Ultrasonic pest control device and a method of manufacturing the same

【発明の詳細な説明】 超音波害虫駆除装置及びその製造方法 発明の背景 本発明の分野は超音波発信器であり、特に超音波害虫駆除装置とその製造方法である。 害虫の横行は、毎年、倉庫に保管した材料および食料品に損害を与える第一の原因であることはよく知られている。 しかも、この国のみならず、世界中の農業と飲食物産業にもたらされる害虫の横行による被害は、毎年相当な損失を受ける。 さらに、囓歯動物、虫そして鳥を含む多くの害虫を困惑させたり、不快にさせる一定の周波数の超音波が見つかっている。 しかも、適切な条件下において、超音波は害虫を駆除することができる。 この理由から、多数の電子式及び機械式超音波害虫駆除装置が倉庫設備内の食料、材料から害虫を駆除するための手段として発明されてきた。 しかしながら、これら従来の装置は、信頼性について証明されておらず、経済的な製造や、広い範囲の環境に即座に適応可能であることが望まれる。 例えば、電子式超音波害虫駆除装置は、好ましい強力な出力でダメージと機能障害を起こす傾向があり、技術分野の当業者は高く評価される。 さらに明確に言うと、与えた領域から害虫を駆除するためには、その領域に少なくとも１００ｄ ｂの大きさの超音波をいっぱいに注ぐことがむしろ望ましい。 しかも、いくつかの電子装置が充分な大きさの超音波を小さな領域にいっぱいに注ぐことが可能である一方、これらの装置は、単に大きな領域をカバーするのに充分な強さの出力で作動することができない。 非電子式超音波害虫駆除装置に関して、当技術分野の当業者により発明され、 提案された大きさの範囲で超音波出力を作り出すことが可能である多数の超音波鳴音として、実施可能でない、もしくは信頼性がない問題がある。 それよりも、問題はコスト、製造のし易さ、与える領域、ボリュームの調整を容易にカスタマイズすることである。 クイットナーが発案したＵ． Ｓ． 特許Ｎｏ． ３，１３８，１３８（以下クイットナー特許という）、モエが発案したＵ． Ｓ． 特許ＮＯ． ３，２７７，８６１（以下モエ特許という）に示すように、通常の超音波”鳴音”装置は、概して配管内の圧縮流体（多くの場合空気）の源のバルブ部分、一つのもしくはそれ以上の超音波鳴音からなる。 これらの装置の組立ては相対的に簡単で前縁がまっすぐであるが、大きさと広がりが変化する領域を取り扱うこれらの装置のカスタマイズもしくは領域にいる害虫の多くの種類を取り除くことが難しい。 例えば、クイットナー、モエ特許が発表した装置は、音波を二方向もしくは多方向に向けるため、実質上、改造しなければならない。 その上、 従来技術の超音波害虫駆除装置からなる管の接着もしくは溶接が、相当な労力と時間を要することに注意しなければならない。 従って、改良した超音波発信器が必要であり、特に、害虫の横行する領域に合うように容易に製造、改造できる、超音波害虫駆除装置が必要である。 発明の要約 本発明は、改造した超音波発信器に関するものであり、そのうちの一つの形態は、超音波害虫駆除装置としても使用でき、その製造方法についてなされている。 このために、本発明の一つの形態を実施している超音波発信器は、多数のブロックからなり、互いに連結した時、マニホールドと音響ホーンと共に流体を伝える少なくとも一つの超音波鳴音を形成する。 重要なことには、ブロック間で形成した超音波鳴音の総数が変化することにより、装置により発生する超音波の強さは実質上増減が可能である。 従って、本発明の超音波発生器は、大きな領域からでも小さな領域からでも、害虫を追い出すことに容易に順応する。 なおその上に、超音波鳴音の大きさが変化しても、超音波はそれぞれの超音波鳴音が周波数を変化させ、周波数を変調して、もしくは別に定まった内容物が多音階をもつ超音波が互いに作用して引き起こされる。 もし害虫が単一周波数の超音波に長期間さらされると、その害虫はその周波数の超音波に対して免疫ができ、順応するため、そのような構成は都合がよい。 害虫が、異なる周波数の超音波にさらされると、順応したり免疫ができにくくなる。 最終的には、ブロックの形状を変形させることにより、付加された超音波鳴音によると、本発明の超音波発信器は二方向性のもしくは多方向性の発信器を提供するように改良してもよい。 従って、本発明による超音波発信器は、大きさが変化する場合だけでなく、形状が変化する領域に必要に応じて適合するように、たやすく順応する。 一つの好ましい形態として、本発明の超音波発信器が連結する（例えば、突出部と溝で）ことができ、それで形成された多数の切り欠き部をもつ多数のブロックからなる。 その切り欠き部は、少なくとも一つの超音波鳴音の様々な部分からなり、そのブロックが連結されたとき、切り欠き部は少なくとも一つの超音波鳴音から形成することにより結合する。 なお、その上に、少なくとも複数のブロックの一つがそこにマニホールドを形成し、少なくとも複数のブロックの一つが、 そこに音響ホーンを形成している。 その音響ホーンは、少なくとも一つの超音波鳴音を形成している切り欠き部の一つと共に流体の伝達が可能である。 そのマニホールドは、超音波鳴音からなる少なくとも他の切り欠き部と共に流体伝達が可能である。 上述のように、また下記に詳細に説明したようにブロックの形が変化することにより、及び又、付加された超音波を提供することにより、及び音響ホーン、超音波の二方向もしくは多方向発信器が成し遂げられる。 他の好ましい形態として、本発明の超音波発信器は、一組の端ユニットからなる。 一つのもしくはそれ以上の作業ユニットが端ユニットの間に配置され、（もし必要なら）一つのまたはそれ以上のスペーサユニットが作業ユニットの間にもしくは隣接して配置される。 超音波発信器からなるさまざまなユニットが、互いに結合した時、その”一組のアッセンブリ（ｇａｎｇｅｄ ａｓｓｅｍｂｌｙ） ”は、マニホールドと音響ホーン（例えば少なくともーつの超音波鳴音ユニットで形成する一組のアッセンブリ）と共に流体伝達による少なくとも一つの超音波鳴音を形成する。 より明確に言うと、各々の作業ユニットは、そこに形成した多くの開口領域を有している板（もしくはブロック）からなる。 多くの開口領域は、マニホールド領域、貯蔵領域、共鳴室領域、そしてホーン領域からなる。 作業ユニットが一組の端ユニットの間（そしてこのように、結合したことにより）に配置されるとき、一組のスペーサユニット、もしくは結合した貯蔵領域が沈殿室を形成したそれについての結合、結合した共鳴室領域が共鳴室を形成し、そしてその二つの結合した領域の結合が超音波鳴音を形成する。 さらにマニホールド領域は、沈殿室に対して開いたマニホールドの区分を形成し、そしてホーン領域は共鳴室と共に流体伝達させる音響ホーンの区分を形成する。 本発明の第一の好ましい実施例、第二の好ましい実施例としては、害虫の横行する大きなもしくは小さな範囲に設定できるように超音波鳴音ユニットの装備する数を変更することにより改造してもよい。 また、超音波鳴音ユニットの鳴音室の範囲を変化させることによっても、周波数変調は成し遂げられる。 最終的には、第一の好ましい形態の場合としては、本発明の第二の好ましい形態について超音波発信器が、二方向性もしくは多方向性発信器を提供するように容易に順応させるようにしてもよい。 したがって、本発明の目的は、超音波発信器の改良と、その製造方法を提供することである。 図面の簡単な説明 図１（ａ）は、本発明の好ましい超音波鳴音ユニットの実例図である。 図１（ｂ）は、本発明の好ましい超音波鳴音ユニットの横断面図である。 図２は、本発明の第一の好ましい形態の超音波発信器の実例図である。 図３（ａ）は、本発明の第一の好ましい形態の超音波発信器の一つの部分を形成したマニホールドブロックの説明図である。 図３（ｂ）は、本発明の第一の好ましい形態の超音波発信器の一つの部分で形成したマニホールドブロックの平面図である。 図３（ｃ）は、本発明の第一の好ましい形態の超音波発信器の一つの部分で形成したマニホールドブロックの横断面図である。 図４（ａ）は、本発明の第一の好ましい形態の超音波発信器の一つの部分で形成したホーンブロックを示す実例図である。 図４（ｂ）は、本発明の第一の好ましい形態の超音波発信器の一つの部分で形成したホーンブロックの底面図である。 図４（ｃ）は、本発明の第一の好ましい形態の超音波発信器の一つの部分で形成したホーンブロックの横断面図である。 図４（ｄ）は、本発明の第一の好ましい形態の超音波発信器の一つの部分で形成したホーンブロックの平面図である。 図５は、本発明の第一の好ましい形態の超音波発信器に装備した一つのコーナの実例図である。 図６（ａ）は、本発明の第二の好ましい形態の超音波発信器の一つの部分を形成する作業ユニットの実例図である。 図６（ｂ）は、本発明の第二の好ましい形態の超音波発信器の一つの部分を形成するスペーサユニットの実例図である。 図６（ｃ）は、本発明の第二の好ましい形態の超音波発信器の一つの部分を形成する蓋ユニットの実例図である。 図６（ｄ）は、本発明の第二の好ましい形態の超音波発信器の一つの部分を形成する終端蓋ユニットの実例図である。 図７は、本発明の第二の好ましい形態の超音波発信器の実例図である。 図８（ａ）は、本発明の第二の好ましい形態の超音波発信器に装備した一つのコーナの実例図である。 図８（ｂ）は、本発明の第二の好ましい形態の超音波発信器二方向性作業ユニットの実例図である。 図９は、加圧流体源に本発明の超音波発信器の接続を示す実例図である。 図１０（ａ）は、複数の超音波発信器を流体源と共通の配管で一列に接続した実例図である。 図１０（ｂ）は、複数の超音波発信器を、流体源から分離して配管した実例図である。 本発明の好ましい実施例の説明 図面において、図１（ａ）と図１（ｂ）は、本発明の好ましい形態の超音波鳴音ユニット１の実例を提供する。 超音波鳴音ユニット１は、マニホールド２、沈殿室４、鳴音室６、そして音響ホーン８からなる。 使用時、空気（もしくは他の圧縮流体）がマニホールド２から沈殿室４の中に流出する。 沈殿室４は貯蔵として機能し、また一端を形成したノズル１０を有する。 沈殿室４とノズル１０のどちらも特定の形状にとらわれない。 しかしながら、層流点について滑らかにされる隙間１６（沈殿室４と共鳴室１６の間）の向こう側に、ノズル１０により空気を伝えるようなもののいくつかの型で、ノズル１０が収束して形成した沈殿室４ の壁１２と１４が好ましい。 その上、沈殿室４内で、乱流を最小にするためには、マニホールド２は、沈殿室４の端部よりも中央部に開くのが好ましい。 ノズル１０は、ナイフエッジ部１８に反して空気の層流を焦点に合わせる。 層流がナイフエッジ部１８にかかると、乱気流が空気流の中に生み出され、それにより、さまざまな音色が発生する。 当技術分野の当業者により認識されるものとして、乱気流が生じる時、もしくは圧縮流体を充満した共鳴柱の開いた端の近くに、定常波の変位が柱の中で生成される。 なおその上に、定常波の周波数（ｆ）は、方程式（１）で算出することができる。 （１） ｆ＝（１／４）（ｖ／１） ここで、（ｖ）は流体内で定常波が移動した変位において、速度を表し、（１ ）は共鳴する柱の長さを表す。 当然の結果として、乱流は共鳴室６内で定常波の変位を引き起こすために使用される共鳴室６に対して開口２０において生じ、しかも定常波の周波数は、共鳴室６の大きさが変化させられると変化する。 好ましい形態においては、単周波の定常波は生成されない。 その代わりとして、多くの周波数を有している定常波が、所定の範囲内の帯域に生成される。 例えば、目下、好ましい超音波鳴音ユニット１が、本発明の超音波発信器２２（図２、７に示す）が、およそ２８ＫＨｚを中心とした帯域の範囲の周波数を有する定常波を発生させ、２８ＫＨｚの超音波の範囲としては、所定の範囲からねずみを駆除するのに特に効果がある。 そのような波を生成するために、本発明は、共鳴室６が長さＬ についておよそ０．１２インチ、幅Ｗについて０．０６インチ、そして高さＨについて０．１０インチの寸法をとる。 注意すべきことは、いかなる特定の周波数もしくはいかなる出願についても、本発明の範囲を限定するものではない。 多くの周波数で実施してもよい発明の一般的な概念と考えられているものとして、（ 例えば）他の囓歯動物、虫、そして鳥を含んだ多くの害虫を、所定の範囲から除去するために使用してもよい。 しかも発明の一般的な概念は、他の超音波出願の多くに有利であることが証明される。 最終的に、共鳴室６と、それと関連したナイフエッジ部１８が、流体媒介物（ 空気）を通して音響ホーン８と連結されている。 音響ホーン８は、周囲の環境に対して定常波の変位により生じた音響エネルギを効率よく移すインピーダンス整合器として動作する。 図面に描かれた音響ホーン８は、円錐形状もしくは輪郭を有しているが、有利なように音響ホーン８の形状を変更してもよい。 例えば、急激な形状もしくは輪郭を有している音響ホーン８を利用するのが望ましい。 図２において、本発明の一つの好ましい形態の超音波発信器２２は、突起と溝の型で合わせられ、そこに形成した多数の切り欠き部２８、３０、３２そして３ ４（図３（ａ）〜（ｃ）と図４（ａ）〜（ｄ）に示す）を有する一対のブロック２４、２６からなる。 切り欠き部２８、３０、３２そして３４は、少なくとも一つの超音波鳴音ユニット１の様々な部分から構成する。 ブロック２４、２６が合わさった時、切り欠き部２８、３０、３２そして３４は、少なくとも一つの超音波鳴音ユニット１を形成するように結合する。 より具体的に言うと、図３（ａ）〜（ｃ）と図４（ａ）〜（ｄ）に示すように、本発明の一つの好ましい形態の超音波発信器は、マニホールドブロック２４とホーンブロック２６で構成している。 マニホールドブロック２４は、そこに形成したマニホールド２からなる穴３６を有している。 穴３６はマニホールド２４のＳ１側に形成されており、マニホールドブロック２４の上面Ｆ１の下に内部へ伸びている。 マニホールドブロック２４の上面Ｆ１は、溝４２により分離された二つの面３８と４０から構成している。 とりわけ、好ましく形成した一表面部３８は他表面部４０の上に持ち上げられ、複数の平行なアーチ状の切り欠き部もしくは溝２８が、持ち上げられていない表面部４０に形成される。 アーチ状の切り欠き部もしくは溝２８は、他の溝２８から等間隔で配置され、穴３６の方へマニホールドブロック２４を通して下方に伸びる。 従って、流体伝達は、アーチ状の切り欠き部２８とマニホールド穴３６の間になされる。 ホーンブロック２６は、上面Ｆ２に形成した音響ホーン４４と下面Ｆ３に形成した複数の切り欠き部３０〜３４を有する。 突起と溝の型でマニホールドブロック２４の上面Ｆ１に抗して固定した、ぴったり合うように形作られたホーンブロック２６の下面Ｆ３は、突起５０が隆起することにより分離された二つの面４６ 、４８から構成している。 ブロック２４と２６が互いに結合したとき、マニホールドブロック２４の持ち上げられていない表面部４０に抗して適合した表面部４ ８は、そこに形成した第一のアーチ状の切り欠き部３０と複数の第二のアーチ状の切り欠き部３２を有する。 第一のアーチ状の切り欠き部３０は、隆起舌片部５ ０に隣接して配置され、音響ホーン４４の基礎部分５２に向けてホーンブロック２６を通して伸びる。 第二のアーチ状の切り欠き部３２は等間隔に配置し、第一の切り欠き部３０と一端５４で交差する。 さらに、第二のアーチ状切り欠き部３ ２は、マニホールドブロック２４に形成したアーチ状切り欠き部２８に一致するように一定の距離を保たせ、寸法取りされる。 このように、ブロック２４と２６ が互いに結合したとき、それぞれのアーチ状の切り欠き部２８と３２は複数の超音波鳴音ユニット１の沈殿室４を形成して結合する。 最終的に複数のアーチ状切り欠き部３４が、隆起舌片部５０にも形成される。 隆起舌片部５０に設けたアーチ状切り欠き部３４は同一線上にあり、表面部４８に形成した第二のアーチ状切り欠き部３２で幅が同じである。 このように、隆起舌片部５０が溝４２に受け入れられる時（例えばブロック２４と２６が互いに結合される時）、アーチ状切り欠き部３４は複数の超音波鳴音ユニット１の鳴音室６を形成した隆起舌片部５０ に配置される。 さらに第一のアーチ状切り欠き部３０に面するアーチ状切り欠き部３４の端５６は、複数の超音波鳴音ユニット１のナイフエッジ部１８を形成する。 好ましい形態において、マニホールドブロック２４とホーンブロック２６は、 アルミニウムから構成されており、そのブロックはねじ４５もしくは他の結合方法（例えばボルト、接着材等）を使用して互いに結合されている。 しかしながら、当技術分野の当業者は、ブロック２４と２６が他の金属とプラスチック樹脂を含む他の多くの材料から構成されてもよいと認める。 さらに、ブロックの形状と切り欠き部の構成は従来から用いられている。 もっと具体的に言うと、アーチ状切り欠き部２８、３０、３２と３４は、刃の半径が１．５インチの通常よく使用される放射状のノコギリ、従来のすくう技術を使用して形成した音響ホーン４４ 、そして、従来の工作機械を使用して形成された隆起舌片部５０と溝４２を使用して形成してもよい。 最終的に、特にこの形状にブロックの形状の限界を定めるものではないブロックが種々の形状のうちどのような形状に形成してもよい。 しかもブロックは、種々の方法により結合してもよい。 例えば、図５に示されるユニット５８を装備したコーナは、半円柱状のユニットを作り出すためのユニットを装備した他のコーナと容易に結合されるようにしてもよい、など。 図６（ａ）〜（ｄ）及び図７において、本発明の超音波発信器２２の他の好ましい形態は、一対の端ユニット６０、６２から構成しており、一つもしくはそれ以上の作業ユニット６４が端ユニット６０と６２の間に配置され、もし必要なら一つもしくはそれ以上のスペーサユニット６６が作業ユニット６４の間にもしくは隣接配置する。 超音波発信器２２を構成しているさまざまなユニットが互いに結合されると、”一組のアッセンブリ”が少なくとも一つの超音波鳴音ユニット１を形成する。 より明確に言うと、各々の作業ユニット６４は、そこに形成した多くの開口領域６８を有している一枚の板（もしくは一つのブロック）を構成する。 その多くの開口領域６８は、マニホールド領域７０、貯蔵領域７２、共鳴室領域７４、そしてホーン領域７６から構成する。 作業ユニット６４が一対の端ユニット６０と６２、一対のスペーサユニット６６、もしくはそれについての結合の間（そしてこのように結合されることにより）に配置されると、結合した貯蔵領域７２が超音波鳴音ユニット１の沈殿室４を形成し、また結合した共鳴室領域７４が超音波鳴音ユニット１の共鳴室６を形成すると認識される。 さらに、マニホールド領域７０は、沈殿室４を開けたマニホールド２の区分を形成し、そしてホーン領域７６は共鳴室６と共に流体伝達する音響ホーン８の区分を形成する。 スペーサユニット６６（図６（ｂ）に示した）、そして端ユニット６０と６２ （図６（ｃ）に示した）に関する限りでは、各々のスペーサユニット６６は、そこにマニホールド２の区分を形成している第一開口７８と、音響ホーン８の区分を形成している第二開口８０を有している。 端ユニット６０と６２は、口部端部材６０もしくは蓋部材６２のどちらにも、そしてそこに音響ホーン８の半円柱部分を形成している少なくとも一つの開口８２がそこに形成されている。 口部端部材６０は、さらにそこに形成したマニホールド２の区分で構成する第二開口８６ を有する。 最終的に開口８６にねじが切られていて、流体配管（図９、１０（ａ ）と１０（ｂ）に示す）を結合する手段を超音波発信器２２に対して設けてもよい。 また、アルミニウムで形成した各々の超音波発信器２２で構成しているさまざまなユニット６０〜６６が、おおよそ２８ＫＨｚを中心とした周波数帯域の中に入る超音波を生成するために、上述のように取り付けるように寸法を規定されており、開口が従来の方法により、型に合わせて切られ、しかもさまざまなユニット６０〜６６がねじ（図示せず）もしくは他の従来の方法により互いに結合されるのが好ましい。 しかしながら、各々の超音波発信器２２を構成しているさまざまなユニット６０〜６６は、他の金属、プラスチックから形成してもよく、しかもそれらユニット６０〜６６は、射出成形のような多くの方法で構成してもよいと認められる。 さらに、形状の変動により、もしくはさまざまなユニット６０〜 ６６の大きさ、もしくは作業ユニット６４の中で形成した多数の開口領域６８の形状と大きさの変化により、超音波発信器２２は、所定の範囲の被覆面積を最大にするように容易に改造してもよいと認められる。 例えば、超音波発信器８８を装備したコーナが、本発明の第二の好ましい形態に従って図８（ａ）に描かれており、そして、二方向性の超音波発生を可能にする作業ユニット６５が図８（ｂ ） に描かれている。 どちらか一方の描写された実施例で、各々の超音波発信器２２に超音波鳴音ユニット１を５個供給するのが好ましく、圧力が２〜７ｐｓｉの間で、おおよそ４ ｆｔ ³ /ｍｉｎの割合で流れる流体が各々の超音波発信器２２を操作するのに好ましい。 これらの作業媒介物において、本発明の超音波発信器２２は、少なくとも１００ｄｂの大きさを有する超音波において、１００ｆｔの半径を有する半球体の浴槽で効果がある。 さらに図９に示すように、ウイスパー（Ｗｈｉｓｐｅｒ） ５００のような従来の低圧力流体（空気）ポンプ９０は、好ましい作業媒介物で超音波発信器２２を駆動するために使用されるオークランドおニュージャージのセカンド・ネイチャー・イン・コーポレーション製である。 流体ポンプ９０は、 加圧した流体源として配送し、従来の方法により超音波発信器２２を結合してもよい。 例えば、マニホールド２（図２に示す）の開口９４で超音波発信器２２に対して一つの端部材９８でたやすく連結できるゴムもしくはプラスチックホース９６のような取付部品９２を介して供給されるのが好ましく、そして、類似した形式の流体ポンプ９０に、ホース９６の他端部１００を結合させるのがより望ましい。 最終的に、本発明の超音波発信器２２が、本質的にモジュール設計であることを認識することができる。 このように、多数の装置２２は図１０（ａ）に示すように、共通の配管１０２に沿ってもしくは図１０（ｂ）に示すように、分岐した配管１０４と１０５に沿って供給してもよい。 モジュラ構造は、全体にシステム効率を最大にするために提供する。 なぜなら、簡単に提供し、与えた構造の中に壁等のような音響の障害を緩和するための手段として有効だからである。 本発明は、さまざまな変更と代わりの形態に対して影響されやすいと同時に、 特定の例について図面で示してきており、ここで詳細に説明した。 しかしながら、理解すべきことは、逆に発明は、すべての同等の部分的変更と、本発明の範囲内のものも含み、請求項に追加することにより定義したように保護される。