JP2007229649A

JP2007229649A - 静電付与電源装置

Info

Publication number: JP2007229649A
Application number: JP2006055910A
Authority: JP
Inventors: Masao Iwata; 雅夫岩田; Yoshiki Kitamura; 良樹北村; Shinji Kabe; 真士加部
Original assignee: Oppama Industry Co Ltd
Current assignee: Oppama Industry Co Ltd
Priority date: 2006-03-02
Filing date: 2006-03-02
Publication date: 2007-09-13
Anticipated expiration: 2026-03-02
Also published as: JP4830168B2

Abstract

【課題】静電付与電極に印加される電圧を静電噴霧が正常になされる一定の電圧値に制御することにより、薬液等の被着体への付着を均等に行えるようにするとともに、必要以上にバッテリの蓄電電荷を消耗するのを回避し、以てバッテリの寿命を延ばすことができる静電付与電源装置を提供する。
【解決手段】デューティ比制御回路１７を設けて、このデューティ比制御回路１７に昇圧トランス１３の二次側電圧を監視させ、この監視情報に基づき前記二次側電圧を設定値に維持するように、発振回路１４の出力パルスのデユーティ比を制御させる。
【選択図】図１

Description

本発明は、噴射する農薬や塗料などに静電気を付与することにより、これらの農薬や塗料を被着体に確実に付着させるための、静電付与式噴霧装置に用いる静電付与電源装置に関する。

従来から、噴霧ノズルの噴射口の前方に、高電位の環状等の電極を配置した静電付与式噴霧機が提供されている。この静電付与式噴霧機では、噴射ノズルから噴射される薬液などの噴霧液体に、前記電極からの電荷を付与して自由空間に放出するようにしている。このため、その噴射により霧化された薬液などの、例えば、農作物への付着性が良好になり、害虫の駆除や殺菌などの効果が向上する（例えば、特許文献１参照）。

ところで、かかる従来の静電付与式噴霧機は、一般に屋外で使用されるため、その静電付与用の電源として持ち運びに便利なバッテリが用いられ、このバッテリの直流電圧を高電圧に昇圧して、前記噴霧ノズル近傍の静電付与電極としての前記環状電極等に、連続して印加するという方法が採用されている。

この静電付与式噴霧機では、例えば図２に示すように、乾電池や二次電池などのバッテリ１１の発生電圧を、スイッチング素子であるＦＥＴ１２を介して昇圧トランス１３に印加している。一方、発振回路１４を設けて、この発振回路１４が発生するスイッチングパルスにより、前記スイッチング素子１２をスイッチングさせるという構成を持つ。

このため、昇圧トランス１３の一次側巻線に印加される電圧は、前記スイッチングパルスにて断続され、昇圧トランスの二次巻線側には高電圧パルスが誘起される。また、この高電圧パルスは、整流ダイオード１６により整流された後、噴霧ノズル（図示省略）の前方に配置された静電付与電極１５に印加される。

従って、この噴霧ノズルから噴射される農薬などの薬液の噴霧粒子には、静電付与電極から電荷が付与され、この付与された電荷により栽培植物等の葉などに対する薬液の付着性が良好となる。このため、この葉についた害虫に対する殺虫効果、あるいは消毒効果が高められる。
特開２００１−３００３６２号公報

しかしながら、このような従来の静電付与式噴霧装置にあっては、薬液の散布作業中に静電噴霧が正常に行われているか否か、つまり薬液が栽培植物等に均等に付着されたかどうかを目視で確認することは、作業者にとって難しい。

一方、バッテリ電圧が変動または低下することにより、薬液の噴霧粒子に対して電荷の付与が異常（不十分）になることがあり、作業者はこれに気付かずに、薬液が栽培植物等に対し均一に付着しない状態で、引き続き散布作業を継続してしまうという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであり、静電付与電極に印加される電圧を静電噴霧が正常になされる一定の電圧値に制御することにより、薬液等の被着体への付着を均等に行えるようにするとともに、必要以上にバッテリの蓄電電荷を消耗するのを回避し、以ってバッテリの寿命を延ばすことができる静電付与電源装置を提供することを目的とする。

前記目的達成のために、本発明にかかる静電付与電源装置は、バッテリと、該バッテリを電源として動作し、パルス電圧を出力する発振回路と、前記バッテリが発生する電圧を、前記発振回路が出力するパルス電圧のデューティ比で断続するスイッチング素子と、該スイッチング素子を介して前記バッテリに接続され、前記断続により一次側電圧を昇圧して二次側に高電圧のパルス電圧を誘起する昇圧トランスとを有し、前記高電圧のパルス電圧を整流して静電付与電極に印加する静電付与電源装置であって、前記静電付与電極に対する印加電圧を監視し、この監視情報に基づき前記印加電圧を設定値に維持するように、前記発振回路の出力パルスのデユーティ比を制御するデユーティ比制御回路を備えることを特徴とする。

この構成により、デューティ比調整回路では、静電付与電極の印加電圧が低下したことを検知した際には、発振回路が出力するパルスのデューティ比を大きくし、一方、前記静電付与電極の印加電圧が上昇したことを検知した際には、発振回路が出力するパルスのデューティ比を小さくする。このようにして、スイッチング素子がオンとなる期間を制御することにより、昇圧トランスの二次側電圧あるいは静電付与電極の印加電圧を設計された一定値に制御することができる。

この結果、バッテリ１１の消費電力も安定し、バッテリ１１の寿命を延ばすことができる。また、昇圧した二次側電圧が過大にならないため、静電付与電極に身体の一部が触れることがあっても、感電による大事故を回避することができる。さらに、作業者は、被着体に対する散布液の付着量が不均等か、不十分かなどについて気にせずに、安心して散布作業を実施できる。

また、本発明にかかる静電付与電源装置は、前記デューティ比制御回路が、昇圧トランスの一次巻線とスイッチング素子とを結ぶ回路の電圧を検知することにより、前記静電付与電極に対する印加電圧の監視を行うことを特徴とする。

この構成により、発振回路や昇圧トランスに近い部位で静電付与電極に対する印加電圧をモニタリングすることができ、前記発振回路や昇圧トランスとともに前記デューティ比制御回路を含む回路のコンパクト化を実現できる。

本発明の静電付与電源装置は、デユーティ比制御回路を有し、このデユーティ比制御回路に、昇圧トランスの二次側電圧を監視させ、かつこの監視情報に基づき前記二次側電圧を設定値に維持するように、前記発振回路の出力パルスのデユーティ比を制御させることによって、昇圧トランスの二次側電圧が低下したとき、発振回路が出力するパルスのデューティ比を大きくし、一方、二次側電圧が上昇したときには、発振回路が出力するパルスのデューティ比を小さくする。これにより、スイッチング素子がオンとなる期間を制御し、昇圧トランスの二次側電圧を一定値に制御することができる。

以下、本発明の実施形態を図面を参照しながら説明する。

図１は、本発明の実施形態による静電付与電源装置を示すブロック接続図である。この静電付与電源装置は、乾電池や二次電池（以下、これらをバッテリと略称する）１１を電源として用いる。このバッテリ１１の発生電圧は、例えばＤＣ６ボルトである。

また、このバッテリ１１には、昇圧トランス１３の一次側巻線を介してスイッチング素子１２が接続されている。

前記スイッチング素子１２は、バッテリ１１が発生する電圧をスイッチングすることにより、昇圧トランス１３の一次側巻線に印加される電圧を所定のデューティ比で断続するように機能する。また、このスイッチング素子１２のスイッチングによる前記一次側電圧の断続によって、昇圧トランス１３の二次側には、例えば１５〜２０キロボルトの高電圧が誘起される。なお、スイッチング素子１２として、例えばＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）が用いられる。

前記バッテリ１１には、発振回路１４が接続されている。この発振回路１４は、例えば周波数が１１ｋＨｚのパルス信号を出力しており、このパルス出力のデューティ比が調整可能になっている。

また、前記スイッチング素子１２は、その発振パルスの前記デューティ比（つまり１周期の時間と、信号がハイレベルである時間との比率）で断続制御される。

前記昇圧トランス１３の一次側巻線には、デューティ比制御回路１６が接続されている。このデューティ比制御回路１６は、昇圧トランス１３の二次側電圧あるいは後述の静電付与電極の印加電圧を常時監視し、この監視情報に基づきその二次側電圧あるいは印加電圧を予め定めた設定値、例えば１５〜２０キロボルトに維持するように、前記発振回路１４の出力パルスのデューティ比を制御するように機能する。なお、昇圧トランス１３の二次側には、整流用ダイオード１６を介して静電付与電極１５が接続されている。

次に、前記構成になる静電付与電源装置の動作を、図面を参照しながら説明する。

前記静電付与式噴霧装置を用いて農薬を散布する場合には、まず、図示しないポンプによって薬液タンク内から噴霧ノズルに薬液を圧送する。このため、噴霧ノズルからは、高圧の薬液が霧化状態で噴射される。

一方、前記噴射ノズルからの薬液の噴射に並行して、図示しない電源スイッチが投入されると、図１に示すバッテリ１１から、昇圧トランス１３の一次側巻線を介してスイッチング素子１２に電源電圧が印加される。

同時に、このバッテリ１１の電源電圧は発振回路１４にも印加され、発振回路１４は、例えば１１ｋＨｚの電圧パルスを発振し、出力する。

スイッチング素子（ＦＥＴ）１２はこの電圧パルスをゲート電極に受けて、ドレイン電極およびソース電極間に印加される電圧を断続する。この断続動作によって昇圧トランス１３の一次側巻線に印加される電圧もこの周波数で断続されるため、昇圧トランス１３の二次側巻線に昇圧された同周波数の高電圧パルスが誘起される。

また、この高電圧パルスは、図示しない整流ダイオード１６を通して直流高電圧に整流された後、静電付与電極１５に供給される。このため、前記噴射ノズルから噴射される薬液は、その噴射ノズルの前方に配置された静電付与電極１５により電荷が付与される。

こうして電荷が付与された噴霧状の薬液は、接地電位とされる栽培植物、例えば農作物の葉への付着性が高められ、その葉などに付いた害虫の駆除や殺菌を行うことができる。

ところで、前記乾電池や二次電池などのバッテリは、使用時間とともに蓄電電荷を消耗し、発生電圧が次第に低下していく。このため、昇圧トランスの二次側に誘起される電圧も低下し、前記噴射ノズルから噴射される噴霧薬液に、静電付与電極１５によって与らえる静電エネルギが低下しまたは不安定となる。これにより、農作物に対する薬液の付着量が不均等または不十分となってしまう。

一般に、この薬液の付着量が、均等であるか不均等であるかや、十分であるか不十分であるかは、作業者自身が作業中に目視で判別することが難しい。従って、薬液の付着が不均等または不十分であることを見過ごして、薬液の散布作業を終了してしまう場合がある。

本実施形態では、静電付与電極に印加する直流電圧を、昇圧トランスの一次巻線とスイッチング素子とを結ぶ回路に接続したデューティ比制御回路１７により監視し、この監視情報を発振回路１４に入力して、スイッチング素子のスイッチングデューティをフィードバック制御する。

これにより、バッテリ１１の発生電圧が設定レベルの範囲内で変動したときにも、静電付与電極１５に印加される直流電圧を常に一定に維持することができる。一方、バッテリ１１の発生電圧が前記静電付与に適切でない電圧レベルに低下したときは、つまり前記設定レベルの範囲を超えて低下した場合には、必要に応じ昇圧トランス１３への電源供給を停止することが望ましい。

例えば、バッテリ１１の垂下特性によって前記静電付与に不適当となる設定電圧の直前の電圧値（例えば、３．８ボルト）を、バッテリ１１の電源スイッチやポンプのスイッチを自動的にオフする値に設定しておき、この設定値に至った際にランプなどを消灯するなどして、作業者に静電噴霧の停止を報知することもできる。

この結果、バッテリ１１の発生電圧に余裕がある場合（十分に高い電圧）にも、また前記設定電圧に至る直前の低電圧発生時にも、静電付与電極１５による薬液の静電付与効果が一定となる。

一方、バッテリ１１の寿命となる前記設定レベル以下にバッテリ１１の発生電圧が低下した場合には、静電付与式噴霧機の全体を停止させることができる。

また、前記バッテリ１１の発生電圧（残容量）に余裕がある場合には、前記スイッチングデューティの制御によって、必要以上にバッテリ容量の消耗を抑えたスイッチングが行えるため、バッテリ１１の寿命を延ばすことができる。

なお、静電付与電極１５に印加する直流電圧をデューティ比制御回路１７により監視する部位を、図示のように、昇圧トランス１３の一次巻線側とするほか、二次側巻線側、あるいは静電付与電極自体としてもよい。

以上のように、本実施の形態によれば、静電付与電極１５に印加される直流電圧を監視し、この監視情報に基づきその静電付与電極１５の印加電圧を設定値に維持するように、デユーティ比制御回路１７によって発振回路１４の出力パルスのデユーティ比を制御することにより、前記直流電圧を受けて静電付与電極１５により静電付与された噴霧器等からの噴霧液を、栽培植物などの被着体へ均等に付着させることができるとともに、必要以上にバッテリ１１の充電電荷が消耗するのを回避でき、結果的に前記バッテリ１１の寿命を延ばすことができる。

本発明の静電付与電源装置は、薬液等の被着体への付着を均等に行えるようにするとともに、必要以上にバッテリの電荷容量が消耗するのを回避しでき、結果として、バッテリの寿命を延ばすことができるという効果を有し、噴射する農薬や塗料などに静電気を付与することにより、これらの農薬や塗料を被着体に確実に付着させるための、静電付与式噴霧装置に用いる静電付与電源装置等に有用である。

本発明の実施形態による静電付与電源装置を示すブロック接続図である。従来の静電付与電源装置を示すブロック接続図である。

符号の説明

１１バッテリ
１２スイッチング素子
１３昇圧トランス
１４発振回路
１５静電付与電極
１６整流ダイオード
１７デューティ比制御回路

Claims

バッテリと、該バッテリを電源として動作し、パルス電圧を出力する発振回路と、前記バッテリが発生する電圧を、前記発振回路が出力するパルス電圧のデューティ比で断続するスイッチング素子と、該スイッチング素子を介して前記バッテリに接続され、前記断続により一次側電圧を昇圧して二次側に高電圧のパルス電圧を誘起する昇圧トランスとを有し、前記高電圧のパルス電圧を整流して静電付与電極に印加する静電付与電源装置であって、前記静電付与電極に対する印加電圧を監視し、この監視情報に基づき前記印加電圧を設定値に維持するように、前記発振回路の出力パルスのデユーティ比を制御するデユーティ比制御回路を備えることを特徴とする静電付与電源装置。
前記デューティ比制御回路は、昇圧トランスの一次巻線とスイッチング素子とを結ぶ回路の電圧を検知することにより、前記静電付与電極に対する印加電圧の監視を行うことを特徴とする請求項１に記載の静電付与電源装置。