JP4272060B2 - 高温の泡によって雑草を防除する方法 - Google Patents

Description

本発明は一般に植物、特に雑草の熱による防除に関し、特に高温の泡を用いて雑草を防除するための方法および装置に関する。

高温の水、水蒸気、高温の空気、炎、および高温の泡を含む種々の加熱された材料を雑草に施用する熱による雑草の防除方法が提案されている。これらの方法は除草剤における散布物の浮遊や土壌／地下水の汚染の欠点を解消する。またそれらは人手による草取りの労働力を回避する。

ニュージーランド特許第２４０５６８号にはシュラウドによって施用される高温の水を用いることが記載されている。除草剤に比較すると、この方法は速効性があり、広い範囲の植物および気象状態にわたって有効であり、そして毒性がないので、たとえば施用のための個人的な防護服や認可を必要としない等使用上の制限が少ない。しかし（外気の温度や風から一次的に遮断するための熱の遮蔽を与える）長いシュラウドによって高温水システムの適用範囲と速度が制限される。

高温の水を雑草に散布し、次いで低温の泡で覆って一時的に熱の遮蔽を与える代替法が米国特許第５４３３７５８号に記載されている。しかし、この方法は高温の水および泡を作って散布するための別々の装置を必要とする。また低温の泡の覆いを与えることによって相当な冷却が起って、この方法の有効性が減少する。

米国特許第５５７５１１１号には加熱された圧縮空気を高温の水と界面活性剤との流れに混合して雑草に施用するための高温の泡を発生させることが記載されている。この方法では空気は植物のワックス質のクチクラ縁を溶かすのに用いられ、泡は一時的な熱の遮蔽をつくるように作用する。使用される高温の空気が８０〜９５容量％の泡は比較的乾燥した状態にある。しかし、この方法は雑草の駆除には特に効果的でないことが判明している。幾つかの要因がこの方法の効果のなさに影響を及ぼしているものと考えられる。高温の空気はクチクルを破壊するが、この方法で処理された植物は高温水の装置で処理されたものよりも迅速に成長を回復する。比較的乾燥した泡の熱容量は小さく、植物の最表面の下方に浸透して、特に対象とする植物の葉茎等のより硬い表面により深くかつより持続的な損傷を与える効力が小さい。比較的乾燥した泡のかたさによって、それらは植物と良好に接触して流れることができず、したがってたとえば葉体の裏面が泡と接触することが妨げられる。泡（フォーム）の中の気泡（バブル）の大きさも重要な要因であり、大きな気泡はそれらと接触する葉体や葉茎を流れる熱のフラックスを減少させる。

本発明の目的は高温水による方法の長所を保持しながらそ欠点を解消し、しかも泡による方法の前記の問題に対処する熱による雑草の防除システムを提供することにある。

本発明のさらに別の特色および利点は以下例としてのみ与えられる記載によって明らかとなろう。

本発明の一つの特色によれば、温度が７５℃ないし１００℃の間にあり、容量比で６０％ないし７５％の生分解性発泡剤の水溶液と、４０％ないし２５％の空気とからなる泡を生成し、そしてこの発泡剤の流れを被処理表面に対して与える工程を含む植物の防除方法が提供される。

この方法は主として植物、特に雑草の防除を意図しているが、これはたとえば土壌にも適用されそしてかび類や細菌類、ウィルスおよび害虫などの駆除にも適用されるので、限定的にとらえるべきではない。

泡は好ましくは水溶液を加熱しそして空気の流れを水溶液の流れと混合して泡の流れを発生させることにより生成され、これは低圧で放出される。

泡の放出圧力は５ｐｓｉないし１５ｐｓｉの範囲、好ましくは１０ｐｓｉ（０．７バール）である。

水と発泡剤とはタンク中で正確な割合で混合されることが好ましい。場合によっては発泡剤は水の流れに対して、その加熱の前後に定量供給される。

好ましくは水溶液は約０．４％の希釈率で水と混合されたアルキルポリグリコシド（ＡＰＧ）である。場合によっては他の生分解性の発泡剤を用いてもよい。

好ましくは溶液はボイラを通して混合装置に圧送され、次いでこゝで空気と混合されて泡を発生し、この泡は拡開するシュラウドを通して放出される前に長い給送路を通過する。

商業用途での溶液の給送量は１０Ｌ／分ないし５００Ｌ／分またはそれ以上でよい。好ましい態様では発泡性溶液は約１０Ｌ／分の速度および５〜１５ｐｓｉ、もっとも好ましくは１０ｐｓｉの圧力で供給される。

この方法は容量比で６０〜７５％の水溶液からなる水分の多い泡を発生させる。一般的にはこの容量比は通常８５％を越えないようにすべきであり、６０％がほゞ最適である。場合のよっては低圧の空気の流れを溶液との混合前に加熱してもよい。

本発明の特色によれば、
（ａ）生分解性発泡剤の加熱された水溶液の流れを生成し、
（ｂ）前記の流れの少なくとも一部を、周囲の空気の流れを引込むベンチュリ作用をつくりだす低い圧力を生成し得る流路に通過させ、
（ｃ）空気の流れを加熱された水溶液の流れと混合し、７５℃〜１００℃の間の温度の、容量比で６０〜７５％の生分解性発泡剤の水溶液と４０〜２５％の空気とからなる泡の流れを生じさせ、そして
（ｄ）泡の流れを被処理面に対して放出する植物の防除方法が提供される。

場合によっては、周囲の空気の夫々の流れを吸引して溶液を発泡させる二つ又はそれ以上の流路を設けてもよい。各流路は溶液の自由な噴射流を形成することが好ましい。

溶液をボイラを通して圧送し、溶液の全体の流れを周囲の空気の流れを引込むベンチュリ作用をつくりだす低い圧力を生成し得る流路を通して混合室に通過させ、ここでこれを溶液と混合して泡を発生させ、次いでこれを拡開するシュラウドを通して放出する前に長い給送通路に通過させることが好ましい。

本発明の前記の植物の防除方法は、
加熱された水溶液の流れを供給するための手段と、
空気の流れを供給するための手段と、
空気と溶液との流れを混合して泡を発生させる混合室と、
混合室と拡開する出口シュラウドとの間に接続された細長な給送路を含む装置によって実 施することができる。

溶液を空気の流れにほゞ垂直なジェット状の流れ（噴射流）として導管を通して混合室中に向わせることが好ましい。

泡の流路に泡の制御メッシュを設けることが好ましい。このメッシュはシュラウドの出口の近くに設けてもよい。メッシュは一般的には４．７６ｍｍの孔を６．３５ｍｍの三角形ピッチで有し、開口面積を５１％とすることが好ましい。

給送路の内部断面積は空気供給導管よりも約６０％大きくそして溶液供給導管よりも約１０倍大きくすることが好ましい。

泡は移動可能な手段、最も好ましくは自動車、たとえばトラックまたはトラクタから施用されること好ましい。

実質的に前記の植物を防除するための方法を実施する装置においては、前記 空気の流れを供給するための手段が周囲の空気の流れを引込むベンチュリ作用をつくりだす低圧を生成し得る流路手段を含む。

ハンドランス（手持尖頭体）を通して高温の泡を施用することにより植物を防除するための具体例において、流路を通る流れによって作り出されるベンチュリはハンドランスに取付られていることが好ましい。この装置は混合室に対する空気の流れを制御するための手動バルブを含むことが好ましい。

また設備コストおよび使用されるエネルギの減少についても、ハンドランス、車載装置その他のいずれを用いる場合でも前記ベンチュリの使用によって溶液と泡との間での温度の低下が減少してより効率的な処理のためのより高温の泡が生成されることが判明した。ハンドランスを用いる場合には使用できるホースを相当長くすることができ、それによってより一層の汎用性が作業者にもたらされる。

この装置および方法はたとえば草丈がほゞ２００ｍｍ以上の密生した草地や植生のように施用が困難な場所でより良好に熱を与えることを可能にする点で特に有用である。泡は垂直な表面に付着し、液体のようには流れ落ちないので、施用は表面の状態や障害物によってあまり制約されない。高温の泡が対象とする領域に残っている時間は高温の水の場合よりも長い。水分の多い泡の蒸発速度は低く、対象物との接触時間がより長くなる。また泡が散布域を覆っていることはみた目で確認される。従来の高温の泡による方法に比較してより迅速かつより長く持続する雑草の防除が提供される。

泡が熱の遮蔽体として機能するので、この効果は高温の水だけを施用することに代えて高温の泡を用いることによって十二分なものとなる。

他の熱による方法に比較すると、この方法は著しく作業速度が高くかつコストが低減される点で違いがある。ある領域が高温水によるシステムによって得られるよりも、１ｍ^２当たりのより少ない水の使用量とエネルギ入力によってより迅速にカバーされる。

農園芸分野での雑草防除の他に、他の応用分野としては樹木の周囲、コンクリートや舗装の縁部、路肩、建物やその他の遮蔽物のまわり、鉄道線路沿い、ならびに植物、特に雑草が生い茂ったその他の場所での植物の防除が挙げられる。

本発明の特色は以下例としてのみ示された添付図面を参照してなされる記載によって明らかとなろう。
図に示すように、この装置は好ましくはトラック等の車両に搭載され、発泡性水溶液を供給するタンク１、タンク１からの溶液を加熱するためのボイラ２、および空気を供給して溶液を発泡させるためのブロア３を備えている。ボイラ２はタンクに隣接して位置され、溶液は発電機５からの電力で駆動されるポンプ４によってボイラ２に供給される。一つの好ましい具体例では、ボイラ２は液体燃料を燃焼させるバーナ（図示せず）を有し、ポンプ４は一段式の遠心ポンプである。またポンプは小型の石油エンジンで直接駆動してもよい。

図１および図２を参照すると、図示の手持散布装置ではブロア３からの空気とボイラ２からの加熱溶液とが夫々ホース６および７によってそれらの末端のハンドランス８に供給される。ランス８は混合および膨張室１０への高温の溶液の流れを制御する。トリガ式作動バルブを有しており、そこで溶液を空気の流れに導入して泡を発生させ、これを長い給送管１１中に通過させ、次いで加圧された泡を被処理面に与えるために拡開したシュラウド１２から放出させる。場合によっては車輪１３をブラケット１４で固定してランス８を支持するようにしてもよい。

図３ａおよび３ｂはシュラウド１２の詳細を示し、シュラウドは給送管の端部の円形部分からほぼ長方形状の出口１５まで約６０°の角度を有して拡開している。シュラウド１２の中間部には流れに対してほぼ垂直に配置したフォーム制御メッシュ１６が設けられている。メッシュ１６は流れの方向に垂直な軸線に関して好ましくは９０°V屈曲されている。

従来知られている泡発生装置は主として消火、雑草駆除等の用途又は絶縁目的の用途等に対して比較的水分の少ない泡を効果的に発生させるように意図されている（たとえば米国特許第５５７５１１１号）。これらの用途における高い効率のために、発泡率を大きくすること、即ち溶液の量に対して蒿高な泡を発生させることが重要であり、圧縮ガスが用いられていた。

しかし、本発明のシステムは比較的小さな発泡率を生じ、好ましい具体例では冷却が減少して泡温度が約９２℃以上の水分の多い泡が発生される。

図示の装置は本発明の方法を実施するための必要な構成の例であるが、この方法を実施するための装置として多くの変形例が用いられることが理解されよう。たとえば、発泡剤をタンク１中の水と混合する代わりに、必要によってはボイラ出口で加熱された水に導入してもよい。発泡剤を別のタンク（図示せず）に貯蔵しておきボイラの出口からの加熱された水の流れに対して発泡剤の導入量を制御する流量制御弁（図示せず）によって導入してもよく、また発泡剤を定量供給ポンプ（図示せず）で供給してもよい。

前記の装置を所期の目的に用いるためには発泡性の溶液は水に対して０．４％の希釈率で混合したアルキルポリグリコキシド（ＡＰＧ）を含むことが好ましい。ＡＰＧは１００℃以上の温度に支障を生じることなく耐え、ほとんどの周囲条件下で５〜２０分間にわたって安定した泡を生じる。さらに、発生した泡は対象とする植物から流失せずに分解し、またＡＰＧは好気的および嫌気的に生分解される天然産物である。

ボイラ２からの放出物は約１００℃の温度の加圧液体からなる。トリガ９を作動させるとこの溶液がブロア３からの空気の流れに向う。空気が液体の溶液と混合されると泡立ちが生じて泡を形成しこれが蓄積されて空気圧により室１０から出口に押出される。空気は約０．７ｍ^３／分の割合で供給され、液体は約１０Ｌ／分で供給され、装置は液体が約６０容量％の泡を９０℃以上の温度で発生する。

適正な泡の発生に影響を及ぼすことが発見された要因としてはシュラウド１２および供給管１１の寸法が挙げられる。約２００mm×１５mmのシュラウド開口部に対して拡開している長さ約４００mmで内径３２mmの供給管が最もよい結果を与えることが発見された。供給管の内部断面積は液体の供給管の約１０倍である。

前記の構成によって得られる比較的減少された泡の流れの圧縮が泡の発生に重要であると考えられ、ここでは約１０ｐｓｉ（０．７バール）程度にしか加圧されない。より大きな圧力や空気の流れは泡を対象物から分散させ過剰な冷却を生じさせることが発見された。シュラウド１２に設けられたメッシュ１６は気泡の大きさと泡の発生を制御し、一般的には６．３５mmの三角形ピッチ４での４．７６mmの孔と５１％の開口面積を有するメッシュ１６が好ましいことが発見された。

室１０の断面積は空気ホース６の断面積よりも約６０％だけ大きい。したがって、これによって大きな膨張は生じ得ず水分が多く、密度の高い所定の泡が気流による発泡性の溶液の連続的な攪拌に対応して連続的に発生される。

好ましい具体例では、発電機５、タンク２、ポンプ４、ボイラ２およびブロア３は夫々別に又は同時に動作することのできる二本のランス８に対して発泡性の溶液および空気を供給するような大きさになされている。この装置は各ランスから約２００mm〜３００mmの範囲において定格１０００ｍ^２／ｈｒの処理が可能である。

図４および図５はより大きな散布速度のためのシステムの概要を示し、出口シュラウド１１２は車輌に固定したブーム（図示せず）に取付けてある。図１の装置と共通する要素は同一の符号番号を用いて示してある。手動トリガ式バルブの代りに車のドライバによって作動される遠隔動作バルブ２０（たとえばソレイノイドバルブ）によって発泡性の溶液の供給を制御する。泡はボイラの出口に隣接して発生させて大径の給送ホース２１によってシュラウド２１（図４図示）に送ってもよく、又は泡はシュラウド１１２の隣接部分で発生させてもよいが、この場合長い別々の空気および溶液のラインを必要とする（図５図示）。

図６、７、８ａおよび８ｂ中に示すように、図２および３について記載されたランスと共通する構成部分は同じ番号で示してある。流量、圧力、温度等も図２および３について説明した本発明の好ましい実施態様に記載した通りである。

図７に示すように本発明の方法を実施するためのハンドランス８０は供給ホース７を介して生分解性発泡剤の高温の水溶液の供給部に接続してある。ランス８０は周囲の空気が対向する開口部３１を通して取り込まれて泡を生じる混合および膨張室１００への高温の溶液の流れを制御するためのトリガ式作動バルブ９を有し、次いで泡は拡開するシュラウド１２から放出されて加圧された泡の被処理面に対する施用前に長い給管１１中に通される。

図７、８ａ、および８ｂは室１００のより詳細な構造を示す。室１００は管状部分３３とこれが結合された円錐状部分３４とを有し、円錐状部分は給送管１１のより大きな直径に拡開されている。管状部分３３の端部の開口部には室１００中を長手方向に向う溶液の単一の噴射流を形成する中央出口３５を有するノズルが収容されている。

ノズル３２を通過する流れによって、周囲の空気の流れを開口部３１を通して引込むベンチュリ作用をつくりだす低い圧力が形成されることが理解されよう。この装置は比較的低い発泡率を生じ、好ましい具体例においては冷却が減少して泡温度が約９２℃以上の水分の多い泡が生じる。

出願番号第５１４４９７号に記載されている動作パラメータに関しては、管状部３３および円錐部３４の双方の長さをほぼ等しいものとし、内孔径１９mmの管状部３３に対して４．５ｍｍ径の流れを与える噴射を用いると好ましい結果が得られた。この装置は規則的な構造でかつシュラウド１２にわたる温度分布がより均一な泡を発生する。

しかし溶液を発砲させるために空気を導入するこの方法は多くの異なった用途に用いることができ、ハンドランスを用いる用途のみには限定されないことが理解されよう。

別の具体例（図示せず）では、管状部３３に係合するスライドカバーを設けて、開口部３１を通る空気の流れを調節するように制御されるバルブを形成する。このバルブを閉じてランスを泡の発生以外の目的たとえばスプレーに用いるようにしてもよい。バルブの開度を変えることによりたとえば異なった種類の植物を処理するのに好ましいように泡の組成や構造を調節することができる。

ハンドランス上で作業者が直接バルブを制御してもよい。またバルブは作業者を保護する方法を与える。センサが１００℃を越える温度を感知したときには、バルブを閉じ、蒸気が逸出して（空気入口のランス上の位置のために）作業者に吹き戻されるのを防止することができる。

より高い泡の発生速度を得るためには、溶液および空気流量の間の比を（１：７０）に維持することによって好ましい結果が得られ、たとえば毎分４０リットルの溶液の流量については毎分２．８ｍ^３の空気の供給が必要である。

大型の商業用途のための好ましい実施態様においては、幅１０m迄のスプレーブームを用い、流量を比例的に増大させて所定の泡温度と組成を得ることができると考えられる。

高温の泡を発生させるこの発明装置および方法についての多数の変形例の効果を調べるための試験を行なった。これらの試験によって以下の重要な特性が決定された。
・ 最良の結果を得るためには泡の構造および温度が重要である。水分および空気混入の度合いによって影響される構造又は粘度の度合いがもっとも重要である。タンク内で混合され次いで加熱室中に送られる低温の発泡性溶液がもっとも正確な再現性を与えた。発泡剤の導入のために噴射又はベンチュリ装置を用いると、給送ライン中に蓄積する発泡剤および給送室中に残る残渣による混合の正確さが可変なものとなった。９０〜９５℃の範囲の温度が最適であることが判明した。
・ 高温の溶液の給送の直前に混合室におくられる低圧、大容量の空気が最良の結果を与えた。加圧空気を用いても良いが、コンプレッサのコストが増大し空気の膨張による泡の冷却が増大する欠点を伴う。
・ 出口の圧力を無視できるようにすることも重要であることが発見され、出口に制限的なノズルを用いることは避けなければならない。
・ 泡が短い給送路を通してのみ流れるように高温の発泡性溶液を処理ランスで空気混合することが最良でもっとも合理的かつ経済的な結果を与えることが発見された

本発明の特色を例についてのみ説明したが、その範囲から逸脱することなく改善や付加を行なうことができるものと理解すべきである。

本発明の方法を実施するための手持散布装置の好ましい実施態様の概要図である。 図１のハンドランスの側面図である。 （ａ）および（ｂ）は夫々図１のハンドランスのシュラウドの平面図および側面図である。 本発明の方法を実施するためのブーム取付装置の第１の変形例である。 本発明の方法を実施するためのブーム取付装置の第２の変形例である。 は本発明の方法を実施するための散布装置のハンドランスの側面図である。 は図６のハンドランスの部分図である。 （ａ）および（ｂ）は夫々図７のハンドランスの液体噴射部の平面図および側面図である。

Claims (13)

1. 温度が７５℃ないし１００℃の間にあり、容量比で６０％ないし７５％の生分解性発泡剤の水溶液と、４０％ないし２５％の空気とからなる泡を生成し、そしてこの発泡剤の流れを被処理表面に対して与える工程を含む植物の防除方法。
2. 前記水溶液を加熱しかつ空気の流れを水溶液の流れと混合することにより泡の流れを発生させ、これを最大で１５ｐｓｉの低圧で放出することを特徴とする請求項１記載の植物の防除方法。
3. 前記水溶液が水に対して約０．４％の希釈率で混合されたアルキルポリグリコシドであることを特徴とする請求項１記載の植物の防除方法。
4. （ａ）生分解性発泡剤の加熱された水溶液の流れを生成し、
   （ｂ）前記の流れの少なくとも一部を、周囲の空気の流れを引込むベンチュリ作用をつくりだす低い圧力を生成し得る流路に通過させ、
   （ｃ）空気の流れを加熱された水溶液の流れと混合して泡の流れを生じさせることにより泡の流れを発生させる請求項１記載の植物の防除方法。
5. 前記流路が溶液の噴射流を発生させる請求項４記載の植物の防除方法。
6. 溶液をボイラを通して圧送し、溶液の全体の流れを周囲の空気の流れを引込むベンチュリ作用をつくりだす低い圧力を生成し得る流路を通して混合室に通過させ、ここで空気を溶液と混合して泡を発生させ、次いでこれを拡開するシュラウドを通して放出する前に細長な給送通路に通過させる請求項１記載の植物の防除方法。
7. 前記水溶液が水に対して約０．４％の希釈率で混合されたアルキルポリグリコシドであることを特徴とする請求項２記載の植物の防除方法。
8. （ａ）生分解性発泡剤の加熱された水溶液の流れを生成し、
   （ｂ）前記の流れの少なくとも一部を、周囲の空気の流れを引込むベンチュリ作用をつくりだす低い圧力を生成し得る流路に通過させ、
   （ｃ）空気の流れを加熱された水溶液の流れと混合して泡の流れを生じさせることにより泡の流れを発生させる請求項２記載の植物の防除方法。
9. （ａ）生分解性発泡剤の加熱された水溶液の流れを生成し、
   （ｂ）前記の流れの少なくとも一部を、周囲の空気の流れを引込むベンチュリ作用をつくりだす低い圧力を生成し得る流路に通過させ、
   （ｃ）空気の流れを加熱された水溶液の流れと混合して泡の流れを生じさせることにより泡の流れを発生させる請求項３記載の植物の防除方法。
10. 溶液をボイラを通して圧送し、溶液の全体の流れを周囲の空気の流れを引込むベンチュリ作用をつくりだす低い圧力を生成し得る流路を通して混合室に通過させ、ここで空気を溶液と混合して泡を発生させ、次いでこれを拡開するシュラウドを通して放出する前に細長な給送通路に通過させる請求項２記載の植物の防除方法。
11. 溶液をボイラを通して圧送し、溶液の全体の流れを周囲の空気の流れを引込むベンチュリ作用をつくりだす低い圧力を生成し得る流路を通して混合室に通過させ、ここで空気を溶液と混合して泡を発生させ、次いでこれを拡開するシュラウドを通して放出する前に細長な給送通路に通過させる請求項３記載の植物の防除方法。
12. 溶液をボイラを通して圧送し、溶液の全体の流れを周囲の空気の流れを引込むベンチュリ作用をつくりだす低い圧力を生成し得る流路を通して混合室に通過させ、ここで空気を溶液と混合して泡を発生させ、次いでこれを拡開するシュラウドを通して放出する前に細長な給送通路に通過させる請求項４記載の植物の防除方法。
13. 溶液をボイラを通して圧送し、溶液の全体の流れを周囲の空気の流れを引込むベンチュリ作用をつくりだす低い圧力を生成し得る流路を通して混合室に通過させ、ここで空気を溶液と混合して泡を発生させ、次いでこれを拡開するシュラウドを通して放出する前に細長な給送通路に通過させる請求項５記載の植物の防除方法。

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