JP3182775U - 水耕栽培装置 - Google Patents

Abstract

【課題】植物の生育過程において養液中の養分濃度が低下した場合であっても生育に必要な養分を植物に継続的に与えることができ、養液の水質安定化をより確実にする水耕栽培装置を提供する。
【解決手段】栽培槽１、植物Ｍを支持する栽培棚２、養液Ｗを貯留しておく貯液槽３、貯液槽３と栽培槽１との間で栽培槽１に養液Ｗを循環させる養液循環装置４を備えてなる水耕栽培装置Ａであって、栽培棚２に固形培地９を介して植物Ｍを支持させ、かつ、栽培槽１にゼオライト１０を設けることで、植物Ｍの生育過程における追肥時以外においても植物Ｍの生育に必要な養分を継続的に与える。また、栽培棚２の下面と養液Ｗの液面との間に空隙部８を確保することで、藻の発生を抑止し、養液Ｗの水質安定化を図る。
【選択図】図１

Description

本考案は、水耕栽培装置に係り、特に、野菜などの植物のディスプレイを兼ねた植物栽培用として有効な水耕栽培装置に関する。

土を使わずに養液（培養液）を用いてニンニクなどの根菜類、そしてレタス、小松菜、みず菜、かいわれ、春菊などの葉菜類などの植物を生育させる水耕栽培は、栽培槽内に養液を溜めて植物を生育する静置法と、栽培槽内に養液を継続的に循環供給しながら植物を生育する流動法とがある。流動法は、植物を生育する栽培槽と、養液を貯留しておく貯液槽（養液槽）と、栽培槽と貯液槽との間で栽培槽に養液を送水（循環給水）する養液循環装置とを備えた構成形態にて行われる。
すなわち、貯液槽内に配置される養液循環装置の循環ポンプにより貯液槽内の養液が栽培槽に継続的に送水される一方で、設定水位を超えた栽培槽内の養液はドレーン方式による自然落下によって貯液槽に排水戻されるようになっている。

特開２００４−３２９００５号公報（段落番号００２２、および図１参照）

ところで、栽培槽内に養液を送水して栽培槽内に養液の流れを作りながら植物を生育する流動法を採用している従来技術、例えば、特許文献１に記載の水耕栽培装置では、貯液槽にゼオライトを設けている。すなわち、養液の水質安定化を図る（養液中の陰イオンおよび陽イオン除去処理するなど）、また、殺菌の繁殖を抑えて植物の根腐れを防ぐためのゼオライトを貯液槽の養液中に浸漬させた状態で設けた構成を採用している。
この従来技術によれば、養液中に十分な肥料が溶け込み含有しているときにおいては貯液槽から栽培槽に送水（循環給水）されてくる養液から植物が十二分に養分を吸収することができる。しかしながら、植物Ｍの生育過程において養液中の養分濃度（肥料含有量）が低下した場合には植物に養分を供給することができなくなるといった問題を発生するおそれがあった。植物が養分を吸収することができなくなった場合には植物の生育が遅れることとなる。

また、従来技術では、栽培槽の上部側に配置されて植物を支持する栽培棚（培床）の裏面（下面）に接する（触れる）水位にて養液が栽培槽に送水貯えられているようにしている。そのために、養液が接する栽培棚の裏面には藻（藍藻類）が付着繁殖し易くなり、水質に影響を与えるおそれがあった。換言すれば、藻の発生による水質の悪化を招いて植物の生育に悪影響を与えるおそれがある。
なお、養液が栽培棚に常時接していると、栽培棚に接している養液の流れが止まり、当該接触部分に養液が淀む。また、養液が接する栽培棚の裏面には照明装置から光が入り込むなどによって当該栽培棚の裏面に藻が付着繁殖するものと言われている。

本考案は、栽培槽内に養液を循環送水して植物を生育する水耕栽培装置であって、ゼオライトが養液の水質安定化、植物の根腐れ防止を図るゼオライトが養液中に溶け込み含有する養分（肥料成分）を吸着保持する特性を有する点に着目し、本考案の創案に至ったものである。すなわち、植物の生育過程において養液中の養分濃度が低下した場合であっても生育に必要な養分を植物に与えることができること、養液の水質安定化をより確実にすること、などが本考案の目的である。

前記課題を解決するために、本考案に係る水耕栽培装置では少なくとも以下の構成を具備している。
植物を生育するための栽培槽と、この栽培槽の上部側に配置されて前記植物を支持する栽培棚と、前記栽培槽に送水される養液を貯留しておくための貯液槽と、この貯液槽と前記栽培槽との間で当該栽培槽に前記養液を送水するとともに前記栽培槽の養液を前記貯液槽に戻す養液循環装置とを備えてなる水耕栽培装置であって、
前記栽培棚に固形培地を介して植物を支持させ、かつ、当該固形培地に接するように前記栽培槽にゼオライトを設けてなることを特徴とする。

ここで、前記栽培棚の下面と養液の液面との間に空隙部が確保されるように前記養液循環装置による前記栽培槽への養液循環を設定してなること、また、植物に対する照射距離を可変可能とする照明装置を備えていること、などの構成を採用することが好適なものとなる。

本考案の水耕栽培装置は、以上のような構成であることから、植物の生育過程における追肥時以外においても栽培槽に敷き詰めたゼオライトに吸着されている養分（肥料成分）を植物に継続的に与えることができる。つまり、ゼオライトによる養液の水質安定化（養液中の陰イオンおよび陽イオン除去処理するなど）、殺菌の繁殖を抑えて植物の根腐れ防止に加えて、植物の生育過程において養液中の養分濃度が低下した場合であっても生育に必要な養分をゼオライトから植物に与えることが可能になる。
また、栽培棚の下面と養液の液面との間に空隙部を確保していることで、藻（藍藻類）の発生を抑止し、養液の水質安定化を図るなどの効果を期待することができる。

本考案の実施形態に係る水耕栽培装置を概略的に示す説明図である。 同水耕栽培装置の一部を拡大して示す説明図である。 同水耕栽培装置をディスプレイ装置に適用させた場合の一例を示す説明図で、（ａ）は、正面図であり、（ｂ）は、側面図である。

以下、本考案の実施形態について、適宜図面を参照しながら詳細に説明する。
図１は、本考案の実施形態に係る水耕栽培装置を概略的に示す説明図であり、図２は、同水耕栽培装置の一部を拡大して示す説明図である。

≪水耕栽培装置の説明≫
水耕栽培装置Ａは、植物Ｍを生育するための栽培槽１と、この栽培槽１の上部側に配置されて植物Ｍを支持する栽培棚２と、栽培槽１に送水される養液Ｗを貯えておくための貯液槽３と、この貯液槽３と栽培槽１との間で当該栽培槽１内に養液Ｗを送水（供給）するとともに栽培槽１内の養液Ｗを貯液槽３に戻すための養液循環装置４と、植物Ｍに光照射を行う照明装置５とを備えて構成されている。

≪栽培槽の説明≫
栽培槽１は、例えば、後記するディスプレイ装置Ｂの箱状陳列ケース内を幅方向全長にわたり上下方向に多段状に仕切るように設けられる各陳列棚上にそれぞれ載置されて多数の植物Ｍを整然と生育するものである。
この栽培槽１は、プラスチックやその他の硬質材料を用いて、例えば、後記するディスプレイ装置の陳列棚に載置し得る程度の大きさと所定の深さを有する平面視で略矩形箱状（受け皿状）に形成されている。そして、栽培槽１は、槽上部側（開口部側）に配置される栽培棚２を介して植物Ｍを支持生育するように形成されている。

≪栽培棚の説明≫
栽培棚２は、発泡スチロールやアクリルなど樹脂板や樹脂以外の材料からなる板部材を用いて、栽培槽１の開口部を塞ぐ程度の大きさ（好ましくは、栽培槽１よりも一回りほど小さめ）に形成されている。そして、栽培棚２は、図１および図２に示すように、植物Ｍを挿通させる適宜大きさの栽培孔６を整然と多数備えている。
なお、具体的な構造について図示を省略しているが、栽培棚２は、栽培槽１の槽上部側に取付部材を介して、または、栽培槽１内のほぼ全域にわたり配置される矩形トレイ部材を介して栽培槽１の槽上部側に取り付け配置されて、各栽培孔６と後記する固形培地９にて植物Ｍを支持するようになっている。
また、栽培棚２は、照明装置５の光源から照射される光を完全に遮断するとともに、高い反射率を有する被膜２ａが表面（照明装置５と対向する面）に施されている。

なお、矩形トレイ部材は、栽培棚２の各栽培孔６と対向部位に、植木鉢形状で養液Ｗの流水窓を有する凹み部を整然と備え、各凹み部に後記する固形培地９が内設されるようになっている。

≪貯液槽の説明≫
貯液槽３は、栽培槽１に送水（供給）する養液Ｗを貯えるとともに、養液Ｗ中の養分濃度（肥料含有量）などを調整するための貯水タンクであり、プラスチックやその他の硬質材料を用いて形成されている。

≪養液循環装置の説明≫
養液循環装置４は、貯液槽３内に配置される循環ポンプ（水中ポンプ）４ａと、貯液槽３の養液Ｗを循環ポンプ４ａの運転により栽培槽１に送水する送水管（供給管）４ｂと、栽培槽１内の養液Ｗを貯液槽３に戻す排水管４ｃとから構成されている。
送水管４ｂは、図１に示すように、一端４ｂ−１側が貯液槽３内の循環ポンプ４ａに接続され、他端４ｂ−２側が栽培槽１の開口部に臨むように配管されて、循環ポンプ４ａの運転により圧送される貯液槽３内の養液Ｗを栽培槽１に送水するようになっている。また、送水管４ｂは、栽培槽１の開口部に臨ませた他端４ｂ−２側に水量調整バルブ７を備えており、この水量調整バルブ７のコックを時計方向または反時計方向に回すことで、栽培槽１への養液Ｗの送水量（給水量）を適宜調整し得るようにしている。

排水管４ｃは、図１に示すように、一端４ｃ−１側が貯液槽３の上部側に接続され、他端４ｃ−２側が栽培槽１の槽底から所定の高さにて槽内垂直に立ち上がり開口するように貯液槽３から栽培槽１にわたり配管されることで、栽培槽１内の養液Ｗを貯液槽３へとドレーン方式にて戻すようになっている。
また、排水管４ｃの栽培槽１内に垂直に立ち上がり開口させた他端４ｃ−２側を、栽培槽１の上部側に配置される栽培棚２の裏面（下面）位置よりも下げた位置において上向き開口させることで、栽培槽１内に送水貯溜（循環貯溜）される養液Ｗが栽培棚２の裏面に接しないようにその液面水位Ｌを設定するようにしている。これにより、図１および図２に示すように、栽培棚２の裏面と養液Ｗの液面との間に一定高さの空隙部８が確保されるようにしている。

このように、栽培棚２の裏面と養液Ｗの液面との間に空隙部８が確保されることで、養液Ｍが淀むことが無くなるとともに、植物Ｍの根ｍに空気を十二分に送り込むことができる。これにより、後記するゼオライト１０との相乗効果によって栽培棚２に付着繁殖する藻（藍藻類）の発生を防ぐ抑止効果が期待できるとともに、植物Ｍを良好に生育させることができる。

そして、本実施例では、このように構成されている水耕栽培装置Ａの栽培棚２に、植物Ｍを支持（定植）させる固形培地９を備え、当該固形培地９に接するように栽培槽１にゼオライト１０を設けている。

≪固形培地の説明≫
固形培地９は、栽培棚２に開口された各栽培孔６に位置して栽培棚２の裏面側に配置されて植物Ｍの種子を載置（播く）または苗を定植しておくことで、毛細管現象により浸透してくる養液Ｗを種子や苗が取り込むことにより栽培孔６から上方へと植物Ｍが生育されて支持されるものである。
この固形培地９は、毛細管現象（養液吸収作用）を有する種々の材料から選択されて形成されるもので、例えば、ロックウール、ウレタンなどからなる無機物のものと、ヤシガラ、杉バーク、ビートモスなどからなる有機物のものとがある。本実施形態では固形培地９として所定大きさのブロック状に成形されたロックウール培地を用いて、植物Ｍの種子を載置または苗を定植しておくことによって植物Ｍを支持生育するようにしている。

≪ゼオライトの説明≫
ゼオライト１０は、シリコンとアルミと酸素からなる微細孔を持った骨格からなる結晶性の化合物または鉱物であり、天然ものから合成したものなどがある。このゼオライト１０は、内部に極微小な空洞や細孔をトンネル状に有しており、この空洞や細孔は非常に大きな表面積を持っているために、大量の物質を吸着する特性を有する。また、ゼオライト１０は、吸着性に加えて、イオン交換性などの機能を持ち、養液Ｗ中の不要重金属を吸着、陰イオンおよび陽イオンを吸着するなどの特性を有する。
このような特性を有するゼオライト１０を、図に示すように、固定培地１０を栽培棚２との間で挟み込むように栽培槽１の槽底全域に所定の高さにて敷き詰めることで、養液Ｗの水質安定化を図る（養液中の陰イオンおよび陽イオン除去処理を行うなど）、また、殺菌の繁殖を抑えて植物Ｍの根腐れを防ぐ効果に加えて、植物Ｍの生育過程において貯液槽３から栽培槽１へと循環送水されてくる養液Ｗ中の養分（肥料成分）を吸着保持する効果が得られる。
これにより、植物Ｍの生育過程における追肥時以外においても植物Ｍは、図に示すように、固形培地からゼオライト１０へと延びる根ｍによってゼオライト１０の内部空洞や細孔から十二分の養分を吸収することができる。つまり、植物Ｍの生育過程において養液Ｗ中の養分濃度が低下した場合であっても生育に必要な十二分の養分を植物Ｍに与えることができる。

≪照明装置の説明≫
照明装置５は、植物Ｍに光合成のための人工光を照射（照光）してその生育を促進させるためのものである。この照明装置５は、適宜の材料を用いて栽培槽１の平面視形状にて平板状または平板枠状に形成されている装置基材５ａに光源としてＬＥＤ（光半導体素子）を取付け布設してなる。
ＬＥＤは、テープ状（帯状）のモールド材に複数所定の間隔で配置してなるものであり、４５０ｎｍ付近の波長の青色光を発する青色ＬＥＤ５ｂ、または６６０ｎｍ付近の波長の赤色光を発する赤色ＬＥＤ５ｃ、または青色ＬＥＤ５ｂと赤色ＬＥＤ５ｃである。

なお、装置基材５ａへの青色ＬＥＤ５ｂおよび赤色ＬＥＤ５ｃの配置数などは、水耕栽培装置Ａ（栽培槽１）側が要求する照度などに対応して設定されるものである。

そして、本実施形態では、このような構成からなる照明装置５を、栽培槽１の上方所定の高さ位置に配設するとともに、植物Ｍに対する人工光の照射距離を適宜に可変し得るようにしている。

このように、植物Ｍに対する照明装置５の光源（ＬＥＤ５ｂ，５ｃ）からの人工光の照射距離を可変可能とすることで、例えば、植物Ｍの種類に応じて、人工光の照射強さの強弱可変が可能となり、また、植物Ｍが食し得る状態まで生育された状態で当該生育状態を維持（生育抑制の度合い）などの人工光の植物Ｍに対する照射強さを調整することができる。また、照射距離に可変に伴う人工光の熱（輻射熱）による植物Ｍの葉焼けを防ぐこともできる。

なお、図示を省略しているが、本実施形態に係る水耕栽培装置Ａにおいては、温度や湿度などを管理するための空調装置などを必要に応じて組み込むことができる。また、栽培棚２の栽培孔６を大きめに形成し、当該栽培孔６に固形培地９を挿入挟持させるなどよって栽培棚２に取り付けることができる。

つぎに、以上のように構成されている本実施形態に係る水耕栽培装置Ａを、図３に示すディスプレイ装置Ｂに適用させた場合の一例について説明する。
図３は、本実施形態に係る水耕栽培装置をディスプレイ装置に適用させた場合の一例を示す説明図である。ここでは、図１を適宜参照しながら説明する。
ディスプレイ装置Ｂは、レストラン、ホテル・旅館などの施設に設置されて、ニンニクなどの根菜類、そしてレタス、小松菜、みず菜、かいわれ、春菊などの葉菜類などの植物Ｍのディスプレイとして用いられる。勿論、食状態まで生育した食用植物は食として消費者に供される。

ディスプレイ装置Ｂは、図３に示すように、縦長ボックス状に枠組みされた装置本体（ラック）ｂの内部が複数の陳列棚２０〜２２により多段状に仕切られている。そして、ディスプレイ装置Ｂは具体的な構造について図示を省略しているが、装置本体ｂの背面が不透明な背面板によって塞がれ、正面と両側面とがガラス、アクリルその他の透明材料からなる透明板によって塞がれている。この正面と両側面においては、植物Ｍの陳列生育、食状態まで生育（成長）した植物Ｍを取り出すことができるように、陳列棚２０〜２２によって仕切られた各段の陳列収容部２４〜２６毎に上開きや横開きの開閉扉によって開閉されるようになっている。
また、ディスプレイ装置Ｂは、装置本体ｂの最下段部分２７の正面と両側面が不透明な目隠し板（化粧パネルなど）によって塞がれており、この最下段部分２７に設置される水耕栽培装置Ａの貯液槽３などが外部により目視されないようになっている。

このように構成されているディスプレイ装置Ｂの各段の陳列収容部２４〜２６の各陳列棚２０〜２２上に、図１に示す本実施形態に係る水耕栽培装置Ａの栽培槽１を載置するとともに、この栽培槽１の上方位置に照明装置５をそれぞれ配設する。そして、各段の陳列収容部２４〜２６の各栽培槽１に循環送水する養液Ｗを貯留して置くおくための貯液槽３を目隠しされた最下段部分２７に配設するとともに、この貯液槽３と各栽培槽１との間で当該各栽培槽１毎に養液Ｗを送水するとともに各栽培槽１の養液Ｗを貯液槽３に戻す養液循環装置４を図３の（ａ）および（ｂ）に示すように組み込む。

また、各栽培槽１の上方位置にそれぞれ配設される照明装置５においては具体的な構造について図示を省略しているが、植物Ｍに対する人工光の照射距離を可変し得るように上下動可能に配設している。例えば、装置本体ｂの両側ラック支柱などに設けられている縦長孔から照明装置５（装置基材５ａ）の両側に備えられている螺子軸を外向きに突出させ、当該螺子軸に蝶ナットを取り付けるなどによって、照明装置５を各段の陳列収容部２４〜２６の各栽培槽１の上方位置に上下動可能に配設する。これにより、蝶ナットを緩めたり、締め付けるなどの手動操作により照明装置５を縦長孔に沿わせて上下に移動させることで、植物Ｍに対する人工光の照射距離を可変し得るようにしている。

また、本実施形態では、水耕栽培装置Ａをディスプレイ装置Ｂに適用させる場合、各段の陳列収容部２４〜２６の各栽培槽１において生育される植物Ｍの生育状況などをより見やすくするために、光源として３５００〜８０００Ｋの範囲、好ましくは６０００Ｋの明るさを有する白色光を発する白色ＬＥＤ５ｄをさらに備えている。この場合、図１および図３の（ａ）に示すように、照明装置５の装置基材５ａに対し、青色ＬＥＤ５ｂを栽培槽１の上方略中央（ディスプレイ装置Ｂを正面から見てその中央部位）に位置するように配置する。そして、赤色ＬＥＤ５ｃの外側に白色ＬＥＤ５ｄを隣接させた状態で、当該赤色ＬＥＤ５ｃと白色ＬＥＤ５ｄを青色ＬＥＤ５ｂの両側対称位置に所定の間隔をおいて位置するように配設する。

なお、植物Ｍに対する照射距離を可変するための照明装置５の上下動手段としては、ラックとピニオン、ピニオンを駆動させるモータ、そして照明装置５の上下動位置を段階的に制御するリミットスイッチなどから構成することができる。つまり、照明装置５の上下動手段としては、植物Ｍに対する光源からの照射距離を適宜段階的に可変し得るように照明装置５を上下移動し得るものであればよく、特に限定されるのではない。
また、テープ状ＬＥＤ５ｂ〜５ｃの各段の陳列収容部２４〜２６における付設方向、つまり、テープの指向を、図３に示すディスプレイ装置Ｂの正面側（図（ｂ）の紙面左側）から背面側（図（ｂ）の紙面右側）とするも、または、ディスプレイ装置Ｂの一側面側（図（ａ）の紙面左側）から他側面側（図（ａ）の紙面右側）とするも任意であり、その指向は特に限定されるものでない。

［作用説明］
このようにして本実施形態に係る水耕栽培装置Ａを適用させたディスプレイ装置Ｂによれば、貯液槽３内に配置された循環ポンプ４ａの運転により各段の栽培槽１毎に分岐配管されている送水管４ｂを通して養液Ｗが継続的に送水される。そして、栽培槽１に貯留される養液Ｗの液面水位Ｌが設定水位に達すると、各段の栽培槽１毎に分岐配管されて当該設定水位の高さにて上向きに開口する排水管４ｃを通って余分な養液Ｗがオーバーフロー水となって貯液槽３に排水戻される。これにより、各段の栽培槽１毎の養液Ｗの液面は栽培棚３に接することなく、当該栽培棚３の裏面との間に空隙部８を確保する液面水位Ｌが保たれた状態にて貯液槽３から各段の栽培槽１毎に養液Ｗが循環送水されることとなる。

そして、固形培地（ロックウール培地）９、栽培棚３に支持されて生育される植物Ｍは、図２に示すように、栽培槽１の槽底に敷き詰められているゼオライト１０へと延びる根ｍによって、植物Ｍの生育過程における追肥時以外においてもゼオライト１０の内部空洞や細孔に吸着されている養分（肥料成分）を吸収することができる。つまり、植物Ｍの生育過程において養液Ｗ中の養分濃度が低下した場合であっても生育に必要な十二分の養分をゼオライト１０から植物Ｍに与えることが可能になる。

また、植物Ｍに光合成のための人工光を照射（照光）する照明装置５は、青色ＬＥＤ５ｂおよび赤色ＬＥＤ５ｃに加えて、６０００Ｋの明るさを有する白色光を発する白色ＬＥＤ５ｄを備えていることで、植物Ｍの生育状況などをより見やすく、また、植物Ｍの色彩をより鮮明にディスプレイすることができる。
また、植物Ｍに対する照射距離の可変によって植物Ｍへの人工光の照射強さを弱く（小さく）することで、植物Ｍが食し得る状態まで生育された状態で当該生育状態を維持（生育抑制）することが可能となる。これにより、ディスプレイとして最適な大きさまで生育して色彩豊かな植物Ｍを数日間にわたり維持管理することができる。

Ａ 水耕栽培装置
Ｂ ディスプレイ装置
１ 栽培槽
２ 栽培棚
３ 貯液槽
４ 養液循環装置
４ａ 循環ポンプ
４ｂ 送水管
４ｃ 排水管
５ 照明装置
５ａ 装置基材
５ｂ 青色ＬＥＤ
５ｃ 赤色ＬＥＤ
５ｄ 白色ＬＥＤ
８ 空隙部
Ｍ 植物
Ｗ 養液

Claims (3)

1. 植物を生育するための栽培槽と、
   この栽培槽の上部側に配置されて前記植物を支持する栽培棚と、
   前記栽培槽に送水される養液を貯留しておくための貯液槽と、
   この貯液槽と前記栽培槽との間で当該栽培槽に前記養液を循環送水させるための養液循環装置と、を備えてなる水耕栽培装置であって、
   前記栽培棚に固形培地を介して前記植物を支持させ、かつ、前記栽培槽にゼオライトを設けてなることを特徴とする水耕栽培装置。
2. 前記栽培棚の下面と養液の液面との間に空隙部が確保されるように、前記養液循環装置による前記栽培槽への養液循環を設定してなることを特徴とする請求項１に記載の水耕栽培措置。
3. 植物に対する人工光の照射距離を可変可能とする照明装置を備えていること特徴とする請求項１または２に記載の水耕栽培装置。

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