JP2005176808A - 植物地下部環境温度制御方法及び装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 植物栽培時における地下部の環境温度を簡易に制御する。
【解決手段】 植物栽培時における地下部に、液体は透過しないが気体は透過する性質を有する多孔質フィルム３，１６を用いて空気が流通可能な空気流通空間４，１７を形成し、この空気流通空間４，１７に空気を流通させて栽培部分の地下環境温度を制御する植物地下部環境温度制御方法。植物栽培区域１，１３の地下部に、該植物栽培区域１，１３の長さ方向に沿って、液体は透過しないが気体は透過する性質を有する多孔質フィルム３，１６を用いてダクト状の空気流通空間４，１７を形成し、該空気流通空間４，１７の一側端部にファン５，１９を接続して空気流通空間４，１７への空気流量を調節し、植物栽培区域１，１３の地下温度制御を行う植物地下部環境温度制御装置。
【選択図】図１

Description

本発明は、植物栽培区域の地下部に多孔質フィルムを用いて空気流通空間を形成し、この空気流通空間に空気を流通させて地下環境温度を制御する方法及び装置に関する。

従来の植物を栽培する際の植物体を支持する栽培ベッドの構造としては、プラスチックや発泡スチロール等を使用している（例えば、特許文献１参照）。また、栽培ベッドに付加的な効果を持たせる方法として、液体は透過しないが気体は透過する性質を有する多孔質フィルムを水耕槽として利用することで、水耕液温を低下させる装置が、本出願人及び発明者らによって開発されている（例えば、特許文献２参照）。

特開平５−６４５２２号公報 特願２００３−１９１８３０号

上記特許文献１の「水耕栽培ハウスの空調方法とその装置」は、ハウス内に冷房ユニット、吸収ダクト、ポンプ、換気扇などを備えた複雑な構造の栽培ベッドを設けたもので、設備費が高価になるばかりでなく、運転費もコスト高となって、一般農家が利用することは難しい面があった。また、低コストで栽培ベッドの地下部環境温度を制御することは困難であった。一方、特許文献２の「多孔質フィルムを利用した水耕栽培装置」は、水耕栽培の容器に多孔質フィルムを使用することにより、容器として長期間の使用が可能となり、酸素透過量が多くなって作物の生育に好結果をもたらすことができた。しかしながら、栽培ベッドで栽培を行う際に、地下部の冷却量を制御することは困難であった..
そこで本発明は、植物栽培区域の地下部の環境温度を、簡易に調節できるようにすることを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明は以下の手段，構成を有することを特徴としている。
Ａ．植物栽培時における地下部に、液体は透過しないが気体は透過する性質を有する多孔質フィルムを用いて空気が流通可能な空気流通空間を形成し、この空気流通空間に空気を流通させて栽培部分の地下環境温度を制御する植物地下部環境温度制御方法。
Ｂ．前記空気流通空間を形成する対象を、水耕栽培槽、または植物栽培用の培土及び培地とした。

Ｃ．植物栽培区域の地下部に、該植物栽培区域の長さ方向に沿って、液体は透過しないが気体は透過する性質を有する多孔質フィルムを用いてダクト状の空気流通空間を形成し、該空気流通空間の一側端部にファンを接続して空気流通空間への空気流量を調節し、前記植物栽培区域の地下温度制御を行う植物地下部環境温度制御装置。
Ｄ．前記空気流通空間の一側端部に、送風ファン、または吸引ファンを接続し、空気流通空間の空気流量を調節して前記植物栽培区域の地下温度制御を行う。

本発明は、上記Ａ．（請求項１）、Ｂ．（請求項２）の手段、及びＣ．（請求項３）、Ｄ．（請求項４）の構成を有することにより、以下の効果を奏することができる。
イ．植物栽培時における地下部に、液体は透過しないが気体は透過する性質を有する多孔質フィルムを用いて空気が流通可能な空気流通空間を形成し、この空気流通空間に空気を流通させて栽培部分の地下環境温度を制御するので、植物栽培時における地下環境温度の制御を、簡易にかつ低コストで行うことができる。
ロ．空気流通空間を形成する対象を、水耕栽培槽、または植物栽培用の培土及び培地としたので、水耕栽培、または植物栽培用の培土及び培地を用いる栽培の何れの場合においても、地下部の温度制御を簡易にかつ低コストで行うことができる。

ハ．植物栽培区域の地下部に、該植物栽培区域の長さ方向に沿って、液体は透過しないが気体は透過する性質を有する多孔質フィルムを用いてダクト状の空気流通空間を形成し、該空気流通空間の一側端部にファンを接続して空気流通空間への空気流量を調節し、植物栽培区域の地下温度制御を行うので、簡単な構成であり、低コストで製造することができ、植物栽培時における地下温度制御を簡易に行うことができる。
ニ．空気流通空間の一側端部に、送風ファン、または吸引ファンを接続し、空気流通空間の空気流量を調節して植物栽培区域の地下温度制御を行うので、装置は簡単な構成であり、低コストに製造することができる。

以下、本発明を実施するための最良の形態について、添付の図面を参照しながら具体的に説明する。
図１は、本発明による植物地下部環境温度制御装置を備えた植物栽培ベッドの第１実施例（水耕ベッド）の前方から見た斜視図、図２は、図１の植物栽培ベッドに植物を栽培した状態の横断面図、図３は、本発明の植物地下部環境温度制御装置を備えた水耕ベッドと従来の水耕ベッドにおける水温の変化を示すグラフ、図４は、本発明による植物地下部環境温度制御装置を備えた植物栽培ベッドの第２実施例（培地ベッド）の前方から見た斜視図、図５は、図４の培地ベッドの部分縦断面図である。

図１及び図２に示す本発明の第１実施例において、符号１は植物栽培区域としての水耕ベッドで、この水耕ベッド１は、その底部にポリカーボネイト製の波板２を、該水耕ベッド１の長さ方向に沿って縦方向に敷設している。波板２の各凸部２ａ上に、両面テープを介して液体は透過しないが気体は透過する性質を有する多孔質フィルム３を貼り付けて、波板２の上側を覆っており、波板２と多孔質フィルム３との間に空気流通空間（通風ダクト）４を形成している。水耕ベッド１の長さ方向一側端部には、波板２上に電動送風ファン５が設けられ、この電動送風ファン５からの送風空気は、送風ダクト６を介して空気流通空間（通風ダクト）４の一端部に供給される。電動送風ファン５にはスイッチ７が設けられ、オン・オフ制御して送風ファン５から送風ダクト６を介して空気流通空間（通風ダクト）４に送られる空気の流量を調節する。

前記多孔質フィルム３の上面上には、発泡スチロールからなる水耕ベッド枠体８が接着剤により接着されて固設されている。この水耕ベッド枠体８内には、培養液９が満たされる。該培養液９上には、発泡スチロール板１０が浮かべられ、この発泡スチロール板１０に所定間隔に植物栽培穴が開けられている。この植物栽培穴に、予めある大きさまで育成された植物体（例えばホウレンソウ）１１を植え付け、その根を培養液９中に浸して育成させる。水耕ベッド１全体は、白色ポリエチレンフィルム１２により覆われている。この白色ポリエチレンフィルム１２は、培養液９の蒸散を防止し、多孔質フイルム３の紫外線による劣化を防ぐと共に、ホウレンソウ１１の根への光の透過を防ぐ働きをする。

この第１実施例の植物栽培ベッド１においては、多孔質フィルム３は、液体は透過せず気体は透過する性質を有するため、水耕ベッド枠体８内の多孔質フィルム３上に培養液９を溜めることができる。そして、培養液９上に浮かべた発泡スチロール板１０の植物栽培穴に、ある程度の大きさまで育成されたホウレンソウ１１を、その根が培養液９中に浸るようにして植え付けて育成する。ホウレンソウ１１が育成される間、電動送風ファン５のスイッチ７をオン・オフ制御して、送風ファン５から送風ダクト６を介して通風ダクト４に送られる空気の流量を調節する。スイッチ７のオン・オフ制御を行うことで、多孔質フィルム３を通した空気流通空間（通風ダクト）４への水の蒸発量を制御することが可能であり、気化熱が制御される。スイッチ７をオンしたときには空気流通空間（通風ダクト）４の温度が低下し、培養液９の蒸発による気化潜熱が奪われることで培養液９の液温が低下し、ひいては植物体１１の根部の温度を低下させる。

本発明による多孔質フィルム３により通風ダクト４を形成して送風ファン５により送風した区（送風処理区ａ）と、多孔質フィルム３により通風ダクト４を形成して強制通風しない区（無風区ｂ）と、通風ダクトを使用しない区（ダクト未使用区ｃ）とにおける培養液９の水温（液温）に及ぼす影響についての測定結果を図３に示す。図３におけるｄは、送風処理区ａにおける送風処理時間である。

図３において、送風処理区ａの送風ファン５を駆動して送風を開始すると、培養液９の液温は急速に低下し、送風を停止すると、培養液９の液温は上昇するか、低下率が減少する。無風区ｂとダクト未使用区ｃとは、温度差がほとんどない。無風区ｂ及びダクト未使用区ｃと送風処理区ａとは、３〜４度の温度差で推移している。従って、送風処理区ａにおいては、送風ファン５により送風ダクト４に送風するだけで、培養液９の液温を３〜４度低下、冷却し、ホウレンソウ１１の栽培環境を良好に保持する。

送風処理区と、無風区と、ダクト未使用区とが、ホウレンソウ１１の生育及び品質に及ぼす影響について測定した結果を表１に示す。

表１から明らかなように、地上部、地下部、ＮＯ_３ ⁻、シュウ酸ともに、送風処理区が無風区及びダクト未使用区より優れていた。

図４及び図５に示す本発明の第２実施例において、符号１３は植物栽培区域としての培地ベッドで、この培地ベッド１３は、その底部に発泡スチロールからなる床板１４を敷設し、この床板１４上に前記第１実施例の波板２と同様の波板１５を敷設し、該波板１５の各凸部上に、両面テープを介して液体は透過しないが気体は透過する性質を有する多孔質フィルム１６を貼り付けて、波板１５の上側を覆っており、波板１５と多孔質フィルム１６との間に空気流通空間（通風ダクト）１７を形成している。

前記多孔質フィルム１６上には培地１８がほぼ所定高さに盛り上げられ、培地ベッド１３を形成している。培地ベッド１３の長さ方向一側端部に電動吸引ファン１９が設置されている。また、培地ベッド１３の長さ方向他側端部には、前記通風ダクト１７と下部で連通する流通空気循環室２０が設けられている。流通空気循環室２０の上部と前記吸引ファン１９との間は培地１８を貫通する吸引管２１により連通しており、吸引ファン１９を作動すると、吸引管２１−流通空気循環室２０を介して通風ダクト１７内の空気が吸引されて流動する。培地１８の上面は、ポリエチレンフィルムからなるマルチフィルム２２により被覆されており、このマルチフィルム２２に開けられた栽培孔に植物１１が移植されて栽培される。

この第２実施例の培地ベッド１３においては、吸引ファン１９を作動させると、吸引管２１−流通空気循環室２０を介して通風ダクト１７内及び吸引管２１内の空気が吸引され流動し、多孔質フィルム１６を通した培地１８に含まれる水の蒸発による気化潜熱により通風ダクト１７内の温度を低下させ、培地１８の温度を低下させて植物１１の栽培環境を良好に保持する。なお、吸引管２１は気化潜熱により冷却された通風ダクト１７からの空気が流通しており、吸引管２１そのものも培地１８を冷却する働きをする。

本発明は、上記第２実施例の培地ベッド１３に限らず、例えば、第２実施例における床板１４、波板１５、多孔質フィルム１６、空気流通空間（通風ダクト）１７、流通空気循環室２０などを廃し、前記吸引管２１に代えて、内側にメッシュパイプ、外側に多孔質フィルムを被覆した吸引管２１より太径のダクトパイプを設けて圃場の土壌に直接貫通させ、このダクトパイプに送風ファン、または吸引ファンを接続して、ダクトパイプ内の空気を流動させて土壌を直接冷却するようにしてもよい。

本発明の植物地下部環境温度制御方法及び装置により、植物栽培時における地下部の温度制御を簡易に、かつ低コストで行うことができ、農家段階での実用化が期待される。

本発明による植物地下部環境温度制御装置を備えた植物栽培ベッドの第１実施例（水耕ベッド）の前方から見た斜視図である。 図１の植物栽培ベッドに植物を栽培した状態の横断面図である。 本発明の植物地下部環境温度制御装置を備えた水耕ベッドと従来の水耕ベッドにおける水温の変化を示すグラフである。 本発明による植物地下部環境温度制御装置を備えた植物栽培ベッドの第２実施例（培地ベッド）の前方から見た斜視図である。 図４の培地ベッドの部分縦断面図である。

符号の説明

１ 水耕ベッド（植物栽培区域）
２，１５ 波板 ２ａ凸部
３，１６ 多孔質フィルム
４，１７ 空気流通空間（通風ダクト）
５ 電動送風ファン
６ 送風ダクト
７ スイッチ
８ 水耕ベッド枠体（発泡スチロール）
９ 培養液
１０ 発泡スチロール板
１１ 植物体（ホウレンソウ）
１２ 白色ポリエチレンフィルム
１３ 培地ベッド（植物栽培区域）
１４ 床板（発泡スチロール）
１８ 植物栽培用培地
１９ 電動吸引ファン
２０ 流通空気循環室
２１ 吸引管
２２ マルチフィルム（ポリエチレンフィルム）

Claims (4)

1. 植物栽培時における地下部に、液体は透過しないが気体は透過する性質を有する多孔質フィルムを用いて空気が流通可能な空気流通空間を形成し、この空気流通空間に空気を流通させて栽培部分の地下環境温度を制御することを特徴とする植物地下部環境温度制御方法。
2. 前記空気流通空間を形成する対象を、水耕栽培槽、または植物栽培用の培土及び培地としたことを特徴とする請求項１記載の植物地下部環境温度制御方法。
3. 植物栽培区域の地下部に、該植物栽培区域の長さ方向に沿って、液体は透過しないが気体は透過する性質を有する多孔質フィルムを用いてダクト状の空気流通空間を形成し、該空気流通空間の一側端部にファンを接続して空気流通空間への空気流量を調節し、前記植物栽培区域の地下温度制御を行うことを特徴とする植物地下部環境温度制御装置。
4. 前記空気流通空間の一側端部に、送風ファン、または吸引ファンを接続し、空気流通空間の空気流量を調節して前記植物栽培区域の地下温度制御を行うことを特徴とする請求項３記載の植物地下部環境温度制御装置。

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