JP2019165659A - Ultrasonic atomization cultivation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、超音波振動子を用いて霧化した養液を施用して植物を栽培する超音波霧化栽培装置に関する。 The present invention relates to an ultrasonic atomizing cultivation apparatus that cultivates a plant by applying a nutrient solution atomized using an ultrasonic vibrator.
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養液を施用して植物を栽培する超音波霧化栽培装置が提案されている。 Conventionally, as shown, for example, in Patent Document 1, an ultrasonic atomizing cultivation apparatus that cultivates a plant by applying a nutrient solution atomized using an ultrasonic vibrator has been proposed.
特許文献１に示される超音波霧化栽培装置は、超音波霧化器で発生した養液の霧をファンを用いて栽培管に送出し、栽培管の内部に伸びる植物の根部に養液を施用して植物を栽培させる。 The ultrasonic atomization cultivation apparatus shown by patent document 1 sends the mist of the nutrient solution which generate | occur | produced with the ultrasonic atomizer to the cultivation tube using the fan, and supplies a nutrient solution to the root part of the plant extended inside the cultivation tube. Apply to grow plants.
しかしながら、特許文献１に示されるように長さのある栽培管の内部に一方から霧を供給した場合、霧を供給する供給口に近いほど霧の濃度が高くなり、また、霧の移動が植物の生育に伴って伸びる根に阻まれることから、栽培管の内部における霧の濃度分布を均一に保つことが困難という課題が存在していた。 However, when the mist is supplied from one side into a long cultivation tube as shown in Patent Document 1, the concentration of the mist increases as it approaches the supply port for supplying the mist, and the movement of the mist is a plant. Since it is hindered by the roots that grow with the growth of potato, there has been a problem that it is difficult to maintain a uniform mist concentration distribution inside the cultivation tube.
かかる課題を解決する方法として、栽培管の内部に霧を供給するにあたって栽培管の一方から霧を供給するのではなく、植物の根部に近い位置に噴き出し穴を有するパイプを栽培管の内部に設け、そのパイプに霧を供給する方法が挙げられる。 As a method for solving such a problem, when supplying mist to the inside of the cultivation pipe, the mist is not supplied from one of the cultivation pipes, but a pipe having an ejection hole at a position close to the root of the plant is provided inside the cultivation pipe. And a method of supplying mist to the pipe.
例えば、特許文献２には、養液をミスト状に噴霧するノズルを有する養液供給管を栽培管の内部に備えた植物栽培装置が開示されている。 For example, Patent Literature 2 discloses a plant cultivation apparatus that includes a nutrient solution supply pipe having a nozzle for spraying a nutrient solution in a mist form inside the cultivation tube.
しかしながら、特許文献２の植物栽培装置のようにポンプによって加圧した養液をノズルから噴霧する場合と異なり、超音波霧化器で発生した霧をファンで送出して供給する超音波霧化栽培装置の場合は、噴き出し穴から噴き出す霧に対して大きな圧力を加えることが難しい。 However, unlike the case where the nutrient solution pressurized by the pump is sprayed from the nozzle as in the plant cultivation apparatus of Patent Document 2, the ultrasonic atomization cultivation that supplies the mist generated by the ultrasonic atomizer by sending it with a fan. In the case of the device, it is difficult to apply a large pressure to the mist ejected from the ejection hole.
そのため、特許文献１に示されるような栽培管を備える超音波霧化栽培装置に上述のパイプを適用した場合、復水して水滴になった霧によって噴き出し穴が目詰まりしてしまう。 Therefore, when the above-mentioned pipe is applied to an ultrasonic atomizing cultivation apparatus having a cultivation tube as shown in Patent Document 1, the spray hole is clogged by the mist that is condensed into water droplets.
噴き出し穴の目詰まりは、超音波霧化栽培装置で複数の植物を同時に栽培する場合に生育のばらつきを引き起こすため、霧の噴き出し穴の目詰まりを防ぐことができる超音波霧化栽培装置が求められていた。 Clogging of the spray holes causes variation in growth when cultivating multiple plants at the same time with an ultrasonic atomizing cultivation device, so there is a need for an ultrasonic atomizing cultivation device that can prevent clogging of the mist blowing holes. It was done.
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、霧化した養液を植物の根部に供給する噴き出し穴を有する霧供給管を栽培管の内部に備える超音波霧化栽培装置において、復水して水滴になった霧によって噴き出し穴が目詰まりすることを防ぐ超音波霧化栽培装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances. That is, the present invention is an ultrasonic atomization cultivation apparatus provided with a fog supply pipe having a spray hole for supplying an atomized nutrient solution to the root of a plant inside the cultivation pipe. An object of the present invention is to provide an ultrasonic atomizing cultivation apparatus that prevents the spray holes from becoming clogged.
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、植物の苗を保持するパネルで上面が構成され、植物の根部が内部に下垂する中空の栽培管と、栽培管の内部に下垂する根部に対応する噴き出し穴が側面に設けられ、栽培管の内部に設けられる霧供給管と、養液を貯留する霧化液槽と、養液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、霧化した養液を霧供給管に供給する超音波霧化器とを備え、霧化された養液を栽培管の内部へ噴き出す噴き出し穴が皿座ぐり状に形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above-described problems, an ultrasonic atomizing cultivation apparatus according to the present invention includes a hollow cultivation tube in which an upper surface is configured by a panel that holds plant seedlings, and a root portion of the plant hangs down therein, and a cultivation tube The spray hole corresponding to the root part drooping inside is provided on the side, the mist supply pipe provided inside the cultivation pipe, the atomizing liquid tank for storing the nutrient solution, and atomizing the nutrient solution by ultrasonic vibration An ultrasonic vibrator and an ultrasonic vibrator that vibrates the ultrasonic vibrator, and an ultrasonic atomizer that supplies the atomized nutrient solution to the mist supply pipe. The ejection hole which spouts to the inside is formed in the shape of a countersink.
噴き出し穴は、６０度以上１２０度以下の範囲の座ぐり角度で皿座ぐり状に形成されても良い。 The ejection hole may be formed in a counterbore shape with a counterbore angle in the range of 60 degrees to 120 degrees.
噴き出し穴は、垂直上方向から水平方向へ４５度以上の位置に設けられても良い。 The ejection hole may be provided at a position of 45 degrees or more from the vertically upward direction to the horizontal direction.
栽培管と超音波霧化器とを連通させ、噴き出し穴から栽培管の内部に供給された霧を超音波霧化器に循環させる霧循環ダクトをさらに備えても良い。 You may further provide the fog circulation duct which connects a cultivation pipe and an ultrasonic atomizer, and circulates the fog supplied to the inside of the cultivation pipe from the ejection hole to an ultrasonic atomizer.
栽培管と霧供給管との組み合わせからなる栽培ユニットを複数備えても良い。 You may provide multiple cultivation units which consist of a combination of a cultivation pipe and a fog supply pipe.
霧化した養液の供給を制御するバルブを栽培ユニット毎にさらに備えても良い。 You may further provide the valve | bulb which controls supply of the atomized nutrient solution for every cultivation unit.
複数の栽培ユニットは階段状に設けられても良い。 The plurality of cultivation units may be provided in a step shape.
本発明によれば、霧化した養液を植物の根部に供給する噴き出し穴を有する霧供給管を栽培管の内部に備える超音波霧化栽培装置において、復水して水滴になった霧によって噴き出し穴が目詰まりすることを防ぐ超音波霧化栽培装置を提供できる。 According to the present invention, in an ultrasonic atomization cultivation apparatus provided with a mist supply pipe having an ejection hole for supplying an atomized nutrient solution to the root of a plant inside a cultivation pipe, by the mist that has been condensed into water droplets The ultrasonic atomization cultivation apparatus which prevents that a blowout hole is clogged can be provided.
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。 Hereinafter, the embodiment of the ultrasonic atomization cultivation apparatus concerning the present invention is described in detail. Throughout all the drawings, the same reference numerals indicate the same or equivalent items.
図１は、本発明の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１に示されるように、超音波霧化栽培装置１００は、栽培管１０１と、超音波霧化器１０２と、ファン１０３と、霧供給ダクト１０４と、霧循環ダクト１０５とを備えている。植物１０６は、栽培管１０１の上面を構成するパネル（パネル１２１）に定植されている。 FIG. 1 is an overall view showing an ultrasonic atomizing cultivation apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, the ultrasonic atomizing cultivation apparatus 100 includes a cultivation tube 101, an ultrasonic atomizer 102, a fan 103, a fog supply duct 104, and a fog circulation duct 105. The plant 106 is planted in a panel (panel 121) constituting the upper surface of the cultivation tube 101.
まず、栽培管１０１の構成について、図２を参照しながら説明する。 First, the configuration of the cultivation tube 101 will be described with reference to FIG.
図２は、栽培管１０１及び霧供給管１２０を示した断面図である。図２に示されるように、栽培管１０１は筒状の部材であり、内部に霧供給管１２０を備えている。栽培管１０１の上面は取り外し可能なパネル１２１で構成されており、パネル１２１には、植物１０６の苗を保持する培地１２２をはめ込むための培地穴１２３が形成されている。栽培管１０１及びパネル１２１の素材については特に限定されず、プラスチックなど種々の素材から任意に選択して良い。なお、パネル１２１は必ずしも取り外し可能である必要はなく、メンテナンス性が求められない場合などは、栽培管１０１とパネル１２１とが一体に構成されていても良い。 FIG. 2 is a cross-sectional view showing the cultivation tube 101 and the mist supply tube 120. As shown in FIG. 2, the cultivation tube 101 is a cylindrical member and includes a mist supply tube 120 inside. The upper surface of the cultivation tube 101 is composed of a removable panel 121, and a medium hole 123 for inserting a medium 122 for holding a seedling of the plant 106 is formed in the panel 121. It does not specifically limit about the raw material of the cultivation pipe | tube 101 and the panel 121, You may select arbitrarily from various raw materials, such as a plastics. In addition, the panel 121 does not necessarily need to be removable, and when the maintainability is not required, the cultivation tube 101 and the panel 121 may be configured integrally.
次に、栽培管１０１の内部に備えられている霧供給管１２０について、同じく図２を参照しながら説明する。 Next, the fog supply pipe 120 provided inside the cultivation pipe 101 will be described with reference to FIG.
図２に示されるように、霧供給管１２０は、栽培管１０１の内部に設けられる円筒状の部材であり、霧供給管１２０の側面には、霧供給管１２０の内部に導入された養液２０８の霧１２６（霧化された養液２０８）を噴き出すための噴き出し穴１２４が、パネル１２１に定植される植物１０６の個数に応じて植物１０６の根部１２５の近傍に形成されている。霧供給管１２０の素材については特に限定されず、プラスチックなど種々の素材から任意に選択して良い。例えば、霧供給管１２０として汎用の塩化ビニルパイプを用いることができる。 As shown in FIG. 2, the mist supply pipe 120 is a cylindrical member provided inside the cultivation pipe 101, and a nutrient solution introduced into the mist supply pipe 120 on the side surface of the mist supply pipe 120. A spray hole 124 for spraying 208 mist 126 (atomized nutrient solution 208) is formed in the vicinity of the root portion 125 of the plant 106 according to the number of plants 106 to be planted on the panel 121. The material of the mist supply pipe 120 is not particularly limited, and may be arbitrarily selected from various materials such as plastic. For example, a general-purpose vinyl chloride pipe can be used as the fog supply pipe 120.
次に、霧供給管１２０と霧供給ダクト１０４との連通部について、図３を参照しながら説明する。 Next, the communication part between the mist supply pipe 120 and the mist supply duct 104 will be described with reference to FIG.
図３は、栽培管１０１及び霧供給管１２０を示した長手方向の断面図である。図３に示されるように、霧供給管１２０は、その一端に霧導入口１４１を備えている。霧導入口１４１には霧供給ダクト１０４が連結され、超音波霧化器１０２で発生した養液２０８の霧１２６が、霧供給ダクト１０４を経て霧供給管１２０の内部に導入される。なお、霧供給管１２０は、霧導入口１４１とは反対側の閉止している他端が、栽培管１０１の内部端面（図３では向かって右側の内部端面）に形成された溝部１４２にはめ込まれているが、霧供給管１２０を栽培管１０１の内部に固定する方法はこれに限られず、霧供給管１２０の他端が栽培管１０１の端面から飛び出すようにして固定されていても良い。 FIG. 3 is a longitudinal sectional view showing the cultivation tube 101 and the fog supply tube 120. As shown in FIG. 3, the mist supply pipe 120 includes a mist inlet 141 at one end thereof. The mist supply duct 104 is connected to the mist inlet 141, and the mist 126 of the nutrient solution 208 generated by the ultrasonic atomizer 102 is introduced into the mist supply pipe 120 through the mist supply duct 104. In addition, the fog supply pipe | tube 120 is inserted in the groove part 142 formed in the internal end surface (the internal end surface of the right side in FIG. 3) of the cultivation pipe 101 in the other end closed on the opposite side to the mist introduction port 141. However, the method of fixing the mist supply pipe 120 inside the cultivation pipe 101 is not limited to this, and the mist supply pipe 120 may be fixed so that the other end of the mist supply pipe 120 protrudes from the end surface of the cultivation pipe 101.
次に、栽培管１０１と霧循環ダクト１０５との連通部について、同じく図３を参照しながら説明する。 Next, the communication part of the cultivation pipe 101 and the fog circulation duct 105 will be described with reference to FIG.
図３に示されるように、栽培管１０１は、一方の端面に霧循環口１４０を備えている。霧循環口１４０には霧循環ダクト１０５が連結され、栽培管１０１の内部に供給されて植物１０６の根部１２５に施用された霧１２６を、霧循環ダクト１０５を経て超音波霧化器１０２に循環させる。なお、図３では向かって左側の端面に霧循環口１４０が形成されているが、向かって右側の端面に霧循環口１４０を形成しても良い。また、栽培管１０１の内部に供給されて植物１０６の根部１２５に施用された霧１２６は、一部が復水して水滴になる場合がある。そこで、例えば超音波霧化器１０２が栽培管１０１よりも低い高さに設けられる場合には、霧循環口１４０の下端を栽培管１０１の内部底面と同じ高さとすることで、霧１２６だけでなく霧１２６が復水して栽培管１０１の底面に水滴として溜まった養液２０８も超音波霧化器１０２に循環させることができる。なお、植物１０６の根部１２５に施用された霧１２６や栽培管１０１の底面に水滴として溜まった養液２０８を超音波霧化器１０２に循環させる必要がない場合、又は、循環させない場合には、霧循環口１４０及び霧循環ダクト１０５は省略して良い。なお、その場合には、後述する霧循環用開口部２０５も省略する。 As FIG. 3 shows, the cultivation pipe | tube 101 is equipped with the fog circulation port 140 in one end surface. A fog circulation duct 105 is connected to the fog circulation port 140, and the fog 126 supplied to the inside of the cultivation pipe 101 and applied to the root portion 125 of the plant 106 is circulated to the ultrasonic atomizer 102 through the fog circulation duct 105. Let In addition, although the fog circulation port 140 is formed in the left end surface toward FIG. 3, you may form the fog circulation port 140 in the right end surface toward it. Further, the mist 126 supplied to the inside of the cultivation tube 101 and applied to the root portion 125 of the plant 106 may be partially condensed into water droplets. Therefore, for example, when the ultrasonic atomizer 102 is provided at a lower height than the cultivation tube 101, the lower end of the mist circulation port 140 is made the same height as the inner bottom surface of the cultivation tube 101, so that only the mist 126 is used. However, the nutrient solution 208 collected as water droplets on the bottom surface of the cultivation tube 101 after condensing the mist 126 can also be circulated to the ultrasonic atomizer 102. In addition, when it is not necessary to circulate the mist 126 applied to the root portion 125 of the plant 106 or the nutrient solution 208 accumulated as water droplets on the bottom surface of the cultivation tube 101 to the ultrasonic atomizer 102, or when it is not circulated, The fog circulation port 140 and the fog circulation duct 105 may be omitted. In this case, a fog circulation opening 205 described later is also omitted.
次に、パネル１２１に形成されている培地穴１２３の構成について、図４を参照しながら説明する。 Next, the configuration of the medium hole 123 formed in the panel 121 will be described with reference to FIG.
図４は、栽培管１０１を示した平面図である。図４に示されるように、栽培管１０１の上面を構成するパネル１２１には、培地穴１２３が霧供給管１２０の中心から所定の距離Ａを置いて霧供給管１２０に沿うように並列に複数形成されている。なお、図４では、１２個の培地穴１２３がパネル１２１に形成されているが、培地穴１２３の個数はこれに限定されず、例えば、２列×１６個で合計３２個の培地穴１２３が形成されても良い。 FIG. 4 is a plan view showing the cultivation tube 101. As shown in FIG. 4, in the panel 121 constituting the upper surface of the cultivation tube 101, a plurality of culture medium holes 123 are arranged in parallel so as to follow the mist supply tube 120 at a predetermined distance A from the center of the mist supply tube 120. Is formed. In FIG. 4, twelve medium holes 123 are formed in the panel 121, but the number of medium holes 123 is not limited to this. For example, a total of 32 medium holes 123 are formed in 2 rows × 16 pieces. It may be formed.
次に、霧供給管１２０に形成されている噴き出し穴１２４の構成について、図５を参照しながら説明する。 Next, the structure of the ejection hole 124 formed in the fog supply pipe 120 will be described with reference to FIG.
図５は、パネル１２１を取り外した状態の栽培管１０１及び霧供給管１２０を示した平面図である。図５に示されるように、噴き出し穴１２４が霧供給管１２０に複数形成されており、それぞれの噴き出し穴１２４は、培地穴１２３にはめ込まれる培地１２２が保持する植物１０６の根部１２５のそれぞれに対応している。 FIG. 5 is a plan view showing the cultivation tube 101 and the fog supply tube 120 with the panel 121 removed. As shown in FIG. 5, a plurality of ejection holes 124 are formed in the mist supply pipe 120, and each ejection hole 124 corresponds to each root portion 125 of the plant 106 held by the culture medium 122 fitted in the culture medium hole 123. is doing.
次に、超音波霧化器１０２の構成について、図６を参照しながら説明する。 Next, the configuration of the ultrasonic atomizer 102 will be described with reference to FIG.
図６は、超音波霧化器１０２を示した断面図である。図６に示されるように、超音波霧化器１０２は、筐体２００と、内部空間２０１と、超音波振動子２０２と、発振器２０３と、霧送出用開口部２０４と、霧循環用開口部２０５と、反射板２０６と、養液２０８を貯留する霧化液槽２０７とを備えている。 FIG. 6 is a cross-sectional view showing the ultrasonic atomizer 102. As shown in FIG. 6, the ultrasonic atomizer 102 includes a housing 200, an internal space 201, an ultrasonic transducer 202, an oscillator 203, a mist delivery opening 204, and a mist circulation opening. 205, a reflection plate 206, and an atomizing liquid tank 207 that stores a nutrient solution 208.
筐体２００は、超音波霧化器１０２を構成する各要素を内部に備えている。筐体２００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２００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。 The housing 200 includes each element constituting the ultrasonic atomizer 102 inside. The size and shape of the housing 200 are not particularly limited, and may be arbitrarily determined according to the required atomization capability. The material of the housing 200 is not particularly limited, and may be arbitrarily selected from various materials such as synthetic resin and stainless steel.
超音波振動子２０２は、霧化液槽２０７に貯留された養液２０８に対して超音波振動を与えて、養液２０８を霧化する。 The ultrasonic vibrator 202 applies ultrasonic vibration to the nutrient solution 208 stored in the atomizing solution tank 207 to atomize the nutrient solution 208.
発振器２０３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２０２に対して電力を供給する。なお、図６では発振器２０３を筐体２００の内部に備えているが、発振器２０３を備える場所はこれに限定されず、筐体２００の外部に備えても良い。 The oscillator 203 is driven by power supplied from a power source (not shown), and supplies power to the ultrasonic transducer 202. In FIG. 6, the oscillator 203 is provided inside the housing 200, but the place where the oscillator 203 is provided is not limited thereto, and may be provided outside the housing 200.
霧送出用開口部２０４は、超音波霧化器１０２の内部空間２０１から霧供給管１２０へ霧供給ダクト１０４を介して霧１２６を送出するための開口部である。霧送出用開口部２０４には、霧供給ダクト１０４が連結される。また、霧１２６を霧供給管１２０に効率良く供給できるよう、ファン１０３が霧送出用開口部２０４に設けられている。なお、ファン１０３を設ける位置は霧送出用開口部２０４に限定されず、例えば、超音波霧化器１０２の内部空間２０１でも良い。 The mist delivery opening 204 is an opening for delivering the mist 126 from the internal space 201 of the ultrasonic atomizer 102 to the mist supply pipe 120 via the mist supply duct 104. A mist supply duct 104 is connected to the mist delivery opening 204. Further, the fan 103 is provided in the mist delivery opening 204 so that the mist 126 can be efficiently supplied to the mist supply pipe 120. The position where the fan 103 is provided is not limited to the mist delivery opening 204, and may be the internal space 201 of the ultrasonic atomizer 102, for example.
霧循環用開口部２０５は、霧循環ダクト１０５を介して霧１２６や水滴になった養液２０８を栽培管１０１から回収するための開口部である。霧循環用開口部２０５には、霧循環ダクト１０４が連結される。 The mist circulation opening 205 is an opening for collecting the nutrient solution 208 that has become mist 126 or water droplets from the cultivation tube 101 through the mist circulation duct 105. The fog circulation duct 104 is connected to the fog circulation opening 205.
反射板２０６は、超音波振動子２０２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。反射板２０６を設けることにより、図６に示されるように、振動面を垂直にして超音波振動子２０２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２０２を固定することにより、超音波振動子２０２の振動面に不純物や沈殿物が沈殿・付着することを防ぐ効果が得られる。反射板２０６は、霧化液槽２０７に貯留された養液２０８に浸る部材であるため、ステンレスなど耐腐食性を持つ素材であることが好ましい。反射板２０６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、例えば、霧化液槽２０７の形状や養液２０８の水深に応じて任意に決定して良い。なお、超音波振動子２０２の振動面を垂直にする必要がない場合、又は、垂直にしない場合は、超音波振動子２０２の振動面を水平に固定して反射板２０６を省略することができる。 The reflection plate 206 is a plate-like member that reflects the ultrasonic vibration emitted from the ultrasonic transducer 202 and changes its direction. By providing the reflecting plate 206, as shown in FIG. 6, the ultrasonic transducer 202 can be fixed with the vibration surface vertical. By fixing the ultrasonic vibrator 202 with the vibration surface vertical, it is possible to obtain an effect of preventing impurities and precipitates from being deposited on and adhered to the vibration surface of the ultrasonic vibrator 202. Since the reflecting plate 206 is a member immersed in the nutrient solution 208 stored in the atomizing solution tank 207, the reflecting plate 206 is preferably made of a material having corrosion resistance such as stainless steel. The inclination angle when the reflecting plate 206 is fixed while being inclined is not particularly limited, and may be arbitrarily determined according to, for example, the shape of the atomizing liquid tank 207 and the water depth of the nutrient solution 208. If the vibration surface of the ultrasonic vibrator 202 does not need to be vertical or is not vertical, the vibration surface of the ultrasonic vibrator 202 can be fixed horizontally and the reflector 206 can be omitted. .
次に、霧供給管１２０に形成されている噴き出し穴１２４の形状について、図７及び図８を参照しながら説明する。 Next, the shape of the ejection hole 124 formed in the fog supply pipe 120 will be described with reference to FIGS.
図７は、従来の噴き出し穴２２０を示した断面図である。霧供給管１２０に形成される噴き出し穴は、基本的には霧１２６が霧供給管１２０の内部から外部へ通過できる径を有していれば良く、図７に示される噴き出し穴２２０のように、単純な穴形状であっても良いと言える。しかしながら、単純な穴形状の噴き出し穴は、霧供給管１２０の内部から外部へ通過する霧１２６の一部が復水することで発生する水滴によって目詰まりしてしまう。参照符号２２１で示される水滴は、霧１２６が復水して水滴になった状態を示している。そこで、本実施形態に係る霧供給管１２０に形成されている噴き出し穴１２４は、図８に示されるように、皿座ぐり状となるように形成されている。 FIG. 7 is a cross-sectional view showing a conventional ejection hole 220. The ejection hole formed in the mist supply pipe 120 is basically required to have a diameter that allows the mist 126 to pass from the inside of the mist supply pipe 120 to the outside, like the ejection hole 220 shown in FIG. It can be said that a simple hole shape may be used. However, the simple hole-shaped ejection hole is clogged by water droplets generated by condensing a part of the mist 126 passing from the inside of the mist supply pipe 120 to the outside. The water droplet indicated by reference numeral 221 indicates a state in which the mist 126 has condensed into water droplets. Therefore, the ejection holes 124 formed in the mist supply pipe 120 according to the present embodiment are formed to have a counterbore shape as shown in FIG.
図８は、本実施形態に係る噴き出し穴１２４を示した断面図である。本実施形態に係る噴き出し穴１２４は、皿座ぐり状、すなわち、霧供給管１２０の内部から外部に向かって径が漸次大きくなるように形成されている。 FIG. 8 is a cross-sectional view showing the ejection hole 124 according to the present embodiment. The ejection hole 124 according to the present embodiment is countersunk, that is, formed so that the diameter gradually increases from the inside of the mist supply pipe 120 toward the outside.
本願出願人は、噴き出し穴１２４を皿座ぐり状に形成するときの座ぐり角度θ１について、様々な角度での目詰まりの発生率を検証する実験（実験１）を行った。実験１の実験条件は以下のとおりである。 The applicant of the present application conducted an experiment (experiment 1) for verifying the occurrence rate of clogging at various angles with respect to the counterbore angle θ1 when the ejection hole 124 is formed in a counterbore shape. The experimental conditions of Experiment 1 are as follows.
実験条件（実験１）
植物数：２列×１６個＝３２個
霧供給管：硬質塩化ビニル管ＶＰ３０（呼び径３０ｍｍ，内径３１ｍｍ，外径３８ｍｍ）
距離Ａ：３５ｍｍ
噴き出し穴の穴径（下穴径）：４ｍｍ
霧噴き出し時間：２時間
Experimental conditions (Experiment 1)
Number of plants: 2 rows x 16 = 32 mist supply pipes: rigid vinyl chloride pipe VP30 (nominal diameter 30 mm, inner diameter 31 mm, outer diameter 38 mm)
Distance A: 35mm
Hole diameter (prepared hole diameter): 4mm
Fog ejection time: 2 hours
なお、噴き出し穴の穴径（下穴径）は、霧供給管内の空気の圧力が抜け切らないよう、以下の計算に基づいて４ｍｍとした。
霧供給管（硬質塩化ビニル管ＶＰ３０）の内径＝約３１ｍｍ
霧供給管の内部断面積＝（３１／２）２×π＝７５４．７７ｍｍ２
噴き出し穴の面積×噴き出し穴の数＜霧供給管の内部断面積
噴き出し穴の面積×３２＜７５４．７７ｍｍ２
噴き出し穴の面積＜７５４．７７／３２＝２３．５９ｍｍ２
噴き出し穴の穴径＜√（２３．５９／π）×２＝５．４８ｍｍ
In addition, the hole diameter (lower hole diameter) of the ejection hole was set to 4 mm based on the following calculation so that the pressure of the air in the mist supply pipe would not escape.
Inner diameter of mist supply pipe (rigid vinyl chloride pipe VP30) = about 31mm
Internal cross-sectional area of fog supply pipe = (31/2) 2 × π = 754.77 mm 2
Area of ejection hole x number of ejection holes <internal cross-sectional area of fog supply pipe Area of ejection hole x 32 <754.77 mm 2
Area of ejection hole <754.77 / 32 = 23.59 mm 2
Hole diameter <√ (23.59 / π) × 2 = 5.48 mm
実験１の結果を表１に示す。
表１のとおり、座ぐり角度θ１が６０度未満の場合では、霧１２６の噴き出しを開始してから２時間経過した時点で、３２個の噴き出し穴１２４のうち５０％にあたる１６個の噴き出し穴１２４で水滴による目詰まりが確認された。それに対して、座ぐり角度θ１が６０度の場合と１２０度の場合では、霧１２６の噴き出しを開始してから２時間経過した時点で、３２個の噴き出し穴１２４の全てで目詰まりが確認されなかった。この結果より、座ぐり角度θ１は６０度以上であると好ましいことが理解される。ただし、座ぐり角度θ１が大きくなるに従って加工の困難性が高まる他、座ぐり角度θ１が１８０度の場合は、噴き出し穴１２４が単純な穴形状になってしまう。従って、座ぐり角度θ１は１８０度未満である必要があり、加工の困難性を考慮すると、座ぐり角度θ１の上限として好ましい角度の一つとして、実験１において目詰まりが確認されなかった１２０度が挙げられる。 As shown in Table 1, when the counterbore angle θ1 is less than 60 degrees, 16 ejection holes 124 corresponding to 50% of the 32 ejection holes 124 when 2 hours have elapsed after the ejection of the mist 126 is started. In clogging with water droplets was confirmed. On the other hand, when the counterbore angle θ1 is 60 degrees and 120 degrees, clogging is confirmed in all the 32 ejection holes 124 when two hours have elapsed after the ejection of the mist 126 is started. There wasn't. From this result, it is understood that the counterbore angle θ1 is preferably 60 degrees or more. However, as the counterbore angle θ1 increases, the difficulty of processing increases, and when the counterbore angle θ1 is 180 degrees, the ejection hole 124 has a simple hole shape. Therefore, the counterbore angle θ1 needs to be less than 180 degrees, and considering the difficulty of processing, 120 degrees, in which clogging was not confirmed in Experiment 1 as one of the preferred angles as the upper limit of the counterbore angle θ1. Is mentioned.
以上のとおり、６０度以上１２０度以下の座ぐり角度θ１で形成された皿座ぐり状の噴き出し穴１２４を有する超音波霧化栽培装置１００によれば、霧供給管１２０に形成されている噴き出し穴１２４が復水して水滴になった霧１２６によって目詰まりすることを防ぐ効果が得られる。 As described above, according to the ultrasonic atomizing cultivation apparatus 100 having the counterbore-shaped ejection hole 124 formed at the counterbore angle θ1 of 60 degrees or more and 120 degrees or less, the ejection formed in the fog supply pipe 120 An effect of preventing clogging due to the mist 126 that has been condensed into water droplets from the hole 124 is obtained.
ところで、噴き出し穴１２４は、パネル１２１に定植される植物１０６の根部１２５の近傍に形成されるため、植物１０６が生長するにつれて根部１２５が噴き出し穴１２４に入り込みやすくなる（以下、植物１０６の根部１２５が噴き出し穴１２４に入り込むことで引き起こされる噴き出し穴１２４の詰まり現象を、根詰まりと表現する）。 By the way, the ejection hole 124 is formed in the vicinity of the root portion 125 of the plant 106 to be planted in the panel 121. Therefore, as the plant 106 grows, the root portion 125 easily enters the ejection hole 124 (hereinafter, the root portion 125 of the plant 106). The clogging phenomenon of the ejection hole 124 caused by entering the ejection hole 124 is expressed as root clogging).
図９は、植物１０６の根部１２５の生長特性を示した図である。一般に、植物１０６の根部１２５は、正の屈地性によって重力の方向、即ち、参照符号２６０の矢印で示す方向に主に伸びていく。一方で、植物１０６の根部１２５は、水分屈性によって水分の多い方向、例えば、参照符号２６１の矢印で示す方向に伸びていく性質も併せ持つ。そこで、本願出願人は、噴き出し穴１２４が根詰まりすることなく植物１０６の根部１２５に対して霧１２６を安定的に供給できる噴き出し角度θ２を検証する実験（実験２）を行った。なお、噴き出し角度θ２とは、図１０に示すように、霧供給管１２０の断面中心から見たときの垂直上方向から噴き出し穴１２４の中心までの水平方向への角度を意味する。実験２の実験条件は以下のとおりである。 FIG. 9 is a diagram showing the growth characteristics of the root portion 125 of the plant 106. In general, the root portion 125 of the plant 106 mainly extends in the direction of gravity, that is, in the direction indicated by the arrow denoted by reference numeral 260 due to positive bending. On the other hand, the root portion 125 of the plant 106 also has a property of extending in a direction with much moisture due to moisture flexibility, for example, a direction indicated by an arrow of reference numeral 261. Therefore, the applicant of the present application conducted an experiment (experiment 2) for verifying the ejection angle θ2 that can stably supply the mist 126 to the root portion 125 of the plant 106 without the ejection hole 124 becoming clogged. As shown in FIG. 10, the ejection angle θ <b> 2 means the angle in the horizontal direction from the vertical upward direction to the center of the ejection hole 124 when viewed from the center of the cross section of the mist supply pipe 120. The experimental conditions of Experiment 2 are as follows.
実験条件（実験２）
植物数：２列×１６個＝３２個
栽培種：小松菜，枝豆，人参，ピーマン
座ぐり角度θ１：９０度
霧供給管：硬質塩化ビニル管ＶＰ３０（呼び径３０ｍｍ，内径３１ｍｍ，外径３８ｍｍ）
距離Ａ：３５ｍｍ
距離Ｂ（パネルの底面と霧供給管の中心の垂直距離）：５０ｍｍ（θ２＝３０度），３３ｍｍ（θ２＝４５度），１９ｍｍ（θ２＝６０度）
実験期間：２０１７年５月２５日から２０１７年８月２日まで７０日間（霧の噴き出しは２４時間連続）
Experimental conditions (Experiment 2)
Number of plants: 2 rows x 16 = 32 Cultivars: Komatsuna, green soybeans, carrots, bell peppers Counterbore angle θ1: 90 degrees Fog supply pipe: rigid vinyl chloride pipe VP30 (nominal diameter 30 mm, inner diameter 31 mm, outer diameter 38 mm)
Distance A: 35mm
Distance B (vertical distance between the bottom of the panel and the center of the fog supply pipe): 50 mm (θ2 = 30 degrees), 33 mm (θ2 = 45 degrees), 19 mm (θ2 = 60 degrees)
Experiment period: From May 25, 2017 to August 2, 2017, 70 days (fog squirting for 24 hours)
実験２の結果を表２に示す。
表２のとおり、噴き出し角度θ２が３０度の場合では、実験を終えた時点でいずれの栽培種も、３２個の噴き出し穴１２４のうち５０％にあたる１６個の噴き出し穴１２４で根詰まりが確認された。それに対して、噴き出し角度θ２が４５度の場合と６０度の場合では、実験を終えた時点でいずれの栽培種も、３２個の噴き出し穴１２４の全てで根詰まりが確認されなかった。従って、噴き出し角度θ２は４５度以上であると好ましいことが理解される。 As shown in Table 2, when the ejection angle θ2 is 30 degrees, clogging of roots is confirmed at 16 ejection holes 124 corresponding to 50% of the 32 ejection holes 124 at the time of completion of the experiment. It was. On the other hand, when the spray angle θ2 was 45 degrees and 60 degrees, no clogging was confirmed in any of the 32 spray holes 124 for any cultivated species when the experiment was completed. Therefore, it is understood that the ejection angle θ2 is preferably 45 degrees or more.
以上のとおり、噴き出し穴１２４の噴き出し角度θ２が４５度以上である超音波霧化栽培装置１００によれば、霧供給管１２０に形成されている噴き出し穴１２４が生長した植物１０６の根部１２５によって根詰まりすることを防ぐ効果が得られる。 As described above, according to the ultrasonic atomizing cultivation apparatus 100 in which the ejection angle θ2 of the ejection hole 124 is 45 degrees or more, the root 125 of the plant 106 in which the ejection hole 124 formed in the fog supply pipe 120 is grown is rooted. The effect of preventing clogging is obtained.
次に、本発明の実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００の変形例について、図１１を参照しながら説明する。 Next, a modification of the ultrasonic atomizing cultivation apparatus 100 according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図１１は、本発明の実施形態に係る超音波霧化栽培装置１００の変形例を示した概略平面図である。図１１に示されるように、本変形例に係る超音波霧化栽培装置１００は、栽培管１０１と霧供給管１２０との組み合わせからなる栽培ユニット３００を複数備えている。霧供給ダクト１０４は、一端が超音波霧化器１０２の霧送出用開口部２０４に連結されて他端が分岐しており、各霧供給管１２０の霧導入口１４１は、分岐する霧供給ダクト１０４の他端にそれぞれ連結されている。また、霧循環ダクト１０５は、一端が超音波霧化器１０２の霧循環用開口部２０５に連結されて他端が分岐しており、各栽培管１０１の霧循環口１４０は、分岐する霧循環ダクト１０５の他端にそれぞれ連結されている。超音波霧化器１０２及びファン１０３は、共用の装置としてそれぞれ１台のみ備えている。 FIG. 11 is a schematic plan view showing a modification of the ultrasonic atomizing cultivation apparatus 100 according to the embodiment of the present invention. As shown in FIG. 11, the ultrasonic atomizing cultivation apparatus 100 according to the present modification includes a plurality of cultivation units 300 each including a combination of a cultivation tube 101 and a mist supply tube 120. The mist supply duct 104 has one end connected to the mist delivery opening 204 of the ultrasonic atomizer 102 and the other end branched, and the mist inlet 141 of each mist supply pipe 120 is branched. The other end of 104 is connected. Further, one end of the mist circulation duct 105 is connected to the mist circulation opening 205 of the ultrasonic atomizer 102 and the other end is branched, and the mist circulation port 140 of each cultivation pipe 101 is branched. The other end of the duct 105 is connected to each other. Only one ultrasonic atomizer 102 and one fan 103 are provided as a common device.
本変形例に係る超音波霧化栽培装置１００によれば、設置面積などの栽培環境や所望の栽培規模に応じて、栽培ユニット３００の数を任意に調節することができる。 According to the ultrasonic atomization cultivation apparatus 100 according to the present modification, the number of cultivation units 300 can be arbitrarily adjusted according to a cultivation environment such as an installation area or a desired cultivation scale.
また、本変形例に係る超音波霧化栽培装置１００は、霧１２６の供給を制御するためのバルブ３０１を栽培ユニット３００毎に備えることにより、栽培ユニット３００への霧１２６の供給を個別に制御することができる。バルブ３０１は、例えば、図１１に示されるように、各栽培ユニット３００の霧供給管１２０へ分岐して伸びる霧供給ダクト１０４の途中にそれぞれ備えることができる。 Moreover, the ultrasonic atomization cultivation apparatus 100 which concerns on this modification is equipped with the valve | bulb 301 for controlling supply of the mist 126 for every cultivation unit 300, and controls supply of the mist 126 to the cultivation unit 300 separately. can do. For example, as shown in FIG. 11, the valve 301 can be provided in the middle of a mist supply duct 104 that branches and extends to the mist supply pipe 120 of each cultivation unit 300.
さらに、本変形例に係る超音波霧化栽培装置１００は、栽培管１０１と霧供給管１２０との組み合わせからなる栽培ユニット３００を同一の平面上に設けるだけでなく、例えば、所定の段差を持たせて階段状に設けることができる。複数の栽培ユニット３００を階段状に設けるにより、例えば、建造物の壁面緑化用の装置として超音波霧化栽培装置１００を活用することができる。 Furthermore, the ultrasonic atomizing cultivation apparatus 100 according to this modification not only provides the cultivation unit 300 composed of the combination of the cultivation tube 101 and the mist supply tube 120 on the same plane, but also has, for example, a predetermined level difference. Can be provided in a staircase pattern. By providing a plurality of cultivation units 300 in a staircase shape, for example, the ultrasonic atomization cultivation apparatus 100 can be used as an apparatus for greening a wall of a building.
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。 As mentioned above, although preferred embodiment and its modification of this invention were described, this invention is not limited to each said embodiment and its modification, Others which may combine each embodiment and its modification Needless to say, various modifications can be made without departing from the spirit of the present invention.
１００ 超音波霧化栽培装置
１０１ 栽培管
１０２ 超音波霧化器
１０３ ファン
１０４ 霧供給ダクト
１０５ 霧循環ダクト
１０６ 植物
１２０ 霧供給管
１２１ パネル
１２２ 培地
１２３ 培地穴
１２４ 噴き出し穴
１２５ 根部
１２６ 霧
１４０ 霧循環口
１４１ 霧導入口
１４２ 溝部
２００ 筐体
２０１ 内部空間
２０２ 超音波振動子
２０３ 発振器
２０４ 霧送出用開口部
２０５ 霧循環用開口部
２０６ 反射板
２０７ 霧化液槽
２０８ 養液
２２０ 噴き出し穴
２２１ 水滴
３００ 栽培ユニット
３０１ バルブ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Ultrasonic atomization cultivation apparatus 101 Cultivation tube 102 Ultrasonic atomizer 103 Fan 104 Mist supply duct 105 Mist circulation duct 106 Plant 120 Mist supply pipe 121 Panel 122 Medium 122 Medium hole 124 Blowout hole 125 Root 126 Mist 140 Mist circulation port 141 Mist Introduction Port 142 Groove 200 Housing 201 Internal Space 202 Ultrasonic Vibrator 203 Oscillator 204 Mist Delivery Opening 205 Mist Circulation Opening 206 Reflector Plate 207 Atomizing Liquid Tank 208 Nutrient Solution 220 Spray Hole 221 Water Drop 300 Cultivation Unit 301 Valve
Claims (7)
前記栽培管の内部に下垂する前記根部に対応する噴き出し穴が側面に設けられ、前記栽培管の内部に設けられる霧供給管と、
養液を貯留する霧化液槽と、前記養液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、霧化した前記養液を前記霧供給管に供給する超音波霧化器とを備え、
霧化された前記養液を前記栽培管の内部へ噴き出す前記噴き出し穴が皿座ぐり状に形成されていることを特徴とする超音波霧化栽培装置。 A hollow cultivation tube in which the upper surface is configured with a panel for holding a plant seedling, and the root of the plant hangs down inside,
A spray hole corresponding to the root portion depending on the inside of the cultivation pipe is provided on the side surface, and a mist supply pipe provided inside the cultivation pipe,
An atomizing liquid tank for storing a nutrient solution; an ultrasonic vibrator for atomizing the nutrient solution by ultrasonic vibration; and an oscillator for vibrating the ultrasonic vibrator; An ultrasonic atomizer for supplying to the mist supply pipe,
An ultrasonic atomizing cultivation apparatus, wherein the ejection holes for ejecting the atomized nutrient solution into the cultivation pipe are formed in a countersink shape.
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