JPWO2017130261A1 - ミスト発生システム、農業用ハウス - Google Patents

Abstract

ミスト発生システム（１０）は、ミストを噴霧する空間領域を目的の範囲に制限する。ミスト発生システム（１０）は、複数のノズル（１１）と取付部材と調節器とを備える。ノズル（１１）それぞれは、液体の供給を受けて噴霧口からミストを噴出させる。調節器は、複数のノズル（１１）それぞれに供給する液体の流量と複数のノズル（１１）それぞれの噴霧圧力との少なくとも一方を調節する。取付部材は、複数のノズル（１１）それぞれを定位置に取り付ける。この定位置は、複数のノズル（１１）から選択された２個以上のノズル（１１）が噴出するミストが混合され、かつミストの速度成分のうち、少なくとも２個以上のノズル（１１）それぞれがミストを噴出する向きの水平方向の速度成分を低減させるように定められる。

Description

本発明は、ミストを噴出させるミスト発生システム、ミスト発生システムを備える農業用ハウスに関する。

従来、ハウス内の上層高温部で霧を発生させる複数個の噴霧ノズルと、噴霧ノズルからの霧を排出する複数個の換気扇とを備えた屋根付きハウスが提案されている（たとえば、特許文献１参照）。特許文献１には、換気扇で発生させた気流により霧を排出し、霧粒を落下させずに冷却する動作と、噴霧ノズルの噴霧量と換気扇の吸引風量とを調節することにより霧を降下させる動作とが記載されている。

特許文献１に記載された技術は、霧をハウス内の一平面において全域に発生するように構成されている。すなわち、特許文献１に記載されたハウス冷却装置は、ハウスにおいて植物を育成する領域あるいは動物を飼育する領域の全域について、空気の冷却あるいは霧の散布を行う。

しかしながら、冷却の対象あるいは薬剤散布の対象が植物である場合、植物は圃場に形成された畝に植えられていることが多いから、ハウスの全域について空気の冷却あるいは霧の散布を行うと、水の無駄な消費につながる。

特開平３−１１７４３３号公報

本発明は、ミストを噴霧する空間領域を目的の範囲に制限することを可能にしたミスト発生システムを提供することを目的とし、このミスト発生システムを用いた農業用ハウスを提供することを目的とする。

本発明の一態様に係るミスト発生システムは、ミストを噴出させる複数のノズルと、調節器と、前記複数のノズルそれぞれを定位置に取り付ける取付部材とを備える。前記複数のノズルは、液体の供給を受けて噴霧口から前記ミストを噴出させる。前記調節器は、前記複数のノズルそれぞれに供給する液体の流量と前記複数のノズルそれぞれの噴霧圧力との少なくとも一方を調節する。前記取付部材は、前記複数のノズルから選択された２個以上のノズルが噴出する前記ミストが混合されるように前記複数のノズルそれぞれを取り付ける。そして、前記取付部材は、前記ミストの速度成分のうち、少なくとも前記２個以上のノズルそれぞれが前記ミストを噴出する向きの水平方向の速度成分を低減させるように前記複数のノズルを取り付ける。

本発明の一態様に係る農業用ハウスは、上述のミスト発生システムと、植物を育成する空間を囲む外殻とを備え、前記空間に前記ミスト発生システムのうちの少なくとも前記複数のノズルと前記取付部材とが配置されている構成を備える。

本発明の構成によれば、ミストを噴霧する空間領域を目的の範囲に制限することが可能になるという利点を有する。

実施形態に係るミスト発生システムを備える農業用ハウスを示す概略水平断面図である。 実施形態に係るミスト発生システムを備える農業用ハウスを示す概略横断面図である。 実施形態に係るミスト発生システムを備える農業用ハウスの別の形態を示す概略水平断面図である。 実施形態に係るミスト発生システムを構成するノズルの一例を示す斜視図である。 実施形態に係るミスト発生システムを構成するノズルの配置例を示す概略平面図である。 実施形態に係るミスト発生システムを適用する農業用ハウスの構成例を示す斜視図である。

以下に説明するミスト発生システムは、農業用ハウスで使用することを想定して構成されている。ただし、農業用ハウス以外でも以下に説明するミスト発生システムの使用は可能である。たとえば、人の体感温度を下げるためにミストを用いる休憩所のような建物、施療にミストを用いる美容クリニック（いわゆる、エステサロン）などでも、以下に説明するミスト発生システムは適用可能である。以下では、ミスト発生システムの構成について説明した後、このミスト発生システムを用いた農業用ハウスについて説明する。

ミスト発生システムは、噴出させたミストの気化により空気の温度を低下させ、また噴出させたミストを対象物に接触させて、対象物から気化熱を奪うことにより対象物を冷却する。そのため、ミスト発生システムは、対象物の上方でミストを発生させるように配置される。対象物の上方で発生したミストは、重力によって落下し、一部は対象物に到達する前に気化し、他の一部は対象物に到達して対象物に接触する。ここでの対象物は、農業用ハウスの中で育成される植物である。

図１に示すように、本実施形態のミスト発生システム１０は、複数個のノズル１１と、ポンプ１２と、バルブ１３と、通水管１４と、タンク１５とを備える。通水管１４は、タンク１５からノズル１１に液体を供給する流路を提供し、ポンプ１２とバルブ１３とはタンク１５からノズル１１に液体を供給する流路に配置される。すなわち、ポンプ１２はタンク１５に蓄えた液体を通水管１４に供給し、通水管１４に取り付けたノズル１１に液体が供給されると、ノズル１１からミストが噴出する。バルブ１３は、ポンプ１２と通水管１４との間に配置されている。

図２に示すように、ノズル１１は、農業用ハウス２０において植物３０が植えられる畝３１の上方に配置される。ただし、ノズル１１は、隣り合う２つの畝３１の間に形成された通路３２の上方に配置されていてもよい。ノズル１１が通路３２の上方に配置される場合、ノズル１１が通路３２を通る作業者の妨げとならないように、ノズル１１は、たとえば地面から２００［ｃｍ］程度の高さに配置される。ここに示した高さは一例であり、必要に応じて適宜に調節される。たとえば、地上部の背丈が低い植物であり、畝３１の上方にノズル１１が配置される場合、ノズル１１の地面からの高さは１００［ｃｍ］程度に設定される場合もある。

通水管１４の中間部には、上述したように複数個のノズル１１が設けられる。個々のノズル１１は、液体を微細化しミストとして噴出させる構造を有している。個々のノズル１１は、枝管１１１を備え、枝管１１１の先端に噴霧口１１２が開口する（図４参照）。噴霧口１１２は、枝管１１１の先端部に取り付けられたキャップ１１３に形成されている（図４参照）。図１、図２に示す構成例では、２本の枝管１１１を備えたノズル１１を用いている。つまり、２本の枝管１１１は、互いに反対向き（１８０度異なる向き）に延長され、噴霧口１１２の中心線は一直線上で反対向きに開口する。ここでの噴霧口１１２の中心線は、枝管１１１の延長方向の軸線に沿った中心線を意味する。

なお、ノズル１１は、２本の枝管１１１を備える構成に限らず、たとえば図３、図４に示すように、４本の枝管１１１を備える構成であってもよく、またノズル１１は１本の枝管１１１のみを備えていてもよい。４本の枝管１１１を備えるノズル１１は、４つの噴霧口１１２の中心線が一つの平面に含まれる。４本の枝管１１１は、上述した平面に沿った平面内でほぼ等角度間隔に設けられている。つまり、４本の枝管１１１は、枝管１１１の延長方向の軸線が互いに９０度をなすように配置される。

ノズル１１に対して通水管１４から液体が供給されると、ノズル１１は噴霧口１１２からミストを噴出させる。なお、液体は基本的には水であるが、噴霧口１１２に目詰まりが生じない成分で、植物３０の育成に有用な成分を含む水溶液であってもよい。以下では、ノズル１１に供給される液体を「水」という。すなわち、以下の説明において、水という用語は、純粋な水だけではなく、特定成分を含む水溶液である場合を含む。

通水管１４はポンプ１２に接続されている。ポンプ１２は、タンク１５に蓄えた水を通水管１４に供給する。ポンプ１２で加圧された水が通水管１４に供給されることにより、ノズル１１からミストが噴出する。ノズル１１から噴出したミストは、上述したように、重力によって落下する。ミストの一部は落下中に蒸発し、周囲の気化熱を奪って空気を冷却する。また、残りの一部は植物３０に散布され、蒸発時に植物３０から気化熱を奪って植物３０の温度を低下させる。

図１に示す構成例では、通水管１４が４系統に分岐している。すなわち、通水管１４は、ヘッダ１４１を通して４本の送水管１４２に分岐されている。通水管１４の分岐数は農業用ハウス２０の規模により異なるが、たとえば、２分岐以上で６分岐以下の範囲が選択されることが望ましい。この程度の分岐数であれば、通水管１４に供給する圧力のばらつきは許容範囲に収まる。送水管１４２は、畝３１の長手方向に沿うように配置される。ただし、通水管１４は畝３１に交差する方向に配置されていてもよい。

図１に示す構成例では、１つの畝３１に２本の送水管１４２が配置され、１つの畝３１に配置された２本の送水管１４２の一端は連結管１４３に接続されている。つまり、１つの畝３１に配置された２本の送水管１４２は連結管１４３を通してつながっている。連結管１４３は、送水管１４２の長手方向において、ヘッダ１４１とは反対側の一端に接続される。

この構成により、送水管１４２の一端を連結管１４３に接続せずに開放している場合と比較すると、１本の送水管１４２の延長方向における圧力差が抑制され、また、異なる送水管１４２の間の圧力差が抑制される。すなわち、通水管１４に配置したすべてのノズル１１に、同程度の圧力で水を供給することが可能になる。

送水管１４２それぞれに設けられた各ノズル１１は、２つの噴霧口１１２を備える。ノズル１１は、２つの噴霧口１１２が送水管１４２の延長方向に対して９０度をなすように配置される。また、１つの畝３１に配置された２本の送水管１４２に設けられたノズル１１は、噴霧口１１２が向き合うように配置される。たとえば、送水管１４２の延長方向に対して垂直な方向における２つのノズル１１のそれぞれの噴霧口１１２が向き合うように配置される。

ノズル１１は、２つの噴霧口１１２の中心線が水平面に沿うように配置される。１つの噴霧口１１２からはミストの粒子がほぼ水平方向に噴出し、噴霧口１１２から噴出したミストの粒子は、空気から浮力を受けることにより比較的長時間にわたって浮遊しながら重力により落下する。また、噴霧口１１２から噴出したミストの粒子は、外力を作用させる気流がなく、また移動を妨げる障害物がなければ、空気の抵抗によって水平方向の速度を徐々に失い、最終的には鉛直下向きに落下する。

ミスト発生システム１０の諸元は、向かい合うように配置された２個のノズル１１から噴出したミストが混合され、かつミストの粒子が水平方向の速度を失わないうちに互いに衝突可能であるように定められる。向かい合うように配置された２個のノズル１１から噴出したミストの粒子が衝突する確率を決める因子には、噴霧口１１２の間の距離、噴霧口１１２から噴出する粒子の初速、粒子の分布などがある。これらの因子の値は、ミスト発生システム１０に関する以下のような諸元で決まる。すなわち、因子の値は、１つの畝３１に対応した２本の送水管１４２の間隔Ｄ１、１本の送水管１４２に配置したノズル１１のピッチＬ１を含む。また、因子の値は、噴霧口１１２の中心線の向き、ノズル１１が受け取る水の流量、噴霧口１１２の寸法および形状、噴霧口１１２に供給する水の圧力などを含む。

向かい合うように配置された２個のノズル１１から噴出したミストの粒子が水平方向の速度を失わないうちに互いに衝突すると、ミストの粒子における水平方向の速度成分が低下する。水平方向の速度成分が低下すると、鉛直下向きの速度成分が相対的に大きくなるから、ミストの拡散が抑制され、結果的にミストの到達範囲が制限される。複数のノズル１１が上述のように配置されていると、ミストが存在する空間領域は２本の送水管１４２と１つの畝３１とに囲まれる直方体状の範囲に制限される。すなわち、ミストが存在する空間領域は、おおむね図１、図２に一点鎖線で示す範囲に制限される。つまり、２本の送水管１４２それぞれにノズル１１が適正なピッチＬ１で配置されている場合、ミストが存在する空間領域は直方体状の範囲に制限される。

なお、噴霧口１１２から噴出するミストは、噴霧口１１２から離れるに従って噴霧口１１２の中心線から離れるように広がる。したがって、噴霧口１１２の中心線から離れた粒子は、水平面に沿った面内において、噴霧口１１２の中心線に沿う向きの速度成分と、噴霧口１１２の中心線に直交する向きの速度成分とを有している。このような速度成分を持つミストの粒子が衝突した場合、衝突後のミストの粒子は落下するとは限らないが、噴霧口１１２の中心線の方向における速度成分はほぼ減殺される。したがって、ミストは畝３１の幅方向にはほとんど広がらない。言い換えると、噴霧口１１２の中心線に沿う方向の速度成分が低減していれば、ミストの大部分を畝３１に落下させることが可能になり、結果的に、ミストを無駄なく植物３０の冷却に用いることが可能になる。

上述したように、１つのノズル１１は２つの噴霧口１１２を備え、噴霧口１１２それぞれの中心線が送水管１４２の延長方向に対して９０度をなすように配置されている。そのため、１つのノズル１１が備える２つの噴霧口１１２から噴出するミストは、落下する範囲が畝３１の上に制限されるが、通路３２に向いた残りの２つの噴霧口１１２から噴出するミストは畝３１の上にほとんど誘導されない。したがって、１つのノズル１１が備える２つの噴霧口１１２のうち、通路３２に向いた噴霧口１１２はミストを噴出しないように閉じておくことが望ましい。噴霧口１１２を閉じるには、たとえば、噴霧口１１２に栓を取り付けておけばよい。このように、ノズル１１に設けた２つの噴霧口１１２のうちの一方を閉じておけば、水の消費が抑制される。

上述した動作によってミストの到達範囲をユーザが望む範囲に制限する場合、ノズル１１を適正な位置に配置することが必要である。そのため、ミスト発生システム１０は、農業用ハウス２０に対してノズル１１を定位置に取り付ける取付部材１６を備える（図２参照）。取付部材１６は、たとえば、農業用ハウス２０の構造材から送水管１４２を吊り下げるワイヤ、農業用ハウス２０の構造材に送水管１４２を一体に結び付ける結束バンドあるいはＵボルトなどから選択される。図２には、取付部材１６がワイヤである構成例を示している。

噴霧口１１２から噴出するミストは、ノズル１１の仕様に応じた範囲に分布する。すなわち、ミストが分布する空間領域の形状は、ノズル１１の仕様に応じて様々である。多くのノズル１１では、ミストが分布する空間領域を噴霧口１１２の中心線に直交する平面で切った断面が、円形、楕円形、長方形、環状のいずれかになる。上述のように、噴霧口１１２の中心線を水平面に沿って配置していると、ノズル１１から噴出したミストは重力によって落下するから、植物３０に向かってミストを落下させるには、ノズル１１は、植物３０を育成する際の上端と想定される高さ位置よりも噴霧口１１２が上方に位置するように配置される。

ミストの気化による植物３０の冷却、あるいはミストを用いた植物３０への薬剤散布のように、ミストを植物３０に接触させる場合は、噴霧口１１２から噴出したミストが落下して植物３０に到達するようにミスト発生システム１０の諸元が調節される。また、植物３０にミストを接触させずに植物３０の周囲の空気を冷却する場合には、噴霧口１１２から噴出したミストが落下して植物３０に到達する前に蒸発するように、ミスト発生システム１０の諸元が調節される。

たとえば、噴霧口１１２から噴出したミストが到達する水平距離は０．３［ｍ］以上２［ｍ］以下であることが望ましい。この場合、ミストの平均粒子径は２０［μｍ］以上２００［μｍ］以下であり、ミストの最大吐出圧力は０．１［ＭＰａ］以上０．８［ＭＰａ］以下であることが望ましい。また、ミストが到達する水平距離は０．６［ｍ］以上１．２［ｍ］以下であり、ミストの平均粒子径は５０［μｍ］以上８０［μｍ］以下、かつミストの最大吐出圧力は０．３［ＭＰａ］以上０．６［ＭＰａ］以下であることがより望ましい。

ミストが到達する水平距離は、噴霧口１１２から噴出したミストの粒子が空気抵抗などにより水平方向の速度成分を失うまでの距離を意味し、平均粒子径、水平方向の初速度の平均値（以下、平均初速度という）などにより変化する。ここに、ミストが到達する水平距離には、ミストに含まれる個々の粒子が到達する水平距離の平均値を用いる。また、最大吐出圧力は、ノズル１１に導入される水の圧力（つまり、噴霧圧力）の最大値であり、平均粒子径および水平方向の平均初速度を決める因子である。言い換えると、ミストが到達する水平距離、ミストの平均粒子径、最大吐出圧力の３つの因子は関連している。したがって、それぞれの因子が上述した数値の範囲を達成するには、ノズル１１の選定が必要である。また、３つの因子は、農業用ハウス２０の内部の気温、育成する植物３０の高さなどに応じて決められる。

たとえば、ミストの平均粒子径が大きいと重力と浮力との差が大きくなる上に空気抵抗が大きくなることにより水平距離が短縮されるが、ミストが消滅するまでの時間は長くなる。一方、最大吐出圧力を高めるほどミストが到達する水平距離は大きくなる。また、ノズル１１に供給する水の流量を増やすほど、ノズル１１から噴出するミストの濃度が高くなる。ミストの平均粒子径は、最大吐出圧力と流量とのどちらを高めても小さくなる。

農業用ハウス２０の内部の気温が高いほど、最大吐出圧力を高めることが望ましい。最大吐出圧力を高めると単位時間当たりにミスト化される水の重量が増加し、ミストの密度が高くなるから、向かい合う２個のノズル１１から噴出するミストの衝突確率が高まる。一方、農業用ハウス２０の内部の気温が比較的低いと、ミストが蒸発せずに植物３０に到達しやすくなるから、植物３０に過剰な水分が付着しないように、気温が低いほどミストの平均粒子径を小さくする必要がある。なお、ミストの平均粒子径、ミストの最大吐出圧力などの関係は一例であって、ミストを到達させる水平距離、ミストを落下させる量などの要求に応じて適宜に定められる。

上述した値を採用する場合、１つの畝３１に配置した２本の送水管１４２の間隔Ｄ１は６０［ｃｍ］以上８０［ｃｍ］以下の範囲とし、１本の送水管１４２におけるノズル１１のピッチＬ１は送水管１４２の間隔Ｄ１より小さくすることが望ましい。

ところで、図３、図４に示すように、ノズル１１は４本の枝管１１１を備えていてもよい。このノズル１１は、４つの噴霧口１１２を備える。４つの噴霧口１１２は１つの平面内において、中心線が９０度間隔となるように設けられている。ノズル１１は、送水管１４２に対しては、４つの噴霧口１１２を含む平面が水平面に沿うように配置され、かつ４つの噴霧口１１２それぞれの中心線が送水管１４２の延長方向に対して略４５度をなすように配置される。また、１つの畝３１に対応した２本の送水管１４２に設けられたノズル１１は、噴霧口１１２が向き合うように配置される。たとえば、２本の送水管１４２のうち一方の送水管１４２に配置されたノズル１１（第１ノズル）の噴霧口１１２と、他方の送水管１４２に配置され第１ノズルに最も近い少なくとも１つのノズル１１（第２ノズル）の噴霧口１１２とが向き合うように配置される。

１つの畝３１に対応する２本の送水管１４２の間隔をＤ１とすると、１本の送水管１４２においてノズル１１を配置するピッチＬ２は、Ｌ２＝２・Ｄ１に定められる。この例では、２本の送水管１４２それぞれに設けたノズル１１は、送水管１４２の延長方向において互いにＤ１（＝Ｌ２／２）だけずれるように位置が定められる。たとえば、Ｌ２＝１００［ｃｍ］、Ｄ１＝５０［ｃｍ］とすれば、上述した条件を満足する。この数値は、畝３１の幅、ノズル１１の仕様などに応じて適宜に選択される。

４つの噴霧口１１２を備えるノズル１１を用いた場合、ミストが畝３１の長手方向の速度成分を持つから、２つの噴霧口１１２を備えるノズル１１を用いる場合と比べて、畝３１の長手方向におけるミストの濃度むらが低減される。言い換えると、比較的少ない個数のノズル１１を用いて、畝３１の全体にわたってミストを噴霧することが可能になる。４つの噴霧口１１２を備えるノズル１１を上述のように配置した場合、ミストが噴霧される範囲は、おおむね図３に一点鎖線で囲む範囲になる。すなわち、ミストは長方形状の空間領域に散布される。

なお、上述したノズル１１の配置は一例である。たとえば、１本の送水管１４２においてノズル１１を配置するピッチＬ２はＬ２＝Ｄ１であってもよい。この場合、２本の送水管１４２に設けたノズル１１は、送水管１４２の延長方向において同じ位置に配置される。２本の送水管１４２それぞれに設けたノズル１１がこのように配置されていると、同じ空間領域に４つの噴霧口１１２からミストが噴出するから、図３に示す構成例と比較すると、ミストの密度が高まる。

ところで、１つのノズル１１が４つの噴霧口１１２を備え、噴霧口１１２それぞれの中心線が送水管１４２の延長方向に対して略４５度をなすように配置されていると、２つの噴霧口１１２から噴出するミストは、落下する範囲が畝３１の上に制限される。その一方、通路３２に向いた残りの２つの噴霧口１１２からミストが噴出したとしても、そのミストは畝３１の上に誘導されない。したがって、１つのノズル１１が備える４つの噴霧口１１２のうち、通路３２に向いた２つの噴霧口１１２はミストを噴出しないように閉じておくことが望ましい。噴霧口１１２を閉じるには、たとえば、噴霧口１１２に栓を取り付けておけばよい。

図４のように４つの噴霧口１１２を備えるノズル１１を採用する場合でも、ミストが到達する水平距離、ミストの平均粒子径、ミストの最大吐出圧力は、２つの噴霧口１１２を備えるノズル１１を採用する場合と同様である。すなわち、１つの畝３１に対応する２本の送水管１４２の間隔Ｄ１を５０［ｃｍ］、ノズル１１のピッチＬ１を１００［ｃｍ］とするとき、たとえば、噴霧口１１２から噴出したミストが到達する水平距離は０．３［ｍ］以上２［ｍ］以下であることが望ましい。この場合、ミストの平均粒子径は２０［μｍ］以上２００［μｍ］以下であり、ミストの最大吐出圧力は０．１［ＭＰａ］以上０．８［ＭＰａ］以下であることが望ましい。また、ミストが到達する水平距離は０．６［ｍ］以上１．２［ｍ］以下であり、ミストの平均粒子径は５０［μｍ］以上８０［μｍ］以下、かつミストの最大吐出圧力は０．３［ＭＰａ］以上０．６［ＭＰａ］以下であることがより望ましい。

ところで、ノズル１１は、通水管１４から受け取る水の流量と、噴霧口１１２から吐出するミストの噴霧圧力との少なくとも一方を調節する調節器を備えていてもよい。流量を調節する場合、たとえば、枝管１１１に供給する水の流量を調節するように、通水管１４から枝管１１１への分岐点までの流路に配置されるニードル弁が用いられる。また、噴霧圧力を調節する場合、たとえば、噴霧口１１２を備えるキャップ１１３が用いられる。噴霧圧力を調節するキャップ１１３は、内側面に形成されたねじ溝が枝管１１１の外周面に形成されたねじ溝に噛み合っている。したがって、キャップ１１３は、枝管１１１に対して回転すると、枝管１１１に対して移動する。キャップ１１３が枝管１１１に対して相対的に移動すると、枝管１１１の先端と噴霧口１１２との距離が変わる。その結果、噴霧口１１２を通過する水の圧力（つまり、噴霧圧力）を調節することが可能になる。

ノズル１１に供給する水の流量と噴霧圧力との少なくとも一方を調節する調節器は、ポンプ１２とバルブ１３との少なくとも一方であってもよい。ポンプ１２の回転数をインバータで制御する構成を採用すれば、ポンプ１２を通過する流量が調節可能であり、ノズル１１に供給する水の流量が調節可能になる。また、バルブ１３の開度を調節することによってもノズル１１に供給する水の流量が調節可能になる。バルブ１３として設定圧力の調節範囲が所望範囲である圧力制御弁を設けると、バルブ１３によってノズル１１に供給する水の圧力が調節され、結果的にバルブ１３により噴霧圧力の調節が可能になる。

調節器は、手操作で流量と噴霧圧力との少なくとも一方を調節することが可能である。ただし、電気信号を用いて流量あるいは噴霧圧力を指示する調節器を採用すれば、タイムスケジュールに従って流量と噴霧圧力との少なくとも一方を調節することが可能である。また、調節器は、センサで検出する農業用ハウス２０の内部環境、外部環境などに応じて、流量と噴霧圧力との少なくとも一方を調節してもよい。

上述したように、ミスト発生システム１０が調節器を備えていれば、調節器によりノズル１１に供給される水の流量とノズル１１が噴出するミストの噴霧圧力との少なくとも一方が調節可能になる。その結果、噴霧口１１２から噴出するミストの平均粒子径、ミストの最大吐出圧力の調節が可能になり、噴霧口１１２から噴出するミストの噴出速度を調節することが可能になる。なお、ノズル１１の構成にもよるが、ミストの平均粒子径と噴出速度との間には通常は相関がある。したがって、調節器は、ノズル１１に供給される水の流量の調節とミストの噴出圧力の調節とは一方のみが行える構成でもよい。

上述したミスト発生システム１０では、２個のノズル１１が噴霧口１１２を向き合わせるように配置されているが、３個以上のノズル１１から噴出するミストを混合することによっても、ミストを落下させる範囲を制限することが可能である。すなわち、３個以上のノズル１１それぞれから噴出させたミストが混合され、かつ水平面に沿った面内でノズル１１それぞれの噴霧口１１２の中心軸に沿った速度成分を低減させるように、３個以上のノズル１１が配置されていればミストの範囲が制限される。

３個のノズル１１から噴出するミストを混合する場合の配置例を図５に示す。図５に示す例では、３個のノズル１１それぞれの噴霧口１１２が正三角形の頂点に位置している。このような配置であっても、ミストが混合されると、３個のノズル１１から噴出したミストの速度成分のうち、噴霧口１１２の中心軸に沿った速度成分が低減し、ミストの到達範囲が制限される。

上述したミスト発生システム１０を適用する農業用ハウス２０の構成例について、以下に簡単に説明する。農業用ハウス２０で育成する植物３０は、葉菜類、果菜類、豆類、果物、花卉などから選択可能である。葉菜類は、ホウレンソウ、コマツナ、レタス、キャベツ、ハクサイなどを代表とする。また、果菜類は、トマト、キュウリ、ナスなどを代表とする。

本実施形態において植物３０にミストを散布するのは、植物３０に低温の水を接触させて植物３０を冷却すること、および植物３０から気化熱を奪うことによって植物３０の温度と植物３０の周囲温度とを低下させることを主な目的としている。また、植物３０の上方にミストを発生させることにより、農業用ハウス２０の上部の空気から気化熱を奪い、植物３０の周囲の気温を下げることにも寄与する。さらに、ミストは、気化熱による温度の制御だけではなく、薬剤の散布を目的としてノズル１１から噴出させる場合もある。

農業用ハウス２０は、図６に示すように、構造材としての金属製パイプを組み合わせて構成されたフレーム２１１と、フレーム２１１により支持された被覆体２１２とで構成された外殻２１を備える。フレーム２１１は、並んで配置された２本の支柱部２１１１と、２本の支柱部２１１１それぞれの一端間を連結する連結部２１１２とを一体に備える逆Ｕ字状に形成されている。連結部２１１２は、滑らかな弧状に形成されている例を示しているが、２本の直線それぞれの一端を付き合わせた逆Ｖ状に形成されていてもよい。被覆体２１２は、ガラスでもよいが、この構成例では、透光性を有する（望ましくは透明である）合成樹脂フィルムを用いている。複数のフレーム２１１は、それぞれが囲む面に交差する方向に並び、被覆体２１２は、複数のフレーム２１１が並んだ状態で複数のフレーム２１１に架設される。そして、被覆体２１２は、複数のフレーム２１１が並ぶことにより形成される仮想的な立体物を全周にわたって覆う。

農業用ハウス２０は、断面半円状の屋根部２００と、屋根部２００を支持し互いに対向する一対の側壁部２０１と、側壁部２０１に直交し互いに対向する一対の妻壁部２０３とを一体に備える。したがって、農業用ハウス２０は、妻壁部２０３を結ぶ方向に直交する断面において逆Ｕ字状に形成されている。一対の妻壁部２０３を結ぶ方向の寸法は、一対の側壁部２０１を結ぶ方向に比べて十分に大きい寸法に設計されている。以下では、一対の妻壁部２０３を結ぶ方向を長手方向といい、一対の側壁部２０１を結ぶ方向を短手方向という。畝３１の長手方向は農業用ハウス２０の長手方向に沿っており、農業用ハウス２０の短手方向において、複数本の畝３１が形成される。

農業用ハウス２０は、カーテン２３および窓２４を備える。カーテン２３は、内部に入射する外光を減光させる第１位置と、内部に入射する外光を減光させない第２位置との間で移動可能である。また、窓２４は、内部と外部との間で通気させる開位置と、内部と外部との間で通気させない閉位置との間で移動可能である。

さらに、農業用ハウス２０は、カーテン２３として、屋根部２００に沿って配置された屋根カーテン２３０と、２つの側壁部２０１それぞれに沿って配置された２つの側カーテン２３１とを備える。屋根カーテン２３０は、第１位置と第２位置との間で移動することにより、屋根部２００からの外光の入射量を調節する。側カーテン２３１は、第１位置と第２位置との間で移動することにより、２つの側壁部２０１それぞれからの外光の入射量を調節する。屋根カーテン２３０と側カーテン２３１とは駆動装置により独立して駆動される。駆動装置は、モータのような動力源を備え、屋根カーテン２３０と側カーテン２３１とにそれぞれ対応した駆動機構を備えている。

窓２４は、側壁部２０１それぞれに設けられている。窓２４は、開度が調節されることにより、農業用ハウス２０の内部と外部との間で通気する際の空気の通気抵抗を調節する。農業用ハウス２０は、側壁部２０１のほかに、妻壁部２０３にも窓を備えていることが望ましい。２つの側壁部２０１それぞれの窓２４は、駆動装置により独立して駆動される。駆動装置は、モータのような動力源を備え、窓２４にそれぞれ対応した駆動機構を備えている。

カーテン２３の位置と窓２４の開度とを適宜に調節すれば、農業用ハウス２０の内部温度と内部湿度とを変化させることが可能である。たとえば、夏季で晴天の日中であれば、屋根カーテン２３０および側カーテン２３１を閉じ、かつ窓２４の開度を大きくすれば、農業用ハウス２０の内部温度の上昇が抑制される。

農業用ハウス２０の妻壁部２０３には、上部にファン２５が配置され、下部に入口が設けられる。ファン２５は、機械換気によって農業用ハウス２０の換気を行い、農業用ハウス２０の内部温度および内部湿度の調節に寄与する。また、ファン２５は運転時に農業用ハウス２０に気流を形成する。上述のように、カーテン２３、窓２４、ファン２５などの設備の動作を制御することにより、農業用ハウス２０の内部環境が制御され、植物３０を育成する環境を整えることが可能になる。

農業用ハウス２０は、植物３０を育成する環境を制御するために、ミスト発生システム１０、カーテン２３、窓２４、ファン２５のほかに、植物３０に散水する装置などの各種の装置を備える。また、農業用ハウス２０には、温度、湿度、土中の含水率、照度などから選択される農業用ハウス２０の内部環境を監視するセンサが配置されていてもよい。センサが監視する内部環境には、植物３０の温度、湿度、照度などがある。内部環境を監視するセンサは、農業用ハウス２０の複数箇所に設けられることが望ましいが、１箇所にだけ設けられてもよい。

農業用ハウス２０の内部環境を整える装置は、センサが監視した農業用ハウス２０の内部環境に基づいて、制御装置が動作状態を決めることが望ましい。この場合、制御装置は、カーテン２３、窓２４、ファン２５、散水を行う装置、ミストを散布する装置などの各種装置を、センサが監視する農業用ハウス２０の内部環境に基づいて制御する。センサ６１が監視する内部環境と各種装置の動作との関係は、植物３０の種類、植物３０の成長段階、季節などに応じて定められる。

制御装置は、手動運転と自動運転との選択が可能であり、自動運転が選択されているときには、各種装置の自動運転を行う。また、制御装置は、タイマを内蔵し、タイマは、運転期間と停止期間とがスケジュールとして設定可能に構成されている。自動運転が選択されている場合、制御装置は、タイマに設定した運転期間において、センサが監視する内部環境に応じて各種装置の動作を制御する。

上述した構成の農業用ハウス２０は一例であり、農業用ハウス２０の構成を限定する趣旨ではなく、農業用ハウス２０に他の材料を用いることや他の形状に形成することを妨げない。

以上説明したように、本発明に係る第１の態様のミスト発生システム１０は、複数のノズル１１と調節器と取付部材１６とを備える。ノズル１１それぞれは、液体の供給を受けて噴霧口１１２からミストを噴出させる。調節器は、複数のノズル１１それぞれに供給する液体の流量と複数のノズル１１それぞれの噴霧圧力との少なくとも一方を調節する。取付部材１６は、複数のノズル１１それぞれを定位置に取り付ける。この定位置は、複数のノズル１１から選択された２個以上のノズル１１が噴出するミストが混合され、かつミストの速度成分のうち、少なくとも２個以上のノズル１１それぞれがミストを噴出する向きの水平方向の速度成分を低減させるように定められる。

この構成によれば、複数のノズル１１から噴出したミストが混合され、ノズル１１からミストが噴出した向きの速度成分が低減されるから、ミストを混合しない場合と比較すると、ノズル１１から近い距離にミストが落下する。すなわち、ミストが拡散する空間領域を制限し、特定の空間領域にミストを重点的に噴霧することが可能になる。その結果、ミストを必要とする空間領域に必要量のミストを供給しながらも、ミストを必要としない空間領域へのミストの飛散を抑制するから、ミストを発生させるために供給する水の量の増加が抑制される。すなわち、節水に寄与する。

ミスト発生システム１０は液体の流量と液体の噴霧圧力との少なくとも一方を調節するから、噴霧口１１２から噴出するミストの平均粒子径、ミストが到達する水平距離、ミストの最大吐出圧力のうちの少なくとも一つの要素を調節可能である。したがって、調節器を調節すると、必要な量のミストを供給することが可能になる。

また、ミストを薬剤散布に利用する場合に、ミストを噴霧する空間領域を薬剤散布対象の直物体の範囲に制限することができる。そのため、薬剤使用量をより少なくすることができる。

第２の態様のミスト発生システム１０では、第１の態様において、調節器は、複数のノズル１１に液体を供給する流路に配置されたバルブ１３とポンプ１２との少なくとも一方であることが望ましい。

この構成によれば、バルブ１３の開度あるいはポンプ１２の流量を調節することによって、ノズル１１に供給する液体の流量を調節することが可能になる。

第３の態様のミスト発生システム１０では、第１または第２の態様において、取付部材１６は、２個以上のノズル１１から噴出したミストが衝突するように、２個以上のノズル１１の配置と、２個以上のノズル１１がミストを噴出する向きとを定めていることが望ましい。

この構成によれば、取付部材１６を用いてノズル１１の位置および向きを定めるから、目的とする空間領域にミストを供給することが可能になる。

第４の態様のミスト発生システム１０では、第３の態様において、２個以上のノズル１１は、２個のノズル１１である。２個のノズル１１が水平面内において噴霧口１１２を互いに向かい合わせるように配置されていることが望ましい。

すなわち、異なるノズル１１の噴霧口１１２が互いに向き合っているから、噴霧口１１２から噴出したミストが混合されたときに、噴霧口１１２が向き合っている方向の速度成分が低減される。その結果、ミストは、複数の噴霧口１１２の間の領域で落下しやすくなり、ミストの拡散が抑制される。

第５の態様の農業用ハウス２０は、第１〜第４のいずれかのミスト発生システム１０と、植物を育成する空間を囲む外殻２１とを備え、空間にミスト発生システム１０のうちの少なくとも複数のノズル１１と取付部材１６とが配置されている。

この構成によれば、外殻２１の内部空間にノズル１１と取付部材１６とが配置されるから、農業用ハウスの内部空間をノズル１１から噴出したミストで冷却することが可能になる。

第６の態様の農業用ハウス２０では、第５の態様において、噴霧口１１２から噴出したミストが到達する水平距離は０．３［ｍ］以上２［ｍ］以下、ミストの平均粒子径は２０［μｍ］以上２００［μｍ］以下、ミストの最大吐出圧力は０．１［ＭＰａ］以上０．８［ＭＰａ］以下であることが望ましい。また、第７の態様の農業用ハウス２０では、第６の態様において、噴霧口１１２から噴出したミストが到達する水平距離は０．６［ｍ］以上１．２［ｍ］以下、ミストの平均粒子径は５０［μｍ］以上８０［μｍ］以下、ミストの最大吐出圧力は０．３［ＭＰａ］以上０．６［ＭＰａ］以下であることがさらに望ましい。

上述の数値範囲を採用すると、複数のノズル１１から噴出したミストが混合するから、育成する植物３０の近くまでミストを落下させることが可能であり、結果的に気化熱を奪って植物３０の冷却を行うことが可能になる。仮に、平均粒子径が２０［μｍ］より小さいドライミストを採用すると、植物３０には水滴が付着しないが、ミストとして霧化される液体の量が少なく農業用ハウス２０の内部空間のように広い空間領域を冷却することが難しい。これに対して、上述した数値範囲を採用することにより、農業用ハウス２０の内部空間に比較的多くの量のミストを供給することが可能であるから、農業用ハウス２０の冷却の効果が高まる。

第８の態様の農業用ハウス２０では、第５〜第７のいずれかの態様において、外殻２１は、複数のフレーム２１１と被覆体２１２とを備えることが望ましい。フレーム２１１は、それぞれ逆Ｕ字状であって構造材となる。被覆体２１２は、複数のフレーム２１１それぞれが囲む面に交差する方向に複数のフレーム２１１が並んだ状態で複数のフレーム２１１に架設される。被覆体２１２は、複数のフレーム２１１が仮想的に定める立体物を全周にわたって覆う。

この農業用ハウス２０は、一般的な構造であり、ミスト発生システム１０を設けることによって、育成する植物３０に効率よくミストを供給することが可能になる。

なお、上述した実施形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることはもちろんのことである。

１０ ミスト発生システム
１１ ノズル
１２ ポンプ（調節器）
１３ バルブ（調節器）
１６ 取付部材
２０ 農業用ハウス
２１ 外殻
３０ 植物
１１２ 噴霧口
２１１ フレーム
２１２ 被覆体

Claims (8)

1. 液体の供給を受けて噴霧口からミストを噴出させる複数のノズルと、
   前記複数のノズルそれぞれに供給する液体の流量と前記複数のノズルそれぞれの噴霧圧力との少なくとも一方を調節する調節器と、
   前記複数のノズルから選択された２個以上のノズルが噴出する前記ミストが混合され、かつ前記ミストの速度成分のうち、少なくとも前記２個以上のノズルそれぞれが前記ミストを噴出する向きの水平方向の速度成分を低減させるように前記複数のノズルそれぞれを定位置に取り付ける取付部材とを備える
   ことを特徴とするミスト発生システム。
2. 前記調節器は、前記複数のノズルに液体を供給する流路に配置されたバルブとポンプとの少なくとも一方である
   請求項１記載のミスト発生システム。
3. 前記取付部材は、
   前記２個以上のノズルから噴出した前記ミストが衝突するように、前記２個以上のノズルの配置と、前記２個以上のノズルが前記ミストを噴出する向きとを定めている
   請求項１又は２記載のミスト発生システム。
4. 前記２個以上のノズルは、２個のノズルであり、
   前記２個のノズルが水平面内において前記噴霧口を互いに向かい合わせるように配置されている
   請求項３記載のミスト発生システム。
5. 請求項１〜４のいずれか１項に記載のミスト発生システムと、
   植物を育成する空間を囲む外殻とを備え、
   前記空間に前記ミスト発生システムのうちの少なくとも前記複数のノズルと前記取付部材とが配置されている
   ことを特徴とする農業用ハウス。
6. 前記噴霧口から噴出した前記ミストが到達する水平距離は０．３［ｍ］以上２［ｍ］以下、
   前記ミストの平均粒子径は２０［μｍ］以上２００［μｍ］以下、
   前記ミストの最大吐出圧力は０．１［ＭＰａ］以上０．８［ＭＰａ］以下である
   ことを特徴とする請求項５記載の農業用ハウス。
7. 前記噴霧口から噴出した前記ミストが到達する水平距離は０．６［ｍ］以上１．２［ｍ］以下、
   前記ミストの平均粒子径は５０［μｍ］以上８０［μｍ］以下、
   前記ミストの最大吐出圧力は０．３［ＭＰａ］以上０．６［ＭＰａ］以下である
   請求項６記載の農業用ハウス。
8. 前記外殻は、
   それぞれ逆Ｕ字状であって構造材となる複数のフレームと、
   前記複数のフレームそれぞれが囲む面に交差する方向に前記複数のフレームが並んだ状態で前記複数のフレームに架設される被覆体とを備え、
   前記被覆体は、前記複数のフレームが仮想的に定める立体物を全周にわたって覆う
   請求項５〜７のいずれか１項に記載の農業用ハウス。

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