JP2001136849A - 水耕栽培・空中栽培方法、及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもの
であり、水耕栽培や空中栽培において、根ぐされ等の原
因を解消し、かつ、栽培目的物の成長を促進する方法・
装置を提供することを目的とする。 【解決手段】 水耕栽培または空中栽培をする際の水
を、光触媒浄化ユニットを用いて殺菌浄化し、更に栽培
槽を静電場雰囲気にすることにより、植物が細菌等によ
り枯れてしまうのを防ぎ、かつ栽培目的物の成長を促進
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水耕栽培・空中栽
培の方法、及びその装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、観賞用の水草、洋ラン等の高
級花や観葉植物、カイワレ大根やほうれん草等の野菜
類、または昆布、ワカメ海苔等の海藻などは土を使わな
い水耕栽培により栽培されている。

【０００３】しかしながら、水耕栽培で使用する水の管
理は非常に困難であり、不衛生な水の使用は、根ぐされ
等を引き起こし、栽培目的物が洋ラン等の高級花の場合
には壊滅的なダメージを及ぼすこともある。

【０００４】また、洋ランや一部の観葉植物などは、成
長が遅く一時に大量に栽培することが難しく、高値とな
る原因にもなっていた。

【０００５】一方、ほうれん草などに代表される比較的
小さな野菜等は、いわゆる空中栽培により生産されてい
る。空中栽培とは、土や水の中に根を繁殖させるのでは
なく、空中に根を繁殖させて、植物、野菜などが成長す
るために必要な水分や栄養分は、ミスト状にして散布す
ることにより与える栽培方法である。

【０００６】空中栽培は、根が這う場所が空中であるた
め、根によけいな負荷をかけずに済み、また水分及び栄
養分がミスト状であるため、根からの吸収がよく、植物
の成長促進に効果があることが知られている。

【０００７】しかしながら、前述した水耕栽培の場合と
同様に、空中栽培で使用する水の管理は非常に難しい。
また、空中栽培では、根からの吸収が早いぶんだけミス
ト状の水に細菌等が含まれている場合には、すぐに植物
は枯れてしまっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みてなされたものであり、水耕栽培や空中栽培にお
いて、根ぐされ等の原因を解消し、かつ、栽培目的物の
成長を促進する方法・装置を提供することを目的とす
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、請求項１において、水耕栽培で使用する
水を、少なくとも光半導体粉末からなる光触媒機能体に
直接接触させることにより光触媒処理をした後に、栽培
目的物に与えることを特徴とする水耕栽培方法を提供す
る。水耕栽培に使用する水を光触媒処理することによ
り、水中の細菌を死滅することができる。さらに光触媒
作用により水のクラスターを小さくすることができるた
め、水中に含まれるミネラル等を分散することができ
る。ミネラルが分散することにより、植物の根はミネラ
ルを吸収しやすくなり、植物の成長を促進することがで
きる。また、水を光触媒処理すると、水のｐＨが上昇し
アルカリ性になるため、水が腐りにくくなるという効果
も得られる。

【００１０】また、請求項２において、栽培目的物を栽
培するための栽培槽に静電場をかけることを特徴とする
水耕栽培方法を提供する。栽培槽を絶縁状態にして、高
電圧をかけることにより栽培槽を静電場雰囲気にするこ
とができる。ここで、通常植物の根は、＋（プラス）に
帯電しており、栽培槽に静電場をかけることにより水分
子を−（マイナス）に帯電することで、植物が根から水
を吸収しやすくすることができる。

【００１１】請求項３において、少なくとも、栽培目的
物を栽培するための栽培槽と、前記栽培槽で使用する水
を浄化・循環するための循環装置を有する水耕栽培装置
において、前記循環装置内に光触媒浄化ユニットが設置
されていることを特徴とする水耕栽培装置を提供する。
光触媒機能体を利用して、浄化ユニットを形成すること
により、既存の装置を活かしたままで設置することがで
きるため好ましい。

【００１２】また、請求項４に記載するように、栽培槽
の内部自体に光触媒機能体を有することも可能である。

【００１３】また、請求項５に記載するように、本発明
の水耕栽培装置において、その栽培槽を静電場雰囲気に
するための静電場発生装置が設置されていることが好ま
しい。静電場発生装置を設置し、栽培槽に静電場をかけ
ることにより、前述した理由によって栽培目的物の成長
が促進されるからである。

【００１４】さらに、本発明では、請求項６に記載する
ように、空中栽培で使用する水を、少なくとも光半導体
粉末からなる光触媒機能体に直接接触させることにより
光触媒処理をした後に、栽培目的物に与えることを特徴
とする空中栽培方法を提供する。前述の水耕栽培と同様
に、空中栽培に使用する水を光触媒処理することによ
り、水中の細菌を死滅することができる。さらに光触媒
作用により水のクラスターを小さくすることができるた
め、水中に含まれるミネラル等を分散することができ
る。ミネラルが分散することにより、植物の根はミネラ
ルを吸収しやすくなり、植物の成長を促進することがで
きる。また、水を光触媒処理すると、水のｐＨが上がり
アルカリ性になるため、水が腐りにくくなるという効果
も得られる。

【００１５】そして、請求項７に記載するように、栽培
目的物を栽培するための空中栽培槽に静電場をかけるこ
とを特徴とする空中栽培方法を提供する。前記水中栽培
と同様に、通常植物の根は、＋（プラス）に帯電してお
り、栽培槽に静電場をかけることによりミストを−（マ
イナス）に帯電することで、植物が根から水や栄養分を
吸収するのを助けることができるからである。

【００１６】また、請求項８記載では、少なくとも、栽
培目的物を栽培するための空中栽培槽と、前記栽培槽内
にミストを挿入するためのミスト発生装置と、前記ミス
ト発生装置へミストの素となる水を流入するためのタン
クと、水を前記タンクから前記ミスト発生装置へ供給す
るための配管とからなる空中栽培装置において、前記配
管中にの光触媒浄化ユニットが設置されていることを特
徴とする空中栽培装置を提供する。

【００１７】そして、請求項９に記載するように、空中
栽培槽自体に光触媒機能体を有することも可能である。

【００１８】また、請求項１０に記載するように、本発
明の空中栽培において、その空中栽培槽を静電場雰囲気
にするための静電場発生装置が設置されていることが好
ましい。静電場発生装置を設置し、栽培槽に静電場をか
けることにより、栽培目的物の成長が促進されるからで
ある。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下にまず、本発明の第一の特徴
である光触媒機能体について説明し、その後、本発明の
光触媒機能体を利用した浄化ユニットについて図面を用
いて具体的に説明する。

【００２０】まず、本発明すべてに共通する光触媒機能
体について説明する。

【００２１】図１に示す光触媒機能体は、光半導体粉末
２ａと、電極として働く微粒子２ｂ、及び吸着材料３と
からなるものである。

【００２２】上記光半導体粉末２ａとしては、ＴｉＯ₂
の他、ＣｄＳ、ＣｄＳｅ、ＷＯ₃、Ｆｅ₂Ｏ₃、ＳｒＴｉ
Ｏ₃、ＫＮｂＯ₃等を挙げることができる。この中でも、
ＴｉＯ ₂は、ほとんどの酸、塩基、有機溶媒に侵されず
化学的に安定であり、また、ＴｉＯ₂は中毒を起こすこ
とはなく、発ガン性もないことが動物実験等で確認され
ており、この様な点からＴｉＯ₂が最も好ましい。

【００２３】上記電極としての微粒子２ｂは、通常金属
微粒子を使用することが多い。そして、電極を形成する
金属微粒子としては、銀の他、金、白金、銅等の種々の
金属微粒子を用いることができる。光触媒が本来的な機
能を発揮するための不可欠な要素の一つとして水分が要
求されるため、電極を形成する金属微粒子は、水の存在
下で経時変化が無く安定していることが必要となり、前
記の金属微粒子の中でも白金が最も好ましいが、経済性
を考慮し、更に前記特性を具備しており、無毒でそれ自
体も殺菌性を有しているため銀が好ましい。

【００２４】また、電極として用いるものは、金属では
なくケイ素微粒子を使用することも可能である。金属の
代りにケイ素を使用することにより、光触媒機能体自体
が安価になり、また、光触媒処理体を水中で使用する場
合、「水中に含まれているイオンと電極としての金属が
反応してしまい光触媒機能が低下する」といった問題を
解消することができる。

【００２５】そして、ケイ素以外でも、周期表でケイ素
と同族（４族）である炭素などは、ケイ素と性質が似て
いるため電極として使用可能である。

【００２６】ここで、前記電極は、光触媒機能体に必ず
しも必要なものではない。光半導体粉末としてＴｉＯ₂
を用いた場合、ＴｉＯ₂の結晶構造にはアナターゼ型と
ルチル型とがあり、光触媒機能を有するのはアナターゼ
型である。電極は、光半導体粉末が有機物等を分解する
のを手伝う働きをしているが、光触媒機能体中にアナタ
ーゼ型のＴｉＯ₂が多く存在している場合には、ＴｉＯ₂
だけで充分に光触媒機能を有するので電極として働く微
粒子は必要ないからである。

【００２７】前記吸着材料３は、細菌、ウィルス、カビ
の他、悪臭物質及び有害物質等の処理対象物を吸着、保
持するために用いられるものである。係る吸着材料とし
ては、アパタイト（リン灰石）、ゼオライト又はセピオ
ライト等のセラミック粉末、活性炭及び絹繊維含有物に
よりなる群から選ばれる１以上を挙げることができ、こ
れらは必要に応じて２以上を組み合わせて用いることが
できる。ここでアパタイトとしては、細菌、ウィルス、
カビ等の蛋白質を選択的に吸着するハイドロキシアパタ
イト［Ｃａ₁₀（ＰＯ₄）₆（ＯＨ）₂］が好ましい。ま
た、絹繊維含有物としては、絹繊維粉末の他、顆粒状に
成形したものやゲル状物等も含まれる。これらの吸着材
料（絹繊維含有物は粉末の場合）の粒径はより大きな表
面積を確保するとともに、良好な被着作業性を考慮する
と０．００１〜１．０μｍが好ましく、特に０．０１〜
０．０５μｍが好ましい。光半導体粉末と吸着材料の混
合割合は、光半導体粉末１００重量部に対して吸着材料
は１〜５０重量部が好ましく、特に１０〜３０重量部が
好ましい。

【００２８】ここで、前記吸着材料も光触媒機能体に必
ずしも必要なものではない。光触媒機能体を溶射により
基材上に付着せしめる場合、吸着材料は、悪臭物質及び
有害物質等の処理対象物を吸着、保持するために用いら
れるものであり光半導体粉末（ＴｉＯ₂）の光触媒機能
を補助するためのものであるから、補助する必要がない
とき（例えば、常に光触媒機能体が処理対象物に接して
いる場合など）は、必要ないからである。

【００２９】しかしながら、光触媒機能体をディッピン
グ等する際に用いる塗料とする場合には、塗料中に含ま
れるバインダーを光触媒機能体が分解しないようにする
ために、吸着材料を使用することが好ましい。

【００３０】次に、前記光触媒機能体１を基材上へ付着
せしめる方法について説明する。

【００３１】前記光触媒機能体は、溶射によりポリエス
テル不織布、紙、織物、プラスチック、金属板、セラミ
ックボール等の基材にバインダーなしで付着される場合
と、バインダーを含有させた塗料として基材上に付着さ
れる場合とがある。

【００３２】図１は、溶射により基材１表面に光触媒を
付着せしめた状態を示すものであり、不織布、織布、
紙、木材、セラミック板、金属板、プラスチック板等の
基材５上に例えば融点が２０００℃以下である酸化チタ
ン（ＴｉＯ₂）の微粒子（５〜５０μｍ）と、金属の微
粒子１〜１０μｍとを酸素、アセチレン等を使用したガ
ス溶射法により約２９００〜３０００℃で溶融したセラ
ミックスを溶射したものである。溶射した状態では、光
触媒の粒子１は、一方の電極として作用する酸化チタン
粒子２ａとこの酸化チタン粒子２ａに坦持された他方の
電極として作用する金属の例えば銀粒子２ｂとからな
る。光触媒粒子２は電気化学セルをなし、溶射後は、３
０〜４０μの偏平積層粒子となり、ガスの高温により溶
融しつつアンカー効果により基材１上に付着する。酸
素、アセチレン等を使用するガス溶射による溶射法にお
いては、溶融光触媒微粒子を噴射するガストーチと基材
とを相対的に移動させて基材表面が５０℃以上に上がら
ないようにして行われ、したがって、紙、布等に対して
も溶射が可能となるものである。しかしながら、ガス溶
射であるため使用原料の粉体の融点は２０００℃以下に
制限される。なお、トーチと基材との相対速度を調整す
ることによりプラズマ溶射も可能となるが、プラズマ溶
射だと使用原料の融点は３５００℃位のものまで溶射可
能となる。

【００３３】一般に、溶射においては、アンカー効果に
より基材上にパウダーを付着させるため、溶射用のパウ
ダーは５μｍ以上の塊状のものが好適であり、溶射パウ
ダーとして全てアナターゼがルチルに転移しているもの
が用いられている。アナターゼ結晶形態の酸化チタン
（チタニア）は、強力な光触媒作用を有するが、溶射後
の光触媒粒子がすべてアナターゼ結晶を有していると、
その分解作用が強すぎて基材を犯してしまうことがある
ので実用化できない場合がある。しかしながら、アナタ
ーゼ結晶粒子の粒径、溶射温度、基材表面温度及び使用
加熱源をそれぞれ５〜２５μｍ、約２９００〜３０００
℃、４０〜５０℃及びガスを調整選択することにより、
アナターゼ結晶１０〜４０％を合成することができる。
すなわち、アナターゼとルチルとの変態点である約７５
０℃を超えれば、結晶はすべてルチル型結晶になるが、
上述の溶射法によれば、全てルチル結晶の粒子を準備し
てこれを溶射すると、１０〜４０％のアナターゼ結晶が
生成され、残りがルチル結晶となる。種々の実験によれ
ば、溶射後のアナターゼ対ルチルの重量比は１：３が好
適であることがＸ線分析の結果判明した。

【００３４】また、光触媒粒子２にアパタイト、ゼオラ
イト、活性炭等の菌、有害物質、臭い等を吸着する吸着
材料３を混合して溶射すれば、基材を犯さないようにア
ナターゼ結晶の量を調整することによって光触媒作用が
弱められた点が補強される。

【００３５】すなわち、溶射後のハイドロキシアパタイ
ト３は、雰囲気中の菌、有害物質、臭い等の処理対象を
吸着保持し、この吸着保持した処理対象を２０〜３０重
量％のアナターゼ結晶を有する光触媒粒子が分解するの
で、光触媒作用が補強されることとなる。光触媒作用を
強めるためには、粒子が対象物に触れる接触面積を増や
す必要があるが、溶射法によれば、プラズマ溶射に比較
して粒子が細かく表面積の大なる膜が形成されるので好
ましい。

【００３６】なお、チタン原料は必ずしもアナターゼと
ルチルにする必要はなく、触媒活性の強いアナターゼと
触媒活性の弱いアナターゼとの比較を調整することによ
っても適切な光触媒とすることができる。

【００３７】図２は、基材１上に施された光触媒機能体
を有する塗料の被膜を示すものである。図２からも分か
るように、光触媒粒子４は、酸化チタン４ａとこれに坦
持された銀粒子４ｂからなっており、図１に示した溶射
の場合の粒子と同一構造とすることができる。ここで、
図中の６はバインダーである。

【００３８】一般に、光触媒は非溶出系であり、光半導
体粉末に坦持される金属は電極として作用し、それが液
中に溶出して殺菌するわけではなく、水の存在下で発生
するＯＨラジカルにより殺菌効果を発揮するものであ
る。これに対して、従来の溶出系抗菌剤、例えば、抗菌
性を有する銀、銅、亜鉛等の金属を坦持したゼオライト
からなる抗菌剤とバインダーとの混合物を必要個所に塗
布し乾燥したようなものは、図３に示すように前記金属
が直ちに液中に溶出して即効性を示すが、短時間でその
効果は減少し、しかも金属が溶出した部分が細菌の巣と
なり却って害を及ぼすこととなる。

【００３９】本発明の光触媒機能体は、図３に示すよう
に、即効性については、従来の抗菌剤より劣る場合があ
るが、非溶出型であるため、殆ど、液中に溶け出すこと
はなく、その効果が長時間持続することとなる。

【００４０】次に、前述してきた光触媒機能体及びその
付着方法を利用した光触媒浄化ユニットについて説明す
る。

【００４１】図４は、それぞれの装置を連接する配管
（図８参照）に使用される光触媒浄化ユニット４０を示
している。このユニット４０は、円筒状に形成され、配
管端部を連接するようにして使用される。光触媒浄化ユ
ニット４０は、透明な樹脂材（内部に光が入るように透
明が好ましい。）により円筒状に形成されたハウジング
４１と、このハウジング４１長手方向の両端を閉塞し、
円錐状に形成されたエンドプレート４２を備えている。
ハウジング４１の両端部には、半径方向外側に張り出し
たフランジ部４３が形成されている。エンドプレート４
２の先端部には、配管に挿入する円筒状の挿入部４４が
形成され、末広がりの後端には半径方向外側に張り出し
たフランジ部４５が形成されている。エンドプレート４
２は、そのフランジ部４５をハウジング４１のフランジ
部４３に当接させて、ねじを止めるようにしてハウジン
グ４１に取り付けられている。

【００４２】ハウジング４１の内部の両端には規則正し
く配列された複数の開口を有する整流板４６が設けら
れ、水流入側の整流板４６の内側には、目の比較的粗い
メッシュにより形成されたフィルター板４７が設けられ
ている。そして、フィルター板４７と流出側の整流板４
６との間には、円環状に形成された不織布４８が、半径
方向に層を成して収容されている。また、不織布４８の
隣接する内側と外側との隙間には、円環状の目の粗いメ
ッシュにより形成されたスペーサ４９が挿入されてい
る。

【００４３】そして、前記不織布４８の表面には、前述
した溶射やディッピングによって光触媒機能体が付着せ
しめられている。なお、ハウジング４１内に収納される
光触媒機能体は、不織布には限定されず、セラミックス
ボール（図６参照）等その他の基材上に光触媒機能体を
付着せしめ、それをハウジング４１内に収納することも
可能である。

【００４４】また、ハウジング４１への不織布４８の収
容方法であるが、図４では、円環状に形成された不織布
を利用したが、図５に示すように、ハウジング４１内に
水の流れ方向と直交させるようにして、光触媒機能体が
付着せしめられた不織布４８を収容し、それぞれの不織
布４８の間に目の粗いメッシュにより形成されたスペー
サ４９が挿入されたものでもよい。

【００４５】図６は、更に別の実施の形態を示してい
る。この実施の形態では、複数の貯水タンク６０の中に
浮遊物としてのボール６１が設けられている。このボー
ル６１はセラミックスをその径が３〜１５ｍｍ程度の球
状に固めたものである。比重が水より小さく形成されて
おり、貯水タンク６０に水を流入するとボール６１は浮
くようになっている。ボール６１の表面には、溶射法に
よって光触媒機能体が付着せしめられている。また、図
中の６２は殺菌する水の流入口であり、６３は排出口で
ある。

【００４６】なお、本実施の形態のように浮遊体に光触
媒機能体を付着せしめることにより、タンクの底部に光
触媒機能体を配置する場合に比し、より多くの光を受光
でき触媒作用を効果的に奏することができる。また、浮
遊体としてのボール６１自体は光触媒機能体そのもので
あるため、殺菌や藻等が付着することもない。

【００４７】図７は、不織布を別の態様で光触媒浄化ユ
ニットとして用いた形態を示している。この実施形態で
は、貯水タンク７０の相対向する内壁面７１、７１の上
端に両内壁面７１、７１を連接するように取付棒７２が
架設されている。取付棒７２には、長方形に形成された
複数の不織布７３がつり下げられている。これらの不織
布７３は水との接触面積を確保するために、両面に光触
媒機能体が付着せしめられている。また、タンク７０に
水が流入された場合に不織布が浮かび上がるのを防止す
るため、これら不織布７３の下端には重り７４がつり下
げられている。更に、この実施形態では、貯水タンク７
０の底面全体に不織布７３が設けられている。

【００４８】なお、ここで用いられている不織布７３
は、図４（ｂ）で説明した不織布４８と同様のものであ
る。そして、不織布７３、ボール６１は別々に使用する
ことには限定されず、同時に使用してもよい。

【００４９】次に、上述した光触媒浄化ユニット（図４
〜７参照）を使用した水耕栽培装置及び空中栽培装置に
ついて説明する。

【００５０】本発明は、水耕栽培で使用する水を、前述
した光触媒機能体に直接接触させることにより光触媒処
理することを特徴とする。ここで、水耕栽培の代表例と
も言えるわさびの水耕栽培を例として光触媒処理の方法
について具体的に説明する。

【００５１】図８は、本発明を利用したわさびの栽培装
置の概略断面図である。

【００５２】従来から、わさびは、山間地の日影の多い
場所で、しかも清水が流れていて、「れき」（小石等の
川砂利）が比較的入手しやすいところに「わさび田」を
形成し、このわさび田で長い時間をかけて栽培されてい
るものである。したがって、わさび栽培は、上記わさび
田が作れる場所でしか行えなく、非常に制約された物と
なっている。

【００５３】また、わさびは、非常に育てにくい植物で
あり、少なくとも次の条件を満たされなくてはならな
い。

【００５４】（１）わさび田等の「培地」は、富栄養化
されていると、わさびの栽培に却って悪影響を及ぼすの
で、養分の少ない培地を使用すること。 （２）わさびを栽培するための水は、毎秒１５〜２０ｃ
ｍ程度の流速であること。 （３）同栽培するための水は、１２〜１５℃程度の水温
であること。 （４）同栽培するための水の溶存酸素量は、１０ｐｐｍ
以上であること。 （５）同栽培するための水が、清潔であること。

【００５５】このような条件に合う場所でわさび田を作
ることは非常に難しいという問題を本発明は解決したも
のである。

【００５６】図８に示すように、本発明を利用したわさ
び栽培装置８０は、数段の段構造を成す培地８１と、水
を一時的に溜めておくための貯水槽８２と、水を循環さ
せるためのポンプ８３と、光触媒処理をするための光触
媒槽８４と、水温を調節するための温度調節器８５と、
流速を調節するためのバルブ８６とから形成されてお
り、前記培地８１には、れき８７が敷き詰めてある。

【００５７】段構造を成す培地８１へ供給された水は、
一定の速さで段の下方まで流れていき、最下方に設置さ
れている貯水槽８２に一時的に貯水される。そしてポン
プ８３により、光触媒浄化ユニット８４へ送入され、光
触媒機能体と水とが直接接触し、水が殺菌浄化される。

【００５８】ここで、当該光触媒ユニット８４の構造は
特に限定されるものではなく、栽培用の水と光触媒機能
体とが直接接触する構造であればいかなるものであって
もよく、例えば、図４に示すような光触媒浄化ユニット
４０を循環路内へ設置することにより、わさび栽培装置
８０で使用される水は殺菌・浄化される。また、光触媒
浄化ユニットを通過した水は殺菌・浄化されるだけでな
く、そのクラスターも小さくなるため、わさびが水分を
吸収し易くなり好ましい。

【００５９】また、光触媒浄化ユニット４０の他にも、
貯水槽８２の内壁に光触媒機能体を付着せしめることに
より、水を殺菌浄化することができ好ましい。ここで、
光触媒機能体の付着方法については特に限定されるもの
ではなくいかなる方法でもよい。例えば、光触媒機能体
を溶射法により貯水槽８２の内壁に付着せしめることも
可能であり（図８、符号８８）また、光触媒機能体を含
有する塗料を内壁へ塗布することにより光触媒機能体を
付着せしめることも可能である。また、図４に示した光
触媒機能体が付着せしめられた不織布４８を当該貯水槽
８２に利用することも可能である。この場合、不織布を
貯水槽の内壁に沿って設置することも可能であり、また
前記図７に示したように、光触媒機能体が付着せしめら
れた不織布を長方形にして、つり下げるようにしてもよ
い。

【００６０】上記のような光触媒浄化ユニットや貯水槽
内で殺菌され、またクラスターが小さくなった水は、図
８に示す温度調節器８５により水温を１２〜１５℃に調
節され、バルブ８６によりその流量を調節されて再びわ
さび用培地８１へ流される。

【００６１】本発明のわさび栽培装置によれば、使用す
る水を清潔に保つことができ、水温や流速も調節するこ
とができるので、平野部、家庭等でもわさびを栽培する
ことが可能となる。

【００６２】また、上記のわさび栽培装置で使用するれ
き８７は、通常小石等の川砂利を使用するが、水の殺菌
・浄化作用を高めるため、小石等の川砂利に代えて光触
媒機能体が付着せしめられたプラスチックボール（図
６、符号６１参照）を使用することも可能である。

【００６３】図９はカトレア等の高級花の水耕栽培装置
９０を示した概略断面図である。高級花の水耕栽培装置
９０は、栽培槽９１と、水を循環するためのポンプ９２
と、光触媒処理をするための光触媒ユニット９３とから
概略構成されている。

【００６４】このような水耕栽培装置であっても、上記
わさび栽培装置と同様に、当該光触媒ユニット９３の構
造は特に限定されるものではなく、栽培用の水と光触媒
機能体とが直接接触する構造であればいかなるものであ
ってもよく、図４〜７に示すような光触媒浄化ユニット
の何れも使用可能である。

【００６５】また、図９に示すように、栽培槽９１自体
に光触媒機能体を付着せしめることも可能である。この
場合、栽培槽の底壁に溶射法により光触媒機能体を付着
せしめることも可能であり（符号９４参照）、また、図
６に示したセラミックボール６１や、図７に示した不織
布７３を栽培槽９１に内在させることにより栽培用の水
を光触媒処理することができる。

【００６６】図１０は水耕栽培を行う栽培槽１００を静
電場雰囲気とした時の断面図である。この栽培槽１００
は、例えば、絶縁板１０１によって絶縁され、この側壁
に電極板１０２が設置されており、電極板１０２は高電
圧発生装置１０３と接続されている。これにより間接的
に栽培層内の水が帯電する。このように、栽培槽内の水
を電子チャージすると、水が腐敗するのを防止すること
ができるだけでなく、植物等の成長が早くなる。植物の
根は、通常＋（プラス）に帯電しており、栽培槽内の水
を−（マイナス）に帯電することにより、根は水を引き
つけることができ、根からの水の吸収がよくなるため、
成長が早くなるのである。

【００６７】栽培槽１００を静電場雰囲気にする場合で
あっても、光触媒機能体は併用することができる（図示
はしないが、例えば、循環装置内に、図４に示したよう
な光触媒浄化ユニットを使用）。よって、光触媒機能体
と静電場雰囲気とにより、更に効果的に植物の栽培をす
ることが可能である。

【００６８】また、栽培槽１００の底面にセラミックス
や備長炭１０３を入れると、遠赤外線作用により電子チ
ャージの効果が増大するため好ましい。さらに、光触媒
機能体中の酸化チタン（ＴｉＯ₂）はセラミックであ
り、酸化チタン自体も遠赤外線を発するので、前記栽培
槽の内壁に、酸化チタン被膜を溶射法等で形成すること
により遠赤外線作用を増大することも可能である。

【００６９】ここで、図１０では電極として板状の電極
（電極板１０２）を使用しているが、本発明は電極の形
状を特に限定するものではなく、いかなる形状ものもで
あってもよい。

【００７０】次に、本発明を利用した空中栽培装置につ
いて説明する。

【００７１】図１１は空中栽培装置１２５の構成を示す
概略断面図である。空中栽培装置１２５は、空中栽培槽
１２６と、前記空中栽培槽１２６内にミストを送入する
ためミスト発生装置１２７と、ミストとして用いるため
の水と植物の成長に必要な養分（窒素、リン酸等）とを
混合するための混合槽１２８と、前記混合槽へ養分を送
入するための養分タンク１２９とから概略構成されてお
り、混合槽１２８とミスト発生装置１２７とを繋ぐ配管
には、ｐＨ調節器１３０、及び温度調節器１３１とが設
置されている。

【００７２】また、前記空中栽培槽１２６は、図１２に
示すように、上部が開口している容器１３２と、前記開
口した上部を塞ぐように設置されている目の細かいメッ
シュ材１３３とから形成されている。

【００７３】ここで、前記メッシュ材１３３の下方に形
成された空間１３４に、前記ミスト発生装置１２７から
発生するミストが充填されることにより、当該空間１３
４が植物Ｐの培地となる。さらに具体的に説明すると、
前記メッシュ材１３３上に蒔かれた植物の種は、メッシ
ュ材１３３を通り抜け、前記空間１３４にその根Ｐ₁を
這わせることになり、ミスト状の養分を含んだ水分を根
Ｐ₁から吸収することになる。

【００７４】上述のような空中栽培を行うことにより、
土を培地として植物を栽培するのに比べて、根に負荷が
係らず、また養分の吸収が早いため植物の成長が促進さ
れる。

【００７５】このような空中栽培装置を用いて植物を栽
培する場合において、図１１に示すようにミストとなる
水を光触媒浄化ユニット１３５で光触媒処理することが
本発明の特徴である。光触媒処理するのは、水を殺菌す
ることができ、また水のクラスターを小さくすることが
できるからである。水のクラスターを小さくすることに
より、水の根からの吸収がスムーズとなり通常の空中栽
培に比べてさらに植物の成長を促進することとなり好ま
しい。

【００７６】ここで、光触媒浄化ユニット１３５の形状
等はいかなるものであってもよく、例えば、図４〜７に
記載された光触媒浄化ユニットを用いることも可能であ
る。また、光触媒浄化ユニット１３５に加え、空中栽培
槽１２６の内壁に光触媒機能体を付着せしめることによ
り、さらに光触媒効果（殺菌・浄化作用等）を大きくす
ることが可能であり好ましい。この場合、光触媒機能体
の付着方法は特に限定されることはなく、例えば、溶射
法によって内壁に付着せしめることも可能であり、光触
媒機能体を含有する塗料を空中栽培槽１２６の内壁に塗
布することにより、光触媒機能体を付着せしめることも
可能である。

【００７７】また、空中栽培装置１２５においても、前
述した水耕栽培の場合と同様に静電場発生装置と組み合
わせることにより、植物の成長を促進することができ
る。

【００７８】図１１、１２に示すように、空中栽培槽１
２６の内面に周りから絶縁された電極としての金属板１
３６を設置することにより、当該空中栽培槽１２６内を
静電場雰囲気とすることができる。そして、空中栽培槽
内に設置する電極の形状は、前記金属板１３６に限られ
るものではなく、図１２に示すように、ワイヤー状の電
極１３７であってもよい。電極をワイヤー状にして、空
中栽培槽の内壁間に張り巡らすことにより、空中栽培槽
内を効率よく静電場雰囲気とすることができる。またこ
れらの電極１３６、１３７は、図示しない高電圧発生装
置に接続されている。

【００７９】そして、前記のように空中栽培槽内に電極
１３６、１３７を設置する場合に電極に光触媒機能体を
付着せしめることにより、光触媒効果を大きくすること
ができる。特に、金属板を電極として使用する場合、金
属板は空中栽培槽の内壁を被う程にその面積は大きいの
で（図１１、１２を参照）、金属板の表面に光触媒機能
体を付着せしめることが好ましい。

【００８０】上述してきた水耕栽培・空中栽培方法及び
その装置によりできた野菜等は光触媒処理された水で洗
浄することにより、Ｏ−１５７等の細菌を死滅させ、更
に光触媒処理をした包装紙、例えばダンボール等で包装
され、流通過程におかれることが好ましい。このような
処理をすることにより、輸送中の野菜の鮮度を保持する
ことができ、またカビ等が繁殖するのを防止することも
できる。また、野菜を腐らせる原因の１つに野菜自身か
ら発生するエチレンガスが挙げられるが、光触媒処理が
施された包装紙やダンボール等で包装することにより、
光触媒機能体がエチレンガスを吸着・分解するため野菜
の腐食を防止できる。

【００８１】ここで、ダンボールや包装紙のように、光
触媒処理をする基材が紙である場合であっても、その処
理方法は特に限定されるものではなく、溶射法、塗料又
は印刷インキ等を用いることが可能である。しかしなが
ら、野菜等を包装するダンボールや包装紙には、商品名
や産地等を印刷することが多いため、このような場合に
は、印刷インキに光触媒機能体を含有することにより光
触媒処理することが好ましい。

【００８２】

【実施例】本発明の特徴である光触媒機能体が、実際に
殺菌効果を有するか否かについて調べるため、以下のよ
うな実験を行った。

【００８３】（実験方法）市販のタオル（２×５ｃｍ、
０．２５ｇ）を２枚用意し、その内の１枚には、ディッ
ピングにより光触媒機能体を両面に付着せしめた。ま
た、もう一枚のタオルは比較するために用いるため、何
らの処理もしなかった。

【００８４】上記の２枚のタオルに、一般性細菌・大腸
菌・サルモネラ菌を添加して時間毎にそれぞれの細菌の
数を検査した。

【００８５】（実験結果）実験結果を表１に示す。

【００８６】

【表１】

【００８７】表１からも明らかなように、光触媒機能体
を付着せしめたタオルには殺菌効果があることが分か
る。また、特に大腸菌とサルモネラ菌においては、殺菌
効果が顕著に現れており、これらの菌は食中毒の原因と
なるものだけに光触媒機能体の殺菌作用は我々にとって
有用であることが分かった。

【００８８】

【発明の効果】水耕栽培または空中栽培をする際の水
を、光触媒機能体、又は光触媒機能体を利用した光触媒
浄化ユニットを用いて、殺菌浄化し、更に栽培槽を静電
場雰囲気にすることにより、植物が細菌等により枯れて
しまうのを防ぎ、かつ栽培目的物の成長を促進すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】溶射法による皮膜状態図である。

【図２】塗料による皮膜状態図である。

【図３】従来と本発明との光触媒としての効果の比較を
示す図である。

【図４】（ａ）は本発明の光触媒浄化ユニットの側面図
であり、（ｂ）は横断面図である。

【図５】光触媒浄化ユニットの縦断面図である。

【図６】光触媒浄化ユニットの縦断面図である。

【図７】光触媒浄化ユニットの縦断面図である。

【図８】本発明を利用したわさび田の概略断面図であ
る。

【図９】本発明を利用した水耕栽培装置の縦断面図であ
る。

【図１０】水耕栽培槽を静電場雰囲気とする場合の栽培
槽の縦断面図である。

【図１１】本発明を利用した空中栽培槽値の概略断面図
である。

【図１２】本発明を利用した空中栽培槽の斜視図であ
る。

【符号の説明】

１…基材 ２ａ、４ａ…光半導体粉末 ２ｂ、４ｂ…電極 ３…吸着材料 ５…基材 ６…バインダー ４０、６０、７０、１３５…光触媒浄化ユニット ８０…わさび栽培装置 ９０…水耕栽培装置 １２５…空中栽培装置

フロントページの続き (72)発明者 小黒 隆 東京都中央区築地４−６−５ 中島水産株 式会社内 (72)発明者 伊東 昭典 神奈川県茅ヶ崎市幸町５番19号 エル・エ フ・ラボラトリー株式会社内 (72)発明者 桜田 司 長野県木曽郡上松町大字荻原川向諸原1391 −３ 株式会社信州セラミックス内 Ｆターム(参考） 2B314 MA27 MA30 MA46 NA34 NC24 NC28 ND03 PA13 PB08 PB22 PC08 PC19 PC25

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水耕栽培で使用する水を、少なくとも光
   半導体粉末からなる光触媒機能体に直接接触させること
   により光触媒処理をした後に、栽培目的物に与えること
   を特徴とする水耕栽培方法。
2. 【請求項２】 栽培目的物を栽培するための栽培槽に静
   電場をかけることを特徴とする水耕栽培方法。
3. 【請求項３】 少なくとも、栽培目的物を栽培するため
   の栽培槽と、前記栽培槽で使用する水を浄化・循環する
   ための循環装置を有する水耕栽培装置において、前記循
   環装置内に光触媒浄化ユニットが設置されていることを
   特徴とする水耕栽培装置。
4. 【請求項４】 少なくとも、栽培目的物を栽培するため
   の栽培槽と、前記栽培槽で使用する水を浄化・循環する
   ための循環装置を有する水耕栽培装置において、前記栽
   培槽内に請求項１記載の光触媒機能体を有することを特
   徴とする水耕栽培装置。
5. 【請求項５】 前記栽培槽を静電場雰囲気にするための
   静電場発生装置が設置されていることを特徴とする請求
   項３または４記載の水耕栽培装置。
6. 【請求項６】 空中栽培で使用する水を、少なくとも光
   半導体粉末からなる光触媒機能体に直接接触させること
   により光触媒処理をした後に、栽培目的物に与えること
   を特徴とする空中栽培方法。
7. 【請求項７】 栽培目的物を栽培するための空中栽培槽
   に静電場をかけることを特徴とする空中栽培方法。
8. 【請求項８】 少なくとも、栽培目的物を栽培するため
   の空中栽培槽と、前記栽培槽内にミストを挿入するため
   のミスト発生装置と、前記ミスト発生装置へミストの素
   となる水を流入するためのタンクと、水を前記タンクか
   ら前記ミスト発生装置へ供給するための配管とからなる
   空中栽培装置において、 前記配管中にの光触媒浄化ユニットが設置されているこ
   とを特徴とする空中栽培装置。
9. 【請求項９】 少なくとも、栽培目的物を栽培するため
   の空中栽培槽と、前記栽培槽内にミストを挿入するため
   のミスト発生装置と、前記ミスト発生装置へ水を貯水す
   るためのタンクと、水を前記タンクから前記ミスト発生
   装置へ供給するための配管とからなる空中栽培装置にお
   いて、 前記空中栽培槽内に請求項１記載の光触媒機能体を有す
   ることを特徴とする水耕栽培装置。
10. 【請求項１０】 前記空中栽培槽を静電場雰囲気にする
    ための静電場発生装置が設置されていることを特徴とす
    る請求項８または９記載の空中栽培装置。