JP5929192B2 - Purification device and hydroponics system using the same - Google Patents
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Description
本発明は、水耕栽培システムの養液の浄化装置に関する。 The present invention relates to a nutrient solution purification apparatus for a hydroponic cultivation system.
植物の水耕栽培では、植物を栽培するための養液を、配管（養液用配管）を使って栽培床と養液用タンクなどの間を循環させるものがある。養液は様々な有機栄養分を含んでおり、雑菌が増殖しやすい。このため、循環する養液の殺菌（浄化）が重要となる。しかし、植物を栽培する養液に殺菌剤等を投入して、殺菌することは好ましくない。 In hydroponic cultivation of plants, there is one that circulates a nutrient solution for cultivating a plant between a cultivation bed and a nutrient solution tank using a piping (piping for nutrient solution). The nutrient solution contains various organic nutrients, and various bacteria are likely to grow. For this reason, sterilization (purification) of the circulating nutrient solution is important. However, it is not preferable to sterilize by putting a bactericide into a nutrient solution for growing plants.
このため、例えば、有機液肥と酸性水とを有効成分とする培養液を使用して、カビの発生防止を図るものがある（例えば特許文献１を参照）。その他にも、加熱殺菌、紫外線（ＵＶ）、光触媒又はオゾン等を用いる殺菌や、フィルタや活性炭の使用も考えられる。 For this reason, there exist some which aim at prevention of generation | occurrence | production of mold | fungi using the culture solution which uses organic liquid manure and acidic water as an active ingredient, for example (for example, refer patent document 1). In addition, heat sterilization, sterilization using ultraviolet rays (UV), a photocatalyst, ozone, or the like, and use of a filter or activated carbon may be considered.
しかしながら、有機液肥と酸性水を一々混ぜ合わせるのは煩雑である。また、加熱の場合には養液が変性するおそれがある。ＵＶ及び光触媒を用いる方式は養液の内部まで殺菌することは困難である。オゾンガスは養液への溶解効率が低いので大量のオゾンガスを発生させる必要があるうえ、余剰のオゾンガスの処理も必要になる。フィルタや活性炭を使用する方式では、フィルタの目詰まりが起こり、メンテナンスコストが大きくなる場合がある。 However, it is troublesome to mix organic liquid fertilizer and acidic water one by one. Further, in the case of heating, the nutrient solution may be denatured. In the method using UV and photocatalyst, it is difficult to sterilize the inside of the nutrient solution. Since ozone gas has low dissolution efficiency in nutrient solution, it is necessary to generate a large amount of ozone gas, and it is also necessary to treat surplus ozone gas. In the method using a filter or activated carbon, the filter may be clogged, and the maintenance cost may increase.
本発明は前記の問題を解決し、水耕栽培用の養液の浄化をより効率的にできるようにすることを目的とする。 An object of this invention is to solve the said problem and to make it possible to refine | purify the nutrient solution for hydroponics more efficiently.
本発明に係る浄化装置の第１の態様は、水耕栽培システム（10）の養液の浄化装置を対象とし、浄化タンク（61）と、浄化タンク（61）内に設けられ養液中で放電を行う放電部（62）と、浄化タンク（61）内の養液に超音波を照射する超音波発生部（94）とを備え、放電部（62）は、養液中で放電を生起する電極対（64,65、464,465、564,565、664,665）と、電極対（64,65、464,465、564,565、664,665）に電圧を印加する電源部（70）とを有し、放電によって養液中に水酸ラジカルを生成するように構成されており、超音波発生部（94）は、生成した水酸ラジカルが変化して生成する養液中の過酸化水素を水酸ラジカルに変換するように構成されている。 The 1st aspect of the purification apparatus which concerns on this invention is aimed at the purification apparatus of the nutrient solution of a hydroponic cultivation system (10), and is provided in a purification tank (61) and a purification tank (61) in nutrient solution. A discharge unit (62) for performing discharge and an ultrasonic wave generation unit (94) for irradiating the nutrient solution in the purification tank (61) with ultrasonic waves. Electrode pair (64, 65, 464, 465, 564, 565, 664, 665) and a power supply unit (70) for applying voltage to the electrode pair (64, 65, 464, 465, 564, 565, 664, 665). It is configured to generate hydroxyl radicals, and the ultrasonic wave generator (94) is configured to convert hydrogen peroxide in the nutrient solution produced by changing the generated hydroxyl radicals to hydroxyl radicals. Has been.
第２の態様として、放電部（62）及び超音波発生部（94）の運転及び停止を制御する制御部（103）をさらに備え、制御部（103）は、浄化タンク（61）内の養液に含まれる過酸化水素の濃度が所定の範囲内となるように、放電部（62）及び超音波発生部（94）の運転及び停止を制御してもよい。 As a second aspect, a control unit (103) for controlling the operation and stop of the discharge unit (62) and the ultrasonic wave generation unit (94) is further provided, and the control unit (103) is configured to feed the purification tank (61). The operation and stop of the discharge unit (62) and the ultrasonic wave generation unit (94) may be controlled so that the concentration of hydrogen peroxide contained in the liquid is within a predetermined range.
この場合において、制御部（103）は、浄化タンク（61）内の養液に含まれる過酸化水素の濃度が、予め設定した下限値に達するまでは、放電部（62）を運転状態とし、超音波発生部（94）を停止状態とし、下限値に達した後、予め設定した上限値に達するまでは、放電部（62）及び超音波発生部（94）を運転状態とし、上限値に達した後、下限値に達するまでは、放電部（62）を停止状態とし、超音波発生部（94）を運転状態とすることが好ましい。 In this case, the control unit (103) keeps the discharge unit (62) in an operating state until the concentration of hydrogen peroxide contained in the nutrient solution in the purification tank (61) reaches a preset lower limit value. After the ultrasonic generator (94) is in a stopped state and reaches the lower limit value, the discharge unit (62) and the ultrasonic generator (94) are in the operating state until reaching the upper limit value set in advance. After reaching the lower limit, it is preferable that the discharge part (62) is stopped and the ultrasonic wave generation part (94) is in an operating state until the lower limit is reached.
この場合において、浄化タンク（61）内の養液に含まれる過酸化水素の濃度を測定するセンサをさらに備えていることが好ましい。 In this case, it is preferable to further include a sensor for measuring the concentration of hydrogen peroxide contained in the nutrient solution in the purification tank (61).
第３の態様として、電極対（564,565）は、互いに対向するよう配置された板状の電極により構成され、電源部（70）は、電極対（564,565）にパルス電圧を印加するパルス電源であり、放電部（62）は、電極対（564,565）の間において養液中に気泡を発生させる気泡発生部（520）を有していてもよい。 As a third aspect, the electrode pair (564,565) is configured by plate-like electrodes arranged to face each other, and the power supply unit (70) is a pulse power supply that applies a pulse voltage to the electrode pair (564,565). The discharge unit (62) may include a bubble generation unit (520) that generates bubbles in the nutrient solution between the electrode pair (564,565).
第４の態様として、水耕栽培システム（10）は、植物（200）を植えつける栽培床（101）を備え、栽培床（101）は、養液の流入用、及び流出用の配管（51,52）がそれぞれ接続され、浄化タンク（61）は、栽培床（101）よりも下流側の配管（51）に接続されていてもよい。 As a 4th aspect, a hydroponics system (10) is provided with the cultivation floor (101) in which a plant (200) is planted, and the cultivation floor (101) is piping for inflow of nutrient solution, and the outflow pipe (51 , 52) are connected to each other, and the purification tank (61) may be connected to the pipe (51) on the downstream side of the cultivation bed (101).
第５の態様として、配管（51,52）は、該配管（51,52）内に銅イオン又は鉄イオンを供給するイオン供給部（52）を構成していてもよい。 As a 5th aspect, piping (51,52) may comprise the ion supply part (52) which supplies a copper ion or iron ion in this piping (51,52).
本発明に係る浄化装置によれば、水耕栽培用の養液の殺菌をより効率的にできる。 According to the purification apparatus according to the present invention, it is possible to more efficiently sterilize a nutrient solution for hydroponics.
以下、本発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態は、本質的に好ましい例示であって、本発明、その適用物、あるいはその用途の範囲を制限することを意図するものではない。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The following embodiments are essentially preferable examples, and are not intended to limit the scope of the present invention, its application, or its use.
（実施形態１）
＜全体構成＞
図１は、本発明の実施形態に係る水耕栽培システム（１０）の構成を示す図である。この水耕栽培システム（１０）は、いわゆる施設園芸（例えばビニールハウス）や、閉鎖環境で人工光を用いて植物を栽培する植物工場等で使用される。図１に示すように、水耕栽培システム（１０）は、栽培床（１０１）、配管（５１，５２）、ポンプ（１０２）、浄化ユニット（６０）（浄化装置）、及び制御部（１０３）を備えている。この水耕栽培システム（１０）では、栽培床（１０１）、ポンプ（１０２）、及び浄化ユニット（６０）は、配管（５１，５２）で互いに接続され、植物の栽培に必要な養分を含んだ養液（Ｌ）が循環する。図１では、養液の循環方向を矢印で示してある。
(Embodiment 1)
<Overall configuration>
FIG. 1 is a diagram showing a configuration of a hydroponic cultivation system (10) according to an embodiment of the present invention. This hydroponics system (10) is used in so-called facility horticulture (for example, a greenhouse) or a plant factory that grows plants using artificial light in a closed environment. As shown in FIG. 1, the hydroponics system (10) includes a cultivation bed (101), pipes (51, 52), a pump (102), a purification unit (60) (purification device), and a control unit (103). It has. In this hydroponic cultivation system (10), the cultivation bed (101), the pump (102), and the purification unit (60) are connected to each other by pipes (51, 52) and contain nutrients necessary for plant cultivation. The nutrient solution (L) circulates. In FIG. 1, the circulation direction of the nutrient solution is indicated by arrows.
栽培床（１０１）は、養液（Ｌ）を、所定の量だけ溜めるようになっている。栽培床（１０１）には、植物（２００）が植えつけられる。植えつけられた植物（２００）は、栽培床（１０１）に溜められた養液（Ｌ）を吸収し、吸収した養液（Ｌ）中の養分を利用する。この栽培床（１０１）には養液（Ｌ）が流入する流入孔と、養液（Ｌ）が流出する流出孔が設けられ、流出孔には配管（５１）、流入孔には配管（５２）がそれぞれ接続されている。 The cultivation bed (101) is configured to store a predetermined amount of nutrient solution (L). A plant (200) is planted on the cultivation floor (101). The plant (200) planted absorbs the nutrient solution (L) stored on the cultivation floor (101) and uses the nutrients in the absorbed nutrient solution (L). The cultivation floor (101) is provided with an inflow hole through which the nutrient solution (L) flows and an outflow hole through which the nutrient solution (L) flows out. The outflow hole has a pipe (51), and the inflow hole has a pipe (52). ) Are connected to each other.
浄化ユニット（６０）は、水中（具体的には養液（Ｌ））での放電によって水中に水酸ラジカルを経て過酸化水素を生成し、生成した過酸化水素を超音波により水酸ラジカルに変換することにより養液の浄化を行う。養液の浄化とは、養液中の雑菌の殺菌、養液中に存在する汚れの発生原因となる有機物の分解等を含む概念である。浄化ユニット（６０）の構成は後に詳述する。この浄化ユニット（６０）には養液（Ｌ）が流入する流入孔と、養液（Ｌ）が流出する流出孔が設けられ、流入孔が栽培床（１０１）よりも下流側の配管（５１）に接続され、栽培床（１０１）を通過した養液（Ｌ）が該配管（５１）で供給されている。また、浄化ユニット（６０）の流出孔には、配管（５２）が接続されている。 The purification unit (60) generates hydrogen peroxide through hydroxyl radicals in water by discharge in water (specifically, nutrient solution (L)), and converts the generated hydrogen peroxide into hydroxyl radicals by ultrasonic waves. The nutrient solution is purified by conversion. The purification of the nutrient solution is a concept that includes sterilization of various bacteria in the nutrient solution, decomposition of organic substances that cause generation of dirt existing in the nutrient solution, and the like. The configuration of the purification unit (60) will be described in detail later. The purification unit (60) is provided with an inflow hole through which the nutrient solution (L) flows and an outflow hole through which the nutrient solution (L) flows out. The inflow hole is located downstream of the cultivation bed (101) (51 ) And the nutrient solution (L) that has passed through the cultivation floor (101) is supplied through the pipe (51). A pipe (52) is connected to the outflow hole of the purification unit (60).
ポンプ（１０２）は、養液（Ｌ）を循環させるためのポンプである。このポンプ（１０２）の吸入孔は、浄化ユニット（６０）の流出孔と配管（５２）で接続され、吐出孔は、栽培床（１０１）の流入孔と配管（５２）で接続されている。このポンプ（１０２）の運転状態は、制御部（１０３）により制御する。 The pump (102) is a pump for circulating the nutrient solution (L). The suction hole of the pump (102) is connected to the outflow hole of the purification unit (60) by the pipe (52), and the discharge hole is connected to the inflow hole of the cultivation bed (101) by the pipe (52). The operation state of the pump (102) is controlled by the control unit (103).
本実施形態では、配管（５１，５２）は、一部が銅配管であり、残りの部分が樹脂の配管である。より詳しくは、浄化ユニット（６０）とポンプ（１０２）の間の配管（５２）が銅配管である。この配管（５２）は、イオン供給部としても機能する。 In this embodiment, a part of the pipes (51, 52) is a copper pipe, and the remaining part is a resin pipe. More specifically, the pipe (52) between the purification unit (60) and the pump (102) is a copper pipe. This pipe (52) also functions as an ion supply unit.
制御部（１０３）は、ポンプ（１０２）及び浄化ユニット（６０）に所定の制御信号（ＳＩＧ）を出力し、ポンプ（１０２）の運転状態（オンオフ）の制御と、浄化ユニット（６０）の運転状態（放電部及び超音波発生部のオンオフ）の制御を行う。 The control unit (103) outputs a predetermined control signal (SIG) to the pump (102) and the purification unit (60), controls the operation state (ON / OFF) of the pump (102), and operates the purification unit (60). The state (on / off of the discharge unit and the ultrasonic wave generation unit) is controlled.
＜浄化ユニット（６０）の構成＞
図２は、浄化ユニット（６０）の構成例を示す図である。浄化ユニット（６０）は、水中での放電によって水中に水酸ラジカルを経て過酸化水素を生成し、生成した過酸化水素を超音波により水酸ラジカルに変換する。生成した過酸化水素及び水酸ラジカルにより養液の浄化を行う。浄化ユニット（６０）は、浄化タンク（６１）と放電部（６２）と超音波発生部（９４）とを有している。
<Configuration of purification unit (60)>
FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration example of the purification unit (60). The purification unit (60) generates hydrogen peroxide through hydroxyl radicals in water by electric discharge in water, and converts the generated hydrogen peroxide into hydroxyl radicals by ultrasonic waves. The nutrient solution is purified by the generated hydrogen peroxide and hydroxyl radical. The purification unit (60) has a purification tank (61), a discharge part (62), and an ultrasonic wave generation part (94).
浄化タンク（６１）は、密閉型の容器状に形成され、栽培床（１０１）において使用された養液（Ｌ）が流入する。具体的に、浄化タンク（６１）には、栽培床（１０１）の流出孔に繋がる配管（５１）と、ポンプ（１０２）の吸入孔に繋がる配管（５２）が接続されている。すなわち、浄化タンク（６１）は、栽培床（１０１）の下流側に配設されている。 The purification tank (61) is formed in a sealed container shape, and the nutrient solution (L) used in the cultivation bed (101) flows into it. Specifically, a pipe (51) connected to the outflow hole of the cultivation bed (101) and a pipe (52) connected to the suction hole of the pump (102) are connected to the purification tank (61). That is, the purification tank (61) is disposed on the downstream side of the cultivation bed (101).
放電部（６２）は、第１電極（６４）及び第２電極（６５）とからなる電極対（６４，６５）と、この電極対（６４，６５）に電圧を印加する電源部（７０）と、第１電極（６４）を内部に収容する絶縁ケーシング（７１）とを備えている。 The discharge unit (62) includes an electrode pair (64, 65) including a first electrode (64) and a second electrode (65), and a power supply unit (70) for applying a voltage to the electrode pair (64, 65). And an insulating casing (71) for accommodating the first electrode (64) therein.
電極対（６４，６５）は、水中で放電を生起するためのものである。第１電極（６４）は、絶縁ケーシング（７１）の内部に配置されている。第１電極（６４）は、上下に扁平な板状に形成されている。第１電極（６４）は、電源部（７０）と接続されている。第１電極（６４）は、例えばステンレス、銅等の導電性の金属材料で構成されている。 The electrode pair (64, 65) is for causing discharge in water. The first electrode (64) is disposed inside the insulating casing (71). The 1st electrode (64) is formed in the shape of a flat plate up and down. The first electrode (64) is connected to the power supply unit (70). The first electrode (64) is made of a conductive metal material such as stainless steel or copper.
第２電極（６５）は、絶縁ケーシング（７１）の外部に配置されている。第２電極（６５）は、第１電極（６４）の上方に設けられている。第２電極（６５）は、上下に扁平な板状であって、且つ上下に複数の貫通孔（６６）を有するメッシュ形状ないしパンチングメタル形状に構成されている。第２電極（６５）は、第１電極（６４）と略平行に配設されている。第２電極（６５）は、電源部（７０）と接続されている。第２電極（６５）は、例えばステンレス、真鍮等の導電性の金属材料で構成されている。 The second electrode (65) is disposed outside the insulating casing (71). The second electrode (65) is provided above the first electrode (64). The second electrode (65) has a flat plate shape in the vertical direction, and is configured in a mesh shape or a punching metal shape having a plurality of through holes (66) in the vertical direction. The second electrode (65) is disposed substantially parallel to the first electrode (64). The second electrode (65) is connected to the power supply unit (70). The second electrode (65) is made of a conductive metal material such as stainless steel or brass.
電源部（７０）は、電極対（６４，６５）に所定の電圧を印加する。電源部（７０）は、電極対（６４，６５）に対して瞬時的に高電圧を繰り返し印加するようなパルス電源であってもよいが、電極対（６４，６５）に対して常に数キロボルトの直流電圧を印加する直流電源でかまわない。直流電源の場合には電源部（７０）の第２電極（６５）が接続される負極側を、アースと接続すればよい。また、電源部（７０）には、電極対（６４，６５）の放電電力を一定に制御する定電力制御部が設けられている（図示省略）。なお、電源部（７０）を電極対（６４，６５）に対して瞬時的に高電圧を繰り返し印加するようなパルス電源としてもよい。電源部（７０）が直流電源である場合には、電源部（７０）がパルス電源である場合と比べて放電発生時の音を小さくすることができる。 The power supply unit (70) applies a predetermined voltage to the electrode pair (64, 65). The power supply unit (70) may be a pulse power supply that repeatedly applies a high voltage instantaneously to the electrode pair (64, 65), but is always several kilovolts for the electrode pair (64, 65). A direct current power source that applies a direct current voltage may be used. In the case of a DC power supply, the negative electrode side to which the second electrode (65) of the power supply section (70) is connected may be connected to the ground. The power supply unit (70) is provided with a constant power control unit (not shown) that controls the discharge power of the electrode pair (64, 65) to be constant. The power supply unit (70) may be a pulse power supply that repeatedly applies a high voltage to the electrode pair (64, 65) instantaneously. When the power supply unit (70) is a DC power supply, it is possible to reduce the sound at the time of discharge compared to when the power supply unit (70) is a pulse power supply.
絶縁ケーシング（７１）は、浄化タンク（６１）の底部に設置されている。絶縁ケーシング（７１）は、例えばセラミックス等の絶縁材料で構成されている。絶縁ケーシング（７１）は、一面（上面）が開放された容器状のケース本体（７２）と、該ケース本体（７２）の上方の開放部を閉塞する板状の蓋部（７３）とを有している。 The insulating casing (71) is installed at the bottom of the purification tank (61). The insulating casing (71) is made of an insulating material such as ceramics. The insulating casing (71) has a container-like case body (72) whose one surface (upper surface) is open, and a plate-like lid (73) that closes the open portion above the case body (72). doing.
ケース本体（７２）は、角型筒状の側壁部（７２ａ）と、該側壁部（７２ａ）の底面を閉塞する底部（７２ｂ）とを有している。第１電極（６４）は、底部（７２ｂ）の上側に敷設されている。絶縁ケーシング（７１）では、蓋部（７３）と底部（７２ｂ）との間の上下方向の距離が、第１電極（６４）の厚さよりも長くなっている。つまり、第１電極（６４）と蓋部（７３）との間には、所定の間隔が確保されている。これにより、絶縁ケーシング（７１）の内部では、第１電極（６４）とケース本体（７２）と蓋部（７３）との間に空間（Ｓ）が形成される。 The case body (72) has a square cylindrical side wall (72a) and a bottom (72b) that closes the bottom of the side wall (72a). The first electrode (64) is laid on the upper side of the bottom (72b). In the insulating casing (71), the vertical distance between the lid (73) and the bottom (72b) is longer than the thickness of the first electrode (64). That is, a predetermined interval is ensured between the first electrode (64) and the lid (73). Thereby, inside the insulating casing (71), a space (S) is formed among the first electrode (64), the case body (72), and the lid portion (73).
図２及び図３に示すように、絶縁ケーシング（７１）の蓋部（７３）には、該蓋部（７３）を厚さ方向に貫通する１つの開口（７４）が形成されている。この開口（７４）により、第１電極（６４）と第２電極（６５）との間の電界の形成が許容されている。蓋部（７３）の開口（７４）の内径は、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。以上のような開口（７４）は、電極対（６４，６５）の間の電流経路の電流密度を上昇させる電流密度集中部を構成する。 As shown in FIGS. 2 and 3, the opening (74) penetrating the lid (73) in the thickness direction is formed in the lid (73) of the insulating casing (71). The opening (74) allows the formation of an electric field between the first electrode (64) and the second electrode (65). The inner diameter of the opening (74) of the lid (73) is preferably 0.02 mm or more and 0.5 mm or less. The opening (74) as described above constitutes a current density concentration portion that increases the current density of the current path between the electrode pair (64, 65).
以上のように、絶縁ケーシング（７１）は、電極対（６４，６５）のうちの一方の電極（第１電極（６４））のみを内部に収容し、且つ電流密度集中部としての開口（７４）を有する絶縁部材を構成している。 As described above, the insulating casing (71) accommodates only one electrode (first electrode (64)) of the electrode pair (64, 65) inside, and the opening (74) as the current density concentration portion. ).
加えて、絶縁ケーシング（７１）の開口（７４）内では、電流経路の電流密度が上昇することで、水がジュール熱によって気化して気泡（Ｂ）が形成される。つまり、絶縁ケーシング（７１）の開口（７４）は、該開口（７４）に気相部としての気泡（Ｂ）を形成する気相形成部として機能する。 In addition, in the opening (74) of the insulating casing (71), the current density in the current path increases, so that water is vaporized by Joule heat to form bubbles (B). That is, the opening (74) of the insulating casing (71) functions as a gas phase forming part that forms bubbles (B) as a gas phase part in the opening (74).
超音波発生部（９４）は、板状の圧電セラミックス板（９５）と、圧電セラミックス板（９５）を挟むように設けられた一対の金属板（９６ａ，９６ｂ）とにより構成されている。超音波発生部（９４）を封入するケース（９７）は密閉され、浄化タンク（６１）の底部に配置されている。 The ultrasonic wave generator (94) includes a plate-shaped piezoelectric ceramic plate (95) and a pair of metal plates (96a, 96b) provided so as to sandwich the piezoelectric ceramic plate (95). A case (97) enclosing the ultrasonic wave generation unit (94) is sealed and disposed at the bottom of the purification tank (61).
金属板（９６ａ，９６ｂ）には、増幅器（３０９）によって増幅された超音波波形発生部（３０８）の出力信号（交流電圧）が供給される。これにより、超音波発生部（９４）は任意の周波数の超音波を浄化タンク（６１）内の養液に照射できる。但し、過酸化水素を分解して水酸ラジカルを効率良く発生させるためには、超音波の周波数が、１００ｋＨｚ以上程度であれることが好ましい。 The metal plate (96a, 96b) is supplied with an output signal (AC voltage) of the ultrasonic waveform generator (308) amplified by the amplifier (309). Thereby, the ultrasonic wave generation part (94) can irradiate the nutrient solution in the purification tank (61) with ultrasonic waves of an arbitrary frequency. However, in order to decompose hydrogen peroxide and efficiently generate hydroxyl radicals, it is preferable that the ultrasonic frequency be about 100 kHz or more.
なお、超音波発生部（９４）は、浄化タンク（６１）内の液体に超音波を照射できる範囲で任意の位置に設置されていてよい。例えば、図４に示すように、超音波発生部（９４）は浄化タンク（６１）の底部外側に設置されていてもよい。超音波発生部（９４）が浄化タンク（６１）の底部外側に設置されている場合、超音波は浄化タンク（６１）の壁面を介して養液に伝達される。 In addition, the ultrasonic wave generation part (94) may be installed in arbitrary positions in the range which can irradiate a liquid in the purification tank (61) with an ultrasonic wave. For example, as shown in FIG. 4, the ultrasonic generator (94) may be installed outside the bottom of the purification tank (61). When the ultrasonic generator (94) is installed outside the bottom of the purification tank (61), the ultrasonic wave is transmitted to the nutrient solution via the wall of the purification tank (61).
また、超音波発生部（９４）は、図５に示すように、金属ケース（９７ａ）の上部と金属板（９６）とで板状の圧電セラミックス板（９５）を挟み、両者の間に交流電圧を供給する構成であってもよい。 Further, as shown in FIG. 5, the ultrasonic wave generation unit (94) sandwiches a plate-shaped piezoelectric ceramic plate (95) between the upper part of the metal case (97a) and the metal plate (96), and an alternating current therebetween. It may be configured to supply voltage.
なお、養液の循環を連続的に行っている場合には、放電部（６２）を運転しても、浄化タンク（６１）内の過酸化水素濃度が、放電部（６２）よりも流入側では高くならない可能性がある。このため、超音波発生部（９４）は、放電部（６２）よりも流出側に設ける方が好ましい。しかし、ポンプ（１０２）の停止時に浄化タンク（６１）内の養液の殺菌を行うような場合には、超音波発生部（９４）が放電部（６２）よりも流入側に設けられていても問題ない。 When the nutrient solution is continuously circulated, the concentration of hydrogen peroxide in the purification tank (61) is higher than that of the discharge unit (62) even when the discharge unit (62) is operated. Then it may not be high. For this reason, it is preferable to provide the ultrasonic wave generator (94) on the outflow side of the discharge part (62). However, when the nutrient solution in the purification tank (61) is sterilized when the pump (102) is stopped, the ultrasonic generator (94) is provided on the inflow side with respect to the discharge part (62). There is no problem.
＜水耕栽培システム（１０）の動作＞
水耕栽培システム（１０）では、制御部（１０３）によって、ポンプ（１０２）がオン状態にされると、養液（Ｌ）が栽培床（１０１）に供給される。栽培床（１０１）では、それぞれの植物（２００）が必要量の養液（Ｌ）を吸収する。植物（２００）に吸収されなかった養液（Ｌ）は、栽培床（１０１）から配管（５１）を通って流出し、浄化ユニット（６０）を通過する。浄化ユニット（６０）から出た養液（Ｌ）は、配管（５２）（この部分は銅配管）を通過する。浄化ユニット（６０）から出た養液（Ｌ）は、不足した成分や水が補われ、再び栽培床（１０１）に流入する。養液（Ｌ）の成分調整や量の調整を行う装置は、図１では図示を省略してある。なお、養液（Ｌ）の循環は、連続的に行ってもよいし、適当な時間間隔をあけて行うようにしてもよい。
<Operation of hydroponics system (10)>
In the hydroponic cultivation system (10), when the pump (102) is turned on by the control unit (103), the nutrient solution (L) is supplied to the cultivation bed (101). In the cultivation floor (101), each plant (200) absorbs a required amount of nutrient solution (L). The nutrient solution (L) that has not been absorbed by the plant (200) flows out from the cultivation bed (101) through the pipe (51) and passes through the purification unit (60). The nutrient solution (L) coming out of the purification unit (60) passes through the pipe (52) (this part is a copper pipe). The nutrient solution (L) that has come out of the purification unit (60) is supplemented with insufficient components and water, and flows into the cultivation bed (101) again. An apparatus for adjusting the components and amount of the nutrient solution (L) is not shown in FIG. The nutrient solution (L) may be circulated continuously or at an appropriate time interval.
＜本実施形態における養液の浄化＞
水耕栽培システム（１０）において養液（Ｌ）を浄化するには、浄化ユニット（６０）で放電を行わせると共に超音波照射を行う。具体的には、制御部（１０３）が浄化ユニット（６０）をオンにする。
<Purification of nutrient solution in this embodiment>
In order to purify the nutrient solution (L) in the hydroponic cultivation system (10), the purification unit (60) performs discharge and ultrasonic irradiation. Specifically, the control unit (103) turns on the purification unit (60).
放電部（６２）の運転の開始時には、図２に示すように、絶縁ケーシング（７１）の内の空間（Ｓ）が浸水した状態となっている。電源部（７０）から電極対（６４，６５）に所定の電圧（例えば１ｋＶ）が印加されると、電極対（６４，６５）の間に電界が形成される。この際、第１電極（６４）の周囲は、絶縁ケーシング（７１）で覆われている。このため、電極対（６４，６５）の間での漏れ電流が抑制されるとともに、開口（７４）内の電流経路の電流密度が上昇した状態となる。 At the start of operation of the discharge part (62), as shown in FIG. 2, the space (S) in the insulating casing (71) is in a flooded state. When a predetermined voltage (for example, 1 kV) is applied from the power supply unit (70) to the electrode pair (64, 65), an electric field is formed between the electrode pair (64, 65). At this time, the periphery of the first electrode (64) is covered with the insulating casing (71). For this reason, the leakage current between the electrode pair (64, 65) is suppressed, and the current density of the current path in the opening (74) is increased.
開口（７４）内の電流密度が上昇すると、開口（７４）内のジュール熱が大きくなる。その結果、絶縁ケーシング（７１）では、開口（７４）の近傍において、水の気化が促進されて気泡（Ｂ）が形成される。この気泡（Ｂ）は、図６に示すように、開口（７４）のほぼ全域を覆う状態となり、第２電極（６５）と第１電極（６４）との間に気泡（Ｂ）が介在する。従って、この状態では、気泡（Ｂ）が、第１電極（６４）と第２電極（６５）との間での水を介した導電を阻止する抵抗として機能する。これにより、第１電極（６４）と第２電極（６５）との間の漏れ電流が抑制され、電極対（６４，６５）間では、所望とする電位差が保たれることになる。すると、気泡（Ｂ）内では、絶縁破壊に伴い放電が発生する。 As the current density in the opening (74) increases, the Joule heat in the opening (74) increases. As a result, in the insulating casing (71), the vaporization of water is promoted in the vicinity of the opening (74) to form bubbles (B). As shown in FIG. 6, the bubble (B) covers almost the entire area of the opening (74), and the bubble (B) is interposed between the second electrode (65) and the first electrode (64). . Therefore, in this state, the bubble (B) functions as a resistance that prevents conduction through water between the first electrode (64) and the second electrode (65). Thereby, the leakage current between the first electrode (64) and the second electrode (65) is suppressed, and a desired potential difference is maintained between the electrode pair (64, 65). Then, in the bubble (B), discharge is generated with dielectric breakdown.
以上のようにして、気泡（Ｂ）で放電が行われると、浄化タンク（６１）内の水中では、水酸ラジカルが発生する。発生した水酸ラジカルは急速に反応して過酸化水素となる。このため、浄化タンク（６１）内の過酸化水素濃度が次第に上昇する。過酸化水素濃度が十分に上昇した後、養液に超音波を照射すると、養液中の過酸化水素が分解され再び水酸ラジカルが発生する。超音波照射により発生した水酸ラジカルは再び結合して過酸化水素に戻る。このため、図７に示すように過酸化水素から水酸ラジカルへの変換と、水酸ラジカルから過酸化水素への変換とが循環して生じる。但し、殺菌等の養液の浄化に使われた水酸ラジカルは水に変化するので、放電を停止して超音波照射のみを行った場合には、過酸化水素の濃度は徐々に低下する。 As described above, when discharge is performed with the bubbles (B), hydroxyl radicals are generated in the water in the purification tank (61). The generated hydroxyl radicals react rapidly to become hydrogen peroxide. For this reason, the hydrogen peroxide concentration in the purification tank (61) gradually increases. When the nutrient solution is irradiated with ultrasonic waves after the hydrogen peroxide concentration has sufficiently increased, the hydrogen peroxide in the nutrient solution is decomposed and hydroxyl radicals are generated again. Hydroxyl radicals generated by ultrasonic irradiation are combined again to return to hydrogen peroxide. For this reason, as shown in FIG. 7, the conversion from hydrogen peroxide to hydroxyl radicals and the conversion from hydroxyl radicals to hydrogen peroxide are circulated. However, since the hydroxyl radical used to purify the nutrient solution such as sterilization is changed to water, the concentration of hydrogen peroxide gradually decreases when the discharge is stopped and only ultrasonic irradiation is performed.
過酸化水素により養液を十分に浄化しようとすると、養液中の過酸化水素の濃度を高くしなければならない。過酸化水素は、低濃度では比較的安全であるが濃度が高くなると植物に悪影響をおよぼすおそれがある。一方、水酸ラジカルは、過酸化水素と比べてはるかに高い浄化能力を有している。従って、低い濃度においても養液を十分に浄化することができる。しかし、水酸ラジカルは不安定であり直ぐに反応して過酸化水素となってしまう。このため、水酸ラジカルにより養液の浄化を行うためには、水酸ラジカルを連続的に発生させなければならない。 In order to sufficiently purify the nutrient solution with hydrogen peroxide, the concentration of hydrogen peroxide in the nutrient solution must be increased. Hydrogen peroxide is relatively safe at low concentrations, but it can adversely affect plants at higher concentrations. On the other hand, hydroxyl radicals have a much higher purification capacity than hydrogen peroxide. Therefore, the nutrient solution can be sufficiently purified even at a low concentration. However, the hydroxyl radical is unstable and immediately reacts to become hydrogen peroxide. For this reason, in order to purify the nutrient solution with hydroxyl radicals, the hydroxyl radicals must be continuously generated.
放電の場合、水が分解されて水酸ラジカルが発生するため、連続的に運転を行うと養液中の過酸化水素濃度がどんどん上昇してしまう。一方、超音波照射の場合には、過酸化水素から水酸ラジカルへの変換は生じるが、水の分解は生じない。このため、水酸ラジカルの生成を連続的に行っても、過酸化水素の濃度が上昇することはない。従って、放電により過酸化水素を発生させ、超音波により水酸ラジカルを発生させることにより、放電のみを用いて浄化を行う場合よりもはるかに効率良く浄化を行うことができる。また、過酸化水素の濃度を低く抑えることができるので、より安全な浄化装置を実現することができる。 In the case of electric discharge, water is decomposed and hydroxyl radicals are generated. Therefore, when the operation is continuously performed, the concentration of hydrogen peroxide in the nutrient solution increases more and more. On the other hand, in the case of ultrasonic irradiation, conversion from hydrogen peroxide to hydroxyl radicals occurs, but water does not decompose. For this reason, even if it produces | generates a hydroxyl radical continuously, the density | concentration of hydrogen peroxide does not rise. Therefore, by generating hydrogen peroxide by discharge and generating hydroxyl radicals by ultrasonic waves, purification can be performed much more efficiently than when purification is performed using only discharge. Moreover, since the concentration of hydrogen peroxide can be kept low, a safer purification device can be realized.
水酸ラジカルは反応性が高いため、栽培床（１０１）において栽培している植物（２００）に水酸ラジカルが直接接すると、植物（２００）に悪影響が生じるおそれがある。しかし、水酸ラジカルの寿命は非常に短いため、浄化タンク（６１）外においては水酸ラジカルはほとんど存在しない。一方、低濃度の過酸化水素は、植物（２００）にほとんど影響を与えない。このため、浄化ユニット（６０）を栽培床（１０１）から独立させることにより、栽培床（１０１）において栽培する植物（２００）が水酸ラジカルの影響を受けることがなくなるという利点が得られる。 Since the hydroxyl radical is highly reactive, if the hydroxyl radical is in direct contact with the plant (200) cultivated on the cultivation floor (101), the plant (200) may be adversely affected. However, since the lifetime of the hydroxyl radical is very short, there is almost no hydroxyl radical outside the purification tank (61). On the other hand, a low concentration of hydrogen peroxide has little effect on the plant (200). For this reason, by making the purification unit (60) independent of the cultivation bed (101), there is an advantage that the plant (200) cultivated on the cultivation bed (101) is not affected by the hydroxyl radical.
養液中の過酸化水素は、養液（Ｌ）の循環に伴って、水耕栽培システム（１０）全体に広がる。この過酸化水素には、配管（５１，５２）の汚れの原因となる物質を分解（付着防止）したり、養液（Ｌ）中の雑菌を殺菌する作用がある。そのため、過酸化水素が到達した部位では、配管（５１，５２）の浄化及び殺菌が行われる。 Hydrogen peroxide in the nutrient solution spreads throughout the hydroponics system (10) as the nutrient solution (L) is circulated. This hydrogen peroxide has an action of decomposing (preventing adhesion) substances that cause contamination of the pipes (51, 52) and sterilizing bacteria in the nutrient solution (L). Therefore, purification and sterilization of the pipes (51, 52) are performed at the site where hydrogen peroxide has reached.
また、配管（５１，５２）の一部として設けられた銅配管（イオン供給部）からは、銅イオンが養液（Ｌ）中に溶出する。過酸化水素と銅イオンの存在下では、フェントン反応により、銅イオンが触媒的に作用して水酸ラジカルの生成が生じる。これにより、水酸ラジカルにより配管中においても養液の殺菌効率が向上する。加えて、銅イオンは菌の繁殖を抑制する効果があるため、水中での殺菌作用も高くなる。 Moreover, copper ion elutes in a nutrient solution (L) from the copper piping (ion supply part) provided as a part of piping (51, 52). In the presence of hydrogen peroxide and copper ions, copper ions act catalytically to produce hydroxyl radicals due to the Fenton reaction. Thereby, the sterilization efficiency of the nutrient solution is improved even in the pipe by the hydroxyl radical. In addition, since copper ions have the effect of suppressing the growth of bacteria, the bactericidal action in water also increases.
なお、浄化ユニット（６０）による殺菌及び汚れ分解は、常時行ってもよいが、適当な時間間隔をあけて行うようにしてもよい。浄化ユニット（６０）の運転の開始や休止の制御は制御部（１０３）で行えばよい。 The sterilization and dirt decomposition by the purification unit (60) may be performed constantly, but may be performed at an appropriate time interval. Control of the start and stop of the purification unit (60) may be performed by the control unit (103).
放電部（６２）と超音波発生部（９４）とを常に動作状態としてもかまわないが、養液中の過酸化水素濃度が低い場合には、超音波を照射しても十分な水酸ラジカルの発生が望めない。また、放電部（６２）を動作させ続けると養液中の過酸化水素濃度が高くなりすぎるおそれもある。このため、図８に示すような運転を行うことが好ましい。まず、放電部（６２）のみを運転して、浄化タンク（６１）内の過酸化水素を上昇させた後、超音波発生部（９４）の運転を開始し水酸ラジカルの生成を開始する。その後、浄化タンク（６１）内の過酸化水素濃度が十分に上昇した時点で放電部（６２）の運転を休止し、超音波発生部（９４）のみを運転する。浄化タンク（６１）内の過酸化水素の濃度が低下した時点で、再び放電部（６２）の運転を開始し、浄化タンク（６１）内の過酸化水素濃度を上昇させる。 The discharge part (62) and the ultrasonic wave generation part (94) may be always in an operating state. However, if the hydrogen peroxide concentration in the nutrient solution is low, sufficient hydroxyl radicals can be obtained even if the ultrasonic wave is irradiated. I can not expect the occurrence of. Moreover, if the discharge part (62) is continuously operated, the hydrogen peroxide concentration in the nutrient solution may become too high. For this reason, it is preferable to perform an operation as shown in FIG. First, only the discharge part (62) is operated to raise the hydrogen peroxide in the purification tank (61), and then the operation of the ultrasonic wave generation part (94) is started to start the generation of hydroxyl radicals. Thereafter, when the hydrogen peroxide concentration in the purification tank (61) is sufficiently increased, the operation of the discharge unit (62) is stopped and only the ultrasonic wave generation unit (94) is operated. When the concentration of hydrogen peroxide in the purification tank (61) decreases, the operation of the discharge section (62) is started again to increase the concentration of hydrogen peroxide in the purification tank (61).
以上のような、制御は予め設定したタイミングに基づいて行ってもよいが、浄化タンク（６１）内の過酸化水素濃度の測定値に基づいて図９に示すような制御を行ってもよい。この場合には、図１０に示すように過酸化水素濃度を測定するセンサ（３０７）を浄化タンク（６１）内に設け、センサ出力に基づいて、制御部（１０３）により、放電部（６２）及び超音波発生部（９４）を制御すればよい。制御部（１０３）は、中央演算装置（ＣＰＵ）を備えた演算回路等とすればよい。また、ポンプ（１０２）についても制御する構成を示したが、ポンプ（１０２）の制御と、放電部（６２）及び超音波発生部（９４）の制御は独立して行う構成としてもよい。 Although the control as described above may be performed based on a preset timing, the control as shown in FIG. 9 may be performed based on the measured value of the hydrogen peroxide concentration in the purification tank (61). In this case, as shown in FIG. 10, a sensor (307) for measuring the hydrogen peroxide concentration is provided in the purification tank (61), and based on the sensor output, the control unit (103) causes the discharge unit (62). And the ultrasonic wave generator (94) may be controlled. The control unit (103) may be an arithmetic circuit provided with a central processing unit (CPU). Moreover, although the structure which controls also about a pump (102) was shown, it is good also as a structure which controls the control of a pump (102) and the control of a discharge part (62) and an ultrasonic wave generation part (94) independently.
なお、放電部（６２）の運転中に超音波発生部（９４）の運転を開始する例を示したが、放電部（６２）の運転を休止してから超音波発生部（９４）の運転を開始してもよい。また、放電部（６２）の再運転する場合に、超音波発生部（９４）を休止した状態としてもよい。 In addition, although the example which starts the driving | operation of an ultrasonic generation part (94) during the driving | operation of a discharge part (62) was shown, operation | movement of an ultrasonic generation part (94) is stopped after driving | operation of a discharge part (62) is stopped. May start. Further, when the discharge unit (62) is re-operated, the ultrasonic wave generation unit (94) may be in a paused state.
＜本実施形態における効果＞
以上のように、本実施形態によれば、浄化ユニット（６０）において発生した水酸ラジカル及び過酸化水素によって養液（Ｌ）中の汚れの原因物質の分解及び殺菌等の浄化ができる。また、養液（Ｌ）の循環経路（配管（５１，５２））の汚れを抑制することもできる。また、本実施形態では、浄化ユニット（６０）が栽培床（１０１）よりも下流側に設けられているので、栽培床（１０１）において養液（Ｌ）中に入り込んだ細菌及び汚れの原因物質を、システムに広がる前に分解して浄化することが可能になる。
<Effect in this embodiment>
As described above, according to the present embodiment, it is possible to purify, for example, decomposition and sterilization of the causative substances in the nutrient solution (L) by the hydroxyl radicals and hydrogen peroxide generated in the purification unit (60). Moreover, the contamination of the circulation path (pipe (51, 52)) of the nutrient solution (L) can also be suppressed. Moreover, in this embodiment, since the purification | cleaning unit (60) is provided downstream from the cultivation bed (101), the causative substance of the bacteria and dirt which entered into the nutrient solution (L) in the cultivation bed (101) Can be disassembled and purified before spreading into the system.
《放電部の変形例１》
実施形態１では、絶縁ケーシング（７１）の蓋部（７３）に１つの開口（７４）が形成されている例を示した。しかし、例えば図１１及び図１２に示すように、絶縁ケーシング（７１）の蓋部（７３）に複数の開口（７４）を形成してもよい。この変形例では、絶縁ケーシング（７１）の蓋部（７３）が、略正方形板状に形成され、この蓋部（７３）に複数の開口（７４）が等間隔を置きながら碁盤目状に配列されている。一方、第１電極（６４）及び第２電極（６５）は、全ての開口（７４）に跨るような正方形板状に形成されている。
<< Variation 1 of the discharge part >>
In Embodiment 1, the example in which one opening (74) was formed in the cover part (73) of the insulation casing (71) was shown. However, for example, as shown in FIGS. 11 and 12, a plurality of openings (74) may be formed in the lid portion (73) of the insulating casing (71). In this modified example, the lid portion (73) of the insulating casing (71) is formed in a substantially square plate shape, and a plurality of openings (74) are arranged in a grid pattern in the lid portion (73) at equal intervals. Has been. On the other hand, the first electrode (64) and the second electrode (65) are formed in a square plate shape over all the openings (74).
変形例１においても、各開口（７４）が、電流密度集中部、及び気相形成部として機能する。これにより、電源部（７０）から電極対（６４，６５）に電圧が印加されると、各開口（７４）の電流密度が上昇し、各開口（７４）で気泡（Ｂ）が形成される。その結果、各気泡（Ｂ）でそれぞれ放電が生起され、水酸ラジカル等の活性種や、過酸化水素が生成される。 Also in the modification 1, each opening (74) functions as a current density concentration part and a gas phase formation part. Thereby, when a voltage is applied to the electrode pair (64, 65) from the power supply unit (70), the current density of each opening (74) increases, and bubbles (B) are formed in each opening (74). . As a result, discharge is generated in each bubble (B), and active species such as hydroxyl radicals and hydrogen peroxide are generated.
《放電部の変形例２》
放電部（６２）は以下のような構成としてもよい。図１３に示すように、変形例２の放電部（６２）は、浄化タンク（６１）の外側から内部に向かって挿入されて固定される、いわゆるフランジユニット式に構成されている。また、実施形態２の放電部（６２）は、第１電極（６４）と第２電極（６５）と絶縁ケーシング（７１）とが一体的に組み立てられている。
<< Second Modification of Discharge Section >>
The discharge part (62) may be configured as follows. As shown in FIG. 13, the discharge part (62) of the modification 2 is comprised by what is called a flange unit type inserted and fixed toward the inside from the outer side of the purification tank (61). In the discharge part (62) of the second embodiment, the first electrode (64), the second electrode (65), and the insulating casing (71) are integrally assembled.
変形例２の絶縁ケーシング（７１）は、大略の外形が円筒状に形成されている。絶縁ケーシング（７１）は、ケース本体（７２）と蓋部（７３）とを有している。 The insulation casing (71) of Modification 2 has a substantially outer shape that is cylindrical. The insulating casing (71) has a case main body (72) and a lid part (73).
変形例２のケース本体（７２）は、ガラス質又は樹脂製の絶縁材料で構成されている。ケース本体（７２）は、円筒状の基部（７６）と、該基部（７６）から浄化タンク（６１）側に向かって突出する筒状壁部（７７）と、該筒状壁部（７７）の外縁部からさらに浄化タンク（６１）側に向かって突出する環状凸部（７８）とを有している。また、ケース本体（７２）には、環状凸部（７８）の先端側に先端筒部（７９）が一体に形成されている。基部（７６）の軸心部には、円柱状の挿入口（７６ａ）が軸方向に延びて貫通形成されている。筒状壁部（７７）の内側には、挿入口（７６ａ）と同軸となり、且つ挿入口（７６ａ）よりも大径となる円柱状の空間（Ｓ）が形成されている。 The case body (72) of Modification 2 is made of an insulating material made of glass or resin. The case main body (72) includes a cylindrical base portion (76), a cylindrical wall portion (77) protruding from the base portion (76) toward the purification tank (61), and the cylindrical wall portion (77). And an annular convex part (78) projecting further toward the purification tank (61) side. The case body (72) is integrally formed with a distal end cylindrical portion (79) on the distal end side of the annular convex portion (78). A cylindrical insertion opening (76a) extends in the axial direction in the axial center of the base (76). A cylindrical space (S) that is coaxial with the insertion port (76a) and has a larger diameter than the insertion port (76a) is formed inside the cylindrical wall portion (77).
実施形態２の蓋部（７３）は、略円板状に形成されて環状凸部（７８）の内側に嵌合している。蓋部（７３）は、セラミックス材料で構成されている。蓋部（７３）の軸心には、実施形態１と同様、蓋部（７３）を上下に貫通する円形状の１つの開口（７４）が形成されている。 The cover part (73) of Embodiment 2 is formed in a substantially disc shape, and is fitted inside the annular convex part (78). The lid (73) is made of a ceramic material. As in the first embodiment, one circular opening (74) penetrating the lid (73) vertically is formed at the axis of the lid (73).
第１電極（６４）は、軸直角断面が円形状となる縦長の棒状の電極で構成されている。第１電極（６４）は、基部（７６）の挿入口（７６ａ）に嵌合している。これにより、第１電極（６４）は、絶縁ケーシング（７１）の内部に収容されている。実施形態２では、第１電極（６４）のうち浄化タンク（６１）とは反対側の端部が、浄化タンク（６１）の外部に露出される状態となる。このため、浄化タンク（６１）の外部に配置される電源部（７０）と、第１電極（６４）とを電気配線によって容易に接続することができる。 The first electrode (64) is a vertically long bar-shaped electrode having a circular cross section perpendicular to the axis. The first electrode (64) is fitted in the insertion opening (76a) of the base (76). Thereby, the 1st electrode (64) is accommodated in the inside of an insulation casing (71). In the second embodiment, the end of the first electrode (64) opposite to the purification tank (61) is exposed to the outside of the purification tank (61). For this reason, the power supply part (70) arrange | positioned outside the purification tank (61) and the 1st electrode (64) can be easily connected by electrical wiring.
第１電極（６４）のうち浄化タンク（６１）側の端部（６４ａ）は、絶縁ケーシング（７１）の内部の空間（Ｓ）に臨んでいる。なお、図７に示す例では、第１電極（６４）の端部（６４ａ）が、挿入口（７６ａ）の開口面よりも上側（浄化タンク（６１）側）に突出しているが、この端部（６４ａ）の先端面を挿入口（７６ａ）の開口面と略面一としてもよいし、端部（６４ａ）を挿入口（７６ａ）の開口面よりも下側に陥没させてもよい。また、第１電極（６４）は、実施形態１と同様、開口（７４）を有する蓋部（７３）との間に所定の間隔が確保されている。 The end (64a) on the purification tank (61) side of the first electrode (64) faces the space (S) inside the insulating casing (71). In the example shown in FIG. 7, the end (64a) of the first electrode (64) protrudes above the opening surface of the insertion port (76a) (on the purification tank (61) side). The tip surface of the portion (64a) may be substantially flush with the opening surface of the insertion port (76a), or the end portion (64a) may be recessed below the opening surface of the insertion port (76a). Moreover, the 1st electrode (64) has ensured the predetermined space | interval between the cover parts (73) which have an opening (74) similarly to Embodiment 1. FIG.
第２電極（６５）は、円筒状の電極本体（６５ａ）と、該電極本体（６５ａ）から径方向外方へ突出する鍔部（６５ｂ）とを有している。電極本体（６５ａ）は、絶縁ケーシング（７１）のケース本体（７２）に外嵌している。鍔部（６５ｂ）は、浄化タンク（６１）の壁部に固定されて放電部（６２）を保持する固定部を構成している。放電部（６２）が浄化タンク（６１）に固定された状態では、第２電極（６５）の電極本体（６５ａ）の一部が浸水された状態となる。 The second electrode (65) has a cylindrical electrode body (65a) and a flange (65b) projecting radially outward from the electrode body (65a). The electrode body (65a) is externally fitted to the case body (72) of the insulating casing (71). The collar part (65b) constitutes a fixed part that is fixed to the wall part of the purification tank (61) and holds the discharge part (62). In a state where the discharge part (62) is fixed to the purification tank (61), a part of the electrode body (65a) of the second electrode (65) is immersed.
第２電極（６５）は、電極本体（６５ａ）よりも小径の内側筒部（６５ｃ）と、該内側筒部（６５ｃ）と電極本体（６５ａ）との間に亘って形成される連接部（６５ｄ）とを有している。内側筒部（６５ｃ）及び連接部（６５ｄ）は、浄化タンク（６１）内の水中に浸漬している。内側筒部（６５ｃ）は、その内部に円柱空間（６７）を形成している。内側筒部（６５ｃ）の軸方向の一端は、蓋部（７３）と当接して該蓋部（７３）を保持する保持部を構成している。また、電極本体（６５ａ）と内側筒部（６５ｃ）と連接部（６５ｄ）の間には、ケース本体（７２）の先端筒部（７９）が内嵌している。内側筒部（６５ｃ）の軸方向の他端側には、円柱空間（６７）を覆うようにメッシュ状の漏電防止材（６８）が設けられている。この漏電防止材（６８）は、第２電極（６５）と接触することで、実質的にアースされている。これにより、漏電防止材（６８）は、浄化タンク（６１）の内部の空間（水中）のうち、円柱空間（６７）の内側から外側への漏電を防止している。 The second electrode (65) includes an inner cylindrical portion (65c) having a smaller diameter than the electrode main body (65a) and a connecting portion (between the inner cylindrical portion (65c) and the electrode main body (65a)). 65d). The inner cylinder part (65c) and the connecting part (65d) are immersed in the water in the purification tank (61). The inner cylinder part (65c) forms the cylindrical space (67) in the inside. One end of the inner cylinder portion (65c) in the axial direction constitutes a holding portion that contacts the lid portion (73) and holds the lid portion (73). In addition, a distal end cylindrical portion (79) of the case main body (72) is fitted between the electrode main body (65a), the inner cylindrical portion (65c), and the connecting portion (65d). On the other end side in the axial direction of the inner cylindrical portion (65c), a mesh-shaped leakage preventing material (68) is provided so as to cover the cylindrical space (67). The leakage preventing material (68) is substantially grounded by being in contact with the second electrode (65). Thereby, the leakage preventive material (68) prevents the leakage from the inside to the outside of the cylindrical space (67) in the space (underwater) inside the purification tank (61).
第２電極（６５）は、電極本体（６５ａ）の一部が浄化タンク（６１）の外部に露出される状態となる。このため、電源部（７０）と第２電極（６５）とを電気配線によって容易に接続することができる。 The second electrode (65) is in a state where a part of the electrode body (65a) is exposed to the outside of the purification tank (61). For this reason, a power supply part (70) and a 2nd electrode (65) can be easily connected by electrical wiring.
＜放電部の運転動作＞
変形例２においても、放電部（６２）が運転されることにより過酸化水素が生成される。
<Driving operation>
Also in the modification 2, hydrogen peroxide is produced | generated when the discharge part (62) is drive | operated.
放電部（６２）の運転の開始時には、図１３に示すように、絶縁ケーシング（７１）の内の空間（Ｓ）が浸水した状態となっている。電源部（７０）から電極対（６４，６５）に所定の電圧（例えば１ｋＶ）が印加されると、開口（７４）の内部の電流密度が上昇してく。 At the start of the operation of the discharge part (62), as shown in FIG. 13, the space (S) in the insulating casing (71) is in a flooded state. When a predetermined voltage (for example, 1 kV) is applied from the power supply unit (70) to the electrode pair (64, 65), the current density inside the opening (74) increases.
図１３に示す状態から、電極対（６４，６５）へさらに電圧が継続して印加されると、開口（７４）内の水が気化されて気泡（Ｂ）が形成される（図１４を参照）。この状態では、気泡（Ｂ）が開口（７４）のほぼ全域を覆う状態となり、円柱空間（６７）内の負極側の水と、第１電極（６４）との間に気泡（Ｂ）の抵抗が付与される。これにより、第１電極（６４）と第２電極（６５）との間の電位差が保たれ、気泡（Ｂ）で放電が発生する。その結果、水中では、水酸ラジカルを経て過酸化水素が生成される。 When the voltage is continuously applied to the electrode pair (64, 65) from the state shown in FIG. 13, water in the opening (74) is vaporized to form bubbles (B) (see FIG. 14). ). In this state, the bubble (B) covers almost the entire area of the opening (74), and the resistance of the bubble (B) is between the negative electrode side water in the cylindrical space (67) and the first electrode (64). Is granted. Thereby, the electric potential difference between the 1st electrode (64) and the 2nd electrode (65) is maintained, and discharge occurs with air bubbles (B). As a result, in water, hydrogen peroxide is generated via hydroxyl radicals.
《放電部の変形例３》
変形例２では円板状の蓋部（７３）の軸心に１つの開口（７４）を形成する例を示したが、この蓋部（７３）に複数の開口（７４）を形成してもよい。図１５に示す例では、蓋部（７３）の軸心を中心とする仮想ピッチ円上に、５つの開口（７４）が等間隔置きに配列されている。このように蓋部（７３）に複数の開口（７４）を形成することで、各開口（７４）の近傍でそれぞれ放電を生起させることができる。
<< Modification 3 of the discharge part >>
In the second modification, an example is shown in which one opening (74) is formed in the axial center of the disc-shaped lid (73). Good. In the example shown in FIG. 15, five openings (74) are arranged at equal intervals on a virtual pitch circle centered on the axis of the lid (73). Thus, by forming a plurality of openings (74) in the lid (73), it is possible to cause discharges in the vicinity of each opening (74).
なお、実施形態１及び各変形例の電源部（７０）には、放電の放電電力を一定に制御する定電力制御部を用いている。しかし、定電力制御部に代えて、放電時の放電電流を一定に制御する定電流制御部を設けることもできる。この定電流制御を行うと、洗浄水の導電率によらず放電が安定するため、スパークの発生も未然に回避できる。 In addition, the power supply part (70) of Embodiment 1 and each modification uses the constant power control part which controls the discharge power of discharge uniformly. However, instead of the constant power control unit, a constant current control unit that controls the discharge current during discharge to be constant may be provided. When this constant current control is performed, the discharge is stabilized regardless of the conductivity of the washing water, so that the occurrence of sparks can be avoided in advance.
実施形態１及び各変形例において、電源部（７０）が直流電源の場合には正極に第１電極（６４）を接続し、電源部（７０）の負極に第２電極（６５）を接続すればよい。しかし、電源部（７０）の負極に第１電極（６４）を接続し、電源部（７０）の正極に第２電極（６５）を接続して、電極対（６４，６５）の間で、いわゆるマイナス放電を行うようにしてもよい。なお、電源部（７０）は交流電源又はパルス電源等であってもよい。 In the first embodiment and each modification, when the power supply unit (70) is a DC power supply, the first electrode (64) is connected to the positive electrode, and the second electrode (65) is connected to the negative electrode of the power supply unit (70). That's fine. However, the first electrode (64) is connected to the negative electrode of the power supply unit (70), the second electrode (65) is connected to the positive electrode of the power supply unit (70), and between the electrode pair (64, 65), So-called negative discharge may be performed. The power supply unit (70) may be an AC power supply or a pulse power supply.
（実施形態２）
図１６は、実施形態２に係る浄化ユニット（６０Ｂ）を示す構成図である。図１６では、実施形態１の浄化ユニット（６０）と同様の構成については図２と同じ符号を付している。また、図１６では、制御部（１０３）等の記載は省略している。以下においては、主に実施形態１に係る浄化ユニット（６０）と異なる点について説明する。
(Embodiment 2)
FIG. 16 is a configuration diagram illustrating a purification unit (60B) according to the second embodiment. In FIG. 16, the same reference numerals as those in FIG. 2 are assigned to the same configurations as those of the purification unit (60) of the first embodiment. In FIG. 16, the description of the control unit (103) and the like is omitted. In the following, differences from the purification unit (60) according to the first embodiment will be mainly described.
本実施形態の浄化ユニット（６０Ｂ）は、浄化タンク（６１）と、浄化タンク（６１）内に配置された放電部（６２）と、超音波発生部（９４）とを備えている。放電部は、電極対（４６４，４６５）と、電極対（４６４，４６５）に接続された電源部（７０）とを有している。超音波発生部（９４）は、浄化タンク（６１）の底部に設置されている。 The purification unit (60B) of this embodiment includes a purification tank (61), a discharge part (62) disposed in the purification tank (61), and an ultrasonic wave generation part (94). The discharge part has an electrode pair (464, 465) and a power supply part (70) connected to the electrode pair (464, 465). The ultrasonic generator (94) is installed at the bottom of the purification tank (61).
電極（４６４）は絶縁ケーシング（４７１ａ）の内部に収納され、電極（４６５）は絶縁ケーシング（４７１ｂ）の内部に収納されている。電極（４６４）及び電極（４６５）は、それぞれ扁平な板状に形成されている。また、電極（４６４）及び電極（４６５）はステンレス、銅等の導電性の金属材料で構成されている。電源部（７０）は、数キロボルト程度の交流電圧を電極対（４６４，４６５）に供給する。 The electrode (464) is housed inside the insulating casing (471a), and the electrode (465) is housed inside the insulating casing (471b). The electrode (464) and the electrode (465) are each formed in a flat plate shape. The electrode (464) and the electrode (465) are made of a conductive metal material such as stainless steel or copper. The power supply unit (70) supplies an alternating voltage of about several kilovolts to the electrode pair (464, 465).
絶縁ケーシング（４７１ａ，４７１ｂ）は、例えばセラミックス等の絶縁材料で構成されており、図２に示す絶縁ケーシング（７１）と同様の構成を有している。 The insulating casings (471a, 471b) are made of, for example, an insulating material such as ceramics, and have the same configuration as the insulating casing (71) shown in FIG.
すなわち、絶縁ケーシング（４７１ａ）は、一面（図１６では右側の面）が開放された容器状のケース本体（４８０ａ）と、該ケース本体（４８０ａ）の上記開放部を閉塞する板状の蓋部（４７３ａ）とを有している。また、絶縁ケーシング（４７１ｂ）は、一面（図１６では左側の面）が開放された容器状のケース本体（４８０ｂ）と、該ケース本体（４８０ｂ）の開放部を閉塞する板状の蓋部（４７３ｂ）とを有している。 That is, the insulating casing (471a) includes a container-like case main body (480a) whose one surface (right side in FIG. 16) is opened, and a plate-like lid portion that closes the open portion of the case main body (480a). (473a). The insulating casing (471b) includes a container-like case main body (480b) whose one side (the left side in FIG. 16) is opened, and a plate-like lid (blocking the open part of the case main body (480b)). 473b).
絶縁ケーシング（４７１ａ）の蓋部（４７３ａ）には、該蓋部（４７３ａ）を厚さ方向に貫通する１つの開口（４７４ａ）が形成されている。絶縁ケーシング（４７１ｂ）の蓋部（４７３ｂ）にも、該蓋部（４７３ｂ）を厚さ方向に貫通する１つの開口（４７４ｂ）が形成されている。これらの開口（４７４ａ，４７４ｂ）により、電極（４６４）と電極（４６５）との間の電界の形成が許容されている。開口（４７４ａ，４７４ｂ）の内径は、０．０２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。以上のような開口（４７４ａ，４７４ｂ）は、電極対（４６４，４６５）の間の電流経路の電流密度を上昇させる電流密度集中部を構成する。 One opening (474a) that penetrates the lid (473a) in the thickness direction is formed in the lid (473a) of the insulating casing (471a). One opening (474b) penetrating the lid portion (473b) in the thickness direction is also formed in the lid portion (473b) of the insulating casing (471b). These openings (474a and 474b) allow formation of an electric field between the electrode (464) and the electrode (465). The inner diameter of the openings (474a, 474b) is preferably 0.02 mm or more and 0.5 mm or less. The openings (474a, 474b) as described above constitute a current density concentration portion that increases the current density of the current path between the electrode pairs (464, 465).
絶縁ケーシング（４７１ａ，４７１ｂ）は、浄化タンク（６１）内の互いに対向する側面に、蓋部（４７３ａ，４７３ｂ）同士が対向するように設置されている。言い換えれば、電極（４６４）と電極（４６５）とは互いに対向するよう配置されている。 The insulating casings (471a, 471b) are installed on the side surfaces facing each other in the purification tank (61) so that the lid portions (473a, 473b) face each other. In other words, the electrode (464) and the electrode (465) are arranged to face each other.
絶縁ケーシング（４７１ａ，４７１ｂ）の開口（４７４ａ，４７４ｂ）内では、電流経路の電流密度が上昇することで、液体がジュール熱によって気化して気泡が形成される。つまり、絶縁ケーシング（４７１ａ，４７１ｂ）の開口（４７４ａ，４７４ｂ）は、該開口（４７４ａ，４７４ｂ）に気相部としての気泡を形成する気相形成部として機能する。この構成により、交流電圧が電極対（４６４，４６５）に供給された場合に電極対（４６４，４６５）間の気泡内に放電を生起させることができる。 In the openings (474a, 474b) of the insulating casings (471a, 471b), the current density in the current path increases, so that the liquid is vaporized by Joule heat and bubbles are formed. That is, the opening (474a, 474b) of the insulating casing (471a, 471b) functions as a gas phase forming part that forms bubbles as a gas phase part in the opening (474a, 474b). With this configuration, when an AC voltage is supplied to the electrode pair (464, 465), discharge can be generated in the bubbles between the electrode pair (464, 465).
なお、超音波発生部（９４）の具体的な構成は実施形態１と同様にすればよく、浄化タンク（６１）の底部に設置されていることが好ましいが、浄化タンク（６１）内の液体に超音波を照射できる限りにおいて任意の位置に設置可能である。 In addition, what is necessary is just to make the specific structure of an ultrasonic generation part (94) the same as that of Embodiment 1, and it is preferable to install in the bottom part of the purification tank (61), but the liquid in a purification tank (61) As long as it can be irradiated with ultrasonic waves, it can be installed at any position.
以上の構成をとることにより、交流電圧を電極対（４６４，４６５）に供給する場合でも、電極対（４６４，４６５）間に放電を生起させることができ、過酸化水素の濃度を抑えながら高い浄化能力を発揮させることができる。 By adopting the above configuration, even when an AC voltage is supplied to the electrode pair (464, 465), a discharge can be generated between the electrode pair (464, 465), and the concentration of hydrogen peroxide is suppressed while being high. The purification ability can be demonstrated.
なお、電源部（７０）から電極対（４６４，４６５）へは交流電圧を印加してもよいが、矩形波を印加しても電極対（４６４，４６５）間に放電を生起することができる。 An AC voltage may be applied from the power supply unit (70) to the electrode pair (464, 465), but a discharge can be generated between the electrode pair (464, 465) even if a rectangular wave is applied. .
本実施形態の浄化ユニット（６０Ｂ）においても、図８又は図９に示すような制御を行うことが好ましい。 Also in the purification unit (60B) of the present embodiment, it is preferable to perform the control as shown in FIG.
（実施形態３）
図１７は、本発明の実施形態３に係る浄化ユニット（６０Ｃ）を示す構成図である。図１７では、実施形態１の浄化ユニット（６０）と同様の構成については図２と同じ符号を付している。また、図１７では、制御部（１０３）等の図示は省略している。以下においては、主に実施形態１に係る浄化ユニットと異なる点について説明する。
(Embodiment 3)
FIG. 17 is a configuration diagram showing a purification unit (60C) according to Embodiment 3 of the present invention. In FIG. 17, about the structure similar to the purification | cleaning unit (60) of Embodiment 1, the same code | symbol as FIG. 2 is attached | subjected. In FIG. 17, the control unit (103) and the like are not shown. In the following, differences from the purification unit according to the first embodiment will be mainly described.
本実施形態の浄化ユニット（６０Ｃ）は、浄化タンク（６１）と、浄化タンク（６１）内に配置された放電部（６２）と、超音波発生部（９４）とを備えている。放電部は、浄化タンク（６１）内に設けられた電極対（５６４，５６５）と、電極対（５６４，５６５）に接続された電源部（７０）と、気泡発生部（５２０）とを有している。超音波発生部（９４）は、浄化タンク（６１）の底部に設置されている。 The purification unit (60C) of the present embodiment includes a purification tank (61), a discharge part (62) disposed in the purification tank (61), and an ultrasonic wave generation part (94). The discharge section includes an electrode pair (564, 565) provided in the purification tank (61), a power supply section (70) connected to the electrode pair (564, 565), and a bubble generation section (520). doing. The ultrasonic generator (94) is installed at the bottom of the purification tank (61).
本実施形態の浄化ユニット（６０Ｃ）においては、電源部（７０）は、第１電極（６４）及び第２電極（５６５）に高電圧のパルス電圧が供給される。 In the purification unit (60C) of the present embodiment, the power supply unit (70) is supplied with a high voltage pulse voltage to the first electrode (64) and the second electrode (565).
また、第１電極（５６４）を囲む絶縁ケーシングは設けなくてよい。第１電極（５６４）及び第２電極（５６５）は共に板状であり、浄化タンク（６１）内の側面に、互いに対向するように設置される。 Further, an insulating casing surrounding the first electrode (564) may not be provided. The first electrode (564) and the second electrode (565) are both plate-shaped and are installed on the side surfaces in the purification tank (61) so as to face each other.
気泡発生部５２０は、例えば浄化タンク（６１）の底部など、少なくとも電極対（５６４，５６５）の間であって、電極対（５６４，５６５）よりも低い位置に設けられたノズル（吐出手段）（５１９）と、ノズル（５１９）に空気等の気体を送るエアポンプ（送出手段）（５１８）とを有している。エアポンプ（５１８）によって送出された気体は、ノズル（５１９）を介して浄化タンク（６１）内に送り込まれ浄化タンク（６１）内に気泡を発生させる。なお、浄化タンク（６１）内の気体を循環させる構成としても、外部から気体を取り入れる構成としてもよい。
The
超音波発生部（９４）の構成は実施形態１と同様にすればよく、浄化タンク（６１）の底部に設置されていることが好ましいが、浄化タンク（６１）内の液体に超音波を照射できる限りにおいて任意の位置に設置可能である。 The configuration of the ultrasonic generator (94) may be the same as that of the first embodiment, and is preferably installed at the bottom of the purification tank (61), but the liquid in the purification tank (61) is irradiated with ultrasonic waves. It can be installed at any position as much as possible.
少なくとも放電処理を行う期間中、ノズル（５１９）から養液中へ気体が送り込まれ、気泡が発生する。養液中に気泡が存在する状態で電極対（５６４，５６５）にパルス電圧を供給すると、気泡の内部において放電が生起され、水酸ラジカルが生成し、水酸ラジカルから過酸化水素が生成する。 At least during the discharge treatment, gas is sent from the nozzle (519) into the nutrient solution, and bubbles are generated. When a pulse voltage is supplied to the electrode pair (564, 565) in a state where bubbles are present in the nutrient solution, a discharge is generated inside the bubbles to generate hydroxyl radicals, and hydrogen peroxide is generated from the hydroxyl radicals. .
本実施形態の浄化ユニット（６０Ｂ）においても、図８又は図９に示すような制御を行うことが好ましい。 Also in the purification unit (60B) of the present embodiment, it is preferable to perform the control as shown in FIG.
以上の構成及び方法によれば、電極対（５６４，５６５）間にパルス放電を発生させる場合でも、超音波照射と組み合わせることで、過酸化水素の濃度を抑えながら高い浄化能力を発揮させることができる。 According to the above configuration and method, even when pulse discharge is generated between the electrode pair (564, 565), by combining with ultrasonic irradiation, high purification ability can be exhibited while suppressing the concentration of hydrogen peroxide. it can.
（発明の実施形態４）
図１８は、本発明の実施形態４に係る浄化ユニット（６０Ｄ）を示す構成図である。図１８では、実施形態１の浄化ユニット（６０）と同様の構成については図２と同じ符号を付している。また、図１８では、制御部（１０３）等の記載は省略している。以下においては、主に実施形態１に係る浄化ユニット（６０）と異なる点について説明する。
Embodiment 4 of the Invention
FIG. 18 is a configuration diagram showing a purification unit (60D) according to Embodiment 4 of the present invention. In FIG. 18, the same reference numerals as those in FIG. 2 are assigned to the same configurations as those of the purification unit (60) of the first embodiment. Moreover, in FIG. 18, description of a control part (103) etc. is abbreviate | omitted. In the following, differences from the purification unit (60) according to the first embodiment will be mainly described.
本実施形態の浄化ユニット（６０Ｄ）は、浄化タンク（６１）と、浄化タンク（６１）内に配置された放電部（６２）と、超音波発生部（９４）とを備えている。放電部は、電極対（６６４，６６５）と、電極対（６６４，６６５）に接続された電源部（７０）とを有している。超音波発生部（９４）は、浄化タンク（６１）の底部に設置されている。電源部（７０）は、例えば交流電源で構成されているが、直流電源で構成されていてもよいし、矩形波やパルス電圧を供給する電源で構成されていてもよい。 The purification unit (60D) of this embodiment includes a purification tank (61), a discharge part (62) disposed in the purification tank (61), and an ultrasonic wave generation part (94). The discharge part has an electrode pair (664, 665) and a power supply part (70) connected to the electrode pair (664, 665). The ultrasonic generator (94) is installed at the bottom of the purification tank (61). The power supply unit (70) is configured with, for example, an AC power supply, but may be configured with a DC power supply, or may be configured with a power supply that supplies a rectangular wave or a pulse voltage.
電極（６６４）と電極（６６５）とは、それぞれ浄化タンク（６１）内の側面に、互いに対向するように設置されている。 The electrode (664) and the electrode (665) are respectively installed on the side surfaces in the purification tank (61) so as to face each other.
電極（６６４）は、少なくとも１つの導電部（６５４）と、導電部（６５４）を囲む絶縁部（６５５）とを有している。電極（６６５）は、少なくとも１つの導電部（６５６）と、導電部（６５６）を囲む絶縁部（６５７）とを有している。 The electrode (664) has at least one conductive part (654) and an insulating part (655) surrounding the conductive part (654). The electrode (665) has at least one conductive part (656) and an insulating part (657) surrounding the conductive part (656).
以上のように、電極（６６４）における導電部（６５４）の露出面、及び電極（６６５）における導電部（６５６）の露出面の面積は小さいので、電圧を電極対（６６４，６６５）に供給した場合には導電部（６５４，６５６）の表面で電流密度の集中部が形成される。そのため、導電部（６５４，６５６）の表面では液体がジュール熱によって気化して気泡が形成される。この泡によって導電部（６５４，６５６）の露出面が覆われた状態で電源部（７０）からの電圧供給を継続することにより、気泡の内部で放電が生起される。 As described above, since the areas of the exposed surface of the conductive portion (654) in the electrode (664) and the exposed surface of the conductive portion (656) in the electrode (665) are small, voltage is supplied to the electrode pair (664, 665). In this case, a concentrated portion of current density is formed on the surface of the conductive portion (654, 656). Therefore, on the surface of the conductive portion (654, 656), the liquid is vaporized by Joule heat and bubbles are formed. By continuing the voltage supply from the power supply unit (70) in a state where the exposed surface of the conductive unit (654, 656) is covered by the bubbles, a discharge is generated inside the bubbles.
なお、超音波発生部（９４）の具体的な構成は実施形態１と同様にすればよく、浄化タンク（６１）の底部に設置されていることが好ましいが、浄化タンク（６１）内の液体に超音波を照射できる限りにおいて任意の位置に設置可能である。 In addition, what is necessary is just to make the specific structure of an ultrasonic generation part (94) the same as that of Embodiment 1, and it is preferable to install in the bottom part of the purification tank (61), but the liquid in a purification tank (61) As long as it can be irradiated with ultrasonic waves, it can be installed at any position.
以上の構成によっても、電極対（６６４，６６５）間での放電と、超音波照射とを組み合わせることにより、過酸化水素濃度を抑えながら高い浄化能力を発揮させることができる。 Even with the above configuration, by combining discharge between the electrode pair (664, 665) and ultrasonic irradiation, it is possible to exhibit a high purification ability while suppressing the concentration of hydrogen peroxide.
本実施形態の浄化ユニット（６０Ｄ）においても、図８又は図９に示すような制御を行うことが好ましい。 Also in the purification unit (60D) of the present embodiment, it is preferable to perform the control as shown in FIG.
＜イオン供給部の構成＞
上述した各実施形態では、配管（５２）を銅配管とすることで、配管（５２）を銅イオンのイオン供給部としている。しかしながら、イオン供給部としては、例えば鉄イオンを生成する鉄製の配管を用いることもできる。鉄イオンも銅イオンと同様、過酸化水素の存在下でフェントン反応を促進させるため、水酸ラジカルの生成量を増大できる。
<Configuration of ion supply unit>
In each embodiment mentioned above, piping (52) is made into the ion supply part of copper ion by making piping (52) into copper piping. However, as the ion supply unit, for example, an iron pipe that generates iron ions can be used. Since iron ions, like copper ions, promote the Fenton reaction in the presence of hydrogen peroxide, the amount of hydroxyl radicals generated can be increased.
銅配管や鉄配管は、浄化タンク（６１）と連通する配管であれば、他の箇所に設けることもできる。例えば、配管（５１）を銅配管や鉄配管としたり、配管（５１，５２）の全てを銅配管や鉄配管としてもよい。また、例えば銅片や鉄片を浄化タンク（６１）内に浸漬することで、これらをイオン供給部とすることもできる。但し、イオン供給部は設けなくてもよい。 If copper piping and iron piping are piping connected with a purification tank (61), they can also be provided in another location. For example, the pipe (51) may be a copper pipe or an iron pipe, or all of the pipes (51, 52) may be a copper pipe or an iron pipe. Moreover, these can also be made into an ion supply part, for example by immersing a copper piece and an iron piece in the purification tank (61). However, the ion supply unit may not be provided.
なお、浄化ユニット（６０）を設ける位置は例示である。例えば、栽培床（１０１）の上流側に設けることも可能である。 The position where the purification unit (60) is provided is an example. For example, it is also possible to provide on the upstream side of the cultivation floor (101).
また、水耕栽培システム（１０）の構成は例示である。例えば、養液を貯留するタンクを設けたり、水を補給する装置を設けるなど種々の変形が可能である。 Moreover, the structure of the hydroponic cultivation system (10) is an illustration. For example, various modifications are possible, such as providing a tank for storing nutrient solution or providing a device for supplying water.
また、放電部（６２）及び超音波発生部（９４）を養液のタンク内に設ければ、タンク内の養液を攪拌して均一化するという効果も得られる。 Moreover, if the discharge part (62) and the ultrasonic wave generation part (94) are provided in the tank of the nutrient solution, the effect of stirring and homogenizing the nutrient solution in the tank can be obtained.
本発明は、水耕栽培システムの配管等の浄化装置として有用である。 The present invention is useful as a purification device for piping and the like of a hydroponic cultivation system.
１０ 水耕栽培システム
５１ 配管
５２ 配管
６０ 浄化ユニット
６０Ｂ 浄化ユニット
６０Ｃ 浄化ユニット
６０Ｄ 浄化ユニット
６１ 浄化タンク
６２ 放電部
６４ 第１電極
６４ａ 端部
６５ 第２電極
６５ａ 電極本体
６５ｂ 鍔部
６５ｃ 内側筒部
６５ｄ 連接部
６６ 貫通孔
６７ 円柱空間
６８ 漏電防止材
７０ 電源部
７１ 絶縁ケーシング
７２ ケース本体
７２ａ 側壁部
７２ｂ 底部
７３ 蓋部
７４ 開口
７６ 基部
７６ａ 挿入口
７７ 筒状壁部
７８ 環状凸部
７９ 先端筒部
９４ 超音波発生部
９５ 圧電セラミックス板
９６ 金属板
９７ ケース
９７ａ 金属ケース
１０１ 栽培床
１０２ ポンプ
１０３ 制御部
２００ 植物
３０７ センサ
３０８ 超音波波形発生部
３０９ 増幅器
４６４ 電極
４６５ 電極
４７１ 絶縁ケーシング
４７１ａ 絶縁ケーシング
４７１ｂ 絶縁ケーシング
４７３ａ 蓋部
４７３ｂ 蓋部
４７４ａ 開口
４７４ｂ 開口
４８０ａ ケース本体
４８０ｂ ケース本体
５１８ エアポンプ
５１９ ノズル
５２０ 気泡発生部
５６４ 第１電極
５６５ 第２電極
６５４ 導電部
６５５ 絶縁部
６５６ 導電部
６５７ 絶縁部
６６４ 電極
６６５ 電極
DESCRIPTION OF
Claims (7)
浄化タンク（61）と、前記浄化タンク（61）内に設けられ前記養液中で放電を行う放電部（62）と、前記浄化タンク（61）内の前記養液に超音波を照射する超音波発生部（94）とを備え、
前記放電部（62）は、前記養液中で前記放電を生起する電極対（64,65、464,465、564,565、664,665）と、前記電極対（64,65、464,465、564,565、664,665）に電圧を印加する電源部（70）とを有し、前記放電によって前記養液中に水酸ラジカルを生成するように構成されており、
前記超音波発生部（94）は、生成した水酸ラジカルが変化して生成する前記養液中の過酸化水素を水酸ラジカルに変換するように構成され、
前記電極対（64,65、464,465、564,565、664,665）は、前記養液中に配置されていることを特徴とする浄化装置。 A hydroponic purification system for hydroponic cultivation system (10),
A purification tank (61), a discharge unit (62) provided in the purification tank (61) for discharging in the nutrient solution, and an ultrasonic wave for irradiating the nutrient solution in the purification tank (61) with ultrasonic waves A sound wave generator (94),
The discharge part (62) applies a voltage to the electrode pair (64, 65, 464, 465, 564, 565, 664, 665) that causes the discharge in the nutrient solution and the electrode pair (64, 65, 464, 465, 564, 565, 664, 665). Having a power supply unit (70) to be applied, and configured to generate hydroxyl radicals in the nutrient solution by the discharge,
The ultrasonic generator (94) is configured to convert hydrogen peroxide in the nutrient solution generated by the generated hydroxyl radicals to change into hydroxyl radicals ,
The said electrode pair (64,65,464,465,564,565,664,665) is arrange | positioned in the said nutrient solution, The purification apparatus characterized by the above-mentioned .
前記制御部（103）は、前記浄化タンク（61）内の前記養液に含まれる過酸化水素の濃度が所定の範囲内となるように、前記放電部（62）及び超音波発生部（94）の運転及び停止を制御することを特徴とする請求項１に記載の浄化装置。 A control unit (103) for controlling operation and stop of the discharge unit (62) and the ultrasonic wave generation unit (94);
The control unit (103) includes the discharge unit (62) and the ultrasonic wave generation unit (94) so that the concentration of hydrogen peroxide contained in the nutrient solution in the purification tank (61) is within a predetermined range. The purifying apparatus according to claim 1, wherein the operation and the stop are controlled.
予め設定した下限値に達するまでは、前記放電部（62）を運転状態とし、前記超音波発生部（94）を停止状態とし、
前記下限値に達した後、予め設定した上限値に達するまでは、前記放電部（62）及び前記超音波発生部（94）を運転状態とし、
前記上限値に達した後、前記下限値に達するまでは、前記放電部（62）を停止状態とし、前記超音波発生部（94）を運転状態とすることを特徴とする請求項２に記載の浄化装置。 The control unit (103) has a concentration of hydrogen peroxide contained in the nutrient solution in the purification tank (61).
Until the preset lower limit value is reached, the discharge part (62) is in an operating state, the ultrasonic wave generation part (94) is in a stopped state,
After reaching the lower limit, until the preset upper limit is reached, the discharge part (62) and the ultrasonic wave generation part (94) are in an operating state,
The said discharge part (62) is made into a stop state and the said ultrasonic wave generation part (94) is made into an operation state after reaching the said upper limit, until it reaches the said lower limit. Purification equipment.
前記電源部（70）は、前記電極対（564,565）にパルス電圧を印加するパルス電源であり、
前記放電部（62）は、前記電極対（564,565）の間において前記養液中に気泡を発生させる気泡発生部（520）を有していることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の浄化装置。 The electrode pair (564,565) is composed of plate-like electrodes arranged to face each other,
The power supply unit (70) is a pulse power supply that applies a pulse voltage to the electrode pair (564,565),
The said discharge part (62) has the bubble generation part (520) which generates a bubble in the said nutrient solution between the said electrode pair (564,565), The any one of Claims 1-4 characterized by the above-mentioned. The purification device according to item 1.
前記栽培床（101）は、前記養液の流入用、及び流出用の配管（51,52）がそれぞれ接続され、
前記浄化タンク（61）は、前記栽培床（101）よりも下流側の配管（51）に接続されていることを特徴とする水耕栽培システム。 The hydroponic system (10) includes the purification device according to any one of claims 1 to 5 and a cultivation bed (101) for planting a plant (200),
The cultivation bed (101) is connected with pipes (51, 52) for inflow and outflow of the nutrient solution,
The hydroponic cultivation system, wherein the purification tank (61) is connected to a pipe (51) on the downstream side of the cultivation bed (101).
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