特開 2024-72188 噴射装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024072188

(43)【公開日】2024-05-27

(54)【発明の名称】噴射装置

(51)【国際特許分類】

   F16K 31/42 20060101AFI20240520BHJP

   A01M 7/00 20060101ALI20240520BHJP

   B05B 9/04 20060101ALI20240520BHJP

【ＦＩ】

F16K31/42 A

A01M7/00 H

B05B9/04

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022182911

(22)【出願日】2022-11-15

(71)【出願人】

【識別番号】390006415

【氏名又は名称】高砂電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100076473

【弁理士】

【氏名又は名称】飯田 昭夫

(74)【代理人】

【識別番号】100188765

【弁理士】

【氏名又は名称】赤座 泰輔

(74)【代理人】

【識別番号】100112900

【弁理士】

【氏名又は名称】江間 路子

(74)【代理人】

【識別番号】100163164

【弁理士】

【氏名又は名称】安藤 敏之

(72)【発明者】

【氏名】内田 圭亮

(72)【発明者】

【氏名】阿部 孔一

(72)【発明者】

【氏名】小山 知記

(72)【発明者】

【氏名】香村 聡彦

(72)【発明者】

【氏名】ドット ナブテジ

【テーマコード（参考）】

2B121

3H056

4F033

【Ｆターム（参考）】

2B121AA12

2B121CB02

2B121CB25

2B121CB35

2B121CB37

2B121CB42

2B121CB47

2B121CB61

2B121CC02

2B121CC31

2B121EA21

2B121FA05

3H056AA02

3H056BB32

3H056CA02

3H056CB03

3H056CC02

3H056CC11

3H056CC13

3H056CD01

3H056CE01

3H056DD01

3H056DD02

3H056DD08

3H056GG04

3H056GG11

4F033RA02

4F033RB02

4F033RC03

4F033RC15

4F033RC17

(57)【要約】      （修正有）

【課題】小型軽量化が可能な噴射装置を提供する。
【解決手段】噴射装置１は、流体が噴射可能に収容された流体容器としてのエアゾール缶と、エアゾール缶内の流体を噴出部に送出する流体送出路と、流体送出路を開閉する流体作動弁１００と、を備える。流体作動弁１００は、操作流体の流入によって、ピストン１２０を摺動させて、流体送出路を開放する。操作流体は、パイロット流体通路１９０によって、ピストン１２０が摺動可能に収容されたシリンダ室１１０の大径孔１１６の下端側に流入され、パイロット流体通路１９０には、形状記憶合金への通電によって、パイロット流体通路１９０を開放させる開用パイロット弁２００が設けられている。シリンダ室１１０の大径孔１１６の下端側には、操作流体を形状記憶合金への通電によって流体を排出する閉用パイロット弁３００が接続される。
【選択図】図５

【特許請求の範囲】

【請求項1】

気体、液体、薬剤又はスラリーなどの流体が噴射可能に収容された流体容器と、
該流体容器の噴出口が接続される導入口と、該導入口から導入された該流体を噴出部に送出する流体送出路と、
該流体送出路の途中に設けられ、該流体送出路を開閉する流体作動弁と、
を備え、
該流体作動弁は、
該流体送出路を開閉する直動弁と、
該直動弁を開閉動作させるピストンと、
該ピストンが摺動可能に収容されるシリンダ室と、
該直動弁を閉鎖する方向に該ピストンを付勢する弾性部材と、
が備えられ、
該流体送出路の該流体作動弁の上流側から該シリンダ室に、操作流体として該流体を流入させるパイロット流体通路が設けられ、該パイロット流体通路に、該パイロット流体通路を開く開用パイロット弁が設けられ、
該開用パイロット弁は、作動部材を設けて構成され、該作動部材の作動によって、該パイロット流体通路を開き、
該シリンダ室から該操作流体を排出して該流体作動弁を閉弁する閉用パイロット弁が設けられ、
該閉用パイロット弁は、作動部材を設けて構成され、該作動部材の作動によって、該シリンダ室から該操作流体を戻し通路を通して排出して、該流体作動弁を閉弁し、該流体の噴射を止める、ことを特徴とする噴射装置。

【請求項2】

前記開用パイロット弁の前記作動部材と前記閉用パイロット弁の前記作動部材が、それぞれ形状記憶合金であることを特徴とする請求項１に記載の噴射装置。

【請求項3】

前記流体作動弁は、前記開用パイロット弁が開動作したときに、前記流体容器の流体圧によってシリンダ室内と弁室内とが加圧され、該開用パイロット弁の開動作後、直ちに閉動作したとき、該流体作動弁の開弁状態を保持するように構成される、ことを特徴とする請求項１又は２に記載の噴射装置。

【請求項4】

前記戻し通路は、前記シリンダ室から前記操作流体を前記噴出部の上流側に戻すように構成され、該戻し通路に、前記閉用パイロット弁が設けられた、ことを特徴とする請求項３に記載の噴射装置。

【請求項5】

前記戻し通路は、前記弁室に接続され、前記閉用パイロット弁の開弁時、前記シリンダ室の前記流体を、該弁室に戻す、ことを特徴とする請求項４に記載の噴射装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に記載の噴射装置の技術分野は、遠隔操作される飛行体や車両などに搭載されて、薬液などの流体を対象物に向けて噴射する噴射装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、遠隔操作される無人飛行体に搭載されて流体を噴射する噴射装置として、例えば、特許文献１に記載された蜂の駆除装置の噴射装置が知られている。この噴射装置は、薬剤が収容されたエアゾール容器と、この容器の薬剤出口に接続された電磁切替弁と、が設けられ、地上のコントローラの操作によって電磁切替弁を作動させて、噴射状態と非噴射状態とを切り替えるように構成されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１０４０６３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、特許文献１に記載された駆除装置は、エアゾール容器の噴射状態と非噴射状態とを切り替えるために、電磁切替弁が備えられている。電磁切替弁は、通常、コア・コイルを含むソレノイドにより動作するプランジャが設けられるため、重量が増して大型化するとともに、その電源も大型化する。このため、遠隔操作される小型の無人飛行体の場合、その搭載重量の制限から、エアゾール容器に収容される薬剤の量が制限されるなどの課題があった。

【0005】

本明細書の技術が解決しようとする課題は、上述の点に鑑みてなされたものであり、小型軽量化が可能な噴射装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本明細書の実施形態に係る噴射装置は、気体、液体、薬剤又はスラリーなどの流体が噴射可能に収容された流体容器と、
該流体容器の噴出口が接続される導入口と、該導入口から導入された該流体を噴出部に送出する流体送出路と、
該流体送出路の途中に設けられ、該流体送出路を開閉する流体作動弁と、
を備え、
該流体作動弁は、
該流体送出路を開閉する直動弁と、
該直動弁を開閉動作させるピストンと、
該ピストンが摺動可能に収容されるシリンダ室と、
該直動弁を閉鎖する方向に該ピストンを付勢する弾性部材と、
が備えられ、
該流体送出路の該流体作動弁の上流側から該シリンダ室に、操作流体として該流体を流入させるパイロット流体通路が設けられ、該パイロット流体通路に、該パイロット流体通路を開く開用パイロット弁が設けられ、
該開用パイロット弁は、作動部材を設けて構成され、該作動部材の作動によって、該パイロット流体通路を開き、
該シリンダ室から該操作流体を排出して該流体作動弁を閉弁する閉用パイロット弁が設けられ、
該閉用パイロット弁は、作動部材を設けて構成され、該作動部材の作動によって、該シリンダ室から該操作流体を戻し通路を通して排出して、該流体作動弁を閉弁し、該流体の噴射を止める、ことを特徴とする。

【0007】

本明細書の実施形態に係る噴射装置によれば、噴射装置は、開用パイロット弁の作動部材の作動により、開用パイロット弁がパイロット流体通路の操作通路を開き、パイロット流体通路からシリンダ室に、操作流体としての流体が供給され、操作流体の圧力がピストンを摺動させて流体送出路を開き、流体を噴出させる。また、噴射装置は、閉用パイロット弁の作動部材の作動により、閉用パイロット弁が戻し通路を開き、シリンダ室の操作流体を戻し通路を通して排出し、弾性部材の付勢により、ピストンが移動し、直動弁が流体送出路を閉鎖する。作動部材を用いた開用パイロット弁と閉用パイロット弁は、作動部材の作動に伴い弁を開閉するため、ソレノイドを用いた電磁弁に比して、小型軽量に製作することができ、電源の小型化も可能である。また、流体作動弁は、流体の圧力により開閉動作するため、ソレノイドは不要となり、実施形態の噴射装置は、小型軽量化を図ることができる。

【0008】

ここで、上記噴射装置において、前記開用パイロット弁の前記作動部材と前記閉用パイロット弁の前記作動部材が、それぞれ形状記憶合金であることが好ましい。

【0009】

これによれば、形状記憶合金を用いた開用パイロット弁と閉用パイロット弁は、形状記憶合金への通電時の変形収縮に伴い弁を開閉するため、小型軽量に製作することができる。

【0010】

また、上記噴射装置において、前記流体作動弁は、前記開用パイロット弁が開動作したときに、前記流体容器の流体圧によってシリンダ室内と弁室内とが加圧され、該開用パイロット弁の開動作後、直ちに閉動作したとき、該流体作動弁の開弁状態を保持するように構成される、ことが好ましい。

【0011】

これによれば、開用パイロット弁の開動作時、パイロット流体通路から流入された操作流体としての流体の流体圧がシリンダ室内を加圧し、且つ、弁室内を加圧するため、直ぐに開用パイロット弁の作動部材の作動をオフした状態でも、ピストンは開弁状態を保持する。これにより、噴射装置は、流体の噴射を継続することができ、開用パイロット弁の消費電力量を抑制することができる。

【0012】

また、上記噴射装置において、前記戻し通路は、前記シリンダ室から前記操作流体を前記噴出部の上流側に戻すように構成され、該戻し通路に、前記閉用パイロット弁が設けられた、構成とすることができる。

【0013】

これによれば、噴射装置は、閉用パイロット弁の作動部材の作動により、閉用パイロット弁が戻し通路を開き、操作流体の圧力をシリンダ室から噴出部の上流側に戻す。このとき、シリンダ室内の圧力低下と弾性部材の付勢により、ピストンが摺動して流体作動弁が閉弁し、流体送出路を閉鎖する。流体送出路の閉鎖により、噴射装置は、流体を外部に放出させることなく、流体の噴射が停止される。

【0014】

また、上記噴射装置において、前記戻し通路は、前記弁室に接続され、前記閉用パイロット弁の開弁時、前記シリンダ室の前記流体を、該弁室に戻す、構成とすることができる。

【0015】

これによれば、噴出停止時、戻し通路を含めたパイロット流体通路に流れる流体を、弁室に戻し、流体を無駄に外気に放出することを防ぐことができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明の噴射装置によれば、流体圧により動作する流体作動弁と、作動部材の作動により開閉動作するパイロット弁を備えるため、装置の小型軽量化を図ることができ、かつ、電源の小型化を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】実施形態の噴射装置の正面図である。

【図2】同噴射装置の平面図である。

【図3】図２のIII－III線断面図である。

【図4】図２のIV－IV線断面図である。

【図5】図３のV－V線断面図である。

【図6】図３のVI－VI線断面図である。

【図7】図３の部分拡大図であり、（Ａ）はピストンが下方に付勢された状態を示す図、（Ｂ）はピストンが上に押し上げられた状態を示す図である。

【図8】図４の部分拡大図であり、（Ａ）は流体送出路が閉鎖された状態を示す図、（Ｂ）は操作通路が開放されて流体送出路が開放された状態を示す図である。

【図9】同噴射装置に使用される形状記憶合金駆動バルブの斜視図である。

【図10】図９のX－X線断面図であり、操作通路が閉鎖された状態を示す図である。

【図11】同断面図であり、操作通路が開放された状態を示す図である。

【図12】同噴射装置を構成する通路部の平面図である。

【図13】同噴射装置を構成するピストンとダイヤフラム弁の側面図である。

【図14】同噴射装置を構成するシリンダ部材の平面図である。

【図15】同噴射装置を構成する開用弁取付部と開用パイロット弁の左側面図である。

【図16】同噴射装置を構成する閉用弁取付部と閉用パイロット弁の右側面図である。

【図17】同噴射装置を搭載したドローンの斜視図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明に係る噴射装置の実施形態を図１～図１７に基づいて説明する。実施形態の噴射装置は、遠隔操作される飛行体としてのドローンＤＲに搭載されて蜂の巣ＷＮを駆除する薬剤を散布する噴射装置を例に説明するが、これに限定されるものではない。

【0019】

図１７に示すように、実施形態に係る噴射装置１は、ドローンＤＲに搭載され、蜂の巣ＷＮを駆除する薬剤などの流体ＦＬが噴射可能に収容された流体容器（エアゾール缶４００）と、エアゾール缶４００に接続され、図２～図４に示すように、エアゾール缶４００から噴出する流体ＦＬが送出される流体送出路１８０を開閉する流体作動弁１００と、流体作動弁１００の開閉を操作するパイロット流体通路１９０と、パイロット流体通路１９０を操作する開用パイロット弁２００及び閉用パイロット弁３００とが設けられている。

【0020】

なお、本明細書において、噴射装置１の向きは、図１及び図２に示すように、前後は、流体ＦＬが送出される流体送出路１８０の噴出部１８６側を前とし、左右は、開用パイロット弁２００側を右とし、閉用パイロット弁３００側を左とする。上下は、図３及び図４に示すように、噴射装置１内に配置されたピストン１２０の大径部１２１側を上とし、流体送出路１８０の導入口１８１側を下とする。図示で使用する、Ｆは前、Ｂは後、Ｕは上、Ｄは下、Ｌは左、Ｒは右を示す。また、流体ＦＬの流れに基づき、導入口１８１側を上流側、噴出部１８６側を下流側と表現することがある。さらに、流体作動弁１００の筐体となるシリンダ部材１１１を基準に、内側又は外側と表現することがある。

【0021】

図１及び図２に示すように、流体作動弁１００の本体となるシリンダ部材１１１は、略四角柱形状をなし、図３及び図４に示すように、シリンダ部材１１１内に、大径孔１１６と小径孔１１７を有するシリンダ室１１０が設けられる。シリンダ室１１０内には、大径部１２１と小径部１２３を有するピストン１２０が嵌入される。図１３に示すように、ピストン１２０の大径部１２１に設けた円周溝に、Ｏリング１２２が嵌着され、小径部１２３に設けた円周溝に、Ｏリング１２４が嵌着される。図３に示すように、ピストン１２０の大径部１２１が嵌入されたシリンダ室１１０の大径孔１１６の底部に、僅かな空間が大径部１２１の底面との間に生じるように形成され、その底部の空間に、シリンダ部材１１１に設けた操作通路１９２及び戻し通路１９３が接続される。大径部１２１の底面がパイロット流体通路１９０を通して印加される流体圧の受圧面１２１ａとなる。また、噴射休止時、この流体圧は、戻し通路１９３を通して弁室１５０に戻される。ピストン１２０の小径部１２３の底部に、直動弁としてのダイヤフラム弁１４０が取り付けられている。図３及び図４に示すように、ピストン１２０の上側には、ピストン１２０を下に付勢する弾性部材としてのコイルばね１３０が収容され、シリンダ部材１１１のシリンダ室１１０の上側は、蓋部材１１４によって閉塞され、コイルばね１３０により、ピストン１２０は下方に付勢される。ピストン１２０の大径部１２１の下面に、受圧面１２１ａが設けられ、この大径部１２１の受圧面１２１ａが流体圧を受けると、ピストン１２０がコイルばね１３０の付勢力に抗して上昇し、ダイヤフラム弁１４０が開く構造である。

【0022】

図３及び図４に示すように、シリンダ部材１１１の下部には、流体導入通路１８２や弁室１５０が設けられた通路部１１５が取り付けられている。図１２に示すように、通路部１１５には、流体導入通路１８２に接続される操作通路１９２と、弁室１５０に接続される戻し通路１９３が設けられる。図３に示すように、シリンダ部材１１１の左右には、パイロット流体通路１９０の操作通路１９２を内部に設けた開用弁取付部１１２が右側面に取り付けられ、戻し通路１９３を内部に設けた閉用弁取付部１１３が左側面に取り付けられる。

【0023】

噴射装置１の本体部を構成する、シリンダ部材１１１、開用弁取付部１１２、閉用弁取付部１１３、蓋部材１１４、通路部１１５及びピストン１２０には、エンジニアリングプラスチックのＰＯＭ（ポリアセタール）を使用した。ダイヤフラム弁１４０には、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）を使用し、Ｏリング１２２、１２４には、ＦＦＫＭ（パーフロロエラストマー）を使用した。噴射装置１は、コイルばね１３０を除いて、金属に比して軽量のプラスチック材料を使用できるため、軽量化を図ることができるものである。

【0024】

流体作動弁１００の下部の通路部１１５には、図３及び図４に示すように、上下の中心軸方向に、下から、エアゾール缶４００の噴出口が接続される導入口１８１が設けられ、流体ＦＬが導入される流体導入通路１８２が導入口１８１の上方に設けられ、流体導入通路１８２が下側から接続される弁室１５０と、弁室１５０の底部で流体導入通路１８２の接続部分に設けた弁座部１６０に着座して閉弁するダイヤフラム弁１４０と、ダイヤフラム弁１４０を上下に動かすピストン１２０と、が設けられる。

【0025】

図４に示すように、通路部１１５の底部に導入口１８１が設けられ、エアゾール缶４００の噴出口が導入口１８１に嵌着される。エアゾール缶４００の噴出口が導入口１８１に接続されると、エアゾール缶４００の噴出口が開放され、流体ＦＬは、流体導入通路１８２へ入る。流体導入通路１８２には、図３に示すように、操作通路１９２の下部の端部が接続される。エアゾール缶４００が取り付けられると、流体ＦＬは、流体導入通路１８２からパイロット流体通路１９０の操作通路１９２にも流入するようになっている。

【0026】

弁室１５０は、通路部１１５の中央上部に形成され、流体導入通路１８２の上方に位置する。弁室１５０の底部で流体導入通路１８２の接続部分に、弁座部１６０が設けられる。弁室１５０の下側の通路部１１５内には、図１２に示すように、エアゾール缶４００からの流体ＦＬが流入する流体導入通路１８２と、流入した流体ＦＬを外部へ送出する流体送出通路１８４と、パイロット流体通路の戻し通路１９３が、設けられている。弁室１５０の弁座部１６０は、流体導入通路１８２の開口周囲に設けらる。図４及び図１３に示すように、ダイヤフラム弁１４０は、ダイヤフラム１４１の中央部に弁体１４２を設けて構成され、コイルばね１３０により下方に付勢される。ピストン１２０の通常時、ダイヤフラム弁１４０の弁体１４２は、流体導入通路１８２の上端部開口部の弁座部１６０上に着座し、ダイヤフラム弁１４０は閉鎖される。図４に示すように、下側の通路部１１５に、流体送出通路１８４が水平に形成され、流体ＦＬを流体送出通路１８４の内側の端部は、弁室１５０に接続され、その外側端部、つまり、流体送出通路１８４の下流側に、噴出部１８６が設けられる。噴出部１８６には、図１７のように、流体ＦＬを噴射するインジェクタノズル４１０などが接続される。

【0027】

図１３に示すように、ピストン１２０は、上側の大径部１２１と下側の小径部１２３から構成され、図３に示すように、その大径部１２１はシリンダ室１１０の上側の大径孔１１６に嵌入され、小径部１２３は小径孔１１７に嵌入され、上下に摺動する。ピストン１２０は、その上側に備えられた弾性部材としてのコイルばね１３０によって下方に付勢され、初期状態（未噴射状態）では、ダイヤフラム弁１４０の弁体１４２が弁座部１６０上に着座し、閉弁して流体導入通路１８２を閉鎖する。

【0028】

ピストン１２０の大径部１２１の底部の受圧面１２１ａが受ける流体圧は、その面積に比例して大きく、開用パイロット弁２００が閉じた後も、受圧面１２１ａは内部に閉じ込められた流体圧を受けて、ダイヤフラム弁１４０の開弁状態を保持する。

【0029】

大径孔１１６の下端には、図３、図５及び図１４に示すように、パイロット流体通路１９０の操作通路１９２と戻し通路１９３が接続される。操作流体としての流体ＦＬは、操作通路１９２からシリンダ室１１０の大径孔１１６の下端に流入し、大径部１２１の受圧面１２１ａ（図１３）がこの流体圧を受け、ピストン１２０の大径部１２１が上に押し上げられ、開弁する。

【0030】

大径孔１１６の下端側は、シリンダ室１１０とピストン１２０との間が、大径部１２１に設けられた周方向のＯリング１２２と、小径部１２３に設けられた周方向のＯリング１２４と、によって閉塞される。このため、操作流体としての流体ＦＬが、操作通路１９２から大径孔１１６の下端側に流入し、開用パイロット弁２００と閉用パイロット弁３００がそれぞれ閉じている場合、ピストン１２０の大径部１２１が上に押し上げられた状態が維持され、噴射装置１の噴射が維持されることになる。

【0031】

図２及び図５に示すように、シリンダ部材１１１の右側に開用弁取付部１１２が取り付けられ、左側に閉用弁取付部１１３が取り付けられる。図１５に示す如く、開用弁取付部１１２には開用パイロット弁２００が取り付けられ、図１６に示す如く、閉用弁取付部１１３には閉用パイロット弁３００が取り付けられる。パイロット流体通路１９０には、流体ＦＬを大径孔１１６の下端側に流入させる操作通路１９２と、流体ＦＬを大径孔１１６の下端側から排出させる戻し通路１９３とが設けられる。操作通路１９２には、作動部材として形状記憶合金によって開閉動作する駆動バルブの開用パイロット弁２００が接続され、戻し通路１９３には、同様の構成の閉用パイロット弁３００が接続される。

【0032】

図３に示すように、通路部１１５内に水平に形成された操作通路１９２ａは、流体導入通路１８２に接続され、その他端は、シリンダ部材１１１の右側に取り付けられた開用弁取付部１１２内の縦の操作通路１９２ｂに接続される。図１５に示す如く、開用弁取付部１１２には開用パイロット弁２００が取り付けられ、開用パイロット弁２００の流入通路２６１と流出通路２６２は、開用弁取付部１１２内の縦方向の操作通路１９２ｂ間に接続される。シリンダ室１１０内の大径孔１１６の下端側のシリンダ部材１１１内に、操作通路１９２ｃが水平に設けられ、操作通路１９２ｃの一端は大径孔１１６の下端側に接続され、その他端には、開用弁取付部１１２に設けた開用パイロット弁２００の流出通路２６２が接続される。開用弁取付部１１２には、操作通路１９２を開閉する作動部材としての形状記憶合金ワイヤ２５０を有した開用パイロット弁２００が、図１５に示すように、取り付けられる。

【0033】

シリンダ部材１１１の左側は、図３に示すように、閉用弁取付部１１３が取り付けられ、閉用弁取付部１１３内に、縦の戻し通路１９３ｂが設けられる。戻し通路１９３ｂの下端は、通路部１１５内に水平に設けた戻し通路１９３ａを介して、弁室１５０に接続される。図１６に示す如く、閉用弁取付部１１３には、戻し通路１９３を開閉する閉用パイロット弁３００が取り付けられる。戻し通路１９３ｂの上端は、シリンダ部材１１１の上部に設けた戻し通路１９３ｃを介して、シリンダ室１１０の底部に接続される。

【0034】

開用パイロット弁２００及び閉用パイロット弁３００には、図９～図１１に示すように、形状記憶合金駆動バルブが使用される。この形状記憶合金駆動バルブは、形状記憶合金ワイヤ２５０への通電により開動作する構造である。図１０に示すように、本体２０５の端部に、取付ベース２６０が固定され、取付ベース２６０とダイヤフラム弁２３０との間に弁室２３２が設けられる。ダイヤフラム弁２３０の弁体２３１はプランジャ２２０の先端に連結され、弁体２３１は弁室２３２に設けた弁座部２３３に着座して弁を閉じる。形状記憶合金ワイヤ２５０への通電によって、操作通路１９２を開く。閉用パイロット弁３００は、戻し通路１９３ｂを開閉する形状記憶合金駆動バルブである。閉用パイロット弁３００は、非通電時は閉弁して戻し通路１９３ｂを閉鎖し、形状記憶合金ワイヤ２５０の通電によって、戻し通路１９３ｂを開く。

【0035】

図９から図１１に示すように、形状記憶合金駆動バルブは、本体２０５内にプランジャ収容室２１０が設けられ、プランジャ２２０がプランジャ収容室２１０に軸方向に移動可能に収容される。プランジャ２２０の中間部に、弾性部材のコイルばね２４０が外嵌され、このコイルばね２４０によって、通常時、プランジャ２２０はダイヤフラム弁２３０を閉鎖する。ダイヤフラム弁２３０は、プランジャ２２０の先端に取り付けられる。プランジャ２２０の先端側に突起部２２１が設けられ、突起部２２１に形状記憶合金ワイヤ２５０が架け渡され、形状記憶合金ワイヤ２５０の両端はそれぞれ端子２５１に接続される。形状記憶合金ワイヤ２５０への通電により、形状記憶合金ワイヤ２５０が収縮して、プランジャ２２０が端子２５１側に摺動し、ダイヤフラム弁２３０を開く。形状記憶合金ワイヤ２５０は、略Ｕ字状に形成され、両端部が端子２５１に固定される。形状記憶合金ワイヤ２５０の中間部は、プランジャ２２０の先端側の突起部２２１に係合される。形状記憶合金ワイヤ２５０の通電時、形状記憶合金ワイヤ２５０は、収縮し、プランジャ２２０をダイヤフラム弁２３０の反対側の端子２５１側に摺動させる。これによって、ダイヤフラム弁２３０の弁体２３１は、弁室２３２を開放し、流入通路２６１と流出通路２６２を連通させる。

【0036】

閉用パイロット弁３００の形状記憶合金駆動バルブも、開用パイロット弁２００のそれと同様に構成される。シリンダ部材１１１の左側に取り付けられた閉用弁取付部１１３内に、縦の戻し通路１９３ｂが設けられ、戻し通路１９３ｂの下端は、通路部１１５内に水平に設けた戻し通路１９３ａを介して、弁室１５０に接続される。図１６に示す如く、閉用弁取付部１１３には、戻し通路１９３ｂを開閉する閉用パイロット弁３００が取り付けられる。図３及び図１６に示すように、閉用パイロット弁３００の流入通路２６１の先端が、シリンダ部材１１１の上部に水平に設けた戻し通路１９３ｃに接続され、戻し通路１９３ｃの端部が、シリンダ室１１０の大径孔１１６の底部に接続される。閉用パイロット弁３００は、その形状記憶合金ワイヤ２５０の通電時、流入通路２６１と流出通路２６２を連通させる。このとき、シリンダ室１１０の大径孔１１６から流体ＦＬを排出させ、大径部１２１の下面の受圧面１２１ａの流体圧を下げ、コイルばね１３０の付勢力によってピストン１２０を下降させ、ダイヤフラム弁１４０を閉じる。

【0037】

形状記憶合金駆動バルブを用いた開用パイロット弁２００と閉用パイロット弁３００は、例えば、サイズが１９×１８．４×ｔ４ｍｍ、重さが１．５ｇと、非常に小型軽量のものを使用することができ、その消費電力は０．３Ｗ以下である。このため、実施形態の噴射装置１は、ソレノイドを用いた電磁弁を使用したものと比して、非常に小型軽量化を図ることができ、電源の小型化も可能である。

【0038】

次に、噴射装置１の動作について説明する。初期状態（未噴射状態）では、開用パイロット弁２００と閉用パイロット弁３００は、通電されていないため、図１０に示すように、閉鎖されている。流体作動弁１００は、図３に示すように、コイルばね１３０がピストン１２０を介してダイヤフラム弁１４０を下方に付勢し、ダイヤフラム弁１４０が流体導入通路１８２の弁座部１６０に着座して、流体導入通路１８２は閉鎖された状態である。

【0039】

噴射の前段階として、噴射装置１の導入口１８１にエアゾール缶４００を取り付ける。このとき、図７Ａに示すように、流体送出路１８０の導入口１８１にエアゾール缶４００の噴出口が接続されると、エアゾール缶４００の噴出口から流体ＦＬが、流体送出路１８０の流体導入通路１８２と、パイロット流体通路１９０の操作通路１９２ａを通して、開用弁取付部１１２内の操作通路１９２ｂと開用パイロット弁２００まで、流体ＦＬが進入した状態となる。

【0040】

開用パイロット弁２００に通電すると、形状記憶合金ワイヤ２５０の収縮により、開用パイロット弁２００が開弁し、流体ＦＬが開用パイロット弁２００を通り、図７Ｂに示すように、シリンダ室１１０の大径孔１１６の底部に流体ＦＬの圧力が印加される。これにより、受圧面１２１ａ（図１３）に圧力が加えられたピストン１２０は、上方に摺動する。

【0041】

ピストン１２０の摺動によって、図７Ｂに示すように、流体導入通路１８２のダイヤフラム弁１４０が開き、流体ＦＬは、図８Ｂに示すように、弁室１５０、流体送出通路１８４を通って、噴出部１８６からインジェクタノズル４１０を通して、対象物に向けて噴射される。このとき、開用パイロット弁２００は、通電後、直ぐに通電を停止し、閉弁する。しかし、この状態でも、シリンダ室１１０の大径孔１１６の底部の流体ＦＬの圧力は維持されるため、図８Ｂの状態が維持され、噴射装置１は、閉用パイロット弁３００が作動されない限り、流体ＦＬの噴射は維持される。このように、噴射装置１は、開用パイロット弁２００の非常に短時間の通電により、ダイヤフラム弁１４０の開弁状態が保持され、流体ＦＬの噴射が維持されるため、消費電力はわずかである。

【0042】

噴射装置１による噴射の停止は、閉用パイロット弁３００に通電して、閉用パイロット弁３００を動作させて行なう。閉用パイロット弁３００の形状記憶合金ワイヤ２５０に、短時間通電すると、閉用パイロット弁３００が開弁し、シリンダ室１１０の大径孔１１６の底部の流体ＦＬは、戻し通路１９３ｃから、閉用パイロット弁３００の弁室２３２を通り、さらに、戻し通路１９３ｂから戻し通路１９３ａを通り、弁室１５０に流れる。これにより、シリンダ室１１０の大径孔１１６の圧力が低下し、ピストン１２０は、コイルばね１３０の付勢により下に摺動し、ダイヤフラム弁１４０を下方に摺動させて弁座部１６０に着座し、流体導入通路１８２を閉鎖する。流体導入通路１８２の閉鎖によって、噴射装置１の噴射は停止する。このように、シリンダ室１１０の大径孔１１６底部の流体ＦＬは、噴射の停止時前に、弁室１５０に戻されるので、外部に排出されず、周辺環境を汚染することがないとともに、流体ＦＬを無駄にすることはない。

【0043】

再度、流体ＦＬを噴射する場合、開用パイロット弁２００をオンして、その形状記憶合金ワイヤ２５０を収縮させ、ダイヤフラム弁２３０を開弁させると、流体作動弁１００のダイヤフラム弁１４０が開き、流体ＦＬが弁室１５０から流体送出通路１８４を通して、噴出部１８６から噴出される。

【0044】

このように、開用パイロット弁２００と閉用パイロット弁３００を交互にオンすることにより、噴射装置１は、流体ＦＬの噴射と停止を繰り返すことができるため、例えば、流体ＦＬの噴射方向が蜂の巣からずれていた場合であっても、噴射を止めて、噴射方向を修正して再度噴射することができる。

【0045】

本明細書の実施形態に係る噴射装置によれば、噴射装置１は、開用パイロット弁２００の形状記憶合金ワイヤ２５０への通電により、開用パイロット弁２００がパイロット流体通路１９０の操作通路１９２ｂを開放し、パイロット流体通路１９０からシリンダ室１１０に、操作流体としての流体ＦＬを供給し、ピストン１２０を摺動させて、ダイヤフラム弁１４０を開き、流体送出路１８０を開放する。また、噴射装置１は、閉用パイロット弁３００の形状記憶合金ワイヤ２５０への通電により、閉用パイロット弁３００が戻し通路１９３を開放し、シリンダ室１１０の操作流体を排出し、弾性部材の付勢により、ピストン１２０が流体送出路１８０を閉鎖する。形状記憶合金ワイヤ２５０を用いた開用パイロット弁２００と閉用パイロット弁３００は、ソレノイドを用いた電磁弁に比して、形状記憶合金への通電時の変形収縮に伴い弁を開閉するため、小型軽量に製作することができ、電源の小型化も可能である。また、流体作動弁１００は、流体の圧力により開閉動作するため、ソレノイドは不要となり、実施形態の噴射装置１は、小型軽量化を図ることができる。

【0046】

なお、実施形態の噴射装置は、その他実施形態として、以下のような形態であってもその実施をすることができる。

【0047】

実施形態の噴射装置１では、遠隔操作される飛行体としてのドローンＤＲに搭載されて蜂の巣を駆除する流体ＦＬを散布する噴射装置を例に説明したが、噴射装置１は、飛行体に限らず、遠隔操作される車両に搭載することもできる。これによれば、例えば、屋根裏のような狭い場所の蜂の巣の駆除に対しても適用することができる。また、駆除するのは、蜂の巣に限られず、例えば、害虫、害鳥、害獣にも適用することができる。

【0048】

実施形態の噴射装置１では、流体ＦＬを散布する噴射装置を例に説明したが、噴射装置１は、塗料を吹き付ける（塗装）ものとすることもできる。これによれば、例えば、高層建築物の高層部など、足場を組み立てなければ塗装することができない箇所に対して塗料を吹き付けることができる。また、高架橋の下などの補修に対して、事前調査のマーキングとして塗料を吹き付けることもできる。

【0049】

実施形態の噴射装置１では、流体送出路１８０を開閉する直動弁としてダイヤフラム弁１４０を用いたが、直動弁として直動ポペットタイプも使用することができる。

【0050】

実施形態の噴射装置１では、開用パイロット弁２００と閉用パイロット弁３００の作動部材として、それぞれ形状記憶合金（形状記憶合金ワイヤ２５０）を用いたが、これら作動部材として、ピエゾ素子、誘電エラストマなどの圧電素子も使用することができる。

【0051】

実施形態の噴射装置１では、シリンダ部材１１１、開用弁取付部１１２、閉用弁取付部１１３、蓋部材１１４、通路部１１５及びピストン１２０を形成する素材に、ＰＯＭ（ポリアセタール）を使用したが、これらの素材はＰＯＭに限定されることなく、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン（フッ素樹脂））、ＰＢＴ（ポリブチレンテレフタレート）、ＰＡ（ポリアミド）、ＰＣ（ポリカーボネート）、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）などのエンジニアリングプラスチックを使用することができる。

【符号の説明】

【0052】

１ 噴射装置
１００ 流体作動弁
１１０ シリンダ室
１１１ シリンダ部材
１１２ 開用弁取付部
１１３ 閉用弁取付部
１１４ 蓋部材
１１５ 通路部
１１６ 大径孔
１１７ 小径孔
１２０ ピストン
１２１ 大径部
１２１ａ 受圧面
１２２ Ｏリング
１２３ 小径部
１２４ Ｏリング
１３０ コイルばね
１４０ ダイヤフラム弁
１４１ ダイヤフラム
１４２ 弁体
１５０ 弁室
１６０ 弁座部
１８０ 流体送出路
１８１ 導入口
１８２ 流体導入通路
１８３ 分岐路
１８４ 流体送出通路
１８５ 合流点
１８６ 噴出部
１９０ パイロット流体通路
１９２ 操作通路
１９２ａ 操作通路
１９２ｂ 操作通路
１９２ｃ 操作通路
１９３ 戻し通路
１９３ａ 戻し通路
１９３ｂ 戻し通路
１９３ｃ 戻し通路
２００ 開用パイロット弁
２０５ 本体
２１０ プランジャ収容室
２２０ プランジャ
２２１ 突起部
２３０ ダイヤフラム弁
２３１ 弁体
２３２ 弁室
２３３ 弁座部
２４０ コイルばね
２５０ 形状記憶合金ワイヤ
２５１ 端子
２６０ 取付ベース
２６１ 流入通路
２６２ 流出通路
３００ 閉用パイロット弁
４００ エアゾール缶
４１０ インジェクタノズル
ＤＲ ドローン
ＦＬ 流体
ＷＮ 蜂の巣

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】