JP2004194585A - 植物栽培装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】低コストで海水面における農業を可能にし、さらに従来の耕作地で問題となる過耕作による連作障害を防止することが可能な植物栽培装置を提供する。
【解決手段】水面に接触する浮上体２で囲まれ、内部に植物栽培用の基材を配した栽培部３を設け、外部に水の蒸発を促進するために太陽熱吸収体４を設け、吸収した熱を前記栽培基材底部に導入するように伝熱体５と水接触部下部に断熱材６を設けることを特徴とし、植物栽培部３の底部に配する膜７が水蒸気透過膜であることが好ましく、伝熱体５に海水流入用の孔１３を設けることが好ましい。
【選択図】 図１
【解決手段】水面に接触する浮上体２で囲まれ、内部に植物栽培用の基材を配した栽培部３を設け、外部に水の蒸発を促進するために太陽熱吸収体４を設け、吸収した熱を前記栽培基材底部に導入するように伝熱体５と水接触部下部に断熱材６を設けることを特徴とし、植物栽培部３の底部に配する膜７が水蒸気透過膜であることが好ましく、伝熱体５に海水流入用の孔１３を設けることが好ましい。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不可耕作地における植物栽培装置に関し、特に、赤道無風帯等の温暖で穏やかな海水面等において、太陽エネルギーを利用した水蒸気発生機能とそれにより発生した水蒸気を水として回収・保持する機能を有する植物生育用基材を保持した浮力体を有する植物栽培装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
従来技術としては、雨水を浮上貯水部に集積して作物栽培に利用する技術（例えば特許文献１参照。）があり、水蒸気透過シートを用いた技術（例えば特許文献２、３及び４参照。）がある。また、砂漠での作物栽培を目的とした技術（例えば特許文献５参照。）などがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２７６８７０号公報
【特許文献２】
特開平８−１５４５０６号公報
【特許文献３】
特開平６−２０９６４４号公報
【特許文献４】
特開平８−８５号公報
【特許文献５】
特開平４−１２１１２０号公報
【０００４】
【発明が解決するための課題】
しかしながら、前記の従来の技術では、未だに十分な効果が得られなかった。
本発明は、上記従来の技術の欠点を克服し、低コストで海水面における農業を可能にし、さらに従来の耕作地で問題となる過耕作による連作障害を防止することが可能な植物栽培装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、以下の構成を採ることにより上記従来の技術の欠点を克服できることを見出し本発明を成すに至った。
即ち、本発明は以下の通りである。
（１）海水等の水面に接触する浮上体で囲まれ、内部に植物栽培用の基材を配した栽培部を設け、外部に水の蒸発を促進するために太陽熱吸収体を設け、吸収した熱を前記栽培基材底部に導入するように伝熱体と水接触部下部に断熱材を設けることを特徴とする植物栽培装置。
【０００６】
（２）植物栽培用の基材が、底部に膜を配しその上に疎水性を有する空隙率の高いビーズ（基材）を層状に敷き詰めた支持体及び栽培する植物体の根の保持と水分・肥料保持を行う表面が親水性のビーズからなる基材及び植物体の根の保持と吸水・表面乾燥防止を兼ねた基材を層状に重ねたものであることを特徴とする前記（１）の植物栽培装置。
（３）植物栽培部の底部に配する膜が水蒸気透過膜であることを特徴とする前記（２）の植物栽培装置。
（４）外部の伝熱体に海水流入用の孔を設けることを特徴とする前記（１）の植物栽培装置。
【０００７】
本発明の植物栽培装置によれば、赤道無風帯に代表される温暖で穏やかな海上等において、植物生育用基材底部に配置された水蒸気透過膜を通して海水から蒸発する水分を利用して植物を栽培することができる。また、低コストで海水面における農業を可能にし、さらに従来の耕作地で問題となる過耕作による連作障害を防止が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明について、その概略を示した図１および図２を用いて説明する。
図１および図２は、それぞれを本発明の植物栽培装置の概略を示す断面図及び外観の側面図である。
本発明の植物栽培装置１は、海水等の水１１の水面に接触する浮上体２で囲まれ、内部に植物栽培用の基材を配した栽培部３を設け、外部に水の蒸発を促進するために太陽熱吸収体４を設け、吸収した熱を前記栽培基材底部に導入するように伝熱体５と水接触部下部に断熱材６を設けることを特徴とする。
【０００９】
植物栽培用の基材を配した栽培部３の底部には膜７を配し、植物栽培用の基材としては、該膜７の上に疎水性を有する空隙率の高いビーズ（疎水性基材８）を層状に敷き詰めた支持体及び栽培する植物体１２の根の保持と水分・肥料保持を行う表面が親水性のビーズからなる親水性基材９及び植物体１２の根の保持と吸水・表面乾燥防止を兼ねた保持・乾燥防止基材１０を層状に重ねたものである。
植物栽培部３の底部に配する膜７としては、水蒸気透過膜であることが好ましい。
また、伝熱体５に海水流入用の孔１３を設けることが好ましい。
【００１０】
植物栽培部３の底部に配する膜７として用いる水蒸気透過膜としては、どのような素材でも使用可能であるが、ＮＦ膜やOsmofilm（Atofina社 仏）等の半透膜を用いると効果的である。
蒸発量を上げるために、水蒸気透過膜底部に近接した場所に浮上体２に設置された太陽熱吸収体４により吸収された熱を伝導する伝熱体５を配置することにより、水の蒸発量が増加される。
さらに水接触表面にスクレーパを装備することにより、膜表面への付着物を除去し、水の蒸発量の低下を防止することが可能である。
水蒸気透過膜から得られた蒸発水は空隙率の高い疎水性基材８（緩衝体）を通過することにより塩分の飛散・上昇を防ぎつつ、その上部に保持された親水性表面をもつ植物生育用の親水性基材９に保持される。
植物生育用の親水性基材９には徐放性肥料が一部保持され、栽培植物の生育に必要な水分と肥料を栽培植物の根に供給する。
【００１１】
植物生育用の親水性基材９に保持された水の蒸発と上部からの塩類の浸入を防ぐためにその上部に乾燥防止基材１０が表面に保持される。
栽培植物から生育に伴い放出される蒸散水や植物生育用の親水性基材９から蒸発する水は屋根構造体（図示せず）を設置することにより一部回収され植物生育用の親水性基材９に再供給することも可能である。
栽培場所は海水の蒸発の激しい地域であるため、局所的に激しい雨が降る場合があるが、その場合は雨水利用のために浮上体付き雨水枡（図示せず）を増設することにより、植物の生育と海水からの水の供給が不足する場合に水を供給する。
【００１２】
栽培植物種としては高耐塩性の植物、例えば塩類耐性のイネ等を栽培することが望ましい。
日射量や気象条件の変化に対して栽培植物種に適した栽培環境を維持するために、自走あるいは船による動力（図示せず）により栽培装置を移動可能にすることもできる。
海水面における栽培場所を固定するためのアンカー（図示せず）や水上の存在を知らせるための照明（図示せず）を装備することが望ましい。
海水面において栽培場所を特定し、また栽培管理を容易にするためにＧＰＳとカメラ、温度・温度計、各種水質測定器、データロガー、データ通信機能、太陽電池、バックアップバッテリー（いずれも図示せず）を備え、遠隔から栽培状態の監視を可能とすることもできる。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例により何等制限されるものではない。
１ｍ×１ｍの、植物栽培用の基材を配した栽培部（栽培面積）をもち、浮上体により囲まれた植物栽培装置を作成した。水蒸気透過膜は市販の半透膜であるOsmofilm（Atofina社製）を用いた。疎水性の基材（ビーズ）にはポリスチレンビーズ（直径５mmのもの）を厚さ１０cm程度に充填し、親水性基材にはセルロースビーズ（直径２mmのもの）を厚さ１０cm程に充填した。乾燥防止基材にはポリＬ−乳酸製のシートを親水性基材の上に載せた。親水性基材には稲の種子を５０粒まいた。
実験装置を２２℃程度の海水に浮かべて２４時間放置したところ、装置底部の海水は水温２５℃まで上昇するとともに、２４６０／ｍ2・日の水が親水性の基材部分に保持された。
また、数日間放置した結果、種子の発芽が認められ、その発芽率は７６％であり、対照系として井水に浮かべた同様な実験装置の発芽率（７８％）と同程度であった。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の植物栽培装置により、農業不適水から安価に農業用水が得られ、水源の上で植物の栽培が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の植物栽培装置の概略を示す断面図である。
【図２】本発明の植物栽培装置の外観側面図である。
【符号の説明】
１ 植物栽培装置
２ 浮上体
３ 栽培部
４ 太陽熱吸収体
５ 伝熱体
６ 断熱材
７ 膜
８ 疎水性基材
９ 親水性基材
１０ 保持・乾燥防止基材
１１ 水
１２ 植物体
１３ 海水流入用孔
【発明の属する技術分野】
本発明は、不可耕作地における植物栽培装置に関し、特に、赤道無風帯等の温暖で穏やかな海水面等において、太陽エネルギーを利用した水蒸気発生機能とそれにより発生した水蒸気を水として回収・保持する機能を有する植物生育用基材を保持した浮力体を有する植物栽培装置に関する。
【従来の技術】
【０００２】
従来技術としては、雨水を浮上貯水部に集積して作物栽培に利用する技術（例えば特許文献１参照。）があり、水蒸気透過シートを用いた技術（例えば特許文献２、３及び４参照。）がある。また、砂漠での作物栽培を目的とした技術（例えば特許文献５参照。）などがある。
【０００３】
【特許文献１】
特開平６−２７６８７０号公報
【特許文献２】
特開平８−１５４５０６号公報
【特許文献３】
特開平６−２０９６４４号公報
【特許文献４】
特開平８−８５号公報
【特許文献５】
特開平４−１２１１２０号公報
【０００４】
【発明が解決するための課題】
しかしながら、前記の従来の技術では、未だに十分な効果が得られなかった。
本発明は、上記従来の技術の欠点を克服し、低コストで海水面における農業を可能にし、さらに従来の耕作地で問題となる過耕作による連作障害を防止することが可能な植物栽培装置を提供しようとするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは、鋭意検討の結果、以下の構成を採ることにより上記従来の技術の欠点を克服できることを見出し本発明を成すに至った。
即ち、本発明は以下の通りである。
（１）海水等の水面に接触する浮上体で囲まれ、内部に植物栽培用の基材を配した栽培部を設け、外部に水の蒸発を促進するために太陽熱吸収体を設け、吸収した熱を前記栽培基材底部に導入するように伝熱体と水接触部下部に断熱材を設けることを特徴とする植物栽培装置。
【０００６】
（２）植物栽培用の基材が、底部に膜を配しその上に疎水性を有する空隙率の高いビーズ（基材）を層状に敷き詰めた支持体及び栽培する植物体の根の保持と水分・肥料保持を行う表面が親水性のビーズからなる基材及び植物体の根の保持と吸水・表面乾燥防止を兼ねた基材を層状に重ねたものであることを特徴とする前記（１）の植物栽培装置。
（３）植物栽培部の底部に配する膜が水蒸気透過膜であることを特徴とする前記（２）の植物栽培装置。
（４）外部の伝熱体に海水流入用の孔を設けることを特徴とする前記（１）の植物栽培装置。
【０００７】
本発明の植物栽培装置によれば、赤道無風帯に代表される温暖で穏やかな海上等において、植物生育用基材底部に配置された水蒸気透過膜を通して海水から蒸発する水分を利用して植物を栽培することができる。また、低コストで海水面における農業を可能にし、さらに従来の耕作地で問題となる過耕作による連作障害を防止が可能となる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明について、その概略を示した図１および図２を用いて説明する。
図１および図２は、それぞれを本発明の植物栽培装置の概略を示す断面図及び外観の側面図である。
本発明の植物栽培装置１は、海水等の水１１の水面に接触する浮上体２で囲まれ、内部に植物栽培用の基材を配した栽培部３を設け、外部に水の蒸発を促進するために太陽熱吸収体４を設け、吸収した熱を前記栽培基材底部に導入するように伝熱体５と水接触部下部に断熱材６を設けることを特徴とする。
【０００９】
植物栽培用の基材を配した栽培部３の底部には膜７を配し、植物栽培用の基材としては、該膜７の上に疎水性を有する空隙率の高いビーズ（疎水性基材８）を層状に敷き詰めた支持体及び栽培する植物体１２の根の保持と水分・肥料保持を行う表面が親水性のビーズからなる親水性基材９及び植物体１２の根の保持と吸水・表面乾燥防止を兼ねた保持・乾燥防止基材１０を層状に重ねたものである。
植物栽培部３の底部に配する膜７としては、水蒸気透過膜であることが好ましい。
また、伝熱体５に海水流入用の孔１３を設けることが好ましい。
【００１０】
植物栽培部３の底部に配する膜７として用いる水蒸気透過膜としては、どのような素材でも使用可能であるが、ＮＦ膜やOsmofilm（Atofina社 仏）等の半透膜を用いると効果的である。
蒸発量を上げるために、水蒸気透過膜底部に近接した場所に浮上体２に設置された太陽熱吸収体４により吸収された熱を伝導する伝熱体５を配置することにより、水の蒸発量が増加される。
さらに水接触表面にスクレーパを装備することにより、膜表面への付着物を除去し、水の蒸発量の低下を防止することが可能である。
水蒸気透過膜から得られた蒸発水は空隙率の高い疎水性基材８（緩衝体）を通過することにより塩分の飛散・上昇を防ぎつつ、その上部に保持された親水性表面をもつ植物生育用の親水性基材９に保持される。
植物生育用の親水性基材９には徐放性肥料が一部保持され、栽培植物の生育に必要な水分と肥料を栽培植物の根に供給する。
【００１１】
植物生育用の親水性基材９に保持された水の蒸発と上部からの塩類の浸入を防ぐためにその上部に乾燥防止基材１０が表面に保持される。
栽培植物から生育に伴い放出される蒸散水や植物生育用の親水性基材９から蒸発する水は屋根構造体（図示せず）を設置することにより一部回収され植物生育用の親水性基材９に再供給することも可能である。
栽培場所は海水の蒸発の激しい地域であるため、局所的に激しい雨が降る場合があるが、その場合は雨水利用のために浮上体付き雨水枡（図示せず）を増設することにより、植物の生育と海水からの水の供給が不足する場合に水を供給する。
【００１２】
栽培植物種としては高耐塩性の植物、例えば塩類耐性のイネ等を栽培することが望ましい。
日射量や気象条件の変化に対して栽培植物種に適した栽培環境を維持するために、自走あるいは船による動力（図示せず）により栽培装置を移動可能にすることもできる。
海水面における栽培場所を固定するためのアンカー（図示せず）や水上の存在を知らせるための照明（図示せず）を装備することが望ましい。
海水面において栽培場所を特定し、また栽培管理を容易にするためにＧＰＳとカメラ、温度・温度計、各種水質測定器、データロガー、データ通信機能、太陽電池、バックアップバッテリー（いずれも図示せず）を備え、遠隔から栽培状態の監視を可能とすることもできる。
【００１３】
【実施例】
以下、実施例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこの実施例により何等制限されるものではない。
１ｍ×１ｍの、植物栽培用の基材を配した栽培部（栽培面積）をもち、浮上体により囲まれた植物栽培装置を作成した。水蒸気透過膜は市販の半透膜であるOsmofilm（Atofina社製）を用いた。疎水性の基材（ビーズ）にはポリスチレンビーズ（直径５mmのもの）を厚さ１０cm程度に充填し、親水性基材にはセルロースビーズ（直径２mmのもの）を厚さ１０cm程に充填した。乾燥防止基材にはポリＬ−乳酸製のシートを親水性基材の上に載せた。親水性基材には稲の種子を５０粒まいた。
実験装置を２２℃程度の海水に浮かべて２４時間放置したところ、装置底部の海水は水温２５℃まで上昇するとともに、２４６０／ｍ2・日の水が親水性の基材部分に保持された。
また、数日間放置した結果、種子の発芽が認められ、その発芽率は７６％であり、対照系として井水に浮かべた同様な実験装置の発芽率（７８％）と同程度であった。
【００１４】
【発明の効果】
本発明の植物栽培装置により、農業不適水から安価に農業用水が得られ、水源の上で植物の栽培が可能となった。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の植物栽培装置の概略を示す断面図である。
【図２】本発明の植物栽培装置の外観側面図である。
【符号の説明】
１ 植物栽培装置
２ 浮上体
３ 栽培部
４ 太陽熱吸収体
５ 伝熱体
６ 断熱材
７ 膜
８ 疎水性基材
９ 親水性基材
１０ 保持・乾燥防止基材
１１ 水
１２ 植物体
１３ 海水流入用孔
Claims (4)
- 水面に接触する浮上体で囲まれ、内部に植物栽培用の基材を配した栽培部を設け、外部に水の蒸発を促進するために太陽熱吸収体を設け、吸収した熱を前記栽培基材底部に導入するように伝熱体と水接触部下部に断熱材を設けることを特徴とする植物栽培装置。
- 植物栽培用の基材が、底部に膜を配しその上に疎水性を有する空隙率の高いビーズを層状に敷き詰めた支持体及び栽培する植物体の根の保持と水分・肥料保持を行う表面が親水性のビーズからなる基材及び植物体の根の保持と吸水・表面乾燥防止を兼ねた基材を層状に重ねたものであることを特徴とする請求項１記載の植物栽培装置。
- 植物栽培部の底部に配する膜が水蒸気透過膜であることを特徴とする請求項２記載の植物栽培装置。
- 伝熱体に海水流入用の孔を設けることを特徴とする請求項１記載の植物栽培装置。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002368288A JP3797555B2 (ja) | 2002-12-19 | 2002-12-19 | 植物栽培装置 |
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|---|---|---|---|---|
| JP2008154505A (ja) * | 2006-12-25 | 2008-07-10 | Mebiol Kk | 植物栽培システムおよび植物栽培方法 |
| JP2009142231A (ja) * | 2007-12-17 | 2009-07-02 | Universal Consultant Kk | 有機性排水処理の遠隔制御による循環型再生水利用方法 |
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| WO2012164874A1 (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | パナソニック株式会社 | 植物育成構造及び植物育成用土壌 |
| CN104472256A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-04-01 | 罗志琼 | 一种新型水位调节高度的花盆 |
| CN104472257A (zh) * | 2014-12-10 | 2015-04-01 | 罗志琼 | 一种水位调节高度的花盆 |
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| WO2012164874A1 (ja) * | 2011-06-01 | 2012-12-06 | パナソニック株式会社 | 植物育成構造及び植物育成用土壌 |
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| AU2015308508B2 (en) * | 2014-08-29 | 2019-02-28 | Khalil Mahmoud Abu Al-Rubb | Irrigation device |
| US10492383B2 (en) | 2014-08-29 | 2019-12-03 | Khalil Mahmoud ABU AL-RUBB | Irrigation device |
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