JP2011167080A

JP2011167080A - 水耕栽培装置

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Publication number: JP2011167080A
Application number: JP2010031067A
Authority: JP
Inventors: Michiyo Akazawa; 美知代赤澤
Original assignee: AKAZAWA SOGO KENKYUSHO KK
Current assignee: AKAZAWA SOGO KENKYUSHO KK
Priority date: 2010-02-16
Filing date: 2010-02-16
Publication date: 2011-09-01
Anticipated expiration: 2030-02-16
Also published as: JP5378262B2

Abstract

【課題】設備の簡略化や二酸化炭素発生用の資材補給に要する工数の縮小化等を図りながら、栽培時の光合成を促進することができ、効率的に植物を栽培することができる水耕栽培装置を提供する。
【解決手段】植物Ｐを植え付けるための複数の培地２と、これらの培地２を保持する培地保持体３と、前記養液タンク８内の養液を前記培地２に供給するための給液機構５と、この給液機構５により供給される養液を光触媒に接触させて浄化する浄化器６とを具備してなり、前記浄化器６が、前記培地保持体３の上であって複数の培地２に囲まれた位置に配されている。
【選択図】図３

Description

本発明は、植物を栽培するための循環式の水耕栽培装置に関する。

従来から、土壌を用いて植物の栽培を行うことが一般的に知られている。この場合には、土壌に生息する微生物の働きにより、植物の光合成に必要な二酸化炭素が植物に供給される。この二酸化炭素の供給によって植物の光合成が活発に行われるようになり、植物の生育も促進されることとなる。

また、このような従来の栽培方法とは異なる水耕栽培等、土壌を用いることなく植物を栽培する方法も知られている。この場合には、土壌と切り離された環境で栽培するため、前述した場合に比べて植物の光合成に必要な二酸化炭素が不足することとなる。したがって、二酸化炭素供給源を用意するなどして積極的に植物に二酸化炭素を供給するようにしている（例えば、特許文献１を参照）。しかしながら、このような供給源の設置、稼動には費用がかかるという問題があった。

ところで、水耕栽培における別の技術として、植物等を栽培する際に発生する養液を一旦温室外に導き出し、酸化チタン等の光触媒を用いて養液を浄化処理した後に、温室内へと戻す方法が知られている。このような装置においては、光触媒による酸化作用によって養液に含まれる不要な有機物などが分解される点が注目されている。

本発明者らは、前述した問題を解消すべく種々研究を進めた結果、前述した光触媒により養液を浄化する際に二酸化炭素が発生していることに注目するに至り、この二酸化炭素を有効に利用することによって格別な二酸化炭素供給源の設置を不要にしたり、またはその容量を少なくしたりすることができることを見いだした。

特開平１１‐２７５９６５号公報

本発明は、以上のような事情及び究明結果に基づいてなされたもので、前述した課題を無理なく解消することができる水耕栽培装置を提供することを目的とする。

本発明は、以上のような課題を解決するために、次のような手段を講じたものである。すなわち、本発明に係る水耕栽培装置は、養液タンクに貯留された養液を用いて植物を栽培するための循環型のものであって、植物を植え付けるための複数の培地と、これらの培地を保持する培地保持体と、前記養液タンク内の養液を前記培地に供給するための給液機構と、この給液機構により供給される養液を光触媒に接触させて浄化する浄化器とを具備してなり、前記浄化器が、前記培地保持体の上であって複数の培地に囲まれた位置に配されていることを特徴とする。

ここで「養液」とは、培養に必要な液体を意味するものであり、純粋な水等も含まれる。

「培地」とは、連続気泡を有した発泡体やロックウールあるいはハイドロコーン等の多孔質材料をポットに充填したもの等が挙げられる。

「光触媒」とは、酸化物結晶の伝導帯と価電子帯との間のバンドギャップ以上のエネルギの光を照射したときに、価電子帯中の電子の励起によって、電子と正孔を生成しうるものであり、無害で化学的に安定で、安価に入手でき、バンドギャップエネルギが高い酸化チタンの他に、酸化タングステン、酸化スズ、酸化亜鉛等種々使用することが可能である。また、光触媒の光励起に用いる光源としては、太陽光の他に、蛍光灯、白熱電灯等の室内照明であってもよい。

「培地保持体の上」とは、培地保持体の表面側を指し、浄化器に設けられた光触媒に光があたりその浄化作用を営み得る位置であれば、培地保持体の表面であっても表面から上方に離れているものであってもよい。また、浄化器全体のうち少なくとも光触媒が設けられている部分のみが、培地保持体の表面側に現れているものであってもよい。

また「囲まれる」という表現は、３つ以上の培地に囲まれた位置に配される場合のみならず、２つの培地の間に挟まれた位置に配されるものも含む。

このようなものであれば、光触媒の浄化作用により発生する二酸化炭素を、植物が行う光合成に有効に利用することができる。すなわち、光触媒の浄化作用により発生した二酸化炭素は、浄化器から培地付近へと供給されることになるため、二酸化炭素を供給するための格別な供給源等が不要になったり、またはその規模を縮小化したりすることができる。したがって、設備の簡略化や二酸化炭素発生用の資材補給に要する工数の縮小化等を図りながら、栽培時の光合成を促進することができ、効率的に植物を栽培することが可能になる。

浄化器は、前記培地保持体に保持されているものが好ましい。浄化器が保持される方法としては、培地保持体に一体に設けられる場合または培地保持体とは別体に設けられて支持される場合が考えられる。

浄化器の好適な態様としては、前記養液を光と空気に触れ得る状態で案内する浄化器本体内に、前記光触媒を配したものが挙げられる。

このような浄化器の一つの具体例としては、透光性を有した周壁の内面で養液を案内する筒状の浄化器本体を有し、その内面に前記光触媒をコーティングしたものが挙げられる。浄化器本体については、有底の筒状、または無底の筒状、いずれであってもよい。また、コーティングの方法は、前記浄化器本体の全域に均一に塗布するものの他、局所的に塗布するものであってもよい。

浄化器の他の具体例としては、前記培地保持体に設けられ養液を案内する溝を備えた浄化器本体を有し、その溝の底壁に前記光触媒をコーティングしたものが挙げられる。

浄化器のさらに他の具体例としては、光が当たる状態で養液を案内する浄化器本体と、この浄化器本体の中に取り出し可能に収容された光触媒保持体とを具備してなり、前記光触媒保持体に光触媒を保持させているものが挙げられる。このようなものであれば、光触媒保持体の光触媒の浄化作用が弱まったり、光触媒保持体が汚れたりしたときに、取り替えることができるため、浄化器の浄化作用を維持させることが可能となる。

光触媒保持体と養液との接触面積を増加させ、光触媒の浄化作用をより活発にするためには、光触媒保持体が、前記養液の流れに沿って遊動する遊動体、または前記養液の流れを乱す静止体であることが好ましい。

本発明によれば、設備の簡略化や二酸化炭素発生用の資材補給に要する工数の縮小化等を図りながら、栽培時の光合成を促進することができ、効率的に植物を栽培することができる。

本発明の第１実施形態にかかる水耕栽培装置を示す全体斜視図。同実施形態にかかる水耕栽培装置の分解斜視図。図１の一部を省略して示すＸ‐Ｘ線断面図。本発明の第２実施形態にかかる水耕栽培装置の要部を模式的に示す概略図。同実施形態の光触媒保持体の拡大断面図。本発明の第３実施形態にかかる水耕栽培装置の要部を模式的に示す概略図。本発明の第４実施形態にかかる水耕栽培装置の要部を模式的に示す概略図。本発明の第５実施形態にかかる水耕栽培装置の要部を模式的に示す概略図。本発明の第６実施形態にかかる水耕栽培装置を示す平面図。図９におけるＹ‐Ｙ線端面図。

以下、本発明の第１実施形態にかかる水耕栽培装置１を、図１ないし図３を参照して説明する。

この実施形態にかかる水耕栽培装置１は、図１に示すように、養液タンク８に貯留された養液Ｎを用いて植物Ｐを栽培するための循環型の水耕栽培装置１であって、植物Ｐを植え付けるための複数の培地２と、これらの培地２を保持する培地保持体３と、この培地保持体３の裏面側に配され前記培地２に保持された植物Ｐの根に養液Ｎを触れさせるようにする栽培ベッド４と、この栽培ベッド４を介して前記養液タンク８内の養液Ｎを前記培地２に供給するための給液機構５と、この給液機構５により供給される養液Ｎを光触媒６２に接触させて浄化する浄化器６と、前記栽培ベッド４上の余剰な養液Ｎを前記養液タンク８に戻して循環させる排液機構７とを具備してなる。

前記培地２は、図１及び図３に示すように、ポット２１内に培地形成部材２２を充填してなるもので、前記培地保持体３に穿設された複数の開口部３３にそれぞれ装着されている。この実施形態では、前記ポット２１として、ピートモス等の自然材料をカップ状に成形してなるものを使用し、前記培地形成部材２２として、焼成ゼオライトを使用している。

前記培地保持体３は、図１及び図２に示すように、合成樹脂製のもので、前記栽培ベッド４の上方に一定の間隔をあけて配設される天板３１と、この天板３１の各縁から垂下する垂下壁３２とを具備してなる。この培地保持体３の天板３１には、前記培地２を配するための培地保持用の開口部３３と、前記浄化器６を取り付けるための浄化器用の開口部３４と、前記養液タンク８に養液Ｎを注入または排出するための管理用の開口部３５とを備えている。なお、この開口部３５には図示しない蓋部材が蓋着されることにより、この開口部３５から栽培ベッド４上の養液Ｎが蒸発するのを防ぐとともに、埃や塵等の侵入を防ぐようにしている。

前記栽培ベッド４は、図２及び図３に示すように、発砲スチロール等の合成樹脂製のもので、周縁に連続した起立壁４１を有した扁平な箱状をなし、前記養液タンク８の上面開口部８１付近に略水平に配されている。すなわち、この栽培ベッド４は、スペーサ９１を介して養液タンク８の底壁８２により支持されている。栽培ベッド４の底壁４２には、給液用の開口部４３と、排液用の開口部４４とが設けられている。給液用の開口部４３は、前記培地保持体３の浄化器用の開口部３４と軸心を一致または略一致させて設けてある。また、排液用の開口部４４は、前記培地保持体３の管理用の開口部３５と軸心を一致または略一致させて設けてある。

前記給液機構５は、図２及び図３に示すように、前記養液タンク８内に配設された液体ポンプ５１と、この液体ポンプ５１から吐出される養液Ｎを前記浄化器６を介して前記栽培ベッド４上に供給する給液管５２とを具備してなる。前記給液管５２は、一端側が液体ポンプ５１の吐出口に接続され、他端側が前記栽培ベッド４に設けられた給液用の開口部４３を液密に貫通するとともに、前記培地保持体３に設けられた浄化器用の開口部３４の中心部分を通過して培地保持体３の上面側に突出している。

前記浄化器６は、図１ないし図３に示すように、前記培地保持体３の上であって複数の培地２に囲まれた位置に配されており、この実施形態では、平面視において４つの培地２から等距離となるように位置づけられて培地保持体３に保持されている。この浄化器６は、前記養液Ｎを光と空気に触れ得るようにした状態で、透光性を有する周壁の内面で養液Ｎを案内する筒状の浄化器本体６１を備え、その内面に前記光触媒６２をコーティングしたものである。浄化器本体６１は、上端が閉塞された筒状をなしている透明なガラス製のもので、光が当たる状態で養液Ｎを案内する。この浄化器本体６１は、前記給液管５２の他端側を覆うようにして下方に開放された下端部を、培地保持体３の浄化器用の開口部３４に取り付けている。本実施形態では、前記栽培ベッド４上に、前記浄化器本体６１の下端部を浄化器用の開口部３４の中心に位置決めするための網状の位置決め部材９３を配している。また、培地保持体３の上面には、前記浄化器本体６１を包囲するようにして、浄化を促進するための反射板９２が設けられている。

前記排液機構７は、図２及び図３に示すように、前記栽培ベッド４に設けられた排液用の開口部４４に液密に嵌め合わせた排液管７１を具備してなるもので、前記排液管７１の栽培ベッド４に対する高さ位置を調整することにより、前記栽培ベッド４上の養液Ｎの液位を変更することができるようになっている。

前記養液タンク８は、図１ないし図３に示すように、上方に開口した箱形のもので、その上面開口部８１内側に前記培地保持体３を隙間無く嵌め合わせることができるようになっており、その内部に養液Ｎを貯留するようになっている。

このような構成のものであれば、前記液体ポンプ５１を作動させることにより、養液タンク８内の養液Ｎは順次浄化器６に供給され、この浄化器６における浄化器本体６１の内面に沿って流れ落ちて栽培ベッド４上に供給される。栽培ベッド４上で余剰となった養液Ｎは、排液管７１から養液タンク８に戻されることによって循環することになる。そのため、培地２に植物Ｐを植え付けておくことにより水耕栽培方式による植物Ｐの栽培が可能となる。

その際に、前記浄化器６に太陽の光や照明の光があたると、光触媒６２による強い酸化作用により、有機物分解効果を発揮する浄化作用が営まれる。すなわち、養液Ｎ中に含まれる有害な微生物等の汚染物質や微細な塵埃その他の不純物が光触媒６２の浄化作用により分解・除去されることにより、養液Ｎを比較的好適な状態に保つことができる。

この浄化作用により発生する二酸化炭素は、大気中に含まれる酸素や窒素等の他の気体よりも比重が大きいため、前記栽培ベッド４と培地保持体３との間に形成されている空間に溜まる。その空間内の二酸化炭素は、植物Ｐの根の周辺に供給されるとともに、ポット２１と培地保持用の開口部３３との隙間２３から植物Ｐの周辺に導かれる。その結果、この培地２に植えられている植物Ｐはその二酸化炭素を利用して光合成を活発に行い、それら植物Ｐの生長が促進されることとなる。一方、光合成により発生する新鮮な酸素は、比重差により大気中に拡散する。

すなわち、本実施形態にかかる水耕栽培装置１によれば、植物Ｐに二酸化炭素を供給するための格別の装置等の設備の簡略化や二酸化炭素発生用の資材補給に要する工数の縮小化等を図ることができる。また、それと同時に、植物Ｐの光合成を促進することができ、効率的に植物Ｐを栽培することができる。特に、植物Ｐは二酸化炭素濃度が１５００ｐｐｍ中で最も生長が促進されるため、この値に近づけることが好ましい。

また、培地保持体３の垂下壁３２が前記栽培ベッド４の起立壁４１の外側に配されているので、培地保持体３と栽培ベッド４との間に溜まった二酸化炭素を、垂下壁３２側から逃げるのを抑えることができ、隙間２３等を利用して、有効に培地２に供給することができる。さらに、この垂下壁３２は、前記養液タンク８の周壁内に収められているので、垂下壁３２側から養液Ｎまたは水滴などが外部に漏れるのを抑えることができる。

次に、本発明の第２実施形態にかかる水耕栽培装置１を、図４及び図５を参照して説明する。なお、以下の実施形態において上記第１実施形態に対応する構成要素には同様の符号を付して示すものとし、具体的な説明を省略する。

本実施形態の給液機構５は、前記養液タンク８内に配設された液体ポンプ５１と、この液体ポンプ５１から吐出される養液Ｎを前記浄化器６を介して前記栽培ベッド４上に供給する給液管５２とを具備してなる。前記給液管５２は、一端側が液体ポンプ５１の吐出口に接続され、他端側が養液タンク８の上部に設けた孔や養液タンク８と培地保持体３の垂下壁３２との間の隙間等を通して培地保持体３上に導かれたものである。

本実施形態の浄化器６は、図４に示すように、光が当たる状態で養液Ｎを案内する浄化器本体６１と、この浄化器本体６１の中に取り出し可能に収容された光触媒保持体Ａ６３とを具備してなり、この光触媒保持体Ａ６３に光触媒６２を保持させている。浄化器本体６１は、下端開口部を培地保持体３の浄化器用の開口部３４を介して栽培ベッド４上に臨ませた受け皿部Ａ６４と、この受け皿部Ａ６４の上方を覆う蓋部Ａ６５とを備えたもので、前記蓋部Ａ６５の上端に前記給液管５２の他端が接続されている。受け皿部Ａ６４には、前記養液Ｎの流れを乱す静止体Ｓである多数の光触媒保持体Ａ６３が配置されている。

前記静止体Ｓは、養液Ｎよりも比重の大きな材料により作られたもので、例えば、球状をなすガラス玉、石、網、多孔質材料等が含まれる。静止体Ｓがガラス玉Ａ６７や石の場合には、図５に示すように、その静止体Ｓの表面に光触媒６２を層状にコーティングしておけばよい。静止体Ｓが網や多孔質材料である場合には、網目や孔の表面近傍部分に光触媒６２をコーティングしておくのが望ましい。なお、Ａ６６は、受け皿部Ａ６４に載せられた静止体Ｓが下方にこぼれ落ちるのを防止するための網である。また、前記蓋部Ａ６５は、前記受け皿部Ａ６４に対して着脱可能に設けられている。

このような構成のものであれば、前記液体ポンプ５１を作動させることにより、養液タンク８内の養液Ｎは順次浄化器６内を通って栽培ベッド４上に供給される。栽培ベッド４上で余剰となった養液Ｎは、排液管７１から養液タンク８に戻されることによって循環することになる。そのため、培地２に植物Ｐを植え付けておくことにより水耕栽培方式による植物Ｐの栽培が可能となる。詳述すれば、浄化器６内に供給された養液Ｎは、多数の静止体Ｓにより流れが乱され、それら静止体Ｓ間に形成される隙間をぬうようにして落下する。その際に、その静止体Ｓの外面にコーティングされた光触媒６２に養液Ｎが接触し、光触媒の浄化作用によって養液Ｎが浄化される。

すなわち、本実施形態にかかる水耕栽培装置１によれば、上記第１実施形態の水耕栽培装置１で示した効果の他に、前記光触媒保持体Ａ６３が浄化器本体６１から取り出し可能であるため、光触媒保持体Ａ６３を交換することによって光触媒６２の浄化作用を維持することができる。したがって、光触媒６２の浄化作用が弱まったり、光触媒保持体Ａ６３自体が汚れたりしたときに、水耕栽培装置１全体または浄化器６全体を取り替える必要がなくなる。また、本実施形態における光触媒保持体Ａ６３はガラス玉Ａ６７を主体にして作られているので、養液Ｎがそのガラス玉Ａ６７の外面に沿って複雑に流れることとなる。したがって、前述したような筒状の浄化器本体６１の内面を養液Ｎが流れる場合よりも、養液Ｎが光触媒６２に接する面積が大きくなり、浄化をより効率的に行うことができる。

次に、本発明の第３実施形態にかかる水耕栽培装置１を、図６を参照して説明する。なお、以下の実施形態において上記第１実施形態に対応する構成要素には同様の符号を付して示すものとし、具体的な説明を省略する。

本実施形態の給液機構５は、前記養液タンク８内に配設された液体ポンプ５１と、この液体ポンプ５１から吐出される養液Ｎを前記浄化器６を介して前記栽培ベッド４上に供給する給液管５２とを具備してなる。前記給液管５２は、一端側が液体ポンプ５１の吐出口に接続され、他端側が前記栽培ベッド４に設けられた給液用の開口部４３を液密に貫通するとともに、前記栽培ベッド４上に突出している。

本実施形態の浄化器６は、図６に示すように、光が当たる状態で養液Ｎを案内する浄化器本体６１と、この浄化器本体６１の中に取り出し可能に収容された光触媒保持体Ｂ６３とを具備してなり、この光触媒保持体Ｂ６３に光触媒６２を保持させている。浄化器本体６１は、ガラス等の透明なもので作られており、下端部に前記給液管５２の他端を接続した状態で栽培ベッド４上に載置され、上端部が培地保持体３の開口部３４の中心部分を通過して培地保持体３上に突出する有底筒状をなす案内容器Ｂ６４と、この案内容器Ｂ６４の外側を覆う保護容器Ｂ６６とを備えたものである。この浄化器本体６１は、培地保持体３の開口部３４の内周と案内容器Ｂ６４の外周との間に、環状の隙間Ｂ６８を形成するように配されている。前記案内容器Ｂ６４内に、前記養液Ｎの流れを乱す静止体Ｓである多数の光触媒保持体Ｂ６３が配置されている。

前記静止体Ｓは、養液Ｎよりも比重の大きな材料により作られたもので、例えば、球状をなすガラス玉、石、網、多孔質材料等が含まれる。静止体Ｓがガラス玉や石の場合には、第２実施形態に示したものと同様に、その静止体Ｓの表面に光触媒６２を層状にコーティングしておけばよい。静止体Ｓが網や多孔質材料である場合には、網目や孔の表面近傍部分に光触媒６２をコーティングしておくのが望ましい。なお、Ｂ６７は、静止体Ｓを光が当たる位置に保持するための網である。また、前記保護容器Ｂ６６は、例えば透明なガラス製のものであり、前記案内容器Ｂ６４を覆うようにして、前記培地保持体３に着脱可能に設けられている。

このような構成のものであれば、前記液体ポンプ５１を作動させることにより、養液タンク８内の養液Ｎは順次浄化器６内を通って栽培ベッド４上に供給される。栽培ベッド４上で余剰となった養液Ｎは、排液管７１から養液タンク８に戻されることによって循環することになる。そのため、培地２に植物Ｐを植え付けておくことにより水耕栽培方式による植物Ｐの栽培が可能となる。詳述すれば、浄化器６内に供給された養液Ｎは、多数の静止体Ｓにより流れが乱され、それら静止体Ｓ間に形成される隙間をぬうようにして上昇し、前記案内容器Ｂ６４の上端開口部Ｂ６５から溢れ出る。溢れ出た養液Ｎは、案内容器Ｂ６４の外周面に沿って流下し、前記培地保持体３に形成された開口部３４の内周との間に形成された隙間Ｂ６８を通って栽培ベッド４上に供給される。その際に、その静止体Ｓの外面にコーティングされた光触媒６２に養液Ｎが接触し、光触媒６２の浄化作用が営まれる。

すなわち、本実施形態にかかる水耕栽培装置１によれば、上記第１実施形態の水耕栽培装置１で示した効果の他に、前記光触媒保持体Ｂ６３が浄化器本体６１から取り出し可能であるため、光触媒保持体Ｂ６３を交換することによって光触媒６２の浄化作用を維持することができる。したがって、光触媒６２の浄化作用が弱まったり、光触媒保持体Ｂ６３自体が汚れたりしたときに、水耕栽培装置１全体または浄化器６全体を取り替える必要がなくなる。また、本実施形態における光触媒保持体Ｂ６３はガラス玉を主体にして作られているので、養液Ｎがそのガラス玉の外面に沿って複雑に流れることとなる。したがって、前述したような筒状の浄化器本体６１の内面を養液Ｎが流れる場合よりも、養液Ｎが光触媒６２に接する面積が大きくなり、浄化をより効率的に行うことができる。

次に、本発明の第４実施形態にかかる水耕栽培装置１を、図７を参照して説明する。なお、以下の実施形態において上記第１実施形態に対応する構成要素には同様の符号を付して示すものとし、具体的な説明を省略する。

本実施形態の浄化器６は、図７に示すように、光が当たる状態で養液Ｎを案内する浄化器本体６１と、この浄化器本体６１の中に取り出し可能に収容された光触媒保持体Ｃ６３とを具備してなり、この光触媒保持体Ｃ６３に光触媒６２を保持させている。浄化器本体６１は、ガラス等の透明なもので作られており、下端部に前記給液管５２の他端を接続した状態で栽培ベッド４上に載置され、上端部が培地保持体３の開口部の中心部分を通過して培地保持体３上に突出する有底筒状をなす案内容器Ｃ６４と、この案内容器Ｃ６４の外側を覆う保護容器Ｃ６６とを備えたものである。この浄化器本体６１は、培地保持体３の開口部の内周と案内容器Ｃ６４の外周との間に、環状の隙間Ｃ６８を形成するように配されている。前記案内容器Ｃ６４内に、前記養液Ｎの流れに沿って遊動する遊動体Ｍである光触媒保持体Ｃ６３が複数個入れられている。

前記遊動体Ｍは、養液Ｎの比重よりも若干大きい比重の材料により作られたもので、例えば、球状をなす合成樹脂製のものや、発泡体等の多孔質材料等が含まれる。遊動体Ｍは、養液Ｎの流れによって浮遊するが、養液Ｎの流れがないときにはゆっくりと案内容器Ｃ６４の底に沈んでいくようなものが好ましい。なお、Ｃ６７は、養液Ｎの流れによって遊動体Ｍが案内容器Ｃ６４の上端開口部Ｃ６５からこぼれ落ちるのを防止するための網であり、Ｃ６９は、遊動体Ｍを光が当たる位置に保持するための網である。また、前記保護容器Ｃ６６は、例えば透明なガラス製のものであり、前記案内容器Ｃ６４を覆うようにして、前記培地保持体３に着脱可能に設けられている。

このような構成のものであれば、前記液体ポンプ５１を作動させることにより、養液タンク８内の養液Ｎは順次浄化器６内を通って栽培ベッド４上に供給される。栽培ベッド４上で余剰となった養液Ｎは、排液管７１から養液タンク８に戻されることによって循環することになる。そのため、培地２に植物Ｐを植え付けておくことにより水耕栽培方式による植物Ｐの栽培が可能となる。詳述すれば、浄化器６内に供給された養液Ｎは、多数の遊動体Ｍにより流れが乱され、それら遊動体Ｍの外面に接触して遊動体Ｍを遊動させつつ上昇し、前記案内容器Ｃ６４の上端開口部Ｃ６５から溢れ出る。溢れ出た養液Ｎは、案内容器Ｃ６４の外周面に沿って流下し、前記培地保持体３に形成された開口部３４の内周との間に形成された隙間Ｃ６８を通って栽培ベッド４上に供給される。その際に、その遊動体Ｍの外面にコーティングされた光触媒６２に養液Ｎが接触し、光触媒６２の浄化作用が営まれる。

すなわち、本実施形態にかかる水耕栽培装置１によれば、上記第１実施形態の水耕栽培装置１で示した効果の他に、前記光触媒保持体Ｃ６３が取り出し可能であるため、光触媒６２の浄化作用が弱まったり、光触媒保持体Ｃ６３自体が汚れたりしたときに光触媒保持体Ｃ６３を交換することによって光触媒６２の浄化作用を維持することができる。また、養液Ｎの流れによって光触媒保持体Ｃ６３が積極的に動くので、養液Ｎが光触媒保持体Ｃ６３の外面に沿って複雑に流れることとなる。したがって、前述したような筒状の浄化器本体６１の内面を養液Ｎが流れる場合よりも、養液Ｎが光触媒６２に接触する面積が大きくなり、浄化作用がより効果的に行われる。また、給液管５２の他端側から吐出された養液Ｎの勢いによって、遊動体Ｍが積極的に動くので、養液Ｎと光触媒６２との接触が活発に行われる。

さらに、遊動体Ｍが案内容器Ｃ６４中を動くことによって、養液Ｎの流れを視覚的に認識できる。遊動体Ｍに色を付けたものとすれば、案内容器Ｃ６４の中で遊動体Ｍがふわふわと浮遊し、視覚的にも綺麗なものとすることができる。

なお、案内容器Ｃ６４の上端開口部Ｃ６５付近の養液Ｎの面積が比較的大きいものであれば、遊動体Ｍを養液Ｎの比重よりも若干小さい比重のものとしてもよい。

遊動体Ｍが養液Ｎよりも小さい比重である場合には、案内容器Ｃ６４に遊動体Ｍが浮遊している状態で、その上方に給液管５２の他端部を配置するようにしてもよい。この場合においても、給液管５２から吐出される養液Ｎが流出する勢いで、遊動体Ｍが下方に押し出され、養液Ｎ内で遊動する。そのため、養液Ｎと前記遊動体Ｍとの接触面積を大きくすることができ、光触媒６２の浄化作用を活発にすることが可能となる。

次に、本発明の第５実施形態にかかる水耕栽培装置１を、図８を参照して説明する。なお、以下の実施形態において上記第１実施形態に対応する構成要素には同様の符号を付して示すものとし、具体的な説明を省略する。

本実施形態の浄化器６は、図８に示すように、光が当たる状態で養液Ｎを案内する浄化器本体６１と、この浄化器本体６１の中に取り出し可能に収容された光触媒保持体Ｄ６３とを具備してなり、この光触媒保持体Ｄ６３に光触媒６２を保持させている。浄化器本体６１は、ガラス等の透明なもので作られているもので、下端部に前記給液管５２の他端を接続した状態で栽培ベッド４上に載置され、上端部が培地保持体３の開口部の中心部分を通過して培地保持体３上に突出する有底筒状をなす案内容器Ｄ６４と、この案内容器Ｄ６４の外側を覆う保護容器Ｄ６６とを備えたものである。この浄化器本体６１は、培地保持体３の開口部３４の内周と案内容器Ｄ６４の外周との間に、環状の隙間Ｄ６８を形成するように配されている。前記案内容器Ｄ６４内に、前記養液Ｎの流れに沿って遊動する遊動体Ｍである光触媒保持体Ｄ６３が入れられている。

前記遊動体Ｍは、養液Ｎの比重よりも若干大きい比重の材料により作られたもので、例えば、球状をなす合成樹脂製のものや、発泡体等の多孔質材料等が含まれる。遊動体Ｍは、養液Ｎの流れによって浮遊するが、養液Ｎの流れがないときにはゆっくりと案内容器Ｄ６４の底に沈んでいくようなものが好ましい。なお、Ｄ６７は、養液Ｎの流れによって遊動体Ｍが案内容器Ｄ６４の上端開口部Ｄ６５からこぼれ落ちるのを防止するための網であり、Ｄ６９は、遊動体Ｍを光が当たる位置に保持するための網である。また、前記保護容器Ｄ６６は、例えば透明なガラス製のものであり、前記案内容器Ｄ６４を覆うようにして、前記培地保持体３に着脱可能に設けられている。

このような構成のものであれば、前記液体ポンプ５１を作動させることにより、養液タンク８内の養液Ｎは順次浄化器６内を通って栽培ベッド４上に供給される。栽培ベッド４上で余剰となった養液Ｎは、排液管７１から養液タンク８に戻されることによって循環することになる。そのため、培地２に植物Ｐを植え付けておくことにより水耕栽培方式による植物Ｐの栽培が可能となる。詳述すれば、浄化器６内に供給された養液Ｎは、多数の遊動体Ｍにより流れが乱され、それら遊動体Ｍの外面に接触して遊動体Ｍを遊動させつつ上昇し、前記案内容器Ｄ６４の上端開口部Ｄ６５から溢れ出る。溢れ出た養液Ｎは、案内容器Ｄ６４の外周面に沿って流下し、前記培地保持体３に形成された開口部３４の内周との間に形成された隙間Ｄ６８を通って栽培ベッド４上に供給される。その際に、その遊動体Ｍの外面にコーティングされた光触媒６２に養液Ｎが接触し、光触媒６２の浄化作用が営まれる。

すなわち、本実施形態にかかる水耕栽培装置１によれば、上記第１実施形態の水耕栽培装置１で示した効果の他に、前記光触媒保持体Ｄ６３が取り出し可能であるため、光触媒６２の浄化作用が弱まったり、光触媒保持体Ｄ６３自体が汚れたりしたときに光触媒保持体Ｄ６３を交換することによって光触媒６２の浄化作用を維持することができる。また、養液Ｎの流れによって光触媒保持体Ｄ６３が積極的に動くので、養液Ｎが光触媒保持体Ｄ６３の外面に沿って複雑に流れることとなる。したがって、前述したような筒状の浄化器本体６１の内面を養液Ｎが流れる場合よりも、養液Ｎが光触媒６２に接触する面積が大きくなり、より浄化作用が大きくなる。また、給液管５２の他端側から吐出された養液Ｎの勢いによって、遊動体Ｍが積極的に動くので、養液Ｎと光触媒６２との接触が活発に行われる。

さらに、この遊動体Ｍが動くことによって、養液Ｎの流れを視覚的に認識できる。遊動体Ｍに色を付与したものとすれば、案内容器Ｄ６４の中で遊動体Ｍがふわふわと浮遊し、視覚的にきれいなものとすることができる。

また、案内容器Ｄ６４の上端開口部Ｄ６５付近の養液Ｎの面積が比較的大きいものであれば、遊動体Ｍを養液Ｎの比重よりも若干小さい比重のものとしてもよい。

次に、本発明の第６実施形態にかかる水耕栽培装置１を、図９及び図１０を参照して説明する。なお、以下の実施形態において上記第１実施形態に対応する構成要素には同様の符号を付して示すものとし、具体的な説明を省略する。

本実施形態の培地保持体３は、図９及び図１０に示すように、比較的厚みを有する合成樹脂製のもの、例えば発泡スチロール製のものである。

本実施形態の浄化器６は、図９及び図１０に示すように、前記培地保持体３に設けられ養液Ｎを案内する溝Ｅ３６を備えた浄化器本体６１を有し、その溝Ｅ３６の底壁Ｅ３８に前記光触媒６２をコーティングしたものである。詳述すれば、前記溝Ｅ３６は、前記培地保持体３における複数の培地２に囲まれた部位を凹陥させることにより、この培地保持体３に一体に形成されたものである。この溝Ｅ３６の一端側には、前記給液管５２の他端から養液Ｎが供給されるようになっており、溝Ｅ３６の他端側には、溝Ｅ３６内を流れる養液Ｎを栽培ベッド４上に流下させるための開口部３４が設けられている。溝Ｅ３６の上には、透明な蓋、例えばガラス板Ｅ３７等を設けるのが望ましい。この場合、ガラス板Ｅ３７の下面と培地保持体３の上面との間に若干隙間を形成しておき、前記溝Ｅ３６内で発生した二酸化炭素を直接培地保持体３上に漏出させるようにさせてもよい。

このような構成のものであれば、前記液体ポンプ５１を作動させることにより、養液タンク８内の養液Ｎは順次浄化器６に供給され、この浄化器６における溝Ｅ３６の底壁Ｅ３８に沿って流れ落ちて栽培ベッド４上に供給される。栽培ベッド４上で余剰となった養液Ｎは、排液管７１から養液タンク８に戻されることによって循環することになる。そのため、培地２に植物Ｐを植え付けておくことにより水耕栽培方式による植物Ｐの栽培が可能となる。

すなわち、本実施形態にかかる水耕栽培装置１によれば、上記第１実施形態の水耕栽培装置１で示した効果の他に、浄化器６の設置による培地保持体３の上方への突出が最小限で抑えられるため、浄化器６が植物Ｐの生育の邪魔になることなく、養液Ｎを浄化することができる。また、溝Ｅ３６が培地保持体３の上方側へ開口したものであるので、浄化作用によって発生した二酸化炭素を効率よく培地２付近へと漏出させることができる。

また、培地保持体は上述したような比較的厚みのあるものには限られず、培地保持体が比較的薄いものである場合には、溝を形成する別体の部材を培地保持体の上に設けるようにすればよい。

なお、本発明は以上に述べた実施形態に限られない。

各実施形態において、栽培ベッドと培地保持体との間に形成されている空間に溜まった二酸化炭素を各培地に供給されるようにするために、培地保持体に多数の小さな孔を設けてもよい。第６実施形態においては、溝内に溜まった二酸化炭素を各培地に供給されるようにするために、ガラス板と培地保持体との間に形成する隙間の代わりに、培地保持体またはガラス板に二酸化炭素漏出用の小さな孔を多数設けてもよい。

また、第１実施形態においては、浄化器を４つの培地から等距離に配置しており、詳述すれば、ほぼ四角形状の角に配置された培地を結んだ仮想的な対角線の交点に浄化器を設置しているが、浄化器の設置位置はこれに限られず、培地の配置位置もこれに限られない。

浄化器の数も１つには限られず、各実施形態で説明した他の浄化器と組み合わせて使用することも考えられる。

培地保持体は、発泡スチロール等の材料で作ったものでもよい。

光触媒保持体の形状は球状には限られず、種々変更可能である。

第３ないし第５実施形態のように、案内容器の内周面及び外周面を養液が伝う場合には、この案内容器の内周面または外周面に光触媒をコーティングしておいてもよい。このようなものであれば、養液が案内容器を上昇していく途上において、または養液が溢れ出て栽培ベッド上に至る途上において、光触媒によって養液を浄化することが可能である。

また、第２実施形態における蓋部、第３ないし第５実施形態における保護容器、及び第６実施形態におけるガラス板は、本発明に必ずしも必要なものではないが、このような蓋部、保護容器、ガラス板があれば、外部からの塵や埃が養液内に入ることを防止できるとともに、養液を培地保持体の上方で飛び散らせることなく、植物を栽培することができる。また、これらの蓋部、保護容器、ガラス板は、それぞれ受け皿部または培地保持体に対して着脱可能に設けられているので、受け皿部、案内容器とその中に入っている光触媒保持体、溝等の点検管理が容易である。

培地の変形例としては、ポットを備えずに例えばプラスチック製の発泡体のみで培地を形成するものであってもよい。また、例えばヒノキやヒバ等のフィトンチッドの成分を含んだ植物の切り粉を、培地形成部材として、または培地に混在させる等して用いてもよい。このようなものであれば、フィトンチッドの殺虫性物質によって水耕栽培する植物の害虫駆除ができるとともに、その薬理活性物質によって人の身体をリフレッシュさせることができる。

その他各部の具体的構成についても上記実施の形態に限られるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で種々変形が可能である。

Ｐ…植物
Ｎ…養液
１…水耕栽培装置
２…培地
３…培地保持体
５…給液機構
６…浄化器
６１…浄化器本体
６２…光触媒
Ａ６３、Ｂ６３、Ｃ６３、Ｄ６３、Ｅ６３…光触媒保持体
８…養液タンク
Ｅ３６…溝
Ｅ３８…底壁

Claims

養液タンクに貯留された養液を用いて植物を栽培するための循環型の水耕栽培装置であって、植物を植え付けるための複数の培地と、これらの培地を保持する培地保持体と、前記養液タンク内の養液を前記培地に供給するための給液機構と、この給液機構により供給される養液を光触媒に接触させて浄化する浄化器とを具備してなり、前記浄化器が、前記培地保持体の上であって複数の培地に囲まれた位置に配されていることを特徴とする水耕栽培装置。
前記浄化器が、前記培地保持体に保持されている請求項１記載の水耕栽培装置。
前記浄化器が、前記養液を光と空気に触れ得る状態で案内する浄化器本体内に、前記光触媒を配したものである請求項１または２記載の水耕栽培装置。
前記浄化器が、透光性を有した周壁の内面で養液を案内する筒状の浄化器本体を有し、その内面に前記光触媒をコーティングしたものである請求項１、２または３記載の水耕栽培装置。
前記浄化器が、前記培地保持体に設けられ養液を案内する溝を備えた浄化器本体を有し、その溝の底壁に前記光触媒をコーティングしたものである請求項１、２または３記載の水耕栽培装置。
前記浄化器が、光が当たる状態で養液を案内する浄化器本体と、この浄化器本体の中に取り出し可能に収容された光触媒保持体とを具備してなり、前記光触媒保持体に光触媒を保持させている請求項１、２、３、４または５記載の水耕栽培装置。
前記光触媒保持体が、前記養液の流れに沿って遊動する遊動体である請求項６記載の水耕栽培装置。
前記光触媒保持体が、前記養液の流れを乱す静止体である請求項６記載の水耕栽培装置。