(57)【要約】      （修正有）【課題】稲作に使用される水田に張られた水に微細気泡を供給し、水田における稲作を促進させる水田用稲育成促進微細気泡発生装置を提供する。【解決手段】水中ポンプ２０と水田１０の水面下で微細気泡１３を発生させる微細気泡発生ノズル２１とを有する微細気泡発生ユニットと、太陽電池３０と蓄電池３１とＤＣ／ＡＣインバーター３２とを備える電力供給ユニットと、を有する。【選択図】図１
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【実用新案登録請求の範囲】
【請求項１】
水稲を育成する水田の灌漑水に微細気泡を供給する微細気泡発生ユニットと、
前記微細気泡発生ユニットに電力を供給する電力供給ユニットと、
を有することを特徴とする水田用稲育成促進微細気泡発生装置。
【請求項２】
前記微細気泡発生ユニットは、前記水田の水中に設置された水中ポンプと、当該水中ポンプに取り付けられて水面下で微細気泡を発生させる微細気泡発生ノズルと、を有することを特徴とする請求項１に記載の水田用稲育成促進微細気泡発生装置。
【請求項３】
前記微細気泡発生ユニットは、前記水田の水面より高位置に設置された循環ポンプと、当該循環ポンプの吸い込み側に接続された吸い込み管と、当該循環ポンプの吐出側に接続された吐出管と、当該吐出管の当該水田の水中に取り付けられた微細気泡発生ノズルと、を有することを特徴とする請求項１に記載の水田用稲育成促進微細気泡発生装置。
【請求項４】
前記微細気泡発生ユニットは、前記吐出管の前記水田の水中に取り付けられた複数の前記微細気泡発生ノズルを有することを特徴とする請求項３に記載の水田用稲育成促進微細気泡発生装置。
【請求項５】
前記微細気泡発生ノズルは、自然吸気される空気を混入させる気体導入管を備えることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか１項に記載の水田用稲育成促進微細気泡発生装置。
【請求項６】
前記気体導入管の水面上の先端に取り付けられた気体導入量調整弁を有することを特徴とする請求項５に記載の水田用稲育成促進微細気泡発生装置。
【請求項７】
前記微細気泡は、直径が１μｍ〜１００μｍのマイクロメートルオーダーの大きさの気泡であるマイクロバブル、直径が１０ｎｍ〜１００ｎｍのナノメートルオーダーのナノバブルまたは当該マイクロバブルと当該ナノバブルとが混在した気泡群であることを特徴とする請求項１に記載の水田用稲育成促進微細気泡発生装置。
【請求項８】
前記微細気泡は、直径が１０ｎｍ〜１００ｎｍのナノバブルであることを特徴とする請求項７に記載の水田用稲育成促進微細気泡発生装置。
【請求項９】
前記電力供給ユニットは、太陽電池と、当該太陽電池で発電した電力を充電する蓄電池とを備えることを特徴とする請求項１に記載の水田用稲育成促進微細気泡発生装置。
【請求項１０】
前記電力供給ユニットは、さらに、前記蓄電池から得られる直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバーターを備えることを特徴とする請求項９に記載の水田用稲育成促進微細気泡発生装置。
【考案の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本考案は、水田用稲育成促進微細気泡発生装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
植物の育苗期にマイクロナノバブルを含有させた水耕液を用いる水耕育苗方法が報告されている（例えば、特許文献１参照）。ここで、マイクロナノバブルは、直径数十μｍ以下の微細気泡と直径１μｍより小さいナノバブルとが混在した気泡群である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１５−９７５１５号公報
【考案の概要】
【考案が解決しようとする課題】
【０００４】
稲作に使用される水田に灌水すると、水田に張られた水の下の土壌には酸素の供給が極端に減少し、貧酸素状態になると言われている。そのため、稲の育成に必要な酸素とともに肥料の供給量が不足するばかりか、土壌中に嫌気的環境を好むメタン生成菌等が増殖すると考えられている。
本考案は、稲作に使用される水田に張られた水に微細気泡を供給し、水田における稲作を促進させることを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本考案によれば、水稲を育成する水田の灌漑水に微細気泡を供給する微細気泡発生ユニットと、前記微細気泡発生ユニットに電力を供給する電力供給ユニットと、を有することを特徴とする水田用稲育成促進微細気泡発生装置が提供される。
ここで、前記微細気泡発生ユニットは、前記水田の水中に設置された水中ポンプと、当該水中ポンプに取り付けられて水面下で微細気泡を発生させる微細気泡発生ノズルと、を有することが好ましい。
前記微細気泡発生ユニットは、前記水田の水面より高位置に設置された循環ポンプと、当該循環ポンプの吸い込み側に接続された吸い込み管と、当該循環ポンプの吐出側に接続された吐出管と、当該吐出管の当該水田の水中に取り付けられた微細気泡発生ノズルと、を有することが好ましい。
前記微細気泡発生ユニットは、前記吐出管の前記水田の水中に取り付けられた複数の前記微細気泡発生ノズルを有することが好ましい。
前記微細気泡発生ノズルは、自然吸気される空気を混入させる気体導入管を備えることが好ましい。
前記気体導入管の水面上の先端に取り付けられた気体導入量調整弁を有することが好ましい。
【０００６】
前記微細気泡は、直径が１μｍ〜１００μｍのマイクロメートルオーダーの大きさの気泡であるマイクロバブル、直径が１０ｎｍ〜１００ｎｍのナノメートルオーダーのナノバブルまたは当該マイクロバブルと当該ナノバブルとが混在した気泡群であることが好ましい。
前記微細気泡は、直径が１０ｎｍ〜１００ｎｍのナノバブルであることが好ましい。
【０００７】
前記電力供給ユニットは、太陽電池と、当該太陽電池で発電した電力を充電する蓄電池とを備えることが好ましい。
前記電力供給ユニットは、さらに、前記蓄電池から得られる直流電力を交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバーターを備えることが好ましい。
【考案の効果】
【０００８】
本考案によれば、稲作に使用される水田に張られた水に微細気泡を供給し、水田における稲作を促進させる水田用稲育成促進微細気泡発生装置を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】本実施の形態が適用される水田用稲育成促進微細気泡発生装置の第１の実施形態を説明する図である。
【図２】本実施の形態が適用される水田用稲育成促進微細気泡発生装置の第２の実施形態を説明する図である。
【図３】本実施の形態が適用される水田用稲育成促進微細気泡発生装置の第３の実施形態を説明する図である。
【考案を実施するための形態】
【００１０】
以下、本考案の実施の形態について詳細に説明する。尚、本考案は、以下の実施の形態に限定されるものではなく、その要旨の範囲内で種々変形して実施することができる。すなわち、実施の形態の例に記載されている構成部品の寸法、材質、形状、その相対的配置等は特に記載がない限り、本考案の範囲を限定する趣旨ではなく、単なる説明例に過ぎない。また、使用する図面は、本実施の形態を説明するための一例であり、実際の大きさを表すものではない。各図面が示す部材の大きさや位置関係等は、説明を明確にするため誇張していることがある。
【００１１】
＜水田用稲育成促進微細気泡発生装置＞
図１は、本実施の形態が適用される水田用稲育成促進微細気泡発生装置の第１の実施形態を説明する図である。
【００１２】
（微細気泡発生ユニット）
図１には、水稲の苗１１が育成されている水田１０に灌漑水１２が張られ、微細気泡１３が灌漑水１２に供給されている状態が示されている。微細気泡１３は、水田１０の水中に設置された水中ポンプ２０と、水中ポンプ２０に取り付けられた微細気泡発生ノズル２１とから構成される微細気泡発生ユニットによって灌漑水１２に供給されている。
【００１３】
（水中ポンプ２０）
微細気泡発生ユニットを構成する水中ポンプ２０は特に限定されず、通常、筒状のケーシング中に主軸とモーターを設け、ケーシングの下部に設けた水の吸い込み口２２と水を噴出させる吐出口２３とを備える構造を有し、定格５０Ｈｚ又は６０Ｈｚ、出力０．１５ｋｗ〜３.７ｋｗの範囲のものを使用できる。市販されている具体例として、例えば、株式会社荏原製作所製荏原ダーウィンＤＷＤ、ＤＷＳ、荏原（エバラ）ＤＳ、ＤＮ、ＤＶＳ、ＤＶ２、ＤＶ；新明和工業株式会社製新明和ノーラスＣＲ、ＣＲＳ、ＣＲＣ、ＣＲ−Ｄ、ＣＲＳ−Ｄ、ＣＲＣ−Ｄ；株式会社鶴見製作所製鶴見バンクスＰＵ、ＰＮ、ＰＳＦ、ＰＵＡ、ＰＳＦＡ等が挙げられる。
【００１４】
（微細気泡発生ノズル２１）
図１に示すように、本実施の形態では、水中ポンプ２０の吐出口２３に微細気泡発生ノズル２１が取り付けられている。微細気泡発生ノズル２１として、例えば、エンバイロ・ビジョン株式会社製マイクロバブル・ナノバブル発生装置「ＹＪノズル（製品名）」が挙げられる。さらに、水面下に設けられた微細気泡発生ノズル２１には気体導入管２４が取り付けられており、水中ポンプ２０から圧送される水に空気を混入させて微細気泡１３を発生させている。発生させる気泡径は、気体導入管２４の水面１４上の先端に取り付けられた気体導入量調整弁２５によって調整されている。
【００１５】
微細気泡発生ノズル２１であるマイクロバブル・ナノバブル発生装置「ＹＪノズル（製品名）」に水中ポンプ２０から吐出水が給水されると、気体導入管２４から自然吸気されて微細気泡１３を含んだ大量の曝気水が水中に放出される。送水圧は１ｋｇ／ｃｍ２以上である。微細気泡発生ノズル２１として「ＹＪノズル（製品名）」を用いることにより強い対流を生じさせながら微細気泡１３が放出される。
【００１６】
なお、本実施の形態において微細気泡発生ユニットとして公知の微細気泡発生装置を採用することもできる。ここで、公知の微細気泡発生装置とは、常圧又は常圧以上の環境下で液体中に気体を吹き込み発泡させ、攪拌、せん断、圧力開放など物理的所作を加えることで微細気泡を発生させる装置である。微細気泡発生装置として特に制限はない。例えば、株式会社アスプ製超微細気泡発生装置ＡＳＫ３型、関西オートメ機器株式会社製ＭＢＬＬ１１−１０２Ｖ−Ｓ、株式会社アスプ製ＢＡ６Ｓ、ＩＤＥＣ株式会社製ＵｌｔｒａｆｉｎｅＧＡＬＦ、戸上電機製作所製イーバブル、株式会社ニクニ製ＭＢＧ、株式会社Ｌｉｇａｒｉｃ製バヴィタス、日東精工株式会社製マイクロバブル洗浄装置、株式会社ナック製Ｆｏａｍｅｓｔ、有限会社ＯＫエンジニアリング製ＯＫＥ−ＭＢ、株式会社テックコーポレーション製ファインアクア、株式会社ビーエルダイナミクス製ナノビーエル、株式会社オーラテック製ＯＭ４−ＭＤＧ−０４５等が挙げられる。
【００１７】
（微細気泡１３）
本実施の形態において、微細気泡発生ユニットにより発生させる微細気泡１３は、マイクロバブル、ナノバブルまたはマイクロバブルとナノバブルとが混在した気泡群である。ここで、マイクロバブルは、直径が１μｍ〜１００μｍのマイクロメートルオーダーの大きさの気泡である。マイクロバブルは、水中で縮小していき消滅する（完全溶解）。ナノバブルは、直径が１０ｎｍ〜１００ｎｍの小さいナノメートルオーダーの微細なバブル（気泡）である。
【００１８】
特に、直径１０ｎｍ〜１００ｎｍの気泡径であるナノバブル（またはウルトラファインバブルと呼ぶことがある）は、数カ月間、水中で弾けずに長期残存するという性質や、表面はマイナス電荷を帯びるという性質を有する。さらに、水稲等の植物細胞の直径よりも非常に小さいので、植物細胞に浸透（吸収）される。また、ナノバブルの表面はマイナスに電荷を帯びているため、稲作の生育促進に必要な「Ｍｇ」「Ｎａ」「Ｆｅ」「Ｃａ」等のプラスの電荷を帯びる性質を有する肥料（栄養素）を引き付け、それらの栄養素を集積する。その結果、より多くの栄養素を水稲細胞へ届けることで細胞が活性化されて丈夫で元気な水稲が育つと考えられる。
【００１９】
（電力供給ユニット）
本実施の形態では、水中ポンプ２０に電力を供給する電力供給ユニットは、太陽電池３０と、太陽電池３０で発電した電力を充電する蓄電池３１と、蓄電池３１から得られる直流電力を水中ポンプ２０に供給する交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバーター３２とを備えている。図１に示すように、太陽電池３０、蓄電池３１及びＤＣ／ＡＣインバーター３２は、水田１０の脇の畔１５等の地面上に設置されている。
【００２０】
（太陽電池３０）
本実施の形態で使用する太陽電池３０の構造は特に限定されず、例えば、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）型太陽電池が挙げられる。一般に、アモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）型太陽電池は、標準青板ガラス基板上にＳｉＯ２とＳｎＯ２の２層からなる透明電極、ｐ／ｉ／ｎ（又はｎ／ｉ／ｐ）型のアモルファスシリコンからなる発電膜及びアルミニウム（Ａｌ）からなる裏面電極を順次積層した構成となっている。このようなアモルファスシリコン（ａ−Ｓｉ）型太陽電池を複数個備えた太陽電池パネルの構造体としては、通常、強化ガラス板の裏面側から裏面電極の一部が銅箔電極との接触部で銀ペーストにより接着され、互いに電気的に接続されている。
【００２１】
（蓄電池３１）
蓄電池３１の種類としては、特に限定されない。本実施の形態では、例えば、リチウムイオン二次電池、リチウムイオンポリマー二次電池等を使用している。また、個々の蓄電池３１の電圧は、鉛電池相当で１２Ｖであり、使用する個数は、全体として、最大１０組（１２Ｖ×１０＝１２０Ｖ）である。すなわち、本実施の形態では、蓄電池３１の公称値の電圧はＤＣ１２０Ｖであり、電流は１５Ａ以上が印加可能であるものを使用している。
【００２２】
（ＤＣ／ＡＣインバーター３２）
図１に示すように、太陽電池３０により発電された直流電力が電源コード３３を介して蓄電池３１に送られ、次に、ＤＣ／ＡＣインバーター３２のＤＣ電極３４に接続する電源コード３５を介してＤＣ／ＡＣインバーター３２に送られ、ＤＣ／ＡＣインバーター３２により直流電力を水中ポンプ２０に供給する交流電力に変換され、その後、ＡＣ電極３６に接続する電源コード３７を介して水中ポンプ２０に交流電力が供給される。
【００２３】
本実施の形態では、電力供給ユニットの電源として太陽電池３０を採用することにより、移動型の水中ポンプ２０や後述する循環ポンプ４０（図２参照）を必要な時間帯に何処でも設置し稼動が可能である。また、水田１０が広い場合でも、必要な場所に、順次、容易に移動させて使用可能である。
【００２４】
なお、本実施の形態では水中ポンプ２０に交流ポンプを使用しているが、必要に応じて直流ポンプを使用することも可能である。この場合、電力供給ユニットにＤＣ／ＡＣインバーター３２を備える必要はない。
【００２５】
また、本実施の形態では、電力供給ユニットとして太陽電池３０と蓄電池３１の組合せを採用しているが、これに限定されない。例えば、系統電源から交流電力を給電することもできる。この場合、必要に応じて延長ケーブルを用いて、系統電源と水中ポンプ２０や循環ポンプ４０（図２参照）と接続する。なお、直流ポンプを使用する場合は、交流電力を直流電力に変換して出力するＡＣ／ＤＣインバーターが必要である。さらに、小型発電機を用いて水中ポンプ２０や循環ポンプ４０（図２参照）に電力供給を行うことも可能である。
【００２６】
図２は、本実施の形態が適用される水田用稲育成促進微細気泡発生装置の第２の実施形態を説明する図である。
図２には、循環ポンプ４０と、循環ポンプ４０の吐出側に取り付けられた微細気泡発生ノズル２１とから構成される微細気泡発生ユニットによって、水田１０に張られた灌漑水１２の中に微細気泡１３が供給されている状態が示されている。なお、図１と同様な構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００２７】
図２に示すように、循環ポンプ４０は、水田１０の脇の畔１５等の地面上に設置されている。循環ポンプ４０には、吸い込み側に接続された吸い込み管４１と、吐出側に接続された吐出管４３とが設けられている。吸い込み管４１の吸い込み口４２から循環ポンプ４０中に吸い込まれた灌漑水１２は循環ポンプ４０によって水田１０、吸い込み管４１、吐出管４３を循環するようになっている。循環ポンプ４０は、できるだけ吐出水圧のあるものを選択し、吐出管４３から吐出される水流によって灌漑水１２の攪拌効果を高めることが好ましい。
【００２８】
吐出管４３の水中部分の先端には微細気泡発生ノズル２１が取り付けられている。図１と同様に、微細気泡発生ノズル２１に気体導入管２４が取り付けられており、循環ポンプ４０から圧送される水に空気を混入させて微細気泡１３を発生させている。発生させる気泡径は、気体導入管２４の水面１４上の先端に取り付けられた気体導入量調整弁２５によって調整されている。微細気泡発生ノズル２１から吐出された微細気泡１３は、灌漑水１２中に気泡の状態で存在し、水稲の苗１１の毛根の周囲に接触付着し、毛根から水とともに酸素が吸い上げられる。
【００２９】
なお、図１と同様に、循環ポンプ４０に電力を供給する電力供給ユニットは、水田１０の脇の畔１５等の地面上に設置された太陽電池３０と、太陽電池３０で発電した電力を充電する蓄電池３１と、蓄電池３１から得られる直流電力を水中ポンプ２０に供給する交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバーター３２とを備えている。
【００３０】
また、本実施の形態では循環ポンプ４０に交流ポンプを使用しているが、必要に応じて直流ポンプを使用することも可能である。この場合、電力供給ユニットにＤＣ／ＡＣインバーター３２を備える必要はない。
【００３１】
図３は、本実施の形態が適用される水田用稲育成促進微細気泡発生装置の第３の実施形態を説明する図である。
図３には、循環ポンプ４０と、循環ポンプ４０の吐出側に取り付けられた複数の微細気泡発生ノズル２１とから構成される微細気泡発生ユニットによって、水田１０に張られた灌漑水１２の中に微細気泡１３が供給されている状態が示されている。なお、図１及び図２と同様な構成については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。
【００３２】
図３に示すように、循環ポンプ４０の吐出側に取り付けられ吐出管４３は、水田１０の底部の長手方向に延出した吐出管延出部４３１を有している。吐出管延出部４３１には微細気泡１３を発生させる複数の微細気泡発生ノズル２１が所定の間隔で取り付けられている。本実施の形態では、各微細気泡発生ノズル２１にはそれぞれ気体導入管２４が取り付けられており、各気体導入管２４の水面１４上の先端に取り付けられた気体導入量調整弁２５によって微細気泡１３の気泡径が調整されている。複数の微細気泡発生ノズル２１から微細気泡を発生させることにより、水田１０の長さが長い場合でも微細気泡１３の拡散が長手方向に平均化される。
【００３３】
なお、図１、図２と同様に、循環ポンプ４０に電力を供給する電力供給ユニットは、水田１０の脇の畔１５等の地面上に設置された太陽電池３０と、太陽電池３０で発電した電力を充電する蓄電池３１と、蓄電池３１から得られる直流電力を水中ポンプ２０に供給する交流電力に変換するＤＣ／ＡＣインバーター３２とを備えている。
【００３４】
以上、詳述したように、本実施の形態にかかる水田用稲育成促進微細気泡発生装置によれば、稲作に使用される水田に張られた水に微細気泡を供給し、水田における稲作を促進させることができる。
【符号の説明】
【００３５】
１０…水田、１１…苗、１２…灌漑水、１３…微細気泡、１４…水面、１５…畔、２０…水中ポンプ、２１…微細気泡発生ノズル、２２,４２…吸い込み口、２３…吐出口、２４…気体導入管、２５…気体導入量調整弁、３０…太陽電池、３１…蓄電池、３２…ＤＣ／ＡＣインバーター、３３,３５,３７…電源コード、３４…ＤＣ電極、３６…ＡＣ電極、４０…循環ポンプ、４１…吸い込み管、４３…吐出管、４３１…吐出管延出部
【図１】
0003233124.tif 000003
【図２】
0003233124.tif 000004
【図３】
0003233124.tif 000005