JP2012075329A

JP2012075329A - Purification apparatus

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Publication number: JP2012075329A
Application number: JP2010220454A
Authority: JP
Inventors: Toshio Tanaka; 利夫田中; Korehiro Odo; 維大大堂; Tomomi Saito; 智己齋藤; Aiko Kato; 愛子加藤; Kenkichi Kagawa; 謙吉香川
Original assignee: Daikin Industries Ltd
Current assignee: Daikin Industries Ltd
Priority date: 2010-09-30
Filing date: 2010-09-30
Publication date: 2012-04-19

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide integrated control means for temperature adjustment and water purification for a nutrient liquid for hydroponic culture.SOLUTION: A nutrient liquid treatment apparatus (20) is a device for purifying the nutrient liquid in a hydroponic system (10). The nutrient liquid treatment apparatus (20) includes: a water purification unit (60) having a heat pump (21) for adjusting the temperature of the nutrient liquid, an electrode pair (64 and 65) for generating streamer discharge in the nutrient liquid, and a power supply (70) for applying the direct voltage to the electrode pair (64 and 65), and configured to generate hydrogen peroxide in the nutrient liquid by the streamer discharge; and a controller (41) for controlling both the temperature adjustment of the heat pump (21) and the purification motion of the water purification unit (60).

Description

本発明は、浄化装置に関し、特に、水耕栽培用の浄化装置に係るものである。 The present invention relates to a purification device, and particularly relates to a purification device for hydroponics.

従来より知られた土壌で植物を育てる栽培方法に対し、昨今では水耕栽培が知られている。一般に水耕栽培では、ポンプなどを用いて栄養分を含む水溶液を汲み上げ、これをパイプなどの栽培筒に流し、その間に植え付けられた植物を巡らせ、これを回収した後に再度循環させることにより、水、養分の効率的な供給を可能にしている。 In contrast to the conventionally known cultivation methods for growing plants in soil, hydroponics are now known. In general, in hydroponics, a pump or the like is used to pump up an aqueous solution containing nutrients, and this is poured into a cultivation tube such as a pipe, and the plants planted in the meantime are circulated. It enables efficient supply of nutrients.

この養液用のパイプには様々な有機栄養分が流れたり、空気中のごみなどが混入したりするので、水垢や不純物が養液用のパイプ内に付着する。このような水垢や不純物は、雑菌の増殖やパイプの詰まりなどの原因になる。しかしながら、養液用のパイプを流れる養液には植物が触れるので、該パイプに洗浄剤を流し込んで洗浄するのは難しい。これに対しては、例えば、オゾン発生器を用いてパイプ内の除菌を図るものがある（特許文献１）。 Since various organic nutrients flow into the nutrient solution pipe or dust in the air is mixed, scales and impurities adhere to the nutrient solution pipe. Such scales and impurities cause proliferation of various germs and clogging of pipes. However, since the plant touches the nutrient solution flowing through the nutrient solution pipe, it is difficult to wash it by pouring a cleaning agent into the pipe. In response to this, for example, an ozone generator is used to sterilize pipes (Patent Document 1).

一方、このような水耕栽培においては、収穫量の増加や周期栽培等を目的として、養液の温度を一定に維持すべく、ヒートポンプチラーが使用されている。 On the other hand, in such hydroponics, a heat pump chiller is used in order to keep the temperature of the nutrient solution constant for the purpose of increasing the yield and periodic cultivation.

特開２００１−２９９１１６号公報JP 2001-299116 A

しかしながら、従来の水耕栽培においては、養液の温度を一定に維持するためヒートポンプチラーと、養液用のパイプ内の養液の除菌をするオゾン発生器とは、別々に構成され、養液の温度制御と除菌動作とは、別々に制御されていた。このため、ヒートポンプチラーとオゾン発生器とを両方設置するため、設置面積（設置容積）が拡大するという問題があった。一方で、オゾン発生器は、送気ポンプ、及び排気回収装置等の付加部材を要するため、さらに設置場所が拡大するという問題があった。 However, in conventional hydroponics, the heat pump chiller and the ozone generator for sterilizing the nutrient solution in the nutrient solution pipe are configured separately to maintain the temperature of the nutrient solution at a constant level. The liquid temperature control and the sterilization operation were controlled separately. For this reason, in order to install both a heat pump chiller and an ozone generator, there existed a problem that an installation area (installation volume) expanded. On the other hand, since an ozone generator requires additional members, such as an air supply pump and an exhaust gas recovery device, there is a problem that the installation location is further expanded.

本発明は、斯かる点に鑑みてなされたものであり、水耕栽培において、養液の温度調節、及び浄化を一体の装置によって行うようにすることを目的とする。 The present invention has been made in view of such a point, and an object of the present invention is to perform temperature adjustment and purification of a nutrient solution with an integrated apparatus in hydroponics.

第１の発明は、水耕栽培システム（10）の養液を浄化する浄化装置であって、上記養液の温度を調節するヒートポンプ（21）と、上記養液中でストリーマ放電を生起する電極対（64,65）と、該電極対（64,65）に直流電圧を印加する直流電源（70）とを有し、上記ストリーマ放電によって上記養液中に過酸化水素を生成するように構成されている放電機構（60）と、上記ヒートポンプ（21）の温度調節、及び上記放電機構（60）の浄化動作を両方制御する制御器（41）とを備えている。 1st invention is the purification apparatus which purifies the nutrient solution of a hydroponic cultivation system (10), Comprising: The heat pump (21) which adjusts the temperature of the said nutrient solution, and the electrode which causes a streamer discharge in the said nutrient solution A pair (64,65) and a DC power supply (70) for applying a DC voltage to the electrode pair (64,65), and configured to generate hydrogen peroxide in the nutrient solution by the streamer discharge A discharge mechanism (60), and a controller (41) for controlling both the temperature adjustment of the heat pump (21) and the purification operation of the discharge mechanism (60).

上記第１の発明では、制御器（41）は、ヒートポンプ（21）と放電機構（60）とを両方制御している。このため、本発明の浄化装置は、浄化装置とヒートポンプ装置とを別々に設置・制御することなく、水耕栽培システム（10）の養液の温度を調節し、且つ養液の浄化を行う。具体的には、制御器（41）は、ヒートポンプ（21）を制御して水耕栽培システム（10）の養液の温度を調節しつつ、放電機構（60）を制御する。 In the first invention, the controller (41) controls both the heat pump (21) and the discharge mechanism (60). For this reason, the purification apparatus of this invention adjusts the temperature of the nutrient solution of a hydroponic cultivation system (10), and purifies a nutrient solution, without installing and controlling a purification apparatus and a heat pump apparatus separately. Specifically, the controller (41) controls the discharge mechanism (60) while controlling the temperature of the nutrient solution of the hydroponic cultivation system (10) by controlling the heat pump (21).

放電機構（60）は、水耕栽培システム（10）の養液に、直流電源（70）から電極対（64,65）に直流電圧が印加される。これにより、養液中では、ストリーマ放電が生起する。このストリーマ放電に伴って養液中では、過酸化水素が生成される。養液中では、ストリーマ放電の発生に伴い、水酸ラジカル等の活性種も生成される。このため、養液中に含まれる有害物質（例えば硫黄系化合物、水垢、又は不純物）は、活性種によって酸化分解されて除去される。 In the discharge mechanism (60), a DC voltage is applied from the DC power source (70) to the electrode pair (64, 65) in the nutrient solution of the hydroponic cultivation system (10). Thereby, streamer discharge occurs in the nutrient solution. Hydrogen peroxide is generated in the nutrient solution along with the streamer discharge. In the nutrient solution, active species such as hydroxyl radicals are also generated with the occurrence of streamer discharge. For this reason, harmful substances (for example, sulfur compounds, scales or impurities) contained in the nutrient solution are oxidized and decomposed and removed by the active species.

また、本発明では、直流電源（70）を用いてストリーマ放電を行っているので、例えばパルス電源と比較して、電源部の簡素化、低コスト化、小型化を図ることができる。また、パルス電源を用いると、放電に伴って養液中で発生する衝撃波や騒音が大きくなってしまう。これに対し、直流電源（70）を用いると、このような衝撃波や騒音も低減できる。 Further, in the present invention, streamer discharge is performed using the DC power supply (70), so that the power supply unit can be simplified, reduced in cost, and reduced in size compared with, for example, a pulse power supply. Moreover, when a pulse power supply is used, the shock wave and noise which generate | occur | produce in a nutrient solution with discharge will become large. On the other hand, when a DC power source (70) is used, such shock waves and noise can be reduced.

また、過酸化水素は、比較的高温の条件下においても、養液中に残留し易い。具体的に、過酸化水素は、養液温度（水温）が約４０℃以上の条件下で、約１時間経過したとしても、約４％程度の濃度しか分解されない。従って、本発明では、水耕栽培システム（10）の水温が比較的高温であっても、過酸化水素によって養液の殺菌・浄化を充分に行うことができる。 Moreover, hydrogen peroxide tends to remain in the nutrient solution even under relatively high temperature conditions. Specifically, hydrogen peroxide is decomposed only at a concentration of about 4% even when about 1 hour elapses under a nutrient solution temperature (water temperature) of about 40 ° C. or higher. Therefore, in the present invention, even when the water temperature of the hydroponic cultivation system (10) is relatively high, the nutrient solution can be sufficiently sterilized and purified with hydrogen peroxide.

第２の発明は、第１の発明において、上記水耕栽培システム（10）は、植物（14）を植えつける栽培床（12）が形成されて養液が循環する養液通路（11,81）を備え、上記放電機構（60）は、上記養液通路（11,81）内に配置されている。 According to a second invention, in the first invention, the hydroponic system (10) includes a nutrient solution passage (11,81) in which a cultivation bed (12) for planting the plant (14) is formed and the nutrient solution circulates. ) And the discharge mechanism (60) is disposed in the nutrient solution passage (11, 81).

上記第２の発明では、水耕栽培システム（10）は栽培床（12）の形成された養液通路（11,81）を備えている。養液は、養液通路（11,81）を循環することで栽培床（12）に達し、植物に吸収される。そして、この養液通路（11,81）に放電機構（60）を配置している。このため、養液通路（11,81）を循環する養液中に含まれる有害物質（例えば硫黄系化合物、水垢、又は不純物）は、活性種によって酸化分解されて除去される。 In the said 2nd invention, the hydroponic culture system (10) is provided with the nutrient solution channel | path (11,81) in which the cultivation floor (12) was formed. The nutrient solution reaches the cultivation bed (12) by circulating through the nutrient solution passage (11, 81) and is absorbed by the plant. And the discharge mechanism (60) is arrange | positioned in this nutrient solution channel | path (11,81). For this reason, harmful substances (for example, sulfur compounds, scales, or impurities) contained in the nutrient solution circulating in the nutrient solution passage (11, 81) are oxidized and removed by the active species.

第３の発明は、上記第２の発明において、上記ヒートポンプ（21）は、圧縮機（23）と膨張機（25）と熱源側熱交換器（26）と利用側熱交換器（27）とを有し、冷媒を可逆に循環させて冷凍サイクルを行う冷媒回路（22）を備え、上記利用側熱交換器（27）は、上記養液通路（11）内に配置されている。 In a third aspect based on the second aspect, the heat pump (21) includes a compressor (23), an expander (25), a heat source side heat exchanger (26), and a utilization side heat exchanger (27). And a refrigerant circuit (22) that performs a refrigeration cycle by reversibly circulating the refrigerant, and the use side heat exchanger (27) is disposed in the nutrient solution passage (11).

上記第３の発明では、ヒートポンプ（21）は冷媒回路（22）を備えており、冷媒回路（22）の利用側熱交換器（27）を養液通路（11）内に配置している。 In the said 3rd invention, the heat pump (21) is provided with the refrigerant circuit (22), and has arrange | positioned the utilization side heat exchanger (27) of a refrigerant circuit (22) in the nutrient solution path (11).

冷媒回路（22）では、冷媒が可逆に循環して冷凍サイクルが行われる。具体的には、
圧縮機（23）で圧縮された冷媒は、凝縮器である熱源側熱交換器（26）で空気と熱交換して凝縮し、膨張機（25）で膨張して利用側熱交換器（27）で養液通路（11）内の養液と熱交換して蒸発する。これにより、養液が冷却される。また、圧縮機（23）で圧縮された冷媒は、凝縮器である利用側熱交換器（27）で養液通路（11）内の養液と熱交換して凝縮し、膨張機（25）で膨張して熱源側熱交換器（26）で空気と熱交換して蒸発する。これにより、養液が加熱される。 In the refrigerant circuit (22), the refrigerant circulates reversibly to perform a refrigeration cycle. In particular,
The refrigerant compressed by the compressor (23) is condensed by exchanging heat with air in the heat source side heat exchanger (26), which is a condenser, and is expanded by the expander (25) and used on the use side heat exchanger (27 ) And evaporates by exchanging heat with the nutrient solution in the nutrient solution passage (11). Thereby, the nutrient solution is cooled. In addition, the refrigerant compressed by the compressor (23) is condensed by exchanging heat with the nutrient solution in the nutrient solution passage (11) in the use side heat exchanger (27), which is a condenser, and the expander (25) It evaporates by evaporating by exchanging heat with air in the heat source side heat exchanger (26). Thereby, a nutrient solution is heated.

第４の発明は、上記第２、又は第３の発明において、上記放電機構（60）は、上記養液通路（81）を循環する養液を貯水する貯水タンク（82）内に配置される。 In a fourth aspect based on the second or third aspect, the discharge mechanism (60) is disposed in a water storage tank (82) for storing a nutrient solution circulating in the nutrient solution passage (81). .

上記第４の発明では、放電機構（60）は、貯水タンク（82）内に配置されている。そして、放電機構（60）は、貯水タンク（82）内の養液を浄化する。 In the fourth aspect of the invention, the discharge mechanism (60) is disposed in the water storage tank (82). Then, the discharge mechanism (60) purifies the nutrient solution in the water storage tank (82).

上記第１の発明によれば、ヒートポンプ（21）と放電機構（60）とを両方制御する制御器（41）を設けたため、１つの制御器（41）でもって、両機器（21,60）を制御することができる。これにより、両機器（21,60）の部材を共通化・簡素化させることができるため、浄化装置の設置面積（設置容積）の拡大を抑えることができる。 According to the first aspect of the present invention, since the controller (41) for controlling both the heat pump (21) and the discharge mechanism (60) is provided, both devices (21, 60) are provided with one controller (41). Can be controlled. Thereby, since the members of both devices (21, 60) can be made common and simplified, it is possible to suppress an increase in the installation area (installation volume) of the purification device.

また、本発明では、放電機構（60）は、ストリーマ放電を行うようにしている。ストリーマ放電による放電機構（60）は、従来のオゾン発生器等に比較して、装置構成に必要な部材が少ない。このため、装置構成を簡素化することができるため、浄化装置の設置面積（設置容積）の拡大を抑えることができる。 In the present invention, the discharge mechanism (60) performs streamer discharge. The discharge mechanism (60) by streamer discharge requires fewer members than the conventional ozone generator or the like. For this reason, since an apparatus structure can be simplified, the expansion of the installation area (installation volume) of a purification apparatus can be suppressed.

さらに、本発明では、ストリーマ放電を行い過酸化水素を生成するようにしている。過酸化水素は、次亜塩素酸と比較して、水温が上昇しても分解されにくい。このため、養液を過酸化水素によって充分に殺菌・浄化することができる。また、ストリーマ放電では、養液中において多量の活性種が生成するため、この活性種により養液中の有害物質を効果的に除去できる。 Furthermore, in the present invention, streamer discharge is performed to generate hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide is not easily decomposed even when the water temperature rises, compared to hypochlorous acid. For this reason, the nutrient solution can be sufficiently sterilized and purified with hydrogen peroxide. Further, in the streamer discharge, a large amount of active species are generated in the nutrient solution, so that harmful substances in the nutrient solution can be effectively removed by the active species.

上記第２の発明によれば、養液通路（11,81）に放電機構（60）を配置したため、栽培床（12）に供給される養液を確実に浄化することができる。 According to the said 2nd invention, since the discharge mechanism (60) was arrange | positioned in the nutrient solution channel | path (11,81), the nutrient solution supplied to a cultivation bed (12) can be purified reliably.

上記第３の発明によれば、冷媒回路（22）を設け、利用側熱交換器（27）を養液通路（11）内に配置したため、該養液通路（11）内の養液を加熱、又は冷却することができる。また、利用側熱交換器（27）を養液通路（11）内に配置したため、養液通路（11）とヒートポンプ（21）とを水配管で繋ぎ、養液をヒートポンプ（21）まで送って加熱、又は冷却する必要がない。これにより、ヒートポンプ（21）と養液通路（11）とを接続するための水配管を別途設けることなく、養液を加熱、又は冷却することができる。これにより、水配管設置に伴うコストの増加、水配管で送られる養液の汚染、及び循環する養液量の増加を防止することができる。 According to the third aspect of the present invention, the refrigerant circuit (22) is provided and the use side heat exchanger (27) is disposed in the nutrient solution passage (11), so that the nutrient solution in the nutrient solution passage (11) is heated. Or it can be cooled. In addition, because the use-side heat exchanger (27) was placed in the nutrient solution passage (11), the nutrient solution passage (11) and the heat pump (21) were connected by a water pipe, and the nutrient solution was sent to the heat pump (21). There is no need to heat or cool. Thereby, a nutrient solution can be heated or cooled, without providing the water piping for connecting a heat pump (21) and a nutrient solution channel | path (11) separately. Thereby, the increase in the cost accompanying water piping installation, the contamination of the nutrient solution sent by water piping, and the increase in the amount of circulating nutrient solution can be prevented.

上記第４の発明によれば、貯水タンク（82）に放電機構（60）を配置したため、貯水タンク（82）内の養液の浄化を確実に行うことができる。 According to the fourth aspect, since the discharge mechanism (60) is disposed in the water storage tank (82), the nutrient solution in the water storage tank (82) can be reliably purified.

本実施形態１に係る水耕栽培システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hydroponic cultivation system which concerns on this Embodiment 1. FIG. 本実施形態１に係る水浄化ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始する前の状態を示すものである。It is a whole block diagram of the water purification unit which concerns on this Embodiment 1, and shows the state before starting water purification operation | movement. 本実施形態１に係る絶縁ケーシングの斜視図である。It is a perspective view of the insulation casing which concerns on this Embodiment 1. FIG. 本実施形態１に係る水浄化ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始して気泡が形成された状態を示すものである。It is a whole block diagram of the water purification unit which concerns on this Embodiment 1, and starts the water purification operation | movement and shows the state in which the bubble was formed. 本実施形態１に係る電源装置の概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the power supply device which concerns on this Embodiment 1. FIG. 本実施形態１の変形例に係る水浄化ユニットの全体構成図である。It is a whole block diagram of the water purification unit which concerns on the modification of this Embodiment 1. 本実施形態１の変形例に係る絶縁ケーシングの斜視図である。It is a perspective view of the insulation casing which concerns on the modification of this Embodiment 1. FIG. 本実施形態２に係る水浄化ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始する前の状態を示すものである。It is a whole block diagram of the water purification unit which concerns on this Embodiment 2, and shows the state before starting water purification operation | movement. 本実施形態２に係る水浄化ユニットの全体構成図であり、水浄化動作を開始して気泡が形成された状態を示すものである。It is a whole block diagram of the water purification unit which concerns on this Embodiment 2, and shows the state in which the water purification operation was started and the bubble was formed. 本実施形態２の変形例に係る絶縁ケーシングの蓋部の平面図である。It is a top view of the lid part of the insulation casing which concerns on the modification of this Embodiment 2. 本実施形態３に係る水耕栽培システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hydroponic cultivation system which concerns on this Embodiment 3. FIG. その他の形態に係る水耕栽培システムの構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of the hydroponic cultivation system which concerns on another form.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

〈発明の実施形態１〉
〈全体構成〉
図１は、本発明の実施形態１にかかる水耕栽培システム（10）の構成を示す図である。この水耕栽培システム（10）は、いわゆる施設園芸（例えばビニールハウス）や、閉鎖環境で人工光を用いて植物を栽培する植物工場等で使用される。図１に示すように、水耕栽培システム（10）は、循環タンク（11）、ポンプ（13）、養液処理装置（20）とを備えている。この水耕栽培システム（10）では、植物の栽培に必要な養分を含んだ養液（L）が循環タンク（11）を循環する。図１では、養液（L）の循環方向を矢印で示してある。 <Embodiment 1>
<overall structure>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a hydroponic cultivation system (10) according to Embodiment 1 of the present invention. This hydroponics system (10) is used in so-called facility horticulture (for example, a greenhouse), a plant factory that cultivates plants using artificial light in a closed environment, and the like. As shown in FIG. 1, the hydroponic cultivation system (10) includes a circulation tank (11), a pump (13), and a nutrient solution treatment device (20). In this hydroponics system (10), nutrient solution (L) containing nutrients necessary for plant cultivation circulates in the circulation tank (11). In FIG. 1, the circulation direction of the nutrient solution (L) is indicated by arrows.

上記循環タンク（11）は、密閉型の容器状に形成され、所定量の養液（L）を循環させるものであって、本発明に係る養液通路を構成している。循環タンク（11）の循環通路の一部には、栽培床（12）が形成されている。この栽培床（12）には、植物（14）が植えつけられる。植えつけられた植物（14）は、栽培床（12）に溜められた養液（L）を吸収し、吸収した養液（L）中の養分を利用する。また、上記ポンプ（13）は、養液（L）を循環タンク（11）内で循環させるためのポンプである。 The circulation tank (11) is formed in a sealed container shape, circulates a predetermined amount of nutrient solution (L), and constitutes a nutrient solution passage according to the present invention. A cultivation bed (12) is formed in a part of the circulation passage of the circulation tank (11). Plants (14) are planted on the cultivation floor (12). The plant (14) planted absorbs the nutrient solution (L) stored in the cultivation floor (12) and uses the nutrients in the absorbed nutrient solution (L). The pump (13) is a pump for circulating the nutrient solution (L) in the circulation tank (11).

上記養液処理装置（20）は、水浄化ユニット（60）、ヒートポンプ（21）、電源装置（31）、及びコントローラ（41）を備え、本発明に係る浄化装置を構成している。 The nutrient solution treatment device (20) includes a water purification unit (60), a heat pump (21), a power supply device (31), and a controller (41), and constitutes a purification device according to the present invention.

上記水浄化ユニット（60）は、水中（具体的には養液（L））でのストリーマ放電によって水中に過酸化水素等の浄化成分を生成し、この浄化成分によって水の浄化を行うものであって、本発明に係る放電機構（60）を構成している。水浄化ユニット（60）の構成は後に詳述する。この水浄化ユニット（60）は、循環タンク（11）の養液（L）中の栽培床（12）の下流側に配置されている。 The water purification unit (60) generates a purification component such as hydrogen peroxide in water by streamer discharge in water (specifically, nutrient solution (L)), and purifies water by this purification component. Thus, the discharge mechanism (60) according to the present invention is constituted. The configuration of the water purification unit (60) will be described in detail later. This water purification unit (60) is arrange | positioned downstream of the cultivation bed (12) in the nutrient solution (L) of a circulation tank (11).

上記ヒートポンプ（21）は、冷媒が循環して蒸気圧縮式冷凍サイクルを構成すると共に、冷媒循環の可逆な冷媒回路（22）を備えている。 The heat pump (21) is provided with a refrigerant circuit (22) in which the refrigerant circulates to form a vapor compression refrigeration cycle and the refrigerant circulation is reversible.

上記冷媒回路（22）は、圧縮機（23）と、四路切換弁（24）と、本発明に係る熱源側熱交換器である室外熱交換器（26）と、本発明に係る膨張機である膨張弁（25）と、本発明に係る利用側熱交換器である室内熱交換器（27）とが冷媒配管によって順に直列に接続されて構成されている。そして、上記室内熱交換器（27）は、循環タンク（11）を循環する養液（L）内に沈めて配置されている。 The refrigerant circuit (22) includes a compressor (23), a four-way switching valve (24), an outdoor heat exchanger (26) that is a heat source side heat exchanger according to the present invention, and an expander according to the present invention. The expansion valve (25) and the indoor heat exchanger (27), which is the use side heat exchanger according to the present invention, are connected in series via a refrigerant pipe. And the said indoor heat exchanger (27) is sunk and arrange | positioned in the nutrient solution (L) which circulates through a circulation tank (11).

図５に示すように、上記電源装置（31）は、家庭内等に設置されている、いわゆるコンセント（30）の交流電圧（例えば１００Ｖ）を上記ヒートポンプ（21）及び水浄化ユニット（60）へ供給するものである。具体的には、上記電源装置（31）は、コンセント（30）の交流電圧をコンバータ（32）で整流し、インバータ（33）で交流変換して負荷である圧縮機（23）のモータ（23a）へ供給する。また、電源装置（31）は、コンセント（30）の交流電圧をコンバータ（34）で整流した後、昇圧トランス（35）で所定の高圧電圧（例えば１ｋＶ）を電極対（64,65）へ供給するものであって、電源部（70）を構成している。尚、電源部（70）については後述する。 As shown in FIG. 5, the power supply device (31) supplies an AC voltage (for example, 100 V) of a so-called outlet (30) installed in a home or the like to the heat pump (21) and the water purification unit (60). To supply. Specifically, the power supply device (31) rectifies the AC voltage of the outlet (30) by the converter (32), converts the AC voltage by the inverter (33), and converts the AC voltage to the motor (23a) of the compressor (23). ). The power supply (31) rectifies the AC voltage of the outlet (30) by the converter (34), and then supplies a predetermined high voltage (for example, 1 kV) to the electrode pair (64, 65) by the step-up transformer (35). The power supply unit (70) is configured. The power supply unit (70) will be described later.

上記コントローラ（41）は、上記ヒートポンプ（21）と水浄化ユニット（60）の両方の運転を個別制御するためのものであって、本発明に係る制御器を構成している。具体的には、コントローラ（41）は、放電制御部（42）と温度制御部（43）とで構成されている。 The controller (41) is for individually controlling the operation of both the heat pump (21) and the water purification unit (60), and constitutes a controller according to the present invention. Specifically, the controller (41) includes a discharge control unit (42) and a temperature control unit (43).

上記温度制御部（43）は、圧縮機（23）の容量制御や、冷媒回路（22）の四路切換弁（24）の切換えを行うことで冷媒回路（22）の冷媒の循環方向を切り換える制御や、膨張弁（25）の開度調節を行うことでヒートポンプ（21）による養液温度の調節を制御している。尚、温度制御部（43）は、循環タンク（11）に温度センサを接続し、該循環タンク（11）内の養液温度に基づいてヒートポンプ（21）を制御するようにしてもよい。 The temperature controller (43) switches the refrigerant circulation direction in the refrigerant circuit (22) by controlling the capacity of the compressor (23) and switching the four-way switching valve (24) of the refrigerant circuit (22). The adjustment of the nutrient solution temperature by the heat pump (21) is controlled by controlling the opening of the expansion valve (25). The temperature control unit (43) may connect a temperature sensor to the circulation tank (11) and control the heat pump (21) based on the nutrient solution temperature in the circulation tank (11).

上記放電制御部（42）は、水浄化ユニット（60）の浄化動作である運転動作（ストリーマ放電のオンオフ）を制御している。尚、コントローラ（41）は、水浄化ユニット（60）の動作に応じてヒートポンプ（21）を制御したり、ヒートポンプ（21）の運転動作や養液温度等に応じて水浄化ユニット（60）の運転動作を制御するようにしてもよい。 The discharge control unit (42) controls a driving operation (streamer discharge on / off) which is a purification operation of the water purification unit (60). The controller (41) controls the heat pump (21) according to the operation of the water purification unit (60), or the water purification unit (60) according to the operation operation of the heat pump (21), the nutrient solution temperature, etc. The driving operation may be controlled.

〈水浄化ユニット（60）の詳細構造〉
上記養液処理装置（20）は、水浄化ユニット（60）を備えている。水浄化ユニット（60）は、水中でのストリーマ放電によって水中に過酸化水素等の浄化成分を生成し、この浄化成分によって水（具体的には養液（L）、以下同じ）の浄化を行うものである。水浄化ユニット（60）は、循環タンク（11）内に配置される放電ユニット（62）を有している（図２を参照）。 <Detailed structure of water purification unit (60)>
The nutrient solution treatment apparatus (20) includes a water purification unit (60). The water purification unit (60) generates a purification component such as hydrogen peroxide in water by streamer discharge in water, and purifies water (specifically, nutrient solution (L), the same applies hereinafter) with this purification component. Is. The water purification unit (60) has a discharge unit (62) disposed in the circulation tank (11) (see FIG. 2).

尚、循環タンク（11）の一部を銅部材で構成するようにしてもよい。銅部材の内壁から銅イオンを生成することで、循環タンク（11）に銅イオンを供給することができる。 In addition, you may make it comprise a part of circulation tank (11) with a copper member. Copper ions can be supplied to the circulation tank (11) by generating copper ions from the inner wall of the copper member.

上記放電ユニット（62）は、放電電極（64）及び対向電極（65）とからなる電極対（64,65）と、この電極対（64,65）に電圧を印加する電源部（70）と、放電電極（64）を内部に収容する絶縁ケーシング（71）とを備えている。 The discharge unit (62) includes an electrode pair (64, 65) including a discharge electrode (64) and a counter electrode (65), and a power supply unit (70) for applying a voltage to the electrode pair (64, 65). And an insulating casing (71) for accommodating the discharge electrode (64) therein.

上記電極対（64,65）は、水中でストリーマ放電を生起するためのものである。放電電極（64）は、絶縁ケーシング（71）の内部に配置されている。放電電極（64）は、上下に扁平な板状に形成されている。放電電極（64）は、電源部（70）の正極側に接続されている。放電電極（64）は、例えばステンレス、銅等の導電性の金属材料で構成されている。 The electrode pair (64, 65) is for generating a streamer discharge in water. The discharge electrode (64) is disposed inside the insulating casing (71). The discharge electrode (64) is formed in a flat plate shape up and down. The discharge electrode (64) is connected to the positive electrode side of the power supply unit (70). The discharge electrode (64) is made of a conductive metal material such as stainless steel or copper.

上記対向電極（65）は、絶縁ケーシング（71）の外部に配置されている。対向電極（65）は、放電電極（64）の上方に設けられている。対向電極（65）は、上下に扁平な板状であって、且つ上下に複数の貫通孔（66）を有するメッシュ形状ないしパンチングメタル形状に構成されている。対向電極（65）は、放電電極（64）と略平行に配設されている。対向電極（65）は、電源部（70）の負極側に接続されている。対向電極（65）は、例えばステンレス、真鍮等の導電性の金属材料で構成されている。 The counter electrode (65) is disposed outside the insulating casing (71). The counter electrode (65) is provided above the discharge electrode (64). The counter electrode (65) has a flat plate shape in the vertical direction, and is configured in a mesh shape or a punching metal shape having a plurality of through holes (66) in the vertical direction. The counter electrode (65) is disposed substantially parallel to the discharge electrode (64). The counter electrode (65) is connected to the negative electrode side of the power supply unit (70). The counter electrode (65) is made of a conductive metal material such as stainless steel or brass.

上記電源部（70）は、電極対（64,65）に所定の直流電圧を印加する直流電源で構成されている。即ち、電源部（70）は、電極対（64,65）に対して瞬時的に高電圧を繰り返し印加するようなパルス電源ではなく、電極対（64,65）に対して常に数キロボルトの直流電圧を印加する。電源部（70）のうち、対向電極（65）が接続される負極側は、アースと接続されている。また、電源部（70）には、電極対（64,65）の放電電力を一定に制御する定電力制御部が設けられている（図示省略）。 The power supply unit (70) is constituted by a DC power supply that applies a predetermined DC voltage to the electrode pair (64, 65). That is, the power supply unit (70) is not a pulse power supply that repeatedly applies a high voltage instantaneously to the electrode pair (64, 65), but is always a few kilovolts of direct current to the electrode pair (64, 65). Apply voltage. Of the power supply unit (70), the negative electrode side to which the counter electrode (65) is connected is connected to the ground. The power supply unit (70) is provided with a constant power control unit (not shown) that controls the discharge power of the electrode pair (64, 65) to be constant.

上記絶縁ケーシング（71）は、循環タンク（11）の底部に設置されている。絶縁ケーシング（71）は、例えばセラミックス等の絶縁材料で構成されている。絶縁ケーシング（71）は、一面（上面）が開放された容器状のケース本体（72）と、該ケース本体（72）の上方の開放部を閉塞する板状の蓋部（73）とを有している。 The insulating casing (71) is installed at the bottom of the circulation tank (11). The insulating casing (71) is made of an insulating material such as ceramics. The insulating casing (71) has a container-like case body (72) whose one surface (upper surface) is open, and a plate-like lid (73) that closes the open portion above the case body (72). is doing.

上記ケース本体（72）は、角型筒状の側壁部（72a）と、該側壁部（72a）の底面を閉塞する底部（72b）とを有している。放電電極（64）は、底部（72b）の上側に敷設されている。絶縁ケーシング（71）では、蓋部（73）と底部（72b）との間の上下方向の距離が、放電電極（64）の厚さよりも長くなっている。つまり、放電電極（64）と蓋部（73）との間には、所定の間隔が確保されている。これにより、絶縁ケーシング（71）の内部では、放電電極（64）とケース本体（72）と蓋部（73）との間に空間（S）が形成される。 The case body (72) has a square cylindrical side wall (72a) and a bottom (72b) that closes the bottom of the side wall (72a). The discharge electrode (64) is laid on the upper side of the bottom (72b). In the insulating casing (71), the vertical distance between the lid (73) and the bottom (72b) is longer than the thickness of the discharge electrode (64). That is, a predetermined interval is ensured between the discharge electrode (64) and the lid (73). Thereby, a space (S) is formed between the discharge electrode (64), the case main body (72), and the lid portion (73) inside the insulating casing (71).

上記図２及び図３に示すように、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）には、該蓋部（73）を厚さ方向に貫通する１つの開口（74）が形成されている。この開口（74）により、放電電極（64）と対向電極（65）との間の電界の形成が許容されている。蓋部（73）の開口（74）の内径は、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。以上のような開口（74）は、電極対（64,65）の間の電流経路の電流密度を上昇させる電流密度集中部を構成する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the lid (73) of the insulating casing (71) is formed with one opening (74) penetrating the lid (73) in the thickness direction. This opening (74) allows the formation of an electric field between the discharge electrode (64) and the counter electrode (65). The inner diameter of the opening (74) of the lid (73) is preferably 0.02 mm or more and 0.5 mm or less. The opening (74) as described above constitutes a current density concentration portion that increases the current density of the current path between the electrode pair (64, 65).

以上のように、絶縁ケーシング（71）は、電極対（64,65）のうちの一方の電極（放電電極（64））のみを内部に収容し、且つ電流密度集中部としての開口（74）を有する絶縁部材を構成している。 As described above, the insulating casing (71) accommodates only one electrode (discharge electrode (64)) of the electrode pair (64, 65) inside, and the opening (74) as a current density concentration portion. The insulating member which has this is comprised.

加えて、絶縁ケーシング（71）の開口（74）内では、電流経路の電流密度が上昇することで、水がジュール熱によって気化して気泡（B）が形成される。つまり、絶縁ケーシング（71）の開口（74）は、該開口（74）に気相部としての気泡（B）を形成する気相形成部として機能する。 In addition, in the opening (74) of the insulating casing (71), the current density of the current path increases, so that water is vaporized by Joule heat and bubbles (B) are formed. That is, the opening (74) of the insulating casing (71) functions as a gas phase forming part that forms bubbles (B) as a gas phase part in the opening (74).

−水耕栽培システム（10）の動作−
本実施形態１の水耕栽培システム（10）では、ポンプ（13）がオン状態にされると、養液（L）が循環タンク（11）を循環して栽培床（12）に供給される。栽培床（12）では、それぞれの植物（14）が必要量の養液（L）を吸収する。植物（14）に吸収されなかった養液（L）は、栽培床（12）から循環タンク（11）を循環して水浄化ユニット（60）を通過する。 -Operation of hydroponics system (10)-
In the hydroponic cultivation system (10) of Embodiment 1, when the pump (13) is turned on, the nutrient solution (L) is circulated through the circulation tank (11) and supplied to the cultivation bed (12). . In the cultivation floor (12), each plant (14) absorbs the required amount of nutrient solution (L). The nutrient solution (L) not absorbed by the plant (14) circulates from the cultivation bed (12) through the circulation tank (11) and passes through the water purification unit (60).

水浄化ユニット（60）から出た養液（L）は、不足した成分や水が補われ、再び栽培床（12）に流入する。養液（L）の成分調整や量の調整を行う装置は、図１では図示を省略してある。なお、養液（L）の循環は、常に連続的に行ってもよいし、適当な時間間隔をあけて行うようにしてもよい。 The nutrient solution (L) discharged from the water purification unit (60) is supplemented with insufficient components and water, and flows into the cultivation bed (12) again. An apparatus for adjusting the components and amount of nutrient solution (L) is not shown in FIG. Note that the nutrient solution (L) may be circulated continuously or at an appropriate time interval.

−水浄化ユニット（60）の動作−
本実施形態１の水耕栽培システム（10）では、水浄化ユニット（60）が運転されることで、循環タンク（11）を流れる水（具体的には養液（L））の浄化がなされる。このような水浄化ユニット（60）による水の浄化動作について詳細に説明する。尚、水浄化ユニット（60）の運転動作は、コントローラ（41）の放電制御部（42）によって制御されている。 -Operation of the water purification unit (60)-
In the hydroponic cultivation system (10) of Embodiment 1, the water purification unit (60) is operated to purify the water (specifically, nutrient solution (L)) flowing through the circulation tank (11). The The water purification operation by such a water purification unit (60) will be described in detail. The operation of the water purification unit (60) is controlled by the discharge controller (42) of the controller (41).

水浄化ユニット（60）の運転の開始時には、図２に示すように、絶縁ケーシング（71）の内の空間（S）が浸水した状態となっている。電源部（70）から電極対（64,65）に所定の直流電圧（例えば１ｋＶ）が印加されると、電極対（64,65）の間に電界が形成される。放電電極（64）の周囲は、絶縁ケーシング（71）で覆われている。このため、電極対（64,65）の間での漏れ電流が抑制されとともに、開口（74）内の電流経路の電流密度が上昇した状態となる。 At the start of operation of the water purification unit (60), as shown in FIG. 2, the space (S) in the insulating casing (71) is in a flooded state. When a predetermined DC voltage (for example, 1 kV) is applied from the power supply unit (70) to the electrode pair (64, 65), an electric field is formed between the electrode pair (64, 65). The periphery of the discharge electrode (64) is covered with an insulating casing (71). For this reason, the leakage current between the electrode pair (64, 65) is suppressed, and the current density of the current path in the opening (74) is increased.

開口（74）内の電流密度が上昇すると、開口（74）内のジュール熱が大きくなる。その結果、絶縁ケーシング（71）では、開口（74）の近傍において、水の気化が促進されて気泡（B）が形成される。この気泡（B）は、図４に示すように、開口（74）のほぼ全域を覆う状態となり、対向電極（65）に導通する負極側の水と、正極側の放電電極（64）との間に気泡（B）が介在する。従って、この状態では、気泡（B）が、放電電極（64）と対向電極（65）との間での水を介した導電を阻止する抵抗として機能する。これにより、放電電極（64）と対向電極（65）との間の漏れ電流が抑制され、電極対（64,65）間では、所望とする電位差が保たれることになる。すると、気泡（B）内では、絶縁破壊に伴いストリーマ放電が発生する。 As the current density in the opening (74) increases, the Joule heat in the opening (74) increases. As a result, in the insulating casing (71), the vaporization of water is promoted in the vicinity of the opening (74) to form bubbles (B). As shown in FIG. 4, the bubbles (B) cover almost the entire area of the opening (74), and are formed between the water on the negative electrode side conducting to the counter electrode (65) and the discharge electrode (64) on the positive electrode side. Air bubbles (B) are interposed between them. Therefore, in this state, the bubble (B) functions as a resistance that prevents conduction through water between the discharge electrode (64) and the counter electrode (65). Thereby, the leakage current between the discharge electrode (64) and the counter electrode (65) is suppressed, and a desired potential difference is maintained between the electrode pair (64, 65). Then, streamer discharge is generated in the bubble (B) due to dielectric breakdown.

以上のようにして、気泡（B）でストリーマ放電が行われると、循環タンク（11）内の水中（具体的には養液中）では、水酸ラジカル等の活性種や過酸化水素等が生成される。水酸ラジカル等の活性種や過酸化水素は、ストリーマ放電に伴う熱によって循環タンク（11）内を対流する。これにより、水中での活性種や過酸化水素の拡散が促される。また、気泡（B）でストリーマ放電が行われると、このストリーマ放電に伴ってこの気泡（B）でイオン風を生成し易くなる。よって、循環タンク（11）内では、このイオン風を利用して、活性種や過酸化水素の拡散効果を更に向上できる。 As described above, when the streamer discharge is performed with the bubbles (B), active species such as hydroxyl radicals, hydrogen peroxide, etc. are contained in the water (specifically, in the nutrient solution) in the circulation tank (11). Generated. Active species such as hydroxyl radicals and hydrogen peroxide are convected in the circulation tank (11) by the heat accompanying the streamer discharge. This promotes diffusion of active species and hydrogen peroxide in water. Further, when streamer discharge is performed with the bubbles (B), an ion wind is easily generated with the bubbles (B) along with the streamer discharge. Therefore, in the circulation tank (11), the diffusion effect of active species and hydrogen peroxide can be further improved by using this ion wind.

また、上述したように、循環タンク（11）には、銅部材から溶出した銅イオンが供給される。過酸化水素と銅イオンの存在下では、フェントン反応により、銅イオンが触媒的に作用して水酸ラジカルの生成が促進される。これにより、水酸ラジカルによる水の浄化効率が向上する。加えて、銅イオンは菌の繁殖を抑制する効果があるため、水中での殺菌作用も高くなる。 Further, as described above, the copper ions eluted from the copper member are supplied to the circulation tank (11). In the presence of hydrogen peroxide and copper ions, copper ions act catalytically by the Fenton reaction to promote the generation of hydroxyl radicals. Thereby, the purification efficiency of the water by a hydroxyl radical improves. In addition, since copper ions have the effect of suppressing the growth of bacteria, the bactericidal action in water also increases.

以上のようにして、水中に拡散した水酸ラジカル等の活性種は、水中に含まれる被処理成分（例えばアンモニア等）を酸化分解して水の浄化に利用される。また、水中に拡散した過酸化水素は、水の殺菌に利用される。 As described above, active species such as hydroxyl radicals diffused in water are used to purify water by oxidizing and decomposing components to be treated (for example, ammonia) contained in water. In addition, hydrogen peroxide diffused in water is used for water sterilization.

−ヒートポンプの動作−
本実施形態１の水耕栽培システム（10）では、ヒートポンプ（21）が運転されることで、循環タンク（11）を流れる水（具体的には養液（L））の温度調節がなされる。このようなヒートポンプ（21）による養液の温度調節について詳細に説明する。尚、ヒートポンプ（21）の運転動作はコントローラ（41）の温度制御部（43）によって制御される。 -Heat pump operation-
In the hydroponic cultivation system (10) of Embodiment 1, the temperature of water (specifically, nutrient solution (L)) flowing through the circulation tank (11) is adjusted by operating the heat pump (21). . The temperature control of the nutrient solution using such a heat pump (21) will be described in detail. The operation of the heat pump (21) is controlled by the temperature controller (43) of the controller (41).

まず、冷却運転時は、四路切換弁（24）が実線側に切り換わり、圧縮機（23）を駆動すると、該圧縮機（23）から吐出された冷媒は、室外熱交換器（26）で凝縮した後、膨張弁（25）で減圧され、その後、室内熱交換器（27）で蒸発して圧縮機（23）に戻る。この運転を繰り返して室内熱交換器（27）により養液を冷却する。 First, during the cooling operation, when the four-way switching valve (24) is switched to the solid line side and the compressor (23) is driven, the refrigerant discharged from the compressor (23) is transferred to the outdoor heat exchanger (26). Then, the pressure is reduced by the expansion valve (25) and then evaporated by the indoor heat exchanger (27) to return to the compressor (23). This operation is repeated to cool the nutrient solution by the indoor heat exchanger (27).

また、加熱運転時は、四路切換弁（24）が破線側に切り換わり、圧縮機（23）を駆動すると、該圧縮機（23）から吐出された冷媒は、各室内熱交換器（27）で凝縮した後、膨張弁（25）で減圧され、その後、室外熱交換器（26）で蒸発して圧縮機（23）に戻る。この運転を繰り返して室内熱交換器（27）により養液を加熱する。 Further, during the heating operation, when the four-way switching valve (24) is switched to the broken line side and the compressor (23) is driven, the refrigerant discharged from the compressor (23) is supplied to each indoor heat exchanger (27 ), The pressure is reduced by the expansion valve (25), and then evaporated by the outdoor heat exchanger (26) to return to the compressor (23). This operation is repeated to heat the nutrient solution with the indoor heat exchanger (27).

−実施形態１の効果−
上記実施形態１によれば、ヒートポンプ（21）と水浄化ユニット（60）とを両方制御するコントローラ（41）を設けたため、１つのコントローラ（41）でもって、両機器（21,60）を制御することができる。これにより、両機器（21,60）の部材を共通化・簡素化させることができるため、養液処理装置（20）の設置面積（設置容積）の拡大を抑えることができる。 -Effect of Embodiment 1-
According to the first embodiment, since the controller (41) for controlling both the heat pump (21) and the water purification unit (60) is provided, both devices (21, 60) are controlled by one controller (41). can do. Thereby, since the member of both apparatuses (21, 60) can be made common and simplified, the expansion of the installation area (installation volume) of the nutrient solution treatment apparatus (20) can be suppressed.

また、本実施形態１では、水浄化ユニット（60）は、ストリーマ放電を行うようにしている。ストリーマ放電による水浄化ユニット（60）は、従来のオゾン発生器等に比較して、装置構成に必要な部材が少ない。このため、装置構成を簡素化することができるため、浄化装置の設置面積（設置容積）の拡大を抑えることができる。 In the first embodiment, the water purification unit (60) performs streamer discharge. The streamer discharge water purification unit (60) requires fewer members for the device configuration than a conventional ozone generator or the like. For this reason, since an apparatus structure can be simplified, the expansion of the installation area (installation volume) of a purification apparatus can be suppressed.

さらに、本実施形態１では、ストリーマ放電を行い過酸化水素を生成するようにしている。過酸化水素は、次亜塩素酸と比較して、水温が上昇しても分解されにくい。このため、水（養液（L））を過酸化水素によって充分に殺菌・浄化することができる。また、ストリーマ放電では、水中において多量の活性種が生成するため、この活性種により水（養液（L））中の有害物質を効果的に除去できる。 Further, in the first embodiment, streamer discharge is performed to generate hydrogen peroxide. Hydrogen peroxide is not easily decomposed even when the water temperature rises, compared to hypochlorous acid. For this reason, water (nutrient solution (L)) can fully be sterilized and purified with hydrogen peroxide. Further, in streamer discharge, a large amount of active species are generated in water, and therefore, this active species can effectively remove harmful substances in water (nutrient solution (L)).

続いて、循環タンク（11）に水浄化ユニット（60）を配置したため、栽培床（12）に供給される水（養液（L））を確実に浄化することができる。 Subsequently, since the water purification unit (60) is arranged in the circulation tank (11), the water (nutrient solution (L)) supplied to the cultivation bed (12) can be reliably purified.

一方、冷媒回路（22）を設け、室内熱交換器（27）を循環タンク（11）内に配置したため、該循環タンク（11）内の水（養液（L））を加熱、又は冷却することができる。また、室内熱交換器（27）を循環タンク（11）内に配置したため、循環タンク（11）とヒートポンプ（21）とを水配管で繋ぎ、水（養液（L））をヒートポンプ（21）まで送って加熱、又は冷却する必要がない。これにより、ヒートポンプ（21）と循環タンク（11）とを接続するための水配管を設けることなく、水（養液（L））を加熱、又は冷却することができる。これにより、水配管設置に伴うコストの増加、水配管で送られる水（養液）の汚染、及び循環する養液量の増加を防止することができる。 On the other hand, since the refrigerant circuit (22) is provided and the indoor heat exchanger (27) is disposed in the circulation tank (11), the water (the nutrient solution (L)) in the circulation tank (11) is heated or cooled. be able to. In addition, because the indoor heat exchanger (27) is placed in the circulation tank (11), the circulation tank (11) and the heat pump (21) are connected by a water pipe, and water (nutrient solution (L)) is transferred to the heat pump (21). It is not necessary to send it up to heating or cooling. Thereby, water (nutrient solution (L)) can be heated or cooled, without providing the water piping for connecting a heat pump (21) and a circulation tank (11). Thereby, the increase in the cost accompanying water piping installation, the contamination of the water (nurturing solution) sent with a water piping, and the increase in the amount of circulating nutrient solution can be prevented.

〈実施形態１の変形例〉
上記実施形態１では、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）に１つの開口（74）が形成されている。しかしながら、例えば図６及び図７に示すように、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）に複数の開口（74）を形成してもよい。この変形例では、絶縁ケーシング（71）の蓋部（73）が、略正方形板状に形成され、この蓋部（73）に複数の開口（74）が等間隔を置きながら碁盤目状に配列されている。一方、放電電極（64）及び対向電極（65）は、全ての開口（74）に跨るような正方形板状に形成されている。 <Modification of Embodiment 1>
In the first embodiment, one opening (74) is formed in the lid (73) of the insulating casing (71). However, for example, as shown in FIGS. 6 and 7, a plurality of openings (74) may be formed in the lid portion (73) of the insulating casing (71). In this modification, the lid portion (73) of the insulating casing (71) is formed in a substantially square plate shape, and a plurality of openings (74) are arranged in a grid pattern in the lid portion (73) at regular intervals. Has been. On the other hand, the discharge electrode (64) and the counter electrode (65) are formed in a square plate shape over all the openings (74).

この変形例においても、各開口（74）が、電流密度集中部、及び気相形成部として機能する。これにより、電源部（70）から電極対（64,65）に直流電圧が印加されると、各開口（74）の電流密度が上昇し、各開口（74）で気泡（B）が形成される。その結果、各気泡（B）でそれぞれストリーマ放電が生起され、水酸ラジカル等の活性種や、過酸化水素が生成される。 Also in this modification, each opening (74) functions as a current density concentration part and a gas phase formation part. As a result, when a DC voltage is applied from the power supply unit (70) to the electrode pair (64, 65), the current density of each opening (74) increases, and bubbles (B) are formed in each opening (74). The As a result, streamer discharge is generated in each bubble (B), and active species such as hydroxyl radicals and hydrogen peroxide are generated.

《発明の実施形態２》
実施形態２に係る水耕栽培システム（10）は、上述した実施形態１と放電ユニット（62）の構成が異なるものである。以下には、上記実施形態１と異なる点を主として説明する。 << Embodiment 2 of the Invention >>
The hydroponics system (10) which concerns on Embodiment 2 differs in the structure of Embodiment 1 mentioned above and the discharge unit (62). In the following, differences from the first embodiment will be mainly described.

図８に示すように、実施形態２の放電ユニット（62）は、循環タンク（11）の外側から内部に向かって挿入されて固定される、いわゆるフランジユニット式に構成されている。また、実施形態２の放電ユニット（62）は、放電電極（64）と対向電極（65）と絶縁ケーシング（71）とが一体的に組立てられている。 As shown in FIG. 8, the discharge unit (62) of the second embodiment is configured as a so-called flange unit type that is inserted and fixed from the outside to the inside of the circulation tank (11). In the discharge unit (62) of the second embodiment, the discharge electrode (64), the counter electrode (65), and the insulating casing (71) are integrally assembled.

実施形態２の絶縁ケーシング（71）は、大略の外形が円筒状に形成されている。絶縁ケーシング（71）は、ケース本体（72）と蓋部（73）とを有している。 The insulating casing (71) of Embodiment 2 has a substantially outer shape that is cylindrical. The insulating casing (71) has a case body (72) and a lid (73).

実施形態２のケース本体（72）は、ガラス質又は樹脂製の絶縁材料で構成されている。ケース本体（72）は、円筒状の基部（76）と、該基部（76）から循環タンク（11）側に向かって突出する筒状壁部（77）と、該筒状壁部（77）の外縁部から更に循環タンク（11）側に向かって突出する環状凸部（78）とを有している。また、ケース本体（72）には、環状凸部（78）の先端側に先端筒部（79）が一体に形成されている。基部（76）の軸心部には、円柱状の挿入口（76a）が軸方向に延びて貫通形成されている。筒状壁部（77）の内側には、挿入口（76a）と同軸となり、且つ挿入口（76a）よりも大径となる円柱状の空間（S）が形成されている。 The case main body (72) of Embodiment 2 is made of an insulating material made of glass or resin. The case body (72) includes a cylindrical base portion (76), a cylindrical wall portion (77) projecting from the base portion (76) toward the circulation tank (11), and the cylindrical wall portion (77). And an annular convex portion (78) projecting further toward the circulation tank (11) side. The case body (72) is integrally formed with a distal end cylindrical portion (79) on the distal end side of the annular convex portion (78). A cylindrical insertion port (76a) is formed in the axial center portion of the base portion (76) so as to extend in the axial direction. A cylindrical space (S) that is coaxial with the insertion port (76a) and has a larger diameter than the insertion port (76a) is formed inside the cylindrical wall (77).

実施形態２の蓋部（73）は、略円板状に形成されて環状凸部（78）の内側に嵌合している。蓋部（73）は、セラミックス材料で構成されている。蓋部（73）の軸心には、実施形態１と同様、蓋部（73）を上下に貫通する円形状の１つの開口（74）が形成されている。 The lid portion (73) of the second embodiment is formed in a substantially disc shape and is fitted inside the annular convex portion (78). The lid (73) is made of a ceramic material. As in the first embodiment, one circular opening (74) penetrating the lid (73) up and down is formed at the axis of the lid (73).

上記放電電極（64）は、軸直角断面が円形状となる縦長の棒状の電極で構成されている。放電電極（64）は、基部（76）の挿入口（76a）に嵌合している。これにより、放電電極（64）は、絶縁ケーシング（71）の内部に収容されている。実施形態２では、放電電極（64）のうち循環タンク（11）とは反対側の端部が、循環タンク（11）の外部に露出される状態となる。このため、循環タンク（11）の外部に配置される電源部（70）と、放電電極（64）とを電気配線によって容易に接続することができる。 The discharge electrode (64) is a vertically long rod-like electrode having a circular cross section perpendicular to the axis. The discharge electrode (64) is fitted in the insertion opening (76a) of the base (76). Thereby, the discharge electrode (64) is accommodated in the insulating casing (71). In the second embodiment, the end of the discharge electrode (64) opposite to the circulation tank (11) is exposed to the outside of the circulation tank (11). For this reason, the power supply part (70) arrange | positioned outside the circulation tank (11) and the discharge electrode (64) can be easily connected by electrical wiring.

放電電極（64）のうち循環タンク（11）側の端部（64a）は、絶縁ケーシング（71）の内部の空間（S）に臨んでいる。なお、図８に示す例では、放電電極（64）の端部（64a）が、挿入口（76a）の開口面よりも上側（循環タンク（11）側）に突出しているが、この端部（64a）の先端面を挿入口（76a）の開口面と略面一としてもよいし、端部（64a）を挿入口（76a）の開口面よりも下側に陥没させてもよい。また、放電電極（64）は、実施形態１と同様、開口（74）を有する蓋部（73）との間に所定の間隔が確保されている。 The end (64a) on the circulation tank (11) side of the discharge electrode (64) faces the space (S) inside the insulating casing (71). In the example shown in FIG. 8, the end (64a) of the discharge electrode (64) protrudes above the opening surface of the insertion port (76a) (on the circulation tank (11) side). The distal end surface of (64a) may be substantially flush with the opening surface of the insertion port (76a), or the end (64a) may be recessed below the opening surface of the insertion port (76a). In addition, the discharge electrode (64) has a predetermined gap between the discharge electrode (64) and the lid (73) having the opening (74), as in the first embodiment.

対向電極（65）は、円筒状の電極本体（65a）と、該電極本体（65a）から径方向外方へ突出する鍔部（65b）とを有している。電極本体（65a）は、絶縁ケーシング（71）のケース本体（72）に外嵌している。鍔部（65b）は、循環タンク（11）の壁部に固定されて放電ユニット（62）を保持する固定部を構成している。放電ユニット（62）が循環タンク（11）に固定された状態では、対向電極（65）の電極本体（65a）の一部が浸水された状態となる。 The counter electrode (65) has a cylindrical electrode body (65a) and a flange (65b) projecting radially outward from the electrode body (65a). The electrode body (65a) is externally fitted to the case body (72) of the insulating casing (71). The flange portion (65b) constitutes a fixed portion that is fixed to the wall portion of the circulation tank (11) and holds the discharge unit (62). In a state where the discharge unit (62) is fixed to the circulation tank (11), a part of the electrode body (65a) of the counter electrode (65) is immersed.

対向電極（65）は、電極本体（65a）よりも小径の内側筒部（65c）と、該内側筒部（65c）と電極本体（65a）との間に亘って形成される連接部（65d）とを有している。内側筒部（65c）及び連接部（65d）は、循環タンク（11）内の水中に浸漬している。内側筒部（65c）は、その内部に円柱空間（67）を形成している。内側筒部（65c）の軸方向の一端は、蓋部（73）と当接して該蓋部（73）を保持する保持部を構成している。また、電極本体（65a）と内側筒部（65c）と連接部（65d）の間には、ケース本体（72）の先端筒部（79）が内嵌している。内側筒部（65c）の軸方向の他端側には、円柱空間（67）を覆うようにメッシュ状の漏電防止材（68）が設けられている。この漏電防止材（68）は、対向電極（65）と接触することで、実質的にアースされている。これにより、漏電防止材（68）は、循環タンク（11）の内部の空間（水中）のうち、円柱空間（67）の内側から外側への漏電を防止している。 The counter electrode (65) includes an inner cylindrical portion (65c) having a smaller diameter than the electrode main body (65a) and a connecting portion (65d) formed between the inner cylindrical portion (65c) and the electrode main body (65a). ). The inner cylinder part (65c) and the connecting part (65d) are immersed in the water in the circulation tank (11). The inner cylinder part (65c) forms the cylindrical space (67) in the inside. One end of the inner cylinder portion (65c) in the axial direction constitutes a holding portion that contacts the lid portion (73) and holds the lid portion (73). Further, the tip cylinder part (79) of the case body (72) is fitted between the electrode body (65a), the inner cylinder part (65c), and the connecting part (65d). On the other end side in the axial direction of the inner cylinder portion (65c), a mesh-shaped leakage preventing material (68) is provided so as to cover the cylindrical space (67). The leakage preventive material (68) is substantially grounded by contacting the counter electrode (65). Thereby, the leakage preventive material (68) prevents leakage from the inside to the outside of the cylindrical space (67) in the space (underwater) inside the circulation tank (11).

対向電極（65）は、電極本体（65a）の一部が循環タンク（11）の外部に露出される状態となる。このため、電源部（70）と対向電極（65）とを電気配線によって容易に接続することができる。 The counter electrode (65) is in a state where a part of the electrode body (65a) is exposed to the outside of the circulation tank (11). For this reason, a power supply part (70) and a counter electrode (65) can be easily connected by electrical wiring.

−水浄化ユニットの運転動作−
実施形態２の水耕栽培システム（10）においても、水浄化ユニット（60）が運転されることで、循環タンク（11）を流れる水の浄化がなされる。 -Operation of water purification unit-
Also in the hydroponic cultivation system (10) of Embodiment 2, the water purification unit (60) is operated to purify the water flowing through the circulation tank (11).

水浄化ユニット（60）の運転の開始時には、図８に示すように、絶縁ケーシング（71）の内の空間（S）が浸水した状態となっている。電源部（70）から電極対（64,65）に所定の直流電圧（例えば１ｋＶ）が印加されると、開口（74）の内部の電流密度が上昇してく。 At the start of operation of the water purification unit (60), as shown in FIG. 8, the space (S) in the insulating casing (71) is in a flooded state. When a predetermined DC voltage (for example, 1 kV) is applied from the power supply unit (70) to the electrode pair (64, 65), the current density inside the opening (74) increases.

図８に示す状態から、電極対（64,65）へ更に直流電圧が継続して印加されると、開口（74）内の水が気化されて気泡（B）が形成される（図９を参照）。この状態では、気泡（B）が開口（74）のほぼ全域を覆う状態となり、円柱空間（67）内の負極側の水と、放電電極（64）との間に気泡（B）の抵抗が付与される。これにより、放電電極（64）と対向電極（65）との間の電位差が保たれ、気泡（B）でストリーマ放電が発生する。その結果、水中では、水酸ラジカルや過酸化水素が生成され、これらの成分が水の浄化に利用される。 When a DC voltage is continuously applied to the electrode pair (64, 65) from the state shown in FIG. 8, water in the opening (74) is vaporized to form bubbles (B) (see FIG. 9). reference). In this state, the bubble (B) covers almost the entire area of the opening (74), and the resistance of the bubble (B) is between the negative electrode side water in the cylindrical space (67) and the discharge electrode (64). Is granted. As a result, the potential difference between the discharge electrode (64) and the counter electrode (65) is maintained, and streamer discharge is generated in the bubbles (B). As a result, in the water, hydroxyl radicals and hydrogen peroxide are generated, and these components are used for water purification.

〈実施形態２の変形例〉
上記実施形態２では、円板状の蓋部（73）の軸心に１つの開口（74）を形成しているが、この蓋部（73）に複数の開口（74）を形成してもよい。図１０に示す例では、蓋部（73）の軸心を中心とする仮想ピッチ円上に、５つの開口（74）が等間隔置きに配列されている。このように蓋部（73）に複数の開口（74）を形成することで、各開口（74）の近傍でそれぞれストリーマ放電を生起させることができる。 <Modification of Embodiment 2>
In the second embodiment, one opening (74) is formed in the axis of the disc-shaped lid (73). However, even if a plurality of openings (74) are formed in the lid (73). Good. In the example shown in FIG. 10, five openings (74) are arranged at equal intervals on a virtual pitch circle centered on the axis of the lid (73). By forming a plurality of openings (74) in the lid (73) in this way, streamer discharge can be caused in the vicinity of each opening (74).

〈発明の実施形態３〉
次に、本発明の実施形態３について説明する。図１１に示すように、本実施形態３に係る水耕栽培システム（10）は、上記実施形態１とは異なり、室内熱交換器（27）が栽培床（12）と離れた場所に配置されている。 Embodiment 3 of the Invention
Next, a third embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 11, the hydroponic cultivation system (10) according to the third embodiment is different from the first embodiment in that the indoor heat exchanger (27) is arranged at a place away from the cultivation floor (12). ing.

具体的には、本実施形態３の水耕栽培システム（10）は、養液タンク（81）、配管（83,84）、貯水タンク（82）を備えている。 Specifically, the hydroponic cultivation system (10) of the third embodiment includes a nutrient solution tank (81), pipes (83, 84), and a water storage tank (82).

上記養液タンク（81）は、所定量の養液を溜めることで栽培床（12）を形成するものである。上記配管（83,84）は、養液タンク（81）に対して養液を流入させる流入配管（83）と、養液タンク（81）から養液を流出させる流出配管（84）とで構成されている。 The nutrient solution tank (81) forms a cultivation bed (12) by storing a predetermined amount of nutrient solution. The pipes (83, 84) are composed of an inflow pipe (83) through which the nutrient solution flows into the nutrient solution tank (81) and an outflow pipe (84) through which the nutrient solution flows out from the nutrient solution tank (81). Has been.

上記流入配管（83）及び流出配管（84）は、それぞれ液体配管であって、一端が養液タンク（81）に接続され、他端が貯水タンク（82）に接続されている。また、上記流入配管（83）は、その途中の部分（伝熱部（83a））がヒートポンプ（21）の室内熱交換器（27）の近傍に配置されている。つまり、伝熱部（83a）において、養液（L）と室内熱交換器（27）とが熱交換することにより、養液（L）の温度が調節される。尚、流入配管（83）又は流出配管（84）を銅管で構成するようにしてもよい。流入配管（83）又は流出配管（84）は、その内壁から銅イオンを生成することで、循環タンク（11）に銅イオンを供給することができる。 Each of the inflow pipe (83) and the outflow pipe (84) is a liquid pipe, one end of which is connected to the nutrient solution tank (81) and the other end is connected to the water storage tank (82). In addition, the inflow pipe (83) is disposed in the vicinity of the indoor heat exchanger (27) of the heat pump (21) at an intermediate portion (heat transfer section (83a)). That is, the temperature of the nutrient solution (L) is adjusted by heat exchange between the nutrient solution (L) and the indoor heat exchanger (27) in the heat transfer section (83a). Note that the inflow pipe (83) or the outflow pipe (84) may be formed of a copper pipe. The inflow pipe (83) or the outflow pipe (84) can supply copper ions to the circulation tank (11) by generating copper ions from the inner wall.

上記貯水タンク（82）は、養液（L）を一時的に溜めるためのものである。つまり、本実施形態３の水耕栽培システム（10）は、ポンプ（13）によって貯水タンク（82）の養液が流入配管（83）を介して養液タンク（81）の栽培床（12）に供給され、流出配管（84）を介して再度貯水タンク（82）に回収されるような循環を行うよう構成されている。 The water storage tank (82) is for temporarily storing the nutrient solution (L). That is, in the hydroponic cultivation system (10) of the third embodiment, the nutrient solution in the water storage tank (82) is fed by the pump (13) through the inflow pipe (83) to the cultivation bed (12) in the nutrient solution tank (81). And is circulated so as to be recovered to the water storage tank (82) again through the outflow pipe (84).

上記水浄化ユニット（60）は、貯水タンク（82）内に配置され、該貯水タンク（82）内の水（具体的には養液（L））を浄化するように構成されている。本実施形態３によれば、貯水タンク（82）に水浄化ユニット（60）を配置したため、貯水タンク（82）内の水の浄化を確実に行うことができる。その他の構成、作用・効果は、上記実施形態１と同様である。 The water purification unit (60) is disposed in the water storage tank (82) and is configured to purify water (specifically, nutrient solution (L)) in the water storage tank (82). According to the third embodiment, since the water purification unit (60) is disposed in the water storage tank (82), the water in the water storage tank (82) can be reliably purified. Other configurations, operations and effects are the same as those of the first embodiment.

〈その他の実施形態〉
本発明は、上記実施形態について、以下のような構成としてもよい。 <Other embodiments>
The present invention may be configured as follows with respect to the above embodiment.

〈放電ユニットの構成>
上述した各実施形態の電源部（70）には、ストリーマ放電の放電電力を一定に制御する定電力制御部を用いている。しかしながら、定電力制御部に代えて、ストリーマ放電時の放電電流を一定に制御する定電流制御部を設けることもできる。この定電流制御を行うと、水の導電率によらず放電が安定するため、スパークの発生も未然に回避できる。 <Discharge unit configuration>
The power supply unit (70) of each embodiment described above uses a constant power control unit that controls the discharge power of the streamer discharge to be constant. However, instead of the constant power control unit, a constant current control unit for controlling the discharge current at the time of streamer discharge to be constant may be provided. When this constant current control is performed, the discharge is stabilized regardless of the water conductivity, so that the occurrence of sparks can be avoided.

また、上述した各実施形態では、電源部（70）の正極に放電電極（64）を接続し、電源部（70）の負極に対向電極（65）を接続している。しかしながら、電源部（70）の負極に放電電極（64）を接続し、電源部（70）の正極に対向電極（65）を接続することで、電極対（64,65）の間で、いわゆるマイナス放電を行うようにしてもよい。 In each of the above-described embodiments, the discharge electrode (64) is connected to the positive electrode of the power supply unit (70), and the counter electrode (65) is connected to the negative electrode of the power supply unit (70). However, by connecting the discharge electrode (64) to the negative electrode of the power supply unit (70) and connecting the counter electrode (65) to the positive electrode of the power supply unit (70), so-called between the electrode pair (64,65). Negative discharge may be performed.

〈イオン供給部の構成〉
上述した各実施形態では、循環タンク（11）の一部、又は配管（83,84）を銅部材とすることで、銅部材を銅イオンのイオン供給部としている。しかしながら、イオン供給部としては、例えば鉄イオンを生成する鉄製の部材を用いることもできる。鉄イオンも銅イオンと同様、過酸化水素の存在下でフェントン反応を促進させるため、水酸ラジカルの生成量を増大できる。 <Configuration of ion supply unit>
In each embodiment mentioned above, a copper member is made into the ion supply part of a copper ion by making a part of circulation tank (11) or piping (83,84) into a copper member. However, as the ion supply unit, for example, an iron member that generates iron ions can be used. Since iron ions, like copper ions, promote the Fenton reaction in the presence of hydrogen peroxide, the amount of hydroxyl radicals generated can be increased.

銅部材や鉄部材は、循環タンク（11）や養液タンク（81）と連通する水流路であれば、他の箇所に設けることもできる。具体的に、上記実施形態１や２においては、例えば室内熱交換器（27）の伝熱管を銅管で構成することができる。また、例えば銅片や鉄片を循環タンク（11）内に浸漬することで、これらをイオン供給部とすることもできる。 The copper member and the iron member can be provided at other locations as long as they are water flow paths communicating with the circulation tank (11) and the nutrient solution tank (81). Specifically, in the first and second embodiments, for example, the heat transfer tube of the indoor heat exchanger (27) can be formed of a copper tube. Further, for example, by immersing copper pieces or iron pieces in the circulation tank (11), these can be used as an ion supply unit.

また、上記実施形態について、図１２に示すように、コントローラ（41）をヒートポンプ（21）の内部に組み込むように構成してもよい。 Moreover, about the said embodiment, as shown in FIG. 12, you may comprise so that a controller (41) may be integrated in the inside of a heat pump (21).

尚、以上の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 In addition, the above embodiment is an essentially preferable illustration, Comprising: It does not intend restrict | limiting the range of this invention, its application thing, or its use.

以上説明したように、本発明は、水耕栽培システムの養液浄化手段について有用である。 As described above, the present invention is useful for the nutrient solution purification means of the hydroponic cultivation system.

１０水耕栽培システム
１１循環タンク
１４植物
２１ヒートポンプ
２２冷媒回路
２３圧縮機
２５膨張弁
２６室外熱交換器
２７室内熱交換器
４１コントローラ
６０水浄化ユニット
６４，６５電極対
６４放電電極
６５対向電力
７０直流電源
８１養液タンク
８２貯水タンク DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Hydroponic cultivation system 11 Circulation tank 14 Plant 21 Heat pump 22 Refrigerant circuit 23 Compressor 25 Expansion valve 26 Outdoor heat exchanger 27 Indoor heat exchanger 41 Controller 60 Water purification unit 64, 65 Electrode pair 64 Discharge electrode 65 Opposite power 70 DC Power supply 81 Nutrient solution tank 82 Water storage tank

Claims

A purification device for purifying the nutrient solution of the hydroponic cultivation system (10),
A heat pump (21) for adjusting the temperature of the nutrient solution,
An electrode pair (64, 65) that generates streamer discharge in the nutrient solution; and a DC power source (70) that applies a DC voltage to the electrode pair (64, 65). A discharge mechanism (60) configured to produce hydrogen peroxide therein, and
A purification device comprising a controller (41) for controlling both the temperature adjustment of the heat pump (21) and the purification operation of the discharge mechanism (60).

In claim 1,
The hydroponics system (10) includes a nutrient solution passage (11,81) in which a cultivation bed (12) for planting a plant (14) is formed and a nutrient solution circulates,
The said discharge mechanism (60) is arrange | positioned in the said nutrient solution channel | path (11,81), The purification apparatus characterized by the above-mentioned.

In claim 2,
The heat pump (21) includes a compressor (23), an expander (25), a heat source side heat exchanger (26), and a use side heat exchanger (27), and refrigerates the refrigerant reversibly. A refrigerant circuit (22) for performing
The purification device, wherein the use side heat exchanger (27) is disposed in the nutrient solution passage (11).

In claim 2 or 3,
The purification apparatus according to claim 1, wherein the discharge mechanism (60) is disposed in a water storage tank (82) for storing a nutrient solution circulating in the nutrient solution passage (81).