JP7054879B2 - 薬液噴霧システム及びその運転方法 - Google Patents

Description

本開示は、農薬、液体肥料等の薬液を噴霧するための薬液噴霧システムと、その運転方法に関する。

作物を栽培するための栽培室等において、薬液を噴霧するためのシステムが用いられる。例えば特許文献１では、栽培室の病害虫を駆除するための防除装置が開示されている。当該装置は、薬液タンク及び水タンクが、その一方を三方電磁弁により切り替え可能に共通液供給管に接続され、且つ、共通液供給管から分岐した経路（配管ヘッダー）を通じて薬液又は水を複数のノズルに供給する構造を有する。ノズルから薬液を噴霧した後には、ノズルに水を供給してノズルの洗浄を行うとされている。

国際公開第２０１７／０８１８８７号

上記従来の防除装置において、薬液を噴霧した後のノズルの洗浄処理に時間が掛かるという課題があった。そこで、本開示の薬液噴霧システムの目的は、ノズルの洗浄処理に要する時間を短縮することである。

上記の課題を解決するために、本願発明者らは、次の点に着目した。つまり、従来の防除装置において、薬液及び水のいずれも、共通液供給管及びここから分岐して各ノズルに繋がる配管ヘッダーを通じてノズルに送られる。この結果、洗浄処理の際には、共通液供給管及び配管ヘッダーを全て洗浄する必要があり、洗浄箇所の配管距離が長くなっている。これが、洗浄処理に時間を要する原因の１つである。

そこで、本開示の薬液噴霧システムは、気体及び液体が供給され、当該気体及び液体を噴霧する少なくとも１つの二流体ノズルと、二流体ノズルに空気を供給するための空気経路と、二流体ノズルに水を供給するための水経路と、二流体ノズルに薬液を供給するための薬液経路と、二流体ノズルへの水の供給及び薬液の供給を切り替える切替機構とを備える。空気経路、水経路及び薬液経路は、二流体ノズル毎に設けられている。

また、本開示の薬液噴霧システムの運転方法は、本開示の薬液噴霧システムにおいて、二流体ノズルに空気を供給する空気供給部と、二流体ノズルに水を供給する水供給部と、二流体ノズルに薬液を供給する薬液供給部と、空気供給部、水供給部、薬液供給部及び切替機構を制御する制御部とを更に備えるシステムの運転方法である。当該運転方法は、少なくとも二流体ノズルを洗浄する洗浄動作を含む。洗浄動作において、制御部が、薬液供給部の動作を停止した後、水供給部を動作させて、更にその後、水供給部を停止させる。

本開示の薬液噴霧システムによると、二流体ノズルに残留する薬液を水によって洗い流すことができ、薬液の噴霧停止後に薬液が二流体ノズルから漏れ出ることを抑止できる。この際、薬液が通過する部分のみを洗浄すれば良いから、洗浄箇所が少なく、洗浄処理に要する時間が短縮される。

図１は、本開示の第１の実施形態における例示的薬液噴霧システムの構成を模式的に示す図である。 図２は、本開示の第２の実施形態における例示的薬液噴霧システムの構成を模式的に示す図である。 図３は、本開示の第３の実施形態における例示的薬液噴霧システムの構成を模式的に示す図である。 図４は、本開示の薬液噴霧システムについて、洗浄動作を説明する図である。 図５は、本開示の薬液噴霧システムについて、他の洗浄動作を説明する図である。

以下、本開示の実施形態について、図面を参照して説明する。

（第１の実施形態）
図１は、第１の実施形態に係る例示的薬液噴霧システム１００を模式的に示す図である。薬液噴霧システム１００は、複数（図１では６個）の二流体ノズル４０を備える。二流体ノズル４０は、液体及び気体が供給され、当該液体及び気体を噴霧するノズルである。

二流体ノズル４０に気体として空気を供給するために、空気供給部１０が備えられている。空気供給部１０は、例えばエアコンプレッサー等を備えていても良い。また、空気供給部１０から二流体ノズル４０に空気を供給するための空気経路として、空気マニホールド１２と、空気マニホールド１２から分岐してそれぞれの二流体ノズル４０に空気を供給する複数の分岐空気経路１１とが設けられている。また、空気供給部１０から分岐空気経路１１までの間に、空気の供給を調整する空気弁１３を備えていても良い。

また、二流体ノズル４０に液体として水を供給するために、水供給部２０が設けられている。水供給部２０は、例えば水タンク及び水ポンプを備えていても良い。また、水供給部２０から二流体ノズル４０に水を供給するための水経路として、水マニホールド２２と、水マニホールド２２から分岐してそれぞれの二流体ノズル４０に水を供給する複数の分岐水経路２１とが設けられている。また、水供給部２０から分岐水経路２１までの間に、水の供給を調整する水弁２３を備えていても良い。

更に、二流体ノズル４０に液体として薬液を供給するために、薬液供給部３０が設けられている。薬液供給部３０は、例えば薬液タンク及び薬液ポンプを備えていても良い。また、薬液供給部３０から二流体ノズル４０に薬液を供給するための薬液経路として、薬液マニホールド３２と、薬液マニホールド３２から分岐してそれぞれの二流体ノズル４０に薬液を供給する複数の分岐薬液経路３１とが設けられている。また、薬液供給部３０から分岐薬液経路３１までの間に、薬液の供給を調整する薬液弁３３を備えていても良い。

また、分岐水経路２１及び分岐薬液経路３１は、接続部４２において、液体経路４１に接続される。液体経路４１は二流体ノズル４０に接続され、液体として、分岐水経路２１から供給される水、又は、分岐薬液経路３１から供給される薬液を二流体ノズル４０に供給する。水供給部２０及び薬液供給部３０と、水弁２３及び薬液弁３３とにより、二流体ノズル４０に供給される液体を水と薬液とに切り替えることができる。

また、空気供給部１０、空気弁１３、水供給部２０、水弁２３、薬液供給部３０及び薬液弁３３を制御する制御部５０が備えられている。

尚、図示は省略しているが、経路の各部に更に弁等を備え、空気、水、薬液の流れを調整していても良い（流量の増減、経路の開閉、逆流の防止、等）。また、水又は薬液を経路から抜き取るための水抜き口、薬液抜き口を設けても良い。

以上のような薬液噴霧システム１００により、空気供給部１０及び薬液供給部３０を用いて二流体ノズル４０に空気及び薬液を供給して、薬液を噴霧することができる。例えば、屋外の田畑又は野菜等を栽培するための栽培室（温室、ビニルハウス等でも良い）内において、農薬、肥料、除菌剤等を噴霧することができる。薬液は、溶液又は分散液を用いても良い。除菌剤としては、次亜塩素酸水であっても良い。尚、空気供給部１０及び水供給部２０を用いて二流体ノズル４０に空気及び水を供給し、水を噴霧することもできる。例えば、作物を栽培するための水やり、細霧冷房・加湿等を行うことができる。

ここで、必要量の薬液を噴霧した後には、噴霧を停止する。単純に薬液の噴霧を停止した直後には、二流体ノズル４０及び液体経路４１には薬液が残留している。このような残留薬液は、そのまま残しておくと、二流体ノズル４０から漏れ出る可能性がある。例えば、二流体ノズル４０の近くに作業者が居る際に不意に農薬が漏れ出る等のことも考えられ、これは防止するべきである。

そこで、薬液の噴霧後に、二流体ノズル４０及び液体経路４１を洗浄する。これにより、二流体ノズル４０から液体が漏れ出たとしても、漏れ出た液体は水であり、農薬が漏れ出た場合のような害は発生しない。

洗浄を行うためには、水供給部２０から二流体ノズル４０に水を供給する。この際、分岐薬液経路３１と分岐水経路２１とが合流する接続部４２よりも下流側である液体経路４１と二流体ノズル４０について洗浄すれば、二流体ノズル４０から薬液が漏れ出ることを防止できる。従って、洗浄するべき箇所が少なく、洗浄に必要な水及び時間を削減できる。特に、共通液供給管及び配管ヘッダー等を全て洗浄する必要がある従来技術に比べれば、洗浄するべき箇所は遥かに少なくなっている。

また、二流体ノズル４０等の洗浄の際、分岐薬液経路３１及び薬液マニホールド３２中の薬液については、そのまま残しておくこともできる。従って、洗浄のためには共通液供給管及び配管ヘッダー等に入っている薬液を全てノズルから排出する必要がある従来技術に比べて、薬液を過剰に排出することなく洗浄を行うことができる。この結果、農薬の使用量を削減することもできる。

図４に、洗浄動作（洗浄ステップ）について示す。二流体ノズル４０からの薬液の噴霧を停止する際には、まず、薬液供給部３０を停止させる。その後、水供給部２０を動作させる。これにより、液体経路４１及び二流体ノズル４０に水を通過させて洗浄を行う。更にその後、水供給部２０を停止して、洗浄動作を終了する。

このような洗浄動作は、人間が水供給部２０、薬液供給部３０等を直接操作して行うことも当然可能であるが、制御部５０により自動的に行わせるようにしても良い。つまり、図４のような一連のプロセスを設定しておき、薬液の噴霧を終了する際に、制御部５０が水供給部２０、薬液供給部３０等を制御して自動的に行うようにしても良い。又は、洗浄動作自体は人間の指示により実行されるが、図４の個々の動作については制御部５０が自動的に行うのであっても良い。

図５には、他の洗浄の動作について示す。この場合には、図４の洗浄動作の間、空気供給部１０を動作させておくようになっている。具体的に、二流体ノズル４０からの薬液の噴霧を停止する際に、薬液供給部３０を停止させる前に、空気供給部１０を動作状態とする（つまり、停止していた場合は動作させる。動作中であった場合には、動作を続ける）。次に、薬液供給部３０を停止させる。その後、水供給部２０を動作させる。これにより、液体経路４１及び二流体ノズル４０に水を通過させて洗浄を行う。更にその後、水供給部２０を停止する。この更に後、空気供給部１０を停止して終了する。

このようにすると、水による洗浄中に二流体ノズル４０に空気を供給することになり、二流体ノズル４０からより確実に水及び薬液を排出することができる。つまり、洗浄処理の後、二流体ノズル４０には水が残りにくくなる。従って、洗浄処理の後に、二流体ノズル４０から水が漏れ出ることも抑制できる。また、洗浄時の水についても噴霧する形になり、これは二流体ノズル４０から水が液体として垂れるよりも望ましい場合がある。

尚、分岐水経路２１及び分岐薬液経路３１の接続部４２は、液体の通過する向きを制御する機能を有していても良い。

例えば、分岐水経路２１から液体経路４１に向かってのみ水が流れ、逆には流れないようになっいても良い。同様に、分岐水経路２１から液体経路４１に向かってのみ薬液が流れ、逆には流れないようになっていても良い。これは、逆流防止弁等を用いて実現しても良い。このように逆流を防ぐことにより、例えば、液体経路４１から分岐水経路２１に薬液が浸入して、分岐水経路２１が薬液により汚染されるのを抑制できる。

また、接続部４２において、流れの方向を切り替えて、分岐水経路２１から分岐薬液経路３１に水を流すことが可能となっていても良い。このようにすると、薬液経路（分岐薬液経路３１及び薬液マニホールド３２）を水により洗浄することができる。これは、噴霧する薬液を変更する際等に有用である。このような流れの切り替えは、例えば、接続部４２において切換弁を設けることにより実現できる。

（第２の実施形態）
次に、本開示の第２の実施形態について説明する。図２は、第２の実施形態に係る例示的薬液噴霧システム１０１を模式的に示す図である。薬液噴霧システム１０１は、第１の実施形態の薬液噴霧システム１００と同様の構成要素を含むので、そのような構成要素には同じ符号を付している。以下では、第１の実施形態との差異を主に説明する。

薬液噴霧システム１０１は、複数の二流体ノズル４０を備える。二流体ノズル４０に空気を供給するために、第１の実施形態と同様に空気供給部１０と、空気経路としての空気マニホールド１２及び分岐空気経路１１を備える。また、二流体ノズル４０に水を供給するために、水供給部２０と、水経路としての水マニホールド２２及び分岐水経路２１とを備える。更に、薬液を供給するために、薬液供給部３０と、薬液経路としての薬液マニホールド３２及び分岐薬液経路３１とを備える。

但し、本実施形態の薬液噴霧システム１０１では、分岐水経路２１及び分岐薬液経路３１はいずれも直接に二流体ノズル４０に接続されている。この点において、第１の実施形態の薬液噴霧システム１００（分岐水経路２１と分岐薬液経路３１とが接続部４２において接続され、接続部４２から液体経路４１が延びて二流体ノズル４０に接続される）とは異なっている。

空気弁１３、水弁２３及び薬液弁３３と、制御部５０とについては、第１の実施形態と同様である。

このような薬液噴霧システム１０１により、空気供給部１０及び薬液供給部３０を用いて二流体ノズル４０に空気及び薬液を供給して、薬液を噴霧することができる。

薬液噴霧システム１０１においても、薬液の噴霧の後に、洗浄を行う。ここで、分岐薬液経路３１は二流体ノズル４０に直接に接続されているので、薬液が残留するのは二流体ノズル４０内のみである。従って、洗浄するべき箇所は二流体ノズル４０であり、第１の実施形態の場合と比較しても、洗浄に要する時間及び水を更に削減することができ、また、洗浄の際に排出される過剰な薬液についても削減することができる。

洗浄の方法については、第１の実施形態と同様にしても良い。例えば、図４又は図５に示すプロセスを行うことができ、制御部５０により自動的に行うのであっても良い。

（第３の実施形態）
次に、本開示の第３の実施形態について説明する。図３は、第３の実施形態に係る例示的薬液噴霧システム１０２を模式的に示す図である。薬液噴霧システム１０２は、第１の実施形態の薬液噴霧システム１００と同様の構成要素（同じ符号を付す）を含み、更に追加の構成要素を備えている。以下では、第１の実施形態に対する追加の構成を主に説明する。

本実施形態の薬液噴霧システム１０２において、第１の実施形態の薬液噴霧システム１００に対して、水循環経路４３を更に備えている。これは、水マニホールド２２において、水供給部２０から見て最も下流側の分岐水経路２１よりも更に下流側に接続され、水供給部２０に戻る水の経路である。これにより、水供給部２０から水マニホールド２２に供給された水は、二流体ノズル４０に向かって分岐水経路２１に流入する他に、水循環経路４３に流入して水供給部２０に戻ることができる。

二流体ノズル４０について、図３の例では６個設けられているが、この数は必要に応じて様々である。ここで、水循環経路４３が無い場合、二流体ノズル４０の数に応じて水供給部２０の能力を変更する必要がある。例えば、水を送り出すポンプについて、望ましい出力のものを用いる必要がある。しかし、様々なシステムに対応するようにいくつものポンプを用意することはコストアップに繋がる。これに対し、水循環経路４３を備えることにより、同じ能力の水供給部２０により対応できる二流体ノズル４０の数の範囲は広くなり、システムの設計に柔軟性が増し、また、コストアップを抑制することができる。

また、水循環経路４３を備えない第１の実施形態の薬液噴霧システム１００では、実際の配管構成において、最も下流側の分岐水経路２１の箇所よりも更に下流側に行き止まりの配管が延びた状態になることがある。このような行き止まりの箇所では、水が滞留して藻が発生する等の問題が生じやすい。これに対し、水循環経路４３を備えることにより水の滞留を防止して、藻の発生も防止することができる。

また、水循環経路４３を流れる水の物性を測定するためのセンサー４４を設けても良い。例えば、水のｐＨを測定するｐＨセンサーであっても良い。ｐＨセンサーを用いると、水循環経路４３を流れる水に対する異物の混入を検知し得る。例えば、接続部４２において、分岐薬液経路３１から分岐水経路２１に対する薬液の流入は防ぐようにしているが、このような逆流が発生した場合、薬液の種類によっては、水経路を流れる水のｐＨを変動させる。これをセンサー４４にて検知することで、水経路に対する薬液の混入を検知することができる。

センサー４４は、ｐＨの他に、水温、流量、透明度、ＥＣ（電気伝導率、Electrical Conductivity）値等を測定するセンサーであっても良い。これらを測定することによっても、水循環経路４３における異物の混入等の水の状態を検知しうる。

本実施形態において、薬液の噴霧及び噴霧終了後の洗浄に関しては、第１の実施形態と同様である。洗浄の方法について、例えば第１の実施形態と同様に図４又は図５に示すプロセスよって行うことができ、制御部５０により自動的に行うのであっても良い。

また、以上では、作物の栽培に関して農薬、肥料等の薬液を噴霧するシステムを例として説明したが、これには限らない。屋内又は屋外のいずれにおいても、用途を問わず薬液を噴霧するシステムに適用できる。

本開示の薬液噴霧システムは、ノズル等の洗浄に要する時間を短縮することができるので、農薬、肥料等の薬液を噴霧するための薬液噴霧システムとして有用である。

１０ 空気供給部
１１ 分岐空気経路
１２ 空気マニホールド
１３ 空気弁
２０ 水供給部
２１ 分岐水経路
２２ 水マニホールド
２３ 水弁
３０ 薬液供給部
３１ 分岐薬液経路
３２ 薬液マニホールド
３３ 薬液弁
４０ 二流体ノズル
４１ 液体経路
４２ 接続部
４３ 水循環経路
４４ センサー
５０ 制御部
１００ 薬液噴霧システム
１０１ 薬液噴霧システム
１０２ 薬液噴霧システム

Claims (10)

1. 気体及び液体が供給され、当該気体及び液体を噴霧する複数の二流体ノズルと、
   前記二流体ノズルに空気を供給するための空気経路と、
   前記二流体ノズルに水を供給するための水経路と、
   前記二流体ノズルに薬液を供給するための薬液経路と、
   前記二流体ノズルへの水の供給及び薬液の供給を切り替える切替機構とを備え、
   前記空気経路は、空気マニホールドと、当該空気マニホールドから分岐して、それぞれが前記複数の二流体ノズルのうちの１つのみに空気を供給する複数の分岐空気経路とを含み、
   前記水経路は、水マニホールドと、当該水マニホールドから分岐して、それぞれが前記複数の二流体ノズルのうちの１つのみに水を供給する複数の分岐水経路とを含み、
   前記薬液経路は、薬液マニホールドと、当該薬液マニホールドから分岐して、それぞれが前記複数の二流体ノズルのうちの１つのみに薬液を供給する分岐薬液経路とを含む薬液噴霧システム。
2. 請求項１の薬液噴霧システムにおいて、
   それぞれの前記二流体ノズルに対して設けられた前記分岐水経路及び前記分岐薬液経路は、いずれも、水及び薬液が通過する液体経路に接続され、当該液体経路は前記二流体ノズルに接続されている薬液噴霧システム。
3. 請求項１の薬液噴霧システムにおいて、
   それぞれの前記二流体ノズルに対して設けられた前記分岐水経路及び前記分岐薬液経路は、いずれも、対応する前記二流体ノズルに直接に接続されている薬液噴霧システム。
4. 請求項１～３のいずれか１つの薬液噴霧システムにおいて、
   前記水経路は、前記水の一部を前記二流体ノズルに供給せずに回収する水循環経路を備える薬液噴霧システム。
5. 請求項４の薬液噴霧システムにおいて、
   前記水循環経路を流れる水の物性を測定するセンサーを備える薬液噴霧システム。
6. 請求項１～５のいずれか１つの薬液噴霧システムにおいて、
   前記水経路から、前記薬液経路に対して水を供給する逆流機構を有する薬液噴霧システム。
7. 請求項１～６のいずれか１つの薬液噴霧システムにおいて、
   前記二流体ノズルに空気を供給する空気供給部と、
   前記二流体ノズルに水を供給する水供給部と、
   前記二流体ノズルに薬液を供給する薬液供給部と、
   前記空気供給部、前記水供給部、前記薬液供給部及び前記切替機構を制御する制御部とを更に備え、
   前記制御部は、薬液の噴霧を停止する際に、前記薬液供給部の動作を停止した後、前記水供給部を動作させて、更にその後、前記水供給部を停止させる洗浄動作を行う薬液噴霧システム。
8. 請求項７の薬液噴霧システムにおいて、
   前記洗浄動作において、前記制御部は、前記薬液供給部の動作を停止する前に前記空気供給部を動作状態とすると共に、前記水供給部を停止させた後に前記空気供給部を停止させる薬液噴霧システム。
9. 請求項１～６のいずれか１つの薬液噴霧システムの運転方法であって、
   前記薬液噴霧システムは、
   前記二流体ノズルに空気を供給する空気供給部と、
   前記二流体ノズルに水を供給する水供給部と、
   前記二流体ノズルに薬液を供給する薬液供給部と、
   前記空気供給部、前記水供給部、前記薬液供給部及び前記切替機構を制御する制御部とを更に備え、
   少なくとも前記二流体ノズルを洗浄する洗浄動作を含み、
   前記洗浄動作において、前記制御部が、前記薬液供給部の動作を停止した後、前記水供給部を動作させて、更にその後、前記水供給部を停止させる薬液噴霧システムの運転方法。
10. 請求項９の薬液噴霧システムの運転方法において、
    前記洗浄動作において、前記制御部が、前記洗浄動作の前に前記空気供給部を動作状態とすると共に、前記洗浄動作の後に前記空気供給部を停止させる薬液噴霧システムの運転方法。

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