JP2015167481A - 流体供給ノズル - Google Patents

Abstract

【課題】流体と共に異物が排出されてしまうことを抑制しつつも、流体が長手方向で不均一に排出されることを抑制することができる流体供給ノズルを提供すること。
【解決手段】流体供給ノズル１５のノズル本体１７は、スリット１８ａを有する開口形成部材１８と、スリット１８ａから排出される栽培媒体に含まれる異物を捕捉する濾材１９とから構成されている。これによれば、流通経路１６内の栽培媒体は、開口形成部材１８の内面によってスリット１８ａに向けて案内されるとともに、濾材１９を通過する際に、栽培媒体に含まれる塵等の異物が濾材１９により捕捉される。さらに、栽培媒体が濾材１９を通過する際に、濾材１９が栽培媒体の流れの抵抗になるため、栽培媒体の流れの勢いが抑えられ、流通経路１６内の圧力分布が長手方向で均一化され易い。
【選択図】図２

Description

本発明は、室内で植物を栽培する際に用いられる流体供給ノズルに関する。

室内で植物を栽培する際に用いられる植物栽培装置として、例えば特許文献１のものがある。特許文献１の植物栽培システムは、栽培対象植物が設置される設置部が上下方向に複数段形成された収納棚と、収納棚に対する給水及び収納棚からの排水を行う給排水ホースと、栽培対象植物の上方に配置される植物栽培装置とを備えている。

植物栽培装置は、栽培対象植物が配置された列に沿って延びる本体部を有する。本体部の下方側領域のうち栽培対象植物と対向する領域には、複数の光源が設けられている。各光源からは、栽培対象植物の光合成に必要な所定波長の光が栽培対象植物に向けて照射される。さらに、本体部には、冷却媒体を流通させる冷却経路が設けられている。冷却経路は、本体部において、光源が設けられた領域と隣接する領域を長手方向に沿って貫通するように設けられている。そして、冷却経路を流通する冷却媒体により光源及びその周辺が冷却され、光源による光の照射に伴い、光源及びその周辺の温度が上昇してしまうことが抑制される。

また、本体部には、二酸化炭素を含む栽培媒体（流体）を排出して栽培対象植物へと栽培媒体を供給する供給経路が設けられている。供給経路は、本体部の下方領域のうち光源を挟んだ一方又は両方の領域を長手方向に沿って延びるように設けられた管状の部材である。供給経路は、長手方向に沿って形成された排出口を少なくとも一つ有する。そして、供給経路の内部空間に栽培媒体を流通させることにより、排出口から栽培媒体が排出される。これにより、栽培対象植物それぞれに対して個別に栽培媒体が供給されるため、大規模且つ高価な空調装置が必要無く、栽培対象植物に適した環境（二酸化炭素濃度等）への調整が容易なものとなる。

特開２０１３−１０６６００号公報

しかしながら、このような植物栽培装置においては、例えば、長手方向に沿って延びるように設けられた管状の部材である供給経路に、長手方向に沿って複数の排出口を設けるとともに、各排出口から栽培媒体を排出させると、供給経路における栽培媒体の供給口側と、供給経路における供給口から離れた側とで、供給経路の圧力分布が不均一となる。よって、全ての排出口で均一な流量の栽培媒体を供給することが困難なものとなる。さらに、孔状の排出口であると、栽培媒体が放射状に排出されるために、栽培空間の場所により栽培媒体の濃度が異なってしまう。また、栽培媒体に塵等の異物が含まれていると、栽培対象植物に異物が付着してしまう。

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、流体と共に異物が排出されてしまうことを抑制しつつも、流体が長手方向で不均一に排出されることを抑制することができる流体供給ノズルを提供することにある。

上記課題を解決する流体供給ノズルは、栽培対象植物に向けて流体を供給するために用いられるとともに前記流体が流通する流通経路を内部に有するノズル本体を備えた流体供給ノズルであって、前記ノズル本体は、前記流通経路から前記栽培対象植物に向けての前記流体の前記ノズル本体の長手方向に沿った排出を許容する開口部を有する開口形成部材と、前記開口部から排出される前記流体に含まれる異物を捕捉する濾材とを有している。

上記流体供給ノズルにおいて、前記ノズル本体における前記開口形成部材と前記流通経路との間には介在部材が介在されており、前記介在部材の一部が前記開口部に臨んでおり、前記開口形成部材と前記介在部材との間には、前記流通経路と前記開口部とを連通させる迂回路が形成されていることが好ましい。

上記流体供給ノズルにおいて、前記開口部は、前記ノズル本体の長手方向に沿って延びるスリットであることが好ましい。
上記流体供給ノズルにおいて、前記ノズル本体は円筒状であることが好ましい。

この発明によれば、流体と共に異物が排出されてしまうことを抑制しつつも、流体が長手方向で不均一に排出されることを抑制することができる。

第１の実施形態における植物栽培システムの全体を示す模式図。 流体供給ノズルの縦断面図。 流体供給ノズル及び取付部材の平面図。 （ａ）は取付部材の正面図、（ｂ）は図４（ａ）の４−４線断面図。 第２の実施形態における流体供給ノズルの縦断面図。 第３の実施形態における流体供給ノズルの縦断面図。 （ａ）は別の実施形態における開口形成部材を示す縦断面図、（ｂ）は構成部材を示す縦断面図。

（第１の実施形態）
以下、室内で植物を栽培する際に用いられる流体供給ノズルを具体化した第１の実施形態を図１〜図４にしたがって説明する。

図１に示すように、植物栽培システム１０は、複数の栽培対象植物１１が設置される培地１２と、栽培対象植物１１の上方に配置される複数の光源１４及び複数の流体供給ノズル１５とを備えている。培地１２には、複数の栽培対象植物１１が第１方向（図１に示す矢印Ｙの方向）に沿って並ぶように配置されている。そして、第１方向に沿って並んだ複数の栽培対象植物１１から構成される群が、第１方向に対して直交する第２方向（図１に示す矢印Ｘの方向）に複数配列されている。

各光源１４は、栽培対象植物１１の上方に配置されるとともに、その長手方向が第１方向に沿って延びている。本実施形態では、各光源１４は、例えば発光ダイオード（ＬＥＤ）からなる。各光源１４からは、栽培対象植物１１の光合成に必要な所定波長の光が栽培対象植物１１に向けて照射される。

各流体供給ノズル１５は、栽培対象植物１１の上方に配置されるとともに、その長手方向が第１方向に沿って延びている。流体供給ノズル１５及び光源１４は、第２方向において交互に配列されている。本実施形態では、各流体供給ノズル１５からは、炭酸ガス（二酸化炭素）と空気（冷却媒体）とが混合されたガス（流体）である栽培媒体が排出される。

図２に示すように、流体供給ノズル１５は、栽培媒体が流通する流通経路１６を内部に有する円筒状のノズル本体１７を備える。流通経路１６は、ノズル本体１７の中心軸線Ｌが延びる方向（ノズル本体１７の軸方向）に沿って延びている。ノズル本体１７は、流通経路１６から栽培対象植物１１に向けて栽培媒体の排出を許容する開口部としてのスリット１８ａを有する開口形成部材１８と、栽培媒体に含まれる塵等の異物を捕捉する円筒状の濾材１９とから構成されている。

濾材１９は、材料として、例えば、熱可塑性樹脂であるポリオレフィンからなる帯状の不織布を用いて形成されている。濾材１９の目の大きさは、栽培媒体に含まれる塵等の異物が通過できない大きさであるとともに、栽培媒体が通過できる大きさになっている。開口形成部材１８は濾材１９の内側に設けられている。開口形成部材１８は、材料として、例えば、樹脂からなる帯状のシートを用いて形成されている。ノズル本体１７は、濾材１９となる不織布及び開口形成部材１８となるシートを重ね合わせた状態で円筒状に巻いて加熱し、硬化させることで形成されている。よって、開口形成部材１８と濾材１９とは互いに密着している。なお、開口形成部材１８は、ノズル本体１７の周方向においてスリット１８ａが形成されるようにシートが巻かれて形成される。

図３に示すように、開口形成部材１８及び濾材１９におけるノズル本体１７の長手方向の長さは同じになっている。よって、スリット１８ａは、ノズル本体１７の長手方向に沿ってノズル本体１７の長手方向全体に亘って延びており、ノズル本体１７の長手方向に沿った栽培媒体の排出を許容する。ノズル本体１７における長手方向の両端には、ブロック状の取付部材２０がそれぞれ取り付けられている。各取付部材２０には、取付孔２０ａが貫通形成されている。取付孔２０ａは、室内に設けられた図示しない取付部に各取付部材２０を取り付けるために用いられる。

図４（ａ）及び（ｂ）に示すように、各取付部材２０の一端面には、ノズル本体１７における長手方向の両端部がそれぞれ嵌め込まれる嵌合凹部２０ｂが形成されている。嵌合凹部２０ｂは正面視円状である。そして、ノズル本体１７における長手方向の両端部が各嵌合凹部２０ｂに嵌め込まれることで、ノズル本体１７における長手方向の両端部に取付部材２０がそれぞれ取り付けられている。ノズル本体１７は、ノズル本体１７における長手方向の両端部が嵌合凹部２０ｂにそれぞれ嵌合された状態で、ノズル本体１７の中心軸線Ｌを回転中心として回転可能になっている。各取付部材２０の他端面には、嵌合凹部２０ｂの内部に連通する円孔状の給気口２０ｃが形成されている。各給気口２０ｃには、栽培媒体の供給源（図示せず）が接続されている。そして、栽培媒体は、供給源から各給気口２０ｃを介して流通経路１６内に供給される。

次に、第１の実施形態の作用について説明する。
図２に示すように、流通経路１６内の栽培媒体は、開口形成部材１８の内面によってスリット１８ａに向けて案内される。そして、濾材１９を通過する際に、栽培媒体に含まれる塵等の異物が濾材１９により捕捉される。さらに、栽培媒体が濾材１９を通過する際に、濾材１９が栽培媒体の流れの抵抗になるため、栽培媒体の流れの勢いが抑えられ、流通経路１６内の圧力分布が長手方向で均一化され易い。よって、例えば、スリット１８ａから排出される栽培媒体が濾材１９を通過しない場合に比べると、スリット１８ａから栽培媒体が長手方向で不均一に排出されることが抑制されている。そして、濾材１９を通過した栽培媒体は、栽培対象植物１１に向かって一定の方向に緩やかに排出されるとともに栽培対象植物１１に対して供給され、栽培対象植物１１に適した環境（二酸化炭素濃度等）に調整される。

また、栽培媒体は、冷却媒体である空気を含んでいるため、各光源１４及びその周辺は栽培媒体によって冷却される。よって、各光源１４による光の照射に伴い、各光源１４及びその周辺の温度が上昇してしまうことが抑制されている。

第１の実施形態では以下の効果を得ることができる。
（１）流体供給ノズル１５は、流通経路１６を内部に有するノズル本体１７を備える。ノズル本体１７は、スリット１８ａを有する開口形成部材１８と、濾材１９とから構成されている。これによれば、流通経路１６内の栽培媒体は、開口形成部材１８の内面によってスリット１８ａに向けて案内されるとともに、濾材１９を通過する際に、栽培媒体に含まれる塵等の異物が濾材１９により捕捉される。さらに、栽培媒体が濾材１９を通過する際に、濾材１９が栽培媒体の流れの抵抗になるため、栽培媒体の流れの勢いが抑えられ、流通経路１６内の圧力分布が長手方向で均一化され易い。よって、例えば、スリット１８ａから排出される栽培媒体が濾材１９を通過しない場合に比べると、スリット１８ａから栽培媒体が長手方向で不均一に排出されることを抑制することができる。したがって、栽培媒体と共に異物が排出されてしまうことを抑制しつつも、栽培媒体が長手方向で不均一に排出されることを抑制することができる。

（２）開口形成部材１８は、ノズル本体１７の長手方向に沿って延びるスリット１８ａを有する。これによれば、スリット１８ａからノズル本体１７の長手方向に沿って延びるように栽培媒体を排出することができるため、ノズル本体１７の長手方向において、栽培媒体を均等に栽培対象植物１１に対して供給することができる。

（３）ノズル本体１７が円筒状である構成は、例えば、ノズル本体１７が四角筒状である構成と比べると、ノズル本体１７を、その中心軸線Ｌを回転中心として回転させ易い。よって、ノズル本体１７を回転させることで、スリット１８ａからの栽培媒体の排出方向を変更させることを容易に行うことができる。

（４）本実施形態の流体供給ノズル１５を用いることで、流体供給ノズル１５に対応した複数の栽培対象植物１１から構成される群それぞれに栽培媒体を供給し易くすることができるため、大規模且つ高価な空調装置が必要無く、さらには、栽培対象植物１１に供給されずに室内に拡散される無駄な栽培媒体の量を減らすことができる。

（５）本実施形態によれば、例えば、開口形成部材１８に、開口部として円孔状の排出孔を形成し、排出孔から栽培媒体を排出する場合に比べると、幅広い空間であるスリット１８ａから栽培媒体が排出されるため、栽培媒体が大気に排出される際に生じる断熱膨張が起こり難い。よって、断熱膨張による温度変化により、周囲の空気が冷やされて結露が発生してしまうことを抑制することができる。

（第２の実施形態）
以下、室内で植物を栽培する際に用いられる流体供給ノズルを具体化した第２の実施形態を図５にしたがって説明する。なお、以下に説明する実施形態では、既に説明した第１の実施形態と同一構成について同一符号を付すなどして、その重複する説明を省略又は簡略する。

図５に示すように、開口形成部材１８は濾材１９の外側に設けられている。ノズル本体１７Ａにおける開口形成部材１８と流通経路１６との間には、ノズル本体１７Ａの長手方向全体に亘って延びる介在部材２１が介在されている。介在部材２１は濾材１９の内側に設けられるとともに、濾材１９の内面に沿って弧状に湾曲している。介在部材２１は、材料として、例えば、樹脂からなる帯状のシートを用いて形成されている。ノズル本体１７Ａは、濾材１９となる不織布と、開口形成部材１８及び介在部材２１となるシートとを重ね合わせた状態で円筒状に巻いて加熱し、硬化させることで形成されている。よって、開口形成部材１８及び介在部材２１と濾材１９とは互いに密着している。

介在部材２１の一部は、濾材１９を介してスリット１８ａに臨んでいる。また、介在部材２１におけるノズル本体１７Ａの周方向両端部の外面は、開口形成部材１８におけるスリット１８ａ周りの内面と重なり合っている。そして、開口形成部材１８におけるスリット１８ａ周りの内面と、介在部材２１におけるノズル本体１７Ａの周方向両端部の外面との間には、迂回路２２がそれぞれ形成されている。各迂回路２２は、スリット１８ａからノズル本体１７Ａの周方向両側にそれぞれ延びるとともに流通経路１６とスリット１８ａとを連通させる。各迂回路２２内には、濾材１９の一部が配置されている。

次に、第２の実施形態の作用について説明する。
栽培媒体が流通経路１６内から各迂回路２２に向かって流れて、各迂回路２２を通過する際に流れが妨げられるため、栽培媒体の流れが長手方向に対して整流される。さらに、栽培媒体が濾材１９を通過する際に、濾材１９が栽培媒体の流れの抵抗になるため、栽培媒体の流れの勢いが抑えられる。よって、スリット１８ａから栽培媒体が長手方向で不均一に排出されることが抑制されている。そして、濾材１９を通過した栽培媒体は、栽培対象植物１１に向かって一定の方向に緩やかに排出されるとともに栽培対象植物１１に対して供給される。

したがって、第２の実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（５）と同様の効果に加えて、以下に示す効果を得ることができる。
（６）ノズル本体１７Ａにおける開口形成部材１８と流通経路１６との間に介在部材２１を介在し、開口形成部材１８と介在部材２１との間に、流通経路１６とスリット１８ａとを連通させる迂回路２２を形成した。これによれば、栽培媒体が迂回路２２を通過する際に流れが妨げられるため、栽培媒体の流れが長手方向に対して整流される。よって、スリット１８ａから栽培媒体が長手方向で不均一に排出されることをさらに抑制し易くすることができる。

（第３の実施形態）
以下、室内で植物を栽培する際に用いられる流体供給ノズルを具体化した第３の実施形態を図６にしたがって説明する。

図６に示すように、介在部材２１Ａは、スリット２３を有する円筒状に形成されている。介在部材２１Ａは、ノズル本体１７Ｂの長手方向全体に亘って延びている。介在部材２１Ａは濾材１９の内側に設けられている。介在部材２１Ａは、材料として、例えば、樹脂からなる帯状のシートを用いて形成されている。介在部材２１Ａのスリット２３は、ノズル本体１７Ｂの長手方向全体に亘って延びるとともに、開口形成部材１８のスリット１８ａに対して、ノズル本体１７Ｂの周方向においてずれた位置に配置されている。ノズル本体１７Ｂは、濾材１９となる不織布と、開口形成部材１８及び介在部材２１Ａとなるシートとを重ね合わせた状態で円筒状に巻いて加熱し、硬化させることで形成されている。よって、開口形成部材１８及び介在部材２１Ａと濾材１９とは互いに密着している。

介在部材２１Ａの一部は、濾材１９を介してスリット１８ａに臨んでいる。また、介在部材２１Ａにおける濾材１９を介してスリット１８ａに臨んでいる部位を除く外面は、開口形成部材１８の内面と重なり合っている。そして、介在部材２１Ａの外面及び開口形成部材１８の内面における互いに重なり合っている部位同士の間には、スリット１８ａからノズル本体１７Ｂの周方向両側にそれぞれ延びるとともに流通経路１６とスリット１８ａとを連通させる迂回路２２Ａがそれぞれ形成されている。各迂回路２２Ａ内には、濾材１９の一部が配置されている。

したがって、第３の実施形態によれば、第１の実施形態の効果（１）〜（５）及び第２の実施形態の効果（６）と同様の効果を得ることができる。
なお、上記各実施形態は以下のように変更してもよい。

・ 図７（ａ）に示すような筒状の開口形成部材１８と、図７（ｂ）に示すような円筒状の濾材１９の内側に介在部材２１が一体化された構成部材３０とを組み合わせることで、ノズル本体１７Ａを形成してもよい。開口形成部材１８は、構成部材３０の外側に設けられる。これによれば、例えば、開口形成部材１８を構成部材３０に対して回転させることで、迂回路２２の形状や流路長さ等を変更させることができる。

・ 上記各実施形態において、開口形成部材１８に、開口部として、スリット１８ａの代わりに、円孔状の排出孔を開口形成部材１８の長手方向に沿って並ぶように複数形成してもよい。

・ 上記各実施形態において、ノズル本体１７，１７Ａ，１７Ｂが、例えば、四角筒状や三角筒状であってもよい。
・ 上記各実施形態において、スリット１８ａが、ノズル本体１７，１７Ａ，１７Ｂの長手方向全体に亘って延びていなくてもよく、例えば、ノズル本体１７，１７Ａ，１７Ｂの長手方向の両端部の手前まで延びるように形成されていてもよい。

・ 上記各実施形態において、各流体供給ノズル１５は、その長手方向が第２方向に沿って延びるように配置されていてもよい。
・ 上記各実施形態において、各流体供給ノズル１５からは、例えば、流体としての炭酸ガス（二酸化炭素）のみが排出される構成であってもよい。この場合、各光源１４による光の照射に伴い、各光源１４及びその周辺の温度が上昇してしまうことを抑制するために、空気を排出可能な空調装置を別途設けるのが好ましい。

・ 上記各実施形態において、各流体供給ノズル１５からは、例えば、殺菌作用を持つ流体等の植物栽培上有益となる流体が排出される構成であってもよい。
・ 上記各実施形態において、開口形成部材１８の材料として、例えば、金属からなる帯状のシートを用いてもよい。

・ 第２及び第３の実施形態において、介在部材２１，２１Ａの材料として、例えば、金属からなる帯状のシートを用いてもよい。
・ 第２及び第３の実施形態において、介在部材２１，２１Ａが、濾材１９に埋設されていてもよい。

・ 上記各実施形態において、開口形成部材１８が、濾材１９に埋設されていてもよい。
・ 第１の実施形態において、開口形成部材１８が、濾材１９の外側に設けられていてもよい。

・ 上記各実施形態において、濾材１９の材料として、ポリオレフィン以外の樹脂を用いてもよい。
・ 上記各実施形態において、濾材１９は円筒状でなくてもよい。例えば、流通経路１６とスリット１８ａとの間のみに濾材が配設されていてもよい。

次に、上記各実施形態及び別例から把握できる技術的思想について以下に追記する。
（イ）前記開口形成部材及び前記濾材は樹脂により形成されている。
（ロ）前記ノズル本体は、帯状の前記濾材及び前記開口形成部材を重ねて筒状に巻くことで形成されている。

（ハ）前記ノズル本体は、筒状の前記開口形成部材と、筒状の前記濾材の内側に前記介在部材が一体化された構成部材とを組み合わせることで形成されている。

１１…栽培対象植物、１５…流体供給ノズル、１６…流通経路、１７，１７Ａ，１７Ｂ…ノズル本体、１８…開口形成部材、１８ａ…開口部としてのスリット、１９…濾材、２１，２１Ａ…介在部材、２２，２２Ａ…迂回路。

Claims (4)

1. 栽培対象植物に向けて流体を供給するために用いられるとともに前記流体が流通する流通経路を内部に有するノズル本体を備えた流体供給ノズルであって、
   前記ノズル本体は、
   前記流通経路から前記栽培対象植物に向けての前記流体の前記ノズル本体の長手方向に沿った排出を許容する開口部を有する開口形成部材と、
   前記開口部から排出される前記流体に含まれる異物を捕捉する濾材とを有していることを特徴とする流体供給ノズル。
2. 前記ノズル本体における前記開口形成部材と前記流通経路との間には介在部材が介在されており、
   前記介在部材の一部が前記開口部に臨んでおり、
   前記開口形成部材と前記介在部材との間には、前記流通経路と前記開口部とを連通させる迂回路が形成されていることを特徴とする請求項１に記載の流体供給ノズル。
3. 前記開口部は、前記ノズル本体の長手方向に沿って延びるスリットであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の流体供給ノズル。
4. 前記ノズル本体は円筒状であることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載の流体供給ノズル。