JP5628945B2 - 水耕栽培装置及び水耕栽培方法 - Google Patents

Description

本発明は、植物体を育成する水耕栽培装置及び水耕栽培方法に関する。

根菜類の水耕栽培方法としては、下記の特許文献１に記載されたものが知られている。この特許文献１には、主根の先端部分を培養液に浸しつつ、主根の先端以外の部分を培養液に浸さずに培養することが記載されている。

特開２００５−９１号公報

しかしながら、特許文献１の水耕栽培方法では、主根への潅水が過多又は過小となる恐れがある。

そこで、本発明は、上述した実情に鑑みて提案されたものであり、適切量の液体を植物体に供給できる水耕栽培装置及び水耕栽培方法を提供することを目的とする。

本発明の第１の態様に係る水耕栽培装置は、主根と側根とを有する植物体を育成する水耕栽培装置であって、前記植物体を支持する支持部と、前記主根に霧状に液体を噴霧することにより前記主根への潅水を行う主根潅水部と、前記側根を液体に浸すことにより前記側根への潅水を行う側根潅水部と、前記主根潅水部による噴霧間隔又は噴霧時間の少なくとも一方を調整する制御部とを有し、前記制御部は、前記主根に対する液体の噴霧量を当該主根にとって必要な量に制限することを特徴とする。

本発明の第２の態様に係る水耕栽培装置は、第１の態様の水耕栽培装置であって、前記側根潅水部は、前記主根潅水部によって前記主根に潅水を行う量よりも多くするよう前記側根への潅水を行うことを特徴とする。

本発明の第３の態様に係る水耕栽培装置は、上記第１又は第２の態様の水耕栽培装置であって、前記側根潅水部は、前記側根への潅水を行う液体面を前記主根の下端よりも下方に位置させる水槽を有し、当該水槽に前記主根から伸びる側根を浸すことを特徴とする。

本発明の第４の態様に係る水耕栽培装置は、上記第１乃至第３の何れかの態様の水耕栽培装置であって、前記主根潅水部からの前記液体を前記主根のうち所望の部位のみに供給することを特徴とする。

本発明の第５の態様に係る水耕栽培装置は、上記第１乃至第４の何れかの態様の水耕栽培装置であって、前記側根潅水部は、前記側根を浸している液体を循環させる循環部を備えることを特徴とする。

本発明の第６の態様に係る水耕栽培装置は、上記第１乃至第５の何れかの態様の水耕栽培装置であって、前記主根潅水部は、直径が１０μｍ乃至１００μｍのミストを前記主根に噴霧することを特徴とする。

本発明の第７の態様に係る水耕栽培方法は、主根と側根とを有する植物体を育成する水耕栽培方法であって、前記主根への潅水を霧状の液体を噴霧することにより行うと共に、前記側根への潅水を当該側根を液体に浸すことにより行い、前記主根に対する液体の噴霧量を当該主根にとって必要な量に制限することを特徴とする。

本発明によれば、側根を浸しながら、主根に対する液体の噴霧量を当該主根にとって必要な量に制限できる。これにより、本発明によれば、適切量の液体を植物体に供給できる。

本発明の実施形態として示す水耕栽培装置の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態として示す水耕栽培装置の他の構成を示す断面図である。 本発明の実施形態として示す水耕栽培装置において、図２のＡ−Ａ線断面図である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。

本発明を適用した水耕栽培装置１は、例えば図１乃至図３に示すように構成されている。この水耕栽培装置１は、植物体１００の育成のために土を使わず、植物体１００の根１０１、１０２（地下部）に液体を供給して、植物体１００を栽培する水耕栽培を行うものである。本実施形態として示す水耕栽培装置１は、例えば根物作物を育成するものについて説明するが、主根１０１と側根１０２を有するものであれば植物体１００の種類は任意である。また、本実施形態では植物体１００に液体を供給するものについて説明するが、当該液体としては、水や水に栄養分を加えた培養液を含む。

図１に示す水耕栽培装置１は、主根１０１と側根１０２とを有する植物体１００を育成する。水耕栽培装置１は、支持部１１（１１ａ，１１ｂ）と、主根潅水部（１２、１３）と、側根潅水部（３０、３１、３２、３３）と、制御部３とを有する。

支持部１１は、植物体１００を支持する。この支持部１１は、蓋部１１ａと貫通部１１ｂとを有する。この支持部１１は、植物体１００の主根１０１を側部から支持する。図１の水耕栽培装置１において、支持部１１は、例えば蓋部１１ａの中心位置に貫通部１１ｂを持つ円柱状のスポンジが使用可能である。これにより支持部１１は、スポンジと植物体１００の摩擦力で植物体１００を支持する。なお、植物体１００を支持できるものであれば、地上部をひも状のもので吊るなど、支持部１１の手段は問わない。なお、この蓋部１１ａには、複数の貫通部１１ｂが設けられていてもよい。

支持部１１によって支持されている植物体１００は、主根１０１の上端が蓋部１１ａから露出している。主根１０１の上端からは、上方に向けて植物体１００の茎及び葉１０３が延びている。水耕栽培装置１の上方には光源２が設けられている。この光源２は、例えば複数のＬＥＤからなる。茎及び葉１０３は、光源２から発せられた光Ｌを受けて光合成を行うことが可能となる。

主根潅水部は、水槽３０内の空間２０に向けて主根１０１に霧状に液体（ミスト）１３ａを噴霧することにより主根１０１への潅水を行う。主根潅水部は、取付部１２、及び、噴霧部１３を有する。

取付部１２は、水槽３０の内壁に設けられる。本実施形態において、取付部１２は、図３に示すように、水槽３０の内壁に対向するように設けられている。なお、図３の例では、水槽３０の四方端から中央に向けて液体１３ａを噴霧する構成を示している。取付部１２は、噴霧部１３が主根１０１に液体１３ａを供給できれば水槽３０における任意の高さ位置に設けられていればよい。取付部１２には、一又は複数の噴霧部１３が取り付けられる。なお、取付部１２は、側根１０２への潅水を行う液体面が主根１０１の下端よりも下方に位置するように、水耕栽培装置１の高さ方向にその高さを調整する機能を備えていても勿論よい。

噴霧部１３は、霧状の液体１３ａを噴霧する。噴霧部１３は、図示しない液体供給配管と接続されている。噴霧部１３は液体供給配管から供給された液体１３ａを霧状（ミスト状）にして、ノズル部から噴射する。

噴霧部１３は、直径が１０μｍ乃至１００μｍのミスト（１３ａ）を主根１０１に噴霧することが望ましい。この理由は、主根１０１の表面に均一に液体１３ａを供給し、且つ噴霧部１３の数を低減させるためである。ミスト（１３ａ）の直径が１００μm以下であれば、噴霧部１３による噴霧方式は任意でよい。この噴霧方式としては、高圧気体を使用した霧吹きタイプや、超音波ミストなどが挙げられる。なお、ミストによる潅水効率を上げるため、噴霧部１３によりミストを噴霧する空間２０は密閉状態に近いほうが望ましい。

また、噴霧部１３は、図３に示すように、主根１０１に対して複数の方向から霧状の液体１３ａを噴射できることが望ましい。これにより、噴霧部１３は、液体１３ａを主根１０１のうち所望の部位のみに供給できる。

さらに、噴霧部１３は、制御部３によって液体１３ａの噴霧間隔及び噴霧時間の少なくとも一方が調整される。これにより、噴霧部１３は、主根１０１に対する液体１３ａの噴霧量を当該主根１０１にとって必要な量に制限する。すなわち、主根１０１への潅水は、細根の成長抑制、及び、根腐れ防止の観点から植物体１００の成長に影響のない必要最低限に抑える。この必要最低限の液体１３ａは、予め設定されている育成条件に含まれている。この育成条件は、噴霧部１３からミストを噴霧する噴霧間隔及び各噴霧間隔における噴霧時間が含まれている。なお、噴霧部１３は、液体１３ａの噴霧量を制限するのみならず、主根１０１に供給する養分を制限してもよい。

制御部３は、予めメモリに各噴霧部１３の噴霧間隔及び噴霧時間を表すデータを記憶している。そして制御部３は、図示しないタイマによって計時されている時刻に基づいて噴霧間隔となったことを判定する。これに応じ、制御部３は、予め設定されている噴霧時間に亘って各噴霧部１３から噴霧を行わせる。これにより、制御部３は、所望の噴霧部１３から、所定の噴霧間隔で噴霧時間に亘り、液体１３ａを主根１０１に与えることができる。

側根潅水部は、側根１０２を液体１１０に浸すことにより側根１０２への潅水を行う。側根潅水部は、水槽３０、液体導入流路３１、液体排出流路３２、及び、循環ポンプ３３を有する。

水槽３０には、液体導入流路３１から導入された液体３１ａを蓄える。水槽３０は、主根１０１から伸びる側根１０２を浸す容量以上の液体１１０を蓄える。また、水槽３０は、側根１０２への潅水を行う液体面が主根１０１の下端よりも下方に位置するよう液体１１０の容量が調整されている。これにより液体面が主根１０１へ触れてしまうことによる細根の発生及び主根１０１の腐敗などを抑制する。

液体導入流路３１には、側根１０２を浸している液体１１０を循環させる循環部としての循環ポンプ３３が接続されている。この循環ポンプ３３は、制御部３の制御に応じて回転数が調整される。循環ポンプ３３の回転数を調整することにより、液体導入流路３１から水槽３０に導入される液体３１ａの量及び液体排出流路３２から排出される液体３２ａの量を調整できる。これにより、水槽３０における液体１１０の循環量が調整される。この循環量は、主根潅水部によって主根１０１に潅水を行う量よりも多くするよう調整される。これにより、水耕栽培装置１は、主根１０１へ供給する液体量よりも多い液体量によって側根１０２への潅水を行う。なお、水槽３０の液体１１０を循環させる構成としては、循環ポンプ３３のみならず、水槽３０を傾ける手段などであってもよい。

また、側根潅水部は、図２に示すように、主根１０１の下端の直下に水槽３０の液体面が位置するよう構成してもよい。図２のように構成した場合、側根潅水部は、緩やかな傾斜を持つ平面上に、液体１１０を薄く（少量ずつ）流下させる水耕栽培を行ってもよい。この水耕栽培は薄膜水耕 (NFT: nutrient film technique)と称される。図２のように構成することによって、水耕栽培装置１の小型化を実現できる。

図２のような水耕栽培装置１は、図２中のＡ−Ａ線断面図が図３に示すようになる。水槽３０に蓄えた液体１１０を薄くすることにより、水平方向に側根１０２が拡がる。これにより、図１のように側根１０２を上から下に垂らすよりも植物体１００が健全に成長することができる。ただし、主根１０１の垂直方向の育成は抑制される。

制御部３は、水耕栽培装置１における噴霧部１３、循環ポンプ３３と接続されている。更に制御部３は、光源２と接続されている。制御部３は、例えば、水耕栽培装置１に付属した制御機器であってもよい。また、制御部３は、ユーザのパーソナルコンピュータや携帯端末等であってもよい。更に、制御部３は、単一の水耕栽培装置１及び光源２のみならず、多数の水耕栽培装置１及び光源２と接続されていてもよい。

制御部３は、主根潅水部（１２、１３）による噴霧間隔又は噴霧時間の少なくとも一方を調整する。制御部３は、主根１０１に対する液体１３ａの噴霧量を当該主根１０１にとって必要な量に制限する。これを実現するために、噴霧部１３による噴霧間隔又は噴霧時間は、予め設定されている。更に、制御部３は、複数の噴霧部１３のうち主根１０１の所望の部位のみに液体１３ａが供給されるよう駆動する噴霧部１３を切り換えることが望ましい。

また、制御部３は、主根潅水部（１２、１３）が主根１０１に潅水を行う液体量よりも、側根潅水部（３０、３１、３２、３３）が側根１０２に潅水を行う液体量を多くするよう制御する。このとき、循環ポンプ３３による回転数を制御して、液体が水導入流路３１、水槽３０、液体排出流路３２を通過する流量を調整する。

さらに制御部３は、光源２の光照射間隔及び光照射時間を制御してもよい。

以上のように、この水耕栽培装置１によれば、主根１０１への潅水を霧状の液体１３ａを噴霧することにより行うと共に、側根１０２への潅水を、当該側根１０２を液体１１０に浸すことにより行う水耕栽培方法を実現できる。このとき、水耕栽培装置１は、主根１０１に対する液体１３ａの噴霧量を当該主根１０１にとって必要な量に制限できる。これにより水耕栽培装置１は、適切量の液体（１３ａ、１１０）を植物体１００に供給できる。

したがって、この水耕栽培装置１によれば、いわゆる根物作物といった植物体１００の主根１０１を液体に浸漬した状態で栽培することがない。これにより、主根１０１に細根が多数発生することなく、主根１０１、不定根、根茎、塊茎などの収穫部位が充分に肥大しない、という事態を抑制できる。

ここで、主根１０１と側根１０２からなる根物作物では、水分や養分の吸収を側根１０２及び側根１０２で成長している細根から行う。したがって、最適な植物体１００の成長のためには、側根１０２への潅水は水分量、養分量ともに十分な量が望まれる。これに対し、水耕栽培装置１は、十分な水分、養分を側根１０２に供給するために側根１０２を液体１１０に浸す構成となっている。一方で、主根１０１に対して側根１０２と同様に潅水を行うと、主根１０１にとっては水分過多による腐敗が懸念される。これに対し、水耕栽培装置１は、主根１０１に対して供給する液体量を制限している。また、水耕栽培装置１は、主根１０１よりも多い液体量を側根１０２に供給している。これにより、水耕栽培装置１は、主根１０１へは必要最低限の潅水を行いつつ、側根には十分な潅水を行うことができる。

また、この水耕栽培装置１によれば、主根１０１を液体１１０に浸さないので、水槽３０の液体面を上下させるような構成が必要ない。これにより、水耕栽培装置１は、コンパクトかつ安価な構成であっても、主根１０１からの細根の発生を抑え、収穫部位の肥大を促進させることができる。

なお、上述の実施の形態は本発明の一例である。このため、本発明は、上述の実施形態に限定されることはなく、この実施の形態以外であっても、本発明に係る技術的思想を逸脱しない範囲であれば、設計等に応じて種々の変更が可能であることは勿論である。

１ 水耕栽培装置
３ 制御部
１１ 支持部
１３ 噴霧部
３０ 水槽
３１ 液体導入流路
３２ 液体排出流路
３３ 循環ポンプ
１００ 植物体
１０１ 主根
１０２ 側根

Claims (7)

1. 主根と側根とを有する植物体を育成する水耕栽培装置であって、
   前記植物体を支持する支持部と、
   前記主根に霧状に液体を噴霧することにより前記主根への潅水を行う主根潅水部と、
   前記側根を液体に浸すことにより前記側根への潅水を行う側根潅水部と、
   前記主根潅水部による噴霧間隔又は噴霧時間の少なくとも一方を調整する制御部とを有し、
   前記制御部は、前記主根に対する液体の噴霧量を当該主根にとって必要な量に制限することを特徴とする水耕栽培装置。
2. 前記側根潅水部は、前記主根潅水部によって前記主根に潅水を行う量よりも多くするよう前記側根への潅水を行うことを特徴とする請求項１に記載の水耕栽培装置。
3. 前記側根潅水部は、前記側根への潅水を行う液体面を前記主根の下端よりも下方に位置させる水槽を有し、当該水槽に前記主根から伸びる側根を浸すことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の水耕栽培装置。
4. 前記主根潅水部からの前記液体を前記主根のうち所望の部位のみに供給することを特徴とする請求項１乃至請求項３の何れか一項に記載の水耕栽培装置。
5. 前記側根潅水部は、前記側根を浸している液体を循環させる循環部を備えることを特徴とする請求項１乃至請求項４の何れか一項に記載の水耕栽培装置。
6. 前記主根潅水部は、直径が１０μｍ乃至１００μｍのミストを前記主根に噴霧することを特徴とする請求項１乃至請求項５の何れか一項に記載の水耕栽培装置。
7. 主根と側根とを有する植物体を育成する水耕栽培方法であって、
   前記主根への潅水を霧状の液体を噴霧することにより行うと共に、前記側根への潅水を、当該側根を液体に浸すことにより行い、
   前記主根に対する液体の噴霧量を当該主根にとって必要な量に制限すること
   を特徴とする水耕栽培方法。
   

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