JP2015192629A - 水耕栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】
水耕栽培する際に、雑菌が培地に付着することがあったとしても、植物を根腐れさせないようにする。
【解決手段】
植物を育苗する培地（２）が培養液（４）の液面に浸漬され、あるいは、液面上方に配置される水耕栽培装置（１）は、培地（２）に光触媒担体層が形成されると共に、当該光触媒担体層に紫外線ライトガイド（８）が配され、当該ライトガイド（８）は、光触媒担体層内で側面から漏光する側面漏光型光ファイバで形成した。
【選択図】図１

Description

本発明は、土を使用せずに培地に支持させた野菜や植物を培養液で育苗する水耕栽培装置に関する。

従来より、栄養豊富な培養液により効率的に野菜などを収穫する植物工場が稼働している。
植物工場では、日照は人工光により管理され、温度は空調設備により最適な条件に管理されて、常に一定の条件で植物を育てることができるようになっている。

この場合に、地上建屋内で水耕栽培しようとすると、夏場は日光の照射により温度が上昇し、冬場は外気温の低下により温度が下降するため、温度管理が難しい。
そこで、植物工場は、一般に日光が遮蔽された育苗空間を有する地上建屋を建設し、育苗空間を無菌状態に維持するとともに、ＬＥＤなどの人工光で栽培している。

しかしながら、ＬＥＤは白色光を照射しても限られた波長の光強度のみが高く、太陽光のようにすべての波長の光を含む光とは異なる。
このためか植物工場で育成された野菜は、太陽光で育成された野菜に比して、味が劣るという問題もあった。

このため、最近の植物工場では、地上建屋外部から導光ダクトや光ファイバを用いて太陽光を建屋内に導き、太陽光を照明光として用いることも提案されている（特許文献１、２参照）。
しかしながら、地上施設においては、建屋の壁が蓄熱体となって外部温度に同調してしまうという問題があり、壁面や天井面に相当の断熱処理を施しても、育苗空間を季節にかかわらず一定温度／一定湿度に維持することは極めて困難であり、大規模な空調設備が必要となり空調コストが嵩むという問題がある（特許文献３参照）。

このため、最近では、岩石採掘場跡などの温度が年間を通して比較的一定に維持されている地中空間を利用して水耕栽培することが試みられており、空調コストを節約することができる。
しかしながら、このような地中空間では、土が露出していることから無菌状態に維持することが困難であった。
このため、地中空間で植物を水耕栽培すると、その水耕栽培床は雑菌にとっても極めて増殖しやすい環境となり、この雑菌が培地や植物根などに付着すると、増殖して根腐れを起こすため、歩留まりが悪いという問題が生ずる。

特開２０１２−２５６５５６号公報 特開２０１２−２３１７２１号公報 特開２０００−０９３０１０号公報

そこで本発明は、非無菌状態の育苗空間で水耕栽培する場合に、雑菌が培地に付着することがあったとしても、植物を根腐れさせないようにすることを技術的課題としている。

この課題を解決するために、本発明は、植物を育苗する培地が培養液の液面に浸漬され、あるいは、液面上方に配置される水耕栽培装置において、前記培地に光触媒担体層が形成されると共に、当該光触媒担体層に紫外線ライトガイドが配され、当該ライトガイドは、光触媒担体層内で側面から漏光する側面漏光型光ファイバで形成されたことを特徴とする。

本発明によれば、培地に配された光触媒担体層に側面漏光型光フィアバが貫通されているので、当該光ファイバに紫外線若しくは紫外線を含む光を導入することにより、光ファイバ側面から紫外線が漏光し、培地に配されている光触媒担体に担持された光触媒が励起される。
これにより、培地内に紫外線が照射されるので、その紫外線により雑菌が減菌され、また、光触媒層に付着した雑菌は光触媒効果によりさらに減菌されるため、培地が清浄に維持される。
したがって、育苗空間を無菌状態としなくても根腐れを起こすことが少なく、地上施設及び地中空間のいずれにおいても、無菌室を形成するコストを大幅に節約して、収率を向上させることができる。

本発明に係る水耕栽培装置の一例を示す説明図。 その長手方向断面図。 その幅方向断面図。

本発明は、非無菌状態の育苗空間で水耕栽培する場合に、雑菌が培地に付着することがあったとしても、植物を根腐れさせないようにするという目的を達成するために、培地に植物支持材となる光触媒担体層が形成されると共に、当該光触媒担体層に紫外線ライトガイドが配され、当該ライトガイドは、少なくとも光触媒担体層内で側面から漏光する側面漏光型光ファイバで形成されたことを特徴とする。

図１〜図３に示す水耕細微装置１は、地上施設及び地下の育苗空間に配されて使用されるもので、植物を育苗する培地２が培養液３の液面に浸漬され、あるいは、液面上方に配置されるように形成されている。
具体的には、培養液３を潅水する樋状の培養液容器４の上に、その長手方向に沿って、苗床となる複数のプランター５を連続的に載置できるようになっている。

プランター５には、その長手方向に沿って培地２を形成する凹溝状の育苗溝６が形成されており、その底部７は、培地２を保持し、且つ、成長する植物根が通り抜け可能な所定ピッチのメッシュ状に形成されている。

また、育苗溝６の長手方向前後両側壁には、培養液容器４の長手方向に配される紫外線ライトガイド８を上方から差し入れて配置するスリット９がそれぞれ左右二箇所に設けられており、プランター５を連続配列した場合に、紫外線ライトガイド８を各プランター５の育苗溝６内に略水平に且つ直線的に配することができるようになっている。

この紫外線ライトガイド８は、前記育苗溝６内で側面から漏光する側面漏光型光ファイバで形成されており、その光入射端側が、ＬＥＤ、ハロゲンランプなどの紫外線光源に接続されている。
側面漏光型光ファイバとしては、クラッド表面にコアに達する傷をつけて荒らしたものや、コアとクラッドの屈折率差を小さくしたものなど任意のものを利用し得る。
また、紫外線光源としては太陽光を用いることもでき、例えば、育苗空間の外部に設置された集光器（図示せず）から液体コアライトガイドを介して太陽光を導入し、その光出射端側に接続された光分岐器（図示せず）に紫外線ライトガイド８を接続すればよい。

地上設備及び市中空間などの所定の育苗空間（図示せず）に上述した培養液容器４の長手方向に沿ってプランター５を配列し、紫外線ライトガイド８を敷設したのち、プランター５の育苗溝６内に培地２を形成する。
本例では、酸化チタンなどの光触媒を担持した直径数ｍｍ〜１ｃｍ程度の多孔質ガラス粒子１０を育苗溝６に充填することにより、単層の光触媒担体層からなる培地２が形成され、これによって、光触媒担体層に紫外線ライトガイド８が配されることになる。

なお、照明光源としては、図２に示すように、育苗空間の外部に設置した集光器から液体コアライトガイドなどにより太陽光を導き、育苗空間内で分岐させ、さらにプランター５の上方まで液体コアライトガイド１１を敷設し、その先端に設置した光照射器１２からプランター５に対して太陽光を照射することが好ましい。

この水耕栽培装置１を用いて例えば苺Ｓなどの農産物を成育する場合は、この培地２に種をまき、あるいは、発芽した苗を支持させ、育苗溝６の底部7が培養液に浸る程度まで培養液を供給し、植物根の成長と共に培養液を浅くしていく。
この間、紫外線ライトガイド８に紫外線を含む光を導入すると、培地２内では紫外線ライトガイド８の側面から紫外線が漏光するので、培地２が紫外線に曝されることになり、培養液などの水分が培地２に付着することにより、雑菌が培地２に付着することがあっても、紫外線に曝されて減菌される。
さらに、培地２は光触媒担体層で形成されているので、紫外線により光触媒が励起され、雑菌などの有機物を分解するため、さらに減菌効果が高い。

なお、培地２として、多孔質ガラスビーズを用いた場合について説明したが、これに限らず、繊維の集合体、網状体あるいはパンチングメタルがなどに光触媒を担持させたものを用いてもよい。要は、植物根の成長を妨げることなく、且つ、光触媒を担持させることができるものであれば任意のものを用いることができる。
ただし、ガラス粒子のように光透過性の高いものは、培地２の全体に紫外線が届きやすいため、減菌効果がきわめて高いというメリットがある。

さらに、光ファイバ挿通孔を形成した多孔質ガラスビーズに光触媒を担持させ、これを紫外線ライトガイド８でシート状に編み上げたものを用いることもできる。この場合は、個々の多孔質ガラスビーズが紫外線に確実にさらされるため、減菌効果がさらに高いというメリットがある。

本発明は、土を使用せずに培地に支持させた野菜や植物を培養液で育苗する水耕栽培装置の用途に使用し得る。

１ 水耕細微装置
２ 培地
３ 培養液
４ 培養液容器
５ プランター
６ 育苗溝
７ 底部
８ 紫外線ライトガイド
９ スリット
１０ 多孔質ガラス粒子

Claims (6)

1. 植物を育苗する培地が培養液の液面に浸漬され、あるいは、液面上方に配置される水耕栽培装置において、
   前記培地に光触媒担体層が形成されると共に、当該光触媒担体層に紫外線ライトガイドが配され、当該ライトガイドは、光触媒担体層内で側面から漏光する側面漏光型光ファイバで形成されたことを特徴とする水耕栽培装置。
2. 前記培地が単層の光触媒担体層で形成された請求項１記載の水耕栽培装置。
3. 前記光触媒担体層は、光触媒を担持した粒状物の集合体、繊維の集合体、網状体あるいはパンチングメタルが用いられてなる請求項１又は２記載の水耕栽培装置。
4. 前記粒状体が、光ファイバ挿通孔を形成した多孔質ガラスビーズで形成され、当該ビーズが前記ライトガイドで面状に編み上げられた請求項１又は２記載の水耕栽培装置。
5. 前記ライトガイドが水平方向に配されてなる請求項１乃至４いずれか記載の水耕栽培装置。
6. 外部から太陽光を導入する液体コアライトガイドの光出射端に接続された光分岐器に、前記紫外線ライトガイドが接続された請求項１乃至５いずれか記載の水耕栽培装置。
   
   
   

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