JP2011239754A

JP2011239754A - 除草または土壌消毒装置および方法

Info

Publication number: JP2011239754A
Application number: JP2010117320A
Authority: JP
Inventors: Kiyohiro Yamamori; 清博山森
Original assignee: COSMO CIRCULATION BUSINESS KK; KAJITANI FUMIO; KAJITANI KAORU
Current assignee: COSMO CIRCULATION BUSINESS KK; KAJITANI FUMIO; KAJITANI KAORU
Priority date: 2010-05-21
Filing date: 2010-05-21
Publication date: 2011-12-01

Abstract

【課題】高いエネルギー効率で過熱水蒸気を発生させて熱効率を向上させてランニングコストを低減することができる除草または土壌消毒を提供する。
【解決手段】貯水タンクの水をミスト状に噴射するミスト発生ノズル２と、上記ミスト発生ノズル２から噴射されたミストに対して熱を加えて水蒸気を発生させる水蒸気発生手段３と、上記水蒸気発生手段３で発生した水蒸気を再加熱してする再加熱手段５と、上記再加熱手段５から排出される過熱水蒸気を対象領域に噴出させる過熱水蒸気噴出ノズル４とを備えたことにより、加熱効率が格段に向上し、ランニングコストを大幅に低減することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、過熱水蒸気を利用して雑草等を効率よく枯死させることができる除草または土壌消毒装置および方法に関するものである。

従来、雑草等を除草する際には、鋼の回転刃を使用した草刈機が広く用いられていた。このような草刈機は、回転刃によって小石や切除した草木の破片が飛散し、周囲を傷つけたり作業者自身に当たったりして危険である。また、刈った草木の回収作業が重労働になるという問題もある。

そこで、下記の特許文献１に示すように、過熱水蒸気を利用して除草する装置が考案され開示されている。この装置は、バーナ（１０）の火炎で加熱される水蒸気発生槽（１７）に水を導入し、上記バーナ（１０）による加熱によって槽内の水を蒸発させ、発生した水蒸気を水蒸気噴射ホース（３）から噴射するようにしたものである。なお、括弧内の符号は、特許文献１において付された符号である。

特許第３５４０７３２号公報

しかしながら、上記従来の装置では、水蒸気発生槽（１７）を外部から加熱することにより、水蒸気発生槽（１７）に導入して貯めた水を加熱して蒸発させていることから、加熱効率および水蒸気の発生効率が悪い。すなわち、液体として貯めた水を加熱して過熱水蒸気にする場合、それほど高い圧力で過熱水蒸気を発生させることができない。また、バーナ（１０）からの熱は、水だけに作用せず、水蒸気発生槽（１７）自体にも奪われるし、水蒸気発生槽（１７）の周囲には熱が逃げる空間も多い。このため、水蒸気噴射ホース（３）から十分な圧力で過熱蒸気を噴射させることが困難で、十分な圧力で過熱蒸気を噴射させるためには、相当に高い熱量のバーナ（１０）で加熱する必要がある。また、上記従来の装置では、断続運転をする場合であっても、水蒸気発生槽（１７）をバーナ（１０）で常に加熱して稼動し続け、過熱蒸気を発生させておかねばならない。したがって、上記従来の装置では、エネルギー量に対する除草効率が極めて悪く、ランニングコストが高くつくという問題がある。

本発明は、このような事情に鑑みなされたもので、高いエネルギー効率で過熱水蒸気を発生させて熱効率を向上させてランニングコストを低減することができる除草または土壌消毒装置および方法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明の除草または土壌消毒装置は、貯水タンクの水をミスト状に噴射するミスト発生ノズルと、上記ミスト発生ノズルから噴射されたミストに対して熱を加えて水蒸気を発生させる水蒸気発生手段と、上記水蒸気発生手段で発生した水蒸気を再加熱してする再加熱手段と、上記再加熱手段から排出される過熱水蒸気を対象領域に噴出させる過熱水蒸気噴出ノズルとを備えたことを要旨とする。

また、本発明の除草または土壌消毒方法は、貯水タンクの水をミスト状に噴射してミストを発生させ、上記噴射されたミストに対して熱を加えて水蒸気を発生させ、上記発生した水蒸気を再加熱して排出される過熱水蒸気を対象領域に噴出させることを要旨とする。

本発明は、貯水タンクの水をミスト発生ノズルからミスト状に噴射してミストを発生させ、水蒸気発生手段により上記噴射されたミストに対して熱を加えて水蒸気を発生させ、上記発生した水蒸気を再加熱して排出される過熱水蒸気を対象領域に噴出させる。
このように、ミスト発生ノズルから発生させたミストを直接加熱して水蒸気を発生させるため、従来のように水蒸気発生槽の中に貯めた水を加熱して蒸発させるのに比べて無駄に消費されたり逃げたりする熱が少なくなって加熱効率が格段に向上する。また、空気中に噴射されたミストの微小水滴をそれぞれ加熱して水蒸気とすることから、従来のように水面から蒸気を発生させるのに比べて蒸気発生効率が格段に向上し、高圧の水蒸気を発生させることができる。また、従来に比べて加熱容量の小さいヒータを使用することも可能となる。さらに、ミストを加熱することにより瞬間的に水蒸気を得ることができることから、断続運転をする場合には、断続に合わせてミストの発生と加熱を行えばよく、従来のように常に加熱して稼動し続ける必要がなくなる。したがって、上記従来の装置に比べ、高いエネルギー効率で過熱水蒸気を発生させて熱効率を向上させ、エネルギー量に対する除草効率を大幅に向上し、ランニングコストを大幅に低減することができる。しかも、水蒸気発生手段で発生した水蒸気を再加熱して過熱水蒸気噴出ノズルから噴出させるため、ホースなどの先端に過熱水蒸気噴出ノズルを設けて水蒸気発生手段と過熱水蒸気噴出ノズルの間の距離をある程度とることができ、作業性を向上することができる。

本発明において、上記水蒸気発生手段で生じた排熱により、貯水タンクの水を予熱する予熱手段をさらに備えた場合には、
上記水蒸気発生手段で生じた排熱を貯水タンクの水の予熱に利用するため、エネルギー効率がさらに向上する。

本発明において、上記再加熱手段で生じた排熱により、再加熱手段から過熱水蒸気噴出ノズルに至る過熱水蒸気を保熱する保熱手段をさらに備えた場合には、
上記再加熱手段で生じた排熱を再加熱手段から過熱水蒸気噴出ノズルに至る過熱水蒸気の保熱に利用するため、エネルギー効率がさらに向上する。

本発明の除草または土壌消毒装置の一実施形態を示す図である。本発明の除草または土壌消毒装置の第２実施形態を示す図である。

つぎに、本発明を実施するための形態を詳しく説明する。

図１は、本発明の除草または土壌消毒装置の一実施形態を示す図である。

この例に示す除草または土壌消毒装置は、貯水タンク１の水をミスト状に噴射するミスト発生ノズル２と、上記ミスト発生ノズル２から噴射されたミストに対して熱を加えて水蒸気を発生させる水蒸気発生手段３と、上記水蒸気発生手段３で発生した水蒸気を再加熱してする再加熱手段５と、上記再加熱手段５から排出される過熱水蒸気を対象領域に噴出させる過熱水蒸気噴出ノズル４とを備えている。

より詳しく説明すると、上記ミスト発生ノズル２は、貯水タンク１の水がポンプ１１で送られ、霧状のミストとして噴射するようになっている。上記貯水タンク１には、貯留された水の残量を表示するインジケータ、残量が少なくなったときに警報する警報装置を付属している。

ミスト発生ノズル２には、噴射開口のクリアランスを調整する機構を備えており、上記クリアランスを調整することによりミストの噴射量を調節することができるようになっている。ミストの噴射量を多くすると、水蒸気の発生量と発生圧力が大きくなり、ミストの噴射量を少なくすると、水蒸気の発生量と発生圧力が小さくなる。

上記水蒸気発生手段３は、ミスト発生ノズル２から噴射されたミストを加熱して水蒸気を発生させる加熱筒１２と、上記加熱筒１２に熱を与えるバーナ１３と、上記加熱筒１２およびバーナ１３を収容するケース１５とを備えて構成されている。符号１４は上記バーナ１３に供給する燃料を貯留する燃料タンクであり、符号２９は電源装置である。上記加熱筒１２には、一端部側にミスト発生ノズル２が取り付けられ、他端側に発生した水蒸気を過熱水蒸気噴出ノズル４に向かって導出する導出パイプ１６が接続されている。上記導出パイプ１６は、周囲が保温材１９で包まれている。

上記水蒸気発生手段３では、上記バーナ１３に燃料を供給して燃焼させることにより、加熱筒１２を加熱してその内部空間の温度を上げる。内部が高温になった加熱筒１２の内部空間に向かってミスト発生ノズル２からミストを噴射することにより、ミストを構成する微小な水滴が瞬間的に加熱されて水蒸気となり、導出パイプ１６から導出され、過熱水蒸気噴出ノズル４に向かって送られる。

ここで、上記水蒸気発生手段３でミストを加熱することにより発生させる水蒸気としては１００℃程度の飽和水蒸気とすることができる。そして、再加熱手段５では、この飽和水蒸気を再加熱して過熱水蒸気とする。このように、水をミスト状にして第１段階の加熱を行って飽和水蒸気とし、これを再加熱する第２段階の加熱を行って過熱水蒸気を得る。このような段階的な加熱で過熱水蒸気を得ることにより、貯留した水を加熱してそこから一気に過熱水蒸気とする従来の方法よりも熱効率よく過熱水蒸気を得ることができる。

また、この装置では、再加熱手段５の加熱量を制御してここから排出する過熱水蒸気の温度制御を行なう温度制御装置３０を備えている。そして、過熱水蒸気噴出ノズル４から噴出させる過熱水蒸気の温度を１５０〜１８０℃程度に制御して対象領域に照射することにより、除草を行うことができる。このように、過熱水蒸気で除草を行った場合には、草そのものが枯死して除草されることから、従来の回転草刈機での除草のように、切除した草を回収したり運搬したりといった作業が必要なくなる。

また、過熱水蒸気噴出ノズル４から噴出させる過熱水蒸気の温度を２００〜２４０℃程度に制御して対象領域に照射することにより、土壌の消毒を行うことができる。

なお、上記水蒸気発生手段３でミストを加熱することにより発生させる水蒸気として、１００℃を超える過熱水蒸気とすることを妨げるものではない。

この装置では、上記水蒸気発生手段３で生じた排熱により、貯水タンク１の水を予熱する予熱手段６をさらに備えている。

上記予熱手段６は、水蒸気発生手段３のケース１５と加熱筒１２の間のマフラー空間の排気をポンプ１７で取り出し、貯水タンク１内に設けられた熱交換器１８に導入することにより、貯水タンク１内の水を排気の排熱で暖めて予熱するようになっている。

また、この装置では、上記水蒸気発生手段３で発生した水蒸気を過熱水蒸気噴出ノズル４に至るまでの間に再加熱する再加熱手段５をさらに備えている。

上記再加熱手段５は、水蒸気の導出パイプ１６から送り込まれる水蒸気を再加熱する再加熱筒２２と、上記再加熱筒２２に熱を与える再加熱バーナ２３と、上記再加熱筒２２および再加熱バーナ２３を収容する外ケース２５とを備えて構成されている。符号２４は上記再加熱バーナ２３に供給する燃料ガスを貯留するカセットボンベである。上記再加熱筒２２には、一端部側に水蒸気の導出パイプ１６の先端側が接続され、他端側に再加熱されて排出される過熱水蒸気を過熱水蒸気噴出ノズル４に向かって保温しながら送り出す保熱手段７が接続されている。

上記再加熱手段５では、上記再加熱バーナ２３に燃料ガスを供給して燃焼させることにより、再加熱筒２２を加熱してその内部空間の温度を上げる。内部が高温になった再加熱筒２２の内部空間に向かって導出パイプ１６で水蒸気を導入することにより、導出パイプ１６を通過する間にある程度温度が低下した水蒸気は再加熱されて高温度高圧力の過熱水蒸気として排出され、保温手段７で保温されながら導出パイプ１６から導出され、過熱水蒸気噴出ノズル４に向かって送り出される。

また、この装置では、上記再加熱手段５で生じた排熱により、再加熱手段５から過熱水蒸気噴出ノズル４に至る過熱水蒸気を保熱する保熱手段７をさらに備えている。

上記保熱手段７は、内パイプ２７と外パイプ２８の二重管構造を含んで構成されている。上記内パイプ２７は、一端側が再加熱手段５の再加熱筒２２に接続されて過熱水蒸気が導入されるようになっており、他端側が過熱水蒸気噴出ノズル４に接続されて過熱水蒸気を送り出すようになっている。また、上記内パイプ２７と外パイプ２８の間の保温空間には、再加熱手段５の外ケース２５と再加熱筒２２の間のマフラー空間の排気を導入することにより、内パイプ２７を保温するようになっている。

このような構成により、上記水蒸気発生手段３で発生した水蒸気を過熱水蒸気噴出ノズル４から噴出させる。

そして、上記除草または土壌消毒装置を用い、貯水タンク１の水をミスト状に噴射してミストを発生させ、上記噴射されたミストに対して熱を加えて水蒸気を発生させ、上記発生した水蒸気を再加熱して排出される過熱水蒸気を対象領域に噴出させることにより、本実施形態の除草または土壌消毒方法を行うことができる。

以上のように、本実施形態は、ミスト発生ノズルから発生させたミストを直接加熱して水蒸気を発生させるため、従来のように水蒸気発生槽の中に貯めた水を加熱して蒸発させるのに比べて無駄に消費されたり逃げたりする熱が少なくなって加熱効率が格段に向上する。また、空気中に噴射されたミストの微小水滴をそれぞれ加熱して水蒸気とすることから、従来のように水面から蒸気を発生させるのに比べて蒸気発生効率が格段に向上し、高圧の水蒸気を発生させることができる。また、従来に比べて加熱容量の小さいヒータを使用することも可能となる。さらに、ミストを加熱することにより瞬間的に水蒸気を得ることができることから、断続運転をする場合には、断続に合わせてミストの発生と加熱を行えばよく、従来のように常に加熱して稼動し続ける必要がなくなる。したがって、上記従来の装置に比べ、高いエネルギー効率で過熱水蒸気を発生させて熱効率を向上させ、エネルギー量に対する除草効率を大幅に向上し、ランニングコストを大幅に低減することができる。しかも、水蒸気発生手段で発生した水蒸気を再加熱して過熱水蒸気噴出ノズルから噴出させるため、ホースなどの先端に過熱水蒸気噴出ノズルを設けて水蒸気発生手段と過熱水蒸気噴出ノズルの間の距離をある程度とることができ、作業性を向上することができる。

また、上記水蒸気発生手段で生じた排熱により、貯水タンクの水を予熱する予熱手段をさらに備えた場合には、
上記水蒸気発生手段で生じた排熱を貯水タンクの水の予熱に利用するため、エネルギー効率がさらに向上する。

また、上記再加熱手段で生じた排熱により、再加熱手段から過熱水蒸気噴出ノズルに至る過熱水蒸気を保熱する保熱手段をさらに備えた場合には、
上記再加熱手段で生じた排熱を再加熱手段から過熱水蒸気噴出ノズルに至る過熱水蒸気の保熱に利用するため、エネルギー効率がさらに向上する。

図２は、本発明の除草または土壌消毒装置の第２実施形態を示す図である。

この例では、水蒸気発生手段３における熱源装置として、火炎バーナに代えて誘導加熱装置を使用した例である。すなわち、この例では、バーナ１３に代えて高周波コイル２０を備え、加熱筒１２を誘導加熱されうる導電体から形成することにより、加熱筒１２自体を発熱させることにより、ミストを加熱して過熱水蒸気を発生させる。それ以外は、上記第１の実施形態と同様であり、同様の部分には同じ符号を付している。

この例では、特に、断続運転をする場合に、高周波による誘導加熱のオンオフを行うとともにミストの噴射のオンオフを制御することで効率よく加熱水蒸気を発生させることができる。それ以外は、上記第１の実施形態と同様の作用効果を奏する。

上記各実施形態では、予熱手段６では、水蒸気発生手段３の排熱を貯水タンク１内の水の予熱に利用するようにしているが、これに代えてあるいはこれと同時に、水蒸気発生手段３の排熱を導出パイプ１６の保温に利用することもできる。すなわち、導出パイプ１６を外パイプの中を通してその周囲に保温空間を形成し、この保温空間に排気を通過させることにより導出パイプ１６を保温し、導出パイプ１６を通過する過熱水蒸気の温度低下を防止するようにすることもできる。

また、上記各実施形態では、再加熱手段５の排熱を、再加熱手段５から過熱水蒸気噴出ノズル４に至る過熱水蒸気を保熱することに利用したが、これに代えてあるいはこれと同時に、再加熱手段５の排熱を導出パイプ１６の保温に利用することもできる。すなわち、導出パイプ１６を外パイプの中を通してその周囲に保温空間を形成し、この保温空間に排気を通過させることにより導出パイプ１６を保温し、導出パイプ１６を通過する水蒸気の温度低下を防止するようにすることもできる。

１：貯水タンク
２：ミスト発生ノズル
３：水蒸気発生手段
４：過熱水蒸気噴出ノズル
５：再加熱手段
６：予熱手段
７：保熱手段
１１：ポンプ
１２：加熱筒
１３：バーナ
１４：燃料タンク
１５：ケース
１６：導出パイプ
１７：ポンプ
１８：熱交換器
１９：保温材
２０：コイル
２２：再加熱筒
２３：再加熱バーナ
２４：カセットボンベ
２５：外ケース
２７：内パイプ
２８：外パイプ
２９：電源装置
３０：温度制御装置

Claims

貯水タンクの水をミスト状に噴射するミスト発生ノズルと、上記ミスト発生ノズルから噴射されたミストに対して熱を加えて水蒸気を発生させる水蒸気発生手段と、上記水蒸気発生手段で発生した水蒸気を再加熱してする再加熱手段と、上記再加熱手段から排出される過熱水蒸気を対象領域に噴出させる過熱水蒸気噴出ノズルとを備えたことを特徴とする除草または土壌消毒装置。
上記水蒸気発生手段で生じた排熱により、貯水タンクの水を予熱する予熱手段をさらに備えた請求項１記載の除草装置。
上記再加熱手段で生じた排熱により、再加熱手段から過熱水蒸気噴出ノズルに至る過熱水蒸気を保熱する保熱手段をさらに備えた請求項１または２記載の除草装置。
貯水タンクの水をミスト状に噴射してミストを発生させ、上記噴射されたミストに対して熱を加えて水蒸気を発生させ、上記発生した水蒸気を再加熱して排出される過熱水蒸気を対象領域に噴出させることを特徴とする除草または土壌消毒方法。