JP2005034043A - 土耕植物栽培プラント - Google Patents

Abstract

【課題】 季節に係わらず植物を無農薬で生育可能な土耕植物栽培プラントの提供。
【解決手段】 ビニール等の透光性材質により部屋を形成した温室内において植物を栽培する土耕植物栽培プラントであって、植物を植えるための栽培ペレット３と、外気をフィルター１１を介して温室１内に吸引する送風機９と、この送風機９により吸引した空気を加熱又は冷却する空調装置８と、空調装置８により吸引した外気を栽培ペット３上の植物の葉近傍位置に風として供給する導風管４と、温室内の空気を外部に排出するための排気部２とを備え、送風機９が外部から吸引した外気を導風管４から栽培パレット３上の植物の葉に向かって０．５ｍ／秒の風速により吹き出し、空調装置が温室内の空気圧を外気と比して揚圧に保ち、且つ夏期の場合、夜間の温室内温度を２０℃前後の温度範囲に保つもの。
【選択図】図１

Description

本発明は、温室を用いた土耕植物栽培プラントに係り、特に夏期においても植物を生育することができる土耕植物栽培プラントに関する。

一般に温室を用いた土耕植物栽培プラントは、冬季においては温室内の温度を自然太陽光及び石油等の熱源を利用して植物の生育に適した温度に保つことにより、冬季以外の植物を育成することが知られている。

しかしながら夏期における温室を用いた植物栽培プラントは、夏の太陽光により温室内温度が異常に高温になるのを防止するため、例えば温室の天井近辺に配置した天窓や壁側壁に設けた側窓を開放し、この天窓等から高温になった温室内空気を外部に排出することや、散水による気化熱或いは空冷機を用いて温室内の温度を外気より低くすることが提案されている（例えば、特許文献１及び２参照）。
特開２００２−３３０６４０号公報 特開平９−１０７８１３号公報

しかしながら、前述の天窓や側窓を開放する技術は、天窓等からの自然排気だけでは温室内が異常温度になると共に、開放した天窓や側窓から病害虫と共に土埃が温室内に侵入し、植物の病気を招くおそれがあり、このため外観が消費者に好まれる見栄えの良い野菜を生育するためには農薬を必要とすると言う不具合があった。

また、前述の公報記載の空冷機等を用いる技術は、大型の設備を必要とし、初期投資費用及びランニングコストが膨大になると言う不具合があった。特に、植物が、野菜等の葉物の場合、農家の出荷価格が制限されるため、高価な設備を投資することができないものであった。更に従来技術による温室を用いた植物栽培プラントは、温室内を前記病害虫対策のために略密閉した場合、葉物の植物の生育が芳しくないと言う不具合があった。

本発明の目的は、前述の従来技術による不具合を解決することであり、無農薬で見栄えの良い植物の生育効率を季節に係わらず向上することができる土耕植物栽培プラントを提供することである。

前記目的を達成するため本発明は、透光性材質により部屋を形成した温室内において植物を土耕栽培する土耕植物栽培プラントであって、植物を生育するための栽培ベットと、外気をフィルターを介して温室内に吸引する送風機と、該送風機により吸引した空気を加熱又は冷却する空調装置と、該空調装置により吸引した外気を前記栽培ベット上の所定位置に風として供給する導風管と、前記温室の上部に配置され、温室内の空気を外部に排出するための排気部とを備え、前記栽培ベット上の所定位置に供給される風が、植物の葉に当てられる風速が所定値になるように吹き出し制御すると共に、前記温室内の空気圧を外気と比して陽圧に保ち、且つ夏期の場合、夜間の温室内温度を１３℃〜２３℃の温度範囲に温度制御することを第１の特徴とする。

更に本発明は、前記土耕植物栽培プラントにおいて、前記導風管から栽培ベット上の植物の葉に当てられる風速の所定値が、０．３ｍ／秒〜０．７ｍ／秒であることを第２の特徴とし、前記何れかの植物栽培プラントにおいて、栽培ベットが、上部が開放した箱形状の隔離栽培ベット又は温室内の土を盛り上げた後に枠で仕切る仕切栽培ベットであり、前記前記隔離栽培ベットは、その底面に開口した多数の開口部が形成され、前記底面に水及び空気は通すが泥は通さないフィルターを敷いた上に土壌を充填していることを第３の特徴とする。

本発明による土耕植物栽培プラントによれば、送風機が温室内を陽圧に保つことにより病害虫の温室内への侵入を防止し、更に導風管から植物の葉に向かって所定の風速により吹き出すことにより、植物葉の表面境界層を破壊して植物の光合成を促し、更に空調装置が夏期において夜間の温室内温度を１３℃〜２３℃の温度範囲に保つことにより、昼間との温度差を設けて植物の生育を促すことができ、これによって、無農薬で見栄えの良い植物の生育効率を季節に係わらず向上することができる。

以下、本発明による土耕植物栽培プラントの本実施形態を添付図面を参照して詳細に説明する。図１は本実施形態による土耕植物栽培プラントの全体外観図、図２は本土耕植物栽培プラントの全体断面図、図３は本実施形態による栽培ベット及び導風管を説明するための図、図４は本実施形態による導風管から植物の葉に風を吹き付ける状態を説明するための図、図５は本実施形態による隔離栽培ベットを説明するための図である。
<プラント構成の説明>

本実施形態による土耕植物栽培プラントは、温室内において土耕にて植物を生育するものであって、ビニール又はガラス等の透光性材質により部屋を形成し、且つ上部に任意に開閉自在な排気部２を持つ温室１と、該温室１の側壁の一部に設けられた二重の部屋５ａ及び５ｂを持つ出入り口部５と、前記側壁の他部に設けられ、外気を濾過するフィルター１１／開閉自在なダンパー１０／回転駆動により空気を吸引するための送風機９／該送風機９から供給された空気を加熱又は冷却する空調装置８とを四角筒状或いは円筒状体内に一体的に収納する第１ダクト７と、該第１ダクト７内における送風機９とダンパー１０間の四角筒状或いは円筒状体の開口部と連通し、且つ内部に開閉自在な第２のダンパー１２（図２）と、植物を生育するための土壌を含む栽培ベット３と、該栽培ベット３の側面に配置され、栽培中の植物の葉に空気流（風）を吹き付けるための導風管３とを備え、前記栽培ベット３と導風管３とを交互に配列して収納する様に構成されている。

前記送風機９は、フィルター１１を介した外部空気又はダクト６を介して循環される内部空気を温室１内に供給するためのものであって、一部の内部空気を排出部２他から排出しつつ、温室１の内部を外気と比べて陽圧に保つことにより、外部から病害虫及び病原菌を含む土埃が温室１内に侵入することを防止する様に駆動制御されている。このため前記排出部２は、外気の風による土埃／昆虫／雨の侵入を防止するため、縦方向の開口距離が最小となる様に細長形状に形成されている。前記フィルター１１は、外気に含まれる病害虫／土埃を濾過するものであって、ＮＢＳ規格で６５％程度の空調用の中性能（ＭＥＰＡ：Ｍｅｄｉｕｍ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｐａｒｔｉｃｕｌａｔｅ Ａｉｒｆｉｌｔｅｒ）フィルタが好ましいが、これに限られるものではない。

前記出入り口部５は、二重の部屋５ａ及び５ｂを持ち、外気と通じる外扉と部屋５ａ及び５ｂ間の内扉とが同時に開かない様に構成され、且つ温室内部が陽圧のため、該出入り口部５を介して人間が出入りする際にも外部空気が流入することを防止している。

従って本実施形態による土耕植物栽培プラントは、送風機９がフィルター１１により病害虫や有害微生物を含む塵埃や土埃を除去した空気、又は温室１の側壁からの内部空気Ｃを吸引して温室１内部に供給し、温室上部の排出部２と出入り口部５のみから排気する様に構成されている。

また前記空調装置８は、夏期の場合、夜間の温室内温度を１３℃〜２３℃の温度範囲に保つことにより、昼間の温度と夜間の温度差が所定値以上となる様に制御される。

前記栽培ベット３は、予め黒土１／赤土１／ピートモス１／バーミキュライト１／有機肥料１／有機堆肥１／石灰少々を混入した土壌を用意し、これを定型の箱型の隔離栽培ベットに平坦に詰め、更に該複数の隔離栽培ベットを内部に水が循環可能な外容器に入れることによって構成され、複数配列することにより、植物の生育期間に応じ、例えば端の栽培ベットから順に日毎に種付けを行うことにより、種付けと収穫を端と端で同時に行うことができ、少人数の農家においても連続的に植物の生育／収穫を行うことができる。

例えば生育期間が３０日の小松菜を栽培する場合、３０列の栽培ベットを並設し、１栽培ベット列に対する土壌の注入から種の植え付けまで１日で行うことにより、約１ケ月で植え付けが終了すると同時に最初に植え付けた小松菜の収穫を行うことができる。従って１日に１栽培ベット列への種付と１栽培ベット列からの収穫を同時に行うことにより、小松菜の植え付けと収穫を連続して行うことができる。

更に前記栽培ベット３及び導風管３は、図１では図面が煩雑になることを防止するために２箇所しか図示していないが、図３に示す如く、縦長の温室１内に多数並列的に設置され、空調装置８から供給された空気Ａが複数の導風管３の内部に分配され、導風管３の上側面に開口された吹き出し口４ａから風Ｄが吹き出される様に構成されている。

前記導風管３からの空気の流れは、図４に示す如く、栽培ベット３上の所定位置、例えば植物２０の葉に当てられる風Ｄが所定値の風速、例えば０．３ｍ／秒〜０．７ｍ／秒の風速、好ましくは０．５ｍ／秒になる様に設定されている。この植物２０の葉に風を供給する理由を次に説明する。

一般に植物は炭酸ガスと酸素を気孔を介してガス交換することにより光合成を行うものであるが、停滞した雰囲気（空気）中の葉の表面には湿度が９５％以上、厚さが数ミリ以上の葉面境界層と呼ばれる空気層が生じ、この空気層が前記ガス交換を阻害すると共に前記湿度により病原菌の繁殖が活発になる。これに対して本実施形態においては、葉表面に０．３ｍ／秒〜０．７ｍ／秒の風速の風を供給することにより、前記高湿の空気層を破壊し、ガス交換を促すと共に病原菌の繁殖を防止している。

前記導風管３の吹き出し口４ａは、植物の葉に当てる風速を所定範囲値に保つため、背丈の低い植物と高い植物では導風管３からの吹き出し時の風速を変える必要がある。このため本実施形態においては、吹き出し口４ａが吹き出し時の風速調整用の開口面積を可変とするノズル及び該ノズルの向きを変える方向調整部を備えている。このノズル及び方向調整部は、個々に風量及び向きを調整する機構であっても良いが、導風管３単位に複数のノズル及び方向調整部を一斉に動かす一斉調整機構を設けても良い。また、導風管３の吹き出し口４ａの間隔を変えるための機構を設けても良い。

また前記栽培ベット３内の土壌は、図４に示す如く栽培ベット３の高さより低いレベル３ａまでしか達しないようにしているため、前記風Ｄによって土壌が舞い上がって植物２０に付着するのを防止しており、例えば栽培ベット３が大地の土壌を盛り土したものの場合は導風管３の下にフイルム製等のシートを敷き、土埃の舞い上がりを防止することが望ましい。

尚、前述の図面には図示していないが、前記温室１の他の壁面に栽培ベット３内の土壌を管理するための管理室を併設し、該管理室内において、栽培ベット３の土壌の交換／殺菌等の作業を行う様に構成しても良い。

また前記栽培ベットは、本実施形態の如く所定サイズの箱形状の隔離形式の隔離栽培ベットと、温室内の土を盛り上げた後に枠で仕切る方式の仕切栽培ベットの２種類が考えられる。前記仕切栽培ベットは、枠で仕切ってから枠内の土の成分調整を行うものであり、前記隔離栽培ベットは、さまざまな種類の土を混合して入れる方式と温室内の土を成分調整して入れる方式が考えられる。前記仕切栽培ベットの仕切る枠の幅は1.2m程度とすることにより、風の影響を平均に受けるようにすることが必要であり、枠の長さは温室の形状により設定される。

更に隔離栽培ベット３は、図５に示す如く、内部ベット３１の底面に格子状に開口部３１ａを開口し、格子の形状は問わないものの、この格子の上に水や空気は通すが泥は通さない布状のフイルター５２を敷き、必要なら張り付けた上に成分を調整した土を入れ、該隔離ベット３の外容器に入れられた水５１が底面から植物２０の根に給水される様に構成されている。

前記フィルター５２は、例えば各層が厚さ５ｍｍの４層構造の不織布に特殊樹脂の高分子ポリマーを上層から下層に向かってサイズが小さくなる様に付着させた後、ローラ等によって２ｍｍ以下に圧縮成型したものが考えられる。このフィルター５２によれば、最上層部の高分子ポリマーが比較的大きなサイズの泥等の通過を阻止し、下層に向かって順に泥等のサイズに応じて泥等が水に流出することを阻止し、且つ下層と上層間における水及び空気を流通することができる。

この隔離栽培ベット３によれば、植物２０の根が前記フィルター５２を通して水を吸収するため生育の効率を上げることができ、更に水５１を植物が吸収し全て蒸散した際には酸素を根に供給することができる。尚、従来の隔離栽培ベットは、例えば内部ベットに目が粗いポリ製の敷き板の上に大豆石を敷き、その上に土壌を充填する構造だったため、内部ベットの底面から泥が流出したり、底面に開口部がない内部ベットでは水遣りが多いと根腐れや気象の関係で乾燥したりなどの難しさがあったものを、本実施形態においては前記フィルターを用いることによって前記植物の生育効率を上げることができる。
<動作説明>

さて、上述の様に構成された土耕植物栽培プラントは、図２に示す如く、ダンパー１２を閉じ、ダンパー１０を開けた状態で送風機９を駆動することによって、外部空気をフィルター１１を介して病原菌／病害虫を除去しながら外部空気を導風管４内に取り込み、該導風管４が吹き出し口４ａからの風Ｄを温室１の内部に排出することによって、温室１の内圧を揚圧に保ち、これによって外気に含まれる病害虫の侵入を阻止し、クリーンな環境化において野菜等の植物を育成することができる。

更に本実施形態においては、図４に示す如く、導風管４からの風Ｄを植物２０の葉の近傍に排出することによって、葉の表面に発生する葉面境界層を破壊して光合成を促進すると共に、湿度による病原菌の繁殖を防止することができる。

また本実施形態による土耕植物栽培プラントは、夏期の昼間の場合、ダンパー１２及びダンバー１０の開口面積を開けながら空気を循環させ、且つ排出部２を大きく開けることによって、温室内部の栽培パレット３近傍の空気温度が異常高温になることを防止すると共に、夜間においては、ダンパー１２を開け且つダンバー１０の開口面積を絞りながら空調装置８が空気を１３℃〜２３℃、好ましくは２０℃前後に冷却しながら空気を内部循環させることにより冷房効率を向上させつつ、昼間と夜間の温度差を例えば１０℃以上になる様に温度制御することによって、夏期においても植物の生成を促すことができる。

この原理を次に説明する。まず発明者は、植物が昼間おいては例えば３０℃以上の環境下で葉が萎れた状態になっても、夜間において２０℃前後の環境下にすれば元の状態に戻る特性、換言すれば、昼間と夜間の温度差が所定値以上有れば植物が夜間の間に萎れた状態が平常状態に戻り、順調に生育することを発見した。この発見を実施するために発明者は、各種条件における実験プラントを試行した結果、昼間においては排気並びに植物の葉への風の供給による自然温度環境とし、夜間のみに温室内空気温度を例えば２０℃前後に冷却する土耕植物栽培プラントを発明した。前記実施形態は、この原理に基づくものである。

また、前述の実施形態による土耕植物栽培プラントは、夏期の昼間の外気温度が３４℃で自然換気の場合、図２に示した温室の上部エリアＥ１の温度が７０℃近く、中間エリアＥ２の温度が５０℃近くまで上昇するが、植物近傍のエリアＥ３においては、吹き出しによる風Ｄによる気化熱効果のため植物の環境温度を３３℃以下にすることができる。また外気温度が３５℃以上等の異常高温になったときに本植物栽培プラントは、ダンパー１２を開け且つダンバー１０の開口面積を絞りながら空調装置８が空気を冷却することによって、ほとんどの空気を内部循環させることにより温室内の植物近傍の温度を３０℃近傍に保ち、夜間に２０℃前後とする様に制御しても良い。

更に本実施形態による土耕植物栽培プラントは、前記栽培ベット３が、隔離栽培ベット３１の底面に水及び空気は通すが泥は通さないフィルター５２を敷いた上に土壌を充填したことによって、隔離栽培ベット３１内の土壌が水に流出することを防止し、このため外容器及び水が汚れることを防止することができる。

尚、本発明の土耕植物栽培プラントは、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは言うまでもない。

本発明による土耕植物栽培プラントは、小松菜／ほうれん草等の葉物野菜や、トマト／キュウリ／ナス等の果実野菜等の植物を、夏期においても無農薬且つ低コストで見栄えよく且つ効率よく生育することができる。

本発明の一実施形態による土耕植物栽培プラントの全体外観図。 本実施形態による土耕植物栽培プラントの全体断面図。 本実施形態による栽培ベット及び導風管を説明するための図。 本実施形態による導風管から植物の葉に風を吹き付ける状態を説明するための図。 本実施形態による隔離栽培ベットを説明するための図である。

符号の説明

１：温室、２：排出部、３：栽培ベット、４：導風管、５：出入り口、５ａ及び５ｂ：部屋、６：ダクト、７：ダクト、８：空調装置、９：送風機、１０：ダンバー、１１： フィルター、１２：ダンパー、２０：植物。

Claims (3)

1. 透光性材質により部屋を形成した温室内において植物を土耕栽培する土耕植物栽培プラントであって、植物を生育するための栽培ベットと、外気をフィルターを介して温室内に吸引する送風機と、該送風機により吸引した空気を加熱又は冷却する空調装置と、該空調装置により吸引した外気を前記栽培ベット上の所定位置に風として供給する導風管と、前記温室の上部に配置され、温室内の空気を外部に排出するための排気部とを備え、前記栽培ベット上の所定位置に供給される風が、植物の葉に当てられる風速が所定値になるように吹き出し制御すると共に、前記温室内の空気圧を外気と比して陽圧に保ち、且つ夏期の場合、夜間の温室内温度を１３℃〜２３℃の温度範囲に温度制御することを特徴とする土耕植物栽培プラント。
2. 前記導風管から栽培ベット上の植物の葉に当てられる風速の所定値が、０．３ｍ／秒〜０．７ｍ／秒であることを特徴とする請求項１記載の土耕植物栽培プラント。
3. 前記栽培ベットが、上部が開放した箱形状の隔離栽培ベット又は温室内の土を盛り上げた後に枠で仕切る仕切栽培ベットであり、前記前記隔離栽培ベットは、その底面に開口した多数の開口部が形成され、前記底面に水及び空気は通すが泥は通さないフィルターを敷いた上に土壌を充填していることを特徴とする請求項１又は２記載の土耕植物栽培プラント。
   

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