JP2018532431A

JP2018532431A - 農業用空気注入装置

Info

Publication number: JP2018532431A
Application number: JP2018542088A
Authority: JP
Inventors: ホジュン，ピル; ジュン，ジェワン
Original assignee: Jung Jaehwan
Current assignee: Jung Jaehwan
Priority date: 2015-11-03
Filing date: 2016-11-02
Publication date: 2018-11-08
Also published as: US20180338437A1; EP3397046A4; US10492386B2; EP3397046B1; WO2017078400A1; EP3397046A1; KR101644630B1

Abstract

本発明は農業用空気供給装置を構成するが、圧縮空気を生成するコンプレッサーと、圧力計及び過圧防止のための安全弁が設置され、設定された圧力条件で高圧の圧縮空気を貯蔵するエアタンクと、エアタンクから排出される空気圧を減圧させる減圧弁と、供給する空気に水蒸気を内包させるために水を微粒子形態で噴霧させるスプレー器と、減圧された圧縮空気を複数の流路に均等に分配させ、制御バルブによって流路の開閉が行われる分配器と、栽培する作物を植えた土壌の中に埋立されて分配器を経た空気を供給するための打孔部が形成されたエア供給管と、前記コンプレッサー、タンクの圧力計と分配器の制御バルブに連結されて圧縮空気の供給を制御する制御部とを含むことを特徴とする。

Description

本発明は農業用空気注入装置に関し、これをより詳しく説明すれば、栽培地の土壌に好気性微生物を繁殖させて農作物の収穫量を高め、収穫物の品質を高めることができるようにするために土壌の中に直接空気を注入する装置に関する。

土壌の中にはたくさんの微生物が存在している。その中で酸素が存在する条件で繁殖する好気性微生物は有機物を分解、合成し、植物の根と共生して根を丈夫にさせ、それだけ増産する。

このように作物の栽培に有用な土壌の中の好気性微生物は化学肥料や農薬などによって活動と繁殖が萎縮され、それにより、作物の収穫量を高めるためによりたくさんの化学肥料と農薬の使用を誘発して消費者の健康を脅威し、土地と地下水の２次汚染を引き起こして生態系及び環境にまで悪影響を及ぼしている実情である。

前記のような問題点を解消するために、韓国登録実用新案公報（Ｙ１）では、物理的に土壌に新鮮な空気を円滑に供給することができる空気及び営養分供給装置に関する技術が掲示されている。その構成は、樹木生育地に埋設されて、空気及び営養分を地下に誘導または供給する土壌の空気及び営養分供給装置１０において、生育地に埋設されて、流入空気と栄養分が土壌に浸透される経路を提供する空気営養分供給部１１と、生育地の地上に露出される前記空気営養分供給部１１の一側端に設けられ、地表面で水平に流れる空気を傾くように方向転換させて前記空気営養分供給部１１に誘導する空気供給誘導部１２と、前記空気営養分供給部１１の他側端に設けられ、流入空気と営養分及び水分を直下部で排出させる排出部１４と、を含むことを特徴とする。

しかしながら、前記のような技術は、管体を地上で埋立するため、根の奥まで空気が円滑に供給できないだけでなく、特に供給管体を通じて空気を間接的に内通する方式であるため、管体内側に土や砂が満たされる場合、空気が円滑に供給されないという問題点があって、大韓民国公開特許公報（Ａ）のように別途の供給手段を有する作物生育促進装置の技術が提案された。

この構成は養液Ｎが作物Ｃの根Ｒに点滴式で供給されるように構成された養液供給管体ユニット２００と、前記養液供給管体ユニット２００と連携して作物Ｃの根Ｒの全体に空気が供給されるように構成された空気供給ユニットト３００と、前記養液供給管体ユニット２００と前記空気供給ユニットト３００に連結されて養液Ｎの供給と空気の供給を制御する制御部４００とを含んで、作物の根に養液とともに空気を供給することができ、養液を作物の根に点滴式で供給して作物の根の全体に空気を供給することができる装置を提案している。

前述した技術は別途の動力を利用したエア供給手段を有しているが、局所的な点滴式供給のために個別作物の幹の近くで土中に供給部材を設置する構造であるため、植物の根の全体に均一に空気を供給することは難しく、畑を耕したり農地の上に農機械を運用する時に破損される危険性もあるなどの問題点を抱えている。

韓国ＫＲ２０−０４６４４１４Ｙ１（２０１２．１２．２４．）

韓国ＫＲ１０−２０１２−００２０５１２Ａ（２０１２．０３．０８．）

本発明は前述した従来技術における諸問題点を解決するために新しい技術を創案したもので、農作物が育つ栽培地の土壌で好気性微生物を繁盛させて化学肥料や農薬の使用を最小化しながらも農作物の収穫量を高め、収穫物の品質を高めるようにし、さらに、土地と地下水汚染のような２次生態系環境問題にまで大きく寄与することができる装置を提供することを発明で解決しようとする課題とする。

また、栽培地の地上に突出される構成がないように土壌の中に空気注入ラインを埋設して作物の根の全体にかけて均一に空気を供給することができるようにし、空気注入ラインを通じて土壌の中の水分含量を最適に調節することができる農業用空気供給装置を提供することを本発明の解決課題とする。

一方、本発明の明示されなかったまた他の目的は下記の詳細な説明及びその効果から容易に推論することができる範囲内で追加的に斟酌することができる。

前述した発明の課題を解決するための具体的な手段として、本発明では農業用空気供給装置を構成するが、圧縮空気を生成するコンプレッサーと、圧力計及び過圧防止のための安全弁が設置され、設定された圧力条件で高圧の圧縮空気を貯蔵するエアタンクと、エアタンクから排出される空気圧を減圧させる減圧弁と、供給する空気に水蒸気を内包させるために水を微粒子形態で噴霧させるスプレー器と、減圧された圧縮空気を複数の流路に均等に分配させて制御バルブによって流路の開閉が行われる分配器と、栽培する作物を植えた土壌の中に埋立されて分配器を経た空気を供給するための打孔部が形成されたエア供給管と、前記コンプレッサー、タンクの圧力計と分配器の制御バルブに連結されて圧縮空気の供給を制御する制御部と、を含むことを特徴とする。

また、作物の生長につれて段階的に且つ集中的な空気と水分と肥料を供給することができるように、前記エア供給管は、土壌の中の低い位置に埋立されて根に直接エアを供給することができるように連結された仮設管と、前記仮設管に配管されて、必要時に水と液肥を供給する水供給管及び液肥供給管と、前記仮設管より深い土壌の中に固設される固着管と、前記固着管への異物の流入を遮断し、打孔部の塞ぎを防止するために固着管の外部周囲を包む不織布及び不織布の外部に積層される鉄網とで構成するようにした。

前述した課題を解決するための具体的な手段によれば、

第一、地上に露出される構造でないので、農機械を運用する際や畑を耕す際に邪魔にならなく耕作を容易に行うことができながらも栽培作物の根の全体に均一に空気を供給することができる。

第二、所定圧で持続的に空気を供給することによって好気性微生物の繁盛と活動を高めて農作物の品質を高め、病虫害に強くて収穫量を画期的に高めることができ、ひいては有機農、無農薬栽培が可能で元気な作物を生産することができ、農薬による環境汚染を減少して環境保護及び健康な生態環境を造成するのに役に立つことができる。

第三、地中管路を通じて収集された雨水を乾燥期にはエア供給管を通じて水を供給手段で資源の再利用が可能である。

第四、空気を供給する地中管路を通じて梅雨の時に排水を円滑にして浸水を予防し、湿害を最小化することができるなどその期待される効果が多大な発明である。

本発明で提供する農業用空気供給装置の概略的なシステムを示した図面である。エア供給管の構成を示した斜視図である。貯水槽の構成を示した断面図である。

以下で添付された図面を参照して本発明を実施するための具体的な内容を説明する。本発明を説明する際において係わる公知機能に対して当該分野における技術者に自明な事項として本発明の要旨を不必要に曖昧にする虞があると判断される場合にはその詳細な説明を省略する。

植物が生育するためには根に一定量の酸素が必要であるので、作物を栽培する直前に畑を耕して植物が根付く土壌に空気を接触させ、稲のわらや大鋸屑などを入れて空気が通じるように空隙部が形成される。

作物が生長して根付きが活発で、作物の生長にはよりたくさんの酸素が必要となるが、既存の方式では時間が経つにつれて空隙部が塞がれ、むしろ酸素の供給がさらに減る問題点を克服するために、本発明では栽培する作物の根の下側に空気を供給するエア供給管７を埋設して根の近所で好気性微生物を繁殖させて作物の作況を高めることができるように構成したことにその特徴がある。

図１は本発明で提供する農業用空気供給装置の概略的なシステムを示した図面であって、本発明はモーターの動力を利用して空気を１０ｂａｒ以上の高圧に圧縮させるコンプレッサーを設け、コンプレッサー２と連結されて生成された圧縮空気を高圧状態で貯蔵するエアタンク３を設置する。

前記エアタンク３は圧力計３ａが設置され、設定された圧力条件下で圧縮空気を貯蔵するようにしたもので、エアタンク３に設定圧を超える過圧がかかる場合、エアタンク３に設置された安全弁３ｂを通じて過圧が自動的に排出され、タンクの内部の圧力が設定圧未満に落ちると、自動的に前記コンプレッサー２を可動させてエアタンク３の内部の圧力を一定に保持することができるようにする。

作物の根方へ供給される空気はエアタンク３の前方に設置される減圧弁４を通じて設定された圧力に減圧されて送出されるようにし、大気圧より送出圧を高くするが、土壌状態によって１．０１ｂａｒ以上で、地盤に埋立されるエア供給管７の深さを考慮して円滑に供給されることができるように設計する。前記減圧弁４の以外に高圧の圧縮気体を設定圧に減圧させる公知の多様な種類の減圧装置が用いられることができる。

前記減圧弁４を通過した空気は複数の流路と流路の開閉を制御する制御バルブ６ａが構成された分配器６に引入されるようになるが、流路と制御バルブ６ａの数は本発明で提供する空気供給装置１が埋設される栽培地の大きさと数量によって適切に加減されることができる。即ち、単一品種のみ栽培する所でも栽培面積が広い場合適切な数量の流路に分配して圧縮空気を分配することが効率的であり、まだ苗を植えてない所は制御バルブ６ａで遮断するなど空気の分配を効率的に制御することができるようにした。

各流路に分配される前には、水を微粒子形態で噴霧させるスプレー器５が減圧弁４と分配器６との間または分配器６の内側に設置されることもできる。これは乾燥した環境の場合、根の付近に水分が含有された飽和状態の空気を供給するためのもので、水分を供給する水槽は別途の専用水槽が構成されたり、または図１で示すように後述する地上水槽１４から供給されることができるように配管されるように構成する。

前記分配器６から分岐されるエア供給管７は耕作する作物が植える土壌の中に埋立されが、垂直方向に互いに違う深さで設置される固着管７３と仮設管とで構成する。

図面を参考すれば、作物を植えた土壌の下側に埋設されるエア供給管７は約１０〜２０ｃｍの深さで埋立される第１仮設管７１、地面で約３０ｃｍの深さで設置される第２仮設管７２及び約５０ｃｍ深さ以下で埋立される固着管７３で構成され、仮設管の数量は当業者によって適切に加減されることができることは当然である。

前記エア供給管７ではエアタンク３から供給される空気だけでなく地上に位置する地上水槽１４及び肥料タンクに配管されて水と営養分も一緒に供給するようになる。

肥料と水の供給はタイマーを通じて周期的に供給することができ、より体系的な管理のために土壌に埋立された土壌測定器９を通じて土壌の湿度と肥料の濃度をセンシングして設定値より低い時のみバルブを開放して供給するようにすることが好ましい。

上述した仮設管は低い深さに容易に埋立されることができて作物の根源部に直接空気、水分及び肥料を供給するためのものでるので、合成樹脂で廉価に生産して作物を収穫する際に一緒に撤去されることもできるが、最も深く埋設される固着管７３は約５０ｃｍ以上の深さの固定された場所に半永久的に埋立されて低層部に耐えずに空気を供給することにより好気性微生物の活動を促進させるようにするためのものである。

固着管７３は深く埋設されることによって空気が放出される打孔部７３ａが土や石子によって塞がれることを防止するために、図２はエア供給管７の構成に図示したように固着管７３の外面を空気が容易に通じる不織布７４または織物紙で包み、その上部には鉄網７５で囲んで塞がれることなく円滑に空気の供給ができるように構成し、Ｕ字状の固定ピン７６を鉄網７５の上に固着管７３とともに囲んで設置して位置を安定的に固定させる。

前記のように設置される固着管７３は空気を供給する機能だけでなく、梅雨や集中豪雨により栽培地に過度な水が流入される時に水の排水を迅速で、且つ円滑にする機能を果たす。

このために固着管７３の先端には固着管７３の打孔部７３ａに流入された雨水が流れて収集される貯水槽８が備えられ、所定量の水が収集された時自動的にバルブが開放されることができるようにフロート８１が連結されるフローティングバルブ８２を設置して、図３のように貯水槽８に雨水が満たされる時に水面に浮遊されるフロート８１に連結されたリンクによってバルブ８２が開放されるように構成する。

貯水槽８で排出された雨水は地中に埋立された地下水槽１０に集水され、水槽内の圧力を調節し、換気のために地面に露出されるエアベント１２を設置し、地下水槽１０に流入された雨水の水位を測定する水位センサー１３を設置して、設定水位に雨水が到逹した時、地下水槽１０の中に設置された地下水ポンプ１１を稼動して水を外部に形成した地上水槽１４に排出させる。

前記のように、降水量が多い場合には、栽培地の土壌の中に埋立されて構成された固着管７３を通じて土壌の中の水を円滑に排水して作物の湿害を防止し、同時に排出された水を乾燥期に再利用することができるという長所がある。

即ち、地上水槽１４の下端には仮設管またはスプレー器５で水を供給する配水管１５を連結して構成すれば、外部の上水を利用しなくても乾燥期に作物の根の方に水分を直接供給することができるという長所があり、地下水槽１０から供給される水がない場合には給水管１４ａを通じて外部から用水を受けて活用するようにする。

以下で、本発明で提供する農業用空気供給装置１の運用及び作用効果を補充説明する。

トラクターのような農機具を利用して畑を耕してできた畝には栽培する作物の幼い苗や種子を植える。初めに芽が出始める段階では地上の空気層と根が接するので別途の空気供給手段が不必要であり、本発明の空気供給装置１を運用しない。

作物が約１０ｃｍ生長すれば、１段階で作物が生長する初期に根付きを円滑にし、十分な営養分を供給するために植えた作物の下で比較的浅い位置（約１５ｃｍ内外）に第１仮設管７１を埋立して第１仮設管７１を通じて空気を供給する。

普通、作物が根が約２０ｃｍ育つと、根の生長速度が停滞されるが、これは作物の根は土壌の中の微生物と共生関係にあるので好気性土壌微生物が土壌の内部で充分繁盛できない理由に基盤する。

従って、２段階で、地面で約３０ｃｍ深さの所に第２仮設管７２を設置して空気とともに営養分を直接供給すれば根の生長をより促進させることができるので作物が生長するにつれて第２仮設管７２側のエア管バルブ７ａを制御部で遠隔で開放して空気を供給するようにし、このような空気の供給は大気圧より若干高い設定圧（１．０５ｂａｒ以上）で２４時間供給して好気性微生物が自然状態で活発に繁殖することができる環境を造成することが重要である。

前記のように設置した仮設管では作物の生長をより促進させるために水と肥料を供給することができるようにするが、土壌の上部に土壌測定器９を埋設して土壌の湿度と肥料濃度などを制御部でモニタリングして必要時に遠隔で開閉されるバルブを利用して水と肥料を一緒に供給することができる特徴がある。

作物の上に肥料を振り撤く場合、根が吸収する営養分が少なく、流失される量がより多くて投入量に比べて効果が微弱であり、雑草を育ち、土の中に流失されて地下水と土壌を汚染させるという問題点があるが、仮設管を通じて根に直接注入すれば、少量でも効果的に吸収させることができ、肥料の無駄使いを減らして２次環境汚染を最小化させることができるという長所がある。

それでも吸収されなかった肥料は仮設管の下側に固設された３段階の固着管７３で供給される空気によって好気性微生物の繁殖と活動が活発で残在した肥料と農薬が分解されることができ、好気性微生物が存在するだけ根が長くなって土の中に消える営養分を吸収して作物の増産に利用される。

一方、降水量が多い場合、土壌の下部に埋立された固着管７３に形成された打孔部７３ａに雨水が流入されて端部に設置された貯水槽を通じて地下水路に収集されるようにして作物の根が水に浸って土壌の過湿により土壌の中の酸素不足による作物の衰退を最小化することができるという長所があり、さらに、地下水槽１０に流入された雨水を上部の地上水槽１４に引き上げて乾燥期に配水管１５を通じて水を供給して水資源を再利用することができるという大きな長所を有する。

以上のように、本発明の詳細な説明では本発明の最も好ましい実施例について説明したが、本発明の技術範囲を逸脱しない範囲内では多様な変形実施も可能であると言える。従って、本発明の保護範囲は前記実施例に限定して定められるのではなく、後述する特許請求範囲の技術とこれら技術から均等な技術手段も保護範囲が認められるべきである。

本発明は農業用空気注入装置として産業上利用可能である。

Claims

圧縮空気を生成するコンプレッサー（２）と、
圧力計（３ａ）及び過圧防止のための安全弁（３ｂ）が設置され、設定された圧力条件で高圧の圧縮空気を貯蔵するエアタンク（３）と、
エアタンク（３）から排出される空気圧を減圧する減圧弁（４）と、
供給する空気に水蒸気を内包させるために水を微粒子形態で噴霧させるスプレー器（５）と、
減圧された圧縮空気を複数の流路に均等に分配させ、制御バルブ（６ａ）によって流路の開閉が行われる分配器（６）と、
栽培する作物を植えた土壌の中に埋立されて分配器（６）を経た空気を供給するための打孔部（７３ａ）が形成されたエア供給管（７）と、
前記コンプレッサー（２）とタンクの圧力計（３ａ）及び分配器（６）の制御バルブ（６ａ）に連結されて圧縮空気の供給を制御する制御部と、で構成され、
前記エア供給管（７）は、
土壌の中の低い位置に埋立されて、根に直接エアを供給することができるように互いに違う深さで分岐形成された第１仮設管（７１）及び第２仮設管（７２）と、
前記第１仮設管（７１）及び第２仮設管（７２）に配管されて、必要時に水と液肥を供給する配水管（１５）及び液肥供給管（２２）と、
前記仮設管より深い土壌の中に固設される固着管（７３）と、
前記固着管（７３）へ異物の流入を遮断し、打孔部（７３ａ）の塞ぎを防止するために固着管（７３）の外部周囲を包む不織布（７４）及び不織布（７４）の外部に積層される鉄網（７５）と、を含むことを特徴とする農業用空気供給装置。
前記固着管（７３）の端部に形成されて、所定水位の水が貯蔵されると、フローティングバルブ（８２）が開放されるように構成された貯水槽（８）と、
エアベント（１２）及び水位センサー（１３）が設置され、貯水槽（８）の雨水を集水する地下水槽（１０）と、
前記地下水槽（１０）に集水された水が所定水位以上になると、地上水槽（１４）に移送させる地下水ポンプ（１１）と、
前記地上水槽（１４）に集水された水を再利用するためにスプレー器（５）または仮設管に地上水槽（１４）と連結された配水管（１５）をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載の農業用空気供給装置。