JP5318713B2

JP5318713B2 - 水質調整システム

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Publication number: JP5318713B2
Application number: JP2009211432A
Authority: JP
Inventors: 利暖田中
Original assignee: Kitz Corp
Current assignee: Kitz Corp
Priority date: 2009-09-14
Filing date: 2009-09-14
Publication date: 2013-10-16
Anticipated expiration: 2029-09-14
Also published as: JP2011055795A

Description

本発明は、例えば、養液栽培の養液、飼育魚の水槽の水などの液体の水質を調整し、特に、ｐＨの管理をおこなう場合に有効な水質調整システムに関する。

従来、養液栽培の養液や飼育魚の水などの液体のｐＨを適正な状態に維持する場合には、これらを交換したり、或は、液体中にｐＨ調整剤を投入することで対処していた。
一方、この種のｐＨを制御するシステムとしては、例えば、特許文献１の水耕栽培の培養液流水殺菌システムがある。同文献１の培養液流水殺菌システムは、培養液のｐＨを一定の範囲に調節するものであり、このｐＨを調節するために酸溶液又はアルカリ溶液を用いている。この培養液流水殺菌システムでは、培養液のｐＨ値をｐＨセンサーで検知し、その検知した値が６．０以上になった場合に酸溶液を供給することで培養液のｐＨ値を低下させ、一方、検知した値が４．０以下になった場合にアルカリ溶液を供給することで培養液のｐＨ値を上昇させている。

一方、特許文献２においては、廃水のｐＨを調整するようにした廃水処理装置が開示されている。この廃水処理装置では、廃水中に酸を供給することでｐＨを４以下にして高濃度でオゾンを溶解させるようにし、続いて、廃水中にアルカリを供給することでｐＨを４．５〜８の間にしてこの廃水に紫外線照射したときにオゾンのラジカル化を促進しようとしたものである。

特許第２５４３１４１号公報特許第４０４０７８８号公報

しかしながら、養液栽培の養液や飼育魚の水などを交換する場合には手間がかかり、しかも、これらの液体の水質を維持し続けるためにはこの交換を頻繁におこなう必要があった。

一方、特許文献１や特許文献２は、酸やアルカリなどのｐＨ調整剤が余分に必要になり、これらのｐＨ調整剤を液体に混合させるために設備も複雑になっていた。しかも、ｐＨ調整剤は、通常ｐＨのダウン剤とアップ剤とが必要になっており、ダウン剤の主成分はリン酸をベースにした薬剤、アップ剤は苛性カリを主成分とした薬剤からなっている。このため、これらの薬剤を利用すると液体のｐＨの変化が急激に発生して環境が激変し、液体を培養液として養液栽培の養液や飼育魚の水槽水に利用したときには、植物や魚などの生物に悪影響を与えることがあった。更には、これらのｐＨ調整剤を投与しすぎると、植物が枯れたり魚が死んだりする可能性もあった。

本発明は、上記の課題点を解決するために開発したものであり、その目的とするところは、液体を交換したりｐＨ調整剤等の薬剤を用いたりすることなく、液体のｐＨを滑らかにコントロールして常時安定した状態に維持できる水質調整システムを提供することにある。

上記目的を達成するため、請求項１に係る発明は、液体タンク内に収容した外部ラインを循環する養液等の液体を除菌浄化する水質調整システムであって、液体にオゾンを供給するオゾン供給部と紫外線を照射する紫外線照射部と光触媒を作用させる光触媒作用部とを有する除菌浄化ユニットと、液体のｐＨを測定するｐＨセンサとを有し、このｐＨセンサにより測定した液体のｐＨに基づいてオゾン供給部、紫外線照射部、光触媒作用部のうちの何れか１つ又は複数を動作させて液体のｐＨを予め設定した設定値に近づけるようにした水質調整システムである。

請求項２に係る発明は、ｐＨセンサは、除菌浄化ユニットに制御信号を送受し、この制御信号は、液体が酸性のときにこの液体がアルカリ性に近づくまでオゾン供給部を停止させて紫外線照射部と光触媒作用部とを動作させる信号と、液体がアルカリ性のときにこの液体が酸性に近づくまで紫外線照射部と光触媒作用部とを停止させてオゾン供給部を動作させる信号とを有する水質調整システムである。

請求項３に係る発明は、ｐＨセンサの制御信号は、設定したｐＨ値に液体が近づいたときに、オゾン供給部と紫外線照射部と光触媒作用部とを併用する信号を有する水質調整システムである。

請求項１に係る発明によると、ｐＨセンサで測定した液体のｐＨに基づいて除菌浄化ユニットのオゾン供給部、紫外線照射部、光触媒作用部のうちの何れか１つ又は複数が動作して液体のｐＨを設定値に調整するため、液体を交換したり薬剤を用いたりすることなくｐＨを滑らかにコントロールでき、液体タンク内の液体を、常時安定したｐＨに維持できる。しかも、オゾンと紫外線と光触媒とを併用した除菌浄化により、機能性に優れた水質とすることができ、オゾンによる液体の酸性化を防ぎつつ栽培植物や飼育魚の生育促進を図り、更に、システム全体を簡単な配管系統で構成することもできる水質調整システムである。

請求項２に係る発明によると、オゾン供給部と、紫外線照射部と、光触媒作用部とを効率良く動作させて液体のｐＨを適正な状態に移行させることができ、この液体が酸性やアルカリ性に極端に傾くことを防いで安定した水質に維持することができる。

請求項３に係る発明によると、液体のｐＨが設定値に近づいた状態でこのｐＨを安定させることができ、オゾンと紫外線と光触媒とを併用した促進酸化で除菌浄化を効果的におこなうことが可能になる。

本発明の水質調整システムの要部を示した模式図である。除菌浄化ユニットの一例を示した概略断面図である。図２におけるオゾン供給ユニットの模式図である。図２における紫外線・光触媒ユニットの模式図である。本発明の水質調整システムを養液栽培システムに適用した例を示す模式図である。図５の養液栽培システムにおけるｐＨの変化を示したグラフである。

以下に、本発明における水質調整システムの実施形態を図面に基づいて説明する。
図１においては、本発明における水質調整システムの要部を示している。水質調整システム本体（以下、システム本体という）１は、液体タンク２と除菌浄化ユニット３とを有している。液体タンク２内には、外部ライン４を循環する養液等の液体５が収容されている。この液体タンク２は、液体供給管６と液体戻り管７とにより除菌浄化ユニット３に接続され、液体タンク２内の液体５は、図示しないポンプにより液体供給管６を介して除菌浄化ユニット３内に供給され、除菌浄化ユニット３により除菌浄化された後に液体戻り管７を介して液体タンク２内に戻される。

液体タンク２には接続ライン８を介してｐＨセンサ１０が接続され、更に、このｐＨセンサ１０は、制御ライン１１を介して除菌浄化ユニット３に接続されている。外部ライン４は、供給ライン１２と戻りライン１３とからなり、これらは、液体タンク２内の除菌浄化された液体５を外部に循環させるように液体タンク２に接続されている。

図２、図３に示すように、除菌浄化ユニット３は、オゾン供給部１５と、紫外線照射部１６と、光触媒作用部１７とを有しており、後述するように、オゾン供給部１５は液体５にオゾンを供給し、紫外線照射部１６は液体５に紫外線を照射し、光触媒作用部１７は液体５に光触媒を作用させるようになっている。本実施形態においては、オゾン供給部１５はオゾン供給ユニット１８内、紫外線照射部１６と光触媒作用部１７とは紫外線・光触媒ユニット１９内にそれぞれ設けられている。このように、オゾン供給ユニット１８と紫外線・光触媒ユニット１９とは別体に形成され、オゾン供給ユニット１８の下流側に紫外線・光触媒ユニット１９が接続されて除菌浄化ユニット３が構成されている。

除菌浄化ユニット３は、オゾン供給ユニット１８と紫外線・光触媒ユニット１９とを個別に動作させることが可能であり、オゾン供給部１５、又は、紫外線照射部１６・光触媒作用部１７を必要に応じて単独で動作させることができる。これにより、液体５に対してオゾンの供給、紫外線の照射、光触媒の作用をそれぞれおこなうことができる。更に、除菌浄化ユニット３をオゾン供給ユニット１８、紫外線・光触媒ユニット１９からなる別体のユニットとしているため、各ユニットの内部構造を簡略化することも可能である。

図３において、オゾン供給部１５（オゾン供給ユニット１８）は、中央部に金属棒２０を有し、この金属棒２０の外周側に、約０．５ｍｍ程度の隙間２１を介して略円筒状の誘電体２２が配設されている。誘電体２２は、例えば、ガラス、セラミック、ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン)等の材料からなり、この誘電体２２の入口側、出口側には、それぞれ供給口２３、吐出口２４が形成されている。また、誘電体２２の外周側には、この誘電体２２と接地した状態で接地体２５が設けられる。接地体２５は、例えば、金属或は水等の液体であればよく、本例においては、円筒状の金属により形成されている。

オゾン供給部１５は、収納容器２６に収納され、この収納容器２６には、乾燥空気の入口である空気入口ポート２７と、オゾンガスの出口であるガス出口ポート２８と、高圧の液体の入口である液体入口ポート２９と、高圧の液体の出口である液体出口ポート３０とが形成されている。このうち、空気入口ポート２７は供給口２３と、ガス出口ポート２８は吐出口２４と連通し、空気入口ポート２７は、オゾン供給部１５の内部を介してガス出口ポート２８と連通している。一方、液体入口ポート２９と液体出口ポート３０は、収納容器２６とオゾン供給ユニット１８との空間を介して連通している。
この構成により、オゾン供給ユニット１８は、空気又は空気よりも酸素濃度の高い気体を原料としてオゾンを生成し、このオゾンを溶存酸素と共に液体に気泡状態で混合させるエジェクター４１に接続されている。

一方、図４に示すように、紫外線・光触媒ユニット１９は、中央部に紫外線光源３１を有し、この紫外線光源３１の外周側に保護用の保護筒３２が設けられている。紫外線光源３１は、紫外線を照射可能に設けられ、後述する光触媒３３から正孔および電子を効率良く生じさせるために、例えば、波長が４１０ｎｍ以下の紫外線を多く含む特性とするのがよい。紫外線光源３１としては、例えば、紫外線ランプや低圧又は高圧水銀ランプを用いることが好ましい。更に、紫外線光源は、４００ｎｍの波長を有する蛍光ランプや、紫外光を照射するＬＥＤを複数個並べたのものであってもよい。紫外線光源がＬＥＤランプのときには、この光源本体の寿命を延ばすことと小型化が可能になり、更には、発熱量も抑えられて効率の良い浄化が可能になる。更に、図示しないが、紫外線光源の形状は、直線（ストレート）形、円筒（サークル）形、螺旋形、波形などであればよく、何れかの形状を選択することで光触媒３３を効率的に機能させることが可能になる。

紫外線光源３１の外周の保護筒３２は、例えば、石英ガラスやホウ珪酸ガラス、高珪酸ガラスなどから形成される。このうち、特に、ホウ珪酸ガラス、高珪酸ガラスは、比較的安価であり、材料をそのまま使用することができるが、紫外線透過率、耐熱性、強度等の点を考慮した場合、石英ガラスを材料とすることが最も好ましい。保護筒３２の外周側には所定の内径を有する外筒３４が設けられ、この外筒３４と保護筒３２との間に液体５の流路３５が形成されている。この流路３５内には、光触媒３３が配設されている。

光触媒３３は、例えば、二酸化チタンからなっており、図示しない網やチタン線、繊維状チタン材料の集合体、その他多孔性チタン材料等からなるチタン又はチタン合金などの材料の表面側に形成されている。この材料は、細状に形成することで反応面積が大きくなり、オゾンとの反応性が良くなる。材料は、チタンやチタン合金以外であってもよく、例えば、ガラスやシリカゲル等を材料とし、この材料の表面に光触媒を形成するようにしてもよい。

本例においては、紫外線・光触媒ユニット１９の中央部に紫外線光源３１を配置した構造としているため、ユニット全体のコンパクト化を図ることができ、かつ、液体５に対して効率的に紫外線を照射することができる。図示しないが、紫外線・光触媒ユニットは、保護筒の外側に紫外線光源、内側に光触媒をそれぞれ設けた構造としてもよい。この場合、液体５は保護筒の内部を流れることになる。

図２において、紫外線・光触媒ユニット１９には、入口側接続口３６、出口側接続口３７が設けられ、この接続口３６、３７には、前述した液体供給管６、液体戻り管７がそれぞれ接続されている。更に、液体供給管６には分岐流路３８が設けられている。分岐流路３８は、二次側が液体入口ポート２９に接続されている。この分岐流路３８の途中には加圧ポンプ３９が設けられ、この加圧ポンプ３９により分岐流路３８からオゾン供給ユニット１８に液体供給管６を流れる液体の一部が供給される。

また、液体供給管６の分岐流路３８よりも二次側には戻り流路４０が設けられている。戻り流路４０は、液体供給管６と液体出口ポート３０とを接続している。更に、戻り流路４０の途中にはエジェクター４１が設けられ、このエジェクター４１は、逆止弁４２を介してガス供給路４３によってガス出口ポート２８と繋がっている。

逆止弁４２は、適宜の態様に設けられ、オゾン供給ユニット１８から供給されるオゾンや溶存酸素の逆流を防ぐために設けられている。また、エジェクター４１は、例えば、セラミックや金属を材料としてリング状に形成され、戻り流路４０から流れる液体と、ガス供給路４３から流れるオゾン（及び溶存酸素）とを混合させることにより微細気泡状の混合液（オゾン水）をつくるようになっている。このとき、逆止弁４２を通過したオゾンと溶存酸素は、エジェクター４１内部の図示しない溢路により流速が早められて液体供給管６に供給されて気泡状態で液体中に溶け込んだ状態になる。

また、前記した図１におけるｐＨセンサ１０は、制御ライン１１を介して除菌浄化ユニット３に制御信号を送受可能になっている。更に、ｐＨセンサ１０は、接続ライン８を介して液体タンク２内の液体５のｐＨを測定可能になっており、この測定したｐＨの値に基づいて除菌浄化ユニット３のオゾン供給部１５、紫外線照射部１６、光触媒作用部１７のうちの何れか１つ又は複数を動作させて、液体５のｐＨをこのｐＨセンサ１０で予め設定したｐＨの設定値に近づけることが可能になっている。

この場合、ｐＨセンサ１０の制御信号は、液体５が酸性のときにアルカリ性に近づくまでオゾン供給部１５を停止させ、かつ、紫外線照射部１６と光触媒作用部１７とを動作させる信号を有し、一方、液体５がアルカリ性のときに酸性に近づくまで紫外線照射部１６と光触媒部１７とを停止させ、かつ、オゾン供給部１５を動作させる信号とを有している。

更に、ｐＨセンサ１０の制御信号は、液体タンク２内の液体５が設定したｐＨに近づいたときに、オゾン供給部１５と紫外線照射部１６と光触媒作用部１７とを併用する信号を有し、この信号を発することでオゾン供給部１５、紫外線照射部１６、光触媒作用部１７の動作による促進酸化によって除菌浄化をおこなう。この場合、オゾン供給部１５の単独、或は、紫外線照射部１６と光触媒作用部１７とによる動作でもそれぞれ除菌浄化効果を発揮することもでき、この場合でも常に液体５の清浄化が図られる。
ｐＨセンサ１０の制御信号としては、上記以外にも、予め設定したｐＨの設定値を除菌浄化ユニット３に送る信号などがある。

また、システム本体１の液体供給管６の一次側には逆止バルブ４５が設けられている。逆止バルブ４５は、液体供給管６から液体タンク２への逆流を防いでいる。また、図示しないが、逆止バルブ４５の一次側にゴミなどの混入を防ぐためのフィルタを設けるようにしてもよい。

システム本体１において、液体５が液体供給管６から流れると、この液体５は、入口側接続口３６から紫外線・光触媒ユニット１６内に供給される。このとき、液体５の一部は、図２において分岐流路３８を介して液体入口ポート２９よりオゾン供給ユニット１８内に流入される。
液体タンク２内の液体５はｐＨセンサ１０でｐＨが測定され、このｐＨの値に基づいてオゾン供給部１５、紫外線照射部１６、光触媒作用部１７がｐＨセンサ１０の制御信号により制御される。その際、光触媒作用部１７は、紫外線照射部１６の紫外線光源３１の点灯によりその機能を発揮し、紫外線光源３１の消灯時には機能しないため、動作を制御する必要はない。

オゾン供給ユニット１８が動作すると、オゾン供給部１５において図示しない高圧電源から電圧が印加されて金属棒２０が高圧に帯電された状態で空気入口ポート２７より空気、又は、空気よりも酸素濃度の高い気体が原料として供給されてこの気体が隙間２１を流れる。このとき、金属棒２０と誘電体２２・接地体２５とによって隙間２１が放電空間となってこの隙間２１内にオゾンが生成される。このオゾンは、吐出口２４を介してガス出口ポート２８から吐出され、エジェクター４１の働きによって溶存酸素とともに戻り流路４０から液体供給管６を流れる液内中に混入される。

この場合、鉄分やＭｎを液体５中に補充するようにし、例えば、鉄分を含ませた液体５にオゾン供給部１５によりオゾンを投与した場合には、一般的なオゾン処理により鉄は、
２Ｆｅ^２＋＋Ｏ_３＋Ｈ_２Ｏ→２Ｆｅ^３＋＋Ｏ_２＋２（ＯＨ）⁻
２Ｆｅ^３＋＋３Ｈ_２Ｏ→Ｆｅ（ＯＨ）_３↓＋３Ｈ^＋
の２段階の変化を経る。この時に生じる水素イオンが液体５のｐＨを下げて酸性にする要因となっている。ここで、Ｆｅ^２＋は第一鉄イオン、Ｆｅ^３＋は第二鉄イオンであり、↓は沈殿を表している。

このときのオゾンによる殺菌効果は、通常ＣＴ値と呼ばれる値で表される。ＣＴ値とは、オゾン濃度とオゾンが液体に接触するときの接触時間の積であり、例えば、オゾン濃度が高い場合にはオゾンの接触時間が短くても殺菌が可能になっている。
また、ｐＨとオゾン濃度には、明確な関係があり、ｐＨが高くなれば、より多くのオゾンを投入しなければこのときのオゾン濃度を確保できなくなる。その際、ｐＨが８を越えるとオゾン濃度の維持が困難になり、ｐＨが９を越えるとオゾンの投入を増やしてもオゾン濃度が上昇しにくくなる。よって、中性域から酸性域では、殺菌力が高くｐＨ８を越えると殺菌力が弱くなる。

続いて、液体５は、分岐流路３８に流れない液体とともに紫外線・光触媒ユニット１９内に流入する。このとき、紫外線・光触媒ユニット１９が動作していると、このユニット内に流入した液体５は、流路３５内の紫外線光源３１と光触媒３３とを通過して、紫外線照射部１６と光触媒作用部１７とにより除菌浄化される。

この場合、オゾンが溶け込んだ液体５に紫外線照射部１６より紫外線を照射すると、・ＯＨ（ヒドロキシラジカル又はＯＨラジカル）といわれるラジカル（不対電子を持つ化学種で活性化が強い物質）が生成される。この・ＯＨは、活性化が強いため、水中の炭酸イオンや、炭酸水素イオンと反応し、急速に過酸化水素水や水酸イオンや水になる。このとき発生する水酸イオンはアルカリ基であり、これにより促進酸化させると液体がアルカリ性に移行する。
更に、紫外線光源３１からの紫外線が光触媒３３に照射され、この光触媒３３の表面でも・ＯＨが生成される。これらの作用により、液体５がアルカリ性に移行する。

液体５がオゾン供給ユニット１８、紫外線・光触媒ユニット１９を通過するときには、上述したように、ｐＨセンサ１０により測定したｐＨの値によって、各ユニット１８、１９にｐＨセンサ１０から制御信号が送られて液体５が設定したｐＨに近づけられる。

このときの動作例を具体的に説明する。例えば、液体５のｐＨが設定値よりも高くなった場合、この液体５を酸性側に近づけるために紫外線光源３１を消灯してオゾン供給部１５のみを動作させて除菌浄化する。その際、液体５のｐＨを６〜６．５の範囲内に調整する場合、ｐＨが６．５を越えたときに紫外線光源３１を消灯してオゾン供給部１５を１日〜１０日程度運転させるようにｐＨセンサ１０を制御する。そして、この運転中に液体５のｐＨが６を切ったときに紫外線光源３１を点灯させて、オゾン供給部１５と紫外線照射部１６と光触媒作用部１７とによる通常の運転を行うようにする。
そして、再度、液体５のｐＨが６を切った場合には、オゾン供給部１５を間欠的に動作させるか、或は動作を停止させて紫外線照射部１６と光触媒作用部１７とを１日〜１０日程度動作させる。更に、この動作中にｐＨが６．５を越えたときには、オゾン供給部１５を再度動作させて通常運転を行うようにすればよい。

この場合、オゾンの発生量が多いことは、植物や養殖魚などへの悪影響が大きくなるため望ましいことではない。液体５のｐＨが上昇したときには、紫外線光源３１を消灯してオゾン供給部１５のみを動作させて徐々にｐＨを酸性側に移行させる。続いて、液体５が酸性に傾こうとしたときには、紫外線光源３１を点灯してｐＨをアルカリ性に傾けるようにするが、このときオゾン供給部１５を停止して紫外線照射部１６と光触媒作用部１７とを動作させることにより速くアルカリ性に移行させることが可能となる。

なお、上記実施形態において説明した除菌浄化ユニット３は、あくまでも一例であって、その構造にこだわることはない。例えば、上記の除菌浄化ユニット３は、オゾン供給ユニット１８と紫外線・光触媒ユニット１９とが分割して構成されているが、オゾン供給部と紫外線照射部と光触媒作用部とを有し、これらを個別に動作可能であれば、全体を一体化した除菌浄化ユニットとしてもよい。
液体タンク２内には、養液栽培の養液や飼育魚の水以外の液体を収容してもよく、除菌浄化ユニット３で除菌浄化が必要な各種の循環用の液体を収容し、この液体を除菌浄化しながらｐＨのコントロールをおこなうことができる。
また、ｐＨセンサは、図１に示したように除菌浄化ユニットと別体に設ける以外にも、除菌浄化ユニットに内蔵してもよい。

次に、本発明の水質調整システムの上記実施形態における作用を説明する。
本発明の水質調整システムは、除菌浄化ユニット３と、液体５のｐＨを測定するｐＨセンサ１０とを有し、ｐＨセンサ１０により液体タンク２内の液体５の測定し、このｐＨに基づいて除菌浄化ユニット３のオゾン供給部１５、紫外線照射部１６、光触媒作用部１７のうちの何れか１つ又は複数を動作させて液体５のｐＨを予め設定した設定値に近づけるようにしているので、ｐＨ調整剤を用いることなく液体５のｐＨ調整をおこなうことができる。

このとき、オゾン供給部１５によるオゾンの供給又は停止と、紫外線照射部１６による紫外線の照射又は停止と、光触媒作用部１７による光触媒３３の作用又は停止とにより液体５のｐＨを調整しているので、長い時間をかけて徐々にこのｐＨを変化させるように調整でき、植物や魚等の生物に与える影響を極僅かに抑えることができる。しかも、ｐＨを一定に保った状態に調整することもできるため、効果的な生物の生育促進を図ることができ、更に、ｐＨ調整剤を投入する必要もないため、液体の成分変化を防いで生物に与える悪影響を最小限に抑えることができる。
更に、システム本体１は、ｐＨをコントロールする以外にも、オゾンの供給と紫外線の照射と光触媒の作用とによる特有の除菌浄化作用によって、養液栽培や飼育魚などの育成に有効な水質に調整することができる。

続いて、本発明の水質調整システムを養液栽培システムの一部に適用した例を述べる。図５においては、養液栽培システムの一例を示しており、この養液栽培システム５０は、前述したシステム本体１の外部ライン４（供給ライン１２・戻りライン１３）に栽培ベッド５１を接続して外部ラインとして循環ライン５２を構成し、この循環ライン５２にシステム本体１の液体タンク２に収容した培養液５３を循環させたものである。

栽培ベッド５１には、例えば、イチゴ等の図示しない植物が植えられている。システム本体１でｐＨのコントロールと除菌浄化された培養液５３は、図示しないポンプにより液体タンク２から汲み上げられて供給ライン１２から栽培ベッド５１に供給され、植物に供給されたのちに戻りライン１３から戻るようになっている。

このように、本発明の水質調整システムを養液栽培システムの一部に組み込んで養液栽培をおこなった場合にも、薬品（ｐＨ調整剤）をほとんど使用することなくｐＨ管理できるため環境に優しい養液栽培システムを構築することができる。更に、この養液栽培システムは、ｐＨを徐々に変化させることができるため、他の植物や養殖魚などに利用することもでき、この場合にも、生物に悪影響を与えることを防ぎ、環境負荷も大幅に減らすことができる。

しかも、栽培ベッド５１で植物を生育させる場合、適正なｐＨの範囲が植物により異なり、例えば、イチゴではｐＨ６〜６．５、トマトではｐＨ５〜６などのように概ね適正なｐＨの範囲は決まっているが、本発明のシステム本体１を養液栽培システム５０に組み込むことにより、ｐＨセンサ１０でｐＨを適宜の値に設定し、このｐＨを一定に調整した培養液５３を植物に供給できる。このため、植物ごとに適正なｐＨの培養液５１を供給でき、生育の促進を向上させることができる。

また、除菌浄化ユニット３からのオゾンの発生量を少なく抑えることができるため、オゾンを常時供給しながら培養液５３を浄化することができる。これにより、ｐＨ調整も容易になり、植物等のオゾン障害も防ぐことができる。更に、配管系統の腐食や植物の育成不良を防止でき、定期的な養分補給を行なうだけで多くの植物の収穫を得ることができる。しかも、微量のオゾンを常時供給できることにより、配管系の内壁の菌類の成長を抑制でき、バイオフィルムの発生も防がれる。

更に、除菌浄化ユニット３は、有機物の処理を常時行うことができるため、栽培ベッド５１の有機物による詰まり、腐食、ぬめり等が防がれ、根の成長が促されることで植物の生育が向上する。例えば、植物Ｖがイチゴである場合、このイチゴは根が腐食すると収穫回数が減少するが、このような根腐れが防止されることにより長期に渡る安定した収穫が可能となる。また、有機物の発生が少なくなることで、収穫後における栽培ベッド５１の清掃も容易になる。

この場合、培養液中の鉄分やＭｎ成分を定期的に補充するのが望ましい。ただし、鉄分やＭｎ成分は植物の栄養素としては微量元素の部類であり、育成に急激な変化を与えることは無いため、およそ１週間から２週間に１度程度の補給で対応可能である。

なお、図示しないが、養液栽培システム５０に、ＥＣ調整器や補給水ラインを設けるようにしてもよい。ＥＣ調整器は、液体タンク内の培養液のＥＣ（電気伝導度）を調整可能であり、一般に使用されているものを利用できる。ＥＣ調整器により培養液のＥＣを調整する場合、例えば、イチゴではＥＣ＝０．５、トマトではＥＣ＝１．０などの適宜の値とすればよい。また、補給水ラインは、液体タンク内に培養液を補給するために設けられる。

図６のグラフにおいては、図５の養液栽培システム５０を養液栽培の圃場に利用し、そのｐＨを測定した結果を表したものである。この場合、栽培ベッド５１をトマト栽培するベッドとし、この栽培ベッド５１に液体タンク２から源水を循環させ、この源水と補給水とを同じ養液とした循環式の循環ラインを構成した。図においては、本発明の水質調整システムを利用したライン（これを試験区という）と、水質調整システムを利用しないライン（これを比較区という）のｐＨの測定結果を示している。このときの試験区の条件としては、オゾン供給部、紫外線照射部、光触媒作用部を常に動作させた状態とし、オゾン供給部からのオゾンの発生量を抑えるようにｐＨセンサからの制御信号を設定した。

図の結果より、比較区に比べて試験区のｐＨが全体的に高くなっている。このように、水質調整システムにより、圃場をアルカリ性に傾けることができ、オゾンの発生量を多くした場合に起こりうる植物への悪影響を回避できる。
次に、紫外線光源を停止し、オゾン供給部の動作のみにより養液の循環を続けると、グラフに示すように、約１週間程度で試験区のｐＨはおよそ６程度まで低下する。この状態から、紫外線光源を再点灯させるとｐＨが徐々に上昇し、ｐＨ７を超える水準となる。このように、本発明の水質調整システムを養液栽培システムの一部に利用した場合、圃場のｐＨを任意の状態にコントロールできる。この実験は、トマトの養液栽培ベッドでおこなったが、イチゴ等の他の果物や、或は、野菜を含む他の植物の栽培等においても同様の効果を発揮できるのは勿論である。

１システム本体
２液体タンク
３除菌浄化ユニット
４外部ライン
５液体
１０ｐＨセンサ
１５オゾン供給部
１６紫外線照射部
１７光触媒作用部

Claims

液体タンク内に収容した外部ラインを循環する養液等の液体を除菌浄化する水質調整システムであって、前記液体にオゾンを供給するオゾン供給部と紫外線を照射する紫外線照射部と光触媒を作用させる光触媒作用部とを有する除菌浄化ユニットと、前記液体のｐＨを測定するｐＨセンサとを有し、このｐＨセンサにより測定した前記液体のｐＨに基づいて前記オゾン供給部、紫外線照射部、光触媒作用部のうちの何れか１つ又は複数を動作させて前記液体のｐＨを予め設定した設定値に近づけるようにしたことを特徴とする水質調整システム。
前記ｐＨセンサは、前記除菌浄化ユニットに制御信号を送受し、この制御信号は、前記液体が酸性のときにこの液体がアルカリ性に近づくまで前記オゾン供給部を停止させて前記紫外線照射部と光触媒作用部とを動作させる信号と、前記液体がアルカリ性のときにこの液体が酸性に近づくまで前記紫外線照射部と光触媒作用部とを停止させて前記オゾン供給部を動作させる信号とを有する請求項１に記載の水質調整システム。
前記ｐＨセンサの制御信号は、設定したｐＨ値に前記液体が近づいたときに、前記オゾン供給部と紫外線照射部と光触媒作用部とを併用する信号を有する請求項２に記載の水質調整システム。