(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
高電圧発生部と手持ち部と高電圧パルス印加部を有する高電圧印加装置であって、
前記高電圧パルス印加部は、前記手持ち部に一体に設けられ、前記高電圧発生部の出力端が接続される放電側電極と、前記放電側電極と放電ギャップを介して対向した接地側電極と、前記接地側電極と導通され被印加体に印加する印加側電極とを備え、保護筒内に前記高電圧パルス印加部の大部分が収容され、前記印加側電極のみが露出し、且つ放電側電極と接地側電極は球状になっていることを特徴とする高電圧印加装置。
【請求項２】
請求項１に記載した高電圧印加装置において、
保護筒は２つの電極を含む放電領域を包囲する放電ギャップカバーとその余の部分を包囲する保護カバーとに分かれており、前記放電ギャップカバーは半導電体で構成され、高電圧発生部は、ブリーダ抵抗を内蔵したコッククロフトウォルトン回路を備えることを特徴とする高電圧印加装置。
【請求項３】
請求項２に記載した高電圧印加装置において、
放電ギャップカバーは透明乃至半透明の材料で構成され、外部から放電が視認可能になっていることを特徴とする高電圧印加装置。
【請求項４】
請求項２または３に記載した高電圧印加装置において、
放電ギャップカバーと保護カバーは着脱自在に連結されてなることを特徴とする高電圧印加装置。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載した高電圧印加装置において、
保護筒の外面を平面または指が入る程度の凹凸を有した上で構成することを特徴とする高電圧印加装置。
【請求項６】
請求項１から５のいずれかに記載した高電圧印加装置において、
保護筒の外面が撥水性を有していることを特徴とする高電圧印加装置。
【請求項７】
請求項１から６のいずれかに記載した高電圧印加装置において、
放電ギャップの間隔が調整可能になっていることを特徴とする高電圧印加装置。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載した高電圧印加装置において、
高電圧発生部の出力端側は高電圧ケーブルを介して放電側電極に接続され、且つ調整用コンデンサが着脱自在に介装されることを特徴とする高電圧印加装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、屋外での作業に適した高電圧印加装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、ほだ木に雷が落ちるとシイタケが異常発生することが知られており、最近では発芽直前のほだ木に高電圧の電気的刺激を与えるとシイタケの発生を促進する効果があることまで判明している。
そこで、ほだ木に人工的に高電圧の電気的刺激を与えようとする試みがなされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開昭６３−９８３２２号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】高木浩一、猪原哲著「パルスパワー技術の農業・食品分野への応用」電気学会論文誌Vol.129  No.7 2009  社団法人電気学会  p.439-445
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
而して、上記のような作業は、最終的にはシイタケ等の栽培農家が屋外で作業により行うことが想定される。また、非特許文献１では、５０ｋＶ程度の高電圧が必要と記載されている。
それに対して、特許文献１で提案されているものは、屋外で作業が想定されているようであるが、その高圧印加器では所望の高電圧は印加できないと思われる。また、非特許文献１で記載されている高電圧発生回路を組み込んだ場合には装置が大型化するため、屋外での作業には向かない。
さらに、屋外の作業では、周囲の環境によって湿気や汚損などに晒されるが、そのような過酷な状況下でも、継続して安定的に十分に高い高電圧パルスパワーを出せることが求められる。
【０００６】
本発明は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、屋外での作業に適した小型のものでありながら、十分に高い電圧でしかも安定的に十分に高い高電圧パルスパワーを出せる高電圧印加装置を提供することを、その目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、高電圧発生部と手持ち部と高電圧パルス印加部を有する高電圧印加装置であって、前記高電圧パルス印加部は、前記手持ち部に一体に設けられ、前記高電圧発生部の出力端が接続される放電側電極と、前記放電側電極と放電ギャップを介して対向した接地側電極と、前記接地側電極と導通され被印加体に印加する印加側電極とを備え、保護筒内に前記高電圧パルス印加部の大部分が収容され、前記印加側電極のみが露出し、且つ放電側電極と接地側電極は球状になっていることを特徴とする高電圧印加装置である。
【０００８】
請求項２の発明は、請求項１に記載した高電圧印加装置において、保護筒は２つの電極を含む放電領域を包囲する放電ギャップカバーとその余の部分を包囲する保護カバーとに分かれており、前記放電ギャップカバーは半導電体で構成され、高電圧発生部は、ブリーダ抵抗を内蔵したコッククロフトウォルトン回路を備えることを特徴とする高電圧印加装置である。
【０００９】
請求項３の発明は、請求項２に記載した高電圧印加装置において、放電ギャップカバーは透明乃至半透明の材料で構成され、外部から放電が視認可能になっていることを特徴とする高電圧印加装置である。
【００１０】
請求項４の発明は、請求項２または３に記載した高電圧印加装置において、
放電ギャップカバーと保護カバーは着脱自在に連結されてなることを特徴とする高電圧印加装置である。
【００１１】
請求項５の発明は、請求項１から４のいずれかに記載した高電圧印加装置において、保護筒の外面を平面または指が入る程度の凹凸を有した上で構成することを特徴とする高電圧印加装置である。
【００１２】
請求項６の発明は、請求項１から５のいずれかに記載した高電圧印加装置において、保護筒の外面が撥水性を有していることを特徴とする高電圧印加装置である。
【００１３】
請求項７の発明は、請求項１から６のいずれかに記載した高電圧印加装置において、放電ギャップの間隔が調整可能になっていることを特徴とする高電圧印加装置である。
【００１６】
請求項８の発明は、請求項１から７のいずれかに記載した高電圧印加装置において、高電圧発生部の出力端側は高電圧ケーブルを介して放電側電極に接続され、且つ調整用コンデンサが着脱自在に介装されることを特徴とする高電圧印加装置である。
【発明の効果】
【００１７】
本発明の高電圧印加装置によれば、小型に構成でき、且つ、屋外の作業でも継続して安定的に十分に高い高電圧パルスパワーを出せる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施の形態に係る高電圧印加装置の全体の斜視図である。
【図２】図１の高電圧印加装置の電源乃至高電圧発生部の電気的配線図である。
【図３】図１の高電圧印加装置の高電圧パルス印加部の構成図である。
【図４】図１の高電圧印加装置の高電圧パルス印加部の電気的配線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明の実施の形態に係る高電圧印加装置１を、図面にしたがって説明する。
図１に示すように、高電圧印加装置１は、高電圧発生部３、コントローラ３７、高電圧パルス印加部５１とから主になっており、高電圧パルス印加部５１には手持ち部５５が一体に取り付けられている。
高電圧発生部３は使用の際には後述する設置型ハウジング４７内に収容される。
高電圧発生部３は低電圧ケーブル３１を介してコントローラ３７と接続され、高電圧ケーブル４９を介して高電圧パルス印加部５１と接続されている。
【００２０】
高電圧発生部３は、熱硬化性樹脂製の樹脂成形体５に高電圧発生回路７が封入されて一体になっている。高電圧発生回路７の構成について、図２にしたがって説明する。
入力側には複数の端子９（９ａ〜９ｇ）を有するメタルコネクタ１０が備えられている。その右側には昇圧変圧器１１が配置されており、昇圧変圧器１１の右側にはコッククロフトウォルトン回路１３が配置されている。コッククロフトウォルトン回路１３は複数のコンデンサ１５と複数のダイオード１７とから成っている。コッククロフトウォルトン回路１３の右側には出力用抵抗１９が配置されており、出力用抵抗１９の右側には出力端子２１が配置されている。昇圧変圧器１１、コッククロフトウォルトン回路１３の下側にはブリーダ抵抗２３、２５、保護抵抗２７が配置されている。
符号２９は温度センサを示し、この温度センサ２９は昇圧変圧器１１の近傍に配置されている。
【００２１】
低電圧ケーブル３１には複数の伝送線３３（３３ａ〜３３ｇ）が備えられており、複数の伝送線３３はシールド材３５で包囲されている。低電圧ケーブル３１の端部にはメタルコネクタ３４が設けられており、このメタルコネクタ３４と高電圧発生部３のメタルコネクタ１０が連結されている。
コントローラ３７のＣＰＵ３９には、定格温度、高電圧パルスの印加方法（出力電圧、発生方法等）を規定したプログラム等が記憶されたメモリ４１と、直流電源４３の電源ラインに介挿されるトランジスタ４５が接続されている。
【００２２】
昇圧変圧器１１の一次側コイルは端子９ａ、９ｂ、９ｃ、伝送線３１ａ、３１ｂ、３１ｃを介してコントローラ３７に接続されている。昇圧変圧器１１の二次側コイルはコッククロフトウォルトン回路１３に接続されている。コッククロフトウォルトン回路１３の高電圧側（図２において右側）には出力用抵抗１９の一端が接続されており、この出力用抵抗１９の他端は出力端子２１に接続されている。
また、コッククロフトウォルトン回路１３の高電圧側にはブリーダ抵抗２３の一端が接続されており、ブリーダ抵抗２３の他端にはブリーダ抵抗２５の一端が接続されている。ブリーダ抵抗２５の他端は端子９ｆ、伝送線３３ｆを介してコントローラ３７に接続されており、コントローラ３７内で接地されている。
【００２３】
ブリーダ抵抗２３とブリーダ抵抗２５との接続点は端子９ｅ、伝送線３１ｅを介してコントローラ３７に接続されている。
昇圧変圧器１１の二次側コイルの一端は端子９ｄ、伝送線３３ｄを介してコントローラ３７に接続されている。
保護抵抗２７の一端は端子９ｄに接続され、他端は端子９ｆに接続されている。
上記の構成により、入力電圧・電流値、出力電圧・電流値を監視しながら安定した高電圧の供給を可能としている。
【００２４】
また、温度センサ２９の一端は端子９ｇ、伝送線３３ｇを介してコントローラ３７に接続されており、他端はメタルコネクタ１０、３４、シールド材３５、導線３６を介してコントローラ３７内で接地されている。
この構成により、コントローラ３７は樹脂成形体５内の温度を監視できるので、異常高温を検知した場合には装置を停止する等して安全性を確保できる。また、プログラム運転をすることで、後述するように作業者は作業中手で手持ち部５５を持つだけで済むようになる。
【００２５】
上記したように、高電圧発生部３をコッククロフトウォルトン回路で構成したことにより、小型でありながら所望の直流高電圧を出力させることができる。そのため、高電圧パルス印加部５１内の一箇所の放電ギャップでパルス化することで所望のパルス高電圧が得られ、メンテナンスが容易となっている。
【００２６】
図１において符号４７は設置型ハウジングを示し、この設置型ハウジング４７は、一端側に開口を有する高電圧発生部収容空間４７ａ、高電圧ケーブル挿入空間４７ｂ及び調整用コンデンサ収容空間４７ｃを有している。設置型ハウジング４７内には金属製の接続部４８（図２参照）が設けられており、この接続部４８は高電圧発生部収容空間４７ａ、高電圧ケーブル挿入空間４７ｂ及び調整用コンデンサ収容空間４７ｃの他端側の側面を画定している。
設置型ハウジング４７の一端側の側面のうち、調整用コンデンサ収容空間４７ｃは接地プレート５２で閉鎖されるようになっている。メタルコネクタ１０、３４は接地プレート５２に接続されている。また、高電圧ケーブル挿入空間４７ｂの開口にはケーブルグランド５８が設けられている。
【００２７】
設置型ハウジング４７の高電圧発生部収容空間４７ａには高電圧発生部３が収容され、この高電圧発生部３の出力端子２１は接続部４８に接続されるようになっている。出力端子２１と設置型ハウジング４７の開口端までの距離（Ａ）は高電圧値に応じて十分に長く設定されており、安全性のために十分な絶縁・沿面距離が確保されている。
【００２８】
高電圧ケーブル挿入空間４７ｂには高電圧ケーブル４９の一端部が差し込まれ、接続端子４９ａが接続部４８に接続されている。高電圧ケーブル４９は、ケーブルグランド５８に締結されて設置型ハウジング４７に固定されている。なお、ケーブルグランド５８を緩めることで高電圧ケーブル４９を高電圧ケーブル挿入空間４７ｂから引き抜くことができるようになっている。
高電圧ケーブル４９は通常の市販されている構造のものであるが、特に作業性を重視して柔軟なものとなっている。
【００２９】
調整用コンデンサ収容空間４７ｃには、ユニット化された調整用コンデンサ５４が収容されており、この調整用コンデンサ５４の一方の端子５４ａは接続部４８に接続され、他方の端子５４ｂは接地プレート５２に接続されている。この調整用コンデンサ５４は設置型ハウジング４７に対して着脱可能となっている。
【００３０】
次に、高電圧パルス印加部５１の構成について、図３にしたがって説明する。
符号５３は長筒状の筺体を示し、この筺体５３は３つの部材からなっている。すなわち、左方から手持ち部５５、保護カバー５７、放電ギャップカバー５９がそれぞれ連結されて一体になっており、その中で放電ギャップカバー５９は保護カバー５７に対して着脱自在に連結している。保護カバー５７の開口端は内方フランジが設けられて開口が狭められており、高電圧ケーブル４９が漸く貫通できる程度になっている。
【００３１】
手持ち部５５は導電材、例えば金属材で構成されており、アース線５６が接続されている。保護カバー５７は絶縁体、例えばPVC、PE、PP、POM、PETP、PFA、PTFEなどで構成される。
放電ギャップカバー５９は透明乃至半透明で、上記した絶縁体や、１０６〜１０１０Ω程度の抵抗値を有する半導電体、例えば、PVC、PETP、PMMA、PCなどで構成される。なお、半導電体は、後述する放電側電極６３と接地側電極６５との間の放電を阻害することがないものである。
【００３２】
この筺体５３内に軸方向左端側から高電圧ケーブル４９の他端側が引き込まれており、この引き込まれた部分は絶縁性の筒体５０に収容されている。
高電圧ケーブル４９の引き込み口にはケーブルグランド６１が設けられており、高電圧ケーブル４９が所定の長さまで引き込まれた状態で締結されており、ケーブルグランド６１が締結した状態では引き込み口部分の気密保持が図られる。
【００３３】
高電圧ケーブル４９は放電ギャップカバー５９側まで延びており、その先端側に球状の放電側電極６３が裸出している。
この放電側電極６３に放電ギャップ（Ｇ）を介して球状の接地側電極６５が対向している。棒状の連結部６７を挟んでこの接地側電極６５の反対側には印加側電極６９が裸出している。連結部６７は接地側電極６５側が筺体５３内に引き込まれており、被印加体（Ｏ）に当てて接触させる印加側電極６９のみが筺体５３の外に裸出している構成になっている。
【００３４】
高電圧パルス印加部５１は上記した構成のうち保護カバー５７と放電ギャップカバー５９とで包囲された部分となっており、そのうち放電ギャップカバー５９で包囲された空間内でパルス放電が起こることになる。そのため、周囲の環境の湿気や汚損などによる高電圧リークの発生が防止されるようになっている。
また、放電側電極６３から保護カバー５７と放電ギャップカバー５９との連結部までの距離（Ｃ）は十分に長く設定され、放電ギャップカバー５９は絶縁体でなく半導電体で構成した場合でも抵抗が１０６〜１０１０Ω程度はあるので、放電側電極６３と接地側電極６５との間の放電を阻害することはなく、しかも放電側電極６３からの絶縁・沿面距離が十分に確保されている。
したがって、屋外で作業しても、周囲の環境にかかわらず、継続して安定的に、且つ安全に高電圧パルスが出せるようになっている。
【００３５】
放電ギャップカバー５９は透明乃至半透明の材料で構成されているので、放電ギャップカバー５９内での放電を外部から視認できる。
また、保護カバー５７は十分な長さ（Ｂ）を有し、フッ素系樹脂を塗布する撥水処理が施されているので、湿気等により水分が付着してもその水分が玉状となる。従って、手持ち部５５と放電側電極６３との間の絶縁性は確保される。
放電ギャップカバー５９が半導電体から成る場合には、接地側電極側の残留電荷は放電ギャップカバー５９と放電側電極６３を介して、高電圧発生部３のブリーダ抵抗２３、２５まで導かれるので、印加側電極６９に作業者が作業後に誤って触れても感電することはない。
このように、作業者の安全性も十分に確保されている。
【００３６】
保護カバー５７を含む筺体５３の外面には凹凸が無い分だけ湿気や汚損の清掃が容易になっている。
また、放電ギャップカバー５９は取り外せるので、内面の汚れの清掃や電極の交換も容易にできる。
そのため、作業者のメンテナンス作業も容易となっている。
【００３７】
高電圧パルス印加部５１の放電側電極６３と接地側電極６５とが球状になっていることから、針状の場合より放電し難くなっており、放電ギャップ（Ｇ）の間隔を狭めることができ、結果として高電圧パルス印加部５１を小型化することに成功している。この部分は手持ち部５５と一体になっていることから、小型化することにより作業性が向上する。
また、放電側電極６３側の高電圧ケーブル４９の引き込み深さは、ケーブルグランド６１によって調整できるので、放電ギャップ（Ｇ）の間隔を変えてパルス放電量を微調整することも可能である。
【００３８】
次にパルス幅の調整機構について、図４にしたがって説明する。
被印加体（Ｏ）毎に有効な高電圧パルスは、電圧値や放電回数だけでなく、パルス幅（＝出力電圧パルスの半値幅）も異なる。例えば、ほだ木に印加する場合には約５０ｎｓが、被子植物の球根の場合には約１００ｎｓがそれぞれ有効と報告されている。
高電圧印加装置１では、高電圧ケーブル４９の静電容量Ｃ１、調整用コンデンサ５４の静電容量Ｃ２及び被印加体（Ｏ）の抵抗Ｒから計算される時定数Ｔ＝（Ｃ１＋Ｃ２）・Ｒが略パルス幅と同じになるので、高電圧パルスのパルス幅をこの時定数としている。
【００３９】
高電圧ケーブル４９は、一例として長さが２ｍのもので５０ｐＦの静電容量（２５ｐＦ／ｍ）を有しており、調整用コンデンサ５４は、一例として静電容量が５０ｐＦのものである。
ほだ木に印加する場合、該ほだ木の抵抗Ｒが１ｋΩの場合には、調整用コンデンサ５４を取り外せば、Ｃ２＝０となり、パルス幅（時定数）は５０ｎｓとなる。
被子植物の球根に印加する場合、該球根の抵抗Ｒが１ｋΩの場合には、調整用コンデンサ５４を装着すれば、パルス幅（時定数）は１００ｎｓとなる。
このように、被印加体に応じてパルス幅を調整できる。また、高電圧ケーブル４９の静電容量Ｃ１を利用することで部品点数を少なくすることが可能である。
【００４０】
なお、種々の被印加体に印加するような場合には、高電圧ケーブル４９を種々の長さで複数本揃えておき、その交換によりパルス幅を調整してもよいし、調整用コンデンサ５４を２個以上容易して交換したり、２個以上同時に装着したりできるように構成することになる。
【００４１】
次に、高電圧印加装置１の使用方法と動作について説明する。
被印加体（Ｏ）としてのシイタケのほだ木に高電圧パルスを印加する場合について説明する。
シイタケのほだ木は水分を多く含んでおり、抵抗値は数ｋΩ（約１０ｋΩ）となっており、これに対して静電容量が調整されて、パルス幅（時定数）が５０ｎｓに設定されている。出力電圧は５０ｋＶ、印加回数は５０回にそれぞれ設定されている。
【００４２】
被印加体（Ｏ）を適当なアース台の上に載せておく。
そして、運転スイッチ（図示省略）をＯＮにした状態で、手持ち部５５を手で握って、先端の印加側電極６９を被印加体（Ｏ）に当てる。
上記作業により、コントローラ３７の制御下、直流電源４３から供給された電源が高電圧発生部３の出力端子２１に出力される。この高電圧は、放電側電極６３に送られて接地側電極６５との間で放電を起こして高電圧パルスを生じ、この高電圧パルスが印加側電極６９側から被印加体（Ｏ）に対して印加されることになる。
【００４３】
高電圧の出力中、コントローラ３７は温度センサ２９によって昇圧変圧器１１の近傍温度を常時測定して監視する。
コントローラ３７は温度センサ２９によって検知された温度が定格温度を超えたと判断すると、実際に故障が起こるまでに高電圧印加装置１の運転を停止させる。
【００４４】
以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、高電圧発生部３は小型化できるので、手持ち部５５と一体にしてもよい。
また、接地側電極６５もケーブルグランド６１を介して筺体５３に取り付けて引き込み深さを調整できるようにしてもよい。両側にケーブルグランド６１を設けることで、放電ギャップ（Ｇ）の間隔の調整範囲が広がる。
また、入力電源を、家庭用電源（ＡＣ１００Ｖ）、カ―シガレット（ＤＣ１２Ｖ）、乾電池（ＤＣ１．５Ｖ×８本）と多様化させることで、作業場所等に応じて使い分けできるようにしてもよい。例えば、被印加体（Ｏ）側が移動し難い場合には、高電圧印加装置１側をそこまで移動させることも可能となる。
【００４５】
上記の実施の形態では、高電圧発生回路としてコッククロフトウォルトン回路１３が利用されている。小型で、比較的容易に、しかも安価に入手できるようになっているからである。しかしながら、これに限らず、静電発電機、ウィムスハースト発電機、ヴァンデグラーフ発電機、圧電トランス高電圧発生装置などを利用してもよい。
さらに、保護カバー５７と放電ギャップカバー５９とで構成された保護筒は直状に形成されているが、これに限定されず、例えば提灯状などのようにカーブを取ったものでもよい。
また、保護カバー５７と放電ギャップカバー５９とで構成された保護筒の外面を平面になっているが、凹凸があっても凹部に指が入る程度であればよい。外面の表面性状は清掃のし易さを考慮して設定されたものだからである。
そして、保護筒の外面に撥水剤であるフッ素系樹脂を塗布する撥水処理が施されているが、保護筒の保護カバーはPTFEなどのフッ素系樹脂で形成してもよい。また、外面を鏡面化することにより、即ち高度に平滑にすることにより撥水性を持たせてもよい。
【００４６】
手持ち部５５は作業場所への搬送時から作業終了後の保管場所へ搬送時にだけ用いて、高電圧印加時には図示しない支持手段に支持させ、高電圧印加装置１を据え置きして、高電圧パルスを印加してもよい。
被印加体（Ｏ）をシイタケのほだ木、被子植物の球根又は培地としたが、被印加体（Ｏ）はシイタケのほだ木、被子植物の球根又は培地に限定されない。
また、放電によりオゾン等が発生するので、高電圧印加装置１を殺菌、消臭等の目的で使用してもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４７】
本発明の高電圧印加装置は、屋外での作業、例えばほだ木への印加の他、高電圧パルスを利用して殺菌、消毒等の作業にも利用可能である。
【符号の説明】
【００４８】
１…高電圧印加装置          ３…高電圧発生部
７…高電圧発生回路                １３…コッククロフトウォルトン回路
２３、２５…ブリーダ抵抗          ３１…低電圧ケーブル
３７…コントローラ                ４７…設置型ハウジング
４８…接続部                      ４９…高電圧ケーブル
５１…高電圧パルス印加部          ５２…接地プレート
５３…筺体                        ５４…調整用コンデンサ
５５…手持ち部                    ５７…保護カバー
５８、６１…ケーブルグランド      ５９…放電ギャップカバー
６３…放電側電極                  ６５…接地側電極
６７…連絡部                      ６９…印加側電極
Ｏ…被印加体                      Ｇ…放電ギャップ
Ｃ１…高電圧ケーブルの静電容量    Ｃ２…調整用コンデンサの静電容量
Ｒ…被印加体の抵抗
【図１】
0005692742.tif 000002
【図２】
0005692742.tif 000003
【図３】
0005692742.tif 000004
【図４】
0005692742.tif 000005