JP7080523B1 - 粘土鉱物懸濁水の噴霧による植物感染症対策方法及びその方法に用いる噴霧器 - Google Patents

Abstract

【課題】栽培室の園芸農作物に関して、栽培室への必要な換気に伴って外部から侵入し、葉面に付着する病害菌や栽培棟内に浮遊する病害菌によって引き起こす感染症に対応するものである。【解決手段】栽培室内での噴霧方法であって、珪酸塩粘土鉱石を粉体状にし、該粉体状にした粘土鉱石を水に混合、撹拌した懸濁水若しくはその上澄み水を作成し、所定の運動量を有する空気流を発生し得る噴霧器によって微粒化して栽培室内に噴射する方法を提案するものである。【選択図】図１

Description

本発明は、栽培室における農業用植物の感染症対策に関するものである。

植物の病原菌等による感染症対策として、種々の化学合成農薬が利用されている。しかしながら、近年は化学合成農薬の副作用や健康被害の観点から、生物農薬などの化学農薬を使用しない栽培法への注目は高い。粘土鉱物については、土壌の構成物質のうち一定割合で含まれる粘土成分として重要な要素であるが、そのこと以外に、本来層状珪酸塩鉱物が有するイオン交換性、吸着性から土壌中のアンモニウムイオン固定や静菌、除菌作用の利用も提案されている。
粘土鉱物を利用したものには、土壌改良、作物の活性剤、鮮度保持、環境浄化剤等があり、また農薬キャリヤーとしてのベントナイトは、広く活用されている。

農業用植物の感染症対策に関しては、水耕栽培における培養液中に沸石や珪酸白土の塊状体を添加する有害細菌の繁殖抑制の提案（特開昭４９－０６９４３３号）がある。同じく沸石若しくは珪酸白土の粉末の水溶液に種子や種芋を浸漬処理することによる病害菌による発病抑制の提案がある（特開昭６２－０６１９０４号）。生鮮野菜、果実の付着菌類の除去に粘土鉱物等を添加した水による処理（特開２００８－７９５７９）や穀類又は豆類の鮮度保持、除菌に粘土鉱物を添加した水による処理（特開２００９－００００７）が提案されている。

その他、農業分野で粘土鉱物粒子の有する吸着性やイオン交換性を利用した連作障害対策の発明（特開２００１－９５３８２）がある。また、植物の果実を加害する病害虫を防除するため、果実表面に層状珪酸塩鉱物に水を含む溶媒を加えて塗布する方法が提案されている（特開２０２０－１７６０５９）。本発明にかかる噴霧器に関して、出願人は、効率的に液滴を微粒化でき、所定の運動量の空気噴流を噴射できる噴霧器を提案している（特許５５１７１３９号、特許６４５７７２０号）

特開昭４９－０６９４３３号公報 特開昭６２－０６１９０４号公報 特開２００８－７９５７９号公報 特開２００９－００００７号公報 特開２００１－９５３８２号公報 特開２０２０－１７６０５９号公報 特許５５１７１３９号公報 特許６４５７７２０号公報

日本粘土学会編 「粘土ハンドブック（第三版）」技法堂出版 ２００９年 社河内敏彦著 「噴流工学－基礎と応用－」森北出版 ２０１３年 空気調和・衛生工学会大会 近畿支部発表論文集「空気中に噴霧された水粒子の挙動解析に関する基礎的研究」及び「同名（その２）」山中俊夫、相良和信他３名 平成２２年及び平成２３年

従来から植物の感染症対策や腐敗防止として、根や果実そのものに粘土鉱物粒子を利用する提案は少なくないが、農業用の栽培室において不可欠な換気の際に室内に侵入した病害菌が葉面上に付着し、表皮細胞や細胞壁を破って或いは表皮細胞の傷口や気孔から侵入し細胞核を破って、感染症を引き起こすことへの対策として、粘土鉱物を利用する例は少ない。一方で農業用の噴霧器を薬剤の散布や潅水に利用している例は多いが、ミストの葉面への付着は濡れの発生やカビの発生などの原因にもなっている。

解決しようとする課題は、栽培室の園芸農作物に関して、栽培室への必要な換気に伴って外部から侵入し、葉面に付着する病害菌や栽培棟内に浮遊する病害菌によって引き起こす感染症に対応するものである。

本発明は、栽培室内において、水と混合させた粘土鉱物懸濁水を空気流によって微粒化して噴霧する方法を提案するものである。

粘土鉱物を含む鉱石は、粉体状にして水に混合し懸濁させて用いる。粉体が充分な粒度に達しない場合においても、水による分級を利用し、所定の濃度で、一定時間以上放置した状態の上澄み水を使用できる。主として、質量割合で液相／気相を２０％以下で、液相の平均体積粒径５０μｍ以下の液滴を噴霧する方法を提案する。

粘土鉱石を粉体にして、水に混合、撹拌すると電荷を有する粘土粒子に分離され、粘土鉱物懸濁水となる。粘土鉱石を十分に微粒化できない場合でも、粘土鉱石を砕き、水に混入させ撹拌した状態の懸濁液は、懸濁直後は多くが粘土鉱石の状態で水中に懸濁しているが、一定時間放置していると鉱石状態から分離し、粘土粒子状態となる。このような懸濁水の上澄みには、沈降の極めて遅い微粒の粘土鉱石と分子状態の粘土鉱物とが混在する。この懸濁水では、粘土鉱物分子の結晶構造や化学組成に由来する特異な性質を発現する。分子はコロイド状態となり、分散・凝集する。粘土粒子の層構造は帯電し、イオン交換性を有している。このイオン交換性や層構造による層間の水分子に関連して、水を含めて種々のものを吸着することが知られている（趣旨は非特許文献１ｐ４～ｐ６による）。
植物の感染症を引き起こす微生物である病原の多くは、表面を帯電しており、粘土鉱物上澄み液中では、そのイオン交換によってあるいは粘土粒子が有する吸着性によって、本来の病原の活動が制限されるものと考えられる。しかしながら、通常の水への粘土鉱石の浸漬のみでは、作り出すことのできる粘土粒子の濃度は低く、大きな効果が期待できない。一方、空気噴流中の水は噴流の運動エネルギーによって液滴に細・微粒化し、飽和水蒸気圧に満たない雰囲気で水を噴霧すると、液滴表面から空中へ水成分を急速に蒸発させる。

これらのことを利用すると、粘土鉱物の懸濁水若しくはその上澄み水を噴霧すると水分の蒸発によって急速に粘土鉱物の濃度上昇が生じる。特に、２流体噴射弁を用いた大きな初速を有する気液混相流では、その現象は著しく、極めて短時間で大きな濃度上昇を生じる。この微細な液滴は、空中を浮遊する感染症病原そのものや病原を保有する水滴を混合し、粘土鉱物粒子を高い濃度を有する懸濁液の液滴の中で病原は、その活動を制約されることものと考えられる。しかしながら、粘土粒子と感染病菌等の関係については、未だ充分に解明されているとは言えず、粘土粒子が前記特性によって植物の成長を刺激するため、感染症への抵抗力が増進するとの説も存在する。何れの場合においても本発明はその効果を発揮するものである。

図１は、水中に懸濁した粘土粒子の重量を示したグラフである。 図２は、粘土鉱石粉体（平均６．９８μｍ）の粒度分布図である。 図３は、粘土鉱石粉体（平均２．８７μｍ）の粒度分布図である。 図４は、各種の２流体噴射弁の説明図である。 図５は、噴霧器の全体構成示す説明図である（実施例１）。 図６は、噴霧器の２流体噴射弁の構造詳細図である（実施例１）。

本明細書において、鉱物とは、地殻中に存在する一定の化学式で表すことのできる無機物をいい、鉱石とは、前記鉱物を含む岩石のことをいい、粘土鉱石とは、粘土を多く含む鉱石をいうものとする。また、粘土とは、一般に土を構成する一定の粒径より小さな土粒子を指すが、本発明においては、層状構造の珪酸塩鉱物からなる鉱物若しくは鉱物粒子をいう。この層状構造の基本構造は、Ｓｉ^４＋を４つのＯ^２－が囲んだ４面体構造の頂点を除く３つ点のＯ^２－を隣接する４面体で共有する４面体シートとＡｌ^３＋等を中心とし６つのＯ^２－又は（ＯＨ）^－が囲む８面体の２つ頂点を除く４つの点のイオンを共有する８面体シートからなる。これらの４面体シートと８面体シートの組合せによって種々の粘土鉱物が形成される。本明細書の実施例で用いる粘土鉱石は、スメクタイト系の粘土鉱物を多く含むものとされており、表１の成分構成である。スメクタイト系の粘土鉱物は、上記の４面体シートが８面体シートを挟んで組み合う層構造であり、２：１層と呼ばれる。そして層間には水分子を有し、金属陽イオンが存在し層表面のマイナス電荷とバランスしているとされている（表１に関連すること以外の趣旨は、非特許文献１ｐ２１～ｐ２７による）。

鉱石として産出される状態では、粘土鉱物以外鉱物（以下、本明細書においては不純物ともいう。）を含むと同時に、上記粘土鉱物は複雑で密な状態で折り重なっていて粘土の特性は表れない。粘土として上述の独特な性質は、水と混合若しくは水に懸濁することによって現れるものである。先の「０００３」～「０００４」に記載した従来発明もそのような粘土鉱物の特性を利用したものである。極めて微細なナノレベルの粘土粒子は水中においてはコロイド状態で存在するが、重力の影響、ブラウン運動などの他、先述の電気的性格や分子間引力によって、分散・凝集を繰り返し得る。静水中においても、粘土粒子コロイドは、極めて沈降しにくく、浮遊しているが、粘土粒子の量が増加するに従い凝集してフロックを形成し沈降するものもあると考えられる。

本発明において、粘土粒子が有する先述の特性を利用するため、層状珪酸塩鉱物を多く含む鉱石を用いて、鉱石の状態から目的とする粘土鉱物の純度を高くし、且つ鉱石から分離したコロイド状態の粘土粒子をできる限り多く含む懸濁水を活用するための方法として、以下の手順を踏む。
第１段階として、鉱石をクラッシャーによって粉体状にし、微小な粒度の粉体を作成する。本実施例においては、平均約７μｍの粉体を水で分級したものについて詳細を説明する。なお、本明細書において、分級とは、鉱石が水中での沈降速度の差によって、ふるい分けることをいう。
第２段階として、前記粉体を水と混合、撹拌し、懸濁水を作成する。分級の必要がある場合は、懸濁後、静水状態にし、粒径の大きな粘土鉱石や不純物を沈降・分級し、その上澄み水を採取する。本発明における上澄み水とは、粘土粒子の懸濁水であり、不純物及び粘土粒子に分離していない粘土鉱石を前記懸濁水から除いたものをいう。従って、不純物が少ない粘土鉱石を水中で粘土粒子に分離しやすい程度に微細の粉体にした場合、水に混合・撹拌することによって、そのままの状態で次の第３段階の懸濁水として利用することができる。
第３段階として、第２段階で得られた懸濁水を空気噴流によって液滴化し、更に栽培室内で水分を蒸発させ細粒化・微粒化し、濃度を高める。

第１段階において、上記成分の鉱石を平均約７μｍにした粉体の粒度分布を図２に示す。棒グラフが確率分布であり、丸表示の折れ線が累積分布である。これは、レーザ回折・散乱法による粒子径分布測定機によるものである。なお、本明細書において、粉体及び細粒若しくは微粒とは、概ね直径１００μｍ以下の固体若しくは液体をいう。

第２段階において、この粘土鉱石の粉体を水に撹拌し、懸濁させ、数時間を経た上澄み液の状態について説明する。一般に粒子の粒径を測定する沈降法の基本的な考え方として、水中における個々の検体を球体と仮定した場合の沈降速度を求める下記のストークスの式がある。検体と水の密度差によって沈下する速度から求めるものである。水による分級の基本式である。

本式によると鉱石の密度を２．６５ｇ／ｃｍ^３、水の密度を１．０ｇ／ｃｍ^３とし、水の温度を２０℃の粘性係数１．００４×１０^－３Pa・秒とすると、８時間後に表層から１０ｃｍの上澄みでは、鉱石の粒径を２μｍ以上の鉱石が除去される。図２によると２μｍ以下の粒径の検体は全体の約８％となっている。粒径の計測推定方法が異なるので定量的な評価には課題は残るが、上記ストークスの法則によると、懸濁水の上澄み水の中における懸濁物質は図２の累積分布の一定の粒径以下のものが、一定の割合で残ることになる。

本実施例において対象とする上記の粘土鉱石の粉体を１／５００～１／２００００の重量割合で水に懸濁させた後、２日経過後の懸濁の上澄み水について、該上澄み水中に含まれる珪素量の分析結果が表２の通りである。各濃度の懸濁水から表の下方に示す手法による不溶性珪素量と溶液中珪素量からなる全珪素量を測定している。なお、本項若しくは関連する項における溶性若しくは不溶性に関しては、表の下方に記載する方法によって検出されたものを指し、実体上のイオン状態で珪素が水中に溶け出した量を意味するものではない。溶媒中の珪素に関しては、実験にビーカーを使用したため珪素を検出したものと思われる。表２に示される測定された珪素から溶媒中の珪素を減じた量について、表１を用いて粘土成分に推定換算したのが次の表３である。実施例で用いた鉱石に関して、不純物がない粘土粒子の集合体と仮定して、表３の下方に示す粘土換算方法により算出したものである。

表３の換算した粘土成分量を対数グラフで表示したのが図１である。左縦方向に示すものが懸濁粘土重量であり、丸表示が全粘土重量換算値で、四角表示が溶液中珪素による粘土粒子重量換算値（以下表３に係る数値に関して、「換算値」の表現は省略する。）である。一方、右縦方向に表示するのが懸濁時の粘土重量に対する上澄み懸濁水中の粘土粒子重量割合を示すもので、黒丸表示している。測定値からの推定される粘土重量に関しては、「００２０」に示すストークスの法則による想定とは異なる結果を示している。前記のストークスの式は、鉱石状態での水との密度差による沈降現象を表すものであり、表３の計算結果は、２日間の静水状態によって、粘土鉱石から粘土粒子に分離された状態を示すからである。粉体の粒度を小さくすることによって、水への懸濁による粘土粒子への分離時間を減ずることはできると推定する。本実施例においては、１／５００～１／２００００の懸濁上澄み水での粘土重量は、懸濁時の全量に対する比率で、約５％～９３％であり、懸濁濃度の減少に従って、粘土重量比率が大きく上昇している（黒丸と破線でしめす曲線）。懸濁時濃度の高い１／５００の懸濁水の上澄み水では、上澄み水に残留している粘土成分は、約５％である。懸濁時濃度の低い１／２００００の懸濁水では、約９３％が懸濁水中に残り、約７％が沈降して上澄み液に残らない状態を示している。このことは、本実施例の粘土鉱石は不純物が少ないことを示している。１／５００～１／２００００の懸濁水について、懸濁・撹拌した後静水で放置した状態で粘土鉱石から分離した粘土粒子の割合に大きな違いがないとすると、静水状態で放置している間に、コロイド状態の粘土粒子は、コロイド間距離の短い状態（濃度が高い）では凝集し、比較的大きなフロックを形成し沈殿したものと推定される。

重量比で１／５００～１／２００００の懸濁水中の粘土粒子について、表３に示す溶液中のものと不溶性のものの測定重量について、溶液中のものに大きな差はないが、不溶性のものには大きな差（図１の□表示分と丸表示との差分）が生じている。溶液中のものと不溶性のものが１／５００ではほぼ同量となっている一方で、１／２００００の場合は、８６％は溶液中のものである。表２に示す測定方法によると、不溶性とは５Ａのろ紙に残る粘土粒子成分（５Ａのろ紙の保留粒子径は７μｍであり、２日間静水の上澄み水には、ろ紙に残る鉱石や不純物は極めて少ないものと考える。）であり、この上澄み水のろ紙残留成分は、比較的規模の小さな粘土粒子フロックであり。沈殿することなく浮遊しているものであると考えられる。この結果によると、測定濃度１／２００００以下の濃度の懸濁上澄み水は、粘土粒子単独に近い状態の噴霧液を効率的に得ることができるが、濃度が低い。一方で１／５００以上の濃度の懸濁水では、上澄み水として利用できる粘土鉱物量の効率は極めて低いものと考えられる。

水中若しくは空中に浮遊する粘土粒子群が感染症対策として最も効果的に機能するのは、粘土粒子が単体として浮遊するような粘土鉱物の表面積が大きい粒子状態や比較的小規模な粘土粒子フロックや分散しやすい粘土粒子フロックが高い濃度で存在し懸濁している上澄み水を噴霧対象とする場合であると推定する。
図３のグラフは、表１成分の粘土鉱石を図２に示す粉体より更に微小な粉体とするクラッシャーで平均２．８７μｍにしたものである。本粉体の懸濁水においても懸濁水中において沈降物は視認され、粘土粒子への未分離成分が認められる。懸濁水の上澄み時間を短くし、更に懸濁水をそのまま利用することを可能とするための粘土粒子の効率的な分離には、更に粘土鉱石の微粒化若しくは水への撹拌・混合に工夫が必要である。

第３段階としては、第２段階で得られた懸濁水若しくはその上澄み水を空気噴流によって液滴化し、更に液滴の中に含まれる溶媒に当たる水を水蒸気として空中に蒸発させ、極めて粘土粒子濃度の高い液滴とすることを目的とする。更に完全に蒸発した場合には、粘土粒子は、表面を覆う水から分離し、空中を浮遊する状態を創出することができる。

本発明における噴霧器の使用主たる目的は、栽培室内に置ける潅水ではない。粘土鉱物懸濁水若しくはその上澄みを液滴化し、更に微粒化するとともに、出来るだけ栽培室全体に粘土粒子成分が行き渡るようにするためのもので、基本的には液相（水）／気相（空気）の質量比（以下噴流質量比ともいう。）を最大０．２としている。但し、実施例（下記の「００４２」）で示すように、栽培室内湿度が低い場合などは潅水目的を兼ねた施業も行い得るものとしている。本発明の噴霧器において、液体を含む空気噴流を噴射する部分を２流体噴射弁と呼ぶ。栽培室においては、該２流体噴射弁からの液滴を含む噴流の空気と噴流周辺の栽培室内の空気との２種の気体が存在する。簡便のため、それらについて噴流本体、周辺空気と呼ぶ。

噴霧器の噴霧特性は、噴霧液滴の粒子径、噴霧到達距離、噴霧角度、噴霧パターンとされる。上述の本発明における噴霧器の使用目的から、噴霧粒子径は、出来るだけ小さいことが望ましく、噴霧到達距離は、栽培室全体に及ぶ程度が必要で、噴霧角度は、葉の裏面に気孔が多いことを勘案すると上方に向かうのが望ましく、栽培室内環境特に湿度環境を勘案する噴霧パターンを考慮する必要がある。噴霧粒子径は、噴霧器の２流体噴射弁の噴射孔及び吐出孔形状、噴霧圧力、噴流質量比に関わる。本明細書において、噴霧液滴の粒子径は、レーザ光線を照射した測定法を用い、平均噴霧粒径は、ザウター平均粒径を用いる。

２流体噴射弁から噴出する空気噴流は、噴射孔の直近を除いて、周辺空気を巻き込み、液滴と混合しながら流動する。水中の粘土粒子コロイドの濃度上昇や空中浮遊等勘案すると、この噴流は、吐出液体を液滴化し、更に細微粒化するのに必要な運動エネルギーを有すると共に、所定の噴霧距離をうるための運動量を有する必要がある。そのため、この噴流は、レイノルズ数が高く、いわゆる乱流噴流である。乱流の軸対象円形噴流に関しては、以下の流動特性が理論値として提案されていて実験値との検証もされている（非特許文献２ｐ３０～ｐ３４）。

液体が気体の運動エネルギーを効率的に受ける２流体噴射弁としては、液体吐出孔を取り囲むように気体噴射孔が配された構造が適しており、その構造に関しては、図４に示すような外部混合型、内部混合型若しくはその中間型の２流体噴出弁がある。本実施例では、図４（３）に示す中間型を採用している。また、液滴の半径と液滴の粘土粒子濃度を支配する蒸発量に関しては以下のことがいえる。

噴霧器による懸濁液の液滴化及び粒径の細粒化には、２流体噴射弁の形状、空気流の流速、噴射孔の大きさによるが、液滴化後の微粒化には、周辺空気の湿度、温度や周辺空気との相対速度等に関連した液滴表面からの水分の蒸発による。この水分の蒸発によって、液滴内の粘土粒子成分の濃度が高まる。半径の小なる液滴を送出することは、噴霧器の２流体噴射弁による空気噴流の運動エネルギーを懸濁液への伝達することに支配されるが、その後の液滴の運動による周辺空気との関連による蒸発には、初期の液滴の半径が大きく関連する。数３によって、同一条件下で液滴半径に反比例して液滴の蒸発量は増大することが理解できる。更に具体的な液滴の蒸発量について、周辺空気との熱収支式、質量保存式、運動方程式を用いた解析として非特許文献３が挙げられる。本文献による解析結果として、「Ｆｉｇｕｒｅ７ Ｂｅｈａｂｉｏｒ ｏｆ Ｄｒｏｐｌｅｔ ｆｒｏｍ Ｎｕｍｅｒｉｃａｌ Ａｎａｌｙｓｉｓ （ａ）Ｒａｄｉｕｓ ｏｆ Ｄｒｏｐｌｅｔ」は、温度２０℃、初期水平速度１０ｍ／ｓ、相対湿度50％で、１０μｍ～１００μｍの５種類の半径の液滴での解析結果である。半径２５μｍ以下では数秒で急速に液滴は消滅し、更に１０μｍでは1秒程度である状況が理解できる。

本例の噴霧器１を図５（１）に側方からの断面による内部構造示す。該噴霧器は、加圧液体タンク２とケーシング３とケーシング内の一端に設けられる送風機３１とを備え、ケーシングの他端に固定されたケーシングの内径より小径の貫通孔３２が噴霧方向に形成され、更に他端の先端には噴頭部３３を設け、噴頭部の下流端は噴射孔４となっている。前記加圧液体タンクには、表２の成分の粘土鉱石を図２に示す平均約７μｍにした粉体状の粘土鉱石を粘土鉱石（粉体）／水の重量比１／５００～１／２００００の何れかの重量比で懸濁させ、２日間静置した上澄み水を収容している。該加圧液体タンク内上部の空気部２６と気流が流れるケーシング内若しくは貫通孔とを連結し、液体タンク内上部に空気を送る気送管３５が設けられ、液体タンクを加圧する役割を有している。ケーシング他端側には、噴頭部が設けられ、前記貫通孔は更に小径の３箇所の噴頭部貫通孔３４に分かれ、噴射孔４へと連通している。噴射孔の構造については、図５（２）に正面図を示す。図６（１）に噴霧器の２流体噴射弁１１の拡大詳細図を示すが、加圧液体タンクに連通する液送管２１は、液送分岐部２３を通じて前記の小径の３箇所の噴頭部貫通孔に設けられた３箇所の吐出孔２４に分岐している。該吐出孔は、前記噴頭部貫通孔内における前記送風機からの気流に対して吐出方向が所定の角度（本例では９０度）を有するように配置される。噴頭部貫通孔の上流方向から見た拡大図は図６（２）に示す。貫通孔内の気流に対して臨む吐出孔先端面２５を形成している。図６（３－１）及び（３－２）は、前記先端面が２つの面から形成されている例を示している。このような吐出孔先端面は、貫通孔内の気流に対して吐出液（懸濁水）を薄く引き伸ばす効果を有しており、吐出液の液滴の細・微粒化に影響を及ぼし、特に気流に対して３０度から４５度の傾斜角度が望ましい（参照文献 特許文献７及び特許文献８、但し、噴霧器を構成する要素の名称に変更箇所はある。）。

本例の噴霧器１において、前記噴頭部貫通孔３４とは、送風機３１からの気流の貫通部である貫通孔３２を噴頭部３３によって、同一条件の３箇所の貫通部に分流したものであり、貫通孔の一部に設けられた名称である。図５（２）に示す３箇所の噴射孔４の直径を８．５ｍｍとし、所定の送風機及び電源によって、２０ｇ／秒の空気流の噴射が可能であり、流速では約１００ｍ／秒になる。本例では、３箇所の噴射孔は、４０ｍｍの外接円４１内に配置され、相互に干渉若しくは関連し、噴射孔近傍で一体化し、その後は一つの噴流として挙動するものと解し得る。そこで、下記数４の検討により、軸対象円形噴流として解析する。この仮想の軸対象円形噴流に対して、数２の噴流特性を用いて、噴射孔から下流の位置の流動状況を表４に示す。

表４は、数４の検討より、直径８．５ｍｍである噴射孔３箇所に対して、１４．７２ｍｍの噴射孔１箇所からの乱流の軸対象円形噴流として、流動状況を算出したものである。初速１００ｍ／秒に対して、１ｍ下流では、噴流の中心流速である最大流速は、８．８２ｍ／秒と急速に低下するが、噴流体積流量は、２１．８倍となっており、周辺空気を巻き込んでいる様子がうかがえる。このような状態では、乱流噴流中の液滴は、周辺空気と噴流本体間の大小様々な渦中にあるとともに、平均的にも相対速度を有して、周辺空気と接していると解される。１０ｍ下流においては、最大流速は、０．８８２ｍ／秒となっている。噴射孔から１０ｍ間の液滴の流下時間を各点の最大流速で算出すると６秒以下であり、仮に最大流速で浮遊したとしても６秒程度で１０ｍに達する。「００３５」の検討を勘案すると、噴射孔付近における液滴の平均粒径（直径）５０μｍとし、望ましくは３０μｍ以下となる。

実施例１における液滴の吐出例として、空気密度を１．２０５ｋｇ／ｍ^３とし、最大質量比２０％で、吐出する液体を約４ｇ／秒と設定する。周辺空気の湿度８０％で、液滴の粒子径は、噴射孔付近でザウター平均粒径３０μｍを計測している。また、目視による噴霧距離は、２０ｍであった。噴霧距離、２０ｍは通常の栽培室には、必要な距離であると解される。また、目視による噴霧距離に関しては、その距離において、蒸発されずに液滴が残存していることを意味するが、質量比を最大としており、相対湿度が高い状態だからである。この場合の数４におけるレイノルズ数Reは、動粘性係数１．５１２×１０^－５ｍ^２／秒とした場合、約９７０００である。

粘土鉱石／水の重量比１／５００と１／２００００の懸濁上澄み水では、表３に示す通り、全懸濁粘土粒子重量（表記は全量粘土粒子）は約２：１であるが、栽培室内の湿度環境に応じて、空気／液体の質量比を調整した噴霧によって、栽培室内への放出粘土粒子重量を一定にすることができる。例えば、湿度の高い状態では、１／５００の上澄み水を噴流質量比１０％以下での噴霧を実施し、湿度の低い状態では、１／２００００の上澄み水を質量比２０％以上で噴霧することができる。一方、前記の上澄み水の重量比が同じものを用いて、噴霧回数の調整により、栽培室内への放出粘土粒子重量を一定にすることができる。このように、噴霧懸濁上澄み水の濃度（重量比）、噴霧回数及び噴霧時間によって、湿度環境や感染症にかかる栽培室内環境に応じて調整した噴霧を行うことが可能である。

噴霧対象の栽培室 切りバラの通年出荷のための３棟で４０００ｍ^２
栽培方法 土耕栽培
噴霧液 表１の粘土鉱石を図２の粒度分布にした粉体を用い、重量比で１／５００の前記粉体を水道水と混合・撹拌し懸濁水を作成し、１２時間放置後に採取した上澄み水
条件１
栽培室 基本密閉（換気のため少なくとも1回／1日の開放時間帯あり）
噴霧期間 １１月～４月
噴霧量 実施例１の噴霧器による３～４Ｌ／１０００ｍ^２
噴霧方法 夕刻１回／３日～４日の噴霧 （夜間密閉）
条件２
栽培室 側面開放
噴霧期間 ５月～１０月
噴霧量 実施例１の噴霧器による３～４Ｌ／１０００ｍ^２
噴霧方法 １回～数回／１日の噴霧 （全日開放）
効果 従来、黒点病、枝枯れ病、うどんこ病、立ち枯れ病等の感染症対策として薬剤散布を行っていたが、薬剤を使用することなく１年間の施業で薬剤散布と同様な効果があった。立ち枯れ病に関しては、土壌由来の感染症であるが、葉面、茎以外からの感染症に対しても効果がある可能性を有している。

噴霧対象の栽培室 イチゴ栽培３棟で３０００ｍ^２
栽培方法 土耕栽培
噴霧液 表１の粘土鉱石を図２の粒度分布にした粉体を用い、重量比で１／５００の前記粉体を水道水と混合・撹拌し懸濁水を作成し、１２時間放置後に採取した上澄み水
条件１
栽培室 基本密閉（換気のため少なくとも1回／1日の開放時間帯あり）
噴霧期間 １１月～４月
噴霧量 実施例１の噴霧器による３～４Ｌ／１０００ｍ^２
噴霧方法 夕刻１回／３日～４日の噴霧 （夜間密閉）
条件２
栽培室 側面開放
噴霧期間 ５月、６月、１０月
噴霧量 実施例１の噴霧器による３～４Ｌ／１０００ｍ^２
噴霧方法 １回～数回／１日の噴霧 （全日開放）
効果 条件１におけるうどんこ病、条件１及び条件２における灰色カビ対策として、効果があった。

１ 噴霧器、１１ ２流体噴射弁、１２ 粘土鉱物懸濁水若しくはその上澄み水
２ 加圧液体タンク、２１ 液送管、２２ 液送バルブ、２３ 液送分岐部、２４ 吐出孔、２５ 吐出孔先端面、２６ 液体タンク空気部
３ ケーシング、３１ 送風機、３２ 貫通孔、３３ 噴頭部、３４ 噴頭部貫通孔、３５ 気送管
４ 噴射孔、４１ 噴射孔外接円

Claims (9)

1. 栽培室内での植物の感染症対策としての空中への噴霧方法であって、
   スメクタイト系粘土鉱石を球形換算で２μm未満の粉体状にするステップと、
   該粉体状にした粘土鉱石を水と混合、撹拌し、懸濁水を作成するステップと、
   該懸濁水を空気流によって平均５０μm以下の直径の液滴にして噴霧するステップと、
   を備える噴霧方法。
2. 栽培室内での植物の感染症対策としての空中への噴霧方法であって、
   スメクタイト系粘土鉱石を平均７μm以下の粉体状にするステップと、
   該粉体状にした粘土鉱石を水と混合、撹拌し、懸濁水を作成するステップと、
   該懸濁水から、水との重量割合で１／１００００から１／２１５００の粘土鉱物粒子を含む上澄み水を採取するステップと、
   該上澄み水を空気流によって平均５０μm以下の直径の液滴にして噴霧するステップと、
   を備える噴霧方法。
3. 請求項１の懸濁水を平均３０μｍ以下の直径の液滴にして噴霧する請求項１の方法。
4. 前記上澄み水を平均３０μｍ以下の直径の液滴にして噴霧する請求項２の方法。
5. 請求項１の懸濁水を、空気との質量比である液相質量／気相質量が１０％以上２０％以下で、噴霧する請求項１若しくは請求項３の方法。
6. 前記上澄み水を、空気との質量比である液相質量／気相質量が１０％以上２０％以下で、噴霧する請求項２若しくは請求項４の方法。
7. 栽培室内で使用する噴霧器であって、
   請求項１の懸濁水若しくは請求項２の上澄み水を収容する加圧液体タンクと、
   ケーシングと、
   ケーシングの一端側に設けられる送風機と、
   前記ケーシングの内径より小径であり、前記ケーシングの他端側に噴霧方向に向けて設けられる貫通孔と、
   該貫通孔内において前記送風機からの気流に対して吐出方向が所定角度を有するよう配置される吐出孔と、
   該吐出孔と前記加圧液体タンクとを連通する液送管と、
   前記貫通孔と連通する噴射孔と、
   を備える噴霧器。
8. 前記吐出孔の先端面である吐出孔先端面が前記送風機からの気流に対して臨む傾斜平面を有する請求項７の噴霧器。
9. 前記噴射孔における噴射方向が上方に向いている請求項７若しくは請求項８に記載された噴霧器。

Images