JP2018069157A - 静電噴霧装置、飛行体、及び静電噴霧方法 - Google Patents

Abstract

【課題】安定した噴霧動作を行なうことができ、作物に薬液をムラなく付着させることができる静電噴霧装置、飛行体、及び静電噴霧方法を提供する。【解決手段】本実施の形態に係る静電噴霧装置１は、帯電した液体を噴霧する静電噴霧装置１において、液体を噴霧する複数の噴霧ノズル２１と、一の噴霧ノズル２１の周辺に配され、正に帯電し、前記一の噴霧ノズル２１から噴霧される液体を負に帯電させるための一の帯電部２２と、他の噴霧ノズル２１の周辺に配され、負に帯電し、前記他の噴霧ノズル２１から噴霧される液体を正に帯電させるための他の帯電部２２と、前記一の帯電部２２及び前記他の帯電部２２を帯電させる電源部１５とを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、帯電した液体を噴霧する静電噴霧装置、飛行体、及び静電噴霧方法に関する。

従来、圃場に薬液（液体）を散布するために、静電噴霧装置が用いられる（例えば特許文献１参照）。
この静電噴霧装置は、薬液を噴霧する噴霧ノズルと、噴霧ノズルの周辺に配された電極（帯電部）と、電極に高電圧を印加する電源部とを備えている。噴霧ノズルから噴霧される薬液は、電極に印加された電圧の極性とは逆の極性に帯電する。帯電した薬液は圃場に向けて噴霧され、静電効果により、圃場に植えられた作物にムラなく付着する。

特開２００８−１９４６７３号公報

以上の如き静電噴霧装置に安定した噴霧動作を行なわせるためには、電源部の接地が必要である。電源部は、アース線を介して電源部のアース端子と圃場とを接続することによって接地される。
しかしながら、例えば静電噴霧装置が作業者に背負われて、又は飛行体に搭載されて、移動しながら薬液を噴霧する場合、電源部を圃場に接地できないことがある。また、絶縁性を有するシートで覆われた圃場（いわゆるマルチを引いた圃場）に静電噴霧装置が薬液を噴霧する場合も、電源部を圃場に接地できないことがある。

一方、例えばポット栽培されている作物のように、接地されていない状態にある作物の場合、作物に付着した薬液によって、薬液の極性と同じ極性の電荷が作物に溜まる。すると、静電効果が損なわれるので、作物に薬液をムラなく付着させることができない。

本発明は斯かる事情に鑑みてなされたものであり、その主たる目的は、安定した噴霧動作を行なうことができ、作物に液体をムラなく付着させることができる静電噴霧装置、飛行体、及び静電噴霧方法を提供することにある。

本実施の形態に係る静電噴霧装置は、帯電した液体を噴霧する静電噴霧装置において、液体を噴霧する複数の噴霧ノズルと、一の噴霧ノズルの周辺に配され、正に帯電し、前記一の噴霧ノズルから噴霧される液体を負に帯電させるための一の帯電部と、他の噴霧ノズルの周辺に配され、負に帯電し、前記他の噴霧ノズルから噴霧される液体を正に帯電させるための他の帯電部と、前記一の帯電部及び前記他の帯電部を帯電させる電源部とを備えることを特徴とする。

本実施の形態に係る静電噴霧装置は、前記電源部は、正電圧を出力する出力端子が前記一の帯電部に接続され、アース端子が前記他の帯電部に接続された正電源装置、及び負電圧を出力する出力端子が前記他の帯電部に接続され、アース端子が前記一の帯電部に接続された負電源装置の何れか一方であることを特徴とする。

本実施の形態に係る静電噴霧装置は、前記電源部は、正電圧を出力する出力端子が前記一の帯電部に接続された正電源装置、及び負電圧を出力する出力端子が前記他の帯電部に接続された負電源装置を有し、前記正電源装置及び前記負電源装置夫々のアース端子が互いに接続されていることを特徴とする。

本実施の形態に係る静電噴霧装置は、前記一の帯電部に印加される正電圧の絶対値と前記他の帯電部に印加される負電圧の絶対値とが等しいことを特徴とする。

本実施の形態に係る飛行体は、本実施の形態に係る静電噴霧装置を備えることを特徴とする。

本実施の形態に係る静電噴霧方法は、帯電した液体を噴霧する静電噴霧方法において、正に帯電した液体及び負に帯電した液体を噴霧する静電噴霧装置を用い、前記正に帯電した液体及び前記負に帯電した液体を、同じ圃場の異なる位置に向けて噴霧することを特徴とする。

本実施の形態にあっては、一の噴霧ノズル及び他の噴霧ノズルから、同じ圃場の異なる位置に向けて、液体が噴霧される。
一の噴霧ノズルの周辺に配された一の帯電部は、電源部によって正に帯電する。故に、一の噴霧ノズルから噴霧される液体は負に帯電する。一方、他の噴霧ノズルの周辺に配された他の帯電部は、電源部によって負に帯電する。故に、他の噴霧ノズルから噴霧される液体は正に帯電する。
噴霧ノズルからの噴霧により、同じ圃場に植えられている一の作物に正に帯電した液体が付着し、他の作物に負に帯電した液体が付着する。これは、一の帯電部から他の作物へ負の電荷が移動し、他の帯電部から一の作物へ正の電荷が移動したことに相当する。

以上の結果、静電噴霧装置に形成されている電気回路では、他の帯電部から一の帯電部へ正の電荷が移動する。これと共に、他の帯電部から一の作物へ正の電荷が移動し、一の作物から圃場を通って他の作物へ正の電荷が移動し、他の作物から一の帯電部へ正の電荷が移動する、仮想的な電気回路が生じる。
故に、電源部の接地を省略したとしても、静電噴霧装置に安定した噴霧動作を行なわせることができる。
また、異なる極性に帯電した作物同士の間で電荷がやり取りされるので、各作物に、液体の極性と同じ極性の電荷が溜まる虞がない。従って、静電効果により、作物に液体をムラなく付着させることができる。

本実施の形態にあっては、電源部が正電源装置及び負電源装置の何れか一方なので、電源部の構成は簡易である。
正電源装置のアース端子は他の帯電部に接続されている。又は、負電源装置のアース端子は一の帯電部に接続されている。即ち、アース端子に発生する電圧が有効利用される。故に、アース線を介してアース端子と圃場とを接続する必要がない。

本実施の形態にあっては、電源部が正電源装置及び負電源装置を有する。
正電源装置のアース端子と負電源装置のアース端子とは互いに接続されている。故に、正電源装置のアース端子に発生する負電圧と負電源装置のアース端子に発生する正電圧とが互いに打ち消し合う。故に、アース線を介してアース端子と圃場とを接続する必要がない。

本実施の形態にあっては、一の帯電部及び他の帯電部夫々に印加される電圧の絶対値が等しい。故に、前述した電気回路において、特段の問題なく電荷が移動する。

本実施の形態にあっては、静電噴霧装置が備える電源部の接地を省略したとしても、飛行体を用いて液体の空中散布を行なうことができる。

本実施の形態の静電噴霧装置、飛行体、及び静電噴霧方法による場合、安定した噴霧動作を行なうことができ、作物に液体をムラなく付着させることができる。

実施の形態１に係る静電噴霧装置の要部を示すブロック図である。 実施の形態１に係る飛行体の外観を略示する斜視図である。 実施の形態２に係る静電噴霧装置の要部を示すブロック図である。

以下、本発明を、その実施の形態を示す図面に基づいて詳述する。

実施の形態 １．
図１は、実施の形態１に係る静電噴霧装置の要部を示すブロック図である。
図中１は静電噴霧装置であり、静電噴霧装置１は、第１ノズルユニット１１、第２ノズルユニット１２、タンク１３、ポンプ１４、及び電源部１５を備える。
第１ノズルユニット１１は、噴霧ノズル２１及び帯電部２２を備える。

噴霧ノズル２１の先端部には噴霧口が設けられている。噴霧ノズル２１の基端部には、供給管を介して、タンク１３が接続されている。供給管の中途にはポンプ１４が設けられている。
タンク１３には、薬液（液体）が貯留される。タンク１３に貯留される薬液は、例えば液状の農薬である。タンク１３に貯留されている薬液は、ポンプ１４によって加圧されて噴霧ノズル２１に供給される。噴霧ノズル２１に供給された薬液は、噴霧ノズル２１の噴霧口から噴霧される。

帯電部２２は、噴霧ノズル２１から適長離隔し、且つ、噴霧ノズル２１から噴霧される薬液の噴霧領域に臨むように、噴霧ノズル２１の周辺に配されている。図１に示す帯電部２２は環状電極であり、噴霧領域を囲んでいる。
第２ノズルユニット１２も、第１ノズルユニット１１と同様に、噴霧ノズル２１及び帯電部２２を備える。第１ノズルユニット１１と第２ノズルユニット１２との差異は、後述するように帯電部２２，２２に印加される高電圧の極性が異なることである。

電源部１５は、出力端子１５ａ及びアース端子１５ｂを有する正電源装置である。電源部１５は、出力端子１５ａから正の高電圧を出力する。このとき、アース端子１５ｂに負の高電圧が発生する。
出力端子１５ａは、導線を介して、第１ノズルユニット１１の帯電部２２に接続される。この結果、帯電部２２に正の高電圧が印加されるので、帯電部２２は正に帯電する（図中「＋」）。第１ノズルユニット１１の噴霧ノズル２１及び帯電部２２は、本実施の形態に係る一の噴霧ノズル及び一の帯電部として機能する。

アース端子１５ｂは、導線を介して、第２ノズルユニット１２の帯電部２２に接続される。この結果、帯電部２２に負の高電圧が印加されるので、帯電部２２は負に帯電する（図中「−」）。第２ノズルユニット１２の噴霧ノズル２１及び帯電部２２は、本実施の形態に係る他の噴霧ノズル及び他の帯電部として機能する。
第１ノズルユニット１１の帯電部２２に印加される正電圧の絶対値と第２ノズルユニット１２の帯電部２２に印加される負電圧とは互いに等しい。
電源部１５は接地されていない。

なお、電源部１５は負電源装置であってもよい。この場合、電源部１５は出力端子１５ａから負の高電圧を出力する。アース端子１５ｂには正の高電圧が発生する。故に、出力端子１５ａが第２ノズルユニット１２の帯電部２２に接続され、アース端子１５ｂが第１ノズルユニット１１の帯電部２２に接続される。すると、第１ノズルユニット１１の帯電部２２に正の高電圧が印加され、第２ノズルユニット１２の帯電部２２に負の高電圧が印加される。
電源部１５は正電源装置及び負電源装置の何れか一方なので、電源部１５の構成は簡易である。

以上のような静電噴霧装置１を用いる場合、電源部１５の作動に伴い、第１ノズルユニット１１の帯電部２２が正に帯電すると共に、第２ノズルユニット１２の帯電部２２が負に帯電する。また、ポンプ１４の作動に伴い、第１ノズルユニット１１及び第２ノズルユニット１２の噴霧ノズル２１，２１夫々から薬液が噴霧される。この場合、第１ノズルユニット１１の噴霧ノズル２１から噴霧される薬液は負に帯電し、第２ノズルユニット１２の噴霧ノズル２１から噴霧される薬液は正に帯電する。この結果、第１ノズルユニット１１及び第２ノズルユニット１２から、負に帯電した薬液及び正に帯電した薬液が同時的に噴霧される。

静電噴霧装置１は、圃場３に向けて用いられる。
圃場３は、例えば一般的な田畑である。図１には、圃場３に、作物３１，３２が植えられている場合が例示されている。作物３１は、圃場３の一部に植えられており、作物３２は、圃場３の他の一部に植えられている。作物３１，３２は同じ種類の作物であってもよく、異なる種類の作物であってもよい。

次に、本実施の形態に係る静電噴霧方法について説明する。
第１ノズルユニット１１の噴霧ノズル２１は圃場３の一部に向けられ、第２ノズルユニット１２の噴霧ノズル２１は圃場３の他の一部に向けられる。そして、圃場３の一部に向けて負に帯電した薬液が噴霧され、圃場３の他の一部に向けて正に帯電した薬液が噴霧される。

この場合、圃場３の一部に植えられている作物３１に、負に帯電した薬液が付着し、圃場３の他の一部に植えられている作物３２に、正に帯電した薬液が付着する。このとき、負に帯電した薬液が付着した作物３１は、負の電荷が溜まることによって負に帯電する。一方、正に帯電した薬液が付着した作物３２は、正の電荷が溜まることによって正に帯電する。故に、第１ノズルユニット１１の噴霧ノズル２１から噴霧された薬液が作物３１に付着することは、第１ノズルユニット１１の帯電部２２から作物３１へ負の電荷が移動することに相当する。換言すれば、これは、作物３１から第１ノズルユニット１１の帯電部２２へ正の電荷が移動することに相当する。一方、第２ノズルユニット１２の噴霧ノズル２１から噴霧された薬液が作物３２に付着することは、第２ノズルユニット１２の帯電部２２から作物３２へ正の電荷が移動することに相当する。

圃場３に植えられている作物３１，３２は、何れも接地された状態にある。また、作物３１，３２は同じ圃場３に植えられているので、土を介して互いに電気的に接続されている。故に、作物３２から土へ正の電荷が移動し、土から作物３１へ正の電荷が移動する（図１中に示す二点鎖線で描かれた矢符参照）。
ところで、第１ノズルユニット１１の帯電部２２と第２ノズルユニット１２の帯電部２２とは、電源部１５及び導線を介して接続されている。故に、負に帯電されている帯電部２２から正に帯電されている帯電部２２へ正の電荷が移動する。

以上の結果、静電噴霧装置１に形成されている電気回路では、電源部１５の働きにより、第２ノズルユニット１２の帯電部２２から第１ノズルユニット１１の帯電部２２に正の電荷が移動する。これに伴い、第２ノズルユニット１２の帯電部２２から作物３２へ正の電荷が移動し、作物３２から圃場３を介して作物３１へ正の電荷が移動し、作物３１から第１ノズルユニット１１の帯電部２２へ正の電荷が移動する、仮想的な電気回路が生じる。

故に、電源部１５の接地を省略したとしても、第１ノズルユニット１１の帯電部２２は安定して正に帯電し、第２ノズルユニット１２の帯電部２２は安定して負に帯電する。従って、静電噴霧装置１に安定した噴霧動作を行なわせることができる。アース端子１５ｂに発生する高電圧は第２ノズルユニット１２の帯電部２２にて有効利用されるので、アース線を介してアース端子１５ｂと圃場３とを接続する必要はない。
また、作物３１，３２間で電荷がやり取りされるので、作物３１，３２夫々に、薬液の極性と同じ極性の電荷が溜まる虞がない。従って、静電効果により、作物３１，３２夫々に薬液をムラなく付着させることができる。

帯電部２２，２２夫々に印加される高電圧の絶対値は等しいので、静電噴霧装置１に形成されている電気回路、及び、前述の仮想的な電気回路夫々において、特段の問題なく電荷が移動する。
なお、静電噴霧装置１は第１ノズルユニット１１及び第２ノズルユニット１２を複数個ずつ備えていてもよい。

ここで、静電噴霧装置１が飛行体に搭載されている場合に着いて述べる。
図２は、実施の形態１に係る飛行体の外観を略示する斜視図である。
図中４は飛行体であり、飛行体４は、筐体４１、複数の腕部４２，４２，…、複数の回転翼４３，４３，…、複数の脚部４４，４４，…、複数の支持杆４５，４５，…、及び静電噴霧装置１を備える。
筐体４１には、静電噴霧装置１のタンク１３、ポンプ１４、及び電源部１５が収容されている。
腕部４２，４２，…夫々は、筐体４１の天部から横向きに突出している。図２には、４本の腕部４２，４２，…が、筐体４１の天部を中心に十字状に配されている場合が示されている。

各腕部４２の先端部には、回転翼４３が設けられている。回転翼４３，４３，…の回転によって、飛行体４は飛行する。
脚部４４，４４，…夫々は、筐体４１の底部から下向きに突出している。図２には、４本の脚部４４，４４，…が、腕部４２，４２，…の下方に配されている場合が示されている。飛行体４が着陸した場合、脚部４４，４４，…は地面に接触する。
各脚部４４からは、支持杆４５が横向きに突出している。図２には、４本の支持杆４５，４５，…が、筐体４１を中心に十字状に配されている場合が示されている。

支持杆４５には、第１ノズルユニット１１及び第２ノズルユニット１２の何れか一方が、支持杆４５の長さ方向に複数個ずつ並設されている。４本の支持杆４５，４５，…の内、一方の隣り合う２本の支持杆４５，４５には第１ノズルユニット１１，１１，…が設けられており、他方の隣り合う２本の支持杆４５，４５には第２ノズルユニット１２，１２，…が設けられている。支持杆４５，４５，…夫々は、飛行体４の脚部４４，４４，…が地面に接触している場合でも各第１ノズルユニット１１及び第２ノズルユニット１２が地面から離隔するよう、脚部４４，４４，…に配されている。
脚部４４，４４，…及び支持杆４５，４５，…には、各噴霧ノズル２１とタンク１３とを接続する供給管及び各帯電部２２と電源部１５とを接続する導線とが内蔵されている。
なお、支持杆４５は筐体４１から突出していてもよい。

各第１ノズルユニット１１及び第２ノズルユニット１２は、噴霧ノズル２１の噴霧口が下向きになるように、支持杆４５に設けられている。故に、噴霧ノズル２１に供給された薬液は、噴霧ノズル２１の噴霧口から下向きに噴霧される。
静電噴霧装置１は、飛行体４の飛行中に、正に帯電した薬液及び負に帯電した薬液を、同じ圃場３の異なる位置に向けて噴霧する。即ち、飛行体４に搭載された静電噴霧装置１は、薬液を空中散布することができる。

なお、静電噴霧装置１は飛行体４に搭載されている構成に限定されない。例えば、静電噴霧装置１は、背負い式噴霧機、自走式噴霧機、又は手押し式噴霧機として構成されてもよい。

圃場３の表面は、絶縁性を有するシートに覆われていてもよい。
また、圃場３は、絶縁性を有するポットに土が収容されたものでもよい。このような圃場３に植えられている作物３１，３２は、何れも接地されていない状態にある。しかしながら、作物３１，３２は同じ圃場３に植えられているので、ポットに収容されている土を介して互いに電気的に接続されている。故に、作物３２から作物３１へ正の電荷が移動する。従って、作物３１，３２夫々に、薬液の極性と同じ極性の電荷が溜まる虞がない。
圃場３は土耕栽培の圃場に限定されず、水耕栽培の圃場でもよい。

帯電部２２は環状電極に限定されない。例えば帯電部２２は２本の平行な被覆導線でもよい。この場合、帯電部２２は、噴霧ノズル２１から噴霧される薬液の噴霧領域を挟むように、噴霧ノズル２１の周辺に配される。

実施の形態 ２．
図３は、実施の形態２に係る静電噴霧装置１の要部を示すブロック図である。
本実施の形態の静電噴霧装置１は、実施の形態１の静電噴霧装置１と略同様の構成である。本実施の形態の静電噴霧装置１は、実施の形態１の静電噴霧装置１と略同様の作用効果を奏する。以下では、実施の形態１との差異について説明し、その他、実施の形態１と同一の構成要素には同一の符号を付してそれらの説明を省略する。

電源部１５は、正電源装置１５１及び負電源装置１５２を有する。
正電源装置１５１は、出力端子１５ｃ及びアース端子１５ｄを有する。正電源装置１５１は出力端子１５ｃから正の高電圧を出力する。アース端子１５ｄには負の高電圧が発生する。正電源装置１５１が出力端子１５ａから出力した正の高電圧は、第１ノズルユニット１１の帯電部２２に印加される。この結果、第１ノズルユニット１１の帯電部２２が正に帯電する。

負電源装置１５２は、出力端子１５ｅ及びアース端子１５ｆを有する。負電源装置１５２は出力端子１５ｅから負の高電圧を出力する。アース端子１５ｆには正の高電圧が発生する。負電源装置１５２が出力端子１５ｅから出力した負の高電圧は、第２ノズルユニット１２の帯電部２２に印加される。この結果、第２ノズルユニット１２の帯電部２２が負に帯電する。
正電源装置１５１が出力する正電圧と負電源装置１５２が出力する負電圧とは、互いに絶対値が等しい。

正電源装置１５１のアース端子１５ｄと負電源装置１５２のアース端子１５ｆとは、導線を介して互いに接続されている。故に、アース端子１５ｄに発生する負電圧とアース端子１５ｆに発生する正電圧とが互いに打ち消し合うので、アース線を介してアース端子１５ｄ，１５ｆと圃場３とを接続する必要はない。

なお、電源部１５が備える正電源装置１５１，１５１，…の個数と負電源装置１５２，１５２，…の個数との合計は３個以上であってもよい。

今回開示された実施の形態は、全ての点で例示であって、制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は、上述した意味ではなく、特許請求の範囲と均等の意味及び特許請求の範囲内での全ての変更が含まれることが意図される。
各実施の形態に開示されている構成要件（技術的特徴）はお互いに組み合わせ可能であり、組み合わせによって新しい技術的特徴を形成することができる。

１ 静電噴霧装置
１５ 電源部
１５１ 正電源装置
１５２ 負電源装置
１５ａ，１５ｃ，１５ｅ 出力端子
１５ｂ，１５ｄ，１５ｆ アース端子
２１ 噴霧ノズル
２２ 帯電部
３ 圃場
４ 飛行体

Claims (6)

1. 帯電した液体を噴霧する静電噴霧装置において、
   液体を噴霧する複数の噴霧ノズルと、
   一の噴霧ノズルの周辺に配され、正に帯電し、前記一の噴霧ノズルから噴霧される液体を負に帯電させるための一の帯電部と、
   他の噴霧ノズルの周辺に配され、負に帯電し、前記他の噴霧ノズルから噴霧される液体を正に帯電させるための他の帯電部と、
   前記一の帯電部及び前記他の帯電部を帯電させる電源部と
   を備えることを特徴とする静電噴霧装置。
2. 前記電源部は、
   正電圧を出力する出力端子が前記一の帯電部に接続され、アース端子が前記他の帯電部に接続された正電源装置、及び
   負電圧を出力する出力端子が前記他の帯電部に接続され、アース端子が前記一の帯電部に接続された負電源装置
   の何れか一方であることを特徴とする請求項１に記載の静電噴霧装置。
3. 前記電源部は、
   正電圧を出力する出力端子が前記一の帯電部に接続された正電源装置、及び
   負電圧を出力する出力端子が前記他の帯電部に接続された負電源装置
   を有し、
   前記正電源装置及び前記負電源装置夫々のアース端子が互いに接続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。
4. 前記一の帯電部に印加される正電圧の絶対値と
   前記他の帯電部に印加される負電圧の絶対値とが等しいことを特徴とする請求項２又は３に記載の静電噴霧装置。
5. 請求項１から４の何れか一項に記載の静電噴霧装置を備えることを特徴とする飛行体。
6. 帯電した液体を噴霧する静電噴霧方法において、正に帯電した液体及び負に帯電した液体を噴霧する静電噴霧装置を用い、前記正に帯電した液体及び前記負に帯電した液体を、同じ圃場の異なる位置に向けて噴霧することを特徴とする静電噴霧方法。

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