JP3765490B2 - 土壌消毒方法及び装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、圃場の線虫駆除等の目的で使用される農業用の土壌消毒方法及び装置に係り、特に、マイクロ波を利用した土壌消毒方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、野菜類、花卉類の床土消毒、葉菜類の苗床消毒、施設野菜の土壌消毒については、廉価で使用方法が簡単かつ効果の高い薬剤である『臭化メチル』が広く利用されてきた。しかし、この臭化メチルは、１９８７年にウイーン条約締結国によって採択された『オゾン層を破壊する物質に関するモントリオール議定書』によってその使用制限が合意され、その後数回の改訂を経て、２００５年１月１日を以て全面使用禁止が決定された。
【０００３】
こうした状況を受けて、臭化メチルに代わる土壌消毒技術の開発が試みられており、その代表的なものとして、土壌燻蒸による消毒、太陽熱消毒、温湯消毒、燻蒸消毒等が挙げられるが、いずれも有効性、経済性、作業性において問題を残しており、代替案が確立したとは言い難い。タイムリミットとなる２００５年の年頭まで余すところ２年弱であり、有効な技法の確立が急務とされている。
【０００４】
マイクロ波を利用した殺菌、殺虫、除草等はかつて欧州で試みられたが、安定した技法としての認知はなされていないのが現状である。なお、マイクロ波を照射することにより、誘電加熱作用を利用して含有水分を加熱膨張させることにより、岩盤や地盤を破壊させる土木技術は従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０７−９１１８１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
圃場に植え付けられた作物が土壌中の線虫から受ける影響（所謂、連作障害）を、土壌の加熱殺菌消毒により防止するためには、圃場における通常の作物（例えば、根菜類等）の植え付け深さである地面から２０乃至３０ｃｍ程度に至る範囲に存在する土壌の温度を、少なくとも数分程度の間、所定温度（例えば摂氏６０度）以上に維持することが条件とされている。
【０００７】
このような加熱殺菌消毒のための温度条件を圃場に対する熱湯散布により実現しようとすると、大量の熱湯の供給、その散布、散布後の保温用シートによる被覆、それらの作業の繰り返し、等々のために多大なる手間と費用が掛かることに加えて、地中浸透に際して熱湯の温度は急激に低下するため、目的とする深さの土壌中の線虫を確実に死滅させるためには、長期間（例えば、１週間程度）を要する。
【０００８】
そこで、本発明者等は、上述の温度条件を圃場に対するマイクロ波照射により達成することを試みた。しかし、圃場の地面に対して真上からマイクロ波を照射したところでは、地面下１０ｃｍ程度の深さまでが精々であって、目的とする深さ（例えば、地面下２０乃至３０ｃｍ程度）まで上述の温度条件を達成することはできないとの知見が得られた。
【０００９】
加えて、マイクロ波の送信出力を増加させても、マイクロ波の地中浸透深さはあまり変わらないらしく、実際、比較的に浅い領域（例えば、地面から１０ｃｍ程度までの深さ領域）の土壌に関する到達温度は送信出力に応じて上昇するものの、それ以上の深さ領域については送信出力を増大させても、なかなか目的とする温度にまで到達しないとの知見も得られた。
【００１０】
この発明は、上述の知見に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、圃場における作物植え付け深さ範囲の土壌を確実かつ短時間に消毒することができ、しかも経済性並びに作業性も良好な土壌の消毒方法及び装置を提供することにある。
【００１１】
この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の土壌消毒方法は、地下所定深さを進行するマイクロ波放射器から地中へとマイクロ波を放射することにより、消毒対象となる土壌をマイクロ波放射器の進行軌跡に沿って誘電加熱により昇温させるものである。つまり、圃場の表面に真上からマイクロ波を照射するのではなく、マイクロ波放射器それ自体を地中に潜行させることで、その潜行深さの位置からマイクロ波を地中へと任意の角度で放射するのである。
【００１３】
このような構成によれば、マイクロ波放射器それ自体を地中に位置させることで、圃場の地面への垂直照射ではマイクロ波が十分に届かない深さの土壌であっても、これに十分な強度を有するマイクロ波を照射し、誘電加熱作用により消毒対象となる土壌の温度を消毒必要温度にまで確実に上昇させ、消毒目的とする微生物（線虫等）を死滅させることができる。
【００１４】
このとき、マイクロ波放射器から地中へと放射されるマイクロ波の放射中心軸の方向をほぼ水平方向とすれば、土壌は所定の深さ範囲内においてのみ誘電加熱により層状に昇温されるから、土壌中の一定の深さ範囲に生息する線虫等の微生物を集中的に死滅させることができる。
【００１５】
また、マイクロ波放射器の地中進行を同一進行軌跡に沿って２回以上かつ深さを異ならせて行わせれば、地面から所定深さに至る一連の土壌が各回の既加熱層を重ねるようにして全体的に加熱され、その結果、作物植え付け深さ範囲の土壌を均一に消毒することができる。
【００１６】
また、複数台のマイクロ波放射器を進行方向と直交する方向へと適当な距離を隔てて配置すれば、それら複数のマイクロ波放射器の進行に伴い消毒対象となる土壌を地面に沿った所定幅に亘って誘電加熱により帯状に昇温させ、それにより任意の幅に亘って圃場を帯状に消毒することができる。
【００１７】
さらに、複数台のマイクロ波放射器のうちの相隣接する２台が互いに放射面を向かい合わせて配置されていれば、それにより２台のマイクロ波放射器の間にマイクロ波の重畳電場が形成されて、土壌をより強力に加熱することでがきる。
【００１８】
本発明方法の実施にあたっては、マイクロ波の照射に先立ち、消毒対象となる土壌に塩類である肥料（例えば、窒素、リン酸、カリウムを含む化成肥料等）を混入すれば、その分だけ土壌の複素誘電率が高くなり、マイクロ波照射による加熱効率が向上する。また、土壌中の線虫を対象として加熱消毒を行う場合、土壌の昇温目標温度としては摂氏６０度以上とすることが好ましい。さらに、植え付け対象となる作物が根菜類である場合には、昇温されるべき土壌の深さ範囲は地面から２０乃至３０ｃｍ程度の範囲内であることが好ましい。
【００１９】
次に、本発明の土壌消毒装置は、地中潜行部と地上進行部とを有する圃場移動体と、圃場移動体の地中潜行部に保持されたマイクロ波放射器と、圃場移動体の地上進行部に保持されたマイクロ波発生源と、地上進行部に保持されたマイクロ波発生源と地中潜行部に保持されたマイクロ波放射器とを繋ぐ導波管と、を具備するものである。ここで、『地中潜行部』とは、進行に伴い地中に潜り込んでほぼ一定の深さを進行する作用を有する部分であり、チゼルやサブソイラ等の農機具における地中潜行部がこれに近似する概念と言えるであろう。
【００２０】
このような構成によれば、マイクロ波放射器は地中潜行部に保持されて地中を進行する一方、地上進行部に保持されたマイクロ波発生源（例えば、マグネトロン等）から発生したマイクロ波は導波管を通じて地中のマイクロ波発生器へと導かれるから、マイクロ波放射器それ自体を地中に位置させることで、圃場の地面への垂直照射ではマイクロ波が十分に届かない深さの土壌であっても、これに十分な強度を有するマイクロ波を照射し、誘電加熱作用により消毒対象となる土壌の温度を消毒必要温度にまで確実に上昇させ、消毒目的とする微生物（線虫等）を死滅させることができる。しかも、マイクロ波発生源は地上に位置するから、冷却等に支障を来すこともない。
【００２１】
このとき、圃場移動体が、進行方向と直交する方向へと適当な距離を隔てて配置された複数個の地中潜行部を有し、マイクロ波放射器は各地中潜行部のそれぞれに保持されていれば、それら複数のマイクロ波放射器の進行に伴い消毒対象となる土壌を地面に沿った所定幅に亘って誘電加熱により帯状に昇温させ、それにより任意の幅に亘って圃場を帯状に消毒することができる。
【００２２】
また、マイクロ波放射器の放射中心軸が進行方向と直交する方向においてほぼ水平方向に向けられていれば、土壌は所定の深さ範囲内においてのみ誘電加熱により層状に昇温されるから、土壌中の一定の深さ範囲に生息する線虫等の微生物を集中的に死滅させることができる。
【００２３】
また、相隣接する地中潜行部のそれぞれに保持されたマイクロ波放射器が互いに対向していれば、それにより２台のマイクロ波放射器の間にマイクロ波の重畳電場が形成されて、土壌をより強力に加熱することでがきる。
【００２４】
また、地中潜行部の潜行深さを調整するための潜行深さ調整具を有していれば、潜行深さを任意に変更して所望深さの土壌を選択的に消毒することができると共に、同一の圃場を２乃至３回に分けて深さを異ならせて消毒することにより、圃場を深く掘り下げるようにして、地面から所定深さに至る一連の土壌を連続的に消毒することができる。
【００２５】
また、地中潜行部に保持されたマイクロ波放射器から放射されたマイクロ波が地上へと漏洩することを防止するための遮蔽体を有していれば、作業者が不用意にマイクロ波を浴びる危険を未然に防止することができる。
【００２６】
以上説明した圃場移動体は、牽引式としても、自走式としてもよい。ここで、牽引式とした場合には、例えば耕耘機の後部に取り付ける等して牽引移動すればよく、又自走式とした場合には、所謂ミッドマウント方式の農作業車に取り付ければ良いであろう。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る土壌消毒方法並びにそれを実施するための土壌消毒装置の好適な実施の一形態を添附図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明装置の使用状態における概略的側断面図、図２は本発明装置の概略的平面図、図３は本発明装置の概略的正面図、図４はマイクロ波放射器の配置を示す本発明装置の平断面図である。
【００２８】
図１に示されるように、本発明に係る圃場移動体１００は、地中潜行部Ａと地上進行部Ｂとを有する。地中潜行部Ａにはマイクロ波放射器２１ａ〜２１ｄが保持されている。地上進行部Ｂにはマイクロ波発生源であるマグネトロン３１ａ〜３１ｄが保持されている。地上進行部Ｂに保持されたマグネトロン３１ａ〜３１ｄと地中潜行部Ａに保持されたマイクロ波放射器２１ａ〜２１ｄとは導波管４１ａ〜４１ｄを介して結ばれている。そのため、マイクロ波放射器２１ａ〜２１ｄは地中潜行部Ａに保持されて地中を進行する一方、地上進行部Ｂに保持されたマグネトロン３１ａ〜３１ｄから発生したマイクロ波は導波管４１ａ〜４１ｄを通じて地中のマイクロ波発生器２１ａ〜２１ｄへと導かれるから、マイクロ波放射器２１ａ〜２１ｄそれ自体を地中に位置させることで、圃場の地面への垂直照射ではマイクロ波が十分に届かない深さの土壌８であっても、これに十分な強度を有するマイクロ波を照射し、誘電加熱作用により消毒対象となる土壌の温度を消毒必要温度にまで確実に上昇させ、消毒目的とする微生物（線虫等）を死滅させることができる。
【００２９】
より詳細に説明すると、図４に示されるように、圃場移動体１００は、ベースフレーム１を主体として構成されている。ベースフレーム１は、前部支持バー１１と、後部支持バー１２と、左側部支持バー１３と、右側部支持バー１４とからなる矩形フレーム内に、８本の縦方向リブ１５と、４本の横方向リブ１６とを組み込んで一体化したものである。
【００３０】
このベースフレーム１には、４個の地中潜行体２１，２２，２３，２４が垂直下向きに取り付けられている。地中潜行体２１，２２，２３，２４のそれぞれは、鋼板よりなるの左右の側壁板２５，２６を図示しないスペーサを介して対向一体化してなるものであり、それら左右の側壁板２５，２６で囲まれる空所は上下方向へと連通すると共に、前部は後述する先き金（図１参照）２７にて塞がれている。図１に示されるように、先き金２７の先端部には、地中に潜り込ませるための前下がりのテーパ面を有する爪２８が設けられている。したがって、圃場移動体１００が前方へと進行すると、先き金２７の先端に設けられた爪２８に案内されて、地中潜行体２１，２２，２３，２４は地中に潜り込み、それによりマイクロ波放射器２１ａ〜２１ｄ、２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄ、２４ａ〜２４ｄについても、地中潜行体に保護されつつ地中を潜行することとなる。なお、図１は、図２に示される圃場移動体１００を、左側壁板２６を取り外して左側面より見た状態を示している。
【００３１】
図４に示されるように、地中潜行体２１内の下部に水平一列に収容された４個のマイクロ波放射器２１ａ〜２１ｄのうちで、進行方向後部に配置された２個のマイクロ波放射器２１ａ，２１ｂは進行方向に向かって水平右向きに取り付けられており、進行方向前部に配置された２個のマイクロ波放射器２１ｃ，２１ｄは進行方向に向かって水平左向きに取り付けられている。同様にして、地中潜行体２２内の下部に水平一列に収容された４個のマイクロ波放射器２２ａ〜２２ｄのうちで、進行方向後部に配置された２個のマイクロ波放射器２２ａ，２２ｂは進行方向に向かって水平左向きに取り付けられており、進行方向前部に配置された２個のマイクロ波放射器２２ｃ，２２ｄは進行方向に向かって水平右向きに取り付けられている。同様にして、地中潜行体２３内の下部に水平一列に収容された４個のマイクロ波放射器２３ａ〜２３ｄのうちで、進行方向後部に配置された２個のマイクロ波放射器２３ａ，２３ｂは進行方向に向かって水平右向きに取り付けられており、進行方向前部に配置された２個のマイクロ波放射器２３ｃ，２３ｄは進行方向に向かって水平左向きに取り付けられている。同様にして、地中潜行体２４内の下部に水平一列に収容された４個のマイクロ波放射器２４ａ〜２４ｄのうちで、進行方向後部に配置された２個のマイクロ波放射器２４ａ，２４ｂは進行方向に向かって水平左向きに取り付けられており、進行方向前部に配置された２個のマイクロ波放射器２４ｃ，２４ｄは進行方向に向かって水平右向きに取り付けられている。
【００３２】
そのため、図４から明らかなように、地中潜行体２１に設けられた２個のマイクロ波放 射器２１ａ，２１ｂと隣接する地中潜行体２２に設けられた２個のマイクロ波放射器２２ａ，２２ｂとは互いに向かい合わせに配置されることとなり、それらのマイクロ波放射器間にはマイクロ波の重畳電場が形成される。同様にして、地中潜行体２２に設けられた２個のマイクロ波放射器２２ｃ，２２ｄと隣接する地中潜行体２３に設けられた２個のマイクロ波放射器２３ｃ，２３ｄとは互いに向かい合わせに配置されることとなり、それらのマイクロ波放射器間にはマイクロ波の重畳電場が形成される。同様にして、地中潜行体２３に設けられた２個のマイクロ波放射器２３ａ，２３ｂと隣接する地中潜行体２４に設けられた２個のマイクロ波放射器２４ａ，２４ｂとは互いに向かい合わせに配置されることとなり、それらのマイクロ波放射器間にはマイクロ波の重畳電場が形成される。これにより、圃場移動体１００の移動に連れて、４個の地中潜行体２１〜２４の間の土壌には、強力なマイクロ波が放射され、誘電加熱作用により土壌８の加熱がなされることとなる。
【００３３】
図１に戻って、マイクロ波発生源であるマグネトロン（例えば、２．４５ＧＨｚ）３１ａ〜３１ｄは、図では中に浮いた状態に示されているが、実際には、図示しない支持機構を介してベースフレーム１上に支持固定され、それには図示しないが冷却用のブロワが付設されている。すなわち、図２に示されるように、４個の地中潜行体２１〜２４のそれぞれには、マイクロ波放射器に結合される４本の導波管４１ａ〜４１ｄ，４２ａ〜４２ｄ，４３ａ〜４３ｄ，４４ａ〜４４ｄが垂直方向に向けて収容されており、それらの導波管の上端部のそれぞれ毎にマグネトロンが設けられているのである。そのため、マグネトロンから発せされたマイクロ波は導波管を伝ってマイクロ波放射器へと至り、ここで水平方向右側又は左側へと向きを変えて地中へ放出されることとなる。なお、地中潜行体２１〜２４を構成する左右の側壁板２５，２６には、図示しないが、マイクロ波放射器の放射口に対応して円形の開口が形成されており、この開口を介してマイクロ波は地中へと放射される。
【００３４】
こうして地中に放出されたマイクロ波は土壌の加熱に供されるのであるが、地中潜行体２１〜２４の左右側面とそれに接する土壌との間は密に接してはいないから、それらの隙間よりマイクロ波が地上へと漏洩することが考えられる。そのため、図２に示されるように、相隣接する地中潜行体２１〜２４の間の空所は鋼板等よりなるシールド板９にて塞がれている。これにより、土壌消毒作業中に作業者が漏洩マイクロ波を浴びると言った危険が排除される。
【００３５】
図１に戻って、ベースフレーム１の後部にはブラケット５１が設けられ、このブラケット５１には左右２個の定規輪６５，６５が支持されている（図２参照）。すなわち、図において、６４は定規輪のシャフト、６３は定規輪のシャフトを支える二股状のヨーク、６１はヨーク６３に固定された支持ロッド、６２は支持ロッド６１の長さを調整するためのストッパであり、このストッパ６２の位置を上下することで支持ロッド６１の突出長さを変更して、定規輪６５の高さ（すなわち、潜行深さＤ１）を任意に調整可能となされている。同様にして、ベースフレーム１の前部にもブラケット５２が設けられ、このブラケット５２にも左右２個の定規輪６５，６５が支持されている（図２参照）。すなわち、図において、６４は定規輪のシャフト、６３は定規輪のシャフトを支える二股状のヨーク、６１はヨーク６３に固定された支持ロッド、６２は支持ロッド６１の長さを調整するためのストッパであり、このストッパ６２の位置を上下することで支持ロッド６１の突出長さを変更して、定規輪６５の高さ（すなわち、潜行深さＤ１）を任意に調整可能となされている。
【００３６】
さらに、図２に示されるように、ベースフレーム１の前端部には、前部ベース板７３が一体的に固定されている。この前部ベース板７３には、牽引作業の際に用いるための引き手７１並びに引き棒７３が取り付けられている。
【００３７】
本発明装置の作用を説明するための側面図並びに正面図が図７及び図８に示されている。それらの図を参照しながら、本発明装置を使用した土壌消毒方法を以下に詳細に説明する。
【００３８】
圃場移動体１００の使用にあたっては、先ず、これを図７に示されるように、耕耘機２００の後部に取り付けて牽引させる。このとき、定規輪６５の高さを調整することにより、地中潜行体２１〜２４の潜行深さＤ１（図１参照）を適切に設定する。根菜類等の植え付けが予定される圃場の場合、例えば地面から２０乃至３０ｃｍの深さ範囲に存在する土壌を消毒する。この場合、例えば、１回目は３０ｃｍから１５ｃｍの深さ範囲、２回目は１５ｃｍから地表面までの深さ範囲と言ったように２回に分けて消毒を行うとすれば、定規輪６５の高さをそのような深さＤ１に合わせて設定する。次に、土壌消毒に先立って、対象土壌の複素誘電率を高めるために、圃場の消毒予定領域に塩類である肥料（例えば、窒素、リン酸、カリウムを含む化成肥料等）を混入する。次に、耕耘機２００に牽引させながら、圃場移動体１００を圃場の消毒予定領域に走行させる。１回目の走行が完了したならば、定規輪６５の高さを変えて、２回目の走行を行わせる。すると、各走行の毎に、地中潜行体２１〜２４に挟まれる領域に存在する土壌は、図８に示されるように、水平方向両側からのマイクロ波照射による誘電加熱作用によって加熱昇温される。このとき、マイクロ波のパワー並びに圃場移動体の移動速度を適切に設定しておけば、消毒対象となる土壌の温度は摂氏６０度以上となり、しかもその状態は少なくとも数分程度は維持されるから、目的とする線虫を圃場移動体１００の全幅並びに予定深さ（地表から３０ｃｍ程度）に亘って確実に死滅させることができる。
【００３９】
なお、以上の実施形態においては、本発明の圃場移動体を牽引式に構成したが、それに替えて、ミッドマウント式農作業機に装着する等して、自走式に構成することもできることは勿論である。また、以上の実施形態においては、地中潜行体を圃場移動体に４列設け、それぞれにマイクロ波放射器を内蔵させたが、地中潜行体の配列並びにそれに内蔵されるマイクロ波放射器の個数並びに向きはこれに限定されるものではない。また、以上の実施形態においては、マイクロ波発生源として２．４５ＧＨｚのマグネトロンを採用したが、マイクロ波発生源の構成並びに周波数もこれに限定されるものではない。さらに、以上の実施形態においては、潜行深さ調整具として定規輪を示したが、例えば引き手７１と耕耘機２００とのジョイント部で高さ調整できるような構造を採用してもよい。
【００４０】
次に、本発明装置に好適なマイクロ波放射器付の導波管について図５〜図７を参照して説明する。図５及び図６に示されるように、この導波管は、断面長方形状を有する所定長さの角筒状導波管９１と、この角筒状導波管９１の先端部に取り付けられる底の平坦な円形腕状放射器９２とから構成されている。角筒状導波管９１並びに円形腕状放射器９２の素材としてはステンレス（ＳＵＳ）が使用される。角筒状導波管９１は幅Ｗ並びに高さＨからなる長方形状の断面形状を有する。円形腕状放射器９２は深さＤ２を有しかつ底部９２ａの平坦な腕状外形を有する。また、円形腕状放射器９２の直径は、角筒状導波管９１の幅Ｗよりも大径とされている。円形腕状放射器９２の内周の一部は角筒状導波管９１との接続のために切り欠かれる。角筒状導波管９１の先端部は、接続対象となる腕状放射器９２の周側面の曲率に合わせて切断される。こうして予備加工された角筒状導波管９１と円形腕状放射器９２とは切り口９１ａ，９１ｂを整合させて溶接により結合される。なお、図において、９１ｃは取付け用のブラケットである。
【００４１】
こうして得られたマイクロ波放射器付き導波管によれば、導波管に沿って伝播されたマイクロ波を、導波管の先端部から直角方向に曲げて外部に放射することができ、しかも導波管先端で反射して戻るマイクロ波が極めて少なく、マイクロ波を効率よく地中へと放射することができる。対向するマイクロ波放射器間における加熱エネルギ分布を示すコンピュータシミュレーション結果が図９に示されている。同図に示されるように、図５及び図６に示される構造のマイクロ波放射器付きの導波管を使用したところでは、両マイクロ波放射器間に高密度の加熱エネルギ分布が得られることが確認された。
【００４２】
また、角筒状導波管９１の高さＨと円形腕状放射器９２の深さＤ２とはほぼ同等であるため、地中潜行体２１〜２４を構成する左右の側壁板２５，２６の間にコンパクトに収容することができる。加えて、角筒状導波管９１と円形腕状放射器９２とを溶接一体化すると言う加工方法を採用しているため、素材として曲げ加工が難しい硬質素材（ＳＵＳ）を使用しつつも、製作が容易であると言う利点もある。すなわち、角筒状導波管それ自体をプレスで曲げ加工して、角筒状導波管の先端部を直角に曲げることも考えられるが、その場合には著しく加工が困難であるのに対して、この例のように、放射器部分はプレスで成形しつつも、これと導波管部分とを溶接するようにすれば、曲げ加工が不要であるから製作が著しく容易となる。
【００４３】
最後に、マイクロ波式土壌消毒方法と熱湯式土壌消毒方法とで経済性を比較して示すグラフが図１０に示されている。同図から明らかなように、本発明者等による試算によれば、処理面積が１８０ヘクタールを越える領域においては、熱湯散布方式よりも、本発明方法の採用が有利であることが判明した。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、経済性並びに作業性を良好に維持しつつ、圃場における作物植え付け深さ範囲の土壌を確実かつ短時間に消毒することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明装置の使用状態における概略的側断面図である。
【図２】 本発明装置の概略的平面図である。
【図３】 本発明装置の概略的正面図である。
【図４】 マイクロ波放射器の配置を中心として示す本発明装置の平断面図である。
【図５】 マイクロ波放射器付き導波管の一例を示す構成図である。
【図６】 マイクロ波付き導波管の斜視図である。
【図７】 本発明装置の作用を説明するための側断面図である。
【図８】 本発明装置の作用を説明するための正面図である。
【図９】 対向するマイクロ波放射器間における加熱エネルギー分布を示すコンピュータシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】 マイクロ波式土壌消毒方法と熱湯式土壌消毒方法とで経済性を比較して示すグラフである。
【符号の説明】
１ ベースフレーム
１１ 全部支持バー
１２ 後部支持バー
１３ 左側部支持バー
１４ 右側部支持バー
１５ 縦方向リブ
１６ 横方向リブ
２１〜２４ 地中潜行体
２１ａ〜２１ｄ、２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄ、２４ａ〜２４ｄ マイクロ波放射器
２５ 左側壁板
２６ 右側壁板
３１ａ〜３１ｄ マグネトロン（マイクロ波発生源）
４１ａ〜４１ｄ、４２ａ〜４２ｄ、４３ａ〜４３ｄ、４４ａ〜４４ｄ 導波管
５１，５２ ブラケット
６１ 支持ロッド
６２ ストッパ
６３ ヨーク
６４ シャフト
６５ 定規輪
７１ 引き手
７２ 引き棒
７３ 前部ベース板
８ 土壌
９ シールド板
９１ 角筒状導波管
９２ 円形腕状放射器
１００ 圃場移動体
２００ 耕耘機
Ａ 地中潜行部
Ｂ 地上進行部
【発明の属する技術分野】
この発明は、圃場の線虫駆除等の目的で使用される農業用の土壌消毒方法及び装置に係り、特に、マイクロ波を利用した土壌消毒方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、野菜類、花卉類の床土消毒、葉菜類の苗床消毒、施設野菜の土壌消毒については、廉価で使用方法が簡単かつ効果の高い薬剤である『臭化メチル』が広く利用されてきた。しかし、この臭化メチルは、１９８７年にウイーン条約締結国によって採択された『オゾン層を破壊する物質に関するモントリオール議定書』によってその使用制限が合意され、その後数回の改訂を経て、２００５年１月１日を以て全面使用禁止が決定された。
【０００３】
こうした状況を受けて、臭化メチルに代わる土壌消毒技術の開発が試みられており、その代表的なものとして、土壌燻蒸による消毒、太陽熱消毒、温湯消毒、燻蒸消毒等が挙げられるが、いずれも有効性、経済性、作業性において問題を残しており、代替案が確立したとは言い難い。タイムリミットとなる２００５年の年頭まで余すところ２年弱であり、有効な技法の確立が急務とされている。
【０００４】
マイクロ波を利用した殺菌、殺虫、除草等はかつて欧州で試みられたが、安定した技法としての認知はなされていないのが現状である。なお、マイクロ波を照射することにより、誘電加熱作用を利用して含有水分を加熱膨張させることにより、岩盤や地盤を破壊させる土木技術は従来より知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００５】
【特許文献１】
特開平０７−９１１８１号
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
圃場に植え付けられた作物が土壌中の線虫から受ける影響（所謂、連作障害）を、土壌の加熱殺菌消毒により防止するためには、圃場における通常の作物（例えば、根菜類等）の植え付け深さである地面から２０乃至３０ｃｍ程度に至る範囲に存在する土壌の温度を、少なくとも数分程度の間、所定温度（例えば摂氏６０度）以上に維持することが条件とされている。
【０００７】
このような加熱殺菌消毒のための温度条件を圃場に対する熱湯散布により実現しようとすると、大量の熱湯の供給、その散布、散布後の保温用シートによる被覆、それらの作業の繰り返し、等々のために多大なる手間と費用が掛かることに加えて、地中浸透に際して熱湯の温度は急激に低下するため、目的とする深さの土壌中の線虫を確実に死滅させるためには、長期間（例えば、１週間程度）を要する。
【０００８】
そこで、本発明者等は、上述の温度条件を圃場に対するマイクロ波照射により達成することを試みた。しかし、圃場の地面に対して真上からマイクロ波を照射したところでは、地面下１０ｃｍ程度の深さまでが精々であって、目的とする深さ（例えば、地面下２０乃至３０ｃｍ程度）まで上述の温度条件を達成することはできないとの知見が得られた。
【０００９】
加えて、マイクロ波の送信出力を増加させても、マイクロ波の地中浸透深さはあまり変わらないらしく、実際、比較的に浅い領域（例えば、地面から１０ｃｍ程度までの深さ領域）の土壌に関する到達温度は送信出力に応じて上昇するものの、それ以上の深さ領域については送信出力を増大させても、なかなか目的とする温度にまで到達しないとの知見も得られた。
【００１０】
この発明は、上述の知見に基づいてなされたものであり、その目的とするところは、圃場における作物植え付け深さ範囲の土壌を確実かつ短時間に消毒することができ、しかも経済性並びに作業性も良好な土壌の消毒方法及び装置を提供することにある。
【００１１】
この発明のさらに他の目的並びに作用効果については、明細書の以下の記述を参照することにより、当業者であれば容易に理解されるであろう。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明の土壌消毒方法は、地下所定深さを進行するマイクロ波放射器から地中へとマイクロ波を放射することにより、消毒対象となる土壌をマイクロ波放射器の進行軌跡に沿って誘電加熱により昇温させるものである。つまり、圃場の表面に真上からマイクロ波を照射するのではなく、マイクロ波放射器それ自体を地中に潜行させることで、その潜行深さの位置からマイクロ波を地中へと任意の角度で放射するのである。
【００１３】
このような構成によれば、マイクロ波放射器それ自体を地中に位置させることで、圃場の地面への垂直照射ではマイクロ波が十分に届かない深さの土壌であっても、これに十分な強度を有するマイクロ波を照射し、誘電加熱作用により消毒対象となる土壌の温度を消毒必要温度にまで確実に上昇させ、消毒目的とする微生物（線虫等）を死滅させることができる。
【００１４】
このとき、マイクロ波放射器から地中へと放射されるマイクロ波の放射中心軸の方向をほぼ水平方向とすれば、土壌は所定の深さ範囲内においてのみ誘電加熱により層状に昇温されるから、土壌中の一定の深さ範囲に生息する線虫等の微生物を集中的に死滅させることができる。
【００１５】
また、マイクロ波放射器の地中進行を同一進行軌跡に沿って２回以上かつ深さを異ならせて行わせれば、地面から所定深さに至る一連の土壌が各回の既加熱層を重ねるようにして全体的に加熱され、その結果、作物植え付け深さ範囲の土壌を均一に消毒することができる。
【００１６】
また、複数台のマイクロ波放射器を進行方向と直交する方向へと適当な距離を隔てて配置すれば、それら複数のマイクロ波放射器の進行に伴い消毒対象となる土壌を地面に沿った所定幅に亘って誘電加熱により帯状に昇温させ、それにより任意の幅に亘って圃場を帯状に消毒することができる。
【００１７】
さらに、複数台のマイクロ波放射器のうちの相隣接する２台が互いに放射面を向かい合わせて配置されていれば、それにより２台のマイクロ波放射器の間にマイクロ波の重畳電場が形成されて、土壌をより強力に加熱することでがきる。
【００１８】
本発明方法の実施にあたっては、マイクロ波の照射に先立ち、消毒対象となる土壌に塩類である肥料（例えば、窒素、リン酸、カリウムを含む化成肥料等）を混入すれば、その分だけ土壌の複素誘電率が高くなり、マイクロ波照射による加熱効率が向上する。また、土壌中の線虫を対象として加熱消毒を行う場合、土壌の昇温目標温度としては摂氏６０度以上とすることが好ましい。さらに、植え付け対象となる作物が根菜類である場合には、昇温されるべき土壌の深さ範囲は地面から２０乃至３０ｃｍ程度の範囲内であることが好ましい。
【００１９】
次に、本発明の土壌消毒装置は、地中潜行部と地上進行部とを有する圃場移動体と、圃場移動体の地中潜行部に保持されたマイクロ波放射器と、圃場移動体の地上進行部に保持されたマイクロ波発生源と、地上進行部に保持されたマイクロ波発生源と地中潜行部に保持されたマイクロ波放射器とを繋ぐ導波管と、を具備するものである。ここで、『地中潜行部』とは、進行に伴い地中に潜り込んでほぼ一定の深さを進行する作用を有する部分であり、チゼルやサブソイラ等の農機具における地中潜行部がこれに近似する概念と言えるであろう。
【００２０】
このような構成によれば、マイクロ波放射器は地中潜行部に保持されて地中を進行する一方、地上進行部に保持されたマイクロ波発生源（例えば、マグネトロン等）から発生したマイクロ波は導波管を通じて地中のマイクロ波発生器へと導かれるから、マイクロ波放射器それ自体を地中に位置させることで、圃場の地面への垂直照射ではマイクロ波が十分に届かない深さの土壌であっても、これに十分な強度を有するマイクロ波を照射し、誘電加熱作用により消毒対象となる土壌の温度を消毒必要温度にまで確実に上昇させ、消毒目的とする微生物（線虫等）を死滅させることができる。しかも、マイクロ波発生源は地上に位置するから、冷却等に支障を来すこともない。
【００２１】
このとき、圃場移動体が、進行方向と直交する方向へと適当な距離を隔てて配置された複数個の地中潜行部を有し、マイクロ波放射器は各地中潜行部のそれぞれに保持されていれば、それら複数のマイクロ波放射器の進行に伴い消毒対象となる土壌を地面に沿った所定幅に亘って誘電加熱により帯状に昇温させ、それにより任意の幅に亘って圃場を帯状に消毒することができる。
【００２２】
また、マイクロ波放射器の放射中心軸が進行方向と直交する方向においてほぼ水平方向に向けられていれば、土壌は所定の深さ範囲内においてのみ誘電加熱により層状に昇温されるから、土壌中の一定の深さ範囲に生息する線虫等の微生物を集中的に死滅させることができる。
【００２３】
また、相隣接する地中潜行部のそれぞれに保持されたマイクロ波放射器が互いに対向していれば、それにより２台のマイクロ波放射器の間にマイクロ波の重畳電場が形成されて、土壌をより強力に加熱することでがきる。
【００２４】
また、地中潜行部の潜行深さを調整するための潜行深さ調整具を有していれば、潜行深さを任意に変更して所望深さの土壌を選択的に消毒することができると共に、同一の圃場を２乃至３回に分けて深さを異ならせて消毒することにより、圃場を深く掘り下げるようにして、地面から所定深さに至る一連の土壌を連続的に消毒することができる。
【００２５】
また、地中潜行部に保持されたマイクロ波放射器から放射されたマイクロ波が地上へと漏洩することを防止するための遮蔽体を有していれば、作業者が不用意にマイクロ波を浴びる危険を未然に防止することができる。
【００２６】
以上説明した圃場移動体は、牽引式としても、自走式としてもよい。ここで、牽引式とした場合には、例えば耕耘機の後部に取り付ける等して牽引移動すればよく、又自走式とした場合には、所謂ミッドマウント方式の農作業車に取り付ければ良いであろう。
【００２７】
【発明の実施の形態】
以下に、この発明に係る土壌消毒方法並びにそれを実施するための土壌消毒装置の好適な実施の一形態を添附図面を参照しつつ詳細に説明する。図１は本発明装置の使用状態における概略的側断面図、図２は本発明装置の概略的平面図、図３は本発明装置の概略的正面図、図４はマイクロ波放射器の配置を示す本発明装置の平断面図である。
【００２８】
図１に示されるように、本発明に係る圃場移動体１００は、地中潜行部Ａと地上進行部Ｂとを有する。地中潜行部Ａにはマイクロ波放射器２１ａ〜２１ｄが保持されている。地上進行部Ｂにはマイクロ波発生源であるマグネトロン３１ａ〜３１ｄが保持されている。地上進行部Ｂに保持されたマグネトロン３１ａ〜３１ｄと地中潜行部Ａに保持されたマイクロ波放射器２１ａ〜２１ｄとは導波管４１ａ〜４１ｄを介して結ばれている。そのため、マイクロ波放射器２１ａ〜２１ｄは地中潜行部Ａに保持されて地中を進行する一方、地上進行部Ｂに保持されたマグネトロン３１ａ〜３１ｄから発生したマイクロ波は導波管４１ａ〜４１ｄを通じて地中のマイクロ波発生器２１ａ〜２１ｄへと導かれるから、マイクロ波放射器２１ａ〜２１ｄそれ自体を地中に位置させることで、圃場の地面への垂直照射ではマイクロ波が十分に届かない深さの土壌８であっても、これに十分な強度を有するマイクロ波を照射し、誘電加熱作用により消毒対象となる土壌の温度を消毒必要温度にまで確実に上昇させ、消毒目的とする微生物（線虫等）を死滅させることができる。
【００２９】
より詳細に説明すると、図４に示されるように、圃場移動体１００は、ベースフレーム１を主体として構成されている。ベースフレーム１は、前部支持バー１１と、後部支持バー１２と、左側部支持バー１３と、右側部支持バー１４とからなる矩形フレーム内に、８本の縦方向リブ１５と、４本の横方向リブ１６とを組み込んで一体化したものである。
【００３０】
このベースフレーム１には、４個の地中潜行体２１，２２，２３，２４が垂直下向きに取り付けられている。地中潜行体２１，２２，２３，２４のそれぞれは、鋼板よりなるの左右の側壁板２５，２６を図示しないスペーサを介して対向一体化してなるものであり、それら左右の側壁板２５，２６で囲まれる空所は上下方向へと連通すると共に、前部は後述する先き金（図１参照）２７にて塞がれている。図１に示されるように、先き金２７の先端部には、地中に潜り込ませるための前下がりのテーパ面を有する爪２８が設けられている。したがって、圃場移動体１００が前方へと進行すると、先き金２７の先端に設けられた爪２８に案内されて、地中潜行体２１，２２，２３，２４は地中に潜り込み、それによりマイクロ波放射器２１ａ〜２１ｄ、２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄ、２４ａ〜２４ｄについても、地中潜行体に保護されつつ地中を潜行することとなる。なお、図１は、図２に示される圃場移動体１００を、左側壁板２６を取り外して左側面より見た状態を示している。
【００３１】
図４に示されるように、地中潜行体２１内の下部に水平一列に収容された４個のマイクロ波放射器２１ａ〜２１ｄのうちで、進行方向後部に配置された２個のマイクロ波放射器２１ａ，２１ｂは進行方向に向かって水平右向きに取り付けられており、進行方向前部に配置された２個のマイクロ波放射器２１ｃ，２１ｄは進行方向に向かって水平左向きに取り付けられている。同様にして、地中潜行体２２内の下部に水平一列に収容された４個のマイクロ波放射器２２ａ〜２２ｄのうちで、進行方向後部に配置された２個のマイクロ波放射器２２ａ，２２ｂは進行方向に向かって水平左向きに取り付けられており、進行方向前部に配置された２個のマイクロ波放射器２２ｃ，２２ｄは進行方向に向かって水平右向きに取り付けられている。同様にして、地中潜行体２３内の下部に水平一列に収容された４個のマイクロ波放射器２３ａ〜２３ｄのうちで、進行方向後部に配置された２個のマイクロ波放射器２３ａ，２３ｂは進行方向に向かって水平右向きに取り付けられており、進行方向前部に配置された２個のマイクロ波放射器２３ｃ，２３ｄは進行方向に向かって水平左向きに取り付けられている。同様にして、地中潜行体２４内の下部に水平一列に収容された４個のマイクロ波放射器２４ａ〜２４ｄのうちで、進行方向後部に配置された２個のマイクロ波放射器２４ａ，２４ｂは進行方向に向かって水平左向きに取り付けられており、進行方向前部に配置された２個のマイクロ波放射器２４ｃ，２４ｄは進行方向に向かって水平右向きに取り付けられている。
【００３２】
そのため、図４から明らかなように、地中潜行体２１に設けられた２個のマイクロ波放 射器２１ａ，２１ｂと隣接する地中潜行体２２に設けられた２個のマイクロ波放射器２２ａ，２２ｂとは互いに向かい合わせに配置されることとなり、それらのマイクロ波放射器間にはマイクロ波の重畳電場が形成される。同様にして、地中潜行体２２に設けられた２個のマイクロ波放射器２２ｃ，２２ｄと隣接する地中潜行体２３に設けられた２個のマイクロ波放射器２３ｃ，２３ｄとは互いに向かい合わせに配置されることとなり、それらのマイクロ波放射器間にはマイクロ波の重畳電場が形成される。同様にして、地中潜行体２３に設けられた２個のマイクロ波放射器２３ａ，２３ｂと隣接する地中潜行体２４に設けられた２個のマイクロ波放射器２４ａ，２４ｂとは互いに向かい合わせに配置されることとなり、それらのマイクロ波放射器間にはマイクロ波の重畳電場が形成される。これにより、圃場移動体１００の移動に連れて、４個の地中潜行体２１〜２４の間の土壌には、強力なマイクロ波が放射され、誘電加熱作用により土壌８の加熱がなされることとなる。
【００３３】
図１に戻って、マイクロ波発生源であるマグネトロン（例えば、２．４５ＧＨｚ）３１ａ〜３１ｄは、図では中に浮いた状態に示されているが、実際には、図示しない支持機構を介してベースフレーム１上に支持固定され、それには図示しないが冷却用のブロワが付設されている。すなわち、図２に示されるように、４個の地中潜行体２１〜２４のそれぞれには、マイクロ波放射器に結合される４本の導波管４１ａ〜４１ｄ，４２ａ〜４２ｄ，４３ａ〜４３ｄ，４４ａ〜４４ｄが垂直方向に向けて収容されており、それらの導波管の上端部のそれぞれ毎にマグネトロンが設けられているのである。そのため、マグネトロンから発せされたマイクロ波は導波管を伝ってマイクロ波放射器へと至り、ここで水平方向右側又は左側へと向きを変えて地中へ放出されることとなる。なお、地中潜行体２１〜２４を構成する左右の側壁板２５，２６には、図示しないが、マイクロ波放射器の放射口に対応して円形の開口が形成されており、この開口を介してマイクロ波は地中へと放射される。
【００３４】
こうして地中に放出されたマイクロ波は土壌の加熱に供されるのであるが、地中潜行体２１〜２４の左右側面とそれに接する土壌との間は密に接してはいないから、それらの隙間よりマイクロ波が地上へと漏洩することが考えられる。そのため、図２に示されるように、相隣接する地中潜行体２１〜２４の間の空所は鋼板等よりなるシールド板９にて塞がれている。これにより、土壌消毒作業中に作業者が漏洩マイクロ波を浴びると言った危険が排除される。
【００３５】
図１に戻って、ベースフレーム１の後部にはブラケット５１が設けられ、このブラケット５１には左右２個の定規輪６５，６５が支持されている（図２参照）。すなわち、図において、６４は定規輪のシャフト、６３は定規輪のシャフトを支える二股状のヨーク、６１はヨーク６３に固定された支持ロッド、６２は支持ロッド６１の長さを調整するためのストッパであり、このストッパ６２の位置を上下することで支持ロッド６１の突出長さを変更して、定規輪６５の高さ（すなわち、潜行深さＤ１）を任意に調整可能となされている。同様にして、ベースフレーム１の前部にもブラケット５２が設けられ、このブラケット５２にも左右２個の定規輪６５，６５が支持されている（図２参照）。すなわち、図において、６４は定規輪のシャフト、６３は定規輪のシャフトを支える二股状のヨーク、６１はヨーク６３に固定された支持ロッド、６２は支持ロッド６１の長さを調整するためのストッパであり、このストッパ６２の位置を上下することで支持ロッド６１の突出長さを変更して、定規輪６５の高さ（すなわち、潜行深さＤ１）を任意に調整可能となされている。
【００３６】
さらに、図２に示されるように、ベースフレーム１の前端部には、前部ベース板７３が一体的に固定されている。この前部ベース板７３には、牽引作業の際に用いるための引き手７１並びに引き棒７３が取り付けられている。
【００３７】
本発明装置の作用を説明するための側面図並びに正面図が図７及び図８に示されている。それらの図を参照しながら、本発明装置を使用した土壌消毒方法を以下に詳細に説明する。
【００３８】
圃場移動体１００の使用にあたっては、先ず、これを図７に示されるように、耕耘機２００の後部に取り付けて牽引させる。このとき、定規輪６５の高さを調整することにより、地中潜行体２１〜２４の潜行深さＤ１（図１参照）を適切に設定する。根菜類等の植え付けが予定される圃場の場合、例えば地面から２０乃至３０ｃｍの深さ範囲に存在する土壌を消毒する。この場合、例えば、１回目は３０ｃｍから１５ｃｍの深さ範囲、２回目は１５ｃｍから地表面までの深さ範囲と言ったように２回に分けて消毒を行うとすれば、定規輪６５の高さをそのような深さＤ１に合わせて設定する。次に、土壌消毒に先立って、対象土壌の複素誘電率を高めるために、圃場の消毒予定領域に塩類である肥料（例えば、窒素、リン酸、カリウムを含む化成肥料等）を混入する。次に、耕耘機２００に牽引させながら、圃場移動体１００を圃場の消毒予定領域に走行させる。１回目の走行が完了したならば、定規輪６５の高さを変えて、２回目の走行を行わせる。すると、各走行の毎に、地中潜行体２１〜２４に挟まれる領域に存在する土壌は、図８に示されるように、水平方向両側からのマイクロ波照射による誘電加熱作用によって加熱昇温される。このとき、マイクロ波のパワー並びに圃場移動体の移動速度を適切に設定しておけば、消毒対象となる土壌の温度は摂氏６０度以上となり、しかもその状態は少なくとも数分程度は維持されるから、目的とする線虫を圃場移動体１００の全幅並びに予定深さ（地表から３０ｃｍ程度）に亘って確実に死滅させることができる。
【００３９】
なお、以上の実施形態においては、本発明の圃場移動体を牽引式に構成したが、それに替えて、ミッドマウント式農作業機に装着する等して、自走式に構成することもできることは勿論である。また、以上の実施形態においては、地中潜行体を圃場移動体に４列設け、それぞれにマイクロ波放射器を内蔵させたが、地中潜行体の配列並びにそれに内蔵されるマイクロ波放射器の個数並びに向きはこれに限定されるものではない。また、以上の実施形態においては、マイクロ波発生源として２．４５ＧＨｚのマグネトロンを採用したが、マイクロ波発生源の構成並びに周波数もこれに限定されるものではない。さらに、以上の実施形態においては、潜行深さ調整具として定規輪を示したが、例えば引き手７１と耕耘機２００とのジョイント部で高さ調整できるような構造を採用してもよい。
【００４０】
次に、本発明装置に好適なマイクロ波放射器付の導波管について図５〜図７を参照して説明する。図５及び図６に示されるように、この導波管は、断面長方形状を有する所定長さの角筒状導波管９１と、この角筒状導波管９１の先端部に取り付けられる底の平坦な円形腕状放射器９２とから構成されている。角筒状導波管９１並びに円形腕状放射器９２の素材としてはステンレス（ＳＵＳ）が使用される。角筒状導波管９１は幅Ｗ並びに高さＨからなる長方形状の断面形状を有する。円形腕状放射器９２は深さＤ２を有しかつ底部９２ａの平坦な腕状外形を有する。また、円形腕状放射器９２の直径は、角筒状導波管９１の幅Ｗよりも大径とされている。円形腕状放射器９２の内周の一部は角筒状導波管９１との接続のために切り欠かれる。角筒状導波管９１の先端部は、接続対象となる腕状放射器９２の周側面の曲率に合わせて切断される。こうして予備加工された角筒状導波管９１と円形腕状放射器９２とは切り口９１ａ，９１ｂを整合させて溶接により結合される。なお、図において、９１ｃは取付け用のブラケットである。
【００４１】
こうして得られたマイクロ波放射器付き導波管によれば、導波管に沿って伝播されたマイクロ波を、導波管の先端部から直角方向に曲げて外部に放射することができ、しかも導波管先端で反射して戻るマイクロ波が極めて少なく、マイクロ波を効率よく地中へと放射することができる。対向するマイクロ波放射器間における加熱エネルギ分布を示すコンピュータシミュレーション結果が図９に示されている。同図に示されるように、図５及び図６に示される構造のマイクロ波放射器付きの導波管を使用したところでは、両マイクロ波放射器間に高密度の加熱エネルギ分布が得られることが確認された。
【００４２】
また、角筒状導波管９１の高さＨと円形腕状放射器９２の深さＤ２とはほぼ同等であるため、地中潜行体２１〜２４を構成する左右の側壁板２５，２６の間にコンパクトに収容することができる。加えて、角筒状導波管９１と円形腕状放射器９２とを溶接一体化すると言う加工方法を採用しているため、素材として曲げ加工が難しい硬質素材（ＳＵＳ）を使用しつつも、製作が容易であると言う利点もある。すなわち、角筒状導波管それ自体をプレスで曲げ加工して、角筒状導波管の先端部を直角に曲げることも考えられるが、その場合には著しく加工が困難であるのに対して、この例のように、放射器部分はプレスで成形しつつも、これと導波管部分とを溶接するようにすれば、曲げ加工が不要であるから製作が著しく容易となる。
【００４３】
最後に、マイクロ波式土壌消毒方法と熱湯式土壌消毒方法とで経済性を比較して示すグラフが図１０に示されている。同図から明らかなように、本発明者等による試算によれば、処理面積が１８０ヘクタールを越える領域においては、熱湯散布方式よりも、本発明方法の採用が有利であることが判明した。
【００４４】
【発明の効果】
以上の説明で明らかなように、本発明によれば、経済性並びに作業性を良好に維持しつつ、圃場における作物植え付け深さ範囲の土壌を確実かつ短時間に消毒することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明装置の使用状態における概略的側断面図である。
【図２】 本発明装置の概略的平面図である。
【図３】 本発明装置の概略的正面図である。
【図４】 マイクロ波放射器の配置を中心として示す本発明装置の平断面図である。
【図５】 マイクロ波放射器付き導波管の一例を示す構成図である。
【図６】 マイクロ波付き導波管の斜視図である。
【図７】 本発明装置の作用を説明するための側断面図である。
【図８】 本発明装置の作用を説明するための正面図である。
【図９】 対向するマイクロ波放射器間における加熱エネルギー分布を示すコンピュータシミュレーション結果を示す図である。
【図１０】 マイクロ波式土壌消毒方法と熱湯式土壌消毒方法とで経済性を比較して示すグラフである。
【符号の説明】
１ ベースフレーム
１１ 全部支持バー
１２ 後部支持バー
１３ 左側部支持バー
１４ 右側部支持バー
１５ 縦方向リブ
１６ 横方向リブ
２１〜２４ 地中潜行体
２１ａ〜２１ｄ、２２ａ〜２２ｄ、２３ａ〜２３ｄ、２４ａ〜２４ｄ マイクロ波放射器
２５ 左側壁板
２６ 右側壁板
３１ａ〜３１ｄ マグネトロン（マイクロ波発生源）
４１ａ〜４１ｄ、４２ａ〜４２ｄ、４３ａ〜４３ｄ、４４ａ〜４４ｄ 導波管
５１，５２ ブラケット
６１ 支持ロッド
６２ ストッパ
６３ ヨーク
６４ シャフト
６５ 定規輪
７１ 引き手
７２ 引き棒
７３ 前部ベース板
８ 土壌
９ シールド板
９１ 角筒状導波管
９２ 円形腕状放射器
１００ 圃場移動体
２００ 耕耘機
Ａ 地中潜行部
Ｂ 地上進行部
Claims (15)
- 放射中心軸をほぼ水平方向へ向けた状態のままで地下所定深さを進行するマイクロ波放射器から地中へとマイクロ波を放射することにより、消毒対象となる土壌を進行深さを基準とする所定の深さ範囲内において誘電加熱により昇温させるようにした土壌消毒方法。
- マイクロ波放射器の地中進行が同一進行軌跡に沿って２回以上かつ深さを異ならせて行われ、それによりマイクロ波放射器の進行に伴い地面から所定深さに至る一連の土壌が誘電加熱により昇温される請求項１に記載の土壌消毒方法。
- 複数台のマイクロ波放射器が進行方向と直交する方向へと適当な距離を隔てて配置され、それによりマイクロ波放射器の進行に伴い消毒対象となる土壌が地面に沿った所定幅に亘って誘電加熱により帯状に昇温される請求項１又は２に記載の土壌消毒方法。
- 複数台のマイクロ波放射器のうちの相隣接する２台が互いに放射方向を向かい合わせて配置され、それにより２台のマイクロ波放射器の間にマイクロ波の重畳電場が形成される請求項３に記載の土壌消毒方法。
- マイクロ波の照射に先立ち、消毒対象となる土壌に塩類である肥料を混入して対象土壌の複素誘電率を調整する請求項１〜４のいずれかに記載の土壌消毒方法。
- 昇温されるべき規定温度が線虫が数分程度で死滅する温度である６０度以上とされる請求項１〜５のいずれかに記載の土壌消毒方法。
- 昇温される土壌の深さ範囲が根菜類の植え付け深さ範囲である地面から２０乃至３０ｃｍ以内である請求項１〜５のいずれかに記載の土壌消毒方法。
- 地中潜行部と地上進行部とを有する圃場移動体と、圃場移動体の地中潜行部に保持されたマイクロ波放射器と、圃場移動体の地上進行部に保持されたマイクロ波発生源と、地上進行部に保持されたマイクロ波発生源と地中潜行部に保持されたマイクロ波放射器とを繋ぐ導波管と、を具備し、
地中潜行部は、進行方向に沿って垂直下向きに突出され、かつ左右の側壁板に挟まれた空所内にマイクロ波放射器をその放射中心軸が水平方向へ向くような姿勢で収容する扁平な地中潜行体を含み、
それにより、マイクロ波放射器が、地中潜行体に保護されつつ、左右の側壁板のいずれかに開けられた開口からマイクロ波を水平方向へと放射しながら地中を進行するようにした土壌消毒装置。 - 地中潜行部が、進行方向と直交する方向へと適当な距離を隔てて配置された複数個の地中潜行体を含み、マイクロ波放射器は各地中潜行体のそれぞれに保持されている請求項８に記載の土壌消毒装置。
- マイクロ波放射器の放射中心軸が進行方向と直交する方向においてほぼ水平方向に向けられている請求項８又は９のいずれかに記載の土壌消毒装置。
- 相隣接する地中潜行体のそれぞれに保持されたマイクロ波放射器が互いに対向している請求項１０に記載の土壌消毒装置。
- 地中潜行部の潜行深さを調整するための潜行深さ調整具を有する請求項８〜１１のいずれかに記載の土壌消毒装置。
- 地中潜行部に保持されたマイクロ波放射器から放射されたマイクロ波が地上へと漏洩することを防止するための遮蔽体を有する請求項８〜１２のいずれかに記載の土壌消毒装置。
- 圃場移動体が牽引式とされた請求項８〜１３のいずれかに記載の土壌消毒装置。
- 圃場移動体が自走式とされた請求項８〜１３のいずれかに記載の土壌消毒装置。
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