において、
上記ヘリコプタの速度を検出する速度センサと、
散布液を収容する薬剤タンクと、
該薬剤タンクからの散布液を吐出するポンプと、
該ポンプから吐出される散布液の圧力を調整する圧力調整手段と、
散布液を散布する第１及び第２のノズルと、
上記圧力調整手段で圧力調整された散布液を上記第１のノズル及び開閉バルブを介して第２のノズルに分配する分配手段と、
上記ポンプ及び開閉バルブを制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記速度センサにより検出される速度が第１設定値以上か否か及び該第１設定値より大きな速度である第２設定値以上か否かを判断し、該速度が上記第１設定値未満である場合に上記ポンプを停止すると共に上記開閉バルブを閉じ、上記速度が第１設定値以上でかつ第２設定値未満の場合に上記ポンプを駆動しかつ上記開閉バルブを閉じ、上記速度が第２設定値以上の場合上記ポンプを駆動すると共に上記バルブを開くことを特徴とする薬剤散布装置。
上記第１のノズル及び第２のノズルは各々複数のノズルを有し、第１のノズルによる散布液の散布幅と第２のノズルによる散布幅が略同じであることを特徴とする請求項１に記載の薬剤散布装置。
上記圧力調整手段は、リリーフバルブであり、第１のノズル及び第２のノズルに供給された余剰の散布液は上記薬剤タンクに戻されることを特徴とする請求項１または２に記載の薬剤散布装置。