JP4792533B1

JP4792533B1 - 水耕栽培装置

Info

Publication number: JP4792533B1
Application number: JP2010125533A
Authority: JP
Inventors: 英幸後藤
Original assignee: 横手精工株式会社
Priority date: 2010-06-01
Filing date: 2010-06-01
Publication date: 2011-10-12
Anticipated expiration: 2030-06-01
Also published as: JP2011250722A

Abstract

【課題】本発明は、水耕栽培棚ユニットに植物の発育に合わせて組成の異なる養液を循環させる独立した２循環流路を形成し、該２循環流路を切替えて使用することにより、異なる成分組成の養液を循環させて植物を栽培する水耕栽培装置を提供する。
【解決手段】本発明の水耕栽培装置は、植物を水耕栽培する栽培棚槽１を載置することが可能な複数の栽培棚２を備えた栽培棚ユニット３と、該栽培棚ユニット３の栽培棚槽１に異なる成分組成の第１養液を供給循環する第１養液補給システム４と、前記栽培棚ユニット３の栽培棚槽１に異なる成分組成の第２養液を供給循環する第２養液補給システム５と、から構成される。水耕栽培棚ユニット３に第１養液又は第２養液を循環させる独立した２循環流路を形成し、該２循環流路を植物の発育に合わせて切替えて使用する。
【選択図】図１

Description

本発明は、異なる成分組成の養液を循環させて植物を栽培する水耕栽培装置に関する。

従来、腎臓病透析患者は、体内のカリウムを十分に排泄することができないため、カリウム摂取量が制限されている。日常で私たちが食べている葉菜類にも多くのカリウムが含まれているため、腎臓病透析患者は、葉菜類を生食できず、水に曝したり茹でたりしてカリウムを除去する必要がある。しかし、これらの方法では一部のカリウムを除去できる程度であり、更に他の栄養分が溶脱や分解してしまうことが考えられる。これを改善した低カリウムホウレンソウおよびその栽培方法が開発されている(特許文献１を参照)。
この公知技術は、水耕法によってホウレンソウを栽培し、培地のカリウム含有量を調節しながら栽培することにより、カリウム含有量の少ない葉菜類を栽培するものであり、栽培期間５週間のうち、最初の２〜３週間は水耕液中のカリウム含有量を減らさずKNO₃を加えて栽培し、その後KNO₃の代わりに同濃度のHNO₃またはNaNO₃を加え、水耕液のPHを６．０〜６．５にNaOHを用いて調節することで、可食部の生育を維持しながらカリウム含有量を従来のものの１／３〜１／４に抑える低カリウムホウレンソウおよびその栽培方法である。
しかし、この低カリウムほうれん草を栽培する植物工場などの大規模なレベルで安定して恒常的に生産できる水耕栽培装置は、未だ開発されていない。

また、供給する養液を植物の生育状態に応じてきめ細かく制御できるとともに、病気発生時の危険も分散でき、更に液量のみの制御で養液の組成の調整が可能となる植物の水耕栽培装置が知られている(特許文献２を参照)。
この公知技術は、植物を水耕栽培することが可能な栽培棚を備えた栽培棚ユニットと、該栽培棚ユニット毎に配設され、前記栽培棚ユニットに対し養液を循環させながら供給する循環流路と、該循環流路上に設けられ、蓄液可能な循環養液タンクと、養液を調製する養液調製装置と、前記循環養液タンクに対して前記養液調製装置から養液を供給する独立流路と、を備えており、前記循環養液タンクへの養液の流入量と流出量とを制御して前記循環流路を循環する養液の組成を調整する養液調製機能を有するようにした植物の水耕栽培装置である。
この植物の水耕栽培装置は、前記循環養液タンクに対して前記養液調製装置から養液を供給するようにした独立流路により前記循環養液タンクへの養液の流入量と流出量とを制御して前記循環流路を循環する養液の組成を調整するため、循環養液を組成の異なる養液に完全に置き換えることができず、またできるとしても長時間必要するものであり、全く異なる組成の養液に置き換えるような植物の水耕栽培装置には適さないものであった。

特開２００８-６１５８７号公報特開２００９−３９００１号公報

本発明は、水耕栽培棚ユニットに成分組成の異なる養液を循環させる独立した２循環流路を形成し、該２循環流路を切替えて使用することにより、異なる成分組成の養液を循環させて植物を栽培する水耕栽培装置を提供することを目的とする。

本発明の水耕栽培装置は、植物を水耕栽培する栽培棚槽を載置することが可能な複数段の栽培棚を備えた栽培棚ユニットと、該栽培棚ユニットの栽培棚槽に異なる成分組成の第１養液を貯留する第１養液タンクと、該第１養液タンクからポンプにより前記栽培棚ユニットへ第１養液を供給する第１養液給水管と、該第１養液給水管の末端に接続され、各棚列奥へ第１養液を供給する第１養液幹管と、該第１養液幹管の途中から分岐し、各棚列へ第１養液を分配する第１養液枝管と、該第１養液枝管に設けられ、第１養液の開閉を行う第１切替えバルブと、該第１切替えバルブの下流側に設けられ、第２養液枝管と合流し最上部の栽培棚槽へ第１養液を供給する共通養液供給管と、前記最上部の栽培棚槽から最下部の栽培棚槽へ前記第１養液を巡回流下させる共通連結パイプと、該共通連結パイプから流下し、前記栽培棚ユニットの最下部で第１養液を貯留する第１一時貯留槽と、該第１一時貯留槽の下流側から前記第１養液タンクに戻る第１養液排水管を介して供給循環する第１養液補給システムを形成すると共に、
前記栽培棚ユニットの栽培棚槽に異なる成分組成の第２養液を貯留する第２養液タンクと、該第２養液タンクからポンプにより前記栽培棚ユニット下部へ第２養液を供給する第２養液給水管と、該第２養液給水管の末端に接続され、各棚列奥へ第２養液を供給する第２養液幹管と、該第２養液幹管の途中から分岐し、各棚列へ第２養液を分配する第２養液枝管と、該第２養液枝管に設けられ、第２養液の開閉を行う第２切替えバルブと、該第２切替えバルブの下流側に設けられ、第１養液枝管と合流し最上部の栽培棚槽へ第２養液を供給する共通養液供給管と、前記最上部の栽培棚槽から最下部の栽培棚槽へ前記第２養液を巡回流下させる共通連結パイプと、該共通連結パイプから流下し、前記栽培棚ユニットの最下部で第２養液を貯留する第２一時貯留槽と、該第２一時貯留槽の下流側から前記第２養液タンクに戻る第２養液排水管を介して供給循環する第２養液補給システムを形成してなり、成分組成の異なる養液を循環させる独立した２循環流路を切り換えて使用するものである。

本発明の水耕栽培装置は、植物を水耕栽培する栽培棚槽を載置することが可能な複数段の栽培棚を備えた栽培棚ユニットと、該栽培棚ユニットの栽培棚槽に異なる成分組成の第１養液を第１養液タンク、第１養液給水管、第１養液幹管、第１養液枝管、第１切替えバルブ、養液供給管、連結パイプ、一時貯留槽、第１養液排水管を介して供給循環する第１養液補給システムと、前記栽培棚ユニットの栽培棚槽に異なる成分組成の第２養液を第２養液タンク、第２養液給水管、第２養液幹管、第２養液枝管、第２切替えバルブ、養液供給管、連結パイプ、一時貯留槽、第２養液排水管を介して供給循環する第２養液補給システムと、から構成されるため、栽培期間５週間のうち、最初の２〜３週間は水耕液中のカリウム含有量を減らさずKNO₃を加えて栽培し、その後KNO₃の代わりに同濃度のHNO₃またはNaNO₃を加えることで、可食部の生育を維持しながらカリウム含有量を従来のものの１／３〜１／４に抑える効果がある。

本発明の水耕栽培装置の概略構成図である。栽培棚の正面図である。本発明の栽培棚の全体配置図である。養液給水ためのフロー図である。養液排水ためのフロー図である。

本発明の水耕栽培装置の一実施例を添付図面に基づいて、以下に説明する。
この実施例は、培地のカリウム含有量を調節しながら栽培することにより、カリウム含有量の少ない葉菜類、例えばほうれん草、を生産する例を示す。
栽培期間５週間のうち、最初の２〜３週間は養液中のカリウム含有量を減らさずKNO₃を加えて栽培し、その後KNO₃の代わりに同濃度のHNO₃またはNaNO₃を加え、養液のPHを６．０〜６．５にNaOHを用いて調節するものである。
図１の概略構成図に示すように、本発明の水耕栽培装置は、ほうれん草を水耕栽培する栽培棚槽１を載置することが可能な複数段の栽培棚２を備えた栽培棚ユニット３と、該栽培棚ユニット３の栽培棚槽１にKNO₃を含有する第１養液を供給循環する第１養液補給システム４と、前記栽培棚ユニット３の栽培棚槽１にKNO₃の代わりに同濃度のHNO₃またはNaNO₃を含有する第２養液を供給循環する第２養液補給システム５と、から構成される。
図２の配置図に示すように、本実施例では、前記栽培棚ユニット３は、型枠で形成された矩形枠に２列４段の栽培棚２を設け、該栽培棚２の上に栽培棚槽１を載置し、各栽培棚槽１の上方には光源用ブラケット６が設けられて、該光源用ブラケット６には照明ランプ(図示せず)が取り付けられる。
図３の全体配置図に示すように、正面視（ａ）では２列４段、側面視（ｂ）では１１列４段の栽培棚２を備え、全体外観が直方体をなし、前記栽培棚ユニット３の何列何段は、この例に限らず適宜選択できるものである。

前記第１養液補給システム４は、図１の右下点線囲みに示すように前記栽培棚ユニット３の栽培棚槽１を循環する第１養液を貯留する第１養液タンク７と、該第１養液タンク７に各種薬液を供給する複数の薬液供給装置８と、前記第１養液タンク７からポンプ９により前記栽培棚ユニット３へ第１養液を供給する第１養液給水管１０と、該第１養液給水管１０の末端に接続され、各棚列奥へ第１養液を供給する第１養液幹管１１と、該第１養液幹管１１途中から分岐し、各棚列へ第１養液を分配する複数の第１養液枝管１２と、該第１養液枝管１２に設けられ、第１養液の開閉を行う第１切替えバルブ１３と、該第１切替えバルブ１３の下流側に設けられ、第２養液枝管２１と合流し最上部の栽培棚槽１へ第１養液を供給する共通養液供給管１４と、前記最上部の栽培棚槽１から最下部の栽培棚槽１へ順に前記第１養液を巡回流下させる共通連結パイプ１５と、該共通連結パイプ１５から流下し、前記栽培棚ユニット３の最下部で第１養液を貯留する第１一時貯留槽１６と、該第１一時貯留槽１６の下流側から前記第１養液タンク７に戻る第１養液排水管１７と、から構成される。
なお、前記共通養液供給管１４及び共通連結パイプ１５は、第１養液と第２養液を供給する共用管である。

前記第２養液補給システム５は、図１の左下点線囲みに示すように前記栽培棚ユニット３の栽培棚槽１を循環する第２養液を貯留する第２養液タンク１８と、該第２養液タンク１８に各種薬液を供給する複数の薬液供給装置(図示せず)と、前記第２養液タンク１８からポンプ９により前記栽培棚ユニット３へ第２養液を供給する第２養液給水管１９と、該第２養液給水管１９の末端に接続され、各棚列奥へ第２養液を供給する第２養液幹管２０と、該第２養液幹管２０途中から分岐し、各棚列へ第２養液を分配する複数の第２養液枝管２１と、該第２養液枝管２１に設けられ、第２養液の開閉を行う第２切替えバルブ２２と、該第２切替えバルブ２２の下流側に設けられ、第１養液枝管１２と合流し最上部の栽培棚槽１へ第２養液を供給する共通養液供給管１４と、前記最上部の栽培棚槽１から最下部の栽培棚槽１へ前記養液を巡回流下させる共通連結パイプ１５と、該共通連結パイプ１５から流下し、前記栽培棚ユニット３の最下部で養液を貯留する第２一時貯留槽２４と、該第２一時貯留槽２４の下流側から前記第２養液タンク１８に戻る第２養液排水管２３と、から構成される。
なお、前記共通養液供給管１４及び共通連結パイプ１５は、第１養液と第２養液を供給する共用管である。

次に、本発明の水耕栽培装置の操作動作を添付図面に基づいて、以下に説明する。
図１に示すように、ほうれん草の栽培期間５週間のうち、最初の２〜３週間は、薬液供給装置８からKNO₃を加えて調整された第１薬液が第１養液タンク７に貯蔵されており、前記第１養液タンク７からポンプ９、調圧弁を介して前記第１養液が第１養液給水管１０で栽培棚ユニット３に供給される。
前記第１養液給水管１０から各栽培棚２の列方向に延びる第１養液幹管１１に供給され、該第１養液幹管１１から前後１１列の栽培棚へ第１養液枝管１２で供給される。
前記第１養液枝管１２の途中には第１切替えバルブ１３が設けられており、該第１切替えバルブ１３の下流側で第２養液枝管２１と合流し前記第１切替えバルブ１３と第２切替えバルブ２２の開閉により第１養液と第２養液を切り替えできるようになっている。
図４の正面視（ａ）及び側面視（ｂ）に示すように、前記第１切替えバルブ１３がＯＮとなっているので、第１養液は前記第１切替えバルブ１３を経過して共通養液供給管１４から各栽培棚の最上部の栽培棚槽１へ供給される。
図５の正面視（ａ）及び側面視（ｂ）に示すように、前記栽培棚槽１へ供給された第１養液は、各棚段の栽培棚槽１を共通連結パイプ１５を介して巡回流下して各栽培棚槽１に養液補給を行い、最下部の栽培棚槽１から共通連結パイプ１５を介して第１一時貯留槽１６へ保留される。
前記第１一時貯留槽１６から第１養液排水管１７を経て第１養液タンク７へ第１養液が戻り、前記第１養液タンク７内の各種センサーにより第１養液のKNO₃濃度を測定し、前記薬液供給装置８から不足した薬液が補充される。
このようにして、ほうれん草の栽培期間５週間のうち、最初の２〜３週間は第１養液が各栽培棚槽１に循環供給される。

次に、ほうれん草の栽培期間５週間のうち、終わりの２〜３週間はKNO₃の代わりに同濃度のHNO₃またはNaNO₃を加えて調整された第２薬液が第２養液タンク１８に貯蔵されており、第２養液供給前に各栽培棚槽１から第１養液を排出し、第１切替えバルブ１３をＯＦＦとし、第２切替えバルブ２２をＯＮとする。
図１に示すように、前記第２養液タンク１８からポンプ９、調圧弁を介して前記第２養液が第２養液給水管１９で栽培棚ユニット３に供給される。
前記第２養液給水管１９から各栽培棚２の列方向に延びる第２養液幹管２０に供給され、該第２養液幹管２０から前後１１列の栽培棚へ第２養液枝管２１で供給される。
前記第２養液枝管２１の途中には第２切替えバルブ２２が設けられており、該第２切替えバルブ２２の下流側で第１養液枝管１２と合流し前記第２切替えバルブ２２がＯＮとなっているので、第２養液は前記第２切替えバルブ２２を経過して共通養液供給管１４から各栽培棚２の最上部の栽培棚槽１へ供給される。
図５の正面視（ａ）及び側面視（ｂ）に示すように、前記栽培棚槽１へ供給された第２養液は、各棚段の栽培棚槽１を共通連結パイプ１５を介して巡回流下して各栽培棚槽１に養液補給を行い、最下部の栽培棚槽１から共通連結パイプ１５を介して第２一時貯留槽２４へ保留される。
前記第２一時貯留槽２４から第２養液排水管２３を経て第２養液タンク１８へ第２養液が戻り、前記第２養液タンク１８内の各種センサーにより第２養液のHNO₃またはNaNO₃濃度を測定し、前記薬液供給装置８から不足した薬液が補充される。
このようにして、ほうれん草の栽培期間５週間のうち、終わりの２〜３週間は第２養液が各栽培棚槽１に循環供給される。

１栽培棚槽
２栽培棚
３栽培棚ユニット
４第１養液補給システム
５第２養液補給システム
６光源用ブラケット
７第１養液タンク
８薬液供給装置
９ポンプ
１０第１養液給水管
１１第１養液幹管
１２第１養液枝管
１３第１切替えバルブ
１４共通供給管
１５共通連結パイプ
１６第１一時貯留槽
１７第１養液排水管
１８第２養液タンク
１９第２養液給水管
２０第２養液幹管
２１第２養液枝管
２２第２切替えバルブ
２３第２養液排水管
２４第２一時貯留槽

Claims

植物を水耕栽培する栽培棚槽を載置することが可能な複数段の栽培棚を備えた栽培棚ユニットと、該栽培棚ユニットの栽培棚槽に異なる成分組成の第１養液を貯留する第１養液タンクと、該第１養液タンクからポンプにより前記栽培棚ユニットへ第１養液を供給する第１養液給水管と、該第１養液給水管の末端に接続され、各棚列奥へ第１養液を供給する第１養液幹管と、該第１養液幹管の途中から分岐し、各棚列へ第１養液を分配する第１養液枝管と、該第１養液枝管に設けられ、第１養液の開閉を行う第１切替えバルブと、該第１切替えバルブの下流側に設けられ、第２養液枝管と合流し最上部の栽培棚槽へ第１養液を供給する共通養液供給管と、前記最上部の栽培棚槽から最下部の栽培棚槽へ前記第１養液を巡回流下させる共通連結パイプと、該共通連結パイプから流下し、前記栽培棚ユニットの最下部で第１養液を貯留する第１一時貯留槽と、該第１一時貯留槽の下流側から前記第１養液タンクに戻る第１養液排水管を介して供給循環する第１養液補給システムを形成すると共に、
前記栽培棚ユニットの栽培棚槽に異なる成分組成の第２養液を貯留する第２養液タンクと、該第２養液タンクからポンプにより前記栽培棚ユニット下部へ第２養液を供給する第２養液給水管と、該第２養液給水管の末端に接続され、各棚列奥へ第２養液を供給する第２養液幹管と、該第２養液幹管の途中から分岐し、各棚列へ第２養液を分配する第２養液枝管と、該第２養液枝管に設けられ、第２養液の開閉を行う第２切替えバルブと、該第２切替えバルブの下流側に設けられ、第１養液枝管と合流し最上部の栽培棚槽へ第２養液を供給する共通養液供給管と、前記最上部の栽培棚槽から最下部の栽培棚槽へ前記第２養液を巡回流下させる共通連結パイプと、該共通連結パイプから流下し、前記栽培棚ユニットの最下部で第２養液を貯留する第２一時貯留槽と、該第２一時貯留槽の下流側から前記第２養液タンクに戻る第２養液排水管を介して供給循環する第２養液補給システムを形成してなり、成分組成の異なる養液を循環させる独立した２循環流路を切り換えて使用することを特徴とする水耕栽培装置。