JP2024113367A - 電界を用いた害虫除去装置とその用途 - Google Patents

Abstract

【課題】窓ガラスや看板のような広い面積の板状体の表面において、安全かつ効果的に害虫を除去する。【解決手段】異なる電位を有する複数の電極を絶縁性基板の表面に設けて、当該電極を絶縁性保護層で覆い、高電位の電極と低電位の電極を所定の間隔を空けて配置して、それらの電極間の電位差によって電界を生じさせ、該電界の作用によって、前記絶縁性保護層もしくは前記絶縁性基板の表面に止まった害虫を剥離するか、又は前記絶縁性保護層もしくは前記絶縁性基板の表面に害虫が止まることを忌避させる、害虫除去装置とする。【選択図】図２

Description

本発明は、電界の作用によって害虫を除去する害虫除去装置及びそれを備えた窓及び看板に関する。

近年飲食店などで広く採用されているドライブスルー方式においては、商品の受け渡しのために店舗の窓を開けることが必要であるが、この時に飛翔昆虫が店舗内に入ってしまう。特に夜間は、店舗内の明かりをめざして飛翔昆虫が飛来してくるので問題であった。また、屋外看板やショーウィンドウなどに害虫が止まった場合には、それを見る者を不快にさせてしまい、宣伝効果が大きく損なわれてしまう。害虫が忌避する薬剤を用いることもできるが、安全衛生上や環境保全上の理由から好ましくない場合があった。また、効力が長続きしない、窓を清掃すると薬剤が落ちて効力を消失するといった問題も生じていた。

これに対処するものとして、特許文献１には、ドライブスルーにおける受け渡し部の構造が記載されている。それによれば、壁に設けられた開閉自在な受け渡し窓の外側にエア噴出機を設置し、窓の開閉を検出してエア噴出機を作動させることによって、窓が開いている間はエアカーテンを形成して、外部から虫が侵入するのを防ぐことが記載されている。しかしながら、窓を開ける前から窓ガラスの屋外側に付着していた虫はエアカーテンの内側に位置しており、エアカーテンの気流や窓ガラスの振動によって飛び立って、室内に入り込むことが避けられない。

害虫対策において電界を利用する方法については、これまでにいくつかの提案がなされている。例えば、特許文献２では、互いに平行に配置され誘電体で覆われた複数の導体を所定の電位にして、当該導体間に電界が生じるようにし、当該電界によって飛翔可能な生物を捕捉する方法が記載されている。これによって、農業用途において、小昆虫や菌体などの害虫や病原体の通過を防止するスクリーンが提供される。スクリーンの形態なので、空気を通過させながら、病原菌胞子や小害虫などをクーロン力で捕捉する仕組みである。この技術は、「静電場スクリーン」と称されており、非特許文献１でも説明されている。

特許文献３には、正極導線と負極導線で構成される電撃グリッドによって、クーロン力で引き寄せた蚊に電撃を加えることが記載されている。正極導線と負極導線を交互に平行に配置して電界を形成し、蚊よりも小さいピッチの導線を露出させて電撃で蚊を殺すものである。また、特許文献４には、正極と負極を並べることによって電界を形成し、虫を誘導して捕獲する虫誘導装置が記載されている。当該装置の例では、空間に対して立設された棒状の電極端子が配置されている。

非特許文献２では、高さ５５ｍｍのアクリルケースに上下から２０ｋＶ程度の電圧をかけて、電界中の昆虫の行動を観察している。また、非特許文献３では、直径３０ｍｍのガラスチューブ３本をＹ字形状に接続し、そのうちの１本のガラスチューブに対して０．１２～３ｋＶの電圧をかけた電極を巻き付け、他の１本のガラスチューブに対して接地した電極を巻き付け、電界を忌避する昆虫の行動を観察している。しかしながらこれらの報告では、一対の電極のみで電界を形成しているので、大面積に対して強い電界を形成することは容易ではないし、安全性にも問題を生じるおそれがある。

特開２００６－２８３３３６号公報 ＷＯ ２００７／０９４３３９ Ａ１ ＷＯ ２０１３／０１４７６０ Ａ１ ＷＯ ２０２２／１８６３１４ Ａ１

松田ら、「静電場スクリーンの開発と実用化」、植物防疫 62, 10 (2008), p545-548 D B Watsonら、「The Movement of Insects in an Electric Field」、10th International Conference on Electromagnetic Compatibility, 1-3 September 1997, Conference Publication No 445 Mesfer S. Al Ghamdi、「The Effect of Static Electric Fields on Drosophila Behaviour」、Thesis submitted for the Degree of Master of Philosophy、University of Southampton、2012

上述のように、電界を利用して害虫を除去する様々な方法が提案されているが、窓ガラスや看板のような広い面積の板状体の表面に止まった害虫を除去する方策、又はそのような板状体の表面に害虫が止まることを忌避させるような方策は、これまで提案されてこなかった。ガラス板などは害虫を通過させないので、そもそもそのようなニーズが少なかったためでもあると考えられるが、窓の開閉時の害虫の侵入や、外観上の問題から害虫を除去したいというニーズはあり、電界を用いてこれに効果的に応える方策がこれまで提案されてこなかった。

本発明は、そのようなニーズに応えるものであり、窓ガラスや看板のような広い面積の板状体の表面において、安全かつ効果的に害虫を除去する方策を提供するものである。

上記課題は、異なる電位を有する複数の電極を絶縁性基板の表面に設けて、当該電極を絶縁性保護層で覆い、
高電位の電極と低電位の電極を所定の間隔を空けて配置して、それらの電極間の電位差によって電界を生じさせ、
該電界の作用によって、前記絶縁性保護層もしくは前記絶縁性基板の表面に止まった害虫を剥離するか、又は前記絶縁性保護層もしくは前記絶縁性基板の表面に害虫が止まることを忌避させる、害虫除去装置を提供することによって解決される。

このとき、前記高電位の電極と前記低電位の電極との電位差（Ａ）と、前記高電位の電極と前記低電位の電極との間隔（Ｂ）の比（Ａ／Ｂ）で示される平均電位傾度が１～３０ｋＶ／ｃｍであることが好ましい。前記高電位の電極と前記低電位の電極との間隔（Ｂ）が１～５０ｍｍであることも好ましい。前記高電位の電極と前記低電位の電極とが交互に切り替わるスイッチング機能を備えることも好ましい。また、前記絶縁性保護層の厚さが５～３００μｍであることも好ましい。

またこのとき、前記絶縁性基板が透明板であり、前記絶縁性保護層が透明絶縁体層であり、かつ前記電極が透明導電体で形成された電極であることも好適である。前記高電位の電極と前記絶縁性基板の間に高電位の追加電極を設け、前記低電位の電極と前記絶縁性基板の間に低電位の追加電極を設けることもできる。また、前記絶縁性基板の周囲の少なくとも一部に、前記絶縁性保護層もしくは前記絶縁性基板の表面から移動して来た害虫を捕捉する害虫捕捉装置を設けることも好ましい。

本発明の好適な実施態様は、上記害虫除去装置を備え、前記絶縁性基板としてガラス板が枠体に保持されてなる窓である。また、本発明の他の好適な実施態様は、上記害虫除去装置を備え、前記絶縁性基板又は前記絶縁性保護層のいずれかに情報が表示されてなる看板である。そして当該看板において、前記電極が透明導電体で形成され、前記絶縁性基板の背後に照明を備えることが好ましい。

本発明の害虫除去装置によれば、窓ガラスや看板のような広い面積の板状体の表面において、安全かつ効果的に害虫を除去することができる。そして、当該害虫除去装置を備えた窓や看板を提供することができる。

本発明の害虫除去装置の原理を説明する模式図である。 本発明の害虫除去装置を備えた窓の例の正面図である。 図２のＡ－Ａ’断面を上から観察した概略断面図である。 図２のＢ－Ｂ’断面を右から観察した概略断面図である。 追加電極を備えた害虫除去装置の原理を説明する模式図である。 実施例で用いた実験装置の概略断面図である。 カメラの観察方向から見た実験装置の概略図である。 各電極の電位を制御するための回路図である。 実施例１において、電圧印加後３０秒での害虫除去率を示したグラフである。 実施例１において、パルス幅を変動させ、経過時間を横軸にとり害虫残存率を縦軸にとったグラフである。 実施例２において、印加電圧を変動させ、経過時間を横軸にとり害虫残存率を縦軸にとったグラフである。 実施例３において、電極の向きを変動させ、経過時間を横軸にとり害虫残存率を縦軸にとったグラフである。 実施例４において、印加電圧やパルス幅などを変動させ、経過時間を横軸にとり害虫残存率を縦軸にとったグラフである。

本発明は、電界の作用によって害虫を除去する害虫除去装置に関する。当該害虫除去装置では、異なる電位を有する複数の電極を絶縁性基板の表面に設けて、当該電極を絶縁性保護層で覆い、高電位の電極と低電位の電極を所定の間隔を空けて配置して、それらの電極間の電位差によって電界を生じさせる。これによって、窓ガラスや看板のような広い面積の板状体の表面において、安全かつ効果的に害虫を除去することができる。以下、本発明について図面を用いて詳細に説明する。

図１は、本発明の害虫除去装置１の原理を説明する模式図である。絶縁性基板２の表面に、高電位の電極３ａと低電位の電極３ｂを所定の間隔を空けて交互に配置し、電極３ａ、３ｂを絶縁性保護層４で覆っている。電極３ａから電極３ｂに向かう電気力線５を矢印付きの曲線で示す。保護層４の表面６付近では電気力線５の密度が高く強い電界が生じているが、表面６から離れると電界が弱くなる。このとき、電極３ａ、３ｂの間の保護層４の表面６に止まった害虫７は、電極３ａ、３ｂの電位差によって生じる電界を受ける。それによって、害虫７は表面６上を移動して、電界が弱い端部まで逃げる。また、電界の強い表面６を忌避することによって、害虫７が表面６に入り込んだり止まったりすることも抑制される。これらの現象は、本発明者らが害虫を用いた実験を行なうことによって確認したものであり、その結果は本願実施例に記載した通りである。このような現象が生じる原因については必ずしも明らかではないが、帯電した害虫に対して電界によってクーロン力が働くためであると推定している。

本発明で用いられる絶縁性基板２の材料は特に限定されず、ガラス、樹脂、セラミックスなどの絶縁材料を用いることができる。基板２は、平板であっても湾曲していても構わない。窓として用いる場合には、基板２が透明であることが好ましい。基板２の厚さは特に限定されないが、通常０．５～２０ｍｍである。基板２の剛性が要求される場合には、１ｍｍ以上であることが好ましく、２ｍｍ以上であることがより好ましい。基板２の面積も特に限定されないが、面積が広い場合の方が本発明を採用する効果が大きい。本発明においては、基板２の表面に適当な間隔を空けて電極３ａ、３ｂを配置することによって、広い面積においても容易に強い電界を生じさせることができるし、面積が広くても消費電力は少ない。基板２の面積は、０．１ｍ^２以上であることが好ましく、０．２ｍ^２以上であることがより好ましく、０．５ｍ^２以上であることがさらに好ましい。

絶縁性基板２の表面に、高電位の電極３ａと低電位の電極３ｂが所定の間隔を空けて配置される。基板２の表面に直接電極３ａ、３ｂが接触している必要はなく、接着剤や粘着剤などを介して固定されていても構わない。基板２の全面にわたって本発明の効果を奏させるためには、線状の高電位電極３ａと線状の低電位電極３ｂを交互に略平行に配置するのが好ましいが、そのような配置に限定されない。電極３ａ、３ｂの材料としては、導体であればよく、特に限定されない。銅などの金属を用いることが可能であり、その形態は金属線、金属箔、金属薄膜などが挙げられる。透明な基板２を用いる場合には、電極３ａ、３ｂの材料として、ＩＴＯなどの透明導電体からなる薄膜を用いることが好ましい。

絶縁性基板２の表面に設けられた電極３ａ、３ｂは、絶縁性保護層４で覆われる。これによって、電極３ａ、３ｂに触れて感電する危険性を除くことができる。保護層４としては、樹脂、セラミックス、ガラスなどを用いることができるが、取扱いの簡便さやコストを考慮すれば、樹脂であることが好ましい。保護層４の厚さは特に限定されないが、絶縁破壊される可能性を十分に低下させるためには、５μｍ以上であることが好ましく、１０μｍ以上であることがより好ましく、２０μｍ以上であることがさらに好ましい。一方、保護層４の厚さが厚いほど表面６での電界が弱まるので、保護層４の厚さは、３ｍｍ以下であることが好ましく、２ｍｍ以下であることがより好ましく、１ｍｍ以下であることがさらに好ましく、３００μｍ以下であることが特に好ましい。

絶縁性保護層４は、コーティングによって形成してもよいし、予め成形されたフィルムやシートを用いてもよい。例えば、絶縁性基板２の表面に電極３ａ、３ｂを形成してからコーティングを施すことによって絶縁性保護層４で覆ってもよいし、樹脂フィルム上に電極３ａ、３ｂを形成してから、接着剤を用いて絶縁性基板２と接着しても構わない。後者の場合には、フィルム上で電極３ａ、３ｂのパターンを形成できるので、作業性が良好である。いずれにせよ、絶縁性基板２と絶縁性保護層４の間に電極３ａ、３ｂが配置され、電極３ａ、３ｂが外部に露出していないことが、安全上重要である。例えば、合わせガラスや複層ガラスのように複数枚のガラスを重ねて、他のガラスと対向して外気に触れない側のガラス面に電極３ａ、３ｂのパターンを形成することもできる。この場合には、絶縁性基板２の表面の害虫を除去することもできる。いずれにしても、屋外にさらされて害虫が多く存在する屋外側の表面の害虫を除去できればよい。

好適な実施態様としては、絶縁性基板２が透明板であり、絶縁性保護層４が透明絶縁体層であり、かつ電極３ａ、３ｂが透明導電体で形成される。これによって、窓などの透明性が要求される用途に好適に用いることができる。作業性やコストの観点から、絶縁性保護層４を形成する透明絶縁体層は、より好適には透明樹脂層からなる。

本発明の実施態様を、もう少し具体的に説明する。図２は、本発明の害虫除去装置を備えた窓１０の例の正面図である。また、図２のＡ－Ａ’断面を上から観察した概略断面図を図３として、図２のＢ－Ｂ’断面を右から観察した概略断面図を図４として、それぞれ示す。図３の下側、図４の左側が、それぞれ屋外である。以下、この窓１０を例として本発明を説明するが、その説明は窓に限定されるものではなく、看板その他の用途においても適用されるものである。

図２の窓１０は引き違い窓であり、ドライブスルーでの商品の手渡しが行われることを想定しているものである。サッシ枠１１の中に２枚のサッシ１２ａ、１２ｂがはめ込まれていて、主にサッシ１２ａを開閉して商品が引き渡される。サッシ１２ａのガラス板１３ａの概ね全面に等間隔に透明で線状の電極１４ａ、１４ｂが配置されている。図中、白色で示す電極１４ａと黒色で示す電極１４ｂとが交互に平行に配置されている。電極１４ａから上方に引き出された配線１５ａがコントローラ１６に接続されている。また、電極１４ｂから下方に引き出された配線１５ｂもコントローラ１６に接続されている。コントローラ１６と配線１５ａ、１５ｂとは、サッシ１２ａが閉じたときに電気的に接続される。

図３及び図４の断面図に示されるように、樹脂フィルム１７の表面に透明導電膜からなる電極１４ａ、１４ｂが形成され、粘着層１８を介してガラス板１３ａの全面に貼り付けられている。ＩＴＯなどの無機酸化物導電体薄膜が形成された透明樹脂フィルムは市販されており、これをエッチングするなどしてパターニングすることによって電極１４ａ、１４ｂを容易に形成することができる。これにより、絶縁性基板が透明板であり、絶縁性保護層が透明絶縁体層であり、かつ電極が透明導電体で形成された電極である、全体として透明な害虫除去装置が提供される。このとき、粘着層１８も透明であることが好ましい。また粘着層１８の代わりに他の接着剤を用いても構わないし、接着剤なしで貼り付けてもよい。粘着層１８が多層構造を有していて、樹脂フィルムの両側に粘着層を有するような構造のものであってもよい。こうして、電極１４ａ、１４ｂが形成されたガラス板１３ａの全面が、絶縁性保護層１７で覆われることになり、感電を防止して安全性が担保される。これにより、屋外側の表面１９に止まった害虫を除去しやすく、また表面１９に害虫が止まることを忌避させやすくなる。

既に設置されている窓や看板に対して、本発明の害虫除去装置を装着することもできる。この場合には、既設の窓ガラスや看板が絶縁性基板を構成する。この場合の具体的な構成としては、例えば、透明樹脂フィルム１７の表面に透明導電膜からなる電極１４ａ、１４ｂが形成され、その上を粘着層１８で覆ってなる積層体を既存の窓ガラス等に貼り付けて、必要な電気配線を施せばよい。流通の便宜のためには、当該積層体の粘着層１８が剥離紙で覆われた害虫除去用シートとすることが好ましい。それによって、当該害虫除去用シートを施工現場まで運搬し、そこで剥離紙を剥がしてから絶縁性基板に貼り付けることができる。当該シートの一群の電極から引き出された電気配線と、他の一群の電極から引き出された電気配線とが、それぞれ別の電源に接続可能とされる。

電極１４ａを高電位に、電極１４ｂをそれよりも低電位にして電極１４ａと電極１４ｂの間に電界を形成することができる。図２の例では、電極１４ａ、１４ｂはいずれも直線状であり、等間隔かつ平行に配置されている。このようにすることによって、ガラス板１３ａ全体において、本発明の効果を奏させることができる。部分的に電界を強くしたい場合などには、電極１４ａ、１４ｂの間隔や向きを調整することもできる。線状の電極である場合、電極１４ａ、１４ｂの本数は特に限定されないが、それぞれ５本以上あることが好ましく、それぞれ１０本以上あることがより好ましい。

高電位の電極１４ａと低電位の電極１４ｂの間隔（Ｂ）が１～５０ｍｍであることが好ましい。間隔（Ｂ）が小さいほど、小さい電位差で強い電界を生じさせることができるが、間隔（Ｂ）が害虫の寸法よりも小さくなって害虫全体に与える電界の効果が低下する場合がある。また、当該間隔が小さいと、配線が困難になるとともに、断線やショートのリスクも高まる。したがって、当該間隔は２ｍｍ以上であることがより好ましく、３ｍｍ以上であることがさらに好ましく、４ｍｍ以上であることが特に好ましい。一方、当該間隔が５０ｍｍを超えると、電界を強くするために大きな電位差が必要となってしまい、より高電圧の電源が必要になりコスト負担や安全性の面で問題を生じる場合がある。したがって、当該間隔は４０ｍｍ以下であることがより好ましく、３０ｍｍ以下であることがさらに好ましく、２０ｍｍ以下であることが特に好ましい。ここで、当該間隔は、電極１４ａと電極１４ｂに挟まれた絶縁部分の幅のことをいう。

本発明の害虫除去装置において、高電位の電極１４ａと低電位の電極１４ｂとの電位差（Ａ）と、高電位の電極１４ａと低電位の電極１４ｂとの間隔（Ｂ）の比（Ａ／Ｂ）で示される平均電位傾度が１～３０ｋＶ／ｃｍであることが好ましい。平均電位傾度が大きいほど、屋外側の表面１９に止まった害虫を除去しやすく、また表面１９に害虫が止まることを忌避させやすくなる。平均電位傾度は、除去すべき害虫によって相違するが、２ｋＶ／ｃｍ以上であることがより好ましく、３ｋＶ／ｃｍ以上であることがさらに好ましく、５．５ｋＶ／ｃｍ以上であることが特に好ましい。一方、平均電位傾度が大きくなると、電源コストや安全性の面で不利になる場合がある。したがって平均電位傾度が２０ｋＶ／ｃｍ以下であることがより好ましく、１０ｋＶ／ｃｍ以下であることがさらに好ましく、８ｋＶ／ｃｍ以下であることが特に好ましい。ここで、平均電位傾度がスイッチングなどにより変動する場合には、一連のシークエンスのうちで最も高い平均電位傾度を示すときに上記範囲であればよい。

電源（図示せず）は、高電位の電極１４ａと低電位の電極１４ｂの間に電位差を生じさせることができるものであればよく、特に限定されない。正又は負の電源を１つだけ用いてもよいし、２つ以上用いてもよい。高電位の電極１４ａと低電位の電極１４ｂを固定してもよいし、切り替えてもよい。電源から印加される電圧は、正、負いずれも０．５～１５ｋＶであることが好ましい。０．５ｋＶ未満の場合には、表面に止まった害虫を除去するのに不十分な場合がある。当該電圧は、より好適には１ｋＶ以上であり、さらに好適には１．５ｋＶ以上であり、特に好適には２ｋＶ以上である。一方、当該電圧が１５ｋＶを超えると、電源コストや安全性の面で不利になる場合がある。したがって電圧が１０ｋＶ以下であることがより好ましく、５ｋＶ以下であることがさらに好ましく、４ｋＶ以下であることが特に好ましい。

高電位の電極１４ａと低電位の電極１４ｂとが交互に切り替わるスイッチング機能を備えることによって、電界の変化によって害虫を除去しやすくなる。電極を一方の電位に固定しないことによって、空気中の帯電微粒子が付着するのを抑制することもできる。電極への電圧印加シークエンスは特に限定されないが、正の電圧を「＋」とし、負の電圧を「－」とし、接地した電圧を「０」とした場合、以下のようなシークエンス（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）が例示される。括弧内の左側と右側は、それぞれ同じ電位を有する一群の電極に供給する電圧である。Ｓ１は低電圧の電源を２つ用いて電位差を得るものであり、Ｓ２及びＳ３は高電圧の電源を１つだけ用いて電位差を得るものである。電圧印加シークエンスは、これらに限定されるものではない。また、電圧の切り替えの際に、電極を接地する時間を設け、電極に残存する電荷を一旦放出させることが好ましい。この場合、下記のシークエンスにおいて、切り替えごとに短時間の（０，０）を挟むことになる。
Ｓ１：（＋，－）、（－，＋）、（＋，－）、（－，＋）・・・
Ｓ２：（＋，０）、（０，＋）、（＋，０）、（０，＋）・・・
Ｓ３：（－，０）、（０，－）、（－，０）、（－，＋）・・・

スイッチング機能を備える場合には、電圧パルスを印加することが好ましい。その際のパルス幅は特に限定されないが、通常０．０５～１００秒である。パルス幅が短すぎると、害虫が電界の切り替わりを感じることができずスイッチングの効果が奏されないおそれがある。パルス幅は好適には０．２秒以上であり、好適には０．４秒以上である。一方、パルス幅が長すぎると、害虫が切り替わりを感じる機会が減って害虫除去効果が低下するおそれがある。パルス幅は、好適には１０秒以下であり、より好適には５秒以下であり、さらに好適には２秒以下である。なお、パルス形状は矩形であってもよいし、それ以外の形状であっても構わない。例えば、正の電圧のパルスであるならば、負の電圧又はゼロ電圧（接地）から正の電圧に切り替わったところから、再び負の電圧又はゼロ電圧（接地）に戻るまでの時間をパルス幅とする。したがって、仮に正弦波であれば周期の１／２がパルス幅ということになる。

電圧を印加して本発明の害虫除去装置を動作させるタイミングは特に限定されない。常時動作させる連続運転を行ってもよいが、消費電力や装置寿命などを考慮すれば停止する時間を設けることが好ましい場合が多い。所定時間ごとに動作させる間欠運転、指定時間に運転させるタイマー運転、センサーなどの外部信号によって動作させるトリガー運転などが採用可能であり、これらを組み合わせて採用することも好ましい。間欠運転の場合には、害虫が移動するのに十分な時間動作させた後で、所定時間動作を停止させる方法などが例示される。タイマー運転の場合には、昼夜、営業時間などを考慮して動作時間が設定される。トリガー運転の場合には、人や車が近づいてきた時に動作を開始させる方法などが例示される。例えば、ドライブスルーの商品受け渡し用の窓であれば、車の接近を検知して動作を開始させ、窓を開けたときに動作を停止させるような方法を採用できる。いずれにしても、害虫除去装置が設けられる窓や看板の役割、除去対象とする害虫、周辺環境、気候、時刻などを考慮して運転プログラムが設定される。

実際の窓や看板に本発明の害虫除去装置を用いる場合には、高電位の電極及び低電位の電極の近傍に導電体が存在することがある。例えば、網入りガラス中の網や、看板を支える金属製の枠組みなどである。このような場合、当該導電体に対して電気力線が繋がり、結果として屋外側の表面の電界強度が小さくなってしまうことがある。このような場合に追加電極を設けることが好ましい。すなわち、高電位の電極と絶縁性基板の間に高電位の追加電極を設け、低電位の電極と絶縁性基板の間に低電位の追加電極を設けることが好ましい。

このように追加電極を備えた害虫除去装置の原理を説明する模式図を図５に示す。絶縁性基板２の一方の表面に金属板９が貼り付けられた構造において、金属板９の反対側に高電位の電極３ａと低電位の電極３ｂを配置する構成である。高電位の電極３ａと絶縁性基板２の間に高電位の追加電極３ｃが設けられ、低電位の電極３ｂと絶縁性基板２の間に低電位の追加電極３ｄが設けられている。追加電極３ｃからの電気力線の多くは金属板９に向かうものの、同じ電位を有する追加電極３ｃが介在することによって、電極３ａからの電気力線は金属板９に向かうことなく、屋外側の表面６の電界強度が保たれる。追加電極３ｃ、３ｄの位置は、電極３ａ、３ｂとそれぞれちょうど重なる位置であることが好ましいが、本発明の効果が奏される範囲内で少しずれていても構わない。図５の例では、全ての電極３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄが絶縁性保護層４で覆われていて、接着層８を介して絶縁性基板２と接着されている。

本発明の害虫除去装置において、絶縁性基板の周囲の少なくとも一部に、前記絶縁性保護層もしくは前記絶縁性基板の表面から移動して来た害虫を捕捉する害虫捕捉装置を設けることが好ましい。以下、当該害虫捕捉装置について、図２～４を参照しながら説明する。図２で示される窓においてはガラス板１３ａのほぼ全面にわたって高電位の電極３ａと低電位の電極３ｂが配置されているので、屋外側の表面１９の全範囲において電界が付与される。そのため、表面１９に止まった害虫は、サッシ１２ａに移動しようとする。このような害虫を捕捉するのが害虫捕捉装置である。

害虫捕捉装置は、樹脂フィルム１７の表面１９の周囲の少なくとも一部に設けられる。好適には全周に設けられるが、落下する害虫を併せて捕捉するために下辺にだけ設けてもよい。樹脂フィルム１７の表面１９の端部に設けてもよいし、サッシ１２ａの表面に設けてもよい。断面形状が概略コの字型の長尺品を開口部が窓の中央を向く方向に設置して、当該開口部から害虫が入り込んで突き当りの壁に配置された粘着シートで捕捉される構成が好適である。粘着シートとそれに補足された害虫が、正面及び裏面から見えにくくなるように、開口部脇の壁の高さを調整する。金属やプラスチックで形成した害虫捕捉装置を予め表面１９の周囲に接着しておいて、粘着シートだけを取り換えてもよいし、紙又はプラスチック製で粘着シートが内蔵された害虫捕捉装置を取り換えて用いてもよい。

本発明の害虫除去装置の好適な実施態様が、図２～４に示すような窓である。具体的には、本発明の害虫除去装置を備え、絶縁性基板としてガラス板が枠体に保持されてなる窓である。窓は、図２のような引き違い窓であってもよいし、開き窓であっても構わない。また、窓が開かないいわゆるはめ殺しの窓であっても構わない。ドライブスルーの商品受け渡しの窓や、採光又は換気用の窓、商店のショーウィンドウなど、害虫の付着が問題となる窓であれば本発明を適用可能である。

また、害虫除去装置を備え、絶縁性基板又は絶縁性保護層のいずれかに情報が表示されてなる看板も好適な実施態様である。特に、電極が透明導電体で形成され、絶縁性基板の背後に照明を備えた看板がより好適な実施態様である。さらに、建築物の壁や衝立など、害虫の付着を防ぎたい板状体であれば、本発明を適用可能である。

本発明によって除去される害虫は、特に限定されない。昆虫以外にも、クモやムカデなどの虫に対して適用することもできる。好適には昆虫の除去であり、中でも飛翔昆虫を除去するのに適している。飛翔昆虫は、窓などの垂直面に容易に飛来するし、飛翔時に羽同士の摩擦によって帯電しやすく、本発明の効果が奏されやすいからである。また、飛翔昆虫の多くは光に対する指向性があって、夜間の窓や看板への付着が問題になりやすいからである。飛翔昆虫としては、蚊、ハエ、蛾、甲虫、羽蟻、カメムシなどが例示される。

実施例１（パルス幅の影響）
本実施例で用いた実験装置２０の概略断面図を図６に示す。また、カメラの観察方向（図６中の矢印）から見た実験装置の概略図を図７に示す。ガラス製容器２１に蓋２２をし、当該蓋２２に四角形の開口を設けて、当該開口を厚さ２５μｍのＰＥＴフィルム（東レ株式会社製「ルミラーＴ６０」）２３で覆った。厚さ３ｍｍのＰＥＴシート２４の上に幅３ｍｍ、長さ６０ｍｍ、厚さ５０μｍの銅箔からなる電極２５ａ、２５ｂを１０ｍｍの間隔を空けて６本平行に貼り付けた。電極２５ａ、２５ｂは、長手方向が垂直になるような向きに並べた。

電極２５ａ、２５ｂの電位を制御するための回路図を図８に示す。第１系統の３本の電極２５ａは、導線２６ａを介してリレーａ１、ａ２、ａ３に接続されていて、ａ１は１ＧΩの抵抗を介して正電源２７に接続され、ａ２は１ＧΩの抵抗を介して負電源２８に接続され、ａ３は４７０Ωの抵抗を介して接地されている。また、第２系統の３本の電極２５ｂは、導線２６ｂを介してリレーｂ１、ｂ２、ｂ３に接続されていて、ｂ１は１ＧΩの抵抗を介して正電源２７に接続され、ｂ２は１ＧΩの抵抗を介して負電源２８に接続され、ｂ３は４７０Ωの抵抗を介して接地されている。１ＧΩという大きな抵抗を設けることによって、人が電極や配線に触れた際の電流を制限し、感電するのを防ぐことができる。また、万一ショートした場合にも、微弱電流しか流れず安全性が担保される。また４７０Ωの抵抗は、電極に蓄えられた電荷を速やかに放出させるために小さい抵抗値を採用している。各リレーはそれぞれコントローラ（図示せず）に接続されており、各電極の電位を、＋、－、０のいずれかに設定できるようにしている。本実験では、電源として株式会社東和計測製両極性高電圧電源「AKT-015K3PINS」とそのコントローラを用いた。制御部はマイクロコントローラ「Arduino Mega2560」と、Sensata Technologies製リードリレー「DAT70515F」で構成した。リードリレーの駆動回路はマイクロコントローラ「Arduino Mega2560」のデジタルI/Oを用いてGoford Semiconductor製 MOSFET 「G50N03J」の導通状態を制御し、リードリレー駆動用コイルに駆動電圧を印加することでリードリレーのスイッチングを行った。

第１系統の電極２５ａ及び第２系統の電極２５ｂについて、＋３．０ｋＶと－３．０ｋＶの電圧パルスを交互に印加し、印加時の両者の電位差が６．０ｋＶになるようにした。また、パルス幅は０．１秒（１００ｍｓｅｃ）又は０．５秒（５００ｍｓｅｃ）であり、パルスと次のパルスの間に、全ての電極２５ａ、２５ｂの電圧を０．０４秒（４０ｍｓｅｃ）間接地して、それらの電圧を０Ｖにする時間を設けた。このときの平均電位傾度は６．０ｋＶ／ｃｍであった。ガラス容器内に約５０匹のトリニドショウジョウバエ（遺伝子操作によって飛翔機能がなく、歩行のみが可能）を入れ、ガラス製容器２１の底越しにビデオカメラで撮影しながら観測した。

ガラス製容器２１の中に投入した約５０匹のショウジョウバエをＰＥＴフィルム２３の表面に集め、動きが良好で損傷のないことを確認した。そして、ショウジョウバエが概ね静止してから３０秒経過した後に、電圧の印加を開始し、容器２１内の様子をビデオカメラで記録し、記録映像から電界発生時のショウジョウバエの行動の観察を目視で行った。図７の破線で囲まれた範囲（両端の電極に挟まれた範囲）内を電極範囲内とし、その領域を評価範囲とした。電圧印加前に評価範囲に付着している個体数は概ね１０～２０匹であった。電圧を印加した瞬間、評価範囲内に付着しているほぼすべてのショウジョウバエがＰＥＴフィルム２３の表面に身体を近づけるように脚を広げ、姿勢を保とうとしたように見えた。その次に、小刻みに身体を震わせながら、その場から這うように移動し続け、最終的に電極範囲外へ移動した。電圧印加後の経過時間に対するショウジョウバエの電極範囲内のフィルム面への付着率を評価した。測定は記録動画によって行い、電圧印加後から８５秒後まで、５秒毎に領域内の個体数を確認した。試験時の室温は１８．１～１９．８℃であり、湿度は４６～４７％ＲＨであった。

パルス幅０．１秒で３回、パルス幅０．５秒で３回の試験を行った。電圧印加後３０秒での害虫除去率を示したグラフを図９に示す。図９中、実験番号（Experimental number）１～３がパルス幅０．１秒での結果であり、実験番号４～６がパルス幅０．５秒での結果である。パルス幅０．１秒では７７～８６％の除去率であり、パルス幅０．５秒では９３～１００％の除去率であった。比較的再現性の良い結果が得られ、パルス幅０．１秒よりもパルス幅０．５秒の方が除去率が高く、パルス幅０．５秒ではほとんどのショウジョウバエを除去することができた。経過時間を横軸にとり、それぞれのパルス幅での残存率の平均値を縦軸にとったグラフを図１０に示す。その結果、電圧印加後から約２０秒の間に約８０％の害虫がいずれのパルス幅でも除去できていることが分かった。一方、電圧印加後２０秒からは、パルス幅０．５秒の場合に短時間で害虫の除去が可能であった。パルス幅をある程度大きくすることでショウジョウバエが帯電する時間を延ばすことができるため、電極の極性の切り替え時に害虫にかかるクーロン力が大きくなるからではないかと推測される。なお、電圧印加中に新たに電極範囲内に移動しようとする個体はほとんど認められなかったことから、ショウジョウバエが電界を忌避していることわかった。

実施例２（印加電圧の影響）
パルス幅０．１秒、印加電圧±２．５ｋＶ（平均電位傾度５．０ｋＶ／ｃｍ）とした以外は実施例１と同様にして試験を行った。その結果を、実施例1におけるパルス幅０．１秒、印加電圧±３．０ｋＶ（平均電位傾度６．０ｋＶ／ｃｍ）の結果とともに、図１１に示す。その結果、印加電圧が±２．５ｋＶのときよりも、±３．０ｋＶのときの方が短時間でショウジョウバエを除去できることがわかった。

実施例３（電極の向きの影響）
パルス幅０．１秒、印加電圧±３．０ｋＶで、電極の長手方向が水平になるような向きに並べた以外は、実施例１と同様にして試験を行った。その結果を、実施例1における、電極の長手方向が垂直になるような向きに並べた結果とともに、図１２に示す。その結果、電極の長手方向が垂直になるような向きに並べた方が、短時間で効果的に除去できることがわかった。元々、電圧が印加されていないときには頭を上向きにして止まる個体が多いことから、電極の長手方向が水平になる場合には、進行方向への移動を妨げるクーロン力が働いたと推察される。

実施例４（その他の条件の影響）
以下の条件を変えた以外は実施例１と同様にして試験を行った。
・印加電圧±２．５ｋＶ（平均電位傾度５．０ｋＶ／ｃｍ）、パルス幅０．１秒
・印加電圧±２．５ｋＶ（平均電位傾度５．０ｋＶ／ｃｍ）、パルス幅０．５秒
・印加電圧±２．５ｋＶ（平均電位傾度５．０ｋＶ／ｃｍ）、直流
・印加電圧±１．０ｋＶ（平均電位傾度２．０ｋＶ／ｃｍ）、パルス幅３秒
結果をまとめて図１３に示す。図１３から以下のことがわかった。
印加電圧±２．５ｋＶのときも、実施例１での印加電圧±３．０ｋＶのときと同様に、パルス幅０．５秒の方がパルス幅０．１秒よりも短時間でショウジョウバエを除去できることが分かった。
パルス電流の代わりに直流電圧を印加した場合には、パルス幅０．１秒並みかそれ以下の除去性能であった。また、電圧が切り替わらないためか、電極上に羽が貼り付いて動けなくなる個体が認められた。
印加電圧±１．０ｋＶでも、ショウジョウバエの個体数は減るものの、その効果は限定的であった。

実施例５（チョウバエでの実験）
実施例１と同様にして、ショウジョウバエをチョウバエに変更して同様に試験を行った。用いたチョウバエは、捕獲、培養したものであり、飛翔可能である。印加電圧が±３．０ｋＶ（平均電位傾度６．０ｋＶ／ｃｍ）又は±２．５ｋＶ（平均電位傾度５．０ｋＶ／ｃｍ）で、パルス幅が３．０秒の条件で電圧を印加したところ、チョウバエを電極範囲内から外側へ移動させることができた。しかしながら、印加電圧を±２．０ｋＶ（平均電位傾度４．０ｋＶ／ｃｍ）まで下げると、羽が電界の影響を受ける様子が確認できたものの、移動する個体が少なくなった。

実施例６（電極間隔の影響）
実施例１で用いた試験装置において、線径１ｍｍの銅線からなる電極２５ａ、２５ｂを５ｍｍの間隔を空けて１２本平行に貼り付けた以外は、実施例１と同様にして、ショウジョウバエを用いた試験を行った。±１．２５ｋＶ（平均電位傾度５．０ｋＶ／ｃｍ）でパルス幅３．０秒の電圧パルスを印加したところ、ショウジョウバエを電極範囲内から外側へ移動させることができた。また、印加電圧を±０．７５ｋＶ（平均電位傾度３．０ｋＶ／ｃｍ）としても、ショウジョウバエを電極範囲内から外側へ移動させることができた。

実施例７（背面の導電体の影響）
実施例１で用いた試験装置において、厚さ３ｍｍのＰＥＴシート２４の外側（電極を配置しない側）の全体に厚さ約１ｍｍの接地銅板を貼り付けて、パルス幅を３秒として実施例１と同等に試験を行った。その結果、ショウジョウバエを電極範囲内から外側へ移動させることが困難であった。一方、電極２５ａ、２５ｂをＰＥＴフィルムで覆い、さらにその上に重ねるようにして６本の電極を配置してからＰＥＴフィルム２３で覆って、図５に示される模式図のようにしたところ、実施例１と同様にショウジョウバエを電極範囲内から外側へ移動させることができた。

１ 害虫除去装置
２ 絶縁性基板
３ａ、３ｂ、１４ａ、１４ｂ、２５ａ、２５ｂ 電極
４ 絶縁性保護層
５ 電気力線
６、１９ 表面
７ 害虫
１０ 窓
１１ サッシ枠
１２ａ、１２ｂ サッシ
１３ａ ガラス板
１５ａ、１５ｂ、２６ａ、２６ｂ 配線
１６ コントローラ
１７ 樹脂フィルム
１８ 粘着層
２０ 実験装置
２１ ガラス製容器
２２ 蓋
２３ ＰＥＴフィルム
２４ ＰＥＴシート
２７ 正電源
２８ 負電源

Claims (11)

1. 異なる電位を有する複数の電極を絶縁性基板の表面に設けて、当該電極を絶縁性保護層で覆い、
   高電位の電極と低電位の電極を所定の間隔を空けて配置して、それらの電極間の電位差によって電界を生じさせ、
   該電界の作用によって、前記絶縁性保護層もしくは前記絶縁性基板の表面に止まった害虫を剥離するか、又は前記絶縁性保護層もしくは前記絶縁性基板の表面に害虫が止まることを忌避させる、害虫除去装置。
2. 前記高電位の電極と前記低電位の電極との電位差（Ａ）と、前記高電位の電極と前記低電位の電極との間隔（Ｂ）の比（Ａ／Ｂ）で示される平均電位傾度が１～３０ｋＶ／ｃｍである請求項１に記載の害虫除去装置。
3. 前記高電位の電極と前記低電位の電極との間隔（Ｂ）が１～５０ｍｍである請求項１又は２に記載の害虫除去装置。
4. 前記高電位の電極と前記低電位の電極とが交互に切り替わるスイッチング機能を備えた請求項１又は２に記載の害虫除去装置。
5. 前記絶縁性保護層の厚さが５～３００μｍである請求項１又は２に記載の害虫除去装置。
6. 前記絶縁性基板が透明板であり、前記絶縁性保護層が透明絶縁体層であり、かつ前記電極が透明導電体で形成された電極である、請求項１又は２に記載の害虫除去装置。
7. 前記高電位の電極と前記絶縁性基板の間に高電位の追加電極を設け、前記低電位の電極と前記絶縁性基板の間に低電位の追加電極を設けた、請求項１又は２に記載の害虫除去装置。
8. 前記絶縁性基板の周囲の少なくとも一部に、前記絶縁性保護層もしくは前記絶縁性基板の表面から移動して来た害虫を捕捉する害虫捕捉装置を設けた、請求項１又は２に記載の害虫除去装置。
9. 請求項１又は２に記載の害虫除去装置を備え、前記絶縁性基板としてガラス板が枠体に保持されてなる窓。
10. 請求項１又は２に記載の害虫除去装置を備え、前記絶縁性基板又は前記絶縁性保護層のいずれかに情報が表示されてなる看板。
11. 前記電極が透明導電体で形成され、前記絶縁性基板の背後に照明を備えた、請求項１０に記載の看板。
    

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