JP5924470B2 - 害虫防除装置 - Google Patents

Description

本発明は、害虫防除装置に係り、特に超音波を用いて害虫の防除を行う害虫防除装置に関する。

農業生産現場においては、自然環境に調和し、持続的な生産を可能とする農業技術の確立が課題とされ、特に、農作物の病害虫防除に対しては、農薬に過度に依存しない、環境保全的な防除技術の開発が要望されている。さらに、消費者からは、食品の安全及び安心の確保について強い要望がある。言い換えると、農作物の生産現場に対して、可能な限り農薬使用を抑えて安全で安心な農作物が提供するよう要望されている。

ところで、近辺の雑木林や雑草地が飛来性害虫の生息地となっている果樹園や野菜畑等へは、生息地からそれらの害虫が飛来し、果実や作物体に大きな被害を与えている。特に、ヤガ類が生息する雑木林に近いモモ、ナシ、リンゴ等の果樹園では、ヤガ類が園内に夜間に飛来し、収穫前の果実を吸汁することにより、大きな被害が発生している。一般に、このようなヤガ類の果実被害を防ぐためには、防虫網が用いられている。これは次の理由による。つまり、ヤガ類が近隣の雑木林で繁殖し、成虫が夜間にのみ果樹園へ飛来して加害する。このため、農薬散布による防除が現実的な作業として困難であるという背景のためである。また、野菜畑等でも、夜間に飛来し、野菜上に産卵するタイプの害虫については、幼虫には農薬による防除が有効である。しかし、夜間に飛来する成虫については農薬散布による防除が困難であり、作業現場における防除負荷が大きくなる要因となっている。

ここで、果樹を加害するヤガ類への一般的な防除技術について簡単に述べる。上述のように、果樹園の周囲に防虫網を設置する方法が広く用いられている。しかし、防虫網は、支柱を含めた設置のコストが高いこと、管理作業等で作業性が損なわれること、さらに、気象災害（台風等の強風害や雹や積雪による過重での倒壊など）に弱いこと等の課題がある。

また、夜間に飛来し、花卉や果実から吸汁により加害するヤガ類は、黄色光が一定照度以上である空間に進入しない特性（忌避特性）を有する。そこで、施設園芸（主に花卉）や果樹園（主にナシ）において、黄色光を発光する蛍光灯や高圧ナトリウムランプ等を用いたヤガ類の加害回避技術が導入されている。

さらに、害虫の雄と雌の誘因に介在する性フェロモンを用いた交信かく乱技術あるいは害虫の個体を誘引して捕殺するフェロモントラップ等も普及している。しかし、誘引源となる性フェロモンはそれぞれの害虫の種類で個別のものであり、利用可能な害虫の種類は限られている。

そこで、上述の課題を解消すべく超音波を用いた害虫忌避技術が提案されている。例えば、ガ類が超音波を感知した場合にとる忌避行動に関する研究（Roederら、1975、Hoyら、1989、Millerら、2001）が知られている。この研究では、ガ類は超音波を感知した際に忌避行動をとることが明らかにされ、超音波の強度や方向等によって忌避行動が変化することも確認されている。また、ガ類以外の甲虫やハエ等も超音波に対して忌避行動を示すことが明らかにされている。

また、超音波を用いた害虫忌避技術として、害虫の天敵であるコウモリの発生する超音波を擬似的に発生させることによって、野菜畑に害虫が寄り付くのを防止する技術が開示されている（特許文献１参照）。この技術によって残留農薬や農薬散布の害の軽減を図るっている。さらに、効果持続のために超音波発生をランダムに行うことによって虫の慣れを抑制している。

さらに、コウモリの音声の特徴を利用した防虫装置として、周波数が減少する期間又は増加する期間を含む超音波信号を出力する技術が開示されている（特許文献２参照）。この技術によって、人体への悪影響を軽減しつつ、建物内での作業性を損なうことなく、効果的に防虫するようにしている。

特開２００８−４８７１７号公報 特開２００３−３０４７９７号公報

ところで、上述の害虫忌避技術は一定の効果を実現にしているものの、いくつかの課題が残っており別の技術が求められていた。つまり、防虫網を用いる技術では、支柱を含めた設置のコストが高いこと、管理作業等で作業性が損なわれること、気象災害（台風等の強風害や雹や積雪による過重での倒壊など）に弱い事等の課題があった。

また、黄色光に対する忌避作用を利用して、黄色蛍光灯や黄色高圧ナトリウムランプ等を圃場あるいは園芸施設の周辺や内部に設置する方法は、黄色光に対する忌避特性をもつ昆虫の防除としては有効である。しかし、黄色光に誘引特性をもつ害虫（一部のカメムシ類等）も存在するのでそれらに対しては別途対応が必要となり別の技術が求められていた。また、一つの光源で防除できる圃場面積は限られるため、圃場の規模に比例して設置コストが増加するという課題があった。

交信かく乱技術やフェロモントラップを用いた技術では、誘引源となるフェロモンが実用化（市販化）されている害虫に限られるという課題があった。

コウモリの発する超音波に類似した音波を発信して害虫忌避する技術については、基本的な研究は提案されているものの、実際の果樹園や野菜畑等の農作物栽培圃場への侵入を阻害するために必要な超音波発信源の設置や利用の方法については何らの技術も開示されていない。つまり、特許文献２に開示の技術は、主に建築現場における防除技術であり、比較的短期間の使用を目的とする。一方で、農業分野においては、数年以上の圃場等への導入が想定されており、ヤガ類の超音波に対する慣れ（麻痺）の発生が課題となっていた。そして、本発明者は、建築物の建設期間においては、慣れに対して十分が効果が発揮できても、圃場における継続使用では、上記効果が低減することがあるという知見を得るに至った。そのような観点から、果樹園や野菜畑等の農作物栽培圃場関係者からは、実際に導入するに際して必要とされる技術に対する要望が強くあがっていた。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、農作物栽培圃場における防虫技術を提供することにある。

本発明に係る装置は、コウモリが発する超音波に類似した周波数の超音波を含んだパルス信号として２種類の出力パターンを出力する出力手段を備えた害虫防除装置であって、前記２種類の出力パターンは、第１のパルス持続時間の間、前記超音波を１のパルスとして、これを第１のパルス頻度で第１の出力継続時間繰り返し出力する第１のパルスパターンと、第２のパルス持続時間の間、前記超音波を１のパルスとして、これを第２のパルス頻度で第２の出力継続時間繰り返し出力する第２のパルスパターンとからなり、前記出力手段は、前記第１のパルスパターンと前記第２のパルスパターンとを交互に繰り返し出力するとともに、前記第２のパルス頻度は２０〜３３．３Ｈｚ、前記第２のパルスパターンの前記第２の出力継続時間は４秒未満であり、前記第２のパルスパターンの前記第２の出力継続時間は前記第１のパルスパターンの前記第１の出力継続時間より短く、前記第２のパルス頻度は前記第１のパルス頻度より高い。
また、前記第１のパルスパターンのパルス持続時間は１５０ｍｓｅｃ、前記第１のパルス頻度は２〜６．６Ｈｚ、前記第１の出力継続時間は４秒以下であってもよい。
また、前記第２のパルスパターンのパルス持続時間は８〜２０ｍｓｅｃ、出力継続時間は１秒であってもよい。
また、前記出力手段は、前記第１又は第２の出力パターンの少なくとも一方のパルスに含まれる前記超音波の周波数を２０〜５０ｋＨｚの間でスイープさせてもよい。
また、前記出力手段は、前記第１又は第２の出力パターンの繰り返し周期が変更可能であってもよい。
また、前記出力手段は、超音波出力の大きさを変調させてもよい。
また、防除対象を検知する検知手段と、超音波発信手段を動かす可動手段と、前記検知手段の検知結果に応じて、前記超音波発信手段及び前記可動手段の動作を制御する制御手段と、を備えてもよい。

本発明によれば、農作物栽培圃場における防虫技術を提供できる。

実施形態に係る、超音波パルスの出力パターンを示した図である。 実施形態に係る、ヤガ類忌避に適した超音波パルスに関してパルス持続時間と反応閾値との関係を示したグラフである。 実施形態に係る、ヤガ類忌避に適した超音波パルスに関してパルスパターンと反応閾値との関係を示したグラフである。 実施形態に係る、ヤガ類忌避に適した超音波パルスに関してパルスパターンと反応閾値との関係を示したグラフである。 実施形態に係る、ヤガ類忌避に適した超音波パルスに関してパルスパターンの組み合わせと反応閾値との関係を示したグラフである。 第１の実施形態に係る、超音波防虫システムの概要を示した図である。 第２の実施形態に係る、超音波防虫システムの概要を示した図である。 第３の実施形態に係る、超音波防虫システムの概要を示した図である。 第４の実施形態に係る、超音波防虫システムの概要を示した図である。 第５の実施形態に係る、超音波防虫システムの概要を示した図である。 第６の実施形態に係る、超音波防虫システムの概要を示した図である。

本実施の形態（以下、単に実施形態という）を、図面を参照して説明する。
本実施形態では、害虫、特にヤガ類に忌避効果のある超音波を発生する振動素子を、農作物栽培圃場または施設の周辺ないしは内部に複数個設置するシステムについて説明する。さらに、出力する超音波は、防除効果の高い出力パターンとする。具体的には、コウモリの発する超音波に類似した音波を用いるとともに、異なる周波数領域の超音波パルスで構成される出力パターンを繰り返すことで慣れ防止を施すものである。なお、以降の実施形態では、主に夜間における害虫の防除を想定しているが、昼間の害虫の防除にも適用可能である。

＜基本技術＞
まず、基本技術として、本実施形態で用いる超音波パルスの出力パターンについて説明する。図１は、本実施形態において用いる超音波パルスの出力パターンの典型例を示す。コウモリの発する超音波パルスは、エコーロケーション時の持続時間の長いパルス（数Ｈｚ）と、採餌行動時の持続時間の短いパルス（数十Ｈｚ）とから構成されている。ここで、エコーロケーション時の持続時間の長いパルスの周波数を、便宜的に第１の周波数と呼び、そのパルスを第１の超音波パルスと呼ぶ。同様に、採餌行動時の持続時間の短いパルス（数十Ｈｚ）の周波数を第２の周波数と呼び、そのパルスを第２の超音波パルスと呼ぶ。

図示のように、第１の周波数領域の期間では、数Ｈｚのパルスを出力する。より具体的には、２．０〜６．６Ｈｚの範囲が好ましい。また、第２の周波数領域の期間では、数十Ｈｚのパルスを出力する。具体的には、２０．０〜３３．３Ｈｚの範囲が好ましい。また、第１及び第２の周波数領域の出力継続時間として、４秒未満がよく、さらに１〜３秒がより好ましい。第１及び第２の周波数領域の出力継続時間は、それぞれ異なってもよい。

さらに、各パルスに含まれる超音波は、５０〜２０ｋＨｚの範囲でスイープさせてもよい。図１では、４３ｋＨｚから３９ｋＨｚに向けて、徐々に周波数を低くするスイープがなされている。なお、スイープの周波数の範囲は、上記例に限らず、例えば、上記より高い範囲の５０ｋＨｚから４０ｋＨｚといった範囲でもよく、また、３０ｋＨｚ〜２０ｋＨｚといった範囲でもよい。この範囲は、防除対象となるヤガ類の種類や地域に応じて効果的なものが選択される。

図２〜図５に、上述のヤガ類忌避に適した超音波パルスパターンを導出するに際して行った実験結果を示す。ここでは、ヤガ類として、ヒメエグリバ及びアカエグリバについて実験を行った。実験方法は、ヤガ類の胸部を、アルミ棒（直径３mm長さ50mm）の先端に、粘着剤と固定した4本の銅線（直径0.4mm）を巻きつけることで固定した。そのアルミ棒は、アクリル製のホルダーに止めて、蛾の肢が中に浮くよう、スタンドに固定した。胸部と腹部に記録電極を刺入し、導出した筋電図は入力箱を経て、生体電気用アンプ（日本光電社製 AVB-10）に接続し、さらにオシロスコープ（日本光電社製VC-10）を経て、ペンレコーダー（日本光電社製WI-641G）で記録した。

図２は、ヤガ類忌避に適した超音波パルスに関してパルス持続時間と反応閾値との関係を示したグラフである。飛翔行動中のヤガ類に、種々の持続時間の超音波パルス（周波数は４０ｋＨｚ）を、音量を徐々に大きくしながら聞かせて、反応閾値を測定した結果である。具体的には、図２（ａ）はヒメエグリバについて、図２（ｂ）はアカエグリバに関して、４０ｋＨｚ超音波パルスの持続時間と反応閾値を示している。パルス持続時間は、１，３，５，８，１０，２０，４０，８０，１２０，１５０，２００（ｍｓｅｃ）であり、それぞれに対する反応閾値（ｄＢ）を示している。パルス頻度は、２Ｈｚであり、Ｎ数は５である。例えば、パルス持続時間１０ｍｓｅｃとは、４０ｋＨｚの超音波を１０ｍｓｅｃ間だけ出力する。そして、１秒あたり２回出力する。反応閾値が低いほど、小さな出力の超音波パルスに反応を示していることを意味している。つまり、反応閾値が低い条件を用いることで、ヤガ類の忌避が高いことを意味する。

本実験から、ヒメエグリバではパルス持続時間８〜２０ｍｓｅｃ及び１５０ｍｓｅｃを超える条件において、反応閾値は低いことが確認できた（図２（ａ））。また、アカエグリバでは、８ｍｓｅｃを超えると反応閾値が低下し、その後は上昇しないことが確認できた（図２（ｂ））。すなわち、アカエグリバのように４０ｍｓｅｃ以上のパルスでも反応閾値の上昇は見られない。これらのことから、複数種のヤガを対象とする場合、持続時間８〜２０ｍｓｅｃ、より好ましくは１０〜２０ｍｓｅｃ、さらにより好ましくは１０ｍｓｅｃのパルス出力が効果的であると判断できる。また、１５０ｍｓｅｃ近傍も良好であることが分かる。

図３は、ヤガ類忌避に適した超音波パルスに関してパルスパターンと反応閾値との関係を示したグラフである。上述のように、ヤガ類は超音波に反応するが、刺激を繰り返すと反応をしなくなる、いわゆる「慣れ」の現象が生じる。同じ４０ｋＨｚの超音波であっても、連続音よりもパルス状に与えたときの方が、慣れは起こりにくく、さらに、繰り返し刺激の時間間隔が長ければ慣れは起こりにくいという知見がある。そこで、１０秒間のパルス刺激（パルス持続時間２０ｍｓｅｃ、パルス頻度２０Ｈｚ）を1分間隔で作用させた場合（図３（ａ））、及び5分間隔で作用させた場合（図３（ｂ））の反応閾値を計測した。図示のように、刺激間隔を５分とした場合、回数が増えた場合でも反応閾値の上昇は見られず慣れがほとんど発生していないこと、また、刺激間隔を１分間とした場合に慣れが発生していることが確認できた。

図４は、ヤガ類忌避に適した超音波パルスに関してパルスパターンと反応閾値との関係を示したグラフである。ここでは、ヒメエグリバに関して、種々のパルスパターンについて、１分間隔で１０回繰り返し刺激を与えた場合の反応閾値の推移を調べた。図４（ａ）の条件１では、パルス持続時間８ｍｓｅｃ、パルス頻度５０Ｈｚである。図４（ｂ）の条件２では、パルス持続時間２０ｍｓｅｃ、パルス頻度２０Ｈｚである。図４（ｃ）の条件３では、パルス持続時間４０ｍｓｅｃ、パルス頻度１０Ｈｚである。図４（ｄ）の条件４では、パルス持続時間１５０ｍｓｅｃ、パルス頻度３Ｈｚである。図示のように、慣れを起こしにくい順は、条件１、条件４、条件２、条件３の順である。これは、図２で示したパルス持続時間と反応閾値の関係において、反応閾値が低かった順と一致する。

図５は、ヤガ類忌避に適した超音波パルスに関してパルスパターンの組み合わせと反応閾値との関係を示したグラフである。上述の実験で、反応閾値が低かったパルス持続時間２０ｍｓｅｃ、パルス頻度２０Ｈｚ（パターン１）と、パルス持続時間１５０ｍｓｅｃ、パルス頻度３Ｈｚ（パターン２）のパルスパターンを３つのパターンで繋いで、それを繰り返すように設定し、１０秒間ずつ１０回反応閾値を調べた。図５（ａ）では、パターン１を１秒、パターン２を１秒とした組み合わせパターンを１０秒間１サイクル（回）とし、１分間隔で行った。図５（ｂ）では、パターン１を１秒、パターン２を４秒とした組み合わせパターンを１０秒間１サイクル（回）とし、１分間隔で行った。図５（ｃ）パターン１を４秒、パターン２を１秒とした組み合わせパターンを１０秒間１サイクル（回）とし、１分間隔で行った。慣れを起こしにくい１５０ｍｓｅｃを４秒続けても慣れは起きにくかったが（図５（ｂ））、慣れを起こしやすい２０ｍｓｅｃが４秒続くと、繰り返すうちに慣れが起きる傾向が見られた（図５（ｃ））。

従来は、第１の周波数領域で繰り返し出力される第１の超音波パルスと第２の周波数で繰り返し出力される第２の超音波パルスを適宜選択し、必要に応じてランダム変更するだけであった。しかし、異なる周波数領域を繰り返すことで慣れ防止を施す事ができる。慣れを起こしやすい周波数との組み合わせの場合には、出力継続時間を４秒未満とすることで一層の効果が期待できる。

＜第１の実施形態＞
図６は、本実施形態に係る超音波防虫システム１０の概要を示している。図６（ａ）は、圃場８０への超音波発生装置２０の設置態様を示している。超音波発生装置２０は、支柱の所定の高さ部分に取り付けられている。また、図６（ｂ）は超音波防虫システム１０の機能ブロック図を主に制御系に着目して示し、動力源等については一般的な構成で実現できるので省略している。

図６（ｂ）に示すように、超音波防虫システム１０は、複数の超音波発生装置２０と、それらを制御するシステム制御部３０とを備える。システム制御部３０は、システム通信部３２を有し、そのシステム通信部３２を介して超音波発生装置２０の動作を制御する。

超音波発生装置２０は、振動素子２２と、出力制御部２４と、通信部２６とを備える。振動素子２２は、磁歪フェライト型振動子であるが、超音波発生装置２０の設置数や設置場所によっては、磁歪フェライト型振動子より低出力のランジュバン型振動子であってもよいし、また、セラミック型振動素子であってもよい。なお、特に図示はしないが、振動素子２２の出力は、拡声装置（ホーン）により増幅されて所望の方向に送出される。

出力制御部２４は、振動素子２２によるパルス出力を制御する。そのために、出力制御部２４は、パルス出力部２８と、変調制御部２９とを備える。パルス出力部２８は、図１に示したように、コウモリがエコーロケーション時に使用する第１の周波数領域のパルス（第１の超音波パルス）と、採餌時に使用する第２の周波数領域のパルス（第２の超音波パルス）を、所定のパターンで生成する。本実施形態では、第１の周波数領域の出力周波数として６．６Ｈｚを、第２の周波数領域の出力周波数として３３．３Ｈｚを採用する。また、パルス数として、第１の超音波パルス（第１の波長のパルス）は１１回（約１．７５秒）、第２の超音波パルス（第２の波長のパルス）は２１回（約０．６３秒）としている。

変調制御部２９は、第１の超音波パルスまたは第２の超音波パルスの少なくとも一方に対して、変調を施す。具体的には、図１で示したように、変調制御部２９は、出力制御部２４が生成した超音波パルス（第１及び第２の超音波パルス）に対して、４３ｋＨｚから３９ｋＨｚに向けて徐々に周波数を小さくするスイープしたパルス波形による変調を施す。変調が施された超音波パルスは、停止処理がなされるまで繰り返し出力される。

通信部２６は、システム制御部３０のシステム通信部３２と通信する。システム制御部３０のシステム通信部３２と超音波発生装置２０の通信部２６との通信は、有線または無線のどちらの形態であってもよい。

そして、超音波発生装置２０は、図６（ａ）に示すように、圃場８０の周囲及び内部に複数個設置する。ここでは、圃場８０の四隅に４基と内部に２基設置されている。設置間隔は一定であってもよいし、果樹８５の間隔や生育状態にあわせて適宜調整してもよい。

そして、システム制御部３０は、超音波発生装置２０を制御して、所定のタイミング、例えば、夜間に振動素子２２から害虫９０に忌避効果のある超音波を出力する。なお、出力タイミングや発振出力の大きさ、周波数、パルス周期やパルス変動を、ユーザがシステム制御部３０を設定変更することで、所望の制御条件に変更することができる。つまり、システム制御部３０は、超音波発生装置２０の出力制御部２４に対して指令を送信することで、超音波発生装置２０が出力する超音波パルスの出力パターンを変更することができる。

また、システム制御部３０は、超音波発生装置２０のそれぞれに対して、異なる動作をするように制御することもできる。例えば、害虫９０が飛来してくる傾向が強い方向に対して超音波を出力する振動素子２２については、強力な発振出力に制御してもよい。さらに、例えば、ある超音波発生装置２０のスイープパターンと別の超音波発生装置２０のスイープパターンが異なるものに制御されてもよい。また、ヤガ類の慣れ回避の観点から、一定期間所定のパターンによって出力された場合、別の出力パターンに変更されてもよい。変調制御部２９は、毎日変調パターンを変更するように制御してもよい。さらに、パルス出力部２８は、第１の周波数や第２の周波数を変更するように制御してもよい。パルス出力部２８及び変調制御部２９による異なる出力パターンの組み合わせの変更によって、ヤガ類の慣れを効果的に回避することができる。

このような超音波防虫システム１０によると、圃場８０等への害虫９０の侵入あるいは農作物個体への接触や食害を阻止あるいは抑制することができる。なお、超音波発生装置２０は、高さ及び向きを変更可能な機能を有してもよい。システム制御部３０は、果樹８５の生育状況や害虫９０の飛来経路に対応して、振動素子２２を適切な位置及び向きに制御することができる。

＜第２の実施形態＞
図７に本実施形態の超音波防虫システム１０の概要を示す。本実施形態では、図７（ａ）に示すように、超音波発生装置２０を果樹８５の個体の周辺及び果樹８５直接に複数個設置する。なお、図７（ｂ）に超音波防虫システム１０の機能ブロック図を示す。この超音波防虫システム１０の各構成要素の制御及び動作は第１の実施形態と同様であり、説明は省略する。また、出力する超音波のパルス及び変調についても第１の実施形態と同様である。

本実施形態によると、第１の実施形態と同様の効果が得られるとともに、果樹８５個々の防虫がより効果的にできる。なお、第１の実施形態において、圃場８０の内部に設置される超音波発生装置２０に関して、本実施形態のような設置態様とされてもよい。そのような設置態様とすることで、より精密な防虫制御が可能となる。また、ヤガ類の慣れを効果的に回避できる。

＜第３の実施形態＞
図８に本実施形態の超音波防虫システム１１０の概要を示す。出力する超音波のパルス及び変調についても第１の実施形態と同様である。図８（ａ）に示すように、圃場８０にはレール４２が設けられており、超音波発生装置１２０がそのレール４２を移動する。その移動はシステム制御部３０によってシステム通信部３２を介して制御される。なお、レール４２は、地面から所定高さに配置されているが、その設置位置（主に高さ）が果樹８５の生育状況に応じて変更可能に構成されていてもよい。

図８（ｂ）は本実施形態の超音波発生装置１２０の機能ブロック図を示している。超音波発生装置１２０は、本実施形態特有な構成として、移動装置４０を備えている。この移動装置４０によって、超音波発生装置１２０はレール４２を移動する。なお、システム制御部３０は、超音波発生装置１２０の位置に関して、所定の発信装置やレール４２に設けられた所定のセンサ等を用いた公知の技術によって特定可能になっている。

なお、超音波発生装置１２０の移動は、それぞれ独立に制御されてもよいし、複数の超音波発生装置１２０が連動するように制御されてもよい。例えば、圃場８０内や圃場８０から所定距離離れた領域において、常に所定の音圧が得られるように制御することが挙げられる。さらに、ある期間において所定の音圧が観測される割合が所定以上になるように制御がなされてもよい。このような設定は、一般的なシミュレーション技術を利用することで実現できる。さらに、そのような設定の際に、熟した果実が多い果樹８５の周囲を重点的に超音波が出力されるように、超音波発生装置１２０の移動が制御されてもよい。さらに、モータ等によって振動素子２２の向きを変えることができる機構が備わっていれば、超音波発生装置１２０の移動にあわせて振動素子２２の向きを変更するように制御がなされてもよい。

＜第４の実施形態＞
図９に本実施形態の超音波防虫システム２１０の概要を示す。ここでも、出力する超音波のパルス及び変調についても第１の実施形態と同様である。図９（ａ）に示すように、超音波発生装置２２０を搭載した自走車両５０が１台または複数で圃場８０に植わる果樹８５の間を縫うように移動し、超音波を発信出力する。

図９（ｂ）は、超音波防虫システム２１０の概要構成を示す機能ブロック図である。自走車両５０は、走行手段５２と、車両制御部５４と、システム制御部３０と無線通信する通信部５６と、超音波発生装置２２０とを備える。車両制御部５４は、自走車両５０を統括的に制御すると共に、超音波発生装置２２０を制御する。

この自走車両５０は、システム制御部３０の制御に基づいて決まった経路を走行してもよいし、自律的にランダムに走行してもよい。圃場における自走車両５０の自律走行は既に実現されているので、その公知の技術を利用することで超音波発生装置２２０による超音波出力を行いながら自律走行を行うことができる。さらに、複数の自走車両５０にて超音波防虫システム２１０が運用される場合には、自走車両５０同士が互いの位置を所定距離に維持しつつ移動するように制御されてもよい。

本実施形態によると、上述の実施形態と同様の効果が得られる。また、自走車両５０を用いることで、超音波発生装置２２０による超音波発振がより柔軟に行うことができる。つまり、第３の実施形態では、超音波発生装置１２０の位置は移動するものの、レール４２を設置した位置に限定されてしまい、果樹８５の生育状況や果実の位置等に応じた対応が難しかった。しかし、本実施形態では、果樹８５の生育状況や果実の位置等に応じて、適切な位置に超音波を出力することができる。なお、第３の実施形態と本実施形態とをあわせて、圃場８０の外周部分や急斜面等にはレール４２を用いた移動を行い、比較的整地となっている部分を自走車両５０により移動するシステムとしてもよい。

＜第５の実施形態＞
図１０に本実施形態の超音波防虫システム３１０の概要を示す。本実施形態において、出力する超音波のパルス及び変調についても第１の実施形態と同様である。図１０（ａ）は、圃場８０における超音波防虫システム３１０の設置態様を示し、図１０（ｂ）に超音波防虫システム３１０の概略構成を示す機能ブロック図を示している。図示のように、超音波発生装置３２０では、高周波振動を発生する振動発生部３２２からの振動を支柱や支柱間に張られた鋼線あるいは網等の振動部３２４に伝導させる。そして、それらの振動部３２４の表面から、害虫９０に対して忌避効果のある超音波が発生する。

なお、超音波発生装置３２０が複数で構成される場合、同時に同じ特性や出力パターンが採用されてもよいし、異なる特性やパターンの超音波が出力されてもよい。

本実施形態でも上述の実施形態と同様の効果が得られる。また、振動部３２４に網を用いた場合、防風機能を併せ持たせることができるため、最終的な収穫に大きく貢献することができる。

＜第６の実施形態＞
本実施形態は、上述した第１〜第５の実施形態に防虫灯（ナトリウム灯）と各種センサを導入し、それらセンサの検出結果を利用することで、超音波による防虫効果を向上させるものである。ここでは、代表例として第３の実施形態に防虫灯と各種センサを導入したシステムについて例示する。

図１１に本実施形態の超音波防虫システム４１０の概要を示す。図１１（ａ）に示すように、圃場８０にはレール４２が設けられており、超音波発生装置４２０がそのレール４２を移動する。さらに、防虫灯４９０が図示左上の支柱部分に設けられている。防虫灯４９０は、害虫９０の忌避作用として黄色光が有効であることを利用するものであり、黄色蛍光灯や黄色高圧ナトリウムランプ等を用いることができる。

図１１（ｂ）は、超音波防虫システム４１０の概略構成を示す機能ブロック図である。超音波防虫システム４１０は、レール４２を移動可能な複数の超音波発生装置４２０と、防虫灯４９０と、システム制御部３０と、圃場センサ部４８０とを有する。

超音波発生装置４２０は、第３の実施形態と同様の構成として、振動素子２２と、出力制御部２４と、通信部２６と、移動装置４０とを有する。さらに、超音波発生装置４２０は、センサ群４６０を有する。センサ群４６０は、超音波検知センサ４６２と、光センサ４６４と、環境センサ４６６と、対物センサ４６８と、ＣＣＤセンサ４７０とを備える。なお、圃場８０には、センサ群４６０と同様の機能を有する圃場センサ部４８０が設置されている。つまり、圃場センサ部４８０は、超音波検知センサ４８２と、光センサ４８４と、環境センサ４８６と、対物センサ４８８と、ＣＣＤセンサ４８９とを備える。なお、センサ群４６０と圃場センサ部４８０は、それぞれ全てのセンサを有する必要はなく、制御内容や設置場所等に応じて必要なセンサが備わればよい。

超音波検知センサ４６２は、他の超音波発生装置４２０が出力する超音波を検知する。出力制御部２４は、その検知結果より、他の超音波発生装置４２０の距離や、超音波の強さの分布を算出する。なお、超音波発生装置４２０ごとに、出力する超音波に固有の識別信号を重畳させることで、どの超音波発生装置４２０からの信号であるかを容易に判別することもできる。また、システム制御部３０は、センサ群４６０に備わる超音波検知センサ４６２の検出結果と圃場センサ部４８０の超音波検知センサ４８２の検出結果とを両方取得して利用することで、圃場８０における超音波の音圧分布を適切に把握することが可能である。そして、システム制御部３０は、超音波の音圧分布に応じて最適な位置に超音波発生装置４２０を移動させたり、振動素子２２の向きを変えたりする制御を実行することができる。

センサ群４６０の光センサ４６４及び圃場センサ部４８０の光センサ４８４は、防虫灯４９０の光を検出する。光センサ４６４、４８４の検出結果を利用することで、防虫灯４９０の光が照射されていない又は弱い領域を重点的に、移動能力を有する超音波発生装置４２０を配置させることができる。

環境センサ４６６、４８６は、温度センサ、湿度センサ、風力センサを備えて構成されている。温度や湿度、風力、風向き等によって害虫９０の飛来経路や飛来数などが変わることがある。例えば、湿度が高い場合には、比較的低い位置を経路として飛来する可能性が高い。それらの傾向にあわせて、超音波発生装置４２０や防虫灯４９０の出力を制御することで、より効果的な防虫が行える。また、風力や風向きによって超音波の出力は大きく影響を受けることがある。そこで、振動素子２２の向きや出力を調整することで、圃場８０内外の超音波の音圧分布を適切に調整することができる。また、圃場８０では、果樹８５の蒸散等の影響により、局所的に温度が異なる空気層が生じることがある。そのような異なる空気層の境界では、超音波は屈折をしたりするため、なんら対策をしないと所望の音圧分布とならないこともある。そこで、システム制御部３０が、予め異なる空気層の境界での超音波の動きをシミュレートしておくことで、その影響を低減するように制御することができる。また、ヤガ類は、風が強い場合に、風速の弱い場所に向かう傾向がつよい。したがって、果樹等が繁茂している位置に集まる可能性が高い。そこで、風の強さが一定以上の場合に、果樹等が繁茂している領域近傍の超音波発生装置２０の出力を強くする制御を行うことで、ヤガ類が圃場内に滞留している時間を低減させることができる。

対物センサ４６８、４８８やＣＣＤセンサ４７０、４８９は、物体を検知するセンサである。特に、ＣＣＤセンサ４７０、４８９は映像による物体の検知を行い、害虫９０の飛来を検出することができる。例えば、ＣＣＤセンサ４７０、４８９で撮影した映像を解析するときに、防虫対象の害虫９０の形態と共にその特有の動きにもとづいて、害虫９０の飛来を精度よく判定することができる。また、ＣＣＤセンサ４７０、４８９によって果樹８５における果実の位置を昼間に予め撮影し、システム制御部３０で所定のマップを生成することができる。そのマップが夜間における超音波防虫システム４１０の防虫制御に反映されてもよい。また、果樹８５の成長状態を撮影した画像で推定し、その成長状態に応じて、例えば、枝の高さや、葉の量、果実の位置や数等に応じ、重点的に防虫すべき果樹８５を特定することができる。なお、対物センサ４６８、４８８の出力波として振動素子２２の出力波を利用することができる。つまり、振動素子２２を通常は対物センサ４６８の一部として機能させ、害虫９０を検知したときに、防虫のための超音波発振手段として機能させてもよい。

以上、本発明を実施形態をもとに説明した。この実施形態は例示であり、それらの各構成要素や各処理プロセスの組み合わせにいろいろな変形例が可能なこと、またそうした変形例も本発明の範囲にあることは当業者に理解されるところである。例えば、上記の実施形態では、スイープするパルス変調を施したが、さらに、振幅方向に対して変調を施してもよい。その結果、ヤガ類の慣れ回避を一層効果的に実現できる。

１０、１１０、２１０、３１０、４１０ 超音波防虫システム
２０、１２０、２２０、３２０、４２０ 超音波発生装置
２２ 振動素子
２４ 出力制御部
２６、５６ 通信部
２８ パルス出力部
２９ 変調制御部
３０ システム制御部
３２ システム通信部
４０ 移動装置
４２ レール
５０ 自走車両
５２ 走行手段
５４ 車両制御部
３２２ 振動発生部
３２４ 振動部
４６０、４８０ センサ群
４６２、４８２ 超音波検知センサ
４６４、４８４ 光センサ
４６６、４８６ 環境センサ
４６８、４８８ 対物センサ
４７０、４８９ ＣＣＤセンサ
４８０ 圃場センサ部
４９０ 防虫灯

Claims (7)

1. コウモリが発する超音波に類似した周波数の超音波を含んだパルス信号として２種類の出力パターンを出力する出力手段を備えた害虫防除装置であって、
   前記２種類の出力パターンは、
   第１のパルス持続時間の間、前記超音波を１のパルスとして、これを第１のパルス頻度で第１の出力継続時間繰り返し出力する第１のパルスパターンと、
   第２のパルス持続時間の間、前記超音波を１のパルスとして、これを第２のパルス頻度で第２の出力継続時間繰り返し出力する第２のパルスパターンとからなり、
   前記出力手段は、前記第１のパルスパターンと前記第２のパルスパターンとを交互に繰り返し出力するとともに、
   前記第２のパルス頻度は２０〜３３．３Ｈｚ、前記第２のパルスパターンの前記第２の出力継続時間は４秒未満であり、
   前記第２のパルスパターンの前記第２の出力継続時間は前記第１のパルスパターンの前記第１の出力継続時間より短く、前記第２のパルス頻度は前記第１のパルス頻度より高い、
   ことを特徴とする害虫防除装置。
2. 前記第１のパルスパターンの前記第１のパルス持続時間は１５０ｍｓｅｃ、前記第１のパルス頻度は２〜６．６Ｈｚ、前記第１の出力継続時間は４秒以下であることを特徴とする請求項１に記載の害虫防除装置。
3. 前記第２のパルスパターンの前記第２のパルス持続時間は８〜２０ｍｓｅｃ、前記第２の出力継続時間は１秒であることを特徴とする請求項１または２に記載の害虫防除装置。
4. 前記出力手段は、前記第１又は第２のパルスパターンの少なくとも一方のパルスに含まれる前記超音波の周波数を２０〜５０ｋＨｚの間でスイープさせることを特徴とする請求項１から３までのいずれかに記載の害虫防除装置。
5. 前記出力手段は、前記第１又は第２のパルスパターンの繰り返し周期が変更可能であることを特徴とする請求項１から４までのいずれかに記載の害虫防除装置。
6. 前記出力手段は、超音波出力の大きさを変調させることを特徴とする請求項１から５までのいずれかに記載の害虫防除装置。
7. 防除対象を検知する検知手段と、
   超音波発信手段を動かす可動手段と、
   前記検知手段の検知結果に応じて、前記超音波発信手段及び前記可動手段の動作を制御する制御手段と、
   を備えることを特徴とする請求項１から６までのいずれかに記載の害虫防除装置。

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