JP2017056379A - 植物栽培施設用噴霧装置 - Google Patents

Abstract

【課題】高い殺菌能力（広い殺菌可能空間の確保）を容易に発揮すると共にメンテナンスフリーを実現するコンパクトな植物栽培用噴霧装置の提供。【解決手段】この噴霧装置１０は、ケーシング１２と、タンク１３と、霧化機構１４と、送風機１６と、案内管１５とを有する。殺菌成分を含む機能液１７がタンク１３に貯留される。機能液１７が霧化機構１４に導かれ、粒径が３μｍ程度のドライミストが発生する。ドライミストは、送風機１６から送られる空気と共に案内管１５を通じて外部に放出される。案内管１５は、Ｌ字状に形成され、第１筒３０及び第２筒３１を有する。これらの寸法は短く、噴霧装置１０は小型化される。第１筒３０及び第２筒３１の壁面に付着した霧状の機能液１７は、当該壁面を伝ってタンク１３に戻される。【選択図】図２

Description

本発明は、殺菌成分を含む液体を霧化して空間に放出する噴霧装置に関し、より詳細には、植物栽培施設の屋内空間を殺菌するための噴霧装置の構造に関する。

近年、野菜等の植物の水耕栽培の技術が発展している。水耕栽培とは、土壌をまったく使用することなく、生長に必要な養分を溶かした水溶液（養液）で植物を育てることをいう。水耕栽培は、たとえば水耕栽培用のコンテナ等の閉じられた空間内で実施され、このような栽培を行う設備は、一般に植物栽培施設や植物工場などと称される。

従来より「空間殺菌」という概念が知られている。空間殺菌とは、たとえば上記植物栽培施設など衛生管理が重要な建物内の特定の空間内を殺菌することをいう。上記植物栽培施設（水耕栽培用コンテナ）内の空間が適切に殺菌処理されるならば、仮に種子を介して上記植物栽培施設内へ病原菌が侵入したとしても、この病原菌の繁殖が防止される。これにより、農薬が使用されなくても無菌状態で植物が栽培され、その結果、予め洗浄を要することのない収穫後にそのまま食すことができる清浄な野菜が生産される。

空間殺菌に用いられる装置として、殺菌成分（典型的には次亜塩素酸）を含む液体（以下、「機能液」ともいう。）を霧化して特定の空間内に放出する噴霧装置が従来から知られている（特許文献１及び特許文献２参照）。

特許文献１に記載された噴霧装置は、機能液に超音波振動を与える。これにより、機能液が霧化されて霧が発生する。超音波振動により霧化された機能液の粒径はすべて一定ではなく、さまざまな粒径が含まれる。粒径が大きい機能液は空間に拡がりにくく、広範囲にわたる殺菌効果が奏されにくい。そのため、従来の噴霧装置は多孔質フィルタを備えており、発生した霧が多孔質フィルタに送られることにより、粒径の大きい機能液が除去される。これにより、粒径が均一化された機能液が霧状態で噴霧装置の外部に放出されるようになっている。

特開２０１４−５７９５２号公報 特開２００９−３４３６１号公報

前述のように、噴霧装置から放出された霧の粒径は、当該空間内での拡散領域の広狭に大きく影響する。すなわち、霧の粒径は、殺菌可能な空間の広さに大きく影響する。粒径が大きすぎると、霧が短時間で空間内を落下するために拡散領域が小さくなり、殺菌可能空間が狭くなる。反対に、粒径が小さすぎると、霧が短時間で気化するために、殺菌作用が奏される領域が小さくなり、この場合にも殺菌可能空間が狭くなる。したがって、殺菌可能な空間の広さが最大化するためには、噴霧装置の全運転期間中において、放出される霧の粒径が最適な粒径に保たれることが重要である。

従来の噴霧装置は、多孔質フィルタにより霧の粒径を均一化するが、このことは、発生した霧が多孔質フィルタに衝突することを意味する。すなわち、多孔質フィルタは、発生した霧のうち粒径の大きいものを捕捉するが、このとき、最適な粒径を有する霧も一定の割合で捕捉されてしまう。したがって、噴霧装置から外部に放出される霧の量が少なくなり、殺菌可能空間が小さくなる。また、発生した霧が多孔質フィルタに衝突するため、噴霧装置の運転継続時間が長くなるに伴って多孔質フィルタに含まれる水分量が増大する。すなわち、フィルタに捕捉され得る霧の粒径が小さくなり、したがって、噴霧装置から外部に放出される霧の量及び粒径がしだいに小さくなる。その結果、殺菌可能空間がより一層小さくなる。さらに、多孔質フィルタは定期的な清掃又は交換を要するものであるから、噴霧装置のメンテナンスが煩雑化する。

ところで、従来の噴霧装置は、上記植物栽培用コンテナの内部空間の殺菌にも使用可能ではある。その一方で、植物栽培用コンテナその他植物栽培施設は、高い生産効率、すなわち、限られた空間を有効利用して植物の生産量を上げることが要請される。そのため、上記植物栽培用コンテナ内に設置される噴霧装置は、できる限りコンパクトなものであることが要請される。

本発明は、かかる背景のもとになされたものであって、その目的は、高い殺菌能力（すなわち広い殺菌可能空間の確保）を容易に発揮すると共にメンテナンスフリーを実現し、且つコンパクトな植物栽培施設用噴霧装置を提供することである。

(1) 本発明に係る植物栽培施設用噴霧装置は、殺菌成分を含む液体を貯留するタンクと、当該タンクから供給された液体を霧化して粒径が３μｍ〜４μｍの霧の発生量が最大となるように上記液体を所定周波数の超音波で振動させる霧化機構と、当該霧化機構に対して立設され、上記霧化した液体を囲繞し且つ上端が閉塞された第１筒と、開放された一端及び他端を有し、当該一端が上記第１筒の周面に連結されることにより当該第１筒と連通し且つ当該第１筒が延びる方向と交差する方向に延びる第２筒と、上記第１筒の下端部に空気を給送する送風機とを備えている。

この構成によれば、タンクに貯留された殺菌成分を含む液体（機能液）が霧化機構に供給され、この液体が所定周波数の超音波で振動されて霧化される。霧化機構は、主として粒径が３μｍ〜４μｍの霧を発生させる。もっとも、霧化機構は超音波振動により霧を発生させるから、その構造上、粒径が３μｍ〜４μｍの霧の発生量が最大となるがその他の粒径の霧も発生させる。この霧は、霧化機構に立設された第１筒により囲繞される。この第１筒の上端は閉塞されており、第２筒と連通されている。この第２筒は、第１筒の周面に接続されているから、両筒によって形成される連通路は、いわゆる略Ｌ字状を呈する。

上記第１筒に送風機が接続されている。この送風機が作動すると、上記第１筒及び第２筒に沿って空気が送給される。超音波振動により発生した霧は、送風機が送る空気に伴って第１筒に沿って下から上に移動する。このとき、比較的に粒径が大きい霧（例えば粒径が５μｍを超える霧）の多くは、第１筒の上面及び内壁面に早く到達して滴下し、一定の粒径（３μｍ〜４μｍ）の霧は、第１筒の内部を漂いながら上記空気と共に第２筒へ送られる。このとき、第１筒に捕捉されなかった比較的に粒径が大きい霧も第２筒の方へ移動することになる。この第２筒は、第１筒に対して横方向に延びている。第２筒へ進入した霧のうち比較的に粒径が大きい霧は、その自重のために早く落下し、第２筒の内周面に付着し捕捉される。したがって、粒径が５μｍを超える霧の大部分が噴霧装置から外部に放出されずに第１筒及び第２筒の内部に留まり、粒径の小さい霧のみが第２筒の他端から外部空間に放出される。

このように、外部空間に向けて放出される霧の粒径は小さいので、この霧は当該空間内を短時間で落下することがなく、長時間に亘って空間内を漂う。つまり、この霧は、上記空間内の広い領域に拡散する。しかも、粒径が非常に小さい霧は水分の含有量が少ないために短時間で乾燥（気化）してしまうが、粒径が３μｍ〜４μｍの粒径の霧は、短時間で気化することはない。したがって、広い殺菌可能空間が容易に確保される。加えて、このような粒径の霧は、ドライミストやドライフォグと呼ばれ、「物を濡らさない霧」として知られている。本発明に係る植物栽培施設用噴霧装置は、上記液体をドライミスト化することが可能であり、上記第２筒から外部の空間に放出された霧が当該空間内に存在する物を濡らすことがない。

上記第１筒の上端が閉塞され且つ第２筒が第１筒が延びる方向と交差する方向に延びているので、これらは前述のように略Ｌ字状を形成する。このため、上記第１筒の長さ（軸方向長さ）が短くとも、当該第１筒の上端が閉塞されることによって粒径の大きい霧が確実に捕捉され、しかも、第２筒が横方向に延びているので、当該第２筒の長さ（軸方向長さ）が短くとも、粒径の大きい霧は、その自重により第２筒の内周面に落下して捕捉される。しかも、本発明では、従来の噴霧装置に使用されていた多孔質フィルタが不要であるので、フィルターの定期的な清掃又は交換が不要である。

(2) 上記第２筒の一端の中心と上記第１筒の上端との距離Ｌは、上記第２筒の外径をφとした場合に、Ｌ≧１．５φであるのが好ましい。

この構成では、粒径の大きい霧は、第１筒内でより一層確実に捕捉される。すなわち、仮に上記距離Ｌが小さい場合は、第１筒及び第２筒はいわゆるエルボ管を形成することになり、かかる形状では、粒径の大きい霧が上記空気と共に第２筒に送られてしまう可能性が高くなるが、この発明では、第１筒の上端と第２筒の中心との距離が十分に大きくなるので、粒径の大きい霧は、確実に第１筒の上端に接触し捕捉される。

(3) 上記第２筒の中間部が縮径されていてもよい。具体的には、上記第２筒は、一端部、他端部及びこれらを連結する上記中間部からなり、当該中間部の外径が上記一端部及び他端部の内径に対応しているのが好ましい。

この構成では、中間部がいわゆる絞りの役目を果たすことになるが、これにより、粒径の大きな霧は、より一層確実に第２筒に捕捉される。

(4) 上記第２筒は、上記他端が上記一端より上方に位置するように傾斜して配置されているのが好ましい。

この構成によれば、第２筒の内壁に付着し液化した霧は、第１筒の方に流れる。したがって、第２筒の内壁に付着した液体も速やかに霧化機構に戻される。

(5) 少なくとも先端面が開放された筒状カバーが上記第２筒の他端部を非接触状態で囲繞しているのが好ましい。この場合、当該筒状カバーは、先端から基端に向かって漸次拡径されており且つ上記第２筒の他端が当該筒状カバーの先端面の内側から外部を臨むように配置されている。

この構成では、筒状カバーが第２筒の他端部を一定の隙間を空けて囲繞する。上記霧は第２筒の他端から放出されるが、このときに当該霧の一部が液化して第２筒の他端の周縁部に付着する。この液化した霧は第２筒から滴下することになるが、筒状カバーはこれを受け止めることができる。その結果、液体の霧（機能液）が当該植物栽培施設用噴霧装置の周囲を濡らすことが防止される。

(6) 上記殺菌成分は次亜塩素酸であり、上記液体の水素イオン指数は５．０〜６．６であるのが好ましい。

この構成によれば、上記液体（機能液）の殺菌能力が極大化し、しかも、人体やペットなどの動物、及び植物に対する安全性も確保される（「次亜塩素酸の科学、基礎と応用」（福崎智司、米田出版、初版）の６７〜７０頁参照）。その結果、洗わずに食べることができる清浄な野菜の収穫が可能となる。より好ましい液体の水素イオン指数は５．５〜６．６であり、さらに好ましくは、６．０〜６．６である。液体の水素イオン指数が中性に近いほど、次亜塩素酸の必要量が少なくなるので、噴霧装置のランニングコストが低減される。

(7) 上記第１筒の内壁に当該第１筒の軸方向に沿って延びる凹条が形成されているのが好ましい。

この構成によれば、第１筒の内壁面の面積が広くなるから、粒径の大きい霧が第１筒に効率よく捕捉される。しかも、第１筒の内壁に付着した霧（液体）は、速やかに凹条に沿って霧化機構に戻される。また、第２筒の内壁に付着した液体が第１筒に到達すれば、その液体も速やかに霧化機構に戻される。

(8) 上記霧化機構は、開放された上端を有し、上記霧化した液体を囲繞すると共に当該上端が上記第１筒の下端と接続された第３筒を備えていてもよい。この場合、当該第３筒は、上記送風機から供給される空気を取り入れる６つの取入部を有し、当該取入部は、当該第３筒の周方向に均等に配置されているのが好ましい。

この構成によれば、送風機から送られた空気は、６つの取入部を介して第３筒の内部に流入し、第１筒及び第２筒に沿って流れる。各取入部は、上記第３筒の周方向に均等に配置されているから、当該第３筒に流入した空気は、第３筒の中心部に向かって均等に流入し、当該空気がスムーズに第１筒及び第２筒を流れる。その結果、最適な粒径（３μｍ〜４μｍ）の霧が安定的に放出される。

(9) 上記第３筒の上端部は縮径されているのが好ましい。

この構成によれば、第１筒の内壁を伝って滴下する液体は、テーパ部を伝って第３筒の外側に流れる。これにより、上記第１筒の内壁を伝って滴下する液体が、取入部から第３筒内に供給された空気によって吹き飛ばされることがない。その結果、該水滴がそのまま外部に放出されることが防止される。

本発明によれば、第１筒及び第２筒が略Ｌ字状に配置されることにより、植物栽培施設用噴霧装置は、高い殺菌能力を発揮しつつ上下方向及び幅方向のサイズがコンパクト化され得る。また、従来の噴霧装置に採用されていたフィルタが不要であることから、メンテナンスフリーが実現される。

図１は、本発明の一実施形態に係る噴霧装置１０の外観を示す斜視図である。 図２は、噴霧装置１０の内部構造を模式的に示す断面図である。 図３は、噴霧装置１０の第１筒３０の断面図である。 図４は、噴霧装置１０の制御系統を模式的に示す機能ブロック図である。 図５は、他の実施形態に係る噴霧装置の内部構造を模式的に示す断面図である。

以下、適宜図面が参照されつつ本発明の実施形態が詳細に説明される。なお、本実施形態に係る植物栽培施設用噴霧装置（以下、単に「噴霧装置」と称される。）１０は、本発明が具体化された一例にすぎず、本発明の要旨を変更しない範囲で本実施形態が適宜変更され得る。また、以下の説明において「上下方向」とは、噴霧装置１０が使用可能な状態で床に設置された際の上下方向をいい、一般に鉛直方向に沿う方向である。なお、噴霧装置１０は、植物栽培用のコンテナに天井から吊り下げて設置される場合においても、床に設置される場合と同じ姿勢で設置される。

［噴霧装置１０の概要］

図１は噴霧装置１０の外観斜視図、図２は噴霧装置１０の内部構造を模式的に示す縦断面図である。

この噴霧装置１０は、植物栽培用のコンテナその他植物栽培施設内の空間を殺菌するためのものである。噴霧装置１０は、後述のように殺菌成分を含む液体（以下、適宜「機能液」と称される。）１７を微細粒子の霧状にして空間内に噴射し、空間殺菌を行うことができる。

図１及び図２が示すように、噴霧装置１０は、蓋１１を有するケーシング１２を備えている。蓋１１が開閉されることにより、ケーシング１１の上面が開閉される。本実施形態では、ケーシング１１の外形形状はコンパクトな直方体であり、高さ寸法Ｈが２５０ｍｍ、幅寸法Ｗが４００ｍｍ、奥行き寸法Ｄが３００ｍｍに設定されている。ケーシング１２内にタンク１３、霧化機構１４、案内管１５及び送風機１６が内蔵されている。

タンク１３は、機能液１７を貯留する。霧化機構１４は、機能液１７を霧化しドライミストにすることができる。本実施形態では、４機の霧化機構１４が設けられているが、霧化機構１４の数は特に限定されない。送風機１６はタンク１３に取り付けられており、タンク１３内に空気を供給する。案内管１５は、各霧化機構１４に設けられており、後に詳述されるように略Ｌ字状を呈する。上記蓋１１に図示されていない制御装置が内蔵されている。この制御装置は操作ボタン３７を備えており、この操作ボタン３７が操作されることにより、後述のように、送風機１６から送られる空気と共にドライミスト状態の機能液１７が放出口１８から外部の空間に放出される。

［タンク１３］

タンク１３は、典型的にはアクリル樹脂からなる。タンク１３を構成する材料は、樹脂に限定されるものではなく、金属も採用され得る。本実施形態では、単一のタンク１３がケーシング１２内に配置されている。このタンク１３の外形形状は直方体であり、高さ寸法×奥行き寸法×幅寸法は、８５ｍｍ×１７０ｍｍ×３３０ｍｍである。もっとも、タンク１３の外形形状はこれに限定されるものではなく、所要の容量が確保されれば他の種々の形状が採用され得る。本実施形態では、タンク１３の側壁５１に注入管１９が設けられている。この注入管１９は、上記側壁５１及びタンク１３を貫通しており、機能液１７は、この注入管１９を介して外部からタンク１３内に補充される。タンク１３の内部に水位センサ２５が配置されている。水位センサ２５は、機能液１７の液位を検出するものであり、後述のようにタンク１１における最高水位と最低水位とを検出する。

送風機１６は、タンク１３の上壁２０に固定されている。タンク１３の上壁２０に貫通孔２１が設けられており、この貫通孔２１と対向するように送風機１６が位置決めされている。送風機１６が作動すると、所定流量の空気が貫通孔２１を介してタンク１３の内部に送給され、タンク１３内は所定圧力に高められる。本実施形態では、２台の送風機１６が上壁２０上に並設されている。したがって、タンク１３に２つの貫通孔２１が設けられている。もっとも、送風機１６の数は特に限定されるものではない。要するに所要の流量の空気がタンク１３内に送給されればよい。

機能液１７に含まれる殺菌成分は、本実施形態では次亜塩素酸（ＨＯＣＬ）である。次亜塩素酸は、酸化力が強く反応性に富んだ物質であり、人体においては、血液中の白血球によって生産され、生体を防御する働きをしている。また、次亜塩素酸は飲用水の消毒のためにも使用される。本実施形態では、機能液１７は次亜塩素酸を含んでおり、遊離有効塩素（Free available chlorine : FAC)濃度は、５０ｐｐｍ〜８０ｐｐｍである。機能液１７の水素イオン指数（ｐＨ）は、本実施形態においては６．４〜６．６である。機能液１７の水素イオン指数をこのような値に設定することによって、細菌を洗い流す等の単なる除菌ではなく、効果的な殺菌効果を得ることができる（「次亜塩素酸の「次亜塩素酸の科学、基礎と応用」（福崎智司、米田出版、初版）の６７〜７０頁参照）。

［霧化機構１４］

霧化機構１４は、既知の構造を有する。前述のように本実施形態では４台の霧化機構１４が備えられているが、各霧化機構１４は同一の構造である。霧化機構１４は、所定周波数の超音波を発する振動板２２を備える。振動板２２は、たとえば圧電セラミックスから構成される。この振動板２２は、駆動機構２３（図４参照）により駆動される。駆動機構２３は、振動板２２を所定周波数で振動させる。具体的には、駆動機構２３は、所定周波数の交流電圧を振動板２２に印加し、これにより振動板２２が超音波を発する。振動板２２が発する超音波の周波数は、たとえば２．４ＭＨｚに設定される。振動板２２がかかる周波数の超音波を発することによって、機能液１７が振動され、主として粒径が３μｍ〜４μｍの霧を発生させる。つまり、この霧化機構１４は、粒径が３μｍ〜４μｍである霧（機能液１７のドライミスト）の発生量を最大化する。

振動板２２は、振動面２４を上に向けた姿勢でタンク１３の底部に固定されている。振動面２４上に導管２６取り付けられている。この導管２６は、両端が開放された筒状を呈し、上記振動面２４上に立設されている。導管２６の側面に貫通孔が設けられており、導管２６は、側面を介して外部と連通している。つまり、機能液１７は、導管２６の中に満たされる。導管２６内の機能液１７は、振動板２０により振動され、導管２６の上端から上記ドライミストが発生する。この導管２６は省略されてもよいが、導管２６が設けられることで、ドライミストが安定的に発生するという利点がある。

本実施形態では、霧化機構１４は、集霧管２７（特許請求の範囲に記載された「第３筒」に相当）を備えている。この集霧管２７は、樹脂又は金属から構成され、上面及び下面が開放された筒状を呈する。本実施形態では、集霧管２７は円筒形状であるが、集霧管２７の形状は、筒状であれば特に限定されるものではない。本実施形態では、集霧管２７の上端部２９が縮径されており、下端部の外径は５７ｍｍであるのに対して上端部２９の外径は４０ｍｍに設定されている。このように集霧管２７の上端部２９が縮径されることによる作用効果は、後述される。なお、集霧管２７の上端部２９は、縮径されていなくてもよいことは勿論である。

集霧管２７の側壁に図示されていない貫通孔が設けられており、当該貫通孔を介して集霧管２７の中に機能液１７が進入する。図２が示すように、集霧管２７は、上記振動板２２及び導管２６を囲繞するように配置されている。したがって、振動板２２から発生した機能液１７のドライミストは、集霧管２７の内部に集められる。

集霧管２７の上端部の側壁に空気取入部２８が形成されている。この空気取入部２８は、本実施形態では、６つの円形孔２８からなる。各円形孔２８は、集霧管２７の側壁を貫通しており、上記送風機１６によりタンク１３内に送られた空気は、各円形孔２８を通じて集霧管２７内に進入する。各円形孔２８は、同図が示すように機能液１７の最高水位よりも上方に設けられており、集霧管２７の周方向に均等に配置されている。なお、空気取入口２８は、円形孔である必要はない。また、円形孔２８の数は特に限定されるものではない。

［案内管１５］

案内管１５は、第１筒３０及び第２筒３１を備えている。本実施形態では、両者は、円筒状を呈し、樹脂からなる。第１筒３０の外径は５９ｍｍに設定されており、下面が開放されると共に上面３２（特許請求の範囲に記載された「上端」に相当）が閉塞されている。第１筒３０は、タンク１３の上壁２０を貫通している。すなわち、上壁２０に円形の貫通孔が設けられており、この貫通孔に第１筒３０が挿入されている。

第１筒３０は、既知の方法によりタンク１３に固定されている。本実施形態では、第１筒３０は、上下方向に対して角度θだけ傾いている。この角度θは２°〜３°（ｄｅｇｒｅｅ）に設定されている。もっとも、第１筒３０は、上下方向に沿って立設されていてもよい。第１筒３０の下端部は、同図が示すように集霧管２７の上端部２９に被せられている。

図３が示すように、第１筒３０の内壁３３に凹条３４が形成されている。この凹条３４の内面形状は、本実施形態では半円形であり、曲率半径は１０ｍｍに設定されている。もっとも、凹条３４の曲率半径の大きさ及び内面形状は、特に限定されるものではない。本実施形態では、６本の凹条３４が第１筒３０の軸方向（長手方向）に沿って延びている。各凹条３４は、第１筒３０の周方向に沿って均等に配置されている。もっとも、凹条３４の数は６本に限定されるものではない。この凹条３４が設けられることによる作用効果は後述される。

図２が示すように、第２筒３１は、両端が開放された筒状に形成されている。本実施形態では、第２筒３１は三分割されており、一端部６１、中間部６３及び他端部６３を備えている。これらは円筒状に形成され、一端部６１の中心軸線６７に沿って連続して配置され、互いに固着されることにより第２筒３１を構成している。

一端部６１は、第１筒３０の側壁と直交しており、当該側壁を貫通している。この一端部６１は、第１筒３０と連通している。他端部６３は一端部６１と同様の形状であるが、軸方向長さが異なる。一端部６１及び他端部６３の外径φは４１ｍｍに設定され、内径は３２ｍｍに設定されている。この一端部６１は、第１筒３０の上面３２から所定の距離Ｌの位置に配置されている。具体的には、上記中心軸線６７と上記上面３２との距離Ｌは、６５ｍｍに設定されている。もっとも、この距離Ｌは６５ｍｍに限定されるものではないが、第２筒３１の外径（具体的には上記一端部６１の外径φ）に対して、Ｌ≧１．５φであることが望ましい。つまり、第２筒３１は、第１筒３０の上面３２から所定距離だけ下方の位置に配置されるのが好ましい。上記Ｌ≧１．５φの関係が成立する場合の作用効果については後述される。

他端部６３は、ケーシング１２の側壁を貫通しており、支持部材６４を介してケーシング１２に支持されている。他端部６３は、同図が示すようにケーシング１２から外部に所定長さだけ突出している。中間部６２は、上記一端部６１及び他端部６３の間に配置され、両者を連結している。中間部６２も円筒状に形成されている。中間部６２の外径は３２ｍｍに設定されており、この中間部６２の両端が一端部６１及び他端部６２に嵌め込まれて固定されている。すなわち、第２筒３１の中間部分が縮径された状態となっている。

本実施形態では、一端部６１が第１筒３０と直交していることから、第２筒３１は、水平方向（上下方向と直交する方向）に対して角度θだけ傾斜しており、他端部６３側が一端部６１側よりも上方に位置している。ただし、一端部６１が傾斜していない場合であっても、一端部６１が第１筒３０に対して所定の角度で交差することにより、第２筒３１が水平方向に対して角度θだけ傾斜する場合もある。もっとも、第２筒３１が水平方向に対して傾斜していなくてもよい。

なお、本実施形態では中間部６２の外径は一端部６１及び他端部６３の内径と一致しているが、これに限定されることなく、中間部６２の外径が一端部６１及び他端部６３の内径に対応し、所定のはめあいにより嵌め合わされるものであればよい。このように第２筒６３の中間部分が縮径されることによる作用効果については後述される。もっとも、第２筒３１が前述のように分割されずに単一の部材として構成され、中間部分の内径が滑らかにあるいは段階的に縮径されていてもよいことは勿論である。

上記他端部６３の上記ケーシング１２から突出した部分は、カバー６５（特許請求の範囲に記載された「筒状カバ−」に相当）に覆われている。このカバー６５は、台座６６を備えており、台座６６を介してケーシング１２の側壁５１に固定されている。カバー６５及び台座６６は樹脂から構成されている。カバー６５は、両端が開放された筒状に形成されており、その外形形状は円錐台となっている。すなわち、カバー６５は、先端から基端に向かって漸次外径が拡大されている。カバー６５の最小内径（先端部の内径）は、他端部６３の外径よりも大きく設定されている。カバー６５の中心線は、第２筒３１の中心軸線６７と一致しており、カバー６５の高さ（中心軸線６７に沿う方向の長さ）寸法は、上記他端部６３の上記ケーシング１２から突出した部分の高さより大きく設定されている。したがって、上記他端部６３の上記ケーシング１２から突出した部分は、カバー６５に接触することなく囲繞され、他端部６３の端面は、カバー６５の先端面よりも寸法Ｔだけ内側に位置する。すなわち、第２筒６３は、その端面がカバー６５の先端面の内側から外部を臨むように配置されている。このようなカバー６５が他端部６３に設けられることによる作用効果については後述される。

［制御装置］

前述のように、ケーシング１２の蓋１１に制御装置が内蔵されている。この制御装置の操作ボタン３７（図１参照）が操作されることにより、噴霧装置１０の起動及び停止などの動作が制御される。図４が示すように、制御装置は、振動板２２及び送風機１６を制御する制御部３８を内蔵している。

［噴霧装置１０の制御系統］

図４が示すように、制御部３８は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）４１、ＲＡＭ（Random Access Memory）４２及びＲＯＭ（Read Only Memory）４３を主とするマイクロコンピュータとして構成されている。制御部３８は、バス４４を介してＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）４５に接続されている。水位センサ２５は、ＡＳＩＣ４５を介して制御部３８と相互に接続されている。

振動板２２及び送風機１６の各種動作を制御するためのプログラム等がＲＯＭ４３に格納されている。ＲＡＭ４２は、ＣＰＵ４１が上記プログラムを実行する際に用いる各種データを一時的に記録する記憶領域又は作業領域として使用される。

ＡＳＩＣ４５は、ＣＰＵ４１からの指令にしたがい、駆動機構２３に振動板２２を振動させる信号、駆動機構４６に送風機１６を駆動させる信号を生成する。これらの信号は、各駆動機構２３、４６に付与される。各駆動機構２３、４６は、ＡＳＩＣ４５から付与された信号に基づいて、それぞれ、振動板２２を所定周波数で振動させ、送風機１６を駆動して所定風量の空気を送給する。

噴霧装置１０は、商用電源と接続可能な電源装置４７を備えている（図２参照）。電源装置４７は、制御部３８に直流電圧を供給する。制御部３８は、駆動機構２３、４６に直流電圧を供給する。

［噴霧装置１０の動作］

前述のように、水位センサ２５が制御部３８に接続されている。機能液１７が最低水位を下回ると、水位センサ２５は、最低水位信号を出力し、この信号を受信した制御部３８は、その旨の警告等を発するための信号を出力する。たとえばケーシング１２に警告表示灯が設けられた場合には、これが点灯するように構成され得る。作業者は、この警告を確認したときは、機能液１７をタンク１３に補充する。また、電磁弁を介して機能液供給ポンプが注入管１９に接続されていてもよい。この場合、上記信号は、上記電磁弁を開くと共に機能液供給ポンプを作動させるように構成されていてもよい。いずれにしても、機能液１７の水位が最低水位を下回れば、機能液１７がタンク１３に補充される。他方、水位センサ２５により機能液１７の水位が最高水位を上回ったことが検出されると、上記警告が解除される。水位センサ２５は、最高水位信号を出力し、この信号を受信した制御部３８は、上記警告を解除するための信号を出力する。具体的には、上記警告表示を中止し、上記電磁弁２６を閉じると共に上記機能液供給ポンプを停止させる信号を出力する。

操作ボタン３７が操作されると、ＣＰＵ４１から振動板２２の駆動開始を指示する指令と、送風機１６による送風開始を指示する指令とが発せられる。

振動板２２の駆動開始を指示する指令に基づいて、ＡＳＩＣ４５から駆動機構２３に対して、振動板２２に所定周波数の交流電圧を印加させる信号が発せられる。その信号を受信した駆動機構２３は、電源装置４７から供給される直流電圧を所定周波数（本実施形態では、２．４ＭＨｚ）の交流電圧に変換し、振動板２２に印加する。これにより、振動板２２が所定周波数の超音波を発し、その超音波により導管２７内の機能液１７が霧化され、ドライミストが発生する。このドライミストの粒径は主として３μｍである。ただし、超音波振動により機能液１７を振動させているため、その構造上、発生する霧の粒径は主として３μｍ〜４μｍの範囲であるが、これ以外の粒径の霧も一定割合で発生する。

送風機１６による送風開始を指示する指令に基づいて、ＡＳＩＣ４５から駆動機構４６に対して、所定風量で送風機１６を駆動させる信号が発せられる。その信号を受信した駆動機構４６は、電源装置４７から供給される直流電圧を所定電圧値に調整し、送風機１６に供給する。これにより、送風機１６は、図２が示すようにタンク１３の外から内に所定流量の空気を送る。タンク１３の内部に送られた空気は一定の圧力に高められ、空気取入部２８から集霧管２７の内部に流入する。この空気は、案内管１５に沿って略Ｌ字状に移動し、放出口１８から外部の空間に放出される。

［本実施形態の作用効果］

本実施形態に係る噴霧装置１０によれば、霧状態にされた機能液１７は、上記空気と共に第１筒３０により囲繞されたまま上方へ移動する。このとき、第１筒３０の上面３２は閉塞されているから、比較的に粒径が大きい霧（例えば粒径が５μｍを超える霧）の多くは、第１筒３０の上面３２及び内壁３３に早く到達して滴下し、粒径が３μｍ〜４μｍのドライミストは、第１筒３０の内部を漂いながら第２筒３１へ送られる。このとき、第１筒３０に捕捉されなかった粒径の大きい霧も第２筒３１の方へ移動する。第２筒３１は第１筒３０に対して横方向に延びている。第２筒３１へ進入した霧のうち比較的に粒径が大きい霧は、その自重のために早く落下し、第２筒３１の内周面に付着する。したがって、粒径が５μｍを超える霧の大部分が噴霧装置１０から放出されずに第１筒３０及び第２筒３１の内部に留まり、上記ドライミストのみが上記放出口１８から外部空間に放出される。

このように、上記放出口１８から放出される霧（機能液１７）の粒径は小さいので、この霧は空間内を短時間で落下することがなく、長時間に亘って空間内を漂い、広い領域に拡散する。しかも、この霧は粒径が３μｍ〜４μｍのドライミストであるから、空間を漂う間に短時間で気化することもなく、広い殺菌可能空間が容易に確保される。加えて、ドライミストが放出されるから、上記空間内に存在する物を濡らすことがない。

さらに、第１筒３０の上面３２が閉塞され且つ第２筒３１が第１筒３０と交差しているので、本実施形態のように第１筒３０の長さが短くとも、粒径の大きい霧は、第１筒３０の上面３２に衝突し捕捉される。また、第２筒３１が横方向に延びているので、第２筒３１の長さが短くとも、粒径の大きい霧は、その自重により第２筒３１の内壁面に衝突し捕捉される。

したがって、噴霧装置１０は、高い殺菌能力を発揮しつつ上下方向及び幅方向のサイズがコンパクトに設計される。また、従来の噴霧装置に採用されていたフィルタが不要であることから、メンテナンスフリーも実現される。

特に、第２筒３１の一端部６１の取付位置に関して、前述のＬ≧１．５φの関係が満足される場合には、第２筒３１は、第１筒３０の上面３２から所定距離だけ下方の位置に配置される。この場合、粒径の大きい霧は、第１筒３０内でより一層確実に捕捉される。すなわち、もし上記距離Ｌが小さく、上記上面３２と上記一端部６１との間が十分に離れていなければ、第１筒３０及び第２筒３１はいわゆるエルボ管を形成することになる。案内管１５がこのような形状であれば、粒径の大きい霧は、第１筒３０の上面３２に衝突することなく空気と共に第２筒３１に送られてしまう。しかし、本実施形態では、第１筒３０の上面３２と第２筒３０の中心軸線６７との距離Ｌが十分に大きくなるので、粒径の大きい霧は、確実に上記上面３２接触し第１筒３０に捕捉される。

本実施形態では、第２筒３１の中間部分が縮径されていているから、上記中間部６２がいわゆる絞りの役目を果たす。これにより、粒径の大きな霧は、より一層確実に第２筒３１に捕捉される。

また、本実施形態では、図２が示すように、第２筒３１の放出口１８の周縁部は、カバー６５によって囲繞されている。しかも、第２筒３１の他端部６３の端面（すなわち上記放出口１８の縁）とカバー６５との間に隙間が形成され、さらに、上記放出口１８は、カバー６５の先端面の内側から外部を臨むように配置されている。加えて、カバーは、先端面から漸次拡径された円錐台形状を呈する。カバーがかかる形状に形成され且つ第２筒３１に対して上記レイアウトをとることにより、上記ドライミストが放出口１８の周縁部で液化しても、これがカバー６５によって確実に受け止められる。したがって、液体の霧（機能液１７）が噴霧装置１０の周囲を濡らすことが防止される。

本実施形態では、機能液１７は次亜塩素酸を含み、機能液１７の水素イオン指数は６．４〜６．６に設定されている。これにより、機能液１７の殺菌能力が極大化し、しかも、人体やペットなどの動物、及び植物に対する安全性も確保される（「次亜塩素酸の科学、基礎と応用」（福崎智司、米田出版、初版）の６７〜７０頁参照）。その結果、洗わずに食べることができる清浄な野菜の収穫が可能となる。なお、機能液１７の素イオン指数は５．５〜６．６の範囲で許容され、さらに好ましくは、６．０〜６．６である。この水素イオン指数が中性に近いほど、次亜塩素酸の必要量が少なくなるので、噴霧装置１０のランニングコストが低減される。

本実施形態では、図３が示すように、第１筒３０の内壁３３に凹条３４が形成されているので、第１筒３０の内壁３３の面積が広くなる。したがって、粒径の大きい霧が第１筒３０に効率よく捕捉される。しかも、第１筒３０の内壁３３に付着した霧（機能液１７）は、速やかに凹条３４に沿って霧化機構１４に戻される。また、第２筒３１に付着した機能液１７が当該第２筒３１の内壁を伝って第１筒３０に到達すれば、この機能液１７は速やかに霧化機構１４に戻される。特に本実施形態では、第２筒３１が傾斜しているので（図２参照）、第２筒３０の内壁に付着した機能液１７は、速やかに第１筒３０の方に流れるという利点がある。

本実施形態では、霧化機構１４が集霧管２７を備えており、送風機１６から供給される空気が空気取入部２８を通じて集霧管２７に進入する。しかも、この空気取入部２８は、集霧管２７のの周方向に均等に配置されている。これにより、上記空気は集霧管２７の中心部に向かって均等に流入し、スムーズに第１筒３０及び第２筒３１を流れる。その結果、最適なドライミスト（粒径３μｍ〜４μｍ）の霧が安定的に放出される。

特に集霧管２７の上端部２９が縮径されており、当該上端部２９が第１筒３０の下端部の内側に嵌め込まれている。したがって、第１筒３０の内壁を伝って滴下する機能液１７は、集霧管２７の縮径された部分の外側を伝って下に流れる。これにより、第１筒３０から滴下する機能液１７が集霧管２７から噴出する空気によって再び第１筒３０内に吹き飛ばされることがない。その結果、粒径の大きな機能液１７が放出口１８から外部に放出されることがない。

［他の実施形態］

図５は、本発明の他の実施形態に係る噴霧装置７０の断面図である。同図は、噴霧装置７０の内部構造を模式的に示している。

同図が示すように、本実施形態では、第２筒７１は、単一の円筒部材からなる。第２筒７１の一端及び他端は開放されている。第２筒７１の一端は、第１筒３０に接続されており、この接続様式は、上記実施形態の一端部６１と第１筒３０との接続と同様である（図２参照）。具体的には、第１筒３０の上端部の側壁３５に図示されていない貫通孔が設けられており、この貫通孔に第２筒７１の一端部が嵌合されている。すなわち、第１筒３０に対して第２筒７１が直交しており、その結果、第２筒７１は水平方向に対して角度θだけ上向きに傾斜している。このため、上記実施形態と同様に、第２筒７１の他端は、一端よりも上下方向上側に位置することになる。また、第２筒７１の他端部は、同図が示すようにカバー６５を介してケーシング１２に支持されている。なお、その他の構成は、上記実施形態に係る噴霧装置１０と同様である。

１０・・・噴霧装置
１３・・・タンク
１４・・・機能液
１５・・・案内管
１６・・・送風機
１７・・・機能液
１８・・・放出口
２２・・・振動板
２３・・・駆動機構
２４・・・振動面
２６・・・導管
２７・・・集霧管
２８・・・空気取入部
２９・・・上端部
３０・・・第１筒
３１・・・第２筒
３２・・・上面
３３・・・内壁
３４・・・凹条
３５・・・側壁
６１・・・一端部
６２・・・他端部
６３・・・中間部
６５・・・支持部材
６７・・・中心軸線
７１・・・第２筒

Claims (10)

1. 殺菌成分を含む液体を貯留するタンクと、
   当該タンクから供給された液体を霧化して粒径が３μｍ〜４μｍの霧の発生量が最大となるように上記液体を所定周波数の超音波で振動させる霧化機構と、
   当該霧化機構に対して立設され、上記霧化した液体を囲繞し且つ上端が閉塞された第１筒と、
   開放された一端及び他端を有し、当該一端が上記第１筒の周面に連結されることにより当該第１筒と連通し且つ当該第１筒が延びる方向と交差する方向に延びる第２筒と、
   上記第１筒の下端部に空気を給送する送風機とを備えた植物栽培施設用噴霧装置。
2. 上記第２筒の一端の中心と上記第１筒の上端との距離Ｌは、上記第２筒の外径をφとした場合に、Ｌ≧１．５φである請求項１に記載の植物栽培施設用噴霧装置。
3. 上記第２筒の中間部が縮径されている請求項１又は２に記載の植物栽培施設用噴霧装置。
4. 上記第２筒は、一端部、他端部及びこれらを連結する上記中間部からなり、当該中間部の外径が上記一端部及び他端部の内径に対応している請求項３に記載の植物栽培施設用噴霧装置。
5. 上記第２筒は、上記他端が上記一端より上方に位置するように傾斜して配置されている請求項１から４のいずれかに記載の植物栽培施設用噴霧装置。
6. 少なくとも先端面が開放された筒状カバーが上記第２筒の他端部を非接触状態で囲繞しており、
   当該筒状カバーは、先端から基端に向かって漸次拡径されており且つ上記第２筒の他端が当該筒状カバーの先端面の内側から外部を臨むように配置されている請求項１から５のいずれかに記載の植物栽培施設用噴霧装置。
7. 上記殺菌成分は次亜塩素酸であり、上記液体の水素イオン指数は５．０〜６．６である請求項１から６のいずれかに記載の植物栽培施設用噴霧装置。
8. 上記第１筒の内壁に当該第１筒の軸方向に沿って延びる凹条が形成されている請求項１から７のいずれかに記載の植物栽培施設用噴霧装置。
9. 上記霧化機構は、開放された上端を有し、上記霧化した液体を囲繞すると共に当該上端が上記第１筒の下端と接続された第３筒を備え、
   当該第３筒は、上記送風機から供給される空気を取り入れる６つの取入部を有し、当該取入部は、当該第３筒の周方向に均等に配置されている請求項１から８のいずれかに記載の植物栽培施設用噴霧装置。
10. 上記第３筒の上端部は縮径されている請求項９に記載の植物栽培施設用噴霧装置。

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