JP2017127199A - 垂直型の超音波霧化栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】霧が根毛の周囲により多く且つバランス良く滞留し、根毛から吸収された後、根毛の周囲から自然に離脱してゆく、栽培管を垂直に保持した垂直型の超音波霧化栽培装置を提供する。【解決手段】液肥を貯留する霧化液槽と、液肥を超音波振動で霧化する超音波振動子と、超音波振動子を振動させる発振器とを有し、発生させた霧を栽培管１０１に設けられた霧導入口１２０から栽培管１０１の内部に供給する超音波霧化器１０３とを備え、苗保持部の下端が、開口部の下端より高く位置し、本体部の内部空間である滞留部１４２の断面積が、栽培管１０１の内部と連通する側ほど大きく、且つ、苗保持部と連通する側ほど小さい超音波霧化栽培装置１００。【選択図】図１４

Description

本発明は、超音波振動子を用いて霧化した液肥を苗に施用する垂直型の超音波霧化栽培装置に関する。

従来、例えば特許文献１に示されるように、超音波振動子を用いて霧化した液肥を苗に施用する超音波霧化栽培装置が提案されている。

一方、例えば特許文献２乃至４に示されるように、水耕栽培やミスト水耕栽培の分野において、栽培管を水平ではなく垂直に保持した垂直型の栽培装置が提案されている。

栽培管を垂直に保持した垂直型の栽培装置は、栽培管を水平に保持した水平型の栽培装置と比較して、小さな設置面積でより多くの苗を栽培できるといった利点が存在する。

しかしながら、栽培管を垂直に保持した垂直型の栽培装置において超音波振動子を用いて霧化した液肥を施用した場合、霧が落下してしまい、霧を根毛の周囲に滞留させることができなかった。

また、超音波振動子を用いて霧化した液肥を苗に施用する超音波霧化栽培においては、復水して水滴となった液肥に根毛が浸って薄膜水耕栽培のような状態になることを避けることが望まれる。そのため、栽培管を垂直に保持した垂直型の超音波霧化栽培装置においても、栽培管を水平に保持した水平型の超音波霧化栽培装置と同様に、復水して水滴となった液肥に根毛が浸ることを防ぐ技術が求められていた。

特開２０１２−０３４５８１号公報 特開平０５−１９２０４６号公報 再公表ＷＯ００／４４２２０号公報 特開２０１４−２１７３４９号公報

本発明は、以上のような事情に鑑みてなされたものである。即ち、本発明は、霧が根毛の周囲により多く且つバランス良く滞留し、根毛から吸収された後、根毛の周囲から自然に離脱してゆく、栽培管を垂直に保持した垂直型の超音波霧化栽培装置を提供することを目的とする。

以上の課題を解決するために、本発明に係る超音波霧化栽培装置は、垂直に保持され、側面に複数の開口部が形成された栽培管と、苗を保持する筒状の苗保持部と、一端が苗保持部と連通し他端が開口部に連通して固定される本体部とを有するホルダと、液肥を貯留する霧化液槽と、液肥を超音波振動で霧化する超音波振動子と、超音波振動子を振動させる発振器とを有し、発生させた霧を栽培管に設けられた霧導入口から栽培管の内部に供給する超音波霧化器とを備え、苗保持部の下端が、開口部の下端より高く位置し、本体部の内部空間である滞留部の断面積が、栽培管の内部と連通する側ほど大きく、且つ、苗保持部と連通する側ほど小さいことを特徴とする。

栽培管の内部における霧導入口の下部に、漏斗状の遮蔽部材をさらに備えても良い。

栽培管の内部における霧導入口の下部に、板状の遮蔽部材をさらに備えても良い。

栽培管の内部における開口部の近傍に、該開口部の方向へ下る傾斜を有した霧誘導板をさらに備えても良い。

開口部は、栽培管の上方に形成される開口部ほど大きく形成され、下方に形成される開口部ほど小さく形成されても良い。

栽培管の内部に、下方から上方へ送風するファンをさらに備えても良い。

ファンは、最も下に形成された開口部の下端より低い位置に設けられても良い。

ファンは、霧導入口の下部に設けられても良い。

霧導入口とファンとの間に、回転可能な攪拌部材をさらに備えても良い。

ファンの連続運転又は間欠運転を制御するファン制御手段をさらに備えても良い。

栽培管の底部と霧化液槽とを連通させる循環通路と、復水して水滴となった液肥を栽培管の底部から循環通路を経て霧化液槽へ循環させるポンプとをさらに備えても良い。

超音波霧化器と栽培管とを連通させるダクトをさらに備えても良い。

本発明によれば、霧が根毛の周囲により多く且つバランス良く滞留し、根毛から吸収された後、根毛の周囲から自然に離脱してゆく、栽培管を垂直に保持した垂直型の超音波霧化栽培装置を提供できる。

図１は、本発明の第一実施形態に係る超音波霧化栽培装置を示した全体図である。 図２は、本発明の第一実施形態に係る栽培管を示した断面図である。 図３は、本発明の各実施形態に共通するホルダを示した断面図である。 図４は、本発明の各実施形態に共通する超音波霧化器を示した断面図である。 図５は、本発明の各実施形態に共通するホルダが苗を保持した状態を示した断面図である。 図６は、本発明の第二実施形態に係る遮蔽部材を示した斜視図である。 図７は、本発明の第二実施形態に係る超音波霧化栽培装置を示した拡大断面図である。 図８は、本発明の第三実施形態に係る霧誘導板を示した斜視図である。 図９は、本発明の第三実施形態に係る超音波霧化栽培装置を示した拡大断面図である。 図１０は、本発明の第四実施形態に係る超音波霧化栽培装置を示した全体図である。 図１１は、本発明の第四実施形態に係る栽培管を示した断面図である。 図１２は、本発明の第四実施形態に係る超音波霧化栽培装置を示した拡大断面図である。 図１３は、本発明の第五実施形態に係るファン制御手段を示したブロック図である。 図１４は、本発明の第五実施形態に係る超音波霧化栽培装置を示した断面図である。 図１５は、本発明の第六実施形態に係る超音波霧化栽培装置を示した断面図である。 図１６は、本発明の第七実施形態に係る超音波霧化栽培装置を示した断面図である。 図１７は、本発明の各実施形態に共通するホルダの第一変形例を示した断面図である。 図１８は、本発明の各実施形態に共通するホルダの第二変形例を示した断面図である。 図１９は、本発明の第二実施形態に係る超音波霧化栽培装置の変形例を示した拡大断面図である。 図２０は、本発明の第五実施形態に係る超音波霧化栽培装置の変形例を示した拡大断面図である。

以下、本発明に係る超音波霧化栽培装置の実施形態を詳細に説明する。なお、全ての図を通して、同一の参照符号は、同一の物又は同等の物を示すものとする。

図１は、本発明の第一実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００を示した全体図である。図示されるように、超音波霧化栽培装置１００は、栽培管１０１と、ホルダ１０２と、超音波霧化器１０３とを備えている。

まず、本発明の第一実施形態に係る栽培管１０１の構成について、図２を参照しながら説明する。

図２は、栽培管１０１を示した断面図である。図示されるように、栽培管１０１は、霧導入口１２０を備えて垂直に保持される筒状の部材であり、複数の開口部１２１が側面に形成されている。栽培管１０１の大きさについては特に限定されず、栽培する苗１８０の葉の大きさなどに応じて任意に決定して良い。栽培管１０１の断面形状については特に限定されず、矩形の他、多角形など任意に決定して良い。ただし、後述するように開口部１２１にホルダ１０２を固定する際の容易性を考慮すると、開口部１２１が形成される面は平面であることが好ましい。栽培管１０１の素材については特に限定されず、発泡スチロールなどの合成樹脂やステンレスなど種々の素材から任意に選択して良い。

霧導入口１２０は、霧１７０（霧化した液肥１６９）を栽培管１０１の内部に導入するための開口部である。霧導入口１２０の個数、形状及び大きさについては、霧１７０を栽培管１０１の内部に導入できる限り特に限定されず、任意に決定して良い。なお、本実施形態では霧導入口１２０を栽培管１０１の上部に設けているが、霧導入口１２０を設ける位置は栽培管１０１の上部に限定されず、必要に応じて、栽培管１０１の側面や下部に設けても良い。

各開口部１２１には、後述するホルダ１０２が固定される。栽培管１０１に形成される開口部１２１の個数は特に限定されず、栽培する苗１８０の葉の大きさなどに応じて任意に決定して良い。なお、本実施形態では開口部１２１が円形状となっているが、開口部１２１の形状は円形状に限定されず、楕円形状など任意に決定して良い。

次に、本発明の各実施形態に共通するホルダ１０２の構成について、図３を参照しながら説明する。

図３は、ホルダ１０２を示した断面図である。図示されるように、ホルダ１０２は、苗保持部１４０と、本体部１４１と、本体部１４１の内部空間である滞留部１４２とを備えている。

苗保持部１４０は、筒状に形成されており、直接又は苗１８０が固定された部材を介して苗１８０を保持する。なお、本実施形態では苗保持部１４０は円筒形状となっているが、苗保持部１４０の形状は円筒形状に限定されず、角筒形状など任意に決定して良い。

本体部１４１は、筒状に形成されており、一端（図３では右側）が苗保持部１４０と連通し、他端（図３では左側）が開口部１２１に固定される。

滞留部１４２は、本体部１４１の内部空間で構成され、栽培管１０１の内部に供給された霧１７０が流入し、滞留する。滞留部１４２は、一端が苗保持部１４０と連通し、他端が開口部１２１を介して栽培管１０１の内部と連通する。滞留部１４２は、その断面積が栽培管１０１の内部と連通する側ほど大きく、且つ、苗保持部１４０と連通する側ほど小さく形成されている。

次に、本発明の各実施形態に共通する超音波霧化器１０３の構成について、図４を参照しながら説明する。

図４は、超音波霧化器１０３を示した断面図である。図示されるように、超音波霧化器１０３は、筐体１６０と、内部空間１６１と、超音波振動子１６２と、発振器１６３と、開口部１６４と、仕切り板１６５と、反射板１６６と、霧化液槽１６８とを備えている。

筐体１６０は、超音波霧化器１０３を構成する各要素を内部に備える。筐体１６０の大きさ及び形状については特に限定されず、必要な霧化能力などに応じて任意に決定して良い。筐体１６０の素材については特に限定されず、合成樹脂やステンレスなど種々の素材から任意に選択して良い。

超音波振動子１６２は、霧化液槽１６８に貯留された液肥１６９に対して超音波振動を与えて、液肥１６９を霧化する。

発振器１６３は、電源（図示せず）から供給される電力によって駆動し、超音波振動子１６２に対して電力を供給する。なお、本実施形態では発振器１６３を筐体１６０の内部に備えているが、発振器１６３を備える場所はこれに限定されず、筐体１６０の外部に備えても良い。

開口部１６４は、霧１７０を栽培管１０１の内部に供給するための開口部である。本実施形態では開口部１６４を筐体１６０の底部に設けると共に超音波霧化器１０３を栽培管１０１の上部に積載していることから、ダクトなどを介さずに、霧１７０を霧導入口１２０から栽培管１０１の内部に直接供給できる。

仕切り板１６５は、霧化液槽１６８の位置及び大きさを画定するための板状の部材である。なお、仕切り板１６５は省略することもできるが、仕切り板１６５を省略すると、開口部１６４を筐体１６０の底部に設けることができなくなる。そのため、仕切り板１６５を省略する場合、例えば、開口部１６４を筐体１６０の上面に設けた上で、ダクトなどを介して開口部１６４と霧導入口１２０とを連通させる必要がある。

反射板１６６は、超音波振動子１６２から発せられた超音波振動を反射してその向きを変化させるための板状の部材である。なお、反射板１６６は省略することもできるが、反射板１６６を設けることにより、図示されるように、振動面を垂直にして超音波振動子１６２を固定することができる。振動面を垂直にして超音波振動子１６２を固定することにより、超音波振動子１６２の振動面に不純物や沈殿物が沈殿又は付着することを防ぐ効果が得られる。反射板１６６は、霧化液槽１６８に貯留された液肥１６９に浸る部材であるため、ステンレスなど耐腐食性のある素材であることが好ましい。反射板１６６を傾斜させて固定する際の傾斜角度については特に限定されず、霧化液槽１６８の形状などに応じて任意に決定して良い。

霧化液槽１６８は、液肥１６９を内部に貯留する。

超音波振動によって液肥１６９を霧化することで発生させた霧１７０は、超音波霧化器１０３の内部空間１６１を符号１６７で示す方向に移動し、開口部１６４及び霧導入口１２０を通過して栽培管１０１の内部に供給される。

以上説明した本発明の第一実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００の動作について、図４及び図５を参照しながら説明する。

図５は、苗１８０を保持した状態のホルダ１０２を示した断面図である。なお、本実施形態では、苗１８０はスポンジ１８１に固定された上で苗保持部１４０によって保持されている。まず、発振器１６３によって超音波振動子１６２が振動すると、霧化液槽１６８内の液肥１６９に対して超音波振動が与えられ、液肥１６９が霧化する。次に、霧１７０は、超音波霧化器１０３の内部空間１６１を符号１６７で示す方向に移動し、開口部１６４及び霧導入口１２０を通過して栽培管１０１の内部に供給される。次に、栽培管１０１の内部に供給された霧１７０は、重力に従って栽培管１０１の内部を落下する。次に、栽培管１０１の内部を落下した霧１７０は、開口部１２１を通過して、ホルダ１０２の本体部１４１の内部空間である滞留部１４２に流入する。ここで、栽培管１０１の内壁面に沿って移動する空気１８３が開口部１２１において渦流１８３ａを生じることから、栽培管１０１の内壁面に沿って栽培管１０１の内部を落下した霧１７０は、渦流１８３ａに巻き込まれながら滞留部１４２に流入する。栽培管１０１の内壁面に沿って移動する空気１８３が開口部１２１において内壁面から剥離する際に生じる渦流１８３ａによって滞留部１４２への流入性が高まるこの作用及び効果は、超音波振動によって液肥１６９を微細な粒径に霧化させたことで実現するものである。次に、滞留部１４２に流入した霧１７０は、苗保持部１４０によって保持された苗１８０の根毛１８２の周囲に滞留する。ここで、苗保持部１４０によって保持された苗１８０の根毛１８２は一般的に、苗保持部１４０側から開口部１２１側に向かって、図示されるように枝分かれて量を増やしながら大きく広がるように伸びる。この点、本体部１４１の内部空間である滞留部１４２は、その断面積が栽培管１０１の内部と連通する側ほど大きく、且つ、苗保持部１４０と連通する側ほど小さく形成されている。これにより、根毛１８２の根元から先端まで根毛１８２の量に応じてバランス良く滞留する。次に、根毛１８２の周囲に滞留した霧１７０は、復水して水滴となる。この点、図５において符号Ｈ１で示すように、ホルダ１０２は、苗保持部１４０の下端が開口部１２１の下端よりも高く位置するようにして開口部１２１に固定されている。これにより、復水して水滴となった液肥１６９は、符号１８４で示すように、苗保持部１４０の下端から開口部１２１の下端へ向かう傾斜に沿って滞留部１４２から栽培管１０１の内部へ自然に排出される。これにより、復水して水滴となった液肥１６９に苗１８０の根毛１８２が浸って薄膜水耕栽培のような状態になることが防止される。

以上のとおり、本発明の第一実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００によれば、霧１７０が根毛１８２の周囲により多く且つバランス良く滞留し、根毛１８２から吸収された後、根毛１８２の周囲から自然に離脱してゆく効果が得られる。

次に、本発明の第二実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００について説明する。

本発明の第二実施形態に係る遮蔽部材２００の構成について、図６及び図７を参照しながら説明する。

図６は、漏斗状の遮蔽部材２００を示した斜視図である。図示されるように、遮蔽部材２００は、拡開部２０１と、筒状部２０２とを備えている。

拡開部２０１は、拡開側から筒状部２０２との連通部に向かって窄むように形成されている。拡開部２０１の直径及び軸方向の長さ（高さ）については特に限定されず、後述するように拡開部２０１から溢れる霧１７０の所望量などに応じて任意に決定して良い。拡開部２０１の素材については特に限定されず、合成樹脂やステンレスなど種々の素材から任意に選択して良い。

筒状部２０２は、筒状に形成された部材であり、上端が拡開部２０１と連通している。筒状部２０２の直径及び軸方向の長さ（高さ）については特に限定されず、任意に決定して良い。筒状部２０２の素材については特に限定されず、合成樹脂やステンレスなど種々の素材から任意に選択して良い。

図７は、本発明の第二実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００を示した拡大断面図である。図示されるように、遮蔽部材２００は、栽培管１０１の内部における霧導入口１２０の下部に固定されている。霧導入口１２０と遮蔽部材２００との間隔については特に限定されないが、後述するように拡開部２０１から溢れた霧１７０の流れを妨げない程度の間隔を確保する必要がある。遮蔽部材２００を固定する手段については特に限定されず、図示されるように、栽培管１０１の内部の上面から垂らしたワイヤー２２３で吊るすなど任意に決定して良い。

以上説明した本発明の第二実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００の動作について、図７を参照しながら説明する。なお、霧１７０が栽培管１０１の内部に供給されるまでの動作は、第一実施形態と同様であるため省略する。

まず、符号２２０で示すように栽培管１０１の内部に供給された霧１７０は、重力に従って栽培管１０１の内部を落下する。次に、栽培管１０１の内部を落下した霧１７０は、遮蔽部材２００の拡開部２０１に到達する。次に、拡開部２０１に到達した霧１７０は、符号２２１で示すように拡開部２０１を通過するものと、符号２２２で示すように拡開部２０１を通過できずに拡開部２０１の拡開側から溢れるものとに分かれる。符号２２２で示すように拡開部２０１を通過できずに拡開部２０１の拡開側から溢れた霧１７０は、栽培管１０１の内壁面に沿って落下する。これにより、遮蔽部材２００を備えない場合と比較して、栽培管１０１の内壁面に沿って落下する霧１７０の量が増加し、より多くの霧１７０が滞留部１４２に流入する。

以上のとおり、本発明の第二実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００によれば、栽培管１０１の内壁面に沿って落下する霧１７０の量が増加するため、霧１７０が根毛１８２の周囲により多く滞留する効果が得られる。

次に、本発明の第三実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００について説明する。

本発明の第三実施形態に係る霧誘導板２４０の構成について、図８及び図９を参照しながら説明する。

図８は、板状の霧誘導板２４０を示した斜視図である。図示されるように、霧誘導板２４０は、板状の部材である。霧誘導板２４０は、平板状に形成されても良いが、霧１７０を滞留部１４２へ効率良く誘導するため、図示されるような湾曲を有することが好ましい。

図９は、本発明の第三実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００を示した拡大断面図である。図示されるように、霧誘導板２４０は、栽培管１０１の内部における開口部１２１の近傍に、栽培管１０１の内部を落下する霧１７０が滞留部１４２へ流れるような傾斜を持って固定されている。霧誘導板２４０は、栽培管１０１に固定された全てのホルダ１０２毎に備えても良く、栽培管１０１に固定されたホルダ１０２の一部、例えば、霧１７０の濃度が低下しやすい上方の任意の範囲に固定されたホルダ１０２にのみ備えても良い。霧誘導板２４０の傾斜角度については特に限定されず、霧誘導板２４０の大きさなどに応じて任意に決定して良い。霧誘導板２４０の滞留部１４２側の端部は、誘導した霧１７０を滞留部１４２へ直接流入させるため、滞留部１４２の中まで延伸していることが好ましい。

以上説明した本発明の第三実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００の動作について、図９を参照しながら説明する。なお、霧１７０が栽培管１０１の内部に供給されるまでの動作は、第一実施形態と同様であるため省略する。

まず、栽培管１０１の内部に供給された霧１７０は、重力に従って栽培管１０１の内部を落下する。次に、栽培管１０１の内部を落下した霧１７０は、霧誘導板２４０に到達する。次に、霧誘導板２４０に到達した霧１７０は、符号２６０で示すように、霧誘導板２４０の傾斜に沿って滞留部１４２の方向へ誘導される。これにより、霧誘導板２４０を備えない場合と比較して、より多くの霧１７０が滞留部１４２に流入する。

以上のとおり、本発明の第三実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００によれば、霧誘導板２４０に到達した霧１７０が霧誘導板２４０の傾斜に沿って滞留部１４２の中へ誘導されるため、霧１７０が根毛１８２の周囲により多く滞留する効果が得られる。

次に、本発明の第四実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００について説明する。

図１０は、本発明の第四実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００を示した全体図である。図示されるように、超音波霧化栽培装置１００は、栽培管１０１と、ホルダ１０２と、超音波霧化器１０３とを備えている。

まず、本発明の第四実施形態に係る栽培管１０１の構成について、図１１を参照しながら説明する。

図１１は、栽培管１０１を示した断面図である。図示されるように、栽培管１０１の側面に形成される開口部１２１は、栽培管１０１の上方に形成される開口部１２１ほど大きく形成され、栽培管１０１の下方に形成される開口部１２１ほど小さく形成されている。

次に、本発明の第四実施形態に係るホルダ１０２の構成について、図１２を参照しながら説明する。

図１２は、本発明の第四実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００を示した拡大断面図である。ここで、（Ａ）に示されるホルダ１０２は（Ｂ）に示されるホルダ１０２よりも上方の開口部１２１に固定されているものを示す。栽培管１０１に形成される開口部１２１は栽培管１０１の上方に形成されるものほど大きいため、図示されるように、（Ａ）の開口部１２１の方が（Ｂ）の開口部１２１よりも大きく、それに伴って、（Ａ）の滞留部１４２の方が（Ｂ）の滞留部１４２よりも断面積の変化が大きくなっている。即ち、ホルダ１０２の長さＬ及び苗保持部１４０の大きさが共通の場合、符号Ｈ２と符号Ｈ３とはＨ２＞Ｈ３の関係となり、角度θ１と角度θ２とはθ１＞θ２の関係となる。そして、ホルダ１０２の長さＬ及び苗保持部１４０の大きさが共通の場合、栽培管１０１の上方に形成される開口部１２１ほど大きく形成されていることに伴って、栽培管１０１の上方に固定されるホルダ１０２の滞留部１４２ほど大きくなっている。

以上説明した本発明の第四実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００の動作について、図１２を参照しながら説明する。なお、霧１７０が栽培管１０１の内部に供給されるまでの動作は、第一実施形態と同様であるため省略する。

まず、栽培管１０１の内部に供給された霧１７０は、重力に従って栽培管１０１の内部を落下する。次に、栽培管１０１の内部を落下した霧１７０は、開口部１２１を通過して、ホルダ１０２の本体部１４１の内部空間である滞留部１４２に流入する。ここで、栽培管１０１の側面に形成される開口部１２１は、栽培管１０１の上方に形成される開口部１２１ほど大きく形成されている。栽培管１０１の内部に供給された霧１７０は重力に従って内部を落下していく一方、栽培管１０１の底部は開放されていないため、霧１７０は栽培管１０１の下方に次第に滞留していき、上方は霧１７０の濃度が相対的に低下しやすいが、開口部１２１が大きく形成されていることで、霧１７０の濃度が低下しやすい上方ほどより多くの霧１７０が滞留部１４２に流入する。また、栽培管１０１の上方に形成される開口部１２１ほど大きく形成されていることに伴って、栽培管１０１の上方に固定されるホルダ１０２の滞留部１４２ほど大きくなっている。これにより、霧１７０の濃度が低下しやすい上方ほど、霧１７０が滞留部１４２に長時間滞留する。

以上のとおり、本発明の第四実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００によれば、栽培管１０１の上方に形成される開口部１２１ほど大きく形成されているため、霧１７０の濃度が低下しやすい上方ほど、霧１７０が根毛１８２の周囲により多く滞留する効果が得られる。また、栽培管１０１の上方に固定されるホルダ１０２の滞留部１４２ほど大きくなっているため、霧１７０の濃度が低下しやすい上方ほど、霧１７０が滞留部１４２に長時間滞留する効果が得られる。これらの効果により、栽培管１０１の上方と下方での苗１８０の成長スピードの差の調節や均一化を図ることができる。なお、復水して水滴となった液肥１６９が苗保持部１４０の下端から開口部１２１の下端へ向かう傾斜に沿って滞留部１４２から栽培管１０１の内部へ自然に排出される効果は、符号３２０及び符号３２１で示すように、いずれのホルダ１０２においても得られる。

次に、本発明の第五実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００について説明する。

まず、本発明の第五実施形態に係るファン制御手段３４０の構成について、図１３を参照しながら説明する。

図１３は、ファン制御手段３４０を示したブロック図である。図示されるように、ファン制御手段３４０は、ファン制御部３４１と、ファン運転／停止スイッチ３４９と、ファン運転切替スイッチ３５０とを備えている。

ファン制御部３４１は、バス（図示せず）を介して通信可能な、ＣＰＵ３４２と、記憶部３４３と、タイマー３４４と、カウンター３４５と、入力部３４６と、出力部３４７とを備えている。

記憶部３４３は、半導体記憶素子などを用いた記憶装置であり、プログラムや後述する所定時間などの各種情報を記憶するＲＯＭ領域と、プログラムをロードして実行するＲＡＭ領域とを備えている。なお、記憶部３４３はファン制御部３４１の外部に備えても良い。

ＣＰＵ３４２は、ファン制御部３４１の中枢として機能する中央演算処理装置である。ＣＰＵ３４２は、記憶部３４３におけるＲＯＭ領域から必要なプログラムを読み出し、記憶部３４３におけるＲＡＭ領域にロードしてプログラムを実行し、ファン３４８の運転を制御する。

タイマー３４４は、一定時間を計測する。

カウンター３４５は、間欠運転中の運転と停止を切り替えた回数をカウントする。

入力部３４６は、ファン運転／停止スイッチ３４９及びファン運転切替スイッチ３５０からの入力を受け取る。

出力部３４７は、ファン３４８に対して制御信号を出力する。

ファン運転／停止スイッチ３４９は、ファン制御部３４１を稼動又は停止させるスイッチである。ファン運転／停止スイッチ３４９が操作されると、ファン制御部３４１は、ファン運転／停止スイッチ３４９からの入力を入力部３４６において受け取り、プログラムに基づいて、運転入力の場合にはファン運転切替スイッチ３５０からの入力に応じてファン３４８を運転させ、停止入力の場合にはファン３４８を停止させる。

ファン運転切替スイッチ３５０は、ファン３４８の連続運転又は間欠運転を切り替えるスイッチである。ファン運転切替スイッチ３５０が操作されると、ファン制御部３４１は、ファン運転切替スイッチ３５０からの入力を入力部３４６において受け取り、プログラムに基づいて、ファン３４８の連続運転又は間欠運転を切り替える。ファン３４８を間欠運転させる場合、ファン制御部３４１は、タイマー３４４から計時情報を受け取り、プログラムに基づいて、所定時間毎にファン３４８を交互に運転又は停止させてファン３４８を間欠運転させる。

なお、ファン制御部３４１は、ファン３４８を運転させてから所定時間が経過した場合又はファン３４８の間欠運転が所定回数に達した場合にファン３４８を停止させる機能を備えても良い。この場合、ファン制御部３４１は、タイマー３４４及びカウンター３４５から計時情報及びカウント情報を受け取り、プログラムに基づいて、所定時間が経過した時又は間欠運転が所定回数に達した時にファン３４８を停止させる。なお、ファン３４８を間欠運転したまま停止させる必要がない場合には、ファン制御部３４１は、カウンター３４５を備える必要がない。

また、ファン制御部３４１は、超音波振動子１６２の発振状態に連動させて、即ち、超音波振動子１６２が振動して霧１７０が栽培管１０１の内部に供給されている間同期してファン３４８を運転させたり、又はその反対に、超音波振動子１６２が振動している間ファン３４８を停止させる機能を備えても良い。この場合、ファン制御部３４１は、超音波振動子１６２の発振信号を入力部３４６において受け取り、プログラムに基づいて、ファン３４８を連続運転又は間欠運転させる。

次に、本発明の第五実施形態に係るファン３４８の構成について、図１４を参照しながら説明する。

図１４は、本発明の第五実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００を示した拡大断面図である。図示されるように、下方から上方へ送風するファン３４８は、栽培管１０１の内部における、最も下に形成された開口部１２１の下端より低い位置に固定されている。ファン３４８の具体的な種類については特に限定されないが、図示されるようにファン３４８を水平に固定する場合、軸方向である上方へ送風することに適した軸流ファンであることが好ましい。羽根の形状、枚数及び送風量については特に限定されず、栽培管１０１の大きさや霧１７０の量などに応じて任意に決定して良い。ファン３４８と栽培管１０１の底面との間隔については特に限定されず、任意に決定して良い。ファン３４８を固定する手段については特に限定されず、図示されるように、栽培管１０１の底面から延伸させた棒状の固定部材３６０で支持するなど任意に決定して良い。

以上説明した本発明の第五実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００の動作について、図１４を参照しながら説明する。なお、霧１７０が栽培管１０１の内部に供給されるまでの動作は、第一実施形態と同様であるため省略する。

まず、符号２２０で示すように栽培管１０１の内部に供給された霧１７０は、重力に従って栽培管１０１の内部を落下する。次に、栽培管１０１の内部を落下した霧１７０は、開口部１２１を通過してホルダ１０２の本体部１４１の内部空間である滞留部１４２に流入するものと、滞留部１４２に流入しないものとに分かれるが、復水して水滴となったものを除いて、最終的に栽培管１０１の底部に到達して滞留する。次に、栽培管１０１の底部に滞留した霧１７０は、下方から上方へ連続的に又は間欠的に送風するファン３４８によって、符号３６１及び符号３６２で示すように、栽培管１０１の上方へ逆流する。

以上のとおり、本発明の第五実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００によれば、栽培管１０１の内部の霧１７０が、霧１７０の濃度が低下しやすい上方へ下方から逆流するため、栽培管１０１の内部における霧１７０の濃度分布の均一性を高める効果が得られる。

次に、本発明の第六実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００について説明する。

図１５は、本発明の第六実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００を示した断面図である。図示されるように、超音波霧化栽培装置１００は、栽培管１０１と、ホルダ１０２と、超音波霧化器１０３と、ポンプ３８０と、循環通路３８１とを備えている。

ポンプ３８０は、復水して水滴となった液肥１６９を栽培管１０１の底部から超音波霧化器１０３の霧化液槽１６８へ汲み上げて循環させるポンプである。ポンプ３８０の具体的な種類については特に限定されず、非容積型ポンプや容積型ポンプなどから任意に選択して良い。

循環通路３８１は、栽培管１０１の底部に形成された開口部３８２と霧化液槽１６８に形成された開口部３８３とを介して、栽培管１０１の底部と霧化液槽１６８とを連通させる通路である。循環通路３８１の形状及び太さについては特に限定されず、ポンプ３８０の揚水能力などに応じて任意に決定して良い。循環通路３８１の素材については特に限定されず、合成樹脂やステンレスなど種々の素材から任意に選択して良い。

以上説明した本発明の第六実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００の動作について、図１５を参照しながら説明する。なお、霧１７０が栽培管１０１の内部に供給されるまでの動作は、第一実施形態と同様であるため省略する。

まず、符号２２０で示すように栽培管１０１の内部に供給された霧１７０は、重力に従って栽培管１０１の内部を落下する。次に、栽培管１０１の内部を落下した霧１７０は、開口部１２１を通過してホルダ１０２の本体部１４１の内部空間である滞留部１４２に流入するものと、滞留部１４２に流入しないものとに分かれるが、それらの一部が復水して水滴となり、栽培管１０１の底部に到達して溜まる。次に、栽培管１０１の底部に溜まった液肥１６９は、ポンプ３８０によって、循環通路３８１を通過して霧化液槽１６８へ汲み上げられる。これにより、液肥１６９が栽培管１０１の底部から霧化液槽１６８へ循環し、超音波振動子１６２によって再び霧化される。なお、栽培管１０１の底部に、開口部３８２に向かって下る傾斜を設けると好ましい。

以上のとおり、本発明の第六実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００によれば、復水して水滴となった液肥１６９が栽培管１０１の底部から霧化液槽１６８へ循環して再び霧化されるため、液肥１６９の施用効率を上げる効果が得られ、また、液肥１６９を霧化液槽１６８に補充する量を抑える効果が得られる。

次に、本発明の第七実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００について説明する。

図１６は、本発明の第七実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００を示した断面図である。図示されるように、超音波霧化栽培装置１００は、栽培管１０１と、ホルダ１０２と、超音波霧化器１０３と、ダクト４００とを備えている。

ダクト４００は、超音波霧化器１０３の開口部１６４と栽培管１０１の霧導入口１２０とを連通させる導管である。ダクト４００の形状及び太さについては特に限定されず、栽培管１０１の内部に供給する霧１７０の量などに応じて任意に決定して良い。ダクト４００の素材については特に限定されず、合成樹脂やステンレスなど種々の素材から任意に選択して良い。

以上説明した本発明の第七実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００の動作について、図４及び図１６を参照しながら説明する。

まず、発振器１６３によって超音波振動子１６２が振動すると、霧化液槽１６８内の液肥１６９に対して超音波振動が与えられ、液肥１６９が霧化する。次に、霧１７０は、超音波霧化器１０３の内部空間１６１を符号１６７で示す方向に移動し、開口部１６４に到達する。次に開口部１６４に到達した霧１７０は、ダクト４００を通過して、霧導入口１２０に到達する。これにより、符号２２０で示すように霧１７０が栽培管１０１の内部に供給される。霧１７０が栽培管１０１の内部に供給された後の動作は、第一実施形態と同様であるため省略する。

以上のとおり、本発明の第七実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００によれば、栽培管１０１と超音波霧化器１０３との間にダクト４００を設けることにより、栽培管１０１と超音波霧化器１０３とを別々に設置することができる。また、ダクト４００を途中で分岐させれば、超音波霧化器１０３を複数の栽培管１０１で共用することができる。

次に、本発明の各実施形態に共通するホルダ１０２の第一変形例であるホルダ４２０について、図１７を参照しながら説明する。

図１７は、ホルダ１０２の第一変形例であるホルダ４２０を示した断面図である。図示されるように、ホルダ４２０は、苗保持部１４０と、本体部４２１とを備えている。

本体部４２１の内部空間である滞留部４２２は、本体部１４１の内部空間である滞留部１４２のようなテーパー状ではなく、栽培管１０１の内部と連通する側から苗保持部１４０と連通する側に向かって断面積の縮小の度合いが次第に大きくなるような釣鐘状に形成されている。しかしながら、滞留部４２２は滞留部１４２と同様に、一端が苗保持部１４０と連通し、他端が開口部１２１を介して栽培管１０１の内部と連通し、また、その断面積が栽培管１０１の内部と連通する側ほど大きく、且つ、苗保持部１４０と連通する側ほど小さく形成されている。これにより、ホルダ４２０は、ホルダ１０２と同様の作用及び効果を奏する。

次に、本発明の各実施形態に共通するホルダ１０２の第二変形例であるホルダ４４０について、図１８を参照しながら説明する。

図１８は、ホルダ１０２の第二変形例であるホルダ４４０を示した断面図である。図示されるように、ホルダ４４０は、苗保持部１４０と、本体部４４１とを備えている。

本体部４４１の内部空間である滞留部４４２は、本体部１４１の内部空間である滞留部１４２のようなテーパー状ではなく、栽培管１０１の内部と連通する側から苗保持部１４０と連通する側に向かって断面積の縮小の度合いが周期的に又は断続的に変化するような階段状に形成されている。しかしながら、滞留部４４２は滞留部１４２と同様に、一端が苗保持部１４０と連通し、他端が開口部１２１を介して栽培管１０１の内部と連通し、また、その断面積が栽培管１０１の内部と連通する側ほど大きく、且つ、苗保持部１４０と連通する側ほど小さく形成されている。これにより、ホルダ４４０は、ホルダ１０２と同様の作用及び効果を奏する。

次に、本発明の第二実施形態に係る超音波霧化栽培装置の変形例について、図１９を参照しながら説明する。

図１９は、本発明の第二実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００の変形例を示した拡大断面図である。図示されるように、遮蔽部材４６０は、栽培管１０１の内部における霧導入口１２０の下部に固定されている。遮蔽部材４６０を固定する手段については特に限定されず、図示されるように、栽培管１０１の内部の上面から垂らしたワイヤー２２３で吊るすなど任意に決定して良い。

遮蔽部材４６０は、遮蔽部材２００のような漏斗状ではなく、板状に形成されている。遮蔽部材４６０の具体的な形状は特に限定されず、円板状や矩形板状など任意に決定して良い。ただし、霧１７０を栽培管１０１の内壁面に沿って均一に落下させる場合、遮蔽部材４６０は、栽培管１０１の内部の断面と同じ形状であることが好ましい。遮蔽部材２００に代えて遮蔽部材４６０を備えることにより、符号２２０で示すように栽培管１０１の内部に供給された霧１７０の全てが、符号４６１で示すように栽培管１０１の内壁面に沿って落下する。これにより、滞留部１４２へより多くの霧１７０が流入しやすくなり、霧１７０が根毛１８２の周囲により多く滞留する効果が得られる。

次に、本発明の第五実施形態に係る超音波霧化栽培装置の変形例について、図２０を参照しながら説明する。

図２０は、本発明の第五実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００の変形例を示した拡大断面図である。図示されるように、ファン３４８は、栽培管１０１の内部における霧導入口１２０の下部に固定されている。ファン３４８を固定する手段については特に限定されず、図示されるように、栽培管１０１の内部の上面から延伸させた棒状の固定部材３６０で固定するなど任意に決定して良い。

下方から上方へ送風するファン３４８を栽培管１０１の内部における霧導入口１０２の下部に設けることにより、栽培管１０１の内部の霧１７０は、符号４８１で示すように霧１７０の濃度が低下しやすい上方へ下方から吸い上げられる。これにより、栽培管１０１の内部における霧１７０の濃度分布の均一性を高める効果が得られる。また、符号４８１で示すように下方から上方へ吸い上げられた霧１７０及び符号２２０で示すように栽培管１０１の内部に供給された霧１７０は、符号４８２で示すように栽培管１０１の内部の上面に沿って移動した後に栽培管１０１の内壁面に沿って落下する。これにより、遮蔽部材２００や遮蔽部材４６０を用いずに、霧１７０が根毛１８２の周囲により多く滞留する効果が得られる。

ただし、符号２２０で示すように栽培管１０１の内部に供給された霧１７０が超音波霧化器１０３へ逆流することを避けるため、ファン３４８を微風で運転させるか、又は、霧導入口１２０とファン３４８との間に攪拌部材４８０を設け、攪拌部材４８０を回転させて霧１７０を攪拌することが好ましい。攪拌部材４８０としては、例えば板状の部材や布状の部材を用いることができる。攪拌部材の素材については特に限定されず、合成樹脂や不織布など種々の素材から任意に選択して良い。攪拌部材４８０を回転させる機構については特に限定されず、例えば、（Ａ）に示されるように、上方から延伸する回転軸４８３に垂下させて固定した上で回転軸４８３をモーターなどの回転手段（図示せず）によって回転させても良く、又は（Ｂ）に示されるように、ファン３４８の軸から延伸する回転軸４８３によってファン３４８と共に回転させても良い。攪拌部材４８０を回転させる速度については特に限定されず、攪拌させる霧１７０の量などに応じて任意に決定して良い。

以上、本発明の好適な実施形態及びその変形例について説明したが、本発明は上記の各実施形態及びその変形例に限定されるものではなく、各実施形態及びその変形例を組み合わせて良い他、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の改変が可能であることは言うまでもない。

例えば、超音波振動子１６２は、振動面を水平に固定することができる他、振動面に傾斜を持たせて固定することができる。

また、例えば、ファン運転切替スイッチ３５０は、ファン３４８を間欠運転させる必要がない場合には省略することができる。

また、例えば、遮蔽部材２００のうち筒状部２０２は、その軸方向の長さ（高さ）を調節することで、符号２２１で示すように拡開部２０１を通過した霧１７０と符号２２２で示すように拡開部２０１を通過できずに拡開部２０１の拡開側から溢れた霧１７０とが合流する位置を調節することができる他、これらの霧１７０が合流する位置を調節する必要がない場合には省略することができる。

また、例えば、栽培管１０１の内部に複数のファン３４８を備えて良い。

また、例えば、ファン制御部３４１は、ファン３４８を間欠運転させる場合にその運転間隔や運転時間を変更する機能を備えて良い。この場合、ファン制御部３４１は、運転間隔や運転時間を変更する入力を入力部３４６において受け取り、プログラムに基づいて、運転間隔や運転時間を変更してファン３４８を間欠運転させて良い。あるいは、ファン制御部３４１は、プログラムに基づいて、所定の設定に合わせて自動的に運転間隔や運転時間を変更してファン３４８を間欠運転させて良い。

また、例えば、ファン制御部３４１は、栽培管１０１の内部における霧１７０の濃度に応じてファン３４８の回転数を調節する機能を備えて良い。この場合、ファン制御部３４１は、栽培管１０１の内部に設けられた濃度測定器からの入力を入力部３４６において受け取り、プログラムに基づいて、ファン３４８の回転数を調節して良い。濃度測定器を設ける位置は、任意に決定することができる。

また、例えば、超音波霧化器１０３は、超音波霧化器栽培管１０１の大きさ、栽培する苗１８０の種類や苗１８０の生育の度合いなどに応じて液肥１６９の霧化量を調節する機能を備えて良い。この場合、超音波振動子１６２は、ＣＰＵと、ＲＯＭ領域とＲＡＭ領域とを備える記憶部と、タイマーと、入力部と、出力部とを備える霧化量調節部によって運転される。霧化量調節部は、ファン制御部３４１と同様に、所定時間毎に超音波振動子１６２を交互に運転又は停止して間欠運転させて良い。また、霧化量調節部は、ファン制御部３４１と同様に、超音波振動子１６２を間欠運転させる場合にその運転間隔や運転時間を変更する機能を備えて良い。

また、例えば、超音波霧化器１０３は、発生させた霧１７０を栽培管１０１の内部へ効率良く供給するための霧供給用ファンを備えて良い。この場合、ファン３４１と同様の構成からなる霧供給用ファン制御部によって、ファン３４１と同様に霧供給用ファンを連続運転又は間欠運転させて良い。また、霧供給用ファン制御部は、ファン制御部３４１と同様に、超音波振動子１６２の発振状態に連動して霧供給用ファンを運転させて良い。また、霧供給用ファン制御部は、ファン制御部３４１と同様に、霧供給用ファンを間欠運転させる場合にその運転間隔や運転時間を変更する機能を備えて良い。また、霧供給用ファン制御部は、ファン制御部３４１と同様に、栽培管１０１の内部における霧１７０の濃度などに応じて霧供給用ファンの回転数を調節する機能を備えて良い。霧供給用ファンを設ける位置は、筐体１６０の側面など、任意に決定することができる。

１００ 超音波霧化栽培装置
１０１ 栽培管
１０２ ホルダ
１０３ 超音波霧化器
１２０ 霧導入口
１２１ 開口部
１４０ 苗保持部
１４１ 本体部
１４２ 滞留部
１６０ 筐体
１６１ 内部空間
１６２ 超音波振動子
１６３ 発振器
１６４ 開口部
１６５ 仕切り板
１６６ 反射板
１６７ 霧の移動方向
１６８ 霧化液槽
１６９ 液肥
１７０ 霧（霧化粒子）
１８０ 苗
１８１ スポンジ
１８２ 根毛
１８３ 空気
１８３ａ 渦流
１８４ 水滴の排出方向
２００ 遮蔽部材
２０１ 拡開部
２０２ 筒状部
２２０ 霧の移動方向
２２１ 霧の移動方向
２２２ 霧の移動方向
２２３ ワイヤー
２４０ 霧誘導板
２６０ 霧の移動方向
３２０ 水滴の排出方向
３２１ 水滴の排出方向
３４０ ファン制御手段
３４１ ファン制御部
３４２ ＣＰＵ
３４３ 記憶部
３４４ タイマー
３４５ カウンター
３４６ 入力部
３４７ 出力部
３４８ ファン
３４９ ファン運転／停止スイッチ
３５０ ファン運転切替スイッチ
３６０ 固定部材
３６１ 霧の移動方向
３６２ 霧の移動方向
３８０ ポンプ
３８１ 循環通路
３８２ 開口部
３８３ 開口部
４００ ダクト
４２０ ホルダ
４２１ 本体部
４２２ 滞留部
４４０ ホルダ
４４１ 本体部
４４２ 滞留部
４６０ 遮蔽部材
４６１ 霧の移動方向
４８０ 攪拌部材
４８１ 霧の移動方向
４８２ 霧の移動方向
４８３ 回転軸

Claims (12)

1. 垂直に保持され、側面に複数の開口部が形成された栽培管と、
   苗を保持する筒状の苗保持部と、一端が前記苗保持部と連通し他端が前記開口部に連通して固定される本体部とを有するホルダと、
   液肥を貯留する霧化液槽と、前記液肥を超音波振動で霧化する超音波振動子と、前記超音波振動子を振動させる発振器とを有し、発生させた霧を前記栽培管に設けられた霧導入口から前記栽培管の内部に供給する超音波霧化器とを備え、
   前記苗保持部の下端が、前記開口部の下端より高く位置し、
   前記本体部の内部空間である滞留部の断面積が、前記栽培管の内部と連通する側ほど大きく、且つ、前記苗保持部と連通する側ほど小さいことを特徴とする超音波霧化栽培装置。
2. 前記栽培管の内部における前記霧導入口の下部に、漏斗状の遮蔽部材をさらに備える請求項１に記載の超音波霧化栽培装置。
3. 前記栽培管の内部における前記霧導入口の下部に、板状の遮蔽部材をさらに備える請求項１に記載の超音波霧化栽培装置。
4. 前記栽培管の内部における前記開口部の近傍に、該開口部の方向へ下る傾斜を有した霧誘導板をさらに備える請求項１に記載の超音波霧化栽培装置。
5. 前記開口部が、前記栽培管の上方に形成される開口部ほど大きく形成され、下方に形成される開口部ほど小さく形成される請求項１に記載の超音波霧化栽培装置。
6. 前記栽培管の内部に、下方から上方へ送風するファンをさらに備える請求項１に記載の超音波霧化栽培装置。
7. 前記ファンが、最も下に形成された前記開口部の下端より低い位置に設けられる請求項６に記載の超音波霧化栽培装置。
8. 前記ファンが、前記霧導入口の下部に設けられる請求項６に記載の超音波霧化栽培装置。
9. 前記霧導入口と前記ファンとの間に、回転可能な攪拌部材をさらに備える請求項８に記載の超音波霧化栽培装置
10. 前記ファンの連続運転又は間欠運転を制御するファン制御手段をさらに備える請求項６乃至９の何れか一項に記載の超音波霧化栽培装置。
11. 前記栽培管の底部と前記霧化液槽とを連通させる循環通路と、復水して水滴となった前記液肥を前記栽培管の底部から前記循環通路を経て前記霧化液槽へ循環させるポンプとをさらに備える請求項１に記載の超音波霧化栽培装置。
12. 前記超音波霧化器と前記栽培管とを連通させるダクトをさらに備える請求項１に記載の超音波霧化栽培装置。