JP3111953U - 家庭用水耕栽培装置 - Google Patents

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Abstract

【課題】簡易な装置構成により、有用な栄養素を多量に含んだ水耕野菜類を効率的に栽培できるようにした家庭用の水耕栽培装置の提供。
【解決手段】多段に栽培槽4A,4Bを設置し、ポンプ5を用いて栽培槽間で貯留水を循環させる家庭用水耕装置1において、栽培槽のうちの少なくとも一つの栽培槽の中に、ミネラル構成元素を含んだ金属繊維束6を貯留水に浸して設置するとともに何れかの栽培槽内で金魚などの観賞魚その他の魚介類を飼育し、金属繊維束に浸された水と、魚介類が出す糞尿中の有機質及び無機質栄養素が混ざった水とを各栽培槽に循環させ、循環する貯留水中にミネラル分を含む固形物を浸し、固形物に含まれる栄養素を水中に溶出させて野菜類に吸収させる家庭用の水耕栽培装置。
【選択図】図2

Description

本考案は、水耕栽培が可能な野菜類を家屋の庭先やベランダ、室内などにおける小さなスペースを利用して効率的に栽培することのできる装置に関する。
家庭用の水耕栽培装置として、例えば図5に示されるように、野菜育成ハウス100内に多段に配した棚101で野菜栽培用の培養液槽102を支持し、槽内で野菜類の根株が膜材104で支持されるように設け、培養液をポンプ103で汲み上げて各槽102に滞留させるとともに各槽102の下部から排出されるようにして、培養液が循環供給されるように構成したものが知られている(例えば特許文献1参照)。
実開昭61−131754号公報
図示した従来の水耕栽培装置は、構成が簡易であるものの、野菜類を膜材104で支持するものであるため、脇芽や枝芽の成長が妨げられ、ミツバやセリなどの株分かれする野菜類の栽培には不向きであり、また、利用者に培養液に関する豊富な知識がないと野菜類をうまく成育できないものであった。また、培養液は循環させることで汚れるが、その交換などの保守管理作業が面倒であった。さらに、蒸発や蒸散によって減少する培養液の水位やその濃度の管理も困難であった。
ところで、昨今、インフルエンザなどの感染症や花粉症を患う人が多くなっている理由の一つとして、体内の免疫システムが機能せず或いは低下していることを挙げ、免疫力を高めて感染や疾病を防止する必要性が指摘されている。
免疫力を高めるためのポイントとしては、免疫細胞を活性化する、自律神経のバランスを保つ、鼻、のどなどの粘膜を強化する、腸内の善玉菌を増やすなどがあるが、これを食生活を通して実現するためには、免疫力を高める栄養であるファイトケミカル、例えばビタミンE、ビタミンC、ビタミンAや亜鉛・鉄・セレンなどの栄養素を多く含む食品を摂取する必要がある。
これらの栄養素は、健康補助食品として近時急速に普及している各種サプリメントからも摂取することができるが、サプリメントは高価であり、また、一回の摂取量が少量なために過剰摂取しやすく、それにより栄養のバランスが崩れて健康に悪影響を及ぼす危険もある。サプリメントは摂りやすいように味付けされているため、前記栄養素を含んだ食品本来の味を味わうこともできない。サプリメントに頼らず、三度の食事を通じて前記栄養素をバランス良く摂ることが理想的である。
前記栄養素を含む食品としてアブラナ科やセリ科の野菜、すなわち緑黄色野菜やキャベツや白菜、大根などの淡色野菜は、免疫細胞を活性化する栄養を豊富に含むことが知られ、この内、カイワレ大根やクレソン、セリ、ミツバ、アカキャベツ、ミズナなどは水耕により家庭で栽培することも可能である。しかし、先に述べた通り、従来の水耕栽培装置を用いたのでは専用の培養液が必要なため、どこの家庭でも手軽に栽培できるものではなく、食べることができる十分な大きさに育成できないことが多い。従来の水耕栽培装置では野菜類の宿根を利用した連続収穫もできない。
また、家庭で栽培する場合に、設置スペースの関係上、水耕栽培装置を日当たりの良い屋内の場所に設置する形態も考えられる。このような設置形態では、栽培している野菜類が室内を緑化して装飾する観賞用植物としての機能も奏する。さらに装置内で金魚などの観賞魚を飼育可能であれば、装置の有用性はより高まる。しかし、先述の如く専用の培養液を用いたのでは、野菜類を栽培する同一の槽内で観賞魚を飼育することはできず、また、培養液に代えて水を用い、これを循環させたとしても、観賞魚を飼育するためには水を浄化する機能の装備が必要となり、装置の保守がより面倒となる。
家庭における小規模の水耕栽培であっても、ファイトケミカルを豊富に含む野菜類を簡易な手法で栽培することができれば、各家庭の食生活を通じて健康の増進を図ることができて好ましく、より簡易な装置構成により、水耕野菜類にファイトケミカルを効率的且つ多量に含ませることのできる栽培手法が望まれる。
本考案は、従来技術の有するこのような問題点に鑑み、家庭用の水耕栽培装置において、簡易な装置構成により、有用な栄養素を多量に含んだ水耕野菜類を効率的に栽培できるようにすることを課題とする。
前記課題を解決するため本考案は、水耕栽培槽の貯留水に、栽培する植物に含ませたい栄養分を含有する固形物を浸し、栄養分を水中に溶出させて低濃度で薄く僅かな量を含ませ、根や茎から貯留水中の栄養分を植物に吸収させて植物中に前記栄養分が濃縮するようにしたものである。
すなわち、本考案の家庭用水耕栽培装置は、多段に仕切り棚を配してなる本体枠の周面を透光板で覆って構成した温室内に、上面が開口していて底部にオーバーフロー用溢流管を有する水耕用の栽培槽を各段の仕切り棚に載せて設置し、ポンプを用いて最上段の栽培槽に水を汲み上げて適宜な深さに貯留させるとともに、当該栽培槽から順次下段の栽培槽へと水を流し落とし適宜な深さに貯留させながら流し落して、各段の栽培槽に水を循環させるように構成された家庭用水耕栽培装置であって、前記栽培槽のうちの少なくとも一つの栽培槽の中に、銅、亜鉛、鉄、セレンなどのミネラルを構成する金属を設置して貯留水に浸したことを特徴とする。
ミネラルを構成する金属としては、銅や亜鉛、これらの合金である黄銅、鉄などが用いられる。これらの金属は塊状や粒状のものを栽培槽内に設置してもよいが、水との接触面積を大きく確保するため、微小径の繊維状に加工したものを適宜な厚みに束ねて栽培槽内に設置することが好ましい。少量で適宜な量であれば、粒状セレンやクロムを栽培槽内に投入することができる。なお、これら金属の栄養素は人体に取り入れられると、銅はヘモグロビン合成に関与して抗酸化作用を奏し、亜鉛はたんぱく質の合成に関与し、鉄は赤血球中ヘモグロビンに含まれて酸素を運ぶ作用を奏し、セレンも抗酸化作用を奏する。
水中に浸された金属塊や金属繊維束からは、銅イオンや亜鉛イオン、鉄イオンなど、各金属元素がイオンとして溶出して水中に取り込まれ、循環水は殺菌作用などを発揮する金属類の栄養素が豊富に混入したものとなる。
装置全体の水量からみると金属類の栄養素の混入濃度は低いが、この水から栄養素を吸収する水耕野菜類には、金属類の栄養素が内部で濃縮されて、免疫力を発揮する野菜類を効率的に栽培することができる。
また、銅や亜鉛の殺菌性により、すなわち水中で銅、亜鉛の電荷によって酸化・還元反応が生じて、水中に混入する雑菌に対して殺菌効果を発揮し、水耕野菜類に有害な雑菌が繁殖するのを効果的に抑止して雑菌の不着を防止し、水の循環を通じて水を浄化することができる。
金属繊維束は、これを適宜な厚みに設けることにより表面積が大きくなり、水との接触面積が広く確保されて水中への金属イオンの溶出が有効に促進される。また、黄銅の繊維束に鉄の繊維束を接触させて設置すれば、鉄イオンを溶出させやすくなる。この場合に金属繊維束の表面は、一方が酸化反応を生じさせるアノード電極、他方が還元反応を生じさせるカソード電極の作用をなし、それぞれ酸化反応によって酸素を、還元反応によって水素を発生させ、これら反応によって鉄繊維は端部から黒色に変色しボロボロになって千切れてくる。よって、金属繊維束は、その周囲を目の細かい網状の繊維や不織布で包み、或いはこれら素材によって形成した袋体の中に入れた状態で設置することが好ましい。なお、酸化及び還元反応に伴い電極からはそれぞれイオンが発生し、水中に溶解する。
前記構成の温室外に補助水槽を設置し、この補助水槽の中に、銅、亜鉛、鉄、セレンなどのミネラルを構成する金属を設置して当該水槽内の貯留水に浸すとともに、補助水槽と温室内の最下段の栽培槽とを配管接続して、補助水槽の貯留水が前記最下段の栽培槽に供給されるように構成してもよい。
すなわち、温室内に栽培槽を設置し、貯留水を循環させる場合、日照や温室内部が加温されることによって、槽内の水が蒸発し、栄養素を吸い上げる栽培野菜類からも蒸散する。そこで、減少した水の補給のために、温室の外に補助水槽を設置し、補助水槽から温室内部の栽培槽に給水するように構成することが好ましく、この場合に、補助水槽内にミネラルを溶出する金属類その他の栄養素溶出物を入れておくことにより、当該補助水槽で野菜類に供給する栄養素の管理を行える。
また、何れかの栽培槽内で金魚などの観賞魚その他の魚介類を飼育し、金属成分の溶出による無機質栄養素と魚介類が出す糞尿中の有機質・無機質栄養素とが薄く混ざった水が各栽培槽に循環するように構成することが好ましい。
前述の通り、循環水に金属塊や金属粒、繊維束を浸すことで、金属類の栄養素が水中に溶出し、これらミネラルを構成する無機質栄養素が水耕野菜類に効率的に取り込まれ、また、同時に循環水を浄化する機能も奏する。これに加え、さらに、栽培槽の中で魚介類を飼育し、それらの糞尿中に、或いは飼育のために投入する餌の中に含まれる有機質及び無機質栄養素を水中に溶出させてこれを循環させることより、水耕に用いる水の中に、金属類の溶出による栄養素と、糞尿などによる栄養素とを豊富に含ませることができる。よって、この水から栄養素を吸収する水耕野菜類にも無機質と有機質の栄養素を低濃度で取り入れて内部で濃縮させ、免疫力の向上に役立つ栄養素を多量に含んだ野菜類を効率的に栽培することができる。
前記構成において、栽培する野菜類の有機栄養素としてイチョウ、クヌギ、サクラなどの枯葉や落ち葉を通水性の袋体に収納し、栽培槽又は補助水槽内の貯留水に浸すことが好ましい。
本考案の水耕栽培装置は、栽培槽間を循環する貯留水中に又は補助水槽内の貯留水中に、ミネラル分を含む固形物を浸し、固形物に含まれる栄養素を水中に溶出させて野菜類に吸収させるものである。水中に浸す固形物としては、前記ミネラルを構成する銅、亜鉛、鉄などの金属や粒状のセレン、飼育する魚介類の餌、その他小石や砂、貝殻類、有機肥料土、枯葉や落ち葉などを用いることができる。この内、小石や砂、有機肥料土は、流水中に栄養素を溶出させるとともに、栽培槽又は後述する容器の底に堆積させることによって野菜類の根を張らせ固定するようにも機能し、また、貝殻類は酸化・還元反応を来たす前記金属類に近接配置することにより、カルシウムの溶出とそれに伴う炭酸ガスの放出が促進され、温室を閉めきった状態での室内の炭酸ガス量を増加させて野菜類の光合成による育成を促進させるように機能する。また、枯葉や落ち葉は、例えばイチョウの葉を浸すと葉からフラボノールが溶出して水は黄色に変色するが、この溶出したフラボノールからカロチンとして野菜類に吸収させることができる。これらの固形物は、貯留水の循環の妨げとならないように、通水性の袋体に収納した状態で設置しておくことが好ましい。
本考案の好適な実施形態を図面を参照して説明する。
図1及び図2に示されるように、本考案の水耕栽培装置1は、本体枠2、網状の仕切り棚3、栽培槽4A、4B、ポンプ5及び金属繊維束6の各部材により構成されるものである。
本体枠2は、例えばステンレスやアルミニウムなどの耐蝕性に優れた鋼材を用い、これを縦長な箱形に組み立て、内側には内方へ適宜な幅張り出した横桟21を上下多段に配するとともに、側面部、後面部及び天面部の各外面部には透明なガラス板やアクリル板からなる透光板22を取り付け、前面部には同じく透光板22をスライド式に開閉するように取り付けて構成してある。
また、本体枠2の側面部の一側上方の透光板22にはカバー23a及び開閉シャッター23b付きの換気用ファン23を設けてあり、また、これと対向する側面部の透光板22はスライド式に開閉するように取り付けられ、ファン23の駆動により閉塞した内部の空気を対流させて換気することができるようになっている。ファン23は、本体枠2内の温度や栽培槽4A、4Bに貯留された水温に連動させ、所定の温度以上の自動駆動して温度を低下させるように設けてもよい。換気及び温度調整がし易いように、各透光板22をヒンジで開閉自在に、或いは本体枠2に着脱自在に設けてあることがより好ましい。
本体枠2は、家庭の庭先やベランダ、或いは屋内の小さな空間上に設置可能な大きさ、例えば高さ150cm、幅80cm、奥行き40cm程度の大きさに設けることができる。
仕切り棚3は、適宜な太さの線状鋼材を網状に組み付け一体化させてなるものであり、周縁部を前記横桟21の上面に掛止させて、本体枠2内で水平に支持されるようになっている。
栽培槽4A、4Bは、それぞれ透明乃至半透明なポリエチレン、ポリプロピレン、アクリルなどのプラスチック材により形成された上面が開口した有底箱状の水槽が用いられ、前記横桟21で支持され各仕切り棚3の上面に載せて、本体枠2内に多段に収容されるようになっている。
また、栽培槽4Bの底部には小径の排水孔41が開けられているとともに、この孔内にオーバーフロー用溢流管42を通し、図3に示されるように、底部の表裏両面からロックナット締めして一体に取り付けてある。
図2に示されるように、栽培槽4Aは本体枠2内の最下段に設置され、栽培槽4Bはそれよりも上方の各段にそれぞれ設置され、最上段の栽培槽4Bを除き、各段の栽培槽4A、4Bの開口面の上方に上段の栽培槽4Bの溢流管42の開口端が位置し、当該開口端からの流出する水が下段栽培槽の開口面上に流し落とされるようになっている。
ポンプ5は、最下段の栽培槽4A内に設置されており、その吐出管路51を最上段の栽培槽4Bの上方に位置させて、栽培槽4A内の水を汲み上げて最上段の栽培槽4B内に流出させるようになっている。吐出管路51の管路上には循環流量調整用の弁52を設けてある。ポンプ5は、図2に示されるように通水性の袋体で覆うか、或いはその入水口にゴミフィルターを設けておくことが好ましい。
金属繊維束6は、80〜100μm程度の径を有する糸状に細く不定形の凹凸断面のある黄銅と、同じく鉄を用い、それぞれ適宜な厚みに束ねて形成してある。両繊維束は、表面に微細な網目を有する通水性の袋体61内に収納されて、最下段の栽培槽4Aの底部に設置してある。
これらの部材からなる本形態の水耕栽培装置1は、本体枠2内で多段に配された各仕切り棚3の上面に栽培槽4A、4Bを載せ、最下段の栽培槽4A内にポンプ5、金属繊維束6を設置する。そして、水道水を最上段の栽培槽4Bに流し入れて貯留させるとともに、貯留した水を栽培槽4Bの溢水管41aを通して順次下段の栽培槽へと流し落とし、全段の栽培槽4A、4Bに適宜な量の水を貯留させた状態で、ポンプ5を駆動して最下段の栽培槽4B内の水を最上段の栽培槽4Aへと汲み上げて、各段の栽培槽間で貯留した水を循環させる。
各栽培槽に水耕用の水が張られたならば、水耕する野菜類を栽培槽4A、4Bに投入し、野菜類の根や茎を貯留した水に浸して水耕栽培をすることができる。近時、水耕用の野菜類は、新芽野菜(スプラウト)として皿状のプラスチック製包装容器に入れて市販されているが、野菜類の投入は、図3に示されるように、野菜類が包装容器7に入れられた購入時の形態のままで行えばよい。また、同図に示されるように、根の張る野菜類では、包装容器7の底部、或いは栽培槽4A、4Bの底部に、小石や砂、粗土71などを堆積させておくことで、野菜類を槽内に定着させて連続栽培が可能となる。
栽培槽4A、4Bを循環する水は、最下段の栽培槽4A内で水没した金属繊維束6を通過するが、この際、金属繊維束6からは、銅や亜鉛、鉄などのイオンが溶出して水中に取り込まれるため、循環水には金属類のミネラル栄養素が豊富に混入する。栄養素の混入量は、循環する水の全容量からすれば低濃度であるものの、根や茎から水中の栄養素を吸収する水耕野菜類には金属類の栄養素が濃縮され、濃縮ミネラル分を豊富に含ませて育成することができる。
また、金属繊維束6から溶出する銅や亜鉛の殺菌性によって循環水が浄化されることから、各栽培槽4A、4B内に金魚などの観賞魚Gその他の魚介類を投入し、飼育することが可能となる。この場合に、観賞魚Gなどの糞尿中に、或いは飼育のために投入する餌の中に含まれる有機質及び無機質栄養素が水中に溶出するため、循環水中に金属類の溶出による無機質栄養素と、糞尿などによる有機質及び無機質栄養素とが豊富に混入し、前記と同様に、水耕野菜類には免疫力の向上に役立つ栄養素を濃縮して含ませることができる。
さらに、各栽培槽4Bにおいて、貯留水は溢水管42の上部開口から渦を巻いて入り込み、下段の栽培槽へと流れ落ちるが、流れ落ちた水が下段栽培槽内の貯留水に当たったときの衝撃によって水中に酸素を効率的に取り入れることができる。なお、観賞魚Gを飼育する場合、観賞魚Gの生育に必要な水中への酸素取り込み量を確保するため、何れかの栽培槽にエアーポンプを取付けることがより好ましい。
実験では、糸状の黄銅を束ねた金属繊維束6を循環水に浸してクレソンを水耕したところ、クレソンの亜鉛と銅の含有量が当初はそれぞれ0.24ppm/100g、0.05ppm/100gであったところ、一ヶ月以上経過後には、それぞれ2.4ppm/100g、0.5ppm/100gに濃縮増加していたことを確認できた。なお、この間の水中の亜鉛と銅の含有量はそれぞれ0.5ppm/L以下、0.05ppm/L以下であった。
周囲が透光板22で囲われた本体枠2は温室を構成しているため、水耕栽培装置1を屋外に設置しても季節を問わずに野菜類の栽培が可能であり、また、換気用のファン23を備えており、一部の透光板22が開閉自在となっているので、夏季に外気温度が上昇して温室内が異常高温となる虞れがある場合に、上昇温度に連動させるなどしてファン23を駆動して室内空気を対流させ換気することで室内を冷却し、水温も低下させることができる。
図示されないが、本体枠2内には夜間に疑似日照となる照明具を設置してもよい。照明具はヒータとしての機能も兼用させることができ、循環水の温度を調節する水温調節器を設置して、これと連動させてもよい。また、屋外に設置した場合、夏季に日射量過多となることを防止するため、本体枠2の周囲に遮光網や遮光カーテンを設けてもよい。温室内に虫類が入り込むことを防止するための防虫網を設けてもよい。さらに、閉塞した温室内で雰囲気中の炭酸ガスの割合を増して野菜類の育成を促進するため、温室内に炭酸ガス発生手段を設置してもよい。
また、図4に示されるように、本体枠2の外側に補助水槽8を設置し、これと最下段の栽培槽4Aとを接続配管し、補助水槽8内の貯留水が栽培槽4A内に給水されるように設けてもよい。この場合、金属繊維束6は補助水槽8内に設置し、併せて落ち葉など他の栄養素溶出固形物を補助水槽8内に設置して、栽培槽4A、4B内の水の減少に応じて、ミネラル栄養素が溶出した水が補助水槽が8から給水するように設けることができる。なお、実験では、温室内の全水量60Lに対して、一週間程度で水の蒸発量は5〜6Lであった。補助水槽8は、水道管の給水口と接続し、同槽内に設けたボールタップで水位を制御して、栽培槽4Aへの給水が自動で連続的に行われるように設けてもよい。
また、同図に示されるように、補助水槽8にボールタップ弁9を設置しておき、水道又は図示されない雨水貯水槽から、同水槽の水量の変化に応じて自動で給水されるように設けるとともに、最下段の栽培槽4Aにもボールタップ弁9を設置しておき、装置内の水量の変化に応じて補助水槽8からの給水が自動で行われるようにしてもよい。なお、補助水槽8を設置しない場合でも、同図に破線で示すように、栽培槽4Aに設けたボールタップ弁9で水道水又は雨水貯水槽の貯留水が自動で給水されるように設けることができる。
なお、以上の説明における水耕栽培装置及びその各構成部材の形態は一例であり、本考案は図示した或いは説明した形態に限定されず、他の適宜な形態で構成することが可能である。
本考案の一実施形態の水耕栽培装置を構成する本体枠、仕切り棚及び栽培槽の外観図である。 本考案の一実施形態の水耕栽培装置の構成を示した図である。 水耕野菜類を入れた栽培槽の要部拡大断面図である。 補助水槽を設け、これと栽培槽を配管した構成を示した図である。 従来の水耕栽培装置の構成を示した図である。
符号の説明
1 水耕栽培装置、2 本体枠、3 仕切り棚、4A,4B 栽培槽、41 栽培棚、5 ポンプ、6 金属繊維束、7 包装容器、8 補助水槽、9 ボールタップ、23 ファン、23a カバー、23b 開閉シャッター



Claims (4)

  1. 多段に仕切り棚を配してなる本体枠の周面を透光板で覆って構成した温室内に、上面が開口していて底部にオーバーフロー用溢流管を有する水耕用の栽培槽を各段の仕切り棚に載せて設置し、ポンプを用いて最上段の栽培槽に水を汲み上げて適宜な深さに貯留させるとともに、当該栽培槽から順次下段の栽培槽へと水を流し落とし適宜な深さに貯留させながら流し落して、各段の栽培槽に水を循環させるように構成された家庭用水耕栽培装置であって、
    前記栽培槽のうちの少なくとも一つの栽培槽の中に、銅、亜鉛、鉄、セレンなどのミネラルを構成する金属を設置して貯留水に浸したことを特徴とする家庭用水耕栽培装置。
  2. 多段に仕切り棚を配してなる本体枠の周面を透光板で覆って構成した温室内に、上面が開口していて底部にオーバーフロー用溢流管を有する水耕用の栽培槽を各段の仕切り棚に載せて設置し、ポンプを用いて最上段の栽培槽に水を汲み上げて適宜な深さに貯留させるとともに、当該栽培槽から順次下段の栽培槽へと水を流し落とし適宜な深さに貯留させながら流し落して、各段の栽培槽に水を循環させるように構成された家庭用水耕栽培装置であって、
    温室外に補助水槽を設置し、この補助水槽の中に、銅、亜鉛、鉄、セレンなどのミネラルを構成する金属を設置して当該水槽内の貯留水に浸すとともに、補助水槽と温室内の最下段の栽培槽とを配管接続して、補助水槽の貯留水が前記最下段の栽培槽に供給されるように構成したことを特徴とする家庭用水耕栽培装置。
  3. 何れかの栽培槽内で金魚などの観賞魚その他の魚介類を飼育し、金属成分の溶出による無機質栄養素と魚介類が出す糞尿中の有機質・無機質栄養素とが薄く混ざった水が各栽培槽に循環するように構成された請求項1又は2に記載の家庭用水耕栽培装置。
  4. 栽培する野菜類の有機栄養素としてイチョウ、クヌギ、サクラなどの枯葉や落ち葉を通水性の袋体に収納し、栽培槽又は補助水槽内の貯留水に浸してなる請求項1〜3の何れかに記載の家庭用水耕栽培装置。



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