JP6084800B2

JP6084800B2 - 放電装置

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Publication number: JP6084800B2
Application number: JP2012221797A
Authority: JP
Inventors: 公好永井; 渡邉　博幸; 博幸渡邉; 瑞高渡邉; 高範岡本
Original assignee: YUSING CO.,LTD.
Current assignee: YUSING CO.,LTD.
Priority date: 2011-10-07
Filing date: 2012-10-04
Publication date: 2017-02-22
Anticipated expiration: 2032-10-04
Also published as: JP2013090627A

Description

本発明は、細胞生物の育成や細胞膜を破壊することで細胞生物を死滅できる放電装置に関するものである。

従来から、ほだ木に雷が落ちるとシイタケが異常発生することが知られていたが近年になってこれを積極的に利用するべく、特許文献１に記載のように、発芽直前のほだ木に電撃を与える放電装置が開発されている。
ところで、最新の研究では、非特許文献１に記載のように、電撃だけでなく、放電によって生じる生成物である空気イオン、オゾン、衝撃波、紫外線、プラズマ等も適度な強さや量で施せば、農産物を含む植物一般の成長促進や殺菌にも有効であることも分かってきている。

特開昭６３−９８３２２号公報

静電気学会「静電気ハンドブック」株式会社オーム社 2006年11月15日 p．815−830

而して、上記の非特許文献では、具体的な装置の構成については触れられていない。また、上記の特許文献の装置はシイタケ等に電撃を与えることを想定して構成されたものであり、放電空間は限定され且つ密閉されており、紫外線を除けば、空気イオン等の放電生成物はそこから外に出ることはできない。そのため、かかる装置では、屋外で路地栽培されたり自生しているような種子を含む植物に対しては放電生成物を暴露させることはできない。
また、放電空間を全て開放してしまえば、放電生成物は寿命が大変短いため、植物に対して効率良く放電効果を供給することはできない。
さらに、雑草等の駆逐対象物については、細胞膜を破壊して枯らすのが手っ取り早いが、直接電撃を加えようとしても、それが屋外で自生しているような種子を含む植物の場合には、上記の特許文献の装置では難しい。

本発明は上記従来の問題点に着目して為されたものであり、植物に対して放電生成物を効率良く活用できる、放電装置を提供することを、その目的とする。

本発明は上記課題を解決するためになされたものであり、請求項１の発明は、高電圧発生部の出力端が接続される放電側電極と、前記放電側電極と間隔をあけて対向する接地側電極の少なくとも放電側電極と、それらの電極の間に形成される放電空間で生成された放電生成物を被暴露物に向けて誘導する、絶縁性乃至半絶縁性素材で構成された誘導部材とを備えた放電部を含む放電装置であって、前記誘導部材は側面側が切欠かれて開口した筒状体で構成され、前記放電側電極と前記接地側電極とが前記筒状体の閉塞した軸方向両端側から内部にそれぞれ入り込んで対向し、前記補助電極は前記筒状体の内面に接着された粉末によって構成されていることを特徴とする放電装置である。

請求項２の発明は、高電圧発生部の出力端が接続される放電側電極と、前記放電側電極と間隔をあけて対向する接地側電極と、それらの電極の間に形成される放電空間で生成された放電生成物を被暴露物に向けて誘導する、絶縁性乃至半絶縁性素材で構成された誘導部材とを備えた放電部を含む放電装置であって、前記誘導部材は軸方向一端側が開口して開放口となった筒状体で構成され、前記放電側電極は他端側の閉塞端側に配され、前記接地側電極は前記筒状体の前記開放口側の縁ではなく側壁に配され、更に、前記筒状体内を前記開放口に向かう空気流を形成する空気流形成手段を備えており、前記開放口全体から前記空気流が排出されることを特徴とする放電装置である。

請求項３の発明は、請求項２に記載した放電装置において、放電側電極の先端が針状になっていることを特徴とする放電装置である。

請求項４の発明は、請求項２または３に記載した放電装置において、放電系路には抵抗器が挿入されていることを特徴とする放電装置である。

請求項５の発明は、高電圧発生部の出力端が接続される放電側電極と、前記放電側電極と間隔をあけて対向する接地側電極の少なくとも放電側電極と、それらの電極の間に形成される放電空間で生成された放電生成物を被暴露物に向けて誘導する、絶縁性乃至半絶縁性素材で構成されたカバー状の誘導部材とを備えた放電部を含む放電装置であって、前記放電側電極または接地側電極のいずれか一方の電極が１個以上回転体によって吊下げ支持され、前記回転側の電極は前記誘導部材によって先端部を除いてカバーされており、前記回転体の回転により前記電極は対向する接地側または放電側の電極に対して相対移動することを特徴とする放電装置である。

請求項６の発明は、請求項５に記載した放電装置において、放電空間を空気流で満たす空気流形成手段を備えることを特徴とする放電装置である。

本発明の放電装置によれば、寿命の短い放電生成物を効率良く利用でき、農産物を含む植物の育成に有効活用できる。また、開口を利用すれば、屋外にある植物にも手軽に直接電撃を加えることができる。
なお、本明細書では、接地側電極とは放電された電荷を受け取る側の電極を意味しており、装置の使用時に大地等の基準に接続されている必要はない。

本発明の第１の実施の形態に係る放電装置の放電部の概念図である。図１の放電装置の斜視図である。本発明の第２の実施の形態に係る放電装置の放電部の概念図である。本発明の第３の実施の形態に係る放電装置の放電部の概念図である。本発明の第４の実施の形態に係る放電装置の放電部の概念図である。図５の放電部の改変例である。本発明の第５の実施の形態に係る放電装置の放電部の概念図である。本発明の第６の実施の形態に係る放電装置の放電部の上方から見た概念図である。図８の側方から見た概念図である。本発明の第７の実施の形態に係る放電装置の概念図である。本発明の第８の実施の形態に係る放電装置の放電部の概念図である。本発明の第９の実施の形態に係る放電装置の放電部の概念図である。本発明の第１０の実施の形態に係る放電装置の放電部の概念図である。

図１は、本発明の第１の実施の形態に係る放電部１を示す。
この放電部１では、筒状の誘導部材３の側周面の約１／４が切欠かれて開放口５となっている。両端側は閉塞している。誘導部材３は絶縁性乃至半絶縁性素材で形成されている。
この誘導部材３内には軸方向一端壁を貫通して放電側導線７が入り込んでおり、その先端には放電側電極９が導通接続されている。この放電側導線７の基端には高電圧発生部の出力端が接続されている。放電側導線７は導線が絶縁チューブに覆われてケーブル状になっている。
他端壁も貫通した接地側導線１１が入り込んでおり、その先端は接地側電極１３が導通接続されている。この接地側導線１１も絶縁チューブに覆われてケーブル状になっている。

上記した放電側電極９と接地側電極１３は間隔をあけて対向した状態で配されている。
導線の引込み口にはケーブルグランド１５が設けられており、放電側導線７、接地側導線１１ともケーブルグランド１５で締結固定されることで、誘導部材３内への差し込み長さは調整可能となっている。放電側電極９と接地側電極１３との間が放電系路でその放電ギャップＧは、上記した構成により、調整可能となっているので放電量を調整できる。

また、放電側電極９と接地側電極１３は針状になっており、その頂部が対向しているので、球状のものより低い電圧で放電を起こす。従って、放電距離を長く取れるようになっている。農産物の成長促進に効果のある放電は１０〜７０ｋＶであり、これを超すと却って逆効果となると言われているから、無闇に放電圧を高くすることはできないが、放電距離をできるだけ長くすることで、適度な放電圧で放電による寿命の短い生成物を作物により確実に暴露させることができる。

上記した構成の放電部１は、誘導部材３が放電系路の周囲を外部から遮られて、開放口５からのみ生成物が外に誘導排出されるので、寿命の短い生成物に向けて誘導されて効率的に農産物に暴露させることができる。
また、放電空間が開放口５を除いては外部から遮られているので、図２に示す手持ち式の放電装置１７に安全に組み込むことができる。この放電装置１７の長筒状の筺体は３つの部材からなっており、左方から手持ち部１９、連結部２１、誘導部材３が一体に連設されて棒状になっている。この誘導部材３が上記した図１の誘導部材３に相当する。
手持ち部１９は導電材、例えば金属材で構成されており、アース線２０が接続されている。連結部２１は絶縁体、例えばPMMA、PC、PVC、PE、PP、POM、PET、PFA、PTFEなどで構成される。誘導部材３は透明乃至半透明で、上記した絶縁体や、１０^６〜１０^１０Ω程度の抵抗値を有する半導電体、例えば、PVC、PET、PMMA、PCなどで構成される。

手持ち部１９側から放電側導線７が引き込まれており、この放電側導線７の先端は誘導部材３内まで延びている。誘導部材３の放電側導線７用のケーブルグランド１５に代えて手持ち部１９の引込み口にケーブルグランド１５が設けられており、放電側導線７が所定の長さまで引き込まれた状態で締結固定される。放電側導線７は引き込まれた部分は絶縁筒に通されている。

放電側電極９から連結部２１までの距離（Ａ）は十分に長く設定でき（なお、図では全体の視認の便宜のため短く描画されている。）、誘導部材３は絶縁体でなく半導電体で構成した場合でも抵抗が１０^６〜１０^１０Ω程度はあるので、放電側電極９と接地側電極１３との間の放電を阻害することはなく、しかも放電側電極９からの絶縁・沿面距離が十分に確保されている。従って、屋外で作業しても、周囲の環境にかかわらず、継続して安定的に、且つ安全に放電を起こすことができる。

また、連結部２１は十分な長さ（Ｂ）を有し、フッ素系樹脂を塗布する撥水処理が施されているので、湿気等により水分が付着してもその水分が玉状となる。従って、手持ち部１９と放電側電極９との間の絶縁性は確保される。
誘導部材３が半導電体から成る場合には、接地側電極１３側の残留電荷は誘導部材３と放電側電極９を介して、放電側導線７の基端側に接続された高電圧発生部２５、さらには最終的にアース線まで導かれるので、作業者が移動する際に誤って接地側電極１３のアース線に触れても感電することはない。
このように、作業者の安全性も十分に確保されている。

高電圧発生部２５はコッククロフトウォルトン回路が組み込まれており、小型で取扱いの容易なものとなっている。
高電圧発生部２５にはコントローラ２７が接続されている。コントローラ２７には放電圧の大きさ、放電間隔等を規定したプログラムやデータが格納されており、プログラム運転されるので、作業者は手持ち部１９を持って誘導部材３を農産物に暴露しながら移動するだけで済む。

図３（１）は、本発明の第２の実施の形態に係る放電部２９を示す。
この放電部２９では誘導部材３１が第１の実施の形態に係る放電部１の誘導部材３と同じ素材で構成されており、大凡の形状に似ているが、天面に相当する部位の面積が広くなっており、そこには、複数の補助電極３３が絶縁性の支持部材３５を介して吊下げ支持されている。各補助電極３３は針状をしており、その２つの頂部がそれぞれ放電側電極９側と接地側電極１３側を向いている。複数の補助電極３３は、放電側電極９と接地側電極１３の対向空間である放電系路に位置している。

図３（２）は、上記した図３（１）の改変例を示す。この放電部２９では、補助電極３４がより鋭角で細長く伸びた針状になっている。
このように、長くすることで作物の植付け間隔に合わせて放電間隔を調整することができる。

空気中の放電距離は針状電極でも、１０ｋＶ辺り１５〜３０ｍｍであり、放電による生成物が生じる範囲は決して広くはない。作物は広い土地で栽培されるので、この範囲が狭いと作業に多くの時間がかかる。
従って、この放電部２９のように、補助電極３３、３４を配して放電ギャップＧを増やすことで、効率良く広い範囲に栽培された作物に対して効率良く生成物の暴露作業を行うことができる。

補助電極３３、３４の素材は空気絶縁を目安としてそれよりも低いものであればよく、金属だけでなく半導電体でもよい。一方、支持部材３５の素材はそれよりも高いものであればよい。
また、補助電極３３、３４の配置は一直線状でも、一曲線状でも、それらを組み合わせた平面状でもよい。但し、込み入った配置にする場合には、これら補助電極３３、３４を支持する支持部材３５が放電系路を遮断しないよう設計する必要がある。

図４は、本発明の第３の実施の形態に係る放電部３７を示す。
この放電部３７では、補助電極３８が金属粉になっており、この粉状の補助電極３８が絶縁性接着剤３９を介して誘導部材３１の天板に接着されている。
このようにすることで、放電ギャップＧの微小なものを作りだせる。

図５は本発明の第４の実施の形態に係る放電部４１を示す。
この放電部４１も、図２に示す手持ち式の放電装置１７に組み込むことができる。
この放電部４１の誘導部材４３は、第２の実施の形態に係る誘導部材３１と同じ筒状であるが、先端側が開口して開放口４５となっている。そして、閉塞端である基端側には放電側電極４７が入り込んでおり、接地側電極４９が誘導部材４３の側壁を貫通してその内面に接触した状態で配されている。この誘導部材４３には、空気供給手段のチューブ５１が放電側電極４７より基端寄りで連通しており、このチューブ５１を通って空気が誘導部材４３内に供給されると、誘導部材４３内を開放口４５側に向かう空気流が形成される。

この放電部４１では、放電側電極４７は先端が針状になっており、しかも放電側電極４７と接地側電極４９との間の放電空間は閉鎖されるのでより安全に放電ができる。その一方で、放電による生成物は空気流に乗って先端側から外に確実に排出される。また、放電空間が常時新鮮な空気で満たされることになり、安定した放電を起こすことができる。

図６の放電部４８は図５に示す放電部４１の改変例である。この放電部４８では複数の補助電極５０が誘導部材４３の内側面に取り付けられている。このように補助電極５０を併用すれば、生成物の流出を妨げることなく、放電距離を延ばせる。

図７は本発明の第５の実施の形態に係る放電部５３を示す。
この放電部５３は、第４の実施の形態に係る放電部４１と、接地側電極の形状及び設置場所が異なる。接地側電極５５は、リング状を為し、誘導部材４３の先端開口縁に沿って配されている。
放電生成物の寿命は短く、特に、空気イオンやオゾンは接地側電極に接触すると直ちに還元してしまうため、生成物の誘導経路上には接地側電極が極力干渉しないことが望ましい。しかし、その一方で、接地側電極を広げることで効率良く生成物を生成できる。
この放電部５３によれば、上記要求に答えて、接地側電極５５が上記したように構成されているため、生成物の誘導経路には殆ど干渉せず、しかも、必要な大きさで配されている。

図８、図９は、本発明の第６の実施の形態に係る放電部５７を示す。
この放電部５７では、絶縁棒が格子状に連結された支持体５９が配されており、この支持体５９は回転軸６１に支持されて回転可能になっている。この支持体５９には絶縁性素材で構成された筒状の誘導部材６３が這わされており、その誘導部材６３の先端側は直角に屈曲した下方を向いている。誘導部材６３には放電側導線７が通されており、その先端の放電側電極９が裸出して下方を向いている。また、側方には、ブロア６５が配されている。
この実施の形態では、放電部５７の下方には栽培容器を配置しており、この栽培容器側が接地側電極となっている。上記したように、本明細書では、使用時に基準と接続して接地効果を示すものに限定されているわけではないので、栽培容器はプラスチック等の絶縁性素材で構成されていてもよい。

上記の放電部５７では、誘導部材６３により放電側は放電側電極９のみが露出しており、その下方に接地側電極としての機能を担った栽培容器があるので、両電極間に形成される放電空間は全面的に開放されているが、その放電生成物は容器内の植物やその種子は放電空間内にあるので、放電生成物は速やかに植物等に暴露される。

上記した支持体５９を回転させることで、放電部５７の放電側電極９と栽培容器との間で生成された生成物を、複数の栽培容器に対して万遍無く均一に与えることができる。また、支持体５９を回転させると共に、空気流形成手段としてのブロア６５を適宜作動させることで、放電側電極９の周囲を常に新鮮な空気で囲ませることができ、安定した放電を起こさせることができる。
植物へは低電位（低エネルギー）を印加すると育成促進効果が得られ、高電位（高エネルギー）を印加すると殺菌効果が得られることが知られているので、この両方を使い分け、種子段階では殺菌効果を、発芽段階では育成促進効果を享受することができる。

図１０は、本発明の第７の実施の形態に係る放電装置の放電部７１を示す。
この放電部７１は、図５に示す第４の実施の形態に係る放電部４１の改変例である。この放電部７１には接地側電極は設けられておらず、電撃対象物である植物との間で一次放電を起こさせるようになっている。
この放電側電極４７の先端は細く且つ先鋭化され、さらにこの放電側電極４７に至る放電系路には、抵抗部７３が挿入されているので、より一層安定した放電が起こせる。
また、高電圧側が絶縁性の誘導部材４３で覆われているので安全である。この誘導部材４３は抵抗部７３の分だけ、図５のものより若干延びている。

この放電部７１では、図示するように、植物に対して直接電撃を与えることができ、細胞膜を破壊させて除草できる。
また、収穫後の茎、葉等の不用部位を枯らして容積を小さくしたりすることも考えられる。さらに、食物や家畜飼料となるものによっては、細胞膜を破壊することによって摂取後の消化吸収が良くなるものがあるので、そのための細胞膜破壊処理に利用させることもできる。これらの場合にも、地面に寝かせてやれば、設置用電極を兼ねさせることができ、不都合は無い。

図１１は、本発明の第８の実施の形態に係る放電装置の放電部７５を示す。
この放電部７５では、第１の実施の形態に係る放電部１を複数組み合わせており、放電部１どうしが連結部７７を介して二つ連結されている。連結部７７は高電圧ケーブルのように導線が絶縁性の高いカバーで覆われたもので構成されている。連結部７７の導線は、放電側導線７と接地側導線１１の機能を共に担っている。
このように、放電部１を複数繋ぐことで、離れた二つの照射箇所に、単一の高電圧源から供給された高電圧を利用して同時に処理を施すことができる。しかも、連結部７７は外部に対しては絶縁されているので、途中系路でのリークは防止される。このように構成すれば、畝に沿って植物に対して処理を施すような場合には、畝二条分同時に処理でき、効率的である。

図１２は、第９の実施の形態に関するものであり、図１１の放電部７５の改変例である。
この放電部７９では、接地側電極が設けられていない。大地から出ている植物は水分を含んでいるので導体であり、直接的に放電を起こすことができる。この直接放電により、植物の細胞膜を破壊して、枯らすことができる。
高電圧の出力としては、特開２０１２−１８６８８５に示すように、正極型と負極型があり、発明者の確認した範囲では、植物の育成用には負極出力型が適し、枯らす場合には正極出力型が適していることが分かっているので、この放電部７９を構成する場合は、高電圧発生装置を正極出力型に設計することが推奨される。

図１３は、第１０の実施の形態に関するものであり、図１１の放電部７５の改変例である。
この放電部８１では、複数の連結部７７が中継部８３を介して互い連結されて二次元状に配されている。
中継部８３をそれぞれユニット化することで、農地や植物構工場等、使用場所に応じてその適切な配列に組み合わせて、効率良く照射作業を進めることができる。また、組み合わせも簡単で短時間で済む利点もある。さらに、これらをユニット化することで、大量生産でき、コストダウンを図れる。

以上、本発明の実施の形態について詳述してきたが、具体的構成は、この実施の形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲における設計の変更などがあっても発明に含まれる。
例えば、放電部に接続する高電圧発生部は放電に必要な高電圧を発生できるものであればよく、既に公知や市販されているものを利用することで対応できる。すなわち、上記の実施の形態ではコッククロフトウォルトン回路が利用されているが、これに限らず、静電発電機、ウィムスハースト発電機、ヴァンデグラーフ発電機、圧電トランス高電圧発生装置などを利用してもよい。
また、第６の実施の形態では、栽培容器側が接地側電極になっているが、これを放電側電極に構成してもよい。また、回転させる側の電極は１個でもよい。
また、図５の接地側電極４９を接地と非接地とに使い分けられるようにすれば、図５と図１０の両方の使用態様が実現できる。

本発明の放電装置は、植物を含む細胞生物に放電効果を効率良く与えることができるので、農作業において有用な装置となると期待される。また、農作業以外でも、食品表面殺菌、容器殺菌にも適用が期待される。

１…放電部（第１の実施の形態）３…誘導部材
５…開放口７…放電側導線
９…放電側電極１１…接地側導線
１３…接地側電極１５…ケーブルグランド
１７…放電装置１９…手持ち部
２０…アース線２１…連結部
２５…高電圧発生部２７…コントローラ
２９…放電部（第２の実施の形態）３１…誘導部材
３３、３４…補助電極３５…支持部材
３７…放電部（第３の実施の形態）３８…補助電極
３９…絶縁性接着剤
４１…放電部（第４の実施の形態）４３…誘導部材
４５…開放口４７…放電側電極
４８…放電部（４１の改変例）５０…補助電極
４９…接地側電極５１…チューブ
５３…放電部（第５の実施の形態）５５…接地側電極
５７…放電部（第６の実施の形態）５９…支持体
６１…回転軸６３…誘導部材
６５…ブロア
７１…放電部（第７の実施の形態）７３…抵抗部
７５…放電部（第８の実施の形態）７７…連結部
７９…放電部（第９の実施の形態）
８１…放電部（第１０の実施の形態）８３…中継部

Claims

高電圧発生部の出力端が接続される放電側電極と、前記放電側電極と間隔をあけて対向する接地側電極の少なくとも放電側電極と、それらの電極の間に形成される放電空間で生成された放電生成物を被暴露物に向けて誘導する、絶縁性乃至半絶縁性素材で構成された誘導部材とを備えた放電部を含む放電装置であって、
前記誘導部材は側面側が切欠かれて開口した筒状体で構成され、前記放電側電極と前記接地側電極とが前記筒状体の閉塞した軸方向両端側から内部にそれぞれ入り込んで対向し、
前記補助電極は前記筒状体の内面に接着された粉末によって構成されていることを特徴とする放電装置。
高電圧発生部の出力端が接続される放電側電極と、前記放電側電極と間隔をあけて対向する接地側電極と、それらの電極の間に形成される放電空間で生成された放電生成物を被暴露物に向けて誘導する、絶縁性乃至半絶縁性素材で構成された誘導部材とを備えた放電部を含む放電装置であって、
前記誘導部材は軸方向一端側が開口して開放口となった筒状体で構成され、
前記放電側電極は他端側の閉塞端側に配され、
前記接地側電極は前記筒状体の前記開放口側の縁ではなく側壁に配され、
更に、前記筒状体内を前記開放口に向かう空気流を形成する空気流形成手段を備えており、
前記開放口全体から前記空気流が排出されることを特徴とする放電装置。
請求項２に記載した放電装置において、放電側電極の先端が針状になっていることを特徴とする放電装置。
請求項２または３に記載した放電装置において、放電系路には抵抗器が挿入されていることを特徴とする放電装置。
高電圧発生部の出力端が接続される放電側電極と、前記放電側電極と間隔をあけて対向する接地側電極の少なくとも放電側電極と、それらの電極の間に形成される放電空間で生成された放電生成物を被暴露物に向けて誘導する、絶縁性乃至半絶縁性素材で構成されたカバー状の誘導部材とを備えた放電部を含む放電装置であって、
前記放電側電極または接地側電極のいずれか一方の電極が１個以上回転体によって吊下げ支持され、前記回転側の電極は前記誘導部材によって先端部を除いてカバーされており、前記回転体の回転により前記電極は対向する接地側または放電側の電極に対して相対移動することを特徴とする放電装置。
請求項５に記載した放電装置において、
放電空間を空気流で満たす空気流形成手段を備えることを特徴とする放電装置。