噴霧装置
【課題】薬液に充分な電荷を付与し、作物の密集した部分及び遠方の作物にまで充分な量の薬液を付着させて、薬液の散布効率を向上させることができる噴霧装置を提供する。
【解決手段】時間変化量が大きい鋸歯状波を電極４に印加し、噴射口２０から霧状に噴射された液体（例えば薬液）に、作物の密集した部分及び遠方の作物に付着するのに充分な電荷を付与して、作物の密集した部分及び遠方の作物の表面を薬液にて被覆し、薬液の散布効率を向上させて、害虫を確実に駆除することができる。また一定の直流電圧をパルス電圧に変換し、更に電圧波形が鋸歯状になるようにして、電圧の時間変化量を大きくし、噴射された薬液の電荷量を向上させることができる。
【解決手段】時間変化量が大きい鋸歯状波を電極４に印加し、噴射口２０から霧状に噴射された液体（例えば薬液）に、作物の密集した部分及び遠方の作物に付着するのに充分な電荷を付与して、作物の密集した部分及び遠方の作物の表面を薬液にて被覆し、薬液の散布効率を向上させて、害虫を確実に駆除することができる。また一定の直流電圧をパルス電圧に変換し、更に電圧波形が鋸歯状になるようにして、電圧の時間変化量を大きくし、噴射された薬液の電荷量を向上させることができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体（例えば薬液）を霧状に噴射する噴霧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圃場に生育している作物に、害虫による被害、いわゆる虫食いが発生した場合、作物の商品価値は大幅に低下するため、害虫を駆除すべく、薬液が作物に散布される。作物は、スイカ、イチゴ、キャベツ、ネギ及びイネなどの圃場の表面を覆うように生育する平面作物と、キュウリ、トマト及びナスなどの上方に伸びて生育する立体作物とに大別され、平面作物への薬液の散布は、一般に左右に延びた筒状のブームの下面に液体を霧状に噴射する複数の噴霧ノズルを接続した散布機によって行われる。近年では作物へ確実に薬液を付着させるために、噴射された液体に電荷を付与する構成を更に備える散布機が使用されることが多い。
【０００３】
特許文献１には、薬液タンクからポンプによって圧送された薬液が通流するノズルブームと、該ノズルブームに接続された複数の噴霧ノズルと、該噴霧ノズルの先端に臨み、電荷を付与する静電付与電極とを備える静電付与式散布機が記載されており、該静電付与式散布機は、静電付与電極にパルス状の波形をなす高電圧パルスを印加するようにしてある。薬液タンクは接地してあり、噴霧ノズルから噴射されたアース電位の液体に高電圧パルスによって電荷が付与され、クーロン力によって液体は作物に誘引され付着する。また静電付与式散布機は、電圧を上昇させる昇圧変圧器を備えており、噴霧ノズルの一部を昇圧変圧器の鉄心として利用し、部品点数を節減している。
【０００４】
一方、立体作物への薬液の散布は、液体が通流する管の先端に噴霧ノズルを接続した散布機によって行われることが多く、例えば特許文献２には、収容タンクからポンプによって圧送された薬液が通流する噴管と、該噴管の一端部に接続された噴霧ノズルと、該噴霧ノズルの周囲に配置された環状電極と、噴管の他端部に設けられた把持するためのグリップとを備える静電噴霧装置が記載してある。該静電噴霧装置は、環状電極に一定の直流高電圧を印加するようにしてあり、噴霧ノズルから噴射された液体に電荷が付与され、クーロン力によって液体は作物に誘引され付着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８２２７７７号公報
【特許文献２】特開２００７−２２２７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
平面作物、特にネギ及びイネなどの密集して生育する品種は、ノズルブームを使用した静電付与式散布機によって薬液を散布した場合、薬液の帯電量が少ないと、根本付近の密集している部分に薬液が十分に付着せず、害虫の駆除が不十分な場合がある。
一方、立体作物の場合、多数の作物を列状に生育させており、立体作物による複数の列が圃場に並んでいることが多い。前記静電噴霧装置を使用して薬液を散布する場合、ユーザはグリップを把持し、列の間を移動しながら、噴霧ノズルから噴射された薬液を両側に向けて散布する。このとき薬液の帯電量が少ない場合に、ファラデーケージ効果によって、ユーザの両側にてユーザに最接近した列における作物の表面及び葉の縁に薬液が集中し、ユーザから離れた位置にある作物の列には薬液は到達せず、散布効率が低下する。
【０００７】
ところで薬液の帯電量は、電極を流れる電流Ｉの大きさに依存し、該電流Ｉは電極に印加された電圧Ｖの時間変化量に比例する（Ｉ＝α・ｄＶ／ｄｔ、αは比例定数、ｔは時間）ので、一定の直流電圧よりもパルス電圧を電極に印加する方が、薬液は帯電し易いと推測される。
前述したように、特許文献２に記載の静電噴霧装置は、環状電極に一定の直流電圧を印加しているが、特許文献１に記載の静電付与式散布機のように高電圧パルスを印加することで、薬液の電荷量を増加させることができると考えられる。しかしながら、特許文献１に記載の静電付与式散布機における高電圧パルスは半円状をなし、電圧Ｖの傾きが緩やかである、すなわち電圧Ｖの時間変化量が小さく、薬液の電荷量を充分に増加させることができないと考えられる。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、薬液に充分な電荷を付与し、平面作物の密集した部分及びユーザから離れた位置にある立体作物の列にまで充分な量の薬液を付着させて、薬液の散布効率を向上させることができる噴霧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】
【０００９】
本発明に係る噴霧装置は、液体を霧状に噴射する噴射口を有するノズルと、前記噴射口の周囲に配置され、前記噴射口から噴射された液体に電荷を付与する電極と、該電極に印加されるべきパルス電圧を発生するパルス電圧発生手段とを備える噴霧装置において、前記パルス電圧発生手段は、鋸歯状波を発生するようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、時間変化量が大きい鋸歯状波を電極に印加し、噴射口から霧状に噴射された液体に、作物の密集した部分及び遠方の作物に付着するのに充分な電荷を付与する。
【００１１】
本発明に係る噴霧装置は、前記パルス電圧発生手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、一定の直流電圧（入力電圧）を高周波のパルス電圧に変換して変圧器で昇圧し、更に平滑化して、所定の電圧の直流出力電圧とする。このとき入力電圧をスイッチを使用して所定の周波数でオンオフすることによって、所定の周波数を有する高電圧のパルス電圧を出力する。
【００１３】
本発明に係る噴霧装置は、前記鋸歯状波の周波数は、１００ヘルツ以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、電圧の周波数を１００ヘルツ以下に制御することによって、噴射口から噴射した液体の帯電量の最大化を図る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る噴霧装置にあっては、時間変化量が大きい鋸歯状波を電極に印加し、噴射口から霧状に噴射された液体（例えば薬液）に、作物の密集した部分及び遠方の作物に付着するのに充分な電荷を付与して、作物の密集した部分及び遠方の作物の表面を薬液にて被覆し、薬液の散布効率を向上させて、害虫を確実に駆除することができる。
【００１６】
本発明に係る噴霧装置にあっては、一定の直流電圧をパルス電圧に変換し、更に平滑化して、鋸歯状波を発生させることを実現できる。
【００１７】
本発明に係る噴霧装置にあっては、一定の直流電圧（入力電圧）を高周波のパルス電圧に変換して変圧器で昇圧し、更に平滑化して、所定の電圧の直流出力電圧とする。このとき入力電圧をスイッチを使用して所定の周波数でオンオフすることによって、所定の周波数を有する高電圧のパルス電圧を出力して、噴射された薬液の電荷量の最大化を図ることができる。
【００１８】
本発明に係る噴霧装置にあっては、電圧の周波数を１００ヘルツ以下に制御することによって、噴射口から噴射した薬液の帯電量の最大化を図り、作物の密集した部分及び遠方の作物の表面を薬液にて確実に被覆し、薬液の散布効率を向上させて、害虫を確実に駆除することができる。後述するように、一定の直流電圧を印加する場合に比べて、１００ヘルツ以下のパルス電圧を印加した場合の方が、噴霧された薬液によって葉の表面又は裏面が覆われる被覆面積率が大きい。一方１００ヘルツを超過した場合には、短時間の内に電圧の上昇と下降とが入れ替わり、大きな傾きの電圧を電極に長時間印加することができず、また波形も一定の直流に近くなり、好ましくない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態に係る散布装置のノズル付近を略示する断面図である。
【図２】パルス発生回路を略示する回路図である。
【図３】スイッチをオンオフ動作した場合におけるＦＥＴのソースへの入力電圧、ＦＥＴのゲートへの入力パルス電圧及び平滑回路の出力電圧との関係を略示するタイムチャートである。
【図４】デューティ比が０．１であって周波数２ヘルツ（Ｈｚ）の矩形波に係る制御信号をＰＧから出力した場合に、電極に印加されるパルス電圧を略示するタイムチャートである。
【図５】デューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧから出力した場合に、電極に印加されるパルス電圧を略示するタイムチャートである。
【図６】付着率を確認するための実験装置の構成を上方から略示した模式図である。
【図７】（Ａ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図８】（Ｂ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図９】（Ｃ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図１０】（Ｄ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図１１】（Ｅ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図１２】（Ｆ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図１３】（Ｒ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図１４】デューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧから出力することによって電極に印加された電圧と液滴を流れる電流との関係を略示する図である。
【図１５】電圧波形の形状と薬液の噴射対象への付着率との関係を確認するための実験装置の構成を上方から略示した模式図である。
【図１６】ＰＧの出力電圧とノズルに印加された電圧との関係を示す図である。
【図１７】ダミーツリー１本あたりの液体の付着面積を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明を実施の形態に係る噴霧装置を示す図面に基づいて詳述する。図１は実施の形態に係る散布装置のノズル２付近を略示する断面図である。
図において１は、薬液が通流する通流管であり、該通流管１の一端部は薬液を収容するタンク（後述する図４参照）に接続してある。通流管１の他端部に、液体を霧状に噴射する噴射口２０を有する円柱状のノズル２が接続してある。噴射口２０は、ノズル２の先端面中央部に位置する。ノズル２の周囲には、後述する高圧電線を収容する円筒状の収容部３が設けてあり、ノズル２は収容部３の内側に同軸的に配置されている。円筒状の収容部３には、細長い有底円筒形の収容室３０が軸方向に沿って形成してあり、該収容室３０の開口は、通流管１側の収容室３０の端面に設けてある。
【００２１】
通流管１と反対側における収容部３の端面部分の外径は、他の部分の外径よりも小さく、段差が形成されている。収容部３の段差部分に、円環形の電極４が嵌合している。収容室３０の内側にて、収容室３０の開口付近に円筒状の防水部材５１が設けてあり、該防水部材５１の内側に高圧電線５が水密に挿入してある。該高圧電線５は電極４に接続してある。円筒状をなす収容部３の外周面において、軸方向の中途部分に円環状の凹部３１が形成してあり、該凹部３１にはＯリング５０が嵌合している。
【００２２】
電極４側における収容部３の端面から凹部３１に亘り、電極４を覆う円筒状のカバー６が設けてある。電極４側におけるカバー６の内周面に、円環状の溝６０が形成してあり、該溝６０にＯリング５０が嵌合している。溝６０における電極４側の側面は開放されており、溝６０に嵌合したＯリング５０は電極４の端面に隣接している。各Ｏリング５０、５０を挟持した状態で、カバー６は収容部３に水密に嵌合している。そのため薬液がカバー６と収容部３との隙間から侵入し、電極４に到達することはなく、漏電が防止される。
【００２３】
図２はパルス電圧発生回路８０を略示する回路図である。電極４には、高圧電線５を介してパルス電圧発生回路８０が接続されており、パルス電圧発生回路８０から高電圧のパルス電圧が電極４に印加される。
【００２４】
パルス電圧発生回路８０は、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、図２に示すように、バッテリである直流電源８１の正極とｐ型のＦＥＴ８３のソースとの間に、スイッチ８７が介装されている。ＦＥＴ８３のドレインと直流電源８１の負極との間には、昇圧変圧器８４の１次コイル８４ａが介装されている。ＦＥＴ８３のゲートには発振回路８２が接続してある。該発振回路８２には、スイッチ８７を介して直流電源８１から電力が供給されている。スイッチ８７がオン動作した場合に、ＦＥＴ８３は、発振回路８２からゲートに入力される信号によって一定の高周波の周期でオンオフ動作する。
【００２５】
ＦＥＴ８３のドレインには１次コイル８４ａの一端部が接続してあり、１次コイル８４ａの他端部と昇圧変圧器８４の２次コイル８４ｂの一端部とが接続してある。２次コイル８４ｂの一端部は電極４に接続してある。２次コイル８４ｂの他端部にダイオード８５のアノードが接続してあり、ダイオード８５のカソードと電極４との間又は２次コイル８４ｂの一端部と電極４との間に平滑回路８６が介装してある。なお平滑回路８６としては、コンデンサ入力型の平滑回路が挙げられるが、鋸歯状波を発生させるパルス電圧発生回路８０の仕様に応じて、インダクタ又はチョーク入力型の平滑回路など他の平滑回路を使用してもよい。前記１次コイル８４ａの他端部及び２次コイル８４ｂの一端部は、直流電源８１の負極に接続してある。
【００２６】
前記スイッチ８７はフォトカプラからなり、スイッチ８７のフォトトランジスタにおいて、コレクタは直流電源８１の正極に接続してあり、エミッタは発信回路８２及びＦＥＴ８３のソースに接続してある。スイッチ８７のオンオフを制御するパルス信号を発生するパルス・ジェネレータ（以下ＰＧという）８が、スイッチ８７の発光ダイオードに接続してある。
ＰＧ８にて発生するパルス信号に応じた光パルス信号が前記発光ダイオードから出力される。フォトトランジスタは、光パルス信号を受光することによって導通する。
【００２７】
スイッチ８７のオンにより、直流電源８１の正極の電圧がＦＥＴ８３のソース及び発信回路８２に与えられる。これにより、ＦＥＴ８３のゲートには、発振回路８２から高周波のパルス信号が入力され、高周波のパルス電流が１次コイル８４ａに通流する。なおＦＥＴ８３のゲートに入力されるパルス信号の周波数は、ＰＧ８の出力パルスの周波数に比べて十分に高い。
【００２８】
１次コイル８４ａに高周波のパルス電流を通流させることによって、１次コイル８４ａに通流した電流の電圧よりも高い電圧を有する高周波のパルス電流が２次コイル８４ｂに発生する。２次コイル８４ｂにて発生した電流は、ダイオード８５によって整流される。そして高周波のパルス電流に係る電圧（パルス波）は、平滑回路８６にて、急峻に立ち上がった後に緩やかに減少するように平滑化され、鋸歯状波が電極４に印加される。
【００２９】
次にパルス発生回路８０の動作について詳細に説明する。図３はスイッチ８７をオンオフ動作した場合におけるＦＥＴ８３のソースへの入力電圧、ＦＥＴ８３のゲートへの入力パルス電圧及び平滑回路８６の出力電圧との関係を略示するタイムチャートである。
【００３０】
図３ＡはＦＥＴ８３のソースへの入力電圧を示し、ＰＧ８の出力に対応する。図３ＢはＦＥＴ８３のゲートへの入力パルス電圧を示し、１次コイル８４ａへの印加電圧に対応する。図３Ｃは平滑回路８６の出力電圧を示し、電極４への印加電圧に対応する。
【００３１】
ＰＧ８の出力パルスによって、時刻ｔ１においてスイッチ８７をオン動作させ、時刻ｔ２においてスイッチ８７をオフ動作させた場合、図３Ａに示すように、時刻ｔ１〜ｔ２の間、ＦＥＴ８３のソースに電圧が印加され、一方図３Ｂに示すように、発信回路８２からＦＥＴ８３のゲートに高周波のパルス電圧が印加される。
そして時刻ｔ１〜ｔ２の間に平滑回路８６は充電され、図３Ｃに示すように、時刻ｔ１〜ｔ２の間に、平滑回路８６の出力電圧は急峻な傾きで立ち上がる。通電終了後、時刻ｔ２〜ｔ３の間に、平滑回路８６からの放電によって平滑回路８６の出力電圧は緩やかに減少し、鋸歯状波が発生する。
【００３２】
同様に時刻ｔ３においてスイッチ８７をオン動作し、上記動作を繰り返すことによって、鋸歯状波を連続的に発生させることができる。換言すれば、ＰＧ８の出力パルスによって、スイッチ８７を適当な時間間隔でオンオフ動作させることにより、鋸歯状波を連続的に発生させることができる。
【００３３】
電極４に印加されるパルス電圧は、電圧が立ち上がるときにおける電圧の時間変化量が、電圧が立ち下がるときにおける電圧の時間変化量よりも大きい。環状の電極４の内側を、噴射口２０から霧状に噴射された薬液が通過するときに、薬液は帯電し、クーロン力によって作物などの噴射対象に誘引され、付着する。
【００３４】
なお鋸歯状波を発生させる要素として、平滑回路８６の回路定数によって定まる時定数が挙げられ、該時定数を調整することで平滑回路８６の出力波形を調整することができる。またＰＧ８の出力パルスによって電極４に印加される周期的なパルス電圧を生成することができ、例えば所定のデューティ比を有する一定周波数の矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力することによって、パルス電圧の周波数を調整する。
【００３５】
図４は、デューティ比が０．１であって周波数２ヘルツ（Ｈｚ）の矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力した場合に、電極４に印加されるパルス電圧を略示するタイムチャートである。図４に示されたパルス電圧は、略３．３キロボルト（ｋＶ）の電圧から略４．５ｋＶまで略垂直に立ち上がり、立ち上がりの頂点から略３．３ｋＶになるまで円弧状に立ち下がっており、略垂直な波形部分と円弧状をなす波形部分とは、前記頂点にて連続している。また円弧状をなす波形部分は、略垂直な波形部分側に突出した曲線をなしている。
【００３６】
図５は、デューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力した場合に、電極４に印加されるパルス電圧を略示するタイムチャートである。図５に示されたパルス電圧は、略３ｋＶの電圧から略４．５ｋＶまで略垂直に立ち上がり、立ち上がりの頂点から略３ｋＶになるまで円弧状に立ち下がっており、略垂直な波形部分と円弧状をなす波形部分とは、前記頂点にて連続している。また円弧状をなす波形部分は、略垂直な波形部分側に突出した曲線をなしている。
【００３７】
次に噴霧装置の噴射口２０から噴射された薬液の噴射対象への付着率について説明する。図６は付着率を確認するための実験装置の構成を上方から略示した模式図である。
【００３８】
図中Ｉ〜ＶＩは、作物の葉に見立てた感水紙の位置を示しており、感水紙は７４ｃｍの高さに配置されている。ノズル２の噴射口２０から噴射方向への延長線を境界にして、一方の側に感水紙Ｉ、ＩＩＩ、Ｖがノズル２の噴射方向に沿って順に並んでおり、感水紙ＩとＩＩＩとの間及び感水紙ＩＩＩとＶとの間には４０ｃｍの間隔が設けてある。また前記延長線を境界とした他方の側に、感水紙ＩＩ、ＩＶ、ＶＩがノズル２の噴射方向に沿って並んでおり、感水紙ＩＩとＩＶとの間及び感水紙ＩＶとＶＩとの間には４０ｃｍの間隔が設けてある。また感水紙Ｉ及びＩＩ、感水紙ＩＩＩ及びＩＶ、並びに感水紙Ｖ及びＶＩはそれぞれ２０ｃｍの間隔を空けて対向している。
【００３９】
ノズル２は、感水紙Ｉ及びＩＩが対向する方向において感水紙Ｉ及びＩＩを結ぶ線分の略中点に位置し、噴射方向と逆方向に前記中点から２０ｃｍの間隔を空けた位置に配してある。感水紙は、ノズル２の噴射口２０に対面するようにしてあり、縦寸法は５．２ｃｍ、横寸法７．６ｃｍとなっている。以下ノズル２の噴射口２０に対面する感水紙の面を表面といい、該表面と逆の面を裏面という。なおノズル２は、通流管１を介して、薬液に相当する液体を収容するタンクに接続してあり、該タンクは接地してある。ノズル２の噴射口２０の穴径は１．０ｍｍであり、噴射される液体の圧力は１．０ＭＰａ、液体の流量は０．７６Ｌ／ｍｉｎである。また液体の噴射時間は５秒間である。
【００４０】
以上の実験装置において、（Ａ）電極４に電圧を印加せずに液体を噴射した場合、（Ｂ）一定の直流電圧４．５ｋＶを電極４に印加して液体を噴射した場合、（Ｃ）デューティ比が０．１であって周波数２Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に電圧を印加して液体を噴射した場合（図４参照）、（Ｄ）デューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に電圧を印加して液体を噴射した場合（図５参照）及び（Ｅ）一定の直流電圧９ｋＶを電極４に印加して液体を噴射した場合について、感水紙の表面及び裏面に付着した液体の被覆面積率を以下の表１〜表５に示す。
【００４１】
表１〜表５は、それぞれ（Ａ）〜（Ｅ）の場合に対応している。各表の「感水紙」の欄に記載されたＩ〜ＶＩは、図６におけるＩ〜ＶＩに位置する感水紙を示している。また「表面」における「被覆面積率」の欄には、感水紙の表面の面積に対する液体が付着した面積の割合（パーセンテージ）が示されており、「裏面」における「被覆面積率」の欄には、感水紙の裏面の面積に対する液体が付着した面積の割合が示されている。被覆面積率の算出には、感水紙被覆面積算出ソフトウェアを使用した。「平均値」の欄には、「表面」及び「裏面」共にＩＩＩ〜ＶＩに位置する感水紙の被覆面積率の平均が示されている。感水紙の表面には光の反射率が高いインク（例えば黄色）が塗布してある。該インクは液滴が付着した場合に色が変わる。例えば青色に変わる。前記ソフトウェアは、表面全体に占める変色した部分の割合によって、被覆面積率を算出する。
Ｉ及びＩＩに位置する感水紙はノズル２に接近しているため、表面に多量の液滴が付着してインクが流れ落ち、感水紙表面が白くなる。そのため感水紙被覆面積算出ソフトウェアは、液滴が付着していると判断すべき箇所を液滴が付着していないと判断し、本来の値よりも低い値を算出する。従ってＩ及びＩＩについては、実質的に１００％の付着率とみなしてよいと考えられる。そのため「表面」の平均値算出において、Ｉ及びＩＩを除外した。また「表面」との平仄を図るため「裏面」の平均値算出についてもＩ及びＩＩを除外した。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
【表５】
【００４７】
図７は、（Ａ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図、図８は、（Ｂ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図、図９は、（Ｃ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図、図１０は、（Ｄ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図、図１１は、（Ｅ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。図７〜図１１において濃く着色された部分が液体が付着した部分である。
【００４８】
上記表１〜表５及び図７〜図１１に示すように、電極４へ電圧を印加しない場合（Ａ）に比較して、電極４へ電圧を印加した場合（Ｂ）〜（Ｅ）の方が被覆面積率が大きい。また平均被覆面積率は、表面において、（Ｄ）＞（Ｃ）＞（Ｅ）＞（Ｂ）＞（Ａ）となり、裏面において、（Ｅ）＞（Ｃ）＞（Ｄ）＞（Ｂ）＞（Ａ）となる。すなわち、一定の直流電圧４．５ｋＶを電極４に印加した場合（Ｂ）よりも、パルス電圧を印加した場合、すなわちデューティ比が０．１であって周波数２Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に電圧を印加した場合（Ｃ）及びデューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に電圧を印加した場合（Ｄ）の方が、表面、裏面ともに平均被覆面積率が大きくなっていることがわかる。
【００４９】
また（Ｃ）及び（Ｄ）の場合の表面における平均被覆面積率を比較すると、９２．９６（Ｃ）、９５．２０（Ｄ）となり、両者とも９０％を超過している。また裏面における平均被覆面積率は、３０．９５（Ｃ）、１９．８４（Ｄ）となり、（Ｃ）の方が大きい。なお（Ａ）〜（Ｄ）の場合におけるノズル２から２０ｃｍの位置（Ｉ）及び（ＩＩ）での表面の被覆面積率、並びに（Ｅ）の場合における位置（Ｉ）での表面の被覆面積率は、３０％〜５０％程度となっているが、目視では９０％以上（実質的に１００％）の付着率が認められる。
【００５０】
ノズル２から６０ｃｍの位置（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）での表面の被覆面積率は、電圧を印加しない場合（Ａ）に９０％以上であり、電圧を印加した場合（Ｂ）〜（Ｅ）も９０％程度であり、大きな差は認められない。一方ノズル２から１００ｃｍの位置（ＶＩ）での表面の被覆面積率は、一定の直流電圧９ｋＶを電極４に印加した場合（Ｅ）の被覆面積率が５９．３５１であり、一定の直流電圧４．５ｋＶを電極４に印加した場合（Ｂ）の被覆面積率が２５．１５１であるのに対し、波高値略４．５ｋＶのパルス電圧を印加した場合（Ｃ）、（Ｄ）の被覆面積率はそれぞれ９５．６５及び８８．１１５である。すなわち（Ｃ）、（Ｄ）の付着率は（Ｅ）の付着率の略１．５倍であり、（Ｂ）の付着率の略３．５倍である。これは、（Ｂ）、（Ｅ）の場合には、ノズル２から１００ｃｍの位置に到達する液滴が、（Ｃ）、（Ｄ）の場合に比べて大幅に減少することを示しており、一定の直流電圧を印加するよりもパルス電圧を印加する方が、より遠方まで液滴を付着させることができると考えられる。
【００５１】
また（Ｂ）〜（Ｄ）の表面及び裏面における平均被覆面積率、並びに位置（ＶＩ）での被覆面積率を参照すると、一定の直流電圧を印加する場合（Ｂ）よりも２Ｈｚのパルス電圧（Ｃ）及び４Ｈｚのパルス電圧（Ｄ）を印加する場合の方が、被覆面積率は大きくなり、被覆面積率をより向上させることができると考えられる。
【００５２】
また上記実験装置において、パルス発生回路８０を高電圧アンプ（図示せず）に代えて以下の実験を行った。該高電圧アンプは、ＰＧ８からの波形を読み込んで、略同じ波形の高電圧を発生させる装置である。ＰＧ８から高電圧アンプに三角波（鋸歯状波）を出力した場合、電極４に三角波（鋸歯状波）の電圧が印加される。
【００５３】
（Ｆ）一定の直流電圧２．２５ｋＶを電極４に印加して液体を噴射した場合、
（Ｇ）デューティ比が０．１であって周波数２Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｈ）デューティ比が０．５であって周波数２Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｉ）デューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｊ）デューティ比が０．５であって周波数４Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｋ）デューティ比が０．１であって周波数１０Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｌ）デューティ比が０．５であって周波数１０Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｍ）デューティ比が０．１であって周波数２０Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｎ）デューティ比が０．５であって周波数２０Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｏ）デューティ比が０．１であって周波数５０Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｐ）デューティ比が０．５であって周波数５０Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｑ）デューティ比が０．１であって周波数１００Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合及び
（Ｒ）デューティ比が０．５であって周波数１００Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合について、感水紙の表面及び裏面に付着した液体の被覆面積率を以下の表６〜表１８に示す。表６〜表１８はそれぞれ（Ｆ）〜（Ｒ）の場合に対応している。
「平均値」の欄には、「表面」及び「裏面」共にＩＩＩ〜ＶＩに位置する感水紙の被覆面積率の平均が示されている。
【００５４】
なお（Ｇ）〜（Ｒ）の場合におけるパルス電圧は、略０ｋＶの電圧から略２．２５ｋＶまで略垂直に立ち上がり、立ち上がりの頂点から略０ｋＶになるまで円弧状に立ち下がっており、略垂直な波形部分と円弧状をなす波形部分とは、前記頂点にて連続している。また円弧状をなす波形部分は、略垂直な波形部分側に突出した曲線をなしている。
【００５５】
【表６】
【００５６】
【表７】
【００５７】
【表８】
【００５８】
【表９】
【００５９】
【表１０】
【００６０】
【表１１】
【００６１】
【表１２】
【００６２】
【表１３】
【００６３】
【表１４】
【００６４】
【表１５】
【００６５】
【表１６】
【００６６】
【表１７】
【００６７】
【表１８】
【００６８】
図１２は、（Ｆ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図、図１３は、（Ｒ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【００６９】
表６〜表１８に示すように、一定の直流電圧２．２５ｋＶを印加する場合（Ｆ）に比較して、波高値２．２５ｋＶの２〜１００Ｈｚのパルス電圧を印加する場合（Ｇ）〜（Ｒ）の方が表面の平均被覆面積率が大きい。（Ｆ）の場合５４．２％である。一方（Ｇ）の場合６１．３％、（Ｈ）の場合６６．４％、（Ｉ）の場合５９．７％、（Ｊ）の場合６０．５％、（Ｋ）の場合５６．０％、（Ｌ）の場合５６．０％、（Ｍ）の場合５８．６％、（Ｎ）の場合５６．２％、（Ｏ）の場合６３．５％、（Ｐ）の場合６０．０％、（Ｑ）の場合５８．２％、（Ｒ）の場合６４．６％であるので、パルス電圧を印可した場合は直流電圧を印加した場合よりも、１．８〜１２％程度大きい。
【００７０】
またノズル２から１００ｃｍの位置（Ｖ）での表面の平均被覆面積率は、（Ｆ）の場合６２．３％である。一方（Ｇ）の場合８８．６であり、（Ｆ）の略１．４倍である。（Ｈ）の場合７３．３％であり、（Ｆ）の略１．２倍である。（Ｉ）の場合７４．０％であり、（Ｆ）の略１．２倍である。（Ｌ）の場合７４．８％であり、（Ｆ）の略１．２倍である。（Ｍ）の場合８２．７％であり、（Ｆ）の略１．３倍である。（Ｎ）の場合８２．５％であり、（Ｆ）の略１．３倍である。（Ｏ）の場合７２．４％であり、（Ｆ）の略１．２倍である。（Ｑ）の場合７７．４％であり、（Ｆ）の略１．２倍である。（Ｒ）の場合９３．３％であり、（Ｆ）の略１．５倍である。
【００７１】
またノズル２から１００ｃｍの位置（ＶＩ）での表面の平均被覆面積率は、（Ｆ）の場合５．１％である。一方（Ｈ）の場合３７．０％であり、（Ｆ）の略７．３倍である。（Ｉ）及び（Ｊ）の場合３７．６％であり、（Ｆ）の略７．４倍である。（Ｋ）の場合３７．３％であり、（Ｆ）の略７．３倍である。（Ｌ）の場合２６．１％であり、（Ｆ）の略５．１倍である。（Ｍ）の場合１９．０％であり、（Ｆ）の略３．７倍である。（Ｎ）の場合２１．９％であり、（Ｆ）の略４．３倍である。（Ｏ）の場合１５．８％であり、（Ｆ）の略３．１倍である。（Ｐ）の場合３２．２％であり、（Ｆ）の略６．３倍である。（Ｑ）の場１８．８％であり、（Ｆ）の略３．７倍である。（Ｒ）の場合１１．６％であり、（Ｆ）の略２．３倍である。
【００７２】
またノズル２から１００ｃｍの位置（Ｖ）での裏面の平均被覆面積率は、（Ｆ）の場合７．２％である。一方（Ｈ）の場合２９．０％であり、（Ｆ）の略４倍である。（Ｉ）の場合、３３．８％であり、（Ｆ）の略４．７倍である。（Ｊ）の場合、３２．２％であり、（Ｆ）の略４．５倍である。（Ｋ）の場合、３１．９％であり、（Ｆ）の略４．４倍である。（Ｌ）の場合、２６．２％であり、（Ｆ）の略３．６倍である。（Ｍ）の場合、２０．９％であり、（Ｆ）の略２．９倍である。（Ｎ）の場合、１７．４％であり、（Ｆ）の略２．４倍である。（Ｏ）の場合、１８．６％であり、（Ｆ）の略２．６倍である。（Ｐ）の場合、１３．６％であり、（Ｆ）の略１．９倍である。（Ｑ）の場合、１５．９％であり、（Ｆ）の略２．２倍である。（Ｒ）の場合、１４．７％であり、（Ｆ）の略２倍である。
【００７３】
またノズル２から１００ｃｍの位置（ＶＩ）での裏面の平均被覆面積率は、（Ｆ）の場合１．３％である。一方（Ｈ）の場合、２７．５％であり、（Ｆ）の略２１．２倍である。（Ｉ）の場合、３３．０％であり、（Ｆ）の略２５．４倍である。（Ｊ）の場合、３１．６％であり、（Ｆ）の略２４．３倍である。（Ｋ）の場合、３０．３％であり、（Ｆ）の略２３．３倍である。（Ｌ）の場合、２４．５％であり、（Ｆ）の略１８．８倍である。（Ｍ）の場合、１７．６％であり、（Ｆ）の略１３．５倍である。（Ｎ）の場合、１７．０％であり、（Ｆ）の略１３．１倍である。（Ｏ）の場合、１６．３％であり、（Ｆ）の略１２．５倍である。（Ｐ）の場合、１２．５％であり、（Ｆ）の略９．６倍である。（Ｑ）の場合、１７．３％であり、（Ｆ）の略１３．３倍である。（Ｒ）の場合、８．２％であり、（Ｆ）の略６．３倍である。
【００７４】
以上の実験結果から、パルス電圧を印可した場合、ノズル２から１００ｃｍの位置に到達する液滴は、直流電圧を印加した場合に比べて大幅に増加することを示しており、一定の直流電圧２．２５ｋＶを印加するよりも波高値２．２５ｋＶの２〜１００Ｈｚのパルス電圧を印加する方が、より遠方まで液滴を付着させることができると考えられる。
【００７５】
なお（Ｐ）及び（Ｒ）の場合における裏面の平均被覆面積率は、（Ｆ）の場合よりも小さい。すなわちパルス電圧の周波数が５０Ｈｚ以上である場合、直流電圧を印可する場合よりも、裏面において液滴が付着し難くなることがある。従って裏面において、直流電圧を印可する場合よりも大きい平均被覆面積率を維持することができる周波数の限界値は、１００Ｈｚ程度であると考えられる。
【００７６】
次に電極４に印加された電圧と噴射口２０から噴射された液体（液滴）に流れる電流との関係を説明する。図１４はデューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力することによって電極４に印加された電圧と液滴を流れる電流との関係を略示する図である。図１４において、太線からなる鋸歯状の波形は電極４に印加された電圧波形を示しており、細線からなる波形は液滴に流れる電流波形を示している。
【００７７】
図１４に示すように、鋸歯状の電圧波形が略垂直に立ち上がる時点において、電流波形の振幅は他の時点、例えば電圧波形が円弧状をなして立ち下がる時点での振幅よりも大きく、そのため液滴の帯電量が他の時点よりも増加すると考えられる。
【００７８】
次に電圧波形の形状と薬液の噴射対象への付着率との関係について説明する。図１５は、電圧波形の形状と薬液の噴射対象への付着率との関係を確認するための実験装置の構成を上方から略示した模式図、図１６はＰＧ８の出力電圧とノズル２に印加された電圧との関係を示す図である。
【００７９】
図１５に示すように、直流電源８１にＰＧ８が接続してある。また直流電源８１とノズル２とが電線５によって接続されている。図１６に示すように、ＰＧ８の出力パルスによって直流電源８１からノズル２に周期的なパルス電圧を印加することができる。ノズル２は、通流管１を介してタンク１０に接続してある。該タンク１０及びノズル２には絶縁体９を設けてある。またノズル２から離反して、液体の噴射方向に沿って四つのダミーツリーＴ１〜Ｔ４が設けてある。なお図１５に示す実験装置は、電線５をノズル２に直接接続し、いわゆる接触帯電にて液体を帯電させる構成であって、図１及び２に示す構成のように電極４に電圧を印加し、いわゆる誘導帯電にて液体を帯電させる構成とは異なるが、液滴の帯電状態は、直流電源８１の電圧変化に依存するものと考えられるため、実験の目的を達成することができる。
【００８０】
ノズル２の噴射口２０から噴射方向への延長線を境界にして、一方の側にダミーツリーＴ１、Ｔ３が、他方の側にダミーツリーＴ２、Ｔ４がノズル２の噴射方向に沿って順に並んでいる。ダミーツリーＴ１とダミーツリーＴ３との間、及びダミーツリーＴ２とダミーツリーＴ４との間にはそれぞれ６０ｃｍの間隔が設けてある。ダミーツリーＴ１とダミーツリーＴ２とは対向しており、またダミーツリーＴ３とダミーツリーＴ４とは対向している。各対向間距離は、６０ｃｍである。ノズル２は、ダミーツリーＴ１及びダミーツリーＴ２が対向する方向においてダミーツリーＴ１及びダミーツリーＴ２を結ぶ線分の略中点に位置し、噴射方向と逆方向に前記中点から６０ｃｍの間隔を空けた位置に配してある。
【００８１】
ダミーツリーＴ１〜Ｔ４は、木を模倣したものであり、幹の部分に真鍮パイプ、葉の部分にステンレス板、枝の部分に針金の両端にワニ口クリップを取り付けてなり、一方のワニ口クリップによって枝を真鍮パイプに固定し、他方のワニ口クリップによってステンレス板を挟持している。ダミーツリーＴ１〜Ｔ４の高さは、１．２ｍであり、葉の数はダミーツリー一本あたり２８枚である。２８枚の葉の内、１４枚の葉の両面（表面及び裏面）に濾紙を両面テープにて貼付し、液体が付着した部分の濾紙の面積を計測する。
【００８２】
計測は、（あ）電極４に電圧を印加せずに液体を噴射した場合、（い）一定の直流電圧１０ｋＶを電極４に印加して液体を噴射した場合及び（う）ピーク値１０ｋＶの矩形状の波形を有する電圧を電極４に印加して液体を噴射した場合について行う。（う）の場合、図１６の一点鎖線にて示すように、ＰＧ８からデューティ比が０．５であって周波数０．５Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、実線にて示すような矩形状のパルス電圧を電極４に印加する。
【００８３】
図１７は、ダミーツリー１本あたりの液体の付着面積を示すグラフである。図中、１表、１裏、２表、２裏、３表、３裏、４表及び４裏の項目は、それぞれ、ダミーツリー１〜４の葉の表面及び裏面を示している。各項目における左右に並んだ三つの棒グラフの内、左の棒グラフは（あ）の場合の付着面積を示し、真ん中の棒グラフは（い）の場合の付着面積を示し、右の棒グラフは（う）の場合の付着面積を示している。
【００８４】
図１７に示すように、矩形状のパルス電圧を電極４に印加した場合（う）、一定の直流電圧１０ｋＶを電極４に印加する場合（い）に比べて、いずれの項目においても、液体の付着面積は小さい。前述した感水紙に対する液体の平均被覆面積率において、鋸歯状のパルス電圧を印加した場合、一定の直流電圧を印加する場合に比べて、平均被覆面積率は大きいことから、液滴の葉への付着量は、電圧波形に影響されると考えられる。また鋸歯状のパルス電圧を印加する方が、矩形状のパルス電圧を印加するよりも、液滴の葉への付着率は向上すると考えられる。
【００８５】
また前述したように、電圧波形が円弧状をなす場合、液滴の帯電量は減少することから、半円状の波形を有するパルス電圧を電源に印加する場合よりも、鋸歯状のパルス電圧を印加する方が、液滴の葉への付着率は向上すると考えられる。
【００８６】
本発明に係る噴霧装置にあっては、時間変化量が大きい鋸歯状波を電極４に印加し、噴射口２０から霧状に噴射された液体（例えば薬液）に、作物の密集した部分及び遠方の作物に付着するのに充分な電荷を付与して、作物の密集した部分及び遠方の作物の表面を薬液にて被覆し、薬液の散布効率を向上させて、害虫を確実に駆除することができる。
【００８７】
また直流電源８１による一定の直流電圧（入力電圧）を高周波のパルス電圧に変換して昇圧変圧器８４で昇圧し、更に平滑回路８６で平滑化して、所定の電圧の直流出力電圧とする。このとき入力電圧をスイッチ８７を使用して所定の周波数でオンオフすることによって、所定の周波数を有する高電圧のパルス電圧を出力し、出力電圧の周波数を制御して、噴射された薬液の電荷量の最大化を図り、噴射された薬液の電荷量を向上させることができる。
【００８８】
また電圧の周波数を１００Ｈｚ以下に制御することによって、噴射口２０から噴射した薬液の帯電量の最大化を図り、作物の密集した部分及び遠方の作物の表面を薬液にて確実に被覆し、薬液の散布効率を向上させて、害虫を確実に駆除することができる。
【００８９】
なお実施の形態に係るパルス電圧発生回路８０は、鋸歯状波を発生するＤＣ−ＤＣコンバータの一例に過ぎず、パルス電圧発生回路８０に代えて、鋸歯状波を発生する他のＤＣ−ＤＣコンバータを使用してもよいことは言うまでもない。また鋸歯状波は、急峻に立ち上がり、緩やかに立ち下がる波形に限定されず、噴霧装置の仕様に応じて、緩やかに立ち上がり、急激に立ち下がる波形としてもよい。
【００９０】
また実施の形態に係るパルス電圧発生回路８０は、ＰＧ８による出力パルスによって電極４への印加電圧を調整しているが、発振回路８２にてＦＥＴ８３のゲートへ信号を入力するタイミングを制御し、電極４の印加電圧を調整する構成としてもよい。またＦＥＴ８３はｐ型であるが、これに代えてｎ型のＦＥＴを使用しても良く、他のスイッチング素子を使用しても良い。
【００９１】
また実施の形態に係る噴霧装置は、環状の電極４を使用しているが、これに代えて棒状の電極を使用し、ブームに並設された複数のノズルの近傍に棒状の電極を配置した構成であってもよい。
【００９２】
また実施の形態に係る噴霧装置は、薬液のみならず、液状の肥料など他の液体を散布することもできる。
【００９３】
以上説明した実施の形態は本発明の例示であり、本発明は特許請求の範囲の記載に基づいて定められる範囲内において種々変更した形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１ 通流管
２ ノズル
３ 収容部
４ 電極
８ パルス・ジェネレータ
８０ パルス電圧発生回路
８１ 直流電源
８２ 発振回路
８３ ＦＥＴ
８４ 昇圧変圧器
８４ａ １次コイル
８４ｂ ２次コイル
８５ ダイオード
８６ 平滑回路
８７ スイッチ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、液体（例えば薬液）を霧状に噴射する噴霧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
圃場に生育している作物に、害虫による被害、いわゆる虫食いが発生した場合、作物の商品価値は大幅に低下するため、害虫を駆除すべく、薬液が作物に散布される。作物は、スイカ、イチゴ、キャベツ、ネギ及びイネなどの圃場の表面を覆うように生育する平面作物と、キュウリ、トマト及びナスなどの上方に伸びて生育する立体作物とに大別され、平面作物への薬液の散布は、一般に左右に延びた筒状のブームの下面に液体を霧状に噴射する複数の噴霧ノズルを接続した散布機によって行われる。近年では作物へ確実に薬液を付着させるために、噴射された液体に電荷を付与する構成を更に備える散布機が使用されることが多い。
【０００３】
特許文献１には、薬液タンクからポンプによって圧送された薬液が通流するノズルブームと、該ノズルブームに接続された複数の噴霧ノズルと、該噴霧ノズルの先端に臨み、電荷を付与する静電付与電極とを備える静電付与式散布機が記載されており、該静電付与式散布機は、静電付与電極にパルス状の波形をなす高電圧パルスを印加するようにしてある。薬液タンクは接地してあり、噴霧ノズルから噴射されたアース電位の液体に高電圧パルスによって電荷が付与され、クーロン力によって液体は作物に誘引され付着する。また静電付与式散布機は、電圧を上昇させる昇圧変圧器を備えており、噴霧ノズルの一部を昇圧変圧器の鉄心として利用し、部品点数を節減している。
【０００４】
一方、立体作物への薬液の散布は、液体が通流する管の先端に噴霧ノズルを接続した散布機によって行われることが多く、例えば特許文献２には、収容タンクからポンプによって圧送された薬液が通流する噴管と、該噴管の一端部に接続された噴霧ノズルと、該噴霧ノズルの周囲に配置された環状電極と、噴管の他端部に設けられた把持するためのグリップとを備える静電噴霧装置が記載してある。該静電噴霧装置は、環状電極に一定の直流高電圧を印加するようにしてあり、噴霧ノズルから噴射された液体に電荷が付与され、クーロン力によって液体は作物に誘引され付着する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特許第３８２２７７７号公報
【特許文献２】特開２００７−２２２７２９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
平面作物、特にネギ及びイネなどの密集して生育する品種は、ノズルブームを使用した静電付与式散布機によって薬液を散布した場合、薬液の帯電量が少ないと、根本付近の密集している部分に薬液が十分に付着せず、害虫の駆除が不十分な場合がある。
一方、立体作物の場合、多数の作物を列状に生育させており、立体作物による複数の列が圃場に並んでいることが多い。前記静電噴霧装置を使用して薬液を散布する場合、ユーザはグリップを把持し、列の間を移動しながら、噴霧ノズルから噴射された薬液を両側に向けて散布する。このとき薬液の帯電量が少ない場合に、ファラデーケージ効果によって、ユーザの両側にてユーザに最接近した列における作物の表面及び葉の縁に薬液が集中し、ユーザから離れた位置にある作物の列には薬液は到達せず、散布効率が低下する。
【０００７】
ところで薬液の帯電量は、電極を流れる電流Ｉの大きさに依存し、該電流Ｉは電極に印加された電圧Ｖの時間変化量に比例する（Ｉ＝α・ｄＶ／ｄｔ、αは比例定数、ｔは時間）ので、一定の直流電圧よりもパルス電圧を電極に印加する方が、薬液は帯電し易いと推測される。
前述したように、特許文献２に記載の静電噴霧装置は、環状電極に一定の直流電圧を印加しているが、特許文献１に記載の静電付与式散布機のように高電圧パルスを印加することで、薬液の電荷量を増加させることができると考えられる。しかしながら、特許文献１に記載の静電付与式散布機における高電圧パルスは半円状をなし、電圧Ｖの傾きが緩やかである、すなわち電圧Ｖの時間変化量が小さく、薬液の電荷量を充分に増加させることができないと考えられる。
【０００８】
本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、薬液に充分な電荷を付与し、平面作物の密集した部分及びユーザから離れた位置にある立体作物の列にまで充分な量の薬液を付着させて、薬液の散布効率を向上させることができる噴霧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】
【０００９】
本発明に係る噴霧装置は、液体を霧状に噴射する噴射口を有するノズルと、前記噴射口の周囲に配置され、前記噴射口から噴射された液体に電荷を付与する電極と、該電極に印加されるべきパルス電圧を発生するパルス電圧発生手段とを備える噴霧装置において、前記パルス電圧発生手段は、鋸歯状波を発生するようにしてあることを特徴とする。
【００１０】
本発明においては、時間変化量が大きい鋸歯状波を電極に印加し、噴射口から霧状に噴射された液体に、作物の密集した部分及び遠方の作物に付着するのに充分な電荷を付与する。
【００１１】
本発明に係る噴霧装置は、前記パルス電圧発生手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする。
【００１２】
本発明においては、一定の直流電圧（入力電圧）を高周波のパルス電圧に変換して変圧器で昇圧し、更に平滑化して、所定の電圧の直流出力電圧とする。このとき入力電圧をスイッチを使用して所定の周波数でオンオフすることによって、所定の周波数を有する高電圧のパルス電圧を出力する。
【００１３】
本発明に係る噴霧装置は、前記鋸歯状波の周波数は、１００ヘルツ以下であることを特徴とする。
【００１４】
本発明においては、電圧の周波数を１００ヘルツ以下に制御することによって、噴射口から噴射した液体の帯電量の最大化を図る。
【発明の効果】
【００１５】
本発明に係る噴霧装置にあっては、時間変化量が大きい鋸歯状波を電極に印加し、噴射口から霧状に噴射された液体（例えば薬液）に、作物の密集した部分及び遠方の作物に付着するのに充分な電荷を付与して、作物の密集した部分及び遠方の作物の表面を薬液にて被覆し、薬液の散布効率を向上させて、害虫を確実に駆除することができる。
【００１６】
本発明に係る噴霧装置にあっては、一定の直流電圧をパルス電圧に変換し、更に平滑化して、鋸歯状波を発生させることを実現できる。
【００１７】
本発明に係る噴霧装置にあっては、一定の直流電圧（入力電圧）を高周波のパルス電圧に変換して変圧器で昇圧し、更に平滑化して、所定の電圧の直流出力電圧とする。このとき入力電圧をスイッチを使用して所定の周波数でオンオフすることによって、所定の周波数を有する高電圧のパルス電圧を出力して、噴射された薬液の電荷量の最大化を図ることができる。
【００１８】
本発明に係る噴霧装置にあっては、電圧の周波数を１００ヘルツ以下に制御することによって、噴射口から噴射した薬液の帯電量の最大化を図り、作物の密集した部分及び遠方の作物の表面を薬液にて確実に被覆し、薬液の散布効率を向上させて、害虫を確実に駆除することができる。後述するように、一定の直流電圧を印加する場合に比べて、１００ヘルツ以下のパルス電圧を印加した場合の方が、噴霧された薬液によって葉の表面又は裏面が覆われる被覆面積率が大きい。一方１００ヘルツを超過した場合には、短時間の内に電圧の上昇と下降とが入れ替わり、大きな傾きの電圧を電極に長時間印加することができず、また波形も一定の直流に近くなり、好ましくない。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施の形態に係る散布装置のノズル付近を略示する断面図である。
【図２】パルス発生回路を略示する回路図である。
【図３】スイッチをオンオフ動作した場合におけるＦＥＴのソースへの入力電圧、ＦＥＴのゲートへの入力パルス電圧及び平滑回路の出力電圧との関係を略示するタイムチャートである。
【図４】デューティ比が０．１であって周波数２ヘルツ（Ｈｚ）の矩形波に係る制御信号をＰＧから出力した場合に、電極に印加されるパルス電圧を略示するタイムチャートである。
【図５】デューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧから出力した場合に、電極に印加されるパルス電圧を略示するタイムチャートである。
【図６】付着率を確認するための実験装置の構成を上方から略示した模式図である。
【図７】（Ａ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図８】（Ｂ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図９】（Ｃ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図１０】（Ｄ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図１１】（Ｅ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図１２】（Ｆ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図１３】（Ｒ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【図１４】デューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧから出力することによって電極に印加された電圧と液滴を流れる電流との関係を略示する図である。
【図１５】電圧波形の形状と薬液の噴射対象への付着率との関係を確認するための実験装置の構成を上方から略示した模式図である。
【図１６】ＰＧの出力電圧とノズルに印加された電圧との関係を示す図である。
【図１７】ダミーツリー１本あたりの液体の付着面積を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下本発明を実施の形態に係る噴霧装置を示す図面に基づいて詳述する。図１は実施の形態に係る散布装置のノズル２付近を略示する断面図である。
図において１は、薬液が通流する通流管であり、該通流管１の一端部は薬液を収容するタンク（後述する図４参照）に接続してある。通流管１の他端部に、液体を霧状に噴射する噴射口２０を有する円柱状のノズル２が接続してある。噴射口２０は、ノズル２の先端面中央部に位置する。ノズル２の周囲には、後述する高圧電線を収容する円筒状の収容部３が設けてあり、ノズル２は収容部３の内側に同軸的に配置されている。円筒状の収容部３には、細長い有底円筒形の収容室３０が軸方向に沿って形成してあり、該収容室３０の開口は、通流管１側の収容室３０の端面に設けてある。
【００２１】
通流管１と反対側における収容部３の端面部分の外径は、他の部分の外径よりも小さく、段差が形成されている。収容部３の段差部分に、円環形の電極４が嵌合している。収容室３０の内側にて、収容室３０の開口付近に円筒状の防水部材５１が設けてあり、該防水部材５１の内側に高圧電線５が水密に挿入してある。該高圧電線５は電極４に接続してある。円筒状をなす収容部３の外周面において、軸方向の中途部分に円環状の凹部３１が形成してあり、該凹部３１にはＯリング５０が嵌合している。
【００２２】
電極４側における収容部３の端面から凹部３１に亘り、電極４を覆う円筒状のカバー６が設けてある。電極４側におけるカバー６の内周面に、円環状の溝６０が形成してあり、該溝６０にＯリング５０が嵌合している。溝６０における電極４側の側面は開放されており、溝６０に嵌合したＯリング５０は電極４の端面に隣接している。各Ｏリング５０、５０を挟持した状態で、カバー６は収容部３に水密に嵌合している。そのため薬液がカバー６と収容部３との隙間から侵入し、電極４に到達することはなく、漏電が防止される。
【００２３】
図２はパルス電圧発生回路８０を略示する回路図である。電極４には、高圧電線５を介してパルス電圧発生回路８０が接続されており、パルス電圧発生回路８０から高電圧のパルス電圧が電極４に印加される。
【００２４】
パルス電圧発生回路８０は、ＤＣ−ＤＣコンバータであり、図２に示すように、バッテリである直流電源８１の正極とｐ型のＦＥＴ８３のソースとの間に、スイッチ８７が介装されている。ＦＥＴ８３のドレインと直流電源８１の負極との間には、昇圧変圧器８４の１次コイル８４ａが介装されている。ＦＥＴ８３のゲートには発振回路８２が接続してある。該発振回路８２には、スイッチ８７を介して直流電源８１から電力が供給されている。スイッチ８７がオン動作した場合に、ＦＥＴ８３は、発振回路８２からゲートに入力される信号によって一定の高周波の周期でオンオフ動作する。
【００２５】
ＦＥＴ８３のドレインには１次コイル８４ａの一端部が接続してあり、１次コイル８４ａの他端部と昇圧変圧器８４の２次コイル８４ｂの一端部とが接続してある。２次コイル８４ｂの一端部は電極４に接続してある。２次コイル８４ｂの他端部にダイオード８５のアノードが接続してあり、ダイオード８５のカソードと電極４との間又は２次コイル８４ｂの一端部と電極４との間に平滑回路８６が介装してある。なお平滑回路８６としては、コンデンサ入力型の平滑回路が挙げられるが、鋸歯状波を発生させるパルス電圧発生回路８０の仕様に応じて、インダクタ又はチョーク入力型の平滑回路など他の平滑回路を使用してもよい。前記１次コイル８４ａの他端部及び２次コイル８４ｂの一端部は、直流電源８１の負極に接続してある。
【００２６】
前記スイッチ８７はフォトカプラからなり、スイッチ８７のフォトトランジスタにおいて、コレクタは直流電源８１の正極に接続してあり、エミッタは発信回路８２及びＦＥＴ８３のソースに接続してある。スイッチ８７のオンオフを制御するパルス信号を発生するパルス・ジェネレータ（以下ＰＧという）８が、スイッチ８７の発光ダイオードに接続してある。
ＰＧ８にて発生するパルス信号に応じた光パルス信号が前記発光ダイオードから出力される。フォトトランジスタは、光パルス信号を受光することによって導通する。
【００２７】
スイッチ８７のオンにより、直流電源８１の正極の電圧がＦＥＴ８３のソース及び発信回路８２に与えられる。これにより、ＦＥＴ８３のゲートには、発振回路８２から高周波のパルス信号が入力され、高周波のパルス電流が１次コイル８４ａに通流する。なおＦＥＴ８３のゲートに入力されるパルス信号の周波数は、ＰＧ８の出力パルスの周波数に比べて十分に高い。
【００２８】
１次コイル８４ａに高周波のパルス電流を通流させることによって、１次コイル８４ａに通流した電流の電圧よりも高い電圧を有する高周波のパルス電流が２次コイル８４ｂに発生する。２次コイル８４ｂにて発生した電流は、ダイオード８５によって整流される。そして高周波のパルス電流に係る電圧（パルス波）は、平滑回路８６にて、急峻に立ち上がった後に緩やかに減少するように平滑化され、鋸歯状波が電極４に印加される。
【００２９】
次にパルス発生回路８０の動作について詳細に説明する。図３はスイッチ８７をオンオフ動作した場合におけるＦＥＴ８３のソースへの入力電圧、ＦＥＴ８３のゲートへの入力パルス電圧及び平滑回路８６の出力電圧との関係を略示するタイムチャートである。
【００３０】
図３ＡはＦＥＴ８３のソースへの入力電圧を示し、ＰＧ８の出力に対応する。図３ＢはＦＥＴ８３のゲートへの入力パルス電圧を示し、１次コイル８４ａへの印加電圧に対応する。図３Ｃは平滑回路８６の出力電圧を示し、電極４への印加電圧に対応する。
【００３１】
ＰＧ８の出力パルスによって、時刻ｔ１においてスイッチ８７をオン動作させ、時刻ｔ２においてスイッチ８７をオフ動作させた場合、図３Ａに示すように、時刻ｔ１〜ｔ２の間、ＦＥＴ８３のソースに電圧が印加され、一方図３Ｂに示すように、発信回路８２からＦＥＴ８３のゲートに高周波のパルス電圧が印加される。
そして時刻ｔ１〜ｔ２の間に平滑回路８６は充電され、図３Ｃに示すように、時刻ｔ１〜ｔ２の間に、平滑回路８６の出力電圧は急峻な傾きで立ち上がる。通電終了後、時刻ｔ２〜ｔ３の間に、平滑回路８６からの放電によって平滑回路８６の出力電圧は緩やかに減少し、鋸歯状波が発生する。
【００３２】
同様に時刻ｔ３においてスイッチ８７をオン動作し、上記動作を繰り返すことによって、鋸歯状波を連続的に発生させることができる。換言すれば、ＰＧ８の出力パルスによって、スイッチ８７を適当な時間間隔でオンオフ動作させることにより、鋸歯状波を連続的に発生させることができる。
【００３３】
電極４に印加されるパルス電圧は、電圧が立ち上がるときにおける電圧の時間変化量が、電圧が立ち下がるときにおける電圧の時間変化量よりも大きい。環状の電極４の内側を、噴射口２０から霧状に噴射された薬液が通過するときに、薬液は帯電し、クーロン力によって作物などの噴射対象に誘引され、付着する。
【００３４】
なお鋸歯状波を発生させる要素として、平滑回路８６の回路定数によって定まる時定数が挙げられ、該時定数を調整することで平滑回路８６の出力波形を調整することができる。またＰＧ８の出力パルスによって電極４に印加される周期的なパルス電圧を生成することができ、例えば所定のデューティ比を有する一定周波数の矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力することによって、パルス電圧の周波数を調整する。
【００３５】
図４は、デューティ比が０．１であって周波数２ヘルツ（Ｈｚ）の矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力した場合に、電極４に印加されるパルス電圧を略示するタイムチャートである。図４に示されたパルス電圧は、略３．３キロボルト（ｋＶ）の電圧から略４．５ｋＶまで略垂直に立ち上がり、立ち上がりの頂点から略３．３ｋＶになるまで円弧状に立ち下がっており、略垂直な波形部分と円弧状をなす波形部分とは、前記頂点にて連続している。また円弧状をなす波形部分は、略垂直な波形部分側に突出した曲線をなしている。
【００３６】
図５は、デューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力した場合に、電極４に印加されるパルス電圧を略示するタイムチャートである。図５に示されたパルス電圧は、略３ｋＶの電圧から略４．５ｋＶまで略垂直に立ち上がり、立ち上がりの頂点から略３ｋＶになるまで円弧状に立ち下がっており、略垂直な波形部分と円弧状をなす波形部分とは、前記頂点にて連続している。また円弧状をなす波形部分は、略垂直な波形部分側に突出した曲線をなしている。
【００３７】
次に噴霧装置の噴射口２０から噴射された薬液の噴射対象への付着率について説明する。図６は付着率を確認するための実験装置の構成を上方から略示した模式図である。
【００３８】
図中Ｉ〜ＶＩは、作物の葉に見立てた感水紙の位置を示しており、感水紙は７４ｃｍの高さに配置されている。ノズル２の噴射口２０から噴射方向への延長線を境界にして、一方の側に感水紙Ｉ、ＩＩＩ、Ｖがノズル２の噴射方向に沿って順に並んでおり、感水紙ＩとＩＩＩとの間及び感水紙ＩＩＩとＶとの間には４０ｃｍの間隔が設けてある。また前記延長線を境界とした他方の側に、感水紙ＩＩ、ＩＶ、ＶＩがノズル２の噴射方向に沿って並んでおり、感水紙ＩＩとＩＶとの間及び感水紙ＩＶとＶＩとの間には４０ｃｍの間隔が設けてある。また感水紙Ｉ及びＩＩ、感水紙ＩＩＩ及びＩＶ、並びに感水紙Ｖ及びＶＩはそれぞれ２０ｃｍの間隔を空けて対向している。
【００３９】
ノズル２は、感水紙Ｉ及びＩＩが対向する方向において感水紙Ｉ及びＩＩを結ぶ線分の略中点に位置し、噴射方向と逆方向に前記中点から２０ｃｍの間隔を空けた位置に配してある。感水紙は、ノズル２の噴射口２０に対面するようにしてあり、縦寸法は５．２ｃｍ、横寸法７．６ｃｍとなっている。以下ノズル２の噴射口２０に対面する感水紙の面を表面といい、該表面と逆の面を裏面という。なおノズル２は、通流管１を介して、薬液に相当する液体を収容するタンクに接続してあり、該タンクは接地してある。ノズル２の噴射口２０の穴径は１．０ｍｍであり、噴射される液体の圧力は１．０ＭＰａ、液体の流量は０．７６Ｌ／ｍｉｎである。また液体の噴射時間は５秒間である。
【００４０】
以上の実験装置において、（Ａ）電極４に電圧を印加せずに液体を噴射した場合、（Ｂ）一定の直流電圧４．５ｋＶを電極４に印加して液体を噴射した場合、（Ｃ）デューティ比が０．１であって周波数２Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に電圧を印加して液体を噴射した場合（図４参照）、（Ｄ）デューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に電圧を印加して液体を噴射した場合（図５参照）及び（Ｅ）一定の直流電圧９ｋＶを電極４に印加して液体を噴射した場合について、感水紙の表面及び裏面に付着した液体の被覆面積率を以下の表１〜表５に示す。
【００４１】
表１〜表５は、それぞれ（Ａ）〜（Ｅ）の場合に対応している。各表の「感水紙」の欄に記載されたＩ〜ＶＩは、図６におけるＩ〜ＶＩに位置する感水紙を示している。また「表面」における「被覆面積率」の欄には、感水紙の表面の面積に対する液体が付着した面積の割合（パーセンテージ）が示されており、「裏面」における「被覆面積率」の欄には、感水紙の裏面の面積に対する液体が付着した面積の割合が示されている。被覆面積率の算出には、感水紙被覆面積算出ソフトウェアを使用した。「平均値」の欄には、「表面」及び「裏面」共にＩＩＩ〜ＶＩに位置する感水紙の被覆面積率の平均が示されている。感水紙の表面には光の反射率が高いインク（例えば黄色）が塗布してある。該インクは液滴が付着した場合に色が変わる。例えば青色に変わる。前記ソフトウェアは、表面全体に占める変色した部分の割合によって、被覆面積率を算出する。
Ｉ及びＩＩに位置する感水紙はノズル２に接近しているため、表面に多量の液滴が付着してインクが流れ落ち、感水紙表面が白くなる。そのため感水紙被覆面積算出ソフトウェアは、液滴が付着していると判断すべき箇所を液滴が付着していないと判断し、本来の値よりも低い値を算出する。従ってＩ及びＩＩについては、実質的に１００％の付着率とみなしてよいと考えられる。そのため「表面」の平均値算出において、Ｉ及びＩＩを除外した。また「表面」との平仄を図るため「裏面」の平均値算出についてもＩ及びＩＩを除外した。
【００４２】
【表１】
【００４３】
【表２】
【００４４】
【表３】
【００４５】
【表４】
【００４６】
【表５】
【００４７】
図７は、（Ａ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図、図８は、（Ｂ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図、図９は、（Ｃ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図、図１０は、（Ｄ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図、図１１は、（Ｅ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。図７〜図１１において濃く着色された部分が液体が付着した部分である。
【００４８】
上記表１〜表５及び図７〜図１１に示すように、電極４へ電圧を印加しない場合（Ａ）に比較して、電極４へ電圧を印加した場合（Ｂ）〜（Ｅ）の方が被覆面積率が大きい。また平均被覆面積率は、表面において、（Ｄ）＞（Ｃ）＞（Ｅ）＞（Ｂ）＞（Ａ）となり、裏面において、（Ｅ）＞（Ｃ）＞（Ｄ）＞（Ｂ）＞（Ａ）となる。すなわち、一定の直流電圧４．５ｋＶを電極４に印加した場合（Ｂ）よりも、パルス電圧を印加した場合、すなわちデューティ比が０．１であって周波数２Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に電圧を印加した場合（Ｃ）及びデューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に電圧を印加した場合（Ｄ）の方が、表面、裏面ともに平均被覆面積率が大きくなっていることがわかる。
【００４９】
また（Ｃ）及び（Ｄ）の場合の表面における平均被覆面積率を比較すると、９２．９６（Ｃ）、９５．２０（Ｄ）となり、両者とも９０％を超過している。また裏面における平均被覆面積率は、３０．９５（Ｃ）、１９．８４（Ｄ）となり、（Ｃ）の方が大きい。なお（Ａ）〜（Ｄ）の場合におけるノズル２から２０ｃｍの位置（Ｉ）及び（ＩＩ）での表面の被覆面積率、並びに（Ｅ）の場合における位置（Ｉ）での表面の被覆面積率は、３０％〜５０％程度となっているが、目視では９０％以上（実質的に１００％）の付着率が認められる。
【００５０】
ノズル２から６０ｃｍの位置（ＩＩＩ）及び（ＩＶ）での表面の被覆面積率は、電圧を印加しない場合（Ａ）に９０％以上であり、電圧を印加した場合（Ｂ）〜（Ｅ）も９０％程度であり、大きな差は認められない。一方ノズル２から１００ｃｍの位置（ＶＩ）での表面の被覆面積率は、一定の直流電圧９ｋＶを電極４に印加した場合（Ｅ）の被覆面積率が５９．３５１であり、一定の直流電圧４．５ｋＶを電極４に印加した場合（Ｂ）の被覆面積率が２５．１５１であるのに対し、波高値略４．５ｋＶのパルス電圧を印加した場合（Ｃ）、（Ｄ）の被覆面積率はそれぞれ９５．６５及び８８．１１５である。すなわち（Ｃ）、（Ｄ）の付着率は（Ｅ）の付着率の略１．５倍であり、（Ｂ）の付着率の略３．５倍である。これは、（Ｂ）、（Ｅ）の場合には、ノズル２から１００ｃｍの位置に到達する液滴が、（Ｃ）、（Ｄ）の場合に比べて大幅に減少することを示しており、一定の直流電圧を印加するよりもパルス電圧を印加する方が、より遠方まで液滴を付着させることができると考えられる。
【００５１】
また（Ｂ）〜（Ｄ）の表面及び裏面における平均被覆面積率、並びに位置（ＶＩ）での被覆面積率を参照すると、一定の直流電圧を印加する場合（Ｂ）よりも２Ｈｚのパルス電圧（Ｃ）及び４Ｈｚのパルス電圧（Ｄ）を印加する場合の方が、被覆面積率は大きくなり、被覆面積率をより向上させることができると考えられる。
【００５２】
また上記実験装置において、パルス発生回路８０を高電圧アンプ（図示せず）に代えて以下の実験を行った。該高電圧アンプは、ＰＧ８からの波形を読み込んで、略同じ波形の高電圧を発生させる装置である。ＰＧ８から高電圧アンプに三角波（鋸歯状波）を出力した場合、電極４に三角波（鋸歯状波）の電圧が印加される。
【００５３】
（Ｆ）一定の直流電圧２．２５ｋＶを電極４に印加して液体を噴射した場合、
（Ｇ）デューティ比が０．１であって周波数２Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｈ）デューティ比が０．５であって周波数２Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｉ）デューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｊ）デューティ比が０．５であって周波数４Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｋ）デューティ比が０．１であって周波数１０Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｌ）デューティ比が０．５であって周波数１０Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｍ）デューティ比が０．１であって周波数２０Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｎ）デューティ比が０．５であって周波数２０Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｏ）デューティ比が０．１であって周波数５０Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｐ）デューティ比が０．５であって周波数５０Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合、
（Ｑ）デューティ比が０．１であって周波数１００Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合及び
（Ｒ）デューティ比が０．５であって周波数１００Ｈｚの三角波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、電極４に波高値２．２５ｋＶの電圧を印加して液体を噴射した場合について、感水紙の表面及び裏面に付着した液体の被覆面積率を以下の表６〜表１８に示す。表６〜表１８はそれぞれ（Ｆ）〜（Ｒ）の場合に対応している。
「平均値」の欄には、「表面」及び「裏面」共にＩＩＩ〜ＶＩに位置する感水紙の被覆面積率の平均が示されている。
【００５４】
なお（Ｇ）〜（Ｒ）の場合におけるパルス電圧は、略０ｋＶの電圧から略２．２５ｋＶまで略垂直に立ち上がり、立ち上がりの頂点から略０ｋＶになるまで円弧状に立ち下がっており、略垂直な波形部分と円弧状をなす波形部分とは、前記頂点にて連続している。また円弧状をなす波形部分は、略垂直な波形部分側に突出した曲線をなしている。
【００５５】
【表６】
【００５６】
【表７】
【００５７】
【表８】
【００５８】
【表９】
【００５９】
【表１０】
【００６０】
【表１１】
【００６１】
【表１２】
【００６２】
【表１３】
【００６３】
【表１４】
【００６４】
【表１５】
【００６５】
【表１６】
【００６６】
【表１７】
【００６７】
【表１８】
【００６８】
図１２は、（Ｆ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図、図１３は、（Ｒ）の場合において液体が付着した感水紙の表面及び裏面を示す図である。
【００６９】
表６〜表１８に示すように、一定の直流電圧２．２５ｋＶを印加する場合（Ｆ）に比較して、波高値２．２５ｋＶの２〜１００Ｈｚのパルス電圧を印加する場合（Ｇ）〜（Ｒ）の方が表面の平均被覆面積率が大きい。（Ｆ）の場合５４．２％である。一方（Ｇ）の場合６１．３％、（Ｈ）の場合６６．４％、（Ｉ）の場合５９．７％、（Ｊ）の場合６０．５％、（Ｋ）の場合５６．０％、（Ｌ）の場合５６．０％、（Ｍ）の場合５８．６％、（Ｎ）の場合５６．２％、（Ｏ）の場合６３．５％、（Ｐ）の場合６０．０％、（Ｑ）の場合５８．２％、（Ｒ）の場合６４．６％であるので、パルス電圧を印可した場合は直流電圧を印加した場合よりも、１．８〜１２％程度大きい。
【００７０】
またノズル２から１００ｃｍの位置（Ｖ）での表面の平均被覆面積率は、（Ｆ）の場合６２．３％である。一方（Ｇ）の場合８８．６であり、（Ｆ）の略１．４倍である。（Ｈ）の場合７３．３％であり、（Ｆ）の略１．２倍である。（Ｉ）の場合７４．０％であり、（Ｆ）の略１．２倍である。（Ｌ）の場合７４．８％であり、（Ｆ）の略１．２倍である。（Ｍ）の場合８２．７％であり、（Ｆ）の略１．３倍である。（Ｎ）の場合８２．５％であり、（Ｆ）の略１．３倍である。（Ｏ）の場合７２．４％であり、（Ｆ）の略１．２倍である。（Ｑ）の場合７７．４％であり、（Ｆ）の略１．２倍である。（Ｒ）の場合９３．３％であり、（Ｆ）の略１．５倍である。
【００７１】
またノズル２から１００ｃｍの位置（ＶＩ）での表面の平均被覆面積率は、（Ｆ）の場合５．１％である。一方（Ｈ）の場合３７．０％であり、（Ｆ）の略７．３倍である。（Ｉ）及び（Ｊ）の場合３７．６％であり、（Ｆ）の略７．４倍である。（Ｋ）の場合３７．３％であり、（Ｆ）の略７．３倍である。（Ｌ）の場合２６．１％であり、（Ｆ）の略５．１倍である。（Ｍ）の場合１９．０％であり、（Ｆ）の略３．７倍である。（Ｎ）の場合２１．９％であり、（Ｆ）の略４．３倍である。（Ｏ）の場合１５．８％であり、（Ｆ）の略３．１倍である。（Ｐ）の場合３２．２％であり、（Ｆ）の略６．３倍である。（Ｑ）の場１８．８％であり、（Ｆ）の略３．７倍である。（Ｒ）の場合１１．６％であり、（Ｆ）の略２．３倍である。
【００７２】
またノズル２から１００ｃｍの位置（Ｖ）での裏面の平均被覆面積率は、（Ｆ）の場合７．２％である。一方（Ｈ）の場合２９．０％であり、（Ｆ）の略４倍である。（Ｉ）の場合、３３．８％であり、（Ｆ）の略４．７倍である。（Ｊ）の場合、３２．２％であり、（Ｆ）の略４．５倍である。（Ｋ）の場合、３１．９％であり、（Ｆ）の略４．４倍である。（Ｌ）の場合、２６．２％であり、（Ｆ）の略３．６倍である。（Ｍ）の場合、２０．９％であり、（Ｆ）の略２．９倍である。（Ｎ）の場合、１７．４％であり、（Ｆ）の略２．４倍である。（Ｏ）の場合、１８．６％であり、（Ｆ）の略２．６倍である。（Ｐ）の場合、１３．６％であり、（Ｆ）の略１．９倍である。（Ｑ）の場合、１５．９％であり、（Ｆ）の略２．２倍である。（Ｒ）の場合、１４．７％であり、（Ｆ）の略２倍である。
【００７３】
またノズル２から１００ｃｍの位置（ＶＩ）での裏面の平均被覆面積率は、（Ｆ）の場合１．３％である。一方（Ｈ）の場合、２７．５％であり、（Ｆ）の略２１．２倍である。（Ｉ）の場合、３３．０％であり、（Ｆ）の略２５．４倍である。（Ｊ）の場合、３１．６％であり、（Ｆ）の略２４．３倍である。（Ｋ）の場合、３０．３％であり、（Ｆ）の略２３．３倍である。（Ｌ）の場合、２４．５％であり、（Ｆ）の略１８．８倍である。（Ｍ）の場合、１７．６％であり、（Ｆ）の略１３．５倍である。（Ｎ）の場合、１７．０％であり、（Ｆ）の略１３．１倍である。（Ｏ）の場合、１６．３％であり、（Ｆ）の略１２．５倍である。（Ｐ）の場合、１２．５％であり、（Ｆ）の略９．６倍である。（Ｑ）の場合、１７．３％であり、（Ｆ）の略１３．３倍である。（Ｒ）の場合、８．２％であり、（Ｆ）の略６．３倍である。
【００７４】
以上の実験結果から、パルス電圧を印可した場合、ノズル２から１００ｃｍの位置に到達する液滴は、直流電圧を印加した場合に比べて大幅に増加することを示しており、一定の直流電圧２．２５ｋＶを印加するよりも波高値２．２５ｋＶの２〜１００Ｈｚのパルス電圧を印加する方が、より遠方まで液滴を付着させることができると考えられる。
【００７５】
なお（Ｐ）及び（Ｒ）の場合における裏面の平均被覆面積率は、（Ｆ）の場合よりも小さい。すなわちパルス電圧の周波数が５０Ｈｚ以上である場合、直流電圧を印可する場合よりも、裏面において液滴が付着し難くなることがある。従って裏面において、直流電圧を印可する場合よりも大きい平均被覆面積率を維持することができる周波数の限界値は、１００Ｈｚ程度であると考えられる。
【００７６】
次に電極４に印加された電圧と噴射口２０から噴射された液体（液滴）に流れる電流との関係を説明する。図１４はデューティ比が０．１であって周波数４Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力することによって電極４に印加された電圧と液滴を流れる電流との関係を略示する図である。図１４において、太線からなる鋸歯状の波形は電極４に印加された電圧波形を示しており、細線からなる波形は液滴に流れる電流波形を示している。
【００７７】
図１４に示すように、鋸歯状の電圧波形が略垂直に立ち上がる時点において、電流波形の振幅は他の時点、例えば電圧波形が円弧状をなして立ち下がる時点での振幅よりも大きく、そのため液滴の帯電量が他の時点よりも増加すると考えられる。
【００７８】
次に電圧波形の形状と薬液の噴射対象への付着率との関係について説明する。図１５は、電圧波形の形状と薬液の噴射対象への付着率との関係を確認するための実験装置の構成を上方から略示した模式図、図１６はＰＧ８の出力電圧とノズル２に印加された電圧との関係を示す図である。
【００７９】
図１５に示すように、直流電源８１にＰＧ８が接続してある。また直流電源８１とノズル２とが電線５によって接続されている。図１６に示すように、ＰＧ８の出力パルスによって直流電源８１からノズル２に周期的なパルス電圧を印加することができる。ノズル２は、通流管１を介してタンク１０に接続してある。該タンク１０及びノズル２には絶縁体９を設けてある。またノズル２から離反して、液体の噴射方向に沿って四つのダミーツリーＴ１〜Ｔ４が設けてある。なお図１５に示す実験装置は、電線５をノズル２に直接接続し、いわゆる接触帯電にて液体を帯電させる構成であって、図１及び２に示す構成のように電極４に電圧を印加し、いわゆる誘導帯電にて液体を帯電させる構成とは異なるが、液滴の帯電状態は、直流電源８１の電圧変化に依存するものと考えられるため、実験の目的を達成することができる。
【００８０】
ノズル２の噴射口２０から噴射方向への延長線を境界にして、一方の側にダミーツリーＴ１、Ｔ３が、他方の側にダミーツリーＴ２、Ｔ４がノズル２の噴射方向に沿って順に並んでいる。ダミーツリーＴ１とダミーツリーＴ３との間、及びダミーツリーＴ２とダミーツリーＴ４との間にはそれぞれ６０ｃｍの間隔が設けてある。ダミーツリーＴ１とダミーツリーＴ２とは対向しており、またダミーツリーＴ３とダミーツリーＴ４とは対向している。各対向間距離は、６０ｃｍである。ノズル２は、ダミーツリーＴ１及びダミーツリーＴ２が対向する方向においてダミーツリーＴ１及びダミーツリーＴ２を結ぶ線分の略中点に位置し、噴射方向と逆方向に前記中点から６０ｃｍの間隔を空けた位置に配してある。
【００８１】
ダミーツリーＴ１〜Ｔ４は、木を模倣したものであり、幹の部分に真鍮パイプ、葉の部分にステンレス板、枝の部分に針金の両端にワニ口クリップを取り付けてなり、一方のワニ口クリップによって枝を真鍮パイプに固定し、他方のワニ口クリップによってステンレス板を挟持している。ダミーツリーＴ１〜Ｔ４の高さは、１．２ｍであり、葉の数はダミーツリー一本あたり２８枚である。２８枚の葉の内、１４枚の葉の両面（表面及び裏面）に濾紙を両面テープにて貼付し、液体が付着した部分の濾紙の面積を計測する。
【００８２】
計測は、（あ）電極４に電圧を印加せずに液体を噴射した場合、（い）一定の直流電圧１０ｋＶを電極４に印加して液体を噴射した場合及び（う）ピーク値１０ｋＶの矩形状の波形を有する電圧を電極４に印加して液体を噴射した場合について行う。（う）の場合、図１６の一点鎖線にて示すように、ＰＧ８からデューティ比が０．５であって周波数０．５Ｈｚの矩形波に係る制御信号をＰＧ８から出力し、実線にて示すような矩形状のパルス電圧を電極４に印加する。
【００８３】
図１７は、ダミーツリー１本あたりの液体の付着面積を示すグラフである。図中、１表、１裏、２表、２裏、３表、３裏、４表及び４裏の項目は、それぞれ、ダミーツリー１〜４の葉の表面及び裏面を示している。各項目における左右に並んだ三つの棒グラフの内、左の棒グラフは（あ）の場合の付着面積を示し、真ん中の棒グラフは（い）の場合の付着面積を示し、右の棒グラフは（う）の場合の付着面積を示している。
【００８４】
図１７に示すように、矩形状のパルス電圧を電極４に印加した場合（う）、一定の直流電圧１０ｋＶを電極４に印加する場合（い）に比べて、いずれの項目においても、液体の付着面積は小さい。前述した感水紙に対する液体の平均被覆面積率において、鋸歯状のパルス電圧を印加した場合、一定の直流電圧を印加する場合に比べて、平均被覆面積率は大きいことから、液滴の葉への付着量は、電圧波形に影響されると考えられる。また鋸歯状のパルス電圧を印加する方が、矩形状のパルス電圧を印加するよりも、液滴の葉への付着率は向上すると考えられる。
【００８５】
また前述したように、電圧波形が円弧状をなす場合、液滴の帯電量は減少することから、半円状の波形を有するパルス電圧を電源に印加する場合よりも、鋸歯状のパルス電圧を印加する方が、液滴の葉への付着率は向上すると考えられる。
【００８６】
本発明に係る噴霧装置にあっては、時間変化量が大きい鋸歯状波を電極４に印加し、噴射口２０から霧状に噴射された液体（例えば薬液）に、作物の密集した部分及び遠方の作物に付着するのに充分な電荷を付与して、作物の密集した部分及び遠方の作物の表面を薬液にて被覆し、薬液の散布効率を向上させて、害虫を確実に駆除することができる。
【００８７】
また直流電源８１による一定の直流電圧（入力電圧）を高周波のパルス電圧に変換して昇圧変圧器８４で昇圧し、更に平滑回路８６で平滑化して、所定の電圧の直流出力電圧とする。このとき入力電圧をスイッチ８７を使用して所定の周波数でオンオフすることによって、所定の周波数を有する高電圧のパルス電圧を出力し、出力電圧の周波数を制御して、噴射された薬液の電荷量の最大化を図り、噴射された薬液の電荷量を向上させることができる。
【００８８】
また電圧の周波数を１００Ｈｚ以下に制御することによって、噴射口２０から噴射した薬液の帯電量の最大化を図り、作物の密集した部分及び遠方の作物の表面を薬液にて確実に被覆し、薬液の散布効率を向上させて、害虫を確実に駆除することができる。
【００８９】
なお実施の形態に係るパルス電圧発生回路８０は、鋸歯状波を発生するＤＣ−ＤＣコンバータの一例に過ぎず、パルス電圧発生回路８０に代えて、鋸歯状波を発生する他のＤＣ−ＤＣコンバータを使用してもよいことは言うまでもない。また鋸歯状波は、急峻に立ち上がり、緩やかに立ち下がる波形に限定されず、噴霧装置の仕様に応じて、緩やかに立ち上がり、急激に立ち下がる波形としてもよい。
【００９０】
また実施の形態に係るパルス電圧発生回路８０は、ＰＧ８による出力パルスによって電極４への印加電圧を調整しているが、発振回路８２にてＦＥＴ８３のゲートへ信号を入力するタイミングを制御し、電極４の印加電圧を調整する構成としてもよい。またＦＥＴ８３はｐ型であるが、これに代えてｎ型のＦＥＴを使用しても良く、他のスイッチング素子を使用しても良い。
【００９１】
また実施の形態に係る噴霧装置は、環状の電極４を使用しているが、これに代えて棒状の電極を使用し、ブームに並設された複数のノズルの近傍に棒状の電極を配置した構成であってもよい。
【００９２】
また実施の形態に係る噴霧装置は、薬液のみならず、液状の肥料など他の液体を散布することもできる。
【００９３】
以上説明した実施の形態は本発明の例示であり、本発明は特許請求の範囲の記載に基づいて定められる範囲内において種々変更した形態で実施することができる。
【符号の説明】
【００９４】
１ 通流管
２ ノズル
３ 収容部
４ 電極
８ パルス・ジェネレータ
８０ パルス電圧発生回路
８１ 直流電源
８２ 発振回路
８３ ＦＥＴ
８４ 昇圧変圧器
８４ａ １次コイル
８４ｂ ２次コイル
８５ ダイオード
８６ 平滑回路
８７ スイッチ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液体を霧状に噴射する噴射口を有するノズルと、前記噴射口の周囲に配置され、前記噴射口から噴射された液体に電荷を付与する電極と、該電極に印加されるべきパルス電圧を発生するパルス電圧発生手段とを備える噴霧装置において、
前記パルス電圧発生手段は、鋸歯状波を発生するようにしてあること
を特徴とする噴霧装置。
【請求項２】
前記パルス電圧発生手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１に記載の噴霧装置。
【請求項３】
前記鋸歯状波の周波数は、１００ヘルツ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の噴霧装置。
【請求項１】
液体を霧状に噴射する噴射口を有するノズルと、前記噴射口の周囲に配置され、前記噴射口から噴射された液体に電荷を付与する電極と、該電極に印加されるべきパルス電圧を発生するパルス電圧発生手段とを備える噴霧装置において、
前記パルス電圧発生手段は、鋸歯状波を発生するようにしてあること
を特徴とする噴霧装置。
【請求項２】
前記パルス電圧発生手段は、ＤＣ−ＤＣコンバータであることを特徴とする請求項１に記載の噴霧装置。
【請求項３】
前記鋸歯状波の周波数は、１００ヘルツ以下であることを特徴とする請求項１又は２に記載の噴霧装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【公開番号】特開２０１２−２４０８２（Ｐ２０１２−２４０８２Ａ）
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−１３８７８６（Ｐ２０１１−１３８７８６）
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００２５０００７）有光工業株式会社 (30)
【出願人】（５０４１５０４６１）国立大学法人鳥取大学 (271)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年２月９日（２０１２．２．９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年６月２２日（２０１１．６．２２）
【出願人】（０００２５０００７）有光工業株式会社 (30)
【出願人】（５０４１５０４６１）国立大学法人鳥取大学 (271)
【Ｆターム（参考）】
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