JP4798518B1 - 散水用水の節水方法、節水式散水装置、節水式薬剤散布装置、水の取得方法及び灌水装置 - Google Patents

Abstract

環境面に風を吹きかけ、前記環境面に当たった風を回収して得た空気に含まれる水分を液化回収することで前記散水環境雰囲気中の水分の回収し、回収した回収水を散水用水として利用することを特徴とする散水用水の節水方法の構成とした。また、熱交換器が備えられ散水環境雰囲気中の空気を吸引し熱交換器の冷却部で冷却しその後排気して散水環境雰囲気中の水分を回収する水分回収装置と、水分回収装置で回収した回収水を貯溜するタンクと、タンクの水を散水する散水ノズルとからなることを特徴とする節水式散水装置の構成とした。
【選択図】図３

Description

本発明は、散水用水の節水方法、水を散水するに際して水を節水できる節水式散水装置、また薬剤を散布するに際して薬剤の希釈用水を節水できる節水式薬剤散布装置、さらに水場での水の取得が困難な地域での水の取得方法、加えて鉢植え植物等への灌水装置に関する。

ここで、「散水用水」とは、植物、その他水の散水を必要とする箇所に散水される水のことであり、農薬、肥料などの希釈用水も含む。また「薬剤」とは、農業の効率化、或いは農作物の保存に使用される殺菌剤、防黴剤、殺虫剤、除草剤、植物成長調整剤等の農薬、その他、土壌又は植物に対して、何らかの効果を期待されるもの、その他薬品も含み、液体、固体状で、水に溶解又は分散或いは水で希釈して土壌又は植物、その他散水を必要とする箇所に散布されるものである。例えば、肥料、肥料液なども含むこととなる。

植物への灌水では、蛇口にホースを接続し、水道水などを散水している。また、長い距離の移動を伴う植物への灌水には、水道管を敷設し複数の蛇口を設ける方法、穴あきホースなどを敷設して灌水する方法が取れられている。

他方、農薬散布に際し、散布場所が比較的狭小な場合には、背負い式の動力付き噴霧器で背負いタンクから農薬希釈液を散布場所に噴霧している。より広範な散布場所、例えば、圃場、ゴルフ場などでは、駆動付き車両に農薬タンクとポンプを積載し、農薬タンクからポンプで農薬希釈液をノズルに送り散布場所に噴霧などしている。

このようにして農薬を散布する場合、一般に、水道、井戸、河川、湖沼、溜池、雨水貯溜場等の「水場」で農薬タンクに農薬希釈液を調合し、散布場所で農薬を散布し、農薬希釈液を散布し尽くしたら、また水場に戻り農薬希釈液を調合し、散布することを繰り返す必要があった。このような、繰り返しの農薬希釈液調合作業は作業者に極めて煩雑な作業であった。

その煩雑な農薬希釈液調合作業を無くすべく、効率的な農薬散布装置が提案されている。例えば、特許文献１に記載の農薬等の薬液散布装置、特許文献２に記載のスプリンクラーを利用した農薬散布装置などがある。

特許文献１に記載の発明は、ゴルフ場内における効率的な農薬散布を可能とする農薬等の薬液散布装置を摘要することを目的に、ゴルフ場内におけるフェアウェー、グリーンの周囲に点在せしめた散水用の導水部と、散水用の導水部からの水を導入する水導入、この水導入部から導入される水に薬剤を混入する薬剤混入部、薬剤が混入された薬液を撹拌する撹拌部、該薬液を導出する薬液導出部、導水量、薬剤混入量を制御する制御部を有する移動車と、からなる。

特許文献２に記載の発明は、ゴルフ場等で、スプリンクラーを利用して広範囲にわたり薬液散布を可能とすると共に、薬液タンクを具備する薬液供給装置を自走可能としたスプリンクラーを利用した薬液散布装置に関し、送水管の一端を水源に、他端をスプリンクラーに接続して散水装置を構成する一方、薬液タンクと圧送装置とを具備する薬液供給装置を自走可能に構成し、しかも、前記送水管の一部をベンチュリ部となし、同ベンチュリ部と前記薬液供給装置とを連通自在の構成としている。

特開平０５−３７４５号公報 特開平０７−２９８８１９号公報

従来、散水用水の使用に際して、給水補給の移動の作業性を改善する試みは行われているが、節水を考慮した散水方法は知られていない。同様に、特許文献１、２の発明では、確かに、農薬希釈液調合の為の水場の往復作業はなくなるが、節水の観点は全く考慮されていない。また、薬剤散布において、薬剤希釈用水の節水を考慮した発明、考案は知られていない。

そこで、本発明は、散水用水、散布される薬剤の希釈の為の希釈用水を節水し、給水、薬剤希釈液調合の為の水場と散布場所の往復作業を軽減できる散水用水の節水方法、さらに節水式散水装置及び節水式薬剤散布装置、また水場での水の取得が困難な地域での水の取得方法、加えて鉢植え植物等への灌水装置を提供することを目的とするものである。

上記の課題を解決するために、本発明は、環境面に風を吹きかけ、前記環境面に当たった風を回収して得た空気に含まれる水分を液化回収することで環境雰囲気中の水分を回収し、回収した回収水を散水用水として利用することを特徴とする散水用水の節水方法の構成とした。また前記散水環境面に吹きかける風が、温風であることを特徴とする前記記載の散水用水の節水方法の構成、前記散水用水が、農薬希釈用水又は肥料希釈用水或いは植物灌水用水の内何れかであることを特徴とする前記何れかに記載の散水用水の節水方法の構成とした。そして前記環境面が、土壌に埋設した湿度透過性のパイプ又は土壌中のトンネル面或いは蓋をした溝壁であることを特徴とする前記何れかに記載の散水用水の節水方法の構成とした。

また、前記何れかに記載の散水用水の節水方法によって回収した回収水を、作物近傍の圃場表面へ滴下して給水することを特徴とする作物の栽培方法の構成とした。

また、熱交換器が備えられ散水環境雰囲気中の空気を吸引し前記熱交換器の冷却部で冷却しその後排気して散水環境雰囲気中の水分を回収する水分回収装置と、前記水分回収装置で回収した回収水を貯溜するタンクと、前記タンクの水を散水する散水ノズルとからなり、前記熱交換器の熱源がヒートポンプであり、前記排気を前記熱交換器の加熱部で前記冷却部の排熱を利用して加熱し、加熱された排気を散水環境面に吹きかけ、前記散水環境面に当たった風を吸引して得た空気を前記冷却部で冷却することで、排熱を再利用することを特徴とする節水式散水装置の構成とした。

また、熱交換器が備えられ、土壌に埋設した湿度透過性のパイプ又は土壌中のトンネル或いは蓋をした溝を通過した空気を吸引し前記熱交換器の冷却部で冷却しその後排気して環境雰囲気中の水分を回収する水分回収装置と、前記水分回収装置で回収した回収水を貯溜するタンクと、前記タンクの水を散水する散水ノズルとからなり、前記熱交換器の熱源がヒートポンプであり、前記排気を前記熱交換器の加熱部で前記冷却部の排熱を利用して加熱し、加熱された排気を前記土壌に埋設した湿度透過性のパイプ又は土壌中のトンネル或いは蓋をした溝に送り、吸引して得た空気を前記冷却部で冷却することで、排熱を再利用することを特徴とする節水式散水装置の構成とした。

また、前記何れかに記載の節水式散水装置に、さらに、薬剤を貯溜する薬剤タンクと、前記回収水と前記薬剤を混合希釈した希釈薬剤を貯溜する希釈薬剤タンを備え、前記希釈薬剤を前記散水ノズルで散布箇所に散布することを特徴とする節水式薬剤散布装置の構成とした。

なお、本発明において「散水」とは、霧状、シャワー状など散水される水の形態は特に限定されず、水を必要とする箇所に水を供給することであり、灌水、薬剤の希釈用水など散水される水の用途も限定されない。

また、本発明において「散水環境雰囲気」とは、散水場所周辺の空気を指す。「散水環境雰囲気中の水分」とは、散水環境雰囲気中に分散する水分（湿度）、さらに散水環境雰囲気中に懸濁している水分、すなわち霧や雨のような不均一に空気中に存在する水分も含まれる。「散水環境雰囲気中の水分を回収」とは、散水環境雰囲気中の空気を通じて空気中に分散する水分（湿度）を凝集などさせて水として回収すること、またこの空気に懸濁している水分、すなわち霧や雨のような不均一に空気中に存在する水分を回収することも含まれる。

「水分回収」の手段としては、冷却凝縮、吸着などが例示できるが、空気中の水分を液化回収することができれば何れの方法でもよい。本発明において、水を回収するためには、直接雰囲気を冷凍機等で構成されるヒートポンプを用いて、その状態での露点以下の温度の界面に接触させることで、結露させる方式が簡単である。

前記冷凍機には、特に制限がなく、通常の機械式冷凍機を用いることができる。また、ペルチェ素子のような熱電素子を利用する冷凍機、または吸収式冷凍機を利用すると、機械的な駆動部分がない装置にすることができ、騒音や振動を抑えた装置とすることができる。

また、事前に環境雰囲気を種々吸着体に接触させながら、その気体部分の圧力を高めたり下げたりして、水分を濃縮させる方法（プレッシャースイング法）や、事前に環境雰囲気を種々吸着体に接触させながら、吸着体の温度を上下させて、水分を濃縮させる方法（サーマルスイング法）等の方法と組み合わせて、さらに効率よく水を回収する方法を採用しても良い。

「散水環境面」とは、回収したい水分が含まれ得る場所であれば制限はなく、直接散水する場所（散水箇所）及び散水箇所の近傍で風を反射する表面である。「散水箇所」とは、圃場表面、植物・農作物の表面、路面、その他散水を必要としている箇所である。

本発明において散水環境面に風を当てるのは、必要以上の水が付着または含まれている場所の水、または、水を回収でき得る場所に含まれる水をできるだけ回収し、節水することを目的としている。従って、散水環境面には、例えば、圃場であれば地表面或いは農作物表面であり、その他圃場近傍の畦、土手などの非耕作地表面、非栽培植物表面なども含む。

「温風」としては、より高温が好ましいが、散水環境面が植物・農作物の表面であれば、植物・農作物が耐えられる温度以下である。送風温度の決定は、その影響が季節や対象となる植物によって大きく異なり、場合によっては、植物の表面温度の急激な変化が生育に大きな障害を与えることが有るので、対象植物ごとに適宜変更する。また水分の回収の効率は散水環境雰囲気が低温の時は、すこしの温度差、例えば散水環境雰囲気温度＋５℃であっても十分効果的である。

風の強さについても、風が強い方が水の回収効率は高くなるが、風によって植物体同士が擦れ合うことによって、風傷みという障害が出ることが有るので、対象植物ごとに十分な事前検討の上適宜変更する。敏感な植物や花卉類によっては、温度を高めず、単に急速に水分が失われただけでも、障害が出るものがあるので、風の温度、風速は植物ごとに適宜変更することを要する。

また、本発明は、環境面に風を吹きかけ、前記環境面に当たった風を回収して得た空気に含まれる水分を熱交換器の冷却部で冷却し液化回収する水の取得方法であって、前記熱交換器の熱源がヒートポンプであり、冷却後の排気を前記熱交換器の加熱部で前記冷却部の排熱を利用して加熱し、加熱された排気を環境面に吹きかけ、前記環境面に当たった風を吸引して得た空気を前記冷却部で冷却することで、排熱を再利用することを特徴とする水の取得方法を提供する。水分を液化回するする装置としては、上述の散水用水の節水方法、節水式散水装置に記載の水分回数装置が採用できる。即ち、本発明により回収した水の用途は、目的に応じた周知の処理を施すことで、種々な用途、例えば、洗浄水、飲料水、冷却水などにも利用することもできる。従って、本発明による回収水の用途が節水に制限されることはなく、水場での水の採取が困難な地域でも容易に水を確保することができる。

加えて、本発明は、環境雰囲気から、水分を液化回収し、鉢植え植物に灌水することを特徴とする灌水装置に関する。特に、室内に置かれる鉢植え植物の灌水に好適である。

ここで鉢植え植物とは、植木鉢での栽培だけでなく、プランターでの栽培や水耕栽培など地面以外で育てられる観葉植物、花卉類、盆栽や樹木、野菜などを指す。本発明は、室内などの区切られた空間での植物栽培で実施される色々な方式とも組み合わせることができる。室内置きの鉢植え植物は、時々灌水を必要とする。しかしながら、植物に灌水することを忘れて植物を枯らしてしまうことがしばしばある。

室内、特に家屋内では人が生活しているため湿度が室内環境に多く存在する。例えば、炊事、風呂、洗濯物の乾燥などの生活活動、加湿器などから室内環境に水分が湿度として放出されるので、これらの水分を回収対象とすることで、水分回収のエネルギー効率を飛躍的に向上させことができる。従って、本発明である灌水装置は、室内等に存在する湿度を液化回収して、鉢植え植物に灌水することができ、植物への灌水を人が定期的に行わなくても植物が水不足で枯れてしまうことがない。また、本発明である灌水装置は、除湿機能も発揮することとなる。

湿度の液化回収は、上述の散水用水の節水方法、節水式散水装置に記載の水分回数装置が採用できる。その他、熱交換器を収納する熱交換室に室内空気の吸入口、排気口、さらに灌水口を備え、灌水口を鉢に直接さしてもよい。液化回収しつつ回収した水を鉢内の土に直接注入することができる。

さらに、熱交換器としてペルチェ素子を利用して小型化すれば、乾電池や小型蓄電地等、或いはソーラーパネルで駆動でき、電源コードも必要なく、鉢上或いは鉢近くに置くことができ、植物の外観を損ねることもない。さらに、ペルチェ素子であれば駆動するときの音もなく、室内に置いても騒音がない。なお、熱交換器としては、ペルチェ素子に限定されないのは言うまでもないが、その他の熱交換器の場合でも、室内に置くため駆動音がないもの、駆動音が小さい物が好ましい。

さらに、本発明である灌水装置に、肥料、農薬等の薬剤を散布する薬剤散布装置、例えば薬剤を貯溜する薬剤タンクと、液化回収した水と前記薬剤を混合希釈した希釈薬剤を貯溜する希釈薬剤タンクを備え、前記希釈薬剤を灌水口に接続して、薬剤を鉢の土中に直接注入することもできる。薬剤注入は、希釈薬剤タンクから土中に注入してもよい。

本発明は、上記構成であるので以下の効果を発揮する。散水環境雰囲気中の水分を回収して散水用水として利用するため、散水用水の節水になる。さらに、散水用水の給水、或いは薬剤希釈調合の給水のための水場と散水場所の往復作業が軽減され、最小限の水場での給水回数で散水・薬剤散布することができる。

従って、水道水、井戸水、河川水、湖沼水、雨水などを採取する「水源」が遠い或いは全くない散水・散布する作業環境、例えば山中の山林、原野、大規模な牧草地や農作物栽培地、または孤島、砂丘や砂漠の様な作業環境に於いても、散水、さらには病害虫の防除のために農薬等の散布を効率的に行うことができる。より具体的には、ゴルフ場における散水または薬剤散布、水田における薬剤散布において効果的である。

一般に、農薬等散布液は糊状の成分（添着剤・固着剤）を含有しており、一度乾燥させることによって、植物体への固着性を高める処方となっていることが多い。このため散布直後で十分に乾燥していない状態で雨に当たると、農薬等は洗い流され、その効果が低下することが知られている。ところが、風を利用して空気中の水分を回収する構成の本発明においては、短時間で散布薬剤を乾燥させることができるため、雨天下でも、晴天時と同様の残効性を持つ農薬等の散布が可能になる。

また、風を利用して空気中の水分を回収する本発明では、晴天下であっても、夜露、朝露を利用することで節水効果を高め、効率的、効果的に散水・散布等を実施することができる。さらに、付着薬剤の乾燥も気にする必要が無いため、夜間に実施することも可能になる。加えて、節水式散水装置、節水式散布装置の動力源として、太陽電池や風力発電等で自然エネルギーを利用することで、省エネや二酸化炭素排出量抑制による環境負荷低減も期待できる。

また、風を利用することで、ヒートポンプの排熱を回収利用しやすい本発明では、加熱部と冷却部で熱交換された気流の両方を組み合わせることで、エネルギー効率の非常に良い水回収機構を構築することができ、さらに省エネや二酸化炭素排出量抑制による環境負荷低減を進めることが期待できる。

農薬・肥料等の薬剤の形態は、液体でも固体でも良く、少水量散布に適合する薬剤や散布装置を合わせて用いることによって、さらに高い節水を達成することができる。

本発明である節水式散水装置及び節水式薬剤散布装置を独立した装置としてコンパクトに製造することにより、人が持って移動できる散水機、噴霧器とすることもできる。また、車両で牽引されるような大掛かり装置とすることで、高い能力を持つ節水式散水装置及び節水式薬剤散布装置とすることもできる。

例えば、動力を持つトラクターやコンバインのような農業機械に牽引させる装置にすると、汎用性が高く使用者が簡単に利用できる装置になる。牽引する機械より、電力や燃料またはその軸動力の提供を受けられるように設計すると、その利便性を向上させたり、製造コストを低減したりすることができる。

さらに、トラクター、コンバイン等、他の農業機械に組み込み、この農業機械の機能を高めた一体型の装置にすることもでき、さらに使用者の利便性を増すことができる。具体的には、散水を作物灌水に用いる場合に、目的作物の畝以外の部分を耕起しながら、耕起部分に風を当てその風より水分を回収すれば、その水を目的作物の灌水に利用できる。特に目的作物が幼く根の張りが不十分で浅く、土壌の表面近傍の水しか利用することができない場合は、特に効果的である。

一方、固定した施設に組み込んだ状態にしても、例えば、乾燥地方の灌漑や薬剤散布に用いることができる。特に乾燥している地方においては、点滴灌漑システムと組み合わせることによって、灌漑や薬剤散布を効率よく実施でき作物を育てることができる。さらに好ましくは、太陽電池及び蓄電池等のエネルギー源と組み合わせることで、水源やエネルギー供給源から遠く離れた乾燥地方においても、低エネルギーコストと低環境負荷で農業を営むことができる。

本発明は地面上に設置されたガラス、ビニール製の温室や植物工場等においても、灌水や農薬・肥料の施用に適用することができる。例えば、病害虫等を避けるための厳密なクローズ化や、節水に寄与することができる。また、温室において、本発明である節水式散水装置及び節水式薬剤散布装置を利用し散水環境雰囲気より水分を回収することに伴い、環境雰囲気中の湿度が除湿されることで、ガラス、ビニールへの結露が低減或いは防止され、光りの透過性が増し、温室としての効果が向上する。さらに本発明を、室内または屋外の園芸に適用すると、水やりや農薬・肥料の施用に手間をかけない園芸システムが構築できる。従って、職業としての農業・園芸だけでなく、趣味分野の農業・園芸にも適用が可能である。

このように、本発明である節水式散水装置及び節水式薬剤散布装置により、本来土壌中に存在していた水を、必要な目的作物だけに、集中して供給し、過剰な水を節約することができるので、土壌の有用な成分、栄養、ミネラル等が過剰な灌水によって、流亡させることが無い。従って、目的作物はこれらの有用成分を利用することができるので、収穫の増大が期待でき、さらにこの土壌の有用成分の流亡に因る砂漠化を防ぐ効果もある。

一方、乾燥している地域では、返って過剰な灌水によって、地中の塩類が地上に濃縮されることで塩害が発生し、砂漠化が進んでいることが問題になっている。このような世界中の乾燥地域においても、本発明の節水方法で灌水することで地中深くに水を浸透させることなく灌水を行える。また、土壌中への送風によって、水分を速やかに回収することもできるので、余分な水分を土壌深く浸透させることもない。このために、これらの塩害を防ぐことができ、砂漠化を防ぐという環境保全の一役を担うこともできる。

本発明である節水式散水装置の一実施形態の部分断面模式図である。 本発明である節水式薬剤散布装置の一実施形態の部分断面模式図である。 本発明である節水式薬剤散布装置の他の実施形態の部分断面模式図である。 本発明である節水式散水装置の他の実施形態の断面模式図である。

以下、本発明について図面を参照しながら詳細に説明する。

図１は、本発明である節水式散水装置の一実施形態の部分断面模式図である。節水式散水装置１７は、走行車２と、走行車２に積載される水分回収装置３と、タンク４と、散水ノズル７からなる。

走行車２は、タイヤ２ａと、走行車２駆動用のエンジン或いはモーターなどの動力さらに制動装置その他自走のための制御装置（図示省略）を有し、散水路面９（図２、３では散布路面９ｂ）を前後左右自走可能な車両である。既存の農耕用車両及び牽引車両、トラックなどに組み込んでもよい。

ここでは、散水路面９は、農作物９ａが作付けしてある圃場などである。散水路面９は、その他に、水の散水を必要とする箇所であればよい。また、本発明の節水式散水装置は、走行車２を伴わず、水分回収装置３とタンク４を作業者の背中で背負う背負噴霧器形式の節水式散水装置としてもよい。

水分回収装置３は、散水環境雰囲気中（図２では散布環境雰囲気中）の水分を回収する装置である。ここでは、散水環境雰囲気中の空気を吸引する吸気口３ｂ、排気する排出口３ｃを有し、空気から回収した回収水３ｇを底部に一時貯溜する回収室３ａと、排出口３ｃに設けられ空気を吸気口３ｂ、排出口３ｃから吸引、排気する送風機３ｄと、回収室３ａ内部に収納された水回収部３ｅとからなる。送風機３ｄは、空気を吸引し、排気するファン、ブロワなどである。その駆動のための動力源は図示を省略した。走行車２の動力、他のエンジン、電源で駆動させることができる。

水回収部３ｅは、回収室３ａに吸引された空気を冷却し空気中の水分を凝縮水３ｆとする冷凍機、その他、空気中の水分を吸着、加熱して液化回収する装置など、散水・散布環境雰囲気中の水分を液化回収することができれば、何れの手段であってもよい。回収水３ｇは、タンク４に送られる。

タンク４は、水分回収装置３で散水環境雰囲気中の水分を液化回収した水４ａ（回収水３ｇ）、必要に応じて水場で採取した給水との混合水４ａを貯溜する容器である。従って、タンク４は、水分回収装置３に接続するとともに、水源水を供給する給水口４ｂを有する。

散水ノズル７は、散水路面９に水４ａを散水する装置である（図２、３では薬剤を散布する）。図１では、散水ノズル７は、タンク４の底部に接続し、水４ａの自重で、水４ａをシャワー状に散水路面９の農作物９ａの上から散水している。

散水ノズル７には、その他に、タンク４から水４ａを汲み上げるポンプも含まれることがある。そのポンプは、走行車２の動力、他のエンジン、電源で駆動させることができる。また、散水される水４ａの形状は、スプレー状の他に、霧状、蛇口から吐出される形状であっても勿論よい。

また、「散水」には、勿論、農作物９ａの作付け圃場に直接散水すること、また圃場に張り巡らした水路などに補給すること等も含まれる。

図２は、本発明である節水式薬剤散布装置の一実施形態の部分断面模式図である。節水式薬剤散布装置１は、走行車２と、水分回収装置３と、タンク４と、薬剤タンク５と、希釈薬剤タンク６と、混合装置１５と、散水ノズル７からなる。なお、実施例２において、実施例１と同一の符号及び名称は、実施例１と同一の作用・効果を奏し、その説明を省略する。図３においても同じ。

薬剤タンク５は、液体（原液、濃縮薬剤、希釈液）、固体（粉末、顆粒）状の薬剤５ａを補充する補充口５ｃを有し、薬剤５ａを貯溜する容器である。薬剤５ａは、水４ａの流量に比例させ、所定の混合比率になるよう希釈薬剤タンク６に連結する管を通し希釈薬剤タンク６に注入される。

例えば、図２に示したように、薬剤タンク５が、希釈薬剤タンク６上に配置されていれば、水４ａの流量に比例させるよう、薬剤タンク５と希釈薬剤タンク６とを連結する管に設けたバルブ５ｂの開閉を制御すればよい。また、薬剤５ａをポンプにより希釈薬剤タンク６に注入することもできる。その場合には、水４ａの流量に比例させ、水４ａと薬剤５ａを所定の混合比率になるように、ポンプの運転を制御すればよい。従って、図示は省略したが、ポンプの駆動装置、バルブ５ｂ、ポンプの運転を制御する制御装置、その他制御手段（パルス制御など）を有する。

希釈薬剤タンク６は、薬剤５ａを薬剤５ａ毎に異なる散布時の希釈率・分散率になるよう水（水４ａ、水場での初期給水）で希釈・分散した希釈薬剤６ａを散布まで一時貯溜する容器である。希釈薬剤タンク６には、初期希釈薬剤６ａを注入し、或いは水場で給水し、薬剤５ａを投入し初期希釈薬剤６ａを作るための給水口６ｂを設けてもよい。なお、水４ａに溶解せず分散させる必要がある場合には、希釈薬剤タンク６には撹拌機を設けるとよい。

混合装置１５は、タンク４と希釈薬剤タンク６とを結ぶ連結管８と、連結管８に設けたポンプ８ａ、流量計８ｂからなる。連結管８は、水４ａをタンク４から希釈薬剤タンク６に通す。ポンプ８ａは水４ａをタンク４から連結管８を通し希釈薬剤タンク６に送水する。流量計８ｂは、タンク４から希釈薬剤タンク６に送水された送水量を測定し、バルブ５ｂの開閉、その他薬剤５ａの比例注入を制御する装置の運転を制御する信号８ｃを生成する。信号８ｃは、直接薬剤５ａの比例注入を制御する装置に入力されても、他の制御装置に入力され、薬剤５ａの比例注入を制御する装置に別な制御信号として送られてもよい。

図３は、本発明である節水式薬剤散布装置の他の実施形態の部分断面模式図である。節水式薬剤散布装置１０は、走行車２と、水分回収装置１１と、タンク４と、薬剤タンク５と、希釈薬剤タンク６と、吸気部１３と、排気部１４と、混合装置１５とからなる。走行車２は、図３では、右から左に移動している。

水分回収装置１１は、吸引した空気を冷却する冷却部１１ｂ及び冷却した空気を冷却部１１ｂの排熱で加熱する加熱部１１ｃを収納した熱交換室１１ａと、冷却部１１ｂと加熱部１１ｃを接続する触媒循環ライン１１ｅを通し冷却部１１ｂと加熱部１１ｃに触媒を循環させるヒートポンプ１１ｄとからなる。

さらに、排気１４ｄの加熱は、ヒートポンプ１１ｄの冷却による排熱利用の他に、別途電気、燃料による加熱、走行車２の駆動用の動力の排熱、その他動力の排熱も利用できる。

本発明である節水式散水装置及び節水式薬剤散布装置の動力は、エンジン等の内燃機関、モーター、牽引車両の動力を利用することが可能である。そのエネルギー源として、ガソリン、ガス、水素、太陽電池、蓄電池、その他の動力とのハイブリッド等の組み合わせでもよい。特に、太陽電池、蓄電池、その他の動力とのハイブリッド等の組み合わせであれば、地理的かつ時間的に束縛されにくい長時間にわたる散水・散布が可能になり、かつ環境負荷の少ない作業となる。

このようにしてなる水分回収装置１１では、吸引した空気中の水分を冷却部１１ｂで冷却して凝縮水３ｆにし、回収水３ｇとして熱交換室１１ａの底部に一時貯溜する。そして、回収水３ｇはタンク４に送られる。また、冷却部１１ｂの排熱を利用して吸引した空気を暖める。その後加熱された排気１４ｄを再び散布路面９ｂに吹き付けることとなる。温められた空気には、より多くの水分を湿度として分散させることができるため、吹き付ける風１６が温風であればより効果的に空気中の水分を回収することができる。

吸気部１３は、散布路面９ｂに向け開口し、散布路面９ｂに吹き付けた排気１４ｄ（風１６）を採取する吸気フード１３ｃと、吸気フード１３ｃと熱交換室１１ａの冷却部１１ｂ側とを接続する吸気管１３ａとからなる。

吸気管１３ａには、必要に応じて、空気の吸引を補給する外気取込フード１２、さらにバルブ１２ａ、１３ｂを取り付ける。バルブ１２ａ、１３ｂの開閉により空気の吸引場所、吸引量を制御することができる。

排気部１４は、排気１４ｄとともに希釈薬剤６ａを散布路面９ｂに吹き付けるよう開口した送気フード１４ｃと、熱交換室１１ａの加熱部１１ｃから排出された排気１４ｄを通す排気管１４ａと、送気フード１４ｃと排気管１４ａとを送風機３ｄを介して接続する送風管１４ｂとからなる。

吸気フード１３ｃ、送気フード１４ｃは、散布路面９ｂに近い位置に配置されることが望ましい。地表近くは湿度が高く、朝夕には露が結露し、効率的に空気中の水分として回収することができる。また、吸気フード１３ｃは、走行車２の進行方向後方に設けることが望ましい。効果的に送気フード１４ｃから散布路面９ｂに吹きかけられた風１６を回収することができる。

送風機３ｄによって、作業環境雰囲気中の空気を水分回収装置１１内に吸引し、水分回収装置１１内の排気１４ｄを送風管１４ｂに通して散布路面９ｂに吹き付ける。

送風管１４ｂ内に、希釈薬剤タンク６から散水ノズル７にポンプ７ａによって希釈薬剤６ａを送る配管７ｂが通っている。従って、希釈薬剤６ａは、排気１４ｄとともに散布路面９ｂに吹き付けられる。

散水ノズル７は、排気１４ｄの風１６と同一箇所或いは排気の風１６より進行方向前側に位置することが望ましい。これにより、希釈薬剤６ａ中の水分も吸気部１３の風１６とともに水分回収装置１１に送られ、回収水３ｇとして回収することができ、一層水の節水になる。

なお、図３では、薬剤タンク５は連結管８の流量計８ｂの下流に接続し、実施例２と異なり薬剤５ａは希釈薬剤タンク６でなく連結管８に注入される。薬剤５ａの注入位置は、希釈薬剤６ａが水４ａと薬剤５ａとで所定の混合比率になるのであればいずれの場所であってもよい。

本発明である節水式散水装置の他の実施形態の断面模式図である。節水式散水装置１８は、水分回収装置１１と、タンク４と、吸気管１３ａと、送風機３ｄ、排気管１４ａと、地中２１に埋設される湿度透過性のパイプ１９と、作物２２に給水する給水部２０とからなる。タンク４及び水分回収装置１１は、実施例３のそれらと同じであるのでここではその説明は省略する。

節水式散水装置１８は、圃場、ハウス内に固定設置され、水分を含む雰囲気から水分を凝縮、回収して、作物２２に水４ａを給水する。当該水４ａには、先の実施例に示す方法などにより肥料、農薬を混合して散布もよい。

吸気管１３ａは、水分回収装置１１の冷却部１１ｂが収納される熱交換室１１ａ側に接続される。そして、吸気管１３ａは、その先端で空気を吸排気し、熱交換室１１ａ内の圧力を調節し、排気１４ｄを循環させる流れを確保する。

空気中に、霧など湿度が多量にある場合には、吸気管１３ａから吸気１３ｄして、空気中の水分を水分回収装置１１で凝集、回収する。そのため、吸気管１３ａにバルブ１２ａ、吸気管１３ａとパイプ１９との接続部にはバルブ１３ｂを備え、空気、排気１４ｄの流量を調節する。バルブ１３ｂは、三方弁で排気１４ｄを水分回収装置１１内に循環させないときは、バルブ１３ｂから排気１４ｄを循環系外に排出する。

吸気管１３ａには送風機３ｄが備えられ、送風機３ｄは、水分回収装置１１からの加熱された排気１４ｄを、排気管１４ａ、パイプ１９、吸気管１３ａに送り、また水分回収装置１１に戻す循環をさせる。

排気管１４ａは、その一端が水分回収装置１１の加熱部１１ｃが収納されている熱交換室１１ａ側に接続し、他端は、パイプ１９に接続する。

パイプ１９は、ここでは作物２２を栽培する圃場の地中２１に埋設され、一端が排気管１４ａに接続し、他端はバルブ１３ｂを介して吸気管１３ａに接続する。排気管１４ａ、パイプ１９、吸気管１３ａにより、水分回収装置の排気１４ｄをまた水分回収装置に戻す。

地中２１には水分が多量に存在するにも拘わらず、作物２２の根が到達しない部分の水は作物２２の生育に有効に使用されない。本発明は、必要とされていない箇所の水を水分回収装置１１を介して必要箇所に移動させ、水を有効活用するものである。その結果、節水に寄与することとなり、散水の節水、節水式作物栽培を可能にし、さらには作物生産できないとされていた地域でも作物生産を可能にすることができる。

パイプ１９として、湿度を通すコンクリート管或いは穴が穿孔されたプラスチックパイプなどが例示できる。パイプ１９に代えて、地中に穿設したトンネル、圃場に溝を設け当該溝を蓋で覆ったものも採用できる。

なお、ここではパイプ１９は、地中に上下に配置しているが、作物を栽培する畝と畝の間の地中２１、或いは圃場の周囲にある畦の地中２１に配置してもよい。

給水部２０は、タンク４に回収された水４ａ中に一端が位置し、作物２２に上部に配置した配管７ｃと、配管７ｃから分岐し圃場表面に配置した配管７ｄと、タンク４の水４ａを配管７ｃ、７ｄに送るポンプ８ａとからなる。

配管７ｃ、７ｄは、何れか一方のみであってもよい。いずれも備える場合には、図４のように、バルブ２０ａ、２０ｂを備え、送液方向を制御することが望ましい。作物２２上部に配置した配管７ｃは、水４ａをスプレー７ｅ状に散布する散水ノズル７を備え、作物２２上部から散水するとともに、水４ａに農薬を混合して農薬散布にも使用できる。また、作物２２の高さに応じて高さ可変とすることが望ましい。

他方、圃場表面近くに配置した配管７ｄは、穴７ｆが穿設され、水４ａを作物２２近傍の圃場表面に滴下７ｇするとともに、水４ａに肥料を混合して施肥にも使用できる。滴下７ｇであれば、作物２２の生育に必要な最小限の水４ａを供給することができ、水の節水に極めて有効で、水を容易に取得できない乾燥地帯などでも農業を可能にする。さらに、水分回収装置１１の駆動を太陽電池とすれば、水、電気のインフラがない地域であっても容易に作物生産を開始することができる。

１ 節水式薬剤散布装置
２ 走行車
２ａ タイヤ
３ 水分回収装置
３ａ 回収室
３ｂ 吸気口
３ｃ 排出口
３ｄ 送風機
３ｅ 水回収部
３ｆ 凝縮水
３ｇ 回収水
４ タンク
４ａ 水
４ｂ 給水口
５ 薬剤タンク
５ａ 薬剤
５ｂ バルブ
５ｃ 補充口
６ 希釈薬剤タンク
６ａ 希釈薬剤
６ｂ 給水口
７ 散水ノズル
７ａ ポンプ
７ｂ 配管
７ｃ 配管
７ｄ 配管
７ｅ スプレー
７ｆ 穴
７ｇ 滴下
８ 連結管
８ａ ポンプ
８ｂ 流量計
８ｃ 信号
９ 散水路面
９ａ 農作物
９ｂ 散布路面
１０ 節水式薬剤散布装置
１１ 水分回収装置
１１ａ 熱交換室
１１ｂ 冷却部
１１ｃ 加熱部
１１ｄ ヒートポンプ
１１ｅ 触媒循環ライン
１２ 外気取込フード
１２ａ バルブ
１３ 吸気部
１３ａ 吸気管
１３ｂ バルブ
１３ｃ 吸気フード
１３ｄ 吸気
１４ 排気部
１４ａ 排気管
１４ｂ 送風管
１４ｃ 送気フード
１４ｄ 排気
１５ 混合装置
１６ 風
１７ 節水式散水装置
１８ 節水式散水装置
１９ パイプ
２０ 給水部
２０ａ バルブ
２０ｂ バルブ
２１ 地中
２２ 作物

Claims (9)

1. 環境面に風を吹きかけ、前記環境面に当たった風を回収して得た空気に含まれる水分を液化回収することで環境雰囲気中の水分を回収し、回収した回収水を散水用水として利用することを特徴とする散水用水の節水方法。
2. 前記散水環境面に吹きかける風が、温風であることを特徴とする請求項１に記載の散水用水の節水方法。
3. 前記散水用水が、農薬希釈用水又は肥料希釈用水或いは植物灌水用水の内何れかであることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の散水用水の節水方法。
4. 前記環境面が、土壌に埋設した湿度透過性のパイプ又は土壌中のトンネル面或いは蓋をした溝壁であることを特徴とする請求項１〜請求項３の何れか１項に記載の散水用水の節水方法。
5. 請求項１〜請求項４の何れか１項に記載の散水用水の節水方法によって回収した回収水を、作物近傍の圃場表面へ滴下して給水することを特徴とする作物の栽培方法。
6. 熱交換器が備えられ、土壌に埋設した湿度透過性のパイプ又は土壌中のトンネル或いは蓋をした溝を通過した空気を吸引し前記熱交換器の冷却部で冷却しその後排気して環境雰囲気中の水分を回収する水分回収装置と、前記水分回収装置で回収した回収水を貯溜するタンクと、前記タンクの水を散水する散水ノズルとからなり、
   前記熱交換器の熱源がヒートポンプであり、前記排気を前記熱交換器の加熱部で前記冷却部の排熱を利用して加熱し、加熱された排気を前記土壌に埋設した湿度透過性のパイプ又は土壌中のトンネル或いは蓋をした溝に送り、吸引して得た空気を前記冷却部で冷却することで、排熱を再利用することを特徴とする節水式散水装置。
7. 請求項６に記載の節水式散水装置に、さらに、薬剤を貯溜する薬剤タンクと、前記回収水と前記薬剤を混合希釈した希釈薬剤を貯溜する希釈薬剤タンクを備え、前記希釈薬剤を前記散水ノズルで散布箇所に散布することを特徴とする節水式薬剤散布装置。
8. 環境面に風を吹きかけ、前記環境面に当たった風を回収して得た空気に含まれる水分を熱交換器の冷却部で冷却し液化回収する水の取得方法であって、
   前記熱交換器の熱源がヒートポンプであり、冷却後の排気を前記熱交換器の加熱部で前記冷却部の排熱を利用して加熱し、加熱された排気を環境面に吹きかけ、前記環境面に当たった風を吸引して得た空気を前記冷却部で冷却することで、排熱を再利用することを特徴とする水の取得方法。
9. 環境面に風を吹きかけ、前記環境面に当たった風を回収して得た空気に含まれる水分をペルチェ素子の冷却で液化回収することで環境雰囲気中の水分を回収し、回収した回収水を鉢植え植物に灌水することを特徴とする灌水装置。

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