JP2012176679A - 無人ヘリコプター - Google Patents

Abstract

【課題】マフラーからの熱の影響を受けることなく、効率よく薬液の散布を行うことができる無人ヘリコプターを提供することを課題とする。
【解決手段】機体に配置され動力源となるエンジン７と、機体に配置される薬液散布装置５とを備え、圃場に向けて薬液を空中に散布可能とする無人ヘリコプター１であって、薬液散布装置５は、機体に配置されるセンターノズル５４を備え、薬液散布装置５の散布機本体５３は、センターノズル５４とエンジン７のマフラー６とで挟まれるように配置されるものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、圃場に向けて液体状の薬液を空中に散布する薬液散布装置を具備する無人ヘリコプターの技術に関する。

従来、機体に配置されるエンジンと、機体に配置されるセンターノズルを備え圃場に向けて液体状の薬液を空中に散布する薬液散布装置と、を具備する、無人ヘリコプターの技術は公知となっている（特許文献１参照）。

特開２００４−２７０５１３号公報

しかしながら、従来における無人ヘリコプターでは、薬液散布装置のセンターノズルは、エンジンに備えられるマフラーの近傍に配置され、マフラーからの熱の影響を受けやすいものであった。
そして、従来における無人ヘリコプターでは、マフラーからの熱の影響を受けることによって薬液散布装置のセンターノズル内で薬液が固着する、という問題があった。

本発明は以上の如き状況に鑑みてなされたものであり、マフラーからの熱の影響を受けることなく、効率よく薬液の散布を行うことができる無人ヘリコプターを提供することを課題とする。

本発明の解決しようとする課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するための手段を説明する。

即ち、請求項１においては、機体に配置され動力源となるエンジンと、前記機体に配置される薬液散布装置とを備え、圃場に向けて薬液を空中に散布可能とする無人ヘリコプターであって、前記薬液散布装置は、機体に配置されるセンターノズルを備え、前記薬液散布装置の散布機本体は、前記センターノズルと前記エンジンのマフラーとで挟まれるように配置されるものである。

請求項２においては、前記薬液散置は、前記機体の左右外側に配置される噴霧装置を備え、前記噴霧装置は、噴霧領域が前記メインロータの先端の回転軌跡における半径の長さに対して中心から７０％の半径の長さの仮想の回転軌跡より内側に位置するように、配置されるものである。

本発明の効果として、以下に示すような効果を奏する。

即ち、本発明によれば、マフラーからの熱の影響を受けることなく、効率よく薬液の散布を行うことができる。

本発明の実施形態に係る無人ヘリコプターの全体的な構成を示した側面図。 同じく正面図。 本発明の実施形態に係る無人ヘリコプターの機体の下部を示した拡大側面図。 本発明の実施形態に係る無人ヘリコプターの平面模式図。

次に、発明の実施形態に係る無人ヘリコプター１について図１から図４を用いて説明する。なお、以下の説明では、図１または図３に示す矢印Ａの方向を無人ヘリコプター１の前方として定義する。

まず、無人ヘリコプター１の全体構成について説明する。
無人ヘリコプター１は、遠隔操縦によって飛行して薬液を圃場に散布するものであり、図１または図２に示すように、メインロータ３と、テールロータ４と、薬液散布装置５と、エンジン７と、機体フレーム９等を具備する。

無人ヘリコプター１では、機体フレーム９上にエンジン７と薬液散布装置５のポンプ等が載置され、エンジン７やポンプ等はカバー８により覆われ、機体フレーム９の下部にスキッド１１が固定される。エンジン７の出力軸には、回転軸３１やポンプが連動連結される。
回転軸３１は、機体フレーム９から機体上方に突出するように構成される。回転軸３１には、機体の上部においてメインロータ３とスタビライザ３２が固定される。メインロータ３は、無人ヘリコプター１の機体の上部に設けられ、機体フレーム９に搭載されたエンジン７により回転駆動可能とされる。メインロータ３は、その回転駆動により機体に与えられる揚力を変化させて機体を空中に浮揚させ、機体を上昇または下降させる。メインロータ３は、その回転速度、およびメインロータ３の翼面とメインロータ３の回転軸３１とが成す傾きを変更することができる。メインロータ３は、回転軸３１を機体の前後方向または左右方向に傾けることにより、機体に前後方向または左右方向に移動するための力を付与する。

前記機体フレーム９の後部から後方にビーム１０が突設され、該ビーム１０の後部にテールロータ４が設けられ、エンジン７により回転駆動可能とされる。テールロータ４は、メインロータ３の回転により機体に作用する反動トルク（機体をメインロータ３が回転する方向の逆方向に回転させようとする力）を打ち消す力の大きさを変化させて、機体を右旋回または左旋回させる、あるいは機首の方向を略一定の方向に保持させる。テールロータ４は、その回転速度、およびテールロータ４の翼面とテールロータ４の回転軸とが成す傾きを変更することができる。

エンジン７は、本体となるシリンダブロックやシリンダヘッドやピストン等と、エアクリーナやマフラー６や燃料タンク等を備える。本体やエアクリーナはカバー８内に収納され、マフラー６は機体フレーム９の前下方でカバー８よりも下方に突出して配置され、排気がエアクリーナ側に入らないようにしている。但し、マフラー６はスキッド１１下端よりも高い位置に配置される。

薬液散布装置５は、飛行中の無人ヘリコプター１から圃場に向けて薬液を空中に散布する装置である。
無人ヘリコプター１の薬液散布装置５は、図２または図３に示すように、薬液タンク５２と、散布機本体５３と、センターノズル５４と、ブーム５５と、アトマイザー噴霧装置５６と、を備える。

散布装置本体５３は、ポンプやフィルタや電磁弁等を備え、機体フレーム９の前後左右中央部に配置される。散布装置本体５３のポンプは、エンジン７により駆動され、薬液タンク５２に貯溜されている薬液を吸入して、フィルタや電磁弁を介してセンターノズル５４またはアトマイザー６０に圧送するものである。散布装置本体５３の電磁弁は、電磁弁は遠隔操作により、薬液の散布または薬液タンク５２への薬液の戻し等の薬液の流露を切り換えるものである。

薬液タンク５２は、薬液を貯溜する容器である。薬液タンク５２は、左右一対の薬液タンク５２Ｒ・５２Ｌからなり、それぞれ機体の左側部と右側部に近接してそれぞれ配置され、支持フレーム５１を介して機体フレーム９にそれぞれ取付けられる。薬液タンク５２Ｒ・５２Ｌと散布装置本体５３のポンプとは、ホースを介して連通される。

センターノズル５４は、散布装置本体５３の電磁弁およびホースを介して散布装置本体５３のポンプと連通され、薬液タンク５２から供給される薬液を噴霧する。センターノズル５４は、機体フレーム９の後部よりの左右中央に下方に突出して取付けられ、噴口が下方を向くように配置され、機体下方へ噴霧するように構成される。また、センターノズル５４は、散布機本体５３の後下方に配置され、マフラー６から遠ざけるように配置される。つまり、センターノズル５４は、センターノズル５４とマフラー６とで薬液散布装置５の散布機本体５３を挟むように配置される。言い換えれば、センターノズル５４は、散布機本体５３に対してマフラー６と前後逆方向に配置される。

このように、センターノズル５４とマフラー６との間に散布機本体５３を挟むように配置することにより、センターノズル５４はマフラー６からの熱の影響を受けにくくなる。したがって、センターノズル５４内の薬液が、マフラー６からの熱によって水分が蒸発し、固形成分がノズルの噴口部分に固着して、噴霧量を減少したり詰まったりすることを防止することができる。

ブーム５５は、散布機本体５３の下方における機体フレーム９の下部から左右水平外方向に延設され、左右両端が斜め下方に折り曲げられて、先端にアトマイザー噴霧装置５６が取付られる。

アトマイザー噴霧装置５６は、散布装置本体５３の電磁弁およびホースを介して散布装置本体５３のポンプと連通され、薬液タンク５２から供給される薬液の粒経を小さくしてこれを噴霧する装置である。アトマイザー噴霧装置５６は、ディスクがモータにより回転駆動され、該ディスク上に薬液を吐出して遠心力により微粒化して散布するものである。アトマイザー噴霧装置５６は、図２に示すように、左右一対のアトマイザー噴霧装置５６Ｌ・５６Ｒからなり、それぞれがブーム５５の左方端部と右方端部とに（機体外側に）取付られる。

アトマイザー噴霧装置５６からは薬液は、放射状に噴霧される。アトマイザー噴霧装置５６から噴霧された薬液は、その噴霧距離が長くなるにつれてその噴霧領域が広がり、また、その噴霧距離が長くなってその噴霧領域が広がるにつれて薬液の噴霧の勢いは弱まる。アトマイザー噴霧装置５６から噴霧されて、その勢いが無くなるまでの領域を、噴霧領域Ｓと称する（図２または図４参照）。

ここで、従来より、無人ヘリコプターにより薬液散布を行う場合には、メインロータ３の回転による下方への気流を利用して、薬液が圃場の作物に届くように散布することが行われている。
しかしながら、メインロータ３の先端の回転軌跡Ｘとし、この回転軌跡Ｘの半径の長さに対して、中心から約７０％の半径の長さ（０．７×回転軌跡Ｘの半径の長さ）の仮想の回転軌跡Ｙよりも外側の領域では、メインロータ３よって発生する気流は機体のやや外側方向に巻上がる気流となる。
そして、薬液散布装置のアトマイザー噴霧装置の噴霧領域Ｓが仮想の回転軌跡Ｙよりも外側にある場合には、当該仮想の回転軌跡Ｙよりも外側にある噴霧領域Ｓの薬液の多くは、前記メインロータ３による巻上がる気流に乗ることとなる。
従来では、アトマイザー噴霧装置５６の配置位置は、メインロータ３によって発生する気流とアトマイザー噴霧装置５６の噴霧領域Ｓとの関係を厳密に考慮していなかったために、前記仮想の回転軌跡Ｙよりも外側に噴霧領域Ｓの一部が位置することがあり、アトマイザー噴霧装置５６から散布された薬液の一部が、巻上がる気流に乗って不必要に広範囲に広がり、効率よく所望の箇所に薬液の散布を行うことができない、という問題があった。

そこで、無人ヘリコプター１では、図２または図４に示すように、薬液散布装置５のアトマイザー噴霧装置５６の噴霧領域Ｓが仮想の回転軌跡Ｙより内側に位置するように、アトマイザー噴霧装置５６を配置している。つまり、アトマイザー噴霧装置５６の噴霧領域Ｓが仮想の回転軌跡Ｙより内側に位置するように、アトマイザー噴霧装置５６が配設される。
更に詳述すると、例えば、アトマイザー噴霧装置５６の噴霧領域Ｓの直径が、メインロータ３の半径の７０％の半分と設定した場合には、アトマイザー噴霧装置５６の噴霧口は、メインロータ３の回転中心から、メインロータ３の半径（Ｘ／２）の３５％の位置を半径とした仮想の回転軌跡Ｚ上に配置される。噴霧領域Ｓの最外側位置はメインロータ３先端の回転軌跡Ｘの約７０％の仮想の回転軌跡Ｙと接するように左右適宜間隔をあけて配置される。なお、アトマイザー噴霧装置５６の噴霧角度は鉛直方向よりも外側に傾斜させて噴霧範囲を拡大させている。また、左右のアトマイザー噴霧装置５６・５６の噴霧領域Ｓ・Ｓの間の領域は、センターノズル５４からの噴霧により薬液が散布され、散布されない領域ができないようにしている。

このように、薬液散布装置５のアトマイザー噴霧装置５６の噴霧領域Ｓが仮想の回転軌跡Ｙよりも内側にある場合には、アトマイザー噴霧装置５６から噴霧された薬液の多くは、メインロータ３による下方への気流に乗ることとなる。
即ち、無人ヘリコプター１では、薬液散布装置５のアトマイザー噴霧装置５６から散布された薬液が、メインロータ３による巻上げる気流に乗って不要に機体外側方向に流されてしまうことを抑制することができる。
したがって、無人ヘリコプター１によれば、メインロータ３による下方への気流を利用しつつ、効率よく所望の箇所にアトマイザー噴霧装置５６により薬液を散布することができる。

１ 無人ヘリコプター
３ メインロータ
５ 薬液散布装置
６ マフラー
７ エンジン
５３ 散布機本体
５４ センターノズル
５５ ブーム
５６ アトマイザー散布装置

Claims (2)

1. 機体に配置され動力源となるエンジンと、
   前記機体に配置される薬液散布装置とを備え、
   圃場に向けて薬液を空中に散布可能とする無人ヘリコプターであって、
   前記薬液散布装置は、機体に配置されるセンターノズルを備え、
   前記薬液散布装置の散布機本体は、前記センターノズルと前記エンジンのマフラーとで挟まれるように配置される、無人ヘリコプター。
2. 前記薬液散置は、前記機体の左右外側に配置される噴霧装置を備え、
   前記噴霧装置は、噴霧領域が前記メインロータの先端の回転軌跡における半径の長さに対して中心から７０％の半径の長さの仮想の回転軌跡より内側に位置するように、配置される、請求項１に記載の無人ヘリコプター。

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