JP4332592B1 - 水耕栽培循環システム - Google Patents

Abstract

【課題】簡易な構成で、植物を生育させるための培養液に植物に有害な菌が繁殖するのを抑制する水耕栽培循環システムを提供する。
【解決手段】水耕栽培循環システム２００は、植物２０の栽培槽１００と、培養液タンク２１０と、培養液４０を培養液タンク２１０から栽培槽１００に供給する供給管２６０と、供給管２６０の途中に設けられる紫外線滅菌装置２４０と、栽培槽１００と紫外線滅菌装置２４０との間の位置における供給管２６０に接続する戻り管２４６と、戻り管２４６の途中に設けられる逃がし弁２４８と、戻り管２４６が供給管２６０に接続する位置よりも栽培槽１００側の供給管２６０の途中に設けられる電磁弁２４２と、電磁弁２４２を制御するタイムスイッチ２４４とを備える。
【選択図】図８

Description

本発明は、水耕栽培で使用する植物の培養液を、栽培槽とタンクとの間で循環する水耕栽培循環システムに係り、特に培養液に植物に有害な菌が繁殖するのを抑制する技術に関する。

従来より、水耕栽培を行うにあたり、植物を生育するための培養液を、栽培槽とタンクとの間において循環させる装置が提案されている（例えば、特許文献１又は２）。
特許文献１には、給水部と排水部とを有する育成槽と、水を供給する供給手段と、各育成槽にそれぞれ対応して設けられ、一端が対応する育成槽の給水部に接続され他端が供給手段に接続された給水管と、各育成槽の排水部と供給手段とを接続し、育成槽から排出される水を供給手段に循環させる循環手段とを備える植物栽培システムが開示されている。
特許文献２には、送液ポンプ装置と、栽培槽と、送液ポンプ装置から栽培槽に培養液を流出させる流出管と、栽培槽から送液ポンプ装置に培養液を流入される流入管とを備える水耕栽培装置が記載されている。

特開平６−３８６４３号公報 特開平９−２８５２３０号公報

ところで、栽培槽とタンクとの間を循環する培養液には、植物に有害な菌が繁殖する場合があり、植物の生長に悪影響を及ぼすことがある。
しかしながら、特許文献１及び２に記載の水耕栽培に係る装置には、かかる場合に対する対策が特に講じられていない。

本発明は、上記の点に鑑みなされたものであり、簡易な構成で、植物を生育させるための培養液に植物に有害な菌が繁殖するのを抑制する水耕栽培循環システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するため、本発明の水耕栽培循環システムは、植物を栽培するための栽培槽と、
前記植物を生育させるための培養液を貯蔵するタンクと、
前記培養液を前記タンクから前記栽培槽に供給する供給管と、
前記供給管の途中に設けられ、前記供給管内を流通する前記培養液に含まれる、前記植物の生育に有害な菌を滅菌する滅菌装置と、
前記栽培槽と前記滅菌装置との間の位置における前記供給管に接続し、前記供給管から前記タンクへ前記培養液を還流させる戻り管と、
前記タンクから前記供給管を介して前記栽培槽へ前記培養液を供給する状態と、前記タンクから前記供給管と前記戻り管とを介して前記培養液を前記タンクに還流させる状態との切替を行う切替手段とを備えることを特徴とする。

本発明の水耕栽培循環システムによれば、切替手段により培養液がタンクから供給管を介して栽培槽へ供給されるように切り替えられた場合（すなわち、培養液が栽培槽に供給される場合）、培養液は、供給管を通過する際に滅菌装置により滅菌処理される。
また、切替手段により培養液がタンクから供給管と戻り管とを介してタンクに還流されるように切り替えられた場合（すなわち、培養液の栽培槽への供給が停止する場合）でも、培養液は、供給管を通過する際に滅菌装置により滅菌処理される。

すなわち、培養液の栽培槽への供給又は停止のどちらの場合においても、培養液中の植物の生育に有害な菌の繁殖を抑制することができる。これにより、培養液を植物が良好に生育する状態に安定的に維持することができる。

本発明において、前記切替手段は、前記戻り管の途中に設けられ、前記戻り管内における前記供給管側の前記培養液の圧力が所定圧以上になった場合に、前記戻り管内の前記培養液を、前記供給管側から前記タンク側に流通させる逃がし弁と、前記戻り管が前記供給管に接続する位置よりも前記栽培槽側の前記供給管の途中に設けられ、前記供給管の内部の前記培養液の流通を制御する流通制御弁とを含んで構成されることとしてもよい。

この構成によれば、流通制御弁を開放することにより、培養液が、タンクから供給管を介して栽培槽に供給され、また、流通制御弁を閉鎖することにより、供給管における流通制御弁よりもタンク側の供給管内の培養液の圧力が上昇して所定圧以上となり、逃がし弁が戻り管内の培養液を供給管側からタンク側の方向に流通させるので、培養液がタンクに還流される。このとき、流通制御弁の開放及び閉鎖のどちらの場合においても、培養液は滅菌装置を通過するので、培養液中の植物の生育に有害な菌の繁殖を抑制することができる。
このように、本構成によれば、培養液中の植物の生育に有害な菌の繁殖を抑制しながら、培養液の栽培槽への供給とタンクへの還流とを、簡単な構成、かつ、流通制御弁のみを開閉する簡単な制御で実現することができる。

本発明において、前記流通制御弁として、外部から制御可能な電磁弁が用いられ、前記電磁弁に接続し、前記電磁弁を所定のスケジュールに基づいて制御する制御装置を備えることとしてもよい。この構成によれば、培養液の栽培槽への供給とタンクへの還流との切替を、所定のスケジュールに基づき自動的に行うことができる。

本発明において、前記滅菌装置として、紫外線を前記培養液に照射することにより前記菌を滅菌する装置が用いられたこととしてもよい。この構成によれば、簡便に、供給管内を流通する培養液中の菌を滅菌することができる。

本発明において、前記滅菌装置の紫外線量は、フザリウム菌が滅菌されるように調節されていることとしてもよい。この構成によれば、植物が立ち枯れを引き起こす原因となるフザリウム菌が滅菌されるので、植物が良好に生育する環境を安定的に維持することができる。

本発明によれば、簡易な構成で、植物を生育させるための培養液に植物に有害な菌が繁殖するのを抑制する水耕栽培循環システムを提供できる。

本実施形態を備える屋上緑化装置１０の外観を示す斜視図である。 図２は、栽培槽１００の構造を示す三面図である。図２（ａ）は、図１のＡ方向から眺めた側面図、図２（ｂ）は、図１のＢ方向から眺めた側面図、図２（ｃ）は、図１のＣ方向から眺めた平面図である。 図２（ａ）〜（ｃ）に示す栽培槽本体１１０の分解図である。 蓋部１１４を取り外した状態の栽培槽本体１１０を示し、同図（ａ）は栽培槽本体１１０を上から眺めたときの平面図であり、同図（ｂ）は同図（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図である。 脚部１５２の構成の一例を示す図である。 図６は、植物を定植した栽培槽本体１１０の内部構造を示す図である。図６（ａ）は側面矢視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＥ−Ｅ矢視断面図、図６（ｃ）は蓋部１１４を取り外した栽培槽本体１１０を上から眺めた図である。 水耕栽培循環システム２００の側面図である。 水耕栽培循環システム２００の循環系統図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について図面に基づき詳細に説明する。

図１は、本実施形態を備える屋上緑化装置１０の外観を示す斜視図である。
図１に示すように、屋上緑化装置１０は、例えば、工場等の切妻形の屋根２の表面を緑化する目的で設置されるものであり、栽培槽１００と、水耕栽培循環システム２００と、網材３００とを備える。栽培槽１００は、屋根２の頂上部に設けられ、植物２０を定植するためのものである。水耕栽培循環システム２００は、供給管２６０、排液管２７０、培養液タンク２１０、ポンプ２３０を備え、栽培槽１００に培養液を循環させるためのものである。網材３００は、屋根２の表面に沿って設けられ、栽培槽１００から伸長する植物２０を支持するためのものである。

図２は、栽培槽１００の構造を示す三面図である。図２（ａ）は、図１のＡ方向から眺めた側面図、図２（ｂ）は、図１のＢ方向から眺めた側面図、図２（ｃ）は、図１のＣ方向から眺めた平面図である。
これらの図２に示すように、栽培槽１００は、植物が植え込まれる栽培槽本体１１０と、栽培槽本体１１０を屋根２上に固定するための栽培槽架台１４０とを備えて構成されている。

図３は、図２（ａ）〜（ｃ）に示す栽培槽本体１１０の分解図である。
これらの図３に示すように、栽培槽本体１１０は、例えば、上面が開口する外観が略直方体形状を呈し、植物を植え込む培地を収納する容器部１１２と、容器部１１２の上面の開口を覆うように着脱自在に装着される蓋部１１４とを備える。

容器部１１２の短手側の側面１１８の一方には、容器部１１２の内部に培養液を供給するための供給管２６０と、容器部１１２の内部から余剰な培養液を容器部１１２の外部に排出するための排液管２７０とが接続されている。
容器部１１２の長手側の側面１１６には、蓋部１１４を容器部１１２に固定する際に用いられる螺子孔１２０が所定の位置に複数形成されている。

また、図４（ｂ）又は図６（ｂ）に示すように、容器部１１２の長手側の側面１１６の上部には、側面１１６と直角に角度をなす水平部分１２２が形成されている。当該水平部分１２２には、容器部１１２の長手方向に沿って植物のつるを固定するための固定具１２４が並設されている。

蓋部１１４は、容器部１１２の上面を覆うための矩形状の天板１２６と、天板１２６の長手側の外縁から下垂する側面１２８ａと、天板１２６の短手側の外縁の一方から下垂する側面１２８ｂとを備える。蓋部１１４は、容器部１１２に嵌合するような形状に形成されている。

容器部１１２の長手側の側面１１６に対応する蓋部１１４の側面１２８ａには、側面１２８ａの下端から上方に切り込まれた切り込み１３０が、水平方向に所定の間隔で複数形成されている。切り込み１３０は、栽培槽本体１１０の内部に植え込まれた植物を外部に引き出すためのものである。

また、蓋部１１４の側面１２８ａには、側面１２８ａの下端から略Ｌ字形に切り込まれた略Ｌ字形切り込み１３２が、上述の容器部１１２の螺子孔１２０と対応する位置に複数形成されている。これら、略Ｌ字形切り込み１３２は、蓋部１１４を容器部１１２に固定する際に用いられる。

蓋部１１４を容器部１１２に装着する際には、まず先に螺子１３８を容器部１１２の螺子孔１２０に浅く仮止めしておき、略Ｌ字形切り込み１３２を当該仮止めした螺子１３８の位置に合わせて、蓋部１１４を容器部１１２に鉛直下方向に装着し、その後、螺子１３８の位置が略Ｌ字形切り込み１３２の屈曲する部分よりも先端側の位置になるように蓋部１１４を水平方向にスライドさせ、仮止めした螺子１３８を締めることにより、簡単に取り付けることができる。

このように蓋部１１４を容器部１１２に装着することにより、蓋部１１４に上方向の力が作用した場合に、蓋部１１４に形成された略Ｌ字形切り込み１３２の屈曲する部分よりも先端側の部分が、容器部１１２の螺子孔１２０に螺着された螺子１３８に係止されて蓋部１１４の上方向の移動が拘束されるので、蓋部１１４が容器部１１２から離脱するのを防止する。

また、切り込み１３０及び略Ｌ字形切り込み１３２の形状及び配置は、蓋部１１４を容器部１１２に固定した際に、切り込み１３０の一部が、容器部１１２の側面１１６により閉塞されることなく、栽培槽本体１１０の内部と外部とを連通する状態になるように設計されている。
すなわち、蓋部１１４を容器部１１２に設置したときには、栽培槽本体１１０は、切り欠きを有さない上面と、栽培槽本体１１０の内部に植え込まれた植物２０を栽培槽本体１１０の外部に引き出すための切り欠き１１１を有する側面とを備える略直方体状の容器になる（図２（ａ）参照）。

栽培槽本体１１０がこのような構成であることにより、栽培槽本体１１０の内部への雨水・種等の異物の進入や日光の入射経路が側面の切り欠き１１１のみに制限されるので、培養液の肥料成分が希釈されたり、栽培槽本体１１０内の培地や培養液中に雑草若しくは病原菌が繁殖したり、アオコが発生したりするのを抑制することができる。また、植物２０のつるを容器部１１２から外部に引き出したまま、蓋部１１４を容器部１１２に装着することができ、栽培槽本体１１０の側面の切り欠き１１１から植物２０を外部に容易に引き出すことができる。
また、既に植物が栽培槽本体１１０の内部から外部に引き出された状態において蓋部１１４を容器部１１２から取り外すことができ、栽培槽本体１１０の内部のメンテナンス等を容易に行うことができる。さらに、容器部１１２には切り込みが形成されないので、培地や培養液が充填される容器部１１２の容積を充分に確保することができる。

なお、図２に示す実施形態では、容器部１１２に装着される蓋部１１４が２つの部材から構成されるが、これに限らず３つ以上の部材から構成されてもよく、また１つの部材から構成されてもよい。

図４は、蓋部１１４を取り外した状態の栽培槽本体１１０を示す図である。図４（ａ）は栽培槽本体１１０を上から眺めたときの平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＤ−Ｄ矢視断面図である。

図４（ａ）に示すように、容器部１１２の内底面には、全面に複数の貫通孔１３６を有する板状の底上げ部材１３４が敷設されている。

図４（ｂ）に示すように、底上げ部材１３４は断面が山形に屈曲しており、これにより、底上げ部材１３４の下面と容器部１１２の底面との間に空間１３５が形成される。なお、培地は底上げ部材１３４の上に充填される。

容器部１１２の短手側の側面１１８の一方には、当該空間１３５と容器部１１２の外部とを連通する孔１１９が形成され、その孔１１９に排液管２７０が接続されている。
容器部１１２の内部がこのような構造であることにより、栽培槽本体１１０内に供給された培養液は、栽培槽本体１１０の底部に移動し、空間１３５に集められ、排液管２７０から円滑に容器部１１２の外部に排出される。したがって、容器部１１２の排水性を向上させることができる。

なお、植物の生長ととともに植物の根が培地内に繁殖してきた場合に、それに伴って培地全体も膨張してくるので、例えば、容器部１１２を構成する材質にプラスチック等の軟らかい材質を使用すると、容器部１１２の形状が変形したり、ひいては破損してしまうおそれがある。また、容器部１１２の形状が変形した場合には、蓋部１１４の着脱にも支障をきたすおそれもある。

そこで、栽培槽本体１１０を構成する、容器部１１２、蓋部１１４、底上げ部材１３４の材質としては、例えば、ステンレスなどの、培地を収納するのに充分な強度を有し、長期間屋外に置いても紫外線によって劣化することなく、水に対する耐腐食性にも優れるものを用いることが好ましい。

栽培槽架台１４０（図２参照）は、栽培槽本体１１０が設置される棚部１４２と、棚部１４２から下方に伸長して棚部１４２を支持する脚部１５２と、脚部１５２の下端に接続され、屋根２の表面に当接する当接板１６０とを備えて構成される。

棚部１４２は、栽培槽本体１１０を載置できる形状を有していればどのような構造でもよく、例えば、図２に示すような矩形形状の金属フレームを用いることができる。なお、棚部１４２として板状の部材を用いてもよいが、一般的な屋根は、その上に構造物を設置することを前提として設計されておらず、耐荷重が制限されるので、できるだけ軽量であることが好ましい。

脚部１５２は、棚部１４２と当接板１６０との間に複数設けられ、棚部１４２を、栽培槽本体１１０の載置される棚部１４２の載置面１４４が略水平になるように支持している。

脚部１５２としては、植物が植え込まれた栽培槽本体１１０及び棚部１４２の重量を充分に支持可能な強度を有する部材であればどのような部材でもよい。なお、脚部１５２は、棚部１４２が略水平になるように、棚部１４２と当接板１６０との間隔が調節できるような部材であることが好ましく、例えば、以下のような構成を用いることができる。

すなわち、図５は脚部１５２の構成の一例を示す図であるが、同図に示すように、脚部１５２としては、例えば、所定の長さを有するボルト１５４と、ボルト１５４に螺合するナット１５６及びワッシャ１５８を使用することができる。
脚部１５２を棚部１４２に固定する際には、ボルト１５４の頭部１５４ａを当接板１６０に固定するとともに、ボルト１５４にナット１５６を螺着してその上からワッシャ１５８を嵌め込んだ後に、棚部１４２のフレームに形成された挿着孔１４６を嵌め込み、さらにその上からワッシャ１５８を嵌め込んだ後にナット１５６を螺着して、棚部１４２のフレームをワッシャ１５８間で挟持させる。棚部１４２と屋根２の表面との間隔は、ナット１５６の位置を調節して挟持位置を変更することにより調節することができる。

棚部１４２と屋根２の表面との間隔は、栽培槽本体１１０が屋根２とあまり近づき過ぎないようにするために、一定の間隔を確保することが好ましい。これにより、夏場などに高温となった屋根２から受ける輻射熱により、栽培槽本体１１０が暖められにくくなるとともに、栽培槽本体１１０の周囲の風通しもよくなり、栽培槽本体１１０からの放熱効果も向上することから、植物の良好な生育環境を維持することができる。

当接板１６０は、例えば金属製等の矩形形状の板材からなり、屋根２に当接するように屋根２と同角度に傾斜して脚部１５２の下端に接続されている。
図２に示すように、本実施形態では、当接板１６０が棚部１４２のフレームの長辺１５０に設けられた複数の脚部１５２の下端に接続している。

また、図１に示すように栽培槽１００を切妻屋根の頂上部に設けると、棚部１４２は切妻屋根の頂上部を跨ぐような配置となるので、当接板１６０は、切妻屋根の２つの屋根２の表面に夫々当接するように２枚設けられる。
これにより、栽培槽１００の荷重を分散させて屋根２の表面に伝達することができるので、屋根２の荷重集中による破損を回避することができる。
なお、当接板１６０と屋根２とをワイヤー等により締結して固定してもよい。

また、栽培槽架台１４０を屋根２に設置する際、栽培槽本体１１０の排液管２７０が接続される側に栽培槽架台１４０がやや傾斜するように各脚部１５２の長さを調節してもよい。これにより、容器部１１２に供給された培養液を円滑に排液管２７０から排出させることができる。

図６は、植物を定植した栽培槽本体１１０の内部構造を示す図である。図６（ａ）は側面矢視図、図６（ｂ）は図６（ａ）のＥ−Ｅ矢視断面図、図６（ｃ）は蓋部１１４を取り外した栽培槽本体１１０を上から眺めた図である。なお、図６（ｃ）では、培地３０、透水シート１７０、及びドリップチューブ１７２の表示を省略している。

これらの図６に示すように、容器部１１２内には、植物２０の根を固定するための培地３０が充填され、その培地３０に植物２０が植え込まれたペーパーポット１６８が定植されている。

植物２０は、水耕育苗に適した環境下（例えば、水耕育苗専用の施設等）で、同ペーパーポット１６８内で水耕育苗され、その後培地３０に定植されたものである。このようにして植物２０を定植することにより、植物２０が水耕育苗時に水耕栽培に適した根を形成するので、培地３０に定植後も植物２０は水耕環境に順応して生長することができる。また、ペーパーポット１６８に植え込んだまま培地３０に定植できるので、移設設置作業が簡単であり、また、定植時に根を傷めてしまうこともない。

植物２０を栽培槽本体１１０に定植する際には、ペーパーポット１６８を、栽培槽本体１１０内の中心から、植物２０を引き出すための切り欠き１１１が形成された側面１１６と反対側の側面に片寄るように配置して植え込む。そして、栽培槽本体１１０内に植え込まれた植物２０のつるを、当該切り欠き１１１が形成された側面１１６に向けて伸長するように傾け、栽培槽本体１１０内から当該切り欠き１１１を介して栽培槽本体１１０外に引き出し、固定具１２４により植物２０のつるを容器部１１２に固定する。
以上のようにすれば、植物２０のつるを鋭角に折り曲げることなく、栽培槽本体１１０内から外に切り欠き１１１を介して引き出すことができる。

また、隣り合う植物２０のペーパーポット１６８は、容器部１１２内の中心から異なる側面１１６の側に互い違いに片寄るように定植されている。これにより、同じ側面１１６の側に定植されたペーパーポット１６８間は、一定の距離が隔たれる。また、容器部１１２の内部に配置されたペーパーポット１６８からみて、そのペーパーポット１６８に植え込まれた植物２０のつるが伸長する方向には、他のペーパーポット１６８が設置されることはなく培地３０が充填される。
植物２０は生長してくると、その根がペーパーポット１６８を突き破り、ペーパーポット１６８の外部へと伸長していく。
したがって、このような配置でペーパーポット１６８を容器部１１２内に配置することにより、ペーパーポット１６８の周囲には、植物２０の根の伸長領域が有効に確保されるので、植物２０を良好に生育させることができる。

培地３０としては、水耕栽培を実施するため、保水性及び排水性の良好な無機質土が好ましく、例えば、ゼオライトと日向軽石を混合したものを用いている。ゼオライトと日向軽石の混合比率は、例えば、容積比で９０：１０に設定する。

ここで、ゼオライトは、容器部１１２内に供給される培養液中の肥料成分を吸着するとともに、吸着した肥料成分を放出する性質を有する。ゼオライトによる肥料成分の吸着と放出は、培養液中の肥料成分の量とゼオライトに吸着した肥料成分の量との不均衡によって生じる。すなわち、培養液中の肥料成分の量の方がゼオライトに吸着した肥料成分の量よりも多い場合、肥料成分がゼオライトに吸着され、一方、培養液中の肥料成分の量の方がゼオライトに吸着した肥料成分の量よりも少ない場合、ゼオライトから肥料成分が放出される。

したがって、あらかじめ充分に肥料成分を吸着させたゼオライトを容器部１１２内に充填した場合は、容器部１１２内の肥料成分の量が減少したときに、肥料成分がゼオライトから放出されて容器部１１２内の培養液中に補給される。

一方、肥料成分が充分に吸着されていないゼオライトを容器部１１２内に充填した場合（例えば、培養液の循環の初期段階）には、容器部１１２内に供給された培養液に含まれる肥料成分は植物２０に行き渡る前にゼオライトに吸着されてしまうことにより、植物２０の生育に影響を与えるおそれがある。

そこで、培地３０として、ゼオライトのみを充填するのではなく、日向軽石を混合しているのである。日向軽石は、培養液中の肥料成分を吸着する性質を有さないので、容器部１１２内に供給された培養液のうち日向軽石に浸透した培養液の肥料成分は適度に植物２０に供給される。また、ゼオライトに浸透した培養液の肥料成分は吸着され、培養液中の肥料成分が減少した際に、ゼオライトから放出されて植物２０に供給されることになる。

また、軽石はゼオライトと比べて比重が軽いので、栽培槽１００全体の軽量化が図れる。これにより、耐荷重が制限される屋根２に栽培槽１００を設置するにあたり、その適用可能範囲が広がる。

なお、ゼオライトと混合する石として、日向軽石の代わりに珪藻土を焼き固めたイソライトを用いてもよい。

培地３０は、底上げ部材１３４の上に敷設された透水シート１７０の上に充填されている。透水シート１７０は、培地３０が底上げ部材１３４の貫通孔１３６を通過するのを防止するためのものであり、例えば、培地３０となるゼオライトや日向軽石の粒径よりも小さな貫通孔を複数有するビニールシートや不織布を用いることができる。
これにより、培地３０の排液管２７０からの流出や、培地３０による排液管２７０の詰まりを防止することができる。また、植物２０の根が底上げ部材１３４の貫通孔１３６を通り抜けて生長し、排液管２７０を詰まらせることも抑制する。

栽培槽本体１１０内に充填された培地３０上には、供給管２６０に接続し、供給管２６０から供給された培養液を培地３０の表面に滴下するドリップチューブ１７２が敷設されている。

ドリップチューブ１７２の滴下口は、ドリップチューブ１７２の内部に所定の水圧がかかると滴下がなされるようになっており、滴下量は、後述するポンプ２３０及び圧力調整弁２６２により調整できるようになっている。

植物２０としては、常緑性を有し、生長とともに屋根全体に伸長するような、例えばつる性植物を用いることが好ましい。具体的には、耐暑性及び耐寒性に優れるヘデラ類のへリックス、カナリエンシス、コルシカ等を用いることができる。このようなつる性植物は、栽培槽本体１１０から屋根２に沿って自然に下垂しながら伸長していくので、屋根２の表面全体を計画通りに容易に緑化することができる。

網材３００（図１参照）は、栽培槽本体１１０から伸長する植物２０を支持し、屋根２の表面に繁茂させるためのものであり、例えば、金網を用いることができる。網材３００は、屋根２の全面を覆うようにして設けられ、栽培槽架台１４０やスレート屋根のフックボルトに針金等を用いて締結させることにより固定している。

また、供給管２６０及び排液管２７０により、網材３００を上から押さえるようにして屋根２の表面に固定することが好ましい。これにより、屋根２の上に張り巡らされた複数の管全体で、網材３００を上から押さえ込むことができるので、網材３００を屋根２に着実に固定できる。

さらに、供給管２６０及び排液管２７０の屋根２の表面への固定にあたり、これら管同士がなるべく離間するような配置（例えば、格子状）にすることが好ましい。これにより、網材３００を屋根２の表面に均等に固定することができる。

また、植物２０のつるが供給管２６０及び排液管２７０の上を這っていくための誘導板（図示しない）を、供給管２６０及び排液管２７０の上に覆い被せるように設けてもよい。これにより、供給管２６０及び排液管２７０の上に植物２０が繁茂することになるので、これら管が植物２０により遮光され、管内部を流通する培養液が暖まるのを抑制でき、植物２０の生育環境を良好に維持することができる。

また、必要に応じて、網材３００の上方に寒冷遮（図示しない）を設けて、日光をある程度遮光してもよい。
夏期等に屋根２の表面が高温になる場合には、屋根２の表面の輻射熱による植物２０のダメージを低減することができる。また、植物２０に陰を好む陰性植物を用いた場合は、直射日光の照射による立ち枯れを防止する。

図７は、水耕栽培循環システム２００の側面図である。
図７に示すように、水耕栽培循環システム２００は、培養液タンク２１０と、液肥タンク２２０と、ポンプ２３０と、紫外線滅菌装置２４０と、ディスクフィルタ２５０と、供給管２６０と、排液管２７０と、配電盤２８０とを備えて構成される。これらの設備うち、供給管２６０及び排液管２７０以外の設備は、箱型のフレーム２９０の中に収納されている。

箱型のフレーム２９０には、フレーム２９０の底辺が地面から所定の高さに配置されるように脚部材２９２が設けられている。
なお、箱型のフレーム２９０の周囲には、水耕栽培循環システム２００の内部の設備に直射日光が当たらないように寒冷遮を設けたり、水耕栽培循環システム２００の内部の設備が外気温度の影響を受けないように断熱用の発泡スチロール板を設けてもよい。

図８は、本実施形態に係る水耕栽培循環システム２００の循環系統図である。
図８に示すように、培養液タンク２１０には、植物２０を生育させるための培養液４０が貯蔵されており、培養液タンク２１０内の培養液４０の水位に応じて培養液４０を補給する培養液供給管２１２とフロート弁２１４とが設けられ、常時一定量の培養液４０が培養液タンク２１０内に貯留されるようになっている。

また、培養液タンク２１０内には、培養液４０を温めるヒータ２１６が設けられている。これにより、冬季等に気温が氷点下になるような場合、ヒータ２１６により培養液タンク２１０内に貯留される培養液４０を温めて、培養液４０が凍結するのを防止している。なお、ヒータ２１６が作動する温度は、タンク内に設けられた温度センサー（図示しない）により測定され、培養液４０の温度に応じてサーモコントローラ２１８によりヒータ２１６の作動を制御している。

液肥タンク２２０は、培養液タンク２１０とは別に独立して設けられており、液肥混入器２２２により、培養液タンク２１０に水道水が補給されるタイミングで、水の補給量に対して所定の比例配分で、液肥が液肥タンク２２０から水に混入されるようになっている。

ポンプ２３０には、例えば、インバーター式のポンプを用いており、供給管２６０内の圧力が、栽培槽１００内のドリップチューブ１７２から培養液４０の滴下がなされる等により所定値以下に減少すると自動的に起動するように設定している。ポンプ２３０は、箱型のフレーム２９０内に効率良く配置すべく、タンクの上に直置きしている（図７参照）。

紫外線滅菌装置２４０は、供給管２６０の途中に設けられ、供給管２６０を流通する培養液４０に紫外線を照射することにより植物２０の生育に有害な菌を滅菌する。特に、フザリウム菌が栽培槽１００の培地３０内で繁殖してしまうと、植物２０が立ち枯れを引き起こすおそれがあるので、フザリウム菌が滅菌されるような紫外線量になるように紫外線滅菌装置２４０を調節している。

栽培槽１００と紫外線滅菌装置２４０との間の位置における供給管２６０には、供給管２６０から培養液タンク２１０へ培養液４０を還流させる戻り管２４６が接続されている。
また、戻り管２４６の途中には、戻り管２４６内における供給管２６０側の培養液４０の圧力が所定圧以上になった場合に、戻り管２４６内の培養液４０を、供給管２６０側から培養液タンク２１０側に流通させる逃がし弁２４８が設けられている。

また、戻り管２４６が供給管２６０に接続する位置よりも栽培槽１００側の供給管２６０の途中には、外部から電気信号により開閉制御が可能な電磁弁２４２が設けられ、電磁弁２４２には、電磁弁２４２を制御するタイムスイッチ２４４が接続されている。

タイムスイッチ２４４は、電磁弁２４２に電気信号を発信し、所定のスケジュールに基づいて電磁弁２４２の開放又は閉鎖の自動制御を行う。タイムスイッチ２４４のスケジュールは、季節による培養液４０の蒸散量に応じて、水耕栽培循環システム２００を、連続運転や間欠運転に変更できるようになっている。

このような構成からなる水耕栽培循環システム２００は、タイムスイッチ２４４により電磁弁２４２が開放状態になるように切り替えられた場合、培養液４０が栽培槽１００に供給される。このとき、培養液４０は供給管２６０を通過する際に紫外線滅菌装置２４０により滅菌処理される。なおここで、電磁弁２４２は、供給管２６０内の培養液４０の圧力が上記所定圧未満となるように開放される。これにより、逃がし弁２４８が戻り管２４６内の培養液４０の流通を遮断するので、培養液４０が培養液タンク２１０に還流されることはない。

また、タイムスイッチ２４４により電磁弁２４２が閉鎖状態になるように切り替えられた場合、培養液４０の栽培槽１００への供給が停止される。このとき、戻り管２４６内における供給管２６０側の培養液４０の圧力が上昇して所定圧以上となり、戻り管２４６内の培養液４０が、供給管２６０側から逃がし弁２４８を通過して培養液タンク２１０側の方向に流通する。この結果、培養液４０が培養液タンク２１０から供給管２６０と戻り管２４６とを介して培養液タンク２１０に還流される。このときにおいても、培養液４０は供給管２６０を通過する際に紫外線滅菌装置２４０により滅菌処理される。

なお、培養液４０中の滅菌対策として、培養液４０のタンク内に、培養液４０中の植物２０の生育に有害な菌を滅菌する作用を有する銀不織布（図示しない）を設けても良い。

供給管２６０と排液管２７０とには、培養液４０の循環系統内に流れる植物２０の根や不純物を取り除く円盤状のディスクフィルタ２５０が夫々設けられている。

供給管２６０は、培養液タンク２１０から栽培槽１００に培養液４０を供給するための系統である。供給管２６０は、例えば、栽培槽１００が複数設置される場合には、供給途中で分岐して各栽培槽１００に並列的に接続される。また、分岐後の各供給管２６０には夫々圧力調整弁２６２が設けられ、栽培槽１００ごとに培養液４０の滴下量を調節できる。

排液管２７０は、栽培槽１００内で余剰となった培養液４０を培養液タンク２１０に還流させるための系統である。排液管２７０は、例えば、栽培槽１００が複数設置される場合には各栽培槽１００に接続しているが、培養液タンク２１０に接続するまでに集合し、最終的に一つの管になって培養液タンク２１０に接続する。

以上説明したように、本実施形態に係る水耕栽培循環システム２００は、栽培槽１００と、培養液タンク２１０と、培養液４０を培養液タンク２１０から栽培槽１００に供給する供給管２６０と、供給管２６０の途中に設けられ、供給管２６０内を流通する培養液４０に含まれる植物２０の生育に有害な菌を滅菌する紫外線滅菌装置２４０と、栽培槽１００と紫外線滅菌装置２４０との間の位置における供給管２６０に接続し、供給管２６０から培養液タンク２１０へ培養液４０を還流させる戻り管２４６と、戻り管２４６の途中に設けられ、戻り管２４６内における供給管２６０側の培養液４０の圧力が所定圧以上になった場合に、戻り管２４６の内部の培養液４０を、供給管２６０側から培養液タンク２１０側の方向に流通させる逃がし弁２４８と、戻り管２４６が供給管２６０に接続する位置よりも栽培槽１００側の供給管２６０の途中に設けられ、供給管２６０の内部の培養液４０の流通を制御する電磁弁２４２と、電磁弁２４２に接続して電磁弁２４２を制御するタイムスイッチ２４４とを備える。

このような構成からなる水耕栽培循環システム２００によれば、タイムスイッチ２４４により電磁弁２４２が開放状態になるように切り替えられた場合、培養液４０が培養液タンク２１０から供給管２６０を介して栽培槽１００に供給される。このとき、培養液４０は、供給管２６０を通過する際に紫外線滅菌装置２４０により滅菌処理される。

また、タイムスイッチ２４４により電磁弁２４２が閉鎖状態になるように切り替えられた場合、培養液４０の栽培槽１００への供給が停止される。このとき、戻り管２４６内における供給管２６０側の培養液４０の圧力が上昇して所定圧以上となり、戻り管２４６内の培養液４０が、供給管２６０側から逃がし弁２４８を通過して培養液タンク２１０側の方向に流通し、培養液タンク２１０に還流される。このときにおいても、培養液４０は、供給管２６０を通過する際に紫外線滅菌装置２４０により滅菌処理される。

すなわち、培養液４０の栽培槽１００への供給又は停止のどちらの場合においても、培養液４０中の植物の生育に有害な菌の繁殖を抑制することができる。これにより、培養液４０を植物２０が良好に生育する状態に安定的に維持することができる。

また、水耕栽培循環システム２００は、培養液４０中の植物２０の生育に有害な菌の繁殖を抑制しながら、培養液４０の栽培槽１００への供給と培養液タンク２１０への還流とを、簡単な構成、かつ、電磁弁２４２のみを開閉する簡単な制御で実現することができる。

また、水耕栽培循環システム２００に備える紫外線滅菌装置２４０の紫外線量は、フザリウム菌が滅菌されるように調節されていることにより、植物２０が立ち枯れを引き起こすことなく、植物２０が良好に生育する環境を安定的に維持することができる。

なお、本実施形態では、培養液４０の栽培槽１００への供給又は停止を、タイムスイッチ２４４により電磁弁２４２を自動制御で開閉させているが、これに限らず、一般的な弁を用いて手動により制御してもよい。この構成においても、タイムスイッチ２４４及び電磁弁２４２を用いたときと同様の培養液４０を滅菌する効果を得ることができる。

また、本実施形態では、植物２０の生長に有害な菌を滅菌する装置として、紫外線滅菌装置２４０を採用したが、これに限らず、加熱処理によって菌を滅菌する加熱滅菌装置を用いてもよい。その場合、加熱処理された培養液４０が栽培槽１００に供給されるまでに、適正な温度まで冷却されるように、例えば、供給管２６０の長さを充分に長く設定したり、加熱処理された培養液４０をラジエーター等に通過させる等の仕様を施すことが好ましい。

２ 屋根
１０ 屋上緑化装置
２０ 植物
３０ 培地
４０ 培養液
１００ 栽培槽
１１０ 栽培槽本体
１１１ 切り欠き
１１２ 容器部
１１４ 蓋部
１１６ 長手側側面
１１８ 短手側側面
１１９ 孔
１２０ 螺子孔
１２２ 水平部分
１２４ 固定具
１２６ 天板
１２８ 蓋部側面
１３０ 切り込み
１３２ 略Ｌ字形切り込み
１３４ 底上げ部材
１３５ 空間
１３６ 貫通孔
１３８ 螺子
１４０ 栽培槽架台
１４２ 棚部
１４４ 載置面
１４６ 挿着孔
１５０ 長辺
１５２ 脚部
１５４ ボルト
１５４ａ 頭部
１５６ ナット
１５８ ワッシャ
１６０ 当接板
１６８ ペーパーポット
１７０ 透水シート
１７２ ドリップチューブ
２００ 水耕栽培循環システム
２１０ 培養液タンク
２１２ 培養液供給管
２１４ フロート弁
２１６ ヒータ
２１８ サーモコントローラ
２２０ 液肥タンク
２２２ 液肥混入器
２３０ ポンプ
２４０ 紫外線滅菌装置
２４２ 電磁弁
２４４ タイムスイッチ
２４６ 戻り管
２４８ 逃がし弁
２５０ ディスクフィルタ
２６０ 供給管
２６２ 圧力調整弁
２７０ 排液管
２８０ 配電盤
２９０ フレーム
２９２ 脚部材
３００ 網材

Claims (5)

1. 植物を栽培するための栽培槽と、
   前記植物を生育させるための培養液を貯蔵するタンクと、
   前記培養液を前記タンクから前記栽培槽に供給する供給管と、
   前記供給管の途中に設けられ、前記供給管内を流通する前記培養液に含まれる、前記植物の生育に有害な菌を滅菌する滅菌装置と、
   前記栽培槽と前記滅菌装置との間の位置における前記供給管に接続し、前記供給管から前記タンクへ前記培養液を還流させる戻り管と、
   前記タンクから前記供給管を介して前記栽培槽へ前記培養液を供給する状態と、前記タンクから前記供給管と前記戻り管とを介して前記培養液を前記タンクに還流させる状態との切替を行う切替手段とを備えることを特徴とする水耕栽培循環システム。
2. 前記切替手段は、前記戻り管の途中に設けられ、前記戻り管内における前記供給管側の前記培養液の圧力が所定圧以上になった場合に、前記戻り管内の前記培養液を、前記供給管側から前記タンク側に流通させる逃がし弁と、
   前記戻り管が前記供給管に接続する位置よりも前記栽培槽側の前記供給管の途中に設けられ、前記供給管の内部の前記培養液の流通を制御する流通制御弁とを含んで構成されることを特徴とする請求項１に記載の水耕栽培循環システム。
3. 前記流通制御弁として、外部から制御可能な電磁弁が用いられ、
   前記電磁弁に接続し、前記電磁弁を所定のスケジュールに基づいて制御する制御装置を備えることを特徴とする請求項２に記載の水耕栽培循環システム。
4. 前記滅菌装置として、紫外線を前記培養液に照射することにより前記菌を滅菌する装置が用いられたことを特徴する請求項１〜３の何れか１項に記載の水耕栽培循環システム。
5. 前記滅菌装置の紫外線量は、フザリウム菌が滅菌されるように調節されていることを特徴する請求項４に記載の水耕栽培循環システム。

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