JP2021176267A

JP2021176267A - 水耕栽培装置及び水耕栽培方法

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Publication number: JP2021176267A
Application number: JP2020081655A
Authority: JP
Inventors: 浩晃池田; Hiroaki Ikeda
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2020-05-06
Filing date: 2020-05-06
Publication date: 2021-11-11

Abstract

【課題】培養液が滲出せず、水耕栽培装置内部の培養液に藻等が発生するのを抑制することにより、培養液のｐＨが上昇しない。【解決手段】水耕栽培装置１は、一端にフランジ部２１を有する筒状部材２及び管状栽培容器３を含む。フランジ部２１は、筒状部材２の他端方向に突出する複数の突起部２３を備えており、これにより、安定して植物を栽培することが可能となり、遮光性を維持することで、培養液に藻等が発生するのを抑制する。【選択図】図１

Description

本発明は、水耕栽培装置及び水耕栽培方法に関するものである。

従来、水耕栽培では、植物の苗を嵌め込む部材として板状の栽培パネルを使用することがほとんどであり、そのような栽培パネルを用いた場合、栽培パネル間の隙間や、栽培パネルと栽培槽との間の隙間等から、栽培装置に光が容易に侵入し、栽培槽等に藻等が発生することが問題となっていた。

このような問題を改善する方法として、複数の栽培パネルを隣接して戴置させて光の入る量をできるだけ制限した植物栽培装置が提案されている（特許文献１）。

特開２０１４−８２９９６号公報

しかしながら、特許文献１の植物栽培装置では、部材間等の隙間から培養液が滲出することを完全に防ぐことはできず、その培養液が光に触れることにより、ある程度時間が経過すると、パネル、栽培槽、栽培装置や培養液等に藻等が発生していた。

さらに、一般的に、藻等が発生すると、培養液のｐＨが上昇することが知られている。ｐＨが上昇すると、培養液に浸かっている栽培植物の根に生育障害が現れ、その結果、植物の生長に影響を及ぼす。そのため、従来の水耕栽培では、培養液のｐＨが上昇することが問題となっていた。

本発明の目的は、培養液と光の接触を防ぎ、水耕栽培装置内部の培養液に藻等が発生するのを抑え、培養液のｐＨが上昇しない水耕栽培装置を提供することである。

上記課題を解決するために、本発明の一態様に係る水耕栽培装置は、管状栽培容器と筒状部材を備える水耕栽培装置であって、前記管状栽培容器は遮光性を有しており、両端は閉止されていて、側面に前記管状栽培容器を挿入するための１以上の孔を備え、前記筒状部材は遮光性を有しており、一端にフランジ部を備え、前記フランジ部は前記筒状部材の他端方向に突出する複数の突起部を有しており、前記突起部は前記フランジ部の周方向に略等間隔に形成されており、前記筒状部材が前記管状栽培容器に挿入されたときに前記突起部の少なくとも一つが前記管状栽培容器に接触するようになっていることを特徴とする。

上記構成によれば、水耕栽培装置内部の培養液に藻等が発生しないことから、培養液のｐＨが上昇しない。

また、上記の水耕栽培装置では、前記突起部の数が４であってもよい。

上記構成によれば、筒状部材を安定的に支持することができ、光源に対する植物の向きを整えることが容易になる。また、もし大きい植物などの栽培において植物が傾くような状態になった場合に、例えば筒状部材を周方向に約９０°回転させることで傾きが大きくなるのを防ぐことができる。

また、上記の水耕栽培装置では、前記フランジ部の外周形状が平面視略四角形であり、前記平面視略四角形の頂点付近に前記突起部を有していてもよい。

上記構成によれば、例えば、植物の栽培中に植物の向きを整えるために筒状部材を周方向に回転させる場合において、突起部の位置を確認することなく、筒状部材を迅速かつ確実に回転させることが可能となる。

また、上記の水耕栽培装置では、前記筒状部材の他端部が径方向内側に屈曲していてもよい。

上記構成によれば、筒状部材に嵌め込む植物保持体が栽培植物の重み等によって筒状部材から鉛直下方向に抜け出すことなく安定的に支持することができ、遮光性を保つことができる。また、栽培植物によっては根の広がりを防止することも可能となる。

また、上記の水耕栽培装置では、前記管状栽培容器が鉛直方向及び水平方向に間隔をおいて平行に複数配置され、水平方向における前記管状栽培容器同士の間に、前記水平方向における前記管状栽培容器よりも鉛直下方側に配置された前記管状栽培容器に向けて光を照射する光源を有していてもよい。

上記構成によれば、光源により発生する熱が管状栽培容器同士の間から放熱される。そのため、水耕栽培装置内に熱や湿気が蓄積されることによる高温度障害や高湿度障害などの栽培における弊害を防止することが可能となる。

また、上記の水耕栽培装置では、前記光源の上部に設けられ、上方で栽培されている植物の葉の裏に向けてCO_２を含む風を送る送風部を有していてもよい。

上記構成によれば、屋内における水耕栽培装置による栽培であっても、植物の成長に効果的な微風を生じさせることができ、また、CO_２も含ませることにより、葉の裏に多く存在する気孔に向けて下方からCO_２を効果的に送ることもでき、光合成を促進させることも可能となる。

また、本発明の一態様に係る水耕栽培方法は、上記請求項１〜６に記載の水耕栽培装置を用いた水耕栽培方法であって、栽培中に必要に応じて前記筒状部材を回転させる工程を含んでいることを特徴とする。

上記構成によれば、筒状部材を回転させることによって光源に対する植物の向きを整えながら、遮光性を保ちつつ様々な植物を安定的に栽培することができる。

本発明の一態様によれば、培養液と光の接触を防ぐことによって、水耕栽培装置内部の培養液に藻等が発生するのを抑えることができ、培養液のｐＨが上昇しない水耕栽培装置を提供することができる。

本発明の一実施形態に係る水耕栽培装置の概略正面図である。本発明の水耕栽培装置に用いられる筒状部材の第一の実施態様の平面図及びＡ−Ａ断面図である。本発明の水耕栽培装置に用いられる筒状部材の第二の実施態様の平面図及びＡ−Ａ断面図である。本発明の一実施形態に係る水耕栽培装置に関する概略断面図である。本発明の別の実施形態に係る水耕栽培装置に関する鉛直方向に沿った概略断面図である。水耕栽培装置の従来例を示す概略断面図である。本発明のさらに別の実施形態に係る水耕栽培装置に関する鉛直方向に沿った概略断面図である。本発明の一実施形態に係る水耕栽培方法に関する概略説明図である。

以下、本発明の実施の形態について図を参照しながら説明する。なお、以下の実施例において示す構成は一例であり、本発明はこれらの構成に限定されるものではない。

図１は、本発明の一実施形態に係る水耕栽培装置の概略正面図である。図１に示すように、水耕栽培装置１は、筒状部材２、及び、管状栽培容器３を含んでいる。図１には示されていないが、栽培植物Ｃは、筒状部材２の開口部２４に挿入される植物保持体３０に保持されている。

筒状部材２は、一端にフランジ部２１を有し、筒部２２及び突起部２３を備えている。筒状部材２の材質としては、遮光性があれば特に限定されないが、例えば、プラスチック、金属等が挙げられる。また、筒状部材２の材質は部位によって異なっていてもよく、例えば、フランジ部２１と筒部２２において別の材質を用いてもよい。

フランジ部２１の形状としては、特に限定されないが、例えば、平面視で、略円形、略楕円形、略多角形等が挙げられる。また、フランジ部２１の外周に凹部や凸部を設けてもよい。さらに、筒状部材の軸方向におけるフランジ部２１の厚み形状も特に限定されず、例えば、外径方向に向かって厚さが増す形状であってもよい。フランジ部２１は、筒状部材２の他端方向に突出する複数の突起部２３を備える。

筒部２２の形状としては、特に限定されないが、例えば、略円柱形状、略多角柱形状等が挙げられる。また、筒部２２は、筒状部材２の他端方向に向かって、テーパー状になっていてもよい。さらに、筒状部材２の他端部が径方向内側に屈曲していてもよい。このような場合、栽培植物が重い場合でも、植物保持体３０が鉛直下方向に下がっていくのを防ぐことが可能となる。

突起部２３の材質としては、特に限定されず、例えば、プラスチック、金属等が挙げられ、フランジ部２１の材質と異なっていてもよい。また、突起部２３の形状としては、特に限定されないが、例えば、略半球形状、略円錐形状等が挙げられる。突起部２３は、フランジ部２１の周方向に略等間隔に複数形成されている。これらのうち、突起部２３の数は４が好ましい。筒状部材２が管状栽培容器３に挿入されたときに突起部２３の少なくとも一つが管状栽培容器３に接触するようになっている。

筒状部材２の開口部２４には、栽培時に栽培植物Ｃを保持した植物保持体３０が挿入される。植物保持体３０の形状としては、特に限定されないが、略円柱形状、略多角柱形状等が挙げられる。植物保持体３０の材質としては、特に限定されないが、例えば、スポンジ等が挙げられる。

図２（ａ）は、本発明の水耕栽培装置に用いられる筒状部材の第一の実施態様の平面図であり、図２（ｂ）は図２（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。また、図３（ａ）は、本発明の水耕栽培装置に用いられる筒状部材の第二の実施態様の平面図であり、図３（ｂ）は図３（ａ）のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図２及び図３に示すように、筒状部材２ａ、２ｂは、フランジ部２１ａ、２１ｂ及び筒部２２ａ、２２ｂをそれぞれ有しており、フランジ部２１ａ、２１ｂは、筒状部材２ａ、２ｂの一端にそれぞれ設けられている。また、突起部２３ａ、２３ｂは、フランジ部２１ａ、２１ｂにそれぞれ設けられている。

図４は、本発明の一実施形態に係る水耕栽培装置に関する概略断面図である。管状栽培容器３は側面に複数の孔１２を有している。管状栽培容器３の材質としては、光を遮断するものであればよく、例えば、合成樹脂、金属などが挙げられる。また、管状栽培容器３の形状としては、例えば、円柱形状等が挙げられるが、多角柱形状等であってもよい。さらに、これら管状体は必ずしも直線状でなくてもよく、培養液の流れに支障がない限り、湾曲又は屈曲する部分が含まれていてもよい。また、管状栽培容器３は、内部に培養液１５を給水する給水部１３と、管状栽培容器３から培養液１５を排出する排水部１４を備えている。なお、図４では、管状栽培容器３が１段のみの水耕栽培装置１を示しているが、鉛直方向に管状栽培容器３を複数段設けた場合、上段の管状栽培容器３の排水部１４から排出された培養液１５は、下段の管状栽培容器３の給水部１３より当該管状栽培容器３に給水される。

栽培植物Ｃを保持した植物保持体３０が挿入されている筒状部材２は、栽培時、管状栽培容器３の孔１２に挿入される。孔１２の直径は、筒状部材２の外径より大きくなっており、筒状部材２を孔１２に挿入することにより、管状栽培容器３内部の遮光性は保たれる。なお、植物保持体３０には光が当たるため、植物保持体３０と、植物保持体３０と接する筒状部材２の内周面には、藻等が付くことがあるが、栽培中に管状栽培容器３の内部や培養液に藻等が発生することはない。また、内周面に藻等が付いた筒状部材２は、洗浄することにより再利用することができる。洗浄の方法としては、特に限定されないが、例えば、栽培に使用した筒状部材２を所定濃度の次亜塩素酸成分を含んだ水溶液に一晩浸けておくことが考えられる。この方法の場合、容易に洗浄を行うことができ、継続して栽培を行うことが可能となる。

貯水槽１７は、培養液１５を貯水しており、その上部は蓋体１８で覆われている。貯水槽１７及び蓋体１８の材質としては、光を遮断するものであればよく、例えば、合成樹脂、金属などが挙げられる。

供給器Ｓ１は、給水管Ｐ１ａを通して、培養液１５を管状栽培容器３に送り出す。供給器Ｓ１としては、例えば、ポンプ等が挙げられる。

培養液１５は、水耕栽培装置１内を循環した後、排水管Ｐ２ａを通して、貯水槽１７に回収される。給水管Ｐ１ａ及び排水管Ｐ２ａの材質としては、光を遮断するものであればよく、例えば、合成樹脂、金属などが挙げられる。

図５は、本発明の別の実施形態に係る水耕栽培装置に関する鉛直方向に沿った概略断面図である。図５が示すように、管状栽培容器３が鉛直方向及び水平方向に間隔をおいて平行に複数配置され、各管状栽培容器３の水平方向両側には光源Ｌが設けられている。光源Ｌは、鉛直下方側に配置されている管状栽培容器３で栽培植物Ｃに光を照射する。光源Ｌとしては、例えば、ＬＥＤなどが挙げられる。光源Ｌにより、栽培植物Ｃの生育に合わせた光の照射を行うことができる。また、光源Ｌを管状栽培容器３の両側に配置しており、光源Ｌによる熱と発生した湿気を光源Ｌと管状栽培容器３の間を通って水耕栽培装置１外に排出できる。

図６は、水耕栽培装置の従来例を示す概略断面図である。図６が示すように、従来の水耕栽培装置１００は、断面視略コの字形状の栽培槽１２１が複数段設けられている。栽培槽１２１の下には栽培槽１２１を支えるための台１２６が設けられ、栽培板１２２に設けられた孔に植物Ｃ２を支持した植物支持体が嵌め込まれる。また、台１２６の下に設けられた光源ユニット１２８には複数の光源Ｌ２が設置されている。このような水耕栽培装置は、光源Ｌ２による熱や湿気が栽培槽１２１間に溜まりやすい。水耕栽培装置内に熱や湿気が溜まると、高温度障害や高湿度障害によって栽培に悪影響を及ぼすことが多いため、従来の水耕栽培装置では、熱を逃がすためのファンを設けたり、栽培槽同士の間隔を広げる必要があるが、本実施形態によると、光源Ｌによる熱や湿気が溜まらないため、適切な栽培を行うことが可能となる。

図７は、本発明のさらに別の実施形態に係る水耕栽培装置に関する鉛直方向に沿った概略断面図である。図７が示すように、各管状栽培容器３の両側には、光源Ｌの上部に配置された送風部Ｂが設けられている。送風部Ｂによる送風方法としては、特に限定されないが、例えば、電動ポンプ等からの風をホースを使って送るようにしてもよい。光源Ｌと送風部Ｂとは、離れていてもよい。送風部ＢからはCO_２を含む風Ｆが送出される。屋内で栽培植物Ｃを栽培する上で問題となるのが、栽培植物Ｃの生育に効果的な風であるが、各管状栽培容器３の両側に送風部Ｂを設けることにより、栽培植物Ｃに直接風Ｆを送ることができる。また、この場合、栽培植物Ｃの葉の裏側に多く存在する気孔にCO_２を送ることができ、光合成を促進させることも可能となる。

図８は、本発明の一実施形態に係る水耕栽培方法に関する概略説明図である。栽培中に必要に応じて筒状部材２を回転させる。これにより、光源に対する植物の向きを整えながら、遮光性を保ちつつ様々な植物を安定的に栽培することが可能となる。回転させる角度としては、例えば、９０°毎に回転させることが考えられるが、これに限定されない。

本発明の各実施形態で栽培される栽培植物Ｃとしては、例えば、リーフレタス、バジル、イチゴ等が挙げられる。

以下の通り、実施例等により本発明の一実施形態である水耕栽培装置を用いた栽培におけるｐＨの状況等の確認を行った。なお、本発明の実施形態の範囲はこれらの実施例等に限定されるものではない。

（培養液）
培養液は、ダン化学株式会社のダン養液配合１号７５ｇ、硝酸石灰４水塩５０ｇ及びＨＰ微量要素２ｇを水１００Ｌに溶解させたものを使用した。培養液が減少した場合は、適宜肥料と水をｐＨの変化を起こさないようにｐＨを調整して追加で投入した。

（栽培植物）
栽培植物としては、リーフレタスを使用した。リーフレタスは、植物保持体３０に播種したものを２１日間栽培し、それにより生長した小苗を、本発明の一実施形態である水耕栽培装置を用いて栽培した。

（ｐＨ測定）
ハンナインスツルメンツ・ジャパン社製コンボ１（ＨＩ９８１２９）を用いて、水温２１℃における培養液のｐＨを、水耕栽培装置での栽培開始から主に５日毎に測定した。

（藻類の発生）
水耕栽培装置における栽培終了時の藻類の発生状況を目視で確認した。

［実施例１］
本発明の第二の実施態様に係る筒状部材を用いた水耕栽培装置を使用して、リーフレタスの小苗を栽培した。水耕栽培装置での栽培開始日から５日毎にｐＨの測定を行った。

［比較例１］
本発明の第二の実施態様に係る筒状部材を用いた水耕栽培装置に代えて、発泡スチロール製の栽培パネル（一般社団法人イノプレックス製）を用いたパネル式水耕栽培装置を使用し、栽培パネルの穴に植物支持体を直接挿入して、実施例１と同様に行った。

［比較例２］
本発明の第二の実施態様に係る筒状部材を用いた水耕栽培装置に代えて、パネル式水耕栽培装置であるホームハイポニカ（登録商標）KAREN（協和株式会社製）を使用し、栽培パネルの穴に植物支持体を直接挿入して、実施例１と同様に行った。

測定したｐH、藻類の発生状況を表１に示す。

比較例１は、栽培を開始してから１０日後にはｐＨが上昇し始め、２０日後にはｐＨが６．８に達したため、ｐＨダウン剤を投入した。比較例１の培養液を確認したところ、藻が発生していた。また、比較例２は、２０日後にはｐＨが上昇し始め、２５日後にはｐＨが６．９となり、３５日後には７．７にまで上昇した。比較例２の培養液を確認したところ、藻が発生していた。一方、実施例１は、培養液に藻類が発生しなかった。また、ｐＨはほとんど上昇せず、６．２〜６．３の範囲内であった。

今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。

１水耕栽培装置
２，２ａ，２ｂ筒状部材
３管状栽培容器
１３給水部
１４排水部
１５培養液
１７貯水槽
１８蓋体
２１，２１ａ，２１ｂフランジ部
２２，２２ａ，２２ｂ筒部
２３，２３ａ，２３ｂ突起部
２４，２４ａ，２４ｂ開口部
３０植物保持体
Ｂ送風部
Ｃ栽培植物
Ｌ光源
Ｐ１ａ給水管
Ｐ２ａ排水管

Claims

管状栽培容器と筒状部材を備える水耕栽培装置であって、
前記管状栽培容器は、遮光性を有しており、両端は閉止されていて、側面に前記筒状部材を挿入するための１以上の孔を備え、
前記筒状部材は、遮光性を有しており、一端にフランジ部を備え、
前記フランジ部は、前記筒状部材の他端方向に突出する複数の突起部を有しており、
前記突起部は、前記フランジ部の周方向に略等間隔に形成されており、前記筒状部材が前記管状栽培容器に挿入されたときに前記突起部の少なくとも一つが前記管状栽培容器に接触するようになっている、
水耕栽培装置。
前記突起部の数が４である請求項１に記載の水耕栽培装置。
前記フランジ部の外周形状が平面視略四角形であり、前記平面視略四角形の頂点付近に前記突起部を有する請求項１又は２に記載の水耕栽培装置。
前記筒状部材の他端部が径方向内側に屈曲している請求項１〜３のいずれか１項に記載の水耕栽培装置。
前記管状栽培容器が鉛直方向及び水平方向に間隔をおいて複数配置され、
水平方向における前記管状栽培容器同士の間に、前記水平方向における前記管状栽培容器よりも下方に配置された前記管状栽培容器に向けて光を照射する光源を有する請求項１〜４に記載の水耕栽培装置。
前記光源の上部に設けられ、上方で栽培されている植物の葉の裏に向けてCO_２を含む風を送る送風部を有する請求項５に記載の水耕栽培装置。
上記請求項１〜６に記載の水耕栽培装置を用いた水耕栽培方法であって、
栽培中に必要に応じて前記筒状部材を回転させる工程を含む水耕栽培方法。