JP3679053B2

JP3679053B2 - 縦型養液栽培装置

Info

Publication number: JP3679053B2
Application number: JP2001393355A
Authority: JP
Inventors: 勝紀上野
Original assignee: 勝紀上野
Priority date: 2001-12-26
Filing date: 2001-12-26
Publication date: 2005-08-03
Anticipated expiration: 2021-12-26
Also published as: JP2003189749A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は養液を用いた植物の栽培装置に係り、特に栽培対象植物の根の部分の生育環境を良好に保持する植物栽培装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
養液を用いた栽培方法の一つとして、栽培対象植物を鉛直方向に配置し、当該植物の根の部分に養液を滴下させる縦型養液栽培装置が発明者等により提案され、かつ使用されている（実用新案登録３０３４２４３号、特願平５−３５３６９３号等）。
【０００３】
上記の縦型養液栽培装置は、植物を鉛直方向に配置できるため空間を有効利用でき、例えば温室等の限られた空間を利用して多数の植物を生育させることができるので、高い収量を上げることが可能である。
【０００４】
ここで、植物は一般的に葉や茎等の地上部の生育適温の範囲に比較して、根を中心とした地下部の生育適温の幅ははるかに小さい。つまり、根の部分（根圏）の温度の変化が大きいと、植物の生育に悪影響を及ぼし、最悪の場合には枯死する可能性もある。上記縦型植物栽培装置は、後述するように植物の地下部に当たる根圏が空気と直接接触しているため、この部分の温度管理が植物の生育にとって非常に重要となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
縦型植物栽培装置は、鉛直方向に配置された筒型の栽培部（栽培筒）内に植物の根圏が位置するよう各植物が配置される構造となっている。このため、この栽培筒内部の温度管理が重要であり、夏場は栽培筒内の温度を下げることにより植物の生理機能が低下しないよう配慮する必要がある。また冬場は根圏の温度を何らかの手段で高く保持しないと植物の生育自体が困難となる。
【０００６】
上記縦型植物栽培装置の栽培筒が少数であれば、根圏の温度が適正温度となるよう冷房手段或いは暖房手段を用いて生育空間の全体の温度を調節することにより対処することも考えられる。しかし、栽培筒が数十本あるいは百本以上の多数となると、この様な生育環境全体の温度調節をするには経済的負担が大きく現実的ではな非常にコスト高となる。
【０００７】
即ち、従来は水耕栽培、土耕栽培の何れにおいても根圏に関しては間接的な温度管理が行われている。つまり植物が栽培されいてる環境（空間）全体の温度を調節することによって、水耕栽培の場合には養液の温度を間接的に調節し、また土耕栽培の場合には同様に地温を間接的に調節する方法が実施されている。
【０００８】
この様な間接的な温度調節は当然のことながらエネルギーロスが大きく不経済である。また、植物の地上部と根圏を中心とした地下部とを同じ温度条件とすることは必ずしも植物にとって最適な管理とは言えない。上述のような間接的な調節方法において、例えば根圏の温度を優先して制御すると、植物の地上部にとっては不適切に高温となる等、経済性を看過しても、そもそも植物にとって最適な生育環境を設定する事自体が困難なこととなる。このような観点から、植物の地上部と地下部とがそれぞれ最も適当な温度で個別に制御できれば、植物の生育環境はさらに良好なものとなって、より高い収量が期待できる。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明はこのような課題に対応するものであって、複数本の栽培筒を有し、かつこれらの栽培筒に対して養液を供給する経路と、各栽培筒から排出された養液を回収する経路とを有する縦型植物栽培装置において、栽培筒内に空気を流入させる手段を設け、当該空気の温度を栽培環境温度の変化に対応して変化させることにより、当該根圏の位置する限定された空間のみを、植物の地上部とは別個に温度調整するよう構成構成したことを特徴とする縦型植物栽培装置である。
【００１０】
【発明の実施の形態】
複数本立設配置された栽培筒の頂部には養液を供給する養液供給管が接続し、且つ当該各栽培筒の下部には供給された養液を回収する養液回収管が配置されている。養液回収管は養液貯槽に接続し、養液貯槽内の養液は水中ポンプ等の供給手段により前記養液供給管に養液を供給する。これにより当該養液は養液供給管と養液回収管を介して養液貯槽と各栽培筒との間を循環流動する。
【００１１】
養液回収管に対しては空気供給管が接続し、当該空気供給管から養液回収管内に流入した空気は各栽培筒の下部から栽培筒内を上昇し、栽培筒上端から外部に流出する。夏場は、栽培筒内を上昇する空気により栽培筒内の各植物の根圏が冷却され、根圏の温度を適正に保持する。
【００１２】
また冬場等、環境温度の低い場合には温風暖房機等の加温手段により空気を所定温度に昇温させ、かつこの空気が各栽培筒内に流入することにより、植物の根圏の温度が低下するのを防止する。
【００１３】
【実施例】
以下、本発明の実施例を図面を参考に具体的に説明する。
図１は本発明に係る装置の全体構成を示す。
図中符号１は栽培筒であって、図示の場合は７本の栽培筒が示されているが、数十本、或いは百本以上を配置することも当然可能である。また図示の構成ではこの栽培筒１の外、養液循環経路も温室２内に配置されている。
【００１４】
３は養液供給管であって、この養液供給管３には支管３ａが設けられ、各支管３ａはそれぞれの栽培筒１の上部に開口位置し、各栽培筒１に対してそれぞれ養液Ｗを供給するよう構成されている。
【００１５】
次に、符号４は養液回収管であって、前記各栽培筒１の下端に接続し、養液の排出口である一端は養液槽５に開口している。１６はこの養液槽５内に配置された水中ポンプであって、前記養液供給管３の養液流入口に接続し、養液槽５内の養液Ｗを養液供給管３に吐出する。以上の構成により、養液槽５内の養液Ｗは養液供給管３を経て各栽培筒１に滴下供給され、かつこの栽培筒１内を下降し、最終的には滴下した養液は養液回収管４により回収され、養液槽５に戻るという経路で循環流動している。
【００１６】
次に符号６は養液回収管４に対して所定の温度の空気を供給する空気供給手段たる温風暖房機、７は温風暖房機６から養液回収管４に空気を供給する空気供給管である。
【００１７】
次に主として図２を用いて、栽培筒１を中心として、上記構成をより詳細に説明する。
先ず同図（Ａ）において、栽培筒１の外周壁に１以上の開口１ａが形成され、この開口１ａに対しては栽培対象植物Ｐが植付けられている栽培ユニット８が挿通配置されている。
【００１８】
（Ｂ）はこの栽培ユニット８の構成を示す。栽培ユニット８は、栽培筒１内に挿通配置される挿入部８ａと、この挿入部８ａに連設し、栽培対象植物（以下単に「植物」とする）Ｐが植栽されている植栽部８ｂとからなる。植栽部８ｂは栽培ユニット８内に配置された仕切り材８ｃにより前記挿入部８ａと分離されている。
【００１９】
植栽部８ｂには土、多孔質焼結材、水苔等、植物Ｐが生育する素材が充填されている。また仕切材８ｃは、スポンジ等、植栽部８ｂに於ける植物Ｐの根がこの仕切材８ｃを介して挿入部８ａ側に展出可能なよう多孔質材料により形成されている。８ａ´は挿入部８ａの上部側壁に形成された上部スリット、８ａ´´は下部側壁に形成された下部スリットであり、上部スリット８ａ´から滴下された養液Ｗが浸入し、かつ下部スリット８ａ´´から養液が下に滴下するよう構成されている。以上のように構成された栽培ユニット８が、それぞれ栽培筒１に嵌挿配置される。
【００２０】
植物Ｐが例えば苺等の場合には栽培筒１の各開口１ａに対して栽培ユニット８を嵌挿して栽培を行うが、例えばトマト等のように植物全体が時間と共に成長するものである場合には、栽培筒１のうち、例えばこの栽培筒１の上部に対してのみ１個または数個の栽培筒ユニット８を嵌挿する。このようにすれば、後はトマトの成長に従って茎は自然に蔓（つる）状に下垂するため、整枝作業を大幅に低減できる。
【００２１】
栽培筒１の上端部は養液受給部１ｂとなっており、養液供給管３の支管３ａがこの養液受給部１ｂに開口位置している。図示の構成では養液受給部１ｂには小孔１ｂ´が形成され、供給された養液（以下「供給養液Ｗａ」とする）はこの小孔１ｂ´を経て栽培筒１内を滴下するよう構成されている。
【００２２】
一方栽培筒１の下端部は養液回収管４に形成された栽培筒挿通部４Ａに嵌挿配置されることにより全体が鉛直方向に立設配置される。また栽培筒１がこのように栽培筒挿通部４Ａに嵌挿配置された構成となっているため、必要とあれば、この栽培筒１を自己の軸心を中心として回転させることより、各栽培ユニット８内の植物の日当たりを均一化することも容易に実施できる。
【００２３】
上述の養液回収管４は図１に示すように地面Ｇ内に埋設されている。地面Ｇに埋設すれば、特に冬場において、回収された養液が放熱するのを防止できる。但し養液回収管４を地面に埋設することは本発明の必須の構成要素ではない。
【００２４】
また、図示の構成では栽培筒１の下部には乾燥防止部９が設けられている。１０はこの乾燥防止部９の主体をなす不織布であって、栽培筒１内に形成された係止部１ｃに係止され、栽培筒１の内部空間と養液回収管４とを仕切るように配置されいてる。また不織布１０にはスリット１０ａが形成され、後述する空気が栽培筒１内に流入する際の抵抗があまり大きくならないように構成されている。なお、係止部１ｃの構成は図示のものに限る必要はなく、要するに不織布１０を通過して空気が上昇するような状態で当該不織布１０を係止できるものであればその構成、材質の如何を問うものではない。
【００２５】
次に本装置の作動状態について説明する。
主として図１において、養液槽５内の養液Ｗは水中ポンプ１６により養液供給管３に吐出され、供給養液Ｗａとして各支管３ａを経てそれぞれの栽培筒１に供給される。各栽培筒１内の供給された養液は栽培筒１内を滴下することにより各栽培ユニット８の植物Ｐの根圏を通過して最終的には養液回収管４内に、戻り養液Ｗｂとして回収され、最終的には養液槽５に戻ることにより前記管路を循環流動する。なお、通常は養液の供給は断続的に行われ、例えば約１０分毎に２分間養液の供給が行われる。
【００２６】
この構成において、先ず夏場等、植物Ｐの生育環境の温度が高い場合には前記温風暖房機６は送風運転を行うことにより、空気供給管７を経て、養液回収管４に空気Ａを供給する。供給された空気Ａはそれぞれの栽培筒１の下端部から栽培筒１内に流入し、栽培筒１内を上昇して最後は栽培筒１の上端部に位置する養液受給部１ｂ（図２参照）から外部に流出する。この間、栽培筒１内を上昇する空気により各植物Ｐの根圏から水が一部蒸発することにより、根圏の温度が低下し、植物Ｐの生理機能低下、或いは極端な場合には根腐れ等が発生するのを防止する。
【００２７】
発明者等の試験によれば、温室２内の温度が３５℃である場合、根圏に対する送風によって、根圏の温度を約２５℃に保持できることが確認されている。従って通常は根圏温度の保持のために空気供給手段が冷房機能を有している必要はないが、特に必要とあれば当該空気供給手段を冷風も供給可能な冷暖房機とする事も可能である。
【００２８】
次に冬場の場合には前記温風暖房機６により所定温度に昇温した空気Ａを供給する。この場合、温風を送る場合には栽培筒１内を上昇する空気により根圏が夏場と比較して乾燥する危険性が高い。このため、次のような手段を施す。
【００２９】
先ず前述のように、乾燥防止部９を配置することにより栽培筒１内に流入する空気Ａは、養液により湿潤になっている不織布１０を通過することによって湿度を高め、この状態で栽培筒１内を上昇するようにする。またこの場合、不織布１０の一部を養液回収管４内の戻り養液Ｗｂに接触させることにより、毛管現象を利用して不織布１０の湿潤状態を常時高く保つようにすることも可能である。
【００３０】
【発明の効果】
以上、本発明を各実施例により具体的に説明したように、縦型植物栽培装置の栽培筒内に空気を流入させる手段と、この空気の温度を調節可能な手段と、栽培筒の空気流入部に乾燥防止手段とを設け、かつ栽培環境温度の変化に対応して供給する空気の温度を調節することにより、当該栽培対象植物の根圏を、植物の地上部とは別個に適正に、かつ当該根圏を乾燥させることなく温度管理することが可能となり、植物にとってより適正な生育環境を設定することが可能となる。
【００３１】
また、根圏に対する温度管理は栽培筒及び養液回収管という非常に限られた空間の温度を調節することによって実施されるため、従来の間接的な温度管理に比較して極めて熱効率が高く、従って経済的に養液栽培を実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る縦型養液栽培装置の全体図である。
【図２】図１に示す栽培筒の構成の詳細を示し、（Ａ）は栽培筒の断面図、（Ｂ）は栽培筒に取り付ける栽培ユニットの一部破断側面図、（Ｃ）は図（Ａ）のＡ−Ａ線にによる断面図である。
【符号の説明】
１栽培筒
１ａ栽培ユニット挿通用開口
１ｂ養液受給部
２温室
３養液供給管
３ａ支管
４養液回収管
５養液槽
６温風暖房機
７空気供給管
８栽培ユニット
９乾燥防止部
１０不織布
１６水中ポンプ
Ａ空気
Ｗ養液
Ｗａ供給養液
Ｗｂ戻り養液

Claims

栽培筒に対して１以上の栽培ユニットを挿入配置し、かつ当該栽培ユニットの挿入部に対して養液を供給することにより栽培ユニットの植物の根圏に対して養液を供給するよう構成した養液栽培装置であって、１以上の栽培筒に対して養液を供給する養液供給管路と、栽培筒を通過した養液を戻り養液として回収する養液回収管路と、戻り養液を回収し、再度各栽培筒に養液を供給する手段とを有し、養液回収管路には空気を供給する管路を介して空気供給手段が設けられ、当該空気供給手段は供給する空気の温度を調節する機能を有し、養液回収管と接続する栽培筒下端は空気流入部としても機能するよう構成され、かつ栽培筒下端の空気流入部には乾燥防止部が形成され、当該乾燥防止部を介して栽培筒内を上昇する空気により各栽培対象植物の根圏を乾燥させることなく当該根圏の温度を調節するよう構成したことをと特徴とする縦型養液栽培装置。
前記乾燥防止部は、栽培筒の内部空間と養液回収管の内部空間とを仕切る不織布等の通気性を有する素材と、この通気性を有する素材を係止支持する係止部とから構成されていることを特徴とする請求項１記載の縦型養液栽培装置。