JP5537010B2

JP5537010B2 - 植物育成装置

Info

Publication number: JP5537010B2
Application number: JP2008246952A
Authority: JP
Inventors: 友宏山口; 純平大江; 有紀子三嶋; 洋須田; 幸康浅野; 泰浩小村
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2008-09-25
Filing date: 2008-09-25
Publication date: 2014-07-02
Anticipated expiration: 2028-09-25
Also published as: JP2010075095A

Description

本発明は、植物育成装置に関するものである。

従来から、ビニールハウス内で植物の育成を行うに当たって、ビニールハウス内でマイナスイオンとプラスイオンを発生比率２：１となるように発生させることで、マイナスイオンによる抗酸化力と、プラスイオンによる殺菌力を兼ね備えた雰囲気を作り出すようにしたものが特許文献１により知られている。

ところが、上記従来例のようなマイナスイオンによる抗酸化は、プラスイオンを中和することに伴う間接的な効果に過ぎず、抗酸化力が低く、植物育成場で育成する植物の抗酸化、還元効果、オゾン障害の防止効果が十分であるとは言えなかった。
いという問題がある。
特開２００４−１９２９４４号公報

本発明は上記の従来の問題点に鑑みて発明したものであって、植物育成場で育成する植物に対して高い抗酸化、還元効果、オゾン障害の防止効果を得ることができる植物育成装置を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために本発明に係る植物育成装置は、植物Ａを育成する植物育成場１に設置されて植物Ａに対して還元性ミストＢを散布するための還元性ミスト発生手段２を備えた植物育成装置であって、還元性ミスト発生手段２が、液体を取得する液体取得手段３と、液体を還元水にする還元水生成手段４と、還元水を霧化させる還元水霧化手段５を有し、還元水生成手段４が、酸性水溶液を生成する酸性水溶液生成部１０と、生成された酸性水溶液と反応させ還元成分を発生させるための還元成分発生手段１１と、発生した還元成分を液体に溶かし込む還元水生成部５９と、を備えていることを特徴とするものである。

このような構成とすることで、液体取得手段３で液体を取得し、取得した液体を還元水生成手段４で還元水にし、該還元水を還元水霧化手段５で霧化して還元性ミストを生成し、このようにして生成した還元性ミストを、植物育成場１で育成している植物Ａに散布するものであり、このように、還元水を直接霧化して還元性ミストを生成するので、従来のようなマイナスイオンによる抗酸化に比べ、高い抗酸化力を発揮し、植物育成場１で育成している植物Ａに対して高い抗酸化、還元効果、オゾン障害の防止効果を得ることができる。また、酸化力を持った酸性水溶液を生成すると共に、還元力を持った還元水を生成することができる。

また、液体取得手段３が熱交換器６に通電することで熱交換器６の冷却部６ａ側による冷却で空気中の水分を結露させて液体を取得するものであることが好ましい。

このような構成とすることで、熱交換器６の冷却部６ａ側による冷却により空気中の水分を結露させて簡単に液体を取得することができ、人による液体の補給の手間が必要でない。

また、液体取得手段３がペルチェ素子７の冷却部７ａ側による冷却で空気中の水分を結露させて液体を取得するものである
このような構成とすることで、ペルチェ素子７の冷却部７ａ側による冷却で空気中の水分を結露させて簡単に液体を取得することができ、人による液体の補給の手間が必要でない。

また、液体取得手段３が除湿に用いる吸着材８により構成され、除湿した吸着材８をヒータ９で温め、吸着材８から蒸発した水分を集めることで液体を取得するものであることが好ましい。

このような構成とすることで、空気中の水分を吸着した吸着材８をヒータ９で加熱することで、吸着材８の吸着能力の再生と同時に液体の取得ができて人による液体の補給の手間が必要でない。

また、還元水霧化手段５が、液体に超音波を放射して液体を霧化する超音波霧化手段１５であることが好ましい。

このような構成とすることで、超音波霧化によりミクロンサイズの粒子の還元性ミストを生成できる。

また、還元水霧化手段５が、液体を加圧する液体加圧手段１６を有し、液体に圧力を加えて小孔１７より噴出することで液体を霧化するものであることが好ましい。

このような構成とすることで、大量の還元性ミストを生成できる。

また、還元水霧化手段５が、表面弾性波を発生させる表面弾性波発生手段１８を有し、表面弾性波が伝播する振動面に液体を供給することで液体を霧化するものであることが好ましい。

このような構成とすることで、表面弾性波により大量の還元性ミストを生成できる。

また、還元水霧化手段５が、放電電極１９と、高電圧印加手段２０を有し、液体に高電圧を印加することで静電霧化することが好ましい。

このような構成とすることで、ナノメータサイズの還元性ミストを大量に生成できる。

本発明は、上記のように構成したので、植物育成場で育成している植物に還元水を直接霧化することで生成した還元性ミストを散布する構成のものであるから、植物育成場で育成している植物に対して高い抗酸化、還元効果、オゾン障害の防止効果を得ることができ、植物の酸化劣化を防ぎ、色や風味、褐変や退色、栄養価の低下を防ぐことができて、植物の良好な育成ができる。

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。

植物育成場１としてビニールハウス１ａの例が示してある。ビニールハウス１ａには、ビニールハウス１ａ内で栽培する植物Ａに対して還元性ミストＢを散布するための還元性ミスト発生手段２とを備えている。

図１においてはビニールハウス１ａの上部に吸込口２３と吹出口２４を有する通風路２５を設け、該通風路２５にファン２６、還元性ミスト発生手段２が設けてある。吸込口２３はビニールハウス１ａの外部空間又はビニールハウス１ａの内部に開口し、また、吹出口２４はビニールハウス１ａの内部に開口している。

そして、吸込口２３から吸い込んだ空気をファン２６により吹出口２４からビニールハウス１ａ内に吹き出すのであるが、この際、図２に示すような還元性ミスト発生手段２により還元性ミストＢを発生させ、上記送風に乗せて吹出口２４からビニールハウス１ａ内に還元性ミストＢを放出してビニールハウス１ａ内で栽培している植物Ａに還元性ミストＢを散布するようになっている。

還元性ミスト発生手段２は、液体を取得する液体取得手段３と、液体を還元水にする還元水生成手段４と、還元水を霧化させる還元水霧化手段５を有している。

図３には上記図１、図２に示す還元性ミスト発生手段２の概略構成図が示してある。

図３の実施形態では液体取得手段３がペルチェ素子７により構成した例が示してある。ペルチェ素子７には冷却部７ａと放熱部７ｂとが設けてあり、ペルチェ素子７に通電することで、冷却部７ａ側が冷却され、冷却部７ａ側が冷却されることで、空気中の水分を結露させて液体Ｗ１が取得される。取得された液体Ｗ１は毛細管現象や重力を利用した搬送手段２８により基板２９に設けた液溜め部３０に送られる。液溜め部３０に溜まった液体Ｗ１は陰極１２及び陽極１３からなる電気分解手段１４により電気分解され、水素水Ｗ２を生成する。図中１８は表面弾性波発生手段１８で、この表面弾性波発生手段１８の振動子１８ａにより発生させる表面弾性波が伝播する振動面に上記水素水Ｗ２が供給され、表面弾性波によって霧化されて還元性ミストＢを発生する。

上記のようにして発生した還元性ミストＢは前述のように吹出口２４からビニールハウス１ａ内で栽培している植物Ａに散布されるのであるが、還元性ミストＢは抗酸化・還元効果があるので、植物Ａの酸化劣化を防ぎ、色や風味、褐変や退色、栄養価の低下を防ぐことができ、また、植物Ａのオゾン障害を低減することができる。また、植物Ａに水分の補給もできるので、より植物の育成効果が上がる。

図４にはペルチェ素子７の冷却部７ａ側を冷却することで、空気中の水分を結露させて取得した結露水（液体）を液溜めタンク７０に溜める例が示してある。液溜めタンク７０に溜めた液体はポンプ又は毛細管現象等を利用して還元水生成手段４に送られて還元水を生成され、生成された還元水は還元水霧化手段５に送られて霧化されることで還元性ミストＢが生成される。

図５には液体取得手段３の他の実施形態が示してある。図５においては、液体取得手段３は熱交換器６と、熱交換器６の冷却部６ａに設けた結露水生成部３１と、結露水生成部３１で生成した結露水をためるタンク３２とを備えている。

図５においては、冷凍サイクル３３の冷媒を循環させる冷媒回路中に、冷媒ガスを高温高圧に圧縮する圧縮器３４と、高温高圧になった冷媒ガスを冷却して（放熱させて）冷媒液とする熱交換器からなる凝縮器３５と、冷媒液を乾燥させるドライヤ３６と、冷媒液を減圧して気化しやすくする膨張弁３７と、減圧された冷媒液を気化させて冷媒ガスに戻す熱交換器からなる蒸発器３８とを順番に備え、冷媒を循環させながら圧縮器３４及び凝縮器３５で放熱を行って放熱側となり、膨張弁３７及び蒸発器３８で吸熱を行って冷却側となるものである。

ここで、本実施形態では冷却側である蒸発器３８が熱交換器６の冷却部６ａとなっている。該冷却部６ａには金属のような熱伝導性の良い柱状をした熱伝導部材３９を介して結露水生成部３１が接続又は当接してある。熱伝導部材３９は結露水生成部３１と一体に形成してもよく、また、別体であってもよいが、冷却部６ａと熱伝導部材３９と結露水生成部３１とで熱を高効率でやりとりできるように構成してある。

冷却部６ａ及び熱伝導部材３９によりなる冷却手段により結露水生成部３１が冷却されると、結露水生成部３１の周囲の空気が冷やされ、該空気中の水分を元に結露水として生成され、このようにして生成された結露水（液体Ｗ）は結露水生成部３１を伝わってタンク３２に流れ込んで溜められる。タンク３２に溜められた液体は搬送手段２８により還元水生成手段４に送られ、還元水生成手段４で生成された還元水が還元水霧化手段５により霧化されて還元性ミストＢを生成するようになっている。

図６には液体取得手段３の更に他の実施形態が示してある。本実施形態では、液体取得手段３が除湿に用いるゼオライトのような吸着材８により構成され、除湿した吸着材８をヒータ９で温め、吸着材８から蒸発した水分を集めることで液体Ｗを取得するようになっている。

図６において、ハウジング４０内の下部に液溜め部４１が設けてあり、液溜め部４１はポリプロピレン製等の硬質素材からなり、この液溜め部４１の上開口４２を吸着体４３で閉塞し、吸着体４３の表面をハウジング４０内に臨ませてある。吸着体４３はゼオライトのような吸着材８と、裏面側に配設する網等の通水性を有する硬質の裏板４４と、表面側に配設する透湿性且つ非透水性のフィルム４５とで構成してあり、液溜め部４１の上開口４２に設けた受け部４６に裏板４４を支持させ、裏板４４上に吸着材８を充填し、上開口４２の上端を上記透湿性且つ非透水性のフィルム４５でシールしてある。

また、吸着体４３内にはヒータ９を設けてある。

液溜め部４１の上開口４２に設けた吸着体４３には搬送手段２８を構成する液搬送部が嵌挿してあり、該液搬送部の下端部が液溜め部４１内の下部に位置しており、液搬送部の上端部がハウジング４０の上部内に位置している。液搬送部は棒状をしていて液溜め部４１に溜まった液体を先端（上端）に毛細管現象で搬送するための細い孔を形成したもの又は多孔質の材料で形成してある。

このような構成の液体取得手段３において、空気中の水分が図６の破線矢印に示すように、透湿性且つ非透水性のフィルム４５を介して吸着材８に吸着（吸水）される。吸着材８に一定程度水が吸着されると、脱離手段を構成するヒータ９に通電して吸着材８に吸着されている水を放出して離脱させる。吸着材８から離脱した水は通水性の裏板４４から液溜め部４１に流れて溜まる。ヒータ９に一定時間通電すると再び通電を停止する。このようにして吸着材８から水を脱離させることで吸着材８の吸着能が再生される。

液溜め部４１に溜まった水（液体Ｗ）は毛細管現象を利用して搬送手段２８を構成する液体搬送部により還元水生成手段４に送られ、還元水生成手段４で生成された還元水が還元水霧化手段５により霧化されて還元性ミストＢを生成するようになっている。

図１乃至図５に示す実施形態においては、還元水生成手段４を電気分解手段１４で構成して還元水としての水素水を生成する例を示したが、還元水生成手段４はこの実施形態のみに限定されるものではない。

図７には還元水生成手段４が、酸性水溶液を生成するマイクロプラズマデバイスのような酸性水溶液生成手段１０と、生成された酸性水溶液と反応させ還元成分を発生させるための還元成分発生手段１１と、発生した還元成分を液体に溶かし込む還元水生成部５９とを備えた例が示してある。

図中１０ａは酸性水溶液生成手段１０を構成するマイクロプラズマデバイスであり、このマイクロプラズマデバイス１０ａは、送風手段５０により空気が導入される微小な貫通孔５１を有する絶縁スペーサ５２と、絶縁スペーサ５２の上流側に密着配置される上流側電極５３と、絶縁スペーサ５２の下流側に密着配置される下流側電極５４とからなる。絶縁スペーサ５２はセラミックス等の不導体からなる板状のもので、この絶縁スペーサ５２を金属等の導体からなる上流側電極５３と下流側電極５４で挟持した構造となっている。

上記下流側電極５４は液体が溜まっているタンク５５の底部又は壁部の一部を構成している。

上流側電極５３と下流側電極５４は高電圧印加手段５６を介して電気接続してあり、下流側電極５４は高電圧印加手段５６間に、マイクロプラズマ放電用の高電圧を印加するようになっている。

貫通孔５１の孔径は数十μｍ〜数ｍｍ程度の大きさで設ければよいが、数１００μｍ程度に設けるのが好ましい。

マイクロプラズマ放電用の高電圧を印加してマイクロプラズマデバイス１０ａを稼動させれば、タンク５５内の水が酸性水溶液Ｍとなる。

タンク５５内には生成された酸性水溶液Ｍ１と反応させ還元成分を発生させるための還元成分発生手段１１である金属が配置してある。該金属は発生させる還元成分Ｍ２よりもイオン化傾向の大きい金属を使用する。したがって、酸性水溶液Ｍ１が金属と搬送して還元成分Ｍ２が発生し、発生した還元成分Ｍ２はポンプ５７の駆動により、還元成分供給管５８を通り、液体取得手段３で取得した水（液体）が溜まっている還元水生成部５９に送られ、還元水生成部５９で液体に還元成分が溶かし込まれて還元水Ｍ３が生成される。

このようにして生成された還元水は前述の各実施形態と同様に還元水霧化手段５に送られ、還元水霧化手段５により霧化されて還元性ミストＢを生成するようになっている。

なお、本実施形態において、タンク５５に溜める液体として、液体取得手段３で取得した水（液体）を供給するようにしてもよい。

前述の図１乃至図５に示す実施形態においては、還元水霧化手段５が、表面弾性波を発生させる表面弾性波発生手段１８を有し、表面弾性波が伝播する振動面に液体を供給することで液体を霧化するものの例を示したが、これにのみ限定されるものではない。

図８には還元水霧化手段５の他の実施形態が示してある。本実施形態においては、超音波霧化手段１５に設けた超音波発生素子１５ａにより液体に超音波を放射して液体を霧化するようにした例である。

超音波発生素子１５ａは図８（ｂ）に示すように、シリコン基板からなる基板６０と、基板６０の厚み方向の一表面側に形成された基板６０に比べて熱伝導率が十分に小さな多孔質シリコン層からなる断熱層６１と、断熱層６１の上記基板６０と反対側の面に形成された断熱層６１よりも熱伝導率及び導電率がそれぞれ大きい金属薄膜（例えば、金属膜）などからなる発熱体６２とを備え、発熱体６２への交流電流の通電に伴う発熱体６２と媒体との熱交換により超音波が発生する。

この実施形態では、液体取得手段３により取得した液体を還元水生成手段４により還元水として生成し、還元水生成手段４から還元水霧化手段５に供給された還元水は超音波発生素子１５ａから超音波を放射させることで還元水の液面から霧化して還元性ミストＢを発生させる。

図９には還元水霧化手段５の更に他の実施形態が示してある。本実施形態においては還元水霧化手段５が、液体を加圧する液体加圧手段１６を有し、液体に圧力を加えて小孔１７より噴出することで液体を霧化する実施形態が示してある。

この実施形態においては、液体取得手段３により取得した液体を還元水生成手段４により還元水として生成し、還元水生成手段４から還元水霧化手段５に供給された還元水が、液体加圧手段１６により圧力を加えられて小孔１７から噴出することで霧化されて還元性ミストＢとなる。

また、図１０には還元水霧化手段５の更に他の実施形態が示してある。本実施形態においては還元水霧化手段５が、放電電極１９と、高電圧印加手段２０を有し、液体に高電圧を印加することで静電霧化するようになっている。また、図１０では放電電極１９に対向する対向電極６９を設けてある。

この実施形態においては、液体取得手段３により取得した液体を還元水生成手段４により還元水として生成し、還元水生成手段４から還元水が還元水霧化手段５の放電電極１９の先端に供給され、放電電極１９の先端に供給された還元水に高電圧印加手段２０により高電圧を印加することで、ラジカルを含むナノメータサイズの還元性ミストＢが生成される。なお、図１０の実施形態では放電電極１９に対向するように対向電極６９を設けて放電電極１９と対向電極６９との間に高電圧を印加するようにしているが、対向電極６９を設けない場合であってもよい。

本実施形態で生成されたラジカルを含むナノメータサイズの還元性ミストＢはナノメータサイズときわめて小さいのでビニールハウス１ａ内で栽培している植物Ａの組成内部まで浸透し、よりいっそう抗酸化、還元効果が期待できる。

また、図１に示す実施形態では、ビニールハウス１ａに設けた通風路２５に還元性ミスト発生手段２を設けた例を示しているが、図１１のような空気清浄器、あるいは図示を省略しているが空調機に還元性ミスト発生手段２を設け、還元性ミスト発生手段２を備えた空気清浄器、あるいは空調機をビニールハウス１ａに設置するようにしてもよい。図１１において６５は吸入口、６６はフィルタ、６７はファン、６８を吹き出し口であり、吸入口６５から吸入された空気がフィルタ６６で浄化され、吹き出し口６８から外部に放出される際、還元性ミスト発生手段２で発生した還元性ミストＢが吹き出し口６８から吹き出される清浄な空気流に乗って放出されるようになっている。

また、前述の実施形態では植物育成場１としてビニールハウス１ａの例で示したが、ビニールハウス１ａのみに限定されず、建物の室内で植物育成を行う場合は、建物内部が植物育成場１であり、また、露天の田畑で植物育成を行う場合は田畑が植物育成場１となる。

本発明の一実施形態の概略構成図である。同上の還元性ミスト発生手段の正面図である。同上の還元性ミスト発生手段の概略構成図である。同上の還元性ミスト発生手段の他の実施形態の概略構成図である。同上の液体取得手段の他の実施形態の概略構成図である。同上の液体取得手段の更に他の実施形態の概略構成図である。同上の還元水生成手段の他の実施形態の概略構成図である。（ａ）は同上の還元水霧化手段の他の実施形態の概略構成図であり、（ｂ）は超音波発生素子を示す断面図である。同上の還元水霧化手段の更に他の実施形態の概略構成図である。同上の還元水霧化手段の更に他の実施形態の概略構成図である。同上の還元性ミスト発生手段を組み込んだ空気清浄器を示す断面図である。

符号の説明

１植物育成場
２還元性ミスト発生手段
３液体取得手段
４還元水生成手段
５還元水霧化手段
６熱交換器
６ａ冷却部
７ペルチェ素子
７ａ冷却部
８吸着材
９ヒータ
１０酸性水溶液生成手段
１１還元成分発生手段
１２陰極
１３陽極
１４電気分解手段
１５超音波霧化手段
１６液体加圧手段
１７小孔
１８表面弾性波発生手段
１９放電電極
２０高電圧印加手段

Claims

植物を育成する植物育成場に設置されて植物に対して還元性ミストを散布するための還元性ミスト発生手段を備えた植物育成装置であって、還元性ミスト発生手段が、液体を取得する液体取得手段と、液体を還元水にする還元水生成手段と、還元水を霧化させる還元水霧化手段を有し、還元水生成手段が、酸性水溶液を生成する酸性水溶液生成部と、生成された酸性水溶液と反応させ還元成分を発生させるための還元成分発生手段と、発生した還元成分を液体に溶かし込む還元水生成部と、を備えていることを特徴とする植物育成装置。
液体取得手段が熱交換器により構成され、熱交換器の冷却部側による冷却で空気中の水分を結露させて液体を取得するものであることを特徴とする請求項１記載の植物育成装置。
液体取得手段がペルチェ素子により構成され、ペルチェ素子の冷却部側による冷却で空気中の水分を結露させて液体を取得するものであることを特徴とする請求項１記載の植物育成装置。
液体取得手段が除湿に用いるゼオライトにより構成され、除湿したゼオライトをヒータで温め、ゼオライトから蒸発した水分を集めることで液体を取得するものであることを特徴とする請求項１記載の植物育成装置。
還元水霧化手段が、液体に超音波を放射して液体を霧化する超音波霧化手段であることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の植物育成装置。
還元水霧化手段が、液体を加圧する液体加圧手段を有し、液体に圧力を加えて小孔より噴出することで液体を霧化するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の植物育成装置。
還元水霧化手段が、表面弾性波を発生させる表面弾性波発生手段を有し、表面弾性波が伝播する振動面に液体を供給することで液体を霧化するものであることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の植物育成装置。
還元水霧化手段が、放電電極と、高電圧印加手段を有し、液体に高電圧を印加することで静電霧化することを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載の植物育成装置。