(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
散布ノズルから噴霧される液滴に静電気を帯電させる帯電用電極と、
前記帯電用電極の表面に風を送出する第１の風送出手段と、
前記帯電用電極より噴霧方向前方において前記液滴に作用させるように風を送出する第２の風送出手段と、
を備え、
前記第１の風送出手段は、前記帯電用電極の直前に送出口を有して、前記液滴が前記帯電用電極の領域を通過するまで、前記散布ノズルの噴霧角度より内側に位置する前記液滴に対して風力が作用しないように前記送出口から前記帯電用電極の表面に対して平行な向きに風を送出する
ことを特徴とする静電噴霧装置。
【請求項２】
前記帯電用電極は、環状電極であって、
前記帯電用電極の表面は、前記散布ノズルによる液滴の噴霧形状の外周面と平行に形成されている
ことを特徴とする請求項１に記載の静電噴霧装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電噴霧装置に係り、例えば、農業における病害虫の防除作業のために薬剤散布を行う静電噴霧装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模施設におけるメロンなどの野菜栽培では、通年作付けによる長時間の防除作業が行われている。特に、メロン大規模ハウスでは、１３０ｈ／１０ａ・年の作業量となっている。通常、ハウス内は劣悪な環境であることが多く、このような環境下での防除作業は、大きな労働負担となっている。
【０００３】
一般に、施設栽培では、手散布又は畦間を自動走行する台車を用いた防除作業が年数回なされており、先進的な施設では、静電散布による防除作業がなされることもある。手散布では、付着むら解消のために、時間をかけた作業が必要となり、作業効率の向上が難しい。また、静電散布による防除作業は、付着むらが生じる傾向がある。
【０００４】
さらに、静電散布では、散布ノズル（「噴霧ノズル」ともいう）に液滴が付着して漏電が発生し、帯電効果が大きく低下してしまうという課題があり、労働負担の軽減が十分に実現できないことが多い。より具体的には、静電散布における散布粒子（噴霧液滴）は、ノズル噴頭、ノズル印加電極、ノズル支持体、ホース等に付着・蓄積される。しかし、長時間にわたって連続的に噴霧を行うことで、電極とノズルの間に電気的な短絡が生じ、高電圧発生装置に過大な電流が流れて静電効果が得られず、電気的なロスが生じていた。その対策として、エアアシストを用いた静電散布用の防除機における電極の漏電防止を目的として、電極に圧縮空気を送り込む技術が提案されている（特許文献１参照）。この技術によって、漏電に起因する帯電効果の低下を防ぐことができている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００６−２１１４８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、農作物の病害虫防除に対しては、農薬に過度に依存しない、環境保全的な防除技術の開発が要望されている。さらに、消費者からは、食品の安全及び安心の確保について強い要望がある。言い換えると、農作物の生産現場に対して、可能な限り農薬使用を抑えて安全で安心な農作物が提供するよう要望されている。上述のように、ハウス内の労働環境が劣悪であることから、労働負担の軽減のために、自動走行する台車を用いた防除作業が行われることが多い。しかし、このようなハウス用無人防除機では、作物群落内における薬液の付着が手散布と比べて劣る等の課題がある。
【０００７】
エアアシストを用いた防除技術は、風力によって散布粒子の到達距離及び作物群落内への貫通力を増大させ、対象作物の群落内における付着性能を向上させることができる。しかし、葉表に比べて葉裏の付着性能は劣るという課題があった。通常、静電散布は、散布ノズルに近接する場所に多くの散布粒子が付着する傾向があり、散布ノズルから遠い場所での付着が悪く、散布ムラが生じやすい。また、散布粒子は、対象作物の繁茂度が大きな場合、群落内まで到達しない傾向がある。
【０００８】
特許文献１に開示の技術では、ノズルの漏電防止の観点で一定の効果が得られるものの、ノズルへの液滴付着防止を主目的としており、到達距離、特に作物群落内への貫通力の観点では、依然として改善すべき要望が強かった。つまり、単純な到達距離は、エアアシストによって改善できるものの、葉裏等への付着性能が不十分であった。したがって、到達距離が伸びることによる作業効率向上には直接的につながっていなかった。
【０００９】
本発明の目的は、上記課題に鑑み、薬液の作物への付着性能を向上させた静電噴霧装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る装置は、静電噴霧装置に関する。この静電噴霧装置は、散布ノズルから噴霧される液滴に静電気を帯電させる帯電用電極と、前記帯電用電極の表面に風を送出する第１の風送出手段と、前記帯電用電極より噴霧方向前方において前記液滴に作用させるように風を送出する第２の風送出手段と、を備え、前記第１の風送出手段は、前記帯電用電極の直前に送出口を有して、前記液滴が前記帯電用電極の領域を通過するまで、前記散布ノズルの噴霧角度より内側に位置する前記液滴に対して風力が作用しないように前記送出口から前記帯電用電極の表面に対して平行な向きに風を送出する。
また、前記帯電用電極は、環状電極であって、前記帯電用電極の表面は、前記散布ノズルによる液滴の噴霧形状の外周面と平行に形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、薬液の付着性能を向上させた静電噴霧装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施形態に係る、静電散布機の外観を示す図である。
【図２】実施形態に係る、散布ノズルがノズル支持体に装着された状態を模式的に示す断面図である。
【図３】実施形態に係る、散布ノズルが取り付けられたノズル支持体の斜視図である。
【図４】実施形態に係る、エアアシスト機能に関する検証実験の装置を示す図である。
【図５】実施形態に係る、検証実験に用いた散布ノズルの仕様を示すテーブルである。
【図６】実施形態に係る、検証結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明を実施するための形態（以下、単に「実施形態」という）を、図面を参照して具体的に説明する。本実施形態では、静電噴霧装置に関して、農作物栽培圃場における従来のハウス用無人防除機と同等の作業能率を維持し、薬液の付着性能向上を実現する技術を提供する。
【００１４】
そのために、必要とされる要件の検証のための実験を図４の実験装置を用いて行ったので、その実験結果を示す。実験装置は、風洞、散布ノズル、ノズル電極、直流安定化電源、動噴及びタンクで構成され、エアアシスト風速、電極印加電圧、散布距離及び散布ノズルを容易に変えられる構造である。噴霧電流はコレクタメッシュ（１８００×１８００ｍｍのアルミエキスパンドメタル３層）によって噴霧液滴を捕集し、コレクタメッシュからアースに流れる噴霧電流を直流微少電流計で計測した。また、散布ノズルとして、図５に示すように、噴霧粒径の異なる３種類のノズルを用いた。詳細な実験結果の説明は省略するが、実験結果より以下の事項（結果１〜３）が確認できた。
（１）結果１（散布距離・印加電圧・液滴比電荷まとめ）
・粒径が大きいほど距離が伸びても印加電圧をかければ帯電量は落ちない傾向がある。
・粒径が大きい方が帯電量の最大値は、印加電圧が小さくなる。
・粒径が大きく、風が小さいと漏電しやすい。
（２）結果２（距離別まとめ）
（ａ）ノズル別（粒径別）：
・散布距離による液滴比電荷の減少率は、粒径が小さいほど大きくなった。粒径が大きいほど減少率は小さかった。
・液滴の粒径が小さいほど、風速の影響が大きく、散布距離による液滴比電荷の減少率は、ノズルＡ、風速４ｍ／ｓの場合でもっとも減少率が小さかった。
（ｂ）風速別：
・無風の場合、散布距離が４００ｍｍ以下で液滴比電荷に差が見られるが、散布距離５００ｍｍ以上でほぼ同じとなった。
・風速３ｍ／ｓ以上では、散布距離による液滴比電荷の減少率は、液滴の粒径の違いによらずほぼ同等となった。
・風速２ｍ／ｓ以下の場合、散布距離による液滴比電荷の減少率は、液滴の粒径が小さいほど大きくなった。
（ｃ）距離別：
・散布距離４００ｍｍ以上離れ、無風の場合はノズルの種類にかかわらず液滴は同等の比電荷を有する。
・散布距離２００ｍｍの場合、風速による液滴比電荷の違いはほとんど無い。
・散布距離３００ｍｍ以上で徐々に風速の効果が見られ、風速３ｍ／ｓ以上では、（粒径が小さいほど風速を上げると液滴比電荷が大きくなるといった）ほぼ同じ傾向が見られる。
（３）結果３（漏電電圧）
・図６（ａ）〜（ｃ）に、３種類の風速について、電源電圧とノズル電流の関係を示す。図示のように、本実験では、ノズル電流の検知上限が１００μＡの状態となったときに、漏電が発生し、印加電圧（電源電圧）を上げることができない状態となったと判断した。図示のように、風速０ｍ／ｓでは電源電圧を５ｋＶまで印加可能であった。風速１ｍ／ｓでは１０ｋＶまで、風速２ｍ／ｓでは約１２ｋＶまで、印加可能であった。つまり、風速を上げると可能な印加電圧を上げることができる。これは、電極面が風によって乾き、電極面に漏電の原因となる水膜が形成されることが回避されることによる。
【００１５】
以上の実験結果をもとに、散布距離が所定以上離れた場合であっても、到達するまで静電力による電荷が保持され、所望の付着性能を実現するために、電圧を印加して帯電させる期間においては、噴霧された液滴の速度を抑えつつ、帯電処理が終了した後に、エアアシストを施すことで顕著な効果が得られるという知見が得られた。
【００１６】
そこで、上記の知見を基にして、本実施形態では、散布ノズルの前方に環状の電極を配置する。さらに、電圧印加期間となる電極部分を通過する際には、散布ノズルから噴霧された液滴には極力風が当たらないようにし、液滴への帯電量が大きくなるように十分な時間を確保する。そして、電極部分を通過した後に、液滴にエアアシストの風を当てる。そのために、散布ノズルの噴射角度と平行になるように、環状の電極面を構成して配置する。さらに、電極面に対して平行な風を送出する。以下、具体的に説明する。
【００１７】
図１は、本実施形態に係る静電散布機１０の外観を示す図である。この静電散布機１０は、手持ちタイプのエアアシスト機能付き装置であって、噴霧部２０が把持筐体２６を介して薬液タンク２２及び送風機２４に接続されている。そして、薬液タンク２２に投入された農薬が、噴霧部２０から霧状の液滴にされて散布される。散布の際に、送風機２４で発生する風によって、霧状の液滴を所望の領域に作物群落中に到達させ付着させることができる。
【００１８】
静電散布機１０の先端に設けられた噴霧部２０は、散布ノズル７０と、散布ノズル７０を固定するノズル支持体３０と、ノズル支持体３０の周囲を所定距離離間して覆う風筒２８と、ノズル支持体３０の内部に配置されたエアガイド部５０（図２参照）とを備えて構成されている。
【００１９】
ノズル支持体３０と風筒２８の間の空間は、エアアシスト風路４０として機能し、把持筐体２６を介して送風機２４から供給される空気が通過する。
【００２０】
ノズル支持体３０には、散布ノズル７０が取り付けられている。ノズル支持体３０には環状電極６０が設けられており、散布ノズル７０から噴霧された液滴は、環状電極６０によって帯電され、帯電された後に、エアアシスト風路４０から送出される空気のエアアシストによって、所望の作物群に散布される。そして、エアアシスト風路４０の空気の一部が、エアガイド部５０によって環状電極６０の表面に導入されて、噴霧された液滴が環状電極６０に付着しないようになっており、かつ、付着した場合でも乾燥が促進されるようになっている。
【００２１】
図２は、噴霧部２０の断面構造を模式的に示したものであって、図２（ａ）は噴霧されていない状態を示し、図２（ｂ）はエアアシストを行った噴霧状態を示している。なお、図中の矢印で示すように、図示左側が散布方向である前方（噴霧方向）、右側が後方となっている。また、図３はノズル支持体３０及び散布ノズル７０の斜視図を示している。ただし、エアガイド部５０を取り外して示している。
【００２２】
ノズル支持体３０は、円錐状にくり抜かれた噴射円錐面３３を有している。この噴射円錐面３３は、前方側が底面に対応し後方側が頂点に対応する円錐形状である。そして、頂点側には円錐形状と連続する支持体内周面３１で形成される円柱形状の空間が備わる。この円柱形状の空間に散布ノズル７０が配置されている。
【００２３】
噴射円錐面３３の傾斜面は、散布ノズル７０の噴霧角度に対応して設定されている。なお、噴霧液滴の付着抑制及び帯電効率の観点から、噴射円錐面３３の傾斜面の角度は、噴霧された液滴が形成する円錐面の傾斜面の角度と一致するように設定される。さらに、噴射円錐面３３には、噴射円錐面３３の面の一部を構成して一周するように環状電極６０が設けられている。
【００２４】
さらに、支持体内周面３１及び噴射円錐面３３から所定距離中心方向に離間した位置にエアガイド部５０が設けられ、その間の空間が電極用風路４５として機能する。具体的には、エアガイド部５０は、支持体内周面３１に沿った位置に設けられたガイド円筒面５１と、噴射円錐面３３に沿った位置に設けら得たガイド噴射面５２とを備える。
【００２５】
ここで、ガイド噴射面５２は、噴射円錐面３３の全面を覆うのではなく、支持体外周面３２が形成される領域の直前までガイド円筒面５１から延出して形成されている。そして、エアアシスト風路４０を通る空気の一部が内部エア取得口Ｇ１から電極用風路４５に導入され、ガイド噴射面５２の前方部分の内部エア送出口Ｇ２から環状電極６０の表面上を通過するように、内部エアＡ１が送出される。
【００２６】
このとき、環状電極６０より噴霧方向後方の領域では、内部エアＡ１は、噴霧液滴に対して実質的に作用しない。具体的には、散布ノズル７０の噴霧角度より内側の液滴に対しては風の影響がないようになっている。一方、内部エアＡ１は、噴霧角度より外側に移動して環状電極６０に近づく液滴に対しては、環状電極６０に付着できないように作用する。つまり、内部エアＡ１は、一種のエアカーテンとして機能することで、環状電極６０の表面に噴霧液滴が付着することを抑制する。したがって、内部エアＡ１の風量は、環状電極６０に液滴が付着しない程度でよく、仮に液滴が付着した場合であっても、内部エアＡ１によって液滴がすぐに乾燥し、環状電極６０の面に液膜が形成されないようであればよい。
【００２７】
このように、エアガイド部５０を設けて内部エアＡ１を送風することで、環状電極６０への噴霧液滴の付着抑制ができる。さらに、付着された場合でも、内部エアＡ１が乾燥を促進するため、環状電極６０の表面での水膜形成を防止することができる。その結果、漏電が防止され、印加電圧を十分に高めることができる。またさらに、少なくとも、噴霧液滴が環状電極６０の部分を通過している期間において、実質的に噴霧液滴は、内部エアＡ１の作用を受けないようになっている。上述の特許文献１に記載の技術では、散布ノズルから噴霧された液滴に対して、帯電前から風力を与えるため、印加電極付近を通過する液滴の帯電量が不十分である。しかし、本実施形態では、環状電極６０の部分を通過し帯電する期間を十分に確保することができる。なお、ガイド噴射面５２の先端部分が、どの程度まで前方に延びるかは、内部エアＡ１の風量及び要求される帯電量に応じて適宜設定することが可能である。
【００２８】
そして、環状電極６０近傍を通過することで十分に帯電された液滴は、噴射円錐面３３の前方端部を超えると、外部エアＡ２によってエアアシストされて、十分遠方の所望の作物群落に供給される。外部エアＡ２の風量は、散布距離１ｍ程度の場所で、最大５ｍ／ｓ程度の風速を有する量である。このとき、内部エアＡ１によって、環状電極６０における漏電の発生を防止できるので、印加電圧を高めることができ、帯電量の設定の自由度が向上し、帯電量を多くし、帯電した状態の噴霧液滴を遠方まで到達させることができるようになる。つまり、到達距離及び作物群落内への貫通力を増大させ、対象作物までの到達時間を短縮することで帯電を維持し、対象作物の群落内における葉の両面への付着精度を向上させることができる。
【００２９】
以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素の組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。
【００３０】
例えば、噴霧液滴に電圧を印加する手段として環状電極６０を例示したが、これに限る趣旨ではなく、ピン状の電極や平面上の電極などであってもよい。その場合であっても、それら電極の表面に噴霧液滴が付着せず、かつ噴霧液滴に対して風が当たらないように、内部エアＡ１に相当する風が送出されればよい。
【００３１】
また、上記実施形態では、送風機２４からの風をエアガイド部５０に取り込む構成であったが、独立した装置が送風を行ってもよい。その場、より精密な制御が可能となる。例えば、噴霧タイミングに合わせた印加制御を行うことができる。また、印加電圧やノズル電流等をモニタリングして、漏電が発生していると想定される場合に、内部エアＡ１を送出させるという制御を行うこともできる。
【００３２】
また、静電散布機１０は、複数の噴霧部２０を備えてもよい。その場合に、共通の風筒で風（内部エアＡ１、外部エアＡ２）が供給されてもよい。また、静電散布機１０は、手散布用に限らず、車両に搭載されてもよい。
【００３３】
さらに、内部エアＡ１の送出方向は、噴射円錐面３３に沿った放射状となっていたがこれに限る趣旨ではなく、例えば、螺旋方向であってもよい。また、噴射円錐面３３は、環状電極６０より前方に、内部エアＡ１の方向を、内部方向（噴霧方向軸側）に向けるような形状を備えてもよい。
【００３４】
また、エアガイド部５０は、散布ノズル７０に設けられてもよい。その場合、噴霧角度より外側に、内部エアＡ１に相当するエアが送出される。
【符号の説明】
【００３５】
１０  静電散布機
２０  噴霧部
２２  薬液タンク
２４  送風機
２６  把持筐体
２８  風筒
３０  ノズル支持体
３１  支持体内周面
３２  支持体外周面
３３  噴射円錐面
４０  エアアシスト風路
４５  電極用風路
５０  エアガイド部
５１  ガイド円筒面
５２  ガイド噴射面
６０  環状電極
７０  散布ノズル
Ｇ１  内部エア取得口
Ｇ２  内部エア送出口
【図１】
0005927519.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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