JP2003079259A - 水耕栽培装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】水耕栽培装置の排液再生の円滑化。 【解決手段】栽培養液を養液供給ラインにより栽培床に
供給し、栽培床から排出される余剰排液を再生ライン３
８に送って再生し、再生養液を養液供給ラインにより栽
培床に循環供給する水耕栽培装置であって、栽培床の余
剰排液が還流する再生ライン３８には、排液の供給を受
けて加熱殺菌する熱交換部４３と、熱交換部４３の排液
循環上手側に排液のＰＨ値を調整するＰＨ調整部５２を
設ける。ＰＨ調整部５２で排液に酸を供給しＰＨ値を所
定値に下げて雑菌を殺菌し熱交換部４３に送るので、排
液が熱交換部４３の細い管を通過し加熱殺菌する際にも
詰まるようなこともなく、円滑に排液の再生処理をする
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】この発明は、作物を栽培する
栽培床に養液を供給しながら作物を育成する水耕栽培装
置に関するものである。 【０００２】 【従来の技術】水耕栽培において、予め水に肥料を混合
させた養液を生成しておき、この養液を養液タンクから
栽培床に供給し作物を育成する技術はしられている。
（特許第３０２７５７５号公報） 【０００３】 【発明が解決しようとする課題】水耕栽培において、栽
培床に循環させる養液は作物に順次吸収されて希薄な排
液となり、このとき、この排液に養液を補給しながら再
生すると、肥料分が過多となり雑菌が繁殖しやすいの
で、熱交換部を設け養液を加熱殺菌処理するものが知ら
れているが、前記熱交換部で加熱殺菌する際に熱交換部
の管に詰まりが生じることがある。そこで、この発明
は、排液の再生過程における熱交換部での排液の詰まり
を防止しようとするものである。 【０００４】 【課題を解決するための手段】前記問題点を解決するた
めに、請求項１の発明は、栽培養液を養液供給ライン３
を経由して栽培床２に供給し、栽培床２から排出される
余剰排液を再生ライン３８で再生して養液供給ライン３
を経て栽培床２に循環供給する水耕栽培装置であって、
栽培床２の余剰排液が還流する再生ライン３８には、排
液の供給を受けて加熱殺菌処理する熱交換部４３と、前
記熱交換部４３の循環上手側に養液のＰＨ値を調整する
ＰＨ調整部５２を設けたことを特徴とする。 【０００５】請求項１の発明では、栽培床２から排出さ
れる余剰排液を再生ライン３８に還流して排液を再生す
るにあたり、先ず、再生ライン３８の排液循環上手側に
位置しているＰＨ調整部５２で排液に酸を供給してＰＨ
値を所定値に調整して排液の殺菌をし、次いで、排液を
熱交換部４３に送り排液の加熱殺菌をする。 【０００６】 【発明の効果】請求項１の発明は、ＰＨ調整部５２で排
液に酸を供給しＰＨ値を所定値に下げて雑菌を殺菌して
熱交換部４３に送るので、熱交換部４３の細い管に排液
を通過して加熱殺菌する際にも循環排液の詰まりを防止
し、円滑に排液の再生をすることができる。 【０００７】 【発明の実施の形態】この発明は、養液をロックウール
等からなる栽培床に循環供給して作物を育成栽培する水
耕栽培装置に関するものである。以下、この水耕栽培装
置の概要構成を図面に基づき説明する。 【０００８】図１〜図２において、温室１の床面６上に
は所定形態の栽培床２が配置されている。この栽培床２
に養液を供給する養液供給ライン３は、パイプ等により
構成されていて、殺菌タンク４から各栽培床２，…に養
液を送り供給する。各栽培床２，…の排液口５は床面６
に設けられた排液回収タンク７に臨ませ、排液回収タン
ク７に排液を回収する構成である。この排液回収タンク
７の排液は、排液ポンプ８により排液ライン９を経て排
液タンク１０へ供給される。 【０００９】この排液タンク１０から前記殺菌タンク４
にかけて還元ライン１１が設けられていて、還元ライン
１１に配設した還元モータ１２により排液をフィルタ１
３に送って濾過し、更に、排液は酸混合室１４を経て殺
菌タンク４に還流する構成である。また、酸タンク１５
から殺菌ライン１６を経由して酸混合室１４に酸を供給
し、還流中の排液を殺菌するように構成している。 【００１０】しかして、養液は養液供給ライン３を経て
各栽培床２，…へ供給されて作物を育成し、栽培床２か
ら余剰排液が排出される。余剰排液は殺菌酸の供給によ
り殺菌され再生されて養液供給ライン３に還流し、排液
は栽培床２に循環供給され作物を育成する。 【００１１】また、養液供給ライン３に原水を供給する
原水ライン１７を設けている。しかして、原水ライン１
７から養液供給ライン３に原水が供給されて、栽培床２
からの排液に原水が混合されて薄められ、肥料過多によ
る作物の肥料焼けを防止しながら栽培床２へ再度循環供
給されて、作物は安全に育成されることとなる。なお、
この原水供給過程で排液中の養分が不足すると別途補給
される。 【００１２】また、養液供給ライン３には排液を殺菌す
る殺菌タンク４を設け、この殺菌タンク４には原水を供
給できる構成とし、殺菌タンク４に排液位センサ１８を
設けている。しかして、養液供給ライン３から余剰の排
液を殺菌タンク４に供給して殺菌し、更に原水を供給し
混合しながら養液を生成し、養液供給ライン３を経て栽
培床２に循環供給することとなる。 【００１３】原水タンク１９に接続している原水ライン
１７の下手側を養液供給ライン３に接続し、原水ライン
１７の接続部上手側に原水調節弁２０を設け、養液供給
ライン３の接続部上手側で且つ殺菌タンク４の下手側に
排液調節弁２１を設けている。しかして、排液調節弁２
１の開度により流れる還流排液量に対して原水調節弁２
０を調節し、原水ライン１７からの原水供給量を調節し
ながら養液を生成する。 【００１４】なお、このとき、殺菌タンク４内の排液量
を排液位センサ１８により検出しながら、原水の供給量
を調節している。高位センサ１８Ｈが排液を検出し排液
量が多いときには、原水の供給量を少なくし、逆に、低
位センサ１８Ｌが排液無しを検出し排液量が少ないとき
には、原水の供給量を多くするようにして、還流排液を
有効に活用しながら、原水を補給し安全な所定濃度の養
液を生成する。 【００１５】また、養液供給ライン３の前記接続部の下
手側に養液混合装置２２が設けられていて、還流排液と
原水を撹拌混合し、所定濃度の養液を生成している。ま
た、前記原水調節弁２０、排液調節弁２１は制御部から
のソレノイドの出力により制御される。原水調節弁２０
及び排液調節弁２１は、共に０〜１００％の開度で調節
することができ、原水に対するする還流排液の混合量を
０〜４０％程度の範囲で制御することで、排液を過不足
なく再利用している。 【００１６】前記原水タンク１９には、第１洗浄ライン
２３、第２洗浄ライン２４が接続されていて、第１洗浄
ライン２３及び第２洗浄ライン２４の下手側を還流ライ
ン１１に接続し、第１洗浄ライン２３には洗浄ポンプ２
５を設けている。しかして、洗浄ポンプ２５により還元
ライン１１に原水を圧送し、還元ライン１１や、還元ラ
イン１１に設けたフィルタ１３等を洗浄し、また、第１
洗浄ライン２３、第２洗浄ライン２４を経由して、殺菌
前の排液に原水を供給し混合できる構成としている。 【００１７】また、還元ライン１１には還元バルブ２６
を、第１洗浄ライン２３には第１洗浄バルブ２７を、第
２洗浄ライン２４には洗浄排出バルブ２８、第２洗浄バ
ルブ２９を夫れ夫れ設けている。還元ライン１１の中途
部にリターンライン３０の始端部を接続して、リターン
ライン３０の終端側を排液タンク１０に接続し、第１切
替弁３１、第２切替弁３２及び三方向切替弁３３等によ
り流れを制御し、還元ライン１１から殺菌タンク４への
流れと、還元ライン１１の中途部から排液タンク１０に
還流する流れとに切り替えている。 【００１８】また、酸タンク１５から殺菌ライン１６を
経由して還元ライン１１及び酸混合室１４に酸を供給で
きる構成とし、殺菌ライン１６には酸調節弁３５，３６
を設けて、殺菌酸の供給量を調節している。還元ライン
１１を経て流れる排液に酸タンク１５からの酸を供給混
合して殺菌し、この殺菌排液は殺菌タンク４に流れて貯
溜され、殺菌タンク４でも殺菌作用が行われる。この殺
菌タンク４には、排液量を検出する排液位センサ１８が
設けられていて、排液位センサ１８は高位センサ１８Ｈ
と低位センサ１８Ｌにより構成されている。 【００１９】しかして、排液位センサ１８の検出によっ
て排液調節弁２１、原水調節弁２０の開度比率を変えて
適正な養液を生成する。即ち、高位センサ１８Ｈと低位
センサ１８Ｌとの間に排液があるときには、適正な排液
量として排液調節弁２１を制御部（図示省略）からの出
力で開閉調節する。また、高位センサ１８Ｈが排液を検
出すると、排液調節弁２１の開度を大きくして養液供給
ライン３への供給量を増加調節し、殺菌タンク４の排液
量を減少制御する。また、排液量が減少しすぎ低位セン
サ１８Ｌが排液を検出しなくなると、排液調節弁２１を
減少調節して供給量を減少制御する。このようにして、
殺菌タンク４内の排液量を所定範囲に維持する制御を
し、養液混合装置２２における生成養液濃度を安定さ
せ、排液を有効活用する。 【００２０】このように殺菌タンク４からの排液供給量
が変化すると、原水ライン１７の原水調節弁２０が関連
的に開閉調節されて、排液供給量に応じた原水量に調節
制御され、養液混合装置２２の生成養液濃度を一定に維
持する制御がなされる。なお、養液供給ライン３の養液
混合装置２２の下手側には養液濃度センサ３７を設け
て、養液濃度の制御を行なう。 【００２１】次に、図３〜図４に示す実施例について説
明する。栽培床２から排出される余剰排液を集める排液
タンク１０には、再生ライン３８の上手側を接続し、再
生ライン３８には、第１ポンプ３９、切替弁５３、逆止
弁４０、第２ポンプ４１、圧力調整タンク４２、熱交換
部４３、殺菌部４４、緩衝部４５を順次配置し、再生ラ
イン３８の終端側を熱交換部４３を経てミキシングパイ
プ４６に接続している。 【００２２】再生ライン３８の熱交換部４３の下手側に
三方向切替可能の切替弁４７を設け、ミキシングパイプ
４６には原水タンク（図示省略）から原水が供給される
構成とし、ミキシングパイプ４６と貯溜タンク４８との
間に養液循環ライン４９を設け、ポンプ５０により養液
を循環する構成としている。再生ライン３８の第１ポン
プ３９の下手側から循環ライン５１を分岐し、循環ライ
ン５１にはＰＨ調整部５２を設け、酸タンク１５からＰ
Ｈ調整部５２に酸を供給して排液の酸濃度を調整し、排
液タンク１０に還流する構成としている。 【００２３】排液が殺菌温度に上昇するまでの準備段階
では、制御部からの指令で、第１ポンプ３９により排液
を循環ライン５１を経てＰＨ調整部５２に送り、センサ
（図示省略）でＰＨ値を検出しながら、検出ＰＨ値に対
応する酸を酸タンク１５から供給して、ＰＨ値を所定値
に下げて雑菌を殺菌し、次いで、殺菌した排液を熱交換
部４３に送って加熱殺菌する。従って、排液が熱交換部
４３の細い管を通過しても排液の詰まりを防止する。 【００２４】また、第２ポンプ４１により排液を送る
と、排液は圧力調整タンク４２、熱交換部４３、殺菌部
４４、緩衝部４５、熱交換部４３を経て第２ポンプ８に
還流し循環する。その間に、熱交換部４３の下手側で排
液の温度が検出され、例えば、８５度以上に加温される
と、準備段階は終了し、次の工程の養液の殺菌・供給段
階に移行する。 【００２５】殺菌・供給段階に移行すると、第１ポンプ
３９により排液を循環ライン５１を経てＰＨ調整部５２
に送り排液のＰＨ値を所定値に保ちながら、所定ＰＨ値
の排液を第２ポンプ８に遅る。次いで、第２ポンプ８に
より排液は送られて、圧力調整タンク４２を経て熱交換
部４３に送られる。熱交換部４３では、例えば、９０度
Ｃ〜９５度Ｃの温水が流れている加熱ラインにより加温
殺菌される。加温された排液は次いで殺菌部４４に送ら
れ、殺菌部４４では、例えば、ボイラーにより加温され
た温水中を排液が１８０秒かけて流れる間に殺菌され、
次いで、緩衝部４５に送られる。 【００２６】緩衝部４５は、緩衝タンク内に排液の流れ
を干渉する干渉板を多数立設して排液が流れにくくし、
再生ライン３８の送液量の数倍の排液を熱交換部４３に
送るようにし、排液の熱交換を促進している。熱交換部
４３を通過した排液が所定温度以上に加温されているの
をセンサ（図示省略）により検出すると、切替弁４７を
経てミキシングパイプ４６に送られる。ミキシングパイ
プ４６に送られた排液には数倍の原水が供給されて温度
が下げられ、貯溜タンク４８に送られて貯溜され、養液
供給ライン３を経て栽培床２に供給される。 【００２７】なお、貯溜タンク４８とミキシングパイプ
４６を養液循環ライン４９を介して接続するにあたり、
図４に示すように、貯溜タンク４８の一側端部に循環パ
イプ５４を立設し、循環パイプ５４の下端部に養液循環
ライン４９を接続している。そして、循環パイプ５４の
上端をタンク上部まで延長して、再生養液が循環パイプ
５４の上端部からタンクに流出する構成とし、また、タ
ンクにおける循環パイプ５４の対称位置である他側端部
にフィルタ５５を設け、養液循環ライン４９の他端部に
接続し、タンク内で再生養液が循環するように構成して
いる。また、循環パイプ５４の下端部には穴５４ａを開
けてタンクと連通し、循環パイプ５４の下端部にタンク
内から養液が流入する構成とし、冬期におけるタンク内
の循環パイプ５４での養液凍結の防止を図っている。 【００２８】しかして、ミキシングパイプ４６と貯溜タ
ンク４８の間を養液循環ライン４９で循環する構成とし
ているので、貯溜タンク４８内の養液のＰＨ値を所定値
に保ち、また、夏場には排液を原水により冷却すること
ができる。次に、図５及び図６に基づき温室の室温制御
について説明する。 【００２９】温室１の周囲に配置した供給パイプ５６及
び戻りパイプ５７にボイラー５８からの温湯を循環させ
て温湯暖房をする温室では、温室１の側壁からの熱損失
が大きく、中央部と側壁部との室温の均等化を図るため
に、側壁近傍に配置した補助暖房装置５９をＯＮ・ＯＦ
Ｆする必要がある。そこで、この実施例では、温室１の
側壁部の温度が低下した際には、側壁１ａ，１ａに設け
た保温カーテン（図示省略）を閉めるが、この保温カー
テンの閉鎖に関連して補助暖房装置５９をＯＮすること
により、省エネ性を高めようとするものである。 【００３０】温室１の周囲に供給パイプ５６及び戻りパ
イプ５７を配置して、ボイラー５８からの温湯を供給パ
イプ５６に供給し、供給パイプ５６の温湯を暖房パイプ
６０，…に送って室内暖房をし、暖房パイプ６０，…の
終端部から暖房後の温湯を戻りパイプ５７を経由してボ
イラー５８に還流し、温室内の暖房をしている。 【００３１】温室１内の対向する側壁１ａ，１ａ近傍に
は補助暖房装置５９，５９を設けている。この補助暖房
装置５９は、供給パイプ５６及び戻りパイプ５７から補
助暖房パイプ５９ａ，５９ａを分岐して、側壁近傍に沿
わせて配置し、その終端側を供給パイプ５６、戻りパイ
プ５７の他端部に夫れ夫れ接続し、補助暖房切替弁５９
ｂ，５９ｂの切り替えにより、温湯を補助暖房パイプ５
９ａ，５９ａに供給循環したり、供給停止する構成とし
ている。また、温室１の中央部には中央温度センサ６１
を、側壁近傍にはサイド温度センサ６２，…を配置して
いる。 【００３２】しかして、補助暖房制御が開始されると、
図６に示すように、中央温度センサ６１及び各サイド温
度センサ６２，…の検出温度が制御部に入力され、次い
で、中央温度センサ６１の検出中央温度とサイド温度セ
ンサ６２，…の検出サイド温度とを比較し、検出温度差
が所定値を超えて大きくなると、制御部から補助暖房切
替弁・開信号が出されて、補助暖房切替弁５９ｂ，５９
ｂが開調節され補助暖房を開始すると共に、保温カーテ
ン（図示省略）を閉める。また、検出温度差が所定値以
下と小さくなると、制御部から補助暖房切替弁・閉信号
が出されて、補助暖房切替弁５９ｂ，５９ｂが閉調節さ
れ補助暖房が停止されると共に、保温カーテンを開け
る。 【００３３】従って、補助暖房装置５９に常に温湯を循
環したり、昼間の高温時の補助暖房の不要なときにも暖
房をするようなこともなく、省エネ型の温室とすること
ができる。次に、図７及び図８に基づき吊下式栽培ベッ
ド６３の構成について説明する。 【００３４】温室１の梁６４にはワイヤ６５を介して、
栽培ベッド６３を例えば８０センチ程度の高さに吊り下
げている。栽培ベッド６３の高さが８０センチメ−トル
程度であるので、作業者が立った状態で該栽培ベッド６
３に対して収穫、葉かき等の作業が行いやすい。栽培ベ
ッド６３は、断面変形Ｕ字型の樋ベッド部６６と、樋ベ
ッド部６６の左右両端上部に引っ掛けて下方に吊下状に
支持される支持具６７と、支持具６７の両側部から左右
斜め上方に突出して作物６８の茎部を保持する茎受け具
６９と、ロックウール等の栽培床７０と、支持具６７に
より支持されるドリップホース７１と、ドリップホース
７１から栽培床７０に養液を供給するドリップチューブ
７２等により、構成されている。なお、支持具６７，…
は例えば８０〜１００センチメ−トル間隔で配置され
る。 【００３５】しかして、支持具６７ではドリップホース
７１を支持すると共に、支持具６７に取り付けられてい
る茎受け具６９により作物６８の茎部を保持することが
できる。従って、茎受け具６９を地面に打ち込み固定す
る必要もなく、また、ドリップホース７１を地面に載置
せずに栽培床７０支持用の支持具６７で支持するので、
ドリップホース７１の配置が簡単となり、ドリップチュ
ーブ７２を短くすることができる。

【図面の簡単な説明】 【図１】養液供給ラインのブロック図 【図２】養液供給ラインの詳細ブロック図 【図３】養液再生ラインのブロック図 【図４】要部の切断側面図 【図５】要部の平面図 【図６】フローチャート 【図７】切断側面図 【図８】要部の斜視図、切断正面図 【符号の説明】 １ 温室 ２ 栽培床 ３ 養液供給ライン ３８ 再生ライン ４３ 熱交換部 ５２ ＰＨ調整部

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 栽培養液を養液供給ライン３を経由し
   て栽培床２に供給し、栽培床２から排出される余剰排液
   を再生ライン３８で再生して養液供給ライン３を経て栽
   培床２に循環供給する水耕栽培装置であって、栽培床２
   の余剰排液が還流する再生ライン３８には、排液の供給
   を受けて加熱殺菌処理する熱交換部４３と、前記熱交換
   部４３の循環上手側に養液のＰＨ値を調整するＰＨ調整
   部５２を設けたことを特徴とする水耕栽培装置。