作物栽培设备制造技术

本发明专利技术的目的是：降低作物栽培设备的运行成本；提高栽培作物的营养液吸收率；促进栽培作物的生长；并且增加栽培作物的产量。本发明专利技术具有长且窄的、中空的栽培盒，栽培作物的根部在栽培盒中垂挂。营养液供应管在长度方向上附接到侧壁的内表面。用于喷射包含营养液的流体的喷嘴以所需间隔附接到每个营养液供应管。来自喷嘴的喷雾包括颗粒尺寸小于20微米的小颗粒和颗粒尺寸在20‑100微米范围内的大颗粒。来自喷嘴的喷雾的平均颗粒尺寸在10‑30微米范围内。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种作物栽培设备，更具体地，涉及一种优选地用在作物工厂中耕种并且可以通过降低运行成本并且增加产量实现经济耕种的作物栽培设备。
技术介绍
已提出了大量的作物栽培设备。如日本专利申请平开No.2012-196164(专利文献1)所公开的，申请人曾提出图9(A)和图9(B)所示的作物栽培设备。在专利文献1中提出的作物栽培设备中，在栽培盒100内部的长度的一端到另一端以一定间隔设置栽培作物P，以使得栽培作物P布置在沿着栽培盒100的纵向方向L的栽培盒100的上表面上。栽培作物P的根部Pr在栽培盒100内部向下垂挂。在栽培盒100内部，沿着其纵向方向安装有将栽培盒隔离为上下部分的倾斜的隔离板106。一个喷嘴110安装在栽培盒100的一个较短侧壁101的内表面的中心处。喷雾循环风扇115安装在与侧壁101相对的另一个较短侧壁102附近的下部分处。在栽培盒100内部，通过喷嘴110和风扇115的操作，喷嘴110喷射的营养液从倾斜隔离板106朝向另一个侧壁102向上地流动。在营养液沿着另一个侧壁102向下流动之后，营养液从倾斜隔离板106朝向侧壁101向下流动。当喷嘴110使用用于喷射营养液和压缩空气的混合气体的双流体喷嘴时，如图9(B)所示，压缩空气从空气压缩机120供应至喷嘴110。营养液以所需的压力从营养液箱121供入栽培盒。为了增加朝向栽培盒100内部的另一个侧壁102喷射的营养液的飞行距离，营养液以高喷射压力从双流体喷嘴110朝向另一个侧壁102喷射。在长栽培盒100内部，喷嘴110安装在栽培盒100的纵向方向的一端侧。因此，为了使得从喷嘴110喷射的营养液保留在栽培盒100内部的空气中，液滴的直径被设定为小至不超过30微米并且最好不超过10微米。此外，栽培盒内部的湿度设定为具有喷射的营养液烟雾的饱和状态，因此远离喷嘴110的栽培作物的根部Pr能够吸收营养液。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利申请平开No.2012-196164
技术实现思路
本专利技术所要解决的问题在专利文献1的作物栽培设备中，为了通过使用安装至栽培盒110的另一侧的风扇115以使得从安装在栽培盒100的纵向方向上的一端的一个喷嘴110喷射的喷雾在栽培盒100内部循环，使用了增加喷雾的飞行距离的双流体喷嘴。因为需要空气压缩机以便将压缩空气供应至双流体喷嘴，安装成本和运行成本变高。此外，喷雾循环风扇115的安装成本和运行成本较高。高运行成本对于耕种是不利的。当包含直径不大于10微米的颗粒的精细营养液的雾气(所谓的干雾气)填充栽培盒100内部时，可以使得远离喷嘴110的栽培作物的根部吸收营养液。但是，在与营养液喷雾侧相对的一侧，营养液变稀薄。因此，作物的生长缓慢并且难以使得栽培作物均匀地生长。此外，漂浮在空气中的液滴没有被作物吸收，而是积聚在栽培盒100的底部。因此，如图9(B)所示，大量液滴收集在箱130中，收集的液滴量是从喷嘴110喷射的喷雾量的大约30％。被作物的根部所吸收的营养液的量以该量减少，这样效率低。随着栽培作物生长，所需的营养的量增加。在营养液漂浮在栽培盒内部的空气中的情形中，可以使得生长的根部吸收营养液。但是，随着漂浮在空气中的营养液的量增加，成为液滴下落并且被收集的营养液的量也增加。因此，作物的根部所吸收的营养液的量变少。为了通过在早期阶段种植作物以保持作物的健康生长并且增加产量，必须改善作物栽培设备，使得作物的根部可靠地吸收必需量的营养液。本专利技术的目的是通过改善上述运行成本问题和栽培作物的低营养吸收速率问题，使得栽培作物迅速地生长，从而增加其产量并且减少运行成本，实现经济耕种。用于解决技术问题的手段为了解决上述问题，本专利技术提供了一种作物栽培设备，其具有细长中空的栽培盒，在该栽培盒中：栽培作物的根部向下垂挂；营养液供应管沿着在栽培盒的纵向方向上延伸的侧壁的内表面安装；并且多个喷嘴以所需间隔安装在营养液供应管上，每个喷嘴喷射包含营养液的一种流体；其中，从喷嘴喷射的喷雾包括直径小于20微米的小颗粒和直径不小于20微米且不大于100微米的大颗粒；并且平均颗粒直径设定为10微米至30微米。如上所述，在本专利技术中，用于将营养液喷射至栽培作物的根部的多个喷嘴以一定间隔布置在栽培盒中。因而，与专利文献1中的从一个喷嘴喷射的喷雾在栽培盒内部循环的作物栽培设备的构造不同，本专利技术的作物栽培设备的构造不需要用于延长从喷嘴喷射的喷雾的飞行距离。因此，在本专利技术中使用的单流体喷嘴仅喷射营养液而不与加压空气混合。如上所述，因为不采用加压空气，可以不需要使用空气压缩机和用于使喷雾在栽培盒内部循环的风扇。因而，可以降低运行成本和安装成本。从单流体喷嘴中喷射平均颗粒直径为10微米至30微米的所谓的半干雾气。栽培作物的根部直接地吸收颗粒直径不小于20微米且不大于100微米的营养液，优选地颗粒直径在20至40微米的范围内或大约30微米的营养液。由直径不大于10微米的颗粒构成的超精细液滴漂浮在栽培盒内部的空气中以将营养液附着至与喷雾注入侧相对的根部的一部分以及从根茎分支的须部。上述雾气的颗粒直径通过激光方法测量。因为可以使得栽培作物的根部有效地吸收包含由大颗粒和小颗粒组成的液滴的营养液，可以加速栽培作物的生长。此外，因为从喷嘴喷射由平均直径为10微米至30微米的精细颗粒构成的半干雾气，营养液不太可能以液滴的形式下落至栽培盒的底部。因而，可以使得栽培作物的根部以高吸收率吸收营养液并且防止营养液被浪费。通常，从喷嘴喷射的喷雾的颗粒直径不均匀。特别是在仅喷射不与空气混合的流体的单流体喷嘴中，喷雾中包括的液滴的颗粒直径变大。在从其注入口以回旋流喷射营养液的单流体喷嘴中，位于分布喷雾的中心部分处的颗粒直径易于变大，而位于分布喷雾的外围的颗粒直径易于变小。在本专利技术中，通过利用以回旋流喷射营养液的单流体喷嘴的特性，如上所述，大颗粒构成的液滴被喷射至栽培作物的根部，以使得根部可靠地吸收营养液，而小颗粒构成的液滴漂浮在栽培盒内部的空气中，以使得营养液不能直接被喷射到其的根部的一部分吸收营养液。优选地，在包括单流体喷嘴的上述每个喷嘴中，圆柱形壳体的中空部分设定为营养液流动路径；营养液从营养液流动路径的纵向方向上的一侧被供应至喷嘴；营养液流动路径的纵向方向上的另一端被注入壁封闭；并且注入口形成在注入壁的中心；并且喷嘴尖被固定至注入壁的内表面；与注入口连通的注入孔形成在喷嘴尖的一端表面上；弯曲成弧形的回旋槽朝向注入孔形成在喷嘴尖的另一侧，以在营养液通过回旋槽回旋的情况下从注入口注入营养液。可以根据包括弧角度和弧长的回旋槽的构造和相邻回旋槽之间的间隔调整喷雾的大颗粒和小颗粒的直径及其平均颗粒直径。此外，可以根据稍后描述的喷射压力增加和减少喷嘴的喷射角范围和喷射量。优选地，单流体喷嘴用作上述喷嘴，从该单流体喷嘴的注入口以回旋流喷射营养液，并且该单流体喷嘴被构造成其喷射角范围和喷射量由于喷射压力的增加和减少而增加和减少。优选地，营养液从泵供应至喷嘴；喷嘴的喷射压力设定在1兆帕至7兆帕的范围内；并且根据栽培作物的根部的生长长度改变泵的排出压力，并且在设定为1兆帕至7兆帕的喷嘴的喷射压力范围内逐渐增加喷嘴的喷射压力，从而喷嘴的喷射角和喷射量增加。如上所述，喷嘴的喷射压力设定为本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种作物栽培设备，具有细长中空的栽培盒，在所述栽培盒中：栽培作物的根部向下垂挂；营养液供应管沿着纵向地延伸的侧壁的内表面安装；并且多个喷嘴以所需间隔安装在所述营养液供应管上，每个喷嘴喷射包含营养液的一种流体；其特征在于，由所述喷嘴喷射的喷雾包括直径小于20微米的小颗粒和直径不小于20微米且不大于100微米的大颗粒的混合物；并且平均颗粒直径设定为10微米至30微米。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.05.16 JP 2014-1023621.一种作物栽培设备，具有细长中空的栽培盒，在所述栽培盒中：栽培作物的根部向下垂挂；营养液供应管沿着纵向地延伸的侧壁的内表面安装；并且多个喷嘴以所需间隔安装在所述营养液供应管上，每个喷嘴喷射包含营养液的一种流体；其特征在于，由所述喷嘴喷射的喷雾包括直径小于20微米的小颗粒和直径不小于20微米且不大于100微米的大颗粒的混合物；并且平均颗粒直径设定为10微米至30微米。2.如权利要求1所述的作物栽培设备，其特征在于，单流体喷嘴用作所述喷嘴，从所述单流体喷嘴的注入口以回旋流喷射所述营养液，并且所述单流体喷嘴被构造成其喷射角范围和喷射量由于喷射压力的增加和减少而增加和减少。3.如权利要求1或2所述的作物栽培设备，其特征在于，所述营养液以所需的压力从泵供应至所述喷嘴；所述喷嘴的喷射压力设定为1兆帕至7兆帕的范围；并且根据所述栽培作物的所述根部的生长长度，所述泵的排出压力在设定为1兆帕至7兆帕的所述喷嘴的所述喷射压力范围内逐渐增加，从而所述喷嘴的所述喷射角和所述喷射量增加。4.如权利要求2或3所述的作物栽培设备，其特征在于，通过增加和减少所述喷嘴的所述喷射压力，所述喷射量在1:3的范围内增加和减少。5.如权利要求2至4中任一项所述的作物栽培设备，其特征在于，通过增加和减少所述喷嘴的所述喷射压力，所述喷射角在50度至120度的范围内变化。6.如权利要求1至5中任一项所述的作物栽培设备，其特征在于，所述营养液供应管沿着在所述栽培盒的所述纵向...

【专利技术属性】
技术研发人员：池内博，大西宪男，片冈大辅，彦坂阳介，小谷阳史，
申请(专利权)人：株式会社池内，
类型：发明
国别省市：日本;JP