JP2000236762A - マイクロバブル水耕栽培システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 水耕栽培に於ける培養液に、微細にして大量
のマイクロバブル（微細気泡）を効率よく混合して、溶
存酸素量の多い培養液を安定して連続供給できる水耕栽
培システムを提供する。 【解決手段】 水耕栽培システムの要部となるマイクロ
バブル発生器（１）は、外形が略漏斗状を成す円錐容体
（２）の一方にマイクロバブル培養液（Ａ）の吐出口
（３）を設け、かつ対向側には中央に空気吸入口（４）
を有する漏斗壁（５）を取り付けてマイクロバブル発生
器（１）を形成する。さらに円錐容体（２）の漏斗壁
（５）側周部には、対向する２か所に円錐容体（２）内
壁に沿う角度に培養液（Ｂ）の流入管（６），（６）を
形成した気液混合装置（７）を、栽培槽（８）に環流連
結した経路管（９）にポンプ（１０）とともに介在させ
て、マイクロバブル水耕栽培をシステム（１１）を構成
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、水耕栽培に於ける
培養液に、大量のマイクロバブル（微細気泡）を効率よ
く混合して、溶存酸素量の多い培養液を安定して連続供
給できる水耕栽培システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より様々の植物はもとより野菜など
を栽培する方法として、培地を用いずに培養液のみで栽
培する水耕栽培がある。とりわけ近年は野菜などの栽培
に於いて、天候に関わりなく四季を通して計画的に栽培
できる有効な方式として、ハウス栽培を始め大掛かりな
工場生産システム方式にも採用されている。

【０００３】この方式は、培地を用いずに培養液のみで
栽培するものであるので、さらに効果的な培養液を成す
ために、ポンプ等で取り込んだ空気を多数の孔を設けた
散気板を経て気泡としたものを混入することで、溶存酸
素量の多い培養液を生成する方法は一般的に多く見られ
る。

【０００４】この方式は公知公開されている技術に於い
ても様々なものが見られ、具体的に一例を示すと次のよ
うな技術がある。まず、特開平７−３１３００５号に示
される技術は、水耕栽培用液に微細気泡を供給する方法
と装置に関するものであり、培養槽に送り込む培養液の
流路間に、ベンチュリ管やオリフィス等の絞り部と広が
り部とを設けた混合器の一部に気体流入口を設け、かつ
その気体流入口より取り込んだ空気と培養液を混合部で
混入したものをノズル口を経ることで、微細な気泡を溶
解して溶存酸素量の多い培養液を栽培槽に供給する技術
である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このように水耕栽培に
於いては、前記する例以外にも培養液内に気泡を入れる
ことで溶存酸素量の高い培養液で栽培効果を上げる様々
な手段が採られている。しかしこれらは実際面に於いて
次のような不便や欠点がある。一般的に採用されている
ポンプ装置による空気混入方式は、取り込んだ空気を小
さな孔を多数個設けた散気板を経て気泡を培養液内に混
入するものであるが、この方式をもって生成される気泡
は大きいためにリフト作用が速くなり、培養液中に長く
留めることによる溶存酸素効果がきわめて少ない。また
気泡を微細なものとするためには、散気板の孔をより小
さなものにする必要があるが、小さくすると目ずまりが
起こりやすくなり、また目ずまりを起こしにくい手段を
施すには特殊方法や処理工程を付加する必要がある。

【０００６】また公知とする技術は、前記するこれらの
技術の欠点を解消するためのものであり、技術的には微
細気泡を生成して培養液に気泡を溶け込ませることが可
能な技術と見られるが、微細気泡を安定して、かつ大量
に連続生成するには構成上の点に於いて次のような欠点
があり、効果的で有効な微細気泡供給装置を満たす点が
少ないものである。

【０００７】まず、培養液内に微細気泡を混合する手段
は、混合器に設けられた気体流入口より取り込んだ空気
を混合部で培養液に溶解させるが、それだけでは微細気
泡の高い培養液とすることができないので、さらにノズ
ル口より噴射することで微細化した気泡を溶解した溶存
酸素量の多い培養液とする、二つの工程を経る方法であ
るので複雑である。加えて前記する混合部はベンチュリ
管やオリフィス等の絞り部を形成し、かつそれに続いて
序々に広げた広がり部に設ける空気流入口の位置など微
妙な構成を必要としているので、微細な気泡を安定して
連続生成する装置とするには、前述の構成要部となる技
術を確かなものにしないと、気泡の大きさにバラつきが
起きたり、培養液に安定して気泡を留めることができな
いので信頼性の高い技術にする必要があるが、製作上コ
スト高要因を成すものである。

【０００８】また、これ以外にも様々な技術が見られる
が、いずれの技術に於いても複雑な構成を成すものであ
るので、コスト高はもとより維持管理など適切に成され
ないと所望する微細気泡を溶解した、水耕栽培に有効な
溶存酸素量の多い培養液を安定して供給することが難し
い装置が一般的である。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は以上のような従
来の水耕栽培方法や装置の欠点や不便を解消するために
成されるものであり、そのために次のような技術を提供
するものである。まず微細気泡（以下、マイクロバブル
と称す）を溶解した培養液を安定して供給循環できるマ
イクロバブル水耕栽培システムとするために、システム
要部となるマイクロバブル発生器は、簡易にして効率よ
くマイクロバブルを発生できるものとして、略漏斗状を
成す円錐容体の一方にマイクロバブルを溶解した培養液
の吐出口を設け、かつその対向側中央には空気吸入口
を、さらに周部には培養液の流入口を備えた気液混合装
置を、栽培槽に環流連結される経路管に組み込むことに
より、前記のマイクロバブル水耕栽培システムを構成す
る。

【００１０】以上のように構成された円錐容体の流入口
より、ポンプによる培養液を強く流入させることで円錐
容体内に渦流を起こさせ、かつその渦流作用による真空
状態を得て取り込んだ空気と渦流のセン断作用によりマ
イクロバブルを大量に発生させる。発生した微細なマイ
クロバブルは渦流する培養液に速やかに溶解され、微細
気泡を大量に含む溶存酸素量の多いマイクロバブル培養
液が連続生成され、かつ循環供給できるマイクロバブル
水耕栽培システムが構成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明に於けるマイクロバブル水
耕栽培システム（１１）の要部となる気液混合装置
（７）は、略漏斗状を成す円錐容体（２）の一方に吐出
口（３）を設け、かつ対向側には中央に空気吸入口
（４）を有する漏斗壁（５）を形成したマイクロバブル
発生器（１）の周部に、円錐容体（２）の内壁に沿う角
度に二つの流入管（６）．（６）を一定間隔に形成した
構成としているので、ポンプ（１０）により流入管
（６）．（６）から培養液（Ｂ）を強く流し込むと、吐
出口（３）方向に渦流（Ｃ）となって流れ込む。さらに
渦流（Ｃ）が強くなるにしたがい中心部は真空状態を成
して吸引力が発生し、その力で空気吸入口（４）より空
気（Ｄ）が取り込まれて、前記の渦流（Ｃ）に衝突する
ことにより、空気（Ｄ）はセン断作用を得て微細にして
大量のマイクロバブル（Ｅ）が発生する。

【００１２】発生したマイクロバブル（Ｅ）は渦流
（Ｃ）する培養液（Ｂ）に瞬時に溶解されることで、大
量のマイクロバブル培養液（Ａ）が生成されて吐出口
（３）より順次栽培槽（８）に噴流される。さらに栽培
槽（８）で育成される野菜等の吸い上げや自然蒸発によ
り微細気泡が減少した培養液（Ｂ）は、経路管（９）、
ポンプ（１０）を経て再び気液混合装置（７）に送り込
まれることにより、再度大量の微細気泡を溶解したマイ
クロバブル培養液（Ａ）が生成環流されるマイクロバブ
ル水耕栽培システム（１１）が可能となる。

【００１３】また実施例２に示すシステムは、マイクロ
バブル発生器（１）を形成する漏斗壁（５）の空気吸入
口（４）外方向に、空気調節具（１３）付き吸入菅（１
２）を延長して設けた構成であるので、栽培植物に適応
した溶存酸素量の調節が自在にできる。加えて栽培槽
（８）に接続された経路菅（９）にバルブ（１４）付き
補給管（１５）を連接しているので、野菜等の育成によ
る吸い上げや自然蒸発による培養液（Ｂ）の減少があっ
ても、速やかに新たな培養液（Ｂ）の補給が可能となる
システムである。

【００１４】

【実施例】実施例１ 本発明の実施例１を図１に示すシステムの要部となる気
液混合器の一部欠損斜視図と図２に示す気液混合器の断
面図、及び図３に示すマイクロバブル水耕栽培システム
概略図を参照して説明する。水耕栽培システムの要部と
なるマイクロバブル発生器（１）は、外形が略漏斗状を
成す円錐容体（２）の一方絞り側にマイクロバブル培養
液（Ａ）の吐出口（３）を設け、さらに対向側には、漏
斗状を成して中央に空気吸入口（４）を有する漏斗壁
（５）を取り付けてマイクロバブル発生器（１）を形成
する。さらに円錐容体（２）の漏斗壁（５）側周部に
は、対向する２か所に円錐容体（２）内壁に沿う角度
に、培養液（Ｂ）が注入されるの流入管（６），（６）
を形成して気液混合装置（７）を成す。

【００１５】さらに、以上のように形成される気液混合
装置（７）は、図３に示すように栽培槽（８）に環流連
結した経路管（９）にポンプ（１０）とともに介在させ
て、本発明によるマイクロバブル水耕栽培をシステム
（１１）を構成する。

【００１６】以上のように構成されるマイクロバブル水
耕栽培システム（１１）に於いて、ポンプ（１０）によ
り培養液（Ｂ）をマイクロバブル発生器（１）の流入管
（６），（６）から勢いよく流入させると、円錐容体
（２）内壁に沿って培養液（Ｂ）は吐出口（３）方向に
流れ込みながら渦流（Ｃ）を成す。さらに強い渦流
（Ｃ）が起こるにしたがい中央部が真空状態を成すとと
もに、漏斗壁（５）中央部の空気吸入口（４）より勢い
よく空気（Ｄ）が取込まれる。取り込まれた空気（Ｄ）
が渦流（Ｃ）に強く衝突するとセン断作用により微細な
マイクロバブル（Ｅ）が大量に発生されるとともに、前
記の渦流（Ｃ）に速やかに溶解されて大量のマイクロバ
ブル培養液（Ａ）が生成される。さらにマイクロバブル
培養液（Ａ）は吐出口（３）より、ポンプ（１０）を介
在した経路管（９）を経て栽培槽（８）に循環される。

【００１７】実施例２ 実施例２を図４に示すスシテムの要部となる気液混合器
の一部断面図と図５に示すマイクロバブル水耕栽培シス
テムの要部拡大概略図を参照して説明する。本実施例に
於けるマイクロバブル水耕栽培システム（１１）は、基
本的には実施例１と変わらないものとするが、マイクロ
バブル発生器（１）を形成する円錐容体（２）の空気吸
入口（４）の方向に延長させた吸入管（１２）に、空気
調節具（１３）を設けた気液混合装置（７）を形成し、
かつその気液混合装置（７）を備えたマイクロバブル水
耕栽培システム（１１）の経路管（９）には、栽培植物
育成による吸い上げや自然蒸発による培養液の減少を補
うバルブ（１４）付き補給管（１５）を形成して、実施
例２のマイクロバブル水耕栽培システム（１１）を構成
する。

【００１８】このシステムに於ける円錐容体（２）の空
気入口（４）には、空気調節具（１３）付き吸入管（１
２）が具備されているので、円錐容体（２）内に取り込
んで渦流（Ｃ）する培養液（Ｂ）に溶解させる空気量を
加減することが自在にでき、かつ栽培槽（８）に噴流さ
れたマイクロバブル培養液（Ａ）は栽培野菜に有効な溶
存酸素量の多いものとして安定供給できる。加えて野菜
等の育成による吸い上げや自然蒸発によるマイクロバブ
ル培養液（Ａ）の減少があっても、バルブ（１４）付き
補給管（１５）を経路管（９）に接続しているので、速
やかに補給を行なうことができるマイクロバブル水耕栽
培システム（１１）である。

【００１９】

【発明の効果】本発明の水耕栽培システムは以上のよう
な構成としているので、次のような効果や特長を提供で
きる。この水耕栽培に於けるシステムは、従来より見ら
れる植物を育成する培養液にマイクロバブル（微細気
泡）を溶解させるシステムを採用するものであるが、ま
ず微細にして大量のマイクロバブルを安定して発生さ
せ、かつ培養液に速やかにして均一に溶解させる手段と
して形成されるマイクロバブル発生器及び気液混合装置
は、円錐容体内に培養液を強く送り込んで渦流を起こ
し、かつ渦流によって起こる真空状態による吸引力で取
り入れた空気を、渦流する培養液に衝突させることによ
るセン段作用を得て、３ミクロン以下という微細にして
大量のマイクロバブルを連続して発生させられ、かつ培
養液に溶解させるにも渦流に空気をセン断させる方式を
採用することで、きわめて高い溶存酸素量の多いマイク
ロバブル培養液を連続して供給できるものであり、従来
には見られないユニークな気液混合方式及び有効なマイ
クロバブル培養液の生成ができるシステムである。

【００２０】加えて、空気吸入口に空気調節具を具備し
たものは、取り込む空気の調節が自在にできるので栽培
する野菜に最適な量のマイクロバブルを溶解した培養液
を生成でき、さらに栽培槽に接続される経路管にはバル
ブ付き補給管を連結しているので、野菜等の育成による
吸い上げや自然蒸発により培養液が減少しても、補給管
にをもって新たな培養液の補給が速やかにできる。

【００２１】このように機能的な気液混合装置並びに栽
培システムであるが、その要部となるマイクロバブル発
生器の形成部材は少なく、また基本的な形態を成す形で
あればそれほど精度の高い技術を施さなくても、所望す
るマイクロバブルを大量に発生させることが可能な装置
である。また構成もきわめてシンプルなものであるの
で、製造コストはもとより維持管理などのメンテナンス
も容易で安価にできるものであり、室内に於ける簡易な
水耕栽培を始めとして、ハウス栽培や大型の工場システ
ム栽培いずれにも対応できる水耕栽培を可能とするもの
である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１の要部となる気液混合装置を
示す一部欠損斜視図。

【図２】実施例１の気液混合装置を示す断面図。

【図３】実施例１を示すマイクロバブル水耕栽培システ
ムの概略図。

【図４】実施例２の要部となる気液混合装置を示す一部
断面図。

【図５】実施例２を示すマイクロバブル水耕栽培システ
ムの要部拡大概略図。

【符号の説明】

１・・・マイクロバブル発生器 ２・・・円錐容体 ３・・・吐出口 ４・・・空気吸入口 ５・・・漏斗壁 ６・・・流入管 ７・・・気液混合装置 ８・・・栽培槽 ９・・・経路管 １０・・ポンプ １１・・マイクロバブル水耕栽培システム １２・・吸入管 １３・・空気調節具 １４・・バルブ １５・・補給管 Ａ・・・マイクロバブル培養液 Ｂ・・・培養液 Ｃ・・・渦流 Ｄ・・・空気 Ｅ・・・マイクロバブル

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 マイクロバブルを溶解した培養液を用い
   た水耕栽培システムであって、システムの要部となるマ
   イクロバブル発生器は、略漏斗状を成す円錐容体の絞り
   側に吐出口を設け、かつ対向側には中央に空気吸入口を
   有する漏斗壁を形成したマイクロバブル発生器の周部
   に、一定角度を成す流入管を複数本形成した気液混合装
   置を、栽培槽に連結して環流する経路管にポンプととも
   に介在させて構成されるマイクロバブル水耕栽培システ
   ム。
2. 【請求項２】 マイクロバブル発生器の空気吸入口に、
   空気調節具付き吸入管を外方向に延長して設けたことを
   特徴とする、請求項１に記載のマイクロバブル水耕栽培
   システム。
3. 【請求項３】 栽培槽に連結した経路管に補給管を連接
   して成る構成とした、請求項１又は請求項２に記載のマ
   イクロバブル水耕栽培システム。