JP4010353B2 - 土中地下部に埋設したパイプに植物栽培用液を貯水して植物を栽培する植物栽培装置 - Google Patents

Description

【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、植物栽培における植物栽培装置に関し、特に、植物の栽培に必要な植物栽培用液として水、又は水と肥料が混合された液を貯水する手段として、土中地下部に埋設したパイプ内に貯水して、その貯水したその植物栽培用液を植物栽培部に供給して植物を栽培する植物栽培装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、図２に示すように、植物の植物栽培用液として水、又は水と肥料が混合された液を貯水するためのタンクとして地下部、又は地下部に設置場所を設けてコンクリ−ト製、又は、ＦＲＰ製のタンクを設置し、その中に植物栽培用液を貯水していたが、強度を持たせるために頑丈に製作し、さらに設置するためにコンクリ基礎で支持しなければならないし、さらに土中地下に埋設されるタンクは、地下水位の高い場所での設置は浮力により浮かばないようにする工夫もしなければならないので、施工時には専門的技術が必要になり、タンクの製作コストも高くなるなど工事費が高くなるのが現状である。
また、タンクに貯水された植物栽培用液を植物栽培部に供給した時に消費されないで戻つてくる液をタンクに戻して循環させる循環式植物栽培装置では、植物が植えられている植物栽培部の周囲温度は、夏は高温になり、反対に冬は低温になり、その熱が植物栽培部に植えられている植物の根を形成している根圏部に伝わり、正常な植物の生育が出来ないために植物栽培部又はタンクに貯水された植物栽培用液を熱交換装置などの手段によつて適正温度に加温、冷却をおこなっているが、しかし、熱交換装置の設備費が高いためにあまり普及していないのが現状である。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、植物栽培における植物栽培装置において、植物の植物栽培用液として水、又は水と肥料が混合された液を貯水するためのタンクを、従来、土中地下部に埋設していたが、本発明により、従来の機能を持たせたタンクとするために、必要な容量の貯水が可能なパイプを埋設することにより施工が簡単に出来る安価なタンクを提供することを第一の目的とする。
また、そのタンク代わりのパイプに貯水された植物栽培用液を土中地下部の熱エネルギ−を利用して熱交換をさせるさせることを第二の目的とする。
また、埋設されたパイプの上方で地表近くの位置にそのパイプの長手方向に沿って断熱材を敷くことを第三の目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前述の如き課題を解決すべく創出されたもので、植物栽培に必要な水、又は水と肥料が混合された液を植物栽培用液とし、その植物栽培用液を地下に貯水させるタンクの役目を果たすために、所望する内部の横断面積を有するパイプを、前記タンクの容積を確保できる長さにして漏水しないように接続し、植物栽培用液を貯水できるようにしてそれを貯水パイプとする。
その貯水パイプを土中地下部に埋設し、それには貯水させるためのパイプの入口部３、汲み上げるための出口部２０が設けられている。貯水パイプに貯水された植物栽培用液が植物栽培部に供給されて植物が栽培されるのである。これらを構成する手段として、貯水パイプの材質、形状は適宜選択出来る。一般的にはプラスチックパイプの直径２００ｍｍ前後が望ましく、価格、性能などを考慮して選択すればよい。そこで、タンクの容積に相当するパイプ容積を確保するために、必要とするパイプの内部の横断面積と長さを算出し、そのような長さのパイプを地表の温度に影響され難い適度の深さの土中地下部に横方向に埋設する。
前記貯水パイプは地表の温度に影響され難い適度の深さの土中地下部に横方向に必要な長さになるように、しかも、漏水しないように接続するが、その深さは小型掘削機械で掘削が容易な深さで２ｍ以内が望ましい。貯水パイプに貯水した植物栽培用液が出口部方向に流れるように貯水パイプを水平又は傾斜させて埋設し、出口部より貯水された植物栽培用液をくみ出せるようにし、その植物栽培用液を出口部から植物が植えられている植物栽培部へ供給する手段として動力ポンプ等を使用し、その動力ポンプで液を圧送し、又はバケツ等で汲み上げて植物栽培部へ供給できるようにする。
入口部は埋設位置より高い位置に開口部を設けて貯水パイプに給水ができるようにする。また、貯水パイプに貯水した植物栽培用液を埋設位置の地温と熱交換させて加温、又は冷却するために、土中地下部に埋設するパイプの材質は周囲の熱がパイプ内に伝わる材質で構成する。
また、その土中地下部に埋設されたパイプの上方で地表近くの位置に、地表面に平行して、そのパイプの直径より広い幅でパイプの長手方向に断熱材５を敷く。その断熱材として、例えばウレタン、またはグラスウ−ルなどを用いる。使用される断熱材は熱反射するフィルムでもよく材質、敷設形状、方法はこれに限定されるものではない。
また、地下部に埋設したパイプに貯水された植物栽培用液を動力ポンプ等の手段で植物栽培部へ供給し、植物栽培部で消費されないで戻ってくる余剰液が埋設されたパイプの入口部に戻されるように構成する。
本発明は、このように、植物栽培に必要となる水、又は水と肥料が混合された液を植物栽培用液とし、その植物栽培用液を地下に貯水するために、地表の温度に影響され難い適度の深さの土中地下部にパイプを横方向に埋設し、その埋設されたパイプ内に植物栽培用液を貯水できるようにし、貯水した植物栽培用液を植物が植えられている植物栽培部に供給して植物を栽培することを特徴とした植物栽培装置である。
【０００５】
【作用】
本発明は、植物栽培に必要な水、又は水と肥料が混合された液を植物栽培用液とし、その植物栽培用液を地下に貯水させるタンクの役目を果たすために、所望する内部の横断面積を有するパイプを、前記タンクの容積を確保できる長さに漏水しないように接続して、植物栽培用液を貯水できるようにし、貯水させるための入口部、汲み上げるための出口部が設けられており、土中地下部に埋設された貯水パイプとして安価な経済的なパイプとなっている。例えば、一般に市販されている内径２００ｍｍの硬質塩ビパイプを使用すれば、１ｍあたり約３１リットル貯水でき、１，０００リットルを貯水するためには、約３２ｍの長さを必要とする。従って、４ｍの定尺パイプ８本を接続すればよい。
さらに、掘削が容易に出来る小型掘削機械、又は、人力で掘削し、所望する深さの土中地下にパイプを敷設するので、施工経費も安く、パイプは土中地下に埋設されるので植物栽培面積を有効に利用でき、安価で施工経費も安い貯水パイプとなり得るのである。
貯水パイプは地表の温度に影響され難い適度の深さの土中地下部に横方向に埋設されており、その貯水パイプの入口部３から給水した植物栽培用液は出口部２０に流れるように構成されているので、入口部３から給水された植物栽培用液を出口部２０から動力ポンプなどで汲み上げて、植物が植えられている植物栽培部に供給される。
また、地上部の温度の変化の影響を受けにくい土中温度は、実測記録によるデ−タ−では、通常の植物栽培ハウスの土中６０ｃｍの位置では、夏の暑い時期で２０°Ｃ前後に、冬の寒い時期では１５°Ｃ前後に維持されており、その温度は植物栽培部に供給する植物栽培用液の適温に近い値である。植物が栽培されている植物栽培部１３周辺の温度は、特別な植物栽培部を除いて、夏は３０°Ｃ前後、冬は５〜１８°Ｃ前後の温度になっているため、植物栽培用液を植物栽培部へ供給する温度は夏は低い温度で、冬はできるだけ高い温度で供給することが望ましい。これらの条件を満たす方法として、貯水パイプは周囲の熱がパイプ内に伝わる材質で構成するので、貯水された植物栽培用液は熱交換され、植物栽培部に適温に近い植物栽培用液を供給し得る。
また、貯水パイプ１の上方で地表近くの位置に、パイプに平行してそのパイプの直径より広い幅にわたってパイプの長手方向に断熱材５が敷かれているので、地表面の温度が貯水パイプ１に伝わりにくくなる。
また、貯水パイプ１に貯水された植物栽培用液を出口部２０から動力ポンプ９で供給パイプ１０に通水して植物栽培部１３へ供給し、植物栽培部１３で消費されない余剰液を排水管１５を経由して、パイプの入口部３に戻し、貯水パイプに貯水した植物栽培用液が不足したときには、植物栽培用液が植物栽培用液作成装置１８を経由して補給パイプ１７を介してピット８に補給される。
【０００６】
【実施例１】
本発明の植物栽培装置は図１に示す通りである。植物が栽培される栽培施設の植物栽培装置において、植物栽培に必要となる水、又は水と肥料が混合された液を植物栽培用液とし、その植物栽培用液を地下に貯水するために、地表の温度に影響され難い適度の深さの土中地下部に、２ｍ以内、好ましくは６０ｃｍの深さの位置に、熱伝導性パイプ１を横方向に埋設する。そのパイプ内に植物栽培用液の貯水ができるようにし、埋設されたパイプの上方で地表近くの位置にそのパイプの径よりも広い幅にわたってパイプに沿って長手方向に断熱材５が敷かれており、その上方に植物栽培部１３を設け、パイプ１の出口２０をピット８に接続させ、そのピット内に設置した動力ポンプ９でパイプ内に貯水された植物栽培用液を植物栽培部へ圧送供給し、植物栽培部で消費されなかった余剰液は、埋設されたパイプの入口部３に戻されるように構成した植物栽培装置である。
植物栽培用液を貯水させるタンクの役目を果たすために使用するのが貯水パイプ１である。その貯水パイプの必要とする長さを求めるために、所望する植物栽培用液を貯水するタンクの容積の値を算出し、そのタンクの容積の値を貯水パイプの内部の横断面積の値で割って長さを算出する（たとえば貯水パイプとして一般に市販されている内径２００ｍｍの硬質塩ビパイプで１ｍ当たり約３１リットル貯水でき、１，０００リットル貯水するためには約３２ｍとなり、４ｍの定尺パイプ８本を接続すればよい）。 その算出された長さに相当する長さのパイプを埋設するために、小型掘削機械、又は人力によって土中地下部を、所望する深さで横方向に必要な長さだけ掘削して、その貯水パイプ１を継ぎ手２又は溶接等の手段で漏水しないように接続して埋設する。埋設した貯水パイプ１に植物栽培用液を貯水したときに汲み出すための出口部２０と、貯水させようとする植物栽培用液を給水するための入口部３を設け、貯水パイプ１に貯水された植物栽培用液が出口部２０方向に流れるように貯水パイプを水平、又は傾斜させて埋設し、出口部２０より貯水された植物栽培用液を汲み出せるように構成する。入口部３は埋設位置より高い位置に開口部２４を設けて、貯水パイプ１に給水できるようにし、出口部２０より植物栽培用液を汲み出すために、ピット８を設けて出口部２０と接続し、そのピット８にたまった植物栽培用液をポンプ９により植物栽培部に圧送できるように構成されている。
埋設する貯水パイプ１の材質は、周囲の熱が貯水パイプ内に伝わる硬質塩ビパイプ、又はステンレス管などを使用するが、できるだけ熱伝導率が高いものが望ましい。しかし、使用される材質はそれに限定されるものではない。
埋設されたパイプの上方で地表近くの位置に、そのパイプの直径より広い幅にわたってパイプの長手方向に沿って断熱材５を敷くことにより、地表面の温度が貯水パイプ１に伝わりにくくする。
貯水パイプ１の設置場所は、植物が植えられている植物栽培部の土中であればよい。また、植物栽培部は植物が植えられている畑地、山林、水田などのように植物が植えられて栽培される土耕栽培部、庭園の植栽部、公園の植栽部、そして、植物が土から分離隔離して栽培される水耕栽培装置の栽培部、隔離ベンチ栽培の栽培部、鉢に植物を植えて栽培する栽培部、植物工場の栽培部等種々のものが考えられる。
【０００７】
【効果】
本発明は、植物の栽培施設の植物栽培装置において、植物の植物栽培用液として水、又は水と肥料が混合された液を貯水するためのタンクとして、成型された一定の長さのパイプを接続して、タンクの容積に相当する容積を持つパイプを土中地下部に埋設してしタンクとするのであるから、従来の地下部にコンクリ−ト製やＦＲＰ製の頑丈なタンクを土中深く設置していたのに比べて、施工も容易であり、安価にできる効果がある。
また、土中地温は地表面の温度に比べて夏場は低温であり、冬場はある一定の暖かさのある温度に保たれ、その温度は植物に供給する液温として熱くもなく冷たくもない栽培に余り影響しない温度であり、また土中地下部にパイプを接続してタンクとしているのであるから、従来のタンクに比べて所望する土中温度位置に埋設ができ、周囲の土と接する面積は大きく、熱伝導性パイプとの熱交換が効果的に行われる効果がある。
また、埋設されたパイプの上方で地表近くの位置にそのパイプの長手方向に沿って断熱材を敷くことにより、地表面の温度が貯水パイプに伝わりにくくなる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の植物栽培装置に構成されるタンクとなる貯水パイプを土中に埋設しその土中上部に断熱材が敷かれており、貯水パイプに貯水された植物栽培用液を植物栽培部に供給し、植物栽培部で消費されないで戻ってくる余剰水を排水管を通して入口部に戻し、貯水パイプに貯水されている植物栽培用液が不足すると植物栽培用液作成装置を経由し補給されるように構成したシステム図である。
【図２】 従来の植物栽培装置でタンクとして球形のＦＲＰで成形されたタンクを地下に埋設して構成したシステム図である。
【符号の説明】
１ タンクとなる貯水パイプ ２ パイプを接合する継手
３ 入口部 ４ 入口部の断面
５ 断熱材 ６ 土中部
７ 地表面 ８ ピット
９ 動力ポンプ １０ 植物栽培部へ供給するパイプ
１１ 水量調整用バルブ １２ 植物栽培部の供給口
１３ 植物栽培部 １４ 植物
１５ 余剰液を戻す排水管 １６ 排水口
１７ 補給パイプ １８ 植物栽培用液作成装置
１９ 補給水管 ２０ 出口部
２１ 植物栽培部を支える脚 ２２ 図２の従来のＦＲＰ製球形タンク
２３ 図２のコンクリ基礎 ２４ 入口部の開口部
２５ 出口部の開口部 ６’ 図２の土中部
７’ 図２の地表面 ９’ 図２の動力ポンプ
１０’ 図２の植物栽培部へ供給するパイプ １２’ 図２の植物栽培部の供給口
１５’ 図２の余剰液の排水管 １６’ 図２の排水口

Claims (1)

1. 植物栽培に必要となる水、又は水と肥料が混合された液を植物栽培用液とし、その植物栽培用液を地下に貯水するために、地表の温度に影響され難い適度の深さの土中地下部に熱伝導性パイプ（１）を横方向に埋設し、そのパイプ内に植物栽培用液の貯水ができるようにし、埋設されたパイプの上方で地表近くの位置にそのパイプの径よりも広い幅にわたってパイプに沿って長手方向に断熱材（５）が敷かれており、その上方に植物栽培部（１３）を設け、パイプ（１）の出口（２０）をピット（８）に接続させ、そのピット内に設置した動力ポンプ（９）でパイプ内に貯水された植物栽培用液を植物栽培部へ圧送供給し、植物栽培部で消費されなかった余剰液は、埋設されたパイプの入口部（３）に戻されるように構成した植物栽培装置。

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