(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
超音波を発生させる超音波素子と、この超音波素子で発生した超音波を水中に伝達させるための超音波ホーンと、前記超音波素子を収納し、前記超音波ホーンに設けたフランジ部に水密的に取り付けたケースと、前記超音波素子を発振させる発振手段と、この発振手段の発振電圧を昇圧し前記超音波素子に印加する昇圧手段と、超音波ホーンの先端が水面につかった時の水面を検出すると発振手段を動作させる第１液面センサと、超音波ホーンの先端が水面から所定量水没した場合の水面を検出すると発振手段の動作を停止させる第２液面センサとを備え、超音波ホーンの先端が水面から所定の距離内でのみ超音波を発生させるようにした害虫駆除装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、水中に住むぼうふらなどの害虫の駆除を行う害虫駆除装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
通常、ボウフラなどの害虫は水たまりや雨水桝などに生息している。従来は、これらの害虫を駆除するのに、害虫が生息する水中に薬剤を注入していた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、薬剤を注入する方法では、水質汚染につながり、薬剤に耐性を有する害虫も出現し、別種の薬剤を使用する必要もあった。また、めだかなどの害のない小型の魚などにも薬剤による悪影響を与えていた。
【０００４】
本発明は水質を汚染することなく害虫を駆除する害虫駆除装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために本発明は、超音波を発生させる超音波素子と、この超音波素子で発生した超音波を水中に伝達させるための超音波ホーンと、前記超音波素子を収納し、前記超音波ホーンに設けたフランジ部に水密的に取り付けたケースと、前記超音波素子を発振させる発振手段と、この発振手段の発振電圧を昇圧し前記超音波素子に印加する昇圧手段と、超音波ホーンの先端が水面につかった時の水面を検出すると発振手段を動作させる第１液面センサと、超音波ホーンの先端が水面から所定量水没した場合の水面を検出すると発振手段の動作を停止させる第２液面センサとを備え、超音波ホーンの先端が水面から所定の距離内でのみ超音波を発生させるようにしたもので、この構成によれば、超音波ホーンを水没させて水中に効率的に超音波を発射できるようにするとともに、超音波素子にはケースをフランジ部に水密的に取り付けることで水がかからないようにしている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１記載の発明は、超音波を発生させる超音波素子と、この超音波素子で発生した超音波を水中に伝達させるための超音波ホーンと、前記超音波素子を収納し、前記超音波ホーンに設けたフランジ部に水密的に取り付けたケースと、前記超音波素子を発振させる発振手段と、この発振手段の発振電圧を昇圧し前記超音波素子に印加する昇圧手段と、超音波ホーンの先端が水面につかった時の水面を検出すると発振手段を動作させる第１液面センサと、超音波ホーンの先端が水面から所定量水没した場合の水面を検出すると発振手段の動作を停止させる第２液面センサとを備え、超音波ホーンの先端が水面から所定の距離内でのみ超音波を発生させるようにしたもので、この構成によれば、超音波ホーンを水没させて水中に効率的に超音波を発射でき、水中の害虫を効果的に駆除するとともに、超音波素子にはケースをフランジ部に水密的に取り付けることで水がかからないようにしているので、超音波素子の水による悪影響も防止することができ、信頼性を高めている。
【０００７】
【実施例】
本発明の第１の実施例を図１、図２及び図３をもとに説明する。図において、１は超音波素子で、固有波長λを有する超音波を発振させる。超音波素子１はボルト締めランジュバン型の構造をしており、具体的には、圧電素子１０１と、この圧電素子１０１の両端に設けた円柱状の金属と、この金属を圧電素子１０１に接合させるためのボルト１１を有しており、圧電素子１０１の振動が下方の金属の先端部分に伝達され、その先端が超音波振動するようになっている。
【０００８】
２は略円柱状の金属で構成した超音波ホーンで、この超音波ホーン２の一端側は超音波素子１の下方の金属にボルト１２で接合されている。その超音波ホーン２の長さは（ｎ＋１）λ／２（ｎ＝０，１，２，３・・・）になっている。また、超音波ホーン２は、図２に示すように、外周に環状のフランジ３を有しており、その位置は、超音波素子１と超音波ホーン２との接合部分から、（２ｎ＋１）λ／４（ｎ＝０，１，２，３・・・）なる距離になっている。
【０００９】
４はケースで、超音波素子１全体と超音波ホーン２の一部を覆う構成とし、フランジ３にパッキン５を介して水密的に固定されている。この水密的にケース４を取り付けることにより、超音波素子１に水がかかることがない。７は発振手段で、超音波素子１の固有周波数ｆを発振させる。固有周波数ｆと固有波長λの関係は次式で表される。
【００１０】
λ＝ｃ／ｆ  （ｃ：音速）………Ｅ
発振手段７は昇圧手段６に接続され、電圧が昇圧されて超音波素子１の圧電素子１０１に印加される。８はバッテリーで、発振手段７の電源である。
【００１１】
次に、上記害虫駆除装置の動作について説明する。超音波素子１は共振周波数を有しており、共振周波数近辺で発振させてやると、最も効率がよい。バッテリー８を電源とする発振手段７は、超音波素子１の共振周波数で発振する構成となっており、発振手段７の発振電圧を昇圧手段６で昇圧して、超音波素子１の圧電素子１０１に印加し、超音波素子１の金属の先端部分、すなわち、図１中の超音波ホーン２との接合部分が振動する。この先端部分の振動は、ボルト１２で接合された超音波ホーン２にも伝えられ、超音波ホーン２の先端から超音波が水中に発射される。
【００１２】
図３は超音波の波形を示したものである。図に示すように、振幅Ｖｏで、１波長がλの波形になっている。Ａ点が０とすると、Ｂ点が１／４λ、すなわち１／４波長、Ｃ点が１／２λ、すなわち１／２波長の点になっている。また、振幅の絶対値はＢ点及びＤ点が最大（振動の腹という）となっており、Ｃ点とＥ点が最小（振動の節という）になっている。すなわち、１／４λ毎に振幅の最大値と最小値がやってくることになる。これらの関係は次式で表せる。
振幅が最大になる点
（２ｎ＋１）λ／４（ｎ＝０，１，２，３・・・）………Ｂ１
振幅が最小になる点
（ｎ＋１）λ／２（ｎ＝０，１，２，３・・・）………Ｂ２
超音波ホーン２の長さを
（ｎ＋１）λ／２（ｎ＝０，１，２，３・・・）………Ｃ１
としており、超音波素子１の先端部、すなわち超音波ホーン２との接合部分は、図３においてＢ点（λ／４：振幅最大点）になっているので、超音波素子１との接合部分からＣ１離れた超音波ホーン２の先端部は、Ｂ１の式で表せる地点になっており、振幅が最大になっている。すなわち、水中に発射できる超音波が最大ということであり、ボウフラなどの害虫を最も効率よく死滅させることができる。
【００１３】
水中に発射する超音波を発射することで、水中にミクロの泡を発生させることができ、この泡が破裂する際の衝撃により、水中のボウフラなどを死滅させることができる。ボウフラの場合には上記衝撃により呼吸管が破裂し、またセスジユスリ科の幼虫では体表面に穴があき体液が流出して死滅する。このように、超音波により発生するミクロの泡を効果的に発生させ、かつその泡の破裂による衝撃力を増大させるには、上述したように水中に発射する超音波の振幅が最大になることが好ましく、本実施例では超音波ホーン２の先端部分における超音波の振幅を最大としているのである。
【００１４】
また、超音波ホーン２のフランジ３の位置は、超音波素子１と超音波ホーン２との接合部分から
（２ｎ＋１）λ／４（ｎ＝０，１，２，３・・・）………Ｃ２
なる距離としている。すなわち、超音波素子１と超音波ホーン２との接合部分からＣ２なる距離にある超音波ホーン２の位置は、Ｂ２の式で表せる地点になっており、振幅が最小になっている。つまり、振幅が０であるので、外部からの機械力をかけても振動自身には関係なく、パッキン５を介してケース４を取り付けても、問題はなく、この部分に振動が加わりパッキン５を劣化させることも防止できる。
【００１５】
以上の関係を具体的な数値で表す。例えば、超音波素子１の発振周波数を２８ｋＨｚとし、超音波素子１の金属及び超音波ホーン２の材質をジュラルミンとする。この場合、超音波素子１の金属及び超音波ホーン２中での超音波の速度は５１５０ｍ／ｓになる。Ｅ式により、波長λを計算すると、λ＝１８．４ｃｍとなる。Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２なる式中のｎを０とすると、
Ｂ１＝λ／４＝４．６ｃｍ：振幅最大
Ｂ２＝λ／２＝９．２ｃｍ：振幅最小
Ｃ１＝λ／２＝９．２ｃｍ：超音波ホーン２の長さ
Ｃ２＝λ／４＝４．６ｃｍ：超音波素子１と超音波ホーン２の接合部分からフランジまでの距離
これを、図３と対応させると、原点０は超音波素子１の圧電素子１０１の位置になるので、超音波素子１の先端は図中のＢ（λ／４）の点になる。超音波ホーン２の先端部はＤ（３λ／４）になる。フランジの位置はＣ（λ／２）となる。
【００１６】
なお、上記の例ではｎ＝０の場合を示したが、０以外の数値として、Ｂ１、Ｂ２、Ｃ１、Ｃ２を求めて、これらの長さで超音波ホーン２の長さ、超音波ホーン２の接合部分からフランジまでの長さを決定しても良い。また、超音波素子１の発振周波数を２８ｋＨｚとしたがこれよりも低い周波数あるいは高い周波数としてもよく、要は水中でミクロの泡が発生できる範囲内であればよい。なお、好ましくは発振周波数を低め、すなわち２０ｋＨｚ程度に設定すれば、水中における超音波の到達距離が長くなり、広い範囲でミクロの泡を発生させることができ、広範囲でボウフラなどの害虫を死滅させることができる。
【００１７】
次に、本発明の第２の実施例を図４をもとに説明する。なお、上記第１の実施例と同一構成部品には同一符号を付し、その説明を省略する。図において、９は第１液面センサで、水面を検出すると発振手段７を動作させ、超音波素子１を発振させる。１０は第２液面センサで、第１液面センサ９が水面を検出した後に再び水面を検出したとき、発振手段７の動作を停止させ、超音波素子１の発振を停止させる。
【００１８】
次に、上記害虫駆除装置の動作について説明する。水は超音波素子１及び超音波ホーン２にとっては音響的な負荷となり、水面から所定の距離に超音波ホーン２の先端があるときが最も効率よく超音波が超音波ホーン２から発射される。従って、あまり深いところに超音波ホーン２の先端をおいても、効率よく超音波が発射されず、害虫駆除の効果の面でマイナスである。上記した構成では第１液面センサ９が水面を検出した場合、すなわち超音波ホーン２の先端が水面につかった時に、超音波が発射され、第２液面センサが水面を検出した場合、すなわち、超音波ホーン２の先端が水面から所定の距離外に入った場合に超音波の発射を停止することにより、確実に、水面から所定の距離でのみ超音波が発射されるようにしたため、非常に効率よく超音波が発射され、害虫も効率よく死滅させることができる。
【００１９】
なお、本実施例では、第１液面センサ９と第２液面センサ１０とにより、超音波ホーン２の発振端側が水面から所定量水没することを検出するようにしたが、超音波ホーン２の発振端側が水面から所定量水没することが検出できるセンサであればよい。また、所定量水没するまでとは、効率よく超音波が超音波ホーン２から発射される範囲であり、好ましくは、超音波ホーン２の発振端側の全体が水面下に水没するのを待ってから超音波素子１を動作させるようにすることで、超音波を発振端側の全面で発射させることができるようになる。
【００２０】
【発明の効果】
以上の実施例の説明から明らかな通り、本発明によれば、超音波を発生させる超音波素子と、この超音波素子で発生した超音波を水中に伝達させるための超音波ホーンと、前記超音波素子を収納し、前記超音波ホーンに設けたフランジ部に水密的に取り付けたケースと、前記超音波素子を発振させる発振手段と、この発振手段の発振電圧を昇圧し前記超音波素子に印加する昇圧手段と、超音波ホーンの先端が水面につかった時の水面を検出すると発振手段を動作させる第１液面センサと、超音波ホーンの先端が水面から所定量水没した場合の水面を検出すると発振手段の動作を停止させる第２液面センサとを備え、超音波ホーンの先端が水面から所定の距離内でのみ超音波を発生させるようにしたもので、この構成によれば、超音波ホーンを水没させて水中に効率的に超音波を発射でき、安定かつ効率的な超音波の発射が可能で、害虫も効率よく死滅させることができる。また、超音波素子にはケースをフランジ部に水密的に取り付けることで水がかからないようにしている。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の第１の実施例を示す害虫駆除装置のブロック図
【図２】  同超音波ホーンの外観斜視図
【図３】  同超音波の波形と超音波素子、超音波ホーンとの関係を示す図
【図４】  本発明の第２の実施例を示す害虫駆除装置のブロック図
【図５】  同装置の動作説明図
【符号の説明】
１  超音波素子
２  超音波ホーン
３  フランジ
５  パッキン
６  ケース
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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