【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は電気分解機能を有する潅水装置に係り、特に肥料を電気分解することにより、イオン化と酸素を供給させ、作物の生産性を高める電気分解機能を有する潅水装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
現在、潅水装置は、野菜や果実等の栽培管理システムに採用されている。
【０００３】
栽培管理システムによる農業の基本原理と応用技術に関して追記すると、植物の健全育成には、窒素・燐酸・加里・苦土・石灰・硅素・微量要素等のバランス土壌微生物が重要であるが、最も重要な根部環境とは酸化性土壌であり、次に重要なことは、土壌温度（１６〜２３度）、その次に電気伝導度（「ＥＣ」ともいう）とペーハー（「ｐＨ」ともいう）であると言える。
【０００４】
つまり、昼間は、二酸化炭素と水を原料に還元反応によりグルコースを合成して栄養を吸収し、夜間には、昼間合成貯蔵した栄養素（糖質、アミノ酸、脂質）を原料に酸化反応で根をのばして明日に備え、果実を誇大させるとともに、糖度を増し、成長しています。そして、これらの栄養素を運ぶ役目を果たしているのが水と電解質であり、浸透圧の原理がなせる技であり、ＥＣ、ｐＨの低い方から高い方向（低温〜高温）に移動することを利用すればよい。
【０００５】
前記潅水装置としては、特開昭６２−１０２３５７号公報や特開平０５−３３６８５４号公報、特開平０７−２１３１７５号公報、特開平０７−２８９０９９号公報、特開平０８−３７９５７号公報、特開２０００−４６９８号公報等に開示されるものがある。
【０００６】
また、前記潅水装置を採用する栽培管理システム（「点滴養液栽培（ドリップ・ファーティゲーション）システム」とも換言できる）は、養液を一滴ずつ垂らして培地に拡散・浸透させるように施肥と潅水とを同時に行う栽培方法であり、理想的な肥培管理と水分管理とが可能でする。
【０００７】
そして、前記栽培管理システム（「点滴養液栽培（ドリップ・ファーティゲーション）システム」とも換言できる）の制御方策としては、希釈タンク内のＥＣ（肥料濃度）が設定値になるように、水と肥料とを自動的に混入した後に、給液するＥＣ制御と、希釈倍率の設定に従って、水の流量に比例させて肥料を混入しつつ給液する比例制御等がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来の潅水装置における肥料の効き方について記載すると、通常の肥料の効き方では、土の中に浸透し、微生物により分解され、少しずつイオン化されて吸収される。このとき、肥料の吸収が遅いので、かなり残留肥料が蓄積され、時折、その濃度が高くなり過ぎてガスが発生し、根焼け等の障害が出るのが現状である。
【０００９】
また、通常の酸素濃度との比較においては、通常、肥料を混入した時の酸素濃度が２〜８ｍｇ／リットル程度であるが、電気分解すると、２０〜５０ｍｇ／リットル程度の高濃度に保ちながら肥料成分のイオン化が保たれるため、極めて理想的な潅液となり得る。
【００１０】
そして、塩化カリウムでの化学反応式を、図４に示す。
【００１１】
また、潅水装置の給液部には、点滴チューブやスプリンクラー等が使用されているが、点滴チューブやスプリンクラー部分に肥料分が残っていると目詰まり等を起こし、潅水不可能となってしまい、農作物に悪影響を起こすという不都合がある。
【００１２】
特に、有機肥料を点滴チューブで潅水した時に目詰まりが発生することにより、苦慮しているのが現状である。しかも、有機液肥の潅水において、点滴チューブを使用すると、１日〜２ケ月程度でチューブ内にコロニーが発生し目詰まりを起こし、使用できないのが現状である。
【００１３】
更に、従来の潅水装置における液肥潅水は、散水栓や潅水チューブにより給液される。特に点滴潅水型のチューブを使用すると、チューブ性能によって正確な潅水ができることとなり、施肥効率が良く、多く使われ始めているが、点滴潅水型のチューブは化成肥料のみにしか使えず、有機液肥に使用できないという不具合がある。
【００１４】
なお、化成肥料は、値段が安価で、効きが良いという利点はあるが、農作物の品質や味に悪影響を及ぼすという欠点を有する。また、有機肥料は、高価であるという欠点はあるが、化成肥料には含まれないアミノ酸やビタミン等の栄養素が豊富に含まれており、微生物の活性化を促進し、地温を確保できることにより、高品質農産物生産には欠かせないものであり、有機肥料の使用に関する改善が望まれていた。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、栽培管理システムに採用される潅水装置において、液肥を混合させつつ一定濃度に希釈した希釈液を電気分解する電解部を設けたことを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
上述の如く発明したことにより、希釈液を電気分解し、イオン化と酸素を供給させ、作物の生産性を高めている。
【００１７】
【実施例】
以下図面に基づいてこの発明の実施例を詳細に説明する。
【００１８】
図１はこの発明の第１実施例を示すものである。図１において、２は野菜や果実の栽培管理システムに使用される潅水装置である。
【００１９】
この潅水装置２は、水道水や井戸水を供給する水供給部４と、水供給部４からの少なくとも一部の水に液肥を混合させる液肥供給部６と、前記水供給部４からの少なくとも一部の水に液肥供給部６からの液肥を混合させつつ一定濃度に希釈して希釈液を生成するミキシング部８と、このミキシング部８からの希釈液を電気分解する電解部１０と、電気分解後の電気分解水を圃場へ潅水する給液部１２と、前記水供給部４や液肥供給部６、ミキシング部８、電解部１０、給液部１２に夫々接続され潅水動作を制御する制御部（「コントローラ」ともいう）１４とを有する。
【００２０】
つまり、図１に示す如く、水供給部４と給液部１２とを連絡する第１供給通路１６を設け、この第１供給通路１６途中に第１調節弁１８を設けるとともに、第１調節弁１８をバイパスする第２供給通路２０を設ける。また、水量が少ない場合には、第１調節弁１８を全閉することもできる。
【００２１】
そして、第２供給通路２０には、上流側から第２調節弁２２と、逆止弁２４と、ミキシング部８と、電解部１０とを順次配設し、ミキシング部８には前記液肥供給部６を接続して設ける。
【００２２】
このとき、液肥供給部６は、複数個の液肥タンク６ａと、これらの液肥タンク６ａをミキシング部８に夫々接続する際に介設される複数個の液肥ポンプ６ｂとからなる。
【００２３】
また、前記給液部１２は、第１、第２供給通路１６、２０が合流した後に、複数本の給液通路１２ａに分割され、これらの給液通路１２ａ途中には、上流側から、圧力を調節する水圧調節弁２５、電磁弁２６、圧力計２７を夫々配設している。
【００２４】
このとき、前記給液部１２において圧力調節を行う理由は、潅水チューブのためである。つまり、潅水チューブは、十分な耐圧性を有していないことにより、圧力が必要以上に上昇すると、破裂するおそれがあり、この破裂を防止するために、適正圧（例えば０．６〜１ｋｇｆ／ｃｍ２ ）にする必要がある。
【００２５】
更に、前記制御部１４には、前記給液部１２による潅水の後に、前記液肥供給部６を停止させ、前記水供給部４からの水および／または前記電解部１０からの電気分解水を前記給液部１２に供給する機能を付加して設ける。
【００２６】
詳述すれば、前記制御部１４は、前記給液部１２による潅水の後に、前記水供給部４からの水のみを第１供給通路１６を利用して前記給液部１２に供給し、給液部１２の通水洗浄を行うとともに、通水洗浄後には、前記液肥供給部６を停止させつつ、第２供給通路２０を利用して前記電解部１０からの電気分解水のみを給液部１２に供給し、給液部１２を洗浄殺菌すべく制御するものである。
【００２７】
ここで、水の電気分解について記載すると、水を電気分解して得られる酸・アルカリ機能水は、アルカリ水による健康増進や酸性水による殺菌等の医療用として利用可能である。
【００２８】
そして、電解機能水の生成は、陽極・陰極で夫々生ずる電解生成物の混合を防ぐために、分離隔膜を用いた電解システムで行われる。隔膜としては、微多孔膜やイオン交換膜の２種類がある。
【００２９】
電解強酸性水である前記酸性水は、ペーハー（「ｐＨ」ともいう）や有効塩素濃度、酸化還元電位などにより特徴づけられるが、一方、酸性水には、酸性水中のフーラジカルが関与している可能性もある。
【００３０】
酸性水の製造原理について説明すると、図２に示す如く、電解部１０内の陽極１０ａと陰極１０ｂとを隔膜１０ｃで仕切り、陽極室１０ｄと陰極室１０ｅとを夫々形成し、陽極室１０ｄと陰極室１０ｅとの夫々に水を供給する。
【００３１】
そして、一般的には、供給された水の電気伝導度を上げ、加えて酸性水中の有効塩素濃度を高めるために、数百〜千ｐｐｍの塩化ナトリウム（ＮａＣｌ）が水に添加される。
【００３２】
このとき、前記陽極１０ａでは、図２の式（１）及び（２）に示す如く、主に電解反応により酸素ガスと水素イオン、塩素ガスが生成される。生成された塩素ガスは、図２の式（３）に示す如く、水に溶解し、塩酸と次亜塩素酸とに不均化分解し、平衡を保つ。
【００３３】
前記陰極１０ｂでは、図３の式（１）に示す如く、電解反応により水素ガスと水酸イオンが生成される。
【００３４】
なお、前記電解部１０の電解槽では、図２に示す如く、電荷は隔膜１０ｃを透過するイオンによって運ばれるが、隔膜１０ｃにイオン交換膜を用いた場合には、電荷移動はほとんど全てが陽極室１０ｄから陰極室１０ｅへのカチオンの移動で行われる。そのため、酸性水のペーハー（「ｐＨ」ともいう）低下を妨げる水酸イオンの逆移動は生じない。また、イオン交換膜は、緻密膜であり、電解部１０内の陽極１０ａと陰極１０ｂとで生成されるガスの混合も生じないものである。
【００３５】
なお、上述した通水洗浄や洗浄殺菌の制御動作は、制御部１４に予め動作時間を設定し、この動作時間に沿って制御部１４により自動的に行われるものである。
【００３６】
また、前記水供給部４の下流側、つまり水供給部４と第１、第２供給通路１６、２０の分岐部位との間の第１供給通路１６に、水供給部４からの水の流量を測定する流量センサ２８を設ける。
【００３７】
そして、前記制御部１４は、前記水供給部４の下流側に設けた流量センサ２８によって水の流量を測定し、水の流量に対して前記液肥供給部６に設けた液肥ポンプ６ｂの動作を比例制御し、電気伝導度を一定とする機能をも有している。
【００３８】
前記電解部１０における電気分解の種類としては、大きく分けて隔膜がある有隔膜電解（通常１又は、２膜）と隔膜のない無隔膜電解とがある。肥料電解の場合は、どちらを使っても同じ効果を得ることができるが、無隔膜電解の方が、スケール（ｓｃａｌｅ、錆）の付着による通電不良の発生が少ないことと、隔膜がない分効率が落ちるという欠点があるが、安価で壊れ難いという長所を生かした無隔膜電解が望ましい。
【００３９】
更に、電極等へのスケール防止技術に関して記載すると、電解する液の中にスケール成分のカルシウム、マグネシウム、シリコン等が含有しておれば、スケールの付着は発生する。このとき、肥料の中には、当然スケール成分は、豊富に含まれております。スケール防止技術としては、通常、以下の４つ方策が考えられるが、（１）及び（２）の方策がスケール防止に有効である。
（１）定期的に電極の極性を変えてやること（１〜２時間毎）。
（２）１１ｃｍ／ｓｅｃ以上の流速が得られる構造であること。
（３）定期的に希塩酸等で薬液洗浄すること。
（４）詰まっても分解しやすい構造であること。
【００４０】
更にまた、電極の種類としては、鉛、ニッケル、イリジウム、ステンレス、プラチナ、ルテニウム等の電極があるが、肥料電解には、塩素ガス等の発生が少なく、且つ酸素の発生が多く、最も安全なチタン基材に白金（プラチナ）鍍金電極が望ましい。
【００４１】
また、前記電解部１０の電解槽の種類としては、大別して密閉構造型と解放されたバッチ型とがある。肥料電解には、酸素を多く溶解させたいので、連続式密閉構造型が望ましく、その圧力が高いほど高濃度の酸素を含んだ潅水液となり得る。
【００４２】
次に作用を説明する。
【００４３】
潅水時には、電解部１０に十分な流量を通すためにはコストが大となる不具合があり、水供給部４からの水と、液肥を混合させつつ一定濃度に生成した希釈液の電気分解後の電気分解水とを夫々供給、つまり分流させて供給し、十分な流量を確保している。
【００４４】
電気分解水を供給する場合、例えば通常、第１調節弁１８は閉鎖状態にあり、且つ前記制御部１４によって第２調節弁２２のみを開閉制御するものであるが、大流量を確保したい時には、前記制御部１４によって第１調節弁１８を開放するとともに、第２調節弁２２を開放させ、水供給部４から流量センサ２８を通過した水の一部を、ミキシング部８に供給する。
【００４５】
このミキシング部８において、水供給部４からの水に液肥供給部６からの液肥を混合させつつ一定濃度に希釈して希釈液を生成する。このとき、前記流量センサ２８からの検出信号が制御部１４に入力され、制御部１４が液肥供給部６に設けた液肥ポンプ６ｂにこの液肥ポンプ６ｂの動作を比例制御する制御信号を出力し、希釈液の電気伝導度を一定としている。
【００４６】
また、ミキシング部８において生成された希釈液は、電解部１０において電気分解され、電気分解後の電気分解水が給液部１２に供給され、この給液部１２から圃場へ潅水される。
【００４７】
前記前記制御部１４は、上述した水の流量に対して前記液肥供給部６に設けた液肥ポンプ６ｂの動作の比例制御以外にも、電流の比例制御をも行っている。
【００４８】
前記給液部１２による潅水が終了した後には、先ず、前記制御部１４によって第１調節弁１８の開放状態を維持するとともに液肥ポンプ６ｂを停止させ、前記水供給部４からの水のみを第１供給通路１６を利用して前記給液部１２に供給し、給液部１２の通水洗浄を行う。
【００４９】
そして、通水洗浄後には、前記液肥供給部６を停止させつつ、第２供給通路２０を利用して前記電解部１０からの電気分解水のみを給液部１２に供給し、給液部１２を洗浄殺菌を行う。
【００５０】
これにより、希釈液を電気分解する前記電解部１０によって、肥料を電気分解することができ、イオン化と酸素を供給させ、作物の生産性を高めることができる。すなわち、前記電解部１０において液肥又は一定濃度に希釈した希釈液に電気分解をかけることにより、陰極から水素が発生するとともに、陽極からは酸素が発生し、発生した水素の多くは、溶けきれず大気中に放出されるが、酸素は高濃度で保たれ、イオン化酸素等の活性酸素も高濃度で保たれることとなり、肥料成分がイオン化して吸収され易くなるという利点がある。
【００５１】
また、植物の成長促進にも寄与し得る。すなわち、植物の成長に肥料成分は欠かせませんが、肥料がイオン化していなければ根から吸収されません。このとき、肥料成分を電気分解することにより、極めて吸収が良く成り、生育成長が極めて良くなる。その根拠としては、肥料を潅水してもすぐに土壌中の残留肥料が無くなります。また、根の成長には酸素が欠かせません。電気分解することにより、通常の５倍〜１０倍程度に高められたイオン化酸素を含む潅液を与えると、極めて根の状態を良くすることができる。
【００５２】
更に、前記給液部１２による潅水が終了した後に通水洗浄及び洗浄殺菌を自動的に行う前記制御部１４によって、給液部１２の目詰まりを確実に防止し得るとともに、給液部１２内を常にクリーンに保持でき、正確な点滴潅水を行うことができ、潅水装置２の信頼性を向上し得て、しかも農作物を極めて良い状態に保つことができ、実用上有利である。
【００５３】
図３はこの発明の第２実施例を示すものである。この第２実施例において、上述第１実施例のものと同一機能を果たす箇所には、同一符号を付して説明する。
【００５４】
この第２実施例の特徴とするところは、潅水装置３２を電気伝導度制御タイプとするとともに、廃液を利用可能とした点にある。
【００５５】
すなわち、電気伝導度制御タイプの潅水装置３２は、水道水や井戸水を供給する水供給部３４と、水供給部３４からの水に液肥を混合させる液肥供給部３６と、前記水供給部３４からの水に液肥供給部３６からの液肥を混合させつつ一定濃度に希釈して希釈液を生成するミキシング部３８と、このミキシング部３８からの希釈液を電気分解する電解部４０と、電気分解後の電気分解水を圃場へ潅水する給液部４２と、前記水供給部３４や液肥供給部３６、ミキシング部３８、電解部４０、給液部４２に夫々接続され潅水動作を制御する制御部４４とを有する。
【００５６】
つまり、図３に示す如く、供給通路４６に、上流側から水供給部３４と、ミキシング部３８と、電気伝導度センサ（「ＥＣセンサ」ともいう）４８、電解部４０と、電気分解後の電気分解水を貯留するタンク５０（必要に応じて設置、図３の１点鎖線参照）と、タンク５０内の電気分解水を送給する送給用ポンプ（必要に応じて設置、図３の１点鎖線参照）５２と、給液部４２とを順次配設し、ミキシング部３８には前記液肥供給部３６を接続して設ける。
【００５７】
そしてこのとき、液肥供給部３６は、複数個の液肥タンク３６ａと、これらの液肥タンク３６ａをミキシング部３８に接続する際に介設される液肥ポンプ３６ｂとからなる。
【００５８】
また、前記給液部４２は、複数本の給液通路４２ａに分割され、これらの給液通路４２ａ途中に、水圧調節弁５３と電磁弁５４と圧力計５５とを夫々配設している。
【００５９】
更に、前記給液部４２は、図３に示す如く、複数個、例えば３個のベンチ方式の圃場（「ベンチ圃場」ともいう）５６に配設され、これらのベンチ圃場５６には、廃液パイプ５８の一端を夫々接続して設ける。
【００６０】
この廃液パイプ５８の他端は、第１開閉弁５９を介して廃液タンク６０に接続して設け、廃液タンク６０と前記水供給部３４よりも下流側の供給通路４６とを、送給用ポンプ６２を介して還流通路６４によって接続して設ける。なお、前記廃液パイプ５８の第１開閉弁５９直上流部位を分岐して排出通路６６を設けるとともに、この排出通路６６途中には第２開閉弁６８を設ける。
【００６１】
前記制御部４４には、上述第１実施例のものと同様に、前記給液部４２による潅水の後に、前記液肥供給部３６を停止させ、前記水供給部３４からの水または前記電解部４０の電気分解水を前記給液部４２に供給する機能を付加して設ける。
【００６２】
詳述すれば、前記制御部４４は、前記給液部４２による潅水の後に、前記液肥供給部３６と前記電解部４０とを停止させつつ、前記水供給部３４からの水のみを供給通路４６を利用して前記給液部４２に供給し、給液部４２の通水洗浄を行うとともに、通水洗浄後には、前記液肥供給部３６を停止させつつ、前記電解部４０を駆動させ、供給通路４６を利用して前記電解部１０からの電気分解水のみを給液部１２に供給し、給液部１２を洗浄殺菌すべく制御するものである。
【００６３】
また、ベンチ圃場５６へ潅水された水及び電気分解水の余剰分は、廃液パイプ５８を介して廃液タンク６０に収集され、還流通路６４途中に設けた送給用ポンプ６２によって前記水供給部３４よりも下流側の供給通路４６に還流されることとなる。
【００６４】
さすれば、前記給液部４２による潅水が終了した後に通水洗浄及び洗浄殺菌を自動的に行う前記制御部４４によって、給液部４２の目詰まりを確実に防止し得るとともに、給液部４２内を常にクリーンに保持でき、正確な点滴潅水を行うことができ、潅水装置３２の信頼性を向上し得て、しかも農作物を極めて良い状態に保つことができ、実用上有利である。
【００６５】
また、前記ベンチ圃場５６へ潅水された水及び電気分解水の余剰分を収集し、前記水供給部３４よりも下流側の供給通路４６に還流させることにより、水及び電気分解水の有効利用が図れるとともに、液肥の有効利用も図ることができ、コストの低減に寄与し得て、経済的に有利である。
【００６６】
なお、この発明は上述実施例に限定されるものではなく、種々の応用改変が可能である。
【００６７】
例えば、この発明の第１、第２実施例においては、給液部による潅水の後に、給液部の洗浄を行う機能を制御部に付加する構成としたが、制御部に、所定時間毎に給液部の洗浄を行う機能を付加する特別構成とすることも可能である。
【００６８】
すなわち、給液部による潅水が長時間にわたる場合に、潅水中であっても、所定時間毎に洗浄を行い、給液部の目詰まりを防止するものである。
【００６９】
さすれば、給液部の洗浄を所定時間毎に行うことができ、常時、給液部を適正な状態に維持することができ、実用上有利である。
【００７０】
【発明の効果】
以上詳細に説明した如くこの本発明によれば、 そこで、この発明は、上述不都合を除去するために、栽培管理システムに採用される潅水装置において、液肥を混合させつつ一定濃度に希釈した希釈液を電気分解する電解部を設けたことにより、希釈液を電気分解する前記電解部によって、肥料を電気分解することができ、イオン化と酸素を供給させ、作物の生産性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を示す潅水装置の概略ブロック図である。
【図２】酸性水の製造原理を説明する図である。
【図３】この発明の第２実施例を示す潅水装置の概略ブロック図である。
【図４】電気分解の化学反応を示す図である。
【符号の説明】
２ 潅水装置
４ 水供給部
６ 液肥供給部
６ａ 液肥タンク
６ｂ 液肥ポンプ
８ ミキシング部
１０ 電解部
１２ 給液部
１２ａ 給液通路
１４ 制御部
１６ 第１供給通路
１８ 第１調節弁
２０ 第２供給通路
２２ 第２調節弁
２４ 逆止弁
２５ 水圧調節弁
２６ 電磁弁
２７ 圧力計
２８ 流量センサ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a watering apparatus having an electrolysis function, and more particularly to a watering apparatus having an electrolysis function for increasing ionization and oxygen by electrolyzing fertilizer to increase crop productivity.
[0002]
[Prior art]
At present, irrigation devices are employed in cultivation management systems for vegetables and fruits.
[0003]
As for the basic principles and applied technologies of agriculture by the cultivation management system, it is important to understand that the balance of soil microorganisms such as nitrogen, phosphoric acid, potassium, magnesia, lime, silicon, and trace elements is important for healthy plant growth. The root environment is an oxidizing soil, the next important thing is the soil temperature (16-23 degrees), then the electrical conductivity (also called "EC") and the pH (also called "pH"). It can be said that there is.
[0004]
In other words, during the day, carbon dioxide and water are used as raw materials to synthesize glucose by a reduction reaction to absorb nutrients, and at night, nutrients (sugars, amino acids, and lipids) synthesized and stored during the day are used to oxidize the roots through oxidation. The fruits are exaggerated, the sugar content is increased, and they are growing for the sake of extending tomorrow. Water and electrolytes play a role in transporting these nutrients, a technique that allows the principle of osmotic pressure to be used. EC and pH move from low to high (from low to high temperatures). do it.
[0005]
Examples of the watering device include JP-A-62-102357, JP-A-05-336854, JP-A-07-213175, JP-A-07-289099, JP-A-08-37957, and JP-A-2000-37957. There is one disclosed in, for example, US Pat.
[0006]
In addition, a cultivation management system employing the above-mentioned irrigation apparatus (also referred to as a “drip fertigation system”) is a method of applying fertilizer and irrigation so that a nutrient solution is dripped drop by drop to diffuse and permeate the culture medium. This is a cultivation method that simultaneously performs, and ideal fertilizer management and moisture management are possible.
[0007]
Then, as a control measure of the cultivation management system (which can also be referred to as a “drip fertigation system”), water and water are adjusted so that EC (fertilizer concentration) in the dilution tank becomes a set value. There are EC control for supplying liquid after automatically mixing the fertilizer and proportional control for supplying liquid while mixing the fertilizer in proportion to the flow rate of water according to the setting of the dilution factor.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, when the effect of fertilizer in a conventional watering device is described, the effect of normal fertilizer permeates soil, is decomposed by microorganisms, and is gradually ionized and absorbed. At this time, since the absorption of the fertilizer is slow, a considerable amount of residual fertilizer is accumulated, and sometimes the concentration becomes too high to generate gas, which causes problems such as root burning.
[0009]
In addition, in comparison with the normal oxygen concentration, the oxygen concentration when the fertilizer is mixed is usually about 2 to 8 mg / l, but when electrolyzed, the fertilizer is maintained at a high concentration of about 20 to 50 mg / l. Since the ionization of the components is maintained, a very ideal irrigation solution can be obtained.
[0010]
FIG. 4 shows a chemical reaction formula using potassium chloride.
[0011]
Also, the drip tube and sprinkler, etc. are used in the liquid supply part of the irrigation device, but if fertilizer remains in the drip tube or sprinkler part, clogging etc. will occur, and irrigation will not be possible, There is the disadvantage of causing adverse effects on crops.
[0012]
In particular, at present, clogging occurs when organic fertilizer is irrigated with a drip tube, which is a problem. In addition, when an intravenous drip tube is used for watering of organic liquid fertilizer, colonies are generated in the tube in about one to two months, causing clogging, and the tube cannot be used at present.
[0013]
Further, the liquid fertilizer irrigation in the conventional watering device is supplied by a water tap and a watering tube. In particular, if drip irrigation type tubes are used, accurate irrigation can be performed depending on the tube performance, fertilization efficiency is high, and it has begun to be widely used, but drip irrigation type tubes can be used only for chemical fertilizers and used for organic liquid fertilizer There is a problem that you can not.
[0014]
Although chemical fertilizers have the advantage of being inexpensive and effective, they have the disadvantage of adversely affecting the quality and taste of agricultural products. In addition, organic fertilizers have the disadvantage of being expensive, but are rich in nutrients such as amino acids and vitamins that are not included in chemical fertilizers, which promotes the activation of microorganisms and ensures the soil temperature, It is indispensable for the production of high-quality agricultural products, and improvement in the use of organic fertilizer has been desired.
[0015]
[Means for Solving the Problems]
Therefore, the present invention is characterized in that, in order to eliminate the above-mentioned inconvenience, in the watering device employed in the cultivation management system, an electrolytic unit for electrolyzing a dilute solution diluted to a certain concentration while mixing liquid fertilizer is provided. I do.
[0016]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
According to the invention as described above, the diluent is electrolyzed, and ionization and oxygen are supplied, thereby increasing crop productivity.
[0017]
【Example】
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[0018]
FIG. 1 shows a first embodiment of the present invention. In FIG. 1, reference numeral 2 denotes a watering device used in a cultivation management system for vegetables and fruits.
[0019]
The watering device 2 includes a water supply unit 4 that supplies tap water and well water, a liquid manure supply unit 6 that mixes liquid fertilizer with at least a part of the water from the water supply unit 4, and at least one of the water supply units 4 that supplies water. A mixing section 8 for diluting the liquid fertilizer from the liquid fertilizer supply section 6 to a certain concentration while mixing the liquid fertilizer from the liquid fertilizer section to generate a diluent; an electrolytic section 10 for electrolyzing the diluent from the mixing section 8; A liquid supply unit 12 for irrigating the electrolyzed water afterwards to the field, and a control unit connected to the water supply unit 4, the liquid fertilizer supply unit 6, the mixing unit 8, the electrolysis unit 10, and the liquid supply unit 12 to control the watering operation. (Also referred to as “controller”) 14.
[0020]
That is, as shown in FIG. 1, a first supply passage 16 that connects the water supply unit 4 and the liquid supply unit 12 is provided, and a first control valve 18 is provided in the middle of the first supply passage 16. A second supply passage 20 that bypasses 18 is provided. When the amount of water is small, the first control valve 18 can be fully closed.
[0021]
In the second supply passage 20, a second control valve 22, a check valve 24, a mixing unit 8, and an electrolysis unit 10 are sequentially arranged from the upstream side. 6 are connected and provided.
[0022]
At this time, the liquid fertilizer supply unit 6 includes a plurality of liquid fertilizer tanks 6a, and a plurality of liquid fertilizer pumps 6b interposed when connecting the liquid fertilizer tanks 6a to the mixing unit 8, respectively.
[0023]
The liquid supply section 12 is divided into a plurality of liquid supply passages 12a after the first and second supply passages 16 and 20 have joined, and a pressure in the middle of these liquid supply passages 12a is increased from the upstream side. , A water pressure control valve 25, a solenoid valve 26, and a pressure gauge 27 for adjusting the pressure.
[0024]
At this time, the reason why the pressure is adjusted in the liquid supply unit 12 is because of the irrigation tube. That is, since the irrigation tube does not have sufficient pressure resistance, if the pressure rises more than necessary, there is a risk of rupture. To prevent this rupture, an appropriate pressure (for example, 0.6 to 1 kgf / cm 2 ).
[0025]
Further, the control unit 14 stops the liquid fertilizer supply unit 6 after watering by the liquid supply unit 12, and supplies the water from the water supply unit 4 and / or the electrolyzed water from the electrolysis unit 10 to the water. A function of supplying the liquid to the liquid supply unit 12 is additionally provided.
[0026]
More specifically, the control unit 14 supplies only water from the water supply unit 4 to the liquid supply unit 12 using the first supply passage 16 after watering by the liquid supply unit 12, After performing the water washing of the liquid section 12, and after the water washing, the liquid fertilizer supply section 6 is stopped and only the electrolyzed water from the electrolytic section 10 is supplied to the liquid supply section using the second supply passage 20. The liquid supply unit 12 is controlled so as to be cleaned and sterilized.
[0027]
Here, the electrolysis of water will be described. The acid / alkali functional water obtained by electrolyzing water can be used for medical purposes such as health promotion with alkaline water and sterilization with acidic water.
[0028]
The generation of the electrolyzed functional water is performed in an electrolysis system using a separation membrane in order to prevent mixing of electrolysis products generated at the anode and the cathode. There are two types of diaphragms: microporous membranes and ion exchange membranes.
[0029]
The acidic water, which is an electrolytic strongly acidic water, is characterized by pH (also referred to as “pH”), available chlorine concentration, oxidation-reduction potential, and the like. There is also a possibility.
[0030]
The principle of production of acidic water will be described. As shown in FIG. 2, an anode 10a and a cathode 10b in an electrolysis unit 10 are separated by a diaphragm 10c, and an anode chamber 10d and a cathode chamber 10e are respectively formed. Water is supplied to each of the chambers 10e.
[0031]
Then, generally, in order to increase the electric conductivity of the supplied water and increase the effective chlorine concentration in the acidic water, several hundred to 1,000 ppm of sodium chloride (NaCl) is added to the water.
[0032]
At this time, in the anode 10a, oxygen gas, hydrogen ions, and chlorine gas are mainly generated by the electrolytic reaction as shown in the equations (1) and (2) in FIG. The generated chlorine gas is dissolved in water and disproportionately decomposed into hydrochloric acid and hypochlorous acid as shown in the equation (3) in FIG. 2 to keep the equilibrium.
[0033]
At the cathode 10b, as shown in the equation (1) in FIG. 3, hydrogen gas and hydroxyl ions are generated by the electrolytic reaction.
[0034]
In the electrolytic cell of the electrolysis unit 10, as shown in FIG. 2, charges are carried by ions passing through the membrane 10c. However, when an ion exchange membrane is used for the membrane 10c, almost all of the charge transfer is performed by the anode. This is performed by the movement of cations from the chamber 10d to the cathode chamber 10e. Therefore, the reverse movement of the hydroxyl ions that prevents the reduction of the pH (also referred to as “pH”) of the acidic water does not occur. Further, the ion exchange membrane is a dense membrane, and does not cause mixing of gases generated at the anode 10a and the cathode 10b in the electrolytic unit 10.
[0035]
In addition, the control operation of the water washing and the cleaning and sterilization described above is performed automatically by the control unit 14 by setting an operation time in the control unit 14 in advance.
[0036]
Further, the flow rate of water from the water supply unit 4 is located downstream of the water supply unit 4, that is, in the first supply passage 16 between the water supply unit 4 and the branch point of the first and second supply passages 16 and 20. Is provided.
[0037]
The control unit 14 measures the flow rate of water by a flow rate sensor 28 provided on the downstream side of the water supply unit 4, and controls the operation of the liquid manure pump 6b provided in the liquid manure supply unit 6 with respect to the flow rate of water. It also has the function of performing proportional control and keeping the electrical conductivity constant.
[0038]
The types of electrolysis in the electrolysis unit 10 are roughly classified into diaphragm electrolysis (usually one or two membranes) having a diaphragm and non-diaphragm electrolysis without a diaphragm. In the case of fertilizer electrolysis, the same effect can be obtained using either of them. However, non-diaphragm electrolysis is more efficient because there is less occurrence of energization failure due to the adhesion of scale (scale) and because there is no diaphragm. However, it is desirable to use diaphragmless electrolysis, which has the advantages of being inexpensive and hard to break.
[0039]
Further, regarding the technology for preventing scale on electrodes and the like, if calcium, magnesium, silicon or the like as a scale component is contained in the solution to be electrolyzed, scale adhesion will occur. At this time, the fertilizer naturally contains abundant scale components. As the scale prevention technology, the following four measures are usually considered, but the measures (1) and (2) are effective for scale prevention.
(1) Change the polarity of the electrode periodically (every 1 to 2 hours).
(2) A structure capable of obtaining a flow rate of 11 cm / sec or more.
(3) Chemical cleaning with dilute hydrochloric acid or the like periodically.
(4) A structure that is easily decomposed even if clogged.
[0040]
Furthermore, as the type of the electrode, there are electrodes such as lead, nickel, iridium, stainless steel, platinum, ruthenium, etc., and fertilizer electrolysis generates a small amount of chlorine gas and the like, and generates a large amount of oxygen. Platinum (platinum) plated electrodes on a titanium substrate are preferred.
[0041]
The type of the electrolytic cell of the electrolytic unit 10 is roughly classified into a closed structure type and an open batch type. For the fertilizer electrolysis, it is desirable to dissolve a large amount of oxygen, so that a continuous closed structure type is desirable. As the pressure is higher, an irrigation solution containing a higher concentration of oxygen can be obtained.
[0042]
Next, the operation will be described.
[0043]
At the time of irrigation, there is a problem that the cost is large in order to pass a sufficient flow rate through the electrolytic unit 10, and the water from the water supply unit 4 is mixed with the liquid fertilizer while the dilute solution generated to a constant concentration after the electrolysis is electrolyzed. Electrolyzed water is supplied, that is, supplied separately, that is, a sufficient flow rate is secured.
[0044]
When supplying electrolyzed water, for example, the first control valve 18 is normally in a closed state, and only the second control valve 22 is controlled to be opened and closed by the control unit 14, but when it is desired to secure a large flow rate, The control unit 14 opens the first control valve 18 and the second control valve 22, and supplies a part of the water that has passed through the flow rate sensor 28 from the water supply unit 4 to the mixing unit 8.
[0045]
In the mixing unit 8, the liquid from the water supply unit 4 is mixed with the liquid fertilizer from the liquid fertilizer supply unit 6 and diluted to a certain concentration to generate a diluent. At this time, the detection signal from the flow rate sensor 28 is input to the control unit 14, and the control unit 14 outputs a control signal for proportionally controlling the operation of the liquid manure pump 6b to the liquid manure pump 6b provided in the liquid manure supply unit 6, The electric conductivity of the diluent is kept constant.
[0046]
Further, the diluent generated in the mixing unit 8 is electrolyzed in the electrolysis unit 10, and electrolyzed water after the electrolysis is supplied to the liquid supply unit 12, which is irrigated into the field from the liquid supply unit 12.
[0047]
The control unit 14 performs a proportional control of the current in addition to the proportional control of the operation of the liquid fertilizer pump 6b provided in the liquid fertilizer supply unit 6 with respect to the flow rate of the water described above.
[0048]
After the irrigation by the liquid supply unit 12 is completed, first, the control unit 14 maintains the open state of the first control valve 18 and stops the liquid fertilizer pump 6b, so that only the water from the water supply unit 4 is removed. 1 The liquid is supplied to the liquid supply unit 12 through the supply passage 16 and the liquid supply unit 12 is washed with water.
[0049]
After the water washing, while the liquid fertilizer supply unit 6 is stopped, only the electrolyzed water from the electrolysis unit 10 is supplied to the liquid supply unit 12 using the second supply passage 20, and the liquid supply unit 12 is supplied. Is washed and sterilized.
[0050]
Thereby, the fertilizer can be electrolyzed by the electrolysis unit 10 for electrolyzing the diluent, ionization and oxygen can be supplied, and the productivity of the crop can be increased. That is, by subjecting the liquid fertilizer or the dilute solution diluted to a certain concentration to electrolysis in the electrolytic part 10, hydrogen is generated from the cathode, oxygen is generated from the anode, and most of the generated hydrogen cannot be dissolved. Although released into the atmosphere, oxygen is maintained at a high concentration, and active oxygen such as ionized oxygen is also maintained at a high concentration, which has the advantage that the fertilizer component is easily ionized and absorbed.
[0051]
It can also contribute to promoting plant growth. In other words, fertilizer components are essential for plant growth, but if the fertilizer is not ionized, it will not be absorbed from the roots. At this time, by electrolyzing the fertilizer component, the absorption becomes extremely good, and the growth and growth length becomes extremely good. The basis for this is that even if the fertilizer is irrigated, the residual fertilizer in the soil disappears immediately. Also, oxygen is essential for root growth. By giving an irrigation solution containing ionized oxygen, which is about 5 to 10 times higher than usual by electrolysis, the condition of the root can be extremely improved.
[0052]
In addition, the control unit 14 that automatically performs water washing and cleaning sterilization after the completion of the water supply by the liquid supply unit 12 can reliably prevent the liquid supply unit 12 from being clogged. Can always be kept clean, accurate drip irrigation can be performed, the reliability of the watering device 2 can be improved, and agricultural products can be kept in an extremely good state, which is practically advantageous.
[0053]
FIG. 3 shows a second embodiment of the present invention. In the second embodiment, parts that perform the same functions as those in the first embodiment will be described with the same reference numerals.
[0054]
The features of the second embodiment are that the watering device 32 is of the electric conductivity control type and that the waste liquid can be used.
[0055]
That is, the electric conductivity control type watering device 32 includes a water supply unit 34 that supplies tap water or well water, a liquid fertilizer supply unit 36 that mixes liquid fertilizer with water from the water supply unit 34, and a water supply unit 34. A mixing unit 38 for diluting the liquid fertilizer from the liquid fertilizer supply unit 36 to a constant concentration while mixing the liquid with the water to generate a diluent; an electrolysis unit 40 for electrolyzing the diluent from the mixing unit 38; And a control unit 44 connected to the water supply unit 34, the liquid fertilizer supply unit 36, the mixing unit 38, the electrolysis unit 40, and the liquid supply unit 42 to control the watering operation. And
[0056]
That is, as shown in FIG. 3, the water supply unit 34, the mixing unit 38, the electric conductivity sensor (also referred to as “EC sensor”) 48, the electrolysis unit 40, A tank 50 for storing the electrolyzed water (installed as required, see the dashed line in FIG. 3) and a feed pump for feeding the electrolyzed water in the tank 50 (installed as necessary, FIG. A liquid supply section 42 is sequentially arranged, and the liquid fertilizer supply section 36 is connected to the mixing section 38.
[0057]
At this time, the liquid fertilizer supply unit 36 includes a plurality of liquid fertilizer tanks 36a, and a liquid fertilizer pump 36b interposed when connecting these liquid fertilizer tanks 36a to the mixing unit 38.
[0058]
Further, the liquid supply section 42 is divided into a plurality of liquid supply passages 42a, and a water pressure control valve 53, an electromagnetic valve 54, and a pressure gauge 55 are disposed in the middle of these liquid supply passages 42a.
[0059]
Further, as shown in FIG. 3, the liquid supply section 42 is disposed in a plurality of, for example, three bench-type fields (also referred to as "bench fields") 56. One end of each 58 is connected and provided.
[0060]
The other end of the waste liquid pipe 58 is connected to a waste liquid tank 60 via a first opening / closing valve 59, and connects the waste liquid tank 60 and the supply passage 46 downstream of the water supply unit 34 with a feed pump. It is provided by being connected by a reflux passage 64 via 62. A discharge passage 66 is provided by branching a portion of the waste liquid pipe 58 immediately upstream of the first opening / closing valve 59, and a second opening / closing valve 68 is provided in the middle of the discharge passage 66.
[0061]
The control unit 44 stops the liquid fertilizer supply unit 36 after watering by the liquid supply unit 42 and supplies water from the water supply unit 34 or the electrolysis unit 40 similarly to the first embodiment. The function of supplying the electrolyzed water to the liquid supply unit 42 is additionally provided.
[0062]
More specifically, the control unit 44 supplies only water from the water supply unit 34 to the supply passage 46 while stopping the liquid fertilizer supply unit 36 and the electrolysis unit 40 after watering by the liquid supply unit 42. Is supplied to the liquid supply unit 42, and the water supply and cleaning of the liquid supply unit 42 is performed. After the water supply and cleaning, the liquid fertilizer supply unit 36 is stopped and the electrolysis unit 40 is driven to supply water. Only the electrolyzed water from the electrolysis unit 10 is supplied to the liquid supply unit 12 using the passage 46, and the liquid supply unit 12 is controlled to be cleaned and sterilized.
[0063]
The surplus water and electrolyzed water irrigated into the bench field 56 are collected in a waste liquid tank 60 via a waste liquid pipe 58 and sent to the water supply unit 34 by a feed pump 62 provided in the middle of a return passage 64. It is returned to the supply passage 46 on the downstream side.
[0064]
In this case, the control unit 44 that automatically performs the water washing and the cleaning and disinfection after the completion of the irrigation by the liquid supply unit 42 can surely prevent the liquid supply unit 42 from being clogged. It is possible to keep the inside of the container 42 clean at all times, to perform accurate drip irrigation, to improve the reliability of the irrigation device 32, and to keep the crop in an extremely good condition, which is practically advantageous.
[0065]
In addition, by collecting excess water and electrolyzed water irrigated on the bench field 56 and returning the collected water to the supply passage 46 downstream of the water supply unit 34, effective use of water and electrolyzed water is improved. As well as effective use of the liquid fertilizer, it is possible to contribute to cost reduction, which is economically advantageous.
[0066]
The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made.
[0067]
For example, in the first and second embodiments of the present invention, the function of washing the liquid supply unit is added to the control unit after watering by the liquid supply unit. It is also possible to adopt a special configuration for adding a function of cleaning the liquid supply unit.
[0068]
In other words, when the water supply by the liquid supply unit is performed for a long time, washing is performed at predetermined time intervals even during the water supply to prevent clogging of the liquid supply unit.
[0069]
Then, the liquid supply unit can be washed at predetermined time intervals, and the liquid supply unit can be constantly maintained in an appropriate state, which is practically advantageous.
[0070]
【The invention's effect】
As described above in detail, according to the present invention, the present invention is directed to a watering device employed in a cultivation management system for removing the above-mentioned inconvenience. Is provided, the fertilizer can be electrolyzed by the electrolysis unit for electrolyzing the diluent, ionization and oxygen can be supplied, and the productivity of crops can be increased.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic block diagram of a watering device showing a first embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram illustrating the principle of producing acidic water.
FIG. 3 is a schematic block diagram of a watering apparatus showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing a chemical reaction of electrolysis.
[Explanation of symbols]
2 Irrigation device 4 Water supply unit 6 Liquid fertilizer supply unit 6a Liquid fertilizer tank 6b Liquid fertilizer pump 8 Mixing unit 10 Electrolysis unit 12 Liquid supply unit 12a Liquid supply passage 14 Control unit 16 First supply passage 18 First control valve 20 Second supply passage 22 Second control valve 24 Check valve 25 Water pressure control valve 26 Solenoid valve 27 Pressure gauge 28 Flow rate sensor
